JP2638683B2 - 加圧プランジャーの位置を確認するためにピストンの移動行程を電気信号に変換する変換器 - Google Patents

加圧プランジャーの位置を確認するためにピストンの移動行程を電気信号に変換する変換器

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はガラス成形機の加圧プランジャーの軸線方向
の位置を確認するためピストンの移動行程を電気信号に
変換する変換器に関するものであり、加圧プランジャー
をピストン−シリンダ装置のピストンロッドに取付け、
シリンダに固定させた変換器の環状コイルをピストンと
シリンダの軸線方向の関連位置に依存してコイルのイン
ダクタンスを変化させるためのピストンに取付けた変換
器の金属作動部材と協動させ、ピストンロッドを包囲し
ているシリンダの一端の領域にコイルを配置し、シリン
ダの端部においてピストンロッドを案内スリーブ中に延
伸させると共に案内スリーブにより案内させ、作動部材
を環状にして加圧プランジャーに面するピストンの側に
配置させ、コイルの接続機構を電気演算回路に接続させ
たものである。
［従来の技術］ この形式の公知の１つの変換器（ドイツ国特許第3401
465号明細書）において、コイルは案内スリーブとピス
トンとの間のピストンロッドに関して同軸的に配置され
ている。作動部材はピストンのコイルに面する側面に、
ピストンロッドに関し同中心的に取付けられ、コイル中
に突出している。この構造は軸線方向に比較的大きい量
の空間を必要とする。従って、一方において、軸線方向
の移動検出区域が限定され、他方においては変換器を既
存のピストン−シリンダ装置に組み入れることがほとん
どの場合に不可能である。ガラス成形機に生じる周期的
な温度変化はコイルをその支持部材から離してしまう可
能性がある。コイルを有する環状ホルダーの製造は極め
て複雑でかつ高価である。
ドイツ国特許第4031931A1号明細書から、誘導性の長
さ測定センサーが公知であり、該長さ測定センサーが二
次巻線に接続された電子演算回路を有する差動変圧器の
直線性を改善するか、もしくは行程を増大させる作用を
行う。固定強磁性短絡装置の管状内側部分の外側の中心
縦長方向に固定一次巻線を配置し、短絡装置の外側部分
は真鍮性の底部部材の内腔に取付けられた管状キャリヤ
ーに支持されている。内側部分と外側部分との間には環
状エア隙間を形成してあり、エア隙間中にカップ型コイ
ルキャリヤーの環状カラーが突出している。コイルキャ
リヤーの外側には互いに軸線方向において一定間隔に配
置された二次巻線の部分巻線が埋設されているので、部
分巻線はコイルキャリヤーの軸線方向の中間位置におい
て固定一次巻線から同一軸線方向の間隔で配置されてい
る。コイルキャリヤーの底部は管状キャリヤーを通って
延伸し且つ支承スリーブによりキャリヤーの両端を越え
て半径方向に案内される同中心検出棒に固定されてい
る。接続線は固定一次巻線を交流電圧源に接続する作用
をなす。移動可能な二次巻線の２つの部分巻線の接続線
は高抵抗入力と位相感知整流装置を有する電子演算回路
に案内されている。
ドイツ国特許第3109930A1号明細書から、温度変化を
受けるピストンやシリンダーのような液圧部材用の変換
器が公知である。その目的は零度ドリフトを減少させる
ことにある。電気的非伝導棒コアはシリンダーに固定さ
れ、導線を通して高周波交流を供給する単層円筒コイル
を支持し、ピストンを通して全ピストン行程にわたって
ピストン棒の内部室まで延伸する。ピストンとピストン
棒は棒コアとそのコイルの区域において真鍮もしくは銅
製の良好な電導体である反磁性スリーブで被覆されてい
る。
［発明の概要］ 本発明の目的はその適用範囲を拡張させ、その寿命を
増大させることができ、全機構を同一寸法のままでピス
トンの位置を確認することができる距離を長くさせるこ
とが可能であるばかりでなく低廉に製造することができ
る加圧プランジャーの位置を確認するためにピストンの
移動行程を電気信号に変換する変換装置を提供すること
にある。
これらの目的は請求項１の構成により達成できる。特
に、空気圧のピストン−シリンダ装置を使用することに
ある。コイルと作動部材はその形状が環状である。原則
として、ピストンの圧縮行程の最終部分を交換器によ
り、例えば45mmまで検出するだけで十分である。コイル
は印加交流を供給する交流電源により給電される。コイ
ルの接続導線間は交流電圧であり、該交流電圧はコイル
のインダクタンスの振幅に依存する。このインダクタン
スは巻線の数にも、鉄心の磁性導電性にも、また鉄心と
コイルの外側の空間にある磁場線な長さにも依存する。
鉄心を有するコイルの外側の空気隙間に延伸する磁場線
は磁性的伝導性作動部材により案内されるので、残りの
空気道が減少し、従ってこの装置のインダクタンスが増
大する。これは接続導線における電気電圧の増加によっ
てわかる。作動部材はピストンに取付けられているの
で、電気電圧の助けで、ピストンやピストンロッド及び
加圧プランジャーの軸線方向の位置が高再現性の電気電
圧信号により測定できる。ガラス成形機のパリソン型内
のガラスゴブを押圧する際に、パリソン型にガラスゴブ
が正しく充填されたときにピストンは測定行程の中間区
域に移動する。従って、加圧プランジャーの各作動行程
において、その金型への最大侵入深度を検出できる。相
互に嵌挿されているコイルと案内スリーブのほぼ同中心
的な構成により重要な軸線方向の間隙が節約できる。従
って、加圧プランジャー機構の全軸線方向の長さが変更
できないため、変換器の適用範囲は相当に増大できる。
コイルを案内スリーブの半径方向の外側に配置すること
によりその支持体上に対するコイルの取付けが良好とな
る。
請求項２に記載した変換器は特に小型になり、操作上
有利な構造となる。案内スリーブは支持スリーブに交換
可能に取付けることができる。この機構によりコイルと
支持スリーブとの間の接続が一定で信頼できるものとな
る。
請求項３の特徴は動作上の利点を与える。ピストン−
シリンダ装置は必要時に迅速且つ安価に交換できる。
請求項４の特徴は変換器の特に確実な作動を生じさせ
ている。支持スリーブと保持フランジは一体的に形成す
るか、或は複数の部材に分けることができる。
請求項５のスペーサリングは必要時に加圧プランジャ
ー機構の種々の異なる軸線方向の長さに合致させること
を可能にする。スペーサリングは支持スリーブに対する
コイルの取付けと固定を容易にする。そのうえ、スペー
サリングは隣接する構成部材の中心位置決め作用を行う
ことができるので、コイルとスペーサリングとの間の環
状間隙に磁場線をつくるのに用いることができる。
請求項６によるスペーサリングにおいて、作動部材が
磁性導電材料からなる場合に、作動部材が移動によりそ
の環状隙間に及ぼす影響は環状室にある磁場線の全長の
総計が小さいので、電圧の大きい変化に関しては小さく
なる。
反対に、スペーサリングが請求項７による構成を有す
る場合に、スペーサリングそれ自体が反磁性導電性材料
から成り、環状室にある磁場線の長さの合計が大きくな
る。それに対応して、電圧の変化は作動部材が環状室に
移動するとかなり大きくなる。電気的伝導層はたとえば
銅もしくはアルミニウムから形成することができ、しか
もそれには小電流しか流れないので、その厚さも相当薄
くすることができる。
請求項８の特徴は構造上の観点から特に有利である。
請求項によれば、適当な硬化剤を有する合成樹脂たと
えばエポキシ樹脂が用いられ、その合成樹脂は圧力なら
びに高温の下で反応するように用いることができる。合
成樹脂とガラス繊維マットは支持スリーブに関するコイ
ルの電気絶縁体を形成する。合成樹脂はガラス繊維マッ
トとコイルに浸透して、硬化した後、支持スリーブに対
する固定接続線を有する安定した形状のコイルをつく
る。最高130℃の高温度差があっても、もはやコイルは
その支持部材から緩むことはない。
請求項10によるガラス繊維マットは合成樹脂を通して
湿潤を与え、それを圧縮させる。これはコイルに外的影
響を耐えうる安定した外側被覆を形成する。
請求項11によるプラグソケットは汚染に対し特によく
保護され、しかも外部から容易に接近できる。プラグソ
ケットはどんな場合でも、取扱いに便利な位置、たとえ
ばシリンダーの外部、フランジの下側部あるいはそれよ
りも低い位置に配置できる。
請求項12の特徴により、ピストン−シリンダ装置と軸
線方向に平行する接続ケーブルの接続が可能になり、そ
の結果、半径方向の遊びがなくなる有利な小型の構造が
得られる。
請求項13の特徴は構造上の観点から特に有利である。
延長部は保持フランジのねじ孔にねじ込むことができ、
たとえば、組立てに際し、一線に並んだ収容孔もしくは
スペーサリングとシリンダーの外部フランジにある縦溝
を通って案内できる。従って、プラグソケットは取扱い
に有利な軸線方向の最端位置を常に達成できる。
請求項14により、作動部材はピストンに特に簡単に固
定できる。
請求項15の特徴は作動部材の取付けを容易にする。
請求項16によれば、ピストンロッドが完成に延伸した
時に、内部フランジが隣接面と接触するようになると
き、衝撃が減衰される。
請求項17の特徴によれば、ピストンの位置的測定の範
囲がかなり増大できる。
請求項18の特徴は磁性電導作動部材を通して環状室に
特に低損失誘導を導く。このため、うず電流の生成が制
限される。溝は電流が作動部材の円周方向に流れるのを
防止する。
スペーサリングが電気導体として良好ではない、たと
えば鋳鉄製の常磁性材料から形成された場合、請求項19
による作動部材が移動すると、全磁場線の合計がコイル
により増加する。これはインダクタンスの減少、ひいて
はコイルに対する接続導線における電圧の減少に結びつ
く。この結果はピストン位置の測定にも利用できるが、
コイルの比較的正確な巻付け機構を必要とする。
発明を実施するための最良の形態 本発明の特徴と利点を添付図面に示した実施例につい
て以下に詳細に説明する。
第１図は詳細に示していないガラス成形機の加圧プラ
ンジャー機構１の一部を示す。
ガラス成形機のパリソン型（図示せず）に最初に溶融
ガラスのゴブを導入させ、その後加圧プランジャー（図
示せず）を下からパリソン型に導入させるもので、加圧
プランジャーは空気圧のピストン−シリンダ装置３のピ
ストンロッド２の上部に固着されている。加圧プランジ
ャーは案内シリンダとして構成された上方ガイド部５の
内面４により図示していない方法で半径方向に案内され
るようになっている。ピストンロッド２は圧縮空気の作
用に基いてシリンダ７内で移動することができるピスト
ン−シリンダ装置３のピストン６に固着されている。ピ
ストン６はピストンリング42によりシリンダ７から密封
されている。ピストン−シリンダ装置３はピストン６と
方向調整弁に接続させた２つの流出入口を有するシリン
ダ７とから成り、方向調整弁の位置に依存して２つの流
出入口のいずれか一方が圧縮空気源に連通し、他方が大
気に連通するような方法で、圧縮空気がピストン６の両
側に作用する複動型ピストンシリンダ装置として構成さ
れている。
たとえば鋳鉄もしくはVA鋼製のスペーサリング９をシ
リンダ７の外部フランジ８により支持されており、下部
カラー10により中心に位置決めされている。下部カラー
10の下部停止面11はピストン６の上部環状面12の移動限
界を形成する。加圧プランジャーはパリソン型内にある
ガラスゴブによりその最大圧縮行程を達成する全長移動
を受けるのを阻止されるので、通常、上部環状面12と下
部停止面11とは接触しない。この接触はパリソン型内に
ガラス材料がほとんどないかあるいは全くないかのいず
れかの場合に限り起こり得る。慣例上、加圧プランジャ
ーはパリソンン型にガラスゴブを充填する度合いに依存
して加圧行程をその最大圧縮行程に先立って比較的大き
いかあるいは小さい距離で停止する。
スペーサリング９は上部カラー13によりたとえば鋳鉄
製のピストン保持フランジ14を支持し、且つ中心に位置
決めする。スペーサリング９は上部シリンダ室16に対し
空気の供給と排出を行うためにピストン６のピストンロ
ッド側に複動型ピストンシリンダ装置の一方の流出入口
として形成する接合部15を設けてある。
保持フランジ14は上部カラー17により上方ガイド部５
の外部フランジ18を支持して中心に位置決めする。
ボルト19は外部フランジ８の外周の回りに一定の間隔
で配置したねじ孔に螺合されている。そのようなボルト
19の１つを図面では一点鎖線で示してある。ボルト19は
外部フランジ18と、保持フランジ14と、スペーサリング
９の孔を通って延伸している。ボルト19を固く締付ける
と、シリンダ７から上方ガイド部５までが中心決めされ
かつ堅固に締付けられた単一ユニットが形成される。
保持フランジ14は下方向に延伸してシリンダ室16に入
る円形環状支持スリーブ20を有している。支持スリーブ
20はその内側にピストンロッド２を半径方向に案内する
案内スリーブ22用の収容孔21を備えている。案内スリー
ブは内側に環状溝23と24を設けてあり、環状溝23,24は
案内スリーブ22の材料に依存して迷路シールの方法で開
放したまま残すか、あるいは別の例として封止リングを
支持するかのどちらかにすることができる。案内スリー
ブ22は固定環25により収容孔21に保持されている。
支持スリーブ20は保持フランジ14と一体に形成されて
おり、またたとえば鋳鉄製にし、さらに電磁伝導性にし
てある。支持スリーブ20の外面26にはプラスチック樹
脂、たとえばエポキシ樹脂で安定させたコイル27が固定
されている。この固定はたとえば接着剤の使用により行
うことができる。コイル27とスペーサリング９の内面28
との間に環状室29を形成する。
コイル27用の接続線30をまず初めにコイル27から半径
方向に引き出し保持フランジ14に通して第１通路31に案
内する。その後、接続線30を保持フランジ14の管状下向
き延長部33中の窓32に通す。この延長部33は保持フラン
ジ14のねじ孔34に螺合されており、ピストン−シリンダ
装置３の軸線35と平行に延伸している。延長部33には第
２通路36を形成し、接続線30がプラグソケット37に到着
するまで接続線30を窓32から第２通路36を通して下方に
案内する。通路31と36中に充填させた充填材料は上部シ
リンダ室16を外側から密封し、コイル27の接続線30を固
定させる。プラグソケット37は下方から接続可能であ
り、従って容易に接続でき、さらに汚染に対し保護され
ている。
円形環状作動部材49の内部フランジ39をねじ38により
ピストン６の上部環状面12に着脱自在に締付けできる。
内部フランジ39はピストンロッド２と接触し且つ中心に
位置決めできる中央孔41を備えている。
作動部材40は圧縮行程の最終部分で作動部材が比較的
大きくあるいは小さい程度に環状室29中に進入し、従っ
てコイル27のインダクタンスを変化させるような寸法に
なっている。作動部材40の環状室29への進入最大深度を
図面の右側に一点鎖線で示してある。この位置において
ピストン６の上部環状面12はスペーサリング９の下部停
止面11と接触する。作動部材40が常磁性材料で形成され
ている場合、その時のコイル27のインダクタンスは最高
となる。他方、作動部材40が反磁性材料製である場合、
電気伝導性であっても、その時のコイル27のインダクタ
ンスは最低となる。
作動部材40は、周囲に一定の間隔で配設した、たとえ
ば1mm幅の複数の縦長溝43を備えることができ、1mm幅の
縦長溝43の１つだけを第１図の左側に示してある。縦長
溝43はうず電流の生成を有利な方法で制限する。
第１図にはスペーサリング９の特別な実施例を左側に
示してある。そこには、スペーサリング９の内面28にア
ルミニウムスリーブの形状した電気伝導層44を接続され
てある。
第２図はコイル27を安定した形状にし、支持スリーブ
20の外側に確実に固定できる構成の１つを示している。
この目的のために、ガラス繊維マット45をコイル27と支
持スリーブ20との間に配置してある。さらに、コイル27
の外側は別のガラス繊維マット45により被覆させてあ
る。ガラス繊維マット45,46とコイル27を互いに固定さ
せて接続し、ガラス繊維マット45をそのうえ支持スリー
ブ20の外側に合成樹脂たとえばエポキシ樹脂により固定
させてある。エポキシ樹脂と関連の硬化剤を高温、高圧
にかけて共に反応させると、支持スリーブ20に対してガ
ラス繊維マット45,46とコイル27が所望の形状で硬化さ
れるようになる。これはその形状が安定し、支持スリー
ブ20の外側に堅固に取付けられるコイル本体を形成させ
ることとなる。この取付けはガラス形成機の作動中に生
じる周期的温度変化により、またガラス成形機の始動中
に起こる特に高い温度差により妨害されることはない。
第３図は加圧プランジャー機構１の別の実施例で、先
の実施例で既に説明したものと同一の部材にはそれぞれ
同一の符号を付してある。
ピストンロッド２は管状であって、その内側に案内ス
リーブ47を支持し、案内スリーブ47は中央固定空気管48
上を摺動する。
円形環状作動部材40の内部フランジ39はピストンロッ
ド２の外部フランジ49に対し下方に位置決めされ、ピス
トン６の環状コア51上にある弾性被覆層50に対し上方に
位置決めされている。コア51は内側においてピストンロ
ッド２により移動可能に案内され、その下側には弾性被
覆層52を備えている。被覆層50,52はコア57とシリンダ
７との間にある封止スリーブ53と一体的である。
被覆層50,52、コア51および内部フランジ39は外部フ
ランジ49に対し環状ナット54により所定の位置に堅固に
保持されている。第３図に一点鎖線で示したように、こ
の実施例において、支持スリーブ20は内部フランジ39用
の下部停止面55を形成する。この手段によって、ピスト
ン６の上方向の移動を制限する。内部フランジ39と停止
面55とが接触す場合に、その衝撃は弾性被覆層50と52に
より減衰される。この方法でピストン−シリンダ装置３
の寿命を延長できる。
第３図から明らかな通り、内部フランジ39と作動部材
40の下方部分がピストン６に埋設されている点において
利点がある。このため、ピストンの位置の測定を行うこ
とができる軸線方向の長さが増大される。
図面の簡単な説明 第１図は加圧プランジャー機構の関連部材と変換器の
縦断面図である。
第２図は第１図の一部の拡大断面図である。
第３図は変換器の他の実施例の縦断面図である。
１……加圧プランジャー機構 ２……ピストンロッド ３……ピストン−シリンダ装置 ６……ピストン ７……シリンダ 22……案内スリーブ 27……コイル 30……接続線 40……作動部片

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】加圧プランジヤーをピストン−シリンダ装
    置（３）のピストンロッド（２）上に取付け、 ピストン（６）とシリンダー（７）の軸線方向の相対位
    置に依存してインダクタンスを変化させるためシリンダ
    ー（７）に固定された変換器の環状コイル（27）をピス
    トン（６）上に取付けた変換器の金属作動部材（40）と
    連動させ、 コイル（27）をシリンダー（７）の一端の区域にピスト
    ンロッド（２）を取り囲んで配置し、そのシリンダー端
    には、そのシリンダー端を通って延伸しかつ案内スリー
    ブ（22）により案内されるピストンロッド（２）を備
    え、 作動部材（40）を環状にして、加圧プランジャーに対面
    するピストン（６）の一側に配置し、 コイル（27）の接続線（30）を電気演算回路に接続させ
    たガラス成形機の加圧プランジャーの軸線方向の位置を
    確認するためにピストンの移動行程を電気信号に変換す
    る変換器において、 コイル（27）が案内スリーブ（22）の軸線方向の長さの
    少なくとも一部を取り囲み、作動部材（40）がピストン
    （６）の圧縮行程の終りにおいてコイル（27）を部分的
    もしくは全体的に取り囲むことを特徴とする変換器。
  2. 【請求項２】案内スリーブ（22）をシリンダー（７）に
    固定させた支持スリーブ（20）内に配置し、コイル（2
    7）を支持スリーブ（20）の外側に固定したことを特徴
    とする請求項２に記載の変換器。
  3. 【請求項３】ピストン（６）から遠くに離れている支持
    スリーブ（20）の端部を保持フランジ（14）に固定し、
    保持フランジ（14）を離脱自在にシリンダー（７）に接
    続させたことを特徴とする請求項２に記載の変換器。
  4. 【請求項４】支持スリーブ（20）と保持フランジ（13）
    を磁性伝導材料としたことを特徴とする請求項３に記載
    の変換器。
  5. 【請求項５】シリンダー（７）と保持フランジ（14）と
    の間にスペーサリング（９）を配置させたことを特徴と
    する請求項３もしくは４のいずれか１項に記載の変換
    器。
  6. 【請求項６】スペーサリング（９）を磁性伝導材料にし
    たことを特徴とする請求項５に記載の変換器。
  7. 【請求項７】コイル（27）に面するスペーサリング
    （９）の内面（28）に電気伝導層（44）を設けたことを
    特徴とする請求項５もしくは６のいずれか１項に記載の
    変換器。
  8. 【請求項８】ピストン−シリンダ装置（３）を加圧媒体
    がピストン（６）の両側に作用する複動型ピストン−シ
    リンダ装置として構成し、加圧媒体供給用の接続部をピ
    ストンのピストンロッド側のスペーサリング（９）に設
    けたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に
    記載の変換器。
  9. 【請求項９】コイル（27）と支持スリーブ（20）との間
    にガラス繊維マット（45）を配置し、コイル（27）とガ
    ラス繊維マット（45）とを互いに合成樹脂により固定さ
    せ、ガラス繊維マット（45）を支持スリーブ（20）に合
    成樹脂により固定することを特徴とする請求項２乃至８
    のいずれか１項に記載の変換器。
  10. 【請求項１０】ガラス繊維マット（45）を合成樹脂によ
    りコイル（27）の外側に固定させることを特徴とする請
    求項９に記載の変換器。
  11. 【請求項１１】コイル（27）の接続線（30）をコイル
    （27）から出発して最初に保持フランジ（14）に備えた
    第１通路（31）にほぼ半径方向に沿って外側に案内し、
    その後、プラグソケット（37）に対し下向きにピストン
    −シリンダ装置（３）の軸線（35）とほぼ平行に第２通
    路（36）に案内されることを特徴とする請求項３乃至10
    のいずれか１項に記載の変換器。
  12. 【請求項１２】第２通路（36）とプラグソケット（37）
    を保持フランジ（14）の下部延長部（33）に設けたこと
    を特徴とする請求項11に記載の変換器。
  13. 【請求項１３】下部延長部（33）を管状にしたことを特
    徴とする請求項12に記載の変換器。
  14. 【請求項１４】作動部材（40）を内部フランジ（39）に
    よりピストン（６）に関して離脱自在に保持させたこと
    を特徴とする請求項１乃至13のいずれか１項に記載の変
    換器。
  15. 【請求項１５】内部フランジ（39）には中央孔（41）を
    備え、中央孔（41）の外周をピストンロッド（２）に接
    触させ、それによりピストンロッド（２）を中心に位置
    決めさせたことを特徴とする請求項14に記載の変換器。
  16. 【請求項１６】内部フランジ（39）をピストンの弾性被
    覆層（50）に接触させたことを特徴とする請求項14また
    は15に記載の変換器。
  17. 【請求項１７】内部フランジ（39）をピストン（６）の
    軸線方向の範囲の少なくとも１部にわたってピストン
    （６）内に埋設したことを特徴とする請求項14乃至16の
    いずれか１項に記載の変換器。
  18. 【請求項１８】環状作動部材（40）を磁性伝導性とし、
    その外周の回りに一定間隔の複数の縦長溝（43）を設け
    たことを特徴とする請求項１乃至17のいずれか１項に記
    載の変換器。
  19. 【請求項１９】環状作動部材（40）を反磁性の電気的伝
    導性材料にしたことを特徴とする請求項１乃至17のいず
    れか１項に記載の変換器。
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