JP2004053589A - Rotating-state detector and rolling device - Google Patents

Rotating-state detector and rolling device Download PDF

Info

Publication number
JP2004053589A
JP2004053589A JP2003146310A JP2003146310A JP2004053589A JP 2004053589 A JP2004053589 A JP 2004053589A JP 2003146310 A JP2003146310 A JP 2003146310A JP 2003146310 A JP2003146310 A JP 2003146310A JP 2004053589 A JP2004053589 A JP 2004053589A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
encoder
facing surface
rotation
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003146310A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroo Ishikawa
石川　寛朗
Mamoru Aoki
青木　護
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2003146310A priority Critical patent/JP2004053589A/en
Publication of JP2004053589A publication Critical patent/JP2004053589A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotating-state detector having a simple structure that can simultaneously detect the speed and direction of the rotation and absolute angle of a rotary member by using a single sensor, and to provide a rolling device provided with the detector. <P>SOLUTION: In the rotating-state detector having a sensor 20 attached to a stationary member 1 and an encoder 10 attached to the rotary member 2 which rotates with respect to the member 1 and is provided with a sensor facing surface 10a facing the sensor 20, the distance between the sensor facing surface 10a of the encoder 10 and the sensor 20 varies depending upon the position and the sensor 20 measures the rotating state of the rotary member 2 by measuring the change of the distance. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受等の転動装置の回転速度、回転方向および回転角度を同時に検出する回転状態検出装置、およびこの回転状態検出装置を備えた軸受および直動装置等の転動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回転状態検出装置は、軸受等の回転体の回転速度、回転方向、または回転角度を検出するために用いられている。回転状態検出装置は、回転体外に設けられた回転センサと、回転体表面に周期的に配置された被検出物とからなる。回転センサは、被検出物の検出周期と既知の被検出物の配置周期に基づき回転体の回転速度、回転方向または回転角度を算出する。
【０００３】
この種の軸受としては、旋回角度検出器を備えた旋回軸受が考案されている。この旋回角度検出器は、軌道輪である内輪および外輪にそれぞれ取り付けられたスケールとセンサからなる。スケールは、軸の周方向に沿って交互に配列されたＮ極およびＳ極を有する。センサは、Ｎ極およびＳ極の磁力を検知してパルス信号を検出し、パルス信号の数をカウントする。信号変換手段は、パルス信号数に応じてパルス信号を角度データに変換し、角度データを表示する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、軸受の回転輪に設けられた格子パターンと、格子パターンに対向して設けられた複数のＬＥＤと、光源から出射され前記パターンによって変化した光を検出するための複数のＰＤと、からなる回転角度検出器付軸受が開示されている。複数のＬＥＤからの出射光は、それぞれ格子パターン上に光スポットを形成する。光スポットは、格子パターンの暗部と明部により反射光強度が周期的に変化する。複数のＰＤは、これら反射光強度の変化をそれぞれ観測し、観測結果に応じて軸の回転角度を算出する（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
さらに、回転状態検出装置として、接触型の回転角度検出装置が開示されている。この回転角度検出装置は、外輪の端面に設けられた絶縁体層と、絶縁体層上に設けられた導体パターンと、内輪上に設けられ、導体パターンと対向する接触子と、からなる。接触子は、回転体の回転に伴い、導体パターンと絶縁体に交互に接触する。導体パターンは、接触子との接触により短絡し導通する。回転角度検出装置は、導体パターンと接触子との導通の有無を用いて、回転体の絶対角度を検出する（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
また、回転体の円周上に配置された磁石と、回転体近傍に配置され磁石が形成する磁束を検出する単一の磁気センサとからなる回転検出装置が開示されている。回転体にはＮ極、Ｓ極および極無しの組が複数個順に設けられ、磁気センサはＮ極、Ｓ極、極無しの磁力を検出することにより回転体の回転速度を検出する。あわせて磁気センサは、磁極の検出順序（「Ｎ極−Ｓ極−極無し」または「極無し−Ｓ極−Ｎ極」）に基づき回転体の回転方向を測定する（例えば、特許文献４参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９―４２９９４号公報
【特許文献２】
特開平７―２１８２３９号公報
【特許文献３】
特開平７−２１８２４８号公報
【特許文献４】
特開２０００−３４６６７３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に開示の旋回角度検出器付旋回軸受は、単一のセンサを用いた場合、回転速度と回転角度を検出可能であるが、同時に回転方向を検出することは不可能である。従って、回転速度、回転角度および回転方向を同時に検出するためには、別途センサを設けなければならない。センサの増設は、軸受にセンサの取付スペースを要求し、軸受のコンパクト化が困難になる。さらに、２つのセンサを設けるため、軸受の組み付け性が悪化し、コストアップにもつながる。
【０００９】
また、特許文献２に開示の軸受は、複数のセンサを用いることを前提としているものである。従って、軸受に複数のセンサの取付スペースを設けなければならず、軸受のコンパクト化が困難になる。さらに、複数のセンサの設置は、軸受の組み付け性を悪化させるため、製造コストの上昇にもつながる。
また、特許文献３に開示の回転体は、特殊な導電パターン絶縁層上に形成しなければならないため、製造コストが高くなることが予想される。
【００１０】
一方、特許文献４に開示の回転検出装置は、単一の磁気センサを用いて回転体の回転速度とともに回転方向を同時に測定可能であるため、別センサを設ける必要が無く、軸受の小型化に有利である。
【００１１】
しかしながら、従来の回転状態検出装置がパルスから得る回転角度の情報は、回転開始前の角度を基準とした相対回転角度である。よって、絶対角度は、得られた相対回転角度から基準となる角度を考慮して計算される。
このため、回転開始前の角度を保存しているメモリの故障または交換等の理由により、回転開始時の角度情報が失われた場合には、基準となる角度を再設定しない限り、上述の装置は絶対角度を算出することができないという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記課題を鑑みて為されたものであり、単一のセンサを用いて回転体の回転速度、回転方向および絶対角度を同時に検出可能な簡易な構造を有する回転状態検出装置およびこの回転状態検出装置を備えた転動装置を提供することをその目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の回転状態検出装置は、静止部材に取り付けられたセンサと、静止部材に対して回転する回転部材に取り付けられ、センサと対向するセンサ対向面を備えたエンコーダとを有し、前記エンコーダの前記センサ対向面と前記センサ間の距離は、位置により変化しており、前記センサは、前記距離の変化を測定することにより回転部材の回転状態を測定することを特徴とする。
【００１４】
請求項１記載の回転状態検出装置によれば、エンコーダとセンサ対向面間の距離が位置により異なっている。従って、センサはエンコーダとの距離の変化を測定することにより、簡易な構成で回転速度、回転方向、絶対角度を判断することが可能となる。また、本構成の場合、必要とされるセンサは、一つで良いため、構成を簡易なものとし、装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【００１５】
エンコーダには、複数のセンサ対向面を形成し、センサとの距離は、センサ対向面毎に異なるようにしてもよい。この場合、センサは、センサ対向面毎の距離の違いを測定することにより、簡易な構成で回転速度、回転方向、絶対角度を判断することが可能となる。
【００１６】
また、前記エンコーダは、前記センサ対向面のそれぞれに一列に設けられた複数の着磁領域を有するようにしてもよい。この場合は、センサとして磁気センサを用いることにより、表面形状を容易に識別することが可能となる。
【００１７】
前記エンコーダの前記センサ対向面と前記センサ間の前記距離は、漸増もしくは漸減するように構成しても良い。この場合は、距離と角度の関係が容易に理解されるため、絶対角度の識別のための構成が簡素化できる。
【００１８】
また、前記複数の着磁領域は、交互に配置された複数のＮ極およびＳ極から構成されるようにしても良い。これにより、センサ対向面間の区別をさらに容易にすることが可能となる。
【００１９】
前記エンコーダは、回転部材の軸方向または径方向に前記センサと対向させることが可能である。これらは、回転部材、固定部財投の形状に応じて選択すればよく、設計の幅を拡げることが可能となる。
【００２０】
前記センサもしくはエンコーダ、またはそれらの周辺部材の温度を測定する温度測定部をさらに設けても良い。温度測定部を設けることにより、温度に依存した検出値の変化を知ることが可能となり、適切な補正を加えながら測定を行うことが可能となる。
【００２１】
前記エンコーダと前記センサを封止するシール部材をさらに設けても良い。エンコーダとセンサを封止することにより、外界の影響をあまり意識することなく、正確な測定を行うことが可能となる。
【００２２】
本発明の請求項１１〜２０記載の転動装置は、静止部材と、静止部材に対して回転する回転部材と、静止部材に取り付けられたセンサと、回転部材に取り付けられ、センサと対向するセンサ対向面を備えたエンコーダとを有し、前記エンコーダの前記センサ対向面と前記センサ間の距離は、位置により変化しており、前記センサは、距離の変化を測定することにより回転部材の回転状態を測定することを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項１１〜２０記載の転動装置は、請求項１〜９記載の回転状態検出装置を一般的な転動装置に組み込んだものである。請求項１〜９記載の回転状態検出装置が組み込まれた転動装置は、エンコーダとセンサ対向面間の距離が位置により異なっている。従って、センサはエンコーダとの距離の変化を測定することにより、簡易な構成で回転速度、回転方向、絶対角度を判断することが可能となる。また、本構成の場合、必要とされるセンサは、一つで良いため、構成を簡易なものとし、装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の第１〜１１実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
以下、図１〜５を参照しながら、本発明の第１実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る回転検出装置が組み込まれた転動装置としての深溝玉軸受を示す。深溝玉軸受は、外輪３、内輪４、転動体である複数のボール７、シールリング８および保持器９を有する。
【００２６】
外輪３は、静止部材であるハウジング１の内周面１ａに固定されている。外輪３は、炭素鋼等の金属材に鍛造加工等を施し製造されている。外輪３は、ボール７をガイドする外輪軌道５を内周面に有する。
【００２７】
内輪４は、外輪３と同様に、炭素鋼等の金属材に鍛造加工等を施し製造されている。内輪４は、回転部材である軸２の外周面２ａに外嵌している。内輪４は、外輪３の外輪軌道５に対応して、ボール７をガイドする外輪軌道６を外周面に有する。内輪４は、軸２の回転に伴い、軸２と一体に回転する。
【００２８】
ボール７は、外輪３の外輪軌道５と内輪４の内輪軌道６との間に一列に配列されている。ボール７は、軸２の回転に伴う内輪４の回転に従い、外輪軌道５および内輪軌道６に沿って転動する。
【００２９】
シールリング８は、外輪３と内輪４の間のボール７を収納する空間の両端開口部を塞いで封止している。シールリング８は、外部からボール収容空間へのごみ、水分、異物等の侵入、およびボール収容空間から潤滑剤の流出を防止している。シールリング８は、それぞれ外輪３の内周面に形成された固定部３ｂで固定されている。
【００３０】
保持器９は、ボール７を転動自在に外輪軌道５と内輪軌道６との間に保持している。保持器９としては、鋼板の打ち抜き保持器、もみ抜き保持器等を使用することができる。
【００３１】
軸２の外周面２ａ上には、円環形状のエンコーダ保持部材１１が立設されている。エンコーダ保持部材１１は、軸２の外周面２ａからハウジング１の方向、即ち軸２の外径方向に延出している。エンコーダ保持部材１１の軸方向側面上には、軸方向にエンコーダ１０が配置されている。
【００３２】
一方、ハウジング１の内周面１ａ上には、センサ保持部材２１が立設されている。センサ保持部材２１は、ハウジング１の内周面１ａから軸２の方向、即ちハウジング１の内径方向に延出している。センサ保持部材２１の軸方向側面上には、単一のセンサ２０が配置されている。センサ２０は、軸方向にエンコーダ１０と対向している。
【００３３】
図２は、エンコーダ１０を示す平面図であり、図３は、その部分拡大斜視図である。エンコーダ１０は、径方向幅一定の円環形状を有している。エンコーダ１０は、階段形状を為す複数のセンサ対向面１０ａと、フラット形状を為すエンコーダ取付部材接地面１０ｂを有する。エンコーダ１０は、エンコーダ取付部材接地面１０ｂでエンコーダ取付部材１１に取り付けられている。エンコーダ取付部材接地面１０ｂの法線方向は、軸方向と同一である。
【００３４】
図３に示すように、複数のセンサ対向面１０ａは、軸方向高さｈ１を有する段差によって周方向に仕切られて形成されている。段差は、中心Ｏから角度θ０毎に形成され、エンコーダのセンサ対向面を角度θ０毎に周方向に分割している。したがって、エンコーダ取付部材接地面１０ｂからセンサ対向面１０ａまでの高さＨは、角度θ０毎にｈ１増加している。
【００３５】
従って、エンコーダ１０の軸方向高さＨは、もっともエンコーダ取付部材接地面１０ｂから近いセンサ対向面１０ａを基準として、もっとも遠いセンサ対向面１０ａまで角度θ０毎に、ｈ１ずつ単調増加する。なお、本実施形態においては、エンコーダ取付部材接地面１０ｂにもっとも近いセンサ対向面１０ａの隣には、エンコーダ取付部材接地面１０ｂからもっとも遠いセンサ対向面１０ａが配置されている。また、本実施形態では、高さＨがセンサ側から見て反時計回りにｈ１ずつ増加するようにエンコーダ１０を配置している。従って、エンコーダ１０とセンサ２０との間の距離は、軸２の回転にともない、センサ対向面１０ａの形状に従って変化する。エンコーダ１０とセンサ２０との距離は、角度に応じて、図示せぬ制御回路に保存されている。また、制御回路は、各センサ対向面１０ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。
【００３６】
センサ２０は、エンコーダ１０のセンサ対向面１０ａと軸方向に対向している。センサ２０は、エンコーダ１０のセンサ対向面１０ａとセンサ２０間の距離の変位を測定する光または超音波を利用した変位センサである。センサ２０は、光または超音波をエンコーダ１０のセンサ対向面１０ａに向けて出力する。出力された光または超音波は、センサ対向面１０ａにて反射される。センサ２０は、この反射された光または超音波を受信し、センサ対向面の形状の変位を測定する。センサ２０は、検出した距離データを、ケーブル２２を介して、図示せぬ制御回路に出力する。
【００３７】
図４は、センサ２０によって検出された出力信号を示すグラフである。図４において、縦軸は出力信号の強度、横軸は時間である。図４では、波線が出力信号を示している。出力信号の大きさは、センサからの距離に対応し、近いほど強度が大きい。ここで、図４中最左端にあるパルスは、もっともエンコーダ取付部材接地面１０ｂに近いセンサ対向面１０ａとセンサ２０とが対向している場合の検出値のパルスを示す。図４によれば時間の経過と共に、パルスピークの強度が階段状に単調増加していることが分かる。
【００３８】
先述の通り、本実施形態では、エンコーダ１０は、センサ２０から見て反時計回りに高さ寸法Ｈが漸増するように設けられている。従って、図４の場合、制御回路は、エンコーダ１０、即ち軸２がセンサから見て時計回りに回転していると判断する。
【００３９】
図４に示されるように、センサ２０の出力は、センサ２０にもっとも近接したセンサ対向面１０ａにより反射された信号を最大ピークとしてもつ。制御回路は、この最大ピークをカウントし、単位時間当たりに得られる最大ピークの数を基に軸２の回転速度を算出する。
【００４０】
さらに、制御回路は、パルスの強度を基に、軸の絶対角度を決定する。本実施形態の場合、センサ２０の出力は、エンコーダ１０の形状に従って階段形状となる。制御回路は、各形状の絶対角度と検出値を関連づけて記憶している。そして、制御回路は、検出値に応じて軸がどの角度に向けられているかを判断する。これにより、角度分解能θ０の範囲で軸２の絶対角度の検出を行うことが可能である。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダ１０とセンサ２０が軸方向に対向して配置されている。そして、エンコーダ１０は、センサ２０との距離が単調増加または単調減少するように形成されたセンサ対向面１０ａを有する。センサ２０は、光または超音波を利用した変位センサからなる。センサ２０は、センサ対向面１０ａからの距離に応じた出力信号を制御回路に出力する。制御回路は、この出力信号を解析することによって、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を検出する。従って、単一のセンサ２０を用いて、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を同時に検出することが可能である。
【００４２】
本実施形態によれば、簡易な構造で軸の回転速度、回転方向、および回転角度を検出することが可能であるため、部品数の減少を図ることができ、部品コストを低下することが可能となる。さらに、部品数の減少は、組み付け性を向上させるため、組み付けコストもあわせて低下させることが可能となる。
【００４３】
さらに、センサ数が一つでよいため、軸受部の省スペース化につながり、ひいては全体としてよりコンパクトな設計が可能となる。またセンサ数の減少は、軸受の重量の低減にもつながり、自動車等に用いた場合、燃費の向上にも寄与する。
【００４４】
なお、本実施形態においては、センサ２０は、光または超音波を利用した変位センサからなるとした。しかし、センサ対向面１０ａとセンサ２０との間の距離の変位を測定可能なセンサであれば良く、これに特に限定されない。センサ２０としては、例として、磁気センサ、磁場と渦電流の相互作用を利用したセンサなどが考えられる。磁気センサを用いる場合には、エンコーダを磁性体とする。渦電流を利用したセンサの場合には、エンコーダを金属材料等の強磁性体とする必要がある。
【００４５】
（第２実施形態）
以下に、図５を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。ここでは、第１実施形態に記載した部材と同一の部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４６】
本実施形態では、図１において、エンコーダ保持部材１１の軸方向側面上には、エンコーダ１５が配置されている。一方、センサ保持部材２１の軸方向側面上には、単一のセンサ２５が配置されている。センサ２５は、軸方向にエンコーダ１５と対向している。
【００４７】
図５は、本発明の第２実施形態に係る回転検出装置に用いられるエンコーダ１５の部分拡大斜視図である。本実施形態において、エンコーダ１５は、エンコーダ１０同様に、センサ２５に対向して配置されている。
【００４８】
エンコーダ１５は、径方向幅一定の円環形状を有している。エンコーダ１５は、階段形状を為す複数のセンサ対向面１５ａと、フラット形状を為すエンコーダ取付部材接地面１５ｂを有する。エンコーダ１５は、エンコーダ取付部材接地面１５ｂでエンコーダ取付部材１１に取り付けられている。エンコーダ取付部材接地面１５ｂの法線方向は、軸方向と同一である。
【００４９】
図５に示すように、複数のセンサ対向面１５ａは、軸方向高さｈ１を有する段差によって周方向に仕切られて形成されている。段差は、中心Ｏから角度θ０毎に形成され、エンコーダのセンサ対向面を角度θ０毎に周方向に分割している。したがって、エンコーダ取付部材接地面１５ｂからセンサ対向面１５ａまでの高さＨは、角度θ０毎にｈ１増加している。
【００５０】
従って、エンコーダ１５の軸方向高さＨは、もっともエンコーダ取付部材接地面１５ｂから近いセンサ対向面１５ａを基準として、もっとも遠いセンサ対向面１５ａまで角度θ０毎に、ｈ１ずつ単調増加する。なお、本実施形態においては、エンコーダ取付部材接地面１５ｂにもっとも近いセンサ対向面１５ａの隣には、エンコーダ取付部材接地面１５ｂからもっとも遠いセンサ対向面１５ａが配置されている。また、本実施形態では、高さＨがセンサ側から見て反時計回りにｈ１ずつ増加するようにエンコーダ１５を配置している。従って、エンコーダ１５とセンサ２５との間の距離は、軸２の回転にともない、センサ対向面１５ａの形状に従って変化する。エンコーダ１５とセンサ２５との距離は、角度に応じて、図示せぬ制御回路に保存されている。また、制御回路は、各センサ対向面１５ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。
【００５１】
エンコーダ１５のセンサ対向面１５ａには、それぞれＮ極３７が配置されている。Ｎ極３７を構成する着磁領域は、それぞれ一定の磁束密度を有する。Ｎ極３７は、その周囲に各々が持つ極性と磁束密度に応じた強度の磁場を形成する。従って、エンコーダ１５の周囲には、Ｎ極３７の磁束密度に応じた磁場が形成されている。
【００５２】
エンコーダ１５の材料としては、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウム・コバルト磁石、ネオジウム・鉄・ボロン磁石、または各種磁石粉末を用いてプラスチックなどを混合して成形して固めたボンド磁石等を用いることができる。各着磁領域の磁束密度は均一でなければならないため、磁束密度の調整が容易なボンド磁石の使用が好ましい。ここでは、フェライト粉入りのプラスチックまたは希土類材料からなるボンド磁石を使用する。なお、磁石の磁力は、温度に依存して変化する。
【００５３】
センサ２５は、エンコーダ１５のセンサ対向面１５ａに軸方向に対向している。センサ２５は、エンコーダ１５のセンサ対向面１５ａとセンサ２５間の距離の変位を測定する磁気センサである。本実施形態では、ホール素子またはコイル等の磁場を検出することが可能な磁気センサ、特に、ホール素子を用いた場合を例に説明する。ホール素子とは、ホール素子を横切る磁束の強度と方向に応じて出力信号としての電流を発生する素子である。
【００５４】
センサ２５は、エンコーダ１５の各Ｎ極３７が形成した磁場を感知する。Ｎ極３７が形成する磁場の強度は、Ｎ極３７とエンコーダ１５のセンサ対向面１５ａの距離が近くなるにつれ大きくなり、一方、その距離が遠くなるにつれ小さくなる。センサ２５は、この磁場の強度の変化を感知し、ケーブル２２を介して、図示せぬ制御回路に検出値を出力する。
【００５５】
センサ２５によって検出された出力信号は、図４に示される。図４では、実線が出力信号を示している。出力信号の大きさは、検出する磁束の強度に比例し、出力信号の正負は、磁束の方向によって決定される。ここで、図４中最左端にあるパルスは、もっともエンコーダ取付部材接地面１５ｂに近いセンサ対向面１５ａとセンサ２５とが対向している場合の検出値のパルスを示す。図４によれば時間の経過と共に、パルスピークの強度が略階段状に単調増加していることが分かる。
【００５６】
先述の通り、本実施形態では、エンコーダ１５は、センサ２５から見て反時計回りに高さ寸法Ｈが増加するように設けられている。従って、図４の場合、制御回路は、エンコーダ１５、即ち軸２がセンサから見て時計回りに回転していると判断する。
【００５７】
図４に示されるように、センサ２５の出力は、センサ２５にもっとも近接したセンサ対向面１５ａにより反射された信号を最大ピークとしてもつ。制御回路は、この最大ピークをカウントし、単位時間当たりに得られる最大ピークの数を基に軸２の回転速度を算出する。
【００５８】
さらに、制御回路は、パルスの強度を基に、軸の絶対角度を決定する。本実施形態の場合、センサ２５の出力は、エンコーダ１５の形状に従ってほぼ階段形状となる。制御回路は、各形状の絶対角度と検出値を関連づけて記憶している。そして、制御回路は、検出値に応じて軸がどの角度に向けられているかを判断する。これにより、角度分解能θ０の範囲で軸２の絶対角度の検出を行うことが可能である。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダ１５とセンサ２５が軸方向に対向して配置されている。そして、エンコーダ１５は、センサ２５との距離が単調増加または単調減少するように形成されたセンサ対向面１５ａを有する。センサ２５は、磁気センサから構成され、そしてセンサ対向面１５ａにはＮ極３７が配置されている。センサ２５は、センサ対向面１５ａからの距離に応じた出力信号を制御回路に出力する。制御回路は、この出力信号を解析することによって、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を検出する。従って、単一のセンサ２５を用いて、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を同時に検出することが可能である。
【００６０】
本実施形態によれば、簡易な構造で軸の回転速度、回転方向、および回転角度を検出することが可能であるため、部品数の減少を図ることができ、部品コストを低下することが可能となる。さらに、部品数の減少は、組み付け性を向上させるため、組み付けコストもあわせて低下させることが可能となる。
【００６１】
さらに、センサ数が一つでよいため、軸受部の省スペース化につながり、ひいては全体としてよりコンパクトな設計が可能となる。またセンサ数の減少は、軸受の重量の低減にもつながり、自動車等に用いた場合、燃費の向上にも寄与する。
【００６２】
本実施形態では、センサ対向面１５ａには、Ｎ極のみが配置されているため、検出されるピークの値がフラット形状となる。従って、ピーク値が一点のみである場合と比べ、ピーク検出エラー発生率が小さくなり、より信頼性の高い検出を行うことが可能となる。
【００６３】
また本実施形態では、エンコーダ１５のセンサ対向面をＮ極から構成するようにしたが、エンコーダ１５のセンサ対向面をＳ極から構成しても良い。この場合、出力信号の正負が逆になるだけで、回転速度、回転方向および絶対角度の検出方法は、本実施形態の方法と同一である。
【００６４】
（第３実施形態）
以下に、図６及び７を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。ここでは、第１および２実施形態に記載した部材と同一の部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００６５】
本実施形態では、図１において、エンコーダ保持部材１１の軸方向側面上には、エンコーダ１６が配置されている。一方、センサ保持部材２１の軸方向側面上には、単一のセンサ２５が配置されている。センサ２５は、軸方向にエンコーダ１６と対向している。
【００６６】
図６は、本発明の第３実施形態に係る回転検出装置に用いられるエンコーダ１６の部分拡大斜視図である。本実施形態において、エンコーダ１６は、エンコーダ１０および１５と同様に、センサ２５に対向して配置されている。
【００６７】
エンコーダ１６は、径方向幅一定の円環形状を有している。エンコーダ１６は、階段形状を為す複数のセンサ対向面１６ａと、フラット形状を為すエンコーダ取付部材接地面１６ｂを有する。エンコーダ１６は、エンコーダ取付部材接地面１６ｂでエンコーダ取付部材１１に取り付けられている。エンコーダ取付部材接地面１６ｂの法線方向は、軸方向と同一である。
【００６８】
図６に示すように、複数のセンサ対向面１６ａは、軸方向高さｌ１を有する段差によって周方向に仕切られて形成されている。段差は、中心Ｏから角度θ０毎に形成され、エンコーダのセンサ対向面を角度θ０毎に周方向に分割している。したがって、エンコーダ取付部材接地面１６ｂからセンサ対向面１６ａまでの高さＨは、角度θ０毎にｌ１増加している。
【００６９】
従って、エンコーダ１６の軸方向高さＬは、もっともエンコーダ取付部材接地面１６ｂから近いセンサ対向面１６ａを基準として、もっとも遠いセンサ対向面１６ａまで角度θ０毎に、ｌ１ずつ単調増加する。なお、本実施形態においては、エンコーダ取付部材接地面１６ｂにもっとも近いセンサ対向面１６ａの隣には、エンコーダ取付部材接地面１６ｂからもっとも遠いセンサ対向面１６ａが配置されている。また、本実施形態では、高さＬがセンサ側から見て反時計回りにｌ１ずつ増加するようにエンコーダ１６を配置している。従って、エンコーダ１６とセンサ２５との間の距離は、軸２の回転にともない、センサ対向面１６ａの形状に従って変化する。エンコーダ１６とセンサ２５との距離は、角度に応じて、図示せぬ制御回路に保存されている。また、制御回路は、各センサ対向面１６ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。
【００７０】
エンコーダ１６のセンサ対向面１６ａには、複数のＮ極３７およびＳ極３８が交互に配置されている。Ｎ極３７およびＳ極３８を構成する着磁領域は、それぞれ一定の磁束密度を有する。Ｎ極３７およびＳ極３８は、その周囲に各々が持つ極性と磁束密度に応じた強度の磁場を形成する。従って、エンコーダ１６の周囲には、Ｎ極３７およびＳ極３８の磁束密度に応じた磁場が形成されている。
【００７１】
エンコーダ１６の材料としては、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウム・コバルト磁石、ネオジウム・鉄・ボロン磁石、または各種磁石粉末を用いてプラスチックなどを混合して成形して固めたボンド磁石等を用いることができる。各着磁領域の磁束密度は均一でなければならないため、磁束密度の調整が容易なボンド磁石の使用が好ましい。ここでは、フェライト粉入りのプラスチックまたは希土類材料からなるボンド磁石を使用する。なお、磁石の磁力は、温度に依存して変化する。
【００７２】
センサ２５は、第２実施形態で説明したものと同様に、ホール素子またはコイル等の磁場を検出することが可能な磁気センサである。
【００７３】
センサ２５は、エンコーダ１５の各Ｎ極３７およびＳ極３８が形成した磁場を感知する。Ｎ極３７およびＳ極３８が形成する磁場の強度の絶対値は、Ｎ極３７またはＳ極３８とエンコーダ１６のセンサ対向面１６ａの距離が近くなるにつれ大きくなり、一方、その距離が遠くなるにつれ小さくなる。センサ２５は、この磁場の強度の変化を感知し、ケーブル２２を介して、図示せぬ制御回路に検出値を出力する。
【００７４】
図７は、センサ２５によって検出された出力信号を示す。出力信号の大きさは、検出する磁束の強度に比例し、出力信号の正負は、磁束の方向によって決定される。ここで、図７中最左端にあるパルスは、もっともエンコーダ取付部材接地面１６ｂに近いセンサ対向面１６ａとセンサ２５とが対向している場合の検出値のパルスを示す。図７によれば時間の経過と共に、パルスピークの強度の絶対値が略階段状に単調増加していることが分かる。
【００７５】
先述の通り、本実施形態では、エンコーダ１６は、センサ２５から見て反時計回りに高さ寸法Ｌが増加するように設けられている。従って、図７の場合、制御回路は、エンコーダ１６、即ち軸２がセンサから見て時計回りに回転していると判断する。
【００７６】
図７に示されるように、センサ２５の出力は、センサ２５にもっとも近接したセンサ対向面１６ａにより反射された信号を最大ピークとしてもつ。制御回路は、この最大ピークをカウントし、単位時間当たりに得られる最大ピークの数を基に軸２の回転速度を算出する。
【００７７】
さらに、制御回路は、ピークの強度を基に、軸２の絶対角度を決定する。センサ２５の出力がピーク（図７のＡ点）を検出した場合、制御回路は、その検出した出力に対応する着磁領域がセンサ２５と対向していると判断する。そして、制御回路は、検出された着磁領域に対応する絶対角度に軸２があると判断する。
また、センサ２５の出力がピーク間にあるＢ点の値をとっている場合には、直前のピークであるＡ点での強度とＡ点とＢ点の強度の差分の比からＢ点の絶対角度を算出する。詳細には、Ｂ点の角度は、以下の式により算出される。
【００７８】
【式１】
θ（Ｂ）＝θ（Ａ）＋１８０ｂ／ａ・ｎ
θ（Ａ）：Ａ点の絶対角度
θ（Ｂ）：Ｂ点の絶対角度
ａ：Ａ点の出力強度
ｂ：Ａ点の出力強度とＢ点の出力強度の差
ｎ：エンコーダに配置された着磁領域の総数
制御回路は、各センサ対向面１６ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。従って、制御回路は、上記式１の計算結果を参照してエンコーダの絶対角度を算出する。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダ１６とセンサ２５が軸方向に対向して配置されている。そして、エンコーダ１６は、センサ２５との距離が単調増加または単調減少するように形成されたセンサ対向面１６ａを有する。センサ２５は、磁気センサから構成され、そしてセンサ対向面１６ａにはＮ極３７およびＳ極３８が交互に配置されている。センサ２５は、センサ対向面１６ａからの距離に応じた出力信号を制御回路に出力する。制御回路は、この出力信号を解析することによって、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を検出する。従って、単一のセンサ２５を用いて、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を同時に検出することが可能である。
【００８０】
本実施形態によれば、簡易な構造で軸の回転速度、回転方向、および回転角度を検出することが可能であるため、部品数の減少を図ることができ、部品コストを低下することが可能となる。さらに、部品数の減少は、組み付け性を向上させるため、組み付けコストもあわせて低下させることが可能となる。
【００８１】
さらに、センサ数が一つでよいため、軸受部の省スペース化につながり、ひいては全体としてよりコンパクトな設計が可能となる。またセンサ数の減少は、軸受の重量の低減にもつながり、自動車等に用いた場合、燃費の向上にも寄与する。
【００８２】
本実施形態では、センサ対向面がＮ極およびＳ極から構成されたエンコーダを用いた。従って、検出されるピークがシャープになり、第１および２実施形態の測定よりも、角度分解能が高い絶対角度検出を行うことが可能となる。
【００８３】
（第４実施形態）
以下、図８〜１０を参照しながら、本発明の第４実施形態を詳細に説明する。ここでは、第１〜３実施形態に記載した部材と同一の部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００８４】
図８は、本発明の第４実施形態に係る回転検出装置が組み込まれた転動装置としての深溝玉軸受を示す。深溝玉軸受は、外輪３、内輪４、転動体である複数のボール７、シールリング８および保持器９を有する。
【００８５】
本実施形態において、シールリング８は、外輪３と内輪４の間のボール７を収納する空間の両端開口部の一方を塞いで封止している。ボール７を収納する空間の両端開口部の他端は、エンコーダ保持部材３１およびセンサ保持部材４１によって塞がれて封止されている。
【００８６】
センサ保持部材４１は、二つの並行した端部を有する断面視Ｃ形状の円環部材である。センサ保持部材４１は、外輪３の軸方向端３ｃに固定されており、外輪３から軸方向に突出している。センサ保持部材４１の径方向上部内側面上には、径方向に向けてセンサ４０が配置されている。
【００８７】
エンコーダ保持部材３１は、断面視Ｌ形状を有する円環部材である。エンコーダ保持部材３１は、内輪４の軸方向端４ｂに固定されており、内輪２から軸方向に突出している。センサ保持部材４１の先端は、センサ保持部材４１の両端間に配置されている。エンコーダ保持部材３１とセンサ保持部材４１は、協働してシールリング８と同等の役割を担っている。エンコーダ保持部材３１の径方向側面上には、エンコーダ３０が配置されている。エンコーダ３０は、径方向にセンサ４０と対向している。
【００８８】
図９は、エンコーダ３０を示す平面図であり、図１０は、その部分拡大斜視図である。エンコーダ３０は、強磁性体等の磁化しやすい物質を素材としている。エンコーダ３０は、軸方向幅一定の円環形状を有している。エンコーダ３０は、円環の中心Ｏから内径寸法Ｒ２離れたエンコーダ取付部材接地面３０ｂと、円環の中心Ｏから所定角度θ０毎に異なる外径寸法Ｒ１離れた位置に設けられた複数のセンサ対向面３０ａとを有する。エンコーダ３０は、エンコーダ取付部材接地面３０ｂでエンコーダ取付部材３１に固定されている。エンコーダ取付部材接地面３０ｂの法線方向は、軸方向と直行している。
【００８９】
図１０に示すように、複数のセンサ対向面３０ａは、径方向高さｒ１を有する段差によって周方向に仕切られて形成されている。段差は、中心Ｏから角度θ０毎に形成され、エンコーダ３０のセンサ対向面を角度θ０毎に周方向に分割している。したがって、エンコーダ３０の中心Ｏからセンサ対向面３０ａまでの外径寸法Ｒ１は、角度θ０毎にｒ１増加している。
【００９０】
従って、エンコーダ３０の外径寸法Ｒ１は、もっとも外径寸法Ｒ１が小さいセンサ対向面３０ａを基準として、もっとも外径寸法Ｒ１が大きいセンサ対向面３０ａまで角度θ０毎に、ｒ１ずつ漸増する。なお、本実施形態においては、もっとも外径寸法Ｒ１が小さいセンサ対向面３０ａの隣には、もっとも外径寸応Ｒ１が大きいセンサ対向面３０ａが配置されている。また、本実施形態では、外径寸法Ｒ１が軸方向（図８矢視Ａ）から見て時計回りに漸増するようにエンコーダ３０を配置している。従って、エンコーダ３０とセンサ４０との間の距離は、軸２の回転にともない、センサ対向面３０ａの形状に従って変化する。エンコーダ３０とセンサ４０との距離は、角度に応じて、図示せぬ制御回路に保存されている。また、制御回路は、各センサ対向面３０ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。
なお、外径寸法Ｒ１は軸方向（図８矢視Ａ）からみて反時計回りに漸増するようにエンコーダ３０を配置しても良い。
【００９１】
センサ４０は、エンコーダ３０のセンサ対向面３０ａと径方向に対向している。センサ４０は、エンコーダ３０のセンサ対向面３０ａとセンサ４０間の距離の変位を測定する変位センサである。センサ４０は、第１実施形態のセンサ２０と同様に、光または超音波をエンコーダ３０のセンサ対向面３０ａに向けて出力する。出力された光または超音波は、センサ対向面３０ａにて反射される。センサ４０は、この反射された光または超音波を受信し、センサ対向面の形状の変位を測定する。センサ４０は、検出した距離データを、ケーブル２２を介して、図示せぬ制御回路に出力する。
【００９２】
センサ４０によって検出された出力信号は、図４の波線に示すものと同等である。ここで、図４中最左端にあるパルスは、もっとも外径寸法Ｒ１が小さいセンサ対向面３０ａとセンサ４０とが対向している場合の検出値のパルスを示す。図４によれば時間の経過と共に、パルスピークの強度の絶対値が階段状に単調増加していることが分かる。
【００９３】
先述の通り、本実施形態では、エンコーダ３０は、軸方向（図８矢視Ａ）から見て時計回りに外径寸法Ｒ１が漸増するように設けられている。従って、図４の場合、制御回路は、エンコーダ３０、即ち軸２が軸方向（図８矢視Ａ）から見て反時計回りに回転していると判断する。
【００９４】
さらに、制御回路は、第１実施形態同様に、検出信号の最大ピークの数をカウントし、単位時間当たりに得られる最大ピークの数を基に軸２の回転速度を算出する。
【００９５】
さらに、制御回路は、パルスの強度を基に、軸の絶対角度を決定する。本実施形態の場合、センサ４０の出力は、エンコーダ３０の形状に従って階段形状となる。制御回路は、各形状の絶対角度と検出値を関連づけて記憶している。そして、制御回路は、検出値に応じて軸がどの角度に向けられているか判断する。これにより、角度分解能θ０の範囲で軸２の絶対角度の検出を行うことが可能である。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダ３０とセンサ４０が径方向に対向して配置されている。そして、エンコーダ３０は、センサ４０との距離が単調増加または単調減少するように形成されたセンサ対向面３０ａを有する。センサ４０は、光または超音波を利用した変位センサからなる。センサ４０は、センサ対向面３０ａからの距離に応じた出力信号を制御回路に出力する。制御回路は、この出力信号を解析することによって、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を検出する。従って、単一のセンサ４０を用いて、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を同時に検出することが可能である。
【００９７】
本実施形態によれば、簡易な構造で軸の回転速度、回転方向、および回転角度を検出することが可能であるため、部品数の減少を図ることができ、部品コストを低下することが可能となる。さらに、部品数の減少は、組み付け性を向上させるため、組み付けコストもあわせて低下させることが可能となる。
【００９８】
さらに、センサ数が一つでよいため、軸受部の省スペース化につながり、ひいては全体としてよりコンパクトな設計が可能となる。またセンサ数の減少は、軸受の重量の低減にもつながり、自動車等に用いた場合、燃費の向上にも寄与する。
【００９９】
なお、本実施形態においては、センサ４０は、光または超音波を利用した変位センサからなるとした。しかし、センサ対向面３０ａとセンサ４０との間の距離の変位を測定可能なセンサであれば、これに限定されない。センサ４０としては、例として、磁気センサ、磁場と渦電流の相互作用を利用したセンサなどが考えられる。磁気センサを用いる場合には、エンコーダを磁性体とする。渦電流を利用したセンサの場合には、エンコーダを金属材料等の強磁性体とする必要がある。
【０１００】
（第５実施形態）
以下に、図１１を参照して、本発明の第５実施形態を説明する。ここでは、第１〜４実施形態に記載した部材と同一の部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１０１】
本実施形態では、図８において、エンコーダ保持部材１１の径方向側面上には、径方向にエンコーダ３５が配置されている。一方、センサ保持部材４１の径方向側面上には、単一のセンサ４５が配置されている。センサ４５は、径方向にエンコーダ３５と対向している。
【０１０２】
図１１は、本発明の第５実施形態に係る回転検出装置に用いられるエンコーダ３５の部分拡大斜視図である。本実施形態において、エンコーダ３５は、エンコーダ３０同様に、センサ４５に対向して配置されている。
【０１０３】
エンコーダ３５は、軸方向幅一定の円環形状を有している。エンコーダ３５は、円環の中心Ｏから内径寸法Ｒ２離れたエンコーダ取付部材接地面３５ｂと、円環の中心Ｏから所定角度θ０毎に異なる外径寸法Ｒ１離れた複数のセンサ対向面３５ａとを有する。エンコーダ３５は、エンコーダ取付部材接地面３５ｂでエンコーダ取付部材３１に固定されている。エンコーダ取付部材接地面３５ｂの法線方向は、軸方向と直行している。
【０１０４】
図１１に示すように、複数のセンサ対向面３５ａは、エンコーダ３５の径方向高さｒ１を有する段差によって周方向に仕切られて形成されている。段差は、中心Ｏから角度θ０毎に形成され、エンコーダ３５のセンサ対向面を角度θ０毎に周方向に分割している。したがって、エンコーダ３５の中心Ｏからセンサ対向面３５ａまでの外径寸法Ｒ１は、角度θ０毎にｒ１増加している。
【０１０５】
従って、エンコーダ３５の外径寸法Ｒ１は、もっとも外径寸法Ｒ１が小さいセンサ対向面３５ａを基準として、もっとも外径寸法Ｒ１が大きいセンサ対向面３５ａまで角度θ０毎に、ｒ１ずつ単調増加する。なお、本実施形態においては、もっとも外径寸法Ｒ１が小さいセンサ対向面３５ａの隣には、もっとも外径寸応Ｒ１が大きいセンサ対向面３５ａが配置されている。また、本実施形態では、外径寸法Ｒ１が軸方向（図８矢視Ａ）から見て時計回りにｒ１ずつ増加するようにエンコーダ３５を配置している。従って、エンコーダ３５とセンサ４５との間の距離は、軸２の回転にともない、センサ対向面３５ａの形状に従って変化する。エンコーダ３５とセンサ４５との距離は、角度に応じて、図示せぬ制御回路に保存されている。また、制御回路は、各センサ対向面３５ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。
【０１０６】
エンコーダ３５のセンサ対向面３５ａには、それぞれＮ極３７が配置されている。Ｎ極３７を構成する着磁領域は、それぞれ一定の磁束密度を有する。Ｎ極３７は、その周囲に各々が持つ極性と磁束密度に応じた強度の磁場を形成する。従って、エンコーダ３５の周囲には、Ｎ極３７の磁束密度に応じた磁場が形成されている。
【０１０７】
センサ４５は、エンコーダ３５のセンサ対向面３５ａに径方向に対向している。センサ３５は、エンコーダ３５のセンサ対向面３５ａとセンサ４５間の距離の変位を測定する変位センサである。本実施形態では、ホール素子またはコイル等の磁場を検出することが可能な磁気センサ、特に、ホール素子を用いた場合を例に説明する。ホール素子とは、ホール素子を横切る磁束の強度と方向に応じて出力信号としての電流を発生する素子である。
【０１０８】
センサ４５は、エンコーダ３５の各Ｎ極３７が形成した磁場を感知する。Ｎ極３７が形成する磁場の強度は、Ｎ極３７とエンコーダ３５のセンサ対向面３５ａの距離が近くなるにつれ大きくなり、一方、その距離が遠くなるにつれ小さくなる。センサ４５は、この磁場の強度の変化を感知し、ケーブル２２を介して、図示せぬ制御回路に検出値を出力する。
【０１０９】
検出される検出値のパターンは、第２実施形態と同様に、図４の実線に示すとおりである。出力信号の大きさは、磁束の強度に比例し、出力信号の正負は、磁束の方向によって決定される。ここで、図４中最左端にあるパルスは、もっとも外径寸法Ｒ１が小さいセンサ対向面３５ａとセンサ４５とが対向している場合の検出値のパルスを示す。図４によれば時間の経過と共に、パルスピークの強度の絶対値が階段状に漸増していることが分かる。
【０１１０】
先述の通り、本実施形態では、エンコーダ３５は、軸方向（図８矢視Ａ）から見て時計回りに外径寸法Ｒ１が漸増するように設けられている。従って、図４の場合、制御回路は、エンコーダ３５、即ち軸２が軸方向（図８矢視Ａ）から見て反時計回りに回転していると判断する。
【０１１１】
図４に示されるように、センサ４５の出力は、センサ４５にもっとも近接したセンサ対向面３５ａにより反射された信号を最大ピークとしてもつ。制御回路は、このピークをカウントし、単位時間当たりに得られる最大ピークの数を基に軸２の回転速度を算出する。
【０１１２】
さらに、制御回路は、パルスの強度を基に、軸２の絶対角度を決定する。本実施形態の場合、センサ４５の出力のパルスは、エンコーダ３５の形状に従ってほぼ階段形状となる。制御回路は、各形状の絶対角度と検出値を関連づけて記憶している。そして、制御回路は、検出値に応じて軸がどの角度に向けられているかを判断する。これにより、角度分解能θ０の範囲で軸２の絶対角度の検出を行うことが可能である。
【０１１３】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダ３５とセンサ４５が径方向に対向して配置されている。そして、エンコーダ３５は、センサ４５との距離が単調増加または単調減少するように形成されたセンサ対向面３５ａを有する。センサ４５は、センサ対向面３５ａからの距離に応じた出力信号を制御回路に出力する。制御回路は、この出力信号を解析することによって、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を検出する。従って、単一のセンサ４５を用いて、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を同時に検出することが可能である。
【０１１４】
本実施形態によれば、簡易な構造で軸の回転速度、回転方向、および回転角度を検出することが可能であるため、部品数の減少を図ることができ、部品コストを低下することが可能となる。さらに、部品数の減少は、組み付け性を向上させるため、組み付けコストもあわせて低下させることが可能となる。
【０１１５】
さらに、センサ数が一つでよいため、軸受部の省スペース化につながり、ひいては全体としてよりコンパクトな設計が可能となる。またセンサ数の減少は、軸受の重量の低減にもつながり、自動車等に用いた場合、燃費の向上にも寄与する。
【０１１６】
本実施形態では、センサ対向面３５ａには、Ｎ極のみが配置されているため、検出されるピークの値がフラット形状となる。
【０１１７】
本実施形態では、センサ対向面はＮ極のみから構成されているため、検出されるピークの値がフラット形状となる。従って、ピーク値が一点のみである場合と比べ、ピーク検出エラー発生率が小さくなり、より信頼性の高い検出を行うことが可能となる。
【０１１８】
また本実施形態では、エンコーダ３５のセンサ対向面をＮ極から構成するようにしたが、エンコーダ３５のセンサ対向面をＳ極から構成しても良い。この場合、出力信号の正負が逆になるだけで、回転速度、回転方向および絶対角度の検出方法は、本実施形態の方法と同一である。
【０１１９】
（第６実施形態）
以下に、図１２を参照して、本発明の第６実施形態を説明する。ここでは、第１〜５実施形態に記載した部材と同一の部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１２０】
本実施形態では、図８において、エンコーダ保持部材３１の径方向側面上には、エンコーダ３６が配置されている。一方、センサ保持部材４１の軸方向側面上には、単一のセンサ４５が配置されている。センサ４５は、径方向にエンコーダ３６と対向している。
【０１２１】
図１２は、本発明の第６実施形態に係る回転検出装置に用いられるエンコーダ３６の部分拡大斜視図である。本実施形態において、エンコーダ３６は、エンコーダ３０または３５同様に、センサ４５に対向して配置されている。
【０１２２】
エンコーダ３６は、軸方向幅一定の円環形状を有している。エンコーダ３６は、円環の中心Ｏから内径寸法Ｒ２離れたエンコーダ取付部材接地面３６ｂと、円環の中心Ｏから所定角度θ０毎に異なる外径寸法Ｒ１離れた位置に設けられた複数のセンサ対向面３６ａとを有する。エンコーダ３６は、エンコーダ取付部材接地面３６ｂでエンコーダ取付部材３１に固定されている。エンコーダ取付部材接地面３６ｂの法線方向は、軸方向と直行している。
【０１２３】
図１２に示すように、複数のセンサ対向面３６ａは、軸方向高さｒ１を有する段差によって周方向に仕切られて形成されている。段差は、中心Ｏから角度θ０毎に形成され、エンコーダ３６のセンサ対向面を角度θ０毎に周方向に分割している。したがって、エンコーダ３６の中心Ｏからセンサ対向面３６ａまでの外径寸法Ｒ１は、角度θ０毎にｒ１増加している。
【０１２４】
従って、エンコーダ３６の外径寸法Ｒ１は、もっとも外径寸法Ｒ１が小さいセンサ対向面３６ａを基準として、もっとも外径寸法Ｒ１が大きいセンサ対向面３６ａまで角度θ０毎に、ｒ１ずつ単調増加する。なお、本実施形態においては、もっとも外径寸法Ｒ１が小さいセンサ対向面３６ａの隣には、もっとも外径寸応Ｒ１が大きいセンサ対向面３６ａが配置されている。また、本実施形態では、外径寸法Ｒ１が軸方向（図８矢視Ａ）から見て時計回りにｒ１ずつ増加するようにエンコーダ３６を配置している。従って、エンコーダ３６とセンサ４５との間の距離は、軸２の回転にともない、センサ対向面３６ａの形状に従って変化する。エンコーダ３６とセンサ４５との距離は、角度に応じて、図示せぬ制御回路に保存されている。また、制御回路は、各センサ対向面３６ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。
【０１２５】
エンコーダ３６のセンサ対向面３６ａには、複数のＮ極３７とＳ極３８が交互に配置されている。Ｎ極３７およびＳ極３８を構成する着磁領域は、それぞれ一定の磁束密度を有する。Ｎ極３７およびＳ極３８は、その周囲に各々が持つ極性と磁束密度に応じた強度の磁場を形成する。従って、エンコーダ３６の周囲には、Ｎ極３７およびＳ極３８の磁束密度に応じた磁場が形成されている。
【０１２６】
センサ４５は、第５実施形態で説明したものと同様に、ホール素子またはコイル等の磁場を検出することが可能な磁気センサである。
【０１２７】
センサ４５は、エンコーダ３６の各Ｎ極３７およびＳ極３８が形成した磁場を感知する。Ｎ極３７およびＳ極３８が形成する磁場の強度の絶対値は、Ｎ極３７またはＳ極３８とエンコーダ３６のセンサ対向面３６ａの距離が近くなるにつれ大きくなり、一方、その距離が遠くなるにつれ小さくなる。センサ４５は、この磁場の強度の変化を感知し、ケーブル２２を介して、図示せぬ制御回路に検出値を出力する。
【０１２８】
センサ４５によって検出された出力信号は、図７に示すものと同等である。ここで、図７中最左端にあるパルスは、もっとも外径寸法Ｒ１が小さいセンサ対向面３６ａとセンサ４５とが対向している場合の検出値のパルスである。図７によれば時間の経過と共に、極性の違いによりパルスピークの正負が逆転し、そしてパルスピークの強度の絶対値が増大していることが分かる。従って、図７の場合、制御回路は、軸２がＮ極３７またはＳ極３８の強度が増大している方向、すなわち、軸方向（図８矢視Ａ）からみて反時計回りに回転していると判断する。そして、制御回路は、単位時間当たりに検出されるピーク数をカウントし軸２の回転速度を算出する。
【０１２９】
さらに、制御回路は、ピークの強度を基に、軸２の絶対角度を決定する。制御回路は、第３実施形態と同様に、前述の式１に基づいて絶対角度の算出を行う。制御回路は、各センサ対向面４６ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。従って、制御回路は、上記式１の計算結果を参照してエンコーダ３６の絶対角度を算出する。
【０１３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダ３６とセンサ４５が径方向に対向して配置されている。そして、エンコーダ３６は、センサ４５との距離が単調増加または単調減少するように形成されたセンサ対向面３６ａを有する。センサ４５は、センサ対向面３６ａからの距離に応じた出力信号を制御回路に出力する。制御回路は、この出力信号を解析することによって、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を検出する。従って、単一のセンサ４５を用いて、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を同時に検出することが可能である。
【０１３１】
本実施形態によれば、簡易な構造で軸の回転速度、回転方向、および回転角度を検出することが可能であるため、部品数の減少を図ることができ、部品コストを低下することが可能となる。さらに、部品数の減少は、組み付け性を向上させるため、組み付けコストもあわせて低下させることが可能となる。
【０１３２】
さらに、センサ数が一つでよいため、軸受部の省スペース化につながり、ひいては全体としてよりコンパクトな設計が可能となる。またセンサ数の減少は、軸受の重量の低減にもつながり、自動車等に用いた場合、燃費の向上にも寄与する。
【０１３３】
本実施形態では、センサ対向面がＮ極およびＳ極から構成されたエンコーダ３６を用いた。従って、検出されるピークがシャープになり、第３実施形態と同様に、角度分解能が高い絶対角度検出を行うことが可能となる。
【０１３４】
（第７実施形態）
以下に、図１３〜１５を参照して、本発明の第７実施形態を説明する。ここでは、第１〜６実施形態に記載した部材と同一の部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１３５】
図１３は、本発明の第７実施形態におけるエンコーダ５０を示す平面図である。エンコーダ５０は、図８のエンコーダ３０の代わりに用いられる。エンコーダ５０以外のその他の構成は、図８に示すとおりである。
【０１３６】
図１４は、エンコーダ５０の部分拡大斜視図である。エンコーダ５０は、軸方向幅一定の円環形状を有している。エンコーダ５０は、円環の中心Ｏから内径寸法Ｒ２離れたエンコーダ取付部材接地面５０ｂと、円環の中心Ｏから外径寸法Ｒ１が漸次増加もしくは漸次減少するセンサ対向面５０ａとを有する。エンコーダ５０は、エンコーダ取付部材接地面５０ｂでエンコーダ取付部材３１に固定されている。エンコーダ取付部材接地面５０ｂの法線方向は、軸方向と直行している。エンコーダ５０のセンサ対向面５０ａは、径方向に変位センサであるセンサ４０と対向している。
【０１３７】
エンコーダ５０は、基準位置から周方向に沿って角度が増すに従い、所定の割合で外径寸法Ｒ１が増加している。外径寸法Ｒ１が最大となる位置と外径寸法Ｒ１が最小となる位置は、段差によって区切られている。本実施形態では、外径寸法Ｒ１が、軸方向（図８矢視Ａ）から見て時計回りに漸増するようにエンコーダを配置している。従って、エンコーダ５０とセンサ４０との間の距離は、軸２の回転にともない、センサ対向面５０ａの形状に従って変化する。エンコーダ５０とセンサ４０との距離は、角度に応じて、図示せぬ制御回路に保存されている。また、制御回路は、センサ対向面５０ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。
【０１３８】
図１５は、センサ４０によって検出された出力信号を示す図である。ここで、図１５によれば時間の経過と共に、検出信号が一次関数的に漸増していることが分かる。
【０１３９】
先述の通り、本実施形態では、エンコーダ５０は、軸方向（図８矢視Ａ）から見て時計回りに外径寸法Ｒ１が漸増するように設けられている。従って、図１５の場合、制御回路は、エンコーダ５０、即ち軸２が軸方向（図８矢視Ａ）から見て反時計回りに回転していると判断する。
また、制御回路は、ピークが最大となる時点をサンプルし、ピークから次のピークまでに要する時間から回転速度を算出する。
【０１４０】
さらに、制御回路は、検出信号の強度を基に、軸の絶対角度を決定する。本実施形態の場合、さらに、制御回路は、所定の角度とその角度に対応する検出値のテーブルを有している。制御回路は、このテーブルと検出された出力値の強度を比較することにより、軸２の回転速度を算出する。
【０１４１】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダ５０とセンサ４０が径方向に対向して配置されている。そして、エンコーダ５０は、センサ４０との距離が漸次増加または減少するように形成されたセンサ対向面５０ａを有する。センサ４０は、センサ対向面５０ａからの距離に応じた出力信号を制御回路に出力する。制御回路は、この出力信号を解析することによって、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を検出する。従って、単一のセンサ４０を用いて、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を同時に検出することが可能である。
【０１４２】
本実施形態によれば、簡易な構造で軸の回転速度、回転方向、および回転角度を検出することが可能であるため、部品数の減少を図ることができ、部品コストを低下することが可能となる。さらに、部品数の減少は、組み付け性を向上させるため、組み付けコストもあわせて低下させることが可能となる。
【０１４３】
さらに、センサ数が一つでよいため、軸受部の省スペース化につながり、ひいては全体としてよりコンパクトな設計が可能となる。またセンサ数の減少は、軸受の重量の低減にもつながり、自動車等に用いた場合、燃費の向上にも寄与する。
【０１４４】
（第８実施形態）
以下に、図１６および図１７を参照して、本発明の第８実施形態を説明する。ここでは、第１〜７実施形態に記載した部材と同一の部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１４５】
図１６は、本発明の第８実施形態におけるエンコーダ５５を示す部分拡大斜視図である。エンコーダ５５は、図８のエンコーダ３０の代わりに用いられる。エンコーダ５５以外のその他の構成は、図８に示すとおりである。
【０１４６】
エンコーダ５５は、軸方向幅一定の円環形状を有している。エンコーダ５５は、円環の中心Ｏから内径寸法Ｒ２離れたエンコーダ取付部材接地面５５ｂと、円環の中心Ｏから外径寸法Ｒ１が漸次増加するセンサ対向面５５ａとを有する。エンコーダ５５は、エンコーダ取付部材接地面５５ｂでエンコーダ取付部材３１に固定されている。エンコーダ取付部材接地面５５ｂの法線方向は、軸方向と直行している。エンコーダ５５のセンサ対向面５５ａは、径方向に磁気センサであるセンサ４５と対向している。
【０１４７】
エンコーダ５５は、基準位置から周方向に沿って角度が増すに従い、所定の割合で外径寸法Ｒ１が増加している。外径寸法Ｒ１が最大となる位置と外径寸法Ｒ１が最小となる位置は、段差によって区切られている。本実施形態では、外径寸法Ｒ１が、軸方向（図８矢視Ａ）から見て時計回りに漸増するようにエンコーダを配置している。従って、エンコーダ５５とセンサ４５との間の距離は、軸２の回転にともない、センサ対向面５５ａの形状に従って変化する。エンコーダ５５とセンサ４５との距離は、角度に応じて、図示せぬ制御回路に保存されている。また、制御回路は、センサ対向面５５ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。
【０１４８】
エンコーダ５５のセンサ対向面５５ａには、複数のＮ極３７とＳ極３８が所定間隔で交互に配置されている。Ｎ極３７およびＳ極３８を構成する着磁領域は、それぞれ一定の磁束密度を有する。Ｎ極３７およびＳ極３８は、その周囲に各々が持つ極性と磁束密度に応じた強度の磁場を形成する。従って、エンコーダ５５の周囲には、Ｎ極３７およびＳ極３８の磁束密度に応じた磁場が形成されている。
【０１４９】
図１７は、センサ４５によって検出された出力信号を示す図である。ここで、図１７によれば時間の経過と共に、パルスピークの強度の絶対値が漸増していることが分かる。
【０１５０】
先述の通り、本実施形態では、エンコーダ５５は、軸方向（図８矢視Ａ）から見て時計回りに外径寸法Ｒ１が漸増するように設けられている。従って、図１７の場合、制御回路は、エンコーダ５５、即ち軸２が軸方向（図８矢視Ａ）から見て反時計回りに回転していると判断する。
また、制御回路は、ピークが最大となる時点をサンプルし、ピークから次のピークまでに要する時間から回転速度を算出する。
【０１５１】
さらに、制御回路は、検出信号の強度を基に、軸の絶対角度を決定する。本実施形態の場合、さらに、制御回路は、所定の角度とその角度に対応する検出値のテーブルを有している。制御回路は、このテーブルと検出された出力値の強度を比較することにより、軸２の回転速度を算出する。
【０１５２】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダ５５とセンサ４５が径方向に対向して配置されている。そして、エンコーダ５５は、センサ４５との距離が漸次増加または減少するように形成されたセンサ対向面５５ａを有する。センサ４５は、センサ対向面５５ａからの距離に応じた出力信号を制御回路に出力する。制御回路は、この出力信号を解析することによって、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を検出する。従って、単一のセンサ４５を用いて、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を同時に検出することが可能である。
【０１５３】
本実施形態によれば、簡易な構造で軸の回転速度、回転方向、および回転角度を検出することが可能であるため、部品数の減少を図ることができ、部品コストを低下することが可能となる。さらに、部品数の減少は、組み付け性を向上させるため、組み付けコストもあわせて低下させることが可能となる。
【０１５４】
さらに、センサ数が一つでよいため、軸受部の省スペース化につながり、ひいては全体としてよりコンパクトな設計が可能となる。またセンサ数の減少は、軸受の重量の低減にもつながり、自動車等に用いた場合、燃費の向上にも寄与する。
【０１５５】
（第９実施形態）
以下に、図１８〜１９を参照して、本発明の第９実施形態を説明する。ここでは、第１〜８実施形態に記載した部材と同一の部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１５６】
図１８は、本発明の第９実施形態におけるエンコーダ６０を示す平面図である。エンコーダ６０は、図１のエンコーダ１０の代わりに用いられる。エンコーダ６０以外のその他の構成は、図１に示すとおりである。
【０１５７】
図１９は、エンコーダ６０の部分拡大斜視図である。エンコーダ６０は、径方向幅一定の円環形状を有している。エンコーダ６０は、フラット形状を為すエンコーダ取付部材接地面６０ｂと、エンコーダ取付部材からの厚みＬが所定の割合で増加しているセンサ対向面６０ａとを有する。エンコーダ６０は、エンコーダ取付部材接地面６０ｂでエンコーダ取付部材１１に固定されている。エンコーダ取付部材接地面６０ｂの法線方向は、軸方向と平行である。エンコーダ６０のセンサ対向面６０ａは、軸方向に変位センサであるセンサ２０と対向している。
【０１５８】
エンコーダ６０は、基準位置から周方向に沿って角度が増すに従い、所定の割合で外径寸法Ｌが増加している。厚みＬが最大となる位置と厚みＬが最小となる位置は、段差によって区切られている。本実施形態では、厚みＬが、センサ側から見て反時計回りに漸増するようにエンコーダを配置している。従って、エンコーダ６０とセンサ２０との間の距離は、軸２の回転にともない、センサ対向面６０ａの形状に従って変化する。エンコーダ６０とセンサ２０との距離は、角度に応じて、図示せぬ制御回路に保存されている。また、制御回路は、センサ対向面６０ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。
【０１５９】
センサ２０によって検出された出力信号は、図１５に示されるとおりである。回転速度、回転方向、絶対角度の算出方法は、第７実施形態に示した通りである。
【０１６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダ６０とセンサ２０が軸方向に対向して配置されている。そして、エンコーダ６０は、センサ２０との距離が漸次増加または減少するように形成されたセンサ対向面６０ａを有する。センサ２０は、センサ対向面６０ａからの距離に応じた出力信号を制御回路に出力する。制御回路は、この出力信号を解析することによって、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を検出する。従って、単一のセンサ２０を用いて、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を同時に検出することが可能である。
【０１６１】
本実施形態によれば、簡易な構造で軸の回転速度、回転方向、および回転角度を検出することが可能であるため、部品数の減少を図ることができ、部品コストを低下することが可能となる。さらに、部品数の減少は、組み付け性を向上させるため、組み付けコストもあわせて低下させることが可能となる。
【０１６２】
さらに、センサ数が一つでよいため、軸受部の省スペース化につながり、ひいては全体としてよりコンパクトな設計が可能となる。またセンサ数の減少は、軸受の重量の低減にもつながり、自動車等に用いた場合、燃費の向上にも寄与する。
【０１６３】
（第１０実施形態）
以下に、図２０を参照して、本発明の第１０実施形態を説明する。ここでは、第１〜９実施形態に記載した部材と同一の部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１６４】
図２０は、本発明の第１０実施形態におけるエンコーダ６５を示す部分拡大斜視図である。エンコーダ６５は、図１のエンコーダ１０の代わりに用いられる。エンコーダ６５以外のその他の構成は、図１に示すとおりである。
【０１６５】
エンコーダ６５は、径方向幅一定の円環形状を有している。エンコーダ６５は、フラット形状を為すエンコーダ取付部材接地面６５ｂと、エンコーダ取付部材からの厚みＬが所定の割合で増加しているセンサ対向面６５ａとを有する。エンコーダ６５は、エンコーダ取付部材接地面６５ｂでエンコーダ取付部材１１に固定されている。エンコーダ取付部材接地面６５ｂの法線方向は、軸方向と平行である。エンコーダ６５のセンサ対向面６５ａは、軸方向に磁気センサであるセンサ２５と対向している。
【０１６６】
エンコーダ６５は、基準位置から周方向に沿って角度が増すに従い、所定の割合で外径寸法Ｌが増加している。厚みＬが最大となる位置と厚みＬが最小となる位置は、段差によって区切られている。本実施形態では、厚みＬが、センサ側から見て反時計回りに漸増するようにエンコーダを配置している。従って、エンコーダ６５とセンサ２５との間の距離は、軸２の回転にともない、センサ対向面６５ａの形状に従って変化する。エンコーダ６５とセンサ２５との距離は、角度に応じて、図示せぬ制御回路に保存されている。また、制御回路は、センサ対向面６５ａの位置と軸２の絶対角度を関連づけて記憶している。
【０１６７】
エンコーダ６５のセンサ対向面６５ａには、複数のＮ極３７とＳ極３８が所定間隔で交互に配置されている。Ｎ極３７およびＳ極３８を構成する着磁領域は、それぞれ一定の磁束密度を有する。Ｎ極３７およびＳ極３８は、その周囲に各々が持つ極性と磁束密度に応じた強度の磁場を形成する。従って、エンコーダ６５の周囲には、Ｎ極３７およびＳ極３８の磁束密度に応じた磁場が形成されている。
【０１６８】
センサ２５によって検出された出力信号は、図１７に示されるとおりである。回転速度、回転方向、絶対角度の算出方法は、第８実施形態に示した通りである。
【０１６９】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダ６５とセンサ２５が軸方向に対向して配置されている。そして、エンコーダ６５は、センサ２５との距離が漸次増加または減少するように形成されたセンサ対向面６５ａを有する。センサ４５は、センサ対向面６５ａからの距離に応じた出力信号を制御回路に出力する。制御回路は、この出力信号を解析することによって、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を検出する。従って、単一のセンサ２５を用いて、軸２の回転速度、回転方向、および回転角度を同時に検出することが可能である。
【０１７０】
本実施形態によれば、簡易な構造で軸の回転速度、回転方向、および回転角度を検出することが可能であるため、部品数の減少を図ることができ、部品コストを低下することが可能となる。さらに、部品数の減少は、組み付け性を向上させるため、組み付けコストもあわせて低下させることが可能となる。
【０１７１】
さらに、センサ数が一つでよいため、軸受部の省スペース化につながり、ひいては全体としてよりコンパクトな設計が可能となる。またセンサ数の減少は、軸受の重量の低減にもつながり、自動車等に用いた場合、燃費の向上にも寄与する。
【０１７２】
（第１１実施形態）
以下に、図２１を参照して、本発明の第１１実施形態を説明する。ここでは、第１〜１０実施形態に記載した部材と同一の部材については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１７３】
図２１は、本発明の第１１実施形態に係る回転検出装置が組み込まれた転動装置としての深溝玉軸受を示す。本実施形態において、深溝玉軸受の外輪３および内輪４は、それぞれ軸方向に延出したセンサ取付部３ｄおよびエンコーダ取付部４ｃを有する。
【０１７４】
エンコーダ取付部４ｃの軸方向外側面４ｄ上には、エンコーダ７０が配置されている。エンコーダ７０は、第５，６，８実施形態に記載のエンコーダ３５，３６，５５等の磁石が配置されたエンコーダである。エンコーダ７０の軸方向側面は、センサ取付部３ｄと対向している。
【０１７５】
一方、センサ取付部３ｄの軸方向内側面３ｅ端部には、環状の鋼板９５が立設している。そして、環状のシール９０が鋼板９５に支持されてセンサ取付部３ｄおよびエンコーダ取付部４ｃ間を封止している。
【０１７６】
さらに、センサ取付部３ｄの軸方向内側面３ｅ上には、センサ取付部材８６が配置されている。センサ取付部材８６は、シールリング８とシール９０間に位置決めされている。
【０１７７】
センサ取付部材８６上には、温度測定器８５およびセンサ８０が配置されている。センサ８０は、エンコーダ７０の形成する磁場の変化を測定する磁気センサあるいは距離の変化を測定する変位センサである。センサ８０は、エンコーダ７０と対向し、エンコーダ７０の形状を測定する。センサ８０は、第５，６，８実施形態と同様に、回転体の回転速度、回転方向および絶対角度を検出する。
【０１７８】
温度測定器８５は、センサおよびエンコーダおよびそれらの周辺部材の温度を測定し、測定された温度データを図示せぬ制御回路に出力する。エンコーダ７０にＮ極またはＳ極が着磁されている場合、Ｎ極およびＳ極を構成する着磁領域は、温度の変化により磁束密度が変化する。制御回路は、この温度の変化による磁束密度の変化を補正するテーブルを有している。そして、制御回路は、このテーブルを用いて検出された出力値を補正した上で軸の回転速度、回転方向、絶対角度の検出を行う。熱電対等の接触式温度計を用いた場合、センサ等の非回転部材の温度を検出するが、赤外放射温度計等の非接触式温度計を用いた場合、エンコーダ等の回転部材の温度検出が可能となる。
【０１７９】
以上説明したように、本実施形態によれば、温度の変化を鑑み補正した出力値を用いて軸の回転速度、回転方向、絶対角度の検出を行うことが可能である。従って、エンコーダ７０の使用温度条件を意識することなく、エンコーダ７０を使用可能となり、より幅広く本回転状態検出装置を軸受および転動装置に適用可能となる。
なお、熱による膨張あるいは収縮によりエンコーダとセンサのコアギャップは、変化する。温度測定器からの信号を元にこのコアギャップの変化を補正するようにしても良い。
【０１８０】
さらに、本実施形態では、エンコーダ７０およびセンサ８０がシールリング８およびシール９０によって封止されている。そのため、外界からの影響を最小限にとどめることができ、さらに精度の高い測定を行うことが可能となる。
【０１８１】
従って、簡易な構造で軸の回転速度、回転方向、および回転角度を検出することが可能であるため、部品数の減少を図ることができ、部品コストを低下することができる。さらに部品数の減少は、組み付け性を向上させるため、組み付けコストもあわせて低下させることが可能となる。
【０１８２】
さらに、センサ数が一つでよいため、軸受部の省スペース化につながり、ひいては全体としてよりコンパクトな設計が可能となる。またセンサ数の減少は、軸受の重量の低減にもつながり、自動車等に用いた場合、燃費の向上にも寄与する。
【０１８３】
【発明の効果】
請求項１記載の回転状態検出装置によれば、エンコーダとセンサ対向面間の距離が位置により異なっている。従って、センサはエンコーダとの距離の変化を測定することにより、簡易な構成で回転速度、回転方向、絶対角度を判断することが可能となる。また、本構成の場合、必要とされるセンサは、一つで良いため、構成を簡易なものとし、装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【０１８４】
エンコーダには、複数のセンサ対向面が形成されており、センサとの距離は、センサ対向面毎に異なるようにしてもよい。この場合、センサは、センサ対向面毎の距離の違いを測定することにより、簡易な構成で回転速度、回転方向、絶対角度を判断することが可能となる。
【０１８５】
また、前記エンコーダは、前記センサ対向面のそれぞれに一列に設けられた複数の着磁領域を有するようにしてもよい。この場合は、センサとして磁気センサを用いることにより、表面形状を容易に識別することが可能となる。
【０１８６】
前記エンコーダの前記センサ対向面と前記センサ間の前記距離は、漸増もしくは漸減しているように構成しても良い。この場合は、距離と角度の関係が容易に理解されるため、絶対角度の識別のための構成が簡素化できる。
【０１８７】
また、前記複数の着磁領域は、交互に配置された複数のＮ極およびＳ極から構成されるようにしても良い。これにより、センサ対向面間の区別をさらに容易にすることが可能となる。
【０１８８】
前記エンコーダは、回転部材の軸方向または径方向に前記センサと対向させることが可能である。これらは、回転部材、固定部財投の形状に応じて選択すればよく、設計の幅を拡げることが可能となる。
【０１８９】
前記センサもしくはエンコーダ、またはそれらの周辺部材の温度を測定する温度測定部をさらに設けても良い。温度測定部を設けることにより、温度に依存した検出値の変化を知ることが可能となり、適切な補正を加えながら測定を行うことが可能となる。
【０１９０】
前記エンコーダと前記センサを封止するシール部材をさらに設けても良い。エンコーダとセンサを封止することにより、外界の影響をあまり意識することなく、正確な測定を行うことが可能となる。
【０１９１】
また、本発明の請求項１１〜２０記載の転動装置は、請求項１〜９記載の回転状態検出装置を一般的な転動装置に組み込んだものである。請求項１〜９記載の回転状態検出装置が組み込まれた転動装置は、エンコーダとセンサ対向面間の距離が位置により異なっている。従って、センサはエンコーダとの距離の変化を測定することにより、簡易な構成で回転速度、回転方向、絶対角度を判断することが可能となる。また、本構成の場合、必要とされるセンサは、一つで良いため、構成を簡易なものとし、装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回転検出装置が組み込まれた転動装置としての深溝玉軸受を示す。
【図２】エンコーダ１０を示す平面図である。
【図３】エンコーダ１０の部分拡大斜視図である
【図４】センサ２０によって検出された出力信号を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る回転検出装置に用いられるエンコーダ１５の部分拡大斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る回転検出装置に用いられるエンコーダ１６の部分拡大斜視図である。
【図７】センサ２５によって検出された出力信号を示す。
【図８】図８は、本発明の第４実施形態に係る回転検出装置が組み込まれた転動装置としての深溝玉軸受を示す。
【図９】エンコーダ３０を示す平面図である。
【図１０】エンコーダ３０をの部分拡大斜視図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る回転検出装置に用いられるエンコーダ３５の部分拡大斜視図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係る回転検出装置に用いられるエンコーダ３６の部分拡大斜視図である。
【図１３】本発明の第７実施形態におけるエンコーダ５０を示す平面図である
【図１４】エンコーダ５０の部分拡大斜視図である。
【図１５】センサ４０によって検出された出力信号を示す図である。
【図１６】本発明の第８実施形態におけるエンコーダ５５を示す部分拡大斜視図である。
【図１７】センサ４５によって検出された出力信号を示す図である。
【図１８】本発明の第９実施形態におけるエンコーダ６０を示す平面図である。
【図１９】エンコーダ６０の部分拡大斜視図である。
【図２０】本発明の第１０実施形態におけるエンコーダ６５を示す部分拡大斜視図である。
【図２１】本発明の第１１実施形態に係る回転検出装置が組み込まれた転動装置としての深溝玉軸受を示す。
【符号の説明】
１　　　　ハウジング
２　　　　軸
３　　　　外輪
４　　　　内輪
５　　　　外輪軌道
６　　　　内輪軌道
７　　　　ボール
８　　　　シールリング
９　　　　保持器
１０，１５，１６，３０，３５，３６，５０，５５，６０，６５，７０　エンコーダ
２０，２５，４０，４５，８０　センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotation state detection device that simultaneously detects the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of a rolling device such as a bearing, and a rolling device such as a bearing and a linear motion device provided with the rotation state detection device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Generally, a rotation state detection device is used to detect the rotation speed, rotation direction, or rotation angle of a rotating body such as a bearing. The rotation state detection device includes a rotation sensor provided outside the rotating body and an object to be detected periodically arranged on the surface of the rotating body. The rotation sensor calculates a rotation speed, a rotation direction, or a rotation angle of the rotating body based on a detection cycle of the detected object and a known arrangement cycle of the detected object.
[0003]
As this type of bearing, a slewing bearing provided with a slewing angle detector has been devised. This turning angle detector includes a scale and a sensor attached to the inner ring and the outer ring, which are the race rings. The scale has north and south poles arranged alternately along the circumferential direction of the axis. The sensor detects the magnetic force of the north pole and the south pole, detects a pulse signal, and counts the number of pulse signals. The signal conversion means converts the pulse signal into angle data according to the number of pulse signals, and displays the angle data (for example, see Patent Document 1).
[0004]
Further, it comprises a grid pattern provided on the rotating wheel of the bearing, a plurality of LEDs provided facing the grid pattern, and a plurality of PDs for detecting light emitted from the light source and changed by the pattern. A bearing with a rotation angle detector is disclosed. The light emitted from the plurality of LEDs forms a light spot on the grid pattern. The reflected light intensity of the light spot changes periodically depending on the dark and light portions of the lattice pattern. The plurality of PDs each observe the change in the reflected light intensity, and calculate the rotation angle of the shaft according to the observation result (for example, refer to Patent Document 2).
[0005]
Furthermore, a contact-type rotation angle detection device is disclosed as a rotation state detection device. This rotation angle detecting device includes an insulator layer provided on an end face of an outer ring, a conductor pattern provided on the insulator layer, and a contact provided on the inner ring and facing the conductor pattern. The contact alternately contacts the conductor pattern and the insulator with the rotation of the rotating body. The conductor pattern is short-circuited and conductive due to contact with the contact. The rotation angle detection device detects the absolute angle of the rotating body using the presence or absence of conduction between the conductor pattern and the contact (for example, see Patent Document 3).
[0006]
Further, there is disclosed a rotation detecting device including a magnet arranged on the circumference of a rotating body and a single magnetic sensor arranged near the rotating body and detecting a magnetic flux formed by the magnet. The rotating body is provided with a plurality of pairs of N poles, S poles, and no poles in order, and the magnetic sensor detects the rotation speed of the rotating body by detecting the magnetic force without the N poles, S poles, and poles. In addition, the magnetic sensor measures the rotation direction of the rotating body based on the detection order of the magnetic poles (“N pole-S pole-no pole” or “no pole-S pole-N pole”) (for example, see Patent Document 4). .).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-9-42994
[Patent Document 2]
JP-A-7-218239
[Patent Document 3]
JP-A-7-218248
[Patent Document 4]
JP 2000-346673 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the slewing bearing with a slewing angle detector disclosed in Patent Document 1 can detect the rotation speed and the rotation angle when a single sensor is used, but cannot detect the rotation direction at the same time. . Therefore, in order to simultaneously detect the rotation speed, the rotation angle, and the rotation direction, a separate sensor must be provided. The additional sensor requires a mounting space for the sensor in the bearing, and it is difficult to make the bearing compact. Further, since two sensors are provided, the assemblability of the bearing deteriorates, which leads to an increase in cost.
[0009]
The bearing disclosed in Patent Document 2 is based on the premise that a plurality of sensors are used. Therefore, a mounting space for a plurality of sensors must be provided in the bearing, and it is difficult to make the bearing compact. Furthermore, the installation of a plurality of sensors deteriorates the assemblability of the bearing, which leads to an increase in manufacturing cost.
Further, since the rotating body disclosed in Patent Document 3 must be formed on a special conductive pattern insulating layer, it is expected that manufacturing costs will increase.
[0010]
On the other hand, the rotation detection device disclosed in Patent Document 4 can simultaneously measure the rotation speed and the rotation direction of the rotating body using a single magnetic sensor, so there is no need to provide a separate sensor, and the bearing can be downsized. It is advantageous.
[0011]
However, the information of the rotation angle obtained from the pulse by the conventional rotation state detection device is a relative rotation angle based on the angle before the start of rotation. Therefore, the absolute angle is calculated in consideration of the reference angle from the obtained relative rotation angle.
For this reason, if the angle information at the start of rotation is lost due to a failure or replacement of the memory storing the angle before the start of rotation, the above-described device is used unless the reference angle is reset. Has a problem that the absolute angle cannot be calculated.
[0012]
The present invention has been made in view of the above problems, and a rotation state detection device having a simple structure capable of simultaneously detecting a rotation speed, a rotation direction, and an absolute angle of a rotator using a single sensor and a rotation state detection device. It is an object of the present invention to provide a rolling device provided with a rotation state detecting device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A rotation state detecting device according to a first aspect of the present invention includes a sensor attached to a stationary member, and an encoder attached to a rotating member that rotates with respect to the stationary member and having a sensor facing surface facing the sensor. The distance between the sensor-facing surface of the encoder and the sensor varies depending on the position, and the sensor measures the rotation state of the rotating member by measuring the change in the distance. .
[0014]
According to the rotation state detection device of the first aspect, the distance between the encoder and the sensor facing surface differs depending on the position. Therefore, the sensor can determine the rotation speed, the rotation direction, and the absolute angle with a simple configuration by measuring the change in the distance from the encoder. In addition, in the case of this configuration, only one sensor is required, so that the configuration can be simplified and the cost of the device can be reduced.
[0015]
A plurality of sensor facing surfaces may be formed in the encoder, and the distance from the sensor may be different for each sensor facing surface. In this case, the sensor can determine the rotation speed, the rotation direction, and the absolute angle with a simple configuration by measuring the difference in the distance for each sensor facing surface.
[0016]
Further, the encoder may have a plurality of magnetized regions provided in a line on each of the sensor facing surfaces. In this case, by using a magnetic sensor as the sensor, the surface shape can be easily identified.
[0017]
The distance between the sensor facing surface of the encoder and the sensor may be configured to gradually increase or decrease. In this case, since the relationship between the distance and the angle is easily understood, the configuration for identifying the absolute angle can be simplified.
[0018]
Further, the plurality of magnetized regions may be constituted by a plurality of N poles and S poles arranged alternately. This makes it easier to distinguish between the sensor facing surfaces.
[0019]
The encoder can be opposed to the sensor in an axial direction or a radial direction of a rotating member. These may be selected according to the shape of the rotating member and the fixed part, and the design range can be expanded.
[0020]
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the sensor or the encoder or the peripheral members thereof may be further provided. By providing the temperature measurement unit, it is possible to know a change in the detected value depending on the temperature, and it is possible to perform the measurement while applying an appropriate correction.
[0021]
A seal member for sealing the encoder and the sensor may be further provided. By sealing the encoder and the sensor, accurate measurement can be performed without being conscious of the influence of the outside world.
[0022]
A rolling device according to claims 11 to 20 of the present invention provides a stationary member, a rotating member rotating with respect to the stationary member, a sensor attached to the stationary member, and a sensor attached to the rotating member and facing the sensor. An encoder having an opposing surface, wherein a distance between the sensor opposing surface of the encoder and the sensor changes depending on a position, and the sensor measures a change in the distance so that the rotation state of the rotating member is measured. Is measured.
[0023]
The rolling device according to claims 11 to 20 of the present invention incorporates the rotation state detecting device according to claims 1 to 9 into a general rolling device. In the rolling device in which the rotation state detecting device according to the first to ninth aspects is incorporated, the distance between the encoder and the sensor facing surface differs depending on the position. Therefore, the sensor can determine the rotation speed, the rotation direction, and the absolute angle with a simple configuration by measuring the change in the distance from the encoder. In addition, in the case of this configuration, only one sensor is required, so that the configuration can be simplified and the cost of the device can be reduced.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, first to eleventh embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
(1st Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a deep groove ball bearing as a rolling device in which a rotation detecting device according to a first embodiment of the present invention is incorporated. The deep groove ball bearing has an outer ring 3, an inner ring 4, a plurality of balls 7 as rolling elements, a seal ring 8, and a retainer 9.
[0026]
The outer race 3 is fixed to an inner peripheral surface 1a of the housing 1 which is a stationary member. The outer ring 3 is manufactured by forging a metal material such as carbon steel. The outer race 3 has an outer raceway 5 for guiding the ball 7 on the inner peripheral surface.
[0027]
Like the outer ring 3, the inner ring 4 is manufactured by forging a metal material such as carbon steel. The inner ring 4 is fitted on the outer peripheral surface 2a of the shaft 2 which is a rotating member. The inner race 4 has an outer race 6 on its outer peripheral surface that guides the ball 7 corresponding to the outer race 5 of the outer race 3. The inner ring 4 rotates integrally with the shaft 2 as the shaft 2 rotates.
[0028]
The balls 7 are arranged in a line between the outer raceway 5 of the outer race 3 and the inner raceway 6 of the inner race 4. The ball 7 rolls along the outer raceway 5 and the inner raceway 6 according to the rotation of the inner race 4 accompanying the rotation of the shaft 2.
[0029]
The seal ring 8 seals the space between the outer race 3 and the inner race 4 for accommodating the ball 7 by closing the openings at both ends. The seal ring 8 prevents dust, moisture, foreign matter, and the like from entering the ball receiving space from the outside, and prevents the lubricant from flowing out of the ball receiving space. The seal rings 8 are fixed by fixing portions 3b formed on the inner peripheral surface of the outer ring 3, respectively.
[0030]
The retainer 9 rotatably holds the ball 7 between the outer raceway 5 and the inner raceway 6. As the retainer 9, a steel sheet punched retainer, a machined retainer, or the like can be used.
[0031]
On the outer peripheral surface 2 a of the shaft 2, an annular encoder holding member 11 is erected. The encoder holding member 11 extends from the outer peripheral surface 2 a of the shaft 2 in the direction of the housing 1, that is, in the outer radial direction of the shaft 2. The encoder 10 is arranged on the axial side surface of the encoder holding member 11 in the axial direction.
[0032]
On the other hand, a sensor holding member 21 is provided upright on the inner peripheral surface 1 a of the housing 1. The sensor holding member 21 extends from the inner peripheral surface 1 a of the housing 1 in the direction of the shaft 2, that is, in the inner diameter direction of the housing 1. A single sensor 20 is arranged on the axial side surface of the sensor holding member 21. The sensor 20 faces the encoder 10 in the axial direction.
[0033]
FIG. 2 is a plan view showing the encoder 10, and FIG. 3 is a partially enlarged perspective view thereof. The encoder 10 has an annular shape having a constant radial width. The encoder 10 has a plurality of sensor facing surfaces 10a having a staircase shape and an encoder mounting member grounding surface 10b having a flat shape. The encoder 10 is mounted on the encoder mounting member 11 on the encoder mounting member ground plane 10b. The normal direction of the encoder mounting member ground plane 10b is the same as the axial direction.
[0034]
As shown in FIG. 3, the plurality of sensor facing surfaces 10a are formed in a circumferential direction by steps having an axial height h1. The step is formed at every angle θ0 from the center O, and divides the sensor facing surface of the encoder in the circumferential direction at every angle θ0. Therefore, the height H from the encoder mounting member ground surface 10b to the sensor facing surface 10a increases by h1 for each angle θ0.
[0035]
Therefore, the axial height H of the encoder 10 monotonically increases by h1 at every angle θ0 from the sensor facing surface 10a closest to the encoder mounting member grounding surface 10b to the farthest sensor facing surface 10a at every angle θ0. In this embodiment, a sensor facing surface 10a furthest from the encoder mounting member ground surface 10b is disposed next to the sensor facing surface 10a closest to the encoder mounting member ground surface 10b. In the present embodiment, the encoder 10 is arranged such that the height H increases by h1 in a counterclockwise direction as viewed from the sensor side. Therefore, the distance between the encoder 10 and the sensor 20 changes according to the shape of the sensor facing surface 10a as the shaft 2 rotates. The distance between the encoder 10 and the sensor 20 is stored in a control circuit (not shown) according to the angle. Further, the control circuit stores the position of each sensor facing surface 10a and the absolute angle of the shaft 2 in association with each other.
[0036]
The sensor 20 faces the sensor facing surface 10a of the encoder 10 in the axial direction. The sensor 20 is a displacement sensor using light or ultrasonic waves for measuring a displacement of a distance between the sensor facing surface 10a of the encoder 10 and the sensor 20. The sensor 20 outputs light or ultrasonic waves toward the sensor facing surface 10a of the encoder 10. The output light or ultrasonic wave is reflected by the sensor facing surface 10a. The sensor 20 receives the reflected light or ultrasonic wave and measures the displacement of the shape of the sensor-facing surface. The sensor 20 outputs the detected distance data to a control circuit (not shown) via the cable 22.
[0037]
FIG. 4 is a graph showing an output signal detected by the sensor 20. In FIG. 4, the vertical axis represents the intensity of the output signal, and the horizontal axis represents time. In FIG. 4, the dashed line indicates the output signal. The magnitude of the output signal corresponds to the distance from the sensor, and the closer it is, the greater the intensity. Here, the leftmost pulse in FIG. 4 indicates a pulse of a detection value when the sensor 20 faces the sensor facing surface 10a closest to the encoder mounting member ground surface 10b. FIG. 4 shows that the intensity of the pulse peak monotonically increases in a stepwise manner with the passage of time.
[0038]
As described above, in the present embodiment, the encoder 10 is provided so that the height H gradually increases counterclockwise when viewed from the sensor 20. Therefore, in the case of FIG. 4, the control circuit determines that the encoder 10, that is, the shaft 2 is rotating clockwise as viewed from the sensor.
[0039]
As shown in FIG. 4, the output of the sensor 20 has a signal reflected by the sensor facing surface 10a closest to the sensor 20 as a maximum peak. The control circuit counts the maximum peak and calculates the rotation speed of the shaft 2 based on the number of maximum peaks obtained per unit time.
[0040]
Further, the control circuit determines the absolute angle of the axis based on the intensity of the pulse. In the case of the present embodiment, the output of the sensor 20 has a step shape according to the shape of the encoder 10. The control circuit stores the absolute angle of each shape and the detected value in association with each other. Then, the control circuit determines which angle the axis is oriented according to the detected value. This makes it possible to detect the absolute angle of the axis 2 within the range of the angular resolution θ0.
[0041]
As described above, according to the present embodiment, the encoder 10 and the sensor 20 are arranged to face each other in the axial direction. The encoder 10 has a sensor facing surface 10a formed such that the distance from the sensor 20 increases or decreases monotonically. The sensor 20 includes a displacement sensor using light or ultrasonic waves. The sensor 20 outputs an output signal corresponding to the distance from the sensor facing surface 10a to the control circuit. The control circuit detects the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft 2 by analyzing the output signal. Therefore, the rotation speed, the rotation direction, and the rotation angle of the shaft 2 can be simultaneously detected using the single sensor 20.
[0042]
According to the present embodiment, the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft can be detected with a simple structure, so that the number of parts can be reduced, and the cost of parts can be reduced. It becomes. Furthermore, the reduction in the number of parts improves the assemblability, so that the assembling cost can also be reduced.
[0043]
Furthermore, since only one sensor is required, the space for the bearing portion can be saved, and a more compact design can be realized as a whole. Also, the reduction in the number of sensors leads to a reduction in the weight of the bearing, and when used in an automobile or the like, contributes to an improvement in fuel efficiency.
[0044]
In the present embodiment, the sensor 20 is configured as a displacement sensor using light or ultrasonic waves. However, the sensor may be any sensor that can measure the displacement of the distance between the sensor facing surface 10a and the sensor 20, and is not particularly limited to this. As the sensor 20, for example, a magnetic sensor, a sensor utilizing the interaction between a magnetic field and an eddy current, and the like can be considered. When a magnetic sensor is used, the encoder is made of a magnetic material. In the case of a sensor using eddy current, the encoder needs to be made of a ferromagnetic material such as a metal material.
[0045]
(2nd Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0046]
In the present embodiment, an encoder 15 is arranged on an axial side surface of the encoder holding member 11 in FIG. On the other hand, a single sensor 25 is arranged on the axial side surface of the sensor holding member 21. The sensor 25 faces the encoder 15 in the axial direction.
[0047]
FIG. 5 is a partially enlarged perspective view of the encoder 15 used in the rotation detection device according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the encoder 15 is disposed so as to face the sensor 25, similarly to the encoder 10.
[0048]
The encoder 15 has an annular shape with a constant radial width. The encoder 15 has a plurality of sensor facing surfaces 15a having a staircase shape and an encoder mounting member grounding surface 15b having a flat shape. The encoder 15 is mounted on the encoder mounting member 11 on the encoder mounting member grounding surface 15b. The normal direction of the encoder mounting member ground plane 15b is the same as the axial direction.
[0049]
As shown in FIG. 5, the plurality of sensor facing surfaces 15a are formed so as to be circumferentially partitioned by a step having an axial height h1. The step is formed at every angle θ0 from the center O, and divides the sensor facing surface of the encoder in the circumferential direction at every angle θ0. Therefore, the height H from the encoder mounting member ground surface 15b to the sensor facing surface 15a increases by h1 for each angle θ0.
[0050]
Therefore, the axial height H of the encoder 15 monotonically increases by h1 every angle θ0 from the sensor facing surface 15a closest to the encoder mounting member ground surface 15b to the farthest sensor facing surface 15a at every angle θ0. In the present embodiment, a sensor facing surface 15a farthest from the encoder mounting member ground surface 15b is disposed next to the sensor facing surface 15a closest to the encoder mounting member ground surface 15b. In the present embodiment, the encoder 15 is arranged such that the height H increases by h1 in a counterclockwise direction as viewed from the sensor side. Therefore, the distance between the encoder 15 and the sensor 25 changes according to the shape of the sensor facing surface 15a as the shaft 2 rotates. The distance between the encoder 15 and the sensor 25 is stored in a control circuit (not shown) according to the angle. The control circuit stores the position of each sensor facing surface 15a and the absolute angle of the shaft 2 in association with each other.
[0051]
N poles 37 are arranged on the sensor facing surface 15a of the encoder 15, respectively. The magnetized regions constituting the N pole 37 each have a constant magnetic flux density. The N pole 37 forms a magnetic field having an intensity corresponding to the polarity and magnetic flux density of each of its surroundings. Therefore, a magnetic field corresponding to the magnetic flux density of the N pole 37 is formed around the encoder 15.
[0052]
As a material of the encoder 15, for example, an alnico magnet, a ferrite magnet, a samarium / cobalt magnet, a neodymium / iron / boron magnet, or a bonded magnet formed by mixing and molding plastics using various magnet powders and the like is used. be able to. Since the magnetic flux density in each magnetized region must be uniform, it is preferable to use a bonded magnet that can easily adjust the magnetic flux density. Here, a bonded magnet made of plastic or a rare earth material containing ferrite powder is used. Note that the magnetic force of the magnet changes depending on the temperature.
[0053]
The sensor 25 faces the sensor facing surface 15a of the encoder 15 in the axial direction. The sensor 25 is a magnetic sensor that measures a displacement of a distance between the sensor facing surface 15a of the encoder 15 and the sensor 25. In the present embodiment, a magnetic sensor capable of detecting a magnetic field such as a Hall element or a coil, particularly a case using a Hall element will be described as an example. The Hall element is an element that generates a current as an output signal in accordance with the intensity and direction of the magnetic flux crossing the Hall element.
[0054]
The sensor 25 senses a magnetic field formed by each N pole 37 of the encoder 15. The strength of the magnetic field formed by the N pole 37 increases as the distance between the N pole 37 and the sensor facing surface 15a of the encoder 15 decreases, and decreases as the distance increases. The sensor 25 detects the change in the strength of the magnetic field and outputs a detection value to a control circuit (not shown) via the cable 22.
[0055]
The output signal detected by the sensor 25 is shown in FIG. In FIG. 4, the solid line shows the output signal. The magnitude of the output signal is proportional to the strength of the magnetic flux to be detected, and the sign of the output signal is determined by the direction of the magnetic flux. Here, the leftmost pulse in FIG. 4 indicates a pulse of a detection value when the sensor 25 faces the sensor facing surface 15a closest to the encoder mounting member ground surface 15b. According to FIG. 4, it can be seen that the intensity of the pulse peak monotonically increases substantially stepwise with the passage of time.
[0056]
As described above, in the present embodiment, the encoder 15 is provided so that the height H increases counterclockwise when viewed from the sensor 25. Therefore, in the case of FIG. 4, the control circuit determines that the encoder 15, that is, the shaft 2 is rotating clockwise as viewed from the sensor.
[0057]
As shown in FIG. 4, the output of the sensor 25 has a signal reflected by the sensor facing surface 15a closest to the sensor 25 as a maximum peak. The control circuit counts the maximum peak and calculates the rotation speed of the shaft 2 based on the number of maximum peaks obtained per unit time.
[0058]
Further, the control circuit determines the absolute angle of the axis based on the intensity of the pulse. In the case of the present embodiment, the output of the sensor 25 has a substantially stepped shape according to the shape of the encoder 15. The control circuit stores the absolute angle of each shape and the detected value in association with each other. Then, the control circuit determines which angle the axis is oriented according to the detected value. This makes it possible to detect the absolute angle of the axis 2 within the range of the angular resolution θ0.
[0059]
As described above, according to the present embodiment, the encoder 15 and the sensor 25 are arranged to face each other in the axial direction. The encoder 15 has a sensor facing surface 15a formed such that the distance from the sensor 25 monotonically increases or monotonically decreases. The sensor 25 is formed of a magnetic sensor, and has an N pole 37 disposed on the sensor facing surface 15a. The sensor 25 outputs an output signal corresponding to the distance from the sensor facing surface 15a to the control circuit. The control circuit detects the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft 2 by analyzing the output signal. Therefore, the rotation speed, the rotation direction, and the rotation angle of the shaft 2 can be simultaneously detected by using the single sensor 25.
[0060]
According to the present embodiment, the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft can be detected with a simple structure, so that the number of parts can be reduced, and the cost of parts can be reduced. It becomes. Furthermore, the reduction in the number of parts improves the assemblability, so that the assembling cost can also be reduced.
[0061]
Furthermore, since only one sensor is required, the space for the bearing portion can be saved, and a more compact design can be realized as a whole. Also, the reduction in the number of sensors leads to a reduction in the weight of the bearing, and when used in an automobile or the like, contributes to an improvement in fuel efficiency.
[0062]
In this embodiment, since only the N pole is arranged on the sensor facing surface 15a, the detected peak value has a flat shape. Therefore, the peak detection error occurrence rate is smaller than when the peak value is only one point, and more reliable detection can be performed.
[0063]
Further, in the present embodiment, the sensor facing surface of the encoder 15 is constituted by the N pole, but the sensor facing surface of the encoder 15 may be constituted by the S pole. In this case, the method of detecting the rotational speed, the rotational direction, and the absolute angle is the same as the method of the present embodiment, except that the output signal is only inverted.
[0064]
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same members as those described in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0065]
In the present embodiment, an encoder 16 is disposed on an axial side surface of the encoder holding member 11 in FIG. On the other hand, a single sensor 25 is arranged on the axial side surface of the sensor holding member 21. The sensor 25 faces the encoder 16 in the axial direction.
[0066]
FIG. 6 is a partially enlarged perspective view of the encoder 16 used in the rotation detecting device according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the encoder 16 is disposed so as to face the sensor 25, similarly to the encoders 10 and 15.
[0067]
The encoder 16 has an annular shape with a constant radial width. The encoder 16 has a plurality of sensor facing surfaces 16a having a staircase shape and an encoder mounting member grounding surface 16b having a flat shape. The encoder 16 is mounted on the encoder mounting member 11 on the encoder mounting member ground plane 16b. The normal direction of the encoder mounting member ground plane 16b is the same as the axial direction.
[0068]
As shown in FIG. 6, the plurality of sensor facing surfaces 16a are formed in the circumferential direction by steps having an axial height l1. The step is formed at every angle θ0 from the center O, and divides the sensor facing surface of the encoder in the circumferential direction at every angle θ0. Therefore, the height H from the encoder mounting member ground surface 16b to the sensor facing surface 16a increases by 11 for each angle θ0.
[0069]
Accordingly, the axial height L of the encoder 16 monotonically increases by 11 at every angle θ0 from the sensor facing surface 16a closest to the encoder mounting member grounding surface 16b to the farthest sensor facing surface 16a. In the present embodiment, a sensor facing surface 16a farthest from the encoder mounting member ground surface 16b is disposed next to the sensor facing surface 16a closest to the encoder mounting member ground surface 16b. In the present embodiment, the encoder 16 is arranged so that the height L increases by 11 in a counterclockwise direction as viewed from the sensor side. Therefore, the distance between the encoder 16 and the sensor 25 changes according to the shape of the sensor facing surface 16a as the shaft 2 rotates. The distance between the encoder 16 and the sensor 25 is stored in a control circuit (not shown) according to the angle. Further, the control circuit stores the position of each sensor facing surface 16a and the absolute angle of the shaft 2 in association with each other.
[0070]
A plurality of N poles 37 and S poles 38 are alternately arranged on the sensor facing surface 16a of the encoder 16. The magnetized regions constituting the N pole 37 and the S pole 38 have a constant magnetic flux density. The N pole 37 and the S pole 38 form a magnetic field having an intensity according to the polarity and magnetic flux density of each of the N pole 37 and the S pole 38. Therefore, a magnetic field corresponding to the magnetic flux density of the north pole 37 and the south pole 38 is formed around the encoder 16.
[0071]
As a material of the encoder 16, for example, an alnico magnet, a ferrite magnet, a samarium / cobalt magnet, a neodymium / iron / boron magnet, or a bonded magnet formed by mixing and molding plastics using various magnet powders and the like is used. be able to. Since the magnetic flux density in each magnetized region must be uniform, it is preferable to use a bonded magnet that can easily adjust the magnetic flux density. Here, a bonded magnet made of plastic or a rare earth material containing ferrite powder is used. Note that the magnetic force of the magnet changes depending on the temperature.
[0072]
The sensor 25 is a magnetic sensor capable of detecting a magnetic field such as a Hall element or a coil, similarly to the sensor described in the second embodiment.
[0073]
The sensor 25 senses a magnetic field formed by each of the north pole 37 and the south pole 38 of the encoder 15. The absolute value of the intensity of the magnetic field formed by the north pole 37 and the south pole 38 increases as the distance between the north pole 37 or the south pole 38 and the sensor facing surface 16a of the encoder 16 decreases, and on the other hand, as the distance increases. Become smaller. The sensor 25 detects the change in the strength of the magnetic field and outputs a detection value to a control circuit (not shown) via the cable 22.
[0074]
FIG. 7 shows an output signal detected by the sensor 25. The magnitude of the output signal is proportional to the strength of the magnetic flux to be detected, and the sign of the output signal is determined by the direction of the magnetic flux. Here, the leftmost pulse in FIG. 7 indicates a pulse of a detection value when the sensor 25 faces the sensor facing surface 16a closest to the encoder mounting member ground surface 16b. According to FIG. 7, it can be seen that the absolute value of the intensity of the pulse peak monotonically increases substantially in a stepwise manner with the passage of time.
[0075]
As described above, in the present embodiment, the encoder 16 is provided so that the height L increases counterclockwise when viewed from the sensor 25. Accordingly, in the case of FIG. 7, the control circuit determines that the encoder 16, that is, the shaft 2 is rotating clockwise as viewed from the sensor.
[0076]
As shown in FIG. 7, the output of the sensor 25 has a signal reflected by the sensor facing surface 16a closest to the sensor 25 as a maximum peak. The control circuit counts the maximum peak and calculates the rotation speed of the shaft 2 based on the number of maximum peaks obtained per unit time.
[0077]
Further, the control circuit determines the absolute angle of the axis 2 based on the intensity of the peak. When the output of the sensor 25 detects a peak (point A in FIG. 7), the control circuit determines that the magnetized region corresponding to the detected output faces the sensor 25. Then, the control circuit determines that the axis 2 exists at the absolute angle corresponding to the detected magnetization region.
When the output of the sensor 25 takes the value of the point B between the peaks, the absolute value of the point B is obtained from the ratio of the intensity at the point A, which is the immediately preceding peak, and the intensity of the points A and B. Calculate the angle. Specifically, the angle of the point B is calculated by the following equation.
[0078]
(Equation 1)
θ (B) = θ (A) + 180b / a · n
θ (A): absolute angle of point A
θ (B): absolute angle of point B
a: Output intensity at point A
b: difference between output intensity at point A and output intensity at point B
n: total number of magnetized areas arranged in the encoder
The control circuit stores the position of each sensor facing surface 16a and the absolute angle of the axis 2 in association with each other. Therefore, the control circuit calculates the absolute angle of the encoder with reference to the calculation result of Expression 1 above.
[0079]
As described above, according to the present embodiment, the encoder 16 and the sensor 25 are arranged to face each other in the axial direction. The encoder 16 has a sensor facing surface 16a formed such that the distance from the sensor 25 monotonically increases or monotonically decreases. The sensor 25 is formed of a magnetic sensor, and has N poles 37 and S poles 38 arranged alternately on the sensor facing surface 16a. The sensor 25 outputs an output signal corresponding to the distance from the sensor facing surface 16a to the control circuit. The control circuit detects the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft 2 by analyzing the output signal. Therefore, the rotation speed, the rotation direction, and the rotation angle of the shaft 2 can be simultaneously detected by using the single sensor 25.
[0080]
According to the present embodiment, the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft can be detected with a simple structure, so that the number of parts can be reduced, and the cost of parts can be reduced. It becomes. Furthermore, the reduction in the number of parts improves the assemblability, so that the assembling cost can also be reduced.
[0081]
Furthermore, since only one sensor is required, the space for the bearing portion can be saved, and a more compact design can be realized as a whole. Also, the reduction in the number of sensors leads to a reduction in the weight of the bearing, and when used in an automobile or the like, contributes to an improvement in fuel efficiency.
[0082]
In the present embodiment, an encoder having a sensor-facing surface composed of an N pole and an S pole is used. Therefore, the peak to be detected becomes sharp, and it becomes possible to perform absolute angle detection with higher angular resolution than the measurement of the first and second embodiments.
[0083]
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Here, the same members as those described in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0084]
FIG. 8 shows a deep groove ball bearing as a rolling device incorporating a rotation detecting device according to a fourth embodiment of the present invention. The deep groove ball bearing has an outer ring 3, an inner ring 4, a plurality of balls 7 as rolling elements, a seal ring 8, and a retainer 9.
[0085]
In the present embodiment, the seal ring 8 covers and seals one of the openings at both ends of the space for accommodating the ball 7 between the outer ring 3 and the inner ring 4. The other end of the opening at both ends of the space for accommodating the ball 7 is closed and sealed by the encoder holding member 31 and the sensor holding member 41.
[0086]
The sensor holding member 41 is a C-shaped annular member having two parallel ends. The sensor holding member 41 is fixed to the axial end 3c of the outer race 3 and protrudes from the outer race 3 in the axial direction. The sensor 40 is arranged on the radially upper inner side surface of the sensor holding member 41 in the radial direction.
[0087]
The encoder holding member 31 is an annular member having an L shape in cross section. The encoder holding member 31 is fixed to the axial end 4 b of the inner ring 4 and protrudes from the inner ring 2 in the axial direction. The tip of the sensor holding member 41 is disposed between both ends of the sensor holding member 41. The encoder holding member 31 and the sensor holding member 41 play a role equivalent to that of the seal ring 8 in cooperation. The encoder 30 is arranged on a radial side surface of the encoder holding member 31. The encoder 30 faces the sensor 40 in the radial direction.
[0088]
FIG. 9 is a plan view showing the encoder 30, and FIG. 10 is a partially enlarged perspective view of the encoder 30. The encoder 30 is made of a material that is easily magnetized such as a ferromagnetic material. The encoder 30 has an annular shape with a constant axial width. The encoder 30 includes an encoder mounting member grounding surface 30b separated from the center O of the ring by an inner diameter R2, and a plurality of opposed sensors provided at positions separated from the center O of the ring by different outer diameters R1 at every predetermined angle θ0. Surface 30a. The encoder 30 is fixed to the encoder mounting member 31 on the encoder mounting member ground plane 30b. The normal direction of the encoder mounting member ground plane 30b is orthogonal to the axial direction.
[0089]
As shown in FIG. 10, the plurality of sensor facing surfaces 30 a are formed so as to be circumferentially partitioned by a step having a radial height r1. The step is formed at every angle θ0 from the center O, and divides the sensor facing surface of the encoder 30 in the circumferential direction at every angle θ0. Therefore, the outer diameter R1 from the center O of the encoder 30 to the sensor facing surface 30a increases by r1 for each angle θ0.
[0090]
Therefore, the outer diameter R1 of the encoder 30 gradually increases by r1 at every angle θ0 from the sensor facing surface 30a having the smallest outer diameter R1 to the sensor facing surface 30a having the largest outer diameter R1. In the present embodiment, the sensor facing surface 30a having the largest outer diameter dimension R1 is disposed next to the sensor facing surface 30a having the smallest outer diameter dimension R1. Further, in the present embodiment, the encoder 30 is arranged such that the outer diameter dimension R1 gradually increases clockwise as viewed from the axial direction (A in FIG. 8). Therefore, the distance between the encoder 30 and the sensor 40 changes according to the shape of the sensor facing surface 30a as the shaft 2 rotates. The distance between the encoder 30 and the sensor 40 is stored in a control circuit (not shown) according to the angle. The control circuit stores the position of each sensor facing surface 30a and the absolute angle of the shaft 2 in association with each other.
Note that the encoder 30 may be arranged so that the outer diameter dimension R1 gradually increases counterclockwise as viewed from the axial direction (A in FIG. 8).
[0091]
The sensor 40 is radially opposed to the sensor facing surface 30a of the encoder 30. The sensor 40 is a displacement sensor that measures a displacement of a distance between the sensor 40 and the sensor facing surface 30 a of the encoder 30. The sensor 40 outputs light or an ultrasonic wave toward the sensor facing surface 30a of the encoder 30 similarly to the sensor 20 of the first embodiment. The output light or ultrasonic wave is reflected by the sensor facing surface 30a. The sensor 40 receives the reflected light or ultrasonic wave and measures the displacement of the shape of the sensor-facing surface. The sensor 40 outputs the detected distance data to a control circuit (not shown) via the cable 22.
[0092]
The output signal detected by the sensor 40 is the same as that shown by the broken line in FIG. Here, the leftmost pulse in FIG. 4 indicates a pulse of a detection value when the sensor 40 faces the sensor facing surface 30a having the smallest outer diameter dimension R1. FIG. 4 shows that the absolute value of the intensity of the pulse peak monotonically increases in a stepwise manner with the passage of time.
[0093]
As described above, in the present embodiment, the encoder 30 is provided so that the outer diameter R1 gradually increases clockwise as viewed from the axial direction (A in FIG. 8). Therefore, in the case of FIG. 4, the control circuit determines that the encoder 30, that is, the shaft 2 is rotating counterclockwise when viewed from the axial direction (A in FIG. 8).
[0094]
Further, as in the first embodiment, the control circuit counts the number of maximum peaks of the detection signal, and calculates the rotation speed of the shaft 2 based on the number of maximum peaks obtained per unit time.
[0095]
Further, the control circuit determines the absolute angle of the axis based on the intensity of the pulse. In the case of the present embodiment, the output of the sensor 40 has a step shape according to the shape of the encoder 30. The control circuit stores the absolute angle of each shape and the detected value in association with each other. Then, the control circuit determines which angle the axis is oriented according to the detected value. This makes it possible to detect the absolute angle of the axis 2 within the range of the angular resolution θ0.
[0096]
As described above, according to the present embodiment, the encoder 30 and the sensor 40 are arranged to face each other in the radial direction. The encoder 30 has a sensor facing surface 30a formed such that the distance from the sensor 40 monotonically increases or monotonically decreases. The sensor 40 is a displacement sensor using light or ultrasonic waves. The sensor 40 outputs an output signal corresponding to the distance from the sensor facing surface 30a to the control circuit. The control circuit detects the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft 2 by analyzing the output signal. Accordingly, it is possible to simultaneously detect the rotation speed, the rotation direction, and the rotation angle of the shaft 2 using the single sensor 40.
[0097]
According to the present embodiment, the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft can be detected with a simple structure, so that the number of parts can be reduced, and the cost of parts can be reduced. It becomes. Furthermore, the reduction in the number of parts improves the assemblability, so that the assembling cost can also be reduced.
[0098]
Furthermore, since only one sensor is required, the space for the bearing portion can be saved, and a more compact design can be realized as a whole. Also, the reduction in the number of sensors leads to a reduction in the weight of the bearing, and when used in an automobile or the like, contributes to an improvement in fuel efficiency.
[0099]
In the present embodiment, the sensor 40 is configured as a displacement sensor using light or ultrasonic waves. However, the sensor is not limited to this as long as the sensor can measure the displacement of the distance between the sensor facing surface 30a and the sensor 40. Examples of the sensor 40 include a magnetic sensor and a sensor utilizing the interaction between a magnetic field and an eddy current. When a magnetic sensor is used, the encoder is made of a magnetic material. In the case of a sensor using eddy current, the encoder needs to be made of a ferromagnetic material such as a metal material.
[0100]
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same members as those described in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0101]
In the present embodiment, in FIG. 8, an encoder 35 is arranged on the radial side surface of the encoder holding member 11 in the radial direction. On the other hand, a single sensor 45 is arranged on the radial side surface of the sensor holding member 41. The sensor 45 faces the encoder 35 in the radial direction.
[0102]
FIG. 11 is a partially enlarged perspective view of an encoder 35 used in the rotation detection device according to the fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, similarly to the encoder 30, the encoder 35 is disposed to face the sensor 45.
[0103]
The encoder 35 has an annular shape with a constant axial width. The encoder 35 has an encoder mounting member ground surface 35b separated from the center O of the ring by an inner diameter R2, and a plurality of sensor facing surfaces 35a separated from the center O of the ring by an outer diameter R1 that differs by a predetermined angle θ0 at every predetermined angle θ0. . The encoder 35 is fixed to the encoder mounting member 31 at the encoder mounting member ground plane 35b. The normal direction of the encoder mounting member ground plane 35b is perpendicular to the axial direction.
[0104]
As shown in FIG. 11, the plurality of sensor facing surfaces 35 a are formed so as to be circumferentially partitioned by a step having a radial height r <b> 1 of the encoder 35. The step is formed at every angle θ0 from the center O, and divides the sensor facing surface of the encoder 35 in the circumferential direction at every angle θ0. Therefore, the outer diameter dimension R1 from the center O of the encoder 35 to the sensor facing surface 35a increases by r1 for each angle θ0.
[0105]
Accordingly, the outer diameter R1 of the encoder 35 monotonically increases by r1 at every angle θ0 from the sensor facing surface 35a having the smallest outer diameter R1 to the sensor facing surface 35a having the largest outer diameter R1. In the present embodiment, the sensor facing surface 35a having the largest outer diameter dimension R1 is disposed next to the sensor facing surface 35a having the smallest outer diameter dimension R1. Further, in the present embodiment, the encoder 35 is arranged such that the outer diameter dimension R1 increases by r1 clockwise when viewed from the axial direction (A in FIG. 8). Therefore, the distance between the encoder 35 and the sensor 45 changes according to the shape of the sensor facing surface 35a as the shaft 2 rotates. The distance between the encoder 35 and the sensor 45 is stored in a control circuit (not shown) according to the angle. Further, the control circuit stores the position of each sensor facing surface 35a and the absolute angle of the shaft 2 in association with each other.
[0106]
The N pole 37 is arranged on the sensor facing surface 35a of the encoder 35. The magnetized regions constituting the N pole 37 each have a constant magnetic flux density. The N pole 37 forms a magnetic field having an intensity corresponding to the polarity and magnetic flux density of each of its surroundings. Therefore, a magnetic field corresponding to the magnetic flux density of the N pole 37 is formed around the encoder 35.
[0107]
The sensor 45 is radially opposed to the sensor facing surface 35a of the encoder 35. The sensor 35 is a displacement sensor that measures a displacement of a distance between the sensor facing surface 35a of the encoder 35 and the sensor 45. In the present embodiment, a magnetic sensor capable of detecting a magnetic field such as a Hall element or a coil, particularly a case using a Hall element will be described as an example. The Hall element is an element that generates a current as an output signal in accordance with the intensity and direction of the magnetic flux crossing the Hall element.
[0108]
The sensor 45 senses a magnetic field formed by each of the N poles 37 of the encoder 35. The strength of the magnetic field formed by the N pole 37 increases as the distance between the N pole 37 and the sensor facing surface 35a of the encoder 35 decreases, and decreases as the distance increases. The sensor 45 senses the change in the strength of the magnetic field and outputs a detection value to a control circuit (not shown) via the cable 22.
[0109]
The pattern of the detected value detected is as shown by the solid line in FIG. 4, as in the second embodiment. The magnitude of the output signal is proportional to the strength of the magnetic flux, and the sign of the output signal is determined by the direction of the magnetic flux. Here, the leftmost pulse in FIG. 4 indicates a pulse of a detection value when the sensor 45 faces the sensor facing surface 35a having the smallest outer diameter dimension R1. According to FIG. 4, it can be seen that the absolute value of the intensity of the pulse peak gradually increases stepwise with the passage of time.
[0110]
As described above, in the present embodiment, the encoder 35 is provided such that the outer diameter R1 gradually increases clockwise as viewed from the axial direction (A in FIG. 8). Therefore, in the case of FIG. 4, the control circuit determines that the encoder 35, that is, the shaft 2 is rotating counterclockwise when viewed from the axial direction (A in FIG. 8).
[0111]
As shown in FIG. 4, the output of the sensor 45 has a signal reflected by the sensor facing surface 35a closest to the sensor 45 as a maximum peak. The control circuit counts the peaks and calculates the rotation speed of the shaft 2 based on the maximum number of peaks obtained per unit time.
[0112]
Further, the control circuit determines the absolute angle of the axis 2 based on the intensity of the pulse. In the case of the present embodiment, the output pulse of the sensor 45 has a substantially stepped shape according to the shape of the encoder 35. The control circuit stores the absolute angle of each shape and the detected value in association with each other. Then, the control circuit determines which angle the axis is oriented according to the detected value. This makes it possible to detect the absolute angle of the axis 2 within the range of the angular resolution θ0.
[0113]
As described above, according to the present embodiment, the encoder 35 and the sensor 45 are arranged to face each other in the radial direction. The encoder 35 has a sensor facing surface 35a formed such that the distance from the sensor 45 monotonically increases or monotonically decreases. The sensor 45 outputs an output signal corresponding to the distance from the sensor facing surface 35a to the control circuit. The control circuit detects the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft 2 by analyzing the output signal. Therefore, the rotation speed, the rotation direction, and the rotation angle of the shaft 2 can be simultaneously detected using the single sensor 45.
[0114]
According to the present embodiment, the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft can be detected with a simple structure, so that the number of parts can be reduced, and the cost of parts can be reduced. It becomes. Furthermore, the reduction in the number of parts improves the assemblability, so that the assembling cost can also be reduced.
[0115]
Furthermore, since only one sensor is required, the space for the bearing portion can be saved, and a more compact design can be realized as a whole. Also, the reduction in the number of sensors leads to a reduction in the weight of the bearing, and when used in an automobile or the like, contributes to an improvement in fuel efficiency.
[0116]
In the present embodiment, since only the N pole is disposed on the sensor facing surface 35a, the detected peak value has a flat shape.
[0117]
In the present embodiment, since the sensor facing surface is composed of only the N pole, the detected peak value has a flat shape. Therefore, the peak detection error occurrence rate is smaller than when the peak value is only one point, and more reliable detection can be performed.
[0118]
Further, in the present embodiment, the sensor facing surface of the encoder 35 is constituted by the N pole, but the sensor facing surface of the encoder 35 may be constituted by the S pole. In this case, the method of detecting the rotational speed, the rotational direction, and the absolute angle is the same as the method of the present embodiment, except that the output signal is only inverted.
[0119]
(Sixth embodiment)
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same members as those described in the first to fifth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0120]
In the present embodiment, an encoder 36 is arranged on a radial side surface of the encoder holding member 31 in FIG. On the other hand, a single sensor 45 is arranged on the axial side surface of the sensor holding member 41. The sensor 45 faces the encoder 36 in the radial direction.
[0121]
FIG. 12 is a partially enlarged perspective view of the encoder 36 used in the rotation detecting device according to the sixth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the encoder 36 is disposed so as to face the sensor 45, similarly to the encoder 30 or 35.
[0122]
The encoder 36 has an annular shape with a constant axial width. The encoder 36 has an encoder mounting member grounding surface 36b separated from the center O of the ring by an inner diameter R2 and a plurality of opposed sensors provided at positions separated from the center O of the ring by different outer diameters R1 at predetermined angles θ0. Surface 36a. The encoder 36 is fixed to the encoder mounting member 31 at the encoder mounting member ground plane 36b. The normal direction of the encoder mounting member ground plane 36b is perpendicular to the axial direction.
[0123]
As shown in FIG. 12, the plurality of sensor facing surfaces 36a are formed so as to be circumferentially partitioned by a step having an axial height r1. The step is the angle θ from the center O. 0 The sensor facing surface of the encoder 36 is divided in the circumferential direction at every angle θ0. Therefore, the outer diameter R1 from the center O of the encoder 36 to the sensor facing surface 36a increases by r1 for each angle θ0.
[0124]
Accordingly, the outer diameter R1 of the encoder 36 monotonically increases by r1 at every angle θ0 from the sensor facing surface 36a having the smallest outer diameter R1 to the sensor facing surface 36a having the largest outer diameter R1. In the present embodiment, the sensor facing surface 36a having the largest outer diameter dimension R1 is disposed next to the sensor facing surface 36a having the smallest outer diameter dimension R1. Further, in the present embodiment, the encoder 36 is arranged such that the outer diameter dimension R1 increases by r1 clockwise as viewed from the axial direction (A in FIG. 8). Therefore, the distance between the encoder 36 and the sensor 45 changes according to the shape of the sensor facing surface 36a as the shaft 2 rotates. The distance between the encoder 36 and the sensor 45 is stored in a control circuit (not shown) according to the angle. The control circuit stores the position of each sensor facing surface 36a and the absolute angle of the shaft 2 in association with each other.
[0125]
On the sensor facing surface 36a of the encoder 36, a plurality of N poles 37 and S poles 38 are alternately arranged. The magnetized regions constituting the N pole 37 and the S pole 38 have a constant magnetic flux density. The N pole 37 and the S pole 38 form a magnetic field having an intensity according to the polarity and magnetic flux density of each of the N pole 37 and the S pole 38. Therefore, a magnetic field corresponding to the magnetic flux density of the north pole 37 and the south pole 38 is formed around the encoder 36.
[0126]
The sensor 45 is a magnetic sensor capable of detecting a magnetic field such as a Hall element or a coil, similarly to the sensor described in the fifth embodiment.
[0127]
The sensor 45 senses a magnetic field formed by each of the north pole 37 and the south pole 38 of the encoder 36. The absolute value of the intensity of the magnetic field formed by the north pole 37 and the south pole 38 increases as the distance between the north pole 37 or the south pole 38 and the sensor facing surface 36a of the encoder 36 decreases, and on the other hand, as the distance increases. Become smaller. The sensor 45 senses the change in the strength of the magnetic field and outputs a detection value to a control circuit (not shown) via the cable 22.
[0128]
The output signal detected by the sensor 45 is equivalent to that shown in FIG. Here, the leftmost pulse in FIG. 7 is a pulse of a detection value when the sensor 45 faces the sensor facing surface 36a having the smallest outer diameter dimension R1. According to FIG. 7, it can be seen that as time elapses, the polarity of the pulse peak is reversed due to the difference in polarity, and the absolute value of the intensity of the pulse peak increases. Therefore, in the case of FIG. 7, the control circuit rotates the shaft 2 counterclockwise as viewed from the direction in which the intensity of the north pole 37 or the south pole 38 is increasing, that is, the axial direction (A in FIG. 8). Judge that there is. Then, the control circuit counts the number of peaks detected per unit time and calculates the rotation speed of the shaft 2.
[0129]
Further, the control circuit determines the absolute angle of the axis 2 based on the intensity of the peak. The control circuit calculates the absolute angle based on Equation 1 described above, as in the third embodiment. The control circuit stores the position of each sensor facing surface 46a and the absolute angle of the shaft 2 in association with each other. Therefore, the control circuit calculates the absolute angle of the encoder 36 with reference to the calculation result of Expression 1 above.
[0130]
As described above, according to the present embodiment, the encoder 36 and the sensor 45 are arranged to face each other in the radial direction. The encoder 36 has a sensor facing surface 36a formed such that the distance from the sensor 45 monotonically increases or monotonically decreases. The sensor 45 outputs an output signal corresponding to the distance from the sensor facing surface 36a to the control circuit. The control circuit detects the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft 2 by analyzing the output signal. Therefore, the rotation speed, the rotation direction, and the rotation angle of the shaft 2 can be simultaneously detected using the single sensor 45.
[0131]
According to the present embodiment, the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft can be detected with a simple structure, so that the number of parts can be reduced, and the cost of parts can be reduced. It becomes. Furthermore, the reduction in the number of parts improves the assemblability, so that the assembling cost can also be reduced.
[0132]
Furthermore, since only one sensor is required, the space for the bearing portion can be saved, and a more compact design can be realized as a whole. Also, the reduction in the number of sensors leads to a reduction in the weight of the bearing, and when used in an automobile or the like, contributes to an improvement in fuel efficiency.
[0133]
In the present embodiment, the encoder 36 having the sensor facing surface including the N pole and the S pole is used. Therefore, the detected peak becomes sharp, and it becomes possible to perform absolute angle detection with high angular resolution, as in the third embodiment.
[0134]
(Seventh embodiment)
Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same members as those described in the first to sixth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0135]
FIG. 13 is a plan view showing an encoder 50 according to the seventh embodiment of the present invention. The encoder 50 is used instead of the encoder 30 in FIG. Other configurations other than the encoder 50 are as shown in FIG.
[0136]
FIG. 14 is a partially enlarged perspective view of the encoder 50. The encoder 50 has an annular shape with a constant axial width. The encoder 50 has an encoder mounting member ground surface 50b separated from the center O of the ring by an inner diameter R2, and a sensor facing surface 50a whose outer diameter R1 gradually increases or decreases from the center O of the ring. The encoder 50 is fixed to the encoder mounting member 31 at the encoder mounting member ground plane 50b. The normal direction of the encoder mounting member ground plane 50b is orthogonal to the axial direction. The sensor facing surface 50a of the encoder 50 faces the sensor 40 which is a displacement sensor in the radial direction.
[0137]
The outer diameter R1 of the encoder 50 increases at a predetermined rate as the angle increases in the circumferential direction from the reference position. The position where the outer diameter dimension R1 is maximum and the position where the outer diameter dimension R1 is minimum are separated by a step. In the present embodiment, the encoder is arranged such that the outer diameter dimension R1 gradually increases clockwise as viewed from the axial direction (A in FIG. 8). Therefore, the distance between the encoder 50 and the sensor 40 changes according to the shape of the sensor facing surface 50a as the shaft 2 rotates. The distance between the encoder 50 and the sensor 40 is stored in a control circuit (not shown) according to the angle. The control circuit stores the position of the sensor facing surface 50a and the absolute angle of the shaft 2 in association with each other.
[0138]
FIG. 15 is a diagram illustrating an output signal detected by the sensor 40. Here, it can be seen from FIG. 15 that the detection signal gradually increases in a linear function as time elapses.
[0139]
As described above, in the present embodiment, the encoder 50 is provided such that the outer diameter R1 gradually increases clockwise as viewed from the axial direction (A in FIG. 8). Therefore, in the case of FIG. 15, the control circuit determines that the encoder 50, that is, the shaft 2 is rotating counterclockwise when viewed from the axial direction (A in FIG. 8).
Further, the control circuit samples the time when the peak becomes maximum, and calculates the rotation speed from the time required from the peak to the next peak.
[0140]
Further, the control circuit determines the absolute angle of the axis based on the strength of the detection signal. In the case of the present embodiment, the control circuit further has a table of a predetermined angle and a detection value corresponding to the angle. The control circuit calculates the rotation speed of the shaft 2 by comparing the intensity of the detected output value with the table.
[0141]
As described above, according to the present embodiment, the encoder 50 and the sensor 40 are arranged to face each other in the radial direction. The encoder 50 has a sensor facing surface 50a formed so that the distance from the sensor 40 gradually increases or decreases. The sensor 40 outputs an output signal corresponding to the distance from the sensor facing surface 50a to the control circuit. The control circuit detects the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft 2 by analyzing the output signal. Accordingly, it is possible to simultaneously detect the rotation speed, the rotation direction, and the rotation angle of the shaft 2 using the single sensor 40.
[0142]
According to the present embodiment, the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft can be detected with a simple structure, so that the number of parts can be reduced, and the cost of parts can be reduced. It becomes. Furthermore, the reduction in the number of parts improves the assemblability, so that the assembling cost can also be reduced.
[0143]
Furthermore, since only one sensor is required, the space for the bearing portion can be saved, and a more compact design can be realized as a whole. Also, the reduction in the number of sensors leads to a reduction in the weight of the bearing, and when used in an automobile or the like, contributes to an improvement in fuel efficiency.
[0144]
(Eighth embodiment)
Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same members as those described in the first to seventh embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0145]
FIG. 16 is a partially enlarged perspective view showing the encoder 55 according to the eighth embodiment of the present invention. The encoder 55 is used instead of the encoder 30 in FIG. The configuration other than the encoder 55 is as shown in FIG.
[0146]
The encoder 55 has an annular shape with a constant axial width. The encoder 55 has an encoder mounting member ground surface 55b separated from the center O of the ring by an inner diameter R2, and a sensor facing surface 55a whose outer diameter R1 gradually increases from the center O of the ring. The encoder 55 is fixed to the encoder mounting member 31 at the encoder mounting member grounding surface 55b. The normal direction of the encoder mounting member ground surface 55b is perpendicular to the axial direction. The sensor facing surface 55a of the encoder 55 faces the sensor 45, which is a magnetic sensor, in the radial direction.
[0147]
The outer diameter R1 of the encoder 55 increases at a predetermined rate as the angle increases in the circumferential direction from the reference position. The position where the outer diameter dimension R1 is maximum and the position where the outer diameter dimension R1 is minimum are separated by a step. In the present embodiment, the encoder is arranged such that the outer diameter dimension R1 gradually increases clockwise as viewed from the axial direction (A in FIG. 8). Therefore, the distance between the encoder 55 and the sensor 45 changes according to the shape of the sensor facing surface 55a as the shaft 2 rotates. The distance between the encoder 55 and the sensor 45 is stored in a control circuit (not shown) according to the angle. The control circuit stores the position of the sensor facing surface 55a and the absolute angle of the shaft 2 in association with each other.
[0148]
A plurality of N poles 37 and S poles 38 are alternately arranged at predetermined intervals on the sensor facing surface 55a of the encoder 55. The magnetized regions constituting the N pole 37 and the S pole 38 have a constant magnetic flux density. The N pole 37 and the S pole 38 form a magnetic field having an intensity according to the polarity and magnetic flux density of each of the N pole 37 and the S pole 38. Therefore, a magnetic field corresponding to the magnetic flux density of the north pole 37 and the south pole 38 is formed around the encoder 55.
[0149]
FIG. 17 is a diagram showing an output signal detected by the sensor 45. Here, it can be seen from FIG. 17 that the absolute value of the intensity of the pulse peak gradually increases with time.
[0150]
As described above, in the present embodiment, the encoder 55 is provided such that the outer diameter R1 gradually increases clockwise as viewed from the axial direction (A in FIG. 8). Therefore, in the case of FIG. 17, the control circuit determines that the encoder 55, that is, the shaft 2 is rotating counterclockwise as viewed from the axial direction (A in FIG. 8).
Further, the control circuit samples the time when the peak becomes maximum, and calculates the rotation speed from the time required from the peak to the next peak.
[0151]
Further, the control circuit determines the absolute angle of the axis based on the strength of the detection signal. In the case of the present embodiment, the control circuit further has a table of a predetermined angle and a detection value corresponding to the angle. The control circuit calculates the rotation speed of the shaft 2 by comparing the intensity of the detected output value with the table.
[0152]
As described above, according to the present embodiment, the encoder 55 and the sensor 45 are arranged to face each other in the radial direction. The encoder 55 has a sensor facing surface 55a formed such that the distance from the sensor 45 gradually increases or decreases. The sensor 45 outputs an output signal corresponding to the distance from the sensor facing surface 55a to the control circuit. The control circuit detects the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft 2 by analyzing the output signal. Therefore, the rotation speed, the rotation direction, and the rotation angle of the shaft 2 can be simultaneously detected using the single sensor 45.
[0153]
According to the present embodiment, the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft can be detected with a simple structure, so that the number of parts can be reduced, and the cost of parts can be reduced. It becomes. Furthermore, the reduction in the number of parts improves the assemblability, so that the assembling cost can also be reduced.
[0154]
Furthermore, since only one sensor is required, the space for the bearing portion can be saved, and a more compact design can be realized as a whole. Also, the reduction in the number of sensors leads to a reduction in the weight of the bearing, and when used in an automobile or the like, contributes to an improvement in fuel efficiency.
[0155]
(Ninth embodiment)
Hereinafter, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same members as those described in the first to eighth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0156]
FIG. 18 is a plan view showing an encoder 60 according to the ninth embodiment of the present invention. The encoder 60 is used instead of the encoder 10 in FIG. Other configurations other than the encoder 60 are as shown in FIG.
[0157]
FIG. 19 is a partially enlarged perspective view of the encoder 60. The encoder 60 has an annular shape with a constant radial width. The encoder 60 has an encoder mounting member grounding surface 60b having a flat shape, and a sensor facing surface 60a whose thickness L from the encoder mounting member increases at a predetermined rate. The encoder 60 is fixed to the encoder mounting member 11 at the encoder mounting member ground plane 60b. The normal direction of the encoder mounting member ground plane 60b is parallel to the axial direction. The sensor facing surface 60a of the encoder 60 faces the sensor 20 which is a displacement sensor in the axial direction.
[0158]
The outer diameter L of the encoder 60 increases at a predetermined rate as the angle increases in the circumferential direction from the reference position. The position where the thickness L is maximum and the position where the thickness L is minimum are separated by a step. In the present embodiment, the encoders are arranged such that the thickness L gradually increases counterclockwise when viewed from the sensor side. Therefore, the distance between the encoder 60 and the sensor 20 changes according to the shape of the sensor facing surface 60a as the shaft 2 rotates. The distance between the encoder 60 and the sensor 20 is stored in a control circuit (not shown) according to the angle. The control circuit stores the position of the sensor facing surface 60a and the absolute angle of the axis 2 in association with each other.
[0159]
The output signal detected by the sensor 20 is as shown in FIG. The calculation method of the rotation speed, the rotation direction, and the absolute angle is as described in the seventh embodiment.
[0160]
As described above, according to the present embodiment, the encoder 60 and the sensor 20 are arranged to face each other in the axial direction. The encoder 60 has a sensor facing surface 60a formed so that the distance from the sensor 20 gradually increases or decreases. The sensor 20 outputs an output signal corresponding to the distance from the sensor facing surface 60a to the control circuit. The control circuit detects the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft 2 by analyzing the output signal. Therefore, the rotation speed, the rotation direction, and the rotation angle of the shaft 2 can be simultaneously detected using the single sensor 20.
[0161]
According to the present embodiment, the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft can be detected with a simple structure, so that the number of parts can be reduced, and the cost of parts can be reduced. It becomes. Furthermore, the reduction in the number of parts improves the assemblability, so that the assembling cost can also be reduced.
[0162]
Furthermore, since only one sensor is required, the space for the bearing portion can be saved, and a more compact design can be realized as a whole. Also, the reduction in the number of sensors leads to a reduction in the weight of the bearing, and when used in an automobile or the like, contributes to an improvement in fuel efficiency.
[0163]
(Tenth embodiment)
Hereinafter, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same members as those described in the first to ninth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0164]
FIG. 20 is a partially enlarged perspective view showing the encoder 65 according to the tenth embodiment of the present invention. The encoder 65 is used instead of the encoder 10 in FIG. Other configurations other than the encoder 65 are as shown in FIG.
[0165]
The encoder 65 has an annular shape with a constant radial width. The encoder 65 has an encoder mounting member ground surface 65b having a flat shape, and a sensor facing surface 65a whose thickness L from the encoder mounting member increases at a predetermined rate. The encoder 65 is fixed to the encoder mounting member 11 at the encoder mounting member grounding surface 65b. The normal direction of the encoder mounting member ground surface 65b is parallel to the axial direction. The sensor facing surface 65a of the encoder 65 faces the sensor 25 which is a magnetic sensor in the axial direction.
[0166]
The outer diameter L of the encoder 65 increases at a predetermined rate as the angle increases in the circumferential direction from the reference position. The position where the thickness L is maximum and the position where the thickness L is minimum are separated by a step. In the present embodiment, the encoders are arranged such that the thickness L gradually increases counterclockwise when viewed from the sensor side. Therefore, the distance between the encoder 65 and the sensor 25 changes according to the shape of the sensor facing surface 65a as the shaft 2 rotates. The distance between the encoder 65 and the sensor 25 is stored in a control circuit (not shown) according to the angle. The control circuit stores the position of the sensor facing surface 65a and the absolute angle of the shaft 2 in association with each other.
[0167]
On the sensor facing surface 65a of the encoder 65, a plurality of N poles 37 and S poles 38 are alternately arranged at predetermined intervals. The magnetized regions constituting the N pole 37 and the S pole 38 have a constant magnetic flux density. The N pole 37 and the S pole 38 form a magnetic field having an intensity according to the polarity and magnetic flux density of each of the N pole 37 and the S pole 38. Therefore, a magnetic field corresponding to the magnetic flux density of the north pole 37 and the south pole 38 is formed around the encoder 65.
[0168]
The output signal detected by the sensor 25 is as shown in FIG. The method of calculating the rotation speed, the rotation direction, and the absolute angle is as described in the eighth embodiment.
[0169]
As described above, according to the present embodiment, the encoder 65 and the sensor 25 are arranged to face each other in the axial direction. The encoder 65 has a sensor facing surface 65a formed such that the distance from the sensor 25 gradually increases or decreases. The sensor 45 outputs an output signal corresponding to the distance from the sensor facing surface 65a to the control circuit. The control circuit detects the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft 2 by analyzing the output signal. Therefore, the rotation speed, the rotation direction, and the rotation angle of the shaft 2 can be simultaneously detected by using the single sensor 25.
[0170]
According to the present embodiment, the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft can be detected with a simple structure, so that the number of parts can be reduced, and the cost of parts can be reduced. It becomes. Furthermore, the reduction in the number of parts improves the assemblability, so that the assembling cost can also be reduced.
[0171]
Furthermore, since only one sensor is required, the space for the bearing portion can be saved, and a more compact design can be realized as a whole. Also, the reduction in the number of sensors leads to a reduction in the weight of the bearing, and when used in an automobile or the like, contributes to an improvement in fuel efficiency.
[0172]
(Eleventh embodiment)
Hereinafter, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same members as those described in the first to tenth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0173]
FIG. 21 shows a deep groove ball bearing as a rolling device in which the rotation detecting device according to the eleventh embodiment of the present invention is incorporated. In the present embodiment, the outer ring 3 and the inner ring 4 of the deep groove ball bearing each have a sensor mounting portion 3d and an encoder mounting portion 4c extending in the axial direction.
[0174]
An encoder 70 is arranged on the axially outer surface 4d of the encoder mounting portion 4c. The encoder 70 is an encoder on which magnets such as the encoders 35, 36, and 55 described in the fifth, sixth, and eighth embodiments are arranged. The axial side surface of the encoder 70 faces the sensor mounting portion 3d.
[0175]
On the other hand, an annular steel plate 95 is provided upright at the end of the inner surface 3e in the axial direction of the sensor mounting portion 3d. An annular seal 90 is supported by the steel plate 95 to seal between the sensor mounting portion 3d and the encoder mounting portion 4c.
[0176]
Further, a sensor mounting member 86 is disposed on the axial inner side surface 3e of the sensor mounting portion 3d. The sensor mounting member 86 is positioned between the seal ring 8 and the seal 90.
[0177]
On the sensor mounting member 86, a temperature measuring device 85 and a sensor 80 are arranged. The sensor 80 is a magnetic sensor that measures a change in a magnetic field formed by the encoder 70 or a displacement sensor that measures a change in distance. The sensor 80 faces the encoder 70 and measures the shape of the encoder 70. The sensor 80 detects the rotation speed, the rotation direction, and the absolute angle of the rotating body as in the fifth, sixth, and eighth embodiments.
[0178]
The temperature measuring device 85 measures the temperature of the sensor, the encoder, and their peripheral members, and outputs the measured temperature data to a control circuit (not shown). When the N-pole or the S-pole is magnetized in the encoder 70, the magnetic flux density changes in the magnetized region forming the N-pole and the S-pole due to the temperature change. The control circuit has a table for correcting a change in magnetic flux density due to the change in temperature. Then, the control circuit corrects the output value detected using this table, and then detects the rotation speed, rotation direction, and absolute angle of the shaft. When a contact thermometer such as a thermocouple is used, the temperature of a non-rotating member such as a sensor is detected.When a non-contact thermometer such as an infrared radiation thermometer is used, the temperature of a rotating member such as an encoder is detected. Becomes possible.
[0179]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to detect the rotation speed, the rotation direction, and the absolute angle of the shaft using the output value corrected in consideration of the temperature change. Therefore, the encoder 70 can be used without being conscious of the operating temperature condition of the encoder 70, and the present rotation state detecting device can be applied to a bearing and a rolling device more widely.
The core gap between the encoder and the sensor changes due to expansion or contraction due to heat. The change in the core gap may be corrected based on a signal from the temperature measuring device.
[0180]
Further, in the present embodiment, the encoder 70 and the sensor 80 are sealed by the seal ring 8 and the seal 90. Therefore, the influence from the outside world can be minimized, and more accurate measurement can be performed.
[0181]
Therefore, since the rotation speed, rotation direction, and rotation angle of the shaft can be detected with a simple structure, the number of parts can be reduced, and the cost of parts can be reduced. Furthermore, the reduction in the number of parts improves the assemblability, so that the assembling cost can also be reduced.
[0182]
Furthermore, since only one sensor is required, the space for the bearing portion can be saved, and a more compact design can be realized as a whole. Also, the reduction in the number of sensors leads to a reduction in the weight of the bearing, and when used in an automobile or the like, contributes to an improvement in fuel efficiency.
[0183]
【The invention's effect】
According to the rotation state detection device of the first aspect, the distance between the encoder and the sensor facing surface differs depending on the position. Therefore, the sensor can determine the rotation speed, the rotation direction, and the absolute angle with a simple configuration by measuring the change in the distance from the encoder. In addition, in the case of this configuration, only one sensor is required, so that the configuration can be simplified and the cost of the device can be reduced.
[0184]
The encoder is provided with a plurality of sensor facing surfaces, and the distance from the sensor may be different for each sensor facing surface. In this case, the sensor can determine the rotation speed, the rotation direction, and the absolute angle with a simple configuration by measuring the difference in the distance for each sensor facing surface.
[0185]
Further, the encoder may have a plurality of magnetized regions provided in a line on each of the sensor facing surfaces. In this case, by using a magnetic sensor as the sensor, the surface shape can be easily identified.
[0186]
The distance between the sensor facing surface of the encoder and the sensor may be configured to gradually increase or decrease. In this case, since the relationship between the distance and the angle is easily understood, the configuration for identifying the absolute angle can be simplified.
[0187]
Further, the plurality of magnetized regions may be constituted by a plurality of N poles and S poles arranged alternately. This makes it easier to distinguish between the sensor facing surfaces.
[0188]
The encoder can be opposed to the sensor in an axial direction or a radial direction of a rotating member. These may be selected according to the shape of the rotating member and the fixed part, and the design range can be expanded.
[0189]
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the sensor or the encoder or the peripheral members thereof may be further provided. By providing the temperature measurement unit, it is possible to know a change in the detected value depending on the temperature, and it is possible to perform the measurement while applying an appropriate correction.
[0190]
A seal member for sealing the encoder and the sensor may be further provided. By sealing the encoder and the sensor, accurate measurement can be performed without being conscious of the influence of the outside world.
[0191]
Further, the rolling device according to claims 11 to 20 of the present invention incorporates the rotation state detecting device according to claims 1 to 9 into a general rolling device. In the rolling device in which the rotation state detecting device according to the first to ninth aspects is incorporated, the distance between the encoder and the sensor facing surface differs depending on the position. Therefore, the sensor can determine the rotation speed, the rotation direction, and the absolute angle with a simple configuration by measuring the change in the distance from the encoder. In addition, in the case of this configuration, only one sensor is required, so that the configuration can be simplified and the cost of the device can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a deep groove ball bearing as a rolling device incorporating a rotation detecting device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the encoder 10. FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged perspective view of the encoder 10.
FIG. 4 is a graph showing an output signal detected by the sensor 20.
FIG. 5 is a partially enlarged perspective view of an encoder 15 used in a rotation detection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partially enlarged perspective view of an encoder 16 used in a rotation detection device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows an output signal detected by the sensor 25.
FIG. 8 shows a deep groove ball bearing as a rolling device incorporating a rotation detecting device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing the encoder 30.
FIG. 10 is a partially enlarged perspective view of an encoder 30.
FIG. 11 is a partially enlarged perspective view of an encoder 35 used in a rotation detection device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a partially enlarged perspective view of an encoder used in a rotation detection device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a plan view showing an encoder 50 according to a seventh embodiment of the present invention.
14 is a partially enlarged perspective view of the encoder 50. FIG.
FIG. 15 is a diagram showing an output signal detected by a sensor 40.
FIG. 16 is a partially enlarged perspective view showing an encoder 55 according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing an output signal detected by a sensor 45.
FIG. 18 is a plan view showing an encoder 60 according to a ninth embodiment of the present invention.
19 is a partially enlarged perspective view of the encoder 60. FIG.
FIG. 20 is a partially enlarged perspective view showing an encoder 65 according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 21 shows a deep groove ball bearing as a rolling device incorporating a rotation detecting device according to an eleventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Housing
2 axes
3 Outer ring
4 Inner ring
5 Outer ring track
6 Inner ring track
7 ball
8 Seal ring
9 cage
10, 15, 16, 30, 35, 36, 50, 55, 60, 65, 70 encoders
20, 25, 40, 45, 80 sensors

Claims (20)

静止部材に取り付けられたセンサと、静止部材に対して回転する回転部材に取り付けられ、センサと対向するセンサ対向面を備えたエンコーダと、を有する回転状態検出装置において、
前記エンコーダの前記センサ対向面と前記センサ間の距離は、位置により変化しており、
前記センサは、前記距離の変化を測定することにより回転部材の回転状態を測定することを特徴とする回転状態検出装置。In a rotation state detection device having a sensor attached to a stationary member and an encoder attached to a rotating member that rotates with respect to the stationary member and having a sensor facing surface facing the sensor,
The distance between the sensor facing surface of the encoder and the sensor varies depending on the position,
The rotation state detection device, wherein the sensor measures a rotation state of the rotation member by measuring a change in the distance. 前記センサ対向面は、複数のセンサ対向面から構成され、前記エンコーダの前記センサ対向面と前記センサ間の前記距離は、前記センサ対向面毎に異なることを特徴とする請求項１記載の回転状態検出装置。The rotation state according to claim 1, wherein the sensor facing surface is configured by a plurality of sensor facing surfaces, and the distance between the sensor facing surface of the encoder and the sensor is different for each sensor facing surface. Detection device. 前記エンコーダは、前記センサ対向面のそれぞれに一列に設けられた複数の着磁領域を有することを特徴とする請求項２記載の回転状態検出装置。The rotation state detecting device according to claim 2, wherein the encoder has a plurality of magnetized regions provided in a line on each of the sensor facing surfaces. 前記エンコーダの前記センサ対向面と前記センサ間の前記距離は、漸増もしくは漸減していることを特徴とする請求項１記載の回転状態検出装置。The rotation state detecting device according to claim 1, wherein the distance between the sensor facing surface of the encoder and the sensor is gradually increased or decreased. 前記エンコーダは、前記センサ対向面に一列に設けられた複数の着磁領域を有することを特徴とする請求項４記載の回転状態検出装置。The rotation state detection device according to claim 4, wherein the encoder has a plurality of magnetized regions provided in a line on the sensor facing surface. 前記複数の着磁領域は、交互に配置された複数のＮ極およびＳ極から構成されていることを特徴とする請求項３または５記載の回転状態検出装置。The rotation state detection device according to claim 3, wherein the plurality of magnetization regions include a plurality of N poles and S poles arranged alternately. 前記エンコーダは、回転部材の軸方向に前記センサと対向していることを特徴とする請求項１〜６記載の回転状態検出装置。The rotation state detecting device according to claim 1, wherein the encoder is opposed to the sensor in an axial direction of a rotating member. 前記エンコーダは、回転部材の径方向に前記センサと対向していることを特徴とする請求項１〜６記載の回転状態検出装置。The rotation state detecting device according to claim 1, wherein the encoder is opposed to the sensor in a radial direction of a rotating member. 前記センサもしくはエンコーダ、またはそれらの周辺部材の温度を測定する温度測定部を有することを特徴とする請求項１〜８記載の回転状態検出装置。The rotation state detecting device according to claim 1, further comprising a temperature measuring unit configured to measure a temperature of the sensor, the encoder, or a peripheral member thereof. 前記エンコーダと前記センサを封止するシール部材を有することを特徴とする請求項１〜９記載の回転状態検出装置。The rotation state detection device according to claim 1, further comprising a seal member that seals the encoder and the sensor. 静止部材と、静止部材に対して回転する回転部材と、静止部材に取り付けられたセンサと、回転部材に取り付けられ、センサと対向するセンサ対向面を備えたエンコーダと、を有する転動装置において、
前記エンコーダの前記センサ対向面と前記センサ間の距離は、位置により変化しており、
前記センサは、距離の変化を測定することにより回転部材の回転状態を測定することを特徴とする転動装置。In a rolling device having a stationary member, a rotating member rotating with respect to the stationary member, a sensor attached to the stationary member, and an encoder having a sensor facing surface attached to the rotating member and facing the sensor,
The distance between the sensor facing surface of the encoder and the sensor varies depending on the position,
The rolling device according to claim 1, wherein the sensor measures a rotation state of the rotating member by measuring a change in distance. 前記センサ対向面は、複数のセンサ対向面から構成され、前記エンコーダの前記センサ対向面と前記センサ間の距離は、前記センサ対向面毎に異なることを特徴とする請求項１１記載の転動装置。The rolling device according to claim 11, wherein the sensor-facing surface includes a plurality of sensor-facing surfaces, and a distance between the sensor-facing surface of the encoder and the sensor is different for each sensor-facing surface. . 前記エンコーダは、前記センサ対向面のそれぞれに一列に設けられた複数の着磁領域を有することを特徴とする請求項１２記載の転動装置。The rolling device according to claim 12, wherein the encoder has a plurality of magnetized regions provided in a line on each of the sensor facing surfaces. 前記エンコーダの前記センサ対向面と前記センサ間の距離は、漸増もしくは漸減していることを特徴とする請求項１１記載の転動装置。The rolling device according to claim 11, wherein a distance between the sensor facing surface of the encoder and the sensor is gradually increased or decreased. 前記エンコーダは、前記センサ対向面に一列に設けられた複数の着磁領域を有することを特徴とする請求項１４記載の転動装置。The rolling device according to claim 14, wherein the encoder has a plurality of magnetized regions provided in a line on the sensor facing surface. 前記複数の着磁領域は、交互に配置された複数のＮ極およびＳ極から構成されていることを特徴とする請求項１３または１５記載の転動装置。The rolling device according to claim 13, wherein the plurality of magnetized regions include a plurality of N poles and S poles arranged alternately. 17. 前記エンコーダは、回転部材の軸方向に前記センサと対向していることを特徴とする請求項１１〜１６記載の転動装置。The rolling device according to claim 11, wherein the encoder is opposed to the sensor in an axial direction of a rotating member. 前記エンコーダは、回転部材の径方向に前記センサと対向していることを特徴とする請求項１１〜１６記載の転動装置。The rolling device according to claim 11, wherein the encoder is opposed to the sensor in a radial direction of a rotating member. 前記センサもしくはエンコーダ、またはそれらの周辺部材の温度を測定する温度測定部を有することを特徴とする請求項１１〜１８記載の転動装置。The rolling device according to claim 11, further comprising a temperature measuring unit configured to measure a temperature of the sensor, the encoder, or a peripheral member thereof. 前記エンコーダと前記センサを封止するシール部材を有することを特徴とする請求項１１〜１９記載の転動装置。The rolling device according to claim 11, further comprising a seal member that seals the encoder and the sensor.
JP2003146310A 2002-05-29 2003-05-23 Rotating-state detector and rolling device Pending JP2004053589A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003146310A JP2004053589A (en) 2002-05-29 2003-05-23 Rotating-state detector and rolling device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002156097 2002-05-29
JP2003146310A JP2004053589A (en) 2002-05-29 2003-05-23 Rotating-state detector and rolling device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004053589A true JP2004053589A (en) 2004-02-19

Family

ID=31949039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003146310A Pending JP2004053589A (en) 2002-05-29 2003-05-23 Rotating-state detector and rolling device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004053589A (en)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005315672A (en) * 2004-04-28 2005-11-10 Nsk Ltd Movement detection device for vehicle
JP2006057813A (en) * 2004-08-24 2006-03-02 Ntn Corp Bearing device for wheel
JP2006138788A (en) * 2004-11-15 2006-06-01 Toyota Motor Corp Magnetic encoder and position detection method using the same
JP2006306141A (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Toyota Motor Corp Steering device of vehicle
JP2009108876A (en) * 2007-10-26 2009-05-21 Ntn Corp Bearing device for wheel with rotational speed detection device
JP2010071901A (en) * 2008-09-20 2010-04-02 Fuji Mach Mfg Co Ltd Position detecting device
JP2011144925A (en) * 2009-12-22 2011-07-28 Tyco Electronics (Shanghai) Co Ltd Gear position detection device
JP2011182527A (en) * 2010-02-26 2011-09-15 Nsk Ltd Rotational position detector, and permanent magnet synchronous motor equipped with the same
WO2012121384A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 株式会社Ihi Bearing, lubricant distribution acquisition device, and lubricant distribution acquisition method
JP2012180896A (en) * 2011-03-01 2012-09-20 Ntn Corp Sliding bearing
US8998495B2 (en) 2011-03-01 2015-04-07 Ntn Corporation Sliding bearing
JP2016004041A (en) * 2014-06-12 2016-01-12 株式会社ミツトヨ Absolute encoder scale having plates repeatedly arranged relative to varying recesses
JP2016158870A (en) * 2015-03-02 2016-09-05 株式会社三洋物産 Game machine
US9702735B2 (en) 2012-05-22 2017-07-11 Mitsubishi Electric Corporation Magnetic rotation-angle detector
JP2019190887A (en) * 2018-04-19 2019-10-31 株式会社シマノ Rotation detector and rotation driving force detection system

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4725030B2 (en) * 2004-04-28 2011-07-13 日本精工株式会社 Vehicle motion detection method
JP2005315672A (en) * 2004-04-28 2005-11-10 Nsk Ltd Movement detection device for vehicle
JP2006057813A (en) * 2004-08-24 2006-03-02 Ntn Corp Bearing device for wheel
JP4498064B2 (en) * 2004-08-24 2010-07-07 Ｎｔｎ株式会社 Wheel bearing device
JP2006138788A (en) * 2004-11-15 2006-06-01 Toyota Motor Corp Magnetic encoder and position detection method using the same
JP2006306141A (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Toyota Motor Corp Steering device of vehicle
JP2009108876A (en) * 2007-10-26 2009-05-21 Ntn Corp Bearing device for wheel with rotational speed detection device
JP2010071901A (en) * 2008-09-20 2010-04-02 Fuji Mach Mfg Co Ltd Position detecting device
JP2011144925A (en) * 2009-12-22 2011-07-28 Tyco Electronics (Shanghai) Co Ltd Gear position detection device
JP2011182527A (en) * 2010-02-26 2011-09-15 Nsk Ltd Rotational position detector, and permanent magnet synchronous motor equipped with the same
US8998495B2 (en) 2011-03-01 2015-04-07 Ntn Corporation Sliding bearing
JP2012180896A (en) * 2011-03-01 2012-09-20 Ntn Corp Sliding bearing
WO2012121384A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 株式会社Ihi Bearing, lubricant distribution acquisition device, and lubricant distribution acquisition method
JPWO2012121384A1 (en) * 2011-03-10 2014-07-17 株式会社Ihi Bearing, lubricant distribution acquisition device, and lubricant distribution acquisition method
KR101530627B1 (en) * 2011-03-10 2015-06-22 가부시키가이샤 아이에이치아이 Bearing, lubricant distribution acquisition device, and lubricant distribution acquisition method
US9103378B2 (en) 2011-03-10 2015-08-11 Ihi Corporation Bearing, lubricant distribution acquisition device and lubricant distribution acquisition method
US9702735B2 (en) 2012-05-22 2017-07-11 Mitsubishi Electric Corporation Magnetic rotation-angle detector
JP2016004041A (en) * 2014-06-12 2016-01-12 株式会社ミツトヨ Absolute encoder scale having plates repeatedly arranged relative to varying recesses
JP2016158870A (en) * 2015-03-02 2016-09-05 株式会社三洋物産 Game machine
JP2019190887A (en) * 2018-04-19 2019-10-31 株式会社シマノ Rotation detector and rotation driving force detection system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7290938B2 (en) Sensor-equipped rolling bearing, and rotation state detecting device
JP2004053589A (en) Rotating-state detector and rolling device
JP5128120B2 (en) Rotation sensor
EP3001057B1 (en) Sensor-equipped rolling bearing, motor, and actuator
JP2008045881A (en) Rotation angle position detector
JP4275444B2 (en) Bearing with absolute encoder
CN101105203B (en) Rolling bearing with sensor
JP5857470B2 (en) Rolling bearing device with sensor
JP2006177865A (en) Magnetic encoder and bearing for wheel equipped with it
JP2006090831A (en) Bearing with rotation sensor
JP2007315765A (en) Rotation sensor and bearing with rotation sensor
CN105890833B (en) Axial flux focusing type small-diameter low-cost torque sensor
JP2006125594A (en) Bearing device with sensor
JP2003344101A (en) Rotating condition detector and rotator
JP2007198886A (en) Encoder, sealing device for roller bearing, and roller bearing apparatus with sensor
JP5321115B2 (en) Rolling bearing with rotation sensor
JP4443252B2 (en) Bearing with rotation sensor
JP2004258028A (en) Apparatus for coding rotation parameter, anti-friction bearing and electric motor having the apparatus
JP4587656B2 (en) Bearing with absolute encoder
JP2005249545A (en) Bearing with rotation sensor
JP2007101454A (en) Absolute encoder
US20230221147A1 (en) Rotation angle detector
JP2002340918A (en) Rotational speed detector and bearing for wheel having the same
JP2004020548A (en) Rolling bearing with rotating condition detecting device
JP2007078402A (en) Apparatus for detecting angle of rotation of throttle valve

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060325

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060515

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20071128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080814

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081029

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090324