(57)【要約】【課題】  非磁性化された素材中に磁性領域を形成する際、簡単な設備により短時間で磁性領域を形成できるとともに、当該磁性領域の狭小化を図る。【解決手段】  オーステナイト系ステンレス鋼からなる素材を熱処理して非磁性化した後で、曲面状の押圧面を備えた第１の押圧具１９により、当該所定部位を押圧して塑性変形させ、次いで、前記第１の押圧具１９の押圧面１９Ａよりも小さい面積となる曲面状の押圧面２０Ａを備えた第２の押圧具２０で、前記所定部位を再度押圧して塑性変形させることにより、当該所定部位に磁性領域を形成する。【選択図】          図１
2005223035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性化されたオーステナイト系ステンレス鋼からなる素材の所定部位を押圧することで塑性変形させ、当該所定部位に、加工誘起変態による磁性領域を形成する装置であって、
前記所定部位を押圧する押圧手段と、この押圧手段を移動させる移動手段とを備え、
前記押圧手段は、曲面状の押圧面をそれぞれ含む第１及び第２の押圧具を備え、前記第２の押圧具は、前記第１の押圧具よりも押圧面の面積が小さくなるように設定され、当該第１の押圧具により押圧された部位を再度押圧するように移動することを特徴とする磁性領域の製造装置。
【請求項２】
オーステナイト系ステンレス鋼からなる素材を熱処理して非磁性化した後で、当該素材の所定部位を押圧して塑性変形させ、当該所定部位に、加工誘起変態による磁性領域を形成する方法において、
曲面状の押圧面を備えた第１の押圧具により、前記所定部位を押圧して塑性変形させた後、前記第１の押圧具よりも小さい面積となる曲面状の押圧面を備えた第２の押圧具で、前記所定部位を再度押圧して塑性変形させることにより、当該所定部位に磁性領域を形成することを特徴とする磁性領域の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性領域の製造装置及び製造方法に係り、更に詳しくは、非磁性化された素材中に形成される磁性領域の狭小化を図ることのできる磁性領域の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非磁性化された素材中に所定ピッチの磁性領域を形成する方法として、本出願人により既に提案されている磁気スケールの製造方法がある（特許文献１参照）。この方法は、マルテンサイト組織を含むオーステナイト鋼を熱処理して非磁性化し、その後、当該オーステナイト鋼に対し、表面側から押圧具を所定間隔で押圧し、当該押圧部分を塑性変形させることにより、当該押圧部位に、加工誘起変態によるマルテンサイト組織の析出が生じ、この部位が磁性領域となって、当該磁性領域が所定ピッチで形成される。この方法によれば、レーザー法やショートピーニング法等の他の従来方法に比べ、簡単な設備で、磁性領域と非磁性領域とが交互に配置された素材を短時間で製造することができる。
【特許文献１】特開２００１−２７５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１の従来方法にあっては、磁性領域のピッチをせいぜい２．０ｍｍ程度までしか狭めることができず、近時における種々の機械の小型化、高精度化による前記ピッチの狭小化の要請に対応できないという不都合がある。具体的に、位置の自動調整をするムービングキッチン、ムービング便座、ムービングカーテンに例示されるようなＨＡ（ホームオートメーション）用機器においては、当該機器に適用されるリニアスケール方式直動アクチュエータの開発に伴い、位置検出機構部におけるピストンロッドの小型化、高精度化が必要となり、当該ピストンロッドに形成される磁性領域のピッチの狭小化が望まれているところである。
【０００４】
ところで、特許文献１の従来方法では、押圧具による押圧時に、加工誘起変態領域が、素材の押圧方向（深さ方向）のみならず、押圧部分の周囲に拡張してしまい、磁性領域のピッチの狭小化を図るには一定の限界があった。
そこで、本発明者らは、鋭意研究を行った結果、素材への押圧面の面積が相互に相違する二種類の押圧具を段階的に使用することで、押圧部分の周囲への加工誘起変態領域の拡張を抑制できることを知見した。つまり、押圧面の面積の大きな第１の押圧具で、素材の所定部位を押圧して塑性変形させた後で、当該部位に対し、押圧面の面積の小さな第２の押圧具で押圧して塑性変形させると、一種類の押圧具で深さ方向に同量となる塑性変形をさせた場合に比べ、押圧部分の周囲への加工誘起変態領域の拡張が抑制され、マルテンサイト体積率が局所的に上昇することが判明した。その結果、磁性領域のピッチが従来方法の１／１０程度に狭小化でき、磁気スケール等の高精度化が期待できることになる。
【０００５】
本発明は、前述した不都合に着目した発明者の知見に基づくものであり、その目的は、非磁性化された素材中に磁性領域を形成する際、簡単な設備により短時間で磁性領域を形成できるとともに、当該磁性領域の狭小化を図ることができる磁性領域の製造装置及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、非磁性化されたオーステナイト系ステンレス鋼からなる素材の所定部位を押圧することで塑性変形させ、当該所定部位に、加工誘起変態による磁性領域を形成する装置であって、
前記所定部位を押圧する押圧手段と、この押圧手段を移動させる移動手段とを備え、
前記押圧手段は、曲面状の押圧面をそれぞれ含む第１及び第２の押圧具を備え、前記第２の押圧具は、前記第１の押圧具よりも押圧面の面積が小さくなるように設定され、当該第１の押圧具により押圧された部位を再度押圧するように移動する、という構成を採っている。
【０００７】
また、本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる素材を熱処理して非磁性化した後で、当該素材の所定部位を押圧して塑性変形させ、当該所定部位に、加工誘起変態による磁性領域を形成する方法において、
曲面状の押圧面を備えた第１の押圧具により、前記所定部位を押圧して塑性変形させた後、前記第１の押圧具よりも小さい面積となる曲面状の押圧面を備えた第２の押圧具で、前記所定部位を再度押圧して塑性変形させることにより、当該所定部位に磁性領域を形成する、という手法を採っている。
【０００８】
なお、本明細書において、「曲面状」は、肉眼によって曲面と認識される形状はもとより、肉眼で視認できずに微視的に曲面と認識される形状をも含む概念として用いる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁気スケール等の素材となる非磁性化されたオーステナイト系ステンレス鋼に対し、その所定部位に対し、塑性変形させるだけで磁性領域を形成することができるため、レーザー法やショートピーニング法等の従来方法に比べ、簡単な設備により、短時間で、非磁性化された素材中に磁性領域を形成することができる。しかも、押圧面の面積の大きな第１の押圧具で、前記ステンレス鋼の所定部位を押圧して塑性変形させた後で、当該部位に対し、押圧面の面積の小さな第２の押圧具で押圧して塑性変形させるため、押圧方向の周囲への加工誘起変態領域の拡張が抑制され、磁性領域の狭小化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１１】
図１には、本実施例に係る磁性領域の製造装置の概念図が示されている。この製造装置１０は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる素材１１を熱処理等によって非磁性化した後で、当該素材１１の表面の所定部位に塑性変形を与え、加工誘起変態によるマルテンサイト組織の析出によって、前記所定部位を磁性化する装置である。
【００１２】
具体的に、製造装置１０は、加工対象となる丸棒状の素材１１を着脱自在に保持する保持手段１３と、素材１１が軸線回りに回転するように保持手段１３を回転させるモータ等の回転駆動手段１４と、前記保持手段１３に保持された素材１１の外周面側に配置され、当該外周面を押圧する押圧手段１６と、この押圧手段１６を図１中上下左右方向に移動させる移動手段１７とを備えて構成されている。
【００１３】
前記保持手段１３は、旋盤等における加工材料の保持に利用されている公知のチャック構造が採用されている。この保持手段１３としては、素材１１を着脱自在に保持できる限りにおいて、他の公知の構造を採用することも可能である。
【００１４】
前記押圧手段１６は、前記素材１１の外周面を押圧する第１及び第２の押圧具１９，２０と、これら第１及び第２の押圧具１９，２０を着脱自在に支持する支持体２２とを備えて構成されている。
【００１５】
前記第１及び第２の押圧具１９，２０は、図２に示されるように、先端部分がやや尖った曲面状に形成されており、当該先端部分が、前記素材１１に対する押圧面１９Ａ，２０Ａとなる。ここで、第２の押圧具２０の押圧面２０Ａは、第１の押圧具１９の押圧面１９Ａよりも面積が小さくなるように設定されている。なお、これら押圧具１９，２０のサイズは、素材１１に形成する磁性領域２４（図１参照）の幅等によって適宜決定され、押圧具１９，２０の全体形状としては、各押圧面１９Ａ，２０Ａが前述の通りになっていれば、当該押圧面１９Ａ，２０Ａよりも後方の形状として、各種錘状、各種柱状等、種々の形状を採用することができる。
【００１６】
前記支持体２２は、各押圧面１９Ａ，２０Ａが素材１１の外周面に対向するように、各押圧具１９，２０を図１中左右方向に沿って並列支持するようになっている。特に、第１の押圧具１９は、図１中右側に支持される一方、第２の押圧具２０は、同図中左側に支持されている。また、各押圧具１９，２０は、押圧面１９Ａ，２０Ａが図１中上下方向で同位置となるように支持されている。
【００１７】
前記移動手段１７は、公知の送りねじ軸構造を使って支持体２２を図１中上下方向及び左右方向の直行二軸方向に移動させることが可能に設けられている。なお、これら二軸方向の移動は、モータ等を使って自動的に行ってもよいし、ハンドル等の操作による手動で行ってもよい。
【００１８】
次に、前記製造装置１０を使った磁性領域の製造方法について説明する。
【００１９】
予め、オーステナイト系ステンレス鋼を機械加工し、丸棒状の素材１１を形成する。ここで、オーステナイト系ステンレス鋼としては、マルテンサイト組織を体積率で１０％以上含むものが好ましい。次いで、素材１１を１０００℃前後に加熱して溶体化熱処理を行い、素材１１を非磁性化する。なお、熱処理は真空中で行うのが好ましい。また、溶体化熱処理は、素材１１全体について行ってもよいし、素材１１の表面側の一部について行うようにしてもよい。
【００２０】
次に、製造装置１０の保持手段１３に熱処理後の素材１１をセットし、保持手段１３寄りに押圧手段１６を配置する。そして、移動手段１７を使って、各押圧具１９，２０の押圧面１９Ａ，２０Ａが素材１１の外周面に当接して押圧するように支持体２２を移動させる。これと前後して、回転駆動手段１４を駆動させ、素材１１を軸線回りに回転させる。その後、各押圧面１９Ａ，２０Ａが素材１１の外周面に当接したまま、移動手段１７を使って、支持体２２を図１中右方に移動させる。これにより、素材１１は、第１及び第２の押圧具１９，２０によって部分的に押圧される。なお、素材１１に対する押圧具１９，２０の押圧力は、少なくとも素材１１に塑性変形をもたらす程度にそれぞれ設定され、素材１１の種類に応じて適宜選択される。つまり、ここでは、支持体２２の移動に伴い、第１の押圧具１９が第２の押圧具２０よりも先行して、回転する素材１１の外周面上を図１中右側に向かって移動し、当該外周面上に、螺旋状の塑性変形部位が形成される。ここで、第２の押圧具２０は、第１の押圧具１９によって形成された塑性変形部位の軌跡上を後行して押圧しながら移動するようになっており、このような移動を実現するように、各押圧具１９，２０の離間幅、素材１１の径及び回転速度、並びに移動手段１７の送り速度が設定されている。すなわち、第１の押圧具１９による押圧によって塑性変形した素材１１の部位は、第１の押圧具１９よりも小さな押圧面２０Ａを有する第２の押圧具２０でなぞるように押圧され、その部位に更なる塑性変形がもたらされ、螺旋状の磁性領域２４が形成される。
【００２１】
従って、このような実施例によれば、一度押圧した部分に異なる方向から押圧力を加えることによって、加工誘起変態がスポット的に誘発され、加工誘起変態領域が押圧部位の周囲に拡散するのを防止して、押圧部分に対するマルテンサイト体積率を上昇させることが可能となる。その結果、磁性領域２４のピッチの狭小化を図ることができる。
【００２２】
なお、本発明における製造装置１０としては、前記実施例に限らず、第１の押圧具１９で素材１１の所定部位を押圧して塑性変形させた後、当該所定部位に対し、第１の押圧具１９よりも小さな面積の押圧面２０Ａを備えた第２の押圧具２０で押圧して塑性変形させることが出来る限りにおいて、種々の構成を採用可能である。
【００２３】
例えば、図３に示されるように、移動手段１７として、第１及び第２の押圧具１９，２０を支持する支持体２２を平板状の素材１１の表面上の直交三軸方向に移動可能とする公知の構造のものを採用し、第１の押圧具１９に追従して第２の押圧具２０を移動させながら、各押圧具１９，２０で素材１１の表面を押圧し、その押圧部位を塑性変形させて、磁性領域２４を形成するようにしてもよい。
【００２４】
その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上説明した製造装置１０及び製造方法は、磁気スケールや精密機械部品等に必要となる磁性部品の形成に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施例に係る磁性領域の製造装置の概念図。
【図２】（Ａ）は、第１の押圧具の先端付近を拡大して表した断面図であり、（Ｂ）は、第２の押圧具の先端付近を拡大して表した断面図である。
【図３】変形例に係る磁性領域の製造装置の概念図。
【符号の説明】
【００２７】
１０  磁性領域の製造装置
１１  素材
１６  押圧手段
１７  移動手段
１９  第１の押圧具
１９Ａ  押圧面
２０  第２の押圧具
２０Ａ  押圧面
２４  磁性領域
【図１】
2005223035.tif 000003
【図２】
2005223035.tif 000004
【図３】
2005223035.tif 000005