JPS6398501A - 直線位置検出器の被検出部の作成方法 - 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〕 本発明は、流体圧や電動によって直線的に移動する機器
の変位量ないしストロークの検出に利用される直線位置
検出器、特に、電磁誘導形又は磁気誘導形検出器の被検
出用パターンの作成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の直線位置検出器の一例として、特開昭６
０−１６８０１７号公報に示されたものがある。ここで
は、電磁誘導形の直線位置検出器において、磁気抵抗変
化のみならず渦電流損をもパラメータとして誘導係数変
化が相乗的に得られるようにするために、１次コイル及
び２次コイルからなるコイル部と、該コイル部に対し相
対的にと直線変位可能に配置されたロッド部とからなり
、該ロッド部が、前記コイル部を通る磁気回路の磁気抵
抗を減少せしめる磁性体部分と、磁気抵抗が相対的に増
大せしめられる個所において磁束に対し渦電流路を形成
するように設けられた相対的に弱磁性又は非磁性で、か
つ良導電性である導電体部分とから構成されている。そ
のため、磁気抵抗のみならず渦電流損をも変調すること
ができるので、２次コイルによる検出出力を高感度にで
きる特徴を有するとしている。

しかして、前記ロッド部の製作方法は、磁性体のロッド
を予め機械加工し、リング状あるいは螺旋状等の凹部を
形成し、該凹部にメッキ、溶射、パターン焼付などの表
面加工処理によって所定の導電性物質を付着させ、その
後、表面を研にし、前記磁性体部分と導電体部分とが交
互になるように被検出部を形成するものであった。また
、上記機械加工の代わりにエツチングによって凹部を形
成することも可能であるとしている。

〔発明が解決しようとする問題〕

上記のように、従来法は、磁性体のロッドにリング状そ
の他の形状の凹部に銅又はアルミ等の導電体を付着させ
、それを検出する方法であるため、（１）ロッドの機械
加工による凹部の形成（２）該凹部への導電体の付着 （３）仕上げ研磨 という３ステツプの工程を必要とし、製造コストが高く
なる。また、直線位置検出器の変位検出分解能を上げる
ための微細パターンの加工は困難である。

本発明は、レーザビームの照射によるロッド表面の熱処
理によって前記パターンを安価に作成する方法を提供す
ることを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、電磁誘導又は磁気誘導によって金属材料の透
磁率及び／又は導電率の変化を検知するコイルと、該コ
イルに交流電流を与える励磁回路と、前記コイルのイン
ピーダンス又はＨＭ　Ｋ電圧を検出する検出回路と、前
記コイルに対して相対的に直線変位する金属材料のロッ
ドを備えた直線位置検出器において、前記ロッドの表面
にレーザビームを照射することによって部分的な熱処理
を施し、それによって透磁率及び／又は導電率を変調さ
せてパターンを形成するようにしたものである。

〔作用〕

本発明においては、金属材料のロッド表面にレーザビー
ムを照射するとその照射域が焼入れ状態となり、その部
分の透磁率が減少する。従って、レーザビームをロッド
表面にリング状、スパイラル状あるいは散点状など一定
間隔で照射すれば、透磁率及び／又は導電率の変調した
パターンを精密かつ迅速に形成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明による実施例を図により説明する。

第１図はレーザビーム照射によるロッド表面の焼入れ状
態を示す斜視図であって、第２図はレーザビームの照射
時間に対する材表面温度の関係を示す線図である。すな
わち、鋼製のロッド１の表面にビームパワーＡワット、
ビームスポットφａｍｍのレーザビームを一定時間ｔＯ
秒照射すると散逸し急冷される結果、レーザビーム照射
域を中心とする巾Ｗ、長さβの領域２は焼入れされた状
態となる。

鋼面焼入れされると透磁率μが減少するとともに導電率
も若干減少し電磁気特性が変化することになる。この変
化をマークとして後述するセンサを用いて検知し、ロッ
ドの軸方向りの直線変位を検出する。なお、マーク検出
感度を向上させるために長さの長いβ１を持つ領域２１
のようなマークが得られるようにレーザビームをロッド
１の周方向に走査しても差し支えない。

実際には、上記のようなマークを第３図に示すようにロ
ッド１の軸方向（ロッド変位方向）Ｌにの直線変位を測
定することが可能となる。−例として、ＹＡＧレーザ（
波長１．０６μｍ）を用いｐ＝０．２ｍｍ毎にｗ　＝　
０．１のレーザ熱処理マークをロッド表面に付けたとき
の顕微鏡写真を参考図に示す。

また、レーザ熱処理前にロッド表面を高周波焼入れする
ことも可能で、その場合には、レーザ熱処理は再焼入れ
の効果となる。更に、レーザ熱処理後ロッド表面保護の
ため硬質クロムメッキ等を施してもよい。

第４図〜第６図はマークの付は方の変形例を示すもので
ある。すなわち、第４図はリング状、第５図はスパイラ
ル状、第６図は複数の小領域からなるパターンである。

なお、実際のレーザ熱処理においては、鋼の炭素含有量
が多くなると熱衝撃によってマークに沿ってクラックが
発生する恐れがある。そこで、マークの検出に必要最小
限の熱処理となるようレーザビームのエネルギー密度（
Ｄ　＝　Ａ　／　ａ　）を抑制することが必要である。

以上の説明では、ロッドすなわち丸棒表面に対する熱処
理について説明したが、これはロッドに代えて平板状あ
るいは角形棒状の物体であっても同様に実施できること
はいうまでもない。

次に、上記のようにマークの検出方法について述べる。

レーザ熱処理によってマーク（領域２）は焼入れないし
再焼入れされ透磁率μが減少するとともに導電率σも若
干減少する。

そこで、上記のマークを検出するために、公知の電磁誘
導を用いた検出法を採用する。すなわち、第７図に示す
ようにコイル４．５をロッド１に対して配置する。コイ
ル４はリファレンスコイルで、コイル５はピックアップ
コイルである。コイル５はロッド１のマークの有無によ
るインピーダンス変化を受ける。一方コイル４はロッド
１のマーク無しの場合と同材質の材料片１０に常に接し
ている。なお、コイル４．５の間には各々のコイルのつ
くる磁束が往来しないよう磁気遮蔽板９を設け、相互の
干渉がないようにする。そこで、第８図に示すように、
コイル４．５を含むブリッジを構成し、発振器８より交
流信号を供給すると、コイル４のインピーダンスは常に
一定であるのに対し、コイル５のインピーダンスはマー
クの有無によって変化する。コイル４．５間のインピー
ダンス差はブリッジの非平衡出力として取り出され増幅
器６で増幅された後、位相検波器７で位相検波される。

但し、ここではコイル５のインピーダンスの変化を感知
した７うな位相で検波を行う。

ロッド変位量に対する位相検波器７からの出力■は第９
図に示すようになる。このピークを計数することによっ
てマークのピッチｐに相当する変位量を検出することが
可能となる。

以上の説明の中で、コイル５とブリッジの代わ理的にマ
ークの検出は可能である。

また、上記のようなコイルの代わりに第１０図、第１１
図に示すようなコイルを用いることも可能である。第１
０図は差動プローブコイル、第１１図は差動貫通コイル
の場合である。第１１図ではコイル５を省略し、コイル
４のインピーダンスを測定することによっても実施可能
である。

以上の説明は、電磁誘導を利用したマークの検出方法で
あるが、これの代わりに磁気誘導を利用したマークの検
出も可能である。すなわち、第１２図に示すように、磁
性体コア１２にコイル１０．１２を設け、コイル１１に
交流信号を流し、コア１２を励磁する。ロッド表面が磁
路の一部分を構成しているため、ロッド表面のマークの
有無すなわち透磁率μの大小によってコア１２中を流れ
る磁束量が変化し、これをコイル１３によって検出する
。これによりマークの有無が検出できる。

なお、コイル１３の代わりにホール素子等の感磁素子１
４を磁路の一部に設けることによっても磁束量の変化を
検出することができる。この場合には、直流電流によっ
てコア１２を励磁することも可能である（第１３図）。

更に、第１４図に示すように永久磁石１５を設け、ロッ
ド表面を磁化しロッド表面のマークの有無による透磁率
μの差異による磁場の強さの変化を感磁素子１４によっ
て検出することも可能である。

最後に、上記の電磁誘導と磁気誘導とは交流励磁の場合
に混在する可能性がある。その時にはコイルによって検
出される磁束変化量は両者の合成値となる。

Ｃ発明の効果〕 本発明によれば次のような効果を得ることができる。

＋１１０ツド表面にレーザ熱処理のみによりパターンを
作成することができるから、工程、工期の短縮、コスト
ダウンを図ることができる。　　　′（２）レーザビー
ムはμｍオーダまで絞ることができるので、変位検出分
解能を上げるための微細パターンの加工が可能である。

（３）レーザビームは光学的走査によって自由に走査す
ることがで′きるので、変位検出センサに応じた任意パ
ターンの加工が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ熱処理によるロッド表面の
マークの斜視図、第２図はレーザビーム照射時間と材表
面温度との関係を示す線図、第３図はロッド変位の検出
法の説明図、第４図〜第６図はマークの変形例を示す図
、第７図は電磁誘淳による検出法の説明図、蕃第８図は
同検出回路図、第９図は位相検波器の出力を示す図、第
１０図〜第１１図は他のコイルの変形例を示す図、第１
２図〜第１４図は磁気誘導による検出法の説明図である
。 ｌ・・−ロッド、２・・−マーク、３−・センサ、４．
５・・−コイル。 第　　１　　図 第　　２　　図 Ｎ 第　　３　　図 第　　９　　図 第　　１０　　　図 第　　１１　　　図 第　　１２　図 第　　１３　　図 ］ 第　　１４　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電磁誘導又は磁気誘導によつて金属材料の透磁率及び／
   又は導電率の変化を検知するコイルと、該コイルに交流
   電流を与える励磁回路と、前記コイルのインピーダンス
   又は誘導電圧を検出する検出回路と、前記コイルに対し
   て相対的に直線変位する金属材料のロッドを備えた直線
   位置検出器において、前記ロッドの表面にレーザビーム
   を照射することによつて部分的な熱処理を施し、それに
   よつて透磁率及び／又は導電率を変調させてパターンを
   形成することを特徴とする直線位置検出器の被検出部の
   作成方法。