JP2005076747A - 回転センサ付き軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転センサ付き軸受の回転センサの脱落を防止すること。
【解決手段】 内輪２と外輪３との間に保持器４に保持された複数の転動体５，５，…を収容し、かつ、内輪２の外径面と外輪３の内径面の一側に回転センサ７の芯金７ａ，７ｂが嵌合されてなる回転センサ付き軸受１において、保持器４を回転センサ７側が開放した冠形保持器又はボタン型保持器とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、内輪と外輪との間に保持器に保持された複数の転動体を収容し、かつ、前記内輪外径面と外輪内径面の一側に回転センサを嵌合した回転センサ付き軸受に関するものである。

従来の回転センサ付き軸受１１は、図６の如く、内輪２と外輪３との間に保持器１４に保持された複数の転動体５，５，…を収容した転がり軸受１６と、内輪２の外径面と外輪３の内径面の一側に圧入嵌合した回転センサ７とで構成したものであって、保持器１４として各転動体５，５，…の全周を囲む如く形成した波形保持器を使用している（例えば特許文献１参照）。回転センサ７は、内輪２の外径側に嵌装する第１の芯金７ａと、外輪３の内径側に嵌入する第２の芯金７ｂとを有し、第１の芯金７ａの外周面に磁気エンコーダ７ｃを取付けると共に、第２の芯金７ｂにセンサハウジング７ｄを嵌装してある。第２の芯金７ｂのセンサハウジング７ｄには、第１の芯金７ａの磁気エンコーダ７ｃと対向するように、センサ素子７ｅを取付けてある。

この種の回転センサ付き軸受１１は、駆動モータを有する機械装置（例えば、産業用ロボット、電動工具、アミューズメント機器など）に設けられ、該機械装置の回転数や回転速度、回転方向、回転位置等を検出して駆動モータの回転制御を行なう際に使用される。近年、前記機械装置の構成が複雑になるのに伴って、回転センサ付き軸受１１の省スペース化が要望されている。

回転センサ付き軸受１１の省スペース化は、薄肉の転がり軸受１６を使用することで達成される。薄肉の転がり軸受１６は、内輪２及び外輪３の半径方向の厚みＴ１，Ｔ２が薄く、かつ、軸受幅Ｄ０が狭いものである。「厚みＴ１，Ｔ２が薄い」とは、下記の表１の如く、内輪２及び外輪３の厚み寸法ｔを内輪２の内径寸法ｄで除して得られる値が、０．１５〜０．５未満であることをいう。「軸受幅Ｄ０が狭い」とは、内輪２及び外輪３の幅寸法Ｄ０を内輪２の内径寸法ｄで除して得られる値が、０．１５〜０．５未満であることをいう。なお、図面において、転がり軸受１６は、厚肉の軸受の基準を満たしているが、特に示唆する場合を除き、図面に関係なく薄肉の軸受の基準を満たすものとする。

回転センサ付き軸受１１は、転がり軸受１６に回転センサ７を圧入固定してある。回転センサ７は、薄肉の転がり軸受１６の変形を考慮せずに、第１及び第２の芯金７ａ，７ｂ（以下、「芯金７ａ，７ｂ」と略す。）を薄肉の転がり軸受１６に嵌入すると、所望の耐引抜き力が得られない。このため、回転センサ７は、前記機械装置が外部から激しい衝撃や振動を受けると、薄肉の転がり軸受１６から脱落するおそれがある。

なお、前述した回転センサ７の脱落は、その耐引抜き力を強めることで防止できる。回転センサ７の耐引抜き力は、回転センサ７の芯金７ａ，７ｂに対する内輪２及び外輪３の締め付け力と摩擦力とで決まる。前記締め付け力は、内輪２及び外輪３の厚みＴ１，Ｔ２を厚く形成して締め代を大きくとることによって強まる。前記摩擦力は、芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１を長くすることによって強まる。

薄肉の転がり軸受１６は、内輪２及び外輪３の厚みＴ１，Ｔ２が薄い。内輪２及び外輪３の締め代を大きくとると、芯金７ａ，７ｂの圧入により、内輪２は収縮し、外輪３は膨張する。内輪２及び外輪３が変形すると、異音の発生や寿命の低下につながる。このように、薄肉の転がり軸受１６は、内輪２及び外輪３の締め代を大きくとれないことから、芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１を十分に確保することによって回転センサ７の脱落を防止する必要がある。

芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１は、芯金７ａ，７ｂが波形保持器１４に干渉しないように適宜決定される。しかし、薄肉の転がり軸受１６は、軸受幅Ｄ０が狭いので、標準寸法のままでは、回転センサ７の脱落を防止するのに十分な芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１を確保できない。標準寸法は、所望の軸受性能が得られるようにした寸法である。

任意の軸受幅Ｄ０の転がり軸受１６に対して芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１を長くするには、図７の如く、標準寸法よりも小径の転動体５，５，…を使用することが考えられる。この場合、転動体５，５，…の半径の短縮分とほぼ同じ長さだけ芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１を長くできる。さらに、圧入幅Ｄ１を長くするには、図８の如く、小径の転動体５，５，…及びその波形保持器１４を、内輪２及び外輪３の軸芯方向の中央線Ｌから回転センサ７とは反対側に偏心して設ける。図７及び図８の場合、芯金７ａ，７ｂを波形保持器１４に干渉させずに、芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１を十分に確保できる。しかし、小径の転動体５，５，…を使用すると、転動体５，５，…と内輪２及び外輪３との接触面積が減少して転動体５，５，…に高面圧がかかるので、所望の軸受性能が得られない。さらに、図８の場合は、転動体５，５，…が偏心しているので、転がり軸受１６の加工が容易でない。このように、標準寸法よりも小径の転動体５，５，…を使用すれば、芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１を長くして回転センサ７の脱落を防止できる反面、回転センサ付き軸受１１の軸受性能を十分に確保できない。

特開２００２−３４９５５６号公報

本発明は、かかる実情に鑑み創案されたものであって、その目的は、回転センサが脱落し難い回転センサ付き軸受を提供することにある。

本発明の回転センサ付き軸受は、内輪と外輪との間に保持器に保持された複数の転動体を収容し、かつ、前記内輪外径面と外輪内径面の一側に回転センサの芯金が嵌合されてなる回転センサ付き軸受において、前記保持器を前記回転センサ側が開放した保持器としたことを特徴としている。

本発明は、複数の転動体を回転センサ側が開放した保持器で保持したので、回転センサの芯金を内輪外径面と外輪内径面の一側から転動体の直近位置まで嵌合可能になる。ここでいう転動体の直近位置は、回転センサの芯金が転動体に干渉しない位置のうち、転動体に最も近い位置である。すなわち、本発明の回転センサ付き軸受は、内輪、外輪及び転動体の各々の寸法が同じである従来の回転センサ付き軸受と比較すれば、その波形保持器１４（図８参照）の肉厚とほぼ同じ長さだけ回転センサの芯金の圧入幅を長くできる。回転センサの芯金の圧入幅を長くすれば、回転センサの耐引抜き力を強めることができるから、回転センサの脱落を防止できる。

また、前述の如く、回転センサ付き軸受の省スペース化は、軸受幅を狭く、かつ、内輪及び外輪の半径方向の厚みを薄く形成することで達成される。本発明によれば、回転センサの所要の耐引抜き力を確保しつつ軸受幅を狭くできるから、回転センサの脱落を防止しつつ回転センサ付き軸受の省スペース化を達成できる。

本発明によれば、回転センサ付き軸受から回転センサが脱落することを防止できる。また、省スペース化を図るため、内輪及び外輪の半径方向の厚みを薄く、かつ、軸受幅を狭く形成した薄肉の回転センサ付き軸受であっても、回転センサが脱落しないように所要の耐引抜き力を確保できる。

以下、図１乃至図３を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、従来例と同一部位には、同一符号を付して詳しい説明を省略する。

本発明の回転センサ付き軸受１は、図１及び図２の如く、内輪２と外輪３との間に保持器４に保持された複数の転動体５，５，…を収容した転がり軸受６と、内輪２の外径面と外輪３の内径面の一側に圧入嵌合した回転センサ７とで構成したものであって、保持器４を回転センサ７側が開放した冠形保持器としたものである。

転がり軸受６は、回転センサ付き軸受１の省スペース化を図るため、軸受幅Ｄ０を狭く、かつ、内輪２及び外輪３の半径方向の厚みＴ１，Ｔ２を薄く形成してある。転がり軸受６の内輪２、外輪３及び転動体５，５，…は、標準寸法とする。

冠形保持器４は、図２の如く、可撓性を有する合成樹脂材からなる環状の部材であって、その周方向に所定の間隔で転動体５，５，…の保持部４ａ，４ａ，…を形成してある。各保持部４ａ，４ａ，…は、図３の如く、周方向断面をΩ字状に形成して、一側に開放している。冠形保持器４は、各保持部４ａ，４ａ，…に転動体５，５，…を嵌め込んだ状態で、図１の如く、各保持部４ａ，４ａ，…の開放側が回転センサ７側を向くようにして、内輪２の外径面と外輪３の内径面との間に配設してある。この状態で、転動体５，５，…は、内輪２及び外輪３の一側面側に向かって露出される。

回転センサ７は、内輪２に嵌装する第１の芯金７ａと、外輪３に嵌入する第２の芯金７ｂとを有し、芯金７ａ，７ｂを転がり軸受６の冠形保持器４の開放側の側面から転動体５，５，…の直近位置まで嵌合してある。

本発明の回転センサ付き軸受１は、上記の如く構成され、芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１が、図６に示す従来の回転センサ付き軸受１１と比較して、波形保持器１４の肉厚とほぼ同じ長さだけ長くなっている。回転センサ７は、内輪２及び外輪３の締め代が従来の回転センサ付き軸受１１と同じであれば、芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１が長くなるほど脱落し難くなる。したがって、本発明の回転センサ付き軸受１は、薄肉の転がり軸受６を使用して省スペース化を図っても、回転センサ７の脱落を防止することができる。

本願出願人は、本発明の回転センサ付き軸受１と従来の回転センサ付き軸受１１とを試作し、これらの比較試験を行なった。この場合において、各回転センサ付き軸受１，１１は、薄肉の転がり軸受６，１６（自社製の軸受型番６０００のもの）を使用し、保持器４，１４以外の構成は同じとした。

従来の回転センサ付き軸受１１は、芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１が０．８ｍｍであった。これに対し、本発明の回転センサ付き軸受１は、芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１が１．４ｍｍであった。これらの圧入幅Ｄ１の差（０．６ｍｍ）は、従来の回転センサ付き軸受１１に使用される波形保持器１４の肉厚とほぼ同じ値である。

従来の回転センサ付き軸受１１は、回転センサ７を引抜くために、最小で約８８Ｎの引抜き力を要した。これに対し、本発明の回転センサ付き軸受１は、最小で約２３５Ｎの引抜き力を要した。

軸受型番６０００の転がり軸受６，１６を使用した回転センサ付き軸受１，１１の場合、回転センサ７の耐引抜き力が約９８Ｎ以上必要であることが経験的に判明している。回転センサ付き軸受１，１１に必要な耐引抜き力は、回転センサ付き軸受１，１１の使用条件によって変わるが、回転センサ７の耐引抜き力が概ね９８Ｎ以上であれば、通常起こり得る衝撃や振動によって回転センサ７が脱落することはない。従来の回転センサ付き軸受１１は、この最低限必要な耐引抜き力（約９８Ｎ）を満たしていなかったので、通常起こり得る衝撃等により回転センサ７が脱落するおそれがあった。これに対し、本発明の回転センサ付き軸受１は、９８Ｎをはるかに上回る耐引抜き力が得られるので、通常起こり得る衝撃等によって回転センサ７が脱落することはない。

以上、本発明の回転センサ付き軸受１の一実施形態につき説明したが、回転センサ７側が開放した保持器としては、冠形保持器４に限らず、図４及び図５に示すボタン型保持器４’（セパレータ）であっても構わない。

また、本発明は、薄肉の回転センサ付き軸受に限らず、厚肉の回転センサ付き軸受にも適用できる。厚肉の回転センサ付き軸受１は、芯金７ａ，７ｂの圧入幅Ｄ１又は内輪２及び外輪３の締め代を十分に確保できるが、本発明を適用することで、回転センサ７の耐引抜き力をより一層強めることができる。

本発明の回転センサ付き軸受を例示する軸芯方向の縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線方向（回転センサ側）から見た転がり軸受の部分断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の変形例に使用する転がり軸受の部分断面図である。 図４のＣ−Ｃ線断面図である。 従来の回転センサ付き軸受を例示する軸芯方向の縦断面図である。 従来の回転センサ付き軸受であって、小径の転動体を使用したものを例示する軸芯方向の縦断面図である。 従来の回転センサ付き軸受であって、小径の転動体を使用し、かつ、該転動体を転がり軸受の中央部から一方側へ偏心して配設したものを例示する軸芯方向の縦断面図である。

符号の説明

１ 回転センサ付き軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 冠形保持器
５， 転動体
７ 回転センサ
７ａ 第１の芯金
７ｂ 第２の芯金

Claims (3)

1. 内輪と外輪との間に保持器に保持された複数の転動体を収容し、かつ、前記内輪外径面と外輪内径面の一側に回転センサの芯金が嵌合されてなる回転センサ付き軸受において、前記保持器を前記回転センサ側が開放した保持器としたことを特徴とする回転センサ付き軸受。
2. 前記保持器が冠形保持器であることを特徴とする請求項１に記載の回転センサ付き軸受。
3. 前記保持器がボタン型保持器であることを特徴とする請求項１に記載の回転センサ付き軸受。