CN102980597B

CN102980597B - 旋转检测器及旋转检测器的转子的制造方法

Info

Publication number: CN102980597B
Application number: CN201210326483.5A
Authority: CN
Inventors: 尾高俊一
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: DE102012017193A1; JP2013053990A; CN202885843U; US9360494B2; CN102980597A; DE102012017193B4; JP5199429B2; US20130057261A1

Abstract

本发明提供一种旋转检测器及旋转检测器的转子的制造方法。旋转检测器的转子包括：具有一个或多个级的第一圆筒部分；以及第二圆筒部分，其具有一个或多个级，同轴且在轴向上有偏差地配置在第一圆筒部分上，第二圆筒部分包括圆周方向的宽度比第一圆筒部分窄的第一部分圆周面、具有比该第一部分圆周面的半径小的半径的第二部分圆周面，转子具有：包括形成在第一圆筒部分的各个级上的多个齿部的第一被检测部；以及第二被检测部，其包括与第一被检测部的齿部为相同相位且具有相同的齿形尺寸规格、形成在第二圆筒部分的第一部分圆周面上的至少一个齿部，第二圆筒部分的至少一个齿部和与该至少一个齿部对应的第一圆筒部分的齿部利用机械加工一次形成。

Description

旋转检测器及旋转检测器的转子的制造方法

技术领域

本发明涉及旋转检测器及旋转检测器的转子的制造方法。

背景技术

利用磁性检测旋转部件的旋转角度的旋转检测器已知有磁性编码器。这种旋转检测器包括具有周期的凹凸的部件、例如齿轮。

图9是现有技术的旋转检测器的转子的分解立体图。如图9所示，现有技术的旋转检测器包括用于检测旋转位置及旋转速度的位置信号检测用齿轮100、用于检测一旋转中的原点位置的一旋转信号检测用环200。这些齿轮100及环200互相同轴地重合而构成转子。在现有技术中，为了同轴且高精度地安装齿轮100及环200，这些齿轮100及环200需要高精度地加工。

因此，在专利第4085074号中，在形成单一的齿轮后，在该齿轮上形成单一的圆周方向槽而划定上方部分和下方部分。并且，例如进行只留下一个上方部分的齿部而削除全部的加工。

另外，在日本特开平4-335111号公报中，提出了利用磁性材料的成形、烧结一体形成位置检测用的齿轮100和设在一旋转信号检测用的环上的单一的齿部的方案。

但是，在专利第4085074号中，在上方部分暂时形成全部的齿部后，只留下一个齿部而削除全部的齿部。因此，存在作业效率极其低之类的课题。

另外，在日本特开平4-335111号公报中，只能应用于使用能烧结的材料形成转子的场合。因此，在为了得到更高的强度而使用铜材料制造转子的场合，存在无法应用日本特开平4-335111号公报所公开的方法的课题。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供包括能够利用机械加工有效地制造的转子的旋转检测器。

为了实现上述目的，根据第一方案，一种旋转检测器，其包括：转子；与该转子相对地被固定且产生磁场的磁场产生体；配置在上述转子和上述磁场产生体之间且检测与上述磁场基于上述转子的旋转的变化对应的信号的检测部，该旋转检测器的特征在于，上述转子包括：具有一个或多个级的第一圆筒部分；以及第二圆筒部分，其具有一个或多个级，同轴且在轴向上有偏差地配置在上述第一圆筒部分上，上述第二圆筒部分包括：圆周方向的宽度比上述第一圆筒部分窄的第一部分圆周面；以及具有比该第一部分圆周面的半径小的半径的第二部分圆周面，另外，上述转子具有：包括形成在上述第一圆筒部分的各个级上的多个齿部的第一被检测部；以及第二被检测部，其包括与上述第一被检测部的齿部为相同相位且具有相同的齿形尺寸规格、形成在上述第二圆筒部分的上述第一部分圆周面上的至少一个齿部，上述第二圆筒部分的上述至少一个齿部和与该至少一个齿部对应的上述第一圆筒部分的齿部利用机械加工一次形成。

根据第二方案，在第一方案中，上述第二圆筒部分的第一部分圆周面的半径与上述第一圆筒部分的半径相同。

根据第三方案，在第一方案中，在上述第二圆筒部分和上述第一圆筒部分之间形成有槽。

根据第四方案，在第一方案中，上述第二圆筒部分的上述第二部分圆周面位于比上述第一被检测部的齿的齿根靠半径方向内侧。

根据第五方案，一种旋转检测器的转子的制造方法，该旋转检测器包括：转子；与该转子相对地被固定且产生磁场的磁场产生体；配置在上述转子和上述磁场产生体之间且检测与上述磁场基于上述转子的旋转的变化对应的信号的检测部，该旋转检测器的转子的制造方法的特征在于，准备包括下述部位的转子坯料：具有一个或多个级的第一圆筒部分；以及第二圆筒部分，其具有一个或多个级，同轴且在轴向上有偏差地配置在上述第一圆筒部分上，上述第二圆筒部分包括：圆周方向的宽度比上述第一圆筒部分窄的第一部分圆周面；以及具有比该第一部分圆周面的半径小的半径的第二部分圆周面，利用机械加工一次形成下述部位：在上述第一圆筒部分的各个级上包括多个齿部的第一被检测部；以及包括在上述第二圆筒部分的上述第一部分圆周面上与上述第一被检测部的齿部为相同相位且具有相同的齿形尺寸规格的至少一个齿部的第二被检测部。

根据第六方案，在第五方案中，上述第二圆筒部分的第一部分圆周面的半径与上述第一圆筒部分的半径相同。

根据第七方案，在第五方案中，在上述第二圆筒部分和上述第一圆筒部分之间形成有槽。

根据第八方案，在第五方案中，上述第二圆筒部分的上述第二部分圆周面位于比上述第一被检测部的齿的齿根靠半径方向内侧。

本发明的效果如下。

在第一及第五方案中，即使是利用机械加工形成齿部的场合，也能在AB相被检测部及Z相被检测部上一体地形成齿部。因此，与以往相比，能够有效地制造转子。

在第二及第六方案中，能够容易地形成转子。

在第三及第七方案中，由于导磁率低的空气介于槽中，因此能够不增大第一圆筒部分和第二圆筒部分间的距离地减少第二被检测部的齿部的影响。

在第四及第八方案中，即使是机械加工时，也不会在第二部分圆周面上形成槽，因此，能够容易地区别Z相信号的电平。

附图说明

图1A是根据本发明的第一实施方式的转子坯料的立体图。

图1B是图1A所示的转子坯料的侧视图。

图2A是根据本发明的第一实施方式的转子的立体图。

图2B是图2A所示的转子的侧视图。

图3A是根据本发明的第一实施方式的转子的局部俯视图。

图3B是形成在第一部分圆周面上的齿部的放大图。

图4是根据本发明的第二实施方式的转子的立体图。

图5A是形成在第一部分圆周面上的齿部的另一放大图。

图5B是形成在第一部分圆周面上的齿部的又一放大图。

图6A是根据本发明的第三实施方式的转子坯料的立体图。

图6B是根据本发明的第三实施方式的转子的立体图。

图7A是根据本发明的第三实施方式的转子的侧视图。

图7B是根据本发明的第三实施方式的转子的局部俯视图。

图8是形成在第一部分圆周面上的齿部的另一放大图。

图9是现有技术的旋转检测器的转子的分解立体图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中，对相同的部件标注相同的参照符号。为了容易理解，这些附图适当改变比例尺。

图1A是根据本发明的第一实施方式的转子坯料的立体图，图1B是图1A所示的转子坯料的侧视图。另外，所谓转子坯料是指形成有齿部之前的状态的部件。

在这些附图中，转子坯料1a包括第一圆筒部分10和与第一圆筒部分10同轴且在轴向上有偏差的第二圆筒部分20。如图所示，第二圆筒部分20的圆周面包括与第一圆筒部分10的圆周面11为相同平面的第一部分圆周面21、具有比第一圆筒部分10的半径小的半径的第二部分圆周面22。另外，第一部分圆周面21的半径与第一圆筒部分10的半径相等，第一部分圆周面21与第一圆筒部分10的圆周面11连续。

另外，在第一实施方式中，第一部分圆周面21的宽度（圆周方向长度）与在之后工序中形成的齿部的一齿距长度大致相同。另外，第二部分圆周面22设定为位于比形成在第一圆筒部分10的圆周面11上的齿部的齿根更靠转子坯料1a的中心方向。

图示的转子坯料1a优选利用车削、铣削等机械加工由金属材料、例如钢材制造。但是，也能够利用烧结等成形加工制造转子坯料1a。

接着，对在转子坯料1a上形成齿部的工序进行说明。

齿部的形成能利用创立加工或成形加工等任意方法进行，未特别地限定加工方法。在该例子中，作为进行利用使用了螺纹状磨石的齿轮研磨机（未图示）的研磨加工进行说明。

在将转子坯料1a固定在齿轮研磨机的工件轴上后，利用齿轮研磨机所搭载的啮合装置决定转子坯料1a的分度原点。具体地说，通过利用啮合装置检测连接在预先决定的第一部分圆周面21上的面，决定分度原点。另外，啮合装置一般搭载在齿轮研磨机上。例如啮合装置使工件轴旋转而使任意的齿轮齿面与触摸探头接触，以此时的工件轴的旋转相位为原点。另外，也可以使用非接触式传感器决定原点。

在原点决定了后，以在第一部分圆周面21上形成规定形状的齿部的方式从规定的研磨开始位置开始研磨。在第一实施方式中，以在第一部分圆周面21上形成单一的齿部的方式决定研磨开始位置。

图2A是根据本发明的第一实施方式的转子的立体图，图2B是图2A所示的转子的侧视图。另外，图3A是根据本发明的第一实施方式的转子的局部俯视图，图3B是形成在第一部分圆周面上的齿部的放大图。在本发明的第一实施方式中，研磨装置的研磨磨石（未图示）在与第一圆筒部分10对应的AB相被检测部和与第二圆筒部分20对应的Z相被检测部的两方互相一体地进行研磨。

参照图1及图2可以看出，利用研磨在第一圆筒部分10的圆周面11整体上形成AB相被检测部的多个齿部15。在此，如图3A及图3B所示，第二部分圆周面22设定为位于比齿部15的齿根靠半径方向内侧。因此，研磨装置的研磨磨石（未图示）在研磨第二部分圆周面22时为空转状态，未研磨第二部分圆周面22。

相对于此，第二圆筒部分20的第一部分圆周面21与第一圆筒部分10的圆周面11为相同平面。因此，在研磨第一圆筒部分10的圆周面11时，一起研磨第二圆筒部分20的第一部分圆周面21，形成齿部25。从图2A及图2B可以看出，第二圆筒部分20的齿部25与第一圆筒部分10对应的齿部15a连续。

另外，为了有效地进行研磨作用，在第一部分圆周面21与研磨磨石（未图示）不相对的场合，即在第二部分圆周面22和研磨磨石相对的场合，以只在第一圆筒部分10的圆周面11上形成AB相被检测部的齿部15的方式相对于第一圆筒部分10驱动研磨磨石。并且，只在第一部分圆周面21与研磨磨石（未图示）相对的场合，即使相对于第二圆筒部分20也驱动研磨磨石而形成Z相被检测部的齿部25。

另外，从图3B可以看出，在第一实施方式中，第一部分圆周面21的宽度（圆周方向长度）与齿部15的一齿距长度大致相同。另外，在第一实施方式中，以在第一部分圆周面21上只形成单一的齿部25的方式决定研磨开始位置。

通过这种研磨作用，能够形成图2A及图2B所示的形状的转子1b。即，在本发明中，即使是利用机械加工形成齿部15、25的场合，也能在AB相被检测部及Z相被检测部上分别一体地形成齿部15a、齿部25。因此，能够比以往更有效地制造转子1b。另外，第一圆筒部分10及第二圆筒部分20也可以分别由多个级构成。

参照图2A，磁铁30与转子1b的圆周面的一部分相对地被固定。该磁铁30发挥作为产生磁场的磁场产生体的作用。另外，两个磁阻元件31、32被固定在磁铁30与转子1b之间。从图2A可以看出，第一磁阻元件31配置在与转子1b的第一圆筒部分10对应的位置，第二磁阻元件32配置在与转子1b的第二圆筒部分20对应的位置。

来自磁铁30的磁通量通过第一磁阻元件31及第二磁阻元件32并通过转子1b的第一圆筒部分10及第二圆筒部分20返回磁铁30。若利用未图示的驱动部使转子1b绕其中心旋转，则由于齿部15、25，磁阻元件31、32的磁阻变化。根据这种变化，能够把握转子1b的旋转位置及旋转速度。

第一磁阻元件31是检测由分别使相位偏离的A相信号及B相信号构成的AB相信号的AB相信号用传感器。通过利用检测部计算第一磁阻元件31输出的AB相信号，得到转子1b的旋转量，能够从A相信号和B相信号之间的相位得到转子1b的旋转方向。

另外，第二磁阻元件32是检测在转子1b旋转一圈期间只产生一次的Z相信号的Z相信号用传感器。Z相信号作为用于旋转检测的基准点而使用。若利用规定的电平比较来自第二磁阻元件32的输出电压，则得到脉冲状的Z相信号。

图4是根据本发明的第二实施方式的转子的立体图。在图4中，第二圆筒部分20的齿部25和第一圆筒部分10的齿部15a不连续，在它们之间形成有槽29。该槽29优选在制造转子坯料1a时形成。但是，也可以在形成齿部15a、25后形成槽29。

在此，考虑在图4所示的转子1b上未形成槽29的场合。在第一磁阻元件31与不与Z相被检测部25邻接的AB相被检测部的齿部、例如齿部15b相对的场合和第一磁阻元件31与邻接于Z相被检测部的齿部25的AB相被检测部的齿部15a相对的场合，利用第一磁阻元件31检测的磁通量互相不同。

其理由在于，在AB相被检测部的齿部15a与Z相被检测部的齿部25邻接的场合，AB相信号用传感器的周围的磁通量分布受到Z相被检测部的齿部25的影响。并且，该影响成为检测误差的原因。

在以往，为了减少Z相被检测部的齿部25的影响，增大AB相被检测部的齿部15a和Z相被检测部的齿部25之间的距离。其结果，存在转子1b大型化之类的问题。

相对于此，在第二实施方式中，在第一圆筒部分10的齿部15a和第二圆筒部分20的齿部25之间形成槽29。因此，导磁率低的空气介于AB相被检测部的齿部15a和Z相被检测部的齿部25之间的槽29中。其结果，能够不必增大两个齿部15a、25间的距离地减少Z相被检测部的齿部25的影响。

但是，根据转子坯料1a的第一部分圆周面21的圆周方向的宽度和研磨开始位置，Z相被检测部的齿部25的数量变化。换言之，Z相被检测部的齿部25不需要是单一的。

图5A及图5B是形成在第一部分圆周面上的齿部的放大图。在图5A中，在第一部分圆周面21上形成与形成在AB相被检测部上的齿部15相同形状的齿部25a、和与齿部15局部形状相同的两个齿部25b、25c。另外，在图5B中，在第一部分圆周面21上形成有与形成在AB相被检测部上的齿部15局部形状相同的两个齿部25d、25e。即使是如图5A及图5B局部地表示的转子1b也同样能应用于旋转检测器。

图6A是根据本发明的第三实施方式的转子坯料的立体图，图6B是根据本发明的第三实施方式的转子的立体图。另外，图7A是根据本发明的第三实施方式的转子的侧视图，图7B是根据本发明的第三实施方式的转子的局部俯视图。

图6A所示的转子坯料1a的第二部分圆周面22的半径比从图6B所示的转子1b的中心到齿部15的齿根的距离稍大。如上所述研磨这种转子坯料1a而在第一圆筒部分10的圆周面11上形成多个齿部15。在该场合，如图6B及图7A所示，在第二圆筒部分20的第一部分圆周面21上形成单一的齿部25，在第二部分圆周面22上形成多个齿部26。

尤其从图6B及图7B可以看出，形成在第二部分圆周面22上的多个齿部26的高度比齿部25的高度低得多。因此，利用Z相检测用传感器部检测小型的齿部26时的Z相信号的电平小，相对于检测大型的齿部25时的Z相信号的电平能够无视。即，检测大型的齿部25时的Z相信号的电平能够电性地区别。因此，明显能够将图6及图7所示的转子1b应用于本发明的旋转检测器。

图8是形成在第一部分圆周面上的齿部的另一放大图。在图8中，形成齿部25的第一部分圆周面21的半径比第一圆筒部分10的圆周面的半径稍小。即使是这种场合，利用第二磁阻元件32检测齿部25时的Z相信号的电平也能够从检测第二部分圆周面22时的Z相信号的电平充分地区别。因此，明显能够将图8局部地表示的转子应用于本发明的旋转检测器。

Claims

1.一种旋转检测器的转子的制造方法，该旋转检测器包括：转子；与该转子相对地被固定且产生磁场的磁场产生体；配置在上述转子和上述磁场产生体之间且检测与上述磁场基于上述转子的旋转的变化对应的信号的检测部，该旋转检测器的转子的制造方法的特征在于，

准备包括下述部位的转子坯料：具有一个或多个级的第一圆筒部分；以及第二圆筒部分，其具有一个或多个级，同轴且在轴向上有偏差地配置在上述第一圆筒部分上，

上述第二圆筒部分包括：圆周方向的宽度比上述第一圆筒部分窄的第一部分圆周面；以及具有比该第一部分圆周面的半径小的半径的第二部分圆周面，

利用机械加工一次形成下述部位：在上述第一圆筒部分的各个级上包括多个齿部的第一被检测部；以及包括在上述第二圆筒部分的上述第一部分圆周面上与上述第一被检测部的齿部为相同相位且具有相同的齿形尺寸规格的至少一个齿部的第二被检测部。

2.根据权利要求1所述的转子的制造方法，其特征在于，

上述第二圆筒部分的第一部分圆周面的半径与上述第一圆筒部分的半径相同。

3.根据权利要求1所述的转子的制造方法，其特征在于，

在上述第二圆筒部分和上述第一圆筒部分之间形成有槽。

4.根据权利要求1所述的转子的制造方法，其特征在于，

上述第二圆筒部分的上述第二部分圆周面位于比上述第一被检测部的齿的齿根靠半径方向内侧。