JP2007256097A - 軸受装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気パルサの組み付けに伴う磁極パターンの変形・精度低下を回避する。
【解決手段】 軸受部Ｂの組立後、内輪３の肩部にベース部材７を取り付ける。この状態で、ベース部材７の外周面に、磁性体を含む微量インク１５の集合体で樹脂層９を印刷した後、樹脂層９を着磁し、さらに光源１３からの紫外線光で樹脂層９を硬化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気センサに対する相対移動で磁界変化を生じさせる磁気パルサを備えた軸受装置の製造方法に関する。

従来から、自動車等の車軸、モータの出力軸等の回転軸を支持すると共に、その回転速度を検出するために、転がり軸受、磁気センサ、および磁気パルサを備えた回転センサ付き軸受装置が使用されている。この軸受装置では、軸の回転を転がり軸受で支持すると共に、回転側の軸受部品（例えば内輪）に磁気パルサを取り付け、磁気パルサの回転による磁界変化を固定側の軸受部品（例えば外輪）に取り付けた磁気センサで読取って、軸の回転数を検出するようにしている。

この種の軸受装置に使用される磁気パルサの一例として、磁気インク列を印刷した樹脂フィルムを、支持部材の磁気センサ対向面に貼り付けたものが知られている（特許文献１）。
特開２００３−３４４０９９号公報

しかしながら、特許文献１の磁気パルサでは、樹脂フィルムを貼り付けた支持部材を内輪等の軸受部品に取り付ける際に、支持部材が変形するおそれがある。支持部材が変形すると、本来の磁極パターンが崩れ、磁気センサで検出する信号精度が低下する。

また、樹脂フィルムと支持部材の線膨張係数の違いから、動作温度環境下では界面接着部にせん断力が生じ、接着力が低下するおそれがある。そのため、フィルム剥離やフィルム変形を生じ、これにより正規の磁極パターンが崩れるおそれもある。

そこで、本発明は、磁気パルサの組み付けに伴う磁極パターンの変形・精度低下を回避することを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明では、軸受部品と、軸受部品に取り付けられた磁気パルサとを有する軸受装置の製造に際して、軸受部品にベース部材を取り付けた状態で、ベース部材に、磁性体を含む微量インクの集合体で樹脂層を形成した後、樹脂層を着磁することとした。

微量インクの集合体は、ノズル等のインク供給部から供給したインクの微小液滴を素材表面に非接触に着弾または滴下させ、各液滴を集合させる方法、例えばインクジェット方式による印刷で形成することができる。インクジェット印刷等の方法であれば、微量インクの集合形態を異ならせることで、任意の形状や厚みを有する多種多様のパターンを印刷することができる。しかもこのパターンは、予め作成したプログラムに沿ってノズルの位置およびインクの供給・停止タイミングを制御することにより得ることができ、かつ磁極パターンの微小ピッチ化にも容易に対応することができる。従って、磁極の配列パターンを多様化することができ、さらに磁気センサの分解能も高めることができる。

特に本発明では、軸受部品にベース部材を取り付けた状態でベース部材表面に樹脂層を形成し、その後樹脂層を着磁しているので、軸受部品への取り付けの際にたとえベース部材が変形しても、着磁後は精度の良い磁極パターンを得ることができる。この際、インク組成を検討することで、樹脂層とベース部材との界面で容易に高い固着力を得ることができるので、従来で問題となるフィルム剥離の問題を回避することができる。

特に樹脂層を着磁してから硬化させれば、着磁に際して磁性体の配向性が高まるので、均一な着磁強度を得ることができ、磁気センサで検出する信号精度をより一層高めることができる。

微量インクの集合体の硬化方法としては、コスト面で優れる光硬化、特に紫外線硬化が望ましい。

このように本発明によれば、高精度で多種多様の磁極パターンを有する回転センサ付き軸受装置を低コストに製作することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図２に本発明にかかる回転センサ付き軸受装置を例示する。この軸受装置は、軸受部Ｂと回転センサ部Ｃとで構成される。図示例の軸受部Ｂは、いわゆる深溝玉軸受で、軸受部品として、外輪１と、内輪３と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に介在させたボール２とを具備する。この例では、外輪１が固定側、内輪３が回転側となる。なお、図２に示す軸受構造は例示にすぎず、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受等の種々の軸受構造を軸受部Ｂに採用することができる。

センサ部Ｃは、回転側の内輪３に取り付けた磁気パルサ４と、磁気パルサ４にラジアルギャップを介して対向させた磁気センサ５とを含む。磁気パルサ４は、後述するインクジェット印刷により、円筒状のベース部材７の外周面に形成され、磁気センサ５は、ケース６およびブラケット８を介して固定側の部材、例えば外輪１の内周面に固定されている。磁気センサ５としては例えばホール素子が使用される。これ以外にＭＲ素子を使用することもできる。ベース部材７は、非磁性材料からなり、回転側の部材、例えば内輪３の外周面に圧入等の手段で固定されている。磁気パルサ４と磁気センサはアキシャルギャップを介して対向させることもできる。ベース部材７の材質は特に問わず、金属材料の他、樹脂材料で形成することもできる。

この軸受装置における磁気パルサ４は、軸受部Ｂの組立後、ベース部材７を内輪３の肩部外周面に取り付けた状態で、ベース部材７の外周面にインクジェット印刷を行って形成される。図１は、この印刷装置の概要を例示するものである。

この印刷装置では、治具１０の外周に軸受部Ｂが嵌合される。治具１０は、その軸方向両側を保持部１４で回転自在に支持され、かつモータ等の駆動源１７の駆動力により定速で回転駆動される。

ベース部材１０の外周には、ノズルヘッド１１、硬化装置１３、および着磁装置１６がそれぞれ円周方向位置を異ならせて配置される。

ノズルヘッド１１は、インクジェット方式により、対向するベース部材１の外周面にインクの微小液滴１５を吐出する。ノズルヘッド１１には、インクを微小液滴の状態で間欠供給する複数のノズル１２が整列状態で配置される。ノズルヘッド１１は、必要があれば軸方向にスライドさせることもできる。ノズル１２からのインクの吐出形式は特に問わず、ピエゾ形式、サーマルインクジェット方式、エアジェット方式などの種々の吐出形式が選択される。インクジェットによる印刷方式は、連続（コンティニュアス）式、オンデマンド式の何れでもよい。

インクとしては、紫外線硬化インクに磁性体を配合した磁性インクが使用される。磁性体としては、希土類磁性粉末、例えば日本弁柄工業（株）製のストロンチウムフェライト（ＢＨ−４３１０）の粉末が使用可能である。この例示以外にも、バリウムフェライト等の公知の磁性体が使用可能である。紫外線硬化インクに対する磁性体の配合量は、５〜５０ｗｔ％、望ましくは９〜１５ｗｔ％程度が望ましい。

紫外線硬化インクは、紫外線の照射で重合反応を起こして定着するもので、ノズル１２から吐出可能であれば、液状の高分子材料および溶媒を含む液状の高分子材料の何れもが使用可能である。溶媒は紫外線硬化インクを溶かす性質を有するものであれば、何れの有機溶剤を用いても構わない。

紫外線硬化インクのベース樹脂としては、例えばラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、カチオン重合系モノマーの他、イミドアクリレート、あるいは環状ポリエン化合物やポリチオール化合物に代表されるエン・チオール化合物が挙げられるが、この中でもラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、カチオン重合系モノマーを好ましく使用することができる。ラジカル重合性モノマーとしては、例えば単官能、２官能あるいは多官能のアクリレート系モノマーや、メタクリレート系モノマーが使用でき、ラジカル重合性モノマーとしては、例えばウレタンアクリレートや、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、あるいは不飽和ポリエステルなどが使用できる。また、カチオン重合系モノマーとしては、例えばビスフェノールＡ系エポキシ樹脂や、フェノールノボラックエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂の他、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル、３−エチル−３−（２−エチルへキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−｛［３−（トリエトキシシリル）プロポキシ］メチル｝オキセタン等のオキセタン樹脂が使用できる。これら紫外線硬化樹脂は、単体で使用する他、２種類以上を混合したものをベース樹脂として使用することもできる。

これらベース樹脂には、紫外線照射により重合反応を起こさせるためのラジカル系光重合開始剤や、カチオン系光重合開始剤等の光重合開始剤が配合される。ラジカル系光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノンや、オルソベンゾイン安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４‘−メチルジフェニルサルファイド、ベンゾフェノンのアンモニウム塩、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、チオキサントンのアンモニウム塩に代表される水素引抜型の光重合系開始剤が使用でき、あるいはベンゾイン誘導体や、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキサイド、モノアシルホスフィンオキサイド、ビスアシルホスフィンオキサイド、アクリルフェニルグリオキシレート、ジエトキシアセトフェノン、チタノセン化合物に代表される分子内開裂型の光重合開始剤が使用できる。また、カチオン系光重合開始剤としては、例えばトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートや、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロフォスフェート、ＳＰ−１７０やＳＰ−１５０（共に旭電化（株）製）、ＦＣ−５０８やＦＣ−５１２（共に３Ｍカンパニー社製）、ＵＶＥ−１０１４（ゼネラルエレクトリックカンパニー社製）に例示されるポリアリールスルホニウム塩、Ｕｖａｃｕｒｅ１５９０やＵｖａｃｕｒｅ１５９１（共にダイセル・ユーシービー社製）に例示されるトリアリルスルフォニュムヘキサフルオロフォスフェード塩の混合物、Ｉｒｇ−２６１（チバ・ガイギー社製）に例示されるメタロセン化合物、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートやＰ−ノニルフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、４，４‘−ジエトキシフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のポリアリールヨードニウム塩が使用できる。これら光重合開始剤は、１種類であるいは２種類以上を組み合わせて使用することもできる。

以上の例示では、磁性インクとして紫外線硬化タイプを例示したが、熱硬化タイプの磁性インクを使用することもできる。

上記のように紫外線硬化インクを使用する場合、硬化装置１３としては、紫外線照射ランプが使用される。紫外線照射ランプ１３からの紫外線光がノズル１２に照射され、ノズル１２が目詰まりを起こすような事態を防止するため、紫外線照射ランプ１３とノズルヘッド１１とは、治具１０を挟んだ円周方向等配位置に配置するのが望ましい。着磁装置１６としては、磁性インクを磁化させ得る公知の構成のものが着磁パターンに応じて選択使用される。図１（ｂ）では、着磁装置１６を硬化装置１３の前段に配置しているが、硬化装置１３の後段に配置しても構わない。なお、特に支障がなければ、硬化装置１３と着磁装置１６とを円周方向同位置に配置することもできる。

以上の構成において、治具１０を回転させながらノズル１２からインクの微小液滴１５を吐出させ、ベース部材７の外周面を、その全周にわたって微量インク１５の集合体である樹脂層９で被覆する。ベース部材７は、樹脂層９が所定厚さとなるまで１回転〜数十回転させる。樹脂層９の形態は、磁気パルサ４の着磁パターンに応じて任意に変更することができる。図１（ｂ）に示すように、全周にわたって連続した樹脂層９を形成する他、円周方向で不連続となるよう間欠的に樹脂層９を形成することもできる。また、樹脂層９の厚さや内径寸法等も軸受部Ｂのサイズや磁気パルサ４に求められる機能等に応じて任意に変更することができる。これらの変更は、インクジェット印刷のプログラムを変更するだけで対応することができ、多種多様の形態を有する樹脂層９を低コストに形成することが可能となる。

樹脂層９の形成後、そのまま着磁装置１６を起動し、軸受部Ｂを回転させながら、ベース部材７の表面に形成した樹脂層９を着磁させる。これにより、図３（ａ）（ｂ）に示すように、ベース部材７の外周に、多数の磁極１８が形成される。樹脂層９の着磁パターンは任意であり、図３では、その一例として、帯状のＮ極およびＳ極を円周方向に交互に形成した場合を例示している。着磁完了後、軸受部材Ｂを治具１０で保持したまま回転させ、この状態でランプ１３から紫外線を照射して樹脂層９を硬化させることにより、磁気パルサ４が形成される。樹脂層９の硬化後、軸受部Ｂを治具１０から取り外し、外輪１に、磁気センサ５、ケース６、およびブラケット８からなるアセンブリを装着すれば、図２に示す回転センサ付きの軸受装置が完成する。

このように、樹脂層９の印刷後、その硬化前に着磁を行えば、インクに配合した磁性体の配向性が高まるので、個々の磁極１８の着磁強度を上げて、回転センサの分解能を高めることができる。この他、特に問題がなければ、樹脂層９を先に硬化させてから着磁を行ってもよい。具体的には、例えばベース部材７が１回転する間に、樹脂層９の印刷とその硬化とを行い、このサイクルを複数回繰り返して所定厚さの硬化樹脂層を形成し、その後これに着磁してもよい。

このように本発明では、軸受部Ｂにベース部材７を取り付けた状態でベース部材７表面に樹脂層９を印刷し、その後樹脂層９に着磁しているので、内輪１への取り付けの際にたとえベース部材７が変形しても、着磁後は精度の良い磁極パターンを得ることができる。この際、従来のようなフィルム剥離の問題も生じない。従って、磁気センサの検出精度を高めることができる。

なお、以上の説明では、軸受部Ｂの組立完了後にベース部材７を内輪３に取り付けて樹脂層９の印刷・着磁・硬化を行う場合を例示したが、軸受部Ｂの組立前の内輪３にベース部材７を取り付け、その状態で樹脂層９の印刷・着磁・硬化を行い、その後、軸受部Ｂの組立、さらにはセンサ部Ｃの組付けを行うこともできる。

また、以上の説明では、ベース部材７の円筒面に磁気パルサ４を形成する場合を例示したが、ベース部材７の平坦面に磁気パルサ４を形成することができ、これにより例えばアキシャルギャップ型の磁気パルサを製作することが可能となる。さらにベース部材７を平板状に形成することで、リニア軸受用の磁気パルサ４を製作することもできる。

なお、樹脂層９の印刷方式として、インクジェット方式を例示したが、これ以外にも例えば、電気泳動を利用してインク滴を吐出する方法、インク液面からインク滴を飛ばすいわゆるノズルレスタイプのインク吐出方式、あるいはマイクロピペットを介してインクを液滴の状態ではなく連続的に素材の表面に吐出する方式、あるいは素材表面までの距離を短縮し、インクを吐出と同時に定着面に接触させる方式などを使用することもできる。

（ａ）図は本発明にかかる軸受装置の製造法工程を示す断面図である。 回転センサ付き軸受装置の断面図である。 （ａ）図は磁気パルサ４の縦断面図、（ｂ）図は同平面図である。

符号の説明

１ 外輪
２ ボール
３ 内輪
４ 磁気パルサ
５ 磁気センサ
７ ベース部材
１０ 治具
１１ ノズルヘッド
１２ ノズル
１３ 硬化装置
１５ インク
１６ 着磁装置
１８ 磁極

Claims (3)

1. 軸受部品と、軸受部品に取り付けられた磁気パルサとを有する軸受装置の製造に際して、
   軸受部品にベース部材を取り付けた状態で、ベース部材に、磁性体を含む微量インクの集合体で樹脂層を形成した後、樹脂層を着磁することを特徴とする軸受装置の製造方法。
2. 樹脂層を着磁してから硬化させる請求項１記載の軸受装置の製造方法。
3. 微量インクの集合体を光硬化させる請求項１記載の軸受装置の製造方法。

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