(57)【要約】【課題】検出位置の精度要請に対応した精度でピストンロッドの位置を検出することができるシリンダ位置検出装置を提供する。【解決手段】ピストンロッド４に形成され、その軸方向位置に対応して円周方向位置が変化する磁気応答部５をシリンダ本体２に設けられたセンサ部６で読み取って、このピストンロッド４の軸方向位置を検出するシリンダ位置検出装置７であって、磁気応答部５のピストンロッドの軸方向に対する傾きを前記軸方向位置によって変化させるようにした。【選択図】図１
2006183721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンロッドに形成され、その軸方向位置に対応して円周方向位置が変化する磁気応答部をシリンダ本体に設けられたセンサ部で読み取って、このピストンロッドの軸方向位置を検出するシリンダ位置検出装置であって、
前記磁気応答部の、前記ピストンロッドの軸方向に対する傾きを前記軸方向位置によって変化させるようにしたことを特徴とするシリンダ位置検出装置。
【請求項２】
前記傾きを、前記ピストンロッドの軸方向位置のより高い精度が要求される部分で、より大きなものとしたことを特徴とする請求項１記載のシリンダ位置検出装置。
【請求項３】
前記磁気応答部を前記ピストンロッドの軸対象に一対で設け、前記センサ部もこうして設けられた磁気応答部に対応させて一対で設け、この一対のセンサ部の出力を用いて、前記ピストンロッドの回転の影響を除去するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のシリンダ位置検出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか記載のシリンダ位置検出装置を備えたことを特徴とする油空圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧あるいは空圧シリンダのピストン位置を絶対値として検出するシリンダ位置検出装置及びこのシリンダ位置検出装置を備えた油空圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧シリンダあるいは空圧シリンダは、産業界における駆動手段として多方面に用いられており、使用目的によっては、そのピストン位置を検出する必要がある場合があり、本発明のシリンダ位置検出装置は、特に、その位置を絶対値として検出するものである。
【０００３】
かかるシリンダ位置検出装置としては、特許文献１に記載されたものが公知となっており、図４（ａ）はその外観斜視図、（ｂ）はその要部の概念説明図である。
【０００４】
このシリンダ検出装置は、図４（ａ）に示すようにシリンダ本体１２とピストンを先端に設けたピストンロッド１３を備えた油空圧シリンダ１１の、ピストンロッド１３に形成され、その軸方向位置に対応して円周方向位置が比例変化する磁気応答部１５と、シリンダ本体１２に設けられたセンサ部１６で構成され、このセンサ部１６で磁気応答部１５の円周方向位置を読み取って、このピストンロッドの軸方向位置を検出するものである。
【０００５】
図４（ｂ）は、ピストンロッド１４の表面展開図の上に磁気応答部１５の形成位置と、センサ部１５の検出位置を示したものであり、この装置では、この図４（ｂ）に示すように、磁気応答部１５Ｒ、１５Ｌ、センサ部１６Ｒ、１６Ｌをピストンロッド１４の軸対象に一対で設け、この一対のセンサ部１６Ｒ、１６Ｌの出力を用いて、ピストンロッド１４の回転の影響を除去するようにしている。
【０００６】
このシリンダ位置検出装置は、このような簡易な構成でありながら、ピストンロッドの軸方向位置を、ピストンロッドの回転の影響を受けることなく、絶対値として検出することができるものである。
【０００７】
しかしながら、この検出装置においては、単にピストンロッド１４の全長に渡って磁気応答部１５の傾きを一定のもの（一定の比例係数）とすることが提案されているだけであるので、検出上重要な部分ではより精度良く検出し、重要でない部分ではその精度を下げるといったことができなかった。
【０００８】
このことは、その軸長に比べ、円周長さが相対的に小さいピストンロッド１４の円周に軸対象に磁気応答部１５が形成され、その磁気応答部１５の有効検出長はたかだか円周の半分に満たないという制限のあるこのタイプのシリンダ位置検出装置においては、その有効利用、あるいは、合目的な利用の点でも重要な解決課題であった。
【特許文献１】特開平１１−３３６７１３号公報（図１、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、検出位置の精度要請に対応した精度でピストンロッドの位置を検出することができるシリンダ位置検出装置、このシリンダ位置検出装置を備えた油空圧シリンダを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のシリンダ位置検出装置は、ピストンロッドに形成され、その軸方向位置に対応して円周方向位置が変化する磁気応答部をシリンダ本体に設けられたセンサ部で読み取って、このピストンロッドの軸方向位置を検出するシリンダ位置検出装置であって、
前記磁気応答部の、前記ピストンロッドの軸方向に対する傾きを前記軸方向位置によって変化させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の油空圧シリンダは、上記シリンダ位置検出装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシリンダ位置検出装置によれば、磁気応答部の、ピストンロッドの軸方向に対する傾きを前記軸方向位置によって変化させるようにしたので、検出位置の精度要請に対応した精度でピストンロッドの位置を検出することができる。
【００１３】
また、本発明の油空圧シリンダによれば、上記シリンダ位置検出装置の効果をシリンダとして発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態（実施例）について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、（ａ）は本発明のシリンダ位置検出装置を備えた油空圧シリンダの一例の縦断面図、（ｂ）はその要部の概念説明図、図２（ａ）は図１のセンサ部の機能説明図、（ｂ）は（ａ）で用いる換算用グラフを示す図、図３は本発明のシリンダ位置検出装置で用いる演算方法を説明するための換算用グラフを示す図である。
【００１６】
この油空圧シリンダ１は、産業界における駆動手段として多方面に用いられるもので、図１（ａ）に示すように、シリンダ本体２と、このシリンダ本体２内にスライド可能に収容されたピストン３と、このピストン３を先端に備え、そのスライドにより発生する駆動力を外部へ出力するピストンロッド４とを備えている。
【００１７】
ピストンロッド４の外円周には、その軸方向位置に対応して円周方向位置が変化する磁気応答部５が形成され、この磁気応答部５の他の部分に比較した磁気変化を検出するセンサ部６がシリンダ本体２に設けられている。
【００１８】
センサ部６は、複数の磁気検出素子である磁気検出部６ａを備え、これらの磁気検出部６ａをシリンダ本体２の円周方向に配列して、これらの検出データから磁気応答部５の円周方向位置を得ることができる点は、図４の従来例のものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００１９】
こうして、上記磁気応答部５とセンサ部６とで、シリンダ位置検出装置７が構成されている。
【００２０】
図１（ｂ）は、ピストンロッド４の表面展開図の上に磁気応答部５の形成位置と、センサ部６の設置（検出）位置を示したものであり、この展開図において図示したように、軸方向にｘ軸、円周方向にｙ軸が設定されている。
【００２１】
また、この図に示すように、磁気応答部５Ｒ、５Ｌ、センサ部６Ｒ、６Ｌが軸対象に一対で設けられ、ピストンロッド４の回転の影響を除外できる点も図３の従来例のものと共通する。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、センサ部６は、一対で設けられた、磁気センサである磁気応答部検出手段６ａからの出力を、位置演算手段６ｂで、図２（ｂ）のグラフを用いて、円周方向位置ｙから、ピストンロッド４の軸方向位置ｘを算出している。
【００２３】
この油空圧シリンダ１において、従来例のものと相違し、特徴点となっている点は、この図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、磁気応答部５の形状が、一直線ではなく、その軸方向位置ｘによって、軸方向に対する傾きが前記軸方向位置によって異なっている点である。
【００２４】
具体的には、この例では、その傾きは比例関係を示すもので、ピストンロッド４の全長の中間部分でより精度が求められ、そのため、この中間部分での傾き（図２（ｂ）のｙ′）：ｂ（比例係数＝（磁気応答部５の円周方向位置変化：Δｙ）／（磁気応答部５の軸方向位置変化：Δｘ））が他の部分での傾き：ａより大きいものとなっている。
【００２５】
とすると、軸方向位置：ｘ、円周方向位置：ｙとの間の関数式  ｘ＝１／ｂ（ｙ−ｃ２）で、円周方向位置から軸方向位置が算出でき、円周方向位置の変化に対する軸方向位置の変化の割合がより小さくなり、この中間部分で、ピストンロッド４の軸方向位置をより高い精度で検出することができることになる。
【００２６】
つまり、このシリンダ位置検出装置７によれば、検出位置の精度要請に対応した精度でピストンロッド４の位置を検出することができ、また、このシリンダ位置検出装置７を備えた油空圧シリンダ１によれば、上記シリンダ位置検出装置７の効果をシリンダとして発揮することができる。
【００２７】
ところで、図３によって以下に説明するように、本発明のように磁気応答部５の軸方向に対する傾きがその軸方向位置で変化する場合には、円周方向位置から軸方向位置を演算する場合に、所定の順序で演算をしないと正しい結果を得ることができないことに注意を要する。
【００２８】
図３では、図２のグラフとは傾きの異なるものではあるが、中央部分でより傾きの大きいものについて、具体的な数値を示したグラフとしている。
【００２９】
これらの数値から解るように、ｙ軸のプラス側について考えると、このグラフは、
ｙ＝ｘ＋３０          （０≦ｘ≦１０）        式１
ｙ＝２ｘ＋２０        （１０≦ｘ≦２０）      式２
ｙ＝ｘ＋４０          （２０≦ｘ≦３０）      式３
となっており（マイナス側はｘ軸に対称な式となる。）、この傾きが最初に変化する点を、ａ０、ｂ０，中央部分の中点をｃ０，ｄ０としている。つまり、それぞれの座標は、ａ０（１０，４０）、ｂ０（１０，−４０），ｃ０（１５，５０），ｄ０（１５，−５０
）である。
【００３０】
ここで、ピストンロッド４が磁気応答部５の軸方向に対する傾きが変化する位置（「変傾点」という。）である軸方向位置ｘ＝１０の位置にある場合であって、ピストンロッド４が円周方向に回転していない場合は、磁気検出部６ａは、点ａ０、ｂ０の磁気を検知して、円周方向位置：ｙであるデータ「４０、−４０」を出力するので、この値から、相互間の距離の二分の一＝４０を求めて、これから式１あるいは式２を用いて、得るべき軸方向位置：ｘ＝１０を演算することができる。
【００３１】
この際、磁気検出部６ａで検知された円周方向位置：ｙのデータ「４０、−４０」から、式１あるいは式２を用いて軸方向位置：ｘであるデータ「１０、１０」を先に算出して、その後このｘのデータの和の二分の一を求めても、正しい軸方向位置：ｘ＝１０を演算することができる。
【００３２】
しかしながら、ピストンロッド４が、図３に示すように、軸方向位置ｘ＝１０はそのままで円周方向位置：ｙが４だけ小さくなるように回転した場合で、磁気応答部５が磁気センサ６ａに対して点ａ１（１０、３６）、ｂ１（１０、−４４）に位置した場合、上記先にｙから得られる円周方向の距離の二分の一＝４０を算出する方法では、正しい軸方向位置：ｘ＝１０を得ることができるが、先に軸方向位置：ｘを算出する方法では、このデータは図示するように「６、１２」となり、そのｘのデータの和の二分の一＝９となって、正しい軸方向位置を得ることができない。
【００３３】
これは、このようにピストンロッド４が回転した場合、点ａ１（１０、３６）、ｂ１（１０、−４４）は磁気検出部６ａとしては、図示した点ａ２（６、３６）、ｂ２（１２、−４４）に対応する円周方向位置を検出したことになり、ｙとｘとの関係式が、点ａ２については式１、ｂ２については式２と異なるものとなっているからである。
【００３４】
また、この図３のグラフでは、ちょうど変傾点の所で図上の下方向に回転していることが明白なので、数学的には、点ａ２、ｂ２に対応させて異なる式を用いることで、正しい軸方向位置：ｘを得ることが可能であるが、実際においては、磁気センサ６ａの検知出力である円周方向位置：ｙのデータだけでは、どの軸方向位置でのどちら向きの回転があるのかどうかを判別することができず、正しい軸方向位置を算出することができない。したがって、ｙの演算の後に、ｘを算出する必要があるのである。
【００３５】
なお、この図３のグラフに併せて示したように、磁気応答部５がその傾きの変傾点でもなく、また、ピストンロッド４が回転しても、それに対応する点が同じ傾きの範囲内にある点、つまり、図示の中点ｃ０，ｄ０のような軸方向位置にある場合には、図示したように、上記どちらの演算方法によっても、正しい軸方向位置を演算することができる。
【００３６】
つまり、特許文献１のように磁気応答部５の傾きが変化しない場合には、上述のような演算方法の制限は発生しない。
【００３７】
また、一対の磁気応答部５の双方が、一対のセンサ部６（６Ｒ、６Ｌ）のどちらか一方に検出されるような場合には、正しい検出ができないので、センサ部６、磁気応答部５の配置をそのようにならないように留意する必要がある。
【００３８】
なお、上記のシリンダ位置検出装置７の磁気応答部５、センサ部６は、ピストンロッド４が回転しないように規制されている場合、また、回転による多少の精度誤差が問題とならない場合には、一対ではなく、一か所だけ設ければ十分であり、その場合にも、上記シリンダ位置検出装置７の効果は、単体としてまたシリンダとしても発揮される。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のシリンダ位置検出装置は、油空圧シリンダにおいて、そのピストンの位置検出が必要な場合に用いることができ、また、本発明の油空圧シリンダは、油空圧による駆動力が必要とされ、かつ、そのピストンの位置検出が必要とされるあらゆる産業分野に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）は本発明のシリンダ位置検出装置を備えた油空圧シリンダの一例の縦断面図、（ｂ）はその要部の概念説明図
【図２】（ａ）は図１のセンサ部の機能説明図、（ｂ）は（ａ）で用いる換算用グラフを示す図
【図３】本発明のシリンダ位置検出装置で用いる演算方法を説明するための換算用グラフを示す図
【図４】（ａ）は従来のシリンダ位置検出装置を備えた油空圧シリンダの外観斜視図、（ｂ）はその要部の概念説明図
【符号の説明】
【００４１】
１      油空圧シリンダ
２      シリンダ本体
３      ピストン
４      ピストンロッド
５      磁気応答部
６      センサ部
７      シリンダ位置検出装置
【図１】
2006183721.tif 000003
【図２】
2006183721.tif 000004
【図３】
2006183721.tif 000005
【図４】
2006183721.tif 000006