(57)【要約】【課題】液圧作動アクチュエータの作用部側とは反対側に取付けられるピストン位置検出装置を提供する。【解決手段】ケーシング１３内に配置されたピストン１５の位置を制御する液圧作動アクチュエータ１１であって、その作用部１７がケーシング１３から突出する作用部側端面と、その端面の反対側の非作用部側端面とを有する液圧作動アクチュエータ１１のピストン位置を検出するピストン位置検出装置１０であって、非作用部側端面においてケーシング１３に設けられた穴３１を貫通しピストン１５に接触して配設される可動部２９と、可動部２９とピストン１５との接触を維持するようにする手段４５と、上記穴３１を覆い、可動部２９を包含してケーシング１３に取付けられるキャップ部２７と、可動部２９の位置を検出する可動部位置検出手段４３と、を具備するピストン位置検出装置１０を提供する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に摺動可能に配置されたピストンの位置を液圧室内の液圧を調整して制御する液圧作動アクチュエータであって、該液圧作動アクチュエータにより変位させようとする目的物へ作用する部分である作用部が上記ケーシングから突出している作用部側端面と、該作用部側端面の反対側の非作用部側端面とを有する液圧作動アクチュエータのピストン位置を検出するピストン位置検出装置であって、
上記非作用部側端面において上記液圧作動アクチュエータのケーシングに設けられた穴を貫通し、上記ピストンに接触して配設される可動部と、
該可動部が上記ピストンと連動して変位するように、上記可動部と上記ピストンとの上記接触を維持するようにする接触維持手段と、
上記非作用部側端面において上記液圧作動アクチュエータのケーシングに設けられた上記穴を覆い、内部に上記可動部を包含して上記液圧作動アクチュエータのケーシングに取付けられるキャップ部と、
上記可動部の位置を検出する可動部位置検出手段と、
を具備していて、上記可動部の位置を検出することにより上記ピストンの位置を検出するピストン位置検出装置。
【請求項２】
上記接触維持手段が、上記可動部を上記ピストンの頂面へ向かって付勢する弾性部材を含むことを特徴とする、請求項１に記載のピストン位置検出装置。
【請求項３】
更に、上記液圧室内と上記キャップ部内の液圧差を低減する手段を有していることを特徴とする請求項２に記載のピストン位置検出装置。
【請求項４】
上記キャップ部が、上記可動部を摺動可能に支持する支持手段を有していることを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載のピストン位置検出装置。
【請求項５】
上記可動部位置検出手段は、ポテンショメータを含むことを特徴とする、請求項１から４の何れか一項に記載のピストン位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧作動アクチュエータのピストン位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ケーシング内に摺動可能に配置されたピストンの頂面側に画成される第１液圧室と底面側に画成される第２液圧室とにおける液圧を調整することで上記ピストンの位置を制御する液圧作動アクチュエータが周知である。そして、このような液圧作動アクチュエータにおいて、ピストン位置を検出する装置として、液圧作動アクチュエータにより変位させようとする目的物へ作用する部分、例えばピストンのケーシング外部へ突出した部分（以下、「作用部」と言う）の位置を検出する装置が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなピストン位置検出装置は、上記作用部の位置を検出するものであるから、上記液圧作動アクチュエータの上記作用部のある側（以下、「作用部側」と言う）に設けられる必要がある。また、その一方、上記のような液圧作動アクチュエータは、そのアクチュエータ機能を果たすため、通常、そのアクチュエータが取付けられる装置（すなわち、上記目的物を有する装置）に、上記作用部側を向けて取付けられる。
【０００４】
このようなことから、上記のような作用部の位置を検出するピストン位置検出装置を使用する場合には、当該ピストン位置検出装置を上記アクチュエータが取付けられる装置の内部に取付けなければならない場合が生じ、そのことによって様々な取付け上の制約が課せられると共にメンテナンス上の不都合が生じる場合がある。
【０００５】
【特許文献１】
実開平４−５４３０１号公報
【特許文献２】
特開平９−３１１６２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、液圧作動アクチュエータの作用部側とは反対側に取付けられるピストン位置検出装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載されたピストン位置検出装置を提供する。
【０００８】
１番目の発明は、ケーシング内に摺動可能に配置されたピストンの位置を液圧室内の液圧を調整して制御する液圧作動アクチュエータであって、該液圧作動アクチュエータにより変位させようとする目的物へ作用する部分である作用部が上記ケーシングから突出している作用部側端面と、該作用部側端面の反対側の非作用部側端面とを有する液圧作動アクチュエータのピストン位置を検出するピストン位置検出装置であって、上記非作用部側端面において上記液圧作動アクチュエータのケーシングに設けられた穴を貫通し、上記ピストンに接触して配設される可動部と、該可動部が上記ピストンと連動して変位するように、上記可動部と上記ピストンとの上記接触を維持するようにする接触維持手段と、上記非作用部側端面において上記液圧作動アクチュエータのケーシングに設けられた上記穴を覆い、内部に上記可動部を包含して上記液圧作動アクチュエータのケーシングに取付けられるキャップ部と、上記可動部の位置を検出する可動部位置検出手段と、を具備していて、上記可動部の位置を検出することにより上記ピストンの位置を検出するピストン位置検出装置を提供する。
【０００９】
本発明によれば、上記液圧作動アクチュエータの作用部側とは反対側に取付けられるピストン位置検出装置が提供される。通常、上記のような液圧作動アクチュエータは、そのアクチュエータ機能を果たすため、そのアクチュエータが取付けられる装置（すなわち、上記目的物を有する装置）に、上記作用部側を向けて取付けられる。したがって、本発明により、ピストン位置検出装置を上記アクチュエータが取付けられる装置とは反対側に取付けることが可能になることになり、これによって、ピストン位置検出装置の取付け及びメンテナンスが容易になる。
【００１０】
２番目の発明は１番目の発明において、上記接触維持手段が、上記可動部を上記ピストンの頂面へ向かって付勢する弾性部材を含むことを特徴とする。
この発明によれば、簡易な方法によって上記可動部と上記ピストンとの接触を維持するようにすることができる。また、上記可動部と上記ピストンとを固定的に結合しなくてもよいため、ピストン位置検出装置の取付けが容易となる。
【００１１】
３番目の発明は２番目の発明において、更に、上記液圧室内と上記キャップ部内の液圧差を低減する手段を有していることを特徴とする。
ケーシングに設けられた上記穴等を通じて液圧室内の作動液がキャップ部内にも入る場合、上記可動部と上記ピストンとの接触が上記可動部を上記ピストンの頂面へ向かって付勢する弾性部材のみによって維持されていると、上記液圧室内と上記キャップ部内の液圧差が大きくなった時に上記可動部が上記ピストンから離れてしまう場合が考えられる。本発明のピストン位置検出装置は上記可動部の位置を検出することでピストンの位置を検出しようとするものであるから、上記可動部が上記ピストンから離れてしまうと、ピストンの正確な位置が検出できなくなる。この３番目の発明によれば、上記液圧室内と上記キャップ部内の液圧差が低減されるので、上記可動部が上記ピストンから離れてしまうことが防止され、ピストン位置の検出の正確性が向上される。
【００１２】
４番目の発明は１番目から３番目の何れかの発明において、上記キャップ部が、上記可動部を摺動可能に支持する支持手段を有していることを特徴とする。
この発明によれば、上記可動部が上記キャップ部の有する支持手段によって摺動可能に支持されるので、上記可動部が所定の軌道内で安定的に摺動移動することになる。そして、このことは上記可動部の位置を精度良く検出する上で好ましい。上述したように、本発明のピストン位置検出装置は上記可動部の位置を検出することでピストンの位置を検出しようとするものであるから、この４番目の発明により、ピストン位置の検出精度が向上される。
【００１３】
５番目の発明は１番目から４番目の何れかの発明において、上記可動部位置検出手段は、ポテンショメータを含むことを特徴とする。
この発明によれば、簡単且つ安価に上記可動部位置検出手段を構成することができ、ピストン位置検出装置の取付けの容易化及びピストン位置検出装置の低コスト化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態のピストン位置検出装置１０を具備した液圧作動アクチュエータ１１を示す説明図である。
【００１５】
液圧作動アクチュエータ１１（以下、単に「アクチュエータ」と言う）は、ケーシング１３とケーシング１３内に摺動可能に配置されたピストン１５とを有している。ピストン１５は、アクチュエータ１１により変位させようとする目的物（図示無し）へ作用する部分であってケーシング１３外部へ突出した部分（以下、「作用部」と言う）１７を有する。ケーシング１３内にはピストン１５の頂面側に第１液圧室２３が画成され、ピストン１５の底面側に第２液圧室２５が画成される。本実施形態ではアクチュエータ１１は油圧で作動されるので、以下では第１液圧室２３を第１油圧室２３と称し、第２液圧室２５を第２油圧室２５と称する。第１油圧室２３と第２油圧室２５は共に作動油で満たされている。第１油圧室２３と第２油圧室２５は、夫々へ作動油を供給し且つ夫々から作動油を排出する作動油路２２、２４を介して油路切替弁１９に接続されている。油路切替弁１９には作動油圧源２１が作動油路２６を介して接続される。油路切替弁１９にはまた、制御装置４７が接続されていて、この制御装置４７からの信号によって油路切替弁１９が制御される。
【００１６】
アクチュエータ１１においては、油路切替弁１９を制御することにより、第１油圧室２３と第２油圧室２５とにおける油圧が調整されて、ピストン１５の位置が制御される。これによりアクチュエータ１１により変位させようとする目的物（図示無し）に接続等されている作用部１７が変位し、上記目的物が変位する。
【００１７】
ピストン位置検出装置１０は、可動部２９と、キャップ部２７と、可動部２９をピストン１５の頂面に向かって付勢する弾性部材４５を有している。上記可動部２９は、上記アクチュエータ１１の作用部１７がケーシング１３から突出している側（以下、「作用部側」と言う）の端面（以下、「作用部側端面」と言う）の反対側の端面（以下、「非作用部側端面」と言う）において上記ケーシング１３に設けられた穴３１を貫通し、一端を上記ピストン１５の頂面に接触して配設される棒状の部材である。
【００１８】
上記キャップ部２７は、上記穴３１を覆い、内部に上記可動部２９を包含して上記ケーシング１３に取付けられる。上記キャップ部２７は、例えば、ネジ等の取外し可能な締結手段によって上記ケーシング１３に取付けることができる。上記キャップ部２７の取付けは、上記キャップ部２７と上記ケーシング１３との間から作動油が漏れ出ないように、シール手段を適用して行うことが好ましい。
【００１９】
また、本ピストン位置検出装置１０においては、図１に示すように、上記キャップ部２７のアクチュエータ側の面（底面）の上記ケーシング１３に設けられた穴３１に対応する位置に、穴３３、３５が設けられている。穴３３は、その中に上記可動部２９が通されるように中央部に設けられ、穴３３の周縁部が上記可動部２９を摺動可能に支持する支持部を構成している。一方、穴３５は、穴３３の周囲に好ましくは複数設けられ（図２（ａ）参照）、上記第１油圧室２３内と上記キャップ部２７内とで作動油が自由に移動できるようにし、上記第１油圧室２３内と上記キャップ部２７内とで生じる油圧差を低減する。なお、上記キャップ部２７の底面に設けられる穴の形状は、その穴の周縁部の少なくとも一部が上記可動部２９を摺動可能に支持する支持部を構成すると共に、その穴を通って作動油が上記第１油圧室２３内と上記キャップ部２７内とを自由に移動できるものであれば、他の形状であってもよい。例えば、図２（ｂ）に示した穴３４のような形状であってもよく、この場合、３６で示される部分が上記支持部を構成する。また、上記第１油圧室２３内と上記キャップ部２７内とを作動油が自由に移動できることを目的として設けられる穴３４の部分もしくは穴３５の面積は、大きい方が望ましい。
【００２０】
上記弾性部材４５は、本ピストン位置検出装置１０では、一端が上記キャップ部２７に取付けられ、他端が上記可動部２９に取付けられたバネ４５により構成される。バネ４５の作用により、上記可動部２９は上記ピストン１５の頂面に向かって付勢され、上記可動部２９と上記ピストン１５との接触が維持するようにされて、上記可動部２９が上記ピストン１５と連動して変位するようにされる。
【００２１】
ピストン位置検出装置１０は更に、上記可動部２９の位置を検出する可動部位置検出手段を有している。本ピストン位置検出装置１０において、上記可動部位置検出手段は、接触子３７、抵抗線３９、電圧センサ等から構成される周知のポテンショメータ４３から成る。本ピストン位置検出装置１０においては、接触子３７が上記可動部２９に取付けられ、抵抗線３９が上記キャップ部２７の内部に接触子３７と接触するように取付けられる。ここで、接触子３７と可動部２９とは電気的に絶縁されている。
なお、可動部位置検出手段としては、可動部２９を金属製とし、その移動による磁界の変化もしくは誘導電流から可動部２９の位置を検出する方式の周知の非接触式位置検出手段を用いてもよい。
【００２２】
以上のような構成により、本ピストン位置検出装置１０を用いた場合には以下のようにピストン１５の位置が検出される。すなわち、制御装置４７からの信号によって油路切替弁１９が制御され、第１油圧室２３と第２油圧室２５とにおける油圧が変化させられると、ピストン１５が変位する。このとき、可動部２９はバネ４５の作用により、ピストン１５との接触を維持するようにされているので、可動部２９はピストン１５と連動して変位する。したがって、可動部２９の位置を検出することによってピストン１５の位置を検出することが可能であり、可動部２９の位置は可動部位置検出手段であるポテンショメータ４３により検出することができる。このように本ピストン位置検出装置１０は、可動部２９の位置を検出することでピストン１５の位置を検出しようとするものである。なお、ピストン位置の検出結果が制御装置４７へ送られ、その検出結果に基づいて油路切替弁１９が再度制御され、ピストン１５が所望の位置になるように第１油圧室２３と第２油圧室２５における作動油圧を再調整するようにしてもよい。
【００２３】
以上の説明から明らかなように、本ピストン位置検出装置１０は、アクチュエータ１１の作用部側とは反対側（すなわち、非作用部側端面）に取付けられる。通常、上記のようなアクチュエータ１１は、そのアクチュエータ機能を果たすため、そのアクチュエータ１１が取付けられる装置（すなわち、アクチュエータ１１により変位させようとする目的物を有する装置）に、上記作用部側を向けて取付けられるので、ピストン位置検出装置をも作用部側に取付ける場合には様々な取付け上の制約が課せられると共にメンテナンス上の不都合が生じることになる。しかしながら、本ピストン位置検出装置１０のように作用部側とは反対側に取付けられる場合は、取付け上の制約が少なく、取付け自体も容易であり、且つ、取付け後のメンテナンスも容易に行うことができる。
【００２４】
また、本ピストン位置検出装置１０は、その構成上、アクチュエータ１１とは全く別に製造しておくことが可能であり、アクチュエータ１１のケーシング１３の所定の位置に所定の大きさの穴３１さえ設ければ、後から取付けることも可能である。特に、故障等の場合にも容易に取り替えることができる。また、本ピストン位置検出装置１０では、可動部２９がピストン１５に固定的に取付けられないため、取付けの自由度が増し、取付けが容易である。
【００２５】
更に、本ピストン位置検出装置１０は、可動部２９の位置を検出することでピストン１５の位置を検出しようとするものであり、ポテンショメータ４３により実際に位置が検出されるのはピストン位置検出装置１０に含まれている可動部２９である。このため、例えば、接触子３７と抵抗線３９の相対位置の調整等、位置測定手段であるポテンショメータ４３により可動部２９の位置を測定するために必要な微調整等は、ピストン位置検出装置１０を製造する段階で行うことができる。したがって、本ピストン位置検出装置１０では、アクチュエータ１１への取付けの際に、このような微調整の必要がなく、短時間で容易に取付けを行うことができる。これに対し、ピストンの位置を直接検出するタイプのピストン位置検出装置においては、そのアクチュエータへの取付けの際に、位置検出手段とピストンとの相対位置の調整等が必要となると共に取付け精度が要求され、取付けに時間を要する場合がある。
【００２６】
また、本ピストン位置検出装置１０では、第１油圧室２３内とキャップ部２７内とで生じる油圧差を低減する手段としてキャップ部２７の底面に穴３５が設けられており、ピストン位置の正確な検出に寄与している。
すなわち、本ピストン位置検出装置１０を取付けた場合、キャップ部２７内に気泡４９が残る場合がある。このような場合において、穴３５がなく、第１油圧室２３内とキャップ部２７内との間の作動油の移動が可動部２９と穴３３との間の隙間のみから行われるとすると、作動油の移動が自由でないために第１油圧室２３内とキャップ部２７内とで油圧差が生じ、気泡４９を潰すように可動部２９がピストン１５から離れてキャップ部２７内へ押し入れられる恐れがある。このことは特に、図１においてピストン１５が最下部まで変位される等して第１油圧室２３内の圧力が急激に上昇した時に起こり易い。ピストン位置検出装置１０は可動部２９の位置を検出することでピストン１５の位置を検出しようとするものであるから、このように可動部２９がピストン１５から離れてしまうと、ピストン１５の正確な位置が検出できなくなる。
【００２７】
一方、穴３５がある場合には、第１油圧室２３内とキャップ部２７内とで作動油が自由に移動できるので、第１油圧室２３内とキャップ部２７内とで生じる油圧差が低減される。この結果、可動部２９がピストン１５から離れてしまうことが防止され、ピストン１５の位置を正確に検出することが可能となる。
なお、キャップ部２７内が完全に作動油で満たされていれば圧力差が生じても可動部２９はピストン１５から離れることはないが、キャップ部２７内から完全に気泡を排除することは困難である。
【００２８】
また、本ピストン位置検出装置１０においては、キャップ部２７の底面に設けられた穴３３の周縁部が可動部２９を摺動可能に支持する支持部を構成している。これにより、可動部２９が所定の軌道内で安定的に摺動移動することが可能になるが、このことは可動部２９の位置を精度良く検出する上で好ましい。すなわち、例えば、本ピストン位置検出装置１０のようにポテンショメータ４３により可動部２９の位置を検出している場合には、可動部２９が所定の軌道内で安定的に摺動移動することにより、接触子３７と抵抗線３９との安定した接触が得られ、可動部２９の位置の検出の精度が向上する。また、可動部位置検出手段として、磁界の変化等を利用した非接触式の位置検出手段を用いる場合においても、可動部２９が所定の軌道内で安定的に摺動移動することにより精度の良い位置の検出が可能となる。
【００２９】
上述したように、本ピストン位置検出装置１０は可動部２９の位置を検出することでピストン１５の位置を検出しようとするものであるから、可動部位置の検出精度が向上されれば、ピストン位置の検出精度も向上される。
なお、図１に示した例では、可動部２９が通されると共にその周縁部が可動部２９に対する支持部を構成する穴３３と、第１油圧室２３内とキャップ部２７内とで作動油が自由に移動できるようにする穴３５とが、キャップ部２７の底面に設けられ、ケーシング１３には、これらの穴３３、３５に対応する位置を含んで大きな穴３１が設けられているが、逆に、ケーシング１３に上記の穴３３、３５に相当する穴が設けられ、キャップ部２７の底面に上記の穴３１に相当する穴が設けられていてもよい。また、キャップ部２７の底面とケーシング１３の両方に上記の穴３３、３５に相当する穴が、夫々互いに対応するように設けられてもよい。
【００３０】
また、本ピストン位置検出装置１０では、可動部位置検出手段としてポテンショメータ４３を用いることで、簡単且つ安価に上記可動部位置検出手段を構成し、ピストン位置検出装置の取付けの容易化及びピストン位置検出装置１０の低コスト化を図っている。すなわち、上述したような非接触式の位置検出手段を用いる場合には、一般に、ポテンショメータ４３を用いる場合に比べてコストが高くなると共に、より高い取付け精度が要求される。
【００３１】
なお、図１に示したピストン位置検出装置１０においては、可動部２９はピストン１５に固定的に結合されていなかったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ねじ込み等によって可動部２９をピストン１５に固定的に結合し、弾性部材であるバネ４５を省略する構成としてもよい。但し、この場合には、図１に示したピストン位置検出装置１０の場合に比べ、その取付けがやや煩雑になる。
【００３２】
また、図１に示した例のアクチュエータ１１は、ピストン１５の頂面側と底面側にそれぞれ油圧室を有し、各油圧室の油圧を調整してピストン１５の位置を制御するものであったが、本発明のピストン位置検出装置は他の構成を有するアクチュエータにも適用することができる。例えば、図１に示した例のアクチュエータ１１において第２油圧室２５を有しておらず、代わりにピストン１５を図１において上方へ付勢するバネを有していて、ピストン１５の頂面側に設けた油圧室（第１油圧室２３）内の油圧調整（作動油の給排）のみによってピストンの位置を制御するタイプのアクチュエータに対しても適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、液圧作動アクチュエータの作用部側とは反対側に取付けられるピストン位置検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態のピストン位置検出装置を具備した液圧作動アクチュエータを示す説明図である。
【図２】図２は、本発明のピストン位置検出装置のキャップ部の底面に設けられる穴の形状を示す図である。
【符号の説明】
１０…ピストン位置検出装置
１１…液圧作動アクチュエータ
１３…ケーシング
１５…ピストン
１７…作用部
１９…油路切替弁
２３…第１液圧室（第１油圧室）
２５…第２液圧室（第２油圧室）
２７…キャップ部
２９…可動部
４３…可動部位置検出手段（ポテンショメータ）
４５…弾性部材（バネ）
４７…制御装置
【図１】
2004116622.tif 000003
【図２】
2004116622.tif 000004