JP2019060707A

JP2019060707A - ストローク検出装置

Info

Publication number: JP2019060707A
Application number: JP2017185203A
Authority: JP
Inventors: 司瓶子; Tsukasa Heiji
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-04-18

Abstract

【課題】ストローク検出装置の検出精度を向上させる。【解決手段】ストローク検出装置１００は、ピストンロッド３０の表面に形成されるスケール６０と対向する第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂと、スケール６０とは対向しない位置に配置された第２磁気検出器７０と、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値と第２磁気検出器７０の出力値とに基づいてシリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０のストローク量を演算するコントローラ８０と、を備える。第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂ及び第２磁気検出器７０は、それぞれ、ホール素子５１，７１と、ピストンロッド３０の進退方向に直交する方向に磁界を発生させる磁石５２，５３，７２，７３と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ストローク検出装置に関するものである。

従来、シリンダなどの直動部品のストロークを検出するためにストローク検出装置が用いられている。特許文献１には、ピストンロッドの表面に設けられたスケールによって変化する磁界を検出する磁気検出器の出力値に基づいてシリンダのストローク量を演算するストローク検出装置が開示されている。このストローク検出装置の磁気検出器は、スケールに対向して配置される磁束検出部と、ピストンロッドの進退方向に直交する方向に磁界を発生させる磁石と、を有する。

特開平０４−１３６７１３号公報

特許文献１に記載されたストローク検出装置では、スケールが設けられるピストンロッドが磁性材によって形成されるため、磁気検出器の磁石が対向する部分のピストンロッドは一時的に磁化されることとなる。ピストンロッドが変位し、磁石と対向する位置が変わることで磁化された部分の磁力は時間と共に徐々に低下するが、ピストンロッドが往復することで再び磁気検出器が同じ部分に対向した場合、磁気検出素子で検出される磁気の大きさは、ピストンロッドに残留した磁力、いわゆる残留磁気の影響を受ける。

つまり、磁気検出器がピストンロッドの同じ部分に対向する場合であっても残留磁気の有無によって磁束検出部で検出される磁束の大きさは変化する。このため、ストローク検出装置で演算されるピストンロッドのストローク量は、実際のストローク量に対してずれが生じるおそれがある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、磁界の変化に基づいてストローク量を検出するストローク検出装置の検出精度を向上させることを目的とする。

第１の発明は、ストローク検出装置であって、第１部材と、第１部材に対して進退自在に設けられる第２部材と、第２部材の進退方向に沿って第２部材の表面に形成されるスケールと、スケールと対向するように第１部材に設けられ、スケールによって変化する磁界に応じた信号を出力する第１磁気検出器と、第２部材と対向するように第１部材に設けられ、スケールとは対向しない位置に配置された第２磁気検出器と、第１磁気検出器の出力値と第２磁気検出器の出力値とに基づいて第１部材に対する第２部材のストローク量を演算する演算器と、を備え、第１磁気検出器及び第２磁気検出器は、それぞれ、第２部材の進退方向に直交する方向の磁束の変化を検出する磁束検出部と、第２部材の進退方向に直交する方向に磁界を発生させる磁界発生部と、を有することを特徴とする。

第１の発明では、スケールによって変化する磁界に応じた信号を出力する第１磁気検出器の出力値と、スケール６０とは対向しない位置に配置された第２磁気検出器の出力値と、に基づいて第１部材に対する第２部材のストローク量が演算される。このように、スケールの影響を受けない第２磁気検出器の出力値を加味してストローク量の演算が行われるため、第１磁気検出器の出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差が排除される。

第２の発明は、第２磁気検出器が、第２部材に残留する磁力に応じた信号のみを出力することを特徴とする。

第２の発明では、第２磁気検出器は、第２部材に残留する磁力に応じた信号のみを出力する。このため、第２磁気検出器の出力値を加味してストローク量の演算を行うことで、第１磁気検出器の出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差を排除することが可能となり、結果として、ストローク検出装置によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

第３の発明は、演算器が、第１磁気検出器の出力値から第２磁気検出器の出力値が差し引かれた値に基づいてストローク量を演算することを特徴とする。

第３の発明では、第１磁気検出器の出力値から第２磁気検出器の出力値が差し引かれた値に基づいてストローク量が演算される。このように、スケールの影響を受けない第２磁気検出器の出力値が第１磁気検出器の出力値から差し引かれた値に基づいてストローク量が演算されるため、第１磁気検出器の出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差が排除される。この結果、ストローク検出装置によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

第４の発明は、演算器が、第１磁気検出器の出力値から第２磁気検出器の出力値を差し引く際に、予め設定された補正係数を第２磁気検出器の出力値に乗じることを特徴とする。

第４の発明では、予め設定された補正係数が乗じられた第２磁気検出器の出力値が、第１磁気検出器の出力値から差し引かれた値に基づいてストローク量が演算される。このため、第２磁気検出器の出力値が、第１磁気検出器の出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差に一致しない場合であっても、第１磁気検出器の出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差が排除される。この結果、ストローク検出装置によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

第５の発明は、演算器が、第１部材に対して第２部材が所定の速度で進退している際に、進入時に第１磁気検出器の出力値から第２磁気検出器の出力値を差し引いた値と、退出時に第１磁気検出器の出力値から第２磁気検出器の出力値を差し引いた値と、が同じストローク位置において一致するように補正係数を設定することを特徴とする。

第５の発明では、補正係数は、進入時に第１磁気検出器の出力値から第２磁気検出器の出力値を差し引いた値と、退出時に第１磁気検出器の出力値から第２磁気検出器の出力値を差し引いた値と、が同じストローク位置において一致するように設定される。このように設定される補正係数が第２磁気検出器の出力値に乗じられた値は、第１磁気検出器の出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差にほぼ一致する。このため、補正係数を用いてストローク量を演算することで、ストローク検出装置によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

第６の発明は、演算器が、第１磁気検出器から出力された進入時の出力値と退出時の出力値との第１差分と、第２磁気検出器から出力された進入時の出力値と退出時の出力値との第２差分と、を算出し、第１差分と第２差分との比率の変化に応じて補正係数を更新することを特徴とする。

第６の発明では、第１差分と第２差分との比率の変化に応じて補正係数が更新される。つまり、第１磁気検出器または第２磁気検出器における残留磁気の影響によるヒステリシスの大きさが変化したとしても、その変化に応じて補正係数が更新される。このため、第２磁気検出器の出力値に補正係数が乗じられた値は、常に、第１磁気検出器の出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差にほぼ一致することとなる。このように、更新される補正係数を用いることで、ストローク検出装置によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

第７の発明は、演算器が、第１部材に対して第２部材が所定の速度で進退している際に第２磁気検出器から出力された進入時の出力値と退出時の出力値との平均値を基準値として算出し、基準値と第２磁気検出器の出力値との差分を第１磁気検出器の出力値から差し引いた値に基づきストローク量を演算することを特徴とする。

第７の発明では、第２磁気検出器の出力値がオフセットした場合であっても、ストローク量は、第２磁気検出器の出力値に基づいて算出された基準値と第２磁気検出器の出力値との差分を第１磁気検出器の出力値から差し引いた値に基づいて演算される。このように、ストローク量は、第２磁気検出器の出力値のオフセットを考慮して演算されるため、ストローク検出装置によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

第８の発明は、第２部材は円柱状部材であり、第１磁気検出器及び第２磁気検出器は、第２部材の軸心を中心として４５°以内の範囲に配置されることを特徴とする。

第８の発明では、第１磁気検出器及び第２磁気検出器は、ピストンロッドの軸心を中心として４５°以内の範囲に配置される。このように、第２磁気検出器を第１磁気検出器の近くに配置することで、各磁気検出器と演算器とを接続するための配線の配索を簡素化することができる。

本発明によれば、ストローク検出装置の検出精度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るストローク検出装置の構成図である。図１のII−II線に沿う断面図である。図２のIII−III線に沿う第１磁気検出器の断面図である。シリンダが伸長する際の第１磁気検出器周辺の磁界の変化を説明するための図である。シリンダが収縮する際の第１磁気検出器周辺の磁界の変化を説明するための図である。シリンダが伸縮する際の第１磁気検出器の出力を示すグラフである。シリンダが伸長する際の第２磁気検出器周辺の磁界の変化を説明するための図である。シリンダが収縮する際の第２磁気検出器周辺の磁界の変化を説明するための図である。シリンダが伸縮する際の第２磁気検出器の出力を示すグラフである。シリンダが伸縮する際の第１磁気検出器の出力から第２磁気検出器の出力を差し引いた値を示すグラフである。本発明の実施形態に係るストローク検出装置のコントローラによって実行される補正係数の設定手順を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係るストローク検出装置のコントローラによって実行される補正係数の更新手順を示すフローチャートである。ピストンロッドに対して第２磁気検出器が傾いている状態について説明するための図である。図１３に示される状態においてシリンダが伸縮する際の第２磁気検出器の出力を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１から図３を参照して、本発明の実施形態に係るストローク検出装置１００について説明する。図１に示されるシリンダ１０は、図示しない油圧ポンプから吐出される作動油によって作動する油圧シリンダである。ストローク検出装置１００は、このシリンダ１０に設けられる。

シリンダ１０は、シリンダ１０の本体である第１部材としてのシリンダチューブ２０と、シリンダチューブ２０に対して進退自在に設けられる第２部材としてのピストンロッド３０と、を備える。つまり、シリンダ１０は、シリンダチューブ２０に対してピストンロッド３０が進退運動する直動機構である。

シリンダチューブ２０は円筒形であり、シリンダチューブ２０の内部には軸方向に摺動自在であるピストン３１が設けられる。また、シリンダチューブ２０の端部には、ピストンロッド３０が摺動自在に挿通するシリンダヘッド２０ａが設けられる。シリンダチューブ２０の内部は、ピストン３１によって二つの油室１１，１２に区画される。

二つの油室１１，１２は、図示しない切換弁を通じて図示しない油圧ポンプ又はタンクに接続される。二つの油室１１，１２の一方が油圧ポンプに接続された場合には、他方がタンクに接続される。シリンダ１０は、油圧ポンプから二つの油室１１，１２の何れかに作動油が導かれてピストンロッド３０が軸方向に移動することによって伸縮作動する。シリンダ１０は複動式のシリンダであるが、単動式であってもよい。また、シリンダ１０は、油圧式に限定されず、空気式，水圧式または電動機械式等であってもよい。また、シリンダ１０は、アクチュエータとして作動するものに限定されず、緩衝器等として作動するものであってもよい。

ピストンロッド３０は、基端部３０ａがピストン３１に固定され、先端部３０ｂがシリンダチューブ２０から露出する円柱形の磁性部材である。ピストンロッド３０は、ピストン３１に作用する油圧の力によって作動する。

次に、シリンダ１０に設けられるストローク検出装置１００について説明する。

ストローク検出装置１００は、ピストンロッド３０の側面３０ｃにピストンロッド３０の進退方向に沿って形成される複数のスケール６０と、スケール６０と対向するようにシリンダヘッド２０ａに配設される２つの第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂと、スケール６０と対向しないように、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂから周方向に所定の間隔だけ離間した位置においてシリンダヘッド２０ａに配設される第２磁気検出器７０と、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値と第２磁気検出器７０の出力値とに基づいてシリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０のストローク量を演算する演算器としてのコントローラ８０と、を備える。

第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂは、周囲の磁界の変化を検出するものであり、ストローク検出装置１００においては、スケール６０によって変化する磁界に応じた正弦波状の信号をコントローラ８０へと出力する。これらは、互いの出力信号が４分の１周期だけずれるように、ピストンロッド３０の軸方向に所定の間隔だけずらして配置される。２つの第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの構造は同一であるため、以下では、一方の第１磁気検出器５０Ａの構造についてのみ説明する。

図２に示すように、第１磁気検出器５０Ａは、ピストンロッド３０の進退方向に直交する方向の磁束密度に応じた信号を出力する磁束検出部としてのホール素子５１と、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう方向の第１磁界Ｍ１を発生させる磁界発生部としての第１磁石５２と、ホール素子５１からピストンロッド３０へ向かう方向の第２磁界Ｍ２を発生させる磁界発生部としての第２磁石５３と、ホール素子５１と第１磁石５２と第２磁石５３とが結合されるヨーク５５と、を有する。

ホール素子５１は、ホール効果を利用して磁界の大きさと方向とを出力する素子である。ホール素子５１は、図示しない磁束検出面がピストンロッド３０の側面３０ｃに対向するように配置され、磁束検出面に対して垂直に通過する磁束の成分を検出し、基準電圧（例えば２．５Ｖ）を中心に磁束の通過量（磁束密度）に応じた電圧を出力する。

具体的には、ピストンロッド３０から第１磁気検出器５０Ａに向かう方向の磁束が検出された場合、ホール素子５１の出力は磁束検出面を通過する磁束密度に応じて基準電圧より大きくなる一方、第１磁気検出器５０Ａからピストンロッド３０に向かう方向の磁束が検出された場合、ホール素子５１の出力は磁束検出面を通過する磁束密度に応じて基準電圧より小さくなる。ホール素子５１の出力は、図示しないアンプによって増幅されるとともに、基準電圧がゼロとなるようにオフセット処理され、第１磁気検出器５０Ａの出力値としてコントローラ８０に入力される。

このように、第１磁気検出器５０Ａの出力値は、ゼロを中心として、ホール素子５１を通過する磁束の方向に応じて、プラス側またはマイナス側に変化する。なお、ホール素子５１は、ピストンロッド３０から第１磁気検出器５０Ａに向かう方向の磁束が検出されたときに、基準電圧より小さい値を出力し、第１磁気検出器５０Ａからピストンロッド３０に向かう方向の磁束が検出されたときに、基準電圧より大きい値を出力する設定としてもよい。

なお、磁束検出部としては、ホール素子に限定されず、磁気の強弱によって電気抵抗が変化するＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：磁気抵抗）素子やＧＭＲ（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：巨大磁気抵抗）センサ、ＭＩ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ：磁気インピーダンス）効果を利用したＭＩセンサなどが用いられてもよい。また、磁束検出部としては、軸心がピストンロッド３０の進退方向に直交する方向に配置されたコイルが用いられてもよい。この場合、励磁されたコイルのインピーダンスは、磁束密度に応じて変化するため、インピーダンスを検出することにより、磁界の変化を把握することができる。

第１磁石５２及び第２磁石５３は、ネオジム磁石やフェライト磁石といった永久磁石である。第１磁石５２は、Ｎ極がピストンロッド３０側を向くように配置され、第２磁石５３は、Ｓ極がピストンロッド３０側を向くように配置される。また、第１磁石５２と第２磁石５３とは、図２に示されるように、第１磁気検出器５０Ａがスケール６０に対向していない状態において、第１磁石５２が発生する第１磁界Ｍ１と第２磁石５３が発生する第２磁界Ｍ２とが、ホール素子５１において相殺されるようにホール素子５１に対してそれぞれ配置される。

第１磁石５２が発生する第１磁界Ｍ１の大きさと第２磁石５３が発生する第２磁界Ｍ２の大きさとが同じであれば、第１磁石５２と第２磁石５３との間のちょうど中間にホール素子５１を配置することにより、ホール素子５１における磁界は相殺され、ホール素子５１の出力電圧はゼロになる。つまり、ホール素子５１では、ホール素子５１が設けられる位置における第１磁界Ｍ１の大きさと第２磁界Ｍ２の大きさとの差分である磁束密度が検出される。

ホール素子５１と第１磁石５２との間と、ホール素子５１と第２磁石５３との間には、各磁石５２，５３の磁気がホール素子５１に直接作用することを防止するためにそれぞれ空間が設けられる。これらの空間には、磁気を遮断することが可能な樹脂が充填されてもよい。

なお、磁界発生部としては、磁石に限定されず、鉄材にコイルを巻き回した電磁石であってもよい。この場合、コイルに流す電流を調整することによって発生する磁界の大きさを変更させることができるため、ホール素子５１において磁界を相殺させることが容易となる。

ヨーク５５は、ホール素子５１と第１磁石５２との間と、ホール素子５１と第２磁石５３との間とに磁気回路を形成する鉄系部材である。また、ホール素子５１と第１磁石５２と第２磁石５３とは、ヨーク５５に結合されることによって一体的に形成される。

また、ホール素子５１のピストンロッド３０側には、ヨーク５５と同様に、磁気回路を形成するための対向部５６が設けられる。対向部５６は、鉄系部材で形成され、対向部５６のピストンロッド３０と対向する面は、ピストンロッド３０の側面３０ｃの形状に合わせて、凹状に形成される。第１磁石５２と第２磁石５３とのピストンロッド３０側にもそれぞれ対向部５７，５８が設けられる。上記構成の対向部５６〜５８を設けることにより、曲面状の表面を有するピストンロッド３０に対して第１磁気検出器５０Ａをできるだけ接近させることができる。

対向部５７，５８を設けた構成に代えて、各磁石５２，５３のピストンロッド３０と対向する面を、ピストンロッド３０の側面３０ｃの形状に合わせて凹状に加工した構成としてもよい。また、第１磁気検出器５０Ａが対向するピストンロッド３０の表面が平坦状であれば、対向部５６〜５８を設けなくてもよい。

スケール６０は、磁性体であるピストンロッド３０の外周に溝状に形成される非磁性体である。スケール６０は、ピストンロッド３０の外周面を局所加熱装置としてのレーザー装置によって照射されるレーザーにより溶融するとともにＮｉやＭｎを添加してオーステナイト化することによって形成される。

なお、ピストンロッド３０は、非磁性体からなるものであってもよく、この場合、スケール６０は、ピストンロッド３０をレーザー装置によって溶融するとともにＳｎ等を添加することにより磁性体として形成される。局所的に加熱する手段は、レーザーに限定されず、電子ビームや高周波誘導加熱，アーク放電など、局所的に加熱可能な手段であればどのような手段であってもよい。

スケール６０は、図２に拡大して示すように、ピストンロッド３０の進退方向に沿って所定の幅Ｗ１を有し、ピストンロッド３０の進退方向に沿って所定の間隔Ｐ１で設けられる。なお、第１磁気検出器５０Ａは、図２に示されるように、第１磁石５２と第２磁石５３とが並ぶ方向がピストンロッド３０の進退方向と平行になるようにスケール６０に対して配置される。

スケール６０の幅Ｗ１とスケール６０間の間隔Ｐ１とは、第１磁石５２と第２磁石５３とが対向する側のそれぞれの端面の間の長さ（内側端間の長さ）をＬ１とし、第１磁石５２と第２磁石５３とが対向する側と反対側のそれぞれの端面の間の長さ（外側端間の長さ）をＬ２とした場合に、Ｌ１＜Ｗ１＜Ｌ２、Ｌ１＜Ｐ１＜Ｌ２の関係をそれぞれ満たすように設定される。つまり、第１磁気検出器５０Ａは、ピストンロッド３０が進退する際に、常に、第１磁石５２と第２磁石５３との何れか一方がスケール６０に対向した状態となる。このため、後述のように、第１磁気検出器５０Ａの出力は、ピストンロッド３０の進退に応じて変化することになる。なお、スケール６０の幅Ｗ１とスケール６０が設けられる間隔Ｐ１の大きさは、上述の関係を満たしていれば、同じ大きさであっても異なる大きさであってもよいが、ほぼ同じ長さとすることが好ましい。

次に、上記構成の第１磁気検出器５０Ａの出力の変化について、図４から図６を参照して説明する。図４は、シリンダ１０が伸張するとき、すなわち、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出するときの第１磁気検出器５０Ａとスケール６０との位置関係を示しており、図５は、シリンダ１０が収縮するとき、すなわち、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に進入するときの第１磁気検出器５０Ａとスケール６０との位置関係を示している。図６は、図４に示すようにピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出し始めてから、図５に示すようにピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に進入し退出開始位置に戻るまで間の第１磁気検出器５０Ａの出力の変化を示したグラフである。

まず、シリンダ１０が停止状態から伸張するときの第１磁気検出器５０Ａの出力の変化について説明する。

図４の位置（ａ）では、シリンダ１０が停止しており、この位置では、第１磁気検出器５０Ａは、第１磁石５２から第２磁石５３にかけての部分が、スケール６０が設けられていないピストンロッド３０の側面３０ｃに対向した状態となる。ピストンロッド３０は磁性体であるため、第１磁石５２が生じる第１磁界Ｍ１と第２磁石５３が生じる第２磁界Ｍ２とは、それぞれホール素子５１を通過するように生成される。

ここで第１磁界Ｍ１と第２磁界Ｍ２とは、上述のように、ホール素子５１が設けられる位置において相殺されるように形成される。したがって、ホール素子５１が設けられる位置における磁束密度はほぼゼロとなり、ホール素子５１の電圧出力、すなわち、第１磁気検出器５０Ａの出力値はゼロとなる。

また、このとき、第２磁石５３に対向するピストンロッド３０の対向領域６２は、第２磁石５３によって磁化され、一時的にＮ極が生成された状態となる。

図４の位置（ａ）からピストンロッド３０がわずかに退出し、図４の位置（ｂ）となると、第２磁石５３からホール素子５１にかけての部分がスケール６０に対向した状態となる。このように、第２磁石５３からホール素子５１にかけての部分が非磁性体であるスケール６０に対向すると、第２磁石５３が生じる第２磁界Ｍ２が非磁性体によって弱められ、第２磁界Ｍ２がホール素子５１に及ぼす影響が小さくなる。

一方、第１磁界Ｍ１は、ピストンロッド３０を通じてホール素子５１を通過するように形成される。このため、ホール素子５１が設けられる位置における磁束密度は、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう方向に大きい状態となる。この結果、第１磁気検出器５０Ａの出力値は、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう磁束密度の方向をプラス方向とした場合、図６に示すように、プラス側に大きな値となる。

また、このとき、第１磁石５２が対向するピストンロッド３０の対向領域６３には、第２磁石５３によって磁化された影響により磁力が残留している。このため、対向領域６３の残留磁気によって第１磁界Ｍ１が弱められ、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう磁束密度が減少することになる。この結果、第１磁気検出器５０Ａの出力値は、対向領域６３に残留磁気が全くない場合と比較して小さな値となる。

そして、このときも、第２磁石５３に対向するピストンロッド３０の対向領域６２は、第２磁石５３によって磁化され、一時的にＮ極が生成された状態となる。

なお、図４の位置（ａ）から位置（ｂ）になるまでの間、ホール素子５１における第１磁界Ｍ１の大きさは変化しない一方、第２磁界Ｍ２の大きさは、スケール６０が第２磁石５３に徐々に対向することによって、徐々に小さくなる。つまり、位置（ａ）から位置（ｂ）になるまでの間、ホール素子５１が設けられる位置における磁束密度は、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう方向において次第に大きくなる。このため、位置（ａ）から位置（ｂ）となるまでの間、第１磁気検出器５０Ａの出力値は、図６に示されるように、徐々に増加する。

図４の位置（ｂ）からピストンロッド３０がわずかに退出し、図４の位置（ｃ）となると、第１磁石５２から第２磁石５３にかけての部分がスケール６０に対向した状態となる。このように、第１磁石５２から第２磁石５３にかけての部分が非磁性体であるスケール６０に対向すると、第１磁界Ｍ１と第２磁界Ｍ２との両方がスケール６０により弱められるとともに、ホール素子５１が設けられる位置において第１磁界Ｍ１と第２磁界Ｍ２とが相殺されることで、第１磁気検出器５０Ａの出力値はゼロに近い値となる。

また、このとき、第１磁石５２が対向するピストンロッド３０の対向領域６３には、第２磁石５３によって磁化された影響により磁力が残留している。このため、対向領域６３の残留磁気によって第１磁界Ｍ１はさらに弱められ、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう磁束密度が減少することになる。この結果、ホール素子５１からピストンロッド３０へ向かう第２磁界Ｍ２の磁束密度がわずかに上回ることで、このときの第１磁気検出器５０Ａの出力値は、図６に示すように、わずかにマイナス側の値となる。

ピストンロッド３０がさらに退出し、図４の位置（ｄ）となると、第１磁石５２からホール素子５１にかけての部分がスケール６０に対向した状態となる。このように、第１磁石５２からホール素子５１にかけての部分が非磁性体であるスケール６０に対向すると、第１磁石５２が生じる第１磁界Ｍ１が非磁性体によって弱められ、第１磁界Ｍ１がホール素子５１に及ぼす影響が小さくなる。

一方、第２磁界Ｍ２は、ピストンロッド３０を通じてホール素子５１を通過するように形成される。このため、ホール素子５１が設けられる位置における磁束密度は、ホール素子５１からピストンロッド３０へ向かう方向に大きい状態となる。この結果、第１磁気検出器５０Ａの出力値は、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう磁束密度の方向をプラス方向とした場合、マイナス側に大きな値となる。

また、このとき、第１磁石５２が対向するピストンロッド３０の対向領域６３には、第２磁石５３によって磁化された影響により磁力が残留している。このため、対向領域６３の残留磁気によって第１磁界Ｍ１はさらに弱められ、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう磁束密度はさらに減少することになる。この結果、第１磁気検出器５０Ａの出力値は、対向領域６３に残留磁気が全くない場合と比較してマイナス側に大きな値となる。

図４の位置（ｅ）は、位置（ａ）の状態と同じであり、第１磁気検出器５０Ａの出力値はゼロに近い値となる。しかし、位置（ｅ）では、第１磁石５２が対向するピストンロッド３０の対向領域６３には、第２磁石５３によって磁化された影響により磁力が残留している。このため、対向領域６３の残留磁気によって第１磁界Ｍ１が弱められ、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう磁束密度が減少することになる。この結果、ホール素子５１からピストンロッド３０へ向かう第２磁界Ｍ２の磁束密度がわずかに上回ることで、このときの第１磁気検出器５０Ａの出力値はわずかにマイナス側の値となる。

続いて、図４においてシリンダ１０が伸張した後、シリンダ１０が収縮する際の第１磁気検出器５０Ａの出力の変化について、図５及び図６を参照して説明する。なお、図５の位置（ａ）〜（ｅ）は、図４の位置（ａ）〜（ｅ）にそれぞれ対応する。

図５の位置（ｅ）では、ピストンロッド３０の移動方向が切り換わる間に、第１磁石５２が対向するピストンロッド３０の対向領域６３の残留磁気が減少するため、ホール素子５１が設けられる位置における磁束密度はほぼゼロとなる。この結果、ホール素子５１の電圧出力、すなわち、第１磁気検出器５０Ａの出力値はゼロとなる。

また、このとき、第１磁石５２に対向するピストンロッド３０の対向領域６３は、第１磁石５２によって磁化され、一時的にＳ極が生成された状態となる。

図５の位置（ｅ）からピストンロッド３０がわずかに進入し、図５の位置（ｄ）となると、第１磁石５２からホール素子５１にかけての部分がスケール６０に対向した状態となる。このように、第１磁石５２からホール素子５１にかけての部分が非磁性体であるスケール６０に対向すると、第１磁石５２が生じる第１磁界Ｍ１が非磁性体によって弱められ、第１磁界Ｍ１がホール素子５１に及ぼす影響が小さくなる。

一方、第２磁界Ｍ２は、ピストンロッド３０を通じてホール素子５１を通過するように形成される。このため、ホール素子５１が設けられる位置における磁束密度は、ホール素子５１からピストンロッド３０へ向かう方向に大きい状態となる。この結果、第１磁気検出器５０Ａの出力値は、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう磁束密度の方向をプラス方向とした場合、図６に示すように、マイナス側に大きな値となる。

また、このとき、第２磁石５３が対向するピストンロッド３０の対向領域６２には、第１磁石５２によって磁化された影響により磁力が残留している。このため、対向領域６２の残留磁気によって第２磁界Ｍ２が弱められ、ホール素子５１からピストンロッド３０へ向かう磁束密度が減少することになる。この結果、第１磁気検出器５０Ａの出力値は、対向領域６２に残留磁気が全くない場合と比較して小さな値となる。

そして、このときも、第１磁石５２に対向するピストンロッド３０の対向領域６３は、第１磁石５２によって磁化され、一時的にＳ極が生成された状態となる。

図５の位置（ｄ）からピストンロッド３０がわずかに進入し、図５の位置（ｃ）となると、第１磁石５２から第２磁石５３にかけての部分がスケール６０に対向した状態となる。このように、第１磁石５２から第２磁石５３にかけての部分が非磁性体であるスケール６０に対向すると、第１磁界Ｍ１と第２磁界Ｍ２との両方がスケール６０により弱められるとともに、ホール素子５１が設けられる位置において第１磁界Ｍ１と第２磁界Ｍ２とが相殺されることで、第１磁気検出器５０Ａの出力値はゼロに近い値となる。

また、このとき、第２磁石５３が対向するピストンロッド３０の対向領域６２には、第１磁石５２によって磁化された影響により磁力が残留している。このため、対向領域６２の残留磁気によって第２磁界Ｍ２がさらに弱められ、ホール素子５１からピストンロッド３０へ向かう磁束密度が減少することになる。この結果、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう第１磁界Ｍ１の磁束密度がわずかに上回ることで、このときの第１磁気検出器５０Ａの出力値は、図６に示すように、わずかにプラス側の値となる。

ピストンロッド３０がさらに進入し、図５の位置（ｂ）となると、第２磁石５３からホール素子５１にかけての部分がスケール６０に対向した状態となる。このように、第２磁石５３からホール素子５１にかけての部分が非磁性体であるスケール６０に対向すると、第２磁石５３が生じる第２磁界Ｍ２が非磁性体によって弱められ、第２磁界Ｍ２がホール素子５１に及ぼす影響が小さくなる。

一方、第１磁界Ｍ１は、ピストンロッド３０を通じてホール素子５１を通過するように形成される。このため、ホール素子５１が設けられる位置における磁束密度は、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう方向に大きい状態となる。この結果、第１磁気検出器５０Ａの出力値は、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう磁束密度の方向をプラス方向とした場合、プラス側に大きな値となる。

また、このとき、第２磁石５３が対向するピストンロッド３０の対向領域６２には、第１磁石５２によって磁化された影響により磁力が残留している。このため、対向領域６２の残留磁気によって第２磁界Ｍ２はさらに弱められ、ホール素子５１からピストンロッド３０へ向かう磁束密度はさらに減少することになる。この結果、第１磁気検出器５０Ａの出力値は、対向領域６２に残留磁気が全くない場合と比較してプラス側に大きな値となる。

図５の位置（ａ）は、位置（ｅ）の状態と同じであり、第１磁気検出器５０Ａの出力値はゼロに近い値となる。しかし、位置（ａ）では、第２磁石５３が対向するピストンロッド３０の対向領域６２には、第１磁石５２によって磁化された影響により磁力が残留している。このため、対向領域６２の残留磁気によって第２磁界Ｍ２が弱められ、ホール素子５１からピストンロッド３０へ向かう磁束密度が減少することになる。この結果、ピストンロッド３０からホール素子５１へ向かう第１磁界Ｍ１の磁束密度がわずかに上回ることで、このときの第１磁気検出器５０Ａの出力値はわずかにプラス側の値となる。

このように、第１磁石５２及び第２磁石５３の対向領域６２，６３の残留磁気の影響によって、第１磁気検出器５０Ａの出力値は、図６に示すように、ピストンロッド３０が退出する際の値と進入する際の値との間にヒステリシスとしての第１差分ΔＶ１Ａが生じることとなる。なお、他方の第１磁気検出器５０Ｂの出力値においても同様にヒステリシスとしての第１差分ΔＶ１Ｂが生じる。

ストローク検出装置１００は、第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂのような誤差を第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から排除するために、第２磁気検出器７０を備えている。

第２磁気検出器７０は、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂと同様に周囲の磁界の変化を検出するものであり、周囲の磁界に応じた信号をコントローラ８０へと出力する。第２磁気検出器７０は、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂとともにシリンダヘッド２０ａに配設されており、図１に示すように、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂと第２磁気検出器７０とは、周方向に所定の間隔だけ離間した位置に配設される。つまり、第２磁気検出器７０は、スケール６０とは対向しない位置に配置され、常に、スケール６０が設けられていないピストンロッド３０の側面３０ｃに対向した状態となる。

具体的には、第２磁気検出器７０は、ピストンロッド３０の軸心を中心として第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂから周方向に９０°離れた位置に配置される。このため、第２磁気検出器７０によって検出される磁界は、スケール６０の影響を受けることがない。なお、第２磁気検出器７０は、ピストンロッド３０の軸心を挟んで第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂと対向する位置に配置されてもよい。このように、スケール６０から離れた位置に第２磁気検出器７０を配置することでスケール６０が第２磁気検出器７０の検出値に及ぼす影響を極力排除することができる。

また、第２磁気検出器７０は、その検出値がスケール６０の影響を受けない範囲において、できるだけ第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの近く、例えば、ピストンロッド３０の軸心を中心として４５°以内の範囲に配置されてもよい。このように、第２磁気検出器７０を第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの近くに配置することで、各磁気検出器とコントローラ８０とを接続するための配線の配索を簡素化することができる。

第２磁気検出器７０の構成は、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの構成と同じであるため、その説明を省略する。また、第２磁気検出器７０は、図７に示されるように、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂと同様に、第１磁石７２と第２磁石７３とが並ぶ方向がピストンロッド３０の進退方向と平行となるようにシリンダチューブ２０に組み付けられる。

続いて、第２磁気検出器７０の出力の変化について、図７から図９を参照して説明する。図７は、シリンダ１０が伸張するとき、すなわち、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出するときの第２磁気検出器７０の出力の変化を説明するための図面であり、図８は、シリンダ１０が収縮するとき、すなわち、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に進入するときの第２磁気検出器７０の出力の変化を説明するための図面である。図９は、図７に示すようにピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出し始めてから、図８に示すようにピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に進入し退出開始位置に戻るまで間の第２磁気検出器７０の出力の変化を示したグラフである。

まず、シリンダ１０が停止状態から伸張するときの第２磁気検出器７０の出力の変化について説明する。

第２磁気検出器７０は、シリンダ１０が伸縮する間、常に、スケール６０が設けられていないピストンロッド３０の側面３０ｃに対向した状態にある。このため、シリンダ１０が停止している図７の位置（ａ）においても第２磁気検出器７０は、第１磁石７２から第２磁石７３にかけての部分が、スケール６０が設けられていないピストンロッド３０の側面３０ｃに対向した状態となる。ピストンロッド３０は磁性体であるため、この状態において第１磁石７２が生じる第１磁界Ｍ１と第２磁石７３が生じる第２磁界Ｍ２とは、それぞれホール素子７１を通過するように生成される。

ここで第１磁界Ｍ１と第２磁界Ｍ２とは、ホール素子７１が設けられる位置において相殺されるように形成される。したがって、ホール素子７１が設けられる位置における磁束密度はほぼゼロとなり、ホール素子７１の電圧出力、すなわち、第２磁気検出器７０の出力値は、図９に示すように、ゼロとなる。

また、このとき、第２磁石７３に対向するピストンロッド３０の対向領域６４は、第２磁石７３によって磁化され、一時的にＮ極が生成された状態となる。

図７の位置（ａ）からピストンロッド３０がわずかに退出し、図７の位置（ｂ）となっても、第２磁気検出器７０は、第１磁石７２から第２磁石７３にかけての部分が、スケール６０が設けられていないピストンロッド３０の側面３０ｃに対向した状態となる。このため、ホール素子７１が設けられる位置において第１磁界Ｍ１と第２磁界Ｍ２とが相殺されることで、第２磁気検出器７０の出力値はゼロに近い値となる。

しかしながら、このとき、第１磁石７２が対向するピストンロッド３０の対向領域６５には、第２磁石７３によって磁化された影響により磁力が残留している。このため、対向領域６５の残留磁気によって第１磁界Ｍ１が弱められ、ピストンロッド３０からホール素子７１へ向かう磁束密度が減少することになる。この結果、ホール素子７１からピストンロッド３０へ向かう第２磁界Ｍ２の磁束密度がわずかに上回ることで、このときの第２磁気検出器７０の出力値は、図９に示すように、わずかにマイナス側の値となる。つまり、第２磁気検出器７０の出力値は、対向領域６５に残留磁気が全くなければゼロとなるが、対向領域６５に残留磁気があることでわずかにマイナス側の値となる。

そして、このときも、第２磁石７３に対向するピストンロッド３０の対向領域６４は、第２磁石７３によって磁化され、一時的にＮ極が生成された状態となる。同様に、ピストンロッド３０が徐々に退出し、図７の位置（ｃ）、（ｄ）となったときも第２磁石７３に対向するピストンロッド３０の対向領域６４は、第２磁石７３によって磁化され、一時的にＮ極が生成された状態となる。

このため、ピストンロッド３０が退出し、図７の位置（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）となったときも、図７の位置（ｂ）のときと同様に、第１磁石７２に対向する対向領域６５の残留磁気の影響によって、図９に示すように、第２磁気検出器７０の出力値はわずかにマイナス側の値となる。

続いて、図７においてシリンダ１０が伸張した後、シリンダ１０が収縮する際の第２磁気検出器７０の出力の変化について、図８及び図９を参照して説明する。なお、図８の位置（ａ）〜（ｅ）は、図７の位置（ａ）〜（ｅ）にそれぞれ対応する。

図８の位置（ｅ）では、ピストンロッド３０の移動方向が切り換わる間に、第１磁石７２が対向するピストンロッド３０の対向領域６５の残留磁気が減少するため、ホール素子７１が設けられる位置における磁束密度はほぼゼロとなる。この結果、ホール素子７１の電圧出力、すなわち、第２磁気検出器７０の出力値はゼロとなる。

また、このとき、第１磁石７２に対向するピストンロッド３０の対向領域６５は、第１磁石７２によって磁化され、一時的にＳ極が生成された状態となる。

図８の位置（ｅ）からピストンロッド３０がわずかに進入し、図８の位置（ｄ）となっても、第２磁気検出器７０は、第１磁石７２から第２磁石７３にかけての部分が、スケール６０が設けられていないピストンロッド３０の側面３０ｃに対向した状態となる。このため、ホール素子７１が設けられる位置において第１磁界Ｍ１と第２磁界Ｍ２とが相殺されることで、第２磁気検出器７０の出力値はゼロに近い値となる。

しかしながら、このとき、第２磁石７３が対向するピストンロッド３０の対向領域６４には、第１磁石７２によって磁化された影響により磁力が残留している。このため、対向領域６４の残留磁気によって第２磁界Ｍ２が弱められ、ホール素子７１からピストンロッド３０へ向かう磁束密度が減少することになる。この結果、ピストンロッド３０からホール素子７１へ向かう第１磁界Ｍ１の磁束密度がわずかに上回ることで、このときの第２磁気検出器７０の出力値は、図９に示すように、わずかにプラス側の値となる。つまり、第２磁気検出器７０の出力値は、対向領域６４に残留磁気が全くなければゼロとなるが、対向領域６４に残留磁気があることでわずかにプラス側の値となる。

そして、このときも、第１磁石７２に対向するピストンロッド３０の対向領域６５は、第１磁石７２によって磁化され、一時的にＳ極が生成された状態となる。同様に、ピストンロッド３０が徐々に進入し、図８の位置（ｃ）、（ｂ）となったときも第１磁石７２に対向するピストンロッド３０の対向領域６５は、第１磁石７２によって磁化され、一時的にＳ極が生成された状態となる。

このため、ピストンロッド３０が進入し、図８の位置（ｃ）、（ｂ）、（ａ）となったときも、図８の位置（ｄ）のときと同様に、第２磁石７３に対向する対向領域６４の残留磁気の影響によって、図９に示すように、第２磁気検出器７０の出力値はわずかにプラス側の値となる。

このように、第２磁気検出器７０は、ピストンロッド３０に残留する磁力に応じた信号のみを出力する。このため、ストローク検出装置１００では、残留磁気の影響によって生じる第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値のヒステリシスに相当する値が、第２磁気検出器７０により、第２磁気検出器７０の出力値のヒステリシスである第２差分ΔＶ２として検出される。換言すれば、第２磁気検出器７０により検出される第２差分ΔＶ２は、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂにより検出される第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂに相当する。

第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値と第２磁気検出器７０の出力値とは、コントローラ８０に入力され、ピストンロッド３０のストローク量を演算するために用いられる。

コントローラ８０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えるマイクロコンピュータで構成される。ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。

コントローラ８０は、図１に示すように、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値と第２磁気検出器７０の出力値とに基づいてシリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０のストローク量を演算する演算部８１と、演算部８１での演算に用いられる係数等が記憶される記憶部８２と、を有する。なお、これら演算部８１等は、コントローラ８０の各機能を、仮想的なユニットとして示したものであり、物理的に存在することを意味するものではない。

コントローラ８０の演算部８１では、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂと、第２磁気検出器７０の出力値Ｖ２と、からピストンロッド３０のストローク量に比例した第１演算値Ｓ１が演算される。第１演算値Ｓ１は、下記（１）式から求められる。

[数１]
Ｓ１＝｛ａｔａｎ２（（Ｖ１Ｂ−Ｖ２），（Ｖ１Ａ−Ｖ２））+π｝／２π・・・（１）
ａｔａｎ２（ｘ，ｙ）：原点を始点とし、座標（ｘ，ｙ）を終点とするベクトルとｘ軸との成す角度（−π〜π）を算出する関数（アークタンジェント関数）
Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ：第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値
Ｖ２：第２磁気検出器７０の出力値

上記（１）式から求められる第１演算値Ｓ１は０から１の数値であり、図６及び図９の位置（ａ）から位置（ｅ）までを１周期とするストローク長、すなわち、スケール６０の幅Ｗ１とスケール６０が設けられる間隔Ｐ１とを足し合わせた長さに対する比率を示している。このため、第１演算値Ｓ１に１周期のストローク長を乗ずるとともに、第１演算値Ｓ１が１から０に切り換わった数をカウントすることで、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０の絶対的なストローク量を演算することができる。

ここで、第２磁気検出器７０の出力値Ｖ２は、上述のように、残留磁気の影響による誤差に相当する値である。つまり、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂから第２磁気検出器７０の出力値Ｖ２を減じた値は、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂから残留磁気の影響による誤差が排除された値となる。したがって、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂから第２磁気検出器７０の出力値Ｖ２を減じた値は、例えば、図１０のグラフに実線で示されるように、ピストンロッド３０が進入する際であっても、ピストンロッド３０が退出する際であっても、同じストローク位置に対して同じ値となる。なお、図１０は、ピストンロッド３０の位置が、図４及び図５で示される位置（ａ）と位置（ｅ）の間のうち位置（ｂ）と位置（ｄ）の間で往復した際に、第１磁気検出器５０Ａの出力値Ｖ１Ａから第２磁気検出器７０の出力値Ｖ２を減じた値を示している。

このように、ストローク検出装置１００では、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂから残留磁気の影響による誤差が排除された値を用いてストローク量が演算されるため、より正確なストローク量を検出することができる。

一方で、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂから第２磁気検出器７０の出力値Ｖ２を減じても、例えば、図１０のグラフに一点鎖線で示されるピストンロッド３０が進入する際に算出された値や二点鎖線で示されるピストンロッド３０が退出する際に算出された値のように、実線で示される理想的な曲線からずれ、互いに一致しない場合がある。

この原因としては、ピストンロッド３０の側面３０ｃと第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂとの間の間隔の大きさと、ピストンロッド３０の側面３０ｃと第２磁気検出器７０との間の間隔の大きさと、がわずかに異なることで第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂの大きさと第２差分ΔＶ２の大きさとが互いに異なる大きさとなってしまうことや、第２磁気検出器７０がピストンロッド３０の進退方向においてピストンロッド３０の側面３０ｃに対してわずかに傾いてシリンダチューブ２０に取り付けられることで第２差分ΔＶ２の中心値がオフセットしてしまうことなどが挙げられる。

ストローク検出装置１００では、このような場合であっても正確なストローク量を検出するために、以下のような対処制御が行われる。

まず、ピストンロッド３０の側面３０ｃと第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂとの間の間隔の大きさと、ピストンロッド３０の側面３０ｃと第２磁気検出器７０との間の間隔の大きさと、が一致しない場合の対処制御について説明する。

ピストンロッド３０の側面３０ｃと第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂとの間の間隔の大きさと、ピストンロッド３０の側面３０ｃと第２磁気検出器７０との間の間隔の大きさと、は設計上では同じ大きさに設定される。しかしながら、シリンダヘッド２０ａに対する組み付け誤差やピストンロッド３０とシリンダチューブ２０との同軸度の誤差等によって、これらの大きさに多少のずれが生じることは避けられない。

そして、上述のような残留磁気は、ピストンロッド３０の側面３０ｃと磁気検出器５０Ａ，５０Ｂ，７０との間の間隔が小さいほど生じやすく、大きいほど生じにくくなる。このため、ピストンロッド３０の側面３０ｃと第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂとの間の間隔の大きさと、ピストンロッド３０の側面３０ｃと第２磁気検出器７０との間の間隔の大きさと、が異なる場合は、ヒステリシスの大きさもそれぞれ異なる大きさとなる。つまり、このような場合、第２磁気検出器７０の出力値は、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差に一致しないため、単に第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から第２磁気検出器７０の出力値を減算したとしても残留磁気の影響を排除することはできない。

そこで、コントローラ８０の演算部８１では、第２磁気検出器７０の出力値に補正係数αを乗じた値を第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から減じることで得られた値を用いてストローク量を演算している。具体的には、第１演算値Ｓ１に代えて、下記（２）式から、ピストンロッド３０のストローク量に比例した第２演算値Ｓ２が演算される。

[数２]
Ｓ２＝｛ａｔａｎ２（（Ｖ１Ｂ−α＊Ｖ２），（Ｖ１Ａ−α＊Ｖ２））+π｝／２π・・・（２）
ａｔａｎ２（ｘ，ｙ）：原点を始点とし、座標（ｘ，ｙ）を終点とするベクトルとｘ軸との成す角度（−π〜π）を算出する関数（アークタンジェント関数）
Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ：第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値
Ｖ２：第２磁気検出器７０の出力値
α：補正係数

次に、演算部８１で行われる補正係数αの設定手順について、図１１のフローチャートを参照して説明する。なお、補正係数αの設定は、一定の速度でピストンロッド３０を進退させることが可能な製品の出荷時などに行うことが好ましい。

まず、ステップＳ１１において、所定の速度でピストンロッド３０が進退しているときの各磁気検出器５０Ａ，５０Ｂ，７０の出力値が取得される。ここで所定の速度とは、残留磁気の影響により各磁気検出器５０Ａ，５０Ｂ，７０の出力値にヒステリシスが生じる程度の速度である。

続くステップＳ１２では、検出された第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂから第２磁気検出器７０の出力値Ｖ２を減じた値が、ピストンロッド３０が進入する方向に移動する際とピストンロッド３０が退出する方向に移動する際とのそれぞれにおいて算出される。

そして、ステップＳ１３では、ピストンロッド３０が進入する方向に移動する際に算出された値と、ピストンロッド３０が退出する方向に移動する際に算出された値と、の差分である往復差分ΔＶｒが算出される。なお、往復差分ΔＶｒは、所定の一点のストローク位置における値であってもよいし、複数のストローク位置における値の平均値であってもよい。

次にステップＳ１４では、ステップＳ１３で算出された往復差分ΔＶｒがゼロまたはゼロ近傍の値となるように、補正係数αの大きさが演算される。

具体的には、図１０に示されるように、ピストンロッド３０が進入する方向に移動する際に算出された値が、ピストンロッド３０が退出する方向に移動する際に算出された値よりも大きい場合は、補正係数αを１から徐々に大きくし、往復差分ΔＶｒがゼロとなるときの補正係数αが演算される。一方、ピストンロッド３０が進入する方向に移動する際に算出された値が、ピストンロッド３０が退出する方向に移動する際に算出された値よりも小さい場合は、補正係数αを１から徐々に小さくし、往復差分ΔＶｒがゼロとなるときの補正係数αが演算される。

つまり、補正係数αは、ピストンロッド３０が進入する方向に移動する際に算出された値と、ピストンロッド３０が退出する方向に移動する際に算出された値と、が一致するように設定される。なお、厳密に一致させることが困難である場合は、これらの値をある程度一致させるような最適な補正係数αが演算されればよい。また、補正係数αは、２つの第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂそれぞれに対して異なる値が設定されてもよい。

演算された補正係数αは、記憶部８２に記憶され、それ以降のストローク量の演算に用いられる。

このように、ストローク検出装置１００では、予め設定された補正係数αを用いてストローク量を演算することで、より正確なストローク量を検出することができる。

ここで、上述のように補正係数αを予め設定した場合であっても、ピストンロッド３０が進退する際に算出される値は、磁石の劣化やホール素子感度の変化といった経時変化により、図１０のグラフに実線で示される理想的な曲線からずれ、再び往復差分ΔＶｒが生じる場合がある。

このように往復差分ΔＶｒが生じる度に、出荷時に行われるような上述の補正係数αの設定を行うことは煩わしいため、コントローラ８０の演算部８１では、補正係数αの更新が随時行われる。

以下に、演算部８１で行われる補正係数αの更新手順について、図１２のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ２１では、所定の条件でピストンロッド３０が進退したときの第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂと、第２磁気検出器７０の第２差分ΔＶ２と、が計測される。ここで所定の条件とは、残留磁気の影響により各磁気検出器５０Ａ，５０Ｂ，７０の出力値にヒステリシスが生じる程度の速度でピストンロッド３０が進退する場合であり、補正係数αが設定されるときの条件と同じ条件であることが好ましい。なお、ピストンロッド３０の進退量は第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂ及び第２差分ΔＶ２が算出できる程度でよく、図６及び図９に示されるほどの進退量である必要はない。

続くステップＳ２２では、第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂと第２差分ΔＶ２との比率Ｒが算出される。

そしてステップＳ２３では、算出された比率Ｒが、補正係数αを設定した際に算出された初期比率Ｒ１に対してどの程度変化したかが算出され、その変化度合に応じて補正係数αが更新される。

具体的には、演算部８１は、第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂに対する第２差分ΔＶ２の比率Ｒが初期比率Ｒ１に対して小さくなった場合には補正係数αを大きくし、第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂに対する第２差分ΔＶ２の比率Ｒが初期比率Ｒ１に対して大きくなった場合には補正係数αを小さくする。比率Ｒの変化度合に対して補正係数αをどの程度変化させるかは、予めマップとして記憶部８２に記憶されている。なお、更新された補正係数αは、記憶部８２に記憶され、それ以降のストローク量の演算に用いられることとなる。

磁石の劣化やホール素子感度の変化といった経時変化の影響は、ヒステリシスの変化、すなわち、第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂや第２差分ΔＶ２の大きさの変化に現れる。したがって、これらの比率Ｒの変化に応じて補正係数αを更新することで経時変化の影響を排除することが可能となる。

このように、ストローク検出装置１００では、第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂと第２差分ΔＶ２との比率Ｒの変化に応じて更新される補正係数αを用いてストローク量を演算することで、より正確なストローク量を検出することができる。

続いて、第２磁気検出器７０がピストンロッド３０の側面３０ｃに対してピストンロッド３０の進退方向に沿って平行に取り付けられていない場合の対処制御について、図１３及び図１４を参照して説明する。

図１３に示すように、第２磁気検出器７０がピストンロッド３０の進退方向においてピストンロッド３０の側面３０ｃに対して平行に取り付けられていないと、第１磁石７２及び第２磁石７３の一方が他方よりもピストンロッド３０の側面３０ｃに近づくことになる。

このような状態では、ピストンロッド３０の側面３０ｃに生じる残留磁気は、第１磁石７２に対向する部分よりも第２磁石７３に対向する部分の方が強くなる。このため、ピストンロッド３０が退出方向に移動する際に検出された第２磁気検出器７０の出力値と、ピストンロッド３０が進入方向に移動する際に検出された第２磁気検出器７０の出力値と、の絶対値を比較すると、図１４に示すように、ピストンロッド３０が退出方向に移動する際の第２磁気検出器７０の出力値の方が大きくなる。つまり、第２磁気検出器７０の出力値は、マイナス側にオフセットした状態となる。

したがって、単に第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から第２磁気検出器７０の出力値を減算した場合、ピストンロッド３０が退出方向に移動する際には、必要以上に第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値が減じられることとなる一方、ピストンロッド３０が進入方向に移動する際には、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値が十分に減じられず、結果として、残留磁気の影響を正確に排除することができない。

そこで、コントローラ８０の演算部８１では、第２磁気検出器７０の出力値のヒステリシスである第２差分ΔＶ２の中心値を随時算出し、算出された中心値を基準値Ｖ０とした第２磁気検出器７０の出力値を用いてストローク量を演算している。

具体的には、ピストンロッド３０が所定の条件で進退しているときに、ピストンロッド３０が退出方向に移動する際に検出された第２磁気検出器７０の出力値と、ピストンロッド３０が進入方向に移動する際に検出された第２磁気検出器７０の出力値と、の平均値（中心値）が算出される。

算出された平均値は、第２差分ΔＶ２の２分の１の値に相当するものであり、この値が基準値Ｖ０として設定されることになる。なお、所定の条件とは、残留磁気の影響により第２磁気検出器７０の出力値にヒステリシスが生じる程度の速度でピストンロッド３０が進退する場合であり、補正係数αが設定されるときの条件と同じ条件であることが好ましい。

そして、このように設定された基準値Ｖ０と第２磁気検出器７０の出力値Ｖ２との差分が、上記（１）式及び（２）式において第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂから差し引かれる第２磁気検出器７０の出力値Ｖ２として用いられる。

このように、ストローク検出装置１００では、随時更新される基準値Ｖ０を基準点（ゼロ点）としたときの第２磁気検出器７０の出力値を用いてストローク量が演算される。このため、何らかの原因でピストンロッド３０の側面３０ｃに対して第２磁気検出器７０が傾いた状態となったとしても、正確なストローク量を検出することができる。

以上の実施形態によれば、以下に示すような効果を奏する。

ストローク検出装置１００では、スケール６０によって変化する磁界に応じた信号を出力する第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値と、スケール６０とは対向しない位置に配置された第２磁気検出器７０の出力値と、に基づいてシリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０のストローク量が演算される。このように、スケール６０の影響を受けない第２磁気検出器７０の出力値を加味してストローク量の演算が行われるため、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差が排除される。この結果、ストローク検出装置１００によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

次に、上記実施形態に係るストローク検出装置１００の変形例について説明する。

上記実施形態では、各磁気検出器５０Ａ，５０Ｂ，７０は、２つの磁界発生部と、２つの磁界発生部の間に配置される磁束検出部を有する。これに代えて、各磁気検出器５０Ａ，５０Ｂ，７０は、１つの磁界発生部と、磁界発生部とピストンロッド３０との間に配置される磁束検出部と、を有する構成であってもよい。

このような構成であっても、磁界発生部は、ピストンロッド３０の進退方向に直交する方向に磁界を発生させるため、ピストンロッド３０は磁界発生部により一時的に磁化される。このため、残留磁気の影響を受け、演算されるストローク量にずれが生じるおそれがあるが、上記実施形態のように、残留磁気に応じた信号を出力する第２磁気検出器７０の出力値をストローク量の演算に加味することで、ストローク検出装置１００の検出精度を向上させることができる。

また、上記実施形態では、スケール６０は、ピストンロッド３０の側面３０ｃにピストンロッド３０の進退方向に沿って複数形成されている。これに代えて、スケールは、ピストンロッド３０の軸方向に沿って螺旋状に形成される帯状体であってもよい。この場合、第１磁気検出器は、ピストンロッド３０のストローク量に応じて周方向に変位するスケールに対向するように配置される。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

ストローク検出装置１００は、シリンダチューブ２０と、シリンダチューブ２０に対して進退自在に設けられるピストンロッド３０と、ピストンロッド３０の進退方向に沿ってピストンロッド３０の表面に形成されるスケール６０と、スケール６０と対向するようにシリンダチューブ２０に設けられ、スケール６０によって変化する磁界に応じた信号を出力する第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂと、ピストンロッド３０と対向するようにシリンダチューブ２０に設けられ、スケール６０とは対向しない位置に配置された第２磁気検出器７０と、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値と第２磁気検出器７０の出力値とに基づいてシリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０のストローク量を演算するコントローラ８０と、を備え、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂ及び第２磁気検出器７０は、それぞれ、ピストンロッド３０の進退方向に直交する方向の磁束の変化を検出するホール素子５１，７１と、ピストンロッド３０の進退方向に直交する方向に磁界を発生させる磁石５２，５３，７２，７３と、を有する。

この構成では、スケール６０によって変化する磁界に応じた信号を出力する第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値と、スケール６０とは対向しない位置に配置された第２磁気検出器７０の出力値と、に基づいてシリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０のストローク量が演算される。このように、スケール６０の影響を受けない第２磁気検出器７０の出力値を加味してストローク量の演算が行われるため、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差が排除される。この結果、ストローク検出装置１００によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

また、第２磁気検出器７０は、ピストンロッド３０に残留する磁力に応じた信号のみを出力する。

この構成では、第２磁気検出器７０は、ピストンロッド３０に残留する磁力に応じた信号のみを出力する。第２磁気検出器７０は、スケール６０とは対向しない位置、すなわち、スケール６０に対向して配置される第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂから所定の間隔だけ離間した位置に配置される。このように、第２磁気検出器７０をスケール６０から離れた位置に配置することで、スケール６０が第２磁気検出器７０の検出値に及ぼす影響が排除され、第２磁気検出器７０の出力は、ピストンロッド３０に残留する磁力のみに応じた信号となる。このため、第２磁気検出器７０の出力値を加味してストローク量の演算を行うことで、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差を確実に排除することが可能となり、結果として、ストローク検出装置１００によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

また、コントローラ８０は、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から第２磁気検出器７０の出力値が差し引かれた値に基づいてストローク量を演算する。

この構成では、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から第２磁気検出器７０の出力値が差し引かれた値に基づいてストローク量が演算される。このように、スケール６０の影響を受けない第２磁気検出器７０の出力値が第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から差し引かれた値に基づいてストローク量が演算されるため、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差が確実に排除される。この結果、ストローク検出装置１００によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

また、コントローラ８０は、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から第２磁気検出器７０の出力値を差し引く際に、予め設定された補正係数αを第２磁気検出器７０の出力値に乗じる。

この構成では、予め設定された補正係数αが乗じられた第２磁気検出器７０の出力値が、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から差し引かれた値に基づいてストローク量が演算される。このため、様々な要因により、第２磁気検出器７０の出力値が、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差に一致しない場合であっても、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から差し引かれる第２磁気検出器７０の出力値に補正係数αを乗じることで、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差が確実に排除される。この結果、ストローク検出装置１００によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

また、コントローラ８０は、シリンダチューブ２０に対してピストンロッド３０が所定の速度で進退している際に、進入時に第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から第２磁気検出器７０の出力値を差し引いた値と、退出時に第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から第２磁気検出器７０の出力値を差し引いた値と、が同じストローク位置において一致するように補正係数αを設定する。

この構成では、補正係数αは、進入時に第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から第２磁気検出器７０の出力値を差し引いた値と、退出時に第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から第２磁気検出器７０の出力値を差し引いた値と、が同じストローク位置において一致するように設定される。このように設定される補正係数αが第２磁気検出器７０の出力値に乗じられた値は、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差にほぼ一致する。したがって、補正係数αを用いてストローク量を演算することで、ストローク検出装置１００によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

また、コントローラ８０は、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂから出力された進入時の出力値と退出時の出力値との第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂと、第２磁気検出器７０から出力された進入時の出力値と退出時の出力値との第２差分ΔＶ２と、を算出し、第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂと第２差分ΔＶ２との比率Ｒの変化に応じて補正係数αを更新する。

この構成では、第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂと第２差分ΔＶ２との比率Ｒの変化に応じて補正係数αが更新される。つまり、第１差分ΔＶ１Ａ，ΔＶ１Ｂと第２差分ΔＶ２との比率Ｒ、すなわち、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂまたは第２磁気検出器７０における残留磁気の影響によるヒステリシスの大きさが何らかの要因により変化したとしても、その変化に応じて補正係数αが更新される。このため、第２磁気検出器７０の出力値に補正係数αが乗じられた値は、常に、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値に含まれる残留磁気の影響による誤差にほぼ一致することとなる。このように、更新される補正係数αを用いることで、ストローク検出装置１００によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

また、コントローラ８０は、シリンダチューブ２０に対してピストンロッド３０が所定の速度で進退している際に第２磁気検出器７０から出力された進入時の出力値と退出時の出力値との平均値を基準値Ｖ０として算出し、基準値Ｖ０と第２磁気検出器７０の出力値との差分を第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から差し引いた値に基づきストローク量を演算する。

この構成では、何らかの要因により第２磁気検出器７０の出力値がオフセットした場合であっても、ストローク量は、第２磁気検出器７０の出力値に基づいて算出された基準値Ｖ０と第２磁気検出器７０の出力値との差分を第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの出力値から差し引いた値に基づいて演算される。このように、ストローク量は、第２磁気検出器７０の出力値のオフセットを考慮して演算されるため、ストローク検出装置１００によるストローク量の検出精度を向上させることができる。

また、ピストンロッド３０は円柱状部材であり、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂ及び第２磁気検出器７０は、ピストンロッド３０の軸心を中心として４５°以内の範囲に配置される。

この構成では、第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂ及び第２磁気検出器７０は、ピストンロッド３０の軸心を中心として４５°以内の範囲に配置される。このように、第２磁気検出器７０を第１磁気検出器５０Ａ，５０Ｂの近くに配置することで、各磁気検出器５０Ａ，５０Ｂ，７０とコントローラ８０とを接続するための配線の配索を簡素化することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００・・・ストローク検出装置、１０・・・シリンダ、２０・・・シリンダチューブ（第１部材）、３０・・・ピストンロッド（第２部材）、５０Ａ，５０Ｂ・・・第１磁気検出器、５１，７１・・・ホール素子（磁束検出部）、５２，７２・・・第１磁石（磁界発生部）、５３，７３・・・第２磁石（磁界発生部）、６０・・・スケール、７０・・・第２磁気検出器、８０・・・コントローラ（演算器）

Claims

第１部材と、
前記第１部材に対して進退自在に設けられる第２部材と、
前記第２部材の進退方向に沿って前記第２部材の表面に形成されるスケールと、
前記スケールと対向するように前記第１部材に設けられ、前記スケールによって変化する磁界に応じた信号を出力する第１磁気検出器と、
前記第２部材と対向するように前記第１部材に設けられ、前記スケールとは対向しない位置に配置された第２磁気検出器と、
前記第１磁気検出器の出力値と前記第２磁気検出器の出力値とに基づいて前記第１部材に対する前記第２部材のストローク量を演算する演算器と、を備え、
前記第１磁気検出器及び前記第２磁気検出器は、それぞれ、前記第２部材の進退方向に直交する方向の磁束の変化を検出する磁束検出部と、前記第２部材の進退方向に直交する方向に磁界を発生させる磁界発生部と、を有することを特徴とするストローク検出装置。
前記第２磁気検出器は、前記第２部材に残留する磁力に応じた信号のみを出力することを特徴とする請求項１に記載のストローク検出装置。
前記演算器は、前記第１磁気検出器の出力値から前記第２磁気検出器の出力値が差し引かれた値に基づいて前記ストローク量を演算することを特徴とする請求項１または２に記載のストローク検出装置。
前記演算器は、前記第１磁気検出器の出力値から前記第２磁気検出器の出力値を差し引く際に、予め設定された補正係数を前記第２磁気検出器の出力値に乗じることを特徴とする請求項３に記載のストローク検出装置。
前記演算器は、前記第１部材に対して前記第２部材が所定の速度で進退している際に、進入時に前記第１磁気検出器の出力値から前記第２磁気検出器の出力値を差し引いた値と、退出時に前記第１磁気検出器の出力値から前記第２磁気検出器の出力値を差し引いた値と、が同じストローク位置において一致するように前記補正係数を設定することを特徴とする請求項４に記載のストローク検出装置。
前記演算器は、前記第１磁気検出器から出力された進入時の出力値と退出時の出力値との第１差分と、前記第２磁気検出器から出力された進入時の出力値と退出時の出力値との第２差分と、を算出し、前記第１差分と前記第２差分との比率の変化に応じて前記補正係数を更新することを特徴とする請求項５に記載のストローク検出装置。
前記演算器は、前記第１部材に対して前記第２部材が所定の速度で進退している際に前記第２磁気検出器から出力された進入時の出力値と退出時の出力値との平均値を基準値として算出し、前記基準値と前記第２磁気検出器の出力値との差分を前記第１磁気検出器の出力値から差し引いた値に基づき前記ストローク量を演算することを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載のストローク検出装置。
前記第２部材は円柱状部材であり、
前記第１磁気検出器及び前記第２磁気検出器は、前記第２部材の軸心を中心として４５°以内の範囲に配置されることを特徴とする請求項１から７の何れか１つに記載のストローク検出装置。