シリンダの位置計測装置
【課題】
シリンダチューブが厚く磁気シールドとして機能している場合であっても、簡単な構造で低コストをもって、磁力センサで磁力線を検出しやすくして、シリンダの位置計測を精度を向上させる。
【解決手段】
ピストン２０１に磁石３５０を設ける。シリンダチューブ２５０の外側、磁石３５０で生成された磁力を検出する磁力センサ３０１、３０２を設ける。磁性材料で構成され、磁力センサ３０１、３０２を覆うひさしであって、磁石３５０を起点とする磁力線が磁力センサ３０１、３０２を通り磁石３５０に戻る経路を形成するような形状、大きさに形成されているひさし３１０を設ける。磁力センサ３０１、３０２は、磁性体で構成されたバンドであって、シリンダチューブ２５０の外周に圧接されて固定されたバンド３２０に、装着される。
シリンダチューブが厚く磁気シールドとして機能している場合であっても、簡単な構造で低コストをもって、磁力センサで磁力線を検出しやすくして、シリンダの位置計測を精度を向上させる。
【解決手段】
ピストン２０１に磁石３５０を設ける。シリンダチューブ２５０の外側、磁石３５０で生成された磁力を検出する磁力センサ３０１、３０２を設ける。磁性材料で構成され、磁力センサ３０１、３０２を覆うひさしであって、磁石３５０を起点とする磁力線が磁力センサ３０１、３０２を通り磁石３５０に戻る経路を形成するような形状、大きさに形成されているひさし３１０を設ける。磁力センサ３０１、３０２は、磁性体で構成されたバンドであって、シリンダチューブ２５０の外周に圧接されて固定されたバンド３２０に、装着される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダチューブ内部を直動するロッド、ピストンの位置を計測するシリンダの位置計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧シリンダ等のシリンダチューブの内部をロッドとともに直動するピストンに永久磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外部に磁力センサを設け、磁力センサを通過する磁力線を検出することによって、シリンダのピストン（ロッド）の位置を計測するという装置は、既に公知となっている。
【０００３】
下記特許文献１には、シリンダチューブ内部のピストンに、永久磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外周のほぼ半分を覆うセンサ取付具をシリンダチューブに固定し、このセンサ取付部に磁力センサを装着するという発明が記載されている。
【０００４】
また、下記特許文献２には、シリンダヘッドに、ロッドの直動量を回転量として検出するロータリエンコーダを設けるとともに、シリンダチューブの途中にあってチューブ外周面にリセット用磁力センサを設け、このリセット用磁力センサで、チューブ内部を直動するピストンに固定された磁石で発生した磁力を検出して、その磁力がピーク値に達したときに、ロータリエンコーダの検出値から得られる計測位置を原点位置にリセットするという発明が記載されている。
【０００５】
また、下記特許文献３には、シリンダチューブ内部をロッドとともに直動するピストンに永久磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外側に、磁力センサを、合成樹脂によって囲み高透磁率材料の磁気バイパス上に配置する態様で、設けるという発明が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−５１０１１号公報
【特許文献２】実開平５−７５６０３号公報
【特許文献３】特許第３５０１６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、油圧シリンダのチューブは、内部の高圧の圧油を密封して高圧の圧油によって容易に変形や損傷が生じないように設計する必要があり、強度が高く厚い磁性材料（鉄鋼材）で形成されている。
【０００７】
このためシリンダチューブの壁は、内部の永久磁石で生成された磁力線が外部に漏れることを防止する磁気シールドとして機能する。それゆえ、磁力センサで検出される信号レベルは、ベースレベルに比して極めて低く、信号レベルの変化は、極めて緩慢である。また、信号レベルは、他の磁界発生源（ノイズ）やピストンのガタや温度等の影響を受けやすい。このため磁力センサの検出信号から正確なストローク位置を計測することは難しく、位置計測の精度が劣化するおそれがある。なお、磁力線を透過しやすくするためにシリンダチューブを高透磁率材で構成することも可能であるが、材料強度が弱くコストが高くなるという問題が生じる。
【０００８】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、シリンダチューブが厚く磁気シールドとして機能している場合であっても、簡単な構造で低コストをもって、磁力センサで磁力線を検出し易くして、シリンダの位置計測を精度を向上させることを解決課題とするものである。
【０００９】
なお、特許文献１、２は、単に、磁力線のシリンダチューブの外周に磁力センサを取り付けるということしか記載されておらず、シリンダチューブの外部の磁力センサでは磁力線が検出されにくいという問題点の指摘やそれに対する技術的課題、技術的解決手段は何ら記載されていない。また、特許文献３には、磁力センサを合成樹脂によって囲み高透磁率材料の磁気バイパス上に配置するという構成が記載されているが、構造が複雑であり高コストを招く。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明は、
シリンダチューブ（２５０）内部を直動する直動部材（２０１、２０２）の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）と、
磁性材料で構成され、前記磁力センサ（３０１、３０２）を覆うひさしであって、前記磁石（３５０）を起点とする磁力線が前記磁力センサ（３０１、３０２）を通り前記磁石（３５０）に戻る経路を形成するような形状、大きさに形成されているひさし（３１０）と
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
第２発明は、第１発明において、
前記磁力センサ（３０１、３０２）は、
磁性体で構成されたバンドであって、前記シリンダチューブ（２５０）の外周に圧接されて固定されたバンド（３２０）に、
装着されていること
を特徴とする。
【００１２】
第３発明は、
シリンダチューブ（２５０）内部を直動する直動部材（２０１、２０２）の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）と、
磁性体で構成され、前記磁力センサ（３０１、３０２）が装着されるバンドであって、前記シリンダチューブ（２５０）の外周に圧接されて固定されたバンド（３２０）と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
第４発明は、第１発明において、
磁力センサ（３０１、３０２）は、ひさし（３１０）に固定され、ひさし（３１０）には、磁力センサ（３０１、３０２）に電気的に接続されるハーネスの端子（３１２）が内蔵されていること
を特徴とする。
【００１４】
第１発明を図面に即して説明すると、図２に示すように、ひさし３１０は、磁性材料で構成されており、磁力センサ３０１、３０２の上面３００Ｔ、後面３００Ｇを覆うように配置されている。ひさし３１０は、炭素鋼、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
【００１５】
磁力センサ３０１を含むモールド材３０３は、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側が、ひさし３１０の上面固定面３１０Ｔ、後面固定面３１０Ｒそれぞれに固定されている。また、磁力センサ３０１の底面３００Ｂ側がシリンダチューブ２５０の外周面に密着されている。
【００１６】
すなわち、シリンダチューブ２５０の外周面に、磁力センサ３０１、３０２の底面３００Ｂを配置して、磁力センサ３０１、３０２を、ひさし３１０によって覆うようにしたため、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側に関しては、磁性材料（ひさし３１０）が配置されるが、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側に関しては、磁性材料は配置されない（磁性材料から開放されている）構成となっている。
【００１７】
図３（ａ）に示すように、ひさし３１０があることによって、磁石３５０のＮ極を起点として磁力線は、シリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、ひさし３１０を透過し、磁石３５０のＳ極に戻る経路を生成する。
【００１８】
このように本第１発明によれば、磁力センサ３０１、３０２を覆うひさし３１０を設け、磁石３５０を起点とする磁力線がシリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、３０２、ひさし３１０を通過して磁石３５０に戻る経路を形成するようにしたので、たとえシリンダチューブ２５０が強度を確保するために厚いものであったとしても、チューブの２５０外部に設けられた磁力センサ３０１、３０２で磁力線を確実に検出することができるようになる。この結果、磁力センサ３０１、３０２の検出結果に基づくロッド２０２の位置計測精度が飛躍的に向上する。
【００１９】
また、第２発明では、第１発明の構成に加えて、磁力センサ３０１、３０２は、バンド３２０によって、シリンダチューブ２５０の外周面に固定される。バンド３２０は、磁性材料で構成されているため、シリンダチューブ２５０の外周方向の磁力線の経路となり、磁力線は、バンド３２０を透過して、チューブ２５０の外周方向の一点箇所に設けられた磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。ひさし３１０とバンド３２０の相乗的な効果により、磁石３５０で生成された磁力は、磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。
【００２０】
また、バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に圧接されて固定されるため、シリンダチューブ２５０にネジ穴を形成したり、シリンダチューブ２５０の外周を溶接するなどの加工、処理を施すことなく、シリンダチューブ２５０の外周に磁力センサ３０１、３０２を固定することができる。シリンダチューブ２５０に加工、処理を施す必要がないため、シリンダチューブ２５０の厚さを、最低限の厚さに維持することができる。すなわち、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施すことにすると、強度を保つために、チューブ自体を厚くしなければならないが、その必要はない。
【００２１】
また、バンド３２０によって、磁力センサ３０１、３０２をシリンダチューブ２５０の外周に固定するようにしたので、磁力センサ３０１、３０２をシリンダチューブ２５０の長手方向（ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向）の任意の位置に容易に装着することができる。
【００２２】
第３発明は、ひさし３１０を介することなく、バンド３２０に磁力センサ３０１、３０２を直接、装着することで、シリンダチューブ２５０の外周に固定する構成も含む。
【００２３】
第４発明では、図２に示すように、リセットセンサとしての磁力センサ３０１、３０２が、ひさし３１０に固定されており、ひさし３１０には、磁力センサ３０１、３０２に電気的に接続されるハーネスの端子３１２が内蔵されている。すなわち、リセットセンサ３０１、３０２の筐体３１０がハーネスのジャンクションボックスを兼ねている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明に係るシリンダの位置計測装置の実施の形態について説明する。
【００２５】
図１（ａ）は、シリンダ２００と、ストローク位置センサとしての回転センサ１００と、リセットセンサとしての磁力センサ３００の位置関係を、シリンダ２００の縦断面図で示している。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、シリンダ２００の壁であるシリンダチューブ２５０には、ピストン２０１が摺動自在に設けられている。ピストン２０１には、ロッド２０２が取り付けられている。ロッド２０２は、シリンダヘッド２０３に摺動自在に設けられている。シリンダヘッド２０３とピストン２０１とシリンダ内壁とによって画成された室が、シリンダヘッド側油室２０４Ｈを構成する。ピストン２０１を介してシリンダヘッド側油室２０４Ｈとは反対側の油室がシリンダボトム側油室２０４Ｂを構成している。
【００２７】
シリンダヘッド２０３には、ロッド２０２との隙間を密封し、塵埃等のコンタミがシリンダヘッド側油室２０４Ｈに入り込まないようにするロッドシール２０５ａ、ダストシール２０５ｂが設けられている。
【００２８】
シリンダチューブ２５０には、油圧ポート２０６Ｈ、２０６Ｂが形成されている。油圧ポート２０６Ｈを介して、シリンダヘッド側油室２０４Ｈに圧油が供給され、若しくは同油室２０４Ｈから油圧ポート２０６Ｈを介して圧油が排出される。油圧ポート２０６Ｂを介して、シリンダボトム側油室２０４Ｂに圧油が供給され、若しくは同油室２０４Ｂから油圧ポート２０６Ｂを介して圧油が排出される。
【００２９】
シリンダヘッド側油室２０４Ｈに圧油が供給され、シリンダボトム側油室２０４Ｂから圧油が排出されることによって、ロッド２０２が縮退し、あるいは、シリンダヘッド側油室２０４Ｈから圧油が排出され、シリンダボトム側油室２０４Ｂに圧油が供給されることによって、ロッド２０２が伸張する。すなわち、ロッド２０２は図中左右方向に直動する。
【００３０】
シリンダヘッド側油室２０４Ｈの外部にあって、シリンダヘッド２０３に密接した場所には、回転センサ１００を覆い、内部に収容するケース２０７が形成されている。ケース２０７は、シリンダヘッド２０３にボルト等によって締結等されて、シリンダヘッド２０３に固定されている。すなわち、ケース２０７（回転センサ１００）は、シリンダチューブ２５０に簡易に取り付けたり、取り外すことができる。
【００３１】
回転センサ１００を構成する後述する回転ローラ１１０は、その表面がロッド２０２の表面に接触し、ロッド２０２の直動に応じて回転自在に設けられている。すなわち、回転ローラ１１０によって、ロッド２０２の直線運動が回転運動に変換される。
【００３２】
回転ローラ１１０は、その回転中心軸１１０ｃが、ロッド２０２の直動方向に対して、直交（紙面の背後方向、看者方向）するように配置されている。ケース２０７には、ロッド２０２との隙間を密封し、塵埃等のコンタミが回転ローラ１１０とロッド２０２との間に入り込まないようにするダストシール２０８が設けられている。これにより回転ローラ１１０とロッド２０２との間に塵埃等が入り込んで、回転ローラ１１０が動作不良となるような事態を回避することができる。つまり、回転センサ１００は、ケース２０７に設けられたダストシール２０８と、シリンダヘッド２０３に設けられたダストシール２０５ｂとによって防塵構造となっている。
【００３３】
回転センサ１００は、上述した回転ローラ１１０と、回転ローラ１１０の回転量を検出する図示しない回転センサ部とを少なくとも備えている。回転センサ部で検出された回転ローラ１１０の回転量を示す信号は、演算処理部４００に送られ、シリンダ２００のロッド２０２の位置（ストローク）に変換される。
【００３４】
回転センサ１００の回転ローラ１１０とロッド２０２と間では、滑り（スリップ）が発生することは避けられず、この滑りによって回転センサ１００の検出結果から得られるロッド２０２の計測位置と、ロッド２０２の実際の位置との間には、誤差（滑りによる累積誤差）が生じる。そこで、この回転センサ１００の検出結果から得られる計測位置を、原点位置（基準位置）にリセットするために、シリンダチューブ２５０の外部には、リセットセンサとしての磁力センサ３００が設けられている。
【００３５】
すなわち、ピストン２０１には、磁力線を生成する磁石３５０が設けられている。磁石３５０は、ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向に対して垂直な図中鉛直方向に、Ｎ極、Ｓ極が配置されるように、ピストン２０１に設けられている。なお、磁石３５０を、ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向と平行な方向に沿って、Ｎ極、Ｓ極が配置されるように、ピストン２０１に設けてもよい。
【００３６】
磁力センサ３００は、ピストン２０１の直動方向に沿って所定距離離間されて配置された２個の磁力センサ３０１、３０２からなる。磁力センサ３０１、３０２は、磁石３５０で生成された磁力線を透過して、磁力（磁束密度）を検出し、磁力（磁束密度）に応じた電気信号（電圧）を出力する。磁力センサ３０１、３０２は、既知の原点位置に設けられている。磁力センサ３０１、３０２の検出結果に基づいて、回転センサ１００の検出結果から得られる計測位置が、原点位置（基準位置）にリセットされる。
【００３７】
また、２個の磁力センサ３０１、３０２の検出位置に基づいて、ピストン２０１、ロッド２０２の絶対移動距離を計測することができる。たとえば、回転センサ１００の回転ローラ１１０が経年変化によって消耗すると、回転センサ１００の検出回転量から得られるロッド２０２の移動距離は、実際のロッド２０２の移動距離よりも小さくなるが、ピストン２０１が２個の磁力センサ３０１、３０２間を移動したときに回転センサ１００の検出回転量から得られる移動距離Ｌ′と、実際の２個の磁力センサ３０１、３０２間の距離Ｌとの比率Ｌ/Ｌ′に基づいて、回転センサ１００の検出回転量から得られる移動距離を補正することができる。
【００３８】
磁力センサ３０１、３０２としては、たとえばホールＩＣが使用される。
【００３９】
磁力センサ３０１、３０２は、ひさし３１０に装着されている。ひさし３１０は、バンド３２０に装着されている。バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に固定されている。バンド３２０は、磁性材料によって構成されている。バンド３２０の材料としては、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
【００４０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、つまりシリンダチューブ２５０の横断面図を示している。
【００４１】
バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に圧接されて固定される。バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外径に応じた断面半円弧状のバンド部材３２０Ａと、同じく断面半円弧状のバンド部材３２０Ｂとからなり、バンド部材３２０Ａと、バンド部材３２０Ｂとは、ボルト３２１によって締結され、締結されることによりシリンダチューブ２５０の外周に圧接される。一方のバンド部材３２０Ａには、ひさし３１０が装着されている。このためシリンダチューブ２５０にネジ穴を形成したり、シリンダチューブ２５０の外周を溶接するなどの加工、処理を施すことなくして、シリンダチューブ２５０の外周に磁力センサ３０１、３０２を固定することができる。また、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施す必要がないため、シリンダチューブ２５０の厚さを、最低限の厚さに維持することができる。すなわち、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施すことにすると、強度を保つために、チューブ自体を厚くしなければならないが、その必要はない。
【００４２】
また、バンド３２０のシリンダチューブ２５０への固定位置の変更が容易かつ簡単に行え、磁力センサ３０１、３０２を、シリンダチューブ２５０の長手方向（ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向）の任意の位置に、容易にかつ簡単に装着することができる。
【００４３】
（第１実施例）
図２は、磁力センサ３０１、３０２と、ひさし３１０と、バンド３２０の構成の詳細を示している。
【００４４】
図２（ａ）は、図１（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面図を拡大して示している。図２（ｂ）は、図１（ｂ）に対応するシリンダチューブ２５０の横断面図（図２（ａ）のＡ視）を拡大して示している。図２（ｃ）は、図２（ａ）をＺ視方向（図中下方から上方に向かう方向）からみた図である。
【００４５】
図２（ｄ）は、磁力センサ３０１、３０２の各面を定義する図である。
【００４６】
磁力センサ３００（３０１、３０２）は、直方体形状の部材であり、底面３００Ｂ、上面３００Ｔ、前面３００Ｆ、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ、後面３００Ｇを有している。
同図２に示すように、磁石３５０は、ピストン２０１のシリンダヘッド側油室２０４Ｈに臨む面に、ホルダリング３５１によって固定されている。
【００４７】
ホルダリング３５１と磁石３５０をピストン２０１に共締めすることで、磁石３５０がピストン２０１に固定される。
【００４８】
ひさし３１０は、磁性材料で構成されており、磁力センサ３０１、３０２の上面３００Ｔ、後面３００Ｇを覆うように配置されている。ひさし３１０は、炭素鋼、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
【００４９】
ひさし３１０と磁力センサ３０１、３０２の配置は、図２（ａ）中左右対称であり同様な位置関係にあるので、一方の磁力センサ３０１を代表させて説明する。
【００５０】
ひさし３１０のバンド固定面３１０Ａは、バンド部材３２０Ａに固定される。ひさし３１０のチューブ密着面３１０Ｂは、シリンダチューブ２５０の外周面に密着される。
【００５１】
磁力センサ３０１は、モールド材３０３に囲まれるようにモールド材３０３と一体形成されている。磁力センサ３０１を含むモールド材３０３は、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側が、ひさし３１０の上面固定面３１０Ｔ、後面固定面３１０Ｒそれぞれに固定されている。また、磁力センサ３０１の底面３００Ｂ側がシリンダチューブ２５０の外周面に密着されている。
【００５２】
磁力センサ３０１の前面３００Ｆ、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側には、真ちゅう製の板材３１１が設けられる。
【００５３】
すなわち、シリンダチューブ２５０の外周面に、磁力センサ３０１、３０２の底面３００Ｂを配置して、磁力センサ３０１、３０２を、ひさし３１０によって覆うようにしたため、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側に関しては、磁性材料（ひさし３１０）が配置されるが、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側に関しては、磁性材料は配置されない（磁性材料から開放されている）構成となっている。
【００５４】
一方の磁力センサ３０１について説明したが、他方の磁力センサ３０２についても同様にして、ひさし３１０に装着される。
【００５５】
ひさし３１０には、端子３１２を備えた端子台３１３が内蔵されている。また、ひさし３１０には、図示しないハーネスが挿通される穴であって、端子３１２に連通する挿通穴３１４が形成されている。磁力センサ３０１、３０２と、端子３１２とは、図示しない電気信号線によって接続される。端子３１２には、ひさし３１０の外部から、挿通穴３１４を介して、ハーネスが接続される。
【００５６】
このように本実施例では、リセットセンサとしての磁力センサ３０１、３０２が、ひさし３１０に固定されており、ひさし３１０には、磁力センサ３０１、３０２に電気的に接続されるハーネスの端子３１２が内蔵されている。すなわち、リセットセンサ３０１、３０２の筐体３１０がハーネスのジャンクションボックスを兼ねている。
【００５７】
上記ハーネスは、演算処理部４００に接続される。この演算処理部４００では、磁力センサ３０１、３０２の検出信号と、回転センサ１００の検出信号とが演算処理されて、ロッド２０２（ピストン２０１）の直動位置が計測される。すなわち、回転センサ１００の検出結果からロッド２０２の位置が計測されるとともに、磁力線センサ３０１、３０２の検出結果に基づいて、回転センサ１００の検出結果から得られるロッド２０２の計測位置が原点位置（基準位置）にリセットされる。
【００５８】
図３（ａ）は、図２（ａ）に対応する図であり、磁石３５０の磁極Ｎを起点とし磁極Ｓを終点とする磁力線の経路を概念的に示している。
【００５９】
図３（ｂ）は、比較例であり、本第１実施例のひさし３１０が仮にないとした場合の磁力線の経路を概念的に示している。
【００６０】
同図３（ａ）と図３（ｂ）とを対比してわかるように、ひさし３１０があることによって、磁石３５０のＮ極を起点として磁力線は、シリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、ひさし３１０を透過し、磁石３５０のＳ極に戻る経路を生成するが、ひさし３１０がない場合には、磁石３５０で生成された磁力は、シリンダチューブ２５０によって遮られてしまいチューブ２５０外部の磁力センサ３０１まで磁力線が到達しないか、僅かにしか到達しない。図３では、一方の磁力センサ３０１について磁力線を示したが、他方の磁力線センサ３０２についても同様である。
【００６１】
また、バンド３２０は、磁性材料で構成されているため、シリンダチューブ２５０の外周方向の磁力線の経路となり、磁力線は、バンド３２０を透過して、チューブ２５０の外周方向の一点箇所に設けられた磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。このようにひさし３１０とバンド３２０の相乗的な効果により、磁石３５０で生成された磁力は、磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。
【００６２】
以上のように本第１実施例によれば、磁力センサ３０１、３０２を覆うひさし３１０を設け、磁石３５０を起点とする磁力線がシリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、３０２、ひさし３１０を通過して磁石３５０に戻る経路を形成するようにしたので、たとえシリンダチューブ２５０が強度を確保するために厚い磁性材料で構成されていたとしても、チューブの２５０外部に設けられた磁力センサ３０１、３０２で磁力線を確実に検出することができるようになる。この結果、磁力センサ３０１、３０２の検出結果に基づくロッド２０２の位置計測精度が飛躍的に向上する。
【００６３】
つぎに、上記第１実施例の変形例について説明する。
【００６４】
（第２実施例）
上述した第１実施例では、バンド３２０によって、磁力センサ３０１、３０２をシリンダチューブ２５０の外周に固定するようにしているが、磁力センサ３０１、３０２の固定方法は任意である。また、第１実施例では、磁力センサ３００を２個設けるようにしているが、磁力センサ３００は、１個の磁力センサ３０１だけであってもよい。
【００６５】
図４は、シリンダチューブ２５０の外周に、１個の磁力センサ３０１が装着されたひさし３１０を、バンドなしで固定する斜視図にて示している。
【００６６】
同図４に示すように、第１実施例と同様に、磁力センサ３０１は、上面３００Ｔ、後面３００Ｇが、ひさし３１０の上面固定面３１０Ｔ、後面固定面３１０Ｒそれぞれに固定されている。また、磁力センサ３０１の底面３００Ｂがシリンダチューブ２５０の外周面側に配置されている。
【００６７】
すなわち、シリンダチューブ２５０の外周面に、磁力センサ３０１の底面３００Ｂを配置し、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ、後面３００Ｇをひさし３１０によって覆うようにしたため、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側に関しては、磁性材料（ひさし３１０）が配置されるが、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側に関しては、磁性材料は配置されない（磁性材料から開放されている）構造となっている。
【００６８】
図５は、バンド３２０以外の装着部材で、ひさし３１０を、シリンダチューブ２５０の外周に固定する装着例を示している。
【００６９】
すなわち、シリンダの種類によっては、シリンダチューブ２５０の外周の長手方向に沿って、複数のタイロッド２６０が架け渡された構造のものがある。
【００７０】
そこで、ひさし３１０に、複数（２本）のタイロッド２６０、２６０が挿通される挿通穴２６０Ａを形成し、この挿通穴２６０Ａに、タイロッド２６０を挿通させることで、ひさし３１０をシリンダチューブ２５０の外周に固定してもよい。
【００７１】
（第３実施例）
上述した第１実施例、第２実施例では、ひさし３１０を、磁力センサ３０１の上面３００Ｔの全体を覆う形状、大きさとしているが、必ずしも上面３００Ｔの全体を覆う必要はない。
【００７２】
また、上述した第１実施例、第２実施例では、ひさし３１０を、磁力センサ３０１の後面３００Ｇの全体を覆う形状、大きさとしているが、必ずしも後面３００Ｇの全体を覆う必要はない。
【００７３】
図６は、磁力センサ３０１の一部を覆う形状、大きさに形成されたひさし３１０の第１例を例示している。
【００７４】
図６（ａ）は、図２（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）を上面からみた図である。
【００７５】
同図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ひさし３１０は、磁力センサ３０１の後面３００Ｇについては全体を覆うが、上面３００Ｔについては一部を覆う形状、大きさに形成されている。
【００７６】
図６（ｃ）は、図２（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面図であり、図６（ｄ）は、図６（ｃ）を上面からみた図である。
【００７７】
同図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、ひさし３１０は、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ、後面３００Ｇについて一部を覆う形状、大きさに形成されている。
【００７８】
いずれにせよ、ひさし３１０としては、磁力センサ３０１（３０２）をどの程度覆うのかが問題なのではなく、図３（ａ）で概念的に示したように、磁石３５０を起点とする磁力線が磁力センサ３０１を通り磁石３５０に戻る経路を形成するような形状、大きさに形成されていればよい。
【００７９】
（第４実施例）
上述した第１実施例〜第３実施例では、磁力センサ３０１（３０２）をひさし３１０を介してシリンダチューブ２５０の外周に固定する構造としているが、ひさし３１０を介することなく、バンド３２０に磁力センサ３０１（３０２）を直接、装着することで、シリンダチューブ２５０の外周に固定してもよい。
【００８０】
図７（ａ）は図２（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面を示し、図７（ｃ）は図７（ａ）を上面からみた図である。
【００８１】
同図７に示すように、磁力センサ３０１は、モールド材３０３に囲まれるようにモールド材３０３と一体形成されている。磁力センサ３０１を含むモールド材３０３は、カバー３０４によって覆われ、カバー３０４は、バンド３２０に接続されている。カバー３０４は、真ちゅう等の非磁性材料で構成されている。
【００８２】
磁力センサ３０１は、後面３００Ｇがバンド３２０の側面３２０Ｓに配置される態様で、バンド３２０に装着されている。
【００８３】
このため、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、上面３００Ｔ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側には、磁性材料が配置されておらず（磁性材料から開放されている）、磁力センサ３０１の後面３００Ｇ側については、磁性材料（バンド３２０）が配置された構造となっている。
【００８４】
このように構成した場合にも、バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周方向の磁力線の経路となって、磁力線は、バンド３２０を透過して、チューブ２５０の外周方向の一点箇所に設けられた磁力センサ３０１に集中的に集められるため、チューブ２５０内部の磁石３５０で生成された磁力を磁力センサ３０１で確実に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）は、シリンダと回転センサとリセットセンサの関係を説明するために用いたシリンダチューブの断面図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第１実施例のリセットセンサの構成を示す図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、磁力線の経路を概念的に本実施例と比較例とを対比して示す図である。
【図４】図４は、第２実施例を例示する図で、バンドなしで、ひさしを、シリンダチューブの外周に固定する装着例を示す図である。
【図５】図５は、第２実施例を例示する図で、バンド以外の装着部材で、ひさしを、シリンダチューブの外周に固定する装着例を示す図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第３実施例を例示する図で、磁力センサの一部を覆うひさしを構成を示した図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）（ｃ）は第４実施例の構成図である。
【符号の説明】
【００８６】
１００ 回転センサ ２０１ ピストン ２０２ ロッド ２５０ シリンダチューブ ３００ ３０１、３０２ 磁力センサ（リセットセンサ） ３１０ ひさし ３２０ バンド ３５０ 磁石 ４００ 演算処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダチューブ内部を直動するロッド、ピストンの位置を計測するシリンダの位置計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧シリンダ等のシリンダチューブの内部をロッドとともに直動するピストンに永久磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外部に磁力センサを設け、磁力センサを通過する磁力線を検出することによって、シリンダのピストン（ロッド）の位置を計測するという装置は、既に公知となっている。
【０００３】
下記特許文献１には、シリンダチューブ内部のピストンに、永久磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外周のほぼ半分を覆うセンサ取付具をシリンダチューブに固定し、このセンサ取付部に磁力センサを装着するという発明が記載されている。
【０００４】
また、下記特許文献２には、シリンダヘッドに、ロッドの直動量を回転量として検出するロータリエンコーダを設けるとともに、シリンダチューブの途中にあってチューブ外周面にリセット用磁力センサを設け、このリセット用磁力センサで、チューブ内部を直動するピストンに固定された磁石で発生した磁力を検出して、その磁力がピーク値に達したときに、ロータリエンコーダの検出値から得られる計測位置を原点位置にリセットするという発明が記載されている。
【０００５】
また、下記特許文献３には、シリンダチューブ内部をロッドとともに直動するピストンに永久磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外側に、磁力センサを、合成樹脂によって囲み高透磁率材料の磁気バイパス上に配置する態様で、設けるという発明が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−５１０１１号公報
【特許文献２】実開平５−７５６０３号公報
【特許文献３】特許第３５０１６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、油圧シリンダのチューブは、内部の高圧の圧油を密封して高圧の圧油によって容易に変形や損傷が生じないように設計する必要があり、強度が高く厚い磁性材料（鉄鋼材）で形成されている。
【０００７】
このためシリンダチューブの壁は、内部の永久磁石で生成された磁力線が外部に漏れることを防止する磁気シールドとして機能する。それゆえ、磁力センサで検出される信号レベルは、ベースレベルに比して極めて低く、信号レベルの変化は、極めて緩慢である。また、信号レベルは、他の磁界発生源（ノイズ）やピストンのガタや温度等の影響を受けやすい。このため磁力センサの検出信号から正確なストローク位置を計測することは難しく、位置計測の精度が劣化するおそれがある。なお、磁力線を透過しやすくするためにシリンダチューブを高透磁率材で構成することも可能であるが、材料強度が弱くコストが高くなるという問題が生じる。
【０００８】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、シリンダチューブが厚く磁気シールドとして機能している場合であっても、簡単な構造で低コストをもって、磁力センサで磁力線を検出し易くして、シリンダの位置計測を精度を向上させることを解決課題とするものである。
【０００９】
なお、特許文献１、２は、単に、磁力線のシリンダチューブの外周に磁力センサを取り付けるということしか記載されておらず、シリンダチューブの外部の磁力センサでは磁力線が検出されにくいという問題点の指摘やそれに対する技術的課題、技術的解決手段は何ら記載されていない。また、特許文献３には、磁力センサを合成樹脂によって囲み高透磁率材料の磁気バイパス上に配置するという構成が記載されているが、構造が複雑であり高コストを招く。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明は、
シリンダチューブ（２５０）内部を直動する直動部材（２０１、２０２）の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）と、
磁性材料で構成され、前記磁力センサ（３０１、３０２）を覆うひさしであって、前記磁石（３５０）を起点とする磁力線が前記磁力センサ（３０１、３０２）を通り前記磁石（３５０）に戻る経路を形成するような形状、大きさに形成されているひさし（３１０）と
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
第２発明は、第１発明において、
前記磁力センサ（３０１、３０２）は、
磁性体で構成されたバンドであって、前記シリンダチューブ（２５０）の外周に圧接されて固定されたバンド（３２０）に、
装着されていること
を特徴とする。
【００１２】
第３発明は、
シリンダチューブ（２５０）内部を直動する直動部材（２０１、２０２）の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）と、
磁性体で構成され、前記磁力センサ（３０１、３０２）が装着されるバンドであって、前記シリンダチューブ（２５０）の外周に圧接されて固定されたバンド（３２０）と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
第４発明は、第１発明において、
磁力センサ（３０１、３０２）は、ひさし（３１０）に固定され、ひさし（３１０）には、磁力センサ（３０１、３０２）に電気的に接続されるハーネスの端子（３１２）が内蔵されていること
を特徴とする。
【００１４】
第１発明を図面に即して説明すると、図２に示すように、ひさし３１０は、磁性材料で構成されており、磁力センサ３０１、３０２の上面３００Ｔ、後面３００Ｇを覆うように配置されている。ひさし３１０は、炭素鋼、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
【００１５】
磁力センサ３０１を含むモールド材３０３は、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側が、ひさし３１０の上面固定面３１０Ｔ、後面固定面３１０Ｒそれぞれに固定されている。また、磁力センサ３０１の底面３００Ｂ側がシリンダチューブ２５０の外周面に密着されている。
【００１６】
すなわち、シリンダチューブ２５０の外周面に、磁力センサ３０１、３０２の底面３００Ｂを配置して、磁力センサ３０１、３０２を、ひさし３１０によって覆うようにしたため、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側に関しては、磁性材料（ひさし３１０）が配置されるが、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側に関しては、磁性材料は配置されない（磁性材料から開放されている）構成となっている。
【００１７】
図３（ａ）に示すように、ひさし３１０があることによって、磁石３５０のＮ極を起点として磁力線は、シリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、ひさし３１０を透過し、磁石３５０のＳ極に戻る経路を生成する。
【００１８】
このように本第１発明によれば、磁力センサ３０１、３０２を覆うひさし３１０を設け、磁石３５０を起点とする磁力線がシリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、３０２、ひさし３１０を通過して磁石３５０に戻る経路を形成するようにしたので、たとえシリンダチューブ２５０が強度を確保するために厚いものであったとしても、チューブの２５０外部に設けられた磁力センサ３０１、３０２で磁力線を確実に検出することができるようになる。この結果、磁力センサ３０１、３０２の検出結果に基づくロッド２０２の位置計測精度が飛躍的に向上する。
【００１９】
また、第２発明では、第１発明の構成に加えて、磁力センサ３０１、３０２は、バンド３２０によって、シリンダチューブ２５０の外周面に固定される。バンド３２０は、磁性材料で構成されているため、シリンダチューブ２５０の外周方向の磁力線の経路となり、磁力線は、バンド３２０を透過して、チューブ２５０の外周方向の一点箇所に設けられた磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。ひさし３１０とバンド３２０の相乗的な効果により、磁石３５０で生成された磁力は、磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。
【００２０】
また、バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に圧接されて固定されるため、シリンダチューブ２５０にネジ穴を形成したり、シリンダチューブ２５０の外周を溶接するなどの加工、処理を施すことなく、シリンダチューブ２５０の外周に磁力センサ３０１、３０２を固定することができる。シリンダチューブ２５０に加工、処理を施す必要がないため、シリンダチューブ２５０の厚さを、最低限の厚さに維持することができる。すなわち、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施すことにすると、強度を保つために、チューブ自体を厚くしなければならないが、その必要はない。
【００２１】
また、バンド３２０によって、磁力センサ３０１、３０２をシリンダチューブ２５０の外周に固定するようにしたので、磁力センサ３０１、３０２をシリンダチューブ２５０の長手方向（ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向）の任意の位置に容易に装着することができる。
【００２２】
第３発明は、ひさし３１０を介することなく、バンド３２０に磁力センサ３０１、３０２を直接、装着することで、シリンダチューブ２５０の外周に固定する構成も含む。
【００２３】
第４発明では、図２に示すように、リセットセンサとしての磁力センサ３０１、３０２が、ひさし３１０に固定されており、ひさし３１０には、磁力センサ３０１、３０２に電気的に接続されるハーネスの端子３１２が内蔵されている。すなわち、リセットセンサ３０１、３０２の筐体３１０がハーネスのジャンクションボックスを兼ねている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明に係るシリンダの位置計測装置の実施の形態について説明する。
【００２５】
図１（ａ）は、シリンダ２００と、ストローク位置センサとしての回転センサ１００と、リセットセンサとしての磁力センサ３００の位置関係を、シリンダ２００の縦断面図で示している。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、シリンダ２００の壁であるシリンダチューブ２５０には、ピストン２０１が摺動自在に設けられている。ピストン２０１には、ロッド２０２が取り付けられている。ロッド２０２は、シリンダヘッド２０３に摺動自在に設けられている。シリンダヘッド２０３とピストン２０１とシリンダ内壁とによって画成された室が、シリンダヘッド側油室２０４Ｈを構成する。ピストン２０１を介してシリンダヘッド側油室２０４Ｈとは反対側の油室がシリンダボトム側油室２０４Ｂを構成している。
【００２７】
シリンダヘッド２０３には、ロッド２０２との隙間を密封し、塵埃等のコンタミがシリンダヘッド側油室２０４Ｈに入り込まないようにするロッドシール２０５ａ、ダストシール２０５ｂが設けられている。
【００２８】
シリンダチューブ２５０には、油圧ポート２０６Ｈ、２０６Ｂが形成されている。油圧ポート２０６Ｈを介して、シリンダヘッド側油室２０４Ｈに圧油が供給され、若しくは同油室２０４Ｈから油圧ポート２０６Ｈを介して圧油が排出される。油圧ポート２０６Ｂを介して、シリンダボトム側油室２０４Ｂに圧油が供給され、若しくは同油室２０４Ｂから油圧ポート２０６Ｂを介して圧油が排出される。
【００２９】
シリンダヘッド側油室２０４Ｈに圧油が供給され、シリンダボトム側油室２０４Ｂから圧油が排出されることによって、ロッド２０２が縮退し、あるいは、シリンダヘッド側油室２０４Ｈから圧油が排出され、シリンダボトム側油室２０４Ｂに圧油が供給されることによって、ロッド２０２が伸張する。すなわち、ロッド２０２は図中左右方向に直動する。
【００３０】
シリンダヘッド側油室２０４Ｈの外部にあって、シリンダヘッド２０３に密接した場所には、回転センサ１００を覆い、内部に収容するケース２０７が形成されている。ケース２０７は、シリンダヘッド２０３にボルト等によって締結等されて、シリンダヘッド２０３に固定されている。すなわち、ケース２０７（回転センサ１００）は、シリンダチューブ２５０に簡易に取り付けたり、取り外すことができる。
【００３１】
回転センサ１００を構成する後述する回転ローラ１１０は、その表面がロッド２０２の表面に接触し、ロッド２０２の直動に応じて回転自在に設けられている。すなわち、回転ローラ１１０によって、ロッド２０２の直線運動が回転運動に変換される。
【００３２】
回転ローラ１１０は、その回転中心軸１１０ｃが、ロッド２０２の直動方向に対して、直交（紙面の背後方向、看者方向）するように配置されている。ケース２０７には、ロッド２０２との隙間を密封し、塵埃等のコンタミが回転ローラ１１０とロッド２０２との間に入り込まないようにするダストシール２０８が設けられている。これにより回転ローラ１１０とロッド２０２との間に塵埃等が入り込んで、回転ローラ１１０が動作不良となるような事態を回避することができる。つまり、回転センサ１００は、ケース２０７に設けられたダストシール２０８と、シリンダヘッド２０３に設けられたダストシール２０５ｂとによって防塵構造となっている。
【００３３】
回転センサ１００は、上述した回転ローラ１１０と、回転ローラ１１０の回転量を検出する図示しない回転センサ部とを少なくとも備えている。回転センサ部で検出された回転ローラ１１０の回転量を示す信号は、演算処理部４００に送られ、シリンダ２００のロッド２０２の位置（ストローク）に変換される。
【００３４】
回転センサ１００の回転ローラ１１０とロッド２０２と間では、滑り（スリップ）が発生することは避けられず、この滑りによって回転センサ１００の検出結果から得られるロッド２０２の計測位置と、ロッド２０２の実際の位置との間には、誤差（滑りによる累積誤差）が生じる。そこで、この回転センサ１００の検出結果から得られる計測位置を、原点位置（基準位置）にリセットするために、シリンダチューブ２５０の外部には、リセットセンサとしての磁力センサ３００が設けられている。
【００３５】
すなわち、ピストン２０１には、磁力線を生成する磁石３５０が設けられている。磁石３５０は、ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向に対して垂直な図中鉛直方向に、Ｎ極、Ｓ極が配置されるように、ピストン２０１に設けられている。なお、磁石３５０を、ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向と平行な方向に沿って、Ｎ極、Ｓ極が配置されるように、ピストン２０１に設けてもよい。
【００３６】
磁力センサ３００は、ピストン２０１の直動方向に沿って所定距離離間されて配置された２個の磁力センサ３０１、３０２からなる。磁力センサ３０１、３０２は、磁石３５０で生成された磁力線を透過して、磁力（磁束密度）を検出し、磁力（磁束密度）に応じた電気信号（電圧）を出力する。磁力センサ３０１、３０２は、既知の原点位置に設けられている。磁力センサ３０１、３０２の検出結果に基づいて、回転センサ１００の検出結果から得られる計測位置が、原点位置（基準位置）にリセットされる。
【００３７】
また、２個の磁力センサ３０１、３０２の検出位置に基づいて、ピストン２０１、ロッド２０２の絶対移動距離を計測することができる。たとえば、回転センサ１００の回転ローラ１１０が経年変化によって消耗すると、回転センサ１００の検出回転量から得られるロッド２０２の移動距離は、実際のロッド２０２の移動距離よりも小さくなるが、ピストン２０１が２個の磁力センサ３０１、３０２間を移動したときに回転センサ１００の検出回転量から得られる移動距離Ｌ′と、実際の２個の磁力センサ３０１、３０２間の距離Ｌとの比率Ｌ/Ｌ′に基づいて、回転センサ１００の検出回転量から得られる移動距離を補正することができる。
【００３８】
磁力センサ３０１、３０２としては、たとえばホールＩＣが使用される。
【００３９】
磁力センサ３０１、３０２は、ひさし３１０に装着されている。ひさし３１０は、バンド３２０に装着されている。バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に固定されている。バンド３２０は、磁性材料によって構成されている。バンド３２０の材料としては、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
【００４０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、つまりシリンダチューブ２５０の横断面図を示している。
【００４１】
バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周に圧接されて固定される。バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外径に応じた断面半円弧状のバンド部材３２０Ａと、同じく断面半円弧状のバンド部材３２０Ｂとからなり、バンド部材３２０Ａと、バンド部材３２０Ｂとは、ボルト３２１によって締結され、締結されることによりシリンダチューブ２５０の外周に圧接される。一方のバンド部材３２０Ａには、ひさし３１０が装着されている。このためシリンダチューブ２５０にネジ穴を形成したり、シリンダチューブ２５０の外周を溶接するなどの加工、処理を施すことなくして、シリンダチューブ２５０の外周に磁力センサ３０１、３０２を固定することができる。また、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施す必要がないため、シリンダチューブ２５０の厚さを、最低限の厚さに維持することができる。すなわち、シリンダチューブ２５０に加工、処理を施すことにすると、強度を保つために、チューブ自体を厚くしなければならないが、その必要はない。
【００４２】
また、バンド３２０のシリンダチューブ２５０への固定位置の変更が容易かつ簡単に行え、磁力センサ３０１、３０２を、シリンダチューブ２５０の長手方向（ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向）の任意の位置に、容易にかつ簡単に装着することができる。
【００４３】
（第１実施例）
図２は、磁力センサ３０１、３０２と、ひさし３１０と、バンド３２０の構成の詳細を示している。
【００４４】
図２（ａ）は、図１（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面図を拡大して示している。図２（ｂ）は、図１（ｂ）に対応するシリンダチューブ２５０の横断面図（図２（ａ）のＡ視）を拡大して示している。図２（ｃ）は、図２（ａ）をＺ視方向（図中下方から上方に向かう方向）からみた図である。
【００４５】
図２（ｄ）は、磁力センサ３０１、３０２の各面を定義する図である。
【００４６】
磁力センサ３００（３０１、３０２）は、直方体形状の部材であり、底面３００Ｂ、上面３００Ｔ、前面３００Ｆ、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ、後面３００Ｇを有している。
同図２に示すように、磁石３５０は、ピストン２０１のシリンダヘッド側油室２０４Ｈに臨む面に、ホルダリング３５１によって固定されている。
【００４７】
ホルダリング３５１と磁石３５０をピストン２０１に共締めすることで、磁石３５０がピストン２０１に固定される。
【００４８】
ひさし３１０は、磁性材料で構成されており、磁力センサ３０１、３０２の上面３００Ｔ、後面３００Ｇを覆うように配置されている。ひさし３１０は、炭素鋼、一般構造用鉄鋼材等、通常容易に入手できる磁性材料を使用することができる。
【００４９】
ひさし３１０と磁力センサ３０１、３０２の配置は、図２（ａ）中左右対称であり同様な位置関係にあるので、一方の磁力センサ３０１を代表させて説明する。
【００５０】
ひさし３１０のバンド固定面３１０Ａは、バンド部材３２０Ａに固定される。ひさし３１０のチューブ密着面３１０Ｂは、シリンダチューブ２５０の外周面に密着される。
【００５１】
磁力センサ３０１は、モールド材３０３に囲まれるようにモールド材３０３と一体形成されている。磁力センサ３０１を含むモールド材３０３は、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側が、ひさし３１０の上面固定面３１０Ｔ、後面固定面３１０Ｒそれぞれに固定されている。また、磁力センサ３０１の底面３００Ｂ側がシリンダチューブ２５０の外周面に密着されている。
【００５２】
磁力センサ３０１の前面３００Ｆ、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側には、真ちゅう製の板材３１１が設けられる。
【００５３】
すなわち、シリンダチューブ２５０の外周面に、磁力センサ３０１、３０２の底面３００Ｂを配置して、磁力センサ３０１、３０２を、ひさし３１０によって覆うようにしたため、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側に関しては、磁性材料（ひさし３１０）が配置されるが、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側に関しては、磁性材料は配置されない（磁性材料から開放されている）構成となっている。
【００５４】
一方の磁力センサ３０１について説明したが、他方の磁力センサ３０２についても同様にして、ひさし３１０に装着される。
【００５５】
ひさし３１０には、端子３１２を備えた端子台３１３が内蔵されている。また、ひさし３１０には、図示しないハーネスが挿通される穴であって、端子３１２に連通する挿通穴３１４が形成されている。磁力センサ３０１、３０２と、端子３１２とは、図示しない電気信号線によって接続される。端子３１２には、ひさし３１０の外部から、挿通穴３１４を介して、ハーネスが接続される。
【００５６】
このように本実施例では、リセットセンサとしての磁力センサ３０１、３０２が、ひさし３１０に固定されており、ひさし３１０には、磁力センサ３０１、３０２に電気的に接続されるハーネスの端子３１２が内蔵されている。すなわち、リセットセンサ３０１、３０２の筐体３１０がハーネスのジャンクションボックスを兼ねている。
【００５７】
上記ハーネスは、演算処理部４００に接続される。この演算処理部４００では、磁力センサ３０１、３０２の検出信号と、回転センサ１００の検出信号とが演算処理されて、ロッド２０２（ピストン２０１）の直動位置が計測される。すなわち、回転センサ１００の検出結果からロッド２０２の位置が計測されるとともに、磁力線センサ３０１、３０２の検出結果に基づいて、回転センサ１００の検出結果から得られるロッド２０２の計測位置が原点位置（基準位置）にリセットされる。
【００５８】
図３（ａ）は、図２（ａ）に対応する図であり、磁石３５０の磁極Ｎを起点とし磁極Ｓを終点とする磁力線の経路を概念的に示している。
【００５９】
図３（ｂ）は、比較例であり、本第１実施例のひさし３１０が仮にないとした場合の磁力線の経路を概念的に示している。
【００６０】
同図３（ａ）と図３（ｂ）とを対比してわかるように、ひさし３１０があることによって、磁石３５０のＮ極を起点として磁力線は、シリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、ひさし３１０を透過し、磁石３５０のＳ極に戻る経路を生成するが、ひさし３１０がない場合には、磁石３５０で生成された磁力は、シリンダチューブ２５０によって遮られてしまいチューブ２５０外部の磁力センサ３０１まで磁力線が到達しないか、僅かにしか到達しない。図３では、一方の磁力センサ３０１について磁力線を示したが、他方の磁力線センサ３０２についても同様である。
【００６１】
また、バンド３２０は、磁性材料で構成されているため、シリンダチューブ２５０の外周方向の磁力線の経路となり、磁力線は、バンド３２０を透過して、チューブ２５０の外周方向の一点箇所に設けられた磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。このようにひさし３１０とバンド３２０の相乗的な効果により、磁石３５０で生成された磁力は、磁力センサ３０１、３０２に集中的に集められる。
【００６２】
以上のように本第１実施例によれば、磁力センサ３０１、３０２を覆うひさし３１０を設け、磁石３５０を起点とする磁力線がシリンダチューブ２５０、磁力センサ３０１、３０２、ひさし３１０を通過して磁石３５０に戻る経路を形成するようにしたので、たとえシリンダチューブ２５０が強度を確保するために厚い磁性材料で構成されていたとしても、チューブの２５０外部に設けられた磁力センサ３０１、３０２で磁力線を確実に検出することができるようになる。この結果、磁力センサ３０１、３０２の検出結果に基づくロッド２０２の位置計測精度が飛躍的に向上する。
【００６３】
つぎに、上記第１実施例の変形例について説明する。
【００６４】
（第２実施例）
上述した第１実施例では、バンド３２０によって、磁力センサ３０１、３０２をシリンダチューブ２５０の外周に固定するようにしているが、磁力センサ３０１、３０２の固定方法は任意である。また、第１実施例では、磁力センサ３００を２個設けるようにしているが、磁力センサ３００は、１個の磁力センサ３０１だけであってもよい。
【００６５】
図４は、シリンダチューブ２５０の外周に、１個の磁力センサ３０１が装着されたひさし３１０を、バンドなしで固定する斜視図にて示している。
【００６６】
同図４に示すように、第１実施例と同様に、磁力センサ３０１は、上面３００Ｔ、後面３００Ｇが、ひさし３１０の上面固定面３１０Ｔ、後面固定面３１０Ｒそれぞれに固定されている。また、磁力センサ３０１の底面３００Ｂがシリンダチューブ２５０の外周面側に配置されている。
【００６７】
すなわち、シリンダチューブ２５０の外周面に、磁力センサ３０１の底面３００Ｂを配置し、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ、後面３００Ｇをひさし３１０によって覆うようにしたため、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ側、後面３００Ｇ側に関しては、磁性材料（ひさし３１０）が配置されるが、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側に関しては、磁性材料は配置されない（磁性材料から開放されている）構造となっている。
【００６８】
図５は、バンド３２０以外の装着部材で、ひさし３１０を、シリンダチューブ２５０の外周に固定する装着例を示している。
【００６９】
すなわち、シリンダの種類によっては、シリンダチューブ２５０の外周の長手方向に沿って、複数のタイロッド２６０が架け渡された構造のものがある。
【００７０】
そこで、ひさし３１０に、複数（２本）のタイロッド２６０、２６０が挿通される挿通穴２６０Ａを形成し、この挿通穴２６０Ａに、タイロッド２６０を挿通させることで、ひさし３１０をシリンダチューブ２５０の外周に固定してもよい。
【００７１】
（第３実施例）
上述した第１実施例、第２実施例では、ひさし３１０を、磁力センサ３０１の上面３００Ｔの全体を覆う形状、大きさとしているが、必ずしも上面３００Ｔの全体を覆う必要はない。
【００７２】
また、上述した第１実施例、第２実施例では、ひさし３１０を、磁力センサ３０１の後面３００Ｇの全体を覆う形状、大きさとしているが、必ずしも後面３００Ｇの全体を覆う必要はない。
【００７３】
図６は、磁力センサ３０１の一部を覆う形状、大きさに形成されたひさし３１０の第１例を例示している。
【００７４】
図６（ａ）は、図２（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）を上面からみた図である。
【００７５】
同図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ひさし３１０は、磁力センサ３０１の後面３００Ｇについては全体を覆うが、上面３００Ｔについては一部を覆う形状、大きさに形成されている。
【００７６】
図６（ｃ）は、図２（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面図であり、図６（ｄ）は、図６（ｃ）を上面からみた図である。
【００７７】
同図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、ひさし３１０は、磁力センサ３０１の上面３００Ｔ、後面３００Ｇについて一部を覆う形状、大きさに形成されている。
【００７８】
いずれにせよ、ひさし３１０としては、磁力センサ３０１（３０２）をどの程度覆うのかが問題なのではなく、図３（ａ）で概念的に示したように、磁石３５０を起点とする磁力線が磁力センサ３０１を通り磁石３５０に戻る経路を形成するような形状、大きさに形成されていればよい。
【００７９】
（第４実施例）
上述した第１実施例〜第３実施例では、磁力センサ３０１（３０２）をひさし３１０を介してシリンダチューブ２５０の外周に固定する構造としているが、ひさし３１０を介することなく、バンド３２０に磁力センサ３０１（３０２）を直接、装着することで、シリンダチューブ２５０の外周に固定してもよい。
【００８０】
図７（ａ）は図２（ａ）に対応するシリンダチューブ２５０の縦断面を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面を示し、図７（ｃ）は図７（ａ）を上面からみた図である。
【００８１】
同図７に示すように、磁力センサ３０１は、モールド材３０３に囲まれるようにモールド材３０３と一体形成されている。磁力センサ３０１を含むモールド材３０３は、カバー３０４によって覆われ、カバー３０４は、バンド３２０に接続されている。カバー３０４は、真ちゅう等の非磁性材料で構成されている。
【００８２】
磁力センサ３０１は、後面３００Ｇがバンド３２０の側面３２０Ｓに配置される態様で、バンド３２０に装着されている。
【００８３】
このため、磁力センサ３０１の前面３００Ｆ側、上面３００Ｔ側、左右側面３００Ｌ、３００Ｒ側には、磁性材料が配置されておらず（磁性材料から開放されている）、磁力センサ３０１の後面３００Ｇ側については、磁性材料（バンド３２０）が配置された構造となっている。
【００８４】
このように構成した場合にも、バンド３２０は、シリンダチューブ２５０の外周方向の磁力線の経路となって、磁力線は、バンド３２０を透過して、チューブ２５０の外周方向の一点箇所に設けられた磁力センサ３０１に集中的に集められるため、チューブ２５０内部の磁石３５０で生成された磁力を磁力センサ３０１で確実に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）は、シリンダと回転センサとリセットセンサの関係を説明するために用いたシリンダチューブの断面図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第１実施例のリセットセンサの構成を示す図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、磁力線の経路を概念的に本実施例と比較例とを対比して示す図である。
【図４】図４は、第２実施例を例示する図で、バンドなしで、ひさしを、シリンダチューブの外周に固定する装着例を示す図である。
【図５】図５は、第２実施例を例示する図で、バンド以外の装着部材で、ひさしを、シリンダチューブの外周に固定する装着例を示す図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第３実施例を例示する図で、磁力センサの一部を覆うひさしを構成を示した図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）（ｃ）は第４実施例の構成図である。
【符号の説明】
【００８６】
１００ 回転センサ ２０１ ピストン ２０２ ロッド ２５０ シリンダチューブ ３００ ３０１、３０２ 磁力センサ（リセットセンサ） ３１０ ひさし ３２０ バンド ３５０ 磁石 ４００ 演算処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブ（２５０）内部を直動する直動部材（２０１、２０２）の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）と、
磁性材料で構成され、前記磁力センサ（３０１、３０２）を覆うひさしであって、前記磁石（３５０）を起点とする磁力線が前記磁力センサ（３０１、３０２）を通り前記磁石（３５０）に戻る経路を形成するような形状、大きさに形成されているひさし（３１０）と
を備えたことを特徴とするシリンダの位置計測装置。
【請求項２】
前記磁力センサ（３０１、３０２）は、
磁性体で構成されたバンドであって、前記シリンダチューブ（２５０）の外周に圧接されて固定されたバンド（３２０）に、
装着されていること
を特徴とする請求項１記載のシリンダの位置計測装置。
【請求項３】
シリンダチューブ（２５０）内部を直動する直動部材（２０１、２０２）の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）と、
磁性体で構成され、前記磁力センサ（３０１、３０２）が装着されるバンドであって、前記シリンダチューブ（２５０）の外周に圧接されて固定されたバンド（３２０）と
を備えたことを特徴とするシリンダの位置計測装置。
【請求項４】
磁力センサ（３０１、３０２）は、ひさし（３１０）に固定され、ひさし（３１０）には、磁力センサ（３０１、３０２）に電気的に接続されるハーネスの端子（３１２）が内蔵されていること
を特徴とする請求項１記載のシリンダの位置計測装置。
【請求項１】
シリンダチューブ（２５０）内部を直動する直動部材（２０１、２０２）の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）と、
磁性材料で構成され、前記磁力センサ（３０１、３０２）を覆うひさしであって、前記磁石（３５０）を起点とする磁力線が前記磁力センサ（３０１、３０２）を通り前記磁石（３５０）に戻る経路を形成するような形状、大きさに形成されているひさし（３１０）と
を備えたことを特徴とするシリンダの位置計測装置。
【請求項２】
前記磁力センサ（３０１、３０２）は、
磁性体で構成されたバンドであって、前記シリンダチューブ（２５０）の外周に圧接されて固定されたバンド（３２０）に、
装着されていること
を特徴とする請求項１記載のシリンダの位置計測装置。
【請求項３】
シリンダチューブ（２５０）内部を直動する直動部材（２０１、２０２）の位置を計測するシリンダの位置計測装置において、
前記直動部材（２０１）に設けられた磁石（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に設けられ、前記磁石（３５０）で生成された磁力を検出する磁力センサ（３０１、３０２）と、
磁性体で構成され、前記磁力センサ（３０１、３０２）が装着されるバンドであって、前記シリンダチューブ（２５０）の外周に圧接されて固定されたバンド（３２０）と
を備えたことを特徴とするシリンダの位置計測装置。
【請求項４】
磁力センサ（３０１、３０２）は、ひさし（３１０）に固定され、ひさし（３１０）には、磁力センサ（３０１、３０２）に電気的に接続されるハーネスの端子（３１２）が内蔵されていること
を特徴とする請求項１記載のシリンダの位置計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２２０６２１（Ｐ２００６−２２０６２１Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６６９５（Ｐ２００５−３６６９５）
【出願日】平成１７年２月１４日（２００５．２．１４）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【出願人】（０００１８４６３２）小松ゼノア株式会社 (60)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１４日（２００５．２．１４）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【出願人】（０００１８４６３２）小松ゼノア株式会社 (60)
【Ｆターム（参考）】
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