JP4628815B2 - シリンダの位置計測装置 - Google Patents
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Description
シリンダチューブ(250)内部を直動する直動部材(201、202)の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材のストローク位置を検出するストローク位置センサ(100)と、
前記直動部材(201)に設けられた検出媒体(350)と、
前記シリンダチューブ(250)の外側に、前記直動部材(201、202)の原点位置に対応して設けられ、前記検出媒体(350)からの距離に応じて変化する物理量を検出するリセットセンサ(301、302)と、
前記ストローク位置センサ(100)で検出されるストローク位置と、前記リセットセンサ(301、302)で検出される物理量との対応関係を求め、
前記対応関係に基づいて、前記直動部材が原点位置に達したときの検出ストローク位置を求め、この検出ストローク位置を、原点位置にリセットする演算処理手段(400)と
を備えたことを特徴とする。
前記演算処理手段(400)は、
前記直動部材(201、202)が少なくとも2回ストロークしたときの両対応関係を求め、両対応関係のずれ量に基づいて、前記直動部材が原点位置に達したときの検出ストローク位置を求め、この検出ストローク位置を、原点位置にリセットするものであることを特徴とする。
シリンダチューブ(250)内部を直動する直動部材(201、202)の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材(201)に設けられた検出媒体(350)と、
前記シリンダチューブ(250)の外側の既知の特定位置に設けられ、前記検出媒体(350)で生成され前記直動部材(201)の位置に応じて変化する物理量を検出するセンサ(301、302)と、
前記直動部材(201、202)が前記特定位置を通過するときの移動速度に基づいて、前記センサ(301、302)で検出される物理量を補正する演算処理手段(400)と
を備えたことを特徴とする。
前記演算処理手段(400)は、
前記直動部材(201、202)が前記原点位置を通過するときの移動速度に基づいて、前記直動部材が原点位置に達したときの検出ストローク位置を補正することを特徴とする。
前記リセットセンサ(301、302)は、
前記シリンダチューブ(250)の外側に、前記直動部材(201、202)の直動方向に沿って所定距離離間されて設けられた2つのリセットセンサ(301、302)であって、これら2つのリセットセンサ(301、302)は、極性が異なる検出信号を出力するものであり、
前記演算処理手段(400)は、
前記2つのリセットセンサ(301、302)の検出信号を合成した信号に基づいて演算処理を行うことを特徴とする。
シリンダチューブ(250)内部を直動する直動部材(201、202)の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材(201)に設けられた検出媒体(350)と、
前記シリンダチューブ(250)の外側の既知の特定位置に設けられ、前記検出媒体(350)で生成され前記直動部材(201)の位置に応じて変化する磁力を検出するセンサ(301、302)と、
磁力が前記シリンダチューブ(250)内部を通過するときの遅れを補償して、前記センサ(301、302)で検出される位置を補正する演算処理手段(400)と
を備えたことを特徴とする。
図2は、磁力センサ301、302と、ひさし310と、バンド320の構成の詳細を示している。
同図2に示すように、磁石350は、ピストン201のシリンダヘッド側油室204Hに臨む面に、ホルダリング351によって固定されている。
上述した第1実施例では、バンド320によって、磁力センサ301、302をシリンダチューブ250の外周に固定するようにしているが、磁力センサ301、302の固定方法は任意である。また、第1実施例では、磁力センサ300を2個設けるようにしているが、磁力センサ300は、1個の磁力センサ301だけであってもよい。
上述した第1実施例、第2実施例では、ひさし310を、磁力センサ301の上面300Tの全体を覆う形状、大きさとしているが、必ずしも上面300Tの全体を覆う必要はない。
上述した第1実施例〜第3実施例では、磁力センサ301(302)をひさし310を介してシリンダチューブ250の外周に固定する構造としているが、ひさし310を介することなく、バンド320に磁力センサ301(302)を直接、装着することで、シリンダチューブ250の外周に固定してもよい。
つぎに、演算処理部400で行われる演算処理について説明する。
す時間tと磁力(電圧値)Vnの対応関係から、カーブの真の頂点(ピーク)を、ノイズ等と区別して正確に求めることは難しい。
つぎに、平均位置ずれSと、仮のピーク位置Imとを用いて、下記(3)式のごとく、ピストン201が原点位置Ipに達したときの計測ストローク位置Ip、つまり対応関係500のピーク位置Ipを算出する。
つぎに、このようにして求められたピーク位置Ip(回転センサ100の検出結果から得られる計算上の原点位置)を、真の原点位置I0にリセットする(ステップ1006)。
上述した第5実施例では、前回の1ストロークのデータのモデル600を用いて、対応関係500のピーク位置Ipを求めるようにしているが、対応関係500に近似する連続曲線510を求め、この連続曲線510から、対応関係500のピーク位置Ipを求めてもよい。
特許文献3では、2つの磁力センサが所定の時間差をおいて所定の検出信号レベル(しきい値)以上になったときに、ピストンが特定の位置にあると判断し、そうでない場合はノイズであると判断している。この発明は、図13(a)に示すように、一方の磁力センサがオンとなった時刻から他方の磁力センサがオンとなる時刻までの時間幅が一定であることを前提としている。
(ステップ1103)
つぎに、図17(e)、(f)に示すように、拡大された対応関係500′を、しきい値Q1、Q2によって、2つの部分500a′、500b′に分割する。一方の部分500a′は、一方の磁力センサ301の検出波形301aに対応する部分であり、他方の部分500b′は、他方の磁力センサ302の検出波形302aに対応する部分である(ステップ1105)。
ところで、シリンダチューブ250内部の磁石350で発生した磁気がシリンダチューブ250を伝達するときに磁気伝達遅れが発生する。この磁気伝達の遅れの時間は、シリンダチューブ250の比透磁率と比誘電率により定まり一定となる。したがって磁石350とともに直動するピストン201、ロッド202が高速で移動している場合と低速で移動している場合とでは、同じストローク位置における磁力センサ301、302の検出電圧レベルが異なることになる。
このようにして、シリンダチューブ250内部のピストン201の移動速度如何にかかわらず、正確に補正ピーク位置Ip′が求められ、この補正ピーク位置Ip′に基づいて、原点位置へのリセットが高精度に行われる。
上記(6)式において、Tdは、シリンダチューブ250内部の磁石350で発生した磁気がシリンダチューブ250を伝達するときに磁気伝達遅れの時間であり、シリンダチューブ250の材質等によって一義的に定まる既知の値である。
Claims (5)
- シリンダチューブ(250)内部を直動する直動部材(201、202)の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材のストローク位置を検出するストローク位置センサ(100)と、
前記直動部材(201)に設けられた検出媒体(350)と、
前記シリンダチューブ(250)の外側に、前記直動部材(201、202)の原点位置に対応して設けられ、前記検出媒体(350)からの距離に応じて検出レベルが変化する検出信号を出力するセンサであって、前記直動部材(201、202)が前記原点位置に達したときに検出レベルがピーク値となる検出信号を出力するリセットセンサ(301、302)と、
横軸および縦軸のうち一方の軸を前記ストローク位置センサ(100)で検出されるストローク位置とし、他方の軸を前記リセットセンサ(301、302)から出力される検出信号として、両者の対応関係を示すカーブを求め、
前記カーブの頂点に対応する検出ストローク位置を、前記原点位置にリセットする演算処理手段(400)と
を備えたことを特徴とするシリンダの位置計測装置。 - 前記演算処理手段(400)は、
前記直動部材(201、202)を2回ストロークさせて、前記対応関係を示す2つのカーブを求め、当該2つのカーブのずれ量に基づいて、前記カーブの頂点に対応する検出ストローク位置を求め、この検出ストローク位置を、原点位置にリセットするものであることを特徴とする請求項1記載のシリンダの位置計測装置。 - 前記演算処理手段(400)は、前記直動部材(201、202)が前記原点位置を通過するときの移動速度の各大きさ毎に、移動速度と、前記原点位置の補正量との対応関係を予め求めておき、
前記直動部材(201、202)が前記リセットセンサ(301、302)を通過するときの実際の移動速度を計測し、計測した実際の移動速度に対応する前記原点位置の補正量を前記対応関係から求め、
この求められた前記原点位置の補正量によって、前記カーブの頂点に対応する検出ストローク位置を補正することを特徴とする請求項1または2記載のシリンダの位置計測装置。 - 前記リセットセンサ(301、302)は、
前記シリンダチューブ(250)の外側に、前記直動部材(201、202)の直動方向に沿って所定距離離間されて設けられた2つのリセットセンサ(301、302)であって、これら2つのリセットセンサ(301、302)は、極性が異なる検出信号を出力するものであり、
前記演算処理手段(400)は、
前記2つのリセットセンサ(301、302)の検出信号を合成した信号に基づいて演算処理を行うことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のシリンダの位置計測装置。 - シリンダチューブ(250)内部を直動する直動部材(201、202)の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材(201)に設けられた検出媒体(350)と、
前記シリンダチューブ(250)の外側の既知の特定位置に設けられ、前記検出媒体(350)からの距離に応じて変化する磁力を、前記直動部材(201、202)の位置として検出するセンサ(301、302)と、
磁力が前記シリンダチューブ(250)内部を通過するときの遅れを補償して、前記センサ(301、302)で検出される位置を補正する演算処理手段(400)と
を備えたことを特徴とするシリンダの位置計測装置。
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