JP4703968B2 - 回転センサ付軸受およびその回転センサの被検出部着磁方法 - Google Patents

Description

この発明は、各種の機器に設置され、例えば一定の角度範囲に限定して回転する機構の回転検出に使用される回転センサ付軸受、およびその回転センサの着磁方法に関する。

この種の回転センサ付軸受の回転センサとして、回転側軌道輪の回転に伴い９０度位相差の２つの正弦波出力を得て、それら両出力をｓｉｎ波信号およびｃｏｓ波信号として用い、これらの値からｔａｎ値を求めて回転角の絶対位置検出を行うようにしたものが知られている（例えば特許文献１，２）。
また、軸受とは関係なく、独立した磁気式角度検出装置としては、固定側にアナログ出力型の磁気センサを設置すると共に、回転側に前記磁気センサに対向するように被検出部である磁石を設置し、揺動あるいは回転させることで、回転角に応じたアナログ出力を得るものがある（例えば特許文献３）。この方式の中には、回転角を一定範囲に限定して、その角度範囲内で直線的なアナログ出力を得て、回転角の絶対位置を知るようにしたものがある。
特開２００４−００４０２８号公報 特開２００４−２０５４８号公報 特開平８−１２２０１１号公報

しかしながら、９０度位相差の２つの正弦波出力から回転角の絶対位置を検出するものでは、検出信号を処理する処理回路を別途設ける必要がある。処理回路を磁気センサの近傍に設置するには、スペース上の観点から難しい場合があり、回転センサ付軸受を搭載する機器を小型化する上で問題が有る。絶対位置検出のセンサを内蔵した回転センサ付軸受であっても、使用状況によっては回転角が一定の範囲、例えば１８０度未満に限定されるものがあり、このような用途では２つのセンサ出力を用いて角度検出する必要はない。

また、特許文献３の磁気式角度検出装置のように、磁気センサと対向する磁石が回転あるいは一定の限定された角度範囲で回転する構成のものにおいて、一定の回転角範囲の間でセンサ出力が直線的になるようにするためには、磁石の着磁を正弦波状に近づける必要がある。しかし、着磁についての詳細は述べられていない。空芯コイルでの着磁が知られているが、磁場の安定性が無いため、正弦波状の磁気強度分布となるように着磁するのが難しかった。また、特許文献３に開示のものは、単なる磁気式角度検出装置であって、軸を回転自在に支持する転がり軸受を有していないため、センサ部を非接触にしても、ハウジングの軸の挿通孔等の機械摩耗による精度低下の心配がある。

この発明の目的は、限られた角度範囲の回転角の絶対位置検出を精度良く行うことができ、小型化も可能な回転センサ付軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、回転センサの被検出部への着磁を精度良く行うことのできる回転センサの被検出部着磁方法を提供することである。

この発明の回転センサ付軸受は、回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体からなる転がり軸受部と、回転側軌道輪に取付けられた磁石からなる被検出部と、この被検出部に対向したアナログ出力型の磁気センサからなる磁気検出部とを備え、上記被検出部の磁気検出部に対する磁気特性のうち、直線性がある範囲のみを回転角の検出に使用するものとし、前記被検出部、および前記磁気検出部を包含する部材に、互いに半径方向に対向して整合可能な位相合わせ用の孔をそれぞれ設け、これらの孔は、前記包含する部材と被検出部とを相互に回転不能に固定する固定治具を挿脱可能に嵌合可能なものとしたことを特徴とする。
この構成によると、被検出部の磁気特性のうち直線性がある範囲のみを回転角の検出に使用するので、限られた角度範囲の回転角の絶対位置検出を精度良く行うことができる。検出信号をリミット信号して使用することも可能である。絶対位置検出のために磁気検出部を２つ設ける必要がないので、小型化が可能となる。また、被検出部および磁気検出部を転がり軸受部の各軌道輪にそれぞれ取付けた構成であるため、被検出部と磁気検出部とのギャップを一定にできて検出出力が安定する。これら被検出部，磁気検出部からなる回転センサを軸受部と一体にしたことにより、機器への組込みも簡単になり、取付調整も簡素化できる。回転側軌道輪が内輪である場合は、その内輪の貫通した内径面に回転軸を挿入して取付けることができ、取付作業がより一層容易である。

前記被検出部がリング状の磁石からなり、その磁気特性が、回転側軌道輪の１回転で１周期以上に周期的に変化するものとしても良い。
被検出部の磁気特性は、Ｎ極とＳ極が交互に切り替わる正弦波状の磁気強度分布を有するものであっても良い。
被検出部を正弦波状の磁気強度分布に着磁すれば、直線性の良い検出が可能になる。回転範囲が１８０度以下であれば、被検出部は１極対の正弦波着磁を行えば良いが、回転角が数十度程度と極限られた範囲であれば、２極対、３極対と極数を増やして着磁すれば、検出精度が向上する。
このような構造は、転がり軸受と非接触センサが一体化されたものとなり、一種の非接触ポテンショメータとして機能する。

また、前記磁気検出部が１つであり、その出力特性のうち、使用する範囲がゼロ点を中心としてＮ極側とＳ極側にまたがる略直線範囲であっても良い。上記ゼロ点は、磁気を検出しない場合の出力値である。
ゼロ点を中心としてほぼ直線状の出力が得られる領域のみを用いれば、その範囲では簡単に絶対位置検出が可能になる。

前記被検出部は、磁性材が等方性磁石からなるものであっても良い。等方性磁石であると、被検出部を着磁して得られる磁気特性を、磁気ノイズの少ない連続的な安定した磁気分布とすることが可能である。

この発明の回転センサの被検出部着磁方法は、前記請求項１ないし請求項８のいずれか１項の回転センサ付軸受の被検出部を着磁する方法であって、前記被検出部がリング状の磁石からなり、着磁ヨークの互いに対向する一対の先端面を断面円弧状の曲面とし、両先端面の円弧中心を結ぶ直線上に、前記被検出部のリング中心を合わせ、かつ着磁ヨークの両側の先端面と被検出部との隙間が均等になるように被検出部を固定した状態で着磁を行うことを特徴とする。
着磁ヨークの先端面が断面円弧状であれば、被検出部が正弦波状の磁気強度分布を有するように、より精度良く着磁することができる。

前記着磁ヨークは、前記被検出部のリング中心を基準として、両先端面の対向方向、およびこの対向方向に直交する方向に対して対称形状のものとしても良い。
この場合、着磁ヨークにおける磁気ループのバランスが良くなり、それだけ被検出部をその磁気特性がより正弦波状に近くなるように着磁できる。

前記着磁ヨークの円弧状先端面の円弧半径Ｒy は、被検出部の半径Ｒe よりも大きく、 ２×Ｒe ≦Ｒy ≦３×Ｒe
の範囲にあるものとしても良い。また、１極対着磁の場合に限って前記着磁ヨーク突出部の幅を被検出部の直径以上としても良い。
この形状のヨークを用いた場合、被検出部の磁気特性がより正弦波状に近くなるように着磁できる。

前記着磁ヨークは、前記先端面の近傍にコイル巻線が巻回されたものとしても良い。先端面の近傍にコイル巻線が巻回されていると、着磁強度の向上が得られる。

前記被検出部、および前記磁気検出部を包含する部材に、互いに半径方向に対向して整合可能に位相合わせ用の孔をそれぞれ設け、これらの孔は、前記包含する部材と被検出部とを相互に回転不能に固定する固定治具を挿脱可能に嵌合可能なものとする。固定治具は、例えば棒状のものとされる。
この構成の場合、固定治具を前記各位相合わせ用の孔に挿通させた状態で、回転センサ付軸受を機器に組込むことで、磁気検出部からの検出信号を見ながら行う位相合わせが不要となり、組込み時の調整作業を簡略化できる。機器への組込みが完了した時点で、前記固定治具を前記孔から引き抜くと、回転センサ付軸受は回転可能な状態になる。

上記位相合わせ用の孔を設ける場合に、前記固定治具が前記被検出部の位相合わせ用の孔から抜け、かつ前記磁気検出部を包含する部材の位相合わせ用の孔に残った状態で、前記固定治具を、固定側軌道輪の設置部材に固定することにより固定側軌道輪の回転防止が可能なものとしても良い。
この構成の場合、前記固定治具を、軸受組み込み時の軌道輪相互間の回転止め手段と、組み込み後の固定側軌道輪の回り止め手段とに兼用することができる。

この発明における他の発明の回転センサ付軸受は、回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体からなる転がり軸受部と、回転側軌道輪に取付けられた磁石からなる被検出部と、この被検出部に対向したアナログ出力型の磁気センサからなる磁気検出部とを備え、上記被検出部の上記磁気検出部に対する磁気特性のうち、直線性がある範囲のみを回転角の検出に使用するものとし、前記被検出部がバックメタルを有するものとし、このバックメタルに、突起，凹部，色マーキングのいずれかの指標を設け、前記磁気検出部を固定する部材における前記指標に対向する面に円弧状の溝穴を設け、前記指標を前記溝または孔の長手方向の所定位置に一致させることで、前記磁気検出部と被検出部との位相合わせが可能となるようにする。前記溝穴は、溝または穴のことである。
このように円弧状の溝穴の所定位置に指標を合わせるようにした場合、機器に回転センサ付軸受を組込む際の被検出部と磁気検出部との位相合わせ作業を簡易に行うことができる。

前記円弧状の溝穴の長手方向中央部に所定の印を設け、前記被検出部に設けた指標と前記印とを一致させることで、前記磁気検出部と被検出部との位相合わせが可能となるようにしても良い。これにより、上記位相合わせ作業がより一層簡易となる。

この発明の回転センサ付軸受は、回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体からなる転がり軸受部と、回転側軌道輪に取付けられた磁石からなる被検出部と、この被検出部に対向したアナログ出力型の磁気センサからなる磁気検出部とを備え、上記被検出部の磁気検出部に対する磁気特性のうち、直線性がある範囲のみを回転角の検出に使用するものとし、前記被検出部、および前記磁気検出部を包含する部材に、互いに半径方向に対向して整合可能な位相合わせ用の孔をそれぞれ設け、これらの孔は、前記包含する部材と被検出部とを相互に回転不能に固定する固定治具を挿脱可能に嵌合可能なものとしたため、限られた角度範囲の回転角の絶対位置検出を精度良く行うことができ、小型化も可能となる。
この発明における他の回転センサ付軸受は、回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体からなる転がり軸受部と、回転側軌道輪に取付けられた磁石からなる被検出部と、この被検出部に対向したアナログ出力型の磁気センサからなる磁気検出部とを備え、上記被検出部の上記磁気検出部に対する磁気特性のうち、直線性がある範囲のみを回転角の検出に使用するものとし、前記被検出部がバックメタルを有するものとし、このバックメタルに、突起，凹部，色マーキングのいずれかの指標を設け、前記磁気検出部を固定する部材における前記指標に対向する面に円弧状の溝穴を設け、前記指標を前記溝穴の長手方向の所定位置に一致させることで、前記磁気検出部と被検出部との位相合わせが可能となるようにしたため、限られた角度範囲の回転角の絶対位置検出を精度良く行うことができ、小型化も可能となる。
また、この発明の回転センサの着磁方法は、この発明の回転センサ付軸受における被検出部を着磁する方法であって、前記被検出部がリング状の磁石からなり、着磁ヨークの互いに対向する一対の先端面を断面円弧状の曲面とし、両先端面の円弧中心を結ぶ直線上に、前記被検出部のリング中心を合わせ、かつ着磁ヨークの両側の先端面と被検出部との隙間が均等になるように被検出部を固定した状態で着磁を行う方法であるため、回転センサの被検出部への着磁を精度良く行うことができる。

この発明の参考提案例を図１ないし図６と共に説明する。この参考提案例の回転センサ付軸受１は、転動体４を介して互いに回転自在な回転側軌道輪２および固定側軌道輪３を有する軸受部２２と、この軸受部２２の一端部に設けられた回転センサ２３とからなる。回転センサ２３は、前記回転側軌道輪２の一端部に設けられた被検出部７と、この被検出部７に対向して固定側軌道輪３の一端部に取付けられた磁気検出部８と、基板１１とを備える。
前記磁気検出部８としては、ホール素子，ホールＩＣ，ＭＲ素子などの磁気センサが用いられる。前記基板１１は磁気検出部８を実装するものであって、この基板１１を通して外部の機器との間でセンサ信号の授受が行われる。磁気検出部８として用いる磁気センサのリード部に直接に配線する場合には、基板１１は省略することもできる。磁気検出部８は、樹脂ケース９内に挿入された状態で樹脂モールド２４され、この樹脂ケース９が金属ケース１０を介して固定側軌道輪３に固定される。

軸受部２２は深溝玉軸受からなり、例えば、その内輪が回転側軌道輪２となり、外輪が固定側軌道輪３となる。回転側軌道輪２の外径面および固定側軌道輪３の内径面にはそれぞれ転動体４の軌道面２ａ，３ａが形成されており、転動体４は保持器５で保持されている。回転側軌道輪２と固定側軌道輪３の間の環状空間は、被検出部７および磁気検出部８の設置側とは反対側の端部がシール部材６で密封されている。

被検出部７は磁気検出部８に対して径方向に対向するラジアル型のものであって、磁気検出部８に対する磁気特性が周方向に沿って連続的に変化する環状の部品とされている。この被検出部７の磁気特性は、回転側軌道輪２の１回転で１周期以上変化するものである。具体的には、被検出部７は、環状のバックメタル７ｂと、そのバックメタル７ｂの外周側に設けられ周方向に向けて磁極Ｎ，Ｓを交互にＰ極対着磁した磁性体７ａとを有する。この場合の１極対は、１つの磁極Ｎと１つの磁極Ｓの組み合わせからなる。Ｐは自然数であり、１または複数である。この被検出部７は、前記バックメタル７ｂを介して回転側軌道輪２に固着されている。磁性体７ａには、例えばゴム磁石が用いられ、バックメタル７ｂに加硫接着される。ゴム磁石を用いる場合に、ゴムに混練される磁性粉末としては、フェライトや希土類が一般的に用いられる。磁性体７ａは、このほか、プラスチック磁石や焼結磁石で形成されたものであっても良く、この場合にはバックメタルは必ずしも設けなくても良い。

図２は被検出部７の磁性体７ａにおける着磁例を示したものであり、そのうち図２（Ａ）は１極対の着磁例を、図２（Ｂ）は２極対の着磁例をそれぞれ示す。この場合の極対数Ｐは、回転センサ２３の検出する角度範囲によって変えられる。磁気検出部８は、磁束密度に対応した出力信号を発生する１つの磁気センサからなる。この磁気センサはアナログ出力の得られるものであり、例えば、ホール素子，アナログ出力型のホールＩＣなどを使用することができる。この磁気検出部８は、図２のように被検出部７の外周側に被検出部７と対向する位置で被検出部７と所定の隙間を隔てて配置されている。

図３は、被検出部７の磁性体７ａに着磁した極対数Ｐを図２（Ａ）のように１とした場合に、回転側軌道輪２の回転に伴い磁気検出部８の出力する検出信号の波形図を示す。この場合、回転側軌道輪２が１回転する間に、１周期の正弦波状の検出信号が得られる。磁気検出部８としてアナログ出力型のホールＩＣを用いた場合は、その電源電圧Ｖの半分の値Ｖ／２を基準として、検出信号である出力電圧が正弦波状に変化する。
この検出信号のうち、略直線的に変化する範囲は、出力電圧がＶ／２であるゼロ点Ｏを基準として、その左右の出力範囲である。この例では、機械角で９０度から２７０度までの１８０度の範囲であれば、絶対位置検出が可能となる。もし、この角度範囲内で、出力の直線性が必要であれば、出力信号が直線になる範囲Ａに回転角を限定すれば良く、このように限定した回転角の範囲Ａでは出力の直線性に優れた絶対位置検出が可能となる。なお、これ以外に、機械角０度を中心とした左右の回転角で出力直線性が得られる範囲を用いても良い。

図４は、被検出部７の磁性体７ａに着磁した極対数Ｐを、図２（Ｂ）のように２とした場合に、回転側軌道輪２の回転に伴い磁気検出部８の出力する検出信号の波形図を示す。この場合には、回転側軌道輪２が１回転する間に、２周期の正弦波状の検出信号が得られる。この例では、機械角で左右９０度の範囲であれば絶対位置検出が可能となる。出力の直線性が必要な場合には、出力信号が直線になる範囲Ｂに回転角を限定すれば良い。この場合に、出力波形の傾斜が範囲Ｂと異なる範囲Ｂ’を用いても良い。このように、被検出部７の極対数を大きくすると、それだけ絶対位置検出の可能な回転角の範囲は狭まるが、角度検出精度は向上する。

図５は、磁気検出部８から得られる検出信号に基づき回転角の絶対位置を算出する処理部１２の一例を示すブロック図である。この処理部１２は、例えば前記基板１１に実装することなどで、回転センサ付軸受１に内蔵されるが、この他に、軸受の外部に設置した基板等（図示せず）に前記処理部１２を設けても良い。
処理部１２では、磁気検出部８から出力されるアナログ信号を、算出部１３に内蔵されるＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換した後、センサ出力と絶対位置との関係を予め入力した補正テーブル１４を参照して回転角の絶対位置θを算出する。

図６は、絶対位置ではなく、磁気検出部８から得られる検出信号に基づき、回転側軌道輪２の回転可能範囲を逸脱したか否かを確認するリミット検出用の処理部１２Ａの一例を示すブロック図である。この処理部１２Ａでは、磁気検出部８から出力されるアナログ信号を、比較部１６に内蔵されるＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換した後、センサ出力と可動範囲との関係を予め入力した記憶部１５からリミット信号を出力する。図６では、検出信号をデジタル信号に変換して信号処理しているが、アナログ信号のままで信号処理するようにしても良い。
なお、図５や図６に示した処理部１２，１２Ａの回路構成として、Ａ／Ｄ変換器とメモリを内蔵したワンチップマイコンを用いても良く、その場合には回路構成を簡略化できて好都合である。

この構成の回転センサ付軸受１によると、上述したように被検出部７の磁気検出部８に対する磁気特性のうち、直線性がある範囲のみを回転角の検出に使用するようにしているので、限られた角度範囲の回転角の絶対位置検出を精度良く行うことができる。絶対位置検出のために磁気検出部８を２つ設ける必要がないので、小型化が可能となる。また、被検出部７および磁気検出部８を転がり軸受部２２の各軌道輪２，３に組込んだ構成であるため、被検出部７と磁気検出部８とのギャップを一定にできて検出出力が安定し、機器への組込みも簡単になる。また、一種の非接触ポテンショメータとしても機能させることができる。

また、磁石からなる被検出部７の磁気特性を、回転側軌道輪３の１回転で１周期以上に変化するものとしているので、被検出部７の磁気特性のうち直線性のある範囲は、回転角では１８０度以内の限られた範囲となり、それだけ検出感度が向上する。

つぎに被検出部７の着磁方法を説明する。図７は、被検出部７の磁性体７ａを、その磁気特性が正弦波により近くなるように着磁させる着磁ヨーク１７の概略構成を示す。この着磁ヨーク１７は、磁性体７ａを図２（Ａ）のように磁極Ｎと磁極Ｓを１極ずつ持つ１極対に着磁することが可能なものである。着磁ヨーク１７は、ヨーク本体１８と励磁用のコイル巻線１９とからなる。ヨーク本体１８は、鉄系の磁性体からなり、方形の周回部１８ａと、この周回部１８ａの両側辺から内側に突出して互いに対向する一対の突出部１８ｂ，１８ｂとを有する。コイル巻線１９は、両突出部１８ｂにそれぞれ巻回されている。

ヨーク本体１８の前記両突出部１８ｂの間に、未着磁の被検出部７を配置して着磁を行う。両突出部１８ｂの先端面１８ｂａは、それぞれ凹曲する断面円弧状の曲面に形成されている。これら両円弧の円弧中心を結ぶ線上に未着磁被検出部７の中心Ｏｅを合わせ、かつ各両突出部１８ｂの先端面１８ｂａと未着磁被検出部７との隙間が左右で均等になるようにした状態で、未着磁被検出部７が位置決めされる。
ヨーク本体１８は、未着磁被検出部７の中心Ｏｅに対して上下左右で対称系を構成することで、磁気ループのバランスを良くしている。すなわち、着磁ヨーク１７のヨーク本体１８は、被検出部７のリング中心Ｏｅを基準として、両先端面１８ｂａの対向方向、およびこの対向方向に直交する方向に対して対称形状としている。

突出部１８ｂの先端面１８ｂａの半径Ｒy は、未着磁被検出部７の半径Ｒe よりも大きく、
２×Ｒe ≦Ｒy ≦３×Ｒe
の範囲に設定されている。突出部１８ｂの幅Ｗは、未着磁被検出部７の直径以上とされており、これにより被検出部７の磁性体７ａに対して、その磁気特性がより正弦波に近くなるように着磁することが可能となる。

コイル巻線１９は、両突出部１８ｂの先端１８ｂａの近傍に巻回しており、これにより着磁強度を向上させることができる。
なお、この例では、一発着磁のヨーク構造について述べたが、この着磁ヨーク１７における突出部１８ｂの先端形状は、インデックス着磁、つまり未着磁被検出部７を割出回転させながら円周方向の一部ずつ着実する場合に応用することも可能である。

被検出部７における磁性体７ａの材料としては、等方性磁石や異方性磁石を用いることが可能であるが、上述したように正弦波着磁をする場合には等方性磁石を用いるのが好ましい。これにより、磁気ノイズの少ない連続的な安定した磁気分布とすることが可能である。

図８は、この発明の実施形態を示す。この実施形態にかかる回転センサ付軸受１Ａは、図１ないし図６に示した参考提案例において、回転センサ２３の構成部品である被検出部７に、径方向に向く位相合わせ用の孔２７を設け、かつ磁気検出部８を固定支持する部材である樹脂ケース９および金属ケース１０にも、位相合わせ用の孔２０を径方向に向けて設けたものである。これら樹脂ケース９および金属ケース１０は、特許請求の範囲で言う「磁気検出部を包含する部材」である。各位相合わせ用の孔２０，２７は、それぞれ貫通孔としている。これらの位相合わせ用の孔２０，２７は、磁気検出部８から周方向に離れた位置に設けられる。これらの孔２０，２７を整合させた状態で、磁気検出部８の出力信号が例えば図３におけるゼロ点（出力電圧＝Ｖ／２）となるように、被検出部７と磁気検出部８との間の位相が設定されている。

この回転センサ付軸受１Ａを機器に組込むまでは、各孔２０，２７に跨がって棒状の固定治具２１が挿通されて、回転側軌道輪２と固定側軌道輪３とが相互に回転できない状態とされる。これにより被検出部７と磁気検出部８とが、前記位相合わせの状態を保持することになる。この場合、前記位相合わせの状態で、被検出部７の孔２７は、磁気検出部８から周方向に十分離れた位置となるように設定される。その他の構成は参考提案例と同じである。

前記固定治具２１を前記各孔２０，２７に挿通させた状態で、回転センサ付軸受１Ａを機器に組込めば、磁気検出部８からの検出信号を見ながら行う位相合わせが不要となり、組込み時の調整作業を簡略化できる。機器への組込みが完了した時点で、前記固定治具２１は引き抜かれる。これにより、回転センサ付軸受１Ａは回転可能な状態になる。
また、固定治具２１を少しだけ引き抜き、被検出部７の孔２７から抜け出た位置、つまり樹脂ケース９から金属ケース１０に跨がる孔２０に残った状態で、固定治具２１を軸受の設置部材であるハウジング（図示せず）等に固定しても良い。これにより、固定治具２１を固定側軌道輪３の回り止め手段として兼用することができる。また、被検出部７の孔２７は、前記位相合わせの状態で、磁気検出部８から周方向に十分離れた位置に設定されているので、実際に回転側軌道輪２が回転可能な範囲内で回転する限りにおいて、被検出部７の孔２７が回転検出に与える影響は無視できる。

図９は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態にかかる回転センサ付軸受１Ｂは、図１ないし図６に示した参考提案例において、回転センサ２３の構成部品である被検出部７のバックメタル７ｂの一部に位相合わせ用の指標７ｂａを設けたものである。指標７ｂａは、軸受外方に向けて軸方向に突出する突起からなる。磁気検出部８を固定支持する樹脂ケース９には、位相合わせ用の円弧状の溝穴９ａが設けられている。溝穴９ａは、溝であっても貫通した穴であっても良い。円弧状の溝穴９ａは、被検出部７と同心状で被検出部７の指標７ｂａが干渉しないように臨む位置に設けられている。この溝穴９ａの長手方向中央部に有する例えば凹部とした印９ｂに、被検出部７の前記指標７ｂａを位置合わせさせる。この状態で、磁気検出部８の出力信号が例えば図３におけるゼロ点（出力電圧＝Ｖ／２）となるように、被検出部７と磁気検出部８との間の位相が設定されている。なお、前記円弧状溝穴９ａの長さは、回転検出を行う角度範囲よりも多少長く設けられていて、回転検出角度範囲内での回転側軌道輪２の回転を妨げないようにされている。その他の構成は参考提案例と同じである。

この回転センサ付き軸受１Ｂの場合も、図８に示した実施形態の場合と同様に、機器に回転センサ付軸受１Ｂを組込む際の被検出部７と磁気検出部８との位相合わせ作業を簡略化できる。なお、円弧状の溝穴９ａに設ける印９ｂを、凹部に代えて窪みや色マーキングとしても良く、さらには被検出部７に設ける指標７ｂａも、突起に代えて凹部や色マーキングとしても良く、これらの場合にも上記と同様の効果が得られる。

なお、上記した参考提案例，各実施形態の回転センサ付軸受１，１Ａ，１Ｂを機器に組込んだ後で、図５，図６に示した処理部１２，１２Ａの補正テーブル１４や記憶部１５のデータ取りが行われ、その結果が、補正テーブル１４や記憶部１５にフィードバックされる。ここではワンチップマイコン等のメモリが前記補正テーブル１４や記憶部１５として用いられ、このメモリに実測値が入力される。このメモリと同じ機能を磁気検出部８が有する場合には磁気検出部８に前記実測値の書込みが直接に行われる。

また、上述した各実施形態では、回転センサ２３の被検出部７がラジアル型の場合につき説明したが、被検出部７が磁気検出部８に対して軸方向に対向するアキシアル型であっても上記と同様に適用できる。

上述各実施形態では、被検出部７への着磁を正弦波状とした場合につき説明したが、その他に、例えば被検出部７の磁気検出部８との間のエアギャップが周方向に変化する構造であっても良く、磁気検出部８に対して被検出部７の磁気特性を変化させる構造は問わない。

さらに、上述した各実施形態では、処理部１２，１２Ａを基板１１に実装する場合や、軸受の外部に設けた基板に処理部１２，１２Ａを実装する場合につき説明したが、処理部１２，１２Ａの全て、あるいは一部を図示しない出力ケーブルの途中に設けても良い。また、磁気検出部８と外部のセンサ信号受信機（図示せず）との間でワイヤレス給電およびワイヤレス送信を行うようにしても良い。

この発明の参考提案例に係る回転センサ付軸受の断面図である。 （Ａ）は同回転センサ付軸受における回転センサの一例の正面図、（Ｂ）は同回転センサの他の例の正面図である。 図２（Ａ）の回転センサの出力波形図を示す。 図２（Ｂ）の回転センサの出力波形図を示す。 磁気検出部の出力から回転角の絶対位置を算出する処理部の一例を示すブロック図である。 磁気検出部の出力から回転可能範囲を逸脱したか否かを確認するリミット信号を得る処理部の一例を示すブロック図である。 図２（Ａ）の回転センサの被検出部への着磁方法を示す説明図である。 この発明の実施形態にかかる回転センサ付軸受の断面図である。 （Ａ）はこの発明の他の実施形態に係る回転センサ付軸受の断面図、（Ｂ）は同回転センサ付軸受の正面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ…回転センサ付軸受
２…回転側軌道輪
３…固定側軌道輪
４…転動体
７…被検出部
７ｂａ…指標
８…磁気検出部
９ａ…円弧状の溝穴
９ｂ…印
１７…着磁ヨーク
１８ｂ…突出部
１８ｂａ…先端面
１９…コイル巻線
２０…孔
２１…固定治具
２２…転がり軸受部
２３…回転センサ
２７…孔

Claims (12)

1. 回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体からなる転がり軸受部と、回転側軌道輪に取付けられた磁石からなる被検出部と、この被検出部に対向したアナログ出力型の磁気センサからなる磁気検出部とを備え、上記被検出部の上記磁気検出部に対する磁気特性のうち、直線性がある範囲のみを回転角の検出に使用するものとし、前記被検出部、および前記磁気検出部を包含する部材に、互いに半径方向に対向して整合可能な位相合わせ用の孔をそれぞれ設け、これらの孔は、前記包含する部材と被検出部とを相互に回転不能に固定する固定治具を挿脱可能に嵌合可能なものとしたことを特徴とする回転センサ付軸受。
2. 請求項１において、前記固定治具が前記被検出部の位相合わせ用の孔から抜け、かつ前記磁気検出部を包含する部材の位相合わせ用の孔に残った状態で、前記固定治具を、固定側軌道輪の設置部材に固定することにより固定側軌道輪の回転防止が可能なものとした回転センサ付軸受。
3. 回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体からなる転がり軸受部と、回転側軌道輪に取付けられた磁石からなる被検出部と、この被検出部に対向したアナログ出力型の磁気センサからなる磁気検出部とを備え、上記被検出部の上記磁気検出部に対する磁気特性のうち、直線性がある範囲のみを回転角の検出に使用するものとし、前記被検出部がバックメタルを有するものとし、このバックメタルに、突起，凹部，色マーキングのいずれかの指標を設け、前記磁気検出部を固定する部材における前記指標に対向する面に円弧状の溝穴を設け、前記指標を前記溝穴の長手方向の所定位置に一致させることで、前記磁気検出部と被検出部との位相合わせが可能となるようにした回転センサ付軸受。
4. 請求項３において、前記円弧状の溝穴の長手方向中央部に所定の印を設け、前記被検出部に設けた指標と前記印とを一致させることで、前記磁気検出部と被検出部との位相合わせが可能となるようにした回転センサ付軸受。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記被検出部がリング状の磁石からなり、その磁気特性が、回転側軌道輪の１回転で１周期以上に周期的に変化するものとした回転センサ付軸受。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記被検出部の磁気特性は、Ｎ極とＳ極が交互に切り替わる正弦波状の磁気強度分布を有するものである回転センサ付軸受。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記磁気検出部は１つであり、この磁気検出部の出力のうち、使用する範囲が、ゼロ点を中心としてＮ極側とＳ極側にまたがる略直線範囲である回転センサ付軸受。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記被検出部の磁性材が等方性磁石である回転センサ付軸受。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項の回転センサ付軸受の被検出部を着磁する方法であって、前記被検出部がリング状の磁石からなり、着磁ヨークの互いに対向する一対の先端面を断面円弧状の曲面とし、両先端面の円弧中心を結ぶ直線上に、前記被検出部のリング中心を合わせ、かつ着磁ヨークの両側の先端面と被検出部との隙間が均等になるように被検出部を固定した状態で着磁を行う回転センサの被検出部着磁方法。
10. 請求項９において、前記着磁ヨークは、前記被検出部のリング中心を基準として、両先端面の対向方向、およびこの対向方向に直交する方向に対して対称形状とした回転センサの被検出部着磁方法。
11. 請求項９または請求項１０において、前記着磁ヨークの円弧状先端面の円弧半径Ｒy は、被検出部の半径Ｒe よりも大きく、
    ２×Ｒe ≦Ｒy ≦３×Ｒe
    の範囲にあり、１極対着磁の場合に限って前記着磁ヨーク突出部の幅を被検出部の直径以上とする回転センサの被検出部着磁方法。
12. 請求項９ないし請求項１１のいずれか１項において、前記着磁ヨークは、前記先端面の近傍にコイル巻線が巻回されたものとする回転センサの被検出部着磁方法。

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