JPS6234007Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はピストンのストロークを検出する測長
器を備えたシリンダ装置に関するものである。

例えば建設機械の作業機構を駆動するためのシ
リンダ装置等においては、その操作性を良好なら
しめるためや自動操作を可能とするためにピスト
ンのストロークを自動的に検出する測長器を備え
たものが使用される。

前述のような測長器を備えたシリンダ装置をし
て例えば第１図に示したようなものが従来から知
られている。

同図において、１は内部に作動油を充填したシ
リンダを示し、該シリンダ１にはヘツドカバー１
Ａとロツドカバー１Ｂとが設けられ、該各カバー
１Ａ，１Ｂには給排ポート（図示せず）が形成さ
れると共にシリンダ１の両端が施蓋されている。
該シリンダ１内にはピストン２が摺動可能に設け
られている。そして、該ピストン２にはピストン
ロツド３の一端が固着して設けられ、他端がロツ
ドカバー１Ｂから外部に突出せしめられている。

次に、４は超音波発信器、５は超音波受信器を
示し、該超音波発信器４および超音波受信器５は
シリンダ１内においてヘツドカバー１Ａの内壁に
並設されている。そして、超音波発信器４からピ
ストン２の端面に向け超音波を発信して該ピスト
ン２で反射させる。この反射波を超音波受信器５
により受信し、この発信から受信までの時間を測
定することによりピストン２のストロークを検出
することができるように構成されている。

このようなシリンダ装置にあつては、超音波発
信器４も受信器５もピストン２やピストンロツド
３と接触・摺動しない構造となつているから、こ
れらの機器の故障やピストンロツド３等の損傷を
防止することができ、その保護が十分に図られる
ことになる。

ところが、前述のような測定方法においてはシ
リンダ１内の作動油を媒質としているから、この
作動油中にキヤビテーシヨンによる気泡が発生し
たり、気相が生じたりすると、測定値に誤差が生
じたり、超音波の減衰が大きくなり測定が不可能
となる欠点があつた。

本考案は上記従来技術の問題点に鑑みなされた
もので、ピストンロツドを媒質として超音波を伝
播させると共に、超音波発信器とピストンロツド
との間に介在する液体を接触媒体として利用する
ことにより、作動油中に存在する気泡等の影響を
なくし、非接触状態でピストンストロークを正
確、かつ確実に検出しうるようにしたシリンダ装
置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、本考案は、シリ
ンダと、該シリンダ内に摺動可能に設けたピスト
ンと、一端が該ピストンに固着して設けられ、他
端が前記シリンダから外部に突出するピストンロ
ツドとからなるシリンダ装置において、前記シリ
ンダのロツドカバー側に設けられ、前記ピストン
ロツドの周壁と僅かな隙間をもつて非接触状態で
対面するように配置された超音波発信器と、該超
音波発信器と前記ピストンロツドとの間の隙間に
接触媒体として介在させた液体と、前記ピストン
ロツドの突出端側に位置して該ピストンロツドに
設けられ、前記接触媒体としての液体および媒質
としてのピストンロツドを介して伝播される超音
波を受信する超音波受信器とから構成したことを
特徴とする。

このように構成することにより、超音波発信器
からの信号は、接触媒体を介して非接触状態でピ
ストンロツドに伝達され、該ピストンロツドに表
面波が発生せしめられ、当該表面波はピストンロ
ツド中を伝播し、超音波受信器で受信され、ピス
トンストロークとして検出される。

以下第２図ないし第５図に基づき本考案の実施
例について説明する。

まず、第２図ないし第４図は本考案の第１の実
施例を示し、第１図と同一構成要素については同
一符号を付してその説明を省略するものとする。
１１は超音波発信器を示し、該超音波発信器１１
はシリンダ１内壁のロツドカバー１Ｂに近接した
位置に取付けられている。そして、該超音波発信
器１１はピストンロツド３と僅かの隙間をもつて
非接触状態で対面した状態に配設されている。次
に、１２はピストンロツド３に取付けた超音波受
信器を示し、該超音波受信器１２はピストンロツ
ド３がシリンダ１内に最進入した状態においても
シリンダ１の外部に配置するようピストンロツド
３に設けた取付アイ３Ａに近接した位置に設けら
れている。

而して、超音波発信器１１から発信した超音波
信号によりピストンロツド３に表面波を発生さ
せ、この信号を超音波受信器１２により受信さ
せ、この発信から受信までの時間によりピストン
ストロークを検出させるように構成されている。
そして、超音波発信器１２とピストンロツド３と
は非接触状態にあるから、この間に気層が介在し
ていると、超音波は減衰し、ピストンロツド３に
表面波が発生しないことがある。従つて、超音波
発信器１２とピストンロツド３との間には超音波
を良好に伝播させる接触媒体が必要となる。本実
施例においてはシリンダ１内の作動油をこの間に
介在させることによつて、作動油を接触媒体とし
て利用する。これによつて、超音波発信器１１か
ら接触媒体としての作動油および媒質としてのピ
ストンロツド３を介して超音波受信器１２に至る
超音波伝播経路が形成される。

次に、第３図に基づきピストンストローク検出
装置の一具体例を示す。

２１はタイマを示し、該タイマ２１は一定周期
毎に超音波発生信号とゲート開信号とをパルス発
信器２２とゲート回路２３とに発信するものであ
る。そして、パルス発生器２２は超音波発生信号
が入力されることにより、該パルス発生器２２に
よつて超音波発生器１１から一定周期で超音波を
発信する。一方、タイマ２１からのゲート開信号
が入力されるゲート回路２３は当該ゲート開信号
によりゲートを開き、また増幅器２４を介して超
音波受信器１２からの受信信号がゲート閉信号と
して入力されるとゲートを閉じる。２５は常時ク
ロツクパルスを発信するクロツクパルス発生器
で、該クロツクパルス発信器２５からのクロツク
パルスはゲート回路２３を介してゲート開の間カ
ウンタ回路２６に出力するよう構成されている。
クロツクパルス発生器２５にはピストンロツド３
の温度を検出する測温器２７が付設されており、
従つてクロツクパルス発生器２５は該測温器２７
によつて温度補正した状態で所定のパルス周期を
もつてクロツクパルスを刻々発信するよう構成さ
れている。このように温度補正を行なうのは音速
は温度によつて変化するためである。これ故、カ
ウンタ回路２６はゲート回路２３からのゲート開
信号によりクロツクパルス発生器２５からのクロ
ツクパルスを計数し、超音波受信器１２からのゲ
ート閉信号が入力されたときにクロツクパルスの
計数を停止する。このようにして計数されたクロ
ツクパルスの数は表示器２８に入力され、該表示
器２８はこのようにして入力されたクロツクパル
スの数値をピストンストローク量に換算して表示
するものである。

本考案に係るシリンダ装置は前述の構成を有す
るもので、次に第４図を参照してピストンストロ
ークの測定について説明する。

まず、タイマ２１により信号が発信されると、
この信号はパルス発生器２２を介して超音波発信
器１１からピストンロツド３に向け超音波信号が
発信される。これと同時にタイマ２１からの信号
はゲート回路２３にも入力されて、ゲート開状態
とする。この結果、クロツクパルス発生器２５か
らのクロツクパルスはゲート回路２３を介してカ
ウンタ回路２６に刻々入力され、そのパルス数を
計数する。この場合、クロツクパルス発生器２５
からのクロツクパルスは測温器２７によりピスト
ンロツド３の温度を検出して補正されているか
ら、ピストンロツド３に温度変化があつても測定
誤差を生じさせることはない。

一方、超音波発信器１１からの信号は接触媒体
としての作動油を介してピストンロツド３に伝達
される。そして、ピストンロツド３には表面波が
発生せしめられ、当該表面波はピストンロツド３
中を伝播する。このようにして伝播された信号は
超音波受信器１２により受信され、増幅器２４に
よつて増幅せしめられて、ゲート回路２３に入力
される。この信号によりゲート回路２３はゲート
閉の状態となり、カウンタ回路２６へのクロツク
パルスの入力が停止される。このようにゲート回
路２３のゲート開状態が持続されている区間ｌ、
即ち超音波発信器１１により超音波が発信されて
から超音波受信器１２に受信されるまでの間にカ
ウンタ回路２６に入力されたクロツクパルスの数
が該カウンタ回路２６によつて計数される。そし
て、この計数値は表示器２８に入力され、該表示
器２８でピストンストロークに換算されて、その
量が表示される。

そして、ピストン２はシリンダ１内を摺動する
ことによりそのストロークが変化するが、これに
伴なつて超音波受信器１２は超音波発信器１１と
近接、離反する。タイマ２１の信号は一定周期毎
に発生するものであるから、その都度ピストンス
トロークが測定され、表示器２８によつてその測
定量が表示されることになる。

次に、第５図は本考案の第２の実施例を示すも
ので、本実施例においては超音波発信器１１はシ
リンダ１内には設けられていない。然るに、シリ
ンダ１のロツドカバー１Ｂにはケーシング３１が
溶接等の手段で固着して設けられ、該ケーシング
３１内には密閉室３２が形成されている。そし
て、ピストンロツド３はケーシング３１の密閉室
３２を貫通して外部に突出せしめられている。ま
た、密閉室３２内にはグリス水溶液等のように音
響インピーダンスの高い液体が封入されると共
に、超音波発信器１１がケーシング１の内壁に取
付けられて、ピストンロツド３と僅かの隙間をも
つて対面した状態に配設されている。

前述のように構成すれば、密閉室３２内に封入
された音響インピーダンスの高い液体が接触媒体
となり、超音波発信器１１から発信される超音波
がピストンロツド３に伝達される際における減衰
量が少なくなり、超音波伝播性能が著しく向上す
る。

本考案に係るシリンダ装置は以上詳細に述べた
如くであつて、下記各項の諸効果を奏する。

ピストンロツドを超音波伝播用の媒質として
いるから、超音波の減衰を少なくすることがで
き、ピストンストロークの測定を良好かつ正確
に行なうことができる。

超音波発信器とピストンロツドとの間に接触
媒体となる液体を介在させているから超音波発
信器を非接触・非摺動状態でピストンストロー
クを測定することができピストンロツドを損傷
させ、シール性を失うことを防止できる。

接触媒体として音響インピーダンスの高い液
体を使用すれば、超音波の減衰をさらに少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術を示すシリンダ装置の縦断面
図、第２図ないし第４図は本考案の第１の実施例
を示すもので、第２図はシリンダ装置の縦断面
図、第３図はピストンストローク検出装置を示す
回路図、第４図はピストンストローク検出装置の
信号に関する説明図、第５図は本考案の第２の実
施例を示すシリンダ装置の縦断面図である。 １…シリンダ、２…ピストン、３…ピストンロ
ツド、１１…超音波発信器、１２…超音波受信
器、３１…ケーシング、３２…密閉室。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に設け
   たピストンと、一端が該ピストンに固着して設
   けられ、他端が前記シリンダから外部に突出す
   るピストンロツドとからなるシリンダ装置にお
   いて、前記シリンダのロツドカバー側に設けら
   れ、前記ピストンロツドの周壁と僅かな隙間を
   もつて非接触状態で対面するように配置された
   超音波発信器と、該超音波発信器と前記ピスト
   ンロツドとの間の隙間に接触媒体として介在さ
   せた液体と、前記ピストンロツドの突出端側に
   位置して該ピストンロツドに設けられ、前記接
   触媒体としての液体および媒質としてのピスト
   ンロツドを介して伝播される超音波を受信する
   超音波受信器とから構成したことを特徴とする
   シリンダ装置。 (2) 前記接触媒体としての液体は前記シリンダ内
   の作動油である実用新案登録請求の範囲(1)項記
   載のシリンダ装置。 (3) 前記シリンダのロツドカバー側には内部を前
   記ピストンロツドが貫通する密閉室を設け、該
   密閉室には前記超音波発信器を配設すると共
   に、前記接触媒体として音響インピーダンスの
   高い液体を封入してなる実用新案登録請求の範
   囲(1)項記載のシリンダ装置。