JP2000065846A - 測定用ころ軸受 - Google Patents

測定用ころ軸受

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JP2000065846A
JP2000065846A JP10230897A JP23089798A JP2000065846A JP 2000065846 A JP2000065846 A JP 2000065846A JP 10230897 A JP10230897 A JP 10230897A JP 23089798 A JP23089798 A JP 23089798A JP 2000065846 A JP2000065846 A JP 2000065846A
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JP
Japan
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roller
poles
pole
bearing
inner ring
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JP10230897A
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English (en)
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Seiji Ijuin
誠司 伊集院
Katsuhiro Konno
勝廣 今野
Tatsunobu Momono
達信 桃野
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】保持器への特別な加工やスリップリングなどの
取付け作業を行うことなく簡便に行うことができ、しか
も測定の分解能を上げることができる測定用ころ軸受を
提供することを課題とする。 【解決手段】外輪と内輪との間に組み込まれるころの内
の1つのころ4の転動面に対し、円周方向に沿って所定
間隔毎に磁極6が配置される。その複数の磁極6は、こ
ろ半径方向でN極とS極とが対置すると共に円周方向で
はN極とS極とが互いに隣り合う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、円筒ころ軸受,円
すいころ軸受,球面ころ軸受などのころ軸受について
の、ころの自転・公転を測定するために使用される測定
用ころ軸受に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、転がり軸受における転動体の自転
の測定について、ホール素子を利用したものとしては、
例えば、図6に示すようなものがある。
【0003】この測定に使用される転がり軸受は玉軸受
であって、外輪及び内輪間に組み込まれる複数の玉(転
動体)の一つの玉50について、玉全体を2極(N極と
S極)に磁化したものである。
【0004】そして、この転がり軸受を使用した転動体
の自転測定は、上記2極に磁化した玉50の中心を原点
とした3次元の座標軸を想定して、その各座標軸上の適
当な位置にそれぞれホール素子51,52,53を配
し、そのホール素子51,52,53を通じて玉50の
自転にともなう磁軸の方向変化を検出するものであり、
上記座標軸3軸のうちの2つの軸については保持器54
を貫通させ、保持器54における上記2つの座標軸位置
に対応する位置にそれぞれホール素子51,52を埋め
込んで構成し、各ホール素子51,52,53における
電圧出力に基づき、玉50の自転を測定するものであ
る。
【0005】また、従来のころ軸受における転動体の自
転の測定としては、例えば特開平8−122346号公
報に記載されているものがある。この測定に使用される
ころ軸受は、外輪と内輪との間に組み込まれる複数のこ
ろの一つに対し、そのころの端面中央部に円周方向に沿
って磁石を埋め込むことで構成されている。
【0006】そして、そのころ軸受を使用したころ(転
動体)の自転の測定は、ころ軸受の固定部材に対し、上
記ころの公転軌道と平行に回転数検知用環状コイルを近
接して、上記ころの自転に伴う上記各磁石の磁束変化に
基づく誘導起電力の変化回数を数えることで、上記ころ
の自転回転数を測定するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のうち前者の測定にあっては、保持器54にホール素
子51,52を埋め込み、保持器54と一体となってい
るホール素子51,52から電圧出力を取り出すために
スリップリング55が必要となる。この結果、測定用転
がり軸受の保持器54について加工作業が必要になった
り、スリップリング55のための配線が要求されるな
ど、手間がかかる。
【0008】また、後者の測定にあっては、測定のため
にスリップリングは不要であるものの、ころ端面中央部
に磁石を埋め込む必要があり、また、所要の測定感度を
確保する目的で回転数検知用環状コイルをころ端面に近
接させようすると、当該回転数検知用環状コイルが軸受
が保持器に干渉し易くなるなどの問題がある。
【0009】なお、どちらの測定方法であっても、転動
体の自転のみを測定するものであって、転動体の公転の
測定については、これらの測定回路とは別のものを用意
する必要がある。
【0010】本発明は、上記のような従来の問題点に着
目したなされたもので、保持器への特別な加工やスリッ
プリングなどの取付け作業を行うことなく簡便に行うこ
とができ、しかも測定の分解能を上げることができる測
定用ころ軸受を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、内輪と外輪との間に複数個のころを組み
込んだころ軸受であって、上記複数個のころのうちの1
つのころは、その転動面に対し円周方向に沿って所定間
隔毎に磁極が形成され、その複数の磁極は、複数組の対
をなすN極及びS極からなって、ころ半径方向でN極と
S極とが対置すると共に円周方向ではN極とS極とが互
いに隣り合うことを特徴とする測定用ころ軸受を提供す
るものである。
【0012】本発明の測定用ころ軸受にあっては、ころ
転動面に半径方向で対をなしてN極とS極とが対置して
いるので、例えば、外輪にN極が接触すると内輪にS極
が接触して、外輪−ころ−内輪の間に磁気回路の一部が
形成される。
【0013】続いて、軸受の回転に伴い,ころが所定角
度だけ自転すると、ころ転動面には、円周方向にN極と
S極とが互いに隣り合うように配置されているため、次
にS極が外輪に接触し、且つ内輪にN極接触して逆転す
る位相が現れ、外輪−ころ−内輪の磁気回路における磁
界の向きが反転する。
【0014】そして、図1に示すように、外輪1と内輪
2とをホール素子3を通じて磁気的に接続して磁気回路
Gを一巡させることで、ころ4の自転がホール素子3を
通る磁界の変化として測定可能となる。
【0015】このとき、円周方向に沿って配置する磁極
の数を増やすほど、測定の分解能が向上する。また、こ
ろ4に形成する磁極は、着磁によって形成することが好
ましい。ころ4の転動面は、磁石の埋め込みではその加
工が大変困難であり、また、軌道輪1,2ところ4との
間の摩擦を増加させるなど、軸受回転不具合の要因とも
なる。
【0016】また、本願発明のころ軸受にあっては、上
述のような転動体についての自転等の測定の後に、ホー
ル素子3その他を外すことで、そのまま軸受本来の目的
に使用することもできる。
【0017】なお、上記ホール素子3は、軸受の軸心を
中心とした円周方向に、複数個配置し、各ホール素子3
の出力値を加算してころの自転を測定するようにすると
よい。このようにすることで、ころ4の公転の位相がど
こにあっても、ころ4の自転による磁界の変化に応じ
て,安定した出力波形を得ることができる。
【0018】さらに、複数のホール素子3を、軸受の軸
心を中心とした円周方向に配置し、かつ互いに隣合うホ
ール素子3の間隔を部分的に変えることにより、ころ4
の公転を測定することが可能となる。即ち、部分的に間
隔を変えた位置を,ころ4が通過する際、他の部分に比
べてホール素子3を通過する磁力が一時的に弱く又は強
くなり、出力波形の電圧振幅が一時的に小さく又は大き
くなる。そして、単位時間当たり、この振幅が小さくな
る数を計数することにより、ころ4の公転が測定でき
る。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本実施形態における測定用ころ軸
受は、図2に示すように、複列の円筒ころ軸受であっ
て、内輪2及び外輪1間に組み込まれる複数の円筒ころ
の内の一つのころ4について、そのころ4の転動面にだ
け着磁を実施して6極の磁極6を設けたものである。
【0020】着磁には、図3に示すような着磁治具を使
用して行い、着磁後の磁束密度を、例えば,転動面中央
部で10〜30G程度となるように設定する。これによ
って、上記ころ4の転動面に設けた磁極6は、模式図で
ある図4に示すように、ころ4の半径方向でN極とS極
とが対置し、かつ、円周方向ではN極とS極とが互いに
隣り合った状態に設定される。
【0021】次に、上記測定用ころ軸受を使用したころ
4の運動の測定について説明する。上記図2に示すよう
に、ころ軸受の内輪2を、内輪取付け部材7を介して軸
部材8に組み付け、外輪1を外輪取付け部材9a,9
b,9cに取り付ける。
【0022】外輪取付け部材9a,9b,9cの一部9
cは、内輪2の端面に近接して対向している。その対向
する部分に、ホール素子3が一対のホール素子取付け部
材10a,10bを介して配置される。
【0023】ホール素子取付け部材10a,10bは、
磁力を通さない材質である高力黄銅からなるアダプタ1
1によって上記外輪取付け部材9cの一部に固定される
と共に、ホール素子3を左右から挟持する部材である。
【0024】また、内輪2側のホール素子取付け部材1
0bと内輪2の端面とは、0.5〜1mm程度の隙間で近
接配置する。また、二つのホール素子取付け部材10
a,10bは、なるべく多くの磁束がホール素子3を通
過するように、ホール素子3に向かって絞られた形状と
なっている。
【0025】これによって、図の点線で示したように、
ころ4のN極、外輪1、外輪取り付け部材9a,9b,
9c、ホール素子取り付け部材10a、ホール素子3、
ホール素子取り付け部材10b、内輪2、及びころ4の
S極を通過するような磁気回路Gが形成される。
【0026】上記ホール素子3は、図5に示すように、
軸受の軸心Pを中心とした円周方向に沿って1か所を除
き等間隔に且つ内輪2の端面に近接した位置で複数個,
配置する。図5では、11個配置されている。
【0027】但し、真下位相位置12にはホール素子3
を配置せず、その結果、真下位相位置12部分だけ、他
の部分よりも広く間隔が開いている。上記複数のホール
素子3は作動アンプ13に接続され、検出した電圧の波
形を当該作動アンプ13に出力可能となっている。作動
アンプ13では各ホール素子3からの入力を加算・増幅
して出力する。
【0028】上記装置構成における作用等を説明する。
上記構成の構成にあっては、軸受の回転にともない(本
実施形態では、内輪2が回転)、ころ4が自転すると、
ころ4が60度自転する度に外輪1及び内輪2に接触す
る磁極6が反転し逆相となって磁界の向きが反転する。
これが繰り返されることにより、図2に示すような波形
が出力アンプをとおして出力される。
【0029】このとき、ホール素子331は、軸受の軸
心Pを中心とした円周方向に、11個配置され、作動ア
ンプ12によって各ホール素子3からの出力を加算して
いるため、ころ4の公転の位相がどこにあっても、ころ
4の自転運動による磁界の変化に応じて安定した出力波
形を得ることができる。
【0030】また、本実施形態では、ころ4の転動面に
6極の磁極6を設けているので、図2に示すように、こ
ろ4が1回自転する度に3波長の波形が出力される。ま
た、ホール素子3は軸受の軸心を中心とした円周方向に
真下位相位置12の1箇所を除いて、等間隔となってい
る。このため、ころ4が真下位相位置12の近傍を通過
する際、ころ4と真下位相位置12のとなりのホール素
子3a,3bまでの距離が他の位相の時よりも長くなる
為、ホール素子3を通過する磁力は弱くなり、図2のA
に示すように、出力波形の電圧振幅が小さくなる。そこ
で、単位時間当たり、この振幅が小さくなる数を計数す
ることにより、ころ4の公転を測定することも可能であ
る。
【0031】ここで、出力された波形をころ4の自転速
度に換算するために、例えば、F/Vコンバータを使用
する。但し、一般のF/Vコンバータでは、ある時間内
の平均パルス数をカウントするため、ある時間内の平均
の自転速度しか算出することができず、ころ4自転速度
が図2中Bのように連続的に変化し、波長が連続的に変
化する場合は、目視で一つ一つの波長を測定し、自転数
に換算するしかない。そこで、1波長で周波数を算出で
きるF/Vコンバータを使用し、ころ4の自転速度が連
続的に変化する場合でも、波長の測定を黙視に頼ること
なく、速やかに算出できるようにすることが望ましい。
【0032】ここで、上記実施形態では、ころ4転動面
に設ける磁極6を6個としているが、10極,14極等
と6極より多く設定してもよい。また、ホール素子3の
数も11個に限定されるものではない。
【0033】また、ホール素子3配列の間隔の一部であ
る真下位相位置12の近傍だけを他に比べて広く設定し
ているが、部分的に間隔を変更する部分は、一か所に限
定されず2か所以上であってもよい。2か所以上にした
場合には、その分だけ,ころ4の公転の検出周期が短く
なる。また、部分的な間隔の変更は、他の間隔に比べて
広くする場合に限定されない。他の間隔に比べて狭くし
てもよい。
【0034】また、上記実施形態では、ホール素子3を
内輪2に近接して配置しているが、内輪取付け部材7が
磁性体であれば、その内輪取付け部材7に近接してホー
ル素子3を配置してもよい。
【0035】また、ホール素子3を外輪1若しくは外輪
取付け部材9a,9bに近接配置するように設定しても
構わない。
【0036】
【実施例】ここで、上記実施形態では、外輪取付け部材
9a,9b,9c及びホール素子取付け部材10a,1
0bを別体としているが、これらを一体成形としたとこ
ろ、軸受とホール素子3の間に入る部材は他方のホール
素子取付け部材10bだけとなるため、上記実施形態に
比べて磁気抵抗を減少させることができ、ころ4に着磁
する磁束密度を10G以下としても、良好な波形出力を
得ることができた。
【0037】また、ホール素子3の数を11個から7個
に減らした場合でも、良好な波形出力を得ることができ
た。
【0038】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の測定
用ころ軸受を採用すると、保持器に加工を加えることな
く且つスリップリング等を使用することなく、ホール素
子によって簡便に、ころの自転を測定できるようにな
る。
【0039】しかも、磁極の数を増やすほど、測定の分
解能を上げることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るころの自転測定の構造を説明する
ための模式図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るころ軸受及びころの
自転測定の構造を説明するための図である。
【図3】着磁治具の一例を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るころ転動面に配置す
る磁極の一例を示す模式図である。
【図5】本発明の実施の形態に係るホール素子の配置を
示す模式図である。
【図6】従来の測定用転がり軸受及び転動体の自転測定
の構造を説明するための図である。
【符号の説明】
1 外輪 2 内輪 3 ホール素子 4 ころ(転動体) 6 磁極 7 内輪取付け部材 8 軸部材 9a〜9c外輪取付け部材 10a,10bホール素子取付け部材 13 作動アンプ
フロントページの続き (72)発明者 桃野 達信 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目5番50号 日本精工株式会社内 Fターム(参考) 3J101 AA13 AA25 AA32 AA43 AA54 AA62 BA06 BA77 FA46 FA60

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内輪と外輪との間に複数個のころを組み
    込んだころ軸受であって、上記複数個のころのうちの1
    つのころは、その転動面に対し円周方向に沿って所定間
    隔毎に磁極が形成され、その複数の磁極は、複数組の対
    をなすN極及びS極からなって、ころ半径方向でN極と
    S極とが対置すると共に円周方向ではN極とS極とが互
    いに隣り合うことを特徴とする測定用ころ軸受。
JP10230897A 1998-08-17 1998-08-17 測定用ころ軸受 Pending JP2000065846A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012069066A1 (en) 2010-11-25 2012-05-31 Aktiebolaget Skf Sensing of the spin of a roller in a bearing in operational use
DE102017111738A1 (de) * 2017-05-30 2018-07-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzkörperdrehzahlmessung mittels Hall-Sensoren

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012069066A1 (en) 2010-11-25 2012-05-31 Aktiebolaget Skf Sensing of the spin of a roller in a bearing in operational use
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