JPS61136696A - 位置検出装置のためのロッド部の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、位置検出装置特にセンサ部とそれに対して
相対的に変位するロッド部とを含む位置検出装置、例え
ば流体圧シリンダのピストンロッド位置検出装置あるい
はその他のウッド型直線位置検出装置、などにおいて用
いられる所定の表面パターンを有するロッド部の製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

センサ部とそれに対して相対的に変位するロッド部とを
含む位置検出器の従来技術としては、例えばシリンダの
ロンド位置検出Ｃζ関しては次のようなものがある。

米国特許第３，９５６，９７３号には、ピストンロッド
の周囲の鉄若しくは磁性体金属にリング状又はら旋状の
溝を設け、ビスＩ−ニア０ンドの移動に伴う上記溝の通
過に応答して電気的パルス信号を発生するトランスジュ
ーサをシリンダ本体側に固定して成るピストンロッド位
置検出装置が開示されている。

実開８Ｂ５９−２３６０９号には、ピストンロッドの周
囲に複数の磁性リングを所定間隔で設け、シリンダ本体
側に複数相の１次巻線と２次巻線を設け、各相の１次巻
線ヲ位相のずれた複数の交流信号によって個別に励磁し
て、ピストンロッドの位ｆｋｌこ応じて位相シフトされ
た交流信号が２次巻線の側に得られるよう（こし、この
位相シフト量をディジタル的にカウントすることをこよ
りピストンロッドの位置ヲアブソリュートで検出し得る
ようにしたピストンロッド位置検出装置が開示されてい
る。

実開昭５９−２３６１０号には、複数の磁極に１次巻線
と２次巻＃ｉ！全巻回して取るステータをシリンダ本体
側に固定し、ピストンロッドの周囲の磁性体部において
複数の突起を設け、各相の１次巻線ヲ位相のずれた複数
の交流信号によって個別に励磁して、ピストンロッドの
位置に応じて位相シフトされた交流信号が２次巻線の側
に得られるようにし、この位相シフト量ヲディジタル的
にカウントすることによりピストンロッドの位置をアブ
“ソリュートで検出し得るようにしたピストンロッド位
置検出装置が開示されている。

上述の米国特許に示された検出装置は、ピストンロッド
に設けた溝の通過に応答した単なるパルス信号を発生す
る構成であるため、位置データを得るにはこのパルス信
号をカウントする＃４成としなければならず、事実上の
インクリメンタルパルス発生及びカウント方式となって
しまう。従って、ピストンロンド位置をアブンリュート
で検出することはできないという問題点がある。また、
ピストンロッドに溝を設けるためには切削加工等を行わ
ねばならず、加工が面倒であるという問題点がある。

上述の２つの実用新案登録出願は、アブソリュート方式
であるため、上述のような欠点はないが、ピストンロッ
ドの周囲の磁性リング又は突起の組立若しくは加工に手
間がかかるという問題点は同様にある。

また、上述の何れの従来技術も、単に鉄又は磁性金属の
溝又は突起の有無によってのみ巻線の誘導係数変化を生
せしめるようになっているため、躊の深さあるいは突起
の高さを十分にとらないと検出精度を上げることができ
ないという問題点もある。

そこで、上述の様々な問題点を解決するために、特願昭
５９−２５７６３９号では１次交流信号によって励磁さ
れると共に２次出力を取出すためのコイル部と、このコ
イル部による磁束に対して渦電流路を形成し得るよう、
ロッド部の周面に所定範囲で設けられた導電体部分とを
具えた位置検出装置が提案されている。導電体部分は弱
磁性又は非磁性材から成ると共にロッド部の他の部分の
材質よりも相対的に良導電体から成る。ロッド部の移動
に伴なう前記導電体部分の前記コイル部に対する相対的
変位に応じて該導電体部分を流れる渦電流量が変化し、
これに応じた２次出力信号がコイル部において得られる
。

コイル部による磁界にロッド部の４電体部分が侵入する
と、その部分で渦電流が流れ、渦電流損によってコイル
部金通る磁気回路の磁気抵抗が実質的に増大せしめられ
る。導電体部分の侵入度に応じて渦電流量が変化し、こ
れに伴い磁気抵抗が変化する。従って、コイル部に対す
るロッド部の４電体部分の相対的直線位置に応じた電圧
がコイル部の２次側に誘導される。

上述のように渦電流が生せしめられる感電体部分を所定
間隔で複数個繰返し設けることにより、長い範囲にわた
って直線位ｗを検出することが可能となる。また、４電
体部分を複数個設けることにより、直線変位に対する磁
気抵抗変化の関数に周期性金もたせることができるよう
になり、位相シフト方式による位置検出が可能となる。

渦電流は導電体の表面近くに流れる性質かあるので、ロ
ッド部の周面に設けるべき導電体部分にはそれほど大き
な厚みが要求されない。従って、導電体部分はロッド部
の基材上に所定のパターンで付着させるようにすること
ができる。これはロッド局面における導電体部分の形成
を極めて容易にすることを意味する。すなわち、そのよ
うな比較的薄い導゛亀体部分のパターンはロッド部の基
材上にめっき又は溶射又はパターン焼付あるいはエツチ
ングなどその他適宜の表面加工処理技術によって比較的
容易に形成することが可能である。従って、面倒な機械
加工や組立てを省略することが可能であり、製造コスト
ヲ著しく下げることが期待される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のようなロッド部上のパターン形成において、ロッ
ド部の基材上に所定のパターンで初めから導電体部公金
付層させることができる場合は特に問題ないが、採用す
る表面加工処理技術によっては（例えばめっきでは）そ
れが困難なことがある。そのような場合、まず、ロッド
の基材上全面に所定の４電体物質を付着させ、その後、
核基材上に付着した導電性物質を所定のパターンで残し
て不要部分を取除き、残された導電性物質により所定の
パターンの導電体部分が形成されるようにするとよい。

−例として、付着はめっきによって行い、取除きはエツ
チングによって行う。このようにすれば、ロッド周面に
おける導電体部分の形成加工作業を効率的に行うことが
できる。しかし、その場合、エツチングによって不要の
導電性物質を取除く際に、エツチング用薬剤によってロ
ッドの基材面も侵してしまうおそれがある。

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ロッド部
の基材全面に付着した物質を所定のパターンで残して不
要部分を取除く場合に、その取除き作業に基材面までも
が侵されてしまうこと？防止できるようにしたロッド部
の製造方法を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

させる第１の工程と、その後、前記基材五全眞に前記コ
ーティング物質の上から前記所定の物質の層を付着させ
る第２の工程と、その後、前記基材に付着した前記所定
の物質を所定のパターンで残して不要部分を取除く第３
の工程とから成ることを特徴とするものである。

好ましくは、前記コーティング物質は、前記第３の工程
における取除き操作に対して耐性を示す物質から成るも
のである。また、−例として、前記帛３の工程は、エツ
チングによって前記不要部分を取除くものであり、前記
コーティング物質はエツチング用薬剤に対して耐性を示
す物質から成るものである。また、好ましくは、第２の
工程における前記所定の物質の付着はめつきによって行
われる。また、−例として、前記所定のコ−ティンク物
質は樹脂から成り、磁気的あるいは電気的反応を示さな
いものとする。

以下で説明する実施例においては、この発明の製造方法
に従って作られるロッド部は、位置検出装置の構成要素
を成すものであり、この位置検出装置は、前記ロッド部
と、このロッド部における前記所定の物質に応答する出
力信号を生じるセンサ部とを具備し、前記ロッド部と前
記センサ部とが相対的に変位可能なものである。詳しく
は、前記センサ部は、１次交流信号によって励磁される
と共に２次出力信号を取出すための巻線手段から成り、
前記ロッド部における前記所定の物質は、弱磁性又は非
磁性であると共に該ロッド部の他の部分の材質よりも相
対的に良導電性を示す導電体物質から成っている。更に
詳しくは、以下の実施例においては、上記ロッド部は、
流体圧シリンダのピストンロッドであり、前記位置検出
装置は、このピストンロッドの位置を検出するためのも
のである。しかし、この発明は、流体圧シリンダのピス
トンロッドに限らず、他のロッド部にも随意に適用でき
るのは勿論である。

〔作用〕

第２の工程で付着させた所定の物質を、第３の工程にお
いて所定のパターンで残して不要部分全取除くとき、こ
の所定の物質と基材との間には第１の工程で付着された
コーティング物質が有るので、このコーティング物質に
より基材への侵食が防止される。

〔実施例〕

以下添付図面を参照してこの発明の実施例について詳細
に説明しよう。

まず、この発明番ζ従って製造されたロッド部を用いた
位置検出装置の一例につき第２図〜第１１図を参照して
説明すると、第２図において、１１はシリンダ本体、１
２はピストン、６はピストンロッド、である。周知のよ
うに、シリンダ本体の一端には開口が設けられており、
この開口内をピストンロッド６が通っている。このシリ
ンダ本体１１の開口端の側にコイル部１０が設けられて
いる。

コイル部１０は、１次コイル１Ａ〜１Ｄと２次コイル２
八〜２Ｄを含んでおり、これらのコイルの円筒空間がロ
ッド６と同心になるように該ロッド６を該コイル空間に
スライド自在に貫通させた状態でシリンダ本体１１の開
口端の側に固定されている。ピストンロッド６は、基材
すなわち中心ロッド６ａと、この中心ロッド６ａの周囲
にリング状に設けられた導電体部分６ｂと、外周全体を
被覆したコーティング６Ｃとを具えている。この導電体
部分るｂの幅はＴ（但しＰは任意の数）であり、ロッド
６の相対的直線変位方向（図の矢印り。

Ｌ方向）に沿りて所定間隔上で複数個の導電体部分６ｂ
が繰返し設けられている。この導電体部分６ｂは、弱磁
性又は非磁性材から成ると共に中心ロッド６ａの材質よ
りも相対的に良導電体から成るものであり、例えば銅又
はアルミニウム又は真鍮若しくはそれらのような良導電
素材と他の物質を混合又は化合したものなどを用いるこ
とができる。中心ロッド６ａは、磁性体又は非磁性体の
どちらを用いてもよく、要は導電体部分６ｂよりも電気
的固有抵抗が大きいもの（導電性が悪いもの）を中心ロ
ッド６ａとして用いる。これは、断続的に設けられた導
電体部分６ｂの部分でのみより多くの渦電流が流れるよ
うにし、変位に対して周期的な磁気抵抗変化が得られる
ようにするためである。なお、中心ロッド６ａを鉄のよ
うな磁性体とすれば、磁束の通りがよくなるので、対応
する渦電流量も増し、検出精度を上げることができる。

なお、第３図に示されるように、中心ロッド（つまり基
材）６ａの全周には所定の樹脂コーティング６ｄが施さ
れている。これは後述するように、ロッドの製造過程で
付着されたものである。

この実施例ではコイルは４つの相で動作するようｌこ設
けられており、これらの相を便宜上Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄなる符号を用いて区別する。コイルに対するリン
グ状導電体部分６ｂの相対的位置に応じて各相Ａ−Ｄに
生じる磁気抵抗が９０度づつずれるようになっており、
例えばＡ相をコサイン相とすると、Ｂ相はサイン相、Ｃ
相はマイナスコサイン相、Ｄ相はマイナスサイン相とな
るように、各コイルの配置及び導電体部分６ｂの寸法形
状が決定されている。

第２図の例では、各相Ａ−Ｄの１次コイル１Ａ〜１Ｄと
２次コイル２Ａ〜２Ｄは対応するもの同士が同じ位置に
巻かれており、個々のコイルのコイル長はほぼ「Ｔ」で
ある。そして、Ａ相とＣ相のコイルＩＡ、２Ａ、ＩＣ，
２Ｃが隣合って設けられており、Ｂ相とＤ相のコイルＩ
Ｂ、２Ｂ、ＩＤ、２Ｄも隣合って設けられており、Ａ、
Ｃ相のコイルグループとＢ、Ｄ相のコイルグループの間
隔がｒＰ（ｎ±＋）」　（ｎは任意の自然数）となって
いる。

Ａ相及びＣ相のコイル１Ａ、２Ａ、１ｃ、２ｃは鉄のよ
うな磁性体から成る円筒ケース４に収納されており、Ｂ
相及びＤ相のコイル１８．２Ｂ。

ＩＩＪ、２Ｄも同様の円筒ケース５に収納されておす、
コイル部１０全体は更に外側ケース１グに収納されてい
る。これらの鉄製ケース４，５は各コイル間のクロスト
ークを防止すると共に各コイルの磁力線を集中し磁気回
路の結合を高めるためのものである。

以上の構成−こおいて、各相の１次コイル１Ａ〜１Ｄに
よる磁束は磁性体ケース４．５及びピストンロッド６を
通るものとなり、導電体部分６ｂがその磁界内に侵入し
たときその侵入量に応じて該導電体部分６ｂのリングに
沿って渦電流が流れる。

この導電体部分６ｂがコイル内により多く侵入している
状態（例えば最大では褐１図の人相に対応している状態
）はどより多くの渦電流が流れる。

反対に導電体部分６ｂがコイル内に全く侵入していない
状態（例えば第１図のＣ相の状態）ではほとんど渦電流
が流れない。こうして、各相のコイルに対する導電体部
分６ｂの侵入度に応じて該導電体部分６ｂに渦電流が流
れ、この渦電流損による磁気抵抗変化が各相の磁気回路
に生ぜしめられる。各相の２次コイル２Ａ〜２Ｄにはこ
の磁気抵抗に応じたレベルの交流信号が誘起される。

ピストンロッド６の外周に設けられたコーティング６Ｃ
は、導電体部分６ｂよりも相対的に低導電性又は不導電
性であり、非磁性又は弱磁性の物質を用いる。例えばク
ユームめっきを用いるとよい。

第２図の実施例では各相のコイルが円筒状磁性体ケース
４，４に収納され、これらケース４，５が導磁路を形成
し得るようになっているが、このような磁性体ケースを
設けずに本発明を実施することも可能である。

上記実施例ではピストンロッドがコイル内ノ空間に挿入
される構造であったが、これに限らず、必要に応じて適
宜設計変更できる。

第４図の実施例では、ピストンロッド部６は、中心ロッ
ド６ａの周囲にら旋状に導電体部分１４を設けてなるも
のである。このら旋状導電体部分１４は、１ピツチ幅が
Ｐの１条ねじのパターンで配列されている。第４図では
ピストンロッド６は側面図で示されている。第５図はＭ
４図のＶ−ｖ線断面図であり、同図に示すように、ピス
トンロッド６の周囲に９０度の間隔で各相Ａ−Ｄのコの
字形コア８八〜８Ｄが設けられており、各コア８Ａ〜８
Ｄには１次コイル１Ａ〜１Ｄと２次コイル２Ａ〜２Ｄが
巻回されている。

第６図の実施例では、ピストンロッド６は、中心ロッド
６ａの周囲に１ピツチが２Ｐからなる２条ねじのパター
ンでら旋状の導電体部分１５を設けて成るものである。

第７図は第６図のＶＩＴ−■Ｉ線断面図であり、ロッド
６の周囲に４５度の間隔で８個のコア８Ａ〜８Ｄ、８Ａ
’〜８Ｄ’が設けられている。１８０度の間隔で夫々対
向している２個のコアは夫々同相であり、２個のコアか
ら成るコア対が４対有り、各対が夫々Ａ相〜Ｄ相に対応
する。各相Ａ−Ｄのコア８Ａ〜８Ｄ’には前述と同様（
こ１次コイル１Ａ〜１Ｄと２次コイル２Ａ〜２１）が夫
々巻回されている。同相の２次コイル出力は夫々加算さ
れる。

第４図〜第７図において、第２図の実施例と同様に、コ
ーティング６Ｃがロッド６の外周に設けられており、中
心ロッド６ａの周囲には樹脂コーティング６ｄが施され
ている。

＄４図〜第７図の実施例においては、導電体部分１４．
１５における渦電流路は、各コア８Ａ〜８Ｄ’の端部に
垂直な磁束路の周囲に形成される。

従って、ピストンロッド６の導電体部分１４　、１５は
必らずしも逮続するら旋形状である必要はなく、コア８
Ａ〜８Ｄ’の端部に対向する箇所において成る程度の面
積を有しているか、あるいはリング状パターンを成して
いればよい。

ロッド部は上記実施例で示したような丸棒形状に限らず
、以下示すような細長の平板型であってもよい。平板状
ロッド部を持つ検出装置は、丸棒ロッド部の取付に適し
ていない箇所に取付けるとき有利である。

第８図に示す実施例において、コイル部は、直線変位方
向に所定間階上で一列に並んだ各相Ａ〜Ｄ毎のコの字形
コア２１〜２４と、各コア２１〜２４に夫々巻回された
１次及び２次コイル１Ａ〜ＩＤ、２Ａ〜２Ｄとを含む。

このコア２１〜２４の端部に対して所定のギャップを介
在させて対向して平板状ロッド部２５が配設され、前述
の各ロッド部６と同様にコイル部に対して相対的に直線
変位可能である。平板状ロッド部２５は、コア２１〜２
４の端部との対向面側に導電体部分２５ｂを所定間階上
で繰返し設けている。第９図は平板状ロッド部２５の平
面図である。導電体部分２５ｂは第２図の導電体部分６
ｂと同様の材質であり、基板部材２５ａは第２図の中心
ロッド６ａと同様の材質である。第１０図は第８図のＸ
−Ｘ線断面図である。第１１図は、平板状ロッド部２５
の導電体部分２５ｂの別のパターンの一例を示す平面図
である。

基板部材２５ａの上には、前述と同様に製造過程で樹脂
コーティング２５ｄが施される。また、図示は省略した
が、前述と同様に、クロームめっきのようなコーティン
グを導電体部分２５の上から全面に施すものとする。

次に、上述のようなロッド部６，２５の製造方法、特に
、該ロッド部６，２５における導電体部分６ｂ　、２５
ｂの形成方法、の一実施例につき第１図を参照して説明
する。

粥１の工程では、中心ロッド６ａ又は基材部分２５ａの
全面に所定のコーティング物質６ｄ。

２５ｄを付着させる。

第２の工程では、中心ロッド６ａ又は基材部分２５ａの
全面に、前Ｈ５，コーティング物質の上から、所定の４
′ｖｔ体物質を所定の表面加工処理技術（例えば、めっ
き、溶射、焼付、塗装その他）によって付着させる。

弔３の工程では、所定の除去技術により、不要な部分の
導電体物質を中心ロッド６ａ又は基材部分２５ａの表面
から取除き、残された導電体物質により所定のパターン
の導電体部分６ｂ又は２５ｂが形成されるようにする。

第４の工程では、表面仕上げ用のコーティング６Ｃを導
電体部分６ｂ、２５ｂの上からロッド部６．２５の全面
にわたりて施し、これによりその表面を保護すると共に
滑らかにする。

第１の工程で付着されるコーティング物質６ｄ、２５ｄ
は、第３の工程での取除き操作に対して耐性を示すもの
から成る。−例として、第３の工程における除去技術は
エツチングであり、その場合、コーティング物質６ｄ　
、２５ｄはエツチング用薬剤に対して耐性を示す物質、
例えば合成樹脂あるいは天然樹脂など、から成るもので
ある。

〔発明の効果〕

以上の通り、この発明によれば、第１の工程で基材上に
付着させたコーティング物質の存在により基材が保護さ
れるので、第３の工程で所定パターンの取除き操作を行
ったときこの取除き操作により基材層が侵されることが
なくなる、という優れた効果を賽する。例えば、実施例
で示したような誘導形位置検出器の場合、基材の鉄が部
分的に侵されると、その部分で磁気的性質が変化し、検
出精度（こ悪影響を及ぼす。しかし、本発明によれば、
そのようなことが防止される。また、エツチングのよう
な除去技術金剛いると、広い面積にわたる任意のパター
ンを一括して形成することができるので、製造効率を上
げることができるので非常に好ましい。しかし、基材部
分へのエツチング用薬剤の侵食の問題があったので、ロ
ッド部の導電体部分パターン形成への適用には困難があ
った。

しかし、本発明によれば、その問題が解決されるので、
製造効率の高いエツチング技術を採用することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るロッド部の製造方法の一実施例
を示す流れ図、 第２図はこの発明の製造方法によって製造したロッド部
を流体圧シリンダのピストンロッドとして用いた場合に
おけるピストンロッド位置検出装置の一例を示す側面断
面図、 第３図は第２図のト」線断面図、 第４図は第２図のロッド部及びセンサ部の変更例を示す
側面断面図、 第５図は第４図のＶ−Ｖ線断面図、 第６図は第２図のロッド部及びセンサ部の別の実施例を
示す側面断面図、 第７図は第６図のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、第８図はこ
の発明の製造方法によって製造した平板状のロッド部を
用いた位置検出装置の一例を示す、側断面図、 第９図は第８図の平板状ロッド部の平面図、第１０図は
第８図のＸ−Ｘ線断面図、 第１１図は平板状ロッド部における導電体部分のパター
ンの別の例を示す平面図、 である。 ６・・・ピストンロッド、６ａ・・・中心ロット、２５
・・・ロッド部、２５ａ・・・基材部分、６ｂ、１４゜
１５．２５ｂ・・・導電体部分、６Ｃ・・・表面仕上げ
用のコーティング、６ｄ、２Ｓｄ・・・樹脂コーチイン
ク、ＩＡ〜１Ｄ・・・１次コイル、２Ａ〜２Ｄ・・・２
次コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基材上に所定の物質から成るパターンを有するロッ
   ド部の製造方法であって、 前記基材の所定の表面に所定のコーティング物質を付着
   させる第１の工程と、 その後、前記基材に前記コーティング物質の上から前記
   所定の物質の層を付着させる第２の工程と、 その後、前記基材に付着した前記所定の物質を所定のパ
   ターンで残して不要部分を取除く第３の工程と から成ることを特徴とするロッド部の製造方法。 ２、前記コーティング物質は、前記第３の工程における
   取除き操作に対して耐性を示す物質から成るものである
   特許請求の範囲第１項記載のロッド部の製造方法。 ３、前記第３の工程は、エッチングによって前記不要部
   分を取除くものであり、前記コーティング物質はエッチ
   ング用薬剤に対して耐性を示す物質から成るものである
   特許請求の範囲第２項記載のロッド部の製造方法。 ４、前記ロッド部は、位置検出装置の構成要素を成すも
   のであり、この位置検出装置は、前記ロッド部と、この
   ロッド部における前記所定の物質に応答する出力信号を
   生じるセンサ部とを具備し、前記ロッド部と前記センサ
   部とが相対的に変化可能なものである特許請求の範囲第
   １項記載のロッド部の製造方法。 ５、前記センサ部は、１次交流信号によって励磁される
   と共に２次出力信号を取出すための巻線手段から成り、
   前記ロッド部における前記所定の物質は、弱磁性又は非
   磁性であると共に該ロッド部の他の部分の材質よりも相
   対的に良導電性を示す導電体物質から成るものである特
   許請求の範囲第４項記載のロッド部の製造方法。 ６、前記ロッド部は、流体圧シリンダのピストンロッド
   であり、前記位置検出装置は、このピストンロッドの位
   置を検出するためのものである特許請求の範囲第４項又
   は第５項記載のロッド部の製造方法。 ７、前記所定のコーティング物質は、樹脂から成るもの
   である特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れかに記載
   のロッド部の製造方法。 ８、前記第２の工程における前記所定の物質の付着はめ
   っきによって行われる特許請求の範囲第１項乃至第７項
   の何れかに記載のロッド部の製造方法。