JP2007132773A - エンコーダの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンコーダ４の被検出面に存在するＳ極とＮ極との境界位置が、設計通り正確であるか否かを効率良く検査できる検査方法を実現する。
【解決手段】検査用センサ１８の検出部を上記被検出面に対向させた状態で、上記エンコーダ４を１回転以上回転させ、この検査用センサ１８の出力信号を変化させる作業を、上記検出部を上記被検出面の幅方向に異なる複数個所に対向させつつ行なう。この様にして求めた複数種類の出力信号に関して、この出力信号に関する位相を求め、この位相に基づいて、上記境界位置の精度を求める。
【選択図】図１

Description

この発明に係るエンコーダの検査方法は、エンコーダの被検出面の特性変化の状態が適正であるか否かを判定する為に利用する。具体的には、回転部材に加わる荷重或いはモーメントを測定する為に使用する荷重測定装置に組み込む、被検出面の特性が変化する境界がこの被検出面の幅方向に対し傾斜している様なエンコーダの被検出面の状態の適否を判定する為に利用する。

例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の転がり軸受ユニット等の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、例えば非特許文献１に記載されている様な、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、更には、電子制御式ビークルスタビリティコントロールシステム（ＥＳＣ）等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等を表す信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（例えばラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）の大きさを知る事が好ましい場合がある。

この様な事情に鑑みて、特許文献１には、複列アンギュラ型の玉軸受ユニットである転がり軸受ユニットを構成する１対の列の玉の公転速度に基づいて、この転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重又はアキシアル荷重を測定する、荷重測定装置付転がり軸受ユニットに関する発明が記載されている。この様な特許文献１に記載された荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、上記両列の玉の公転速度を、これら各玉を保持した１対の保持器の回転速度として求め、これら両列の玉の公転速度に基づいて、上記ラジアル荷重又はアキシアル荷重を算出する。この様な従来構造の場合、上記各玉の転動面と上記両保持器のポケットの内面との間に不可避的に存在する隙間に起因して、上記両列の玉の公転速度と上記両保持器の回転速度との間に、微妙なずれが生じる場合がある。この為、上記ラジアル荷重又はアキシアル荷重を精度良く求める為には、改良の余地がある。

これに対して、特願２００５−１４７６４２号に記載された様な、荷重の作用方向に配置された１対のセンサの出力信号の位相差に基づき、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさを測定する発明によれば、上述の様な、不可避的なずれに基づく測定精度の悪化を防止できる。図９〜１１は、上記出願に開示された先発明のうちの第１例の構造を示している。この先発明に係る構造は、懸架装置に支持された状態で回転しない静止側軌道輪である外輪１の内径側に、車輪を支持固定（結合固定）した状態でこの車輪と共に回転する、回転側軌道輪であるハブ２を、複数個の転動体３、３を介して回転自在に支持している。これら各転動体３、３には、互いに逆向きの（図示の場合には背面組み合わせ型の）接触角と共に、予圧を付与している。そして、このハブ２の中間部にエンコーダ４を外嵌固定すると共に、上記外輪１の軸方向中間部で複列に配置された上記各転動体３、３の間部分に１対のセンサ５、５を、それぞれの検出部を、被検出面である上記エンコーダ４の外周面に近接対向させた状態で設けている。尚、上記センサ５の検出部には、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。

図９〜１１に示した、先発明の第１例の構造の場合、上記エンコーダ４として、永久磁石製のものを使用している。被検出面である、このエンコーダ４の外周面には、特許請求の範囲に記載した第一被検出部であるＮ極に着磁した部分と、同じく第二被検出部であるＳ極に着磁した部分とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これらＮ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との境界は、上記エンコーダ４の軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、このエンコーダ４の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した（又は凹んだ）、「く」字形となっている。

又、上記両センサ５、５の検出部が上記エンコーダ４の外周面に対向する位置は、このエンコーダ４の円周方向に関して同じ位置としている。言い換えれば、上記両センサ５、５の検出部は、上記外輪１の中心軸を含む同一仮想平面上に配置されている。又、この外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との軸方向中間部で円周方向に関して最も突出した部分（境界の傾斜方向が変化する部分）が、上記両センサ５、５の検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材４、５、５の設置位置を規制している。尚、先発明の第１例の場合には、上記エンコーダ４として永久磁石製のものを使用しているので、上記両センサ５、５側に永久磁石を組み込む必要はない。

上述の様に構成する先発明の第１例の場合、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ５、５の出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用しておらず、これら外輪１とハブ２とが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ５、５の検出部は、図１１の（Ａ）の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。

これに対して、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図１１の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用し（外輪１とハブ２とがアキシアル方向に相対変位し）た場合には、上記両センサ５、５の検出部は、図１１の（Ａ）の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｂ）に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図１１の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ５、５の検出部は、図１１の（Ａ）の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。

上述の様に先発明の第１例の場合には、上記両センサ５、５の出力信号の位相が、上記外輪１とハブ２との間に加わるアキシアル荷重の作用方向に応じた方向にずれる。又、このアキシアル荷重により上記両センサ５、５の出力信号の位相がずれる程度（変位量）は、このアキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。従って第１例の場合には、上記両センサ５、５の出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその方向及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。

上述した先発明の第１例の場合には、永久磁石製のエンコーダ４を使用しているが、前記特願２００５−１４７６４２号には、図１２に示す様な、磁性材製のエンコーダ４ａを使用した構造に就いても記載されている。被検出面である、このエンコーダ４ａの外周面には、特許請求の範囲に記載した第一被検出部であるスリット状の透孔６ａ、６ｂと、同じく第二被検出部である柱部７ａ、７ｂとを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これら各透孔６ａ、６ｂと各柱部７ａ、７ｂとは、上記エンコーダ４ａの軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、このエンコーダ４ａの軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。即ち、このエンコーダ４ａは、軸方向片半部に、上記軸方向に対し所定方向に同じだけ傾斜した透孔６ａ、６ａを形成すると共に、軸方向他半部に、この所定方向と逆方向に同じ角度だけ傾斜した透孔６ｂ、６ｂを形成している。

上述の様なエンコーダ４ａは、図９に示した第１例と同様に、ハブ２に外嵌固定し、外輪１（図９参照）の軸方向中間部に設置した１対のセンサの検出部を、上記エンコーダ４ａの外周面に近接対向させる。尚、先発明の第２例の場合には、このエンコーダ４ａが単なる磁性材製である為、上記１対のセンサの側に永久磁石を組み込む。この様な先発明の第２例の場合も、前述した先発明の第１例の場合と同様の作用により、上記外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。尚、エンコーダを円輪状に構成すると共に、このエンコーダの軸方向側面を被検出面とし、この被検出面に１対のセンサの検出部を、径方向にずらせた状態で対向させれば、上記外輪１と上記ハブ２とのラジアル方向に関する変位、延てはこれら外輪１とハブ２との間に加わるラジアル荷重を求める事も可能である。

又、上述の図１２に示したエンコーダ４ａは、互いに独立した透孔６ａ、６ｂを「ハ」字形に配置しているが、図１３に示した第３例の様に、連続した「ヘ」字形の透孔６ｃ、６ｃを、円周方向に亙り等間隔に配置したエンコーダ４ｂを使用する事もできる。尚、図１３に示した構造の場合には、１対の磁気検出素子８、８と１個の永久磁石９とを単一のホルダ１０の先端部に包埋支持して、１対のセンサとして機能する、一体型のセンサユニットを構成している。外輪１とハブ２との間に作用するアキシアル荷重を求める機能に就いては、前述した第１例、或いは、上述した第２例と同様である。

前記特願２００５−１４７６４２号に記載された荷重測定装置付転がり軸受ユニットの構成及び作用は、上述の通りであるが、転がり軸受ユニットに加わる荷重若しくはモーメントを測定する装置としては、他にも、例えば特願２００５−２５６７５２号に開示されたものがある。図１４〜１５に、上記転がり軸受ユニットに加わる荷重若しくはモーメントを測定する為の他の装置の２例を示している。
先ず、図１４に示した、先発明の第４例の構造の場合には、ハブ２ａの中間部に、永久磁石により円筒状に構成したエンコーダ４ｃを、断面クランク形の支持環１１を介して外嵌固定している。このエンコーダ４ｃの被検出面である外周面には、Ｎ極とＳ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。又、図１４の（Ａ）に示す様に、上記Ｎ極とＳ極との境界の形状を、上記エンコーダ４ｃの軸方向（上記外周面の幅方向）に対して同方向に同じ角度だけ傾斜させている。そして、上記エンコーダ４ｃの外周面に、外輪１の軸方向中間部に支持したセンサ５ａの検出部を、径方向に近接対向させている。

又、上記外輪１の内端部内周面と上記ハブ２ａの内端部外周面との間を塞ぐ組み合わせシールリング１２を構成する、このハブ２ａの内端部に外嵌固定したスリンガ１３の内側面に、円輪状の第二エンコーダ１４を、このハブ２ａと同心に添着固定している。この第二エンコーダ１４の被検出面である内側面には、Ｎ極とＳ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。又、図１４の（Ｂ）に示す様に、上記Ｎ極とＳ極との境界を、放射方向の直線形状としている。上記エンコーダ４ｃの外周面に存在するＳ極及びＮ極の数と、上記第二エンコーダ１４の内側面に存在するＳ極及びＮ極の数とは、互いに等しい。そして、この第二エンコーダ１４の内側面に、懸架装置を構成するナックル（図示せず）等の静止部材の一部に支持した第二センサ１５の検出部を、軸方向に近接対向させている。

この様な先発明の第４例の場合には、上記外輪１と上記ハブ２ａとの間にアキシアル荷重が作用せず、これら外輪１とハブ２ａとが軸方向に相対変位していない、中立状態で、上記両センサ５ａ、１５の出力信号が同時に（或いは所定の時間差で）変化する様にしている。この為に、上記中立状態で、上記第二センサ１５の検出部が上記第二エンコーダ１４の内側面に存在するＳ極とＮ極との境界に対向するのと同時（或いは所定の時間差で）に、上記センサ５ａの検出部が上記エンコーダ４ｃの外周面に存在するＳ極とＮ極との境界に対向する様に、各部材１５、１４、５ａ、４ｃの設置位置を規制している。

上述の様に構成する先発明の第４例の場合、上記外輪１と上記ハブ２ａとの間にアキシアル荷重が作用する（これら外輪１とハブ２ａとが軸方向に相対変位する）と、上記両センサ５ａ、１５の出力信号の位相がずれる。即ち、上記第二エンコーダ１４の内側面に対向している上記第二センサ１５の出力信号の位相は、上記相対変位の有無に関係なく、一定である（進んだり遅れたりする事はない）。これに対し、上記エンコーダ４ｃの外周面に対向している上記センサ５ａの出力信号の位相は、上記相対変位に伴って、進んだり遅れたりする。従って、この様に進んだり遅れたりする分だけ、上記両センサ５ａ、１５の出力信号の位相がずれる。

この様に、先発明の第４例の場合には、上記両センサ５ａ、１５の出力信号の位相が、上記外輪１と上記ハブ２ａとの間に加わるアキシアル荷重の方向に応じた方向にずれる。又、このアキシアル荷重により上記両センサ５ａ、１５の出力信号の位相がずれる程度（変位量）は、このアキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。従って、上述した先発明の第４例の場合には、上記両センサ５ａ、１５の出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその向き及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ２ａとの軸方向の相対変位の向き及び大きさ、延いては、これら外輪１とハブ２ａとの間に作用しているアキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。

次に、図１５は、先発明の第５例を示している。この先発明の第５例の場合には、回転側軌道輪であるハブ２の内端部に支持環１６を、このハブ２と同心に外嵌固定している。これと共に、この支持環１６の先端部外周面に、上述した先発明の第４例で使用したものと同様の構成を有する円筒状のエンコーダ４ｃを添着固定している。又、このエンコーダ４ｃの被検出面である外周面の上下両端部に、１対のセンサ５ｂ、５ｃの検出部を近接対向させている。即ち、静止側軌道輪である外輪１の内端開口部に被着したカバー１７の内周面の上下両端部に上記両センサ５ｂ、５ｃを支持固定すると共に、これら両センサ５ｂ、５ｃの検出部を、上記エンコーダ４ｃの外周面の上下両端部に近接対向させている。

自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、上記外輪１と上記ハブ２との間に加わるアキシアル荷重は、このハブ２に結合固定した車輪（タイヤ）の外周面と路面との接地面から入力される。この接地面は、上記外輪１及び上記ハブ２の回転中心よりも径方向外方に存在する為、上記アキシアル荷重はこれら外輪１とハブ２との間に、純アキシアル荷重としてではなく、これら外輪１及びハブ２の中心軸と上記接地面の中心とを含む（鉛直方向の）仮想平面内での、モーメントを伴って加わる。そして、このモーメントの大きさは、上記接地面から入力されるアキシアル荷重の大きさに比例する。そこで、このモーメントを求めれば、このアキシアル荷重を求められる事になる。一方、上記ハブ２にモーメントが加わると、上記エンコーダ４ｃの上端部が、軸方向に関して何れかの方向に、同じく下端部がこれと逆方向に、それぞれ変位する。この結果、上記エンコーダ４ｃの外周面の上下両端部にそれぞれの検出部を近接対向させた、上記両センサ５ｂ、５ｃの出力信号の位相が、それぞれ中立位置に対して、逆方向にずれる。そこで、これら両センサ５ｂ、５ｃの出力信号の位相のずれの向き及び大きさに基づいて、上記アキシアル荷重の向き及び大きさを求められる。

何れにしても、荷重測定装置付転がり軸受ユニットにより求めた荷重は、車輪（タイヤ）と路面との接触面（接地面）で生じている荷重と等価である。従って、この求めた荷重に基づいて車両の走行状態を安定化させる為の制御を行なえば、車両の姿勢が不安定になる事を予防する為のフィードフォワード制御が可能になる等、車両の走行安定性確保の為の高度な制御が可能になる。尚、図示は省略するが、エンコーダの被検出面に存在するＳ極及びＮ極との形状を台形にし、これらＳ極とＮ極との境界のピッチを、この被検出面の幅方向に関して漸次変化させた構造も、前記特願２００５−１４７６４２号に記載されている。この様な構造の場合、荷重に基づいてセンサの検出部が、上記被検出面の幅方向に変位すると、このセンサの出力信号のデューティ比（高電位継続時間／１周期）が変化する。そこで、このデューティ比に基づいて、上記荷重を求められる。又、被検出面をエンコーダの軸方向側面とし、センサの検出部をこの被検出面に軸方向に対向させれば、転がり軸受ユニットに加わるラジアル荷重を求める事もできる。

先発明に係る荷重測定装置付転がり軸受ユニットの構造及び作用は上述の通りであるが、この様な先発明を、実際に自動車等の車両の走行安定性確保を図る為に利用する場合には、エンコーダの被検出面に存在する第一被検出部と第二被検出部との境界位置が、設計通り正確である事が必要である。即ち、Ｎ極或いは透孔６ａ、６ｃ等の第一被検出部と、Ｓ極或いは柱部７ａ、７ｂ等の第二被検出部との境界位置が、設計通り正確でない限り、荷重の大きさと各センサ５、５ａ〜５ｃ等の出力信号同士の間の位相差との間に所定の関係が成り立たない。この関係が成り立たない場合には、この位相差から導かれる上記荷重の測定精度が不正確になり、この荷重の値に基づいて、上記走行安定性確保の為に高度の制御を行なう事が難しくなる。

一方、上記第一、第二両被検出部の境界を上記被検出面の幅方向に対し傾斜させたエンコーダは、この境界をこの幅方向に関して傾斜させていない、一般的なＡＢＳ制御用のエンコーダに比べて製造が面倒な為、上記境界位置が設計位置からずれる可能性を否定できない。この様に、境界位置が設計位置からずれたエンコーダを荷重測定装置付転がり軸受ユニットに組み込んでも、転がり軸受ユニットに加わる荷重を、十分な精度で求める事はできない。従って、上記荷重測定装置付転がり軸受ユニットにより、上記走行安定性確保の為の制御を行なう為には、この荷重測定装置付転がり軸受ユニットに組み込むエンコーダの被検出面に存在する第一被検出部と第二被検出部との境界位置が、設計通り正確であるか否かを効率良く検査できる検査方法の実現が望まれる。

特開２００５−３１０６３号公報 青山元男著、「レッドバッジスーパー図解シリーズ／クルマの最新メカがわかる本」、ｐ．１３８−１３９、ｐ．１４６−１４９、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日

本発明は、上述の様な事情に鑑み、荷重測定装置付転がり軸受ユニットに組み込むエンコーダの被検出面に存在する第一被検出部と第二被検出部との境界位置が、設計通り正確であるか否かを効率良く検査できる検査方法を実現すべく発明したものである。

本発明のエンコーダの検査方法は、被検出面に、互いに異なる特性を有する第一被検出部と第二被検出部とを円周方向に関して交互に（一般的には等間隔で）配置したエンコーダの被検出面に存在する、この境界の精度を検査する。
この様な本発明のエンコーダの検査方法では、検査用センサの検出部を上記被検出面に対向させた状態で上記エンコーダを１回転以上回転させ、この検査用センサの出力信号を変化させる作業を、上記検出部を上記被検出面の幅方向に異なる複数個所に対向させつつ行なう。そして、この様にして行なう作業により求められる出力信号に関して、上記エンコーダの回転に対応する位相を求める。更に、この位相に基づいて、上記境界の精度を求める。

この為に例えば、請求項２に記載した様に、１乃至複数個の検査用センサとエンコーダとを、被検出面の幅方向に関して相対移動可能に設置する。そして、この被検出面の幅方向に関する上記検査用センサの検出部の位置を上記被検出面の幅方向に相対変位させつつ上記エンコーダを回転させ、この検査用センサの出力信号を、このエンコーダの回転（角度）との関係で記録する。この場合に於ける、この検査用センサの、上記被検出面の幅方向への移動速度は、上記エンコーダの回転速度（被検出面の周速）に比べて遥かに（例えば１／１００以下、乃至は１／１０００以下と言った程度に、被検出面の周速に比べて上記移動速度を殆ど無視できる程度に）遅くする。

或いは、請求項３に記載した様に、１乃至複数個の検査用センサとエンコーダとを、被検出面の幅方向に関して相対移動可能に設置する。そして、この被検出面の幅方向に関する上記検査用センサの検出部の位置を一定としたまま上記エンコーダを１回転以上回転させて、この検査用センサの出力信号を、このエンコーダの回転（角度）との関係で記録する。その後、この検査用センサを上記被検出面の幅方向に相対変位させてから、上記エンコーダを１回転以上回転させ、この検査用センサの出力信号を記録する動作を繰り返して複数種類の出力信号を、上記エンコーダの回転（角度）との関係で記録する。

或いは、請求項４に記載した様に、複数の検査用センサの検出部を、被検出面の幅方向に関して複数個所に対向させる。そして、この被検出面の幅方向に関する上記各検査用センサの検出部の位置をそれぞれ一定としたまま上記エンコーダを１回転以上回転させて、複数種類の出力信号を同時に、このエンコーダの回転（角度）との関係で記録する。

何れの場合でも、上記エンコーダの回転（角度）との関係での、上記出力信号の位相は、例えば請求項５に記載した様に、別途用意した基準信号との比較に基づいて求める。
或いは、請求項６に記載した様に、エンコーダの被検出面の幅方向に離隔して配置された複数個の検査用センサを使用し、出力信号の位相を、これら各検査用センサの出力信号同士の比較に基づいて求める。
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項７に記載した様に、エンコーダを、第一、第二両被検出部の境界が被検出面の幅方向に対し傾斜したものとする。そして、出力信号に関する位相を、検出部が対向している被検出面の幅方向位置との関係で求める。

上述の様に構成する本発明のエンコーダの検査方法によれば、エンコーダの被検出面に存在する第一被検出部と第二被検出部との境界位置が、設計通り正確であるか否かを効率良く検査できる。
この場合に、例えば、検査用センサの出力信号の位相の実測値を、例えば基準信号との比較により求める。一方、当該出力信号を得た状態での、上記検査用センサの出力信号の位相の適正値は、上記境界位置の設計値と、エンコーダの被検出面の幅方向に関する上記検査用センサの位置との関係から求められる。
そして、上記実測値と上記適正値とを比較すれば、境界位置が、設計通り正確であるか否かが分かる。この様にして行なう検査は、上記エンコーダを回転させつつ自動的に行なえるので、上記境界位置の適否を効率良く検査できる。

［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１、３、５、７に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例は、前述の図９〜１１に示した様な、永久磁石製のエンコーダ４の被検出面である外周面の境界位置の適否を検査する場合に就いて示している。このエンコーダ４は、前述した様に、第一被検出部であるＮ極に着磁した部分と第二被検出部であるＳ極に着磁した部分とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置すると共に、これらＮ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とを軸方向中間部で円周方向に関して最も突出させている。

この様なエンコーダ４の被検出面を、図１に白抜きで上向きの太矢印により示した、検査用センサ１８により走査する。この際、上記エンコーダ４は、軸方向に変位させずに、回転のみさせる。これに対して、上記検査用センサ１８は、上記エンコーダ４の被検出面の幅方向に関して間欠的に移動させ、図１に上向きの細矢印により示した、ａ位置〜ｅ位置の５個所位置で、それぞれ、上記被検出面を周方向（エンコーダ４の回転方向）に走査する。即ち、上記検査用センサ１８は、図１に横向きの細矢印により示した上記幅方向への移動と、停止とを繰り返し、上記ａ位置〜ｅ位置での停止時毎に、上記被検出面を周方向に、１回転分以上走査する。そして、この停止時毎に、この被検出面に存在する上記Ｓ極とＮ極との繰り返しに基づいて、出力信号を変化させる。従って、上記５個所位置に対応して、５種類の（例えば、それぞれが４８パルス／１回転、又は、６０パルス／１回転で変化する）、検査用の出力信号を得られる。勿論、上記５個所位置で、上記被検出面の幅方向に関する位置は、正確に規制する。

この様にして得られる検査用の出力信号と、この検査用の出力信号の位相を求める為の基準信号とを、図２に示す。この基準信号の周波数（上記エンコーダ４の１回転当りの変化の回数）は、上記検査用の出力信号と同じである。上記図２のうちの（Ａ）は基準信号を、（Ｂ）〜（Ｄ）は上記検査用の出力信号を、それぞれ表している。この基準信号は、図示しない基準信号用エンコーダにその検出部を対向させた、やはり図示しない基準信号用センサにより得るもので、上記基準信号の周波数は、上記エンコーダ４の回転速度と同期して変化する。上記基準信号用エンコーダに関して、１回転当りの境界位置の数が被検査物である上記エンコーダ４の被検出面と同じであり、この境界位置が正確に仕上げられている事、上記基準用エンコーダが上記エンコーダ４と同期して回転する事は、勿論である。このエンコーダ４の被検出面の境界位置が、設計値通り正確であれば、上記検査用センサ１８がａ、ｅ両位置に存在する場合には図２の（Ｂ）に示した、ｂ、ｄ両位置に存在する場合には同じく（Ｃ）で示した、ｃ位置に存在する場合には同じく（Ｄ）に示した、それぞれ出力信号を得られる。これに対して、上記境界位置が、設計値からずれている場合には、上記図２の（Ｂ）〜（Ｄ）に示した出力信号の位相がずれる（前後する）。

上記エンコーダ４の良否を判定する為には、上記図２の（Ｂ）〜（Ｄ）に示した（実際には上記ａ位置〜ｅ位置に対応して５種類の）出力信号同士の間の位相差を、上記図２の（Ａ）に示した基準信号との比較で特定する。具体的には、上記５種類の出力信号に関して、この基準信号との間の位相差を求め、この基準信号との間の位相差同士の間の差に基づいて、上記出力信号同士の間の位相差を求める。前記Ｎ極に着磁された部分と前記Ｓ極に着磁された部分との境界位置が、上記エンコーダ４の被検出面の全周に亙って適正であれば、上記ａ位置〜ｅ位置に対応した５種類の出力信号同士の間の位相差は、全周に亙って（総ての境界位置に関して）同じになるはずである。但し、永久磁石製のエンコーダの被検出面にＳ極及びＮ極を、それぞれ「く」字形の範囲内に正確に着磁する事は難しい。従って、現在の技術では、上記５種類の出力信号同士の間の位相差が、上記被検出面の周方向位置に対応して、例えば図３に２本の破線イ、ロの範囲内で、多少なりともずれる（ばらつきが生じる）可能性はある。この破線イ、ロの間隔として表される、このばらつきが小さければ、当該エンコーダ４を組み込んだ荷重測定装置により求めた荷重を、走行安定性確保の為の制御に使用できるが、上記ばらつきが大きい場合には使用できない為、その様なエンコーダ４は、不良品として廃棄しなければならない。

上記ばらつきが大きいか否か（当該エンコーダ４を廃棄しなければならないか否か）を判断する程度（合否判定の閾値）は、上記荷重測定装置に要求される測定精度との関係で設計的に決める。又、合否判定の手法は、次の(1)(2)に示した２通りの方法を、単独で、或いは組み合わせて採用する。
(1) 上記５種類の出力信号に関して、上記エンコーダ４が１回転する間の総てのパルス｛（４８パルス、又は、６０パルス）×５｝、総ての境界位置に関して、上記５種類の出力信号同士の間の位相差を求める。そして、総ての境界位置に関する位相差のばらつきが、例えば図３の破線イ、ロで示した所定の規制範囲内に存在する場合に、当該エンコーダ４を合格とする。
(2) 上記５種類の出力信号に関して、上記エンコーダ４が１回転する間の総てのパルス｛（４８パルス、又は、６０パルス）×５｝、総ての境界位置に関して、上記５種類の出力信号同士の間の位相差を求める。そして、測定した総ての境界位置に関する位相差の平均値が、例えば図４の破線ハ、ニで示した所定の規制範囲内に存在する場合に、当該エンコーダ４を合格とする。この場合には、位相差の平均値を合否の対象として利用する為、上記規制範囲、即ち、図４の破線ハ、ニの間隔は、上記(1) の様に、総ての境界位置に関する位相差のばらつきを監視する場合（図３の破線イ、ロの間隔）よりも狭くする。

尚、上記２通りの方法のうち、(2) に示した方法は、測定した総ての境界位置に関する位相差の平均値を利用する為、部分的には、位相差が大きく異なる境界位置が存在しても、これをチェックできない。但し、荷重測定装置で、エンコーダの被検出面を走査する検査用センサの出力信号を処理する場合には、この出力信号をフィルタ処理してその平均値を使用する場合がある（例えば、特願２００５−１９２６６５参照）。従って、この様な場合には、上記(2) の方法を使用しても、特に問題を生じる事はない。

又、図１のａ〜ｅに示した５個所位置には、必ずしも、実際の使用状態で、検査用センサの検出部が対向しない部分を含める必要はない。即ち、上記エンコーダ４の被検出面の軸方向両端部及び中央部には、通常の使用状態で考えられる範囲で、余程大きな荷重が加わっても、検査用センサの検出部が対向する事はない。従って、その様な部分に関しては、検査用センサの検出部を対向させる必要はないし、仮に対向させた結果、位相差に関して大きなばらつきを観察しても、当該エンコーダ４を不合格にする必要はない。要は、実際に使用に供する範囲で、上記エンコーダ４の被検出面の境界位置に適否を判定すれば良い。

尚、本例の方法を実施する場合に、好ましくは、前記図２の（Ａ）に示した基準信号を得る為の基準信号用エンコーダの位相と、検査対象である上記エンコーダ４の初期位相とを正確に合わせておく。この様にすれば、前記５種類の出力信号同士の間の位相差を求め、更に、各境界位置に関する位相差のばらつきを求める作業を容易に行なえる。但し、上記基準信号用エンコーダの位相と上記初期位相とが合っていなくても、前記図３の破線イ、ロ或いは図４の破線ハ、ニを各図の上下方向に移動させて、各位相差（図４に関しては位相差の平均値）が所定の範囲に収まっているか否かを観察する事で、上記エンコーダ４の被検出面の境界位置の適否を判定する事もできる。要は、前記ａ〜ｅの５個所位置同士の間での位相差が適正であるか否か（それぞれが所定の間隔を有する、図３の破線イ、ロ同士の間、或いは、図４の破線ハ、ニ同士の間に収まるか否か）を判定できれば良い。

［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１、２、５、７に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、その検出部をエンコーダ４の被検出面に対向させた、検査用センサ１８の、この被検出面の幅方向に関する位置を、連続的に（一時停止を行なう事なく）変化させる。即ち、上記検査用センサ１８を上記被検出面の幅方向に相対変位させつつ、上記エンコーダ４を回転させ、この検査用センサ１８の出力信号を記録する。この様な本例の方法によれば、前述の第１例の場合に必要になる、検査用センサ１８の移動、停止を行なう煩わしさをなくせる。

この様な本例の方法を実施する場合に於ける、この検査用センサ１８の、上記被検出面の幅方向への移動速度は、上記エンコーダ４の回転速度（被検出面の周速）に比べて遥かに（例えば１／１００以下、乃至は１／１０００以下と言った程度に、被検出面の周速に比べて上記移動速度を殆ど無視できる程度に）遅くする。この理由は、この移動速度が速いと、前述の(1) の方法で評価する場合は勿論、前述の(2) の方法で評価するにしても、妥当な平均値を得にくくなる（幅方向の移動距離分、平均値が本来の平均値から大きくずれる）為である。これに対して、上記被検出面の幅方向への移動速度をこの被検出面の周速に比べて遥かに遅くすれば、上記(1) の方法で評価するにしても、上記(2) の方法で評価するにしても実用上十分な精度で評価を行なえる。尚、上記幅方向の移動速度を基に、各位置同士の間の位相差を補正してから、被検出面に存在する境界位置の適否を判定しても良い。その他の点に関しては、前述の第１例の場合と同様である。

［実施の形態の第３例］
図６は、請求項１、６、７に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、１対の検査用センサ１８ａ、１８ｂを、エンコーダ４の被検出面の幅方向に離隔して配置している。この被検出面の幅方向に関する、上記両検査用センサ１８ａ、１８ｂのピッチは、正確に規制している。上記エンコーダ４の被検出面に存在するＳ極とＮ極との境界位置の適否を判定する際には、このエンコーダ４を回転させつつ、上記両検査用センサ１８ａ、１８ｂの出力信号同士の間に存在する位相差を求める。そして、この位相差が、上記ピッチ及び上記境界位置との関係で適正か否かに基づいて、上記エンコーダ４の合否を判定する。

この様な本例の方法によれば、上記被検出面の幅方向に関する、上記両検査用センサ１８ａ、１８ｂの移動距離を短くできて、上記エンコーダ４の合否判定の能率化を図れる。本例の場合には、上記１対の検査用センサ１８ａ、１８ｂを使用する為、実際に上記エンコーダ４を荷重測定装置に組み込んだ場合に近い状態で、このエンコーダ４を検査する事ができる。又、前述した第１〜２例の場合と異なり、基準信号を得る為の基準信号用エンコーダや基準信号用センサが不要になる。その他の点に関しては、前述の第１例の場合と同様である。

［実施の形態の第４例］
図７は、請求項１、４、７に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、複数個（図示の例では５個）の検査用センサ１８ａ〜１８ｅを、エンコーダ４の被検出面の幅方向に離隔して配置している。この被検出面の幅方向に関する、上記各検査用センサ１８ａ〜１８ｅのピッチは、正確に規制している。そして、これら各検査用センサ１８ａ〜１８ｅの出力信号同士の比較に基づいて、上記エンコーダ４の被検出面の幅方向に異なる複数個所に関する、出力信号の位相を求める様にしている。検査時に、上記各検査用センサ１８ａ〜１８ｅを上記被検出面の幅方向に変位させる事はない。得られた５種類の出力信号は、前述の第１例の場合と同様にして評価し、上記エンコーダ４の適否を判定する。この様な本例の方法によれば、上記各検査用センサ１８ａ〜１８ｅを移動させる必要がないので、上記エンコーダ４の合否判定をより一層能率化をできる。

［実施の形態の第５例］
図８は、請求項１、２、７に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、軸方向片側面を被検出面とした円輪状のエンコーダ４ｄの被検出面に存在する、Ｓ極とＮ極との境界位置の適否を判定するのに、本発明を適用する場合に就いて示している。この為に本例の場合には、上記エンコーダ４ｄを回転させつつ、検査用センサ１８ｆを、上記被検出面の径方向に変位させる様にして、出力信号の位相差を得る様にしている。得た位相差に基づいて上記エンコーダ４ｄの合否を判定する方法に就いては、前述した第２例の場合と同様である。

［その他の事項に就いて］
本発明のエンコーダの検査方法は、前述の図１４〜１５に示した様な、境界位置の傾斜方向が被検出面の幅方向に関して途中で変化しないエンコーダ４ｃの合否判定にも利用できる。又、検査用センサとエンコーダとを、被検出面の幅方向に関して相対移動させる作業は、この検査用センサを移動させるのに代えて、エンコーダを移動させて行なう事でも行なえる。更に、検査用センサの種類は、特に問わないが、例えば、次の(A)(B)の一方又は双方を使用する事ができる。
(A) 境界位置を精度良く検出できるセンサ
例えば、前述の図１２〜１３に示す様な、磁性金属板製のエンコーダ４ａ、４ｂの検査を行なう場合には、レーザー変位計の如き、幾何学的な特性境界の形状を精度良く測定できるものが、好ましく使用できる。
一方、前述の図９〜１１、１４〜１５に示す様な、永久磁石製のエンコーダ４、４ｃの検査を行なう場合には、ガウスメータ、ＭＩ素子等の如き、磁束の密度及び方向の変化を感度良く検出でき、特性境界を精度良く測定できるものが、好ましく使用できる。
(B) 実際に荷重測定装置を構成する（量産型と同様の）センサ
この様なセンサを使用する事により、実際の使用状態に則した条件で、エンコーダの合否判定を行なえる。

以上の説明は、本発明を荷重測定装置付転がり軸受ユニットに組み込む、第一、第二両被検出部同士の境界位置が、被検出面の幅方向に関して漸次変化しているエンコーダの検査に適用する場合に就いて説明した。但し、本発明は、ＡＢＳ制御用の回転検出装置に使用されている様な、第一、第二両被検出部同士の境界位置が被検出面の幅方向に関して一定である、一般的なエンコーダの検査に適用する事もできる。この様な一般的なエンコーダの検査を、上記被検出面の幅方向複数個所に就いて実施すれば、このエンコーダを組み込んだ回転検出装置の測定精度の信頼性向上を図れる。

本発明の実施の形態の第１例を説明する為の模式図。 同じく検査用センサの出力信号と基準信号とを示す線図。 この出力信号の位相差に基づいてエンコーダの合否判定を行なう状況の第１例を示す模式図。 同じく第２例を示す模式図。 本発明の実施の形態の第２例を説明する為の模式図。 同じく第３例を説明する為の模式図。 同じく第４例を説明する為の模式図。 同じく第５例を説明する為の模式図。 先発明に係る荷重測定装置付転がり軸受ユニットの第１例を示す断面図。 この第１例に組み込むエンコーダの斜視図。 アキシアル荷重に基づいて１対のセンサの出力信号が変化する状態を説明する為の線図。 先発明に係る荷重測定装置付転がり軸受ユニットの第２例に組み込むエンコーダの斜視図。 先発明に係る荷重測定装置付転がり軸受ユニットの第３例を示す断面図。 同第４例を示す断面図。 同第５例を示す断面図。

１ 外輪
２、２ａ ハブ
３ 転動体
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ エンコーダ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ センサ
６ａ、６ｂ、６ｃ 透孔
７ａ、７ｂ 柱部
８ 磁気検出素子
９ 永久磁石
１０ ホルダ
１１ 支持環
１２ 組み合わせシールリング
１３ スリンガ
１４ 第二エンコーダ
１５ 第二センサ
１６ 支持環
１７ カバー
１８、１８ａ〜１８ｆ 検査用センサ

Claims (7)

1. 被検出面に、互いに異なる特性を有する第一被検出部と第二被検出部とを円周方向に関して交互に配置したエンコーダの被検出面に存在する、この境界の精度を検査する、エンコーダの検査方法であって、検査用センサの検出部を上記被検出面に対向させた状態で上記エンコーダを１回転以上回転させ、この検査用センサの出力信号を変化させる作業を、上記検出部を上記被検出面の幅方向に異なる複数個所に対向させつつ行なう事により求められる出力信号に関して、上記エンコーダの回転に対応する位相を求め、この位相に基づいて上記境界の精度を求める、エンコーダの検査方法。
2. １乃至複数個の検査用センサとエンコーダとを、被検出面の幅方向に関して相対移動可能に設置し、この被検出面の幅方向に関する上記検査用センサの検出部の位置を上記被検出面の幅方向に相対変位させつつ上記エンコーダを回転させ、この検査用センサの出力信号を記録する、請求項１に記載したエンコーダの検査方法。
3. １乃至複数個の検査用センサとエンコーダとを、被検出面の幅方向に関して相対移動可能に設置し、この被検出面の幅方向に関する上記検査用センサの検出部の位置を一定としたまま上記エンコーダを１回転以上回転させて、この検査用センサの出力信号を記録した後、この検査用センサを上記被検出面の幅方向に相対変位させてから上記エンコーダを１回転以上回転させ、この検査用センサの出力信号を記録する動作を繰り返して複数種類の出力信号を記録する、請求項１に記載したエンコーダの検査方法。
4. 複数の検査用センサの検出部を、被検出面の幅方向に関して複数個所に対向させ、この被検出面の幅方向に関する上記各検査用センサの検出部の位置をそれぞれ一定としたまま上記エンコーダを１回転以上回転させて、複数種類の出力信号を同時に記録する、請求項１に記載したエンコーダの検査方法。
5. 出力信号の位相を、別途用意した基準信号との比較に基づいて求める、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したエンコーダの検査方法。
6. エンコーダの被検出面の幅方向に所定距離だけ離隔して配置された複数個の検査用センサを使用し、出力信号の位相を、これら各検査用センサの出力信号同士の比較に基づいて求める、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したエンコーダの検査方法。
7. 第一、第二両被検出部の境界が被検出面の幅方向に対し傾斜しており、出力信号に関する位相を、検出部が対向している被検出面の幅方向位置との関係で求める、請求項１〜６のうちの何れか１項に記載したエンコーダの検査方法。
   

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