(57)【要約】  基材（１１）は、磁気ドラムを回転軸へ装着する際に回転軸が挿入されるリング状の本体部（１１１）と、本体部（１１１）の外周面の全周にわたって凸設された係合凸部（１１２）とを有し、本体部（１１１）は、磁石の外周面の円周振れ公差の基準として本体部（１１１）の外周面の一部に全周にわたって設けられた芯出しトラック（１１１ａ）を有し、係合凸部（１１２）は、本体部（１１１）の外周面から突出する括れ部（１１２ｂ）と、括れ部（１１２ｂ）の先端から本体部（１１１）の軸方向に延在する筒状部（１１２ａ）とを有し、磁石（１２）は、筒状部（１１２ａ）と本体部（１１１）との隙間に回り込むようにして係合凸部（１１２）を囲み、かつ芯出しトラック（１１１ａ）を覆わずに露出させている。
2014174870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に磁極列が形成された環状の磁石と、該磁石を支持する基材とを有し、検出対象機械の回転軸に装着されて、該回転軸とともに回転する磁気ドラムと、
前記磁気ドラムの外周面と間隔を空けて対向する状態で前記検出対象機械に設置されて、前記磁気ドラムの回転によって生じる磁界の変化を検出するＭＲ素子とを備え、
前記ＭＲ素子の検出結果に基づいて前記回転軸の角度を検出する磁気エンコーダであって、
前記基材は、前記磁気ドラムを前記回転軸へ装着する際に該回転軸が挿入されるリング状のフランジ部と、該フランジ部の外周面の全周にわたって凸設された係合凸部とを有し、
前記フランジ部は、前記磁石の外周面の円周振れ公差の基準として前記フランジ部の外周面の一部に全周にわたって設けられた基準面を有し、
前記係合凸部は、前記フランジ部の外周面から突出する括れ部と、該括れ部の先端から前記フランジ部の軸方向に延在する筒状部とを有し、
前記磁石は、前記筒状部と前記フランジ部との隙間に回り込むようにして前記係合凸部を囲み、かつ前記基準面を覆わずに露出させていることを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項２】
前記筒状部は、前記括れ部の先端から前記フランジ部の両軸方向に延在しており、
前記係合凸部は、前記括れ部と前記筒状部とが断面視Ｔ字型の形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダ。
【請求項３】
前記筒状部は、前記括れ部の先端から前記フランジ部の軸方向に延在しており、
前記筒状部の一部が斜面となっていることを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダ。
【請求項４】
前記筒状部は、前記括れ部の先端から前記フランジ部の軸方向に延在しており、その端部が折れ曲がって半径方向に延び、前記筒状部が断面視鍵型の形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダ。
【請求項５】
外周に磁極列が形成された環状の磁石と、該磁石を支持する基材とを有し、検出対象機械の回転軸に装着されて、該回転軸とともに回転する磁気ドラムと、
前記磁気ドラムの外周面と間隔を空けて対向する状態で前記検出対象機械に設置されて、前記磁気ドラムの回転によって生じる磁界の変化を検出するＭＲ素子とを備え、
前記ＭＲ素子の検出結果に基づいて前記回転軸の角度を検出する磁気エンコーダであって、
前記基材は、前記磁気ドラムを前記回転軸へ装着する際に該回転軸が挿入されるリング状のフランジ部と、該フランジ部の全周にわたって、外周部から前記磁気ドラムの軸方向に延在する筒部とを有し、
前記磁石は、前記筒部の一端部が突出するように、前記筒部の外側から該筒部の内側に回り込んで前記筒部を囲んでおり、
前記磁石から突出させた前記筒部の一端部を、前記磁石の外周面の円周振れ公差の基準とする基準面としたことを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項６】
前記筒部は、前記フランジ部よりも前記筒部の一端部側に複数の抜け止め穴が形成されており、該複数の抜け止め穴の内部にも前記磁石が充填されていることを特徴とする請求項５に記載の磁気エンコーダ。
【請求項７】
前記筒部と前記フランジ部とが、断面視Ｔ字型を呈するように固定されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気エンコーダ。
【請求項８】
前記筒部と前記フランジ部とが、断面視Ｌ字型を呈するように固定されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気エンコーダ。
【請求項９】
前記筒部と前記フランジ部とが、別々の部材として構成されたことを特徴とする請求項７又は８に記載の磁気エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械の軸の回転角を検出するために用いられる装置の一つとして、磁気エンコーダが知られている。磁気エンコーダは、外周に磁極列を着磁したリング状の磁性材料（磁石）を有する磁気ドラムと、磁気ドラム外周に近接配置させた磁気抵抗素子（ＭＲ（Magnetic  Resistance）素子）とを含む。磁気ドラムは検出対象の機械の軸に装着されて軸とともに回転し、磁気ドラムの回転に伴う磁界の変化をＭＲ素子で検出することにより、検出対象の軸の回転角を検出する。【０００３】
磁気ドラムは、磁性体を材料とする基材と、その外周に固定されたリング状の磁石とで構成されている。回転中の磁気ドラムには常に遠心力が働いており、遠心力は磁石を基材の外周面から引きはがす力となる。磁気ドラムが高速回転した際の遠心力は磁石を破損させる要因となるため、信頼性を確保するためには、磁石と基材とを強固に固定する必要がある。【０００４】
基材と磁石との固定には接着剤が用いられているが、接着剤の塗布作業は手作業で行われるため、工程内でのばらつきが生じやすい。接着剤の充填不足や気泡の巻き込みが発生した箇所は、接合（固定）強度が低下し、磁石を破損させる要因となる。【０００５】
また、接着剤の厚さの不均一は磁気ドラムの回転中に振動が発生する要因となる。【０００６】
これらの問題を防ぎつつ安定した生産を手作業で行おうとすると、生産コストの高騰は避けられない。【０００７】
特許文献１には、基材としての円盤状のホイールの外周端縁に溝部を設け、溝部内に環状マグネットを射出成型する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−３３１３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１によれば、基材であるホイールの外周端縁に複雑な加工を施さなければならないため、磁気ドラムの製造コストが高騰してしまうという問題があった。【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、磁石と基材との部分的な接合強度の低下や重心の偏りを防ぐことができ、製造コストを低減できる磁気エンコーダを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、外周に磁極列が形成された環状の磁石と、磁石を支持する基材とを有し、検出対象機械の回転軸に装着されて、回転軸とともに回転する磁気ドラムと、磁気ドラムの外周面と間隔を空けて対向する状態で検出対象機械に設置されて、磁気ドラムの回転によって生じる磁界の変化を検出するＭＲ素子とを備え、ＭＲ素子の検出結果に基づいて回転軸の角度を検出する磁気エンコーダであって、基材は、磁気ドラムを回転軸へ装着する際に回転軸が挿入されるリング状のフランジ部と、フランジ部の外周面の全周にわたって凸設された係合凸部とを有し、フランジ部は、磁石の外周面の円周振れ公差の基準としてフランジ部の外周面の一部に全周にわたって設けられた基準面を有し、係合凸部は、フランジ部の外周面から突出する括れ部と、括れ部の先端からフランジ部の軸方向に延在する筒状部とを有し、磁石は、筒状部とフランジ部との隙間に回り込むようにして係合凸部を囲み、かつ基準面を覆わずに露出させていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる磁気エンコーダは、部分的な接合強度の低下や重心の偏りを防いで高速回転時に磁石が破損することを防止でき、さらに、一体成型を射出成型機で自動で行うことにより製造コストを低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態１の構成を模式的に示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態１の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、筒状部の先端に溝を設けた磁気エンコーダの構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる磁気エンコーダの使用状態を示す図である。
【図４】図４は、基材と磁石とを射出成型する状態を示す図である。
【図５】図５は、磁石と基材とを接着固定した磁気ドラムの構造を示す図である。
【図６】図６は、接着剤の充填不足や気泡の巻き込みが発生した状態の磁気ドラムを示す図である。
【図７】図７は、接着剤の厚さが不均一である場合の磁気ドラムを示す図である。
【図８】図８は、基材の内周側に磁性体シールド板を設置した磁気ドラムの構造を示す図である。
【図９】図９は、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態２の構成を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態３の構成を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、筒状部を平面と曲面で構成し、軸方向に延ばした後に端部を斜め方向に伸ばし、軸方向に対称な形状とした磁気エンコーダの構成を模式的に示す図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態４の磁気ドラムの構造を示す断面図である。
【図１３】図１３は、筒部材の外周面の形状を示す図である。
【図１４】図１４は、抜け止め穴の部分での磁気ドラムの断面図である。
【図１５】図１５は、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態５の磁気ドラムの構造を示す図である。
【図１６】図１６は、筒部材とフランジ筒部材とを圧入によって固定した基材を有する磁気ドラムの構成を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態６の磁気ドラムの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１Ａ、図１Ｂは、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態１の構成を模式的に示す図である。図１Ｂは、図１ＡにおけるＩＢ−ＩＢ線に沿った断面を示している。磁気ドラム２０は、基材１１と磁石１２とで構成されている。磁気エンコーダ１は、磁気ドラム２とセンサヘッド３とを有する。磁気ドラム２０は、軸への取り付け用の取付穴１４を備えている。センサヘッド３は、ＭＲ素子３１を備えており、磁気ドラム２の外周に近接して設置される。ＭＲ素子３１の出力は、ケーブル３２を介して信号処理部３３へ送られる。信号処理部３３は、磁気ドラム２０の回転に伴う磁界の変化に基づいて、磁気ドラム２０が取り付けられた軸の角度を検出する。
【００１６】
基材１１は、磁性を有する鉄系材料で形成されており、リング状の本体部１１１と、本体部１１１の外周部に設けられた係合凸部１１２とを有している。係合凸部１１２は、筒状部１１２ａと括れ部１１２ｂとを有する。係合凸部１１２は、筒状部１１２ａが互いに直角な平面で構成され、軸方向に延在し、軸方向に対称で、括れ部１１２ｂの部分が括れて細くなっている。このように断面視が概略Ｔ字型を呈する形状をＴ字型と称する。本体部１１１には、検出対象の機械の軸への取り付け用の取付穴１４が形成されている。磁石１２は、筒状部１１２ａの内側に回り込むようにして係合凸部１１２を囲んでおり、断面視では磁石１２の凹部に基材１１（係合凸部１１２）が嵌った形状となっている。したがって、実施の形態１では、筒状部１１２ａが筒部をなしており、本体部１１１がフランジ部をなしている。なお、磁石１２の固定をより強力にするために、筒状部１１２ａの軸方向先端に溝１１２ｃなどを設けても良い。図２は、筒状部の先端に溝を設けた磁気エンコーダの構成を模式的に示す図である。本体部１１１の外周面の一部は、磁石１２で覆われずに露出しており、磁石１２の外周面における円周振れ公差の基準とする基準面としての芯出しトラック(centering track)１１１ａとされている。芯出しトラック１１１ａは、本体部１１１の全周にわたってリング状に設けられている。
【００１７】
図３は、実施の形態１にかかる磁気エンコーダの使用状態を示す図である。磁気エンコーダ１は、検出対象機械４に設置されて使用される。磁気ドラム２０は、検出対象機械４側の回転軸４１と同軸となり、回転軸４１とともに回転するように検出対象機械４に取り付けられる。磁気ドラム２０は、取付穴１４にドラム固定ねじ７をねじ止めすることによって回転軸４１に固定される。センサヘッド３は、磁気ドラム２０の外周面との間隔が所定の間隔となるように検出対象機械４のセンサヘッド取付座４２にセンサヘッド固定ねじ８を用いて固定される。
【００１８】
磁石１２は、射出成型により基材１１と一体成型される。図４は、基材と磁石とを射出成型する状態を示す図である。係合凸部１１２が金型８０内に位置するように基材１１を配置したのち、金型８０内に磁性粉末と樹脂との混合物７０を充填し、固化させることによって、金型８０と同じ形状の磁石１２を基材１１と一体成型できる。従って、磁気ドラム２０の製造の際には接着剤の塗布作業は不要であり、接着剤の充填不足や気泡の巻き込みが発生したり、厚さが不均一となることを防止できる。これにより、磁気ドラム２０の製造歩留まりを向上させることができる。
【００１９】
射出成型によって基材１１に一体成型された磁石１２は、磁石１２で覆われずに露出している芯出しトラック１１１ａを円周振れ公差の基準として仕上げ加工がなされる。例えば、基材１１と磁石１２とを一体成型する段階では、芯出しトラック１１１ａ及び磁石１２の外周面に加工しろを残しておき、芯出しトラック１１１ａと磁石１２の外周面とを同時に加工する。また、検出対象機械４に磁気ドラム２０を取り付ける際には、芯出しトラック１１１ａの表面が回転軸４１の回転中心に対して一定の振れ幅に収まるように取り付けられる。一体成型された基材１１の一部（芯出しトラック１１１ａ）を基準として仕上げ加工を行い、芯出しトラック１１１ａを基準として回転軸４１に対する芯出しを行うことで、磁気ドラム２０を回転させた際に磁石１２の外周面が振れることで生じるＭＲ素子３１との間隔の変動を小さく抑えることが可能となる。これにより、磁気ドラム２０の回転に伴う磁界の変化をＭＲ素子３１で検出する際に、磁気ドラム２０の振れに起因して波形が乱れることを抑制できる。
【００２０】
筒状部１１２ａよりも内側となる部分（筒状部１１２ａと括れ部１１２ｂと本体部１１１の外周とで囲まれた部分）にも磁石１２が存在するため、磁気ドラム２０を回転させた際に発生する遠心力に対向する力が、磁石１２自体の強度（引張応力）によって発生する。すなわち、磁気ドラム２０が回転する際に発生する遠心力に抗して、筒部である筒状部１１２ａが磁石１２を支持する。したがって、基材１１と磁石１２との固定に接着剤を用いる必要はない。
【００２１】
比較のために、磁石と基材とを接着固定した磁気ドラムについて説明する。図５は、磁石と基材とを接着固定した磁気ドラムの構造を示す図である。リング状の磁石９２はリング状の基材９１の外周面に接着剤９３で固定される。すなわち、接着剤９３は、磁気ドラム９０が回転した際に磁石９２に生じる遠心力や慣性力よりも強い接着力で磁石９２を基材９１に固定している。
【００２２】
図６は、接着剤の充填不足や気泡の巻き込みが発生した状態の磁気ドラムを示す図である。接着剤９３の充填不足による空洞９４や気泡９５の巻き込みが発生した場合、これらの部分では基材９１と磁石９２とが固定されていない状態となるため、磁気ドラム９０が回転した際に磁石９２に生じる遠心力によって磁石９２が部分的に脱落する恐れがある。
【００２３】
図７は、接着剤の厚さが不均一である場合の磁気ドラムを示す図である。磁石９２と基材９１とを接着固定する場合、接着剤９３の充填不足による空洞９４や気泡９５の巻き込みが発生しなくても、接着剤９３の厚さが不均一であると、基材９１と磁石９２とで、中心がずれてしまう。磁石９２の外径は、基材９１の中心９６を基準として仕上げ加工がなされるため、仕上げ加工後の磁石９２外径の中心は、基材９１の中心９６と一致するが、仕上げ加工後の磁石９２の内径の中心９７は基材９１の中心９６と一致しなくなる。すなわち、基材９１と磁石９２とで中心がずれると仕上げ加工後の磁石９２の厚さが不均一となり、振動が発生する原因となる。図７においては、紙面左側では紙面右側よりも接着剤９３が薄くなっている（ａ＜ｂ）。磁石９２の仕上げ加工は、基材９１の中心９６を基準としてなされているため、磁石９２の外径の中心は基材９１の中心９６と一致しているが、磁石９２の内径の中心９７は、基材９１の中心９６と一致していない。このため、仕上げ加工後の磁石９２は、紙面左側では紙面右側よりも厚くなっている（ｃ＞ｄ）。接着剤９３の厚さと磁石９２の厚さとの和が同じ（ａ＋ｃ＝ｂ＋ｄ）であっても、接着剤９３と磁石９２との密度には違いがあり、一般的には磁石９２の密度は接着剤９３の密度に比べて遙かに大きいため、磁気ドラム９０の重心は基材９１の中心９６から外れることとなり、回転時に騒音や振動が発生する原因となる。
【００２４】
上記の説明においては、基材１１の材料は磁性を有する鉄系材料であるとしたが、基材１１を非磁性材料（アルミニウムなど）で形成する場合には、磁気ドラム２の最内周側に磁性体シールド板を設置すれば良い。図８は、磁気ドラムの最内周側に磁性体シールド板を設置した磁気ドラムの構造を示す図であり、基材１１の内周側に磁性体シールド板１３を設置している。磁気ドラム２０は、中空構造であるため、検出対象機械４の回転軸４１に設置した際に、大電流が流れるケーブルなどが磁気ドラム２の内側に配置されると、ケーブルに通電した際に磁界が発生し、ＭＲ素子３１での検出結果に影響を与えてしまうことがある。基材１１を磁性材料とするか、又は磁石１２の内周側に磁性体シールド板１３を設置することにより、大電流が流れるケーブルなどが磁気ドラム２の内側に配置された場合などに発生する外乱の影響を抑えることができ、ＭＲ素子３１による角度検出の信頼性を高めることができる。
【００２５】
このように、実施の形態１にかかる磁気エンコーダは、磁石１２に設けた凹部に基材１１が嵌った状態で磁石１２と基材１１とを固定するため、高速回転時に磁石１２が破損することを防止できる。また、磁石１２と基材１１とを一体成型することで、複雑な形状であっても全周に亘って均一に磁石１２を固定することができ、部分的な接合強度の低下や重心の偏りを防ぐことができる。さらに、一体成型は射出成型機で行えるため、自動化により製造コストを低減する効果が得られる。
【００２６】
実施の形態２．
図９は、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態２の構成を模式的に示す図である。本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態２は、実施の形態１と同様に磁気ドラムとセンサヘッドとを有して構成されるが係合凸部１１２の構造が実施の形態１とは異なっている。
【００２７】
実施の形態１での筒状部１１２ａは、互いに直角な平面で構成され、軸方向に延在し、軸方向に対称となっているが、実施の形態２の筒状部１１２ｄは、互いに直角ではない面を含む複数の面で構成され、軸方向に延在し、軸方向に非対称で、括れ部１１２ｂの部分が括れて細くなっている。このような断面視を非対称型と称する。なお、実施の形態２では、芯出しトラック１１１ａ側の括れ部１１２ｂが加工しやすいように筒状部１１２ｄの内径側を斜面としているが、外径側も斜面にしたり、芯出しトラック１１１ａではない側に斜面を設けても良い。
【００２８】
実施の形態３．
図１０は、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態３の構成を模式的に示す図である。本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態３は、実施の形態１と同様に磁気ドラムとセンサヘッドとを有して構成されるが係合凸部１１２の構造が実施の形態１とは異なっている。
【００２９】
実施の形態１での筒状部１１２ａは、互いに直角な平面で構成され、軸方向に延在し、軸方向に対称となっているが、実施の形態３の筒状部１１２ｅは、互いに直角ではない面を含む複数の面で構成され、軸方向に非対称であり、軸方向の一端側（図１０では下側）は軸方向に延びた後に端部が折れ曲がって半径方向（磁気ドラムの中心側）に延び、括れ部１１２ｂの部分が括れて細くなっている。このような断面視を鍵型と称する。筒状部１１２ｅを鍵型とすることで基材１１が磁石１２を引っ掛ける形となるため、遠心力に対する磁石１２の固定力を増すことが可能である。なお、実施の形態３では、芯出しトラック１１１ａ側は加工が困難であるため鍵型としておらず、Ｔ字型と同形状であるが、加工可能の場合は両軸方向ともに鍵型としても良い。
【００３０】
なお、実施の形態１〜３の要素を組み合わせたり、平面を曲面に置き換えたり、辺と辺のなす角度を変更することも可能である。例えば、筒部が平面と曲面で構成され、軸方向に延びた後に端部が斜め方向に伸び、軸方向に対称な形状でも良い。図１１は、筒状部１１２ｆを平面と曲面で構成し、軸方向に延ばした後に端部を斜め方向に伸ばし、軸方向に対称な形状とした磁気エンコーダの構成を模式的に示す図である。
【００３１】
実施の形態４．
本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態４は、実施の形態１と同様に磁気ドラムとセンサヘッドとを有して構成されるが、磁気ドラムの構造が実施の形態１とは異なっている。図１２は、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態４の磁気ドラムの構造を示す断面図である。磁気ドラム２は、基材２１と磁石２２とを有する。基材２１は、筒部をなす筒部材２１１とフランジ部をなすフランジ部材２１２とを有し、断面視がＴ字型となるように筒部材２１１とフランジ部材２１２とが組み合わされている。筒部材２１１とフランジ部材２１２とは、圧入又はスポット溶接にて固定されている。フランジ部材２１２には、検出対象機械の軸への取り付け用の取付穴２４が形成されている。磁石２２は、筒部材２１１を概ね囲んでいる。ただし、筒部材２１１の上端２１１ａの付近は、磁石２２の外に突出しており、磁石２２から突出した部分の外周面は、磁石２２の外周面における円周振れ公差の基準とする基準面としての芯出しトラック２１１ｂとされている。芯出しトラック２１１ｂは、筒部材２１１の全周にわたってリング状に設けられている。
【００３２】
図１３は、筒部材の外周面の形状を示す図である。筒部材２１１には、所定の間隔で抜け止め穴２１１ｃが形成されている。なお、ここでは筒部材２１１の全面に抜け止め穴２１１ｃが形成された構成を例としたが、抜け止め穴２１１ｃは、フランジ部材２１２よりも上端２１１ａ側の部分のみに設けられていても良い。図１４は、抜け止め穴の部分での磁気ドラムの断面図である。フランジ部材２１２の上側かつ筒部材２１１の内側となる部分の磁石２２は、筒部材２１１の外側となる部分の磁石２２と抜け止め穴２１１ｃを通じて繋がっている。すなわち、磁石２２は、抜け止め穴２１１ｃの内部にも充填されており、筒部材２１１の内側に回り込んでいる。磁気ドラム２は、抜け止め穴２１１ｃの部分での断面視では、磁石２２の凹部に基材２１が嵌った形状となっている。
【００３３】
筒部材２１１及びフランジ部材２１２は、磁性を有する鉄系材料をプレス加工または切削加工することによって形成される。一般的には、磁気ドラム２の径が小さい場合には切削加工とし、大きい場合にはプレス加工とした方が製造コストを抑えることができる。また、筒部材２１１の外周面には、ローレット加工が施されている。筒部材２１１及びフランジ部材２１２をプレス加工で形成する場合、切削加工で形成する場合と比較して基材２１の断面積を小さくすることができ、磁気ドラム２を軽量化することが可能となる。
【００３４】
筒部材２１１の内側となる部分にも磁石２２が存在するため、磁気ドラム２を回転させた際に発生する遠心力に対向する力が、磁石２２自体の強度（引張応力）によって発生する。すなわち、磁気ドラム２が回転する際に発生する遠心力に抗して、筒部である筒部材２１１が磁石２２を支持する。したがって、基材２１と磁石２２との固定に接着剤を用いる必要はない。また、筒部材２１１の外周面にローレット加工が施されているため、加減速時に生じる慣性力で磁石２２が筒部材２１１に対して回転方向にずれることは防止される。
【００３５】
上記の説明においては、基材２１の材料は磁性を有する鉄系材料であるとしたが、基材２１が非磁性材料（アルミニウムなど）である場合には、実施の形態１と同様に、磁石２２の内周側に磁性体シールド板を設置すれば良い。
【００３６】
実施の形態１と同様に、磁石２２は、射出成型により基材２１と一体成型される。従って、磁気ドラム２の製造の際には接着剤の塗布作業は不要であり、接着剤の充填不足による空洞や気泡の巻き込みが発生したり、厚さが不均一となることを防止できる。これにより、実施の形態１の磁気ドラム２と同様に、高速回転時の破損を防止し、振動を小さく抑えることが可能となる。
【００３７】
実施の形態５．
本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態５は、実施の形態１と同様に磁気ドラムとセンサヘッドとを有して構成されるが、磁気ドラムの構造が実施の形態１とは異なっている。図１５は、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態５の磁気ドラムの構造を示す図である。磁気ドラム５は、基材５１と磁石５２とを有する。基材５１は、筒部材５１１とフランジ筒部材５１２とを有し、断面視がＴ字型となるように筒部材５１１とフランジ筒部材５１２とが組み合わされている。筒部材５１１とフランジ筒部材５１２とは、圧入又はスポット溶接にて固定されている。筒部材５１１とフランジ筒部材５１２とを圧入によって固定する場合は、筒部材５１１の径をフランジ筒部材５１２の径よりも若干大きめにし、筒部材５１１内にフランジ筒部材５１２を挿入するようにする。図１６は、筒部材とフランジ筒部材とを圧入によって固定した基材を有する磁気ドラムの構成を示す図である。
【００３８】
フランジ筒部材５１２は、筒状部分５１２ａとフランジ状部分５１２ｃとを有しており、断面視では筒状部分５１２ａとフランジ状部分５１２ｃとがＬ字型をなすように折り曲げられている。フランジ状部分５１２ｃには、検出対象の機械の軸への取り付け用の取付穴５４が設けられている。したがって、実施の形態５では、筒部材５１１及び筒状部分５１２ａが筒部をなしており、フランジ状部分５１２ｃがフランジ部をなしている。
【００３９】
磁石５２は、フランジ筒部材５１２の筒状部分５１２ａ及び筒部材５１１を概ね囲むように設置されている。ただし、筒状部分５１２ａの上端付近は、磁石５２の外に突出しており、磁石５２から突出した部分の外周面は芯出しトラック５１２ｂとされている。芯出しトラック５１２ｂは、筒状部分５１２ａの全周にわたってリング状に設けられている。フランジ筒部材５１２の筒状部分５１２ａ及び筒部材５１１には、実施の形態４と同様に、所定の間隔で抜け止め穴５３が形成されており、図１５、図１６においてフランジ状部分５１２ｃの上側かつ筒状部分５１２ａの内側となる部分の磁石５２は、筒状部分５１２ａの外側となる部分の磁石５２と抜け止め穴５３を通じて繋がっている。すなわち、磁石５２は、抜け止め穴５３の内部にも充填されており、筒状部分５１２ａの内側に回り込んでいる。磁気ドラム５は、抜け止め穴５３の部分での断面視では、磁石５２の凹部に基材５１が嵌った形状となっている。
【００４０】
筒部材５１１及びフランジ筒部材５１２は、鉄系板材をプレス加工することによって形成される。なお、筒部材５１１及びフランジ筒部材５１２を非磁性材料（アルミニウムなど）とする場合には、実施の形態１〜４と同様に、磁石５２の内周側に磁性体シールド板を設置する。
【００４１】
実施の形態１と同様に、磁石５２は、射出成型により基材５１と一体成型される。従って、磁気ドラム５の製造の際には接着剤の塗布作業は不要であり、接着剤の充填不足による空洞や気泡の巻き込みが発生したり、厚さが不均一となることを防止できる。これにより、実施の形態１の磁気ドラム２と同様に、高速回転時の破損を防止し、振動を小さく抑えることが可能となる。
【００４２】
実施の形態６．
本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態６は、実施の形態１と同様に磁気ドラムとセンサヘッドとを有して構成されるが、磁気ドラムの構造が実施の形態１とは異なっている。図１７は、本発明にかかる磁気エンコーダの実施の形態６の磁気ドラムの構造を示す図である。磁気ドラム６は、基材６１と磁石６２とを有する。基材６１は、屈曲部６１１を境に筒部６１２とフランジ部６１３とが形成されて断面Ｌ字型となっている。フランジ部６１３には、検出対象の機械の軸への取り付け用の取付穴６４が設けられている。
【００４３】
磁石６２は、基材６１の筒部６１２を概ね囲むように設置されている。すなわち、磁気ドラム６は、断面視では、磁石６２の凹部に基材６１が嵌った形状となっている。ただし、基材６１の屈曲部６１１の付近は、磁石６２の外に突出しており、磁石６２から突出した部分の外周面は芯出しトラック６１４とされている。芯出しトラック６１４は基材６１の全周にわたってリング状に設けられている。基材６１の筒部６１２には、所定の間隔で抜け止め穴６１５が形成されており、図１７において基材６１の筒部６１２の内側となる部分の磁石６２は、筒部６１２の外側となる部分の磁石６２と抜け止め穴６１５を通じて繋がっている。すなわち、磁石６２は、抜け止め穴６１５の内部にも充填されており、筒部６１２の内側に回り込んでいる。
【００４４】
基材６１は、鉄系板材をプレス加工することによって形成される。なお、基材６１を非磁性材料（アルミニウムなど）とする場合には、実施の形態１〜５と同様に、磁石６２の内周側に磁性体シールド板を設置する。
【００４５】
実施の形態１と同様に、磁石６２は、射出成型により基材６１と一体成型される。従って、磁気ドラム６の製造の際には接着剤の塗布作業は不要であり、接着剤の充填不足による空洞や気泡の巻き込みが発生したり、厚さが不均一となることを防止できる。これにより、実施の形態１の磁気ドラム２と同様に、高速回転時の破損を防止し、振動を小さく抑えることが可能となる。
【００４６】
実施の形態６では、基材６１が一部品で構成されるため、部品点数の低減により磁気ドラム６の製造コストを実施の形態１〜５よりも低く抑えることができる。一方で、磁石６２に作用する遠心力は、基材６１の曲げ角度を広げるように作用するため、磁気ドラム６を高速回転させると精度が低下する可能性がある。したがって、高速回転する軸に取り付けて使用する場合には、実施の形態１〜５にかかる磁気エンコーダを採用し、低速回転する軸に取り付けて使用する場合には、実施の形態６にかかる磁気エンコーダを採用するなど、用途に応じて使い分けるようにすればよい。
【００４７】
なお、上記の説明では、断面Ｌ字型の基材を一部品で構成する場合を例としたが、筒部とフランジ部とを別々の部材で構成して溶接などで固定することも可能である。例えば、筒部６１２とフランジ部６１３とを別部材としても、実施の形態４や実施の形態５の磁気エンコーダよりも製造コストを抑えられるような場合には、断面Ｌ字型の基材を二部品で構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかる磁気エンコーダは、磁気ドラムの製造コストが低く、信頼性が高い点で有用であり、特に、高速回転する軸の角度を検出するのに適している。
【符号の説明】
【００４９】
１  磁気エンコーダ、２，５，６，２０，９０  磁気ドラム、３  センサヘッド、４  検出対象機械、７  ドラム固定ねじ、８  センサヘッド固定ねじ、１１，２１，５１，６１，９１  基材、１２，２２，５２，６２，９２  磁石、１３  磁性体シールド板、１４，２４，５４，６４  取付穴、３２  ケーブル、３３  信号処理部、４１  回転軸、４２  センサヘッド取付座、７０  磁性粉末と樹脂との混合物、８０  金型、９３  接着剤、９４  空洞、９５  気泡、９６  基材の中心、９７  磁石の内径の中心、１１１  本体部、１１１ａ，２１１ｂ，５１２ｂ，６１４  芯出しトラック、１１２  係合凸部、１１２ａ，１１２ｄ，１１２ｅ，１１２ｆ  筒状部、１１２ｂ  括れ部、１１２ｃ  溝、２１１，５１１  筒部材、２１１ａ  上端、５３，２１１ｃ，６１５  抜け止め穴、２１２  フランジ部材、５１２  フランジ筒部材、６１１  屈曲部、６１２  筒部、６１３  フランジ部。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年5月15日(2015.5.15)
【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】
外周に磁極列が形成された環状の磁石と、該磁石を支持する基材とを有し、検出対象機械の回転軸に装着されて、該回転軸とともに回転する磁気ドラムと、
前記磁気ドラムの外周面と間隔を空けて対向する状態で前記検出対象機械に設置されて、前記磁気ドラムの回転によって生じる磁界の変化を検出するＭＲ素子とを備え、
前記ＭＲ素子の検出結果に基づいて前記回転軸の角度を検出する磁気エンコーダであって、
前記基材は、前記磁気ドラムを前記回転軸へ装着する際に該回転軸が挿入されるリング状のフランジ部と、
該フランジ部の外周面の全周にわたって、前記フランジ部の半径方向外側に向かって突出するように凸設された係合凸部とを有し、
前記フランジ部は、前記磁石の外周面の円周振れ公差の基準として前記フランジ部の外周面の一部に全周にわたって設けられた基準面を有し、
前記係合凸部は、前記フランジ部の外周面から突出する括れ部と、該括れ部の先端から前記フランジ部の軸方向に延在する筒状部とを有し、
前記磁石は、前記筒状部と前記フランジ部との隙間に回り込むようにして前記係合凸部を囲み、かつ前記基準面を覆わずに露出させていることを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項２】
前記筒状部は、前記括れ部の先端から前記フランジ部の両軸方向に延在しており、
前記係合凸部は、前記括れ部と前記筒状部とが断面視Ｔ字型の形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダ。
【請求項３】
前記筒状部は、前記括れ部の先端から前記フランジ部の軸方向に延在しており、
前記筒状部の一部が斜面となっていることを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダ。
【請求項４】
前記筒状部は、前記括れ部の先端から前記フランジ部の軸方向に延在しており、その端部が折れ曲がって半径方向に延び、前記筒状部が断面視鍵型の形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダ。
【請求項５】
外周に磁極列が形成された環状の磁石と、該磁石を支持する基材とを有し、検出対象機械の回転軸に装着されて、該回転軸とともに回転する磁気ドラムと、
前記磁気ドラムの外周面と間隔を空けて対向する状態で前記検出対象機械に設置されて、前記磁気ドラムの回転によって生じる磁界の変化を検出するＭＲ素子とを備え、
前記ＭＲ素子の検出結果に基づいて前記回転軸の角度を検出する磁気エンコーダであって、
前記基材は、前記磁気ドラムを前記回転軸へ装着する際に該回転軸が挿入されるリング状のフランジ部と、該フランジ部の全周にわたって、外周部から前記磁気ドラムの軸方向に延在する筒部とを有し、
前記磁石は、前記筒部の一端部が突出するように、前記筒部の外側から該筒部の内側に回り込んで前記筒部を囲んでおり、
前記磁石から突出させた前記筒部の一端部を、前記磁石の外周面の円周振れ公差の基準とする基準面としたことを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項６】
前記筒部は、前記フランジ部よりも前記筒部の一端部側に複数の抜け止め穴が形成されており、該複数の抜け止め穴の内部にも前記磁石が充填されていることを特徴とする請求項５に記載の磁気エンコーダ。
【請求項７】
前記筒部と前記フランジ部とが、断面視Ｔ字型を呈するように固定されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気エンコーダ。
【請求項８】
前記筒部と前記フランジ部とが、断面視Ｌ字型を呈するように固定されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気エンコーダ。
【請求項９】
前記筒部と前記フランジ部とが、別々の部材として構成されたことを特徴とする請求項７又は８に記載の磁気エンコーダ。
【国際調査報告】
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