JP2008122268A - 回転検出装置付き軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】 適用できる用途、部位が拡大し、汎用性の高い回転検出装置付き軸受を提供する。
【解決手段】 この回転検出装置付き軸受は、内輪21に回転軸10が圧入される転がり軸受20における前記内輪21の回転中心Oに磁石2を取付け、この磁石2に対向する複数の磁気センサ素子を有し前記磁石2の回転角度を検出するセンサ3を前記転がり軸受20の外輪22に設けたものである。前記センサ3およびこのセンサ3が取付けられて前記外輪22に取付けられるセンサ固定部材6を有するセンサユニット7を、前記外輪22とは別体に設ける。このセンサユニット7は、前記内輪21への前記回転軸10の圧入後、前記外輪22に固定可能とする。
【選択図】 図2
【解決手段】 この回転検出装置付き軸受は、内輪21に回転軸10が圧入される転がり軸受20における前記内輪21の回転中心Oに磁石2を取付け、この磁石2に対向する複数の磁気センサ素子を有し前記磁石2の回転角度を検出するセンサ3を前記転がり軸受20の外輪22に設けたものである。前記センサ3およびこのセンサ3が取付けられて前記外輪22に取付けられるセンサ固定部材6を有するセンサユニット7を、前記外輪22とは別体に設ける。このセンサユニット7は、前記内輪21への前記回転軸10の圧入後、前記外輪22に固定可能とする。
【選択図】 図2
Description
この発明は、各種の機器における回転検出、例えば小型モータの回転制御のための回転検出や、事務機器の位置検出のための回転検出、ロボットの関節角度の検出等に用いられる回転検出装置付き軸受に関する。
ロボットの関節等の回転あるいは角度を検出するために、関節部の軸を支持するための軸受と一体となった回転検出装置付き軸受が設置される。このような回転検出装置付き軸受は、小型であることが望まれ、特に、ロボットの指などの関節に装着する場合には、より小型であることが望まれる。このような要請に応えるために、図13に示すような回転検出装置付き軸受が提案されている(例えば特許文献1)。
同図の回転検出装置付き軸受は、回転輪である内輪51側に回転中心回りの方向性を有する磁気発生手段32を配置すると共に、固定輪である外輪52側に、前記磁気発生手段32の磁気を検出する磁気ラインセンサ33を、磁気発生手段32に対向して配置したものである。磁気発生手段32は永久磁石32Aと磁性体ヨーク32Bとでなり、内輪51の外径面に圧入嵌合される磁気発生手段取付部材45を介して内輪51に取付けられる。回転軸40と内輪51は一体となって回転するので、磁気発生手段32も磁気発生手段取付部材45と共に回転軸40と一体となって回転する。磁気ラインセンサ33は、外輪52の内径面に圧入嵌合されるセンサ取付部材57を介して外輪52に取付けられる。
特開2004−37133号公報
しかし、上記構成の回転検出装置付き軸受では、軸受の片側端面に回転センサ33が設けられているため、軸受の内輪に回転軸を圧入する場合、内輪を治具などで支持して圧入することが困難であり、適用できる用途、部位が限られてしまう。
この発明の目的は、上記課題を解決して、汎用性の高い回転検出装置付き軸受を提供することである。
この発明の回転検出装置付き軸受は、内輪に回転軸が圧入される転がり軸受における前記内輪の回転中心に磁石を取付け、この磁石に対向する複数の磁気センサ素子を有し前記磁石の回転角度を検出するセンサを前記転がり軸受の外輪に設けた回転検出装置付き軸受であって、前記センサおよびこのセンサが取付けられて前記外輪に取付けられるセンサ固定部材を有するセンサユニットを、前記外輪とは別体に設け、このセンサユニットは、前記内輪への前記回転軸の圧入後、前記外輪に固定可能としたことを特徴とする。前記センサは、複数の磁気センサ素子を有するものであれ良く、例えば磁気ラインセンサ等の磁気アレイセンサや2次元ベクトルセンサ等が用いられる。
この構成によると、センサユニットを外輪とは別体に設け、このセンサユニットは、内輪への回転軸の圧入後に外輪に固定可能としたため、転がり軸受の内輪に回転軸を圧入する場合、センサユニットに妨げられることなく、内輪を治具などで支持して圧入することができ、適用できる用途、部位が拡大し、汎用性の高い回転検出装置付き軸受とすることができる。
この構成によると、センサユニットを外輪とは別体に設け、このセンサユニットは、内輪への回転軸の圧入後に外輪に固定可能としたため、転がり軸受の内輪に回転軸を圧入する場合、センサユニットに妨げられることなく、内輪を治具などで支持して圧入することができ、適用できる用途、部位が拡大し、汎用性の高い回転検出装置付き軸受とすることができる。
この発明において、前記センサユニットの前記センサ固定部材は、前記外輪の内径面または外径面に圧入可能な嵌合部を有し、この嵌合部を介して前記外輪に取付けられるものであっても良い。上記嵌合部を設けることで、センサユニットの位置決めが容易になる。
この発明において、前記センサユニットの前記センサ固定部材および前記外輪が、互いに嵌合する環状の凹凸部を有し、この嵌合部の嵌合により、前記センサユニットの前記センサ固定部材が前記外輪に取付けられるものであっても良い。上記環状の凹凸部を設けることで、簡単にかつ堅固な取付けが行える。
この発明において、前記センサユニットの前記センサ固定部材および前記外輪が、互いにねじ込まれるねじ部を有し、このねじ部によって、前記センサユニットの前記センサ固定部材が前記外輪に取付けられるものであっても良い。上記ねじ部で取付けるようにした場合も、簡単にかつ堅固な取付けが行える。
この発明において、前記センサユニットの前記センサ固定部材は、前記外輪の内径面または外径面に嵌まり合う嵌合部を有し、この嵌合部に設けた止めねじにより、前記センサユニットの前記センサ固定部材が前記外輪に固定されるものであっても良い。止めねじを用いた場合も、簡単にかつ堅固な取付けが行える。
この発明において、前記センサユニットの前記センサ固定部材の前記外輪への固定に接着剤を併用しても良い。接着剤を併用することで取付けがより堅固に行える。
この発明の回転検出装置付き軸受は、内輪に回転軸が圧入される転がり軸受における前記内輪の回転中心に磁石を取付け、この磁石に対向する複数の磁気センサ素子を有し前記磁石の回転角度を検出するセンサを前記転がり軸受の外輪に設けた回転検出装置付き軸受であって、前記センサおよびこのセンサが取付けられて前記外輪に取付けられるセンサ固定部材を有するセンサユニットを、前記外輪とは別体に設け、このセンサユニットは、前記内輪への前記回転軸の圧入後、前記外輪に固定可能としたため、汎用性の高い回転検出装置付き軸受とすることができる。
この発明の一実施形態を図1ないし図5と共に説明する。図1は、この実施形態の回転検出装置付き軸受の分解断面図を示す。この回転検出装置付き軸受は、転がり軸受20に回転検出装置1を組み込んだものである。転がり軸受20は、内輪21と外輪22の転走面間に、保持器23に保持された転動体24を介在させたものである。転動体24はボールからなり、この転がり軸受20は単列の深溝玉軸受とされている。内輪21には回転軸10が圧入状態に嵌合される。外輪22は軸受使用機器のハウジング(図示せず)に設置される。
回転検出装置1は、転がり軸受20の内輪21側に配置される磁石2と、外輪22側に配置され前記磁石2の回転角度を検出するセンサ3とを備える。ここでいう内輪21側とは、内輪21または内輪21と共に回転する部材のことであり、外輪22側とは外輪22に固定される部材のことである。
磁石2は、ここでは磁石固定部材4を介して内輪21の回転中心Oに取付けられ、その回転中心Oの回りの方向性を有する磁気を発生する。磁石固定部材4は、円筒部4aの周縁にフランジ部4bを有する円板状の部材であり、前記フランジ部4bが内輪21のセンサ3側に向く幅面に係合するように、前記円筒部4aを内輪21の内径面に圧入させることで内輪21に取付けられる。また、前記フランジ部4bが内輪21の幅面に係合することで、磁石固定部材4が軸方向に位置決めされる。磁石2は、磁石固定部材4の円筒部4aのセンサ3側に向く片面側に圧入等により固定される。
センサ3は、前記磁石2の磁気を感知して磁石2の回転角度を検出する手段であり、回路基板5に実装される。センサ3および回路基板5は図1のようにセンサ固定部材6に取付けられ、そのセンサ固定部材6が外輪22に取付けられる。前記センサ3、回路基板5、およびセンサ固定部材6によりセンサユニット7が構成され、このセンサユニット7は外輪22とは別体に設けられる。ここでは、前記センサ固定部材6は、円筒部材6aと、この円筒部材6aの一端に圧入や螺合などにより結合される円板部材6bとでなり、円板部材6bの前記磁石2に対向する片面側に前記センサ3および回路基板5が取付けられる。なお、円筒部材6aと円板部材6bを一体の部材としてセンサ固定部材6を構成しても良い。前記円筒部材6aは、その他端に外輪22の内径面に圧入可能な嵌合部8を有する。この嵌合部8は、円筒部材6aの円筒基部から内径側に縮径した小径の筒部とされ、この嵌合部8を図2のように外輪22の内径面に圧入することにより、センサユニット7が外輪22に固定される。これにより、センサ3が転がり軸受20の回転中心Oの軸方向に向けて磁石2と対向する。また、前記円筒部材6aにおける嵌合部8から円筒基部へ続く肩部が外輪22の幅面に係合することにより、センサユニット7が軸方向に位置決めされる。これにより、磁石2とセンサ3の間の軸方向ギャップが一定に保たれる。センサユニット7は、図1に示すように、内輪21へ回転軸10を圧入した後で、上記したように外輪22に固定される。
前記センサ3は、図3に平面図で示すように、複数の磁気センサ素子11aと、その磁気センサ素子11aの出力を回転信号または角度信号に変換する計算手段である変換回路12とを1つの半導体チップ13上に集積したものである。半導体チップ13上において、磁気センサ素子11aは、仮想の矩形上の4辺における各辺に沿って配置されて、4辺の磁気ラインセンサ11A〜11Dとされる。この場合、前記矩形の中心O’は、転がり軸受20の回転中心Oに一致する。4辺の磁気ラインセンサ11A〜11Dは、同図の例ではセンサ素子11aが一列に並んだものとしているが、センサ素子11aが複列に平行に並んだものであっても良い。
なお、センサ3の他の構成として、磁気センサ素子を縦横複列のマトリクス状に並べて磁気センサアレイを用いても良く、また半導体チップ上の中心の回りに90°の周回角度を隔てて最低限2つの磁気センサ素子を配置しても良く、2次元ベクトルセンサを用いることもできる。
なお、センサ3の他の構成として、磁気センサ素子を縦横複列のマトリクス状に並べて磁気センサアレイを用いても良く、また半導体チップ上の中心の回りに90°の周回角度を隔てて最低限2つの磁気センサ素子を配置しても良く、2次元ベクトルセンサを用いることもできる。
このように、この回転検出装置付き軸受20では、センサ3、およびこのセンサ3が取付けられて外輪22に取付けられるセンサ固定部材6を有するセンサユニット7を、外輪22とは別体に設け、内輪21へ回転軸10を圧入した後に、前記センサユニット7を外輪22に固定できるようにしているので、センサユニット7に妨げられることなく、内輪21を治具等で支持して転がり軸受20の内輪21への回転軸10の圧入を行うことができる。その結果、この回転検出装置付き軸受20を適用できる用途、部位が拡大し、汎用性の高い回転検出装置付き軸受20とすることができる。
なお、図1および図2では、磁石固定部材4の円筒部4aを内輪21の内径面に圧入することで、磁石固定部材4を介して磁石2を内輪21に取付けたが、図4に示すように、磁石固定部材4のフランジ部4bの周縁に別の円筒部4baを設け、この円筒部4baを内輪21の外径面に圧入することで、磁石固定部材4を介して磁石2を内輪21に取付けても良い。また、磁石固定部材4を介在させずに、図5のように、前記センサ3に対向する前記回転軸10の端面に、圧入等により磁石2を直接固定しても良い。
図6は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の回転検出装置付き軸受では、図2の実施形態において、センサ固定部材6の一構成部材である円筒部材6aにおける他端の内径面を、円筒基部の内径面よりも外径側に拡径させて嵌合部8Aとし、この嵌合部8Aを外輪22の外径面に圧入させることで、センサユニット7を外輪22に取付けるようにしている。この場合、前記嵌合部8Aの内径面から円筒基部の内径面に続く段面が外輪22の幅面に係合することにより、センサユニット7が軸方向に位置決めされる。その他の構成は図2の実施形態の場合と同様である。
図7は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の回転検出装置付き軸受では、センサ固定部材6の一構成部材である円筒部材6aにおける他端の嵌合部8Bを、図2の実施形態の場合と略同様に円筒部材6aの円筒基部から内径側に縮径した小径の筒部とすると共に、外輪22のセンサユニット7が固定される一端部での内径面を外輪22の他部の内径面よりも拡径させた段差内径面22aとし、この段差内径面22aに前記円筒部材6aの嵌合部8Bを圧入させることによりセンサユニット7を外輪22に取付けている。この場合も、前記円筒部材6aにおける嵌合部8Bから円筒基部へ続く肩部が外輪22の幅面に係合することにより、センサユニット7が軸方向に位置決めされる。その他の構成は図2の実施形態の場合と同様である。
図8は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の回転検出装置付き軸受では、図6の実施形態の場合と略同様に、センサ固定部材6の一構成部材である円筒部材6aにおける他端の内径面を、円筒基部の内径面よりも外径側に拡径させて嵌合部8Cとすると共に、外輪22のセンサユニット7が固定される一端部での外径面を外輪22の他部の外径面よりも縮径させた段差外径面22bとし、この段差外径面22bに前記円筒部材6aの嵌合部8Cを圧入させることによりセンサユニット7を外輪22に取付けている。この場合も、前記円筒部材6aにおける嵌合部8Cの内径面から円筒基部の内径面へ続く段面が外輪22の幅面に係合することにより、センサユニット7が軸方向に位置決めされる。その他の構成は図2の実施形態の場合と同様である。
図9は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の回転検出装置付き軸受では、センサ固定部材6の一構成部材である円筒部材6aの他端を、図2の実施形態の場合の嵌合部8と同様に円筒基部から内径側に縮径した小径の筒部6aaとし、さらにこの小径筒部6aaの外径面に環状の凹凸部14を形成すると共に、外輪22の内径面に前記凹凸部14に嵌合する環状の凹凸部15を形成し、これら凹凸部14,15の嵌合によりセンサユニット7を外輪22に取付けている。その他の構成は図2の実施形態の場合と同様である。
図10は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の回転検出装置付き軸受では、センサ固定部材6の一構成部材である円筒部材6aの他端を、図2の実施形態の場合の嵌合部8と同様に円筒基部から内径側に縮径した小径の筒部6aaとし、さらにこの小径筒部6aaの外径面に雄ねじ部16を形成すると共に、外輪22の内径面に前記凹凸部16に螺合する雌ねじ部17を形成し、これら雄ねじ部16と雌ねじ部17の螺合によりセンサユニット7を外輪22に取付けている。その他の構成は図2の実施形態の場合と同様である。
図11は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の回転検出装置付き軸受では、図6の実施形態の場合と同様に、センサ固定部材6の一構成部材である円筒部材6aにおける他端の内径面を、円筒基部の内径面よりも外径側に拡径させて嵌合部8Cとして、この嵌合部8Cを外輪22の外径面に嵌合させると共に、前記嵌合部8Cに設けた止めねじ18によりセンサユニット7を外輪22に固定している。その他の構成は図2の実施形態の場合と同様である。
図12は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の回転検出装置付き軸受では、図6の実施形態の場合と同様に、センサ固定部材6の一構成部材である円筒部材6aにおける他端の内径面を、円筒基部の内径面よりも外径側に拡径させて嵌合部8Cとして、この嵌合部8Cを外輪22の外径面に嵌合させ、さらに前記嵌合部8Cから外輪22にわたってねじ19をねじ込むことにより、センサユニット7を外輪22に固定している。その他の構成は図2の実施形態の場合と同様である。
なお、以上の各実施形態において、センサユニット7の外輪22への固定においては、接着剤を併用しても良い。
1…回転検出装置
2…磁石
3…センサ
6…センサ固定部材
7…センサユニット
8,8A,8B,8C…嵌合部
10…回転軸
11a…磁気センサ素子
14,15…凹凸部
16…雄ねじ部
17…雌ねじ部
18…止めねじ
19…ねじ
20…転がり軸受
21…内輪
22…外輪
2…磁石
3…センサ
6…センサ固定部材
7…センサユニット
8,8A,8B,8C…嵌合部
10…回転軸
11a…磁気センサ素子
14,15…凹凸部
16…雄ねじ部
17…雌ねじ部
18…止めねじ
19…ねじ
20…転がり軸受
21…内輪
22…外輪
Claims (6)
- 内輪に回転軸が圧入される転がり軸受における前記内輪の回転中心に磁石を取付け、この磁石に対向する複数の磁気センサ素子を有し前記磁石の回転角度を検出するセンサを前記転がり軸受の外輪に設けた回転検出装置付き軸受であって、
前記センサおよびこのセンサが取付けられて前記外輪に取付けられるセンサ固定部材を有するセンサユニットを、前記外輪とは別体に設け、このセンサユニットは、前記内輪への前記回転軸の圧入後、前記外輪に固定可能としたことを特徴とする回転検出装置付き軸受。 - 請求項1において、前記センサユニットの前記センサ固定部材は、前記外輪の内径面または外径面に圧入可能な嵌合部を有し、この嵌合部を介して前記外輪に取付けられる回転検出装置付き軸受。
- 請求項1において、前記センサユニットの前記センサ固定部材および前記外輪が、互いに嵌合する環状の凹凸部を有し、この嵌合部の嵌合により、前記センサユニットの前記センサ固定部材が前記外輪に取付けられる回転検出装置付き軸受。
- 請求項1において、前記センサユニットの前記センサ固定部材および前記外輪が、互いにねじ込まれるねじ部を有し、このねじ部によって、前記センサユニットの前記センサ固定部材が前記外輪に取付けられる回転検出装置付き軸受。
- 請求項1において、前記センサユニットの前記センサ固定部材は、前記外輪の内径面または外径面に嵌まり合う嵌合部を有し、この嵌合部に設けた止めねじにより、前記センサユニットの前記センサ固定部材が前記外輪に固定される回転検出装置付き軸受。
- 請求項2ないし請求項5のいずれか1項において、前記センサユニットの前記センサ固定部材の前記外輪への固定に接着剤を併用した回転検出装置付き軸受。
Priority Applications (1)
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JP2006307602A JP2008122268A (ja) | 2006-11-14 | 2006-11-14 | 回転検出装置付き軸受 |
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- 2006-11-14 JP JP2006307602A patent/JP2008122268A/ja active Pending
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