JP2002089551A - エンコーダ付き転がり軸受け - Google Patents

エンコーダ付き転がり軸受け

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JP2002089551A
JP2002089551A JP2000282416A JP2000282416A JP2002089551A JP 2002089551 A JP2002089551 A JP 2002089551A JP 2000282416 A JP2000282416 A JP 2000282416A JP 2000282416 A JP2000282416 A JP 2000282416A JP 2002089551 A JP2002089551 A JP 2002089551A
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JP
Japan
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encoder
rolling bearing
inner ring
outer ring
magnet
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JP2000282416A
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Yoshihiro Tsuboi
義博 坪井
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高分解能のエンコーダを作成するために
必要とされる回転体支持手段を不要とし、磁気式エンコ
ーダ組み立て時に発生する浮遊する鉄粉の付着、磁石同
士の吸着による磁石の割れ・欠け、構造物への吸着とい
った問題を解消しうる磁気式エンコーダの提供を課題と
する。 【解決手段】 内輪と外輪とを有する転がり軸受けにお
いて、外輪表面と相対する内輪表面、もしくは内輪表面
と相対する外輪表面に磁石パターンを形成し、この磁石
パターンと相対する位置に磁気検出素子が設け、磁石パ
ターンを単極に着磁する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータや原動機に
代表される回転機器に用いられる転がり軸受けに関し、
より具体的には、回転信号を出力するエンコーダが内蔵
された転がり軸受けに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、回転機器の回転信号を得るた
めにはエンコーダが用いられている。このエンコーダに
は回転スリット基板、発光素子、受光素子および軸受け
部から構成される光学式エンコーダや、磁性回転体、磁
気検出素子および軸受け部から構成される磁気式エンコ
ーダがある。これらのものは通常一体としてくみ上げら
れている。なお、回転スリット基板や磁性回転体は、そ
の回転軸が前記転がり軸受けで支持されており、回転軸
としては筒状のものもあり、棒状のものもある。
【0003】エンコーダをモータなどの回転機器に取り
付ける場合、エンコーダの回転軸とモータの回転軸とを
カプリングにより連結したり、モータの回転軸をエンコ
ーダの回転軸に挿入したりしている。場合によっては、
それぞれの回転軸にフランジを設けておき、このフラン
ジをボルトナットにより連結する。
【0004】ところで、モータ等の回転体にエンコーダ
を取り付ける場合には、高い取り付け精度が要求される
ため、熟練を要し、作業効率は必ずしも高いものとはな
らないばかりか、場合によっては軸方向のガタを、回転
スリット基板や磁性回転体と発光素子、受光素子、磁気
検出素子との間隙で吸収しきれず、これらが破損する等
の問題を抱えている。
【0005】こうした点を解消するものとして従来のエ
ンコーダの軸受けをモータ等の軸受けで代用したエンコ
ーダ付き転がり軸受けが提案されている。例えば特開2
000−55928号公報、特開2000−46848
号公報、特開2000−46851号公報に記載された
ものがある。
【0006】特開2000−55928号記載の発明自
体は、磁性回転体として、厚さ寸法の0.8〜1.1倍
の孔を有する磁性金属板を用いることにより、エンコー
ダを構成する円輪部の一部で、磁気検出素子と対抗する
部分の円周方向にわたる磁気特性の変化を大きくし、も
って回転速度検出の精度を向上させようとするものであ
り、エンコーダ付き転がり軸受けではない。
【0007】また、特開2000−46848、特開2
000−46851の回転速度検出装置付転がり軸受け
の構造も基本的にこれと同様であり、特に車両の速度検
出に用いられる比較的大型の軸受けに適用されるもので
ある。また、転がり軸受け内部にNSの交番着磁された
磁石を内蔵した構造も車両向けに海外で製品化されてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】いずれにしろ、回転ス
リット基板や磁性回転体を用いるエンコーダで高分解能
のエンコーダを作成するためには、回転体のスリット等
の巾を小さくしなければならない。そして、これらの巾
と回転体の厚さとの関係は上記したように厚さ寸法の
0.8〜1.1倍をスリット巾とすることが必要とされ
る。すなわち、スリット巾を0.05mmとする場合、
回転体の厚さは0.04〜0.055mmとすることが
望まれる。この様な極めて薄い回転体を安定して高速回
転させることは極めて困難であり、別途回転体を支持す
る手段の検討が必要となる。
【0009】更に、交番着磁された磁石が内蔵された磁
気式エンコーダでは、エンコーダとして組み立てる前に
回転体を磁性体とする必要があり、組み立て時に浮遊す
る鉄粉の付着、磁石同士の吸着による磁石の割れ・欠
け、構造物への吸着による取扱いの不便さなどの問題が
ある。
【0010】こうした回転体への支持体の追加、着磁磁
石の割れ・欠けはいずれも製品の価格上昇に繋がるもの
といえる。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、内輪と外輪を有する転がり軸受けにおいて、
単極に着磁された磁石パターンと該磁石パターンより生
じる磁気を検出するための素子とを、それぞれ内輪と外
輪の相対する表面に設けることにより、上記欠点のない
エンコーダ付き転がり軸受けを得ることができることを
見いだして本発明に至った。すなわち本発明のエンコー
ダ付き転がり軸受けは、内輪と外輪とを有する転がり軸
受けにおいて、外輪表面と相対する内輪表面、もしくは
内輪表面と相対する外輪表面に磁石パターンが形成さ
れ、この磁石パターンと相対する位置に磁気検出素子が
設けられたものであり、磁石パターンが単極に着磁され
ているものである。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明において、磁石パターンは
軸受けの回転軸に対して垂直な面に形成しても良く、軸
受けの回転軸に対して平行な面に形成しても良い。着磁
の容易性からは回転軸に対して垂直な面に形成してある
ほう好ましい。磁石パターンを形成するに際しては、例
えば、磁性粉末と、有機樹脂バインダーと、有機溶剤と
を主要成分とするペースト状、あるいはインク状の磁性
材料を用い、スクリーン印刷法等により形成しても良
い。また、例えば、微細孔が設けられた基板の該微細孔
内に上記磁性材料を充填し、該基板を内輪、あるいは外
輪表面に張り付けても良い。
【0013】このようにして磁石パターンを形成するた
め、極めて薄く、間隔の狭い磁石パターンを容易に得る
ことが可能となる。
【0014】次に、磁石パターンを単極に着磁するに
は、軸受けを組み立てた後、一括着磁処理する。このた
め、交番着磁された磁石が内蔵された磁気式エンコーダ
を組み立てる際のように、組み立て時に浮遊する鉄粉の
付着、磁石同士の吸着による磁石の割れ・欠け、構造物
への吸着による取扱いの不便さなどの問題は無い。
【0015】本発明で用いる磁気検出素子としては、磁
気抵抗素子、ホール素子等、通常使用される素子で良
く、取り分けて特別のものを用いる必要はない。
【0016】
【実施例】次に実施例を用いて本発明をさらに説明す
る。 (実施例1)分子量100万のポリイソブチレン(20
℃のG'値:3×106dyne/cm2)100重量部、磁性粉
(SmCo5系磁性粉)800重量部、およびトルエン
1000重量部とをホモミキサーに入れ、攪拌混合して
均一とした。
【0017】得られた組成物を、外径22mm×内径8
mmの転がり軸受けの内輪の軸方向に垂直な面に0.1
3mm間隔で180個の同心円状の線形磁石パターンを
印刷法により形成した。これを120℃で3時間の硬化
・乾燥処理を行い、180個の線形磁区を有する磁石パ
ターンを作製した。
【0018】次にこの磁石パターンに対向する外輪の内
面に、磁気抵抗素子(□3mm×4mm、ピッチ:0.
13mm、A相−B相:90°位相)を、内輪表面と磁
気抵抗素子表面との間隔が0.1mmになるように配置
した。
【0019】転がり軸受けの内輪と外輪を組み合わせて
転がり軸受けを組み立てた後、この転がり軸受けを発生
パルス磁界が3200kA/mの空芯コイル内に静置し
てパルス磁界を加えて前記線形磁石パターンに着磁を行
い、エンコーダ付き転がり軸受けを完成した。図1に本
例のエンコーダ付き転がり軸受けの断面図と要部とを示
した。
【0020】本例のエンコーダ付転がり軸受けの外輪を
固定し、内輪に外径8mmのシャフトを入れた後、前記
磁気抵抗素子に定格電圧を加えた。
【0021】この後、前記シャフトを回すとその角度に
応じて前記磁気抵抗素子の出力端子より正弦波状の信号
が得られ、該信号と角度の関係は360Pulses/
Rotationであった。
【0022】(実施例2)分子量100万のポリイソブ
チレン(20℃のG'値:3×106dyne/cm2)100重
量部、磁性粉(SmCo5系磁性粉)800重量部およ
びトルエン1000重量部とをホモミキサーに入れ、攪
拌混合して均一とした。
【0023】得られた組成物を、外径22mm×内径8
mmの転がり軸受けの内輪の軸方向に平行な面に0.1
1mm間隔で256個の同心円状の線形磁石パターンを
印刷により形成した。これを120℃で3時間の硬化・
乾燥処理を行い、256個の線形磁区を有する磁石パタ
ーンを作製した。
【0024】次にこの磁石パターンに対向する外輪の内
面に、磁気抵抗素子(□3mm×4mm、ピッチ:0.
11mm、A相−B相:90°位相)を内輪表面と磁気
抵抗素子表面との間隔が0.1mmになるように配置し
た。
【0025】転がり軸受けの内輪と外輪を組み合わせて
転がり軸受けを組み立てた後、この転がり軸受けを発生
パルス磁界が2400kA/mの反発式ラジアル空芯コ
イル内に静置してパルス磁界を加えて前記線形磁石パタ
ーに着磁を行い、エンコーダ付き転がり軸受けを完成し
た。図2に本例のエンコーダ付き転がり軸受けの断面図
と要部とを示した。
【0026】本例のエンコーダ付転がり軸受けの外輪を
固定し、内輪に外径8mmのシャフトを入れた後、前記
磁気抵抗素子に定格電圧を加えた。
【0027】この後、前記シャフトを回すとその角度に
応じて前記磁気抵抗素子の出力端子より正弦波状の信号
が得られ、該信号と角度の関係は512Pulses/
Rotationであった。
【0028】(実施例3)磁性粉としてSmCo5系磁
性粉の代わりにNdFeB系磁性粉を用いた以外は実施
例1と同様にしてエンコーダ付き転がり軸受けを作製し
た。
【0029】本例のエンコーダ付転がり軸受けの外輪を
固定し、内輪に外径8mmのシャフトを入れた後、前記
磁気抵抗素子に定格電圧を加えた。
【0030】この後、前記シャフトを回すとその角度に
応じて前記磁気抵抗素子の出力端子より正弦波状の信号
が得られ、該信号と角度の関係は360Pulses/
Rotationであった。
【0031】(実施例4)分子量100万のポリイソブ
チレン(20℃のG'値:3×106dyne/cm2)100重
量部、磁性粉(NdFeB系磁性粉)800重量部およ
びトルエン1000重量部をホモミキサーに入れ、攪拌
混合して均一化した。得られた組成物を、外径22mm
×内径8mmの転がり軸受けの内輪軸受けの軸方向に垂
直な面に0.78mm間隔で30個の同心円状の線形磁
石パターンを印刷方により形成し、120℃で3時間の
硬化・乾燥処理を行い、30個の線形磁区を有する磁石
基板を作製した。
【0032】次に前記磁石基板の磁石部に対向させてホ
ール素子(旭化成電子製EW−453)を内輪表面とホ
ール素子表面との間隔が0.1mmになるように配置し
た。
【0033】この後、前記転がり軸受けの内輪と外輪を
組み合わせて転がり軸受けを組み立て、発生パルス磁界
が3200kA/mの空芯コイル内に静置してパルス磁
界を加えて前記線形磁石パターンの着磁を行い、エンコ
ーダ付転がり軸受けを完成した。図3に本例のエンコー
ダ付き転がり軸受けの断面図と要部とを示した。
【0034】このエンコーダ付転がり軸受けけの外輪を
固定し、内輪に外径8mmのシャフトを入れた後、前記
磁気抵抗素子に定格電圧を加えた。
【0035】その後、前記シャフトを回すとその角度に
応じて前記磁気抵抗素子の出力端子より正弦波状の信号
が得られ、該信号と角度の関係は30Pulses/R
otationであった。
【0036】
【発明の効果】本発明では、転がり軸受け自体を構成す
る外輪あるいは内輪の表面にペースト状、あるいはイン
ク状の磁性材料を用い、スクリーン印刷法等により磁石
パターンを形成するため、極めて薄く、間隔の狭い磁石
パターンを容易に得ることが可能となり、極めて高精度
のエンコーダとして機能するエンコーダ付き転がり軸受
けを得ることができる。また、単極に着磁するために軸
受けを組み立てた後、一括着磁処理するので、交番着磁
された磁石が内蔵された磁気式エンコーダを組み立てる
際のように、組み立て時に浮遊する鉄粉の付着、磁石同
士の吸着による磁石の割れ・欠け、構造物への吸着によ
る取扱いの不便さなどの問題は無い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1のエンコーダ付き転がり軸受
けの断面図と要部とを示した図である。
【図2】本発明の実施例2のエンコーダ付き転がり軸受
けの断面図と要部とを示した図である。
【図3】本発明の実施例4のエンコーダ付き転がり軸受
けの断面図と要部とを示した図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内輪と外輪とを有する転がり軸受けにおい
    て、外輪表面と相対する内輪表面、もしくは内輪表面と
    相対する外輪表面に磁石パターンが形成され、この磁石
    パターンと相対する位置に磁気検出素子が設けられたも
    のであり、磁石パターンが単極に着磁されていることを
    特徴とするエンコーダ付き転がり軸受け。
  2. 【請求項2】磁石パターンが軸受けの回転軸に対して垂
    直な面に形成されていることを特徴とする請求項1に記
    載の転がり軸受け。
  3. 【請求項3】磁石パターンが軸受けの回転軸に対して平
    行な面に形成されていることを特徴とする請求項1に記
    載の転がり軸受け。
JP2000282416A 2000-09-18 2000-09-18 エンコーダ付き転がり軸受け Pending JP2002089551A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7462540B2 (en) 2004-02-06 2008-12-09 Panasonic Corporation Silicon carbide semiconductor device and process for producing the same
JP2017032327A (ja) * 2015-07-30 2017-02-09 Ntn株式会社 回転検出装置付き軸受

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7462540B2 (en) 2004-02-06 2008-12-09 Panasonic Corporation Silicon carbide semiconductor device and process for producing the same
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