JP2023059707A - Rolling bearing with rotary sensor - Google Patents

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JP2023059707A
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浩義 伊藤
Hiroyoshi Ito
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Abstract

To secure a prescribed sensor output accuracy by allowing the output to be easily lead out to the outside while preventing damage and breakage of an output cable.SOLUTION: An opening part 14 continuing from a base end to a tip end of a cylindrical form is formed at a side face of a cylindrical lead out section 9a, integrally formed to a sensor housing 9, of an output cable 12. After passing the output cable 12 from the opening part 14 to the lead out section 9a, a slide type cover member 15 is attached to the opening part 14 so as to block the opening part 14 to prevent damage and breakage of the output cable 12 of a magnetic sensor, and thus the output cable 12 can be easily lead out to the outside. The plurality of magnetic sensors outputs inner signals having respective electric angle phase differences. The electric angle phase difference has a magnitude of 1/N of the wavelength, and a tolerance of 1/X of the electric angle phase difference. The plurality of magnetic sensors is arranged while apart from each other by a prescribed mechanical angle with respect to the number M of the pairs of magnetic poles of a magnetic encoder, and a mechanical angle Δ corresponding to the tolerance is not larger than a prescribed threshold Δt.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、回転センサ付き転がり軸受に関する。 The present invention relates to a rolling bearing with a rotation sensor.

各種回転機器の回転軸等を支持する転がり軸受には、その回転速度(回転数)を検出するために回転センサ付き転がり軸受が使用されることがある。この回転センサ付き転がり軸受は、内外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪側に、円周方向で交互に異なる磁極に着磁された環状の磁気エンコーダを装着し、この磁気エンコーダの回転に伴う磁束の変化を検出する磁気センサを組み込んだセンサハウジングを固定軌道輪側に装着して、回転軌道輪の回転を検出するものである。センサハウジングには、磁気センサの出力を処理する回路基板も組み込まれることが多い。該磁気センサからは、回路基板を経由して、磁束の変化等の磁気特性に対応したアブソリュート信号とも呼ばれる絶対角信号と、互いに90°の電気角位相差を持ち前記磁気特性に対応した2つの信号であるパルス状のインクリメンタル信号とも呼ばれる相対角信号(A相信号、B相信号)とのいずれか一方または両方が出力される。 2. Description of the Related Art A rolling bearing with a rotation sensor is sometimes used to detect the rotational speed (number of rotations) of a rolling bearing that supports a rotating shaft or the like of various rotating devices. In this rolling bearing with a rotation sensor, an annular magnetic encoder magnetized to alternately different magnetic poles in the circumferential direction is mounted on the rotating bearing ring side of the inner and outer rings. A sensor housing incorporating a magnetic sensor for detecting changes in magnetic flux is attached to the stationary race to detect the rotation of the rotating race. The sensor housing often also incorporates a circuit board that processes the output of the magnetic sensor. From the magnetic sensor, an absolute angle signal, also called an absolute signal corresponding to magnetic characteristics such as a change in magnetic flux, and two signals having an electrical angle phase difference of 90° and corresponding to the magnetic characteristics are transmitted via the circuit board. Either one or both of a relative angle signal (phase A signal, phase B signal), which is also called a pulsed incremental signal, is output.

このような回転センサ付き転がり軸受のセンサハウジングは樹脂で形成されたものが多く、金属製の外環を介して固定軌道輪側に装着される。このような樹脂製のセンサハウジングには、センサハウジング内の回路基板等に接続されて取り出される磁気センサの出力ケーブルが、せん断等によって損傷したり、断線したりしないように、出力ケーブルを通す筒状の取り出し部を、センサハウジングに一体に形成したものがある(例えば、特許文献1参照)。 Many of the sensor housings of such rolling bearings with rotation sensors are made of resin, and are attached to the stationary race through a metal outer ring. The resin-made sensor housing has a tube through which the output cable passes so that the output cable of the magnetic sensor, which is connected to the circuit board or the like in the sensor housing and taken out, is not damaged by shearing or the like, or disconnected. There is one in which a sensor housing is integrally formed with a shaped take-out portion (see, for example, Patent Document 1).

特開2002-213472号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-213472

特許文献1に記載された回転センサ付き転がり軸受は、磁気センサの出力ケーブルの損傷や断線を防止できるが、センサハウジング内の回路基板等に接続した出力ケーブルを筒状の取り出し部に通す必要があり、出力ケーブルの外部への取り出し作業に手間がかかる問題がある。また、センサ出力精度について対応されていない。 The rolling bearing with a rotation sensor described in Patent Document 1 can prevent the damage or disconnection of the output cable of the magnetic sensor, but it is necessary to pass the output cable connected to the circuit board or the like in the sensor housing through a cylindrical extraction part. There is a problem that it takes time and effort to take out the output cable to the outside. Also, sensor output accuracy is not addressed.

そこで、本発明の課題は、磁気センサの出力ケーブルの損傷や断線を防止した上で、出力ケーブルを容易に外部へ取り出せるようにすることである。さらに、所定のセンサ出力精度を確保することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to prevent the output cable of a magnetic sensor from being damaged or disconnected, and to allow the output cable to be easily taken out to the outside. Another object is to ensure a predetermined sensor output accuracy.

上記の課題を解決するために、本発明の回転センサ付き転がり軸受は、
内外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪側に円周方向で交互に異なる磁極に着磁された環状の磁気エンコーダを有し、内外輪の軌道輪のうちの固定軌道輪側に前記磁気エンコーダの回転に伴う磁束の変化を検出する複数の磁気センサが組み込まれた樹脂製のセンサハウジングを有し、さらに前記複数の磁気センサが装着された回路基板を有して、前記樹脂製のセンサハウジングに前記回路基板に接続された前記複数の磁気センサからの出力ケーブルの取り出し部が形成された回転センサ付き転がり軸受であって、
前記複数の磁気センサは各々、互いに電気角位相差を持つ、検出した前記磁束の変化に関する内部信号を出力し、前記電気角位相差は、1/N波長分であってかつ前記電気角位相差の1/Xだけ許容値を有しており[N、Xは自然数]、
前記複数の磁気センサは、前記磁気エンコーダの前記磁極の対の数Mに対して[Mは自然数]、下式(1)で表される機械角θだけ離れて配置され、かつ、前記許容値に対応する機械角Δは、下式(2)で定まり、該機械角Δが所定の閾値Δt以下となる。
θ=360/N/M×(1+kN)[kは零以上の整数] (1)
Δ=360/N/M/X (2)
上記機械角θの配置を含む上記構成を有する複数の磁気センサにより、所定のセンサ出力精度を確保できる。
In order to solve the above problems, the rolling bearing with a rotation sensor of the present invention has:
An annular magnetic encoder magnetized with different magnetic poles alternately in the circumferential direction is provided on the rotating race side of the inner and outer races, and the magnetic encoder is provided on the fixed race side of the inner and outer races. a resin sensor housing in which a plurality of magnetic sensors for detecting changes in magnetic flux due to rotation of the resin sensor housing are incorporated; and a circuit board on which the plurality of magnetic sensors are mounted, a rolling bearing with a rotation sensor in which output cables from the plurality of magnetic sensors connected to the circuit board are formed in the rolling bearing,
Each of the plurality of magnetic sensors outputs an internal signal related to a change in the detected magnetic flux having an electrical angle phase difference with each other, the electrical angle phase difference being 1/N wavelength and the electrical angle phase difference [N, X are natural numbers],
The plurality of magnetic sensors are arranged apart by a mechanical angle θ represented by the following formula (1) with respect to the number M of pairs of magnetic poles of the magnetic encoder [M is a natural number], and the allowable value The mechanical angle Δ corresponding to is determined by the following formula (2), and the mechanical angle Δ is equal to or less than the predetermined threshold Δt.
θ=360/N/M×(1+kN) [k is an integer greater than or equal to 0] (1)
Δ=360/N/M/X (2)
A predetermined sensor output accuracy can be ensured by a plurality of magnetic sensors having the above configuration including the arrangement of the mechanical angle θ.

前記取り出し部の基端から先端まで連なる開放部を、前記取り出し部の側面に備え、かつ、
前記開放部を閉塞する蓋部材と、前記蓋部材で閉塞された開放部内に前記回路基板から前記取り出し部に渡って配設された前記出力ケーブルと、前記取り出し部の先端側の出力ケーブルとの隙間に充填されたコーキング剤とを備え、
前記コーキング剤は、少なくともビニルメチルシリコーンゴムを主成分として二酸化ケイ素が添加され、引張り強さが2MPa以上であり、伸び率が350%以上であってもよい。
An open portion extending from the base end to the tip of the extraction portion is provided on the side surface of the extraction portion, and
a lid member that closes the opening, the output cable that extends from the circuit board to the take-out portion in the opening closed by the lid member, and an output cable on the tip end side of the take-out portion. and a caulking agent filled in the gap,
The caulking agent may contain at least vinylmethylsilicone rubber as a main component and silicon dioxide, and may have a tensile strength of 2 MPa or more and an elongation of 350% or more.

すなわち、取り出し部の側面に、基端から先端まで連なる開放部を設け、この開放部から出力ケーブルを取り出し部に通した後で、開放部に蓋部材を装着して開放部を閉塞することにより、磁気センサの出力ケーブルの損傷や断線を防止した上で、出力ケーブルを容易に外部へ取り出せるようにした。 In other words, an opening extending from the proximal end to the distal end is provided on the side surface of the take-out portion, and after the output cable is passed through the take-out portion through the open portion, the opening is closed by attaching the cover member to the open portion. , the output cable of the magnetic sensor is prevented from being damaged or disconnected, and the output cable can be easily taken out to the outside.

前記取り出し部の開放部を基端から先端まで等幅で連なるものとし、前記蓋部材をこの等幅の開放部に、その先端側から基端側へスライドさせて装着するものとすることにより、取り出し部の開放部を容易に閉塞することができる。蓋部材の装着後、閉塞された取り出し部の先端側の出力ケーブルとの隙間にコーキング剤を充填することで、コーキング剤の充填による蓋部材の装着を強化し、出力ケーブルの容易な外部取り出し及び出力ケーブルの損傷や断線の防止という目的と、取り出し部の開放部を蓋部材のスライドで容易に閉塞する目的とを両立させることができる。また、取り出し部を含むセンサハウジング内の前記磁気センサ、前記回路基板及び前記出力ケーブルを熱硬化性のモールド樹脂で固定する前に、上述のように取り出し部9aの先端側の出力ケーブル12との隙間にコーキング剤を充填することで、この隙間が開放部に蓋部材をスライドさせる際に開放部に通された出力ケーブルに擦ることを防ぐのに貢献するため、取り出し部の先端側の出力ケーブルとの隙間に充填したコーキング剤は蓋部材の接着固定に寄与する。したがって、開放部にスライドさせて装着した蓋部材が簡単に外れなくなる効果を奏する。また、使用時に出力ケーブルが曲げられた場合、コーキング剤によりセンサハウジングの先端内側エッジ部と、出力ケーブルとの接触を防止することができるので、出力ケーブルの絶縁被覆の破損を防止する効果を奏する。コーキング剤の上記構成により、コーキング剤の弾力性が奏功し、出力ケーブルが曲げられた場合に、取り出し部の先端のエッジ部分で出力ケーブルが破損することを回避できる。 By making the open part of the take-out part continuous from the proximal end to the distal end with a constant width, and by sliding the lid member to the open part of the equal width from the distal end side to the proximal end side, The open part of the extraction part can be easily closed. After the cover member is attached, the caulking agent is filled in the gap between the output cable and the tip of the closed take-out portion, thereby strengthening the attachment of the cover member by filling the caulking agent, and making it possible to easily take out the output cable from the outside. It is possible to achieve both the purpose of preventing damage or disconnection of the output cable and the purpose of easily closing the opening of the take-out portion by sliding the lid member. Before fixing the magnetic sensor, the circuit board, and the output cable in the sensor housing including the take-out portion with the thermosetting molding resin, the output cable 12 on the tip side of the take-out portion 9a and the output cable 12 are connected as described above. By filling the gap with a caulking agent, this gap contributes to preventing the output cable passed through the opening from rubbing when the cover member is slid into the opening. The caulking agent filled in the gap between and contributes to adhesion and fixation of the lid member. Therefore, there is an effect that the lid member that is slid and attached to the open portion is not easily removed. In addition, if the output cable is bent during use, the caulking agent can prevent contact between the tip inner edge of the sensor housing and the output cable, thereby preventing damage to the insulation coating of the output cable. . With the above-described configuration of the caulking agent, the elasticity of the caulking agent is effective, and when the output cable is bent, it is possible to prevent the output cable from being damaged at the edge portion of the tip of the take-out portion.

本発明の回転センサ付き転がり軸受は、センサハウジングに形成した出力ケーブルの取り出し部の側面に、基端から先端まで連なる開放部を設け、この開放部から出力ケーブルを取り出し部に通した後で、開放部に蓋部材を装着して開放部を閉塞するようにしたので、磁気センサの出力ケーブルの損傷や断線を防止した上で、出力ケーブルを容易に外部へ取り出すことができる。 In the rolling bearing with a rotation sensor of the present invention, an opening extending from the base end to the tip is provided on the side surface of the output cable take-out portion formed in the sensor housing. Since the opening is closed by attaching the lid member to the opening, the output cable of the magnetic sensor can be easily taken out while preventing the output cable from being damaged or disconnected.

前記取り出し部の開放部を基端から先端まで等幅で連なるものとし、蓋部材をこの等幅の開放部に、その先端側から基端側へスライドさせて装着するものとすることにより、取り出し部の開放部を容易に閉塞することができる。また、上記配置を含む上記構成の複数の磁気センサにより、所定のセンサ出力精度を確保できる。 The open part of the take-out part is made to have a uniform width from the base end to the tip, and the lid member is attached to the open part of the same width by sliding it from the tip side to the base end side. The open part of the part can be easily closed. Moreover, a predetermined sensor output accuracy can be ensured by the plurality of magnetic sensors having the above configuration including the above arrangement.

回転センサ付き転がり軸受の実施形態を示す縦断面図Longitudinal sectional view showing an embodiment of a rolling bearing with a rotation sensor 図1のII-II線に沿った断面図Cross-sectional view along the II-II line in Fig. 1 (a)、(b)は、図2のセンサハウジングの取り出し部に出力ケーブルを通す方法を説明する斜視図(a) and (b) are perspective views explaining a method of passing an output cable through the extraction part of the sensor housing in FIG.

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この回転センサ付き転がり軸受は、図1に示すように、内輪1と外輪2の間にボール3が保持器4で保持された深溝玉軸受であり、内輪1が回転軌道輪、外輪2が固定軌道輪とされて、内輪1の片側に磁気エンコーダ6が装着され、これと対向する外輪2の片側に、磁気センサ7と回路基板8が組み込まれたセンサハウジング9が装着されている。なお、外輪2のセンサハウジング9と反対側には、軸受内部をシールするシール部材5が装着されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, this rolling bearing with a rotation sensor is a deep groove ball bearing in which balls 3 are held by a retainer 4 between an inner ring 1 and an outer ring 2. A magnetic encoder 6 is mounted on one side of an inner ring 1 serving as a raceway ring, and a sensor housing 9 in which a magnetic sensor 7 and a circuit board 8 are incorporated is mounted on one side of an outer ring 2 opposite thereto. A seal member 5 for sealing the inside of the bearing is mounted on the side of the outer ring 2 opposite to the sensor housing 9 .

前記磁気エンコーダ6は、環状の芯金6aと、芯金6aの外径面に固着され、円周方向で交互に異なる磁極に着磁された磁性体6bとからなり、芯金6aが内輪1の外径面に嵌合固定されている。 The magnetic encoder 6 is composed of an annular metal core 6a and a magnetic body 6b fixed to the outer diameter surface of the metal core 6a and magnetized to different magnetic poles alternately in the circumferential direction. is fitted and fixed to the outer diameter surface of the

前記センサハウジング9は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)にポリアミド(PA)とポリイミド(PI)を混合したポリマーアロイで形成され、外部の有害な磁界を遮蔽するためと、腐食を防止するために、磁性材であるフェライト系ステンレス鋼板SUS430をプレス成形した外環10と側環11とで覆われている。センサハウジング9は外環10の内径面に圧入され、外環10は外輪2の内径面に嵌合固定されて、その内端側に軸受内部をシールするシール部10aが形成されている。 The sensor housing 9 is made of a polymer alloy in which polyphenylene sulfide (PPS) is mixed with polyamide (PA) and polyimide (PI). It is covered with an outer ring 10 and a side ring 11 press-formed from a ferritic stainless steel plate SUS430. The sensor housing 9 is press-fitted into the inner diameter surface of the outer ring 10, the outer ring 10 is fitted and fixed to the inner diameter surface of the outer ring 2, and a seal portion 10a for sealing the inside of the bearing is formed on the inner end side thereof.

前記センサハウジング9を形成するPPSにPAとPIを混合したポリマーアロイは、PPS単体のものに比べてガラス転移温度が高くなるので、高温状態から温度低下したときの温度変化に伴う圧入固定された外環10との緩みが生じ難く、温度クリープを抑制することができる。 Since the polymer alloy obtained by mixing PA and PI with PPS forming the sensor housing 9 has a higher glass transition temperature than PPS alone, it is press-fitted and fixed due to the temperature change when the temperature drops from a high temperature state. Loosening with the outer ring 10 is unlikely to occur, and temperature creep can be suppressed.

図1に示すセンサハウジング9は、軸受の回転軸(不図示)を含む平面による断面形状がL字状の形状となっており、磁気センサ7と磁気エンコーダ6が軸受の半径方向に対向するように、上記回転軸方向においてセンサハウジング9の一端面から他端面に向かう、反対側に突き抜けない窪み孔状の(すなわち盲貫の)止まり孔Hoが設けられ、磁気センサ7がこの止まり孔Ho内に挿入される。磁気センサ7は、この止まり孔Hoに向けて、その電気的接続端子(脚部7a)とは反対側から挿入される。ここで、盲貫の止まり孔Hoは、磁気センサ7が磁気エンコーダ6に対して半径方向に対向する位置に位置決めされる深さとなっている。磁気センサ7はその後、ガラス入りエポキシ樹脂製の回路基板8に設けられた貫通小孔(不図示)に前記脚部7aが挿入され、その後挿入側とは反対側である回路基板8の表面で半田付けされる。すなわち磁気センサ7の検出方向(磁性体6bからの磁界方向)とは直交する方向が、回路基板8の板厚方向となっている。よって、回路基板8は、磁気エンコーダ6に対向する面側に磁気センサ7を実装することも可能であるが、本実施形態では、この磁気エンコーダ6に対向する面側に磁気センサ7を実装しない。この構造により、磁気センサ7周りのセンサハウジング9の軸方向寸法をより小さくする事ができ、センサハウジング9をコンパクトな大きさとできる。 The sensor housing 9 shown in FIG. 1 has an L-shaped cross-sectional shape along a plane including the rotating shaft (not shown) of the bearing, and the magnetic sensor 7 and the magnetic encoder 6 are arranged so as to face each other in the radial direction of the bearing. In addition, a recessed hole-like blind hole Ho that does not penetrate from one end face to the other end face of the sensor housing 9 in the direction of the rotation axis is provided, and the magnetic sensor 7 is placed in this blind hole Ho. is inserted into The magnetic sensor 7 is inserted into the blind hole Ho from the side opposite to the electrical connection terminals (legs 7a). Here, the blind blind hole Ho has such a depth that the magnetic sensor 7 is positioned at a position facing the magnetic encoder 6 in the radial direction. The magnetic sensor 7 is then inserted into a small through-hole (not shown) provided in a circuit board 8 made of glass-filled epoxy resin, and then placed on the surface of the circuit board 8 opposite to the insertion side. soldered. That is, the thickness direction of the circuit board 8 is perpendicular to the detection direction of the magnetic sensor 7 (the direction of the magnetic field from the magnetic body 6b). Therefore, the magnetic sensor 7 can be mounted on the surface of the circuit board 8 facing the magnetic encoder 6, but in this embodiment, the magnetic sensor 7 is not mounted on the surface facing the magnetic encoder 6. . With this structure, the axial dimension of the sensor housing 9 around the magnetic sensor 7 can be made smaller, and the sensor housing 9 can be made compact.

図1および図2に示すように、前記磁気センサ7は複数存在し、例えば本実施形態の磁気センサ7は、センサハウジング9の円周方向に近接させた2箇所に(以下、各々、磁気センサ71、72と呼ぶ)、磁気エンコーダ6と半径方向で対向するように配置されて、脚部7aで回路基板8に接続され、この回路基板8に接続された磁気センサ7の出力ケーブル12が、センサハウジング9と一体に形成された筒状の取り出し部9aを通して外部に取り出されている。センサハウジング9内の磁気センサ7、回路基板8および出力ケーブル12は、モールド樹脂13で固定されている。なお、円周方向に近接させて2つの磁気センサ7(71、72)を配置したのは、両者の検出出力のずれから、回転方向を検出するためである。これについて以下で説明する。 As shown in FIGS. 1 and 2, there are a plurality of magnetic sensors 7. For example, the magnetic sensors 7 of the present embodiment are provided at two positions adjacent to each other in the circumferential direction of the sensor housing 9 (hereinafter referred to as magnetic sensor 71 and 72), which are arranged so as to face the magnetic encoder 6 in the radial direction and are connected to the circuit board 8 at the legs 7a. The output cable 12 of the magnetic sensor 7 connected to the circuit board 8 is It is taken out to the outside through a cylindrical take-out portion 9a integrally formed with the sensor housing 9. As shown in FIG. The magnetic sensor 7 , circuit board 8 and output cable 12 within the sensor housing 9 are fixed with a mold resin 13 . The reason why the two magnetic sensors 7 (71, 72) are arranged close to each other in the circumferential direction is to detect the direction of rotation from the difference between the detection outputs of the two. This is explained below.

円周方向に近接させて並べた2つの磁気センサ71、72の相対的な位置精度はセンサ出力精度に影響するため、これら2つの磁気センサ71、72の相対的な位置(角度)を予め精度良く設けておく必要がある。すなわち、熱可塑性樹脂製のセンサハウジング9に設けられた、これらの磁気センサ71、72各々を挿入する2箇所の上記止まり孔Hoの相対的な位置(角度)を予め精度良く設けておく必要がある。2つの磁気センサ71、72は夫々、磁気エンコーダ6の回転に伴う磁束の変化を検出し、互いに上記検出出力のずれを持った、すなわち互いに電気角位相差を持った、上記磁束の変化に関する内部信号を出力する。なお、前記電気角位相差は、1/N波長分であってかつ前記電気角位相差の1/Xだけ許容値を有している[N、Xは自然数]。本実施形態では、磁気センサ71からは所謂A相信号が、磁気センサ72からは所謂B相信号が出力される。A相信号とB相信号とは、両者間に電気角で90度の位相差が存在し、前記電気角位相差は1/4波長分(N=4)に相当するパルス状のインクリメンタル信号である。なお、本実施形態では、前記電気角位相差は、該電気角位相差の1/2(X=2)だけ許容値を有しており、電気角で45°の許容値を有している。センサ出力精度の面から、A相信号及びB相信号は、出力パルス波形の相対的な位相差の精度が保証されている必要がある。 Since the relative positional accuracy of the two magnetic sensors 71 and 72 arranged close to each other in the circumferential direction affects the sensor output accuracy, the relative positions (angles) of these two magnetic sensors 71 and 72 are determined in advance. It must be set well. That is, the relative positions (angles) of the two blind holes Ho, which are provided in the sensor housing 9 made of thermoplastic resin and into which the magnetic sensors 71 and 72 are inserted, must be provided with high accuracy in advance. be. The two magnetic sensors 71 and 72 each detect a change in the magnetic flux accompanying the rotation of the magnetic encoder 6, and have the detection output shifted from each other, that is, have an electrical angle phase difference with each other. Output a signal. The electrical angle phase difference corresponds to 1/N wavelength and has an allowable value of 1/X of the electrical angle phase difference [N and X are natural numbers]. In this embodiment, the magnetic sensor 71 outputs a so-called A-phase signal, and the magnetic sensor 72 outputs a so-called B-phase signal. The A phase signal and the B phase signal have a phase difference of 90 degrees in electrical angle between them, and the electrical angle phase difference is a pulse-like incremental signal corresponding to 1/4 wavelength (N=4). be. In this embodiment, the electrical angle phase difference has an allowable value of 1/2 (X=2) of the electrical angle phase difference, and has an allowable value of 45° in electrical angle. . In terms of sensor output accuracy, the accuracy of the relative phase difference between the output pulse waveforms of the A-phase signal and the B-phase signal must be guaranteed.

複数の磁気センサ7は、磁気エンコーダ6の磁極(N極およびS極)の対の数Mに対して、θ=360/N/M×(1+kN)、で表される機械角θだけ離れて配置される。Mは任意の自然数を取り得る。本実施形態では64極を例示するが本発明はこれに限定されるものではない。kは任意の自然数を取り得る。センサ間距離が離れると機械角の誤差範囲も大きくなることから1~10の範囲で設定することが望ましい。1/Nは波長を表し、本実施形態では1/4を例示するが1/8~1/2の範囲で設定することができる。また、前記許容値に対応する機械角(すなわち機械角θへの許容機械角)Δは、Δ=360/N/M/Xで定まり、該機械角Δは所定の閾値Δt以下となっている必要がある。Xは任意の値を取り得るが、10以下であることが望ましい。本実施形態では、電気角で90度の位相差のA相信号とB相信号が出力されるように、2つの磁気センサ71、72は、磁気エンコーダ6の磁極(本実施形態では128極とする)の対の数である64(M=64)に対して、θ=360/4/64×(1+4k)[kは零以上の整数]、で表される機械角θだけ離れて配置され、k=0のとき、θ=1.40625(≒1.4°)だけ離れて配置されている。なお、k=1,2、…となっても一波長の整数倍に相当する機械角だけ2つの磁気センサ71、72間の角度が増加するだけであり、結果、A相信号とB相信号との位相差は、電気角で360°の整数倍だけずれるのみなため90°の位相差に影響はない。本実施形態の前記許容値に対応する機械角Δは、Δ=360/4/64/2≒0.7となり、例えば閾値Δt=0.7の場合には、Δ≦Δtを満たす。この例のように、A相信号及びB相信号は、出力パルス波形の相対的な位相差の精度が保証され、、2つの磁気センサ71、72の相対的な角度関係を確実に確保する事ができる。なお、θやΔは任意に設定することができる。 The plurality of magnetic sensors 7 are separated by a mechanical angle θ represented by θ=360/N/M×(1+kN) with respect to the number M of pairs of magnetic poles (N pole and S pole) of the magnetic encoder 6. placed. M can take any natural number. Although 64 poles are exemplified in this embodiment, the present invention is not limited to this. k can take any natural number. Since the error range of the mechanical angle increases as the distance between the sensors increases, it is desirable to set the range from 1 to 10. 1/N represents the wavelength, and although 1/4 is exemplified in this embodiment, it can be set in the range of 1/8 to 1/2. Also, the mechanical angle (that is, the allowable mechanical angle to the mechanical angle θ) Δ corresponding to the allowable value is determined by Δ=360/N/M/X, and the mechanical angle Δ is equal to or less than the predetermined threshold Δt. There is a need. X can take any value, but is preferably 10 or less. In this embodiment, the two magnetic sensors 71 and 72 are connected to the magnetic poles of the magnetic encoder 6 (128 poles in this embodiment) so that the A-phase signal and the B-phase signal having a phase difference of 90 electrical degrees are output. ), which is the number of pairs of 64 (M = 64). , k=0, they are spaced apart by θ=1.40625 (≈1.4°). Even if k=1, 2, . , there is no effect on the 90° phase difference because the electrical angle is only an integral multiple of 360°. The mechanical angle Δ corresponding to the allowable value of the present embodiment is Δ=360/4/64/2≈0.7, and for example, when the threshold Δt=0.7, Δ≦Δt is satisfied. As in this example, the accuracy of the relative phase difference between the output pulse waveforms is guaranteed for the A-phase signal and the B-phase signal, and the relative angular relationship between the two magnetic sensors 71 and 72 is ensured. can be done. Note that θ and Δ can be set arbitrarily.

前記センサハウジング9の取り出し部9aは、図3(a)に示すように、側面に筒状の基端から先端まで等幅で連なる開放部14が設けられ、この開放部14から出力ケーブル12を取り出し部9aに通した後で、開放部14に蓋部材15が装着される。蓋部材15はセンサハウジング9と同じポリマーアロイで形成され、図3(b)に示すように、両側に設けられた張り出し部15aを開放部14の両側に設けられた溝16に先端側から嵌め込み、基端側へスライドさせて溝16の奥端面16aに押し当てることにより、開放部14を閉塞するように装着される。 As shown in FIG. 3(a), the take-out portion 9a of the sensor housing 9 is provided with an open portion 14 extending from the base end to the tip end of a cylindrical shape with an equal width on the side surface. The lid member 15 is attached to the open portion 14 after passing through the extraction portion 9a. The lid member 15 is made of the same polymer alloy as the sensor housing 9, and as shown in FIG. , to close the opening 14 by sliding it toward the base end side and pressing it against the inner end surface 16a of the groove 16. As shown in FIG.

こののち、前記取り出し部9aの先端側の出力ケーブル12との隙間に、シリコーン等のコーキング剤を充填して、取り出し部9aを含むセンサハウジング9内に、エポキシ樹脂やウレタン樹脂等の熱硬化性のモールド樹脂13が充填されるとともに、蓋部材15がセンサハウジング9に接着固定される。コーキング剤は、例えば、少なくともビニルメチルシリコーンゴムを主成分として、二酸化ケイ素が添加されたものである。またコーキング剤は、引張り強さが2MPa以上であり、伸び率が350%以上である。この構成により、コーキング剤の弾力性が奏功し、出力ケーブル12が曲げられた場合に、筒状の取り出し部9a先端のエッジ部分で出力ケーブル12が破損することを回避できる。 After that, a caulking agent such as silicone is filled in the gap between the output cable 12 on the tip side of the take-out portion 9a, and a thermosetting resin such as epoxy resin or urethane resin is filled in the sensor housing 9 including the take-out portion 9a. is filled with the mold resin 13 and the lid member 15 is adhered and fixed to the sensor housing 9 . The caulking agent is, for example, composed of at least vinyl methyl silicone rubber as a main component to which silicon dioxide is added. The caulking agent has a tensile strength of 2 MPa or more and an elongation of 350% or more. With this configuration, the elasticity of the caulking agent works well, and when the output cable 12 is bent, it is possible to prevent the output cable 12 from being damaged at the edge portion of the tip of the tubular take-out portion 9a.

上述した実施形態では、転がり軸受を内輪が回転軌道輪とされた深溝玉軸受としたが、本発明に係る回転センサ付き転がり軸受は、ころ軸受等の他のタイプの転がり軸受にも適用することができる。また、外輪が回転軌道輪とされた転がり軸受にも適用でき、この場合は、回転センサの磁気エンコーダを外輪側に、磁気センサを組み込んだセンサハウジングを内輪側に装着すればよい。 In the above-described embodiment, the rolling bearing is a deep groove ball bearing whose inner ring is a rotating raceway ring, but the rolling bearing with a rotation sensor according to the present invention can also be applied to other types of rolling bearings such as roller bearings. can be done. The present invention can also be applied to rolling bearings in which the outer ring is a rotating bearing ring. In this case, the magnetic encoder of the rotation sensor can be attached to the outer ring side, and the sensor housing incorporating the magnetic sensor can be attached to the inner ring side.

1 内輪
2 外輪
3 ボール
4 保持器
5 シール部材
6 磁気エンコーダ
6a 芯金
6b 磁性体
7 磁気センサ
7a 脚部
8 回路基板
9 センサハウジング
9a 取り出し部
10 外環
10a シール部
11 側環
12 出力ケーブル
13 モールド樹脂
14 開放部
15 蓋部材
15a 張り出し部
16 溝
16a 奥端面
1 inner ring 2 outer ring 3 ball 4 retainer 5 seal member 6 magnetic encoder 6a core metal 6b magnetic body 7 magnetic sensor 7a leg portion 8 circuit board 9 sensor housing 9a extraction portion 10 outer ring 10a seal portion 11 side ring 12 output cable 13 mold Resin 14 Open portion 15 Lid member 15a Overhanging portion 16 Groove 16a Back end surface

Claims (3)

内外輪の軌道輪のうちの回転軌道輪側に円周方向で交互に異なる磁極に着磁された環状の磁気エンコーダを有し、内外輪の軌道輪のうちの固定軌道輪側に前記磁気エンコーダの回転に伴う磁束の変化を検出する複数の磁気センサが組み込まれた樹脂製のセンサハウジングを有し、さらに前記複数の磁気センサが装着された回路基板を有して、前記樹脂製のセンサハウジングに前記回路基板に接続された前記複数の磁気センサからの出力ケーブルの取り出し部が形成された回転センサ付き転がり軸受であって、
前記複数の磁気センサは各々、互いに電気角位相差を持つ、検出した前記磁束の変化に関する内部信号を出力し、前記電気角位相差は、1/N波長分であってかつ前記電気角位相差の1/Xだけ許容値を有しており[N、Xは自然数]、
前記複数の磁気センサは、前記磁気エンコーダの前記磁極の対の数Mに対して[Mは自然数]、下式(1)で表される機械角θだけ離れて配置され、かつ、前記許容値に対応する機械角Δは、下式(2)で定まり、該機械角Δが所定の閾値Δt以下となる回転センサ付き転がり軸受。
θ=360/N/M×(1+kN)[kは零以上の整数] (1)
Δ=360/N/M/X (2)
An annular magnetic encoder magnetized with different magnetic poles alternately in the circumferential direction is provided on the rotating race side of the inner and outer races, and the magnetic encoder is provided on the fixed race side of the inner and outer races. a resin sensor housing in which a plurality of magnetic sensors for detecting changes in magnetic flux due to rotation of the resin sensor housing are incorporated; and a circuit board on which the plurality of magnetic sensors are mounted, a rolling bearing with a rotation sensor in which output cables from the plurality of magnetic sensors connected to the circuit board are formed in the rolling bearing,
Each of the plurality of magnetic sensors outputs an internal signal related to a change in the detected magnetic flux having an electrical angle phase difference with each other, the electrical angle phase difference being 1/N wavelength and the electrical angle phase difference [N, X are natural numbers],
The plurality of magnetic sensors are arranged apart by a mechanical angle θ represented by the following formula (1) with respect to the number M of pairs of magnetic poles of the magnetic encoder [M is a natural number], and the allowable value is determined by the following formula (2), and the mechanical angle Δ is equal to or less than a predetermined threshold value Δt.
θ=360/N/M×(1+kN) [k is an integer greater than or equal to 0] (1)
Δ=360/N/M/X (2)
前記取り出し部の基端から先端まで連なる開放部を、前記取り出し部の側面に備え、かつ、
前記開放部を閉塞する蓋部材と、前記蓋部材で閉塞された開放部内に前記回路基板から前記取り出し部に渡って配設された前記出力ケーブルと、前記取り出し部の先端側の出力ケーブルとの隙間に充填されたコーキング剤とを備え、
前記コーキング剤は、少なくともビニルメチルシリコーンゴムを主成分として二酸化ケイ素が添加され、引張り強さが2MPa以上であり、伸び率が350%以上である請求項1に記載の回転センサ付き転がり軸受。
An open portion extending from the base end to the tip of the extraction portion is provided on the side surface of the extraction portion, and
a lid member that closes the opening, the output cable that extends from the circuit board to the take-out portion in the opening closed by the lid member, and an output cable on the tip end side of the take-out portion. and a caulking agent filled in the gap,
2. The rolling bearing with a rotation sensor according to claim 1, wherein the caulking agent contains at least vinyl methyl silicone rubber as a main component and silicon dioxide is added, and has a tensile strength of 2 MPa or more and an elongation of 350% or more.
前記開放部の両側に溝を設け、前記蓋部材の両側に張り出し部を設け、前記蓋部材が、前記両側の張り出し部を前記両側の溝に先端側から嵌め込み、基端側へスライドさせて当該溝の奥端面に押し当てることにより前記開放部を閉塞するように装着される請求項1または2に記載の回転センサ付き転がり軸受。 Grooves are provided on both sides of the open portion, projecting portions are provided on both sides of the lid member, and the projecting portions on both sides of the lid member are fitted into the grooves on both sides from the distal end side, and are slid to the proximal end side. 3. A rolling bearing with a rotation sensor according to claim 1, wherein said rolling bearing is mounted so as to close said open portion by being pressed against the inner end face of said groove.
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