專利名稱：位移量測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及，使用輸出對應(yīng)于可動體位移量的傳感信號的位移傳感器測量可動體位移量的位移量測量裝置；特別是關(guān)于根據(jù)位移傳感器的特性變化校正位移量測量裝置的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在特開2000-258109號中公開了，使用與電磁閥的活動元件連動的棒狀磁鐵，以及保持在裝配在電磁閥上的盒子內(nèi)部的磁感應(yīng)元件(例如霍爾IC)，測量電磁閥活動元件位移量的位移量測量裝置。專利文獻1中還記載了，在完成盒子與電磁閥的組裝后，通過學(xué)習(xí)控制中立位置只進行一次校正，以及只要通過這一次校正修正組裝的誤差，就能夠確保充分的測量精度。
在特開昭58-193403號中公開了，使用與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動連動，每轉(zhuǎn)動單位角度發(fā)出脈沖信號，且在規(guī)定的基準(zhǔn)位置發(fā)出基準(zhǔn)脈沖信號的角度傳感器，通過計數(shù)從角度傳感器輸入的脈沖信號，計算并記憶離基準(zhǔn)位置的角度值的角度檢測裝置。該角度檢測裝置，在輸入基準(zhǔn)脈沖信號時將記憶的角度值清零，從而修正角度值的誤差。但是，輸入基準(zhǔn)脈沖信號時的角度值在可以看作基準(zhǔn)位置的規(guī)定的上限值與下限值之間的范圍以外時，角度值不清零。由此，防止將高頻噪聲誤認(rèn)為是基準(zhǔn)脈沖信號而錯誤地進行清零。
在特開2002-273642號中公開了，為了修正機床的滾珠絲杠的進給驅(qū)動，加工前使?jié)L珠絲杠移動到行程末端，檢測出行程末端的坐標(biāo)值，加工后再次將滾珠絲杠移動到行程末端，檢測出行程末端的坐標(biāo)值，然后，根據(jù)加工前后行程末端坐標(biāo)值的差(熱膨脹引起的主軸伸長量)，修正滾珠絲杠的驅(qū)動量。
在特開2000-258109號中記載的位移量測量裝置中，只在組裝該裝置時，進行一次可動體的中立位置初期校正，以后不進行任何校正。但是，在使用位移量測量裝置的長時間內(nèi)，最初探測磁鐵和霍爾IC等目標(biāo)物體的位移量的部件(在本說明書中，稱為位移傳感器)的特性在慢慢發(fā)生變化。例如，磁鐵的磁力在漸漸降低，磁鐵的位置發(fā)生偏移，以及，霍爾IC的增益等電路特性也發(fā)生變化。這樣的位移傳感器特性經(jīng)長年變化，位移量測量裝置的測量結(jié)果會漸漸含有很大的誤差。
特開昭58-193403號中記載的角度測量裝置，通過將轉(zhuǎn)子位于基準(zhǔn)位置時的測量值清零，能夠消除由脈沖信號的計數(shù)錯誤引起的角度測量值誤差。但是，此處采用的在基準(zhǔn)位置的測量值清零的修正方法，正如在專利文獻1中記載的位移量測量裝置一樣，在由位移傳感器的霍爾IC輸出的傳感信號值決定位移量的裝置中，不能消除因為位移傳感器特性的長年變化引起的位移量測量值的誤差。即，位移傳感器的特性一旦發(fā)生變化，位移量和傳感信號值之間的非線性關(guān)系在整個位移范圍內(nèi)變化，即使只將基準(zhǔn)位置這一點的測量值清零，也不能修正整個位移范圍內(nèi)位移量測量結(jié)果的誤差。
在特開2002-273642號中記載的滾珠絲杠進給驅(qū)動裝置中，根據(jù)加工前后行程末端坐標(biāo)值的差，能夠修正加工中主軸的熱膨脹引起的滾珠絲杠進給量的誤差。但是，僅通過在行程末端這一點的坐標(biāo)值的差值，正如在專利文獻1中記載的位移量測量裝置一樣，在由位移傳感器的特性變化引起的位移量和傳感信號值之間的非線性關(guān)系在整個位移范圍內(nèi)變化的裝置中，不能修正整個位移范圍內(nèi)位移量測量結(jié)果的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是，在位移量測量裝置中，消除由于位移傳感器特性的長年變化引起的位移量測量值的誤差，始終維持測量的高精確度。
依照本發(fā)明，使用輸出含有與位移量對應(yīng)的值的傳感信號的位移傳感器，測量上述可動體位移量的位移量測量裝置，具備以下裝置根據(jù)上述位移傳感器輸出的上述傳感信號值，利用規(guī)定的計算方法，計算上述可動體位移量的位移量計算裝置；檢測出上述可動體分別位于規(guī)定的多個基準(zhǔn)位置時的時間點來作為取樣點的定時裝置；將上述位移傳感器在通過上述定時裝置檢測出來的各取樣點輸出的上述傳感信號值作為與各基準(zhǔn)位置對應(yīng)的取樣值而獲取的取樣裝置；根據(jù)通過上述取樣裝置取得的與上述多個基準(zhǔn)位置分別對應(yīng)的多個的取樣值，計算上述位移傳感器特性的長年變化傾向，根據(jù)計算出來的上述變化傾向，對上述位移量計算裝置的上述計算方法進行修正的修正裝置。按照該位移量測量裝置，可以根據(jù)可動體分別位于多個基準(zhǔn)位置時的傳感信號值，在多個基準(zhǔn)位置所存在的規(guī)定位移范圍內(nèi)，掌握位移傳感器特性的長年變化傾向，并在此基礎(chǔ)上修正位移量的計算方法，因而能夠在規(guī)定的位移范圍內(nèi)維持高度的測量精確度。
在適宜的實施方式中，位移傳感器的位移范圍的兩個端點，即在最大位移點(上死點)和最小位移點(下死點)，分別設(shè)定基準(zhǔn)位置。由此，使整個位移范圍內(nèi)的修正變得容易。并且，通過在上死點和下死點之間的中立位置也設(shè)定基準(zhǔn)位置，就能夠進一步提高修正的精確度。
在適宜的實施方式中，上述定時裝置、上述取樣裝置和上述修正裝置與上述位移量計算裝置同時工作。由此，上述位移量測量裝置在計算位移量的期間，上述位移量計算裝置的上述計算方法依次被修正。其結(jié)果是，在測量動作繼續(xù)的同時，能夠始終維持測量的高精確度。沒有必要中斷進行修正的測量動作。
在適宜的實施方式中，上述定時裝置，通過監(jiān)視使上述可動體發(fā)生位移的原因要素的狀態(tài)值、判斷上述狀態(tài)值是否在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)值停留規(guī)定時間以上，從而判斷上述可動體是否位于上述基準(zhǔn)位置。由此，能夠抓住可動體確實位于基準(zhǔn)位置的時間，使修正的精確度變得更好。
在適宜的實施方式中，使用設(shè)定了各種傳感信號值和各種位移量的對應(yīng)關(guān)系的轉(zhuǎn)換表，計算位移量。并且，上述修正裝置，尋求與上述多個基準(zhǔn)位置對應(yīng)的取樣值和上述轉(zhuǎn)換表中設(shè)定的與上述多個基準(zhǔn)位置對應(yīng)的傳感信號值之間的差異，使上述差異變小地修正上述轉(zhuǎn)換表中設(shè)定的與上述各種位移量對應(yīng)的上述各種傳感信號值。由此，根據(jù)位移傳感器的特性變化，能夠在整個位移范圍內(nèi)修正轉(zhuǎn)換表具有的轉(zhuǎn)換特性(計算方法)。


圖1是適用于依照本發(fā)明的位移量測量裝置的一種實施方式的位移傳感器的一個例子的剖面圖。
圖2是表示適用于位移傳感器10和控制器100的簡單油壓系統(tǒng)的一個例子的電路圖。
圖3是表示控制器100的結(jié)構(gòu)，尤其是，顯示為使電磁比例控制閥300的線圈發(fā)生位移的控制，以及為了執(zhí)行與該控制同時進行的第1位移傳感器10A的長年變化的學(xué)習(xí)控制的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是表示控制器100進行學(xué)習(xí)控制的處理流程的流程圖。
具體實施例方式
圖1是適用于依照本發(fā)明的位移量測量裝置的一種實施方式的位移傳感器的一個例子的剖面圖。圖中，用斜線陰影表示的部件是磁性材料制成的部件。用空白表示的部件，除永久磁鐵28以外，都是非磁性材料(例如，非磁性的不銹鋼、塑料、橡膠等)制成的部件。
如圖1所示，位移傳感器10，具有傳感器主體12和活塞14。傳感器主體12，擁有前后開口的筒狀主體外殼16，該筒狀主體外殼16的尾端被主體帽18蓋上。筒狀主體外殼16和主體帽18都由磁性材料制成，構(gòu)成傳感器主體12的外殼，擁有從外部對傳感器主體12的內(nèi)部進行磁屏蔽的功能。
在筒狀主體外殼16內(nèi)，從前端開口側(cè)插入并固定耐壓套筒20。在耐壓套筒20的外側(cè)面的不同位置固定一個或者多個(該實施方式中是2個)磁感應(yīng)元件，如霍爾IC34A、34B。由這些霍爾IC34A、34B輸出的傳感信號，通過信號電纜37傳到傳感器主體12的外部，輸入擁有依照本發(fā)明的位移量測量裝置功能的控制器100。
耐壓套筒20前端有開口，在其內(nèi)側(cè)，擁有由耐壓套筒20的壁圍成的細長圓柱狀，提供給活塞14的移動空間30。該位移傳感器10的代表性用途是，比如，檢測用于檢測油壓機械的流油量的差動線圈的位移量和用于移動油壓傳動裝置的電磁比例控制閥的線圈的行程量；在該油壓機械的用途中，耐壓套筒20內(nèi)側(cè)的移動空間30裝滿了高壓工作油，在耐壓套筒20的壁上施加高油壓。耐壓套筒20由牢固的非磁性材料(例如，非磁性不銹鋼)制成，擁有足夠的強度經(jīng)得住內(nèi)側(cè)空間30的高油壓。
活塞14從耐壓套筒20的前端開口插入移動空間30內(nèi)?；钊?4被設(shè)置在與移動空間30同軸的位置上。活塞14可以沿著中心軸22在一定的距離范圍內(nèi)移動?；钊?4插入耐壓套筒20內(nèi)的部分的外徑，比耐壓套筒20的內(nèi)徑僅小一點，確保了活塞14的外表面與耐壓套筒20的內(nèi)表面之間有微小的空隙，以此，活塞14可以順暢地移動。
活塞14的主體是非磁性材料制成的大致圓柱形軸24。在該軸24的前端部分25形成螺釘，通過該螺釘，與測量對象的可動體(例如上述油壓閥的線圈等)結(jié)合。軸24的后半部分的插入耐壓套筒20內(nèi)的部分26，變成固定永久磁鐵28的后座。該后座26為圓筒形，擁有圍住圓柱形內(nèi)部空間26a的側(cè)壁26b，以及后端的開口26c。在該后座26的內(nèi)部空間26a內(nèi)，容納了圓棒狀的永久磁鐵28。后座26的側(cè)壁26b后端邊緣有多個爪26d。這些爪26d像關(guān)閉開口26c那樣向內(nèi)側(cè)折彎，與永久磁鐵28的后面接觸，在后座24b內(nèi)固定永久磁鐵28使之不向中心軸22方向移動。此外，通過接下來描述的方法，永久磁鐵28被固定在后座26內(nèi)與此同軸的位置。
永久磁鐵28形成了在中心軸22方向粗細隨位置不同(外徑)而不同的形狀。例如，在該實施方式中，永久磁鐵28在軸方向的中央部分最粗，由此向兩端成錐形，呈紡錘狀的形狀。永久磁鐵28的這種形狀，是為了使永久磁場28形成的磁場33的強度(特別是，通過霍爾IC34A、34B檢測出來的磁場成分強度)分布變成規(guī)定的特性(例如，盡可能與線形特性相近，實際是非線性特性)而選擇的。其次，后座26的內(nèi)部空間26a也必須是匹配永久磁鐵28最粗的地方(該實施方式中是中央部分)的形狀和大小。因此，永久磁鐵28最粗的中央部分，與后座26的側(cè)壁26b貼緊。在永久磁鐵28細的后端部分套上了圓環(huán)狀的墊片32。墊片32的內(nèi)側(cè)面與永久磁鐵28貼緊，外側(cè)面與后座26的側(cè)壁26b貼緊。因此，永久磁鐵28依靠中央最粗的部分和安裝了墊片32的后端部分的這兩個地方，將軸位置固定成與后座24b的中心軸22一致。只要適當(dāng)選擇墊片32的材質(zhì)，就有可能緩和施加給永久磁鐵28的應(yīng)力。
后座26的內(nèi)部空間26a被分為永久磁鐵28中央部位之前的區(qū)域和之后的區(qū)域。后座26的側(cè)壁26b的一個或多個位置上，穿透了連通后座26的內(nèi)部空間26a的前部區(qū)域與后座26的外部空間(即移動空間30)的壓力釋放孔26e。另外，在墊片32的部分，也形成了連通后座26內(nèi)部空間26a的后部區(qū)域和后座26的外部空間(移動空間30)的壓力釋放槽(圖示省略)。在上述油壓機械的用途中，后座26的外部空間(移動空間30)充滿了高壓工作油，特別是在建筑機械等的情況下，該工作油的油壓會大幅變動。即使在這樣的場合，由于側(cè)壁26b的壓力釋放孔26e和墊片32的壓力釋放槽32c的作用，后座26的內(nèi)部空間26a與外部空間(移動空間30)間的壓力差被控制得很小，能夠防止因壓力差過大造成的不適狀況。
控制器100經(jīng)常輸入上述位移傳感器10的兩個霍爾IC34A、34B輸出的傳感信號值，將這些傳感信號值平均化，以平均化了的傳感信號值，實時運算可動體(例如，用于移動油壓傳動裝置的電磁比例控制閥)的位移量，利用運算出來的位移量，執(zhí)行規(guī)定的控制動作(例如，上述電磁比例控制閥的操作等)。此處，在位移傳感器10中，隨著年代久遠，永久磁鐵28的磁場33的強度降低，永久磁鐵28的軸位置或偏離或傾斜，將霍爾IC34A、34B的磁場強度轉(zhuǎn)換成電壓信號的增益也發(fā)生變化，使得敏感特性也發(fā)生變化?？刂破?00，依照本發(fā)明的原理，掌握上述位移傳感器的敏感特性的長年變化傾向，根據(jù)變化傾向修正位移量計算方法，從而始終維持位移量測量的高精確度。
圖2是表示適用了位移傳感器10和控制器100的簡單油壓系統(tǒng)的模型例子的電路圖。
在圖2所表示的例子中，使用的是擁有圖1所說明的結(jié)構(gòu)的2個位移傳感器10A、10B。第1位移傳感器10A裝配在電磁比例控制閥300上，用于檢測該電磁比例控制閥300的線圈的行程量。在此，電磁比例控制閥300，通過控制油壓泵400對傳動裝置500的油壓供應(yīng)，驅(qū)動傳動裝置500。另外，第2位移傳感器10B裝配在差壓傳感器600上，用于檢測該差壓傳感器600的線圈的行程量。在此，差壓傳感器600用于檢測油壓泵400提供給傳動裝置500的工作油的流量。再者，參照符號700指的是將油壓泵400卸荷時的油壓(卸荷壓)維持在規(guī)定值的低壓安全閥，參照符號800指的是將最大油壓限制在規(guī)定的安全壓的高壓安全閥，另外，參照符號900指的是壓力計。低壓安全閥700由控制器100控制，在卸荷時，控制器100發(fā)出的信號變?yōu)殛P(guān)，成為由發(fā)條設(shè)置的壓力。
控制器100，由人操作的操作輸入裝置(如操作桿)200輸入操作指令信號，依照此操作指令信號操作電磁比例控制閥300，控制傳動裝置500的工作。此時，控制器100，由第1位移傳感器10A輸入傳感信號，根據(jù)輸入的傳感信號值，計算電磁比例控制閥300的線圈行程量，并調(diào)節(jié)對電磁比例控制閥300的操作量，使計算出的行程量變成目標(biāo)行程量。與控制該電磁比例控制閥300的動作同時工作的還有，控制器100著實、實時地學(xué)習(xí)第1位移傳感器10A的敏感特性的長年變化，依照學(xué)習(xí)結(jié)果進行對根據(jù)第1位移傳感器10A發(fā)出的傳感信號值計算行程量(位移量)的計算方法的修正的控制(以下稱為學(xué)習(xí)控制)。
在該學(xué)習(xí)控制中，控制器100監(jiān)視從操作桿200發(fā)出的操作指令信號(比如電壓信號)的電平。該操作指令信號，是使電磁比例控制閥300的線圈發(fā)生位移的重要原因。控制器100通過監(jiān)視該操作指令信號，檢測出電磁比例控制閥300的線圈分別位于規(guī)定的多個基準(zhǔn)位置的時間點，作為取樣點。比如，設(shè)置上死點(最大行程位置)、中立點(原點位置)以及下死點(最小行程位置)3個基準(zhǔn)位置。在此，由于上死點和下死點位于位移傳感器的位移范圍的兩個端點，中立點在位移范圍的中點，故對整個位移范圍內(nèi)的學(xué)習(xí)控制都很方便。
操作指令信號電平在最大值停留一定的時間(比如一秒鐘時間)以上時，控制器100就判斷線圈位于上死點。當(dāng)操作指令信號電平在中立值停留一定的時間(比如一秒鐘時間)以上時，控制器100就判斷線圈位于中立點。另外，當(dāng)操作指令信號電平在最小值停留一定的時間(比如一秒鐘時間)以上時，控制器100就判斷線圈位于下死點。控制器100通過這樣的判斷，將第1位移傳感器10A在檢測出來的在取樣點發(fā)出的傳感信號值，作為學(xué)習(xí)控制用的取樣值進行記憶?？刂破?00根據(jù)這些記憶的取樣值，掌握第1位移傳感器10A的敏感特性到目前為止的長年變化傾向。然后，控制器100根據(jù)所掌握的長年變化傾向，修正由第1位移傳感器10A發(fā)出的傳感信號值計算行程量(位移量)的計算方法(比如，使第1位移傳感器10A的傳感信號值與行程量(位移量)相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換表)。
其次，控制器100，由第2位移傳感器10B輸入傳感信號，根據(jù)輸入的傳感信號值計算差壓傳感器600的線圈行程量，利用計算出來的行程量執(zhí)行各種未圖示的控制。與該控制動作同時進行的還有，控制器100著實、實時地學(xué)習(xí)第2位移傳感器10B的敏感特性的長年變化，依照學(xué)習(xí)結(jié)果進行對根據(jù)第2位移傳感器10B發(fā)出的傳感信號值計算行程量(位移量)的計算方法的修正的學(xué)習(xí)控制。
在該學(xué)習(xí)控制中，控制器100除了上述操作指令信號以外，還監(jiān)視由壓力計900檢測出來的壓力值。該壓力值顯示的是使差壓傳感器600的線圈發(fā)生位移的原因要素的工作油的流量(節(jié)流處的差壓)的狀態(tài)?？刂破?00，通過監(jiān)視來自操作桿200的操作指令信號和來自壓力計900的壓力值，檢測出差壓傳感器600的線圈分別位于規(guī)定的多個基準(zhǔn)位置的時間點，作為取樣點。比如，設(shè)定卸荷時(零流量時，零差壓時)的位置和最大壓力時(最大流量時，最大差壓時)的位置這2個位置為基準(zhǔn)位置。此時，由于零差壓時與最大差壓時的位置，位于使用差壓傳感器600時的通常位移范圍的兩個端點，故對整個位移范圍內(nèi)的學(xué)習(xí)控制都很方便。
然后，當(dāng)操作桿200發(fā)出的操作指令信號在中立點停留一定時間(例如1秒鐘時間)以上且壓力計900的壓力值在低壓安全閥700的卸荷壓上停留一定時間(例如1秒鐘時間)以上時，控制器100就判斷線圈位于零差壓時的位置。另外，壓力值在高壓安全閥800的安全壓上停留一定時間(例如1秒鐘時間)以上時，控制器100就判斷線圈位于一個最大差壓時的位置?？刂破?00通過這樣的判斷，將第2位移傳感器10B在檢測出來的取樣點上發(fā)出的傳感信號值，作為學(xué)習(xí)控制用的取樣值進行記憶。控制器100，根據(jù)這些記憶的取樣值，掌握第2位移傳感器10B的敏感特性到目前為止的長年變化傾向。然后，控制器100根據(jù)所掌握的長年變化傾向，修正由第2位移傳感器10B的傳感信號值計算行程量(位移量)的計算方法(比如，使第2位移傳感器10B的傳感信號值與行程量(位移量)相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換表)。
圖3是表示，控制器100的結(jié)構(gòu)、尤其是，為使電磁比例控制閥300的線圈發(fā)生位移的控制、以及用于執(zhí)行與該控制同時工作的第1位移傳感器10A的長年變化的學(xué)習(xí)控制的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，控制器100，與操作輸入裝置(如操作桿)200、電磁比例控制閥300、以及聯(lián)結(jié)在電磁比例控制閥300上的位移傳感器10A電連接。該控制器100具備以下功能依照操作者對操作輸入裝置200的操作反饋控制電磁比例控制閥300的線圈行程量(電磁比例控制閥300送給傳動裝置500的油壓)的功能；與該反饋控制動作同時進行的，著實、實時地學(xué)習(xí)位移傳感器10A目前的敏感特性，依照該學(xué)習(xí)結(jié)果修正由位移傳感器10A發(fā)出的傳感信號值求位移量的計算方法的學(xué)習(xí)控制功能。
首先，就反饋控制功能進行說明。
控制器100，在處理101處，輸入從操作輸入裝置200輸出的操作指令信號，然后，將輸入的操作指令信號IS轉(zhuǎn)換成對電磁比例控制閥300的指令位移Dp_s。另外，控制器100，在處理108處，輸入從位移傳感器1輸出的傳感信號P(霍爾IC的情況下是電壓信號，以下稱之為傳感器電壓信號)。然后，控制器100，在處理109處，根據(jù)各個時間點輸入的傳感器電壓信號P，計算電磁比例控制閥300的目前位移量(目前的行程量)Dp_p。該計算方法使用的方法是參照根據(jù)位移傳感器10A的敏感特性設(shè)定好各種傳感器電壓信號值和各種位移量之間的對應(yīng)關(guān)系的傳感器電壓·位移轉(zhuǎn)換表111，將輸入的傳感器電壓信號P轉(zhuǎn)換為目前位移量Dp_p。然后，控制器100，在處理103處，運算指令位移Dp_s與目前位移量Dp_p的偏差Dp_s-Dp_p，接著在處理105處，根據(jù)該位移偏差Dp_s-Dp_p計算對電磁比例控制閥300的油壓的操作量，然后在處理107處，根據(jù)該油壓操作量計算對電磁比例控制閥300的控制電流的操作量，根據(jù)該控制電流操作量操作流入電磁比例控制閥300的控制電流。
其次，就圖3的處理103處的學(xué)習(xí)控制功能進行說明。圖4表示的是該學(xué)習(xí)控制流程。以下，參照圖3和圖4，說明學(xué)習(xí)控制的處理。
在學(xué)習(xí)控制113中，控制器100根據(jù)操作輸入裝置200發(fā)出的操作指令信號IS，檢測出可以肯定電磁比例控制閥300的目前位移量Dp_p分別位于規(guī)定的多個基準(zhǔn)位置時的時間點，作為取樣點。在此，所謂多個基準(zhǔn)位置，比如是圖3的處理101內(nèi)的圖表所示的上死點(最大位移)Bmax、下死點(最小位移)Bmin以及中立點(零位移)A，這些點可以稱之為表示整個位移范圍特性的代表點?？刂破?00，在操作輸入裝置200發(fā)出的指令信號IS連續(xù)一定時間(比如1秒鐘時間)分別指示，最大位移(上死點)Bmax、最小位移(下死點)Bmin以及零位移(中立點)A時，將這些時間作為取樣點檢測出(圖4中塊120的步驟122)。在這三種取樣點上，可以看作電磁比例控制閥300線圈的位移Dp_p分別確實地位于上死點Bmax、下死點Bmin以及中立點A。
控制器100，將檢測出來的位于上述3種取樣點時位移傳感器10A輸出的電壓信號P，即，與上死點Bmax對應(yīng)的上死點電壓信號值PBmax、與下死點Bmin對應(yīng)的下死點電壓信號值PBmin、以及與中立點A對應(yīng)的中立電壓信號值PA，分別作為取樣值而獲取(圖4的取樣處理120的步驟124)。獲取的取樣值在圖4所示取樣記憶部126處被記憶。
控制器100確認(rèn)獲取的取樣值是否異常(圖4的異常判斷處理130的步驟132)。該異常判定，如接下來表示的一樣進行。即，控制器100，擁有圖4所示的設(shè)定值記憶部134，在那預(yù)先記憶了位移傳感器10A初期分別在上死點Bmax、下死點Bmin以及中立點A時輸出的電壓信號值(以下稱之為初期電壓信號值)PBmax(0)、PBmin(0)以及PA(0)。該初期電壓信號值PBmax(0)、PBmin(0)以及PA(0)，表示位移傳感器10A在實際使用前的初期檢測特性，就如同在工廠出貨前的檢測中測量設(shè)定好的?？刂破?00，計算獲取的取樣值和與該取樣值對應(yīng)的初期設(shè)定值的差，若這個差比規(guī)定的閾值大，就判定該取樣值異常。即，如果獲取的取樣值為PBmax、PBmin以及PA，初期電壓信號值為PBmax(0)、PBmin(0)及PA(0)，閾值為ΔPBmax_NG、ΔPBmin_NG以及ΔPA_NG的話，由控制器100判斷下列條件|PBmax-PBmax(0)|＜ΔPBmax_NG 式1|PBmin-PBmin(0)|＜ΔPBmin_NG 式2|PA-PA(0)|＜ΔPA_NG 式3是否成立。只要上述任一條件成立，就可以認(rèn)為在位移傳感器10A中出現(xiàn)了什么異常，控制器100就會執(zhí)行向操作者發(fā)出警報等異常處理(步驟115)。如果上述條件不成立的話，就可以看成獲取的取樣值是正常的。
控制器100在規(guī)定的時間差范圍內(nèi)，獲取與上死點Bmax、下死點Bmin及中立點A對應(yīng)的3種正常取樣值PBmax、PBmin以及PA的話，就利用這3種取樣值PBmax、PBmin以及PA，求位移傳感器10A的特性變化傾向，以此修正傳感器電壓-位移轉(zhuǎn)換表111(圖4的轉(zhuǎn)換表修正處理140)。該修正處理，如下進行。
即，若本次修正處理中使用的取樣值為PBmax、PBmin以及PA，傳感器電壓-位移轉(zhuǎn)換表111目前設(shè)定的與基準(zhǔn)位置(上死點Bmax、下死點Bmin以及中立點A)對應(yīng)的電壓信號值為PBmax(n)、PBmin(n)以及PA(n)，傳感器電壓-位移轉(zhuǎn)換表111新設(shè)定的與基準(zhǔn)位置對應(yīng)的修正后的電壓信號值為PBmax(n+1)、PBmin(n+1)以及PA(n+1)的話，控制器100利用下列計算式PBmax(n+1)＝PBmax(n)+α(PBmax-PBmax(n))式4PBmin(n+1)＝PBmin(n)+α(PBmin-PBmin(n))式5PA(n+1)＝PA(n)+α(PA-PA(n))式6算出與基準(zhǔn)位置對應(yīng)的修正后的電壓信號值PBmax(n+1)、PBmin(n+1)以及PA(n+1)(圖4的步驟142)。在此，上述3個計算式的右邊第2項(PBmax-PBmax(n))、(PBmin-PBmin(n))以及(PA-PA(n))表示的是位移傳感器10A在整個位移范圍內(nèi)敏感特性的隨時間變化的傾向。另外，這個第2項的系數(shù)α是為了調(diào)節(jié)使該敏感特性的隨時間變化的傾向在傳感器電壓-位移轉(zhuǎn)換表111的修正中被反映什么程度的修正增益，是比1小的正數(shù)(如0.1)。因此，上述計算式右邊的意思是，使傳感器電壓-位移轉(zhuǎn)換表111中設(shè)定的電壓信號值PBmax(n)、PBmin(n)以及PA(n)向位移傳感器10A敏感特性的隨時間變化的傾向的方向移動。
其次，控制器100，通過利用上述計算式中求出的與基準(zhǔn)位置對應(yīng)的修正后電壓信號值PBmax(n+1)、PBmin(n+1)以及PA(n+1)進行插值計算，還算出整個位移范圍的基準(zhǔn)位置以外的與各種位移量對應(yīng)的修正后電壓信號值(圖4的步驟144)。然后，控制器100，將傳感器電壓-位移轉(zhuǎn)換表111中目前設(shè)定的與整個位移范圍的基準(zhǔn)位置的各種位移量Dp_pmax、……、0、……、Dp_pmin對應(yīng)的電壓信號值PBmax(n)、……、PA(n)、……、PBmin(n)改寫為像上述的那樣計算出的修正后電壓信號值PBmax(n+1)、……、PA(n+1)、……、PBmin(n+1)(圖4中的步驟146)。這樣，傳感器電壓-位移轉(zhuǎn)換表111中設(shè)定的電壓信號值被修正為，傳感器電壓-位移轉(zhuǎn)換表111中設(shè)定的與基準(zhǔn)位置對應(yīng)的電壓信號值和與基準(zhǔn)位置對應(yīng)的取樣值之間的差異向變小的方向(換言之，向著位移傳感器10A的敏感特性的長年變化傾向的方向)變化。依靠該修正，如圖3的轉(zhuǎn)換表111中例舉的一樣，實線表示的以前的轉(zhuǎn)換特性150，在整個位移范圍內(nèi)向著箭頭所示的敏感特性的長年變化傾向的方向被修正，變?yōu)橛命c劃線所示新的轉(zhuǎn)換特性152。
以上轉(zhuǎn)換表111的修正動作，在使用位移傳感器10A的期間，依次被實行。以此，將轉(zhuǎn)換表111的內(nèi)容變成著實、實時地適應(yīng)位移傳感器10A的目前敏感特性的內(nèi)容。因此，即使位移傳感器10A的敏感特性產(chǎn)生隨時間變化，也能夠始終得到精確度良好的位移量測量結(jié)果。另外，根據(jù)像上述一樣掌握的位移傳感器10A的敏感特性的隨時間變化的傾向，不僅能夠修正位移量計算方法，還能夠?qū)嵭袑ξ灰苽鞲衅?0A將來的異常發(fā)生的預(yù)測。
以上說明了本發(fā)明的實施方式，該實施方式只不過是為了說明本發(fā)明的例示，本發(fā)明的范圍并不只限定于該實施方式。本發(fā)明，只要不脫離其要點，也能用其他各種各樣的方式實施。
例如，在上述計算式4、5、6中，能夠替換右邊第2項α(PBmax-PBmax(n))、α(PBmin-PBmin(n))以及α(PA-PA(n))，而使用擁有與特性變化傾向(PBmax-PBmax(n))、(PBmin-PBmin(n))以及(PA-PA(n))相同極性的一定寬度的修正階梯值。
權(quán)利要求
1.一種位移量測量裝置，使用輸出含有與可動體位移量對應(yīng)的值的傳感信號的位移傳感器，測量上述可動體的位移量，其特征在于具有根據(jù)上述位移傳感器輸出的上述傳感信號值，利用規(guī)定的計算方法，計算上述可動體位移量的位移量計算裝置；檢測出上述可動體分別位于規(guī)定的多個基準(zhǔn)位置時的時間點來作為取樣點的定時裝置；將上述定時裝置檢測出的各取樣點上的上述位移傳感器輸出的上述傳感信號值，作為與各基準(zhǔn)位置對應(yīng)的取樣值而獲取的取樣裝置；根據(jù)上述取樣裝置獲取的分別對應(yīng)于上述多個基準(zhǔn)位置的多個取樣值，計算上述位移傳感器的特性的隨時間變化的傾向，并根據(jù)計算出來的上述變化傾向，修正上述位移量計算裝置的上述計算方法的修正裝置。
2.如權(quán)利要求書1所述的位移量測量裝置，其特征在于上述定時裝置、上述取樣裝置和上述修正裝置，與上述位移量計算裝置同時工作，由此，在上述位移量計算裝置計算位移量的時間內(nèi)，依次修正上述位移量計算裝置的上述計算方法。
3.如權(quán)利要求書1所述的位移量測量裝置，其特征在于上述定時裝置監(jiān)視使上述可動體發(fā)生位移的原因要素的狀態(tài)值，通過判斷上述狀態(tài)值是否在規(guī)定的基準(zhǔn)狀態(tài)值停留規(guī)定時間以上，判斷上述可動體是否位于上述基準(zhǔn)位置。
4.如權(quán)利要求書1所述的位移量測量裝置，其特征在于上述計算方法使用設(shè)定了各種傳感信號值與各種位移量的對應(yīng)關(guān)系的轉(zhuǎn)換表；上述修正裝置，求取與上述多個基準(zhǔn)位置對應(yīng)的取樣值和上述轉(zhuǎn)換表中設(shè)定好的與上述多個基準(zhǔn)位置對應(yīng)的傳感信號值之間的差異，使上述差異向變小的方向，修正上述轉(zhuǎn)換表中設(shè)定好的與上述各種位移量對應(yīng)的上述各種傳感信號值。
全文摘要
目的是為了消除因位移傳感器特性的長年變化引起的位移量測量值的誤差，能夠始終維持測量的高精確度。根據(jù)操作桿200的信號檢測出裝配在位移傳感器10A上的油壓閥300分別位于上死點、下死點、中立點的時間點，將位移傳感器10A在檢測出來的時間點輸出的傳感信號值作為取樣值獲取，根據(jù)獲得的上死點、下死點、中立點的取樣值，計算位移傳感器10A特性的隨時間變化的傾向，然后，按照計算出來的變化傾向，在整個位移范圍內(nèi)修正位移量計算用轉(zhuǎn)換表111的設(shè)定。
文檔編號G05D16/20GK1696602SQ20051006769
公開日2005年11月16日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者山元裕一, 莊司幸夫, 吉田伸實 申請人:株式會社小松制作所