(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ本体内を摺動するピストンと該ピストンに連結してシリンダ本体から導出されたロッドとを備え、
上記ロッドを導電性材料により形成し、該ロッドの突出によりその先端を電位のある対象物に接触させたときに、その電位を上記ロッドからヘッドカバーに絶縁状態で設けた端子を通して検出可能にした、
ことを特徴とするロッド先端の接触を検出する流体圧シリンダ。
【請求項２】
ロッドが突出端または突出ストローク中にある段階で該ロッドと導電性材料からなるシリンダ本体との間を電気的に絶縁された状態に保つ手段を備え、
ヘッドカバー側に設けた端子と上記ロッドまたは該ロッドに取付けた導電性材料からなるピストンとを導電性材料からなるバネ状部材を介して電気的に導通させた、
ことを特徴とする請求項１に記載のロッド先端の接触を検出する流体圧シリンダ。
【請求項３】
ロッドとシリンダ本体との間を電気的に絶縁された状態に保つ手段として、少なくともロッドカバーとロッドとの間、及び該ロッドカバーとピストンとの間に絶縁材をそれぞれ介在させると共に、導電性材料からなるピストンの外周にシリンダチューブとの間を絶縁するウエアリングを取付けた、
ことを特徴とする請求項２に記載のロッド先端の接触を検出する流体圧シリンダ。
【請求項４】
流体圧シリンダにおけるロッドの先端に耐熱導電性のくさび状チズルを取付け、それをアルミニウム溶解炉におけるアルミニウム溶解湯の湯面に生成される凝固層の破砕と、電圧がかけられたアルミニウム溶解湯の湯面に接触させることによる該湯面の位置検出とに用いる、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の流体圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロッド先端の対象物への接触を電気的に検出するようにした流体圧シリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、アルミニウム溶解炉でアルミニウムを製錬する際には、溶解炉の炉表面やアルミニウム溶解湯の湯面に、酸化物や窒化物等が凝固した凝固層が生じるが、溶解湯にアルミナ粉等を添加する場合や、湯面の高さを確認する場合等には、この凝固層が妨げとなるため、通常、流体圧シリンダのピストンロッドの先端にチズルと呼ばれるステンレスで形成されたくさび状のアタッチメントを取付け、流体圧シリンダを駆動することにより上記凝固層を破砕して穴を開けるという操作を行っている。
しかしながら、上記穴が確実に凝固層を貫通してアルミニウム溶解湯の湯面に至っていることを確認したり、また、湯面の高さを検出したりするために、上記チズルは数秒の間高温の溶解湯に浸されるため、熱の影響でチズルの劣化が著しく寿命が短いという問題点がある上、流体圧シリンダは通常金属製であるため、該チズルが溶解湯に浸されている間に、溶解湯の熱がチズルからピストンロッドを通じて流体圧シリンダ全体に伝わり、流体圧シリンダ自体の劣化も促進されて寿命が短くなるという問題がある。
したがって、このようなアルミニウムの製錬においては、上記チズルや流体圧シリンダの劣化をできるだけ抑えるために、アルミニウム溶解湯の湯面の検出を瞬時に行って、チズルが溶解湯に浸される時間を短縮するための手段が必要である。
また、上述したアルミニウム溶解湯の湯面検出ばかりでなく、ロッドまたはその先端のアタッチメントが対象物に接触したことを検出したいという要求は少なくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、その技術的課題は、ロッドが検出の対象物に接触したことを瞬時に感知し、検出することができる流体圧シリンダを提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、ロッドの先端の接触を検出する対象物に電位を印加し、あるいはそれに印加されている電位を利用し、ロッドを通してその電位を検出することにより対象物へのロッドの接触を検知可能とした流体圧シリンダを提供することにある。
本発明のさらに他の技術的課題は、アルミニウム製錬におけるアルミニウム溶解炉での使用に適したロッド先端の湯面への接触を検出する流体圧シリンダを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のロッド先端の接触を検出する流体圧シリンダは、シリンダ本体内を摺動するピストンと該ピストンに連結してシリンダ本体から導出されたロッドとを備え、上記ロッドを導電性材料により形成し、該ロッドの突出によりその先端を電位のある対象物に接触させたときに、その電位を上記ロッドからヘッドカバーに絶縁状態で設けた端子を通して検出可能にしたことを特徴とするものである。
【０００５】
上記構成を有する流体圧シリンダは、シリンダ本体内に流体の供給することによりピストンを駆動させ、ロッドの突出により対象物を押圧し、あるいは穴を開ける。そして、上記ロッドが検出すべき対象物に接触すると、対象物に印加されている電位がロッドを通じてヘッドカバーに設けた端子に流れるため、その接触を瞬時に感知することができ、これにより、上記端子に電位計等の各種電位検出手段を接続すれば、ロッドが対象物に接触したことを瞬時に検出することができる。
【０００６】
本発明の具体的な構成態様によれば、ロッドが突出端または突出ストローク中にある段階で該ロッドと導電性材料からなるシリンダ本体との間を電気的に絶縁された状態に保つ手段を備え、ヘッドカバー側に設けた端子と上記ロッドまたは該ロッドに取付けた導電性材料からなるピストンとを導電性材料からなるバネ状部材を介して電気的に導通させる。この場合、ロッドとシリンダ本体との間を電気的に絶縁された状態に保つ手段として、少なくともロッドカバーとロッドとの間、及び該ロッドカバーとピストンとの間に絶縁材をそれぞれ介在させると共に、導電性材料からなるピストンの外周にシリンダチューブとの間を絶縁するウエアリングを取付けることが好ましい。
【０００７】
また、本発明の流体圧シリンダは、該流体圧シリンダにおけるロッドの先端に耐熱導電性のくさび状チズルを取付け、それをアルミニウム溶解炉におけるアルミニウム溶解湯の湯面に生成される電気絶縁性の凝固層の破砕と、電圧がかけられたアルミニウム溶解湯の湯面に接触させることによる該湯面の位置検出とに用いることができる。
これにより、アルミニウム溶解炉において、ロッド先端のアルミニウム湯面への接触を瞬時に検出することができるため、従来例に比べてチズルやロッドが溶解湯に浸される時間を大幅に短縮することができ、これにより、熱によるチズルの劣化を軽減することができるだけでなく、ロッドを通じての流体圧シリンダへの熱の伝導が防がれるため、流体圧シリンダ全体の劣化をも可及的に防ぐことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明の流体圧シリンダの一実施例を示すもので、この実施例の流体圧シリンダは、外部からの圧縮流体の給排によりシリンダ本体１内を摺動するピストン２と、該ピストン２に連結してシリンダ本体１から導出されたロッド３とを備えている。
【０００９】
上記シリンダ本体１は、内部でピストン２が摺動する中空円筒状のシリンダチューブ４と、該シリンダチューブ４の一端を気密に塞ぐヘッドカバー５と、
シリンダチューブ４の他端側を塞ぐ共に、上記ロッドをシリンダ本体の外部に気密に導出させるロッドカバー６とを備えている。
これらのシリンダチューブ４、ヘッドカバー５及びロッドカバー６はいずれも金属材料で形成されている。
【００１０】
上記ピストン２は、金属等の導電性材料により形成されたもので、上記シリンダチューブ４内に圧力室を区画形成し、該チューブ４内を気密に摺動するものである。なお、ピストン２の外周には、シリンダチューブ４内の圧力室を気密に区画するためのリング状のシール部材１０が取付けられている。
【００１１】
上記ロッド３は、金属等の導電性材料で形成され、上記ピストン２との接触により電気的導通が図られているもので、検出すべき電位ある対象物に接触した場合には、ピストン２へもその電位が付与される。
また、このロッド３の先端部３ａには、くさび状チズル等の各種アタッチメントを取付けることができるようになっている。
【００１２】
上記ロッド３とシリンダ本体１との間は、ピストン２がヘッドカバー５に接触した場合を除いて電気的に絶縁された状態が保たれている。
即ち、ロッドカバー６とロッド３との間には、シリンダチューブ４内の気密を保つシール部材の他に、円環状の第１の絶縁材１１を介在させると共に、ピストン２のロッドカバー６側の面に、ロッド３が突出端にある段階でロッドカバー６とピストン２との間を絶縁する第２の絶縁材１２を取付け、さらに、ピストン２の外周に、該ピストン２とシリンダチューブ４との間を絶縁する材料からなるウエアリング１３を取付けている。これにより、ロッド３は、突出端または突出ストローク中にある段階で、シリンダ本体１と常に電気的な絶縁状態が保たれることとなる。
なお、ロッド３が完全に引き込まれた状態では、ロッド３に電位が生じることはないため、ピストン２とヘッドカバー５との間での直接的な絶縁は必ずしも必要ではない。
【００１３】
上記ピストン２とヘッドカバー５との間には、導電性材料で形成され、全体として上記シリンダチューブ４より小径のバネ状部材７を介在させている。
このバネ状部材７は、上記シリンダチューブ４に接触することなく配設され、特にピストン２をロッド３の突出方向に付勢するものである必要はなく、その一端側の少なくとも一部が該ピストン２と常に接触し、他端側が後述する端子８と常に接触していて、これらピストン２と端子８との間の電気的導通を保っている。
図に示すものの場合、バネ状部材７は、その一端側がピストン２に設けられた固定用の溝２ａに嵌め込まれていて、ピストン２からの離脱や位置ずれが生じないように構成されている。
【００１４】
上記ヘッドカバー５には、上記ロッド３からの電位を導出するための端子８が設けられている。
この端子８は、そのシリンダチューブ４側の一端に、導電性材料からなる断面略Ｌ字状をした円環状の接触部片９を備えていて、この接触部片９に、上記バネ状部材７におけるピストン２とは反対側の端部が、上記ヘッドカバー５に接触することなく固定されている。
【００１５】
さらに、上記端子８は、ヘッドカバー５に電気的に絶縁状態で取付けられている。
具体的には、上記端子８は、ヘッドカバー５のシリンダチューブ４側から外方へ向けて貫通する端子杆１５を、その径より大きい径の取付穴５ａに挿入し、ヘッドカバー５の外部側に取付けられる、取付穴５ａのシール機能を備えた第３の絶縁材１４と、ヘッドカバー５のシリンダチューブ４側に取付けられ、上記接触部片９とヘッドカバー５との間を絶縁する断面略Ｌ字状をした円環状の第４の絶縁材１６とによって、取付穴５ａの内壁に接触しない状態に保持され、外端に電位計２０等の電位検出手段に接続するねじ部１５ａを備えている。
なお、上記第４の絶縁材１６は、ヘッドカバー５のシリンダチューブ４側に平面視円形状に設けられた凹溝５ｂ内に、上記接触部片９と共に、且つ該接触部片９とヘッドカバー５との間に介在するように嵌め込まれている。
これにより、上記端子８は、接触部片９及び端子杆１５を含め、ヘッドカバー５との絶縁状態が常に保たれている。
【００１６】
したがって、上記第１から第４の絶縁材１１，１２，１４，１６、及びウエアリング１３により、ロッド３及びピストン２は、バネ状部材７並びに接触部片９を通じた端子８までの電気的な導通が確保された状態で、シリンダ本体１とは電気的に絶縁された状態となる。
【００１７】
上記構成を有する流体圧シリンダの使用の一例として、アルミニウム製錬で使用されるアルミニウム溶解炉において、該溶解湯の湯面の検出に使用する場合を説明する。
溶解炉中のアルミニウム溶解湯には、通常電位が印加されている。製錬の際に溶解炉のアルミニウム溶解湯の湯面に生成される酸化物や窒化物等を含む電気的絶縁性の凝固層（クラスト層）に穴を開けるに際しては、ロッド３の先端にステンレス等の耐熱電導性の素材からなるくさび状チズルを取付けた上記流体圧シリンダを近づける。そして、この流体圧シリンダを駆動してロッド３を突出させ、上記チズルにより凝固層が破砕して溶解湯の湯面にまで至らしめ、該チズルを湯面に接触させる。
【００１８】
このとき、溶解湯の電位がチズルを通じてロッド３に導電されるが、この電位がさらにピストン２及びバネ状部材７、並びに接触部材９を通して端子杆１５に導びかれることにより、チズルが湯面に接触したことの感知が可能となるため、端子８に電位計２０等の各種電位検出手段を接続するれば、チズルの湯面への接触を瞬時に検出することができる。
【００１９】
電位検出手段によりチズルの湯面への接触を検出すると、ピストン２を駆動してロッド３を引き込み、チズルを湯面から引き上げる。
このとき、チズルの湯面への接触とほぼ同時にロッド３を引き込めることが可能であるため、従来例のようにチズルが高温の湯面に長時間浸されるようなことはなく、これにより、溶解湯の熱の影響によるチズルの劣化を可及的に抑えることができ、また、ロッド３を通じての流体圧シリンダ自体への熱の影響も最小限に抑えることができるため、アルミニウム溶解炉での使用に好適である。
【００２０】
上述の使用例では、上記流体圧シリンダをアルミニウム溶解炉における溶解湯の湯面検出の場合を示しているが、これに限らず、検出すべき対象物に電位を印加することができれば、ロッド３またはその先端のアタッチメントが検出すべき対象物に接触したことの検出が可能であるため、対象物の位置検出等の各種作業に利用することができる。
【００２１】
上記実施例では、端子８とヘッドカバー５との間の電気的な絶縁を第３及び第４の絶縁材１４，１６によって行っているが、これら端子８とヘッドカバー５との電気的な絶縁が図れれば、任意の手段を用いることができる。
また、上記端子８とバネ状部材７とは、端子８に設けた接触部片９を通じて電気的導通が図られたものとなっているが、この接触部片９は、必ずしも設ける必要はなく、例えば端子８とバネ状部材７とを直接連結するなど、任意の方法で電気的導通を図ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明のロッド先端の接触を検出する流体圧シリンダによれば、ロッドが検出すべき対象物に接触すると、対象物に印加されている電位がロッドを通じてヘッドカバーに設けた端子に導かれるため、その接触を瞬時に感知することができ、これにより、上記端子に電位計等の各種電位検出手段を接続すれば、ロッドが対象物に接触したことを瞬時に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体圧シリンダの一実施例を示す一部破断正面図である。ただし、ロッドが突出した状態を示す。
【図２】図１の流体圧シリンダの、ロッドが引き込まれた状態を示す一部破断正面図である。
【符号の説明】
１  シリンダ本体
２  ピストン
３  ロッド
４  シリンダチューブ
５  ヘッドカバー
６  ロッドカバー
７  バネ状部材
８  端子
１１，１２，１４，１６  絶縁材
１３  ウエアリング
【図１】
0003550530.tif 000002
【図２】
0003550530.tif 000003