JPS6242003A - 磁気スケ−ル - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は磁気スケールに関する。

〔従来技術］ 磁気スケールに工業において広く使用されているが従来
の一例は、強磁性の母材に巾が１ないし２ｍｍで深さが
０．２ないし０．３ｍｍの溝を機械加工により等間隔に
設け、この溝を非磁性であるりａ−ム等のメッキにより
埋めていた。ここでメッキの厚さは通常０．０２ｍｍ程
度であり溝にメッキをすると溝の１面と母材外面との接
点である角部にヒゲが発生し、このヒゲは次にメッキを
するとき邪魔になるためパフにより取除いていた。溝の
深さを０、２　ｍｍとするとこの煩雑なメン中処理を１
０回くり返へすことになり多大な時間全必要としてコス
トを高くしていた。

他の従来例として非磁性の母材’ｋ　ＩＪンを含むニッ
ケルに工９メッキし、表面のメッキ層を等間隔でレーザ
光を照射し約３００℃に加熱することによりニッケルを
強磁性に変える１式がある。この１式は母材の表面を全
部メッキするため第１従来例のようなメッキの手間はな
いものの、メッキ層の厚さは層の＠層性と生産性等から
０．２　ｍｍが限度である。−万磁気スケールの検出器
から発生する電気出力は上記メッキ層の厚さに比例する
定め電気出力を大巾に増大することは不可能である。さ
らにこの方式はメッキ層の一部を加熱することにより強
磁性にしている定め、磁気スケールが摩擦熱を受は之り
機械の故障等により磁気スケールがｉ−′ 加熱されると特性、特に電気出方ヶ耐熱性等の点で低下
し特に３００℃付近になると使用不可能になる。この九
め使用範囲の限定される欠点がめっ几。

〔発明の目的〕

本発明はこのような欠点を除去したものでその目的は、
コストが低くかつ検出器の電気出力が大きくさらに耐熱
性があって使用範囲の広い磁気スケールを提供すること
におる。

〔発明の要点〕

本発明の磁気スケールに、強磁性を有する母材と、母材
の表面にニッケル・クローム・マンガン・炭素等の一種
或いは複数をメッキ或いは溶射等により形成された薄膜
とからなり、薄膜の外周を所定の間隔をもってレーザ光
７ＩｉＩを照射するか或いはアーク放電ｉＣエリ薄膜と
母材全加熱して溶融せしめ、薄膜を構成している金属と
母材を構成している金属とを融合させることにより、母
材の表層部に非磁性の変質部を設けるようにしたことを
特徴にしている。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を示した第１図および第２図につ
いて説明する。第１図において円柱形でかつ強磁性（透
磁率２０００程度）を有する母材１１の表面に、ニッケ
ルやクロム或いはマンガンや炭素等の薄膜１２をメッキ
或いは溶射等により形成する。この薄′１ＩＸ１２を外
方からＶ−ザ光線１３を照射することにより母°材１１
と薄膜１２の一部を加熱して溶解させ、薄膜１２全構底
している金属と母材１１とを構成している金属とを融合
させると非磁性（透磁率２程度）の変質部１４Ａが作ら
れる。このとき母材１１を回転させると変質部１４Ａは
リング状の変質部１４になり、さらにレーザ光線１３を
軸方向に所定間隔を置いて照射すれば、母材１１には複
数のリング状変質部１４が形成される。

このように非磁性の変質部１４を構成させるためには変
質部１４に含まれる金属を、シエフラーの組織状態図に
示されるような安定なオーステナイト組織の領域成分に
すればよい。従って母材１１が特にニッケルやりａム或
いはマンガン等ヲ多量に含有しているときは薄膜１２の
金属成分を母材１１の成分に対応して選択することが好
ましい。

次いで母材１１の外周の薄膜１２を研削等により除去し
た形状が第２図であって、Ｓ気スケール１６は強磁性の
母材１１のままの表層間部１１Ａと非磁性の変質部１４
とが交互にその巾とピッチとを同一にして並んでいる。

この磁気スケール１６に近接して検出器２１を設置しこ
れを図において左右方向に移動させると、検出器２１は
表層間部１１Ａの強磁性と変質部１４の非磁性とを検出
し、表層間部１１Ａと変質部１４とに対応した電気信号
、即ち左右方向の変位量に対応した電気信号を発するこ
とにより変位ｆｋヲ測定する。

上記した検出器２１の細部−例を第３図ないし第５図に
より説明する。検出器２１０本体２２内部には表層間部
１１Ａと変質部１４とのピッチに対し同一間隔のＵ字形
の永久磁石２３が挿入されており、永久磁石２３の両端
面と本体２２の表面との間には僅かな長さの磁気抵抗素
子（以下単に　　　□素子という）２４が２個設けであ
る。この素子２４は電気抵抗体の一種でここを貫通する
磁力線の数に比例して電気抵抗の増大する性質を有して
いる。

従って第３図に示すように画素子２４の直前に強磁性で
あって透磁率高い表層間部１１Ａがあると、永久磁石２
３の磁力線はコース２６を通り画素子２４を多くの磁力
線が通るためその抵抗値は増大する。他万第４図に示す
ように画素子２４の直前に非磁性であって透磁率の低い
変質部１４があると永久磁石２３の磁力線はコース２７
を通り画素子２４にはほとんど磁力線が通らない九め抵
抗値は小さい。

第５図に示すように２個の素子２４を抵抗体２８と共に
直列に電源２９に接続すると、２個の素子２４間の電圧
Ｅは素子２４の抵抗が大きいときは高く抵抗の小さいと
きは低くなる。従って磁気スケール１６と検出器２１と
の間の相対変位量に対応して検出器２１の出力電圧Ｅが
変化し、これを不図示の電気演算器により換算すれば相
対変位量や相対速度そして相対加速度は測定される。

実施例１゜ 母材１１として鋼材（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の表面に０、
０３　ｍのニッケルメッキを行って薄膜１２ｉ形成しｔ
後、母材１１　′ｆｅ２　ｍ　７分の速度で回転させな
がら出力１．６ｋＷ、ビーム径１．３　ｍの炭酸ガスレ
ーザ？照射し、吹込で薄膜１２を除去して第２図に示す
磁気スケール１６にしｔ図の変質部１４の寸法大および
Ｂはそれぞれ１穏と０．３　ｍでろっ之。この場合鋼材
（ＳＵＳ４２０Ｊ２）にはりａ−ムが１３ωｔ％　と多
量に含まれているｔめ薄膜１２は単なるニッケルメッキ
で充分目的は連取された。

実施例２ 磁気スケール３１は母材３２として鋼材（８４８Ｃ）の
表面に厚さ０．０３簡のニッケルメッキと厚さ０．０２
ｍ＋のクロームメッキとの複層メッキＶＣより薄膜３３
を形成し、母材３２を２　ｍ　７分の速度で回転享せな
がら出力２　ｋＷ、ビーム径１．３　ｃｍの炭酸ガスレ
ーザを照射し享らに薄［３３を除去した。変質部３４の
寸法は実施例１と同様１ｍと０３闘であっｆｃｏ 実施例３ この例に表面に高い耐摩耗性を要求される磁気スケール
で磁気スケールそのものが機械部品になる場合である。

第６図に示すように磁気スケール３６は、母材３２とし
て鋼材（８４８Ｃ）の表面にニッケル６５ωｔ％チ・ク
ローム２０ωｔ％・硅素１０ωｔ％・ボロン５ωｔ％の
自溶合金１ｒ：溶射により厚さを０．２　ｍとして焼付
けて薄膜３７とし、次いで母材３２を１．５　ｍ　７分
の速度で回転させながら出力２　ｋＷビーム径１６３鶴
の炭酸ガスレーザで照射した後外周の薄膜３７を０．０
１■残して研削する。この場合変質部３８の寸法Ｘ５ｓ
−工びＹはそれぞれ１■と０．５醪であっｔ０ 実施例４ この例は実施例２に示した磁気スケール３１をｌ゛イカ
スト機使用し九ものでその一例を第７図および第８図に
示す。固定ｌ”イブレート４１に固着された固定金型４
２と不図示の移′＠ダイグレートに固着された移動金型
４３との対向面にはキャビティ４４が形成されており、
固定ｉ°イブレート４１と固定金型４２とにはバレル４
５が取付けられている。バレル４５内に圧入され之浴融
金属４６はプランジャ４７の前進（左進）ｌＣよりキャ
ビティ４４へ圧入されて成形品になる。

ここで高品位の成形品を得るｔめには溶融金属４６のキ
ャビティ４４への圧入状態即ちプランジャ４７の移動を
制御する必要がある。このｆｃ約プランジャ４７　ｆｔ
＄ｍｌＩ＋］させる油圧シリンダ４８のピストンロッド
４９　Ｖｃこれと一淳の磁気スケール３１を設ける。な
お５１は油圧シリンダ４８を固定ダイプレート４１に固
着する友めの枠であり、５２はプランジャ４７とピスト
ンロッド４９を連結するためのカップリングであり５３
は油圧シリンｉ゛４８の一側のフタである。

このような横取において、プランジャ４７従ってピスト
ンロッド４９の移動は検出器２１を介して検出され、そ
の出力信号は不図示の制御装置に送られることによりグ
ランジャ４７の移動は制御される。この場合プランジャ
４７の移動速度は２ないし３　ｍ　７秒にもおよびかつ
溶融金属４６がキャビティ４４への圧入完了時にはプラ
ンジャ４７は急速に停止させられそのときの減加速度は
５０Ｇにも達する。

なお前述の説明では変質部はリング状であるが母材を板
のような平面状にしてその表面に線状の変質部にするこ
とは可能である。まｔ前述の説明では変質部の巾はいづ
れも１鰭であったが、レーザ光線のビーム径を変更する
ことにより使用目的に従って大きくシ九〇小さくするこ
とも可能でおる。さらに変質部と表層間部とは一定間隔
に並べ友もの全説明したがこれをバーコード状にするこ
とにより位置検出をすることも可能である。

実施例５ 前述した第１ないし第３実施例において変質部のための
熱源はレーザ光線であったが、この例では溶接部の溶は
込み深さが特に大きい正極性のイナートガスタングステ
ンアーク溶接装置（以下ＴＩＧという）を使用する。第
９図に示すように強磁性の母材６１とニッケルメッキ等
の薄膜６２とを陽極としトーチ６３の電極６４を陰極と
して両極の間でアーク放電を行わせると、薄膜６２と母
材６１の一部に溶解して前述の他の実施例と同様に非磁
性の変質部６５が形成される。この場合ＴＩＧｕ大量の
熱エネルギを集中的に供給するため、変質部６５の寸法
ＷおよびＧにそれぞれ２ないし３ｍと１．５ないし２■
の大きな数値になる。そしてこの母材６１と変質部６５
とに外周を研削して薄膜６２を除去すれば磁気スケール
（図示せず）になる。

上述し友実施例５は大型の磁気スケールとか第１０図に
示す位置決め装置に好適である。第９図において磁気ス
ケール７１に近接して非磁性を検出する例えばリードス
イッチのような検出器７２を支持体７３に取付け、磁気
スケール７１或いは検出器７２の何れかを矢印７４方向
に移動させると両者に相対的変位が生じ、変質部６５が
検出器７２に対向すると検出器７２からは電気信号が発
せられることにより位ｆｔハ測定される。このようにこ
の例では磁気スケール７１は機械装置部品の平面或いは
円筒面等に容易に設けることが可能であり、従来のよう
にリミットスイッチとドッグとによる１式と比較して位
置決めＨＩｔ　’ｒ：小型にすることが可能である。

〔発明の効果〕

本発明の磁気スケールに以上説明したように、従来は強
磁性の母材に機械加工により多数の碑等を設けこの溝等
に非磁性のメッキを施し、メッキの際発生するヒゲを取
り除くことならびにメッキ回数が多いためコストは高か
った。これに対し本発明でに強磁性の母材に全面的なメ
ッキ加工？　一度行い、こｔ′Ｌｔ−レーザ光線等で熱
処理して非磁性の変質部全形成するようにしたためコス
ト（１大巾に低下した。

また従来例でに温度が上昇すると電気出力、耐熱性等の
特性が著しく低下し九が、本発明の非磁性である変質部
は安定しｔオーステナイト組織であるため温度が上昇し
ても電気出力や耐熱性の特性が劣化することはない。さ
らに従来のスケールは移動体に腕等を出してこれに取付
けていたため、大きな加速度が加えられると容易に故障
する究め強大な機構になりコストヲ高くすると共に操作
性を悪くしていたが、本発明では移動体そのものを磁気
スケールにすることが可能であるため、いかに大きな加
速度でも故障することがない等多くの利点を有する。こ
れらのほか本発明においては非磁性である変質部の厚さ
をアーク放電等の使用により大きくすることが可能であ
り検出器出力を高くして８Ｎ比を良くする利点も有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示し第１図は
加工中の断面図、第２図は加工終了時の断面図、第３図
および第４図は検出器の異なる時点における断面図、第
５図は検出器の電気系統図、第６図は本発明の他の実施
例における断面図、第７図および第８図は本発明の磁気
スケールをｉ°イカスト機に使用し九−例を示し第７図
は縦断面図、第８図は第７図の８−８線断面図、第９図
は本発明の他の実施例における加工中の断面図、第１０
図は本発明の磁気スケールを位置決め装置に使用し定−
例の断面図である。 １１・３２・６１・・・母材、１２・３２・６２・・・
薄膜、１３・・・レーザ光線、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 強磁性を有する母材と、同母材の表面にニッケル・クロ
   ーム・マンガン・炭素等の一種或いは複数を含有しメッ
   キ或いは溶射等により形成された薄膜とからなり、同薄
   膜の外周を所定の間隔をもってレーザ光線を照射するか
   或いはアーク放電により同薄膜と前記母材を加熱して溶
   融せしめ、同薄膜を構成している金属と前記母材を構成
   している金属とを融合させることにより、前記母材の表
   層部に非磁性の変質部を設けるようにした磁気スケール
   。