(57)【要約】【課題】シリンダ内の油の高い圧力がかかる場合であっても、シリンダのストローク量を精度高く計測すること。【解決手段】ピストン２０１のストローク量を検出するストローク量センサ１００と、ピストン２０１に設けられ、ピストン２０１の直動方向に沿って配置された磁力安定化磁石３６０及びリセット用磁石３５０と、リセット用磁石３５０からの磁力を検出する第２磁力センサ３０２と、ピストン２０１の移動に伴って第２磁力センサ３０２が検出する波形の２番目以降のピーク位置をもとにストローク量の原点位置をリセットする演算処理部４００と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブ内部を直動する直動部材の位置を計測するシリンダ位置計測装置であって、
前記直動部材のストローク量を検出するストローク量センサと、
前記直動部材に設けられ、前記直動部材の直動方向に沿って配置された複数の磁石と、
前記シリンダチューブの外部に設けられた磁力センサと、
前記直動部材の移動に伴って前記磁力センサが検出する波形の２番目以降のピーク位置をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットする演算処理部と、
を備えたことを特徴とするシリンダ位置計測装置。
【請求項２】
前記複数の磁石は、２つであり、各磁石は、極性が互いに反対となるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ位置計測装置。
【請求項３】
２つの磁石は、ピストンのシリンダヘッド側に配置されることを特徴とする請求項２に記載のシリンダ位置計測装置。
【請求項４】
２つの磁石のうち１つは、ピストンのシリンダヘッド側に配置され、他の１つは、ピストンのシリンダボトム側に配置されることを特徴とする請求項２に記載のシリンダ位置計測装置。
【請求項５】
前記直動部材の移動速度と前記磁力センサで検出される波形のピーク位置からのずれ量である速度補正量との関係を示す速度補正テーブルを備え、
前記演算処理部は、前記ストローク量の変化をもとに前記直動部材の移動速度を求め、この移動速度と前記速度補正テーブルとをもとに前記磁力センサが検出する波形の２番目以降のピーク位置における前記速度補正量を求め、前記磁力センサが検出する波形の２番目以降のピーク位置を示す前記ストローク量に前記速度補正量を加えて補正した補正ストローク量を求め、該補正ストローク量をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のシリンダ位置計測装置。
【請求項６】
シリンダチューブ内部を直動する直動部材のストローク量を検出するストローク量センサと、
前記直動部材に設けられ、前記直動部材の直動方向に沿って配置された複数の磁石と、
前記シリンダチューブの外部に設けられた磁力センサと、
を有し、前記直動部材の位置を計測するシリンダ位置計測方法であって、
前記直動部材の移動に伴って前記磁力センサが検出する波形の２番目以降のピーク位置をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットすることを含むことを特徴とするシリンダ位置計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリンダチューブ内部を直動する直動部材の位置を計測するシリンダ位置計測装置及びシリンダ位置計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧シリンダ等のシリンダチューブの内部をロッドとともに直動するピストンに永久磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外部に磁力センサを設け、磁力センサを通過する磁力を検出することによって、シリンダのピストンの位置を計測するものがある。
【０００３】
例えば、シリンダヘッドに、ロッドの直動量を回転量として検出するロータリエンコーダを設けるとともに、シリンダチューブの途中にあってチューブ外周面にリセット用磁力センサを設け、このリセット用磁力センサで、チューブ内部を直動するピストンに固定された磁石で発生した磁力を検出して、その磁力がピーク値に達したときに、ロータリエンコーダの検出値から得られる計測位置を原点位置にリセットするものがある。
【０００４】
ここで、油圧シリンダのチューブは磁性材料で構成されているため、チューブ内部で発生した磁気がチューブを介してチューブ外部の磁力センサに到達するまでに一定の時間遅れ（伝達遅れ）がある。一方、シリンダチューブ内部のピストンが移動する速度は一定ではなく、このため磁力センサ（リセットセンサ）で検出される磁力がピークに達した時に演算処理によって得られるストローク量は、ピストン移動速度によっては真のストローク量（原点位置）からずれたものとなる。
【０００５】
このため、特許文献１では、ピストンのリセットセンサ直下の通過速度と原点位置からの位置ずれ量（ピーク位置補正量）との対応関係を事前に取得してテーブル形式で記憶しておき、各ストローク時にリセットセンサ直下の通過速度を検出し原点位置を補正するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２６９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１では、ピストン移動速度の影響を排除してストローク量を計測できるようになったが、油圧シリンダでは、２００〜４００ｋｇ／ｃｍ２の高い圧力がかかる場合が有り、これによって磁化されたチューブに大きな歪が発生して、その表面磁力が低下し、リセットセンサで検出される磁力波形のピーク位置も変化し、検出精度が低下する場合があった。
【０００８】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シリンダ内の油の高い圧力がかかる場合であっても、シリンダのストローク量を精度高く計測することができるシリンダ位置計測装置及びシリンダ位置計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるシリンダ位置計測装置は、シリンダチューブ内部を直動する直動部材の位置を計測するシリンダ位置計測装置であって、前記直動部材のストローク量を検出するストローク量センサと、前記直動部材に設けられ、前記直動部材の直動方向に沿って配置された複数の磁石と、前記シリンダチューブの外部に設けられた磁力センサと、前記直動部材の移動に伴って前記磁力センサが検出する波形の２番目以降のピーク位置をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットする演算処理部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかるシリンダ位置計測装置は、上記の発明において、前記複数の磁石は、２つであり、各磁石は、極性が互いに反対となるように配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明にかかるシリンダ位置計測装置は、上記の発明において、２つの磁石は、ピストンのシリンダヘッド側に配置されることを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかるシリンダ位置計測装置は、上記の発明において、２つの磁石のうち１つは、ピストンのシリンダヘッド側に配置され、他の１つは、ピストンのシリンダボトム側に配置されることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかるシリンダ位置計測装置は、上記の発明において、前記直動部材の移動速度と前記磁力センサで検出される波形のピーク位置からのずれ量である速度補正量との関係を示す速度補正テーブルを備え、前記演算処理部は、前記ストローク量の変化をもとに前記直動部材の移動速度を求め、この移動速度と前記速度補正テーブルとをもとに前記磁力センサが検出する波形の２番目以降のピーク位置における前記速度補正量を求め、前記磁力センサが検出する波形の２番目以降のピーク位置を示す前記ストローク量に前記速度補正量を加えて補正した補正ストローク量を求め、該補正ストローク量をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットすることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかるシリンダ位置計測方法は、シリンダチューブ内部を直動する直動部材のストローク量を検出するストローク量センサと、前記直動部材に設けられ、前記直動部材の直動方向に沿って配置された複数の磁石と、前記シリンダチューブの外部に設けられた磁力センサと、を有し、前記直動部材の位置を計測するシリンダ位置計測方法であって、前記直動部材の移動に伴って前記磁力センサが検出する波形の２番目以降のピーク位置をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットすることを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、シリンダチューブ内部を直動する直動部材に設けられ、前記直動部材の直動方向に沿って配置された複数の磁石と、前記シリンダチューブの外部に設けられた磁力センサとを備え、演算処理部が、前記直動部材の移動に伴って前記磁力センサが検出する波形の２番目以降のピーク位置をもとに、ストローク量センサが検出するストローク量の原点位置をリセットするようにし、シリンダ内の油の高い圧力がかかる場合であっても、最初に磁力センサを通過する磁石によってシリンダチューブの磁化状態を安定化するため、磁力センサが検出する波形のピーク位置がずれなくなり、圧力補正なしにストローク量のリセット処理を行うことができるため、シリンダのストローク量を精度高く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、この発明の実施の形態であるシリンダの構成を示す横断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３−１】図３−１は、図１に示したシリンダチューブの横断面図の拡大図である。
【図３−２】図３−２は、図３−１のＡ矢視図である。
【図３−３】図３−３は、図３−１のＺ矢視図である。
【図３−４】図３−４は、第１磁力センサ及び第２磁力センサの各面を定義する図である。
【図４】図４は、シリンダチューブの磁化状態の磁力安定化を説明する説明図である。
【図５−１】図５−１は、磁石が第２磁力センサ近傍のときの磁力線の状態を示す図である。
【図５−２】図５−２は、磁石が第１磁力センサと第２磁力センサとの中間位置にあるときの磁力線の状態を示す図である。
【図５−３】図５−３は、磁石が第１磁力センサ近傍のときの磁力線の状態を示す図である。
【図６】図６は、第１磁力センサ及び第２磁力センサの検出出力のストローク量依存性と速度変化に伴う波形変動を示す図である。
【図７】図７は、第１磁力センサ及び第２磁力センサの検出出力のストローク量依存性と圧力変化に伴う波形変動を示す図である。
【図８】図８は、速度補正テーブルの内容を示す図である。
【図９】図９は、演算処理部の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、演算処理部によるリセット処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第２磁力センサが検出する波形の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、変形例にかかる磁力安定化磁石とリセット用磁石の配置構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。
【００１８】
（シリンダの構造）
図１は、この発明の実施の形態であるシリンダの構成を示す縦断面図である。図１に示すように、シリンダ２００のシリンダチューブ２５０には、ピストン２０１が摺動自在に設けられている。ピストン２０１には、ロッド２０２が取り付けられている。なお、直動部材は、ピストン２０１及びロッド２０２からなる。ロッド２０２は、シリンダヘッド２０３に摺動自在に設けられている。シリンダヘッド２０３とピストン２０１とシリンダ２００内壁とによって画成された室が、シリンダヘッド側油室２０４Ｈを構成する。ピストン２０１を介してシリンダヘッド側油室２０４Ｈとは反対側の油室がシリンダボトム側油室２０４Ｂを構成している。
【００１９】
シリンダヘッド２０３には、ロッド２０２との隙間を密封し、塵埃等のコンタミがシリンダヘッド側油室２０４Ｈに入り込まないようにするロッドシール２０５ａ、ダストシール２０５ｂが設けられている。
【００２０】
シリンダチューブ２５０には、油圧ポート２０６Ｈ、２０６Ｂが形成されている。油圧ポート２０６Ｈを介して、シリンダヘッド側油室２０４Ｈに圧油が供給され、またはシリンダヘッド側油室２０４Ｈを介して圧油が排出される。あるいは、油圧ポート２０６Ｂを介して、シリンダボトム側油室２０４Ｂに圧油が供給され、またはシリンダボトム側油室２０４Ｂから油圧ポート２０６Ｂを介して圧油が排出される。
【００２１】
シリンダヘッド側油室２０４Ｈに圧油が供給され、シリンダボトム側油室２０４Ｂから圧油が排出されることによって、ロッド２０２が縮退し、あるいは、シリンダヘッド側油室２０４Ｈから圧油が排出され、シリンダボトム側油室２０４Ｂに圧油が供給されることによって、ロッド２０２が伸張する。これによって、ロッド２０２は、図１の左右方向に直動する。
【００２２】
シリンダヘッド側油室２０４Ｈの外部にあって、シリンダヘッド２０３に密接した位置に、ストローク量センサ１００を覆い、内部に収容するケース２０７が形成される。ケース２０７は、シリンダヘッド２０３にボルト等によって締結等されて、シリンダヘッド２０３に固定される。すなわち、ケース２０７は、シリンダチューブ２５０に簡易に取り付け、取り外しを行うことができる。
【００２３】
ストローク量センサ１００を構成する回転ローラ１１０は、その表面がロッド２０２の表面に接触し、ロッド２０２の直動に応じて回転自在に設けられる。すなわち、回転ローラ１１０によって、ロッド２０２の直線運動が回転運動に変換される。
【００２４】
回転ローラ１１０は、その回転中心軸１１０ｃが、ロッド２０２の直動方向に対して、直交するように配置される。ケース２０７には、ロッド２０２との隙間を密封し、塵埃等のコンタミが回転ローラ１１０とロッド２０２との間に入り込まないようにするダストシール２０８が設けられている。これにより、回転ローラ１１０とロッド２０２との間に塵埃等が入り込んで、回転ローラ１１０が動作不良となるような事態を回避することができる。すなわち、ストローク量センサ１００は、ケース２０７に設けられたダストシール２０８と、シリンダヘッド２０３に設けられたダストシール２０５ｂとによる防塵構造が形成されている。
【００２５】
ストローク量センサ１００は、回転ローラ１１０と、回転ローラ１１０の回転量を検出する図示しない回転センサ部と、この回転量をシリンダ２００のロッド２０２のストローク量に変換するストローク量変換部とを有する。このストローク量変換部で変換されたストローク量を示す信号は、演算処理部４００に送られる。
【００２６】
ストローク量センサ１００の回転ローラ１１０とロッド２０２との間では、滑り（スリップ）が発生することは避けられず、この滑りによってストローク量センサ１００の検出結果から得られるロッド２０２の計測位置と、ロッド２０２の実際の位置との間には、誤差（滑りによる累積誤差）が生じる。そこで、このストローク量センサ１００の検出結果から得られる計測位置を、原点位置（基準位置）にリセットするために、シリンダチューブ２５０の外部には、リセットセンサとしての磁力センサ３００が設けられる。
【００２７】
ピストン２０１には、磁力線を生成する磁力安定化磁石３６０及びリセット用磁石３５０の２つの磁石が設けられている。磁力安定化磁石３６０及びリセット用磁石３５０は、ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向に沿ってＳ極、Ｎ極がそれぞれ反対の極性で配置されるように、ピストン２０１のシリンダヘッド側に設けられる。なお、磁力安定化磁石３６０及びリセット用磁石３５０は、ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向に対して垂直な方向に沿って、Ｓ極、Ｎ極がそれぞれ反対の極性で配置されるように、ピストン２０１に設けてもよい。
【００２８】
磁力センサ３００は、ピストン２０１の直動方向に沿って所定距離、離間されて配置された２個の磁力センサ（第１磁力センサ３０１、第２磁力センサ３０２）からなる。第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２は、リセット用磁石３５０で生成された磁力線を透過して、磁力（磁束密度）を検出し、磁力に応じた電気信号（電圧）を出力する。第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２は、既知の原点位置に設けられている。この実施の形態では、第２磁力センサ３０２の検出結果に基づいて、ストローク量センサ１００の検出結果から得られるストローク量が、原点位置（基準位置）にリセットされる。
【００２９】
なお、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２の検出位置に基づいて、ピストン２０１、ロッド２０２の絶対移動距離を計測することができる。例えば、ストローク量センサ１００の回転ローラ１１０の経年変化によって消耗すると、ストローク量センサ１００の検出回転量から得られるロッド２０２のストローク量は、実際のロッド２０２のストローク量よりも小さくなるが、ピストン２０１が第１磁力センサ３０１、第２磁力センサ３０２間を移動したときにストローク量センサ１００の検出回転量から得られるストローク量Ｌ´と、実際の２個の第１磁力センサ３０１、第２磁力センサ３０２間の距離Ｌとの比率Ｌ／Ｌ´に基づいて、ストローク量センサ１００の検出回転量から得られるストローク量を補正することができる。この意味で、２つの磁力センサである第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２を設けることが好ましい。
【００３０】
また、第１磁力センサ３０１、第２磁力センサ３０２としては、例えば、ホールＩＣが用いられる。
【００３１】
第１磁力センサ３０１、第２磁力センサ３０２は、ひさし３１０に装着されている。ひさし３１０は、バンド３２０に装着されている。バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に固定される。バンド３２０は、磁性材料によって構成されている。バンド３２０の材料としては、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
【００３２】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、シリンダチューブ２５０の縦断面図を示している。バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に圧接されて固定される。バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外径に応じた断面半円弧状のバンド部材３２０Ａ、３２０Ｂからなる。バンド部材３２０Ａとバンド部材３２０Ｂとは、ボルト３２１によって締結され、この締結によってシリンダチューブ２５０の外周に圧接される。一方のバンド部材３２０Ａには、ひさし３１０が装着されている。このため、シリンダチューブ２５０にネジ穴を形成したり、シリンダチューブ２５０の外周を溶接するなどの加工、処理を施すことなく、シリンダチューブ２５０の外周に、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２を固定することができる。また、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施す必要がないため、シリンダチューブ２５０の厚さを、最低限の厚さに維持することができる。
【００３３】
また、バンド３２０のシリンダチューブ２５０への固定位置の変更が容易かつ簡単に行え、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２を、シリンダチューブ２５０の長手方向（ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向）の任意の位置に、容易かつ簡単に装着することができる。
【００３４】
なお、演算処理部４００には、ストローク量センサ１００からストローク量Ｓｄ、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２が検出した磁力を示す電圧値Ｖ１，Ｖ２が入力される。ただし、ストローク量Ｓｄのリセット処理には、第１磁力センサ３０１からの電圧値Ｖ１は必須でない。
【００３５】
（集磁構造）
図３−１〜図３−４は、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２とひさし３１０の構造を示す図である。図３−１は、図１に示したシリンダチューブ２５０の横断面図を拡大して示している。図３−２は、図３−１のＡ矢視図である。図３−３は、図３−１のＺ矢視図である。また、図３−４は、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２の各面を定義する図である。
【００３６】
第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２は、直方体形状の部材であり、底面３００Ｂ、上面３００Ｔ、前面３００Ｆ、左側面３００Ｌ、右側面３００Ｒ、後面３００Ｇを有している。一方、リセット用磁石３５０は、ピストン２０１のシリンダヘッド２０３側の端面に、ホルダリング３５１によって固定されている。また、磁力安定化磁石３６０は、リセット用磁石３５０に隣接して、スペーサリング３７０を介し、ホルダリング３６１によって固定されている。リセット用磁石３５０の極性は、例えば、直動方向（図上右に向かう方向）に対し、順次、Ｓ極、Ｎ極となるように配置される。また、磁力安定化磁石３６０の極性は、リセット用磁石３５０の極性とは反対で、例えば、直動方向に対し、順次、Ｎ極、Ｓ極となるように配置される。
【００３７】
ホルダリング３５１、リセット用磁石３５０、スペーサリング３７０、磁力安定化磁石３６０、ホルダリング３６１をピストン２０１に共締めすることで、リセット用磁石３５０及び磁力安定化磁石３６０がピストン２０１に固定される。
【００３８】
ひさし３１０は、磁性材料で構成されており、第１磁力センサ３０１、第２磁力センサ３０２の上面３００Ｔ、後面３００Ｇを覆うように配置されている。ひさし３１０は、炭素鋼、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
【００３９】
ひさし３１０と、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２との配置は、図３−１において図中、左右対称な位置関係にあるため、一方の第１磁力センサ３０１を代表して説明する。
【００４０】
ひさし３１０のバンド固定面３１０Ａは、バンド部材３２０Ａに固定される。ひさし３１０のチューブ接着面３１０Ｂは、シリンダチューブ２５０の外周面に密着される。
【００４１】
第１磁力センサ３０１は、モールド材３０３に囲まれるようにモールド材３０３と一体形成されている。第１磁力センサ３０１を含むモールド材３０３は、第１磁力センサ３０１の上面３００Ｔ、後面３００Ｇ側が、ひさし３１０の上面固定面３１０Ｔ、後面固定面３１０Ｒにそれぞれ固定されている。また、第１磁力センサ３０１の底面３００Ｂ側がシリンダチューブ２５０の外周面に密着されている。第１磁力センサ３０１の前面３００Ｆ、左右側面３００Ｌ，３００Ｒ側には、真ちゅう製の板材３１１が設けられている。
【００４２】
すなわち、シリンダチューブ２５０の外周面に、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２の底面３００Ｂを配置して、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２を、ひさし３１０によって覆うようにしたため、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側に関しては、磁性材料（ひさし３１０）が配置されるが、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２の前面３００Ｆ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側に関しては、磁性材料は配置されず、磁性材料から開放された構造となっている。
【００４３】
ひさし３１０には、端子３１２を備えた端子台３１３が内蔵されている。また、ひさし３１０には、図示しないハーネスが挿通される穴であって、端子３１２に連通する挿通穴３１４が形成されている。第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２と、端子３１２とは、図示しない電気信号線によって接続される。端子３１２には、ひさし３１０の外部から、挿通穴３１４を介して、ハーネスが接続される。このハーネスは、演算処理部４００に接続される。
【００４４】
ひさし３１０があることによって、リセット用磁石３５０のＮ極を起点として磁力線は、シリンダチューブ２５０、第１磁力センサ３０１あるいは第２磁力センサ３０２、ひさし３１０を透過し、第２磁力センサ３０２あるいは第１磁力センサ３０１を介して、リセット用磁石３５０のＳ極に戻る経路を生成する。
【００４５】
一方、バンド３２０は、磁性材料で構成されているため、シリンダチューブ２５０の外周方向の磁力線の経路となり、磁力線は、バンド３２０を透過して、シリンダチューブ２５０の外周方向の１点箇所に設けられた第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２に集中的に集められる。
【００４６】
すなわち、ひさし３１０及びバンド３２０によって、リセット用磁石３５０が発生した磁力が第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２に集中的に集まる集磁構造を形成しているので、磁力を確実に検出することができる。この結果、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２の検出結果に基づくロッド２０２の位置計測精度を高めることができる。
【００４７】
（磁力安定化磁石３６０の機能）
磁力安定化磁石３６０は、直動方向に対し、リセット用磁石３５０よりもシリンダヘッド２０３側に配置されている。これは、磁力安定化磁石３６０は、ピストン２０１がシリンダヘッド２０３側に移動するときに、ストローク量のリセット処理を行う場合を想定しているからである。ピストン２０１がシリンダボトム側に移動するときに、ストローク量のリセット処理を行う場合には、磁力安定化磁石３６０は、リセット用磁石として機能し、リセット用磁石３５０は、磁力安定化磁石として機能する。
【００４８】
磁力安定化磁石３６０は、リセット用磁石３５０が第２磁力センサ３０２の位置を通過する前に通過し、シリンダチューブ２５０の磁化状態がどのような状態であっても磁力安定化磁石３６０によって一定の磁化状態となるようにしている。したがって、リセット用磁石３５０が第２磁力センサ３０２を通過するときは、常に一定の磁化状態で磁力が検出されるため、磁化状態の変動に伴うストローク量の補正を行う必要がなく、精度の高いストローク量の計測を行うことができる。
【００４９】
すなわち、図４（ａ）に示したシリンダチューブ２５０の磁化状態で、シリンダチューブ２５０に圧力がかかった場合、図４（ｂ）に示すように、シリンダチューブ２５０は加圧によって磁化状態が変動し、第２磁力センサ３０２が検出する波形が変動し、ストローク量に対応するピーク値位置の位置ずれが発生する。この磁化状態は、圧力を除去しても元には戻らない。しかし、この実施の形態では、リセット用磁石３５０が第２磁力センサ３０２を通過する前に、磁力安定化磁石３６０によってシリンダチューブ２５０の磁化状態を加圧前の状態に戻すため、圧力変動に伴うストローク量の補正を行う必要がない。
【００５０】
（第１磁力センサ及び第２磁力センサの出力波形）
図５−１〜図５−３は、ピストン２０１に取り付けられたリセット用磁石３５０が第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２を通過する際の磁力線の状態を示す図である。図５−１に示すように、リセット用磁石３５０が第２磁力センサ３０２に近づいた場合、磁力線は、第１磁力センサ３０１、ひさし３１０、第２磁力センサ３０２の順に通過する。
【００５１】
その後、図５−２に示すように、リセット用磁石３５０が第１磁力センサ３０１と第２磁力センサ３０２との中間位置に到達すると、磁力線は、第２磁力センサ３０２、ひさし３１０、第１磁力センサの順に通過する。すなわち、図５−１の場合に比べて、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサを透過する磁力線の方向が逆転している。
【００５２】
さらに、図５−３に示すように、リセット用磁石３５０が第１磁力センサ３０１に近づいた場合、磁力線は、図５−２と同様に、第２磁力センサ３０２、ひさし３１０、第１磁力センサ３０１の順に通過する。
【００５３】
ここで、図５−１〜図５−３において、右側の矢印は、第２磁力センサ３０２が検出する磁力の大きさを示し、左側の矢印は、第１磁力センサ３０１が検出する磁力の大きさ及び方向を示している。
【００５４】
図６を参照して、具体的に、ストローク量が変化してリセット用磁石３５０が移動した場合における第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２の検出波形について説明する。
【００５５】
図６に示すように第２磁力センサ３０２による検出出力のストローク量依存性は、特性曲線Ｌ２のようになり、リセット用磁石３５０が直下に位置するストローク量Ｐ２で最大のピーク値をとるとともに、ストローク量Ｐ２を過ぎた位置でも下に凸の最小のピーク値をとる。すなわち、第２磁力センサ３０２は、２つのピーク値をとる。一方、第１磁力センサ３０１による検出出力のストローク量依存性は、特性曲線Ｌ１のようになり、リセット用磁石３５０が直下に位置するストローク量Ｐ１で最大のピーク値をとる。この第１磁力センサ３０１の場合には、１つのピーク値を出力する。
【００５６】
このように第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２の検出出力波形が異なるのは、磁石３５０の取り付け方向、即ち図１の直動方向と垂直な面に対して、共に磁性材料からなるピストン２０１とロッド２０２が非対称な形状になっているためである。
【００５７】
ここで、図６では、ピストン２０１の移動速度による検出出力波形のずれを示しており、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２の各ピーク値は、ピストンの移動速度が増大するに従って、ピーク値の検出位置に遅れが生ずるずれが発生している。
【００５８】
一方、図７では、加圧による検出出力波形のずれを示しており、第１磁力センサ３０１及び第２磁力センサ３０２の各ピーク値は、圧力の増大に伴ってずれが発生している。しかし、この実施の形態では、圧力の増大に伴ってずれが発生しても、前もって磁力安定化磁石３６０によって磁化状態を一定にしているので、このずれ量は発生しない。
【００５９】
なお、図８は、図６の検出出力波形をもとに、ピストン２０１の速度Ｖと第２磁力センサ３０２のピーク位置のずれ量（速度補正量ΔＳｖ）の関係を求めたもので、この対応関係は、速度補正テーブル４２３として、演算処理部４００に予め保持される。
【００６０】
（演算処理部の構成及びリセット処理）
図９は、演算処理部４００の構成を示すブロック図である。また、図１０は、演算処理部４００によるリセット処理手順を示すフローチャートである。図９及び図１０を参照し、第２磁力センサ３０２、及びストローク量センサ１００の検出結果を用いたストローク量のリセット処理について説明する。
【００６１】
まず、演算処理部４００は、ストローク量センサ１００が出力するロッド２０２あるいはピストン２０１の直動量であるストローク量Ｓｄを取得し、このストローク量Ｓｄを速度算出部４２１、及び加算部４３０に出力する（ステップＳ１０１）。
【００６２】
その後、速度算出部４２１は、入力されたストローク量Ｓｄを時間微分して速度Ｖを算出し、この速度Ｖを速度補正量演算部４２２に出力する（ステップＳ１０２）。その後、速度補正量演算部４２２は、速度補正テーブル４２３及び速度Ｖを用いて速度補正量ΔＳｖを算出し、加算部４３０に出力する（ステップＳ１０３）。
【００６３】
その後、加算部４３０は、ストローク量Ｓｄに速度補正量ΔＳｖを加算してストローク量Ｓｄを補正した補正ストローク量Ｓｃを波形記憶部４３１に出力し、波形記憶部４３１は、この補正ストローク量Ｓｃと、入力される第２磁力センサ３０２が検出した電圧値Ｖ２とを対応づけて記憶する（ステップＳ１０４）。すなわち、補正ストローク量Ｓｃに対する電圧値Ｖ２の履歴を保持する。
【００６４】
その後、リセットセンサ通過判定部４３２は、電圧値Ｖ２が２番目の最大ピークとなった後、所定距離移動したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。すなわち、リセット用磁石３５０が第２磁力センサ３０２を通過したか否かを判断する。ここで、２番目の最大ピークとしたのは、図１１に示すように、最初のピーク値は、磁力安定化磁石３６０の通過（ストローク量：Ｓ１）に伴うものであり、２番目のピーク値は、リセット用磁石３５０の通過（ストローク量：Ｓ２）に伴うからである。
【００６５】
リセット位置設定部４３３は、電圧値Ｖ２が２番目の最大ピークとなった後、所定距離移動した場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、この２番目の最大ピークとなった電圧値Ｖ２に対応する補正ストローク量Ｓｃを実ストローク量としてリセット（原点位置補正）し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０１に移行して上述した処理を繰り返す。一方、リセット位置設定部４３３は、電圧値Ｖ２が２番目の最大ピークとなった後、所定距離移動していない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、未だ、電圧値Ｖ２が２番目の最大ピークとなっていないため、そのままステップＳ１０１に移行して上述した処理を繰り返す。なお、磁力安定化磁石３６０に対応する磁石を２つ以上、すなわち、磁石を合計で３つ以上設けた場合には、２番目以降のピーク値を用いてリセット処理を行えばよい。
【００６６】
なお、リセットは、リセットセンサ（第２磁力センサ３０２）の位置をもとに原点位置を補正するが、実際は、さらにシリンダ系座標上の原点位置に変換する。
【００６７】
また、リセット位置設定部４３３によるリセット処理時における原点位置補正は、例えば、過去１０回の補正ストローク量を記憶しておき、過去１０回の平均補正ストローク量によって原点位置補正を行うようにしてもよい。
【００６８】
（変形例）
上述した実施の形態では、磁力安定化磁石３６０及びリセット用磁石３５０がともにピストン２０１のシリンダヘッド２０３側の端面に設けられていたが、図１２に示す変形例では、磁力安定化磁石３６０に対応する磁力安定化磁石５６０は、ピストン２０１のシリンダヘッド２０３側の端面に設けられるが、リセット用磁石３５０に対応するリセット用磁石５５０は、ピストン２０１のシリンダヘッド２０３とは反対側の端面に設けるようにしている。なお、リセット用磁石５５０は、ホルダリング５５１とともにピストン２０１に共締めされてピストン２０１に固定される。これによって、磁力安定化磁石５６０とリセット用磁石５５０との間の距離を大きくすることができるため、第２磁力センサ３０２が検出する波形の解像度がよくなる。すなわち、１番目のピーク値と２番目のピーク値との分離、検出精度を高めることができる。
【００６９】
なお、磁力センサ３００のピーク値の算出方法は、磁力センサ３００の出力値そのものから求めるようにしている。しかし、このピーク値の算出方法は、これに限らず、たとえば、特許文献１に開示された公知の算出方法が用いられる。たとえば、磁力センサ３００の出力値に対してモデルを用いてピーク値を求めてもよい。このモデルは、予め求めておいてもよいし、複数回のデータから求めてもよい。また、磁力センサ３００が出力する離散的な出力値に対して近似曲線を描き、この近似曲線からピーク値を求めるようにしてもよい。さらに、複数回の磁力センサ３００の出力値を平均処理したものからピーク値を求めるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１００  ストローク量センサ
１１０  回転ローラ
１１０ｃ  回転中心軸
２００  シリンダ
２０１  ピストン
２０２  ロッド
２０３  シリンダヘッド
２０４Ｈ  シリンダヘッド側油室
２０４Ｂ  シリンダボトム側油室
２０５ａ  ロッドシール
２０５ｂ，２０８  ダストシール
２０６Ｈ，２０６Ｂ  油圧ポート
２０７  ケース
２５０  シリンダチューブ
３００  磁力センサ
３０１  第１磁力センサ
３０２  第２磁力センサ
３０３  モールド材
３１０  ひさし
３１１  真ちゅう板
３１２  端子
３１３  端子台
３１４  挿通穴
３２０  バンド
３２０Ａ，３２０Ｂ  バンド部材
３５０，５５０  リセット用磁石
３５１，５５１，５６１  ホルダリング
３６０，５６０  磁力安定化磁石
３７０  スペーサリング
４００  演算処理部
４２１  速度算出部
４２２  速度補正量演算部
４２３  速度補正テーブル
４３１  波形記憶部
４３２  リセットセンサ通過判定部
４３３  リセット位置設定部
ω  回転量
Ｓｄ  ストローク量
Ｓｃ  補正ストローク量
Ｖ  速度
Ｖ１，Ｖ２  電圧値
ΔＳｖ  速度補正値
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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