JP2000356531A - ころがり軸受用転動体の運動状態計測装置 - Google Patents
ころがり軸受用転動体の運動状態計測装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ころがり軸受の転動体の運動を低コストで精
度良く計測する。 【解決手段】 ころがり玉軸受の転動体の運動状態計測
装置は、玉５の１個がＮ極及びＳ極を持つように磁化さ
れて磁化玉５ａとして保持器６の中に組み込まれ、該こ
ろがり玉軸受の中心軸上を通るＺ軸を含む直交３座標軸
の各座標軸に対しそれぞれ所定の関係を持つように固定
側に配設された３個の磁気抵抗効果素子７、８、９が１
組の磁気抵抗効果素子群１０を構成し、磁気抵抗効果素
子群１０を玉５の転動円周面に沿って複数配置し、磁気
抵抗効果素子７、８、９を抵抗変化検出装置に電気的に
接続して構成される。
度良く計測する。 【解決手段】 ころがり玉軸受の転動体の運動状態計測
装置は、玉５の１個がＮ極及びＳ極を持つように磁化さ
れて磁化玉５ａとして保持器６の中に組み込まれ、該こ
ろがり玉軸受の中心軸上を通るＺ軸を含む直交３座標軸
の各座標軸に対しそれぞれ所定の関係を持つように固定
側に配設された３個の磁気抵抗効果素子７、８、９が１
組の磁気抵抗効果素子群１０を構成し、磁気抵抗効果素
子群１０を玉５の転動円周面に沿って複数配置し、磁気
抵抗効果素子７、８、９を抵抗変化検出装置に電気的に
接続して構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ころがり軸受や遊
星機構形トラクションドライブ等において用いられる
玉、ローラのように固定回転軸を持たない転動体の自転
数や公転速度等を計測する装置に関する。
星機構形トラクションドライブ等において用いられる
玉、ローラのように固定回転軸を持たない転動体の自転
数や公転速度等を計測する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばラジアル玉軸受においては、内輪
と外輪の間に玉即ち転動体が配置されており、内輪に固
定された軸の回転数が決まると、内輪、外輪及び転動体
の寸法から転動体の公転運動及び自転運動の速度が一義
的に定まる。他のころ軸受や遊星機構形トラクションド
ライブ等でも同様である。しかしながら、これらの一義
的に定まる速度は、転動体がその字義通り転がり運動の
みをするということを前提としたもので、荷重状態など
により内輪や外輪との間に滑りが発生すれば、転動体の
速度は自ずと変わってくる。従って、このような装置の
性能解析乃至改良には転動体の挙動即ち回転数と回転方
向などを計測する必要があり、後述するようなホール素
子のホール電圧を用いる計測装置等が使用されていた。
と外輪の間に玉即ち転動体が配置されており、内輪に固
定された軸の回転数が決まると、内輪、外輪及び転動体
の寸法から転動体の公転運動及び自転運動の速度が一義
的に定まる。他のころ軸受や遊星機構形トラクションド
ライブ等でも同様である。しかしながら、これらの一義
的に定まる速度は、転動体がその字義通り転がり運動の
みをするということを前提としたもので、荷重状態など
により内輪や外輪との間に滑りが発生すれば、転動体の
速度は自ずと変わってくる。従って、このような装置の
性能解析乃至改良には転動体の挙動即ち回転数と回転方
向などを計測する必要があり、後述するようなホール素
子のホール電圧を用いる計測装置等が使用されていた。
【０００３】従来のホール素子を用いる計測装置の原理
とその構造などを以下に説明する。ホール素子とは、磁
束を受けて電気的出力を生ずるもので、図１２に示すよ
うに磁界の中に置かれたホール素子０１は、次の（１）
式に示すような磁束Ｂの垂直成分に比例したホール電圧
ＶHを発生する。 ＶH ＝ （ＲH/ b ) IC ・Ｂ (1) 但し、上式において、ＲHはホール係数、ｂは素子の厚
さ、ICは制御電流である。そして、（１）式により、制
御電流ICを一定にすると、角θ即ち磁束Ｂの方向がホー
ル電圧ＶHにより決定できることが分かる。
とその構造などを以下に説明する。ホール素子とは、磁
束を受けて電気的出力を生ずるもので、図１２に示すよ
うに磁界の中に置かれたホール素子０１は、次の（１）
式に示すような磁束Ｂの垂直成分に比例したホール電圧
ＶHを発生する。 ＶH ＝ （ＲH/ b ) IC ・Ｂ (1) 但し、上式において、ＲHはホール係数、ｂは素子の厚
さ、ICは制御電流である。そして、（１）式により、制
御電流ICを一定にすると、角θ即ち磁束Ｂの方向がホー
ル電圧ＶHにより決定できることが分かる。
【０００４】上述のような作動原理を持つホール素子０
１を、図１３に示すように、転動体に相当する磁化玉０
３の中心を原点とした直交座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚ上の適当な
位置に配置して，一定の制御電流ICを加えれば，磁束Ｂ
の座標軸方向成分に比例したそれぞれのホール電圧
ＶHX、ＶHY、ＶHZが後述の（２）式、（３）式、及び
（４）式で得られる。 ＶHX ＝ Ｖ0 ｃｏｓαn （２） ＶHY ＝ Ｖ0 ｃｏｓβn （３） ＶHZ ＝ Ｖ0 ｃｏｓγn （４） 尚、上３式において、Ｖ0 は最大検出出力、αn、βn、
γnは、それぞれ磁軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸との角度であ
る。このような式から分かるように、それぞれのホール
素子０１の検出出力から、三次元的に磁軸方向が決定で
き、このようにして磁化玉０３の自転に伴う磁軸方向変
化から、磁化玉０３の運動が三次元的に検出される。
１を、図１３に示すように、転動体に相当する磁化玉０
３の中心を原点とした直交座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚ上の適当な
位置に配置して，一定の制御電流ICを加えれば，磁束Ｂ
の座標軸方向成分に比例したそれぞれのホール電圧
ＶHX、ＶHY、ＶHZが後述の（２）式、（３）式、及び
（４）式で得られる。 ＶHX ＝ Ｖ0 ｃｏｓαn （２） ＶHY ＝ Ｖ0 ｃｏｓβn （３） ＶHZ ＝ Ｖ0 ｃｏｓγn （４） 尚、上３式において、Ｖ0 は最大検出出力、αn、βn、
γnは、それぞれ磁軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸との角度であ
る。このような式から分かるように、それぞれのホール
素子０１の検出出力から、三次元的に磁軸方向が決定で
き、このようにして磁化玉０３の自転に伴う磁軸方向変
化から、磁化玉０３の運動が三次元的に検出される。
【０００５】上述の検出原理に基づく玉軸受の玉の運動
計測状況を図１４に参照して説明する。図１４におい
て、（ａ）は横断面図であり（ｂ）は部分平面図である
が、図において、玉軸受は、転動体である玉０３、内輪
０５、外輪０７及び保持器０９で構成され、中空軸０１
１及び組立式ハウジング０１３にセットされている。玉
０３は磁化されていて、玉０３、内輪０５，外輪０７、
ハウジング０１３及び中空軸０１１に矢印で示すような
磁気回路が生ずる。そして、玉軸受の軸方向をＸ軸，玉
０３の公転方向をＹ軸として、１対のホール素子０１が
保持器０９に埋込まれ，ホール素子０１は前述の磁気回
路内に位置している。そして、保持器０９に埋込まれた
ホール素子０１の出力は、保持器０９が公転しているの
で、リード線を出力検出用治具０１５に導き、スリップ
リング０１７から出力を取出す。取り出された出力は、
オッシログラフなどの表示器や演算処理器等に送られ
る。
計測状況を図１４に参照して説明する。図１４におい
て、（ａ）は横断面図であり（ｂ）は部分平面図である
が、図において、玉軸受は、転動体である玉０３、内輪
０５、外輪０７及び保持器０９で構成され、中空軸０１
１及び組立式ハウジング０１３にセットされている。玉
０３は磁化されていて、玉０３、内輪０５，外輪０７、
ハウジング０１３及び中空軸０１１に矢印で示すような
磁気回路が生ずる。そして、玉軸受の軸方向をＸ軸，玉
０３の公転方向をＹ軸として、１対のホール素子０１が
保持器０９に埋込まれ，ホール素子０１は前述の磁気回
路内に位置している。そして、保持器０９に埋込まれた
ホール素子０１の出力は、保持器０９が公転しているの
で、リード線を出力検出用治具０１５に導き、スリップ
リング０１７から出力を取出す。取り出された出力は、
オッシログラフなどの表示器や演算処理器等に送られ
る。
【０００６】次に、別の従来装置である電磁誘導を用い
てころ軸受のころの運動を計測するころ運動計測状態を
説明する。図１５において、（ａ）図に示すようにころ
０２１の１個を半径方向に着磁し、（ｂ）図に示すよう
にころ軸受の保持器０２３に組込み，軸受を組み立て
る。一方、内輪０２５若しくは外輪０２７のまわりにサ
ーチコイル０２９を巻回している。このような状態で、
内輪０２５若しくは外輪０２７が相対的に回転すると、
ころ０２１が自転し、そのＮ極、Ｓ極はサーチコイル０
２９に微弱な交流電圧を誘起させる。この電圧を増巾器
を経て電磁オシログラフでとれば、ころ０２１の１自転
は１波長に相当する波として（ｃ）図に示すようにオシ
ログラフペーパに記録される。
てころ軸受のころの運動を計測するころ運動計測状態を
説明する。図１５において、（ａ）図に示すようにころ
０２１の１個を半径方向に着磁し、（ｂ）図に示すよう
にころ軸受の保持器０２３に組込み，軸受を組み立て
る。一方、内輪０２５若しくは外輪０２７のまわりにサ
ーチコイル０２９を巻回している。このような状態で、
内輪０２５若しくは外輪０２７が相対的に回転すると、
ころ０２１が自転し、そのＮ極、Ｓ極はサーチコイル０
２９に微弱な交流電圧を誘起させる。この電圧を増巾器
を経て電磁オシログラフでとれば、ころ０２１の１自転
は１波長に相当する波として（ｃ）図に示すようにオシ
ログラフペーパに記録される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の計測装置乃至機構では、それぞれ次のよう
な問題点がある。 （１）ホール素子のホール電圧を用いる装置では、保持
器にホール素子を埋込む加工作業があるので、装置製作
コストが高くなるという問題があると共に、公転する、
即ち中心軸回りに回転する保持器からホール素子の出力
を外部に取り出すため、スリップリングを使用せざるを
得ない。このため、保持器０３の運動が拘束されるの
で、玉の運動の計測精度が十分でないきらいがある。 （２）ホール素子は外部磁界のダイナミックレンジが広
く（０〜数kG）外部磁界に比例したセンサ出力が得られ
るが、微弱な外部磁界に対する感度が低いため計測精度
に問題があった。 （３）検出電磁誘導を用いてころ軸受の転動体の運動を
計測する装置では、高硬度の内輪または外輪の周りにサ
ーチコイルを巻回するための加工作業があるので、装置
の製作コストが高くなるという問題があった。また、磁
化したころは１回の自転で計測信号は１波長しか出せな
いので、１回の自転を行う間の速度の変化を検出するこ
とができず、十分な計測結果が得られがたいという問題
があった。 従って、本発明の目的は、計測を行うための加工費用な
どの付随コストが小さく、被計測転動体の動きを徒に拘
束せずに実際の転動体の動きが計測でき、更に微細な動
きの変化をも確実に計測できるころがり軸受用転動体の
運転状態計測装置を提供することである。
ような従来の計測装置乃至機構では、それぞれ次のよう
な問題点がある。 （１）ホール素子のホール電圧を用いる装置では、保持
器にホール素子を埋込む加工作業があるので、装置製作
コストが高くなるという問題があると共に、公転する、
即ち中心軸回りに回転する保持器からホール素子の出力
を外部に取り出すため、スリップリングを使用せざるを
得ない。このため、保持器０３の運動が拘束されるの
で、玉の運動の計測精度が十分でないきらいがある。 （２）ホール素子は外部磁界のダイナミックレンジが広
く（０〜数kG）外部磁界に比例したセンサ出力が得られ
るが、微弱な外部磁界に対する感度が低いため計測精度
に問題があった。 （３）検出電磁誘導を用いてころ軸受の転動体の運動を
計測する装置では、高硬度の内輪または外輪の周りにサ
ーチコイルを巻回するための加工作業があるので、装置
の製作コストが高くなるという問題があった。また、磁
化したころは１回の自転で計測信号は１波長しか出せな
いので、１回の自転を行う間の速度の変化を検出するこ
とができず、十分な計測結果が得られがたいという問題
があった。 従って、本発明の目的は、計測を行うための加工費用な
どの付随コストが小さく、被計測転動体の動きを徒に拘
束せずに実際の転動体の動きが計測でき、更に微細な動
きの変化をも確実に計測できるころがり軸受用転動体の
運転状態計測装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】如上の目的を達成するた
め、本発明によれば、玉やローラ等の転動体の着磁と、
この転動体と所定の幾何学的関係で配置された複数個の
磁気抵抗効果素子との組合せを使用する。磁界と電界が
共存する場合において、磁界と電界との相対関係が変化
すると導電率乃至抵抗率が変化する磁気抵抗効果を利用
し、転動体の磁軸方向の変化を固定配置された磁気抵抗
効果素子の抵抗値の変化で検出する。
め、本発明によれば、玉やローラ等の転動体の着磁と、
この転動体と所定の幾何学的関係で配置された複数個の
磁気抵抗効果素子との組合せを使用する。磁界と電界が
共存する場合において、磁界と電界との相対関係が変化
すると導電率乃至抵抗率が変化する磁気抵抗効果を利用
し、転動体の磁軸方向の変化を固定配置された磁気抵抗
効果素子の抵抗値の変化で検出する。
【０００９】本発明の好適な実施形態において、ころが
り軸受の転動体である玉又はローラを直接的に、或いは
蒸着薄膜などを用いて間接的に磁化し、更にこの転動体
に所定の幾何学的配置関係を持つように磁気抵抗効果素
子を配置する。そしてこの磁気抵抗効果素子に一定電流
を流して、転動体の運動により生じ、且つ幾何学的関係
の変化によって一義的に定まる抵抗の変化を電圧値の変
化として検出して、転動体の運動を三次元的又は二次元
的に計測する。
り軸受の転動体である玉又はローラを直接的に、或いは
蒸着薄膜などを用いて間接的に磁化し、更にこの転動体
に所定の幾何学的配置関係を持つように磁気抵抗効果素
子を配置する。そしてこの磁気抵抗効果素子に一定電流
を流して、転動体の運動により生じ、且つ幾何学的関係
の変化によって一義的に定まる抵抗の変化を電圧値の変
化として検出して、転動体の運動を三次元的又は二次元
的に計測する。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明の実施
形態を説明する。尚、全図に亘り同一部分には同一の符
号を付すこととする。図１は玉軸受の横断面を部分的に
示したもので、回転軸芯Ｏの回りに回転しうる内輪１及
び外輪３の間に転動体である玉５が配置されている。玉
５は通常の軸受のように保持器６により相互間隔が保持
されている。例えばその玉の一つがＮ極及びＳ極の磁軸
を持つように磁化されている。磁化された玉を磁化玉と
称し、符号５ａで示す。所定の公転軌道上を動く磁化玉
５ａの瞬間的中心に対し所定の関係になるように磁気抵
抗効果素子７，８，９が外輪３側に配置されている。こ
のような磁気抵抗効果素子７，８，９からなる磁気抵抗
効果素子群１０が所定の円周間隔を置いて複数配置され
ている（２群のみ図示）。
形態を説明する。尚、全図に亘り同一部分には同一の符
号を付すこととする。図１は玉軸受の横断面を部分的に
示したもので、回転軸芯Ｏの回りに回転しうる内輪１及
び外輪３の間に転動体である玉５が配置されている。玉
５は通常の軸受のように保持器６により相互間隔が保持
されている。例えばその玉の一つがＮ極及びＳ極の磁軸
を持つように磁化されている。磁化された玉を磁化玉と
称し、符号５ａで示す。所定の公転軌道上を動く磁化玉
５ａの瞬間的中心に対し所定の関係になるように磁気抵
抗効果素子７，８，９が外輪３側に配置されている。こ
のような磁気抵抗効果素子７，８，９からなる磁気抵抗
効果素子群１０が所定の円周間隔を置いて複数配置され
ている（２群のみ図示）。
【００１１】磁化玉５ａと磁気抵抗効果素子群１０の各
磁気抵抗効果素子７，８，９との幾何学的配置関係が図
２に示されている。先ず、図示の座標軸について説明す
ると、Ｚ軸は、玉軸受の回転軸芯Ｏに直交すると共に磁
化玉５ａの中心軌道上の一点を通る。Ｘ軸は、磁化玉５
ａの中心の軌道を通って前記回転軸芯Ｏに平行に延び、
Ｙ軸はその中心の円軌道の接線方向に即ち円周方向に延
びている。磁気抵抗効果素子７，８は、それぞれＺ軸及
びＸ軸に位置し、磁化玉５ａに対面している。更に、磁
気抵抗効果素子９は、Ｙ軸に対し角度β”だけ傾いた
Ｙ’軸上に位置し、磁化玉５ａに対面している。尚、図
示の角度αn、βn、β'n及びγnは、それぞれ磁化玉５
ａの磁軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｙ’軸及びＺ軸とのなす角であ
る。
磁気抵抗効果素子７，８，９との幾何学的配置関係が図
２に示されている。先ず、図示の座標軸について説明す
ると、Ｚ軸は、玉軸受の回転軸芯Ｏに直交すると共に磁
化玉５ａの中心軌道上の一点を通る。Ｘ軸は、磁化玉５
ａの中心の軌道を通って前記回転軸芯Ｏに平行に延び、
Ｙ軸はその中心の円軌道の接線方向に即ち円周方向に延
びている。磁気抵抗効果素子７，８は、それぞれＺ軸及
びＸ軸に位置し、磁化玉５ａに対面している。更に、磁
気抵抗効果素子９は、Ｙ軸に対し角度β”だけ傾いた
Ｙ’軸上に位置し、磁化玉５ａに対面している。尚、図
示の角度αn、βn、β'n及びγnは、それぞれ磁化玉５
ａの磁軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｙ’軸及びＺ軸とのなす角であ
る。
【００１２】図３に磁気抵抗効果素子７，８，９（いず
れも同じもので取付位置だけが異なる。）の基本構造を
概念的に示している。絶縁基板の上にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ
等の強磁性金属を主成分とする合金の薄膜１１が（ａ）
図に示す抵抗パターンとして形成されされており、これ
は（ｂ）図に示す等価回路で表されるものである。この
ような磁気抵抗効果素子７，８，９の等価回路に一定電
流を流しつつ、磁化玉５ａの磁場が作用すると、それぞ
れの磁気抵抗効果素子では、次式に示される交流電圧Ｒ
HX，Ｒ'HY，ＲHZ が得られる。 ＲHX ＝ Ｒ0 ｃｏｓαn （５） ＲHY ＝ Ｒ0 ｃｏｓβ'n （６） ＲHZ ＝ Ｒ0 ｃｏｓγn （７） 尚、上式において、Ｒ0は最大電圧値であり、角度αn、
β'n及びγnは、前述のものである。以上のような交流
電圧を磁気抵抗効果素子７，８，９に連絡した電圧計測
器で検出し、これらを基に各角度が算出されるから、磁
化玉５ａの磁軸方向が算出される。更に、如上のような
磁気抵抗効果素子７，８，９からなる磁気抵抗効果素子
群１０が既知の円周角度間隔で配置されているので、磁
軸方向の変化の方向及び速度、即ち、Ｘ軸、Ｙ’軸及び
Ｚ軸の回りの回転速度も計測される。
れも同じもので取付位置だけが異なる。）の基本構造を
概念的に示している。絶縁基板の上にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ
等の強磁性金属を主成分とする合金の薄膜１１が（ａ）
図に示す抵抗パターンとして形成されされており、これ
は（ｂ）図に示す等価回路で表されるものである。この
ような磁気抵抗効果素子７，８，９の等価回路に一定電
流を流しつつ、磁化玉５ａの磁場が作用すると、それぞ
れの磁気抵抗効果素子では、次式に示される交流電圧Ｒ
HX，Ｒ'HY，ＲHZ が得られる。 ＲHX ＝ Ｒ0 ｃｏｓαn （５） ＲHY ＝ Ｒ0 ｃｏｓβ'n （６） ＲHZ ＝ Ｒ0 ｃｏｓγn （７） 尚、上式において、Ｒ0は最大電圧値であり、角度αn、
β'n及びγnは、前述のものである。以上のような交流
電圧を磁気抵抗効果素子７，８，９に連絡した電圧計測
器で検出し、これらを基に各角度が算出されるから、磁
化玉５ａの磁軸方向が算出される。更に、如上のような
磁気抵抗効果素子７，８，９からなる磁気抵抗効果素子
群１０が既知の円周角度間隔で配置されているので、磁
軸方向の変化の方向及び速度、即ち、Ｘ軸、Ｙ’軸及び
Ｚ軸の回りの回転速度も計測される。
【００１３】尚、前述の実施形態においては、転動体で
ある玉５をそのまま磁化したが、玉の一つをセラミック
ス玉１２として形成し、セラミック玉１２の外表面には
Ｎ極とＳ極の磁軸ができるように蒸着により磁化薄膜を
形成する。この状態を図４及び図５に示す。尚、前述の
実施形態と同じ部分には同一符号を付し、説明の重複を
避けることとする。図５の幾何学的配置図に示すよう
に、セラミックス玉１２の外面上の蒸着膜Ｎ極１２ａと
蒸着膜Ｓ極１２ｂは、セラミックス玉１２の磁軸方向を
決定する。そして、図示しない回転軸により内輪１が回
転軸芯Ｏの回りを回転すれば、セラミックス玉１２は自
転しつつ公転する。即ち、セラミックス玉１２が自転す
ると，その蒸着膜Ｎ極１２ａ，蒸着膜Ｓ極１２ｂの動き
によって、各磁気抵抗効果素子７，８，９の抵抗に変化
が生じる。この抵抗変化を図示しない増巾器を経て電磁
オシログラフでとれば，セラミックス玉１２の１自転は
１波長に相当する波としてオシログラフペーパに記録さ
れる。
ある玉５をそのまま磁化したが、玉の一つをセラミック
ス玉１２として形成し、セラミック玉１２の外表面には
Ｎ極とＳ極の磁軸ができるように蒸着により磁化薄膜を
形成する。この状態を図４及び図５に示す。尚、前述の
実施形態と同じ部分には同一符号を付し、説明の重複を
避けることとする。図５の幾何学的配置図に示すよう
に、セラミックス玉１２の外面上の蒸着膜Ｎ極１２ａと
蒸着膜Ｓ極１２ｂは、セラミックス玉１２の磁軸方向を
決定する。そして、図示しない回転軸により内輪１が回
転軸芯Ｏの回りを回転すれば、セラミックス玉１２は自
転しつつ公転する。即ち、セラミックス玉１２が自転す
ると，その蒸着膜Ｎ極１２ａ，蒸着膜Ｓ極１２ｂの動き
によって、各磁気抵抗効果素子７，８，９の抵抗に変化
が生じる。この抵抗変化を図示しない増巾器を経て電磁
オシログラフでとれば，セラミックス玉１２の１自転は
１波長に相当する波としてオシログラフペーパに記録さ
れる。
【００１４】図５は、前述の図２と同等なものであり、
各座標軸とセラミックス玉１２の磁軸との間の角度関係
は同じであるから、各磁気抵抗効果素子７，８，９で得
られる交流電圧については、前述の（５）式、（６）式
及び（７）式が成立する。従って、前述の第１の実施形
態の場合と同様な演算処理により、セラミックス玉１２
の磁軸方向の変化の方向及び速度、即ち、Ｘ軸、Ｙ’軸
及びＺ軸の回りの回転速度が計測される。
各座標軸とセラミックス玉１２の磁軸との間の角度関係
は同じであるから、各磁気抵抗効果素子７，８，９で得
られる交流電圧については、前述の（５）式、（６）式
及び（７）式が成立する。従って、前述の第１の実施形
態の場合と同様な演算処理により、セラミックス玉１２
の磁軸方向の変化の方向及び速度、即ち、Ｘ軸、Ｙ’軸
及びＺ軸の回りの回転速度が計測される。
【００１５】更に、前記実施形態においては、いずれの
場合も、磁気抵抗効果素子７，８，９は、外輪３の適所
に個別に設置したが、次に説明するように１個の取付治
具に３個の磁気抵抗効果素子を設けても良い。即ち、図
６及び図７を参照するに磁化玉５ａを含む玉５は、全数
保持器６内の空所に組み込まれ、内輪１と外輪１３の間
に組み込まれて、ころがり玉軸受が形成されている。外
輪１３は、外輪３と異なり磁気抵抗効果素子取り付け用
の空所がない。そして、玉軸受に近接して固定された取
付治具１５に磁気抵抗効果素子１７，１８，１９が一緒
に固定されている。磁気抵抗効果素子１７，１８，１９
は、機能的には前述の磁気抵抗効果素子７，８，９と同
じであるが，位置を加味して番号を変えている。このよ
うな磁気抵抗効果素子１７，１８，１９と磁化玉５ａと
の幾何学的配置関係が図８に示されている。磁気抵抗効
果素子１７は、前述のようなＺ軸に直角な面と対向し、
磁気抵抗効果素子１８も前述のようなＸ軸に直角な面と
対向している。更に前述と同様に磁化玉５ａの中心軌道
円の接線方向に延びるＹ軸と直交する面に対向するよう
に磁気抵抗効果素子１９も取りつけられている。このよ
うな配置関係においても、磁化玉５ａの磁軸と各軸との
なす角は、αn、βn及びγnとして表され、前述の
（５）式、及び（７）式の関係が成立する。又、（６）
式の関係は、次のように修正されて成立する。 ＲHY ＝ Ｒ0 ｃｏｓβn （８） 従って、前述の第１及び第２の実施形態の場合と同様な
演算処理により、磁化玉５ａの磁軸方向の変化の方向及
び速度、即ち、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の回りの回転速度が
計測される。
場合も、磁気抵抗効果素子７，８，９は、外輪３の適所
に個別に設置したが、次に説明するように１個の取付治
具に３個の磁気抵抗効果素子を設けても良い。即ち、図
６及び図７を参照するに磁化玉５ａを含む玉５は、全数
保持器６内の空所に組み込まれ、内輪１と外輪１３の間
に組み込まれて、ころがり玉軸受が形成されている。外
輪１３は、外輪３と異なり磁気抵抗効果素子取り付け用
の空所がない。そして、玉軸受に近接して固定された取
付治具１５に磁気抵抗効果素子１７，１８，１９が一緒
に固定されている。磁気抵抗効果素子１７，１８，１９
は、機能的には前述の磁気抵抗効果素子７，８，９と同
じであるが，位置を加味して番号を変えている。このよ
うな磁気抵抗効果素子１７，１８，１９と磁化玉５ａと
の幾何学的配置関係が図８に示されている。磁気抵抗効
果素子１７は、前述のようなＺ軸に直角な面と対向し、
磁気抵抗効果素子１８も前述のようなＸ軸に直角な面と
対向している。更に前述と同様に磁化玉５ａの中心軌道
円の接線方向に延びるＹ軸と直交する面に対向するよう
に磁気抵抗効果素子１９も取りつけられている。このよ
うな配置関係においても、磁化玉５ａの磁軸と各軸との
なす角は、αn、βn及びγnとして表され、前述の
（５）式、及び（７）式の関係が成立する。又、（６）
式の関係は、次のように修正されて成立する。 ＲHY ＝ Ｒ0 ｃｏｓβn （８） 従って、前述の第１及び第２の実施形態の場合と同様な
演算処理により、磁化玉５ａの磁軸方向の変化の方向及
び速度、即ち、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の回りの回転速度が
計測される。
【００１６】更に、本発明を用いてころ軸受のころの運
動を計測する実施形態について説明する。図９を参照す
るに、ころ軸受２０の内輪２１都外輪２３の間には、保
持器２５によって所定の間隔で配置されたローラー２７
が配置される。ローラー２７は転動体であり、複数ある
が、その１個が図示のようにころがり軸方向に磁軸が延
びるように磁化される。磁化されたころを前述に倣って
磁化ローラー２７ａと呼び、その端面に対向するように
磁気抵抗効果素子２９を配置する。磁化ローラー２７ａ
と磁気抵抗効果素子２９との幾何学的関係が図１０に示
されている。２個の磁気抵抗効果素子２９を結ぶ軸をＸ
Ｘ軸とする。磁化ローラー２７ａが正常姿勢にあれば、
その中心回転軸は、ＸＸ軸と一致し、矢印に示す磁気回
路が発生する。しかるに、磁化ローラー２７ａが傾け
ば、磁気回路も図１１の如く傾くので、前述と同様の磁
気抵抗効果により、スキュー角θを検出することができ
る。
動を計測する実施形態について説明する。図９を参照す
るに、ころ軸受２０の内輪２１都外輪２３の間には、保
持器２５によって所定の間隔で配置されたローラー２７
が配置される。ローラー２７は転動体であり、複数ある
が、その１個が図示のようにころがり軸方向に磁軸が延
びるように磁化される。磁化されたころを前述に倣って
磁化ローラー２７ａと呼び、その端面に対向するように
磁気抵抗効果素子２９を配置する。磁化ローラー２７ａ
と磁気抵抗効果素子２９との幾何学的関係が図１０に示
されている。２個の磁気抵抗効果素子２９を結ぶ軸をＸ
Ｘ軸とする。磁化ローラー２７ａが正常姿勢にあれば、
その中心回転軸は、ＸＸ軸と一致し、矢印に示す磁気回
路が発生する。しかるに、磁化ローラー２７ａが傾け
ば、磁気回路も図１１の如く傾くので、前述と同様の磁
気抵抗効果により、スキュー角θを検出することができ
る。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ころがり軸受の転動体を磁化し、ころがり軸受の固定側
に配置された磁気抵抗効果素子を用いて測定する転動体
の磁軸方向の変化から、転動体の運動を計測するので、
磁気抵抗効果素子の取付が簡単になって製作コストが低
減されると共に、スリップリングなども要しないから計
測精度を向上することができる。
ころがり軸受の転動体を磁化し、ころがり軸受の固定側
に配置された磁気抵抗効果素子を用いて測定する転動体
の磁軸方向の変化から、転動体の運動を計測するので、
磁気抵抗効果素子の取付が簡単になって製作コストが低
減されると共に、スリップリングなども要しないから計
測精度を向上することができる。
【図１】本発明の実施形態を示す部分断面図である。
【図２】前記実施形態の主要部材間の幾何学的関係を示
す説明図である。
す説明図である。
【図３】前記実施形態に使用する磁気抵抗効果素子の原
理を説明する概念図である。
理を説明する概念図である。
【図４】前記実施形態の一部を変更した改変実施形態を
示す部分断面図である。
示す部分断面図である。
【図５】前記改変実施形態の主要部材間の幾何学的関係
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図６】本発明の別の実施形態を示す部分横断面図であ
る。
る。
【図７】前記別の実施形態を示す部分縦断面図である。
【図８】前記別の実施形態の主要部材間の幾何学的関係
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図９】本発明の更に別の実施形態を示す部分斜視図で
ある。
ある。
【図１０】図９の実施形態の主要部材間の幾何学的関係
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図１１】図９の実施形態の作用説明図である。
【図１２】従来の装置の作用原理図である。
【図１３】従来の装置の主要部材間の幾何学的関係を示
す説明図である。
す説明図である。
【図１４】従来装置の適用状態を示す部分断面図であ
る。
る。
【図１５】別の従来装置の説明図である。
１ 内輪 ３ 外輪 ５ 玉 ５ａ 磁化玉 ６ 保持器 ７，８，９ 磁気抵抗効果素子 １０ 磁気抵抗効果素子群 １１ 薄膜 １２ セラミックス玉 １２ａ Ｎ極 １２ｂ Ｓ極 １３ 外輪 １５ 取付治具 １７，１８，１９ 磁気抵抗効果素子 ２０ ころ軸受 ２１ 内輪 ２３ 外輪 ２５ 保持器 ２７ ローラ ２７ａ 磁化ローラ ２９ 磁気抵抗効果素子
Claims (5)
- 【請求項１】 ころがり玉軸受の転動体の１個が被計測
転動体としてＮ極及びＳ極を持つように磁化され、該こ
ろがり玉軸受の中心軸上を通る１座標軸を含む直交３座
標軸の各座標軸に対しそれぞれ所定の関係を持つように
固定側に配設された３個の磁気抵抗効果素子が１組の磁
気抵抗効果素子群を構成し、前記磁気抵抗効果素子群を
前記転動体の転動円周面に沿って複数配置し、該磁気抵
抗効果素子群の磁気抵抗効果素子を抵抗変化検出装置に
電気的に接続してなることを特徴とするころがり軸受用
転動体の運動状態計測装置。 - 【請求項２】 前記直交３座標軸が前記１座標軸である
Ｚ軸、前記ころがり玉軸受の回転軸心に平行なＸ軸、及
び前記転動体の転動円周方向に延びるＹ軸から形成さ
れ、前記転動体の中心が前記直交３座標軸の原点を通過
して移動するようになっていて、前記磁気抵抗効果素子
群の各磁気抵抗効果素子が該Ｘ軸上、該Ｚ軸上、及び該
Ｙ軸に対し角度β”傾斜した軸上にそれぞれ配置されて
いることを特徴とする請求項１記載のころがり軸受用転
動体の運動状態計測装置。 - 【請求項３】 前記被計測転動体をセラミックスの球体
と該球体の表面の蒸着薄膜から形成し、強磁性体からな
る該蒸着薄膜がＮ極及びＳ極を持つように磁化されてい
ることを特徴とする請求項１記載のころがり軸受用転動
体の運動状態計測装置。 - 【請求項４】 前記磁気抵抗効果素子群の各磁気抵抗効
果素子が一つの固定取付治具に取り付けられていること
を特徴とする請求項１又は請求項３記載のころがり軸受
用転動体の運動状態計測装置。 - 【請求項５】 内輪と外輪の間をころが転動するころ軸
受のころの運動を計測する装置において、ころの一つを
回転軸方向に磁化して磁化ころとし、該磁化ころの両端
面に対峙するように磁気抵抗効果素子をそれぞれ配設
し、該磁気抵抗効果素子を抵抗変化検出装置に電気的に
接続してなることを特徴とするころがり軸受用転動体の
運動状態計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11166700A JP2000356531A (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | ころがり軸受用転動体の運動状態計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11166700A JP2000356531A (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | ころがり軸受用転動体の運動状態計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000356531A true JP2000356531A (ja) | 2000-12-26 |
Family
ID=15836139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11166700A Pending JP2000356531A (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | ころがり軸受用転動体の運動状態計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000356531A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012247209A (ja) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Ntn Corp | 転がり軸受の転動体挙動測定方法および装置 |
| WO2013107884A1 (de) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | Aktiebolaget Skf | Vorrichtung mit wenigstens einem wälzkörperelement und verfahren zur ausgabe eines signals |
| WO2013107887A1 (de) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | Aktiebolaget Skf | Wälzkörper und wälzlager |
-
1999
- 1999-06-14 JP JP11166700A patent/JP2000356531A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012247209A (ja) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Ntn Corp | 転がり軸受の転動体挙動測定方法および装置 |
| WO2013107884A1 (de) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | Aktiebolaget Skf | Vorrichtung mit wenigstens einem wälzkörperelement und verfahren zur ausgabe eines signals |
| WO2013107887A1 (de) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | Aktiebolaget Skf | Wälzkörper und wälzlager |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051228 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060110 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060306 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060328 |