JP3136012B2 - Position detection device - Google Patents

Position detection device

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JP3136012B2
JP3136012B2 JP04344902A JP34490292A JP3136012B2 JP 3136012 B2 JP3136012 B2 JP 3136012B2 JP 04344902 A JP04344902 A JP 04344902A JP 34490292 A JP34490292 A JP 34490292A JP 3136012 B2 JP3136012 B2 JP 3136012B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、油圧シリンダのピスト
ンロッドなどアクチュエータのストローク位置を高精度
で検出する装置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a device for detecting a stroke position of an actuator such as a piston rod of a hydraulic cylinder with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】油圧シリンダのピストンロッドなどのス
トローク位置を検出する装置として、ピストンロッドの
表面に軸方向の一定の間隔で弱磁性部を形成した磁気ス
ケールを構成し、シリンダ側に取り付けた磁気センサの
検出信号がピストンロッドの変位に伴って正弦波形で変
化することを利用して、変位の増分値から分解能の高い
位置検出を行う相対位置検出型のものが知られており、
本願出願人も特開平4−136713号公報に高精度の
測定が行えるものを提案している。
2. Description of the Related Art As a device for detecting a stroke position of a piston rod or the like of a hydraulic cylinder, a magnetic scale having a weak magnetic portion formed at a constant interval in the axial direction on the surface of the piston rod is formed, and a magnetic scale attached to the cylinder side. A relative position detection type is known in which the detection signal of the sensor changes in a sine waveform with the displacement of the piston rod, and a position with high resolution is detected from an increment value of the displacement.
The applicant of the present application has also proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-136713 a device capable of performing highly accurate measurement.

【0003】これら相対位置検出型の位置検出装置では
ストロークの絶対位置を得るためにピストンロッドの最
収縮位置などにリミットスイッチを設け、ピストンロッ
ドの先端がこのリミットスイッチを通過した位置をスト
ロークの基準点としてリセットする。このため、油圧シ
リンダを起動させる毎に最収縮位置まで変位させる必要
があった。
In these relative position detecting type position detecting devices, a limit switch is provided at the most contracted position of the piston rod in order to obtain the absolute position of the stroke, and the position at which the tip of the piston rod has passed this limit switch is used as a reference for the stroke. Reset as a point. For this reason, every time the hydraulic cylinder is activated, it is necessary to displace the hydraulic cylinder to the most contracted position.

【0004】このリセット動作を短縮する位置検出装置
として、実開平4−71114号公報に開示されるよう
に、増分値を検出するためのメインスケールと、基準点
を計測するためのサブスケールとをそれぞれ備えて、油
圧シリンダの任意のストローク位置から2つの基準点を
通過させることにより絶対位置を得るものが知られてい
る。
As a position detecting device for shortening the reset operation, a main scale for detecting an increment value and a sub-scale for measuring a reference point are disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-71114. It is known that each of them is provided with an absolute position by passing two reference points from an arbitrary stroke position of a hydraulic cylinder.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では使用開始時には基準点検出のためにアクチ
ュエータをストロークさせて最低2つの基準点を検出す
る必要があるが、この立ち上げ時などでは現在のストロ
ーク位置を判定できないために常時安全な側へストロー
クさせる場合があり、必ずしも近接した基準点側にスト
ロークさせていないので、リセット時間が増大すること
があるという問題があった。
However, in the above-mentioned conventional apparatus, at the start of use, it is necessary to detect at least two reference points by moving the actuator to detect the reference points. In some cases, since the stroke position cannot be determined, the stroke may always be made to the safe side, and since the stroke is not always made to the adjacent reference point side, the reset time may be increased.

【0006】そこで本発明は、アクチュエータのストロ
ーク方向を容易に判別するとともに、絶対位置を短時間
で設定可能な位置検出装置を提供することを目的とす
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a position detecting device capable of easily determining the stroke direction of an actuator and setting an absolute position in a short time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、図1におい
て、所定の位置を境にして所定の異なる深さで形成され
た弱磁性部をアクチュエータの移動方向の所定のピッチ
でそれぞれ配設した第1の磁気スケールとしてのメイン
スケール2と、前記メインスケール2のピッチに対応し
て90度の位相差をもった正弦波を出力する一対の第1
の磁気センサ5と、第1の磁気センサ5の出力から相対
位置を演算する手段10と、第1の磁気センサ5の出力
から振幅レベルを判定する手段20と、前記メインスケ
ール2と重複しない位置に配設されて所定の深さで形成
された弱磁性部を、アクチュエータの移動方向で前記所
定の位置を境にして基準点に対応する所定のピッチで配
設した第2の磁気スケールとしてのサブスケール6と、
このサブスケール6のピッチに対応して90度の位相差
をもった正弦波を出力する一対の第2の磁気センサ9
と、前記第2の磁気センサ9の出力から基準点を検出す
る手段21と、前記基準点と直前に検出した基準点との
間隔を算出する手段22と、前記サブスケール6の基準
点に対応した絶対位置を予め格納する手段24と、前記
振幅レベルの判定結果と基準点の間隔とから前記格納手
段24の絶対位置信号を制御する手段23と、前記絶対
位置信号制御手段23が読み出す基準点の絶対位置と前
記算出された相対位置とから絶対位置を演算する手段2
5とを備える。
According to the present invention, in FIG. 1, weak magnetic portions formed at predetermined different depths at predetermined positions are arranged at predetermined pitches in the moving direction of the actuator. A main scale 2 as a first magnetic scale, and a pair of first scales that output a sine wave having a phase difference of 90 degrees corresponding to the pitch of the main scale 2
, A means 10 for calculating a relative position from the output of the first magnetic sensor 5, a means 20 for determining the amplitude level from the output of the first magnetic sensor 5, and a position which does not overlap with the main scale 2. disposed in a weak magnetic portion formed at a predetermined depth, the plant in the direction of movement of the actuator
A sub-scale 6 as a second magnetic scale disposed at a predetermined pitch corresponding to a reference point at a fixed position ,
A pair of second magnetic sensors 9 that output a sine wave having a phase difference of 90 degrees corresponding to the pitch of the sub-scale 6
A means 21 for detecting a reference point from the output of the second magnetic sensor 9, a means 22 for calculating an interval between the reference point and a reference point detected immediately before, and a function corresponding to the reference point of the sub-scale 6. Means 24 for storing the absolute position in advance, means 23 for controlling the absolute position signal of the storage means 24 based on the determination result of the amplitude level and the interval between the reference points, and a reference point read by the absolute position signal control means 23. Means 2 for calculating an absolute position from the absolute position of the object and the calculated relative position
5 is provided.

【0008】[0008]

【作用】したがって、アクチュエータの起動時には、メ
インスケールの弱磁性部を通過する際に第1の磁気セン
サが出力する正弦波から相対位置を算出するとともに、
サブスケールの弱磁性部を通過する際に第2の磁気セン
サが出力する正弦波の振幅レベルから基準点を検出し、
第1の磁気センサの振幅レベルを比較して基準点の位置
を判定する。さらに、算出された相対位置から直前に検
出した基準点と現在の基準点との間隔を演算する。前記
基準点における第1の磁気センサの出力の振幅レベル、
基準点の間隔、基準点の間隔の符号に基づくアクチュエ
ータの変位方向をパラメータとして絶対位置を格納する
手段のアドレスを演算し、算出されたアドレスに格納さ
れている絶対位置を現在の基準点の絶対位置としてセッ
トし、以降この基準点の絶対位置に相対変位量を加算し
たものを絶対位置として出力する。
Therefore, when the actuator is started, the relative position is calculated from the sine wave output from the first magnetic sensor when passing through the weak magnetic portion of the main scale.
When the reference point is detected from the amplitude level of the sine wave output by the second magnetic sensor when passing through the weak magnetic portion of the sub-scale,
The position of the reference point is determined by comparing the amplitude levels of the first magnetic sensor. Further, an interval between the reference point detected immediately before and the current reference point is calculated from the calculated relative position. The amplitude level of the output of the first magnetic sensor at the reference point,
The address of the means for storing the absolute position is calculated using the distance between the reference points and the displacement direction of the actuator based on the sign of the distance between the reference points as parameters, and the absolute position stored at the calculated address is calculated as the absolute value of the current reference point. The position is set as a position, and the sum of the absolute position of the reference point and the relative displacement is output as the absolute position.

【0009】[0009]

【実施例】図1〜3に本発明の実施例を示す。1 to 3 show an embodiment of the present invention.

【0010】図2において、1は図示しない油圧シリン
ダを構成する磁性材料(強磁性部4)で形成されたピス
トンロッドで、このピストンロッド1の表面の軸方向に
は最収縮位置から全ストローク量の1/2の中心位置ま
では深さM1で、このストロークの中心位置から最伸長
位置までは深さM2でそれぞれ形成された弱磁性部3が
所定のピッチPで配設され、これら弱磁性部3及び強磁
性部4によりメインスケール2を構成する。なお、交互
に配設される弱磁性部3及び強磁性部4の軸方向の幅
は、それぞれ1/2Pで形成される。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a piston rod formed of a magnetic material (ferromagnetic portion 4) which constitutes a hydraulic cylinder (not shown). The weak magnetic portions 3 formed at a depth M 1 up to the center position of 1/2 of the stroke and at a depth M 2 from the center position of this stroke to the most extended position are arranged at a predetermined pitch P. The main scale 2 is constituted by the weak magnetic part 3 and the ferromagnetic part 4. The widths of the weak magnetic portions 3 and the ferromagnetic portions 4 alternately arranged in the axial direction are each 配 P.

【0011】このメインスケール2に重複しないピスト
ンロッド1の外周には軸方向にサブスケール6が形成さ
れる。サブスケール6は所定の幅の弱磁性部7で構成さ
れるメインスケール2に対応した基準点h1〜h12に
より形成され、全ストロークの1/2の中心位置を中心
とする間隔L0で基準点h6、7を配設し、さらに基準
点h7から最伸長位置に向けて(図中右方向)順次距離
を増大させた間隔L1〜L5で基準点h8〜12を配設す
る一方、基準点h6から最収縮位置に向けて(図中左方
向)順次距離を増大させた間隔L1〜L5で基準点h5〜
h1を配設し、基準点h1〜h6と基準点h7〜h12
は中心位置に対して対称に配設される。ここで、基準点
h1〜h12の軸方向の幅はそれぞれL0/2で、所定
の深さSの弱磁性部7で形成され、各間隔L0〜L5はL
0<L1<L2<L3<L4<L5の関係を満たすとともに、
隣合う間隔の差Ln+1−Lnはメインスケール2の分解能
より大きい値に設定される。
A sub-scale 6 is formed on the outer periphery of the piston rod 1 which does not overlap with the main scale 2 in the axial direction. Subscale 6 is formed by a reference point h1~h12 corresponding to the main scale 2 composed of weak magnetic portion 7 of a predetermined width and a reference point at an interval L 0 around the center position of 1/2 of the total stroke h6,7 arranged to further from the reference point h7 toward the outermost extended position while arranging the reference point h8~12 at intervals L 1 ~L 5 with increased (rightward in the drawing) sequentially distance, the reference from point h6 toward the lowest retracted position reference point interval L 1 ~L 5 with increased (left direction in the drawing) sequentially distance h5~
h1 is provided, and reference points h1 to h6 and reference points h7 to h12 are provided.
Are arranged symmetrically with respect to the center position. Here, in each of the axial width of the reference point H1 to H12 L 0/2, is formed by the weak magnetic portion 7 of a predetermined depth S, the distance L 0 ~L 5 is L
0 <L 1 <L 2 <L 3 <L 4 <L 5
The difference L n + 1 -L n of adjacent intervals is set to a resolution greater than the main scale 2.

【0012】図示しない油圧シリンダの一端にはピスト
ンロッド1の変位に伴ってメインスケール2の1ピッチ
を1周期とし、互いに90度の位相差を備えた2相の正
弦波を出力する一対の磁気センサ5が第1の磁気センサ
として備えられ、同じく油圧シリンダ1の一端にはピス
トンロッド1の変位に伴ってサブスケール6の1ピッチ
を1周期とし、互いに90度の位相差を備えた2相の正
弦波を出力する一対の磁気センサ9が第2の磁気センサ
として備えられる。
At one end of a hydraulic cylinder (not shown), a pair of magnetic fields which output a two-phase sine wave having a phase difference of 90 degrees with one pitch of the main scale 2 as one cycle in accordance with the displacement of the piston rod 1. A sensor 5 is provided as a first magnetic sensor. Similarly, at one end of the hydraulic cylinder 1, one cycle of the sub-scale 6 is set to one cycle in accordance with the displacement of the piston rod 1, and two phases having a phase difference of 90 degrees are provided. Is provided as a second magnetic sensor.

【0013】ピストンロッド1の変位に伴う磁気センサ
5の出力は、図4に示すように90度の位相差を備えた
2相の出力信号sigA、sigBとして出力され、磁気セン
サ9の出力は、図5に示すように90度の位相差を備え
た2相の出力信号ZA、ZBとして出力される。
The output of the magnetic sensor 5 accompanying the displacement of the piston rod 1 is output as two-phase output signals sigA and sigB having a phase difference of 90 degrees as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the signals are output as two-phase output signals Z A and Z B having a phase difference of 90 degrees.

【0014】磁気センサ5からの2相の出力信号sig
A、sigBは、図1に示すように、相対位置演算手段1
0に入力されて90度の位相差をもつ2相の信号に基づ
いて相対位置を演算して位置信号演算手段25に相対位
置信号を送出する一方、振幅レベル判定手段20では出
力信号sigA、sigBの振幅レベルからメインスケール2
の中心位置に対するストローク位置を判定する。
A two-phase output signal sig from the magnetic sensor 5
A and sigB are relative position calculating means 1 as shown in FIG.
The relative position signal is calculated based on the two-phase signals having a phase difference of 90 degrees and input to 0, and the relative position signal is sent to the position signal calculating means 25. On the other hand, the output signals sigA, sigB From the amplitude level of the main scale 2
The stroke position with respect to the center position is determined.

【0015】磁気センサ9からの2相の出力信号ZA
Bは基準点検出手段21に入力され、振幅レベルのピ
ーク値に基づいて後述するように基準点位置を検出し、
基準点間隔演算手段22は検出した基準点位置と直前に
検出した基準点位置とから基準点の間隔を演算する。絶
対位置制御手段23は算出された基準点間隔と振幅レベ
ルの判定結果とからメモリなどの記憶手段により構成さ
れる絶対位置格納手段24に予め設定された基準点の絶
対位置を読み出し、位置信号演算手段25は算出された
相対位置信号と読み出された基準点の絶対位置を合算し
てストロークの絶対位置を算出する。
A two-phase output signal Z A from the magnetic sensor 9,
Z B is input to the reference point detection means 21 to detect a reference point position as described later based on the peak value of the amplitude level,
The reference point interval calculation means 22 calculates a reference point interval from the detected reference point position and the reference point position detected immediately before. The absolute position control means 23 reads the absolute position of the reference point preset in the absolute position storage means 24 constituted by a storage means such as a memory from the calculated reference point interval and the determination result of the amplitude level, and calculates the position signal. The means 25 calculates the absolute position of the stroke by adding the calculated relative position signal and the read absolute position of the reference point.

【0016】相対位置演算手段10は図3に示すように
構成され、磁気センサ5の出力信号sigA、sigB相それ
ぞれのピーク値をピーク値更新・格納手段11で各ピッ
チ毎に更新、格納するとともに、振央値演算手段12は
これらピーク値から図4に示すようにセンサ出力sig
A、sigBの振幅の中心値である振央値cenA、cenBを
それぞれ演算する。正規化係数演算手段13はこの検出
したピーク値と振央値の差の逆数を正規化係数として演
算し、センサ出力補正手段14は磁気センサ5の2相の
出力信号sigA、sigBに正規化係数を乗じて各振幅レベ
ルの同一化が行われて出力信号が補正される。
The relative position calculating means 10 is constructed as shown in FIG. 3, and updates and stores the peak value of each of the output signals sigA and sigB of the magnetic sensor 5 by the peak value updating / storing means 11 for each pitch. The loudness value calculating means 12 calculates the sensor output sig from these peak values as shown in FIG.
The center values cenA and cenB, which are the center values of the amplitudes of A and sigB, are calculated. The normalization coefficient calculation means 13 calculates the reciprocal of the difference between the detected peak value and the center value as a normalization coefficient, and the sensor output correction means 14 converts the two-phase output signals sigA and sigB of the magnetic sensor 5 into normalization coefficients. Are multiplied to equalize each amplitude level to correct the output signal.

【0017】精位置演算手段15及び粗位置演算手段1
6は補正された2相のセンサ出力より特開平4−136
713号公報に開示される三角関数逆演算などにより求
める。すなわち、1/2P単位の粗位置を求める一方、
精位置演算手段15では振央値cenA、cenBとピーク値
とから1/2P間を所定数に分割した精位置を求め、相
対位置演算手段17は算出された精位置と粗位置を合算
することでストロークの相対位置が求められる。
Fine position calculating means 15 and coarse position calculating means 1
6 is based on the corrected two-phase sensor output.
It is obtained by a trigonometric function inverse operation disclosed in Japanese Patent No. 713. That is, while obtaining the coarse position in 1 / 2P units,
The fine position calculating means 15 obtains a fine position obtained by dividing 1 / 2P into a predetermined number from the center values cenA and cenB and the peak value, and the relative position calculating means 17 adds the calculated fine position and coarse position. Is used to determine the relative position of the stroke.

【0018】一方、基準点の検出はサブスケール6の磁
気センサ9の出力信号に基づいて行われ、図5を参照し
て基準点の判定方法について説明する。
On the other hand, the detection of the reference point is performed based on the output signal of the magnetic sensor 9 of the sub-scale 6. A method of determining the reference point will be described with reference to FIG.

【0019】ピストンロッド1が変位すると磁気センサ
9の2相の出力信号ZA、ZBはそれぞれ図5に示すよう
に90度の位相差をもつ正弦波として出力され、弱磁性
部7の中心位置となる各基準点では、出力信号ZAが振
央値cenZA(図中●印)となる。このときの出力信号Z
Bはほぼ最小ピーク値となるが、弱磁性部7の深さSの
誤差などを排除するため、出力信号ZBが予め設定した
基準判定レベルbasZ以下(図中斜線部)かつ出力信号
Aが振央値cenZAとなるストローク位置を基準点とし
て検出する。なお、振央値及びピーク値の検出は、図3
にも示したように相対位置演算手段17と同様の構成に
より行うことができる。
When the piston rod 1 is displaced, the two-phase output signals Z A and Z B of the magnetic sensor 9 are output as sine waves having a phase difference of 90 degrees as shown in FIG. each reference point as a position to become the output signal Z a is FuHisashichi cenz a (in the figure mark ●). The output signal Z at this time
B is substantially the minimum peak value, to eliminate such error in the depth S of the weak magnetic portion 7, the following reference judgment level basZ the output signal Z B is set in advance (in the figure the shaded portion) and the output signal Z A There is detected as a reference point the stroke position where the FuHisashichi cenz a. The detection of the epicenter value and the peak value is shown in FIG.
As described above, this can be performed by a configuration similar to that of the relative position calculation means 17 .

【0020】ここで、検出された基準点は、後述するよ
うに直前に検出された基準点との間隔よりその位置を判
定されるが、図2にも示したように、サブスケール6に
はピストンロッド1の中心位置を軸とする対象な位置に
基準点を配設したため、検出された基準点が中心位置よ
り最収縮位置側又は最伸長位置側であるかを判定する。
Here, the position of the detected reference point is determined based on the interval from the immediately preceding reference point, as described later. As shown in FIG. Since the reference point is disposed at a target position with the center position of the piston rod 1 as an axis, it is determined whether the detected reference point is on the most contracted position side or the most extended position side with respect to the center position.

【0021】すなわち、図6のフローチャートに示すよ
うに、S1において基準点を検出した位置で磁気センサ
5の2相の出力信号sigA、sigBを同時に読み込み、S
2ではこれら出力信号の振幅ampを次式により算出す
る。
That is, as shown in the flowchart of FIG. 6, the two-phase output signals sigA and sigB of the magnetic sensor 5 are simultaneously read at the position where the reference point is detected in S1, and
In 2, the amplitude amp of these output signals is calculated by the following equation.

【0022】[0022]

【数1】 (Equation 1)

【0023】出力信号sigA、sigBは図4に示すよう
に、深さM1の弱磁性部3ではレベル1の振幅を、深さ
2の弱磁性部3ではレベル2の振幅を出力するため、
出力信号の振幅レベルにより検出された基準点がストロ
ークの中心位置のどちら側にあるかを判定する。
As shown in FIG. 4, the output signals sigA and sigB output a level 1 amplitude in the weak magnetic portion 3 having a depth M 1 and a level 2 amplitude in the weak magnetic portion 3 having a depth M 2. ,
It is determined which side of the center position of the stroke is the reference point detected based on the amplitude level of the output signal.

【0024】S3では既知の値であるレベル1とレベル
2の中間値をしきい値として、算出された振幅ampとの
比較を行い、ampがしきい値より大きければS4で振幅
レベルを2に設定する一方、小さければS5で振幅レベ
ルを1に設定する。振幅レベルが1であれば、検出した
基準点は図2において中心位置より左側、振幅レベルが
2であれば中心位置より右側となる。
In step S3, the calculated amplitude "amp" is compared with the intermediate value between the known values "level 1" and "level 2" as a threshold value. If "amp" is larger than the threshold value, the amplitude level is set to "2" in step S4. On the other hand, if it is smaller, the amplitude level is set to 1 in S5. If the amplitude level is 1, the detected reference point is on the left side of the center position in FIG. 2, and if the amplitude level is 2, it is on the right side of the center position.

【0025】次に、基準点を判定した以降の処理を図7
のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図7
は装置の電源を投入してから基準点の絶対位置がセット
されるまでの流れを示す。
Next, the processing after determination of the reference point will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG.
Shows the flow from when the power of the apparatus is turned on until the absolute position of the reference point is set.

【0026】まず、S10において、メインスケール2
の位置データをリセットした後に、図示しない駆動手段
によってピストンロッド1を伸長させ、S11では磁気
センサ9の出力信号ZAが振央値cenZAかつ出力信号ZB
がbasZ以下であるかの判定により第1の基準点の判定
を行う。
First, in S10, the main scale 2
After resetting the position data, the piston rod 1 is extended by a drive means (not shown), the output signal Z A of the magnetic sensor 9, S11, FuHisashichi cenz A and the output signal Z B
Is determined to be less than or equal to basZ to determine the first reference point.

【0027】第1の基準点が検出されると、S12では
そのときのストローク位置、すなわち、磁気センサ5の
出力信号sigA、sigBに基づいて算出される相対位置を
1に、出力信号sigBの振幅レベルをA1にそれぞれ保
持する。さらにピストンロッド1を駆動させて、S13
ではS11と同様にして第2の基準点を判定する。
[0027] When the first reference point is detected, the stroke position at that time in S12, i.e., the output signal sigA magnetic sensor 5, the relative position calculated on the basis of the sigB in X 1, the output signal sigB each holding the amplitude level a 1. Further, by driving the piston rod 1, S13
Then, the second reference point is determined in the same manner as in S11.

【0028】S13で第2の基準点が検出されると、S
14ではS12と同様にして、そのときの相対位置をX
2に、出力信号sigBの振幅レベルをA2に保持し、S1
5においてそれぞれ保持された第1及び第2の基準点の
間隔Lを演算する。
When the second reference point is detected in S13, S
At 14, the relative position at that time is set to X in the same manner as at S12.
2, holds the amplitude level of the output signal sigB to A 2, S1
In step 5, the distance L between the first and second reference points held is calculated.

【0029】S16では前記演算した間隔Lの絶対値と
サブスケール6の最小間隔L0とを比較して、間隔Lが
最小間隔L0より大きければS18の処理へ進む一方、
小さければS17の処理を経由して再び第2の基準点の
検出を行う。
[0029] S16 in by comparing the minimum distance L 0 of the absolute value and the subscales 6 intervals L mentioned above calculation, while the distance L is the processing proceeds to S18 is larger than the minimum distance L 0,
If it is smaller, the second reference point is detected again via the processing of S17.

【0030】間隔Lが最小間隔L0未満となる場合は、
ピストンロッド1の伸縮によって磁気センサ9が第1の
基準点を2回通過した状態であり、正確に絶対位置を設
定できないため,S17において最新の基準点の相対位
置及び振幅レベルを第1の基準点のデータとしてX1
1にそれぞれ転送するとともに、S13の処理に戻
る。
When the interval L is smaller than the minimum interval L 0 ,
Since the magnetic sensor 9 has passed the first reference point twice due to the expansion and contraction of the piston rod 1 and the absolute position cannot be set accurately, the relative position and amplitude level of the latest reference point are determined in S17 by the first reference point. X 1 as point data,
With each transfer to A 1, the process returns to S13.

【0031】一方、S16の判定で間隔Lが最小間隔L
0より大きければ、S18において第2の基準点での振
幅レベルA2がレベル1であるかを判定する。すなわ
ち、検出した第2の基準点がh1〜h6またはh7〜h
12のいずれかのグループに属するかを判定する。
On the other hand, the interval L is determined to be the minimum interval L
Larger than 0, it determines whether the amplitude level A 2 is a level 1 in the second reference point in S18. That is, the detected second reference point is h1 to h6 or h7 to h7.
It is determined whether the group belongs to any one of groups 12.

【0032】このS18の判定でYES、すなわち、第
2の基準点が基準点h1〜h6のいずれかであると判定
されてS20の処理へ進む一方、NOの場合には第2の
基準点がh7〜h12のいずれかであると判定されてS
19の処理へ進む。
If the determination in S18 is YES, that is, it is determined that the second reference point is one of the reference points h1 to h6, and the process proceeds to S20, while if NO, the second reference point is set. h7 to h12 and S
Proceed to step 19.

【0033】S19及びS20では振幅レベル及び基準
点の間隔Lの正負からストロークの方向を判定し、間隔
Lが正であればS21、23へ、負であればS22、2
4へそれぞれ進む。
In steps S19 and S20, the direction of the stroke is determined from the amplitude level and the sign of the interval L between the reference points. If the interval L is positive, the process proceeds to steps S21 and S23.
Go to Step 4.

【0034】S21〜24はそれぞれ分類された基準点
のグループと、ピストンロッド1の変位方向、現在の基
準点における振幅レベルとから、所定の変換係数base1
〜4をそれぞれ与えられ、現在の基準点(前記第2の基
準点)と以前の基準点(前記第1の基準点)の間隔Lに
所定の変換定数mを乗じたものに変換係数base1〜4を
加算したものが、現在の基準点の絶対位置を格納するメ
モリのアドレスADとして得られる。なお、変換定数m
は基準点間の間隔Lをメモリのアドレスに変換するため
の定数である。
At steps S21 to S24, a predetermined conversion coefficient base1 is calculated from the classified reference point group, the displacement direction of the piston rod 1, and the amplitude level at the current reference point.
To 4 and a conversion coefficient base1 to a value obtained by multiplying an interval L between a current reference point (the second reference point) and a previous reference point (the first reference point) by a predetermined conversion constant m. The value obtained by adding 4 is obtained as the address AD of the memory for storing the current absolute position of the reference point. Note that the conversion constant m
Is a constant for converting the interval L between the reference points into a memory address.

【0035】ここで、メモリの内容は、図8のメモリマ
ップに示すように磁気センサ5の出力信号の振幅レベ
ル、ストロークの方向、変換係数base1〜4、基準点の
間隔(L0〜L5)の順位で基準点h1〜h12の絶対位
置が格納されている。なお、このメモリマップにおいて
同一の基準点の絶対位置が異なるアドレスに重複して格
納されるが、各アドレスの重複する基準点の絶対位置は
必ずしも等しくなく、これは、ピストンロッド1の変位
方向によって基準点の検出位置(出力信号sigAが振央
値cenAと等しくなる位置)が微妙にずれるためであ
る。したがって、各基準点h1〜h12の絶対位置はピ
ストンロッド1の変位方向ごとにアドレスを変えて正確
な絶対位置を格納する。
[0035] Here, the memory contents, the amplitude level of the output signal of the magnetic sensor 5 as shown in the memory map in FIG. 8, the stroke direction, transform coefficients Base1~4, spacing of the reference point (L 0 ~L 5 ), The absolute positions of the reference points h1 to h12 are stored. In this memory map, the absolute position of the same reference point is stored at different addresses in an overlapping manner. However, the absolute positions of the overlapping reference points at the respective addresses are not always equal. This depends on the displacement direction of the piston rod 1. This is because the detection position of the reference point (the position where the output signal sigA becomes equal to the center value cenA) is slightly shifted. Therefore, the absolute position of each of the reference points h1 to h12 is changed for each displacement direction of the piston rod 1 to store an accurate absolute position.

【0036】S25ではS21〜24で得られたアドレ
スADに基づいて格納された絶対位置を読み出すととも
に、現在の基準点においてメモリから読み出された絶対
位置をセットするとともに、以降算出される相対位置を
加算することで絶対位置を出力することが可能となり、
図示しない油圧シリンダの制御手段はピストンロッド1
の絶対位置に基づいて所望の駆動を行うことができる。
In S25, the stored absolute position is read based on the address AD obtained in S21 to S24, the absolute position read from the memory at the current reference point is set, and the relative position calculated thereafter is set. Can be added to output the absolute position.
The control means of the hydraulic cylinder not shown is a piston rod 1
Desired driving can be performed based on the absolute position of

【0037】したがって、装置の休止中にピストンロッ
ド1が油漏れなどにより変位しても、任意の基準点を少
なくとも2箇所通過すれば自動的に絶対位置を設定する
ことが可能となり、メインスケール2の弱磁性部3を、
所定の位置を境にして異なる深さで構成する一方、サブ
スケール6には所定の間隔で配設した基準点を所定の深
さに設定するとともに、隣合う基準点の間隔を異なる距
離で配設したため、メインスケール2の磁気センサ5の
出力から現在のストローク位置が所定の位置に対してど
ちら側にあるかを即座に判定することが可能となって、
少ないストローク量で検出可能な基準点の方向を判定し
て絶対位置の設定時間を短縮し、さらに、メインスケー
ル2の弱磁性部3を少なくとも1つ通過させることによ
って所定の位置に対して所望の方向、例えばピストンロ
ッド1の安全な側へ駆動させれば、装置アクチュエータ
の信頼性及び高速化を両立することが可能となる。
Therefore, even if the piston rod 1 is displaced due to oil leakage or the like while the apparatus is at rest, the absolute position can be automatically set if the piston rod 1 passes at least two arbitrary reference points. The weak magnetic part 3 of
On the other hand, the sub-scales 6 are formed at different depths at predetermined intervals, while the reference points arranged at predetermined intervals are set at predetermined depths on the sub-scale 6, and the intervals between adjacent reference points are arranged at different distances. Because of this, it is possible to immediately determine which side the current stroke position is with respect to the predetermined position from the output of the magnetic sensor 5 of the main scale 2,
The direction of the reference point that can be detected with a small stroke amount is determined to shorten the setting time of the absolute position, and furthermore, by passing at least one weak magnetic portion 3 of the main scale 2, a desired position is determined for a predetermined position. Driving in a direction, for example, on the safe side of the piston rod 1, makes it possible to achieve both high reliability and high speed of the device actuator.

【0038】一方、メモリの所定のアドレスに各基準点
h1〜h12の絶対位置を再設定するには、詳述はしな
いが、ピストンロッド1を図2に示す最収縮位置まで変
位させ、このときの相対位置をゼロにセットした後に、
磁気センサ5の出力信号より算出される相対位置を、磁
気センサ9からの出力信号から基準点が判定される毎に
絶対位置格納手段の所定のアドレスADに設定すること
で自動的に絶対位置を設定することができる。
On the other hand, in order to reset the absolute positions of the reference points h1 to h12 to predetermined addresses in the memory, the piston rod 1 is displaced to the most contracted position shown in FIG. After setting the relative position of to zero,
By setting the relative position calculated from the output signal of the magnetic sensor 5 to a predetermined address AD of the absolute position storage means each time the reference point is determined from the output signal from the magnetic sensor 9, the absolute position is automatically set. Can be set.

【0039】ピストンロッド1の最収縮位置で相対位置
をゼロにセットするため、検出した基準点の相対位置は
絶対位置と等価となり、上記処理を行うことにより容易
かつ正確に各基準点の絶対位置を設定することができ
る。
Since the relative position is set to zero at the most contracted position of the piston rod 1, the relative position of the detected reference point is equivalent to the absolute position. By performing the above processing, the absolute position of each reference point can be easily and accurately determined. Can be set.

【0040】図9は他の実施例を示し、前記第1の実施
例におけるサブスケール6に配設した基準点をh1〜h
11の11カ所とし、シリンダロッド1のストロークの
中心位置上に基準点h6を配設し、さらに、最小基準点
間隔L0を2つ備えたものであり、その他の構成は前記
第1の実施例と同様である。
FIG. 9 shows another embodiment, in which the reference points arranged on the sub-scale 6 in the first embodiment are denoted by h1 to h.
And 11 locations of 11, disposed a reference point h6 on the central position of the stroke of the cylinder rod 1, further minimum reference point interval L 0 are those having two, other configurations are the first embodiment Same as the example.

【0041】これら等間隔の間隔L0で配設された基準
点h5、h7の識別は、メインスケール2の弱磁性部3
の深さM1、M2の違いに基づく振幅レベルより前記図
6、7のフローチャートに従って容易に識別することが
できる。
The identification of these equally spaced intervals L 0 in disposed reference point h5, h7 is weak magnetic portion 3 of the main scale 2
Can be easily identified from the amplitude level based on the difference between the depths M 1 and M 2 in accordance with the flowcharts of FIGS.

【0042】なお、上記実施例において、任意の2カ所
の基準点を検出した時点で、現在のストローク位置をメ
モリに格納された絶対位置に置き換えたが、この置き換
えは複数回行ってもよく、例えば、電源再投入時に現在
位置をメモリに格納された絶対位置に置き換えた後、基
準点の間隔を常時演算するとともに、各基準点で演算さ
れたストロークの絶対位置とメモリの格納値とを比較し
て、演算されたストローク量の絶対位置が異なっている
場合などにメモリに格納された絶対位置を読み出して置
き換えてもよい。
In the above embodiment, the current stroke position is replaced with the absolute position stored in the memory when any two reference points are detected. However, this replacement may be performed a plurality of times. For example, after replacing the current position with the absolute position stored in the memory when the power is turned on again, the interval between the reference points is always calculated, and the absolute position of the stroke calculated at each reference point is compared with the stored value in the memory. Then, the absolute position stored in the memory may be read and replaced if the calculated absolute position of the stroke amount is different.

【0043】また、上記実施例においてメインスケール
2の弱磁性部3の深さをM1、M2の2通りとし、その境
界を全ストローク量の中心位置としたが、この境界の位
置は特に限定されることはなく右より又は左よりなどで
もよく、さらにより多数の深さに分類してもよい。
Further, in the above embodiment, the depth of the weak magnetic portion 3 of the main scale 2 is set to M 1 and M 2 , and the boundary is set as the center position of the entire stroke amount. It is not limited and may be from the right or from the left, and may be further classified into a greater number of depths.

【0044】また、上記実施例において、各基準点の間
隔Lを順次大きく又は小さくなるように配設したが、図
示はしないがL0、L5、L3、L1などのようにランダム
に配設してもよい。
In the above embodiment, the intervals L between the reference points are arranged so as to be sequentially increased or decreased. However, although not shown, the intervals L are randomly determined as L 0 , L 5 , L 3 , L 1, etc. It may be provided.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、アクチュ
エータが休止中に変位しても、任意の基準点を2箇所通
過すれば自動的に絶対位置を設定することが可能とな
り、第1の磁気センサの出力から現在のストローク位置
が所定の位置に対してどちら側にあるかを即座に判定す
ることが可能となって、起動時には少ないストローク量
で近接する基準点の方向を判定して絶対位置の設定時間
を短縮することが可能となり、前記所定の位置に対する
ストローク位置に応じてして所望の方向、例えばアクチ
ュエータの安全な側へ駆動させれば、アクチュエータの
信頼性及び高速化を向上することができる。
As described above, according to the present invention, even if the actuator is displaced during rest, it is possible to automatically set the absolute position if the actuator passes two arbitrary reference points. From the output of the magnetic sensor, it is possible to immediately determine which side the current stroke position is with respect to the predetermined position, and determine the direction of the reference point approaching with a small stroke amount at startup. it is possible to shorten the setting time of the absolute position and becomes the predetermined desired direction and in accordance with the stroke position against the position, for example, if brought into the drive to the actuator safe side of, the reliability and speed of the actuator Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例を示す磁気スケールの拡大図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged view of a magnetic scale showing an embodiment of the present invention.

【図3】図1の相対位置演算手段を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing a relative position calculating means of FIG. 1;

【図4】各ピッチにおけるメインスケールの磁気センサ
の出力信号を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing output signals of a main scale magnetic sensor at each pitch.

【図5】各基準点におけるサブスケールの磁気センサの
出力信号を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing output signals of a sub-scale magnetic sensor at each reference point.

【図6】振幅レベルの判定処理を示すフローチャートで
ある。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of determining an amplitude level.

【図7】絶対位置の制御の一例を示すフローチャートで
ある。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of absolute position control.

【図8】絶対位置格納手段の内容を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the contents of an absolute position storage means.

【図9】他の実施例を示す磁気スケールの説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a magnetic scale showing another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 メインスケール 3 弱磁性部 4 強磁性部 5 磁気センサ 6 サブスケール 7 弱磁性部 9 磁気センサ 10 相対位置演算手段 20 振幅レベル判定手段 21 基準点検出手段 22 基準点間隔演算手段 23 絶対位置信号制御手段 24 絶対位置格納手段 25 位置信号演算手段 2 Main scale 3 Weak magnetic part 4 Ferromagnetic part 5 Magnetic sensor 6 Sub scale 7 Weak magnetic part 9 Magnetic sensor 10 Relative position calculating means 20 Amplitude level determining means 21 Reference point detecting means 22 Reference point interval calculating means 23 Absolute position signal control Means 24 Absolute position storage means 25 Position signal calculation means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−136713(JP,A) 実開 平4−71114(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 7/00 - 7/34 102 G01D 5/00 - 5/252 G01D 5/39 - 5/62 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-136713 (JP, A) JP-A-4-711114 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 7/00-7/34 102 G01D 5/00-5/252 G01D 5/39-5/62

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定の位置を境にして所定の異なる深さ
で形成された弱磁性部をアクチュエータの移動方向の所
定のピッチでそれぞれ配設した第1の磁気スケールと、
前記第1の磁気スケールのピッチに対応して90度の位
相差をもった正弦波を出力する一対の第1の磁気センサ
と、第1の磁気センサの出力から相対位置を演算する手
段と、第1の磁気センサの出力から振幅レベルを判定す
る手段と、前記第1の磁気スケールと重複しない位置に
配設されて所定の深さで形成された弱磁性部を、アクチ
ュエータの移動方向で前記所定の位置を境にして基準点
に対応する所定のピッチで配設した第2の磁気スケール
と、この第2の磁気スケールのピッチに対応して90度
の位相差をもった正弦波を出力する一対の第2の磁気セ
ンサと、前記第2の磁気センサの出力から基準点を検出
する手段と、前記基準点と直前に検出した基準点との間
隔を算出する手段と、前記第2の磁気スケールの基準点
に対応した絶対位置を予め格納する手段と、前記振幅レ
ベルの判定結果と基準点の間隔とから前記格納手段の絶
対位置信号を制御する手段と、前記絶対位置信号制御手
段が読み出す基準点の絶対位置と前記算出された相対位
置とから絶対位置を演算する手段とを備えたことを特徴
とする位置検出装置。
A first magnetic scale in which weak magnetic portions formed at predetermined different depths at predetermined boundaries are arranged at a predetermined pitch in the moving direction of the actuator;
A pair of first magnetic sensors that output a sine wave having a phase difference of 90 degrees corresponding to the pitch of the first magnetic scale, and a unit that calculates a relative position from an output of the first magnetic sensor; Means for determining the amplitude level from the output of the first magnetic sensor, and a position which does not overlap with the first magnetic scale.
A second magnetic scale in which the weak magnetic portions provided and formed at a predetermined depth are provided at a predetermined pitch corresponding to a reference point with the predetermined position as a boundary in the movement direction of the actuator; A pair of second magnetic sensors that output a sine wave having a phase difference of 90 degrees corresponding to the pitch of the second magnetic scale, and a unit that detects a reference point from the output of the second magnetic sensor; Means for calculating the interval between the reference point and the reference point detected immediately before; means for storing in advance an absolute position corresponding to the reference point of the second magnetic scale; Means for controlling the absolute position signal of the storage means from the interval, and means for calculating the absolute position from the absolute position of the reference point read by the absolute position signal control means and the calculated relative position. Characteristic position detection device .
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