JP3970687B2 - 磁気エンコーダの着磁装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車輪軸受等に用いられる磁気エンコーダの着磁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輪軸受等に用いられ車輪回転数の検出などに用いられる磁気エンコーダとして、磁性部材を環状部材に円周状に形成し、その磁性部材を周方向に多極磁化したものが用いられている。この磁気エンコーダによる回転数の検出は、磁気エンコーダを回転体と共に回転させ、磁性部材に近接対峙させた磁気センサにより磁性部材の回転を検出することにより行われる。
従来、このような磁気エンコーダにおける磁性部材の着磁方法として、一発着磁方法とインデックス着磁方法とがある。
【０００３】
図６は、磁気エンコーダを一発着磁する方法を示す。着磁前の磁気エンコーダ８０として、金属環からなる環状部材８１の外周面に磁性部材８２を設けたものが準備される。この磁気エンコーダ８０における磁性部材８２の表面に励磁コイル８３の各周の巻き線が対向するように、励磁コイル８３を支持する着磁ヨーク８４が配置される。この状態で、励磁コイル８３に所定方向に電流を流すことにより、磁性部材８２が着磁されて周方向に多極磁化される。
【０００４】
図７は、磁気エンコーダ８０の磁性部材８２をインデックス着磁する方法を示す図である。この場合も、着磁前の磁気エンコーダ８０として、金属環からなる環状部材８１の外周面に磁性部材８２を設けたものが準備される。この磁気エンコーダ８０における磁性部材８２の外周面に、励磁コイル９３を巻き付けた着磁ヨーク９４の一対の対向端部９４ａ，９４ｂが近接配置される。この状態で、励磁コイル９３に電流を流すことにより、着磁ヨーク９４内を所定方向に通る磁束ａが発生し、対向端部９４ａ，９４ｂ間を通る磁束ａによって磁性部材８２が着磁されてＮ極およびＳ極の一対の磁極が得られる。この後、磁気エンコーダ８０を所定角度回転させて上記着磁を行うという工程を繰り返すことにより、磁性部材８２の全周が周方向に多極磁化される。なお、この方法を、以下この明細書において表層着磁法と呼ぶ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図６に示す一発着磁法の場合、一般的には着磁強度は大きいものの、磁極の配列ピッチが狭ピッチ（約１．５ｍｍの磁極幅以下）になると、着磁ヨーク８４に励磁コイル８３を巻くスペースがなくなる。そのため着磁強度が不十分となったり、磁極１個ずつの製作精度や励磁コイル８３の巻き方による着磁むらが大きくなるという問題点があった。
【０００６】
これに対して、図７に示す表層着磁法では、着磁ヨーク９４の対向端部９４ａ，９４ｂが一対であるため、着磁前の磁気エンコーダ８０を回転させるスピンドルの割出し精度さえ確保すれば、着磁ピッチ精度は良好になる。しかし、この着磁方法では、磁性部材８２の表層しか着磁することができないため、着磁強度が小さいという問題点があった。
【０００７】
特に、近年、磁性部材８２としてフェライト磁石の替わりに磁束密度の大きい希土類磁石が採用される傾向にあり、従来に増して着磁の際に高磁界を印加しないと十分な着磁強度を得ることができず、その面からも高磁界が可能な着磁方法が望まれている。
【０００８】
この発明の目的は、磁気エンコーダの磁性部材を希土類磁石とした場合でも、一発着磁法で着磁した場合と同程度に大きい着磁強度が得られ、かつ表層着磁法で着磁した場合と同程度に着磁ピッチ誤差を小さくできる磁気エンコーダの着磁装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の磁気エンコーダの着磁装置は、環状の磁性部材または磁性部材を環状部材に円周状に設けた複合部材からなる未着磁の磁気エンコーダに、円周方向に並ぶ多数の磁極を着磁する装置である。
この発明装置は、上記磁気エンコーダを保持して回転させる保持回転装置と、この保持回転装置に保持された磁気エンコーダの片面に一端が対峙し、他端が上記磁気エンコーダの円周部分を挟む反対側の片面に対峙し、磁束をこの磁気エンコーダに貫通させる着磁ヨークと、この着磁ヨークを直交する３軸方向に位置決めする位置決め手段と、上記保持回転装置を回転駆動するモータと、上記保持回転装置の回転角を検出するエンコーダと、着磁ヨークに巻かれたコイルに電流の充電・放電を行うコンデンサを含む電源装置とを備え、上記電源装置は、上記コイルに切替器を介して互いに切替可能に接続されてそれぞれ上記磁気エンコーダの磁性部材をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源、および上記磁気エンコーダの磁性部材をＳ極に着磁する電流を与えるＳ極電源を有し、上記コンデンサとして、上記Ｎ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＮ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第１のコンデンサと、上記Ｓ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＳ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第２のコンデンサとを有し、これら二個のコンデンサにおける電流の充電・放電をそれぞれ制御する二個のスイッチを設けたことを特徴とする。
この構成の着磁装置によると、着磁ヨークの一端および他端を上記の配置とすることにより、磁気回路的に着磁ヨークは磁気エンコーダを含んで閉じた配置となり、着磁ヨークで挟み込まれた部分において、磁気エンコーダの磁性部材を磁束が貫通して着磁が行われる。このように磁束を貫通させて着磁するため、着磁強度を強くすることができる。励磁コイルに流す励磁電流は、コンデンサに充電したものを使用するため、短時間で大電流が流せるようになる。また、着磁ヨークは、上記のように一端および他端を配置できるものであれば良く、スペース上の制限がなくて、着磁ヨークに励磁コイルを巻回するスペースを十分確保できる。そのため、着磁電流として大電流を流せるような大きなコイル径の励磁コイルを選択できたり、励磁コイルの巻数を多くすることができる。これらのため、磁気エンコーダの磁性部材を希土類磁石とした場合でも、一発着磁法で着磁した場合と同程度、もしくはそれ以上に大きい着磁強度が得られる。したがって、磁気エンコーダの磁性部材が希土類磁石の磁石である場合でも、一発着磁法で着磁した場合と同程度もしくはそれ以上に大きい着磁強度が得られ、かつ表層着磁法で着磁した場合と同程度に着磁ピッチ誤差を小さくできる。特に、着磁ヨークに巻回された励磁コイルに流す励磁電流は、コンデンサに充電したものを使用するため、短時間で大電流が流せるようになり、より着磁強度を強くすることができる。
【００１３】
また、電流の充電・放電を行うコンデンサとして、上記Ｎ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＮ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第１のコンデンサと、上記Ｓ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＳ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第２のコンデンサとを有するため、励磁電流を充電する時間を待つ必要がなくなり、サイクルタイムの短縮が期待できる。なお、さらに着磁電源を、磁性部材をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源、磁性部材をＳ極に着磁する電流を与えるＳ極電源として複数持つことにより、着磁条件を変えることで、Ｎ極とＳ極とが同一着磁強度となるように制御することが容易となる。
この発明の他の発明に係る磁気エンコーダの着磁装置は、環状の磁性部材または磁性部材を環状部材に円周状に設けた複合部材からなる未着磁の磁気エンコーダに、円周方向に並ぶ多数の磁極を着磁する磁気エンコーダの着磁装置において、上記磁気エンコーダを磁性体からなる回転部材で保持して前記回転部材と共に回転させる保持回転装置と、この保持回転装置に保持された磁気エンコーダの外周面に一端が対峙し、他端が上記回転部材に対峙し、磁束をこの磁気エンコーダに貫通させる着磁ヨークと、この着磁ヨークを直交する３軸方向に位置決めする位置決め手段と、上記保持回転装置を回転駆動するモータと、上記保持回転装置の回転角を検出するエンコーダと、着磁ヨークに巻かれたコイルに対して電流の充電・放電を行うコンデンサを含む電源装置とを備え、上記電源装置は、上記コイルに切替器を介して互いに切替可能に接続されてそれぞれ上記磁気エンコーダの磁性部材をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源、および上記磁気エンコーダの磁性部材をＳ極に着磁する電流を与えるＳ極電源を有し、上記コンデンサとして、上記Ｎ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＮ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第１のコンデンサと、上記Ｓ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＳ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第２のコンデンサとを有し、これら二個のコンデンサにおける電流の充電・放電をそれぞれ制御する二個のスイッチを設けたことを特徴とする。この構成の着磁装置によると、前記と同様の作用、効果を奏する。
この発明において、上記電源装置は着磁制御手段を有し、この着磁制御手段により、Ｎ，Ｓの各極電源のパルス電流として供給する電流供給タイミング、電流の強さの制御、切替器、および二個のスイッチの切替制御が行われるものであっても良い。
【００１４】
この発明装置において、上記着磁ヨークに冷却手段が設けられたものとしても良い。このように冷却手段を設けることより、着磁ヨークの温度上昇を防ぐことができ、連続した着磁が可能となる。
特に、複数個の着磁電源を交互に使用すれば、着磁時間の短縮にも繋がり、また着磁ヨークの設計の自由度が高いために、ヨーク内に冷却水を流すことも可能となり、高温となることが防げて、連続した着磁が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１は、この磁気エンコーダの着磁装置の概念構成を示す。この着磁装置は、着磁対象となる未着磁の磁気エンコーダ６０を回転部材５２を介して回転させる保持回転装置１と、その回転駆動用のモータ２と、着磁ヘッド３と、この着磁ヘッド３を直交する３軸方向に位置決めする位置決め手段４と、着磁電源装置５と、制御手段６とを備える。モータ２は、エンコーダ７を有する。また、保持回転装置１に保持された磁気エンコーダ６０の磁気を検出する磁気センサ８が設けられている。
【００１６】
着磁ヘッド３は、図２に要部を拡大して示すように、着磁ヨーク９と励磁コイル１０とでなる。励磁コイル１０は着磁ヨーク９の外周に巻かれている。着磁ヨーク９は、着磁のための磁束ａを磁気エンコーダ６０に貫通させるものであり、歯形とされた一対の端部である一端９ａおよび他端９ｂを有する。その一端９ａは磁気エンコーダ６０の表面である外周面に、他端９ｂは磁気エンコーダ６０の裏面である内周面にそれぞれ対面するように対向配置される。着磁ヨーク９の両端９ａ，９ｂと、磁気エンコーダ６０の表裏面との間には隙間を持たせてある。着磁前の磁気エンコーダ６０は、芯金からなる環状部材６１の外周に磁性部材６２を円周状に設けた複合部材とされる。磁性部材６２は、磁性体粉を混入したゴムまたはプラスチックからなる。磁気エンコーダ６０は、環状の磁性部材だけの単体からなるもの、例えば磁性体の焼結合金からなるものであっても良い。
【００１７】
図１に示すように、保持回転装置１は、ハウジング１１に主軸１２を回転自在に支持したものであり、回転振れが少なく、かつインデックス精度に優れたものが好ましい。
【００１８】
位置決め手段４は、着磁ヘッド３を直交する３軸方向（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向）に位置調整可能に位置決めする手段であり、いわゆるＸ，Ｙ，Ｚテーブルが用いられる。位置決め手段４は、固定基台４ａ上にＸ軸テーブル４ｘを前後方向（Ｘ軸方向）に進退自在に設置し、Ｘテーブル４ｘにＹ軸テーブル４ｙを左右方向（Ｙ軸方向）に進退自在に設置し、Ｙ軸テーブル４ｙ上にＺ軸テーブル４ｚを上下移動自在に設置し、Ｚ軸テーブル４ｚに着磁ヘッド３を搭載している。各軸のテーブル４ｘ〜４ｚは、例えばサーボモータなどの駆動源（図示せず）によりそれぞれ進退駆動される。なお、テーブル４ｘ〜４ｚは、手動で進退させるものであっても良い。
【００１９】
着磁電源装置５は着磁ヘッド３の励磁コイル１０に着磁電流を与える手段である。着磁電源装置５には、磁気エンコーダ６０の外周側部材である磁性部材６２をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源５ｎと、Ｓ極に着磁する電流を与えるＳ極電源５ｓとが個別に設けられ、切替器５ａにより、両電源５ｎ，５ｓと励磁コイル１０との接続の切替えが行われる。また、着磁電源装置５には、励磁コイル１０に流す電流を一旦蓄える一対のコンデンサ５ｃ，５ｅと、これらコンデンサ５ｃ，５ｅでの励磁電流の充電・放電を制御するスイッチ５ｂ，５ｄとが含まれている。
【００２０】
着磁電源装置５は、付属のコントローラとして、着磁制御手段１４を有していて、着磁制御手段１４によりＮ，Ｓの各極電源５ｎ，５ｓのパルス電流として供給する電流供給タイミング，電流の強さの制御、および切替器５ａ，スイッチ５ｂ，５ｄの切替制御が行われる。着磁制御手段１４は、マイクロコンピュータやその他の電子機器で構成される。
【００２１】
制御手段６は、着磁電源装置５と、保持回転装置１と、位置決め手段４とを制御する手段であり、着磁電源装置５に備えられた上記の着磁制御手段１４と、その上位制御手段となる全体制御手段１５とを備える。全体制御手段１５は、パーソナルコンピュータ等からなる。制御手段６は、上記各手段の他に、位置決め手段４の各軸の駆動源（図示せず）を制御する手段（図示せず）を有している。
【００２２】
つぎに、着磁方法を説明する。先ず着磁対象の磁気エンコーダ６０を保持回転装置１で保持し、任意の回転角度に位置決めする。その後、スイッチ５ｂを開にして、コンデンサ５ｃに蓄えられた励磁電流を励磁コイル１０に流す。これにより、磁気エンコーダ６０の表裏に両端９ａ，９ｂの対面する着磁ヨーク９が励磁され、図３のように磁束ａが磁気エンコーダ６０の表裏を貫通することで、磁気エンコーダ６０における磁性部材６２の一部にＮ極の着磁が行われる。
次のＳ極の着磁では、先ず磁気エンコーダ６０の磁極ピッチに相当する回転角度だけ磁気エンコーダ６０を回転させて位置決めする。この位置決め状態で、切替器５ａをＳ極側にし、スイッチ５ｄを開にしてコンデンサ５ｅに蓄えられた励磁電流を励磁コイル１０に流すことにより、磁気エンコーダ６０における磁性部材６２の前記Ｎ極の着磁部に隣接する部分にＳ極の着磁が行われる。
【００２３】
このとき、コンデンサ５ｃへの充電は、切替器５ａをＮ極側に対して開、スイッチ５ｂを閉として行われるが、他方のコンデンサ５ｅが放電動作を行っているときに行うものとすれば、着磁時間を短縮することができ、サイクルタイムの短縮が期待できる。
【００２４】
磁気エンコーダ６０の周方向に沿っての多極着磁は、磁気エンコーダ６０の磁極ピッチに相当する回転角度だけ磁気エンコーダ６０を順次回転させて行われ、次々に上記着磁動作を繰り返すことにより多極着磁が完了する。また、１回転の間にｎ回の着磁を行う場合に、少なくとも（ｎ＋１）回以上の着磁動作を行えば、初回の着磁位置も上書きされることになるので、着磁ピッチ精度の向上が期待できる。
【００２５】
この着磁装置では、励磁コイル１０が巻かれて着磁ヘッド３を構成する着磁ヨーク９は、その一端９ａが磁気エンコーダ６０の表面である外周面に、他端９ｂが磁気エンコーダ６０の裏面である内周面にそれぞれ対面するように対向配置され、着磁のための磁束ａを磁気エンコーダ６０に貫通させるようにしているので、従来例の場合に比べて、励磁コイル１０の巻回スペースについて自由度が大きくなると共に、線径の大きい励磁コイル１０の選定やターン数の増加が期待できる。そのため、磁気エンコーダ６０の磁性部材６２が希土類磁石のように着磁の際に高磁界が要求されるものであっても着磁が可能となり、着磁強度も高めることができる。
また、着磁ヨーク９の設計に関しても自由度が高いため、着磁ヨーク９に冷却水を循環させて冷却する冷却手段を設けることも可能となり、着磁ヨーク９の温度上昇を防ぐことができ、連続した着磁が可能となる。
【００２６】
また、この着磁装置では、着磁ヨーク９に巻かれた励磁コイル１０に流す着磁電流として、コンデンサ５ｃ，５ｄに充電したものを使用するようにしているので、短時間に大電流を流すことができる。
【００２７】
さらに、この着磁装置では、Ｎ極電源５ｎとＳ極電源５ｓを別々に持っているので、Ｎ極とＳ極の着磁強度を調整して同一着磁強度となるように制御することが可能である。
【００２８】
上記の着磁過程において、保持回転装置１を回転駆動するモータ２の原点位置はエンコーダ７により検出され、そのエンコーダ信号に基づき、着磁開始位置が、着磁電源装置５の着磁電流の供給タイミングによって制御される。また、着磁と共に、その着磁された磁気エンコーダ６０の各磁極の着磁強度が磁気センサ８によって検出され、その検出信号に基づき、着磁電流の強さが着磁制御手段１４により制御される。
【００２９】
このように、磁気センサ８を用いているため、着磁と同時に着磁結果を検査することもできる。すなわち、着磁ヨーク９で着磁を行っているときに、磁気エンコーダ６０の着磁済み部分の磁気を磁気センサ８で検出し、その検出結果を検査することができる。このように、着磁と同時に着磁結果を検査できるため、着磁の後に品質管理のための着磁強度の検査を行うことが省略でき、サイクルタイムの短縮に繋がる。例えば、出荷保証データとなる着磁強度のデータを、着磁時に得ることができる。
【００３０】
図４および図５は、この発明の他の実施形態にかかる着磁装置および着磁方法を示す。この実施形態では、着磁ヨーク９の一端９ａを磁気エンコーダ６０の外周面に、他端９ｂを保持回転装置１における磁性体からなる回転部材５２の外周面にそれぞれ対峙させることで、着磁ヨーク９の磁束ａが閉回路を形成するようにしている。そのため、着磁ヨーク９が磁気エンコーダ６０に対してはその片面（外周面）にのみ対峙する方法でありながら、磁束の流れを閉回路とでき、着磁強度を強くすることができる。
【００３１】
図５に着磁ヨーク９の拡大図を示すように、この実施形態では、着磁ヨーク９と磁気エンコーダ６０の間、および着磁ヨーク９と回転部材５２との間に隙間を持たせている。ただし、位置決め後、静止した状態で着磁する場合には、着磁ヨーク９の隙間をゼロとすることも可能であり、着磁強度を高めることができ、着磁ピッチ精度の向上も望める。なお、回転する場合には、着磁ヘッド３を退避させることにより、磁気エンコーダ６０を傷つけることが回避できる。
【００３２】
なお、この発明の着磁方法，着磁装置で着磁された磁気エンコーダは、例えば車輪用軸受（図示せず）における回転側の部材に取付けられる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明の着磁装置は、磁気エンコーダを保持して回転させる保持回転装置と、この保持回転装置に保持された磁気エンコーダの片面に一端が対峙し、他端が上記磁気エンコーダの円周部分を挟む反対側の片面に対峙し、磁束をこの磁気エンコーダに貫通させる着磁ヨークと、この着磁ヨークを直交する３軸方向に位置決めする位置決め手段と、上記保持回転装置を回転駆動するモータと、上記保持回転装置の回転角を検出するエンコーダと、着磁ヨークに巻かれたコイルに電流の充電・放電を行うコンデンサを含む電源装置とを備え、上記電源装置は、上記コイルに切替器を介して互いに切替可能に接続されてそれぞれ上記磁気エンコーダの磁性部材をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源、および上記磁気エンコーダの磁性部材をＳ極に着磁する電流を与えるＳ極電源を有し、上記コンデンサとして、上記Ｎ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＮ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第１のコンデンサと、上記Ｓ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＳ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第２のコンデンサとを有し、これら二個のコンデンサにおける電流の充電・放電をそれぞれ制御する二個のスイッチを設けたため、磁気エンコーダの磁性部材を希土類磁石とした場合でも、一発着磁法で着磁した場合と同程度もしくはそれ以上に大きい着磁強度が得られ、かつ表層着磁法で着磁した場合と同程度に着磁ピッチ誤差を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる磁気エンコーダの着磁装置の概念構成を示す断面図である。
【図２】同着磁装置における着磁ヘッドの部分拡大図である。
【図３】着磁ヨークの両端と磁気エンコーダとの位置関係を示す説明図である。
【図４】この発明の他の実施形態にかかる磁気エンコーダの着磁装置の概念構成を示す断面図である。
【図５】同着磁装置における着磁ヘッドの部分拡大図である。
【図６】従来例の説明図である。
【図７】他の従来例の説明図である。
【符号の説明】
１…保持回転装置
２…モータ
３…着磁ヘッド
４…位置決め手段
５…着磁電源
５ｎ…Ｎ極電源
５ｓ…Ｓ極電源
５ａ…切替器
５ｃ，５ｅ…コンデンサ
５ｂ，５ｄ…スイッチ
６…制御手段
７…エンコーダ
８…磁気センサ
９…着磁ヨーク
９ａ…着磁ヨークの一端
９ｂ…着磁ヨークの他端
１０…励磁コイル
１４…着磁制御手段
６０…磁気エンコーダ
６１…環状部材
６２…磁性部材
【発明の属する技術分野】
この発明は、車輪軸受等に用いられる磁気エンコーダの着磁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輪軸受等に用いられ車輪回転数の検出などに用いられる磁気エンコーダとして、磁性部材を環状部材に円周状に形成し、その磁性部材を周方向に多極磁化したものが用いられている。この磁気エンコーダによる回転数の検出は、磁気エンコーダを回転体と共に回転させ、磁性部材に近接対峙させた磁気センサにより磁性部材の回転を検出することにより行われる。
従来、このような磁気エンコーダにおける磁性部材の着磁方法として、一発着磁方法とインデックス着磁方法とがある。
【０００３】
図６は、磁気エンコーダを一発着磁する方法を示す。着磁前の磁気エンコーダ８０として、金属環からなる環状部材８１の外周面に磁性部材８２を設けたものが準備される。この磁気エンコーダ８０における磁性部材８２の表面に励磁コイル８３の各周の巻き線が対向するように、励磁コイル８３を支持する着磁ヨーク８４が配置される。この状態で、励磁コイル８３に所定方向に電流を流すことにより、磁性部材８２が着磁されて周方向に多極磁化される。
【０００４】
図７は、磁気エンコーダ８０の磁性部材８２をインデックス着磁する方法を示す図である。この場合も、着磁前の磁気エンコーダ８０として、金属環からなる環状部材８１の外周面に磁性部材８２を設けたものが準備される。この磁気エンコーダ８０における磁性部材８２の外周面に、励磁コイル９３を巻き付けた着磁ヨーク９４の一対の対向端部９４ａ，９４ｂが近接配置される。この状態で、励磁コイル９３に電流を流すことにより、着磁ヨーク９４内を所定方向に通る磁束ａが発生し、対向端部９４ａ，９４ｂ間を通る磁束ａによって磁性部材８２が着磁されてＮ極およびＳ極の一対の磁極が得られる。この後、磁気エンコーダ８０を所定角度回転させて上記着磁を行うという工程を繰り返すことにより、磁性部材８２の全周が周方向に多極磁化される。なお、この方法を、以下この明細書において表層着磁法と呼ぶ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図６に示す一発着磁法の場合、一般的には着磁強度は大きいものの、磁極の配列ピッチが狭ピッチ（約１．５ｍｍの磁極幅以下）になると、着磁ヨーク８４に励磁コイル８３を巻くスペースがなくなる。そのため着磁強度が不十分となったり、磁極１個ずつの製作精度や励磁コイル８３の巻き方による着磁むらが大きくなるという問題点があった。
【０００６】
これに対して、図７に示す表層着磁法では、着磁ヨーク９４の対向端部９４ａ，９４ｂが一対であるため、着磁前の磁気エンコーダ８０を回転させるスピンドルの割出し精度さえ確保すれば、着磁ピッチ精度は良好になる。しかし、この着磁方法では、磁性部材８２の表層しか着磁することができないため、着磁強度が小さいという問題点があった。
【０００７】
特に、近年、磁性部材８２としてフェライト磁石の替わりに磁束密度の大きい希土類磁石が採用される傾向にあり、従来に増して着磁の際に高磁界を印加しないと十分な着磁強度を得ることができず、その面からも高磁界が可能な着磁方法が望まれている。
【０００８】
この発明の目的は、磁気エンコーダの磁性部材を希土類磁石とした場合でも、一発着磁法で着磁した場合と同程度に大きい着磁強度が得られ、かつ表層着磁法で着磁した場合と同程度に着磁ピッチ誤差を小さくできる磁気エンコーダの着磁装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の磁気エンコーダの着磁装置は、環状の磁性部材または磁性部材を環状部材に円周状に設けた複合部材からなる未着磁の磁気エンコーダに、円周方向に並ぶ多数の磁極を着磁する装置である。
この発明装置は、上記磁気エンコーダを保持して回転させる保持回転装置と、この保持回転装置に保持された磁気エンコーダの片面に一端が対峙し、他端が上記磁気エンコーダの円周部分を挟む反対側の片面に対峙し、磁束をこの磁気エンコーダに貫通させる着磁ヨークと、この着磁ヨークを直交する３軸方向に位置決めする位置決め手段と、上記保持回転装置を回転駆動するモータと、上記保持回転装置の回転角を検出するエンコーダと、着磁ヨークに巻かれたコイルに電流の充電・放電を行うコンデンサを含む電源装置とを備え、上記電源装置は、上記コイルに切替器を介して互いに切替可能に接続されてそれぞれ上記磁気エンコーダの磁性部材をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源、および上記磁気エンコーダの磁性部材をＳ極に着磁する電流を与えるＳ極電源を有し、上記コンデンサとして、上記Ｎ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＮ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第１のコンデンサと、上記Ｓ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＳ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第２のコンデンサとを有し、これら二個のコンデンサにおける電流の充電・放電をそれぞれ制御する二個のスイッチを設けたことを特徴とする。
この構成の着磁装置によると、着磁ヨークの一端および他端を上記の配置とすることにより、磁気回路的に着磁ヨークは磁気エンコーダを含んで閉じた配置となり、着磁ヨークで挟み込まれた部分において、磁気エンコーダの磁性部材を磁束が貫通して着磁が行われる。このように磁束を貫通させて着磁するため、着磁強度を強くすることができる。励磁コイルに流す励磁電流は、コンデンサに充電したものを使用するため、短時間で大電流が流せるようになる。また、着磁ヨークは、上記のように一端および他端を配置できるものであれば良く、スペース上の制限がなくて、着磁ヨークに励磁コイルを巻回するスペースを十分確保できる。そのため、着磁電流として大電流を流せるような大きなコイル径の励磁コイルを選択できたり、励磁コイルの巻数を多くすることができる。これらのため、磁気エンコーダの磁性部材を希土類磁石とした場合でも、一発着磁法で着磁した場合と同程度、もしくはそれ以上に大きい着磁強度が得られる。したがって、磁気エンコーダの磁性部材が希土類磁石の磁石である場合でも、一発着磁法で着磁した場合と同程度もしくはそれ以上に大きい着磁強度が得られ、かつ表層着磁法で着磁した場合と同程度に着磁ピッチ誤差を小さくできる。特に、着磁ヨークに巻回された励磁コイルに流す励磁電流は、コンデンサに充電したものを使用するため、短時間で大電流が流せるようになり、より着磁強度を強くすることができる。
【００１３】
また、電流の充電・放電を行うコンデンサとして、上記Ｎ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＮ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第１のコンデンサと、上記Ｓ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＳ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第２のコンデンサとを有するため、励磁電流を充電する時間を待つ必要がなくなり、サイクルタイムの短縮が期待できる。なお、さらに着磁電源を、磁性部材をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源、磁性部材をＳ極に着磁する電流を与えるＳ極電源として複数持つことにより、着磁条件を変えることで、Ｎ極とＳ極とが同一着磁強度となるように制御することが容易となる。
この発明の他の発明に係る磁気エンコーダの着磁装置は、環状の磁性部材または磁性部材を環状部材に円周状に設けた複合部材からなる未着磁の磁気エンコーダに、円周方向に並ぶ多数の磁極を着磁する磁気エンコーダの着磁装置において、上記磁気エンコーダを磁性体からなる回転部材で保持して前記回転部材と共に回転させる保持回転装置と、この保持回転装置に保持された磁気エンコーダの外周面に一端が対峙し、他端が上記回転部材に対峙し、磁束をこの磁気エンコーダに貫通させる着磁ヨークと、この着磁ヨークを直交する３軸方向に位置決めする位置決め手段と、上記保持回転装置を回転駆動するモータと、上記保持回転装置の回転角を検出するエンコーダと、着磁ヨークに巻かれたコイルに対して電流の充電・放電を行うコンデンサを含む電源装置とを備え、上記電源装置は、上記コイルに切替器を介して互いに切替可能に接続されてそれぞれ上記磁気エンコーダの磁性部材をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源、および上記磁気エンコーダの磁性部材をＳ極に着磁する電流を与えるＳ極電源を有し、上記コンデンサとして、上記Ｎ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＮ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第１のコンデンサと、上記Ｓ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＳ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第２のコンデンサとを有し、これら二個のコンデンサにおける電流の充電・放電をそれぞれ制御する二個のスイッチを設けたことを特徴とする。この構成の着磁装置によると、前記と同様の作用、効果を奏する。
この発明において、上記電源装置は着磁制御手段を有し、この着磁制御手段により、Ｎ，Ｓの各極電源のパルス電流として供給する電流供給タイミング、電流の強さの制御、切替器、および二個のスイッチの切替制御が行われるものであっても良い。
【００１４】
この発明装置において、上記着磁ヨークに冷却手段が設けられたものとしても良い。このように冷却手段を設けることより、着磁ヨークの温度上昇を防ぐことができ、連続した着磁が可能となる。
特に、複数個の着磁電源を交互に使用すれば、着磁時間の短縮にも繋がり、また着磁ヨークの設計の自由度が高いために、ヨーク内に冷却水を流すことも可能となり、高温となることが防げて、連続した着磁が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１は、この磁気エンコーダの着磁装置の概念構成を示す。この着磁装置は、着磁対象となる未着磁の磁気エンコーダ６０を回転部材５２を介して回転させる保持回転装置１と、その回転駆動用のモータ２と、着磁ヘッド３と、この着磁ヘッド３を直交する３軸方向に位置決めする位置決め手段４と、着磁電源装置５と、制御手段６とを備える。モータ２は、エンコーダ７を有する。また、保持回転装置１に保持された磁気エンコーダ６０の磁気を検出する磁気センサ８が設けられている。
【００１６】
着磁ヘッド３は、図２に要部を拡大して示すように、着磁ヨーク９と励磁コイル１０とでなる。励磁コイル１０は着磁ヨーク９の外周に巻かれている。着磁ヨーク９は、着磁のための磁束ａを磁気エンコーダ６０に貫通させるものであり、歯形とされた一対の端部である一端９ａおよび他端９ｂを有する。その一端９ａは磁気エンコーダ６０の表面である外周面に、他端９ｂは磁気エンコーダ６０の裏面である内周面にそれぞれ対面するように対向配置される。着磁ヨーク９の両端９ａ，９ｂと、磁気エンコーダ６０の表裏面との間には隙間を持たせてある。着磁前の磁気エンコーダ６０は、芯金からなる環状部材６１の外周に磁性部材６２を円周状に設けた複合部材とされる。磁性部材６２は、磁性体粉を混入したゴムまたはプラスチックからなる。磁気エンコーダ６０は、環状の磁性部材だけの単体からなるもの、例えば磁性体の焼結合金からなるものであっても良い。
【００１７】
図１に示すように、保持回転装置１は、ハウジング１１に主軸１２を回転自在に支持したものであり、回転振れが少なく、かつインデックス精度に優れたものが好ましい。
【００１８】
位置決め手段４は、着磁ヘッド３を直交する３軸方向（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向）に位置調整可能に位置決めする手段であり、いわゆるＸ，Ｙ，Ｚテーブルが用いられる。位置決め手段４は、固定基台４ａ上にＸ軸テーブル４ｘを前後方向（Ｘ軸方向）に進退自在に設置し、Ｘテーブル４ｘにＹ軸テーブル４ｙを左右方向（Ｙ軸方向）に進退自在に設置し、Ｙ軸テーブル４ｙ上にＺ軸テーブル４ｚを上下移動自在に設置し、Ｚ軸テーブル４ｚに着磁ヘッド３を搭載している。各軸のテーブル４ｘ〜４ｚは、例えばサーボモータなどの駆動源（図示せず）によりそれぞれ進退駆動される。なお、テーブル４ｘ〜４ｚは、手動で進退させるものであっても良い。
【００１９】
着磁電源装置５は着磁ヘッド３の励磁コイル１０に着磁電流を与える手段である。着磁電源装置５には、磁気エンコーダ６０の外周側部材である磁性部材６２をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源５ｎと、Ｓ極に着磁する電流を与えるＳ極電源５ｓとが個別に設けられ、切替器５ａにより、両電源５ｎ，５ｓと励磁コイル１０との接続の切替えが行われる。また、着磁電源装置５には、励磁コイル１０に流す電流を一旦蓄える一対のコンデンサ５ｃ，５ｅと、これらコンデンサ５ｃ，５ｅでの励磁電流の充電・放電を制御するスイッチ５ｂ，５ｄとが含まれている。
【００２０】
着磁電源装置５は、付属のコントローラとして、着磁制御手段１４を有していて、着磁制御手段１４によりＮ，Ｓの各極電源５ｎ，５ｓのパルス電流として供給する電流供給タイミング，電流の強さの制御、および切替器５ａ，スイッチ５ｂ，５ｄの切替制御が行われる。着磁制御手段１４は、マイクロコンピュータやその他の電子機器で構成される。
【００２１】
制御手段６は、着磁電源装置５と、保持回転装置１と、位置決め手段４とを制御する手段であり、着磁電源装置５に備えられた上記の着磁制御手段１４と、その上位制御手段となる全体制御手段１５とを備える。全体制御手段１５は、パーソナルコンピュータ等からなる。制御手段６は、上記各手段の他に、位置決め手段４の各軸の駆動源（図示せず）を制御する手段（図示せず）を有している。
【００２２】
つぎに、着磁方法を説明する。先ず着磁対象の磁気エンコーダ６０を保持回転装置１で保持し、任意の回転角度に位置決めする。その後、スイッチ５ｂを開にして、コンデンサ５ｃに蓄えられた励磁電流を励磁コイル１０に流す。これにより、磁気エンコーダ６０の表裏に両端９ａ，９ｂの対面する着磁ヨーク９が励磁され、図３のように磁束ａが磁気エンコーダ６０の表裏を貫通することで、磁気エンコーダ６０における磁性部材６２の一部にＮ極の着磁が行われる。
次のＳ極の着磁では、先ず磁気エンコーダ６０の磁極ピッチに相当する回転角度だけ磁気エンコーダ６０を回転させて位置決めする。この位置決め状態で、切替器５ａをＳ極側にし、スイッチ５ｄを開にしてコンデンサ５ｅに蓄えられた励磁電流を励磁コイル１０に流すことにより、磁気エンコーダ６０における磁性部材６２の前記Ｎ極の着磁部に隣接する部分にＳ極の着磁が行われる。
【００２３】
このとき、コンデンサ５ｃへの充電は、切替器５ａをＮ極側に対して開、スイッチ５ｂを閉として行われるが、他方のコンデンサ５ｅが放電動作を行っているときに行うものとすれば、着磁時間を短縮することができ、サイクルタイムの短縮が期待できる。
【００２４】
磁気エンコーダ６０の周方向に沿っての多極着磁は、磁気エンコーダ６０の磁極ピッチに相当する回転角度だけ磁気エンコーダ６０を順次回転させて行われ、次々に上記着磁動作を繰り返すことにより多極着磁が完了する。また、１回転の間にｎ回の着磁を行う場合に、少なくとも（ｎ＋１）回以上の着磁動作を行えば、初回の着磁位置も上書きされることになるので、着磁ピッチ精度の向上が期待できる。
【００２５】
この着磁装置では、励磁コイル１０が巻かれて着磁ヘッド３を構成する着磁ヨーク９は、その一端９ａが磁気エンコーダ６０の表面である外周面に、他端９ｂが磁気エンコーダ６０の裏面である内周面にそれぞれ対面するように対向配置され、着磁のための磁束ａを磁気エンコーダ６０に貫通させるようにしているので、従来例の場合に比べて、励磁コイル１０の巻回スペースについて自由度が大きくなると共に、線径の大きい励磁コイル１０の選定やターン数の増加が期待できる。そのため、磁気エンコーダ６０の磁性部材６２が希土類磁石のように着磁の際に高磁界が要求されるものであっても着磁が可能となり、着磁強度も高めることができる。
また、着磁ヨーク９の設計に関しても自由度が高いため、着磁ヨーク９に冷却水を循環させて冷却する冷却手段を設けることも可能となり、着磁ヨーク９の温度上昇を防ぐことができ、連続した着磁が可能となる。
【００２６】
また、この着磁装置では、着磁ヨーク９に巻かれた励磁コイル１０に流す着磁電流として、コンデンサ５ｃ，５ｄに充電したものを使用するようにしているので、短時間に大電流を流すことができる。
【００２７】
さらに、この着磁装置では、Ｎ極電源５ｎとＳ極電源５ｓを別々に持っているので、Ｎ極とＳ極の着磁強度を調整して同一着磁強度となるように制御することが可能である。
【００２８】
上記の着磁過程において、保持回転装置１を回転駆動するモータ２の原点位置はエンコーダ７により検出され、そのエンコーダ信号に基づき、着磁開始位置が、着磁電源装置５の着磁電流の供給タイミングによって制御される。また、着磁と共に、その着磁された磁気エンコーダ６０の各磁極の着磁強度が磁気センサ８によって検出され、その検出信号に基づき、着磁電流の強さが着磁制御手段１４により制御される。
【００２９】
このように、磁気センサ８を用いているため、着磁と同時に着磁結果を検査することもできる。すなわち、着磁ヨーク９で着磁を行っているときに、磁気エンコーダ６０の着磁済み部分の磁気を磁気センサ８で検出し、その検出結果を検査することができる。このように、着磁と同時に着磁結果を検査できるため、着磁の後に品質管理のための着磁強度の検査を行うことが省略でき、サイクルタイムの短縮に繋がる。例えば、出荷保証データとなる着磁強度のデータを、着磁時に得ることができる。
【００３０】
図４および図５は、この発明の他の実施形態にかかる着磁装置および着磁方法を示す。この実施形態では、着磁ヨーク９の一端９ａを磁気エンコーダ６０の外周面に、他端９ｂを保持回転装置１における磁性体からなる回転部材５２の外周面にそれぞれ対峙させることで、着磁ヨーク９の磁束ａが閉回路を形成するようにしている。そのため、着磁ヨーク９が磁気エンコーダ６０に対してはその片面（外周面）にのみ対峙する方法でありながら、磁束の流れを閉回路とでき、着磁強度を強くすることができる。
【００３１】
図５に着磁ヨーク９の拡大図を示すように、この実施形態では、着磁ヨーク９と磁気エンコーダ６０の間、および着磁ヨーク９と回転部材５２との間に隙間を持たせている。ただし、位置決め後、静止した状態で着磁する場合には、着磁ヨーク９の隙間をゼロとすることも可能であり、着磁強度を高めることができ、着磁ピッチ精度の向上も望める。なお、回転する場合には、着磁ヘッド３を退避させることにより、磁気エンコーダ６０を傷つけることが回避できる。
【００３２】
なお、この発明の着磁方法，着磁装置で着磁された磁気エンコーダは、例えば車輪用軸受（図示せず）における回転側の部材に取付けられる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明の着磁装置は、磁気エンコーダを保持して回転させる保持回転装置と、この保持回転装置に保持された磁気エンコーダの片面に一端が対峙し、他端が上記磁気エンコーダの円周部分を挟む反対側の片面に対峙し、磁束をこの磁気エンコーダに貫通させる着磁ヨークと、この着磁ヨークを直交する３軸方向に位置決めする位置決め手段と、上記保持回転装置を回転駆動するモータと、上記保持回転装置の回転角を検出するエンコーダと、着磁ヨークに巻かれたコイルに電流の充電・放電を行うコンデンサを含む電源装置とを備え、上記電源装置は、上記コイルに切替器を介して互いに切替可能に接続されてそれぞれ上記磁気エンコーダの磁性部材をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源、および上記磁気エンコーダの磁性部材をＳ極に着磁する電流を与えるＳ極電源を有し、上記コンデンサとして、上記Ｎ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＮ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第１のコンデンサと、上記Ｓ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＳ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第２のコンデンサとを有し、これら二個のコンデンサにおける電流の充電・放電をそれぞれ制御する二個のスイッチを設けたため、磁気エンコーダの磁性部材を希土類磁石とした場合でも、一発着磁法で着磁した場合と同程度もしくはそれ以上に大きい着磁強度が得られ、かつ表層着磁法で着磁した場合と同程度に着磁ピッチ誤差を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる磁気エンコーダの着磁装置の概念構成を示す断面図である。
【図２】同着磁装置における着磁ヘッドの部分拡大図である。
【図３】着磁ヨークの両端と磁気エンコーダとの位置関係を示す説明図である。
【図４】この発明の他の実施形態にかかる磁気エンコーダの着磁装置の概念構成を示す断面図である。
【図５】同着磁装置における着磁ヘッドの部分拡大図である。
【図６】従来例の説明図である。
【図７】他の従来例の説明図である。
【符号の説明】
１…保持回転装置
２…モータ
３…着磁ヘッド
４…位置決め手段
５…着磁電源
５ｎ…Ｎ極電源
５ｓ…Ｓ極電源
５ａ…切替器
５ｃ，５ｅ…コンデンサ
５ｂ，５ｄ…スイッチ
６…制御手段
７…エンコーダ
８…磁気センサ
９…着磁ヨーク
９ａ…着磁ヨークの一端
９ｂ…着磁ヨークの他端
１０…励磁コイル
１４…着磁制御手段
６０…磁気エンコーダ
６１…環状部材
６２…磁性部材
Claims (4)
- 環状の磁性部材または磁性部材を環状部材に円周状に設けた複合部材からなる未着磁の磁気エンコーダに、円周方向に並ぶ多数の磁極を着磁する磁気エンコーダの着磁装置において、
上記磁気エンコーダを保持して回転させる保持回転装置と、この保持回転装置に保持された磁気エンコーダの片面に一端が対峙し、他端が上記磁気エンコーダの円周部分を挟む反対側の片面に対峙し、磁束をこの磁気エンコーダに貫通させる着磁ヨークと、この着磁ヨークを直交する３軸方向に位置決めする位置決め手段と、上記保持回転装置を回転駆動するモータと、上記保持回転装置の回転角を検出するエンコーダと、着磁ヨークに巻かれたコイルに対して電流の充電・放電を行うコンデンサを含む電源装置とを備え、上記電源装置は、上記コイルに切替器を介して互いに切替可能に接続されてそれぞれ上記磁気エンコーダの磁性部材をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源、および上記磁気エンコーダの磁性部材をＳ極に着磁する電流を与えるＳ極電源を有し、上記コンデンサとして、上記Ｎ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＮ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第１のコンデンサと、上記Ｓ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＳ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第２のコンデンサとを有し、これら二個のコンデンサにおける電流の充電・放電をそれぞれ制御する二個のスイッチを設けたことを特徴とする磁気エンコーダの着磁装置。 - 環状の磁性部材または磁性部材を環状部材に円周状に設けた複合部材からなる未着磁の磁気エンコーダに、円周方向に並ぶ多数の磁極を着磁する磁気エンコーダの着磁装置において、
上記磁気エンコーダを磁性体からなる回転部材で保持して前記回転部材と共に回転させる保持回転装置と、この保持回転装置に保持された磁気エンコーダの外周面に一端が対峙し、他端が上記回転部材に対峙し、磁束をこの磁気エンコーダに貫通させる着磁ヨークと、この着磁ヨークを直交する３軸方向に位置決めする位置決め手段と、上記保持回転装置を回転駆動するモータと、上記保持回転装置の回転角を検出するエンコーダと、着磁ヨークに巻かれたコイルに対して電流の充電・放電を行うコンデンサを含む電源装置とを備え、上記電源装置は、上記コイルに切替器を介して互いに切替可能に接続されてそれぞれ上記磁気エンコーダの磁性部材をＮ極に着磁する電流を与えるＮ極電源、および上記磁気エンコーダの磁性部材をＳ極に着磁する電流を与えるＳ極電源を有し、上記コンデンサとして、上記Ｎ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＮ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第１のコンデンサと、上記Ｓ極電源と切替器との間に接続されて上記磁性部材の一部にＳ極の着磁を行わせる電流を一旦蓄える第２のコンデンサとを有し、これら二個のコンデンサにおける電流の充電・放電をそれぞれ制御する二個のスイッチを設けたことを特徴とする磁気エンコーダの着磁装置。 - 請求項１または請求項２において、上記電源装置は着磁制御手段を有し、この着磁制御手段により、Ｎ，Ｓの各極電源のパルス電流として供給する電流供給タイミング、電流の強さの制御、切替器、および二個のスイッチの切替制御が行われる磁気エンコーダの着磁装置。
- 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、上記着磁ヨークに冷却手段が設けられている磁気エンコーダの着磁装置。
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