JP2005233888A - Method and equipment for manufacturing magnetic encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輪軸受等に設けられる磁気エンコーダの製造方法および製造装置に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a magnetic encoder provided in a wheel bearing or the like.
従来、磁気エンコーダ40の製造方法として、例えば特許文献1に記載されているように、磁性部材41をインデックス着磁法により着磁する方法がある(図6参照)。この磁気エンコーダ40の製造方法は、着磁強度を大きくしかつ着磁ピッチが小さい磁気エンコーダ40を得るために、磁束を通す左右の着磁ヨーク43を磁性部材41と環状部材42とを挟むようにして配置し、この挟み込まれた部分に磁束Aを貫通させて、磁性部材41を周方向に多極磁化するものである。
Conventionally, as a method for manufacturing the magnetic encoder 40, for example, as described in
この際、図示しないスピンドルで磁性部材41と環状部材42とを回しながら、磁束AによりNS極のパターンを着磁しているが、着磁パターンの極幅は着磁ヨーク43の先端部の幅に依存する。そのため、極細ピッチの着磁パターンを刻む場合、着磁ヨーク43は極細加工が容易で軟磁性であるSS材などの金属が使用されている。また、磁性部材41の着磁効率は当該磁性部材41と着磁ヨーク43との間隔dを小さくするほど向上する。
しかしながら、上記磁性部材41は合成樹脂を基材とする軟質素材で構成されており、そのため、磁気エンコーダ40を製作する際に,磁性部材41の真円度や表面のうねりを抑制することが困難である。このようなうねりがあると、回転する磁性部材41と着磁ヨーク43との間隔dが変動し、磁性部材41に着磁される磁極ごとの磁束密度のばらつきが発生するという問題があった。また、間隔dが大きくなると着磁効率が低下するという問題点もあった。
However, the magnetic member 41 is made of a soft material having a synthetic resin as a base material. Therefore, when manufacturing the magnetic encoder 40, it is difficult to suppress the roundness and surface waviness of the magnetic member 41. It is. If there is such a undulation, the distance d between the rotating magnetic member 41 and the
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、高い着磁効率を有し、かつ磁極ごとの磁束密度のばらつきを抑制した磁気エンコーダの製造方法及び製造装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to obtain a method and an apparatus for manufacturing a magnetic encoder having high magnetization efficiency and suppressing variation in magnetic flux density for each magnetic pole.
上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、環状の芯金及びその周面に設けられた磁性部材を径方向から挟むように着磁ヨークの一対の先端部を対向させて配置し、前記先端部の一方を前記芯金に当接させ、回転する前記磁性部材に磁束を貫通させる磁気エンコーダの製造方法であって、回転する前記磁性部材と前記先端部の他方との間隔が一定となるように、当該先端部を当該磁性部材の周面に追従させながら磁束を貫通させることを特徴とする。
上記の本発明の製造方法によれば、着磁ヨークの先端部の他方が回転する磁性部材の周面にこれらの間隔(ゼロを含む)が一定となるように追従する。したがって、磁性部材の周面にうねりがあっても、前記先端部の他方を当該周面にできるだけ近づけた状態で磁性部材に着磁することができる。また、磁性部材の周面と前記先端部の他方との間隔の変動を抑えることができる。
In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means.
That is, in the present invention, a pair of tip portions of the magnetizing yoke are arranged to face each other so that an annular core bar and a magnetic member provided on the peripheral surface thereof are sandwiched from the radial direction, and one of the tip portions is disposed on the core. A method of manufacturing a magnetic encoder that abuts against gold and allows magnetic flux to penetrate through the rotating magnetic member, wherein the tip is arranged so that a distance between the rotating magnetic member and the other tip is constant. The magnetic flux is penetrated while following the peripheral surface of the magnetic member.
According to the manufacturing method of the present invention described above, the distance (including zero) follows the peripheral surface of the magnetic member on which the other end of the magnetized yoke rotates. Therefore, even if the circumferential surface of the magnetic member is wavy, the magnetic member can be magnetized with the other end of the tip as close as possible to the circumferential surface. Moreover, the fluctuation | variation of the space | interval of the surrounding surface of a magnetic member and the other of the said front-end | tip part can be suppressed.
上記の磁気エンコーダの製造方法において、予め前記磁性部材の周面の径方向の変位を検出し、この検出結果に基づいて前記先端部の他方を追従させることが好ましい。これにより、予め取得した情報に基づいて着磁ヨークの先端部を精度良く動かすことができるので、当該先端部を前記磁性部材により近づけることができ、前記間隔の変動の抑制効果も大きい。 In the method for manufacturing the magnetic encoder described above, it is preferable that a radial displacement of the circumferential surface of the magnetic member is detected in advance and the other end of the tip portion is made to follow based on the detection result. Thereby, since the front-end | tip part of a magnetizing yoke can be accurately moved based on the information acquired previously, the said front-end | tip part can be brought closer to the said magnetic member, and the effect of suppressing the fluctuation | variation of the said space | interval is also large.
上記の磁気エンコーダの製造方法において、前記先端部の他方を前記磁性部材に当接させ、かつ当接させる方向に付勢して前記先端部を追従させることにしてもよい。この場合には、磁性部材の周面に着磁ヨークの先端部を接触させた状態のままで当該磁性部材に着磁できるので、当該磁性部材の着磁強度がより高くなる。 In the magnetic encoder manufacturing method described above, the other end of the tip may be brought into contact with the magnetic member, and the tip may be caused to follow by being biased in the contact direction. In this case, since the magnetic member can be magnetized while the tip of the magnetizing yoke is in contact with the peripheral surface of the magnetic member, the magnetization strength of the magnetic member is further increased.
また、本発明は、環状の芯金及びその周面に設けられた磁性部材を径方向から挟むように着磁ヨークの一対の先端部を対向させて配置し、前記先端部の一方を前記芯金に当接させ、回転する前記磁性部材に磁束を貫通させる磁気エンコーダの製造装置であって、回転する前記磁性部材と前記先端部の他方との間隔が一定となるように当該先端部を当該磁性部材の周面に追従させる追従手段を備えたことを特徴とする。
上記の本発明の装置によれば、着磁ヨークの先端部の他方が回転する磁性部材の周面にこれらの間隔(ゼロを含む)が一定となるように追従する。したがって、磁性部材の周面にうねりがあっても、前記先端部の他方を当該周面にできるだけ近づけた状態で磁性部材に着磁することができる。また、磁性部材の周面と前記先端部の他方との間隔の変動を抑制することができる。
In the present invention, the pair of tip portions of the magnetizing yoke are arranged to face each other so that the annular core bar and the magnetic member provided on the peripheral surface thereof are sandwiched from the radial direction, and one of the tip portions is disposed on the core. An apparatus for manufacturing a magnetic encoder that abuts against gold and allows magnetic flux to pass through the rotating magnetic member, wherein the distal end portion is fixed so that the interval between the rotating magnetic member and the other end portion is constant. A follow-up means for following the peripheral surface of the magnetic member is provided.
According to the above-described apparatus of the present invention, the other end of the magnetized yoke follows the peripheral surface of the rotating magnetic member so that these intervals (including zero) are constant. Therefore, even if the circumferential surface of the magnetic member is wavy, the magnetic member can be magnetized with the other end of the tip as close as possible to the circumferential surface. Moreover, the fluctuation | variation of the space | interval of the surrounding surface of a magnetic member and the other of the said front-end | tip part can be suppressed.
上記の通り、本発明によれば、着磁ヨークの先端部を磁性部材の周面にできるだけ近づけることができ、また、当該先端部と周面との間隔の変動が抑えられるので、高い着磁効率を有し、かつ磁極ごとの磁束密度のばらつきを抑制した磁気エンコーダの製造方法及び製造装置を得ることができる。 As described above, according to the present invention, the tip of the magnetizing yoke can be brought as close as possible to the peripheral surface of the magnetic member, and fluctuations in the distance between the tip and the peripheral surface can be suppressed. It is possible to obtain a magnetic encoder manufacturing method and manufacturing apparatus that have efficiency and suppress variations in magnetic flux density for each magnetic pole.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明にかかる磁気エンコーダの製造装置1の一実施形態を示す概略図であり、図2は、同底面図である。磁気エンコーダE(着磁の前後を問わず磁気エンコーダという。以下同様。)は、図3に示すように、所要径を有する環状の芯金2と、この芯金2の外周面に固着されている磁性部材3とを備えており、たとえば回転速度を検出する回転検出器を備えた転がり軸受装置などに採用されるものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a magnetic
磁気エンコーダの製造装置1は、前記磁性部材3をインデックス着磁法により着磁するものである。この製造装置1は、励磁コイル5が巻き付けられた着磁ヨーク4の一対の先端部(着磁部)4c、8aを、磁気エンコーダEの径方向からこれを挟むようにして対向させ、当該先端部8aを磁性部材3の周面に追従手段Fで追従させながら、磁性部材3に磁束を貫通させて当該磁性部材3を周方向に交互に多磁極化するものである。磁気エンコーダEは、図示しないスピンドル装置によってインデックス回転させることができるようになっており、かつ回転時に前記外周面3aの外径振れが小さくなるように設置されている。なお、スピンドル装置は回転振れや速度むらが少なく、かつインデックス精度に優れたものが使用されている。
The magnetic
また、図示しないが、磁気エンコーダの製造装置1には、さらに着磁電源とこの着磁電源及び前記スピンドル装置等を制御する制御手段とが設けられている。このうち着磁電源は、着磁ヨーク4に巻き付けられた励磁コイル5に着磁電流を与えるものであり、これによりスピンドル装置の回転速度と着磁する磁極の条件に併せて着磁ヨーク4を通る磁束の方向が切り換えられる。
Although not shown, the magnetic
着磁ヨーク4には、図1に示すように、本体部4aから二股に分かれた左右のアーム部4bが形成されており、この両アーム部4b、4bにそれぞれ励磁コイル5が巻き付けられている。また、右側アーム部4bの下端には、左側アーム部4bと略同形状で、図1左右方向にスライド可能な可動アーム部8が設けられている。図2に示すように、前記左側アーム部4bの先端部4cと、可動アーム部8の先端部8aは、磁気エンコーダEの周面へ向けて先端側が次第に幅狭となる尖塔形状とされている。また、各先端部4c、8aは互いに対向して形成されており、このうち先端部の一方4cは芯金2に当接し、先端部の他方8aは磁性部材3に向かうように配置されている。すなわち、この両先端部4c、8aは芯金2と磁性部材3とを、これらの径方向から挟むように配置されている。
As shown in FIG. 1, the
次に、可動アーム部8の先端部(先端部の他方)8aを磁性部材3の周面に追従させる追従手段Fについて説明する。
この追従手段Fは、可動アーム部8と、この可動アーム部8に設けられたラック部9と、ピニオンギア10を備えたモータ11と、磁性部材3の外周面3aの径方向の変位を検知する変位センサ12と、モータ11の動きを制御する制御装置13とで構成されている。図1に示すように、可動アーム部8には溝部8bが、右側アーム部4bの下端には当該溝部8bに嵌め込み可能なレール部4dが、それぞれ形成されている。そして、溝部8bにレール部4dを嵌め込むことにより右側アーム部4bに対して可動アーム部8がスライド自在となっている。レール部4dは溝部8bに密着しており、これにより、右側アーム部4bから可動アーム部8へ空隙なく磁路が形成されている。
Next, the following means F for causing the distal end portion (the other end portion) 8a of the
The follow-up means F detects the radial displacement of the
ラック部9は、図1左右方向を長手方向として、可動アーム部8の右側端部に固定されている。ピニオンギア10は、ラック部9に噛合している。したがって、ラック部9は、モータ11が駆動されることにより、ピニオンギア10を介して左右方向に動く。このラック部9の動きに伴って、可動アーム部8の先端部8aが、図4に示すように磁気エンコーダEの径方向に沿ってスライド動作する。なお、モータはステッピングモータであり、制御装置13には変位センサの出力に応じてステッピングモータを駆動するモータドライバが使用されている。
The
変位センサ12は、図2に示すように磁気エンコーダEの外周面(磁性部材の外周面3a)から径方向に少し離れて配置される。また、変位センサ12は、磁気エンコーダEの周上の前記先端部4c、8a間の着磁位置よりも、着磁ピッチ(N−S間の距離)をPとすると、そのn倍(nは自然数)すなわちn・Pだけ回転方向Cにおける手前の位置に配置されている。また、検知センサ12と制御装置13、及び制御装置13とモータ11がそれぞれリード線18で接続されている。変位センサ12と、これに対向している磁性部材3の外周面3aとの間隔をdsとすると、変位センサ12は、間隔dsに対応した信号Vsを出力する。制御装置13には予め、間隔ds対信号Vsの関係、モータ11の回転量と可動アーム部8の移動量との関係、及び、磁性部材3の回転速度と上記n・Pの値とから変位センサ12によって検出された外周面3a上の部位が、先端部4c,8a間の着磁位置に達するまでのインデックスステップ数(=n)が記憶されている。
As shown in FIG. 2, the
上記のように構成された追従手段Fにおいては、予め、初期設定を行う必要がある。具体的には、可動アーム部8の先端部8aと磁性部材3の外周面3aとの間に、目標とする所定の隙間d(図4)が形成されるように、可動アーム8の位置調節をする。また、変位センサ12を、磁性部材3の外周面3aとの間隔ds(図2)が所定値dsoとなるように固定し、その間隔dsoに対応する変位センサ12の出力信号Vsoを制御装置13に記憶させる。なお、この初期設定は、外周面3aのうねりが許容範囲内にあることがわかっている磁性部材3を装着した状態で行うことが好ましい。
In the follow-up means F configured as described above, it is necessary to perform initial setting in advance. Specifically, the position of the
また、着磁中の制御装置13は、以下のように動作する。まず、変位センサ12が、これに対向している磁性部材3の外周面3aとの間隔dsに対応した信号Vsを出力する。これを受けた制御装置13は間隔ds及び、これと初期設定値との差Δd(=ds−dso)を演算する。そして、上記インデックスステップ数だけ後の時点において、先端部8aが(−Δd)のスライド動作をするように、モータ11を駆動する。これにより、初期設定値に対してΔdの変位を有する外周面3a上の部分が先端部4c,8a間の着磁位置に達したとき、先端部の他方8aが(−Δd)のスライド動作を行い、変位が相殺される。従って、先端部の他方8aと外周面3aとの間隔dは一定である。このように、外周面3aの変位検出と、それを着磁時に相殺する動作とによって、間隔dを一定値に保ち、先端部の他方8aを、磁性部材3の外周面3aのうねり(径方向への変位)に対して忠実に「追従」させることができる。また、dの値を一定に保つことができるため、この値をできるだけ小さくして着磁効率を高めることが可能となる。
Further, the
なお、芯金2は、磁性金属で構成されている。なお、芯金2は、特に限定するものではないが、磁性材料であることが好ましい。芯金2を磁性材料とすることで当該芯金2の厚み分先端部4cが延伸されたことになり、先端部の一方4c側における着磁時のギャップがなくなり着磁強度を大きくすることができるからである。磁性部材3は、合成樹脂(例えばポリアミド、ポリオレフィン、アクリルゴム系エラストマー、フッ素ゴム系エラストマー、シリコーン系エラストマー、エチレン系共重合体等)と、磁性粉末(例えば、バリウムフェライト、ストロンチュームフェライトの粉末等)とを均一に混練して得られるものである。
The
次に、上記追従手段Fを用いた本実施形態にかかる磁気エンコーダの製造方法を、図1、図2及び図4を参照して説明する。
磁気エンコーダEを対向する左側アーム部4bの先端部4cと可動アーム部8の先端部8a間に配置し、当該先端部の一方4cの一方を芯金2の内周に当接させる。次に、先端部の他方8aを磁性部材3の外周面3aにできるだけ近づけた状態で追従手段Fの前記初期設定を行い、先端部の他方8aが前記外周面3aに追従できるようにしておく。また、磁気エンコーダEをスピンドル装置により数十rpmの一定回転速度で回転(ステッピング)させる。但し、着磁開始前にnステップ空回転させる必要がある。
Next, a method for manufacturing the magnetic encoder according to the present embodiment using the following means F will be described with reference to FIGS.
The magnetic encoder E is disposed between the
続いて、着磁電源によるSin波電流又は矩形波電流又はノコギリ波電流を励磁コイル5に流し、着磁ヨーク4から出た磁束Aを磁気エンコーダEの磁性部材3に貫通させ、磁性部材3を周方向に交互に多磁極化する。着磁は、磁気エンコーダEを何回も回転させながら行うが、着磁の始めは着磁電流を次第に増加して、一定電流になってから複数回転着磁を繰り返し、終了後は電流を減少させていく。
図4を参照して磁束の流れを説明すると、可動アーム部8の先端部8aから出た磁束Aは、磁気エンコーダの磁性部材3、芯金2を貫通した後、左側アーム部4bの先端部4cに入り着磁ヨーク4内に戻る。この際、着磁電流のオン、オフの切り替え、方向の切り替えを行うことにより、磁性部材3を周方向に交互に多磁極化する。
Subsequently, a sine wave current, a rectangular wave current or a sawtooth wave current from the magnetizing power source is passed through the
The flow of the magnetic flux will be described with reference to FIG. 4. The magnetic flux A emitted from the
上記磁気エンコーダの製造方法及び製造装置1によれば、可動アーム8の先端部8aが回転する磁性部材3の外周面3aにこれらの間隔が一定となるように追従する。したがって、外周面3aにうねりがあっても、可動アーム8の先端部8aを外周面3aにできるだけ近づけた状態で磁性部材3に着磁することができる。また、外周面3aと可動アーム8の先端部8aとの間隔の変動を抑えることができる。これにより、磁性部材3が高い着磁効率で着磁され、かつ磁性部材3の磁極ごとの磁束密度のばらつきが抑制される。すなわち、高い着磁効率を有し、磁極ごとの磁束密度のバラツキが抑制された磁気エンコーダEを得ることができる。
According to the manufacturing method and the
図5は、本発明にかかる磁気エンコーダの製造装置の第二実施形態を示す要部概略図である。本実施形態が第一実施形態と異なる点は、追従手段Fにおいて、可動アーム部8が弾性部材15で磁気エンコーダEに向けて付勢されている点である。弾性部材には、磁性部材3の周面の径方向の変位に追従可能な予圧を生じるばね15が採用されている。可動アーム部8の右側端部には、断面円形の凹部8cが形成されている。また、ばね15の右側端部の部分に当接部材16が設置され、この当接部材16に当接部16aが形成されている。ばね15が、前記凹部8cに保持され、かつ前記当接部16aに当接することにより、可動アーム部8が左方向に付勢されるとともに、磁性部材3に可動アーム部8の先端部8aが当接している。
FIG. 5 is a main part schematic diagram showing a second embodiment of the magnetic encoder manufacturing apparatus according to the present invention. The present embodiment is different from the first embodiment in that the
本実施形態にかかる磁気エンコーダの製造方法及び製造装置によれば、磁性部材3に可動アーム部8の先端部8aが当接している状態(間隔がゼロの状態)で、磁性部材3を着磁することができるので、より高い着磁強度を有し、かつ磁極ごとの磁束密度のばらつきを抑制した磁気エンコーダを得ることができる。
なお、上記実施例はすべて例示であって、制限的なものではない。例えば、第二実施形態の追従手段Fにおいて、ばねの代わりにゴム等の樹脂部材を採用してもよい。
According to the manufacturing method and the manufacturing apparatus of the magnetic encoder according to the present embodiment, the
In addition, all the said Example is illustrations, Comprising: It is not restrictive. For example, in the follow-up means F of the second embodiment, a resin member such as rubber may be employed instead of the spring.
1 磁気エンコーダの製造装置
3 磁性部材
3a 磁性部材の外周面
4 着磁ヨーク
8 可動アーム部
8a 先端部
9 ラック部
10 ピニオンギア
11 モータ
12 変位センサ
13 制御装置
15 ばね
F 追従手段
DESCRIPTION OF
Claims (4)
回転する前記磁性部材と前記先端部の他方との間隔が一定となるように、当該先端部を当該磁性部材の周面に追従させながら磁束を貫通させることを特徴とする磁気エンコーダの製造方法。 A pair of tip portions of the magnetizing yoke are arranged to face each other so as to sandwich the annular core metal and the magnetic member provided on the peripheral surface from the radial direction, and one of the tip portions is brought into contact with the core metal, A method of manufacturing a magnetic encoder for passing magnetic flux through the rotating magnetic member,
A method of manufacturing a magnetic encoder, comprising: passing a magnetic flux while causing the tip portion to follow the peripheral surface of the magnetic member so that a distance between the rotating magnetic member and the other tip portion is constant.
先端部を追従させる請求項1に記載の磁気エンコーダの製造方法。 The method of manufacturing a magnetic encoder according to claim 1, wherein a radial displacement of the circumferential surface of the magnetic member is detected in advance, and the tip portion is caused to follow based on the detection result.
回転する前記磁性部材と前記先端部の他方との間隔が一定となるように、当該先端部を当該磁性部材の周面に追従させる追従手段を備えたことを特徴とする磁気エンコーダの製造装置。 A pair of tip portions of the magnetizing yoke are arranged to face each other so as to sandwich the annular core metal and the magnetic member provided on the peripheral surface from the radial direction, and one of the tip portions is brought into contact with the core metal, An apparatus for manufacturing a magnetic encoder for passing magnetic flux through the rotating magnetic member,
An apparatus for manufacturing a magnetic encoder, comprising: follow-up means for causing the tip portion to follow the peripheral surface of the magnetic member so that a distance between the rotating magnetic member and the other tip portion is constant.
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