JP2000105131A - 磁気ドラムおよび磁気式エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、磁気ドラムの製造工程を簡易化し
て、より安価な磁気式エンコーダを提供する。 【構成】 磁気ドラムの移動方向に沿って一定の周期で
変化する磁気信号を表面に書き込んだ磁性体を具備した
磁気ドラムと、この磁気ドラムに直交する向きに配置さ
れた複数のＭＲ素子を磁気ドラムの移動方向に沿って担
持するＭＲセンサと、このＭＲセンサにより前記磁気ド
ラムの移動量を前記ＭＲ素子の抵抗変化として取り出す
ようにした磁気式エンコーダにおいて、前記磁気ドラム
は軸部もしくは軸部に嵌合させる軸嵌合部と外周に設け
た磁性体部とを有し、前記軸嵌合部もしくは軸部は樹脂
材で形成され、前記磁性体部はプラスチックマグネット
で形成されていることを特徴とする磁気式エンコーダで
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＲ素子により回
転速度や位置を検出できるように外周に着磁部を設けた
磁気ドラムと、それを用いた磁気式エンコーダに関する
もので、特にコストの低減に係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気ドラムの製造方法としては次
の２通りが主であった。一つはアルミ、またはＳＵＳ材
の磁気ドラムの基体に磁性体を塗布してドラムを作製す
る方法であり、もう一つはアルミ、またはＳＵＳ材の磁
気ドラムの基体の周辺にプラスチックマグネットを成形
してドラムを作製する方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら磁性体を
塗布した磁気ドラムでは、アルミまたはＳＵＳ材の磁気
ドラムの基体が高価であり、また磁性体の塗布・乾燥・
研磨工程を有し、成形に手間と時間がかかるという問題
があった。

【０００４】一方、プラスチックマグネットを成形する
場合はアルミ、またはＳＵＳ材の基体の周辺に、磁性体
部の脱落防止として例えばローレット加工を施す必要が
あった。

【０００５】本発明は、磁気ドラムの製造工程を簡易化
し、かつ磁気ドラムを安価に提供することを課題として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、あらかじめ軸嵌合部もしくは軸部が樹
脂材で形成され、磁性体部がプラスチックマグネットに
より形成されている磁気ドラムを作製し、これを磁気式
エンコーダに採用した。

【０００７】本発明の１つは、磁気式エンコーダに用い
る磁気ドラムであって、前記磁気ドラムは軸部もしくは
軸部に嵌合させる軸嵌合部と、外周に設けた磁性体部と
を有し、前記軸嵌合部もしくは軸部は樹脂材で形成さ
れ、前記磁性体部はプラスチックマグネットで形成され
ていることを特徴とする磁気ドラムである。この発明で
は、軸部と磁性体部からなる磁気ドラム、軸勘合部と磁
性体部からなる磁気ドラム、軸部と軸嵌合部と磁性体部
からなる磁気ドラム、軸部と軸嵌合部を一体に形成して
磁性体部を設けた磁気ドラムのいずれも選択可能であ
る。

【０００８】ここで磁性体部は、パーマロイ（Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金）、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金等の
強磁性金属材料を用いることができる。また、磁性体部
は、例えばリング状、帯状の形状を有し、前記強磁性金
属材料の粒子あるいは粉末を樹脂で固めたものを用いる
ことができる。前記軸嵌合部は、次のような形状を用い
ることができる。すなわち、円筒、短い円筒に長い円筒
を嵌合かつ接合させたもの、短く厚い円筒に長く薄い円
筒を嵌合かつ接合させたもの等が挙げられる。

【０００９】本発明の他の１つは、上記の本発明で前記
樹脂材が添加物を加えて強度を向上させた樹脂材で構成
される磁気式エンコーダである。ここで、樹脂材はポリ
ブチレンテレフタレート、熱可塑性ポリエステル、ポリ
フェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリフ
ェニレンオキサイド、ポリカーボネート、熱可塑性アロ
イ等であり、これらの加える添加物は、ガラス繊維、ガ
ラスビーズ等である。これら以外でも強度を向上する効
果を有する添加物ならば適用可能である。

【００１０】本発明の他の１つは、上記の各発明で磁性
体部と樹脂材から成る軸嵌合部もしくは軸部を別に成形
し、それらを接着して作製される磁気式エンコーダであ
る。接着剤としては、エポキシ系、フェノール系接着剤
等を用いる。

【００１１】本発明の他の１つは、上記の各発明で始め
に磁性体部を成形し、その後樹脂材を射出成形する際に
磁性体部と一体成形したことを特徴とする磁気式エンコ
ーダである。この発明に用いる工程について、次のよう
な製造方法が挙げられる。１つは金型内で先に磁性体を
射出成形して磁性体部を設け、続けて樹脂材を射出成形
して、磁性体部と軸嵌合部を一体成形する製造方法であ
る。他の１つは、別途成形した磁性体部を金型に納め
て、この金型に樹脂材を射出成形して、磁性体部と軸嵌
合部を一体成形する製造方法である。

【００１２】本発明の他の１つは、上記の各発明で添加
物を加えて強度を向上させた樹脂材が、ガラス繊維入り
ポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴと称す）材
で構成される磁気式エンコーダである。ここでガラス繊
維は、布状（シート状）のもの、短冊状あるいは紐状の
もの、短い繊維状または針状のもの、円筒状のもの、ま
たはこれらを組み合わせたものを用いることができる。

【００１３】本発明の他の１つは、磁気ドラムの移動方
向に沿って一定の周期で変化する磁気信号を表面に書き
込んだ磁性体部を具備した磁気ドラムと、この磁気ドラ
ムに直交する向きに配置された複数の磁気抵抗効果素子
（以下ＭＲ素子という）を磁気ドラムの移動方向に沿っ
て担持する磁気抵抗効果センサ（以下ＭＲセンサとい
う）と、このＭＲセンサにより前記磁気ドラムの移動量
を前記ＭＲ素子の抵抗変化として取り出すようにした磁
気式エンコーダであって前記磁気ドラムに上記の各発明
に記載の磁気ドラムを用いることを特徴とする磁気式エ
ンコーダである。

【００１４】上記の各構成によれば、軸嵌合部もしくは
軸部が樹脂材で形成されているため従来の構成に比べ
て、磁気ドラムまたは磁気式エンコーダを部品として安
価に製造することができる。また、樹脂材で成形した軸
嵌合部もしくは軸部と、プラスチックマグネットにより
成形した磁性体部とを別に作製し、それらを接着するこ
とでこれまでに行っていた磁性体の塗布・乾燥・研磨工
程を省くことができ、工程の能率改善にも有効である。

【００１５】さらに、最初に磁性体部をプラスチックマ
グネットにより成形した後、軸嵌合部、もしくは軸部を
樹脂材により射出成形し一体成形とすれば、磁性体部の
脱落防止対策は不必要となり、より工程の簡略化が可能
である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る磁気ドラ
ムを説明する斜視図である。図２は図１の断面図であ
る。図３は本発明の一実施例の磁気式エンコーダの斜視
図である。図４は本発明の一実施例に係る磁気ドラムの
断面図である。図５と図６は本発明の一実施例に係る磁
気ドラムの断面図である。

【００１７】図１において、一実施例に係る磁気ドラム
を説明する。磁気ドラム１は、軸嵌合部１ａとその外周
に設けられた磁性体部１ｂで構成されている。軸嵌合部
１ａは孔を有する円筒状であって、その側壁の一部を突
出させて円盤形状の外周を形成した。ここでは一つの金
型に磁性性体部１ｂを最初に成形し、その後１に軸嵌合
部１ａの射出成形を行い、磁性体部と軸嵌合部を一体成
形させて磁気ドラムを作製した。図２に、この磁気エン
コーダの断面図を示す。磁性体部１ｂの外径は８０ｍｍ
として、貫通孔を有する軸嵌合部の内径は３５ｍｍとし
た。この磁気ドラムはその軸嵌合部の孔を工作機械のモ
ータのシャフトに接合させて、ＭＲセンサと組み合わせ
て工作機械の回転角の測定を行う用途に用いた。

【００１８】図３に他の実施例に係る磁気式エンコーダ
を説明する。この磁気式エンコーダは磁気ドラムと、こ
れに対向するＭＲセンサ３で構成した。ＭＲセンサ３は
ＭＲ素子４を複数個有し、回転する磁性体部の磁気信号
を検知して、信号処理装置に磁気ドラムの回転に係るデ
ータを送信できるように、磁気ドラムに近接して設け
た。磁性体部１ｂの回転方向はＭＲ素子の長手方向に実
質的に直交させた。磁気ドラムはシャフト状の軸部２
と、軸部に嵌める軸嵌合部１ａと、軸嵌合部の周囲に設
けた磁性体部１ｂを有し、この軸嵌合部の孔にはシャフ
ト状の軸部２をはめこんだ。シャフトは、車輌の車軸等
と直接的に結合され、それと一体になって回転する磁性
体部１ｂの回転数や回転角度をＭＲセンサで測定するこ
とができた。

【００１９】図３の構成では軸嵌合部１ａをシャフト状
の軸部２に直接はめ合わせたために嵌合部としても金属
に近い強度を要求された。そこで軸嵌合部１ａの材質に
は強度の高いガラス繊維入りＰＢＴ材を用いた。軸部２
は金属で形成した。また、嵌合させるには成形後の寸法
としてμｍ単位の精度が必要であり、ガラス繊維入りＰ
ＢＴ材は耐熱性が良く成形後の変形が小さいことから磁
気ドラムの材料として非常に適していると言える。さら
にガラス繊維入りＰＢＴ材は耐薬品性、難燃性にも優れ
ることから、この実施例の磁気ドラムの材料として採用
するに至った。磁性体部１ｂはＰＰＳ（ポリフェニレン
サルファイド）材の中に磁性体を混合したプラスチック
マグネットにより成形した。

【００２０】次に図３中の磁気ドラムの製造方法を説明
する。まず、ポリフェニレンサルファイドの粉末とコバ
ルト酸化鉄の磁性粉を混合したプラスチックマグネット
材料を、圧力を加えながら磁性体部用の金型に注入し、
射出成形してリング状の磁性体部１ｂを作製した。次に
この磁性体部を軸嵌合部用の金型に納めた後、押し出し
機と金型を接続させた。次に短く切断したガラス繊維と
ポリブチレンテレフタレートの粉末を混合して押し出し
機に入れた。続けて、押し出し機で溶融させた材料に圧
力を加えて金型に注入した。このように射出成形した材
料を冷却によって硬化させ、軸嵌合部１ａと磁性体部１
ｂを一体成形した。成形後にバリを除去して磁気ドラム
を作製した。

【００２１】図５に他の１実施例に係る磁気ドラムの断
面図を示す。この磁気ドラムは、軸部２と軸嵌合部１ａ
をガラス繊維入り熱可塑性ポリエステル材で一体成形し
て、孔のないシャフトを構成した。まず、 Ｎｉ−Ｃｏ
合金の粉末と樹脂の粉末を射出成形してリング状の磁性
体部１ｂを別に作製した。この磁性体部を金型に備え付
けた後に、圧力を加えながら樹脂を注入し、軸嵌合部と
軸部を同時に射出成形した。軸嵌合部は磁性体部と同等
の厚さの円盤状であり、軸部は円柱状であり、両者は一
体に形成された。このように軸部に相当する部分まで射
出成形した樹脂で置き換えることにより、一個当たりの
製造工程を簡略化し、従来よりも安価な磁気式エンコー
ダを提供できる。

【００２２】図６に他の１実施例に係る磁気ドラムの断
面図を示す。この磁気ドラムは軸部２に直接に磁性体部
１ｂを設けた構成とした。まず、磁性体部１ｂとして、
リング状のプラスチックマグネットを形成した。次に軸
嵌合部を兼用させる軸部２として、ガラスビーズとポリ
カーボネートの粉末を混合したものを金型に射出成形し
て、円柱状のシャフトを形成した。次にプラスチックマ
グネットの孔（内周の壁）にエポキシ系接着剤を塗布
し、この孔にシャフトを挿入し適切な位置で両者を固定
し、接着剤を乾燥させて磁気ドラムを構成させた。この
構成や図６の構成は、回転速度または回転角を測定する
対象の回転軸に接着剤を介して接合させた。なお、接着
剤による接合に代えて、ジョイントを介して磁気ドラム
の軸部と工作機械の回転部品を結合する組合せを用いた
ところ、ほぼ同様に作動させることが出来た。

【００２３】

【発明の効果】上記製造方法を用いれば、図１に示すよ
うに軸嵌合部に磁性体部の脱落防止対策等をとらずに射
出成型用の金型のみを用いて、簡単に一体成形を行うこ
とができる。このような磁気ドラムは加工工程が単純で
大量生産にも向き、かつ安価である。

【００２４】また、応用例として図２に示すように、軸
嵌合部１ａと軸部２とを組み立てることにより、部品の
交換が安易な磁気エンコーダを作ることができる。ま
た、１ａ、１ｂ共に樹脂系の材料にすることによって、
熱膨張係数の差も小さく抑えることができ、金属材料と
樹脂材料との組合せに比べて良好な精度を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る磁気ドラムの斜視図で
ある。

【図２】図１の断面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る磁気式エンコーダの斜
視図である。

【図４】図３中の磁気ドラムの断面図である。

【図５】本発明の一実施例の磁気ドラムの断面図であ
る。

【図６】本発明の一実施例の磁気ドラムの断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 磁気ドラム、１ａ 軸嵌合部、１ｂ 磁性体部、２
軸部 ３ ＭＲセンサ、４ ＭＲ素子

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA35 AA50 BA03 BA21 BC04 BC06 BD11 BD16 CA40 DA01 EA03 GA52 2F077 AA46 PP14 VV11 VV31 VV33

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気式エンコーダに用いる磁気ドラムで
   あって、前記磁気ドラムは軸部もしくは軸部に嵌合させ
   る軸嵌合部と、外周に設けた磁性体部とを有し、前記軸
   嵌合部もしくは軸部は樹脂材で形成され、前記磁性体部
   はプラスチックマグネットで形成されていることを特徴
   とする磁気ドラム。
2. 【請求項２】 前記樹脂材が添加物を加えて強度を向上
   させた樹脂材で構成される請求項１に記載の磁気ドラ
   ム。
3. 【請求項３】 前記磁性体部と前記樹脂材からなる軸嵌
   合部もしくは軸部とを別に成形し、それらを接着して作
   製される請求項１または請求項２に記載の磁気ドラム。
4. 【請求項４】 初めに前記磁性体部を成形し、その後前
   記樹脂材を射出成形する際に前記磁性体部と一体成形し
   たことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁
   気ドラム。
5. 【請求項５】 添加物を加えて強度を向上させた前記樹
   脂材が、ガラス繊維入りポリブチレンテレフタレート材
   で構成される請求項３または請求項４に記載の磁気ドラ
   ム。
6. 【請求項６】 磁気ドラムの移動方向に沿って一定の周
   期で変化する磁気信号を表面に書き込んだ磁性体部を具
   備した磁気ドラムと、この磁気ドラムに直交する向きに
   配置された複数のＭＲ素子を磁気ドラムの移動方向に沿
   って担持するＭＲセンサとを備え、このＭＲセンサによ
   り前記磁気ドラムの移動量を前記ＭＲ素子の抵抗変化と
   して取り出すようにした磁気式エンコーダであって、前
   記磁気ドラムに請求項１ないし５のいずれかに記載の磁
   気ドラムを用いることを特徴とする磁気式エンコーダ。