JP2004527697A - 計測機能付きころがり軸受を有するローラ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、非回転要素により支持され、回転パラメータのセンサ手段を有した、計測機能付きボール軸受を備えたローラ装置において、ボール軸受（２）とセンサ手段（４）は装置を取り付けるための他の機械的部材と協働する取付要素（３）にしっかりと組まれていることを特徴とするローラ装置である。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころがり軸受組立体、特にサポートあるいはフレームに取り付けられるための固定部、そしてベルト、レール、ドラム等の外部要素と接触するようになっている回転部とを有するローラやプーリのための組立体に関する。かかる外部要素は組まれている回転部を回転駆動し、固定部に対して自由に回転する。
【発明の背景】
【０００２】
ローラ装置は種々の分野で使用される。一例として、ベルトに一定して張力を生じさせるベルト緊張ローラがある。ベルトと接触する回転部は、軸受の外輪あるいは該外輪に取り付けられたプーリを有する。
【０００３】
ローラ装置はエレベータのドアやエスカレータのハンドレールを案内する案内部材にも使用される。
【０００４】
運転を伴う機械組立体の操作は、電気的に制御される傾向が増してきており、これは、可動部材についての必要な情報、特に、動き、速度、加速度等の情報が常時得られるという前提を要求する。
【０００５】
ローラ装置が回転パラメータを検知する手段を備えていれば、ローラの回転部に接触する要素の角移動や線移動についての情報がこれから導き出せる。例えば、ローラ装置がエスカレータのハンドレールに接触していれば、ローラを介して、ハンドレールの線速度を決めることができる。同様に、エレベータのドアに装備することにより、ドアに関して、速度、加速度あるいは移動距離等の線移動についての情報を得ることができる。
【０００６】
従来の装置においては、ローラ装置に用いられている検知システムは、既存のローラに取り付けられるようになっていて、複雑でしばしば装着のための費用が嵩んでいた。
【０００７】
文献ＦＲ−Ａ−２６２６６３１はころがり軸受組立体がセンサ装置を備えており、このセンサ装置は軸方向に大きく膨出していて、非常に多くの部品、特に特殊的の部品を有している。
【発明の要約】
【０００８】
本発明の目的は、かかる従来装置の問題を軽減することにある。
【０００９】
本発明は、エンドユーザが非常に簡単にサポートへ取り付けられるように予め組立体とされた計測機能付きローラモジュールを提案する。
【００１０】
本発明の一形態の計測機能付きローラ装置は、非回転要素により支持され、回転パラメータを検知するためのセンサ手段とエンコーダ手段とを有した形式のものである。軸受とセンサ手段は装置を取り付けるための他の機械的部材と協働可能な取付要素にしっかりと組まれている。上記取付要素は上記他の機械的部材に固定するための手段を有し、この手段は中央部に設けられている。エンコーダ手段は軸受に直接取り付けられている。
【００１１】
種々のサイズのものが可能で、広い範囲の分野で適用可能である。計測機能付きローラ装置がコンパクトで単純であることに起因して、同じサイズのもが種々の分野に適用できる。
【００１２】
好ましくは、取付要素はころがり軸受の内輪の内径と接触する筒状外周部を有している。
【００１３】
本発明の一形態では、ころがり軸受は、内輪、外輪、内輪と外輪との間に配された一列の転動体、例えばボール、そして転動体を周方向で間隔をもって保持する保持器とを有している。さらに、シール又はシールフランジが内外輪の一方に取り付けられていて、他方へ近接して延びあるいは接触している。
【００１４】
好ましくは、センサ手段は環状のサポート体と少なくとも一つのセンサ要素とを有している。上記サポート体はころがり軸受のラジアル面と接触して配置されている。
【００１５】
本発明の一形態では、取付要素はねじ体を受け入れる中央貫通孔が形成されている。スリーブ管が内輪の内径面に配されることもできる。
【００１６】
本発明の一つの形態では、スリーブ管がセンサ手段、例えばそのサポート体の内面と接触する外側第二面と、ころがり軸受の内面のラジアル面と接触するラジアル面とを有している。スリーブ管ところがり軸受は、かくして、軸方向に位置づけられる。
【００１７】
本発明の一つの形態では、取付要素はサポート体を軸方向で保持する手段を有する。この保持手段は、好ましくはソリッド型である。
【００１８】
本発明の一つの形態では、スリーブ管は、装置を他の機械部材に取り付けるために、平滑なもしくはねじが形成された孔を有している。スリーブ管は、かくして、この孔を通してねじ体を通すことができ、これによって、他の機械部材のねじ孔と協働し、あるいはスリーブ管の内径に形成されたねじ孔と協働することができる。
【００１９】
本発明の一つの形態では、取付要素とサポート体は一つの部材をなして形成されている。この部材は、好ましくは、例えば、繊維材料が混入された合成樹脂材料で作られる。
【００２０】
本発明の他の形態では、取付要素とサポート体は別個の部材として形成される。
【００２１】
好ましくは、サポート体はラジアル面が形成されており、該ラジアル面には筒状の外側周面をもつ環状のスロットが形成され、センサ要素が上記筒状の外側周面と同一面をなしている。
【００２２】
本発明の一つの形態では、装置はエンコーダ手段を有し、該エンコーダ手段はサポートと能動部とを備え、能動部がころがり軸受のラジアル面から突出し、サポートが軸受に直接固定され、能動部は半径方向で転動体の位置に配される。
【００２３】
本発明の一つの形態では、エンコーダ手段とセンサ手段はころがり軸受のラジアル面に近接して設けられている。かくして、装置は軸方向で非常にコンパクトとなる。
【００２４】
本発明の一つの形態では、取付要素はサポートへの取付けのためのラジアル面を有し、エンコーダ手段は軸方向にて取付用の上記ラジアル面ところがり軸受の間に配されている。エンコーダ手段は外部から良く保護されそしてプーリあるいは軸受から軸方向で突出することが制約される。
【００２５】
取付要素はねじが形成された軸方向部が取付用のラジアル面から突出して設けられているようにすることもできる。
【００２６】
本発明の一形態では、装置は取付要素に追加的なころがり軸受が組まれている。この形態は、大型のローラ装置そして／あるいは重荷重そして／あるいは高傾斜力が加えられるローラ装置に好適である。スペーサ部材が二つのころがり軸受の内輪同士あるいは外輪同士間に配されているようにすることもできる。スペーサ部材は別部材でもあるいはプーリ又は取付部材の中に組み込まれていてもよい。好ましくは、追加的ころがり軸受は計測機能なしの形式の軸受である。
【００２７】
本発明は、非限定な例として詳述されそして添付図面に示されたいくつかの実施形態を読むことで、さらによく理解でき、又、他の利点も明らかになるであろう。
【好適な実施形態】
【００２８】
図１に見られるように、全体が符号１で示される計測機能付きころがり軸受組立体は、ころがり軸受２、取付要素３そしてセンサ組立体４を有している。軸受組立体１はねじ体６によってサポート５に組まれている。
【００２９】
ころがり軸受２は、内周面に軌道８が形成された回転外輪７、外周面に軌道１０が形成された内輪９、上記外輪７の軌道８と内輪９の軌道１０との間に配置された一列の転動体１１、この場合ボール、そして上記転動体１１を周方向に離間して保持する保持器１２を有している。該保持器１２は合成樹脂材料で作ることができる。軸受の外輪７と内輪９はソリッド型で、機械加工によって作られるが、シート金属材をプレスしても作ることが可能である。外輪７は、その内周で、一方の端面近傍に溝１３が形成されている。該溝１３には、シールフランジ１４が取り付けられており、その自由端が内輪９の円筒外周面近くまで延びている。
【００３０】
図示の実施形態では、外輪７は回転し、内輪９は回転しない。しかし、逆の関係の形態も良好に実施可能である。
【００３１】
転動体１１の中心を通る面に対して上記溝１３と対称に溝１５が外輪に形成されている。
【００３２】
エンコーダ組立体１６が外輪７に取り付けられている。該エンコーダ組立体１６は、ラジアル部と筒状部とをもつ断面Ｌ字状の環状をなすサポート１７を有している。ラジアル部の自由端は溝１５に取り付けられており、筒状部はラジアル部の内端から転動体１１に対して離れる方向に、換言すれば、ころがり軸受２の外方に向け延びている。このサポート１７は、例えば、軽合金で作られ外輪７に圧入される。
【００３３】
エンコーダ組立体１６は、さらに、サポート１７の筒状部の外周面に取り付けられた能動部材１８を有しており、該能動部材は例えば、エラストフェライト、すなわち、磁化フェライト粒体を含有するニトリルベースの混合体で成形されて作られている。例えば、薄いシート金属材で作られたスケルトン１９が能動部材１８とオーバーモールドにより取り付けられて該能動部材を支持している。スケルトン１９はサポート１７の管状部に圧力嵌めによって取り付けられている。エンコーダ組立体１６は、サポート５に向け軸受２から軸方向に突出している。
【００３４】
取付要素３は全体として環状をなしていて、ここではスリーブ管の形状となっている。取付要素３は、その一端側にねじ部２１が形成された内径面２０と、外周面とを有している。外周面には、上記内径面２０のねじ部２１とは軸方向で反対側に形成された第一筒状部２２と、環状リブ２３と、第二円筒部２４と、環状リブ２５とを軸方向に順に有し、環状リブ２５は内径部２０のねじ部２１と軸方向で同じ側に位置している。内径部２０の両端は開放されている。
【００３５】
取付要素３は軸受２の内輪９の内径９ａに挿着されていて、第一円筒部２２が内径９ａと接触し、リブ２３が内輪９のラジアル面９ｂと接触している。内輪９と取付要素３とは圧力嵌めで組むことができ、両者は一体化する。
【００３６】
最後に、取付要素３は、上記内径部２０のねじ部２１と同じ側に、ラジアル端面２６を有している。サポート体に対して軸方向外方にずれているこのラジアル面２６は、サポート５のディスク状面２７に接触している。このサポート５は該サポートの他部に対して若干没した凹部が形成されていて、取付要素３は該凹部に収まることにより、該サポート５に対して半径方向での位置づけがなされる。サポート５は、上記内径部２０と同じ軸線上で、該内径部２０に対し大きいもしくは同じ内径の貫通孔２８が形成されている。該貫通孔２８には外径ねじ部で取付要素３の内径のねじ部２１と螺合する本体部３０が貫通し、該本体部３０の先端に設けられた頭部２９が軸受組立体１に対して反対側でサポート５に接触している。
【００３７】
センサ組立体４は、例えば合成樹脂で作られたサポート体３１を有し、該サポート体３１は、取付要素３の第二筒状部２４とリブ２３，２４と接触する内面をもった全体的に環状をなしている。サポート体３１は、上記第二筒状部２４とリブ２３，２４に適合する形状をなし、取付要素３とエンコーダ組立体４との相対的軸方向位置を確保している。
【００３８】
サポート体３１は内輪９のラジアル面９ｂと接触するラジアル面３２を有している。上記サポート体３１には、ラジアル面３２から、したがって軸受３の方向に開放された環状のスロット３３が形成されており、その結果、内輪９のラジアル面９ｂから軸方向に突出するエンコーダ組立体１６の一部を収容することができる。スロット３３は外側の筒状面３４を形成する。センサ要素３５がサポート体３１に半ば埋設されていて上記筒状面３４と同一面をなし、したがって、エンコーダ組立体１５の能動部１８との間に小さな隙間を保ちつつ該能動部１８と対面している。センサ要素３５は、例えば、ホール効果プローブのごとくの磁気感知型である。センサ要素３５とエンコーダ組立体１６の能動部１８は、ころがり軸受２、特に内輪のラジアル面から軸方向に極く僅かしか離れていないように配置されているため、コンパクト化を有効ならしめている。
【００３９】
サポート体３１は、かくして、取付要素３から半径方向外方に延びる。
【００４０】
さらに、サポート体３１は、センサ要素３５から他の要素、例えば図示しない電子プロセスユニットへの電気信号を伝達するためのケーブル３６のケーブル出口を形成するような周方向位置にラジアル延出部３１ａが設けられている。サポート体３１の軸方向長さはサポート５と該サポート体３１との間に小さな空間が残るように定められている。これは上記サポート体３１の変形を回避する。
【００４１】
このように、取付要素３とセンサ組立体４は、部品紛失の可能性をなくし、簡単で経済的にサポートに組まれるようにして、計測機能付き軸受組立体を形成する、ということが理解できるであろう。
【００４２】
図３の実施形態では、取付要素とサポート体は、例えば、繊維材含有の材料等の合成樹脂で一体に作られている。取付要素の内径部２０は平滑な面をなしている。軸受組立体１は、前実施形態のサポート５よりも厚いサポート３７に組まれている。サポート３７は非貫通ねじ孔部３８が形成されている。ねじ体３９は、頭部４０、非ねじ本体部４１そしてねじ端部４２とを有している。頭部４０は、ワッシャ４３を介して、取付要素３の環状のラジアル面４４と、環状のラジアル面９ｂに対して反対側の面をなす軸受２の内輪９の環状のラジアル面９ｃに圧せられる。該ラジアル面９ｃとラジアル面４４は共通面上にある。ねじ体４０のねじ端部４２は上記ねじ孔部３８に螺入する。
【００４３】
この実施形態は、部品の数が非常に少なく、取付けが容易であるという利点がある。
【００４４】
図４の実施形態は、軸受２の外輪７にプーリ４５が取リ付けられているという点を除くと、図１の形態に類似している。詳述すると、環状をなすプーリ４５は軸方向の一端側で半径内方に突出する環状リブ４７を有している内径４６が形成されている。この内径４６は外輪の外周面７ａに対して圧力嵌めされ、リブ４７がシールフランジ１４の側で外輪７のラジアル面７ｂに当接している。反対側では、プーリ４５は、内輪９のラジアル面９ｂそして対応する外輪７のラジアル面とほぼ同一面をなす位置にラジアル面４８を有し、サポート体３１との間で軸方向に軸方向空間を形成している。
【００４５】
プーリ４５はサポート体３１の側から軸方向に突出する環状のリブ４９を有していて、該環状のリブ４９は半径方向で軸受２の外輪７に近接している。このリブ４９はプーリ４５の内径４６と同一面を有している。そして、このリブ４９はサポート体３１のラジアル面３２に形成されたスロット５０に突入している。該リブ４９とスロット５０は、狭い通路でシール機能をもたせる障壁を形成する。かくして、エンコーダと軸受のシールは良好となる。
【００４６】
プーリ４５は、その円筒外周面にＶベルトと協働するための溝５１が形成されている。プーリ４５のラジアル面４８と反対側のラジアル面５２は、内輪９のラジアル面９ｃそして外輪７のラジアル面７ｂの位置から軸方向に突出して位置している。かくして、取付要素３の内径に配されそして図２の実施形態のねじ体４０の場合と同方向に位置する頭部がプーリの上記ラジアル面５２とほぼ同じ面に位置するか、もしくは、そこから若干没入して位置し、突起物として存在することはなくなる。
【００４７】
プーリ４５はころがり軸受２の外輪に圧力嵌めそして／又は接着により取り付けられる。
【００４８】
図５に示された実施形態では、図１で図示されたころがり軸受２を有するローラ装置、そして図１のものと類似する取付要素３、センサ組立体４を有していると共に、もう一つのころがり軸受５８を追加的に有している。取付要素３は、ねじ部２１が形成された軸方向盲孔２０を有していること、そして、外周面の第一筒状部２２が上記盲孔２０から離れる方向に延びていることを除いて、図１に示したものと類似している。したがって、取付要素３は、軸方向の一端にねじ付きの盲孔をもった軸体状をなしている。
【００４９】
プーリ５３は、軸受２の外輪７の筒状の外周面７ａに接触する内径５４と、ベルトもしくは同類のものが接する筒状の外周面５６と、内径５４から延長されて、センサ組立体４に隣接するプーリ５３のラジアル前面から軸方向に突出する環状延出部５５とを有している。この軸方向に延びる環状延出部５５は、サポート体３１の対応環状スロット５０へ突入している。
【００５０】
スペーサ部材５７は、直方形断面形状で環状をなし、プーリ５３の内径５４と接触する筒状外周面と、軸受２の外輪７のラジアル面７ｂと接触するラジアル面と、これと反対側のラジアル面と、取付要素３の筒状部２２の外径よりも大きい直径の内径部とを有している。スペーサ部材５７の内径は軸受２の内輪９の外円筒支持面の直径にほぼ等しく、該内輪９と協働して狭い通路を形成して該軸受２のシールに寄与している。
【００５１】
ころがり軸受５８は、内周に軌道６０が形成された回転外輪５９と、外周に軌道６２が形成された内輪６１と、外輪５９の軌道６０と内輪６１の軌道６２との間に配された列をなす転動体（図示の例ではボール）６３と、転動体６３を周方向に離間保持する保持器６４とを有している。保持器６４は合成樹脂で作ることも金属シートから作ることもできる。軸受５８の外輪５９と内輪６１は共にソリッド型であり、機械加工で作られるが、金属シートをプレス加工しても作ることができる。外輪５９は、内径で軌道６０の両側に、ラジアル面に近接して環状溝６５が形成されている。シールフランジ６６がこの環状溝６５に嵌着され、それぞれのシールフランジは内輪６１の外円筒面の近傍にまで延びる自由端を有している。
【００５２】
外輪５９の外側円筒面は、例えば圧力嵌めによって、プーリ５６の内径５４に接触していいる。外輪５９の両側のラジアル面の一方は、軸受２とは逆側で、スペーサ部材５７と接触している。内輪６１は、例えば圧力嵌めによって、取付要素３の筒状部２２に組まれている。取付要素３の軸方向端は軸受５８のラジアル面から軸受２に対して反対方向へ若干突出しており、一方、プーリ５３の軸方向端は上記軸受５８の上記した同じラジアル面から若干突出している。
【００５３】
この実施形態は、比較的高い傾斜トルクを生ずるような幅広プーリをもつ応用例に好適である。さらには、ローラ装置には二つの軸受が設けられているので、高ラジアル荷重にも耐える。このころがり軸受をもつローラ装置は、他の実施形態の場合と同様に、例えば、ねじ孔２０を通したねじ体を用いて取り付けられる。経済的理由から、ころがり軸受５８は軸受として単純な従来型なもので良い。
【００５４】
本発明の範囲から逸脱することなく、取付要素がその中央部に平滑なあるいはねじ付孔部を形成することが可能であるが、装置の軸方向にラジアル取付面から突出するねじ付軸方向部を設けることも可能である。かかるねじ付軸方向部は、サポートのねじ孔あるいはナットと協働するようにできる。
【００５５】
センササポート体ところがり軸受の内輪が堅固に結合されることにより、これらの二つの部材間に相対動をなくすことが可能であることは、容易に理解できる。
【００５６】
かくして、単純かつ経済的方法で、ユーザが単にねじ体あるいはナットとボルトを用いるだけで取付けができる計測機能付きころがり軸受を得る。次に、作動のために装置にとって要求されることは、装置を信号プロセス装置に接続するだけである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】フレームに組まれたころがり軸受組立体の軸方向断面図である。
【図２】図示しないフレームに組まれた図１のころがり軸受組立体の斜視図である。
【図３】図１装置の変形例を示す図である。
【図４】プーリを備えたころがり軸受組立体の軸方向断面図である。
【図５】他の実施形態の軸方向断面図である。

Claims (15)

1. 非回転要素により支持され、回転パラメータを検知するためのセンサ手段とエンコーダ手段とを有した、計測機能付きころがり軸受を備えたローラ装置において、軸受（２）とセンサ手段（４）は装置を取り付けるための他の機械的部材と協働可能な一つのそして同じ取付要素（３）にしっかりと組まれており、上記取付要素は中央部で上記他の機械的部材に固定するための手段を有し、エンコーダ手段が軸受に直接取り付けられていることを特徴とするローラ装置。
2. 取付要素はころがり軸受の内輪（９）の内径（９ａ）と接触する筒状外周部（２２）を有していることとする請求項１に記載の装置。
3. センサ手段は環状のサポート体（３１）と少なくとも一つのセンサ要素（３５）とを有し、上記サポート体はころがり軸受のラジアル面と接触して配置されていることとする請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 取付要素はねじ体を受け入れる中央貫通孔が形成されていることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の装置。
5. スリーブ管がセンサ手段の内面と接触する外側第二面と、ころがり軸受の内面のラジアル面と接触するラジアル面とを有していることとする請求項４に記載の装置。
6. 取付要素は装置を他の機械部材へ取り付けるための平滑もしくはねじが形成された孔を有していることとする請求項４又は請求項５に記載の装置。
7. 取付要素とサポート体は一つの部材をなして形成されていることとする請求項１ないし請求項４のうちの一つに記載の装置。
8. サポート体はラジアル面（３２）が形成されており、該ラジアル面には筒状の外側周面をもつ環状のスロット（３４）が形成され、センサ要素が上記筒状の外側周面と同一面をなしていることとする請求項１ないし請求項７のうちの一つに記載の装置。
9. エンコーダ手段（１６）はサポートと能動部とを備え、能動部がころがり軸受のラジアル面から突出し、サポートが軸受に直接固定され、能動部は半径方向で転動体の位置に配されていることとする請求項１ないし請求項８のうちの一つに記載の装置。
10. エンコーダ手段とセンサ手段はころがり軸受のラジアル面に近接して設けられていることとする請求項１ないし請求項９のうちの一つに記載の装置。
11. 取付要素はサポートへの取付けのためのラジアル面を有し、エンコーダ手段は軸方向にて取付用の上記ラジアル面ところがり軸受の間に配されていることとする請求項１ないし請求項１０のうちの一つに記載の装置。
12. 取付要素はねじが形成された軸方向部が取付用のラジアル面から突出して設けられていることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の装置。
13. 装置は取付要素に追加的なころがり軸受が組まれていることとする請求項１ないし請求項１２のうちの一つに記載の装置。
14. スペーサ部材が二つのころがり軸受の間に配されていることとする請求項１３に記載の
    装置。
15. 追加的ころがり軸受は計測機能なしの形式の軸受であることとする請求項１３又は請求項１４に記載の装置。