JPH01320433A - リニアエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、多極着磁を施した永久磁石を用いて、直線変
位の検出を行なう、リニアエンコーダに関する。

［従来の技術］ 一般にリニアエンコーダの構造は、第１図に断面図を示
す本発明のリニアエンコーダと同様に、平板状の永久磁
石１０１の面に多極着磁を施し、複数個の磁気センサ（
ホール素子、ＭＲ素子等）１０２で磁界の変化を検出す
ることによって直線変位の測定を行なっている。

従来リニアエンコーダには、永久磁石としてフェライト
磁石が用いられることが多かった。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、フェライト磁石を使用した従来のリニアエンコ
ーダは以下に記す欠点を有する（１）フェライト磁石は
、残留磁束密度Ｂｒが小さいため、検出に必要な磁界が
得られにくく、分解能、精度に大きな制約があった。

（２）焼結のフェライト磁石は割れ易く、リニアエンコ
ーダ組立時のハンドリングに注意を要した。

また、リニアエンコーダ使用時にも取扱に注意しないと
磁石の破損が生じる可能性が有った。

（３）樹脂結合型フェライト磁石、ゴムフェライト磁石
等の焼結磁石以外のフェライト磁石は、破損しにくいが
、磁気特性が焼結のフェライト磁石よりも劣り、温度変
化による特性変化、機械的変形等の問題点が多く、高精
度のリニアエンコーダには適用されていない。

そこで本発明は、このような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、リニアエンコーダにＲ−Ｍ−
Ｘ　（Ｒは、Ｙを含む希土類元素のうち少なくとも１種
、Ｍは遷移金属のうち少なくとも１種、ＸはＩＩＩ　ｂ
族元素のうち少なくとも１種）鋳造磁石を用いることに
よって、従来フェライト磁石を用いた場合に生じた問題
点を避け、高精度で壊れにくいリニアエンコーダを低価
格で提供するところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のリニアエンコーダは、永久磁石に多極着磁を施
して、磁気センサによって前記永久磁石の磁界を検出し
、変位測定をするリニアエンコーダにおいて、 （ａ）　Ｒ（ただしＲはＹを含む希土類元素のうち少な
くとも１種）、Ｍ（ただし遷移金属のうち少なくとも１
種）およびＸ（ただしＩＩＩ　ｂ族元素のうち少なくと
も１種）を原料基本成分とし、必要に応じて、磁気特性
を向上させる処理として該基本成分とする合金を消解・
鋳造し、ついで鋳造インゴットを熱間加工し、前記基本
成分から非磁性物であるＲ−リッチ相の液相を排除する
ことにより磁性相を滴縮し、磁気異方性および機械的配
向性を付与した、多極着磁が施された平板状の永久磁石
。該永久磁石に対向して設置された磁気センサから構成
されることを特徴とする。

［実施例］ 第１表に、本発明に係るリニアエンコーダに使用した永
久磁石の合金組成を示す。

第１表 第１表に示す２種類の組成で希土類金属（Ｐ、）、遷移
金属（Ｆ、）、ボロン（Ｂ）及び銅（Ｃ，）を秤１し、
誘導加熱炉で消解した後に鋳造して得た磁石の磁気特性
を第２表に示す、参考までに記すと、フェライト磁石で
は、一般に（Ｂ　Ｈ）　、、＝：　５程度が上限である
。また、アルニコ磁石では、ｉＨ、＝２２種が上限であ
る。

上記の、Ｒ−Ｍ−Ｘｕ造磁石を磁気回路に用いたリニア
エンコーダは、磁石の優れた磁気特性によって、着磁ピ
ッチを非常に細かくしても十分な磁界が得られ、そのた
め従来のものに比べ、きわめて高分解能にすることが出
来る。尚、本Ｒ−Ｍ−Ｘ鋳造磁石は、鋳造後に適当な熱
間圧密処理、熱処理を施すことによって更に磁気特性の
向上が期待できるもので、第２図にその工程を示す。

第２表 熱間加工の例として、ホットプレス加工の例を第３図に
、熱間圧延加工の例を第４図に示す、第３図において、
３０１は磁石合金、３０２は磁化容易方向、３０３はス
タンプ、３０４は基板を示す。

本実施例においては１０００℃でホットプレス加工を施
し、磁石の配向処理を行なった。加工時は、極力歪速度
が小さくなるようにスタンプ３の速度を調整した。その
結果、加工後の磁化容易方向は、加圧された方向に平行
となった。つぎに第４図のように熱間圧延を行なった。

このときも歪速度が極力小さくなるようにロール４０１
の速度を調整した。その結果加工後の磁化容易方向は、
加圧された方向と平行になった。第５図（ａ）、（ｂ）
。

（ｃ）は熱間加工の作用の説明図で、５０１はＰｒＦｅ
ＣｕＢ相粒子、５０２はａ−Ｆｅ相、５０３はＲ−リッ
チ相、５０４はＲ−リッチ液相である。第５図（ａ）は
鋳造インゴットの主相の状態を示したもので、図示する
ようにＰｒＦｅＣｕＢ相粒子内には、α−Ｆｅ相が少量
台まれている。そして前記のＰｒＦｅＣｕＢ相粒子間は
非磁性のＲ−リッチ相で埋められている。第５図（ｂ）
は熱間加工時の状態を示したもので、Ｒ−リッチ相は溶
融してＲ−リッチ液相となり、外側へ排除される。また
α−Ｆｅ相は、拡散して消失する。

ＰｒＦｅＣｕＢ相粒子は加工中微細化され、かつ結晶主
軸方向が一定方向に配向される。第５図（Ｃ）は磁石の
状態を示したもので、排除されたＲ−リッチ相の部分は
、切断され、微細なＰｒＦｅＣｕＢ相粒子が配向してい
る中央部を使用する。

以上のように熱間加工を施すことによって磁気特性が向
上し、加工後の特性は、加工条件によって異なるが、加
工前に比べ、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）が約４倍
程度まで向上されることが確認できた。

第１図に本発明のリニアエンコーダの実施例を示す、磁
石１０１は、片面に多極着磁が施され、磁気センサ１０
２が対向して配置されている。

尚、実施例として示した磁石組成は、実験確認によって
好結果を得ることが出来た組成例の一部を示したもので
ある。希土類金属としてプラセオジム（Ｐ　ｒ）、遷移
金属として鉄（Ｆ、）を用いた場合を代表例として示し
た。具体的な組成例、性能等は省略するが、Ｐ、の一部
をディスプロシウム（Ｄｌｌ）で置換することによって
磁石の保磁力が大きくなることが確認できている。また
、Ｐ、に比べ低価格の希土類金属であるセリウム（Ｃ，
）、ネオジム（Ｎａ）でＰ、の一部を置換する事も可能
であっ遷移金属については、Ｆ、の一部をコバルト（Ｃ
。

）で置換することによって磁石の温度特性が著しく改善
され、かなりの高温での使用にも耐えることが確認出来
た。また、Ｆ、の一部をニッケル（Ｎ１）で置換するこ
とによって磁石の保磁力が大きくなった。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明のリニアエンコーダは、従来の
ものに比べ多くの利点を有するものである。

本発明の技術的ポイントを要約すると、リニアエンコー
ダには、耐衝撃性の高い鋳造磁石が適しているが、従来
の鋳造磁石の代表であるアルニコ磁石は磁気特性的に各
種の問題点を持っていたためにリニアエンコーダへの適
用は実現していない。また従来知られていた希土類磁石
は、価格が高く、鋳造では、十分な磁気特性を引き出す
ことが出来なかった。そこで、Ｒ−Ｍ−ＸＭ造磁石を用
いることによって、機能と価格のバランス（コストパフ
ォーマンス）が良いリニアエンコーダを実現することが
可能となった。

本発明のリニアエンコーダは、具体的には、以下に示す
点において極めて優れている。

（１）磁石の磁気特性が優れているので、十分な磁界が
得られ検出精度が良い。

（２）鋳造磁石を用いているので低価格である。

（３）鋳造磁石を用いているため割れにくいので、リニ
アエンコーダ組み立て時及び使用時の磁石の破損が起こ
りにくい、リニアエンコーダは、使用時に衝撃が加わる
ことが予想される（工作機械、ロボット等）ため、機械
的強度の高い鋳造磁石を用いることは、きわめて効果的
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のリニアエンコーダの断面図１０１　・
・・　磁石 １０２　・・・　磁気センサ １０３　・・・　ヨーク 第２図は磁石の製造工程図 第３図はホットプレス加工の説明図 第４図は熱間圧延加工の説明図 第５図は熱間加工の作用の説明図 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木　喜三部　他１名第１図 二）７′ 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）永久磁石に多極着磁を施して、磁気センサによっ
   て前記永久磁石の磁界を検出し、変位測定をするリニア
   エンコーダにおいて、 Ｒ（ただしＲはＹを含む希土類元素のうち少なくとも１
   種）、Ｍ（ただし遷移金属のうち少なくとも１種）およ
   びＸ（ただしＩＩＩｂ族元素のうち少なくとも１種）を
   基本成分とし、多極着磁が施された平板状の永久磁石と
   、該永久磁石に対向して設置された磁気センサから構成
   されることを特徴とするリニアエンコーダ。
2. （２）前記永久磁石が、前記基本成分とする合金を消解
   ・鋳造し、ついで鋳造インゴットを熱間加工し、前記基
   本成分から非磁性物であるＲ−リッチ相の液相を排除す
   ることにより磁性相を濃縮し、磁気異方性および機械的
   配向性を付与したことを特徴とする請求項１に記載のリ
   ニアエンコーダ。