JP6771901B2 - 磁気リニアエンコーダの着磁装置および製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、直線状の磁気トラックに所定の磁気パターンで着磁された磁気リニアエンコーダの着磁装置、および上記磁気リニアエンコーダの製造方法に関する。

特許文献１に、磁気リニアエンコーダで使用する磁気スケールの着磁方法が開示されている。この着磁方法は、着磁ヘッドを一方向に直線的に移動させながら着磁ヘッドのコイルに流す電流の方向を変えてＮ極とＳ極とを交互に着磁するもので、往復で着磁が行われる。復路の着磁電流は、往路の着磁電流よりも小さく設定される。

特開２０００−３３７９２３号公報

特許文献１の着磁方法では、着磁電流を変えて２回重ね書きするように着磁している。着磁電流を細かく変えて着磁するには、磁気リニアエンコーダの延在方向に着磁ヘッドを複数回移動させることになる。この場合、移動方法を変える際に着磁ヘッドを一旦停止する必要があり、着磁に要する時間が長くなるという課題がある。さらに、延在方向の両端部での着磁ヘッドの停止に伴う加減速のため、着磁精度が低下する恐れがある。

また、上記の磁気リニアエンコーダの延在方向に着磁ヘッドを移動させる着磁方法では、円形状の磁気エンコーダを着磁する着磁装置は使えない。このため、着磁ヘッドが直線方向に移動可能なリニアエンコーダ専用の着磁装置を別途調達する必要がある。

この発明の目的は、着磁ヘッドとエンコーダ用磁性体との相対移動を途中で止めることなくエンコーダ用磁性体の未着磁の磁気トラックに連続して着磁することが可能で、円形状の磁気エンコーダの着磁に用いられる着磁装置を僅かに変更するだけで製作することができる磁気リニアエンコーダの着磁装置を提供することである。
この発明の他の目的は、上記磁気リニアエンコーダの製造方法を提供することである。

前提構成の磁気リニアエンコーダの着磁装置１Ａ，１Ｂは、直線状の未着磁の磁気トラック１１，５１を有するエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０に着磁して前記磁気トラック１１，５１に磁気パターンが形成された磁気リニアエンコーダＥを得る着磁装置であって、
外周面の少なくとも一部に円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａを有し、この円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａに前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０が巻かれることで前記磁気トラック１１，５１が円筒状に保持された状態で前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂを固定する固定部材２，２２，３２と、この固定部材２，２２，３２を把持して前記円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａの中心軸と一致する回転軸Ｏ回りに回転するチャック３と、磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の着磁ヘッド５ａ，５ｂを有し、前記チャック３と前記固定部材２，２２，３２とにより前記一対の着磁ヘッド５ａ，５ｂに対して定められた位置および姿勢に配置された前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂにおける前記未着磁の磁気トラック１１，５１を着磁する着磁ヨーク５と、この着磁ヨーク５に巻回された励磁コイル７と、流れ方向が交互に切り替わる着磁電流を前記励磁コイル７に供給する着磁電源８とを備えることを特徴とする。

この構成の着磁装置１Ａ，１Ｂは、以下の順でエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の未着磁の磁気トラック１１，５１に着磁する。
まず、固定部材２，２２，３２の円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａにエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を巻いて固定し、エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の磁気トラック１１，５１を円筒状に保持する。そして、円筒状に保持された磁気トラック１１，５１が着磁ヨーク５の着磁ヘッド５ａ，５ｂに対して定められた位置および姿勢に配置されるように、チャック３で固定部材２，２２，３２を把持する。
この状態で、固定部材２，２２，３２の円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａの中心軸と一致する回転軸Ｏ回りに固定部材２，２２，３２を回転させつつ、着磁電源８により、流れ方向が交互に切り替わる着磁電流を励磁コイル７に供給する。これにより、一方の着磁ヘッド５ａ→磁気トラック１１，５１→他方の着磁ヘッド５ｂの順に磁束が流れる貫通磁束Ｍと、この逆の順に磁束が流れる貫通磁束Ｍとが交互に発生する。磁束が未着磁の磁気トラック１１，５１を通過する際に、磁気トラック１１，５１に含有されている磁性粉が励磁されて磁気トラック１１，５１が着磁される。磁気トラック１１，５１は回転軸Ｏ回りに回転しているため、周方向にＮ極およびＳ極が交互に並ぶ状態に着磁される。
着磁後、固定部材２，２２，３２からエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を外して、磁気トラック１１，５１が直線状になるように戻す。これにより、直線状の磁気トラック１１´，５１´にＮ極とＳ極とが交互に配置された磁気リニアエンコーダＥが得られる。

このように、固定部材２，２２，３２の円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａに巻いた状態で固定されたエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を回転させながら磁気トラック１１，５１に着磁するため、着磁ヘッド５ａ，５ｂとエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０との相対移動を途中で止めることなく、連続して着磁することができる。このため、着磁時間を短縮できる。また、連続して着磁するため、着磁電流を時間とともにきめ細かに制御することが可能である。これにより、着磁誤差の低減を図れる。さらに、着磁ヘッド５ａ，５ｂを停止させないので、着磁ヘッド５ａ，５ｂとエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０との相対移動速度に変動よる着磁精度の低下を防ぐことができる。

加えて、未着磁の磁気トラック１１，５１を円筒状にして着磁するため、円形状の磁気エンコーダの着磁に用いられる着磁装置を僅かな変更するだけで使用することができる。具体的には、円形状の磁気エンコーダの着磁に用いられる着磁装置に対して、固定部材２，２２，３２を追加するだけで済む。

固定部材２，２２，３２にエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を固定する形態として、以下のものがある。
参考提案例における磁気リニアエンコーダの着磁装置１Ａ，１Ｂは、前記前提構成において、次の参考固定形態を有する。この参考固定形態は、前記固定部材２の前記円筒面部２ａの表面に接着層２ｂが形成されており、前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を、前記磁気トラック１１，５１が円筒状になる状態で、前記接着層２ｂの接着力によって前記固定部材２に固定する形態である。
このように接着層２ｂによりエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を固定すると、エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の広い範囲を固定部材２の円筒面部２ａに固定することができるため、磁気トラック１１，５１を正確な円筒状に保持することができる。

この発明における磁気リニアエンコーダの着磁装置１Ａ，１Ｂは、前記前提構成において、次の固定形態を有する。この固定形態は、前記固定部材２２，３２は外周面に切欠き部２２ｄ，３２ｄを有し、前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の端部１０ａが前記切欠き部２２ｄ，３２ｄに固定手段２３，３３によって固定される形態である。この場合、前記固定手段２３，３３が、前記固定部材２２，３２の前記円筒面部２２ａ，３２ａに巻かれた前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の外周面と同一中心軸かつ同一半径の仮想の円筒Ｄの内側に位置する。
このように固定手段２３，３３を用いてエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を固定すると、エンコーダ用着磁体１０Ａ，１０Ｂ，５０の未着磁の磁気トラック１１，５１に着磁後、固定手段２３，３３によるエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の固定を解除することで、固定部材２２，３２からエンコーダ用着磁体１０Ａ，１０Ｂ，５０を容易に外すことができる。固定手段２３，３３を前記仮想の円筒Ｄの内側に位置させることにより、エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の磁気トラック１１，５１に着磁を行う際に固定部材２２，３２を回転させるとき、固定手段２３，３３が回転の邪魔にならない。このため、エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の磁気トラック１１，５１に着磁ヨーク５の着磁ヘッド５ａ，５ｂを接近させることができ、精度の良い着磁を行うことができる。

この固定形態において、前記固定部材３２の前記円筒面部３２ａに巻かれた前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０に対して円周方向の張力を付与する張力付与手段４０が設けられていても良い。
この場合、張力付与手段４０によってエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０に円周方向の張力が与えられ、固定部材３２の円筒面部３２ａにエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０がしっかりと固定される。

この発明において、前記エンコーダ用磁性体５０が、前記未着磁の磁気トラック５１を互いに隣合う配置で複列有する場合、これら複列の磁気トラック５１のうちの着磁対象の磁気トラック５１だけに磁束が流れるように定められた範囲外の磁束の流れを遮蔽する磁気シールド６０が設けられていると良い。
磁気シールド６０が設けられていると、着磁対象の磁気トラック５１に隣合う磁気トラック５１に対して、着磁ヘッド５ａ，５ｂからの漏れ磁束の影響を与えないようにできる。

参考提案例における磁気リニアエンコーダの製造方法は、外周面の少なくとも一部に円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａを有する固定部材２，２２，３２の前記円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａに、直線状の未着磁の磁気トラック１１，５１を有するエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を巻いて固定する前処理過程と、
前記固定部材２，２２，３２を前記円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａの中心軸と一致する回転軸Ｏ回りに回転させながら、前記円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａに巻かれた前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の前記未着磁の磁気トラック１１，５１に着磁する着磁過程と、
前記磁気トラック１１，５１に着磁後、前記固定部材２，２２，３２から前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を外して、前記磁気トラック１１，５１が直線状になるように戻す後処理過程とを含み、
前記前処理過程では、前記固定部材の前記円筒面部の表面に形成されている接着層の接着力により、前記磁気トラックが円筒状に保持されるように、前記エンコーダ用磁性体を前記固定部材に固定する、
ことを特徴とする。
この製造方法によると、固定部材２，２２，３２の円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａに巻いて円筒状に保持されたエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を回転させながら磁気トラック１１，５１に着磁するため、着磁ヘッド５ａ，５ｂとエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０との相対移動を途中で止めることなく、磁気トラックに１１，５１に連続して着磁することができる。このため、着磁時間を短縮できる。また、連続して着磁するため、着磁電流を時間とともにきめ細かに制御することが可能である。これにより、着磁誤差の低減を図れる。さらに、着磁ヘッド５ａ，５ｂを停止させないので、着磁ヘッド５ａ，５ｂとエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０との相対移動速度に変動よる着磁精度の低下を防ぐことができる。磁気トラック１１，５１への着磁が終了後、固定部材２，２２，３２からエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を外して、磁気トラック１１，５１が直線状になるように戻すことにより、磁気リニアエンコーダＥが得られる。

この発明の磁気リニアエンコーダの製造方法は、外周面の少なくとも一部に円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａを有する固定部材２，２２，３２の前記円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａに、直線状の未着磁の磁気トラック１１，５１を有するエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を巻いて固定する前処理過程と、
前記固定部材２，２２，３２を前記円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａの中心軸と一致する回転軸Ｏ回りに回転させながら、前記円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａに巻かれた前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の前記未着磁の磁気トラック１１，５１に着磁する着磁過程と、
前記磁気トラック１１，５１に着磁後、前記固定部材２，２２，３２から前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を外して、前記磁気トラック１１，５１が直線状になるように戻す後処理過程とを含み、
前記前処理過程では、前記固定部材２，２２，３２の外周面における円筒面を平面で切欠いた平面状の切欠き部２２ｄ，３２ｄに、未着磁の前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の端部１０ａを固定手段２３，３３で固定し、このとき、前記固定手段２３，３３が、前記固定部材２，２２，３２の前記円筒面部２ａ，２２ａ，３２ａに巻かれた前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０の外周面と同一中心軸かつ同一半径の仮想の円筒Ｄの内側に位置するように、前記エンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂ，５０を前記固定部材２，２２，３２に固定する、
ことを特徴とする。

この発明の磁気リニアエンコーダの着磁装置は、直線状の未着磁の磁気トラックを有するエンコーダ用磁性体に着磁して前記磁気トラックに磁気パターンが形成された磁気リニアエンコーダを得る着磁装置であって、外周面の少なくとも一部に円筒面部を有し、この円筒面部に前記エンコーダ用磁性体が巻かれることで前記磁気トラックが円筒状に保持された状態で前記エンコーダ用磁性体を固定する固定部材と、この固定部材を把持して前記円筒面部の中心軸と一致する回転軸回りに回転するチャックと、磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の着磁ヘッドを有し、前記チャックと前記固定部材とにより前記一対の着磁ヘッドに対して定められた位置および姿勢に配置された前記エンコーダ用磁性体における前記未着磁の磁気トラックを着磁する着磁ヨークと、この着磁ヨークに巻回された励磁コイルと、流れ方向が交互に切り替わる着磁電流を前記励磁コイルに供給する着磁電源とを備え、前記固定部材は外周面に切欠き部を有し、前記エンコーダ用磁性体の端部が前記切欠き部に固定手段によって固定され、前記固定手段が、前記固定部材の前記円筒面部に巻かれた前記エンコーダ用磁性体の外周面と同一中心軸かつ同一半径の仮想の円筒の内側に位置するため、着磁ヘッドとエンコーダ用磁性体との相対移動を途中で止めることなくエンコーダ用磁性体の未着磁の磁気トラックに連続して着磁することが可能で、着磁時間を短縮できると共に、着磁精度を向上させることができ、かつ円形状の磁気エンコーダの着磁に用いられる着磁装置を僅かに変更するだけで製作することができる。

この発明の磁気リニアエンコーダの製造方法は、外周面の少なくとも一部に円筒面部を有する固定部材の前記円筒面部に、直線状の未着磁の磁気トラックを有するエンコーダ用磁性体を巻いて固定する前処理過程と、前記固定部材を前記円筒面部の中心軸と一致する回転軸回りに回転させながら、前記円筒面部に巻かれた前記エンコーダ用磁性体の前記未着磁の磁気トラックに着磁する着磁過程と、前記磁気トラックに着磁後、前記固定部材から前記エンコーダ用磁性体を外して、前記磁気トラックが直線状になるように戻す後処理過程とを含み、前記前処理過程では、前記固定部材の外周面における円筒面を平面で切欠いた平面状の切欠き部に、未着磁の前記エンコーダ用磁性体の端部を固定手段で固定し、このとき、前記固定手段が、前記固定部材の前記円筒面部に巻かれた前記エンコーダ用磁性体の外周面と同一中心軸かつ同一半径の仮想の円筒の内側に位置するように、前記エンコーダ用磁性体を前記固定部材に固定するため、着磁ヘッドとエンコーダ用磁性体との相対移動を途中で止めることなくエンコーダ用磁性体の未着磁の磁気トラックに連続して着磁することが可能で、着磁時間を短縮できると共に、着磁精度を向上させることができる。

参考提案例にかかる着磁装置の概略構成を示す断面図である。 同着磁装置の固定部材およびこの固定部材に巻かれたエンコーダ用磁性体の平面図である。 同着磁装置のチャックおよびこのチャックに把持された固定部材の平面図である。 図１のIV−IV断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は互いに異なるエンコーダ用磁性体の斜視図である。 図１に示す着磁装置で図５（Ａ）のエンコーダ用磁性体の磁気トラックに着磁して得られる磁気リニアエンコーダの斜視図である。 着磁電流の時間変化を示すグラフである。 この発明の一実施形態に係る着磁装置における固定部材およびこの固定部材に巻かれたエンコーダ用磁性体の平面図である。 図８のIX−IX断面図である。 図８、図９の固定部材に巻かれた図５（Ａ）のエンコーダ用磁性体の磁気トラックに着磁して得られる磁気リニアエンコーダの斜視図である。 さらに異なる固定部材の断面図である。 さらに異なる固定部材およびこの固定部材に巻かれたエンコーダ用磁性体の一部を断面で表した平面図である。 図１２のXIII矢視図である。 図１３のXIV−XIV断面図である。 この発明の異なる実施形態にかかる着磁装置の概略構成を示す断面図である。 さらに異なるエンコーダ用磁性体の斜視図である。 図１５に示す着磁装置で図１６のエンコーダ用磁性体の磁気トラックに着磁して得られる磁気リニアエンコーダの斜視図である。

参考提案例を図１ないし図４と共に説明する。
この磁気リニアエンコーダの着磁装置１Ａは、例えば図６に示すような、Ｎ極およびＳ極が直線方向に交互に並ぶ単列の磁気トラック１１´を有する磁気リニアエンコーダＥを製造するために用いられる。磁気リニアエンコーダＥは、図５（Ａ）または図５（Ｂ）に示すエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂの未着磁の磁気トラック１１を着磁して得られる。

図５（Ａ）に示すエンコーダ用磁性体１０Ａは、芯金１２の片面に未着磁の磁気トラック１１が形成されている。未着磁の磁気トラック１１は、例えば磁性粉を含むゴム等からなる磁性体の層である。図５（Ａ）の例では、磁性体の層の全体が磁気トラック１１となっているが、磁性体の層における幅方向の一部だけが磁気トラック１１となっていても良い。磁性体の層である磁気トラック１１を芯金１２に接着する方法として、加硫接着または直接接着がある。前記芯金１２は、例えば帯状の金属板からなる。具体的には、厚さ０．０５ｍｍから０．２ｍｍ程度の金属板等の磁性体からなる。芯金１２は、溶製材や鋼材の加工品であってもよい。芯金１２の厚さは薄いので、このエンコーダ用磁性体１０Ａは、厚さ方向の可撓性を有する。

図５（Ｂ）に示すエンコーダ用磁性体１０Ｂは、芯金を有さず、例えば磁性粉を含むゴムシートを帯状に切断したものであり、全体が未着磁の磁気トラック１１となっている。図５（Ｂ）の例では、全体が磁気トラック１１となっているが、ゴムシートおける幅方向の一部だけが磁気トラック１１となっていても良い。このエンコーダ用磁性体１０Ｂも、厚さ方向の可撓性を有する。

前記磁気トラック１１の材料としては、上述の磁性粉を含むゴムの他に、磁性粉を含むプラスチック、焼結体等を使用することができる。但し、可撓性を損なわないという条件を満たす必要がある。これらエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂの磁気トラック１１を着磁することによって磁石となる。磁石の種類としては、フェライト磁石、ネオジム磁石、ボンド磁石等である。

図１において、この着磁装置１Ａはインデックス方式の構成であって、固定部材２と、チャック３と、チャック回転機構４と、着磁ヨーク５と、着磁ヨーク移動機構６と、励磁コイル７と、着磁電源８とを備える。図１は、図５（Ａ）に示すエンコーダ用磁性体１０Ａの未着磁の磁気トラック１１に着磁する場合を示している。

固定部材２は、外周面の円筒面部にエンコーダ用磁性体１０Ａが巻かれることで、前記磁気トラック１１が円筒状に保持された状態でエンコーダ用磁性体１０Ａを固定する。この参考提案例の固定部材２は、図２に示すように平面形状が円形で、外周面の全体が円筒面部２ａとなっている。この円筒面部２ａの表面には、エンコーダ用磁性体１０Ａを固定するための接着層２ｂが形成されている。接着層２ｂは、例えば円筒面部２ａに両面テープを貼ることで形成されるが、他の手法であっても構わない。

固定部材２の中心部には、クランプ用孔２ｃが設けられている。図の例では、クランプ用孔２ｃは円形であるが、円形以外の形状であっても良い。固定部材２は、全体が磁性体からなっている。長手方向の寸法が長いエンコーダ用磁性体１０Ａを巻くことが可能とするために、固定部材２の円筒面部２ａの外径はより大きい方が好ましい。

図１において、チャック３は、固定部材２を所定の姿勢で把持する。所定の姿勢とは、固定部材２に固定されたエンコーダ用磁性体１０Ａの磁気トラック１１が、後述する着磁ヨーク５の着磁ヘッド５ａ，５ｂに対して定められた位置関係となる姿勢である。

チャック３は、上面中央部に凸部３ａを有する。この凸部３ａは、例えば図３に示すような爪式構造のクランプ機構３ｂの一部をなす。この例の場合、凸部３ａは、円周方向に３分割された平面形状が扇形の爪３ａａからなる。各爪３ａａは、互いに連動して径方向に移動可能である。前記クランプ機構３ｂは、上記各爪３ａａと、これら各爪３ａａを径方向に移動させる開閉機構（図示せず）とで構成される。

チャック３のクランプ機構３ｂは、固定部材２の前記クランプ用孔２ｃに凸部３ａを挿入し、各爪３ａａを外径側に移動させてクランプ用孔２ｃの内周面に押し当てることで、固定部材２を把持する。クランプ機構３ｂは、これ以外の構造のものであっても良い。この例では、チャック３の全体が磁性体からなっている。

図１において、チャック回転機構４は、チャック３を回転軸Ｏ回りに回転させる機構である。回転軸Ｏは、固定部材２の円筒面部２ａの中心軸を一致する。チャック回転機構４は、回転駆動源としてのモータ（図示せず）と、このモータが組み込まれたスピンドル装置（図示せず）とを含む。

着磁ヨーク５は、エンコーダ用磁性体１０Ａの未着磁の磁気トラック１１を着磁するものであり、磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の着磁ヘッド５ａ，５ｂを有する。一方の着磁ヘッド５ａは、固定部材２に固定されたエンコーダ用磁性体１０Ａの未着磁の磁気トラック１１に、一定の隙間を介して対峙させられる。他方の着磁ヘッド５ｂは、チャック３の側面に一定の隙間を介して対峙させられる。図４に示すように、一方の着磁ヘッド５ａは、平面視において先端に行く程に幅が狭まる尖塔形状である。

着磁ヨーク移動機構６は、図１の左右方向（Ｘ軸方向）、上下方向（Ｙ軸方向）、および前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能なＸＹＺステージ（図示せず）を有し、このＸＹＺステージに着磁ヨーク５が搭載されている。着磁ヨーク移動機構６により着磁ヨーク５を左右方向、上下方向、および前後方向に適宜移動させることで、一対の着磁ヘッド５ａ，５ｂを、エンコーダ用磁性体１０Ａの未着磁の磁気トラック１１、およびチャック３の側面にそれぞれ適正な位置関係で対峙させる。

この参考提案例では、着磁ヨーク５に２つの励磁コイル７，７が巻かれている。着磁電源８は、これら２つの励磁コイル７，７に、流れ方向が交互に切り替わる着磁電流を供給する。励磁コイル７，７に電流が流れると、着磁ヨーク５の一対の着磁ヘッド５ａ，５ｂにＮ極、Ｓ極に対応する磁力が発生する。

この着磁装置１Ａを用いた磁気リニアエンコーダの製造方法を説明する。
製造方法は大きく分けて、固定部材２の円筒面部２ａにエンコーダ用磁性体１０Ａを巻いて固定する前処理過程と、固定部材２の円筒面部２ａに巻かれたエンコーダ用磁性体１０Ａの磁気トラック１１に着磁する着磁過程と、磁気トラック１１に着磁後、固定部材２からエンコーダ用磁性体１０Ａを外して、磁気トラック１１´が直線状になるように戻す後処理過程とからなる。

＜前処理過程＞
前処理過程では、固定部材２の円筒面部２ａの表面に形成されている接着層２ｂの接着力によって、磁気トラック１１が円筒状に保持されるようにエンコーダ用磁性体１０Ａを固定部材２に固定する。このように接着層２ｂによりエンコーダ用磁性体１０Ａを固定する形態であると、エンコーダ用磁性体１０Ａの広い範囲を固定部材２の円筒面部２ａに固定することができるため、磁気トラック１１を正確な円筒状に保持することができる。

エンコーダ用磁性体１０Ａとしては、固定部材２の円筒面部２ａの周長よりも短いものを使用する。これにより、固定部材２にエンコーダ用磁性体１０Ａを巻いた場合、図２に示すように、固定部材２の外周の一部にエンコーダ用磁性体１０Ａの巻残し部からなる隙間１３が生じる。このような隙間１３があると、そこに指等を入れることができるので、後述の後処理過程において、固定部材２からエンコーダ用磁性体１０Ａを外す作業が容易となる。

上記のようにエンコーダ用磁性体１０Ａが巻いた状態で固定された固定部材２を、チャック３で把持する。そして、着磁ヨーク移動機構６により着磁ヨーク５を左右方向、上下方向、および前後方向に適宜移動させることで、一方の着磁ヘッド５ａをエンコーダ用磁性体１０Ａの未着磁の磁気トラック１１に対峙させ、かつ他方の着磁ヘッド５ｂをチャック３の側面に対峙させる。これにより、着磁ヨーク５の一方の着磁ヘッド５ａから、磁気トラック１１、芯金１２、固定部材２、およびチャック３を経由して、着磁ヨーク５の他方の着磁ヘッド５ｂに戻る磁気ループＬが形成される。

＜着磁過程＞
着磁過程では、固定部材２を把持したチャック３を回転軸Ｏ回りに回転させながら、着磁電源８により励磁コイル７，７に着磁電流を流す。図７に着磁電流シーケンスの一例を示す。着磁電流は、制御装置（図示せず）の制御により、短い周期で流れ方向が正逆交互に切り替わる。

励磁コイル７，７に着磁電流を流すことにより、磁気ループＬに沿う図１の右回りの磁束の流れと左回りの磁束の流れとが繰り返され、一方の着磁ヘッド５ａ→磁気トラック１１→芯金１２→固定部材２→チャック３→他方の着磁ヘッド５ｂの順に磁束が流れる貫通磁束Ｍと、この逆の順に磁束が流れる貫通磁束Ｍとが交互に発生する。磁束が未着磁の磁気トラック１１を通過する際に、磁気トラック１１に含有されている磁性粉が励磁されて磁気トラック１１が着磁される。磁気トラック１１は回転軸Ｏ回りに回転しているため、周方向にＮ極およびＳ極が交互に並ぶ状態に着磁される。

この着磁装置１Ａの場合、芯金１２、固定部材２、およびチャック３が磁性体からなるため、これらが磁性体でない場合と比べて貫通磁束Ｍがより強くなり、十分な着磁強度が得られる。なお、芯金１２、およびチャック３が非磁性体であっても、貫通磁束Ｍが多少弱くなり、着磁強度が若干弱くなるものの、着磁は可能である。

なお、他方の着磁ヘッド５ｂとチャック３の側面との隙間は、一方の着磁ヘッド５ａと磁気トラック１１との隙間と同程度であっても良いが、一方の着磁ヘッド５ａと磁気トラック１１との隙間よりも大きく設定してあっても良い。他方の着磁ヘッド５ｂとチャック３の側面との隙間を大きく設定することにより、他方の着磁ヘッド５ｂとチャック３間の磁気抵抗が大きくなり、前記磁気ループＬの形成が弱まるが、その場合でも前記貫通磁束Ｍが発生するため、磁気トラック１１への着磁が可能である。また、他方の着磁ヘッド５ｂをチャック３の側面から遠く離れた位置に配置した構成としても良い。

＜後処理過程＞
後処理過程では、固定部材２からエンコーダ用磁性体１０Ａを外して、着磁後の磁気トラック１１´が直線状になるように戻す。これにより、直線状の磁気トラック１１´にＮ極とＳ極とが交互に配置された磁気リニアエンコーダＥ（図６）が得られる。

この磁気リニアエンコーダの製造方法によると、インデックス方式の着磁装置１Ａを使用して、固定部材２の円筒面部２ａに巻いた状態で固定されたエンコーダ用磁性体１０Ａを回転させながら磁気トラック１１に着磁するため、着磁ヘッド５ａ，５ｂとエンコーダ用磁性体１０Ａとの相対移動を途中で止めることなく、連続して磁気トラック１１に着磁することができる。このため、着磁時間を短縮できる。また、往復着磁のように途中で着磁ヘッド５ａ，５ｂを停止させることなく、連続して着磁するため、図７に示すように、着磁電流を時間とともにきめ細かに制御することも可能である。これにより、着磁誤差の低減を図れる。さらに、着磁ヘッド５ａ，５ｂを停止させないので、着磁ヘッド５ａ，５ｂとエンコーダ用磁性体１０Ａとの相対移動速度の変動による着磁精度の低下を防ぐことができる。

加えて、未着磁の磁気トラック１１を円筒状にして着磁するため、円形状の磁気エンコーダの着磁に用いられる着磁装置を僅かな変更を加えるだけで使用することができる。具体的には、円形状の磁気エンコーダの着磁に用いられる着磁装置に対して、固定部材２を追加するだけで済む。

図８、図９に、この発明の一実施形態に係る磁気リニアエンコーダの着磁装置における固定形態を示す。この実施形態は、前記参考提案例と比べて固定部材に対するエンコーダ用磁性体の固定形態が異なる。図８は固定部材およびこの固定部材に巻かれたエンコーダ用磁性体の平面図、図９は図８のIX−IX断面図である。

図８に示すように、この実施形態の固定部材２２は、外周面に、円筒面部２２ａとは別に、２つの切欠き部２２ｄ，２２ｄを有する。各切欠き部２２ｄは平面状であり、２つの切欠き部２２ｄ，２２ｄは互いに繋がっている。つまり、この固定部材２２は、円柱の一部を、この円柱の中心軸つまり円筒面部２ａの中心軸Ｃと平行で互いに交差する２つの平面で切り欠いた形状である。固定部材２２の中心部には、前記実施形態のものと同様のクランプ用孔２２ｃが設けられている。

図８、図９の例では、前記参考提案例と同様に、図５（Ａ）に示すエンコーダ用磁性体１０Ａの未着磁の磁気トラック１１に着磁する場合を示している。エンコーダ用磁性体１０Ａは、固定部材２２の円筒面部２２ａに巻かれ、両端部１０ａ，１０ａが切欠き部２２ｄ，２２ｄに固定手段２３，２３でそれぞれ固定される。固定手段２３は、エンコーダ用磁性体１０Ａの端部１０ａを押える押え部材２４と、この押え部材２４を固定部材２２に固定するボルト２５とでなる。固定手段２３の押え部材２４およびボルト２５は、固定部材２２の円筒面部２２ａに巻かれたエンコーダ用磁性体１０Ａの外周面と同一中心軸かつ同一半径の仮想の円筒Ｄの内側に位置している。

このように固定手段２３を用いてエンコーダ用磁性体１０Ａを固定する形態であると、エンコーダ用磁性体１０Ａの磁気トラック１１に着磁後、固定手段２３によるエンコーダ用磁性体１０Ａの固定を解除することで、固定部材２２からエンコーダ用着磁体１０Ａを容易に外すことができる。固定手段２３を前記仮想の円筒Ｄの内側に位置させることにより、磁気トラック１１に着磁を行うにあたって固定部材２２を回転させるとき、固定手段２３が回転の邪魔にならない。このため、エンコーダ用磁性体１０Ａの磁気トラック１１に着磁ヨーク５の着磁ヘッド５ａを接近させることができ、精度の良い着磁を行うことができる。

着磁装置としては、固定部材２，２２が異なる点を除けば図１の参考提案例のものと同じ着磁装置１Ａが使用される。図８、図９の固定部材２２を用いた着磁装置１Ａでエンコーダ用磁性体１０Ａの磁気トラック１１に着磁する場合、固定部材２２の切欠き部２２ｄ，２２ｄに接する端部１０ａの磁気トラック１１には着磁されないので、着磁後の磁気リニアエンコーダＥは図１０のようになる。すなわち、磁気リニアエンコーダＥの磁気トラック１１´の両端部１０ａに、未着磁の部分が残る。磁気リニアエンコーダＥはこのまま使用することも可能であるが、磁気リニアエンコーダＥにおける磁気トラック１１が未着磁の部分を切断により除去して使用してもよい。

図１１は、図８、図９の固定部材の改良例を示す。この固定部材２２は、円筒面部２２ａの軸方向両端縁にリブ２６が設けられている。リブ２６が設けられていることにより、固定部材２２の円筒面部２２ａにエンコーダ用磁性体１０Ａを巻いたときに、エンコーダ用磁性体１０Ａが円筒面部２２ａから軸方向に外れないようにできる。

図１２〜図１４に、固定手段を用いてエンコーダ用磁性体を固定する形態の改良例を示す。図１２は固定部材およびこの固定部材に巻かれたエンコーダ用磁性体の一部を断面で表した平面図、図１３は図１２のXIII矢視図、図１４は図１３のXIV−XIV断面図である。

図１２に示すように、この例の固定部材３２は、外周面に、円筒面部３２ａとは別に、１つの切欠き部３２ｄを有する。切欠き部３２ｄの側面は、平面状である。つまり、この固定部材３２は、円柱の一部を、この円柱の中心軸つまり円筒面部２ａの中心軸Ｃと平行な１つの平面で切り欠いた形状である。長手方向の寸法が長いエンコーダ用磁性体１０Ａ，１０Ｂを巻くことが可能とするために、切欠き部３２ｄとして切り欠かれる部分の周長は、円筒面部３２ａの周長に比べてなるべく短いのが好ましい。固定部材３２の中心部には、前記参考提案例のものと同様のクランプ用孔３２ｃが設けられている。

図の例では、前記参考提案例と同様に、図５（Ａ）に示すエンコーダ用磁性体１０Ａの未着磁の磁気トラック１１に着磁する場合を示している。エンコーダ用磁性体１０Ａは、固定部材３２の円筒面部３２ａに巻かれ、両端部１０ａ，１０ａが切欠き部３２ｄに固定手段３３，３３でそれぞれ固定される。固定手段３３は、エンコーダ用磁性体１０Ａの端部１０ａを押える押え部材３４と、この押え部材３４を固定部材３２に固定するボルト３５とでなる。固定手段３３の押え部材３４およびボルト３５は、固定部材３２の円筒面部３２ａに巻かれたエンコーダ用磁性体１０Ａの外周面と同一中心軸かつ同一半径の仮想の円筒Ｄの内側に位置している

前記押え部材３４には、固定部材３３の内径側に突出する固定ピン３６が固定支持されており、この固定ピン３６が、エンコーダ用磁性体１０Ａの端部１０ａに開けられたピン孔３７に挿通されている。固定ピン３６と固定部材３３とが互いに干渉しないように、固定部材３３の切欠き部３２ｄに、ピン孔３７からのピン３６の突出部が配置される凹部３８が設けられている。

また、この固定形態では、固定部材３２の円筒面部３２ａに巻かれたエンコーダ用磁性体１０Ａに対して円周方向の張力を付与する張力付与手段４０（図１４）が設けられている。張力付与手段４０は、以下の構成である。

すなわち、図１４に示すように、片方の押え部材３４（図１４の左側の押え部材）の上下２箇所に、紙面の左右方向に貫通する貫通孔４１が設けられ、他方の押え部材３４（図１４の右側の押え部材）の上下２箇所に、前記貫通孔４１と同軸のタップ孔４２が設けられている。左側から貫通孔４１に挿通した張力付与ボルト４３をタップ孔４２に螺合させ、その張力付与ボルト４３を締め付けることで、一対の押え部材３４が互いに引き寄せられて、エンコーダ用磁性体１０Ａに円周方向の張力が与えられる。これにより、固定部材３２の円筒面部３２ａにエンコーダ用磁性体１０Ａがしっかりと固定される。

図１５はこの発明の異なる実施形態を示す。この磁気リニアエンコーダの着磁装置１Ｂは、例えば図１７に示すような、磁気トラック５１´が複列に並ぶ磁気リニアエンコーダＥを製造するために用いられる。図１６に示すように、エンコーダ用磁性体５０は、複列の未着磁の磁気トラック５１を有し、これら磁気トラック５１を着磁することで、図１７の磁気リニアエンコーダＥが得られる。図１７に示すエンコーダ用磁性体５０は芯金５２を有するが、芯金５２は無くても良い。

図１５において、着磁ヨーク５の一方の着磁ヘッド５ａが、固定部材２に固定されたエンコーダ用磁性体５０の複列の未着磁の磁気トラック５１，５１のうちの着磁対象となる磁気トラック５１に一定の隙間を介して対峙させられ、他方の着磁ヘッド５ｂが、チャック３の側面に一定の隙間を介して対峙させられる。図１５は、着磁ヘッド５ａが、エンコーダ用磁性体５０の下側の磁気トラック５１に対峙している状態を示している。着磁ヨーク移動機構６により着磁ヨーク５の上下方向位置を切り替えることで、着磁ヘッド５ａが下側の磁気トラック５１に対峙する状態と、上側の磁気トラック５１に対峙する状態とに切り替えることができる。

この着磁装置１Ｂには、複列の磁気トラック５１，５１のうちの着磁対象の磁気リニアトラック５１だけに磁束が流れるように定められた範囲外の磁束の流れを遮蔽する磁気シールド６０が設けられている。磁気シールド６０は、中央部に貫通孔６１を有し、この貫通孔６１に一方の着磁ヘッド５ａが挿通される。磁気シールド６０の断面形状は、縦断面および横断面共に、貫通孔６１に近づくに従い厚みが連続的に薄くなる形状、つまりナイフエッジ形状である。磁気シールド６０は、支持部材６２の先端に支持されている。支持部材６２の基端は、着磁ヨーク５における他方の着磁ヘッド５ｂに比較的近い位置に固定されている。

この着磁装置１Ｂも、前記着磁装置１Ａと同様に、固定部材２の円筒面部２ａにエンコーダ用磁性体５０を巻いた状態で固定し、固定部材２を把持したチャック３を回転軸Ｏ回りに回転させながら、着磁電源８により励磁コイル７，７に着磁電流を流すことで、エンコーダ用磁性体５０の片方の磁気トラック５１に着磁する。次いで、着磁ヨーク移動機構６により着磁ヨーク５の上下方向位置を切り替えて、もう片方の磁気トラック５１にも着磁する。その後、固定部材２からエンコーダ用磁性体５０を外して、磁気トラック５１，５１が直線状になるように戻すことにより、複列の磁気トラック５１´，５１´がそれぞれ着磁された磁気リニアエンコーダＥ（図１７）が得られる。

例えば、複列の磁気トラック５１´，５１´はそれぞれ長手方向の着磁幅が異なるように着磁される。このように磁気トラック５１´，５１´が着磁された磁気リニアエンコーダＥに磁気センサ（図示せず）を対峙させ、その磁気センサを用いて磁気位相を検出することにより、絶対位置を検出することができる。

接着層２ｂでエンコーダ用磁性体１０Ａを固定する固定部材２（図２）を使用すれば、図１７のように、磁気トラック５１´，５１´の末端まで着磁することができる。固定手段２３，３３でエンコーダ用磁性体１０Ａを固定する固定部材２（図８、図１２）を使用すれば、磁気トラック５１´，５１´の端部に未着磁の部分が残る（図示せず）。この未着磁の部分は切断して、磁気リニアエンコーダＥを使用してもよい

この着磁装置１Ｂの構成によると、磁気シールド６０が設けられているため、一方の着磁ヘッド５ａからチャック３へ向かう磁束の流れ、またはその逆方向の磁束の流れのうちの定められた範囲外の磁束の流れが遮蔽される。これにより、着磁される磁気トラック５１に隣合う磁気トラック５１に対して、一方の着磁ヘッド５ａからの漏れ磁束の影響を与えないようにできる。磁気シールド６０に流れた漏れ磁束は、支持部材６２を通って他方の着磁ヘッド５ｂに逃がされる。

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１Ａ，１Ｂ…着磁装置
２…固定部材
２ａ…円筒面部
２ｂ…接着層
３…チャック
５…着磁ヨーク
５ａ，５ｂ…着磁ヘッド
７…励磁コイル
８…着磁電源
１０Ａ，１０Ｂ…エンコーダ用磁性体
１１…未着磁の磁気トラック
１１´…着磁された磁気トラック
２２…固定部材
２２ａ…円筒面部
２２ｄ…切欠き部
２３…固定手段
３２…固定部材
３２ａ…円筒面部
３２ｄ…切欠き部
３３…固定手段
４０…張力付与手段
５０…エンコーダ用磁性体
５１…未着磁の磁気トラック
５１´…着磁された磁気トラック
６０…磁気シールド
Ｅ…磁気リニアエンコーダ
Ｄ…仮想の円筒
Ｏ…回転軸

Claims (4)

1. 直線状の未着磁の磁気トラックを有するエンコーダ用磁性体に着磁して前記磁気トラックに磁気パターンが形成された磁気リニアエンコーダを得る着磁装置であって、
   外周面の少なくとも一部に円筒面部を有し、この円筒面部に前記エンコーダ用磁性体が巻かれることで前記磁気トラックが円筒状に保持された状態で前記エンコーダ用磁性体を固定する固定部材と、この固定部材を把持して前記円筒面部の中心軸と一致する回転軸回りに回転するチャックと、磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の着磁ヘッドを有し、前記チャックと前記固定部材とにより前記一対の着磁ヘッドに対して定められた位置および姿勢に配置された前記エンコーダ用磁性体における前記未着磁の磁気トラックを着磁する着磁ヨークと、この着磁ヨークに巻回された励磁コイルと、流れ方向が交互に切り替わる着磁電流を前記励磁コイルに供給する着磁電源とを備え、前記固定部材は外周面に切欠き部を有し、前記エンコーダ用磁性体の端部が前記切欠き部に固定手段によって固定され、前記固定手段が、前記固定部材の前記円筒面部に巻かれた前記エンコーダ用磁性体の外周面と同一中心軸かつ同一半径の仮想の円筒の内側に位置する磁気リニアエンコーダの着磁装置。
2. 直線状の未着磁の磁気トラックを有するエンコーダ用磁性体に着磁して前記磁気トラックに磁気パターンが形成された磁気リニアエンコーダを得る着磁装置であって、
   外周面の少なくとも一部に円筒面部を有し、この円筒面部に前記エンコーダ用磁性体が巻かれることで前記磁気トラックが円筒状に保持された状態で前記エンコーダ用磁性体を固定する固定部材と、この固定部材を把持して前記円筒面部の中心軸と一致する回転軸回りに回転するチャックと、磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の着磁ヘッドを有し、前記チャックと前記固定部材とにより前記一対の着磁ヘッドに対して定められた位置および姿勢に配置された前記エンコーダ用磁性体における前記未着磁の磁気トラックを着磁する着磁ヨークと、この着磁ヨークに巻回された励磁コイルと、流れ方向が交互に切り替わる着磁電流を前記励磁コイルに供給する着磁電源とを備え、前記固定部材は外周面に切欠き部を有し、前記エンコーダ用磁性体の端部が前記切欠き部に固定手段によって固定され、前記固定手段が、前記固定部材の前記円筒面部に巻かれた前記エンコーダ用磁性体の外周面と同一中心軸かつ同一半径の仮想の円筒の内側に位置し、
   前記固定部材の前記円筒面部に巻かれた前記エンコーダ用磁性体に対して円周方向の張力を付与する張力付与手段が設けられた磁気リニアエンコーダの着磁装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の磁気リニアエンコーダの着磁装置において、前記エンコーダ用磁性体は、前記未着磁の磁気トラックを互いに隣合う配置で複列有し、これら複列の磁気トラックのうちの着磁対象の磁気トラックだけに磁束が流れるように定められた範囲外の磁束の流れを遮蔽する磁気シールドが設けられた磁気リニアエンコーダの着磁装置。
4. 外周面の少なくとも一部に円筒面部を有する固定部材の前記円筒面部に、直線状の未着磁の磁気トラックを有するエンコーダ用磁性体を巻いて固定する前処理過程と、
   前記固定部材を前記円筒面部の中心軸と一致する回転軸回りに回転させながら、前記円筒面部に巻かれた前記エンコーダ用磁性体の前記未着磁の磁気トラックに着磁する着磁過程と、
   前記磁気トラックに着磁後、前記固定部材から前記エンコーダ用磁性体を外して、前記磁気トラックが直線状になるように戻す後処理過程とを含み、
   前記前処理過程では、前記固定部材の外周面における円筒面を平面で切欠いた平面状の切欠き部に、未着磁の前記エンコーダ用磁性体の端部を固定手段で固定し、このとき、前記固定手段が、前記固定部材の前記円筒面部に巻かれた前記エンコーダ用磁性体の外周面と同一中心軸かつ同一半径の仮想の円筒の内側に位置するように、前記エンコーダ用磁性体を前記固定部材に固定する、
   ことを特徴とする磁気リニアエンコーダの製造方法。

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