JPH0942907A

JPH0942907A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH0942907A
Application number: JP19774295A
Authority: JP
Inventors: Sadaaki Hara; 定昭原
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】センサベアリングの交換間隔を最大にしなが
ら誤計測による停止を防ぐ。【解決手段】磁性スケール２のピッチに対応した信号
を出力する磁気センサ３と、磁気センサ３と磁性スケー
ル２との間に介装されて磁性スケール２と摺接する一
方、磁気センサ３と当接するセンサベアリング８と、磁
性スケール２のピッチ毎のセンサ出力のピーク値をそれ
ぞれ検出するピーク値演算手段１００と、磁気センサ３
の出力に基づいて位置データを演算する手段１０１と、
ピーク値と予め設定した許容値との偏差Ｙを演算する偏
差演算手段１１０と、許容値を超えない所定の範囲内
で、偏差Ｙの大きさに応じて予め区分けされた多数の余
裕度ＹＡを設定した余裕度格納手段１１１と、偏差Ｙに
基づいて余裕度格納手段１１０から余裕度ＹＡを読み出
す余裕度設定手段１２０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧シリンダのピ
ストンロッドなどアクチュエータのストローク位置を高
精度で検出する装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧シリンダのピストンロッドなどのス
トローク位置を幅広い範囲で、かつ高精度で検出するた
めに、ピストンロッド表面の軸方向に一定のピッチ間隔
で強磁性部と弱磁性部を配設した磁性スケールを構成
し、シリンダ側に取り付けた磁気センサの検出信号がピ
ストンロッドの変位によって正弦波形で変化することを
利用して、変位の増分値から分解能の高い位置検出を行
うものが知られており、本願出願人も特開平４−１３６
７１３号公報や特願平５−１１３１４４号公報などに高
精度の測定が行えるものを提案している。

【０００３】これらの装置は、図１４〜図１７に示すよ
うに、強磁性体で構成されたピストンロッド１の表面に
所定のピッチで弱磁性体の磁性スケール２を設け、ピス
トンロッド１の移動により磁性スケール２の１ピッチに
ついて一周期となる正弦波で変化する信号を出力する磁
気センサ３を流体圧シリンダ１０側に固設し、磁気セン
サ３の出力信号を入力してピストンロッド１のストロー
ク位置を演算するとともに、ホストシステム５へこの演
算結果を送出するマイクロコンピュータ装置４から構成
される。

【０００４】センサハウジング３０内に収装された磁気
センサ３は、バネ７に付勢され、センサベアリング８を
介してピストンロッド１の表面と摺接することで磁気セ
ンサ３が直接ピストンロッド１と接触するのを回避し、
磁気センサ３の検出面とピストンロッド１の表面との間
には所定の隙間δが形成され、ピストンロッド１の変位
に伴う磁界の変化を電気的にセンサアンプ６で処理した
後にマイクロコンピュータ装置４へ送出する。

【０００５】磁気センサ３は磁性スケール２のピッチＰ
に適合するように配設された２組の磁気抵抗素子Ｒａ
１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２からなるブリッジ回路で構
成され、図１８に示すように、互いに９０度の位相差を
持つ信号ｅＡ，ｅＢを出力する。

【０００６】出力信号ｅＡ，ｅＢの全振幅ＶＡ、ＶＢ及
び振央値ＶＡ０、ＶＢ０は磁気センサ３や磁性スケール
２の特性に応じて決定されるものであり、一般的にＶＡ
０≠ＶＢ０、ＶＡ≠ＶＢであるため、次段のマイクロコ
ンピュータ装置４における演算を容易にするために、図
１９、図２０のように、センサアンプ６によって出力信
号ｅＡ、ｅＢをアナログ処理した信号φＡ、φＢとして
いる。

【０００７】ここで、磁性スケール２の１ピッチ（０〜
２π）におけるセンサアンプ６の出力信号φＡ、φＢ
は、それぞれ φＡ＝φＡａｍｐ×sin θ／２＋Ｖｎｕｌ …（１） φＢ＝φＢａｍｐ×cos θ／２＋Ｖｎｕｌ …（２）となり、ゲインを適度に調整すればφＡ＝φＢとできる
ので、角度位置θは、 θ＝tan^-1 ｛（φＡ−Ｖｎｕｌ）／（φＢ−Ｖｎｕｌ）｝ …（３）として求めることができる。

【０００８】したがって、磁性スケール２の１ピッチｐ
内におけるピストンロッド１のストローク位置ΔＬ（精
位置）は、 ΔＬ＝（ｐ／２π）×θ …（４）として求めることができる。

【０００９】一方、磁性スケール２の１ピッチまたは１
／２ピッチづつの位置（粗位置）は、例えば、図２０に
示すように、センサアンプ６の出力信号φＡ、φＢの振
央値Ｖｎｕｌをしきい値として演算した９０°位相差の
矩形波信号φＡｃｍｐとφＢｃｍｐをカウントすること
で求めることができ、１ピッチ内の位置である精位置
と、１または１／２ピッチごとの位置である粗位置を合
算処理することにより高精度でピストンロッド１の位置
を検出することができるのである。

【００１０】ところで、磁気センサ３を磁性スケール２
に対して、隙間δを隔てて相対させるためのセンサベア
リング８は、磁性スケール２の表面と摺接するため、セ
ンサベアリング８には摺動抵抗の少ない樹脂などが用い
られるが、長期間の使用などで隙間δはセンサベアリン
グ８の摩耗に応じて経時的に減少する。

【００１１】一方、磁気センサ３の出力信号振幅ＶＡ、
ＶＢは、図２１に示すように隙間δに反比例する。した
がって、このような特性の磁気センサ３と組み合わせた
センサアンプ６の出力信号φＡ、φＢにも隙間δによる
影響が現れ、隙間δの減少に応じて出力信号φＡ、φＢ
の振幅φＡａｍｐ、φＢａｍｐも増大するのである。

【００１２】ここで、センサアンプ６の出力信号φＡ、
φＢはアナログ信号であるため、マイクロコンピュータ
装置４では、図１９に示すＡＤ変換器によってデジタル
信号に変換する必要があるが、センサベアリング８の摩
耗に応じて磁気センサ３と磁性スケール２の隙間δが、
図２３のように、δ０からδ３へ減少して、図２４のよ
うに振幅φＡａｍｐ、φＢａｍｐがＡＤ変換器で変換可
能な許容上限電圧ＡＤｍａｘを越えると、φＡ、φＢは
電圧飽和によって無視され、上記（１）〜（２）式の関
係が崩れて、（４）式で得られる精位置に大きな誤差を
含んでしまう。

【００１３】このような、センサベアリング８等の経時
的な劣化による計測精度の低下に対処するための技術と
して、図２５に示すように、センサアンプ６の出力信号
変動範囲（０Ｖ〜ＡＤｍａｘ）に対して上限および下限
の許容値Ｅｍａｘ、Ｅｍｉｎを設け、センサアンプ６の
出力信号φＡ、φＢがこれら許容上限値または下限値を
逸脱すると、マイクロコンピュータ装置４はホストシス
テム５へ「エラー信号」を出力して、精度の低下が発生
する以前にホストシステム５に経時劣化を認識させるも
のや、図２６に示すように、上記のような上限値及び下
限値Ｅｍａｘ、Ｅｍｉｎとの間の許容範囲の内側に上限
警戒値Ｗｍａｘ及び下限警戒値Ｗｍｉｎからなる警戒範
囲を設け、センサアンプ出力φＡ、φＢが許容範囲から
逸脱しない場合でも、警戒範囲を逸脱すればマイクロコ
ンピュータ装置４はホストシステム５へ「ワーニング信
号」を送出してエラー信号が発生する以前にセンサベア
リング８の交換を促すようにしたものがある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者では「エラー信号」が発生した時点ではシステム全体
を停止させて、センサベアリング８の交換を速やかに行
う必要があるが、このセンサベアリング８の交換には多
大な工数を必要とするため、予め保守計画を立てていな
い場合には、復旧までに多大な時間を要して流体圧シリ
ンダの稼働率を低下させてしまう。

【００１５】一方、後者では、「エラー信号」が発生す
る以前に「ワーニング信号」が発生するため、上記前者
に比してセンサベアリング８の交換計画を立て易いとい
う利点は持つが、ワーニング信号からエラー信号までの
時間は、流体圧シリンダの使用状況、すなわち、動作速
度、頻度、温度環境などに起因するセンサベアリング８
の摩耗の進行度合に応じて変化するため、標準的な値を
設定するのが難しく、ワーニング信号が発生した時点で
センサベアリング８の交換を行うと、保守の頻度が増大
して運用コストが増大すると共に、流体圧シリンダの稼
働率が低下する一方、「ワーニング信号」の発生を放置
すると、「エラー信号」が突然発生して流体圧シリンダ
の稼働中であってもセンサベアリング８の交換が必須と
なるという問題があって、いずれにしろ、適切なセンサ
ベアリング８の保守計画を立案できない。

【００１６】そこで本発明は、誤計測による停止を防ぎ
ながらも磁気センサを摺接支持するセンサベアリングの
保守計画を容易に立案可能な位置検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１におい
て、移動方向に所定のピッチで強磁性部と弱磁性部を配
設した磁性スケール２と、磁性スケール２のピッチに対
応した信号を出力する磁気センサ３と、前記磁気センサ
３と磁性スケール２との間に介装されて所定の間隙δを
形成すべく磁性スケール２と摺接する一方、磁気センサ
３と当接するセンサベアリング８と、前記磁性スケール
２のピッチ毎のセンサ出力φＡ、φＢのピーク値をそれ
ぞれ検出するピーク値演算手段１００と、前記磁気セン
サ３の出力に基づいて位置データを演算する位置データ
演算手段１０１とを備えた位置検出装置において、前記
ピーク値と予め設定した許容値との偏差Ｙを演算する偏
差演算手段１１０と、前記許容値を超えない所定の範囲
内で、前記偏差Ｙの大きさに応じて区分けされた多数の
余裕度ＹＡを予め設定した余裕度格納手段１１１と、前
記偏差演算手段１１１の偏差Ｙに基づいて前記余裕度格
納手段１１０から余裕度ＹＡを読み出す余裕度設定手段
１２０とを備える。

【００１８】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記余裕度設定手段１２０は、外部からの要求に
応じて余裕度ＹＡを演算する起動手段１２１と、この外
部からの要求に呼応して前記ピーク値演算手段１００の
演算結果をリセットするリセット手段１２２とを有す
る。

【００１９】また、第３の発明は、前記第２の発明にお
いて、前記位置データ演算手段１０１は、外部への出力
手段１０２を備え、前記外部からの要求があったときに
は余裕度ＹＡが演算されたときには、位置データに代え
て余裕度ＹＡを出力する。

【００２０】

【作用】第１の発明は、磁性スケールと摺接するセンサ
ベアリングが摩耗によって劣化すると、磁気センサと磁
性スケールの間隙δが変化して、磁気センサの出力は変
動するが、センサ出力のピーク値と予め設定した許容値
との偏差Ｙに応じて、許容値を超えない所定の範囲内で
偏差Ｙの大きさに応じて区分けされた多数の余裕度ＹＡ
を選択するようにしたため、磁気センサの出力が許容値
に至る以前に、偏差Ｙの大きさに応じた余裕度ＹＡによ
ってセンサベアリングの劣化度合を区分けされた段階に
応じて知ることができ、センサ出力が許容値を超えない
範囲でセンサベアリングを許容値付近まで使用すること
ができる。

【００２１】また、第２の発明は、余裕度の演算を外部
要求に応じて適宜行うことができ、さらに、余裕度の演
算を行う際にピーク値をリセットすることができるた
め、センサ出力のノイズ等の外乱の影響を抑制して余裕
度の演算を正確に行うことができる。

【００２２】また、第３の発明は、出力手段は外部要求
に応じて位置データと余裕度を選択的に切り換えて外部
へ出力するため、新たな伝送経路を設ける必要がなく、
データ伝送経路の構成を簡易にすることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明を、往復直線運動する流体
圧シリンダ１０のストローク位置を検出する位置検出装
置に適用した場合の一実施形態を、図１〜図１３に示
す。

【００２４】図１〜２は、前記従来例の図１４〜図１７
と同様にして、流体圧シリンダ１０のピストンロッド１
にはストローク位置を検出するための磁性スケール２が
形成されるとともに、センサベアリング８を介して磁気
センサ３が磁性スケール２と対向する。そして、磁気セ
ンサ３の出力に応じてストローク位置を演算するマイク
ロコンピュータ装置４と、このストローク位置に応じて
流体圧シリンダ１０の駆動などを行うホストシステム５
を主体にして位置検出装置が構成され、前記従来例と同
一のものに同一の符号を付して説明を省略する。

【００２５】流体圧シリンダ１０及び磁気センサ３等は
前記従来例と同一であり、以下マイクロコンピュータ装
置４及びホストシステム５について詳述する。

【００２６】マイクロコンピュータ装置４は、図１９に
示したように、センサアンプ６の出力信号φＡ、φＢを
デジタル信号に変換するＡＤ変換器、ＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ及びホストシステム５とデータの入出力を行う入
力インターフェース、出力インターフェースから構成さ
れ、センサアンプ６の出力信号φＡ、φＢからピストン
ロッド１のストローク位置を演算し、ホストシステム５
へ演算結果を送出する。

【００２７】ホストシステム５は、マイクロコンピュー
タ装置４の演算結果に応じて流体圧シリンダ１の駆動を
行うものである。

【００２８】図１はマイクロコンピュータ装置４のブロ
ック図で、図中信号レベル監視評価手段４０以降がマイ
クロコンピュータ装置４の内部を示し、センサアンプ６
から出力される２相の信号φＡ、φＢはＡＤ変換器を介
して信号レベル監視評価部４０に入力される。信号レベ
ル監視評価部４０では、磁気センサ３の出力信号φＡ、
φＢ（以下、単にセンサ信号と省略する）のピーク値、
すなわち、最大値、最小値が前記従来例と同様の上限許
容値Ｅｍａｘと下限許容値Ｅｍｉｎで仕切られた範囲に
あるかを監視し、センサ信号が上限許容値Ｅｍａｘまた
は下限許容値Ｅｍｉｎのうちの一方のレベルを逸脱した
場合、エラー信号ＥＲＲＯＲをエラー警報処理部５４で
生成し、出力データ整形処理部４８にて所定のビット位
置に割り付けた後、エラー信号ＥＲＲＯＲを出力インタ
ーフェース４９を介してホストシステム５へ送出する。

【００２９】センサ信号φＡ、φＢは、通常、信号レベ
ル監視評価部４０でエラーとはならず、信号ピーク値演
算処理部４１へ入力される。

【００３０】信号ピーク値演算処理部４１では、センサ
信号φＡ、φＢのそれぞれについて、最大値φＡｍａ
ｘ、φＢｍａｘ及び最小値φＡｍｉｎ、φＢｍｉｎを常
時更新、記憶する。

【００３１】信号ピーク値演算処理部４１を経たセンサ
信号φＡ、φＢは位相角演算部４２及び信号レベル２値
化処理部４４へそれぞれ入力され、それぞれ、精位置演
算部４３及び粗位置演算部４５で精位置、粗位置を演算
した後、ストローク位置演算部４６で精位置、粗位置を
合算したストローク位置を得る。

【００３２】マイクロコンピュータ装置４では入力され
たセンサ信号φＡ、φＢから、１）センサ信号ピーク値のメモリ格納、更新処理、２）振央レベルの調整処理、３）粗位置のカウント処理、４）センサ信号の正規化処理、５）精位置の演算処理、６）粗位置と精位置の合算処理、を行ってストローク位置を求めるのであるが、これらの
詳細は特開平４−１３６７１３号公報に譲るとして、こ
こでは、本発明にかかわる部分についてのみ以下に概略
を説明する。

【００３３】こうして演算されたストローク位置は、ス
トローク位置出力更新部４７、出力データ整形処理部４
８、出力インターフェース４９を介してホストシステム
５へ送出される。

【００３４】ホストシステム５からの信号は入力インタ
ーフェース５０を介して入力データ判別処理部５１で信
号の内容を判定し、入力データ判別処理部５１は判定結
果に応じた指令を精・粗位置リセット処理部５２、位置
データホールド部５３、信号余裕度演算要求部６１へ適
宜出力する。

【００３５】ここで、ホストシステム５から入力される
信号は、図２に示すように、例えば、DATA.ZERO.RESET
信号、DATA.HOLD信号、ERROR.REQUEST信号であり、これ
ら信号は次のように、ホストシステム５からの要求信号
を示す。

【００３６】DATA.ZERO.RESET信号；ストローク位置デ
ータをゼロクリアする。

【００３７】DATA.HOLD信号；ストローク位置データの
出力状態を一時的に保持する。

【００３８】ERROR.REQUEST信号；マイクロコンピュー
タ装置４にセンサ信号φＡ、φＢの余裕度の演算を要求
する。

【００３９】ホストシステム５から入力されたDATA.HOL
D信号は、入力データ判別処理部５１から位置データホ
ールド部５３へ入力され、リアルタイムでストローク位
置の演算及び更新を行うストローク位置出力更新部４７
がストローク位置を出力データ整形処理部４８へ伝達、
更新するのを一時的に停止させる。

【００４０】同じく、DATA.ZERO.RESET信号は、精・粗
位置リセット処理部５２に入力され、ストローク位置の
演算要素である精位置、粗位置を０リセットする。な
お、リセットされる値は、０だけでなく任意の値に設定
することができる。

【００４１】また、ERROR.REQUEST信号は、信号余裕度
演算要求部６１と精・粗位置リセット処理部５２へ入力
される。

【００４２】ここで、信号余裕度要求信号をERROR.REQU
ESTとして独立した１ビットの信号として割り付けた
が、信号余裕度演算を要求することを示す唯一の機能が
識別できれば、他のいくつかのビットと組み合わせても
よい。

【００４３】信号余裕度演算要求部６１はERROR.REQUES
T信号を受けて信号余裕度演算部６０を起動し、信号余
裕度演算部６０は、信号ピーク値演算処理部４１で得ら
れたセンサ信号φＡ、φＢの上記各ピーク値と上限許容
値及び下限許容値との差を次式にて演算する。

【００４４】Ｙ＝Ｅｍａｘ−φＡｍａｘ …（５）Ｙ＝φＡｍｉｎ−Ｅｍｉｎ …（６）Ｙ＝Ｅｍａｘ−φＢｍａｘ …（７）Ｙ＝φＢｍｉｎ−Ｅｍｉｎ …（８）さらに、順次求めたＹ値について、予め設定した信号余
裕度レベルに応じて信号余裕度出力データＹＡｈｉ、Ｙ
Ａｌｏｗ、ＹＢｈｉ、ＹＢｌｏｗの４つのデータを生成
し、出力データ整形処理部４８へ送出する。本実施形態
では、図１３に示すように、マイクロコンピュータ装置
４の出力データ全２４ビットのうち、下位１６ビットに
ＹＡｈｉ、ＹＡｌｏｗ、ＹＢｈｉ、ＹＢｌｏｗの４つの
データを合成して出力する。

【００４５】ERROR.REQUEST信号を受けている状態で、D
ATA.ZERO.RESET信号が入力された場合、精・粗位置リセ
ット処理部５２は、信号ピーク値演算処理部４１に対し
てピーク値の初期化信号を送る。この場合、精位置演算
部４３と粗位置演算部４５に対する上記のようなリセッ
ト処理は行わない。

【００４６】図３〜図１２は、上記処理に対応してマイ
クロコンピュータ装置４で行われるフローチャートを示
し、以下これらフローチャートを参照しながら詳述す
る。

【００４７】図３、図４はメインルーチンを示し、ステ
ップＳ０にてセンサ信号φＡ、φＢのピーク値φＡｍａ
ｘ、φＡｍｉｎ、φＢｍａｘ、φＢｍｉｎを初期化す
る。これは、時事刻々と変化するセンサ信号φＡ、φＢ
のピーク値を更新するための初期値を設定するもので、
図５に示すサブルーチンで行われる。

【００４８】ステップＳ１でエラー信号ＥＲＲＯＲがＯ
ＦＦであれば、ステップＳ２でＡＤ変換器からのセンサ
信号φＡ、φＢを読み込み、ステップＳ３、Ｓ４でセン
サ信号が上限許容値Ｅｍａｘ、下限許容値Ｅｍｉｎから
逸脱していないかを判定する。

【００４９】センサ信号が上限、下限許容値から逸脱し
ている場合にはステップＳ３０でエラー信号ＥＲＲＯＲ
をＯＮにし、このエラー信号ＥＲＲＯＲは図２示すよう
に、Ｐ２７ビットに割り付けられてホストシステム５へ
送出される。

【００５０】一旦エラー信号ＥＲＲＯＲがＯＮになる
と、ステップＳ１の判定によってステップＳ３１のエラ
ー処理へ進み、位置検出のための処理を中止する。

【００５１】センサ信号がステップＳ３、Ｓ４で上限、
下限許容値の範囲内にあれば、ステップＳ５へ進んで、
各センサ信号φＡ、φＢのピーク値φＡｍａｘ、φＡｍ
ｉｎ、φＢｍａｘ、φＢｍｉｎをそれぞれ演算する。な
お、ピーク値の演算は図６に示すサブルーチンで行われ
る。

【００５２】次にステップＳ６では、ホストシステム５
からのDATA.ZERO.RESET信号がＯＮであるか否かを判定
して、ＯＮであれば、ステップＳ１０へ進んで、精位置
と粗位置の値を０にリセットする。

【００５３】一方、ＯＦＦであれば、ステップＳ８，Ｓ
９で粗位置、精位置を演算してからステップＳ１１でス
トローク位置を演算する。

【００５４】そして、ステップＳ１２では、ホストシス
テム５からの信号余裕度演算要求信号ERROR.REQUESTが
ＯＮであるか否かを判定して、ＯＮであれば、ステップ
Ｓ１７〜Ｓ２０で信号余裕度の演算を行う一方、そうで
ない場合にはステップＳ１３〜Ｓ１６へ進んで、ストロ
ーク位置の出力または保持を行う。

【００５５】ステップＳ１３〜Ｓ１６では、データホー
ルド信号DATA.HOLDがＯＦＦであれば、ステップＳ１４
で読み取り許可信号ＬＡＴＣＨをＯＦＦにしてホストシ
ステム５側からの読み取りを禁止した後に、最新のスト
ローク位置を更新し（ステップＳ１５）、ステップＳ１
６で再び読み取り許可信号ＬＡＴＣＨをＯＮにしてホス
トシステム５側からの読み込み動作を可能にする。

【００５６】ステップＳ１７以降の信号余裕度演算処理
について説明する。

【００５７】ステップＳ１７では、DATA.ZERO.RESET信
号がＯＮであるか否かを判定して、ＯＮであればステッ
プＳ１８でセンサ信号φＡ、φＢのピーク値を初期化す
る一方、ＯＦＦであれば、ステップＳ１９へ進んで余裕
度の演算処理を行う。

【００５８】ここで、各ピーク値を初期化可能にするこ
とにより、ピーク値がノイズ等による一過性の値を含ん
で評価するのを防止して、必要に応じてリアルタイムの
ピーク値を求めることを可能にするものであり、ステッ
プＳ１８では上記ステップＳ０と同様に、図５に示す処
理が行われる。

【００５９】続いて、ステップＳ１９では、図７のステ
ップＳ６０〜Ｓ６３のサブルーチンにおいて、センサ信
号φＡ、φＢの余裕度ＹＡｈｉ、ＹＡｌｏｗ、ＹＢｈ
ｉ、ＹＢｌｏｗをそれぞれ求める。

【００６０】ここでは、ステップＳ６０で行われる余裕
度ＹＡｈｉの算出についてのみ詳述し、その他も同様に
行われるため説明を省略する。

【００６１】余裕度ＹＡｈｉの演算は、センサ信号φＡ
の電圧と、図２６に示した上限許容値Ｅｍａｘの差であ
る余裕度判定電圧差ΔＥを、表１に示すように、電圧差
ΔＥの大きさに応じて所定の範囲毎ΔＥ００〜ΔＥ１４
に区分けし、これら区分けされた範囲毎に対応して割り
付けた余裕度１５〜１を参照するもので、電圧差区分Δ
Ｅ００〜ΔＥ１４及び余裕度１５〜１は予め設定された
マップ等としてＲＯＭ等に記憶される。

【００６２】

【表１】

【００６３】ここで、マイクロコンピュータ装置４のＡ
Ｄ変換器の分解能を１０ビット、電源電圧基準値Ｖ０
（＝０Ｖ）とＡＤ変換許容上限電圧ＡＤｍａｘ（＝５
Ｖ）の間でリニアに動作するものとし、エラー信号を発
生する上限許容値Ｅｍａｘ＝４．８Ｖ、下限許容値Ｅｍ
ｉｎ＝０．２Ｖに設定する（図２６と同様）。

【００６４】一方、余裕度を判定するための電圧差ΔＥ
をΔＥ１４〜ΔＥ００の１５通りに設定し、各電圧差は
０．１Ｖ刻みで０．１Ｖから１．５Ｖの範囲まで設定さ
れ、各電圧差ΔＥｎｎ（ｎｎ＝００〜１４）を満足した
（上回った）場合に決定される余裕度は１０進数で１５
〜１の１５通りに設定される。この電圧差ΔＥ及び余裕
度は、バイナリ４ビットで表現するため、１５通りとし
たが、データ幅に応じて任意の段階に設定することがで
きる。

【００６５】図７のステップＳ６０は、図８に示すステ
ップＳ７０〜Ｓ１０４のサブルーチンで構成され、ステ
ップＳ７０でセンサ信号φＡの最大値φＡｍａｘと上限
許容値Ｅｍａｘの電圧差Ｙを求める。

【００６６】Ｙ＝Ｅｍａｘ−φＡｍａｘ次にステップＳ７１〜Ｓ８５で電圧差Ｙがいずれの電圧
差ΔＥｎｎに該当するかを比較して、ステップＳ９０〜
Ｓ１０４で該当した値を最大値側の余裕度ＹＡｈｉに設
定する。

【００６７】ここで、電圧差Ｙが電圧差ΔＥ００以下の
場合には、既に最大値φＡｍａｘがが上限許容値Ｅｍａ
ｘ以上になったと判定でき、ステップＳ８６で余裕度Ｙ
Ａｈｉをゼロに設定する。

【００６８】こうして、ステップＳ７０〜Ｓ１０４で電
圧差Ｙに応じて余裕度ＹＡｈｉを設定する。

【００６９】図７のステップＳ６１〜６３も上記と同様
に行われ、センサ信号φＡの下限余裕度ＹＡｌｏｗ、セ
ンサ信号φＢの上限余裕度ＹＢｈｉ、下限余裕度ＹＢｌ
ｏｗも図９〜図１１に示すフローチャートに基づいてそ
れぞれ設定される。

【００７０】こうして、センサ信号φＡ、φＢの最大値
及び最小値から各余裕度を演算した後、図４のステップ
Ｓ２０へ進んで、ホストシステム５へ各余裕度を送出す
る。

【００７１】この余裕度の送出は、図１３に示すように
行われ、各余裕度ＹＡｈｉ、ＹＡｌｏｗ、ＹＢｈｉ、Ｙ
Ｂｌｏｗは、それぞれ１０進数で０〜１５の整数値を取
るように設定され、バイナリ４ビットで表現される。

【００７２】したがって、これら４つの余裕度を１６ビ
ットで表現でき、図２に示すように、ストローク位置デ
ータは２⁰〜２²¹の２１ビットで表現され、２⁰〜２¹⁵ま
での１６ビットをセンサ信号φＡ、φＢの余裕度として
利用するもので、図１２に示すフローチャートのよう
に、上限余裕度ＹＡｈｉ、ＹＢｈｉをそれぞれ４ビット
づつ左シフトして８ビットのデータ幅とし、これらと下
限余裕度ＹＡｌｏｗ、ＹＢｌｏｗの和をセンサ信号φ
Ａ、φＢのそれぞれの余裕度として２⁰〜２¹⁵までに割
り付け、ホストシステム５はこれら１６ビットのデータ
を読み込むことでセンサ信号φＡ、φＢの余裕度ＹＡｈ
ｉ、ＹＡｌｏｗ、ＹＡｈｉ、ＹＢｌｏｗを知ることがで
きる。

【００７３】こうして、マイクロコンピュータ装置４
は、センサベアリング８の摩耗の度合に応じて、センサ
信号φＡ、φＢの上限及び下限余裕度がそれぞれ１５か
ら１へ徐々に減少することから、センサベアリング８を
摩耗の限度付近まで使用しながら稼働中にエラー信号Ｅ
ＲＲＯＲが発生しないような保守タイミングを推定で
き、センサベアリング８を摩耗の限度、すなわち、余裕
度が０に近接する上限許容値Ｅｍａｘ、下限許容値Ｅｍ
ｉｎ付近まで使用しながらも、稼働中にエラー信号ＥＲ
ＲＯＲの発生による突然のシステム停止を防止すること
ができ、最大の保守間隔と最適の保守タイミング、例え
ば、稼働終了時刻以降などを容易に推定することがで
き、位置検出装置の保守コストの低減と信頼性及び稼働
率の向上を同時に達成することができるのである。

【００７４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、センサ出
力のピーク値と予め設定した許容値との偏差Ｙに応じ
て、許容値を超えない所定の範囲内で偏差Ｙの大きさに
応じて区分けされた多数の余裕度ＹＡを選択するように
したため、磁気センサの出力が許容値に至る以前に、偏
差Ｙの大きさに応じた余裕度ＹＡによってセンサベアリ
ングの劣化度合を区分けされた段階に応じて知ることが
でき、センサ出力が許容値を超えない範囲でセンサベア
リングを許容値付近まで使用することができ、センサベ
アリングの摩耗に応じて徐々に変化する余裕度ＹＡから
最大の保守間隔、かつ、最適の保守タイミングとなるセ
ンサベアリングの交換時期を容易に推定でき、保守コス
トの低減と信頼性及び稼働率の向上を同時に達成するこ
とができるのである。

【００７５】また、第２の発明は、余裕度の演算を外部
要求に応じて適宜行うことができ、さらに、余裕度の演
算を行う際にピーク値をリセットすることができるた
め、センサ出力のノイズ等の外乱の影響を抑制して余裕
度の演算を正確に行うことができ、計測精度を向上させ
ることができる。

【００７６】また、第３の発明は、出力手段は外部要求
に応じて位置データと余裕度を選択的に切り換えて外部
へ出力するため、データ伝送経路の構成を簡易にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す位置検出装置のブロッ
ク図である。

【図２】マイクロコンピュータ装置とホストシステムの
データの伝送の様子を示すブロック図である。

【図３】マイクロコンピュータ装置で行われる制御の一
例を示し、メインルーチンの前半を示す。

【図４】同じくメインルーチンの後半である。

【図５】ピーク値の初期化を行うサブルーチンである。

【図６】ピーク値の更新、演算を行うサブルーチンであ
る。

【図７】余裕度の演算を行うサブルーチンである。

【図８】同じくセンサ信号φＡの上限余裕度ＹＡｈｉの
演算を行う図７のサブルーチンである。

【図９】同じくセンサ信号φＡの下限余裕度ＹＡｌｏｗ
の演算を行う図７のサブルーチンである。

【図１０】同じくセンサ信号φＢの上限余裕度ＹＢｈｉ
の演算を行う図７のサブルーチンである。

【図１１】同じくセンサ信号φＢの下限余裕度ＹＢｌｏ
ｗの演算を行う図７のサブルーチンである。

【図１２】余裕度出力のサブルーチンである。

【図１３】余裕度出力のデータ配列を示す概念図であ
る。

【図１４】位置検出装置の概略図である。

【図１５】センサカートリッジの断面図である。

【図１６】図１５のＺ−Ｚ矢視断面図。

【図１７】磁気センサの概略図。

【図１８】２相の磁気センサの出力と位相の関係を示す
グラフ。

【図１９】マイクロコンピュータ装置の概略図。

【図２０】センサ信号φＡ、φＢ及び２値化信号と位相
の関係を示すグラフ。

【図２１】間隙δとセンサ出力電圧及び２相の出力電圧
の関係を示すグラフ。

【図２２】間隙δとセンサアンプ出力電圧及びセンサア
ンプからの２相の出力電圧の関係を示すグラフ。

【図２３】間隙δの変化を示す磁気センサの断面図で、
（ａ）はδ＝δ₀、（ｂ）はδ＝δ₁、（ｃ）はδ＝
δ₂、（ｄ）δ＝δ₃であり、順次δが減少する場合を示
す。

【図２４】間隙δの変化とセンサアンプ出力電圧の関係
を示すグラフ。

【図２５】センサアンプ出力電圧と許容値及びＡＤ変換
許容値の関係を示すグラフ。

【図２６】センサアンプ出力電圧と許容値、警戒値及び
ＡＤ変換許容値の関係を示すグラフ。

【図２７】本発明のクレーム対応図。

【符号の説明】

１ピストンロッド２磁性スケール３磁気センサ４マイクロコンピュータ装置５ホストシステム８センサベアリング１００ピーク値演算手段１０１位置データ演算手段１０２出力手段１１０偏差演算手段１１１余裕度格納手段１２０余裕度設定手段１２１起動手段１２２リセット手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動方向に所定のピッチで強磁性部と弱
磁性部を配設した磁性スケールと、磁性スケールのピッ
チに対応した信号を出力する磁気センサと、前記磁気セ
ンサと磁性スケールとの間に介装されて所定の間隙δを
形成すべく、磁性スケールと摺接する一方、磁気センサ
と当接するセンサベアリングと、前記磁性スケールのピ
ッチ毎のセンサ出力のピーク値をそれぞれ検出するピー
ク値演算手段と、前記磁気センサの出力に基づいて位置
データを演算する位置データ演算手段とを備えた位置検
出装置において、前記ピーク値と予め設定した許容値と
の偏差Ｙを演算する偏差演算手段と、前記許容値を超え
ない所定の範囲内で、前記偏差Ｙの大きさに応じて区分
けされた多数の余裕度ＹＡを予め設定した余裕度格納手
段と、前記偏差演算手段の偏差Ｙに基づいて前記余裕度
格納手段から余裕度ＹＡを読み出す余裕度設定手段とを
備えたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】前記余裕度設定手段は、外部からの要求
に応じて余裕度ＹＡを演算する起動手段と、この外部か
らの要求に呼応して前記ピーク値演算手段の演算結果を
リセットするリセット手段とを有することを特徴とする
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】前記位置データ演算手段は、外部への出
力手段を備え、前記外部からの要求があったときには、
位置データに代えて余裕度ＹＡを出力することを特徴と
する請求項２に記載の位置検出装置。