JP4740438B2 - Cylinder position detector - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体圧シリンダ等のピストンストローク位置を検出するシリンダ位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
流体圧シリンダ等のストローク位置を検出する位置検出装置には、従来より種々の方式のものが知られている。そのうち、コイルを使用した誘導型のシリンダ位置検出装置としては、例えば、実公平2−26003号公報等に示されたものが知られている。そこにおいては、ピストンロッドの表面をねじ状に加工し、ねじの1ピッチに相当する直線変位をアブソリュートで検出する例が示されている。また、ピストンロッドの表面をリング状に凹凸加工し、凹凸リングの1ピッチに相当する直線変位をアブソリュートで検出する例が示されている。この種の従来装置における位置検出方式は、複数の1次コイルを互いに電気的位相のずれた複数相の交流信号(例えばsinωtとcosωt)でそれぞれ励磁し、各1次コイルによる2次側誘導信号を合成して1つの2次出力信号を生成し、励磁用の交流信号に対するこの2次出力信号における電気的位相ずれが検出対象ピストン位置を示すようにした位相シフトタイプからなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来知られたシリンダストローク位置検出装置に用いられる誘導型位置センサのコイル構成は、1次コイルと2次コイルが必要であるため、部品点数が多くなり、製造コストを低廉にするのに限界があった。また、小型化するにも限界があった。励磁コイルの自己インダクタンスを測定するタイプの位置検出器も知られており、それはそれでコイル数を減らすことができるが、検出対象の変位に応じた移相量が狭い範囲でしか得られないため、実際はその移相量の測定が困難であり、また、検出分解能が悪く、実用化には不向きであった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、小型かつシンプルな構造を持つと共に、利用可能な検出可能ストローク範囲を広くとることもでき、また、検出対象の変位が微小でも高分解能での検出が可能なシリンダ位置検出装置を提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシリンダ位置検出装置は、ピストンロッドの表面においてストローク変位方向に沿って面積が漸増又は漸減する区間を有する所定のパターンで配置された磁気応答部と、シリンダ本体の側に固定され、前記磁気応答部に対応して設けられたコイルと、ここで、該コイルは所定の1相の交流信号で励磁され、前記ピストンロッドの直線的ストローク位置の変位に応じて該コイルに対する該磁気応答部の対応面積が変化し、この対応面積変化に応じて該コイルのインダクタンスが変化し、コイルに対する前記磁気応答部の対応面積が漸増又は漸減する区間に対応して該コイルの両端間電圧が漸増又は漸減し、前記交流信号が印加されるインピーダンス手段と、前記コイル及び前記インピーダンス手段の電圧をそれぞれ取り出し、これらの加減算に基づき前記ピストンロッドのストローク位置に対して異なる振幅特性をそれぞれ示す複数の交流出力信号を生成するアナログ演算回路とを具備したことを特徴とするものである。
【0005】
磁気応答部は、磁性体及び導電体の少なくとも一方を含んでなるものであってよい。磁気応答部が磁性体からなる場合は、コイルに対する該磁気応答部の対応面積が増すほど該コイルの自己インダクタンスが増加し、該コイルの両端間電圧が漸増する。一方、磁気応答部として銅のような良導電体を使用した場合は、渦電流損によってコイルの自己インダクタンスが減少し、コイルに対する該磁気応答部の対応面積が増すほど該コイルの自己インダクタンスが減少し、該コイルの両端間電圧が漸減する。また、磁気応答部として、磁性体と導電体を組合わせたハイブリッドタイプのものを用いてもよい。
【0010】
本発明によれば、ストローク変位方向に沿って面積が漸増又は漸減する区間を有する所定のパターンで配置された磁気応答部を実質的に1つだけ設け、これに対応してコイルを1つだけ設けるようにしてもよい。コイルが1つだけの場合、ストローク位置に応じてコイルから発生される電圧の漸増(又は漸減)変化カーブは1つだけしか発生されない。それだけでは、検出対象ストローク位置に応じて所望の振幅特性をそれぞれ示す複数の交流出力信号、典型的には、検出対象位置に応じてサイン及びコサイン関数特性に従う振幅特性をそれぞれ示す2つの交流出力信号、を生成するのは困難である。そこで、ダミーの電圧発生手段として、前記交流信号が印加されるインピーダンス手段を設け、前記コイルの出力電圧とこのダミーのインピーダンス手段の出力電圧とを組合わせることで、検出対象位置に応じて所望の振幅特性をそれぞれ示す複数の交流出力信号、典型的には、検出対象位置に応じてサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す2つの交流出力信号、を生成することができるようにしている。ダミーのインピーダンス手段としては、抵抗素子でもよいし、コイルのようなインダクタンス手段でもよい。この場合、異なるパターン又は区間で配置された複数の磁気応答部とそれらに対応するコイルを設けるタイプと同様の効果を得ることができることに加えて、コイルが1個でよいため、超小型、微小変位の検出に適している。
【0011】
前記面積の漸増又は漸減のパターンが共通の複数の前記磁気応答部を前記ピストンロッドの円周方向に所定角度でずらして配置してなり、これにより、該各磁気応答部に対応してそれぞれ設けられた前記コイルの前記両端間電圧が前記ピストンロッドのストローク変位に対して示す漸増又は漸減のパターンは各コイルで共通するものとされ、各コイルの出力電圧を加算合成することで、前記ピストンロッドの直線的ストローク変位に応じて漸増又は漸減する1つの出力電圧を生成する回路を更に具備し、この1つの出力電圧と前記インピーダンス手段の出力電圧を前記アナログ演算回路に入力するようにしてもよい。この場合は、ピストンロッドの伸縮ストローク変化時における自重による軸心ずれが起こっても、各コイルの出力電圧が加算によって平均化されることにより、ストローク位置検出精度に悪影響を与えないものとすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明しよう。
図1はこの発明に係るシリンダ位置検出装置を適用したシリンダ装置1の外観を略示する斜視図である。シリンダ装置1は、油圧または空気圧シリンダなど、どのようなタイプのシリンダであってもよい。このシリンダ装置1は、通常知られるように、シリンダ本体2と、このシリンダ本体2内に収納されて該シリンダ本体2に対して相対的に直線変位するピストン3と、このピストン3に一端が連結され、他端がシリンダ本体2の端部開口から外部に突出していて、ピストン3の直線変位に伴って軸方向(図示の矢印x)に直線変位するピストンロッド4とを含んでいる。なお、シリンダ本体2に関連する油圧または空気圧回路等の図示は省略してある。
【0013】
シリンダ位置検出装置は、ピストンロッド4の表面においてストローク変位方向に沿って面積が漸増又は漸減する区間を有する所定のパターンで配置された磁気応答部5と、シリンダ本体2の側に固定され、磁気応答部5に対応して設けられたコイルからなるコイルセンサ部6とを具備している。磁気応答部5は、ピストンロッド4の表面の他の部分とは磁気応答特性が異なるように形成された部分であり、例えば、その部分で、他の部分よりもパーミアンスの増加若しくは減少(磁気抵抗の減少若しくは増加)を生ぜしめるようなものであり、典型的には磁性体及び導電体の少なくとも一方を含んでなるものである。磁気応答部5が磁性体からなる場合は、コイルに対する磁気応答部5の対応面積が増すほど該コイルの自己インダクタンスが増加し、該コイルの両端間電圧が漸増する。一方、磁気応答部5として銅のような良導電体を使用した場合は、渦電流損によってコイルの自己インダクタンスが減少し、コイルに対する磁気応答部5の対応面積が増すほど該コイルの自己インダクタンスが減少し、該コイルの両端間電圧が漸減する。また、磁気応答部5として、磁性体と導電体を組合わせたハイブリッドタイプのものを用いてもよい(例えば、鉄からなるロッド4の表面に所定のパターンで凹みを形成し、その凹みに銅のような良導電体を埋め込み配置する)。以下では、磁気応答部5は銅のような非磁性の良導電体からなるものとする。例えば、ピストンロッド4の表面に所定のパターンで銅メッキを施すことにより、所望の配置パターンからなる磁気応答部5を形成することができる。コイルセンサ部6は、追って説明するように、そのコイル構成をかなり小型化することができるため、既存のシリンダヘッド7(ロッド軸受)の内部に収納することができる。
【0014】
図2はピストンロッド4の表面における磁気応答部5の配置パターンを示す展開図である。図でピストンロッド4の直線変位の方向を矢印xで示す。磁気応答部5は2つのパターン5a、5bからなっており、第1のパターン5aは図において、左から右に向かって漸増する三角形状を成しており、パターン5bは反対に左から右に向かって漸減する逆三角形状を成している。すなわちパターン5a、の面積が漸増する区間及びパターン5bの面積が漸減する区間はピストンロッド4軸方向の全長にわたる。
【0015】
図3はコイルセンサ部6の構成例を示す概念的略図であり、シリンダ本体2の端部開口の側から見た正面図の形式で示されている。コイルセンサ部6はパターン5a、5bにそれぞれ対応して設けられた2つのコイルLa、Lbからなり、各コイルはそれぞれピストンロッド4の軸周の半面(ほぼ180度の範囲)をカバーするように配置されている。すなわち、コイルLaはパターン5aの配置領域をカバーしており、コイルLbはパターン5bの配置領域をカバーしている。コイルLa,Lbは、巻数、コイル長等の性質が同等であり、各コイルの内部磁束はロッド4表面に略垂直に(ロッドの径方向に)生じるように配置される。
【0016】
図2に示すように、ピストンロッド4の表面のパターン5aは図において、左から右に向かって漸増する三角形状を成しており、パターン5bは、反対に左から右に漸減する逆三角形状を成していることから、矢印x方向へのピストンロッド4の直線的ストローク変位に応じて、コイルLaに対向するパターン5aの対応面積は小さくなる。それに応じて、導電体からなるパターン5aによる渦電流損失が減少し、相対的にコイルLaの自己インダクタンスが増加するので、コイルLaの両端間電圧は、パターン5aの面積の漸減に対応して漸増する。この時、コイルLbに対向するパターン5bの対応面積は漸増し、渦電流損失が漸増することによってコイルLbの自己インダクタンスは漸減し、コイルLbの両端間電圧は、パターン5bの面積の漸増に対応して漸減する。勿論、ピストンロッド4が矢印xの反対方向に戻る時は、各コイルLa,Lbに対する各パターン5a,5bの対応面積は上記とは逆に漸減または漸増する。このようにコイルLaとLbの自己インダクタンスはピストンロッド4の直線変位に応じて互いに逆方向に変化する。
【0017】
図4(a)はコイルセンサ部6におけるコイル接続例を示す回路図であり、各コイルLa,Lbは交流電源8から発生される所定の1相の交流出力信号(仮にsinωtで示す)によって定電圧又は定電流で励磁される。各コイルLa,Lbの両端間電圧をそれぞれVa,Vbで示すと、このそれぞれの電圧V,Vbを取り出すために、端子9〜11が設けられている。前述のようにピストンロッド4の矢印x方向への直線的ストローク位置の変位に応じたコイルLa,Lbに対するパターン5a,5bの対応面積の変化に応じて、各コイルLa,Lbの自己インダクタンスが変化し、図4(b)に示すように、コイルLaの両端間の電圧Vaは漸増変化し、コイルLbの両端間の電圧Vbは漸減変化する。典型的には、コイルセンサ部6に対応する磁気応答部5のパターンの対応面積の変化に応じたコイル両端間電圧の漸増又は漸減変化カーブは、サイン関数又はコサイン関数における90度未満の適宜の範囲の関数値変化になぞらえることができる。よってピストンロッド4のストローク位置に応じたサイン及びコサイン関数特性を示す振幅をそれぞれ持つ2つの交流出力信号sinθsinωt及びcosθsinωtを生成することができる。
【0018】
すなわち、図4(b)に示すようなコイルLaの出力電圧Vaの漸増変化は、概ね、サイン関数におけるほぼ0度から90度の範囲内に納まる適宜の範囲の関数値変化になぞらえることができる。よって、コイルLaの出力電圧Vaを適当なアナログバッファ回路21を介して取り出すことにより、サイン関数特性の交流出力信号を得ることができ、これは、等価的に「sinθsinωt」と示すことができる(但し、θは0度から90度の範囲未満)。また、コイルLbの両端間の電圧Vbは漸減変化は、コサイン関数におけるほぼ0度から90度の範囲内に納まる適宜の範囲の関数値変化になぞらえることができる。よって、コイルLbの出力電圧Vbを適当なアナログバッファ回路21を介して取り出すことにより、コサイン関数特性の交流出力信号を得ることができ、これは、等価的に「cosθsinωt」と示すことができる(但し、θは0度から90度の範囲未満)。
【0019】
各交流出力信号の振幅成分であるサイン及びコサイン関数における位相角θは、ピストンロッド4の直線的ストローク位置に対応している。この場合、有効検出範囲は、図4(c)に示すように、サイン関数とコサイン関数とがクロスする0度から90度までの範囲内の適宜の範囲に対応している。すなわち、この0度から90度の範囲内の適宜の範囲が、ピストンロッド4のストローク位置検出可能範囲に対応しており、この範囲における上記位相角θの値を検出することにより、ピストンロッド4のストローク位置をアブソリュートで検出することができる。
【0020】
ここで、本発明の位置検出装置において得られる2相の交流出力信号(sinθsinωt及びcosθsinωt)は、従来知られたレゾルバの出力と同様の使い方をすることができる。例えば、図4(a)に示すように、センサ部6の各コイル交流出力信号を適宜の位相検出回路12に入力し、前記サイン関数sinθとコサイン関数cosθの位相値θを位相検出方式によって検出し、位相角θのディジタルデータDθを得るようにすることができる。位相検出回路12で採用する位相検出方式としては、例えば、特開平9−126809号公報に示された技術を用いて構成するとよい。例えば、第1の交流出力信号sinθsinωtを電気的に90度シフトすることで、交流出力信号sinθcosωtを生成し、これと第2の交流出力信号cosθsinωtを加減算合成することで、sin(ωt+θ)およびsin(ωt−θ)なる、θに応じて進相および遅相方向に位相シフトされた2つの交流出力信号(振幅位相成分θを交流位相ずれに変換した信号)を生成し、その位相θを測定することで、ストローク位置検出データを得ることができる。あるいは、公知のレゾルバ出力を処理するためのR−D(レゾルバ−ディジタル)コンバータを適用してもよい。
検出した位相角θのディジタルデータDθは、ピストンロッド4の直線的ストローク位置に対応しているものであり、よって、ピストンロッド4のストローク位置をアブソリュートで検出することができる。なお、ディジタルデータを出力する方式に限らず、検出したストローク位置を示すアナログデータを出力するようにしてもよいのは勿論である。
【0021】
なお、図4(b)に示すように、サイン及びコサイン関数特性の交流出力信号sinθsinωt及びcosθsinωtにおける振幅特性は、角度θと検出対象位置xとの対応関係が線形性を持つものとすると、真のサイン及びコサイン関数特性を示していない。しかし、位相検出回路12では、見かけ上、この交流出力信号sinθsinωt及びcosθsinωtをそれぞれサイン及びコサイン関数の振幅特性を持つものとして位相検出処理して差し支えない。その結果、検出した位相角θは、検出対象位置xに対して、線形性を示さないことになるかもしれない。しかし、位置検出にあたっては、そのように、検出出力データ(検出した位相角θ)と実際の検出対象位置との非直線性はあまり問題にしなくてもよい。つまり、所定の反復再現性をもって位置検出を行なうことができればよいのである。また、必要とあらば、位相検出回路12の出力データを適宜のデータ変換テーブルを用いてデータ変換することにより、検出出力データと実際の検出対象位置との間に正確な線形性を持たせることが容易に行なえる。よって、本発明でいうサイン及びコサイン関数の振幅特性を持つ交流出力信号sinθsinωt及びcosθsinωtとは、真のサイン及びコサイン関数特性を示していなければならないものではなく、図4(b)に示されるように、実際は三角波形状のようなものであってよいものであり、要するに、そのような傾向を示していればよい。つまり、サイン等の三角関数に類似した周期関数であればよい。なお、図4(b)の例では、観点を変えて、その横軸の目盛をθと見立ててその目盛が所要の非線形目盛からなっているとすれば、横軸の目盛をストローク位置と見立てた場合には見かけ上三角波形状に見えるものであっても、θに関してはサイン関数又はコサイン関数ということができる。
【0022】
かくして、この発明によれば、1次コイルのみを設ければよく、2次コイルは不要であるため、小型かつシンプルな構造のシリンダ位置検出装置を提供することができる。また、検出対象ストローク位置に応じて所定の周期関数特性に従う振幅をそれぞれ示す複数の交流出力信号(例えばサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す2つの交流出力信号)を容易に生成することができる。また、これら複数の交流出力信号における振幅値の相関関係から該振幅値を規定する所定周期関数(例えばサイン及びコサイン関数)における位相値を検出することで、検出対象の変位が微小でも高分解能での位置検出が可能である。
【0023】
上記実施例において使用するコイルの構成は上述のものに限定されないのは言うまでもない。図5にコイル変更例の一例を示す。図5(a)に斜視図を示し、同図(b)にコイルと磁気応答部パターンの展開図を示す。この場合は、コイルの中心空間内にピストンロッド4が侵入する構成になっており、コイルの内部磁束の向きはロッド4の軸方向を指向している。パターン5aに対応するコイルLA及びパターン5bに対応するコイルLBは、巻数、コイル長等の性質が同等の2つのコイルを隣接配置してなるものである。各コイルの内周の半面(ほぼ180度の範囲)には、例えば銅等の良導電体でマスキングMA,MBを施す。これによりマスキングが施されていない半面においてのみ対応している磁気応答部5a,5bの対応面積に応じた出力電圧が各コイルLA,LBから生じることになる。コイルLAにおけるマスキングMAはパターン5bに対応する半面に施されており、コイルLAはパターン5bに応答せず、パターン5aにのみ応答する。コイルLBにおけるマスキングMBはパターン5aに対応する半面に施されており、コイルLBはパターン5aに応答せず、パターン5bにのみ応答する。よって、パターン5aのコイル対応面積の漸減に対応してコイルLAからの出力電圧が漸増し、パターン5bのコイル対応面積の漸増に対応してコイルLBからの出力電圧が漸減し、前述と同様に図4のように検出動作を行うことができる。
【0024】
ところで、図2または図5の例では、ピストンロッド4が回転した場合は、センサ部6の各コイルLa,Lbに対する磁気応答部5a、5bの対応位置がずれてしまい、センサ部6の出力がピストンロッド4の直線的ストローク位置を正確に反映しないものとなってしまう。この問題は、ピストンロッド4が回転しないように構成すれば解決できるし、また、ピストンロッド4が回転しないような環境で使用すればよい。一方、シリンダ装置が大型である場合等は、ピストンロッド4もまたある程度重量のあるものとなる。すると、ロッド4の伸縮ストローク変位時に、ロッド4の自重により、ロッド4にたわみが生じ易い。ロッド4がたわむと、コイルに対する軸芯がずれてしまい、それにより、センサ部6と磁気応答部5とのギャップが変化してコイルの自己インダクタンスが変化してしまい、センサ部6からの出力はピストンロッド4の直線的ストローク位置を正確に反映しないものとなってしまう。そこで、次に、ピストンロッド4の回転及び軸芯ずれによる検出誤差を除去するようにした実施例について、図6により説明する。
【0025】
図6(a)は、図2と同様の、ピストンロッド4の表面の展開図である。磁気応答部5は3つの共通なパターン5a,5b,5cからなり、これらをピストンロッド4の側面を円周方向に3分割した範囲に対応して並列的に配置してなり、何れも、同図(a)において、左から右に向かって漸減する三角形状を成している。コイルセンサ部6はパターン5a,5b,5cにそれぞれ対応する3つのコイルLa、Lb、Lcからなり、ロッド4の円周方向を3分割した各120度の範囲にそれぞれ対応するように配置されており、各コイルLa,Lb,Lcは磁気応答部の各パターン5a,5b,5cにそれぞれ対応づけられる。これにより、磁気応答部パターン5a〜5cに対応する各コイルLa〜Lcの両端間電圧が、ピストンロッド4の直線的ストローク位置変位に応じて示す漸減または漸増変化のパターンは各コイルで共通するものとなる。図6(b)はコイル接続例を示す回路図である。各コイルLa,Lb,Lcからの出力電圧をVa,Vb,Vcとする。この出力電圧Va,Vb,Vcを平均化回路13で平均化または加算合成して、その平均値または合成値を1出力VAとする。
【0026】
各コイルLa〜Lcからの出力電圧Va〜Vcを加算合成して1出力VAとすることにより、もしピストンロッド4が回転してしまったとしても、本発明においては、複数の各コイルLa〜Lcからの同じ特性の出力を加算合成しているので、回転による個々のコイルの出力誤差は相殺される。また、ピストンロッド4の軸芯位置が伸縮時のたわみ等によってずれた場合、或るコイルと磁気応答部5とのギャップが狭まり、該コイルの自己インダクタンスが相対的に減少して相応の出力誤差が生じたとしても、その反対側では、前記ギャップがその分だけ広がり、対応するコイルの自己インダクタンスが相対的に増大して前記出力誤差と同等の逆向きの誤差もまた生じるので、各出力Va,Vb,Vcを加算合成することにより、ピストンロッド4の軸芯のズレによって生じる出力誤差が相殺され、ピストンロッド4の軸芯ずれによる悪影響を受けない。
【0027】
矢印x方向へのピストンロッド4の直線的ストローク位置変位に応じてコイルLa,Lb,Lcに対向するパターン5a,5b,5cの対応面積は漸増する。それに応じた渦電流損失の漸増により各コイルの自己インダクタンスが漸減し、各コイルLa〜Lcからの出力電圧Va〜Vcは漸減変化する。そして、各出力電圧Va〜Vcを加算合成した結果である電圧VAの漸減変化は、図6(c)に示すように、ほぼ0度から90度の範囲内に納まる適宜の範囲でのコサイン関数特性になぞらえることができる。ここで、コイルに対するパターンの対応面積がいちばん小さいときに得られる電圧、すなわち最大電圧をVNとすると、適宜の定電圧発生回路14から定電圧VNを発生し、定電圧VNから該電圧VAを減算すると、得られる電圧「VN−VA」は、図6(c)に示すようにほぼ0度から90度の範囲内に納まる適宜の範囲でのサイン関数特性になぞらえることができる。
【0028】
従って、図6(b)において、コイルLa,Lb,Lcの両端間電圧Va,Vb,Vcを平均化回路13で加算合成することで、平均化し、その合成出力VAとして、コサイン関数特性の交流出力信号cosθsinωtに相当する信号を生成することができる。また、定電圧発生回路14から発生した定電圧VNから前記合成出力VAを減算回路15で減算することにより、その減算結果「VN−VA」として、サイン関数特性の交流出力信号sinθsinωtに相当する信号を生成することができる。よって、前述と同様に図4のような検出動作を行うことができる。なお、定電圧発生回路14は、コイルLa,Lb及びLcと同等の特性を持つダミーコイルを用いて構成し、同じ励磁交流出力信号によって励磁するようにすれば温度ドリフトに対する補償が行われるので都合がよい。
【0029】
上記の実施例では、サイン及びコサイン関数特性の交流出力信号sinθsinωt及びcosθsinωtにおける振幅関数sinθ及びcosθの位相成分θの、シリンダ1ストロークに対応する変化範囲は0度から90度までの角度範囲未満であったが、それに限らず、より広い角度範囲がシリンダ1ストロークに対応するようにしてもよい。例えば、0度から360度までのフルの位相角範囲で検出を行うことも可能である。勿論、フルの位相角範囲に限らず、0度から180度までのように限られた位相角範囲で検出を行うことも可能である。利用可能な位相範囲は、検出目的等に応じて適宜に設定可能であり、所望の位相変化が得られるように磁気応答部、コイル、演算回路等を適宜に構成すればよい。以下、それらの変更例を示す。
【0030】
図7は、0度から180度までの位相変化を生じさせることができる実施例を示す。図7(a)はピストンロッド4の表面のパターン配置例を示す展開図である。磁気応答部は6つのパターン5a,5b,5c,5d,5e,5fからなり、これらをピストンロッド4の側面を円周方向に6分割した範囲に対応して並列的に配置してなる。パターン5a,5c及び5eは互いに共通なパターンであり、パターン5b,5d及び5fも互いに共通なパターンである。パターン5a,5c及び5eは、同図(a)においてロッド4の長さ方向の左半分の区間で、左から右に向かって、磁気応答部の面積が漸減し、右半分の区間では磁気応答部を有さないパターンである。パターン5b,5d及び5fは、同図(a)においてロッド4の長さ方向の右半分の区間で、左から右に向かって、磁気応答部の面積が漸減し、左半分の区間では全面が磁気応答部からなるパターンである。コイルセンサ部6は各パターン5a,5b,5c,5d,5e,5fにそれぞれ対応するコイルL1,L2,L3,L4,L5,L6からなり、ロッド4の円周方向を6分割した各60度の範囲にそれぞれ対応するように配置されている。
【0031】
矢印x方向へピストンロッド4が変位すると、そのストロークのほぼ前半の区間において、パターン5b,5d,5fとそれに対応するコイルL2,L4,L6との対応面積が漸増し、各コイルL2,L4,L6の出力電圧V2,V4,V6が漸減変化する。この前半区間では、他のパターン5a,5c,5eに対応するコイルL1,L3,L5の出力電圧V1,V3,V5は、磁気応答部(導電体)がないため、最大レベルを維持する。漸減変化パターンがそれぞれ共通である出力電圧V1,V3及びV5さらにピストンロッド4が変位すると、そのストロークのほぼ後半の区間において、パターン5a,5c,5eとそれに対応するコイルL1,L3,L5との対応面積が漸増し、各コイルL1,L3,L5の出力電圧V1,V3,V5が漸減変化する。この後半区間では、他のパターン5b,5d,5fに対応するコイルL2,L4,L6の出力電圧V2,V4,V6は、磁気応答部(導電体)が常に存在するため、最小レベルを維持する。変化パターンがそれぞれ共通である出力電圧V1,V3及びV5は図7(b)における平均化回路16で加算合成され、出力VAを得る。また出力電圧V2,V4及びV6も平均化回路16で加算合成され、出力VBを得る。各合成出力VA、VBの一例を図8(a)に示す。このように第一の共通パターン5a,5c,5eと第二の共通パターン5b,5d,5fとを交互に配置し、それぞれの出力を加算合成した理由は、前述の図6の例と同様に、ロッド4の回転、軸芯ずれの悪影響を受けないようにするためである。
【0032】
コイル出力電圧の最大電圧をVNとすると、これに対応する定電圧VNを定電圧発生回路14から、図8(a)に示すように、発生させる。出力電圧VAとVBの加算値から該定電圧VNを減算すると、得られる電圧「VA+VB−VN」は、図8(b)に示すように、ほぼ0度から180度範囲内に納まる範囲のコサイン関数特性になぞらえることができる。一方、電圧VAからVBを減算すると、得られる電圧「VA−VB」は、同図(b)に示すように、ほぼ0度から180度範囲内に納まる範囲のサイン関数特性になぞらえることができる。
従って、図7(b)において、出力電圧VA,VBを減算回路17で減算することにより、その減算結果を「VA−VB」として、サイン関数特性の交流出力信号sinθsinωtに相当する信号を生成することができる。また、出力電圧VA,VBを加算回路18で加算し、その加算結果から定電圧発生回路14から発生した定電圧VNを減算回路19で減算することにより、その減算結果を「VA+VB−VN]として、コサイン関数特性の交流出力信号cosθsinωtに相当する信号を生成することができる。よって、前述の図4の例と同様な検出動作を行うことができ、シリンダ1ストロークの範囲を0度から180度の範囲内の適宜の位相角範囲に換算して検出が行える。
【0033】
更に別の実施例として、シリンダ1ストロークに対応して0度から360度までの位相変化を生じさせることができる例を、図9に示す。この実施例では、磁気応答部5として、磁性体と導電体を組合わせたハイブリッドタイプのものを採用する。例えば、鉄からなるロッド4の表面に所定のパターンで凹みを形成し、その凹みに銅のような良導電体を埋め込む。尚、この実施例においては、鉄の凸部箇所を磁気応答部パターンと称する。図9(a)はピストンロッド4の表面のパターン配置例を示す展開図である。磁気応答部5は4つのパターン5a,5b,5c,5dからなり、ロッド4の側面を円周方向に4分割した範囲に対応して配置してなる。説明の便宜上、同図(a)において、ロッド4を長さ方向に4分割し、4分の1の各区間をそれぞれP1,P2,P3,P4と称する。パターン5aは、図において左から右に向かって、P1区間で磁性体の面積が漸減する(導電体の面積は漸増)三角形状のパターンを成し、P4区間で磁性体の面積が漸増(導電体の面積は漸減)する三角形状のパターンを成し、P2及びP3区間では全域が導電体からなる。パターン5bは磁性体の面積がP3区間で漸増し、P4区間で漸減し、他の区間P1,P2では全域が導電体からなる。パターン5cは磁性体の面積がP2区間で漸増し、P3区間で漸減し、他の区間P1,P4では全域が導電体からなる。パターン5dは磁性体の面積がP1区間で漸増し、P2区間で漸減し、他の区間P3,P4では全域が導電体かなる。コイルルセンサ部6は各パターン5a〜5dにそれぞれ対応するコイルL1,L2,L3,L4からなり、ロッド4の円周方向を4分割した各90度の範囲にそれぞれ対応するように配置されている。
【0034】
矢印x方向へピストンロッド4が変位するときのストローク位置の変化に応じた出力電圧V1〜V4の漸増及び漸減変化を、図9(b)に示す。各パターンと出力電圧変化の関係を明確に示すために、前記区切りP1,P2,P3,P4の対応位置を図9(b)にも示す。出力電圧V1からV2を減算すると、得られる電圧「V1−V3」は、図9(c)に示すように、ほぼ0度から360度範囲内に納まる範囲のコサイン関数特性になぞらえることができる。一方、電圧V2からV4を減算すると、得られる電圧「V2−V4」は、同図(c)に示すように、ほぼ0度から360度範囲内に納まる範囲のサイン関数特性になぞらえることができる。
【0035】
図9の実施例における回路構成例を図10に示す。髄10に示すように、出力電圧V1,V3をアナログ演算回路20で減算し、その減算結果を「V1−V3」として、図9(c)に示すような、360度の範囲のコサイン関数特性の交流出力信号cosθsinωtに相当する信号を生成することができる。また、出力電圧V2,V4をアナログ演算回路20で減算し、その減算結果を「V2−V4」として、図9(c)に示すような、360度の範囲のサイン関数特性の交流出力信号sinθsinωtに相当する信号を生成することができる。よって、前述の図4の例と同様な検出動作を行うことができ、ほぼ0度から360度の幅の位相角範囲における検出ができる。
【0036】
上述の各実施例においては、磁気応答部5が複数のパターンからなる例を説明したが、それに限らず、磁気応答部のパターンは一つであっても可能である。図11はその一例を示すもので、(a)に示すように、面積が漸減する三角形状の磁気応答部5のパターンが、ピストンロッド4の表面で螺旋を描くように配置されてなるものである。この磁気応答部5の螺旋パターンは、ロッド4のストローク変位方向に沿って面積が漸増又は漸減するもので、これは展開すると、図11(b)に示すような、左から右に向かって面積が漸減する三角形状の1つのパターンと等価であり、実質的には1パターンであるといえる。この場合、磁気応答部5が1パターンなので、コイルセンサ部6は、それに対応する1つのコイルからなり、コイルの中心空間内にピストンロッド4が侵入する構成の(コイルの内部磁束の向きがロッド4の軸方向を指向している)ものを採用する。コイルが1個であるから、出力電圧の変化カーブは1パターンしか発生されないので、図6(b)の低電圧発生回路14と同様なダミーの電圧発生手段を設け、図6(c)と同様にコイルの両端間電圧VAとダミー定電圧出力VNとを適宜に組み合わせ、検出対象位置に応じてサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す2つの交流出力信号を生成することができ、複数の磁気応答部パターンを設ける例と同様の効果を得ることができる。磁気応答部5のパターンが螺旋状になっていること及び、コイルはロッド4の全周を覆っていることから、図6の例と同様に、ピストンロッドの回転及び軸芯ずれによる検出誤差が生じないようにすることができる。よって、1パターンだけであっても、回転及び軸芯ずれによる検出誤差のない位置検出が可能である。また、このような螺旋形状の磁気応答部パターンは、ピストンロッドに対する形成加工が非常に容易であるので、有利である。更に、センサ部6のコイルは1個でよいため、構成が簡単である。勿論、超小型、微小変位の検出にも適している。
尚、図6,図7,図9の実施例においても、コイル構成を、図5に示すような、コイル内部磁束の向きがロッド4の軸方向を指向するように配置し、所定の不感領域範囲に対応してマスキング手段を設けてなる構成に変更することができるのは勿論である。
【0037】
【発明の効果】
以上のとおり、この発明によれば、1次コイルのみを設ければよく、2次コイルは不要であるため、シンプルな構造のシリンダ位置検出装置を提供することができる。また、必要に応じて、小型化するにも適している。また、ストローク位置の変化に応じた磁気応答部との対応面積の漸増(又は漸減)変化に応じて漸増(又は漸減)するコイルの両端間電圧を適宜加算及び/又は減算することにより、検出対象ストローク位置に応じて所定の周期関数特性に従う振幅をそれぞれ示す複数の交流出力信号(例えばサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す2つの交流出力信号)を容易に生成することができ、利用可能な位相角範囲を広くとることができる。これら複数の交流出力信号における振幅値の相関関係から該振幅値を規定する所定周期関数(例えばサイン及びコサイン関数)における位相値を検出することで、検出対象の変位が微小でも高分解能での位置検出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係るシリンダ位置検出装置を適用したシリンダ装置の外観を略視する斜視図。
【図2】 同シリンダ位置検出装置の一実施例を示すピストンロッド表面展開図。
【図3】 同実施例におけるコイルセンサ部の構成例を略示する、シリンダ本体の端部開口から見た正面略図。
【図4】 (a)は同実施例におけるコイル部に関連する電気回路図、(b)は各コイルの出力例を示す図、(c)はコイル出力に基づく検出原理を説明するための図。
【図5】 本発明実施例におけるコイル配置の変形例を示す斜視図。
【図6】 この発明に係るシリンダ位置検出装置の別の実施例を示すもので、(a)はピストンロッド表面展開図、(b)はコイル部に関連する電気回路図、(c)は各コイルの出力例とコイル出力の演算合成例を示す図。
【図7】 この発明に係るシリンダ位置検出装置の更に別の実施例を示すもので、(a)はピストンロッド表面展開図、(b)はコイル部に関連する電気回路図。
【図8】 (a)は図7の実施例における各コイルの出力例を示す図、(b)はコイル出力の演算合成例と、コイル出力に基づく検出原理を示す図。
【図9】 この発明に係るシリンダ位置検出装置他の実施例を示すもので、(a)はピストンロッド表面展開図、(b)は各コイルの出力例を示す図、(c)はコイル出力の演算合成例と、コイル出力に基づく検出原理を示す図。
【図10】 図9の実施例におけるコイル部に関連する電気回路図。
【図11】 本発明実施例における磁気応答部パターンの変更例を示す図で、(a)はピストンロッドとコイルの概略図、(b)は磁気応答部パターンと実質的に等価である1パターンを示す展開図。
【符号の説明】
1 シリンダ装置
2 シリンダ本体
3 ピストン
4 ピストンロッド
5 磁気応答部
6 コイルセンサ部
7 シリンダヘッド
8 交流電源
9,10,11 端子
12 位相検出回路
13,16 平均回路
14 定電圧発生回路
15,17,19 減算回路
18 加算回路
20 アナログ演算回路
21 アナログバッファ回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder position detecting device for detecting a piston stroke position of a fluid pressure cylinder or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types of position detecting devices for detecting a stroke position of a fluid pressure cylinder or the like are known. Among them, as an inductive cylinder position detection device using a coil, for example, one disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 2-23003 is known. In this example, the surface of the piston rod is processed into a screw shape, and a linear displacement corresponding to one pitch of the screw is detected by an absolute. In addition, an example is shown in which the surface of the piston rod is processed to be uneven in a ring shape, and a linear displacement corresponding to one pitch of the uneven ring is detected by an absolute. The position detection method in this type of conventional apparatus is such that a plurality of primary coils are excited by a plurality of alternating current signals (for example, sin ωt and cos ωt) that are out of phase with each other, and a secondary induction signal is generated by each primary coil. Are combined to generate one secondary output signal, and an electric phase shift in the secondary output signal with respect to the excitation AC signal indicates a detection target piston position.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The coil configuration of an inductive position sensor used in a conventionally known cylinder stroke position detection device requires a primary coil and a secondary coil, which increases the number of parts and limits the manufacturing cost. there were. In addition, there was a limit to downsizing. A position detector of the type that measures the self-inductance of the exciting coil is also known, which can reduce the number of coils, but since the amount of phase shift according to the displacement of the detection target can only be obtained in a narrow range, Actually, it was difficult to measure the amount of phase shift, and the detection resolution was poor, which was unsuitable for practical use.
The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and has a small and simple structure, can widen a usable detectable stroke range, and can detect a displacement of a detection target at a high resolution even if the displacement is small. A cylinder position detecting device capable of detection is to be provided.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
  The cylinder position detection device according to the present invention is fixed to the cylinder body side, a magnetic response portion arranged in a predetermined pattern having a section where the area gradually increases or decreases along the stroke displacement direction on the surface of the piston rod, A coil provided corresponding to the magnetic response unit;WhereThe coil is excited by a predetermined one-phase alternating current signal, and the corresponding area of the magnetic response portion with respect to the coil changes in accordance with the displacement of the linear stroke position of the piston rod. The inductance changes,TheThe voltage across the coil gradually increases or decreases corresponding to the interval in which the corresponding area of the magnetic response portion with respect to the coil gradually increases or decreases,The impedance means to which the AC signal is applied, and the voltages of the coil and the impedance means are respectively taken out, and based on the addition and subtractionAn analog arithmetic circuit for generating a plurality of AC output signals each having different amplitude characteristics with respect to the stroke position of the piston rodAnd equippedIt is characterized by this.
[0005]
  The magnetic response unit may include at least one of a magnetic body and a conductor. When the magnetic response portion is made of a magnetic material, the self-inductance of the coil increases as the corresponding area of the magnetic response portion with respect to the coil increases, and the voltage across the coil gradually increases. On the other hand, when a good conductor such as copper is used as the magnetic response part, the self-inductance of the coil decreases due to eddy current loss, and the self-inductance of the coil decreases as the corresponding area of the magnetic response part with respect to the coil increases. Then, the voltage across the coil gradually decreases. Also, a hybrid type that combines a magnetic body and a conductor may be used as the magnetic response section.Yes.
[0010]
  According to the present invention, substantially only one magnetic response portion arranged in a predetermined pattern having a section in which the area gradually increases or decreases along the stroke displacement direction is provided, and only one coil is correspondingly provided. You may make it provide. When there is only one coil, only one gradual increase (or gradual) change curve of the voltage generated from the coil according to the stroke position is generated. As such, a plurality of AC output signals each showing desired amplitude characteristics according to the detection target stroke position, typically two AC output signals each showing amplitude characteristics according to the sine and cosine function characteristics according to the detection target position. , Is difficult to generate. Therefore, impedance means to which the AC signal is applied is provided as a dummy voltage generating means, and a desired output is obtained according to the position to be detected by combining the output voltage of the coil and the output voltage of the dummy impedance means. A plurality of AC output signals each indicating an amplitude characteristic, typically two AC output signals each indicating an amplitude according to the sine and cosine function characteristics, can be generated according to the position to be detected. The dummy impedance means may be a resistance element or an inductance means such as a coil. In this case, in addition to being able to obtain the same effect as a type in which a plurality of magnetic response units arranged in different patterns or sections and coils corresponding to them are provided, only one coil is required. Suitable for detecting displacement.
[0011]
  A plurality of the magnetic response parts having a common pattern of gradually increasing or decreasing the area are arranged to be shifted by a predetermined angle in the circumferential direction of the piston rod, thereby providing each corresponding to each magnetic response part. The pattern of the gradual increase or decrease of the voltage across the coil with respect to the stroke displacement of the piston rod is common to each coil, and the piston rod is obtained by adding and synthesizing the output voltage of each coil. A circuit for generating one output voltage that gradually increases or decreases in accordance with the linear stroke displacement of the first and second impedances, and the one output voltage and the output voltage of the impedance means may be input to the analog arithmetic circuit. . In this case, even if the shaft misalignment occurs due to its own weight when the expansion / contraction stroke of the piston rod changes, the output voltage of each coil is averaged by addition, so that the stroke position detection accuracy is not adversely affected. Can do.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of a cylinder device 1 to which a cylinder position detecting device according to the present invention is applied. The cylinder device 1 may be any type of cylinder such as a hydraulic or pneumatic cylinder. As is generally known, the cylinder device 1 includes a cylinder body 2, a piston 3 housed in the cylinder body 2 and linearly displaced relative to the cylinder body 2, and one end connected to the piston 3. The other end protrudes to the outside from the end opening of the cylinder body 2 and includes a piston rod 4 that linearly displaces in the axial direction (arrow x in the drawing) in accordance with the linear displacement of the piston 3. Note that illustration of a hydraulic or pneumatic circuit or the like related to the cylinder body 2 is omitted.
[0013]
The cylinder position detecting device is fixed to the side of the cylinder body 2 and a magnetic response portion 5 arranged in a predetermined pattern having a section where the area gradually increases or decreases along the stroke displacement direction on the surface of the piston rod 4. And a coil sensor unit 6 made of a coil provided corresponding to the response unit 5. The magnetic response portion 5 is a portion formed so as to have different magnetic response characteristics from other portions of the surface of the piston rod 4. For example, in this portion, the permeance is increased or decreased (magnetic resistance) than the other portions. Decrease or increase), and typically includes at least one of a magnetic material and a conductor. When the magnetic response unit 5 is made of a magnetic material, the self-inductance of the coil increases as the area of the magnetic response unit 5 corresponding to the coil increases, and the voltage across the coil gradually increases. On the other hand, when a good conductor such as copper is used as the magnetic response unit 5, the self-inductance of the coil decreases due to eddy current loss, and the self-inductance of the coil decreases as the corresponding area of the magnetic response unit 5 with respect to the coil increases. The voltage across the coil gradually decreases. Alternatively, the magnetic response unit 5 may be a hybrid type in which a magnetic material and a conductor are combined (for example, a recess is formed in a predetermined pattern on the surface of the rod 4 made of iron, and a copper is formed in the recess. Embedded with a good conductor such as Below, the magnetic response part 5 shall consist of nonmagnetic good conductors, such as copper. For example, the magnetic response portion 5 having a desired arrangement pattern can be formed by performing copper plating on the surface of the piston rod 4 in a predetermined pattern. As will be described later, the coil sensor unit 6 can be considerably reduced in size, so that it can be accommodated in an existing cylinder head 7 (rod bearing).
[0014]
FIG. 2 is a development view showing an arrangement pattern of the magnetic response portions 5 on the surface of the piston rod 4. In the figure, the direction of linear displacement of the piston rod 4 is indicated by an arrow x. The magnetic response unit 5 includes two patterns 5a and 5b. The first pattern 5a has a triangular shape that gradually increases from left to right in the figure, and the pattern 5b is opposite from left to right. It has an inverted triangular shape that gradually decreases. That is, the section in which the area of the pattern 5a gradually increases and the section in which the area of the pattern 5b gradually decreases covers the entire length in the piston rod 4 axis direction.
[0015]
FIG. 3 is a conceptual schematic diagram showing a configuration example of the coil sensor unit 6, and is shown in the form of a front view as viewed from the end opening side of the cylinder body 2. The coil sensor unit 6 includes two coils La and Lb provided corresponding to the patterns 5a and 5b, respectively, so that each coil covers a half surface (a range of about 180 degrees) of the axis of the piston rod 4 respectively. Has been placed. That is, the coil La covers the arrangement area of the pattern 5a, and the coil Lb covers the arrangement area of the pattern 5b. The coils La and Lb have the same properties such as the number of turns and the coil length, and are arranged so that the internal magnetic flux of each coil is generated substantially perpendicularly (in the radial direction of the rod) on the surface of the rod 4.
[0016]
As shown in FIG. 2, the pattern 5a on the surface of the piston rod 4 has a triangular shape that gradually increases from left to right in the figure, and the pattern 5b has an inverted triangular shape that gradually decreases from left to right. Therefore, the corresponding area of the pattern 5a facing the coil La becomes small according to the linear stroke displacement of the piston rod 4 in the direction of the arrow x. Accordingly, the eddy current loss due to the conductive pattern 5a is reduced, and the self-inductance of the coil La is relatively increased. Therefore, the voltage across the coil La gradually increases corresponding to the gradual decrease of the area of the pattern 5a. To do. At this time, the corresponding area of the pattern 5b facing the coil Lb gradually increases, and the self-inductance of the coil Lb gradually decreases as the eddy current loss gradually increases, and the voltage across the coil Lb corresponds to the gradually increasing area of the pattern 5b. And then gradually decrease. Of course, when the piston rod 4 returns in the direction opposite to the arrow x, the corresponding areas of the patterns 5a and 5b with respect to the coils La and Lb gradually decrease or increase contrary to the above. In this way, the self-inductances of the coils La and Lb change in opposite directions according to the linear displacement of the piston rod 4.
[0017]
FIG. 4A is a circuit diagram showing an example of coil connection in the coil sensor unit 6. Each of the coils La and Lb is determined by a predetermined one-phase AC output signal (indicated by sin ωt) generated from the AC power source 8. Excited with voltage or constant current. When the voltages between both ends of the coils La and Lb are denoted by Va and Vb, respectively, terminals 9 to 11 are provided for taking out the respective voltages V and Vb. As described above, the self-inductance of each of the coils La and Lb changes according to the change of the corresponding area of the patterns 5a and 5b with respect to the coils La and Lb according to the displacement of the linear stroke position of the piston rod 4 in the arrow x direction. As shown in FIG. 4B, the voltage Va between both ends of the coil La changes gradually, and the voltage Vb between both ends of the coil Lb changes gradually. Typically, the gradual increase or decrease curve of the voltage across the coil in accordance with the change in the corresponding area of the pattern of the magnetic response unit 5 corresponding to the coil sensor unit 6 is an appropriate value less than 90 degrees in the sine function or cosine function. It can be compared to a function value change in the range. Therefore, two AC output signals sinθsinωt and cosθsinωt having amplitudes indicating sine and cosine function characteristics according to the stroke position of the piston rod 4 can be generated.
[0018]
That is, the gradually increasing change in the output voltage Va of the coil La as shown in FIG. 4B can be roughly compared to a change in the function value in an appropriate range that falls within the range of approximately 0 to 90 degrees in the sine function. . Therefore, an AC output signal having a sine function characteristic can be obtained by taking out the output voltage Va of the coil La through an appropriate analog buffer circuit 21, and this can be equivalently expressed as “sin θ sin ωt” ( However, θ is less than 0 to 90 degrees). Further, the gradual decrease in the voltage Vb across the coil Lb can be compared to a change in the function value within an appropriate range that falls within the range of approximately 0 to 90 degrees in the cosine function. Therefore, an AC output signal having a cosine function characteristic can be obtained by taking out the output voltage Vb of the coil Lb through an appropriate analog buffer circuit 21, and this can be equivalently expressed as “cos θ sin ωt” ( However, θ is less than 0 to 90 degrees).
[0019]
The phase angle θ in the sine and cosine functions, which are the amplitude components of each AC output signal, corresponds to the linear stroke position of the piston rod 4. In this case, as shown in FIG. 4C, the effective detection range corresponds to an appropriate range within a range from 0 degrees to 90 degrees where the sine function and the cosine function cross. That is, an appropriate range within the range of 0 to 90 degrees corresponds to the stroke position detectable range of the piston rod 4, and by detecting the value of the phase angle θ in this range, the piston rod 4 The absolute stroke position can be detected.
[0020]
Here, the two-phase AC output signals (sin θ sin ωt and cos θ sin ωt) obtained in the position detection apparatus of the present invention can be used in the same manner as the output of a conventionally known resolver. For example, as shown in FIG. 4A, each coil AC output signal of the sensor unit 6 is input to an appropriate phase detection circuit 12, and the phase value θ of the sine function sin θ and the cosine function cos θ is detected by a phase detection method. The digital data Dθ of the phase angle θ can be obtained. As a phase detection method adopted in the phase detection circuit 12, for example, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-126809 may be used. For example, the first AC output signal sin θ sin ωt is electrically shifted by 90 degrees to generate an AC output signal sin θ cos ωt, and this and the second AC output signal cos θ sin ωt are added and subtracted to form sin (ωt + θ) and sin Generates two AC output signals (a signal obtained by converting the amplitude phase component θ into an AC phase shift) that is (ωt−θ) and phase-shifted in the fast and slow phases according to θ, and measures the phase θ. Thus, stroke position detection data can be obtained. Alternatively, a known RD (resolver-digital) converter for processing the resolver output may be applied.
The detected digital data Dθ of the phase angle θ corresponds to the linear stroke position of the piston rod 4, so that the stroke position of the piston rod 4 can be detected by absolute. Needless to say, the present invention is not limited to the method of outputting digital data, and analog data indicating the detected stroke position may be output.
[0021]
As shown in FIG. 4B, the amplitude characteristics of the sine and cosine function characteristics of the AC output signals sin θ sin ωt and cos θ sin ωt are true if the correspondence relationship between the angle θ and the detection target position x is linear. The sine and cosine function characteristics are not shown. However, the phase detection circuit 12 may apparently perform phase detection processing assuming that the AC output signals sinθsinωt and cosθsinωt have amplitude characteristics of sine and cosine functions, respectively. As a result, the detected phase angle θ may not show linearity with respect to the detection target position x. However, in the position detection, the non-linearity between the detection output data (detected phase angle θ) and the actual detection target position does not have to be a serious problem. That is, it is only necessary that position detection can be performed with a predetermined reproducibility. Further, if necessary, the output data of the phase detection circuit 12 is converted using an appropriate data conversion table so that accurate linearity is provided between the detection output data and the actual detection target position. Can be done easily. Therefore, the AC output signals sin θ sin ωt and cos θ sin ωt having the sine and cosine function amplitude characteristics referred to in the present invention do not have to show the true sine and cosine function characteristics, and are as shown in FIG. In fact, it may be a triangular wave shape, and in short, it is only necessary to show such a tendency. That is, it may be a periodic function similar to a trigonometric function such as sine. In the example of FIG. 4B, if the viewpoint is changed and the scale on the horizontal axis is regarded as θ and the scale is made up of a required non-linear scale, the scale on the horizontal axis is regarded as the stroke position. In this case, even if it looks like a triangular wave, it can be said that θ is a sine function or a cosine function.
[0022]
Thus, according to the present invention, it is sufficient to provide only the primary coil, and no secondary coil is required. Therefore, it is possible to provide a cylinder position detecting device having a small and simple structure. Also, it is possible to easily generate a plurality of AC output signals each indicating an amplitude according to a predetermined periodic function characteristic (for example, two AC output signals each indicating an amplitude according to a sine and cosine function characteristic) according to the detection target stroke position. . Further, by detecting the phase value in a predetermined periodic function (for example, sine and cosine function) that defines the amplitude value from the correlation of the amplitude values in the plurality of AC output signals, even if the displacement of the detection target is very small, the resolution is high. Position detection is possible.
[0023]
Needless to say, the configuration of the coil used in the above embodiment is not limited to the above. FIG. 5 shows an example of a coil change example. FIG. 5A shows a perspective view, and FIG. 5B shows a developed view of the coil and magnetic response portion pattern. In this case, the piston rod 4 is configured to enter the central space of the coil, and the direction of the internal magnetic flux of the coil is directed to the axial direction of the rod 4. The coil LA corresponding to the pattern 5a and the coil LB corresponding to the pattern 5b are formed by adjacently arranging two coils having the same properties such as the number of turns and the coil length. Masking MA and MB are applied to the inner half of each coil (in the range of about 180 degrees) with a good conductor such as copper. As a result, output voltages corresponding to the corresponding areas of the magnetic response portions 5a and 5b corresponding only to the half surface not subjected to masking are generated from the coils LA and LB. The masking MA in the coil LA is applied to the half surface corresponding to the pattern 5b, and the coil LA does not respond to the pattern 5b but responds only to the pattern 5a. The masking MB in the coil LB is provided on the half surface corresponding to the pattern 5a, and the coil LB does not respond to the pattern 5a but responds only to the pattern 5b. Therefore, the output voltage from the coil LA gradually increases corresponding to the gradual decrease of the area corresponding to the coil of the pattern 5a, and the output voltage from the coil LB gradually decreases corresponding to the gradual increase of the area corresponding to the coil of the pattern 5b. The detection operation can be performed as shown in FIG.
[0024]
By the way, in the example of FIG. 2 or FIG. 5, when the piston rod 4 rotates, the corresponding positions of the magnetic response parts 5a and 5b with respect to the coils La and Lb of the sensor part 6 are shifted, and the output of the sensor part 6 is reduced. The linear stroke position of the piston rod 4 is not accurately reflected. This problem can be solved by configuring the piston rod 4 so as not to rotate, and may be used in an environment where the piston rod 4 does not rotate. On the other hand, when the cylinder device is large, the piston rod 4 is also heavy to some extent. Then, when the expansion / contraction stroke of the rod 4 is displaced, the rod 4 is easily bent due to its own weight. When the rod 4 bends, the axis with respect to the coil is displaced, thereby changing the gap between the sensor unit 6 and the magnetic response unit 5 and changing the self-inductance of the coil, and the output from the sensor unit 6 is The linear stroke position of the piston rod 4 is not accurately reflected. Accordingly, an embodiment in which detection errors due to rotation of the piston rod 4 and axial misalignment are removed will be described with reference to FIG.
[0025]
FIG. 6A is a development view of the surface of the piston rod 4 similar to FIG. The magnetic response unit 5 includes three common patterns 5a, 5b, and 5c, which are arranged in parallel corresponding to a range in which the side surface of the piston rod 4 is divided into three in the circumferential direction. In the figure (a), it forms a triangular shape that gradually decreases from left to right. The coil sensor unit 6 includes three coils La, Lb, and Lc corresponding to the patterns 5a, 5b, and 5c, respectively, and is arranged so as to correspond to each 120 degree range obtained by dividing the circumferential direction of the rod 4 into three. The coils La, Lb, and Lc are associated with the patterns 5a, 5b, and 5c of the magnetic response unit, respectively. As a result, the voltage between both ends of the coils La to Lc corresponding to the magnetic response unit patterns 5a to 5c is the same as the pattern of the gradual decrease or gradual change shown in accordance with the linear stroke position displacement of the piston rod 4. It becomes. FIG. 6B is a circuit diagram showing an example of coil connection. The output voltages from the coils La, Lb, and Lc are Va, Vb, and Vc. The output voltages Va, Vb, and Vc are averaged or added and synthesized by the averaging circuit 13, and the average value or synthesized value is set as one output VA.
[0026]
By adding and synthesizing the output voltages Va to Vc from the coils La to Lc to obtain one output VA, even if the piston rod 4 rotates, in the present invention, a plurality of coils La to Lc are used. Since the outputs having the same characteristics are added and synthesized, the output errors of the individual coils due to the rotation are canceled out. Further, when the axial center position of the piston rod 4 is displaced due to deflection or the like during expansion / contraction, the gap between a certain coil and the magnetic response unit 5 is narrowed, and the self-inductance of the coil is relatively decreased, and a corresponding output error is caused. Since the gap widens correspondingly on the opposite side and the self-inductance of the corresponding coil relatively increases and a reverse error equivalent to the output error also occurs on the opposite side, each output Va , Vb, and Vc are added and combined, the output error caused by the misalignment of the axis of the piston rod 4 is canceled out, and no adverse effect is caused by the misalignment of the axis of the piston rod 4.
[0027]
Corresponding areas of the patterns 5a, 5b, 5c facing the coils La, Lb, Lc gradually increase in accordance with the linear stroke position displacement of the piston rod 4 in the direction of the arrow x. The self-inductance of each coil gradually decreases due to the gradual increase of the eddy current loss accordingly, and the output voltages Va to Vc from the coils La to Lc change gradually. Then, as shown in FIG. 6C, the gradual change in the voltage VA, which is the result of adding and synthesizing the output voltages Va to Vc, is a cosine function in an appropriate range that falls within the range of about 0 to 90 degrees. It can be compared to characteristics. Here, assuming that the voltage obtained when the corresponding area of the pattern with respect to the coil is the smallest, that is, the maximum voltage is VN, a constant voltage VN is generated from an appropriate constant voltage generation circuit 14, and the voltage VA is subtracted from the constant voltage VN. Then, the obtained voltage “VN−VA” can be compared with a sine function characteristic in an appropriate range that falls within the range of approximately 0 to 90 degrees as shown in FIG.
[0028]
Therefore, in FIG. 6B, the voltages Va, Vb, and Vc across the coils La, Lb, and Lc are added and synthesized by the averaging circuit 13 and averaged, and the resultant output VA is an alternating current of cosine function characteristics. A signal corresponding to the output signal cos θ sin ωt can be generated. Further, by subtracting the composite output VA from the constant voltage VN generated from the constant voltage generation circuit 14 by the subtraction circuit 15, a signal corresponding to the AC output signal sin θsin ωt having a sine function characteristic is obtained as the subtraction result “VN−VA”. Can be generated. Therefore, the detection operation as shown in FIG. 4 can be performed as described above. The constant voltage generation circuit 14 is configured by using a dummy coil having characteristics equivalent to those of the coils La, Lb, and Lc, and if it is excited by the same excitation AC output signal, compensation for temperature drift is performed. Is good.
[0029]
In the above-described embodiment, the change range corresponding to one stroke of the phase component θ of the amplitude functions sin θ and cos θ in the AC output signals sin θ sin ωt and cos θ sin ωt having the sine and cosine function characteristics is less than an angle range from 0 degrees to 90 degrees. However, the present invention is not limited to this, and a wider angle range may correspond to one cylinder stroke. For example, it is possible to perform detection in a full phase angle range from 0 degrees to 360 degrees. Of course, the detection can be performed not only in the full phase angle range but also in a limited phase angle range such as 0 to 180 degrees. The usable phase range can be appropriately set according to the detection purpose and the like, and the magnetic response unit, the coil, the arithmetic circuit, and the like may be appropriately configured so as to obtain a desired phase change. Examples of such changes are shown below.
[0030]
FIG. 7 shows an embodiment that can produce a phase change from 0 degrees to 180 degrees. FIG. 7A is a development view showing a pattern arrangement example on the surface of the piston rod 4. The magnetic response unit is composed of six patterns 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, and 5f, and these are arranged in parallel corresponding to the range in which the side surface of the piston rod 4 is divided into six in the circumferential direction. The patterns 5a, 5c and 5e are common patterns, and the patterns 5b, 5d and 5f are also common patterns. In patterns 5a, 5c and 5e, the area of the magnetic response portion gradually decreases from the left to the right in the left half section of the length direction of the rod 4 in FIG. This pattern has no part. In patterns 5b, 5d and 5f, the area of the magnetic response portion gradually decreases from left to right in the right half section of the length direction of the rod 4 in FIG. It is a pattern consisting of a magnetic response part. The coil sensor unit 6 includes coils L1, L2, L3, L4, L5, and L6 corresponding to the patterns 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, and 5f, and 60 degrees each obtained by dividing the circumferential direction of the rod 4 into six. It is arranged so as to correspond to each of the ranges.
[0031]
When the piston rod 4 is displaced in the direction of the arrow x, the corresponding areas of the patterns 5b, 5d, 5f and the corresponding coils L2, L4, L6 gradually increase in the first half of the stroke, and the coils L2, L4, The output voltages V2, V4, and V6 of L6 change gradually. In this first half section, the output voltages V1, V3, and V5 of the coils L1, L3, and L5 corresponding to the other patterns 5a, 5c, and 5e maintain the maximum level because there is no magnetic response portion (conductor). When the piston rod 4 is displaced when the output voltages V1, V3, and V5 having the same gradual change pattern and the piston rod 4 are displaced, the patterns 5a, 5c, and 5e and the coils L1, L3, and L5 corresponding to the patterns 5a, 5c, and 5e The corresponding area gradually increases, and the output voltages V1, V3, V5 of the coils L1, L3, L5 change gradually. In this latter half section, the output voltages V2, V4, V6 of the coils L2, L4, L6 corresponding to the other patterns 5b, 5d, 5f always maintain the minimum level because the magnetic response part (conductor) is always present. . The output voltages V1, V3, and V5 having common change patterns are added and synthesized by the averaging circuit 16 in FIG. 7B to obtain an output VA. The output voltages V2, V4 and V6 are also added and synthesized by the averaging circuit 16 to obtain an output VB. An example of the combined outputs VA and VB is shown in FIG. The reason why the first common patterns 5a, 5c, and 5e and the second common patterns 5b, 5d, and 5f are alternately arranged and the respective outputs are added and synthesized is the same as in the example of FIG. This is so as not to be adversely affected by the rotation of the rod 4 and the axial misalignment.
[0032]
Assuming that the maximum voltage of the coil output voltage is VN, a constant voltage VN corresponding to this is generated from the constant voltage generation circuit 14 as shown in FIG. When the constant voltage VN is subtracted from the added value of the output voltages VA and VB, the obtained voltage “VA + VB−VN” is a cosine of a range that falls within the range of approximately 0 to 180 degrees as shown in FIG. It can be compared to function characteristics. On the other hand, when VB is subtracted from voltage VA, the obtained voltage “VA−VB” can be compared to a sine function characteristic in a range that falls within the range of approximately 0 to 180 degrees, as shown in FIG. .
Accordingly, in FIG. 7B, the subtraction circuit 17 subtracts the output voltages VA and VB, and the subtraction result is “VA−VB” to generate a signal corresponding to the AC output signal sin θsin ωt having the sine function characteristic. be able to. Further, the output voltages VA and VB are added by the adder circuit 18, and the constant voltage VN generated from the constant voltage generator circuit 14 is subtracted from the addition result by the subtractor circuit 19, so that the subtraction result is “VA + VB−VN”. 4 can generate a signal corresponding to the AC output signal cos θ sin ωt having the cosine function characteristic, so that the detection operation similar to the example of FIG. Detection can be performed by converting to an appropriate phase angle range within the range.
[0033]
FIG. 9 shows an example in which a phase change from 0 degrees to 360 degrees can be generated corresponding to one cylinder stroke as another embodiment. In this embodiment, the magnetic response unit 5 is a hybrid type in which a magnetic material and a conductor are combined. For example, a recess is formed in a predetermined pattern on the surface of the rod 4 made of iron, and a good conductor such as copper is embedded in the recess. In this embodiment, the iron convex portion is referred to as a magnetic response portion pattern. FIG. 9A is a development view showing a pattern arrangement example on the surface of the piston rod 4. The magnetic response unit 5 includes four patterns 5a, 5b, 5c, and 5d, and is arranged corresponding to a range in which the side surface of the rod 4 is divided into four in the circumferential direction. For convenience of explanation, in FIG. 5A, the rod 4 is divided into four in the length direction, and each quarter section is referred to as P1, P2, P3, and P4, respectively. The pattern 5a forms a triangular pattern in which the area of the magnetic body gradually decreases in the P1 section (the area of the conductor gradually increases) from the left to the right in the figure, and the area of the magnetic body gradually increases in the P4 section (conductivity). (The area of the body is gradually reduced.) A triangular pattern is formed. In the P2 and P3 sections, the entire region is made of a conductor. In the pattern 5b, the area of the magnetic body gradually increases in the P3 section, gradually decreases in the P4 section, and the entire area is made of a conductor in the other sections P1 and P2. In the pattern 5c, the area of the magnetic body gradually increases in the P2 section, gradually decreases in the P3 section, and the entire area is made of a conductor in the other sections P1 and P4. In the pattern 5d, the area of the magnetic body gradually increases in the P1 interval, gradually decreases in the P2 interval, and the entire area is a conductor in the other intervals P3 and P4. The coil sensor unit 6 includes coils L1, L2, L3, and L4 corresponding to the patterns 5a to 5d, respectively, and is arranged so as to correspond to each 90 degree range obtained by dividing the circumferential direction of the rod 4 into four. Yes.
[0034]
FIG. 9B shows a gradual increase and a gradual change in the output voltages V1 to V4 according to the change in the stroke position when the piston rod 4 is displaced in the direction of the arrow x. In order to clearly show the relationship between each pattern and the output voltage change, the corresponding positions of the divisions P1, P2, P3, and P4 are also shown in FIG. When V2 is subtracted from the output voltage V1, the obtained voltage “V1−V3” can be compared to a cosine function characteristic in a range that falls within the range of approximately 0 to 360 degrees as shown in FIG. 9C. On the other hand, when V4 is subtracted from voltage V2, the obtained voltage “V2−V4” can be compared to a sine function characteristic in a range that falls within the range of approximately 0 ° to 360 ° as shown in FIG. .
[0035]
FIG. 10 shows a circuit configuration example in the embodiment of FIG. As shown in the marrow 10, the output voltages V1 and V3 are subtracted by the analog arithmetic circuit 20, and the subtraction result is “V1−V3”. As shown in FIG. A signal corresponding to the AC output signal cos θ sin ωt can be generated. Further, the output voltages V2 and V4 are subtracted by the analog arithmetic circuit 20, and the subtraction result is “V2−V4”, and an AC output signal sinθsinωt having a sine function characteristic in a range of 360 degrees as shown in FIG. 9C. Can be generated. Therefore, the detection operation similar to the example of FIG. 4 described above can be performed, and detection can be performed in a phase angle range with a width of approximately 0 to 360 degrees.
[0036]
In each of the above-described embodiments, the example in which the magnetic response unit 5 includes a plurality of patterns has been described. FIG. 11 shows an example, and as shown in FIG. 11A, the pattern of the triangular magnetic response portion 5 whose area gradually decreases is arranged so as to draw a spiral on the surface of the piston rod 4. is there. The spiral pattern of the magnetic response unit 5 gradually increases or decreases along the stroke displacement direction of the rod 4. When this expands, the area increases from left to right as shown in FIG. Is equivalent to one triangular pattern that gradually decreases, and can be said to be substantially one pattern. In this case, since the magnetic response unit 5 has one pattern, the coil sensor unit 6 is composed of one corresponding coil, and the piston rod 4 enters the central space of the coil (the direction of the internal magnetic flux of the coil is the rod). 4) is adopted. Since there is only one coil, only one pattern of the change curve of the output voltage is generated. Therefore, dummy voltage generating means similar to the low voltage generating circuit 14 of FIG. 6B is provided, and the same as in FIG. 6C. The two voltage outputs VA and the dummy constant voltage output VN are appropriately combined with each other, and two AC output signals each indicating the amplitude in accordance with the sine and cosine function characteristics can be generated according to the position to be detected. The same effect as the example of providing the response part pattern can be obtained. Since the pattern of the magnetic response unit 5 is spiral and the coil covers the entire circumference of the rod 4, the detection error due to the rotation of the piston rod and the misalignment of the axis is similar to the example of FIG. It can be prevented from occurring. Therefore, even with only one pattern, position detection without detection errors due to rotation and axial misalignment is possible. Further, such a helical magnetic response part pattern is advantageous because it can be very easily formed on the piston rod. Furthermore, since only one coil of the sensor unit 6 is required, the configuration is simple. Of course, it is also suitable for ultra-compact, small displacement detection.
6, 7, and 9, the coil configuration is arranged so that the direction of the magnetic flux inside the coil is directed in the axial direction of the rod 4 as shown in FIG. Of course, it can change to the structure which provides a masking means corresponding to the range.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is sufficient to provide only the primary coil, and the secondary coil is not necessary. Therefore, it is possible to provide a cylinder position detecting device having a simple structure. It is also suitable for downsizing as required. In addition, the voltage to be detected is appropriately added and / or subtracted from the voltage between both ends of the coil that gradually increases (or gradually decreases) in accordance with the gradual increase (or gradual decrease) in the area corresponding to the magnetic response unit according to the change in the stroke position. A plurality of AC output signals each indicating an amplitude according to a predetermined periodic function characteristic (for example, two AC output signals each indicating an amplitude according to a sine and cosine function characteristic) can be easily generated and used according to the stroke position The phase angle range can be widened. By detecting the phase value of a predetermined periodic function (for example, sine and cosine function) that defines the amplitude value from the correlation between the amplitude values of the plurality of AC output signals, the position of the detection target can be positioned with high resolution even if the displacement of the detection target is minute. Detection is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of a cylinder device to which a cylinder position detecting device according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a developed surface of a piston rod surface showing an embodiment of the cylinder position detecting device.
FIG. 3 is a schematic front view of a configuration example of a coil sensor unit according to the embodiment viewed from an end opening of a cylinder body.
4A is an electric circuit diagram related to the coil section in the embodiment, FIG. 4B is a diagram showing an example of output of each coil, and FIG. 4C is a diagram for explaining a detection principle based on the coil output; .
FIG. 5 is a perspective view showing a modification of the coil arrangement in the embodiment of the present invention.
6A and 6B show another embodiment of the cylinder position detecting device according to the present invention, in which FIG. 6A is an exploded view of the surface of a piston rod, FIG. 6B is an electric circuit diagram related to a coil portion, and FIG. The figure which shows the example of an arithmetic synthesis of the output example of a coil, and a coil output.
7A and 7B show still another embodiment of the cylinder position detecting device according to the present invention, in which FIG. 7A is a developed view of the surface of a piston rod, and FIG. 7B is an electric circuit diagram related to a coil portion.
8A is a diagram illustrating an output example of each coil in the embodiment of FIG. 7, and FIG. 8B is a diagram illustrating an example of calculation / combination of coil outputs and a detection principle based on the coil output.
FIGS. 9A and 9B show another embodiment of the cylinder position detecting device according to the present invention, wherein FIG. 9A is a developed view of the piston rod surface, FIG. 9B is a diagram showing an example of each coil output, and FIG. The figure which shows the detection principle based on the example of an arithmetic synthesis of and coil output.
FIG. 10 is an electric circuit diagram related to the coil section in the embodiment of FIG. 9;
11A and 11B are diagrams showing a modification of the magnetic response part pattern in the embodiment of the present invention, where FIG. 11A is a schematic diagram of a piston rod and a coil, and FIG. 11B is a pattern that is substantially equivalent to the magnetic response part pattern. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Cylinder device
2 Cylinder body
3 Piston
4 Piston rod
5 Magnetic response part
6 Coil sensor section
7 Cylinder head
8 AC power supply
9, 10, 11 terminals
12 Phase detection circuit
13,16 Average circuit
14 Constant voltage generator
15, 17, 19 Subtraction circuit
18 Adder circuit
20 Analog arithmetic circuit
21 Analog buffer circuit

Claims (4)

ピストンロッドの表面においてストローク変位方向に沿って面積が漸増又は漸減する区間を有する所定のパターンで配置され磁気応答部と、
シリンダ本体の側に固定され、前記磁気応答部対応して設けられたコイルと、ここで、該コイル所定の1相の交流信号で励磁され、前記ピストンロッドの直線的ストローク位置の変位に応じて該コイルに対する該磁気応答部の対応面積が変化し、この対応面積変化に応じて該コイルのインダクタンスが変化し、該コイルに対する前記磁気応答部の対応面積が漸増又は漸減する区間に対応して該コイルの両端間電圧が漸増又は漸減し、
前記交流信号が印加されるインピーダンス手段と、
前記コイル及び前記インピーダンス手段の電圧をそれぞれ取り出し、これらの加減算に基づき前記ピストンロッドのストローク位置に対して異なる振幅特性をそれぞれ示す複数の交流出力信号を生成するアナログ演算回路
を具備したことを特徴とするシリンダ位置検出装置。
A magnetic response portion arranged in a predetermined pattern having a section where the area gradually increases or decreases along the stroke displacement direction on the surface of the piston rod;
Is fixed to the side of the cylinder body, and a coil provided so as to correspond to the magnetic responding unit, wherein said coil is excited with an AC signal of a predetermined single-phase, the displacement of the linear stroke position of the piston rod Accordingly, the corresponding area of the magnetic response portion with respect to the coil changes, the inductance of the coil changes with the change of the corresponding area, and the corresponding area of the magnetic response portion with respect to the coil gradually increases or decreases. The voltage across the coil gradually increases or decreases ,
Impedance means to which the AC signal is applied;
Taking out a voltage of the coil and the impedance means respectively, and analog operation circuit that generates a plurality of AC output signals respectively indicating different amplitude characteristics for the stroke position of the piston rod on the basis of these subtraction
A cylinder position detecting device comprising:
前記アナログ演算回路は、前記ピストンロッドのストローク位置に対してサイン関数の振幅特性を示す交流出力信号とコサイン関数の振幅特性を示す交流出力信号とを生成することを特徴とする請求項1に記載のシリンダ位置検出装置。The said analog arithmetic circuit produces | generates the alternating current output signal which shows the amplitude characteristic of a sine function with respect to the stroke position of the said piston rod, and the alternating current output signal which shows the amplitude characteristic of a cosine function. Cylinder position detector. 前記面積の漸増又は漸減のパターンが共通の複数の前記磁気応答部を前記ピストンロッドの円周方向に所定角度でずらして配置してなり、これにより、該各磁気応答部に対応してそれぞれ設けられた前記コイルの前記両端間電圧が前記ピストンロッドのストローク変位に対して示す漸増又は漸減のパターンは各コイルで共通するものとされ、A plurality of the magnetic response parts having a common pattern of gradually increasing or decreasing the area are arranged to be shifted by a predetermined angle in the circumferential direction of the piston rod, thereby providing each corresponding to each magnetic response part. The gradual increase or decrease pattern that the voltage across the coil is indicated with respect to the stroke displacement of the piston rod is common to each coil,
各コイルの出力電圧を加算合成することで、前記ピストンロッドの直線的ストローク変位に応じて漸増又は漸減する1つの出力電圧を生成する回路を更に具備し、この1つの出力電圧と前記インピーダンス手段の出力電圧を前記アナログ演算回路に入力するようにした請求項1に記載のシリンダ位置検出装置。The circuit further includes a circuit for generating one output voltage that gradually increases or decreases in accordance with the linear stroke displacement of the piston rod by adding and synthesizing the output voltages of the respective coils. The cylinder position detecting device according to claim 1, wherein an output voltage is input to the analog arithmetic circuit.
前記磁気応答部は、前記ピストンロッドの表面において螺旋を描きつつストローク変位方向に沿って面積が漸増又は漸減する形状を成している請求項1に記載のシリンダ位置検出装置。2. The cylinder position detecting device according to claim 1, wherein the magnetic response unit has a shape in which an area gradually increases or decreases along a stroke displacement direction while drawing a spiral on a surface of the piston rod.
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