(57)【要約】【課題】ピストンにそのピストンの動作限位置を磁力感応型の検出手段にて検出するためのマグネットを取り付けることを前提として、ピストンのストロークに対してマグネットのストロークを大きく確保して誤検出を防止する。【解決手段】ピストン１２に形成したマグネット収容凹部２３にマグネット１８を配置し、一方の室Ｒｈに導入した作動流体の一部を連通ポート２４を介して、他方の室Ｒｒに導入した作動流体の一部を連通ポート２５を介してそれぞれマグネット１８に作用させる。ピストン１２がストロークＳ１だけ変位する際に、マグネット１８をピストン１２に対しそのピストン１２の変位方向と同方向にストロークＳ２だけスライド変位させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉されたシリンダチューブ内にピストンを収容するともに、そのピストンには当該ピストンの位置を磁力感応型の検出手段にて検出するためのマグネットを設け、そのピストンによって隔離形成された二つの室のうち少なくともいずれか一方の室に作動流体を導入することでピストンを変位させるようにした流体圧シリンダであって、
上記一方の室への作動流体の導入によってピストンが変位する際に、上記マグネットがピストンに対しそのピストン変位方向と同方向にスライド変位するようになっていることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項２】
上記シリンダチューブには磁力感応型の検出手段が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
【請求項３】
上記マグネットは、一方の室への作動流体の導入によってピストンと共にピストン変位方向と同方向にスライド変位するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体圧シリンダ。
【請求項４】
上記ピストンに形成したマグネット収容空間にマグネットをスライド可能に配置し、上記一方の室に導入した作動流体の一部をマグネットに作用させることでそのマグネットをピストンに対しスライド変位させるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の流体圧シリンダ。
【請求項５】
密閉されたシリンダチューブ内にピストンを収容するともに、そのピストンには当該ピストンの位置を磁力感応型の検出手段にて検出するためのマグネットを設け、そのピストンによって隔離形成された二つの室のうち少なくともいずれか一方の室に作動流体を導入してピストンを変位させる際に、上記検出手段にてピストンの位置を検出するようにした流体圧シリンダの作動位置検出方法であって、
上記一方の室への作動流体の導入によってピストンを変位させる際に、上記マグネットをピストンに対しそのピストン変位方向と同方向にスライド変位させるることを特徴とする流体圧シリンダの作動位置検出方法。
【請求項６】
ワークに形成されたロケート穴に挿入されてそのワークを位置決め支持しつつこれをクランプする機能を備えたロケート装置であって、
根元側にワーク着座面を有し且つ位置決め基準部として機能するロケートピンと、
このロケートピンに内蔵されて、上記ワーク着座面に対し接近離間する方向に進退駆動されることで上記ロケートピンによって位置決めされたワークをワーク着座面との間にクランプするクランプアームと、
上記クランプアームを進退駆動するべく該クランプアームにピストンが連結された直動型アクチュエータと、
を備えていて、
上記直動型アクチュエータとして請求項１〜４のいずれかに記載の流体圧シリンダを用いたことを特徴とするロケート装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアシリンダあるいは油圧シリンダに代表される流体圧シリンダと流体圧シリンダの作動位置検出方法、およびその流体圧シリンダを駆動源に用いた用いたロケート装置に関し、特にピストンの位置検出のためにそのピストンにマグネットが内蔵されたタイプの流体圧シリンダと流体圧シリンダの作動位置検出方法、およびその流体圧シリンダを用いたロケート装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のマグネットによる位置検出機能を備えた流体圧シリンダ駆動のロケート装置として例えば特許文献１に記載のものが提案されている。
【０００３】
このようなロケート装置では、ワーク着座面を有するロケートピンと、このロケートピンに内蔵されて、上記ワーク着座面に対し接近離間する方向に進退駆動されることで上記ロケートピンにて位置決めされたワークをワーク着座面との間にクランプするクランプアームを備えていて、例えばパネル状のワークに形成されたロケート穴を上記ロケートピンに挿入してそのロケートピンを位置決め基準として位置決めしつつクランプアームにて堅固にクランプするものである。
【０００４】
そして、流体圧シリンダのピストンに埋設されたマグネットがそのピストンとともに変位することで、例えばシリンダチューブに取り付けた磁力感応型のスイッチにて流体圧シリンダのピストンが前進限位置にあるか後退限位置にあるかを、すなわちその流体圧シリンダにて進退駆動されるクランプアームがアンクランプ状態にあるかクランプ状態にあるかを確認的に検出することが可能となる。
【特許文献１】特開２０００−１７６８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に代表されるような従来の技術では、位置検出のためのマグネットがピストンに一体的に埋設されているだけであるため、ピストンのストロークはマグネットのストロークそのものにほかならないことになる。そのため、ピストンのストロークが小さい場合、すなわち上記の例では流体圧シリンダにて駆動されるクランプアームのアンクランプ状態とクランプ状態との切り換えに要するストロークが小さい場合には、共にマグネットの磁力で作動することになるアンクランプ状態検出用のスイッチとクランプ状態検出用のスイッチとが位置的に相互に接近することになる。そのため、時として双方のスイッチが共にＯＮ状態となる誤作動を招きやすく、その結果としていわゆる誤検知による異常処理が余儀なくされ、復旧までに余分の工数と時間を要する結果となって好ましくない。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、ピストンにそのピストンの位置を磁力感応型の検出手段にて検出するためのマグネットを取り付けることを前提としながらも、ピストンのストロークに対してマグネットのストロークを大きく確保して、従来のような誤検出もしくは誤作動を未然に防止できるようにした流体圧シリンダと流体圧シリンダの作動位置検出方法および流体圧シリンダを用いたロケート装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、密閉されたシリンダチューブ内にピストンを収容するともに、そのピストンには当該ピストンの位置を磁力感応型の検出手段にて検出するためのマグネットを設け、そのピストンによって隔離形成された二つの室のうち少なくともいずれか一方の室に作動流体を導入することでピストンを変位させるようにした流体圧シリンダであって、上記一方の室への作動流体の導入によってピストンが変位する際に、上記マグネットがピストンに対しそのピストン変位方向と同方向にスライド変位するようになっていることを特徴とする。
【０００８】
この場合、流体圧シリンダはエアシリンダまたは油圧シリンダのいずれでも良く、また、その作動形式も単動型または複動型のいずれでも良い。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の技術を流体圧シリンダの作動位置検出方法として捉えたものであって、ヘッド側カバーおよびロッド側カバーにて密閉されたシリンダチューブ内にピストンを収容するともに、そのピストンには当該ピストンの位置を磁力感応型の検出手段にて検出するためのマグネットを設け、そのピストンによって隔離形成された二つの室のうち少なくともいずれか一方の室に作動流体を導入してピストンを変位させる際に、上記検出手段にてピストンの位置を検出するようにした流体圧シリンダの作動位置検出方法を前提として、上記一方の室への作動流体の導入によってピストンを変位させる際に、上記マグネットをピストンに対しそのピストン変位方向と同方向にスライド変位させるることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明は、ワークに形成されたロケート穴に挿入されてそのワークを位置決め支持しつつこれをクランプする機能を備えたロケート装置として、根元側にワーク着座面を有し且つ位置決め基準部として機能するロケートピンと、このロケートピンに内蔵されて、上記ワーク着座面に対し接近離間する方向に進退駆動されることで上記ロケートピンによって位置決めされたワークをワーク着座面との間にクランプするクランプアームと、上記クランプアームを進退駆動するべく該クランプアームにピストンが連結された直動型アクチュエータとを備えていて、上記直動型アクチュエータとして請求項１〜４のいずれかに記載の流体圧シリンダを用いたことを特徴とする。
【００１１】
したがって、少なくとも請求項１，５，６に記載の発明では、ピストンが変位する際に、マグネットが装着されたそのピストンのストロークに、ピストンに対するマグネット自体のストロークが上乗せされるため、ピストンのストロークよりもマグネットのストロークの方が大きなものとなる。その結果として、例えばシリンダチューブに磁力感応型の二つの検出手段を並設して、ピストンが変位する前の位置と変位後の位置とをマグネットの位置に応じて検出しようとする場合に、双方の検出すべき位置が大きく離れることで、従来のように双方の検出すべき位置が近すぎることによる誤検出や誤作動を未然に防止できるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１，５に記載の発明によれば、マグネットがピストンに装着されていながらも、ピストンが変位した際のマグネットのストロークはピストン自体のストロークよりも大きなものとなるため、従来のようにマグネットのストロークが小さすぎることによる検出手段の誤検出または誤作動を未然に防止できるようになり、ピストンの作動位置検出のための信頼性が大幅に向上する。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明によれば、ワークに形成されたロケート穴に挿入されてそのワークを位置決め支持しつつこれをクランプする機能を備えたロケート装置の駆動源として上記のような流体圧シリンダを採用したものであるから、クランプアームがクランプ状態にあるかアンクランプ状態にあるかを検出する際の検出結果の信頼性が高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１以下の図面は、本発明のより具体的な実施の形態として直動型アクチュエータとしてエアシリンダを駆動源に用いたロケート装置の概略構造を示しており、特に図１はロケート装置の半断面図を、図２は図１の左側面図を、図３は図１の平面図をそれぞれ示している。さらに、図４は図１に記載のエアシリンダタイプのクランプシリンダのみの要部拡大図を示している。
【００１５】
図１，２に示すように、ロケート装置１は大別して、ワークとしての相手側パネルＷのロケート穴Ｒに挿入されてそのパネルＷの位置決め基準部として機能することになる先端のロケートピン２と、そのロケートピン２が装着される偏平ブロック状のポスト３と、このポスト３と同様に偏平ブロック状をなす直動型アクチュエータとしての流体圧シリンダたる複動型のクランプシリンダ（エアシリンダ）４とから構成されている。なお、このタイプのクランプシリンダ（エアシリンダ）はその形状よりしてプレートシリンダと称されることもある。
【００１６】
ロケートピン２は、先端がテーパ状のピン部２ａの根元側に平面視にて略角筒状をなす着座ブロック２ｂが一体に形成されていて、その着座ブロック２ｂの上面がピン部２ａと同心状をなす円環状のワーク着座面２ｃとして機能するようになっている。他方、ポスト３は、幅広の台座部３ａから角筒状の軸部３ｂを一体に延長形成したものであり、ポスト３にはロケートピン２側の着座ブロック２ｂとともにその長手方向に円形のガイド穴３ｃを形成してある。そして、ロケートピン２側の着座ブロック２ｂをポスト３側の軸部３ｂの先端に凹凸嵌合させた上で、着座ブロック２ｂのワーク着座面２ｃ側から螺合される４本のボルト５もってそのロケートピン２をポスト３の先端にこれと同心状に連結・固定してある。
【００１７】
また、ポスト３は、その台座部３ａをクランプシリンダ４のロッド側カバー９に着座させた上で、台座部３ａ側から螺合される２本のボルト６をもってクランプシリンダ４の先端にこれと同心状に連結・固定してある。
【００１８】
ここで、上記クランプシリンダ４は、断面形状が長円形のシリンダ室が形成されたシリンダチューブ７の両端をヘッド側カバー８およびロッド側カバー９にて密閉するとともに、ボルト１０にてピストンロッド１１が連結された断面長円形のピストン１２をシリンダ室内に収容配置したものであり、詳細については後述する。
【００１９】
ロケートピン２のピン部２ａにはその直径方向に貫通するすり割り溝１３を形成してあり、そのすり割り溝１３は着座ブロック２ｂ側の内部空間と連通していて、これらのすり割り溝１３のほか、着座ブロック２ｂの内部およびポスト３側の軸部３ｂの内部にまたがるようにして略鉤形状をなす二つで一組のクランプアーム１４を挿入配置してある。これらの二つ一組のクランプアーム１４はその略鉤形状の先端部１４ａの向きを互いに逆向きにして重ね合わせたものであり、それぞれにその略鉤形状の先端部１４ａをピン部２ａにおけるすり割り溝１３から外部に臨ませてある一方、他端部を連結ピン１５にてクランプシリンダ４のピストンロッド１１に連結してある。さらに、各クランプアーム１４に形成した略くの字状の溝カム１６をポスト側３の軸部３ｂの径方向に横架した固定ピン１７にそれぞれ係合させてある。
【００２０】
したがって、クランプシリンダ４を伸縮作動させればそれに応じて各クランプアーム１４が図１に実線で示すクランプ位置Ｐ１と仮想線で示すアンクランプ位置Ｐ２との間でクランプ，アンクランプ動作して、特にクランプ状態では各クランプアーム１４の先端部１４ａと着座ブロック２ｂ側のワーク着座面２ｃとで相手側パネルＷを挟圧状態としてクランプするようになっている。なお、図１に仮想線Ｐ２で示すようにクランプアーム１４がアンクランプ状態にある時には、各クランプアーム１４の鉤形状の先端部１４ａがロケートピン２におけるピン部２ａの直径内に全て納まるように設定されており、それによってロケートピン２とロケート穴Ｒとの相互係合あるいはロケートピン２からのロケート穴Ｒの離脱が無理なく行われることになる。
【００２１】
すなわち、ロケートピン２を基準として相手側パネルＷを位置決め・クランプする際には、ロケートピン２に内蔵されているクランプアーム１４を図１に仮想線Ｐ２で示すようにアンクランプ状態として上で（この時、クランプシリンダ４は図１に実線で示す状態と異なり伸長状態にある）、ロケートピン２のピン部２ａを相手側パネルＷのロケート穴Ｒに挿入しつつ、相手側パネルＷのうちロケート穴Ｒの周縁部をワーク着座面２ｃに着座させる。
【００２２】
そして、ロケートピン２を基準にして相手側パネルＷが着座・位置決めされたならば、クランプシリンダ４を収縮動作させる。このクランプシリンダ４の収縮動作に伴い、各クランプアーム１４が図１に仮想線Ｐ２で示すアンクランプ状態から同図に実線Ｐ１で示すクランプ状態へと移行し、その過程で各クランプアーム１４の鉤形状の先端部１４ａが徐々にすり割り溝１３からロケートピン２におけるピン部２ａの外側に突出するようになる。そして、最終的には各クランプアーム１４の先端部１４ａと着座ブロック２ｂ側のワーク着座面２ｃとで相手側パネルＷのうちロケート穴Ｒの周縁部を挟圧状態として、その相手側パネルＷが上記位置決め状態のままで堅固にクランプされることになる。
【００２３】
ここで、図１および図２に示すように、クランクシリンダ４のピストン１２にはマグネット（永久磁石）１８を予め埋設してあるとともに、シリンダチューブ７の外側には上記マグネット１８と対応する位置に磁力感応型の検出手段として例えばリードスイッチ等の有接点式または無線点式の二つのスイッチ１９，２０を並べて取り付けてある。なお、これらのスイッチ１９，２０はその検出基準部１９ａと２０ａとがピストン１２の移動方向において所定量αだけオフセットするように配置してある。
【００２４】
そして、マグネット１８がピストン１２とともに変位することによりそのピストン１２の動作限位置、すなわちクランプシリンダ４が収縮状態にあるか伸長状態にあるかを、言い換えるならばクランプアーム１４がクランプ状態にあるかアンクランプ状態にあるかを、それぞれのスイッチ１９，２０にて個別に検出するようになっている。なお、図２の符号２１，２２は各スイッチ１９，２０の信号取り出しのために付帯しているコネクタ２１ａ，２２ａ付きのリード線を示す。
【００２５】
図４の（Ａ），（Ｂ）は上記クランプシリンダ４の詳細を示しており、同図（Ａ）はクランプシリンダ４の収縮状態（クランプアーム１４のクランプ状態）での半断面図を、同図（Ｂ）は同じくクランプシリンダ１４の伸長状態（クランプアーム１４のアンクランプ状態）での半断面図をそれぞれ示している。
【００２６】
図４の（Ａ），（Ｂ）に示すように、シリンダチューブ７内に配設されたピストン１２によってその内部空間であるシリンダ室がヘッド側の室Ｒｈとロッド側の室Ｒｒとに隔離形成されているとともに、ピストン１２にはマグネット収容空間としてマグネット収容凹部２３を形成してあり、そのマグネット収容凹部２３にマグネット１８をピストン１２と同方向にスライド可能に収容してある。
【００２７】
また、ピストン１２にはマグネット収容凹部２３とヘッド側の室Ｒｈとを常時連通する連通ポート２４を形成してあるとともに、同じくマグネット収容凹部２３とロッド側の室Ｒｒとを常時連通する連通ポート２５を形成してある。すなわち、マグネット１８のスライド方向での幅寸法に対してマグネット収容凹部２３のスライド方方向長さを十分に大きく確保することにより、シリンダチューブ７内をヘッド側の室Ｒｈとロッド側の室Ｒｒとに隔離形成しているピストン１２と同様に、マグネット１８もまたマグネット収容凹部２３内を実質的にヘッド側の室とロッド側の室とに隔離形成していることになる。
【００２８】
なお、ヘッド側の室Ｒｈおよびロッド側の室Ｒｒのボトム側には、各エアポート２６または２７からの圧縮エアの流出入を阻害しないように例えばウレタン製のダンパ２８を配置してある。また、ピストン１２にはピストンシール２９を装着してあるとともに、マグネット収容凹部２３にはシリンダチューブ７と摺接する部位にシール材を兼ねたウエアリング３０を装着してマグネット収容凹部２３の密閉性を確保してある。
【００２９】
したがって、このように構成されたクランプシリンダ４によれば、図４の（Ａ）に示すようにピストン１２がシリンダ収縮方向の動作限位置にある状態では、一方のエアポート２７からロッド側の室Ｒｒに圧縮エアが導入されている一方で、ヘッド側の室Ｒｈはエアポート２６を介して大気に開放されている。同時に、ロッド側の室Ｒｒの圧力はそのまま連通ポート２５を介してマグネット１８にも作用することから、マグネット１８もまたピストン１２に対してそのピストン１２と同方向にスライドして図４の（Ａ）に示すようにマグネット収容凹部２３の下端に位置している。この状態では、マグネット１８の磁力に反応して、シリンダチューブ７に取り付けてある一方のスイッチ１９がＯＮ作動して、ピストン１２がシリンダ収縮方向の動作限位置にあることを検出することになる。
【００３０】
ここで、先に述べたようにピストン１２がシリンダ収縮方向の動作限位置に位置しているクランプシリンダ４の収縮状態とは、図１に実線Ｐ１で示すようにロケート装置１のクランプアーム１４がクランプ状態にあることを意味する。したがって、上記スイッチ１９のＯＮ作動をもってロケート装置１のクランプアーム１４がクランプ状態にあることが確認検出される。
【００３１】
その一方、図４の（Ａ）の状態からクランプシリンダ４を伸長動作させるべく、一方のエアポート２６からヘッド側の室Ｒｈに圧縮空気を導入するとともに他方のエアポート２７を大気開放すると、同図（Ｂ）に示すようにピストン１２はシリンダ伸長方向側の動作限位置までストロークＳ１だけ移動して、クランプシリンダ４が伸長状態となる。同時に、ヘッド側の室Ｒｈの圧力はそのまま連通ポート２４を通してマグネット収容凹部２３、ひいてはそのマグネット収容凹部２３に収容されているマグネット１８にまで及ぶことになるので、マグネット１８もまたピストン１２に対してそのピストン１２と同方向にスライドして同図に示すようにマグネット収容凹部２３の上端に位置することになる。この状態では、マグネット１８の磁力に反応して、シリンダチューブ７に取り付けてある一方のスイッチ１９に代わって他方のスイッチ２０がＯＮ作動して、ピストン１２がシリンダ収縮方向の動作限位置にあることを検出することになる。
【００３２】
ここで、先に述べたようにピストン１２がシリンダ伸長方向の動作限位置に位置しているクランプシリンダ４の伸長状態とは、図１に仮想線Ｐ２で示すようにロケート装置１のクランプアーム１４がアンクランプ状態にあることを意味する。したがって、上記スイッチ２０のＯＮ作動をもってロケート装置１のクランプアーム１４がアンクアンプ状態にあることが確認検出される。
【００３３】
すなわち、クランプシリンダ４の伸長動作に際してピストン１２がストロークＳ１だけ移動すれば、それに応じてマグネット１８もまたピストン１２に対してそのピストン１２と同方向にストロークＳ２だけスライドすることになり、結果として、ピストン１２がストロークＳ１だけ移動する間にマグネット１８はピストン１２のストロークＳ１にマグネット１８自体のストロークＳ２を加えたＳ１＋Ｓ２分だけスライド変位することになる。そして、この状態では、マグネット１８が先の一方のスイッチ１９から離れることでその一方のスイッチ１９がＯＦＦ作動し、代わってストロークＳ１＋Ｓ２分だけ移動したマグネット１８の磁力に反応して、シリンダチューブ７に取り付けてある他方のスイッチ２０がＯＮ作動して、ピストン１２がシリンダ伸長方向の動作限位置にあること、ひいてはロケート装置１のクランプアーム１４がアンクアンプ状態にあることが確認検出されることになる。
【００３４】
なお、上記のマグネット１８のストロークＳ１＋Ｓ２に関する挙動は、図４の（Ｂ）の状態から同図（Ａ）の状態に復帰させる際にも基本的に同様である。
【００３５】
ここで、図１に示すように、一方のスイッチ１９の検出基準部（ＯＮ作動位置）１９ａと他方のスイッチ２０の検出基準部（ＯＮ作動位置）２０ａとのオフセット量αは、従来であればクランプシリンダ４のピストン１２のストロークＳ１（＝ピストン１２に埋設されているマグネット１８のストローク）に依存し、このオフセット量αが小さい場合に双方のスイッチ１９，２０が共にＯＮ作動してしまう誤検出が発生するおそれがあることは先に述べた。
【００３６】
この点、本実施の形態によれば、オフセット量αはピストン１２のストロークＳ１に依存することになるものの、そのピストン１２とともに移動するマグネット１８のストロークは従来のようにピストン１２そのもののストロークＳ１ではなく、ピストン１２のストロークＳ１にそのピストン１２に対するマグネット１８自体のストロークＳ２を加えたもの、すなわちＳ１＋Ｓ２となる故に、そのストロークＳ１＋Ｓ２の拡大化に応じて上記オフセット量αの拡大化が可能であり、その結果として従来のように双方のスイッチ１９，２０が共にＯＮ作動してしまう誤検出が発生するおそれがなくなり、スイッチ１９，２０による検出の信頼性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るロケート装置の概略構造を示す半断面図。
【図２】図１の左側面図。
【図３】図１の平面図。
【図４】図１に示したクランプシリンダの要部拡大図で、（Ａ）はその収縮状態での半断面図、同図（Ｂ）は同じく伸長状態での半断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１…ロケート装置
２…ロケートピン
２ａ…ピン部
２ｂ…着座ブロック
２ｃ…ワーク着座面
４…クランプシリンダ（エアシリンダまたは流体圧シリンダ）
７…シリンダチューブ
８…ヘッド側カバー
９…ロッド側カバー
１１…ピストンロッド
１２…ピストン
１３…すり割り溝
１４…クランプアーム
１６…溝カム
１８…マグネット
１９…スイッチ（磁力感応型の検出手段）
２０…スイッチ（磁力感応型の検出手段）
２３…マグネット収容凹部（マグネット収容空間）
２４…連通ポート
２５…連通ポート
Ｒ…ロケート穴
Ｒｈ…ヘッド側の室
Ｒｒ…ロッド側の室
Ｗ…相手側パネル（ワーク）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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