液圧シリンダ用の位置測定システム
【課題】ピストンロッドの表面特性の改善によって摩耗が低減され、それによりシステムの耐用年数が延びた液圧シリンダ用の位置測定システムを提供する。
【解決手段】本システムは、少なくとも１つのセンサと、１つの磁石と、ピストンロッドとを含む。ピストンロッドは、高磁化率の金属芯部及び略軸方向の溝構造を備えている。溝構造には、芯部よりも磁化率の低い金属が埋め込まれ、センサは、溝構造によって変化する芯部の磁場を測定して、ピストンロッドの相対位置及び絶対位置の両方を判定し得る。
【解決手段】本システムは、少なくとも１つのセンサと、１つの磁石と、ピストンロッドとを含む。ピストンロッドは、高磁化率の金属芯部及び略軸方向の溝構造を備えている。溝構造には、芯部よりも磁化率の低い金属が埋め込まれ、センサは、溝構造によって変化する芯部の磁場を測定して、ピストンロッドの相対位置及び絶対位置の両方を判定し得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧シリンダ用の位置測定システムであって、磁場を検出する少なくとも１つのセンサが液圧シリンダのピストンロッド上に設けられたパターンを認識し、それによりピストンの位置を判定する液圧シリンダ用位置測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液圧シリンダ用位置測定システムは、ストローク長の制御又は調整がピストンの位置について正確な情報を要求する場合に用いられる。
【０００３】
ＥＰ０６１８３７３Ｂ１から位置測定システムは公知である。この公報では、ピストンロッドに溝構造が設けられており、この構造が磁気的にスキャンされる。非常に深い構造が用いられ、これら構造にはセラミックコーティングが埋め込まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのセラミックコーティングは非常に硬いが、縁部が鋭利なセラミック粒子によって、液圧シリンダのシーリング系が摩損性の損傷を受けるという欠点がある。したがって、セラミックコーティングを有するシステムは、シリンダのストローク数が多いアプリケーションに適さず、耐用年数が限定される。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、ピストンロッドの表面特性の改善によって摩耗が低減され、それによりシステムの耐用年数が延びた液圧シリンダ用の位置測定システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、上記目的は、請求項１に記載の液圧シリンダ用位置測定システムによって達成される。ここで、ピストンロッドの芯部は、高い磁化率を有する金属で形成され、略軸方向の溝構造を有している。この溝構造には、芯部よりも磁化率の低い金属が埋め込まれている。その軸方向の位置に固定された磁石によって生成される磁場は、溝構造によって変化する。この磁場変化は、少なくとも１つのセンサによって測定される。磁場の変化は溝構造の位置に依存するので、ピストンの位置はこの磁場変化を測定することによって判定され得る。
【０００７】
溝構造を埋め込む金属を用いるので、ピストンロッドは、硬度、摩耗、防食性及び耐用年数について優れた表面特性を有する。それら特性は、位置測定システムを備えていないピストンロッドの特性に対応する。具体的には、表面は非常に滑らかであり、シーリング系などのシリンダの他の構成部材は損傷を受けず、したがってシステム全体が長い耐用年数を有する。さらに、溝構造を埋め込む金属を用いることにより、この溝構造の深さが浅くなり、そのノッチ効果が無視できるほどに小さく、シリンダの構成を変更する必要がない。さらに、センサシステム及びそれを評価する電子システム全体が、無圧力領域内のこのシステム内に設けられ、最大圧力によって損傷を受け得ない。全体として、このことにより、単純に構成され且つ極めて強固なシステムが提供される。このシステムは、低コストでの製造及び動作が可能であり、具体的には、摩耗が少ないことの結果として、シリンダのストローク数が多いシステムに用い得る。さらに、本発明の測定システムは、その構成を実質的に変更する必要なく、任意のシリンダ内に組み込まれ得る。
【０００８】
好適には、少なくとも１つのセンサが、特定の方向に沿って磁場を測定する。この特定の方向においては、磁場の変化に対するセンサの感度が増大する。好適には、磁場は永久磁石であり、そのＮＳ軸はセンサ（３０，４０）の配置及び配向に依存して延びている。具体的には、ＮＳ軸はピストンに対して半径方向に延び得、それに対して、少なくとも１つのセンサが磁場を測定する該特定の方向は、軸方向において、ＮＳ軸に対して垂直に延びている。それにより、溝構造の軸方向でのズレがセンサによって測定される磁場に大きく影響することが確実にされ、このことが位置測定の精度及び信頼性を向上させる。
【０００９】
好適には、溝構造は、溝部及び隆起部から構成されている。溝構造の軸方向に隣接している溝部又は隆起部は、好適には、各々が互いから等しい距離だけ離れている。さらに、溝構造は、好適には、軸方向に周期的な形状、具体的には軸方向に略正弦波の形状を有している。そのような周期的に変化する構造により、位置判定が容易であり、ピストンロッドが移動すると、少なくとも１つのセンサによって測定される磁場も同様に、ピストンロッドの移動に従って周期的に変化する。
【００１０】
測定された磁場の１周期分の変化は、ピストンロッドの位置の軸方向の２つの隣接する溝部又は隆起部の間の距離分の移動に対応している。したがって、測定された磁場における変化の周期を数えることにより、ピストン位置の相対移動が容易に計算され得る。
【００１１】
絶対位置の判定を提供するため、溝部又は隆起部を個々に削除して基準マークを形成する。基準マークは、好適には、２つの隣接する基準マーク間に配置された隆起部又は溝部の数が溝構造全体に亘って各々異なるように設けられ、２つの基準マーク間の各間隔が隆起部又は溝部の数によって一意的に特徴付けられる。遅くともセンサが第２の基準マークを検出した後に、ピストンロッドの絶対位置が正確に示され得る。
【００１２】
特に、ピストンロッドの絶対位置判定に用いる本発明の基準マークを備えた本発明の液圧シリンダ用位置測定システムは、以下の利点をさらに有する。２つのセンサを用いることにより基準マークは一意的に認識され得るので、たった数個のセンサを用いて単純且つ安価な構造が可能である。さらに、システムは、小型の省スペースな形態で実現され得、ピストンロッドに対して一定の半径位置に設ける必要がなく、このことによっても単純且つ安価な構造が提供される。
【００１３】
好適には、基準マークは、位置を即座に示すことが重要なピストンロッドの領域において２つの基準マーク間の距離が最小になるように配置されている。通常、これはピストンロッドの始端及び終端であり、位置を即座に示すことが比較的重要ではないピストンロッドの中央部においては、基準マーク間の距離を大きくし得る。
【００１４】
好適には、磁化率が高い金属芯部は強磁性であり、溝構造を埋め込んでいる金属芯部よりも磁化率が低い金属は、強磁性ではない。好適には、金属芯部は鉄で形成されている。
【００１５】
好適には、溝構造を埋め込んでいる金属は、実質的にクロミウムからなる。当然、他の金属又は合金を同様に用い得るが、決定的な条件となるのは磁化率の差である。具体的には、非強磁性ニッケルを用い得る。溝構造を備えた金属芯部の磁化率と溝構造を埋め込んでいる金属の磁化率との差は、磁石によって生成される磁場の強さが、特に軸方向において、溝構造の位置に依存して大きく変動するという結果をもたらす。この磁場の変動は、センサによって測定され得る。このセンサは、好適には、磁石とピストンロッドとの間、即ちピストンロッドのすぐ近くに配置される。したがって、芯部に強磁性材料を用いることは、外部から作用する磁場を大いに強めるので有利である。なお、非強磁性材料はこの特性を有しない。強磁性材料と比較して、非強磁性材料は、磁場をごくわずかしか変化させ得ず、その変化は、材料に応じて、正の方向及び負の方向の両方に起こり得る。ほとんどの合金において、鉄は強磁性であり、したがって、一般に液圧シリンダで用いられている鉄製のピストンロッドは、大きな変更をせずに本発明のシステムで用い得る。一方、クロミウムは強磁性ではなく、特に、硬度、粗度、防食性、耐用年数の点で、ピストンロッドの表面についての残りの要件を満たすので、溝構造を埋め込む金属として非常に適している。
【００１６】
或いは、溝構造は、好適には、非強磁性ニッケル合金で埋め込み得る。この非強磁性ニッケル合金は、好適には１０．５％を越える量の燐を含む。このことにより、特に防食性に関して利点が提供され得る。
【００１７】
さらに、その溝構造を埋め込む非強磁性ニッケル層は、平滑になるように研磨され得、クロミウムでコーティングされ得る。
【００１８】
さらに、好適には、磁化率が高い金属芯部と溝構造を埋め込んでいる磁化率が低い金属との間にさらなる金属層を設け得る。この金属層の磁気特性は重要でなく、この金属層を追加することにより、防食性、耐用年数、溝構造を埋め込む金属の接着性などの特性が顕著に向上し得る。特に、薄膜強磁性ニッケル層はこの目的に有用であり、好適には、電着又は非電着手段によって溝パターン上に形成され、さらに好適には５０μｍ未満の厚さを有する。具体的にはニッケルからなるこの金属層は、主として、ロッドの防食性の向上に役立つものである。該層は磁性であり得るが、溝構造全体に亘って均一に形成されるので、センサによって測定された信号を変化させない。
【００１９】
好適には、溝構造は溝部と隆起部とを交互に有しており、隆起部に対する溝部の深さは約２００μｍである。溝構造を埋め込んでいる金属は、好適には、この溝構造を完全に埋め込み、溝部上の金属の厚さは２００μｍを超える厚さである。隆起部上において、溝構造を埋め込んでいる金属は、好適には約５０μｍの厚さを有する。金属芯部と溝構造を埋め込んでいる金属との間に設け得る追加の金属層は、５０μｍ未満の厚さを有する。この金属層は、好適には電着又は非電着手段によって金属芯部上に形成される。
【００２０】
溝構造を埋め込んでいる金属、つまり具体的にはクロミウムは、好適には、同様に、金属芯部上又は金属芯部を囲んでいる具体的にはニッケルから形成された金属層上に電気溶着にて形成される。クロミウム層を５０μｍを超える厚さで形成することは問題がある、つまり、そのような肉厚の層においては引張応力が生じて、その結果クラックが発生するので、溝構造を埋め込んでいる金属、つまり具体的にはクロミウムは、好適には多層法によって形成される。多層法において、該金属は、各々が５０μｍ未満の厚さである複数の層の形態で形成され、層間に形成される各遷移領域が、発生し得る応力を低減する。そのような複数の薄膜層が互いに重ね合わせて設けられた構成において、クラックの発生頻度は極めて低く、クラックは遷移領域においてその拡大が防がれる。
【００２１】
ピストンロッドを再研磨することにより、溝構造を埋め込む金属の余剰部分が除去され、ピストンロッドの表面が平坦にされる。好適には、溝構造を埋め込んでいる金属、つまり具体的にはクロミウムの最小の厚さは、５０μｍ未満になってはならない。ピストンロッドを再研磨することにより、平滑な表面が得られる。この平滑な表面は、通常のピストンロッドと比較して、硬度、粗度、防食性及び耐用年数の点で特に劣ることはない。
【００２２】
溝構造を非強磁性ニッケル合金で埋め込む場合、非強磁性ニッケル合金の形成は、好適には、電気溶着によって同様に行われる。しかし、非強磁性ニッケル層は、非電着手段によって形成することもできる。ピストンロッドを再研磨して表面を平滑にした後、好適には、該表面をクロミウム層でコーティングする。このコーティングは、好適には、電気溶着によって同様に行われる。コーティングによってもまた、表面特性が向上する。
【００２３】
磁場を測定するセンサは、好適には磁気抵抗センサを含む。さらに、磁気抵抗センサは、好適には複数の磁気抵抗性抵抗器構造体によって構成される。従来の磁気抵抗センサ又はＧＭＲ（巨大磁気抵抗）センサのいずれかが用いられる。これら何れの種類のセンサも磁場の測定に非常に適しており、それらのうちＧＭＲセンサの方が効率がよい。好適には、これらの磁気抵抗性抵抗器構造体は、２つのブリッジ回路、即ち正弦回路及び余弦回路を形成するように配置される。磁気抵抗性抵抗器構造体の距離は、好適には、溝構造の周期長に対して適合されている。該センサは、磁石とピストンロッドとの間に配置され、好適には軸方向において磁場を測定する。というのは、ピストンロッド即ち溝パターンの軸方向の移動の間、軸方向の成分が最も大きな影響を受けるからである。
【００２４】
そのようなセンサによって出力された信号は、好適には、それらの直角位相信号を介して評価される。それらの信号はさらに直角位相カウンタによって評価され得、溝構造の周期長の１／４の精度で増分位置信号を提供する。直角位相カウンタは正弦信号及び余弦信号の傾斜の数を数え、好適には、２つの信号の位相関係を分析することにより、方向に関するステートメントが提供される。より高い精度の位置が要求される場合、この精度は、好適には、正弦信号及び余弦信号から係数を形成することによって、溝構造の周期長の１／３６０よりも高い精度が達成され得る程度にまで上昇される。
【００２５】
好適には、本発明の位置測定システムは、軸方向における互いからの距離が一定である２つのセンサを含む。具体的には、２つのセンサ間の距離は、溝構造の周期長の数倍、具体的な例としては２倍である。溝部又は隆起部を削除することによって形成された基準マークは、２つのセンサからの信号を比較することによって認識され得る。このことにより、絶対位置測定が提供される。
【００２６】
正弦ブリッジ及び余弦ブリッジを備えた１つのセンサチップのみを用いた場合、基準マークの通過は一意的に検出され得ない。センサは、磁場が一定期間の間変化しなくなるのを検出するに過ぎない。しかし、このことは、ピストンロッドがそれ以上動かずシステムが休止状態にあることによるものである。この問題は、好適には、第２のセンサを用いることによって解決される。削除された溝部又は隆起部をセンサが通過した場合、第１の直角位相カウンタの読み取り値は一定であり、一方、第２のセンサに対応する第２のカウンタは増加する。ここで、第２のセンサが同じ削除された溝部又は隆起部を通過した場合、対応する第２の直角位相カウンタの読み取り値は停止する。基準マークを完全に通過した後、２つのカウンタは再び同期して動作する。その信号によって、基準マークは一意的に検出され得る。
【００２７】
好適には、２つの隣接する基準マーク間に配置された隆起部又は溝部の数は、２つの基準マーク間の各間隔毎に異なっており、その場合、基準マーク間に配置された溝部又は隆起部を数え、正弦信号と余弦信号との位相関係から移動方向を判定することにより、第２の基準マークを通過した際に絶対位置を一意的に判定し得る。具体的には、このことは、２つのセンサを用いれば可能であり、したがってコストが抑制され、省スペースの構成が可能である。
【００２８】
さらに、本発明による液圧シリンダ用位置測定システムは、好適にはセンサホルダを含む。センサホルダはスライド部材とばねとを含む。センサ及び磁石がセンサホルダ内に配置される。センサが設けられた好適にはアルミニウム製であるスライド部材は、センサが、該表面からの距離が可能な限り短く且つ可能な限り一定になるような様態で、ピストンロッド表面に沿って案内され得ることを確実にする。スライド部材は、ハウジング内に移動可能に設けられ、ばねによりピストンロッドの表面に向かって付勢される。好適には、ピストンロッドに面しているスライド部材の前側は曲面であり、スライド部材の内部半径は好適にはピストンロッドの半径よりも小さく、よってスライド部材は、外側縁部においてのみピストンロッドに当接しており、したがってピストンロッドに沿ってスライドする。センサの面とピストンロッドの表面との間の距離は、好適には１ｍｍ未満である。この距離で、センサによって測定された磁場は溝構造の影響を大いに受け、溝構造の確実且つ正確な認識が提供される。ここで、全体として、信号強度を高めるために、溝構造までのセンサの距離は、溝構造の深さと比べてあまり大きくなってはならない、つまり少なくとも同じオーダーの範囲内になければならない。
【００２９】
摩擦を低減し且つ耐摩耗性を向上するために、アルミニウム製のスライド部材は、好適にはコーティングされる。さらに、このコーティングは、好適にはＰＴＦＥを含有する電着中間層で構成される。
【００３０】
さらに、本発明は、本発明の液圧シリンダ用位置測定システムのピストンロッドを形成する方法を包含する。該方法において、本発明の溝パターンは金属芯部に研磨によって形成され、芯部よりも磁化率の低い金属からなる１以上の層が溝構造上に電着又は非電着手段によって形成され、具体的にはクロミウム又は非強磁性ニッケル合金が用いられ、溝構造を埋め込んでいる金属は研磨されて平滑な表面が得られる。
【００３１】
本発明の方法によると、好適には、溝構造を埋め込む金属を形成する前に、さらに１層の金属層、具体的にはニッケル層を電着又は非電着手段によって形成する。
【００３２】
好適には、特に溝構造を埋め込むのに非強磁性ニッケル合金を用いた場合、溝構造を埋め込んでいる金属を研磨した後、本発明の方法は、さらなる金属層、具体的にはクロミウム層を電着又は非電着手段によって形成する工程をさらに包含する。
【００３３】
本発明のピストンロッド上に連続的に設けられたパターンを溝構造と呼ぶ。溝パターンは、ピストンロッドの外周全体を回転方向に対称な様態で囲んでおり、このことにより、ピストンロッド及びセンサの組立時にピストンロッドの向きを観察する必要がない。また、本発明の位置測定システムの測定結果に影響を及ぼすことなく、軸方向の移動と同時にピストンロッドを回転させることが可能である。しかし、当然ではあるが、溝パターンの半径方向の範囲は、本発明の位置測定システムの動作に対して大した影響がない。測定システムの動作のために、溝構造は、使用されるセンサの範囲に対応して半径方向に１つの範囲を有していればよい。この範囲が非常に小さい場合、個々の溝部又は隆起部は、ほとんどがドット形状となり得る。しかし、本発明について、主に軸方向の構造が重要であり、その構成を溝構造と呼ぶ。
【００３４】
基本的なアイデアは略周期的に設けられたマークを有するあらゆるルーラーに用い得るので、ピストンの位置の絶対的判定のための上記基準マークがルーラー及び測定装置の具体的な設計から完全に独立して使用され得ることも同様に極めて明らかである。そのような一般的な絶対位置測定システムにおいて、基準マークは、削除又は改変されたマークによってルーラー上に形成される。
【００３５】
ルーラーの移動の間にマークを検出し、それによりルーラーの相対移動を測定するセンサは、改変又は削除されたマーク、即ち基準マークを直接的に認識するか又はルーラーの移動方向において第１のセンサから所定の距離だけ離れた第２のセンサとの比較によって認識し得る。
【００３６】
個々の基準マークの一意的な特定のために、基準マークは、好適には、２つの隣接する基準マーク間に配置されたマークの数が溝構造全体に亘ってそれぞれ異なり、それにより、２つの基準マーク間の間隔がマークの数によって一意的に特徴付けられるように配置されている。遅くともセンサが第２の基準マークを検出した後、ルーラーの絶対位置が正確に示され得る。
【００３７】
特別なシステムの上記利点は、ルーラーの位置の絶対判定のための一般的な基準マークについても同様に得られる。具体的にはマーク、基準マーク及びセンサの数及び距離に関して、特別なシステムにおいて説明した特性は、一般的なシステムにも適用可能である。
【００３８】
具体的には内部曲面の半径がピストンロッドの半径よりも小さく表面がコーティングされたスライド部材を備えたセンサホルダの構成は、ピストンロッド上のマークの具体的な設計から独立して使用され得る。
【００３９】
センサの構成についても同じことが言える。つまり、センサの構成もまた、ピストンロッド上のマークの具体的な設計から独立している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図面に示した実施形態を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
【００４１】
図１に示す液圧シリンダ用位置測定システムの実施形態は、高磁化率の金属芯部１３を備えたピストンロッド１０と、略軸方向に形成された溝構造１１と、芯部１３よりも磁化率が低い金属１２とを備えている。金属１２は、溝パターン１１を埋め込んでおり、平滑な表面１７を有している。さらに、本発明の位置測定システムの本実施形態は、永久磁石２０を備えている。永久磁石２０のＮ極２１及びＳ極２２は、永久磁石２０のＮ−Ｓ軸が略半径方向に延びる、つまり、永久磁石２０のＮ−Ｓ軸がピストンロッド１０の軸に対して垂直になるように構成されている。永久磁石２０とピストンロッド１０との間には、磁気センサ３０，４０が設けられている。磁気センサ３０，４０は、磁気抵抗センサチップを構成する。磁気抵抗センサチップは、磁気抵抗性抵抗器構造体３１，４１によって構成されている。磁気抵抗性抵抗器構造体３１，４１は、ピストンロッド１０の表面１７の近傍にてピストンロッド１０の軸に対して平行になるように一列に配列されている。２つのセンサ３０，４０は軸距離が一定であり、これは、図示した実施形態においては、溝構造１１の周期長の３倍に相当する。磁石２０及びセンサ３０，４０は、スライド部材５０内に設けられる。スライド部材５０は、コーティング５１を介してピストンロッド１０の表面１７上に配置されている。
【００４２】
図２は、本発明のピストンロッド１０の第１の実施形態を示す。溝構造１１は、軸方向に延びており、ピストン１０の長さ方向に亘って略正弦波状の形状を有している。第１の実施形態において、溝構造１１の波長は２ｍｍであり、溝構造１１の深さは約２００μｍである。溝構造１１は、略半径方向に、ピストンロッド１０の全周に対して対称になるように、ピストンロッド１０の強磁性芯部１３内へと研磨形成されている。溝構造１１の深さは、溝部１６と隆起部１５との間における芯部１３の厚さの差に対応している。液圧シリンダにおいて一般に行われているように、ピストンロッド１０の芯部１３は鉄で形成されており、特に位置測定システムのためにシリンダの構成を変更する必要はない。これは、溝構造の深さが浅く、そのノッチ効果は無視できるほどに小さいためである。第１の実施形態において、溝構造１１上には、強磁性ニッケルで形成された薄膜中間金属層１４が設けられている。この薄膜強磁性ニッケル層１４は、芯部１３上に電着又は非電着手段によって５０μｍ未満の厚さに形成される。この中間層は、ロッドの防食性を向上させる働きをする。中間層は磁性部材であり得るが、構造全体に亘って均一に形成されるので、センサによって測定される信号の形状を変化させることはない。したがって、溝構造１１には、非強磁性金属（この場合、クロミウム）が埋め込まれる。溝構造１１に埋め込まれたクロミウム層１２は、電着的に形成される。クロミウム層の厚さは２００μｍよりも厚いので、多層クロミウム層が用いられる。５０μｍを越える肉厚のクロミウム層を設けることは、問題を生じる。具体的には、肉厚の層において引張応力が生じ、その結果クラックが生じる。これらのクラックはベース材料にまで到達し得、この箇所がピストンロッドの腐食の発生場所となる。多層法において、クロミウムは５０μｍ未満の層として形成される。層間には、それぞれ遷移領域が形成され、この領域が応力を低減する。電着の結果、多層クロミウム層がニッケル層１４上に均一に形成され、ピストンロッド１０の表面は、多層クロミウム層を形成しても依然溝パターン１１を有した状態にある。前記溝パターンは、ピストンロッド１０を再研磨することによって除去され、研磨後、クロミウム層１２は、依然５０μｍの最小厚さを隆起部上に有している。ピストンロッドを再研磨することによって、平滑表面１７が得られる。その表面特性（硬度、摩耗、防食性、耐用年数）は、位置測定を行わない通常のシステムの表面特性に対応している。とりわけ、表面１７は、凹凸度が非常に低いので、液圧シリンダの残りの構成部材、とりわけシーリング系は、摩耗によってダメージを受け得ず、該系はピストンストローク数の多いアプリケーションに適している。芯部１３に強磁性の鉄を用い且つ溝構造１１に埋め込まれる金属１２に非強磁性のクロミウムを用いるので、この溝構造１１上に大きな磁気コントラスト(magnetic contrast)が得られる。この磁気コントラストは、磁石２０によって発生した磁場を大きく変化させる。
【００４３】
図３ａは、本発明のピストンロッドの第２の実施形態を示す。これは、ニッケル層１４を設けていない点を除いて、ピストンロッドの第１の実施形態に実質的に対応している。第１の実施形態において、ニッケル層１４は、極限使用条件に対する追加防食部材として使用されるが、第２の実施形態に示すように省略してもよく、それにより、より単純な構成となり、製造コストが削減され得る。
【００４４】
図３ｂは、本発明のピストンロッドの第３の実施形態を示す。第３の実施形態において、溝構造１１には、電気溶着された非強磁性ニッケル層１２が埋め込まれている。電気溶着されたニッケル層は通常強磁特性を有するので、溝構造を埋め込むのには不適であることに留意されたい。該層には１０．５％を越える燐が含まれるので、非強磁性ニッケルは電気溶着され得る。これらの非強磁性ニッケル層は非電解的手段で容易に形成されるが、非電解的に溝構造１１を埋め込むには溝部が深過ぎる。ピストンロッドを再研磨することによって該溝構造が除去され、平滑な表面１８が得られる。最後に、ピストンロッド１０は、従来はクロミウム層１９によって被覆される。この構成はまた、硬度、摩耗、防食性、耐用年数、及び表面の平滑度に関して優れた特性を提供する。さらに、個々の層は容易に低コストで設けられ得る。強磁性の芯部１３及び溝構造１１を埋め込む非強磁性金属１２を用いることにより、この実施形態においても、溝構造１１上に大きな磁気コントラストが得られ、それにより、磁石２０によって発生した磁場が大きく変形される。
【００４５】
センサ３０，４０は、ピストンロッド１０がこの磁場を軸方向に通過する際の磁場の変形を測定する。磁場は、溝構造１１によって周期的に変化し、この周期を数えることによって相対位置が測定され得る。しかし、絶対位置測定のためにはさらなる情報が必要である。図４に示す第４の実施形態では、この情報は、基準マーク１の形で本発明のピストンロッドに与えられている。これらの基準マーク１は、周期的な溝構造１１から溝部１６及び隆起部１５を削除することによって設定される。本発明のピストンロッド１０の第４の実施形態において、基準マーク１は、２つの隣接する基準マーク１間に設けられた隆起部１５又は溝部１６の数が溝構造１１全体に亘ってそれぞれ異なり、２つの基準マーク間の各間隔が２つの基準マーク間に設けられた隆起部又は溝部の数によって一意的に特徴付けられるように、配置されている。２つの連続する基準マーク１を通過すると、絶対位置がわかる。ピストンロッドの本実施形態上に基準マーク１を配置することによって、基準点まで、つまり、表示された絶対位置までの最大移動距離が特定され得る。特に早い基準が例えばシリンダの終端位置に設けられることが望まれる場合、基準マークは、図４に示すように、２つの基準マーク間の距離が終端位置において最小になるように配置されている。
【００４６】
本発明のピストンロッド１０の第４の実施形態において、溝部の削除は、左側から見て５本の溝部が第１の２つの削除された溝部の間に存在するように行われる。第２の削除された溝部と第３の削除された溝部との間の距離は７本の溝部に相当する距離であり、第３の削除された溝部と第４の削除された溝部との間の距離は９本の溝部に相当する距離であり、以降同様に続く。右側から見て、第１の削除された溝部と第２の削除された溝部との間の距離は、６本の溝部に相当する距離である。第２の削除された溝部と第３の削除された溝部との間の距離は、８本の溝部に相当する距離であり、その後、１０本、１２本と続く。奇数本の距離から偶数本の距離への遷移は、ロッドの中央部で起こる。本実施形態において、溝部の合計本数は約１４００である。
【００４７】
溝部又は隆起部を削除することによって設けられた基準マーク１並びに２つの基準マーク１間の一意的に特定可能な距離により、信頼性の高い正確な絶対位置測定が、複雑なパターンを用いる必要なく、素早く容易に実現され得る。
【００４８】
図５ａは、画像部の上方に配置された図示しない磁石２０の磁場が溝構造１１によってどのように変化するかを示す。頂部から底部に延びるラインは、磁場の強度を示すラインであり、ライン間の距離が短い箇所は磁場が強いことを示し、ライン間の距離が大きいほど、磁場が弱いことを示している。ピストンロッド１０の表面１７から大きく離れた位置において、磁場はほとんど妨害されず、半径方向、つまりこの図面の頂部から底部へと均一に拡がっている。溝構造１１を埋め込むのに用いる非強磁性金属１２は、磁化率が非常に低く、したがって、その内部の磁場を強めることはほとんどない。したがって、非強磁性金属１２は、磁場のラインの進路に実質的に影響を与えない。このことは、図面において、磁場のラインが表面１７上で崩されないことからも理解される。しかし、芯部１３の強磁性金属の場合は事情が全く異なる。これは、非常に磁化率が高く、その内部において磁場を強める。このことは、図面において、磁場のラインが溝構造１１において崩れていることからも理解される。隆起部１５が磁石２０のより近くに設けられた場合、磁場は、磁石２０からさらに離れた溝部１６内よりも強い。このことは、図５ａにおいて、隆起部１５上における磁場のラインが溝部１６と比べてかなり狭い間隔になっていることから理解される。溝構造１１上の領域において、磁場はそれ以上半径方向には拡がらないが、軸方向の成分Ｈｙを有し、通常この成分は０とは異なる。
【００４９】
図５ｂにおいて、ピストンロッド１０の表面１７のわずかに上方で測定された磁場Ｈｙの強さは、溝構造１１上の位置に依存することが示されている。本実施形態において溝構造１１は実質的に正弦曲線の形状を有するので、磁場の軸方向の成分Ｈｙも、正弦曲線の形状を有する。隆起部１５又は溝部１６の真上において、軸方向の磁場Ｈｙは０であるが、溝部１６と隆起部１５との間の傾斜部上では正又は負の値を示す。本実施形態において、センサは、ピストンロッド１０の軸に対して平行であり且つピストンロッド１０の表面１７から１ｍｍ未満の距離にある面に配置されている。本実施形態の永久磁石２０及びセンサ３０，４０は、軸方向に固定的に設けられており、それにより、センサによって測定される磁場Ｈｙは、ピストンロッド１０が軸方向に移動する間、正弦変調される。１周期分の磁場Ｈｙの変調は、２つの溝部の間の距離分のピストンロッドの移動に対応する。
【００５０】
本実施形態において使用されるセンサ３０，４０は、磁気抵抗性磁場センサを構成する。変調された磁場を測定するこれらの標準的なセンサは、複数の磁気抵抗性抵抗器構造体３１，４１によって形成される。磁気抵抗性抵抗器構造体３１，４１は、接続されて２つのブリッジ回路（正弦ブリッジ及び余弦ブリッジ）を形成している。センサ３０，４０の選択は、センサチップ上の抵抗器の地理的距離が、測定する磁場構造の周期長、即ち溝構造１１の周期長に適合するように実施される。しかし、ＧＭＲセンサも同様に使用され得る。
【００５１】
図６ａは、正弦ブリッジ及び余弦ブリッジの信号を示す。なお、溝構造１１を有する本発明のピストンロッド１０は、センサを軸方向に通過する。センサは、磁石の中心から、測定方向に対して横向きに２．６ｍｍずらされている。センサ３０，４０の磁気抵抗性抵抗器構造体３１，４１は、ピストンロッド１０の構造体１７から４００μｍの距離に配置されている。図６ａは、互いに対してずらされた測定信号の正弦曲線を明示している。
【００５２】
これらの信号は、標準的な方法で評価され得、位置を提供し得る。評価は、図６ｂに示すように、直角位相信号(quadrature signal)を介して実施される。ヒステリシスを有する比較回路によって、信号はＡ−Ｂ直角位相信号に変換される。その後、この信号は、直角位相カウンタ(quadrature counter)で評価され得、溝構造１１の周期長の１／４の精度の増分位置信号を提供する。直角位相カウンタは、正弦信号及び余弦信号の傾斜の数を数える。なお、２つの信号の間の位相関係の分析によって、移動方向に関するステートメント(statement)が提供される。より高い位置精度が要求される場合、正弦信号及び余弦信号から商(quotient)を形成することによって精度を上げることができる。このようにして、溝構造１１の周期長の１／３６０よりも高い精度が達成され得る。したがって、センサ３０，４０を用いることにより、ピストンロッドの相対移動を極めて高い精度で判定することが実現される。
【００５３】
しかし、絶対位置の測定のために、基準マーク１からの追加情報が要求される。センサ３０，４０を１つだけ用いる場合、基準マークの通過は一意的に検出され得ない。センサは、磁場が所定の期間の間これ以上変化しないことを「観察」するのみである。しかし、このことは、ピストンロッド１０が移動しないという事実に帰するものであり得る。
【００５４】
この問題は、２つのセンサ３０，４０を用いることにより解決される。センサ３０，４０は、互いに対して軸方向に一定の距離に配置される。本発明の本実施形態において、この一定の距離は４ｍｍであり、これは２つの溝部の間の距離に対応している。溝構造１１の周期長の倍数に対応する距離を空けて２つのセンサを配置することには、２つのセンサの何れにおいても基準マークが検出されない場合に、２つのセンサが同じ信号を提供するという利点がある。２つのセンサによって生成された信号を比較することにより、基準マーク１は一意的に検出され得る。この目的のために、２つのセンサ間の距離を、２つの基準マーク１間の最小距離よりも短くする必要がある。ここで基準マークがセンサを通過した場合、第１のセンサ３０の直角位相カウンタの読み取り値は一定のままであり、それに対して第２のセンサ４０の直角位相カウンタは増加する。その後、基準マーク１は第２のセンサ４０を通過し、第２のセンサ４０の直角位相カウンタの読み取り値は変化しないのに対して、第１のセンサ３０の直角位相カウンタの読み取り値は増加する。基準マーク１が２つのセンサ３０，４０を通過した後、２つの直角位相カウンタは再び同期して動作する。したがって、基準マーク１は、そのような信号の挙動によって明確に認識され得る。
【００５５】
ここで第２の基準マーク１がセンサ３０，４０を通過した場合、現在の特定の基準マーク１は、２つの基準マーク間の溝部１６又は隆起部１５の数を数え、正弦信号と余弦信号との間の位相比較から移動方向を判定することによって特定され得る。したがって、ピストンロッド１０の絶対位置も一意的に特定される。特に、このことは２つのセンサを用いれば可能であり、構造上の空間及びコストが節約される。
【００５６】
図７及び図８は、本発明のセンサホルダ６０の一実施形態の構成を示す。センサホルダ６０は、２つの磁気抵抗センサ３０，４０がピストンロッド１０の表面１７に沿って、表面１７に対してより短く且つ一定の距離で案内されるように設計されている。ピストン表面１７とセンサ３０，４０との間の距離が短いことが重要である。というのは、溝構造１１から短い距離の位置においてのみ、センサの背後に配置された磁石２０の磁場が溝構造１１によって大きな変化をうけるからである。良好な信号を得るために、表面１７に可能な限り近い位置、即ち溝構造１１に可能な限り近い位置で磁場を測定する必要がある。この距離は、ピストンロッド１０が軸方向に移動する間は一定である必要があり、それにより、測定結果に誤りが起こらない。
【００５７】
したがって、本発明のセンサホルダ６０の本実施形態は、アルミニウム製のスライド部材５０を含む。スライド部材５０は、センサ３０，４０及び永久磁石２０を保持する。スライド部材５０は、ばね６１によりピストンロッド１０に向かって付勢される。センサ３０，４０における磁気抵抗性抵抗器３１，４１の面とピストンロッド１０の表面１７との間の距離は、１ｍｍ未満である。
【００５８】
スライド部材５０の内部は、スライド部材５０の内部半径がピストンロッドの半径よりも小さなカーブになっており、それによりスライド部材は、その外側エッジ上のみでピストンロッドに沿ってスライドする。
【００５９】
摩擦を低減し且つ耐摩耗性を向上するため、本実施形態では、アルミニウム製のスライド部材５０はコーティング５１が施されている。コーティングは、ＰＴＦＥを含有する電着ニッケル層である。
【００６０】
センサホルダ６０全体が、シリンダの蓋の中の無圧力領域内に一体化されている。外部から混入したゴミによる摩耗を避けるため、システムと外部領域との間にスクレーパ(scraper)並びにシール又はガイドストリップが設けられている。
【００６１】
センサシステム及び電子システムの全体が無圧力領域内に配置され、したがって最大圧力によりダメージを受け得ないので、上記により構造の安定性及び耐用年数がさらに増加する。
【００６２】
これらのシステムにおいて、測定システムはシリンダの高圧力領域内に一体化される必要があるので、上記は、磁気抵抗型測定システムと比較して特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の液圧シリンダ用位置測定システムの一実施形態の模式断面図である。
【図２】本発明によるピストンロッドの第１の実施形態の模式断面図である。
【図３ａ】本発明によるピストンロッドの第２の実施形態の模式断面図である。
【図３ｂ】本発明によるピストンロッドの第３の実施形態の模式断面図である。
【図４】本発明による基準マークが設けられたピストンロッドの第４の実施形態の模式図である。
【図５ａ】溝構造によって変形された磁場Ｈの模式断面図である。
【図５ｂ】溝構造上の軸位置に対する、軸方向における磁場Ｈｙの変化を示す図である。
【図６ａ】本発明のセンサの一実施形態による正弦余弦回路の出力信号を示す波形図である。
【図６ｂ】直角位相信号を介した正弦信号及び余弦信号の評価を示す図である。
【図７】本発明のセンサホルダの一実施形態の斜視図である。
【図８】本発明のセンサホルダの一実施形態の切欠斜視図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧シリンダ用の位置測定システムであって、磁場を検出する少なくとも１つのセンサが液圧シリンダのピストンロッド上に設けられたパターンを認識し、それによりピストンの位置を判定する液圧シリンダ用位置測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液圧シリンダ用位置測定システムは、ストローク長の制御又は調整がピストンの位置について正確な情報を要求する場合に用いられる。
【０００３】
ＥＰ０６１８３７３Ｂ１から位置測定システムは公知である。この公報では、ピストンロッドに溝構造が設けられており、この構造が磁気的にスキャンされる。非常に深い構造が用いられ、これら構造にはセラミックコーティングが埋め込まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのセラミックコーティングは非常に硬いが、縁部が鋭利なセラミック粒子によって、液圧シリンダのシーリング系が摩損性の損傷を受けるという欠点がある。したがって、セラミックコーティングを有するシステムは、シリンダのストローク数が多いアプリケーションに適さず、耐用年数が限定される。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、ピストンロッドの表面特性の改善によって摩耗が低減され、それによりシステムの耐用年数が延びた液圧シリンダ用の位置測定システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、上記目的は、請求項１に記載の液圧シリンダ用位置測定システムによって達成される。ここで、ピストンロッドの芯部は、高い磁化率を有する金属で形成され、略軸方向の溝構造を有している。この溝構造には、芯部よりも磁化率の低い金属が埋め込まれている。その軸方向の位置に固定された磁石によって生成される磁場は、溝構造によって変化する。この磁場変化は、少なくとも１つのセンサによって測定される。磁場の変化は溝構造の位置に依存するので、ピストンの位置はこの磁場変化を測定することによって判定され得る。
【０００７】
溝構造を埋め込む金属を用いるので、ピストンロッドは、硬度、摩耗、防食性及び耐用年数について優れた表面特性を有する。それら特性は、位置測定システムを備えていないピストンロッドの特性に対応する。具体的には、表面は非常に滑らかであり、シーリング系などのシリンダの他の構成部材は損傷を受けず、したがってシステム全体が長い耐用年数を有する。さらに、溝構造を埋め込む金属を用いることにより、この溝構造の深さが浅くなり、そのノッチ効果が無視できるほどに小さく、シリンダの構成を変更する必要がない。さらに、センサシステム及びそれを評価する電子システム全体が、無圧力領域内のこのシステム内に設けられ、最大圧力によって損傷を受け得ない。全体として、このことにより、単純に構成され且つ極めて強固なシステムが提供される。このシステムは、低コストでの製造及び動作が可能であり、具体的には、摩耗が少ないことの結果として、シリンダのストローク数が多いシステムに用い得る。さらに、本発明の測定システムは、その構成を実質的に変更する必要なく、任意のシリンダ内に組み込まれ得る。
【０００８】
好適には、少なくとも１つのセンサが、特定の方向に沿って磁場を測定する。この特定の方向においては、磁場の変化に対するセンサの感度が増大する。好適には、磁場は永久磁石であり、そのＮＳ軸はセンサ（３０，４０）の配置及び配向に依存して延びている。具体的には、ＮＳ軸はピストンに対して半径方向に延び得、それに対して、少なくとも１つのセンサが磁場を測定する該特定の方向は、軸方向において、ＮＳ軸に対して垂直に延びている。それにより、溝構造の軸方向でのズレがセンサによって測定される磁場に大きく影響することが確実にされ、このことが位置測定の精度及び信頼性を向上させる。
【０００９】
好適には、溝構造は、溝部及び隆起部から構成されている。溝構造の軸方向に隣接している溝部又は隆起部は、好適には、各々が互いから等しい距離だけ離れている。さらに、溝構造は、好適には、軸方向に周期的な形状、具体的には軸方向に略正弦波の形状を有している。そのような周期的に変化する構造により、位置判定が容易であり、ピストンロッドが移動すると、少なくとも１つのセンサによって測定される磁場も同様に、ピストンロッドの移動に従って周期的に変化する。
【００１０】
測定された磁場の１周期分の変化は、ピストンロッドの位置の軸方向の２つの隣接する溝部又は隆起部の間の距離分の移動に対応している。したがって、測定された磁場における変化の周期を数えることにより、ピストン位置の相対移動が容易に計算され得る。
【００１１】
絶対位置の判定を提供するため、溝部又は隆起部を個々に削除して基準マークを形成する。基準マークは、好適には、２つの隣接する基準マーク間に配置された隆起部又は溝部の数が溝構造全体に亘って各々異なるように設けられ、２つの基準マーク間の各間隔が隆起部又は溝部の数によって一意的に特徴付けられる。遅くともセンサが第２の基準マークを検出した後に、ピストンロッドの絶対位置が正確に示され得る。
【００１２】
特に、ピストンロッドの絶対位置判定に用いる本発明の基準マークを備えた本発明の液圧シリンダ用位置測定システムは、以下の利点をさらに有する。２つのセンサを用いることにより基準マークは一意的に認識され得るので、たった数個のセンサを用いて単純且つ安価な構造が可能である。さらに、システムは、小型の省スペースな形態で実現され得、ピストンロッドに対して一定の半径位置に設ける必要がなく、このことによっても単純且つ安価な構造が提供される。
【００１３】
好適には、基準マークは、位置を即座に示すことが重要なピストンロッドの領域において２つの基準マーク間の距離が最小になるように配置されている。通常、これはピストンロッドの始端及び終端であり、位置を即座に示すことが比較的重要ではないピストンロッドの中央部においては、基準マーク間の距離を大きくし得る。
【００１４】
好適には、磁化率が高い金属芯部は強磁性であり、溝構造を埋め込んでいる金属芯部よりも磁化率が低い金属は、強磁性ではない。好適には、金属芯部は鉄で形成されている。
【００１５】
好適には、溝構造を埋め込んでいる金属は、実質的にクロミウムからなる。当然、他の金属又は合金を同様に用い得るが、決定的な条件となるのは磁化率の差である。具体的には、非強磁性ニッケルを用い得る。溝構造を備えた金属芯部の磁化率と溝構造を埋め込んでいる金属の磁化率との差は、磁石によって生成される磁場の強さが、特に軸方向において、溝構造の位置に依存して大きく変動するという結果をもたらす。この磁場の変動は、センサによって測定され得る。このセンサは、好適には、磁石とピストンロッドとの間、即ちピストンロッドのすぐ近くに配置される。したがって、芯部に強磁性材料を用いることは、外部から作用する磁場を大いに強めるので有利である。なお、非強磁性材料はこの特性を有しない。強磁性材料と比較して、非強磁性材料は、磁場をごくわずかしか変化させ得ず、その変化は、材料に応じて、正の方向及び負の方向の両方に起こり得る。ほとんどの合金において、鉄は強磁性であり、したがって、一般に液圧シリンダで用いられている鉄製のピストンロッドは、大きな変更をせずに本発明のシステムで用い得る。一方、クロミウムは強磁性ではなく、特に、硬度、粗度、防食性、耐用年数の点で、ピストンロッドの表面についての残りの要件を満たすので、溝構造を埋め込む金属として非常に適している。
【００１６】
或いは、溝構造は、好適には、非強磁性ニッケル合金で埋め込み得る。この非強磁性ニッケル合金は、好適には１０．５％を越える量の燐を含む。このことにより、特に防食性に関して利点が提供され得る。
【００１７】
さらに、その溝構造を埋め込む非強磁性ニッケル層は、平滑になるように研磨され得、クロミウムでコーティングされ得る。
【００１８】
さらに、好適には、磁化率が高い金属芯部と溝構造を埋め込んでいる磁化率が低い金属との間にさらなる金属層を設け得る。この金属層の磁気特性は重要でなく、この金属層を追加することにより、防食性、耐用年数、溝構造を埋め込む金属の接着性などの特性が顕著に向上し得る。特に、薄膜強磁性ニッケル層はこの目的に有用であり、好適には、電着又は非電着手段によって溝パターン上に形成され、さらに好適には５０μｍ未満の厚さを有する。具体的にはニッケルからなるこの金属層は、主として、ロッドの防食性の向上に役立つものである。該層は磁性であり得るが、溝構造全体に亘って均一に形成されるので、センサによって測定された信号を変化させない。
【００１９】
好適には、溝構造は溝部と隆起部とを交互に有しており、隆起部に対する溝部の深さは約２００μｍである。溝構造を埋め込んでいる金属は、好適には、この溝構造を完全に埋め込み、溝部上の金属の厚さは２００μｍを超える厚さである。隆起部上において、溝構造を埋め込んでいる金属は、好適には約５０μｍの厚さを有する。金属芯部と溝構造を埋め込んでいる金属との間に設け得る追加の金属層は、５０μｍ未満の厚さを有する。この金属層は、好適には電着又は非電着手段によって金属芯部上に形成される。
【００２０】
溝構造を埋め込んでいる金属、つまり具体的にはクロミウムは、好適には、同様に、金属芯部上又は金属芯部を囲んでいる具体的にはニッケルから形成された金属層上に電気溶着にて形成される。クロミウム層を５０μｍを超える厚さで形成することは問題がある、つまり、そのような肉厚の層においては引張応力が生じて、その結果クラックが発生するので、溝構造を埋め込んでいる金属、つまり具体的にはクロミウムは、好適には多層法によって形成される。多層法において、該金属は、各々が５０μｍ未満の厚さである複数の層の形態で形成され、層間に形成される各遷移領域が、発生し得る応力を低減する。そのような複数の薄膜層が互いに重ね合わせて設けられた構成において、クラックの発生頻度は極めて低く、クラックは遷移領域においてその拡大が防がれる。
【００２１】
ピストンロッドを再研磨することにより、溝構造を埋め込む金属の余剰部分が除去され、ピストンロッドの表面が平坦にされる。好適には、溝構造を埋め込んでいる金属、つまり具体的にはクロミウムの最小の厚さは、５０μｍ未満になってはならない。ピストンロッドを再研磨することにより、平滑な表面が得られる。この平滑な表面は、通常のピストンロッドと比較して、硬度、粗度、防食性及び耐用年数の点で特に劣ることはない。
【００２２】
溝構造を非強磁性ニッケル合金で埋め込む場合、非強磁性ニッケル合金の形成は、好適には、電気溶着によって同様に行われる。しかし、非強磁性ニッケル層は、非電着手段によって形成することもできる。ピストンロッドを再研磨して表面を平滑にした後、好適には、該表面をクロミウム層でコーティングする。このコーティングは、好適には、電気溶着によって同様に行われる。コーティングによってもまた、表面特性が向上する。
【００２３】
磁場を測定するセンサは、好適には磁気抵抗センサを含む。さらに、磁気抵抗センサは、好適には複数の磁気抵抗性抵抗器構造体によって構成される。従来の磁気抵抗センサ又はＧＭＲ（巨大磁気抵抗）センサのいずれかが用いられる。これら何れの種類のセンサも磁場の測定に非常に適しており、それらのうちＧＭＲセンサの方が効率がよい。好適には、これらの磁気抵抗性抵抗器構造体は、２つのブリッジ回路、即ち正弦回路及び余弦回路を形成するように配置される。磁気抵抗性抵抗器構造体の距離は、好適には、溝構造の周期長に対して適合されている。該センサは、磁石とピストンロッドとの間に配置され、好適には軸方向において磁場を測定する。というのは、ピストンロッド即ち溝パターンの軸方向の移動の間、軸方向の成分が最も大きな影響を受けるからである。
【００２４】
そのようなセンサによって出力された信号は、好適には、それらの直角位相信号を介して評価される。それらの信号はさらに直角位相カウンタによって評価され得、溝構造の周期長の１／４の精度で増分位置信号を提供する。直角位相カウンタは正弦信号及び余弦信号の傾斜の数を数え、好適には、２つの信号の位相関係を分析することにより、方向に関するステートメントが提供される。より高い精度の位置が要求される場合、この精度は、好適には、正弦信号及び余弦信号から係数を形成することによって、溝構造の周期長の１／３６０よりも高い精度が達成され得る程度にまで上昇される。
【００２５】
好適には、本発明の位置測定システムは、軸方向における互いからの距離が一定である２つのセンサを含む。具体的には、２つのセンサ間の距離は、溝構造の周期長の数倍、具体的な例としては２倍である。溝部又は隆起部を削除することによって形成された基準マークは、２つのセンサからの信号を比較することによって認識され得る。このことにより、絶対位置測定が提供される。
【００２６】
正弦ブリッジ及び余弦ブリッジを備えた１つのセンサチップのみを用いた場合、基準マークの通過は一意的に検出され得ない。センサは、磁場が一定期間の間変化しなくなるのを検出するに過ぎない。しかし、このことは、ピストンロッドがそれ以上動かずシステムが休止状態にあることによるものである。この問題は、好適には、第２のセンサを用いることによって解決される。削除された溝部又は隆起部をセンサが通過した場合、第１の直角位相カウンタの読み取り値は一定であり、一方、第２のセンサに対応する第２のカウンタは増加する。ここで、第２のセンサが同じ削除された溝部又は隆起部を通過した場合、対応する第２の直角位相カウンタの読み取り値は停止する。基準マークを完全に通過した後、２つのカウンタは再び同期して動作する。その信号によって、基準マークは一意的に検出され得る。
【００２７】
好適には、２つの隣接する基準マーク間に配置された隆起部又は溝部の数は、２つの基準マーク間の各間隔毎に異なっており、その場合、基準マーク間に配置された溝部又は隆起部を数え、正弦信号と余弦信号との位相関係から移動方向を判定することにより、第２の基準マークを通過した際に絶対位置を一意的に判定し得る。具体的には、このことは、２つのセンサを用いれば可能であり、したがってコストが抑制され、省スペースの構成が可能である。
【００２８】
さらに、本発明による液圧シリンダ用位置測定システムは、好適にはセンサホルダを含む。センサホルダはスライド部材とばねとを含む。センサ及び磁石がセンサホルダ内に配置される。センサが設けられた好適にはアルミニウム製であるスライド部材は、センサが、該表面からの距離が可能な限り短く且つ可能な限り一定になるような様態で、ピストンロッド表面に沿って案内され得ることを確実にする。スライド部材は、ハウジング内に移動可能に設けられ、ばねによりピストンロッドの表面に向かって付勢される。好適には、ピストンロッドに面しているスライド部材の前側は曲面であり、スライド部材の内部半径は好適にはピストンロッドの半径よりも小さく、よってスライド部材は、外側縁部においてのみピストンロッドに当接しており、したがってピストンロッドに沿ってスライドする。センサの面とピストンロッドの表面との間の距離は、好適には１ｍｍ未満である。この距離で、センサによって測定された磁場は溝構造の影響を大いに受け、溝構造の確実且つ正確な認識が提供される。ここで、全体として、信号強度を高めるために、溝構造までのセンサの距離は、溝構造の深さと比べてあまり大きくなってはならない、つまり少なくとも同じオーダーの範囲内になければならない。
【００２９】
摩擦を低減し且つ耐摩耗性を向上するために、アルミニウム製のスライド部材は、好適にはコーティングされる。さらに、このコーティングは、好適にはＰＴＦＥを含有する電着中間層で構成される。
【００３０】
さらに、本発明は、本発明の液圧シリンダ用位置測定システムのピストンロッドを形成する方法を包含する。該方法において、本発明の溝パターンは金属芯部に研磨によって形成され、芯部よりも磁化率の低い金属からなる１以上の層が溝構造上に電着又は非電着手段によって形成され、具体的にはクロミウム又は非強磁性ニッケル合金が用いられ、溝構造を埋め込んでいる金属は研磨されて平滑な表面が得られる。
【００３１】
本発明の方法によると、好適には、溝構造を埋め込む金属を形成する前に、さらに１層の金属層、具体的にはニッケル層を電着又は非電着手段によって形成する。
【００３２】
好適には、特に溝構造を埋め込むのに非強磁性ニッケル合金を用いた場合、溝構造を埋め込んでいる金属を研磨した後、本発明の方法は、さらなる金属層、具体的にはクロミウム層を電着又は非電着手段によって形成する工程をさらに包含する。
【００３３】
本発明のピストンロッド上に連続的に設けられたパターンを溝構造と呼ぶ。溝パターンは、ピストンロッドの外周全体を回転方向に対称な様態で囲んでおり、このことにより、ピストンロッド及びセンサの組立時にピストンロッドの向きを観察する必要がない。また、本発明の位置測定システムの測定結果に影響を及ぼすことなく、軸方向の移動と同時にピストンロッドを回転させることが可能である。しかし、当然ではあるが、溝パターンの半径方向の範囲は、本発明の位置測定システムの動作に対して大した影響がない。測定システムの動作のために、溝構造は、使用されるセンサの範囲に対応して半径方向に１つの範囲を有していればよい。この範囲が非常に小さい場合、個々の溝部又は隆起部は、ほとんどがドット形状となり得る。しかし、本発明について、主に軸方向の構造が重要であり、その構成を溝構造と呼ぶ。
【００３４】
基本的なアイデアは略周期的に設けられたマークを有するあらゆるルーラーに用い得るので、ピストンの位置の絶対的判定のための上記基準マークがルーラー及び測定装置の具体的な設計から完全に独立して使用され得ることも同様に極めて明らかである。そのような一般的な絶対位置測定システムにおいて、基準マークは、削除又は改変されたマークによってルーラー上に形成される。
【００３５】
ルーラーの移動の間にマークを検出し、それによりルーラーの相対移動を測定するセンサは、改変又は削除されたマーク、即ち基準マークを直接的に認識するか又はルーラーの移動方向において第１のセンサから所定の距離だけ離れた第２のセンサとの比較によって認識し得る。
【００３６】
個々の基準マークの一意的な特定のために、基準マークは、好適には、２つの隣接する基準マーク間に配置されたマークの数が溝構造全体に亘ってそれぞれ異なり、それにより、２つの基準マーク間の間隔がマークの数によって一意的に特徴付けられるように配置されている。遅くともセンサが第２の基準マークを検出した後、ルーラーの絶対位置が正確に示され得る。
【００３７】
特別なシステムの上記利点は、ルーラーの位置の絶対判定のための一般的な基準マークについても同様に得られる。具体的にはマーク、基準マーク及びセンサの数及び距離に関して、特別なシステムにおいて説明した特性は、一般的なシステムにも適用可能である。
【００３８】
具体的には内部曲面の半径がピストンロッドの半径よりも小さく表面がコーティングされたスライド部材を備えたセンサホルダの構成は、ピストンロッド上のマークの具体的な設計から独立して使用され得る。
【００３９】
センサの構成についても同じことが言える。つまり、センサの構成もまた、ピストンロッド上のマークの具体的な設計から独立している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図面に示した実施形態を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
【００４１】
図１に示す液圧シリンダ用位置測定システムの実施形態は、高磁化率の金属芯部１３を備えたピストンロッド１０と、略軸方向に形成された溝構造１１と、芯部１３よりも磁化率が低い金属１２とを備えている。金属１２は、溝パターン１１を埋め込んでおり、平滑な表面１７を有している。さらに、本発明の位置測定システムの本実施形態は、永久磁石２０を備えている。永久磁石２０のＮ極２１及びＳ極２２は、永久磁石２０のＮ−Ｓ軸が略半径方向に延びる、つまり、永久磁石２０のＮ−Ｓ軸がピストンロッド１０の軸に対して垂直になるように構成されている。永久磁石２０とピストンロッド１０との間には、磁気センサ３０，４０が設けられている。磁気センサ３０，４０は、磁気抵抗センサチップを構成する。磁気抵抗センサチップは、磁気抵抗性抵抗器構造体３１，４１によって構成されている。磁気抵抗性抵抗器構造体３１，４１は、ピストンロッド１０の表面１７の近傍にてピストンロッド１０の軸に対して平行になるように一列に配列されている。２つのセンサ３０，４０は軸距離が一定であり、これは、図示した実施形態においては、溝構造１１の周期長の３倍に相当する。磁石２０及びセンサ３０，４０は、スライド部材５０内に設けられる。スライド部材５０は、コーティング５１を介してピストンロッド１０の表面１７上に配置されている。
【００４２】
図２は、本発明のピストンロッド１０の第１の実施形態を示す。溝構造１１は、軸方向に延びており、ピストン１０の長さ方向に亘って略正弦波状の形状を有している。第１の実施形態において、溝構造１１の波長は２ｍｍであり、溝構造１１の深さは約２００μｍである。溝構造１１は、略半径方向に、ピストンロッド１０の全周に対して対称になるように、ピストンロッド１０の強磁性芯部１３内へと研磨形成されている。溝構造１１の深さは、溝部１６と隆起部１５との間における芯部１３の厚さの差に対応している。液圧シリンダにおいて一般に行われているように、ピストンロッド１０の芯部１３は鉄で形成されており、特に位置測定システムのためにシリンダの構成を変更する必要はない。これは、溝構造の深さが浅く、そのノッチ効果は無視できるほどに小さいためである。第１の実施形態において、溝構造１１上には、強磁性ニッケルで形成された薄膜中間金属層１４が設けられている。この薄膜強磁性ニッケル層１４は、芯部１３上に電着又は非電着手段によって５０μｍ未満の厚さに形成される。この中間層は、ロッドの防食性を向上させる働きをする。中間層は磁性部材であり得るが、構造全体に亘って均一に形成されるので、センサによって測定される信号の形状を変化させることはない。したがって、溝構造１１には、非強磁性金属（この場合、クロミウム）が埋め込まれる。溝構造１１に埋め込まれたクロミウム層１２は、電着的に形成される。クロミウム層の厚さは２００μｍよりも厚いので、多層クロミウム層が用いられる。５０μｍを越える肉厚のクロミウム層を設けることは、問題を生じる。具体的には、肉厚の層において引張応力が生じ、その結果クラックが生じる。これらのクラックはベース材料にまで到達し得、この箇所がピストンロッドの腐食の発生場所となる。多層法において、クロミウムは５０μｍ未満の層として形成される。層間には、それぞれ遷移領域が形成され、この領域が応力を低減する。電着の結果、多層クロミウム層がニッケル層１４上に均一に形成され、ピストンロッド１０の表面は、多層クロミウム層を形成しても依然溝パターン１１を有した状態にある。前記溝パターンは、ピストンロッド１０を再研磨することによって除去され、研磨後、クロミウム層１２は、依然５０μｍの最小厚さを隆起部上に有している。ピストンロッドを再研磨することによって、平滑表面１７が得られる。その表面特性（硬度、摩耗、防食性、耐用年数）は、位置測定を行わない通常のシステムの表面特性に対応している。とりわけ、表面１７は、凹凸度が非常に低いので、液圧シリンダの残りの構成部材、とりわけシーリング系は、摩耗によってダメージを受け得ず、該系はピストンストローク数の多いアプリケーションに適している。芯部１３に強磁性の鉄を用い且つ溝構造１１に埋め込まれる金属１２に非強磁性のクロミウムを用いるので、この溝構造１１上に大きな磁気コントラスト(magnetic contrast)が得られる。この磁気コントラストは、磁石２０によって発生した磁場を大きく変化させる。
【００４３】
図３ａは、本発明のピストンロッドの第２の実施形態を示す。これは、ニッケル層１４を設けていない点を除いて、ピストンロッドの第１の実施形態に実質的に対応している。第１の実施形態において、ニッケル層１４は、極限使用条件に対する追加防食部材として使用されるが、第２の実施形態に示すように省略してもよく、それにより、より単純な構成となり、製造コストが削減され得る。
【００４４】
図３ｂは、本発明のピストンロッドの第３の実施形態を示す。第３の実施形態において、溝構造１１には、電気溶着された非強磁性ニッケル層１２が埋め込まれている。電気溶着されたニッケル層は通常強磁特性を有するので、溝構造を埋め込むのには不適であることに留意されたい。該層には１０．５％を越える燐が含まれるので、非強磁性ニッケルは電気溶着され得る。これらの非強磁性ニッケル層は非電解的手段で容易に形成されるが、非電解的に溝構造１１を埋め込むには溝部が深過ぎる。ピストンロッドを再研磨することによって該溝構造が除去され、平滑な表面１８が得られる。最後に、ピストンロッド１０は、従来はクロミウム層１９によって被覆される。この構成はまた、硬度、摩耗、防食性、耐用年数、及び表面の平滑度に関して優れた特性を提供する。さらに、個々の層は容易に低コストで設けられ得る。強磁性の芯部１３及び溝構造１１を埋め込む非強磁性金属１２を用いることにより、この実施形態においても、溝構造１１上に大きな磁気コントラストが得られ、それにより、磁石２０によって発生した磁場が大きく変形される。
【００４５】
センサ３０，４０は、ピストンロッド１０がこの磁場を軸方向に通過する際の磁場の変形を測定する。磁場は、溝構造１１によって周期的に変化し、この周期を数えることによって相対位置が測定され得る。しかし、絶対位置測定のためにはさらなる情報が必要である。図４に示す第４の実施形態では、この情報は、基準マーク１の形で本発明のピストンロッドに与えられている。これらの基準マーク１は、周期的な溝構造１１から溝部１６及び隆起部１５を削除することによって設定される。本発明のピストンロッド１０の第４の実施形態において、基準マーク１は、２つの隣接する基準マーク１間に設けられた隆起部１５又は溝部１６の数が溝構造１１全体に亘ってそれぞれ異なり、２つの基準マーク間の各間隔が２つの基準マーク間に設けられた隆起部又は溝部の数によって一意的に特徴付けられるように、配置されている。２つの連続する基準マーク１を通過すると、絶対位置がわかる。ピストンロッドの本実施形態上に基準マーク１を配置することによって、基準点まで、つまり、表示された絶対位置までの最大移動距離が特定され得る。特に早い基準が例えばシリンダの終端位置に設けられることが望まれる場合、基準マークは、図４に示すように、２つの基準マーク間の距離が終端位置において最小になるように配置されている。
【００４６】
本発明のピストンロッド１０の第４の実施形態において、溝部の削除は、左側から見て５本の溝部が第１の２つの削除された溝部の間に存在するように行われる。第２の削除された溝部と第３の削除された溝部との間の距離は７本の溝部に相当する距離であり、第３の削除された溝部と第４の削除された溝部との間の距離は９本の溝部に相当する距離であり、以降同様に続く。右側から見て、第１の削除された溝部と第２の削除された溝部との間の距離は、６本の溝部に相当する距離である。第２の削除された溝部と第３の削除された溝部との間の距離は、８本の溝部に相当する距離であり、その後、１０本、１２本と続く。奇数本の距離から偶数本の距離への遷移は、ロッドの中央部で起こる。本実施形態において、溝部の合計本数は約１４００である。
【００４７】
溝部又は隆起部を削除することによって設けられた基準マーク１並びに２つの基準マーク１間の一意的に特定可能な距離により、信頼性の高い正確な絶対位置測定が、複雑なパターンを用いる必要なく、素早く容易に実現され得る。
【００４８】
図５ａは、画像部の上方に配置された図示しない磁石２０の磁場が溝構造１１によってどのように変化するかを示す。頂部から底部に延びるラインは、磁場の強度を示すラインであり、ライン間の距離が短い箇所は磁場が強いことを示し、ライン間の距離が大きいほど、磁場が弱いことを示している。ピストンロッド１０の表面１７から大きく離れた位置において、磁場はほとんど妨害されず、半径方向、つまりこの図面の頂部から底部へと均一に拡がっている。溝構造１１を埋め込むのに用いる非強磁性金属１２は、磁化率が非常に低く、したがって、その内部の磁場を強めることはほとんどない。したがって、非強磁性金属１２は、磁場のラインの進路に実質的に影響を与えない。このことは、図面において、磁場のラインが表面１７上で崩されないことからも理解される。しかし、芯部１３の強磁性金属の場合は事情が全く異なる。これは、非常に磁化率が高く、その内部において磁場を強める。このことは、図面において、磁場のラインが溝構造１１において崩れていることからも理解される。隆起部１５が磁石２０のより近くに設けられた場合、磁場は、磁石２０からさらに離れた溝部１６内よりも強い。このことは、図５ａにおいて、隆起部１５上における磁場のラインが溝部１６と比べてかなり狭い間隔になっていることから理解される。溝構造１１上の領域において、磁場はそれ以上半径方向には拡がらないが、軸方向の成分Ｈｙを有し、通常この成分は０とは異なる。
【００４９】
図５ｂにおいて、ピストンロッド１０の表面１７のわずかに上方で測定された磁場Ｈｙの強さは、溝構造１１上の位置に依存することが示されている。本実施形態において溝構造１１は実質的に正弦曲線の形状を有するので、磁場の軸方向の成分Ｈｙも、正弦曲線の形状を有する。隆起部１５又は溝部１６の真上において、軸方向の磁場Ｈｙは０であるが、溝部１６と隆起部１５との間の傾斜部上では正又は負の値を示す。本実施形態において、センサは、ピストンロッド１０の軸に対して平行であり且つピストンロッド１０の表面１７から１ｍｍ未満の距離にある面に配置されている。本実施形態の永久磁石２０及びセンサ３０，４０は、軸方向に固定的に設けられており、それにより、センサによって測定される磁場Ｈｙは、ピストンロッド１０が軸方向に移動する間、正弦変調される。１周期分の磁場Ｈｙの変調は、２つの溝部の間の距離分のピストンロッドの移動に対応する。
【００５０】
本実施形態において使用されるセンサ３０，４０は、磁気抵抗性磁場センサを構成する。変調された磁場を測定するこれらの標準的なセンサは、複数の磁気抵抗性抵抗器構造体３１，４１によって形成される。磁気抵抗性抵抗器構造体３１，４１は、接続されて２つのブリッジ回路（正弦ブリッジ及び余弦ブリッジ）を形成している。センサ３０，４０の選択は、センサチップ上の抵抗器の地理的距離が、測定する磁場構造の周期長、即ち溝構造１１の周期長に適合するように実施される。しかし、ＧＭＲセンサも同様に使用され得る。
【００５１】
図６ａは、正弦ブリッジ及び余弦ブリッジの信号を示す。なお、溝構造１１を有する本発明のピストンロッド１０は、センサを軸方向に通過する。センサは、磁石の中心から、測定方向に対して横向きに２．６ｍｍずらされている。センサ３０，４０の磁気抵抗性抵抗器構造体３１，４１は、ピストンロッド１０の構造体１７から４００μｍの距離に配置されている。図６ａは、互いに対してずらされた測定信号の正弦曲線を明示している。
【００５２】
これらの信号は、標準的な方法で評価され得、位置を提供し得る。評価は、図６ｂに示すように、直角位相信号(quadrature signal)を介して実施される。ヒステリシスを有する比較回路によって、信号はＡ−Ｂ直角位相信号に変換される。その後、この信号は、直角位相カウンタ(quadrature counter)で評価され得、溝構造１１の周期長の１／４の精度の増分位置信号を提供する。直角位相カウンタは、正弦信号及び余弦信号の傾斜の数を数える。なお、２つの信号の間の位相関係の分析によって、移動方向に関するステートメント(statement)が提供される。より高い位置精度が要求される場合、正弦信号及び余弦信号から商(quotient)を形成することによって精度を上げることができる。このようにして、溝構造１１の周期長の１／３６０よりも高い精度が達成され得る。したがって、センサ３０，４０を用いることにより、ピストンロッドの相対移動を極めて高い精度で判定することが実現される。
【００５３】
しかし、絶対位置の測定のために、基準マーク１からの追加情報が要求される。センサ３０，４０を１つだけ用いる場合、基準マークの通過は一意的に検出され得ない。センサは、磁場が所定の期間の間これ以上変化しないことを「観察」するのみである。しかし、このことは、ピストンロッド１０が移動しないという事実に帰するものであり得る。
【００５４】
この問題は、２つのセンサ３０，４０を用いることにより解決される。センサ３０，４０は、互いに対して軸方向に一定の距離に配置される。本発明の本実施形態において、この一定の距離は４ｍｍであり、これは２つの溝部の間の距離に対応している。溝構造１１の周期長の倍数に対応する距離を空けて２つのセンサを配置することには、２つのセンサの何れにおいても基準マークが検出されない場合に、２つのセンサが同じ信号を提供するという利点がある。２つのセンサによって生成された信号を比較することにより、基準マーク１は一意的に検出され得る。この目的のために、２つのセンサ間の距離を、２つの基準マーク１間の最小距離よりも短くする必要がある。ここで基準マークがセンサを通過した場合、第１のセンサ３０の直角位相カウンタの読み取り値は一定のままであり、それに対して第２のセンサ４０の直角位相カウンタは増加する。その後、基準マーク１は第２のセンサ４０を通過し、第２のセンサ４０の直角位相カウンタの読み取り値は変化しないのに対して、第１のセンサ３０の直角位相カウンタの読み取り値は増加する。基準マーク１が２つのセンサ３０，４０を通過した後、２つの直角位相カウンタは再び同期して動作する。したがって、基準マーク１は、そのような信号の挙動によって明確に認識され得る。
【００５５】
ここで第２の基準マーク１がセンサ３０，４０を通過した場合、現在の特定の基準マーク１は、２つの基準マーク間の溝部１６又は隆起部１５の数を数え、正弦信号と余弦信号との間の位相比較から移動方向を判定することによって特定され得る。したがって、ピストンロッド１０の絶対位置も一意的に特定される。特に、このことは２つのセンサを用いれば可能であり、構造上の空間及びコストが節約される。
【００５６】
図７及び図８は、本発明のセンサホルダ６０の一実施形態の構成を示す。センサホルダ６０は、２つの磁気抵抗センサ３０，４０がピストンロッド１０の表面１７に沿って、表面１７に対してより短く且つ一定の距離で案内されるように設計されている。ピストン表面１７とセンサ３０，４０との間の距離が短いことが重要である。というのは、溝構造１１から短い距離の位置においてのみ、センサの背後に配置された磁石２０の磁場が溝構造１１によって大きな変化をうけるからである。良好な信号を得るために、表面１７に可能な限り近い位置、即ち溝構造１１に可能な限り近い位置で磁場を測定する必要がある。この距離は、ピストンロッド１０が軸方向に移動する間は一定である必要があり、それにより、測定結果に誤りが起こらない。
【００５７】
したがって、本発明のセンサホルダ６０の本実施形態は、アルミニウム製のスライド部材５０を含む。スライド部材５０は、センサ３０，４０及び永久磁石２０を保持する。スライド部材５０は、ばね６１によりピストンロッド１０に向かって付勢される。センサ３０，４０における磁気抵抗性抵抗器３１，４１の面とピストンロッド１０の表面１７との間の距離は、１ｍｍ未満である。
【００５８】
スライド部材５０の内部は、スライド部材５０の内部半径がピストンロッドの半径よりも小さなカーブになっており、それによりスライド部材は、その外側エッジ上のみでピストンロッドに沿ってスライドする。
【００５９】
摩擦を低減し且つ耐摩耗性を向上するため、本実施形態では、アルミニウム製のスライド部材５０はコーティング５１が施されている。コーティングは、ＰＴＦＥを含有する電着ニッケル層である。
【００６０】
センサホルダ６０全体が、シリンダの蓋の中の無圧力領域内に一体化されている。外部から混入したゴミによる摩耗を避けるため、システムと外部領域との間にスクレーパ(scraper)並びにシール又はガイドストリップが設けられている。
【００６１】
センサシステム及び電子システムの全体が無圧力領域内に配置され、したがって最大圧力によりダメージを受け得ないので、上記により構造の安定性及び耐用年数がさらに増加する。
【００６２】
これらのシステムにおいて、測定システムはシリンダの高圧力領域内に一体化される必要があるので、上記は、磁気抵抗型測定システムと比較して特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の液圧シリンダ用位置測定システムの一実施形態の模式断面図である。
【図２】本発明によるピストンロッドの第１の実施形態の模式断面図である。
【図３ａ】本発明によるピストンロッドの第２の実施形態の模式断面図である。
【図３ｂ】本発明によるピストンロッドの第３の実施形態の模式断面図である。
【図４】本発明による基準マークが設けられたピストンロッドの第４の実施形態の模式図である。
【図５ａ】溝構造によって変形された磁場Ｈの模式断面図である。
【図５ｂ】溝構造上の軸位置に対する、軸方向における磁場Ｈｙの変化を示す図である。
【図６ａ】本発明のセンサの一実施形態による正弦余弦回路の出力信号を示す波形図である。
【図６ｂ】直角位相信号を介した正弦信号及び余弦信号の評価を示す図である。
【図７】本発明のセンサホルダの一実施形態の斜視図である。
【図８】本発明のセンサホルダの一実施形態の切欠斜視図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石（２０）と、少なくとも１つのセンサ（３０，４０）と、高磁化率の金属芯部（１３）及び略軸方向の溝構造（１１）を備えたピストンロッド（１０）とを含む液圧シリンダ用位置測定システムであって、
前記溝構造（１１）には、前記芯部（１３）よりも磁化率の低い金属（１２）が埋め込まれ、前記少なくとも１つのセンサ（３０，４０）は、前記溝構造（１１）の位置に依存して変化する前記磁石（２０）の磁場を測定する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記少なくとも１つのセンサ（３０，４０）は特定の方向に沿って前記磁場を測定する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記磁石（２０）は永久磁石であって、前記永久磁石のＮ−Ｓ軸は、前記センサ（３０，４０）の配置及び配向に依存して延びている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）は、溝部（１６）及び隆起部（１５）から構成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項５】
請求項４の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝部（１６）又は隆起部（１５）は軸方向に隣接しており、各々が互いから等しい距離だけ離れている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項６】
請求項１又は４の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造は、軸方向に略周期的な形状、具体的には軸方向に略正弦波の形状を有している
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項７】
請求項４又は５の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝部（１６）又は隆起部（１５）を個々に削除して基準マーク（１）を形成する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項８】
請求項７の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記基準マーク（１）は、２つの隣接する基準マーク（１）間に配置された前記隆起部（１５）又は溝部（１６）の数が溝構造（１１）全体に亘って各々異なるように設けられ、２つの基準マーク間の各間隔が前記隆起部（１５）又は溝部（１６）の数によって一意的に特徴付けられる
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項９】
請求項７の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
位置を即座に表示することが要求される前記ピストンロッド（１０）の領域において、前記基準マーク（１）間の距離は、残りの領域と比べて短い
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１０】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記金属芯部（１３）は強磁性であり、前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は非強磁性である
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１１】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記金属芯部（１３）は鉄で形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１２】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）はクロミウムを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１３】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は非強磁性ニッケル合金を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１４】
請求項１３の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記非強磁性ニッケル合金は１０．５％を越える量の燐を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１５】
請求項１又は１２の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記金属芯部（１３）と前記溝構造を埋め込んでいる前記金属（１２）との間に中間金属層（１４）が設けられている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１６】
請求項１５の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記中間金属層（１４）はニッケルを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１７】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造を埋め込んでいる前記金属（１２）は平滑な表面（１７，１８）を有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１８】
請求項１又は１７の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造を埋め込んでいる前記金属（１２）上に外側金属層（１９）が設けられている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１９】
請求項１８の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記外側金属層（１９）はクロミウムを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２０】
請求項４の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記隆起部（１５）に対する前記溝部（１６）の深さは約２００μｍである
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２１】
請求項４の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は、前記溝部（１６）上に２００μｍを越える厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２２】
請求項４の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は、前記隆起部（１５）上に約５０μｍの厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２３】
請求項１５又は１６の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記中間金属層（１４）は５０μｍ未満の厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２４】
請求項１８又は１９の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記外側金属層（１９）は約５０μｍの厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２５】
請求項１５又は１６の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記中間金属層（１４）は、前記金属芯部（１３）上に電着又は非電着手段によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２６】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は、電着又は非電着手段によって形成され且つ平滑な表面（１７，１８）を有するように研磨されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２７】
請求項２６の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）の適用は多層法を含み、前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は、厚さが５０μｍ未満である交互に設けられた複数の層を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２８】
請求項１８又は１９の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記外側金属層（１９）は電着又は非電着手段によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２９】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記少なくとも１つのセンサ（３０，４０）は、磁気抵抗センサ又はＧＭＲ（巨大磁気抵抗）センサである
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３０】
請求項２９の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記センサは、複数の磁気抵抗性抵抗器又はＧＭＲ抵抗器構造体（３１，４１）によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３１】
請求項３０の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記磁気抵抗性抵抗器又はＧＭＲ抵抗器構造体（３１，４１）は、２つのブリッジ回路、即ち正弦回路及び余弦回路を形成するように配置される
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３２】
請求項３０の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記磁気抵抗性抵抗器又はＧＭＲ抵抗器構造体（３１，４１）の距離は、前記溝構造（１１）の周期長に対して適合されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３３】
請求項３１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記センサ（３０，４０）によって出力された信号は、それらの直角位相信号を介して評価される
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３４】
請求項３１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記正弦回路及び余弦回路からの前記信号の位相関係の分析によって、前記方向に関するステートメントが提供される
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３５】
請求項３１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記正弦回路及び余弦回路からの前記信号の商(quotient)の形成によって、位置分析の精度が高くなる
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３６】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
軸方向の距離が一定である２つのセンサを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３７】
請求項３６の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記距離は、前記溝構造（１１）の周期長の数倍、具体的には２倍を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３８】
請求項３７の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記基準マーク（１）は、前記２つのセンサ（３０，４０）の信号を比較することにより検出され得る
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３９】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
センサホルダ（６０）をさらに含み、前記センサホルダ（６０）はスライド部材（５０）とばね（６１）とを有し、前記スライド部材（５０）内に前記センサ（３０，４０）が配置されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４０】
請求項３９の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記スライド部材（５０）はアルミニウム製である
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４１】
請求項４０の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記スライド部材（５０）は、摩擦を低減し且つ耐摩耗性を提供するコーティング（５１）を有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４２】
請求項４１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記コーティング（５１）は、ＰＴＦＥを含む電着ニッケル層によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４３】
請求項３９の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記スライド部材（５０）の内部半径は、前記ピストンロッド（１０）の半径よりも小さい
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４４】
請求項１に記載の液圧シリンダ用位置測定システムのピストンロッドを形成する方法であって、
研磨により前記金属芯部（１３）に前記溝パターン（１１）を形成する工程と、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）の複数の層を電着又は非電着手段によって形成する工程と、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）を研磨して平滑な表面（１７，１８）を得る工程とを包含する
ことを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４４のピストンロッド形成方法において、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）を設ける前に、金属層（１４）を電着又は非電着手段によって形成する
ことを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４４のピストンロッド形成方法において、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）を研磨して平滑な表面（１８）を得た後に、外側金属層（１９）が電着又は非電着手段によって形成される
ことを特徴とする方法。
【請求項１】
磁石（２０）と、少なくとも１つのセンサ（３０，４０）と、高磁化率の金属芯部（１３）及び略軸方向の溝構造（１１）を備えたピストンロッド（１０）とを含む液圧シリンダ用位置測定システムであって、
前記溝構造（１１）には、前記芯部（１３）よりも磁化率の低い金属（１２）が埋め込まれ、前記少なくとも１つのセンサ（３０，４０）は、前記溝構造（１１）の位置に依存して変化する前記磁石（２０）の磁場を測定する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記少なくとも１つのセンサ（３０，４０）は特定の方向に沿って前記磁場を測定する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記磁石（２０）は永久磁石であって、前記永久磁石のＮ−Ｓ軸は、前記センサ（３０，４０）の配置及び配向に依存して延びている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）は、溝部（１６）及び隆起部（１５）から構成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項５】
請求項４の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝部（１６）又は隆起部（１５）は軸方向に隣接しており、各々が互いから等しい距離だけ離れている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項６】
請求項１又は４の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造は、軸方向に略周期的な形状、具体的には軸方向に略正弦波の形状を有している
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項７】
請求項４又は５の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝部（１６）又は隆起部（１５）を個々に削除して基準マーク（１）を形成する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項８】
請求項７の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記基準マーク（１）は、２つの隣接する基準マーク（１）間に配置された前記隆起部（１５）又は溝部（１６）の数が溝構造（１１）全体に亘って各々異なるように設けられ、２つの基準マーク間の各間隔が前記隆起部（１５）又は溝部（１６）の数によって一意的に特徴付けられる
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項９】
請求項７の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
位置を即座に表示することが要求される前記ピストンロッド（１０）の領域において、前記基準マーク（１）間の距離は、残りの領域と比べて短い
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１０】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記金属芯部（１３）は強磁性であり、前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は非強磁性である
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１１】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記金属芯部（１３）は鉄で形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１２】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）はクロミウムを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１３】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は非強磁性ニッケル合金を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１４】
請求項１３の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記非強磁性ニッケル合金は１０．５％を越える量の燐を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１５】
請求項１又は１２の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記金属芯部（１３）と前記溝構造を埋め込んでいる前記金属（１２）との間に中間金属層（１４）が設けられている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１６】
請求項１５の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記中間金属層（１４）はニッケルを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１７】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造を埋め込んでいる前記金属（１２）は平滑な表面（１７，１８）を有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１８】
請求項１又は１７の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造を埋め込んでいる前記金属（１２）上に外側金属層（１９）が設けられている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項１９】
請求項１８の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記外側金属層（１９）はクロミウムを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２０】
請求項４の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記隆起部（１５）に対する前記溝部（１６）の深さは約２００μｍである
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２１】
請求項４の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は、前記溝部（１６）上に２００μｍを越える厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２２】
請求項４の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は、前記隆起部（１５）上に約５０μｍの厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２３】
請求項１５又は１６の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記中間金属層（１４）は５０μｍ未満の厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２４】
請求項１８又は１９の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記外側金属層（１９）は約５０μｍの厚さを有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２５】
請求項１５又は１６の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記中間金属層（１４）は、前記金属芯部（１３）上に電着又は非電着手段によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２６】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は、電着又は非電着手段によって形成され且つ平滑な表面（１７，１８）を有するように研磨されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２７】
請求項２６の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）の適用は多層法を含み、前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）は、厚さが５０μｍ未満である交互に設けられた複数の層を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２８】
請求項１８又は１９の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記外側金属層（１９）は電着又は非電着手段によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項２９】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記少なくとも１つのセンサ（３０，４０）は、磁気抵抗センサ又はＧＭＲ（巨大磁気抵抗）センサである
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３０】
請求項２９の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記センサは、複数の磁気抵抗性抵抗器又はＧＭＲ抵抗器構造体（３１，４１）によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３１】
請求項３０の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記磁気抵抗性抵抗器又はＧＭＲ抵抗器構造体（３１，４１）は、２つのブリッジ回路、即ち正弦回路及び余弦回路を形成するように配置される
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３２】
請求項３０の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記磁気抵抗性抵抗器又はＧＭＲ抵抗器構造体（３１，４１）の距離は、前記溝構造（１１）の周期長に対して適合されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３３】
請求項３１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記センサ（３０，４０）によって出力された信号は、それらの直角位相信号を介して評価される
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３４】
請求項３１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記正弦回路及び余弦回路からの前記信号の位相関係の分析によって、前記方向に関するステートメントが提供される
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３５】
請求項３１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記正弦回路及び余弦回路からの前記信号の商(quotient)の形成によって、位置分析の精度が高くなる
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３６】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
軸方向の距離が一定である２つのセンサを含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３７】
請求項３６の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記距離は、前記溝構造（１１）の周期長の数倍、具体的には２倍を含む
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３８】
請求項３７の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記基準マーク（１）は、前記２つのセンサ（３０，４０）の信号を比較することにより検出され得る
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項３９】
請求項１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
センサホルダ（６０）をさらに含み、前記センサホルダ（６０）はスライド部材（５０）とばね（６１）とを有し、前記スライド部材（５０）内に前記センサ（３０，４０）が配置されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４０】
請求項３９の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記スライド部材（５０）はアルミニウム製である
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４１】
請求項４０の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記スライド部材（５０）は、摩擦を低減し且つ耐摩耗性を提供するコーティング（５１）を有する
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４２】
請求項４１の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記コーティング（５１）は、ＰＴＦＥを含む電着ニッケル層によって形成されている
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４３】
請求項３９の液圧シリンダ用位置測定システムにおいて、
前記スライド部材（５０）の内部半径は、前記ピストンロッド（１０）の半径よりも小さい
ことを特徴とする液圧シリンダ用位置測定システム。
【請求項４４】
請求項１に記載の液圧シリンダ用位置測定システムのピストンロッドを形成する方法であって、
研磨により前記金属芯部（１３）に前記溝パターン（１１）を形成する工程と、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）の複数の層を電着又は非電着手段によって形成する工程と、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）を研磨して平滑な表面（１７，１８）を得る工程とを包含する
ことを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４４のピストンロッド形成方法において、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）を設ける前に、金属層（１４）を電着又は非電着手段によって形成する
ことを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４４のピストンロッド形成方法において、
前記溝構造（１１）を埋め込んでいる前記金属（１２）を研磨して平滑な表面（１８）を得た後に、外側金属層（１９）が電着又は非電着手段によって形成される
ことを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２４０５３１（Ｐ２００７−２４０５３１Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−５８１３０（Ｐ２００７−５８１３０）
【出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【出願人】（５０３４４８３７６）リープヘル−フランス ソシエテ アノニム サンプリフィエ (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５８１３０（Ｐ２００７−５８１３０）
【出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【出願人】（５０３４４８３７６）リープヘル−フランス ソシエテ アノニム サンプリフィエ (4)
【Ｆターム（参考）】
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