JPH02287116A - 初期位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、磁気スケールおよび磁性体等が併設された検
知信号発生用部材と、夫々に対向し且つ相対移動するＭ
Ｒ素子および差動トランス等が用いられた検知信号導出
部とからなる増分（インクリメンタル）型および絶対値
（アブソリュート）型の変位検出装置を用い、夫々導出
される信号を加算せしめて、検知信号発生用部材と検知
信号導出部との間における初期位置を検出し、あるいは
斯かる検知信号発生用部材と検知信号導出部をシリンダ
内のピストン位置の初期位置を検出すべく構成して、電
源再投入時におけるピストンの初期位置が比較的正確に
検出される初期位置検出装置に関する。

［発明の背景］ 各種の移動体、あるいはシリンダを構成するシリンダチ
ューブ内のピストンの初期位置の検出手段は、変位を検
出する変位検出装置が利用可能である。この種の変位検
出装置はインクリメンタル型とアブソリュート型が知悉
される。

インクリメンタル型変位検出装置では、例えば、移動体
あるいはピストンロッドに磁気スケールが取着された検
知信号発生用部材と、さらに対向するＭＲ素子等の検知
信号導出部とが配設される。そして、検知信号導出部か
ら導出される正／余弦波信号を位相分割の信号処理を施
して得られたパルス信号を時間軸で計数して変位を検出
する。

一方、アブソリュート型変位検出装置では、例えば、検
知信号導出部に差動トランスが採用されると共に、対向
する磁性体部が形成された検知信号発生用部材の移動に
伴い、ここで導出される検知信号をもとに変位を検出す
るように構成されている。

然しなから、上記のインクリメンタル型変位装置では、
検知信号発生用部材の移動に伴い増加していく検知信号
の累積値をもとに変位を検出するものであり、電源再投
入時には従前の検出信号の値の再導出に困難を伴う。ま
た、アブソリュート型変位検出装置は電源再投入時に従
前の検出信号の値が導出されるが、その値は電源電圧の
変動等により必ずしも正確に得られないものである。従
って、上記のアブソリュート型変位検出装置およびイン
クリメンタル型変位装置にあって、移動体あるいはピス
トンの初期位置の検出を行う場合に、複雑な構成が必要
となる不都合を露呈する。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、第１および第２の検知信号発生機能部を備えた
検知信号発生用部材と夫々対向して相対移動する第１お
よび第２の検知信号導出部とからなる変位検知信号導出
部を含み、アブソリュート型の第１の検知信号導出部か
ら前記相対移動を所定区間に分割したセグメント毎に導
出されるセグメント情報信号と、インクリメンタル型の
第２の検知信号導出部から１セグメント内での絶対値を
示す信号が連続して導出されると共に、セグメント内に
おいて導出されるオフセット情報信号を導出し、且つセ
グメント境界におけるセグメント位置判定を行って夫々
加算せしめるように構成し、これにより、電源再投入時
における検知信号発生用部材と検知信号導出部との間に
おける初期位置が比較的正確に検出可能となる初期位置
検出装置を提供することを第１の目的とする。

さらに、前記第１および第２の検知信号発生機能部をシ
リンダチューブ内のピストンロッドに形成すると共に、
第１および第２の検知信号導出部を前記と同様に構成し
、これにより、電源再投入時におけるピストンロッドの
初期位置が比較的正確に検出され、斯かる初期位置から
ピストンの初期位置を検出する初期位置検出装置を提供
することを第２の目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、第１の態様として、第１
および第２の検知信号発生機能部を備えた検知信号発生
用部材と、夫々対向して相対移動する第１および第２の
検知信号導出部とからなる変位検知信号導出部とを含む
初期位置検出装置において、第１の検知信号発生機能部
との相対移動において所定区間に分割したセグメント毎
に増分するセグメント情報信号を導出する第１の検知信
号導出部と、第２の検知信号発生機能部との相対移動に
おいて前記１セグメント内での絶対値を示す正弦波およ
び余弦波信号が連続して導出されると共に前記セグメン
ト内におけるオフセット情報信号を導出する第２の検知
信号導出部と、セグメント情報信号およびオフセット情
報信号が供給されてデジタル信号を導出するＡ／Ｄ変換
器と、前記オフセット情報信号が供給されて所定の位相
分割に基づくパルス信号を導出する位相分割回路と、前
記デジタル信号に基づいてセグメントの位置を判定した
判定信号を導出するセグメント位置判定手段と、前記パ
ルス信号および判定信号が供給されて前記検知信号発生
用部材と変位検知信号導出部との間における初期位置を
示す信号を導出する初期位置判定手段とを具備して構成
されることを特徴とする。

さらに、第２の態様として、第１および第２の検知信号
発生機能部を備えたピストンロッドと、夫々対向して配
設される第１および第２の検知信号導出部とからなる変
位検知信号導出部とを備えた初期位置検出装置において
、第１の検知信号発生機能部の移動において所定区間に
分割したセグメント毎に増分するセグメント情報信号を
導出する第１の検知信号導出部と、第２の検知信号発生
機能部との相対移動において１セグメント内における絶
対値を示す正弦波および余弦波信号が連続して導出され
ると共に前記セグメント内におけるオフセット情報信号
を導出する第２の検知信号導出部と、前記セグメント情
報信号およびオフセット情報信号が供給されてデジタル
信号を導出するＡ／Ｄ変換器と、オフセット情報信号が
供給されて所定の位相分割に基づくパルス信号を導出す
る位相分割回路と、前記デジタル信号に基づいてセグメ
ントの位置を判定した判定信号を導出するセグメント位
置判定手段と、前記パルス信号および判定信号が供給さ
れて前記ピストンロッドの変位検知信号導出部との間に
おける初期位置を示す信号を導出する初期位置判定手段
とを具備して構成されることを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係る初期位置検出装置の一実施態様を、
添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

ここでは、先ず第１の態様に係る初期位置検出装置を説
明し、次に、第２の態様に係るシリンダにおけるピスト
ンの初期位置検出装置を説明する。なお、文中の煩瑣を
避けるため共通の構成要素には共通の参照符号を付し、
且つ重複した説明は省略する。

第１図に初期位置検出装置の全体構成を示す。

この例においては、変位検知信号導出部１０と、信号処
理を行うシステムコントローラ１２とで概略構成されて
いる。

変位検知信号導出部１０は、固定部材１４に取着された
アブソリュート型の第１の検知信号導出部としてのＭＲ
素子１６と、移動体１５に取着されると共に回動が阻止
されるように構成された検知信号発生用部材１８と、当
該検知信号発生用部材１８の表層部に配設された第１の
検知信号発生機能部としての磁気スケール２０とを有し
ている。

さらに、第２の検知信号発生機能部としての磁検体であ
る検知信号発生用部材１８と、固定部材に取着されたア
ブソリニート型の第１の検知信号導出部としての差動ト
ランス２２とからなる。

差動トランス２２は、−次コイルと二次コイルが夫々二
重巻きされた検知コイル２２ａ、２２ｂが非磁性体部２
２Ｃに図示しないボビン等に回装されて形成されている
。

システムコントローラ１２は、Ａ／Ｄ変換器３２と、イ
ンタフェース３４と、位相分割回路３６と、インタフェ
ース３８とを備えている。さらに、カウンタ４０と、Ｃ
Ｐ　Ｕ４２と、出力端子４４と、前記差動トランス２２
に高周波信号を供給する高周波信号発生手段４６．とで
構成されている。

以上のように構成される本実施態様の動作を説明する。

変位検知信号導出部１０において、磁気スケール２０ノ
移動（Ｖｔ　　　Ｖ−）がなされると、ＭＲ素子１６か
ら第２図に示されるように、余弦波および正弦波信号Ｓ
、。が導出される。また、同時に差動トランス２２から
磁性体である検知信号発生用部材１８と係合して、第３
図に示されるように、出力レベルが順次増大するセグメ
ント情報である信号Ｓ、が導出される。なお、区間Ｐは
余弦波および正弦波信号３１Ｇの１周期に対応し、且つ
連続している。ここで、区間Ｐ内では差動トランス２２
から導出される信号Ｓｌｌは分解出来ないものである。

システムコントローラ１２において、余弦波および正弦
波信号Ｓ１゜が位相分割回路３６に供給され、所定の位
相、例えば、１周期をＩＯ分割して区間Ｐ内における検
知信号発生用部材１８の位置、すなわち、オフセット点
ａのオフセット情報であるパルス信号３１３を導出する
。さらに、パルス信号３１３とデジタル信号３１４が夫
々インタフェース３４とインタフェース３８に供給され
る。ここでは、カウンタ４０とＣＰＵ４２等の連動のも
とに、セグメント情報である信号Ｓ１１とオフセット情
報としてのパルス信号Ｓ１３を加算せしめて検知信号発
生用部材１８の位置、例えば、電源再投入時における初
期位置を示す位置信号ＳＩＳを導出する。

斯かる動作を遂行するシステムコントローラの制御をフ
ローチャートに基づいて説明する。

ここでは、先ず、第３図に示されるオフセット点ａに係
るセグメント位置の判断を行う。この判断は、第４図に
示されるように、実際のデジタル信号Ｓ、の値がＡｄａ
ｔａとすると、セグメント位置はＳＤ、となる。ところ
が、次のセグメント位置であるＳＤイ＋１の境界と極め
て近接しており、デジタル信号Ｓ　１４の誤差からＳＤ
、＋１である可能性を包合する。そこで、オフセット情
報としてのパルス信号Ｓ１３の値がＰ／２の値に対して
大あるいは小であるかを判断してセグメント位置がＳＤ
、かＳＤ、＋１を決定する。この後、当該決定されたセ
グメント位置にオフセット点ａを加算する演算処理が行
われて検知信号発生用部材１８の初期位置が決定される
。

プログラムは、先ず、スタートの後、プロセス１０１で
アブソリュート信号３１４を取り込む。

次に、プロセス１０２でＳ　Ｄ、　−Ａｄａｔａ＝　Ｅ
　Ｒを算出する。次に進み、デシジョン１０３でＥＲ＞
０を算出し、Ａｄａｔａが区間Ｐの値より大である場合
は、次のセグメント位置のＳＤｈ＋１となる。従って、
ＹｅＳの場合は、プロセス１０４に進み、ｎ＋１を演算
してプロセス１０２にリターンし、Ｎｏの場合はセグメ
ント位置がＳＤ、であり、デシジョン１０５に進む。こ
こではＥＲ−３Ｅ＞０を判断する。Ｙｅｓの場合は、プ
ロセス１０８に進む。Ｎｏの場合は、デシジョン１０６
に進み、Ａｄａｔａ　（Ｏｆｆｓｅｔ）＞２／Ｐを演算
してセグメント位置の境界における判断を行う。ここで
、Ｙｅｓの場合、プロセス１０８に進む。Ｎｏの場合は
、次のセグメント位置であり、プロセス１０７に進み、
ＳＤＩ、＋１＝ＳＤＮを演算してプロセス１０８に進む
。このプロセス１０８では、セグ、メント位置が決定さ
れる。次に、プロセス１０９でパルス信号Ｓ１３を取り
込む。プロセス１１０でＡｄａｔａ　（Ｏｆｆｓｅｔ）
を演算してプロセス１１１に進み、位置信号ＳＩ５を送
出する。なお、位置信号ｓｒｓの送出をもって本実施態
様に係るプログラムは終了するが、実働される際には、
プロセス１１２でカウンタ４０およびＣＰＵ４２等と協
動してプリセット／カウント動作が行われて通常の動作
が開始されることになる。

このようにして導出される位置信号ＳｔＳが出力端子４
４に導出されると共に、当該位置信号３１５は、移動体
１５の初期位置として認識され、以後の変位が連続的に
検出されるように利用される。

次に、第６図を参照してシリンダのピストンに係る初期
位置検出装置を説明する。

この例に赴いては、シリンダ６０と、システムコントロ
ーラ１２で概略構成されている。

先ず、シリンダ６０を説明する。シリンダ６０はシリン
ダチューブ６６と、当該シリンダチューブ６６内にあっ
て、シール部材が回装されて摺動するピストン６１よび
ピストンロッド７０を備えている。当該ピストンロッド
７０は一部が管状に形成されると共に、磁性体であり第
１の検知信号発生機能部となる。また、ピストンロッド
７０の外周面には第２の検知信号発生機能部としての磁
気スケール７２が形成されている。さらに、シリンダチ
ューブ６６の夫々の端部にはピストンヘッドカバー７６
およびピストンロッドカバー７８が嵌合せしめられてい
る。前記ピストンロッドカバー７８の中心開口部にピス
トンロッド７０がシール部材を介在して軸通されている
。ピストンヘッドカバー７６に嵌合した台座７６ａから
は第１の検知信号導出部としての差動トランス２２がピ
ストンロッド７０の管状の部分に軸通されている。

さらにピストンロッドカバー７８には第２の検知信号導
出部としてのＭＲ素子１６が設けられている。そして、
ピストンヘッドカバー７６およびピストンロッドカバー
７８は螺子部材８２ａ、８２ｂ等により緊締されてシリ
ンダチューブ６６内が密閉状態に維持される。さらに、
ピストンヘッドカバー７６右よびピストンロッドカバー
７８には、例えば、圧縮空気を間歇的に吸排するための
ボート８６および８８が設けられている。

このような構成において、ピストンロッド７０の移動（
Ｖｉ　Ｖ、）に伴い、差動トランス２２とＭＲ素子１６
から、余弦波および正弦波信号３１０と信号Ｓ、が導出
されて、夫々システムコントローラ１２に供給される。

当該システムコントローラ１２においては、余弦波およ
び正弦波信号３１０％　さらに信号Ｓ　１１からピスト
ンロッド７０の位置、例えば、電源再投入時を示す位置
信号３１％が出力端子４４に導出される。また、ビス小
ンロッド７０の頭部７０ｈは回動を防止すべく、例えば
、自在継手を介在した回動防止機構に接続されると共に
、図示しない各種装置等の駆動手段となる機構部に取着
される。このようにして往復駆動手段が形成され所望の
目的に供されることになる。

次に、差動トランス２２フよびＭＲ素子１６と、磁気ス
ケール７２および磁性体であるピストンロッド７０の部
材とからなる第１および第２の検知信号導出部を説明す
る。

ピストンロッド７０に軸通された差動トランス２２では
、−次コイルと二次コイルが夫々二重巻された検知コイ
ル２２ａ、２２ｂが非磁性体部材２２Ｃに形成されてい
る。ここではセグメント情報である信号Ｓ１１を導出す
る。ＭＲ素子１６は、ＮおよびＳ極が交互に連接される
磁気スケール７２に対向してインクリメンタルの余弦波
および正弦波信号Ｓｌｏを導出するように２個のＭＲ検
知器が配設されている。なお、余弦波および正弦波信号
Ｓ、。は１周期において絶対値を示す。

ここで、システムコントローラ１２の構成および動作は
前記と同様に付き、その説明は省略する。

なお、本実施態様では、ＭＲ素子１６、差動トランス２
２を用いて説明したが、これに限定されない。夫々アブ
ソリニート型およびアブソリュート区間を備えたインク
リメンタル型であれば各種のものが利用可能である。ま
た、検知信号発生用部材１８、ピストンロッド７０は直
線形状として説明したが、円形形状のもの、例えば、ロ
ークリエンコーダ等にも利用可能である。

［発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、第１の目的に対応して
、第１および第２の検知信号発生機能部を備えた検知信
号発生用部材と夫々対向して相対移動する第１奢よび第
２の検知信号導出部とからなる変位検知信号導出部を含
み、アブソリュート型の第１の検知信号導出部から前記
相対移動を所定区間に分割したセグメント毎に導出され
るセグメント情報信号と、インクリメンタル型の第２の
検知信号導出部から１セグメント内で絶対値を示す信号
が連続して導出されると共に、１セグメント内において
導出されるオフセット情報信号を導出し、且つセグメン
ト境界におけるセグメント位置判定を行って、夫々加算
せしめるように構成し、これにより、電源再投入時にお
ける検知信号発生用部材と検知信号導出部との相対移動
における初期位置が比較的正確に検出可能となる効果を
奏する。

さらに第２の目的に対応して、前記第１および第２の検
知信号発生機能部をシリンダにおけるピストンロッドに
形成すると共に、第１および第２の検知信号導出部を同
様に構成し、これにより、電源再投入時に右けるピスト
ンロッドの初期位置が比較的正確に検出可能となる効果
を奏する。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る初期位置検出装置の一実施態様の
構成を示す構成図、 第２図は第１図に示される例の動作説明に供される波形
図、 第３図および第４図は第１図に示される例の動作説明に
供される説明図、 第５図は第１図に示される例の動作説明に供されるフロ
ーチャート、 第６図は本発明に係るピストンの初期位置を検出する初
期位置検出装置の一実施態様の構成図である。 ｌＯ・・・変位検知信号導出部 １２・・・システムコントローラ　１６・・・ＭＲ素子
１８・・・検知信号発生用部材　　２０・・・磁気スケ
ール２２・・・差動トランス　　　　　３２・・・Ａ／
Ｄ変換器３４・・・インタフェース　　　　３６・・・
位相分割回路３８・・・インタフェース　　　　４０・
・・カウンタ４２・・・ＣＰ　Ｕ　　　　　　　　　４
４・・・出力端子４６・・・高周波信号発生手段　　６
０・・・シリンダ６６・・・シリンダチューブ　　　６
８・・・ピストン７０・・・ピストンロッド　　　　７
２・・・磁気スケールＳ、。・・・余弦波および正弦波
信号 Ｓ１１・・・セグメント情報の信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１および第２の検知信号発生機能部を備えた検
   知信号発生用部材と、夫々対向して相対移動する第１お
   よび第２の検知信号導出部とからなる変位検知信号導出
   部とを含む初期位置検出装置において、第１の検知信号
   発生機能部との相対移動において所定区間に分割したセ
   グメント毎に増分するセグメント情報信号を導出する第
   １の検知信号導出部と、第２の検知信号発生機能部との
   相対移動において前記１セグメント内での絶対値を示す
   正弦波および余弦波信号が連続して導出されると共に前
   記セグメント内におけるオフセット情報信号を導出する
   第２の検知信号導出部と、セグメント情報信号およびオ
   フセット情報信号が供給されてデジタル信号を導出する
   Ａ／Ｄ変換器と、前記オフセット情報信号が供給されて
   所定の位相分割に基づくパルス信号を導出する位相分割
   回路と、前記デジタル信号に基づいてセグメントの位置
   を判定した判定信号を導出するセグメント位置判定手段
   と、前記パルス信号および判定信号が供給されて前記検
   知信号発生用部材と変位検知信号導出部との間における
   初期位置を示す信号を導出する初期位置判定手段とを具
   備して構成されることを特徴とする初期位置検出装置。
2. （２）第１および第２の検知信号発生機能部を備えたピ
   ストンロッドと、夫々対向して配設される第１および第
   ２の検知信号導出部とからなる変位検知信号導出部とを
   備えた初期位置検出装置において、第１の検知信号発生
   機能部の移動において所定区間に分割したセグメント毎
   に増分するセグメント情報信号を導出する第１の検知信
   号導出部と、第２の検知信号発生機能部との相対移動に
   おいて１セグメント内における絶対値を示す正弦波およ
   び余弦波信号が連続して導出されると共に前記セグメン
   ト内におけるオフセット情報信号を導出する第２の検知
   信号導出部と、前記セグメント情報信号およびオフセッ
   ト情報信号が供給されてデジタル信号を導出するＡ／Ｄ
   変換器と、オフセット情報信号が供給されて所定の位相
   分割に基づくパルス信号を導出する位相分割回路と、前
   記デジタル信号に基づいてセグメントの位置を判定した
   判定信号を導出するセグメント位置判定手段と、前記パ
   ルス信号および判定信号が供給されて前記ピストンロッ
   ドの変位検知信号導出部との間における初期位置を示す
   信号を導出する初期位置判定手段とを具備して構成され
   ることを特徴とする初期位置検出装置。