JP2006017654A - エンコーダとその製造方法及び転がり軸受ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 上記バックヨーク14の表面を、化学エッチング処理により粗面化し、この表面に、開口部に比べて内部が広くなった、巾着状の微細な凹部を多数形成する。上記バックヨーク14と上記エンコーダ本体15とを、接着剤を介して結合すると、上記巾着状の微細凹部内に入り込んだ接着剤のアンカ効果により、上記バックヨーク14と上記エンコーダ本体15とが強固に結合固定される。
【選択図】 図1
Description
又、請求項3に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項4に記載した様に、軸方向片面に接着剤を半硬化状態で焼き付けたバックヨークをキャビティ内にセットした状態で、このキャビティ内に、磁性粉を含んだ熱可塑性樹脂を溶融状態で射出する。
更に、請求項3、4に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項5に記載した様に、バックヨークの軸方向に磁界を加えた状態で、キャビティ内に磁性粉を含んだ熱可塑性樹脂を溶融状態で射出する。
この様に構成すれば、上記バックヨークと上記エンコーダ本体との結合強度を、より高くできる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例1と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
続いて行なう第三工程では、このシュウ酸鉄皮膜が形成された磁性ステンレス鋼製のバックヨーク14を、硝酸−フッ化水素酸混酸の水溶液等の、上記シュウ酸鉄皮膜を溶解させる溶液中に常温で数分間浸漬する。そして、この作業により、下地のステンレス鋼が侵されないレベルまで、上記シュウ酸鉄皮膜の大部分を除去する。この結果、上記バックヨーク14の表面に、化学エッチング処理に基づく微小な凹凸が形成される。
このうちの防錆性を向上させる処理としては、上記第三工程で除去したシュウ酸鉄皮膜を再度形成する処理が考えられる。但し、この場合には、このシュウ酸鉄皮膜を、上記第三工程でせっかく形成された凹凸の表面を覆い尽くさない様な、微細な結晶で形成する必要がある。この様な微細結晶を得る為には、上記バックヨーク14を、上記防錆性を向上させる為の処理前に表面調整液に浸漬処理して、結晶核を形成しておく方法が効果的である。
尚、上記防錆の為のシュウ酸鉄皮膜と上記シランカップリング剤の皮膜との両方を形成する場合には、このシランカップリング剤の皮膜を表面側に形成する。
このうちのフェノール樹脂系接着剤は、ゴムの加硫接着剤として用いられているものが好適である。この様なフェノール樹脂系接着剤の組成は、特に限定しないが、ノボラック型フェノール樹脂やレゾール型フェノール樹脂と、ヘキサメチレンテトラミン等の硬化剤とを、メタノールやメチルエチルケトン等に溶解させたものが、好ましく使用できる。又、接着性を向上させる為に、これらにノボラック型エポキシ樹脂を混合したものも、好ましく使用できる。
このうちのアミン系硬化剤は、アミン化合物であり、硬化反応によりエステル結合を生成しない為、酸無水物系硬化剤を用いた場合に比べて、優れた耐湿性を有する硬化物を得られる為、好ましい。上記アミン化合物としては、脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミンの何れでも良いが、芳香族アミンが、配合物の室温での貯蔵安定性が高いと共に、硬化物の耐熱性が高いので、最も好ましい。
上記芳香族アミンの具体例としては、3,3´−ジエチル−4,4´−ジアミノジフェニルメタン、3,5−ジエチル−2,6−トルエンジアミン、3,5−ジエチル−2,4−トルエンジアミン、3,5−ジエチル−2,6−トルエンジアミンと3,5−ジエチル−2,4−トルエンジアミンとの混合物等が挙げられる。
R3[COO−CH(OR2)−CH3 ]n で表される。尚、この化学式中、R3は、炭素数が2〜10個で、窒素原子、酸素原子等が1種以上が含まれていても良い、n価の炭化水素基を、R2は、炭素数が1〜6個で、窒素原子、酸素原子等が1種以上が含まれていても良い、1価の炭化水素基を、nは1〜6の整数を、それぞれ表している。
又、上記硬化促進剤としては、上述した各化合物の他にも、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール化合物を用いる事もできる。
上記アミン類等も含めて、上記開環反応で生成したOH基は、何れも被着材である、上記バックヨーク14の金属表面の水酸基と水素結合を作ったり、上記エンコーダ本体15中のバインダー素材であるポリアミド樹脂中のアミド結合等に作用し、強固な接着状態を保つ事ができる。
又、前記架橋ゴム微粒子としては、エポキシ基と反応し得る官能基を有するものが好ましく、具体的には、分子鎖中にカルボキシル基を有する、加硫されたアクリロニトリルブタジエンゴムが、最も好ましく使用できる。上記架橋ゴム微粒子の粒子径は、細かい程好ましい。例えば、平均粒子径で30〜200nm程度の超微粒子のものが、分散性と安定した可撓性を発現させる為に、最も好ましい。
先ず、曲げ弾性率或はヤング率に就いては、0.02〜5GPa、より好ましくは0.03〜4GPaの範囲内とする。
又、硬度に就いては、デュロメーターDスケール(HDD)で40〜90、より好ましくは60〜85の範囲内とする。
上記曲げ弾性率或はヤング率が0.02GPa未満であったり、上記硬度(HDD)が40未満である場合には、上記接着剤自体が柔らか過ぎる事になる。この様な場合には、上記バックヨーク14と上記エンコーダ本体15とから成る公転速度検出用エンコーダ10を、前述の図4に示す様な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットに組み込んだ状態での使用時に、振動等によって接着層が変形し易くなる。そして、上記エンコーダ本体15が動き易くなって、前記保持器9の回転速度、延ては上記転がり軸受ユニットに加わる荷重を正確に測定できなくなる。
これに対して、上記曲げ弾性率或はヤング率が5GPaを越えたり、上記硬度(HDD)が90を越える場合には、上記接着剤が剛体過ぎて、温度変化に伴う、上記バックヨーク14と上記エンコーダ本体15との熱膨張量の差を吸収する様に変形する事が難しくなる。この結果、これらバックヨーク14とエンコーダ本体15とに熱応力が加わり、最悪の場合には、このエンコーダ本体15に亀裂等の損傷が発生する可能性がある為、好ましくない。
本発明の公転速度検出用エンコーダ10を構成する、上記バックヨーク14と上記エンコーダ本体15とを接着する為に使用する接着剤は、上記荷重測定装置付転がり軸受ユニットに組み込んだ状態での使用を前提として考えた場合に、耐ヒートショック性が求められる。従って、上述の様に、硬化物の物性を上記適正範囲に納める事が好ましい。
本発明の公転速度検出用エンコーダ10は、前述の図1、3に示す様に、合成樹脂製の保持器9を構成するリム部13の側面に結合固定され、この保持器9の回転速度を測定する為に使用する。転がり軸受ユニットの運転時に、この保持器9は、ポケットの内面と各転動体8a、8b(図4参照)の転動面との間に存在するポケット隙間等の影響により、径方向及び軸方向に触れ回る可能性がある。従って、上記公転速度検出用エンコーダ10の被検出面である、上記エンコーダ本体15の軸方向片側面と、公転速度検出用センサ6a、6b(図4参照)との衝突を防止する為に、この公転速度検出用センサ6a、6bの検出部と上記エンコーダ本体15の軸方向片側面との間の隙間(エアギャップ)を、或る程度大き目に設定する必要がある。この様な理由で大き目のエアギャップを設定し、しかも、上記エンコーダ本体15の軸方向片側面に、前述した様に多数のS極とN極とを配列した場合にも、上記公転速度検出用センサ6a、6bの検出部に達する磁束の密度を十分に確保する為には、上記エンコーダ本体15に、一定レベル以上の磁力を持たせる必要がある。具体的には、このエンコーダ本体15の磁力を、最大エネルギー積BHmaxで6〜20MGOe、より好ましくは8〜15MGOe程度にする必要がある。
又、上記好ましい希土類磁性粉を使用した場合でも、その含有量が40容量%未満の場合は、磁気特性が劣る(十分な磁力を得られない)だけでなく、細かいピッチで円周方向に多極磁化させる事が困難になる為、好ましくない。これに対して、何れの磁性粉を使用した場合でも、その含有量が80容量%を越える場合は、樹脂バインダーの量が少なくなり過ぎて、上記エンコーダ本体15の強度が低くなるだけでなく、このエンコーダ本体15を射出成形する事が困難になる。
上述の様にして上記バックヨーク14と上記エンコーダ本体15とを結合固定した公転速度検出用エンコーダ10を、上記保持器9を射出成形する為の金型のキャビティ内にセットする。そして、この公転速度検出用エンコーダ10をコアにして、このキャビティ内に、上記保持器9を構成する熱可塑性合成樹脂を送り込む、インサート成形を行なう。この結果、上記合成樹脂製の保持器9のリム部13側面に、上記公転速度検出用エンコーダ10を一体的に結合固定する事ができる。上記バックヨーク14に半硬化状態の接着剤を塗布していた場合には、上記保持器9の成形終了後に二次加熱を行なってこの接着剤を完全に硬化させ、接着性を向上させる。この二次加熱に伴ってこの接着剤が完全硬化した状態では、上記バックヨーク14と上記エンコーダ本体15及び保持器9とが完全に(十分に大きな強度で)接合固定される。
比較した表面処理法は、次の(1)(2)に示す2通りである。
(1) 日本パーカーライジング社のケミブラスト処理
本発明の実施例に属する、この方法では、SPCCの表面に形成したリン酸マンガン皮膜を化学エッチングする事により、上記バックヨーク14の表面に多数の微細な凹凸を形成するエッチング処理を行ない、このエッチング処理後に、この表面にリン酸鉄の防錆薄膜を形成した。処理後の、上記バックヨーク14の表面の算術平均粗さRaは0.9μm、最大高さRzは4.5μmであった。
(2) ショットブラスト処理
本発明の技術的範囲から外れる比較例である、この方法では、SPCCの表面にショットブラストで凹凸を形成した。処理後の、上記バックヨーク14の表面の算術平均粗さRaは0.8μm、最大高さRzは5.0μmであった。
この材料により得られる上記エンコーダ本体15の磁気特性は、最大エネルギー積BHmaxで、7.0MGOeである。
更に、上記バックヨーク14と上記エンコーダ本体15とを接着剤により接着する場合に使用する接着剤としては、ノボラック型フェノール樹脂を主成分とする、固形分30%のフェノール樹脂系接着剤(東洋化学研究所製メタロックN−15)を使用した。この接着剤を、メチルエチルケトンで3倍に希釈し、浸漬処理で上記バックヨーク14の表面に塗布した後、室温で30分間乾燥してから、120℃で30分間乾燥器中に放置する事で半硬化状態とした。
(a) 上記バックヨーク14の表面を、化学エッチング処理により粗面化し、この表面に、開口部に比べて内部が広くなった巾着状の凹部を多数形成し、上記バックヨーク14をコアにしたインサート成形により上記エンコーダ本体15を形成する事で、このエンコーダ本体15と上記バックヨーク14との一体化を図れる。この為、得られた公転速度検出用エンコーダ10を、合成樹脂製の保持器9のリム部13の側面に一体的に組み付ける為、この公転速度検出用エンコーダ10をこの保持器9を射出成形する為の金型のキャビティ内にセットする際の作業が容易になる。
(b) 更に、上記バックヨーク14の表面に接着剤を付着させて、このバックヨーク14と上記エンコーダ本体15との結合作業を行なうと、上記接着剤の一部が上記巾着状の凹部内に入り込む事に伴うアンカ効果により、上記バックヨーク14と上記エンコーダ本体15との接着性が向上する。この場合に、上記接着剤としてフェノール系接着剤、或はエポキシ系接着剤を使用すれば、上記公転速度検出用エンコーダ10を組み込んだ、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが曝される、高温から低温までの温度変化に基づく熱膨張・収縮に伴う熱衝撃や、グリースやオイル等の各種薬剤によって、上記両部材14、15同士の接着部に剥れ等の損傷が発生しにくくして、上記公転速度検出用エンコーダ10の信頼性向上を図れる。又、2段階の硬化が可能な特殊な接着剤を用い、半硬化状態の接着剤を上記バックヨーク14の表面に焼き付けた状態で、このバックヨーク14をコアとして上記エンコーダ本体15を射出成形するインサート成形を行なう事で、これら両部材14、15を、機械的及び化学的に接合する事が可能になり、上記公転速度検出用エンコーダ10の生産性並びに信頼性の一層の向上を図れる。
(c) 更に、図1、3に示す様に、本発明の公転速度検出用エンコーダ10を合成樹脂製の保持器9のリム部13の側面に、内径側、外径側1対のエンコーダガード部16a、16bにより抱え込む様にする事で、上記保持器9に対する上記公転速度検出用エンコーダ10の結合強度をより一層向上させ、この公転速度検出用エンコーダ10を設置した保持器9を組み込んだ荷重測定装置付転がり軸受ユニットの耐久性及び信頼性の、より一層の向上を図れる。
2 外輪軌道
3 取付孔
4 センサユニット
5 先端部
6a、6b 公転速度検出用センサ
7 回転速度検出用センサ
8a、8b 転動体
9、9a、9b 保持器
10、10a、10b 公転速度検出用エンコーダ
11 ハブ
12 回転速度検出用エンコーダ
13 リム部
14 バックヨーク
15 エンコーダ本体
16a、16b エンコーダガード部
17 防護皮膜
Claims (6)
- 円輪状のバックヨークと、このバックヨークの軸方向片面に全周に亙って添設されたエンコーダ本体とから成り、このエンコーダ本体は、40〜80容量%の磁性粉を含有し、この磁性粉をバインダーである熱可塑性樹脂により結合したプラスチック磁石製で、軸方向に着磁されており、着磁方向を円周方向に関して交互に変化させる事で、少なくとも軸方向片面にS極とN極とを交互に配置したものであり、上記バックヨークは、鉄系磁性金属製で、少なくとも上記エンコーダ本体を添設する軸方向片面が、化学エッチング処理により粗面化されている事を特徴とするエンコーダ。
- バックヨークの軸方向片面にエンコーダ本体を、接着剤により接合している、請求項1に記載したエンコーダ。
- 請求項1に記載したエンコーダを造る為の製造方法であって、エンコーダ本体を射出成形する為の金型のキャビティ内にバックヨークをセットした状態で、このキャビティ内に、磁性粉を含んだ熱可塑性樹脂を溶融状態で射出してからこの熱可塑性樹脂をこのキャビティ内で冷却固化させるインサート成形を行なう事により、上記バックヨークと上記エンコーダ本体とを結合した後、このエンコーダ本体に着磁する、エンコーダの製造方法。
- 軸方向片面に接着剤を半硬化状態で焼き付けたバックヨークをキャビティ内にセットした状態で、このキャビティ内に、磁性粉を含んだ熱可塑性樹脂を溶融状態で射出し、請求項2に記載したエンコーダを造る、請求項3に記載したエンコーダの製造方法。
- バックヨークの軸方向に磁界を加えた状態で、キャビティ内に磁性粉を含んだ熱可塑性樹脂を溶融状態で射出する、請求項3〜4に記載したエンコーダの製造方法。
- 外周面に内輪軌道を有する内輪相当部材と、内周面に外輪軌道を有する外輪相当部材と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、これら各転動体を保持する合成樹脂製の保持器とを備えた転がり軸受ユニットに於いて、この保持器の軸方向端面に、請求項1又は請求項2に記載したエンコーダを支持固定した事を特徴とする転がり軸受ユニット。
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