(57)【要約】【課題】  高い着磁効率を有し、かつ磁極ごとの磁束密度のばらつきを抑制した磁気エンコーダの製造方法及び製造装置を得る。【解決手段】  環状の芯金２及びその周面に設けられた磁性部材３を径方向から挟むように着磁ヨーク４の一対の先端部４ｃ、８ａを対向させて配置する。そして、先端部の他方８ａを前記芯金２に当接させる。その後、回転する磁性部材３と先端部の他方８ａとの間隔が一定となるように、当該先端部の他方８ａを磁性部材３の周面３ａに追従させながら当該磁性部材３に磁束を貫通させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の芯金及びその周面に設けられた磁性部材を径方向から挟むように着磁ヨークの一対の先端部を対向させて配置し、前記先端部の一方を前記芯金に当接させ、回転する前記磁性部材に磁束を貫通させる磁気エンコーダの製造方法であって、
回転する前記磁性部材と前記先端部の他方との間隔が一定となるように、当該先端部を当該磁性部材の周面に追従させながら磁束を貫通させることを特徴とする磁気エンコーダの製造方法。
【請求項２】
予め前記磁性部材の周面の径方向の変位を検出し、この検出結果に基づいて前記
先端部を追従させる請求項１に記載の磁気エンコーダの製造方法。
【請求項３】
前記先端部の他方を前記磁性部材に当接させ、かつ当接させる方向に付勢して当該先端部を追従させる請求項１に記載の磁気エンコーダの製造方法。
【請求項４】
環状の芯金及びその周面に設けられた磁性部材を径方向から挟むように着磁ヨークの一対の先端部を対向させて配置し、前記先端部の一方を前記芯金に当接させ、回転する前記磁性部材に磁束を貫通させる磁気エンコーダの製造装置であって、
回転する前記磁性部材と前記先端部の他方との間隔が一定となるように、当該先端部を当該磁性部材の周面に追従させる追従手段を備えたことを特徴とする磁気エンコーダの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪軸受等に設けられる磁気エンコーダの製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気エンコーダ４０の製造方法として、例えば特許文献１に記載されているように、磁性部材４１をインデックス着磁法により着磁する方法がある（図６参照）。この磁気エンコーダ４０の製造方法は、着磁強度を大きくしかつ着磁ピッチが小さい磁気エンコーダ４０を得るために、磁束を通す左右の着磁ヨーク４３を磁性部材４１と環状部材４２とを挟むようにして配置し、この挟み込まれた部分に磁束Ａを貫通させて、磁性部材４１を周方向に多極磁化するものである。
【０００３】
この際、図示しないスピンドルで磁性部材４１と環状部材４２とを回しながら、磁束ＡによりＮＳ極のパターンを着磁しているが、着磁パターンの極幅は着磁ヨーク４３の先端部の幅に依存する。そのため、極細ピッチの着磁パターンを刻む場合、着磁ヨーク４３は極細加工が容易で軟磁性であるＳＳ材などの金属が使用されている。また、磁性部材４１の着磁効率は当該磁性部材４１と着磁ヨーク４３との間隔ｄを小さくするほど向上する。
【特許文献１】特開２００１−２４２１８７号公報（請求項６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記磁性部材４１は合成樹脂を基材とする軟質素材で構成されており、そのため、磁気エンコーダ４０を製作する際に，磁性部材４１の真円度や表面のうねりを抑制することが困難である。このようなうねりがあると、回転する磁性部材４１と着磁ヨーク４３との間隔ｄが変動し、磁性部材４１に着磁される磁極ごとの磁束密度のばらつきが発生するという問題があった。また、間隔ｄが大きくなると着磁効率が低下するという問題点もあった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、高い着磁効率を有し、かつ磁極ごとの磁束密度のばらつきを抑制した磁気エンコーダの製造方法及び製造装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、環状の芯金及びその周面に設けられた磁性部材を径方向から挟むように着磁ヨークの一対の先端部を対向させて配置し、前記先端部の一方を前記芯金に当接させ、回転する前記磁性部材に磁束を貫通させる磁気エンコーダの製造方法であって、回転する前記磁性部材と前記先端部の他方との間隔が一定となるように、当該先端部を当該磁性部材の周面に追従させながら磁束を貫通させることを特徴とする。
上記の本発明の製造方法によれば、着磁ヨークの先端部の他方が回転する磁性部材の周面にこれらの間隔（ゼロを含む）が一定となるように追従する。したがって、磁性部材の周面にうねりがあっても、前記先端部の他方を当該周面にできるだけ近づけた状態で磁性部材に着磁することができる。また、磁性部材の周面と前記先端部の他方との間隔の変動を抑えることができる。
【０００７】
上記の磁気エンコーダの製造方法において、予め前記磁性部材の周面の径方向の変位を検出し、この検出結果に基づいて前記先端部の他方を追従させることが好ましい。これにより、予め取得した情報に基づいて着磁ヨークの先端部を精度良く動かすことができるので、当該先端部を前記磁性部材により近づけることができ、前記間隔の変動の抑制効果も大きい。
【０００８】
上記の磁気エンコーダの製造方法において、前記先端部の他方を前記磁性部材に当接させ、かつ当接させる方向に付勢して前記先端部を追従させることにしてもよい。この場合には、磁性部材の周面に着磁ヨークの先端部を接触させた状態のままで当該磁性部材に着磁できるので、当該磁性部材の着磁強度がより高くなる。
【０００９】
また、本発明は、環状の芯金及びその周面に設けられた磁性部材を径方向から挟むように着磁ヨークの一対の先端部を対向させて配置し、前記先端部の一方を前記芯金に当接させ、回転する前記磁性部材に磁束を貫通させる磁気エンコーダの製造装置であって、回転する前記磁性部材と前記先端部の他方との間隔が一定となるように当該先端部を当該磁性部材の周面に追従させる追従手段を備えたことを特徴とする。
上記の本発明の装置によれば、着磁ヨークの先端部の他方が回転する磁性部材の周面にこれらの間隔（ゼロを含む）が一定となるように追従する。したがって、磁性部材の周面にうねりがあっても、前記先端部の他方を当該周面にできるだけ近づけた状態で磁性部材に着磁することができる。また、磁性部材の周面と前記先端部の他方との間隔の変動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
上記の通り、本発明によれば、着磁ヨークの先端部を磁性部材の周面にできるだけ近づけることができ、また、当該先端部と周面との間隔の変動が抑えられるので、高い着磁効率を有し、かつ磁極ごとの磁束密度のばらつきを抑制した磁気エンコーダの製造方法及び製造装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明にかかる磁気エンコーダの製造装置１の一実施形態を示す概略図であり、図２は、同底面図である。磁気エンコーダＥ（着磁の前後を問わず磁気エンコーダという。以下同様。）は、図３に示すように、所要径を有する環状の芯金２と、この芯金２の外周面に固着されている磁性部材３とを備えており、たとえば回転速度を検出する回転検出器を備えた転がり軸受装置などに採用されるものである。
【００１２】
磁気エンコーダの製造装置１は、前記磁性部材３をインデックス着磁法により着磁するものである。この製造装置１は、励磁コイル５が巻き付けられた着磁ヨーク４の一対の先端部（着磁部）４ｃ、８ａを、磁気エンコーダＥの径方向からこれを挟むようにして対向させ、当該先端部８ａを磁性部材３の周面に追従手段Ｆで追従させながら、磁性部材３に磁束を貫通させて当該磁性部材３を周方向に交互に多磁極化するものである。磁気エンコーダＥは、図示しないスピンドル装置によってインデックス回転させることができるようになっており、かつ回転時に前記外周面３ａの外径振れが小さくなるように設置されている。なお、スピンドル装置は回転振れや速度むらが少なく、かつインデックス精度に優れたものが使用されている。
【００１３】
また、図示しないが、磁気エンコーダの製造装置１には、さらに着磁電源とこの着磁電源及び前記スピンドル装置等を制御する制御手段とが設けられている。このうち着磁電源は、着磁ヨーク４に巻き付けられた励磁コイル５に着磁電流を与えるものであり、これによりスピンドル装置の回転速度と着磁する磁極の条件に併せて着磁ヨーク４を通る磁束の方向が切り換えられる。
【００１４】
着磁ヨーク４には、図１に示すように、本体部４ａから二股に分かれた左右のアーム部４ｂが形成されており、この両アーム部４ｂ、４ｂにそれぞれ励磁コイル５が巻き付けられている。また、右側アーム部４ｂの下端には、左側アーム部４ｂと略同形状で、図１左右方向にスライド可能な可動アーム部８が設けられている。図２に示すように、前記左側アーム部４ｂの先端部４ｃと、可動アーム部８の先端部８ａは、磁気エンコーダＥの周面へ向けて先端側が次第に幅狭となる尖塔形状とされている。また、各先端部４ｃ、８ａは互いに対向して形成されており、このうち先端部の一方４ｃは芯金２に当接し、先端部の他方８ａは磁性部材３に向かうように配置されている。すなわち、この両先端部４ｃ、８ａは芯金２と磁性部材３とを、これらの径方向から挟むように配置されている。
【００１５】
次に、可動アーム部８の先端部（先端部の他方）８ａを磁性部材３の周面に追従させる追従手段Ｆについて説明する。
この追従手段Ｆは、可動アーム部８と、この可動アーム部８に設けられたラック部９と、ピニオンギア１０を備えたモータ１１と、磁性部材３の外周面３ａの径方向の変位を検知する変位センサ１２と、モータ１１の動きを制御する制御装置１３とで構成されている。図１に示すように、可動アーム部８には溝部８ｂが、右側アーム部４ｂの下端には当該溝部８ｂに嵌め込み可能なレール部４ｄが、それぞれ形成されている。そして、溝部８ｂにレール部４ｄを嵌め込むことにより右側アーム部４ｂに対して可動アーム部８がスライド自在となっている。レール部４ｄは溝部８ｂに密着しており、これにより、右側アーム部４ｂから可動アーム部８へ空隙なく磁路が形成されている。
【００１６】
ラック部９は、図１左右方向を長手方向として、可動アーム部８の右側端部に固定されている。ピニオンギア１０は、ラック部９に噛合している。したがって、ラック部９は、モータ１１が駆動されることにより、ピニオンギア１０を介して左右方向に動く。このラック部９の動きに伴って、可動アーム部８の先端部８ａが、図４に示すように磁気エンコーダＥの径方向に沿ってスライド動作する。なお、モータはステッピングモータであり、制御装置１３には変位センサの出力に応じてステッピングモータを駆動するモータドライバが使用されている。
【００１７】
変位センサ１２は、図２に示すように磁気エンコーダＥの外周面（磁性部材の外周面３ａ）から径方向に少し離れて配置される。また、変位センサ１２は、磁気エンコーダＥの周上の前記先端部４ｃ、８ａ間の着磁位置よりも、着磁ピッチ（Ｎ−Ｓ間の距離）をＰとすると、そのｎ倍（ｎは自然数）すなわちｎ・Ｐだけ回転方向Ｃにおける手前の位置に配置されている。また、検知センサ１２と制御装置１３、及び制御装置１３とモータ１１がそれぞれリード線１８で接続されている。変位センサ１２と、これに対向している磁性部材３の外周面３ａとの間隔をｄｓとすると、変位センサ１２は、間隔ｄｓに対応した信号Ｖｓを出力する。制御装置１３には予め、間隔ｄｓ対信号Ｖｓの関係、モータ１１の回転量と可動アーム部８の移動量との関係、及び、磁性部材３の回転速度と上記ｎ・Ｐの値とから変位センサ１２によって検出された外周面３ａ上の部位が、先端部４ｃ，８ａ間の着磁位置に達するまでのインデックスステップ数（＝ｎ）が記憶されている。
【００１８】
上記のように構成された追従手段Ｆにおいては、予め、初期設定を行う必要がある。具体的には、可動アーム部８の先端部８ａと磁性部材３の外周面３ａとの間に、目標とする所定の隙間ｄ（図４）が形成されるように、可動アーム８の位置調節をする。また、変位センサ１２を、磁性部材３の外周面３ａとの間隔ｄｓ（図２）が所定値ｄｓoとなるように固定し、その間隔ｄｓoに対応する変位センサ１２の出力信号Ｖｓoを制御装置１３に記憶させる。なお、この初期設定は、外周面３ａのうねりが許容範囲内にあることがわかっている磁性部材３を装着した状態で行うことが好ましい。
【００１９】
また、着磁中の制御装置１３は、以下のように動作する。まず、変位センサ１２が、これに対向している磁性部材３の外周面３ａとの間隔ｄｓに対応した信号Ｖｓを出力する。これを受けた制御装置１３は間隔ｄｓ及び、これと初期設定値との差Δｄ（＝ｄｓ−ｄｓo）を演算する。そして、上記インデックスステップ数だけ後の時点において、先端部８ａが（−Δｄ）のスライド動作をするように、モータ１１を駆動する。これにより、初期設定値に対してΔｄの変位を有する外周面３ａ上の部分が先端部４ｃ，８ａ間の着磁位置に達したとき、先端部の他方８ａが（−Δｄ）のスライド動作を行い、変位が相殺される。従って、先端部の他方８ａと外周面３ａとの間隔ｄは一定である。このように、外周面３ａの変位検出と、それを着磁時に相殺する動作とによって、間隔ｄを一定値に保ち、先端部の他方８ａを、磁性部材３の外周面３ａのうねり（径方向への変位）に対して忠実に「追従」させることができる。また、ｄの値を一定に保つことができるため、この値をできるだけ小さくして着磁効率を高めることが可能となる。
【００２０】
なお、芯金２は、磁性金属で構成されている。なお、芯金２は、特に限定するものではないが、磁性材料であることが好ましい。芯金２を磁性材料とすることで当該芯金２の厚み分先端部４ｃが延伸されたことになり、先端部の一方４ｃ側における着磁時のギャップがなくなり着磁強度を大きくすることができるからである。磁性部材３は、合成樹脂（例えばポリアミド、ポリオレフィン、アクリルゴム系エラストマー、フッ素ゴム系エラストマー、シリコーン系エラストマー、エチレン系共重合体等）と、磁性粉末（例えば、バリウムフェライト、ストロンチュームフェライトの粉末等）とを均一に混練して得られるものである。
【００２１】
次に、上記追従手段Ｆを用いた本実施形態にかかる磁気エンコーダの製造方法を、図１、図２及び図４を参照して説明する。
磁気エンコーダＥを対向する左側アーム部４ｂの先端部４ｃと可動アーム部８の先端部８ａ間に配置し、当該先端部の一方４ｃの一方を芯金２の内周に当接させる。次に、先端部の他方８ａを磁性部材３の外周面３ａにできるだけ近づけた状態で追従手段Ｆの前記初期設定を行い、先端部の他方８ａが前記外周面３ａに追従できるようにしておく。また、磁気エンコーダＥをスピンドル装置により数十ｒｐｍの一定回転速度で回転（ステッピング）させる。但し、着磁開始前にｎステップ空回転させる必要がある。
【００２２】
続いて、着磁電源によるＳｉｎ波電流又は矩形波電流又はノコギリ波電流を励磁コイル５に流し、着磁ヨーク４から出た磁束Ａを磁気エンコーダＥの磁性部材３に貫通させ、磁性部材３を周方向に交互に多磁極化する。着磁は、磁気エンコーダＥを何回も回転させながら行うが、着磁の始めは着磁電流を次第に増加して、一定電流になってから複数回転着磁を繰り返し、終了後は電流を減少させていく。
図４を参照して磁束の流れを説明すると、可動アーム部８の先端部８ａから出た磁束Ａは、磁気エンコーダの磁性部材３、芯金２を貫通した後、左側アーム部４ｂの先端部４ｃに入り着磁ヨーク４内に戻る。この際、着磁電流のオン、オフの切り替え、方向の切り替えを行うことにより、磁性部材３を周方向に交互に多磁極化する。
【００２３】
上記磁気エンコーダの製造方法及び製造装置１によれば、可動アーム８の先端部８ａが回転する磁性部材３の外周面３ａにこれらの間隔が一定となるように追従する。したがって、外周面３ａにうねりがあっても、可動アーム８の先端部８ａを外周面３ａにできるだけ近づけた状態で磁性部材３に着磁することができる。また、外周面３ａと可動アーム８の先端部８ａとの間隔の変動を抑えることができる。これにより、磁性部材３が高い着磁効率で着磁され、かつ磁性部材３の磁極ごとの磁束密度のばらつきが抑制される。すなわち、高い着磁効率を有し、磁極ごとの磁束密度のバラツキが抑制された磁気エンコーダＥを得ることができる。
【００２４】
図５は、本発明にかかる磁気エンコーダの製造装置の第二実施形態を示す要部概略図である。本実施形態が第一実施形態と異なる点は、追従手段Ｆにおいて、可動アーム部８が弾性部材１５で磁気エンコーダＥに向けて付勢されている点である。弾性部材には、磁性部材３の周面の径方向の変位に追従可能な予圧を生じるばね１５が採用されている。可動アーム部８の右側端部には、断面円形の凹部８ｃが形成されている。また、ばね１５の右側端部の部分に当接部材１６が設置され、この当接部材１６に当接部１６ａが形成されている。ばね１５が、前記凹部８ｃに保持され、かつ前記当接部１６ａに当接することにより、可動アーム部８が左方向に付勢されるとともに、磁性部材３に可動アーム部８の先端部８ａが当接している。
【００２５】
本実施形態にかかる磁気エンコーダの製造方法及び製造装置によれば、磁性部材３に可動アーム部８の先端部８ａが当接している状態（間隔がゼロの状態）で、磁性部材３を着磁することができるので、より高い着磁強度を有し、かつ磁極ごとの磁束密度のばらつきを抑制した磁気エンコーダを得ることができる。
なお、上記実施例はすべて例示であって、制限的なものではない。例えば、第二実施形態の追従手段Ｆにおいて、ばねの代わりにゴム等の樹脂部材を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】磁気エンコーダの製造装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１の底面図である。
【図３】磁気エンコーダの縦断面図である。
【図４】図１における可動アーム部の先端部近傍の拡大図である。
【図５】第二実施形態にかかる磁気エンコーダの製造装置の要部概略構成を示す平面図である。
【図６】従来技術における図４に対応する拡大図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      磁気エンコーダの製造装置
３      磁性部材
３ａ    磁性部材の外周面
４      着磁ヨーク
８      可動アーム部
８ａ    先端部
９      ラック部
１０    ピニオンギア
１１    モータ
１２    変位センサ
１３    制御装置
１５    ばね
Ｆ      追従手段
【図１】
2005233888.tif 000003
【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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