JPH04214849A - トルクセンサ用磁歪膜の形成方法 - Google Patents
トルクセンサ用磁歪膜の形成方法Info
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- JPH04214849A JPH04214849A JP2402213A JP40221390A JPH04214849A JP H04214849 A JPH04214849 A JP H04214849A JP 2402213 A JP2402213 A JP 2402213A JP 40221390 A JP40221390 A JP 40221390A JP H04214849 A JPH04214849 A JP H04214849A
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、優れた磁歪特性をもつ
トルクセンサ用磁歪膜の形成方法に関する。
トルクセンサ用磁歪膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来よりトルクセンサ用磁歪膜の形成方法
として、貼付法、メッキ法、ＣＶＤ法、イオンプレ−テ
ィング法、スパッタリング法など各種の方法があり、そ
の一技術として、特開昭６２−６１２９号公報は線爆溶
射法により、特開昭６２−１８４３２３号公報はプラズ
マ溶射法により磁歪膜を形成することを開示している。
として、貼付法、メッキ法、ＣＶＤ法、イオンプレ−テ
ィング法、スパッタリング法など各種の方法があり、そ
の一技術として、特開昭６２−６１２９号公報は線爆溶
射法により、特開昭６２−１８４３２３号公報はプラズ
マ溶射法により磁歪膜を形成することを開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た溶射法により形成された磁歪膜を用いるトルクセンサ
は検出感度が低いという大きな欠点を有していた。本発
明者らは、上記した溶射法により形成された磁歪膜を構
成する溶射粒子間の接合性が不十分であって内部に多数
の気孔やマイクロクラックを含むことが上記検出感度が
低い原因であると推定した。また、膜表面の凹凸が大き
く、これが磁歪膜の磁気特性なかんずく磁歪特性を低下
させているのではないかと推定した。
た溶射法により形成された磁歪膜を用いるトルクセンサ
は検出感度が低いという大きな欠点を有していた。本発
明者らは、上記した溶射法により形成された磁歪膜を構
成する溶射粒子間の接合性が不十分であって内部に多数
の気孔やマイクロクラックを含むことが上記検出感度が
低い原因であると推定した。また、膜表面の凹凸が大き
く、これが磁歪膜の磁気特性なかんずく磁歪特性を低下
させているのではないかと推定した。
【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、トルクセンサに用いて優れた検出感度を発揮し
得る磁歪膜の形成方法を提供することをその解決すべき
課題としている。
であり、トルクセンサに用いて優れた検出感度を発揮し
得る磁歪膜の形成方法を提供することをその解決すべき
課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のトルクセンサ用
の磁歪膜の形成方法は、回転軸表面に磁歪材料をプラズ
マ溶射により被着するとともに、上記回転軸表面のプラ
ズマ溶射膜又は飛行中のプラズマ粒子にレ−ザ−光を照
射することを特徴としている。好適な実施例において、
磁歪膜は、回転軸表面に磁歪材料を減圧プラズマ溶射に
より被着した後で、上記回転軸表面のプラズマ溶射膜に
レ−ザ−光を照射して形成される。この実施例によれば
、減圧プラズマ溶射により得られる磁歪特性向上効果と
、レ−ザ−光照射により得られる磁歪特性向上効果が相
乗的に作用して一層優れた磁歪膜を得ることができる。
の磁歪膜の形成方法は、回転軸表面に磁歪材料をプラズ
マ溶射により被着するとともに、上記回転軸表面のプラ
ズマ溶射膜又は飛行中のプラズマ粒子にレ−ザ−光を照
射することを特徴としている。好適な実施例において、
磁歪膜は、回転軸表面に磁歪材料を減圧プラズマ溶射に
より被着した後で、上記回転軸表面のプラズマ溶射膜に
レ−ザ−光を照射して形成される。この実施例によれば
、減圧プラズマ溶射により得られる磁歪特性向上効果と
、レ−ザ−光照射により得られる磁歪特性向上効果が相
乗的に作用して一層優れた磁歪膜を得ることができる。
【０００６】磁歪膜を形成する磁歪材料としては、例え
ば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ａｌ
系合金などを採用することができる。プラズマ溶射法と
しては、例えば１０乃至５０Ｔｏｒｒ程度の減圧雰囲気
で実施するいわゆる減圧プラズマ溶射を採用することが
できる。この減圧プラズマ溶射法により形成された磁歪
膜は常圧プラズマ溶射法により形成された磁歪膜よりも
磁歪膜中に含まれる気孔が少なく、磁歪膜が緻密であり
、良好な磁気特性を発揮する。
ば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ａｌ
系合金などを採用することができる。プラズマ溶射法と
しては、例えば１０乃至５０Ｔｏｒｒ程度の減圧雰囲気
で実施するいわゆる減圧プラズマ溶射を採用することが
できる。この減圧プラズマ溶射法により形成された磁歪
膜は常圧プラズマ溶射法により形成された磁歪膜よりも
磁歪膜中に含まれる気孔が少なく、磁歪膜が緻密であり
、良好な磁気特性を発揮する。
【０００７】レ−ザ−光は、例えば回転軸表面に照射す
ることができ、照射は連続照射でも高速間欠照射のどち
らでもよい。回転軸表面への照射により回転軸表面が高
温となりまたは表面が溶融し、更に回転軸表面の酸化膜
を除去し、それにより飛来する溶融粒子との結合強度が
改善され、回転軸より磁歪膜へのトルク伝達性が向上し
、磁歪膜の耐久性も向上する。また、回転軸表面に形成
されたプラズマ溶射膜の表面にレ−ザ−光を照射するこ
とによって、プラズマ溶射膜を構成する粒子が溶融して
一体化し、膜の気孔率やマイクロクラックが減少し、膜
の磁気特性が向上する。更に粒子表面の酸化膜が除去さ
れるので一層、粒子間の接合性が向上し、膜の磁気特性
が向上する。
ることができ、照射は連続照射でも高速間欠照射のどち
らでもよい。回転軸表面への照射により回転軸表面が高
温となりまたは表面が溶融し、更に回転軸表面の酸化膜
を除去し、それにより飛来する溶融粒子との結合強度が
改善され、回転軸より磁歪膜へのトルク伝達性が向上し
、磁歪膜の耐久性も向上する。また、回転軸表面に形成
されたプラズマ溶射膜の表面にレ−ザ−光を照射するこ
とによって、プラズマ溶射膜を構成する粒子が溶融して
一体化し、膜の気孔率やマイクロクラックが減少し、膜
の磁気特性が向上する。更に粒子表面の酸化膜が除去さ
れるので一層、粒子間の接合性が向上し、膜の磁気特性
が向上する。
【０００８】レ−ザ−光は、飛行中の溶融粒子に直接照
射してもよい。この照射により飛行中の溶融粒子表面が
加熱されその表面の酸化膜を飛散させて、磁歪膜中にお
ける粒子間の接合性が改善され、それにより膜の磁気特
性が向上する。回転軸またはプラズマ溶射膜の表面に照
射するレ−ザ−光は、１０２ 〜５×１０３ Ｗ／平方
ｃｍとすることが好ましい。照射エネルギ−が低すぎる
と表面が充分に加熱されない。表面は溶融してもよい。 照射エネルギ−が高すぎると飛来する溶融粒子などの運
動エネルギにより溶融したプラズマ溶射膜が飛散してし
まう。
射してもよい。この照射により飛行中の溶融粒子表面が
加熱されその表面の酸化膜を飛散させて、磁歪膜中にお
ける粒子間の接合性が改善され、それにより膜の磁気特
性が向上する。回転軸またはプラズマ溶射膜の表面に照
射するレ−ザ−光は、１０２ 〜５×１０３ Ｗ／平方
ｃｍとすることが好ましい。照射エネルギ−が低すぎる
と表面が充分に加熱されない。表面は溶融してもよい。 照射エネルギ−が高すぎると飛来する溶融粒子などの運
動エネルギにより溶融したプラズマ溶射膜が飛散してし
まう。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のトルクセ
ンサの磁歪膜形成方法では、プラズマ溶射膜又はプラズ
マ溶射により飛行中の溶射粒子にレ−ザ−光を照射して
いるので、磁歪膜の磁気特性が改善され、それにより磁
歪検出方式のトルクセンサの検出感度が格段に向上でき
る。
ンサの磁歪膜形成方法では、プラズマ溶射膜又はプラズ
マ溶射により飛行中の溶射粒子にレ−ザ−光を照射して
いるので、磁歪膜の磁気特性が改善され、それにより磁
歪検出方式のトルクセンサの検出感度が格段に向上でき
る。
【００１０】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。この
実施例で用いたレ−ザ−照射式プラズマ溶射装置を第１
図に示す。減圧チャンバ１内部で２０ｒｐｍで回転する
基台１１上には、磁歪膜を被着すべき回転軸２が垂直に
立設されており、回転軸２から水平方向に約２５０ｍｍ
離れてプラズマ溶射ガン１４が配設されている。１２は
プラズマ溶射ガン１４へのガス及び素材粉末を輸送する
パイプであり、１３はプラズマ溶射ガン１４への電線パ
イプである。減圧チャンバ１内部のガスは回転軸２を挟
んでプラズマ溶射ガン１４と反対の側の出口１６から真
空ポンプ（図示せず）により吸引されており、プラズマ
溶射ガン１４の斜め上方にはマルチモ−ド形式の炭酸ガ
スレ−ザ−装置からなる最大出力１ｋＷのレ−ザ−ガン
４が配設されている。回転軸２の軸心と交差するレ−ザ
−ガン４の光軸は、レ−ザ−ガン４に内蔵されたレ−ザ
−光走査装置により垂直方向に一定周期で走査されてい
る。
実施例で用いたレ−ザ−照射式プラズマ溶射装置を第１
図に示す。減圧チャンバ１内部で２０ｒｐｍで回転する
基台１１上には、磁歪膜を被着すべき回転軸２が垂直に
立設されており、回転軸２から水平方向に約２５０ｍｍ
離れてプラズマ溶射ガン１４が配設されている。１２は
プラズマ溶射ガン１４へのガス及び素材粉末を輸送する
パイプであり、１３はプラズマ溶射ガン１４への電線パ
イプである。減圧チャンバ１内部のガスは回転軸２を挟
んでプラズマ溶射ガン１４と反対の側の出口１６から真
空ポンプ（図示せず）により吸引されており、プラズマ
溶射ガン１４の斜め上方にはマルチモ−ド形式の炭酸ガ
スレ−ザ−装置からなる最大出力１ｋＷのレ−ザ−ガン
４が配設されている。回転軸２の軸心と交差するレ−ザ
−ガン４の光軸は、レ−ザ−ガン４に内蔵されたレ−ザ
−光走査装置により垂直方向に一定周期で走査されてい
る。
【００１１】以下、実施条件を説明する。材質がＳ４５
Ｃで直径が２０ｍｍ、長さが３００ｍｍの回転軸２の表
面をサンドブラストなどにより清浄化しかつ表面粗さを
平均１０μｍＲｚとし、更に減圧下においてこの回転軸
２の表面を一方の電極としてア−ク放電を行い、表面の
酸化膜を除去する。その後、回転軸２を基台１１上に設
置する。 （溶射工程） 減圧チャンバ１内圧は２０Ｔｏｒｒとされ、プラズマ溶
射ガン１４へ供給するキャリヤガスはＡｒ６０Ｐｓｉ、
Ｈｅ６０Ｐｓｉとされる。プラズマ溶射ガン１４に供給
するプラズマ溶射材料としての金属粉末は５５Ｆｅ−４
５Ｎｉで平均１００メッシュの混合粉末を用い、プラズ
マ溶射ガン１４への加熱用の電力として８０Ｖ、８００
Ａの直流電力を供給した。この条件で約８分プラズマ溶
射を行い、約５００μｍのプラズマ溶射膜を得た。 （レ−ザ−光照射工程） 次に、上記プラズマ溶射膜にレ−ザ−光を斜め４５度の
角度で照射する。
Ｃで直径が２０ｍｍ、長さが３００ｍｍの回転軸２の表
面をサンドブラストなどにより清浄化しかつ表面粗さを
平均１０μｍＲｚとし、更に減圧下においてこの回転軸
２の表面を一方の電極としてア−ク放電を行い、表面の
酸化膜を除去する。その後、回転軸２を基台１１上に設
置する。 （溶射工程） 減圧チャンバ１内圧は２０Ｔｏｒｒとされ、プラズマ溶
射ガン１４へ供給するキャリヤガスはＡｒ６０Ｐｓｉ、
Ｈｅ６０Ｐｓｉとされる。プラズマ溶射ガン１４に供給
するプラズマ溶射材料としての金属粉末は５５Ｆｅ−４
５Ｎｉで平均１００メッシュの混合粉末を用い、プラズ
マ溶射ガン１４への加熱用の電力として８０Ｖ、８００
Ａの直流電力を供給した。この条件で約８分プラズマ溶
射を行い、約５００μｍのプラズマ溶射膜を得た。 （レ−ザ−光照射工程） 次に、上記プラズマ溶射膜にレ−ザ−光を斜め４５度の
角度で照射する。
【００１２】レ−ザ−出力は３００Ｗ、ビ−ム径１６ｍ
ｍ、焦点距離３３０ｍｍ、ビ−ム走査速度５００ｍｍ／
ｍｉｎ、ビ−ム振幅７ｍｍ、ディフォ−カス２０ｍｍに
設定される。この条件で約５分レ−ザ−光照射を行って
磁歪膜を得た。次に、得た磁歪膜を機械加工して逆向き
の螺旋形状を有する一対の螺旋磁歪膜（第６図参照）４
０、４１を作製した。
ｍ、焦点距離３３０ｍｍ、ビ−ム走査速度５００ｍｍ／
ｍｉｎ、ビ−ム振幅７ｍｍ、ディフォ−カス２０ｍｍに
設定される。この条件で約５分レ−ザ−光照射を行って
磁歪膜を得た。次に、得た磁歪膜を機械加工して逆向き
の螺旋形状を有する一対の螺旋磁歪膜（第６図参照）４
０、４１を作製した。
【００１３】また上記実施例と同一条件で、比較例１と
して常圧プラズマ溶射でレ−ザ−光照射をしない磁歪膜
、比較例２として減圧プラズマ溶射でレ−ザ−光照射を
しない磁歪膜も形成した。次に、螺旋磁歪膜４０、４１
をコイル４２、４３に嵌入し、両コイル４２、４３の各
一端を高位電源ＶＨに接続し、各他端を所定周期で発振
するマルチバイブレ−タの両コレクタに個別に接続して
、エミッタ間の電圧Ｖｏを検出した。このエミッタ間の
電圧Ｖｏは両コイル４２、４３のリアクタンスの差すな
わち磁歪膜４０、４１の比透磁率の差に比例する。なお
、第６図のマルチバイブレ−タ型の検出回路自体は周知
でありかつ本発明の要部ではないので、その詳細説明は
省略する。
して常圧プラズマ溶射でレ−ザ−光照射をしない磁歪膜
、比較例２として減圧プラズマ溶射でレ−ザ−光照射を
しない磁歪膜も形成した。次に、螺旋磁歪膜４０、４１
をコイル４２、４３に嵌入し、両コイル４２、４３の各
一端を高位電源ＶＨに接続し、各他端を所定周期で発振
するマルチバイブレ−タの両コレクタに個別に接続して
、エミッタ間の電圧Ｖｏを検出した。このエミッタ間の
電圧Ｖｏは両コイル４２、４３のリアクタンスの差すな
わち磁歪膜４０、４１の比透磁率の差に比例する。なお
、第６図のマルチバイブレ−タ型の検出回路自体は周知
でありかつ本発明の要部ではないので、その詳細説明は
省略する。
【００１４】第２図に回転軸２に加える負荷トルクと回
路出力電圧との関係を示す。第２図から本実施例品が格
段に高い回路出力電圧を示すことがわかる。次に、直流
磁化特性による磁歪効果について測定した。この測定に
当たっては、上記回転軸とは別の板状の金属基板に、前
記と同様な条件となる様に、減圧プラズマ溶射およびレ
ーザ光照射を行って磁歪膜を形成した。
路出力電圧との関係を示す。第２図から本実施例品が格
段に高い回路出力電圧を示すことがわかる。次に、直流
磁化特性による磁歪効果について測定した。この測定に
当たっては、上記回転軸とは別の板状の金属基板に、前
記と同様な条件となる様に、減圧プラズマ溶射およびレ
ーザ光照射を行って磁歪膜を形成した。
【００１５】そして、第７図に示すごとく、磁歪膜２６
を形成した基板２５を４点曲げ治具３３に装着する。ま
た、基板２５の周囲にはピックアップコイル３４を配置
し、更に、その周囲に励磁コイル３５を配置する。そし
て、上記基板に引張応力、無負荷、圧縮応力を加えて、
ピックアップコイル３４の出力と、励磁コイル３５の磁
界とを測定した。なお、引張、圧縮とも磁歪膜に７．４
ｋｇ／ｍｍ２ の応力がかかるよう曲率を設定した。
を形成した基板２５を４点曲げ治具３３に装着する。ま
た、基板２５の周囲にはピックアップコイル３４を配置
し、更に、その周囲に励磁コイル３５を配置する。そし
て、上記基板に引張応力、無負荷、圧縮応力を加えて、
ピックアップコイル３４の出力と、励磁コイル３５の磁
界とを測定した。なお、引張、圧縮とも磁歪膜に７．４
ｋｇ／ｍｍ２ の応力がかかるよう曲率を設定した。
【００１６】本発明例のＢ−Ｈカーブ測定結果を第３図
に、第４図に比較例１の磁歪膜の測定例、第５図に比較
例２の磁歪膜の測定例を示す。第３図ないし第５図の比
較結果から本実施例の磁歪膜の比透磁率μ＝Ｂ／Ｈが格
段に優れており、この優れた比透磁率μが第２図に示す
優れたトルクーインダクタンス変化特性の要因であるこ
とがわかる。
に、第４図に比較例１の磁歪膜の測定例、第５図に比較
例２の磁歪膜の測定例を示す。第３図ないし第５図の比
較結果から本実施例の磁歪膜の比透磁率μ＝Ｂ／Ｈが格
段に優れており、この優れた比透磁率μが第２図に示す
優れたトルクーインダクタンス変化特性の要因であるこ
とがわかる。
【図１】本発明を実施するレ−ザ−光照射式プラズマ溶
射装置の模式図
射装置の模式図
【図２】本発明の製造方法で形成した磁歪膜のトルクー
インダクタンス変化特性を示す特性図
インダクタンス変化特性を示す特性図
【図３】本発明の製造方法で形成した磁歪膜のＢ−Ｈカ
−ブ
−ブ
【図４】比較例１の磁歪膜のＢ−Ｈカ−ブ
【図５】比較
例２の磁歪膜のＢ−Ｈカ−ブ
例２の磁歪膜のＢ−Ｈカ−ブ
【図６】本実施例で採用し
たインダクタンス検出回路を示す回路図
たインダクタンス検出回路を示す回路図
Claims (2)
- 【請求項１】回転軸表面に磁歪材料をプラズマ溶射によ
り被着するとともに、上記回転軸表面のプラズマ溶射膜
又は飛行中のプラズマ粒子にレ−ザ−光を照射すること
を特徴とするトルクセンサ用磁歪膜の形成方法。 - 【請求項２】回転軸表面に磁歪材料を減圧プラズマ溶射
により被着した後で、上記回転軸表面のプラズマ溶射膜
にレ−ザ−光を照射して形成するトルクセンサ用磁歪膜
の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2402213A JPH04214849A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | トルクセンサ用磁歪膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2402213A JPH04214849A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | トルクセンサ用磁歪膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04214849A true JPH04214849A (ja) | 1992-08-05 |
Family
ID=18512042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2402213A Pending JPH04214849A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | トルクセンサ用磁歪膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04214849A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5585574A (en) * | 1993-02-02 | 1996-12-17 | Mitsubishi Materials Corporation | Shaft having a magnetostrictive torque sensor and a method for making same |
| DE19740205A1 (de) * | 1997-09-12 | 1999-03-18 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung mittels Plasmaspritzens |
| WO2000055384A1 (de) * | 1999-03-16 | 2000-09-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur beschichtung eines trägerkörpers mit einem hartmagnetischen se-fe-b-material mittels plasmaspritzens |
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1990
- 1990-12-14 JP JP2402213A patent/JPH04214849A/ja active Pending
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