KR20180087383A - 내마모성이며 내가수분해성인 인코더, 인코더를 갖는 베어링 유닛 및 인코더를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

내마모성이며 내가수분해성인 인코더, 인코더를 갖는 베어링 유닛 및 인코더를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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KR20180087383A
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파트릭 슈미트
크리스티안 목
슈테판 쿠어츠벡
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은, 베어링 유닛(15)용 인코더(1)에 관한 것으로서, 인코더(1)는 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어진 자석 부분(3)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

내마모성이며 내가수분해성인 인코더, 인코더를 갖는 베어링 유닛 및 인코더를 제조하기 위한 방법
본 발명은, 내마모성이며 내가수분해성인 인코더에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 인코더를 갖는 베어링 유닛에 관한 것이다. 그밖에, 본 발명은 인코더를 제조하기 위한 복수의 방법과도 관련이 있다.
종래 기술에는, 인코더가 오래전부터 공지되어 있다. 자기식 인코더 및 자기장 측정 센서는, 고정식 기계 부분과 가동식 기계 부분 사이에서 이루어지는 상대적인 운동을 무접촉 방식으로 측정하기 위해서 사용된다. 인코더는 자기성 부품, 특히 자석을 구비하며, 이 자석에는 운동 방향을 따라서 하나 또는 복수의 교번 자화부, 즉 북-남극이 제공되어 있다.
자기장 측정 센서는, 상기와 같은 극 전환을 검출하고, 이와 같은 극 전환을, 컴퓨터 지원되는 추가 가공을 위해 이용할 수 있는 전기 신호로 변환한다. 인코더의 자기성 부품은 일반적으로, 인코더를 간단히 장착할 수 있기 위하여, 금속 캐리어에 고정되어 있다.
오늘날, 플라스틱으로 이루어진 자석 부분은 대부분 탄성 중합체 물질로부터 제조되지만, 이와 같은 물질은 다수의 사용 상황에서 불만족스러운 마모 특성을 나타낸다. 그렇기 때문에, 더 신규의 개발품 중에는, 열가소성 물질로 이루어진 내마모성 자석 부분이 있다.
오늘날 열가소성 플라스틱으로부터 제조되는 자석 부분은 대부분 폴리아미드 6(간략히 PA6) 및 폴리아미드 12(간략히 PA12)를 매트릭스 재료(matrix material)로 구비하는데, 그 이유는 이들이 플라스틱 물질 하에서는 충전제 함량이 높은 경우에도 큰 팽창을 나타내고, 그렇기 때문에 상대적으로 높은 유연성을 나타내기 때문이다. PA12는 또한, 높은 화학적 저항성 및 우수한 미끄럼 마찰 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.
PA12 또는 PA6에서의 단점은, 이들 물질이 충분한 내가수분해성을 갖지 않고, 더 높은 연속 사용 온도에는 부적합하다는 것이다. 충전되지 않은 PA6의 적용에 따른 연속 사용 범위는, 단기간에는 대략 150℃에 놓여 있고, 장기간에는 대략 85 내지 90℃에 놓여 있으며, PA12의 연속 사용 범위는, 단기간에는 대략 140℃에 놓여 있고, 장기간에는 대략 80℃ 내지 90℃에 놓여 있다. 특히 따뜻하거나 뜨거운 물속에서 또는 수증기와 접촉하는 경우에는, 이들 물질이 상당한 손상에 시달리거나 분해된다. 또한, 폴리아미드는, 수분 함량에 대한 기계적인 특성의 높은 의존성을 가지며, 또한 내마모성 및 마찰 특성도 수분 함량에 의존하고, 수분 함량이 지나치게 높은 경우에는 부정적인 영향을 받는다. 따라서, PA12 또는 PA6로 이루어진 자석 부분을 갖는 인코더는 더 까다로워진 요구 조건과 관련해서 불충분한 수명을 갖게 된다. 플라스틱 인코더는 또한, 열가소성 플라스틱에서 통상적인 바와 같이, 크리프(creep)의 경향을 나타내지만, 이와 같은 특성은 플라스틱에 따라 각각 상이하게 나타난다.
따라서, 본 발명의 기술적인 과제는, 종래 기술의 단점들을 극복하는 것, 및 전체 사용 기간에 걸쳐서 그리고 주어진 사용 조건하에서 일정한 자화를 유지하는 인코더를 제공하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라 특히 베어링 유닛용 인코더에 의해서 해결되며,이 경우 인코더는, 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어진 자석 부분을 구비한다.
하나 이상의 자기성 충전제를 갖는 폴리케톤을 제공함으로써, 인코더의 내마모성 외에 내가수분해성도 증가할 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 충전제를 갖는 폴리케톤은 화합물로서 지칭된다.
폴리케톤은 PA12에 비해 대략 40℃만큼 더 높은 용융점을 갖는다. 따라서, 이와 같은 재료에 의해서는, 예컨대 특히 후텁지근한 기후에서 사용할 때 적용되는 더 높은 사용 온도가 실현될 수 있다. 폴리케톤은 또한 매우 우수한 내화학약품성을 나타내고, 건조한 상태에서의 열가소성 플라스틱 하에서는 최고의 팽창 및 이로인한 큰 유연성을 갖는다. 이와 같은 양상들은 특히 플라스틱 인코더에서 필요한 바와 같은 더 높은 충전제 함량에서 바람직하고, 특히 마찬가지로 인코더를 위해서 사용되는 폴리페닐렌설파이드(간략히 PPS)에 비해 결정적인 장점을 반영한다.
내화학약품성은 PA12 및 PA66에 비해, 사용 가능한 윤활제의 선택군을 뚜렷하게 확대시킬 수 있다. 따라서, 폴리케톤은, 통상적으로 심지어 PA12와 같은 장쇄의 폴리아미드를 분해하는 약산(slight acid)에 의한 공격을 견디게 된다. 10%의 염산에서 또는 30%의 황산에서 21일 동안 침전시킨 후에, 파단 연신율은 300% 초과 수준을 유지하고, 할로겐화 탄화수소 및 알데히드에 대해서도 폴리케톤은 안정적인 것으로 분류될 수 있다. 그 이유는, 바람직하게 대략 50%의 CO2로 이루어진 폴리케톤이 중합됨으로써, 재료를 공격할 수 있는 유사한 성질의 용매 또는 유사한 성질의 화학약품이 전혀 존재하지 않기 때문이다.
또한, 폴리케톤은 건조한 상태에서뿐만 아니라 습한 상태에서도 동일한 특성을 나타내는 한편, PA12 및 PA66은, 수분 함량에 대한 기계적인 특성의 의존성 측면에서 더 강하거나 매우 강한 의존성을 나타낸다.
적용을 위해서는, PA12 및 PA66에서 훨씬 덜 나타나기 때문에 조기 노화 및 이로써 기계적인 특성의 손실을 야기할 수 있는 더 높은 내가수분해성도 바람직하다. 폴리케톤은 심지어 100℃의 뜨거운 물 또는 수증기에서도 저항성을 나타낸다.
폴리케톤은 또한 금속에 대한 매우 우수한 접착 능력을 나타내는데, 이와 같은 접착 능력은 다른 무엇보다 자석 부분이 금속 캐리어 상에 제공되어야만 하기 때문에 바람직하다. 폴리케톤 중합체의 복원 능력은 PA12의 복원 능력보다 훨씬 더 높으며, 이와 같은 사실은 동적인 부하에 의한 변형에서 큰 역할을 한다.
바람직하게, 자석 부분은 둘레에 걸쳐 균일하게 분포된 개수의 교대하는 북극 및 남극을 구비한다.
바람직하게, 베어링 유닛은 상용차, 트럭, 승용차 등을 위한 휠 베어링으로서 형성되어 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 충전제는 경자성 페라이트, 철, 철 함유 물질 또는 희토류 원소를 함유하거나 이들 충전제들의 조합을 함유한다.
이로써, 인코더는 마모에 대한 높은 강도를 갖게 된다. 바람직하게, 희토류는 네오디뮴 또는 사마륨이다.
본 발명에 따른 또 다른 일 실시예에서, 충전제의 비율은 재료의 70 내지 95 중량%이다.
따라서, 마모에 대한 강도가 추가로 증가된다. 또 다른 충전제로서, 예컨대 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 유리 섬유 또는 유리 볼과 같은 보강 섬유가 0.1 내지 5 중량-%의 비율까지 혼합될 수 있다. 이로 인해, 내마모성이 증가한다. 바람직하게, 폴리케톤은 0.1 내지 5 중량-%의 범위 안에서 내연제를 함유할 수 있다. 예컨대 0.1 내지 15 중량-%의 PTFE 또는 MoS2와 같은, 미끄럼 마찰을 줄이기 위한 첨가제가 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 또 다른 일 실시예에서는, 금속 박막, 금속으로 코팅된 박막, 또는 금속 코팅이 자석 부분에 배열 또는 제공되어 있거나, 금속 박막, 금속으로 코팅된 박막, 또는 금속 코팅과; 자석 부분 사이에 접착 촉진제가 배열되어 있다. 바람직하게, 접착 촉진제는 프라이머(primer)이다.
상기와 같은 성분들을 제공함으로써는, 인코더를 상이하게 형성할 수 있고 개별 설치 상황에 매칭시킬 수 있는 가능성이 나타나게 된다.
본 발명에 따른 또 다른 일 실시예에서는, 인코더가 캐리어 부분을 포함하며, 이 경우에는 자석 부분이 캐리어 부분에 제공되어 있거나, 캐리어 부분과 자석 부분 사이에 접착 촉진제가 배열되어 있다.
캐리어 부분을 제공함으로써, 자석 부분은 간단한 방식으로 베어링 유닛에 장착될 수 있다. 예를 들어, 캐리어 플레이트 또는 금속 캐리어와 같은, 금속으로 이루어진 캐리어 부분이 바람직하다. 바람직하게, 캐리어 플레이트는 삽입 부분이다.
바람직하게, 인코더는 1-성분-사출 성형 방법, 2-성분-사출 성형 방법, 사출 압축 성형 또는 유동층 소결에 의해서 제조된다. 이로써, 인코더 또는 인코더의 구성 요소를 제조할 수 있는 다수의 가능성이 나타나게 된다.
바람직하게, 폴리케톤 및 자기성 충전제로 이루어진 화합물은, 접착 능력이 충분한 상태에서 사출 성형 방법으로 캐리어 부분에 직접 압출될 수 있다. 더 높은 접착 강도는 접착 촉진제에 의해서 얻어질 수 있다. 이 경우에도, 폴리케톤은 PA12보다 우수한 것으로 나타나는데, 그 이유는 PA12가 상대적으로 복잡하게 결합되기 때문이다. 바람직하게, 접착 촉진제로서는 EP 1707923 B1호에 따른 실란 접착 촉진제가 사용된다.
바람직하게, 사출 성형 방법에 의해서는, 도달 가능한 자속 밀도(magnetic flux density)를 후속하는 자화 공정에 의해 증가시키기 위하여, 폴리케톤 및 자기성 충전제로 이루어진 화합물에 이방성 자기 특성이 부여된다.
바람직하게는, 예비 처리, 즉 활성화 또는 프라이머 층으로서 인산염 처리(phosphating)가 제공될 수 있고, 표면 주름 형성, 피클링(pickling), 전기 방전과 같은 다른 예비 처리는 접착을 위해서 필요하다. 또한, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리우레탄 및 아크릴레이트를 기본으로 해서 이루어지는 프라이머도 사용 가능하다. 접착에 의해 캐리어 부분과 폴리케톤을 결합하기 위하여, 바람직하게는 2-성분 시스템이 사용될 수 있는데, 그 이유는 용매 함유 접착제가 사용될 수 없기 때문이다. 이 경우에는 또한, 2-성분의 에폭시수지, 페놀수지, 폴리우레탄수지 또는 아크릴레이트수지도 생각할 수 있다. 바람직하게는, 복수의 다양한 프라이머로 이루어진 층 시스템이 접착 촉진을 위해 사용된다.
바람직하게, 캐리어 플레이트와의 결합은 또한 스냅 결합을 통해서도 구현될 수 있는데, 그 이유는 폴리케톤이 또한 충전된 상태에서도 높은 팽창을 갖기 때문이다. 바람직하게, 캐리어 플레이트는, 플라스틱 링이 형상 결합 방식으로 그리고 빠지지 않게 제공될 수 있도록 하기 위하여, 자신의 외부 에지에 지그재그 형상을 갖거나 노치(notch)를 갖는다.
프라이머로서는, 바람직하게 접착, 흡착 또는 COOH-, OH- 또는 NH2-기를 통한 화학적인 결합에 의해서 결합을 형성하는 통상적인 수지 시스템이 바람직하게 사용될 수 있다. 다른 한 가지 가능성은, 화학적인 결합을 형성하는 작용기를 갖는 하이브리드 폴리머의 사용이다.
이하의 표 1에서는, PA12와 폴리케톤이 비교된다.
재료 PA12 폴리케톤
특성 EMS - 그릴아미드 120HFR 아크로 - 폴리케톤 PK-VM
조절됨 조절되고 건조됨
장력-탄성 계수 MPa 1500 1500
파단 연신율 % 50 초과 200 초과
용융 온도 ℃ 178 220
최대 사용 온도 ℃
장시간
80
110
최대 사용 온도 ℃
단시간
150
180
폴리케톤은, 더 우수한 내가수분해성, 더 높은 연속 사용 온도, 파단 연신율 및 내화학약품성 때문에, PA12보다 훨씬 더 많은 사용 가능성을 제공해준다. PA66에 비해, 폴리케톤은 또한 더 높은 내가수분해성, 파단 연신율, 충격 강도 및 또한 훨씬 더 적은 물 흡수력 및 더 높은 내화학약품성을 갖는다. 이 점에 있어서, 파단 연신율과 충격 강도도 중요한 이유는, 인코더가 작동 중에 강한 동적 부하에 노출되고, 이 경우에는 순수한 폴리케톤이 10%의 성형까지 변형의 유지를 나타내지 않기 때문이다. 이 점에서, 폴리케톤은 또한 PPS로 이루어진 물질보다 우수하다.
더 나아가, 폴리케톤은 프라이머 없이도 금속에 대한 우수한 접착 상태를 나타낸다. 바람직하게는, 자석 부분과 캐리어 부분 간의 접착 촉진을 위해 예컨대 OrmocerenTM과 같은, 하이브리드 폴리머로 이루어진 프라이머 층이 캐리어 부분 상에 사용될 수 있으며, 이와 같은 프라이머 층은 직접 압출될 수 있거나, 연화된/가열된 화합물이 상기 프라이머 층에 성형 방식으로 압착될 수 있다.
높은 연신 가능성에 의해서는, 또한 플라스틱을 스냅 연결부[예컨대 팽창 스터드(expanding stud) 또는 라운딩 처리된 스냅 스프링)를 통해 캐리어 플레이트와 연결하는 것도 가능하다. 바람직하게, 플라스틱은 사출 성형 방법 또는 사출 압축 성형 방법으로 직접 제공될 수 있다. 이 경우, 폴리케톤은 매우 뒤틀림 없이 나타나는데, 더 상세하게 말하자면 높은 치수 정확성을 보장해준다. 이와 같은 사실이 다른 무엇보다 장점이 되는 이유는, 자기성 부품으로서의 인코더로부터 세그먼트화 신호가 분기되고, 이와 같은 신호는 비틀림이 적은 경우에 더 뚜렷하게 판독될 수 있기 때문이다.
폴리켑톤이 갖는 또 다른 장점은, 매우 신속하게 결정화되거나 응고되기 때문에, 짧은 사이클 시간이 구현될 수 있고, 이와 같은 상황은 또한 환경 보호와 관련해서도 바람직하다는 것이다. 또 다른 장점은, 재료가 자신의 뛰어난 내화학약품성에 의해서 윤활제 선택군의 확대를 가능하게 한다는 것이다.
바람직하게, 인코더는, 지금까지 통상적이던 구조와는 다른 구조, 즉 프라이머 및 캐리어 플레이트로써 자기적으로 충전된 플라스틱을 구비한다. 바람직하게, 인코더는, 자석 입자로 충전된 자석 부분이 금속 층으로써 적합한 두께로 코팅되는 방법에 의해서 제조되었다. 이 경우에는, 자기적인 추론을 위한 통상적인 캐리어 부분이 생략되거나 이 캐리어 부분이 코팅으로 대체된다.
바람직하게, 금속 층은 PVD-방법(물리적 기상 증착 방법), CVD-방법(화학적 기상 증착 방법)으로, 전기 도금 또는 기화(예컨대 전자 빔, 스터퍼링, 캐소드 아토마이징 등)에 의해서 제공될 수 있다. 이 경우에 주목할 사실은, 기판, 다시 말해 캐리어 부분의 플라스틱이 고온 부하에 의해서 손상, 용융 또는 부분 용융되지 않는다는 것이다. CVD 층은 예컨대 운반 기체(예컨대 H2)가 있거나 없는 철 펜타카보닐로부터 구성될 수 있다. 그 다음에, 제공된 층이 또한 더 우수한 내구성을 위해 부식 방지 층에 의해서 밀봉될 수 있다.
또 다른 일 변형예는, 자석 부분을 박막 상에 제공하는 데 있다. 바람직하게, 이와 같은 제공 공정은 박막 후방 사출(back injection) 기술에 의해서 이루어진다. 이때, 박막 자체는 금속 재료로 이루어질 수 있고, 이로써 자기적인 추론이 제공되며, 이로 인해 자화의 달성 가능한 강도가 증가될 수 있다. 바람직하게, 박막은 프라이머로써 코팅될 수 있다. 더욱 바람직하게, 이 경우에 박막은 미터 단위로 시판중인 상품으로서 사출 성형 기계 내부로 삽입되고, 박막 후방 사출 방법으로 가공될 수 있지만, 또한 사전에 박막 섹션들을 제 형태로 절단하는 것 또는 천공하는 것 그리고 삽입 부분으로서 사용하는 것도 가능하다.
바람직하게, 박막의 성형은 선행하는 일 처리 단계에서 이루어지며, 이 단계도 사출 성형 공구 내에서 실시 가능하다. 특히 바람직하게는, 얇은 접착 촉진제 박막 또는 금속 코팅된 박막 또는 화합물을 갖는 접착 촉진제 박막이 후방 사출된다. 그 다음에, 플라스틱-접착 촉진제 박막-결합체가 바람직하게 추가의 일 처리 단계에서 캐리어 부분(금속 삽입물) 또는 금속 박막 상에 제공될 수 있다.
또 다른 한 가지 가능성은, 자기적으로 충전된 플라스틱으로써 캐리어 플레이트를 코팅하는 데 있다. 바람직하게, 이와 같은 코팅은, 예열된 캐리어 부분이 플라스틱 분말로 이루어진, 바람직하게는 화합물 및 자기성 입자로 이루어진 배쓰 내로 제공되는 유동층 소결 방법으로 구현될 수 있다. 바람직하게, 플라스틱 분말에는 노즐로부터 배출되는 공기 흐름에 의해서 난류가 형성되며, 이 경우 뜨거운 부품에 충돌할 때에 입자는 접착 상태를 유지한다. 달성 가능한 층 두께는 대략 150 내지 1000 ㎛이며, 최적의 신호를 위해서 필요한 층 두께는 대략 700 ㎛이다.
또한, 화합물을 습식 화학적 처리 방식으로, 더 상세하게 말하자면 용액 내 입자로서 제공하는 것도 가능하며, 이 목적을 위해 캐리어 부분 또는 금속 박막이 선행하는 프라이머 제공 공정 후에 래커 코팅될 수 있다. 더 나아가서는, 충전제-플라스틱-화합물-분말로써 분말 코팅하는 방법도 적용될 수 있다.
자기성 입자를 갖는 폴리케톤 재료(간략히 PK-MP)를 베어링 내에서/상에서 위치 결정할 수 있는 또 다른 한 가지 가능성은, 화합물이 직접 베어링의 외부 링에서 캐리어 부분과 접착됨으로써 이루어질 수 있다. 또한, 화합물을 직접 외부 링에 압출하는 것도 가능하다.
또 다른 한 가지 가공 가능성은, 캐리어 플레이트가 있거나 없는 상태에서 재료 PK-MP를 2-성분 사출 성형 방법으로 가공하는 데 있다. 바람직하게, 캐리어 플레이트를 가공하는 경우에는, 캐리어 플레이트가 사출 성형 기계 내로 삽입되며, 이 경우 제1 성분은 예컨대 프라이머 플라스틱 또는 프라이머 탄성 중합체(예컨대 열가소성 탄성 중합체) 또는 일반적으로는 프라이머일 수 있고, 제2 성분은 재료이다. 바람직하게, 캐리어 플레이트 없이 가공하는 경우에는, 제1 성분이 재료(예컨대 PK-MP)일 수 있다. 바람직하게는, 차폐 충전제로 충전되어 있고 폴리케톤으로 이루어진 화합물인, 예컨대 탄소 섬유로 고도로 충전된 화합물 또는 알루미늄으로 충전된 화합물인 제2 성분이 제1 성분에 압출된다.
또 다른 한 가지 가능성은, 섬유(탄소 섬유 또는 다른 차폐 섬유)로 이루어진 편물에 재료를 압출하는 것인데, 다시 말해 섬유 편물은 열 가소성 플라스틱 또는 열 경화성 플라스틱에 의해서 자체적으로 보강될 수 있다. 바람직하게, 폴리케톤-재료는, 편물 또는 보강된 편물 디스크가 사출 성형 기계 내부에 성공적으로 삽입된 후에 압출된다. 이와 같은 압출 공정은 프라이머가 있거나 없는 상태에서 이루어질 수 있다.
또한, 상기 과제는 본 발명에 따라, 특히 전술된 바와 같은 인코더를 구비하는 베어링 유닛에 의해서도 해결된다.
또한, 상기 과제는 본 발명에 따라, 특히 청구항 7 내지 청구항 10에 따른 방법에 의해서도 해결된다.
이 방법을 제공함으로써, 베어링 유닛용 인코더를 제조할 수 있는 상이한 방법들이 나타나게 된다.
바람직하게, 주입은 하나 이상의 장치에 의해서 이루어진다.
바람직하게, 캐리어 부분은 금속으로 이루어져 있다. 바람직하게, 인코더는, 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어진 자석 부분을 구비한다. 특히 바람직하게, 재료는 가열된 상태에서 용융물의 형태로 존재한다.
바람직하게, 청구항 9에 따른 방법에 따라, 용융물을 공구 내로 주입할 때에는 공구가 완전히 폐쇄되어 있지 않음으로써, 결과적으로 공구 내에서는 엠보싱 갭(embossing gap)이 형성될 수 있다. 특히 바람직하게, 공구 내 용융물의 가압은, 공구에 압력을 가함으로써 이루어진다. 공구가 폐쇄되자마자, 엠보싱 갭은 더 이상 존재하지 않게 된다.
바람직하게, 인코더는 일 처리 단계에서 자화되는데, 다시 말하자면 자기 코딩이 제공된다. 바람직하게, 인코더는 마지막 처리 단계에서 자화된다.
본 발명은 이제 도면들에 의해서 예시적으로 도시된다.
도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 인코더를 도시하고,
도 8은 본 발명에 따른 인코더를 갖는 베어링 유닛을 도시하며,
도 9는 본 발명에 따른 인코더를 갖는 대안적인 베어링 유닛을 도시하고,
도 10a 내지 도 10e는 본 발명에 따른 인코더의 제조 방법을 도시하며,
도 11a 내지 도 11d는 본 발명에 따른 인코더의 대안적인 제조 방법을 도시하고,
도 12a 내지 도 12d는 본 발명에 따른 인코더의 대안적인 제조 방법을 도시하며, 그리고
도 13a 내지 도 13e는 본 발명에 따른 인코더의 또 다른 대안적인 제조 방법을 도시한다.
도 1 내지 도 7에는, 실시예들이 도시되어 있다. 본 발명은, 이들 실시예에 한정되지 않는다. 도 1 내지 도 7에 도시된 인코더(1)는 자석 부분(3)을 구비한다. 자석 부분(3)은, 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어진다. 충전제는 페라이트, 철, 철 함유 물질 또는 희토류 원소를 함유하거나 이들 충전제의 조합을 함유한다. 충전제의 비율은 재료의 70 내지 95 중량%의 범위 안에 놓여 있다. 인코더는 링 형상으로 형성되어 있다.
도 1에서, 인코더(1)는 캐리어 부분(2), 자석 부분(3) 및 접착 촉진제(7)를 구비한다. 접착 촉진제(7)는 캐리어 부분(2)과 자석 부분(3) 사이에 배열되어 있다. 캐리어 부분(2)은 L자 형상의 횡단면을 갖는다. 접착 촉진제(7)는 프라이머이고, 특히 또한 접착 촉진제 박막일 수도 있다. 바람직하게, 캐리어 부분(2), 자석 부분(3) 및/또는 접착 촉진제(7)는 2-성분-사출 성형 방법으로 제공되어 있다.
도 2에서, 인코더(1)는 캐리어 부분(2) 및 자석 부분(3)을 구비한다. 자석 부분(3)은 캐리어 부분(2)의 일 측면에 평평하게 접한다. 캐리어 부분(2)은 L자 형상의 횡단면을 갖는다. 바람직하게, 캐리어 부분(2) 및/또는 자석 부분(3)은 2-성분-사출 성형 방법으로 제공되어 있다.
도 3에서, 인코더(1)는 자석 부분(3) 및 금속 박막(4)을 구비한다. 금속 박막(4)은 자석 부분(3)의 일 측면에 평평하게 접한다. 자석 부분(3)은 L자 형상의 횡단면을 갖는다.
도 4에서, 인코더(1)는 자석 부분(3), 금속 박막(4) 및 접착 촉진제(7)를 구비한다. 접착 촉진제(7)는 금속 박막(4)과 자석 부분(3) 사이에 배열되어 있다. 자석 부분(3)은 L자 형상의 횡단면을 갖는다.
도 5에서, 인코더(1)는 자석 부분(3) 및 금속 코팅(6)을 구비한다. 금속 코팅(6)은 자석 부분(3)의 일 측면에 평평하게 접한다. 자석 부분(3)은 L자 형상의 횡단면을 갖는다.
도 6에서, 인코더(1)는 자석 부분(3), 접착 촉진제(7), 및 금속으로 코팅된 박막(5)을 구비한다. 금속으로 코팅된 박막(5)은 접착 촉진제(7)와 자석 부분(3) 사이에 놓여 있다. 자석 부분(3)은 L자 형상의 횡단면을 갖는다.
도 7에서, 인코더(1)는 자석 부분(3), 접착 촉진제(7), 및 금속으로 코팅된 박막(5)을 구비한다. 접착 촉진제(7)는 금속으로 코팅된 박막(5)과 자석 부분(3) 사이에 배열되어 있다. 자석 부분(3)은 L자 형상의 횡단면을 갖는다.
도 1 내지 도 7에 도시된 인코더 외에, 개별 구성 요소들의 또 다른 어셈블리도 생각할 수 있다.
도 8에는, 베어링 유닛(10)이 도시되어 있다. 베어링 유닛(10)은 방사 방향으로 적층 배열된 2개의 베어링 링(11, 12) 및 이들 베어링 링 사이에서 롤링하는 롤링 바디(13)를 구비한다. 또한, 베어링 유닛(10)은, 캐리어 부분(2) 및 자석 부분(3)으로부터 형성된 인코더(1)를 구비한다. 인코더(1)는 베어링 링(11, 12) 사이에 배열되어 있다.
도 9에는, 대안적인 베어링 유닛(10)이 도시되어 있다. 베어링 유닛(10)은 방사 방향으로 적층 배열된 2개의 베어링 링(11, 12) 및 이들 베어링 링 사이에서 롤링하는 롤링 바디(13)를 구비한다. 또한, 베어링 유닛(10)은, 자석 부분(3) 및 접착 촉진제(7)로부터 형성된 인코더(1)를 구비한다. 인코더(1)는, 캐리어 플레이트를 제공하지 않은 상태에서, 제1 베어링 링(11) 상에, 다시 말해 외부 링 상에 접착되어 있다. 대안적으로, 인코더는 제1 베어링 링(11)에 압출될 수도 있다. 베어링 링(11) 상에 압출하는 공정은 접착 촉진제가 있거나 없는 상태에서 이루어질 수 있다.
도 10a 내지 도 13e에는, 실시예들이 도시되어 있다. 본 발명은, 이들 실시예에 한정되지 않는다. 본원의 방법에 의해서 제조되는 인코더들은 모두 하나의 자석 부분을 구비하며, 이 자석 부분은 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어진다.
도 10a 내지 도 10e에는, 본 발명에 따른 인코더(1)의 제1 제조 방법이 도시되어 있다. 이 제조 방법은 1-성분-사출 성형 방법이다.
베어링 유닛(15)용 인코더(1)를 제조하기 위한 제1 방법은 다음과 같은 단계들, 즉
- 공구(20) 내에 삽입부를 제공하는 단계로서, 이 경우 삽입부는 캐리어 부분(2)인 단계,
- 용융물(30)을 폐쇄된 공구(20) 내로 주입하는 단계로서, 이 경우 용융물(30)은 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어지는 단계, 및
- 용융물(30)을 냉각시키는 단계로서, 이 경우 용융물(30)과 캐리어 부분(2)을 결합시켜 인코더(1)를 형성하는 단계를 포함한다.
이 경우, 캐리어 부분(2)은 기계식으로 또는 인산염 처리에 의해서 예비 처리될 수 있다. 또한, 접착 촉진제도 캐리어 부분(2)에 제공될 수 있다. 용융물(30)의 주입은 압력의 제공 하에 이루어진다. 냉각이 이루어진 후에는, 인코더(1)가 공구(20)로부터 배출 또는 인출될 수 있다. 이 경우에는, 공구(20)가 사출 성형 기계의 부분이다.
도 11a 내지 도 11d에는, 본 발명에 따른 인코더(1)의 제2 제조 방법이 도시되어 있다. 이 제조 방법은 2-성분-사출 성형 방법이다.
베어링 유닛(15)용 인코더(1)를 제조하기 위한 제2 방법은 다음과 같은 단계들, 즉
- 공구(20) 내에 삽입부를 제공하는 단계로서, 이 경우 삽입부는 캐리어 부분(2)인 단계,
- 공구(20) 내로 제1 성분(25)을 주입하는 단계로서, 이 경우 제1 성분(25)은 접착 촉진제인 단계,
- 제1 성분(25)을 냉각시키는 단계로서, 이 경우 캐리어 부분(2)과 제1 성분(25)의 결합이 이루어지는 단계,
- 공구(20) 내로 제2 성분(26)을 주입하는 단계로서, 이 경우 제2 성분(26)은 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어지는 단계, 및
- 제2 성분(26)을 냉각시키는 단계로서, 이 경우 제1 성분(25)과 제2 성분(26)의 결합이 이루어지고, 이로써 인코더(1)가 형성되는 단계를 포함한다.
이 경우, 캐리어 부분(2)은 기계식으로 또는 인산염 처리에 의해서 예비 처리될 수 있다. 제1 성분(25) 및 제2 성분(26)의 주입은 압력을 제공함으로써 이루어진다. 두 가지 성분은 유동 가능한데, 바람직하게는 용융물이다. 냉각이 이루어진 후에는, 인코더(1)가 공구(20)로부터 배출 또는 인출될 수 있다. 이 경우에는, 공구(20), 제1 장치(21) 및 제2 장치(22)가 사출 성형 기계의 부분이다.
도 12a 내지 도 12d에는, 본 발명에 따른 인코더(1)의 제3 제조 방법이 도시되어 있다. 이 제조 방법은 박막 후방-사출 방법이다.
베어링 유닛(15)용 인코더(1)를 제조하기 위한 제3 방법은 다음과 같은 단계들, 즉
- 공구(20) 내에 삽입부를 제공하는 단계로서, 이 경우 삽입부는 금속 박막(4)인 단계,
- 공구(20) 내로 용융물(30)을 주입하는 단계로서, 이 경우 용융물(30)은 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어지는 단계, 및
- 용융물(30)을 가압하는 단계로서, 이 경우 용융물(30)의 냉각 중에, 금속 박막(4)과 용융물(30)을 결합시켜 인코더(1)를 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 접착 촉진제도 금속 박막(4)에 제공될 수 있다. 공구(20)를 압축하는 경우에는, 공구(20) 내에 삽입된 금속 박막(4)이 공구(20)의 형상에 상응하게 엠보싱 처리된다. 용융물(30)의 주입은 압력의 제공 하에 이루어진다. 냉각이 이루어진 후에는, 인코더(1)가 공구(20)로부터 배출 또는 인출될 수 있다. 이 경우에는, 공구(20), 제1 장치(21) 및 제2 장치(22)가 사출 성형 기계의 부분이다.
도 13a 내지 도 13e에는, 본 발명에 따른 인코더(1)의 제4 제조 방법이 도시되어 있다. 이 제조 방법은 사출 엠보싱 방법이다.
베어링 유닛(15)용 인코더(1)를 제조하기 위한 제4 방법은 다음과 같은 단계들, 즉
- 공구(20) 내에 삽입부를 제공하는 단계로서, 이 경우 삽입부는 캐리어 부분(2)인 단계,
- 제1 장치(21)를 이용해서 공구(20) 내로 용융물(30)을 주입하는 단계로서, 이 경우 용융물(30)은 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어지는 단계, 및
- 용융물(30)을 가압하는 단계로서, 이 경우 용융물(30)의 냉각 중에, 캐리어 부분(2)과 용융물(30)을 결합시켜 인코더(1)를 형성하는 단계를 포함한다.
이 경우, 캐리어 부분(2)은 기계식으로 또는 인산염 처리에 의해서 예비 처리될 수 있다. 또한, 접착 촉진제도 캐리어 부분(2)에 제공될 수 있다. 용융물(30)을 공구(20) 내로 주입할 때에는 공구(20)가 완전히 폐쇄되어 있지 않음으로써, 결과적으로 공구(20) 내에서는 엠보싱 갭(24)이 형성될 수 있다. 공구(20)에 압력을 제공(23) 함으로써, 공구(20) 내에서 용융물(30)의 가압이 이루어진다. 공구(20)가 폐쇄되자마자, 엠보싱 갭(24)은 더 이상 존재하지 않는다. 냉각이 이루어진 후에는, 인코더(1)가 공구(20)로부터 배출 또는 인출될 수 있다. 이 경우에는, 공구(20), 제1 장치(21) 및 제2 장치(22)가 사출 성형 기계의 부분이다.
도면에 도시되지 않은 제5 제조 방법은 유동층 소결 방법이다.
베어링 유닛(15)용 인코더(1)를 제조하기 위한 제5 방법은 다음과 같은 단계들, 즉
- 캐리어 부분을 가열하는 단계,
- 캐리어 부분을 플라스틱 분말로 이루어진 배쓰 내에 제공하는 단계로서, 이 경우 플라스틱 분말은 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제, 특히 자기성 입자를 구비하며, 이 경우 플라스틱 분말에는 공기 흐름에 의해서 난류가 형성되는 단계, 및
- 자기성 입자가 캐리어 부분에 충돌하는 단계로서, 이 경우 플라스틱 분말은 캐리어 부분에서 접착 상태를 유지하는 단계를 포함한다.
또한, 베어링 유닛용 인코더를 제조할 수 있는 또 다른 방법들도 고려된다. 이들 방법으로서는, 다음과 같은 방법들, 즉
- PVD-방법(물리적 기상 증착 방법),
- CVD-방법(화학적 기상 증착 방법),
- 전기 도금 또는 기화(예컨대 전자 빔, 스터퍼링, 캐소드 아토마이징 등)이 언급될 수 있다.
이 방법을 제공함으로써, 베어링 유닛용 인코더를 제조할 수 있는 상이한 방법들이 나타나게 된다.
1: 인코더
2: 캐리어 부분
3: 자석 부분
4: 금속 박막
5: 금속으로 코팅된 박막
6: 금속 코팅
7: 접착 촉진제(= 프라이머)
10: 베어링 유닛
11: 베어링 링
12: 베어링 링
13: 롤링 바디
20: 공구
21: 장치
22: 장치
23: 압력 제공
24: 엠보싱 갭
25: 구성 요소
26: 구성 요소
30: 용융물

Claims (10)

  1. 베어링 유닛(15)용 인코더(1)에 있어서,
    인코더(1)는 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어진 자석 부분(3)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 인코더(1).
  2. 제1항에 있어서, 충전제는 경자성 페라이트, 철, 철 함유 물질 또는 희토류 원소를 함유하거나 상기 충전제들의 조합을 함유하는, 인코더(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 충전제의 비율은 재료의 70 내지 95 중량%인, 인코더(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 박막(4), 금속으로 코팅된 박막(5), 또는 금속 코팅(6)이 자석 부분(3)에 배열 또는 제공되어 있거나, 금속 박막(4), 금속으로 코팅된 박막(5), 또는 금속 코팅(6)과; 자석 부분(3) 사이에 접착 촉진제(7)가 배열되어 있는, 인코더(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 인코더(1)는 캐리어 부분(2)을 구비하며, 자석 부분(3)이 캐리어 부분(2)에 제공되어 있거나, 캐리어 부분(2)과 자석 부분(3) 사이에 접착 촉진제(7)가 배열되어 있는, 인코더(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 인코더(1)를 구비하는 베어링 유닛(15).
  7. 베어링 유닛(15)용 인코더(1)를 제조하기 위한 방법으로서,
    - 공구(20) 내에 삽입부를 제공하는 단계로서, 이 경우 삽입부는 캐리어 부분(2), 금속 박막(4), 또는 금속으로 코팅된 박막(5)인 단계,
    - 용융물(30)을 폐쇄된 공구(20) 내로 주입하는 단계로서, 이 경우 용융물(30)은 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어지는 단계, 및
    - 용융물(30)을 냉각시키는 단계로서, 이 경우 용융물(30)과 삽입부를 결합시켜 인코더(1)를 형성하는 단계를 포함하는, 인코더(1)를 제조하기 위한 방법.
  8. 베어링 유닛(15)용 인코더(1)를 제조하기 위한 방법으로서,
    - 공구(20) 내에 삽입부를 제공하는 단계로서, 이 경우 삽입부는 캐리어 부분(2), 금속 박막(4), 또는 금속으로 코팅된 박막(5)인 단계,
    - 공구(20) 내로 제1 성분(25)을 주입하는 단계로서, 이 경우 제1 성분(25)은 접착 촉진제인 단계,
    - 제1 성분(25)을 냉각시키는 단계로서, 이 경우 삽입부와 제1 성분(25)의 결합이 이루어지는 단계,
    - 공구(20) 내로 제2 성분(26)을 주입하는 단계로서, 이 경우 제2 성분(26)은 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어지는 단계, 및
    - 제2 성분(26)을 냉각시키는 단계로서, 이 경우 제1 성분(25)과 제2 성분(26)의 결합이 이루어지고, 이로써 인코더(1)가 형성되는 단계를 포함하는, 인코더(1)를 제조하기 위한 방법.
  9. 베어링 유닛(15)용 인코더(1)를 제조하기 위한 방법으로서,
    - 공구(20) 내에 삽입부를 제공하는 단계로서, 이 경우 삽입부는 캐리어 부분(2), 금속 박막(4), 또는 금속으로 코팅된 박막(5)인 단계,
    - 공구(20) 내로 용융물(30)을 주입하는 단계로서, 이 경우 용융물(30)은 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하는 재료로 이루어지는 단계, 및
    - 용융물(30)을 가압하는 단계로서, 이 경우 용융물(30)의 냉각 중에, 삽입부와 용융물(30)을 결합시켜 인코더(1)를 형성하는 단계를 포함하는, 인코더(1)를 제조하기 위한 방법.
  10. 베어링 유닛(15)용 인코더(1)를 제조하기 위한 방법으로서,
    - 캐리어 부분(2)을 가열하는 단계,
    - 캐리어 부분(2)을 플라스틱 분말로 이루어진 배쓰 내에 제공하는 단계로서, 이 경우 상기 플라스틱 분말은 폴리케톤 및 하나 이상의 자기성 충전제를 구비하며, 상기 플라스틱 분말에는 공기 흐름에 의해서 난류가 형성되는 단계, 및
    - 자기성 입자가 캐리어 부분(2)에 충돌하는 단계로서, 이 경우 플라스틱 분말은 캐리어 부분(2)에서 접착 상태를 유지하는 단계를 포함하는, 인코더(1)를 제조하기 위한 방법.
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