JPH0737882B2 - 磁気スケ−ル - Google Patents
磁気スケ−ルInfo
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- JPH0737882B2 JPH0737882B2 JP61055892A JP5589286A JPH0737882B2 JP H0737882 B2 JPH0737882 B2 JP H0737882B2 JP 61055892 A JP61055892 A JP 61055892A JP 5589286 A JP5589286 A JP 5589286A JP H0737882 B2 JPH0737882 B2 JP H0737882B2
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） この発明は、機械装置における移動体の相互位置や速度
等を検出するための磁気スケールに関する。
等を検出するための磁気スケールに関する。
（発明の技術的背景とその問題点） 工作機械などに用いられる位置決めシステムとして最も
重要な要素である位置検出部には、種々な手段が考えら
れている。この中で従来より用いられている磁気スケー
ルは、磁性及び非磁性部分を交互に設けたり、又磁気抵
抗を変化させるようにすることにより位置を検出するも
のである。このような磁性及び非磁性の判別、つまり透
磁率の高低の判別を行なう手段としては、強磁性体部及
び非磁性体部を単純に交互に羅列したものであるため相
対位置しか検出できず、絶対位置を検出することができ
ない。このため、停電とか運転休止などによる中断の
後、再運転する場合には必ず原点復帰動作が必要となる
ため、運転開始時における起動シーケンスが複雑にな
り、運転装置が大型で複雑なものになる等の欠点を有し
ている。
重要な要素である位置検出部には、種々な手段が考えら
れている。この中で従来より用いられている磁気スケー
ルは、磁性及び非磁性部分を交互に設けたり、又磁気抵
抗を変化させるようにすることにより位置を検出するも
のである。このような磁性及び非磁性の判別、つまり透
磁率の高低の判別を行なう手段としては、強磁性体部及
び非磁性体部を単純に交互に羅列したものであるため相
対位置しか検出できず、絶対位置を検出することができ
ない。このため、停電とか運転休止などによる中断の
後、再運転する場合には必ず原点復帰動作が必要となる
ため、運転開始時における起動シーケンスが複雑にな
り、運転装置が大型で複雑なものになる等の欠点を有し
ている。
また、磁気抵抗の変化を検知して位置を検出する場合、
磁性体の丸棒母材に旋盤加工などにより溝を設け、その
上から非磁性のクロムメッキなどで充填させる手段がよ
く用いられてきている。しかしながら、この場合にはメ
ッキの特性上山部には厚く付くが、必要とする各部には
山部の約1/5といった厚さしか付着せず、研磨とメッキ
を何回か繰返す必要があり、位置検出体の製作に多くの
時間を要した。また、長いシリンダロッドなどに加工す
る場合は、旋盤加工及び研磨加工の際にロッドが撓んで
しまうため、加工精度を上げることが非常に困難であっ
た。
磁性体の丸棒母材に旋盤加工などにより溝を設け、その
上から非磁性のクロムメッキなどで充填させる手段がよ
く用いられてきている。しかしながら、この場合にはメ
ッキの特性上山部には厚く付くが、必要とする各部には
山部の約1/5といった厚さしか付着せず、研磨とメッキ
を何回か繰返す必要があり、位置検出体の製作に多くの
時間を要した。また、長いシリンダロッドなどに加工す
る場合は、旋盤加工及び研磨加工の際にロッドが撓んで
しまうため、加工精度を上げることが非常に困難であっ
た。
（発明の目的） この発明は上述のような事情からなされたものであり、
この発明の目的は、加工精度を向上することにより位置
検出精度を上げ、且つ絶対位置を検出することにより運
転の起動シーケンスを単純化するようにした磁気スケー
ルを提供することにある。
この発明の目的は、加工精度を向上することにより位置
検出精度を上げ、且つ絶対位置を検出することにより運
転の起動シーケンスを単純化するようにした磁気スケー
ルを提供することにある。
（発明の概要） この発明は、位置検出体の長手方向の位置を検出する磁
気スケールに関するもので、強磁性鋼の丸棒母材の表面
に非磁性薄膜の無電解メッキを行なった後、上記非磁性
薄膜の所定幅部分にレーザ光線を照射加熱することによ
り、強磁性体化され、所定分ずつ異なるピッチを有する
ネジ状の強磁性体部分を形成するような位置検出体を設
けたものである。
気スケールに関するもので、強磁性鋼の丸棒母材の表面
に非磁性薄膜の無電解メッキを行なった後、上記非磁性
薄膜の所定幅部分にレーザ光線を照射加熱することによ
り、強磁性体化され、所定分ずつ異なるピッチを有する
ネジ状の強磁性体部分を形成するような位置検出体を設
けたものである。
（発明の実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示すものであり、丸棒母
材１の表面にはリン（たとえば８〜10w％）を含有する
ニッケル無電解メッキ法による薄膜２が形成されてい
る。そして、丸棒母材を矢印Ｎのように回転させ、所定
の幅Ｓに絞ったレーザ光線３を矢印Ｍ方向に移動しなが
ら薄膜２に照射加熱すると、強磁性体に変質したネジ状
部分４が形成される。このとき、レーザ光線３のＭ方向
への移動速度を漸次増加していくと、ネジ状ピッチｌは
長手方向の位置に対応して漸次増加するようになり、、
所定分ずつ異なるピッチを有するネジ状の強磁性体部分
４を形成した位置検出体５ができる。この位置検出体５
の磁性部，非磁性部を判別するための検出器６は、リン
グ状のコア８及び９を有するセンサ10及び11で構成さ
れ、位置検出体５と同軸になるように設置されている。
材１の表面にはリン（たとえば８〜10w％）を含有する
ニッケル無電解メッキ法による薄膜２が形成されてい
る。そして、丸棒母材を矢印Ｎのように回転させ、所定
の幅Ｓに絞ったレーザ光線３を矢印Ｍ方向に移動しなが
ら薄膜２に照射加熱すると、強磁性体に変質したネジ状
部分４が形成される。このとき、レーザ光線３のＭ方向
への移動速度を漸次増加していくと、ネジ状ピッチｌは
長手方向の位置に対応して漸次増加するようになり、、
所定分ずつ異なるピッチを有するネジ状の強磁性体部分
４を形成した位置検出体５ができる。この位置検出体５
の磁性部，非磁性部を判別するための検出器６は、リン
グ状のコア８及び９を有するセンサ10及び11で構成さ
れ、位置検出体５と同軸になるように設置されている。
このように構成された位置検出体５及び検出器６におい
て、この位置検出体５及び検出器６の相互位置関係は、
たとえば検出器６が固定された状態で位置検出体５が方
向Ｑに移動したとき、２つのセンサ10及び11により検出
された信号により絶対位置が判別されることになる。こ
れは、位置検出体５が所定分ずつ異なるピッチを有する
ネジ状の強磁性体部４を有しているため、センサ10及び
11により検出される信号から絶対位置を検出することが
できるのである。
て、この位置検出体５及び検出器６の相互位置関係は、
たとえば検出器６が固定された状態で位置検出体５が方
向Ｑに移動したとき、２つのセンサ10及び11により検出
された信号により絶対位置が判別されることになる。こ
れは、位置検出体５が所定分ずつ異なるピッチを有する
ネジ状の強磁性体部４を有しているため、センサ10及び
11により検出される信号から絶対位置を検出することが
できるのである。
その動作原理を第２図及び第３図を参照して説明する。
第２図及び第３図はそれぞれセンサ10及び11の構造を軸
側から見たAA断面及びBB断面について示したもので、強
磁性体部分４と各センサの中心線との位置関係について
示しており、第２図では中心線12と一致、第３図では中
心線13と角度θだけずれていることを示している。そし
て、端子Ｖａ及びＶｂにそれぞれsin ωｔ及びcos ωｔ
の交流電圧が印加されると、一般的なレゾルバと同様に
出力電圧V01及びV02は、Ａを計数として次式のようにな
る。
第２図及び第３図はそれぞれセンサ10及び11の構造を軸
側から見たAA断面及びBB断面について示したもので、強
磁性体部分４と各センサの中心線との位置関係について
示しており、第２図では中心線12と一致、第３図では中
心線13と角度θだけずれていることを示している。そし
て、端子Ｖａ及びＶｂにそれぞれsin ωｔ及びcos ωｔ
の交流電圧が印加されると、一般的なレゾルバと同様に
出力電圧V01及びV02は、Ａを計数として次式のようにな
る。
V01＝Ａ・sin ωｔ ……（１） V02＝Ａ・sin（ωｔ−θ） ……（２） 従って、出力電圧V01とV02の位相差はθとなっており、
ピッチが一定の場合には、位置検出体５を移動させたと
きに移動量だけ移相されるので、この位相差を電圧信号
として検出することにより移動距離を検出できる。しか
し、この電圧信号は１ピッチ毎に同様の変化を繰返すの
で１ピッチの範囲内でしか絶対距離として取出せない。
一方ピッチを所定幅づつ漸増させた場合には、位置検出
体の移動と共にピッチが変化するので位相差も通過する
ピッチ数に従って漸増して行き、この位相差を電圧信号
として検出すれば、位置検出体５の絶対位置が得られ
る。
ピッチが一定の場合には、位置検出体５を移動させたと
きに移動量だけ移相されるので、この位相差を電圧信号
として検出することにより移動距離を検出できる。しか
し、この電圧信号は１ピッチ毎に同様の変化を繰返すの
で１ピッチの範囲内でしか絶対距離として取出せない。
一方ピッチを所定幅づつ漸増させた場合には、位置検出
体の移動と共にピッチが変化するので位相差も通過する
ピッチ数に従って漸増して行き、この位相差を電圧信号
として検出すれば、位置検出体５の絶対位置が得られ
る。
なお、この実施例における重要な点は、薄膜２の厚さ寸
法にある。この厚さが薄くなると、丸棒母材１の磁気特
性の部分的な変動が位相差θに影響を及ぼし、検出精度
を低下させてしまう。丸棒母材の径の大小によっても異
なるが、実用上多用される約20mm径のものについて、薄
膜の厚さは約0.15mmが実用限界であり、これ以上薄いと
精度的に使用できない。また、このときのネジ状磁性体
部４の幅Ｓは約4mmで、ピッチｌは約8mmから16mmの範囲
となっている。
法にある。この厚さが薄くなると、丸棒母材１の磁気特
性の部分的な変動が位相差θに影響を及ぼし、検出精度
を低下させてしまう。丸棒母材の径の大小によっても異
なるが、実用上多用される約20mm径のものについて、薄
膜の厚さは約0.15mmが実用限界であり、これ以上薄いと
精度的に使用できない。また、このときのネジ状磁性体
部４の幅Ｓは約4mmで、ピッチｌは約8mmから16mmの範囲
となっている。
第４図及び第５図はこの発明の他の実施例を示すもの
で、丸棒母材14は強磁性体であり、ここでは13％クロー
ム鋼（SUJ420J2−Ｂ）を用いている。そして、この丸棒
母材14の表面にニッケルメッキ（約0.05mm厚さ）で被膜
15を形成した後、レーザ光線３を照射することにより丸
棒母材14と被膜15を融合させると、約10％のクローム及
び約20％のニッケルを含有する非磁性の合金層16とな
る。次に、所定幅S1で所定分ずつ異なるピッチl1の強磁
性体部分18を形成するように、機械加工により表面の合
金層を削り、丸棒母材の強磁性体部分を露出させる。こ
の際、強磁性体部分18の部分を残すようにしてレーザ光
線３を照射して、合金層16を得るようにしている。この
場合の絶対位置検出手段は、第１図の実施例と同様に行
なうことができる。
で、丸棒母材14は強磁性体であり、ここでは13％クロー
ム鋼（SUJ420J2−Ｂ）を用いている。そして、この丸棒
母材14の表面にニッケルメッキ（約0.05mm厚さ）で被膜
15を形成した後、レーザ光線３を照射することにより丸
棒母材14と被膜15を融合させると、約10％のクローム及
び約20％のニッケルを含有する非磁性の合金層16とな
る。次に、所定幅S1で所定分ずつ異なるピッチl1の強磁
性体部分18を形成するように、機械加工により表面の合
金層を削り、丸棒母材の強磁性体部分を露出させる。こ
の際、強磁性体部分18の部分を残すようにしてレーザ光
線３を照射して、合金層16を得るようにしている。この
場合の絶対位置検出手段は、第１図の実施例と同様に行
なうことができる。
この実施例の特長として、合金層16の厚さｔが約0.2mm
以上にとることができるので、S/N比の高い信号が得ら
れることと、合金層16は高温度でも性能が変化しないの
で、耐熱性の点で過酷な環境下でも使用できることが挙
げられる。また、大型の丸棒母材に適用する場合には、
タングステンガスアーク溶接（TIG）により大型の合金
層16を形成することができるし、ニッケルメッキ被膜15
の厚さを約0.3mmとすると、合金層16の厚さｔを約1mmに
することができ、更にS/N比を向上することが可能とな
る。なお、被膜15を更に厚くする場合はメッキではなく
溶射、又は塗装等によって代用することもできる。又、
強磁性体部分18を形成するために合金層を削り取る場
合、完全に除去せずに一部に残留させておくことにより
耐蝕性及び耐磨性をもたせることもできる。
以上にとることができるので、S/N比の高い信号が得ら
れることと、合金層16は高温度でも性能が変化しないの
で、耐熱性の点で過酷な環境下でも使用できることが挙
げられる。また、大型の丸棒母材に適用する場合には、
タングステンガスアーク溶接（TIG）により大型の合金
層16を形成することができるし、ニッケルメッキ被膜15
の厚さを約0.3mmとすると、合金層16の厚さｔを約1mmに
することができ、更にS/N比を向上することが可能とな
る。なお、被膜15を更に厚くする場合はメッキではなく
溶射、又は塗装等によって代用することもできる。又、
強磁性体部分18を形成するために合金層を削り取る場
合、完全に除去せずに一部に残留させておくことにより
耐蝕性及び耐磨性をもたせることもできる。
（発明の効果） 以上のようにこの発明の磁気スケールによれば、絶対位
置を検出することができるので、スタートシーケンスと
か原点復帰動作などの通常動作と異なる危険を伴う動作
を完全に除去できると共に、機械装置を簡略にすること
ができる。また、機械装置の移動体と磁気スケールを一
体化できるので、機械装置の自動化及び多機能化が容易
であり、特に加速度が大きい場合には機械的信頼性を向
上させることができる。
置を検出することができるので、スタートシーケンスと
か原点復帰動作などの通常動作と異なる危険を伴う動作
を完全に除去できると共に、機械装置を簡略にすること
ができる。また、機械装置の移動体と磁気スケールを一
体化できるので、機械装置の自動化及び多機能化が容易
であり、特に加速度が大きい場合には機械的信頼性を向
上させることができる。
第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図及び第３
図はこの発明のセンサ部分を示す図、第４図及び第５図
はこの発明の他の実施例を示す図である。 1,14……丸棒母材、２……薄膜、３……レーザ光線、４
……ネジ状部分（強磁性体部分）、5,17……位置検出
体、６……検出器、8,9……リング状のコア、10,11……
センサ、12,13……中心線、15……メッキ被膜、16……
合金層、18……強磁性体部分。
図はこの発明のセンサ部分を示す図、第４図及び第５図
はこの発明の他の実施例を示す図である。 1,14……丸棒母材、２……薄膜、３……レーザ光線、４
……ネジ状部分（強磁性体部分）、5,17……位置検出
体、６……検出器、8,9……リング状のコア、10,11……
センサ、12,13……中心線、15……メッキ被膜、16……
合金層、18……強磁性体部分。
Claims (2)
- 【請求項１】強磁性鋼の丸棒母材の表面に非磁性薄膜の
無電解メッキを行なった後、前記非磁性薄膜の所定幅部
分にレーザ光線を照射加熱することにより強磁性体化さ
れ、所定分ずつ異なるピッチを有するネジ状の強磁性体
部分を形成されている位置検出体を具えたことを特徴と
する磁気スケール。 - 【請求項２】強磁性鋼の丸棒母材の表面に金属被膜を付
着させた後、所定幅部分に加熱ビームを照射することに
より前記丸棒母材及び前記金属メッキ部を融合させて非
磁性の合金層とし、前記合金層部分以外の部分は所定分
ずつ異なるピッチを有するネジ状の強磁性体部分を前記
丸棒母材を露出させることにより形成した位置検出体を
具えたことを特徴とする磁気スケール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61055892A JPH0737882B2 (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 磁気スケ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61055892A JPH0737882B2 (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 磁気スケ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62211501A JPS62211501A (ja) | 1987-09-17 |
| JPH0737882B2 true JPH0737882B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=13011765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61055892A Expired - Lifetime JPH0737882B2 (ja) | 1986-03-13 | 1986-03-13 | 磁気スケ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737882B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4172918B2 (ja) * | 2001-01-22 | 2008-10-29 | 株式会社ミツトヨ | 電磁誘導型絶対位置トランスデューサ |
| EP1520119A1 (de) * | 2002-07-02 | 2005-04-06 | Continental Teves AG & Co. oHG | Stossdämpfer und anordnung zur erfassung von stossdämpferbewegungen |
| JP5648663B2 (ja) * | 2012-09-20 | 2015-01-07 | センサ・システム株式会社 | 焼入れ硬化層厚さの検査装置及びニッケルめっき皮膜厚さの検査装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57157114A (en) * | 1981-03-24 | 1982-09-28 | Toshiba Mach Co Ltd | Detecting scale |
-
1986
- 1986-03-13 JP JP61055892A patent/JPH0737882B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62211501A (ja) | 1987-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |