JP4628815B2 - シリンダの位置計測装置 - Google Patents

Description

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。

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（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。

下記特許文献１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。

また、下記特許文献２には、エアシリンダのシリンダチューブ内部のピストンに、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て、磁力センサの検出信号レベルの変化に応じて、ピストンの各移動位置を計測するという発明が記載されている。

また、下記特許文献３には、シリンダのシリンダチューブ内部のピストンに、磁石を設けるとともに、シリンダチューブの外部に、所定距離離間させて２つの磁力センサを設けて、２つの磁力センサが所定の時間差をおいて所定の検出信号レベル以上になったときに、ピストンが特定の位置にあると判断し、そうでない場合はノイズであると判断するという発明が記載されている。
実開平５−７５６０３号公報 特開平７−１０３７０７号公報 特開平６−２４９６０５号公報

上述したように、特許文献１では、リセット用磁力センサで検出された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しているが、これは、磁力のピーク値が正確に求められるということを前提としている。

しかし、油圧シリンダのチューブ外部に磁力センサを設ける場合には、磁力のピーク値を正確に求めることは難しい。

すなわち、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）で構成されている。

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。磁力センサで検出される磁力の信号レベルは、ベースレベルに比して極めて低く、信号レベルの変化は、ロッドの移動量に対して極めて緩慢である。このためピーク値付近の信号レベルの変化は、なだらかで幅広いという特性をもっている。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く、たとえばノイズとピーク値との判別が困難な場合もある。このようにピーク値付近の信号レベル変化は小さくノイズ等の影響を受けやすいため、ピーク値を正確に求めることは難しい。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、リセットセンサで検出される信号のピークを正確に求めるようにして、ストローク位置センサの原点位置へのリセットを高精度に行えるようにすることを第１の解決課題とするものである。

また、油圧シリンダのチューブ外部に磁力センサを設ける場合には、内部のピストンの移動速度の影響を受け、磁力のピーク値から真のストローク位置（原点位置）を正確に求めることは難しい。

すなわち、油圧シリンダのチューブは、磁性材料で構成されているため、チューブ内部で発生した磁気がチューブを介してチューブ外部の磁力センサに到達するまでに一定の時間遅れ（伝達遅れ）がある。一方、シリンダチューブ内部のピストンが移動する速度は、一定ではなく、磁力センサ付近を遅い速度で移動することもあれば、速い速度で磁力センサ付近を移動することもある。このため、磁力センサで検出される磁力がピーク値に達したときに演算処理によって得られるストローク位置は、ピストン移動速度如何によって、真のストローク位置（原点位置）からずれたものとなる。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、シリンダチューブ内部のピストン等の直動部材の移動速度如何にかかわらず、正確に原点位置を計測できるようにすることを第２の解決課題とするものである。

なお、上記各特許文献１、２、３には、磁力センサで磁力のピーク値を正確に求めることは難しいといった問題点の指摘や、磁力センサの検出値からストローク位置を求める際にはピストン等の直動部材の移動速度の影響に受けて、ストローク位置を正確に求めることは難しいといった問題点の指摘はなく、また、これら問題点に対応する技術的課題を示唆する記載もない。

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、
前記直動部材のストローク位置を検出するストローク位置センサ（１００）と、
前記直動部材（２０１）に設けられた検出媒体（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に、前記直動部材（２０１、２０２）の原点位置に対応して設けられ、前記検出媒体（３５０）からの距離に応じて変化する物理量を検出するリセットセンサ（３０１、３０２）と、
前記ストローク位置センサ（１００）で検出されるストローク位置と、前記リセットセンサ（３０１、３０２）で検出される物理量との対応関係を求め、
前記対応関係に基づいて、前記直動部材が原点位置に達したときの検出ストローク位置を求め、この検出ストローク位置を、原点位置にリセットする演算処理手段（４００）と
を備えたことを特徴とする。

第２発明は、第１発明において、
前記演算処理手段（４００）は、
前記直動部材（２０１、２０２）が少なくとも２回ストロークしたときの両対応関係を求め、両対応関係のずれ量に基づいて、前記直動部材が原点位置に達したときの検出ストローク位置を求め、この検出ストローク位置を、原点位置にリセットするものであることを特徴とする。

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）に設けられた検出媒体（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側の既知の特定位置に設けられ、前記検出媒体（３５０）で生成され前記直動部材（２０１）の位置に応じて変化する物理量を検出するセンサ（３０１、３０２）と、
前記直動部材（２０１、２０２）が前記特定位置を通過するときの移動速度に基づいて、前記センサ（３０１、３０２）で検出される物理量を補正する演算処理手段（４００）と
を備えたことを特徴とする。

第４発明は、第１発明または第２発明において、
前記演算処理手段（４００）は、
前記直動部材（２０１、２０２）が前記原点位置を通過するときの移動速度に基づいて、前記直動部材が原点位置に達したときの検出ストローク位置を補正することを特徴とする。

第５発明は、第１発明または第２発明または第４発明において、
前記リセットセンサ（３０１、３０２）は、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側に、前記直動部材（２０１、２０２）の直動方向に沿って所定距離離間されて設けられた２つのリセットセンサ（３０１、３０２）であって、これら２つのリセットセンサ（３０１、３０２）は、極性が異なる検出信号を出力するものであり、
前記演算処理手段（４００）は、
前記２つのリセットセンサ（３０１、３０２）の検出信号を合成した信号に基づいて演算処理を行うことを特徴とする。

第６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）に設けられた検出媒体（３５０）と、
前記シリンダチューブ（２５０）の外側の既知の特定位置に設けられ、前記検出媒体（３５０）で生成され前記直動部材（２０１）の位置に応じて変化する磁力を検出するセンサ（３０１、３０２）と、
磁力が前記シリンダチューブ（２５０）内部を通過するときの遅れを補償して、前記センサ（３０１、３０２）で検出される位置を補正する演算処理手段（４００）と
を備えたことを特徴とする。

図９（ａ）は、第１発明の比較例であり、時間ｔと磁力センサ３０１で検出される検出信号Ｖnとの関係を示している。

磁力センサ３０１で検出される信号の変化は緩やかであり、ノイズ等の影響を受けやすい。このため図９（ａ）に示すように、ノイズが発生した時点を、ピストン２０１が原点位置Ｉ0を通過したときであると誤ることがある。また、ピストン２０１は原点位置Ｉ0付近で一定速度で移動するという保証はない。よって図９（ｂ）に示すように、カーブの頂点付近の形状は、ピストン２０１の移動速度の影響を受けて、変動する。このため、図９（ａ）に示す時間ｔと磁力（電圧値）Ｖnの対応関係から、カーブの真の頂点（ピーク）を、ノイズ等と区別して正確に求めることは難しい。

そこで、第１発明では、図８（ａ）に示すように、回転センサ１００の検出回転量から得られるロッド２０２の計測ストローク位置Ｉnと、磁力センサ３０１の検出信号（磁力；電圧値）Ｖnとの対応関係５００を求め、図８（ｂ）に示すように、この対応関係５００に基づいて、原点位置Ｉ0に達したときの計測ストローク位置Ｉp（ピーク位置）を求め、この計測ストローク位置（ピーク位置）Ｉpを、原点位置Ｉ0にリセットする。

ストローク位置Ｉnと磁力センサ検出信号Ｖnとの対応関係５００は、ピストン２０１の移動速度の影響を受けずに安定した形状である。このため対応関係５００から計測ストローク位置（ピーク位置）Ｉpを正確に求めることができ、原点位置Ｉ0のリセットを極めて高精度に行うことができる。

第２発明によれば、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、ピストン２０１（ロッド２０２）が少なくとも２回ストロークされて、各対応関係６００（モデル）、５００′が求められる。そして図１１（ｃ）に示すように、両対応関係６００、５００′のずれ量Ｓln、Ｓrnに基づいて、ピストン２０１が原点位置Ｉ0に達したときの計測ストローク位置（ピーク位置）Ｉpが求められ、この計測ストローク位置（ピーク位置）Ｉpを、原点位置Ｉ0にリセットするようにしている。

第４発明では、原点位置通過速度Ｖと、原点位置Ｉ0から位置ずれ量（ピーク位置補正量）ΔＩとの対応関係が取得され、この対応関係に従い、回転センサ１００の検出結果から得られるピーク位置Ｉpが補正される。

すなわち、原点位置通過速度Ｖは、磁力センサ３０１、３０２の各ピーク位置Ｉpa、Ｉpb間の距離と、これらピーク位置Ｉpa、Ｉpb間をピストン２０１が通過した時間を計測することにより、求められる。

また、ピーク位置補正量ΔＩは、真の原点位置Ｉ0と、ピーク位置Ｉpa、Ｉpbの平均値であるピーク位置Ｉpとの偏差を算出することで、求められる。

ピストン２０１の移動速度を変化させて、原点位置付近を通過させる運動を繰り返し行うことで、上記原点位置通過速度Ｖとピーク位置補正量ΔＩのデータが取得される。取得されたデータは、ピストン２０１の移動速度の各大きさｊ毎に、原点位置通過速度Ｖと、ピーク位置補正量ΔＩとの対応関係のデータ（Ｖj、ΔＩj）として、データテーブルの形式で演算処理部４００の記憶装置に記憶される。

そして、このデータテーブル（Ｖj、ΔＩj）にしたがい、第１発明または第２発明におけるストローク位置センサの検出ストローク位置（ピーク位置Ｉp）が、移動速度Ｖに応じて補正される。

上述した第４発明は、ストローク位置センサ（回転センサ１００）の検出ストローク位置（ピーク位置）を、移動速度に応じて補正して、この補正したストローク位置（補正ピーク位置）を、リセットするという発明であるが、ストローク位置センサ（回転センサ１００）を設けない構成、ストローク位置センサ（回転センサ１００）の原点位置へのリセット処理を前提としない実施にも、本発明を適用することができる。

第３発明は、たとえば、ストローク位置センサ（回転センサ１００）を設けずに、磁力センサ３０１（３０２）の検出信号からピストン２０１が特定の位置を通過したことを計測するような場合に適用され、第４発明と同様にして、その磁力センサの計測位置が移動速度Ｖに応じて補正される。

第３発明、第４発明によれば、シリンダチューブ２５０内部のピストン２０１の移動速度如何にかかわらず、正確に原点位置あるいは特定位置を計測することができる。

第５発明では、図１５（ａ）に示すように、２つのリセットセンサ３０１、３０２からは、極性が異なる検出信号３０１ａ、３０２ａが出力され、演算処理部４００では、図１５（ｂ）に示すように、２つのリセットセンサ３０１、３０２の検出信号３０１ａ、３０２ａが合成され、この合成された信号３０１ｃに基づいて演算処理（図１７（ａ）〜（ｆ））が行われる。

本第５発明によれば、図１７（ａ）〜（ｆ）に示すように、振幅値間距離Ｊ、ピーク位置間距離Ｋがベースレベルの変動の影響を受けずに変動しない特性を有した合成信号３０１ｃに基づいて、リセットが行われるので、ノイズとの判別が正確に行われ、モデル６００との対比を正確に行うことができる。この結果、回転センサ１００の検出結果から得られる計算上の原点位置Ｉpを、真の原点位置Ｉ0にリセットする処理を極めて高精度を行うことができる。

第６発明は、第３発明を上位概念で記述した請求項であり、磁力がシリンダチューブ２５０内部を通過するときの遅れが補償されて、リセットセンサ３０１、３０２で検出される位置が補正される。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

図２（ｄ）は、磁力センサ３０１、３０２の各面を定義する図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。このハーネスは、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。

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。

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。

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。

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。

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。

つぎに、上記第１実施例の変形例について説明する。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（第５実施例）
つぎに、演算処理部４００で行われる演算処理について説明する。

図８（ａ）、（ｂ）は、第５実施例を説明する図であり、演算処理部４００で行われる処理を説明する図である。なお、磁力センサ３０１、３０２のうち、一方の磁力センサ３０１を代表させて説明する。まず、本実施例の比較例について説明する。図９は、本第５実施例の比較例を説明する図である。

図９（ａ）は、時間ｔと磁力センサ３０１で検出される検出信号Ｖnとの関係を示している。なお、磁力センサ３０１では、磁力に対応する電圧値Ｖnが検出される。なお、また、ｎはデータのサンプリング順序（ｎ＝１、２…）であり、データのサンプリングは一定間隔で行われるものとする。

磁力センサ３０１では、磁石３５０からの距離が近づくほど検出レベル（磁力；電圧値）Ｖnが大きくなる信号が検出される。磁力センサ３０１は、原点位置Ｉ0に設けられているため、磁石３５０が原点位置Ｉ0に達したときに、磁石３５０と磁力センサ３０１との距離が最小となり、磁力センサ３０１で、最大レベルの信号Ｖm（磁力；電圧値）が検出されるはずである。

しかしながら、実際には、磁力センサ３０１で検出される信号が最大レベルＶmになったときに、ピストン２０１が必ずしも原点位置Ｉ0に位置しているとは限らない。前述したように磁力センサ３０１で検出される信号の変化は緩やかであり、ノイズ等の影響を受けやすい。このため図９（ａ）に示すように、ノイズが発生した時点を、ピストン２０１が原点位置Ｉ0を通過したときであると誤ることがある。また、ピストン２０１は原点位置Ｉ0付近で一定速度で移動するという保証はない。よって図９（ｂ）に示すように、カーブの頂点付近の形状は、ピストン２０１の移動速度の影響を受けて、変動する。このため、図９（ａ）に示
す時間ｔと磁力（電圧値）Ｖnの対応関係から、カーブの真の頂点（ピーク）を、ノイズ等と区別して正確に求めることは難しい。

そこで、本実施例では、図８（ａ）に示すように、回転センサ１００の検出回転量から得られるピストン２０１の計測ストローク位置Ｉnと、磁力センサ３０１の検出信号（磁力；電圧値）Ｖnとの対応関係５００を求め、図８（ｂ）に示すように、この対応関係５００に基づいて、ピストン２０１が原点位置Ｉ0に達したときの計測ストローク位置Ｉp（以下、ピーク位置という）を求め、この計測ストローク位置（ピーク位置）Ｉpを、原点位置Ｉ0にリセットするようにしている。

ストローク位置Ｉnと磁力センサ検出信号Ｖnとの対応関係５００は、ピストン２０１の移動速度の影響を受けずに安定した形状である（図９（ｂ）と図８（ｂ）参照）。このため対応関係５００から計測ストローク位置Ｉpを正確に求めることができ、原点位置Ｉ0のリセットを極めて高精度に行うことができる。

具体的には、まず、回転センサ１００の検出値から逐次得られる回転量を、ピストン２０１（ロッド２０２）のストローク位置Ｉn（ｎ＝１、２…）に逐次変換する。

ピストン２０１のストローク位置Ｉnが計測される毎に、そのときのリセットセンサ３０１の検出信号Ｖnを読み出し、両者のデータＩnとＶnとを対応づける。

つぎに、図８（ａ）に示すように、回転センサ１００の検出信号から得られる計測ストローク位置Ｉnと、磁力センサ３０１の検出信号（磁力；電圧値）Ｖnとの対応関係５００を、横軸をストローク位置Ｉnとし縦軸を磁力（電圧値）Ｖnとして求める。

つぎに、図８（ｂ）に示すように、対応関係５００に、モデル６００を適用して、対応関係５００の頂点５００Ｐ（ストローク位置Ｉp、磁力Ｖp）を求める。

つぎに頂点５００Ｐの座標位置（ストローク位置Ｉp、磁力Ｖp）から、ピストン２０１が原点位置に達したときの計測ストローク位置Ｉp、つまりピーク位置Ｉpを読み取る。

つぎに、この読み取った計測ストローク位置Ｉpを、真のストローク位置である原点位置Ｉ0にリセットする。

モデル６００は、理想的なストローク位置Ｉと磁力（電圧値）Ｖとの対応関係を示すものとして予め用意したものでもよく、１ストロークしたときのデータから作成されたものであってもよい。

図１０は、前回１ストロークしたときのデータからモデル６００を求めてリセットを行う本実施例のアルゴリズムを示している。

たとえば、ピストン２０１が図１（ａ）中で左の位置から原点位置を通過し右の位置に達するまでを１回目のストロークとし、ピストン２０１が右の位置に達しから原点位置を通過し左の位置に達するまでを２回目のストロークとして、データを取得する。

図１１（ａ）は、１回目のストロークによって得られる対応関係（モデル）６００を破線で示すとともに、２回目のストロークによって得られる対応関係５００を実線で示している。

２回目のストロークによって、ストローク位置Ｉnと電圧値Ｖn（ｎ＝１、２…）の対応関係５００が得られたとすると、この対応関係５００のデータから、電圧最大値（磁力最大値）に対応するストローク位置Ｉmを求める。このストローク位置Ｉmを仮のピーク位置とする（ステップ１００１）。

つぎに、図１１（ｂ）に示すように、ストローク位置Ｉnと電圧値Ｖnとの対応関係５００を、ストローク位置Ｉmがモデル６００の原点位置Ｉ0に一致するようにシフトさせる。

シフトさせた対応関係５００′のストローク位置Ｉn′と、シフト前の対応関係５００′のストローク位置Ｉnとの関係は、下記（１）式で表される。

Ｉn′＝Ｉn−Ｉm＋Ｉ0 …（１） （ステップ１００２）。

つぎに、図１１（ｃ）に示すように、各電圧値Ｖn′毎に、対応関係５００′とモデル６００とのストローク差Ｓln、Ｓrnを求める（ステップ１００３）。

求められたストローク差Ｓln、Ｓrnのうち絶対距離が小さい方のストローク差を、モデル６００と対応関係５００′の位置ずれＳn（＝Σmin（Ｓln，Ｓrn））とする。下記（２）式に示すように、すべての電圧値Ｖn′（ｎ＝１、２…）について位置ずれＳnを求め、それらの平均位置ずれＳを算出する。

Ｓ＝Σmin（Ｓln，Ｓrn）/ｎ …（２） （ステップ１００４）
つぎに、平均位置ずれＳと、仮のピーク位置Ｉmとを用いて、下記（３）式のごとく、ピストン２０１が原点位置Ｉpに達したときの計測ストローク位置Ｉp、つまり対応関係５００のピーク位置Ｉpを算出する。

Ｉp＝Ｉm−Ｓ …（３） （ステップ１００５）
つぎに、このようにして求められたピーク位置Ｉp（回転センサ１００の検出結果から得られる計算上の原点位置）を、真の原点位置Ｉ0にリセットする（ステップ１００６）。

なお、本実施例では、モデル６００は、ピストン２０１を原点位置付近を１ストロークさせたときのデータから求めるようにしているが、原点位置付近を２回以上ストロークさせたデータからモデル６００を求める実施も可能である。

（第６実施例）
上述した第５実施例では、前回の１ストロークのデータのモデル６００を用いて、対応関係５００のピーク位置Ｉpを求めるようにしているが、対応関係５００に近似する連続曲線５１０を求め、この連続曲線５１０から、対応関係５００のピーク位置Ｉpを求めてもよい。

すなわち、図１２（ａ）に示すように、対応関係５００の各点（Ｉn、Ｖn）のデータを用いて最小自乗法によって、連続曲線５１０を求め、この連続曲線５１０上で電圧値が最大となるストローク位置を、対応関係５００のピーク位置Ｉpと定めてもよい。また、図１２（ｂ）に示すように、対応関係５００に近似する相関関数として、たとえば４次関数（Ｖ＝ｆ（Ｉ））を求め、この４次関数の連続曲線５２０上で電圧値が最大となるストローク位置を、対応関係５００のピーク位置Ｉpと定めてもよい。

（第７実施例）
特許文献３では、２つの磁力センサが所定の時間差をおいて所定の検出信号レベル（しきい値）以上になったときに、ピストンが特定の位置にあると判断し、そうでない場合はノイズであると判断している。この発明は、図１３（ａ）に示すように、一方の磁力センサがオンとなった時刻から他方の磁力センサがオンとなる時刻までの時間幅が一定であることを前提としている。

しかし、磁力センサで検出される磁力のベースレベルは、一定ではなく、変動し得るものである。たとえばシリンダチューブ２５０とピストン２０１との間には隙間ガタが存在し、これにより磁石３５０と磁力センサとの距離は、変動し、ベースレベルは、図１３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように高くなったり低くなったりする。その他、外来磁気などの設置環境の影響を受けてベースレベルが変化することもある。このため、一定のしきい値をもって、磁力センサがオンであるか否かを判断することにすると、一方の磁力センサがオンとなってから他方の磁石がオンとなるまでの時間幅が変化したり（図１３（ｂ）、（ｃ））、あるいは場合によって全くオンとならないこともある（図１３（ｄ））。

また、図１４（ａ）に示す磁力センサで検出される波形を、図１４（ｂ）に示すノイズと判別しようとしても、ノイズと判別することが困難である。

また、モデル６００と対比するためには、磁力センサの検出波形のベースレベルを確定させて、モデル６００と一致するように振幅を拡大したり、縮小したり、シフトさせる必要があるが、図１４（ｃ）に矢印で示すように検出波形の裾野の各ポイントのレベルが異なるため、真のベースレベルがどこにあるのか判別することが困難である。このためモデル６００との対比が困難になる。

そこで、本実施例では、シリンダチューブ２５０の外側に、ピストン２０１、ロッド２０２の直動方向に沿って所定距離離間されて設けられた２つ磁力センサ３０１、３０２を設け、図１５（ａ）に示すように、これら２つの磁力センサ３０１、３０２から、極性が異なる検出信号３０１ａ、３０２ａを出力させ、更に両検出信号３０１ａ、３０２ａの電圧レベルを、固定抵抗を用いた平均化回路によって、平均化して、平均化された電圧レベルの信号３０１ｃに基づいて、ストローク位置を求めるなどの演算処理を行うようにしている。

図１５（ａ）は、磁力センサ３０１、３０２で検出される信号波形３０１ａ、３０２ａをそれぞれ示している。一方の磁力センサ３０２の極性が他方の磁力センサ３０１とは逆極性となるように、両磁力センサ３０１、３０２が配置されている。

図１５（ｂ）は、上記平均化回路で磁力センサ３０１、３０２の出力信号を平均化して得られる合成信号３０１ｃを示している。合成信号３０１ｃは、磁力センサ３０１、３０２の出力信号３０１ａ、３０２ａを加算して、平均する演算処理を行うことで取得される。

このようにして得られた合成信号３０１ｃは、図１４（ｄ）、（ｅ）に示すように、ベースレベルが小さくなったり、大きくなったりしても、一方の磁力センサ３０１の最小振幅値（マイナス極性）から、他方の磁力センサ３０２の最大振幅値（プラス極性）までの距離（以下、振幅値間距離Ｊ）変化は、ごく小さい（両磁力センサ３０１、３０２の振幅の合計値）。また、一方の磁力センサ３０１のピーク位置から他方の磁力センサ３０２のピーク位置までの距離（以下、ピーク位置間距離Ｋ）は、ベースレベルの変化にかかわらず、既知の磁力センサ３０１、３０２間の距離に応じた一定値となる。

このように合成信号３０１ｃは、上記振幅値間距離Ｊ、ピーク位置間距離Ｋが、ベースレベルの変動の影響を受けずに変動しない特性を有している。

図１６は、合成信号３０１ｃに基づき行われる演算処理のアルゴリズムを示している。

まず、回転センサ１００の検出信号と、合成信号３０１ｃとに基づいて、ストローク位置Ｉnと電圧値Ｖn（ｎ＝１、２…）の対応関係５００を、図１７（ａ）に示すように取得し、これらストローク位置Ｉnと電圧値Ｖnとの対応関係５００のデータ（Ｉn、Ｖn）を記憶する（ステップ１１０１）。

つぎに、対応関係５００のデータ（Ｉn、Ｖn）に基づいて、振幅値間距離Ｊ、ピーク位置間距離Ｋを演算によって求める。そして、この演算された振幅値間距離Ｊが所定の幅Ｊ1（下限値）〜Ｊ2（上限値）内に収まっており、かつ、演算されたピーク位置間距離Ｋが所定の幅Ｋ1（下限値）〜Ｋ2（上限値）内に収まっているいるか否かが判断される（ステップ１１０２）。

上記ステップ１１０２の判断がＹＥＳである場合には、この対応関係５００で示される信号波形は、ノイズではなくて、磁石３５０が磁力センサ３０１、３０２間の原点位置を通過したときに同センサから出力される信号波形であるとして、つぎのステップ１１０３に移行し、そうでない場合（ステップ１１０２の判断ＮＯ）には、ノイズであると判断する（ステップ１１０４）。

ステップ１１０３では、モデル６００の振幅値間距離Ｊ0に一致するように、対応関係５００を拡大、縮小させる。たとえば図１７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、対応関係５００の振幅値間距離Ｊが、モデル６００の振幅値間距離Ｊ0よりも小さい場合には、対応関係５００の振幅値間距離Ｊがモデル６００の振幅値間距離Ｊ0に一致するように、対応関係５００の振幅値間距離Ｊを拡大させて、対応関係５００′にする。対応関係５００の拡大、縮小処理は、次式（４）に示される演算式にしたがい行われる。なお、変換後の対応関係５００′の電圧値データをＶn′とする。

Ｖn′＝（Ｖn−対応関係５００の最小振幅値）（モデル６００の最大振幅値− モデル６００の最小振幅値）/（対応関係５００の最大振幅値−対応 関係５００の最小振幅値）＋モデル６００の最小振幅値 …（４）

（ステップ１１０３）
つぎに、図１７（ｅ）、（ｆ）に示すように、拡大された対応関係５００′を、しきい値Ｑ1、Ｑ2によって、２つの部分５００ａ′、５００ｂ′に分割する。一方の部分５００ａ′は、一方の磁力センサ３０１の検出波形３０１ａに対応する部分であり、他方の部分５００ｂ′は、他方の磁力センサ３０２の検出波形３０２ａに対応する部分である（ステップ１１０５）。

つぎに、分割した各部分５００ａ′、５００ｂ′それぞれに対して、第５実施例、第６実施例で説明したのと同様の手法でモデル６００と対比させて、それぞれのピーク位置Ｉpa、Ｉpbを求める（ステップ１１０６）。

つぎに、演算された各ピーク位置Ｉpa、Ｉpbを平均してピーク位置Ｉpを求める。なお、本実施例では、磁力センサ３０１、３０２の中間位置を原点位置Ｉ0に定めているものとする（ステップ１１０７）。

つぎに、このようにして求められたピーク位置Ｉp（回転センサ１００の検出結果から得られる計算上の原点位置）を、真の原点位置Ｉ0にリセットする（ステップ１１０８）。

以上のように本実施例によれば、振幅値間距離Ｊ、ピーク位置間距離Ｋがベースレベルの変動の影響を受けずに変動しない特性を有した合成信号３０１ｃに基づいてリセットを行うようにしているので、ノイズとの判別を正確に行え、モデル６００との対比を正確に行うことができる。この結果、回転センサ１００の検出結果から得られる計算上の原点位置Ｉpを、真の原点位置Ｉ0にリセットする処理を極めて高精度に行うことができる。

（第８実施例）
ところで、シリンダチューブ２５０内部の磁石３５０で発生した磁気がシリンダチューブ２５０を伝達するときに磁気伝達遅れが発生する。この磁気伝達の遅れの時間は、シリンダチューブ２５０の比透磁率と比誘電率により定まり一定となる。したがって磁石３５０とともに直動するピストン２０１、ロッド２０２が高速で移動している場合と低速で移動している場合とでは、同じストローク位置における磁力センサ３０１、３０２の検出電圧レベルが異なることになる。

このためピストン２０１が原点位置Ｉ0を通過するときの移動速度Ｖ（以下、原点位置通過速度という）如何によって、回転センサ１００の検出結果から得られるピーク位置Ｉpが、変動することになる。

そこで、本実施例では、原点位置通過速度Ｖと、原点位置Ｉ0から位置ずれ量（ピーク位置補正量）ΔＩとの対応関係を取得しデータテーブル形式で記憶装置に格納し、このデータテーブルに従い、回転センサ１００の検出結果から得られる位置Ｉnを補正するようにしている。

すなわち、原点位置通過速度Ｖは、磁力センサ３０１、３０２の各ピーク位置Ｉpa、Ｉpb間の距離と、これらピーク位置Ｉpa、Ｉpb間をピストン２０１が通過した時間を計測することにより、求められる。

また、ピーク位置補正量ΔＩは、真の原点位置Ｉ0と、ピーク位置Ｉpa、Ｉpbの平均値であるピーク位置Ｉpとの偏差を算出することで、求められる。

ピストン２０１の移動速度を変化させて、原点位置付近を通過させる運動を繰り返し行うことで、上記原点位置通過速度Ｖとピーク位置補正量ΔＩのデータが取得される。取得されたデータは、ピストン２０１の移動速度の各大きさｊ毎に、原点位置通過速度Ｖと、ピーク位置補正量ΔＩとの対応関係のデータ（Ｖj、ΔＩj）として、データテーブルの形式で演算処理部４００の記憶装置に記憶される。

そして、このデータテーブル（Ｖj、ΔＩj）にしたがい、計測されたピーク位置Ｉpが、原点位置通過速度Ｖに応じて補正される。

たとえば、第７実施例では、図１６のステップ１１０６で説明したように、各ピーク位置Ｉpa、Ｉpbが演算されるが、これら各ピーク位置Ｉpa、Ｉpb間の距離と、これらピーク位置Ｉpa、Ｉpb間をピストン２０１が通過する時間とに基づいて、実際の原点位置通過速度Ｖが求められる。そして、この原点位置通過速度Ｖに対応するピーク位置補正量ΔＩが、データテーブル（Ｖj、ΔＩj）から読み出される。

第７実施例では、各ピーク位置Ｉpa、Ｉpbの平均値をピーク位置Ｉpとしているが（図１６のステップ１１０７）、このピーク位置Ｉpは上記ピーク位置補正量ΔＩ分の誤差を含んでいるため、下記（５）式にしたがい、ピーク位置Ｉpを補正し、補正ピーク位置Ｉp′を算出する。

Ｉp′＝Ｉp＋ΔＩ …（５）
このようにして、シリンダチューブ２５０内部のピストン２０１の移動速度如何にかかわらず、正確に補正ピーク位置Ｉp′が求められ、この補正ピーク位置Ｉp′に基づいて、原点位置へのリセットが高精度に行われる。

本第８実施例では、第７実施例と組み合わせて実施する場合について説明したが、第５実施例、第６実施例と組み合わせて実施してもよい。また、磁力センサが２個もうけられた場合のみならず磁力センサが１個設けられた場合にも適用することができる。磁力センサが１個の場合には、各ピーク位置Ｉpa、Ｉpb間の距離に基づきピストン２０１の移動速度を求めることはできないが、ピストン２０１の移動速度を計測すればよい。

上述した説明では、データテーブル（Ｖj、ΔＩj）を用いて、計測されたピーク位置Ｉpを、原点位置通過速度Ｖに応じて補正するようにしているが、下記の演算式を用いて、補正量ΔＩを求めてもよい。

ΔＩ＝Ｖ×Ｔd …（６）
上記（６）式において、Ｔdは、シリンダチューブ２５０内部の磁石３５０で発生した磁気がシリンダチューブ２５０を伝達するときに磁気伝達遅れの時間であり、シリンダチューブ２５０の材質等によって一義的に定まる既知の値である。

また本実施例では、ピストン２０１の計測ストローク位置Ｉnと、磁力センサ３０１の検出信号（磁力；電圧値）Ｖnとの対応関係５００を求めた後に、データテーブルまたは演算式を用いて、計測ピーク位置Ｉpを補正しているが、補正は、対応関係５００を求める過程で行うようにしてもよい。

すなわち、ピストン２０１の逐次の計測ストローク位置Ｉn毎に、移動速度によって補正した補正ストローク位置Ｉn′を求め、この補正ストローク位置Ｉn′と、磁力センサ３０１の検出信号（磁力；電圧値）Ｖnとの対応関係５００に基づいて、ピーク位置Ｉpを求めてもよい。この場合には、ピストン２０１の各計測ストローク位置Ｉn毎に、ピストン２０１の移動速度を計測し、この移動速度に応じて補正ストローク位置Ｉn′を算出すればよい。

また、上述の実施例では、実際の原点位置通過速度Ｖを、各ピーク位置Ｉpa、Ｉpb間の距離と、これらピーク位置Ｉpa、Ｉpb間をピストン２０１が通過する時間とに基づいて、算出するようにしているが、回転センサ１００で逐次計測されるストローク位置に基づいて、実際の原点位置通過速度Ｖを算出してもよい。たとえば、前回計測されたストローク位置と、今回計測されたストローク位置と、前回から今回までの時間差とに基づいて、実際の原点位置通過速度Ｖを算出することができる。

また、上述した本第８実施例では、回転センサ１００の検出結果から得られるストローク位置Ｉp（ピーク位置）を、ピストン２０１の移動速度Ｖに応じて補正して、この補正したストローク位置Ｉp′（補正ピーク位置）を、原点位置Ｉ0にリセットする場合を想定して説明したが、回転センサ１００を設けない構成、回転センサ１００の原点位置へのリセット処理を前提としない実施にも、本発明を適用することができる。たとえば、回転センサ１００を設けずに、磁力センサ３０１（３０２）の検出信号に基づいてピストン２０１が特定の位置を通過したことを計測するような場合にも、その計測位置の補正に本発明を適用することができる。

すなわち、本発明としては、磁力がシリンダチューブ２５０内部を通過するときの遅れを補償して、リセットセンサ３０１、３０２で検出される位置を補正することができるものであればよい。

なお、第５実施例〜第８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、たとえば図８（ａ）に示すごとく、原点位置でピークとなるように物理量が変化する検出媒体であればよい。たとえば検出媒体を音波とし、超音波センサで音波を検出する場合にも第５実施例〜第８実施例に係る本発明を適用することができる。

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（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（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（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（ａ）、（ｂ）（ｃ）は第４実施例の構成図である。 図８（ａ）、（ｂ）は第５実施例を説明する図である。 図９（ａ）、（ｂ）は第５実施例の比較例を示した図である。 図１０は第５実施例のアルゴリズムを例示する図である。 図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図１０の処理内容を説明する図である。 図１２（ａ）、（ｂ）は第６実施例を説明する図である。 図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は第７実施例の比較例を説明する図である。 図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第７実施例の比較例を説明する図で、図１４（ｄ）、（ｅ）は第７実施例の合成信号の特徴を説明する図である。 図１５（ａ）、（ｂ）は第７実施例における信号処理を説明する図である。 図１６は第７実施例のアルゴリズムを例示する図である。 図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は図１６の処理内容を説明する図である。

符号の説明

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

Claims (5)

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、
   前記直動部材のストローク位置を検出するストローク位置センサ（１００）と、
   前記直動部材（２０１）に設けられた検出媒体（３５０）と、
   前記シリンダチューブ（２５０）の外側に、前記直動部材（２０１、２０２）の原点位置に対応して設けられ、前記検出媒体（３５０）からの距離に応じて検出レベルが変化する検出信号を出力するセンサであって、前記直動部材（２０１、２０２）が前記原点位置に達したときに検出レベルがピーク値となる検出信号を出力するリセットセンサ（３０１、３０２）と、
   横軸および縦軸のうち一方の軸を前記ストローク位置センサ（１００）で検出されるストローク位置とし、他方の軸を前記リセットセンサ（３０１、３０２）から出力される検出信号として、両者の対応関係を示すカーブを求め、
   前記カーブの頂点に対応する検出ストローク位置を、前記原点位置にリセットする演算処理手段（４００）と
   を備えたことを特徴とするシリンダの位置計測装置。
2. 前記演算処理手段（４００）は、
   前記直動部材（２０１、２０２）を２回ストロークさせて、前記対応関係を示す２つのカーブを求め、当該２つのカーブのずれ量に基づいて、前記カーブの頂点に対応する検出ストローク位置を求め、この検出ストローク位置を、原点位置にリセットするものであ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。
3. 前記演算処理手段（４００）は、前記直動部材（２０１、２０２）が前記原点位置を通過するときの移動速度の各大きさ毎に、移動速度と、前記原点位置の補正量との対応関係を予め求めておき、
   前記直動部材（２０１、２０２）が前記リセットセンサ（３０１、３０２）を通過するときの実際の移動速度を計測し、計測した実際の移動速度に対応する前記原点位置の補正量を前記対応関係から求め、
   この求められた前記原点位置の補正量によって、前記カーブの頂点に対応する検出ストローク位置を補正することを特徴とする請求項１または２記載のシリンダの位置計測装置。
4. 前記リセットセンサ（３０１、３０２）は、
   前記シリンダチューブ（２５０）の外側に、前記直動部材（２０１、２０２）の直動方向に沿って所定距離離間されて設けられた２つのリセットセンサ（３０１、３０２）であって、これら２つのリセットセンサ（３０１、３０２）は、極性が異なる検出信号を出力するものであり、
   前記演算処理手段（４００）は、
   前記２つのリセットセンサ（３０１、３０２）の検出信号を合成した信号に基づいて演算処理を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシリンダの位置計測装置。
5. 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）に設けられた検出媒体（３５０）と、
   前記シリンダチューブ（２５０）の外側の既知の特定位置に設けられ、前記検出媒体（３５０）からの距離に応じて変化する磁力を、前記直動部材（２０１、２０２）の位置として検出するセンサ（３０１、３０２）と、
   磁力が前記シリンダチューブ（２５０）内部を通過するときの遅れを補償して、前記センサ（３０１、３０２）で検出される位置を補正する演算処理手段（４００）と
   を備えたことを特徴とするシリンダの位置計測装置。

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