(57)【要約】      （修正有）【課題】温度変化に影響されることなく、正確な位置情報を検出可能なシリンダのストロークセンサを提供する。【解決手段】流体を用いて直線動作するアクチュエータに用いられるシリンダのストロークセンサ１００であって、静電容量を検出する容量検出回路１１０と、アクチュエータの可動側に配置される円筒形状の可動電極１２０と、アクチュエータ収縮時に可動電極に収まるように、アクチュエータの固定側に配置される固定電極群１３０とを備え、固定電極群は、アクチュエータの直線動作方向に沿って直線形状または螺旋形状に分割された複数の電極で構成され、容量検出回路の入力側に接続される検出電極１３３と容量検出回路の出力側に接続される２極以上の駆動電極１３１，１３２とを含み、検出電極と前記駆動電極それぞれとで構成される静電容量に基づいて、シリンダのストロークを検出することを特徴とする。【選択図】図１
2018063239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を用いて直線動作するアクチュエータに用いられるシリンダのストロークセンサであって、
静電容量を検出する容量検出回路と、
前記アクチュエータの可動側に配置される円筒形状の可動電極と、
前記アクチュエータ収縮時に前記可動電極に収まるように、前記アクチュエータの固定側に配置される固定電極群とを備え、
前記固定電極群は、前記アクチュエータの直線動作方向に沿って直線形状または螺旋形状に分割された複数の電極で構成され、前記容量検出回路の入力側に接続される検出電極と前記容量検出回路の出力側に接続される２極以上の駆動電極とを含み、
前記検出電極と前記駆動電極それぞれとで構成される静電容量に基づいて、シリンダのストロークを検出することを特徴とする、シリンダのストロークセンサ。
【請求項２】
前記２極以上の駆動電極は、前記円筒形状における表面側から中心方向に重なるように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項３】
前記２極以上の駆動電極のうちのいずれかの駆動電極に対して、前記円筒形状における表面側から中心方向に重なるように配置される定電位電極を、さらに備える、請求項１に記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項４】
前記シリンダのストロークは、前記検出電極と前記駆動電極それぞれとで構成される静電容量の充放電の周期に基づいて算出されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項５】
前記シリンダのストロークは、前記検出電極と前記駆動電極それぞれとで構成される静電容量の比に基づいて、検出されることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項６】
前記可動電極は、前記容量検出回路の定電位部と接続することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項７】
前記固定電極群は、熱収縮チューブで被覆されることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項８】
流体を用いて直線動作するアクチュエータに用いられるシリンダのストロークセンサであって、
静電容量を検出する容量検出回路と、
前記アクチュエータの可動側に配置される円筒形状の可動電極と、
前記アクチュエータ収縮時に前記可動電極に収まるように、前記アクチュエータの固定側に配置される固定電極群と、
前記流体の温度を検出する温度センサとを備え、
前記固定電極群は、前記アクチュエータの直線動作方向に沿って直線形状または螺旋形状に分割された複数の電極で構成され、前記容量検出回路の入力側に接続される検出電極と前記容量検出回路の出力側に接続される駆動電極と定電位電極とを含み、
前記定電位電極は、前記駆動電極に対して前記円筒形状における表面側から中心方向に重なるように配置され、
前記検出電極と前記駆動電極とで構成される静電容量とに基づいて導かれるシリンダのストロークを、前記温度センサによって検出された温度に応じて補正することを特徴とする、シリンダのストロークセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダに用いられるストロークセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、シリンダに用いられるストロークセンサには、ヴィーデマン効果による磁歪現象を応用した磁歪式センサや静電容量の変化を利用した静電容量式センサがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、静電容量の変化によりスライダーの位置情報を検出するリニアアクチュエータに関する技術について開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、複数のコンデンサを備え、当該複数のコンデンサの静電容量比を検出する静電容量比検出回路が開示されている。具体的には、当該静電容量比検出回路は、各コンデンサにそれぞれ異なるタイミングで駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、駆動信号の印加による各コンデンサの充放電に応じて、当該駆動信号を各コンデンサの静電容量に応じたパルス幅に制御する駆動信号制御回路と、当該駆動信号のパルス幅比を各コンデンサの静電容量比とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６８３１号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のリニアアクチュエータに関する技術では、シリンダ内のオイルの誘電率が温度によって変化するため、正確な位置情報が検出できないという問題がある。
【０００７】
それ故に、本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的の１つは、温度変化に影響されることなく、正確な位置情報を検出可能なシリンダのストロークセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも以下のような構成を備え、もしくは手順を実行する。なお、以下の説明において、本発明の理解を容易にするために図面に示されている符号等を付記する場合があるが、本発明の各構成要素は、図面に示されているものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。
【０００９】
本発明の一局面に係るシリンダのストロークセンサは、流体を用いて直線動作するアクチュエータに用いられるシリンダのストロークセンサであって、静電容量を検出する容量検出回路と、前記アクチュエータの可動側に配置される円筒形状の可動電極と、前記アクチュエータ収縮時に前記可動電極に収まるように、前記アクチュエータの固定側に配置される固定電極群とを備え、前記固定電極群は、前記アクチュエータの直線動作方向に沿って直線形状または螺旋形状に分割された複数の電極で構成され、前記容量検出回路の入力側に接続される検出電極と前記容量検出回路の出力側に接続される２極以上の駆動電極とを含み、前記検出電極と前記駆動電極それぞれとで構成される静電容量に基づいて、シリンダのストロークを検出することを特徴とする。
かかる構成により、本発明の一局面に係るシリンダのストロークセンサによれば、検出電極と駆動電極それぞれとで構成される静電容量に基づいてシリンダのストロークを検出するため、温度変化に影響されることなく、正確な位置情報を検出することができる。特に、シリンダ内の流体（オイル）が経年劣化等により、その特性が変化したとしてもシリンダのストロークの正確な位置情報を検出することができる。
【００１０】
また、好ましくは、前記２極以上の駆動電極は、前記円筒形状における表面側から中心方向に重なるように配置されることを特徴とする。
かかる構成により、本発明の一局面に係るシリンダのストロークセンサによれば、検出電極と一の駆動電極とで構成される内面側容量を、円筒形状における表面側から中心方向に重なるように配置される他の駆動電極によって０に近づけることができる。その結果、シリンダの伸縮による上記静電容量について、広い範囲でその変化量を検出することができるようになり、つまり、分解能の高いシリンダのストロークセンサを実現することができる。
【００１１】
また、好ましくは、前記２極以上の駆動電極のうちのいずれかの駆動電極に対して、前記円筒形状における表面側から中心方向に重なるように配置される定電位電極を、さらに備える。ここで、定電位とは、特に限定するものではないが、一般的には、例えば、０Ｖや５Ｖ等である。
かかる構成により、本発明の一局面に係るシリンダのストロークセンサによれば、検出電極と一の駆動電極とで構成される内面側容量を、円筒形状における表面側から中心方向に重なるように配置される定電位電極によって０に近づけることができる。その結果、シリンダの伸縮による上記静電容量について、広い範囲でその変化量を検出することができるようになり、つまり、分解能の高いシリンダのストロークセンサを実現することができる。
【００１２】
また、好ましくは、前記シリンダストロークは、前記検出電極と前記駆動電極それぞれとで構成される静電容量の充放電の周期に基づいて算出されることを特徴とする。
かかる構成により、本発明の一局面に係るシリンダのストロークセンサによれば、信号の周期を検出することによって上記シリンダストロークを算出することができ、その結果、温度変化に影響されることなく、容易に正確な位置情報を検出することができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記シリンダのストロークは、前記検出電極と前記駆動電極それぞれとで構成される静電容量の比に基づいて、検出されることを特徴とする。
かかる構成により、本発明の一局面に係るシリンダのストロークセンサによれば、検出電極と駆動電極それぞれとで構成される静電容量の比に基づいてシリンダのストロークを検出するため、温度変化に影響されることなく、正確な位置情報を容易に検出することができる。
【００１４】
また、好ましくは、前記可動電極は、前記容量検出回路の定電位部と接続することを特徴とする。
かかる構成により、本発明の一局面に係るシリンダのストロークセンサによれば、可動電極を定電位部と接続するため、煩雑な配線が不要となり、信頼性を向上させることができる。
【００１５】
また、好ましくは、前記固定電極群は、熱収縮チューブで被覆されることを特徴とする。
かかる構成により、本発明の一局面に係るシリンダのストロークセンサによれば、熱収縮チューブで被覆されることによって確実に絶縁することができるため、短絡を防止することができる。
【００１６】
また、本発明の一局面に係るシリンダのストロークセンサは、流体を用いて直線動作するアクチュエータに用いられるシリンダのストロークセンサであって、静電容量を検出する容量検出回路と、前記アクチュエータの可動側に配置される円筒形状の可動電極と、前記アクチュエータ収縮時に前記可動電極に収まるように、前記アクチュエータの固定側に配置される固定電極群と、前記流体の温度を検出する温度センサとを備え、前記固定電極群は、前記アクチュエータの直線動作方向に沿って直線形状または螺旋形状に分割された複数の電極で構成され、前記容量検出回路の入力側に接続される検出電極と前記容量検出回路の出力側に接続される駆動電極と定電位電極とを含み、前記定電位電極は、前記駆動電極に対して前記円筒形状における表面側から中心方向に重なるように配置され、前記検出電極と前記駆動電極とで構成される静電容量とに基づいて導かれるシリンダのストロークを、前記温度センサによって検出された温度に応じて補正することを特徴とする。
かかる構成により、本発明の一局面に係るシリンダのストロークセンサによれば、前記検出電極と前記駆動電極とで構成される静電容量とに基づいて導かれるシリンダのストロークを、前記温度センサによって検出された温度に応じて補正するため、温度変化に影響されることなく、正確な位置情報を検出することができる。また、検出電極と一の駆動電極とで構成される内面側容量を、円筒形状における表面側から中心方向に重なるように配置される定電位電極によって０に近づけることができる。その結果、シリンダの伸縮による上記静電容量について、広い範囲でその変化量を検出することができるようになり、つまり、分解能の高いシリンダのストロークセンサを実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、温度変化に影響されることなく、正確な位置情報を検出可能なシリンダのストロークセンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータに用いられるシリンダのストロークセンサ１００を示す概要図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るシリンダのストロークに応じた静電容量を検出する容量検出回路１１０を示す等価回路図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るシリンダのストロークに応じて、容量検出回路１１０のＶ１〜Ｖ４における電位変化（信号波形）の様子を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るシリンダのストロークセンサ１００の電極構造を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るシリンダのストロークセンサの電極構造を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るシリンダのストロークセンサの電極構造を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るシリンダのストロークセンサの電極構造を示す図である。
【図８】本発明の他の変形例に係るシリンダのストロークセンサの電極構造を示す図である。
【図９】固定電極群の具体的な実現例を示す図である。
【図１０】固定電極群の他の具体的な実現例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、あくまで、本発明を実施するための具体的な一例を挙げるものであって、本発明を限定的に解釈させるものではない。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
［静電容量の検出原理について］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータに用いられるシリンダのストロークセンサ１００を示す概要図である。図１において、シリンダのストロークセンサ１００は、容量検出回路１１０と、可動電極１２０と、固定電極群１３０とを備える。なお、固定電極群１３０は、第１の駆動電極１３１および第２の駆動電極１３２と、検出電極１３３とを含み、第１の駆動電極１３１および第２の駆動電極１３２は、容量検出回路１１０の出力側に接続されており、検出電極１３３は、容量検出回路１１０の入力側に接続されている。
【００２１】
可動電極１２０は、アクチュエータの可動側に配置されており、固定電極群１３０は、アクチュエータの固定側に配置されている。可動電極１２０は、円筒形状であって、アクチュエータ収縮時には固定電極群１３０を覆うような状態となる。可動電極１２０および固定電極群１３０の詳細な構造については後述する。
【００２２】
容量検出回路１１０は、検出電極１３３と第１の駆動電極１３１との間の静電容量、および検出電極１３３と第２の駆動電極１３２との間の静電容量を検出するが、可動電極１２０が固定電極群１３０を覆うことによって（アクチュエータ収縮時）、当該静電容量が変化する。当該変化に基づいてシリンダのストロークを検出する。
【００２３】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るシリンダのストロークに応じた静電容量を検出する容量検出回路１１０を示す等価回路図である。図２において、Ｖ１は第１の駆動電極１３１、Ｖ２は第２の駆動電極１３２、Ｖ３は検出電極１３３、Ｖ４は周期計測・切替信号発生回路における電位である。
【００２４】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るシリンダのストロークに応じて、容量検出回路１１０のＶ１〜Ｖ４における電位変化（信号波形）の様子を示す図である。以下に、図２および図３における動作について簡単に説明する。
【００２５】
（１）時刻ｔ１
第１の駆動電極１３１に駆動パルス信号Ｖ１（Ｖｄｄ）が印加されると、コンデンサＣ１が正方向に充電され、検出電極１３３電圧が立ち上がる（Ｖ３）。ここで、比較器において、Ｖ３の電位が閾値１／２Ｖｄｄを上回ることから（Ｖ３＞１／２Ｖｄｄ）、Ｖ４をＨｉｇｈとする。
【００２６】
（２）時刻ｔ１〜ｔ２
コンデンサＣ１に充電された電荷が負帰還抵抗Ｒを介して放電されて、Ｖ３の電位が徐々に下がる。
【００２７】
（３）時刻ｔ２
比較器において、Ｖ３の電位が閾値１／２Ｖｄｄを下回ることから（Ｖ３＜１／２Ｖｄｄ）、Ｖ４をＬｏｗとする。Ｖ４のＬｏｗに呼応して駆動パルス信号Ｖ１をＬｏｗに制御する。さらに、コンデンサＣ１に充電されていた電荷が放電されて、Ｖ３の電位が下がる。
【００２８】
（４）時刻ｔ２〜ｔ３
Ｖ３の電位が下がったことにより、負帰還抵抗Ｒによって負方向にコンデンサＣ１が充電され、Ｖ３の電位が徐々に上がる。
【００２９】
（５）時刻ｔ３
比較器において、Ｖ３の電位が閾値１／２Ｖｄｄを上回ることから（Ｖ３＞１／２Ｖｄｄ）、Ｖ４をＨｉｇｈとする。Ｖ４のＨｉｇｈに呼応して駆動パルス信号Ｖ１をＶｄｄに制御する（上記（１））。
【００３０】
図３においては、上記（１）〜（５）を４回繰り返した後、第２の駆動電極１３２に駆動パルス信号Ｖ２（Ｖｄｄ）を印加し、同様の動作を行う。
【００３１】
（６）時刻ｔ９
第２の駆動電極１３２に駆動パルス信号Ｖ２（Ｖｄｄ）が印加されると、コンデンサＣ２が正方向に充電され、検出電極１３３電圧が立ち上がる（Ｖ３）。ここで、比較器において、Ｖ３の電位が閾値１／２Ｖｄｄを上回ることから（Ｖ３＞１／２Ｖｄｄ）、Ｖ４をＨｉｇｈとする。
【００３２】
（７）時刻ｔ９〜ｔ１０
コンデンサＣ２に充電された電荷が負帰還抵抗Ｒを介して放電されて、Ｖ３の電位が徐々に下がる。
【００３３】
（８）時刻ｔ１０
比較器において、Ｖ３の電位が閾値１／２Ｖｄｄを下回ることから（Ｖ３＜１／２Ｖｄｄ）、Ｖ４をＬｏｗとする。Ｖ４のＬｏｗに呼応して駆動パルス信号Ｖ２をＬｏｗに制御する。さらに、コンデンサＣ２に充電されていた電荷が放電されて、Ｖ３の電位が下がる。
【００３４】
（９）時刻ｔ１０〜ｔ１１
Ｖ３の電位が下がったことにより、負帰還抵抗ＲによってコンデンサＣ２が充電され、Ｖ３の電位が徐々に上がる。
【００３５】
（１０）時刻ｔ１１
比較器において、Ｖ３の電位が閾値１／２Ｖｄｄを上回ることから（Ｖ３＞１／２Ｖｄｄ）、Ｖ４をＨｉｇｈとする。Ｖ４のＨｉｇｈに呼応して駆動パルス信号Ｖ２をＶｄｄに制御する（上記（６））。
【００３６】
図３においては、上記（６）〜（１０）を４回繰り返している。
【００３７】
上述したように、上記（１）〜（５）においてコンデンサＣ１の周期を検出し、上記（６）〜（１０）においてコンデンサＣ２の周期を検出し、当該周期からコンデンサＣ１とコンデンサＣ２との静電容量比を算出する。換言すると、検出電極１３３と第１の駆動電極１３１との間の静電容量（Ｃ１）および検出電極１３３と第２の駆動電極１３２との間の静電容量（Ｃ２）の比を算出する。
【００３８】
可動電極１２０が固定電極群１３０（第１の駆動電極１３１、第２の駆動電極１３２、検出電極１３３）を覆うことによって（アクチュエータ収縮時）、当該静電容量が変化する。容量検出回路１１０は、検出電極１３３と第１の駆動電極１３１との間の静電容量（Ｃ１）および検出電極１３３と第２の駆動電極１３２との間の静電容量（Ｃ２）の比を算出することによって、シリンダ内のオイルの誘電率が温度によって変化した場合であっても、温度変化に影響されることなく、シリンダのストロークの正確な位置情報を検出することができる。
【００３９】
なお、図３においては、駆動パルス信号Ｖ１およびＶ２をそれぞれ４回発振することによって、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ２の周期を検出しているが、必ずしも４回である必要はない。例えば、即座に検出したい場合は１回でも構わないし、複数回検出してその平均値を採用すれば、検出誤差等を吸収することも可能である。また、シリンダのストロークが安定していない場合等は、定常化状態になった値を採用すればよい。
【００４０】
［電極構造について］
図４は、本発明の第１の実施形態に係るシリンダのストロークセンサ１００の電極構造を示す図である。図４（Ａ）伸張時で示されるように、固定電極群１３０は、第１の駆動電極１３１と、第２の駆動電極１３２と、検出電極１３３とを備えている。第１の駆動電極１３１と検出電極１３３とでアクチュエータの直線動作方向において略円筒形状を形成しており、その内側に円柱形状の第２の駆動電極１３２が配置されている。第１の駆動電極１３１および検出電極１３３は、それぞれ相互に上記略円筒形状の一部を形成しており、形成された略円筒形状は、アクチュエータの直線動作方向に沿って分割されているような形状である。
【００４１】
図４（Ｂ）収縮時で示されるように、可動電極１２０は、アクチュエータの可動側に配置される円筒形状であって、アクチュエータ収縮時には固定電極群１３０を覆うように構成されている。なお、可動電極１２０は、筐体等に接続されることから、可動電極１２０を定電位（例えば、０Ｖや５Ｖ等）にすることができるため、配線を簡略化することができる。
【００４２】
次に、（Ａ）伸張時および（Ｂ）収縮時における静電容量について説明する。
（Ａ）伸張時において、第１の駆動電極１３１と検出電極１３３との間の静電容量Ｃ１、および第２の駆動電極１３２と検出電極１３３との間の静電容量Ｃ２とする。さらに、静電容量Ｃ１は、第１の駆動電極１３１と検出電極１３３との内面側間の静電容量Ｃ１１、および第１の駆動電極１３１と検出電極１３３との外面側間の静電容量Ｃ１２で構成される（Ｃ１＝Ｃ１１＋Ｃ１２）。
【００４３】
（Ｂ）収縮時において、可動電極１２０が第１の駆動電極１３１および検出電極１３３を覆うような状態となっているため、当該可動電極１２０と第１の駆動電極１３１および検出電極１３３との間の静電容量（浮遊容量Ｃｓ）が発生するものの、第１の駆動電極１３１と検出電極１３３との外面側間の静電容量Ｃ１２が遮蔽される。しかし、浮遊容量Ｃｓは、図２で示した容量検出回路１１０におけるコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２の周期を検出する上で影響はない。
【００４４】
このように、伸張および収縮状態に応じて、静電容量Ｃ１がＣ１１〜（Ｃ１１＋Ｃ１２）の範囲で変化するため、当該静電容量Ｃ１に基づいて、可動電極１２０が第１の駆動電極１３１および検出電極１３３をどれだけ覆っているのか（第１の駆動電極１３１と検出電極１３３との外面側間の静電容量Ｃ１２をどれだけ遮蔽しているのか）、を把握することができる。
【００４５】
また、当該電極構成では、Ｃ１１〜（Ｃ１１＋Ｃ１２）の範囲で変化する静電容量Ｃ１を検出するとともに、静電容量Ｃ２も検出するため、図２および図３で説明したように、両者の比を算出することによって、シリンダ内のオイルの誘電率が温度によって変化した場合であっても、温度変化に影響されることなく、シリンダのストロークの正確な位置情報を検出することができる。
【００４６】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係るシリンダのストロークセンサ１００によれば、第１の駆動電極１３１と検出電極１３３と構成される静電容量Ｃ１、および第２の駆動電極１３２と検出電極１３３とで構成される静電容量Ｃ２の比に基づいて、シリンダのストロークを検出するため、温度変化に影響されることなく、正確な位置情報を検出することができる。特に、シリンダ内の流体（オイル）が経年劣化等により、その特性が変化したとしてもシリンダのストロークの正確な位置情報を検出することができる。
【００４７】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータに用いられるシリンダのストロークセンサについて説明するが、静電容量の検出原理は、第１の実施形態で説明した［静電容量の検出原理について］と同様であるため、説明を省略する。ここでは、電極構造において、第１の実施形態と同様の構成については図４等で用いた参照符号と同一の参照符号を付すことにより説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成について、詳細に説明する。
【００４８】
図５は、本発明の第２の実施形態に係るシリンダのストロークセンサ２００の電極構造を示す図である。図５（Ａ）伸張時で示されるように、固定電極群２３０は、第１の駆動電極２３１と、第２の駆動電極２３２と、検出電極２３３とを備えている。
【００４９】
第１の駆動電極２３１と検出電極２３３とでアクチュエータの直線動作方向において略円筒形状を形成し、それぞれ相互に上記略円筒形状の一部を形成している。このように形成された略円筒形状は、アクチュエータの直線動作方向に沿って分割されているような形状であって、第１の実施形態における第１の駆動電極１３１および検出電極１３３と同様である。
【００５０】
そして、第１の実施形態では、第１の駆動電極１３１と検出電極１３３とで形成された略円筒形状の内側に円柱形状の第２の駆動電極１３２が配置されていたが、本実施形態では、第１の駆動電極２３１と検出電極２３３とで形成された略円筒形状のうち第１の駆動電極２３１の内側に（表面側から中心方向に）重なるように第２の駆動電極２３２が配置されている。
【００５１】
次に、（Ａ）伸張時および（Ｂ）収縮時における静電容量について説明する。ここで、第１の実施形態では、第１の駆動電極１３１と検出電極１３３との内面側間の静電容量Ｃ１１があったが、本実施形態では、第１の駆動電極２３１と検出電極２３３との内面側間の静電容量は、第１の駆動電極２３１の内側に重なるように配置されている第２の駆動電極２３２によって遮蔽される。これは、第１の駆動電極２３１を駆動している間（図３における時刻ｔ１〜ｔ９）、第２の駆動電極２３２は定電位（例えば、０Ｖや５Ｖ等）となっているためである。
【００５２】
（Ａ）伸張時において、第１の駆動電極２３１と検出電極２３３との間の静電容量Ｃ１、および第２の駆動電極２３２と検出電極２３３との間の静電容量Ｃ２とする。ここで、静電容量Ｃ１は、第１の駆動電極２３１と検出電極２３３との外面側間の静電容量Ｃ１２となる（Ｃ１＝Ｃ１２）。
【００５３】
（Ｂ）収縮時において、可動電極１２０が第１の駆動電極２３１および検出電極２３３を覆うような状態となっているため、当該可動電極１２０と第１の駆動電極２３１および検出電極２３３との間の静電容量（浮遊容量Ｃｓ）が発生するものの、第１の駆動電極２３１と検出電極２３３との外面側間の静電容量Ｃ１２が遮蔽される。しかし、浮遊容量Ｃｓは、図２で示した容量検出回路１１０におけるコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２の周期を検出する上で影響はない。
【００５４】
このように、伸張および収縮状態に応じて、静電容量Ｃ１が０〜Ｃ１２の範囲で変化するため、当該静電容量Ｃ１に基づいて、可動電極１２０が第１の駆動電極２３１および検出電極２３３をどれだけ覆っているのか（第１の駆動電極２３１と検出電極２３３との外面側間の静電容量Ｃ１２をどれだけ遮蔽しているのか）、を把握することができる。
【００５５】
また、当該電極構成では、０〜Ｃ１２の範囲で変化する静電容量Ｃ１を検出するとともに、静電容量Ｃ２も検出するため、図２および図３で説明したように、両者の比を算出することによって、シリンダ内のオイルの誘電率が温度によって変化した場合であっても、温度変化に影響されることなく、シリンダのストロークの正確な位置情報を検出することができる。
【００５６】
ここで、第１の実施形態に係る電極構造と本実施形態に係る電極構造とを比較すると、第１の実施形態では静電容量Ｃ１はＣ１１〜（Ｃ１１＋Ｃ１２）の範囲で変化するのに対しては、本実施形態では静電容量Ｃ１は０〜Ｃ１２の範囲で変化する。例えば、Ｃ１１＝１でＣ１２＝０．５である場合、第１の実施形態では、Ｃ１は１〜１．５の範囲で変化し、最小値から最大値までの変化の割合は１．５倍であるのに対し、第２の実施形態では、Ｃ１は０〜０．５の範囲で変化し、最小値から最大値までの変化の割合は（Ｃ１の最小値が０．１であったとしても）５倍であり、十分な分解能を得ることができる。
【００５７】
つまり、本実施形態に係る電極構造では、第１の駆動電極２３１と検出電極２３３との内面側間の静電容量が第１の駆動電極２３１の内側に重なるように配置されている第２の駆動電極２３２によって遮蔽される（第１の実施形態に係る電極構造における静電容量Ｃ１１）。その結果、本実施形態に係る電極構造によれば、静電容量Ｃ１の変化を敏感に検出するようになるため、より高精度にシリンダのストロークを検出することができる。
【００５８】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係るシリンダのストロークセンサによれば、第１の駆動電極２３１と検出電極２３３と構成される静電容量Ｃ１、および第２の駆動電極２３２と検出電極２３３とで構成される静電容量Ｃ２の比に基づいて、シリンダのストロークを検出するため、温度変化に影響されることなく、正確な位置情報を検出することができる。特に、シリンダ内の流体（オイル）が経年劣化等により、その特性が変化したとしてもシリンダのストロークの正確な位置情報を検出することができる。
【００５９】
さらには、第１の駆動電極２３１と検出電極２３３との内面側間の静電容量が第１の駆動電極２３１の内側に重なるように配置されている第２の駆動電極２３２によって遮蔽することにより、分解能の高いシリンダのストロークセンサを実現することができ、シリンダのストロークのより正確な位置情報を検出することができる。
【００６０】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係るアクチュエータに用いられるシリンダのストロークセンサについて、静電容量の検出原理は、第２の実施形態と同様であるため説明を省略し、ここでは主に電極構造について説明する。
【００６１】
図６は、本発明の第３の実施形態に係るシリンダのストロークセンサの電極構造を示す図である。本実施形態に係る電極構造は、第１の実施形態に係る電極構造と第２の実施形態に係る電極構造とを組み合わせたものである。図６において、固定電極群３３０は、第１の駆動電極３３１と、第２の駆動電極３３２と、検出電極３３３と、定電位電極３３４とを備えている。
【００６２】
第１の駆動電極３３１、第２の駆動電極３３２、および検出電極３３３は、図４で示した第１の実施形態の固定電極群１３０（第１の駆動電極１３１、第２の駆動電極１３２、および検出電極１３３）と同様の配置である。そして、定電位電極３３４は、第１の駆動電極３３１の内側に（表面側から中心方向に）重なるように配置されている。
【００６３】
第２の実施形態では、第１の駆動電極２３１を駆動している間（図３における時刻ｔ１〜ｔ９）、第２の駆動電極２３２を定電位とすることにより、第１の駆動電極２３１と検出電極２３３との内面側間の静電容量を遮蔽していたが、本実施形態では、定電位電極３３４によって第１の駆動電極３３１と検出電極３３３との内面側間の静電容量を遮蔽する。
【００６４】
つまり、図６に示した固定電極群３３０は、第２の実施形態において図５に示した固定電極群２３０と同様の機能および効果を発揮することができる。
【００６５】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係るシリンダのストロークセンサによれば、第１の駆動電極３３１と検出電極３３３と構成される静電容量Ｃ１、および第２の駆動電極３３２と検出電極３３３とで構成される静電容量Ｃ２の比に基づいて、シリンダのストロークを検出するため、温度変化に影響されることなく、正確な位置情報を検出することができる。特に、シリンダ内の流体（オイル）が経年劣化等により、その特性が変化したとしてもシリンダのストロークの正確な位置情報を検出することができる。
【００６６】
さらには、第１の駆動電極３３１と検出電極３３３との内面側間の静電容量が第１の駆動電極３３１の内側に重なるように配置されている定電位電極３３４によって遮蔽することにより、分解能の高いシリンダのストロークセンサを実現することができ、シリンダのストロークのより正確な位置情報を検出することができる。
【００６７】
＜第４の実施形態＞
図７は、本発明の第４の実施形態に係るシリンダのストロークセンサの電極構造を示す図である。本実施形態に係る電極構造は、第３の実施形態に係る電極構造と似ているが、第２の駆動電極を有しない点で異なる。図７において、固定電極群４３０は、第１の駆動電極４３１と、検出電極４３３と、定電位電極３３４とを備えている。
【００６８】
さらに、本実施形態に係るシリンダのストロークセンサは、第１〜第３の実施形態に係るシリンダのストロークセンサと異なり、静電容量Ｃ２を記録するメモリ４４０および温度センサ４５０を備えている。ここで、静電容量Ｃ２は、第１〜第３の実施形態とは異なり、シリンダ外に設定された固定値である。
【００６９】
第１の駆動電極４３１、検出電極４３３、および定電位電極４３４は、図６で示した第３の実施形態の固定電極群３３０（第１の駆動電極３３１、検出電極３３３、および定電位電極３３４）と同様の配置である。
【００７０】
つまり、第１の駆動電極４３１と検出電極４３３との内面側間の静電容量が第１の駆動電極４３１の内側に重なるように配置されている定電位電極４３４によって遮蔽される（第１の実施形態に係る電極構造における静電容量Ｃ１１）。その結果、本実施形態に係る電極構造によれば、静電容量Ｃ１の変化を敏感に検出するようになるため、より高精度にシリンダのストロークを検出することができる。
【００７１】
本実施形態においては第２の駆動電極を配置していないため、第１〜第３の実施形態で示した静電容量Ｃ２を検出しない代わりに、温度センサ４５０を備えている。予め記録されている静電容量Ｃ２と容量検出回路４１０によって検出した静電容量Ｃ１とに基づいて、静電容量の比を算出して、シリンダのストロークを検出するが、その際、ストローク換算部４６０は、温度センサ４５０によって検出された温度に応じて静電容量Ｃ２および／または静電容量Ｃ１を補正すればよい。
【００７２】
なお、温度センサ４５０によって検出された温度に応じた補正は、予めメモリ等に記録された計算式（例えば、補正係数で積算）もしくはルックアップテーブル等に基づいて実施すればよい。
【００７３】
さらに、温度センサ４５０に加えて湿度センサを備え、湿度に応じた補正を行うようにしても構わない。
【００７４】
以上のように、本発明の第４の実施形態に係るシリンダのストロークセンサによれば、温度センサ４５０によって検出された温度に応じた補正を行いながら、第１の駆動電極４３１と検出電極４３３と構成される静電容量Ｃ１、および予め記録された静電容量Ｃ２の比に基づいて、シリンダのストロークを検出するため、温度変化に影響されることなく、正確な位置情報を検出することができる。
【００７５】
さらには、第１の駆動電極４３１と検出電極４３３との内面側間の静電容量が第１の駆動電極４３１の内側に重なるように配置されている定電位電極４３４によって遮蔽することにより、分解能の高いシリンダのストロークセンサを実現することができ、シリンダのストロークのより正確な位置情報を検出することができる。
【００７６】
なお、本発明の第１の実施形態〜第４の実施形態において、シリンダのストロークは、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２との比に基づいて検出されていたが、シリンダのストロークの検出方法は、これに限定されるものではなく、検出された静電容量Ｃ１および静電容量Ｃ２を変数として、予め設定された関数式に基づいてシリンダのストロークの位置情報を算出しても構わない。例えば、関数式（Ｃ１＋α）／（Ｃ２＋β）［Ｃ１、Ｃ２；変数、α、β；定数］を用いてシリンダのストロークの位置情報を算出しても構わないし、予め設定されているルックアップテーブルを参照してシリンダのストロークの位置情報を取得しても構わない。
【００７７】
本発明の第１の実施形態〜第４の実施形態に示したように静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２との比に基づいてシリンダのストロークの位置情報を検出するか、その他関数式、ルックアップテーブルに基づいてシリンダのストロークの位置情報を算出・取得するかは、関数式の種類やルックアップテーブルとの組み合わせ等も含めて、装置、オイルの種類や性質、センサの種類や求められる精度、およびその他状況に応じて適切なものを採用すればよい。
【００７８】
＜その他変形例＞
上述した実施形態において、２極の検出電極および２極の第１の駆動電極等を図示して固定電極群に関して説明したが、電極数は必ずしもこれらに限定されるものではない。図８は、本発明の他の変形例に係るシリンダのストロークセンサの電極構造を示す図である。
【００７９】
図８（ａ）では、４極の第１の駆動電極８１１、４極の第２の駆動電極８１２、および４極の検出電極８１３によって固定電極群が構成されている。
【００８０】
図８（ｂ）では、２極の第１の駆動電極８２１、２極の第２の駆動電極８２２、および２極の検出電極８２３によって固定電極群が構成されている。さらに、第１の駆動電極８２１と第２の駆動電極８２２との間に、定電位電極８２４（例えば、ＧＮＤ電位）が配置されている。
【００８１】
図８（ｃ）では、４極の検出電極８３３と第１〜第４の駆動電極とを配置して、駆動電極を多極化している。駆動電極を多極化した場合であっても、基本的には、図２および図３で示したように、順次、駆動パルス信号を印加してコンデンサの充放電の周期を検出し、それぞれの周期もしくはグループ化した駆動電極におけるコンデンサの充放電の周期に基づいて、シリンダのストロークを検出するようにすればよい。
【００８２】
＜固定電極群の実現例＞
図９は、固定電極群の具体的な実現例を示す図である。上述した第１〜第４の実施形態および他の変形例で示した固定電極群は、例えば、樹脂製パイプ等を用いて各電極の距離を保持して実現される。図９において、固定電極群を構成する各電極９１０（駆動電極、検出電極、定電位電極など）は、銅箔テープを用いてプラスティック製パイプ９２０に接着され、外周は、熱収縮チューブ９３０で被覆されている。
【００８３】
その結果、プラスティック製パイプ９２０によって各電極の距離を保持するとともに、熱収縮チューブ９３０で被覆されることによって確実に絶縁することができるため、短絡を防止することができる。
【００８４】
なお、固定電極群を構成する各電極９１０（駆動電極、検出電極、定電位電極など）は、図９に示したようなアクチュエータの直線動作方向に沿って直線形状に配置されるものだけに限定されるものではない。
【００８５】
図１０は、固定電極群の他の具体的な実現例を示す図である。図１０において、固定電極群を構成する各電極９１０は、アクチュエータの直線動作方向に沿って螺旋形状に配置されている。より詳細には、フレキシブル基板上に検出電極１３３を配置し、その同一面に第２の駆動電極１３２を配置し、その裏面に第１の駆動電極１３１を配置している。
【００８６】
このように形成されたフレキシブル基板は、検出電極１３３および第２の駆動電極１３２が配置された面がプラスティック製パイプ９２０の外周表面に接するように螺旋形状に巻き付けられている。換言すれば、フレキシブル基板のうち、第１の駆動電極１３１が配置された面が表面に現れている。
【００８７】
そして、フレキシブル基板が螺旋形状に巻き付けられたプラスティック製パイプ９２０を、熱収縮チューブ９３０で被覆する。これにより、フレキシブル基板に巻き付けられた各電極９１０（駆動電極、検出電極、定電位電極など）を固定するとともに、保護することができる。
【００８８】
このように、フレキシブル基板に第１の駆動電極１３１、第２の駆動電極１３２、および検出電極１３３を配置し、当該フレキシブル基板をプラスティック製パイプ９２０に螺旋状に巻き付ければ、１回の巻き付け工程で３つの電極を配置することができる。
【００８９】
また、その後の熱収縮チューブ９３０の組み付けも１回で済むことから組立が容易になり、作業効率・生産効率を向上させることができる。さらに、その結果、コストダウンにも繋がることは言うまでもない。
【００９０】
以上、本発明の各実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、リニアアクチュエータ等に利用可能であって、特に、シリンダに用いられるストロークセンサ等に有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１００  ストロークセンサ
１１０、４１０  容量検出回路
１２０  可動電極
１３０、２３０、３３０、４３０  固定電極群
１３１、２３１、３３１、４３１、８１１、８２１  第１の駆動電極
１３２、２３２、３３２、８１２、８２２  第２の駆動電極
１３３、２３３、３３３、４３３、８１３、８２３、８３３  検出電極
３３４、４３４、８２４  定電位電極
４４０  メモリ
４５０  温度センサ
４６０  ストローク換算部
９１０  各電極
９２０  プラスティック製パイプ
９３０  熱収縮チューブ
【図１】
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【図２】
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【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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