使用树脂轴承的用于旋转位置检测的分解器的制作方法

2015年9月15日提交的第2015-182072号日本专利申请的全文，包括说明书、权利要求书、附图和摘要，以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及用在机床的进给轴等的旋转角度量的检测中的位置检测装置的改进，特别是使用树脂轴承的分解器。

背景技术：

JP5524600 B中公开了一种有效的分解器，其使用减速器和多个分解器，作为检测旋转的检测装置。

图4为JP 5524600 B中公开的传统编码器在垂直于其轴向的方向上的截面图。图5为沿着图4所示的线B-B的截面图。图6为沿着图4中的线A-A的截面图。转子60组装至输入轴19，并且随着输入轴19转动一次而转动一次。此外，同样组装至输入轴19的齿轮25与齿轮26啮合，并且驱动轴20和齿轮27。齿轮27与铜齿轮28、30啮合，并且驱动相应的转子62、64。当如上所述组装这些齿轮从而构成减速机构，转子62随着输入轴19转动二十四次而转动一次，并且转子64随着输入轴19转动二十五次而转动一次。图3为分解器的截面图，其以放大的方式展示了颠倒的图6所示的左侧分解器部分。铜齿轮28、30中的每一个均具有形成在其中心的孔，相应的金属轴承93、94穿过该孔。铜齿轮28、30中的每一个均通过车削加工和随后的相对其外径部分的滚齿加工而形成。此外，当粘附和组装铜齿轮28、30和金属轴承93、94以使得固定轴12、13插入形成在相应的金属轴承93、94上的孔中并且相应的金属轴承93、94的外侧轮插入形成在相应的铜齿轮28、30上的孔中时，抑制了铜齿轮28、30在径向方向和推力方向上的移动。此外，铜齿轮28、30与齿轮27啮合，并且以相对于输入轴预定的减速比转动。固定轴12、13中的每一个均由钢铁等金属材料制成，并且被推入到铝制外壳81中，以及被固定在该铝制外壳81中。转子芯62、64中的每一个均具有偏斜的外部形态，并且由铁氧体、电磁不锈钢或硅钢板等软磁材料制成，并且粘附和固定至相应的金属轴承93、94的外侧轮和相应的钢齿轮28、30。

定子部分66在其上形成有四个凸极101、102、103、104。这四个凸极与转子62的旋转中心同中心地沿着转子芯62的外周布置。在每个凸极周围，两相检测线路16和激励线路17布置为使得磁阻将由于转子芯62的旋转随着转子芯62和定子部分66的凸极的顶端之间的空气间隙的变化而变化。这种变化导致两相检测线路16的感应电压变化，从而能够检测到转子芯62的旋转位置。也可以按照类型的方法检测转子芯64的旋转位置。

如图6所示，用于采用分解器转动轴接收径向负载和推力负载的滚珠轴承等轴承93、94的使用增加了成本。此外，虽然用于钢齿轮28、30和外壳的树脂的使用可以降低成本并且确保由于温度的变化导致的轮齿隙的变化小，但是用于推力轴承的树脂的使用导致了增加轴承的磨损量的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，提供了一种用于使用减速器和分解器来检测输入轴的旋转量的旋转位置检测装置的分解器，该分解器包括：转子部分，其具有树脂齿轮和转子芯，所述树脂齿轮在其中心部分形成有孔，固定轴穿过所述孔，所述转子芯由软磁材料制成，并且连接至所述树脂齿轮；以及定子部分，其具有所述固定轴、激励线路、检测线路、后芯和树脂外壳，所述激励线路和所述检测线路在轴向上相对于所述转子芯彼此相对布置，所述后芯由软磁性金属制成并且布置在所述转子芯的相对侧，所述激励线路和所述检测线路被夹在所述后芯与所述转子芯之间，所述树脂外壳用于支撑所述后芯和所述固定轴，其中，所述激励线路和所述检测线路围绕所述固定轴布置并且在直径方向上距离所述固定轴恒定距离，所述后芯与所述固定轴相邻或者与所述固定轴接触，所述树脂齿轮具有中心部分在所述轴向上突出从而与所述后芯接触的形状。

根据本发明，所述树脂齿轮与所述后芯接触的所述突出部分还起到推力轴承的作用，从而在抑制所述树脂齿轮在所述推力方向上的移动的同时允许所述树脂齿轮的旋转。也就是说，根据本发明，因为可以使用树脂模具塑造所述树脂齿轮和所述轴承，并且它们可以使用相同的材料一体成形，因此可以提供用于选择检测的便宜的分解器。此外，因为由软磁金属制成的后芯具有起到在所述推力方向上限定磁路和在所述推力侧支撑磨损表面的作用的结构，因此可以提供尺寸小、寿命长的旋转式分解器，该旋转式分解器具有磨损量小的树脂轴承。

附图说明

将参照以下附图对本发明的实施例进行描述，其中：

图1展示了根据一个实施例的旋转式分解器的结构；

图2展示了从上面观察的旋转式分解器的结构；

图3展示了传统旋转式分解器的结构；

图4为传统编码器在垂直于其轴的方向上的截面图；

图5为沿着图4中的线B-B的截面图；

图6为沿着图4中的线A-A的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图具体描述本发明的实施例。图1展示了根据一个实施例的用于旋转检测的分解器的结构。图2展示了从上面观察的图1所示的分解器。图3所示的类似于传统编码器中的结构部件的结构部件用相同的附图标记表示，并且下面不再重复其描述。

用于旋转检测的分解器具有树脂外壳8，固定轴2从该树脂外壳突出。该固定轴2由钢铁等金属材料制成，并且加工为具有平滑表面。接着，该固定轴2被推入该树脂外壳8中，并且被固定在该树脂外壳8中。

在固定轴2上，从树脂外壳8侧，顺序插入后芯5、树脂齿轮1和保持环3。树脂齿轮1在其中心形成有孔，固定轴2穿过该孔，并且树脂齿轮1通过注塑成型等方式一体成型。树脂齿轮1具有阶梯形状，该阶梯形状具有大直径部分和突出部分，该大直径部分具有形成在其外周上的齿轮，该突出部分的直径小于大直径部分的直径，并且该突出部分朝向后芯5突出。此外，在树脂齿轮1的中心形成有孔。通过将固定轴2插进该孔中，限制了树脂齿轮1在径向上的移动。不过，树脂齿轮1的孔略微大于固定轴2，以致树脂齿轮1可以相对固定轴2旋转。接着，树脂齿轮1与齿轮27啮合，并且以相对输入轴的预定减速比旋转。

通过使用模具冲压具有平滑表面的面板制作保持环3。该保持环3适合于固定环2，并且固定至该固定环2。保持环3按压树脂齿轮1的顶面使得树脂齿轮1相对保持环3 在周向上平滑地和轻微地移动，并且在推力方向上限定树脂齿轮1的固定位置。

此外，树脂齿轮1的突出部分的底面与后芯5接触。换句话说，树脂齿轮1夹在后芯5和保持环3之间。因此，树脂齿轮1起到推力轴承的作用，其在通过保持环3和后芯5限制该树脂齿轮1在推力方向上的移动的同同时允许围绕固定轴2的齿轮旋转。

使用由具有平滑表面的软磁材料（如电磁不锈钢或硅钢）制成的钢板制作后芯5，并且使用冲压模具将后芯5加工成与两相检测线路6的外直径尺寸相同或者具有围绕两相检测线路6的外直径的尺寸的圆形。此外，后芯5通过粘合等方式固定至树脂外壳8，从而与固定轴2相邻或者与该固定轴2接触。

转子芯4由铁氧体、电磁不锈钢或硅钢板等软磁材料制成。转子芯4具有固定轴2和树脂齿轮1的突出部分所穿过的孔。转子芯4加工为偏斜的凸起形状，使得其以孔为中心的最大外径等于或大于两相检测线路6的外径，并且以孔为中心的最小外径与激励线路7的外径相同，接着通过粘合等方式将该转子芯4固定至树脂齿轮1。

印制板9安装在后芯5的表面上。在该印制板上9，两相检测线路6和激励线路7形成为导体图案。此外，印制板9具有在树脂齿轮1的中心形成的突起部分所穿过的孔，并且通过粘合等方式将印制板9固定至后芯。

在印制板9上，激励线路7和两相检测线路6与转子芯4的旋转中心同中心地形成。四个两相检测线路6间隔90度形成。激励线路7形成为在印制板9上成旋涡状围绕固定轴2的导体图案，以致其外直径小于两相检测线路6的内直径，并且其内直径大于位于树脂齿轮1的中心的突出部分。两相检测线路6形成为印制板9上的月牙形的导体图案，以致其内直径大于激励线路9的外直径，并且其外直径等于或小于后芯5的外直径。

两相检测线路6和激励线路7连接至分解器信号位置检测电路（未显示）。由激励线路7产生的磁通量绕转子芯4运行，穿过两相检测线路6，并且绕后芯5运行。因此，在两相检测线路6中生成依照转子芯4的旋转位置的电压，以致分解器信号电路可以检测到旋转位置。注意到，如在现有技术中的，可能布置有两个或两个以上分解器。也就是说，本实施例中的两个或两个以上分解器可能通过减速器装置彼此连接从而构成旋转位置检测装置。

采用上述结构，可以提供便宜的、寿命长的、尺寸小的用于旋转检测的分解器。