(57)【要約】【課題】小型のリニアセンサを用いながら、正確に直線変位を計測することができ、したがって安価且つ防塵対策が容易であり、しかも原点位置の認識動作が不要で、ダンプ車などの特殊作業車のリフトシリンダのストローク量検出装置として採用して好適な直線型変位計測装置を得る。【解決手段】ケーシング６に対して往復出退変位可能に構成された出退ロッド７のストローク量を計測する。出退ロッド７の出退変位に応じて変位する可動部５１と、出退ロッド７のストローク量を少量化して可動部５１に伝える変換機構と、可動部５１の変位量を検出するアブソリュートタイプのリニアセンサ５３とが、出退ロッド７およびケーシング６の内部に組み付けられている。可動部５１の変位量をリニアセンサ５３のセンサロッド５９を介してセンサヘッド６０で検出することにより、出退ロッド７のストローク量を検出できる。【選択図】図１
2009264818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに対して往復出退変位可能に構成された出退ロッドのストローク量を計測する直線型変位計測装置において、
前記出退ロッドの出退変位に応じて変位する可動部と、該出退ロッドのストローク量を少量化して該可動部に伝える変換機構と、該可動部の変位量を検出するセンサとが、出退ロッドおよびケーシングの内部に組み付けられており、
前記センサは、前記可動部に連結されて出退変位するセンサロッドと、該センサロッドの出退変位量を検出するセンサヘッドとで構成されるアブソリュートタイプのリニアセンサであり、
前記可動部の変位量を前記リニアセンサで検出することで、前記出退ロッドのストローク量を検出することができるようになっていることを特徴とする直線型変位計測装置。
【請求項２】
前記変換機構は、中空筒状の前記出退ロッドの内部に配設された捻りコイル形の第１ばねと、前記可動部と前記ケーシングとの間に配置された第２ばねとを含み、
前記第１ばねの一端側が前記出退ロッドの内部の先端部に連結され、他端側が前記可動部に連結されており、前記出退ロッドの軸心方向の出退変位に応じて大小に変動する前記第１ばねの引っ張り付勢力を受けて、該可動部が該出退ロッドの軸心方向と同方向に変位するようになっており、
前記第２ばねが、前記第１ばねの引っ張り付勢力に抗する方向に、前記可動部に付勢力を与えるものである請求項１記載の直線型変位計測装置。
【請求項３】
前記第２ばねが、前記出退ロッドの軸心方向と直交する方向に配された板ばねであり、
前記板ばねの一端側が前記可動部に連結され、他端側が前記ケーシングに連結されている請求項２記載の直線型変位計測装置。
【請求項４】
前記ケーシングは、前記出退ロッドの出入りを許す中空筒状のシリンダケースと、該シリンダケースに連結されたハウジングとからなり、
前記ハウジングの内部に、前記可動部、前記第２ばね、および前記リニアセンサが配置されており、
前記第１ばねが、前記出退ロッドおよび前記シリンダケースの内部を通って、前記可動部に連結されている請求項３記載の直線型変位計測装置。
【請求項５】
前記変換機構は、前記出退ロッドに連結された第１ラックと、該第１ラックの動きを少量化して、前記可動部となる第２ラックに出力する減速機とからなり、
前記減速機は、入力軸に固定されて前記第１ラックと噛み合い連動する第１ピニオンと、出力軸に固定されて前記第２ラックと噛み合い連動する第２ピニオンとを有し、前記出退ロッドの出退変位に応じて動く該第１ラックのストローク量が、該減速機により少量化されて第２ラックに伝動されるようになっており、
前記第２ラックの変位量を、前記センサロッドを介して前記センサヘッドで検出することで、前記出退ロッドのストローク量を検出する請求項１記載の直線型変位計測装置。
【請求項６】
前記ケーシングは、前記出退ロッドの出入りを許す筒状のシリンダケースと、前記第１ラックを収納する有底中空筒状の収納ケースと、これらシリンダケースと収納ケースとの間に配されたハウジングとからなり、
前記ハウジングの内部に、前記第２ラック、前記減速機、および前記リニアセンサが配置されており、
前記第１ラックが、前記収納ケースおよび前記ハウジングの内部を通って、前記出退ロッドの基端部に連結されている請求項５記載の直線型変位計測装置。
【請求項７】
前記ケーシングの内部には、前記第２ラック、前記減速機、および前記リニアセンサが配置されており、
前記出退ロッドの内部に、前記第１ラックが配されている請求項５記載の直線型変位計測装置。
【請求項８】
前記変換機構は、前記出退ロッドに連結されたガイド体と、該ガイド体の対向面に沿う前記可動部と、該可動部を該ガイド体の対向面に押し付け付勢する付勢部材とを含み、
前記ガイド体の対向面は、前記出退ロッドの軸心方向に行くに従って、該対向面に対峙する前記ケーシングの内壁面との間隔寸法が次第に大きくなる或いは小さくなる傾斜面に形成されており、該出退ロッドが出退変位されたとき、前記可動部の姿勢位置が、前記軸心方向と直交する方向で変動するようになっており、
前記可動部に前記センサロッドが連結されており、該センサロッドの出退変位量を前記センサヘッドで検出することで、前記出退ロッドの出退変位量を検出することができるようになっている請求項１記載の直線型変位計測装置。
【請求項９】
前記センサロッドの一端側に、前記ガイド体の対向面に沿って随伴回転する摩擦ローラを含む前記可動部が固定され、該センサヘッドの他端側と前記ケーシングの内壁面との間に、前記付勢部材が配されている請求項８記載の直線型変位計測装置。
【請求項１０】
前記ケーシングの内部には、前記可動部、前記リニアセンサ、および前記付勢部材が配置されており、
前記出退ロッドの内部に、前記ガイド体が固定されている請求項９記載の直線型変位計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングから往復出退される出退ロッドの出退量を計測する直線型変位計測装置に関する。この直線型変位計測装置は、例えばダンプ車、高所作業車などの特殊車両におけるリフトシリンダのストローク量の検出装置として適用される。
【背景技術】
【０００２】
上述のような特殊車両においては、車台とリフトアームとの間に復動油圧シリンダからなるリフトシリンダが配されており、このリフトシリンダを伸長作動させることにより、リフトアームを起伏回動させて、コンテナ等を回動操作させている。かかるコンテナ等の姿勢状態を検出するセンサとしては、例えば特許文献１があり、そこではリミッタスイッチによりコンテナの中間回動位置などを検出している。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６２５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者等は、より細かにコンテナの姿勢状態を検出することを考えた。しかし、特許文献１のようにリミッタスイッチを検出要素とする形態では、コンテナの角度姿勢を数度〜数十度単位で検出しようとすると、多数個のリミッタスイッチが必要でコスト的に不利がある。センサの個数が増えると、配線等の作業が煩わしく、製造コストの増加を招く。
【０００５】
これに対して、リフトシリンダのストローク量を数センチメートル単位で計測することができれば、コンテナの姿勢状態をより詳細に検出することができる。リフトシリンダの動きのような直線変位を計測し得るセンサとしては、リニアセンサが知られており、かかるリフトセンサのセンサロッドがリフトシリンダの動きに合わせてセンサヘッドに対して出退するようにすれば、一個のセンサでコンテナの姿勢状態を正確且つ確実に検出することが可能となる。
【０００６】
しかし、特殊作業車のリフトシリンダのストローク幅は数十センチメートル、場合によっては数メートル程度もあり、このようなロングレンジの直線変位に対応できるようにセンサロッドを長大化することは、センサの外形寸法の大型化を招き、コスト的に不利がある。センサロッドのような精密部品をダンプ車などの過酷な環境下に晒すことは、誤動作が生じやすく、信頼性という点でも難がある。一方、この種のリニアセンサでは、光学、磁気式ともにインクリメンタルタイプがコスト的に主流であるが、インクリメンタルタイプのセンサは、一端電源がオフとされると、再度原点位置を認識することが必要である。このため、コンテナが傾斜姿勢となったままで電源が切られると、原点復帰動作、つまり一度コンテナを横臥姿勢に戻さなければ、コンテナの姿勢状態を認識することができない。
【０００７】
本発明は以上のような問題に鑑みてなされたものであり、小型のリニアセンサを用いながら、正確に直線変位を計測することができ、したがって安価且つ防塵対策が容易であり、しかも原点位置の認識動作が不要で、ダンプ車などの特殊作業車のリフトシリンダのストローク量検出装置として採用して好適な直線型変位計測装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ケーシングに対して往復出退変位可能に構成された出退ロッドのストローク量を計測する直線型変位計測装置を対象とする。出退ロッドの出退変位に応じて変位する可動部と、該出退ロッドのストローク量を少量化して該可動部に伝える変換機構と、該可動部の変位量を検出するセンサとが、出退ロッドおよびケーシングの内部に組み付けられている。センサは、可動部に連結されて出退変位するセンサロッドと、該センサロッドの出退変位量を検出するセンサヘッドとで構成されるアブソリュートタイプのリニアセンサである。そして、可動部の変位量をリニアセンサで検出することで、出退ロッドのストローク量を検出することができるようになっていることを特徴とする。
【０００９】
変換機構は、中空筒状の出退ロッドの内部に配設された捻りコイル形の第１ばねと、可動部とケーシングとの間に配置された第２ばねとを含む。第１ばねの一端側が出退ロッドの内部の先端部に連結され、他端側が可動部に連結されており、出退ロッドの軸心方向の出退変位に応じて大小に変動する第１ばねの引っ張り付勢力を受けて、該可動部が該出退ロッドの軸心方向と同方向に変位するようになっている。第２ばねが、第１ばねの引っ張り付勢力に抗する方向に、可動部に付勢力を与える。
【００１０】
第２ばねが、出退ロッドの軸心方向と直交する方向に配された板ばねであり、板ばねの一端側が可動部に連結され、他端側がケーシングに連結されている形態を採ることができる。
【００１１】
ケーシングは、出退ロッドの出入りを許す中空筒状のシリンダケースと、該シリンダケースに連結されたハウジングとからなり、ハウジングの内部に、可動部、第２ばね、およびリニアセンサが配置されており、第１ばねが、出退ロッドおよびシリンダケースの内部を通って、可動部に連結されている形態を採ることができる。
【００１２】
別の変換機構は、出退ロッドに連結された第１ラックと、該第１ラックの動きを少量化して、可動部となる第２ラックに出力する減速機とからなる。減速機は、入力軸に固定されて第１ラックと噛み合い連動する第１ピニオンと、出力軸に固定されて第２ラックと噛み合い連動する第２ピニオンとを有し、出退ロッドの出退変位に応じて動く第１ラックのストローク量が、減速機により少量化されて第２ラックに伝動されるようになっている。第２ラックの変位量を、センサロッドを介してセンサヘッドで検出することで、出退ロッドのストローク量を検出する。
【００１３】
ケーシングが、出退ロッドの出入りを許す筒状のシリンダケースと、第１ラックを収納する有底中空筒状の収納ケースと、これらシリンダケースと収納ケースとの間に配されたハウジングとからなり、ハウジングの内部に、第２ラック、減速機、およびリニアセンサが配置されており、第１ラックが、収納ケースおよびハウジングの内部を通って、出退ロッドの基端部に連結されている形態を採ることができる。
【００１４】
もしくは、ケーシングの内部に、第２ラック、減速機、およびリニアセンサが配置され、出退ロッドの内部に第１ラックが配されている形態を採ることができる。
【００１５】
さらに別の変換機構は、出退ロッドに連結されたガイド体と、該ガイド体の対向面に沿う可動部と、該可動部をガイド体の対向面に押し付け付勢する付勢部材とを含む。ガイド体の対向面は、出退ロッドの軸心方向に行くに従って、該対向面に対峙するケーシングの内壁面との間隔寸法が次第に大きくなる或いは小さくなる傾斜面に形成されており、該出退ロッドが出退変位されたとき、可動部の姿勢位置が、前記軸心方向と直交する方向で変動するようになっている。可動部にセンサロッドが連結されており、該センサロッドの出退変位量をセンサヘッドで検出することで、出退ロッドの出退変位量を検出することができるようになっている。
【００１６】
センサロッドの一端側に、ガイド体の対向面に沿って随伴回転する摩擦ローラを含む可動部が固定され、該センサヘッドの他端側とケーシングの内壁面との間に付勢部材が配されている形態を採ることができる。
【００１７】
ケーシングの内部に、可動部、リニアセンサ、および付勢部材が配置され、出退ロッドの内部にガイド体が固定されている形態を採ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る直線型変位計測装置においては、変換機構により出退ロッドのストローク量を少量化して可動部に伝え、この可動部の変位量をリニアセンサで検出することで、出退ロッドのストローク量を検出するようにした。したがって本発明によれば、出退ロッドに直結されたセンサロッドの動きに基づいて、出退ロッドのストローク量を検出するセンサ形態に比べて、格段にセンサロッドの長さ寸法は小さなもので足り、したがって小さなリニアセンサを採用できる。しかるに本発明によれば、大型のリニアセンサを用いる場合に比べて安価に済み、直線型変位計測装置の製造コストの低減化を図ることができる。また、小型のリニアセンサを採用した分だけ、防塵対策が容易であり、この点でも直線型変位計測装置の製造コストの低減化を図ることが容易である。
アブソリュートタイプのリニアセンサを採用することで、原点復帰動作を要することなく、出退ロッドのストローク量を検出することができる。つまり、出退ロッドがケーシングから突出している状態でリニアセンサの電源がオフとなった場合でも、再度電源がオン状態となったときには、原点復帰動作を要することなく、ストローク量を検出することができる。
【００１９】
以上のように、本発明に係る直線型変位計測装置は、特に防塵性に優れるという点において、過酷な環境下において使用に供される、ダンプ車などの特殊作業車のリフトシリンダのストローク量検出装置として好適なものとなる。また、原点復帰を必要としないという点でも、コンテナが傾斜姿勢となったままで電源がオフとされる可能性のあるダンプ車などの特殊作業車のリフトシリンダのストローク量検出装置として好適なものとなる。
【００２０】
変換機構が、出退ロッドの内部に配設された第１ばねと、可動部とケーシングとの間に配された第２ばねとを含むものとしていると、例えば出退ロッドがケーシングから引き出されたときには、可動部は第１ばねの引っ張り付勢力を受けるため、出退ロッドの移動方向と同方向に変位移動するが、このとき可動部は、第２ばねの逆向きの付勢力を受けるため、可動部の変位量は僅かなものとなる。そして、この可動部の僅かな変位量をリニアセンサで検出するだけで、出退ロッドのストローク量を検出することができる。
以上のような直線型変位計測装置は、第１および第２ばねと、可動部と、リニアセンサとからなる簡単な構成であり、直線型変位計測装置の低コスト化を図ることが容易である。
【００２１】
第２ばねを、出退ロッドの軸心方向と直交する方向に設けられて、可動部とケーシングとの間に配された板ばねとしていると、第１ばねの引っ張り付勢力に抗する大きな付勢力を、可動部に対して確実に付与することができる。また、捻りコイル形のばねを使用する場合に比べて、板ばねの方が小さな外形寸法で大きな付勢力を確実に可動部に与えることができ、してたがって、計測装置の小型化を図ることも容易である。
【００２２】
ケーシングを、出退ロッドの出入りを許す中空筒状のシリンダケースと、該シリンダケースに連結されたハウジングとからなるものとし、ハウジングの内部に、可動部、第２ばね、およびリニアセンサが配置されている形態を採ることができる。これによれば、出退ロッドとケーシングとの間にシール機構を設けておけば、ハウジングに対する塵埃、或いは水分の侵入を確実に防ぐことができる。したがって、リニアセンサ等の動作不良の発生を抑えて、信頼性に優れた直線型変位計測装置を得ることができる。
【００２３】
変換機構は、出退ロッドに連結された第１ラックと、該第１ラックの動きを少量化して、可動部となる第２ラックに出力する減速機とからなるものとすることができる。これによれば、出退ロッドが出退変位されると、これに応じて第１ラックが動き、この第１ラックの動きが第１ピニオンを介して減速機に入力され、さらに第２ピニオンを介して第２ラックに伝動される。そして、この第２ラックの変位量をリニアセンサのセンサヘッドで検出することで、出退ロッドのストローク量を検出できる。
以上のような直線型変位計測装置によれば、ラックピニオンおよび減速機といった確動型の動力伝動機構で、出退ロッドの動きが可動部である第２ラックに伝動される。このため、出退ロッドのストローク量を確実に少量化して第２ラックに伝動することができ、出退ロッドのストローク量をより正確に検出することができる。
【００２４】
ケーシングは、出退ロッドの出入りを許す筒状のシリンダケースと、第１ラックを収納する有底中空筒状の収納ケースと、両ケースの間に配されたハウジングとからなるものとすることができる。これによれば、出退ロッドとケーシングとの間にシール機構を設けておけば、ハウジングの内部への塵埃、或いは水分の侵入を確実に防ぐことが可能となる。したがって、この直線型変位計測装置は、過酷な環境下で使用されるトラック等の特殊作業車のリフトシリンダのストローク量の検出装置として好適である。
【００２５】
ケーシングの内部に、第２ラック、減速機、およびリニアセンサを配置し、出退ロッドの内部に、第１ラックが配された形態を採ることもできる。これによれば、収納ケースを廃する分だけ、計測装置の長さ寸法を小さくして、コンパクトな外形形状とすることができる。
【００２６】
変換機構は、出退ロッドに連結された傾斜面を有するガイド体と、該ガイド体の対向面に沿う可動部と、該可動部を該ガイド体の対向面（傾斜面）に押し付け付勢する付勢部材とを含むものとすることができる。これによれば、出退ロッドが出退変位されると、ガイド体が出退ロッドの軸心方向に動き、これにより可動部が、該軸心方向と直交する方向に姿勢変位する。したがって、可動部の変位量をリニアセンサで検出することで、出力ヘッドのストローク量を検出することができる。この直線型変位計測装置は、変換機構がガイド体と可動部と付勢部材とを要素とする簡単な構成であり、安価である点で優れている。
【００２７】
センサロッドの一端側に、傾斜面に沿って随伴回転する摩擦ローラを含む可動部が固定され、該センサヘッドの他端側とケーシングの内壁面との間に付勢部材が配されている形態を採ることができる。これによれば、傾斜面と可動部との摩擦抵抗力を小さくできるので、出退ロッドの出退動作の軽滑性を確保することができる。また、付勢力の大きな付勢部材を採用した場合にも、出退ロッドの軽滑な動作が損なわれることがなく、より大きな付勢力で摩擦ローラを傾斜面に押し付けて、確実に可動部を変位させることができる。
【００２８】
ケーシングの内部に、可動部、センサ、および付勢部材が配置されており、出退ロッドの内部に、ガイド体が固定されている形態を採ることができる。これによれば、出退ロッドとケーシングとの間にシール機構を設けておけば、ケーシングに内部に対する塵埃、或いは水分の侵入を確実に防ぐことができる。したがって、この直線型変位計測装置は、過酷な環境下で使用されるトラック等の特殊作業車のリフトシリンダのストローク量の検出装置として好適である。また、ガイド体が収納される収納ケースが不要であり、計測装置の長さ寸法を小さくできる利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１実施形態）  図１から図４に、本発明の直線型変位計測装置の第１実施形態を示す。図２に示すように、この直線型変位計測装置（以下、単に計測装置と記す）１は、ダンプ車２などの特殊作業車に適用されるものであり、コンテナ３を回動操作する復動油圧シリンダであるリフトシリンダ４のストローク量を計測する。
【００３０】
図１、図３および図４において計測装置１は、ケーシング６と、ケーシング６の上端から往復出退変位可能に構成された出退ロッド７とからなる。この計測装置１は、リフトシリンダ４に近接してリフトシリンダ４と平行に配されており、リフトシリンダ４が出退変位すると、出退ロッド７も同じストローク量だけケーシング６に対して出退変位する。つまり、出退ロッド７のストローク量を検出することにより、リフトシリンダ４のストローク量を間接的に計測することができる。
【００３１】
図３に示すようにケーシング６は、中空円筒型のシリンダケース８と、シリンダケース８の下端に固定された四角箱状のハウジング９とからなり、シリンダケース８の内部に出退ロッド７が配されている。出退ロッド７は、図１（ａ）および図３に示すようにシリンダケース８内に収納される待機姿勢と、図１（ｂ）および図４に示すようにシリンダケース８から繰り出される突出姿勢との間で、シリンダケース８に対して往復出退変位可能である。
【００３２】
出退ロッド７は、ＡＢＳ樹脂などのプラスチックを素材とするものであり、上下に長い中空円筒形のベース体１１と、ベース体１１の下端に装着された抜け止め用のリング１２と、ベース体１１の上端に装着されて、ベース体１１の上端開口を閉じるキャップ１３とを有する。図３に示すように、キャップ１３の外周縁が、シリンダケース８の上端に装着された円環状の規制リング１４（図４参照）の上面開口縁で受け止められることにより、出退ロッド７のシリンダケース８への進入限界が規制される。また、図４に示すように、リング１２の周縁が規制リング１４の下面開口縁で受け止められることにより、出退ロッド７の上方への突出限界が規制される。
【００３３】
図２および図４に示すように、出退ロッド７の上面およびコンテナ３の下面のそれぞれには、ブラケット１６・１７が固定されており、これらブラケット１６・１７の軸受孔１８・１９にボルト２０を挿通し、軸受孔１９から突出する雌ねじ体２１にワッシャ２２を通すとともにナット２３を締め込むことにより、ボルト２０の軸まわりに計測装置１が揺動可能に軸支されている。同様に、ケーシング６の下面およびダンプ車２の車台の上面のそれぞれには、ブラケット２６・２７が固定されており、これらブラケット２６・２７の軸受孔２８・２９にボルト３０を挿通し、軸受孔２９から突出する雌ねじ体３１にワッシャ３２を通すとともにナット３３を締め込むことにより、ボルト３０の軸まわりに計測装置１が揺動可能に軸支されている。
【００３４】
図４に示すようにシリンダケース８は、ＡＢＳ樹脂などのプラスチックを素材とするものであり、上下に長い中空円筒形のケース本体３５と、ケース本体３５の上端に装着された上述の規制リング１４と、ケース本体３５の下端に装着された四角形状の封止板３６とで構成される。ハウジング９は、上方開口を有する四角箱状を呈しており、その上方開口が封止板３６により封止される。規制リング１４は、ケース本体３５に内嵌装着される筒部３８と、筒部３８の上端から水平外方向に張り出し形成されてケース本体３５の上端を受け止めるフランジ部３９とからなり、これら筒部３８とフランジ部３９とを一体に成形してなる。筒部３８の外径寸法はケース本体３５の内径寸法と一致し、フランジ部３９の外径寸法はケース本体３５の外径寸法と一致している。
【００３５】
封止板３６は、ハウジング９の上方開口縁に内嵌装着される蓋部４１と、蓋部４１の上端から水平外方向に張り出し形成されたフランジ部４２とを備える。蓋部４１の上面には、ケース本体３５の下端を受け止める上向きの受面４３が段付き状に凹み形成されており、受面４３の中央部には、円状の開口部４４が上下方向に通設されている。
【００３６】
出退ロッド７は、キャップ１３がシリンダケース８から突出する状態でケース本体３５内に差し込まれ、ベース体１１の外周と規制リング１４の開口部分との隙間は、第１パッキン４６および第２パッキン４７でシールされている。封止板３６の蓋部４１とハウジング９の上端開口との隙間は、第３パッキン４８でシールされている。キャップ１３の外周と、ケース本体３５の外周の上端近傍との間には、伸縮可能な蛇腹状のカバー４９が設けられており、ベース体１１および規制リング１４を外側から覆い隠している。
【００３７】
これら出退ロッド７およびケーシング６の内部には、出退ロッド７の出退変位に応じて変位する可動片（可動部）５１と、出退ロッド７のストローク量を少量化して可動片５１に伝える変換機構と、可動片５１の変位量を検出するアブソリュートタイプのリニアセンサ５３とが組み付けられている。
【００３８】
変換機構は、出退ロッド７のベース体１１の内部に組み付けられる、上下に長い捻りコイル形のコイルばね（第１ばね）５５と、可動片５１とケーシング６との間に配置された板ばね（第２ばね）５６とで構成される。コイルばね５５は、封止板３６の開口部４４を貫通しており、上端が連結片５７を介してキャップ１３の下面に連結され、下端が可動片５１に連結されている。図１（ａ）および図３に示す出退ロッド７の待機姿勢において、コイルばね５５は自然長よりも僅かに伸びて、可動片５１に対して小さな引っ張り付勢力を発揮する。
【００３９】
板ばね５６は、一端が可動片５１に連結され、他端が治具５８を介してケーシング６に連結されており、図１（ａ）および図３に示す出退ロッド７の待機姿勢において、出退ロッド７の軸心方向と直交する水平姿勢にある。この状態から、図１（ｂ）および図４に示すように、出退ロッド７がシリンダケース８から上方に引き出されると、板ばね５６は上方に撓んで、コイルばね５５の引っ張り付勢力に抗するように、下向きの付勢力を発揮する。
【００４０】
図４に示すようにリニアセンサ５３は、上端が可動片５１に連結されたセンサロッド５９と、センサロッド５９を上下動可能に支持して、センサロッド５９の変位量を検出する中空筒状のセンサヘッド６０とで構成される。センサヘッド６０は、治具５８と一体に設けられた支持具６１を介して、ケーシング６に固定されている。センサヘッド６０による検出値は、制御部６２に入力されたのち、コントロールユニット６３（図１参照）を介して、ダンプ車２の制御装置に送られる。
【００４１】
以上のような構成からなる計測装置１の動作を、図１を用いて説明する。（ａ）に示す待機姿勢にある出退ロッド７が、（ｂ）に示すように上方へ繰り出し操作されると、コイルばね５５の伸長幅が大きくなり、上向きの大きな引っ張り付勢力が可動片５１に作用する。かかる付勢力を受けて、可動片５１が上方へ変位すると、板ばね５６が上方に撓み、該付勢力に抗する下向きの付勢力が可動片５１に作用する。そして、コイルばね５５と板ばね５６の付勢力が釣り合う位置で可動片５１は静止する。つまり、可動片５１がコイルばね５５からの付勢力を受けて上方へ変位しようとしても、当該変位は板ばね５６の付勢力により少量化される。可動片５１の変位量は、出退ロッド７のストローク量に比例するものであるから、当該可動片５１の変位量をセンサロッド５９を介してセンサヘッド６０で検出することにより、出退ロッド７のストローク量を検出することができる。
【００４２】
このように、出退ロッド７のストローク量を少量化して可動片５１に伝え、この可動片５１の変位量を検出することで、出退ロッド７のストローク量を検出できるようにしていると、リニアセンサ５３が小さく安価なもので足り、したがって、計測装置１の製造コストの低減化を図ることができる。小型のリニアセンサ５３を採用した分だけ、防塵対策が容易であり、この点でも計測装置１の製造コストの低減化を図ることが容易である。
また、アブソリュートタイプのリニアセンサ５３を採用したので、原点復帰動作を要することなく出退ロッド７のストローク量を検出することができる。つまり、出退ロッド７がケーシング６から突出している状態でリニアセンサ５３の電源がオフとなった場合でも、再度電源がオン状態となったときには、原点復帰動作を要することなく、ストローク量を検出することができる。
【００４３】
（第２実施形態）  本発明の第２実施形態を図５に示す。そこでは、出退ロッド７を多段構造とした点が第１実施形態と相違する。出退ロッド７は、径寸法が異なり、下端にフランジを有する断面ハット状の第１〜第３の筒状体６５〜６７で構成されており、下方側に位置する基端側の筒状体の先端にフランジが係合することで抜け止めが図られている。それ以外の点は第１実施形態と同様であるので、同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
上記第１および第２実施形態においては、板ばね５６に代えて、例えば、コイルばね５５とは逆向きの引っ張り付勢力を発揮するコイルばねを、センサロッド５９とハウジング９との間に設けることができる。
【００４５】
（第３実施形態）  本発明に係る直線型変位計測装置の第３実施形態を図６から図８に示す。そこではケーシング６が、中空の角丸四角柱状に形成されている。また変換機構は、出退ロッド７に連結された第１ラック７１と、該第１ラック７１の動きを少量化して、可動部５１となる第２ラック７２に出力する減速機７３とで構成される。
【００４６】
図６に示すようにケーシング６は、ＡＢＳ樹脂などのプラスチックを素材とするものであり、上下に長い中空状のケース本体３５と、ケース本体３５の上端に装着された規制リング１４と、ケース本体３５の下端に装着された封止板７５とで構成される。封止板７５の下面にはブラケット２６が固定されている。
【００４７】
出退ロッド７は、ケーシング６と同様にプラスチックを素材とし、上下に長い角丸四角筒形のベース体１１と、ベース体１１の下端に装着された抜け止め用のリング１２と、ベース体１１の上端に装着されて、ベース体１１の上端開口を閉じるキャップ７６とを有する。キャップ７６は、平面視での外形線がベース体１１のそれと一致するように形成されており、キャップ７６の上面にはブラケット１６が固定されている。出退ロッド７と規制リング１４との間には、第１パッキン４６と第２パッキン４７とで構成されるシール機構が設けられており、このシール機構により、ケーシング６の内部への塵埃、或いは水分の侵入を防止する。
【００４８】
第１ラック７１は、上下に長い断面四角棒状を呈しており、その一側面に、上下に並ぶ無数のラック歯が形成されている。図７に示すように第１ラック７１は、出退ロッド７の内壁面に固定されており、出退ロッド７と一体に変位する。
【００４９】
図６に示すように第２ラック７２は、第１ラック７１よりも上下寸法の小さい断面四角棒状を呈しており、上下方向にのみ変位可能にケーシング６の内部に配置されている。第２ラック７２の一側面には、第１ラック７１と同様に、上下に並ぶ多数のラック歯が形成されており、両ラック７１・７２のラック歯の形成面は同一方向に指向している。
【００５０】
減速機７３は、減速機構が組み込まれた本体部７８と、本体部７８から導出された入力軸７９および出力軸８０と、入力軸７９に固定された第１ピニオン８１と、出力軸８０に固定された第２ピニオン８２とで構成される。図７に示すように、第１ピニオン８１が第１ラック７１と噛み合い連動し、第２ピニオン８２が第２ラック７２と噛み合い連動する。本体部７８は、支持具８４と、封止板７５の上面に立設された縦壁８５とを介して、ケーシング６に対して変位不能に固定されている。
【００５１】
図６に示すようにリニアセンサ５３は、第２ラック７２の下端に連結具８７を介して連結されたセンサロッド５９と、センサロッド５９を上下動可能に支持して、センサロッド５９の変位量を検出する中空筒状のセンサヘッド６０とで構成される。図７に示すようにセンサヘッド６０は、支持具６１と縦壁８５とを介して、ケーシング６に固定されている。制御部６２は、封止板７５の上面に配置されている。
【００５２】
以上の構成によれば、出退ロッド７がケーシング６に対して変位すると、第１ラック７１が出退ロッド７と一体に変位する。このときの第１ラック７１のストローク量は、減速機７３により少量化されて、第２ラック７２に伝動される。つまり第２ラック７２は、第１ラック７１よりも小さなストロークで変位する。第２ラック７２のストローク量は第１ラック７１のストローク量に比例するので、第２ラック７２のストローク量をセンサロッド５９を介してセンサヘッド６０で検出することにより、第１ラック７１および出退ロッド７のストローク量を検出することができる。それ以外の点は、先の第１実施形態と同様であるので、同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
この第３実施形態のように、出退ロッド７のストローク量を少量化して第２ラック７２に伝え、この第２ラック７２のストローク量を検出することで、出退ロッド７のストローク量を検出できるようにしていると、リニアセンサ５３が小さく安価なもので足り、したがって、計測装置１の製造コストの低減化を図ることができる。小型のリニアセンサ５３を採用した分だけ、防塵対策が容易であり、この点でも計測装置１の製造コストの低減化を図ることが容易である。
また、アブソリュートタイプのリニアセンサ５３を採用したので、原点復帰動作を要することなく出退ロッド７のストローク量を検出することができる。つまり、出退ロッド７がケーシング６から突出している状態でリニアセンサ５３の電源がオフとなった場合でも、再度電源がオン状態となったときには、原点復帰動作を要することなく、ストローク量を検出することができる。
【００５４】
更に、この第３実施形態によれば、ラックピニオンおよび減速機といった確動型の動力伝動機構で、出退ロッド７の動きが第２ラック７２に伝動される。このため、出退ロッド７のストローク量を確実に少量化して第２ラック７２に伝動することができ、出退ロッド７のストローク量をより正確に検出することができる。
【００５５】
（第４実施形態）  本発明の第４実施形態を図９に示す。そこではケーシング６が、出退ロッド７の出入りを許す筒状のシリンダケース８と、第１ラック７１を収納する有底中空筒状の収納ケース８９と、両ケース８・８９の間に配されたハウジング９とからなり、この点で第３実施形態と相違する。収納ケース８９の下壁外面にはブラケット２６が固定されている。
【００５６】
出退ロッド７は、ＡＢＳ樹脂などのプラスチックを素材とするものであり、上下に長い中空円筒形のベース体１１と、ベース体１１の上端に装着されて、ベース体１１の上端開口を閉じるキャップ１３と、ベース体１１の下端に装着されて、ベース体１１の下端開口を閉じる封止板９０とを有する。第１ラック７１は、収納ケース８９およびハウジング９の内部を通っており、その上端が封止板９０の下面に連結されている。キャップ１３の上面にはブラケット１６が固定されている。
【００５７】
第２ラック７２、減速機７３およびリニアセンサ５３は、ハウジング９の内部に配置されている。出退ロッド７とシリンダケース８との間には、先の第３実施形態と同様のシール機構が設けられており、このシール機構により、ハウジング９の内部への塵埃、或いは水分の侵入が防止されている。それ以外の点は第３実施形態と同様であるので、同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
（第５実施形態）  本発明に係る直線型変位計測装置の第５実施形態を図１０および図１１に示す。そこではケーシング６が、中空の角丸四角柱状に形成されている。また、出退ロッド７のストローク量を少量化する変換機構が、出退ロッド７に連結されたガイド体９３と、ガイド体９３の対向面９４に沿う可動部５１と、可動部５１を対向面９４に押し付け付勢する捻りコイル形のコイルばね（付勢部材）９５とで構成されている。
【００５９】
図１０に示すようにケーシング６は、ＡＢＳ樹脂などのプラスチックを素材とするものであり、上下に長い中空状のケース本体３５と、ケース本体３５の上端に装着された規制リング１４と、ケース本体３５の下端に装着された封止板７５とで構成される。封止板７５の下面にはブラケット２６が固定されている。
【００６０】
出退ロッド７は、ケーシング６と同様にプラスチックを素材とし、上下に長い角丸四角筒形のベース体１１と、ベース体１１の下端に装着された抜け止め用のリング１２と、ベース体１１の上端に装着されて、ベース体１１の上端開口を閉じるキャップ７６とを有する。キャップ７６は、平面視での外形線がベース体１１のそれと一致するように形成されており、キャップ７６の上面にはブラケット１６が固定されている。出退ロッド７と規制リング１４との間には、第１パッキン４６と第２パッキン４７で構成されるシール機構が設けられており、このシール機構により、ケーシング６の内部への塵埃、或いは水分の侵入を防止する。
【００６１】
ガイド体９３は、出退ロッド７の内壁面に固定されており、出退ロッド７に固定する面の裏側が対向面９４となっている。対向面９４は、該対向面９４に対峙するケーシング６の内壁面との間隔寸法が、下方へ行くに従って次第に一定量ずつ小さくなる傾斜面に形成されている。可動部５１は、対向面９４に沿って随伴回転する摩擦ローラ９７と、該摩擦ローラ９７を軸支する中心軸９８とで構成されている。
【００６２】
リニアセンサ５３は、センサロッド５９と、センサロッド５９の変位量を検出する中空筒状のセンサヘッド６０とで構成される。センサヘッド６０は、センサロッド５９を出退ロッド７の軸心方向と直交する方向で変動可能に支持しており、支持具６１と、封止板７５の上面に立設された縦壁８５とを介して、ケーシング６に固定されている。センサロッド５９は、一端が中心軸９８に連結され、他端がコイルばね９５の一端に連結されている。コイルばね９５の他端は、治具９９と縦壁８５とを介して、ケーシング６に連結されている。制御部６２は、封止板７５の上面に配置されている。
【００６３】
以上の構成によれば、出退ロッド７がケーシング６に対して変位すると、ガイド体９３が出退ロッド７と一体に変位する。これにより可動部５１が、対向面９４に沿って随伴回転しながら、出退ロッド７の軸心方向と直交する方向で姿勢変位する。このときの可動部５１の変位量は、ガイド体９３のストローク量に比例するので、可動部５１の変位量をセンサロッド５９を介してセンサヘッド６０で検出することにより、ガイド体９３および出退ロッド７のストローク量を検出することができる。それ以外の点は、先の第１実施形態と同様であるので、同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
この第５実施形態のように、出退ロッド７のストローク量を少量化して可動部５１に伝え、この可動部５１の変位量を検出することで、出退ロッド７のストローク量を検出できるようにしていると、リニアセンサ５３が小さく安価なもので足り、したがって、計測装置１の製造コストの低減化を図ることができる。小型のリニアセンサ５３を採用した分だけ、防塵対策が容易であり、この点でも計測装置１の製造コストの低減化を図ることが容易である。
また、アブソリュートタイプのリニアセンサ５３を採用したので、原点復帰動作を要することなく出退ロッド７のストローク量を検出することができる。つまり、出退ロッド７がケーシング６から突出している状態でリニアセンサ５３の電源がオフとなった場合でも、再度電源がオン状態となったときには、原点復帰動作を要することなく、ストローク量を検出することができる。
【００６５】
更に、この第５実施形態によれば、変換機構がガイド体９３と可動部５１とコイルばね９５とを要素とする簡単な構成であり、安価である点で優れている。また可動部５１が、対向面９４に沿って随伴回転する摩擦ローラ９７を含んでいると、ガイド体９３と可動部５１との摩擦抵抗力を小さくできるので、出退ロッド７の出退動作の軽滑性を確保することができる。なお、対向面９４に関して本実施形態では、ケーシング６の内壁面との間隔寸法が下方へ行くに従って次第に小さくなるものとしたが、該間隔寸法が次第に大きくなるものであっても、同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る直線型変位計測装置を示す図であり、（ａ）は出退ロッドの待機姿勢を示し、（ｂ）は出退ロッドの突出姿勢を示している。
【図２】第１実施形態に係る直線型変位計測装置の適用例を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る直線型変位計測装置の全体構成図である。
【図４】第１実施形態に係る直線型変位計測装置の要部を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る直線型変位計測装置の全体構成図である。
【図６】第３実施形態に係る直線型変位計測装置の要部を示す図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】第３実施形態に係る直線型変位計測装置の全体構成図である。
【図９】第４実施形態に係る直線型変位計測装置の全体構成図である。
【図１０】第５実施形態に係る直線型変位計測装置の要部を示す図である。
【図１１】第５実施形態に係る直線型変位計測装置の全体構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  直線型変位計測装置
６  ケーシング
７  出退ロッド
８  シリンダケース
９  ハウジング
５１  可動部（可動片）
５３  リニアセンサ
５５  第１ばね（コイルばね）
５６  第２ばね（板ばね）
５９  センサロッド
６０  センサヘッド
７１  第１ラック
７２  第２ラック
７３  減速機
７９  入力軸
８０  出力軸
８１  第１ピニオン
８２  第２ピニオン
８９  収納ケース
９３  ガイド体
９４  ガイド体の対向面
９５  付勢部材（コイルばね）
９７  摩擦ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009264818.tif 000009
【図８】
2009264818.tif 000010
【図９】
2009264818.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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