JP2017096756A - ストローク検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源が投入される度に、基準点を検出することなく、直動部品の絶対的なストローク量を検出する手段を提供する。【解決手段】ストローク検出装置１００は、シリンダチューブ２０に対して進退自在に設けられるピストンロッド３０の表面に設けられるスケール６０と、スケール６０によって変化する磁界に応じた信号を出力する磁気センサ５０と、磁気センサ５０の出力値に基づいてシリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対位置を演算する演算部と、電源が遮断される時に、演算部で演算された絶対位置を記憶する記憶部と、を備える。演算部は、電源が遮断された後、再び電源が投入された時に、記憶部に記憶された絶対位置と磁気センサ５０の出力値とに基づいて、電源が再び投入された後の絶対位置を演算する。【選択図】図１

Description

本発明は、ストローク検出装置に関するものである。

従来、シリンダなどの直動部品のストロークを検出するためにストローク検出装置が用いられている。ストローク検出装置は、第１部材に設けられた検出素子が、第１部材に対して進退自在な第２部材に所定の間隔で設けられたスケールを検出することによって直動部品のストロークを検出する。特許文献１には、スケールに基準点を設けることにより、直動部品の絶対的なストローク量を検出可能としたストローク検出装置が開示されている。

特開平６−３３１３８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたストローク検出装置では、電源が遮断された後、再び電源が投入された際には、スケールに設けられた基準点の検出が行われないと、絶対的なストローク量を把握することができない。このため、電源が投入される度に、基準点が検出されるまで直動部品を変位させなければならず、結果として、ストローク検出装置の起動時間が長くなるおそれがある。

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、電源が投入される度に、基準点を検出することなく、直動部品の絶対的なストローク量を検出可能とすることを目的とする。

第１の発明は、第１部材に対して進退自在に設けられる第２部材の表面に設けられる複数のスケールと、スケールによって変化する磁界に応じた信号を出力する検出素子と、検出素子の出力値に基づいて第１部材に対する第２部材の絶対位置を演算する演算部と、電源が遮断される時に、演算部で演算された電源遮断時の絶対位置を記憶する記憶部と、を備え、演算部は、電源が遮断された後、再び電源が投入された時に、記憶部に記憶された絶対位置と検出素子の出力値とに基づいて、電源が再び投入された後の絶対位置を演算することを特徴とする。

第１の発明では、電源遮断時に演算部で演算された絶対位置が記憶部に記憶され、電源が再び投入された後の絶対位置は、記憶部に記憶された電源遮断時の絶対位置と検出素子の出力値とに基づいて演算部によって演算される。

第２の発明は、記憶部に記憶された絶対位置と電源が再び投入された時の検出素子の出力値とに基づいて、電源再投入時の絶対位置を推定する推定部をさらに備え、推定部は、検出素子の出力値から推定される複数の絶対位置のうち、記憶部に記憶された電源遮断時の絶対位置に最も近い絶対位置を電源再投入時の絶対位置として推定し、演算部は、電源遮断時の検出素子の出力値と電源再投入時の検出素子の出力値とが一致しない場合、推定部で推定された電源再投入時の絶対位置と検出素子の出力値とに基づいて、電源が再び投入された後の絶対位置を演算することを特徴とする。

第２の発明では、電源遮断時の検出素子の出力値と電源再投入時の検出素子の出力値とが一致しない場合、電源が再び投入された後の絶対位置は、推定部で推定された電源再投入時の絶対位置と検出素子の出力値とに基づいて演算部によって演算される。このため、電源が遮断されている間に第１部材に対して第２部材が変位したとしても、電源が投入される度に、基準位置を検出することなく、電源が再び投入された後の絶対位置を検出することができる。

第３の発明は、検出素子が複数設けられ、推定部が、複数の検出素子から出力される複数の正弦波を合成することによって生成される鋸波に基づいて、電源再投入時の絶対位置を推定することを特徴とする。

第３の発明では、電源再投入時の絶対的なストローク量は、鋸波とされた検出素子の出力に基づいて推定される。このため、電源再投入時の絶対位置の推定精度を向上させることができる。

第４の発明は、検出素子の出力値または外部からの入力信号に基づいて基準位置を検出する基準位置検出部をさらに備え、演算部は、電源が遮断され、再び電源が投入された後に基準位置検出部で基準位置が検出された場合、基準位置検出部で検出された基準位置と検出素子の出力値とに基づいて、電源が再び投入された後の絶対位置を演算することを特徴とする。

第４の発明では、電源が再び投入された後の絶対位置は、基準位置検出部により基準位置が検出された時点で、基準位置検出部で検出された基準位置と検出素子の出力値とに基づいて演算部によって演算される。このため、電源が投入される度に、基準位置を検出することなく、電源が再び投入された後の絶対位置を検出することができるとともに、基準位置が検出された場合には、基準位置に基づき正確な絶対位置を検出することができる。

本発明によれば、電源が投入される度に、基準点を検出することなく、直動部品の絶対的なストローク量を検出することができる。

本発明の実施形態に係るストローク検出装置の構成図である。 本発明の実施形態に係るストローク検出装置の磁気センサの出力を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るストローク検出装置のブロック図である。 本発明の実施形態に係るストローク検出装置によるストローク量の演算手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の変形例に係るストローク検出装置の磁気センサの出力を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１から図３を参照して、本発明の実施形態に係るストローク検出装置１００について説明する。図１に示されるシリンダ１０は、図示しない油圧ポンプから吐出される作動油によって作動する油圧シリンダである。ストローク検出装置１００は、このシリンダ１０に設けられる。

シリンダ１０は、シリンダ１０の本体である第１部材としてのシリンダチューブ２０と、シリンダチューブ２０に対して進退自在に設けられる第２部材としてのピストンロッド３０と、を備える。つまり、シリンダ１０は、シリンダチューブ２０に対してピストンロッド３０が進退運動する直動部品である。

シリンダチューブ２０は円筒形であり、シリンダチューブ２０の内部には軸方向に摺動自在であるピストン３１が設けられる。また、シリンダチューブ２０の端部には、ピストンロッド３０が摺動自在に挿通するシリンダヘッド２０ａが設けられる。シリンダチューブ２０の内部は、ピストン３１によって二つの油室１１，１２に区画される。

二つの油室１１，１２は、図示しない切換弁を通じて図示しない油圧ポンプ又はタンクに接続される。二つの油室１１，１２の一方が油圧ポンプに接続された場合には、他方がタンクに接続される。シリンダ１０は、油圧ポンプから二つの油室１１，１２の何れかに作動油が導かれてピストンロッド３０が軸方向に移動することによって伸縮作動する。シリンダ１０は複動式のシリンダであるが、単動式であってもよい。また、シリンダ１０は、油圧式に限定されず、空気式，水圧式または電動機械式等であってもよい。

ピストンロッド３０は、基端部３０ａがピストン３１に固定され、先端部３０ｂがシリンダチューブ２０から露出する円柱形の磁性部材である。ピストンロッド３０は、ピストン３１に作用する油圧の力によって作動する。

次に、シリンダ１０に設けられるストローク検出装置１００について説明する。

ストローク検出装置１００は、ピストンロッド３０が挿通するシリンダヘッド２０ａに配設される検出素子としての磁気センサ５０と、ピストンロッド３０の側面３０ｃにピストンロッド３０の進退方向に沿って形成される複数のスケール６０と、磁気センサ５０の出力値に応じてシリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量を演算する演算装置７０と、を備える。

磁気センサ５０は、磁気の強弱によって電気抵抗が変化するＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：磁気抵抗）素子を有する。磁気センサ５０は、ピストンロッド３０の外周と対向するように、シリンダヘッド２０ａの内周側に配設される。磁気センサ５０のピストンロッド３０に対向する面とは反対側には、磁気発生源である永久磁石（図示省略）が配設される。

磁気センサ５０は、永久磁石から発せられる磁気を検出し、検出された磁気に応じた電圧を演算装置７０へ出力する。永久磁石から発せられる磁気は、磁性体には作用するが、非磁性体には作用しない。つまり、磁気センサ５０は、永久磁石から発せられる磁気が、磁気センサ５０に対向する部材の磁性によってどのように変化したかを検出する。

磁気センサ５０としては、ＭＲ素子を用いたセンサに代えて、より感度のよいＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：巨大磁気抵抗）センサや、ＭＩ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ：磁気インピーダンス）効果を利用したＭＩセンサ、ホール効果を利用したホール素子などが採用されてもよい。また、スケール６０に向かい合うようにコイルを設け、このコイルを励磁することによってピストンロッド３０の変位を検出してもよい。この場合、励磁されたコイルのインピーダンスは、対向するスケール６０に応じて変化する。

スケール６０は、磁性体であるピストンロッド３０の外周に溝状に形成される非磁性体である。スケール６０は、ピストンロッド３０の外周面を局所加熱装置としてのレーザー装置によって照射されるレーザーにより溶融するとともにＮｉやＭｎを添加してオーステナイト化することによって形成される。

なお、ピストンロッド３０は、非磁性体からなるものであってもよく、この場合、スケール６０は、ピストンロッド３０をレーザー装置によって溶融するとともにＳｎ等を添加することにより磁性体として形成される。局所的に加熱する手段は、レーザーに限定されず、電子ビームや高周波誘導加熱，アーク放電など、局所的に加熱可能な手段であればどのような手段であってもよい。

スケール６０は、図２に拡大して示すように、ピストンロッド３０の進退方向に沿って所定の間隔Ｐで設けられる。スケール６０間の間隔Ｐは、スケール６０の幅Ｗの２倍に設定される。このため、スケール６０に対向して配置される磁気センサ５０の出力波形は、図２に示すように、スケール６０の中央に対向したときに最大値となる正弦波状となる。

スケール６０は、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０内に最も進入したときに磁気センサ５０と対向する最進入端と、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から最も退出したときに磁気センサ５０と対向する最退出端と、を含むストローク全体にわたって等間隔に配置される。

最進入端と最退出端とには、他のスケール６０よりも深さが深く形成された基準スケール６１が設けられる。基準スケール６１に磁気センサ５０が対向したときの磁気センサ５０の出力の変化は、他のスケール６０に対向したときよりも大きくなる。このような出力の変化の違いによって、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して最も進入または退出した位置（基準位置）にあることを判別することが可能である。なお、基準スケール６１が設けられる位置は、最進入端と最退出端とに限定されず、ストロークの中間点や使用頻度の高いストローク位置であってもよい。また、基準スケール６１は、単数であってもよいし、３つ以上設けられてもよい。

図３に示すように、演算装置７０は、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量である絶対位置を演算する演算部７１と、絶対的なストローク量を演算するにあたって基準となる基準位置を検出する基準位置検出部７２と、演算部７１で演算された結果や基準位置検出部７２で検出された基準位置等を記憶する記憶部７３と、演算部７１や基準位置検出部７２で必要とされる磁気センサ５０等の出力値が入力されるとともに演算部７１で演算された結果を外部に出力可能な入出力インターフェイス７５と、を有する。

基準位置検出部７２は、磁気センサ５０が基準スケール６１に対向したときの磁気センサ５０の出力の変化、具体的には出力信号の振幅の変化に基づいて、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して基準位置にあることを検出する。基準位置検出部７２において検出された基準位置は、記憶部に記憶されるとともに演算部７１へと出力される。

また、基準位置検出部７２は、オペレータによって入力される信号に基づいて基準位置を検出してもよい。具体的には、オペレータがシリンダ１０を最伸張操作または最収縮操作したときに、図示しない基準位置スイッチがオペレータによって操作されると、基準位置検出部７２は、基準位置スイッチからの信号に基づいてピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して基準位置にあることを検出する。

演算部７１は、磁気センサ５０の出力から演算されるストローク変化量を、基準位置検出部７２で検出された基準位置に対して、加算または減算することにより絶対的なストローク量を演算する。ストローク変化量は、磁気センサ５０から出力される正弦波に基づいて演算され、具体的には、基準位置が検出されてからカウントされる正弦波の数、ピストンロッド３０のストローク方向、及び、磁気センサ５０の出力値と、に基づいて演算される。

演算部７１で演算された絶対的なストローク量は、入出力インターフェイス７５を介して図示しないシリンダコントローラ等に出力され、シリンダ１０の伸縮量を制御するために用いられる。

記憶部７３には、基準位置検出部７２で検出された基準位置や演算部７１で演算された絶対的なストローク量が記憶されるとともに、演算部７１でストローク量を演算するために必要なプログラムやマップ等が記憶される。

上記構成のストローク検出装置１００では、電源が遮断され、再び電源が投入される際に、以下に示す方法によって、電源が再び投入されてからの絶対的なストローク量が検出される。

装置への電源の供給が遮断されると、演算部７１で演算された電源遮断時の絶対的なストローク量が記憶部７３に記憶される。ここで、電源遮断時の絶対的なストローク量とは、電源の供給が遮断されたことでシリンダ１０が伸縮作動を停止した状態におけるシリンダ１０のストローク量を意味する。

記憶部７３に記憶された絶対的なストローク量は、装置へ再び電源が供給された時に、基準位置として演算部７１に読み込まれる。つまり、電源が再び供給されてからの絶対的なストローク量は、記憶部７３に記憶された絶対的なストローク量、すなわち、電源遮断時に演算された絶対的なストローク量を基準位置として演算される。このように、電源が再び投入されてからの絶対的なストローク量は、電源遮断時に演算された絶対的なストローク量に対して、磁気センサ５０の出力値に基づくストローク変化量を加算または減算することにより演算される。なお、演算装置７０は、電源が遮断された後に記憶部７３への記憶を可能とするために、図示しない電源遮断遅延リレーを有する。

このように、ストローク検出装置１００によれば、電源が投入される度に、基準位置が検出されなくとも、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量を検出することができる。

上述のような絶対的なストローク量の検出は、装置への電源の供給が遮断された時の絶対的なストローク量と装置へ再び電源が供給された時の絶対的なストローク量とが同じである場合、すなわち、電源が遮断されている間にシリンダチューブ２０に対してピストンロッド３０が変位しない場合には可能である。しかしながら、装置への電源の供給が遮断されている間に、油漏れなどによりシリンダチューブ２０に対してピストンロッド３０が変位することによって、電源遮断時の絶対的なストローク量と電源再投入時の絶対的なストローク量との間に差が生じるおそれがある。

このため、ストローク検出装置１００の演算装置７０は、電源再投入時のシリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量を推定する推定部７４をさらに有する。

推定部７４は、記憶部７３に記憶された基準位置Ｂ、すなわち、電源遮断時に演算部７１で演算された絶対的なストローク量と、電源が再び投入された時の磁気センサ５０の出力値Ｖ１と、に基づいて電源再投入時の絶対的なストローク量を推定する。

電源が再び投入された時の磁気センサ５０の出力値Ｖ１からは、例えば、図２中に、第１推定基準位置Ｅ１及び第２推定基準位置Ｅ２として示されるように、記憶部７３に記憶された基準位置Ｂの近傍において複数の基準位置（電源が再び投入された時の絶対的なストローク量）が推定される。

推定部７４は、これら推定基準位置Ｅ１，Ｅ２のうち、記憶された基準位置Ｂの最も近くに位置する第１推定基準位置Ｅ１を電源再投入時の絶対的なストローク量として推定する。これは、装置への電源の供給が遮断された時の絶対的なストローク量に対して、装置へ再び電源が供給された時の絶対的なストローク量は、あまり変化しないことを前提としている。

推定部７４で推定された推定基準位置は、演算部７１に出力され、演算部では、この推定基準位置を基準位置として、電源が再び供給されてからの絶対的なストローク量が演算される。

このように、推定部７４を備えることによってストローク検出装置１００は、装置への電源の供給が遮断されている間にシリンダチューブ２０に対してピストンロッド３０が変位したとしても、電源が投入される度に、基準位置を検出することなく、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量を検出することができる。

次に、図４に示すフローチャートに基づいて、演算装置７０により絶対的なストローク量を演算する手順について説明する。

ステップＳ１０において、演算部７１は、装置への電源の供給の遮断を検知する。電源が遮断されることが検知されるとステップＳ１１に進み、電源遮断時における磁気センサ５０の出力値と、電源遮断時に演算部７１によって演算されたシリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量と、が記憶部７３に記憶される。

電源が遮断された後、ステップＳ１２において、演算部７１は、装置への電源の再供給を検知する。電源が再投入されたことが検知されるとステップＳ１３に進み、記憶部７３に記憶された電源遮断時に演算部７１によって演算された絶対的なストローク量が演算部７１と推定部７４とに読み込まれ、記憶部７３に記憶された電源遮断時における磁気センサ５０の出力値が演算部７１に読み込まれる。さらに、ステップＳ１４では、電源が再投入された時の磁気センサ５０の出力値が演算部７１と推定部７４とに読み込まれる。

続くステップＳ１５では、演算部７１において、電源遮断時における磁気センサ５０の出力値と電源再投入時における磁気センサ５０の出力値との比較が行われる。上述のように、電源が遮断されている間に、油漏れなどが生じ、シリンダチューブ２０に対してピストンロッド３０が変位するおそれがある。電源遮断時と電源再投入時とにおいて磁気センサ５０の出力値が同じであれば、変位が生じていないと推定される。

なお、厳密には、磁気センサ５０の出力値は正弦波状に変化するため、出力値が同じであってもストローク量が同じであるとは必ずしもいえない。しかしながら、変位したにも関わらず電源遮断時と電源再投入時との出力値が同じになる可能性よりも変位が生じなかったために電源遮断時と電源再投入時との出力値が同じになる可能性の方が高いことは明白である。このため、電源遮断時と電源再投入時とにおいて磁気センサ５０の出力値が同じであれば、変位が生じていないと推定される。

ステップＳ１５で、電源遮断時と電源再投入時とにおける磁気センサ５０の出力値が一致した場合にはステップＳ１６へ進み、一致しない場合にはステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１６では、ステップＳ１３で記憶部７３から読み込まれた電源遮断時の絶対的なストローク量に基づいて、演算部７１において、上述のように、電源が再投入されてからの絶対的なストローク量の演算が行われる。

一方、ステップＳ１７では、ステップＳ１３で記憶部７３から読み込まれた電源遮断時の絶対的なストローク量と、ステップＳ１４で読み込まれた電源が再投入された時の磁気センサ５０の出力値と、に基づいて、推定部７４において、上述のように、電源再投入時の絶対的なストローク量の推定が行われる。

続くステップＳ１８では、推定部７４で推定された電源再投入時の絶対的なストローク量に基づいて、演算部７１において、上述のように、電源が再投入されてからの絶対的なストローク量の演算が行われる。

ステップＳ１９では、ステップＳ１６またはステップＳ１８において、演算部７１によって、電源が再投入されてからの絶対的なストローク量の演算が行われている間に、基準位置検出部７２において基準位置が検出されたか否かが判定される。

基準位置検出部７２により基準位置が検出されると、ステップＳ２０に進み、基準位置検出部７２により検出された基準位置に基づいて、演算部７１において、上述のように、絶対的なストローク量の演算が行われる。このように、基準位置が検出された時点で演算部７１による絶対的なストローク量の演算は、記憶部７３から読み込まれた絶対的なストローク量や推定部７４で推定された絶対的なストローク量に基づく演算から、基準位置検出部７２により検出された基準位置に基づく演算へと移行される。

このように、演算部７１による絶対的なストローク量の演算は、基準位置が検出された時点で、より正確な絶対的なストローク量を演算することが可能な基準位置に基づく演算へと移行される。このため、ステップＳ１５において電源遮断時と電源再投入時とにおける磁気センサ５０の出力値が同じであれば変位が生じていないとする推定やステップＳ１７において推定部７４により行われた推定に誤りがあったとしても、基準位置検出部７２により基準位置が検出されれば、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量を正確に検出することができる。

以上の実施形態によれば、以下に示すような効果を奏する。

ストローク検出装置１００では、電源が遮断される時に演算部７１で演算された絶対的なストローク量が、電源再投入時に基準位置として演算部７１に読み込まれる。そして、電源が再投入されてからの絶対的なストローク量は、電源遮断時に演算された絶対的なストローク量に基づいて演算部７１により演算される。このように、ストローク検出装置１００では、電源が投入される度に、基準位置を検出することなく、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量を検出することができる。

次に、図５を参照して、本発明の実施形態に係るストローク検出装置１００の変形例について説明する。

上記実施形態では、磁気センサ５０の出力値の波形は正弦波状である。これに代えて、図５に示すように、磁気センサ５０の出力値の波形を鋸歯状の鋸波としてもよい。鋸波は、例えば、出力波形の位相が９０°差がある二つの磁気センサ５０から出力される正弦波をパルス幅変調処理することによって生成される。鋸波の生成方法は、これに限定されず、磁気センサ５０から出力される正弦波から鋸波が生成されればどのような方法であってもよく、また、磁気センサ５０の個数は、２個以外の複数であってもよいし単数であってもよい。

磁気センサ５０の出力値の波形を鋸歯状の鋸波とすることによって、例えば、電源再投入時の磁気センサ５０の出力値Ｖ１から推定される第１推定基準位置Ｅ１と第２推定基準位置Ｅ２との間隔は、磁気センサ５０の出力値の波形が正弦波状である場合と比較して拡がる。

具体的には、波形が鋸波の場合、記憶部７３に記憶された基準位置Ｂを中心とするスケール６０間の間隔Ｐの範囲内には、１つの推定基準位置Ｅ１のみが推定される。これに対して、波形が正弦波状の場合、図２に示すように、間隔Ｐの範囲内には、２つの推定基準位置Ｅ１，Ｅ２が推定される。このように、波形を鋸波とした場合の方が、記憶部７３に記憶された基準位置Ｂの最も近くに位置する推定基準位置が明確になるため、推定部７４による電源再投入時の絶対的なストローク量の推定精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

ストローク検出装置１００は、シリンダチューブ２０に対して進退自在に設けられるピストンロッド３０の表面に、ピストンロッド３０の進退方向に沿って所定の間隔で設けられる複数のスケール６０と、スケール６０に対向するようにシリンダチューブ２０に設けられ、スケール６０によって変化する磁界に応じた信号を出力する磁気センサ５０と、磁気センサ５０の出力値に基づいてシリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対位置を演算する演算部７１と、電源が遮断される時に、演算部７１で演算された電源遮断時の絶対位置を記憶する記憶部７３と、を備え、演算部７１は、電源が遮断された後、再び電源が投入された時に、記憶部７３に記憶された電源遮断時の絶対位置を読み込み、読み込まれた絶対位置と磁気センサ５０の出力値とに基づいて、電源が再び投入された後の絶対位置を演算することを特徴とする。

この構成では、電源が遮断される時に演算部７１で演算された絶対的なストローク量が、電源再投入時に基準位置として演算部７１に読み込まれる。そして、電源が再投入されてからの絶対的なストローク量は、電源遮断時に演算された絶対的なストローク量に基づいて演算部７１により演算される。このように、ストローク検出装置１００では、電源が投入される度に、基準位置を検出することなく、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量を検出することができる。

また、ストローク検出装置１００は、記憶部７３に記憶された絶対位置と電源が再び投入された時の磁気センサ５０の出力値とに基づいて、電源再投入時の絶対位置を推定する推定部７４をさらに備え、推定部７４は、磁気センサ５０の出力値から推定される複数の絶対位置のうち、記憶部７３に記憶された電源遮断時の絶対位置に最も近い絶対位置を電源再投入時の絶対位置として推定し、演算部７１は、電源遮断時の磁気センサ５０の出力値と電源再投入時の磁気センサ５０の出力値とが一致しない場合、推定部７４で推定された電源再投入時の絶対位置と磁気センサ５０の出力値とに基づいて、電源が再び投入された後の絶対位置を演算することを特徴とする。

この構成では、電源遮断時の磁気センサ５０の出力値と電源再投入時の磁気センサ５０の出力値とが一致しない場合、電源が再投入されてからの絶対的なストローク量は、推定部７４で推定された電源再投入時の絶対位置と磁気センサ５０の出力値とに基づいて、演算部７１により演算される。このように、電源再投入時の絶対的なストローク量を推定する推定部７４を備えることによって、ストローク検出装置１００は、装置への電源の供給が遮断されている間にシリンダチューブ２０に対してピストンロッド３０が変位したとしても、電源が投入される度に、基準位置を検出することなく、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量を検出することができる。

また、磁気センサ５０は複数設けられ、推定部７４は、複数の磁気センサ５０から出力される複数の正弦波を合成することによって生成される鋸波に基づいて、電源再投入時の絶対位置を推定することを特徴とする。

この構成では、電源再投入時の絶対的なストローク量は、鋸波とされた磁気センサ５０の出力値に基づいて推定される。磁気センサ５０の出力値の波形は鋸波である場合の方が、記憶部７３に記憶された基準位置Ｂの最も近くに位置する推定基準位置が明確になる。このため、推定部７４による電源再投入時の絶対的なストローク量の推定精度を向上させることができる。

また、ストローク検出装置１００は、磁気センサ５０の出力値またはオペレータの入力信号に基づいて基準位置を検出する基準位置検出部７２をさらに備え、演算部７１は、電源が遮断され、再び電源が投入された後に基準位置検出部７２で基準位置が検出された場合、基準位置検出部７２で検出された基準位置と磁気センサ５０の出力値とに基づいて、電源が再び投入された後の絶対位置を演算することを特徴とする。

この構成では、基準位置検出部７２により基準位置が検出された時点で演算部７１による絶対的なストローク量の演算は、基準位置に基づく演算へと移行される。このため、電源遮断時と電源再投入時とにおける磁気センサ５０の出力値が同じであれば変位が生じていないとする推定や推定部７４により行われた推定に誤りがあったとしても、演算部７１による絶対的なストローク量の演算は、基準位置が検出された時点で、より正確な絶対的なストローク量を演算することが可能な基準位置に基づく演算へと移行される。この結果、電源が投入される度に、基準位置を検出することなく、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量を検出することができるとともに、基準位置が検出された場合には、基準位置に基づいて正確な絶対的なストローク量を演算することができる。

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部を示したに過ぎず、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。

例えば、本実施形態では、スケール６０は、非磁性体または磁性体からなるものである。これに代えて、スケールは、ピストンロッド３０と誘電率が異なるものであってもよい。この場合、スケールを検出するセンサとしては、スケールに向かい合って設けられるコイルが用いられる。励磁されたコイルのインピーダンスは、対向するスケールの変位、すなわち、ピストンロッド３０のストロークに応じて変化する。

また、本実施形態では、スケール６０に対向して１つの磁気センサ５０が設けられる。これに代えて、スケール６０に対向して一対の磁気センサを設けてもよい。この場合、二つの磁気センサから出力される正弦波の間に位相差が生じるように各磁気センサを配置すれば、ピストンロッド３０の進退方向を容易に判別することができる。

１００・・・ストローク検出装置、１０・・・シリンダ、２０・・・シリンダチューブ、３０・・・ピストンロッド、５０・・・磁気センサ、６０・・・スケール、７０・・・演算装置、７１・・・演算部、７２・・・基準位置検出部、７３・・・記憶部、７４・・・推定部、Ｗ・・・スケール６０の幅、Ｐ・・・スケール６０間の間隔、Ｂ・・・記憶部７３に記憶された基準位置、Ｖ１・・・電源再投入時の磁気センサ５０の出力値、Ｅ１・・・第１推定基準位置、Ｅ２・・・第２推定基準位置

Claims (4)

1. 第１部材に対して進退自在に設けられる第２部材の表面に、前記第２部材の進退方向に沿って所定の間隔で設けられる複数のスケールと、
   前記スケールに対向するように前記第１部材に設けられ、前記スケールによって変化する磁界に応じた信号を出力する検出素子と、
   前記検出素子の出力値に基づいて前記第１部材に対する前記第２部材の絶対位置を演算する演算部と、
   電源が遮断される時に、前記演算部で演算された電源遮断時の絶対位置を記憶する記憶部と、を備え、
   前記演算部は、電源が遮断された後、再び電源が投入された時に、前記絶対位置と前記検出素子の出力値とに基づいて、電源が再び投入された後の絶対位置を演算することを特徴とするストローク検出装置。
2. 前記記憶部に記憶された前記絶対位置と電源が再び投入された時の前記検出素子の出力値とに基づいて、電源再投入時の絶対位置を推定する推定部をさらに備え、
   前記推定部は、前記検出素子の出力値から推定される複数の絶対位置のうち、前記記憶部に記憶された電源遮断時の前記絶対位置に最も近い絶対位置を電源再投入時の絶対位置として推定し、
   前記演算部は、電源遮断時の前記検出素子の出力値と電源再投入時の前記検出素子の出力値とが一致しない場合、前記推定部で推定された電源再投入時の前記絶対位置と前記検出素子の出力値とに基づいて、電源が再び投入された後の絶対位置を演算することを特徴とする請求項１に記載のストローク検出装置。
3. 前記推定部は、前記検出素子の出力波形から生成される鋸波に基づいて、電源再投入時の絶対位置を推定することを特徴とする請求項２に記載のストローク検出装置。
4. 前記検出素子の出力値または外部からの入力信号に基づいて基準位置を検出する基準位置検出部をさらに備え、
   前記演算部は、電源が遮断され、再び電源が投入された後に前記基準位置検出部で基準位置が検出された場合、前記基準位置検出部で検出された前記基準位置と前記検出素子の出力値とに基づいて、電源が再び投入された後の絶対位置を演算することを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のストローク検出装置。

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