(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロット室内のパイロット圧によりスプールを移動させる測定対象に接続する位置検出機構と、この位置検出機構に圧力を供給する圧力供給機構とを備え、上記位置検出機構は、ボディに摺動自在に組み込むとともに、上記スプールと直径を等しくしたピストンと、このピストンによってボディ内に区画した第１圧力室および第２圧力室と、上記ピストンの位置を検出するストロークセンサーとからなり、上記位置検出機構の第１圧力室を圧力供給機構に接続し、位置検出機構の第２圧力室を測定対象のパイロット室に接続し、圧力供給機構から第１圧力室に圧油を供給したときに、ピストンの位置をストロークセンサーによって検出することで、測定対象の変位を測定することを特徴とする変位測定装置。
【請求項２】
パイロット室内のパイロット圧によりスプールを移動させる測定対象に接続する位置検出機構と、この位置検出機構に圧力を供給する圧力供給機構とを備え、上記位置検出機構は、ボディに摺動自在に組み込むとともに、上記スプールよりも直径を小さくしたピストンと、このピストンによってボディ内に区画した第１圧力室および第２圧力室と、上記ピストンの位置を検出するストロークセンサーとからなり、上記位置検出機構の第１圧力室を圧力供給機構に接続し、位置検出機構の第２圧力室を測定対象のパイロット室に接続し、圧力供給機構から第１圧力室に圧油を供給したときに、ピストンの位置をストロークセンサーによって検出することで、測定対象の変位を測定することを特徴とする変位測定装置。
【請求項３】
第１圧力室と第２圧力室とを連通する流路を形成するとともに、この流路途中に開閉弁を設け、この開閉弁によって、第１圧力室と第２圧力室とを連通させたり、その連通を遮断したりする構成にしたことを特徴とする請求項１または２記載の変位測定装置。
【請求項４】
ピストンを中立位置に保持するセンタリングスプリングをボディ内に組み込んだことを特徴とする請求項１ないし３記載の変位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばパイロット切換弁のように、パイロット圧によって作動する測定対象の作動試験を行うときに用いる変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、パイロットタイプの切換弁の作動試験を行うときに用いる変位測定装置として、図２に示すものが従来からある。
この従来の装置は、測定対象である切換弁１のスプール２の位置を検出するストロークセンサーＳと、この切換弁１の両パイロット室３，４に接続する圧力供給機構Ｂと、これらストロークセンサーＳと圧力供給機構Ｂとに接続した演算器Ｃとから構成されている。
【０００３】
上記測定対象であるパイロットタイプの切換弁１は、ボディａに摺動自在に組み込んだスプール２の両端を、キャップ５，６内のパイロット室３，４に臨ませている。また、パイロット室３，４内に、センタリングスプリング１３，１３を組み込むとともに、これらセンタリングスプリング１３，１３のイニシャル弾性力をスプール２に作用させることによって、スプール２を中立位置に保持するようにしている。
このようにした切換弁１は、いずれか一方のパイロット室にパイロット圧を導くと、そのパイロット圧に応じてスプール２が移動して、その位置に応じて流量を制御する。
【０００４】
一方、上記ストロークセンサーＳは、その一端を切換弁１のパイロットキャップ５に固定している。そして、このストロークセンサーＳのロッド部１１を、キャップ５に形成した測定用孔１２に挿入するとともに、このロッド部１１の先端をスプール２の図面左側端面に当接させる。
また、上記圧力供給機構Ｂは、その一方の配管７をキャップ５に形成したパイロットポート９に接続し、その他方の配管８をキャップ６に形成したパイロットポート１０に接続する。
【０００５】
上記のようにして、切換弁１にストロークセンサーＳと圧力供給機構Ｂとを接続したら、一方のパイロット室４をタンクに連通させた状態で、圧力供給機構Ｂから他方のパイロット室３に圧力を加えていく。パイロット室３に加える圧力を徐々に上げていき、その圧力が所定の圧力に達すると、切換弁１のスプール２が図面右方向に動き始める。このスプール２が動き始める圧力というのは、センタリングスプリング１３，１３のイニシャル弾性力によって決まっている。そこで、供給される圧力が、設定した圧力に達した時点でスプール２が動き始めれば、このスプール２の動き初めの作動状況が良好であると判断するようにしている。具体的には、上記演算部Ｃに、切換弁１のスプール２が動き始めるときの圧力を記憶させておき、この設定した圧力を圧力供給機構Ｂから供給したときに、ストロークセンサーＳによってスプール２の移動が検知されたら、スプール２の動き出しが良好であると判断するようにしている。
【０００６】
また、上記スプール２は、動き始めた後も、圧力の上昇に伴ってストロークしていくが、このときの供給圧とストローク量との関係から、スプール２が供給した圧力に応じて正確に動いているか否かを演算部Ｃで判断する。すなわち、演算部Ｃに、供給圧とストローク量との関係をテーブル値として予め記憶させておき、実際の供給圧とスプール２の移動量との関係を、テーブル値と比較して、一致している場合にはスプール２が正常に動いていると判断し、一致していない場合には異常と判断する。
例えば、スプール２の外周のクリアランスが小さくて、大きな摺動抵抗がスプール２に作用するような場合には、供給圧に対してストローク量が不足することがある。このような場合には、測定値とテーブル値とが一致しなくなるので、この切換弁１に作動不良があると演算部Ｃが判断する。
なお、この切換弁１の作動試験は、スプール２の反対方向の動きもチェックした後、終了する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、測定対象である切換弁１の変位を、ストロークセンサーＳによって検出するため、この切換弁１のキャップ５には、ストロークセンサーＳのロッド部１１を挿入するための測定用孔１２を形成している。
ところが、このように測定用孔１２を測定対象にわざわざ形成しなければならないので、加工コストがかかり、また、この測定用孔１２は、作動試験が終わった後で、塞がなくてはならないので、さらにコストがかかるとう問題があった。
一方、作動試験を行う場合に、切換弁１に圧力供給機構ＢとストロークセンサーＳとの両方を取り付けなければならないので、その取付作業も大変だった。
この発明の目的は、パイロット切換弁などの測定対象に、測定用孔を形成することなく、しかも、作動試験を行うときに、測定対象に対する取付作業の少ない変位測定装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、パイロット室内のパイロット圧によりスプールを移動させる測定対象に接続する位置検出機構と、この位置検出機構に圧力を供給する圧力供給機構とを備え、上記位置検出機構は、ボディに摺動自在に組み込むとともに、上記スプールと直径を等しくしたピストンと、このピストンによってボディ内に区画した第１圧力室および第２圧力室と、上記ピストンの位置を検出するストロークセンサーとからなり、上記位置検出機構の第１圧力室を圧力供給機構に接続し、位置検出機構の第２圧力室を測定対象のパイロット室に接続し、圧力供給機構から第１圧力室に圧油を供給したときに、ピストンの位置をストロークセンサーによって検出することで、測定対象の変位を測定することを特徴とする。
第２の発明は、パイロット室内のパイロット圧によりスプールを移動させる測定対象に接続する位置検出機構と、この位置検出機構に圧力を供給する圧力供給機構とを備え、上記位置検出機構は、ボディに摺動自在に組み込むとともに、上記スプールよりも直径を小さくしたピストンと、このピストンによってボディ内に区画した第１圧力室および第２圧力室と、上記ピストンの位置を検出するストロークセンサーとからなり、上記位置検出機構の第１圧力室を圧力供給機構に接続し、位置検出機構の第２圧力室を測定対象のパイロット室に接続し、圧力供給機構から第１圧力室に圧油を供給したときに、ピストンの位置をストロークセンサーによって検出することで、測定対象の変位を測定することを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、上記第１の発明において、第１圧力室と第２圧力室とを連通する流路を形成するとともに、この流路途中に開閉弁を設け、この開閉弁によって、第１圧力室と第２圧力室とを連通させたり、その連通を遮断したりする構成にしたことを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、上記第１または第２の発明において、ピストンを中立位置に保持するセンタリングスプリングをボディ内に組み込んだことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示す実施形態は、位置検出機構Ａと、この位置検出機構Ａに接続した圧力供給機構Ｂと、これら位置検出機構Ａと圧力供給機構Ｂとに接続した演算器Ｃとから構成されている。
上記位置検出機構Ａは、ボディ１５内に保持部１６を設けるとともに、この保持部１６に形成した貫通孔１７に、ピストンＰを摺動自在に組み込んでいる。
また、ボディ１５の保持部１６の両側には、ピストンＰによって区画された第１圧力室１８と第２圧力室１９とを形成している。これら第１圧力室１８および第２圧力室１９は、流路２０を介して互いに連通するようにしているが、この流路２０に開閉弁２１を設け、この開閉弁２１を閉じると、これら第１圧力室１８と第２圧力室１９との連通が遮断されるようにしている。
【００１２】
上記第１圧力室１８および第２圧力室１９には、それぞれセンタリングスプリング２２，２２を組み込んでいる。そして、これらセンタリングスプリング２２，２２のバネ力を、バネ受け部材２３，２３を介してピストンＰの両端から作用させることによって、図示する中立位置にピストンＰを保っている。ただし、上記センタリングスプリング２２，２２は、スプール２を中立位置に復帰させて保持するものであり、そのイニシャルバネ力を非常に小さくしている。
なお、上記ボディ１５には、第１ポート２４と第２ポート２５とを形成し、第１ポート２４を第１圧力室１８に連通し、第２ポート２５を第２圧力室１９に連通させている。
【００１３】
一方、上記ピストンＰは、その軸線上に検出孔２６を形成している。この検出孔２６は、第１圧力室１８側だけに開口させている。そして、上記検出孔２６の底部を含めた第１圧力室１８側の受圧面積と、第２圧力室１９の受圧面積とを等しくしている。このようにした検出孔２６の開口部分には、センサー素子２７を設けている。
また、上記第１圧力室１８側には、検出棒２８を固定しているが、この検出棒２８は、その直径を上記検出孔２６の内径よりも小さくして、それら両者を非接触の状態に保っている。このように非接触状態を保っているので、第１圧力室１８の圧力が、検出孔２６の底部にも作用することになる。したがって、上記したように両圧力室１８，１９における受圧面積が等しくなる。
【００１４】
上記検出棒２８にはコア２９を設け、このコア２９と上記センサー素子２７とで、非接触のストロークセンサーとしての差動トランスを構成している。また、上記検出棒２８は、ボディ１５の外側に設けた検出器３０と電気的に接続されている。
上記のようにした差動トランスは、コア２９の位置に応じて誘起電圧が変化するもので、この誘起電圧の変化を検出器３０で検出することによって、ピストンＰの位置を特定するようにしている
【００１５】
上記検出器３０には、演算器Ｃを接続している。そして、この演算器Ｃを、上記圧力供給機構Ｂに接続している。
また、この演算器Ｃの記憶部には、測定対象の種類毎に、圧力供給機構Ｂから供給する圧力に対するピストンＰの移動量を、テーブル値として予め記憶させている。そして、このテーブル値と、供給圧に対する実際のピストンＰの位置とを比較して、このピストンＰが正しく移動しているか否かを判断するようにしている。
なお、上記演算器Ｃは、圧力供給機構Ｂから供給する圧力に対応したピストンＰの移動量を所定の演算式によって求め、その結果と実際の供給圧に対するピストンＰの位置とを比較して、このピストンＰが正常に移動しているか否かを判断するようにしてもよい。
【００１６】
次に、上記実施形態の装置を用いて、測定対象であるパイロットタイプの切換弁１の作動試験を行う場合について説明する。なお、この切換弁１は、キャップ５の検出用孔を省略した点以外は、前記従来例と同じである。
まず、位置検出機構Ａの第１圧力室１８および第２圧力室１９内のエアを抜いて、これら圧力室１８、１９内に、油などの非圧縮性流体を充満させる。このようにするのは、両圧力室１８，１９内にエアが残っていると、このエアが圧縮されることが原因で、正確な測定ができなくなるからである。
【００１７】
エアを抜くために、圧力供給機構Ｂの一方の配管３１を位置検出機構Ａの第１ポート２４に接続し、圧力供給機構Ｂの他方の配管３２を位置検出機構Ａの第２ポート２５に接続する。このように接続したら、開閉弁２１を開き、流路２０を介して第１圧力室１８と第２圧力室１９とを連通させた状態で、圧力供給機構Ｂの一方の配管３１を介して第１圧力室１８に圧油を供給する。第１圧力室１８に供給された圧油は、流路２０→第２圧力室１９→配管３２を介して圧力供給機構Ｂ内の図示していないタンクに戻される。このようにすることによって、第１圧力室１８および第２圧力室１９内のエアを取り除き、油を充満させる。
【００１８】
上記のようにして第１圧力室１８および第２圧力室１９内に油を充満させたら、開閉弁２１を閉じて、両圧力室１８，１９の連通を遮断するとともに、圧力供給機構Ｂの他方の配管３２を、切換弁１のパイロットポート１０に接続する。また、位置検出機構Ａの第２ポート２５を、配管３３を介して切換弁１のパイロットポート９に接続して、位置検出機構Ａの第２圧力室１９と切換弁１のパイロット室３とを連通させる。
なお、このときピストンＰは、センタリングスプリング２２，２２のイニシャルバネ力によって、図示の中立位置に保持されている。
【００１９】
上記のようにしたら、圧力供給機構Ｂによって、第１圧力室１８を加圧していく。なお、このとき切換弁１のパイロット室４は、圧力供給機構Ｂ内のタンクに連通させておく。
第１圧力室１８に圧力を加えていくと、その圧力が第１圧力室１８内の受圧面に作用して、ピストンＰに右方向の推力が作用する。そのため、このピストンＰによって、第２圧力室１９内の圧力が上昇し、その圧力が配管３３を介して切換弁１のパイロット室３に導かれる。つまり、第１圧力室１８に加えた圧力が、切換弁１のパイロット室３に作用することになる。
【００２０】
このようにパイロット室３に圧力が作用すると、切換弁１のスプール２に図面右方向の推力が与えられる。そして、この右方向の推力が、センタリングスプリング１３のバネ力にうち勝つと、スプール２が右方向に移動することになる。このようにして、切換弁１のスプール２が右方向に移動すると、スプール２が移動した分だけ、パイロット室３の容積が大きくなり、その分の流体が、位置検出機構Ａの第２圧力室１９からパイロット室３に送り込まれる。
【００２１】
位置検出機構Ａの第２圧力室１９からパイロット室３に流体が送り込まれると、その分、ピストンＰが右方向に移動する。つまり、スプール２の移動量に比例して、ピストンＰが移動する。このようにしてピストンＰが移動すると、ピストンＰの移動量に応じた誘起電圧が、センサー素子２７とコア２９とで構成される差動トランスに発生する。そして、この誘起電圧を、検出部３０によって検出して、この検出値に基づいて、ピストンＰの位置を特定する。
【００２２】
このようにしてピストンＰの位置が特定されると、演算器Ｃは、このピストンＰの位置とそのときの供給圧との関係を、予め記憶したテーブル値と比較する。そして、この供給圧に対する実際のピストンＰの位置が、テーブル値に一致していれば、切換弁１のスプール２が、正しい位置に移動していると判断する。もし、ピストンＰの実際の位置が、テーブル値に一致していなければ、切換弁１のスプール２の動きが異常であると判断する。
なお、上記演算器Ｃは、圧力供給機構Ｂから供給する圧力に対応したピストンＰの移動量を所定の演算式によって求め、その結果と実際の供給圧に対するピストンＰの位置とを比較して、このピストンＰが正常に移動しているか否かを判断するようにしてもよい。
【００２３】
上記のようにして、スプール２を右側にフルストロークする位置まで移動させてその動きをチェックしたら、今度は反対方向にスプール２を動かして、その動きをチェックする。
すなわち、ピストンＰを中立位置に保持した状態から、位置検出機構Ａの第１圧力室１８をタンクに連通させて、圧力供給機構Ｂによって切換弁１のパイロット室４を加圧していく。切換弁１のパイロット室４に圧力を加えていくと、その圧力がこのパイロット室４内のスプール２の受圧面に作用して、スプール２に左方向の推力が作用する。そして、この左方向の推力が、センタリングスプリング１３のバネ力にうち勝つと、スプール２が左方向に移動することになる。このようにスプール２が左方向に移動すると、パイロット室３内の容積が小さくなり、その分の流体が配管３３を介して位置検出機構Ａの第２圧力室１９に送り込まれる。
【００２４】
このようにして第２圧力室１９に流体が送り込まれると、その体積分だけピストンＰが図面左方向に移動する。このようにしてピストンＰが移動すると、ピストンＰの移動量に応じた誘起電圧が、センサー素子２７とコア２９とで構成される差動トランスに発生する。そして、この誘起電圧を、検出部３０によって検出して、この検出値に基づいて、ピストンＰの位置を特定する。
このようにしてピストンＰの位置が特定されると、演算器Ｃは、このピストンＰの位置とそのときの供給圧との関係を、予め記憶したテーブル値と比較する。そして、この供給圧に対する実際のピストンＰの位置が、テーブル値に一致していれば、切換弁１のスプール２が、正しい位置に移動していると判断する。もし、ピストンＰの実際の位置が、テーブル値に一致していなければ、切換弁１のスプール２の動きが異常であると判断する。
なお、この場合においても、演算器Ｃが、所定の演算式によってピストンＰの移動量を求め、その結果と実際の供給圧に対するピストンＰの位置とを比較して、このピストンＰが正常に移動しているか否かを判断するようにしてもよい。
【００２５】
上記実施形態によれば、切換弁１のスプール２の位置を、ピストンＰの位置に基づいて測定しているので、切換弁１にストロークセンサーを直接取り付けるこことがない。そのため、切換弁１のキャップなどに、ストロークセンサーのロッド部を挿入するための測定用孔をわざわざ形成しなくても済む。このように測定用孔を形成する必要がないので、その分、加工コストなどを削減することができる。
また、この実施形態によれば、作動試験を行う場合に、測定対象である切換弁１のパイロット室３，４に、配管３２，３３を取り付けるだけで足りる。そのため、ストロークセンサーも取り付けなければならなかった前記従来例に比べて、試験時の作業性もよい。
【００２６】
一方、前記従来例では、切換弁１にストロークセンサーを直接取り付けていたので、この切換弁１の両側にストロークセンサーを取り付けるだけのスペースが必要だった。つまり、前記従来例では、作動試験を行うときに、スペース的な制約があった。
これに対して上記実施形態によれば、ストロークセンサーを切換弁に直接取り付けることがないので、スペースの制約を受けることもない。
【００２７】
また、上記ピストンＰの直径を、スプール２の直径よりも小さくしておけば、スプール２の移動量よりも、ピストンＰの移動量が大きくなる。そのため、スプール２の移動量が非常に少ないときでも、ピストンＰを大きく移動させることによって、スプール２の変位量を精度良く検出することができる。さらに、スプール２の直径と同じにしておけば、スプール２の移動量とピストンＰの移動量が等しくなる。スプール２の移動量とピストンＰの移動量とを等しくすれば、演算器Ｃによってスプール２の動きを簡単に特定できる。
【００２８】
上記実施形態では、演算器Ｃによって、機械的に測定対象の作動の良否を判断するようにしているが、ストロークセンサーによって検出したピストンの位置をモニターなどに表示して、その表示された位置と供給圧力との関係から、人間が測定対象の作動の良否を判断するようにしてもよい。つまり、上記演算器Ｃは、この発明において必須の構成要素ではない。
また、上記実施形態では、センタリングスプリング２２、２２によってピストンＰの中立位置を保持するようにしているが、測定開始時に、ピストンＰが移動可能な状態にあればいいので、このセンタリングスプリング２２、２２は必須の構成要素ではない。
【００２９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、ピストンの位置をストロークセンサーによって検出するとともに、このストロークセンサーの位置信号と上記圧力供給機構の供給圧との関係を比較して、測定対象の作動の良否を判断することができる。そのため、測定対象に、ストロークセンサーのロッド部を挿入するための測定用孔をわざわざ形成しなくても済み、その分、加工コストを削減することができる。
また、ピストンの直径をスプールの直径と同じにしたので、スプールの移動量とピストンの移動量が等しくなり、スプールの動きを簡単に特定できる。
第２の発明によれば、ピストンの直径を、スプールの直径よりも小さくしたので、スプールの移動量よりも、ピストンの移動量が大きくなる。そのため、スプールの移動量が非常に少ないときでも、ピストンを大きく移動させることによって、スプールの変位量を精度良く検出することができる。
【００３０】
第３の発明によれば、開閉弁によって第１圧力室と第２圧力室とを連通させた状態で、一方の圧力室から他方の圧力室に油を供給することによって、これら両圧力室内に溜まったエアを抜くことができる。エアを抜くことができるので、測定値に誤差が生じることを防止できる。
【００３１】
第４の発明によれば、センタリングスプリングを設けたので、両圧力室を等しくすれば、ピストンを中立位置に自動的に復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の断面図である。
【図２】従来例の断面図である。
【符号の説明】
Ａ  位置検出機構
Ｂ  圧力供給機構
１  この発明の測定対象に相当する切換弁
３，４  切換弁のパイロット室
１５  ボディ
１８  第１圧力室
１９  第２圧力室
２０  流路
２１  開閉弁
２２  センタリングスプリング
【図１】
0003811643.tif 000002
【図２】
0003811643.tif 000003