(57)【要約】      （修正有）【課題】磁石のついたピストンのシリンダー内での速度を調べるためのピストン速度検知器を提供する。【解決手段】シリンダー１４内で往復運動する磁石２２のついたピストン１６のシリンダーに対する調べるためのピストン速度検知器１０であって、磁場を感知でき、かち、磁場の強さに応じた出力信号を発信できる複数の磁場センサー５０であって、それぞれ互いに一定の間隔をあけて並んでいる磁場センサー、及び、ピストンが検知器を通過するという動きに対する各センサーの出力信号から、ピストンについている磁石が各センサーを通過した相対的な時間を調べ、かつ、この時間から、並んだセンサーの相対位置に基づいてピストンの推定速度を計算する電気回路を含む。【選択図】図１
2006030177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン速度検知器であって、
シリンダー内で往復運動する磁石のついたピストンのシリンダーに対する速度を調べるための検知器であって、
磁場を感知でき、かつ、磁場の強さに応じた出力信号を発信できる複数の磁場センサーであって、それぞれ互いに一定の間隔をあけて並んでいる磁場センサー、及び、
ピストンが検知器を通過するという動きに対する各センサーの出力信号から、ピストンについている磁石が各センサーを通過した相対的な時間を調べ、かつ、この時間から、並んだセンサーの相対位置に基づいてピストンの推定速度を計算する電気回路を含む
ことを特徴とする検知器。
【請求項２】
必要な機能を組み込んだ、手持ちサイズで電池式の検知器である
ことを特徴とする請求項１に記載の検知器。
【請求項３】
人間が判読できる形で推定速度を表示するための表示機構を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の検知器。
【請求項４】
前記磁石のついたピストンがピストンの移動する方向に北極及び南極を有していて、各センサーの出力信号がゼロになる時間を調べる
ことを特徴とする請求項１に記載の検知器。
【請求項５】
各センサーについて、出力信号が増大して所定の絶対閾値を超えた後で出力信号が最初にゼロになる時間を前記電気回路によって調べる
ことを特徴とする請求項４に記載の検知器。
【請求項６】
あるセンサーについて出力信号が前記のように最初にゼロになった際に、ピストンが各センサーに最も接近したと推定される
ことを特徴とする請求項５に記載の検知器。
【請求項７】
前記電気回路によって、各センサーの出力信号が正又は負の最大値となる時間を調べ、かつ、出力信号が正又は負の最大値である際にピストンが各センサーに最も接近したと推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の検知器。
【請求項８】
前記複数のセンサーが少なくとも３個のセンサーを含み、かつ、
ピストンの移動方向に対するセンサーの計算して求められた並び方を考慮することにより前記回路によって推定速度を計算する
ことを特徴とする請求項１に記載の検知器。
【請求項９】
ユーザーに対して視覚的に明白な外観的特徴があり、前記検知器の相対的な位置をユーザーに示すことによって、ピストンを有するシリンダーに対して望ましい並び方でセンサーを並べることができる
ことを特徴とする請求項１に記載の検知器。
【請求項１０】
センサーを２個有していて、
シリンダー軸に平行に間隔をあけて２個のセンサーを有する検知器の位置を外観的特徴によって示す
ことを特徴とする請求項９に記載の検知器。
【請求項１１】
センサー３個を平面上に三角形に並べて有していて、
平面がシリンダー軸の径に対して垂直である検知器の位置を外観的特徴によって示す
ことを特徴とする請求項９に記載の検知器。
【請求項１２】
少なくとも４個の検知器を有し、そのうちの３個は平面上に三角形に並んでいて、４個目はこの平面から間隔があいている
ことを特徴とする請求項１に記載の検知器。
【請求項１３】
発電する機構を含み、磁石のついたピストンが前記検知器に対して移動することによって前記検知器を稼働させることができる
ことを特徴とする請求項１に記載の検知器。
【請求項１４】
各センサーについて出力信号の最大強度又は最小強度を測定して、各センサーと前記軸との間隔を推定すること、及び、各センサーと前記軸との間隔から前記軸に対する並び方を計算することを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の検知器。
【請求項１５】
各センサーについて、出力信号が増大して所定の絶対閾値を超えた後で出力信号が最初にゼロになる時間を前記電気回路によって調べる
ことを特徴とする請求項１２に記載の検知器。
【請求項１６】
各センサーについて出力信号の最大強度又は最小強度を測定して、各センサーと前記軸との間隔を推定すること、及び、各センサーと前記軸との間隔から前記軸に対する並び方を計算することを含む
ことを特徴とする請求項１５に記載の検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石のついたピストンに近接して配置した、ピストンの移動速度を調べるための速度検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気シリンダーは、機械類及びロボットの自動制御を含む多様な目的に使用されている。空気シリンダーはピストンを有していて、このピストンはシリンダー内を直線的に移動することができる。本発明者は、シリンダー内でのピストンの移動速度は、機械を稼働させる際の初期設置において考慮すべき重要な事項であり、かつ、整備又は修理において考慮されると認識している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、一般的には、ピストンの速度の表示は不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の要約
従来公知の装置の上記不都合を少なくとも一部克服するために、本発明は、磁石のついたピストンのシリンダー内での速度を調べるためのピストン速度検知器を、好ましくは、内部に複数の磁場センサーを互いに一定の間隔をあけて並べて含む、必要な機能を組み込んだ、手持ちサイズで電池式のピストン速度検知器として提供するものである。
【０００５】
本発明の目的は、磁石のついたピストンのシリンダー内での速度を調べるための速度検知器を提供することである。別の目的は、検知器の中を移動する磁石の速度を調べるための速度検知器を提供することである。
【０００６】
別の目的は、磁石のついたピストンのシリンダー内での速度を調べるのに特に適した、手持ちサイズの速度検知器を提供することである。
【０００７】
別の目的は、磁石のついたピストンのシリンダー内での速度を調べる方法を提供することである。
【０００８】
別の目的は、磁気ピストンの位置を感知するためのセンサー、又は、磁気ピストンの移動を動力源とする速度測定器を提供することである。
【０００９】
別の目的は、磁気ピストンを有する空気シリンダーを設置、整備及び／又は修理する方法を提供することである。
【００１０】
ある態様において、本発明は、磁石のついたピストンのシリンダー内での速度を調べるためのピストン速度検知器であって、
【００１１】
磁場を感知でき、かつ、磁場の強さに応じた出力信号を発信できる複数の磁場センサーであって、それぞれ互いに間隔をあけて並んで固定されている磁場センサー、及び、
【００１２】
検知器内でのピストンの移動に対する各センサーの出力信号から、ピストンについている磁石が各センサーに最も接近した相対的な時間を調べ、かつ、この時間から、センサーの相対位置に基づいてピストンの推定速度を計算する電気回路であって、好ましくは、
【００１３】
出力信号が次に０となる絶対閾値に出力信号が達した後で、１個のセンサーの出力信号０と別のセンサーの出力信号０との時間間隔を調べて測定する各センサーを対象とした電気回路であって、より好ましくは、人間が判読できる形で推定速度を表示するための表示機構を更に含む電気回路
を含む検知器を提供する。
【００１４】
図面の詳細な説明
上記以外の本発明の態様及び利点は、以下の記載及び付随の図面から明白になるであろう。
【００１５】
図１は、本発明の第一の実施形態の、手持ちサイズの検知器と連結した空気シリンダーの側面概略図である。
【００１６】
図２は、図１の検知器の分解組立図である。
【００１７】
図３は、本発明の第二の実施形態の、シリンダー及び手持ちサイズの検知器を図示する概略図である。
【００１８】
図４は、図３中に示す検知器の末端の外観図である。
【００１９】
図５は、図３中に示す検知器の側面概略図である。
【００２０】
図６及び図７はそれぞれ、図４及び図５と同様に、本発明の検知器の第三の実施形態を示す末端の外観図及び側面図である。
【００２１】
図８及び図９はそれぞれ、図４及び図５と同様に、本発明の第四の実施形態の検知器の末端の外観図及び側面図である。
【００２２】
図１０は、本発明の第五の実施形態の検知器の末端を図示する概略図である。
【００２３】
図１１は、図１０の検知器の側面図である。
【００２４】
図１２は、本発明の第六の実施形態の検知器の末端を図示する概略図である。
【００２５】
図１３は、図１２の検知器の側面図である。
【００２６】
図１４は、第七の実施形態の検知器が固定されたシリンダーを図示する概略図である。
【００２７】
図１５は、図１４中の２−２’の線に沿って切断した断面図である。
【００２８】
図１６は、伸長する際及び戻る際の、１個のセンサーについての電圧と時間との関係を示すグラフである。
【００２９】
図１７は、伸長する際の、間隔をあけて配置した２個のセンサーについての電圧と時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図面の詳細な説明
まず最初に図１について、この図は、本発明の、必要な機能を組み込んだ、手持ちサイズで電池式のピストン速度検知器１０を１０と示し、この隣に、円筒状のシリンダー１４を内部に含んでいて、この中でピストン１６を軸方向に滑らせることができるような空気シリンダー機構１２を概略的に図示したものである。ピストン１６は、ピストン棒１８及びピストンヘッド２０を含む。ピストンヘッド２０は永久磁石２２を含み、かつ、有する。棒１８はシリンダーの一方の末端から伸びていて、知られているようにこの二者は互いに密着している。２４及び２６の２本の気道がシリンダーの閉じた末端それぞれから通じていることを概略的に示す。図示はしていないが、気道２４及び２６はそれぞれ調節することによって選択的に連結できるようになっていて、シリンダーから空気を排出したり、又は、加圧した空気をシリンダー内に送り込んだりすることができる。公知の方法によれば、空気の流入速度又は気道からシリンダーへの流出速度を調節できる流出バルブを調節すること等によって、ピストン１６の移動速度を調節することができる。
【００３１】
使用時には、ピストン１８の外部の末端２８が一方の内容物とつながっていてもよく、かつ、シリンダー１４の遠い方の末端３０が別の内容物とつながっていてもよく、このことによって、シリンダー１４内でピストン１８が動くとこれら内容物も互いに相対的に動く。
【００３２】
ピストン１８は、シリンダー１４内でシリンダー軸３２の方向と同じ方向に滑らせることができる。
【００３３】
図１は、検知器１０を概略的に示す。図２において概略的に図示した分解組立図中で詳細に示すが、検知器１０は、好ましくは、上部及び下部に外部ケーシング３４及び３６を有していて、その間に回路基板３８を有する。回路基板３８は一対の電池４０を有していて、中央処理装置４２、２個の手動スイッチ４４及び４６、複数の磁場センサー５０並びに液晶表示装置４８を含む電気回路に動力を供給している。検知器１０の大きさは手持ちサイズであることが好ましく、例えば長さ８〜２０ｃｍで幅が好ましくは約１〜２ｃｍといったように、ペンや鉛筆等の一般的な筆記用具と同じ大きさであることが好ましい。
【００３４】
好ましい実施形態において、磁場センサー５０はホール効果センサーであることが好ましい。ホール効果センサーは公知であって、例えば、このホール効果センサーを使用して、このセンサーが感知した磁場の強さに比例する、好ましくは正比例する電圧信号を発信することができる。このようなセンサーは公知であって、例えばこの型のセンサーはＥｎｇｅｌａらの米国特許５，５８１，１７９中に記載されている。
【００３５】
本発明のホール効果センサーの好ましい使用方法は、シリンダー１４の軸方向の異なる位置にセンサーを少なくとも２個配置して、ピストンヘッド２０がセンサー５０を通過する際に、ピストンヘッド２０がセンサー５０の各々に最も接近する時間を調べる方法である。例えば、磁石２２及びピストンヘッド２０は、センサー５０各々からの電圧信号がそれぞれ０又は最大値の時に、センサー５０各々に最も接近したと推測できる。ピストンについている磁石２２がセンサー５０各々に最も接近したと判断されるそれぞれの相対的な時間から、センサーの相対位置に基づいてピストン１６の推定速度を計算することができる。センサーから中央処理装置４２に入力があると、この装置において計算が実行されてＬＣＤ表示装置４８に出力され、推定速度がｍ／秒等の適切な単位で表示される。ＬＣＤ表示装置４８における表示は、言うまでもなく、人間が判読できる形である。望ましい場合には、ＬＣＤ４８は更に周波数を表示できる。
【００３６】
図１の範囲内において、手持ちサイズの検知器１０は、Ｄで示す一定の間隔をあけてセンサー５０を２個有していて、シリンダー１４の非常に近い位置に手動で配置される。２個のセンサーを使用するこの実施形態において、手持ちサイズの装置１０はシリンダー軸３２と平行に互いに間隔をあけてセンサー５０を有していて、シリンダーに隣接して固定されている必要がある。
【００３７】
これに関連して、本発明において、２個のホール効果センサー５０は、図１の軸３２に垂直な平面から伸びる、５２で示す対称面の両側に間隔をおいて対称的に並んでいる。また、対称面５２に垂直な面にＬＣＤ表示装置４８の平面が位置していることも図示されている。
【００３８】
図１中に図示するように配置した２個のセンサー５０で正確に測定するために、検知器１０を、その対称面５２が軸３２と垂直になるように配置するのが好ましい。言い換えれば、検知器１０はシリンダー１４の軸に垂直であることが好ましく、また、ＬＣＤ表示装置４８の平面が軸３２と平行な面に位置していることが好ましい。検知器１０とＬＣＤ表示装置４８の平面とが縦方向に位置していて、かつ、例えば検知器１０のケーシングの側面５４と上面５６とが図のような相対的位置関係にあるため、ユーザーは表示を見ることができ、かつ、任意のシリンダー１４に対して検知器１０が適切な方向に位置していて適正な測定値を得ることができる。
【００３９】
ピストンヘッドの中の磁石は、図１中に示す方向で、図１中に概略的に示すように北極３３及び南極３４が移動軸３２と平行になるように、かつ、ピストンヘッドがその軸３０に対して回転しても磁場が変化しないように、かつ、北極及び南極の二極間の軸３２に垂直な中間面３５における磁場がゼロとなるように配置することが好ましい。
【００４０】
図１６について記載する。この図はセンサー５０の一つからの出力信号を概略的に示したものであり、本発明の第一の実施形態において、図１中に示す磁気ピストンヘッドが伸長側に負極を有する場合に、伸長して戻るという移動サイクルでピストンヘッドがセンサー５０の一つを通過する際の電圧の経時変化を表している。
【００４１】
伸長時には、電圧は、ヘッドと共に北極（正極）（ｌｅａｄ  ｎｏｒｔｈ  ｐｏｌｅ）がセンサー５０に接近するにつれて増大して正の最大値ＭＥ＋に達し、その後は減少して、中心のゼロ平面３５がセンサー５０を通過する際にＺＥでゼロになる。続いて、南極（負極）（ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｓｏｕｔｈ  ｐｏｌｅ）がセンサー５０から遠ざかるにつれて、電圧は増大して負の最大値ＭＥ−に達する。同様に、戻る際には、電圧は、ヘッドと共に南極（負極）（ｌｅａｄ  ｓｏｕｔｈ  ｐｏｌｅ）が接近するにつれて増大して負の最大値ＭＲ−に達し、その後は減少して、中心のゼロ平面３５がセンサー５０を通過する際にＺＲでゼロになり、その後は増大して、正の最大値ＭＲ＋に達する。
【００４２】
ピストンがセンサーを通過する時間は、そのセンサーにおいて電圧がゼロになる時間を調べることによって推定するのが好ましい。これは、往復いずれの方向の移動についても、電圧が増大して（例えば図１６中に最小値Ａ＋又はＡ−で示す）絶対的な最小閾値を超えた時間を調べることによって実施できる。すなわち、伸長時には、電圧が増大して絶対閾値Ａを超えたという感知に基づいて、電圧がＺＥでゼロになった時間を制御回路によって決定できる。同様に、戻る際には、電圧が増大して絶対閾値Ａに達したという感知に基づいて、電圧がＺＲでゼロになった時間を制御回路によって決定できる。
【００４３】
図１７について記載する。この図は、図１の実施形態において伸長時に２個のセンサー５０によって調べた電圧の経時変化を示していて、一方のセンサーの電圧を実線で、もう一方のセンサーの電圧を点線で示す。好ましくは、一方のセンサーのゼロ点ＺＥ１ともう一方のセンサーのゼロ点ＺＥ２との時間間隔を調べ、この値を使用して、間隔が既知の２個のセンサー間におけるピストンの速度を計算する。
【００４４】
上記速度を計算する別の方法としては、電圧が最大値となる時間を調べ、最大値と最大値の間の時間間隔を使用して、間隔が既知のセンサー間における速度を計算する方法がある。例えば、一方のセンサーの正の最大値ＭＥ１＋の時間及びもう一方のセンサーの正の最大値ＭＥ２＋の時間を調べて、その時間間隔を決定することができる。また、一方のセンサーの負の最大値ＭＥ２−ともう一方のセンサーのＭＥ２−の時間を調べることによっても、その時間間隔を決定することができる。また、上記以外の方法としては、両方のゼロ点並びに正及び負の最大点を調べて、その値から平均値を計算し、ピストンが各センサーを通過する時間及び速度を予測することもできる。
【００４５】
ピストンの速度は、伸長する際及び戻る際について別々に計算でき、望ましい場合にはこの両者を表示することができる。本発明において、ピストンの向き、すなわち、伸長時に北極又は南極のいずれが先導するかということは、既知であってもよいし、又は、最初に調べておいてもよい。伸長時に磁気ピストンヘッドの北極又は南極のどちらが先導するかが分かっていれば、上記装置を使用すれば向きが伸長又は戻りのいずれであるかを電圧曲線から調べることができ、かつ、ある特定の状況において適切であれば、両者の速度を適切に表示することができる。
【００４６】
検知器１０は、使用時にユーザーが手動制御できることが好ましい。図１及び図２の好ましい実施形態は制御装置を２個だけ有していて、その一方はリセットボタン７４からなり、もう一方はホールドボタン７６からなる。検知器１０は、使用終了毎に、一定時間（例えば３０秒）後に電気回路の電源が自動的に切れるようにすることが好ましい。リセットボタン７４は、まず最初にはオンボタンとして上記装置を起動させることができ、次に、ＬＣＤ表示装置４８上の前回の表示を削除するボタンとして働いて、再度測定できるように上記検知器を準備することができる。上記検知器は回路を有していることが好ましく、これによって一度に一回だけ速度測定を実施でき、また、ＬＣＤ表示装置はその一回についての測定値を一定時間（例えば３０秒間）表示できる。より長時間（例えば３分間）続けて測定することが望ましい場合には、ホールドボタン７６を押してより長時間表示し続けることができる。
【００４７】
図３、図４及び図５について記載する。これらの図は本発明の検知器１０の第二の実施形態を示すものであり、この実施形態は第一の実施形態で示すものと本質的に同一であるが、異なるケーシングを有する検知器を使用している。図３〜５中に示す検知器１０は円筒状の胴部５８を有していて、この胴部の末端の一方に設置用アーム６０がついている。設置用アーム６０は長い棒状物を含んでいて、平面６２をシリンダー１４の外側表面に取り付けることができるようになっている。設置用アーム６０の形状は長く、検知器１０が所望の位置にある場合に、上記アームの長さ方向がシリンダー軸３２と平行になっている。アーム６０は、シリンダー表面に取り付けて、かつ、検知器１０の主要部をなす胴部５８がシリンダー表面と垂直である状態で、検知器胴部５８に固定されている。
【００４８】
図３〜５中に示す検知器は、３個のホール効果センサー５０を含む。これらのセンサーは、図３の末端の外観図及び図４の側面図中に詳細に示すように、互いに一定の間隔をあけて直線上に整然と並んでいて、アーム６０の表面６２から一定の間隔があいており、かつ、アーム６０の長さ方向に並んでいる。
【００４９】
上述のことから、アーム６０と検知器胴部５８とが組み合わさっていることにより、ユーザーは表示を見ることができ、かつ、検知器１０とシリンダーとを取り付ける又は隣接させる位置が分かるため、上記速度を正確に測定することができる。
【００５０】
図３〜５中に示す実施形態によれば、設置用アーム６０は、取り外してポケットに入れてセンサーを容易に持ち運べるように取り外し可能な独立した構成要素であってもよい、又は、上記検知器の主要部の凹部にはめ込んで容易に持ち運べるように取り外し可能であってもよい。また、設置用アーム６０は、折り畳んでおいて、使用時には上記検知器の主要部をなす胴部５８の側面に沿わせることができるように、蝶番がついているか又は折り畳み可能であってもよい。設置用アーム６０が取り外し可能である場合には、必要であれば、上記検知器の主要部をなす胴部５８と上記設置用アームとが確実に好ましい向きになるように上記検知器の胴部に上記設置用の棒状物６０を連結するための適切な表示手段を用意することが好ましい。
【００５１】
図１及び図５中に示す２個、３個又はそれ以上のセンサー検知器に関して必要な計算については、上記センサーと軸３２とが正しく平行に並んでいて、かつ、任意の２個のセンサー間の距離が分かっている場合に、ピストンヘッドが上記２個のセンサー間を移動するのにかかった時間を計算して、２個のセンサー間の距離をこの時間で割れば、ピストンヘッドの速度を決定することができる。
【００５２】
２個のセンサー間のピストンの速度とは、言うまでもなく、２個のセンサー間のピストンヘッドの平均速力又は平均速度の計算値又は推定値である。本発明の装置及び方法によれば、ピストンヘッドの速度を推定することだけでなく加速度を推定することも可能である。
【００５３】
軸３２に対して縦方向に並んだ図３〜５の３個のセンサーに関して、ピストンが各センサーを通過する時間を調べて、隣り合っている二組のセンサー対における平均速度を計算し、これら二組のセンサー対の速度の差を使用して最も離れたセンサー間の平均加速度を計算することによって、加速度を推定できる。
【００５４】
また、電圧のゼロ点の両側のピストンの相対速度を使用して、ピストンがどの程度加速又は減速しているかを示すこともできる。
【００５５】
図１７は、伸長する際にピストンヘッドが加速している場合の例を示す。このことは、第一のセンサーの電圧曲線において、ＺＥ１より前の正の最大値ＭＥ１＋とゼロ点との間隔が（ピストンヘッドがゼロ点を通過した後の負の最大値である）ＭＥ１−とゼロ点との間隔より大きいことから明白である。１個、２個又はそれ以上のセンサーについて適切に測定できれば、各センサーにおける加速度を推定することができる。
【００５６】
図３〜５及び図６〜１３中のセンサーについて、検知器１０の外からは見えないため通常は点線で示すべきところを便宜上実線で示している。また、図３〜５及び図６〜１３について、ＬＣＤ表示装置及びスイッチに相当するものは便宜上図示していない。
【００５７】
次に図６〜１３について記載する。これらの図は、センサーの並べ方を変えて固定して本発明の検知器において使用した、本発明の検知器の第三〜第六の実施形態を示す。
【００５８】
図６及び図７について記載する。これらの図は、三角形に並べた３個のセンサー５０を示す。これら３個のセンサー５０はいずれも一つの平面６４に配置されていて、この平面６４は検知器胴部５８の中心を通る長さ方向の中心軸６６に対して垂直であることが好ましい。図６及び図７中に示す実施形態において、検知器１０の前側末端の平面７０が平面６４と平行で、この中に３個のセンサー５０が配置されていることが好ましい。検知器の前側の平面７０をシリンダー１４の外側表面にその接線方向に取り付けることが好ましく、このように取り付ければ、検知器１０の主要な胴部の中を通る長さ方向の中心軸６６がシリンダー軸３２と垂直になるであろう。図６中の実施形態によれば、上記検知器がその長さ方向の中心軸６６の周りを回転した場合でも、あらゆる位置で速度を正確に測定できる可能性がある。ピストン速度が一定であると仮定し、ピストンヘッドが各センサーを通過する相対的な時間及び三角関数計算から、平面６４のセンサー５０と軸３２との相対位置を決定することができ、これによって、軸３２と平行方向のピストンヘッドの速度を決定することができる。
【００５９】
図８及び図９は図６及び７中の実施形態と本質的には同じ実施形態を示すが、平面６４に検知器１０の前側の末端平面７０から等間隔で４個のセンサー５０が正方形に並んでいる。図８及び図９の実施形態の操作及び使用は、本質的に図６及び図７中におけるものと同一である。
【００６０】
図６及び図７中に示すセンサーの範囲においては、ピストンヘッドが３個のセンサー５０のそれぞれを通過する相対的な時間から三角関数が得られ、３個のセンサーに共通の平面６４におけるセンサー間の間隔、及び、ピストンが各センサーを通過する時間を考慮して、速度を計算できるであろう。簡潔な例を挙げると、３個のセンサーが直角三角形で並んでいて、ピストンがこの直角三角形のある辺上のセンサー２個を同時に通過する場合、この直角三角形の別の直角辺上の２個のセンサーの間隔を、この２個のセンサーをピストンが通過する時間の差で割ることによって、速度を計算できる。上記以外の公知の三角形についても、同様の方法を使用できる。また、図８及び図９の実施形態の範囲内において、３個以上のセンサーを同一平面上に配置して、精度を上げるために追加したセンサーについて上記と同様の幾何学図形的な計算を実施することができる。
【００６１】
言うまでもなく、図１〜８の実施形態における計算は全て、検知器１０とシリンダーとが望ましい位置方向に並んで固定されていると仮定したものである。計算した速度は平均速度を示している。
【００６２】
図１０及び図１１について記載する。これらの図は４個のセンサー５０の使用を示したものであるが、これら４個のセンサーは、検知器１０の前側の平面７０と平行な平面６４上にセンサーのうちの３個が三角形に並んでいて、４個目のセンサーがこの平面６４から間隔をあけて配置されており、ピラミッド型に並んでいる。図１０及び図１１中に示す実施形態において、検知器１０はその末端をシリンダーに隣接して配置するだけで使用でき、また、上記検知器の中心軸６６とシリンダーとの角度に関係なく正確な測定値が得られる。１個のセンサーについて、最大電圧Ｍ＋又はＭ−の相対的な強度から、そのセンサーとピストン軸３２との間隔を推定することができる。各センサーと軸３２との相対的な間隔から、例えば、図１０〜１３中に示すように配置したセンサーについて、軸３２との空間的な位置方向を決定することができる。上記軸との位置関係を（例えば各センサーの電圧がゼロとなる時間の値と共に）用いて計算することによって、センサーとピストンとが所定の間隔又は位置方向にない場合においてもピストンヘッドの速度を調べることができる。
【００６３】
図１２及び図１３は、６個のセンサー５０を立方体の角に配置した三次元図を示す。図１０及び図１１中の配置と同様に，図１２のように三次元的にセンサーを配置した検知器１０は、シリンダーとの相対的な位置関係に関係なく、正確に感知することができる。
【００６４】
センサーの三次元的な配置を示す図１０及び図１３中に示す実施形態においては、磁石との間隔に対応して信号を発信できるように、例えば各センサーを同じものとすることによって、センサーを較正することが好ましい。各センサーと磁石との間隔が分かっていれば、図６〜９の実施形態について展開した二次元的な三角法の配置と同様にして三次元的な三角法の計算を実施して、上記検知器とシリンダー又はその軸とを任意の特定の三次元的な配置にしなくても、ピストン速度を推定することができる。
【００６５】
３個以上の並んだセンサーの全てが必ずしも同一直線上にはない検知器について、センサーを通過する磁石が発信した信号が各センサーとピストンヘッドとの間隔を示すことができるように、（同じものであることが好ましい）各センサーを配置することが好ましい。各センサーとピストンヘッドとの間隔の値から、ピストンの相対的な移動方向、すなわちセンサーが並んでいる向きに対するシリンダー軸３２の向きを計算することができる。
【００６６】
本発明によれば、シリンダーを設置、整備及び修理する方法が得られる。この方法に従って、ユーザーは、シリンダーの長さ方向の特定の位置におけるシリンダー内でのピストンの速度を調べる。例えばシリンダーの外面にラベルを付したり、インクで印をつけたり、ひっかいて跡をつけたり、小穴をあけたり又は彫って跡をつけたりすることによってこの位置に印をつけ、この点における速度を記録することが好ましい。その後で整備及び／又は修理する際に同じ位置において再度測定することによって、使用性が一貫していることを確認してもよい。上記の印を図２中に線７８で示す。
【００６７】
本発明の速度センサーの第七の実施形態を示す図１４について記載する。図１４のセンサー１０は取り外し可能なヒモ３６等によって取り外し可能な状態でピストン１４に固定できるようになっていて、このヒモはベルクロ（商標）型のタッチファスナーで固定するものであってもよい。接着剤、両面テープ、ホース締金等の任意の固定手段を使用してもよい。
【００６８】
センサー装置１０は、所定の位置で、センサー装置１０が相対的に望ましい向きになるようにシリンダーに固定されている。
【００６９】
センサー装置１０は、所定の位置で、センサー装置１０が相対的に望ましい向きになるようにシリンダー１４に固定されている。センサー装置１０は末端等の形状が矢の形になっていて、この末端を結んだ線と軸３２とが平行であるような視覚的な位置関係を容易に作ることができる。センサー装置１０の背面の形状は、シリンダー軸３２に対して容易に平行にできるような形であることが好ましい。この点において、平行な２個の肋骨状部３８がその上端が互いに平行な状態で配置されていて、２個の肋骨状部３８をシリンダー表面の軸と平行にすることによって異なる大きさのシリンダー表面と接触できるようになっている。外径が分かっているシリンダーについては、センサー装置１０の凹状の背面の径はシリンダー外径とほぼ同じであってよく、このこのようであれば、センサー装置とシリンダー軸とを容易に平行にできる。少なくとも２個のセンサー５２（図示せず）がセンサー装置１０内の既知の位置に、好ましくは上記肋骨状部の中心に配置されていて、これによって、各センサーと軸３２との間隔を一定にした状態で、軸３２と平行な平面においてセンサー装置をシリンダーに固定する際に配置することができる。
【００７０】
センサー装置１０は出力できることが好ましい。上記出力は、液晶表示装置４８等において手動で読み取れるよう視覚的に表示されることが好ましいが、他の状態のものであってもよい。センサー装置１０はコンピュータインターフェースに配線で接続されていてもよい。センサー装置１０は発信機を有することによって無線で出力できるものであってよく、これによって、例えば離れた受信機に無線周波数信号を無線で送信することができる。
【００７１】
センサー装置１０は、電池式でも、動力源に配線で接続されていてもよい。センサー装置は、太陽充電式パネル等の別の動力源によって、又は、センサー装置１０内の発電器をピストンの磁気ヘッドが通過して発生するエネルギーを得ることによって稼働するものであってよい。この点において、センサー装置１０を磁気ヘッドが通過することに基づく小型の発電器をセンサー装置内に配置することができ、センサー装置１０内の磁場の変化よってこの発電器は電力を発生させる。磁場の変化によって電位、電流又は電圧を発生させることができるような様々な機構を配置してもよい。磁場の移動に基づく上記の任意の発電は、磁気ピストンヘッドがセンサー装置１０を一回以上通過して発生するエネルギーによって装置１０の稼働に十分な電力を蓄電できるような型の電池又は他の蓄電装置若しくは電気容量性装置を含むことが好ましい。
【００７２】
センサー装置１０はそれぞれ、データを経時的に記録できる性能及びこのデータを周期的にダウンロードする性能を有していてもよい。
このような複数のセンサーを異なるピストンに固定することによって、ピストンからの情報を即時に視覚的に測定することができる、又は、恐らくは、一定時間のピストンの稼働を記録し続けることができる。センサー装置１０が感知した情報の様々な表示は、ピストンの往復回数（すなわち経時的な伸長回数）を含むものであってもよい。
【００７３】
本発明の実施形態の大部分は、比較的小型の安価な要素であることが望ましい可能性がある。上記センサー装置を最小限のコストで提供するために、磁場が特定の絶対閾値に達した後で磁場がゼロの位置を決定することを含む測定を実施することによって、比較的単純なアルゴリズムを得ることができ、このアルゴリズムを従来の比較的安価なディジタル制御回路チップにおいて適応させることができる。より詳細に計算することが望ましい場合には、より高価なアナログコンピュータ制御チップを使用してもよい。好ましい安価なセンサー装置は単純な視覚表示装置しか有していない可能性があるが、より高価な装置は動力入力用並びに／又はデータ入力用及び出力用のポートに適合する可能性がある。データ入力は、例えば初期設定、及び／又は、稼働状態の変化である可能性がある。
【００７４】
単純なラジオ発信機等の無線技術を比較的単純な方法で過度にコストを上げることなく組み込むことができる可能性があるが、結果的に不要である可能性がある。単純な受信機を配置して、複数の別個の無線センサーにおいて同時に経験される速度を運転者に視覚的に表示することができる。
【００７５】
以上、本発明を好ましい実施形態について記載したが、当業者であれば複数の改良及び変形形態が考えられるであろう。本発明を定義するために、付随の特許請求の範囲を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第一の実施形態の、手持ちサイズの検知器と連結した空気シリンダーの側面概略図である。
【図２】図１の検知器の分解組立図である。
【図３】本発明の第二の実施形態の、シリンダー及び手持ちサイズの検知器を図示する概略図である。
【図４】図３中に示す検知器の末端の外観図である。
【図５】図３中に示す検知器の側面概略図である。
【図６】図４と同様に、本発明の検知器の第三の実施形態を示す末端の外観図である。
【図７】図５と同様に、本発明の検知器の第三の実施形態を示す側面図である。
【図８】図４と同様に、本発明の第四の実施形態の検知器の末端の外観図である。
【図９】図５と同様に、本発明の第四の実施形態の検知器の側面図である。
【図１０】本発明の第五の実施形態の検知器の末端を図示する概略図である。
【図１１】図１０の検知器の側面図である。
【図１２】本発明の第六の実施形態の検知器の末端を図示する概略図である。
【図１３】図１２の検知器の側面図である。
【図１４】第七の実施形態の検知器が固定されたシリンダーを図示する概略図である。
【図１５】図１４中の２−２’の線に沿って切断した断面図である。
【図１６】伸長する際及び戻る際の、１個のセンサーについての電圧と時間との関係を示すグラフである。
【図１７】伸長する際の、間隔をあけて配置した２個のセンサーについての電圧と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７７】
図１について：
１０、速度検知器
１２、空気シリンダー機構
１４、シリンダー
１６、ピストン
１８、ピストン棒
２０、ピストンヘッド
２２、永久磁石
２４、気道
２６、気道
２８、ピストン外部の末端
３０、シリンダー末端
３２、シリンダー軸
３３、北極
３４、南極
３５、磁石中心のゼロ平面
４０、電池
４８、液晶表示装置
５０、センサー
５２、対称面
７４、リセットボタン
７６、ホールドボタン
Ｄ、センサー間隔
【００７８】
図２について：
３４、外部ケーシング
３６、外部ケーシング
３８、回路基板
４０、電池
４２、中央処理装置
４４、手動スイッチ
４６、手動スイッチ
４８、液晶表示装置
５０、センサー
５４、ケーシング側面
５６、ケーシング上面
【００７９】
図３について：
１０、速度検知器
１４、シリンダー
１６、ピストン
３２、シリンダー軸
７８、線
【００８０】
図４について：
５０、センサー
５８、検知器の胴部
６０、設置用アーム
【００８１】
図５について：
１０、速度検知器
５０、センサー
５８、検知器の胴部
６０、設置用アーム
６２、設置用アーム平面
【００８２】
図６について：
５０、センサー
５８、検知器の胴部
６６、中心軸
【００８３】
図７について：
１０、速度検知器
５８、検知器の胴部
６４、平面
６６、中心軸
７０、検知器の前側末端の平面
【００８４】
図８について：
５０、センサー
５８、検知器の胴部
６６、中心軸
【００８５】
図９について：
１０、速度検知器
５８、検知器の胴部
６４、平面
６６、中心軸
７０、検知器の前側末端の平面
【００８６】
図１０について：
５０、センサー
６８、検知器の胴部
【００８７】
図１１について：
１０、速度検知器
５０、センサー
６４、平面
６６、中心軸
６８、検知器の胴部
【００８８】
図１２について：
５０、センサー
６８、検知器の胴部
【００８９】
図１３について：
１０、速度検知器
５０、センサー
６４、平面
６６、中心軸
６８、検知器の胴部
【００９０】
図１４について：
１０、速度検知器
１４、シリンダー
１６、ピストン
１８、ピストン棒
２２、永久磁石
３２、シリンダー軸
４８、液晶表示装置
２−２’、切断線
【００９１】
図１５について：
１０、速度検知器
１４、シリンダー
【図１】
2006030177.tif 000003
【図２】
2006030177.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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