JPH067058B2 - 磁気エンコ−ダ - 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に係わり、特に、ロボットやＮ
Ｃ装置等の制御系の回転位置や移動位置あるいはその速
度を検出する際に用いて好適な磁気エンコーダに関する
ものである。

「従来の技術」 一般に、ロボットやＮＣ装置等の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、
例えば、第５図あるいは第６図に示す構造のものが知ら
れている。

前者の磁気エンコーダＡは、ケーシング１と、このケー
シング１にベアリング２を介して回転自在に装着される
とともに、前記制御系（図示略）に接続されるスピンド
ルシャフト３と、このスピンドルシャフト３の前記ケー
シング１から突出させられた部分に同軸上に装着された
外周面に所定間隔で着磁パターンＭが施された環状の磁
気記録体４と、この磁気記録体４の外周面に所定間隔ｇ
をおいて対向配設されたＭＲ素子（Maguneto Resistive素子）等からなる磁気検出素子５とによって
構成されている。

また、後者の磁気エンコーダＢは、前者の環状の磁気記
録体４に代えて、一側面に着磁パターンが施された円盤
状の磁気記録体６を用い、この磁気記録体６を、前記ス
ピンドルシャフト３に、前記着磁パターンが施された面
6aとスピンドルシャフト３の軸線とが直交するように、
かつ、同軸上に装着し、この磁気記録体６の着磁パター
ンが施された面6aから所定間隔ｇをおいた位置に、前記
磁気検出素子５を配設した構成となっている。

そしてこれらの各磁気エンコーダＡ・Ｂは、前記着磁パ
ターンＭによって形成される磁界を磁気検出素子５に作
用させるとともに、スピンドルシャフト３の回転に伴う
前記磁気記録体４(６)の回転により、前記磁気検出素子
５に作用する磁束密度を変化させ、これによって生じる
磁気検出素子５の電気抵抗の変化を検出することによ
り、前記スピンドルシャフト３、すなわちこのスピンド
ルシャフト３が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、前述したように、回転体である磁気記録体４
(６)の表面に磁気パターンＭを施し、これらの磁気パタ
ーンＭのそれぞれを磁気記録体４(６)の回転によって磁
気検出素子５に対向させるようにした磁気エンコーダに
おいては、各磁気パターンＭから磁気検出素子５に作用
させられる磁束の密度を均一にするために、磁気記録体
４(６)の回転位置のいかんに拘わらず、着磁パターンＭ
と磁気検出素子５との間隔ｇを極力一定にしなければな
らないが、前述した前者の磁気エンコーダＡにおいて
は、前記磁気記録体４を環状に形成してスピンドルシャ
フト３に外嵌し、その外周面に着磁パターンＭを施して
あるから、スピンドルシャフト３の外面加工精度のばら
つきや、磁気記録体４の内面加工精度および外面加工精
度のばらつきが、直接、前記着磁パターンＭと磁気検出
素子５との間隔ｇのばらつきとして現れて、前述した間
隔ｇの管理が難しくなり、これによって検出精度の上限
が制限されてしまうといった問題点である。

また、後者の磁気エンコーダＢにおいては、前述した着
磁パターンＭと磁気検出素子５との間隔ｇを一定にする
ためには、磁気記録体６の着磁パターンＭが施されてい
る面6aとスピンドルシャフト３の軸線（回転中心線）と
の直角度を精度よく管理する必要があるが、磁気記録体
６をスピンドルシャフト３に外嵌させて固定するように
していることから、前者と同様に、両者の嵌合部の加工
精度のばらつきが、前述した直角度に直接影響して間隔
ｇの管理を難しくしているといった問題点である。

さらに、両者いずれの場合においても、前記スピンドル
シャフト３をベアリング２を介してケーシング１に装着
してあることから、このベアリング２の精度のばらつき
も前記着磁パターンと磁気検出素子５との間隔ｇの設定
に影響を与えて、前述した問題点をさらに助長している
といった問題点をも有している。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前述した従来の技術における問題点を有効に
解消し得る磁気エンコーダ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
ーダは、特に、ケーシングと、このケーシングに回転自
在に装着され、かつ、その回転方向に沿って所定ピッチ
で着磁パターンが施された磁気記録部を有するスピンド
ルシャフトと、このスピンドルシャフトに対向配置さ
れ、前記磁気記録部の着磁パターンを検出する磁気検出
素子とを備えた磁気エンコーダであって、前記磁気パタ
ーンをスピンドルシャフトの表面に施して前記磁気記録
部をスピンドルシャフトと一体に形成し、このスピンド
ルシャフトの回りにインサート成型により前記ケーシン
グを形成し、該ケーシングに前記スピンドルシャフトを
回動自在に嵌装支持する貫通孔を設け、このケーシング
の、前記スピンドルシャフトに形成された磁気記録部に
対向する位置に磁気検知部を形成し、この磁気検知部
に、前記磁気検出素子を装着してなることを特徴とす
る。

「作用」 本発明に係わる磁気エンコーダは、スピンドルシャフト
の表面に所定ピッチで磁気パターンを施すことにより、
これらの磁気パターンとスピンドルシャフトの軸線（回
転中心線）との距離のばらつきをスピンドルシャフトの
外面の加工精度のばらつきのみによって管理し得るよう
にし、これによって、磁気パターンと磁気検出素子との
間隔を極力一定にし、また、インサート成型によって前
記スピンドルシャフトの外側にケーシングを形成するこ
とにより、スピンドルシャフトをケーシングによって直
接支持するとともに、前記ケーシングに磁気検出素子を
装着してスピンドルシャフトの磁気パターンに対向させ
ることにより、両者間の位置関係の高精度な管理を可能
にするものである。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づき
説明する。

第１図中符号10は、本実施例に係わる磁気エンコーダを
示し、ケーシング11と、このケーシング11に回転自在に
装着され、かつ、その回転方向に沿って所定ピッチで着
磁パターンＭが施された磁気記録部12を有するスピンド
ルシャフト13と、このスピンドルシャフト13に対向配置
され、前記磁気記録部12の着磁パターンＭを検出する磁
気検出素子14とを備えてなり、前記磁気パターンＭをス
ピンドルシャフト13の表面に施して前記磁気記録部12を
スピンドルシャフト13と一体に形成し、このスピンドル
シャフト13の回りにインサート成型により前記ケーシン
グ11を形成し、該ケーシング１１に前記スピンドルシャ
フト１３を回動自在に嵌装支持する第１の貫通孔１１ａ
を設け、このケーシング11の、前記スピンドルシャフト
13に形成された磁気記録部12に対向する位置に、磁気検
知部としての透孔15を形成し、この透孔15に、前記磁気
検出素子14を装着し、さらに、これらのケーシング11、
スピンドルシャフト13および磁気検出素子14を覆って、
外部ケーシング16を設けた概略構成となっている。

次いでこれらの詳細について説明すれば、前記スピンド
ルシャフト13は、例えば、鉄クロムコバルト系あるいは
鉄コバルトマンガン系等の加工性に優れかつ高強度の磁
性材料によって円柱状に形成されており、その長さ方向
の一端部には、切削加工等により、全周に亙って円弧状
の凹部13ａが形成されている。この凹部13ａには、前記
ケーシング11を形成する際に、このケーシング11の一部
が嵌合させられ、これによってケーシング11とスピンド
ルシャフト13とのスピンドルシャフト13の長さ方向への
相対移動が規制されるようになされている。

また、このスピンドルシャフト13の外周面で、前記凹部
13ａの近傍には、第１図および第２図に示すように、前
記着磁パターンＭが周方向に所定ピッチで施されて磁気
記録部12が形成されている。

前記ケーシング11は、前記スピンドルシャフト13の回り
に、合成樹脂材料を射出することによって直方体状に形
成されるもので、その長さ方向の両端部外周には、第２
図に示すように、矩形状のフランジ17がそれぞれ一体に
形成され、内方には、前記スピンドルシャフト13の外径
とほぼ同等の内径を有し、かつ、このスピンドルシャフ
ト13が回動自在に嵌装支持される第１の貫通孔11ａが、
ケーシング11の長さ方向の軸線に沿って形成されている
とともに、この第１の貫通孔11ａおよびケーシング11の
側面とにその中間部において直交する矩形状の第２の貫
通孔11ｂが形成されており、この第２の貫通孔11ｂによ
ってケーシング11の側部に前記透孔15が形成されてい
る。

また、前記第１の貫通孔11ａの一端部側の内周面には、
前記スピンドルシャフト13の凹部13ａに嵌合させられる
係合突起18が全週に亙って一体に形成されている。

さらに、前記ケーシング11の一端面には、第１図および
第２図に示すように、矩形状の凹部11ｃが形成されてお
り、この凹部11ｃに、第２図に示すように、閉塞板19が
取り付けられることにより、前記第１の貫通孔11ａの一
端部が閉塞されている。

また、本実施例では、第１図に示すように、コ字状に折
曲されたフレキシブルプリント基板20が、前記ケーシン
グ11の側部を取り巻くように設けられている。

このフレキシブルプリント基板20は、その折曲された両
端部のそれぞれが、ケーシング11に形成された第２の貫
通孔11ｂの各端部を覆う位置に配設されているととも
に、その一端部の前記ケーシング11に対向させられる内
側の面には、第１図および第２図に示すように、前記磁
気検出素子14がガラス基板21を介して取り付けられてお
り、この一端部をケーシング11の側面に当接させた状態
において、前記磁気検出素子14をガラス基板20とともに
前記透孔15内に位置させて、第１図に示すように、前記
スピンドルシャフト13に施された着磁パターンＭと微少
間隙をおいて対向させるようになされ、また、外面に
は、複数の回路素子22が一体に取り付けられている。

これらの磁気検出素子14や回路素子22は、前記フレキシ
ブルプリント基板20に形成された回路パターンによって
電気的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の他端部の突出片23によって形成された外部接
続端子24を介して、外部の機器（図示略）へ接続される
ようになされている。

前記外部ケーシング16は、前記ケーシング11にスピンド
ルシャフト13、閉塞板19、および、フレキシブルプリン
ト基板20等を装着したのちに、これらを覆って射出成型
によって形成されるもので、成型時に、前記突出片23す
なわち外部接続端子24を露出させるためのガイド孔25が
同時に形成され、また、成型後において、前記スピンド
ルシャフト13の他端部を回動自在に支持するようになさ
れている。

そして、前記スピンドルシャフト13の他端部は、前記外
部ケーシング16から外部に突出させられて、制御系の作
動部分へ接続させられるようになされている。

一方、前記スピンドルシャフト13とケーシング11との嵌
合部分には、例えばケーシング11を射出成型する際に、
スピンドルシャフト13の外周面に、離型剤等により所定
厚さの薄膜を形成しておき、ケーシング11の成型後に前
記薄膜を熱的処理や化学的処理により除去することによ
って、所定の隙間が形成されている。

しかるのちに、磁気検出素子14や回路素子22を備えたフ
レキシブルプリント基板20を内部ケーシング11の所定位
置に配設して、外部ケーシング16の射出成型により形成
する。

しかしてこのように構成された本実施例の磁気エンコー
ダ10は、磁気記録部12が、スピンドルシャフト13の表面
に着磁パターンＭを直接施すことによって、このスピン
ドルシャフト13に一体に形成されていることから、各着
磁パターンＭとスピンドルシャフト13の回転軸線との距
離のばらつきが、スピンドルシャフト13の外面加工の精
度にのり依存し、したがって、前述した距離の管理が極
めて容易に行え、かつ、そのばらつきが最小限度に抑え
られる。

しかも、このスピンドルシャフト13がケーシング11に直
接支持されるとともに、このスピンドルシャフト13に対
向させられる磁気検出素子14も同様に前記ケーシング11
に直接支持されることから、スピンドルシャフト13と磁
気検出素子14との間の介在物がケーシング11のみとなっ
て、両者の相対的な位置関係の管理が極めて容易にかつ
高精度に行われる。

したがって、各着磁パターンＭと磁気検出素子14との隙
間のばらつきが抑えられて、高精度の検出が可能とな
る。

さらに、スピンドルシャフト13をケーシング11によって
直接支持するものであるからベアリング等の支持部材が
不要となって、構造が大幅に簡素化されるとともに、各
ケーシング11・16をスピンドルシャフト13の回りに射出
成型によって形成することと相俟って、製造工程が簡略
化される。

なお、前記実施例において示した各構成部材の諸形状や
寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可
能である。

例えば、前記着磁パターンＭをスピンドルシャフト13の
外周面に施すことによって磁気記録部12を形成した例に
ついて示したが、これに代えて、第４図に示すように、
スピンドルシャフト13の一端部に、切削加工等によって
ディスク部26を形成し、このディスク部26の一端面に着
磁パターンを施すことにより、磁気記録部12を形成する
ようにしてもよい。

このような構成とする場合においても、スピンドルシャ
フト13を回転軸として回転させながら前記ディスク部26
の一端面の加工を行うことができるから、このディスク
部26とスピンドルシャフト13の軸心線（回転中心線）と
の直角度を高精度に管理することができ、これによっ
て、着磁パターンＭと磁気検出素子14との間の間隔を一
定に保持して、高精度の検出を可能にする。

第７図は、本発明の他の実施例を示すもので、第８図
は、その磁気検知部の断面を示す。

同図に示す実施例は、磁気検知部を透孔とせず、スピン
ドルシャフト13の回りにケーシングをインサート成型す
る際に、このケーシング材料が回り込み、一体的に薄膜
27が形成されるようにしたもので、これによりスピンド
ルシャフト13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27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14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は、
ケーシングと、このケーシングに回転自在に装着され、
かつ、その回転方向に沿って所定ピッチで着磁パターン
が施された磁気記録部を有するスピンドルシャフトと、
このスピンドルシャフトに対向配置され、前記磁気記録
部の着磁パターンを検出する磁気検出素子とを備えた磁
気エンコーダであって、前記磁気パターンをスピンドル
シャフトの表面に施して前記磁気記録部をスピンドルシ
ャフトと一体に形成し、このスピンドルシャフトの回り
にインサート成型により前記ケーシングを形成し、該ケ
ーシングに前記スピンドルシャフトを回動自在に嵌装支
持する貫通孔を設け、このケーシングの、前記スピンド
ルシャフトに形成された磁気記録部に対向する位置に磁
気検知部を形成し、この磁気検知部に、前記磁気検出素
子を装着してなることを特徴とするもので、磁気検出素
子と各着磁パターンとの間隔のばらつきを抑制して、前
記磁気検出素子に均一な磁束密度を作用させ、これによ
って、高精度の検出を可能にし、また、スピンドルシャ
フトの支持部材を極力省いて、構造ならびに製造工程を
大幅に簡略化することができる等の優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は要部を断面した斜視図、第２図はケーシングに
スピンドルシャフトを装着した状態を示す一部を断面し
た斜視図、第３図はフレキシブルプリント基板を示す斜
視図、第４図は本発明の他の実施例を示すスピンドルシ
ャフトの側面図、第５図および第６図はそれぞれ従来の
磁気エンコーダを示す一部を断面した側面図、第７図お
よび第８図は本発明の他の実施例を示すもので、第７図
は第２図と同様の図、第８図は磁気検知部の断面を示す
縦断面図である。 １０…磁気エンコーダ、11…ケーシング、１１ａ…貫通
孔、 12…磁気記録部、13…スピンドルシャフト、 14…磁気検出素子、15……透孔、 27…薄膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングと、このケーシングに回転自在
   に装着され、かつ、その回転方向に沿って所定ピッチで
   着磁パターンが施された磁気記録部を有するスピンドル
   シャフトと、このスピンドルシャフトに対向配置され、
   前記磁気記録部の着磁パターンを検出する磁気検出素子
   とを備えた磁気エンコーダであって、前記磁気パターン
   をスピンドルシャフトの表面に施して前記磁気記録部を
   スピンドルシャフトと一体に形成し、このスピンドルシ
   ャフトの回りにインサート成型により前記ケーシングを
   形成し、該ケーシングに前記スピンドルシャフトを回動
   自在に嵌装支持する貫通孔を設け、このケーシングの、
   前記スピンドルシャフトに形成された磁気記録部に対向
   する位置に磁気検知部を形成し、この磁気検知部に、前
   記磁気検出素子を装着してなることを特徴とする磁気エ
   ンコーダ。