JPH0942994A - 旋回角度検出器付き旋回軸受 - Google Patents

旋回角度検出器付き旋回軸受

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JPH0942994A
JPH0942994A JP7212924A JP21292495A JPH0942994A JP H0942994 A JPH0942994 A JP H0942994A JP 7212924 A JP7212924 A JP 7212924A JP 21292495 A JP21292495 A JP 21292495A JP H0942994 A JPH0942994 A JP H0942994A
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scale
bearing
detector
revolution
ring
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JP7212924A
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Masahiro Kato
正啓 加藤
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NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C33/581Raceways; Race rings integral with other parts, e.g. with housings or machine elements such as shafts or gear wheels
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度な旋回角度の検出を可能とする。 【解決手段】 旋回軸受において、各々軌道輪である内
輪1および外輪2のうちの一方の軌道輪に、円周方向に
沿うスケールを設ける。このスケールを読み取る旋回角
度検出用の検出器5を、他方の軌道輪に設ける。スケー
ル4は、帯状の可撓性の合成樹脂製マグネットにS極,
N極を交互に磁化させて目盛りとしたものが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、クレーンやその
他の建設機械、運搬機、産機等に装備され、旋回位置の
検出や停止位置決めのための角度検出機能を備えた旋回
角度検出器付き旋回軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】ショベルやクレーン等の建設機械では、
安全作業のため、車体に対するブームの旋回角度を運転
席のモニターに表示する。これらは、旋回用のモータの
回転回数をセンサで読み取って旋回角度に変換してい
る。産機関係では、旋回部の位置決めを、ターゲットと
これを検出するセンサ等で制御する例もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】旋回用モータの回転回
数を旋回角度に変換するものでは、動力伝達系が長い
と、軸の捩じれ等による誤差が生じる。また、歯車のバ
ックラッシで正逆旋回時の応答がずれる。産機等での前
記位置決め用のセンサでは、停止位置を変える場合、セ
ンサあるいはターゲット位置を、その都度変える必要が
ある。また、多段に停止させるには、複数のセンサまた
はターゲットが必要になり、構造が煩雑になるうえ、個
々のセンサ等の取付位置に精度が要求され、取付作業に
手間がかかる。
【0004】この発明は、上記の課題を解消するもので
あり、高精度な旋回角度の検出が行え、角度検出手段の
構造および取付作業が簡単な旋回角度検出器付き旋回軸
受を提供することを目的とする。この発明の他の目的
は、種々異なる径の軸受にもその部品であるスケールの
共通使用が図れ、生産性の向上、コスト低下が図れる旋
回角度検出器付き旋回軸受を提供することである。この
発明のさらに他の目的は、負荷荷重による軸受やフレー
ムの撓み等による影響を受けず、長期に安定した角度検
出性能が得られるようにすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の旋回角度検出
器付き旋回軸受は、転がり軸受形式の旋回軸受におい
て、各々軌道輪である内輪および外輪のうちの一方の軌
道輪に、円周方向に沿うスケールを設け、このスケール
を読み取る旋回角度検出用の検出器を、他方の軌道輪に
直接にまたは別部材を介して設けたものである。前記ス
ケールは、帯状の可撓性材料に前記検出器の信号変化用
の目盛りを施したものとすることが好ましい。また、前
記スケールは磁気スケールとし、前記検出器は磁気検出
を行うものとしても良い。前記スケールは、磁性体の歯
列による目盛りを施したものであり、前記検出器は磁界
の変化を読み取るものとしても良い。これら磁気スケー
ルまたは歯列によるスケールとした場合も、帯状の可撓
性材料のものとしても良い。
【0006】
【発明の実施の形態】この発明の第1の実施の形態を図
1に基づいて説明する。この軸受は、各々軌道輪である
内輪1と外輪2の間に鋼球等からなる転動体3を介在さ
せた単列型の旋回軸受である。内輪1の上側の端面に円
周方向に沿うスケール4を設け、スケール4に対面する
検出器5を外輪2の内径面の上部に設置してある。前記
スケール4および検出器5で旋回角度検出器6が構成さ
れる。
【0007】この軸受は、軸方向を立向きとして使用す
るものであり、外輪2は内輪1よりも上方にずらせてあ
る。内輪1は下部フレーム10に固定設置され、外輪2
は上面にターンテーブル等の上部フレーム11が取付け
られる。内輪1の内径面には内歯の固定ギヤ12が設け
られており、固定ギヤ12に噛み合う駆動ギヤ(図示せ
ず)を、上部フレーム11に設置されたモータ等の駆動
装置により減速機を介して回転させることにより、前記
駆動ギヤが固定ギヤ12に沿って公転し、外輪2が上フ
レーム11と共に旋回させられる。上部フレーム11
は、例えばこの軸受を建設機械の旋回座に応用した場
合、ブームまたはショベルを搭載した旋回台となる。内
輪1および外輪2に設けた転動体3の軌道溝7,8は、
その断面形状を、例えば一対のアーチ面をV字状に設け
た形状とし、4点接触玉軸受と同様に転動体3と4点で
接触させてアキシャルおよびラジアル方向の両荷重を負
荷可能としてある。転動体3は、円周溝からなる軌道溝
7,8間に所定個数入れ、隣合う転動体3間には滑りの
良い樹脂等からなるセパレータ(図示せず)を介在させ
る。内輪1と外輪2間の軸受隙間の上下端は、リング状
のシール13,14で各々塞がれる。これらシール1
3,14は、ゴムまたは合成樹脂の弾性体からなり、各
々外輪2および内輪1のシール取付溝内に取付けられ
て、リップが内輪1の上側端面および外輪2の下側端面
に各々接触する。
【0008】前記スケール4は、図1(B)に示すよう
に、帯状の可撓性の合成樹脂製マグネットにS極,N極
を交互に磁化させて目盛りとしたものである。このスケ
ール4は、自然状態では直線状のものであるが、軸受径
が大きいため、円弧状に曲げて内輪1の全周に取付け
る。検出器5は磁気センサからなり、スケール4に対面
させて外輪2の内径面の1か所または複数箇所に取付け
る。
【0009】この構成によると、前記のように内輪1の
固定ギヤ12に噛み合う駆動ギヤを上部フレーム11に
設置されたモータで駆動することより、外輪2が上部フ
レーム11と共に旋回する。このとき、検出器5は内輪
2のスケール4によってパルス信号を発生する。このパ
ルス信号をカウントすることにより、信号変換手段(図
示せず)で角度データに変換して表示される。この場合
に、この旋回軸受は径が大きく、スケール4に磁化され
た目盛り間隔が角度の割合にして小さくできるため、旋
回角度が高精度に検出できる。また、前記スケール4お
よび検出器5は、実際に旋回する部分と固定された部分
との位置関係を直接に測るため、応答のずれ等の誤差が
なく、これによっても高精度の位置決めが行える。ま
た、帯状の可撓性のスケール4を用いるため、軸受径の
異なるものにも対応でき、部品共通化が図れて、生産性
が向上し、コスト低下となる。しかも、スケール4およ
び検出器5による旋回角度検出器6は非接触で測定でき
るため、負荷荷重による軸受やフレーム11の撓み等の
影響を受けず、長期に安定した測定性能が得られる。
【0010】なお、前記の例ではスケール4として平坦
な帯状のものを使用したが、図2(A)に示すように、
長手方向に沿う断面が波形の帯状材とし、各波山部にS
極とN極を交互に磁化させたスケール4を用いても良
い。また、図2(B)のように、非磁性体のベース4a
に、一定間隔のスリット4cによって目盛りとなる歯4
dの列を形成した磁性体の金属板等の帯状材4bを重ね
たものをスケール4としても良い。この場合、検出器5
には、永久磁石およびコイルが内蔵されて磁界の変化を
読み取るもの等を使用する。この磁石内蔵の検出器5を
使用する場合、スケール4を単なる磁性体として図2
(A)のような波形断面のものとしても良い。この場合
に、波山の形状をギヤの歯のように凹凸の際立ったもの
とすると、パルスの検出が確実となる。また、前記の例
ではスケール4を内輪1に取付けたが、スケール4およ
び検出器5は、内外輪のどちら側につけても良い。この
場合に、角度表示される側を検出側とした方が、信号ケ
ーブルの処理には有利である。
【0011】図3ないし図5は、各々この発明の他の実
施例の形態を示す。これらの例において、スケール4お
よび検出器5は、図1の例で説明したものが使用されて
いる。図3の例は、外輪2の内径面にスケール4を設
け、このスケール4を読み取る検出器5を内輪1に設け
てある。この例は、図1の例と同じく、内輪1を固定輪
とし、外輪2を旋回輪とするが、外輪2にギヤ12Aを
設けて固定フレーム10上の駆動装置の駆動ギヤ(図示
せず)と噛み合わせるようにしてある。
【0012】図4の例は、スケール4および検出器5を
軸受の内部に、つまり軸受隙間における上下のシール1
3,14の間に設けている。スケール4は内輪1の外径
面に設け、検出器5は外輪2に径方向に貫通させた孔1
5内に設けている。上側のシール13は、内輪1の上側
端面の外周部に設けた溝に嵌合させて取付けてある。そ
の他の構成は図1の例と同じである。図5の例では、図
1の例において、検出器5を外輪1に直接に設ける代わ
りに別部材である上部フレーム11に設置したものであ
る。検出器5とスケール4とのギャップ量等の位置関係
が精度良く確保できるのであれば、このように検出器5
を上部フレーム11に取付けても良い。また、旋回角度
検出器6は軸受下部に取付けてもよい。
【0013】なお、前記の各実施の形態は、単列の玉軸
受型の旋回軸受に適用した場合につき説明したが、この
発明は、複列の玉軸受型や、クロスローラ型、3列円筒
ころ軸受型等、転がり型の旋回軸受であれば、特に形式
に限定されずに適用できる。
【0014】
【発明の効果】この発明の旋回角度検出器付き旋回軸受
は、内輪および外輪のうちの一方の軌道輪に円周方向に
沿うスケールを設け、このスケールを読み取る旋回角度
検出用の検出器を、他方の軌道輪に設けたものであるた
め、実際に旋回する部分と固定された部分の位置関係が
測られることになり、そのため応答のずれ等の誤差がな
く、高精度な角度検出が行える。特に、旋回軸受は径が
大きく、スケールはその軌道輪に円周方向に沿って設け
られるものであって、角度割合にして目盛り間隔を小さ
くできるため、高精度の角度検出が行える。また、多段
に停止させる場合等も、スケールおよび検出器は各々1
個で済み、構造や取付けが容易である。スケールを帯状
の可撓性のものとした場合は、種々異なる径の軸受にも
スケールの共通使用が図れ、生産性の向上、コスト低下
が図れる。前記スケールが磁気スケールであり、前記検
出器が磁気検出を行うものである場合、あるいは前記ス
ケールが磁性体の歯列による目盛りを施したものであ
り、前記検出器が磁界の変化を読み取るものである場合
は、非接触で測定できるため、負荷荷重による軸受やフ
レームの撓み等による影響を受けずに、長期に安定した
性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)はこの発明の第1の実施の形態にかかる
旋回軸受の部分断面図、(B)はそのスケールの説明図
である。
【図2】(A),(B)はスケールの各変形例を示す部
分斜視図である。
【図3】この発明の他の実施の形態にかかる旋回軸受の
部分断面図である。
【図4】この発明のさらに他の実施の形態にかかる旋回
軸受の部分断面図である。
【図5】この発明のさらに他の実施の形態にかかる旋回
軸受の部分断面図である。
【符号の説明】
1…内輪、2…外輪、3…転動体、4…スケール、5…
検出器、6…旋回角度検出器、10…下部フレーム、1
1…上部フレーム

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転がり軸受形式の旋回軸受において、各
    々軌道輪である内輪および外輪のうちの一方の軌道輪
    に、円周方向に沿うスケールを設け、このスケールを読
    み取る旋回角度検出用の検出器を、他方の軌道輪に直接
    にまたは別部材を介して設けた旋回角度検出器付き旋回
    軸受。
  2. 【請求項2】 前記スケールが、帯状の可撓性材料に前
    記検出器の信号変化用の目盛りを施したものである請求
    項1記載の旋回角度検出器付き旋回軸受。
  3. 【請求項3】 前記スケールが磁気スケールであり、前
    記検出器が磁気検出を行うものである請求項1または請
    求項2記載の旋回角度検出器付き旋回軸受。
  4. 【請求項4】 前記スケールが、磁性体の歯列による目
    盛りを施したものであり、前記検出器が磁界の変化を読
    み取るものである請求項1または請求項2記載の旋回角
    度検出器付き旋回軸受。
JP7212924A 1995-07-28 1995-07-28 旋回角度検出器付き旋回軸受 Pending JPH0942994A (ja)

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