(57)【要約】実質的に円筒状の物体（１）に方向依存性反射面を加工する方法。この方法は、ツール（４）を物体の外面（８）と係合させ、物体の長手軸線（２）に平行に測定して非対称な断面を有する、少なくとも１本の溝（２３）を物体に形成することを含み、溝が、物体から材料を除去することなく形成されることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に円筒状の物体に方向依存性反射面を加工する方法において、該方法が、ツールを前記物体の外面と係合させ、前記物体の長手軸線に平行に測定して非対称な断面を有する、少なくとも１本の溝を前記物体に形成することを含み、前記溝が、前記物体から材料を除去することなく形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ツールを前記外面に沿って前記物体の長手軸線に平行な方向に相対移動させつつ、前記円筒状物体を前記ツールに対して回転させ、これにより前記ツールの軌道を前記本体に対してらせん状として、前記少なくとも１本の溝をらせん状溝として形成することをさらに含む、請求項１に記載の実質的に円筒状の物体に方向依存性反射面を加工する方法。
【請求項３】
前記物体の外面がステンレス鋼又はニッケルシルバーからなる、請求項１又は２に記載の実質的に円筒状の物体に方向依存性反射面を加工する方法。
【請求項４】
前記ツールが２０〜２００μｍの範囲の深さで前記物体の外面と係合する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の実質的に円筒状の物体に方向依存性反射面を加工する方法。
【請求項５】
前記物体が２０〜２００回転／分の範囲の角速度で回転する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の実質的に円筒状の物体に方向依存性反射面を加工する方法。
【請求項６】
前記ツールが２０〜２００μｍ／回転の範囲の送り速度で前記外面に沿って相対的に移動する、請求項２〜５のいずれか一項に記載の実質的に円筒状の物体に方向依存性反射面を加工する方法。
【請求項７】
前記物体が２０〜８０ｍｍの範囲の直径を有する、請求項２〜６のいずれか一項に記載の実質的に円筒状の物体に方向依存性反射面を加工する方法。
【請求項８】
前記物体を回転させつつ、前記ツールを前記物体に対して軸線方向に静止した状態に保つことを含む、請求項１に記載の実質的に円筒状の物体に方向依存性反射面を加工する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、実質的に円筒状の物体に方向依存性反射面を加工する方法に関し、特に、反射率の高い領域と低い領域を有する、実質的に円筒状の格子要素又はコードディスクに方向依存性反射面を加工する方法に関する。かかるコードディスクは、乗用車用途の電動パワーステアリングシステムに用いられるトルクセンサー及び角度センサーに見られる。
【背景技術】
【０００２】
乗用車用電動パワーステアリングに用いるのに好適な形式のトルクセンサー及び角度センサーは、いずれもＢｉｓｈｏｐ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ｐｔｙ  Ｌｉｍｉｔｅｄ名義の、特許文献１及び２に記載されている。これらの形式のトルクセンサー及び角度センサーは「格子要素」又は「コードディスク」を用いており、これら「格子要素」又は「コードディスク」は、その外面に、使用時には電磁放射（ＥＭＲ）の線源により照射される高反射率及び低反射率の領域を有する。レーザーパターン加工を用いて、トルクセンサーの格子要素又はコードディスクの外面にかかる高反射率及び低反射率の領域を加工する方法のひとつが、これもＢｉｓｈｏｐ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ｐｔｙ  Ｌｉｍｉｔｅｄ名義の、特許文献３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９９／０９３８５号パンフレット
【特許文献２】国際公開第００／０６９７３号パンフレット
【特許文献３】国際公開第９９／２０４２７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、実質的に円筒状の物体の外面への方向依存性反射面の加工を容易にする方法を提供する。特に、この方法は、特許文献３に記載されたような、高屈折率及び低屈折率の領域をレーザー加工するに先立ち、格子要素又はコードディスクの外面に方向依存性反射面を加工するのに好適である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様において、この発明は、実質的に円筒状の物体に方向依存性反射面を加工する方法において、該方法が、ツールを前記物体の外面と係合させ、前記物体の長手軸線に平行に測定して非対称な断面を有する、少なくとも１本の溝を前記物体に形成することを含み、前記溝が、前記物体から材料を除去することなく形成されることを特徴とする方法である。
【０００６】
一実施態様において、この方法は、前記ツールを前記外面に沿って前記物体の長手軸線に平行な方向に相対移動させつつ、前記円筒状物体を前記ツールに対して回転させ、これにより前記ツールの軌道を前記本体に対してらせん状として、前記少なくとも１本の溝をらせん状溝として形成することを含むことが好ましい。
【０００７】
前記物体の外面がステンレス鋼又はニッケルシルバーからなることが好ましい。
【０００８】
前記ツールが２０〜２００μｍの範囲の深さで前記物体の外面と係合することが好ましい。
【０００９】
前記物体が２０〜２００回転／分の範囲の角速度で回転することが好ましい。
【００１０】
前記ツールが２０〜２００μｍ／回転の範囲の送り速度で前記外面に沿って相対的に移動することが好ましい。
【００１１】
前記物体が２０〜８０ｍｍの範囲の直径を有することが好ましい。
【００１２】
他の実施態様において、この方法は、前記物体を回転させつつ、前記ツールを前記物体に対して軸線方向に静止した状態に保つことを含むことが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１及び図２は、この発明の一実施態様を概略的に示している。実質的に円筒状の物体１は、好ましくは鋼種が３１６又は３１６Ｌのステンレス鋼であり、約２０〜２００回転／分の範囲の速度でその長手軸線２の周りを（矢印３で示された方向に）回転する。物体１の回転は、旋盤等の回転軸を有する機械内で行うことができる。
【００１４】
ツール４は、好ましくは窒化チタン又は炭窒化チタンのいずれかでコーティングされた炭化タングステン製であり、典型的には２０〜２００μｍの範囲の深さまで、物体１の円筒状外面８に接線方向に導入され、２０〜２００μｍ／回転の範囲の一定の送り速度で、長手軸線２に平行に、物体１に対して方向５に軸線方向に移動される。
【００１５】
ツール４が物体１の外面８に導入されると、ツール面２２が物体１の外面８に対して約２４度の角度６で配置されるように、ツール４の角部が物体１と係合する。
【００１６】
回転する物体１に対してツール４が軸線方向へ移動することによって、（長手軸線２に平行な断面で測定して）非対称形状であり、主面９及び副面１０を有しており、らせん状に配置された溝２３が外面８に形成される。また、主面９も長手軸線２に対して角度６で配置されており、この実施態様では角度６は約２４度である。
【００１７】
らせん状に配置された溝２３は、物体１に対するツール４の軸線方向送り速度に等しいピッチ２１を有する。物体１の外面８に最適な方向依存性反射特性を生じさせるためには、この軸線方向送り速度が２０〜２００μｍ／回転の範囲にあり、したがってらせん状に配置された溝２３もこの２０〜２００μｍの範囲にあることが有利であることが分かっている。
【００１８】
図３ａ及び３ｂに示すような断面において、らせん状に配置された溝２３は非対称な鋸歯形状を有するように見える。
【００１９】
ツール４を物体１に係合させつつ、物体１から材料を除去しないようにするため、水溶性油又は極圧（ＥＰ）型の合成油若しくは鉱物油の形態で適当な潤滑剤を供給してもよい。理想的には、溝２３を形成する際にツール面２２と物体１の外面８との間に、一定のレベルの流体潤滑を維持し、これによりツール４のツール面２２の摩耗を最小限にすることができる。潤滑剤を使用することにより、ツール面２２の摩耗を最小としながら、溝２３の主面９を円滑かつ一貫した状態で形成することが保証される。
【００２０】
物体１の長手軸線２に平行な断面において溝２３は非対称であるので、溝２３上で反射するＥＭＲ源１２及び１７からのＥＭＲが方向依存性となることが保証される。図３ａを参照して、線源１２から放射されたＥＭＲ（矢印１３で示されている）は、直線３０に対し角度１６で主面９にぶつかり、矢印１４で示されるように、ＥＭＲ検出器１５に向かって反射される。しかし、図３ｂを参照して、線源１７から放射されたＥＭＲ（矢印１８で示されている）は、長手軸線２に垂直な直線３０に対して同一の角度１６で主面９にぶつかり、矢印１９で示されるように、直線３０（すなわち長手軸線２の垂線）の反対方向に反射するため、ＥＭＲ検出器１５では検出されない。
【００２１】
いずれの例においても、ＥＭＲ検出器１５は、同一の反射点２０から物体の長手軸線２の垂直方向に伝播するＥＭＲを検出するように配置されているが、主面９から反射したＥＭＲを検出する能力は、ＥＭＲ線源（すなわち線源１２又は線源１７のいずれか）の位置と主面９の角度に依存する。
【００２２】
したがって、溝２３は、物体１に方向依存性反射特性を与える。かかる物体１は、好ましくは２０〜８０ｍｍの範囲の直径を有しており、トルクセンサー又は角度センサーに用いる、特許文献３に従ってレーザー加工された格子要素又はコードディスクとして好適である。
【００２３】
溝２３は材料を除去することなく形成されており、物体１上でのツール４の形成動作は、バニシング、プラニシング又はラビング動作に似ていることがこの発明の重要な側面であることを理解すべきである。図３ａ及び３ｂにおいて、溝２３を形成する前の外面８は一点鎖線１１で示されており、これは溝２３の先端２４と底２５の間の略平均半径方向深さにある。
【００２４】
上記の実施態様において、ツール４と物体１の間の角度６は実質的に２４度に保持されているが、図示しない他の実施態様において、具体的用途に望まれる方向依存性反射特性に応じて、角度６を他の角度とすることができる。
【００２５】
他の図示しない実施態様において、ツール４が物体１に対して図示の方向に移動するにつれて、加工中に角度６を変更してもよい。これにより、物体１の長さに沿って変化する方向依存性反射特性が外面８に生成される。一例において、このことは、所定の異なる角度の群を、物体１の外面８に沿った軸線方向位置の関数として具現化する。あるいは、溝２３の角度６が、物体１の外面８に沿った軸線方向位置の関数として連続的に変化してもよい。
【００２６】
上記の実施態様はらせん状溝２３を形成することを対象とするが、図示しない他の実施態様において、物体１が１本以上の円周溝を有しており、この円周溝が長手軸線２に平行な断面にて非対称であり、物体上に設けられており、２０〜２００μｍの範囲の比較的小さな間隔で軸線方向に離間していてもよい。これを達成するため、物体１をツール４に対して回転させながら、ツール４を物体１と係合させ、連続した（又は閉じた）円周溝を形成する。次いで、ツール４を、物体１から半径方向に引き下げ、物体１に対して微小な距離を軸線方向に移動させ、工程を繰り返す。先の実施態様と同様に、ツール４を物体１と係合させ非対称な溝を形成する間に、物体１から材料が確実に除去されないようにすることが重要な特徴である。この材料の非除去は、溝２３の主面の円滑性（従って反射率）を最大にし、従って物体１の外面８の光学特性をさらに有利にすることが分かっている。
【００２７】
上記の実施態様において、円筒状物体１の外面８は例えば鋼種３１６又は３１６Ｌのステンレス鋼から製造することが好ましい。鋼種３１６Ｌは標準鋼種３１６よりも炭素含量が低く、従って展性が大きい。それゆえ、材料を除去することなく溝２３を形成するのが容易である。しかし、他の実施態様において、他の鋼種のステンレス鋼、又はニッケルシルバー等の他の展性材料を、物体１の外面８に用いてもよい。
【００２８】
上記の実施態様において、ツールは、窒化チタン又は炭窒化チタンのいずれかでコーティングされた炭化タングステン製であることが好ましいが、他の実施態様において、ツールは、高速度鋼又は他の好適な耐摩耗性成形／切削ツール用材料製とすることができる。
【００２９】
上記の実施態様において、物体１を、旋盤中で長手軸線２の回りに回転させ、ツール４をこれに沿って移動させたが、ツール４と物体１の間で同様の相対運動が行われるフライス盤中で操作を行ってもよいことを理解すべきである。
【００３０】
ここで用いた「μｍ」の記号はマイクロメートルを表すことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の第１実施態様に従う、円筒状物体と係合したツールの概略側面図である。
【図２】図１の円筒状物体と係合したツールの概略上面図である。
【図３ａ】物体の長手軸線と平行な断面における、図２の円Ａ内の円筒状物体の外面の拡大断面図である。
【図３ｂ】物体の長手軸線と平行な断面における、図２の円Ａ内の円筒状物体の外面の拡大断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【国際調査報告】
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