(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒と外筒とを備えたシリンダ本体と、内筒と外筒との間に挿入される環状のピストンと、開口端側がピストンに連結され内筒と外筒との間に挿入される有底筒状のロッドと、ロッドと内筒との間にピストンで隔成される第１圧力室と、外筒とロッドとの間にピストンで隔成される第２圧力室と、ロッドとシリンダ本体の相対変位を検出する変位センサとを備えたシリンダ装置において、変位センサはセンサロッドが延設されるセンサ本体を有し、センサ本体がロッドの底部に内設されるとともに、センサロッドがロッドの底部を貫き内筒内に挿入され、外部磁界を形成する磁石が内筒に固定され、かつ、センサ本体の螺子部とこの螺子部を螺合させるロッドの底部に形成の螺子孔との間にシール部材が介装され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】
本発明は、シリンダ装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種シリンダ装置としては、シリンダとシリンダに対し相対移動するロッドとを備えて構成され、ロッドとシリンダとの相対変位を制御するために、相対変位を検出する変位センサを備えたものが知られている。
【０００３】
上記した従来のシリンダ装置は、たとえば、図２に示すように、シリンダ１００と、シリンダ１００内に摺動自在に挿入されるピストン１０１と、ピストン１０１に連結される中空なロッド１０２と、磁歪式の変位センサ１０３とを備えて構成されており、変位センサ１０３は、センサロッド１０５を備えたセンサ本体１０４と、センサロッド１０５の外周に設けた外部磁界を形成する環状の磁石１０６とを備えている。
【０００４】
そして、変位センサは、センサ本体１０４をシリンダ１００の底部に固定し、センサロッド１０５を該シリンダ底部に設けた孔を介してロッド１０２内に挿入し、磁石１０６をロッド１０２の内周側に固定することでシリンダ装置に取付けられている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１９０３０８号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、上述のように構成された従来のシリンダ装置を実際に機器に取付けるには、ロッド１０２の端部とシリンダ１００の端部にアイ型等のブラケット１１０，１１１を設けておく必要があるが、シリンダ１００の端部には変位センサ１０３のセンサ本体１０４が取付けられているため、シリンダ１００側のブラケット１１１は、該センサ本体１０４を覆う筒状部材１１２と筒状部材１１２の端部に設けたアイ１１３とで構成されることになる。
【０００６】
一方、搭載スペースが限られた機器に適用されるシリンダ装置にあっては、ストローク長を確保しながら取付長を短くすることが要求されているが、従来シリンダ装置の取付長は、シリンダ端部に直接アイ等を設けることが可能なシリンダ装置の取付長に比較して、少なくともセンサ本体の軸方向長さ以上長くなることになり、上記要求を満たすことができない場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、取付長を短縮可能なシリンダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、内筒と外筒とを備えたシリンダ本体と、内筒と外筒との間に挿入される環状のピストンと、開口端側がピストンに連結され内筒と外筒との間に挿入される有底筒状のロッドと、ロッドと内筒との間にピストンで隔成される第１圧力室と、外筒とロッドとの間にピストンで隔成される第２圧力室と、ロッドとシリンダ本体の相対変位を検出する変位センサとを備えたシリンダ装置において、変位センサはセンサロッドが延設されるセンサ本体を有し、センサ本体がロッドの底部に内設されるとともに、センサロッドがロッドの底部を貫き内筒内に挿入され、外部磁界を形成する磁石が内筒に固定され、かつ、センサ本体の螺子部とこの螺子部を螺合させるロッドの底部に形成の螺子孔との間にシール部材が介装されるようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シリンダ装置のストローク長そのものには寄与しないデッドスペースとなるロッドの底部にセンサ本体を内設しているので、ストローク長に寄与しないロッドのデッドスペースを有効活用してシリンダ装置における取付長を短くすることができるのである。
【００１０】
したがって、シリンダ装置におけるストローク長を確保しつつ、その取付長を従来シリンダ装置より短くすることができ、これにより、シリンダ装置の適用機器への搭載性を向上でき、シリンダ装置がより実用的となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は、一実施の形態におけるシリンダ装置の縦断面図である。
【００１２】
以下、図に基づいて本発明を説明する。一実施の形態のシリンダ装置Ｃは、図１に示すように、内筒２と外筒３とを備えたシリンダ本体１と、内筒２と外筒３との間に挿入される環状のピストン１０と、開口端側がピストン１０に連結され内筒２と外筒３との間に挿入される有底筒状のロッド１５と、ロッド１５と内筒２との間にピストン１０で隔成される第１圧力室Ｒ１と、外筒３とロッド１５との間にピストン１０で隔成される第２圧力室Ｒ２と、ロッド１５とシリンダ本体１の相対変位を検出する変位センサＳとを備えて構成されている。
【００１３】
詳しく説明すると、シリンダ本体１は、内筒２と、外筒３と、内筒１および外筒２の一端となる図１中右端に連結され内筒２および外筒３の右端を閉塞するブラケット４と、外筒３の他端となる図１中左端を閉塞する環状のヘッド部材８とを備えて構成され、ブラケット４は、シリンダ装置Ｃを適用機器に連結可能なようにアイ５を備えている。
【００１４】
そして、上記ブラケット４には、内筒２内に連通する通路６と、内筒２と外筒３との間の空間に連通する通気孔７が設けられており、この通路６は、図示しないポンプに接続されており、内筒２内に流体を供給および内筒２内から流体を排出させることができるようになっている。なお、上記のように、内筒２や外筒３に直接通路６、通気孔７を設けないので、内筒２および外筒３の強度確保の点で有利となり、後述するピストン１０の円滑な摺動を妨げることが無いので、内筒２および外筒３の長さを有効にシリンダ装置Ｃのストローク長に転嫁することができる。
【００１５】
さらに、上記内筒２と外筒３との間には、環状のピストン１０が摺動自在に挿入され、このピストン１０は、有底筒状のロッド１５の開口端に連結されている。
【００１６】
そして、このロッド１５の外周には、外筒３の図１中左端の開口端部に結合されたヘッド部材８の内周が摺接し、外筒３とロッド１５との間が該ヘッド部材８によって閉塞され、また、上記ピストン１０によってロッド１５と外筒３との間に第２圧力室Ｒ２が隔成されている。
【００１７】
この第２圧力室Ｒ２は、上記ヘッド部材８に設けた通路９によって図示しないポンプに接続されており、第２圧力室Ｒ２内に流体を供給および第２圧力室Ｒ２内から流体を排出させることができるようになっている。なお、上記のように、外筒３に直接通路９を設けないので、外筒３の強度確保の点で有利となり、上記ピストン１０の円滑な摺動を妨げることが無いので、外筒３の長さを有効にシリンダ装置Ｃのストローク長に転嫁することができる。
【００１８】
さらに、上記ロッド１５と内筒２との間には、上記ピストン１０によって第１圧力室Ｒ１が隔成され、上記通路６が内筒２内に連通されていることから、第１圧力室Ｒ１にポンプで流体を給排することができる。
【００１９】
また、ロッド１５の底部１６には、ロッド１５の図１中左端側から変位センサＳのセンサ本体２１が収納される穴１７が設けられており、また、この穴１７の底部と、ロッド１５の底部１６の内方側とが螺子孔１８によって連通されている。
【００２０】
転じて、変位センサＳは、センサ本体２１と、センサ本体２１から延設されるセンサロッド２２と、センサロッド２２の外周側に配置されセンサロッド２２に外部磁界を作用させる環状の磁石２３とを備え、磁歪式の変位センサとして構成されている。
【００２１】
具体的には図示はしないが、センサロッド２２は、磁歪線と磁歪線の外周を覆うガイド筒を備えて構成され、センサ本体２１は、磁歪線の外周に磁界を発生させるために磁歪線に電流パルスを与えてから、Ｗｉｅｄｅｍａｎｎ効果によって磁歪線の磁石２３に対向する部位に生じる振動パルスが帰って来るまでの時間に応じたアナログもしくはデジタルの電気信号を出力するようになっている。
【００２２】
そして、センサ本体２１は、センサロッド２２が延設される先端外周に螺子部２１ａを備えており、この螺子部２１ａを上記螺子孔１８に螺着して、ロッド１５の穴１７内に収納固定されることによってロッド１５の底部１６に内設され、また、センサロッド２２は、上記螺子孔１８を介して内筒２内に挿入される。
【００２３】
なお、上記穴１７の側部には、螺子溝１７ａが設けられており、この螺子溝１７ａに外周に螺子溝３１を備えた筒状のブラケット３０が螺着され、センサ本体２１は、ブラケット３０およびロッド１５の底部１６で覆われることになる。また、ブラケット３０は、孔３２が設けられており、この孔３２を介してセンサ本体２１から伸びる電源供給および電気信号用のリード線２１ｂをシリンダ装置Ｃの外方に導出することが可能なようになっており、上記リード線２１ｂは、外部電源および制御装置等に接続されることになる。なお、防水や防塵の観点から孔３２とリード線２１ｂとの間に適宜のシール部材を設けておくとよい。
【００２４】
他方、磁石２３は、内筒２の図１中左端となる開口端部内周に嵌合され、この磁石２３の外方から内筒２の開口端部内周に螺着される環状部材２４によって内筒２に固定され、これによって、磁石２３は、センサロッド２２の外周側に配置される。
【００２５】
なお、上記センサ本体２１の螺子部２１ａと螺子孔１８との間には、環状のシール部材２５が介装されており、第１圧力室Ｒ１は密閉され、第２圧力室Ｒ２についても然るべき各所にシール部材が配在されて密閉状態とされている。
【００２６】
そして、このシリンダ装置Ｃにあっては、第１圧力室Ｒ１内に流体を供給する場合には、ロッド１５の底部１６における内方側の面積が受圧面積となって、ロッド１５がシリンダ本体１から突出する方向に相対移動して伸長作動することになり、このとき、内筒２に設けた磁石２３とロッド１５側に取付けてあるセンサロッド２２もシリンダ本体１とロッド１５の相対変位分だけ相対移動することになり、変位センサＳは、シリンダ本体１とロッド１５の相対変位を検出することができる。
【００２７】
他方、第２圧力室Ｒ２内に流体を供給する場合には、ピストン１０が当該流体の圧力を受け、そのピストン１０における受圧面積は、外筒３の内周とロッド１５の外周との空間における断面積と等しい。そして、ピストン１０が上記流体からの圧力を受けてロッド１５をシリンダ本体１内に侵入する方向に押圧し、ロッド１５とシリンダ本体１が相対移動して収縮作動することになり、このときも伸長作動時と同様に、磁石２３とセンサロッド２２もシリンダ本体１とロッド１５の相対変位分だけ相対移動することになるので、変位センサＳは、シリンダ本体１とロッド１５の相対変位を検出することができる。
【００２８】
なお、上記シリンダ装置Ｃの伸縮作動時にピストン１０がシリンダ本体１に対して相対移動し、ピストン１０、内筒２、外筒３およびブラケット４で仕切られる空間の容積が変化するが、当該空間にはブラケット４に設けた通気孔７を介して外気の出入りが自由となっているので、シリンダ装置Ｃの伸縮作動を妨げることが無い。
【００２９】
したがって、このシリンダ装置Ｃは、従来のシリンダ装置と同様、そのストローク量であるロッド１５とシリンダ本体１の相対変位を検出することができるのである。なお。このシリンダ装置Ｃでは、伸長側と収縮側の上記受圧面積を同じに設定しており、伸縮側で受圧面積が同じとなる両ロッド型のシリンダ装置と同様に、第１圧力室Ｒ１内と第２圧力室Ｒ２内に作用させる圧力を同じにするとそれぞれ伸長時のシリンダ装置Ｃの推力と収縮時のシリンダ装置Ｃの推力は同じになるようになっているが、両ロッド型のシリンダ装置のようにロッド長がピストンの両側でシリンダ装置のストローク長必要となることがなく、両ロッド型のシリンダ装置より取付長を短く設定することができる。
【００３０】
ここで、ブラケット４およびヘッド部材８の軸方向長さについて少々説明すると、ブラケット４は直接第１圧力室Ｒ１に対面し、ヘッド部材８も同様に直接第２圧力室Ｒ２に対面している。
【００３１】
すなわち、ブラケット４には、第１圧力室Ｒ１内の流体圧が直接作用することになるので、強度上の理由および通路６，７の形成の必要性からブラケット４の基部４ａの軸方向長さをある程度確保しておかなくてはならない。
【００３２】
また、ヘッド部材８には、第２圧力室Ｒ２内の流体圧が直接作用することになり、さらには、ロッド１５の軸受としても機能することから、強度上の理由、および、ロッド１５の軸ぶれを防止する理由によりヘッド部材８の基部８ａの軸方向長さをある程度確保しておかなくてはならない。
【００３３】
そして、このシリンダ装置Ｃのストローク長を考える場合、上記ヘッド部材８の基部８ａの軸方向長さは、ストローク長には全く寄与せず、また、ロッド１５は、最低でもストローク長に上記基部８ａの上記長さを加算した長さを確保しなければならず、シリンダ装置Ｃの取付長も当然に基部８ａの長さを加味した長さとしなくてはならない。
【００３４】
すると、ロッド１５の長さのうち、上記ヘッド部材８の基部８ａの軸方向長さは、シリンダ装置Ｃのストローク長そのものには寄与しないデッドスペースになるのであるが、本シリンダ装置Ｃでは、そのようなデッドスペースとなるロッド１５の底部１６に従来ではシリンダ端部から突出していたセンサ本体２１を内設しているので、ストローク長に寄与しないロッド１５のデッドスペースを有効活用してシリンダ装置Ｃにおける取付長を短くすることができる。なお、センサロッド２２の長さはストローク長と同じ長さに維持されるのでストローク長に見合った相対変位を検出することができる。
【００３５】
したがって、このシリンダ装置Ｃによれば、ストローク長を確保しつつ、その取付長を従来シリンダ装置より短くすることができ、これにより、シリンダ装置Ｃの適用機器への搭載性を向上でき、シリンダ装置がより実用的となる。
【００３６】
また、変位センサＳのセンサ本体２１、センサロッド２２および磁石２３は、完全にシリンダ装置Ｃ内に組み込まれているので、シリンダ装置Ｃの適用機器への搭載時に変位センサＳが外部と干渉する恐れも無い。
【００３７】
なお、上述したところでは、変位センサは、磁歪式とされているが、これ以外にも、センサロッド内にコイルを備えコイルのインダクタンス変化によって変位を計測する形式のもの等を使用しても差し支えない。
【００３８】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一実施の形態におけるシリンダ装置の縦断面図である。
【図２】従来のシリンダ装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  シリンダ本体
２  内筒
３  外筒
４，３０  ブラケット
４ａ  ブラケットの基部
５  アイ
６，９  通路
８  ヘッド部材
８ａ  ヘッド部材の基部
１０  ピストン
１５  ロッド
１６  底部
１７  穴
１７ａ，３１  螺子溝
１８  螺子孔
２１  センサ本体
２１ａ  螺子部
２１ｂ リード線
２２  センサロッド
２３  磁石
２４  環状部材
２５  シール部材
３２  孔
Ｃ  シリンダ装置
Ｒ１  第１圧力室
Ｒ２  第２圧力室
Ｓ  変位センサ
【図１】
0004733481.tif 000002
【図２】
0004733481.tif 000003