特許 5865876 流体圧シリンダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5865876

(24)【登録日】2016年1月8日

(45)【発行日】2016年2月17日

(54)【発明の名称】流体圧シリンダ

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/28 20060101AFI20160204BHJP

   F15B 15/14 20060101ALI20160204BHJP

【ＦＩ】

   F15B15/28 L

   F15B15/14 360

   F15B15/28 J

【請求項の数】6

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-158827(P2013-158827)

(22)【出願日】2013年7月31日

(65)【公開番号】特開2015-31298(P2015-31298A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2015年8月4日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(74)【代理人】

【識別番号】100137604

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 淳

(72)【発明者】

【氏名】小林 俊雄

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１７４７２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１００４４９８４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特表２００７−５０９２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１８９９３７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ １５／２８

Ｆ１５Ｂ １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有底筒状のシリンダチューブと、
前記シリンダチューブに挿入され、前記シリンダチューブ内に摺接するピストンを挿入
側先端に有するピストンロッドと、
前記ピストンロッドと前記シリンダチューブとの相対変位を検出する変位センサと、
を備える流体圧シリンダであって、
前記シリンダチューブの底部は、前記シリンダチューブの中心軸に直角方向に形成され
るピン穴と、前記シリンダチューブの軸方向に形成され前記ピン穴を経由して貫通する貫
通孔と、を有し、
前記変位センサは、前記貫通孔内の前記ピン穴より内側に配置されるセンサ本体と、前
記ピストンロッドに軸方向に形成される軸孔内に挿入され前記センサ本体から延設される
センサロッドと、前記センサロッドに内周が対向するように前記ピストンロッドに設けら
れ前記センサロッドと相対移動可能な環状の磁石と、を有し、
前記貫通孔は、内径が他の部分より小さい縮径部と、前記縮径部より外側に配置され内
周に雌ネジが形成される雌ネジ部と、を有し、
前記センサ本体は、前記雌ネジ部に螺設されるプラグに押圧され前記縮径部に係止され
て固定される、
ことを特徴とする流体圧シリンダ。

【請求項2】

前記センサ本体と前記プラグとの間に介装される円筒状のカラーをさらに備える、
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】

前記貫通孔の前記ピン穴より外側に配置され内周に雌ネジが形成される外側雌ネジ部と、
前記外側雌ネジ部に外側から螺設される外側プラグと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体圧シリンダ。

【請求項4】

前記プラグの押圧力は、前記カラーを介して前記センサ本体の外周部にのみ作用する、
ことを特徴とする請求項２に記載の流体圧シリンダ。

【請求項5】

前記センサ本体の前記センサロッドが延設される側と反対の側から前記カラーの内側に延出する配線をさらに備える、
ことを特徴とする請求項４に記載の流体圧シリンダ。

【請求項6】

前記シリンダチューブの前記底部は、一端が前記貫通孔に開口して他端が前記底部の側面に開口する配線取出し孔をさらに有し、
前記カラーは、前記配線取出し孔に対応する位置に前記配線が挿通する孔を有する、
ことを特徴とする請求項５に記載の流体圧シリンダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体圧シリンダに関する。

【背景技術】

【0002】

流体圧シリンダは、筒状のシリンダチューブと、シリンダチューブ内に摺動自在に嵌装されるピストンと、ピストンに連結されるピストンロッドと、シリンダチューブの開口端に嵌合されピストンロッドを摺動自在に軸支するシリンダヘッドと、を備える。

【0003】

流体圧シリンダはさらに、シリンダチューブの底部に連結される下部クレビスと、ピストンロッドのピストンとは反対側の端部に連結される上部クレビスと、を備える。流体圧シリンダは、下部クレビス及び上部クレビスを介して機器に連結される。

【0004】

特許文献１には、ピストンロッドとシリンダチューブとの相対変位を検出する磁歪式変位センサを内蔵する流体圧シリンダが記載されている。磁歪式変位センサは、センサ本体と、センサ本体から延設されるセンサロッドと、センサロッドの外周に配置される環状の磁石と、から構成される。

【0005】

センサ本体は、シリンダチューブの底部の外側に配置される。センサロッドは、一端がピストンロッドに形成される中空部内に挿入され、他端がシリンダチューブの底部に設けられる孔を介してセンサ本体に連結される。磁石は、センサロッドの外周に面するようにピストンロッドの中空部に環状に配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−７１３６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記従来の技術では、センサ本体がシリンダチューブの底部の外側に配置されるので、下部クレビスを有するブラケットの一部を中空にして内部にセンサ本体を収納している。よって、センサ本体の長さ分だけ流体圧シリンダの取付長さが長くなるので機器への搭載性が低下する。

【0008】

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、変位センサを内蔵する流体圧シリンダの搭載性を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、有底筒状のシリンダチューブと、シリンダチューブに挿入され、シリンダチューブ内に摺接するピストンを挿入側先端に有するピストンロッドと、ピストンロッドとシリンダチューブとの相対変位を検出する変位センサと、を備える流体圧シリンダであって、シリンダチューブの底部は、シリンダチューブの中心軸に直角方向に形成されるピン穴と、シリンダチューブの軸方向に形成されピン穴を経由して貫通する貫通孔と、を有し、変位センサは、貫通孔内のピン穴より内側に配置されるセンサ本体と、ピストンロッドに軸方向に形成される軸孔内に挿入されセンサ本体から延設されるセンサロッドと、センサロッドに内周が対向するようにピストンロッドに設けられセンサロッドと相対移動可能な環状の磁石と、を有し、貫通孔は、内径が他の部分より小さい縮径部と、縮径部より外側に配置され内周に雌ネジが形成される雌ネジ部と、を有し、センサ本体は、雌ネジ部に螺設されるプラグに押圧され縮径部に係止されて固定される、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、センサ本体がシリンダチューブの底部に形成される貫通孔内に配置され、雌ネジ部に螺設されるプラグに押圧され縮径部に係止されて固定される。よって、変位センサを内蔵する流体圧シリンダの取付長さが長くなることを抑制して、流体圧シリンダの搭載性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る流体圧シリンダを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

【0013】

図１は、本実施形態における流体圧シリンダ１００を示す断面図である。

【0014】

流体圧シリンダ１００は、有底筒状のシリンダチューブ１と、シリンダチューブ１内に摺動自在に嵌装されるピストン２と、シリンダチューブ１への挿入側先端にピストン２が連結されるピストンロッド３と、シリンダチューブ１の開口端に嵌合されピストンロッド３を摺動自在に軸支するシリンダヘッド４と、ピストンロッド３とシリンダチューブ１との相対変位を検出する変位センサ５と、を備える複動型の流体圧シリンダ１００である。

【0015】

シリンダチューブ１は、内部に流体室を画成する中空形状のチューブ１１と、チューブ１１の底部に設けられるボトム部１２と、から構成される。流体室は、ピストン２によってボトム部１２側のピストン側室Ｒ１とシリンダヘッド４側のロッド側室Ｒ２とに区画される。ピストン側室Ｒ１はボトム部１２に形成される給排ポート１３に連通し、ロッド側室Ｒ２はシリンダヘッド４に形成される給排ポート４１に連通する。

【0016】

ピストン側室Ｒ１に作動流体が供給されることでピストン２及びピストンロッド３が図１の左方へ摺動し、流体圧シリンダ１００は伸長作動する。一方、ロッド側室Ｒ２に作動流体が供給されることでピストン２及びピストンロッド３が図１の右方へ摺動し、流体圧シリンダ１００は収縮作動する。

【0017】

シリンダチューブ１のボトム部１２には、シリンダチューブ１の中心軸に対して直角方向に貫通形成されるピン穴１４が設けられる。また、ピストンロッド３のピストン２とは反対側の端部にも、同様にピストンロッド３の中心軸に対して直角方向に貫通形成されるピン穴４２が設けられる。これらのピン穴１４、４２はクレビスとして機能し、流体圧シリンダ１００が搭載される機器との連結に用いられる。流体圧シリンダ１００が例えば作業機械のブームに連結された場合には、流体圧シリンダ１００の伸縮作動に応じてブームを昇降させることができる。

【0018】

シリンダチューブ１のボトム部１２にはさらに、ボトム部１２を軸方向に外側から内側までピン穴１４を経由して貫通する貫通孔１５が形成される。すなわち、貫通孔１５は、図１の右端からピストン側室Ｒ１までを貫通するように形成され、途中でピン穴１４と直交する。貫通孔１５の内径は、ピン穴１４の内径より小さくなるように設定される。

【0019】

貫通孔１５は、ピストン側室Ｒ１側から順に、内径が他の部分より小さい縮径部１６と、後述するセンサ本体５１が保持されるセンサ保持部１７と、内周に雌ネジが形成される雌ネジ部１８と、ピン穴１４より外側に配置され内周に雌ネジが形成される外側雌ネジ部１９と、を有する。

【0020】

シリンダチューブ１のボトム部１２にはさらに、一端がセンサ保持部１７に開口し他端がボトム部１２の側面に開口する配線取出し孔２０が形成される。

【0021】

ピストン２は内周に雌ネジが形成される円筒状部材であり、ピストンロッド３の挿入側先端の外周に形成される雄ネジに対してピストンロッド３の先端側から螺設して固定される。ピストンロッド３には、先端面からピストンロッド３の軸方向に穿設される軸孔３１が形成される。軸孔３１の先端面からの深さは、ピストンロッド３のストローク長より長く設定される。軸孔３１の開口部には、内径が軸孔３１より大きい拡径部３２が形成される。

【0022】

変位センサ５は、センサ本体５１と、センサ本体５１から延設されるセンサロッド５２と、センサロッド５２の外周に配置される環状の磁石５３と、を有する。

【0023】

センサ本体５１は、貫通孔１５内のセンサ保持部１７に配置され縮径部１６に軸方向に当接する。センサ本体５１の後方から延出する配線５４は、ボトム部１２の配線取出し孔２０を通って外部へ引き出される。

【0024】

センサロッド５２は、貫通孔１５を抜けてピストンロッド３の軸孔３１内に挿入される。センサロッド５２の外径は軸孔３１の内径より小さく設定され、センサロッド５２とピストンロッド３とは相対変位可能である。

【0025】

磁石５３は、ピストンロッド３の拡径部３２に設けられ、２つの環状のスペーサ５５によって挟持される。磁石５３及び２つのスペーサ５５は拡径部３２に嵌合され、スナップリング５６によって拡径部３２内に固定される。磁石５３の内径はセンサロッド５２の外径より大きく設定され、センサロッド５２とピストンロッド３とが相対変位する場合における磁石５３の摩耗が防止される。

【0026】

変位センサ５は、センサ本体５１からセンサロッド５２内の磁歪線に励起パルスを送出する。励起パルスに磁石５３の外部磁場が作用すると機械的な歪みパルスが発生する。変位センサ５は、励起パルスを送出してから歪みパルスが戻ってくるまでの時間に基づいて、センサ本体５１と磁石５３との距離を演算する。これにより、変位センサ５は、ピストンロッド３とシリンダチューブ１との相対位置、つまり流体圧シリンダ１００のストローク量を検出する。

【0027】

貫通孔１５内のセンサ保持部１７におけるセンサ本体５１より外側には、円筒状のカラー６が設けられる。カラー６は、配線取出し孔２０に対応する位置に配線を挿通させる孔（図示せず）を有する。

【0028】

貫通孔１５の雌ネジ部１８には、外周に雄ネジが形成されるプラグ７が螺設される。プラグ７は略円柱状であり、軸方向外側の面にプラグ締め付け用の六角穴（図示せず）を有する。センサ本体５１は、プラグ７が軸方向外側から締め付けられることでカラー６を介して押圧され縮径部１６によって係止されて固定される。なお、プラグ７の締め付け用の穴の形状は、六角形に限らずその他の形状であってもよい。

【0029】

貫通孔１５のピン穴１４より外側には、外側プラグ８が設けられる。外側プラグ８は、外周に雄ネジが形成されるネジ部８１と、ネジ部８１より大径の大径部８２と、を有する。外側プラグ８のネジ部８１を貫通孔１５の外側雌ネジ部１９に螺設することで貫通孔１５は閉塞される。

【0030】

プラグ７は、雌ネジ部１８に締め付けられた状態でピン穴１４より軸方向内側に位置する。また、外側プラグ８は、外側雌ネジ部１９に締め付けられた状態でネジ部８１の先端がピン穴１４より軸方向外側に位置する。これにより、流体圧シリンダ１００を機器に搭載する際に、プラグ７及び外側プラグ８がピン穴１４に挿通されるピンと干渉することが防止される。

【0031】

流体圧シリンダ１００は以上のように構成され、流体室への作動流体の給排によって伸縮作動する。流体圧シリンダ１００が伸縮すると、これに応じてセンサロッド５２とピストンロッド３とが相対的に変位する。これにより、磁石５３とセンサ本体５１との軸方向の距離が変化するので、ピストンロッド３とシリンダチューブ１との相対位置が検出され、流体圧シリンダ１００のストローク量が検出される。

【0032】

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0033】

センサ本体５１がボトム部１２に形成される貫通孔１５内に配置され、雌ネジ部１８に螺設されるプラグ７に押圧され縮径部１６に係止されて固定される。よって、センサ本体５１をシリンダチューブ１に内蔵しながら、流体圧シリンダ１００の取付長さが長くなることを抑制して、流体圧シリンダ１００の搭載性を向上させることができる。

【0034】

さらに、センサ本体５１及びセンサロッド５２を貫通孔１５の外側から挿入することができるので、流体圧シリンダ１００を分解することなく、外側プラグ８及びプラグ７を取り外すだけでセンサ本体５１及びセンサロッド５２を取り外すことができる。よって、センサ本体５１及びセンサロッド５２の点検及び交換をより簡易に行うことができる。

【0035】

さらに、センサ本体５１はプラグ７によって縮径部１６に押圧固定されるので、センサ本体５１が流体室から圧力を受けた場合に軸方向に移動することを防止することができる。

【0036】

さらに、センサ本体５１をボトム部１２の外側に配置してクレビスを設けたブラケット内に収容する場合と比べて、流体圧シリンダ１００の引張強度を向上させることができる。

【0037】

さらに、センサ本体５１とプラグ７との間に円筒状のカラー６を設けたので、センサ本体５１とプラグ７との間にセンサ本体５１から延出する配線５４を取り出すための空間を画成することができる。

【0038】

さらに、プラグ７の締め付け力がカラー６を介してセンサ本体５１の外周部にのみ作用するので、センサ本体５１の中心部の強度を上げることなく確実にセンサ本体５１をボトム部１２に固定することができる。

【0039】

さらに、カラー６に設けられる配線５４を挿通させる孔と配線取出し孔２０との周方向位置を保持した状態で、プラグ７を回転させてセンサ本体５１を押圧固定することができる。

【0040】

さらに、貫通孔１５のピン穴１４より外側に外側プラグ８が螺設されるので、工具によってプラグ７にアクセスする場合を除いて、貫通孔１５のピン穴１４より外側を閉塞しておくことができる。よって、ボトム部１２全体の剛性を向上させることができる。

【0041】

さらに、流体圧シリンダ１００と当該流体圧シリンダ１００が搭載される機器とが連結される場合には、ピン穴１４に、カラー、ピンブッシュ、ブッシュ、ピン等が挿入される。この場合、ピン穴１４に挿入されたカラー、ピンブッシュ、ブッシュ、ピン等によって、プラグ７が抑えられるので、プラグ７が貫通孔１５から抜け出ることを防止することができる。

【0042】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0043】

例えば、上記実施形態では、プラグ７を雌ネジ部１８に締め込むことでカラー６を介してセンサ本体５１を縮径部１６に押圧しているが、このセンサ本体５１と縮径部１６との当接部にＯリングを介装してもよい。これにより、ピストン側室Ｒ１の作動流体がセンサ本体５１より軸方向外側に漏出することを防止することができる。

【符号の説明】

【0044】

１ シリンダチューブ
２ ピストン
３ ピストンロッド
５ 変位センサ
６ カラー
７ プラグ
８ 外側プラグ
１２ ボトム部（底部）
１４ ピン穴
１５ 外側雌ネジ部
１６ 縮径部
１８ 雌ネジ部
１５ 貫通孔
３１ 軸孔
５１ センサ本体
５２ センサロッド
５３ 磁石
１００ 流体圧シリンダ

【図1】