JPH10148259A - シリンダ変位計測装置 - Google Patents
シリンダ変位計測装置Info
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- JPH10148259A JPH10148259A JP30650996A JP30650996A JPH10148259A JP H10148259 A JPH10148259 A JP H10148259A JP 30650996 A JP30650996 A JP 30650996A JP 30650996 A JP30650996 A JP 30650996A JP H10148259 A JPH10148259 A JP H10148259A
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- rod
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリンダ変位計測装置において、絶対的なシ
リンダ変位を高い精度で検出できるようにする。 【解決手段】 シリンダ２とシリンダ２内を摺動するピ
ストン３とピストン３に取り付けられたシリンダロッド
４とを有するシリンダ装置におけるシリンダ変位を計測
すべく、相互に異なった特性を有し、それぞれシリンダ
２とシリンダロッド４との間の相対的な移動距離に対応
した出力を得ることのできる第１差動トランス部５−１
及び第２差動トランス部５−２と、第１差動トランス部
５−１及び第２差動トランス部５−２からの出力に基づ
いて、シリンダ装置におけるシリンダ変位を演算するシ
リンダ変位演算部６とをそなえるように構成する。
リンダ変位を高い精度で検出できるようにする。 【解決手段】 シリンダ２とシリンダ２内を摺動するピ
ストン３とピストン３に取り付けられたシリンダロッド
４とを有するシリンダ装置におけるシリンダ変位を計測
すべく、相互に異なった特性を有し、それぞれシリンダ
２とシリンダロッド４との間の相対的な移動距離に対応
した出力を得ることのできる第１差動トランス部５−１
及び第２差動トランス部５−２と、第１差動トランス部
５−１及び第２差動トランス部５−２からの出力に基づ
いて、シリンダ装置におけるシリンダ変位を演算するシ
リンダ変位演算部６とをそなえるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等に
おけるブームやスティックのごとき作動部材についての
姿勢検出を行なう際に用いて好適な、シリンダ変位計測
装置に関する。
おけるブームやスティックのごとき作動部材についての
姿勢検出を行なう際に用いて好適な、シリンダ変位計測
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は油圧ショベルを示す模式的正視図
であり、この図９に示す油圧ショベル１００において
は、油圧ショベル本体１０２に、所望の作業を行なうべ
くアーム状に連接されたアーム部材としてのブーム１０
３，スティック１０４及びバケット１０５が付設されて
いる。
であり、この図９に示す油圧ショベル１００において
は、油圧ショベル本体１０２に、所望の作業を行なうべ
くアーム状に連接されたアーム部材としてのブーム１０
３，スティック１０４及びバケット１０５が付設されて
いる。
【０００３】また、これらのブーム１０３，スティック
１０４及びバケット１０５のそれぞれにはシリンダ装置
１０６〜１０８がそなえられている。即ち、図示しない
エンジン（内燃機関）により駆動された油圧ポンプから
の油圧が、これらのシリンダ装置１０６〜１０８に対し
て作用することにより、上述のブーム１０３，スティッ
ク１０４及びバケット１０５が駆動されるようになって
いる。
１０４及びバケット１０５のそれぞれにはシリンダ装置
１０６〜１０８がそなえられている。即ち、図示しない
エンジン（内燃機関）により駆動された油圧ポンプから
の油圧が、これらのシリンダ装置１０６〜１０８に対し
て作用することにより、上述のブーム１０３，スティッ
ク１０４及びバケット１０５が駆動されるようになって
いる。
【０００４】従って、シリンダ装置１０６はブーム駆動
用油圧シリンダ装置として機能し、シリンダ装置１０７
はスティック駆動用油圧シリンダ装置として機能し、シ
リンダ装置１０８はバケット駆動用油圧シリンダ装置と
して機能するようになっている。なお、上述の油圧ポン
プからシリンダ装置１０６〜１０８に対して作用する油
圧は、運転操作室１０１内のオペレータによるレバー操
作量に基づき、図示しない油圧制御回路を介して制御さ
れている。即ち、油圧ショベル１００においては、オペ
レータによるレバー操作に基づいて上述のブーム１０
３，スティック１０４及びバケット１０５を駆動するこ
とができるのである。
用油圧シリンダ装置として機能し、シリンダ装置１０７
はスティック駆動用油圧シリンダ装置として機能し、シ
リンダ装置１０８はバケット駆動用油圧シリンダ装置と
して機能するようになっている。なお、上述の油圧ポン
プからシリンダ装置１０６〜１０８に対して作用する油
圧は、運転操作室１０１内のオペレータによるレバー操
作量に基づき、図示しない油圧制御回路を介して制御さ
れている。即ち、油圧ショベル１００においては、オペ
レータによるレバー操作に基づいて上述のブーム１０
３，スティック１０４及びバケット１０５を駆動するこ
とができるのである。
【０００５】このような構成により、ブーム１０３，ス
ティック１０４あるいはバケット１０５を作動させるに
は、オペレータが適宜レバー操作を行なうことにより、
図示しない油圧制御回路を介して油圧ポンプからの油圧
をシリンダ装置１０６〜１０８に作用させる。これによ
り、ブーム駆動用油圧シリンダ装置１０６やスティック
駆動用油圧シリンダ装置１０７あるいはバケット駆動用
油圧シリンダ装置１０８をレバー操作量に応じて伸縮駆
動させることができる。
ティック１０４あるいはバケット１０５を作動させるに
は、オペレータが適宜レバー操作を行なうことにより、
図示しない油圧制御回路を介して油圧ポンプからの油圧
をシリンダ装置１０６〜１０８に作用させる。これによ
り、ブーム駆動用油圧シリンダ装置１０６やスティック
駆動用油圧シリンダ装置１０７あるいはバケット駆動用
油圧シリンダ装置１０８をレバー操作量に応じて伸縮駆
動させることができる。
【０００６】従って、例えばシリンダ装置１０６が伸
長，収縮駆動されると、ブーム上げ動作（矢印ａ方向）
やブーム下げ動作（矢印ｂ方向）を実行することがで
き、シリンダ装置１０７が伸長，収縮駆動されると、ス
ティックアウト動作（矢印ｃ方向）やスティックイン動
作（矢印ｄ方向）を実行することができ、さらに、シリ
ンダ装置１０８が伸長，収縮駆動されると、バケットダ
ンプ動作（開き動作，矢印ｅ方向）やバケットカール動
作（巻き込み動作，矢印ｆ方向）を実行することができ
る。
長，収縮駆動されると、ブーム上げ動作（矢印ａ方向）
やブーム下げ動作（矢印ｂ方向）を実行することがで
き、シリンダ装置１０７が伸長，収縮駆動されると、ス
ティックアウト動作（矢印ｃ方向）やスティックイン動
作（矢印ｄ方向）を実行することができ、さらに、シリ
ンダ装置１０８が伸長，収縮駆動されると、バケットダ
ンプ動作（開き動作，矢印ｅ方向）やバケットカール動
作（巻き込み動作，矢印ｆ方向）を実行することができ
る。
【０００７】ところで、上述の油圧ショベル１００の如
き、油圧によりブーム１０３やスティック１０４のごと
き作動部材が駆動されるような装置においては、オペレ
ータによる操作を正確に行なうため、また適切な制御を
自動的に行なうべく、作動部材の位置や角度を検出する
ための機構をそなえている。上述の作動部材の位置を検
出するための機構としては、例えばシリンダ装置のシリ
ンダ変位を検出するシリンダ変位センサがある。
き、油圧によりブーム１０３やスティック１０４のごと
き作動部材が駆動されるような装置においては、オペレ
ータによる操作を正確に行なうため、また適切な制御を
自動的に行なうべく、作動部材の位置や角度を検出する
ための機構をそなえている。上述の作動部材の位置を検
出するための機構としては、例えばシリンダ装置のシリ
ンダ変位を検出するシリンダ変位センサがある。
【０００８】このシリンダ変位センサとしては、例え
ば、シリンダロッドにマーキングとして磁性体及び非磁
性体を交互に配置するとともに、磁性体の通過数をカウ
ントする磁気センサをシリンダに固定しておくインクリ
メントタイプのものがある。このようなインクリメント
タイプのシリンダ変位センサにおいては、シリンダ変位
に伴うマーキングの通過数を磁気センサからの検出情報
からカウントして、このカウント値によりシリンダ変位
を検出するようになっている。
ば、シリンダロッドにマーキングとして磁性体及び非磁
性体を交互に配置するとともに、磁性体の通過数をカウ
ントする磁気センサをシリンダに固定しておくインクリ
メントタイプのものがある。このようなインクリメント
タイプのシリンダ変位センサにおいては、シリンダ変位
に伴うマーキングの通過数を磁気センサからの検出情報
からカウントして、このカウント値によりシリンダ変位
を検出するようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
シリンダ変位センサにおいては、カウント値としてはあ
くまで相対的なものであり、シリンダ装置が初期位置
（シリンダ装置が最大伸長状態又は最大収縮状態）にあ
る状態からでないと、収縮又は伸長駆動された絶対的な
シリンダ変位を検出することができない。
シリンダ変位センサにおいては、カウント値としてはあ
くまで相対的なものであり、シリンダ装置が初期位置
（シリンダ装置が最大伸長状態又は最大収縮状態）にあ
る状態からでないと、収縮又は伸長駆動された絶対的な
シリンダ変位を検出することができない。
【００１０】即ち、このようなシリンダ変位センサを、
例えば上述の油圧ショベル１００に適用した場合には、
作業中の作動部材の位置を検出するためにブーム１０
３，スティック１０４及びバケット１０５を、その都度
上述の初期位置に戻す必要があり、障害物に囲まれた狭
い場所等、作業環境によっては作動部材を初期位置に戻
すことができない場合が考えられるのである。
例えば上述の油圧ショベル１００に適用した場合には、
作業中の作動部材の位置を検出するためにブーム１０
３，スティック１０４及びバケット１０５を、その都度
上述の初期位置に戻す必要があり、障害物に囲まれた狭
い場所等、作業環境によっては作動部材を初期位置に戻
すことができない場合が考えられるのである。
【００１１】これに対し、シリンダ装置の変位を絶対的
に検出するシリンダ変位センサとして、リニアポテンシ
オメータや超音波を応用したものもある。ここで、リニ
アポテンシオメータを応用したものは、可変抵抗を用い
ることにより、シリンダ変位に応じて変化する出力電圧
値に基づいてシリンダ変位を検出するようになってお
り、超音波を応用したものについては、シリンダロッド
に固定された超音波発振源からの超音波が、シリンダに
固定された反射面により反射して戻ってくるまでの時間
を計測することにより、シリンダ変位を検出するように
なっている。
に検出するシリンダ変位センサとして、リニアポテンシ
オメータや超音波を応用したものもある。ここで、リニ
アポテンシオメータを応用したものは、可変抵抗を用い
ることにより、シリンダ変位に応じて変化する出力電圧
値に基づいてシリンダ変位を検出するようになってお
り、超音波を応用したものについては、シリンダロッド
に固定された超音波発振源からの超音波が、シリンダに
固定された反射面により反射して戻ってくるまでの時間
を計測することにより、シリンダ変位を検出するように
なっている。
【００１２】しかしながら、上述の如きシリンダ変位を
絶対的に検出するようなシリンダ変位センサにおいて
は、その検出精度はいずれもセンサ周囲の温度変化の影
響を受けやすく（リニアポテンシオメータにおける可変
抵抗の抵抗値又は超音波伝播速度は温度依存性が高
い）、高い精度でシリンダ変位を検出することができな
いという課題がある。
絶対的に検出するようなシリンダ変位センサにおいて
は、その検出精度はいずれもセンサ周囲の温度変化の影
響を受けやすく（リニアポテンシオメータにおける可変
抵抗の抵抗値又は超音波伝播速度は温度依存性が高
い）、高い精度でシリンダ変位を検出することができな
いという課題がある。
【００１３】なお、上記各種のシリンダ変位センサは、
油圧ショベル１００におけるシリンダ装置１０６〜１０
８以外の他の用途にも用いることができるが、その場合
においても、上述とほぼ同様の課題がある。本発明は、
このような課題に鑑み創案されたもので、温度依存性が
なく、絶対的なシリンダ変位を高い精度で検出すること
ができるようにした、シリンダ変位計測装置を提供する
ことを目的とする。
油圧ショベル１００におけるシリンダ装置１０６〜１０
８以外の他の用途にも用いることができるが、その場合
においても、上述とほぼ同様の課題がある。本発明は、
このような課題に鑑み創案されたもので、温度依存性が
なく、絶対的なシリンダ変位を高い精度で検出すること
ができるようにした、シリンダ変位計測装置を提供する
ことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このため、本発明のシリ
ンダ変位計測装置は、シリンダと該シリンダ内を摺動す
るピストンと該ピストンに取り付けられたシリンダロッ
ドとを有するシリンダ装置におけるシリンダ変位を計測
すべく、相互に異なった特性を有し、それぞれ上記のシ
リンダとシリンダロッドとの間の相対的な移動距離に対
応した出力を得ることのできる第１差動トランス部及び
第２差動トランス部と、上記の第１差動トランス部及び
第２差動トランス部からの出力に基づいて、該シリンダ
装置におけるシリンダ変位を演算するシリンダ変位演算
部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求
項１）。
ンダ変位計測装置は、シリンダと該シリンダ内を摺動す
るピストンと該ピストンに取り付けられたシリンダロッ
ドとを有するシリンダ装置におけるシリンダ変位を計測
すべく、相互に異なった特性を有し、それぞれ上記のシ
リンダとシリンダロッドとの間の相対的な移動距離に対
応した出力を得ることのできる第１差動トランス部及び
第２差動トランス部と、上記の第１差動トランス部及び
第２差動トランス部からの出力に基づいて、該シリンダ
装置におけるシリンダ変位を演算するシリンダ変位演算
部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求
項１）。
【００１５】また、本発明のシリンダ変位計測装置は、
該第１差動トランス部を、上記のシリンダ及びシリンダ
ロッドのうちの一方に取り付けられて上記のシリンダと
シリンダロッドとの間の相対的な動きに追従しうる第１
ロッド部材と、該第１ロッド部材に第１ピッチ間隔で配
設された複数の第１コア部材と、上記のシリンダ及びシ
リンダロッドのうちの他方に取り付けられて該第１ロッ
ド部材に設けられた該第１コア部材と対になって差動ト
ランスを構成する第１コイル部とをそなえて構成すると
ともに、該第２差動トランス部を、上記のシリンダ及び
シリンダロッドのうちの一方に取り付けられて上記のシ
リンダとシリンダロッドとの間の相対的な動きに追従し
うる第２ロッド部材と、該第２ロッド部材に該第１コア
部材の配設ピッチ間隔とは異なる第２ピッチ間隔で配設
された複数の第２コア部材と、上記のシリンダ及びシリ
ンダロッドのうちの他方に取り付けられて該第２ロッド
部材に設けられた該第２コア部材と対になって差動トラ
ンスを構成する第２コイル部とをそなえて構成すること
もできる（請求項２）。
該第１差動トランス部を、上記のシリンダ及びシリンダ
ロッドのうちの一方に取り付けられて上記のシリンダと
シリンダロッドとの間の相対的な動きに追従しうる第１
ロッド部材と、該第１ロッド部材に第１ピッチ間隔で配
設された複数の第１コア部材と、上記のシリンダ及びシ
リンダロッドのうちの他方に取り付けられて該第１ロッ
ド部材に設けられた該第１コア部材と対になって差動ト
ランスを構成する第１コイル部とをそなえて構成すると
ともに、該第２差動トランス部を、上記のシリンダ及び
シリンダロッドのうちの一方に取り付けられて上記のシ
リンダとシリンダロッドとの間の相対的な動きに追従し
うる第２ロッド部材と、該第２ロッド部材に該第１コア
部材の配設ピッチ間隔とは異なる第２ピッチ間隔で配設
された複数の第２コア部材と、上記のシリンダ及びシリ
ンダロッドのうちの他方に取り付けられて該第２ロッド
部材に設けられた該第２コア部材と対になって差動トラ
ンスを構成する第２コイル部とをそなえて構成すること
もできる（請求項２）。
【００１６】この場合においては、上記の第１ロッド部
材及び第２ロッド部材を相互に並列的に配置するととも
に、上記の第１コイル部材及び第２コイル部材を対向し
て同じ位置に配置することができ（請求項３）、さら
に、上記の第１ロッド部材及び第２ロッド部材を、それ
ぞれ上記のシリンダ及びシリンダロッドのうちの他方に
取り付けられたガイド部材により案内されるべく構成す
ることもできる（請求項４）。
材及び第２ロッド部材を相互に並列的に配置するととも
に、上記の第１コイル部材及び第２コイル部材を対向し
て同じ位置に配置することができ（請求項３）、さら
に、上記の第１ロッド部材及び第２ロッド部材を、それ
ぞれ上記のシリンダ及びシリンダロッドのうちの他方に
取り付けられたガイド部材により案内されるべく構成す
ることもできる（請求項４）。
【００１７】また、本発明のシリンダ変位計測装置にお
いては、該シリンダ変位演算部を、該第１差動トランス
部の出力位相と、該第２差動トランス部の出力位相の差
情報に基づいて、該シリンダ装置におけるシリンダ変位
を演算するように構成することもできる（請求項５）。
いては、該シリンダ変位演算部を、該第１差動トランス
部の出力位相と、該第２差動トランス部の出力位相の差
情報に基づいて、該シリンダ装置におけるシリンダ変位
を演算するように構成することもできる（請求項５）。
【００１８】
（ａ）本発明の一実施形態の説明 以下、図面により、本発明の実施の形態について説明す
ると、図１〜図６は本発明の一実施形態にかかるシリン
ダ変位計測装置を示すもので、図１は本実施形態にかか
るシリンダ変位計測装置を示す模式的上視図、図２は本
実施形態にかかるシリンダ変位計測装置を示す模式的正
視図、図３（ａ），（ｂ）はいずれも本実施形態におけ
る差動トランスを示す図、図４〜図６は本実施形態にか
かるシリンダ変位計測装置の動作を説明するための図で
ある。
ると、図１〜図６は本発明の一実施形態にかかるシリン
ダ変位計測装置を示すもので、図１は本実施形態にかか
るシリンダ変位計測装置を示す模式的上視図、図２は本
実施形態にかかるシリンダ変位計測装置を示す模式的正
視図、図３（ａ），（ｂ）はいずれも本実施形態におけ
る差動トランスを示す図、図４〜図６は本実施形態にか
かるシリンダ変位計測装置の動作を説明するための図で
ある。
【００１９】さて、本実施形態にかかるシリンダ変位計
測装置は、例えば前述の図９に示す油圧ショベル１００
のように、油圧シリンダ装置（以下、単にシリンダ装置
と記載）１０６〜１０８によりブーム１０３，スティッ
ク１０４及びバケット１０５のごとき作動部材が駆動さ
れるような装置において、シリンダ装置１０６〜１０８
のシリンダ変位を検出する際に適用することができるも
のである。
測装置は、例えば前述の図９に示す油圧ショベル１００
のように、油圧シリンダ装置（以下、単にシリンダ装置
と記載）１０６〜１０８によりブーム１０３，スティッ
ク１０４及びバケット１０５のごとき作動部材が駆動さ
れるような装置において、シリンダ装置１０６〜１０８
のシリンダ変位を検出する際に適用することができるも
のである。
【００２０】ここで、図１又は図２において、１はシリ
ンダ変位計測装置であり、このシリンダ変位計測装置１
は、シリンダ２とシリンダ２内を摺動するピストン３と
ピストン３に取り付けられたシリンダロッド４とを有す
るシリンダ装置におけるシリンダ変位を計測すべく、差
動トランス部５及びシリンダ変位演算部６をそなえてい
る。
ンダ変位計測装置であり、このシリンダ変位計測装置１
は、シリンダ２とシリンダ２内を摺動するピストン３と
ピストン３に取り付けられたシリンダロッド４とを有す
るシリンダ装置におけるシリンダ変位を計測すべく、差
動トランス部５及びシリンダ変位演算部６をそなえてい
る。
【００２１】ここで、差動トランス部５は、相互に異な
った特性を有し、それぞれシリンダ２とシリンダロッド
４との間の相対的な移動距離に対応した出力を得ること
のできる互いに隣接した第１差動トランス部５−１及び
第２差動トランス部５−２とをそなえている。ここで、
第１差動トランス部５−１は、第１ロッド部材５−１１
及び第１コイル部材５−１２をそなえて構成され、第２
差動トランス部５−２は、第２ロッド部材５−２１及び
第２コイル部材５−２２をそなえて構成されている。
った特性を有し、それぞれシリンダ２とシリンダロッド
４との間の相対的な移動距離に対応した出力を得ること
のできる互いに隣接した第１差動トランス部５−１及び
第２差動トランス部５−２とをそなえている。ここで、
第１差動トランス部５−１は、第１ロッド部材５−１１
及び第１コイル部材５−１２をそなえて構成され、第２
差動トランス部５−２は、第２ロッド部材５−２１及び
第２コイル部材５−２２をそなえて構成されている。
【００２２】ここで、第１ロッド部材５−１１は、一端
がシリンダロッド４に支部７を介して取り付けられてシ
リンダ２とシリンダロッド４との間の相対的な動きに追
従しうるものであって、複数の（図１に示すものにおい
ては、♯１〜♯１１の１１個の）第１コア部材５−１３
が第１ピッチ間隔ｐで配設されている。また、第１コイ
ル部材５−１２は、シリンダ２に取り付けられて、第１
ロッド部材５−１１に設けられた第１コア部材５−１３
と対になって差動トランスを構成するものである。
がシリンダロッド４に支部７を介して取り付けられてシ
リンダ２とシリンダロッド４との間の相対的な動きに追
従しうるものであって、複数の（図１に示すものにおい
ては、♯１〜♯１１の１１個の）第１コア部材５−１３
が第１ピッチ間隔ｐで配設されている。また、第１コイ
ル部材５−１２は、シリンダ２に取り付けられて、第１
ロッド部材５−１１に設けられた第１コア部材５−１３
と対になって差動トランスを構成するものである。
【００２３】同様に、第２ロッド部材５−２１について
も、一端がシリンダロッド４に支部７を介して取り付け
られてシリンダ２とシリンダロッド４との間の相対的な
動きに追従しうるものであって、複数の（図１に示すも
のにおいては、♯１〜♯１１の１１個の）第２コア部材
５−２３が第１ピッチ間隔ｐとは異なる第２ピッチ間隔
ｐ＋α（α＞０）で配設されている。
も、一端がシリンダロッド４に支部７を介して取り付け
られてシリンダ２とシリンダロッド４との間の相対的な
動きに追従しうるものであって、複数の（図１に示すも
のにおいては、♯１〜♯１１の１１個の）第２コア部材
５−２３が第１ピッチ間隔ｐとは異なる第２ピッチ間隔
ｐ＋α（α＞０）で配設されている。
【００２４】さらに、第２コイル部材５−２２は、シリ
ンダロッド４に取り付けられて第２ロッド部材５−２１
に設けられた第２コア部材５−２３と対になって差動ト
ランスを構成するものである。また、第１ロッド部材５
−１１及び第２ロッド部材５−２１は、相互に並列的に
配置されるとともに、第１コイル部材５−１２及び第２
コイル部材５−２２が対向して同じ位置に配置されてい
る。
ンダロッド４に取り付けられて第２ロッド部材５−２１
に設けられた第２コア部材５−２３と対になって差動ト
ランスを構成するものである。また、第１ロッド部材５
−１１及び第２ロッド部材５−２１は、相互に並列的に
配置されるとともに、第１コイル部材５−１２及び第２
コイル部材５−２２が対向して同じ位置に配置されてい
る。
【００２５】換言すれば、第１ロッド部材５−１１及び
第２ロッド部材５−２１は、ともにシリンダ変位に対し
て両端部を揃えて配置され、第１コイル部材５−１２及
び第２コイル部材５−２２についてもシリンダ変位に対
して両端部を揃えて配置されている。また、上述の第１
ロッド部材５−１１及び第２ロッド部材５−２２の他端
はシリンダ２に取り付けられたガイドレール９上を摺動
する摺動部材８に接続されている。これにより、第１ロ
ッド部材５−１１及び第２ロッド部材５−２２は、シリ
ンダ２内を摺動するピストン３の動きと同調して摺動さ
れるようになっている。
第２ロッド部材５−２１は、ともにシリンダ変位に対し
て両端部を揃えて配置され、第１コイル部材５−１２及
び第２コイル部材５−２２についてもシリンダ変位に対
して両端部を揃えて配置されている。また、上述の第１
ロッド部材５−１１及び第２ロッド部材５−２２の他端
はシリンダ２に取り付けられたガイドレール９上を摺動
する摺動部材８に接続されている。これにより、第１ロ
ッド部材５−１１及び第２ロッド部材５−２２は、シリ
ンダ２内を摺動するピストン３の動きと同調して摺動さ
れるようになっている。
【００２６】換言すれば、上述のシリンダ２に取り付け
られたガイドレール９及び摺動部材８により、上述の第
１ロッド部材５−１１及び第２ロッド部材５−２２を案
内するガイド部材を構成する。さらに、上述の第１，第
２コイル部材５−１２，５−２２としては、例えば図３
（ｂ）に示すように、１次コイル１０−１の両側に二次
コイル１０−２，１０−３が配置された円筒状のコイル
により構成することができる。
られたガイドレール９及び摺動部材８により、上述の第
１ロッド部材５−１１及び第２ロッド部材５−２２を案
内するガイド部材を構成する。さらに、上述の第１，第
２コイル部材５−１２，５−２２としては、例えば図３
（ｂ）に示すように、１次コイル１０−１の両側に二次
コイル１０−２，１０−３が配置された円筒状のコイル
により構成することができる。
【００２７】また、上述したように、シリンダ２内を摺
動するピストン３に同調して、第１ロッド部材５−１１
も摺動しているので、第１コイル部材５−１２内には第
１ロッド部材５−１１上の少なくとも一つ（♯１〜♯１
１のうちの少なくとも一つ）の第１コア部材５−１３が
位置し、同様に、第２コイル部材５−２２内には第２ロ
ッド部材５−２１上の少なくとも一つ（♯１〜♯１１の
うちの少なくとも一つ）の第２コア部材５−２３が位置
している。
動するピストン３に同調して、第１ロッド部材５−１１
も摺動しているので、第１コイル部材５−１２内には第
１ロッド部材５−１１上の少なくとも一つ（♯１〜♯１
１のうちの少なくとも一つ）の第１コア部材５−１３が
位置し、同様に、第２コイル部材５−２２内には第２ロ
ッド部材５−２１上の少なくとも一つ（♯１〜♯１１の
うちの少なくとも一つ）の第２コア部材５−２３が位置
している。
【００２８】従って、上述の第１コイル部材５−１２及
び第１コイル部材５−１２内に位置する第１コア部材５
−１３が対になって、例えば図３（ａ），（ｂ）に示す
ような差動トランス（又は差動変圧器）１０が構成され
ることになる。同様に、第２コイル部材５−２２及び第
２コイル部材５−１２内に位置する第２コア部材５−２
３が対になって、図３（ａ），（ｂ）に示すような差動
トランス１０が構成されることになる（以下、第１，第
２コイル部材５−１２内に位置する第１，第２コア部材
５−１３，５−２３を単にコアと呼称する場合があ
る）。
び第１コイル部材５−１２内に位置する第１コア部材５
−１３が対になって、例えば図３（ａ），（ｂ）に示す
ような差動トランス（又は差動変圧器）１０が構成され
ることになる。同様に、第２コイル部材５−２２及び第
２コイル部材５−１２内に位置する第２コア部材５−２
３が対になって、図３（ａ），（ｂ）に示すような差動
トランス１０が構成されることになる（以下、第１，第
２コイル部材５−１２内に位置する第１，第２コア部材
５−１３，５−２３を単にコアと呼称する場合があ
る）。
【００２９】ここで、この図３（ａ），（ｂ）に示す差
動トランス１０は、第１コイル部材５−１２（又は第２
コイル部材５−２２）を構成する３つのコイル１０−１
〜１０−３及び１つのコア５−１３（又はコア５−２
３）を有している。また、コイル１０−１は交流電源１
１に接続される一次コイル（Ｐ）であり、コイル１０−
２，１０−３は逆極直列に接続されて出力電圧信号を取
り出す二次コイル（Ｓ1 ，Ｓ2 ）である。換言すれば、
二次コイル１０−２の一端と二次コイル１０−３の一端
とが接続される一方、二次コイル１０−２の他端と二次
コイル１０−３の他端との間の電位差を出力電圧信号
（交流信号）として出力するようになっている。
動トランス１０は、第１コイル部材５−１２（又は第２
コイル部材５−２２）を構成する３つのコイル１０−１
〜１０−３及び１つのコア５−１３（又はコア５−２
３）を有している。また、コイル１０−１は交流電源１
１に接続される一次コイル（Ｐ）であり、コイル１０−
２，１０−３は逆極直列に接続されて出力電圧信号を取
り出す二次コイル（Ｓ1 ，Ｓ2 ）である。換言すれば、
二次コイル１０−２の一端と二次コイル１０−３の一端
とが接続される一方、二次コイル１０−２の他端と二次
コイル１０−３の他端との間の電位差を出力電圧信号
（交流信号）として出力するようになっている。
【００３０】ところで、上述したように、第１ロッド部
材５−１１及び第２ロッド部材５−２１に配設される第
１コア部材５−１３及び第２コア部材５−２３のピッチ
間隔は異なるので、上述の２つの出力電圧信号の位相差
はシリンダ変位に応じて変化するようになっている。即
ち、第１差動トランス部５−１の二次コイル１０−２，
１０−３側からの出力電圧信号については図４（ａ）の
点線（Ａ１）に示すようになり、第２差動トランス部５
−２の二次コイル１０−２，１０−３側からの出力電圧
信号については図４（ｂ）の点線（Ａ２）に示すように
なる一方、第１差動トランス部５−１又は第２差動トラ
ンス部５−２の一次コイル１０−１に供給される交流電
源１１からの電圧信号は、ともに図４（ａ），（ｂ）の
点線（Ｂ１）のようになる。
材５−１１及び第２ロッド部材５−２１に配設される第
１コア部材５−１３及び第２コア部材５−２３のピッチ
間隔は異なるので、上述の２つの出力電圧信号の位相差
はシリンダ変位に応じて変化するようになっている。即
ち、第１差動トランス部５−１の二次コイル１０−２，
１０−３側からの出力電圧信号については図４（ａ）の
点線（Ａ１）に示すようになり、第２差動トランス部５
−２の二次コイル１０−２，１０−３側からの出力電圧
信号については図４（ｂ）の点線（Ａ２）に示すように
なる一方、第１差動トランス部５−１又は第２差動トラ
ンス部５−２の一次コイル１０−１に供給される交流電
源１１からの電圧信号は、ともに図４（ａ），（ｂ）の
点線（Ｂ１）のようになる。
【００３１】即ち、この場合においては、第１，第２差
動トランス部５−１，５−２の一次コイル１０−１に供
給される交流信号（Ｂ１）は、交流電源１１から共通に
供給されているので、第１コイル部材５−１２からの出
力電圧信号は、そのまま交流電源１１からの入力信号に
対する位相差φ1 を示す一方、第２コイル部材５−２２
からの出力電圧信号についても、そのまま交流電源１１
からの入力信号に対する位相差φ2 を示している。
動トランス部５−１，５−２の一次コイル１０−１に供
給される交流信号（Ｂ１）は、交流電源１１から共通に
供給されているので、第１コイル部材５−１２からの出
力電圧信号は、そのまま交流電源１１からの入力信号に
対する位相差φ1 を示す一方、第２コイル部材５−２２
からの出力電圧信号についても、そのまま交流電源１１
からの入力信号に対する位相差φ2 を示している。
【００３２】従って、差動トランス１０としての第１コ
イル部材５−１２及びコア５−１３の対からの出力電圧
信号（Ａ１）と、差動トランス１０としての第２コイル
部材５−２２及びコア５−２３の対からの出力電圧信号
（Ａ２）との位相差は、φ1−φ2 として算出すること
ができる。即ち、この位相差φ1 −φ2 に基づいて、上
述の差動トランス１０の構成要素としてのコア５−１３
（又は５−２３）が、１１個のコア部材（♯１〜♯１
１）のうちのどれかを特定することができるようになっ
ており、特定されたコア部材により、シリンダ変位を大
まかに検出することができる。
イル部材５−１２及びコア５−１３の対からの出力電圧
信号（Ａ１）と、差動トランス１０としての第２コイル
部材５−２２及びコア５−２３の対からの出力電圧信号
（Ａ２）との位相差は、φ1−φ2 として算出すること
ができる。即ち、この位相差φ1 −φ2 に基づいて、上
述の差動トランス１０の構成要素としてのコア５−１３
（又は５−２３）が、１１個のコア部材（♯１〜♯１
１）のうちのどれかを特定することができるようになっ
ており、特定されたコア部材により、シリンダ変位を大
まかに検出することができる。
【００３３】さらに、差動トランス１０の構成要素とし
てのコア５−１３（又は５−２３）の、第１コイル部材
５−１２（又は第２コイル５−２２）内の位置に応じ
て、出力電圧信号（Ａ１）〔又は（Ａ２）〕の大きさ
（振幅）が変化するようになっている。即ち、図３
（ｂ）において、例えばコア５−１３が第１コイル部材
５−１２を構成する円筒の長手方向の中央位置(Null Po
sition）にあるとき、１次コイル１０−１と二次コイル
１０−２，１０−３との磁気結合の度合いは等しいが、
コア５−１３が例えば“＋Ｘ”方向に移動すると、一次
コイル１０−１と二次コイル１０−２の磁気的結合が強
くなり、一次コイル１０−１と二次コイル１０−３の磁
気的結合が弱くなる。これは二次コイル１０−２，１０
−３から出力される出力電圧信号により示すことができ
る。
てのコア５−１３（又は５−２３）の、第１コイル部材
５−１２（又は第２コイル５−２２）内の位置に応じ
て、出力電圧信号（Ａ１）〔又は（Ａ２）〕の大きさ
（振幅）が変化するようになっている。即ち、図３
（ｂ）において、例えばコア５−１３が第１コイル部材
５−１２を構成する円筒の長手方向の中央位置(Null Po
sition）にあるとき、１次コイル１０−１と二次コイル
１０−２，１０−３との磁気結合の度合いは等しいが、
コア５−１３が例えば“＋Ｘ”方向に移動すると、一次
コイル１０−１と二次コイル１０−２の磁気的結合が強
くなり、一次コイル１０−１と二次コイル１０−３の磁
気的結合が弱くなる。これは二次コイル１０−２，１０
−３から出力される出力電圧信号により示すことができ
る。
【００３４】換言すれば、二次コイル１０−２，１０−
３から出力される出力電圧信号の大きさにより、第１コ
イル５−１２内のコア５−１３の位置（変位）を示すこ
とができるようになっている。具体的には、二次コイル
１０−２，１０−３からの出力電圧信号の大きさ（振
幅）は、コア５−１３の変位に応じて図５のｅｓに示す
ことができる。
３から出力される出力電圧信号の大きさにより、第１コ
イル５−１２内のコア５−１３の位置（変位）を示すこ
とができるようになっている。具体的には、二次コイル
１０−２，１０−３からの出力電圧信号の大きさ（振
幅）は、コア５−１３の変位に応じて図５のｅｓに示す
ことができる。
【００３５】即ち、コア５−１３が第１コイル部材５−
１２を構成する円筒の中央位置(Null Position) にある
ときには、第１コイル部材５−１２からの出力電圧信号
ｅｓの大きさは“０”であり、コア５−１３がこの中央
位置から“＋Ｘ”又は“−Ｘ”方向に離れるに従って出
力電圧信号ｅｓの値は大きくなる。第２コイル部材５−
２２からの出力電圧信号についても同様である。
１２を構成する円筒の中央位置(Null Position) にある
ときには、第１コイル部材５−１２からの出力電圧信号
ｅｓの大きさは“０”であり、コア５−１３がこの中央
位置から“＋Ｘ”又は“−Ｘ”方向に離れるに従って出
力電圧信号ｅｓの値は大きくなる。第２コイル部材５−
２２からの出力電圧信号についても同様である。
【００３６】従って、第１コイル部材５−１２（又は第
２コイル部材５−２２）からの出力電圧信号のうちの少
なくとも一方の大きさ（振幅）に基づいて、上述の如く
特定されたコア５−１３（又は５−２３）の第１コイル
５−１２（又は第２コイル５−２２）に対する相対位置
を検出することができ、検出された相対位置に基づい
て、シリンダ変位を高精度で検出することができる。
２コイル部材５−２２）からの出力電圧信号のうちの少
なくとも一方の大きさ（振幅）に基づいて、上述の如く
特定されたコア５−１３（又は５−２３）の第１コイル
５−１２（又は第２コイル５−２２）に対する相対位置
を検出することができ、検出された相対位置に基づい
て、シリンダ変位を高精度で検出することができる。
【００３７】なお、この図５に示すｅｓ１は二次コイル
１０−２の端子電圧であり、ｅｓ２は二次コイル１０−
３の端子電圧である。即ち、出力電圧信号ｅｓの大きさ
は、二次コイル１０−２の端子電圧ｅｓ１の大きさと二
次コイル１０−３の端子電圧ｅｓ２の大きさとの差に対
応するようになっている。また、上述の図５に示す出力
電圧信号ｅｓについて、コア５−１３の変位と出力電圧
信号ｅｓの位相の関係を含めると（又は直流的に示す
と）、図６に示すようになる。
１０−２の端子電圧であり、ｅｓ２は二次コイル１０−
３の端子電圧である。即ち、出力電圧信号ｅｓの大きさ
は、二次コイル１０−２の端子電圧ｅｓ１の大きさと二
次コイル１０−３の端子電圧ｅｓ２の大きさとの差に対
応するようになっている。また、上述の図５に示す出力
電圧信号ｅｓについて、コア５−１３の変位と出力電圧
信号ｅｓの位相の関係を含めると（又は直流的に示す
と）、図６に示すようになる。
【００３８】ところで、図１，図２に示すシリンダ変位
演算部６は、第１差動トランス部５−１及び第２差動ト
ランス部５−２からの出力電圧信号に基づき、シリンダ
装置におけるシリンダ変位を演算するものである。具体
的には、シリンダ変位演算部６は、第１差動トランス部
５−１からの出力電圧信号の位相と第２差動トランス部
５−２からの出力電圧信号の位相との差情報とともに、
２つの出力電圧信号のうちの少なくとも一方の振幅値に
基づいて、上述のシリンダ変位を演算するものであり、
位相差・振幅値計測部６ａ，メモリ６ｂ及びシリンダ変
位出力部６ｃをそなえて構成されている。
演算部６は、第１差動トランス部５−１及び第２差動ト
ランス部５−２からの出力電圧信号に基づき、シリンダ
装置におけるシリンダ変位を演算するものである。具体
的には、シリンダ変位演算部６は、第１差動トランス部
５−１からの出力電圧信号の位相と第２差動トランス部
５−２からの出力電圧信号の位相との差情報とともに、
２つの出力電圧信号のうちの少なくとも一方の振幅値に
基づいて、上述のシリンダ変位を演算するものであり、
位相差・振幅値計測部６ａ，メモリ６ｂ及びシリンダ変
位出力部６ｃをそなえて構成されている。
【００３９】即ち、位相差・振幅値計測部６ａは、上述
の第１差動トランス部５−１からの出力電圧信号（Ａ
１）と一次コイル１０−１に印加された電圧信号（Ｂ
１）との位相差φ1 と、第２差動トランス部５−２から
の出力電圧信号（Ａ２）と一次コイル１０−１に印加さ
れた電圧信号（Ｂ１）との位相差φ2 とを計測し、さら
にこれらの位相差情報φ1 −φ2 を計測するものであ
る。なお、この場合においては２つの出力電圧信号（Ａ
１），（Ａ２）の位相差をφ1 −φ2 とすることができ
る。
の第１差動トランス部５−１からの出力電圧信号（Ａ
１）と一次コイル１０−１に印加された電圧信号（Ｂ
１）との位相差φ1 と、第２差動トランス部５−２から
の出力電圧信号（Ａ２）と一次コイル１０−１に印加さ
れた電圧信号（Ｂ１）との位相差φ2 とを計測し、さら
にこれらの位相差情報φ1 −φ2 を計測するものであ
る。なお、この場合においては２つの出力電圧信号（Ａ
１），（Ａ２）の位相差をφ1 −φ2 とすることができ
る。
【００４０】さらに、この位相差・振幅値計測部６ａ
は、上述の２つの出力電圧信号（Ａ１），（Ａ２）のう
ちの少なくとも一方についての振幅値を計測するもので
あり、このように計測された位相差情報φ1 −φ2 及び
振幅値情報は、シリンダ変位出力部６ｃに出力されるよ
うになっている。さらに、メモリ６ｂは、上述の第１差
動トランス部５−１及び第２差動トランス部５−２から
の出力電圧信号の位相差φ1 −φ2 に対応した大まかな
シリンダ変位に関する情報を保持するとともに、上述の
図６に示すような振幅値情報に対するコア変位（即ち位
相差に対応した大まかなシリンダ変位に対する微細なシ
リンダ変位）に関する情報を例えば関数情報として保持
しておくものである。
は、上述の２つの出力電圧信号（Ａ１），（Ａ２）のう
ちの少なくとも一方についての振幅値を計測するもので
あり、このように計測された位相差情報φ1 −φ2 及び
振幅値情報は、シリンダ変位出力部６ｃに出力されるよ
うになっている。さらに、メモリ６ｂは、上述の第１差
動トランス部５−１及び第２差動トランス部５−２から
の出力電圧信号の位相差φ1 −φ2 に対応した大まかな
シリンダ変位に関する情報を保持するとともに、上述の
図６に示すような振幅値情報に対するコア変位（即ち位
相差に対応した大まかなシリンダ変位に対する微細なシ
リンダ変位）に関する情報を例えば関数情報として保持
しておくものである。
【００４１】また、シリンダ変位出力部６ｃは、差分演
算部６ａからの出力電圧信号の位相差φ1 −φ2 の演算
結果を入力され、この演算結果をアドレス情報として上
述のメモリ６ｂを参照することにより、差動トランス１
０の構成要素としてのコア５−１３（又は５−２３）
が、１１個のコア部材（♯１〜♯１１）のうちのどれで
あるかを特定するとともに、振幅値情報に基づいて、特
定されたコア５−１３（又は５−２３）のコイル内変位
をメモリ６ｃからの関数に基づいて計測するものであ
る。
算部６ａからの出力電圧信号の位相差φ1 −φ2 の演算
結果を入力され、この演算結果をアドレス情報として上
述のメモリ６ｂを参照することにより、差動トランス１
０の構成要素としてのコア５−１３（又は５−２３）
が、１１個のコア部材（♯１〜♯１１）のうちのどれで
あるかを特定するとともに、振幅値情報に基づいて、特
定されたコア５−１３（又は５−２３）のコイル内変位
をメモリ６ｃからの関数に基づいて計測するものであ
る。
【００４２】換言すれば、シリンダ変位出力部６ｃは、
位相差振幅値計測部６ａからの位相差情報φ1 −φ2 に
基づき、メモリ６ｂの内容を参照することにより、シリ
ンダ変位を大まかに計測するとともに、位相差振幅値計
測部６ａからの振幅値情報に基づき、位相差情報φ1 −
φ2 から大まかに計測されたシリンダ変位情報に対する
高精度のシリンダ変位を計測する。
位相差振幅値計測部６ａからの位相差情報φ1 −φ2 に
基づき、メモリ６ｂの内容を参照することにより、シリ
ンダ変位を大まかに計測するとともに、位相差振幅値計
測部６ａからの振幅値情報に基づき、位相差情報φ1 −
φ2 から大まかに計測されたシリンダ変位情報に対する
高精度のシリンダ変位を計測する。
【００４３】上述の構成により、本発明の一実施形態に
かかるシリンダ変位計測装置では、シリンダ２内を摺動
するピストン３の動きに同調して、シリンダロッド４に
取り付けられた第１ロッド部材５−１１及び第２ロッド
部材５−２２が、ガイド部材としての摺動部材８及びガ
イドレール９により摺動する。差動トランス部５を構成
する第１差動トランス部５−１及び第２差動トランス部
５−２では、二次側電圧としての出力電圧信号（Ａ
１），（Ａ２）をシリンダ変位演算部６に出力する。
かかるシリンダ変位計測装置では、シリンダ２内を摺動
するピストン３の動きに同調して、シリンダロッド４に
取り付けられた第１ロッド部材５−１１及び第２ロッド
部材５−２２が、ガイド部材としての摺動部材８及びガ
イドレール９により摺動する。差動トランス部５を構成
する第１差動トランス部５−１及び第２差動トランス部
５−２では、二次側電圧としての出力電圧信号（Ａ
１），（Ａ２）をシリンダ変位演算部６に出力する。
【００４４】シリンダ変位演算部６の位相差・振幅値計
測部６ａでは、上述の出力信号電圧（Ａ１），（Ａ２）
を入力され、これらの信号（Ａ１），（Ａ２）の位相差
φ1−φ2 を計測するとともに、信号（Ａ１），（Ａ
２）のうちの少なくとも一方の大きさ（振幅）を演算す
る。シリンダ変位出力部６ｃは、位相差振幅値計測部６
ａからの位相差情報φ1 −φ2 に基づき、メモリ６ｂの
内容を参照することにより、シリンダ変位を大まかに計
測するとともに、位相差振幅値計測部６ａからの振幅値
情報に基づき、位相差情報φ1 −φ2 から大まかに計測
されたシリンダ変位情報に対する高精度のシリンダ変位
を計測する。
測部６ａでは、上述の出力信号電圧（Ａ１），（Ａ２）
を入力され、これらの信号（Ａ１），（Ａ２）の位相差
φ1−φ2 を計測するとともに、信号（Ａ１），（Ａ
２）のうちの少なくとも一方の大きさ（振幅）を演算す
る。シリンダ変位出力部６ｃは、位相差振幅値計測部６
ａからの位相差情報φ1 −φ2 に基づき、メモリ６ｂの
内容を参照することにより、シリンダ変位を大まかに計
測するとともに、位相差振幅値計測部６ａからの振幅値
情報に基づき、位相差情報φ1 −φ2 から大まかに計測
されたシリンダ変位情報に対する高精度のシリンダ変位
を計測する。
【００４５】このように、本発明の一実施形態にかかる
シリンダ変位計測装置によれば、第１差動トランス部５
−１及び第２差動トランス部５−２により、相互に異な
った特性を有し、それぞれ上記のシリンダとシリンダロ
ッドとの間の相対的な移動距離に対応した出力電圧信号
を得ることができるので、シリンダ変位演算部６におい
て、これらの出力電圧信号からシリンダ変位を演算する
ことができ、これにより、温度依存性がなく、絶対的な
シリンダ変位を高い精度で検出できる利点がある。
シリンダ変位計測装置によれば、第１差動トランス部５
−１及び第２差動トランス部５−２により、相互に異な
った特性を有し、それぞれ上記のシリンダとシリンダロ
ッドとの間の相対的な移動距離に対応した出力電圧信号
を得ることができるので、シリンダ変位演算部６におい
て、これらの出力電圧信号からシリンダ変位を演算する
ことができ、これにより、温度依存性がなく、絶対的な
シリンダ変位を高い精度で検出できる利点がある。
【００４６】特に、本実施形態にかかるシリンダ変位計
測装置を図９に示すような油圧ショベル１００に適用す
れば、この油圧ショベル１００においては、作業現場の
環境に影響されることなく、シリンダ装置１０６〜１０
８のシリンダ変位を計測することができる。これによ
り、検出されたシリンダ装置１０６〜１０８のシリンダ
変位情報に基づいて作業機姿勢を作業現場の環境によら
ずに正確に算出することができ、算出された作業機姿勢
に関する情報に基づいてオペレータ操作の正確化や作業
現場の環境に即した適切な自動制御を行なうことができ
る等、作業効率を飛躍的向上を期待することができる。
測装置を図９に示すような油圧ショベル１００に適用す
れば、この油圧ショベル１００においては、作業現場の
環境に影響されることなく、シリンダ装置１０６〜１０
８のシリンダ変位を計測することができる。これによ
り、検出されたシリンダ装置１０６〜１０８のシリンダ
変位情報に基づいて作業機姿勢を作業現場の環境によら
ずに正確に算出することができ、算出された作業機姿勢
に関する情報に基づいてオペレータ操作の正確化や作業
現場の環境に即した適切な自動制御を行なうことができ
る等、作業効率を飛躍的向上を期待することができる。
【００４７】また、第１ロッド部材５−１１及び第２ロ
ッド部材５−２１が相互に並列的に配置されるととも
に、第１コイル部材５−１２及び第２コイル部材５−２
２が対向して同じ位置に配置されているので、装置をコ
ンパクト化させることができる利点もある。 （ｂ）本実施形態の変形例の説明 上述の本実施形態においては、第１差動トランス部５−
１及び第２差動トランス部５−２は互いに隣接して設け
られているが、これに限定されず、例えば図７に示す模
式的正視図のように、第１差動トランス部５−１及び第
２差動トランス部５−２を隔離させて設けることもで
き、このようにしても上述の本実施形態と同様の利点を
得ることができる。
ッド部材５−２１が相互に並列的に配置されるととも
に、第１コイル部材５−１２及び第２コイル部材５−２
２が対向して同じ位置に配置されているので、装置をコ
ンパクト化させることができる利点もある。 （ｂ）本実施形態の変形例の説明 上述の本実施形態においては、第１差動トランス部５−
１及び第２差動トランス部５−２は互いに隣接して設け
られているが、これに限定されず、例えば図７に示す模
式的正視図のように、第１差動トランス部５−１及び第
２差動トランス部５−２を隔離させて設けることもで
き、このようにしても上述の本実施形態と同様の利点を
得ることができる。
【００４８】また、上述の本実施形態においては、第１
ロッド部材５−１１及び第２ロッド部材５−２１をシリ
ンダロッド４に取り付けるとともに、第１コイル部５−
１２及び第２コイル部５−２２をシリンダ２に取り付け
ているが、これに限定されず、例えば図８に示す模式的
正視図のように、第１ロッド部材５−１１及び第２ロッ
ド部材５−２１をシリンダ２に取り付けるとともに、第
１コイル部５−１２及び第２コイル部５−２２をシリン
ダロッド４に取り付けることもできる。
ロッド部材５−１１及び第２ロッド部材５−２１をシリ
ンダロッド４に取り付けるとともに、第１コイル部５−
１２及び第２コイル部５−２２をシリンダ２に取り付け
ているが、これに限定されず、例えば図８に示す模式的
正視図のように、第１ロッド部材５−１１及び第２ロッ
ド部材５−２１をシリンダ２に取り付けるとともに、第
１コイル部５−１２及び第２コイル部５−２２をシリン
ダロッド４に取り付けることもできる。
【００４９】この場合においては、第１コイル部５−１
２及び第２コイル部５−２２は支部１２を介してシリン
ダ２に取り付けられ、第１ロッド部材５−１１及び第２
ロッド部材５−２１は支部１３を介してシリンダロッド
４に取り付けられている。なお、図７，図８中、図１，
図２と同一の符号は、同様の部分を示している。さら
に、上述の本実施形態においては、２つの出力電圧信号
から計測された位相差情報及び振幅値情報に基づいて、
メモリ６ｂを参照することによりシリンダ変位を計測し
ているが、これに限定されず、シリンダ変位演算部６に
おいては、位相差情報及び振幅値情報をパラメータとし
た関数演算により一意的にシリンダ変位を計測すること
もできる。
２及び第２コイル部５−２２は支部１２を介してシリン
ダ２に取り付けられ、第１ロッド部材５−１１及び第２
ロッド部材５−２１は支部１３を介してシリンダロッド
４に取り付けられている。なお、図７，図８中、図１，
図２と同一の符号は、同様の部分を示している。さら
に、上述の本実施形態においては、２つの出力電圧信号
から計測された位相差情報及び振幅値情報に基づいて、
メモリ６ｂを参照することによりシリンダ変位を計測し
ているが、これに限定されず、シリンダ変位演算部６に
おいては、位相差情報及び振幅値情報をパラメータとし
た関数演算により一意的にシリンダ変位を計測すること
もできる。
【００５０】この場合においては、例えば以下に示すよ
うにシリンダ変位を演算することができる。ここで、第
１コア部材５−１３に通し番号ｎ＝０（♯１）〜ｎ＝１
０（♯１１）を設定すると、第１コイル部５−１の二次
コイル１０−２（１０−３）からの出力電圧信号の大き
さ（振幅）Ｖ１は、第１ロッド部材５−１１と第１コイ
ル部５−１２との相対的な位置関係（図１０参照，シリ
ンダ変位に相当）に応じて図１１に示すように変化する
ようになっている。
うにシリンダ変位を演算することができる。ここで、第
１コア部材５−１３に通し番号ｎ＝０（♯１）〜ｎ＝１
０（♯１１）を設定すると、第１コイル部５−１の二次
コイル１０−２（１０−３）からの出力電圧信号の大き
さ（振幅）Ｖ１は、第１ロッド部材５−１１と第１コイ
ル部５−１２との相対的な位置関係（図１０参照，シリ
ンダ変位に相当）に応じて図１１に示すように変化する
ようになっている。
【００５１】同様に、第２コア部材５−２３の位置を通
し番号ｎ＝０（♯１）〜ｎ＝１０（♯１１）とすると、
第２コイル部５−２の二次コイル１０−２（１０−３）
からの出力電圧信号の大きさ（振幅）Ｖ２は、第２ロッ
ド部材５−２１と第２コイル部５−２２との相対的な位
置関係（図１０参照，シリンダ変位）に応じて図１１に
示すように変化する。
し番号ｎ＝０（♯１）〜ｎ＝１０（♯１１）とすると、
第２コイル部５−２の二次コイル１０−２（１０−３）
からの出力電圧信号の大きさ（振幅）Ｖ２は、第２ロッ
ド部材５−２１と第２コイル部５−２２との相対的な位
置関係（図１０参照，シリンダ変位）に応じて図１１に
示すように変化する。
【００５２】なお、図１１中、ｄは出力電圧信号Ｖ１
（又はＶ２）の最大値である。また、上述の第１コイル
部材５−１及び第２コイル部材５−２からの出力電圧信
号の大きさの差Ｖ１−Ｖ２は、第１コア部材５−１３
（通し番号ｎ＝０〜１０）の変位に応じて図１２に示す
ようになっている。即ち、第１コイル部材５−１と通し
番号ｎ＝０の第１コア部材５−１３とが差動トランスを
構成した場合には、出力電圧信号の差Ｖ１−Ｖ２は、当
該差動トランス内の第１コア部材５−１３の変位に応じ
て図１２の（ｋ１）に示すようになる。
（又はＶ２）の最大値である。また、上述の第１コイル
部材５−１及び第２コイル部材５−２からの出力電圧信
号の大きさの差Ｖ１−Ｖ２は、第１コア部材５−１３
（通し番号ｎ＝０〜１０）の変位に応じて図１２に示す
ようになっている。即ち、第１コイル部材５−１と通し
番号ｎ＝０の第１コア部材５−１３とが差動トランスを
構成した場合には、出力電圧信号の差Ｖ１−Ｖ２は、当
該差動トランス内の第１コア部材５−１３の変位に応じ
て図１２の（ｋ１）に示すようになる。
【００５３】同様に、第１コイル部材５−１と通し番号
ｎ＝１の第１コア部材５−１３とが差動トランスを構成
した場合には、第１コア部材５−１３の変位に対する出
力電圧信号の差Ｖ１−Ｖ２は図１２の（ｋ２）のように
なり、第１コイル部材５−１と通し番号ｎ＝２の第１コ
ア部材５−１３とが差動トランスを構成した場合には、
第１コア部材５−１３の変位に対する出力電圧信号の差
Ｖ１−Ｖ２は図１２の（ｋ３）のようになる。
ｎ＝１の第１コア部材５−１３とが差動トランスを構成
した場合には、第１コア部材５−１３の変位に対する出
力電圧信号の差Ｖ１−Ｖ２は図１２の（ｋ２）のように
なり、第１コイル部材５−１と通し番号ｎ＝２の第１コ
ア部材５−１３とが差動トランスを構成した場合には、
第１コア部材５−１３の変位に対する出力電圧信号の差
Ｖ１−Ｖ２は図１２の（ｋ３）のようになる。
【００５４】ここで、シリンダ変位を求めるために、差
動トランスの構成要素となっている第１コア部材５−１
３の通し番号ｎを求める際には、第１コイル部５−１の
二次コイル１０−２（１０−３）からの出力電圧信号Ｖ
１の微分値Ｖ１′と、第２コイル部５−２の二次コイル
１０−２（１０−３）からの出力電圧信号Ｖ２の微分値
Ｖ２′とに応じて、以下に示す式（１）〜（３）を用い
ることができる。
動トランスの構成要素となっている第１コア部材５−１
３の通し番号ｎを求める際には、第１コイル部５−１の
二次コイル１０−２（１０−３）からの出力電圧信号Ｖ
１の微分値Ｖ１′と、第２コイル部５−２の二次コイル
１０−２（１０−３）からの出力電圧信号Ｖ２の微分値
Ｖ２′とに応じて、以下に示す式（１）〜（３）を用い
ることができる。
【００５５】なお、ｐは第１ピッチ間隔の値で、ｐ＋α
は第２ピッチ間隔で、ｄは出力電圧信号の最大値で、Ｘ
１は差動トランスの構成要素としての第１コア部材５−
１３の、第１コイル部５−１内の変位であり、出力電圧
信号Ｖ１の値から算出することができる。 ・Ｖ１′＞０且つＶ２′＞０、又は、Ｖ１′＜０且つＶ
２′＜０の場合 ｎ＝｛（ｐ＋α）／２ｄα｝・｜Ｖ１−Ｖ２｜−（Ｘ１／ｐ） …（１） ・Ｖ１′＜０且つＶ２′＞０の場合 ｎ＝｛（Ｖ１−Ｖ２）・（ｐ＋α）／２ｄ｝ ＋｛（２ｐ＋α）／ｐ｝・Ｘ１−（ｐ＋α） …（２） ・Ｖ１′＞０且つＶ２′＜０の場合 ｎ＝−｛（Ｖ１−Ｖ２）・（ｐ＋α）／２ｄ｝＋｛（２ｐ＋α）／ｐ｝・Ｘ１ …（３） 上述の（１）〜（３）にて算出された差動トランスの構
成要素となっている第１コア部材５−１３の通し番号ｎ
を用いることにより、求めるべきシリンダ変位Ｘは、以
下に示す式（４）を用いて算出することができる。
は第２ピッチ間隔で、ｄは出力電圧信号の最大値で、Ｘ
１は差動トランスの構成要素としての第１コア部材５−
１３の、第１コイル部５−１内の変位であり、出力電圧
信号Ｖ１の値から算出することができる。 ・Ｖ１′＞０且つＶ２′＞０、又は、Ｖ１′＜０且つＶ
２′＜０の場合 ｎ＝｛（ｐ＋α）／２ｄα｝・｜Ｖ１−Ｖ２｜−（Ｘ１／ｐ） …（１） ・Ｖ１′＜０且つＶ２′＞０の場合 ｎ＝｛（Ｖ１−Ｖ２）・（ｐ＋α）／２ｄ｝ ＋｛（２ｐ＋α）／ｐ｝・Ｘ１−（ｐ＋α） …（２） ・Ｖ１′＞０且つＶ２′＜０の場合 ｎ＝−｛（Ｖ１−Ｖ２）・（ｐ＋α）／２ｄ｝＋｛（２ｐ＋α）／ｐ｝・Ｘ１ …（３） 上述の（１）〜（３）にて算出された差動トランスの構
成要素となっている第１コア部材５−１３の通し番号ｎ
を用いることにより、求めるべきシリンダ変位Ｘは、以
下に示す式（４）を用いて算出することができる。
【００５６】 Ｘ＝ｎ・ｐ＋Ｘ１ …（４） 即ち、シリンダ変位演算部６において、上述の第１ピッ
チ間隔の値ｐ，第２ピッチ間隔の値ｐ＋α，出力電圧信
号の最大値ｄを予め保持しておき、上述の差動トランス
部５からリアルタイムに計測される出力電圧信号の値Ｖ
１，Ｖ２及びＸ１の値に基づいて、式（１）〜式（４）
の演算を適宜用いることにより、関数演算のみでシリン
ダ変位を計測することができるのである。
チ間隔の値ｐ，第２ピッチ間隔の値ｐ＋α，出力電圧信
号の最大値ｄを予め保持しておき、上述の差動トランス
部５からリアルタイムに計測される出力電圧信号の値Ｖ
１，Ｖ２及びＸ１の値に基づいて、式（１）〜式（４）
の演算を適宜用いることにより、関数演算のみでシリン
ダ変位を計測することができるのである。
【００５７】（ｃ）その他 上述の本実施形態においては、シリンダ変位計測装置
を、油圧ショベル１００におけるシリンダ装置１０６〜
１０８のシリンダ変位を検出するために用いているが、
本発明によればこれに限定されず、これ以外の他の用途
にも用いることができるが、その場合においても、上述
の本実施形態の場合と同様に、温度依存性がなく、絶対
的なシリンダ変位を高い精度で検出することができる利
点がある。
を、油圧ショベル１００におけるシリンダ装置１０６〜
１０８のシリンダ変位を検出するために用いているが、
本発明によればこれに限定されず、これ以外の他の用途
にも用いることができるが、その場合においても、上述
の本実施形態の場合と同様に、温度依存性がなく、絶対
的なシリンダ変位を高い精度で検出することができる利
点がある。
【００５８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明（請求項１
〜５）のシリンダ変位計測装置によれば、第１差動トラ
ンス部及び第２差動トランス部により、相互に異なった
特性を有し、それぞれ上記のシリンダとシリンダロッド
との間の相対的な移動距離に対応した出力電圧信号を得
ることができるので、シリンダ変位演算部において、こ
れらの出力電圧信号からシリンダ変位を演算することが
でき、これにより、温度依存性がなく、絶対的なシリン
ダ変位を高い精度で検出できる利点がある。
〜５）のシリンダ変位計測装置によれば、第１差動トラ
ンス部及び第２差動トランス部により、相互に異なった
特性を有し、それぞれ上記のシリンダとシリンダロッド
との間の相対的な移動距離に対応した出力電圧信号を得
ることができるので、シリンダ変位演算部において、こ
れらの出力電圧信号からシリンダ変位を演算することが
でき、これにより、温度依存性がなく、絶対的なシリン
ダ変位を高い精度で検出できる利点がある。
【００５９】また、請求項３記載の本発明のシリンダ変
位計測装置によれば、第１ロッド部材及び第２ロッド部
材が相互に並列的に配置されるとともに、第１コイル部
材及び第２コイル部材が対向して同じ位置に配置されて
いるので、装置をコンパクト化させることができる利点
もある。
位計測装置によれば、第１ロッド部材及び第２ロッド部
材が相互に並列的に配置されるとともに、第１コイル部
材及び第２コイル部材が対向して同じ位置に配置されて
いるので、装置をコンパクト化させることができる利点
もある。
【図１】本実施形態にかかるシリンダ変位計測装置を示
す模式的上視図である。
す模式的上視図である。
【図２】本実施形態にかかるシリンダ変位計測装置を示
す模式的正視図である。
す模式的正視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）はいずれも本実施形態における
差動トランスを示す図である。
差動トランスを示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）はいずれも本実施形態にかかる
シリンダ変位計測装置の動作を説明するための図であ
る。
シリンダ変位計測装置の動作を説明するための図であ
る。
【図５】本実施形態にかかるシリンダ変位計測装置の動
作を説明するための図である。
作を説明するための図である。
【図６】本実施形態にかかるシリンダ変位計測装置の動
作を説明するための図である。
作を説明するための図である。
【図７】本実施形態にかかるシリンダ変位計測装置の変
形例を示す模式的正視図である。
形例を示す模式的正視図である。
【図８】本実施形態にかかるシリンダ変位計測装置の変
形例を示す模式的正視図である。
形例を示す模式的正視図である。
【図９】油圧ショベルを示す模式的正視図である。
【図１０】本実施形態にかかるシリンダ変位計測装置の
変形例を説明するための図である。
変形例を説明するための図である。
【図１１】本実施形態にかかるシリンダ変位計測装置の
変形例を説明するための図である。
変形例を説明するための図である。
【図１２】本実施形態にかかるシリンダ変位計測装置の
変形例を説明するための図である。
変形例を説明するための図である。
１ シリンダ変位計測装置 ２ シリンダ ３ ピストン ４ シリンダロッド ５ 差動トランス部 ５−１ 第１差動トランス部 ５−２ 第２差動トランス部 ５−１１ 第１ロッド部材 ５−１２ 第１コイル部材 ５−１３ 第１コア部材 ５−２１ 第２ロッド部材 ５−２２ 第２コイル部材 ５−２３ 第２コア部材 ６ シリンダ変位演算部 ６ａ 位相差・振幅値計測部 ６ｂ メモリ ６ｃ シリンダ変位出力部 ７ 支部 ８ 摺動部材（ガイド部材） ９ ガイドレール（ガイド部材） １０ 差動トランス １０−１ 一次コイル １０−２，１０−３ 二次コイル １１ 交流電源 １２，１３ 支部 １００ 油圧ショベル １０１ 運転操作室 １０２ 油圧ショベル本体 １０３ ブーム １０４ スティック １０５ バケット １０６〜１０８ シリンダ装置
Claims (5)
- 【請求項１】 シリンダと該シリンダ内を摺動するピス
トンと該ピストンに取り付けられたシリンダロッドとを
有するシリンダ装置におけるシリンダ変位を計測すべ
く、 相互に異なった特性を有し、それぞれ上記のシリンダと
シリンダロッドとの間の相対的な移動距離に対応した出
力を得ることのできる第１差動トランス部及び第２差動
トランス部と、 上記の第１差動トランス部及び第２差動トランス部から
の出力に基づいて、該シリンダ装置におけるシリンダ変
位を演算するシリンダ変位演算部とをそなえて構成され
たことを特徴とする、シリンダ変位計測装置。 - 【請求項２】 該第１差動トランス部が、上記のシリン
ダ及びシリンダロッドのうちの一方に取り付けられて上
記のシリンダとシリンダロッドとの間の相対的な動きに
追従しうる第１ロッド部材と、該第１ロッド部材に第１
ピッチ間隔で配設された複数の第１コア部材と、上記の
シリンダ及びシリンダロッドのうちの他方に取り付けら
れて該第１ロッド部材に設けられた該第１コア部材と対
になって差動トランスを構成する第１コイル部とをそな
えて構成されるとともに、 該第２差動トランス部が、上記のシリンダ及びシリンダ
ロッドのうちの一方に取り付けられて上記のシリンダと
シリンダロッドとの間の相対的な動きに追従しうる第２
ロッド部材と、該第２ロッド部材に該第１コア部材の配
設ピッチ間隔とは異なる第２ピッチ間隔で配設された複
数の第２コア部材と、上記のシリンダ及びシリンダロッ
ドのうちの他方に取り付けられて該第２ロッド部材に設
けられた該第２コア部材と対になって差動トランスを構
成する第２コイル部とをそなえて構成されたことを特徴
とする、請求項１記載のシリンダ変位計測装置。 - 【請求項３】 上記の第１ロッド部材及び第２ロッド部
材が相互に並列的に配置されるとともに、上記の第１コ
イル部材及び第２コイル部材が対向して同じ位置に配置
されていることを特徴とする、請求項２記載のシリンダ
変位計測装置。 - 【請求項４】 上記の第１ロッド部材及び第２ロッド部
材が、それぞれ上記のシリンダ及びシリンダロッドのう
ちの他方に取り付けられたガイド部材により案内される
べく構成されていることを特徴とする、請求項２又は請
求項３に記載のシリンダ変位計測装置。 - 【請求項５】 該シリンダ変位演算部が、該第１差動ト
ランス部の出力位相と該第２差動トランス部の出力位相
との差情報に基づいて、該シリンダ装置におけるシリン
ダ変位を演算するように構成されていることを特徴とす
る、請求項１記載のシリンダ変位計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30650996A JPH10148259A (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | シリンダ変位計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30650996A JPH10148259A (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | シリンダ変位計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10148259A true JPH10148259A (ja) | 1998-06-02 |
Family
ID=17957891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30650996A Withdrawn JPH10148259A (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | シリンダ変位計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10148259A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010210493A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Komatsu Ltd | 接触式ストロークセンサ |
| JP2011252912A (ja) * | 2005-04-13 | 2011-12-15 | Sri Internatl | 移動する構成要素の位置を磁気的に感知するシステムおよび方法 |
-
1996
- 1996-11-18 JP JP30650996A patent/JPH10148259A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011252912A (ja) * | 2005-04-13 | 2011-12-15 | Sri Internatl | 移動する構成要素の位置を磁気的に感知するシステムおよび方法 |
| JP2010210493A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Komatsu Ltd | 接触式ストロークセンサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040203 |