JPS60155057A - Cylinder - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To simplify the detection of displacement by arranging a displacement indicator and a sensor on the peripheral wall of the piston rod of a cylinder slidably arranged with a piston in a tube member. CONSTITUTION:Part of the peripheral wall of a piston rod 30 is chamfered along the axial direction to form a smooth surface 40, grooves 42 are carved there at a predetermined distance and magnetic materials 44 are inserted into them, and a magnetic sensor 50 is arranged near a ring member 48 for blocking fluid leakage. The magnetic sensor 50 detects a predetermined number of magnetic materials 44 on the piston rod 30 as the piston rod 30 is moved, thus the piston displacement can be detected. Accordingly, the detection precision of positional displacement can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はシリンダに関し、一層詳細にはシリンダを構
成するビス］・ンロッドに変位量を指示する指示部を設
け、当該変位量を電気的または磁気的に取り出してピス
トンの移動量を検出するためのシリンダに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a cylinder, and more specifically, a screw/rod constituting the cylinder is provided with an indicator for instructing the amount of displacement, and the amount of displacement is electrically or magnetically extracted to cause the piston to move. This invention relates to a cylinder for detecting the amount of movement.

所定圧力下に油や空気等を導入してピストンを変位させ
それによって客体を移動する目的のために従来から流体
シリンダが広汎に用いられている。特に、ロボット等に
代表される自動機械ではそれに組み込まれるシリンダは
単にピストンを往復動させるだけでなく正確な位置に停
止させる位置決めのために各種の付帯機構を組み込んだ
構造のものが相当普及されるに至った。2. Description of the Related Art Fluid cylinders have conventionally been widely used for the purpose of introducing oil, air, etc. under a predetermined pressure to displace a piston and thereby move an object. In particular, in automatic machines such as robots, the cylinders built into them not only move the piston back and forth, but also have a structure that incorporates various auxiliary mechanisms for positioning the piston to stop at an accurate position. reached.

ロックアツプシリンダはその好適な１例と謂い得よう。A lock-up cylinder can be said to be a suitable example.

ところで、この流体シリンダは、第１図に示すようにチ
ューブ２、前記チューブ２内を摺動するピストン４およ
びこのピストン４に一端部が係着され他端部がチューブ
２の外方に延在するピストンロッド６とから構成されて
おり、前記チューブ２の両端部にカバ一部材８．１ｏが
嵌着してチューブ２を密閉的に閉塞しているのが一般的
である。By the way, as shown in FIG. 1, this fluid cylinder consists of a tube 2, a piston 4 that slides inside the tube 2, and one end that is engaged with the piston 4 and the other end that extends outside the tube 2. Generally, a cover member 8.1o is fitted to both ends of the tube 2 to hermetically close the tube 2.

従って、以」−のような構成においてピストン４の変位
量を検出するためにはピストンロッド６に関係的にリミ
ットスイッチ等の機械的検出機構を配設し、そのオン・
オフ信号によって検出するほかはなかった。すなわち、
このような構成では機械的検出であるために故障が生じ
易く、しかもロボットのアーム等にこのような機械的検
出機構を付設することは狭小な空間を有効に活用しよう
とする必要性に適合せず大きな不都合となっていた。さ
らにまた、ピストンロッド６には客体１２との関係で下
方向に作用する力Ｗが加わる場合があり、このために一
方のカバ一部材１０は、強度が確保されるブツシュ構造
が採用されることが多く、この結果、シリンダ全体とし
ての重量も増加する等の欠点も指摘されていた。Therefore, in order to detect the amount of displacement of the piston 4 in the configuration described below, a mechanical detection mechanism such as a limit switch is provided in relation to the piston rod 6, and its on/off operation is necessary.
The only way to detect it was through the off signal. That is,
In this configuration, failures are likely to occur because the detection is mechanical, and furthermore, attaching such a mechanical detection mechanism to the robot arm etc. is not compatible with the need to make effective use of a narrow space. This was a huge inconvenience. Furthermore, there are cases where a downward force W is applied to the piston rod 6 in relation to the object 12, and for this reason, one cover member 10 has a bush structure that ensures strength. As a result, the weight of the cylinder as a whole increases, and other drawbacks have been pointed out.

そこで、本発明者は、鋭意考究並びに試作を重ねた結果
、シリンダを構成するピストンロッドの周壁部にその最
大変位量に対応させて等間隔に複数個の切込部を刻設し
、その夫々の切込部に磁性体または非磁性体を配設して
ピストンが移動した際、前記磁性体または非磁性体を磁
気的あるいは電気的に検出するように構成すれば前記の
問題点が一掃されることが判った。しかも前記ピストン
ロッドの周壁部をその軸方向に沿って長尺に切欠きこれ
に磁性体または非磁性体を配設すれば、たとい下方向の
力Ｗが加わっても前記切欠端部がカバ一部材の円孔を画
成する壁部に支承されるために特にブツシュ構造にする
ことなく十分に強度が確保されると共にシリンダ全体と
しても構成が簡素化され重量も軽減されることが判明し
た。Therefore, as a result of intensive research and repeated trial production, the present inventor carved a plurality of notches at equal intervals in the circumferential wall of the piston rod that constitutes the cylinder, corresponding to the maximum displacement of the piston rod, and each If a magnetic material or a non-magnetic material is disposed in the notch of the piston so that the magnetic material or non-magnetic material is detected magnetically or electrically when the piston moves, the above problem can be eliminated. It turns out that Moreover, if a long notch is provided in the circumferential wall of the piston rod along its axial direction and a magnetic or non-magnetic material is provided in the notch, even if a downward force W is applied, the notch end will remain in place with the cover. It has been found that since the cylinder is supported by the wall portion defining the circular hole of the member, sufficient strength can be ensured without the need for a bush structure, and the structure of the cylinder as a whole can be simplified and the weight can be reduced.

従って、本発明の目的は、ピストンロッドの変位量が簡
易にしかも略アナログ的に検出できると共に構造が簡単
で廉価に製造できるシリンダを提供するにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a cylinder in which the amount of displacement of a piston rod can be detected simply and in a substantially analog manner, and which has a simple structure and can be manufactured at low cost.

前記の目的を達成するために、本発明はチューブ部材の
内部にピストンを摺動自在に配置し、前記ピストンから
ピストンロッドの一端部を前記チューブ部材の外部に導
出し且つこのチューブ部材の両端開口部を第１のカバ一
部材と第２のカバ一部材とで閉塞したシリンダにおいて
、前記ピストンロッドの周壁部に変位量指示部を設け、
この指示部に近接してピストンロッドの変位量を検出す
るセンサを配設することを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention includes a piston that is slidably disposed inside a tube member, one end of a piston rod guided from the piston to the outside of the tube member, and openings at both ends of the tube member. In a cylinder whose portion is closed by a first cover member and a second cover member, a displacement amount indicating portion is provided on a peripheral wall portion of the piston rod,
The present invention is characterized in that a sensor for detecting the amount of displacement of the piston rod is disposed close to the indicating portion.

次に、本発明について好適な実施例を挙げ、添付の図面
を参照しながら以下詳細に説明する。Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第１図において、参照符号２０はシリンダを示す。この
シリンダ２０は、シリンダ本体を構成するチューブ２２
とその両端部開口部を閉塞する第１のカバ一部材２４、
第２のカバ一部材２６と、前記チューブ２２の内部を摺
動するピストン２８と、前記ピストン２８の中心部に一
端が係着されるピストンロッド３０とから基本的に構成
される。前記チューブ２２の両端部には、夫々、流体導
入、導出用のボート３２．３４が配設され、これらのボ
ー１−３２．３４は、導管３６．３８を介して図示しな
い電磁弁に接続し流体制御が行われる。In FIG. 1, reference numeral 20 indicates a cylinder. This cylinder 20 has a tube 22 constituting the cylinder body.
and a first cover member 24 that closes the openings at both ends thereof;
It basically consists of a second cover member 26, a piston 28 that slides inside the tube 22, and a piston rod 30 whose one end is attached to the center of the piston 28. Boats 32.34 for introducing and discharging fluid are provided at both ends of the tube 22, respectively, and these boats 1-32.34 are connected to electromagnetic valves (not shown) via conduits 36.38. Fluid control is provided.

そこで、この実施例では前記ピストンロソド３０を丸棒
状に構成すると共にその周壁部の一部を軸方向に沿って
面取工作して平滑面４０を形成し、さらに前記平滑面４
０に所定の等間隔で溝４２を刻設する。前記溝４２には
、この場合磁性体４４を嵌合しておく。なお、前記第２
カバ一部材２６の中央部に形成された円状の孔部４６に
はその外側に前記平滑面４０が形成されたピストンロッ
ド３０の断面形状に適合する流体漏洩阻止用のリング部
材４８を係着し、さらにこのリング部材４８に近接して
磁気センサ５０を配設する（第３図参照）。Therefore, in this embodiment, the piston rod 30 is formed into a round bar shape, and a part of the peripheral wall thereof is chamfered along the axial direction to form a smooth surface 40.
0, grooves 42 are carved at predetermined equal intervals. In this case, a magnetic body 44 is fitted into the groove 42 . Note that the second
A ring member 48 for preventing fluid leakage that matches the cross-sectional shape of the piston rod 30 and has the smooth surface 40 formed on the outside thereof is engaged with a circular hole 46 formed in the center of the cover member 26. Furthermore, a magnetic sensor 50 is disposed close to this ring member 48 (see FIG. 3).

そこで、以上のような構成のシリンダにおいて、電磁弁
を開成してボート３２から所定圧の空気を導入する。こ
の結果、ピストン２８が矢印Ａ方向に変位する。すなわ
ち、ピストンロッド３０が移動するために、磁気センサ
５０ばピストンロッド３０上の所定の数の磁性体４４を
検出し、これによりピストン３０の変位量を検出するこ
とができる。従って、この検出信号を、例えば、前記電
磁弁の制御機構に導入してフィードバンク制御すればシ
リンダの移動制御が達成されることになる。Therefore, in the cylinder configured as described above, the solenoid valve is opened to introduce air at a predetermined pressure from the boat 32. As a result, the piston 28 is displaced in the direction of arrow A. That is, since the piston rod 30 moves, the magnetic sensor 50 detects a predetermined number of magnetic bodies 44 on the piston rod 30, thereby making it possible to detect the amount of displacement of the piston 30. Therefore, if this detection signal is introduced into the control mechanism of the electromagnetic valve for feedbank control, for example, cylinder movement control can be achieved.

また、その際、第４図に示すように、ピストンロッド３
０に平滑面４０が形成された結果、前記第２カバ一部材
２６の孔部４６との間では二つの接触点５２．５４によ
ってのみピストンロッド３０が１ｖ持される。すなわち
、第２カバ一部材２６とピストンロッド３０との間では
面接触が［１ｔ！ニされるためにピストン２８の摺動に
よって第２カバ一部材２６とビスＩ・ンロソド３０の面
部における摩耗が有効に回避されることになる。In addition, at this time, as shown in FIG. 4, the piston rod 3
As a result of the smooth surface 40 being formed at the second cover member 26, the piston rod 30 is held by 1V only by the two contact points 52, 54 between the hole 46 of the second cover member 26. That is, there is a surface contact between the second cover member 26 and the piston rod 30 [1t! Therefore, the sliding movement of the piston 28 effectively prevents wear on the surfaces of the second cover member 26 and the screw I/rod 30.

第５図に前記実施例に関連して第２カバ一部材２６の変
形例を示す。この場合、カバ一部材２６にはピストンロ
ッド３０の断面と略同様のしかもそれよりも−回り大き
い孔部５６が形成される。FIG. 5 shows a modification of the second cover member 26 in relation to the above embodiment. In this case, the cover member 26 is formed with a hole 56 that is substantially the same in cross section as the piston rod 30 and is larger in circumference than it.

このように構成した結果、例えば、ピストンロッドに矢
印Ｎで示すねじれ力が加わっても切欠部５８と接触点５
４とが係合するためにピストンロッド３０の回動が阻止
され、従って、孔部４６を画成した第２カバ一部材２６
とピストンロッド３０の面接触が回避されるために面部
の摩耗が惹起することもない。このために、第２カバ一
部材２６を耐摩耗性のある材料で構成したり、あるいは
、孔部４６を画成する部分をブツシュ形状にする必要性
もない。特に、前記実施例のようにねじれ力の働くのが
阻止されるために、磁性体４４は常に磁気センサ５０に
対峙できることとなりピストンロッド３０の正確な変位
量の検出が可能となる。As a result of this configuration, for example, even if a torsional force indicated by an arrow N is applied to the piston rod, the notch 58 and the contact point 5
4, the rotation of the piston rod 30 is prevented due to the engagement with the second cover member 26, which defines the hole 46.
Since surface contact between the piston rod 30 and the piston rod 30 is avoided, wear of the surface portions does not occur. For this reason, there is no need for the second cover member 26 to be made of a wear-resistant material or for the portion defining the hole 46 to be shaped like a bush. In particular, since the torsional force is prevented as in the embodiment described above, the magnetic body 44 can always face the magnetic sensor 50, making it possible to accurately detect the amount of displacement of the piston rod 30.

さらに第６図に本発明の別の実施例を示す。Further, FIG. 6 shows another embodiment of the present invention.

この実施例ではピストンロッド３０の平滑面４０に等間
隔で刻設される溝４２に代えて磁性体６０を貼着しある
いは長尺な溝６２を形成し、この溝６２に磁性体６０を
嵌着している。In this embodiment, instead of the grooves 42 carved at equal intervals on the smooth surface 40 of the piston rod 30, magnetic bodies 60 are pasted or long grooves 62 are formed, and the magnetic bodies 60 are fitted into the grooves 62. I'm wearing it.

このような構成では前記実施例と同様な効果が得られる
ことは勿論のこと溝５８の形成が一工程で済むために製
造コストの削減が一掃促進される効果が得られる。With such a configuration, not only the same effects as those of the previous embodiment can be obtained, but also the formation of the groove 58 can be completed in one step, thereby achieving the effect of drastically reducing the manufacturing cost.

本発明によれば、以上のように極めて簡単な構成であり
ながら正確にシリンダに内蔵されるピストンの変位量を
検出することが可能となり、また、ピストンの往復動作
の間に生ずるねしれ力に対しても効果的に阻止して位置
変位の検出精度を高めることがでる。しかも、電気的あ
るいは磁気的に検出することが可能なために故障が少な
く製造コストも廉価になる等の効果が得られる。According to the present invention, as described above, it is possible to accurately detect the amount of displacement of the piston built in the cylinder despite having an extremely simple configuration, and it is also possible to accurately detect the amount of displacement of the piston built in the cylinder. It is also possible to effectively prevent this, thereby increasing the accuracy of detecting positional displacement. Moreover, since it can be detected electrically or magnetically, it is possible to obtain effects such as fewer failures and lower manufacturing costs.

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
本発明は、この実施例に限定されるものではなく、磁気
センサに代えて光学的センシング手段を用いても同様の
変位量検出が可能である等、本発明の要旨を逸脱しない
範囲において種々の改良並びに設計変更が可能であるこ
とは勿論である。Although the present invention has been described above with reference to a preferred embodiment, the present invention is not limited to this embodiment, and similar displacement detection can be performed by using optical sensing means instead of a magnetic sensor. Of course, various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は、従来技術に係るシリンダの斜視図、第２図は
、本発明に係るシリンダの斜視図、第３図は、本発明に
係るシリンダの一部省略縦断面図、第４図および第５図
は、カバ一部材と平滑面を有するシリンダレッドとの相
関関係を示す説明図、第６図は、本発明のシリンダの別
の実施例を示す一部省略縦断面図である。 ２０・・シリンダ　２２・・チューブ ２４．２６・・カバ一部材　２８・・ピストン３０・・
ピストンロッド　３２．３４・・ポート３６．３８・・
導管　４０・・平滑面 ４２・・溝　４４・・磁性体 ４６・・孔部　４８・・リング部材 ５０・・磁気センサ　５２．５４・・接触点５６・・孔
部　５８・・切欠部 ６０・・磁性体　６２−・溝FIG. 1 is a perspective view of a cylinder according to the prior art, FIG. 2 is a perspective view of a cylinder according to the present invention, FIG. 3 is a partially omitted vertical sectional view of a cylinder according to the present invention, FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the correlation between the cover member and the cylinder red having a smooth surface, and FIG. 6 is a partially omitted vertical sectional view showing another embodiment of the cylinder of the present invention. 20...Cylinder 22...Tube 24.26...Cover part 28...Piston 30...
Piston rod 32.34...Port 36.38...
Conduit 40... Smooth surface 42... Groove 44... Magnetic body 46... Hole 48... Ring member 50... Magnetic sensor 52.54... Contact point 56... Hole 58... Notch 60... Magnetic material 62- Groove

Claims (1)

【特許請求の範囲】 （１ン　チューブ部材の内部にピストンをＩ８動自在に
配置し、前記ピストンからピストンロッドの一端部を前
記チューブ部材の外部に導出し且つこのチューブ部材の
両端開口部を第１のカバ一部材と第２のカバ一部材とで
閉塞したシリンダにおいて、前記ピストンロッドの周壁
部を面取して平滑面を形成し、この平滑面に変位量指示
部を設けると共にこの指示部に近接してピストンロッド
の変位量を検出するセンサを配設することを特徴とする
シリンダ。 （２、特許請求の範囲第１項記載のシリンダにおいて、
変位量指示部は、磁性体で構成されてなるシリンダ。 （３）特許請求の範囲第１項記載のシリンダにおいて、
平滑面に等間隔で複数個の溝を形成し、この溝に変位量
指示部を構成する磁性体を嵌着してなるシリンダ。 （４）特許請求の範囲第１項記載のシリンダにおいて、
ピストンロッドの軸線に沿って平滑面を形成し前記ピス
トンロッドの周壁部と孔部が形成されたカバ一部材との
間に所定の空間を画成することにより前記ピストンロッ
ドとカバ一部材とをその一部が互いに非接触状態を維持
するように構成してなるシリンダ。 （５）　特許請求の範囲第１項記載のシリンダにおいて
、シリンダを構成するカバ一部材の中央部に設けられた
孔部は平滑面を形成したピストンロッドの断面形状と相
似の断面形状からなるシリンダ。 （６）特許請求の範囲第５項記載のシリンダにおいて、
孔部が形成されたカバ一部材にピストンロッドの断面形
状と略同−の孔部を形成したシール部材を係着すること
によりシリンダ内部の流体の漏洩を阻止するように構成
してなるシリンダ。[Scope of Claims] (1) A piston is movably disposed inside a tube member, one end of a piston rod is led out from the piston to the outside of the tube member, and openings at both ends of the tube member are opened. In a cylinder closed by a first cover member and a second cover member, a peripheral wall portion of the piston rod is chamfered to form a smooth surface, a displacement amount indicating portion is provided on this smooth surface, and a displacement amount indicating portion is provided on this smooth surface. A cylinder characterized by disposing a sensor for detecting the amount of displacement of the piston rod in the vicinity of the piston rod. (2. In the cylinder according to claim 1,
The displacement amount indicator is a cylinder made of magnetic material. (3) In the cylinder according to claim 1,
A cylinder in which a plurality of grooves are formed at equal intervals on a smooth surface, and a magnetic material constituting a displacement amount indicator is fitted into the grooves. (4) In the cylinder according to claim 1,
The piston rod and the cover member are separated by forming a smooth surface along the axis of the piston rod and defining a predetermined space between the peripheral wall of the piston rod and the cover member in which the hole is formed. A cylinder configured so that some of its parts maintain a non-contact state with each other. (5) In the cylinder according to claim 1, the hole provided in the center of the cover member constituting the cylinder has a cross-sectional shape similar to that of the piston rod, which has a smooth surface. . (6) In the cylinder according to claim 5,
A cylinder configured to prevent leakage of fluid inside the cylinder by engaging a sealing member having a hole substantially the same cross-sectional shape as a piston rod to a cover member having a hole.