JP2007198847A - 回転センサ付き転がり軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】磁界が発生する機器に組み込まれて使用されても、回転軌道輪の回転の原点を誤検出する恐れのない回転センサ付き転がり軸受を提供することである。
【解決手段】磁気エンコーダ６の第２の被検出部６ｂの円周方向の１箇所で原点検出用に着磁された原点検出用着磁部９ａ以外の残りの円周方向部分９ｂを、原点検出用着磁部９ａの磁極と異なる磁極に着磁することにより、残りの円周方向部分９ｂから原点検出用着磁部９ａと異なる磁極の磁束を積極的に発生させ、磁界が発生する機器に組み込まれて使用され、その漏洩磁束が残りの円周方向部分を若干通過しても、第２の被検出部６ｂからの磁束の変化を検出する第２のセンサ素子が、回転軌道輪の回転の原点を誤検出しないようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転軌道輪の回転の原点を検出可能な回転センサ付き転がり軸受に関する。
各種回転機器の回転軸等を支持する転がり軸受には、内外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪に磁気エンコーダを装着し、固定軌道輪に磁気エンコーダの回転に伴う磁極の変化を検出するセンサ素子を装着して、回転軌道輪の回転を検出するようにした回転センサ付き転がり軸受がある。
この回転センサ付き転がり軸受には、磁気エンコーダに同心のリング状で互いに隣接する第１および第２の被検出部を設け、第１の被検出部を円周方向で交互に異なる磁極に着磁するとともに、第２の被検出部を円周方向の１箇所で、回転軌道輪の回転の原点検出用に、いずれかの磁極に着磁し、この磁気エンコーダの第１および第２の被検出部からの各磁束の変化をそれぞれ検出する第１および第２のセンサ素子を固定軌道輪に装着して、第１のセンサ素子で回転軌道輪の回転速度（回転数）を検出し、第２のセンサ素子で回転軌道輪の回転の原点を検出するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されたものでは、磁気エンコーダの第２の被検出部の原点検出用に着磁された原点検出用着磁部以外の残りの円周方向部分を薄肉に形成して、第２のセンサ素子との間隔を原点検出用着磁部よりも拡げ、第２のセンサ素子がこの残りの円周方向部分からの外乱磁束を誤検出しないようにしている。
特開２００４−１０１３１２号公報
特許文献１に記載された磁気エンコーダの第２の被検出部の原点検出用着磁部以外の残りの円周方向部分を薄肉に形成した回転センサ付き転がり軸受は、第２の被検出部を容易に着磁して、回転軌道輪の回転の原点を検出できるが、モータ等の磁界が発生する機器に組み込まれて使用されると、機器から漏洩する磁束が第２の被検出部の薄肉に形成された残りの円周方向部分を通過することがあり、第２の被検出部からの磁束の変化を検出する第２のセンサ素子が、本来は磁束を発生しない残りの円周方向部分を通過する漏洩磁束を検出して、回転の原点を誤検出する恐れがある。
そこで、本発明の課題は、磁界が発生する機器に組み込まれて使用されても、回転軌道輪の回転の原点を誤検出する恐れのない回転センサ付き転がり軸受を提供することである。
上記の課題を解決するために、本発明は、内外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪に、同心のリング状で互いに隣接する第１および第２の被検出部を有し、第１の被検出部が円周方向で交互に異なる磁極に着磁され、第２の被検出部が円周方向の１箇所で、前記回転軌道輪の回転の原点検出用に、いずれかの磁極に着磁された磁気エンコーダを装着し、この磁気エンコーダの回転に伴う前記第１および第２の被検出部からの各磁束の変化をそれぞれ検出する第１および第２のセンサ素子を固定軌道輪に装着して、前記回転軌道輪の回転速度を前記第１のセンサ素子で検出し、前記回転軌道輪の回転の原点を前記第２のセンサ素子で検出する回転センサ付き転がり軸受において、前記磁気エンコーダの第２の被検出部の円周方向の１箇所で原点検出用に着磁された原点検出用着磁部以外の残りの円周方向部分を、この原点検出用着磁部の磁極と異なる磁極に着磁した構成を採用した。
すなわち、磁気エンコーダの第２の被検出部の円周方向の１箇所で原点検出用に着磁された原点検出用着磁部以外の残りの円周方向部分を、この原点検出用着磁部の磁極と異なる磁極に着磁することにより、残りの円周方向部分から原点検出用着磁部と異なる磁極の磁束を積極的に発生させ、磁界が発生する機器に組み込まれて使用され、その漏洩磁束が残りの円周方向部分を若干通過しても、第２の被検出部からの磁束の変化を検出する第２のセンサ素子が、回転軌道輪の回転の原点を誤検出しないようにした。
前記第２の被検出部の原点検出用着磁部を別体で形成し、前記第２の被検出部の円周方向で前記原点検出用着磁部の相当部位に窪み部を設けて、この窪み部に前記別体で形成した原点検出用着磁部を接着することにより、原点検出用着磁部の円周方向位置を目視で確認することができる。また、原点検出用着磁部を接着前に効率よく着磁することもできる。
前記第２の被検出部の残りの円周方向部分を別体で形成し、前記第２の被検出部の円周方向で前記原点検出用着磁部を凸形状に段差を設けて形成して、この凸形状の段差以外の円周方向部分に、前記別体で形成した残りの円周方向部分を接着することによっても、原点検出用着磁部の円周方向位置を目視で確認することができる。また、残りの円周方向部分を接着前に効率よく着磁することもできる。
本発明の回転センサ付き転がり軸受は、磁気エンコーダの第２の被検出部の円周方向の１箇所で原点検出用に着磁された原点検出用着磁部以外の残りの円周方向部分を、この原点検出用着磁部の磁極と異なる磁極に着磁することにより、残りの円周方向部分から原点検出用着磁部と異なる磁極の磁束を積極的に発生させるようにしたので、磁界が発生する機器に組み込まれて使用され、その漏洩磁束が残りの円周方向部分を若干通過しても、第２の被検出部からの磁束の変化を検出する第２のセンサ素子が、回転軌道輪の回転の原点を誤検出しないようにすることができる。
前記第２の被検出部の原点検出用着磁部を別体で形成し、第２の被検出部の円周方向で原点検出用着磁部の相当部位に窪み部を設けて、この窪み部に別体で形成した原点検出用着磁部を接着することにより、原点検出用着磁部の円周方向位置を目視で確認することができる。原点検出用着磁部を接着前に効率よく着磁することもできる。
前記第２の被検出部の残りの円周方向部分を別体で形成し、第２の被検出部の円周方向で原点検出用着磁部を凸形状に段差を設けて形成して、この凸形状の段差以外の円周方向部分に、別体で形成した残りの円周方向部分を接着することによっても、原点検出用着磁部の円周方向位置を目視で確認することができる。残りの円周方向部分を接着前に効率よく着磁することもできる。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態を示す。この回転センサ付き転がり軸受はモータの主軸を支持する深溝玉軸受であり、図１に示すように、回転軌道輪としての内輪１と固定軌道輪としての外輪２の間の軸受空間に、ボール３が保持器４で保持されて、軸受空間の一端側がシール５でシールされており、シール５でシールされた側と反対側で、内輪１に磁気エンコーダ６が装着され、外輪２に磁気エンコーダ６の回転に伴う磁束の変化を検出するセンサユニット７が装着されている。
前記磁気エンコーダ６は、磁性材料をゴムで結合して円筒状に成形したものであり、内輪１の外径面端部に圧入で固定された芯金８の外径面に加硫接着されている。図２に示すように、磁気エンコーダ６は、互いに軸方向で隣接する第１の被検出部６ａと第２の被検出部６ｂを有し、第１の被検出部６ａは、円周方向で交互にＮ極とＳ極との異なる磁極に着磁され、第２の被検出部６ｂは、円周方向の１箇所が内輪１の回転の原点検出用着磁部９ａとしてＳ極に着磁され、残りの円周方向部分９ｂがこれと異なるＮ極に着磁されている。第１および第２の被検出部６ａ、６ｂは同じ厚さに形成され、Ｓ極とされた第２の被検出部６ｂの原点検出用着磁部９ａは、第１の被検出部６ａの１つのＳ極と同じ幅で軸方向に連なっている。
前記センサユニット７は、図１に示したように、外輪２の内径面端部に圧入で固定された外径側の金属ケース１０と内径側の樹脂ケース１１の間に、第１および第２のセンサ素子１２ａ、１２ｂを組み込んだものであり、第１のセンサ素子１２ａが磁気エンコーダ６の第１の被検出部６ａと、第２のセンサ素子１２ｂが第２の被検出部６ｂと、それぞれ半径方向で対向するようにモールドで固定されている。なお、磁気エンコーダ６の芯金８と平行に沿う樹脂ケース１１の先端部には内向きの鍔１１ａが設けられ、磁気エンコーダ６の芯金８とセンサユニット７の樹脂ケース１１との間に、軸受空間をシールするラビリンス隙間が形成されている。
図３（ａ）、（ｂ）は、前記磁気エンコーダ６が内輪１と一緒に回転したときに、それぞれ第１および第２のセンサ素子１２ａ、１２ｂで検出される磁束の変化を示す。図３（ａ）に示すように、第１のセンサ素子１２ａで検出される磁束は、第１の被検出部６ａのＮ極とＳ極が交互に通過する毎にＮ極側とＳ極側へ波状に変化し、磁束がＮ極側とＳ極側の各閾値ＷＮ１、ＷＳ１を越えたときに、回転単位が積算されて回転速度が検出される。
また、図３（ｂ）に示すように、第２のセンサ素子１２ｂで検出される磁束は、第２の被検出部６ｂの原点検出用着磁部９ａが通過するときだけＳ極側へ変化し、残りの円周方向部分９ｂが通過する間はＮ極側で一定に保持される。この場合は、磁束がＳ極側へ変化して閾値ＷＳ２を越え、さらに磁束がＮ極側へ戻って閾値ＷＮ２を越えたときに、原点の通過が検出される。
図４は、前記磁気エンコーダ６の第１の変形例を示す。この変形例では、第２の被検出部６ｂのＳ極とされた原点検出用着磁部９ａが、第１の被検出部６ａの１つのＮ極と軸方向で隣接するように設けられている。
図５は、前記磁気エンコーダ６の第２の変形例を示す。この変形例では、第２の被検出部６ｂの原点検出用着磁部９ａが、磁性材料をゴムで結合した別体で形成されるとともに、第２の被検出部６ｂの円周方向で１箇所に窪み部１３が設けられ、別体で形成された原点検出用着磁部９ａが窪み部１３で芯金８に接着剤で接着されるようになっており、原点検出用着磁部９ａは接着前にＳ極に着磁されている。原点検出用着磁部９ａは接着後に着磁してもよい。
図６は、前記磁気エンコーダ６の第３の変形例を示す。この変形例では、第２の被検出部６ｂの残りの円周方向部分９ｂが、磁性材料をゴムで結合した別体で形成されるとともに、第２の被検出部６ｂで原点検出用着磁部９ａが凸形状に段差を設けて形成され、別体で形成された残りの円周方向部分９ｂが原点検出用着磁部９ａ以外の円周方向の凹段差部１４で芯金８に接着剤で接着されるようになっており、残りの円周方向部分９ｂは、接着前にＮ極に着磁されている。残りの円周方向部分９ｂは接着後に着磁してもよい。
図７および図８は、第２の実施形態を示す。この回転センサ付き転がり軸受もモータの主軸を支持する深溝玉軸受であり、図７に示すように、回転軌道輪になる内輪１と固定軌道輪になる外輪２の間の軸受空間に、ボール３が保持器４で保持されて、軸受空間の一端側がシール５でシールされている。
この実施形態では、前記内輪１の外径面の段差部１ａに圧入で固定されたＬ字断面の芯金８の側面に、磁性材料をゴムで結合して円板状に成形した磁気エンコーダ６が加硫接着されている。図８に示すように、磁気エンコーダ６は、円周方向で交互にＮ極とＳ極とに着磁された第１の被検出部６ａと、円周方向の１箇所が原点検出用着磁部９ａとしてＳ極に着磁され、残りの円周方向部分９ｂがＮ極に着磁された第２の被検出部６ｂとが、外周側と内周側に半径方向で隣接するように形成されている。なお、原点検出用着磁部９ａまたは残りの円周方向部分９ｂは、第１の実施形態のものと同様に、別体で形成することもできる。
また、前記センサユニット７は、図７に示したように、外輪２の外径面端部に圧入で固定された金属ケース１０に、第１および第２のセンサ素子１２ａ、１２ｂが組み込まれており、第１および第２のセンサ素子１２ａ、１２ｂは、磁気エンコーダ６の第１および第２の被検出部６ａ、６ｂと、それぞれ軸方向で対向するようにモールドで固定されている。この実施形態でも、磁気エンコーダ６のＬ字断面の芯金８とセンサユニット７との間に軸受空間をシールするラビリンス隙間が形成されている。
上述した各実施形態および変形例では、磁気エンコーダおよび、別体で形成した第２の被検出部の原点検出用着磁部や残りの円周方向部分を、磁性材料をゴムで結合して成形したものとしたが、これらを磁性材料を熱可塑性樹脂等の樹脂で結合して射出成形し、接着や圧入等によって芯金に取り付けてもよい。また、第２の被検出部の原点検出用着磁部をＳ極に、残りの円周方向部分をＮ極に着磁したが、原点検出用着磁部をＮ極に、残りの円周方向部分をＳ極に着磁してもよい。
さらに、上述した各実施形態では、転がり軸受を内輪が回転軌道輪とされた深溝玉軸受としたが、本発明に係る回転センサ付き転がり軸受は、ころ軸受等の他のタイプの転がり軸受や複列の転がり軸受にも適用することができ、外輪が回転軌道輪とされた転がり軸受にも適用することができる。
第１の実施形態の回転センサ付き転がり軸受を示す縦断面図 図１の磁気エンコーダを示す外観斜視図 ａ、ｂは、それぞれ図１の第１および第２のセンサ素子で検出される磁束の変化を示すグラフ 図２の磁気エンコーダの第１の変形例を示す外観斜視図 図２の磁気エンコーダの第２の変形例を示す分解斜視図 図２の磁気エンコーダの第３の変形例を示す分解斜視図 第２の実施形態の回転センサ付き転がり軸受を示す縦断面図 図７の磁気エンコーダを示す外観斜視図
符号の説明
１ 内輪
１ａ 段差部
２ 外輪
３ ボール
４ 保持器
５ シール
６ 磁気エンコーダ
６ａ、６ｂ 被検出部
７ センサユニット
８ 芯金
９ａ 原点検出用着磁部
９ｂ 残りの円周方向部分
１０ 金属ケース
１１ 樹脂ケース
１１ａ 鍔
１２ａ、１２ｂ センサ素子
１３ 窪み部
１４ 凹段差部

Claims (3)

  1. 内外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪に、同心のリング状で互いに隣接する第１および第２の被検出部を有し、第１の被検出部が円周方向で交互に異なる磁極に着磁され、第２の被検出部が円周方向の１箇所で、前記回転軌道輪の回転の原点検出用に、いずれかの磁極に着磁された磁気エンコーダを装着し、この磁気エンコーダの回転に伴う前記第１および第２の被検出部からの各磁束の変化をそれぞれ検出する第１および第２のセンサ素子を固定軌道輪に装着して、前記回転軌道輪の回転速度を前記第１のセンサ素子で検出し、前記回転軌道輪の回転の原点を前記第２のセンサ素子で検出する回転センサ付き転がり軸受において、前記磁気エンコーダの第２の被検出部の円周方向の１箇所で原点検出用に着磁された原点検出用着磁部以外の残りの円周方向部分を、この原点検出用着磁部の磁極と異なる磁極に着磁したことを特徴とする回転センサ付き転がり軸受。
  2. 前記第２の被検出部の原点検出用着磁部を別体で形成し、前記第２の被検出部の円周方向で前記原点検出用着磁部の相当部位に窪み部を設けて、この窪み部に前記別体で形成した原点検出用着磁部を接着した請求項１に記載の回転センサ付き転がり軸受。
  3. 前記第２の被検出部の残りの円周方向部分を別体で形成し、前記第２の被検出部の円周方向で前記原点検出用着磁部を凸形状に段差を設けて形成して、この凸形状の段差以外の円周方向部分に、前記別体で形成した残りの円周方向部分を接着した請求項１に記載の回転センサ付き転がり軸受。
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