JP2014074662A - Cylinder position measurement device, and cylinder position measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、シリンダチューブ内部を直動する直動部材の位置を計測するシリンダ位置計測装置及びシリンダ位置計測方法に関する。 The present invention relates to a cylinder position measuring apparatus and a cylinder position measuring method for measuring the position of a linearly moving member that moves linearly inside a cylinder tube.
油圧シリンダ等のシリンダチューブの内部をロッドとともに直動するピストンに永久磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外部に磁力センサを設け、磁力センサを通過する磁力を検出することによって、シリンダのピストンの位置を計測するものがある。 A permanent magnet is provided on a piston that moves linearly with a rod inside a cylinder tube such as a hydraulic cylinder, and a magnetic sensor is provided outside the cylinder tube, and the position of the piston of the cylinder is detected by detecting the magnetic force passing through the magnetic sensor. There is something to measure.
例えば、シリンダヘッドに、ロッドの直動量を回転量として検出するロータリエンコーダを設けるとともに、シリンダチューブの途中にあってチューブ外周面にリセット用磁力センサを設け、このリセット用磁力センサで、チューブ内部を直動するピストンに固定された磁石で発生した磁力を検出して、その磁力がピーク値に達したときに、ロータリエンコーダの検出値から得られる計測位置を原点位置にリセットするものがある。 For example, a rotary encoder that detects the amount of linear movement of the rod as a rotation amount is provided on the cylinder head, and a reset magnetic sensor is provided on the outer peripheral surface of the tube in the middle of the cylinder tube. There is a technique that detects a magnetic force generated by a magnet fixed to a linearly moving piston and resets a measurement position obtained from a detection value of a rotary encoder to an origin position when the magnetic force reaches a peak value.
ここで、油圧シリンダのチューブは磁性材料で構成されているため、チューブ内部で発生した磁気がチューブを介してチューブ外部の磁力センサに到達するまでに一定の時間遅れ(伝達遅れ)がある。一方、シリンダチューブ内部のピストンが移動する速度は一定ではなく、このため磁力センサ(リセットセンサ)で検出される磁力がピークに達した時に演算処理によって得られるストローク量は、ピストン移動速度によっては真のストローク量(原点位置)からずれたものとなる。 Here, since the tube of the hydraulic cylinder is made of a magnetic material, there is a certain time delay (transmission delay) until the magnetism generated inside the tube reaches the magnetic sensor outside the tube via the tube. On the other hand, the moving speed of the piston inside the cylinder tube is not constant. Therefore, when the magnetic force detected by the magnetic force sensor (reset sensor) reaches the peak, the stroke amount obtained by the arithmetic processing may be true depending on the moving speed of the piston. This is deviated from the stroke amount (origin position).
このため、特許文献1では、ピストンのリセットセンサ直下の通過速度と原点位置からの位置ずれ量(ピーク位置補正量)との対応関係を事前に取得してテーブル形式で記憶しておき、各ストローク時にリセットセンサ直下の通過速度を検出し原点位置を補正するようにしている。
For this reason, in
ところで、特許文献1では、ピストン移動速度の影響を排除してストローク量を計測できるようになったが、油圧シリンダでは、200〜400kg/cm2の高い圧力がかかる場合が有り、これによって磁化されたチューブに大きな歪が発生して、その表面磁力が低下し、リセットセンサで検出される磁力波形のピーク位置も変化し、検出精度が低下する場合があった。
By the way, in
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シリンダ内の油の高い圧力がかかる場合であっても、シリンダのストローク量を精度高く計測することができるシリンダ位置計測装置及びシリンダ位置計測方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and a cylinder position measuring device and a cylinder position measuring device capable of accurately measuring the stroke amount of a cylinder even when high pressure of oil in the cylinder is applied. It aims to provide a method.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるシリンダ位置計測装置は、シリンダチューブ内部を直動する直動部材の位置を計測するシリンダ位置計測装置であって、前記直動部材のストローク量を検出するストローク量センサと、前記直動部材に設けられた磁石と、前記シリンダチューブの外部に設けられた磁力センサと、シリンダ内の油の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサで検出される圧力と前記磁力センサで検出される波形のピーク位置からのずれ量である圧力補正量との関係を示す圧力補正テーブルと、前記圧力を検出し前記圧力補正テーブルをもとに前記磁力センサが検出する波形のピーク位置における前記圧力補正量を求め、前記磁力センサが検出する波形のピーク位置を示す前記ストローク量に前記圧力補正量を加えて補正した補正ストローク量を求め、該補正ストローク量をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットする演算処理部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a cylinder position measuring apparatus according to the present invention is a cylinder position measuring apparatus that measures the position of a linearly moving member that linearly moves inside a cylinder tube. A stroke amount sensor for detecting the stroke amount of the member, a magnet provided in the linear motion member, a magnetic force sensor provided outside the cylinder tube, a pressure sensor for detecting the pressure of oil in the cylinder, A pressure correction table showing a relationship between a pressure detected by a pressure sensor and a pressure correction amount which is a deviation from a peak position of a waveform detected by the magnetic force sensor; and the pressure is detected based on the pressure correction table. The pressure correction amount at the peak position of the waveform detected by the magnetic sensor is obtained, and the stroke amount indicating the peak position of the waveform detected by the magnetic sensor It said pressure correction amount calculated correction stroke amount that is corrected by adding, characterized in that and a processing unit for resetting the position of the origin of the stroke based on the correction stroke.
また、この発明にかかるシリンダ位置計測装置は、上記の発明において、前記直動部材の移動速度と前記磁力センサで検出される波形のピーク位置からのずれ量である速度補正量との関係を示す速度補正テーブルを備え、前記演算処理部は、前記圧力を検出し前記圧力補正テーブルをもとに前記磁力センサが検出する波形のピーク位置における前記圧力補正量を求め、前記ストローク量の変化をもとに前記直動部材の移動速度を求め前記速度補正テーブルをもとに前記磁力センサが検出する波形のピーク位置における前記速度補正量を求め、前記磁力センサが検出する波形のピーク位置を示す前記ストローク量に前記圧力補正量と前記速度補正量とを加えて補正した補正ストローク量を求め、該補正ストローク量をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットすることを特徴とする。 Moreover, the cylinder position measuring apparatus according to the present invention shows the relationship between the moving speed of the linear motion member and a speed correction amount that is a deviation amount from a peak position of a waveform detected by the magnetic force sensor in the above invention. A speed correction table, and the arithmetic processing unit detects the pressure, obtains the pressure correction amount at a peak position of the waveform detected by the magnetic sensor based on the pressure correction table, and changes the stroke amount. Further, the moving speed of the linear motion member is obtained, the speed correction amount at the peak position of the waveform detected by the magnetic sensor is obtained based on the speed correction table, and the peak position of the waveform detected by the magnetic sensor is indicated. A corrected stroke amount obtained by adding the pressure correction amount and the speed correction amount to the stroke amount is obtained, and the stroke amount is calculated based on the corrected stroke amount. Characterized by resetting a point location.
また、この発明にかかるシリンダ位置計測装置は、上記の発明において、前記圧力センサは、油圧ポンプの吐出圧を検出するポンプ吐出圧センサであることを特徴とする。 The cylinder position measuring apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the pressure sensor is a pump discharge pressure sensor for detecting a discharge pressure of a hydraulic pump.
また、この発明にかかるシリンダ位置計測方法は、シリンダチューブの外部に設けられた磁力センサを用いて前記シリンダチューブ内部を直動する直動部材の原点位置を補正して前記直動部材の位置を計測するシリンダ位置計測方法であって、シリンダ内の油の圧力を検出し前記圧力と前記磁力センサで検出される波形のピーク値からのずれ量である圧力補正量との関係をもとに前記磁力センサが検出する波形のピーク位置における前記圧力補正量を求める圧力補正量算出ステップと、前記磁力センサが検出する波形のピーク位置を示す前記ストローク量に前記圧力補正量を加えて補正した補正ストローク量を求め、該補正ストローク量をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットするリセット処理ステップと、を含むことを特徴とする。 In the cylinder position measuring method according to the present invention, the position of the linear motion member is determined by correcting the origin position of the linear motion member that linearly moves inside the cylinder tube using a magnetic sensor provided outside the cylinder tube. A cylinder position measuring method for measuring, wherein the pressure of oil in a cylinder is detected, and based on the relationship between the pressure and a pressure correction amount that is a deviation amount from a peak value of a waveform detected by the magnetic force sensor. A pressure correction amount calculating step for obtaining the pressure correction amount at the peak position of the waveform detected by the magnetic sensor, and a correction stroke corrected by adding the pressure correction amount to the stroke amount indicating the peak position of the waveform detected by the magnetic sensor And a reset process step of resetting the origin position of the stroke amount based on the corrected stroke amount.
また、この発明にかかるシリンダ位置計測方法は、上記の発明において、前記シリンダチューブ内部を直動する直動部材のストローク量の変化をもとに前記直動部材の移動速度を求め、前記直動部材の移動速度と前記磁力センサで検出される波形のピーク位置からのずれ量である速度補正量との関係をもとに前記磁力センサが検出する波形のピーク位置における前記速度補正量を求める速度補正量算出ステップを含み、前記リセット処理ステップは、前記磁力センサが検出する波形のピーク位置を示す前記ストローク量に前記圧力補正量と前記速度補正量とを加えて補正した補正ストローク量を求め、該補正ストローク量をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットすることを特徴とする。 Further, the cylinder position measuring method according to the present invention is the above invention, wherein the moving speed of the linear motion member is obtained based on a change in stroke amount of the linear motion member that linearly moves inside the cylinder tube. Speed for obtaining the speed correction amount at the peak position of the waveform detected by the magnetic sensor based on the relationship between the moving speed of the member and the speed correction amount that is a deviation amount from the peak position of the waveform detected by the magnetic sensor. A correction amount calculating step, wherein the reset processing step calculates a correction stroke amount corrected by adding the pressure correction amount and the speed correction amount to the stroke amount indicating a peak position of a waveform detected by the magnetic force sensor, The origin position of the stroke amount is reset based on the corrected stroke amount.
この発明によれば、シリンダ内の油の圧力を検出し前記圧力と磁力センサで検出される波形のピーク値からのずれ量である圧力補正量との関係をもとに前記磁力センサが検出する波形のピーク位置における前記圧力補正量を求め、前記磁力センサが検出する波形のピーク位置を示す前記ストローク量に前記圧力補正量を加えて補正した補正ストローク量を求め、該補正ストローク量をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットするようにしているので、シリンダ内の油の高い圧力がかかる場合であっても、シリンダのストローク量を精度良く計測することができる。 According to the present invention, the magnetic sensor detects the pressure of oil in the cylinder, and the magnetic sensor detects the pressure based on the relationship between the pressure and the pressure correction amount that is the deviation from the peak value of the waveform detected by the magnetic sensor. The pressure correction amount at the peak position of the waveform is obtained, the correction stroke amount corrected by adding the pressure correction amount to the stroke amount indicating the peak position of the waveform detected by the magnetic force sensor is obtained, and the correction stroke amount is determined based on the correction stroke amount. Further, since the origin position of the stroke amount is reset, the stroke amount of the cylinder can be accurately measured even when a high pressure of oil in the cylinder is applied.
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(シリンダの構造)
図1は、この発明の実施の形態であるシリンダの構成を示す横断面図である。図1に示すように、シリンダ200のシリンダチューブ250には、ピストン201が摺動自在に設けられている。ピストン201には、ロッド202が取り付けられている。なお、直動部材は、ピストン201及びロッド202からなる。ロッド202は、シリンダヘッド203に摺動自在に設けられている。シリンダヘッド203とピストン201とシリンダ200内壁とによって画成された室が、シリンダヘッド側油室204Hを構成する。ピストン201を介してシリンダヘッド側油室204Hとは反対側の油室がシリンダボトム側油室204Bを構成している。
(Cylinder structure)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a cylinder according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a
シリンダヘッド203には、ロッド202との隙間を密封し、塵埃等のコンタミがシリンダヘッド側油室204Hに入り込まないようにするロッドシール205a、ダストシール205bが設けられている。
The
シリンダチューブ250には、油圧ポート206H、206Bが形成されている。油圧ポート206Hを介して、シリンダヘッド側油室204Hに圧油が供給され、またはシリンダヘッド側油室204Hを介して圧油が排出される。あるいは、油圧ポート206Bを介して、シリンダボトム側油室204Bに圧油が供給され、またはシリンダボトム側油室204Bから油圧ポート206Bを介して圧油が排出される。
The
シリンダヘッド側油室204Hに圧油が供給され、シリンダボトム側油室204Bから圧油が排出されることによって、ロッド202が縮退し、あるいは、シリンダヘッド側油室204Hから圧油が排出され、シリンダボトム側油室204Bに圧油が供給されることによって、ロッド202が伸張する。これによって、ロッド202は、図1の左右方向に直動する。
When pressure oil is supplied to the cylinder head
シリンダヘッド側油室204Hの外部にあって、シリンダヘッド203に密接した位置に、ストローク量センサ100を覆い、内部に収容するケース207が形成される。ケース207は、シリンダヘッド203にボルト等によって締結等されて、シリンダヘッド203に固定される。すなわち、ケース207は、シリンダチューブ250に簡易に取り付け、取り外しを行うことができる。
A
ストローク量センサ100を構成する回転ローラ110は、その表面がロッド202の表面に接触し、ロッド202の直動に応じて回転自在に設けられる。すなわち、回転ローラ110によって、ロッド202の直線運動が回転運動に変換される。
The surface of the rotating roller 110 that constitutes the
回転ローラ110は、その回転中心軸110cが、ロッド202の直動方向に対して、直交するように配置される。ケース207には、ロッド202との隙間を密封し、塵埃等のコンタミが回転ローラ110とロッド202との間に入り込まないようにするダストシール208が設けられている。これにより、回転ローラ110とロッド202との間に塵埃等が入り込んで、回転ローラ110が動作不良となるような事態を回避することができる。すなわち、ストローク量センサ100は、ケース207に設けられたダストシール208と、シリンダヘッド203に設けられたダストシール205bとによる防塵構造が形成されている。
The rotation roller 110 is arranged such that the
ストローク量センサ100は、回転ローラ110と、回転ローラ110の回転量を検出する図示しない回転センサ部と、この回転量をシリンダ200のロッド202のストローク量に変換するストローク量変換部を有する。このストローク量変換部で変換されたストローク量を示す信号は、演算処理部400に送られる。
The
ストローク量センサ100の回転ローラ110とロッド202との間では、滑り(スリップ)が発生することは避けられず、この滑りによってストローク量センサ100の検出結果から得られるロッド202の計測位置と、ロッド202の実際の位置との間には、誤差(滑りによる累積誤差)が生じる。そこで、このストローク量センサ100の検出結果から得られる計測位置を、原点位置(基準位置)にリセットするために、シリンダチューブ250の外部には、リセットセンサとしての磁力センサ302が設けられる。
Slip (slip) is inevitably generated between the rotating roller 110 of the
ピストン201には、磁力線を生成する磁石350が設けられている。磁石350は、ピストン201、ロッド202の直動方向に沿ってS極、N極が配置されるように、ピストン201に設けられる。なお、磁石350は、ピストン201、ロッド202の直動方向に対して垂直な方向に沿って、S極、N極が配置されるように、ピストン201に設けてもよい。
The
磁力センサ302は、磁石350で生成された磁力線を透過して、磁力(磁束密度)を検出し、磁力に応じた電気信号(電圧)を出力する。磁力センサ302は、既知の原点位置に設けられている。磁力センサ302の検出結果に基づいて、ストローク量センサ100の検出結果から得られる計測位置が、原点位置(基準位置)にリセットされる。
The
また、磁力センサ302としては、例えば、ホールICが用いられる。
As the
磁力センサ302は、ひさし310に装着されている。ひさし310は、バンド320に装着されている。バンド320は、シリンダチューブ250の外周に固定される。バンド320は、磁性材料によって構成されている。バンド320の材料としては、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
The
図2は、図1のA−A線断面図であり、シリンダチューブ250の縦断面図を示している。バンド320は、シリンダチューブ250の外周に圧接されて固定される。バンド320は、シリンダチューブ250の外径に応じた断面半円弧状のバンド部材320A、320Bからなる。バンド部材320Aとバンド部材320Bとは、ボルト321によって締結され、この締結によってシリンダチューブ250の外周に圧接される。一方のバンド部材320Aには、ひさし310が装着されている。このため、シリンダチューブ250にネジ穴を形成したり、シリンダチューブ250の外周を溶接するなどの加工、処理を施すことなく、シリンダチューブ250の外周に、磁力センサ302を固定することができる。また、シリンダチューブ250に加工、処理を施す必要がないため、シリンダチューブ250の厚さを、最低限の厚さに維持することができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1 and shows a vertical cross-sectional view of the
また、バンド320のシリンダチューブ250への固定位置の変更が容易かつ簡単に行え、磁力センサ302を、シリンダチューブ250の長手方向(ピストン201、ロッド202の直動方向)の任意の位置に、容易かつ簡単に装着することができる。
Further, the fixing position of the
なお、演算処理部400には、ストローク量センサ100からストローク量Sd、磁力センサ302が検出した磁力を示す電圧値V2、圧力センサ500が検出した圧力Pが入力される。圧力センサ500は、図示しない油圧ポンプの吐出圧を検出するポンプ吐出圧センサである。
Note that the stroke amount Sd, the voltage value V2 indicating the magnetic force detected by the
(集磁構造)
図3−1〜図3−4は、磁力センサ302とひさし310の構造を示す図である。図3−1は、図1に示したシリンダチューブ250の横断面図を拡大して示している。図3−2は、図3−1のA矢視図である。図3−3は、図3−1のZ矢視図である。また、図3−4は、磁力センサ302の各面を定義する図である。
(Magnet collecting structure)
3A to 3D are diagrams illustrating the structure of the
磁力センサ302は、直方体形状の部材であり、底面300B、上面300T、前面300F、左側面300L、右側面300R、後面300Gを有している。一方、磁石350は、ピストン201のシリンダヘッド側油室204Hに臨む面に、ホルダリング351によって固定されている。
The
ホルダリング351と磁石350をピストン201に共締めすることで、磁石350がピストン201に固定される。
The
ひさし310は、磁性材料で構成されており、磁力センサ302の上面300T、後面300Gを覆うように配置されている。ひさし310は、炭素鋼、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
The
ひさし310のバンド固定面310Aは、バンド部材320Aに固定される。ひさし310のチューブ接着面310Bは、シリンダチューブ250の外周面に密着される。
The
磁力センサ302は、モールド材303に囲まれるようにモールド材303と一体形成されている。磁力センサ302を含むモールド材303は、磁力センサ302の上面300T、後面300G側が、ひさし310の上面固定面310T、後面固定面310Rにそれぞれ固定されている。また、磁力センサ302の底面300B側がシリンダチューブ250の外周面に密着されている。磁力センサ302の前面300F、左右側面300L,300R側には、真ちゅう板311が設けられている。
The
すなわち、シリンダチューブ250の外周面に、磁力センサ302の底面300Bを配置して、磁力センサ302を、ひさし310によって覆うようにしたため、磁力センサ302の上面300T側、後面300G側に関しては、磁性材料(ひさし310)が配置されるが、磁力センサ302の前面300F側、左右側面300L、300R側に関しては、磁性材料は配置されず、磁性材料から開放された構造となっている。
That is, the
ひさし310には、端子312を備えた端子台313が内蔵されている。また、ひさし310には、図示しないハーネスが挿通される穴であって、端子312に連通する挿通穴314が形成されている。磁力センサ302と、端子312とは、図示しない電気信号線によって接続される。端子312には、ひさし310の外部から、挿通穴314を介して、ハーネスが接続される。このハーネスは、演算処理部400に接続される。
The
ひさし310があることによって、磁石350のN極を起点として磁力線は、シリンダチューブ250、磁力センサ302、ひさし310を透過し、磁石350のS極に戻る経路を生成する。
Due to the presence of the
一方、バンド320は、磁性材料で構成されているため、シリンダチューブ250の外周方向の磁力線の経路となり、磁力線は、バンド320を透過して、シリンダチューブ250の外周方向の1点箇所に設けられた磁力センサ302に集中的に集められる。
On the other hand, since the
すなわち、ひさし310及びバンド320によって、磁石350が発生した磁力が磁力センサ302に集中的に集まる集磁構造を形成しているので、磁力を確実に検出することができる。この結果、磁力センサ302の検出結果に基づくロッド202の位置計測精度を高めることができる。
In other words, the
(磁力センサの出力波形)
図4を参照して、具体的に、ストローク量が変化して磁石350が移動した場合における磁力センサ302の検出波形について説明する。
(Magnetic sensor output waveform)
With reference to FIG. 4, the detection waveform of the
図4に示すように磁力センサ302による検出出力のストローク量依存性は、特性曲線L2のようになり、磁石350が直下に位置するストローク量P2でピーク値をとるとともに、ストローク量P2を過ぎた位置でも下に凸のピーク値をとる。すなわち、磁力センサ302は、2つの極値をとる。
As shown in FIG. 4, the stroke amount dependency of the detection output by the
ここで、図4では、ピストン201の移動速度による検出出力波形のずれを示しており、磁力センサ302の各ピーク値は、ピストンの移動速度が増大するに従って、ピーク値の検出位置に遅れが生ずるずれが発生している。
Here, FIG. 4 shows a shift in the detection output waveform due to the moving speed of the
図5に示すように、ピストン201の速度Vによる磁力センサ302のピーク位置のずれ量(速度補正量ΔSv)は、速度Vの増大に伴って速度補正量ΔSvが増大する対応関係を有し、この対応関係は、速度補正テーブル423として、演算処理部400に予め保持される。
As shown in FIG. 5, the shift amount (speed correction amount ΔSv) of the peak position of the
一方、図6では、加圧による検出出力波形のずれを示しており、磁力センサ302の各ピーク値は、圧力の増大に伴ってずれが発生している。
On the other hand, FIG. 6 shows a shift of the detection output waveform due to pressurization, and the peak values of the
図7に示すように、シリンダ内の油の圧力(ピストン201が一定区間移動する間の最大の圧力Pmax)による磁力センサ302のピーク位置のずれ量(圧力補正量ΔSp)は、圧力Pmaxの増大に伴って圧力補正量ΔSpが増大する対応関係を有し、この対応関係は、圧力補正テーブル413として、演算処理部400に予め保持される。
As shown in FIG. 7, the shift amount (pressure correction amount ΔSp) of the peak position of the
この実施の形態では、磁力センサ302のピーク値を用いてストローク量のリセット処理を行う際、速度補正テーブル423と圧力補正テーブル413とを用いてストローク量を補正し、この補正したストローク量によってリセット処理を行うようにしている。
In this embodiment, when the stroke amount reset process is performed using the peak value of the
(演算処理部の構成及びリセット処理)
図8は、演算処理部400の構成を示すブロック図である。また、図9は、演算処理部400によるリセット処理手順を示すフローチャートである。図8及び図9を参照し、圧力センサ500、磁力センサ302、及びストローク量センサ100の検出結果を用いたストローク量のリセット処理について説明する。
(Configuration of processing unit and reset processing)
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of the
まず、演算処理部400は、ストローク量センサ100が出力するロッド202あるいはピストン201の直動量であるストローク量Sdを取得し、このストローク量Sdを最大圧力特定部411、速度算出部421、及び加算部430に出力する(ステップS101)。
First, the
その後、最大圧力特定部411は、ストローク量Sdをもとに、ピストン201が所定距離移動する間における圧力センサ500が検出した圧力Pの最大圧力Pmaxを特定する(ステップS102)。さらに圧力補正量演算部412は、圧力補正テーブル413及び最大圧力Pmaxを用いて圧力補正量ΔSpを算出し、加算部430に出力する(ステップS103)。
Thereafter, the maximum pressure specifying unit 411 specifies the maximum pressure Pmax of the pressure P detected by the
その後、速度算出部421は、入力されたストローク量Sdを時間微分して速度Vを算出し、この速度Vを速度補正量演算部422に出力する(ステップS105)。その後、速度補正量演算部422は、速度補正テーブル423及び速度Vを用いて速度補正量ΔSvを算出し、加算部430に出力する(ステップS106)。
Thereafter, the
その後、加算部430は、ストローク量Sdに圧力補正量ΔSp及び速度補正量ΔSvを加算してストローク量Sdを補正した補正ストローク量Scを波形記憶部431に出力し、波形記憶部431は、この補正ストローク量Scと、入力される磁力センサ302が検出した電圧値V2とを対応づけて記憶する(ステップS107)。すなわち、補正ストローク量Scに対する電圧値V2の履歴を保持する。
Thereafter, the
その後、リセットセンサ通過判定部432は、電圧値V2が最大ピークとなった後、所定距離移動したか否かを判断する(ステップS108)。すなわち、磁石350が磁力センサ302を通過したか否かを判断する。
Thereafter, the reset sensor
リセット位置設定部433は、電圧値V2が最大ピークとなった後、所定距離移動した場合(ステップS108,Yes)、この最大ピークとなった電圧値V2に対応する補正ストローク量Scを実ストローク量としてリセット(原点位置補正)し(ステップS109)、ステップS101に移行して上述した処理を繰り返す。一方、リセット位置設定部433は、電圧値V2が最大ピークとなった後、所定距離移動していない場合(ステップS108,No)、未だ、電圧値V2が最大ピークとなっていないため、そのままステップS101に移行して上述した処理を繰り返す。
The reset
なお、上述した処理では、ステップS102,103の圧力に基づいた補正量算出処理を行った後、ステップS105,S106の速度に基づいた補正量算出処理を行うようにしているが、これに限らず、ステップS105,S106の速度に基づいた補正量算出処理を行った後、ステップS102,S103の圧力に基づいた補正量算出処理を行うようにしてもよい。 In the above-described process, the correction amount calculation process based on the pressures in steps S102 and 103 is performed, and then the correction amount calculation process based on the speeds in steps S105 and S106 is performed. After performing the correction amount calculation process based on the speeds in steps S105 and S106, the correction amount calculation process based on the pressures in steps S102 and S103 may be performed.
また、リセットは、リセットセンサ(第2磁力センサ302)の位置をもとに原点位置を補正するが、実際は、さらにシリンダ系座標上の原点位置に変換する。 In the reset, the origin position is corrected based on the position of the reset sensor (second magnetic force sensor 302), but actually, the origin position is further converted into the cylinder system coordinates.
さらに、上述したリセット処理は、ピストン201の片方向のストローク移動のときのみに、行うことが好ましい。これは、片方向のストローク移動からピストン201を戻す際、シリンダチューブ250の磁化状態が磁石350の移動によって消去されるため、圧力補正の必要性が少ないからである。
Furthermore, it is preferable to perform the reset process described above only when the
また、リセット位置設定部433によるリセット処理時における原点位置補正は、例えば、過去10回の補正ストローク量を記憶しておき、過去10回の平均補正ストローク量によって原点位置補正を行うようにしてもよい。
Further, the origin position correction at the time of reset processing by the reset
なお、磁力センサ302のピーク値の算出方法は、磁力センサ302の出力値そのものから求めるようにしている。しかし、このピーク値の算出方法は、これに限らず、たとえば、特許文献1に開示された公知の算出方法が用いられる。たとえば、磁力センサ302の出力値に対してモデルを用いてピーク値を求めてもよい。このモデルは、予め求めておいてもよいし、複数回のデータから求めてもよい。また、磁力センサ302が出力する離散的な出力値に対して近似曲線を描き、この近似曲線からピーク値を求めるようにしてもよい。さらに、複数回の磁力センサ302の出力値を平均処理したものからピーク値を求めるようにしてもよい。
Note that the peak value of the
100 ストローク量センサ
110 回転ローラ
110c 回転中心軸
200 シリンダ
201 ピストン
202 ロッド
203 シリンダヘッド
204H シリンダヘッド側油室
204B シリンダボトム側油室
205a ロッドシール
205b,208 ダストシール
206H,206B 油圧ポート
207 ケース
250 シリンダチューブ
302 磁力センサ
303 モールド材
310 ひさし
311 真ちゅう板
312 端子
313 端子台
314 挿通穴
320 バンド
320A,320B バンド部材
350 磁石
351 ホルダリング
400 演算処理部
411 最大圧力特定部
412 圧力補正量演算部
413,513 圧力補正テーブル
421 速度算出部
422 速度補正量演算部
423,523 速度補正テーブル
431 波形記憶部
432 リセットセンサ通過判定部
433 リセット位置設定部
500 圧力センサ
ω 回転量
Sd ストローク量
Sc 補正ストローク量
Pmax 最大圧力
V 速度
V2 電圧値
ΔSp 圧力補正量
ΔSv 速度補正量
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記直動部材のストローク量を検出するストローク量センサと、
前記直動部材に設けられた磁石と、
前記シリンダチューブの外部に設けられた磁力センサと、
シリンダ内の油の圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサで検出される圧力と前記磁力センサで検出される波形のピーク位置からのずれ量である圧力補正量との関係を示す圧力補正テーブルと、
前記圧力を検出し前記圧力補正テーブルをもとに前記磁力センサが検出する波形のピーク位置における前記圧力補正量を求め、前記磁力センサが検出する波形のピーク位置を示す前記ストローク量に前記圧力補正量を加えて補正した補正ストローク量を求め、該補正ストローク量をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットする演算処理部と、
を備えたことを特徴とするシリンダ位置計測装置。 A cylinder position measuring device that measures the position of a linear motion member that linearly moves inside a cylinder tube,
A stroke amount sensor for detecting a stroke amount of the linear motion member;
A magnet provided on the linear motion member;
A magnetic force sensor provided outside the cylinder tube;
A pressure sensor for detecting the pressure of oil in the cylinder;
A pressure correction table showing a relationship between a pressure detected by the pressure sensor and a pressure correction amount that is a deviation amount from a peak position of a waveform detected by the magnetic force sensor;
The pressure is detected, the pressure correction amount at the peak position of the waveform detected by the magnetic force sensor is obtained based on the pressure correction table, and the pressure correction is performed on the stroke amount indicating the peak position of the waveform detected by the magnetic force sensor. A correction stroke amount corrected by adding an amount, an arithmetic processing unit for resetting the origin position of the stroke amount based on the correction stroke amount;
A cylinder position measuring device comprising:
前記演算処理部は、
前記圧力を検出し前記圧力補正テーブルをもとに前記磁力センサが検出する波形のピーク位置における前記圧力補正量を求め、前記ストローク量の変化をもとに前記直動部材の移動速度を求め前記速度補正テーブルをもとに前記磁力センサが検出する波形のピーク位置における前記速度補正量を求め、前記磁力センサが検出する波形のピーク位置を示す前記ストローク量に前記圧力補正量と前記速度補正量とを加えて補正した補正ストローク量を求め、該補正ストローク量をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットすることを特徴とする請求項1に記載のシリンダ位置計測装置。 A speed correction table showing a relationship between a moving speed of the linear motion member and a speed correction amount that is a deviation amount from a peak position of a waveform detected by the magnetic force sensor;
The arithmetic processing unit includes:
The pressure is detected and the pressure correction amount at the peak position of the waveform detected by the magnetic force sensor is determined based on the pressure correction table, and the moving speed of the linear motion member is determined based on the change in the stroke amount. The speed correction amount at the peak position of the waveform detected by the magnetic force sensor is obtained based on the speed correction table, and the pressure correction amount and the speed correction amount are added to the stroke amount indicating the peak position of the waveform detected by the magnetic force sensor. The cylinder position measuring device according to claim 1, wherein a corrected stroke amount corrected by adding is obtained, and an origin position of the stroke amount is reset based on the corrected stroke amount.
シリンダ内の油の圧力を検出し前記圧力と前記磁力センサで検出される波形のピーク値からのずれ量である圧力補正量との関係をもとに前記磁力センサが検出する波形のピーク位置における前記圧力補正量を求める圧力補正量算出ステップと、
前記磁力センサが検出する波形のピーク位置を示す前記ストローク量に前記圧力補正量を加えて補正した補正ストローク量を求め、該補正ストローク量をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットするリセット処理ステップと、
を含むことを特徴とするシリンダ位置計測方法。 A cylinder position measuring method for measuring the position of the linear motion member by correcting the origin position of the linear motion member that linearly moves within the cylinder tube using a magnetic force sensor provided outside the cylinder tube,
At the peak position of the waveform detected by the magnetic sensor based on the relationship between the pressure and the pressure correction amount, which is the amount of deviation from the peak value of the waveform detected by the magnetic sensor. A pressure correction amount calculating step for obtaining the pressure correction amount;
A reset process for obtaining a corrected stroke amount corrected by adding the pressure correction amount to the stroke amount indicating the peak position of the waveform detected by the magnetic force sensor, and resetting the origin position of the stroke amount based on the corrected stroke amount Steps,
A cylinder position measuring method comprising:
前記リセット処理ステップは、前記磁力センサが検出する波形のピーク位置を示す前記ストローク量に前記圧力補正量と前記速度補正量とを加えて補正した補正ストローク量を求め、該補正ストローク量をもとに前記ストローク量の原点位置をリセットすることを特徴とする請求項4に記載のシリンダ位置計測方法。 The movement speed of the linear motion member is obtained based on the change in the stroke amount of the linear motion member that linearly moves inside the cylinder tube, and from the movement speed of the linear motion member and the peak position of the waveform detected by the magnetic sensor. A speed correction amount calculating step for obtaining the speed correction amount at a peak position of a waveform detected by the magnetic sensor based on a relationship with a speed correction amount that is a shift amount of
The reset processing step obtains a corrected stroke amount obtained by adding the pressure correction amount and the speed correction amount to the stroke amount indicating the peak position of the waveform detected by the magnetic force sensor, and based on the corrected stroke amount. The cylinder position measuring method according to claim 4, wherein an origin position of the stroke amount is reset.
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