シリンダのストロークセンサ
【課題】シリンダにおけるピストンロッドの絶対的なストロークを検出可能なストロークセンサを提供すること。
【解決手段】
シリンダ１０本体であるシリンダチューブ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、を備えるシリンダ１０のストロークセンサ１００であって、ピストンロッド３０は、ストロークに伴って円周上の位置が異なるように軸方向に形成される磁気スケール６０を備え、シリンダチューブ２０は、ピストンロッド３０の周囲を囲むように略等間隔で設けられ磁気スケール６０を検出可能な複数のＭＲ素子５０ａ〜５０ｆを同一円周上に備える。
【解決手段】
シリンダ１０本体であるシリンダチューブ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、を備えるシリンダ１０のストロークセンサ１００であって、ピストンロッド３０は、ストロークに伴って円周上の位置が異なるように軸方向に形成される磁気スケール６０を備え、シリンダチューブ２０は、ピストンロッド３０の周囲を囲むように略等間隔で設けられ磁気スケール６０を検出可能な複数のＭＲ素子５０ａ〜５０ｆを同一円周上に備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダに用いられるストロークセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリンダのストロークを検出するためにストロークセンサが用いられている。ストロークセンサは、シリンダの本体であるシリンダチューブに設けられた検出素子が、シリンダチューブに対して進退自在なピストンロッドに設けられたスケールの位置を検出することによってシリンダのストローク量を検出可能にしている。
【０００３】
特許文献１には、ピストンロッドの軸方向に所定の間隔をあけて連続するように磁気スケールを形成し、磁気スケールの位置を検出センサで検出することによってピストンロッドのストロークを検出する磁気式ストローク検出センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２８００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のストローク検出センサでは、基準となる位置からのピストンロッドの相対的なストロークを検出することはできるが、ピストンロッドの絶対的なストロークを検出することができない。
【０００６】
そこで、本発明ではシリンダにおけるピストンロッドの絶対的なストロークを検出可能なストロークセンサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、シリンダ本体であるシリンダチューブと、前記シリンダチューブに対して進退自在に設けられるピストンロッドと、を備えるシリンダのストロークセンサであって、前記ピストンロッドは、ストロークに伴って円周上の位置が異なるように軸方向に形成されるスケールを備え、前記シリンダチューブは、前記ピストンロッドの周囲を囲むように等間隔で設けられ前記スケールを検出可能な複数の検出素子を同一円周上に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、ピストンロッドのストロークによってスケールが位置している検出素子が異なる。円周上のどの位置の検出素子がスケールを検出したかによってピストンロッドのストロークが分かる。
【０００９】
したがって、シリンダにおけるピストンロッドの絶対的なストロークを検出可能なストロークセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るストロークセンサの構成図である。
【図２】ストロークセンサのピストンロッドの展開図である。
【図３】ストロークセンサの出力信号のグラフ図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るストロークセンサにおけるピストンロッドの正面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るストロークセンサにおけるピストンロッドの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係るストロークセンサ１００について説明する。
【００１２】
まず、図１を参照しながらストロークセンサ１００が設けられるシリンダ１０について説明する。本実施形態では、流体圧として油圧が用いられ、シリンダ１０は油圧ポンプ（図示省略）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。
【００１３】
シリンダ１０は、シリンダ１０の本体であるシリンダチューブ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とを備える。
【００１４】
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にピストン３１が設けられる。このピストン３１によって、シリンダチューブ２０の内部には二つの油室１１，１２が画成される。
【００１５】
二つの油室１１，１２はそれぞれ切替バルブ（図示省略）に接続され、二つの油室１１，１２には油圧ポンプから吐出された作動油が出入り可能である。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。
【００１６】
ピストンロッド３０は、最後端３４がピストン３１に固定される円柱形の磁性体である。ピストンロッド３０は、ピストン３１に作用する油圧による力で動作する。
【００１７】
次に、シリンダ１０に設けられるストロークセンサ１００について説明する。
【００１８】
ストロークセンサ１００は、シリンダチューブ２０に配設されるＭＲセンサ５０と、ピストンロッド３０に形成されるスケールとしての磁気スケール６０とを備える。ストロークセンサ１００は、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０のストロークを検出するために設けられる。
【００１９】
シリンダチューブ２０の端部内周には、ピストンロッド３０の外周を取り囲むようにＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：磁気抵抗）センサ５０及び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の代わりに、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。
【００２０】
ＭＲ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５０ａ〜５０ｐによって形成される。ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐは、互いに所定の間隔を開けて等ピッチに、かつピストンロッド３０の外周に沿って同一円周上に環状に設けられる。各々のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐは、ピストンロッド３０との間のクリアランスが同一になるように設けられ、ピストンロッド３０へと作用する磁気を検出する。
【００２１】
ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐは、それぞれ電圧をコントローラ（図示省略）へ出力する。この電圧は、磁気による電気抵抗の変化に伴って変動する。例えばＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのいずれか一つに磁石が近付いてきて離れてゆく場合には、出力される電圧は略サイン波状に変化する。これらのＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが検出素子に該当する。
【００２２】
隣接するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐ同士は、ピストンロッド３０周方向の検出可能範囲が互いに重複するように設けられる。即ち、ＭＲセンサ５０は、ピストンロッド３０の外周一周にわたって磁気を検出可能である。
【００２３】
また、隣接するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐ同士の検出可能範囲を、出力されるサイン波の４分の１周期以上が重複するように並べて配置する。このように構成することで、ピストンロッド３０のストロークをより精細に検出することが可能である。精細なストロークの検出については、後で詳細に説明する。
【００２４】
本実施形態では、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐは１６個設けられるが、この個数はＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの検出可能範囲の大きさやピストンロッド３０の外径などによって適宜決定されるものである。
【００２５】
永久磁石は、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐよりも外周に、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐと重ねて配設される。つまり、ピストンロッド３０の外周を囲むようにＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが設けられ、更に外周に重なるように永久磁石が設けられる。永久磁石は、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐ一個につき一個ずつ設けられる。ストロークセンサ１００では、永久磁石から発せられた磁気がピストンロッド３０へと作用するのを、ＭＲセンサ５０によって検出する。
【００２６】
ピストンロッド３０の外周には、軸方向に連続して同一周期の螺旋形状に形成される非磁性体である磁気スケール６０が形成される。
【００２７】
磁気スケール６０は、ピストンロッド３０のストローク全体でピストンロッド３０の外周を一周する螺旋形状に形成される。つまり、磁気スケール６０は、ストロークに伴って円周上の位置が異なるように形成される。磁気スケール６０は、ピストンロッド３０の自由端３３から最後端３４まで、長手方向全体にわたって形成される。図２に示すように、螺旋形状の磁気スケール６０は、展開図で見ると直線状である。
【００２８】
磁気スケール６０は非磁性体によって形成される。磁性体であるピストンロッド３０に磁気スケール６０を形成することにより、永久磁石から発せられる磁気のピストンロッド３０への作用に変化をもたせることができる。磁気スケール６０を磁性体で形成しても、磁気スケール６０の形状によって、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐとの間隔を変化させることで、ＭＲセンサ５０からの出力に変化をもたせることが可能である。
【００２９】
以下では、ストロークセンサ１００の作用について説明する。
【００３０】
ここでは、ピストンロッド３０が最収縮位置にある状態から伸び出す場合について説明する。伸出状態にあるピストンロッド３０が収縮する場合には、以下の説明とは逆の動作になる。
【００３１】
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から伸び出してゆくと、ＭＲセンサ５０からは、図３に示すような信号出力が得られる。図３において横軸はピストンロッド３０のストロークであり、縦軸はＭＲ素子５０ａ〜５０ｅから出力された電圧である。図３では、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｅのそれぞれの電圧を見やすくするために、それぞれのＭＲ素子５０ａ〜５０ｅの縦軸上の位置をずらして示している。また、実際にはピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から進出してゆくと、やがて残りのＭＲ素子５０ｆ〜５０ｐからも電圧が出力されるが、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｅから出力される電圧と同様であるため、図３にはＭＲ素子５０ａ〜５０ｅのみについて示している。
【００３２】
ピストンロッド３０が最収縮位置にあるときには、ピストンロッド３０の自由端３３がＭＲセンサ５０と対峙している。ピストンロッド３０の自由端において、磁気スケール６０はＭＲ素子５０ａと対峙しているため、ＭＲ素子５０ａから電圧が出力される。
【００３３】
ピストンロッド３０が図２に示すＡのストロークまで伸び出すと、ＭＲ素子５０ｄから電圧が出力され、Ｂのストロークまで伸び出すと、ＭＲ素子５０ｈから電圧が出力される。そして、ピストンロッド３０が最伸出位置までストロークすると、ＭＲ素子５０ｐから電圧が出力される。つまり、磁気スケール６０を検出するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの円周上の位置とピストンロッド３０のストロークとの関係は、正比例するように変化する。
【００３４】
また、ストロークセンサ１００では１６個のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐを使用してピストンロッド３０の全ストロークを検出する。このとき、全ストロークをＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの個数で除した大きさがストロークセンサ１００の分解能である。例えば、ストロークセンサ１００においてピストンロッド３０の全ストロークが１６０ｍｍである場合には、ストロークセンサ１００の分解能は、１６０ｍｍを１６個で除した１０ｍｍである。
【００３５】
従来は、システム起動時におけるピストンロッド３０の位置が原点位置であり、そこからどれだけピストンロッド３０が進退したかを検出していた。つまり、ピストンロッド３０の相対的なストロークを検出できても、システム起動時などにおけるピストンロッド３０の絶対位置を検出することはできなかった。
【００３６】
これに対してストロークセンサ１００では、ピストンロッド３０のストロークによって磁気スケール６０を検出するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが異なる。よって、ＭＲセンサ５０において円周上のどの位置のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが磁気スケール６０を検出したかによって、ピストンロッド３０のストロークが分かる。したがって、シリンダ１０におけるピストンロッド３０の絶対的なストロークを検出することができる。
【００３７】
ここで、ピストンロッド３０が軸中心に回転したとすると、同じストロークであっても異なるＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから電圧が出力されることとなる。よって、ピストンロッド３０が回転しないように拘束しておく必要がある。
【００３８】
ＭＲセンサ５０では、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの検出可能範囲が互いに重複するように配置されている。よって、ＭＲ素子５０ａの検出可能範囲からＭＲセンサ５０に対する磁気スケール６０の螺旋の位置が円周方向にずれてゆき、磁気スケール６０が検出可能範囲から完全に外れないうちに、ＭＲ素子５０ａと隣接して配設されるＭＲ素子５０ｂの検出可能範囲に磁気スケール６０が入る。このように、ＭＲセンサ５０が磁気スケール６０を検出できずに信号が出力されない状態にはならず、ピストンロッド３０がどのストロークであっても磁気スケール６０を検出可能である。
【００３９】
ところで、ストロークセンサ１００の分解能は、ピストンロッド３０の全ストロークと、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの個数によって決定される。ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの個数を増やすには限界があるため、分解能を高めるためには各々のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐ間の補完計算を行うことが考えられる。
【００４０】
ストロークセンサ１００では、図３に示すようにＭＲセンサ５０ａ〜５０ｐから出力される電圧は、略サイン波状である。また、各々のＭＲセンサ５０ａ〜５０ｐからのサイン波状の出力の略４分の１周期以上が重複するように配置している。このように構成することによって、各々のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力された電圧の大きさ、及び隣接するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力された電圧によって、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐに対する磁気スケール６０の精細な位置を検出することが可能である。以下、図３の破線の四角形で囲まれた部分を参照しながら具体的に説明する。
【００４１】
ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力される電圧は、ピストンロッド３０のストロークに応じて略サイン波状に変動する。よって、出力された電圧の大きさを見れば、対応するピストンロッド３０のストロークが分かるはずである。
【００４２】
しかしながら、ＭＲ素子５０ｂから出力された略サイン波状の電圧の最初の２分の１周期に着目すると、電圧が上昇して下降する中で、同じ大きさの電圧が上昇時と下降時の二度出力される。つまり、これだけでは上昇時の電圧と下降時の電圧とのどちらが出力されているのか判定できない。そこで、ストロークセンサ１００では隣接するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力される電圧を用いて判定を行う。
【００４３】
図３の破線の四角形の範囲において、ピストンロッド３０が伸び出してゆき、ＭＲ素子５０ｂから電圧が検出され上昇し始めたときには、隣接するＭＲ素子５０ａからの電圧が出力されてる。ピストンロッド３０が更に伸び出し、ＭＲ素子５０ｂからの電圧が下降し始めたときには、ＭＲ素子５０ａからの電圧は出力されなくなる。よって、隣接するＭＲ素子５０ａからの電圧の出力が有るときには上昇時であり、無いときには下降時であると判定することができる。
【００４４】
同様に、ピストンロッド３０が更に伸び出し、ＭＲ素子５０ｂから出力される電圧が負の値になり更に下降してゆくときには、ＭＲ素子５０ｂのみから電圧出力が出力される。ピストンロッド３０が更に伸び出し、ＭＲ素子５０ｂから出力される電圧が下限値から再び上昇し始めると、隣接するＭＲ素子５０ｃからの電圧が出力される。よって、隣接するＭＲ素子５０ｃからの電圧の出力が無いときには下降時であり、有るときには上昇時であると判定することができる。
【００４５】
以上のように、隣接するＭＲ素子５０ａ，５０ｃから出力される電圧で補完することによって、ＭＲ素子５０ｂから出力される電圧の大きさに応じたピストンロッド３０のストロークを精細に検出することが可能である。
【００４６】
以上の実施の形態によれば、以下に示すような効果を奏する。
【００４７】
本発明では、ピストンロッド３０のストロークによって磁気スケール６０が対峙するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが異なる。よって、ＭＲセンサ５０において円周上のどの位置のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが磁気スケール６０を検出したかによって、ピストンロッド３０のストロークが分かる。したがって、シリンダ１０におけるピストンロッド３０の絶対的なストロークを検出することができる。
【００４８】
また、ＭＲセンサ５０は、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの検出可能範囲が互いに重複するように配置されている。よって、ＭＲセンサ５０が磁気スケール６０を検出できずに信号が出力されない状態にはならず、ピストンロッド３０がどのストロークであっても検出可能である。
【００４９】
また、各々のＭＲセンサ５０ａ〜５０ｐからのサイン波状の出力の略４分の１周期以上が重複するように配置することによって、各々のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力された電圧の大きさ、及び隣接するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力された電圧によって、ピストンロッド３０の精細なストロークを検出することが可能である。
（第２の実施の形態）
以下、図４を参照しながら本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００５０】
第２の実施の形態では、ピストンロッド２３０に形成される磁気スケール２６０の形状が第１の実施の形態とは相違する。この磁気スケール２６０は、長尺のピストンロッドを使用する場合や、精細な分解能が要求される場合などに適用される。
【００５１】
精細な分解能が要求される場合には、第１の実施の形態における螺旋状の非磁性体である磁気スケール６０を、より短いストロークに適用する必要がある。ピストンロッドの全ストロークをＭＲ素子５０ａ〜５０ｂの個数で除した大きさがストロークセンサの分解能であるためである。そこで、ピストンロッド２３０には、磁気スケール６０と同様の螺旋形状を短いストロークに適用し、同一周期の螺旋のみではなく複数の周期の螺旋によって構成される磁気スケール２６０を形成する。
【００５２】
しかしながら、磁気スケール６０が連続して形成されて螺旋の二周期目に入ると、円周上の位置が一周期目の螺旋と同一の箇所が形成されてしまう。そのため、ピストンロッド２３０には、多条の螺旋２６１〜２６３を備える磁気スケール２６０が形成される。
【００５３】
磁気スケール２６０は、ピストンロッド２３０の表面に形成される三本の螺旋状の非磁性体によって構成される。磁気スケール２６０は、ピストンロッド２３０の自由端２３３から最後端２３４まで、長手方向全体にわたって形成される。
【００５４】
第１の螺旋２６１は、ピストンロッド２３０の自由端２３３から形成される。第１の螺旋２６１は、ピストンロッド２３０のストローク全体に三周期分形成される。第１の螺旋２６１が単独で形成されるエリアを、一条エリア２７１とする。
【００５５】
第１の螺旋２６１の二周期目からは、第１の螺旋２６１と所定の間隔をあけて並行するように第２の螺旋２６２が二周期分だけ形成される。第１の螺旋２６１と第２の螺旋２６２のみが形成されるエリアを、二条エリア２７２とする。
【００５６】
第１の螺旋２６１の三周期目からは、第２の螺旋２６２と所定の間隔をあけて並行するように、第３の螺旋２６３が一周期分だけ形成される。第１の螺旋２６１，第２の螺旋２６２，及び第３の螺旋２６２が形成されるエリアを、三条エリア２７３とする。
【００５７】
以下では、ピストンロッド２３０が最収縮位置にある状態から伸び出す場合について説明する。ここでは、各々の螺旋２６１〜２６３間の所定の間隔は、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの配設されるピッチと同一であるとする。
【００５８】
ピストンロッド２３０が伸び出すと、まず一条エリア２７１がＭＲセンサ５０によって検出される。一条エリア２７１では、第１の実施の形態と同様にＭＲセンサ５０を構成するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのいずれか一つから電圧が出力され、ピストンロッド２３０のストロークが検出できる。
【００５９】
ピストンロッド２３０が更に伸び出すと、二条エリア２７２がＭＲセンサ５０によって検出される。ここで、第１の螺旋２６１の円周上の位置のみに着目すると、一条エリア２７１にも円周上の同一の位置に第１の螺旋２６１が形成されているストロークが存在する。よって、一条エリア２７１なのか二条エリア２７２なのかが分からない。
【００６０】
しかしながら、二条エリア２７２では第１の螺旋２６１と並行して第２の螺旋２６２が形成されている。よって、ＭＲセンサ５０におけるＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのうち隣接する二つから電圧が出力されるため、二条エリア２７２であることが分かる。
【００６１】
同様に、ピストンロッド２３０が更に伸び出して、三条エリア２７３がＭＲセンサ５０によって検出されたときには、ＭＲセンサ５０におけるＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのうち隣接する三つから電圧が出力されるため、三条エリア２７３であることが分かる。
【００６２】
したがって、磁気スケール２６０を形成することによって絶対的なストロークが検出可能である。このように、二重及び三重の螺旋を形成する他にも、二周期目及び三周期目の螺旋の太さを変えて非磁性体を形成することなども可能である。例えば、二周期目の螺旋をＭＲセンサ５０ａ〜５０ｐのうち隣接する二つで検出可能な太さで形成し、三周期目の螺旋を隣接する三つで検出可能な太さで形成すれば同様の効果が得られるためである。
【００６３】
以上の実施の形態によれば、二重，三重の螺旋２６１〜２６３を形成することによって、螺旋一周期分に相当するピストンロッド２３０のストロークが短くなる。よって、精細な分解能が要求される場合にも適用することができる。また、多条螺旋を形成することによって螺旋を何周期にもわたって連続して形成することができる。よって、長尺のピストンロッドを使用する場合にも適用することができる。
（第３の実施の形態）
以下、図５を参照しながら本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００６４】
第３の実施の形態では、ピストンロッド３３０に形成される磁気スケール３６０の形状がこれまでの実施の形態とは相違する。この磁気スケール３６０は、シリンダチューブ２０に対してピストンロッド３３０が回転した場合にも、ピストンロッド３３０の絶対的なストロークを検出可能な形状に形成される。
【００６５】
磁気スケール３６０は、ピストンロッド３３０の最先端部３３３から最後端部３３４まで、ストローク全体にわたってピストンロッド３３０の表面に形成される三角形の面状の非磁性体によって構成される。磁気スケール３６０は、ピストンロッド３３０の最先端部３３３に三角形の頂点が位置し、ストロークに対して比例的に幅が大きくなり、最後端部３３４に三角形の底辺が位置するように形成される。磁気スケール３６０は直角三角形であるが、例えば、直角三角形でなくても最先端部３３３に頂点が位置し最後端部３３４に底辺が位置する三角形であればよい。
【００６６】
以下では、ピストンロッド３３０が最収縮位置にある状態から伸び出す場合について説明する。
【００６７】
ピストンロッド３３０が伸び出すと、まずＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのうち一つのＭＲ素子５０ａが磁気スケール３６０を検出して電圧を出力する。ピストンロッド３３０が更に伸び出すと、隣接するＭＲ素子５０ｂも磁気スケール３６０を検出し、二つのＭＲ素子５０ａ，５０ｂから電圧が出力される。このように、ピストンロッド３３０が伸び出すにつれてＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのうち磁気スケール３６０を検出する素子の数が徐々に増えてゆく。これにより、ＭＲセンサ５０の出力からピストンロッド３３０の絶対的なストロークを検出することが可能である。
【００６８】
ここで、ピストンロッド３３０が同一のストロークを維持したまま軸中心に回転したとすると、二つのＭＲ素子５０ａ，５０ｂから出力されていた電圧が、例えばＭＲ素子５０ｃ，５０ｄから出力されるようになる。このように、電圧を出力するＭＲ素子５０ａ〜５０ｂは異なっても、電圧を出力するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの個数は変化しない。よって、ピストンロッド３３０が軸中心に回転したとしても、ピストンロッド３３０のストロークを検出することができる。
【００６９】
以上の実施の形態では、ピストンロッド３３０に形成される磁気スケール３６０を、略三角形の非磁性体で構成している。よって、磁気スケール３６０を検出するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの個数によって、ピストンロッド３３０がシリンダチューブ２０に対して回転した場合にも、ピストンロッド３３０の絶対的なストロークを検出可能である。
【００７０】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係るストロークセンサは、シリンダなど直動部品のストロークを検出するセンサとして利用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１００ ストロークセンサ
１０ シリンダ
２０ シリンダチューブ
３０ ピストンロッド
５０ ＭＲセンサ
５０ａ〜５０ｐ ＭＲ素子
６０ 磁気スケール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダに用いられるストロークセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリンダのストロークを検出するためにストロークセンサが用いられている。ストロークセンサは、シリンダの本体であるシリンダチューブに設けられた検出素子が、シリンダチューブに対して進退自在なピストンロッドに設けられたスケールの位置を検出することによってシリンダのストローク量を検出可能にしている。
【０００３】
特許文献１には、ピストンロッドの軸方向に所定の間隔をあけて連続するように磁気スケールを形成し、磁気スケールの位置を検出センサで検出することによってピストンロッドのストロークを検出する磁気式ストローク検出センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２８００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のストローク検出センサでは、基準となる位置からのピストンロッドの相対的なストロークを検出することはできるが、ピストンロッドの絶対的なストロークを検出することができない。
【０００６】
そこで、本発明ではシリンダにおけるピストンロッドの絶対的なストロークを検出可能なストロークセンサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、シリンダ本体であるシリンダチューブと、前記シリンダチューブに対して進退自在に設けられるピストンロッドと、を備えるシリンダのストロークセンサであって、前記ピストンロッドは、ストロークに伴って円周上の位置が異なるように軸方向に形成されるスケールを備え、前記シリンダチューブは、前記ピストンロッドの周囲を囲むように等間隔で設けられ前記スケールを検出可能な複数の検出素子を同一円周上に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、ピストンロッドのストロークによってスケールが位置している検出素子が異なる。円周上のどの位置の検出素子がスケールを検出したかによってピストンロッドのストロークが分かる。
【０００９】
したがって、シリンダにおけるピストンロッドの絶対的なストロークを検出可能なストロークセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るストロークセンサの構成図である。
【図２】ストロークセンサのピストンロッドの展開図である。
【図３】ストロークセンサの出力信号のグラフ図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るストロークセンサにおけるピストンロッドの正面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るストロークセンサにおけるピストンロッドの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係るストロークセンサ１００について説明する。
【００１２】
まず、図１を参照しながらストロークセンサ１００が設けられるシリンダ１０について説明する。本実施形態では、流体圧として油圧が用いられ、シリンダ１０は油圧ポンプ（図示省略）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。
【００１３】
シリンダ１０は、シリンダ１０の本体であるシリンダチューブ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とを備える。
【００１４】
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にピストン３１が設けられる。このピストン３１によって、シリンダチューブ２０の内部には二つの油室１１，１２が画成される。
【００１５】
二つの油室１１，１２はそれぞれ切替バルブ（図示省略）に接続され、二つの油室１１，１２には油圧ポンプから吐出された作動油が出入り可能である。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。
【００１６】
ピストンロッド３０は、最後端３４がピストン３１に固定される円柱形の磁性体である。ピストンロッド３０は、ピストン３１に作用する油圧による力で動作する。
【００１７】
次に、シリンダ１０に設けられるストロークセンサ１００について説明する。
【００１８】
ストロークセンサ１００は、シリンダチューブ２０に配設されるＭＲセンサ５０と、ピストンロッド３０に形成されるスケールとしての磁気スケール６０とを備える。ストロークセンサ１００は、シリンダチューブ２０に対するピストンロッド３０のストロークを検出するために設けられる。
【００１９】
シリンダチューブ２０の端部内周には、ピストンロッド３０の外周を取り囲むようにＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：磁気抵抗）センサ５０及び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の代わりに、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。
【００２０】
ＭＲ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５０ａ〜５０ｐによって形成される。ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐは、互いに所定の間隔を開けて等ピッチに、かつピストンロッド３０の外周に沿って同一円周上に環状に設けられる。各々のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐは、ピストンロッド３０との間のクリアランスが同一になるように設けられ、ピストンロッド３０へと作用する磁気を検出する。
【００２１】
ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐは、それぞれ電圧をコントローラ（図示省略）へ出力する。この電圧は、磁気による電気抵抗の変化に伴って変動する。例えばＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのいずれか一つに磁石が近付いてきて離れてゆく場合には、出力される電圧は略サイン波状に変化する。これらのＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが検出素子に該当する。
【００２２】
隣接するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐ同士は、ピストンロッド３０周方向の検出可能範囲が互いに重複するように設けられる。即ち、ＭＲセンサ５０は、ピストンロッド３０の外周一周にわたって磁気を検出可能である。
【００２３】
また、隣接するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐ同士の検出可能範囲を、出力されるサイン波の４分の１周期以上が重複するように並べて配置する。このように構成することで、ピストンロッド３０のストロークをより精細に検出することが可能である。精細なストロークの検出については、後で詳細に説明する。
【００２４】
本実施形態では、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐは１６個設けられるが、この個数はＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの検出可能範囲の大きさやピストンロッド３０の外径などによって適宜決定されるものである。
【００２５】
永久磁石は、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐよりも外周に、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐと重ねて配設される。つまり、ピストンロッド３０の外周を囲むようにＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが設けられ、更に外周に重なるように永久磁石が設けられる。永久磁石は、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐ一個につき一個ずつ設けられる。ストロークセンサ１００では、永久磁石から発せられた磁気がピストンロッド３０へと作用するのを、ＭＲセンサ５０によって検出する。
【００２６】
ピストンロッド３０の外周には、軸方向に連続して同一周期の螺旋形状に形成される非磁性体である磁気スケール６０が形成される。
【００２７】
磁気スケール６０は、ピストンロッド３０のストローク全体でピストンロッド３０の外周を一周する螺旋形状に形成される。つまり、磁気スケール６０は、ストロークに伴って円周上の位置が異なるように形成される。磁気スケール６０は、ピストンロッド３０の自由端３３から最後端３４まで、長手方向全体にわたって形成される。図２に示すように、螺旋形状の磁気スケール６０は、展開図で見ると直線状である。
【００２８】
磁気スケール６０は非磁性体によって形成される。磁性体であるピストンロッド３０に磁気スケール６０を形成することにより、永久磁石から発せられる磁気のピストンロッド３０への作用に変化をもたせることができる。磁気スケール６０を磁性体で形成しても、磁気スケール６０の形状によって、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐとの間隔を変化させることで、ＭＲセンサ５０からの出力に変化をもたせることが可能である。
【００２９】
以下では、ストロークセンサ１００の作用について説明する。
【００３０】
ここでは、ピストンロッド３０が最収縮位置にある状態から伸び出す場合について説明する。伸出状態にあるピストンロッド３０が収縮する場合には、以下の説明とは逆の動作になる。
【００３１】
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から伸び出してゆくと、ＭＲセンサ５０からは、図３に示すような信号出力が得られる。図３において横軸はピストンロッド３０のストロークであり、縦軸はＭＲ素子５０ａ〜５０ｅから出力された電圧である。図３では、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｅのそれぞれの電圧を見やすくするために、それぞれのＭＲ素子５０ａ〜５０ｅの縦軸上の位置をずらして示している。また、実際にはピストンロッド３０がシリンダチューブ２０から進出してゆくと、やがて残りのＭＲ素子５０ｆ〜５０ｐからも電圧が出力されるが、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｅから出力される電圧と同様であるため、図３にはＭＲ素子５０ａ〜５０ｅのみについて示している。
【００３２】
ピストンロッド３０が最収縮位置にあるときには、ピストンロッド３０の自由端３３がＭＲセンサ５０と対峙している。ピストンロッド３０の自由端において、磁気スケール６０はＭＲ素子５０ａと対峙しているため、ＭＲ素子５０ａから電圧が出力される。
【００３３】
ピストンロッド３０が図２に示すＡのストロークまで伸び出すと、ＭＲ素子５０ｄから電圧が出力され、Ｂのストロークまで伸び出すと、ＭＲ素子５０ｈから電圧が出力される。そして、ピストンロッド３０が最伸出位置までストロークすると、ＭＲ素子５０ｐから電圧が出力される。つまり、磁気スケール６０を検出するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの円周上の位置とピストンロッド３０のストロークとの関係は、正比例するように変化する。
【００３４】
また、ストロークセンサ１００では１６個のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐを使用してピストンロッド３０の全ストロークを検出する。このとき、全ストロークをＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの個数で除した大きさがストロークセンサ１００の分解能である。例えば、ストロークセンサ１００においてピストンロッド３０の全ストロークが１６０ｍｍである場合には、ストロークセンサ１００の分解能は、１６０ｍｍを１６個で除した１０ｍｍである。
【００３５】
従来は、システム起動時におけるピストンロッド３０の位置が原点位置であり、そこからどれだけピストンロッド３０が進退したかを検出していた。つまり、ピストンロッド３０の相対的なストロークを検出できても、システム起動時などにおけるピストンロッド３０の絶対位置を検出することはできなかった。
【００３６】
これに対してストロークセンサ１００では、ピストンロッド３０のストロークによって磁気スケール６０を検出するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが異なる。よって、ＭＲセンサ５０において円周上のどの位置のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが磁気スケール６０を検出したかによって、ピストンロッド３０のストロークが分かる。したがって、シリンダ１０におけるピストンロッド３０の絶対的なストロークを検出することができる。
【００３７】
ここで、ピストンロッド３０が軸中心に回転したとすると、同じストロークであっても異なるＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから電圧が出力されることとなる。よって、ピストンロッド３０が回転しないように拘束しておく必要がある。
【００３８】
ＭＲセンサ５０では、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの検出可能範囲が互いに重複するように配置されている。よって、ＭＲ素子５０ａの検出可能範囲からＭＲセンサ５０に対する磁気スケール６０の螺旋の位置が円周方向にずれてゆき、磁気スケール６０が検出可能範囲から完全に外れないうちに、ＭＲ素子５０ａと隣接して配設されるＭＲ素子５０ｂの検出可能範囲に磁気スケール６０が入る。このように、ＭＲセンサ５０が磁気スケール６０を検出できずに信号が出力されない状態にはならず、ピストンロッド３０がどのストロークであっても磁気スケール６０を検出可能である。
【００３９】
ところで、ストロークセンサ１００の分解能は、ピストンロッド３０の全ストロークと、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの個数によって決定される。ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの個数を増やすには限界があるため、分解能を高めるためには各々のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐ間の補完計算を行うことが考えられる。
【００４０】
ストロークセンサ１００では、図３に示すようにＭＲセンサ５０ａ〜５０ｐから出力される電圧は、略サイン波状である。また、各々のＭＲセンサ５０ａ〜５０ｐからのサイン波状の出力の略４分の１周期以上が重複するように配置している。このように構成することによって、各々のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力された電圧の大きさ、及び隣接するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力された電圧によって、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐに対する磁気スケール６０の精細な位置を検出することが可能である。以下、図３の破線の四角形で囲まれた部分を参照しながら具体的に説明する。
【００４１】
ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力される電圧は、ピストンロッド３０のストロークに応じて略サイン波状に変動する。よって、出力された電圧の大きさを見れば、対応するピストンロッド３０のストロークが分かるはずである。
【００４２】
しかしながら、ＭＲ素子５０ｂから出力された略サイン波状の電圧の最初の２分の１周期に着目すると、電圧が上昇して下降する中で、同じ大きさの電圧が上昇時と下降時の二度出力される。つまり、これだけでは上昇時の電圧と下降時の電圧とのどちらが出力されているのか判定できない。そこで、ストロークセンサ１００では隣接するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力される電圧を用いて判定を行う。
【００４３】
図３の破線の四角形の範囲において、ピストンロッド３０が伸び出してゆき、ＭＲ素子５０ｂから電圧が検出され上昇し始めたときには、隣接するＭＲ素子５０ａからの電圧が出力されてる。ピストンロッド３０が更に伸び出し、ＭＲ素子５０ｂからの電圧が下降し始めたときには、ＭＲ素子５０ａからの電圧は出力されなくなる。よって、隣接するＭＲ素子５０ａからの電圧の出力が有るときには上昇時であり、無いときには下降時であると判定することができる。
【００４４】
同様に、ピストンロッド３０が更に伸び出し、ＭＲ素子５０ｂから出力される電圧が負の値になり更に下降してゆくときには、ＭＲ素子５０ｂのみから電圧出力が出力される。ピストンロッド３０が更に伸び出し、ＭＲ素子５０ｂから出力される電圧が下限値から再び上昇し始めると、隣接するＭＲ素子５０ｃからの電圧が出力される。よって、隣接するＭＲ素子５０ｃからの電圧の出力が無いときには下降時であり、有るときには上昇時であると判定することができる。
【００４５】
以上のように、隣接するＭＲ素子５０ａ，５０ｃから出力される電圧で補完することによって、ＭＲ素子５０ｂから出力される電圧の大きさに応じたピストンロッド３０のストロークを精細に検出することが可能である。
【００４６】
以上の実施の形態によれば、以下に示すような効果を奏する。
【００４７】
本発明では、ピストンロッド３０のストロークによって磁気スケール６０が対峙するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが異なる。よって、ＭＲセンサ５０において円周上のどの位置のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐが磁気スケール６０を検出したかによって、ピストンロッド３０のストロークが分かる。したがって、シリンダ１０におけるピストンロッド３０の絶対的なストロークを検出することができる。
【００４８】
また、ＭＲセンサ５０は、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの検出可能範囲が互いに重複するように配置されている。よって、ＭＲセンサ５０が磁気スケール６０を検出できずに信号が出力されない状態にはならず、ピストンロッド３０がどのストロークであっても検出可能である。
【００４９】
また、各々のＭＲセンサ５０ａ〜５０ｐからのサイン波状の出力の略４分の１周期以上が重複するように配置することによって、各々のＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力された電圧の大きさ、及び隣接するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐから出力された電圧によって、ピストンロッド３０の精細なストロークを検出することが可能である。
（第２の実施の形態）
以下、図４を参照しながら本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００５０】
第２の実施の形態では、ピストンロッド２３０に形成される磁気スケール２６０の形状が第１の実施の形態とは相違する。この磁気スケール２６０は、長尺のピストンロッドを使用する場合や、精細な分解能が要求される場合などに適用される。
【００５１】
精細な分解能が要求される場合には、第１の実施の形態における螺旋状の非磁性体である磁気スケール６０を、より短いストロークに適用する必要がある。ピストンロッドの全ストロークをＭＲ素子５０ａ〜５０ｂの個数で除した大きさがストロークセンサの分解能であるためである。そこで、ピストンロッド２３０には、磁気スケール６０と同様の螺旋形状を短いストロークに適用し、同一周期の螺旋のみではなく複数の周期の螺旋によって構成される磁気スケール２６０を形成する。
【００５２】
しかしながら、磁気スケール６０が連続して形成されて螺旋の二周期目に入ると、円周上の位置が一周期目の螺旋と同一の箇所が形成されてしまう。そのため、ピストンロッド２３０には、多条の螺旋２６１〜２６３を備える磁気スケール２６０が形成される。
【００５３】
磁気スケール２６０は、ピストンロッド２３０の表面に形成される三本の螺旋状の非磁性体によって構成される。磁気スケール２６０は、ピストンロッド２３０の自由端２３３から最後端２３４まで、長手方向全体にわたって形成される。
【００５４】
第１の螺旋２６１は、ピストンロッド２３０の自由端２３３から形成される。第１の螺旋２６１は、ピストンロッド２３０のストローク全体に三周期分形成される。第１の螺旋２６１が単独で形成されるエリアを、一条エリア２７１とする。
【００５５】
第１の螺旋２６１の二周期目からは、第１の螺旋２６１と所定の間隔をあけて並行するように第２の螺旋２６２が二周期分だけ形成される。第１の螺旋２６１と第２の螺旋２６２のみが形成されるエリアを、二条エリア２７２とする。
【００５６】
第１の螺旋２６１の三周期目からは、第２の螺旋２６２と所定の間隔をあけて並行するように、第３の螺旋２６３が一周期分だけ形成される。第１の螺旋２６１，第２の螺旋２６２，及び第３の螺旋２６２が形成されるエリアを、三条エリア２７３とする。
【００５７】
以下では、ピストンロッド２３０が最収縮位置にある状態から伸び出す場合について説明する。ここでは、各々の螺旋２６１〜２６３間の所定の間隔は、ＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの配設されるピッチと同一であるとする。
【００５８】
ピストンロッド２３０が伸び出すと、まず一条エリア２７１がＭＲセンサ５０によって検出される。一条エリア２７１では、第１の実施の形態と同様にＭＲセンサ５０を構成するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのいずれか一つから電圧が出力され、ピストンロッド２３０のストロークが検出できる。
【００５９】
ピストンロッド２３０が更に伸び出すと、二条エリア２７２がＭＲセンサ５０によって検出される。ここで、第１の螺旋２６１の円周上の位置のみに着目すると、一条エリア２７１にも円周上の同一の位置に第１の螺旋２６１が形成されているストロークが存在する。よって、一条エリア２７１なのか二条エリア２７２なのかが分からない。
【００６０】
しかしながら、二条エリア２７２では第１の螺旋２６１と並行して第２の螺旋２６２が形成されている。よって、ＭＲセンサ５０におけるＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのうち隣接する二つから電圧が出力されるため、二条エリア２７２であることが分かる。
【００６１】
同様に、ピストンロッド２３０が更に伸び出して、三条エリア２７３がＭＲセンサ５０によって検出されたときには、ＭＲセンサ５０におけるＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのうち隣接する三つから電圧が出力されるため、三条エリア２７３であることが分かる。
【００６２】
したがって、磁気スケール２６０を形成することによって絶対的なストロークが検出可能である。このように、二重及び三重の螺旋を形成する他にも、二周期目及び三周期目の螺旋の太さを変えて非磁性体を形成することなども可能である。例えば、二周期目の螺旋をＭＲセンサ５０ａ〜５０ｐのうち隣接する二つで検出可能な太さで形成し、三周期目の螺旋を隣接する三つで検出可能な太さで形成すれば同様の効果が得られるためである。
【００６３】
以上の実施の形態によれば、二重，三重の螺旋２６１〜２６３を形成することによって、螺旋一周期分に相当するピストンロッド２３０のストロークが短くなる。よって、精細な分解能が要求される場合にも適用することができる。また、多条螺旋を形成することによって螺旋を何周期にもわたって連続して形成することができる。よって、長尺のピストンロッドを使用する場合にも適用することができる。
（第３の実施の形態）
以下、図５を参照しながら本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００６４】
第３の実施の形態では、ピストンロッド３３０に形成される磁気スケール３６０の形状がこれまでの実施の形態とは相違する。この磁気スケール３６０は、シリンダチューブ２０に対してピストンロッド３３０が回転した場合にも、ピストンロッド３３０の絶対的なストロークを検出可能な形状に形成される。
【００６５】
磁気スケール３６０は、ピストンロッド３３０の最先端部３３３から最後端部３３４まで、ストローク全体にわたってピストンロッド３３０の表面に形成される三角形の面状の非磁性体によって構成される。磁気スケール３６０は、ピストンロッド３３０の最先端部３３３に三角形の頂点が位置し、ストロークに対して比例的に幅が大きくなり、最後端部３３４に三角形の底辺が位置するように形成される。磁気スケール３６０は直角三角形であるが、例えば、直角三角形でなくても最先端部３３３に頂点が位置し最後端部３３４に底辺が位置する三角形であればよい。
【００６６】
以下では、ピストンロッド３３０が最収縮位置にある状態から伸び出す場合について説明する。
【００６７】
ピストンロッド３３０が伸び出すと、まずＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのうち一つのＭＲ素子５０ａが磁気スケール３６０を検出して電圧を出力する。ピストンロッド３３０が更に伸び出すと、隣接するＭＲ素子５０ｂも磁気スケール３６０を検出し、二つのＭＲ素子５０ａ，５０ｂから電圧が出力される。このように、ピストンロッド３３０が伸び出すにつれてＭＲ素子５０ａ〜５０ｐのうち磁気スケール３６０を検出する素子の数が徐々に増えてゆく。これにより、ＭＲセンサ５０の出力からピストンロッド３３０の絶対的なストロークを検出することが可能である。
【００６８】
ここで、ピストンロッド３３０が同一のストロークを維持したまま軸中心に回転したとすると、二つのＭＲ素子５０ａ，５０ｂから出力されていた電圧が、例えばＭＲ素子５０ｃ，５０ｄから出力されるようになる。このように、電圧を出力するＭＲ素子５０ａ〜５０ｂは異なっても、電圧を出力するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの個数は変化しない。よって、ピストンロッド３３０が軸中心に回転したとしても、ピストンロッド３３０のストロークを検出することができる。
【００６９】
以上の実施の形態では、ピストンロッド３３０に形成される磁気スケール３６０を、略三角形の非磁性体で構成している。よって、磁気スケール３６０を検出するＭＲ素子５０ａ〜５０ｐの個数によって、ピストンロッド３３０がシリンダチューブ２０に対して回転した場合にも、ピストンロッド３３０の絶対的なストロークを検出可能である。
【００７０】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係るストロークセンサは、シリンダなど直動部品のストロークを検出するセンサとして利用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１００ ストロークセンサ
１０ シリンダ
２０ シリンダチューブ
３０ ピストンロッド
５０ ＭＲセンサ
５０ａ〜５０ｐ ＭＲ素子
６０ 磁気スケール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ本体であるシリンダチューブと、
前記シリンダチューブに対して進退自在に設けられるピストンロッドと、を備えるシリンダのストロークセンサであって、
前記ピストンロッドは、ストロークに伴って円周上の位置が異なるように軸方向に形成されるスケールを備え、
前記シリンダチューブは、前記ピストンロッドの周囲を囲むように等間隔で設けられ前記スケールを検出可能な複数の検出素子を同一円周上に備えることを特徴とするシリンダのストロークセンサ。
【請求項２】
前記検出素子は、互いに隣り合う検出素子同士の検出可能範囲が重複するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項３】
前記ピストンロッドは磁性体で形成され、
前記スケールは、非磁性体によって構成される磁気スケールであり、
前記検出素子は前記非磁性体を検出可能な磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項４】
前記磁気スケールは、同一周期の螺旋形状に形成されることを特徴とする請求項３に記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項５】
前記磁気スケールは、複数周期の螺旋形状に形成され、
周期数に応じて順次数が増加するように複数の螺旋が並行して形成されることを特徴とする請求項３に記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項６】
前記磁気スケールは、ストロークに対して比例的に幅が大きくなるように形成されることを特徴とする請求項３に記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項１】
シリンダ本体であるシリンダチューブと、
前記シリンダチューブに対して進退自在に設けられるピストンロッドと、を備えるシリンダのストロークセンサであって、
前記ピストンロッドは、ストロークに伴って円周上の位置が異なるように軸方向に形成されるスケールを備え、
前記シリンダチューブは、前記ピストンロッドの周囲を囲むように等間隔で設けられ前記スケールを検出可能な複数の検出素子を同一円周上に備えることを特徴とするシリンダのストロークセンサ。
【請求項２】
前記検出素子は、互いに隣り合う検出素子同士の検出可能範囲が重複するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項３】
前記ピストンロッドは磁性体で形成され、
前記スケールは、非磁性体によって構成される磁気スケールであり、
前記検出素子は前記非磁性体を検出可能な磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項４】
前記磁気スケールは、同一周期の螺旋形状に形成されることを特徴とする請求項３に記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項５】
前記磁気スケールは、複数周期の螺旋形状に形成され、
周期数に応じて順次数が増加するように複数の螺旋が並行して形成されることを特徴とする請求項３に記載のシリンダのストロークセンサ。
【請求項６】
前記磁気スケールは、ストロークに対して比例的に幅が大きくなるように形成されることを特徴とする請求項３に記載のシリンダのストロークセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２５５７１５（Ｐ２０１０−２５５７１５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０５２１７（Ｐ２００９−１０５２１７）
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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