WO2016088605A1 - ストローク検出装置 - Google Patents

ストローク検出装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016088605A1
WO2016088605A1 PCT/JP2015/082935 JP2015082935W WO2016088605A1 WO 2016088605 A1 WO2016088605 A1 WO 2016088605A1 JP 2015082935 W JP2015082935 W JP 2015082935W WO 2016088605 A1 WO2016088605 A1 WO 2016088605A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
scale
sensor
piston rod
stroke
output
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/082935
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
杉原　克道
Original Assignee
Ｋｙｂ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｋｙｂ株式会社 filed Critical Ｋｙｂ株式会社
Priority to KR1020177014836A priority Critical patent/KR101868365B1/ko
Priority to EP15865987.0A priority patent/EP3228992A4/en
Priority to US15/531,943 priority patent/US20180136014A1/en
Priority to CN201580065923.8A priority patent/CN107003147A/zh
Publication of WO2016088605A1 publication Critical patent/WO2016088605A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24428—Error prevention
    • G01D5/24433—Error prevention by mechanical means
    • G01D5/24438—Special design of the sensing element or scale
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • 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
    • 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
    • F15B15/2846—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using detection of markings, e.g. markings on the piston rod
    • 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
    • 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
    • F15B15/2861—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/147—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/24476—Signal processing
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/70—Position sensors comprising a moving target with particular shapes, e.g. of soft magnetic targets
    • G01D2205/77—Specific profiles

Definitions

  • the present invention relates to a stroke detection device.
  • a stroke detector is used to detect the stroke of a linear motion part such as a cylinder.
  • the detection element provided on the first member detects the scale of the linear component by detecting the scale provided on the second member that is movable back and forth with respect to the first member.
  • JP2010-145423A discloses a stroke detection device that can detect the absolute stroke amount of a linear motion component by changing the shape of the scale according to the stroke.
  • the second member may slightly shift in a direction perpendicular to the advance / retreat direction with respect to the first member due to a processing error or the like.
  • the second member may slightly rotate with respect to the first member or may be twisted.
  • the position of the scale provided on the second member is also displaced, so that the accurate stroke amount of the second member may not be detected by the detection element.
  • the increase in the size of the detection element leads to an increase in cost and an increase in the size of the linear motion component itself.
  • the present invention has an object of suppressing the detection error of the stroke of the linear motion component even if the member provided with the scale is displaced.
  • the first member, the second member provided so as to be able to advance and retract with respect to the first member, and the surface of the second member are formed along the advancing / retreating direction of the second member.
  • a first detection element and a second detection element that are provided in the first member so as to face the scale, and whose output changes according to the area of the opposing scale, the scale includes: A first edge inclined with respect to the advancing / retreating direction of the second member, and a second edge extending at an angle different from the first edge with respect to the advancing / retreating direction of the second member,
  • the first edge portion is formed so as to always face the first detection element in the advance / retreat range of the second member, and the second edge portion is always located on the second detection element in the advance / retreat range of the second member. It is formed so as to oppose, and the straw of the second member
  • the stroke detection device is detected based on the outputs of said second detector elements of the first detection device is provided.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a stroke detection device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the scale of FIG.
  • FIG. 3A is a graph of the output signal of the first MR sensor of the stroke detection device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a graph of the output signal of the second MR sensor of the stroke detection device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3C is a graph obtained by synthesizing the output signal of the first MR sensor and the output signal of the second MR sensor of the stroke detection device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a first modification of the scale of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a second modification of the scale of FIG. FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the scale of the stroke detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 7A is a graph of the output signal of the first MR sensor of the stroke detection device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a graph of the output signal of the second MR sensor of the stroke detection device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7C is a graph diagram obtained by subtracting the output signal of the second MR sensor from the output signal of the first MR sensor of the stroke detection device according to the second embodiment of the present invention.
  • a cylinder 10 shown in FIG. 1 is a hydraulic cylinder that is operated by hydraulic oil discharged from a hydraulic pump (not shown).
  • the stroke detection device 100 is provided in the cylinder 10.
  • the cylinder 10 includes a cylinder tube 20 as a first member that is a main body of the cylinder 10 and a piston rod 30 as a second member that is provided so as to be movable forward and backward with respect to the cylinder tube 20. That is, the cylinder 10 is a linear motion component in which the piston rod 30 as the other member moves forward and backward with respect to the cylinder tube 20 as one member.
  • the cylinder tube 20 has a cylindrical shape, and a piston 31 that is slidable in the axial direction is provided inside the cylinder tube 20.
  • a cylinder head 20a through which the piston rod 30 is slidably inserted is provided at the end of the cylinder tube 20.
  • the inside of the cylinder tube 20 is partitioned into two oil chambers 11 and 12 by the piston 31.
  • the two oil chambers 11 and 12 are connected to a hydraulic pump or tank as a hydraulic supply source (not shown) through a switching valve (not shown). When one of the two oil chambers 11 and 12 is connected to the hydraulic pump, the other is connected to the tank.
  • the cylinder 10 expands and contracts when hydraulic oil is guided from the hydraulic pump to one of the two oil chambers 11 and 12 and the piston rod 30 moves in the axial direction.
  • the cylinder 10 is a double-acting cylinder, but may be a single-acting cylinder.
  • the cylinder 10 is not limited to a hydraulic type, and may be a pneumatic type, a hydraulic type, an electric mechanical type, or the like.
  • the piston rod 30 is a columnar magnetic member having a base end portion 30 a fixed to the piston 31 and a tip end portion 30 b exposed from the cylinder tube 20.
  • the piston rod 30 is operated by a hydraulic force acting on the piston 31.
  • the stroke detection device 100 includes an MR sensor 50 as a detection element disposed in a cylinder head 20a through which the piston rod 30 is inserted, and a forward / backward direction A of the piston rod 30 on the side surface 30c of the piston rod 30 (the direction of arrow A in FIG. 1). ) And a scale 60 formed along.
  • the stroke detection device 100 is provided to detect the stroke amount and stroke position of the piston rod 30 with respect to the cylinder tube 20.
  • the MR (Magneto-Resistive: magnetoresistive) sensor 50 has an MR element whose electrical resistance changes depending on the strength of magnetism.
  • the MR sensor 50 is disposed on the inner peripheral side of the cylinder head 20 a so as to face the outer periphery of the piston rod 30.
  • a permanent magnet (not shown), which is a magnetic source, is disposed on the opposite side of the MR sensor 50 from the surface facing the piston rod 30.
  • the MR sensor 50 detects magnetism emitted from the permanent magnet and outputs a voltage corresponding to the detected magnetism to a controller (not shown).
  • the magnetism emitted from the permanent magnet acts on the magnetic material, but does not act on the non-magnetic material. That is, the MR sensor 50 detects how the magnetism generated from the permanent magnet is changed by the magnetism of the member facing the MR sensor 50.
  • a more sensitive GMR (Giant Magneto-Resistive) sensor or an MI sensor using the MI (Magneto-Impedance) effect may be used.
  • a displacement of the piston rod 30 may be detected by providing a coil so as to face the scale 60 and exciting the coil. In this case, the impedance of the excited coil varies according to the opposing scale 60.
  • the scale 60 is a non-magnetic material formed on the outer periphery of the piston rod 30 that is a magnetic material. Although only one scale 60 is shown in FIG. 1, the scale 60 is provided at two locations apart from each other in the circumferential direction B of the piston rod 30 (in the direction of arrow B in FIG. 1).
  • the scale 60 is formed by melting the outer peripheral surface of the piston rod 30 with a laser irradiated by a laser device as a local heating device and adding Ni or Mn to austenite.
  • the piston rod 30 may be made of a non-magnetic material.
  • the scale 60 is formed as a magnetic material by melting the piston rod 30 with a laser device and adding Sn or the like.
  • the means for locally heating is not limited to a laser, and any means may be used as long as it can be locally heated, such as an electron beam, high-frequency induction heating, or arc discharge.
  • the scale 60 has a most advanced end A1 that faces the MR sensor 50 when the piston rod 30 enters the cylinder tube 20 most, and a scale 60 that faces the MR sensor 50 when the piston rod 30 leaves the cylinder tube 20 most. It is formed over the entire stroke including the withdrawal end A2.
  • the stroke detection device 100 having such a configuration, the magnetism emitted from the permanent magnet and acting on the piston rod 30 depends on the area of the scale 60 facing the MR sensor 50 and the distance between the MR sensor 50 and the scale 60. Change. In the present embodiment, the area of the scale 60 facing the MR sensor 50 changes according to the stroke of the piston rod 30 as described later. For this reason, the stroke detection device 100 can detect the absolute stroke amount of the piston rod 30, that is, the absolute position of the piston rod 30, based on the output of the MR sensor 50.
  • FIG. 2 shows the scale 60 shown in FIG. 1 developed in the circumferential direction B of the piston rod 30.
  • the scale 60 includes a first scale 61 and a second scale 62 provided to be separated from the first scale 61 in the circumferential direction B of the piston rod 30.
  • the first scale 61 and the second scale 62 are each formed in a rectangular shape, and are provided so that the long side is slightly inclined with respect to the forward / backward direction A of the piston rod 30.
  • the first scale 61 has a first edge 61a which is a long side inclined with respect to the forward / backward direction A of the piston rod 30 and serves as a boundary between the nonmagnetic part and the magnetic part.
  • the second scale 62 has a second edge 62a which is a long side inclined in the direction opposite to the first edge 61a with respect to the forward / backward direction A of the piston rod 30 and serves as a boundary between the nonmagnetic part and the magnetic part.
  • the shape of the first scale 61 and the second scale 62 is not limited to a rectangular shape, and may have edge portions 61 a and 62 a that are inclined in directions opposite to each other with respect to the forward / backward direction A of the piston rod 30. The shape may be triangular or trapezoidal. When each scale 61, 62 is rectangular, it does not have an acute angle and can be formed relatively easily.
  • the MR sensor 50 includes a first MR sensor 51 as a first detection element facing the first scale 61 and a second MR sensor 52 as a second detection element facing the second scale 62.
  • the first MR sensor 51 and the second MR sensor 52 are provided separately on the same plane orthogonal to the forward / backward direction A of the piston rod 30. For this reason, the first MR sensor 51 and the second MR sensor 52 are affected by displacement in the direction orthogonal to the forward / backward direction A of the piston rod 30 generated at the same position in the forward / backward direction A.
  • the first edge 61 a extends from the most advanced end A ⁇ b> 1 where the piston rod 30 enters the cylinder tube 20 to the most retracted end A ⁇ b> 2 where the piston rod 30 most retracts from the cylinder tube 20. It is formed so as to always face the first MR sensor 51 in the range. Similarly, the second edge 62a is formed so as to always face the second MR sensor 52 in the same range.
  • the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 and the area of the second scale 62 facing the second MR sensor 52 are the smallest at the most advanced end A1 and the largest at the most retracted end A2. That is, as the piston rod 30 moves away from the cylinder tube 20, the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 and the area of the second scale 62 facing the second MR sensor 52 gradually increase. To do.
  • the positional relationship between the first MR sensor 51 and the first scale 61 when the piston rod 30 moves relative to the cylinder tube 20 coaxially is the first distance in the circumferential direction B at the most advanced end A1. It is set so as to oppose only d1 and not to oppose the second distance d2 in the circumferential direction B at the most retracted end A2.
  • the size of the first distance d1 and the second distance d2 is set larger than the displacement amount that the piston rod 30 may be displaced in the circumferential direction B with respect to the cylinder tube 20 due to a processing error or the like. For this reason, even if the piston rod 30 is slightly displaced in the circumferential direction B, the state in which the first edge portion 61a faces the first MR sensor 51 is maintained, and the output of the first MR sensor 51 corresponds to the stroke of the piston rod 30. Keep changing.
  • the first distance d1 and the second distance d2 may be the same size or different sizes. Further, the sizes of the first distance d1 and the second distance d2 are set as small as possible so that the change in the output of the first MR sensor 51 with respect to a predetermined stroke becomes large in order to improve the detection accuracy of the stroke. It is preferable.
  • the positional relationship between the second MR sensor 52 and the second scale 62 is set similarly.
  • FIG. 3A is a graph showing an output waveform of the first MR sensor 51 that changes with respect to the stroke of the piston rod 30.
  • FIG. 3B is a graph showing an output waveform of the second MR sensor 52 that changes with respect to the stroke of the piston rod 30.
  • FIG. 3C is a graph showing a waveform obtained by adding the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52 that change with respect to the stroke of the piston rod 30.
  • the solid line indicates the output when the piston rod 30 is not displaced in the direction of the arrow shown in FIG. 2 with respect to the cylinder tube 20, and the broken line indicates the arrow when the piston rod 30 is shown in FIG. The output in the case of displacement in the direction is shown.
  • the first MR sensor 51 detects a change in magnetism due to a change in the area of the opposing first scale 61.
  • the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 increases as the piston rod 30 moves out. That is, as the piston rod 30 retreats, the ratio of the nonmagnetic material that occupies the portion facing the first MR sensor 51 gradually increases. Thus, the change in magnetism increases as the proportion of non-magnetic material increases.
  • the output of the first MR sensor 51 changes from the output a to the output b as the piston rod 30 retreats from the cylinder tube 20 as indicated by a solid line in the graph of FIG. 3A.
  • the output of the second MR sensor 52 changes from the output a to the output b as the piston rod 30 retreats from the cylinder tube 20 as indicated by a solid line in the graph of FIG. 3B.
  • the sum of the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52 is from the output 2a to the output 2b in accordance with the stroke amount of the piston rod 30, as indicated by the solid line in the graph of FIG. 3C. And change. Therefore, the absolute stroke amount and stroke position of the piston rod 30 can be detected based on the sum of the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52.
  • the first scale 61 moves in a direction away from the first MR sensor 51 in the circumferential direction B. That is, the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 is smaller than when the piston rod 30 is not displaced in the circumferential direction B. For this reason, the output of the first MR sensor 51 is slightly smaller by the amount (x) corresponding to the displacement X than the case where the piston rod 30 is not displaced in the circumferential direction B, as shown by the broken line in the graph of FIG. Lower.
  • the second scale 62 moves in a direction approaching the circumferential direction B with respect to the second MR sensor 52. That is, the area of the second scale 62 facing the second MR sensor 52 is larger than when the piston rod 30 is not displaced in the circumferential direction B. For this reason, the output of the second MR sensor 52 is slightly smaller by the amount (x) corresponding to the displacement X than the case where the piston rod 30 is not displaced in the circumferential direction B, as shown by the broken line in the graph of FIG. Get higher.
  • both the first scale 61 and the second scale 62 are formed on the side surface 30c of the piston rod 30, the first scale 61 and the second scale 62 are displaced when the piston rod 30 is displaced in the circumferential direction B.
  • the distance from the scale 62 in the circumferential direction B is the same. That is, the distance by which the first scale 61 is shifted in the circumferential direction B with respect to the first MR sensor 51 is the same as the distance by which the second scale 62 is shifted in the circumferential direction B with respect to the second MR sensor 52.
  • the decrease (x) in the output of the first MR sensor 51 that has changed in accordance with the displacement X of the piston rod 30 and the increase (x) in the output of the second MR sensor 52 are approximately the same.
  • the piston is based on the sum of the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52. An output corresponding to the stroke amount of the rod 30 is calculated. For this reason, the detection error of the stroke of the piston rod 30 is suppressed, and the absolute stroke amount and the stroke position can be accurately detected.
  • the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 and the area of the second scale 62 facing the second MR sensor 52 are maximized at the most advanced end A1 and minimized at the most retracted end A2. It may be set.
  • the forward / backward direction of the piston rod 30 in which the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 gradually increases and the forward / backward direction of the piston rod 30 in which the area of the second scale 62 facing the second MR sensor 52 gradually increases. are the same direction, the stroke of the piston rod 30 can be detected as described above.
  • the inclination angle of the first edge portion 61a with respect to the forward / backward direction A of the piston rod 30 and the inclination angle of the second edge portion 62a with respect to the forward / backward direction A of the piston rod 30 may be the same or different. Good. Further, if one edge 61a, 62a is inclined with respect to the forward / backward direction A of the piston rod 30, the other edge 61a, 62a may not be inclined with respect to the forward / backward direction A of the piston rod 30. Good. If any one of the edges 61a and 62a is inclined with respect to the forward / backward direction A of the piston rod 30, the detection error is suppressed as described above, and the stroke of the piston rod 30 can be detected.
  • each scale 61, 62 is provided one by one, a plurality of scales 61, 62 may be provided, and a plurality of MR sensors 51, 52 corresponding thereto may be provided. By adopting such a configuration, it is possible to further suppress the stroke detection error by calculating the average value of the outputs of the MR sensors 51 and 52.
  • the area of one set of scales 61 and 62 facing one set of MR sensors 51 and 52 and the area of another set of scales 61 and 62 facing another set of MR sensors 51 and 52 are:
  • first scale 61 and the second scale 62 may be disposed apart from each other in the circumferential direction B of the piston rod 30, but are preferably provided to face each other with the central axis of the piston rod 30 in between.
  • the second scale 62 moves away from the second MR sensor 52. Therefore, one of the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52 increases according to the amount of eccentricity and the other decreases, or one decreases and the other increases. Therefore, similarly to the case where the piston rod 30 is displaced in the circumferential direction B, the outputs of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52 are added together, so that the outputs of the MR sensors 51 and 52 corresponding to the eccentricity amount are added. This change is offset.
  • One of the outputs of the first MR sensor 51 and the second MR sensor 52 used for detecting the stroke of the piston rod 30 increases and the other decreases in accordance with the displacement of the piston rod 30 in the direction orthogonal to the forward / backward direction A. Or one decreases and the other increases. For this reason, by adding the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52, the change in the output according to the displacement X is canceled out. As a result, even if the piston rod 30 provided with the scale 60 is displaced, a detection error of the stroke of the piston rod 30 can be suppressed.
  • FIG. 4 and FIG. 5 show the scale 60 developed in the circumferential direction B of the piston rod 30.
  • FIG. 4 and 5 show the scale 60 developed in the circumferential direction B of the piston rod 30.
  • the scale 60 includes the first scale 61 provided with the first edge 61a and the second scale 62 provided with the second edge 62a.
  • the processing of the scale becomes easy.
  • the first scale 61 and the second scale 62 are formed in a single line along the forward / backward direction A of the piston rod 30.
  • the first scale 61 and the second scale 62 may be divided into a plurality of parts along the forward / backward direction A of the piston rod 30 as in the second modification shown in FIG.
  • each scale 61, 62 is divided into a plurality along the forward / backward direction A, the change in the output of each MR sensor 51, 52 with respect to a predetermined stroke can be increased. Also, when the strokes are relatively long by making the lengths of the scales 61 and 62 divided into a plurality of lengths in the forward / backward direction A, that is, the number of divisions of the first scale 61 and the number of divisions of the second scale 62 different. Even so, the absolute position of the stroke can be detected.
  • FIG. 6 shows the scale 60 shown in FIG. 1 developed in the circumferential direction B of the piston rod 30. Below, it demonstrates centering on a different point from 1st Embodiment, the same code
  • the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 and the area of the second scale 62 facing the second MR sensor 52 are the smallest at the most approaching end A1, and the largest at the most exiting end A2. It becomes.
  • the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 is the smallest at the most advanced end A1 and the largest at the most retracted end A2, while facing the second MR sensor 52.
  • the area of the second scale 62 to be maximized at the most entering end A1 and minimized at the most leaving end A2. That is, as the piston rod 30 moves away from the cylinder tube 20, the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 gradually increases, while the second scale 62 facing the second MR sensor 52 is increased. The area gradually decreases.
  • the positional relationship between the first MR sensor 51 and the first scale 61 when the piston rod 30 moves relative to the cylinder tube 20 coaxially is the first distance in the circumferential direction B at the most advanced end A1.
  • the second distance d2 is not opposed in the circumferential direction B.
  • the positional relationship between the second MR sensor 52 and the second scale 62 is the maximum.
  • the entry end A1 is set so as not to face the circumferential direction B by the first distance d1
  • the most leaving end A2 is set to face the circumferential direction B by the second distance d2.
  • FIG. 7A is a graph showing an output waveform of the first MR sensor 51 that changes with respect to the stroke of the piston rod 30.
  • FIG. 7B is a graph showing an output waveform of the second MR sensor 52 that changes with respect to the stroke of the piston rod 30.
  • FIG. 7C is a graph showing a waveform obtained by subtracting the output of the second MR sensor 52 from the output of the first MR sensor 51 that changes with respect to the stroke of the piston rod 30.
  • the solid line shows the output when the piston rod 30 is not displaced in the direction of the arrow shown in FIG. 6 with respect to the cylinder tube 20, and the broken line shows the arrow with respect to the cylinder tube 20 shown in FIG. The output in the case of displacement in the direction is shown.
  • the first MR sensor 51 detects a magnetic change due to a change in the area of the opposing first scale 61.
  • the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 increases as the piston rod 30 moves out. That is, as the piston rod 30 retreats, the ratio of the nonmagnetic material that occupies the portion facing the first MR sensor 51 gradually increases. Thus, the change in magnetism increases as the proportion of non-magnetic material increases.
  • the output of the first MR sensor 51 changes from the output a to the output b as the piston rod 30 retreats from the cylinder tube 20 as indicated by a solid line in the graph of FIG. 7A.
  • the area of the second scale 62 facing the second MR sensor 52 decreases as the piston rod 30 moves out. That is, as the piston rod 30 retreats, the ratio of the nonmagnetic material that occupies the portion facing the second MR sensor 52 gradually decreases. As described above, when the proportion of the non-magnetic material decreases, the change in magnetism also decreases. As a result, the output of the second MR sensor 52 changes from the output b to the output a as the piston rod 30 retreats from the cylinder tube 20 as indicated by a solid line in the graph of FIG. 7B.
  • the value obtained by subtracting the output of the second MR sensor 52 from the output of the first MR sensor 51 is based on the output (ab) in accordance with the stroke amount of the piston rod 30 as shown by the solid line in the graph of FIG. 7C. It changes to output (ba). Therefore, the absolute stroke amount and stroke position of the piston rod 30 can be detected based on the difference between the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52.
  • the first scale 61 moves in a direction away from the first MR sensor 51 in the circumferential direction B. That is, the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 is smaller than when the piston rod 30 is not displaced in the circumferential direction B. For this reason, the output of the first MR sensor 51 is slightly smaller by the amount (x) corresponding to the displacement X than when the piston rod 30 is not displaced in the circumferential direction B, as indicated by the broken line in the graph of FIG. 7A. Lower.
  • the second scale 62 moves in a direction away from the second MR sensor 52 in the circumferential direction B. That is, the area of the second scale 62 facing the second MR sensor 52 is smaller than when the piston rod 30 is not displaced in the circumferential direction B. For this reason, the output of the second MR sensor 52 is slightly smaller by the amount (x) corresponding to the displacement X than the case where the piston rod 30 is not displaced in the circumferential direction B, as indicated by the broken line in the graph of FIG. 7B. Lower.
  • the distance by which the first scale 61 is shifted in the circumferential direction B with respect to the first MR sensor 51 and the distance by which the second scale 62 is shifted in the circumferential direction B with respect to the second MR sensor 52 are the same.
  • the decrease (x) in the output of the first MR sensor 51 that changes in accordance with the displacement X of the piston rod 30 and the decrease (x) in the output of the second MR sensor 52 are approximately the same.
  • the area of the first scale 61 facing the first MR sensor 51 is maximum at the most approaching end A1 and is minimum at the most exiting end A2, while the area of the second scale 62 facing the second MR sensor 52 is: It may be set to be the minimum at the most entering end A1 and the maximum at the most leaving end A2.
  • the resistance value in each MR sensor 51, 52 may change due to the influence of the ambient temperature, and the output of each MR sensor 51, 52 may drift.
  • the stroke amount and the stroke position of the piston rod 30 are detected by subtracting the output of the second MR sensor 52 from the output of the first MR sensor 51. For this reason, even if the output of each MR sensor 51, 52 drifts due to the influence of temperature, the change in the output of each MR sensor 51, 52 corresponding to the drift is canceled out. As a result, the detection error due to the ambient temperature can be suppressed, and the absolute stroke amount and stroke position can be accurately detected.
  • first scale 61 and the second scale 62 may be disposed apart from each other in the circumferential direction B of the piston rod 30, but the first scale 61 and the second scale 62 are arranged in the circumferential direction of the piston rod 30.
  • B it is provided within a range of less than 90 °, more preferably within a range of less than 30 °.
  • the second scale 62 also approaches the second MR sensor 52.
  • the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52 increase and decrease in the same manner according to the amount of eccentricity of the piston rod 30. Therefore, similarly to the case where the piston rod 30 is displaced in the circumferential direction B, the output of each MR sensor 51, 52 corresponding to the amount of eccentricity is obtained by subtracting the output of the second MR sensor 52 from the output of the first MR sensor 51. Is offset.
  • the outputs of the first MR sensor 51 and the second MR sensor 52 used for detecting the stroke of the piston rod 30 both increase and decrease in the same manner according to the displacement of the piston rod 30 in the direction orthogonal to the advance / retreat direction A. For this reason, by subtracting the output of the second MR sensor 52 from the output of the first MR sensor 51, the change in the output corresponding to the displacement X is canceled out. As a result, even if the piston rod 30 provided with the scale 60 is displaced, a detection error of the stroke of the piston rod 30 can be suppressed.
  • the stroke detection device 100 includes a cylinder tube 20, a piston rod 30 provided so as to be movable back and forth with respect to the cylinder tube 20, and a scale 60 formed on a side surface 30c of the piston rod 30 along the forward / backward direction A of the piston rod 30. , A first MR sensor 51 and a second MR sensor 52 which are provided in the cylinder tube 20 so as to face the scale 60 and whose output changes according to the area of the facing scale 60.
  • the portion 61a is formed so as to always face the first MR sensor 51 in the forward / backward range of the piston rod 30, and the second
  • the portion 62 a is formed so as to always face the second MR sensor 52 in the advance / retreat range of the piston rod 30, and the stroke of the piston rod 30 is based on the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52. It is detected.
  • the outputs of the first MR sensor 51 and the second MR sensor 52 used for detecting the stroke of the piston rod 30 change in accordance with the displacement of the piston rod 30 in the direction orthogonal to the forward / backward direction A, respectively. For this reason, by combining the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52, the change in the output according to the displacement of the piston rod 30 in the direction orthogonal to the forward / backward direction A is cancelled. As a result, even if the piston rod 30 provided with the scale 60 is displaced, a detection error of the stroke of the piston rod 30 can be suppressed.
  • the second edge 62a is characterized in that it is inclined in the opposite direction to the first edge 61a with respect to the forward / backward direction A of the piston rod 30.
  • the outputs of the first MR sensor 51 and the second MR sensor 52 change according to the stroke of the piston rod 30. For this reason, by synthesizing the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52, the change in the output according to the displacement of the piston rod 30 in the direction orthogonal to the advancing / retreating direction is canceled and more accurate. The stroke of the piston rod 30 can be detected.
  • first MR sensor 51 and the second MR sensor 52 are characterized by being provided apart from each other on the same plane orthogonal to the forward / backward direction A of the piston rod 30.
  • the first MR sensor 51 and the second MR sensor 52 are arranged on the same plane orthogonal to the forward / backward direction A of the piston rod 30 without being separated in the forward / backward direction A of the piston rod 30. For this reason, both the first MR sensor 51 and the second MR sensor 52 are affected by the displacement of the piston rod 30 generated at the same position in the forward / backward direction A. As a result, even if the piston rod 30 provided with the scale 60 is displaced, a detection error of the stroke of the piston rod 30 can be suppressed.
  • the advance / retreat direction A of the piston rod 30 in which the area of the scale 60 facing the first MR sensor 51 gradually increases is the same as the advance / retreat direction A of the piston rod 30 in which the area of the scale 60 facing the second MR sensor 52 gradually increases.
  • the stroke of the piston rod 30 is detected based on the sum of the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52.
  • the piston rod 30 is a cylindrical member, and the scale 60 includes a first scale 61 having a first edge 61a and a second scale 62 having a second edge 62a.
  • the second scale 62 and the second scale 62 are provided to face each other across the central axis of the piston rod 30.
  • the advancing / retreating direction A of the piston rod 30 in which the area of the scale 60 facing the first MR sensor 51 gradually increases is opposite to the advancing / retreating direction A of the piston rod 30 in which the area of the scale 60 facing the second MR sensor 52 gradually increases.
  • the stroke of the piston rod 30 is detected based on the difference between the output of the first MR sensor 51 and the output of the second MR sensor 52.
  • the piston rod 30 is a cylindrical member, and the scale 60 includes a first scale 61 having a first edge 61a and a second scale 62 having a second edge 62a. And the second scale 62 are provided within a range of less than 90 ° in the circumferential direction B of the piston rod 30.
  • first scale 61 and the second scale 62 have a rectangular shape.
  • the first scale 61 and the second scale 62 are formed in a geometrically simple rectangular shape. For this reason, the processing of the first scale 61 and the second scale 62 is facilitated, and the manufacturing cost of the stroke detection device 100 can be reduced.
  • a plurality of first scales 61 and a plurality of second scales 62 are provided, a plurality of first MR sensors 51 are provided to face the plurality of first scales 61, respectively, and a second MR sensor is provided to face the plurality of second scales 62.
  • a plurality of 52 is provided.
  • the scale 60 is formed by being divided into a plurality along the advancing / retreating direction A of the piston rod 30.
  • the scale is the scale 60 made of a non-magnetic material or a magnetic material, but the scale may have a dielectric constant different from that of the piston rod 30.
  • a sensor for detecting the stroke a coil provided facing the scale is used, and the impedance of the excited coil changes according to the displacement of the piston rod 30.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

　ストローク検出装置１００は、シリンダチューブ２０と、シリンダチューブ２０に対して進退自在に設けられるピストンロッド３０と、ピストンロッド３０に形成されるスケール６０と、シリンダチューブ２０に設けられる第１ＭＲセンサ５１及び第２ＭＲセンサ５２と、を備える。スケール６０は、第１ＭＲセンサ５１に対向する第１縁部６１ａと、第１縁部６１ａとは異なる角度に延び、第２ＭＲセンサ５２に対向する第２縁部６２ａと、を有する。

Description

ストローク検出装置
　本発明は、ストローク検出装置に関するものである。
　従来、シリンダなどの直動部品のストロークを検出するためにストローク検出装置が用いられている。ストローク検出装置は、第１部材に設けられた検出素子が、第１部材に対して進退自在な第２部材に設けられたスケールを検出することによって直動部品のストロークを検出する。ＪＰ２０１０－１４５４２３Ａには、スケールの形状をストロークに応じて変化させることにより、直動部品の絶対的なストローク量を検出可能としたストローク検出装置が開示されている。
　一般的に、直動部品では、加工誤差等により、第１部材に対して第２部材が進退方向と直交する方向にわずかにずれる場合がある。また、ＪＰ２０１０－１４５４２３Ａに開示されるような円柱状の直動部品では、第１部材に対して第２部材がわずかに回転したり、捩じれを生じたりする場合がある。
　このように第２部材にずれが生じると、第２部材に設けられるスケールの位置にもずれが生じるため、検出素子によって第２部材の正確なストローク量を検出することができなくなるおそれがある。スケールの位置のずれに対応するために、検出素子を大きくすることも考えられるが、検出素子の大型化はコストの上昇や直動部品自体の大型化を招いてしまう。
　本発明は、スケールが設けられる部材にずれが生じたとしても、直動部品のストロークの検出誤差を抑制することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、第１部材と、前記第１部材に対して進退自在に設けられる第２部材と、前記第２部材の表面に前記第２部材の進退方向に沿って形成されるスケールと、前記スケールに対向するように前記第１部材に設けられ、対向する前記スケールの面積に応じて出力が変化する第１検出素子及び第２検出素子と、を備え、前記スケールは、前記第２部材の進退方向に対して傾斜する第１縁部と、前記第２部材の進退方向に対して前記第１縁部とは異なる角度に延びる第２縁部と、を有し、前記第１縁部は、前記第２部材の進退範囲において常に前記第１検出素子に対向するように形成され、前記第２縁部は、前記第２部材の進退範囲において常に前記第２検出素子に対向するように形成されており、前記第２部材のストロークは、前記第１検出素子の出力と前記第２検出素子の出力とに基づいて検出されるストローク検出装置が提供される。
図１は、本発明の第１実施形態に係るストローク検出装置の構成図である。 図２は、図１のスケールの拡大図である。 図３Ａは、本発明の第１実施形態に係るストローク検出装置の第１ＭＲセンサの出力信号のグラフ図である。 図３Ｂは、本発明の第１実施形態に係るストローク検出装置の第２ＭＲセンサの出力信号のグラフ図である。 図３Ｃは、本発明の第１実施形態に係るストローク検出装置の第１ＭＲセンサの出力信号と第２ＭＲセンサの出力信号とを合成したグラフ図である。 図４は、図２のスケールの第１変形例を示す図である。 図５は、図２のスケールの第２変形例を示す図である。 図６は、第２実施形態に係るストローク検出装置のスケールの拡大図である。 図７Ａは、本発明の第２実施形態に係るストローク検出装置の第１ＭＲセンサの出力信号のグラフ図である。 図７Ｂは、本発明の第２実施形態に係るストローク検出装置の第２ＭＲセンサの出力信号のグラフ図である。 図７Ｃは、本発明の第２実施形態に係るストローク検出装置の第１ＭＲセンサの出力信号から第２ＭＲセンサの出力信号を差し引いたグラフ図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
  ＜第１実施形態＞
　図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るストローク検出装置１００について説明する。図１に示されるシリンダ１０は、図示しない油圧ポンプから吐出される作動油によって動作する油圧シリンダである。ストローク検出装置１００は、このシリンダ１０に設けられる。
　シリンダ１０は、シリンダ１０の本体である第１部材としてのシリンダチューブ２０と、シリンダチューブ２０に対して進退自在に設けられる第２部材としてのピストンロッド３０と、を備える。つまり、シリンダ１０は、一方の部材であるシリンダチューブ２０に対して他方の部材であるピストンロッド３０が進退運動する直動部品である。
　シリンダチューブ２０は円筒形であり、シリンダチューブ２０の内部には軸方向に摺動自在であるピストン３１が設けられる。また、シリンダチューブ２０の端部には、ピストンロッド３０が摺動自在に挿通するシリンダヘッド２０ａが設けられる。シリンダチューブ２０の内部は、ピストン３１によって二つの油室１１，１２に区画される。
　二つの油室１１，１２は、図示しない切換弁を通じて図示しない油圧供給源としての油圧ポンプ又はタンクに接続される。二つの油室１１，１２の一方が油圧ポンプに接続された場合には、他方がタンクに接続される。シリンダ１０は、油圧ポンプから二つの油室１１，１２の何れかに作動油が導かれてピストンロッド３０が軸方向に移動することによって伸縮作動する。シリンダ１０は複動式のシリンダであるが、単動式であってもよい。また、シリンダ１０は、油圧式に限定されず、空気式，水圧式または電動機械式等であってもよい。
　ピストンロッド３０は、基端部３０ａがピストン３１に固定され、先端部３０ｂがシリンダチューブ２０から露出する円柱形の磁性部材である。ピストンロッド３０は、ピストン３１に作用する油圧の力によって動作する。
　次に、シリンダ１０に設けられるストローク検出装置１００について説明する。
　ストローク検出装置１００は、ピストンロッド３０が挿通するシリンダヘッド２０ａに配設される検出素子としてのＭＲセンサ５０と、ピストンロッド３０の側面３０ｃにピストンロッド３０の進退方向Ａ（図１の矢印Ａ方向）に沿って形成されるスケール６０と、を備える。ストローク検出装置１００は、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０のストローク量やストローク位置を検出するために設けられる。
　ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：磁気抵抗）センサ５０は、磁気の強弱によって電気抵抗が変化するＭＲ素子を有する。ＭＲセンサ５０は、ピストンロッド３０の外周と対向するように、シリンダヘッド２０ａの内周側に配設される。ＭＲセンサ５０のピストンロッド３０に対向する面とは反対側には、磁気発生源である永久磁石（図示省略）が配設される。
　ＭＲセンサ５０は、永久磁石から発せられる磁気を検出し、検出された磁気に応じた電圧を図示しないコントローラへ出力する。永久磁石から発せられる磁気は、磁性体には作用するが、非磁性体には作用しない。つまり、ＭＲセンサ５０は、永久磁石から発せられる磁気が、ＭＲセンサ５０に対向する部材の磁性によってどのように変化したかを検出する。
　ＭＲセンサ５０に代えて、より感度のよいＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ　Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：巨大磁気抵抗）センサや、ＭＩ（Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ：磁気インピーダンス）効果を利用したＭＩセンサなどを使用してもよい。また、スケール６０に向かい合うようにコイルを設け、このコイルを励磁することによってピストンロッド３０の変位を検出してもよい。この場合、励磁されたコイルのインピーダンスは、対向するスケール６０に応じて変化する。
　スケール６０は、磁性体であるピストンロッド３０の外周に形成される非磁性体である。スケール６０は、図１においては１つだけ示されているが、ピストンロッド３０の周方向Ｂ（図１の矢印Ｂ方向）に離間して２カ所に設けられる。スケール６０は、ピストンロッド３０の外周面を局所加熱装置としてのレーザー装置によって照射されるレーザーにより溶融するとともにＮｉやＭｎを添加してオーステナイト化することによって形成される。
　なお、ピストンロッド３０は、非磁性体からなるものであってもよく、この場合、スケール６０は、ピストンロッド３０をレーザー装置によって溶融するとともにＳｎ等を添加することにより磁性体として形成される。局所的に加熱する手段は、レーザーに限定されず、電子ビームや高周波誘導加熱，アーク放電など、局所的に加熱可能な手段であればどのような手段であってもよい。
　スケール６０は、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０内に最も進入したときにＭＲセンサ５０と対向する最進入端Ａ１と、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から最も退出したときにＭＲセンサ５０と対向する最退出端Ａ２と、を含むストローク全体にわたって形成される。
　このような構成のストローク検出装置１００において、永久磁石から発せられピストンロッド３０へと作用する磁気は、ＭＲセンサ５０に対向するスケール６０の面積やＭＲセンサ５０とスケール６０との間の距離に応じて変化する。本実施形態において、ＭＲセンサ５０に対向するスケール６０の面積は、後述のように、ピストンロッド３０のストロークに応じて変化する。このため、ストローク検出装置１００は、ＭＲセンサ５０の出力に基づいて、ピストンロッド３０の絶対的なストローク量、つまり、ピストンロッド３０の絶対位置を検出することができる。
　次に、図２を参照し、スケール６０について詳しく説明する。図２は、図１に示されるスケール６０をピストンロッド３０の周方向Ｂに展開して示したものである。
　スケール６０は、第１スケール６１と、第１スケール６１に対してピストンロッド３０の周方向Ｂに離間して設けられる第２スケール６２と、を有する。第１スケール６１と第２スケール６２とは、それぞれ矩形状に形成され、長辺がピストンロッド３０の進退方向Ａに対してわずかに傾斜するように設けられる。
　第１スケール６１は、ピストンロッド３０の進退方向Ａに対して傾斜する長辺であって非磁性部と磁性部との境界となる第１縁部６１ａを有する。第２スケール６２は、ピストンロッド３０の進退方向Ａに対して第１縁部６１ａと反対方向に傾斜する長辺であって非磁性部と磁性部との境界となる第２縁部６２ａを有する。第１スケール６１と第２スケール６２との形状は、矩形状に限定されず、ピストンロッド３０の進退方向Ａに対して互いに反対の方向に傾斜する縁部６１ａ，６２ａをそれぞれ有していれば、三角形状や台形状であってもよい。各スケール６１，６２を矩形状とした場合、鋭角を有さないので比較的容易に形成することができる。
　ＭＲセンサ５０は、第１スケール６１に対向する第１検出素子としての第１ＭＲセンサ５１と、第２スケール６２に対向する第２検出素子としての第２ＭＲセンサ５２と、を有する。第１ＭＲセンサ５１と第２ＭＲセンサ５２とは、ピストンロッド３０の進退方向Ａに対して直交する同一面上に離間して設けられる。このため、第１ＭＲセンサ５１と第２ＭＲセンサ５２とは、進退方向Ａにおいて同じ位置で発生したピストンロッド３０の進退方向Ａに対して直交する方向への変位の影響を受ける。
　図２に示すように、第１縁部６１ａは、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０内に最も進入した最進入端Ａ１からピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から最も退出した最退出端Ａ２に至るまでの範囲において、常に第１ＭＲセンサ５１に対向するように形成される。同様に、第２縁部６２ａは、同範囲において常に第２ＭＲセンサ５２に対向するように形成される。
　そして、第１ＭＲセンサ５１に対向する第１スケール６１の面積と第２ＭＲセンサ５２に対向する第２スケール６２の面積とは、最進入端Ａ１において最小となり、最退出端Ａ２において最大となる。つまり、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出する方向へ移動するにつれて、第１ＭＲセンサ５１に対向する第１スケール６１の面積と第２ＭＲセンサ５２に対向する第２スケール６２の面積とは徐々に増加する。
　具体的には、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して同軸に相対移動した場合の第１ＭＲセンサ５１と第１スケール６１との位置関係が、最進入端Ａ１において、周方向Ｂに第１距離ｄ１だけ対向する状態となり、最退出端Ａ２において、周方向Ｂに第２距離ｄ２だけ対向しない状態となるように設定される。
　第１距離ｄ１と第２距離ｄ２との大きさは、加工誤差等によって、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して周方向Ｂに変位する可能性がある変位量よりも大きく設定される。このため、ピストンロッド３０が周方向Ｂにわずかに変位したとしても、第１縁部６１ａが第１ＭＲセンサ５１に対向する状態が維持され、第１ＭＲセンサ５１の出力はピストンロッド３０のストロークに応じて変化し続ける。
　第１距離ｄ１と第２距離ｄ２とは、同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。また、第１距離ｄ１と第２距離ｄ２との大きさは、ストロークの検出精度を向上させるためには、所定のストロークに対する第１ＭＲセンサ５１の出力の変化が大きくなるようにできるだけ小さく設定されることが好ましい。第２ＭＲセンサ５２と第２スケール６２との位置関係も同様にして設定される。
　次に、図２及び図３を参照して、ストローク検出装置１００によるピストンロッド３０のストロークの検出について説明する。図３Ａは、ピストンロッド３０のストロークに対して変化する第１ＭＲセンサ５１の出力波形を示すグラフである。図３Ｂは、ピストンロッド３０のストロークに対して変化する第２ＭＲセンサ５２の出力波形を示すグラフである。図３Ｃは、ピストンロッド３０のストロークに対して変化する第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とを足し合わせた波形を示すグラフである。図３Ａ～３Ｃにおいて、実線はピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して図２に示す矢印方向に変位しない場合の出力を示し、破線はピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して図２に示す矢印方向に変位する場合の出力を示す。
　ここでは、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０内に最も進入した状態からピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から最も退出した状態となる場合について説明する。ピストンロッド３０が退出した状態からシリンダチューブ２０内へ進入する場合には、以下の説明とは逆の動作になる。
　切換バルブが切り換えられ、油圧ポンプから吐出された作動油が油室１２へと供給されると、油室１１の内部に溜まっていた作動油はタンクへ排出される。これによって、油室１２の内部圧力が上昇し、相対的に油室１１の内部圧力が低下する。このため、油室１１，１２間に位置するピストン３１は、油室１１が収縮する方向へと移動する。そして、ピストン３１の移動に伴って、ピストン３１と一体であるピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出し始める。
　ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出し始めると、第１ＭＲセンサ５１は、対向する第１スケール６１の面積の変化による磁気の変化を検出する。第１ＭＲセンサ５１と対向する第１スケール６１の面積は、ピストンロッド３０が退出するにつれて増加する。つまり、ピストンロッド３０が退出するにつれて、第１ＭＲセンサ５１と対向する部分を占める非磁性体の割合が徐々に増加する。このように、非磁性体が占める割合が増えると磁気の変化も大きくなる。この結果、第１ＭＲセンサ５１の出力は、図３Ａのグラフに実線で示されるように、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出するにつれて、出力ａから出力ｂへと変化する。
　同様に第２ＭＲセンサ５２の出力も、図３Ｂのグラフに実線で示されるように、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出するにつれて、出力ａから出力ｂへと変化する。
　そして、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とを合算した値は、図３Ｃのグラフに実線で示されるように、ピストンロッド３０のストローク量に応じて、出力２ａから出力２ｂへと変化する。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力との和に基づいて、ピストンロッド３０の絶対的なストローク量及びストローク位置を検出することができる。
　続いて、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して図２に示す矢印方向に変位Ｘだけわずかに回転した場合について説明する。
　ピストンロッド３０が図２に示す矢印方向に回転すると、第１スケール６１は、第１ＭＲセンサ５１に対して周方向Ｂに離れる方向に移動する。つまり、第１ＭＲセンサ５１に対向する第１スケール６１の面積は、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合と比較して小さくなる。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力は、図３Ａのグラフに破線で示されるように、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合と比較し、変位Ｘに応じた分（ｘ）だけわずかに低くなる。
　一方、ピストンロッド３０が図２に示す矢印方向に回転すると、第２スケール６２は、第２ＭＲセンサ５２に対して周方向Ｂに近づく方向に移動する。つまり、第２ＭＲセンサ５２に対向する第２スケール６２の面積は、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合と比較して大きくなる。このため、第２ＭＲセンサ５２の出力は、図３Ｂのグラフに破線で示されるように、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合と比較し、変位Ｘに応じた分（ｘ）だけわずかに高くなる。
　ここで、第１スケール６１と第２スケール６２とは、ともにピストンロッド３０の側面３０ｃに形成されていることから、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位した場合に、第１スケール６１と第２スケール６２とが周方向Ｂにずれる距離は当然同じである。つまり、第１ＭＲセンサ５１に対して第１スケール６１が周方向Ｂにずれる距離と、第２ＭＲセンサ５２に対して第２スケール６２が周方向Ｂにずれる距離と、は同じである。このため、ピストンロッド３０の変位Ｘに応じて変化した第１ＭＲセンサ５１の出力の減少分（ｘ）と第２ＭＲセンサ５２の出力の増加分（ｘ）とは同程度となる。
　したがって、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とを足し合わせれば、第１ＭＲセンサ５１の出力の減少分（ｘ）と第２ＭＲセンサ５２の出力の増加分（ｘ）とが相殺される。この結果、図３Ｃのグラフに破線で示されるように、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合の出力と同じ出力が得られる。なお、ピストンロッド３０が図２に示す矢印方向とは反対方向にわずかに回転した場合も同様にしてピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合の出力と同じ出力が得られる。また、ストロークの途中でピストンロッド３０が周方向Ｂに変位した場合やストロークの途中でピストンロッド３０の変位量が変化した場合も同様にしてピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合の出力と同じ出力が得られる。
　このように本実施形態におけるストローク検出装置１００では、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位した場合であっても、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力との和に基づいて、ピストンロッド３０のストローク量に応じた出力が算出される。このため、ピストンロッド３０のストロークの検出誤差が抑制され、絶対的なストローク量及びストローク位置を正確に検出することができる。
　なお、第１ＭＲセンサ５１に対向する第１スケール６１の面積と第２ＭＲセンサ５２に対向する第２スケール６２の面積とは、最進入端Ａ１において最大となり、最退出端Ａ２において最小となるように設定されてもよい。第１ＭＲセンサ５１に対向する第１スケール６１の面積が徐々に増加するピストンロッド３０の進退方向と、第２ＭＲセンサ５２に対向する第２スケール６２の面積が徐々に増加するピストンロッド３０の進退方向と、が同じ方向であれば、上述のようにピストンロッド３０のストロークを検出することができる。
　また、ピストンロッド３０の進退方向Ａに対する第１縁部６１ａの傾斜角度とピストンロッド３０の進退方向Ａに対する第２縁部６２ａの傾斜角度とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、一方の縁部６１ａ，６２ａがピストンロッド３０の進退方向Ａに対して傾斜していれば、他方の縁部６１ａ，６２ａはピストンロッド３０の進退方向Ａに対して傾斜していなくてもよい。いずれか一方の縁部６１ａ，６２ａがピストンロッド３０の進退方向Ａに対して傾斜していれば、上述のように検出誤差が抑制され、ピストンロッド３０のストロークを検出することができる。
　また、各スケール６１，６２は、一つずつ設けられているが、各スケール６１，６２をそれぞれ複数設けるとともに、これらに対応する各ＭＲセンサ５１，５２を複数設けてもよい。このような構成とすることによって、各ＭＲセンサ５１，５２の出力の平均値を算出することにより、ストロークの検出誤差をさらに抑制することができる。このとき、一組のＭＲセンサ５１，５２に対向する一組のスケール６１，６２の面積と、他の組のＭＲセンサ５１，５２に対向する他の組のスケール６１，６２の面積と、が異なるように設定しておくことによって、ピストンロッド３０の進退方向に直交する方向への変位が大きくなってもいずれかの組のＭＲセンサ５１，５２によって、絶対的なストローク量を検出することができる。
　また、第１スケール６１と第２スケール６２とは、ピストンロッド３０の周方向Ｂに離れて配置されていればよいが、ピストンロッド３０の中心軸を挟んで対向して設けられることが好ましい。このような構成とすることにより、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して径方向にずれた状態、すなわち偏心した状態でストロークするような場合であっても絶対的なストローク量を検出することができる。
　具体的には、例えば、第１スケール６１が第１ＭＲセンサ５１に近づく方向にピストンロッド３０が偏心すると、第２スケール６２は第２ＭＲセンサ５２から離れる。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とは、偏心量に応じて一方が増加し他方が減少するか、あるいは、一方が減少し他方が増加する。よって、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位した場合と同様に、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とを足し合わせることにより、偏心量に応じた各ＭＲセンサ５１，５２の出力の変化は相殺される。
　以上の第１実施形態によれば、以下に示すような効果を奏する。
　ピストンロッド３０のストロークの検出に用いられる第１ＭＲセンサ５１と第２ＭＲセンサ５２との出力は、ピストンロッド３０の進退方向Ａに直交する方向への変位に応じて、一方が増加し他方が減少するか、あるいは、一方が減少し他方が増加する。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とを足し合わせることによって、変位Ｘに応じた出力の変化が相殺される。この結果、スケール６０が設けられるピストンロッド３０にずれが生じたとしても、ピストンロッド３０のストロークの検出誤差を抑制することができる。
　次に、図４及び図５を参照して、本発明の第１実施形態に係るストローク検出装置１００の変形例について説明する。図４及び図５は、スケール６０をピストンロッド３０の周方向Ｂに展開して示したものである。
　上記第１実施形態では、スケール６０は、第１縁部６１ａが設けられる第１スケール６１と、第２縁部６２ａが設けられる第２スケール６２と、を有する。これに代えて、図４に示す第１変形例のように、１つのスケール６０に第１縁部６１ａと第２縁部６２ａとを設けた構成としてもよい。この場合、スケール６０が単一のスケールにより構成されるため、スケールの加工が容易になる。また、第１縁部６１ａと第２縁部６２ａとの間隔を狭めることが可能となるため、これらに対向して配置される第１ＭＲセンサ５１と第２ＭＲセンサ５２とをコンパクトに配設することができる。
　また、上記第１実施形態では、第１スケール６１と第２スケール６２とは、ピストンロッド３０の進退方向Ａに沿って一条に形成される。これに代えて、図５に示す第２変形例のように、第１スケール６１と第２スケール６２とをピストンロッド３０の進退方向Ａに沿って、複数に分割して形成してもよい。各スケール６１，６２を一条に形成した場合には、特にストロークが比較的長いと各ＭＲセンサ５１，５２の出力の変化が緩やかになりストロークの検出精度が低下するおそれがある。これに対して、各スケール６１，６２を進退方向Ａに沿って複数に分割して形成した場合には、所定のストロークに対する各ＭＲセンサ５１，５２の出力の変化を大きくすることができる。また、複数に分割された各スケール６１，６２の進退方向Ａの長さ、すなわち、第１スケール６１の分割数と第２スケール６２の分割数とを異ならせることにより、ストロークが比較的長い場合であってもストロークの絶対位置を検出することができる。
  ＜第２実施形態＞
　次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係るストローク検出装置１００について説明する。図６は、図１に示されるスケール６０をピストンロッド３０の周方向Ｂに展開して示したものである。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し説明を省略する。
　第１実施形態では、第１ＭＲセンサ５１に対向する第１スケール６１の面積と第２ＭＲセンサ５２に対向する第２スケール６２の面積とが、最進入端Ａ１において最小となり、最退出端Ａ２において最大となる。これに対して、第２実施形態では、第１ＭＲセンサ５１に対向する第１スケール６１の面積は、最進入端Ａ１において最小となり、最退出端Ａ２において最大となる一方、第２ＭＲセンサ５２に対向する第２スケール６２の面積は、最進入端Ａ１において最大となり、最退出端Ａ２において最小となる。つまり、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出する方向へ移動するにつれて、第１ＭＲセンサ５１に対向する第１スケール６１の面積は徐々に増加する一方、第２ＭＲセンサ５２に対向する第２スケール６２の面積は徐々に減少する。
　具体的には、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して同軸に相対移動した場合の第１ＭＲセンサ５１と第１スケール６１との位置関係が、最進入端Ａ１において、周方向Ｂに第１距離ｄ１だけ対向する状態となり、最退出端Ａ２において、周方向Ｂに第２距離ｄ２だけ対向しない状態となるように設定される一方、第２ＭＲセンサ５２と第２スケール６２との位置関係が、最進入端Ａ１において、周方向Ｂに第１距離ｄ１だけ対向しない状態となり、最退出端Ａ２において、周方向Ｂに第２距離ｄ２だけ対向する状態となるように設定される。
　次に、図６及び図７を参照して、第２実施形態に係るストローク検出装置１００によるストロークの検出について説明する。図７Ａは、ピストンロッド３０のストロークに対して変化する第１ＭＲセンサ５１の出力波形を示すグラフである。図７Ｂは、ピストンロッド３０のストロークに対して変化する第２ＭＲセンサ５２の出力波形を示すグラフである。図７Ｃは、ピストンロッド３０のストロークに対して変化する第１ＭＲセンサ５１の出力から第２ＭＲセンサ５２の出力を差し引いた波形を示すグラフである。図７Ａ～７Ｃにおいて、実線はピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して図６に示す矢印方向に変位しない場合の出力を示し、破線はピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して図６に示す矢印方向に変位する場合の出力を示す。
　ここでは、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０内に最も進入した状態からピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から最も退出した状態となる場合について説明する。ピストンロッド３０が退出した状態からシリンダチューブ２０内へ進入する場合には、以下の説明とは逆の動作になる。
　油室１２の内部圧力が上昇し、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出し始めると、第１ＭＲセンサ５１は、対向する第１スケール６１の面積の変化による磁気の変化を検出する。第１ＭＲセンサ５１と対向する第１スケール６１の面積は、ピストンロッド３０が退出するにつれて増加する。つまり、ピストンロッド３０が退出するにつれて、第１ＭＲセンサ５１と対向する部分を占める非磁性体の割合が徐々に増加する。このように、非磁性体が占める割合が増えると磁気の変化も大きくなる。この結果、第１ＭＲセンサ５１の出力は、図７Ａのグラフに実線で示されるように、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出するにつれて、出力ａから出力ｂへと変化する。
　一方、第２ＭＲセンサ５２と対向する第２スケール６２の面積は、ピストンロッド３０が退出するにつれて減少する。つまり、ピストンロッド３０が退出するにつれて、第２ＭＲセンサ５２と対向する部分を占める非磁性体の割合が徐々に減少する。このように、非磁性体が占める割合が減少すると磁気の変化も小さくなる。この結果、第２ＭＲセンサ５２の出力は、図７Ｂのグラフに実線で示されるように、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から退出するにつれて、出力ｂから出力ａへと変化する。
　そして、第１ＭＲセンサ５１の出力から第２ＭＲセンサ５２の出力を差し引いた値は、図７Ｃのグラフに実線で示されるように、ピストンロッド３０のストローク量に応じて、出力（ａ－ｂ）から出力（ｂ－ａ）へと変化する。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力との差に基づいて、ピストンロッド３０の絶対的なストローク量及びストローク位置を検出することができる。
　続いて、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して図６に示す矢印方向に変位Ｘだけわずかに回転した場合について説明する。
　ピストンロッド３０が図６に示す矢印方向に回転すると、第１スケール６１は、第１ＭＲセンサ５１に対して周方向Ｂに離れる方向に移動する。つまり、第１ＭＲセンサ５１に対向する第１スケール６１の面積は、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合と比較して小さくなる。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力は、図７Ａのグラフに破線で示されるように、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合と比較し、変位Ｘに応じた分（ｘ）だけわずかに低くなる。
　同様に、ピストンロッド３０が図６に示す矢印方向に回転すると、第２スケール６２は、第２ＭＲセンサ５２に対して周方向Ｂに離れる方向に移動する。つまり、第２ＭＲセンサ５２に対向する第２スケール６２の面積は、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合と比較して小さくなる。このため、第２ＭＲセンサ５２の出力は、図７Ｂのグラフに破線で示されるように、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合と比較し、変位Ｘに応じた分（ｘ）だけわずかに低くなる。
　ここで、第１ＭＲセンサ５１に対して第１スケール６１が周方向Ｂにずれる距離と、第２ＭＲセンサ５２に対して第２スケール６２が周方向Ｂにずれる距離と、は同じである。このため、ピストンロッド３０の変位Ｘに応じて変化した第１ＭＲセンサ５１の出力の減少分（ｘ）と第２ＭＲセンサ５２の出力の減少分（ｘ）とは同程度となる。
　したがって、第１ＭＲセンサ５１の出力から第２ＭＲセンサ５２の出力を差し引けば、第１ＭＲセンサ５１の出力の減少分（ｘ）と第２ＭＲセンサ５２の出力の減少分（ｘ）とが相殺される。この結果、図７Ｃのグラフに破線で示されるように、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合の出力と同じ出力が得られる。なお、ピストンロッド３０が図６に示す矢印方向とは反対方向にわずかに回転した場合も同様にしてピストンロッド３０が周方向Ｂに変位しない場合の出力と同じ出力が得られる。
　このように第２実施形態におけるストローク検出装置１００では、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位した場合であっても、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力との差に基づいて、ピストンロッド３０のストローク量に応じた出力が算出される。このため、ピストンロッド３０のストロークの検出誤差が抑制され、絶対的なストローク量及びストローク位置を正確に検出することができる。
　なお、第１ＭＲセンサ５１に対向する第１スケール６１の面積は、最進入端Ａ１において最大となり、最退出端Ａ２において最小となる一方、第２ＭＲセンサ５２に対向する第２スケール６２の面積は、最進入端Ａ１において最小となり、最退出端Ａ２において最大となるように設定されてもよい。第１ＭＲセンサ５１に対向する第１スケール６１の面積が徐々に増加するピストンロッド３０の進退方向と、第２ＭＲセンサ５２に対向する第２スケール６２の面積が徐々に増加するピストンロッド３０の進退方向と、が反対の方向であれば、上述のようにピストンロッド３０のストロークを検出することができる。
　また、ストローク検出装置１００では、周辺温度の影響により各ＭＲセンサ５１，５２内の抵抗値が変化し、各ＭＲセンサ５１，５２の出力がドリフトすることがある。第２実施形態では、上述のように、第１ＭＲセンサ５１の出力から第２ＭＲセンサ５２の出力を差し引くことによって、ピストンロッド３０のストローク量及びストローク位置が検出される。このため、温度の影響によって各ＭＲセンサ５１，５２の出力がドリフトしたとしても、ドリフトに応じた各ＭＲセンサ５１，５２の出力の変化は相殺される。この結果、周辺温度による検出誤差を抑制し、絶対的なストローク量及びストローク位置を正確に検出することができる。
　また、第１スケール６１と第２スケール６２とは、ピストンロッド３０の周方向Ｂに離れて配置されていればよいが、第１スケール６１と第２スケール６２とは、ピストンロッド３０の周方向Ｂにおいて９０°未満の範囲内、より好ましくは３０°未満の範囲内に設けられる。このように第１スケール６１と第２スケール６２とを隣接して配置させることにより、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して径方向にずれた状態、すなわち偏心した状態でストロークするような場合であっても偏心の影響を低減し、絶対的なストローク量を検出することができる。
　具体的には、例えば、第１スケール６１が第１ＭＲセンサ５１に近づく方向にピストンロッド３０が偏心すると、第２スケール６２も第２ＭＲセンサ５２に近づく。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とは、ピストンロッド３０の偏心量に応じて同様に増減する。よって、ピストンロッド３０が周方向Ｂに変位した場合と同様に、第１ＭＲセンサ５１の出力から第２ＭＲセンサ５２の出力を差し引くことにより、偏心量に応じた各ＭＲセンサ５１，５２の出力の変化は相殺される。
　以上の第２実施形態によれば、以下に示すような効果を奏する。
　ピストンロッド３０のストロークの検出に用いられる第１ＭＲセンサ５１と第２ＭＲセンサ５２との出力は、ピストンロッド３０の進退方向Ａに直交する方向への変位に応じて、同じように共に増減する。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力から第２ＭＲセンサ５２の出力を差し引くことによって、変位Ｘに応じた出力の変化が相殺される。この結果、スケール６０が設けられるピストンロッド３０にずれが生じたとしても、ピストンロッド３０のストロークの検出誤差を抑制することができる。
　以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
　ストローク検出装置１００は、シリンダチューブ２０と、シリンダチューブ２０に対して進退自在に設けられるピストンロッド３０と、ピストンロッド３０の側面３０ｃにピストンロッド３０の進退方向Ａに沿って形成されるスケール６０と、スケール６０に対向するようにシリンダチューブ２０に設けられ、対向するスケール６０の面積に応じて出力が変化する第１ＭＲセンサ５１及び第２ＭＲセンサ５２と、を備え、スケール６０は、ピストンロッド３０の進退方向Ａに対して傾斜する第１縁部６１ａと、ピストンロッド３０の進退方向Ａに対して第１縁部６１ａとは異なる角度に延びる第２縁部６２ａと、を有し、第１縁部６１ａは、ピストンロッド３０の進退範囲において常に第１ＭＲセンサ５１に対向するように形成され、第２縁部６２ａは、ピストンロッド３０の進退範囲において常に第２ＭＲセンサ５２に対向するように形成されており、ピストンロッド３０のストロークは、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とに基づいて検出されることを特徴とする。
　この構成では、ピストンロッド３０のストロークの検出に用いられる第１ＭＲセンサ５１と第２ＭＲセンサ５２との出力は、ピストンロッド３０の進退方向Ａに直交する方向への変位に応じてそれぞれ変化する。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とを合成することによって、ピストンロッド３０の進退方向Ａに直交する方向への変位に応じた出力の変化が相殺される。この結果、スケール６０が設けられるピストンロッド３０にずれが生じたとしても、ピストンロッド３０のストロークの検出誤差を抑制することができる。
　また、第２縁部６２ａは、ピストンロッド３０の進退方向Ａに対して第１縁部６１ａと反対方向に傾斜することを特徴とする。
　この構成では、第１ＭＲセンサ５１と第２ＭＲセンサ５２との出力は、ピストンロッド３０のストロークに応じて変化する。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とを合成することによって、ピストンロッド３０の進退方向に直交する方向への変位に応じた出力の変化が相殺されるとともに、より正確なピストンロッド３０のストロークを検出することができる。
　また、第１ＭＲセンサ５１と第２ＭＲセンサ５２とは、ピストンロッド３０の進退方向Ａに対して直交する同一面上に離間して設けられることを特徴とする。
　この構成では、第１ＭＲセンサ５１と第２ＭＲセンサ５２とは、ピストンロッド３０の進退方向Ａに離間することなく、ピストンロッド３０の進退方向Ａに対して直交する同一面上に配置される。このため、第１ＭＲセンサ５１と第２ＭＲセンサ５２とは、ともに同じ進退方向Ａ位置で発生したピストンロッド３０の変位の影響を受ける。この結果、スケール６０が設けられるピストンロッド３０にずれが生じたとしても、ピストンロッド３０のストロークの検出誤差を抑制することができる。
　また、第１ＭＲセンサ５１に対向するスケール６０の面積が漸増するピストンロッド３０の進退方向Ａと、第２ＭＲセンサ５２に対向するスケール６０の面積が漸増するピストンロッド３０の進退方向Ａと、は同一方向であり、ピストンロッド３０のストロークは、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力と和に基づいて検出されることを特徴とする。
　この構成では、ピストンロッド３０が進退方向Ａに直交する方向への変位したとき、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とは、ピストンロッド３０の変位に応じて、一方が増加し他方が減少するか、あるいは、一方が減少し他方が増加する。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とを足し合わせることによって、変位に応じた出力の変化が相殺される。この結果、スケール６０が設けられるピストンロッド３０にずれが生じたとしても、ピストンロッド３０のストロークの検出誤差を抑制することができる。
　また、ピストンロッド３０は、円柱状部材であり、スケール６０は、第１縁部６１ａを有する第１スケール６１と、第２縁部６２ａを有する第２スケール６２と、からなり、第１スケール６１と第２スケール６２とは、ピストンロッド３０の中心軸を挟んで対向して設けられることを特徴とする。
　この構成では、第１スケール６１が第１ＭＲセンサ５１に近づく方向にピストンロッド３０が偏心すると、第２スケール６２は第２ＭＲセンサ５２から離れる。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とは、偏心量に応じて一方が増加し他方が減少するか、あるいは、一方が減少し他方が増加する。よって、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とを足し合わせることにより、偏心量に応じた各ＭＲセンサ５１，５２の出力の変化は相殺される。この結果、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して偏心した状態でストロークしたり、ストローク中に偏心したりするような場合であっても絶対的なストローク量を検出することができる。
　また、第１ＭＲセンサ５１に対向するスケール６０の面積が漸増するピストンロッド３０の進退方向Ａと、第２ＭＲセンサ５２に対向するスケール６０の面積が漸増するピストンロッド３０の進退方向Ａと、は反対方向であり、ピストンロッド３０のストロークは、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力との差に基づいて検出されることを特徴とする。
　この構成では、ピストンロッド３０が進退方向Ａに直交する方向への変位したとき、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とは、ピストンロッド３０の変位に応じて、同じように共に増減する。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力から第２ＭＲセンサ５２の出力を差し引くことによって、変位に応じた出力の変化が相殺される。この結果、スケール６０が設けられるピストンロッド３０にずれが生じたとしても、ピストンロッド３０のストロークの検出誤差を抑制することができる。
　また、ピストンロッド３０は、円柱状部材であり、スケール６０は、第１縁部６１ａを有する第１スケール６１と、第２縁部６２ａを有する第２スケール６２と、からなり、第１スケール６１と第２スケール６２とは、ピストンロッド３０の周方向Ｂにおいて９０°未満の範囲内に設けられることを特徴とする。
　この構成では、第１スケール６１が第１ＭＲセンサ５１に近づく方向にピストンロッド３０が偏心すると、第２スケール６２も第２ＭＲセンサ５２に近づく。このため、第１ＭＲセンサ５１の出力と第２ＭＲセンサ５２の出力とは、偏心量に応じて同じように共に増減する。よって、第１ＭＲセンサ５１の出力から第２ＭＲセンサ５２の出力を差し引くことにより、偏心量に応じた各ＭＲセンサ５１，５２の出力の変化は相殺される。この結果、ピストンロッド３０がシリンダチューブ２０に対して偏心した状態でストロークしたり、ストローク中に偏心したりするような場合であっても絶対的なストローク量を検出することができる。
　また、第１スケール６１及び第２スケール６２の形状は矩形であることを特徴とする。
　この構成では、第１スケール６１及び第２スケール６２が幾何学的に単純な矩形状に形成される。このため、第１スケール６１及び第２スケール６２の加工が容易となり、ストローク検出装置１００の製造コストを低減することができる。
　また、第１スケール６１及び第２スケール６２は、それぞれ複数設けられ、複数の第１スケール６１にそれぞれ対向する第１ＭＲセンサ５１が複数設けられ、複数の第２スケール６２にそれぞれ対向する第２ＭＲセンサ５２が複数設けられることを特徴とする。
　この構成では、複数の第１ＭＲセンサ５１からの出力と、複数の第２ＭＲセンサ５２からの出力と、が得られる。このため、各ＭＲセンサ５１，５２の出力の平均値を算出することにより、ストロークの検出誤差をさらに抑制することができる。
　また、スケール６０は、ピストンロッド３０の進退方向Ａに沿って、複数に分割されて形成されることを特徴とする。
　この構成では、スケール６０をピストンロッド３０の進退方向Ａに沿って一条に形成した場合と比較し、所定のストロークに対する各ＭＲセンサ５１，５２の出力の変化を大きくすることができる。このため、ストロークが比較的長い場合であってもストロークの検出精度を向上させることができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本実施形態では、スケールは、非磁性体または磁性体からなるスケール６０であるが、スケールは、ピストンロッド３０と誘電率が異なるものであってもよい。この場合、ストロークを検出するセンサとしては、スケールに向かい合って設けられるコイルが用いられ、励磁されたコイルのインピーダンスがピストンロッド３０の変位に応じて変化する。
　本願は２０１４年１２月５日に日本国特許庁に出願された特願２０１４－２４６８２２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (7)

  1. 　第１部材と、
    　前記第１部材に対して進退自在に設けられる第２部材と、
    　前記第２部材の表面に前記第２部材の進退方向に沿って形成されるスケールと、
    　前記スケールに対向するように前記第１部材に設けられ、対向する前記スケールの面積に応じて出力が変化する第１検出素子及び第２検出素子と、を備え、
    　前記スケールは、前記第２部材の進退方向に対して傾斜する第１縁部と、前記第２部材の進退方向に対して前記第１縁部とは異なる角度に延びる第２縁部と、を有し、
    　前記第１縁部は、前記第２部材の進退範囲において常に前記第１検出素子に対向するように形成され、前記第２縁部は、前記第２部材の進退範囲において常に前記第２検出素子に対向するように形成されており、
    　前記第２部材のストロークは、前記第１検出素子の出力と前記第２検出素子の出力とに基づいて検出されるストローク検出装置。
  2. 　請求項１に記載のストローク検出装置であって、
    　前記第２縁部は、前記第２部材の進退方向に対して前記第１縁部と反対方向に傾斜するストローク検出装置。
  3. 　請求項１に記載のストローク検出装置であって、
    　前記第１検出素子と前記第２検出素子とは、前記第２部材の進退方向に対して直交する同一面上に離間して設けられるストローク検出装置。
  4. 　請求項１に記載のストローク検出装置であって、
    　前記第１検出素子に対向する前記スケールの面積が漸増する前記第２部材の進退方向と、前記第２検出素子に対向する前記スケールの面積が漸増する前記第２部材の進退方向と、は同一方向であり、前記第２部材のストロークは、前記第１検出素子の出力と前記第２検出素子の出力と和に基づいて検出されるストローク検出装置。
  5. 　請求項４に記載のストローク検出装置であって、
    　前記第２部材は、円柱状部材であり、
    　前記スケールは、前記第１縁部を有する第１スケールと、前記第２縁部を有する第２スケールと、からなり、
    　前記第１スケールと前記第２スケールとは、前記第２部材の中心軸を挟んで対向して設けられるストローク検出装置。
  6. 　請求項１に記載のストローク検出装置であって、
    　前記第１検出素子に対向する前記スケールの面積が漸増する前記第２部材の進退方向と、前記第２検出素子に対向する前記スケールの面積が漸増する前記第２部材の進退方向と、は反対方向であり、前記第２部材のストロークは、前記第１検出素子の出力と前記第２検出素子の出力との差に基づいて検出されるストローク検出装置。
  7. 　請求項６に記載のストローク検出装置であって、
    　前記第２部材は、円柱状部材であり、
    　前記スケールは、前記第１縁部を有する第１スケールと、前記第２縁部を有する第２スケールと、からなり、
    　前記第１スケールと前記第２スケールとは、前記第２部材の周方向において９０°未満の範囲内に設けられるストローク検出装置。
PCT/JP2015/082935 2014-12-05 2015-11-24 ストローク検出装置 WO2016088605A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020177014836A KR101868365B1 (ko) 2014-12-05 2015-11-24 스트로크 검출 장치
EP15865987.0A EP3228992A4 (en) 2014-12-05 2015-11-24 Stroke detection device
US15/531,943 US20180136014A1 (en) 2014-12-05 2015-11-24 Stroke detector
CN201580065923.8A CN107003147A (zh) 2014-12-05 2015-11-24 行程检测装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014246822A JP6043333B2 (ja) 2014-12-05 2014-12-05 ストローク検出装置
JP2014-246822 2014-12-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016088605A1 true WO2016088605A1 (ja) 2016-06-09

Family

ID=56091554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/082935 WO2016088605A1 (ja) 2014-12-05 2015-11-24 ストローク検出装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180136014A1 (ja)
EP (1) EP3228992A4 (ja)
JP (1) JP6043333B2 (ja)
KR (1) KR101868365B1 (ja)
CN (1) CN107003147A (ja)
WO (1) WO2016088605A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08156796A (ja) * 1994-10-07 1996-06-18 Mitsubishi Electric Corp 遮断器の開閉速度測定装置
JPH11336713A (ja) * 1998-05-27 1999-12-07 Amitec:Kk シリンダ位置検出装置
JP2006183721A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Kayaba Ind Co Ltd シリンダ位置検出装置、油空圧シリンダ
JP2010256122A (ja) * 2009-04-23 2010-11-11 Kayaba Ind Co Ltd シリンダのストロークセンサ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5670876A (en) * 1995-11-14 1997-09-23 Fisher Controls International, Inc. Magnetic displacement sensor including first and second flux paths wherein the first path has a fixed reluctance and a sensor disposed therein
JP4740438B2 (ja) * 1999-12-17 2011-08-03 株式会社アミテック シリンダ位置検出装置
US6690160B2 (en) * 2002-04-22 2004-02-10 Deere & Company Position sensing apparatus
JP4620447B2 (ja) * 2004-12-27 2011-01-26 カヤバ工業株式会社 シリンダ位置検出装置、油空圧シリンダ
US7280937B1 (en) * 2006-04-18 2007-10-09 Deere & Company System and method for detecting an axial position of a shaft
JP4780682B2 (ja) * 2006-06-16 2011-09-28 株式会社小松製作所 シリンダのストローク位置計測装置
KR100776743B1 (ko) * 2006-11-20 2007-11-19 경남대학교 산학협력단 피스톤 로드의 변위 측정용 자기스케일 형성방법 및 변위검출방법
JP4842314B2 (ja) * 2008-11-07 2011-12-21 株式会社アミテック シリンダ位置検出装置
JP2010145423A (ja) * 2010-03-15 2010-07-01 Amitec:Kk シリンダ位置検出装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08156796A (ja) * 1994-10-07 1996-06-18 Mitsubishi Electric Corp 遮断器の開閉速度測定装置
JPH11336713A (ja) * 1998-05-27 1999-12-07 Amitec:Kk シリンダ位置検出装置
JP2006183721A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Kayaba Ind Co Ltd シリンダ位置検出装置、油空圧シリンダ
JP2010256122A (ja) * 2009-04-23 2010-11-11 Kayaba Ind Co Ltd シリンダのストロークセンサ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3228992A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20180136014A1 (en) 2018-05-17
EP3228992A4 (en) 2018-07-11
EP3228992A1 (en) 2017-10-11
CN107003147A (zh) 2017-08-01
KR20170076777A (ko) 2017-07-04
JP2016109538A (ja) 2016-06-20
JP6043333B2 (ja) 2016-12-14
KR101868365B1 (ko) 2018-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8829893B2 (en) Linear position sensor
US11204262B2 (en) Sensor device
US9518811B2 (en) Form measuring machine
US20190154466A1 (en) Magnetic field generator and position sensing assembly
US11796305B2 (en) Magnetic position sensor system, device, magnet and method
US20200176162A1 (en) Magnet arrangement for position sensor device and corresponding position sensor device
US20180313664A1 (en) Stroke detector
WO2017169172A1 (ja) 磁気検出ユニット及びこれを備えるストローク検出装置
JP6043333B2 (ja) ストローク検出装置
JP2010256122A (ja) シリンダのストロークセンサ
JP5421646B2 (ja) シリンダのストロークセンサ
CN106461421B (zh) 用于确定轴的位移的传感器装置
JP2019060707A (ja) ストローク検出装置
JP2011169699A (ja) 角度センサ
JP6221549B2 (ja) 接触検出部を備える磁気装置及び磁気装置のための接触検出方法
JP2017116408A (ja) ストローク検出装置
JP2018112465A (ja) ストローク検出装置
JP2017219335A (ja) ストローク検出装置
JP2017219334A (ja) ストローク検出装置
RU2675434C1 (ru) Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
JP2016075494A (ja) ストロークセンサ
JP2017096756A (ja) ストローク検出装置
KR20070118612A (ko) 플런저 코어를 포함하는 회전각 검출의 온도 보상을 위한방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15865987

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177014836

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15531943

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015865987

Country of ref document: EP