CN105408725A - 磁性编码器装置以及旋转检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的磁性编码器装置(3)具有:基座部(33),其具有用于安装于旋转轴(2)的安装面(33b);带芯架(35),其嵌合固定在基座部(33)上;以及多列磁性编码器磁道(30),其形成在带芯架(35)上。磁性编码器磁道(30)的各个磁极在与磁性传感器(4)面对的面对区域移动,从而检测旋转的旋转轴的角度。利用烧结金属形成基座部(33),对其安装面(33b)实施精压。

Description

磁性编码器装置以及旋转检测装置
技术领域
本发明涉及一种磁性编码器装置以及具有该磁性编码器装置的旋转检测装置。
背景技术
磁性编码器装置具有使与磁性传感器面对的多极磁铁旋转且通过磁性传感器对多极磁铁的各磁极N、S的通过进行检测从而检测旋转构件的旋转的结构。作为这种磁性编码器装置,例如,如日本特开2010-249536号公报(专利文献1)所公开的那样,公知装入机动车的车轮用轴承装置,而用于对防抱死制动系统(ABS)中的车轮的转速进行检测的装置。在该磁性编码器装置中,与磁性传感器对置的多极磁铁通过将包含磁性粉与热塑性树脂的磁铁材料注射成形而形成。
另一方面,例如,如日本特开2009-80058号公报(专利文献2)所公开的那样,作为磁性编码器装置,已知配置多列磁性编码器磁道,根据通过不同磁道检测出的磁信号的相位差,而能够检测出旋转轴的绝对角度(旋转相位)的装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-249536号公报
专利文献2:日本特开2009-80058号公报
发明内容
发明要解决的课题
若是专利文献1中记载的那样的用于检测转速的旋转检测装置,则不要求那么高的分辨率,因此仅对检测精度而言,即使是现有的产品精度也不存在实用上的不适。与之相对,在专利文献2中记载的对旋转轴的绝对角度进行检测的旋转检测装置中,与仅对转速进行检测的情况相比要求非常高的分辨率与精度,因此对磁性编码器磁道要求高精度。特别是,基于本发明人的验证,明确了磁性编码器装置的微小的振摆回转会较大程度影响绝对角度的检测精度。磁性编码器磁道一般形成为环状的构件,然而在通过切削等机械加工形成那样的构件的情况下,若欲要满足足以防止振摆回转的要求精度,则会出现加工成本明显高涨的问题。
另外,像这样对旋转轴的角度进行检测的情况下,若如专利文献1记载的那样使用由树脂以及磁性粉构成的多极磁铁,则当旋转检测装置暴露在较大的温度变化时,存在多极磁铁从成为其基座的构件(通常由与多极磁铁不同的材料形成)剥离,或者在多极磁铁上发生断裂的情况。因该剥离、断裂,会导致多极磁铁与成为基座的构件无法同步旋转而在两者间产生微小的相位偏差,因此存在绝对角度的检测精度大幅度降低的顾虑。
并且,磁性编码器装置一般具有在磁性编码器磁道的背后配置有磁性体(背磁轭)的结构。在该情况下,若在磁性传感器的传感检测区域内磁性传感器与磁性体之间的距离存在偏差,则会导致在磁性编码器磁道产生的磁力变得不均匀,对绝对角度的检测精度造成负面影响。在磁性体的角部效仿机械部件的通例而设置倒角部等薄壁,然而该薄壁成为产生上述距离的偏差的主要原因,因此需要配置在磁性传感器的传感检测区域外。因此,会导致磁性编码器装置的大型化,进而会导致设计自由度的降低。
对此,本发明的主要目的在于,提供能够低成本地抑制磁性编码器磁道的振摆回转的磁性编码器装置以及具有该磁性编码器装置的旋转检测装置。
另外,本发明将防止在温度变化较大的环境下对旋转轴的角度进行检测时的检测精度的降低作为第二目的,将抑制因基座部上设置的薄壁所导致的磁性编码器装置的大型化、设计自由度的降低作为第三目的。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的,本发明涉及一种磁性编码器装置,其具备:旋转构件,其具有用于安装于旋转轴的安装面;以及磁性编码器磁道,其设置于旋转构件,且通过沿周向配置多个磁极而成,磁性编码器磁道上的各个磁极在与磁性传感器面对的区域移动,从而检测旋转的旋转轴的角度,所述磁性编码器装置的特征在于,利用烧结金属形成旋转构件的包含所述安装面的区域,并且至少对所述安装面实施精压。
利用烧结金属形成旋转构件的包含安装面的区域,通过安装面为实施了精压的面(在通过精压加工后的面上不存在切削痕、研磨痕等机械加工痕),从而能够以低成本提高安装面的平面度、圆柱度等表面精度。在将旋转轴安装在安装面上的情况下,也能够以高精度的同轴度使磁性编码器装置相对于旋转轴的旋转中心旋转。因此,能够抑制磁性编码器磁道的振摆回转。在该结构中,在磁性编码器磁道上设置分别具有磁极的第一磁道以及第二磁道,从而能够应用游标原理精度良好地检测旋转轴的角度(例如绝对角度)。
优选为,在旋转构件上设置有在通过磁化形成磁性编码器磁道时进行定位的被定位面,利用烧结金属形成包含所述被定位面的区域,并且对所述被定位面实施精压。由此,能够精度良好地磁化。
旋转构件设为具有例如:烧结金属制的基座部,其具有用于安装于旋转轴的安装面;以及支承构件,其嵌合固定于基座部,磁性编码器磁道设置于支承构件上。根据该结构,能够提高磁性编码器的配置位置的自由度。在该情况下,优选用于形成磁性编码器磁道的磁化在将支承构件固定于基座部上的状态下进行。在将支承构件向基座部组装时,无法避免支承构件的微小变形,然而若在支承构件的组装后进行磁化,则会以微小变形后的支承构件为基准进行磁化,因此能够避免与支承构件的微小变形相伴的磁性编码器磁道的精度降低。
另外,旋转构件可以由具有用于安装于旋转轴的安装面的烧结金属制的基座部构成。若采取该结构,则能够实现基于部件数量的减少的低成本化以及磁化精度的提高。在该情况下,优选通过镶嵌基座部后的注射成形而形成成形部,通过对该成形部进行磁化而形成磁性编码器磁道。作为成形部的注射成形材料,可以使用以热塑性树脂与磁性粉作为主要成分的材料。
在上述的任一结构中,优选在基座部上设置有第一卡合部,并且在成形部上设置有与所述第一卡合部在圆周方向上卡合的第二卡合部,通过第一卡合部与第二卡合部构成止转件。
根据该结构,基座部的第一卡合部与成形部的第二卡合部在圆周方向上卡合而作为止转件而发挥功能,因此即使在因温度变化导致成形部的一部分从基座部剥离等时,也能够防止基座部与成形部的微小的相位偏差。因此,能够精度良好地检测旋转构件的角度。
成形部上的第二卡合部通过将基座部上的第一卡合部作为成型模而成形出,从而能够使第一卡合部与第二卡合部无间隙地密接。因此,能够更可靠地防止基座部与成形部之间的微小的相位偏差。
若使止转件与磁性传感器对置地配置,则会在止转件的附近产生磁场、磁力线的紊乱,从而导致检测精度的降低。对此,通过将止转件配置在不与磁性传感器对置的区域,能够避免该问题。
另外,将止转件设于将成形部注射成形时的注射成形材料的流动方向下游侧,特别是比磁性编码器磁道靠流动方向下游侧,能够避免因注射成形材料的流动紊乱而导致止转件周边处的磁性编码器磁道的磁化精度的降低,从而提高检测精度。
优选为,基座部为圆筒状,在成形部设置有:覆盖基座部的轴向上的一侧的端面的第一板部;覆盖基座部的轴向上的另一侧的端面的第二板部;以及覆盖基座部的外周面的圆筒部,并且使成形部从第一板部经由圆筒部而连续形成至第二板部。
优选注射成形工序中的浇口设于第一板部的内周面。在该情况下,脱模后的成形品的第一板部的内周面上会形成浇口痕。此时,第一板部处于注射成形材料的流动方向上游侧,第二板部处于注射成形材料的流动方向下游侧。若浇口为盘形浇口,则能够防止在成形部产生融合痕等。在该情况下,浇口痕遍及第一板部的内周面整周地形成。
在上述的任一结构中,优选利用含有铁的烧结金属形成基座部,在基座部的表面中的至少与成形部接触的区域设置有氧化被膜。
通常在烧结含有铁粉的压粉体时,铁粉的表面因自身扩散而欲要形成更接近球形的形状。因此,烧结后的铁粒子的表面的微小凹凸消失而形成较为平滑的表面。对此,若在基座部的表面形成氧化被膜,则在氧化被膜的表面会形成微小凹凸而使得比表面积增大,而且分子间力作用于氧化被膜与注射成形材料之间。因此,在基座部与成形部之间能够得到较高的密接力,即使在预想较大的温度变化的使用条件下也能够防止成形部的剥离、断裂。因此,能够防止基座部与成形部的微小的相位偏差,使那样的条件下的旋转构件的角度(例如绝对角度)的检测精度提高。
另外,氧化被膜具有使烧结组织的表面硬化的性质。因此,通过在基座部的安装面上形成氧化被膜,从而能够使安装面硬化,由此能够抑制摩擦磨损。另外,由于氧化被膜具有绝缘性,因此能够抑制在旋转轴与基座部之间形成局部电池而导致的金属腐蚀,能够提高旋转轴的材料选定的自由度。
在上述的任一结构中,优选基座部通过对原料粉末进行成形并烧结而形成,并且,原料粉末的平均粒径为60μm~100μm。
若由使用了平均粒径60~100μm的铁粉的烧结金属来形成基座部,则会使得烧结组织由较粗的粒子形成,因此烧结组织的表面粗糙度变大。另外,烧结后的铁粒子间形成的许多空孔也形成足够的大小。因此,基座部的比表面积变大,注射成形材料进入烧结组织表面的微小凹部、空孔而得到的锚固效果被强化。因此,在基座部与成形部之间能够得到较高的密接力,即使在预想较大的温度变化的使用条件下也能够防止成形部的剥离、断裂。由此,能够防止基座部与成形部的微小的相位偏差,能够使旋转构件的角度(例如绝对角度)的检测精度提高。
若铁粉的平均粒径小于60μm,则烧结组织的表面平滑化导致比表面积变小,因此基座部与成形部之间的密接力变得不足。另一方面,若铁粉的平均粒径大于100μm,则粒子彼此的接触部变少导致基座部的机械强度降低。另外,因面粗糙度Ra变大会产生安装面的精压后的平面度、圆柱度等表面精度降低等问题。
在该情况下,优选原料粉末以铁粉为主体。若将该铁粉以还原铁粉为主体,则能够进一步增大基座部的比表面积,能够进一步提高基座部与成形部之间的密接力。
在上述的任一结构中,优选在基座部的表面中的与成形部接触的区域设置有粗面部,所述粗面部的表面粗糙度比安装面的表面粗糙度大。
像这样设置粗面部,使得成形部的注射成形材料深深地进入粗面部的微小凹部从而产生锚固效果。因此在基座部与成形部之间能够得到较高的密接力,即使在预想较大的温度变化的使用条件下也能够防止成形部的剥离、断裂,从而能够防止基座部与成形部的微小的相位偏差。因此,在较宽的温度范围内能够精度良好地检测旋转构件的角度(例如绝对角度)。
优选粗面部形成于基座部的表面中的至少与磁性编码器磁道对置的面。通常基座部的与磁性编码器磁道对置的面的面积较大,因此采用该结构,能够有效地提高成形部与基座部之间的密接力。
不仅安装面,若粗面部也通过精压加工,则仅通过使粗面部以及安装面的精压量不同,便能够对粗面部与安装面的表面粗糙度设置差量。为了将粗面部与安装面的表面粗糙度设为上述的大小关系,需要使安装面的精压量大于粗面部的精压量,而在该情况下安装面的压缩率高于粗面部,因此安装面成为高精度的硬质面。因此,能够进一步提高磁性编码器装置相对于旋转构件的安装精度。另外,通过提高注射成形时的基座部的定位精度能够提高成形部的成形精度,也能够使磁性编码器磁道的磁化精度提高。
在像这样通过精压加工粗面部以及安装面的情况下,优选安装面的表面粗糙度为粗面部的表面粗糙度的10~50%的范围。作为具体的数值的例子,可以将安装面的表面粗糙度设为3.2μmRa以下,将粗面部的表面粗糙度设为6.3μmRa~12.5μmRa的范围。
在上述的任一结构中,优选为,基座部的外周面以及端面中的任一方与磁性传感器对置,在基座部的所述外周面与端面之间设置有薄壁部,薄壁部与所述外周面的边界为第一边界部,薄壁部与所述端面的边界为第二边界部,连结所述第一边界部与所述第二边界部而得到的线的相对于磁性传感器的传感检测方向的倾斜角θ设为θ<45°。
为了使磁化后的磁性编码器磁道所产生的磁力均匀,需要使磁性传感器的传感检测区域处的磁性传感器距磁性体的表面的距离恒定。成形部的磁化面中的、该距离恒定的区域成为磁化时的有效宽度。若使基座部的外周面以及端面中的任一方与磁性传感器对置,在基座部的外周面与端面之间设置薄壁部,将薄壁部的相对于磁性传感器的传感检测方向的倾斜角设为θ<45°,则能够使磁化面的有效宽度大于现有品的有效宽度。因此,不增大磁性编码器装置的尺寸便能够强化磁性编码器磁道的磁力,提高磁化精度。另外,能够使磁性传感器的检测元件的间隔富余,提高磁性传感器的选定自由度。而且,能够使磁性编码器装置轻量化从而降低旋转时的惯性力矩,能够实现检测精度的进一步的提高。
可以通过倒角部构成薄壁部,或者薄壁部构成为具有倒角部和与倒角部相邻的平坦面。
若是包括以上说明的磁性编码器装置、安装有基座部的旋转轴、与磁性编码器磁道对置的磁性传感器的旋转检测装置,则即使在预想较大的温度变化的状况下,也能够精度良好地检测旋转轴的角度。
在该旋转检测装置中,通过将磁性编码器装置的薄壁部配置在磁性传感器的传感检测区域外,能够使磁性传感器的传感检测区域内的成形部的厚度均匀,能够使磁性编码器磁道所产生的磁力均匀化从而提高磁性传感器的检测精度。
发明效果
根据本发明,由于能够防止磁性编码器磁道的振摆回转,因此能够高精度地检测旋转轴的绝对角度。
另外,通过采用设置止转件、形成氧化被膜、确定平均粒径的范围、设置粗面部这些手段中的任一个或者将二以上组合,从而能够使成形部的剥离、断裂不易产生。因此,即使在温度变化较大的情况下也能够防止基座部与成形部之间的相位偏差,从而即使在预想较大的温度变化的环境下也能够精度良好地进行旋转构件的角度检测。
并且,通过将倾斜角θ设为θ<45°,能够增大磁化面的有效宽度。因此,能够实现磁性编码器装置的小型化,并且提高设计自由度。
附图说明
图1是轴向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图2是从轴向观察图1所示的旋转检测装置的主视图。
图3是表示精压工序的剖视图。
图4是表示磁化工序的剖视图。
图5是表示用于对磁性编码器磁道的振摆回转进行说明的模型的图。
图6是表示径向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图7是图6所示的旋转检测装置的俯视图。
图8是表示径向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图9是表示径向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图10是表示径向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图11是表示径向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图12是表示径向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图13是表示径向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图14是表示径向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图15是从径向观察图14所示的旋转检测装置时的俯视图。
图16是从第二板侧观察图14所示的旋转检测装置时的主视图。
图17是表示注射成形工序的剖视图。
图18是表示磁化工序的剖视图。
图19是表示轴向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图20是表示从第一板侧观察图20所示的旋转检测装置时的主视图。
图21是表示第二板侧观察图20所示的磁性编码器装置时的主视图。
图22a是磁性编码器装置的剖视图。
图22b是表示从第二板部侧观察磁性编码器装置时的主视图。
图23a是磁性编码器装置的剖视图。
图23b是表示从第二板部侧观察磁性编码器装置时的主视图。
图24a是磁性编码器装置的剖视图。
图24b是表示从第二板部侧观察磁性编码器装置时的主视图。
图25a是磁性编码器装置的剖视图。
图25b是表示从第二板部侧观察磁性编码器装置时的主视图。
图26a是磁性编码器装置的剖视图。
图26b是表示从第二板部侧观察磁性编码器装置时的主视图。
图27a是在与磁性传感器对置的区域形成有止转件的情况的俯视图。
图27b是在与磁性传感器对置的区域形成有止转件的情况的剖视图。
图28是示意地表示基座部的表面附近的剖面的微观组织图。
图29是表示氧化被膜的形成工序的侧视图。
图30是未形成氧化被膜的基座部表面的显微镜照片。
图31是形成有氧化被膜的基座部表面的显微镜照片。
图32是表示剥离强度的试验方法的剖视图。
图33是表示剥离强度的试验结果的表。
图34是表示径向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图35是表示精压工序的详细情况的剖视图。
图36是表示轴向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图37是表示剥离强度的试验结果的表。
图38是表示径向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图39是图39所示的磁性编码器装置的放大剖视图。
图40是将本发明件与现有件对比地表示的剖视图。
图41是表示注射成形工序的剖视图。
图42是表示磁化工序的剖视图。
图43a是成型模具的剖视图。
图43b是表示薄壁部的其它实施方式的剖视图。
图44是轴向间隙型的旋转检测装置的剖视图。
图45是图44所示的磁性编码器装置的放大剖视图。
图46是表示薄壁部的其它实施方式的剖视图。
图47a是表示磁极图案的其它实施方式的展开图。
图47b是表示磁极图案的其它实施方式的展开图。
具体实施方式
以下,根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示该实施方式的旋转检测装置1的简略结构的剖视图。如图1所示,该旋转检测装置1包括:旋转轴2、安装在旋转轴2上的磁性编码器装置3、安装在壳体等静止构件上的磁性传感器4。旋转轴2被未图示的马达(例如伺服马达)等旋转驱动源旋转驱动。
磁性编码器装置3具有沿周向交替地配置有不同的磁极(N极以及S极)的磁性编码器磁道30。磁性编码器磁道30由例如包含磁性粉的橡胶、树脂、或者烧结体等形成,它们通过磁化而分别构成橡胶磁铁、塑料磁铁、或者烧结磁铁。在本实施方式中通过对由树脂构成的成形部34进行磁化,从而形成了磁性编码器磁道30。
成形部34由以磁性粉(强磁性体)与热塑性树脂作为主要成分的树脂材料形成。作为磁性粉,例如,除以锶铁氧体、钡铁氧体等为代表的铁氧体系磁性粉以外,也可以使用钕-铁-硼、钐-钴、钐-铁-氮等为代表的稀土类系磁性粉等公知的磁性粉。这些磁性粉单独使用,或者多种组合使用。在本实施方式中,以在成本以及耐老化性的方面体现优越性的铁氧体系磁性粉为主而使用。需要说明的是,在使用铁氧体系的磁性粉的情况下,为了提高铁氧体的磁特性也可以混合镧、钴等稀土类系元素。
另外,作为热塑性树脂,也可以使用聚酰胺系的树脂材料,例如PA12。如本实施方式那样为了在薄壁(0.5mm左右)的成形部34得到高磁力需要高填充磁性粉,而聚酰胺系的流动性优异因此也能够满足那样的要求。另外,在将本实施方式的磁性编码器装置3用于例如机动车的车轮用轴承的情况下,要求在广泛的温度范围内满足耐老化性、耐化学试剂性等,而聚酰胺系即使在要求的温度范围(-40℃~+120℃)内也可以满足这些特性。作为聚酰胺系,除PA12以外,也可以使用PA6、PA66、PA612等,而特别是PA12在它们当中吸水性最少,因此为了防止吸水导致的磁特性降低,最优选PA12。
磁性编码器磁道30能够通过游标原理对绝对角度进行检测,如图2所示,形成同心环状地配置有多列第一磁道31与第二磁道32的形态。
在第一磁道31以及第二磁道32上分别以不同的磁极沿周向交替配置的方式磁化有由N极以及S极构成的磁极对31a、32a。在本实施方式中,将第一磁道31的磁极设为等间距λ1,将第二磁道32的磁极也设为等间距λ2(在图2的实施方式中λ1>λ2)。第一磁道31中的磁极对31a的数量(例如32个)与第二磁道32中的磁极对32a的数量(例如31个)不同。例如在将第一磁道31中的磁极对31a设为任意的数量n的情况下,在第二磁道32上,可以设置由n±1表示的数量的磁极对32a。由此能够以0°~360°的范围的绝对角度检测旋转轴2的一圈。在将能够检测出的绝对角度的范围设为180°而非360°的情况下,在第二磁道32上设置由n±2表示的数量的磁极对32a即可。在该情况下,针对旋转轴2的一圈,反复进行2次0°~180°的范围的检测(所谓的2x模式)。相同地,在设为n±3的情况下,绝对角度检测范围成为120°,针对旋转轴2的一圈,反复检测3次(所谓的3x模式)。
磁性传感器4具有与第一磁道31以及第二磁道32分别面对的检测元件4a。各检测元件4a由在磁道间距的方向上隔开规定距离的两个磁检测元件等构成,在轴向上隔着0.3mm~4mm左右的轴向间隙与第一磁道31以及第二磁道32分别对置。通过使磁性编码器磁道30旋转,各磁道31、32的磁极在检测元件4a的面对区域移动,因此通过比较两个检测元件4a的输出波形而求出其相位差,从而能够检测出磁性编码器磁道30的绝对角度。
本实施方式的磁性编码器装置3由具有基座部33、作为支承构件的带芯架35的旋转构件39构成。在图1以及图2所示的实施方式中,磁性编码器磁道30形成在带芯架35的表面。
带芯架35具有:圆筒部35a、从圆筒部35a的轴向上的一端沿径向延伸的凸缘部35b,且形成剖面L字型,由磁性体(特别是强磁性体)的金属板,例如铁素体系不锈钢等的钢板一体地形成。虽然磁铁的动作条件略微严格,然而也可以由非磁性的金属板构成带芯架35。在该实施方式中,带芯架35中的、与磁性传感器4隔着轴向间隙而对置的凸缘部35b的端面上形成有磁性编码器磁道30。带芯架35的圆筒部35b通过粘接、压入、或者压入粘接等方法固定在以下说明的圆筒状的基座部33的外周面。
基座部33由具有许多微小空孔的烧结金属形成。该基座部33经由作为烧结金属的制造方法而常用的、金属粉末的压缩成形→烧结→精压的各工序制作。不进行对烧结体实施的润滑油的浸渗。基座部33优选是磁性体,为此优选尽量增加铁的含量。在本实施方式中使用以铁粉作为主要成分的铁系的烧结金属(例如Fe:100wt%)。除此以外,作为烧结金属,也可以使用铜粉作为主要成分的铜系、以铜粉以及铁粉作为主要成分的铜铁系烧结金属。
如图3所示,精压是通过冲头13、14对烧结后的烧结材料33’的轴向两端面33c’、33d’进行约束并且向冲模11压入,或者在将烧结材料33’收纳在冲模11内后,通过冲头13、14对烧结材料33’的轴向两端面33c’、33d’进行加压,从而按压烧结金属材料33’的工序。精压中在烧结金属材料33’的内周插入有芯棒12。
通过该精压,烧结材料33’的外周面33a’、内周面33b’、以及两端面33c’、33d’分别压附在冲模11的内周面、芯棒12的外周面、以及两冲头13、14的端面上,通过塑性变形被整形,将各面精度良好地加工。之后,将烧结金属材料33’从冲模11内取出,从而完成基座部33。基座部33的外周面33a、内周面33b以及端面33c、33d都成为精压后的面,然而与精压相伴,会将表面空孔压溃,因此精压后的各面33a~33d的表面空孔率比内部的空孔率小。在基座部33的轴向两端的内径角部以及外径角部上分别设有倒角部33e,这些倒角部33e不会被精压,因此上述各面33a~33d的表面空孔率比各倒角部33e的表面空孔率小。
带芯架35通过冲压加工等制作。在制作带芯架35后,将带芯架35镶嵌模具内,在凸缘部35b的端面注射成形成形部34,再通过压入等方法将带芯架35的圆筒部35a固定在基座部33的外周面上,从而制作包括基座部33和一体地具备成形部34的带芯架35的旋转构件39。此时,带芯架35的圆筒部35a的自由端配置在与基座部33的磁性传感器4相反侧(从磁性传感器4分离的方向)的端面33c相同的平面上,或者比端面33靠磁性传感器侧的位置。与以上的顺序相反,也可以通过压入等方法将带芯架35固定在基座部33的外周面上后,通过注射成形等方法在凸缘部35的端面上形成成形部34而制作旋转构件39。
之后,通过对成形部34进行磁化从而形成磁性编码器磁道30。在磁化中,如图4所示,基座部33的内周面33b嵌合在主轴16上,并且利用未图示的夹紧机构将基座部33向轴向上的一侧(从磁性传感器4分离的方向)按压。由此,基座部33的磁性传感器4相反侧的端面33c、进而带芯架35的圆筒部35a的自由端与磁化装置上设置的定位面17抵接,从而旋转构件35相对于磁化装置在轴向上定位。
该状态下将磁化头18配置在磁性编码器磁道30的轴向两侧,一边使基座部33以及带芯架35进行分度旋转,一边使磁通在磁化头18间流通,从而进行磁性编码器磁道30的第一磁道31与第二磁道32中的某一方的磁道的磁化。之后,使磁化头18在径向上滑动,反复相同的操作地进行另一方的磁道的磁化,从而完成图1以及图2所示的磁性编码器装置3。需要说明的是,可以一边进行分度旋转,一边同时磁化多个磁道,除此以外,也可以采用同时磁化全部的磁极的方法。
将旋转轴2固定在如此制作的旋转构件39(磁性编码器装置3)的基座部33上,在壳体的规定位置配置磁性传感器4,从而完成图1以及图2所示的旋转检测装置1。为了防止两者间的偏心,优选通过压入进行基座部33与旋转轴2的固定,而论及能够避免偏心的对策,也可以通过粘接等其它固定方法固定。
在本发明的磁性编码器装置3中,基座部33由烧结金属形成,并且基座部33的至少相对于旋转轴2的安装面(内周面)33b通过精压而被整形。因此,安装面33b具有较高的平面度以及圆柱度,并且相对于两端面33c、33d的直角度、相对于旋转轴心的同轴度也良好。像这样安装面33b具有较高的表面精度,因此在将旋转轴2嵌合固定在基座部33的安装面33b上而使旋转轴2旋转的情况下,也能够减小磁性编码器磁道30的振摆回转。因此,能够减小旋转中的磁性编码器磁道30的几何学的误差,进而能够减小基于与磁性传感器4之间的间隙变动的误差,能够提高旋转轴2的绝对角度的检测精度。
以下,利用图5所示的模型对其作用效果进行说明。在该图中,若假定磁性编码器磁道30的中心相对于磁性编码器磁道30的半径R固定在从旋转轴心O偏心了ΔR的位置的情况,则在磁性编码器磁道30上会产生取决于旋转角θ的ΔR的振摆回转。由此,对因tanΔθ~ΔR/R的大小而变动的角度误差(几何学的误差)进行观测。
例如,在利用多列磁性编码器磁道30以12位(4096分频)以上的分辨率测定一圈的情况下,期望将磁性编码器磁道30的各磁道31、32的间距误差抑制在±0.5%以下。若考虑在R=25mm的位置形成32极对的磁性编码器磁道30的情况,则相当于1磁极对的旋转角度是360°/32=11.25°,因此间距误差0.5%成为11.25°×0.5%=0.05625°,在该情况下,允许的偏心量成为ΔR<Rtan(0.05625°)=24.5μm。因此,为了将间距误差设为0.5%以下,期望将基座部33的安装面33b处的公差设定为±20μm以下。若至少由烧结金属形成基座部33的安装面33b,且对其实施精压,则容易将安装面33b控制在那样的公差范围内,因此能够以低成本提供将间距误差抑制在0.5%以下的磁性编码器磁道30。
另外,振摆回转量变小,从而可以抑制磁性传感器4与各磁极之间的间隙变动。在现有的磁性编码器装置中,磁性传感器4与各磁极之间的间隙由机械部件的加工精度、组装精度限制,其变动幅度较大,因此减小间隙存在限度。对此,在本发明中,由于磁性编码器磁道30的振摆回转量小,因此可以将间隙的变动范围抑制在±0.1mm以下。因此,能够缩小磁性传感器4与各磁极之间的间隙,通过磁强度的增大能够输出杂音少的高质量的信号。从该角度出发,也能够提高旋转轴2的绝对角度的检测精度。
另外,如图4所示,在对磁性编码器磁道30进行磁化时,基座部33的安装面33b嵌合在磁化装置的主轴16上,并且基座部33的某个端面(在本实施方式中是磁性传感器4相反侧的端面33c)成为被定位面而与磁化装置的定位面17在轴向上抵接。在进行磁化时,以主轴的旋转角度为基准而形成磁图案,因此若在磁化面上存在振摆回转,则难以以准确的角度间距进行磁化。对此,在本实施方式的结构中,基座部33的安装面33b以及被定位面33c通过精压而以高精度成形,因此基座部33相对于磁化装置的主轴16的安装姿势稳定,能够在与磁性编码器装置3的使用时同水平的同轴状态下进行磁化。因此,能够减小磁化中的磁性编码器磁道30的振摆回转,防止振摆回转导致的磁化图案的几何学的误差,以准确的角度间距进行磁化。因此,能够进一步精度良好地检测出旋转轴2的绝对角度。
特别是在本实施方式中,在将带芯架35固定在基座部33的外周面上后,进行带芯架的磁性编码器磁道30的磁化,因此能够消除与压入相伴的带芯架35的变形的影响地对磁性编码器磁道30进行磁化。因此,能够形成高精度的磁极图案。
以下,根据图6~图13对本发明的其它实施方式进行说明。需要说明的是,在以下的实施方式的说明中,对与图1以及图2所示的实施方式相同的结构以及构件标注相同的附图标记且省略重复说明。另外,也基本上省略了以下的实施方式的结构所起到的与图1以及图2所示的实施方式相同的作用效果的说明。
图6以及图7表示径向间隙型的旋转检测装置1的剖视图(图6)以及俯视图(图7)。在该实施方式中,如图7所示,磁性编码器磁道30配置有多列,基座部33通过烧结金属形成,并且通过至少安装面33b通过精压而加工,优选安装面33b与被定位面33c通过精压而加工,更优选基座部33的除各倒角部33e以外的整面33a~33d通过精压而加工。磁性编码器磁道30包括在轴向上分隔的第一磁道31与第二磁道32,任一磁道31、32都形成在带芯架35的圆筒部35a的外周面上。
在该实施方式中,带芯架35的凸缘部35b在内径方向上延伸且与基座部33的端面3d在轴向上卡合。在该情况下,为了防止基座部33与带芯架35的圆筒部35a和凸缘部35b间的边界角部处的内侧圆角干涉,优选增大基座部33中的、靠带芯架35的磁性传感器侧的端面33d的外径倒角部33e的尺寸。
图8是表示径向间隙型的旋转检测装置1的其它实施方式的剖视图。在该实施方式中,磁性编码器磁道30配置有多列,基座部33由烧结金属形成,并且基座部的至少安装面33b(优选安装面33b与被定位面33c,更优选整面)通过精压而加工。
在图8所示的实施方式中,基座部33的外周面以及带芯架35分别形成为包括大径部与小径部的阶梯圆筒面状,在带芯架35的大径部的外周面上形成的成形部34上形成有磁性编码器磁道30。另外,带芯架35的小径部通过压入等固定在基座部33的小径外周面上,在带芯架35的大径部的内周面与基座部33的大径外周面之间存在间隙S。若将带芯架35的大径部以及小径部的双方向基座部35的外周面压入,则存在因基座部33的大径外周面与小径外周面的精度差导致带芯架35过度变形,对磁极图案的精度造成影响的顾虑,然而若是该结构则能够防止那样的不良情况。
图9是表示轴向间隙型的旋转检测装置1的其它实施方式的剖视图。在图9所示的实施方式中,使带芯架35的圆筒部35a的轴向长度比图1所示的实施方式缩小,使凸缘部35b上形成的磁性编码器磁道30的表面比基座部33的磁性传感器4侧的端面33d向从磁性传感器4分离的方向后退。若采取该结构,则能够将磁性传感器4配置在基座部33的外径侧区域,能够实现旋转检测装置1的节省空间化(特别是轴向尺寸的节省空间化)。另外,在输送磁性编码器装置3时等,即使在轴向上层叠磁性编码器装置3,磁性编码器磁道30也不会与其它磁性编码器装置3的带芯架35等接触,能够防止磁性编码器磁道30的变形、损伤。
在该实施方式中,如图9所示,优选基座部33中的、磁性传感器4侧的端面33d的外径倒角部33e的外径端到达比凸缘部35b的磁性传感器侧的端面向从磁性传感器4的分离方向后退的位置。通过像这样增大外径倒角部33e的倒角尺寸,从而在比凸缘部35b靠磁性传感器4侧的区域处空间产生富余,因此能够顺畅地进行成形部34的形成以及对其进行的磁化。
在以上的实施方式中,列举了作为具有旋转构件39的磁性编码器装置3,在嵌合固定在基座部33上的带芯架35上设置磁性编码器磁道30的情况,但是磁性编码器装置3的结构不限定于此。例如,作为旋转构件39,也可以使用在基座部33上直接设有磁性编码器磁道30的结构。以下,根据图10~图13对该结构的实施方式进行说明。
在图10~图13所示的实施方式中,通过压入等方法将烧结金属制的基座部33固定于旋转轴2。多列磁性编码器磁道30不使用带芯架35,而形成在直接设置于基座部33的表面的成形部34。图10示出了在基座部33的磁性传感器4侧的端面33d上设有磁性编码器磁道30的轴向间隙型的旋转检测装置1,图11示出了在基座部33的外周面33a上设有磁性编码器磁道30的径向间隙型的旋转检测装置1。
在图10以及图11所示的任一实施方式中,通过对烧结金属制基座部33的至少安装面33b(优选安装面33b与被定位面33c,更优选除各倒角部33e以外的整面)进行精压,从而与图1以及图2所示的实施方式相同,能够减小磁性编码器磁道30的振摆回转,能够使旋转轴2的绝对位置的检测精度提高。
在图12以及图13的实施方式中,在图11所示的径向间隙型的实施方式中,由成形部34覆盖基座部33的外周面33a、以及两端面33c、33d的外径侧区域,在成形部34的外周面上设置磁性编码器磁道30。像这样,不仅基座部33的外周面33a,两端面33c、33d也由成形部34覆盖,从而成形部34不易从基座部33剥离·脱落。在图12所示的实施方式中,将基座部33的外周面33a设为阶梯的圆筒面状,但在图13所示的实施方式中,沿轴向将基座部33的外周面33a设为相同的径向尺寸。
如已说明的那样,在温度变化大的环境下使用由不同种类材料构成的基座部33与成形部34的复合成形品的情况下,存在成形部34中的与基座部33的边界部的一部分区域处发生剥离(浮起、剥落)、或者断裂的顾虑。若放置这样的剥离、断裂,则存在因振动等导致基座部33与成形部34无法同步旋转而产生微小的相位偏差的情况。特别是在像本实施方式的磁性编码器装置3那样对旋转轴2的绝对角度进行检测的情况下,这样的微小的相位偏差会对绝对角度的检测精度造成较大的影响。
如图12以及图13所示,除基座部33的外周面33a以外,通过成形部34也对两端面33c、33d的外径侧区域进行覆盖,从而增加成形部34相对于基座部33的接触面积,由此能够某种程度防止这样的成形部34的剥离等问题,然而仅这样设置未必充分。
以下,以径向间隙型为例分成对策1~对策4,对更不易产生成形部34的剥离等的对策的一例进行说明。需要说明的是,在以下的说明中,对与上述各实施方式中说明的构件·要素与功能面以及结构面相同的构件·要素标注相同的参照编号,基本上省略其说明。
[对策1]
如图14所示,旋转构件39(磁性编码器装置3)包括烧结金属制的基座部33与基座部33的表面上形成的成形部34。基座部33以及成形部34的组成与图1所示的基座部33以及成形部34分别相同。基座部33的外周面33a以及内周面33b中,外周面33a隔着成形部34与磁性传感器4的传感检测面对置,内周面33b构成用于安装在旋转轴2上的安装面。
成形部34对基座部33的外周面33a、以及基座部33的轴向两端部进行连续覆盖,由形成平板状的第一板部341以及第二板部342、形成圆筒状的圆筒部343一体地形成。第一板部341、第二板部342以及圆筒部343的壁厚实质上相同。在图14所示的实施方式中,第一板部341覆盖基座部33的轴向上的一侧的端面33c的外径侧区域。基座部33的轴向上的另一侧的端面33d具有轴向上的高低差,第二板部342覆盖该带有高低差的端面33d中的轴向上的一侧的端面33d1。另外,圆筒部343覆盖基座部33的外周面33a。基座部33的内径侧的倒角部33e未被成形部43覆盖而露出。
在该实施方式中,第一板部341以及第二板部342的内径尺寸都比基座部33的内径尺寸大。另外,第二板部342的内径尺寸比第一板部341的内径尺寸大。在成形部34的第一板部341的端面与基座部33的轴向上的一侧的端面33c之间存在轴向上的高低差,但成形部34的第二板部342的端面与基座部33的轴向上的另一侧的端面33d的一部分(带有高低差的端面33d中的轴向上的另一侧的端面33d2)在径向上处于同一平面上。
图15是从传感器4侧观察图14所示的旋转检测装置1的俯视图。
如图14以及图15所示,在成形部34的圆筒部343的外周面上形成有包括第一磁道31以及第二磁道32的磁性编码器磁道30。第一磁道31以及第二磁道32具有相同的径向尺寸。在第一磁道31以及第二磁道32上分别以不同的磁极沿周向交替配置的方式磁化有由N极以及S极构成的磁极对31a、32a。在本实施方式中,将第一磁道31的磁极设为等间距λ1,将第二磁道32的磁极也设为等间距λ2(在图15的实施方式中λ1<λ2)。第一磁道31中的磁极对31a的数量(例如32个)与第二磁道32中的磁极对32a的数量(例如31个)不同。例如在将第一磁道31中的磁极对31a设为任意的数量n的情况下,在第二磁道32上可以设置由n±1表示的数量的磁极对32a。由此能够以0°~360°的范围的绝对角度检测旋转轴2的一圈。在将能够检测的绝对角度的范围设为180°而非360°的情况下,在第二磁道32上设置由n±2表示的数量的磁极对32a即可。在该情况下,针对旋转轴2的一圈,反复进行2次0°~180°的范围的检测(所谓的2x模式)。相同地,在设为n±3的情况下,绝对角度检测范围成为120°,针对旋转轴2的一圈,反复检测3次(所谓的3x模式)。
图16是从轴向上的另一侧(第二板部342侧)观察磁性编码器装置3时的主视图。如该图所示,在形成圆筒状的基座部33的轴向上的另一侧的端部上,形成沿径向将其外周面的圆周方向一部分区域去除了的形态的除壁部36(以下,称为“径向的除壁部”)。图3例示了设为平面状的除壁部36。在成形部34的第二板部342的内周面上,与除壁部36对应地形成有向内径侧突出的突出部37。该除壁部36与突出部37处于密接状态,并且处于在圆周方向上卡合的状态。
除壁部36与突出部37中,被旋转轴2直接旋转驱动的基座部33的除壁部36构成第一卡合部,未被旋转轴2直接旋转驱动的成形部34的突出部37构成第二卡合部。第一卡合部36与第二卡合部37作为防止基座部33与成形部34的微小的相位偏差的止转件38而发挥功能。
在图16中,在径向上对置的圆周方向的两个位置设有该止转件38,但也可以仅在圆周方向上的一个部位形成该止转件38,或者在圆周方向上的三个部位以上的部位形成该止转件38(参照图23b等)。
接下来,依次对以上说明的磁性编码器装置3的制造工序进行说明。
首先,制作烧结金属制的基座部33。基座部33通过与图1所示的基座部33相同的方法制作。在压缩成形工序中,对铁粉中添加有润滑剂的原料粉末进行成形而成形压粉体。在该压粉体的阶段,在其轴向上的一端部外周成形除壁部36。将该压粉体向烧结炉转运且在例如1120℃下进行烧结,从而得到烧结材料。原料粉中添加的润滑剂在烧结工序中燃烧或者挥发。烧结后的烧结材料的密度是6.2g/cm3~7.0g/cm3左右。精压与参照图3而说明的顺序相同地进行。
将如此制作的基座部33向注射成形工序转运。如图17所示,该注射成形工序是,将基座部33镶嵌于固定模具40以及可动模具41内,从而将其定位保持,借助滑阀43以及浇口44将包含上述的热塑性树脂与磁性粉的树脂材料向两模具40、41间形成的空腔42射出从而成形(镶嵌成形)成形部34的工序。成形该成形部34的同时,将基座部33的除壁部36作为成型模而成形突出部37。为了防止在成形部34上产生融合痕等,作为浇口44,优选使用盘形浇口(薄膜浇口)。在注射成形时,也一并进行一边对空腔42施加磁场一边使磁性粉的易磁化轴一致的处理(磁场成形)。
在将树脂材料冷却固化后,进行开模,通过未图示的挤出销将成形品挤出。与成形品的挤出一起进行浇口切断,将成形品脱模。由于借助盘形浇口44进行注射成形,因此浇口切口的痕迹即浇口痕344(参照图14)遍及成形部34的第一板部341的内周面整周地形成。
之后,在进行脱磁后,对成形品进行磁化而形成磁性编码器磁道30。在磁化中,如图18所示,成形品45的基座部33的内周面33b嵌合在主轴50上,并且通过未图示的夹紧机构将基座部33的端面例如轴向上的另一侧的端面33d(被定位面)按压在磁化装置的定位面51上。此时,为了提高定位精度,优选使成形部34不与定位面51接触。由此,成形品45以内周面33b以及一侧的端面(在本实施方式中是端面33d)为基准,相对于磁化装置在轴向以及径向上定位。
在该状态下将磁化头52配置在磁性编码器磁道30的外径侧,一边使成形品进行分度旋转,一边进行磁性编码器磁道30的第一磁道31与第二磁道32中的某一方的磁道的磁化。之后,使磁化头52在轴向上滑动,重复相同的操作地进行另一方的磁道的磁化,从而完成图14以及图15所示的磁性编码器装置3。需要说明的是,可以一边进行分度旋转,一边同时磁化多个磁道,除此以外,也可以采用同时磁化全部的磁极的方法。
将旋转轴2固定在如此制作的旋转构件39(磁性编码器装置3)的基座部33的内周面(安装面)33b上,在壳体的规定位置安装磁性传感器4,从而完成图14以及图15所示的旋转检测装置1。为了防止两者间的偏心,优选通过压入进行基座部33与旋转轴2的固定,而论及能够避免偏心的对策,也可以通过粘接等其它固定方法固定。例如在机动车的车轮用轴承装置中使用该磁性编码器装置的情况下,将基座部33的安装面33b嵌合固定在车轮用轴承装置的内轮(旋转构件)的外周面上,将磁性传感器4安装在轴承外圈、转向节等车身侧的构件的规定位置。
如图16所示,若使基座部33的除壁部36(第一卡合部)与成形部34的突出部37(第二卡合部)沿圆周方向卡合而构成止转件38,则假设在成形部34剥离等的情况下,也能够防止基座部33与成形部34的圆周方向的相位偏差。因此,即使在温度变化较大的使用条件下使用磁性编码器装置3的情况下,也能够精度良好地检测旋转轴2的绝对角度。
特别是在本实施方式的结构中,在图17所示的嵌入成形时,突出部37(第二卡合部)以除壁部36(第一卡合部)作为成型模而成形,因此成形后能够使第一卡合部36与第二卡合部37无间隙地密接,从而能够更可靠地防止基座部33与成形部34之间的微小的相位偏差。
图19以及图20是轴向间隙型的旋转检测装置1的剖视图以及俯视图。在该轴向间隙型旋转检测装置中,如图20所示,也在成形部34上形成有多列磁性编码器磁道30。另外,基座部33由烧结金属形成,并且至少安装面33b通过精压而加工,更优选基座部33的除各倒角部以外的整面33a~33d通过精压而加工。在该轴向间隙型的磁性编码器装置3中,在第一板部341上形成有与磁性传感器4对置的磁性编码器磁道30。磁性编码器磁道30具有在径向上分隔的第一磁道31与第二磁道32。另外,如图21所示,在基座部33与第二板部342之间,与图16的实施方式相同地,设有由径向的除壁部36(第一卡合部)以及突出部27(第二卡合部)构成的止转件38。
图22a以及图22b表示止转件38的其它实施方式,且表示在基座部33上形成沿轴向将其端面33c的一部分区域去除了的形态的除壁部36(以下,称为“轴向的除壁部”),并且在成形部34形成与除壁部36对应的轴向的突出部37从而构成止转件38的情况。在该实施方式中,作为轴向的除壁部36,例示了在基座部33的端面33c上形成的圆孔状的凹部。在该结构中,成为第一卡合部的除壁部36与成为第二卡合部的突出部37密接,并且在圆周方向上卡合,因此能够构成基座部33与成形部34之间的止转件38。
在图22a以及图22b所示的实施方式中,在成形部34中的处于浇口侧(与浇口痕344接近的一侧)的第一板部341与基座部33之间设有止转件38,这一点与在处于浇口相反侧(从浇口痕344分离的一侧)的第二板部342和基座部33之间设有止转件38的图14~图21的实施方式不同。为了防止注射成形时的空腔42(参照图17)内的树脂材料的流动紊乱,如图14~图21所示的实施方式那样,优选在树脂材料的流动方向下游侧即第二板部342与基座部33之间形成止转件38。然而,在该问题的影响较为轻微的情况下,如图22a以及图22b所示,也可以在树脂材料的流动方向上游侧即第一板部341与基座部38之间设置止转件38。
除此以外,如图27a以及图27b所示,也可以考虑在成形部34的圆筒部343与基座部333之间设置止转件38,然而若在径向间隙型的旋转检测装置中采用该结构,则会导致在圆筒部34上设置的磁性编码器磁道30的磁场、磁力线在止转件38的周边紊乱,因此会对检测精度造成负面影响。为了防止这种问题,优选在不与传感器4对置的区域,即第一板部341与基座部33之间、第二板部342与基座部33之间形成止转件38。
考虑到以上的情况,不论是径向间隙型(图14~图16所示的实施方式),还是轴向间隙型(图19~图21所示的实施方式),最优选将止转件38设于成形部34中的不与传感器4对置并且处于树脂材料的流动方向下游侧(比与磁性传感器4对置的对置面靠下游侧)的第二板部342与基座部33之间。
图23a、图23b~图26a、图26b中示出止转件38的其它例。
图23a、图23b~图25a、图25b表示径向的除壁部36的其它例,其中,图23a、图23b以及图24a、图24b示出了形成为凹圆筒面状的除壁部36。在图23a以及图23b中,与图24a以及图24b相比增大了圆筒面的曲率半径。另外,在图23a以及图23b中,借助凸圆筒面将除壁部36的圆周方向两端、与其在圆周方向上相邻的基座部33的外周面平滑地连接。另外,图25a以及图25b示出了形成为剖面V字状的除壁部36。
图26a以及图26b表示轴向的除壁部36的其它实施方式,例示了形成有沿圆周方向延伸的长孔状的除壁部36的情况。
在图23a、图23b~图26a、图26b的任一实施方式中,突出部37也形成与除壁部36密接的形状。需要说明的是,图23a、图23b~图26a、图26b所示的各止转件38的形态也同样适用于图19~图21所示的轴向间隙型的磁性编码器装置3。
在如图23a、图23b~图25a、图25b所示那样形成有径向的除壁部37的情况下,若除壁部37的圆周方向两端、和与其在圆周方向上相邻的基座部33的外周面之间的拐角部c是边缘,则因基座部33与成形部34的热膨胀系数之差而产生的热应力,存在导致在与边缘部分对置的成形部34产生剥离、断裂等的顾虑。为了防止这种问题,优选将拐角部c设为圆角形状。作为此时的拐角部c的曲率半径,优选0.5~8mm左右(在图16所示的实施方式的拐角部c中也相同)。若低于0.5mm,则容易产生因应力集中造成的破坏,若高于8mm,则作为止转件的效果降低。
如图1所示,在将支承构件35设为剖面L字型且由熔炼金属材料(例如金属板的冲压加工品)形成,将其镶嵌于模具内而注射成形成形部34的情况下,若温度变化变大,则也存在由与支承构件35不同种类材料构成的成形部34相对于支承构件35剥离,在支承构件35与成形部34之间产生微小的相位偏差的情况,然而通过设置各实施方式中记述的止转件38能够防止该情况。构成该止转件38的除壁部36能够在与对基座部33进行冲压加工时同时形成。
在以上的说明中,例示了构成止转件38的除壁部36以及突出部37中,在基座部33上形成除壁部36,在成形部34上形成突出部37的情况,然而,与之相反,也可以在基座部33上形成突出部34,在成形部34上形成除壁部36。
[第二对策]
作为防止成形部34的剥离等的第二对策,考虑由包含铁的烧结金属形成基座部33,在基座部33的表面中的至少与成形部34接触的接触区域设置氧化被膜。
在该第二对策中,如图28所示,在构成旋转构件39的基座部33的表面形成有氧化被膜72。该氧化被膜72通过对烧结金属实施例如蒸气处理从而在表面生成Fe3O4而形成。氧化被膜72将表面存在的铁粒子71完全覆盖,但无法将粒子71间的较大的空孔70封孔。因此,在基座部33的表面,在氧化被膜72的形成后也开口有许多空孔70。蒸气通过相互连通的空孔也向烧结体的内部浸透,因此不仅表面的粒子70间的空孔,与其连通的内部的粒子间形成的空孔70也形成氧化被膜72。然而,在蒸气无法浸透的基座部33的芯部不会形成氧化被膜72,相互连通的空孔保持原样地残留。
在烧结材料33’的精压工序(参照图3)后,将基座部33向氧化被膜的形成工序转运从而形成基座部33的氧化被膜72。在该氧化被膜形成工序中,如图29所示,使用例如带式的蒸气炉65而进行蒸气处理。向蒸气炉65的网带上依次供给基座部33,使其缓慢地通过由高温蒸气充满的炉65内,使得基座部33的表面被高温蒸气氧化而形成图28所示的氧化被膜72。需要说明的是,在精压前形成氧化被膜72的情况下,与精压相伴会导致氧化被膜72破坏,因此设为在精压后形成氧化被膜72。
之后,与图14~图16所示的实施方式相同地,在注射成形工序(参照图17)中形成成形部34,再在磁化工序(参照图18)中对成形部34进行磁化而形成磁性编码器磁道30。将旋转轴2固定在如此制作的磁性编码器装置3的基座部33的内周面(安装面)33b,将磁性传感器4安装在壳体的规定位置,从而完成图14以及图15所示的旋转检测装置1。
此时,如图28所示,若在基座部33的表面形成有氧化被膜72的状态下成形成形部34,则会在氧化被膜72的表面形成微小凹凸从而使得基座部33的比表面积增大,基座部33与成形部43之间的接触面积增大。而且构成成形部34的树脂材料也会进入基座部33的表面上形成的空孔70,从而发挥锚固效果。而且通过形成氧化被膜72使得基座部33的表面的分子性的亲和性提高,能够使分子间力作用在基座部33与成形部34之间。从而,在基座部33与成形部34之间得到较高的密接力,能够防止成形部34从基座部33剥离等。由此,能够防止基座部33与成形部34的微小的相位偏差,即使在预想较大的温度变化的使用条件下也能够精度良好地检测旋转轴2的绝对角度。在该结构中,基座部33由成形部34覆盖,因此从封孔、防锈等角度出发,无需在烧结金属制的基座部33上形成氧化被膜,但从与其不同的观点出发故意形成氧化被膜72,能够起到使成形部34的剥离强度提高的独特效果。
图30是未形成氧化被膜72的铁系烧结组织的显微镜照片,图31是形成有氧化被膜72的铁系烧结组织的显微镜照片。将图30与图31对比可以清楚地知晓,未形成氧化被膜的铁粒子的表面光滑(图30),而在形成氧化被膜时,在覆盖铁粒子的氧化被膜72的表面形成微小的凹凸(图31)。该微小凹凸有助于基座部33与成形部34之间的密接力的强化。
为了确认以上说明的效果,通过图32所示的方法进行了成形部34的剥离强度的评价试验。作为试件,使用在具有与基座部33相同的组成的凸缘状的烧结金属材料73上镶嵌成形有具有与成形部34相同的组成的树脂材料74的试件,由台座75对其进行支承并且对树脂材料74施加恒定载荷,对树脂材料74与烧结材料73的剥离程度进行了评价。作为试验机,使用株式会社艾安得(A&DCompanyLimited)的腾喜龙万能试验机UTM-5T,十字头速度设定为5mm/min。测力传感器设为满刻度50kgf。
图33中示出了试验结果。该图所示的评价中,×表示将界面完全剥离,△表示将界面的50%以上的面积剥离,○表示将界面的小于50%的面积剥离。根据图33的试验结果可以清楚地知晓,通过蒸气处理形成氧化被膜,与未处理品相比,剥离强度提高。另外,根据该试验结果也明确了,作为蒸气处理的炉内温度,530~570℃的范围(优选550℃~570℃)比较合适,作为进行蒸气处理的时间,25分钟左右比较合适。
需要说明的是,若由通过剖面组织观察测量到的氧化被膜72的膜厚T表示氧化被膜72的优选的生成量,则可以是1μm≤T≤10μm左右。若低于该下限值则无法得到足够的剥离强度,而若高于上限值,则会造成氧化被膜72过度生成而导致表面的空孔70封孔,因此反而成形部34变得容易剥离。
然而,氧化被膜72也具有使烧结组织的表面硬化的性质。因此,通过在基座部33的安装面33b上形成氧化被膜72,能够使安装面33b硬化,由此能够抑制与旋转轴2之间产生的摩擦磨损。另外,由于氧化被膜72具有绝缘性,因此能够抑制在旋转轴2与基座部33之间形成局部电池而导致的金属腐蚀。因此,无需考虑上述现象而选定旋转轴2的材料,能够提高旋转轴2的材料选定的自由度。
为了起到以上说明的作用效果,只要将氧化被膜72形成在基座部33的表面中的至少与成形部34接触的接触区域,或者至少形成在该接触区域与安装面33b上即可。当然也可以在基座部33的整个表面上形成氧化被膜72。
另外,在图19以及图20所示的轴向间隙型的旋转检测装置1中,通过在基座部33的表面形成氧化被膜72,也能够得到相同的作用效果。
[第三对策]
作为防止成形部34的剥离等的第三对策,如图34所示,考虑在基座部33的表面中的与成形部34接触的区域设置其表面粗糙度比安装面33b的表面粗糙度大的粗面部46。该粗面部46可以通过例如基座部33的制作工序中的精压工序(参照图3)形成。
在精压工序中,如图35所示,在由双点划线表示的精压前的烧结材料33’的各面33a’~33d’设有规定的精压量。此时,将内周面33b’的精压量Qi设为大于外周面33a’的精压量Qo,从而对两者的精压量设置差量。由此,精压量小的外周面33a’的表面粗糙度比精压量大的内周面33b’的表面粗糙度大,外周面33a’成为表面粗糙度大的粗面部46。在粗面部46,精压时的压缩率较低,因此表面空孔率比内周面33b’大,密度比内周面33b’小。需要说明的是,比实际情况夸张地描绘图35中的各精压量。
像这样,通过将基座部33的外周面33a设为比内周面33b表面粗糙度大的粗面部46,使得构成成形部34的树脂材料在注射成形时深深地进入粗面部46的微小凹部从而产生锚固效果,因此在基座部33与成形部34之间能够得到较高的密接力。因此,即使在预想较大的温度变化的使用条件下也能够防止成形部34的剥离、断裂,从而能够防止基座部33与成形部34的微小的相位偏差,能够使那样的条件下的旋转构件的绝对角度的检测精度提高。对粗面部46以及内周面33b通过精压而加工,因此仅通过使两者的精压量Qi、Qo不同,便能够容易地得到粗面部46与内周面33b中的表面粗糙度之差。
另一方面,表面粗糙度较小的内周面33b(安装面)的压缩率较高,因此成为高精度的硬质面。从而,能够提高磁性编码器装置3(旋转构件39)相对于旋转轴2的安装精度,另外,能够提高注射成形时的基座部33的定位精度从而提高成形部34的成形精度,提高磁性编码器磁道30的磁化精度。根据以上设置,能够提供在较宽的温度范围内能够精度良好地检测旋转构件的绝对角度的磁性编码器装置3。
通常,在磁性编码器装置3中,成形部34中的与磁性传感器4对置的面(本例中是圆筒部343的外周面)因形成磁性编码器磁道30而成为宽阔的面。与之对应地,通过将基座部33的表面中的与磁性编码器磁道30对置的面(本例中是外周面33a)设为粗面部46,使得基座部33与成形部34的密接面积变大,变得能够有效地提高成形部34与基座部33之间的密接力。
当然除基座部33的外周面33a以外,也将与成形部34接触的其以外的表面(就本例而言,轴向上的一侧端面33c以及轴向上的另一侧端面33d的各外径侧区域)设为粗面部46,由此能够进一步提高成形部34与基座部33之间的密接力。为了像这样扩大粗面部46的形成区域,如图35所示,优选使烧结材料33’的轴向两侧的端面33c’、33d’的精压量小于内周面33b’的精压量Qi。
需要说明的是,优选将安装面33b的表面粗糙度设为粗面部46的表面粗糙度的10~50%的范围。作为具体的数值例,可以列举将安装面33b的表面粗糙度设为3.2μmRa以下,将粗面部46的表面粗糙度设为6.3~12.5μmRa的范围。在该情况下,优选安装面33b的表面空孔率是5~20%,粗面部46的表面空孔率是15~40%左右。另外,优选将安装面33b以及其周边区域处的密度设为6.4~7.0g/cm3,将粗面部46以及其周边区域处的密度设为6.2~6.8g/cm3。这里,表面粗糙度Ra是指,JISB0601中规定的算术平均粗糙度。
在图36所示的轴向间隙型的旋转检测装置1中,对基座部33的各面33a~33d通过精压而加工,另一方面,通过对这些面设置精压量之差,由此能够在除基座部33的内周面33b(安装面)以外的各面(外周面33a、轴向上的一侧的端面33c、以及轴向上的另一侧的端面33d)形成粗面部46。此时,粗面部46至少形成在与磁性编码器磁道30对置的轴向上的一侧的端面33c即可。
[第四对策]
作为防止成形部34的剥离等的第四对策,在成形原料粉末并烧结从而形成基座部33时,考虑将原料粉末的平均粒径设为60μm~100μm。
即,在基座部33的制作工序的压缩成形工序中,将在铁粉中添加有润滑剂的原料粉末成形而形成压粉体。作为铁粉,已知向金属熔液喷射水、气体而冷却从而使其粉化的雾化铁粉、使电解铁以粉末状析出的电解铁粉,但在本发明中使用还原铁粉。还原铁粉通过将粉碎后的铁矿石或者轧制铁鳞加热还原而得到,呈具有多个空孔的多孔质状(海绵状),这一点与作为实心粒子的雾化铁粉、电解铁粉不同。作为铁粉,可以使用在还原铁粉中混合有雾化铁粉、电解铁粉的材料,然而在该情况下也优选使用以还原铁粉为主体的混合铁粉[混合铁粉中的还原铁粉的比例为50wt%以上(优选80wt%以上)]。除此以外,在原料粉末中,可以根据需要而添加铜粉、其它金属粉末,但优选将它们的配合量确定为原料粉末以铁粉为主体[原料粉末中的铁粉的比例成为50wt%以上(优选90wt%以上)]。
另外,作为铁粉,使用平均粒径是60μm~100μm的材料。这里,铁粉的平均粒径可以通过例如激光衍射散射法测定。该测定方法是向粒子群照射激光,根据从粒子群发出的衍射·散射光的强度分布图案通过计算求出粒度分布,进而求出平均粒径的方法,作为测定装置,可以使用例如株式会社岛津制作所的SALD31000。向原料粉末中添加铁粉以外的其它金属粉末的情况下,也优选将其平均粒径设为上述的范围。
在本例中,使用平均粒径60μm~100μm的铁粉来形成基座部33,烧结组织由较粗的粒子形成。因此,能够将烧结组织的表面粗糙度粗面化成Ra6.3μm~12.5μm左右。另外,烧结后的铁粒子间形成的多个空孔也成为足够的大小。因此,基座部33的比表面积变大,注射成形时树脂材料变得容易进入烧结组织表面的微小凹部、空孔从而锚固效果得到强化。因此,在基座部33与成形部34之间能够得到较高的密接力,即使在预想较大的温度变化的使用条件下也能够防止成形部的剥离、断裂。由此,能够防止基座部33与成形部34的微小的相位偏差,使旋转轴2的绝对角度的检测精度提高。
若粉末的平均粒径小于60μm,则基座部33的表面平滑化导致比表面积变小,因此基座部33与成形部34之间的密接力变得不足。若减小压粉体的成形压力、烧结后进行的精压时的精压量则也能够粗化烧结组织的表面,但这样难以满足在安装面33b所需的正圆度、圆柱度等的必要精度。对此,若控制粉末的平均粒径地进行粗面化则能够防止该不良情况。若粉末的平均粒径大于100μm,则存在粒子彼此的接触部变少导致基座部33的机械强度降低,或者因表面粗糙度Ra变大导致安装面33b的精压后的平面度、圆柱度等表面精度降低等缺点。
另外,若作为铁粉而使用多孔质的还原铁粉,则能够使基座部33的比表面积进一步增大,能够使基座部与成形部之间的密接力进一步提高。
为了确认以上说明的效果,通过图32所示的试验装置进行了成形部34的剥离强度的评价试验。试验条件与已说明的试验条件相同。
另外,在该试验中,以JIS筛250mesh(筛孔尺寸63μm)、200mesh(筛孔尺寸75μm)、150mesh(筛孔尺寸106μm)的尺寸筛分还原铁粉,使用筛分后的粒度不同的三种还原铁粉分别制作烧结金属材料73(铁100wt%)。也一并制作仅由雾化铁粉制作的烧结材料73。
图37中示出了试验结果。该图所示的评价中,×表示界面完全剥离,△表示界面的50%以上的面积剥离,○表示界面的小于50%的面积剥离。根据图37的试验结果可以清楚地知晓,铁粉的粒度越大,则剥离强度越提高。另外,也可以知晓,即使是相同的粒度,相比雾化铁粉使用还原铁粉对剥离强度的提高更有效。根据以上的试验结果,最优选由平均粒径是60μm~100μm的还原铁粉来制作基座部3。
上述的第四对策也同样能够适用于图19以及图36所示的轴向间隙型的磁性编码器装置3。
另外,以上说明的第一对策~第四对策除可以分别单独地使用以外,也可以将任意的两个或两个以上组合使用。
[其它实施方式]
在图14等所示那样,在基座部33的外周面与端面之间设有倒角部33e等薄壁部的情况下,磁性传感器4与位于磁性编码器磁道30的背后的磁性体即基座部33之间的距离会产生偏差,对绝对角度的检测精度造成负面影响。以下,对用于避免该问题的实施方式进行说明。
如图38所示,在该实施方式中,基座部33由多孔质的烧结金属形成为圆筒状。为了作为磁性体而发挥功能,使用含有大量的铁的烧结金属。优选尽量增加烧结金属中的铁的含量,在本实施方式中使用铁100wt%的烧结金属。只要将铁作为主要成分,则使用含有铜、其它金属的烧结金属也无妨。需要说明的是,不进行润滑油相对于基座部33的浸渗。基座部33的外周面33a以及内周面33b中,外周面33a隔着成形部34与磁性传感器4的传感检测面对置,内周面33b构成用于安装在旋转轴2上的安装面。
在基座部33b的轴向上的一侧(附图左侧)的端面33c与内周面33b之间、以及轴向上的另一侧(附图右侧)的端面33d与内周面33b之间分别形成有倒角部33e。另外,在基座部33的轴向上的一侧的端面33c与外周面33a之间、以及轴向上的另一侧的端面33d与外周面33a之间分别设有薄壁部47。
薄壁部47具有去除了使外周面33a的轮廓线与基座部的端面33c、33d的轮廓线分别延长而形成的交叉点的角部的壁的形态。如图39所示,本实施方式的薄壁部47由具有相对于磁性传感器4的传感检测方向(在本实施方式中是径向)成为θ<45°的倾斜角θ的倒角部构成。优选将倾斜角θ设为10°以上,40°以下。其以外的基座部33、成形部34以及磁性编码器30的结构与图14以及图15所示的实施方式相同。
像这样将两个薄壁部47的倾斜角θ都设定为θ<45°,从而如图40所示,能够使两个薄壁部47的外径端间的轴向距离b大于仿形于通常的倒角(由虚线表示)将倾斜角θ设为45°的情况的该轴向距离a(b>a)。只要倾斜角θ的大小处于上述的范围内,则也可以将轴向上的一侧与另一方侧的薄壁部47的倾斜角θ设为不同的大小。
成形部34将基座部33的外周面33a、以及基座部33的轴向两端部连续覆盖,由形成平板状的第一板部341以及第二板部342、形成圆筒状的圆筒部343一体地形成。第一板部341、第二板部342、以及圆筒部343的壁厚实质上相同。在图38所示的实施方式中,第一板部341覆盖基座部33的轴向上的一侧的薄壁部47以及端面33c的外径侧区域。基座部33的轴向上的另一侧的端面33d具有轴向上的高低差,第二板部342覆盖该带有高低差的端面33d中的轴向上的一侧的端面33d1以及轴向上的另一侧的薄壁部47。另外,圆筒部343覆盖基座部33的外周面33a覆盖。基座部33的内径侧的倒角部33e未被成形部34覆盖而露出。
成形部34的圆筒部343的外周面上形成的磁性编码器磁道30的结构以及功能与图14以及图15所示的实施方式相同。
接下来,对以上说明的磁性编码器装置3的制造工序依次进行说明。首先,制作烧结金属制的基座部33。基座部33经由作为烧结金属的制造方法而常用的、金属粉末的压缩成形→烧结→精压的各工序制作。在压缩成形工序中,将铁粉中添加有润滑剂的原料粉末向成型模具供给并压缩,从而成形具有倒角部33e以及薄壁部47的压粉体。将该压粉体向烧结炉转运且在例如1120℃下烧结,从而得到Fe100wt%的烧结材料。
将烧结后的烧结材料向精压工序转运。如图3所示,精压是通过冲头13、14对烧结材料33’的轴向两端面33c’、33d’进行约束并且向冲模11压入,或者在将烧结材料33’收纳在冲模11内后,通过冲头13、14对烧结材料33’的轴向两端面33c’、33d’进行加压,从而按压烧结金属材料33’的工序。精压中在烧结金属材料33’的内周插入有芯棒12。
通过该精压,烧结材料33’的外周面33a’、内周面33b’以及两端面33c’、33d’分别压附在冲模11的内周面、芯棒12的外周面、以及两冲头13、14的端面上,通过塑性变形被整形,将各面精度良好地加工。之后,将烧结金属材料33’从冲模11内取出,从而完成基座部33。
基座部33的外周面33a、内周面33b、以及两端面33c、33d都成为精压后的面,然而与精压相伴,会将表面空孔压溃,因此精压后的各面33a~33d的表面空孔率比内部(芯部)的空孔率小。在基座部33的轴向两端的内径角部以及外径角部上分别设有倒角部33e以及薄壁部47,这些倒角部33e以及薄壁部47不会被精压,因此它们的表面空孔率比上述各面33a~33d的表面空孔率大。
之后,将基座部33向注射成形工序转运。如图41所示,该注射成形工序是,将基座部33镶嵌于固定模具40以及可动模具41内从而将其定位保持,借助滑阀43以及浇口44将包含上述的热塑性树脂与磁性粉的树脂材料向两模具40、41间形成的空腔42射出从而成形(镶嵌成形)成形部34的工序。为了防止在成形部34上产生融合痕等,作为浇口44,优选使用盘形浇口(薄膜浇口)。在注射成形时,也一并进行一边对空腔42施加磁场一边使磁性粉的易磁化轴一致的处理(磁场成形)。
在将树脂材料冷却固化后,进行开模,通过未图示的挤出销将成形品挤出。与成形品的挤出一起进行浇口切断,将成形品脱模。由于借助盘形浇口44进行注射成形,因此浇口切口的痕迹即浇口痕344(参照图38)遍及成形部34的第一板部341的内周面整周地形成。
之后,在进行脱磁后,对成形品进行磁化而形成磁性编码器磁道30。在磁化中,如图42所示,成形品45的基座部33的内周面33b嵌合在主轴50上,并且通过未图示的夹紧机构将基座部33的端面例如轴向上的另一侧的端面33d按压在磁化装置的定位面51上。此时,为了提高定位精度,优选使成形部34不与定位面51接触。由此,成形品45以内周面33b以及一侧的端面(在本实施方式中是端面33d)为基准,相对于磁化装置在轴向以及径向上定位。
在该状态下将磁化头52配置在磁性编码器磁道30的外径侧,一边使成形品进行分度旋转,一边进行磁性编码器磁道30的第一磁道31与第二磁道32中的某一方的磁道的磁化。之后,使磁化头52在轴向上滑动,重复相同的操作地进行另一方的磁道的磁化,从而完成图38所示的磁性编码器装置3(旋转构件39)。需要说明的是,可以一边进行分度旋转,一边同时磁化多个磁道,除此以外,也可以采用同时磁化全部的磁极的方法。
在磁性体(在本实施方式中是基座部33)的表面形成包含磁性粉的成形部34而将该成形部34磁化的结构中,为了使磁化后的磁性编码器磁道30所产生的磁力均匀,需要使与磁性传感器4的检测元件4a的传感检测区域4b(参照图38)对置的区域处的检测元件4a距磁性体的表面的距离恒定。磁化面中的、该距离恒定的区域成为磁化时的有效宽度。如图39以及图40所示,在本实施方式中,通过减小薄壁部47的倾斜角θ,能够使磁化面的有效宽度b大于现有品的有效宽度a。因此,不增大尺寸便能够强化磁性编码器磁道3的磁力,提高磁化精度。另外,能够使磁性传感器的检测元件4a的间隔富余,提高磁性传感器4的选定自由度。而且,能够使磁性编码器装置3轻量化从而降低旋转时的惯性力矩,能够实现检测精度的进一步的提高。根据以上设置,能够实现旋转检测装置1的小型化、设计自由度的提高,并且能够实现检测精度的提高。
若如图39所示那样在由烧结金属构成的基座部33设置由倒角部构成的薄壁部47,则如图43a中虚线所示那样,在成形压粉体的成型模75上需要锐角的边缘E,导致成形时的成型模具75的负载增大。图43b是论及该对策的图,例示了由倒角部47a和相对于倒角部47a保持角度地相邻的平坦面47b构成薄壁部47的情况。在该情况下,如图43a中实线所示那样,能够省略成型模具75的边缘,从而减小成型模具75的负载。
在该结构中,在基座部33的薄壁部47的外径端(图示例中是平坦面47b的外径端)与外周面33的边界为第一边界部X,在薄壁部47的内径端(图示例中是倒角部47a的内径端)与端面33c的边界为第二边界部Y,将连结第一边界部X与第二边界部Y而得到的线的相对于磁性传感器4的传感检测方向(附图上下方向)形成的角度设为薄壁部47的倾斜角度θ,将该倾斜角度θ设为θ<45°(优选10°≤θ≤40°),从而能够得到与上述相同的效果。需要说明的是,在图39所示的实施方式中,也可以将构成薄壁部47的倒角部的外径端与外周面33a的的边界视为第一边界部X,将倒角部的内径端与端面33c、33d的边界视为第二边界部Y。在该情况下,也将连结第一边界部X与第二边界部Y的线的相对于磁性传感器4的传感检测方向形成的角度(=倾斜角度θ)设定为θ<45°。
在图43b中,例示了轴向上的一侧的薄壁部47,然而也可以将轴向上的另一侧的薄壁部47设为相同的结构。在该情况下,也可以将轴向上两侧的薄壁部47的倾斜角θ设为不同的角度。
图44是轴向间隙型的旋转检测装置1的剖视图。在该实施方式中,也在成形部34上形成有多列磁性编码器磁道30。另外,基座部33由烧结金属形成,并且至少安装面33b通过精压而加工,更优选除倒角部以外的基座部33的整面33a~33d通过精压而加工。在该轴向间隙型的磁性编码器装置3中,在第一板部341上形成有与磁性传感器4对置的磁性编码器磁道30。磁性编码器磁道30具有在径向上分隔的第一磁道31与第二磁道32(参照图20)。
图45是放大表示在轴向间隙型的磁性编码器装置3中由倒角部构成薄壁部47的情况的实施方式的图。在该实施方式中,通过将构成薄壁部47的倒角部的相对于磁性传感器4的传感检测方向(附图左右方向)的倾斜角θ,换言之连结倒角部与外周面33a的边界即第一边界部X、和倒角部与轴向上的一侧的端面33c的边界即第二边界部Y而得到的线的相对于传感检测方向形成的角度θ设定为θ<45°(优选10<θ<40°),从而也能够得到与上述相同的效果。需要说明的是,在该情况下,也可以在基座部33中的不与磁性传感器4面对的轴向上的另一侧的外径角部设置相同的薄壁部47。在该情况下,倒角部相对于与传感检测方向正交的方向(径向)的倾斜角是任意的,可以设定为例如θ≤45°。
图46是在轴向间隙型的旋转检测装置1中与图43b相同地由倒角部47a和与倒角部47a相邻的平坦面47b形成薄壁部47的图。该情况下,薄壁部47的外径端(图示例中是平坦面47b的外径端)与外周面33a的边界为第一边界部X,薄壁部47的内径端(图示例中是倒角部47a的内径端)与端面33c的边界为第二边界部Y,将连结第一边界部X与第二边界部Y而得到的线的相对于磁性传感器4的传感检测方向(附图左右方向)形成的角度设为薄壁部47的倾斜角度θ,将该倾斜角度θ设定为θ<45°(优选10°≤θ≤40°)。
在以上的说明中,例示了将倒角部35、35a形成为平坦面状的情况,但薄壁部47的形状是任意的,例如,可以通过曲面形成倒角部35、35a,或者也可以通过由曲面与平坦面构成的复合面形成倒角部35、35a。该情况的倾斜角θ通过如上所述那样连结第一边界部X与第二边界部Y而得到的线的相对于磁性传感器的传感检测方向形成的角度来评价。
在以上说明的各实施方式的说明中,例示了作为成形部34的注射成形材料将热塑性树脂与磁性粉作为主要成分的情况,但作为注射成形材料,只要能够磁化并且能够注射成形,则可以使用任意的材料。例如也可以通过以橡胶与磁性粉作为主要成分的注射成形材料来成形成形部3。
另外,在以上的说明中,作为成形部34上形成的多列磁性编码器磁道30,对使第一磁道31与第二磁道32的磁极对的数量不同,并且将第一磁道31的磁极设为等间距λ1,将第二磁道32的磁极设为等间距λ2的情况进行了说明,然而磁性编码器磁道30的磁极图案不局限于此,而可以采用能够检测旋转轴2的绝对角度的所有的磁极图案。例如,如图47a所示,可以在第一磁道31与第二磁道32使磁极对的数量相同,并且在第一磁道31以及第二磁道32分别将磁极间距设为不等间距。除此以外,如图47b所示,也可以将第一磁道31设为交替以等间距形成有不同磁极的旋转检测用磁道,并且将第二磁道32设为在周向上的一个位置或多个位置形成有旋转基准位置检测用的磁极的、分度信号(Z相)生成用磁道。
以上说明的旋转检测装置1可以用于要求检测旋转轴2的绝对角度的用途,除例示的车轮用轴承装置以外,以机器人的关节部分、精密定位装置为首,可以广泛用于各种工业设备。
【附图标记的说明】
1旋转检测装置
2旋转轴
3磁性编码器装置
4磁性传感器
30磁性编码器磁道
31第一磁道
32第二磁道
33基座部
33a外周面
33b内周面(安装面)
33c轴向上的一侧的端面(被定位面)
33d轴向上的另一侧的端面
34成形部
35带芯架(支承构件)
36除壁部(第一卡合部)
37突出部(第二卡合部)
38止转件
39旋转构件
46粗面部
47薄壁部
47a倒角部
47b平坦面
72氧化被膜
341第一板部
342第二板部
343圆筒部
344浇口痕
Qi精压量
Qo精压量

Claims (20)

1.一种磁性编码器装置,其具备:
旋转构件,其具有用于安装于旋转轴的安装面;以及
磁性编码器磁道,其设置于旋转构件,且通过沿周向配置多个磁极而成,
磁性编码器磁道上的各个磁极在与磁性传感器面对的区域移动,从而检测旋转的旋转轴的角度,
所述磁性编码器装置的特征在于,
利用烧结金属形成旋转构件的包含所述安装面的区域,并且至少对所述安装面实施精压。
2.根据权利要求1所述的磁性编码器装置,其中,
在旋转构件上设置有在通过磁化形成磁性编码器磁道时进行定位的被定位面,利用烧结金属形成包含所述被定位面的区域,并且对所述被定位面实施精压。
3.根据权利要求1或2所述的磁性编码器装置,其中,
旋转构件具有:
烧结金属制的基座部,其具有用于安装于旋转轴的安装面;以及
支承构件,其嵌合固定于基座部,
所述磁性编码器磁道设置于支承构件上。
4.根据权利要求3所述的磁性编码器装置,其中,
用于形成磁性编码器磁道的磁化在将支承构件固定于基座部上的状态下进行。
5.根据权利要求1或2所述的磁性编码器装置,其中,
旋转构件由具有用于安装于旋转轴的安装面的烧结金属制的基座部构成。
6.根据权利要求5所述的磁性编码器装置,其中,
通过镶嵌基座部后的注射成形而形成成形部,通过对该成形部进行磁化而形成所述磁性编码器磁道。
7.根据权利要求6所述的磁性编码器装置,其中,
在基座部上设置有第一卡合部,并且在成形部上设置有与所述第一卡合部在圆周方向上卡合的第二卡合部,通过第一卡合部与第二卡合部构成止转件。
8.根据权利要求7所述的磁性编码器装置,其中,
成形部上的第二卡合部通过将基座部上的第一卡合部作为成型模而成形出。
9.根据权利要求6所述的磁性编码器装置,其中,
利用含有铁的烧结金属形成基座部,在基座部的表面中的至少与成形部接触的区域设置有氧化被膜。
10.根据权利要求9所述的磁性编码器装置,其中,
所述磁性编码器装置还在基座部的安装面上形成有氧化被膜。
11.根据权利要求6所述的磁性编码器装置,其中,
基座部通过对原料粉末进行成形并烧结而形成,并且,原料粉末的平均粒径为60μm~100μm。
12.根据权利要求11所述的磁性编码器装置,其中,
原料粉末以铁粉为主体。
13.根据权利要求6所述的磁性编码器装置,其中,
在基座部的表面中的与成形部接触的区域设置有粗面部,所述粗面部的表面粗糙度比安装面的表面粗糙度大。
14.根据权利要求13所述的磁性编码器装置,其中,
粗面部形成于基座部的表面中的至少与磁性编码器磁道对置的面。
15.根据权利要求6所述的磁性编码器装置,其中,
基座部的外周面以及端面中的任一方与磁性传感器对置,在基座部的所述外周面与端面之间设置有薄壁部,薄壁部与所述外周面的边界为第一边界部,薄壁部与所述端面的边界为第二边界部,连结所述第一边界部与所述第二边界部而得到的线的相对于磁性传感器的传感检测方向的倾斜角θ设为θ<45°。
16.根据权利要求15所述的磁性编码器装置,其中,
通过倒角部构成薄壁部。
17.根据权利要求15所述的磁性编码器装置,其中,
薄壁部具有倒角部和与倒角部相邻的平坦面。
18.根据权利要求6至17中任一项所述的磁性编码器装置,其中,
作为成形部的注射成形材料,使用以热塑性树脂与磁性粉为主要成分的材料。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的磁性编码器装置,其中,
在磁性编码器磁道中设置有分别具有磁极的第一磁道以及第二磁道。
20.一种旋转检测装置,其中,具有:
权利要求1至19中任一项所述的磁性编码器装置;
旋转轴;以及
与磁性编码器磁道面对的磁性传感器。
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