JPH08201008A - シリンダのピストン位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォークリフトのマストの中立位置などを検
出するのに適したシリンダのピストン位置検出装置を提
供する。 【構成】 油圧シリンダのピストンロッドに取りつける
可動バー１２と、その可動バーと伸縮自在に組み合わせ
て、固定バーに取りつける固定バー１１と、可動バー１
２に取りつけた第１磁石１５と、固定バー１１に回動自
在に取りつけた第２磁石１６と、第２磁石を常時可動バ
ーの側に付勢するバネと、第２磁石の回動に応じて押し
引きされる内索３２を有するコントロールケーブル２６
とからなる検出装置１０の構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシリンダのピストン位置
検出装置に関する。さらに詳しくは、既設の油圧シリン
ダなどに容易に取りつけることができ、そのピストンの
位置を検出して機械的な信号を発生する装置に関する。
なお本明細書において「ピストン」とはプランジャをも
含む概念である。

【０００２】

【従来の技術】従来、エアシリンダなどにおいては、シ
リンダ本体をアルミニウムパイプなどの非磁性体で構成
し、ピストンに磁石を埋め込むと共に、シリンダの外周
に、軸方向の位置調節自在に磁石の磁場を関知して作動
するリードスイッチを設け、ピストンのストロークエン
ドやストローク途中の位置を電気的に検出できるように
したセンサ付きシリンダが知られている。他方、エアシ
リンダや油圧シリンダのピストンロッドに、それと一緒
に軸方向に移動するガイドロッドを連結し、そのガイド
ロッドに位置調節自在にドッグを取り付け、そのガイド
ロッドを摺動自在にガイドするブラケットなどに前記ド
ッグと当接して作動するリミットスイッチを設けてピス
トンのストロークエンドなどを電気的に検出するように
したものも知られている。その場合、オーバートラベル
タイプのリミットスイッチを用いれば、ストローク途中
のピストン位置を検出することもできる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のリードスイッチ
を用いた装置の場合は、通常の鋼製のパイプをシリンダ
本体に用いたシリンダや、既設のシリンダには適用する
ことができない。他方、前記リミットスイッチを利用す
るものは、ドッグがリミットスイッチのレバーなどに衝
撃的にぶつかるので、好ましくない。また、たとえばシ
リンダ制御用のバルブを手動操作するための操作レバー
のノブにピンを出没自在に設け、そのピンの出没により
操作する者に対して特定のピストン位置を知らせる場
合、とくにコントロールケーブルなどを介して機械的な
信号を出力させる場合には、従来の電気式の検出器で
は、出力した電気信号を機械的な動作に変換する必要が
ある。

【０００４】本発明は一般的な鋼パイプをシリンダ本体
に用いたシリンダや既設のシリンダに対して簡単に適用
することができるピストン位置検出装置を提供すること
を技術課題としている。さらに本発明は、機械的な信号
を出力する、機構が簡単なシリンダのピストン位置検出
装置を提供することを技術課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のシリンダのピス
トン位置検出装置は、シリンダのピストン側に設けた磁
石と、シリンダ本体側に設けた磁石検知要素とからなる
シリンダのピストン位置検出装置であって、前記磁石検
知要素が、可動要素側の磁石が通るときにその磁石と対
面する位置と、そこから離れた位置との間で回動自在に
設けられた磁性体と、その磁性体を常時磁石による吸着
または反発の方向と反対の側に付勢する付勢手段とを備
えていることを構成上の特徴としている。

【０００６】このような装置では、ピストンロッドの先
端とシリンダ本体との間に、互いにガイドしあうように
伸縮自在に連結された、それぞれ非磁性体製の可動バー
および固定バーからなる伸縮バーを掛け渡し、前記磁石
を、可動バーにおける前記固定バーと重なる領域に取り
つけ、前記磁性体を固定バーに回動自在に設けるのが好
ましい。さらに前記磁性体を、シリンダの伸縮方向に対
して横向きの軸心回りに回動自在に設けたレバー上に設
けるのが好ましい。さらに磁石または磁性体ないしレバ
ーをシリンダーの伸縮方向に位置調節自在に設けるのが
好ましい。さらに前記磁性体としてピストン側の磁石と
同じ極性を有する第２の磁石を採用し、前記付勢手段と
して、その第２の磁石を常時ピストン側の磁石と対面す
る側に付勢させるバネを採用するのが好ましい。その場
合は、第２の磁石がピストン側の磁石と対面する位置
に、第２の磁石を吸着するプレートを設けるのがさらに
好ましい。

【０００７】さらに前記磁性体ないしレバーに、シリン
ダの伸縮方向に延びるコントロールケーブルの内索を取
りつけてもよい。その場合、シリンダの伸縮切り替え用
のバルブを操作する手動操作レバーのノブに出没自在に
設けたピンに対し、前記内索の他端を連結することがで
きる。

【０００８】

【作用】本発明の装置において、ピストンが伸縮する
と、ピストン側の磁石もその伸縮方向に往復移動する。
磁性体は通常は付勢手段により、磁石と吸着または反発
する方向と反対の側に付勢されている。そしてピストン
が伸縮して磁石と磁性体とが接近する特定の位置にくる
と、磁性体は磁石により吸引され、あるいは反発されて
磁石と対面する位置あるいは離れた位置に回動する。し
たがって磁性体の回動位置により、ピストンが特定の位
置に来ているか、あるいは他の位置にあるかを機械的に
検出することができる。

【０００９】請求項２の装置では、ピストンの伸縮に応
じて伸縮バーが伸縮する。そしてピストンが可動バーの
磁石が固定バーの磁性体と接近する特定位置にきている
か否かを、前述のように磁性体の回動位置により検出す
ることができる。さらにこのものは、伸縮バーに磁石お
よび磁性体が取りつけられているので、位置検出装置を
１個のユニットとして取り扱うことができる。請求項３
の装置では、磁性体がレバーと一緒になって回動する。
したがって磁性体の大きさに関わらず、レバーの延長部
分などの任意の位置向で機械的検出のための所望の検出
ストロークを得ることができる。

【００１０】請求項４の装置では、検出すべき特定のピ
ストン位置を任意に調節することができる。請求項５の
ように磁石体としてピストン側の磁石と同極の第２の磁
石を採用すれば、大きい力の検出動作がえられる。第２
の磁石がピストン側の磁石と対面する位置に、第２の磁
石を吸着するプレートを設けるときは、第２の磁石はバ
ネの付勢力に加えて自身の吸着力でプレートに当接され
る。そしてピストン側の磁石がプレートの裏面側にきた
ときに、敏感に反発される。請求項７のように磁性体な
いしレバーにコントロールケーブルの内索を連結すると
きは、ピストンの位置情報をケーブルの往復動作として
機械的に、かつ遠隔的に出力させることができる。請求
項７の装置では、操縦者は手元の表示などを見なくて
も、操作のレバーのノブから突出しようとするピンの動
きないし押圧力に基づく感触で、ピストン位置を認識す
ることができる。しかもシリンダを操作するバルブ制御
用のレバーのノブは操縦者が常時握っているので、操縦
者は反射的にバルブを特定位置で止めることができ、遅
れ時間を少なくすることができる。

【００１１】

【実施例】つぎに図面を参照しながら本発明の装置の実
施例を説明する。図１、図２および図３はそれぞれ本発
明の装置の一実施例を示す斜視図、側面図および平面
図、図４は図３の装置の一部断面平面図、図５は図４の
V-V 線断面図、図６は図４のVI-VI 線断面図、図７は図
５〜６の装置の要部斜視図、図８は本発明の装置を適用
したフォークリフトの一例を示す概略側面図、図９はそ
のフォークリフトの操作レバーの拡大斜視図、図１０は
本発明の装置の他の実施例を示す要部断面図、図１１ａ
および図１１ｂは図４および図１０の装置の作用を比較
して示すグラフである。

【００１２】図１のピストン位置検出装置１０は図８の
フォークリフト１のマスト２の傾斜角を制御する油圧シ
リンダ３に取りつけて、マスト２が中立位置にあるか否
かを検出するものである。このものは図２〜３に示す油
圧シリンダ３のシリンダ本体４に取りつける固定バー１
１と、ピストンロッド５に取りつける可動バー１２とを
有する。固定バー１１の一端には可動バー１２を摺動自
在に案内するための第１ガイド部材１３が固着されてお
り、可動バー１２の一端には固定バー１１を摺動自在に
案内するための第２ガイド部材１４が固着されている。
それにより固定バー１１と可動バー１２とは、互いに案
内しあう伸縮自在の伸縮バーを構成する。可動バー１２
および固定バー１１は、いずれもオーステナイト系ステ
ンレスあるいはアルミニウム合金などの非磁性体製の板
から製造される。ガイド部材１３、１４は合成樹脂など
から製造される。

【００１３】可動バー１２の外側の面には、第１磁石１
５がシリンダの伸縮方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に位置調節
自在に取りつけられている。また固定バー１１の外側の
面は、図４に示すようにその第１磁石１５と互いに向き
合う第２磁石１６が軸１７まわりに回動自在に設けられ
ている。本実施例では軸１７はシリンダの伸縮方向に対
して横向きである。図４において符号１８は固定バー１
１に固定された箱形のケースであり、そのケース１８の
内部にレバー１９が軸１７まわりに回動自在に収容され
ている。レバー１９は図５〜７に示すように、軸１７を
構成するピン（ないしネジ）２０が嵌入される円筒状の
支持部２１と、その支持部に対してアーム２２を介して
連結される幅が広い角柱状の磁石収納部２３と、支持部
２１からアーム２２に対して鈍角で延びる幅が狭いケー
ブル連結部２４とを備えており、全体として合成樹脂で
成型している。磁石収納部２３内には直方体状の第２磁
石１６が磁路形成用の断面Ｕ字状のホルダー２５と共に
収容されており、接着剤などで固定されている。

【００１４】前記ケース１８は図４および図５に示すよ
うに、レバー１９の磁石収納部２３が動きうる空洞を構
成する幅の広い前部分１８ａと、ケーブル連結部２４お
よび円筒部２１を収容し、円筒部２１をピン２０によっ
て回動自在に支持する幅の狭い後部分１８ｂととからな
る。ケース１８の後部分１８ｂの上部には、押し引きコ
ントロールケーブル２６の導管２７が係止されている。
またケース１８の上端開口はガスケット２８を介してカ
バー２９で覆われている。ケース１８には図６に示すよ
うに、その側面に突出する４か所の突起３０を設けてお
り、その突起３０を利用して固定バー１１の外側からビ
ス３１でケース１８を止めている。前記押し引きコント
ロールケーブル２６の内索３２はその端部に固着した係
止金具３２ａにより、レバー１９のケーブル連結部２４
の上端に係止されている。さらにケーブル連結部２４の
上端とケース１８の前端との間には、付勢手段である引
っ張りコイルバネ３３が掛け渡されている。

【００１５】第１磁石１５は第２磁石１６と同形状の直
方体であり、磁路形成用の断面Ｕ字状のホルダー２５と
共に角柱状の収納ケース３４に収容されており、接着材
で固定されている。すなわちそれぞれの磁石１５、１６
はホルダー２５により閉磁路され、外部に磁束が洩れな
い構造になっている。なお図６および図１０に示すよう
に、ホルダー２５の一部にカギ爪状の切り曲げ部２５ａ
を設け、それらを磁石収納部２３をおよび収納ケース３
４の内面に食い込ませて抜けないようにしてもよい。磁
石の形状は特に制限されず、円柱状などであってもよ
い。本実施例では、第１磁石１５と第２磁石１６とは同
じ磁極が向き合うように、たとえばＮ極同士が向き合う
ように、すなわち反発力が働くように配設されている。
その収納ケース３４は、図６および図７に示すように、
側面に突出する４本の突起３５を利用して、可動バー１
２の外側からビス３１で止めている。なお可動バー１２
の立ち上がり部１２ａには長孔が設けられ、シリンダの
伸縮方向に取りつけ位置の調節ができるようにしてい
る。本実施例では、前記コントロールケーブル２６の導
管２７の他端はガイドパイプ３６に連結されており、内
索３２の他端はそのガイドパイプ３６内に摺動自在に収
容されたピン３７に連結されている。なお図７において
はケース１８が省略されている。

【００１６】上記のごとく構成される装置１０は、油圧
シリンダ３のピストンロッド５が移動して、第１磁石１
５と第２磁石１６とが図４のように対向したとき、磁石
１５、１６同士の反発力により、レバー１９が軸１７ま
わりに矢印Ｃ方向に回動する（想像線参照）。そしてそ
れによりコントロールケーブル２６の内索３２の一端を
押し、ピン３７をガイドパイプ３６から突出させる。す
なわちレバー１９は第２磁石１６の動きの向きを９０°
転換するベルクランクの働きをしている。ピストンロッ
ド５がさらに移動して第１磁石１５が第２磁石１６の位
置を通り過ぎると、バネ３３の引っ張り力により、レバ
ー１９が矢印Ｃと逆向きに回動する。それにより内索３
２がケース１８内に引き込まれ、ピン３７をガイドパイ
プ３６内へ引き込む。

【００１７】したがってたとえば第１磁石１５と第２磁
石１６が合致する位置を図８のフォークリフト１のマス
ト２が中間位置、すなわちフォーク６が水平を向いてい
る状態に合わせておくことにより、マスト２が中間位置
にきたときにピン３７が突出するというマスト中立位置
検出装置を構成することができる。前記ピン３７はたと
えば図８および図９に示す油圧シリンダ３制御用のバル
ブ切換用操作レバー７のノブ８内に埋め込んでおくと、
操縦者は操作レバー７を握っている手の肌の感触でピン
３７の突出を感知することができる。そのためマスト２
などで邪魔されて充分にフォーク６が見えない場合で
も、あるいはフォーク上の貨物などから目を離さずに、
フォーク６の先端が水平を向いていることを認識するこ
とができる。それによりパレットにフォークの先端を引
っかけたりする事故がなくなる。

【００１８】なお操縦者がピン３７の突出を感知してか
ら操作レバー７をニュートラル位置（センタークローズ
バルブの場合）に操作して油圧シリンダ３の作動を止め
るまで、通常は0.2 〜0.4 sec 程度の遅れ時間がある。
しかし操縦者がマスト２を直立させようとして油圧シリ
ンダの伸縮を微調整している場合は、ピストンスピード
が３０mm／sec 程度であるので、約６〜１２mm程度のヒ
ステリシスストロークで済む。またピンの出没を操縦者
の手の感触により検知する場合は、掌の痛覚が鈍く、か
つ皮膚が弱いため、ピン３７の動作にスプリング性を与
え、ストロークを長くするのが好ましいが、本発明の磁
石を用いた検出装置は磁石の反発力（ないし吸着力）に
よりスプリング性を有し、しかも作動ストロークを大き
くすることができるので好適である。なお、たとえば操
縦者がノブ８を強く握っている場合はピンが出てこない
が、操縦者に対し、ポイント的な押圧力によって信号を
伝えることができる。

【００１９】前記実施例では、一対の磁石の同極の反発
力を利用してシリンダの特定の操作位置（マストの中間
位置）を検出するようにしているが、吸着作用を利用す
ることもできる。その場合は第２磁石をバネで常時上向
きに回動させておき、第１磁石が対面したときに第２磁
石が下降して内索を押し出すようにすればよい。その場
合でもスプリング性および長いストロークの作用効果は
奏される。なお吸着力を利用する場合は、第２磁石また
は第１磁石のいずれか一方に代えて鉄などの磁性体を用
いることができる。なお、前述のヒステリシスストロー
クを少なくするため、センシングの立ち上がり特性は鋭
角であることが好ましい。しかし立ち下げ側は解除方向
であるから鈍角でもよい。この点からすれば、実施例の
ように作動力として磁石の反発力を利用し、戻り時にバ
ネを用いるのが好ましい。

【００２０】前記実施例では、ピンの出没により操縦者
の手のひらの感触に信号を伝達する場合を説明したが、
ケーブルによって出没するピンでリミットスイッチある
いは近接スイッチなどのセンサを入り切りするようにし
てもよい。さらには回動するレバー（図４の１９）によ
つて直接それらのセンサに入力するようにしてもよい。
それらの場合は電気信号を出力することができる。なお
場合により、コントロールケーブルの内索などの機械的
な信号あるいは電気信号に基づいて、シリンダを制御す
る方向切替バルブを自動的に操作し、ピストン位置を自
動制御するようにしてもよい。その場合は油圧回路にレ
バー１９の角度に応じて作動するサーボバルブを採用す
るのが好ましい。また前記実施例ではレバーを付勢する
手段として引っ張りコイルバネを採用しているが、圧縮
バネであってもよい。

【００２１】さらに図１０に示すように、ケース１８の
底面部に第２磁石との間に吸着力を生ずる磁性体、たと
えば鋼製のプレート３８を介在させて付勢手段とするこ
ともできる。この実施例においては、第１磁石１５が第
２磁石１６と対向する位置にいない状態では、第２磁石
１６はバネ３３の付勢力に加えてプレート３８への吸着
力により、ケース１８の底部側に付勢されている。そし
て第１磁石１５が対向する位置にきたとき、反発力で想
像線のように回動する。なお一旦ケース１８の底部から
離れるとプレート３８による吸着作用は急激に低下す
る。また第１磁石１５が通り過ぎると、強力な力で復帰
する。そのため図１１ｂに示すように、センシングの立
ち上がりおよび立ち下がり特性が、プレートがない場合
（図１１ａ）に比して急になっている。

【００２２】さらに本発明の装置はストローク途中にお
けるピストン位置だけでなく、片側または両方のストロ
ークエンドの検出にも採用することができる。その場合
は１ないし２個の第１磁石を可動プレートの対応する位
置に取りつければよい。またフォークリフトのほか、各
種の作業機械や工業用ロボット、その他の油圧ないしエ
アシリンダなどのピストン（プランジャを含む）の位置
検出装置に適用することができる。

【００２３】

【発明の効果】各種の既設のシリンダに対して簡単に取
りつけることができ、構造が簡単である。検出部に磁石
の反発ないし吸着力を利用しているので、スプリング性
があり、検出ストロークが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例を示す斜視図である。

【図２】その装置の側面図である。

【図３】その装置の平面図である。

【図４】図３の一部断面平面図である。

【図５】図４のV-V 線断面図である。

【図６】図４のVI-VI 線断面図である。

【図７】図５〜６の装置の部分切り欠き斜視図である。

【図８】本発明の装置を適用したフォークリフトの一例
を示す概略側面図である。

【図９】そのフォークリフトの操作レバーの一部拡大斜
視図である。

【図１０】本発明の装置の他の実施例を示す要部断面図
である。

【図１１】図１１ａおよび図１１ｂはそれぞれプレート
を有しない装置および有する装置の動作状態を比較して
概念的に示すグラフである。

【符号の説明】

３ 油圧シリンダ ４ シリンダ本体 ５ ピストンロッド ７ 操作レバー ８ ノブ １０ 位置検出装置 １１ 固定バー １２ 可動バー １５ 第１磁石 １６ 第２磁石 １７ 軸 １９ レバー ２６ コントロールケーブル ２７ 導管 ３２ 内索 ３３ バネ ３７ ピン ３８ プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池杉 文雄 栃木県小山市横倉新田110 小松フォーク リフト株式会社栃木工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダのピストン側に設けた磁石と、
   シリンダ本体側に設けた磁石検知要素とからなるシリン
   ダのピストン位置検出装置であって、前記磁石検知要素
   が、ピストン側の磁石が通るときにその磁石と対面する
   位置と、そこから離れた位置との間で回動自在に設けら
   れた磁性体と、その磁性体を常時磁石による吸着または
   反発の方向と反対の側に付勢する付勢手段とを備えてい
   る、シリンダのピストン位置検出装置。
2. 【請求項２】 ピストンロッドの先端とシリンダ本体と
   の間に、互いにガイドしあうように伸縮自在に連結され
   た、それぞれ非磁性体製の可動バーおよび固定バーから
   なる伸縮バーが掛け渡されており、前記磁石が、可動バ
   ーにおける前記固定バーと重なる領域に取りつけられて
   おり、前記磁性体が固定バーに回動自在に設けられてい
   る請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記磁性体が、シリンダの伸縮方向に対
   して横向きの軸回りに回動自在に設けたレバー上に設け
   られている請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記磁石または磁性体ないしレバーがシ
   リンダーの伸縮方向に位置調節自在に設けられている請
   求項１、２または３記載の装置。
5. 【請求項５】 前記磁性体がピストン側の磁石と同じ極
   性を有する第２の磁石であり、前記付勢手段が、その第
   ２の磁石を常時ピストン側の磁石と対面する側に付勢し
   ているバネである請求項１、２、３または４記載の装
   置。
6. 【請求項６】 前記第２の磁石がピストン側の磁石と対
   面する位置に、第２の磁石を吸着するプレートが設けら
   れている請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 前記磁性体ないしレバーに、シリンダの
   伸縮方向に延びるコントロールケーブルの内索が取りつ
   けられている請求項１、２、３、４、５または６記載の
   装置。
8. 【請求項８】 前記内索の他端が、シリンダの伸縮切り
   替え用のバルブを操作する手動操作レバーのノブに対し
   て出没自在に設けられたピンに連結されている請求項７
   記載の装置。