JPH0611305A - 等化手段を有する直線方向の位置センサ - Google Patents

等化手段を有する直線方向の位置センサ

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JPH0611305A
JPH0611305A JP5041106A JP4110693A JPH0611305A JP H0611305 A JPH0611305 A JP H0611305A JP 5041106 A JP5041106 A JP 5041106A JP 4110693 A JP4110693 A JP 4110693A JP H0611305 A JPH0611305 A JP H0611305A
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signal
hydraulic cylinder
resistor
piston
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Denny E Morgan
イー モーガン デニー
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Caterpillar Inc
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    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2869—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using electromagnetic radiation, e.g. radar or microwaves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08—Safety, indicating, or supervising devices
    • F02B77/087—Safety, indicating, or supervising devices determining top dead centre or ignition-timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/42—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/78—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2049/7879—Stretching, e.g. stretch rod
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧シリンダのハウジング内で移動するピス
トンとピストン・ロッドの直線方向の位置を正確に測定
する装置を提供する。 【構成】 上記の装置は、電磁波信号を発生して送信す
る送信部（１１４）、上記の電磁波信号を受信して勾配
の高度差の状態を検出し、これに応答して周波数信号を
発生する受信部（１１６）、及び上記の周波数信号を受
信してピストン（１０４）とピストン・ロッド（１０
６）の直線方向の位置を求める制御手段（１１８）によ
って構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的にハウジング内に
於けるピストンとピストン・ロッドの位置を求める装置
に関し、更に詳しくは、高周波（ＲＦ）信号を使用して
ピストンの位置を求める装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】油圧シリンダの分野では、シリンダの部
品の変位を電気的に検出し、これを表示または使用して
制御機能を果たす種々のシステムが提案されている。従
来の変換器は、一部にはこれらの装置を取り付けること
の困難性及びこれらの装置がおかれている厳しい環境条
件のため、重大な欠陥を有している。重工業分野で油圧
システムに使用する変換器は、厳しい作業環境から特に
損傷を受ける。油圧シリンダは比較的保護されていない
領域に位置し、例えば、高いＧ力、広範な温度変化、ほ
こり、水分、破片等にさらされ、その結果、電気的な故
障と機械的な故障の両方がが生じる。
【０００３】重工業に特に適したセンサを提供する１つ
の試みでは、高周波（ＲＦ）を使用する。このようなシ
ステムの１つは、１９８８年４月１２日にバイタール
（Ｂｉｔａｒ）他に付与された米国特許番号第４，７３
７，７０５号に開示されている。バイタールは、傾斜し
たＲＦ信号を油圧シリンダによって形成された同軸の共
振キャビティに送信する。このシリンダの共振周波数が
送信されると、受信アンテナの検出した信号がピークに
達する。この共振周波数は、シリンダの伸長と１対１の
関係を有している。従って、シリンダの共振周波数を求
めることにより、このシリンダの直線方向の伸長を求め
ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】受信した信号のピーク
は、しきい値と比較することによって検出する。この共
振周波数は、送信信号の測定した周波数を修正し、しき
い値のピークと実際のピークの間の差を調整することに
よって求める。このような調整によって、位置の決定に
エラーが付加されるが、その理由は、送信信号と実際の
共振周波数の間の差は、共振周波数、しきい値の精度、
及びシリンダの寸法と形状によって変化するからであ
る。
【０００５】送信信号の周波数は、この送信信号の多数
の周期の期間を求めることによって測定される。しきい
値に達すると、バイタールは周波数を一定に保持する。
これによってまたエラーが付加されるが、その理由は、
シリンダの伸長が変化する可能性があり、これによって
またキャビティの共振周波数が変化するからである。更
に、システム内のノイズと送信機の周波数のドリフトに
よってエラーが発生する。
【０００６】更に、エラーはしきい値によって発生す
る。受信した波形は、共振周波数によって大きさと形状
が変化する。もし一定のしきい値を使用すれば、送信信
号（ピークの検出される）と実際の共振周波数の間のエ
ラーは、共振周波数が異なると変化する、即ち、シリン
ダの伸長が異なると変化する。このようにエラーが変化
することによって、センサの精度、信頼性及び再現性に
負の影響が与えられる。
【０００７】本発明は上述した１つの問題または１つ以
上の問題を解消するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの局面で
は、ピストンとピストン・ロッドの直線方向の位置を検
出する装置が提供される。このピストンとピストン・ロ
ッドは油圧シリンダのハウジング内を移動することがで
きる。この装置は、油圧シリンダに電磁信号を供給して
この油圧シリンダ内の電磁波信号を検出し、受信した電
磁信号を均等化し、均等化した電磁波信号を所定の定数
と比較する。この装置は、シリンダの直線方向の伸長を
周波数信号の関数として求める。
【０００９】
【実施例】本発明の図１を参照して、装置１０２は、従
来の油圧シリンダ１０８のピストン１０４とピストン・
ロッド１０６の位置を求める。この装置１０２は、ピス
トン１０４とピストン・ロッド１０６速度と加速度を求
めるためにまた使用するこもできる。油圧シリンダの直
線方向の伸長は、種々の装置と方法を使用してＲＦ信号
を使って求めることができる。
【００１０】ピストン・ロッド１０６は全長ＬＴを有
し、油圧シリンダ１０８のハウジング１１０内で移動す
ることができる。ピストン・ロッド１０６とハウジング
１１０は、同軸の可変キャビティ１１２を形成する。キ
ャビティ１１２の長さＬC は、全長ＬT からピストン・
ロッド１０６の伸長部分の長さＬE を差引き、これから
ハウジング１１０の端部壁の厚さを差し引いた長さに等
しい。従って、キャビティＬC の長さを求めることによ
り、伸長したた長さＬE を直接求めることができ、これ
をピストン・ロッド１０６の伸長の指標として使用する
ことができる。装置１０２はハウジング１１０に対する
ピストン１０４とピストン・ロッド１０６の位置を検出
し、この検出した位置を直接表示するかまたは、例え
ば、建設車両の作業用ワークの位置を制御するシステム
に使用する。
【００１１】手段１１４、即ち送信部は電磁信号を発生
し、この電磁信号を同軸の共振キャビティ１１２に送信
する。この電磁信号は、例えば、５０ＭＨｚないし１．
６ＧＨｚのような所定の最小値と所定の最大値の間で変
化する周波数を有している。この送信部１１４は結合要
素１２２を有している。この結合要素１１２は、アンテ
ナ、電界プローブまたは磁界プローブまたはピストン・
ロッド１０６に対する直接接続部を有することができ
る。好ましくは、この結合要素１２２はループ・アンテ
ナである。ループ・アンテナ１２２は、シリンダ・ヘッ
ドまたはシリンダ壁からキャビティ１１２に入ることが
できる。１つの実施例では、このループ・アンテナ１２
２はキャビティ１１２に入り、ハウジング１１０または
シリンダ・ヘッドの側壁の内面に電気的に接続される。
他の実施例では、ループ・アンテナ１２２はキャビティ
１１２入り、ピストン・ロッド１０６に電気的に接続さ
れる。
【００１２】手段１１６、即ち受信部は、同軸キャビテ
ィ１１２内からの電磁波信号を検出する。この手段１１
６は、電磁波信号の（受信した信号としきい値の間の）
勾配の高度差の状態を検出し、この勾配の状態に対応す
る電磁信号の周波数に応答して周波数信号を発生する。
勾配の高度差の状態は、周波数曲線に対して検出された
電圧としきい電圧の間の高度差として定義される。
【００１３】１つの実施例では、手段１１６は正の勾配
の高度差の状態を検出し、これに応答して第１周波数信
号を発生し、引き続いて負の勾配の高度差の状態を検出
し、これに応答して第２周波数信号を発生する。正の勾
配の高度差の状態は共振周波数の低い側で発生する。正
の勾配の高度差の状態は共振周波数の低い側で発生し、
負の勾配の高度差の状態は共振周波数の高い側で発生す
る。
【００１４】他の実施例では、手段１１６は電磁波信号
の勾配の高度差の状態を検出し、この勾配の高度差の状
態の周波数を追跡し、これに応答して第１周波数信号を
発生する。受信部１１６は、受信結合要素１２０を有し
ている。好ましくは、この受信結合要素１２０は、上述
したように、ループ・アンテナである。制御手段１１８
は、周波数信号を受信し、これに応答してピストンとピ
ストン・ロッド１０４、１０６の位置を求める。更に、
この位置決定手段１１８は、ピストンとピストン・ロッ
ド１０４、１０６の速度と加速度を求める手段を有して
いる。
【００１５】同軸の共振キャビティ１１２は、短絡した
端部を有する同軸の送信線と同じ応答を有している。油
圧シリンダ１０８は導電性のリング（図示せず）有し、
これによってハウジング１１０とピストン・ロッド１０
６の間に電気的な接続を行う。高周波（ＲＦ）信号によ
って励起されると、キャビティ１１２は共振周波数の近
傍以外で高い挿入損失を有している。更に詳しくは、も
しキャビティ１１２の長さＬC が同軸のキャビティ１１
２内に送信された信号の波長の１／２の整数倍であれ
ば、若干の高周波エネルギーがＴＥＭフィルードを励起
しているキャビティ１１２内に接続されるが、これは同
軸のキャビティ１１２に沿って伝播している２つの波の
重畳として最もよく説明することができる。キャビティ
１１２内にこのような時間によって変化する電磁界が存
在することにより、受信用の結合要素１２０は同じ周波
数の信号を検出する。各整数倍は調波周波数即ち共振周
波数として知られている。
【００１６】理想的な同軸キャビティの共振周波数は下
記の等式によって与えられる。
【００１７】
【式１】ｆres ＝ｎ／２（ｃ／√Ｅr ＊１／ＬC ） （ｎ＝１，２，３・・・） ここで、ｃ＝３×１０10ｃｍ／ｓ、ｆres は励起周波
数、Ｅr はキャビティ内の流体の相対誘電率である。第
１高調波周波数はｎ＝１に対応し、第２高調波周波数は
ｎ＝２に対応する等々である。
【００１８】同軸キャビティ１１２の共振周波数は、こ
のキャビティ１１２の形状の差と実際の結合構造の影響
によって理想的な等式の共振周波数とは異なる。しか
し、キャビティ１１２の実際の共振周波数とシリンダの
長さＬC の間には１対１の関係が存在し、その結果、理
想的なキャビティからの差は各々の油圧シリンダのファ
ミリの種類を校正することによって補償することができ
る。
【００１９】１つの実施例では、位置決定手段１１８
は、同軸の共振キャビティ１１２の共振周波数を求める
ことによってピストンとピストン・ロッド１０４、１０
６の位置を求める。同軸の共振キャビティ１１２の共振
周波数は、周波数信号の関数である。好適な実施例で
は、本発明は期間を測定することによって周波数を測定
する。
【００２０】例えば、１つの実施例では、受信部１１６
は、正の勾配の高低差の周波数を追跡する。この周波数
を次に調整してしきい値と実際の共振の間の差を補償す
る。この調整した値を次に同軸のキャビティ１１２の共
振周波数として使用する。他の実施例では、共振周波数
の期間は、第１及び第２周波数信号（それぞれ正と負の
勾配の高度差の状態に対応する）の関数として求められ
る。一般的に、
【００２１】
【式２】Ｐres ＝ｆ（Ｐ1 ，Ｐ1 ） ここで、Ｐ1 とＰ2 は、第１及び第２周波数信号ｆ1 と
ｆ2 に対応する測定期間である。１つの実施例では、共
振周波数の期間は下記の等式で与えられる。
【００２２】
【式３】Ｐres ＝（Ｐ1 ＋Ｐ2 ）／２ 他の実施例では、共振周波数の期間は下記の等式で与え
られる。
【００２３】
【式４】Ｐres ＝（Ｐ1 ＋Ｐ2 ）／２ ＋１／２［Ｐu −√（Ｐu 2 （Ｐ1 −Ｐ2 ）2 ）］ ここで、Ｐu はシリンダの寸法と位置に基づいて決まる
パラメータである。図２は、好適な実施例による送信部
１１４と受信部１１６のブロック図を示す。送信部は、
第１及び第２電圧制御発信器（ＶＣＯ）２０２、２０４
を有する。平行ミキサ２０６は第１及び第２ＶＣＯ２０
２、２０４の出力を結合する。低域フイルタ２０８はミ
キサ２０６の出力を送信結合要素１２２に接続する。低
域フイルタ２０８の出力を増幅するため、高周波増幅器
（図示せず）が必要になる場合もある。
【００２４】受信部１１６は、受信結合要素１２０から
の信号を増幅する高周波増幅手段２１２を有している。
この高周波増幅手段は上記の受信した電磁信号を均等化
する手段を有している。この均等化手段は、油圧シリン
ダ１０８の挿入損失を補償する。これによって、受信し
た信号を一定のしきい値と比較することができる。好適
な実施例では、高周波増幅手段２１２の均等化手段のイ
ンピーダンスは最小値と最大値によって決まる周波数に
渡る油圧シリンダ１００のインピーダンスの逆数に等し
い。上記の電磁信号の周波数が最小値に接近するに従っ
て、均等化手段の利得は所定の最大値に接近する。上記
の電磁信号の周波数が最大値に接近するに従って、この
均等化手段の利得は所定の最小値に接近する。
【００２５】プレセレクタ２１０は、低域フイルタ２０
８の出力の周波数を測定する。好適な実施例では、この
プレセレクタ２１０は、低域フイルタ２０８の出力の周
波数を２５６に分割し、これに応答して周波数信号を発
生する。手段２１４は高周波増幅器／均等化装置２１２
の出力を受信し、これに応答して電磁波信号の振幅を示
す検出された信号を発生する。
【００２６】増幅手段２１６は、所定のしきい値ＶTHと
比較された検出手段２１４の出力を増幅する。反転／非
反転増幅手段２１８は、高周波増幅器／均等化装置２１
２の出力を増幅し、反転出力と非反転出力を供給する。
積分手段２２０は、反転／非反転増幅器２１８の出力を
積分する。
【００２７】手段２２２は制御手段１１８から制御信号
を受信し、これらの信号の条件を設定する、即ち、濾波
とノイズの削減を行う。切り替え手段２２４は、増幅器
２１８の反転出力と非反転出力の切り替えを行う。周波
数のロックが発生すると、ロック検出手段２２６は制御
手段１１８に信号を送る。
【００２８】制御手段１１８は、センサ制御装置２２８
とカウント手段２３０を有する。好適な実施例では、セ
ンサ制御装置２２８はマイクロプロセッサによって構成
される。１つの適当なマイクロプロセッサはイリノイ州
ロスリのモトローラ社から部品番号ＭＣ６８ＨＣ１１と
して入手することができる。好適な実施例では、このマ
イクロプロセッサはカウント手段２３０から情報を取得
し、ピストンとピストン・ロッド１０４、１０６の位
置、速度及び加速度を求め、データを外部のユーザに対
して供給するために使用する。
【００２９】例えば、建設車両用の自動制御位置システ
ムでは、ピストンとピストン・ロッド１０４、１０６の
位置及び／または速度及び／または加速度を使用し、こ
の車両のリンク機構の位置／移動を制御する。一般的
に、別個の制御システムを使用する。好適な実施例で
は、カウント手段はプレスケーラ２１０の出力パルスを
カウントする。好適な実施例では、カウント手段２３０
はラッチ即ちフリップフロップ２３２、第１カウタ２３
４、第２カウンタ２３６、およびＡＮＤ論理ゲート２３
８を図示のように有する。
【００３０】図３は、受信部１１６の概略電気図を示
す。第１抵抗３０１によって、受信結合要素１２８は第
１コンデンサ３０４に接続される。第２及び第３抵抗３
０２、３０３によって、第１抵抗３０１の両端部は電気
的アースに接続される。第１コンデンサ３０１は、第１
増幅器３０６の入力に接続される。第２コンデンサ３０
７によって、第１増幅器３０６出力は電気的アースに出
力される。第４抵抗３０８によって、第１増幅器３０６
出力は＋２４Ｖに接続される。
【００３１】高周波増幅手段２１２の均等化手段は、均
等化回路３１０を有している。好適な実施例の場合、こ
の均等化回路３１０は、第１ＮＰＮトランジスタ３１１
を有している。直列に接続された第５抵抗３１２と第３
コンデンサ３１３によって、第１ＮＰＮトランジスタ３
１１のコレクタはベースに接続される。第６抵抗３１４
によって、コレクタは＋２４Ｖに接続される。直列に接
続された第７及び第８トランジスタ３１５、３１６によ
って、第１ＮＰＮトランジスタ３１１のエミッタは電気
的アースに接続される。図示のように、第１インダクタ
３１７と第４コンデンサ３１８は、それぞれ第７及び第
８抵抗３１５、３１６と並列に接続される。第５コンデ
ンサ３１９によって、均等化回路３１０は検出手段２１
４の残りの部分と接続される。第５抵抗３１２と第３コ
ンデンサ３１３は、第１電圧利得要素Ｘc を構成し、第
７抵抗３１５と第１インダクタ３１７は、第２電圧利得
要素Ｘe を構成する。均等化手段２１２の全体の電圧利
得は約Ｘc ／Ｘe である。
【００３２】検出手段２１４は、第１コンデンサ３１９
と電気的アースの間に接続された第１ショットキ・バリ
ア・ダイオード３２０を有する。第２ショットキ・バリ
ア・ダイオード３２１は、第１ショットキ・バリア・ダ
イオード３２０のアノードに接続される。第２ショット
キ・バリア・ダイオード３２１のアノードは、第９抵抗
３２２を介して第１比較手段２１６に接続される。第６
コンデンサ３２４によって、第２ショットキ・バリア・
ダイオード３２１と第９抵抗３２２の接続部は電気的ア
ースに接続される。
【００３３】第１比較手段２１６は、第１演算増幅器３
２６を有している。第１０トランジスタ３２８によっ
て、第１演算増幅器３２６の出力は第１演算増幅器３２
６の負の入力端子に接続される。第１１トランジスタ３
３０によって、この負の入力端子は＋２Ｖに接続され
る。反転／非反転増幅手段２１８は、第２演算増幅器３
３２を有する。第１２抵抗３３４によって、第２演算増
幅器３３２の出力は演算増幅器３３２の負の入力端子に
接続される。第１３抵抗３３６によって、第１演算増幅
器３２６の出力は第２演算増幅器３３２の負の入力端子
に接続される。第２演算増幅器３３２の正の入力端子
は、０．６Ｖに接続される。第１４抵抗３３８によっ
て、第１演算増幅器３２６の出力は積分手段２２２に接
続される。第１ツェナー・ダイオード３４０によって、
第１演算増幅器３２６の出力は電気的アースに接続され
る。
【００３４】第２演算増幅器３３２の出力は、第１スイ
ッチ３４４の出力端子に接続される。第１スイッチ３４
４の制御端子は、第７コンデンサ３４６によって積分手
段２２０に接続される。第１スイッチ３４４の入力端子
は、第１５抵抗３４８によって積分手段２２０に接続さ
れる。積分手段２２０は、第３演算増幅器３５０を有す
る。第８コンデンサ３５２によって、第３演算増幅器３
５０の出力は演算増幅器３５０の負の入力端子に接続さ
れる。第３演算増幅器３５０の正の入力端子は０．６Ｖ
に接続される。
【００３５】ロック検出手段２２６は、ウインド比較器
３５５を有する。好適な実施例では、このウインド比較
器３５５は、第１及び第２比較器３５６、３５７を有す
る。第１比較器３５６の負の入力端子は０．４Ｖに接続
される。第２比較器３５７の正の入力端子は、０．８Ｖ
に接続される。第１比較器３５６の正の入力端子と第２
比較器３５７の負の入力端子は、第１演算増幅器３２６
の出力に接続される。
【００３６】切り替え手段２２４は、第２及び第３スイ
ッチ３６０、３６２を有する。第２及び第３スイッチ３
６０、３６２の制御端子は、ノイズ削減手段２２２に接
続される。第２スイッチ３６０の入力端子は、電気的ア
ースに接続される。第２スイッチ３６０の出力端子は、
第３演算増幅器３５０の負の入力端子に接続される。第
３スイッチ３６２の入力端子は、第１６抵抗３６６を介
して第４演算増幅器３６４の負の入力端子に接続され
る。第３スイッチ３６２の出力端子は、第１演算増幅器
の出力に接続される。第４演算増幅器３６４の正の入力
端子は、１Ｖに接続される。第４演算増幅器３６４の出
力は、第９コンデンサ３６８によって負の入力端子に接
続される。第４演算増幅器３６４の出力は、第１７抵抗
３７０によって第１演算増幅器の正の入力端子にまた接
続される。
【００３７】ノイズ削減手段２２２は、第３及び第４比
較器３７２、３７４を有する。第３及び第４比較器３７
２、３７４の正の入力端子は、＋５Ｖに接続される。第
１８抵抗３７６によって、第３比較器３７２の負の入力
端子はリセット入力線に接続される。第９抵抗３７８に
よって、リセット入力線は＋２０Ｖに接続される。第１
０コンデンサ３８０によって、第３比較器３７２の負の
入力端子は電気的アースに接続される。第１２抵抗３８
２によって、第４比較器３７４の負の入力端子は勾配入
力線に接続される。第２１抵抗３８４によって、勾配入
力線は＋２０Ｖに接続される。第１１コンデンサ３８６
によって、第４比較器３７４の負の入力端子は電気的ア
ースに接続される。
【００３８】センサ制御装置２２８は、制御線Ｃ１とＣ
２を介して１０２の動作を制御する。図を参照して動作
上、高周波直線方向位置センサ１０２は、外部の制御装
置に対してフィードバックを行う目的のために、油圧シ
リンダ１０８の直線方向の伸長、速度及び加速度を求め
る。
【００３９】外部制御システムは、それぞれのセンサか
ら供給される複数のシリンダに関する情報を使用する。
各センサは、送信部、受信部及び制御手段を有する。し
かし、各センサの制御手段は、１個のマイクロプロセッ
サで実行されるマスタ制御手段の一部であってもよい。
マイクロプロセッサは、制御ループの期間中に各油圧シ
リンダの位置、速度及び加速度を１回求めるのが好まし
い。制御ループは、一般的にミリ秒（ｍｓ）、例えば、
２０ミリ秒で測定される．各センサは同時にスタートす
る。勾配の高度差の状態が検出されると、制御装置は適
当なカウンタを読み取る。各サイクルの後、制御装置
は、各シリンダの位置、速度及び加速度を計算し、デー
タをメモリに記憶する。
【００４０】受信部は、受信した信号を均等化する目的
のための均等化手段を有する。受信した信号を均等化す
ることによって、信号を調整し油圧シリンダの挿入損失
を補償する。均等化の効果は、センサの精度に悪影響を
及ぼすことなく、均等化された受信信号の一定の大きさ
を有するしきい値との比較を可能にすることである。本
発明の他の局面、目的及び利点は、図面、開示及び上記
の特許請求の範囲を検討することによって明かとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】送信部、受信部、及び制御手段を有する本発明
の１実施例による高周波（ＲＦ）直線方向位置センサの
ブロック図を示す。
【図２】図１の本発明の実施例によるＲＦ直線方向位置
センサのより詳細な機能ブロック図を示す。
【図３】図２の受信部の概略電気図である。
【符号の説明】
１０４ ピストン １０６ ピストン・ロッド １０８ 油圧シリンダ １１０ ハウジング １１２ キャビティ １１４ 送信部 １２２ 結合要素（ループ・アンテナ） １１６ 受信部 １１８ 制御手段 １２０ 受信結合要素

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 油圧シリンダのハウジング内で移動可能
    なピストンとピストン・ロッドの直線方向の位置を検出
    する装置に於いて、上記の装置は：電磁信号を発生し、
    上記の電磁信号を上記の油圧シリンダに送信する手段で
    あって、上記の電磁信号は所定の最小値と所定の最大値
    の間で変動する周波数を有する上記の手段；上記の油圧
    シリンダの共振周波数を求める手段であって、上記の共
    振周波数検出手段は、上記の油圧シリンダ内の電磁波信
    号を検出して上記の受信した電磁信号を均等化し、上記
    の均等化した電磁波信号を所定の定数と比較し、これに
    応答して周波数信号を発生する手段を有し、上記の均等
    化によって上記の油圧シリンダの損失が補償され、上記
    の周波数信号は上記の共振周波数を示す上記の検出手
    段；及び上記の周波数信号を受信し、これに応答して上
    記のピストンとピストン・ロッドの位置を求める手段；
    によって構成されることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 上記のピストン、ピストン・ロッド、及
    びハウジングは長さが可変で同軸のキャビティを形成
    し、上記の電磁信号は上記の同軸のキャビティに送信さ
    れる横方向の電磁波であることを特徴とする請求項１記
    載の装置。
  3. 【請求項３】 上記の位置決定手段は上記の同軸のキャ
    ビティの共振周波数を求める手段を有し、上記のピスト
    ンとピストン・ロッドの位置は上記の共振周波数の関数
    として求められることを特徴とする請求項１記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 上記の比較手段は、上記の電磁波信号の
    振幅を検出し、これに応答して検出した信号を発生する
    手段を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】 上記の均等化手段のインピーダンスは上
    記の最小値と上記の最大値によって決まる周波数の範囲
    に渡って上記の油圧シリンダのインピーダンスの逆数に
    実質的に等しいことを特徴とする請求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 上記の電磁信号の周波数が上記の最小値
    に接近するに従って、上記の均等化手段の利得は所定の
    最大値に接近することを特徴とする請求項１記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 上記の電磁信号の周波数が上記の最大値
    に接近するに従って、上記の均等化手段の利得は所定の
    最小値に接近することを特徴とする請求項１記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 上記の均等化手段は第１電圧利得要素Ｘ
    c と第２インピーダンス電圧利得Ｘe を有し、上記の均
    等化手段の全体の電圧利得は約Ｘc ／Ｘe であることを
    特徴とする請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】 上記の第１電圧利得要素は、直列に接続
    された第１抵抗とコンデンサを有することを特徴とする
    請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 上記の第２電圧利得要素は、並列に接
    続された第２抵抗と第１インダクタを有することを特徴
    とする請求項８記載の装置。
  11. 【請求項１１】 上記の第１電圧利得要素は、直列に接
    続された第１抵抗とコンデンサを有し、上記の第２電圧
    利得要素は、並列に接続された第２抵抗と第１インダク
    タを有することを特徴とする請求項８記載の装置。
  12. 【請求項１２】 上記の均等化手段は：トランジスタ；
    上記のトランジスタのコレクタに接続された第１抵抗；
    上記の第１抵抗と上記のトランジスタのベースの間に接
    続されたコンデンサであって、上記の第１抵抗と上記の
    コンデンサは直列に接続されている上記のコンデンサ；
    上記のトランジスタのエミッタとアースの間に接続され
    た第２抵抗；及び上記の第２抵抗と並列に接続されたイ
    ンダクタ；によって構成されることを特徴とする請求項
    １記載の装置。
  13. 【請求項１３】 油圧シリンダのハウジング内で移動可
    能なピストンとピストン・ロッドの直線方向の位置を検
    出する装置に於いて、上記の装置は：電磁信号を発生
    し、上記の電磁信号を上記の油圧シリンダに送信する手
    段であって、上記の電磁信号は所定の最小値と所定の最
    大値の間で変動する周波数を有する上記の手段；上記の
    油圧シリンダの共振周波数を求める手段であって、上記
    の共振周波数検出手段は、上記の油圧シリンダ内の電磁
    波信号を検出し、上記の受信した電磁信号を均等化し、
    上記の均等化した電磁波信号を所定の定数と比較し、こ
    れに応答して周波数信号を発生する手段を有し、上記の
    均等化によって上記の油圧シリンダの損失が補償される
    上記の手段；及び上記の周波数信号を受信し、これに応
    答して上記のピストンとピストン・ロッドの位置を求め
    る手段；によって構成され、上記の均等化手段は：トラ
    ンジスタ；上記のトランジスタのコレクタとベースの間
    に接続された第１電圧利得要素Ｘc ；及び上記のトラン
    ジスタのエミッタに接続された第２電圧利得要素Ｘe ；
    を有し、上記の均等化手段の全体の電圧利得は約Ｘc ／
    Ｘe である；ことを特徴とする装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012168813A (ja) * 2011-02-15 2012-09-06 Hiromitsu Ando 計測装置及び計測システム
JP2014534415A (ja) * 2011-09-22 2014-12-18 ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー 棒位置検出装置及び方法

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5438274A (en) * 1991-12-23 1995-08-01 Caterpillar Linear position sensor using a coaxial resonant cavity
US5560278A (en) * 1994-10-11 1996-10-01 Caterpillar Inc. Hydraulic cylinder with an electrical contacting and sealing ring
US5540137A (en) * 1994-10-11 1996-07-30 Caterpillar Inc. Electrical contacting in electromagnetic wave piston position sensing in a hydraulic cylinder
US5617034A (en) * 1995-05-09 1997-04-01 Caterpillar Inc. Signal improvement in the sensing of hydraulic cylinder piston position using electromagnetic waves
US5608332A (en) * 1995-05-09 1997-03-04 Caterpillar Inc. Dynamic gain adjustment in electromagnetic wave hydraulic cylinder piston position sensing
US5710514A (en) * 1995-05-09 1998-01-20 Caterpillar, Inc. Hydraulic cylinder piston position sensing with compensation for piston velocity
US5901633A (en) * 1996-11-27 1999-05-11 Case Corporation Method and apparatus for sensing piston position using a dipstick assembly
US6142059A (en) * 1996-11-27 2000-11-07 Case Corporation Method and apparatus for sensing the orientation of a mechanical actuator
US5977778A (en) * 1996-11-27 1999-11-02 Case Corporation Method and apparatus for sensing piston position
US5994906A (en) * 1996-12-19 1999-11-30 Caterpillar Inc. Fluid measurement of dielectric property change in hydraulic fluid
US5856745A (en) * 1996-12-19 1999-01-05 Caterpillar Inc. Hydraulic cylinder end member arrangement for a piston position sensing system
US5780743A (en) * 1997-02-13 1998-07-14 Caterpillar Inc. Resonance identification in hydraulic cylinder piston position sensing
US6005395A (en) * 1997-11-12 1999-12-21 Case Corporation Method and apparatus for sensing piston position
AT405384B (de) * 1997-11-12 1999-07-26 Hoerbiger Gmbh Anordnung und verfahren zur hydraulischen betätigung beweglicher teile
US6119579A (en) * 1998-03-20 2000-09-19 Caterpillar Inc. Apparatus and method for detecting piston location within a fluid cylinder of a work machine
US6234758B1 (en) * 1999-12-01 2001-05-22 Caterpillar Inc. Hydraulic noise reduction assembly with variable side branch
AU2001241641A1 (en) * 2000-03-08 2001-09-17 Rosemount, Inc. Piston position measuring device
US20010037724A1 (en) 2000-03-08 2001-11-08 Schumacher Mark S. System for controlling hydraulic actuator
EP1269027B1 (en) 2000-03-08 2005-07-27 Rosemount Inc. Bi-directional differential pressure flow sensor
US20010037689A1 (en) * 2000-03-08 2001-11-08 Krouth Terrance F. Hydraulic actuator piston measurement apparatus and method
US7180053B2 (en) * 2000-10-17 2007-02-20 Motion Controls, Llc Apparatus, a system and method for determining a position within a cylinder
US6952009B1 (en) 2000-10-17 2005-10-04 Motion Controls, L.L.C. Apparatus, a system and a method for monitoring a position of a shaft element in a cylinder and an apparatus, a system and a method for cleaning of the shaft element
US7294823B2 (en) * 2000-10-17 2007-11-13 Phaedrus, Llc System and method for detecting a position of a movable element
US7330271B2 (en) * 2000-11-28 2008-02-12 Rosemount, Inc. Electromagnetic resonant sensor with dielectric body and variable gap cavity
US6588313B2 (en) 2001-05-16 2003-07-08 Rosemont Inc. Hydraulic piston position sensor
US7487837B2 (en) * 2004-11-23 2009-02-10 Weatherford/Lamb, Inc. Riser rotating control device
US7836946B2 (en) * 2002-10-31 2010-11-23 Weatherford/Lamb, Inc. Rotating control head radial seal protection and leak detection systems
US6722260B1 (en) 2002-12-11 2004-04-20 Rosemount Inc. Hydraulic piston position sensor
US6722261B1 (en) 2002-12-11 2004-04-20 Rosemount Inc. Hydraulic piston position sensor signal processing
US7186094B2 (en) * 2003-03-26 2007-03-06 Gas Machinery Research Council Method and apparatus for measuring work performed by a compressor
US7926593B2 (en) 2004-11-23 2011-04-19 Weatherford/Lamb, Inc. Rotating control device docking station
US8826988B2 (en) 2004-11-23 2014-09-09 Weatherford/Lamb, Inc. Latch position indicator system and method
DE102005034846A1 (de) * 2005-07-26 2007-02-01 Sig Technology Ag Verfahren und Vorrichtung zur Positionierung eines Bauelementes
US7388188B2 (en) * 2005-09-29 2008-06-17 Motion Controls, Llc Apparatus, system and method for detecting a position of a movable element in a compartment
US7476842B2 (en) * 2005-10-03 2009-01-13 Phaedrus, Llc System and method for emitting and/or detecting light within a compartment
US7456385B2 (en) * 2005-10-03 2008-11-25 Phaedrus, Llc System and method for detecting an end of and/or a beginning of a stroke
US7518100B2 (en) 2005-10-03 2009-04-14 Phaedrus, Llc System and method for detecting a position of a movable element
US7348542B2 (en) * 2005-10-03 2008-03-25 Phaedrus, Llc System and method for detecting an intensity of light
US20070087120A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-19 Connors Donald F Jr Fluid diffusion layers
US7468522B2 (en) * 2006-04-25 2008-12-23 Phaedrus, Llc Collar, system and method for detecting a mark on a rod
US7703279B2 (en) * 2006-06-19 2010-04-27 Phaedrus, Llc Programmable cylinder, system and method for changing velocity of a machine element within a cylinder
US7291830B1 (en) 2006-06-19 2007-11-06 Phaedrus, Llc Light pipe, system and method for measuring light attenuation
US7997345B2 (en) * 2007-10-19 2011-08-16 Weatherford/Lamb, Inc. Universal marine diverter converter
US8286734B2 (en) * 2007-10-23 2012-10-16 Weatherford/Lamb, Inc. Low profile rotating control device
US8844652B2 (en) 2007-10-23 2014-09-30 Weatherford/Lamb, Inc. Interlocking low profile rotating control device
US9359853B2 (en) 2009-01-15 2016-06-07 Weatherford Technology Holdings, Llc Acoustically controlled subsea latching and sealing system and method for an oilfield device
US8322432B2 (en) * 2009-01-15 2012-12-04 Weatherford/Lamb, Inc. Subsea internal riser rotating control device system and method
US8347983B2 (en) 2009-07-31 2013-01-08 Weatherford/Lamb, Inc. Drilling with a high pressure rotating control device
US8347982B2 (en) 2010-04-16 2013-01-08 Weatherford/Lamb, Inc. System and method for managing heave pressure from a floating rig
US9175542B2 (en) 2010-06-28 2015-11-03 Weatherford/Lamb, Inc. Lubricating seal for use with a tubular
DE102011089760A1 (de) * 2011-12-23 2013-06-27 Robert Bosch Gmbh Hydrospeichereinrichtung
US8967035B2 (en) * 2012-05-24 2015-03-03 Caterpillar Inc. Sensor coupler for piston-cylinder assembly
US8892270B2 (en) 2012-11-05 2014-11-18 Phaedrus, Llc System and method for obtaining, transmitting and/or providing freight transportation information
DE102013018808A1 (de) 2013-11-11 2015-05-13 Astyx Gmbh Abstandsmessvorrichtung zur Ermittlung eines Abstandes sowie Verfahren zur Ermittlung des Abstands
CN108548472B (zh) * 2018-05-29 2020-04-07 赣州德业电子科技有限公司 一种六等分窗孔球笼保持架的自动测量装置
CN111486995B (zh) * 2020-04-08 2021-02-12 清华大学 一种微小力实时监测的方法及装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2520604A (en) * 1947-04-30 1950-08-29 Rca Corp Microwave mode changer and integrator
US3589177A (en) * 1968-10-02 1971-06-29 Merlo Angelo L Combustion microwave diagnostic system
US3726191A (en) * 1971-02-08 1973-04-10 Bunker Ramo Electrically controlled hydraulic system and transducer therefor
US4365503A (en) * 1980-03-28 1982-12-28 Rockwell International Apparatus for calibrating meter prover encoder
US4588953A (en) * 1983-08-11 1986-05-13 General Motors Corporation Microwave piston position location
US4901628A (en) * 1983-08-11 1990-02-20 General Motors Corporation Hydraulic actuator having a microwave antenna
US4689553A (en) * 1985-04-12 1987-08-25 Jodon Engineering Associates, Inc. Method and system for monitoring position of a fluid actuator employing microwave resonant cavity principles
US4737705A (en) * 1986-11-05 1988-04-12 Caterpillar Inc. Linear position sensor using a coaxial resonant cavity
US4757745A (en) * 1987-02-26 1988-07-19 Vickers, Incorporated Microwave antenna and dielectric property change frequency compensation system in electrohydraulic servo with piston position control
US4987823A (en) * 1989-07-10 1991-01-29 Vickers, Incorporated Location of piston position using radio frequency waves

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012168813A (ja) * 2011-02-15 2012-09-06 Hiromitsu Ando 計測装置及び計測システム
JP2014534415A (ja) * 2011-09-22 2014-12-18 ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー 棒位置検出装置及び方法

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