JP5330930B2 - 磁気式回転検出装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(磁気式回転検出装置の全体構成)
図1(a)、(b)は、本発明の実施の形態1に係る磁気式回転検出装置の外観図、およびその分解斜視図である。図2(a)、(b)は、本発明の実施の形態1に係る磁気式回転検出装置の要部の構成を模式的に示す断面図、およびその検出原理を示す説明図である。図3(a)、(b)は、本発明の実施の形態1に係る磁気式回転検出装置の要部の斜視図、および磁石体と回路ユニットを分離させた状態の斜視図である。図4および図5は、本発明の実施の形態1に係る磁気式回転検出装置の回路ユニットを分解した様子を第1ケース体の側からみた説明図、および第2ケース体の側からみた説明図である。
図1(a)、(b)、図2(a)、図3(a)、(b)、図4、および図5に示すように、本形態の磁気式回転検出装置10において、回路ユニット30のケース33は、基板40に対して磁石体20側に位置する樹脂製の第1ケース体31と、基板40に対して磁石体20側とは反対側に位置する樹脂製の第2ケース体32とを備えており、第1ケース体31は、磁石体20と感磁素子42との間に介在する仕切り部材を構成している。
このように構成した第1ケース体31と第2ケース体32とを重ねると、第1ケース体31の側板部316は、第2ケース体32の側板部326の外面に被さる。かかる重なりを利用して側板部316、326同士を接合するにあたって、第2ケース体32の側板部326には、その根元部分からなる肉厚部分326cの内周側から第1ケース体31に向けて肉薄部分326dが延びており、かかる肉薄部分326dの幅寸法は、第1ケース体31の側板部316との重なる部分よりもわずかに幅広である。このため、第1ケース体31と第2ケース体32とを重ねると、第1ケース体31の側板部316と第2ケース体32の側板部326との間には、肉厚部分326cと肉薄部分326dとの段部326aと第1ケース体31の側板部316の先端縁との間には第1溝部36が形成される。かかる第1溝部36は、第1ケース体31および第2ケース体32の3つの側板部316、326の全てにわたって連続した状態に形成される。そこで、本形態では、3つの側板部316、326にわたって形成された第1溝部36の全体にシール剤35を塗布後、固化させて、ケース33内への水の侵入を防止している。なお、雌コネクタ48が位置する部分では、第1ケース体31と第2ケース体32との間が大きく開口しているが、雌コネクタ48に雄コネクタ49を結合する前、あるいは結合の後、かかる部分にもシール剤35を塗布、固化させれば、ケース33内への水の侵入を防止することができる。シール剤35の材質については限定はないが、シリコーン樹脂などを用いることができる。
このように構成した磁気式回転検出装置10において、回路ユニット30のケース33は、外形が直方体形状のスペーサ50を介してモータケース27に固定されている。すなわち、モータケース27の端面に対してスペーサ50が対角位置で締結部材としての2本のボルト59により固定され、ケース33は、対角位置で2本のボルト39によりスペーサ50の端面に固定されている。かかる締結を行なうにあたって、第1ケース体31および第2ケース体32の双方にボルト59を通す円筒部を形成すると、接合部分でのシール性が低下する。そこで、本形態では、第1ケース体31および第2ケース体32のうち、第2ケース体32のみに、ボルト39の軸部を通す2つの円筒部328が側板部326から連続して形成されている。また、本形態では、円筒部328の周りからケース33内に水が侵入することを防止することを目的に、第1ケース体31の板状部315には、円筒部328を避けるように円弧状の切り欠き317が形成されている。また、第1ケース体31と第2ケース体32とを重ねると、円筒部328の外周面と切り欠き317の内周面との間には、回転中心軸線L方向のうち、磁石体20が位置する側に向けて開口する第2溝部37が形成される。そこで、本形態では、第1溝部36にシール剤35を塗布する際、第2溝部37内にもシール剤35を塗布している。ここで、第1溝部36と第2溝部37は、繋がって連続した溝部を構成している。このため、ケース33では、雌コネクタ48が配置されている部分を除く全周がシール剤35で封止されている。
図6は、本形態の磁気式回転検出装置10の製造方法を示す説明図である。本形態の磁気式回転検出装置10を製造するには、まず、第1位置合わせ工程において、第2ケース体32と結合する前の第1ケース体31にリング15を固定しておき、リング15の中心軸線上に感磁素子42の中心が位置するようにリング15と感磁素子42との位置合わせを行なった後、基板40を第1ケース体31に固定する。より具体的には、例えば、2つのロボットハンドの各々にリング15、および基板40を保持させ、その位置を調整した後、基板40を第1ケース体31に固定する。その際、基板40を第1ケース体31にUV接着剤など速乾性の接着剤を用いて仮接着した後、熱硬化性樹脂からなる接着剤を用いて基板40を第1ケース体31に本接着する。しかる後に、第1ケース体31に第2ケース体32を被せ、第2ケース体32の小突起326eを第1ケース体31の小穴315eに嵌めて固定した状態で、第1溝部36および第2溝部37にシール剤35を塗布した後、固化させ、ケース33を封止する。
以上説明したように、本形態の磁気式回転検出装置10では、磁石体20と感磁素子42との間に仕切り部材として介在する第1ケース体31の板状部315にリング15が固定され、かかるリング15を基準に磁石体20および感磁素子42の位置が決められている。すなわち、磁気式回転検出装置10の製造方法においては、リング15を基準に第1ケース体31上における感磁素子42の位置を決め、スペーサ50および冶具60を利用して、リング15を基準に感磁素子42および磁石体20の位置を決めている。それ故、感磁素子42と磁石体20との間の位置精度が高い。
上記実施の形態1では、第1ケース体31の側板部316が第2ケース体32の側板部326の外面に重なるため、第2ケース体32の側板部326に段部326aを設けて第1溝部36を形成したが、第2ケース体32の側板部326が第1ケース体31の側板部316の外面に重なる場合、第1ケース体31の側板部316に段部を設けて第1溝部36を形成してもよい。
(磁気式回転検出装置の構成)
図7は、本発明の実施の形態2に係る磁気式回転検出装置に用いた回路ユニットの外観図である。図8(a)、(b)は、本発明の実施の形態2に係る磁気式回転検出装置に用いた回路ユニットの平面図、および回路ユニットをA−A′線で切断したときの拡大断面図である。図9および図10は、本発明の実施の形態1に係る磁気式回転検出装置の回路ユニットを分解した様子を第1ケース体の側からみた説明図、および第2ケース体の側からみた説明図である。図11(a)、(b)は、本発明の実施の形態2に係る磁気式回転検出装置に用いた第1ケース体に形成した凹部の説明図、および感磁素子の断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と略同様であるため、共通する機能を有する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、磁気式回転検出装置全体の構成については、図1を参照して説明する。
本形態の磁気式回転検出装置10を製造する場合にも、実施の形態1と同様、まず、第1位置合わせ工程において、第2ケース体32と結合する前の第1ケース体31にリング15を固定しておき、リング15の中心軸線上に感磁素子42の中心が位置するようにリング15と感磁素子42との位置合わせを行なった後、基板40を第1ケース体31に固定する。より具体的には、例えば、2つのロボットハンドの各々にリング15、および基板40を保持させ、その位置を調整した後、基板40を第1ケース体31に固定する。その際、感磁素子42を第2凹部318rに嵌めて位置決めする。この状態で、感磁素子42と第2凹部318rの底部318sとの間には隙間が介在しており、感磁素子42と第2凹部318rの底部318sは非接触状態にある。また、基板40を第1ケース体31にUV接着剤など速乾性の接着剤を用いて仮接着した後、熱硬化性樹脂からなる接着剤を用いて基板40を第1ケース体31に本接着する。しかる後に、第1ケース体31に第2ケース体32を被せ、この状態で、側板部316と側板部326との間の隙間33gにシール用の接着剤33fを流し込んで第1ケース体31と第2ケース体32とを結合させ、ケース33を構成する。
以上説明したように、本形態の磁気式回転検出装置10では、磁石体20と感磁素子42との間に仕切り部材として介在する第1ケース体31の板状部315にリング15が固定され、かかるリング15を基準に磁石体20、第1ケース体31および基板40の位置が合わせられている。また、第1ケース体31の第2凹部318rに感磁素子42を位置決めすることにより、第1ケース体31と基板40との位置合わせが行なわれている。このため、感磁素子42と磁石体20との位置精度を向上することができる。
上記実施の形態では、回転体がモータ2の回転軸22で、静止体がモータケース27であったが、他の回転機構の回転体に磁石体20を形成し、かかる回転体を支持する静止体にスペーサ50を介して回路ユニット30を取り付けてもよい。なお、静止体における「静止」とは、回転軸22の「回転」に対峙する意味であり、静止体自身が、回転軸22とともに移動する場合も含む意味である。また、静止体については、モータケース27以外の部材、例えば、モータ2が搭載される機器の一部であってもよい。
2 モータ
10 磁気式回転検出装置
15 リング
20 磁石体
22 モータの回転軸(回転体)
27 モータケース(静止体)
40 基板
42 感磁素子
33 ケース
21 磁石ホルダ
25 永久磁石
30 回路ユニット
31 第1ケース体(仕切り部材)
32 第2ケース体
35 シール剤
36 第1溝部
37 第2溝部
50 スペーサ
51 スペーサの貫通穴
60 冶具
61 冶具の筒部
315、325 ケース体の板状部
316、326 ケース体の側板部
318 第1ケース体の凹部
318a 第1ケース体の凹部の底部(隔壁部)
318p 第1凹部
318r 第2凹部
318t、318u、318v、318w 第2凹部の内周側面
319 環状溝
326a 側板部の段部
411 素子本体
412 保護層
420 感磁素子の外周端部(保護層の外周端部)
Claims (18)
- S極とN極からなる磁極対が形成され、回転体側に設けられる磁石体と、
該磁石体に対して前記回転体の回転中心軸線方向で対向する感磁素子と、
を有する磁気式回転検出装置において、
さらに、前記磁石体と前記感磁素子との間に介在する仕切り部材と、該仕切り部材において前記磁石体が位置する側の面に固定されたリングと、を備え、
前記感磁素子の中心は前記リングの中心軸線上に位置し、
前記磁石体は、前記リングの内側に当該リングに対して非接触状態で配置され、かつ、当該磁石体の中心は、前記リングの中心軸線上に位置していることを特徴とする磁気式回転検出装置。 - 前記磁石体には、S極とN極とが一対形成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気式回転検出装置。
- 前記感磁素子は、前記仕切り部材において前記磁石体が位置する側に向けて凹んだ凹部内に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の磁気式回転検出装置。
- 前記感磁素子は、基板上に実装され、
当該基板は、前記仕切り部材において前記凹部の周りに形成された基板受け部に重ねて配置され、
前記感磁素子は、前記凹部の底部との間に隙間を隔てていることを特徴とする請求項3に記載の磁気式回転検出装置。 - 前記感磁素子は、該感磁素子の外周端部が前記凹部の内周側面に当接して当該凹部に位置決めされていることを特徴とする請求項3または4に記載の磁気式回転検出装置。
- 前記感磁素子は、表面に保護層を備え、
当該保護層の外周端部が前記凹部の内周側面に接していることを特徴とする請求項5に記載の磁気式回転検出装置。 - 前記凹部は、底部と4つの内周側面とを備えており、
前記保護層の外周端部のうち、周方向で隣接する2つの辺部は、前記4つの内周側面のうち、隣接する2つの内周側面に当接し、
前記感磁素子は、前記2つの内周側面によって前記凹部に位置決めされていることを特徴とする請求項6に記載の磁気式回転検出装置。 - 前記凹部は、大径の第1凹部と、該第1凹部の底部の略中央位置で凹む第2凹部とを備え、
前記保護層の外周端部は、前記第2凹部の内周側面に当接して前記感磁素子を前記第2凹部に位置決めしていることを特徴とする請求項7に記載の磁気式回転検出装置。 - 前記仕切り部材において前記磁石体が位置する面側には前記凹部を囲む環状溝が形成され、
当該環状溝内に前記リングにおいて前記感磁素子が位置する側の端部が嵌っていることを特徴とする請求項3乃至8の何れか一項に記載の磁気式回転検出装置。 - 前記リングは、磁性材料からなる磁気シールド部材であることを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の磁気式回転検出装置。
- 前記磁気式回転検出装置が搭載される機器の静止体側に固定されるスペーサを有し、
当該スペーサは、前記磁石体が内側に配置される貫通穴を備えるとともに、当該貫通穴の内径寸法は前記リングの外径寸法と同一であり、
前記貫通穴内には、該貫通穴の内壁と前記磁石体の外周面との間に位置するように前記リングが嵌っていることを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の磁気式回転検出装置。 - S極とN極からなる磁極対が形成され、回転体側に設けられる磁石体と、
該磁石体に対して前記回転体の回転中心軸線方向で対向する感磁素子と、
を有する磁気式回転検出装置の製造方法において、
前記磁石体と前記感磁素子との間に配置される仕切り部材において前記仕切り部材において前記磁石体が位置する側の面にリングを固定しておき、
当該リングの中心軸線上に前記感磁素子の中心が位置するように前記リングと前記感磁素子との位置合わせを行なった後、前記仕切り部材に前記感磁素子を固定する第1位置合わせ工程と、
該第1位置合わせ工程の後、前記リングの中心軸線上に前記磁石体の中心が位置するように前記リングと前記磁石体との位置合わせを行なう第2位置合わせ工程と、
を有することを特徴とする磁気式回転検出装置の製造方法。 - 前記仕切り部材に、前記感磁素子の外周端部が当接する内周側面をもって前記磁石体が位置する側に向けて凹んだ凹部を設けておき、
前記第1位置合わせ工程において前記仕切り部材に前記感磁素子を固定するにあたっては、前記感磁素子の外周端部を前記凹部の内周側面に当接させて当該感磁素子の位置決めを行なうことを特徴とする請求項12に記載の磁気式回転検出装置の製造方法。 - 前記仕切り部材に前記感磁素子を固定した状態で前記感磁素子と前記凹部の底部との間には隙間が空いていることを特徴とする請求項13に記載の磁気式回転検出装置の製造方法。
- 前記感磁素子は、表面に保護層を備え、
当該保護層の外周端部が前記凹部の内周側面に接していることを特徴とする請求項13または14に記載の磁気式回転検出装置の製造方法。 - 前記凹部は、底部と4つの内周側面とを備えており、
前記保護層の外周端部のうち、周方向で隣接する2つの辺部を、前記4つの内周側面のうち、隣接する2つの内周側面に当接させ、
前記感磁素子を、前記2つの内周側面によって前記凹部に位置決めすることを特徴とする請求項15に記載の磁気式回転検出装置の製造方法。 - 前記凹部は、大径の第1凹部と、該第1凹部の底部の略中央位置で凹む第2凹部とを備え、
前記保護層の外周端部を前記第2凹部の内周側面に当接させて前記感磁素子を当該第2凹部に位置決めすることを特徴とする請求項16に記載の磁気式回転検出装置の製造方法。 - 前記第2位置合わせ工程では、
前記リングの外径寸法と同一の内径寸法を備えた貫通穴を有するスペーサを、前記貫通穴内に前記磁石体が位置するように配置する第1操作と、
前記貫通穴の内壁と前記磁石体の外周面との間に冶具の筒部を挿入して当該冶具を介して前記スペーサと前記磁石体との位置合わせを行なう第2操作と、
前記磁気式回転検出装置が搭載される機器の静止体側に前記スペーサを固定した後、前記冶具を取り外す第3操作と、
前記貫通穴の内壁と前記磁石体の外周面との間に位置するように前記リングを前記貫通穴内に嵌める第4操作と、
を行なうことを特徴とする請求項12乃至17の何れか一項に記載の磁気式回転検出装置の製造方法。
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