JP2012225656A - Stroke position detection apparatus for actuator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator stroke position detection apparatus capable of grasping a stroke position even when an output signal from a position detecting sensor is changed due to a change of a pattern such as secular deterioration.SOLUTION: The actuator stroke position detection apparatus includes: a pattern X drawn on a rod 4 of a hydraulic cylinder 1 (actuator) and including a reference part having no change in a stroke direction range and an encoded part allowed to be changed so as to specify a stroke position; and a control part which determines a position signal outputted from a position detection sensor (position detection part) based on a reference signal outputted from a reference sensor (reference detection part) for detecting the reference part and grasps a stroke position.

Description

本発明は、アクチュエータの行程位置を検知する行程位置検知装置に関する。   The present invention relates to a stroke position detection device that detects a stroke position of an actuator.

従来、作業装置を備えた建設機械や特装車は、作業装置の駆動源である油圧シリンダ(アクチュエータ)の行程位置(ストローク位置)を検知し、その位置の検知結果から作業装置の姿勢を把握することで、所望の姿勢で作業装置の速度を増減したり作業装置を停止したりしている。そして、油圧シリンダのストローク位置を把握するため、例えば油圧シリンダのロッドに符号化したパターンを描画し、複数のセンサ(位置検知部)をシリンダチューブに固定し、パターンと複数のセンサとを相対的に移動させるとともに複数のセンサでパターンを読み取り、複数のセンサの検知または非検知状態からストローク位置を把握するようにしている。   Conventionally, a construction machine or specially equipped vehicle equipped with a work device detects a stroke position (stroke position) of a hydraulic cylinder (actuator) that is a drive source of the work device, and grasps a posture of the work device from a detection result of the position. Thus, the speed of the working device is increased or decreased in a desired posture or the working device is stopped. Then, in order to grasp the stroke position of the hydraulic cylinder, for example, an encoded pattern is drawn on the rod of the hydraulic cylinder, a plurality of sensors (position detection units) are fixed to the cylinder tube, and the pattern and the plurality of sensors are relative to each other. The pattern is read by a plurality of sensors and the stroke position is grasped from the detection or non-detection state of the plurality of sensors.

模式的にストローク位置を検知から把握するまでを図7を用いて説明する。図7(a)はロッドに描画したパターンで、L01〜L03までの3本のラインを有し、そのラインをそれぞれ8等分している。なお、荒面Xnは図中に黒く塗りつぶして示し、ショットブラストによりロッド表面を荒くなるように表面処理した箇所である。それ以外の箇所は輝面Xpであり、クロムメッキが施されたままの箇所である。ラインL01〜L03は、荒面Xnと輝面Xpとを選択配置することにより符号化している。   A process from the detection to the grasping of the stroke position will be described with reference to FIG. FIG. 7A shows a pattern drawn on a rod, which has three lines L01 to L03, and each line is divided into eight equal parts. The rough surface Xn is shown in black in the drawing, and is a portion where the surface of the rod is roughened by shot blasting so as to be rough. The other part is the bright surface Xp, which is the part that has been subjected to chrome plating. The lines L01 to L03 are encoded by selectively arranging the rough surface Xn and the bright surface Xp.

そして、図7(b)に示すS01〜S03は反射形光電近接センサであり、検出光を検出対象物に照射しその反射光を受けて反射光の大きさ(光量)に応じた出力信号(電圧値)を出力する。なお、センサS01〜S03は、ラインL01〜L03をそれぞれ検知している。制御装置C0は、センサS01〜S03からの出力信号から、例えばS01が「なし」,S02が「あり」,S03が「なし」であったとき、制御装置C0は、S01とS03とは出力値が無いためL01及びL03は荒面Xnを、一方S02は出力値があるため輝面Xpをそれぞれ検知したと判断する。そして、予め制御装置C0のメモリ内に保存したテーブルから、輝面Xpと荒面Xnの組み合わせと一致する位置として「位置7」を選択し、現在のストローク位置が「位置7」であることを認識する。なお、3つのセンサの検知結果の組み合わせと位置とは一対一になるように(重複しないように)設定されている。
このように当該検知装置によると、油圧シリンダのストローク位置を8つの位置のいずれの場所にあるのかを把握することができ、作業装置を所望のとおりに動作させることができる。
S01 to S03 shown in FIG. 7B are reflection type photoelectric proximity sensors that irradiate the detection object with the detection light, receive the reflection light, and output signals corresponding to the magnitude (light quantity) of the reflection light ( Voltage value). Sensors S01 to S03 detect lines L01 to L03, respectively. From the output signals from the sensors S01 to S03, for example, when S01 is “None”, S02 is “Yes”, and S03 is “None”, the control device C0 outputs S01 and S03 as output values. Therefore, it is determined that L01 and L03 have detected the rough surface Xn, and S02 has detected the bright surface Xp because of the output value. Then, “Position 7” is selected as a position that matches the combination of the bright surface Xp and the rough surface Xn from the table stored in advance in the memory of the control device C0, and the current stroke position is “Position 7”. recognize. Note that the combinations and positions of the detection results of the three sensors are set to be one-to-one (not overlapping).
Thus, according to the said detection apparatus, it can grasp | ascertain which position of the stroke position of a hydraulic cylinder exists in eight positions, and can operate a working device as desired.

特開2002−48599JP 2002-48599 A

しかし、経年使用により、符号化したパターンが薄くなってくると、本来は位置検知部がパターンを検知してそれに相当する出力信号を出力しなければならなかったにもかかわらず、パターンを検知していない場合に相当する出力信号しか出力されないことがある。図8は、経年劣化後の状態を示した図である。図8(a)が劣化したパターンを示し、図8(b)が劣化したパターンを各センサS01〜S03が検出した出力信号である。ここで、実際は「位置7」に相当するところまでシリンダが伸長していた場合を例にあげて説明する。荒面Xnは本来、センサが発した光を乱反射させてセンサに返す光量が小さくするところ、経年変化した荒面Xnは凹凸が小さくなり、センサが発した光をセンサに向かって反射してしまうことになる。すると、パターンを検知する各センサ(特にセンサS01)の出力値は、S01が「あり」,S02が「あり」,S03が「あり」となってしまう。制御装置C0は、全て出力値があることから輝面Xpを検知したとみなし、全て輝面Xpの組み合わせと一致する位置として「位置1」であると判断してしまう。このように制御装置C0はセンサS01〜S03からの出力信号が「常に輝面Xpを検知している」と誤認することとなり、「全てのセンサが輝面Xpを検知」に対応する位置からアクチュエータが動作していないと判断してしまう恐れがある。   However, when the encoded pattern becomes thinner due to aging, the pattern is detected even though the position detector originally had to detect the pattern and output the corresponding output signal. In some cases, only an output signal corresponding to the case of not being output is output. FIG. 8 is a diagram showing a state after aging degradation. FIG. 8A shows a degraded pattern, and FIG. 8B shows an output signal detected by each of the sensors S01 to S03. Here, a case where the cylinder has actually extended to a position corresponding to “position 7” will be described as an example. The rough surface Xn inherently diffuses light emitted from the sensor to reduce the amount of light returned to the sensor, but the rough surface Xn that has changed over time has less irregularities and reflects the light emitted from the sensor toward the sensor. It will be. Then, the output value of each sensor that detects the pattern (especially sensor S01) is “Yes” for S01, “Yes” for S02, and “Yes” for S03. The control device C0 considers that the bright surface Xp has been detected because all the output values are present, and determines that all of the positions match the combination of the bright surfaces Xp as “position 1”. In this way, the control device C0 misidentifies that the output signal from the sensors S01 to S03 “always detect the bright surface Xp”, and the actuator from the position corresponding to “all the sensors detect the bright surface Xp”. There is a risk of determining that is not working.

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたものであり、経年使用によりパターンが劣化してしまっても、位置検知部からの出力から符号化部を適切に認識し、ストローク位置を判断できるようにする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when a pattern deteriorates due to use over time, the encoding unit is appropriately recognized from the output from the position detection unit, and the stroke position is determined. It can be so.

前記目的を達成するための本発明のアクチュエータの行程位置検知装置は、アクチュエータに設けられ、アクチュエータの行程方向にその範囲内において変化がない基準部とストローク位置を特定できるように変化させる符号化部とを有するパターンと、前記パターンの基準部を検知して当該検知結果に基づき基準信号を出力する基準検知部と、前記パターンの符号化部を検知して当該検知結果に基づき位置信号を出力する位置検知部とを有する検知手段と、前記基準検知部の基準信号に基づき位置検知部の位置信号を判断し、位置検知部による符号化部を判断する制御装置とを備えたことを特徴とする。本発明によるとパターンが変化することにより、位置検知部からの位置信号が変化したとしても、同じ程度変化した基準検知部の基準信号を基準にするため、符号化部の状態を認識することができる。   In order to achieve the above object, an actuator stroke position detection device according to the present invention is provided in an actuator, and changes a reference portion that does not change within the range in the stroke direction of the actuator and a coding portion that can change the stroke position. A reference detection unit that detects a reference part of the pattern and outputs a reference signal based on the detection result, and detects a coding unit of the pattern and outputs a position signal based on the detection result A detection unit having a position detection unit, and a control device that determines a position signal of the position detection unit based on a reference signal of the reference detection unit and determines an encoding unit by the position detection unit. . According to the present invention, even if the position signal from the position detection unit changes due to the pattern change, the reference signal of the reference detection unit that has changed to the same extent is used as a reference, so that the state of the encoding unit can be recognized. it can.

さらに、前記パターンの基準部は前記パターンを描画していない箇所とは異なるようにしてもよく、これによりロッドが回転して、パターンと検知手段との位置がずれてしまったことを基準検知部の検出結果から知ることができる。   Further, the reference portion of the pattern may be different from the portion where the pattern is not drawn, and thereby the reference detection portion indicates that the position of the pattern and the detection means has shifted due to the rotation of the rod. It can be known from the detection result.

本発明によるとパターンが変化することにより、位置検知部からの位置信号が変化したとしても、同じ程度変化した基準検知部の基準信号を基準にするため、符号化部の状態を認識することができる。   According to the present invention, even if the position signal from the position detection unit changes due to the pattern change, the reference signal of the reference detection unit that has changed to the same extent is used as a reference, so that the state of the encoding unit can be recognized. it can.

本発明の行程位置検知装置を備えた油圧シリンダの一部断面図である。It is a partial cross section figure of the hydraulic cylinder provided with the stroke position detection apparatus of this invention. 本発明のパターンを平面に展開した図である。It is the figure which developed the pattern of the present invention on the plane. 経年劣化後のパターンXを検出し、ストローク位置を把握するまでの過程を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the process until the pattern X after aged deterioration is detected and a stroke position is grasped | ascertained. 制御装置内における補正処理を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the correction process in a control apparatus. 制御装置内における輝面側の補正処理を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the correction process by the side of the bright surface in a control apparatus. 他の処理を模式的に示した図である。It is the figure which showed the other process typically. 従来の処理を模式的に示した図であり、経年劣化前の状態を示す図である。It is the figure which showed the conventional process typically, and is a figure which shows the state before aged deterioration. 従来の処理を模式的に示した図であり、経年劣化後の状態を示す図である。It is the figure which showed the conventional process typically, and is a figure which shows the state after aged deterioration.

図1は本発明を適用した油圧シリンダ1の一部破断図である。   FIG. 1 is a partially cutaway view of a hydraulic cylinder 1 to which the present invention is applied.

油圧シリンダ1はシリンダチューブ2とシリンダチューブ2に挿入したピストン3と、ピストン3に固定したロッド4とを備えている。   The hydraulic cylinder 1 includes a cylinder tube 2, a piston 3 inserted into the cylinder tube 2, and a rod 4 fixed to the piston 3.

前記シリンダチューブ2は、円筒状のチューブ本体21とチューブ本体21の一端に溶接固定したヘッドキャップ23と、他端に固定されたロッドカバー24とからなる。ヘッドキャップ23の中央には孔23aを備えており、ロッドカバー24は、チューブ本体21の内壁に形成した雌ねじ21aにその外周に設けた雄ねじ24aを合致させ、螺入することにより固定している。
チューブ本体21の外周には伸長側のポート21aと、収縮側のポート21bとを穿設している。なお、ポート21aとポート21bとにはそれぞれ継手22a、22bを固定している。
The cylinder tube 2 includes a cylindrical tube body 21, a head cap 23 welded and fixed to one end of the tube body 21, and a rod cover 24 fixed to the other end. A hole 23a is provided in the center of the head cap 23, and the rod cover 24 is fixed by fitting a male screw 24a provided on the outer periphery of the female screw 21a formed on the inner wall of the tube body 21 and screwing it. .
On the outer periphery of the tube body 21, an extension side port 21a and a contraction side port 21b are formed. The joints 22a and 22b are fixed to the port 21a and the port 21b, respectively.

ロッド4の一端にはロックナット41によりピストン3が固定してあり、ロッド4の他端は、ロッドカバー24に設けた孔24bを貫通してシリンダチューブ2の外部に突出している。そして、ロッド4の突出した他端には、孔42aを備えたリング42を溶接固定している。   The piston 3 is fixed to one end of the rod 4 by a lock nut 41, and the other end of the rod 4 protrudes outside the cylinder tube 2 through a hole 24 b provided in the rod cover 24. And the ring 42 provided with the hole 42a is weld-fixed to the other end which the rod 4 protruded.

ロッド4の外周にはパターンXがショットブラストにより描かれている。
ロッドカバー24の端面にはロッド4のパターンXを読み取るためのセンサ群Sを固定している。センサ群Sの出力信号は、制御装置Cに入力され、パターンXからシリンダ1のストロークを把握できるようにしている。
A pattern X is drawn on the outer periphery of the rod 4 by shot blasting.
A sensor group S for reading the pattern X of the rod 4 is fixed to the end surface of the rod cover 24. The output signal of the sensor group S is input to the control device C so that the stroke of the cylinder 1 can be grasped from the pattern X.

図2は、ロッド4の外周に描いたパターンXを平面に展開した図である。   FIG. 2 is a diagram in which a pattern X drawn on the outer periphery of the rod 4 is developed on a plane.

パターンXは、符号化部Xaと、基準部Xbとを備えている。パターンXの符号化部Xaは9本のラインL1〜L9を有し、一般的にはグレーコードと呼ばれる模様を描画しており、ロッド4の周方向(図中縦方向)におけるラインL1〜L9の荒面Xnと輝面Xpとの組み合わせは、油圧シリンダ1のストローク全てにおいて重複することはなく、ラインL1〜L9の荒面Xnと輝面Xpとの組み合わせより油圧シリンダ1のストローク位置を制御装置Cは把握することができる。   The pattern X includes an encoding unit Xa and a reference unit Xb. The encoding part Xa of the pattern X has nine lines L1 to L9, generally draws a pattern called a gray code, and the lines L1 to L9 in the circumferential direction of the rod 4 (vertical direction in the figure). The combination of the rough surface Xn and the bright surface Xp does not overlap in all strokes of the hydraulic cylinder 1, and the stroke position of the hydraulic cylinder 1 is controlled by the combination of the rough surface Xn and the bright surface Xp of the lines L1 to L9. Device C can grasp.

一方、基準部Xbは、第一基準列Lnと第二基準列Lpとを有している。第一基準列LnはパターンXが描画されている範囲において油圧シリンダ1のストローク方向にわたってすべてが荒面Xnとなるように表面処理を施している。第二基準列Lpは、パターンXが描画されている範囲において油圧シリンダ1のストローク方向にわたり荒面Xnが施されておらず、クロムメッキが施されたままである。   On the other hand, the reference portion Xb has a first reference row Ln and a second reference row Lp. The first reference row Ln is subjected to a surface treatment so that the entire surface becomes a rough surface Xn over the stroke direction of the hydraulic cylinder 1 in the range where the pattern X is drawn. In the second reference row Lp, the rough surface Xn is not applied in the stroke direction of the hydraulic cylinder 1 in the range where the pattern X is drawn, and the chrome plating is still applied.

センサ群Sは、符号化部XaのラインL1〜L9をそれぞれ検知する位置検知センサS1〜S9(位置検知部)と、基準部Xbの第一及び第二基準列Ln,Lpとをそれぞれ検知する基準センサBn及びBp(基準検知部)とからなる。センサ群Sの各センサは反射形光電近接センサである。本位置検知センサS1〜S9及び基準センサBn,Bpは、検出光を検出対象物に照射しその反射光を受けて反射光の大きさ(光量)に応じた出力信号(電圧値)を出力する。そして、本実施例では、輝面Xpをセンサ群Sが検知した場合にはその出力信号として10mVを出力し、荒面Xnを検知した場合には出力信号として0mVを出力するように設定している。
なお、位置検知センサS1〜S9が出力する出力信号を位置信号、基準センサBnとBpとが出力する出力信号を基準信号とも呼ぶ。
The sensor group S detects position detection sensors S1 to S9 (position detection unit) that detect the lines L1 to L9 of the encoding unit Xa, respectively, and the first and second reference rows Ln and Lp of the reference unit Xb. It consists of reference sensors Bn and Bp (reference detection unit). Each sensor of the sensor group S is a reflective photoelectric proximity sensor. The position detection sensors S1 to S9 and the reference sensors Bn and Bp irradiate the detection object with the detection light, receive the reflected light, and output an output signal (voltage value) corresponding to the magnitude (light quantity) of the reflected light. . In the present embodiment, when the sensor group S detects the bright surface Xp, 10 mV is output as the output signal, and when the rough surface Xn is detected, 0 mV is output as the output signal. Yes.
The output signals output from the position detection sensors S1 to S9 are also referred to as position signals, and the output signals output from the reference sensors Bn and Bp are also referred to as reference signals.

つまり、制御装置Cは、センサ群Sのうち位置検知センサS1〜S9の出力信号を受け、その出力信号から各位置検知センサS1〜S9に対応する符号化部L1〜L9が荒面Xnと輝面Xpとのいずれの面であるかを判断する。そして次に制御装置Cは、符号化部L1〜L9の荒面Xnと輝面Xpとの組み合わせから油圧シリンダ1のストローク位置を算出する。   That is, the control device C receives the output signals of the position detection sensors S1 to S9 in the sensor group S, and the encoding units L1 to L9 corresponding to the position detection sensors S1 to S9 are brightened with the rough surface Xn from the output signals. It is determined which surface is the surface Xp. Then, the control device C calculates the stroke position of the hydraulic cylinder 1 from the combination of the rough surface Xn and the bright surface Xp of the encoding units L1 to L9.

なお、図中に矢印で示した方向がシリンダ1の伸縮によりロッド4(ロッド4に描画されたパターンX)とセンサ群Sとが相対的に移動する方向である。   In addition, the direction shown by the arrow in the figure is the direction in which the rod 4 (pattern X drawn on the rod 4) and the sensor group S move relative to each other when the cylinder 1 expands and contracts.

図3及び図4を参照して本発明の制御装置C内の処理について説明する。
図3は、経年劣化後のパターンXを検出し、ストロークのうちどの位置にあるのかを把握するまでの過程を模式的に示し、図4は、制御装置内における補正処理を模式的に示した図である。模式的に示すべくパターンXは、基準部Xbの第1基準列Lnと第2基準列Lp、符号化部XaのラインL1〜L3の合計5本とし、センサ群Sも基準センサBn,Bpと符号化部のラインL1〜L3に合わせた位置検知センサS1〜S3との合計5つに限り示している。
Processing in the control device C of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 schematically shows a process until the pattern X after aging is detected and the position in the stroke is grasped. FIG. 4 schematically shows the correction process in the control device. FIG. In order to schematically show, the pattern X is a total of five lines of the first reference row Ln and the second reference row Lp of the reference portion Xb and the lines L1 to L3 of the encoding portion Xa, and the sensor group S is also composed of the reference sensors Bn and Bp. Only a total of five position detection sensors S1 to S3 aligned with the lines L1 to L3 of the encoding unit are shown.

図3(a)は、経年劣化したパターンXの一部を模式的に示している。パターンXは、ロッドカバー24の内面に固定したシール24dにより特に荒面Xnの凹凸がならされ、センサ群Sの検出光をセンサ群に対して反射しやすくなっている。このようなパターンXを各センサ群Sが検知すると、図3(b)に示した出力信号を発する。具体的には、基準センサBnとBp、位置検知センサS1〜S3が、輝面Xpを検知した場合にはその出力信号は10mV、経年変化後の荒面Xnを検知した場合にはその出力信号は2mVであったとする。   FIG. 3A schematically shows a part of the pattern X that has deteriorated over time. In the pattern X, the unevenness of the rough surface Xn is particularly smoothed by the seal 24d fixed to the inner surface of the rod cover 24, and the detection light of the sensor group S is easily reflected to the sensor group. When each sensor group S detects such a pattern X, the output signal shown in FIG. Specifically, when the reference sensors Bn and Bp and the position detection sensors S1 to S3 detect the bright surface Xp, the output signal is 10 mV, and when the rough surface Xn after aging is detected, the output signal Is 2 mV.

「位置7」に相当するところまでシリンダが伸長していた場合を例にあげて説明する。図3(a)に示したパターンXを検知した場合、位置検知センサS1〜S3はそれぞれS1は2mV、S2は10mV、S3は2mVを出力する。このままであると、制御装置Cは位置検知センサS1〜S3の出力信号が全てある(0mVではない)ので、ラインL1〜L3は全て輝面Xpであると誤認したまま「位置1」にあるものと認識してしまう。そこで、制御装置Cは、基準センサXnの出力信号を参照し補正処理をおこなっている。   A case where the cylinder extends to a position corresponding to “position 7” will be described as an example. When the pattern X shown in FIG. 3A is detected, the position detection sensors S1 to S3 output 2 mV for S1, 10 mV for S2, and 2 mV for S3, respectively. If this is the case, the control device C has all the output signals of the position detection sensors S1 to S3 (not 0 mV), so that the lines L1 to L3 are all in the “position 1” while misidentifying that they are the bright surface Xp. It will be recognized. Therefore, the control device C performs correction processing with reference to the output signal of the reference sensor Xn.

図3(b)に示すように常に荒面Xnを検知する基準センサXnの出力信号が2mVであることから、制御装置Cは荒面Xnを検知した場合、出力信号が2mVまで変化してしまっていることを認識することができる。そして制御装置Cは、荒面Xnと輝面Xpとを区別するしきい値を0mVから例えば3mVに変化させる。すると、補正処理前であれば図4(a)に示したように位置検知センサS1及びS3はしきい値である0mVを超えているので、制御装置Cでは全て輝面Xpと判断していたところ、図4(b)に示した補正処理後であれば、3mV以下のエリアA1は全て荒面Xnと判断するため、S1及びS3は荒面Xnであったと認識することができる。これにより、制御装置CはL1〜L3が「荒面Xn」「輝面Xp」「荒面Xn」の組み合わせから「位置7」にあるものと認識することができる。   As shown in FIG. 3B, since the output signal of the reference sensor Xn that always detects the rough surface Xn is 2 mV, when the control device C detects the rough surface Xn, the output signal changes to 2 mV. I can recognize that. Then, the control device C changes the threshold value for distinguishing the rough surface Xn and the bright surface Xp from 0 mV to 3 mV, for example. Then, before the correction process, as shown in FIG. 4A, the position detection sensors S1 and S3 exceed the threshold value of 0 mV, so that the control device C determines that all of them are the bright surface Xp. However, after the correction processing shown in FIG. 4B, since all areas A1 of 3 mV or less are determined to be rough surfaces Xn, it can be recognized that S1 and S3 are rough surfaces Xn. Thereby, the control apparatus C can recognize that L1-L3 exists in "position 7" from the combination of "rough surface Xn", "bright surface Xp", and "rough surface Xn".

図5は、制御装置内における輝面Xp側の補正処理を模式的に示した図である。輝面Xpもメッキの経年変化によりその輝き度合いが弱くなってしまうことがある。それにより、輝面Xpが反射する光の光量も低下し、自ずと位置検知センサの出力信号も変化する。図示した例であれば、位置検知センサS2の出力信号が9mVに低下したとする。出力信号が10mVを超えた場合には輝面Xpと判断していたため、制御装置CはL2が「輝面Xp」とは判断することができない。そこで、常に輝面Xpを検知する基準センサBpからの出力信号も同様に9mVに低下しているため、輝面Xpと判断するしきい値を10mVから例えば8mVまで変化させることにより、L2が輝面Xpであったと認識することができる(図5(b)参照)。なお本実施例では、荒面Xnと輝面Xpとのどちらか判断のつかないエリアA3を持つことで荒面Xnと輝面Xpとの識別時に誤認識してしまうことを抑制するようにしているが、上述の補正処理により荒面Xnであるか否かを判断するしきい値と、輝面Xpであるか否かを判断するしきい値とが徐々に近づき、エリアA3がなくなってしまった場合には、ロッド4に描画した荒面Xnと輝面Xpとが区別することができない状態まで劣化したと判断することができ、例えば図示しない表示装置に劣化度合いが著しい旨を表示することによりロッド4の交換ないしパターンXの再描画を促すことができる。   FIG. 5 is a diagram schematically showing correction processing on the bright surface Xp side in the control device. The brightness level of the bright surface Xp may be weakened due to aging of the plating. As a result, the amount of light reflected by the bright surface Xp also decreases, and the output signal of the position detection sensor naturally changes. In the illustrated example, it is assumed that the output signal of the position detection sensor S2 has decreased to 9 mV. When the output signal exceeds 10 mV, since it is determined as the bright surface Xp, the control device C cannot determine that L2 is “the bright surface Xp”. Therefore, since the output signal from the reference sensor Bp that always detects the bright surface Xp is also lowered to 9 mV, the threshold for determining the bright surface Xp is changed from 10 mV to, for example, 8 mV, so that L2 is bright. It can be recognized that the surface is Xp (see FIG. 5B). In this embodiment, by having an area A3 in which either the rough surface Xn or the bright surface Xp cannot be determined, erroneous recognition at the time of identification of the rough surface Xn and the bright surface Xp is suppressed. However, the threshold value for determining whether or not the surface is the rough surface Xn and the threshold value for determining whether or not the surface is the bright surface Xp are gradually approached by the correction process described above, and the area A3 disappears. In such a case, it can be determined that the rough surface Xn and the bright surface Xp drawn on the rod 4 have deteriorated to a state where they cannot be distinguished. Thus, the rod 4 can be exchanged or the pattern X can be redrawn.

次に図6を参照して他の実施例について説明する。本実施例では前述の実施例と基本的な構成及び処理は同じであるためその説明は省略し、以下は制御装置内の処理について詳細な説明をする。   Next, another embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the basic configuration and processing are the same as those of the above-described embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

図6は、ロッド4もしくはセンサ群Sのいずれか一方が外力により周方向に相対移動した場合の処理を模式的に示した図である。図6に示した場合であれば、センサ群Sが回転することで基準センサBnが符号化部XaのラインL1を、位置検知センサS1がラインL2、位置検知センサS2がラインL3、位置検知センサS3が符号化部Xを描画していないロッド4の表面(第二基準列Lpに相当)をそれぞれ検知するようになってしまっている。   FIG. 6 is a diagram schematically showing processing when either the rod 4 or the sensor group S is relatively moved in the circumferential direction by an external force. In the case shown in FIG. 6, when the sensor group S is rotated, the reference sensor Bn is the line L1 of the encoding unit Xa, the position detection sensor S1 is the line L2, the position detection sensor S2 is the line L3, and the position detection sensor. S3 detects the surface (corresponding to the second reference row Lp) of the rod 4 on which the encoding part X is not drawn.

「位置7」に相当するところまでシリンダが伸長していた場合を例にあげて説明すると、図6(a)に示したパターンXを検知した場合、位置検知センサS1〜S3の出力信号がそれぞれS1は10mV、S2は2mV、S3は10mVであるため、制御装置CはラインL1〜L3がそれぞれ「輝面Xp」「荒面Xn」「輝面Xp」と判断し、この組み合わせに相当する「位置4」にあるものと認識してしまう。しかしながら、油圧シリンダ1の伸縮駆動が行われることによりとなりの「位置8」に移動したとすると、位置検知センサS1〜S3の出力信号は変化しないが、ラインL1を検知している基準センサBnの出力信号は10mVに変化する。すると、本来は常に荒面Xnを検知している基準センサBnが荒面Xnを検知しているため、制御装置Cはロッド4とセンサ群Sとが相対移動していると判断することができる。この判断に基づき図示しない表示装置にエラー表示をすることで、誤認識するおそれまたは既に誤認識していることを知らせることができる。
なお、輝面Xpを常に検知する基準センサBpが荒面Xnを検知したことによりロッド4とセンサ群Sとが相対移動していると判断してもよい。
The case where the cylinder has extended to the position corresponding to “position 7” will be described as an example. When the pattern X shown in FIG. 6A is detected, the output signals of the position detection sensors S1 to S3 are respectively Since S1 is 10 mV, S2 is 2 mV, and S3 is 10 mV, the control device C determines that the lines L1 to L3 are “bright surface Xp”, “rough surface Xn”, and “bright surface Xp”, respectively. It will be recognized as being in position 4 ”. However, if the hydraulic cylinder 1 is moved to the next “position 8” due to the expansion / contraction drive of the hydraulic cylinder 1, the output signals of the position detection sensors S1 to S3 do not change, but the reference sensor Bn detecting the line L1 does not change. The output signal changes to 10 mV. Then, since the reference sensor Bn that normally detects the rough surface Xn always detects the rough surface Xn, the control device C can determine that the rod 4 and the sensor group S are relatively moved. . By displaying an error on a display device (not shown) based on this determination, it is possible to notify that there is a risk of erroneous recognition or that it has already been erroneously recognized.
Note that the reference sensor Bp that always detects the bright surface Xp may determine that the rod 4 and the sensor group S are moving relative to each other when the rough surface Xn is detected.

なお、本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。
上記実施例では、パターンXをロッド4に描画したが、ロッド4以外に描画してもよく、例えばシリンダの伸縮に連動する部材に描画してもよい。また、パターンXの基準部Xbは荒面Xn及び輝面Xpの両方を備えていたが、いずれか一方のみであってもよい。そしてパターンXの符号化部Xaは、分解能や行程量に応じてそのラインL1〜L9を増減することができる。そして、符号化部Xaを符号化するに当たりグレーコードを用いたが、アブソリュート型の符号化や、縞模様を描き、輝面Xpと荒面Xnとが切り替わるカウント数からストロークを認識する方式であるインクリメンタル型であってもよい。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various Example is possible within the scope of the present invention.
In the above-described embodiment, the pattern X is drawn on the rod 4, but it may be drawn on other than the rod 4, for example, on a member interlocked with the expansion and contraction of the cylinder. Further, although the reference portion Xb of the pattern X includes both the rough surface Xn and the bright surface Xp, only one of them may be provided. And the encoding part Xa of the pattern X can increase / decrease the lines L1-L9 according to the resolution and the stroke amount. The gray code is used to encode the encoding unit Xa, but it is a method of recognizing the stroke from the absolute type encoding or the count number at which the bright surface Xp and the rough surface Xn are switched. It may be an incremental type.

センサ群Sのセンサは反射形光電近接センサを用いたが、その他の形式のセンサでもよく、例えば、透過式光電センサや超音波センサといった各種センサを代用することができる。また、センサ群Sは複数のセンサ(実施例においては11個のセンサ)を組み合わせたが、単一のセンサが基準センサBn,Bpと位置検知センサS1〜S9との両方の機能を備えたもの、例えばCCDカメラなど、パターンの符号化部Xaと基準部Xbとを一度に検出できるセンサを用いてもよい。   Although the reflective photoelectric proximity sensor is used as the sensor of the sensor group S, other types of sensors may be used. For example, various sensors such as a transmission photoelectric sensor and an ultrasonic sensor can be used instead. The sensor group S is a combination of a plurality of sensors (11 sensors in the embodiment), but the single sensor has both the functions of the reference sensors Bn and Bp and the position detection sensors S1 to S9. A sensor that can detect the pattern encoding portion Xa and the reference portion Xb at a time, such as a CCD camera, may be used.

また、上記実施例では油圧シリンダに適用したが、その他の揺動式や回転式といった各種アクチュエータの行程位置を検知する検知装置に採用してもよい。   In the above embodiment, the present invention is applied to a hydraulic cylinder. However, the present invention may be applied to a detection device that detects stroke positions of various other types of actuators such as a swing type and a rotary type.

1 油圧シリンダ
2 シリンダチューブ
3 ピストン
4 ロッド
S センサ群(検知手段)
Sa 位置検知部
Sb 基準検知部
X パターン
Xa 符号化部
Xb 基準部
C 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydraulic cylinder 2 Cylinder tube 3 Piston 4 Rod S Sensor group (detection means)
Sa position detection unit Sb reference detection unit X pattern Xa encoding unit Xb reference unit C control device

Claims (2)

アクチュエータに設けられ、アクチュエータの行程方向にその範囲内において変化がない基準部とストローク位置を特定できるように変化させる符号化部とを有するパターンと、
前記パターンの基準部を検知して当該検知結果に基づき基準信号を出力する基準検知部と、前記パターンの符号化部を検知して当該検知結果に基づき位置信号を出力する位置検知部とを有する検知手段と、
前記基準検知部の基準信号に基づき位置検知部の位置信号を判断し、位置検知部による符号化部を判断する制御装置とを備えたことを特徴とするアクチュエータの行程位置検知装置。
A pattern having a reference portion that is provided in the actuator and has a reference portion that does not change within the range in the stroke direction of the actuator and a coding portion that changes the stroke position so as to be specified;
A reference detection unit that detects a reference portion of the pattern and outputs a reference signal based on the detection result; and a position detection unit that detects the encoding unit of the pattern and outputs a position signal based on the detection result. Detection means;
An actuator stroke position detection device comprising: a control device that determines a position signal of a position detection unit based on a reference signal of the reference detection unit and determines an encoding unit by the position detection unit.
前記パターンの基準部は前記パターンを描画していない箇所とは異なるようにしたことを特徴とする請求項1記載のアクチュエータの行程位置検知装置。   2. The stroke position detecting device for an actuator according to claim 1, wherein the reference portion of the pattern is different from a portion where the pattern is not drawn.
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