JP2007024082A - 回転センサ付き軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受に回転センサを組み合わせた回転センサ付き軸受は、玉軸受のように内・外輪を有する軸受の場合はその内・外輪を利用して回転センサを組み合わせることができるが、滑り軸受のように軌道輪を持たない軸受の場合は、同様の組み合わせ構造をとることができない。そこで、軌道輪を有しない軸受においても回転センサを組み合わせることができ、また廃棄時の分解も容易にできるようにすることである。
【解決手段】軸受１を有する軸受ハウジング２が軸方向の面Ａで２分割された分割体の組み合わせからなり、エンコーダホルダー４は軸１０に対する着脱自在の取り付け手段を有し、センサハウジング６が前記軸受ハウジング２の外周に着脱自在に取り付けられた構成とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、複写機、プリンター等の事務機器に使用される回転センサ付き軸受に関し、特に滑り軸受のように軌道輪を持たない軸受とセンサとの組み合わせからなる回転センサ付き軸受に関するものである。

従来から知られている回転センサ付き軸受は、内・外輪からなる一対の軌道輪の間に転動体を介在した転がり軸受に回転センサを組み合わせたものが一般的である。その転がり軸受に回転センサを組み合わせる構成としては、固定側軌道輪にセンサハウジングを取り付けるとともに、回転側軌道輪にエンコーダを取り付け、前記センサハウジングに装着したセンサを前記エンコーダに接近配置した構成が取られる（特許文献１）。
特開２００４−１４４２７０号公報

事務機器等における軸受は、一般に軽荷重で使用される場合が多いため、樹脂材や焼結材を用いた滑り軸受が多く使用される。しかし、滑り軸受は転がり軸受の内・外輪のような軌道輪を持たないため、センサハウジングやエンコーダを取り付ける手段がない。

一方、滑り軸受は、内・外輪を持った転がり軸受に比べ寿命が短いためメンテナンス時に交換する頻度が高い特質がある。このため、単に滑り軸受と回転センサ部分を結合一体化しただけの構造では、回転センサ部分の寿命の方が軸受部の寿命より相当長いので、メンテナンスによる軸受の交換時に未だ寿命に達していない回転センサ部分も交換せざるを得ないこととなり、部品価格が高くなる要因となっていた。

また、廃棄時は軸受部分と回転センサ部分が強固に一体化されていると分別廃棄が困難となり、環境上の問題ともなり得るものであった。

そこで、この発明は、滑り軸受や針状ころ軸受のように、内・外輪からなる軌道輪を持たない軸受において、回転センサをこれらの軸受に組み合わせることができるようにし、また廃棄時は各部品に細かく分解して分別廃棄できるようにした回転センサ付き軸受を提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明においては、軸受を内径面に設けた軸受ハウジング、センサを取り付けたセンサハウジング及びエンコーダを取り付けたエンコーダホルダーの組み合わせからなり、前記エンコーダホルダーのエンコーダを前記軸受ハウジング内に前記軸受と同軸状態に組み付け、前記センサハウジングを前記軸受ハウジングに取り付けるとともに、そのセンサを前記エンコーダに接近配置してなる回転センサ付き軸受において、前記軸受ハウジングは軸方向の面で２分割された軸受ハウジング分割体の組み合わせからなり、前記センサハウジングは前記軸受ハウジングの外周に着脱自在に取り付けられ、前記エンコーダホルダーは軸に対する着脱自在の取り付け手段を有する構成を採用した。

前記の回転センサ付き軸受は、軸受を有する軸受ハウジングにセンサハウジングが組み付けられ、またエンコーダホルダーが軸に取り付けられているので、軌道輪のない軸受にも回転センサを組み合わせることができる。また、廃棄時はこれらの部品に分解・分別することができる。

前記の軸受ハウジングに設けられる軸受としては、その軸受ハウジングの内径面に直接形成された滑り軸受、該軸受ハウジングとは別体の含油滑り軸受、針状ころ軸受等がある。

また、前記軸受ハウジング分割体相互が、その一方に設けられた結合アームを他方に設けられた係合凹部に係合させて着脱可能に結合された構成をとることができる。このような内外の軌道輪を持たない軸受に対しても回転センサを組み合わせることができ、しかも前記のように分解・分別が可能である。

また、前記エンコーダホルダーは、外径面中央部に抜け止めつばが形成された円筒体より成り、その抜け止めつばの軸方向内端側の円筒部分に前記エンコーダが嵌合され、軸方向外端側の円筒部分に前記軸に係合される一対の弾性ストッパアームが設けられ、前記抜け止めつばが嵌合する周方向の抜け止め溝が前記軸受ハウジングの内径面に形成された構成をとることができる。一対の弾性ストッパアームを軸に係合させることにより、エンコーダホルダーを軸に取り付けることができる。

さらに、前記軸受ハウジング分割体が負荷圏側と非負荷圏側に分けて配置され、前記センサハウジングが前記非負荷圏側の軸受ハウジング分割体に取り付けられた構成をとることもできる。この構成によれば軸受寿命が早く来る負荷圏側の軸受ハウジング分割体のみを交換することができる。

以上のように、この発明においては、軸受ハウジングにセンサハウジングを組み付け、エンコーダホルダーを軸に取り付けるようにしているので、軌道輪のない滑り軸受等についても回転センサ付き軸受を実現することができ、しかも従来の転がり軸受を用いた回転センサ付き軸受よりも低コストで提供することができる。

また、軸受ハウジングにセンサハウジングが一体化されると共に、エンコーダホルダーの抜け止めつばを前記軸受ハウジングの抜け止め溝に嵌合させることによりこれらの部品が一体化される。このため、搬送に便利であり、機器への組み付け作業も容易にできる。さらに、メンテナンス時において必要な部品のみの交換が可能であり、廃棄時は各部品に分解することができ分別廃棄が可能となる。

なお、軸受ハウジング分割体を負荷圏側と非負荷圏側に分け、センサハウジングが非負荷圏側の軸受ハウジング分割体に取り付けられた構成を採用すると、相対的に早く寿命に達する負荷圏側の軸受ハウジング分割体のみを交換するだけで、他の部品は引き続き使用することができるので、メンテナンスコストを下げることができる。

以下、添付図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。
〔実施形態１〕
図１から図７に示した実施形態１の回転センサ付き軸受は、滑り軸受１が内径面に形成された軸受ハウジング２、エンコーダ３を取り付けたエンコーダホルダー４、センサ５を取り付けたセンサハウジング６の組み合わせからなる。

軸受ハウジング２は、その一端部から軸方向に軸受部７、センサ取り付け部８、及びエンコーダ取り付け部９が順に設けられる。軸受部７の内径面は軸１０に摺接しており、その摺接面によって滑り軸受１が形成される。軸受ハウジング２は滑り軸受１を形成するに適した合成樹脂材等が用いられる。

前記軸受部７とセンサ取り付け部８の境界部分の外径面に位置決めつば１１が設けられ、取り付け対象のフレーム１２の取り付け穴に前記軸受部７を差し込み、位置決めつば１１をフレーム１２に押当てるようにしている。また、軸受部７の外径面に周方向の位置決めを行うために位置決め突起１３が設けられ、前記取り付け穴の内径部に設けた凹部に嵌合させ、回り止めを図るようにしている。

前記のセンサ取り付け部８の外径面にその全周近くにわたりセンサハウジング嵌合溝１４（図２、図３参照）が形成される。そのセンサハウジング嵌合溝１４の一部にセンサ挿入穴１５が設けられる。また、センサ取り付け部８の内径面２０は、前記の滑り軸受１の内径より大きく形成され、その内径面２０に前記のセンサ挿入穴１５の内端が開放される。また、その内径面２０と軸１０との間に所定の間隔があり、その間隔に前記エンコーダホルダー４に保持されたエンコーダ３が介在される。

前記のエンコーダ取り付け部９の内径面に全周に渡り抜け止め溝１６が形成され、その抜け止め溝１６と軸受ハウジング２の端面との間にエンコーダホルダー４の挿通穴１７が設けられる。

前記の軸受ハウジング２は、軸方向の面Ａ（図１参照）で２分割した軸受ハウジング分割体２ａ、２ｂの組み合わせによって構成される。両方の分割体２ａ、２ｂを結合するために、一方の分割体２ａの軸受部７の両端部に他方の分割体２ｂに対して延び出した一対の結合アーム１８、１８が設けられ、また同様の結合アーム１９、１９がエンコーダ取り付け部９にも設けられる。これらの各結合アーム１８、１９は相互に内側に湾曲した形状をなし、その先端に内向きの係合爪２１、２２が設けられる。

上記の各結合アーム１８、１８を受け入れる嵌合溝２３、２３が他方の分割体２ｂの軸受部７の外径面に形成される。また、嵌合溝２３、２３の終端に係合凹部２４、２４が設けられ（図３参照）、前記の係合爪２１、２１が各係合凹部２４、２４に係合される。また、結合アーム１９、１９も同様に分割体２ｂの嵌合溝２５、２５に係合され、その係合爪２２、２２が前記と同様の係合凹部（図示省略）に係合される。

前記の各結合アーム１８、１９は所要の弾性を有し、その弾性変形によって分割体２ａ、２ｂの結合と分解が可能となっている。

なお、前記のセンサ挿入穴１５は、分割体２ａに設けられ、センサハウジング嵌合溝１４はセンサ挿入穴１５の周方向両側に同じ長さだけ形成され、分割体２ｂの終端部分に係合凹部２６が設けられる（図４参照）。

前記のセンサハウジング６は、図２に示したように、前記のセンサ５を下端にインサート成形した角軸部２８の軸方向に向かって両側に一対の円弧状の結合アーム２９、２９を設けたものであり、各結合アーム２９、２９の先端に内向きの係合爪３１、３１が設けられる。

前記のセンサハウジング６は、その角軸部２８がセンサ挿入穴１５に挿入され、センサ５がセンサ挿入穴１５の下端に臨む。また、一対の結合アーム２９、２９がセンサハウジング嵌合溝１４に嵌合され、さらに係合爪３１、３１が係合凹部２６、２６に係合される（図４（ａ）参照）。前記の結合アーム２９、２９は所要の弾性を有し、その弾性変形によってセンサ５とともにセンサハウジング６が軸受ハウジング２に対して結合と分解が可能に取り付けられる。

なお、前記センサ５は図４（ｂ）に示したように、回転方向に間隔をおいた２個のセンサ５を所要の角度θをもって同時成形により角軸部２８の底面部分に埋め込み、回転方向のセンシングが行えるようにすることができる。

前記のエンコーダホルダー４は軸１０に嵌合する大きさの内径を有し、その軸方向の中間部分に抜け止めつば３２が設けられる。その抜け止めつば３２より内端側に支持部３３が設けられ、その支持部３３に円筒形のエンコーダ３が強固に嵌合される。エンコーダ３は磁気式のものであり、センサ５としてはホール素子などの磁気感知素子が用いられる。前記の抜け止めつば３２を抜け止め溝１６に嵌合した図１の状態で、エンコーダ３は前記センサ５に対して所定の間隔をおいて径方向に対向する。また、エンコーダホルダー４の抜け止めつば３２より外側の部分は挿通穴１７から外部に突き出し、その突き出した部分において軸１０に対し着脱自在に取り付けられる。

エンコーダホルダー４の軸１０に対する着脱自在の取り付け手段は、その外端部において対称形に一対の弾性のストッパアーム３４、３４が設けられ、各ストッパアーム３４、３４の先端に設けられた径方向内向きの係合突起３５が軸１０に設けた半径方向の貫通穴３６（図６参照）の両端に係脱自在に係合される。

前記のストッパアーム３４、３４は、エンコーダホルダー４の端部において周方向のスリットとその一端部に連続して形成された軸方向のスリットからなる半周弱のＬ字形スリット３７によって部分的に切り離され、さらに、その切り離された部分の厚み方向中間部分にその端面から軸方向の切り込み３８が前記Ｌ字形スリット３７に達するように設けられる。Ｌ字形スリット３７とこれに通じた前記軸方向の切り込み３８とにより、外表面側に所要肉厚をもった円弧状の前記ストッパアーム３４、３４が中心対称の形状に形成される。各ストッパアーム３４、３４の自由端部に前記の係合突起３５が径方向内向きに形成される。

前記の各ストッパアーム３４、３４を拡径方向に弾性変形させ、その係合突起３５、３５の先端部を軸１０の貫通穴３６に係合させる。エンコーダホルダー４は前記ストッパアーム３４、３４の係脱により、軸１０に対する着脱が自在となっている。

実施形態１の回転センサ付き軸受は以上のような構成であり、図１及び図５に示したように、分割面Ａが水平面に含まれるように軸受ケーシング分割体２ａ、２ｂが上下に配置され、上方の分割体２ａが非負荷圏、下方の分割体２ｂが負荷圏にとなり、非負荷圏に配置された分割体２ａにセンサ５を含んだセンサハウジング６が取り付けられる。

軸１０の回転によってこれと一体化されたエンコーダホルダー４及びエンコーダ３が回転する。その回転に伴う磁気的変化をセンサ５が検知し、外部にその検知信号を出力する。

軸受１は、負荷圏側が先に寿命に達するので、その場合は結合アーム１８、１９から分割体２ｂを分離し、新品と交換する。

また、廃棄時は軸受ハウジング分割体２ａ、２ｂ、エンコーダホルダー４、エンコーダ３、センサハウジング６の各部品に分解することにより分別廃棄することができる。
〔実施形態２〕
次に、図８は実施形態２を示したものであり、この場合は軸受として含油滑り軸受１ａを軸受ハウジング２の内径面に組み込んだものを示している。その他の構成は前記の実施形態１の場合と同様である。
〔実施形態３〕
図９は実施形態３を示したものであり、この場合は軸受として針状ころ軸受１ｂを軸受ハウジング２の内径面に組み込んだものを示している。その他の構成は前記の実施形態１の場合と同様である。

実施形態１の断面図 同上の分解斜視図 図１のIII−III線の断面図 （ａ）図１のIV−IV線の断面図、（ｂ）センサハウジングの角軸部の底面図 図１のＶ−Ｖ線の断面図 図１のVI−VI線の断面図 実施形態１のエンコーダホルダー固定部分の拡大断面図 実施形態２の一部省略断面図 実施形態３の一部省略断面図

符号の説明

１ 滑り軸受
１ａ 含油滑り軸受
１ｂ 針状ころ軸受
２ 軸受ハウジング
２ａ、２ｂ 軸受ハウジング分割体
３ エンコーダ
４ エンコーダホルダー
５ センサ
６ センサハウジング
７ 軸受部
８ センサ取り付け部
９ エンコーダ取り付け部
１０ 軸
１１ 位置決めつば
１２ フレーム
１３ 位置決め突起
１４ センサハウジング嵌合溝
１５ センサ挿入穴
１６ 抜け止め溝
１７ 挿通穴
１８ 結合アーム
１９ 結合アーム
２０ 内径面
２１ 係合爪
２２ 係合爪
２３ 嵌合溝
２４ 係合凹部
２５ 嵌合溝
２６ 係合凹部
２８ 角軸部
２９ 結合アーム
３１ 係合爪
３２ 抜け止めつば
３３ 支持部
３４ ストッパアーム
３５ 係合突起
３６ 貫通穴
３７ Ｌ字形スリット
３８ 切り込み

Claims (6)

1. 軸受（１）を内径面に設けた軸受ハウジング（２）、センサ（５）を取り付けたセンサハウジング（６）及びエンコーダ（３）を取り付けたエンコーダホルダー（４）の組み合わせからなり、前記エンコーダホルダー（４）のエンコーダ（３）を前記軸受ハウジング（２）内に前記軸受（１）と同軸状態に組み付け、前記センサハウジング（６）を前記軸受ハウジング（２）に取り付けるとともに、そのセンサ（５）を前記エンコーダ（３）に接近配置してなる回転センサ付き軸受において、
   前記軸受ハウジング（２）は軸方向の面（Ａ）で２分割された軸受ハウジング分割体（２ａ）（２ｂ）の組み合わせからなり、前記センサハウジング（６）は前記軸受ハウジング（２）の外周に着脱自在に取り付けられ、前記エンコーダホルダー（４）は軸（１０）に対する着脱自在の取り付け手段を有することを特徴とする回転センサ付き軸受。
2. 前記軸受（１）が前記軸受ハウジングの内径面に形成された滑り軸受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. 前記軸受（１）が前記軸受ハウジングの内径面に嵌合された含油滑り軸受（１ａ）又は針状ころ軸受（１ｂ）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。
4. 前記軸受ハウジング分割体（２ａ）（２ｂ）相互が、その一方に設けられた結合アーム（１８）（１９）を他方に設けられた係合凹部（２４）に係合させて着脱可能に結合されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転センサ付き軸受。
5. 前記エンコーダホルダー（４）は、外径面中央部に抜け止めつば（３２）が形成された円筒体より成り、その抜け止めつば（３２）の軸方向内端側の円筒部分に前記エンコーダ（３）が嵌合され、軸方向外端側の円筒部分に前記軸（１０）に係合される一対の弾性ストッパアーム（３４）が設けられ、前記抜け止めつば（３２）が嵌合する周方向の抜け止め溝（１６）が前記軸受ハウジング（２）の内径面に形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の回転センサ付き軸受。
6. 前記軸受ハウジング分割体（２ａ）（２ｂ）が負荷圏側と非負荷圏側に分けて配置され、前記センサハウジング（６）が前記非負荷圏側の軸受ハウジング分割体（２ａ）に取り付けられたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の回転センサ付き軸受。

Images