JPH0510703A - ロツドの移動位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は低コストで小型化が可能であり、さ
らに誤差の少ない検出をなし得るロッドの移動位置検出
装置を提供することを目的とする。 【構成】この発明では、軸方向にそって磁気特性を周期
的に変化させたロッドの前記磁気特性を検出することに
よりロッドの移動位置を検出するロッドの移動位置検出
装置において、 前記ロッドに形成される磁気特性より
さらにその磁気特性を変化させた部分を前記複数周期毎
に前記ロッドに形成するとともに、前記ロッドの移動に
ともなう前記磁気特性の変化に対応した略ｓｉｎ波の電
気信号を出力する磁気検出回路と、前記略ｓｉｎ波信号
を平滑する平滑回路と、前記平滑回路の出力と前記略ｓ
ｉｎ波信号を比較しする第１の比較回路と、前記平滑回
路の出力の平均値を求める平均値回路と、前記平滑回路
の出力と前記平均値回路の出力を比較する第２の比較回
路と、前記第２の比較回路の出力をＺ相信号として用
い、前記第１の比較回路の出力をカウントすることによ
り前記ロッドの移動位置を検出するカウンタ回路とを具
えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は建設機械や産業機械の
シリンダロッドの位置や自動車のピストンの位置や磁気
スケールのスケーラーの位置など、軸方向にそって磁気
特性を周期的に変化させたロッドの前記磁気特性を検出
することによりロッドの移動位置を検出するロッドの移
動位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械や産業機械などに用いられるシ
リンダロッドの位置を検出する場合、シリンダロッド自
体やシリンダロッドに連結した検出ロッドの軸方向に透
磁率の異なる部分や磁石を所定の間隔で設けることによ
りロッドの軸方向に添った磁気的特性を異ならせ、この
磁気的特性の相違を検出してロッドの軸方向への移動変
位や移動位置を検出するロッドの移動位置検出装置が用
いられることが多い。

【０００３】このような磁気的特性を検出する回路とし
ては、周知のマックスウエルブリッジ回路、ホール素
子、ＭＲ（magnetic resister）素子などが用いられ
る。

【０００４】かかる磁気特性を利用したロッド位置検出
装置においては、アブソリュート型の位置検出器を構成
する場合、ロッドの全長にわたって他の位置と混同しな
い複雑な磁気特性パターンをロッドに形成したり、複数
の位置検出器をロッドに添って設けるなどの手法を取る
のが一般的であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来のアブソリ
ュート型のロッド位置検出装置における前者の手法で
は、ロッドに形成する磁気特性パターンが複雑であるた
め、パターン形成コストが高くなるとともにパターン形
成に時間がかかるという問題があり、また後者の方法で
は位置検出器が数多く必要になるためコストがかかると
ともに検出器の取付スペースを考慮する必要があるとい
う問題がある。

【０００６】この発明はこの様な実情に鑑みて成された
もので、低コストで小型化が可能であり、さらに誤差の
少ない絶対位置検出をなし得るロッドの移動位置検出装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明では、軸方向に
そって磁気特性を周期的に変化させたロッドの前記磁気
特性を検出することによりロッドの移動位置を検出する
ロッドの移動位置検出装置において、 前記ロッドに形
成される磁気特性よりさらにその磁気特性を変化させた
部分を前記複数周期毎に前記ロッドに形成するととも
に、前記ロッドの移動にともなう前記磁気特性の変化に
対応した略ｓｉｎ波の電気信号を出力する磁気検出回路
と、前記略ｓｉｎ波信号を平滑する平滑回路と、前記平
滑回路の出力と前記略ｓｉｎ波信号を比較しする第１の
比較回路と、前記平滑回路の出力の平均値を求める平均
値回路と、前記平滑回路の出力と前記平均値回路の出力
を比較する第２の比較回路と、前記第２の比較回路の出
力をＺ相信号として用い、前記第１の比較回路の出力を
カウントすることにより前記ロッドの移動位置を検出す
るカウンタ回路とを具えるようにする。

【０００８】

【作用】かかる本発明の構成によれば、前記第１の比較
回路の出力から前記ロッドの磁気特性を周期的に変化さ
せた部分を検出し、前記第２の比較回路の出力から前記
ロッドにおける磁気特性を複数周期毎に大きく変化させ
た部分を検出する。前記第２の比較回路の出力はエンコ
ーダでいうところのＺ相信号となり、これによりアブソ
リュート型の移動位置検出器を構成することができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明を添付図面に示す実施例にし
たがって詳細に説明する。

【００１０】図１はこの発明の実施例を示すものであ
り、検出ロッド１は磁束を透過させる金属から構成さ
れ、その軸方向には所定の間隔で検出ロッド本体より透
磁率が大きいあるいは小さい部分（透磁率変化部）２が
複数個列設されている。透磁率を変化させるには、浸炭
の程度を変えたり、磁化キズによる手法が用いられる。
また、この検出ロッド１には、前記の複数の透磁率変化
部２毎に透磁率を先の透磁率変化部２より更に大きく変
化させた透磁率強変化部３が設けられている。これらの
透磁率変化を、磁気抵抗素子，ホール素子などの半導体
素子、コイル（位置検出，振幅検出，インピーダンス検
出，相互誘導検出）などを用いて電圧変化に変換する事
により検出ロッドの移動位置を検出する。

【００１１】この実施例では、上記検出ロッド１を２つ
のマックスウエルブリッジ回路の各コイルＬ1、Ｌ3に挿
通するようにしている。

【００１２】図２において、コイルＬ1、Ｌ2、抵抗ｒ
1、ｒ2から成る第１のマックスウエルブリッジ回路１０
は検出ロッド１の一方向（例えば右）への移動を検出す
るためのもので、またコイルＬ3、Ｌ4、抵抗ｒ3、ｒ4か
ら成る第２のマックスウエルブリッジ回路３０は検出ロ
ッド１の逆方向（左）への移動を検出するためのもので
ある。

【００１３】すなわち、検出ロッド１が軸方向に移動し
て透磁率が変化すると、コイルＬ1の自己インダクタン
スが変化してコイルＬ2側の電圧と位相が異なるように
なり、この位相差に対応する電圧を抽出することに基づ
き検出ロッド１の移動量や移動位置を検出するのであ
る。

【００１４】図２において、マックスウエルブリッジ１
０には発振器２０からの高周波電圧が増幅器１１を介し
て印加されており、その出力端子ａ、ｂに発生した各電
圧は差動増幅器１２によって差動増幅され、増幅器１３
を介して位相検波器１４に入力される。位相検波器１４
には発振器２０の出力電圧と増幅器１３の出力との位相
差を求め、該位相差に対応する電圧信号を出力する。こ
の位相検波回路１４の出力は図２の位相検波回路１４の
右上に示すように、ノイズが重畳された略ｓｉｎ波であ
る。

【００１５】位相検波器１４の出力は増幅器１５を介し
てノイズフィルタ１６及び高速平滑回路１７に入力され
る。ノイズフィルタ１６は信号のノイズ成分を除去した
後、その信号を電圧保持タイミング発生回路１７に入力
する。ノイズフィルタ１６の出力は、図３（ｂ）の曲線
Ｅで示すように、ノイズ成分が除去された略ｓｉｎ波で
あり、特に透磁率強変化部３に対応する部分では、その
出力レベルが他の部分に比べて大きく変化している。

【００１６】高速平滑回路１７は、例えば低域通過アク
ティブフィルタによって構成してあり、入力信号を図３
（ｂ）の曲線Ｆで示すように平滑化する（平均値化す
る）。電圧保持タイミング発生回路１８は、高速平滑回
路１７の出力とノイズフィルタ１６の出力（生信号）と
を差動増幅する差動増幅器と１９、差動増幅器１９の出
力と基準電圧Ｖrとを比較する比較回路２１と、比較回
路２１の出力によって所定幅のワンショットパルスを発
生するワンショット回路２２とで構成されており、ワン
ショット回路２２の出力は電圧保持回路２３に入力され
ている。電圧保持回路２３は前記ワンショット回路２２
の出力をトリガとして高速平滑回路１７の出力を電圧保
持する。

【００１７】すなわち、電圧保持回路２３においては、
ワンショット回路２２の出力でトリガした高速平滑回路
１７の出力を次のワンショット回路２２の出力がくるま
で電圧保持する。

【００１８】ここで、図３（ｂ）に示す平滑電圧（曲線
Ｆ）とｓｉｎ波（曲線Ｅ）とのクロスした点がｓｉｎ波
の平均値であり、電圧保持回路２３においてはこのクロ
ス点の電圧値を保持記憶したいが、このクロス点に達し
たときにトリガパルスを立ちあげても、遅れによって上
記クロス点の電圧からはずれてしまう。このため上記基
準電圧Ｖrとの比較によってワンショット回路２２から
若干早めにトリガパルスを出すようにしている。

【００１９】比較回路２４では、電圧保持回路２３で保
持した上記クロス点の電圧値とノイズフィルタ１６から
出力される生出力（曲線Ｅ）とを比較する事により、図
３（ｃ）に示すような、パルス波を形成し、これをアッ
プダウンカウンタ２７の例えばアップカウント入力端子
に印加する。

【００２０】一方、上記高速平滑回路１７の出力（曲線
Ｆ）は平均値回路（平滑回路）２５に入力され、ここで
上記平滑出力のさらなる平均値がとられる。この平均値
回路２５の出力は、透磁率強変化部３においても、図３
の曲線Ｇで示すように、通常の（透磁率変化部２の部分
の）平均値電圧に均されることになる。従って、この平
均値回路２５の出力を比較回路２６で元の高速平滑回路
１７の出力と比較することにより、図３（ｄ）に示すよ
うな、透磁率強変化部３のみにおいて立ち上がるパルス
波を形成する事ができる。この比較回路２６の出力パル
スはアップダウンカウンタ２７のＺ相入力端子に印加さ
れる。

【００２１】第２のマックスウエルブリッジ回路３０の
出力からアップダウンカウンタ２７のダウンパルス波を
形成する回路３１〜４４からなる回路構成は、上記と同
様の構成であり、重複する説明は省略する。ただし、第
２のマックスウエルブリッジ回路３０に対応する回路構
成部分には上記平均値回路２５及び比較回路２６に対応
する回路構成は存在しない。

【００２２】アップダウンカウンタ２７では、これらの
アップダウン信号及びＺ相信号を用いてアップダウンカ
ウント動作を行なうことによりロッド１の絶対位置を検
出する。

【００２３】なお、上記実施例では、ロッドの透磁率を
変化せるようにしたが、他の磁気特性を変化させるよう
にしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
誤差の少ないロッドの絶対位置検出を簡単な構成でなし
得るとともに、装置の低コスト化、小型化が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例についてロッド及び検出コイ
ルの概略構成を示す図。

【図２】この発明の実施例の検出回路構成例を示す図。

【図３】実施例の作用を説明するタイムチャート。

【符号の説明】

１…ロッド ２…透磁率変化部 ３…透磁率強変化部 １０…マックスウェルブリッジ回路 ３０…マックスウェルブリッジ回路 ２５…平均値回路 ２６…比較回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】軸方向にそって磁気特性を周期的に変化さ
   せたロッドの前記磁気特性を検出することによりロッド
   の移動位置を検出するロッドの移動位置検出装置におい
   て、 前記ロッドに形成される磁気特性よりさらにその磁気特
   性を変化させた部分を前記複数周期毎に前記ロッドに形
   成するとともに、 前記ロッドの移動にともなう前記磁気特性の変化に対応
   した略ｓｉｎ波の電気信号を出力する磁気検出回路と、 前記略ｓｉｎ波信号を平滑する平滑回路と、 前記平滑回路の出力と前記略ｓｉｎ波信号を比較しする
   第１の比較回路と、 前記平滑回路の出力の平均値を求める平均値回路と、 前記平滑回路の出力と前記平均値回路の出力を比較する
   第２の比較回路と、 前記第２の比較回路の出力をＺ相信号として用い、前記
   第１の比較回路の出力をカウントすることにより前記ロ
   ッドの移動位置を検出するカウンタ回路と、 を具えるロッドの移動位置検出装置。