JP2008039742A - 磁気エンコーダおよび回転センサ付き転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】成形用金型費用を節約できる帯状または紐状の磁性体の突き合わせ部で、磁束の乱れが発生しないようにすることである。
【解決手段】磁気エンコーダ１の紐状の磁性体３の両端面３ａの突き合わせ部に、磁性材料を混ぜ込んだ接着剤Ａを充填することにより、磁性体３の両端面３ａの突き合わせ部での隙間を確実になくし、この突き合わせ部で磁束の乱れが発生しないようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気エンコーダと磁気エンコーダを用いた回転センサ付き転がり軸受に関する。

回転センサ付き転がり軸受には、内輪と外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪側に、円周方向で交互にＮ極とＳ極に着磁された磁気エンコーダを装着し、この磁気エンコーダの回転に伴う磁束の変化を検出する磁気センサを固定軌道輪側に装着して、回転軌道輪の回転を検出するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

前記磁気エンコーダには、ゴムをバインダとする磁性体を環状の芯金に固着し、円周方向で交互にＮ極とＳ極に着磁したものが多く用いられ、芯金の嵌合等によって回転軌道輪に装着されている。特許文献１に記載された実施形態では、ゴムをバインダとする磁性体を加硫接着で芯金に固着し、加硫接着した磁性体をＮ極とＳ極に着磁する方法で磁気エンコーダを製造している。

また、前記磁気エンコーダには、磁性体を芯金に加硫接着するための成形用金型費用を節約するために、磁性体を帯状に形成して、その両端面を突き合わせるように環状の芯金の周面に巻き付けて接着したものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−３４９５５６号公報 特開２００３−８６４２０号公報

特許文献２に記載された磁気エンコーダは、成形用金型費用を節約して製造コストを低減できる利点があるが、帯状の磁性体の両端面の突き合わせ部に隙間が生じて、磁性体の突き合わせ部で磁束の乱れが発生しやすく、磁気センサで回転速度を正確に検出できなくなる問題がある。

そこで、本発明の課題は、成形用金型費用を節約できる帯状または紐状の磁性体の突き合わせ部で、磁束の乱れが発生しないようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、ゴムに磁性材料を混合して帯状または紐状に形成された磁性体を、その両端面を突き合わせるように環状の芯金の周面に巻き付けて接着し、円周方向で交互にＮ極とＳ極に着磁した磁気エンコーダにおいて、前記磁性体の両端面の突き合わせ部に、磁性材料を混ぜ込んだ接着剤を充填した構成を採用した。

すなわち、帯状または紐状の磁性体の両端面の突き合わせ部に、磁性材料を混ぜ込んだ接着剤を充填することにより、磁性体の両端面の突き合わせ部での隙間を確実になくし、この突き合わせ部で磁束の乱れが発生しないようにした。

前記接着剤に混ぜ込む磁性材料の配合割合を、前記磁性体に混合する磁性材料の配合割合と等しくすることにより、突き合わせ部で磁束の乱れをより発生しないようにすることができる。

前記磁性体の突き合わせ部の両端面を、軸方向または厚み方向に傾斜させた傾斜面とすることにより、回転方向と垂直に形成される突き合わせ部をなくし、突き合わせ部での磁束の乱れをより確実に防止することができる。

前記磁性体を前記芯金の周面に接着した後で、前記Ｎ極とＳ極に着磁することにより、磁極の着磁間隔の精度を高めることができる。

また、本発明は、内輪と外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪側に、円周方向で交互にＮ極とＳ極に着磁された磁気エンコーダを装着し、この磁気エンコーダの回転に伴う磁束の変化を検出する磁気センサを固定軌道輪側に装着して、前記回転軌道輪の回転を検出する回転センサ付き転がり軸受において、前記磁気エンコーダに上述したいずれかの磁気エンコーダを用いた構成を採用することにより、磁気エンコーダの磁性体の突き合わせ部で磁束の乱れが発生しないようにし、磁気センサで回転速度を正確に検出できるようにした。

本発明の磁気エンコーダは、帯状または紐状の磁性体の両端面の突き合わせ部に、磁性材料を混ぜ込んだ接着剤を充填したので、成形用金型費用を節約できるとともに、磁性体の両端面の突き合わせ部での隙間を確実になくして、この突き合わせ部で磁束の乱れが発生しないようにすることができ、回転センサで回転速度を正確に検出することができる。

前記接着剤に混ぜ込む磁性材料の配合割合を、磁性体に混合する磁性材料の配合割合と等しくすることにより、突き合わせ部で磁束の乱れをより発生しないようにすることができる。

前記磁性体の突き合わせ部の両端面を、軸方向または厚み方向に傾斜させた傾斜面とすることにより、回転方向と垂直に形成される突き合わせ部をなくし、突き合わせ部で磁束の乱れをより確実に防止することができる。

前記磁性体を芯金の周面に接着した後で、Ｎ極とＳ極に着磁することにより、磁極の着磁間隔の精度を高めることができる。

また、本発明の回転センサ付き転がり軸受は、磁気エンコーダに上述したいずれかの磁気エンコーダを用いたので、成形用金型費用を節約できるとともに、磁気エンコーダの磁性体の突き合わせ部での磁束の乱れを防止して、磁気センサで回転速度を正確に検出することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る磁気エンコーダ１を用いた回転センサ付き転がり軸受を示す。この回転センサ付き転がり軸受は、回転軌道輪としての内輪２１と固定軌道輪としての外輪２２の間に、複数のボール２３が保持器２４で保持された深溝玉軸受であり、一端側にシール２５が装着され、その他端側で、磁気エンコーダ１の環状の芯金２が内輪２１の外径面に嵌合され、外輪２２の内径面に嵌合された外環４に、磁気エンコーダ１と対向する磁気センサ５を収納したセンサケース６が内嵌されている。センサケース６には、磁気センサ５で検出された磁束の変化を出力する出力ケーブル７が接続されている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記磁気エンコーダ１は、ゴムに磁性材料を混合して矩形断面の紐状に加硫成形した磁性体３を、その両端面３ａを突き合わせるように環状の芯金２の外周面に巻き付けて接着したものであり、磁性体３の両端面３ａは軸方向に傾斜した傾斜面とされ、この傾斜面同士の両端面３ａの突き合わせ部に、磁性材料を混ぜ込んだ接着剤Ａが充填されて、両端面３ａが隙間なく接着されている。接着剤Ａに混ぜ込んだ磁性材料は、後述する磁性体３の磁性材料と同じものとされ、同じ配合割合で混ぜ込まれている。この接着剤Ａとしては、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系等のものを使用することができ、特に限定されることはない。なお、磁性体３は、突き合わせ部の中心に、Ｎ極とＳ極の磁極の境界が合致するように、接着後に円周方向で交互にＮ極とＳ極に着磁されている。

図３（ａ）、（ｂ）は、前記紐状の磁性体３を加硫成形した成形金型１１を示す。この成形金型１１は、上面に渦巻状の成形溝１１ａが設けられており、この成形溝１１ａに磁性材料とゴムを混合して流し込み、紐状の磁性体３を渦巻状に曲率を持たせて成形するようになっている。したがって、次の図４（ａ）、（ｂ）に示すように、磁性体３を芯金２の外周面に沿わせて、スムーズに巻き付けることができる。なお、磁性体３に混合する磁性材料としては、フェライト系、サマリウム系、ネオジウム系、コバルト系等のものを使用することができ、ゴムにはニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等を使用することができる。

図４（ａ）、（ｂ）は、前記紐状の磁性体３を芯金２に巻き付けて接着する手順を示す。まず、図４（ａ）に示すように、紐状の磁性体３を芯金２の外周面に巻き付けて両端部を重ね合わせ、両端部近傍を除く３／４周程度を芯金２の外周面に接着する。この状態で、図４（ｂ）に示すように、重ね合わせた両端部を軸方向に傾斜した斜めに切断し、残りの１／４周程度を芯金２の外周面に接着するとともに、図２（ｂ）に示したように、斜めに切断された両端面３ａの間に接着剤Ａを充填して、これらの突き合わせ部を接着する。なお、両端面３ａ同士を接着したときに、突き合わせ部の外径面や側面に段差が生じた場合は、この段差を除去するように後加工するとよい。

実施例として、図２（ａ）、（ｂ）に示した磁気エンコーダ１を図１に示した回転センサ付き転がり軸受に組み込み、磁気エンコーダ１が内輪２１と一緒に回転したときに、磁気センサ５で検出される磁気波形を測定した。比較例として、磁性体３の突き合わせ部に接着剤Ａを充填しない磁気エンコーダ１を組み込んだ場合の磁気波形も測定した。

図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ実施例と比較例において、磁性体３の突き合わせ部近傍で検出された磁気波形を示す。いずれの磁気波形も、磁気エンコーダ１のＮ極とＳ極が交互に磁気センサ５の前面を通過する毎に、磁束がＮ極側とＳ極側へ波状に変化しているが、図５（ｂ）に示した、突き合わせ部に接着剤Ａを充填していない比較例のものでは、突き合わせ部近傍で磁気波形に乱れが生じている。これに対して、図５（ａ）に示した、突き合わせ部に接着剤Ａを充填した実施例のものでは、突き合わせ部近傍で磁気波形に乱れがなく、他の部位と全く同じ正常な磁気波形が検出されている。

上述した実施形態では、紐状の磁性体の突き合わせ部となる両端面を軸方向に傾斜させた傾斜面としたが、これらの両端面は厚み方向に傾斜させた傾斜面や、傾斜のない垂直面とすることもできる。磁性体は扁平な帯状のものとしてもよい。

また、上述した実施形態では、回転センサ付き転がり軸受を深溝玉軸受として、内輪を回転軌道輪としたが、本発明に係る回転センサ付き転がり軸受は、ころ軸受等の他のタイプの転がり軸受にも適用することができ、外輪を回転軌道輪とすることもできる。

本発明に係る磁気エンコーダを用いた回転センサ付き転がり軸受を示す縦断正面図 ａは図１の磁気エンコーダを示す側面図、ｂはａの磁性体の突き合わせ部を拡大して示す展開平面図 ａは図２の磁性体を成形する成形金型を示す平面図、ｂはａのIIIb−IIIb線に沿った断面図 ａ、ｂは、それぞれ図２の磁性体を芯金に巻き付けて接着する手順を示す側面図 ａ、ｂは、それぞれ実施例と比較例における磁性体の突き合わせ部近傍で検出された磁気波形を示すグラフ

符号の説明

Ａ 接着剤
１ 磁気エンコーダ
２ 芯金
３ 磁性体
３ａ 端面
４ 外環
５ 磁気センサ
６ センサケース
７ 出力ケーブル
１１ 成形金型
１１ａ 成形溝
２１ 内輪
２２ 外輪
２３ ボール
２４ 保持器
２５ シール

Claims (5)

1. ゴムに磁性材料を混合して帯状または紐状に形成された磁性体を、その両端面を突き合わせるように環状の芯金の周面に巻き付けて接着し、円周方向で交互にＮ極とＳ極に着磁した磁気エンコーダにおいて、前記磁性体の両端面の突き合わせ部に、磁性材料を混ぜ込んだ接着剤を充填したことを特徴とする磁気エンコーダ。
2. 前記接着剤に混ぜ込む磁性材料の配合割合を、前記磁性体に混合する磁性材料の配合割合と等しくした請求項１に記載の磁気エンコーダ。
3. 前記磁性体の突き合わせ部の両端面を、軸方向または厚み方向に傾斜させた傾斜面とした請求項１または２に記載の磁気エンコーダ。
4. 前記磁性体を前記芯金の周面に接着した後で、前記Ｎ極とＳ極に着磁した請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気エンコーダ。
5. 内輪と外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪側に、円周方向で交互にＮ極とＳ極に着磁された磁気エンコーダを装着し、この磁気エンコーダの回転に伴う磁束の変化を検出する磁気センサを固定軌道輪側に装着して、前記回転軌道輪の回転を検出する回転センサ付き転がり軸受において、前記磁気エンコーダに請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気エンコーダを用いたことを特徴とする回転センサ付き転がり軸受。

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