(57)【要約】【課題】簡易な構成で安価に製造できるストローク検出機能付シリンダ装置を提供すること。【解決手段】ピストンロッド３０の周面で軸方向について所要の間隔をおいて設けられた複数の導電部３２と、導電部３２同士の間に設けられた電気特性の異なる部分３４と、シリンダ本体１０側に電気的絶縁状態で装着され、前記ピストンロッド３０の周面に摺接し、導電部３２に接触された際には通電する接触端子４０と、接触端子４０と導電部３２とに接続され、通電可能に設けられた電気回路４５と、電気回路４５の通電状態を示す通電信号に基づいてピストンロッド３０の伸縮動作を制御する制御装置５０とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンロッドの周面で軸方向について所要の間隔をおいて設けられた複数の導電部と、
該導電部同士の間に設けられた電気特性の異なる部分と、
シリンダ本体側に電気的絶縁状態で装着され、前記ピストンロッドの周面に摺接し、前記導電部に接触された際には通電する接触端子と、
該接触端子と前記導電部とに接続され、通電可能に設けられた電気回路と、
該電気回路の通電状態を示す通電信号に基づいて前記ピストンロッドの伸縮動作を制御する制御装置とを具備することを特徴とするストローク検出機能付シリンダ装置。
【請求項２】
前記複数の導電部が、前記ピストンロッドの周面で軸方向について等間隔に設けられたことを特徴とする請求項１記載のストローク検出機能付シリンダ装置。
【請求項３】
前記導電部が、導電性材料からなる前記ピストンロッドの周面に設けられた凹凸のうち表面に露出する凸部分であることを特徴とする請求項１又は２記載のストローク検出機能付シリンダ装置。
【請求項４】
前記電気特性の異なる部分が、導電性材料からなる前記ピストンロッドの周面に設けられた凹凸のうち凹部分を埋めた絶縁体であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のストローク検出機能付シリンダ装置。
【請求項５】
前記電気回路において、前記シリンダ本体と前記ピストンロッドとが、ピストンと該ピストンを押し戻す復帰用のコイルスプリングを介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のストローク検出機能付シリンダ装置。
【請求項６】
前記電気回路において、前記シリンダ本体と前記ピストンロッドとが、両者の摺動部において電気的に接続されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のストローク検出機能付シリンダ装置。
【請求項７】
前記接触端子が、前記シリンダ本体に内蔵されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載のストローク検出機能付シリンダ装置。
【請求項８】
複数の前記接触端子を、前記導電部のピッチに対して、前記ピストンロッドの軸方向へずらした位置に配設したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のストローク検出機能付シリンダ装置。
【請求項９】
複数の前記接触端子が接続されて構成された前記電気回路について、電気信号が発せられる順序を検知し、ピストンロッドの伸縮動作について該動作の方向を含めて制御する前記制御装置を備えることを特徴とする請求項８記載のストローク検出機能付シリンダ装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載のストローク検出機能付シリンダ装置から前記電気回路の一部及び前記制御装置を除いて構成されるシリンダ装置であって、前記制御装置に接続する一方の端子が前記接触端子に接続され、他方の端子が前記シリンダ本体に接続されて設けられていることを特徴とするシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ストローク検出機能付シリンダ装置、及びそのシリンダ装置単体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダ装置のストロークを検出する装置としては、非接触式の変位検出手段を用いたものが種々提案されている。
例えば、シリンダを摺動するピストンロッドの位置基準点と変位量とからピストンロッドの位置を検出する装置において、ピストンロッドの側面部に溝を刻設して基準点スケールと変位スケールとを形成すると共に、基準点スケールを検出する基準点磁気センサーと変位スケールを検出する変位磁気センサーとをシリンダに設置したことを特徴とするピストンロッドの位置検出装置が、開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６２−２３７３０８号公報（特許請求の範囲、第１図）
【０００３】
これに対して、ピストンロッドやシリンダ本体自体を電気回路の一部を構成する導体として用いた接触式のシリンダ装置のストローク検出装置は提案されていない。
これは、通常のシリンダ装置においては、ピストン及びピストンロッドと、それらが内部で往復動されるシリンダ本体とが、電気的に絶縁され易いためと考えられる。特に、油圧シリンダの場合は、油膜や、油漏れを防ぐためのＯ−リング等のシール部材が、絶縁体として機能する。このように、電気的に絶縁されると、往復運動するピストンロッドに電気的接点部を設けても、その接点部に接続する電気回路を構成することが難しくなる。このため、接触式のストローク検出装置は提案されてこなかったと考えられる。
【０００４】
ところで、このストローク検出機能付シリンダ装置は、種々の用途で利用できる。例えば、ガス圧接装置の駆動手段として用いることができる。
そのガス圧接装置としては、被圧接材各々を圧接すべき方向において近接自在に支持する支持手段と、該被圧接材を可動体により近接させ且つ加圧する加圧手段と、該被圧接材を加熱する加熱手段と、可動子を含み該可動子の位置に応じた信号を発する変位量検出手段と、該信号に基づいて前記加圧手段及び加熱手段の作動制御を行う制御手段とを備え、前記変位量検出手段は、前記可動子が前記加圧手段の出力側で設けられた前記可動体に係合して従動し、前記可動子の位置を電気信号として取り出すようにしたことを特徴とするものが開示されている（特許文献２参照）。
このガス圧接装置に用いられる変位量検出手段においても、磁場の変化を検出することでピストンロッドの変位量を検知する非接触方式のストローク検出機能付きシリンダ装置が用いられるように提案されている。
【特許文献２】特開平０９−２４４７９号公報（請求項１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ストローク検出機能付シリンダ装置に関して解決しようとする問題点は、非接触方式でピストンロッドのストロークを検出する場合、特殊な検出センサーや制御装置を必要とし、構成が複雑化して製造コストが高くなるという点にある。
そこで本発明の目的は、簡易な構成で安価に製造できるストローク検出機能付シリンダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置の一形態によれば、ピストンロッドの周面で軸方向について所要の間隔をおいて設けられた複数の導電部と、該導電部同士の間に設けられた電気特性の異なる部分と、シリンダ本体側に電気的絶縁状態で装着され、前記ピストンロッドの周面に摺接し、前記導電部に接触された際には通電する接触端子と、該接触端子と前記導電部とに接続され、通電可能に設けられた電気回路と、該電気回路の通電状態を示す通電信号に基づいて前記ピストンロッドの伸縮動作を制御する制御装置とを具備する。
【０００７】
また、本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置の一形態によれば、前記複数の導電部が、前記ピストンロッドの周面で軸方向について等間隔に設けられたことを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置の一形態によれば、前記導電部が、導電性材料からなる前記ピストンロッドの周面に設けられた凹凸のうち表面に露出する凸部分であることを特徴とするができる。
【０００８】
また、本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置の一形態によれば、前記電気特性の異なる部分が、導電性材料からなる前記ピストンロッドの周面に設けられた凹凸のうち凹部分を埋めた絶縁体であることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置の一形態によれば、前記電気回路において、前記シリンダ本体と前記ピストンロッドとが、ピストンと該ピストンを押し戻す復帰用のコイルスプリングを介して電気的に接続されていることを特徴とすることができる。
【０００９】
また、本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置の一形態によれば、前記電気回路において、前記シリンダ本体と前記ピストンロッドとが、両者の摺動部において電気的に接続されていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置の一形態によれば、前記接触端子が、前記シリンダ本体に内蔵されていることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置の一形態によれば、複数の前記接触端子を、前記導電部のピッチに対して、前記ピストンロッドの軸方向へずらした位置に配設したことを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置の一形態によれば、複数の前記接触端子が接続されて構成された前記電気回路について、電気信号が発せられる順序を検知し、ピストンロッドの伸縮動作について該動作の方向を含めて制御する前記制御装置を備えることを特徴とすることができる。
【００１１】
また、本発明にかかるシリンダ装置によれば、前記のストローク検出機能付シリンダ装置から前記電気回路の一部及び前記制御装置を除いて構成されるシリンダ装置であって、前記制御装置に接続する一方の端子が前記接触端子に接続され、他方の端子が前記シリンダ本体に接続されて設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置によれば、簡易な構成で安価に製造できるという特別有利な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置の最良の形態例を、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置の形態例を示す断面図である。このシリンダ装置は、流体圧（油圧）によってピストンロッドを突出駆動させ、戻しバネ（コイルスプリング）によってピストンロッドを復帰させる構造の油圧シリンダである。
【００１４】
１０はシリンダ本体であり、内部がシリンダ室１１になっている。そのシリンダ室１１内でピストン２０及びピストンロッド３０が往復動され、ピストンロッド３０が突出入する。
ピストン２０とピストンロッド３０は、一体的に金属材で設けられており、少なくとも電気的に接続された状態になっている。
２２はＯ−リングであり、ピストン２０の周囲に形成された溝２１に嵌っている。これにより、シリンダ本体１０の内周壁面とピストン２０とのシール性を向上させている。
【００１５】
１２は油圧配管の接続口であり、シリンダ本体１０の一端部に設けられている。また、１４は開口であり、シリンダ本体１０の他端部に、ピストンロッド３０が往復出入可能に設けられている。
なお、本形態例のシリンダ本体１０は、油圧配管の接続口１２側の半分と、開口１４側の半分とが、螺合されて一体化された形状となっている。
【００１６】
３２は導電部であり、ピストンロッド３０の周面で軸方向について所要の間隔をおいて複数が設けられている。これによれば、少なくともピストンロッド３０の特定のストローク位置を検出することができる。
本形態例では、この複数の導電部３２が、ピストンロッド３０の周面で軸方向について等間隔に設けられている。これによれば、複数の導電部３２にかかる通電回数をカウントすることでピストンロッド３０のストローク方向の位置を精度よく検出することができる。
なお、通電回数に限定されず、非通電回数をカウントすることでもピストンロッド３０のストローク方向の位置又は移動距離が検出できる。また、両方のカウント数に基づいて位置を検出できるのは勿論である。
【００１７】
また、本形態例では、図２に示すように、導電部３２が、導電性材料からなるピストンロッド３０の周面に設けられた凹凸のうち表面に露出する凸部分である。
この凸部分を有する凹凸は、ピストンロッド３０の周面に溝を刻設することで容易に形成できる。また、この凸部分は、ピストンロッド３０の円周方向の全周に設けてもよいし、部分的に設けてもよい。なお、ピストン２０及びピストンロッド３０の材質は、鋼材等の金属材であり、導電性を有する。
【００１８】
３４は電気特性の異なる部分であり、ピストンロッド３０の周面における導電部３２同士の間に設けられている。
本形態例の電気特性の異なる部分３４は、図２に示すように、導電性材料からなるピストンロッド３０の周面に設けられた凹凸のうち凹部分を埋めた絶縁体によって構成されている。その絶縁体としては、例えば、セラミックスや各種樹脂を採用することができ、溶射等によって固着させればよい。
この電気特性の異なる部分３４は、これに限定されることはなく、抵抗値の異なる金属材を用いることも可能である。これによっても、通電した際の電流の変化を検知することによって、複数の導電部３２にかかる通電回数及び／又は電気特性の異なる部分３４での異なる通電状況の回数をカウントできるためである。
【００１９】
さらに、鉄道用のレールに絶縁体をコーティングする技術を応用し、電気特性の異なる部分３４を設けることも可能である。
また、図１に示すような凹凸が交互に分断されて配された形態であることに限定されず、凹凸が螺旋状となるように連続的に設けてもよい。これによっても、ピストンロッド３０の移動量に対応した通電回数をカウントすることができる。
【００２０】
４０は接触端子であり、シリンダ本体１０側に電気的絶縁状態で装着され、前記ピストンロッド３０の周面に摺接する端部が導電部３２に接触された際に通電するように設けられている。
本形態例の接触端子４０は、板バネで形成されており、その板バネの付勢力によってピストンロッド３０の周面に接触されている。また、シリンダ本体１０とは、導通を遮断するブッシング４２によって絶縁されている。４３は配線であり、シリンダ本体１０とは絶縁状態に、接続された接触端子４０から延設されている。
【００２１】
また、本形態例の接触端子４０は、シリンダ本体１０に内蔵されている。シリンダ本体１０の前記シリンダ室１１に隣接してピストンロッド３０が出入する側に設けられたピストンロッド保持室１５内に配されている。そのピストンロッド保持室１５の内周壁面に、前記のブッシング４２を介して装着されている。これにより、その接触端子４０の動作が保護され、ガス圧接現場のような使用環境が厳しい場合にも対応できる。
なお、接触端子４０の形態はこれに限定されるものではない。例えば、接触端子４０を、コイルスプリング等の他の付勢手段（弾性部材）で付勢することによって、導電部３２（ピストンロッド３０の周面）へ接触させてもよい。
【００２２】
４５は電気回路であり、接触端子４０と導電部３２とに接続され、通電可能に設けられている。
本形態例の電気回路４５においては、シリンダ本体１０とピストンロッド３０とが、ピストン２０とそのピストン２０を押し戻す復帰用のコイルスプリング２５を介して電気的に接続されている。
このコイルスプリング２５によって、シリンダ本体１０とピストンロッド３０の電気的接続が確実になされ、電気回路４５が好適且つ簡易に構成される。
【００２３】
本発明にかかる電気回路４５の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図３に示すように、シリンダ本体１０とピストンロッド３０とが、両者の摺動部において電気的に接続されていることで通電可能な電気回路４５を構成できる。
この形態例では、接触部４６がコイルスプリング４７でピストンロッド３０の周面で軸方向に形成された溝３６の内底面３６ａに接触するように付勢されている。
このような構成からなる電気回路は、戻しバネ（コイルスプリング２５）を有しないシリンダ装置において好適に採用できる。往復の両方向について流体圧(油圧等)によって駆動する一般的なシリンダ装置では、戻しバネを構成要素としないためである。
【００２４】
５０は制御装置であり、電気回路４５の通電状態を示す通電信号に基づいてピストンロッド３０の伸縮動作を制御する。制御装置５０に接続された油圧発生装置５５からの油圧の供給を、調整又は遮断することで制御する。
図１の形態例によれば、導電部３２が等間隔に設けられているため、制御装置５０では、ピストンロッド３０の動作に基づいて、通電状態を示す通電信号をカウントできる。これにより、ピストンロッド３０の軸方向にかかる移動長さを測定でき、そのピストンロッド３０の位置を検出できる。
【００２５】
また、複数の接触端子４０を、導電部３２のピッチに対して、ピストンロッド３０の軸方向へずらした位置に配設してもよい。この場合、複数の接触端子４０を、図３に示すように、ピストンロッド３０の周方向に角度をずらすことで、干渉することなく、好適に配置できる。
これによれば、複数の電気回路４５を構成することができ、各電気回路４５からの通電信号を得て、その信号をカウントできる。従って、ピストンロッド３０のストローク方向の位置を精度よく計測することができる。
例えば、２つの接触端子４０を、等間隔に配された導電部３２にかかるピッチの半分の長さ分、ピストンロッド３０の軸方向へずらして配設することができる。これによれば、１つの接触端子４０を設けた場合と比較して、その位置検出精度を２倍に高めることができる。
【００２６】
また、上記のように接触端子４０が接続されて構成された電気回路４５を複数有する場合、各電気回路４５の電気信号が発せられる順序を検知し、ピストンロッド３０の伸縮動作についてその動作の方向を含めて制御する制御装置を採用することができる。
これによれば、戻しバネ（コイルスプリング２５）を有しないシリンダ装置においても、そのピストンロッド３０のストローク方向の位置検出を好適に行うことができる。
【００２７】
本発明にかかる技術では、以上に説明したストローク検出機能付シリンダ装置から電気回路４５の一部及び制御装置５０を除いて構成され、制御装置５０に接続する一方の端子４９が接触端子４０に接続され、他方の端子１６がシリンダ本体１０に接続されて設けられているシリンダ装置自体が主要な構成要素となっている（図１参照）。
なお、１７は配線であり、シリンダ本体１０と制御装置５０とを、端子１６を介して接続している。
本発明にかかるシリンダ装置は、構造がシンプルであるため、保守管理を行い易い利点がある。また、厳しい使用環境でも誤作動しにくく、好適に利用できる。
【００２８】
以上に説明したストローク検出機能付シリンダ装置（シリンダ装置単体を含む）は、ガス圧接装置の駆動手段として、好適に利用できる。図４は、ガス圧接装置の形態例を模式的に示した説明図である。
図４に示すように、ガス圧接装置によれば、長尺金属材６０、６１の端面同士を突き合わせた状態で燃焼ガスによって加熱しつつ、一方の長尺金属材６０に対して他方の長尺金属材６１を相対的に軸方向へ押圧・移動させることで、両者を接合することができる。
本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置１００は、一方の長尺金属材６０に対して他方の長尺金属材６１を相対的に軸方向へ押圧・移動するための駆動手段として設けられている。
【００２９】
次に、図４に基づいて、ガス圧接装置の動作について、建設用鉄筋の接合作業を例にして説明する。
６３は固定把持部であり、鉄筋（一方の長尺金属材６１）を把持して固定する。６４は可動把持部であり、鉄筋（他方の長尺金属材６２）を把持し、図示していない直線ガイドに案内されて鉄筋の軸方向へ移動可能に設けられている。
１００は本発明にかかるストローク検出機能付シリンダ装置であり、シリンダ本体１０が基部６５に固定され、ピストンロッド３０が突出可能に設けられている。ピストンロッド３０は、可動把持部６４に当接しており、シリンダ本体１０から突出することで、可動把持部６４を介して長尺金属材６２を軸方向へ押圧・移動させる。
【００３０】
また、制御装置５０は、配線によって、ストローク検出機能付シリンダ装置１００、油圧発生装置５５、及び燃焼用ガスの供給装置７０に接続されている。
この制御装置５０は、ストローク検出機能付シリンダ装置１００からの通電信号を検出する。そして、その検出値に基づいて、油圧発生装置５５からの油圧の供給、及び燃焼用ガスの供給装置７０から燃焼ノズル７５へのガスの供給を制御する。例えば、ピストンロッド３０が所定のストローク長を突出した際に、油圧とガスの供給を遮断するように制御する。
このガス圧接装置によれば、接合部が図５に示すような形態となり、長尺金属材６０、６１同士が金属結合によって好適に接合される。
また、本発明にかかるガス圧接装置によれば、以上に説明したような建設用鉄筋の接合を行うことに限定されるものではなく、他の用途にも適用できることは勿論である。例えば、鉄道用レールの接合を行うことができる。
【００３１】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るシリンダ装置の形態例を示す断面図である。
【図２】導電部や接触端子等の要部を説明する断面図である。
【図３】本発明に係る他のシリンダ装置の形態例を示す断面図である。
【図４】本発明に係るガス圧接装置の形態例を示す説明図である。
【図５】長尺金属材同士の接合部の形態例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  シリンダ本体
２０  ピストン
２５  コイルスプリング
３０  ピストンロッド
３２  導電部
３４  電気特性の異なる部分
４０  接触端子
４５  電気回路
５０  制御装置
６０、６１  長尺金属材
【図１】
2008064208.tif 000003
【図２】
2008064208.tif 000004
【図３】
2008064208.tif 000005
【図４】
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【図５】
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