回転運動変換装置
【課題】
回転ローラの半径方向の変形、消耗を抑制しつつ、摩擦係数を高めることができるようにして、直動部材の直動位置の計測精度を向上させる。
【解決手段】
回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の一部１１０ｄを、回転ローラ１１０の回転中心軸１１０ｃとロッド２０２の表面との距離を一定値ｄに保持することができる程度に硬い材料（たとえばＳ４５Ｃ）で構成し、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の他の一部１１４を、回転ローラ１１０とロッド２０２との間で滑りが生じない程度に摩擦係数が高い材料（ＮＢＲ等の弾性部材）で構成する。
回転ローラの半径方向の変形、消耗を抑制しつつ、摩擦係数を高めることができるようにして、直動部材の直動位置の計測精度を向上させる。
【解決手段】
回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の一部１１０ｄを、回転ローラ１１０の回転中心軸１１０ｃとロッド２０２の表面との距離を一定値ｄに保持することができる程度に硬い材料（たとえばＳ４５Ｃ）で構成し、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の他の一部１１４を、回転ローラ１１０とロッド２０２との間で滑りが生じない程度に摩擦係数が高い材料（ＮＢＲ等の弾性部材）で構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直動部材の直線運動を回転運動に変換する回転運動変換装置に関し、特に、シリンダのロッドの直動に応じて、回転ローラの回転させ、回転ローラの回転量を、シリンダロッドの直動位置として計測する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、回転センサの構造を概念的に示している。
【０００３】
図１に示すように、回転軸１０００は、固定部材２０００にベアリング等を介して回転自在に支持されている。回転軸１０００の一端には回転体３０００が設けられている。回転体３０００には、回転位置に応じて周期的に磁束密度が変化するように、磁石４０００が配置されている。回転軸１０００の他端には継手等を介して回転ローラ６０００が設けられている。回転ローラ１０００は、シリンダのロッド７０００の表面に接触するように設けられている。回転ローラ１０００は、ロッド７０００の直動に応じて回転するように設けられている。
【０００４】
回転軸１０００の軸方向にあって、回転体３０００に対向する位置には、磁石４０００によって生成される磁束密度を検出し、磁束密度に応じた電気信号を出力する磁気センサ部５０００が設けられている。磁気センサ部５０００で検出された電気信号は、後段の演算処理部で、回転軸１０００の回転量、つまりシリンダのロッド７０００の変位量に変換される。
【０００５】
このように回転ローラをシリンダのロッドの表面に接触させ、回転ローラの回転量をシリンダロッドの変位量として計測する回転センサは、種々特許出願されて公知となっている。
【０００６】
下記特許文献１には、バネによって、回転ローラをシリンダのロッドに圧接させるという発明が記載されている。
【０００７】
下記特許文献２には、カム機構によって、回転ローラをシリンダのロッドに圧接させるという発明が記載されている。
【０００８】
下記特許文献３には、シリンダのロッドと回転ローラとの間に塵埃などの異物が挟まって回転ローラが回転しなくなった場合に、ロッドの移動を停止させるとともに警報を発するという発明が記載されている。
【特許文献１】実開平５−７５６０３号公報
【特許文献２】実開昭６０−２８６０７号公報
【特許文献３】実開平２−１１７４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
シリンダのロッドの変位量の計測精度を向上させるには、回転ローラが容易に変形したり消耗したりせずに、回転半径が一定に保持されることが必要である。また、シリンダの変位に応じて忠実に回転ローラが回転し、スリップしないことが必要である。
【００１０】
このため回転ローラは、容易に変形、消耗しないように、硬い材質、たとえばＳ４５Ｃで構成されている。また、上記特許文献１、２に示されるように、バネやカム機構等によって回転ローラをロッドに圧接させることで、摩擦力を発生させて、スリップを防止しようとしている。
【００１１】
しかし、シリンダのロッド表面は、通常クロムメッキ処理が施されており、回転ローラ、シリンダロッド間の摩擦係数は低い。このため、たとえばバネ等によって回転ローラをシリンダのロッド表面に押圧させていても、スリップが生じ、シリンダの変位の計測誤差が発生することがある。
【００１２】
そこで、摩擦係数を高くするために、回転ローラを、ＮＢＲ等の弾性部材で構成することが考えられるが、そうすると、摩擦係数は高くなりスリップは防止されるものの、回転ローラが変形し、それによる計測精度誤差が発生する。
【００１３】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、回転ローラの半径方向の変形、消耗を抑制しつつ、摩擦係数を高めることができるようにして、直動部材の変位の計測精度を向上させることを解決課題とするものである。
【００１４】
なお、上記特許文献１、２には、回転ローラを構成する材質、摩擦係数、回転ローラの表面の構成については特に記載されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１発明は、
直動部材（２０２）と、
前記直動部材（２０２）の表面に接触し、前記直動部材（２０２）の変位に応じて回転するように設けられた回転ローラ（１１０）と、
前記回転ローラ（１１０）を前記直動部材（２０２）の表面に押圧する押圧部材（１２０）と
が備えられ、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の一部（１１０ｄ）は、
回転ローラ（１１０）の回転中心軸（１１０ｃ）と直動部材（２０２）の表面との距離を一定（ｄ）に保持することができる程度に硬い材料で構成され、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の他の一部（１１４）は、
回転ローラ（１１０）と直動部材（２０２）との間で滑りが生じない程度に摩擦係数が高い材料で構成された、直線運動を回転運動に変換する回転運動変換装置であることを特徴とする。
【００１６】
第２発明は、
直動部材（２０２）と、
前記直動部材（２０２）の表面に接触し、前記直動部材（２０２）の変位に応じて回転するように設けられた回転ローラ（１１０）と、
前記回転ローラ（１１０）を前記直動部材（２０２）の表面に押圧する押圧部材（１２０）と
が備えられ、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の一部（１１４）は、回転ローラ（１１０）の他の接触部分（１１０ｄ）よりも、摩擦係数が高い材料で構成された、直線運動を回転運動に変換する回転運動変換装置であることを特徴とする。
【００１７】
第３発明は、第１発明または第２発明において、
前記回転ローラ（１１０）の回転量を検出する回転センサ部（１３０）
が更に設けられたことを特徴とする。
【００１８】
第４発明は、第１発明または第２発明または第３発明において、
前記直動部材（２０２）の直動方向の各位置にあって、回転ローラ（１１０）の前後位置に、ダストシール（２０５ｂ、２０８）が更に設けられたことを特徴とする。
【００１９】
すなわち、本発明を図面に即して具体的に説明すると、図２（ａ）に示すように、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の一部１１０ｄを、回転ローラ１１０の回転中心軸１１０ｃとロッド２０２の表面との距離を一定値ｄに保持することができる程度に硬い材料（たとえばＳ４５Ｃ）で構成し、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の他の一部１１４を、回転ローラ１１０とロッド２０２との間で滑りが生じない程度に摩擦係数が高い材料（ＮＢＲ等の弾性部材）で構成するようにしている（第１発明）。
【００２０】
別の見方で本発明を説明すれば、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の一部１１４は、回転ローラ１１０の他の接触部分１１０ｄ（Ｓ４５Ｃ）よりも、摩擦係数が高い材料（ＮＢＲ等の弾性部材）で構成するようにしている（第２発明）。
【００２１】
回転ローラ１１０は、押圧部材１２０のバネ１２２のバネ力によって、ロッド２０２の表面に押圧される。このため回転ローラ１１０のうち、ロッド２０２との接触面では、弾性部材１１４が変形し撓み、凸部１１０ｄがロッド２０２の表面に接触し回転中心軸１１０ｃからロッド２０２表面までの距離が、回転ローラ１１０の回転半径ｄとほぼ同じ距離になる。
【００２２】
回転ローラ１１０は、バネ力によってロッド２０２の表面に押圧されているため、弾性部材１１４がロッド２０２の表面と接触する面で、バネ力と弾性部材１１４の摩擦係数に応じた摩擦力が発生する。ここで、弾性部材１１４は、回転ローラ１１０（回転ローラ本体）の材質（Ｓ４５Ｃ）よりも摩擦係数が大きいため、スリップを生じることなく、ロッド２０２の直動運動を、回転ローラ１１０の回転運動に忠実に変換する。
【００２３】
一方、凸部１１０ｄについてもバネ力によってロッド２０２の表面に接触するが、凸部１１０ｄは、回転ローラ１１０（回転ローラ本体）の材質（Ｓ４５Ｃ）で構成されているため、硬く、直動するロッド表面に押圧されても、容易に変形したり、消耗したりすることがない。このため回転中心軸１１０ｃから回転ローラ表面までの距離は、一定値ｄ、つまり当初の設計値である回転ローラ１１０の回転半径ｄに保持される。
【００２４】
このため回転ローラ１１０のスリップによる誤差を招くことがなく、また、回転ローラ１１０が半径方向に変形したり摩耗したりして実際の回転半径が設計上の回転半径ｄからずれてしまうことによる演算誤差も生じることない。これによりロッド２０２の変位量（ストローク）は、極めて精度よく計測される。
【００２５】
ただし、本発明としては、回転センサ部１３０は必ずしも必須ではない（第１発明、第２発明）。
【００２６】
すなわち、ロッド２０２のような直動部材の直動運動を、回転ローラ１１０の回転運動に変換する運動方向変換機構であれば、回転センサ部１３０のようなセンサがなくてもよい。このように構成した場合であっても、回転ローラ１１０は、回転半径ｄを保持しつつスリップを生じることなく、直動部材の直動運動に応じて忠実に回転するため、かかる機構の信頼性が高められるという効果が得られる。
【００２７】
特に第３発明では、回転ローラ１１０の回転量を検出する回転センサ部１３０が設けられ、計測精度が高められるという上述した効果が得られる。
【００２８】
第４発明では、ロッド２０２の直動方向の各位置にあって、回転ローラ１１０の前後位置に、ダストシール２０５ｂ、２０８が設けられる。これにより回転ローラ１１０の初期なじみ時に発生する摩耗粉等がロッドシール２０５ａに侵入して油漏れが発生することを防止することができる。また、ダストシール２０５ｂ、２０８によって、回転センサ１００が囲まれる空間が形成されるため、ロッドシール２０５ａに影響を及ぼすことなく、回転センサ１００内に油脂類を封入することができ、耐久性の向上を図れ、防錆等の効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明に係る回転運動変換装置の実施の形態について説明する。
【００３０】
図２（ａ）は、実施形態の回転センサ１００の構成を示している。また、図３（ａ）は、シリンダ２００と回転センサ１００の位置関係を示している。図３（ａ）のＡ−Ａ断面が図２（ａ）に相当する。図３（ａ）の部分拡大図を図３（ｂ）に示す。
【００３１】
図３に示すように、シリンダ２００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２０４を構成する。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２０４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。
【００３２】
シリンダ２００には、油圧ポート２０６が形成されている。油圧ポート２０６を介して、シリンダヘッド側油室２０４に圧油が供給され、若しくは同油室２０４から油圧ポート２０６を介して圧油が排出される。シリンダヘッド側油室２０４に圧油が供給されることによって、ロッド２０２が縮退し、シリンダヘッド側油室２０４から圧油が排出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は図中左右方向に変位する。
【００３３】
シリンダヘッド側油室２０４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２００に簡易に取り付けたり、取り外すことができる。
【００３４】
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の変位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の直動が回転運動に変換される。
【００３５】
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。
【００３６】
このように本実施形態では、ロッド２０２の直動方向の各位置にあって、回転ローラ１１０の前後位置に、ダストシール２０５ｂ、２０８が設けられている。これにより回転ローラ１１０の初期なじみ時に発生する摩耗粉等がロッドシール２０５ａに侵入して油漏れが発生することを防止することができる。また、ダストシール２０５ｂ、２０８によって、回転センサ１００が囲まれる空間が形成されるため、ロッドシール２０５ａに影響を及ぼすことなく、回転センサ１００内に油脂類を封入することができ、耐久性の向上を図れ、防錆等の効果を高めることができる。
【００３７】
つぎに、図２（ａ）を中心に説明すると、同図２（ａ）に示すように、回転センサ１００は、大きくは、前述したように、ロッド２０２の表面に接触し、ロッド２０２の変位動に応じて回転するように設けられた回転ローラ１１０と、回転ローラ１１０をロッド２０２の表面に押圧する押圧部材１２０と、回転ローラ１１０の回転量を検出する回転センサ部１３０とから構成されている。
【００３８】
押圧部材１２０は、ホルダ１２１とバネ１２２とからなる。ホルダ１２１は、ケース２０７に、ロッド２０２の表面に向かう方向および同表面から離れる方向に摺動自在に、ケース２０７に嵌装されている。バネ１２２は、ホルダ１２１がロッド２０２の表面に向かう方向にバネ力が付与されるように、両端がそれぞれケース２０７の内壁とホルダ１２１との間に配置されている。ホルダ１２１には、回転ローラ１１０の回転軸１１１が、ベアリング１２３ａ、１２３ｂを介して回転自在に支持されている。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面を示している。同図２（ｂ）に示すように、ホルダ１２１には、ピン１２４が装着されており、ピン１２４は、ケース２０７に摺動自在に嵌装されている。
【００３９】
よって、回転ローラ１１０は、バネ１２２のバネ力によって、ロッド２０２の表面に押圧される。
【００４０】
回転センサ部１３０は、固定部材１３１と、メインシャフト（回転軸）１３２と、回転体１３３と、カバー１３４と、センサ部材１３５とからなる。
【００４１】
固定部材１３１の周囲には、ネジ部１３６が形成されており、固定部材１３１はホルダ１２１に形成されたネジ穴１２１ａにねじ込まれる。更に固定部材１３１は、Ｏリング１３７、ワッシャ１３８を介してナット１４０によってホルダ１２１に締結されている。
【００４２】
メインシャフト１３２は、固定部材１３１の挿通孔１３１ａ内に、挿通されている。メインシャフト１３２は、固定部材１３１にベアリング（ローラベアリング）１４１、１４２を介して回転自在に挿通されている。
【００４３】
メインシャフト１３２は、その中心軸１３２ｃが、回転ローラ１１０の回転中心軸と１１０ｃと軸芯を同じくするように、回転ローラ１１０に連結されている。メインシャフト１３２は、回転ローラ１１０と一体に回転するように、継手部１４３を介して回転ローラ１１０に連結されている。
【００４４】
図２（ｃ）は、継手部１４３を図２（ａ）の断面図で示している。同図２（ｃ）に示すように、継手部１４３は、回転ローラ１１０の回転軸１１１の穴１１１ａに嵌合されたスリーブ１４４と、メインシャフト１３２の断面長方形状の先端部１３２ａとからなる。回転ローラ１１０のスリーブ１４４に、メインシャフト１３２の先端部１３２ａがはめ込まれることにより、メインシャフト１３２は、回転ローラ１１０に対する相対回転方向の動きが規制されて、メインシャフト１３２は、回転ローラ１１０と一体になって回転する。
【００４５】
回転体１３３は、メインシャフト１３２の他端に、嵌合されることによって固定されている。回転体１３３には、検出媒体である磁石１４５が設けられている。磁石１４５は、回転体１３３の回転、つまり回転ローラ１１０の回転に応じて、回転する。
【００４６】
カバー１３４は、回転体１３３を内部に収容するように固定部材１３１に、かしめによって、Ｏリング１４６を介して、固定されている。
【００４７】
センサ部材１３５は、磁石１４５によって生成される磁束密度を電気信号として検出する磁力センサであり、カバー１３４に装着されている。センサ部材１３５は、メインシャフト１３２の軸方向に沿って、磁石１４５から所定距離離間された位置に設けられている。
【００４８】
検出媒体である磁石１４５は、回転体１３３の一回転、つまり回転ローラ１１０の一回転を一周期として、センサ部材１３５で検出される磁束密度が周期的に変動するような態様で、回転体１３３に装着されている。磁石１４５の着磁面の構成例、センサ部材１３５の配置例については、後述する。
【００４９】
センサ部材１３５には、ハーネス１５０が電気的に接続されている。センサ部材１３５で検出された電気信号は、ハーネス１５０を介して、回転センサ１００の外部に設けられた図示しない演算処理部に送られ、この演算処理部で、センサ部材１３５の電気信号が、回転ローラ１１０の回転量、つまりシリンダ２００のロッド２０２の変位量（ストローク位置）に変換される。なお、センサ部材１３５は、たとえばホールＩＣが使用される。
【００５０】
図４は、回転ローラ１１０の回転角度と、センサ部材１３５で検出される電気信号（電圧）との関係を例示している。センサ部材１３５から出力される電圧の大きさから回転ローラ１１０の回転角度を計測することができる。また、センサ部材１３５から出力される電気信号（電圧）の１周期が繰り返される数をカウントすることで、回転ローラ１１０の回転数を計測することができる。そして、これら回転ローラ１１０の回転数と、回転ローラ１１０の回転角度とに基づいて、シリンダ２００のロッド２０２の変位量（ストローク）が計測される。
【００５１】
本実施形態では、検出媒体である磁石１４５とは、別に一対の磁石１４７、１４８が設けられている。
【００５２】
一対の磁石１４７、１４８のうち、一方の磁石１４７は、固定部材１３１に設けられ、他方の磁石１４８は、回転体１３３の磁石１４７に対面する側に設けられている。なお、検出媒体である磁石１４５は、回転体１３３の磁石１４７が設けられた側とは反対側に設けられている。
【００５３】
本実施形態では、一対の磁石１４７、１４８は、共に環状に形成されており、磁石の着磁面が、メインシャフト１３２の中心軸１３２ｃに対して直交する平面となるように、配置されている。検出媒体である磁石１４５は、円板状に形成されており、磁石の着磁面が、メインシャフト１３２の中心軸１３２ｃに対して直交する平面となるように、配置されている。
【００５４】
一対の磁石１４７、１４８は、反発力を生じさせる同極同士（Ｎ極同士、Ｓ極同士）で構成されている。このため回転体１３３には、同極の磁石１４７、１４８同士の反発力が、メインシャフト１３２の軸方向に作用する。回転体１３３には、図２（ａ）中、右方向に、上記反発力が作用する。
【００５５】
回転体１３３は、磁石１４７、１４８同士の反発力に抗して、支持部材としてのベアリング１４２によって支持されている。
【００５６】
メインシャフト１３２は、回転ローラ１１０側の大径部１３２ｄと、回転体１３３側の小径部１３２ｅとからなり、小径部１３２ｅには、ベアリング（ローラベアリング）１４２が環装されている。回転体１３３には、図２（ａ）中、右方向に、一対の磁石１４７、１４８同士の反発力が作用するが、メインシャフト１３２の大径部１３２ｄと小径部１３２ｅとの段差がベアリング１４２に当接されていることによって、回転体１３３の図中右方向の動きが規制され、回転体１３３は、定位置に位置決めされる。このため回転体１３３に設けられた検出媒体の磁石１４５と、センサ部材１３５との距離が、一定に保持される。つまり、メインシャフト１３２と固定部材１３１との間のガタを無くすことにより、検出媒体としての磁石１４５とセンサ部材１３５との距離が一定に保持される。
【００５７】
このように本実施形態によれば、検出媒体としての磁石１４５とセンサ部材１３５との距離が一定に保持されるため、センサ部材１３５の検出精度、つまり回転ローラ１１０の回転量、ロッド２０２の変位量の計測精度が向上する。
【００５８】
（第１実施例）
上述したように、本実施例の回転センサ１００は、ロッド２０２の直動を回転ローラ１１０の回転運動に変換し、その回転量を回転センサ部１３０で検出することを前提としている。したがって、回転ローラ１１０は、半径方向に容易に変形したり消耗したりせずに、回転半径が一定値に保持されることが、回転センサ部１３０の検出精度、ロッド２０２の変位量（ストローク）の計測精度を高める上で必要である。また、ロッド２０２の変位が回転ローラ１１０の回転運動に忠実に変換されスリップしないことが、回転センサ部１３０の検出精度、ロッド２０２の変位量（ストローク）の計測精度を高める上で必要である。
【００５９】
そこで、本実施例では、図２（ａ）に示すように、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の一部１１０ｄ（凸部）を、回転ローラ１１０の回転中心軸１１０ｃとロッド２０２の表面との距離を一定値ｄに保持することができる程度に硬い材料（たとえばＳ４５Ｃ）で構成し、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の他の一部１１４を、回転ローラ１１０とロッド２０２との間で滑りが生じない程度に摩擦係数が高い材料（たとえばＮＢＲ等の弾性部材）で構成するようにしている。
【００６０】
いいかえれば、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の一部１１４は、回転ローラ１１０の他の接触部分１１０ｄ（Ｓ４５Ｃ）よりも、摩擦係数が高い材料（ＮＢＲ等の弾性部材）で構成するようにしている。
【００６１】
すなわち、回転ローラ１１０の周方向には、円環状の溝１１２、１１３が形成されている。溝１１２と溝１１３の間は、回転中心軸１１０ｃから回転ローラ表面までの距離が、回転ローラ１１０の回転半径ｄに設定された凸部１１０ｄを構成している。ここで回転半径ｄとは、ロッド２０２の表面から回転ローラ１１０の回転中心軸１１０ｃまでの距離とみなされ、回転ローラ１１０の回転量をロッド２０２の変位量（ストローク）に変換する指標となるパラメータである。たとえば回転ローラ１１０が１回転したときのロッド２０２の直動量は、回転半径ｄを用いて、２πｄとして計算される。
【００６２】
溝１１２、１１３には、ＮＢＲ等を材料とするチューブ状の弾性部材１１４、１１４が、全周にわたり嵌装される。回転ローラ１１０が押圧部材１２０によってロッド２０２の表面に押圧されていないフリーの状態では、回転中心軸１１０ｃから弾性部材１１４の最外周面までの距離ｄ1は、回転ローラ１１０の回転半径ｄよりも僅かに大きな距離（ｄ1＞ｄ）に設定されている。
【００６３】
回転ローラ１１０は、押圧部材１２０のバネ１２２のバネ力によって、ロッド２０２の表面に押圧される。このため回転ローラ１１０のうち、ロッド２０２との接触面では、弾性部材１１４が変形し撓み、凸部１１０ｄがロッド２０２の表面に接触し回転中心軸１１０ｃからロッド２０２表面までの距離が、回転ローラ１１０の回転半径ｄとほぼ同じ距離になる。
【００６４】
回転ローラ１１０は、バネ力によってロッド２０２の表面に押圧されているため、弾性部材１１４がロッド２０２の表面と接触する面で、バネ力と弾性部材１１４の摩擦係数に応じた摩擦力が発生する。ここで、弾性部材１１４は、回転ローラ１１０（回転ローラ本体）の材質（Ｓ４５Ｃ）よりも摩擦係数が大きいため、スリップを生じることなく、ロッド２０２の直動運動を、回転ローラ１１０の回転運動に忠実に変換する。
【００６５】
一方、凸部１１０ｄについてもバネ力によってロッド２０２の表面に接触するが、凸部１１０ｄは、回転ローラ１１０（回転ローラ本体）の材質（Ｓ４５Ｃ）で構成されているため、硬く、直動するロッド表面に押圧されても、半径方向に容易に変形したり、消耗したりすることがない。このため回転中心軸１１０ｃから回転ローラ表面までの距離は、一定値ｄ、つまり当初の設計値である回転ローラ１１０の回転半径ｄに保持される。
【００６６】
このため回転ローラ１１０のスリップによる誤差を招くことがなく、また、回転ローラ１１０が変形したり摩耗したりして実際の回転半径が設計上の回転半径ｄからずれてしまうことによる演算誤差も生じることない。これによりロッド２０２の直動量（ストローク）は、極めて精度よく計測される。
【００６７】
以下第１実施例の変形例について説明する。
【００６８】
（第２実施例）
回転ローラ１１０のうち、ロッド２０２の表面に接触する面は、ロッド２０２の曲率半径に合わせた形状に形成してもよい。
【００６９】
図５は、図２（ａ）に対応する回転ローラ１１０の断面図である。同じ機能ものには同じ符号を付して説明を省略する。なお、図５では、溝１１２の両側に、凸部１１０ｄが形成されている。同図５に示すように、凸部１１０ｄの表面は、ロッド２０２の曲率半径と同じ曲率半径をもつ形状に形成されている。このため回転ローラ１１０がロッド２０２に接触するときの接触面積が増加する。
【００７０】
（第３実施例）
また、上述した説明では、ロッド２０２の表面に接触する凸部１１０ｄが、回転ローラ（本体）１１０と同じ材質であると説明したが、少なくともロッド２０２の表面に接触する部分が、硬い材料でありさえすればよい。
【００７１】
たとえば、図６（ａ）に示すように、回転ローラ１１０のうち、ロッド２０２の表面に接触する部分の一部１１０ｅが、Ｓ４５Ｃ等の硬い材質で構成され、他の表面接触部分の一部１１０ｆが、弾性部材１１４で構成される。上記接触部１１０ｅ、１１０ｆを除いた回転ローラ１１０の他の部分については、硬い材料であっても柔らかい材料であってもよい。
【００７２】
さらには、上記接触部１１０ｅに相当する部分を、材料そのものが持つ特性で硬くするのではなく、材料に対して表面処理を施すことで硬くしてもよい。たとえば高周波焼入れ、浸炭焼入れ、チッ化処理、タフトライド処理、溶射、ＤＬＣ処理、ショットピーニング、メッキ等を施すことで、材料を硬くしてもよい。
【００７３】
なお、図２（ａ）では、弾性部材１１４を、回転ローラ１１０の周方向に全周にわたり、設けるようにしているが、弾性部材１１４は、図６（ｂ）に示すように、回転ローラ１１０の周方向に間欠的に設けてもよい。
【００７４】
また、硬い部分である凸部１１０ｄ、接触部１１０ｅについても、回転ローラ１１０の周方向に全周にたわり設けることは、必ずしも必須ではなく、凸部１１０ｄ、接触部１１０ｅは、図６（ｃ）に示すように、回転ローラ１１０の周方向に間欠的に設けてもよい。
【００７５】
（第４実施例）
また、第１実施例〜第３実施例については、回転センサ部１３０の存在を前提として説明したが、本発明としては、回転センサ部１３０は必ずしも必須ではない。
【００７６】
すなわち、ロッド２０２のような直動部材の直動運動を、回転ローラ１１０の回転運動に変換する運動方向変換機構であれば、回転センサ部１３０のようなセンサがなくても、第１実施例〜第３実施例を適用することができる。この発明によれば、回転ローラ１１０は、回転半径ｄを保持し、スリップを生じることなく直動部材の直動運動に応じて忠実に回転するため、運動方向変換機構の信頼性を高めることができる。
【００７７】
なお、上述した各実施例では、検出媒体は磁石（磁力）であることを前提に説明したが、検出媒体は必ずしも磁石（磁力）である必要はなく、たとえば検出媒体を光とし、光センサで光を検出する構成にも本発明を適用することができる。たとえば、図２（ａ）、図６における検出媒体用磁石１４５を、発光部材に置き換えるとともに、センサ部材１３５を、光を検出するセンサ部材に置き換える実施も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は回転センサの構成を概念的に示す図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１実施例の構成図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）はシリンダと回転センサとの関係を説明するために用いた断面図である。
【図４】図４は、回転ローラの回転角度と、センサ部材で検出される電気信号（電圧）との関係を例示した図である。
【図５】図５は第２実施例の構成を説明する図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第３実施例の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００７９】
１００ 回転センサ １３２ メインシャフト １３３ 回転体 １３５ センサ部材 １４２ ベアリング １４５、１４７、１４８ 磁石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直動部材の直線運動を回転運動に変換する回転運動変換装置に関し、特に、シリンダのロッドの直動に応じて、回転ローラの回転させ、回転ローラの回転量を、シリンダロッドの直動位置として計測する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、回転センサの構造を概念的に示している。
【０００３】
図１に示すように、回転軸１０００は、固定部材２０００にベアリング等を介して回転自在に支持されている。回転軸１０００の一端には回転体３０００が設けられている。回転体３０００には、回転位置に応じて周期的に磁束密度が変化するように、磁石４０００が配置されている。回転軸１０００の他端には継手等を介して回転ローラ６０００が設けられている。回転ローラ１０００は、シリンダのロッド７０００の表面に接触するように設けられている。回転ローラ１０００は、ロッド７０００の直動に応じて回転するように設けられている。
【０００４】
回転軸１０００の軸方向にあって、回転体３０００に対向する位置には、磁石４０００によって生成される磁束密度を検出し、磁束密度に応じた電気信号を出力する磁気センサ部５０００が設けられている。磁気センサ部５０００で検出された電気信号は、後段の演算処理部で、回転軸１０００の回転量、つまりシリンダのロッド７０００の変位量に変換される。
【０００５】
このように回転ローラをシリンダのロッドの表面に接触させ、回転ローラの回転量をシリンダロッドの変位量として計測する回転センサは、種々特許出願されて公知となっている。
【０００６】
下記特許文献１には、バネによって、回転ローラをシリンダのロッドに圧接させるという発明が記載されている。
【０００７】
下記特許文献２には、カム機構によって、回転ローラをシリンダのロッドに圧接させるという発明が記載されている。
【０００８】
下記特許文献３には、シリンダのロッドと回転ローラとの間に塵埃などの異物が挟まって回転ローラが回転しなくなった場合に、ロッドの移動を停止させるとともに警報を発するという発明が記載されている。
【特許文献１】実開平５−７５６０３号公報
【特許文献２】実開昭６０−２８６０７号公報
【特許文献３】実開平２−１１７４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
シリンダのロッドの変位量の計測精度を向上させるには、回転ローラが容易に変形したり消耗したりせずに、回転半径が一定に保持されることが必要である。また、シリンダの変位に応じて忠実に回転ローラが回転し、スリップしないことが必要である。
【００１０】
このため回転ローラは、容易に変形、消耗しないように、硬い材質、たとえばＳ４５Ｃで構成されている。また、上記特許文献１、２に示されるように、バネやカム機構等によって回転ローラをロッドに圧接させることで、摩擦力を発生させて、スリップを防止しようとしている。
【００１１】
しかし、シリンダのロッド表面は、通常クロムメッキ処理が施されており、回転ローラ、シリンダロッド間の摩擦係数は低い。このため、たとえばバネ等によって回転ローラをシリンダのロッド表面に押圧させていても、スリップが生じ、シリンダの変位の計測誤差が発生することがある。
【００１２】
そこで、摩擦係数を高くするために、回転ローラを、ＮＢＲ等の弾性部材で構成することが考えられるが、そうすると、摩擦係数は高くなりスリップは防止されるものの、回転ローラが変形し、それによる計測精度誤差が発生する。
【００１３】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、回転ローラの半径方向の変形、消耗を抑制しつつ、摩擦係数を高めることができるようにして、直動部材の変位の計測精度を向上させることを解決課題とするものである。
【００１４】
なお、上記特許文献１、２には、回転ローラを構成する材質、摩擦係数、回転ローラの表面の構成については特に記載されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１発明は、
直動部材（２０２）と、
前記直動部材（２０２）の表面に接触し、前記直動部材（２０２）の変位に応じて回転するように設けられた回転ローラ（１１０）と、
前記回転ローラ（１１０）を前記直動部材（２０２）の表面に押圧する押圧部材（１２０）と
が備えられ、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の一部（１１０ｄ）は、
回転ローラ（１１０）の回転中心軸（１１０ｃ）と直動部材（２０２）の表面との距離を一定（ｄ）に保持することができる程度に硬い材料で構成され、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の他の一部（１１４）は、
回転ローラ（１１０）と直動部材（２０２）との間で滑りが生じない程度に摩擦係数が高い材料で構成された、直線運動を回転運動に変換する回転運動変換装置であることを特徴とする。
【００１６】
第２発明は、
直動部材（２０２）と、
前記直動部材（２０２）の表面に接触し、前記直動部材（２０２）の変位に応じて回転するように設けられた回転ローラ（１１０）と、
前記回転ローラ（１１０）を前記直動部材（２０２）の表面に押圧する押圧部材（１２０）と
が備えられ、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の一部（１１４）は、回転ローラ（１１０）の他の接触部分（１１０ｄ）よりも、摩擦係数が高い材料で構成された、直線運動を回転運動に変換する回転運動変換装置であることを特徴とする。
【００１７】
第３発明は、第１発明または第２発明において、
前記回転ローラ（１１０）の回転量を検出する回転センサ部（１３０）
が更に設けられたことを特徴とする。
【００１８】
第４発明は、第１発明または第２発明または第３発明において、
前記直動部材（２０２）の直動方向の各位置にあって、回転ローラ（１１０）の前後位置に、ダストシール（２０５ｂ、２０８）が更に設けられたことを特徴とする。
【００１９】
すなわち、本発明を図面に即して具体的に説明すると、図２（ａ）に示すように、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の一部１１０ｄを、回転ローラ１１０の回転中心軸１１０ｃとロッド２０２の表面との距離を一定値ｄに保持することができる程度に硬い材料（たとえばＳ４５Ｃ）で構成し、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の他の一部１１４を、回転ローラ１１０とロッド２０２との間で滑りが生じない程度に摩擦係数が高い材料（ＮＢＲ等の弾性部材）で構成するようにしている（第１発明）。
【００２０】
別の見方で本発明を説明すれば、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の一部１１４は、回転ローラ１１０の他の接触部分１１０ｄ（Ｓ４５Ｃ）よりも、摩擦係数が高い材料（ＮＢＲ等の弾性部材）で構成するようにしている（第２発明）。
【００２１】
回転ローラ１１０は、押圧部材１２０のバネ１２２のバネ力によって、ロッド２０２の表面に押圧される。このため回転ローラ１１０のうち、ロッド２０２との接触面では、弾性部材１１４が変形し撓み、凸部１１０ｄがロッド２０２の表面に接触し回転中心軸１１０ｃからロッド２０２表面までの距離が、回転ローラ１１０の回転半径ｄとほぼ同じ距離になる。
【００２２】
回転ローラ１１０は、バネ力によってロッド２０２の表面に押圧されているため、弾性部材１１４がロッド２０２の表面と接触する面で、バネ力と弾性部材１１４の摩擦係数に応じた摩擦力が発生する。ここで、弾性部材１１４は、回転ローラ１１０（回転ローラ本体）の材質（Ｓ４５Ｃ）よりも摩擦係数が大きいため、スリップを生じることなく、ロッド２０２の直動運動を、回転ローラ１１０の回転運動に忠実に変換する。
【００２３】
一方、凸部１１０ｄについてもバネ力によってロッド２０２の表面に接触するが、凸部１１０ｄは、回転ローラ１１０（回転ローラ本体）の材質（Ｓ４５Ｃ）で構成されているため、硬く、直動するロッド表面に押圧されても、容易に変形したり、消耗したりすることがない。このため回転中心軸１１０ｃから回転ローラ表面までの距離は、一定値ｄ、つまり当初の設計値である回転ローラ１１０の回転半径ｄに保持される。
【００２４】
このため回転ローラ１１０のスリップによる誤差を招くことがなく、また、回転ローラ１１０が半径方向に変形したり摩耗したりして実際の回転半径が設計上の回転半径ｄからずれてしまうことによる演算誤差も生じることない。これによりロッド２０２の変位量（ストローク）は、極めて精度よく計測される。
【００２５】
ただし、本発明としては、回転センサ部１３０は必ずしも必須ではない（第１発明、第２発明）。
【００２６】
すなわち、ロッド２０２のような直動部材の直動運動を、回転ローラ１１０の回転運動に変換する運動方向変換機構であれば、回転センサ部１３０のようなセンサがなくてもよい。このように構成した場合であっても、回転ローラ１１０は、回転半径ｄを保持しつつスリップを生じることなく、直動部材の直動運動に応じて忠実に回転するため、かかる機構の信頼性が高められるという効果が得られる。
【００２７】
特に第３発明では、回転ローラ１１０の回転量を検出する回転センサ部１３０が設けられ、計測精度が高められるという上述した効果が得られる。
【００２８】
第４発明では、ロッド２０２の直動方向の各位置にあって、回転ローラ１１０の前後位置に、ダストシール２０５ｂ、２０８が設けられる。これにより回転ローラ１１０の初期なじみ時に発生する摩耗粉等がロッドシール２０５ａに侵入して油漏れが発生することを防止することができる。また、ダストシール２０５ｂ、２０８によって、回転センサ１００が囲まれる空間が形成されるため、ロッドシール２０５ａに影響を及ぼすことなく、回転センサ１００内に油脂類を封入することができ、耐久性の向上を図れ、防錆等の効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明に係る回転運動変換装置の実施の形態について説明する。
【００３０】
図２（ａ）は、実施形態の回転センサ１００の構成を示している。また、図３（ａ）は、シリンダ２００と回転センサ１００の位置関係を示している。図３（ａ）のＡ−Ａ断面が図２（ａ）に相当する。図３（ａ）の部分拡大図を図３（ｂ）に示す。
【００３１】
図３に示すように、シリンダ２００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２０４を構成する。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２０４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。
【００３２】
シリンダ２００には、油圧ポート２０６が形成されている。油圧ポート２０６を介して、シリンダヘッド側油室２０４に圧油が供給され、若しくは同油室２０４から油圧ポート２０６を介して圧油が排出される。シリンダヘッド側油室２０４に圧油が供給されることによって、ロッド２０２が縮退し、シリンダヘッド側油室２０４から圧油が排出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は図中左右方向に変位する。
【００３３】
シリンダヘッド側油室２０４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２００に簡易に取り付けたり、取り外すことができる。
【００３４】
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の変位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の直動が回転運動に変換される。
【００３５】
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。
【００３６】
このように本実施形態では、ロッド２０２の直動方向の各位置にあって、回転ローラ１１０の前後位置に、ダストシール２０５ｂ、２０８が設けられている。これにより回転ローラ１１０の初期なじみ時に発生する摩耗粉等がロッドシール２０５ａに侵入して油漏れが発生することを防止することができる。また、ダストシール２０５ｂ、２０８によって、回転センサ１００が囲まれる空間が形成されるため、ロッドシール２０５ａに影響を及ぼすことなく、回転センサ１００内に油脂類を封入することができ、耐久性の向上を図れ、防錆等の効果を高めることができる。
【００３７】
つぎに、図２（ａ）を中心に説明すると、同図２（ａ）に示すように、回転センサ１００は、大きくは、前述したように、ロッド２０２の表面に接触し、ロッド２０２の変位動に応じて回転するように設けられた回転ローラ１１０と、回転ローラ１１０をロッド２０２の表面に押圧する押圧部材１２０と、回転ローラ１１０の回転量を検出する回転センサ部１３０とから構成されている。
【００３８】
押圧部材１２０は、ホルダ１２１とバネ１２２とからなる。ホルダ１２１は、ケース２０７に、ロッド２０２の表面に向かう方向および同表面から離れる方向に摺動自在に、ケース２０７に嵌装されている。バネ１２２は、ホルダ１２１がロッド２０２の表面に向かう方向にバネ力が付与されるように、両端がそれぞれケース２０７の内壁とホルダ１２１との間に配置されている。ホルダ１２１には、回転ローラ１１０の回転軸１１１が、ベアリング１２３ａ、１２３ｂを介して回転自在に支持されている。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面を示している。同図２（ｂ）に示すように、ホルダ１２１には、ピン１２４が装着されており、ピン１２４は、ケース２０７に摺動自在に嵌装されている。
【００３９】
よって、回転ローラ１１０は、バネ１２２のバネ力によって、ロッド２０２の表面に押圧される。
【００４０】
回転センサ部１３０は、固定部材１３１と、メインシャフト（回転軸）１３２と、回転体１３３と、カバー１３４と、センサ部材１３５とからなる。
【００４１】
固定部材１３１の周囲には、ネジ部１３６が形成されており、固定部材１３１はホルダ１２１に形成されたネジ穴１２１ａにねじ込まれる。更に固定部材１３１は、Ｏリング１３７、ワッシャ１３８を介してナット１４０によってホルダ１２１に締結されている。
【００４２】
メインシャフト１３２は、固定部材１３１の挿通孔１３１ａ内に、挿通されている。メインシャフト１３２は、固定部材１３１にベアリング（ローラベアリング）１４１、１４２を介して回転自在に挿通されている。
【００４３】
メインシャフト１３２は、その中心軸１３２ｃが、回転ローラ１１０の回転中心軸と１１０ｃと軸芯を同じくするように、回転ローラ１１０に連結されている。メインシャフト１３２は、回転ローラ１１０と一体に回転するように、継手部１４３を介して回転ローラ１１０に連結されている。
【００４４】
図２（ｃ）は、継手部１４３を図２（ａ）の断面図で示している。同図２（ｃ）に示すように、継手部１４３は、回転ローラ１１０の回転軸１１１の穴１１１ａに嵌合されたスリーブ１４４と、メインシャフト１３２の断面長方形状の先端部１３２ａとからなる。回転ローラ１１０のスリーブ１４４に、メインシャフト１３２の先端部１３２ａがはめ込まれることにより、メインシャフト１３２は、回転ローラ１１０に対する相対回転方向の動きが規制されて、メインシャフト１３２は、回転ローラ１１０と一体になって回転する。
【００４５】
回転体１３３は、メインシャフト１３２の他端に、嵌合されることによって固定されている。回転体１３３には、検出媒体である磁石１４５が設けられている。磁石１４５は、回転体１３３の回転、つまり回転ローラ１１０の回転に応じて、回転する。
【００４６】
カバー１３４は、回転体１３３を内部に収容するように固定部材１３１に、かしめによって、Ｏリング１４６を介して、固定されている。
【００４７】
センサ部材１３５は、磁石１４５によって生成される磁束密度を電気信号として検出する磁力センサであり、カバー１３４に装着されている。センサ部材１３５は、メインシャフト１３２の軸方向に沿って、磁石１４５から所定距離離間された位置に設けられている。
【００４８】
検出媒体である磁石１４５は、回転体１３３の一回転、つまり回転ローラ１１０の一回転を一周期として、センサ部材１３５で検出される磁束密度が周期的に変動するような態様で、回転体１３３に装着されている。磁石１４５の着磁面の構成例、センサ部材１３５の配置例については、後述する。
【００４９】
センサ部材１３５には、ハーネス１５０が電気的に接続されている。センサ部材１３５で検出された電気信号は、ハーネス１５０を介して、回転センサ１００の外部に設けられた図示しない演算処理部に送られ、この演算処理部で、センサ部材１３５の電気信号が、回転ローラ１１０の回転量、つまりシリンダ２００のロッド２０２の変位量（ストローク位置）に変換される。なお、センサ部材１３５は、たとえばホールＩＣが使用される。
【００５０】
図４は、回転ローラ１１０の回転角度と、センサ部材１３５で検出される電気信号（電圧）との関係を例示している。センサ部材１３５から出力される電圧の大きさから回転ローラ１１０の回転角度を計測することができる。また、センサ部材１３５から出力される電気信号（電圧）の１周期が繰り返される数をカウントすることで、回転ローラ１１０の回転数を計測することができる。そして、これら回転ローラ１１０の回転数と、回転ローラ１１０の回転角度とに基づいて、シリンダ２００のロッド２０２の変位量（ストローク）が計測される。
【００５１】
本実施形態では、検出媒体である磁石１４５とは、別に一対の磁石１４７、１４８が設けられている。
【００５２】
一対の磁石１４７、１４８のうち、一方の磁石１４７は、固定部材１３１に設けられ、他方の磁石１４８は、回転体１３３の磁石１４７に対面する側に設けられている。なお、検出媒体である磁石１４５は、回転体１３３の磁石１４７が設けられた側とは反対側に設けられている。
【００５３】
本実施形態では、一対の磁石１４７、１４８は、共に環状に形成されており、磁石の着磁面が、メインシャフト１３２の中心軸１３２ｃに対して直交する平面となるように、配置されている。検出媒体である磁石１４５は、円板状に形成されており、磁石の着磁面が、メインシャフト１３２の中心軸１３２ｃに対して直交する平面となるように、配置されている。
【００５４】
一対の磁石１４７、１４８は、反発力を生じさせる同極同士（Ｎ極同士、Ｓ極同士）で構成されている。このため回転体１３３には、同極の磁石１４７、１４８同士の反発力が、メインシャフト１３２の軸方向に作用する。回転体１３３には、図２（ａ）中、右方向に、上記反発力が作用する。
【００５５】
回転体１３３は、磁石１４７、１４８同士の反発力に抗して、支持部材としてのベアリング１４２によって支持されている。
【００５６】
メインシャフト１３２は、回転ローラ１１０側の大径部１３２ｄと、回転体１３３側の小径部１３２ｅとからなり、小径部１３２ｅには、ベアリング（ローラベアリング）１４２が環装されている。回転体１３３には、図２（ａ）中、右方向に、一対の磁石１４７、１４８同士の反発力が作用するが、メインシャフト１３２の大径部１３２ｄと小径部１３２ｅとの段差がベアリング１４２に当接されていることによって、回転体１３３の図中右方向の動きが規制され、回転体１３３は、定位置に位置決めされる。このため回転体１３３に設けられた検出媒体の磁石１４５と、センサ部材１３５との距離が、一定に保持される。つまり、メインシャフト１３２と固定部材１３１との間のガタを無くすことにより、検出媒体としての磁石１４５とセンサ部材１３５との距離が一定に保持される。
【００５７】
このように本実施形態によれば、検出媒体としての磁石１４５とセンサ部材１３５との距離が一定に保持されるため、センサ部材１３５の検出精度、つまり回転ローラ１１０の回転量、ロッド２０２の変位量の計測精度が向上する。
【００５８】
（第１実施例）
上述したように、本実施例の回転センサ１００は、ロッド２０２の直動を回転ローラ１１０の回転運動に変換し、その回転量を回転センサ部１３０で検出することを前提としている。したがって、回転ローラ１１０は、半径方向に容易に変形したり消耗したりせずに、回転半径が一定値に保持されることが、回転センサ部１３０の検出精度、ロッド２０２の変位量（ストローク）の計測精度を高める上で必要である。また、ロッド２０２の変位が回転ローラ１１０の回転運動に忠実に変換されスリップしないことが、回転センサ部１３０の検出精度、ロッド２０２の変位量（ストローク）の計測精度を高める上で必要である。
【００５９】
そこで、本実施例では、図２（ａ）に示すように、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の一部１１０ｄ（凸部）を、回転ローラ１１０の回転中心軸１１０ｃとロッド２０２の表面との距離を一定値ｄに保持することができる程度に硬い材料（たとえばＳ４５Ｃ）で構成し、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の他の一部１１４を、回転ローラ１１０とロッド２０２との間で滑りが生じない程度に摩擦係数が高い材料（たとえばＮＢＲ等の弾性部材）で構成するようにしている。
【００６０】
いいかえれば、回転ローラ１１０のうち、少なくともロッド２に接触する部分の一部１１４は、回転ローラ１１０の他の接触部分１１０ｄ（Ｓ４５Ｃ）よりも、摩擦係数が高い材料（ＮＢＲ等の弾性部材）で構成するようにしている。
【００６１】
すなわち、回転ローラ１１０の周方向には、円環状の溝１１２、１１３が形成されている。溝１１２と溝１１３の間は、回転中心軸１１０ｃから回転ローラ表面までの距離が、回転ローラ１１０の回転半径ｄに設定された凸部１１０ｄを構成している。ここで回転半径ｄとは、ロッド２０２の表面から回転ローラ１１０の回転中心軸１１０ｃまでの距離とみなされ、回転ローラ１１０の回転量をロッド２０２の変位量（ストローク）に変換する指標となるパラメータである。たとえば回転ローラ１１０が１回転したときのロッド２０２の直動量は、回転半径ｄを用いて、２πｄとして計算される。
【００６２】
溝１１２、１１３には、ＮＢＲ等を材料とするチューブ状の弾性部材１１４、１１４が、全周にわたり嵌装される。回転ローラ１１０が押圧部材１２０によってロッド２０２の表面に押圧されていないフリーの状態では、回転中心軸１１０ｃから弾性部材１１４の最外周面までの距離ｄ1は、回転ローラ１１０の回転半径ｄよりも僅かに大きな距離（ｄ1＞ｄ）に設定されている。
【００６３】
回転ローラ１１０は、押圧部材１２０のバネ１２２のバネ力によって、ロッド２０２の表面に押圧される。このため回転ローラ１１０のうち、ロッド２０２との接触面では、弾性部材１１４が変形し撓み、凸部１１０ｄがロッド２０２の表面に接触し回転中心軸１１０ｃからロッド２０２表面までの距離が、回転ローラ１１０の回転半径ｄとほぼ同じ距離になる。
【００６４】
回転ローラ１１０は、バネ力によってロッド２０２の表面に押圧されているため、弾性部材１１４がロッド２０２の表面と接触する面で、バネ力と弾性部材１１４の摩擦係数に応じた摩擦力が発生する。ここで、弾性部材１１４は、回転ローラ１１０（回転ローラ本体）の材質（Ｓ４５Ｃ）よりも摩擦係数が大きいため、スリップを生じることなく、ロッド２０２の直動運動を、回転ローラ１１０の回転運動に忠実に変換する。
【００６５】
一方、凸部１１０ｄについてもバネ力によってロッド２０２の表面に接触するが、凸部１１０ｄは、回転ローラ１１０（回転ローラ本体）の材質（Ｓ４５Ｃ）で構成されているため、硬く、直動するロッド表面に押圧されても、半径方向に容易に変形したり、消耗したりすることがない。このため回転中心軸１１０ｃから回転ローラ表面までの距離は、一定値ｄ、つまり当初の設計値である回転ローラ１１０の回転半径ｄに保持される。
【００６６】
このため回転ローラ１１０のスリップによる誤差を招くことがなく、また、回転ローラ１１０が変形したり摩耗したりして実際の回転半径が設計上の回転半径ｄからずれてしまうことによる演算誤差も生じることない。これによりロッド２０２の直動量（ストローク）は、極めて精度よく計測される。
【００６７】
以下第１実施例の変形例について説明する。
【００６８】
（第２実施例）
回転ローラ１１０のうち、ロッド２０２の表面に接触する面は、ロッド２０２の曲率半径に合わせた形状に形成してもよい。
【００６９】
図５は、図２（ａ）に対応する回転ローラ１１０の断面図である。同じ機能ものには同じ符号を付して説明を省略する。なお、図５では、溝１１２の両側に、凸部１１０ｄが形成されている。同図５に示すように、凸部１１０ｄの表面は、ロッド２０２の曲率半径と同じ曲率半径をもつ形状に形成されている。このため回転ローラ１１０がロッド２０２に接触するときの接触面積が増加する。
【００７０】
（第３実施例）
また、上述した説明では、ロッド２０２の表面に接触する凸部１１０ｄが、回転ローラ（本体）１１０と同じ材質であると説明したが、少なくともロッド２０２の表面に接触する部分が、硬い材料でありさえすればよい。
【００７１】
たとえば、図６（ａ）に示すように、回転ローラ１１０のうち、ロッド２０２の表面に接触する部分の一部１１０ｅが、Ｓ４５Ｃ等の硬い材質で構成され、他の表面接触部分の一部１１０ｆが、弾性部材１１４で構成される。上記接触部１１０ｅ、１１０ｆを除いた回転ローラ１１０の他の部分については、硬い材料であっても柔らかい材料であってもよい。
【００７２】
さらには、上記接触部１１０ｅに相当する部分を、材料そのものが持つ特性で硬くするのではなく、材料に対して表面処理を施すことで硬くしてもよい。たとえば高周波焼入れ、浸炭焼入れ、チッ化処理、タフトライド処理、溶射、ＤＬＣ処理、ショットピーニング、メッキ等を施すことで、材料を硬くしてもよい。
【００７３】
なお、図２（ａ）では、弾性部材１１４を、回転ローラ１１０の周方向に全周にわたり、設けるようにしているが、弾性部材１１４は、図６（ｂ）に示すように、回転ローラ１１０の周方向に間欠的に設けてもよい。
【００７４】
また、硬い部分である凸部１１０ｄ、接触部１１０ｅについても、回転ローラ１１０の周方向に全周にたわり設けることは、必ずしも必須ではなく、凸部１１０ｄ、接触部１１０ｅは、図６（ｃ）に示すように、回転ローラ１１０の周方向に間欠的に設けてもよい。
【００７５】
（第４実施例）
また、第１実施例〜第３実施例については、回転センサ部１３０の存在を前提として説明したが、本発明としては、回転センサ部１３０は必ずしも必須ではない。
【００７６】
すなわち、ロッド２０２のような直動部材の直動運動を、回転ローラ１１０の回転運動に変換する運動方向変換機構であれば、回転センサ部１３０のようなセンサがなくても、第１実施例〜第３実施例を適用することができる。この発明によれば、回転ローラ１１０は、回転半径ｄを保持し、スリップを生じることなく直動部材の直動運動に応じて忠実に回転するため、運動方向変換機構の信頼性を高めることができる。
【００７７】
なお、上述した各実施例では、検出媒体は磁石（磁力）であることを前提に説明したが、検出媒体は必ずしも磁石（磁力）である必要はなく、たとえば検出媒体を光とし、光センサで光を検出する構成にも本発明を適用することができる。たとえば、図２（ａ）、図６における検出媒体用磁石１４５を、発光部材に置き換えるとともに、センサ部材１３５を、光を検出するセンサ部材に置き換える実施も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は回転センサの構成を概念的に示す図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１実施例の構成図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）はシリンダと回転センサとの関係を説明するために用いた断面図である。
【図４】図４は、回転ローラの回転角度と、センサ部材で検出される電気信号（電圧）との関係を例示した図である。
【図５】図５は第２実施例の構成を説明する図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第３実施例の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００７９】
１００ 回転センサ １３２ メインシャフト １３３ 回転体 １３５ センサ部材 １４２ ベアリング １４５、１４７、１４８ 磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直動部材（２０２）と、
前記直動部材（２０２）の表面に接触し、前記直動部材（２０２）の変位に応じて回転するように設けられた回転ローラ（１１０）と、
前記回転ローラ（１１０）を前記直動部材（２０２）の表面に押圧する押圧部材（１２０）と
が備えられ、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の一部（１１０ｄ）は、
回転ローラ（１１０）の回転中心軸（１１０ｃ）と直動部材（２０２）の表面との距離を一定（ｄ）に保持することができる程度に硬い材料で構成され、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の他の一部（１１４）は、
回転ローラ（１１０）と直動部材（２０２）との間で滑りが生じない程度に摩擦係数が高い材料で構成されていること
を特徴とする直線運動を回転運動に変換する回転運動変換装置。
【請求項２】
直動部材（２０２）と、
前記直動部材（２０２）の表面に接触し、前記直動部材（２０２）の変位に応じて回転するように設けられた回転ローラ（１１０）と、
前記回転ローラ（１１０）を前記直動部材（２０２）の表面に押圧する押圧部材（１２０）と
が備えられ、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の一部（１１４）は、回転ローラ（１１０）の他の接触部分（１１０ｄ）よりも、摩擦係数が高い材料で構成されていること
を特徴とする直線運動を回転運動に変換する回転運動変換装置。
【請求項３】
前記回転ローラ（１１０）の回転量を検出する回転センサ部（１３０）
が更に設けられた請求項１または２記載の回転運動変換装置。
【請求項４】
前記直動部材（２０２）の直動方向の各位置にあって、前記回転ローラ（１１０）の前後位置に、ダストシール（２０５ｂ、２０８）
が更に設けられた請求項１または２または３記載の回転運動変換装置。
【請求項１】
直動部材（２０２）と、
前記直動部材（２０２）の表面に接触し、前記直動部材（２０２）の変位に応じて回転するように設けられた回転ローラ（１１０）と、
前記回転ローラ（１１０）を前記直動部材（２０２）の表面に押圧する押圧部材（１２０）と
が備えられ、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の一部（１１０ｄ）は、
回転ローラ（１１０）の回転中心軸（１１０ｃ）と直動部材（２０２）の表面との距離を一定（ｄ）に保持することができる程度に硬い材料で構成され、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の他の一部（１１４）は、
回転ローラ（１１０）と直動部材（２０２）との間で滑りが生じない程度に摩擦係数が高い材料で構成されていること
を特徴とする直線運動を回転運動に変換する回転運動変換装置。
【請求項２】
直動部材（２０２）と、
前記直動部材（２０２）の表面に接触し、前記直動部材（２０２）の変位に応じて回転するように設けられた回転ローラ（１１０）と、
前記回転ローラ（１１０）を前記直動部材（２０２）の表面に押圧する押圧部材（１２０）と
が備えられ、
回転ローラ（１１０）のうち、少なくとも直動部材（２０２）に接触する部分の一部（１１４）は、回転ローラ（１１０）の他の接触部分（１１０ｄ）よりも、摩擦係数が高い材料で構成されていること
を特徴とする直線運動を回転運動に変換する回転運動変換装置。
【請求項３】
前記回転ローラ（１１０）の回転量を検出する回転センサ部（１３０）
が更に設けられた請求項１または２記載の回転運動変換装置。
【請求項４】
前記直動部材（２０２）の直動方向の各位置にあって、前記回転ローラ（１１０）の前後位置に、ダストシール（２０５ｂ、２０８）
が更に設けられた請求項１または２または３記載の回転運動変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２５８２５１（Ｐ２００６−２５８２５１Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７９６５９（Ｐ２００５−７９６５９）
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【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９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【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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