特許ウォッチ

公開番号2025109490
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-25
出願番号2024003414
出願日2024-01-12
発明の名称シリンダ装置
出願人株式会社コスメック
代理人個人
主分類F15B 15/28 20060101AFI20250717BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】電力供給環境を整える必要がなく、ピストンの位置を検出可能なシリンダ装置を提供する。
【解決手段】シリンダ装置40は、圧油もしくは圧縮空気等により中心線C方向に上下する軸部材5を備えている。軸部材5の上下運動を、中心線Cの半径方向であるコア軸方向c1の運動に変換して自立発電装置を作動させる。そして、テーパー、孔、凹状部、溝などの形状により中心線Cの半径方向の距離が変化する変位部を設けて、変位部を軸部材5の動きに対応させて移動させる。さらに、変位部が自立発電装置の探触部11に対して対向したときに、コアのコア軸方向c1の運動が発生するようにしている。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
上下方向に移動するピストン部と、ピストン部に続く軸本体と、高さ途中に開口が設けられた前記軸本体を包囲する筒孔と、自立発電装置を具備し、
前記軸本体には、前記ピストン部が上下動する間の所定の位置で前記開口に対向するように変位部が設けられており、
一方、前記自立発電装置は、
コア軸方向を長さ方向とするコアの外周にコイルが巻回され、前記コイルを挟んで前記コアの外周の前後夫々に接触端子を有するコイルユニットと
永久磁石の上下の磁極に対して夫々設けられた軟磁性体の側面視においてＵ字形状の磁束通路が、前記永久磁石を挟んで、一方の磁束通路が内側に、他方の磁束通路が外側に夫々が間隔をおいて重なり合い、それらの両端部であるポールピースが夫々対向して一対になって、前記コイルの前側と後側に配置された磁石ユニットとを具備し、かつ
前側の一対となった前記ポールピースは前記コア軸方向の前側の接触端子を挟み、後側の一対となった前記ポールピースは前記コア軸方向の後側の接触端子を挟むように配置され、
前記コアが前側の第一の位置にあるとき、前側の接触端子は、前側の一対のポールピースのうち前側のポールピースと接触しており、後側の接触端子は、後側の一対のポールピースのうち前側のポールピースと接触しており、
前記コアが後側の第二の位置にあるとき、前側の接触端子は、前側の一対のポールピースのうち後側のポールピースと接触しており、後側の接触端子は、後側の一対のポールピースのうち後側のポールピースと接触し、
前記開口から突出した前記コアの探触部が前記変位部に重なることにより、前記ピストン部の上下動をコア軸方向の運動に変換されることを特徴とするシリンダ装置。
続きを表示（約 3,700 文字）【請求項２】
上下方向に移動するピストン部と、ピストン部に続く軸本体と、前記軸本体を包囲し上昇方向に付勢されるスリーブと、高さ途中に開口が設けられた前記スリーブを包囲する筒孔と、自立発電装置を具備し、
前記スリーブには、前記ピストン部が上下動する間の所定の位置で前記開口に対向するように変位部が設けられており、かつ前記スリーブは、前記軸本体が下降する過程で所定の第一範囲でのみ前記軸本体の段付き部と係合して移動し、
一方、前記自立発電装置は、
コア軸方向を長さ方向とするコアの外周にコイルが巻回され、前記コイルを挟んで前記コアの外周の前後夫々に接触端子を有するコイルユニットと
永久磁石の上下の磁極に対して夫々設けられた軟磁性体の側面視においてＵ字形状の磁束通路が、前記永久磁石を挟んで、一方の磁束通路が内側に、他方の磁束通路が外側に夫々が間隔をおいて重なり合い、それらの両端部であるポールピースが夫々対向して一対になって、前記コイルの前側と後側に配置された磁石ユニットとを具備し、かつ
前側の一対となった前記ポールピースは前記コア軸方向の前側の接触端子を挟み、後側の一対となった前記ポールピースは前記コア軸方向の後側の接触端子を挟むように配置され、
前記コアが前側の第一の位置にあるとき、前側の接触端子は、前側の一対のポールピースのうち前側のポールピースと接触しており、後側の接触端子は、後側の一対のポールピースのうち前側のポールピースと接触しており、
前記コアが後側の第二の位置にあるとき、前側の接触端子は、前側の一対のポールピースのうち後側のポールピースと接触しており、後側の接触端子は、後側の一対のポールピースのうち後側のポールピースと接触し、
前記開口から突出した前記コアの探触部が前記変位部に重なることにより、前記ピストン部の上下動をコア軸方向の運動に変換されることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項３】
上下方向に移動するピストン部と、ピストン部に続く軸本体と、前記軸本体を包囲するスリーブと、高さ途中に開口が設けられた前記スリーブを包囲する筒孔と、自立発電装置を具備し、
前記スリーブには、前記ピストン部が上下動する間の所定の位置で前記開口に対向するように変位部が設けられており、かつ前記スリーブは、前記軸本体が下降する過程の最後の第一範囲でのみ前記軸本体の第１の段付き部と係合して移動し、前記軸本体が上昇する過程の最後の第二範囲でのみ前記軸本体の第１の第２の段付き部と係合して移動し、
一方、前記自立発電装置は、
コア軸方向を長さ方向とするコアの外周にコイルが巻回され、前記コイルを挟んで前記コアの外周の前後夫々に接触端子を有するコイルユニットと
永久磁石の上下の磁極に対して夫々設けられた軟磁性体の側面視においてＵ字形状の磁束通路が、前記永久磁石を挟んで、一方の磁束通路が内側に、他方の磁束通路が外側に夫々が間隔をおいて重なり合い、それらの両端部であるポールピースが夫々対向して一対になって、前記コイルの前側と後側に配置された磁石ユニットとを具備し、かつ
前側の一対となった前記ポールピースは前記コア軸方向の前側の接触端子を挟み、後側の一対となった前記ポールピースは前記コア軸方向の後側の接触端子を挟むように配置され、
前記コアが前側の第一の位置にあるとき、前側の接触端子は、前側の一対のポールピースのうち前側のポールピースと接触しており、後側の接触端子は、後側の一対のポールピースのうち前側のポールピースと接触しており、
前記コアが後側の第二の位置にあるとき、前側の接触端子は、前側の一対のポールピースのうち後側のポールピースと接触しており、後側の接触端子は、後側の一対のポールピースのうち後側のポールピースと接触し、
前記開口から突出した前記コアの探触部が前記変位部に重なることにより、前記ピストン部の上下動をコア軸方向の運動に変換されることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項４】
上下方向に移動するピストン部と、ピストン部に続く軸本体と、前記軸本体を包囲するスリーブと、高さ途中に開口が設けられた前記スリーブを包囲する筒孔と、自立発電装置を具備し、
前記スリーブには、前記開口に対向するように１又は複数の変位部が同周上に設けられており、かつ前記スリーブは、前記軸本体が上下動する過程で回転し、
一方、前記自立発電装置は、
コア軸方向を長さ方向とするコアの外周にコイルが巻回され、前記コイルを挟んで前記コアの外周の前後夫々に接触端子を有するコイルユニットと
永久磁石の上下の磁極に対して夫々設けられた軟磁性体の側面視においてＵ字形状の磁束通路が、前記永久磁石を挟んで、一方の磁束通路が内側に、他方の磁束通路が外側に夫々が間隔をおいて重なり合い、それらの両端部であるポールピースが夫々対向して一対になって、前記コイルの前側と後側に配置された磁石ユニットとを具備し、かつ
前側の一対となった前記ポールピースは前記コア軸方向の前側の接触端子を挟み、後側の一対となった前記ポールピースは前記コア軸方向の後側の接触端子を挟むように配置され、
前記コアが前側の第一の位置にあるとき、前側の接触端子は、前側の一対のポールピースのうち前側のポールピースと接触しており、後側の接触端子は、後側の一対のポールピースのうち前側のポールピースと接触しており、
前記コアが後側の第二の位置にあるとき、前側の接触端子は、前側の一対のポールピースのうち後側のポールピースと接触しており、後側の接触端子は、後側の一対のポールピースのうち後側のポールピースと接触し、
前記開口から突出した前記コアの探触部が前記変位部に重なることにより、前記ピストン部の上下動をコア軸方向の運動に変換されることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載のシリンダ装置において、前記コイルユニットは、前記コイルを挟んで前記コアの外周の前後夫々に前記コア軸方向に所定の距離を持つ摺動面が設けられ、前記前側と後側の接触端子は当該前後の摺動面を夫々が摺動可能であり、
前記コアが前記第一の位置から前記第二の位置に移動する過程で、前記２つの接触端子が前記摺動面を前記ポールピースからの磁力により移動することを特徴とするシリンダ装置。
【請求項６】
上下方向に移動するピストン部と、ピストン部に続く軸本体と、前記軸本体を包囲するスリーブと、高さ途中に開口が設けられた前記スリーブを包囲する筒孔と、自立発電装置を具備し、
前記スリーブには、前記開口に対向する同周上に中心からの距離が異なる２つの変位部と、同周上の前記２つの変位部の中間の深さを持つ溝が設けられており、かつ前記スリーブは、前記軸本体が上下動する過程で回転し、
一方、前記自立発電装置は、
コア軸方向を長さ方向とするコアの外周にコイルが巻回され、前記コイルを挟んで前記コアの外周の前後夫々に接触端子を有するコイルユニットと
永久磁石の上下の磁極に対して夫々設けられた軟磁性体の側面視においてＵ字形状の磁束通路が、前記永久磁石を挟んで、一方の磁束通路が内側に、他方の磁束通路が外側に夫々が間隔をおいて重なり合い、それらの両端部であるポールピースが夫々対向して一対になって、前記コイルの前側と後側に配置された磁石ユニットとを具備し、かつ
前側の一対となった前記ポールピースは前記コア軸方向の前側の接触端子を挟み、後側の一対となった前記ポールピースは前記コア軸方向の後側の接触端子を挟むように配置され、
前記コイルユニットは、前記コイルを挟んで前記コアの外周の前後夫々に前記コア軸方向に所定の距離を持つ摺動面が設けられ、前記前側と後側の接触端子は当該前後の摺動面を夫々が摺動可能であり、
前記コアが前側の第一の位置にあるとき、前側の接触端子は、前側の一対のポールピースのうち前側のポールピースと接触しており、後側の接触端子は、後側の一対のポールピースのうち前側のポールピースと接触しており、
前記コアが後側の第二の位置にあるとき、前側の接触端子は、前側の一対のポールピースのうち後側のポールピースと接触しており、後側の接触端子は、後側の一対のポールピースのうち後側のポールピースと接触し、
前記開口から突出した前記コアの探触部が前記変位部に重なることにより、前記ピストン部の上下動をコア軸方向の運動に変換され、前記コアが前記第一の位置から前記第二の位置に移動する過程で、前記２つの接触端子が前記摺動面を前記ポールピースからの磁力により移動す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、ピストンの位置を検出するシリンダ装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
シリンダ装置は、クランプ装置や圧力検出装置などの様々な用途に適用されている。例えばクランプ装置における用途では、ワークや金型やツール等のクランプ対象物をテーブルやロボットハンド等にピストンを動作させて固定する。ピストンの位置によりリリース、ロックの動作が行われる。ピストンがリリース位置とロック位置の間の位置にないときにクランプ不良が発生している。シリンダ装置には、これらピストンの位置を動作状態として検出する機構が設けられている。例えば、特許文献１に開示されたシリンダ装置によれば、ピストンの位置により閉鎖される通路と開放される通路を設けて、当該通路に圧縮エアを供給してその通過状態によりピストンの位置を検出する。また、シリンダ装置内にコイルと磁石を設置し、ピストンの移動位置によりコイルと磁石との重複距離を変化させてコイルのインダクタンスの変化としてシリンダ装置の動作状態を検出する技術が、例えば特許文献２に示されている。
【０００３】
動作状態の検出に圧縮エアを利用するシリンダ装置では、圧縮エア源の設置、圧縮エアの取り回し、圧縮エア源への電力供給環境を整える必要がある。また、インダクタンスの変化を動作状態の検出に利用する技術において、コイルに電流が供給できるようにシリンダ装置への電力供給環境を整える必要がある。
【０００４】
電源もなく、外部からの電気配線に接続することもなく、自立して電流を発生し、機械的変動を外部に送出する装置として、特許文献３乃至５に例示されるような自立発電装置が知られている。何れの特許文献にも示されるように、自立発電装置には、近傍に極小のワイヤレス無線機が配置されている。機械的変動により発電した電力をワイヤレス無線機に供給して、ワイヤレス無線機が機械的変動の発生を無線伝達するという一連の動作を協働して行うのである。
【０００５】
特許文献３、４の技術によれば、励磁コイルの中央開口を通る磁気回路と、永久磁石の上下の極に夫々接続して上層の稼働片と下層の稼働片とが開示され、上層の稼働片と下層の稼働片の間に磁気回路の両端が配置され、上層の稼働片と下層の稼働片を揺動させることにより、磁気回路の一端が、上層の稼働片と接触して、磁気回路の他端が、下層の稼働片と接触する第一極端位置、磁気回路の他端が、上層の稼働片と接触して、磁気回路の一端が、下層の稼働片と接触する第二極端位置に変動させることにより、磁気回路の磁束の向きを変動させる。励磁コイルにより発生した電気的エネルギーによりワイヤレスモジュールを動作させて無線伝送を行う。特許文献５の技術によれば、永久磁石の両極に夫々導磁板を取り付け、コイルの鉄心を一方の導磁板に対向するように配置し、コイルの鉄心に対して向き合う導磁板をＳ極のものとＮ極のものを上下に入れ替えて鉄心の磁束の向きを変動させる。
【０００６】
自立発電装置は、機械的変動として継続的な回転運動が与えられて発電する回転型発電機のような装置ではなく、瞬間的かつ断続的に発生する機械的な変動を捕らえて、瞬間的に発電する。自立発電装置の発電量は磁束の変化に依存するため各特許文献の技術では、弾性体を用いて外部からの機械的な変動の変動速度をさらに加速して磁束の変化量を大きくする工夫がされている。
【０００７】
このような工夫として特許文献３－４の技術では、外部からの機械的変動を弾性体に一旦溜めてから一気に開放することにより、機械的変動を加速しているのである。例えば、特許文献３においてはそのような弾性体として板バネを利用し、特許文献４ではばね要素を利用し、特許文献５では弾性片を利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第７２４６６８６号公報
特許第７３６６３８６号公報
特表２００９－５１６８０２号公報
特表２０２２－５５２３３７号公報
特開２０１８－１５３０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３及び４の自立発電装置の技術は、磁気回路と永久磁石は、所定の回転軸を中心とした揺動により、外部からの機械的変動に対して互いの位置関係を変化させるものである。
【００１０】
また、特許文献５の自立発電装置の技術は、対向した表面にシュートが上下に延伸した２つのシュートパネルの間に永久磁石を移動可能に設置し、シュートに沿って上下に直線的に永久磁石を移動させて、外部からの機械的変動に対して磁気回路と永久磁石との互いの位置関係を変化させている。ところが、この技術では、永久磁石を含めた磁気回路が、導磁板による閉ループを構成しておらず、導磁板を通過する磁束密度が低い。
（【００１１】以降は省略されています）

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