JP2006144908A - 回転センサ付軸受および回転物への組み込み方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサターゲットリングと回転側輪とを分離することで生じる、回転側輪と回転物のすべりによって、回転測定に誤差が発生するのを防止すると共に、センサハウジングとセンサターゲットリングとを連結する連結手段を設けて、取扱性を向上させたセンサ付軸受を提供することである。
【解決手段】 回転センサ付軸受１の回転センサ１１は、センサ部９を有して外輪３に取付けられるセンサハウジング７と、センサ部９によって感知される検出部１０を有し、内輪２から分離されているセンサターゲットリング８とにより構成されており、センサハウジング７に形成された貫通穴７ａおよびセンサターゲットリング８に形成されたねじ穴８ｃの両者に跨る第１の位置と、いずれか一方の凹部内に留まる第２の位置とに変位可能に設けられた止めねじ１２を備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、軸受に光学式や磁気式等の回転センサを組み込んだ回転センサ付軸受および回転物への組み込み方法に関する。

例えば、回転数や回転方向を検出するために、転がり軸受に回転センサを取り付けた回転センサ付軸受がある。このような回転センサ付軸受は、例えば特開平９−２９７１５１号公報（特許文献１）に記載されているように、固定側輪である外輪にセンサ部を配置し、回転側輪である内輪にセンサターゲットリングを配置している。センサターゲットリングは、フランジ部の一方の端面に、光を反射する領域と、光を反射しない領域とを交互に配置する検出部を含んでいる。回転センサは、センサ部から検出部に光を照射し、その反射光をセンサ部で感知することにより、回転数や回転方向を検出する。
特開平９−２９７１５１号公報

従来の光学式回転センサ付軸受では、固定側輪にセンサ部を含むセンサハウジングを取り付け、回転側輪にセンサターゲットリングを組み込んでいた。したがって、回転軸の外周面と回転側輪の内周面とを嵌め合いによって固定する場合、嵌め合い力が弱いと、回転時に回転軸と、センサターゲットリングを含む軸受の回転側輪との間にすべりを生じる可能性がある。特に、コピー機やプリンタ等の事務機器に回転センサ付軸受を組み込む場合、軸受の嵌め合いは緩み嵌めとされる可能性があって寸法公差が大きくなるため、より一層すべりの可能性が増す。これにより、回転軸の回転変位量が正確にとれず、高精度な測定が難しくなる。

上述の問題を解決する手段として、センサターゲットリングと回転側輪とを分離し、センサターゲットリングを回転軸に直接取り付ける方法が考えられる。これにより、回転側輪と回転軸との間にすべりが発生しても、回転軸とセンサターゲットリングの回転方向の相対的な位置ずれが生じないので、回転軸の回転検出精度に影響がなく、高精度の測定が可能となる。

しかし、センサターゲットリングと回転側輪とを分離することにより、軸受の回転軸への取り付け前における搬送時に、軸受とセンサターゲットリングを別々に取り扱わなければならない。

この発明の目的は、センサターゲットリングと回転側輪とを分離することで生じる、回転側輪と回転物のすべりによって、回転測定に誤差が発生するのを防止すると共に、センサハウジングとセンサターゲットリングとを連結する連結手段を設けて、取扱性を向上させたセンサ付軸受を提供することである。

この発明は、回転側輪および固定側輪を含む軸受と、回転側輪が取り付けられる回転物の回転を検出する回転センサとを備えた回転センサ付軸受において、回転センサは、センサ部を有して固定側輪に取り付けられるセンサハウジングと、センサ部によって感知される検出部を有し、回転側輪から分離されているセンサターゲットリングと、センサハウジングとセンサターゲットリングとを連結する状態と、その連結を解く状態とに選択的に切り替え可能に設けられた連結手段とを備える。このように、センサハウジングとセンサターゲットリングとを連結することにより、回転センサ付軸受の搬送時に、センサターゲットリングを軸受本体と一体として取り扱うことができ、センサターゲットリングを回転物に取り付けるときに連結を解除することができる。

好ましくは、連結手段は、センサハウジングに形成された固定側凹部と、固定側凹部に対向する位置でセンサターゲットリングに形成された回転側凹部と、固定側凹部および回転側凹部の両者に跨る第１の位置と、いずれか一方の凹部内に留まる第２の位置とに変位可能に設けられた連結軸とを備えるとよい。

さらに、固定側凹部は、センサハウジングを貫通する貫通穴であり、回転側凹部は、ねじ穴であり、連結軸は、センサターゲットリングのねじ穴に螺合する止めねじとするとよい。

好ましくは、ねじ穴は、センサターゲットリングを貫通する貫通ねじ穴であり、止めねじは、センサターゲットリングを回転物に固定するための止めねじとして使用することもできる。これにより、回転物とセンサターゲットリングとを簡便に固定することができる。また、センサターゲットリングを止めねじにより回転検出の目的物となる回転物に直接取り付けたため、回転側輪と回転物との間にすべりが発生しても、回転物とセンサターゲットリングの回転方向の相対的な位置ずれが生じないので、回転物の回転検出精度に影響を与えることがなく、高精度の測定が可能となる。

好ましくは、固定側凹部は、止めねじに螺合する貫通ねじ穴にするとよい。これにより、センサハウジングとセンサターゲットリングとをより確実に連結することができる。

好ましくは、止めねじの長さは、センサターゲットリングの貫通ねじ穴の長さよりも短くするとよい。これにより、止めねじをねじ込んで貫通ねじ穴内に留めることにより、センサハウジングとセンサターゲットリングを分離することが可能となる。

好ましくは、センサターゲットリングは樹脂製とするとよい。これにより、センサターゲットリングのねじ穴に止めねじを螺合すると、ねじ穴内部にねじ山が形成されるから、製造工程においてねじ穴内部のねじ山を予め設ける必要がなく、製造工程を軽減することができる。

この発明の他の局面は、回転センサ付軸受の回転物への組み込み方法であって、センサ部を有して軸受の固定側輪に取り付けられたセンサハウジングと、センサ部によって感知される検出部を有し、軸受の回転側輪から分離されているセンサターゲットリングとを備える。回転センサ付軸受を回転物に組み込む前の状態では、センサハウジングとセンサターゲットリングとを連結手段によって連結する。回転センサ付軸受を回転物に組み込む際には、連結手段による連結を解いてセンサターゲットリングをセンサハウジングから分離し、このセンサターゲットリングを回転物に固定して取り付ける。

好ましくは、連結手段は、センサハウジングとセンサターゲットリングとを連結する連結軸を含み、回転物への組み込みの際には、連結軸を、センサターゲットリングと回転物とを固定するための固定手段として使用するとよい。

好ましくは、センサハウジングおよびセンサターゲットリングは、それぞれ、連結軸を受け入れる貫通穴を有し、回転物に組み込む前の状態では、連結軸をセンサハウジングの貫通穴とセンサターゲットリングの貫通穴との境界部分に位置させて両者を連結状態にする。回転物への組み込みの際には、連結軸をセンサターゲットリングの貫通穴内にのみ位置させることによってセンサハウジングとセンサターゲットリングとを分離し、かつ連結軸の先端を回転物の表面に当接させることによってセンサターゲットリングを回転物に固定するとよい。

この発明における回転センサ付軸受は、回転物に直接取り付けられるセンサターゲットリングとセンサハウジングとを連結する状態と、その連結を解く状態とに選択的に切り替え可能に設けられた連結手段を有する。これにより、搬送時には、センサターゲットリングを軸受本体と一体として取り扱うことができるので、回転センサ付軸受の取り扱いが容易となる。また稼動時にはセンサターゲットリングをセンサハウジングから分離することが可能となる。

この発明における回転センサ付軸受の回転物への組み込み方法は、回転センサ付軸受を回転物に組み込む前の状態では、センサハウジングとセンサターゲットリングとを連結することができ、回転センサ付軸受の取り扱いが容易となる。また、回転センサ付軸受を回転物に組み込む際には、連結を解いてセンサターゲットリングをセンサハウジングから分離し、このセンサターゲットリングを回転物に固定して取り付けることができる。

図１はこの発明の一実施形態を示す断面図であり、内輪２と、外輪３と、内輪２および外輪３の間に配置された転動体４とで転がり軸受１が構成されている。転動体４は保持器６によって等間隔に保持されている。内輪２と外輪３との間の軸受空間の一端は密封シール５で密封され、他端にはセンサハウジング７が配置されている。この例では内輪２が回転側輪であり、外輪３が固定側輪を構成しているが、内輪２を固定側輪とし、外輪３を回転側輪としてもよい。

回転物としての回転軸１３の外周面には、内輪２が取り付けられていると共に、内輪２とは分離してセンサターゲットリング８が取り付けられている。センサターゲットリング８は、その内周面が回転軸１３の外周面に接する取付部８ａを含み、この取付部８ａには外周面から径方向に延びるフランジ部８ｂが形成されており、フランジ部８ｂの一方の端面には、光を反射する領域と、光を反射しない領域とを交互に配置する検出部１０が形成されている。

外輪３の内径面には、センサハウジング７が嵌合して取り付けられている。センサハウジング７には、検出部１０に対向する位置にセンサ部９が配置されている。回転センサ１１は、センサ部９および検出部１０により構成される。

センサターゲットリング８には、取付部８ａの外周面から内周面にかけて回転側凹部としての貫通ねじ穴８ｃが形成されており、センサハウジング７には、センサターゲットリング８のねじ穴８ｃに連通する固定側凹部としての貫通穴７ａが設けられている。

センサターゲットリング８は内輪２と連結されていないから、回転軸１３への取り付け前においては、回転センサ付軸受１と分離してしまう。そこで、連結軸としての止めねじ１２をねじ穴８ｃと貫通穴７ａとに挿通し、センサハウジング７とセンサターゲットリング８とに跨る位置に保持することにより両者が連結されるから、センサターゲットリング８を回転センサ付軸受１と一体として取り扱うことができる。この結果、センサハウジング７の貫通穴７ａの内周面にはねじ山が形成されていないので、完全に固定はされないが、搬送時にセンサターゲットリング８と回転センサ付軸受１が分離することがないので、取り扱いが容易になる。

図２はこの発明の回転センサ付軸受１の回転軸１３への取付後の状態を示す断面図である。センサターゲットリング８を回転軸１３に取り付ける際には、まず、センサハウジング７とセンサターゲットリング８との連結を解く必要がある。このために、センサハウジング７およびセンサターゲットリング８を連結している止めねじ１２をねじ込んで、止めねじ１２をねじ穴８ｃの内部に留める。

さらに、止めねじ１２を回転軸１３に当接するまでねじ込むことにより、センサターゲットリング８を回転軸１３に直接固定することができる。これにより、回転軸１３とセンサターゲットリング８とを簡便に固定することができる。

このように、センサターゲットリング８を止めねじ１２により回転検出の目的物となる回転軸１３に直接取り付けたため、内輪２と回転軸１３との間にすべりが発生しても、回転軸１３とセンサターゲットリング８の回転方向の相対的な位置ずれが生じないので、回転軸１３の回転検出精度に影響を与えることがなく、高精度の測定が可能となる。

なお、止めねじ１２の長さは、ねじ穴８ｃのねじ穴長よりも短くなるように形成されている。これにより、止めねじ１２をねじ込んでねじ穴８ｃ内に留めることによりセンサハウジング７とセンサターゲットリング８とを分離することが可能となる。

図３はこの発明の他の実施形態における回転センサ付軸受１を示す断面図である。この実施形態では、センサハウジング７に設けた貫通穴７ａの内周面にねじ山を形成しており、その他の構成は図１と同じである。回転センサ付軸受１の搬送時には、センサターゲットリング８のねじ穴８ｃおよびセンサハウジング７の貫通穴７ａに形成したねじ山に止めねじ１２を螺合することで、センサハウジング７とセンサターゲットリング８とをより確実に固定することができる。

図４はこの発明のさらに他の実施形態における回転センサ付軸受１ａを示す断面図である。この実施形態では、取付部８ａの外周面に検出部１０を形成したものであり、センサハウジング７に取り付けられたセンサ部９と、検出部１０とが軸受のラジアル方向に対向して配置されている。

上述の各実施形態において、センサターゲットリング８は樹脂製としてもよい。これにより、センサターゲットリング８に止めねじ１２を螺合する際に、ねじ穴８ｃの内部にねじ山が形成されるから、製造工程においてねじ穴８ｃ内部のねじ山を予め設ける必要がなく、製造工程を軽減することができる。

上述の各実施形態において、センサハウジング７にセンサ部９を一箇所にのみ配置したが、センサ部９を複数個所に設けることにより回転数だけでなく回転方向を検出することもできる他、高精度な測定が可能となる。

図１〜図３の実施形態では、検出部１０の反射光をセンサ部９で検出することにより、回転軸１３の回転を検出しているが、フランジ部８ｂに図示はしないが検出部としてのスリットを一定の等間隔で配置し、スリットに対してセンサ部９の反対側に対向して光源を設け、光源からスリットに照射した光を、スリットを通してセンサ部９で検出することにより、回転軸１３の回転を検出してもよい。

なお、転動体４として玉あるいは、ころを用いてもよい。さらに、転がり軸受に限ることなく、すべり軸受や空気軸受にこの発明を適用してもよい。

また、図１〜図４の実施形態では、光学式回転センサを用いたが、これに限ることなく、磁気式センサ等を用いてもよい。

なお、上述の実施形態では、貫通穴７ａと、貫通ねじ穴８ｃと、貫通ねじ穴８ｃに螺合する止めねじ１２とが、センサハウジング７とセンサターゲットリング８とを連結する連結手段と、センサターゲットリング８を回転軸１３に固定する固定手段の両方の役割を担っているが、それぞれを別々の手段で実現してもよい。

その場合、センサハウジング７とセンサターゲットリング８の連結手段としてのねじ穴８ｃは、取付部８ａの内周面に貫通していなくてもよい。また、ねじ穴８ｃおよび貫通穴７ａを回転センサ付軸受１のアキシアル方向に対向して設けてもよい。

さらには、ねじ穴８ｃを貫通穴７ａと同径の穴として、ねじ穴８ｃと貫通穴７ａとに跨る位置に連結軸を圧入して連結してもよいし、センサハウジング７とセンサターゲット８とを連結するストッパーを設け、搬送時にストッパーでセンサハウジング７とセンサターゲット８を結合し、稼動時に結合を解除することとしてもよい。

また、センサターゲットリング８を回転軸１３に固定する固定手段としては、センサターゲットリング８と回転軸１３を嵌合することにより固定してもよいし、センサターゲットリング８の取付部８ａの内周面および回転軸１３の外周面にキー溝を設け、それらに嵌合するキーにより固定してもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、回転物に取り付けて、回転物の回転を検出する回転センサ付軸受に有利に利用される。

この発明の一実施形態に係る回転センサ付軸受の概略断面図であって、センサハウジングとセンサターゲットリングとを連結した状態を示す図である。 この発明の一実施形態における回転センサ付軸受の概略断面図であって、センサハウジングとセンサターゲットリングとの連結を解いて、センサターゲットリングを回転物に固定した状態を示す図である。 この発明の他の実施形態における回転センサ付軸受の概略断面図であって、センサハウジングとセンサターゲットリングとを連結した状態を示す図である。 センサ部とセンサターゲットリングの検出部を軸受のラジアル方向に対向して配置した概略断面図である。

符号の説明

１，１ａ 回転センサ付軸受、２ 内輪、３ 外輪、４ 転動体、５ 密封シール、６ 保持器、７ センサハウジング、７ａ 貫通穴、８ センサターゲットリング、８ａ 取付部、８ｂ フランジ部、８ｃ ねじ穴、９ センサ部、１０ 検出部、１１ 回転センサ、１２ 止めねじ、１３ 回転軸。

Claims (10)

1. 回転側輪および固定側輪を含む軸受と、前記回転側輪が取り付けられる回転物の回転を検出する回転センサとを備えた回転センサ付軸受において、
   前記回転センサは、
   センサ部を有して前記固定側輪に取り付けられるセンサハウジングと、
   前記センサ部によって感知される検出部を有し、前記回転側輪から分離されているセンサターゲットリングと、
   前記センサハウジングと前記センサターゲットリングとを連結する状態と、その連結を解く状態とに選択的に切り替え可能に設けられた連結手段とを備えることを特徴とする、回転センサ付軸受。
2. 前記連結手段は、
   前記センサハウジングに形成された固定側凹部と、
   前記固定側凹部に対向する位置で前記センサターゲットリングに形成された回転側凹部と、
   前記固定側凹部および前記回転側凹部の両者に跨る第１の位置と、いずれか一方の凹部内に留まる第２の位置とに変位可能に設けられた連結軸とを備える、請求項１に記載の回転センサ付軸受。
3. 前記固定側凹部は、前記センサハウジングを貫通する貫通穴であり、
   前記回転側凹部は、ねじ穴であり、
   前記連結軸は、前記センサターゲットリングのねじ穴に螺合する止めねじである、請求項２に記載の回転センサ付軸受。
4. 前記ねじ穴は、前記センサターゲットリングを貫通する貫通ねじ穴であり、
   前記止めねじは、前記センサターゲットリングを前記回転物に固定する、請求項３に記載のセンサ付軸受。
5. 前記固定側凹部は、前記止めねじに螺合する貫通ねじ穴である、請求項３または請求項４に記載のセンサ付軸受。
6. 前記止めねじの長さは、前記センサターゲットリングのねじ穴の長さよりも短い、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の回転センサ付軸受。
7. 前記センサターゲットリングは樹脂製である、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の回転センサ付軸受。
8. センサ部を有して軸受の固定側輪に取り付けられたセンサハウジングと、前記センサ部によって感知される検出部を有し、軸受の回転側輪から分離されているセンサターゲットリングとを備え、
   回転センサ付軸受を回転物に組み込む前の状態では、前記センサハウジングと前記センサターゲットリングとを連結手段によって連結しておき、
   前記回転センサ付軸受を回転物に組み込む際には、前記連結手段による連結を解いて前記センサターゲットリングを前記センサハウジングから分離し、このセンサターゲットリングを前記回転物に固定して取り付けることを特徴とする、回転センサ付軸受の回転物への組み込み方法。
9. 前記連結手段は、前記センサハウジングと前記センサターゲットリングとを連結する連結軸を含み、
   前記回転物への組み込みの際には、前記連結軸を、前記センサターゲットリングと前記回転物とを固定するための固定手段として使用する、請求項８に記載の回転センサ付軸受の組み込み方法。
10. 前記センサハウジングおよび前記センサターゲットリングは、それぞれ、前記連結軸を受け入れる貫通穴を有し、
    前記回転物に組み込む前の状態では、前記連結軸を前記センサハウジングの貫通穴と前記センサターゲットリングの貫通穴との境界部分に位置させて両者を連結状態にしておき、
    前記回転物への組み込みの際には、前記連結軸を前記センサターゲットリングの貫通穴内にのみ位置させることによって前記センサハウジングと前記センサターゲットリングとを分離し、かつ前記連結軸の先端を前記回転物の表面に当接させることによって前記センサターゲットリングを前記回転物に固定する、請求項９に記載の回転センサ付軸受。

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