JPH057644B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は磁気エンコーダの製造方法に係わり、
特に、着磁パターンが所定ピツチで施された磁気
記録部を有するスピンドルシヤフトと、このスピ
ンドルシヤフトと所定間隔をおいて配設され、前
記着磁パターンの検出をなす磁気検出素子とを備
えた磁気エンコーダの製造に用いて好適な製造方
法に関するものである。

「従来の技術」 一般に、ロボツトやNC装置等における制御系
の回転位置や移動位置あるいはその速度を検出す
るための装置として、磁気エンコーダが用いられ
ており、その一従来例として、例れば第８図ある
いは第９図に示す構造のもの知られている。

第８図に示す前者の磁気エンコーダ１は、ケー
シング２と、このケーシング２にころがり軸受３
を介して装着されたスピンドルシヤフト４と、こ
のスピンドルシヤフト４の前記ケーシング２から
突出させられた部分に嵌合させられ、外周面に着
磁パターンＭが所定ビツチで施された磁気記録体
５と、この磁気記録体５の外周面に所定間隔をお
いて対向配設された磁気検出素子（MR素子）６
とによつて構成されている。

また、第９図に示す後者の磁気エンコーダ７
は、前者のころがり軸受３に代えて、すべり軸受
８を用いて前記ケーシング２に対するスピンドル
シヤフト４の支持を行うようにし、また、スピン
ドルシヤフト４の適宜位置に、スラストワツシヤ
９や鍔１０を設けて、これらのスラストワツシヤ
９や鍔１０を前記すべり軸受８に摺接させること
によつて、スピンドルシヤフト４のスラスト方向
に沿う位置決めや、その方向に沿う外力の支持を
行うようにしたものである。

そして、これらの磁気エンコーダ１，７は、前
記着磁パターンＭによつて形成される磁界を磁気
検出素子６に作用させるとともに、スピンドルシ
ヤフト４の回転に伴う磁気記録体５の回転によ
り、前記磁気検出素子６に作用する磁束密度を変
化させ、これによつて生じる磁気検出素子６の電
気抵抗の変化を検出することにより、前記スピン
ドルシヤフト４、すなわち、このスピンドルシヤ
フト４に接続された制御系の回転位置や移動位置
あるいは速度を検出するようにしている。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は前述した従来の技術における次のよう
な問題点を解決せんとするものである。

すなわち、前述した着磁パターンＭと磁気検出
素子６とを備成えた構の磁気エンコーダにおいて
は、高精度の検出を行うために、スピンドルシヤ
フト４の回転中心の振れを抑制して、回転する磁
気記録体５と磁気検出素子６との間隔を常時一定
に保持し、各着磁パターンＭから磁気検出素子６
に作用させられる磁束密度を一定にする必要があ
るが、前述した従来のいずれの磁気エンコーダ
１，７においても、ケーシング２とスピンドルシ
ヤフト４とを、軸受３，８を介して連結した構成
としてあることから、ケーシング２に対するスピ
ンドルシヤフト４の回転中心の位置決めを精度よ
く行うには、スピンドルシヤフト４の外径管理、
軸受３，８の内外径の管理、および、ケーシング
２の軸受装着部の内径管理をそれぞれ厳しく行わ
なければならず、これによつて、製造工程の煩雑
化や歩留まりの低下、ひいては製造のコストの高
騰を招いてしまうといつた問題点である。

また、前者においては、ケーシング２と軸受３
との嵌合、および、各軸受３とスピンドルシヤフ
ト４との嵌合と、４箇所における組み付け作業が
必要で、この点からも前述した製造工程の煩雑化
が想定されるといつた問題点を有し、後者におい
ては、鍔１０やスラストワツシヤ９等の構成部材
が増加する分、前述した製造工程に加えて、鍔１
０の形成工程や、スラストワツシヤ９の装着工程
が必要となり、製造工程の煩雑化をさらに助長し
てしまいやすいといつた解決すべき問題点を有し
ている。

さらに、磁気記録体５をスピンドルシヤフト１
１に被嵌するとともに、その外周に着磁パターン
Ｍを施してあることから、この磁気記録体５の内
外面の加工精度も、磁気記録体５と磁気検出素子
６との間隔保持の精度に大きく影響してしまい、
この点においても検出精度の向上を制約する要因
が生じている。

「問題点を解決するための手段」 本発明は前述した従来の問題点を有効に解消し
得る磁気エンコーダの製造方法を提供することを
目的とし、この目的を達成するために、本発明に
係わる磁気エンコーダの製造方法は、特に、 表面に着磁パターンが所定ピツチで施されたス
ピンドルシヤフトのまわりに、このスピンドルシ
ヤフトを回転自在に支持するとともに前記着磁パ
ターンに対向する磁気検知部を備えた内部ケーシ
ングを、前記スピンドルシヤフトを挿入体として
インサート成型により形成する工程、 前記内部ケーシングのまわりに、前記磁気検知
部を介して着磁パターンに対向させられる磁気検
出素子を備え回路要素を配設する工程、 前記内部ケーシングおよび回路要素のまわり
に、これらを覆う外部ケーシングを、内部ケーシ
ングおよび前記回路要素を挿入体としてインサー
ト成型により形成する工程、 以上の主工程を備えていることを特徴とする。

「作用」 本発明に係わる磁気エンコーダの製造方法は、
スピンドルシヤフトのまわりにインサート成型に
よつて内部ケーシングを形成することにより、ス
ピンドルシヤフトをケーシングに直接支持させて
両者の相対的な位置関係の管理を容易にし、ま
た、磁気検出素子をスピンドルシヤフトに施され
た着磁パターンに、内部ケーシングの磁気検知部
を介して対向させることにより、各着磁パターン
とスピンドルシヤフトの回転中心との距離のばら
つき、すなわち、着磁パターンと磁気検出素子と
の間隔のばらつきを抑制し、さらに、内部ケーシ
ングおよび磁気検出素子を覆つてインサート成型
によつて外部ケーシングを形成することにより、
前述した位置関係を拘束してその精度を保持する
とともに、組み付け作業を大幅に簡略化するもの
である。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第７図
に基づき説明する。

まず、製造に先立つて、円柱状の素材を所定長
さに切断し、の素材の外面を研削加工して所定の
外径に仕上げるとともに、両端面の形状を整え、
さらに、一端部近傍の外周面に、凹溝１１ａを形
成してスピンドルシヤフト１１を形成する。

次いで、このスピンドルシヤフト１１を洗浄し
たのちに、前記凹溝１１ａの近傍の外周面に、所
定ピツチで着磁パターンＭを施し、さらに、スピ
ンドルシヤフト１１の長さ方向に間隔をおいた２
箇所に形成された回転支持部１１ｂ，11cに離型
剤を所定厚さに塗布する。

このような前処理を施したスピンドルシヤフト
１１を、第１図および第２図に示すように、射出
成型用金型１２内に配設するとともに、その一端
部を固定用中子１３を介して金型１２に支持さ
せ、かつ、他端部および中間部の全周を金型１２
によつて支持させた状態で固定する。

このとき、金型１２内には、スピンドルシヤフ
ト１１の各回転支持部１１ｂ，１１ｃのまわりに
空洞部１２ａ，１２ｂが形成され、また、スピン
ドルシヤフト１１の両端部に、前記両空洞部１２
ａ，１２ｂを連通させる空洞部１２ｃ，１２ｄ
が、スピンドルシヤフト１１と間隔をおきかつス
ピンドルシヤフト１１の長さ方向に沿つて形成さ
れる。

これより、前記金型１２の空洞部１２ａ〜１２
ｄ内に樹脂を注入することにより、第３図に示す
ように、スピンドルシヤフト１１のまわりに内部
ケーシング１４を形成する。

このようにして形成された内部ケーシング１４
には、前記スピンドルシヤフト１１の回転支持部
１１ｂ，１１ｃの外周面に全周に瓦つて接触させ
られる軸受部１４ａ，１４ｂと、これらの軸受部
１４ａ，１４ｂを連結する接続部１４ｃ，１４ｄ
が一体に形成され、また、これらの両軸受部１４
ａ，１４ｂと両接統部１４ｃ，１４ｄとによつ
て、これらの間に、前記スピンドルシヤフト１１
と直交する貫通孔が形成されて、前記着磁パター
ンＭを露出させる透孔１５が形成される。

さらに、前記回転支持部１１ｂを支持する軸受
部１４ａの内周面には、前記スピンドルシヤフト
１１に形成された凹溝１１ａに全周に互つて摺接
させられる環状の突起１６が形成され、また、一
端面には、前記中子１３により、所定深さを有す
る矩形状の凹溝部１４ｅが、前記軸受１４ａに連
続した状態に形成される。

次いで、前記スピンドルシヤフト１１の回転支
持部１１ｂ・１１ｃに塗布した離型剤を、熱的処
理や化学的処理によつて除去する。

このような離型剤の除去により、スピンドルシ
ヤフト１１と内部ケーシング１４との間に、前記
スピンドルシヤフト１１の全周に互つて適切な〓
間が形成されて、このスピンドルシヤフト１１が
内部ケーシング１４に回転自在に支持されるとと
もに、前記凹溝１１ａと突起１６との嵌合によ
り、スピンドルシヤフト１１と内部ケーシング１
４との、スピンドルシヤフト１１の長さ方向、す
なわち、スラスト方向への相対移動が拘束され
る。

これより、前記内部ケーシング１４の一端面に
形成された凹溝１４ｅに、第３図に示すような矩
形状の蓋体１７を装着して前記軸受部１４ａの端
部を閉塞するとともに、内部ケーシング１４の周
側部に磁気検出素子１８を備えた回路要素１９を
装着する。

ここで、この回路要素１９について説明すれ
ば、本実施例では、次のような特殊な構成となつ
ている。

第４図に示すように、コ字状に折曲させられた
フレキシブルプリント基板２と、折曲させられた
端部の一つの内面側に一体に取り付けられ、前記
磁気検出素子１８を支持するガラス基板２１と、
前記フレキシブルプリント基板２０の内外面の適
宜位置に取り付けられた複数の回路素子２２とに
よつて構成されており、前記磁気検出素子１８、
回路素子２２は、フレキシブルプリント基板２０
に形成された回路パターン（図示略）によつて電
気的に相互に接続されているとともに、フレキシ
ブルプリント基板２０の他端部に設けられた突出
片２３によつて形成された外部接続端子２４へ電
気的に導かれている。

そして、この回路要素１９は、第５図および第
６図に示すように、フレキシブルプリント基板２
０の折曲された一端部を、内部ケーシング１４に
形成された貫通孔の一端部を覆うように装着し、
折曲された他端部を前記貫通孔の他端部に対向さ
せた状態に装着し、さらに、これらの各端部の接
続部を内部ケーシング１４の一方の連結部１４ｃ
に沿うように装着することによつて、内部ケーシ
ング１４を取り巻くようにして装着される。

このようにして回路要素１９を内部ケーシング
１４に装着した状態において、ガラス基板２１が
透孔１５内に挿入されて透孔１５が閉塞され、か
つ、このガラス基板２１に取り付けられた磁気検
出素子１８がスピンドルシヤフト１１の着磁パタ
ーンＭに所定間隔をおいて対向させられる。ま
た、フレキシブルプリント基板２０に形成された
外部接続端子２４が内部ケーシング１４の一端面
から外部へ向けて、ほぼ直交するように突出させ
られている。

これより、第５図および第６図に示すように、
貫通孔の他端部に閉塞板２５を配設して前記貫通
孔を覆うとともに、他方の連結部１４ｄに沿つて
回路要素２６等を配設して内部ケーシング１４の
内部空間と外部との連通を遮断し、また、前記ス
ピンドルシヤフト１１の他端部に環状のスペーサ
２７を被嵌するとともに、前記外部接続端子２４
を形成する突出片２３に固定用中子２８を被嵌
し、これらの固定用中子２８および前記スペーサ
２７を射出成型用金型２９に嵌合支持させること
によつて、前記回路要素１９が装着された内部ケ
ーシング１４を金型２９内に配設する。

このとき、金型２９内には、内部ケーシング１
４や回路要素１９、および、内部ケーシング１４
から突出させられたスピンドルシヤフト１１のま
わりに、周縁部の輪郭がほぼ長方形状の空洞部２
９ａ形成される。

次いで、この金型２９内の空洞部２９ａ内に樹
脂を注入して固化させたのちに、金型２９を取り
外すことにより、第７図に示すように、内部ケー
シング１４および回路要素１９のまわりに直方体
状の外部ケーシング３０を形成する。

このようにして形成された外部ケーシング３０
により、前記回路要素１９のフレキシブルプリン
ト基板２０や回路素子２２が外部から包まれて、
これらの動きが拘束されるとともに、フレキシブ
ルプリント基板２０と内部ケーシング１４が当接
させられた状態で固定されて、これらの位置関係
が拘束される。

また、前記スペーサ２７および固定用中子２８
が前記金型２９とともに取り外されることによ
り、スピンドルシヤフト１１の他端部外周面と外
部ケーシング３との間に〓間が形成され、かつ、
前記外部接続端子２４のまわりに、この外部接続
端子２４を外部へ露出させるためのガイド孔３１
が形成され、前者の〓間によつて、スピンドルシ
ヤフト１１と内部ケーシング１４との相対回転が
確保され、後者のガイド孔３１によつて、外部接
続端子２４（すなわち、磁気検出素子１８や回路
素子２２）と外部の機器との接続が可能となされ
る。

以上の工程を経て、磁気エンコーダ３２の製造
を完了する。

しかして、本実施例の製造方法によれば、スピ
ンドルシヤフト１１のまわりにインサート成型に
よつて内部ケーシング１４を形成して、この内部
ケーシング１４にスピンドルシヤフト１１を直接
支持させるものであり、また、内部ケーシング１
４の軸受部１４ａ，１４ｂを、スピンドルシヤフ
ト１１の回転支持部１１ｂ，１１ｃの表面に沿つ
て形成することから、両者間に組み付け誤差が生
じることはなく、かつ、スピンドルシヤフト１１
と内部ケーシング１４との間に〓間を形成するた
めの離型剤を塗布するに際し、この離型剤の塗布
厚さを薄膜形成技術により超微細な範囲内で制御
でき、これらの相乗作用により、両者の相対的な
位置関係の管理が容易にかつ高精度に行える。

しかも、このようにスピンドルシヤフト１１が
高精度の位置管理のもとに装着された内部ケーシ
ング１４に磁気検出素子１８を取り付けて、この
磁気検出素子１８をスピンドルシヤフト１１の着
磁パターンＭに対向させるものであり、かつ、こ
の着磁パターンＭがスピンドルシヤフト１１の表
面に直接施されて、各着磁パターンＭとスピンド
ルシヤフト１１の回転中心との距離のばらつき
が、スピンドルシヤフト１１の外面の加工精度の
みに依存することから、両者の間隔においても同
様に高精度の管理が行える。

そして、外部ケーシング３０により、前記磁気
検出素子１８が取り付けられた回路要素１９と内
部ケーシング１４との位置関係を拘束して、前述
した精度の長期にわたる保持が可能となる。

また、スピンドルシヤフト１１の凹構１１ａと
内部ケーシング１４の突起１６との嵌合により、
前述したように、両者のスピンドルシヤフト１１
のスラスト方向への相対移動を拘束し得るととも
に、これらの嵌合形状を前記スピンドルシヤフト
１１への外面加工によつて容易に設定できること
から、スラスト方向への外力に対する嵌合部の強
度が容易に確保される。

したがつて、製造を大幅に簡略化するととも
に、高精度の検出を行い得る磁気エンコーダ３２
の製造が可能となる。

なお、前述した実施例は一例であつて、設計要
求等に基づき種々変更可能である。

例えば、前記スピンドルシヤフト１１と内部ケ
ーシング１４とを相対回転自在な構造とするため
に、前述した実施例においては、前記スピンドル
シヤフト１１の回転支持部１１ｂ，１１ｃの表面
に剥離剤を所定厚さ塗布し、内部ケーシング１４
の成型後に前記剥離剤を除去することによつて、
スピンドルシヤフト１１と内部ケーシング１４と
の間に所定の〓間を形成するようにした例につい
て示したが、これに代えて、次のような方法によ
つて前記〓間を形成するようにしてもよい。

すなわち、内部ケーシング１４を成型するに際
し、前記スピンドルシヤフト１１を加熱して所定
の外径となるまで熱膨張させておき、この状態で
スピンドルシヤフト１１のまわりに内部ケーシン
グ１４を射出成型し、その固化後において前記ス
ピンドルシヤフト１１を常温まで冷却して縮径さ
せることによつて内部ケーシング１４との間に〓
間を形成する方法である。

また、前記剥離剤が良好な滑り特性を有する場
合、あるいは、滑り特性に優れた材料を内部ケー
シング１４の成型材料として用いる場合において
は、これらを除去する必要もなく、また、前述し
た〓間を設ける必要もない。

第１０図は、本発明の他の実施例を示すもの
で、これにより成型された状態を第１１図に示
す。

この実施例では、磁気検知部に透孔が形成され
ないようにしたもので、スピンドルシヤフト１１
の磁気検知部位にケーシング材料が回り込んで、
一体的に薄膜３３が形成されるように金型とスピ
ンドルシヤフト１１間に間〓３４が形成されてい
る。したがつて、このような金型でスピンドルシ
ヤフト１１をインサート成型すると、第１１図に
示すごとく薄膜３３が形成される。

この実施例による方法により磁気エンコーダを
構成すれば、スピンドルシヤフト１１の円周面が
完全にシール状態となるので、防塵効果を高める
とともに、一定厚の薄膜３３を磁気検知部に形成
することができるので、磁気検出素子の位置決め
を容易に行うことができる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる磁気エン
コーダの製造方法は、表面に着磁パターンが所定
ピツチで施されたスピンドルシヤフトのまわり
に、このスピンドルシヤフトを回転自在に支持す
るとともに前記着磁パターンに対向する磁気検知
部を備えた内部ケーシングを、前記スピンドルシ
ヤフトを挿入体としてインサート成型により形成
する工程、前記内部ケーシングのまわりに、前記
磁気検知部を介して着磁パターンに対向させられ
る磁気検出素子を備えた回路要素を配設する工
程、前記内部ケーシングおよび回路要素のまわり
に、これらを覆う外部ケーシングを、内部ケーシ
ングおよび前記回路要素を挿入体としてインサー
ト成型により形成する工程、以上の主工程を備え
ていることを特徴とするもので、次のような優れ
た効果を奏する。

スピンドルシヤフトをケーシングに直接支持さ
せて両者の相対的な位置関係の管理を容易にし、
また、スピンドルシヤフトに着磁パターンを直接
施して、各着磁パターンとスピンドルシヤフトの
回転中心との距離のばらつきを抑制し、さらに、
このように高精度に位置管理された着磁パターン
に、磁気検出素子を対向させることにより、各着
磁パターンと磁気検出素子との間隔を均一化し
て、各着磁パターンから磁気検出素子に作用させ
られる磁束密度を一定にし、これによつて、高精
度の検出を行い得る磁気エンコーダを提供するこ
とができる。

さらに、インサート成型によつて、内部ケーシ
ングおよび磁気検出素子を覆つて外部ケーシング
を形成することにより、各構成部材の位置関係を
拘束して、前述した検出精度を長期に互つて保持
することのできる磁気エンコーダの提供を可能に
する。

しかも、磁気エンコーダを製造するに際し、構
成部材を極力省き、かつ、製造工程を簡略化して
組み付け作業を簡便なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示す
もので、第１図はスピンドルシヤフトを金型内に
配設した状態を示す縦断面側面図、第２は図は第
１図の−線に沿う矢視断面図、第３図はスピ
ンドルシヤフトのまわりに内部ケーシングを形成
した状態を示す一部を断面した外観斜視図、第４
図は回路要素を示す一部を断面した外観斜視図、
第５図はスピンドルシヤフトおよび回路要素が装
着された内部ケーシングを金型内に配設した状態
を示す縦断面側面図、第６図は第５図の−線
に沿う矢視断面図、第７図は一実施例によつて製
造された磁気エンコーダの概略を示す一部を仮想
線によつて示した外観斜視図、第８図および第９
図はそれぞれ従来の磁気エンコーダを示す縦断面
側面図、第１０図および第１１図は本発明の他の
実施例を示すもので、第１０図は第１図と第１１
図は第３図と同様の図である。 １１……スピンドルシヤフト、１２，２９……
（射出成型用）金型、１４……内部ケーシング、
１８……磁気検出素子、１９……回路要素、３０
……外部ケーシング、３２……磁気エンコーダ、
３３……薄膜、３４……間〓、Ｍ……着磁パター
ン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面に着磁パターンが所定ピツチで施された
   スピンドルシヤフトのまわりに、このスピンドル
   シヤフトを回転自在に支持するとともに前記着磁
   パターンに対向する磁気検知部を備えた内部ケー
   シングを、前記スピンドルシヤフトを挿入体とし
   てインサート成型により形成する工程、 前記内部ケーシングのまわりに、前記磁気検知
   部を介して着磁パターンに対向させられる磁気検
   出素子を備えた回路要素を配設する工程、 前記内部ケーシングおよび回路要素のまわり
   に、これらを覆う外部ケーシングを、内部ケーシ
   ングおよび前記回路要素を挿入体としてインサー
   ト成型により形成する工程、 以上の主工程を備えていることを特徴とする磁
   気エンコーダの製造方法。