JP2007333627A - Apparatus for measuring cylinder stroke position - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリンダのストローク位置計測装置に関し、特に回転ローラの回転量を検出することによってシリンダのストローク位置を計測する装置に関する。 The present invention relates to a cylinder stroke position measuring apparatus, and more particularly to an apparatus for measuring a cylinder stroke position by detecting a rotation amount of a rotating roller.
従来より、回転ローラの回転量を回転センサによって検出することによって、シリンダのストローク位置を計測する装置が公知となっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, devices that measure the stroke position of a cylinder by detecting the amount of rotation of a rotating roller with a rotation sensor are known.
図1(a)は、シリンダストローク位置計測装置を構成する回転センサの構造を概念的に示している。 FIG. 1A conceptually shows the structure of a rotation sensor constituting the cylinder stroke position measuring device.
図1(a)に示すように、回転軸6000は、固定部材2000にベアリング等を介して回転自在に支持されている。回転軸6000の一端には回転体3000が設けられている。回転体3000には、回転位置に応じて周期的に磁束密度が変化するように、磁石4000が配置されている。回転軸6000の他端には継手等を介して回転ローラ1000が設けられている。回転ローラ1000は、シリンダ内部を摺動するピストンのロッド7000の表面に接触するように設けられている。回転ローラ1000は、ロッド7000の直動に応じて回転するように設けられている。
As shown in FIG. 1A, the rotating shaft 6000 is rotatably supported by the fixed member 2000 via a bearing or the like. A rotating body 3000 is provided at one end of the rotating shaft 6000. The rotating body 3000 is provided with a magnet 4000 so that the magnetic flux density periodically changes according to the rotational position. A rotating
回転軸1000の軸方向にあって、回転体3000に対向する位置には、磁石4000によって生成される磁束密度を検出し、磁束密度に応じた電気信号を出力する磁気センサ部5000が設けられている。磁気センサ部5000で検出された電気信号は、後段の演算処理部で、回転軸1000の回転量からロッド7000の変位量に変換される。
A magnetic sensor unit 5000 that detects the magnetic flux density generated by the magnet 4000 and outputs an electrical signal corresponding to the magnetic flux density is provided at a position that is in the axial direction of the
上述の回転センサの回転ローラ1000は、回転ローラ1000とロッド7000との間の滑りを抑制するために押圧部材によってロッド表面に押圧する必要がある。
The
下記特許文献1には、ばねによって、回転ローラをシリンダのロッドに圧接させるという発明が記載されている。 Patent Document 1 below describes an invention in which a rotary roller is pressed against a cylinder rod by a spring.
図1(b)、(c)は、特許文献1に示される回転センサの構成を示している。 1B and 1C show the configuration of the rotation sensor disclosed in Patent Document 1. FIG.
同図1(b)、(c)に示すように、シリンダのアウタチューブ7100に蓋7200が設けられている。蓋7200には、フレーム7300が取り付けられている。フレーム7300には、レバー7400が回動自在に取り付けられている。レバー7400には、ロッド7000の表面に接触し、ロッド7000の変位に応じて回転する回転ローラ1000が回動自在に取り付けられている。
As shown in FIGS. 1B and 1C, a
回転ローラ1000と蓋7200との間には、回転ローラ1000をロッド7000の表面に押圧するばね7500が介在されている。こうして蓋7200とフレーム7300とレバー7400と回転ローラ1000とばね7500とで、一体の回転センサユニット9000が構成される。
A spring 7500 that presses the rotating
蓋7200は、アウタチューブ7100の一部を構成している。アウタチューブ7100の開口部に、蓋7200が装着される。これにより、アウタチューブ7100とロッド7000の間に、回転センサユニット8000を構成する各部品が収容される。回転ローラ1000は、ばね7500のばね力によってロッド表面に押圧される。
The
回転ローラ1000は、ロッド7000の外周面に接触して回転されるため、滑りにくい材質、たとえばゴムで構成されている。また、回転ローラ1000の接触面1000Aは、ロッド7000の外周面の形状に沿った円弧形状に形成されている。
シリンダのロッドのストロークの計測精度を向上させるには、回転ローラが容易に変形したり消耗したりせずに、回転半径が一定に保持されることが必要である。また、シリンダのロッドのストロークに応じて回転ローラが忠実に回転し、スリップしないことが必要である。 In order to improve the measurement accuracy of the stroke of the cylinder rod, it is necessary to keep the rotation radius constant without causing the rotating roller to be easily deformed or consumed. Further, it is necessary that the rotating roller rotates faithfully according to the stroke of the cylinder rod and does not slip.
特許文献1記載の発明では、回転ローラ1000がゴムなどの滑りにくい材質で構成されているため、回転ローラ1000とロッド7000間における摩擦係数は高く、大きな摩擦力が発生し、スリップを防止することができる。しかし、その反面、ゴムなどの弾性部材を使用すると、温度変化や経年変化によって弾性が変化し、滑り量や回転ローラ7000の径が変化してしまう。このため温度変化、経年変化によりシリンダのロッドのストロークの計測精度が低下してしまうという問題が発生する。
In the invention described in Patent Document 1, since the rotating
また、特許文献1記載の発明では、図6(a)に示すように、回転ローラ1000の接触面1000Aは、ロッド7000の外周面の形状に沿った円弧形状に形成されているため、回転ローラ1000がロッド7000の表面に接触している位置が異なると、回転ローラ1000の回転半径dが異なる値d、d+Δdを示すことになる。このため回転ローラ1000がロッド7000の表面に接触している位置次第でシリンダのロッドのストロークの計測精度が低下してしまうという問題が発生する。なお、回転ローラ1000の接触面1000Aは平坦であってもゴムなどの弾性部材で構成されていれば、ロッド7000の表面に接触することで接触面1000Aは円弧形状に変形することになる。
In the invention described in Patent Document 1, as shown in FIG. 6A, the
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、回転ローラの回転量を回転センサによって検出することによって、シリンダのストローク位置を計測するに際して、回転ローラとシリンダロッドの間のスリップを抑制するとともに、温度変化や経年変化にかかわらず、また回転ローラがロッドに接触する位置にかかわらず回転ローラの回転半径を一定に保持してシリンダロッドのストローク計測精度を高精度に維持することを解決課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by detecting the amount of rotation of the rotating roller with a rotation sensor, the slip between the rotating roller and the cylinder rod is suppressed when measuring the stroke position of the cylinder. Along with this, it is a solution to maintain the cylinder rod stroke measurement accuracy by keeping the rotation radius of the rotation roller constant regardless of temperature change or aging change and regardless of the position where the rotation roller contacts the rod. It is what.
第1発明は、
シリンダ(200)に取り付けられ、回転ローラ(110)の回転量を検出することによってシリンダ(200)のストローク位置を計測するシリンダのストローク位置計測装置であって、
回転ローラ(110)は、
シリンダ(200)のロッド(202)の表面に接触し、シリンダロッド(202)の変位に応じて回転する回転ローラ(110)であり、
少なくともシリンダロッド(202)と接触する面(110A)が非弾性材料で構成されており、
少なくともシリンダロッド(202)と接触する面(110A)が平坦に形成されているものであって、
更に、
回転ローラ(110)をシリンダロッド(202)の表面に対して、スリップを抑制する押し付け力で押圧する押圧部材(130)が備えられていることを特徴とする。
The first invention is
A cylinder stroke position measuring device that is attached to the cylinder (200) and measures the stroke position of the cylinder (200) by detecting the amount of rotation of the rotating roller (110),
The rotating roller (110)
A rotating roller (110) that contacts the surface of the rod (202) of the cylinder (200) and rotates according to the displacement of the cylinder rod (202);
At least the surface (110A) in contact with the cylinder rod (202) is made of an inelastic material,
The surface (110A) that contacts at least the cylinder rod (202) is formed flat,
Furthermore,
A pressing member (130) for pressing the rotating roller (110) against the surface of the cylinder rod (202) with a pressing force that suppresses slipping is provided.
第2発明は、第1発明において、
押圧部材(130)が回転ローラ(110)をシリンダロッド(202)表面に押圧する押圧力は、12kgf以上であることを特徴とする。
The second invention is the first invention,
The pressing force with which the pressing member (130) presses the rotating roller (110) against the surface of the cylinder rod (202) is 12 kgf or more.
第3発明は、第1発明において、
回転ローラ(110)は、少なくともシリンダロッド(202)と接触する面(110A)がシリンダロッド(202)の硬度以下の硬度で構成されていることを特徴とする。
The third invention is the first invention,
The rotating roller (110) is characterized in that at least the surface (110A) in contact with the cylinder rod (202) has a hardness equal to or lower than the hardness of the cylinder rod (202).
第1発明を、図2、図3を参照して説明する。 The first invention will be described with reference to FIGS.
第1発明では、シリンダ200のロッド202の表面に接触し、シリンダロッド202の変位に応じて回転する回転ローラ110が設けられ、この回転ローラ110は、押圧部材130によってシリンダロッド202の表面に対して、スリップを抑制する押し付け力で押圧される。回転ローラ110は、 少なくともシリンダロッド202と接触する面110Aが非弾性材料で構成されており、少なくともシリンダロッド202と接触する面110Aが平坦に形成されている。
In the first invention, a
本発明によれば、回転ローラ110の接触面110Aが金属などの非弾性部材で構成されているため、温度変化や経年変化によって弾性が変化するようなことがなく、滑り量や回転ローラ110の径の変化を抑制することができる。このため温度変化、経年変化によるシリンダのロッドのストロークの計測精度の低下を抑制することができる。
According to the present invention, since the
また、回転ローラ110の接触面110Aは、ゴムなどの弾性材料に比して、ロッド202に対して摩擦係数が比較的低い非弾性材料で構成されているが、回転ローラ110は、押圧部材130によってシリンダロッド202の表面に対して、スリップを抑制する押し付け力で押圧されているため、回転ローラ110とロッド202間において大きな摩擦力が発生してスリップを防止することができる。
Further, the
また、本発明では、回転ローラ110の少なくともシリンダロッド202と接触する面110Aは、平坦に形成されているため、回転ローラ110がロッド202の表面に接触している位置が異なったとしても、図6(b)に示すように、回転ローラ110の回転半径dは同一の値d、dを示すことになる。このため回転ローラ110がロッド202の表面に接触している位置次第でシリンダのロッドのストロークの計測精度が低下してしまうことがない。
In the present invention, since at least the
以上のように本発明によれば、回転ローラ110とシリンダロッド202の間のスリップを抑制できるとともに、温度変化や経年変化にかかわらず、また回転ローラ110がロッド202に接触する位置にかかわらず回転ローラ110の回転半径dを一定に保持してシリンダロッドのストローク計測精度を高精度に維持することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the slip between the
第2発明では、押圧部材130が回転ローラ110をシリンダロッド202表面に押圧する押圧力は、12kgf以上に設定される。すなわち、図12に示すように、押し付け力が12kgf以上であれば、スリップ量を所定の基準レベル以下に低下させることができる。
In the second invention, the pressing force with which the
第3発明では、回転ローラ110は、少なくともシリンダロッド202と接触する面110Aがシリンダロッド202の硬度以下の硬度で構成される。これにより回転ローラ110がシリンダロッド202に接触することによるシリンダロッド202の磨耗を抑制することができる。
In the third invention, the
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施例)
図2は、第1実施例のシリンダのストローク位置計測装置1の構成を、シリンダのロッド横断面でみた図である。また、図3(a)は、同じくシリンダのロッド縦断面でみた図で、図3(b)はシリンダの外観を示した図である。
(First embodiment)
FIG. 2 is a view of the configuration of the cylinder stroke position measuring apparatus 1 according to the first embodiment as seen in a cross section of the cylinder rod. FIG. 3 (a) is a view of the cylinder in the same manner as viewed from the longitudinal section of the cylinder, and FIG. 3 (b) is a view showing the appearance of the cylinder.
図3(a)に示すように、シリンダ200のアウタチューブ203には、ピストン(図示せず)が摺動自在に設けられている。ピストン
には、インナチューブとしてのロッド202が取り付けられている。シリンダ200のヘッド部200Hには、シリンダヘッド部材としての機能を有するベース部材300が装着されている。ベース部材300は、ロッド202を摺動自在に支持し、シールによってゴミ等がシリンダ内部に侵入することを防止するためにシリンダに不可欠な部材である。また後述するようにベース部材300には、実施例の回転センサユニット100が装着される。
As shown in FIG. 3A, a piston (not shown) is slidably provided on the outer tube 203 of the cylinder 200. A
ベース部材300は、ロッド202の外周を囲むように環状に形成されている。ベース部材300には、回転センサユニット100を収容するための開口部300Aが設けられている。ベース部材300の外周面には、ねじ部303が形成されている。ベース部材300のねじ部303がアウタチューブ203の内側のねじ部に螺合することでベース部材300がシリンダ200のヘッド部200Hに装着される。ベース部材300の外周面とアウタチューブ203の内周面との間には、環状に形成されたオイルシール380、381が設けられている。
The
ロッド202は、ベース部材300に摺動自在に設けられている。ベース部材300とピストン201とアウタチューブ203の内壁とによって画成された室が、シリンダヘッド側油室204を構成する。ベース部材300の内周面には、ロッド202との隙間を密封し、塵埃等のコンタミがシリンダヘッド側油室204に入り込まないようにするダストシール180、181、ロッドシール182が設けられている。またベース部材300の内周面には、ロッド202をガイドするガイド部材183が設けられている。
The
シリンダ200のアウタチューブ203には、油圧ポート(図示せず)が形成されている。油圧ポートを介して、シリンダヘッド側油室204に圧油が供給され、若しくは同油室から図示しない油圧ポートを介して圧油が排出される。シリンダヘッド側油室204に圧油が供給されることによって、ロッド202が縮退し、またシリンダヘッド側油室204から圧油が排出されることによって、ロッド202が伸張する。このようにしてロッド202は図3の図中左右方向に直動変位する。
A hydraulic port (not shown) is formed in the outer tube 203 of the cylinder 200. Pressure oil is supplied to the cylinder head side oil chamber 204 via the hydraulic port, or the pressure oil is discharged from the oil chamber via a hydraulic port (not shown). When pressure oil is supplied to the cylinder head side oil chamber 204, the
図7(a)、(b)は、回転センサユニット100の外観を各方向からみた斜視図である。
7A and 7B are perspective views of the appearance of the
これら図7と図2、図3を併せ参照すればわかるように、回転センサユニット100は、板状に形成されたセンサ保持部材150に各構成部品が装着されて構成されている。センサ保持部材150の片面151にはそれぞれ押圧部材130としての板ばね131と回転ローラ110と回転センサ部120とレバー部材190が保持されている。センサ保持部材150の反対面152には、連結部材140が設けられている。センサ保持部材150は、回動軸192によりレバー部材190を回動自在に支持している。
As can be understood by referring to FIGS. 7, 2, and 3, the
レバー部材190は、前述の回動軸192にて支持されている側の他方に斜め部191を備えている。レバー部材190の斜め部191には、回転ローラ110が回動自在に支持されている。斜め部191は、後述するように、ベース部材300の開口部300Aの斜め孔301に対応した斜め形状に形成されている。
The
レバー部材190の回動軸192は、回転ローラ110の回転中心110Cからオフセットされた位置に設けられている。後述するように、センサ保持部材150がベース部材300に取り付けられた際には、レバー部材190の回動軸192は、回転ローラ110の回転中心110Cからシリンダロッド202の伸び側にオフセットされた位置となる。センサ保持部材150の片面151には、レバー部材190の回動軸192を回動自在に支承する軸受け部153が形成されている。
The
センサ保持部材150の片面151には、凹部150Aが形成されており、この凹部150Aには、板ばね131が収容されている。複数毎(たとえば4枚)の板が積層されて板ばね131が構成されている。板ばね131の枚数は、押し付け力を考慮して定められる。なお、板ばね131の代わりにコイルばね、皿ばね等、任意のばねあるいは磁力を利用した押し付け部材を使用する実施も可能である。
A
板ばね131は、レバー部材190を介して回転ローラ110を、同板ばね131の撓みに応じて押圧することができる態様で凹部150Aに収容されている。後述するように、センサ保持部材150がベース部材300に取り付けられた際には、回転ローラ110は、板ばね131によってシリンダロッド202の表面に対して垂直または略垂直な方向に押圧されることになる。また、後述するように、板ばね131のばね力、つまり板ばね131が回転ローラ110をロッド202に対して押し付ける押し付け力は、回転ローラ110がロッド202の表面上でスリップを抑制することができる程度の大きさに設定されている。後述するように、板ばね131が回転ローラ110をロッド202表面に押圧するばね力は、12kgf以上に設定される。板ばね131とレバー部材190との間には、板ばね131のばね力を受けてレバー部材190に伝達するボール193が介在されている。
The
回転センサ部120は、回転ローラ110の回転量を検出するセンサであり、レバー部材190に固定されて設けられている。特に図2に示すように回転ローラ110には、回転ローラ110の回転中心110Cと軸芯を同じくするように、回転軸111が設けられている。レバー部材190内にはベアリング(ローラベアリング)113が嵌装されている。回転軸111は、ベアリング113の内側に嵌装されており、ベアリング112によって回動自在に支持されている。回転ローラ110は、そのロッド接触面110Aがレバー部材190の外に露出し、ロッド202の表面に接触できる態様でレバー部材190に配置されている。回転ローラ110の接触面110Aと、レバー部材190のうちロッド202に対向する対向面202Aは、略同一面となるように配置されている。このようにレバー部材190のローラ保持部分をロッド202との干渉を回避できる最大の外形とすることで、極力大きなサイズのベアリング113を内蔵させることができ、押し付け力および寿命を最大にすることができる。
The
回転ローラ110は、少なくともロッド202と接触するロッド接触面110Aが非弾性材料、たとえば金属で構成されている。金属としては、たとえばSCM415Hが使用される。回転ローラ110は、少なくともロッド202と接触するロッド接触面110Aがロッド202の硬度以下の硬度で構成される。また、回転ローラ110は、少なくともロッド202と接触するロッド接触面110Aが平坦に形成されている。
In the
図8(a)、(b)、(c)、(d)は、回転ローラ110の回転角度と回転センサ部120で検出されて出力される出力電圧との関係を説明する図である
回転軸111には、検出媒体としての磁石112が設けられている。磁石112は円板状に形成されており、磁石の着磁面(S極、N極)が回転軸111に対して直交する平面となるように回転軸111に取り付けられている。
FIGS. 8A, 8 </ b> B, 8 </ b> C, and 8 </ b> D are diagrams illustrating the relationship between the rotation angle of the
回転センサ部120は、磁石112によって生成される磁力(磁束密度)を磁石112から離れた場所にあるセンサ部材によって電気信号として検出する非接触の磁力センサである。回転センサ部120は、磁石112の回転面112A、つまり着磁面から所定距離離間した位置に、各センサ部材121A、121Bが設けられて構成されている。センサ部材121A、121Bとしては例えばホールICが使用される。
The
図8(a)、(b)、(c)に示すように、センサ部材121A、121Bは、磁石112の回転面112A(N極、S極)と平行な平面上において、所定の位相差をもった各位置に配置されている。たとえば2個のホールICが90°位相をずらして配置されている。回転ローラ110の回転軸111が回転し、それに応じて磁石112が回転すると、図8(d)に示すように、回転角度に応じて、センサ部材121A、121Bを透過する磁力(磁束密度)が周期的に変化する。図8(b)、(c)の状態のときのセンサ部材121Aの出力電圧を矢印にて示している。
As shown in FIGS. 8A, 8 </ b> B, and 8 </ b> C, the sensor members 121 </ b> A and 121 </ b> B have a predetermined phase difference on a plane parallel to the
各センサ部材121A、121Bは磁石112の回転面上において位相がずれて配置されているため、各センサ部材121A、121Bの出力電圧(検出信号)は、位相がずれたものとなる。よって、各センサ部材121A、121Bの出力電圧に基づいて、回転ローラ110の絶対角度、回転方向を計測することができる。また、センサ部材121A、121Bから出力される検出信号が1周期変化する回数をカウントすることで、回転ローラ110の回転数を計測することができる。そして、回転ローラ110の絶対角度と、回転ローラ110の回転数とに基づいて、シリンダ200のロッド202の変位量(ストローク)を計測することができる。
Since the
連結部材140は、回転センサ部120と外部の信号線、つまりセンサケーブル160とを電気的に連結する部材である。連結部材140は、センサ保持部材150の反対面152に設けられた端子台141と、端子台141に設けられた端子142とを含んで構成されている。回転センサ部120と端子142とは、電気信号線部材145によって電気的に接続されている。電気信号線部材145としては、例えば可撓性のある材料で構成され電気信号線145aがプリントされた基板(フレキシブル基板)を使用することができる。センサ保持部材150には、電気信号線部材145が挿通される孔154が形成されている。
The connecting
図9は、電気信号線部材145と端子142との接続態様を詳細に示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing in detail a connection mode between the electric
同図9に示すように、端子台141の各端子142の台座143は、通電部材143aと絶縁部材143b(プラスチック)とから構成されている。各台座143には、ねじ穴144が形成されている。一方、センサケーブル160の端部には、ねじ挿通孔161aを有する圧着端子161がかしめ等によって電気的に接続されている。また電気信号線部材145の端部には、ねじ挿通孔145cが形成されており、電気信号線145a(たとえば銅箔)が露出している。
As shown in FIG. 9, the base 143 of each terminal 142 of the
ねじ146の軸146aが、ワッシャ147、圧着端子161のねじ挿通孔161a、電気信号線部材145のねじ挿通孔145cに挿通され、端子台141の各台座143のねじ穴144に螺合されることにより、これら圧着端子161と電気信号線部材145が端子142に締結され、両者が電気的に接続される。このように、本実施例によれば、端子台141の各端子142に電気信号線部材145とセンサケーブル160とを締結し電気的に接続するように構成したため、既存のコネクタや半田付け等が不要となり、より少ない場積で、より低いコストで回転センサユニット100と外部のコントローラとを電気的に接続することができる。
The
図3(a)にて示すように、ベース部材300は、センサ保持部材150の軸受け部153と回転ローラ110と回転センサ部120とレバー部材190を収容する開口部300Aを有している。
As shown in FIG. 3A, the
開口部300Aは、レバー部材190の斜め部191を回転ローラ110とともに収容でき、ベース部材300の外周から内周に向かうにつれてロッド202の伸び側から縮み側に向かう斜め孔301を含んで構成されている。
The
図2に示すようにベース部材300は、センサ保持部材150の片面151のうち板ばね131の各端部を含む接続面155に会合接続される接続面302を有している。センサ保持部材150の片面151の接続面155とベース部材300の接続面302とは、ピン901によって位置決めされた上、ボルト902によって締結されて接続される。なお、センサ保持部材150の片面151の接続面155とベース部材300の接続面302との間には、防水等のためのシール材184が挟まれている。ベース部材300にセンサ保持部材150が接続されることにより、図3(a)に示すように開口部300Aに、センサ保持部材150の軸受け部153と回転ローラ110と回転センサ部120とレバー部材190が収容されることになる。また、レバー部材190の斜め部191と回転ローラ110は、開口部部300Aの斜め孔301に挿入されることになる。また、板ばね131の両端がベース部材300によって固定保持されて、板ばね131の中央部がボール193を介してレバー部材190からのばね反力を受ける配置となる。これにより回転ローラ110が、板ばね131によってロッド202の表面に対して垂直または略垂直な方向に押圧されて、シリンダ200のロッド202に表面に接触し、シリンダロッド202の変位に応じて回転することになる。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すようにセンサ保持部材150の反対面152の接続面157には蓋部材170の接続面171が会合接続される。センサ保持部材150の反対面152の接続面157と蓋部材170の接続面171とは、ボルト902によって、ベース部材300とともに締結されて接続される。なお、センサ保持部材150の反対面151の接続面157と蓋部材170の接続面171との間には、防水等のためのシール材185が挟まれている。このようにしてり蓋部材170が、センサ保持部材150上の連結部材140を覆う態様でセンサ保持部材150に取り付けられることになる。蓋部材170には、センサケーブル160が挿通される孔173が形成されている。
As shown in FIG. 2, the connection surface 171 of the
図3(a)に示すようにベース部材300の内周面には、回転ローラ110を挟む態様でシリンダロッド202のストローク方向の異なる各箇所に、ダストシール180、181が設けられている。またベース部材300の内周面には、ダストシール181からロッド202の縮退する側に離れた所定箇所にロッドシール182が設けられている。ダストシール180、181、ロッドシール182は、ロッド202が摺動できる態様で、ベース部材300の内周面に設けられている。ここでダストシール180、181を装着するための構成について説明する。
As shown in FIG. 3A, dust seals 180 and 181 are provided on the inner peripheral surface of the
すなわち、ベース部材300の内周面には、斜め孔301に対応する箇所が切り欠かれ形成された環状のカラー350が装着される。カラー350とベース部材300との間には回り止めのボール370が設けられる。カラー350は、ロッド202の縮退側のダストシール181を同縮退側のベース部材端面に押し付けるように、ベース部材300の内周面に装着される。さらにカラー350には、ロッド202の伸張側のダストシール180が装着される。ダストシール180は、スナップリング360によってカラー350に固定される。さらにカラー350がスナップリング361によってベース部材300に固定される。
That is, an
このようにカラー350によってシリンダ内側のダストシール181をベース部材300の端面に押し付け固定するようにしたので、同ダストシール181を固定するためのスナップリングを不要とすることができる。また、カラー350のうち回転ローラ110が配置される端面は切り欠かれ形成されるようにしたので、より小さな場積で回転ローラ110を取り付けることが可能となる。
In this way, the
(第2実施例)
図10は、第2実施例のシリンダのストローク位置計測装置1の構成を、シリンダのロッド横断面でみた図である。また、図11(a)は、同じくシリンダのロッド縦断面でみた図で、図11(b)はシリンダの外観を示した図である。
(Second embodiment)
FIG. 10 is a diagram of the configuration of the cylinder stroke position measuring apparatus 1 according to the second embodiment as viewed in a rod cross-section of the cylinder. FIG. 11 (a) is a view similarly seen from the longitudinal section of the cylinder rod, and FIG. 11 (b) is an external view of the cylinder.
以下では第1実施例と同様の機能の構成要素には同一符号を付して適宜説明を省略して第1実施例とは異なる構成について説明する。 In the following, components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate, and a configuration different from that in the first embodiment will be described.
上述した第1実施例では、シリンダ200のヘッド部200Hに、シリンダヘッド部材としての機能を有するベース部材300を、ねじ込むことで装着するようにしているが、本第2実施例では、シリンダ200のヘッド部200Hに装着されている既存のシリンダヘッド部材210に、ベース部材300をボルト止めによって装着するようにしている。
In the first embodiment described above, the
すなわち、図10、図11に示すように、シリンダ200のアウタチューブ203の上端面203Uには、既存のシリンダヘッド部材210がボルト212によって締結されている。シリンダヘッド部材300の内周面には、ダストシール181、ロッドシール182が設けられている。
That is, as shown in FIGS. 10 and 11, the existing
そして更に既存のシリンダヘッド部材210の上端面210Uには、ベース部材300がボルト213によって締結されている。なお、ベース部材300は、ボルト213によってシリンダヘッド部材210とアウタチューブ203の両方に共締めされている。
Further, the
回転センサユニット100は、センサ保持部材150に各構成部品が装着されて構成されている。センサ保持部材150の片面151にはそれぞれ押圧部材130としてのコイルばね132と回転ローラ110と回転センサ部120とばね保持部材195が保持されている。センサ保持部材150の反対面152には、連結部材140が設けられている。センサ保持部材150は、コイルばね132を介してばね保持部材195を伸縮自在に支持している。
The
ばね保持部材195は、ばね室部材195Aと回転ローラ室部材195Bとからなる。ばね室部材195Aが回転ローラ室部材195Bに圧入されることでばね保持部材195が構成されている。
The
ばね保持部材195のばね室部材195Aには、コイルばね132の一端132Aが当接される態様で収容されている。ばね室部材195Aと回転ローラ室部材195Bとの間は、空気孔195Cが形成されている。空気孔195Cは、コイルばね132の伸縮時にばね室部材195A内の空気を逃がすために設けられている。
The
ばね保持部材195の回転ローラ室195Bには、回転ローラ110がベアリング113によって回動自在に支持される態様で収容されている。コイルばね132と回転ローラ110は、コイルばね132が回転ローラ110を同コイルばね132の伸縮方向に押圧することができる態様で配置されている。センサ保持部材150がベース部材300に取り付けられた際には、回転ローラ110は、コイルばね132によってシリンダロッド202の表面に対して垂直または略垂直な方向に押圧されることになる。
The
センサ保持部材150の片面151には、凹部150Aが形成されており、この凹部150Aの底面には、コイルばね132の他端132Bが当接されるとともに凹部150Aの側面にはばね保持部材195が摺動自在に嵌装されている。
A
ベース部材300の内周面には、ダストシール180が設けられている。
A
このためベース部材300がシリンダヘッド部材210に装着されると、回転ローラ110を挟む態様でシリンダロッド202のストローク方向の異なる各箇所に、ダストシール180、181が設けられた配置関係となる。
For this reason, when the
ベース部材300は、ばね保持部材195のうち回転ローラ室195Bに相当する部分と回転センサ部120とを収容する開口部300Aを有している。
The
ベース部材300にセンサ保持部材150が接続されることにより、開口部300Aに、ばね保持部材195のうち回転ローラ室195Bに相当する部分と回転センサ部120とが収容されることになる。また、回転ローラ110が、コイルばね132によってロッド202の表面に対して垂直または略垂直な方向に押圧されて、シリンダ200のロッド202に表面に接触し、シリンダロッド202の変位に応じて回転することになる。
By connecting the
つぎに、上述した第1実施例、第2実施例の作用効果について説明する。 Next, the operational effects of the first and second embodiments described above will be described.
ベース部材300は、シリンダ200の大きさ毎に、つまりロッド202の径やアウタチューブ203の径の大きさ毎に、用意される。ただし、図2あるいは図10に示すようにロッド202の径やアウタチューブ203の径の大きさにかかわらず、ベース部材300のうちセンサ保持部材150が取り付けられる取り付け面302からロッド202の表面までの距離Lは、一定となるようにベース部材300が作成される。センサ保持部材150が取り付けられる取り付け面302からロッド202の表面までの距離Lが一定であるため、回転センサユニット100のセンサ保持部材150から回転ローラ110のロッド接触面110Aまでの距離を一定とすることができる。なお、ベース部材300をシリンダ200の大きさにかかわらず共通のものとし、スペーサ等の別部品で上記距離Lが一定となるように調整してもよい。
The
このため本実施例によれば、シリンダ200のロッド径やアウタチューブ径が異なったとしても、それに応じてベース部材300を用意すればよく、回転センサユニット100は共通部品を使用することができる。このように本実施例によれば、回転ローラの回転量を回転センサによって検出することによって、シリンダのストローク位置を計測するに際して、回転センサユニット100の共通化を図ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, even if the rod diameter and outer tube diameter of the cylinder 200 are different, the
また、本実施例では、連結部材140を覆う態様でセンサ保持部材150に、蓋部材170を取り付けるようにしている。このため回転センサユニット100を外部のゴミ等から保護することができる。
In this embodiment, the
また、特に第1実施例では、押圧部材130として板ばね131を使用し、板ばね131を、レバー部材190を介して回転ローラ110を、同板ばね131の撓み方向に押圧することができる態様で凹部150Aに収容するようにしている。このため、コイルばねを使用した場合に比して回転センサユニット100のばね伸縮方向の場積を小さく抑えることができる。
In particular, in the first embodiment, a
また、本実施例では、ベース部材300に、回転ローラ110を挟む態様でシリンダロッド202のストローク方向の異なる各位置に、ダストシール180、181を設けるようにしている。このため回転ローラ110、特に回転ローラ110とロッド202が接触する部分に外部よりゴミ等が侵入することを防止できるとともに、回転ローラ110が存在する場所で発生したゴミ等がシリンダ内に侵入することを防止できる。
In the present embodiment, the dust seals 180 and 181 are provided on the
また、第1実施例では、レバー部材190は、ベース部材300の開口部300Aの斜め孔301に対応する形状の斜め部191を有しており、レバー部材190の斜め部191が回転ローラ110とともに斜め孔301に挿入されている構成であるため、回転ローラ110およびダストシール180を極力、ロッド202が伸縮する側に配置させることができる。ここで、ロッド202のストローク範囲は、ダストシール180の位置(回転ローラ110の位置でもある)によって規制される。ロッド202のストローク範囲は、ダストシール180がロッド202の伸縮側に配置されているほど大きくとることができる。このことを図4(a)、(b)、(c)、(d)、図5(比較例)を参照して説明する。
In the first embodiment, the
図4(a)に示すように、通常、シリンダのヘッド部には、シリンダヘッド部材8000が装着されている。シリンダヘッド部材8000は、ロッド7000を摺動自在に支持しダストシール8100によってゴミ等がシリンダ内部に侵入することを防止するためにシリンダに不可欠な部材である。シリンダヘッド部材8000の外周には、ねじ部8200が形成されており、このねじ部8200がシリンダの内側のねじ部に螺合することでシリンダヘッド部材8000がシリンダのヘッド部に装着される。
As shown in FIG. 4A, a
ここで、ロッド7000のストローク範囲は、シリンダヘッド部材8000の上端位置によって規制される。ロッド7000は、最大伸張位置から最小縮退位置までのストローク範囲STを自由に移動することができる。
Here, the stroke range of the
シリンダのヘッド部に、図1(b)、(c)で説明した回転センサユニット9000を装着した場合を想定する。この場合には、図4(b)に示すように、回転センサユニット9000全体を、シリンダヘッド部材8000のねじ部8200やダストシール8100を回避するようにシリンダヘッド部材8000の上端面に装着しなければならない。このため回転ローラ1000がシリンダヘッド部材8000の上端位置よりも所定距離ΔSTだけロッド伸張側に離間した場所に位置することになる。ここで、ロッド7000の最小伸縮位置は、回転ローラ1000の位置によって規制される。このため特許文献1記載の回転センサが装着された場合には、そうでない場合よりもシリンダヘッド部材上端位置から回転ローラ1000の位置までの距離ΔSTに応じた距離だけロッド7000のストローク範囲が短くなる。
Assume that the
また、シリンダのヘッド部に、図1(b)、(c)に示す回転センサユニットを装着した上で、図4(a)に示すシリンダと同様のストローク範囲を確保しようとすると、図4(c)に示すように、シリンダの両ピン間の距離PNが長くなる。このため図1(b)、(c)に示す回転センサが装着された場合には、そうでない場合よりもシリンダの場積が大きくなる。 In addition, when the rotation sensor unit shown in FIGS. 1B and 1C is mounted on the cylinder head, an attempt is made to secure the same stroke range as the cylinder shown in FIG. As shown in c), the distance PN between both pins of the cylinder becomes longer. For this reason, when the rotation sensor shown in FIGS. 1B and 1C is mounted, the cylinder field is larger than the case where the rotation sensor is not mounted.
図4(d)は、シリンダのヘッド部に、第1実施例の回転センサユニット100、ベース部材300が装着された場合の概略図であり、図4(a)、(b)、(c)と対比するために示したものである。本実施例によれば、ヘッド部材として機能するベース部材300を既存のヘッド部材8000と同様にしてシリンダヘッドに取り付け、ベース部材300に斜め孔301を形成し、レバー部材190に、ベース部材300の斜め孔301に対応する形状の斜め部191を形成し、レバー部材190の斜め部191を回転ローラ110とともに斜め孔301に挿入する構成であるため、ダストシール180および回転ローラ110を既存のシリンダヘッド部材8000の上端位置よりもロッド縮み側にオフセットされた場所、つまりダストシール180を既存のダストシール8100と略変わらない場所に位置させることが可能となる。すなわち図4(d)と図4(b)を対比すると、図4(b)の従来の場合には、ダストシール180を、既存のシリンダヘッド部材8000の上端位置よりも所定距離ΔSTに応じた距離だけロッド伸張側に離間した場所に位置させなければならないのに対して、図4(d)に示す本実施例の場合には、ダストシール180を、既存のシリンダヘッド部材8000の上端位置よりもロッド伸張側にオフセットされた場所(既存のダストシール8100と略変わらない場所)に位置させることが可能となる。
FIG. 4D is a schematic view when the
よって本実施例によれば、従来技術に比してロッド7000のストローク範囲が拡大して、ストローク範囲の減少を最小限に抑えることができる。また図4(c)に示すようにロッド7000のストローク範囲を確保するためにシリンダの両ピン間の距離PNを長くすることが不要であり、シリンダの場積の拡大を抑えることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the stroke range of the
図5は比較例として押圧部材130によって回転ローラ110をロッド7000の表面に対して斜めの方向に押圧する構成を概略図にて示している。シリンダは、ロッド7000がストローク方向xに対して垂直な方向yにもある程度変位するように設計されている。このため回転センサによる計測中にロッド7000がストローク方向xのみならずこれと垂直な方向yに変位すると、回転ローラ110はロッド表面に対して斜め方向に押圧される構成であるため、回転ローラ110は、垂直方向yの変位量に応じた分だけ余分に回転してしまう。このため、回転ローラ110の回転量に誤差が生じる。これに対して本発明によれば、ロッド202が垂直方向yに変位したとしても、回転ローラ110はロッド表面に対して略垂直に押圧される構成であるため、回転ローラ110が同垂直方向yに変位するのみで、回転ローラ110で垂直方向yの変位に応じた回転は生じない。このため、回転ローラ110の回転量にほとんど誤差は生じない。このように本発明によれば、押圧部材130の押圧方向を斜めにすることなく、回転ローラ110を配置することができたため、回転センサで計測誤差をほとんど生じさせることなく、上述の効果、つまりストローク範囲の減少を最小限に抑制できるなどの効果が得られる。
FIG. 5 schematically shows a configuration in which the
また、第1実施例では、押圧部材130として板ばね131を使用し、板ばね131とレバー部材190との間に、板ばね131のばね力を受けてレバー部材190に伝達するボール193を介在させるようにしている。このため板ばね等の押圧部材130による押し付け位置を一定にでき、ばね定数が一定となり、安定した一定の押し付け力が得られる。押し付け力のばらつきが抑制され回転ローラ110のすべりやロッド202の表面が傷つくことを防止できる。
In the first embodiment, a
また、第1実施例では、回転センサ部120を、レバー部材190に取り付けるようにしている。このため回転センサユニット100をコンパクトにすることができる。
In the first embodiment, the
また、本実施例では、回転ローラ110の接触面110Aを金属などの非弾性部材で構成している。このため、温度変化や経年変化によって弾性が変化するようなことがなく、滑り量や回転ローラ110の径の変化を抑制することができる。このため温度変化、経年変化によるシリンダ200のロッド202のストロークの計測精度の低下を抑制することができる。なお回転ローラ110の接触面110Aに相当する部分のみ上記のごとく非弾性部材で構成してもよく、回転ローラ110の全体を非弾性部材で構成してもよい。
In this embodiment, the
また、回転ローラ110の接触面110Aは、ゴムなどの弾性材料に比して、同じ金属のロッド表面に対して摩擦係数が比較的低い非弾性材料(金属)で構成されているが、回転ローラ110は、押圧部材130によってシリンダロッド202の表面に対して、スリップを抑制する押し付け力で押圧されているため、回転ローラ110とロッド202間において大きな摩擦力が発生してスリップを防止することができる。なお、押し付け力が大きすぎると、回転ローラ110やロッド202の磨耗の進行が早くなるおそれがある。このため押し付け力は、磨耗を考慮した所定値以下の押し付け力が望ましい。
The
また、本実施例では、回転ローラ110の少なくともシリンダロッド202と接触する面110Aを、平坦に形成している。このため、回転ローラ110がロッド202の表面に接触している位置が異なったとしても、図6(b)に示すように、回転ローラ110の回転半径dは同一の値d、dを示すことになる。このため回転ローラ110がロッド202の表面に接触している位置次第でシリンダ200のロッド202のストロークの計測精度が低下してしまうことがない。
In this embodiment, the
以上のように本実施例によれば、回転ローラ110とシリンダロッド202の間のスリップを抑制できるとともに、温度変化や経年変化にかかわらず、また回転ローラ110がロッド202に接触する位置にかかわらず回転ローラ110の回転半径dを一定に保持してシリンダロッドのストローク計測精度を高精度に維持することができる。
As described above, according to the present embodiment, slip between the
また、本実施例では、押圧部材130が回転ローラ110をシリンダロッド202表面に押圧する押圧力を、12kgf以上に設定している。すなわち、図12は回転ローラ110をロッド202に押し付ける押し付け力と、一定条件下で衝撃を与えたときに、1回の衝撃当たりに回転ローラ110がロッド202の表面でスリップするスリップ量との関係を示したものである。同図12に示すように、押し付け力が12kgf以上であれば、スリップ量を所定の基準レベル以下に低下させることができる。
In this embodiment, the pressing force with which the
また、本実施例では、回転ローラ110を、少なくともシリンダロッド202と接触する面110Aがシリンダロッド202の硬度以下の硬度で構成している。これにより回転ローラ110がシリンダロッド202に接触することによるシリンダロッド202の磨耗を抑制することができる。なお回転ローラ110の接触面110Aに相当する部分のみ上記の硬度で構成してもよく、回転ローラ110の全体を上記の硬度で構成してもよい。
In this embodiment, the
200 シリンダ、 202 ロッド、 110 回転ローラ、 130 押圧部材、120 回転センサ部、140 連結部材、150 センサ保持部材、300 ベース部材、300A 開口部 200 cylinder, 202 rod, 110 rotating roller, 130 pressing member, 120 rotation sensor unit, 140 connecting member, 150 sensor holding member, 300 base member, 300A opening
Claims (3)
回転ローラ(110)は、
シリンダ(200)のロッド(202)の表面に接触し、シリンダロッド(202)の変位に応じて回転する回転ローラ(110)であり、
少なくともシリンダロッド(202)と接触する面(110A)が非弾性材料で構成されており、
少なくともシリンダロッド(202)と接触する面(110A)が平坦に形成されているものであって、
更に、
回転ローラ(110)をシリンダロッド(202)の表面に対して、スリップを抑制する押し付け力で押圧する押圧部材(130)が備えられていることを特徴とするシリンダのストローク位置計測装置。 A cylinder stroke position measuring device that is attached to the cylinder (200) and measures the stroke position of the cylinder (200) by detecting the amount of rotation of the rotating roller (110),
The rotating roller (110)
A rotating roller (110) that contacts the surface of the rod (202) of the cylinder (200) and rotates according to the displacement of the cylinder rod (202);
At least the surface (110A) in contact with the cylinder rod (202) is made of an inelastic material,
The surface (110A) that contacts at least the cylinder rod (202) is formed flat,
Furthermore,
A cylinder stroke position measuring device comprising a pressing member (130) for pressing the rotating roller (110) against the surface of the cylinder rod (202) with a pressing force that suppresses slippage.
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JP5450923B2 (en) | 2014-03-26 |
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