JPS63238426A - 磁気エンコ−ダの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は磁気エンコーダの製造方法に係わり、特に、着
磁パターンが所定ピッチで施された磁気記録部を有する
スピンドルシャフトと、このスピンドルシャフトと所定
間隔をおいて配設され、前記着磁パターンの検出をなす
磁気検出素子とを備えた磁気エンコーダの製造に用いて
好適な製造方法に関するものである。

「従来の技術」 一般に、ロボットやＮＯ装置等における制御系の回転位
置や移動位置あるいはその速度を検出するための装置と
して、磁気エンコーダが用いられており、その−従来例
として、例えば第８図あるいは第９図に示す構造のもの
が知られている。

第８図に示す前者の磁気エンコーダｌは、ケーシング２
と、このケーシング２にころがり軸受３を介して装着さ
れたスピンドルシャフト４と、このスピンドルシャフト
４の前記ケーシング２から突出させられた部分に嵌合さ
せられ、外周面に着磁パターンＭが所定ピッチで施され
た磁気記録体５と、この磁気記録体５の外周面に所定間
隔をおいて対向配設された磁気検出素子（ＭＲ素子）６
とによって構成されている。

また、第９図に示す後者の磁気エンコーダ７は、前者の
ころがり軸受３に代えて、すべり軸受８を用いて前記ケ
ーシング２に対するスピンドルシャフト４の支持を行う
ようにし、また、スピンドルシャフト４の適宜位置に、
スラストワッシャ９や鍔ｌＯを設けて、これらのスラス
トワッシャ９や鍔１０を前記すべり軸受８に摺接させる
ことによって、スピンドルシャフト４のスラスト方向に
沿う位置決めや、その方向に沿う外力の支持を行うよう
にしたものである。

そして、これらの磁気エンコーダ監・７は、前記着磁パ
ターンＭによって形成される磁界を磁気検出素子６に作
用させるとともに、スピンドルシャフト４の回転に伴う
磁気記録体５の回転により、前記磁気検出素子６に作用
する磁束密度を変化させ、これ°によって生じる磁気検
出素子６の電気抵抗の変化を検出することにより、前記
スピンドルシャフト４、すなわち、このスピンドルシャ
フト４に接続されｔこ制御系の回転位置や移動位置ある
いは速度を検出するようにしている。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は前述した従来の技術における次のような問題点
を解決せんとするものである。

すなわち、前述した着磁パターンＭと磁気検出素子６と
を備えた構成の磁気エンコーダにおいては、高精度の検
出を行うために、スピンドルシャフト４の回転中心の振
れを抑制して、回転する磁気記録体５と磁気検出素子６
との間隔を常時一定に保持し、各着磁パターンＭから磁
気検出素子６に作用させられる磁束密度を一定にする必
要があるが、前述した従来のいずれの磁気エンコーダド
アにおいても、ケーシング２とスピンドルシャフト４と
を、軸受３（８）を介して連結した構成としであること
から、ケーシング２に対するスピンドルシャフト４の回
転中心の位置決めを精度よく行うζζは、スピンドルシ
ャフト４の外径管理、軸受３（８）の内外径の管理、お
よび、ケーシング２の軸受装着部の内径管理をそれぞれ
厳しく行わなければならず、これによって、製造工程の
煩雑化や歩留まりの低下、ひいては製造コストの高騰を
招いてしまうといった問題点である。

また、前者においては、ケーシング２と軸受３との嵌合
、および、各軸受３とスピンドルシャフト４との嵌合と
、４ｍ所における組み付は作業が必要で、この点からも
前述した製造工程の煩雑化が想定されるといった問題点
を有し、後者においては、鍔ＩＯやスラストワッシャ９
等の構成部材が増加する分、前述した製造工程に加えて
、鍔ｌＯの形成工程や、スラストワッシャ９の装着工程
が必要となり、製造工程の煩雑化をさらに助長してしま
いやすいといった解決すべき問題点を有している。

さらに、磁気記録体５をスピンドルシャフト１１に被嵌
するとともに、その外周に着磁パターンＭを施しである
ことから、この磁気記録体５の内外面の加工精度も、磁
気記録体５と磁気検出素子６との間隔保持の精度に大き
く影響してしまい、この点においても検出精度の向上を
制約する要因が生じている。

「問題点を解決するための手段」 本発明は前述した従来の問題点を有効に解消し得る磁気
エンコーダの製造方法を提供することを目的とし、この
目的を達成するために、本発明に係わる磁気エンコーダ
の製造方法は、特に、表面に着磁パターンが所定ピッチ
で施されたスピンドルシャフトのまわりに、このスピン
ドルシャフトを回転自在に支持するとともに前記着磁パ
ターンに対向する磁気検知部を備えた内部ケーシングを
、前記スピンドルシャフトを挿入体としてイジサート成
型により形成する工程、 前記内部ケーシングのまわりに、前記磁気検知部を介し
て着磁パターンに対向さ仕られる磁気検出素子を備えた
回路要素を配設する工程、前記内部ケーシングおよび回
路要素のまわりに、これらを覆う外部ケーシングを、内
部ケーシングおより前記回路要素を挿入体としてインサ
ート成型により形成する工程、 以上の主工程を備えていることを特徴とする。

「作用」 本発明に係わる磁気エンコーダの製造方法は、スピンド
ルシャフトのまわりにインサート成型によって内部ケー
シングを形成することにより、スピンドルシャフトをケ
ーシングに直接支持させて両者の相対的な位置関係の管
理を容易にし、また、磁気検出素子をスピンドルシャフ
トに施された着磁パターンに、内部ケーシングの磁気検
知部を介して対向させることにより、各着磁パターンと
スピンドルシャフトの回転中心との距離のばらつき、す
なわち、着磁パターンと磁気検出４素子との間隔のばら
つきを抑制し、さらに、内部ケーシングおよび磁気検出
素子を覆ってインサート成型によって外部ケーシングを
形成することにより、前述した位置関係を拘束してその
精度を保持するとともに、組み付は作業を大幅に簡略化
するものである。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第７図に基づき
説明する。

まず、製造に先立って、円柱状の素材を所定長さに切断
し、この素材の外面を研削加工して所定の外径に仕上げ
るとともに、両端面の形状を整え、さらに、一端部近傍
の外周面に、凹溝１１ａを形成してスピンドルシャフト
１１を形成する。

次いで、このスピンドルシャフト１１を洗浄したのちに
、前記凹溝１１ａの近傍の外周面に、所定ピッチで着磁
パターンＭを施し、さらに、スピンドルシャフト１１の
長さ方向に間隔をおいた２箇所に形成された回転支持部
１ｌｂ−１ｌｃに離型剤を所定厚さに塗布する。

このような前処理を施したスピンドルシャフトｘ＋４、
第１図および第２図に示すように、射出成型用金型１２
内に配設するとともに、その一端部を固定用中子１３を
介して金型１２に支持させ、かつ、他端部および中間部
の全周を金型１２によって支持させた状態で固定する。

このとき、金型１２内には、スピンドルシャフト１１の
各回転支持部１ｌｂ−１ｌＣのまわりに空洞部１２ａ・
１２ｂが形成され、また、スピンドルシャフト１１の両
側部に、前記雨空洞部１２ａ・１２ｂを連通させる空洞
部１２ｃ１２ｄが、スピンドルシャフト１１と間隔をお
きかつスピンドルシャフト１１の長さ方向に沿って形成
される。

これより、前記金型１２の空洞部１２ａ＝　１２ｄ内に
樹脂を注入することにより、第３図に示すように、スピ
ンドルシャフト１１のまわりに内部ケーシング１４を形
成する。

このようにして形成された内部ケーシング１４には、前
記スピンドルシャフト１１の回転支持部１１ｂ・１１ｃ
の外周面に全周に亙って接触させられる軸受部１４ａ１
４ｂと、これらの軸受部１４ａ争Ｌ４ｂを連結する接続
部１４ｃ１４ｄが一体に形成され、また、これらの両軸
受部１４ａ−１４ｂと両接続部１４ｃ１４ｄとによって
、これらの間に、前記スピンドルシャフト１１と直交す
る貫通孔が形成されて、前記着磁パターンＭを露出させ
る透孔１５が形成される。

さらに、前記回転支持部ｏｂを支持する軸受部１４ａの
内周面には、前記スピンドルシャフト１１に形成された
凹溝１１ａに全周に亙って摺接させられる環状の突起１
６が形成され、また、一端面には、前記中子１３により
、所定深さを有する矩形状の凹部１４ｅが、前記軸受部
１４ａに連続した状態に形成される。

次いで、前記スピンドルシャフト１１の回転支持部１ｌ
ｂ−１ＩＣに塗布した離型剤を、熱的処理や化学的処理
によって除去する。

このような離型剤の・除去により、スピンドルシャフト
ＩＩと内部ケーシング１４との間に、前記スピンドルシ
ャフト１１の全周に亙って適切な隙間が形成されて、こ
のスピンドルシャフト１１が内部ケーシング１４に回転
自在に支持されるとともに、前記凹溝１１ａと突起１６
との嵌合により、スピンドルシャフト１１と内部ケーシ
ング１４との、スピンドルシャフト１１の長さ方向、す
なわち、スラスト方向への相対移動が拘束される。

これより、前記内部ケーシングＩ４の一端面に形成され
た凹部１４ｅに、第３図に示すような矩形状の蓋体１７
を装着して前記軸受部１４ａの端部を閉塞するとともに
、内部ケーシング１４の周側部に磁気検出素子１８を備
えた回路要素１９を装着する。

ここで、この回路要素１９について説明すれば、本実施
例では、次のような特殊な構成となっている。

第４図に示すように、コ字状に折曲させられたフレキシ
ブルプリント基４１ｉｊ２０と、折曲させられた端部の
一つの内面側に一体に取り付けられ、前記磁気極用素子
１８を支持するガラス基板２１と、前記フレキシブルプ
リント基板２０の内外面の適宜位置に取り付けられた複
数の回路素子２２とによって構成されており、前記磁気
検出素子１８、回路素子２２は、フレキシブルプリント
基板２０に形成された回路パターン（図示略）によって
電気的に相互に接続されているとともに、フレキシブル
プリント基板２０の他端部に設けられた突出片２３によ
って形成された外部接続端子２４へ電気的に導かれてい
る。

そして、この回路要素１９は、第５図および第６図に示
すように、フレキシブルプリント基板２０の折曲された
一端部を、内部ケーシング１４に形成された貫通孔の一
端部を覆うように装着し、折曲された他端部を前記貫通
孔の他端部に対向させた状態に装着し、さらに、これら
の各端部間の接続部を内部ケーシング１４の一方の連結
部Ｌ４ｃに沿うように装着することによって、内部ケー
シング１４を取り巻くようにして装着される。

このようにして回路要素１９を内部ケーシングＩ４に装
着した状態において、ガラス基１ｉ２１が透孔１５内に
挿入されて透孔１５が閉塞され、かつ、このガラス基板
２１に取り付けられた磁気検出素子１８がスピンドルシ
ャフト１１の着磁パターンＭに所定間隔をおいて対向さ
せられる。また、フレキシブルプリント基板２０に形成
された外部接続端子２４が内部ケーシング１４の一端面
から外部へ向けて、はぼ直交するように突出さ仕られて
いる。

これより、第５図および第６０図に示すように、貫通孔
の他端部に閉塞板２５を配設して前記貫通孔を覆うとと
もに、他方の連結部１４ｄに沿って回路素子２６等を配
設して内部ケーシング１４の内部空間と外部との連通を
遮断し、また、前記スピンドルシャフト１１の他端部に
環状のスペーサ２７を被嵌するとともに、前記外部接続
端子２４を形成する突出片２３に固定用中子２８を被嵌
し、これらの固定用中子２８および前記スペーサ２７を
射出成型用金型２９に嵌合支持させることによって、前
記回路要素１９が装着された内部ケーシング１４を金型
２９内に配設する。

このとき、金型２９内には、内部ケーシングＩ４や回路
要素１９、および、内部ケーシング１４から突出させら
れたスピンドルシャフト１１のまわりに、周縁部の輪郭
がほぼ長方形状の空洞部２９ａが形成される。

次いで、この金型２９内の空洞部２９ａ内に樹脂を注入
して固化させたのちに、金型２９を取り外すことにより
、第７−に示すように、内部ケーシング１４および回路
要素１９のまわりに直方体状の外部ケーシング３０を形
成する。

このようにして形成された外部ケーシング３０により、
前記回路要素１９のフレキシブルプリント基板２０や回
路素子２２が外部から包まれて、これらの動きが拘束さ
・れるとともに、フレキシブルプリント基板２０と内部
ケーシング１４とが当接させられた状態で固定されて、
これらの位置関係が拘束される。

また、前記スペーサ２７および固定用中子２８が前記金
型２９とともに取り外されることにより、スピンドルシ
ャフト１１の他端部外周面と外部ケーシング３０との間
に隙間が形成され、かつ、前記外部接続端子２４のまわ
りに、この外部接続端子２４を外部へ露出させるための
ガイド孔３１が形成され、前各の隙間によって、スピン
ドルシャフト１１と内部ケーシング１４との相対回転が
確保され、後者のガイド孔３１によって、外部接続端子
２４（すなわち、磁気検出素子１８や回路素子２２）と
外部のｉ器との接続が可能となされる。

以上の工程を経て、磁気エンコーダ３２の製造を完了す
る。

しかして、本実施例の製造方法によれば、スピンドルシ
ャフト１１のまわりにインサート成型によって内部ケー
シング１４を形成して、この内部ケーシンク１４にスピ
ンドルシャフト１１を直接支持させるものであり、また
、内部ケーシング１４の軸受部１４ａ−１４ｂを、スピ
ンドルシャフト１１の回転支持部Ｎｂ−１１ｃの表面に
沿って形成することから、両者間に組み付は誤差が生じ
ることはなく、かつ、スピンドルシャフト１１と内部ケ
ーシング１４との間に隙間を形成するための離型剤を塗
布するに際し、この離型剤の塗布厚さを薄膜形成技術に
より超微細な範囲内で制御でき、これらの相乗作用によ
り、両者の相対的な位置関係の管理が容易にかつ高精度
に行える。

しかも、このようにスピンドルシャフト１１が高精度の
位置管理のもとに装着された内部ケーシング１４に磁気
検出素子１８を取り付けて、この磁気検出素子１８をス
ピンドルシャフト１１の８着磁パターンＭに対向させる
ものであり、かつ、この着磁パターンＭがスピンドルシ
ャフト１１の表面に直接施されて、各着磁パターンＭと
スピンドルシャフト１１の回転中心との距離のばらつき
が、スピンドルシャフト１１の外面の如上精度のみに依
存することから、両者の間隔においても同様に高精度の
管理が行える。

そして、外部ケーシング３０により、前記磁気検出素子
１Ｂが取り付けられた回路要素１９と内部ケーシング１
４との位置関係を拘束して、前述した精度の長期にわた
る保持が可能となる。

また、スピンドルシャフト１１の凹溝１１ａと内部ケー
シング１４の突起１６との嵌合により、前述したように
、両者のスピンドルシャフト１１のスラスト方向への相
対移動を拘束し得るとともに、これらの嵌合形状を前記
スピンドルシャフト１１への外面加工によって容易に設
定できることから、スラスト方向への外力に対する嵌合
部の強度が容易に確保さ°れる。

したがって、製造を大幅に簡略化するとともに、高精度
の検出を行い得る磁気エンコーダ３２の製造が可能とな
る。

なお、前述した実施例は一例であって、設計要求等に基
づき種々変更可能である。

例えば、前記スピンドルシャフト１１と内部ケーシング
１４とを相対回転自在な構造とするために、前述した実
施例においては、前記スピンドルシャフト１１の回転支
持部１ｌｂ−１ｌＣの表面に剥離剤を所定厚さ塗布し、
内部ケーシング１４の成型後に前記剥離剤を除去するこ
とによって、スピンドルシャフト１１と内部ケーシング
１４との間に所定の隙間を形成するようにした例につい
て示したが、これに代えて、次のような方法によって前
記隙間を形成するようにしてもよい。。

すなわち、内部ケーシング１４を成型するに際し、前記
スピンドルシャフト１１を加熱して所定の外径となるま
で熱膨張させておき、この状態でスピンドルシャフト１
１のまわりに内部ケーシング１４を射出成型し、その固
化後において前記スピンドルシャフト１１を常温まで冷
却して縮径させることによって内部ケーシング１４との
間に隙間を形成する方法である。

また、前記剥離剤が良好な滑り特性を有する場合、ある
いは、滑り特性に優れた材料を内部ケーシング１４の成
型材料として用いる場合においては、これらを除去する
必要もなく、また、前述した隙間を設ける必要もない。

第１Ｏ図は、本発明の他の実施例を示すもので、これに
より成型された状態を第１１図に示す。

この実施例では、磁気検知部に透孔が形成されない゛よ
うにしたもので、スピンドルシャフト１１の磁気検知部
位にケーシング材料が回り込んモ、正体的に薄膜３３が
形成されるように金型とスピンドルシャフト１１間に間
隙３４が形成されている。しルがって、このような金型
でスピンドルシャフト１１をインサート成型すると、第
ｉｔ図に示すごとく薄膜３３が形成される。

この実施例による方法により磁気エンコーダを構成すれ
ば、スピンドルシャフト１１の円周面が完全にシール状
態となるので、防塵効果を高めるとともに、一定厚の薄
膜３３を磁気検知部に形成することができるので、磁気
検出素子の位置決めを容易に行うことができる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる磁気エンコーグの
製造方法は、表面に着磁パターンが所定ピッチで施され
たスピンドルシャフトのまわりに、このスピンドルシャ
フトを回転自在に支持するとともに前記着磁パターンに
対向する磁気検知部を備えた内部ケーシングを、前記ス
ピンドルシャフトを挿入体としてインサート成型により
形成する工程、前記内部ケーシングのまわりに、前記磁
気検知部を介して着磁パターンに対向させられる磁気検
出素子を備えた回路要素を配設する工程、前記内部ケー
シングおよび回路要素のまわりに、これらを覆う外部ケ
ーシングを、内部ケーシングおよび前記回路要素を挿入
体としてインサート成型により形成する工程、以上の主
工程を備えていることを特徴とするもので、次のような
優れた効果を奏する。

スピンドルシャフトをケーシングに直接支持させて両者
の相対的な位置関係の管理を容易にし、また、スピンド
ルシャフトに着磁パターンを直接族して、各着磁パター
ンとスピンドルシャフトの回転中心との距離のばらつき
を抑制し°、さらに、このように高精度に位置管理され
た着磁パターンに、磁気検出素子を対向させることによ
り、各着磁パターンと磁気検出素子との間隔を均一化し
て、冬着磁パターンから磁気検出素子に作用させられる
磁束密度を一定にし、これによって、高精度の検出を行
い得る磁気エンコーダを提供することができる。

さらに、インサート成型によって、内部ケーシングおよ
び磁気検出素子を覆って外部ケーシングを形成すること
により、各構成部材の位置関係を拘束して、前述した検
出精度を長期に亙って保持ケることのできる磁気エンコ
ーダの提供を可能にする。

しかも、磁気エンコーダを製造するに際し、構成部材を
極力省き、かつ、製造工程を簡略化して組み付は作業を
簡便なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図はスピンドルシャフトを金型内に配設置た状態を
示す縦断面側面図、第２図は第１図の■−■線に沿う矢
視断面図、第３図はスピンドルシャフトのまわりに内部
ケーシングを形成した状態を示す一部を断面した外観斜
視図、第４図は回路要素を示す一部を断面した外観斜視
図、第５図はスピンドルシャフトおよび回路要素が装着
された内部ケーシングを金型内に配設した状態を示す縦
断面側面図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線に沿う矢視
断面図、第７図は一実施例によって製造された磁気エン
コーダの概略を示す一部を仮想線によって示した外観斜
視図、第８図および第９図はそれぞれ従来の磁気エンコ
ーダを示す縦断面側面図、第１θ図および第１１図は本
発明の他の実施例を示すもので、第１θ図は第１図と第
１１図は第３図と同様の図である。 １１・・・・・・・・・スピンドルシャフト、１２・２
９・・・（射出成型用）金型、１４・・・・・・・・・
内部ケーシング、１８・・・・・・磁気検出素子、１９
・・・・・・・・・回路要素、　　　３０・・・・・・
外部ケーシング、３２・・・・・・・・・磁気エンコー
ダ、３３・・・・・・薄膜、３４・ｔ・・・・・・・間
隙、　　　　　Ｍ・・・・・・着磁パターン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表面に着磁パターンが所定ピッチで施されたスピンドル
   シャフトのまわりに、このスピンドルシャフトを回転自
   在に支持するとともに前記着磁パターンに対向する磁気
   検知部を備えた内部ケーシングを、前記スピンドルシャ
   フトを挿入体としてインサート成型により形成する工程
   、 前記内部ケーシングのまわりに、前記磁気検知部を介し
   て着磁パターンに対向させられる磁気検出素子を備えた
   回路要素を配設する工程、 前記内部ケーシングおよび回路要素のまわりに、これら
   を覆う外部ケーシングを、内部ケーシングおよび前記回
   路要素を挿入体としてインサート成型により形成する工
   程、 以上の主工程を備えていることを特徴とする磁気エンコ
   ーダの製造方法。