(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022164765
(43)【公開日】2022-10-27
(54)【発明の名称】磁気エンコーダおよびその製造方法
(51)【国際特許分類】
G01D 5/245 20060101AFI20221020BHJP
G01B 7/30 20060101ALI20221020BHJP
【ＦＩ】
G01D5/245 110M
G01B7/30 M
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022136599
(22)【出願日】2022-08-30
(62)【分割の表示】P 2017017346の分割
【原出願日】2017-02-02
(71)【出願人】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087941
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 修司
(74)【代理人】
【識別番号】100112829
【弁理士】
【氏名又は名称】堤 健郎
(74)【代理人】
【識別番号】100155963
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】100150566
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 洋樹
(74)【代理人】
【識別番号】100154771
【弁理士】
【氏名又は名称】中田 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100142608
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 由佳
(74)【代理人】
【識別番号】100213470
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 真二
(72)【発明者】
【氏名】小池 孝誌
(72)【発明者】
【氏名】福島 靖之
(72)【発明者】
【氏名】山口 裕也
(57)【要約】
【課題】複列の磁気トラックを有し絶対角を検出可能な磁気エンコーダにつき、圧入による取付作業に伴って生じる精度低下の影響が少なく、絶対角をより高精度に検出することができる簡易に製造可能な磁気エンコーダおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】トラック形成面部２Ａａの縁から折れ曲がって続き回転軸３１を圧入により固定する圧入固定部２Ｂを有する環状の芯金２と、前記トラック形成面部２Ａａに設けられた磁性部材３にそれぞれＮ極とＳ極が交互に着磁された２列以上の隣合って並ぶ磁気トラック４と備える。この２列以上の磁気トラック４として、着磁極数が最も多く角度算出に使用される主トラック５と、それらの位相差を算出するための副トラック５とがあり、前記主トラック５が前記副トラック４よりも前記圧入固定部２Ｂから離れた側に位置する。
【選択図】図１
【解決手段】トラック形成面部２Ａａの縁から折れ曲がって続き回転軸３１を圧入により固定する圧入固定部２Ｂを有する環状の芯金２と、前記トラック形成面部２Ａａに設けられた磁性部材３にそれぞれＮ極とＳ極が交互に着磁された２列以上の隣合って並ぶ磁気トラック４と備える。この２列以上の磁気トラック４として、着磁極数が最も多く角度算出に使用される主トラック５と、それらの位相差を算出するための副トラック５とがあり、前記主トラック５が前記副トラック４よりも前記圧入固定部２Ｂから離れた側に位置する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸を圧入により固定する圧入固定部がトラック形成面部の縁から折れ曲がって続く環状の芯金と、この芯金の前記トラック形成面部に設けられた磁性部材にそれぞれＮ極とＳ極が交互に着磁された２列以上の隣合って並ぶ磁気トラックとを備え、前記２列以上の磁気トラックとして、着磁極数が最も多く角度算出に使用される主トラックと、それらの位相差を算出するための副トラックとがあり、前記主トラックが前記副トラックよりも前記圧入固定部から離れた側に位置する磁気エンコーダ。
【請求項2】
請求項１に記載の磁気エンコーダにおいて、前記芯金は、外周面が前記トラック形成面部となる円筒状部と、前記圧入固定部とを有し、この圧入固定部は、前記円筒状部から内径側に折れ曲がった段付部と、この段付部の内径側縁から前記円筒状部と反対側に同心で続き回転軸が圧入固定される内径圧入部とからなる磁気エンコーダ。
【請求項3】
請求項１に記載の磁気エンコーダにおいて、前記芯金は、平板の環状で片面が前記トラック形成面部となる平板部と、前記圧入固定部とを有し、この圧入固定部は、前記平板部の内径側縁から前記トラック形成面部と反対側に折れ曲がって続く磁気エンコーダ。
【請求項4】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の磁気エンコーダにおいて、前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極のピッチの精度が高い磁気エンコーダ。
【請求項5】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の磁気エンコーダを製造する方法であって、前記芯金の外周に前記磁性部材が設けられた未着磁の磁気エンコーダを製造した後、各列の磁気トラックを順次着磁し、この着磁の過程で、現在着磁を行わない磁気トラックまたは磁気トラックとなる部分を磁気シールド部材で遮蔽しながら、Ｎ極とＳ極とを１極ずつ交互に着磁する磁気エンコーダの製造方法。
【請求項6】
請求項５に記載の磁気エンコーダの製造方法において、前記副トラックを着磁した後、前記主トラックを着磁する磁気エンコーダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、回転速度あるいは回転位置の検出に使用する磁気エンコーダおよびその製造方法に関し、特に絶対角検出で使用する複列の磁気トラックを有する磁気エンコーダおよびその製造方法に適用される技術に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１では、磁気エンコーダを複列の磁気エンコーダトラックで着磁する際に、磁気シールドを使って、着磁対象以外の磁気エンコーダトラック列への磁束の流れを遮蔽するものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５９７３２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の磁気エンコーダでは、それぞれの磁気トラックに１極対の差を設けることで、絶対角を検出する用途で使用することが可能であるが、角度検出の基準となる側の磁気トラック（主トラック）の着磁精度の要求は高い。
たとえば、３２極対と３１極対で着磁した２列の磁気トラックを用いて絶対角度を検出する場合、３２極対側の１極対当たりの角度は１１．２５度（３６０／３２）となる。どの位相位置にあるかを判別するには０．３５度（１１．２５／３２）以下の着磁精度、例えば安全を見て±０．１度以下の着磁精度が要求される。着磁極数が６４極対と６３極対のように極数が増えると、要求精度は更に高くなり、たとえば、±０．０４度以下が要求される。
たとえば、３２極対と３１極対で着磁した２列の磁気トラックを用いて絶対角度を検出する場合、３２極対側の１極対当たりの角度は１１．２５度（３６０／３２）となる。どの位相位置にあるかを判別するには０．３５度（１１．２５／３２）以下の着磁精度、例えば安全を見て±０．１度以下の着磁精度が要求される。着磁極数が６４極対と６３極対のように極数が増えると、要求精度は更に高くなり、たとえば、±０．０４度以下が要求される。
【0005】
一方、磁気エンコーダの芯金は、折れ曲がって形成された圧入固定部を有し、回転軸を前記圧入固定部に圧入により取付けるときに、芯金が変形して磁気トラックのピッチ精度が低下すると言う問題がある。そのため、要求精度を満たす磁気エンコーダを製造することが難しい。
【0006】
そこで、この発明は、複列の磁気トラックを有し絶対角を検出可能な磁気エンコーダにつき、圧入による取付作業に伴って生じる精度低下の影響が少なく、絶対角をより高精度に検出することができる簡易に製造可能な磁気エンコーダおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明の磁気エンコーダは、回転軸を圧入により固定する圧入固定部がトラック形成面部の縁から折れ曲がって続く環状の芯金と、この芯金の前記トラック形成面部に設けられた磁性部材にそれぞれＮ極とＳ極が交互に着磁された２列以上の隣合って並ぶ磁気トラックとを備え、前記２列以上の磁気トラックとして、着磁極数が最も多く角度算出に使用される主トラックと、それらの位相差を算出するための副トラックとがあり、前記主トラックが前記副トラックよりも前記圧入固定部から離れた側に位置する。前記磁性部材は、前記主トラックと副トラックとに共通に使用される一体のものであっても、また個々の磁気トラック毎に別々に設けられたものであっても良い。
【0008】
磁気エンコーダを回転軸に取付けるときに、前記圧入固定部を回転軸に圧入させるため
、芯金が変形して磁気トラックの精度が低下することがある。しかし、前記圧入固定部から離れた側に、高精度を要求されかつ着磁極対数の多い磁気トラックである主トラックが配置されているため、芯金の変形による主トラックのピッチ精度の低下が比較的に少なく、検出角度の精度の向上と安定化が期待される。副トラックは、主トラックとの位相差の算出に使用される磁気トラックであるため、着磁ピッチの精度の影響が比較的に少ない。そのため、主トラックと副トラックとの配置の工夫だけで、限られた製造上の精度の範囲内で、高精度で絶対角を検出することができる磁気エンコーダとなる。
、芯金が変形して磁気トラックの精度が低下することがある。しかし、前記圧入固定部から離れた側に、高精度を要求されかつ着磁極対数の多い磁気トラックである主トラックが配置されているため、芯金の変形による主トラックのピッチ精度の低下が比較的に少なく、検出角度の精度の向上と安定化が期待される。副トラックは、主トラックとの位相差の算出に使用される磁気トラックであるため、着磁ピッチの精度の影響が比較的に少ない。そのため、主トラックと副トラックとの配置の工夫だけで、限られた製造上の精度の範囲内で、高精度で絶対角を検出することができる磁気エンコーダとなる。
【0009】
この発明の磁気エンコーダにおいて、前記芯金は、外周面が前記トラック形成面部となる円筒状部と、前記圧入固定部とを有し、この圧入固定部は、前記円筒状部から内径側に折れ曲がった段付部と、この段付部の内径側縁から前記円筒状部と反対側に同心で続き回転軸が圧入固定される内径圧入部とからなる構成であっても良い。いわゆるラジアル型であっても良い。
このようにラジアル型とした場合も、精度向上を図りながら、簡易に製造することができる。
このようにラジアル型とした場合も、精度向上を図りながら、簡易に製造することができる。
【0010】
この発明の磁気エンコーダにおいて、前記芯金は、平板の環状で片面が前記トラック形成面部となる平板部と、前記圧入固定部とを有し、この圧入固定部は、前記平板部の内径側縁から前記トラック形成面部と反対側に折れ曲がって続く構成であっても良い。いわゆるアキシアル型であっても良い。
このようにアキシアル型とした場合も、精度向上を図りながら、簡易に製造することができる。
このようにアキシアル型とした場合も、精度向上を図りながら、簡易に製造することができる。
【0011】
この発明の磁気エンコーダにおいて、前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極のピッチの精度が高い構成であっても良い。ここで言う精度は、実際のピッチと理論ピッチとの差である。一例として、３２極対で着磁された磁気トラックを考えると、１極対当たりの角度は、理論的には、１１．２５度となる。そして、実際には、ある１極対の角度が、１１．３度となっていた場合には、理論ピッチは、１１．２５度、実際のピッチは、１１．３度となる。
磁気エンコーダは、一般的に未着磁の磁気エンコーダを製造しておいて、後に着磁が成される。この場合に、各磁気トラックは順次着磁が行われるが、先に着磁した磁気トラックは後で着磁する磁気トラックの着磁を行う際に、その磁束漏れによる精度低下の影響が想定される。そのため、隣合って並ぶ全ての磁気エンコーダを高精度に着磁することが難しい。
そこで、この発明の磁気エンコーダは、磁極ピッチの精度が低くなることが想定される磁気トラックを副トラックとしている。副トラックは主トラックとの位相差の算出に使用される磁気トラックであるため、着磁ピッチの精度の影響が比較的に少なく、磁極数が多く角度算出に使用される主トラックのピッチの精度を副トラックよりも高くすることで、限られた製造上の精度の範囲内で、高精度で絶対角を検出することができる磁気エンコーダとなる。
なお、この磁気エンコーダは、磁気トラック毎の着磁順が前後する磁気エンコーダに限らず、磁気トラック間で精度に差が生じる磁気エンコーダ一般に適用できる。
磁気エンコーダは、一般的に未着磁の磁気エンコーダを製造しておいて、後に着磁が成される。この場合に、各磁気トラックは順次着磁が行われるが、先に着磁した磁気トラックは後で着磁する磁気トラックの着磁を行う際に、その磁束漏れによる精度低下の影響が想定される。そのため、隣合って並ぶ全ての磁気エンコーダを高精度に着磁することが難しい。
そこで、この発明の磁気エンコーダは、磁極ピッチの精度が低くなることが想定される磁気トラックを副トラックとしている。副トラックは主トラックとの位相差の算出に使用される磁気トラックであるため、着磁ピッチの精度の影響が比較的に少なく、磁極数が多く角度算出に使用される主トラックのピッチの精度を副トラックよりも高くすることで、限られた製造上の精度の範囲内で、高精度で絶対角を検出することができる磁気エンコーダとなる。
なお、この磁気エンコーダは、磁気トラック毎の着磁順が前後する磁気エンコーダに限らず、磁気トラック間で精度に差が生じる磁気エンコーダ一般に適用できる。
【0012】
この発明の磁気エンコーダの製造方法は、この発明の上記いずれかの構成の磁気エンコーダを製造する方法であって、前記芯金の外周に前記磁性部材が設けられた未着磁の磁気エンコーダを製造した後、各列の磁気トラックを順次着磁し、この着磁の過程で、現在着磁を行わない磁気トラックまたは磁気トラックとなる部分を磁気シールド部材で遮蔽しながら、Ｎ極とＳ極とを１極ずつ交互に着磁する。
このように１極ずつ交互に着磁し、かつ現在着磁しない側の磁気トラックとなる部分を磁気シールドで遮蔽しながら着磁することで、磁束漏れによる影響をできるだけ小さくし
、比較的に高精度な着磁が行える。そのため、この発明における芯金圧入時に変形が想定される圧入固定部から離れた側に主トラックが形成された、絶対角を高精度に検出可能な磁気エンコーダを、より高精度に製造することができる。
このように１極ずつ交互に着磁し、かつ現在着磁しない側の磁気トラックとなる部分を磁気シールドで遮蔽しながら着磁することで、磁束漏れによる影響をできるだけ小さくし
、比較的に高精度な着磁が行える。そのため、この発明における芯金圧入時に変形が想定される圧入固定部から離れた側に主トラックが形成された、絶対角を高精度に検出可能な磁気エンコーダを、より高精度に製造することができる。
【0013】
この発明の磁気エンコーダの製造方法において、前記副トラックを着磁した後、前記主トラックを着磁しても良い。
上記のように、磁気トラックの着磁作業において磁束漏れによる精度劣化が生じるが、角度精度に影響する着磁極対数の多い主トラックを最後に着磁することで、主トラックの精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができる。
上記のように、磁気トラックの着磁作業において磁束漏れによる精度劣化が生じるが、角度精度に影響する着磁極対数の多い主トラックを最後に着磁することで、主トラックの精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができる。
【発明の効果】
【0014】
この発明の磁気エンコーダは、回転軸を圧入により固定する圧入固定部がトラック形成面部の縁から折れ曲がって続く環状の芯金と、この芯金の前記トラック形成面部に設けられた磁性部材にそれぞれＮ極とＳ極が交互に着磁された２列以上の隣合って並ぶ磁気トラックとを備え、前記２列以上の磁気トラックとして、着磁極数が最も多く角度算出に使用される主トラックと、それらの位相差を算出するための副トラックとがあり、前記主トラックが前記副トラックよりも前記圧入固定部から離れた側に位置するため、圧入による取付に伴って生じる精度低下の影響が少なく、絶対角をより高精度に検出することができ、また高精度化のために製造が複雑になることがなくて簡易に製造できる。
【0015】
この発明の磁気エンコーダの製造方法は、この発明の磁気エンコーダを製造する方法であって、前記芯金の外周に前記磁性部材が設けられた未着磁の磁気エンコーダを製造した後、各列の磁気トラックを順次着磁し、この着磁の過程で、現在着磁を行わない磁気トラックまたは磁気トラックとなる部分を磁気シールド部材で遮蔽しながら、Ｎ極とＳ極とを１極ずつ交互に着磁するため、この発明の圧入による取付けに伴って生じる精度低下の影響が少なく、絶対角をより高精度に検出することができる磁気エンコーダを、より高精度に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】この発明の第１の実施形態に係る磁気エンコーダの断面図である。
【図2】（ａ）同磁気エンコーダの磁極の並びを示す展開図、（ｂ）～（ｄ）は同磁気エンコーダから得られる２つの信号、および両信号の位相差の波形図である。
【図3】同磁気エンコーダの回転軸への取付け方法を示す断面図である。
【図4】同磁気エンコーダを製造する製造装置の一例の断面図である。
【図6】同製造装置による磁気エンコーダの各着磁過程を示す断面図である
【図7】同磁気エンコーダの各列の磁極の並びを示す説明図である。
【図8】この発明の他の実施形態に係る磁気エンコーダの断面図である。
【図9】同磁気エンコーダの磁極の並びを示す正面図である。
【図10】同磁気エンコーダの磁気遮蔽を行って着磁する過程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図７と共に説明する。この実施形態は、ラジアル型の磁気エンコーダに適用した例である。図１に磁気エンコーダの断面図を示す。図２（ａ）に磁気トラックの着磁パターンを円周方向に展開した図を示す。図２（ｂ）、（ｃ）は、これら磁気パターンの着磁極対に対する検出信号を表し、図２（ｄ）はそれらの位相差を示す。
【0018】
磁気エンコーダ１は、金属環からなる芯金２の外周面に磁性粉を混練したゴム材料を、芯金２とともに金型に入れて加硫接着したもの、あるいはプラスチック材料と磁性粉をま
ぜたものと芯金２とを一体成形して円環状の磁性部材３を形成した後、未着磁の磁性部材３の表面に着磁極対数の異なる複列の磁気トラック４が形成される。
ぜたものと芯金２とを一体成形して円環状の磁性部材３を形成した後、未着磁の磁性部材３の表面に着磁極対数の異なる複列の磁気トラック４が形成される。
【0019】
芯金２は、鉄系の圧延鋼板をプレス成形したものであり、外周面がトラック形成面部２Ａａとなる円筒状部２Ａと、圧入固定部２Ｂとを有する。圧入固定部２Ｂは、前記円筒状部２Ａから内径側に折れ曲がった段付部２Ｂａと、この段付部２Ｂａの内径側縁から前記円筒状部２Ａとは反対側に同心で続き回転軸３１を圧入固定する内径圧入部２Ｂｂとからなる。
【0020】
圧入固定部２Ｂに遠い側の磁気トラック４を主トラック５として、前記磁性部材３に例えば３２極対で着磁し、圧入固定部２に近い側の磁気トラック４を副トラック６として、例えば３１極対で着磁する。この磁気エンコーダ１では、１回転で１極対の差が発生することを利用して回転軸の絶対角の検出に用いられる。
【0021】
たとえば、磁気エンコーダ１に、絶対角検出用の磁気センサとして、主トラック５および副トラック６に対向する磁気センサ３４，３５を対向配置し、磁気エンコーダ１をその円環中心Ｏ回りに回転させた場合、主トラック５からは図２（ｂ）に示す検出信号が出力され、副トラック６からは図２（ｃ）に示す検出信号が出力される。それぞれの検出信号は、Ｎ極Ｓ極の１極対で０から３６０度の位相信号であり、それら検出信号の差を取ると、図２（ｃ）に示すように、磁気エンコーダ１の回転に伴い、直線的に変化する位相差信号が得られる。この場合、磁気エンコーダ１が１回転で位相差信号は０から３６０度で変化する。
【0022】
この磁気エンコーダ１による絶対角の検出では、主トラック５を元にして角度を高精度に算出し、主トラック５と副トラック６との位相差から、主トラックの位置を把握して絶対角を検出することができる。なお、前記磁気エンコーダ１と、前記磁気センサ３４，３５と、この磁気センサ３４，３５の検出信号から前記絶対角の算出を行う電子回路等の演算手段（図示せず）とで、絶対角の検出装置が構成される。
【0023】
着磁方法として、たとえばＮ極、Ｓ極を１極ずつ交互に着磁するインデックス着磁装置を用いて、磁気エンコーダ１を回転させながら、各磁気トラック４（５、６）を順に着磁する方法と、両方の磁気トラック４（５、６）の着磁を同時に行う一発着磁がとあり、いずれを用いてもよい。しかし、一発着磁は着磁ヨーク構造が複雑になり、着磁時に双方の磁気トラック４（５、６）の磁気干渉があって、精度良く着磁するのが難しい。そのため、複列の磁気トラック４を有する場合にはインデックス着磁の方がより好ましい。
【0024】
たとえば、３２極対と３１極対で着磁した２列の磁気トラック４（５，６）を用いて絶対角度を検出する場合、３２極対側（主トラック５）の１極対当たりの角度は１１．２５度（３６０／３２）となる。どの位相位置にあるかを判別するにはその３２分の一に相当する０．３５度（１１．２５／３２）以下の着磁精度、例えば安全を見て±０．１度以下の着磁精度が要求される。着磁極数が６４極対と６３極対のように極数が増えると、要求精度は更に厳しくなり、たとえば、±０．０４度以下が要求される。
【0025】
図３に、磁気エンコーダ１を回転軸３１に圧入して固定する場合の一例を示す。磁気エンコーダ１を回転軸３１に圧入して固定する場合、回転軸３１の軸中心に対して直角な段付部２Ｂａを圧入治具３２で押圧することで、芯金２の内径圧入部２Ｂｂを回転軸３１の一端部に圧入し、磁気エンコーダ１を固定する。圧入時、磁気エンコーダ１が回転軸３１に対して傾かないように、圧入治具３２の先端部３２ａを中空の回転軸３１の内径部３１ａに案内させるとよい。
【0026】
通常、プレス成形した芯金２の内径圧入部２Ｂｂの公差範囲は１００μｍ前後であり、回転軸３１に磁気エンコーダ１を圧入固定する場合、芯金２の内径圧入部２Ｂｂと回転軸３１との締め代は１００μｍから２００μｍ程度に設定されるが、この実施形態でもこの範囲の締め代に設定されている。圧入後、磁気エンコーダ１の圧入固定部２Ｂに近い磁気トラック４が変形することも想定されるが、圧入固定部２Ｂから遠い側の磁気トラック４を主トラック５として着磁し、圧入固定部２Ｂに近い側の磁気トラック４を副トラック６として着磁しているため、圧入により主トラック５が変形する影響を最小限にし、角度精度への影響を回避することができる。
【0027】
また、角度算出に使用する着磁極対数の多い主トラック５を最初に着磁した場合、その後で副トラック６を着磁した際に、その磁束漏れによる主トラック５の精度、たとえば磁極のピッチ精度や累積ピッチ精度への影響が想定され、この場合、角度精度が低下する。
ここで、ピッチ誤差および累積ピッチ誤差とは、何れも着磁されたトラックの精度を示す指標である。一例として、３２極対で着磁された磁気トラックを考えると、１極対当たりの角度は、理論的には、１１．２５度となる。ここで、実際には、ある１極対の角度が、１１．３度となっていた場合には、当該極対のピッチ誤差は、＋０．０５度となる。また、累積ピッチ誤差とは、ピッチ誤差を、全ての極対に対して積算し、その最大値（振幅）を用いて表される。
ここで、ピッチ誤差および累積ピッチ誤差とは、何れも着磁されたトラックの精度を示す指標である。一例として、３２極対で着磁された磁気トラックを考えると、１極対当たりの角度は、理論的には、１１．２５度となる。ここで、実際には、ある１極対の角度が、１１．３度となっていた場合には、当該極対のピッチ誤差は、＋０．０５度となる。また、累積ピッチ誤差とは、ピッチ誤差を、全ての極対に対して積算し、その最大値（振幅）を用いて表される。
【0028】
そのため角度精度に影響する着磁極対数の多い主トラック５を最後に着磁しており、これにより主トラック５の精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができる。すなわち、前記着磁順とすることで、前記精度劣化が抑制される分だけ、主トラック５の方が副トラック６よりも磁極のピッチ精度および累積ピッチ精度が高く形成されている。
この場合、主トラック５を着磁した際に、初めに着磁した副トラック６の精度に影響することも想定されるが、副トラック６は主トラック５との位相関係を把握するために用いるものであり、精度はそれほど考慮しなくてもよい。
この場合、主トラック５を着磁した際に、初めに着磁した副トラック６の精度に影響することも想定されるが、副トラック６は主トラック５との位相関係を把握するために用いるものであり、精度はそれほど考慮しなくてもよい。
【0029】
図４に着磁装置を示す。図５に、図４のＶ－Ｖ断面矢視図を示す。
この磁気エンコーダの着磁装置７は、着磁対象となる未着磁の磁気エンコーダ１を保持するチャック８を回転させるスピンドル９と、これを回転させるモータ１０と、着磁ヨーク１１と、着磁ヨーク１１を３軸方向に位置決めする位置決め手段１２と、着磁電源１３と、制御手段１４とを備える。モータ１０は、回転角度を検出する検出装置である高精度のエンコーダ装置２４を有する。また、チャック８に保持された磁気エンコーダ１の着磁が終了した段階で着磁精度を測定するための磁気センサ１５が設けられ、３軸方向に位置決め可能な位置決め手段１６に固定されている。前記モータ１０およびスピンドル９と、着磁ヨーク１１の前記位置決め手段１２とで、前記未着磁の前記磁気エンコーダ１に対して前記着磁ヨーク１１の先端部１９を相対的に位置決めする位置決め装置２９が構成される。
この磁気エンコーダの着磁装置７は、着磁対象となる未着磁の磁気エンコーダ１を保持するチャック８を回転させるスピンドル９と、これを回転させるモータ１０と、着磁ヨーク１１と、着磁ヨーク１１を３軸方向に位置決めする位置決め手段１２と、着磁電源１３と、制御手段１４とを備える。モータ１０は、回転角度を検出する検出装置である高精度のエンコーダ装置２４を有する。また、チャック８に保持された磁気エンコーダ１の着磁が終了した段階で着磁精度を測定するための磁気センサ１５が設けられ、３軸方向に位置決め可能な位置決め手段１６に固定されている。前記モータ１０およびスピンドル９と、着磁ヨーク１１の前記位置決め手段１２とで、前記未着磁の前記磁気エンコーダ１に対して前記着磁ヨーク１１の先端部１９を相対的に位置決めする位置決め装置２９が構成される。
【0030】
前記制御手段１４は、コンピュータ等からなり、前記未着磁の磁気エンコーダ１に、個々の磁気トラック４毎に順次着磁を行い、この着磁の順として、前記主トラック５を前記副トラック６よりも後に着磁するように、かつＮＳの磁極が交互に並ぶように、前記位置決め装置２９の位置決め手段１２とモータ１０と着磁電源１３とを数値制御等により制御する。
【0031】
着磁ヨーク１１は、磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の対向端部１９，２０を有しこれら対向端部１９，２０に対して定められた位置，姿勢に配置される未着磁の前記磁気エンコーダ１の前記磁気トラック４を着磁する。着磁ヨーク１１は、具体的には、Ｕ字状の着磁ヨーク本体１７と励磁コイル１８と、前記着磁ヨーク本体１７の一端および他端にそれぞれに設けられた第１の先端部１９および第２の先端部２０からなる。励磁コ
イル１８は着磁ヨーク本体１７の外周に巻かれている。着磁ヨーク１１は、着磁のための磁束を磁気エンコーダ１に貫通させるものであり、着磁ヨーク１１の第１の先端部１９は先端が尖った構造とされ、着磁時には磁気エンコーダ１の表面と対向させる。第２の先端部２０はチャック８に隙間を持って対向し、第１の先端部１９から磁気エンコーダ１、チャック８を経由して第２の先端部２０に渡る磁気ループが形成される。なお、第２の先端部２０は省略してあっても良い。
イル１８は着磁ヨーク本体１７の外周に巻かれている。着磁ヨーク１１は、着磁のための磁束を磁気エンコーダ１に貫通させるものであり、着磁ヨーク１１の第１の先端部１９は先端が尖った構造とされ、着磁時には磁気エンコーダ１の表面と対向させる。第２の先端部２０はチャック８に隙間を持って対向し、第１の先端部１９から磁気エンコーダ１、チャック８を経由して第２の先端部２０に渡る磁気ループが形成される。なお、第２の先端部２０は省略してあっても良い。
【0032】
磁気シールド部材２１には断面テーパ状の角形状の孔２２が形成され、孔２２の上下それぞれに隙間を開けて第１の先端部１９が配置される。磁気エンコーダ１と対向する磁気シールド部材２１と第１の先端部１９は、未着磁の磁気トラック４と一定の隙間、たとえば０．１ｍｍ程度を保持して位置決めされる。
【0033】
磁気シールド部材２１は、着磁ヨーク本体１７の第２の先端部２０寄りの位置で固定される支持台２３の端部に固定される。第１の先端部１９から発生する磁束の内、着磁しない他方の磁気トラック４に影響を与える磁束を磁気シールド部材２１に誘導し、磁気エンコーダ１に対向する第１の先端部１９とは反対側の第２の先端部２０側に逃がす構成とされる。磁気シールド部材２１と支持台２３には、磁性体、たとえば低炭素の鉄鋼材を用いる。
複列の磁気エンコーダ１の着磁において、磁気シールド部材２１を、着磁対象以外の磁気トラック列への磁束の流れを遮蔽するように磁気トラック４と対峙させて着磁することが可能になる。
複列の磁気エンコーダ１の着磁において、磁気シールド部材２１を、着磁対象以外の磁気トラック列への磁束の流れを遮蔽するように磁気トラック４と対峙させて着磁することが可能になる。
【0034】
図６は、未着磁の磁気エンコーダ１の磁性部材３に２列の磁気トラック４（５，６）を着磁する場合の着磁ヨーク１１の第１の先端部１９の配置位置を示す。また、図７には、２列に着磁した磁気エンコーダ１の着磁パターンの例を示す。
【0035】
図６（ａ）は、磁気エンコーダ１の磁性部材３の下半分を副トラック６となる磁気トラックとして着磁する場合の着磁ヨーク１１の第１の先端部１９と磁気シールド部材２１の配置を示す。このとき、他方の磁気トラック４（主トラック５）が形成される磁性部材３の表面は、磁気シールド部材２１で覆って、第１の先端部１９から流れる磁束が他方の磁気トラック４（主トラック５）に流れるのを防止する。
【0036】
図６（ｂ）は、磁気エンコーダ１の磁性部材３の上半分を主トラック５となる磁気トラック４として着磁する場合の着磁ヨーク１１の第１の先端部１９と磁気シールド部材２１の配置を示す。このとき、初めに着磁した副トラック６となる磁気トラック４が形成された磁性部材３の表面は、磁気シールド部材２１で覆って、第１の先端部１９から流れる磁束が磁気トラック４（（副トラック６）に流れるのを防止する。
【0037】
図６（ａ）に示す工程で副トラック６（磁気トラック４）を形成し、最後に図６（ｂ）に示す工程で主トラック５（磁気トラック４）を形成する順番で着磁を行うと、主トラック５の精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができる。
【0038】
この実施形態の磁気エンコーダ１は、このように、着磁極対数の異なる複列の磁気トラック４を有するが、芯金２の圧入固定部２Ｂから離れた方の磁気トラック４を、角度算出の基準になる主トラック５とし、圧入固定部２Ｂに近い方の磁気トラック４を、位相位置を検出する副トラック６としている。そのため、磁気エンコーダ１を回転軸３１に圧入しても、高精度が要求されかつ着磁極対数の多い主トラック５については、圧入による変形の影響が小さく、検出角度の精度の低下が防止される。副トラック６は、主トラック５との位相差の算出に使用される磁気トラック４であるため、着磁ピッチの精度の影響が比較的に少ない。
また、角度精度に影響する着磁極対数の多い主トラック５を最後に着磁するため、主トラック５の着磁作業時の磁束漏れによる精度劣化が抑制され、主トラック５は副トラック６よりもピッチ精度の低下が比較的に少なく、これによっても、限られた製造技術下で検出角度の精度の向上が期待される。この磁気エンコーダ１は、このように高精度で絶対角を検出することができる。
また、角度精度に影響する着磁極対数の多い主トラック５を最後に着磁するため、主トラック５の着磁作業時の磁束漏れによる精度劣化が抑制され、主トラック５は副トラック６よりもピッチ精度の低下が比較的に少なく、これによっても、限られた製造技術下で検出角度の精度の向上が期待される。この磁気エンコーダ１は、このように高精度で絶対角を検出することができる。
【0039】
図８～図１０は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、アキシアル型の磁気エンコーダ１に適用した例である。この実施形態において、特に説明した事項の他は、図１～図７と共に説明した第１の実施形態と同様である。この例では、芯金２は、平板の円環状で片面がトラック形成面部２Ｄａとなる平板部２Ｄと、この平板部２Ｄの内径側縁から前記トラック形成面部２Ｄａと反対側に折れ曲がって続く円筒状の圧入固定部２Ｅとを有する。
【0040】
前記トラック形成面部２Ｄａに磁性部材３が設けられ、この磁性部材３に複列に磁気トラック４が設けられる。この場合に、圧入固定部２Ｅから遠い最外周側の磁気トラック４が主トラック５とされ、他の磁気トラック４が副トラック６とされる。主トラック５および副トラック６は、未着磁の磁気エンコーダ１に順次着磁されるが、副トラック６が先に着磁され、主トラック５が最後に着磁される。
【0041】
前記着磁に用いられる装置は、図４の着磁装置と基本的には同様であるが、磁気エンコーダ１における磁気トラック４の向く方向がアキシアル方向かラジアル方向かで変わっているため、この違いに応じて、図１０のように、着磁ヨーク１１の先端部１９および磁気シールド部材２１の向く方向が、磁気エンコーダ１の軸方向となっている。また、着磁する磁気トラック４を切り換えるための着磁ヨーク１１および磁気シールド部材２１と磁気エンコーダ１とが相対移動する方向が、同図（ａ），（ｂ）に各位置決め状態を示すように、磁気エンコーダ１の半径方向となる。
【0042】
この構成の場合も、芯金２の圧入固定部２Ｅから遠い側の磁気トラック４を、高精度を要求されかつ着磁極対数の多い主トラック５としたため、角度精度の向上，安定に寄与する。
また、複列の磁気エンコーダ１を着磁する場合、角度を算出する磁気トラック４である主トラック５を最後に着磁することで、主トラック５の精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができる。
また、複列の磁気エンコーダ１を着磁する場合、角度を算出する磁気トラック４である主トラック５を最後に着磁することで、主トラック５の精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができる。
【0043】
今回開示され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と考えられるべきである。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。
【符号の説明】
【0044】
１…磁気エンコーダ
２…芯金
２Ａａ…トラック形成面部
２Ａ…円筒状部
２Ｂ…圧入固定部
２Ｂａ…段付部
２Ｂｂ…内径圧入部
２Ｄ…平板部
２Ｄａ…トラック形成面部
２Ｅ…圧入固定部
３…磁性部材
４…磁気トラック
５…主トラック
６…副トラック
７…磁気エンコーダの着磁装置
８…チャック
１０…モータ
１１…着磁ヨーク
１２…位置決め手段
１３…着磁電源
１４…制御手段
１９…先端部
２１…シールド部材
２９…位置決め装置
３１…回転軸
２…芯金
２Ａａ…トラック形成面部
２Ａ…円筒状部
２Ｂ…圧入固定部
２Ｂａ…段付部
２Ｂｂ…内径圧入部
２Ｄ…平板部
２Ｄａ…トラック形成面部
２Ｅ…圧入固定部
３…磁性部材
４…磁気トラック
５…主トラック
６…副トラック
７…磁気エンコーダの着磁装置
８…チャック
１０…モータ
１１…着磁ヨーク
１２…位置決め手段
１３…着磁電源
１４…制御手段
１９…先端部
２１…シールド部材
２９…位置決め装置
３１…回転軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2022-09-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸を圧入により固定する圧入固定部がトラック形成面部の縁から折れ曲がって続く環状の芯金と、この芯金の前記トラック形成面部に設けられた磁性部材にそれぞれＮ極とＳ極が交互に着磁された２列以上の隣合って並ぶ磁気トラックとを備え、前記２列以上の磁気トラックとして、着磁極数が最も多く角度算出に使用される主トラックと、それらの位相差を算出するための副トラックとがあり、前記主トラックが前記副トラックよりも前記圧入固定部から離れた側に位置し、
前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極のピッチの精度が高い磁気エンコーダ。
前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極のピッチの精度が高い磁気エンコーダ。
【請求項2】
請求項１に記載の磁気エンコーダにおいて、前記芯金は、外周面が前記トラック形成面部となる円筒状部と、前記圧入固定部とを有し、この圧入固定部は、前記円筒状部から内径側に折れ曲がった段付部と、この段付部の内径側縁から前記円筒状部と反対側に同心で続き回転軸が圧入固定される内径圧入部とからなる磁気エンコーダ。
【請求項3】
請求項１に記載の磁気エンコーダにおいて、前記芯金は、平板の環状で片面が前記トラック形成面部となる平板部と、前記圧入固定部とを有し、この圧入固定部は、前記平板部の内径側縁から前記トラック形成面部と反対側に折れ曲がって続く磁気エンコーダ。
【請求項4】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の磁気エンコーダを製造する方法であって、前記芯金の外周に前記磁性部材が設けられた未着磁の磁気エンコーダを製造した後、各列の磁気トラックを順次着磁し、この着磁の過程で、現在着磁を行わない磁気トラックまたは磁気トラックとなる部分を磁気シールド部材で遮蔽しながら、Ｎ極とＳ極とを１極ずつ交互に着磁する磁気エンコーダの製造方法。
【請求項5】
請求項４に記載の磁気エンコーダの製造方法において、前記副トラックを着磁した後、前記主トラックを着磁する磁気エンコーダの製造方法。