JPH0478720B2 - - Google Patents

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ツド部とを含む位置
検出装置、例えば流体圧シリンダのピストンロツ
ド位置検出装置あるいはその他のロツド型直線位
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ツ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ツ
ド部とを含む位置検出器の従来技術としては、例
えばシリンダのロツド位置検出に関しては次のよ
うなものがある。

米国特許第3956973号には、ピストンロツドの
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、ピストンロツ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
トランスジユーサをシリンダ本体側に固定して成
るピストンロツド位置検出装置が開示されてい
る。

実開昭59−23609号には、ピストンロツドの周
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次巻線を位相のずれた複数の交流信号に
よつて個別に励磁して、ピストンロツドの位置に
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、この位相シフト量をデイジ
タル的にカウントすることによりピストンロツド
の位置をアブソリユートで検出し得るようにした
ピストンロツ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次巻線を巻回して成るステータをシリンダ
本体側に固定し、ピストンロツドの周囲の磁性体
部において複数の突起を設け、各相の１次巻線を
位相のずれた複数の交流信号によつて個別に励磁
して、ピストンロツ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、この位相シフト量をデイジタル的にカウント
することによりピストンロツドの位置をアブソリ
ユートで検出し得るようにしたピストンロツド位
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
ンロツ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構成とし
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つてしまう。従つ
て、ピストンロツド位置をアブソリユートで検出
することはできないという問題点がある。また、
ピストンロツ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、アブソリユ
ート方式であるため、上述のような欠点はない
が、ピストンロツ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つてのみ巻線の誘
導係数変化を生ぜしめるようになつているため、
溝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次交流信号によつ
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、ロツ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ツ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。ロツド部の移動
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ツド部の導電体部分が
侵入すると、その部分で渦電流が流れ、渦電流損
によつてコイル部を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。従つて、コイル部に対するロツド部の
導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ぜしめられる導電体部
分を所定間隔で複数個繰返し設けることにより、
長い範囲にわたつて直線位置を検出することが可
能となる。また、導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
周期性を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がある
ので、ロツ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。従つて、
導電体部分はロツ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
ツド周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
較的薄い導電体部分のパターンはロツド部の基材
上にめつ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
つて比較的容易に形成することが可能である。従
つて、面倒な機械加工や組立てを省略することが
可能であり、製造コストを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〕

上述のようなロツド部上のパターン形成におい
て、ロツド部の基材上に所定のパターンで初めか
ら導電体部分を付着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つ
ては（例えばめつきでは）それが困難なことがあ
る。そのような場合、まず、ロツドの基材上全面
に所定の導電体物質を付着させ、その後、該基材
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。一例として、付着はめつきによつて
行い、取除きはエツチングによつて行う。このよ
うにすれば、ロツ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、エツチングによつて不要の導電性
物質を取除く際に、エツチング用薬剤によつてロ
ツ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、
ロツ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を防
止できるようにしたロツ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〕

この発明は、所定の物質の存在に応答して検出
信号を発生するセンサ部と、前記センサ部に対し
て相対的に変位し、その表面に前記所定の物質か
らなるパターンを設けたロツド部とを有する位置
検出装置のための前記ロツド部の製造方法であつ
て、前記ロツド部の基材における所定の処理対象
表面全体に所定のコーテイ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イ
ング物質の上から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、前記コーテイング物質は、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、一例として、前
記第３の工程は、エツチングによつて前記不要部
分を取除くものであり、前記コーテイング物質は
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つて行
われる。また、一例として、前記所定のコーテイ
ング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、前記センサ
部は、１次交流信号によつ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
記ロツ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ツ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
成つている。更に詳しくは、以下の実施例におい
ては、上記ロツド部は、流体圧シリンダのピスト
ンロツドであり、前記位置検出装置は、このピス
トンロツ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
ロツドに限らず、他の位置検出装置のロツド部に
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を
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イング物質が有るの
で、このコーテイ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、この発明に従つて製造されたロツド部を
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、１２はピストン、６はピストン
ロツド、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
ストンロツド６が通つている。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２Ａ〜２Ｄを含んでおり、これらのコイ
ルの円筒空間がロツド６と同心になるように該ロ
ツド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。ピストンロツド６は、基材すなわち中
心ロツド６ａと、この中心ロツド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
を被覆したコーテイング６ｃとを具えている。こ
の導電体部分６ｂの幅はＰ／２（但しＰは任意の数） であり、ロツド６の相対的直線変位方向（図の矢
印Ｌ，方向）に沿つて所定間隔Ｐ／２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
共に中心ロツド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。中心ロツド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６
ｂよりも電気的固有抵抗が大きいもの（導電性が
悪いもの）を中心ロツド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、中心ロツド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、中心ロツド
（つまり基材）６ａの全周には所定の樹脂コーテ
イング６ｄが施されている。これは後述するよう
に、ロツ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
うに設けられており、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
るようになつており、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「Ｐ／２」である。そして、Ａ相とＣ 相のコイル１Ａ，２Ａ，１Ｃ，２Ｃが隣合つて設
けられており、Ｂ相とＤ相のコイル１Ｂ，２Ｂ，
１Ｄ，２Ｄも隣合つて設けられており、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「Ｐ（ｎ±１／４）」（ｎは任意の自然数）とな つている。

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１Ｂ，２Ｂ，
１Ｄ，２Ｄも同様の円筒ケース５に収納されてお
り、コイル部１０全体は更に外側ケース１３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。

以上の構成において、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
ンロツド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のリングに沿つて渦電流が流れ
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（例えば最大では第１図のＡ相に
対応している状態）ほ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。

ピストンロツド６の外周に設けられたコーテイ
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。例えばクロームめつきを用いるとよ
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４，５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つているが、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ツドがコイル内の空
間に挿入される構造であつたが、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、ピストンロツド部６は、
中心ロツド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図ではピストンロツド６は
側面図で示されている。第５図は第４図の−
線断面図であり、同図に示すように、ピストンロ
ツド６の周囲に90度の間隔で各相Ａ〜Ｄのコの字
形コア８Ａ〜８Ｄが設けられており、各コア８Ａ
〜８Ｄには１次コイル１Ａ〜１Ｄと２次コイル２
Ａ〜２Ｄが巻回されている。

第６図の実施例では、ピストンロツド６は、中
心ロツド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−線
断面図であり、ロツド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′には前述と同様に
１次コイル１Ａ〜１Ｄと２次コイル２Ａ〜２Ｄ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、コーテイング６ｃがロツド６の外周に設け
られており、中心ロツド６ａの周囲には樹脂コー
テイング６ｄが施されている。

第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。
従つて、ピストンロツド６の導電体部分１４，１
５は必らずしも連続するら旋形状である必要はな
く、コア８Ａ〜８D′の端部に対向する箇所にお
いて或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。

ロツ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つて
もよい。平板状ロツド部を持つ検出装置は、丸棒
ロツ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隔3P／４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
〜１Ｄ，２Ａ〜２Ｄとを含む。このコア２１〜２
４の端部に対して所定のギヤツプを介在させて対
向して平板状ロツド部２５が配列され、前述の各
ロツド部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。平板状ロツド部２５は、コア
２１〜２４の端部との対向面側に導電体部分２５
ｂを所定間隔Ｐ／２で繰返し設けている。第９図は 平板状ロツド部２５の平面図である。導電体部分
２５ｂは第２図の導電体部分６ｂと同様の材質で
あり、基板部材２５ａは第２図の中心ロツド部６
ａと同様の材質である。第１０図は第８図の−
線断面図である。第１１図は、平板状ロツド部
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
程で樹脂コーテイング２５ｄが施される。また、
図示は省略したが、前述と同様に、クロームめつ
きのようなコーテイングを導電体部分２５の上か
ら全面に施すものとする。

次に、上述のようなロツド部６，２５の製造方
法、特に、該ロツド部６，２５における導電体部
分６ｂ，２５ｂ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。

第１の工程では、中心ロツド６ａ又は基材部分
２５ａの全面に所定コーテイング物質６ｄ，２５
ｄを付着させる。

第２の工程では、中心ロツド６ａ又は基材部分
２５ａの全面に、前記コーテイング物質の上か
ら、所定の導電体物質を所定の表面加工処理技術
（例えば、めつき、溶射、焼付、塗装その他）に
よつて付着させる。

第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ツド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２５
ｂ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イング
６ｃを導電体部分６ｂ，２５ｂの上からロツド部
６，２５の全面にわたつて施し、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イング物質６
ｄ，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。一例として、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、コーテイング物質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イ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つ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
れた効果を奏する。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
出精度に悪影響を及ぼす。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を用いると、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つたので、ロツド部の導
電体部分パターン形成への適用には困難があつ
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ツド部の製造方法の
一実施例を示す流れ図、第２図はこの発明の製造
方法によつて製造したロツド部を流体圧シリンダ
のピストンロツドとして用いた場合におけるピス
トンロツ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−線断面図、第４図は
第２図のロツ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−線断面図、第
６図は第２図のロツ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−線
断面図、第８図はこの発明の製造方法によつて製
造した平板状のロツ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
ツド部の平面図、第１０図は第８図の−線断
面図、第１１図は平板状ロツ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……ピストンロツド、６ａ……中心ロツド、
２５……ロツド、２５ａ……基材部分、６ｂ，１
４，１５，２５ｂ……導電体部分、６ｃ……表面
仕上げ用のコーテイング、６ｄ，２５ｄ……樹脂
コーテイング、１Ａ〜１Ｄ……１次コイル、２Ａ
〜２Ｄ……２次コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の物質の存在に応答して検出信号を発生
   するセンサ部と、前記センサ部に対して相対的に
   変位し、その表面に前記所定の物質からなるパタ
   ーンを設けたロツド部とを有する位置検出装置の
   ための前記ロツド部の製造方法であつて、 前記ロツド部の基材における所定の処理対象表
   面全体に所定のコーテイ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イング物質の上
   から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ツド部の製造方法。 ２ 前記コーテイング物質は、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項記載のロツド
   部の製造方法。 ３ 前記第３の工程は、エツチングによつて前記
   不要部分を取除くものであり、前記コーテイング
   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特許請求の範囲第２項記載の
   ロツド部の製造方法。 ４ 前記位置検出装置において、前記センサ部
   は、１次交流信号によつ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を有し、前記ロ
   ツド部における前記所定の物質は、該ロツド部の
   基材に比べて弱磁性又は非磁性であると共に良導
   電性を示す導電体物質から成り、前記巻線手段に
   よる磁束に対して生じる渦電流損に応じた前記出
   力信号を生じるようにしたものである特許請求の
   範囲第１項記載のロツド部の製造方法。 ５ 前記所定のコーテイング物質は、樹脂から成
   るものである特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   何れかに記載のロツド部の製造方法。 ６ 前記第２の工程における前記所定の物質の付
   着はめつきによつて行われる特許請求の範囲第１
   項乃至第５項の何れかに記載のロツド部の製造方
   法。