JP6724533B2 - ラジアル型磁気エンコーダ、及びラジアル型磁気エンコーダを備えた軸受装置、並びにラジアル型磁気エンコーダの製造方法 - Google Patents
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Description
前記磁気エンコーダの中で、回転体の回転速度(回転数)をラジアル方向で検出するラジアル型磁気エンコーダとして、コスト低減等のために、前記磁石部材をプラスチック磁石にするとともに、前記固定部材(芯金)の外周を傾斜面に形成し、前記プラスチック磁石(樹脂パルサー)の内周を前記固定部材の傾斜面に対応した傾斜面としたものがある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1のラジアル型磁気エンコーダは、円環状固定部材(芯金)の外周面及び円環状プラスチック磁石(樹脂パルサー)の内周面の両方又は一方に接着剤を塗布した状態で、前記固定部材及び前記プラスチック磁石を軸方向へ相対移動させて両者の傾斜面同士を当接させるように嵌合することにより一体化される。
また、別体で製作された円環状固定部材及び円環状プラスチック磁石の寸法精度のばらつき及び前記嵌合工程を行う際の条件等により、前記嵌合工程で前記プラスチック磁石が破損する場合や、前記固定部材に対する前記プラスチック磁石の取付け誤差により磁気精度が低下する場合があるので、歩留まりが低下する。
回転体に取り付ける円筒部を含む円環状固定部材と、
前記円環状固定部材に取り付けた、N極とS極を一定間隔で周方向に多極に着磁した円環状プラスチック磁石と、
からなるラジアル型磁気エンコーダであって、
前記円環状固定部材は、
前記円筒部、前記円筒部の端縁から径方向外方へ延びる外向きフランジ部、及び前記外向きフランジ部の端縁から屈曲して、前記磁気エンコーダの回転を検知する磁気センサに対向するセンサ対向部からなる、径方向及び軸方向を含む平面で切断した断面形状が略U字状のものであり、
前記円環状プラスチック磁石は、
前記センサ対向部の表面、裏面及び先端縁、並びに前記外向きフランジ部の外径側部
分を被う形状のものであり、
前記円環状固定部材のセンサ対向部の表面及び裏面が、前記円環状固定部材の先端縁から前記外向きフランジ部に近づくにつれて縮径する円錐面であり、
前記円環状プラスチック磁石の外周面、及び前記円環状プラスチック磁石の内周面の、前記外向きフランジ部よりも前記センサ対向部寄りの軸方向部分が、前記センサ対向部と傾斜方向が同じ円錐面である
ラジアル型磁気エンコーダ(請求項1)。
それにより、センサ対向部の表面、裏面及び先端縁、並びに外向きフランジ部の外径側部分(外向きフランジ部からセンサ対向部へ屈曲する角部及び隅部を含む部分)を、円環状プラスチック磁石で被うことができる。
円環状プラスチック磁石を、円環状固定部材のセンサ対向部の表面、裏面及び先端縁、並びに円環状固定部材の外向きフランジ部の外径側部分を被う形状にすることにより、円環状固定部材に円環状プラスチック磁石を接着しなくても、円環状固定部材に対して円環状プラスチック磁石が強固に結合される。
よって、仮に円環状プラスチック磁石の一部が欠けることがあっても、円環状固定部材から円環状プラスチック磁石が脱落することがなく、信頼性が高いラジアル型磁気エンコーダを得ることができる。
その上さらに、円環状固定部材をインサート品として射出成形で前記形状の円環状プラスチック磁石を成形することにより、特許文献1のラジアル型磁気エンコーダのような前記嵌合工程における破損がなくなるとともに、前記嵌合工程での取付け誤差による磁気精度の低下が無くなるので、歩留まりが向上する。
なお、要求仕様により円環状固定部材に円環状プラスチック磁石を接着する必要がある場合には、インサート品である円環状固定部材の円環状プラスチック磁石との接合面に熱硬化性樹脂接着剤を塗布しておけばよい。
よって、射出成形用金型の構成が簡単になるとともに、金型からインサート成形品を取り出す際における円環状プラスチック磁石の破損を防止できる。
回転体に取り付ける円筒部を含む円環状固定部材と、
前記円環状固定部材に取り付けた、N極とS極を一定間隔で周方向に多極に着磁した円環状プラスチック磁石と、
からなるラジアル型磁気エンコーダの製造方法であって、
前記円環状固定部材のセンサ対向部の表面及び裏面が、前記円環状固定部材の先端縁から前記外向きフランジ部に近づくにつれて縮径する円錐面であり、
前記円環状プラスチック磁石の外周面、及び前記円環状プラスチック磁石の内周面の、前記外向きフランジ部よりも前記センサ対向部寄りの軸方向部分が、前記センサ対向部と傾斜方向が同じ円錐面であり、
前記円筒部、前記円筒部の端縁から径方向外方へ延びる外向きフランジ部、及び前記外向きフランジ部の端縁から屈曲して、前記磁気エンコーダの回転を検知する磁気センサに対向するセンサ対向部からなる、径方向及び軸方向を含む平面で切断した断面形状が略U字状の前記円環状固定部材をプレス加工により製作するプレス加工工程と、
射出成形用金型に前記円環状固定部材を配置した状態で、前記金型のキャビティに溶融した円環状プラスチック磁石材料を射出して、前記センサ対向部の表面、裏面及び先端縁、並びに前記外向きフランジ部の外径側部分を被う形状の円環状プラスチック磁石を成形する射出成形工程と
を含むラジアル型磁気エンコーダの製造方法(請求項3)。
その上、円環状固定部材をインサート品として射出成形で前記形状の円環状プラスチック磁石を成形するので、特許文献1のラジアル型磁気エンコーダのような前記嵌合工程における破損がなくなるとともに、前記嵌合工程での取付け誤差による磁気精度の低下が無くなるので、歩留まりが向上する。
よって、仮に円環状プラスチック磁石の一部が欠けることがあっても、円環状固定部材から円環状プラスチック磁石が脱落することがなく、信頼性が高いラジアル型磁気エンコーダを得ることができる。
なお、要求仕様により円環状固定部材に円環状プラスチック磁石を接着する必要がある場合には、インサート品である円環状固定部材の円環状プラスチック磁石との接合面に熱硬化性樹脂接着剤を塗布する接着剤塗布工程を備えるとともに、前記射出成形工程後に、熱硬化性樹脂接着剤が架橋反応を開始する温度以上で熱硬化処理を行う熱硬化処理工程を備えればよい。
その上、このような特徴を有しながら、円環状固定部材のセンサ対向部の表面及び裏面が前記円錐面であり、円環状プラスチック磁石の外周面、及び円環状プラスチック磁石の内周面の、前記外向きフランジ部よりも前記センサ対向部寄りの軸方向部分が、前記センサ対向部と傾斜方向が同じ円錐面であることから、円環状プラスチック磁石の肉厚を略均一にできる。よって、射出成形工程における溶融した円環状プラスチック磁石材料の流れが円滑になるので、円環状プラスチック磁石の品質が向上する。
(1)円環状プラスチック磁石が、円環状固定部材のセンサ対向部の表面、裏面及び先端縁、並びに円環状固定部材の外向きフランジ部の外径側部分を被う形状であることから、円環状固定部材に円環状プラスチック磁石を接着しなくても、円環状固定部材に対して円環状プラスチック磁石が強固に結合されるので、信頼性が高いラジアル型磁気エンコーダを得ることができる。
(2)円環状固定部材をインサート品として射出成形で前記形状の円環状プラスチック磁石を成形することにより、特許文献1のように別体で製造した円環状プラスチック磁石を円環状固定部材に嵌合して接着するものと比較して工程数を減らせるので、製造コストを低減できる。
(3)円環状固定部材をインサート品として射出成形で前記形状の円環状プラスチック磁石を成形することにより、特許文献1のラジアル型磁気エンコーダのような前記嵌合工程における破損がなくなるとともに、前記嵌合工程での取付け誤差による磁気精度の低下が無くなるので、歩留まりが向上する。
本明細書において、回転体の回転軸の方向を「軸方向」といい、前記回転軸の軸芯を基準として「径方向」及び「周方向」を定義する。
軸受14は、外周面に内輪軌道面11Aが形成された内輪11、及び内周面に外輪軌道面12Aが形成された外輪12、内輪軌道面11A及び外輪軌道面12A間を転動する転動体13,13,…、並びに軸方向前後の転動体13,13よりも軸方向外方に配置したシール部材15A,15Bを備える。
軸受装置10は、軸受14、回転体である内輪11に固定されたラジアル型磁気エンコーダ1、及び磁気エンコーダ1の磁極に対向して磁気エンコーダ1の回転を検知する磁気センサ9を含む。
円環状固定部材2は、円筒部2A、円筒部2Aの端縁から径方向外方へ延びる外向きフランジ部2B、及び外向きフランジ部2Bの端縁から屈曲して、磁気エンコーダ1の回転を検知する磁気センサ9に対向するセンサ対向部からなる、径方向及び軸方向を含む平面で切断した断面形状(図1ないし図3の断面形状)が略U字状のものである。
円環状プラスチック磁石3は、円環状固定部材2のセンサ対向部3の表面A、裏面B及び先端縁C、並びに円環状固定部材2の外向きフランジ部2Bの外径側部分D(外向きフランジ部2Bからセンサ対向部2Cへ屈曲する角部及び隅部を含む部分)を被う形状のものである。
また、円環状プラスチック磁石3の外周面3Aは、センサ対向部2Cと傾斜方向が同じ円錐面である。
さらに円環状プラスチック磁石3の内周面3Bの、外向きフランジ部2Bよりもセンサ対向部2C寄りの軸方向部分は、センサ対向部2Cと傾斜方向が同じ円錐面である。
図2及び図3に示す前記形状の円環状固定部材2を、金属板から板金プレス加工により製作する。
例えば、金属板の円板形状のブランクに対して、外径絞り加工、内径抜き加工、及びバーリング加工を施して円環状固定部材2を形成する。または、金属板のリング形状のブランクに対して、内外径同時に絞り加工を施して円環状固定部材2を形成する。
ここで、円環状固定部材2の材料としては、円環状プラスチック磁石3の磁気特性が低下しないように、磁性を有する金属材料が使用される。円環状固定部材2の材料として、例えば、SUS430等のフェライト系ステンレス鋼板、プレス加工での成形性も考慮すると、低炭素鋼であるSPCC等の冷間圧延鋼板を使用するのが望ましい。
図4の縦断面図に示すように、射出成形用金型4を開いた状態で、プレス加工工程で製作した、インサート品である円環状固定部材2を、その円筒部2Aを可動側金型5に嵌合させるように可動側金型5に配置する。
図5の縦断面図に示すように固定側金型6に対して可動側金型5を閉じて型締めした状態では、円環状固定部材2の径方向外方へ延びる外向きフランジ部2Bの内径側部分の軸方向前後面が、可動側金型5及び固定側金型6により挟まれ、外向きフランジ部2Bは、その径方向長さの半分以上の平面部分(径方向内側部分)が金型5,6により挟み込まれた状態となる。
このように、円環状固定部材2は、円筒部2Aを可動側金型5に嵌合するとともに、外向きフランジ部2Bの前記径方向長さの半分以上の平面部分の軸方向前後面を金型5,6が挟み込み、前記前後面に金型5,6が当接した状態が維持される。よって、円環状固定部材2は、金型5,6に対して精度良く、安定かつ確実に位置決めされ、プラスチック磁石材料の射出注入時においても、射出圧力によって金型5,6から離間することなく、保持できる。
また、プラスチック磁石の材料である磁性体粉としては、例えば、ストロンチウムフェライトやバリウムフェライト等のフェライト系磁性粉末、ネオジム系やサマリウム系等の希土類磁性粉末が使用できる。
さらに、プラスチック磁石の材料である添加剤としては、カーボンファイバー等の有機系添加剤や、ガラスビーズ、ガラスファイバー、タルク、マイカ、窒化珪素(セラミック)、及び結晶性(非結晶性)シリカ等の無機系添加剤、ベンゼンスルホン酸アルキルアミド類、トルエンスルホン酸アルキルアミド類、及びヒドロキシ安息香酸アルキルエステル類等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。
図3に示す円環状プラスチック磁石3の外周面3Aは、前記のように円環状固定部材2のセンサ対向部2Cと傾斜方向が同じ円錐面であるので、図5に示す固定側金型6と円環状プラスチック3との離型が容易になる。
また、図3に示す円環状プラスチック磁石3の内周面3Bの、外向きフランジ部2Bよりもセンサ対向部2C寄りの軸方向部分は、センサ対向部2Cと傾斜方向が同じ円錐面であるので、図5に示す可動側金型5と円環状プラスチック3との離型が容易になる。
よって、前記射出成形工程で円環状プラスチック3を成形した後、金型5,6からインサート成形品であるラジアル型磁気エンコーダ1を取り出す際に取り出しやすいので、射出成形用金型4の構成が簡単になるとともに、金型5,6からラジアル型磁気エンコーダ1を取り出す際における円環状プラスチック磁石3の破損を防止できる。
さらに、このような特徴を有しながら、図3に示すように円環状固定部材2のセンサ対向部2Cの表面A及び裏面Bが前記円錐面であり、円環状プラスチック磁石3の外周面3A、及び円環状プラスチック磁石3の内周面3Bの、外向きフランジ部2Bよりもセンサ対向部2C寄りの軸方向部分が、センサ対向部2Cと傾斜方向が同じ円錐面であることから、円環状プラスチック磁石3の肉厚を略均一にできる。よって、前記射出成形工程における溶融した円環状プラスチック磁石材料の流れが円滑になるので、円環状プラスチック磁石3の品質が向上する。
その上、円環状固定部材2をインサート品として前記射出成形工程で前記形状の円環状プラスチック磁石3を成形するので、特許文献1のラジアル型磁気エンコーダのような前記嵌合工程における破損がなくなるとともに、前記嵌合工程での取付け誤差による磁気精度の低下が無くなるので、歩留まりが向上する。
よって、仮に円環状プラスチック磁石3の一部が欠けることがあっても、円環状固定部材2から円環状プラスチック磁石3が脱落することがなく、信頼性が高いラジアル型磁気エンコーダ1を得ることができる。
本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば図6の縦断面図に示すように、前記円錐面を円筒面にしてもよい。なお、前記円錐面を円筒面とした場合であっても、円環状プラスチック磁石3の外周面3A、及び円環状プラスチック磁石3の内周面3Bの、外向きフランジ部2Bよりもセンサ対向部2C寄りの軸方向部分には、抜き勾配を設ける。
また、以上の説明においては、本発明のラジアル型磁気エンコーダ1を図1の縦断面図のような内輪回転型の軸受14に設ける場合を示したが、本発明のラジアル型磁気エンコーダ1を外輪回転型の軸受に設けてもよい。ラジアル型磁気エンコーダ1を外輪回転型の軸受に設ける場合は、円環状固定部材2の円筒部2Aを回転体である外輪に取り付ける。
2 円環状固定部材
2A 円筒部
2B 外向きフランジ部
2C センサ対向部
3 円環状プラスチック磁石
3A 外周面
3B 内周面
4 射出成形用金型
5 可動側金型
6 固定側金型
7 キャビティ
8 ゲート
9 磁気センサ
10 軸受装置
11 内輪(回転体)
11A 内輪軌道面
12 外輪
12A 外輪駆動面
13 転動体
14 軸受
15A,15B シール部材
A 表面
B 裏面
C 先端縁
D 外向きフランジ部の外径側部分
Claims (3)
- 回転体に取り付ける円筒部を含む円環状固定部材と、
前記円環状固定部材に取り付けた、N極とS極を一定間隔で周方向に多極に着磁した円環状プラスチック磁石と、
からなるラジアル型磁気エンコーダであって、
前記円環状固定部材は、
前記円筒部、前記円筒部の端縁から径方向外方へ延びる外向きフランジ部、及び前記外向きフランジ部の端縁から屈曲して、前記磁気エンコーダの回転を検知する磁気センサに対向するセンサ対向部からなる、径方向及び軸方向を含む平面で切断した断面形状が略U字状のものであり、
前記円環状プラスチック磁石は、
前記センサ対向部の表面、裏面及び先端縁、並びに前記外向きフランジ部の外径側部分を被う形状のものであり、
前記円環状固定部材のセンサ対向部の表面及び裏面が、前記円環状固定部材の先端縁から前記外向きフランジ部に近づくにつれて縮径する円錐面であり、
前記円環状プラスチック磁石の外周面、及び前記円環状プラスチック磁石の内周面の、前記外向きフランジ部よりも前記センサ対向部寄りの軸方向部分が、前記センサ対向部と傾斜方向が同じ円錐面である
ラジアル型磁気エンコーダ。 - 外周面に内輪軌道面が形成された内輪、及び内周面に外輪軌道面が形成された外輪、並びに、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面間を転動する転動体を有する軸受、前記軸受が内輪回転型である場合には前記内輪に固定され、前記軸受が外輪回転型である場合には前記外輪に固定された請求項1記載のラジアル型磁気エンコーダ、並びに、前記磁気エンコーダの磁極に対向して前記磁気エンコーダの回転を検知する磁気センサを含む、ラジアル型磁気エンコーダを備えた軸受装置。
- 回転体に取り付ける円筒部を含む円環状固定部材と、
前記円環状固定部材に取り付けた、N極とS極を一定間隔で周方向に多極に着磁した円環状プラスチック磁石と、
からなるラジアル型磁気エンコーダの製造方法であって、
前記円環状固定部材のセンサ対向部の表面及び裏面が、前記円環状固定部材の先端縁から前記外向きフランジ部に近づくにつれて縮径する円錐面であり、
前記円環状プラスチック磁石の外周面、及び前記円環状プラスチック磁石の内周面の、前記外向きフランジ部よりも前記センサ対向部寄りの軸方向部分が、前記センサ対向部と傾斜方向が同じ円錐面であり、
前記円筒部、前記円筒部の端縁から径方向外方へ延びる外向きフランジ部、及び前記外向きフランジ部の端縁から屈曲して、前記磁気エンコーダの回転を検知する磁気センサに対向するセンサ対向部からなる、径方向及び軸方向を含む平面で切断した断面形状が略U字状の前記円環状固定部材をプレス加工により製作するプレス加工工程と、
射出成形用金型に前記円環状固定部材を配置した状態で、前記金型のキャビティに溶融した円環状プラスチック磁石材料を射出して、前記センサ対向部の表面、裏面及び先端縁、並びに前記外向きフランジ部の外径側部分を被う形状の円環状プラスチック磁石を成形する射出成形工程と
を含むラジアル型磁気エンコーダの製造方法。
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