JP2006336753A - Rolling bearing unit with sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動機や産業用機械等の回転軸を支承すると共に、この回転軸の回転速度等を検出可能なセンサ付転がり軸受ユニットの改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a rolling bearing unit with a sensor that supports a rotating shaft of an electric motor, an industrial machine, or the like and can detect the rotational speed of the rotating shaft.
近年の制御技術の進展に伴って、電動機や産業用機械等の各種機械装置の回転機構を構成する回転体の各種情報を検出するセンサを転がり軸受に組み込んだ、センサ付転がり軸受ユニットが従来から知られている。この様なセンサ付転がり軸受ユニットは、上記回転体を回転駆動する回転軸を回転自在に支承すると共に、この回転軸の回転速度等を検出する。この結果、コンパクトな構造で各種機械装置の回転速度等を検出できる。この様なセンサ付転がり軸受ユニットの利用例として、例えば、通常のインダクションモータの回転軸を支承する深溝型玉軸受に回転速度センサを組み込む事が考えられる。これにより、負荷変動によるモータの出力回転速度の変化を検出し、この変化を入力電圧にフィードバックすれば、コンパクトな構造で、負荷変動に拘らず上記出力回転速度を一定に保つ事が可能なモータを得られる。 With recent advances in control technology, sensor-equipped rolling bearing units that incorporate sensors that detect various types of information on the rotating bodies that make up the rotating mechanisms of various mechanical devices such as electric motors and industrial machines have been used in the past. Are known. Such a sensor-equipped rolling bearing unit rotatably supports a rotating shaft that rotationally drives the rotating body and detects the rotational speed of the rotating shaft. As a result, the rotational speed and the like of various mechanical devices can be detected with a compact structure. As an application example of such a sensor-equipped rolling bearing unit, for example, it is conceivable to incorporate a rotation speed sensor into a deep groove type ball bearing that supports the rotation shaft of a normal induction motor. As a result, by detecting a change in the output rotation speed of the motor due to a load change and feeding back this change to the input voltage, the motor can maintain a constant output rotation speed with a compact structure regardless of the load change. Can be obtained.
上述のセンサ付転がり軸受ユニットとして、従来から各種構造のものが知られている。特に、例えば特許文献1〜3に記載されている様に、磁束の変化を利用する構造のものが多く知られている。図4は、このうちの特許文献1に記載された構造を示している。センサ付転がり軸受ユニット1は、静止輪である外輪2と、回転輪である内輪3と、複数個の転動体4、4と、保持器5と、エンコーダ6と、センサ7とを備える。このうちの外輪2は、内周面に静止側軌道である外輪軌道8を有し、ハウジング等の固定の部分に内嵌固定されて、使用時にも回転しない。又、上記内輪3は、外周面に回転側軌道である内輪軌道9を有し、回転軸に外嵌固定されて、使用時に回転する。又、上記各転動体4、4は、軸受鋼製で、上記外輪軌道8と内輪軌道9との間に転動自在に設けられている。又、上記保持器5は、鋼板を波型にプレスした1対の保持器素子を組み合わせて成る鋼板製の波形プレス保持器で、上記各転動体4、4を保持するものである。
As the above-mentioned sensor-equipped rolling bearing unit, those having various structures are conventionally known. In particular, as described in, for example, Patent Documents 1 to 3, many structures using a change in magnetic flux are known. FIG. 4 shows the structure described in Patent Document 1 among them. The sensor-equipped rolling bearing unit 1 includes an
又、上記エンコーダ6は、上記内輪3の一端部(図4の右端部)外周面に係止されたホルダ10に支持されている。このホルダ10は、鋼板等の金属板をプレス成形して成る。即ち、このホルダ10は、円輪部11とこの円輪部11の外周縁から軸方向外方(軸方向に関して外とは、転動体4、4が設置されている部分と反対側に向かう方向を言い、内とは、その逆を言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。)に折れ曲がった円筒部12とから構成される。そして、上記円輪部11の内周縁部を上記内輪3の一端部外周面に設けた溝に係止すると共に、上記円筒部12の内周面に、円輪状に形成された上記エンコーダ6を支持している。尚、上記円輪部11の内周縁部を係止する溝は、通常の(センサ付でない)転がり軸受に組み込まれる一方(図4でセンサ7を設置する側)のシールリングのシールリップが摺接するシール溝である。この様に、ホルダ10を介して内輪3に固定されるエンコーダ6は、径方向に着磁されており、円周方向に関して交互に且つ等間隔に、N極とS極とを配置している。
The
又、上記センサ7は、ホール素子や磁気抵抗素子等の、磁束の変化に対応して特性を変化させるものを組み込んでいる。又、このセンサ7は、前記外輪2の端部に支持されたセンサハウジング13に支持された状態で、検出部を上記エンコーダ6の被検出部に対向させている。上記センサハウジング13は、SPCCの如き軟鋼板等の磁性金属板製のカバー14と、このカバー14の内側に保持された合成樹脂製の保持環15とから成る。このうちのカバー14は、断面クランク形で全体を円環状に形成したもので、外径寄り部分に形成した突き当て板部16の外周縁部に嵌合筒部17を、内周縁部に保持部18を、それぞれ形成している。そして、このうちの嵌合筒部17を、上記外輪2の端部外周面に形成した小径部19に締り嵌めで外嵌すると共に、この嵌合筒部17の先端部を、上記外輪2の外周面でこの小径部19よりも軸方向内側に形成した段差部20にかしめ付けている。これにより、上記突き当て板部16を上記外輪2の端面に突き当てた状態で、上記カバー14をこの外輪2に結合固定している。
The sensor 7 incorporates a sensor that changes characteristics in response to a change in magnetic flux, such as a Hall element or a magnetoresistive element. The sensor 7 is supported by a
又、上記保持部18は、断面略L字型で全体を円環状に形成している。そして、この保持部18内には、上記保持環15を保持固定している。即ち、この保持環15の円周方向複数個所に軸方向外方に向けて突設した係止凸部21を、上記保持部18の外周寄り部分の円周方向複数個所に設けた係止孔部22にそれぞれ係止している。これにより、上記保持環15が上記保持部18内に保持固定される。この保持環15内には、上記センサ7を包埋支持して、上記エンコーダ6の被検出部である内周面と径方向に対向させている。この為に、上記保持環15の内側面に、軸方外方に凹んだ凹部23を、全周に亙り形成している。そして、この凹部23内に上記エンコーダ6を進入させると共に、この凹部23の内面の一部に上記センサ7の上面の一部を露出させ、上記エンコーダ6の内周面とこのセンサ7の上面の一部とを対向させている。従って、このセンサ7の上面の一部が、前述した検出部となる。
The
又、上記保持環15には基板24を支持している。この基板24は、上記センサ7の特性変化を出力信号に変換する為の処理回路を有するもので、上記保持環15に形成された係止凸部21に係止された状態で、この保持環15の外側面に固定されている。又、上記基板24の一部には、上記センサ7の検出信号を取り出す為のハーネス25を接続し、このハーネス25を、前記センサハウジング13の一部から外部に導出している。
The
又、上記図4の構造の場合、円筒状に形成された磁性部材26を、上記保持環15の内周面に固設している。この磁性部材26は、例えば、合成樹脂に鉄粉、磁性粉等を混入して、磁性を有する構造としている。そして、上記保持環15の内周面に内嵌固定されている。これにより、上記センサ7と上記エンコーダ6とが存在する部分の軸方向内方を除く周囲を、磁性金属板製の前記カバー14と上記磁性部材26とにより囲んでいる。
In the case of the structure shown in FIG. 4, the
上述の様に構成されるセンサ付転がり軸受ユニット1は、例えば、モータ等の回転軸を回転自在に支持すると共に、この回転軸の回転速度を検出する為に使用する。この為に、前記外輪2をハウジング等の固定の部分に内嵌固定すると共に、前記内輪3を上記回転軸に外嵌固定する。これにより、この回転軸を上記固定の部分に対して回転自在に支持できる。又、この回転軸と共に上記内輪3が回転すると、この内輪3の一端部外周面に前記ホルダ10を介して支持された上記エンコーダ6も回転する。このエンコーダ6の回転に伴って、上記センサ7内を流れる磁束の方向が交互に変化する。そして、このセンサ7内を流れる磁束の変化に対応して、上記センサ7の特性が変化し、このセンサ7の出力信号が変化する。この出力信号が変化する周波数は、上記内輪3の回転速度に比例するので、この出力信号を上記ハーネス25を介して図示しない制御器に送れば、上記内輪3の回転速度を知る事ができる。
The sensor-equipped rolling bearing unit 1 configured as described above is used, for example, to rotatably support a rotating shaft such as a motor and to detect the rotational speed of the rotating shaft. For this purpose, the
又、上記センサ付転がり軸受ユニット1の場合、上記センサ7と上記エンコーダ6とが存在する部分の軸方向内方を除く周囲を、磁性金属板製のカバー14と磁性部材26とにより囲んでいる。この為、例えばモータから漏洩した磁束等、上記エンコーダ6の磁束以外の外部磁束が、上記センサ7と上記エンコーダ6とが存在する部分を通過する事を防止できる。即ち、これらセンサ7とエンコーダ6とが存在する部分を通過しようとする外部磁束は、上記カバー14及び磁性部材26に沿って流れ、この部分に達する事はない。この結果、上記センサ7内を流れる磁束は、上記エンコーダ6による磁束のみとなる。従って、外部磁束によるこのセンサ7の誤作動を防止して、上記エンコーダ6の磁束の変化をより確実に検知する事ができる為、回転速度検出の精度を向上させる事ができる。
In the case of the sensor-equipped rolling bearing unit 1, the periphery of the portion where the sensor 7 and the
上述した様に、図4に示したセンサ付転がり軸受ユニット1によれば、小型化を図れる構造で回転速度検出の精度を向上させる事ができるが、近年のより高い検出精度の要求に対して十分に応えられない可能性がある。即ち、上記センサ付転がり軸受ユニット1の場合、各転動体4、4を保持する保持器5を、磁性を有する鋼板製としている為、これら各転動体4、4と共にこの保持器5が回転すると、上記エンコーダ6による磁界が乱れる可能性がある。具体的には、保持器5を波形プレス保持器としている為、この保持器5の一部(各転動体4、4を保持する部分)で上記エンコーダ6との距離が近くなり、この保持器5の他部(各転動体4、4の間部分)で上記エンコーダ6との距離が遠くなる。この為、この保持器5の回転により、このエンコーダ6に対して磁性材が近づいたり遠ざかったりして、このエンコーダ6の磁界が乱れる。又、近年の装置の小型化の要求に伴い、センサ付転がり軸受ユニット1の軸方向寸法を小さくした場合には、上記エンコーダ6と各転動体4、4との距離も近くなる。これら各転動体4、4は、前述した様に、軸受鋼製である為、これら各転動体4、4の公転が、上記エンコーダ6の磁界に影響を及ぼす可能性がある。この様に、上記保持器5或は転動体4、4が磁性材製である場合には、上記エンコーダ6の磁界を乱し、上記センサ7による検出に誤差が生じる可能性がある。
As described above, the sensor-equipped rolling bearing unit 1 shown in FIG. 4 can improve the accuracy of rotational speed detection with a structure that can be reduced in size, but in response to the recent demand for higher detection accuracy. It may not be able to respond sufficiently. That is, in the case of the sensor-equipped rolling bearing unit 1, the
又、上述の様に、保持器5を磁性材製とした場合、センサ付転がり軸受ユニット1の音響寿命や破損に至るまでの寿命が短くなり易い。即ち、前記内輪3に固定されたエンコーダ6が磁石により構成されている為、このエンコーダ6の磁界の中で、磁性材である保持器5と転動体4、4とが励磁され、これら保持器5と転動体4、4との間に磁気吸着力が発生する。この結果、この保持器5の各ポケット27の内側面と、これら各ポケット27内に保持された上記各転動体4、4の転動面との間の摩耗が増大する。これら各ポケット27の内側面とこれら各転動体4、4の転動面とは滑り接触する為、或る程度の摩耗は許容される。しかし、上述の様に、上記各ポケット27の内側面と上記各転動体4、4の転動面との間に磁気吸着力が生じれば、上記滑り接触による摩耗量が想定以上に増大する。この結果、摩耗粉が増大し、上記センサ付転がり軸受ユニット1内のグリースが早期に劣化して、軸受内に破損が生じ易くなる。そして、センサが付いてない通常の転がり軸受と比べて、早期に騒音が大きくなり易くなる(音響寿命が低下する)と共に、早期に破損し易くなる。
As described above, when the
又、上述の様な現象は、エンコーダ6の磁力が強くなる程顕著になる。このエンコーダ6として使用される磁石として、アルニコ磁石等の鋳造系の磁石、フェライト磁石、ネオジウム−ボロン等の希土類磁石等が挙げられる。この中で最も磁力が強いのは希土類磁石であるが、近年、センサ7による検出精度をより向上させる為、この希土類磁石の様に磁力が強い磁石をエンコーダ6の磁石として使用する場合が多くなってきた。従って、上述の様な、保持器5や転動体4、4が磁界を乱す事によるセンサ7の検出精度の低下、保持器5と各転動体4、4との磁化に伴う摩耗増大と言う問題が、より注目されてきている。
The phenomenon as described above becomes more prominent as the magnetic force of the
尚、例えば特許文献2〜3に記載されている様に、保持器を合成樹脂製とすれば、上述の様な問題は生じない。但し、これら各特許文献2〜3に記載された構造の場合、保持器と転動体とが磁化する事による摩耗の増大を考慮して保持器を合成樹脂製とした訳ではない。又、外部磁束の影響に就いて考慮していない為、センサとエンコーダとが存在する部分を磁性材により囲む構成としていない。従って、上記特許文献2〜3の構造の場合、センサの検出精度をより向上させる事は難しい。
For example, as described in
又、上述の図4に示した構造の場合、外輪2の内周面と内輪3の外周面との間に存在し、転動体4、4が存在する環状空間28のセンサ7側(図4の右側)の開口部には、シールリングを設けていない。即ち、上記内輪3のセンサ7側の端部外周面には、上記エンコーダ6を設置している。又、図4に示す様に、前記保持器5を波形プレス保持器として、1対の保持器素子により上記各転動体4、4を軸方向両側から挟持する様にしている。この為、上記環状空間28のセンサ7側の開口部にシールリングを設ける為の空間を確保しにくい。従って、図4に示した構造の場合、このセンサ7側の開口部にシールリングを設けていない。
In the case of the structure shown in FIG. 4, the sensor 7 side of the
一方、上記環状空間28内には、グリースを充填して上記各転動体4、4の転動面と外輪軌道8及び内輪軌道9との間を潤滑している。この為、この環状空間28の上記センサ7と反対側(図4の左側)の開口部にシールリング29を設けて、上記グリースがこの開口部から漏出する事を防止すると共に、外部から異物が入り込む事を防止している。これに対して、上記環状空間28のセンサ7側の開口部は、このセンサ7を支持するセンサハウジング13により覆われている為、外部から異物が入り込んだり、グリースが漏出する事を、或る程度は防止できる。但し、上記図4の構造では、グリースの漏出防止を十分に図れない可能性がある。
On the other hand, the
即ち、上記環状空間28内に充填されたグリースは、上記エンコーダ6を固定したホルダ10に堰き止められるが、このホルダ10は、上記内輪3と共に回転する為、このホルダ10に付着したグリースに遠心力が作用する。そして、この遠心力により径方向外側に振り飛ばされたグリースが、上記センサ7を保持する保持環15と上記エンコーダ6との隙間を通って外部に漏出する可能性がある。この様に、環状空間28内に充填したグリースが外部に漏出した場合には、上記各転動体4、4の転動面と上記外輪軌道8及び内輪軌道9との間を潤滑するグリースが不足し、早期に焼き付きが生じる。
That is, the grease filled in the
本発明のセンサ付転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑み、センサによる検出精度をより向上させる事ができると共に、保持器と転動体との間の摩耗の増大を防止できる構造を実現すべく発明したものである。 The rolling bearing unit with sensor of the present invention realizes a structure that can further improve the detection accuracy of the sensor and prevent an increase in wear between the cage and the rolling element in view of the above-described circumstances. Invented accordingly.
本発明のセンサ付転がり軸受ユニットは、前述の図4に示した従来構造と同様に、静止輪と、回転輪と、複数個の転動体と、保持器と、エンコーダと、センサとを備える。
このうちの静止輪は、静止側軌道を有し使用時にも回転しない。
又、上記回転輪は、回転側軌道を有し使用時に回転する。
又、上記各転動体は、上記静止側軌道と回転側軌道との間に転動自在に設けられている。
又、上記保持器は、これら各転動体を保持するものである。
又、上記エンコーダは、上記回転輪の端部に支持されており、被検出面の磁気特性を、円周方向に関して交互に変化させている。
又、上記センサは、上記静止輪の端部に支持されている。又、上記エンコーダの被検出部と対向する検出部を有し、このエンコーダの回転に伴う磁束の変化を検出する。
特に、本発明のセンサ付転がり軸受ユニットに於いては、上記センサと上記エンコーダとが存在する部分の少なくとも一部を磁性材製の部材により囲む事により、外部に存在する磁束がこの部分を通過しない様にしている。又、これと共に、上記保持器を非磁性材製としている。
The sensor-equipped rolling bearing unit of the present invention includes a stationary wheel, a rotating wheel, a plurality of rolling elements, a cage, an encoder, and a sensor, as in the conventional structure shown in FIG.
Among these, the stationary wheel has a stationary side track and does not rotate during use.
The rotating wheel has a rotation side track and rotates when in use.
Further, each of the rolling elements is provided between the stationary track and the rotating track so as to freely roll.
Moreover, the said holder | retainer hold | maintains each of these rolling elements.
The encoder is supported at the end of the rotating wheel, and alternately changes the magnetic characteristics of the surface to be detected in the circumferential direction.
The sensor is supported on the end of the stationary wheel. In addition, it has a detection section facing the detected section of the encoder, and detects a change in magnetic flux accompanying the rotation of the encoder.
In particular, in the rolling bearing unit with sensor according to the present invention, the magnetic flux existing outside passes through this part by enclosing at least a part of the part where the sensor and the encoder exist with a member made of magnetic material. I try not to. In addition, the cage is made of a nonmagnetic material.
上述の様に構成される本発明のセンサ付転がり軸受ユニットの場合、センサによる検出精度をより向上させる事ができると共に、保持器と転動体との間で摩耗量の増大を防止できる。即ち、上記センサとエンコーダとが存在する部分を、外部に存在する磁束が通過しない様にしている為、この外部磁束がこのセンサの検出精度に影響を及ぼす事はない。又、保持器を非磁性材製としている為、この保持器がセンサの検出精度に影響を及ぼす事もない。更に、この保持器が磁化される事がない為、この保持器と各転動体との間で磁気吸引力が生じる事を防止できる。この為、これら保持器と各転動体との間で摩耗量が増大する事はない。この結果、音響寿命や破損に至るまでの寿命の低下を防止できる。 In the case of the rolling bearing unit with a sensor of the present invention configured as described above, the detection accuracy by the sensor can be further improved, and an increase in the amount of wear can be prevented between the cage and the rolling element. That is, since the magnetic flux existing outside does not pass through the portion where the sensor and the encoder exist, the external magnetic flux does not affect the detection accuracy of the sensor. Further, since the cage is made of a non-magnetic material, this cage does not affect the detection accuracy of the sensor. Further, since the cage is not magnetized, it is possible to prevent a magnetic attractive force from being generated between the cage and each rolling element. For this reason, the amount of wear does not increase between these cages and each rolling element. As a result, it is possible to prevent a decrease in acoustic life and life until breakage.
本発明を実施する為に好ましくは、請求項2に記載した様に、エンコーダ若しくはセンサに組み込む磁石を希土類磁石とする。
この様に構成すれば、磁束の変化がより検出し易くなり、センサの検出精度をより向上させる事ができる。尚、この様に磁力の強い希土類磁石を使用しても、上記保持器が磁化される事がない為、この保持器と上記各転動体との間の摩耗が増大する事を防止できる。 又、より好ましくは、請求項3に記載した様に、各転動体を非磁性材製、例えば、セラミックス製とする。
この様に構成すれば、保持器と各転動体との何れも、センサの検出精度に影響を及ぼす事がない為、このセンサの検出精度をより向上させる事ができる。
In order to carry out the present invention, preferably, the magnet incorporated in the encoder or sensor is a rare earth magnet.
If comprised in this way, it will become easier to detect the change of magnetic flux, and the detection accuracy of a sensor can be improved more. Even if such a rare earth magnet having a strong magnetic force is used, the retainer is not magnetized, so that it is possible to prevent an increase in wear between the retainer and each rolling element. More preferably, as described in
If comprised in this way, since neither a holder | retainer nor each rolling element will affect the detection accuracy of a sensor, the detection accuracy of this sensor can be improved more.
更に好ましくは、請求項4に記載した様に、回転輪の端部に支持されたエンコーダと、各転動体が存在する空間との間に、密封板を設ける。
この様に構成すれば、軸受内に封入したグリースのうち、センサ側の開口部に向かうグリースの殆どが、密封板に堰き止められる。この為、グリースがこのセンサ側の開口部から外部に漏出しにくくなる。
又、請求項4に記載した発明を実施する為に好ましくは、請求項5に記載した様に、保持器を、軸方向に関して一方にのみリム部を有する冠型保持器として、このリム部をセンサと反対側に配置する。
この様に構成すれば、軸受内のグリースを充填する空間のセンサ側に、密封板を設ける空間を確保できる。この為、この密封板を設ける為にセンサ付転がり軸受ユニットの軸方向寸法を大きくする必要はない。従って、上記センサ側に密封板を設けても、このセンサ付転がり軸受ユニットの小型化を図れる。
又、より好ましくは、請求項6に記載した様に、密封板を、静止輪の端部周面に形成した係止溝に係止する。
この係止溝として、通常の(センサ付としない)転がり軸受で、シールリング等の密封装置を係止していた溝を使用すれば、上記密封板を係止する為の溝を新たに加工する必要がない。
更に好ましくは、請求項7に記載した様に、密封板を非磁性材製とする。
この様に構成すれば、密封板がセンサの検出精度に影響を及ぼす事を防止できる。即ち、この密封板として、例えば、金属製の芯金に弾性材を添着した様な構造を使用した場合、この芯金が、上記センサにより検出する磁界を乱す可能性がある。これに対して、上記密封板を非磁性材製とすれば、この様な事はない。
尚、仮に密封板が磁性材製であっても、上記磁界を乱す可能性は低いと考えられる。即ち、この密封板は静止輪に固定されており、断面形状は全周に亙って同じである。従って、エンコーダが相対回転しても、上記密封板とこのエンコーダとの距離が円周方向に関して変化せず、この密封板の存在が上記磁界を乱す原因とはなりにくい。但し、これらエンコーダと密封板との距離は、(例えばこのエンコーダの振れにより)必ずしも円周方向に関して均一とはならない。この為、上記密封板が磁性材製である場合には、この密封板とエンコーダとの距離の変化により、上記センサにより検出する磁界を乱す可能性がある。
More preferably, as described in
If comprised in this way, most of the grease which goes to the opening part by the side of a sensor among the grease enclosed in the bearing will be dammed by the sealing board. For this reason, the grease is difficult to leak out from the opening on the sensor side.
In order to carry out the invention described in
If comprised in this way, the space which provides a sealing board on the sensor side of the space filled with the grease in a bearing is securable. For this reason, it is not necessary to increase the axial dimension of the rolling bearing unit with sensor in order to provide this sealing plate. Therefore, even if a sealing plate is provided on the sensor side, the rolling bearing unit with sensor can be downsized.
More preferably, as described in
If this groove is a normal (not equipped with a sensor) rolling bearing that has been used to lock a sealing device such as a seal ring, a new groove is formed to lock the sealing plate. There is no need to do.
More preferably, as described in claim 7, the sealing plate is made of a nonmagnetic material.
If comprised in this way, it can prevent that a sealing board influences the detection accuracy of a sensor. That is, for example, when a structure in which an elastic material is attached to a metal cored bar is used as the sealing plate, the cored bar may disturb the magnetic field detected by the sensor. On the other hand, if the sealing plate is made of a nonmagnetic material, this is not the case.
Even if the sealing plate is made of a magnetic material, it is considered that the possibility of disturbing the magnetic field is low. That is, the sealing plate is fixed to the stationary ring, and the cross-sectional shape is the same over the entire circumference. Therefore, even when the encoder rotates relatively, the distance between the sealing plate and the encoder does not change in the circumferential direction, and the presence of the sealing plate is unlikely to disturb the magnetic field. However, the distance between the encoder and the sealing plate is not necessarily uniform in the circumferential direction (for example, due to the deflection of the encoder). For this reason, when the sealing plate is made of a magnetic material, a change in the distance between the sealing plate and the encoder may disturb the magnetic field detected by the sensor.
図1は、請求項1〜2に対応する、本発明の実施例1を示している。尚、本発明の特徴は、センサ7による検出精度をより向上させると共に、保持器5aと各転動体4との間の摩耗が増大するのを防止すべく、上記センサ7とエンコーダ6とが存在する部分に外部磁束が通過しない様にすると共に、上記保持器5aを非磁性材製とした点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図4に示した従来構造と同様である為、重複する説明に就いては簡略若しくは省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention corresponding to
本実施例のセンサ付転がり軸受ユニット1aは、前述の図4の構造と同様に、回転輪である内輪3の一端部(図1の右端部)外周面にエンコーダ6を、ホルダ10を介して支持している。このエンコーダ6は、径方向に着磁されており、円周方向に関して交互に且つ等間隔にN極とS極とを配置している。又、このエンコーダ6を構成する磁石として、例えば、ネオジウム−ボロン等の強力な磁性を有する希土類磁石を使用する。又、静止輪である外輪2の一端側に支持されたセンサハウジング13内に、合成樹脂製の保持環15を介して、上記センサ7を設けている。このセンサ7には、ホール素子や磁気抵抗素子等の、磁束の変化に対応して特性を変化させるものを組み込んでいるが、この様な素子を複数個組み込む事も可能である。即ち、複数の素子を円周方向に関して互いに離隔した位置に配置すれば、上記内輪3の回転速度のみならず、回転方向等に就いても検出可能である。尚、上記センサ7自体を上記保持環15の円周方向に関して複数個配置しても良い。
The sensor-equipped rolling bearing unit 1a according to the present embodiment is similar to the structure shown in FIG. 4 described above. The
又、本実施例の場合、上記エンコーダ6を希土類磁石により構成し、このエンコーダ6の磁束の変化を上記センサ7により検出する構造としている。但し、例えば、センサ内に永久磁石とホール素子や磁気抵抗素子等を有し、磁性材製のエンコーダの円周方向複数個所に切り欠きや透孔等を形成する構造としても良い。この場合には、上記センサ内に組み込む永久磁石を希土類磁石とする。又、この様なアクティブ型の構造に拘らず、パッシブ型の構造であっても良い。要は、磁束の変化に伴いセンサの出力が変化する構造であれば良い。これに対して、光電式や渦電流式等の、回転速度等を検出する為に磁石を利用しない構造は、本発明の技術的範囲からは外れる。
In the case of this embodiment, the
又、本実施例の場合も、前述の図4の構造と同様に、上記センサ7と上記エンコーダ6とが存在する部分の軸方向内方を除く周囲を、磁性材製のカバー14及び磁性部材26により囲んでいる。即ち、このセンサ7を支持するセンサハウジング13を構成するカバー14は、軟鋼板等の磁性金属板により形成されており、上記センサ7とエンコーダ6とが存在する部分の軸方向外方と径方向外方とを覆っている。又、このセンサ7を包埋支持する保持環15の内周面には、例えば、鉄粉フェライト粉等の磁性を有する部材を混入した、合成樹脂製の磁性部材26を内嵌固定している。この為、上記センサ7とエンコーダ6とが存在する部分の径方向内方には、上記磁性部材26が存在する。この様に本実施例の場合には、これらセンサ7とエンコーダ6とが存在する部分の軸方向外方及び径方向外方をカバー14により、軸方向内方を磁性部材26によりそれぞれ覆う事により、上記センサ7とエンコーダ6とが存在する部分を外部磁束が通過する事を防止している。
Also in the present embodiment, similarly to the structure of FIG. 4 described above, the periphery of the portion where the sensor 7 and the
尚、上記磁性部材26は、磁性を有する部材を混入した合成樹脂以外にも、磁性を有する粉末や繊維を混入したゴムや、磁性を有する材料製の板材(鋼板等)であっても良い。又、上記保持環15の内周面に、磁性を有する粉末や繊維を混入した塗料や接着剤を塗布する構造としても良い。更には、磁性を有する粉末や繊維を混入した合成樹脂を、上記保持環15の形成時にこの保持環15を構成する合成樹脂と共に一体的に形成しても良い。要は、この保持環15の内周面に磁性を有する磁気遮蔽層が存在すれば良い。
The
又、本実施例の場合、前記保持器5aを、非磁性材である合成樹脂製としている。即ち、この保持器5aは、ガラス繊維を10〜30重量%含有する事により補強された、ポリアミド66やポリアミド46、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の合成樹脂を冠型に形成している。尚、本実施例の場合、上記保持器5aは、非磁性材製であれば良く、合成樹脂製に限定されない。又、この保持器5aの形状に就いても冠型に限定されない。例えば、合成樹脂を円筒状に形成し、円周方向複数個所にポケットを形成する為の孔を形成する、もみ抜き型の保持器であっても良い。
In this embodiment, the
又、本実施例の場合、上記冠型の保持器5aを構成するリム部30が上記エンコーダ6を支持するホルダ10と干渉するのを防ぐ為、このリム部30を上記センサ7と反対側(図1の左側)に配置している。但し、上記ホルダ10と干渉しなければ、上記リム部30を上記センサ7側(図1の右側)に配置する事が好ましい。この様に構成すれば、上記保持器5aの各ポケット内に存在するグリースが、上記センサ7側に行きにくくなり、このセンサ7側から多くのグリースが漏出する事を防止できる。尚、各転動体4が存在する環状空間28のセンサ7と反対側の開口部にはシールリング29を設けている為、この開口部からグリースが漏出する事はない。
In the case of the present embodiment, in order to prevent the
上述の様に構成される本実施例のセンサ付転がり軸受ユニット1aの場合、上記センサ7による検出精度をより向上させる事ができると共に、上記保持器5aと上記各転動体4との間の摩耗の増大を防止できる。即ち、上記センサ7と上記エンコーダ6とが存在する部分の軸方向内方を除く周囲を、磁性材製の部材である、カバー14及び磁性部材26により囲んでいる為、外部磁束が上記センサ7の検出精度に影響を及ぼす事はない。より具体的に説明すると、モータ等から漏洩した外部磁束は、上記カバー14及び磁性部材26を流れ(バイパスされ)、上記センサ7まで到達する事は殆どない。従って、上記外部磁束が、このセンサ7の検出精度に影響を及ぼす事はない。又、上記保持器5aを非磁性材である合成樹脂製としている為、この保持器5aが上記センサ7の検出精度に影響を及ぼす事もない。従って、このセンサ7による回転速度等の検出をより高精度に行なう事ができる。
In the case of the rolling bearing unit with sensor 1a of the present embodiment configured as described above, the detection accuracy by the sensor 7 can be further improved, and the wear between the
尚、請求項3に記載した様に、前記各転動体4に就いても非磁性材製とすれば、上記センサによる検出精度をより向上させる事ができる。即ち、上記各転動体4を、例えばセラミックス製とすれば、これら各転動体4により、前記エンコーダ6の磁界が乱される事はない。又、装置の小型化を図る為にセンサ付転がり軸受ユニット1aの軸方向寸法を小さくした場合には、上記エンコーダ6と上記各転動体4との距離が小さくなり、これら各転動体4の存在が、このエンコーダ6の磁界に影響を及ぼし易くなる。従って、この様な構造で、これら各転動体4を非磁性材製とすれば、上記センサ7の検出精度を低下させる事なく、上記センサ付転がり軸受ユニット1aの軸方向寸法を小さくできる。
In addition, as described in
更に本実施例の場合、上記保持器5aを合成樹脂製としている為、この保持器5aが、前記エンコーダ6の磁力により磁化される事がなく、この保持器5aと前記各転動体4との間で磁気吸引力が生じる事を防止できる。この為、この保持器5aの各ポケットの内側面と上記各転動体4の転動面との間の摩耗が増大する事を防止できる。この結果、センサ付転がり軸受ユニット1aの音響寿命や、破損に至るまでの寿命が低下する事を防止できる。特に、本実施例の構造の様に、上記センサ7による検出精度をより向上させる為、上記エンコーダ6を、磁性の強い希土類磁石製とした場合には、上記保持器5aと上記各転動体4との間の摩耗が増大する事を防止する効果を、より顕著に得られる。
Furthermore, in the case of the present embodiment, since the
図2は、請求項1、2、4〜6に対応する、本発明の実施例2を示している。本実施例の場合、センサ付転がり軸受ユニット1bの環状空間28のセンサ7側(図2の右側)の開口部で、エンコーダ6を保持するホルダ10と各転動体4、4との間に、密封板31を設けている。この為に、これら各転動体4、4を保持する保持器5aを冠型の保持器として、この保持器5aを構成するリム部30を上記センサ7と反対側(図2の左側)に配置している。言い換えれば、上記保持器5aの円周方向複数個所に形成した各ポケット27の開口側を、上記センサ7が存在する側としている。従って、上記ホルダ10と上記各転動体4、4との間に上記密封板31を設置できる空間を確保できる為、この密封板31を設ける為にセンサ付転がり軸受ユニット1bの軸方向寸法を大きくする必要はない。この結果、上記センサ7側に密封板31を設けても、このセンサ付転がり軸受ユニット1bの小型化が図れる。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention corresponding to
又、上記密封板31は、例えばステンレス鋼板等の金属板を円輪状に形成したもので、外周縁を外輪2の端部内周面に形成した係止溝32に係止すると共に、内周縁部を内輪3の端部外周面に近接対向させている。この係止溝32は、通常の(センサ付としない)転がり軸受で、シールリング等の密封装置を係止していた溝をそのまま使用している。この為、上記密封板31を係止する為の溝を新たに加工する必要がない。この様に構成される本実施例の場合、上記環状空間28内に充填されたグリースの漏出をより防止できる。即ち、上記センサ7側の開口部に向かうグリースの殆どが、上記密封板31に堰き止められる為、グリースがこのセンサ7側の開口部から外部に漏出しにくくなる。その他の構造及び作用は、上述の実施例1と同様である。
The sealing
図3は、請求項1、2、4〜7に対応する、本発明の実施例3を示している。本実施例の場合、センサ付転がり軸受ユニット1cの環状空間28のセンサ7側(図3の右側)の開口部に設ける密封板31aを、非磁性材である合成樹脂製としている。この為、この密封板31aが上記センサ7の検出精度に影響を及ぼす事を防止でき、このセンサ7による検出精度をより向上させる事ができる。その他の構造及び作用は、上述の実施例2と同様である。
FIG. 3 shows
前述した各実施例では、センサ付転がり軸受ユニットとして玉軸受を使用した構造に、本発明を適用した場合に就いて説明したが、ころ軸受を使用した構造に本発明を適用する事も可能である。又、前述した各実施例では、内輪回転の構造に本発明を適用した場合に就いて説明したが、外輪回転の構造に就いても本発明を適用できる。この場合には、外輪にエンコーダを、内輪にセンサを、それぞれ支持固定する。 In each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to a structure using a ball bearing as a rolling bearing unit with a sensor has been described. However, the present invention can also be applied to a structure using a roller bearing. is there. In each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to the inner ring rotating structure has been described. However, the present invention can also be applied to the outer ring rotating structure. In this case, the encoder is supported on the outer ring and the sensor is supported and fixed on the inner ring.
1、1a、1b、1c センサ付転がり軸受ユニット
2 外輪
3 内輪
4 転動体
5、5a 保持器
6 エンコーダ
7 センサ
8 外輪軌道
9 内輪軌道
10 ホルダ
11 円輪部
12 円筒部
13 センサハウジング
14 カバー
15 保持環
16 突き当て部
17 嵌合筒部
18 保持部
19 小径部
20 段差部
21 係止凸部
22 係止孔部
23 凹部
24 基板
25 ハーネス
26 磁性部材
27 ポケット
28 環状空間
29 シールリング
30 リム部
31、31a 密封板
32 係止溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b, 1c Rolling bearing unit with a
Claims (7)
The rolling bearing unit with a sensor according to any one of claims 4 to 6, wherein the sealing plate is made of a nonmagnetic material.
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