(57)【要約】【課題】          本発明の目的は、稼動率が常時観測でき、また故障の検出を適切な時期に行うことの出来る圧電素子を内蔵したエアシリンダを提供すること。【解決手段】          上記目的を達成するため本発明は、圧縮空気の流入によりエアシリンダ内部に設けられたピストンが搖動させられ、ピストンがエアシリンダに接続された外部ワークに動作するエアシリンダで、ピストン内部に圧電素子が、圧電素子主面に形成された電極面がピストンの揺動方向に対し直角を成し、ピストンに加えられる圧力の圧電素子の圧力検出信号の継続的な測定により、ピストンの揺動状態が常にモニタされ、また、圧電素子が重ね合わせられてピストン内部に複数配置され、エアシリンダ内部に圧電素子の圧力検出信号が電気的に増幅されるアンプ回路を有し、また、圧電素子が水晶、またはセラミックからなることを特徴として課題を解決する。【選択図】  図１
2008032190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気の流入によりエアシリンダ内部に設けられたピストンが揺動させられて、該ピストンが該エアシリンダに接続された外部ワークに動作するエアシリンダにおいて、
該ピストン内部に圧電素子が、該圧電素子主面に形成された電極面が該ピストンの揺動方向に対して直角を成すように配置され、該ピストンに加えられる圧力の該圧電素子の圧力検出信号の継続的な測定によって、該ピストンの揺動状態が常にモニタされることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項２】
該圧電素子が重ね合わせられて該ピストン内部に複数配置されており、該エアシリンダ内部に該圧電素子の該圧力検出信号が電気的に増幅されるアンプ回路を有することを特徴とする請求項１に記載のエアシリンダ。
【請求項３】
該圧電素子が水晶、またはセラミックからなることを特徴とする請求項１に記載のエアシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、稼動率が常時観測でき、また故障の検出を適切な時期に行うことの出来る圧電素子を内蔵したエアシリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧縮空気の流入により動かされるエアシリンダにおけるメカニカル部品の稼働率や故障の検出は、先の圧縮空気のエアシリンダ内部への流入によって揺動するエアシリンダのピストンが、エアシリンダに接続された外部対象物（ワーク）に接続し駆動する部分に設置された、磁気センサやメカニカルスイッチの出力信号のモニタによるものが主であった。エアシリンダは、各種の工作機械や搬送装置の駆動部に用いられることが多く、圧縮空気を利用した往復運動をする制御機器であり堅牢性・高精度の変位の再現性・長期間使用における高信頼性などが求められる。
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−０２９４５２号公報
【特許文献２】特開２００４−０８９２１４号公報
【０００４】
なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のエアシリンダでは、磁気センサやメカニカルスイッチを用いたエアシリンダのメカニカル部品の稼働率や故障の検出において、時系列的に変化するエアシリンダのメカニカル部品の磨耗故障に至る継続的な稼動状態の把握や、不確定動作の検出は困難であるという問題があった。
【０００６】
また、エアシリンダの稼動を開始する際の初期設定時のメカニカル部品の駆動速度や、駆動速度に直接関わるエアシリンダ内部のピストンへの圧縮空気の流入による圧力値は、エアシリンダの動作とともに変化するが、先述の磁気センサやメカニカルスイッチでは、このような時系列的な圧力の変動の検出も困難であるために、結果的に、適切なエアシリンダのメカニカル部品の交換時期などを逸し、明らかな不具合の発生に至るおそれがあるといった問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような技術的背景のもとでなされたものであり、従ってその目的は、稼動率が常時観測でき、また故障の検出を適切な時期に行うことの出来る圧電素子を内蔵したエアシリンダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述する課題を解決するために本発明は、圧縮空気の流入によりエアシリンダ内部に設けられたピストンが搖動させられて、ピストンがエアシリンダに接続された外部ワークに動作するエアシリンダにおいて、ピストン内部に圧電素子が、圧電素子主面に形成された電極面がピストンの揺動方向に対して直角を成すように配置され、先述のピストンに加えられる圧力の圧電素子の圧力検出信号の継続的な測定によって、ピストンの揺動状態が常にモニタされることを特徴とする。
【０００９】
また、圧電素子が重ね合わせられてピストン内部に複数配置されており、エアシリンダ内部に先述の圧電素子の圧力検出信号が電気的に増幅されるアンプ回路を有することを特徴とする。
【００１０】
また、圧電素子が水晶、またはセラミックからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエアシリンダにより、エアシリンダ内部のピストンの内部に配置された圧電素子がピストンに加えられる圧力値を常にモニタすることが出来、その結果、エアシリンダの初動速度を含めた精細な速度観測やコントロールを行うことが出来る。
【００１２】
また、エアシリンダの使用を開始した後の、動作不良やメカニカル部品の磨耗故障を、適切なエアシリンダのメカニカル部品の交換時期などを逸し明らかな不具合の発生に至ること無く事前に検出することが出来、その結果、適切な処理を著しく効果的に行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明のエアシリンダ２を側面方向からみた概略の断面模式図である。即ち、本発明のエアシリンダ２は、図1に示されるように圧縮空気１のエアシリンダ２内部への流入によりエアシリンダ２内部に設けられたピストン３が搖動させられて、このピストン３がエアシリンダ２に接続された外部ワーク４に動作するエアシリンダ２において、先のピストン３内部に圧電素子５が、圧電素子主面６に形成された電極面７がピストンの揺動方向８に対して直角となるように配置され、ピストン３に加えられる圧力の圧電素子５の圧力検出信号１０の継続的な測定によって、ピストン３の揺動状態を時系列的に常時モニタすることが出来るものである。本発明のエアシリンダ２により、エアシリンダ２内部のピストン３の内部に配置された圧電素子５がピストン３に加えられる圧力値を常にモニタすることが出来、その結果、エアシリンダ２の初動速度を含めた精細な速度観測やコントロール、及び、エアシリンダ２の使用を開始した後の、動作不良やメカニカル部品の磨耗故障を、適切なエアシリンダ２のメカニカル部品の交換時期などを逸して明らかな不具合の発生に至ること無く事前に検出することが出来、その結果、適切な処理を著しく効果的に行うことが出来るといった効果を奏する。また、本発明のエアシリンダ２においては、圧電素子５が重ね合わせられてピストン３内部に複数配置されており、エアシリンダ２内部には先述の圧電素子５の圧力検出信号１０が電気的に増幅されるアンプ回路１１（増幅回路）を有する。なお、圧電素子５の形状は円形でも矩形状、若しくは多角形であっても全く構わないが、エアシリンダ２のメカニカル部品は一般的に金属からなるために、圧電素子５とピストン３が接する面には、図1に示されるように電気的絶縁層が形成されていることが必要である。
【００１５】
図２は本発明のエアシリンダ２を側面方向からみた概略の概念図である。エアシリンダ２には二つの空気の出入り口があり、本発明のエアシリンダ２は、内部ピストン３に圧力センサの働きをなす圧電素子５を配置して、時系列的に常時ピストン３といったエアシリンダ２のメカニカル部品に加えられる圧力９をモニタして、圧力検出信号１０を出力するものである。
【００１６】
図３は従来のエアシリンダ２を側面方向からみた概略の模式図である。従来のエアシリンダ２では、磁気センサやメカニカルスイッチを用いたエアシリンダ２のメカニカル部品の稼働率や故障の検出において、時系列的に変化するエアシリンダ２のメカニカル部品の磨耗故障に至る継続的な稼動状態の把握や、不確定動作の検出が困難であるという問題があった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のエアシリンダを側面方向からみた概略の断面模式図である。
【図２】本発明のエアシリンダを側面方向からみた概略の概念図である。
【図３】従来のエアシリンダを側面方向からみた概略の模式図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    圧縮空気
２    エアシリンダ
３    ピストン
４    外部ワーク
５    圧電素子
６    圧電素子主面
７    電極面
８    ピストンの揺動方向
９    圧力
１０  圧力検出信号
１１  アンプ回路
【図１】
2008032190.tif 000003
【図２】
2008032190.tif 000004
【図３】
2008032190.tif 000005