JP2007240531A - 液圧シリンダ用の位置測定システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本システムは、少なくとも1つのセンサと、1つの磁石と、ピストンロッドとを含む。ピストンロッドは、高磁化率の金属芯部及び略軸方向の溝構造を備えている。溝構造には、芯部よりも磁化率の低い金属が埋め込まれ、センサは、溝構造によって変化する芯部の磁場を測定して、ピストンロッドの相対位置及び絶対位置の両方を判定し得る。
【選択図】図1
Description
Claims (46)
- 磁石(20)と、少なくとも1つのセンサ(30,40)と、高磁化率の金属芯部(13)及び略軸方向の溝構造(11)を備えたピストンロッド(10)とを含む液圧シリンダ用位置測定システムであって、
前記溝構造(11)には、前記芯部(13)よりも磁化率の低い金属(12)が埋め込まれ、前記少なくとも1つのセンサ(30,40)は、前記溝構造(11)の位置に依存して変化する前記磁石(20)の磁場を測定する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記少なくとも1つのセンサ(30,40)は特定の方向に沿って前記磁場を測定する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記磁石(20)は永久磁石であって、前記永久磁石のN−S軸は、前記センサ(30,40)の配置及び配向に依存して延びている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造(11)は、溝部(16)及び隆起部(15)から構成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項4の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝部(16)又は隆起部(15)は軸方向に隣接しており、各々が互いから等しい距離だけ離れている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1又は4の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造は、軸方向に略周期的な形状、具体的には軸方向に略正弦波の形状を有している
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項4又は5の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝部(16)又は隆起部(15)を個々に削除して基準マーク(1)を形成する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項7の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記基準マーク(1)は、2つの隣接する基準マーク(1)間に配置された前記隆起部(15)又は溝部(16)の数が溝構造(11)全体に亘って各々異なるように設けられ、2つの基準マーク間の各間隔が前記隆起部(15)又は溝部(16)の数によって一意的に特徴付けられる
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項7の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
位置を即座に表示することが要求される前記ピストンロッド(10)の領域において、前記基準マーク(1)間の距離は、残りの領域と比べて短い
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記金属芯部(13)は強磁性であり、前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)は非強磁性である
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記金属芯部(13)は鉄で形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)はクロミウムを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)は非強磁性ニッケル合金を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項13の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記非強磁性ニッケル合金は10.5%を越える量の燐を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1又は12の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記金属芯部(13)と前記溝構造を埋め込んでいる前記金属(12)との間に中間金属層(14)が設けられている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項15の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記中間金属層(14)はニッケルを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造を埋め込んでいる前記金属(12)は平滑な表面(17,18)を有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1又は17の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造を埋め込んでいる前記金属(12)上に外側金属層(19)が設けられている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項18の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記外側金属層(19)はクロミウムを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項4の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記隆起部(15)に対する前記溝部(16)の深さは約200μmである
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項4の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)は、前記溝部(16)上に200μmを越える厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項4の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)は、前記隆起部(15)上に約50μmの厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項15又は16の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記中間金属層(14)は50μm未満の厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項18又は19の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記外側金属層(19)は約50μmの厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項15又は16の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記中間金属層(14)は、前記金属芯部(13)上に電着又は非電着手段によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)は、電着又は非電着手段によって形成され且つ平滑な表面(17,18)を有するように研磨されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項26の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)の適用は多層法を含み、前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)は、厚さが50μm未満である交互に設けられた複数の層を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項18又は19の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記外側金属層(19)は電着又は非電着手段によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記少なくとも1つのセンサ(30,40)は、磁気抵抗センサ又はGMR(巨大磁気抵抗)センサである
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項29の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記センサは、複数の磁気抵抗性抵抗器又はGMR抵抗器構造体(31,41)によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項30の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記磁気抵抗性抵抗器又はGMR抵抗器構造体(31,41)は、2つのブリッジ回路、即ち正弦回路及び余弦回路を形成するように配置される
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項30の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記磁気抵抗性抵抗器又はGMR抵抗器構造体(31,41)の距離は、前記溝構造(11)の周期長に対して適合されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項31の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記センサ(30,40)によって出力された信号は、それらの直角位相信号を介して評価される
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項31の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記正弦回路及び余弦回路からの前記信号の位相関係の分析によって、前記方向に関するステートメントが提供される
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項31の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記正弦回路及び余弦回路からの前記信号の商(quotient)の形成によって、位置分析の精度が高くなる
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
軸方向の距離が一定である2つのセンサを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項36の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記距離は、前記溝構造(11)の周期長の数倍、具体的には2倍を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項37の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記基準マーク(1)は、前記2つのセンサ(30,40)の信号を比較することにより検出され得る
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
センサホルダ(60)をさらに含み、前記センサホルダ(60)はスライド部材(50)とばね(61)とを有し、前記スライド部材(50)内に前記センサ(30,40)が配置されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項39の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記スライド部材(50)はアルミニウム製である
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項40の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記スライド部材(50)は、摩擦を低減し且つ耐摩耗性を提供するコーティング(51)を有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項41の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記コーティング(51)は、PTFEを含む電着ニッケル層によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項39の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記スライド部材(50)の内部半径は、前記ピストンロッド(10)の半径よりも小さい
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。 - 請求項1に記載の液圧シリンダ用位置測定システムのピストンロッドを形成する方法であって、
研磨により前記金属芯部(13)に前記溝パターン(11)を形成する工程と、
前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)の複数の層を電着又は非電着手段によって形成する工程と、
前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)を研磨して平滑な表面(17,18)を得る工程とを包含する
ことを特徴とする方法。 - 請求項44のピストンロッド形成方法において、
前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)を設ける前に、金属層(14)を電着又は非電着手段によって形成する
ことを特徴とする方法。 - 請求項44のピストンロッド形成方法において、
前記溝構造(11)を埋め込んでいる前記金属(12)を研磨して平滑な表面(18)を得た後に、外側金属層(19)が電着又は非電着手段によって形成される
ことを特徴とする方法。
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