WO2006018863A1

WO2006018863A1 - 回転センサ付軸受

Info

Publication number: WO2006018863A1
Application number: PCT/JP2004/011768
Authority: WO
Inventors: Takashi Koike; Tomomi Ishikawa
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2006-02-23

Abstract

　着磁幅を狭めることなく、高分解能化した回転センサ付軸受を提供する。回転側軌道輪２に、磁気特性を円周方向に周期的に変化させた被検出部７を取付ける。被検出部７の磁気特性は、回転側軌道輪２の１回転に対して２周期以上に変化させる。被検出部７に対向してアナログ出力の磁気センサ８ａ，８ｂからなる磁気検出部８を設ける。磁気検出部８により検出される信号を周期毎に内挿して分割する内挿分割手段３１を設ける。

Description

明細書

回転センサ付軸受

技術分野

[0001] この発明は、各種の機器に用いられて機器制御のための回転検出、たとえば、小型モータの回転制御や、事務機器の位置検出のための回転検出等に使用することができ、小型で高分解能の要求される用途等に用レ、られる回転センサ付軸受に関する。

背景技術

[0002] 回転センサ付軸受の一般的な形状を図 15に示す。図 15において、回転センサ付軸受 51は、回転側軌道輪である内輪 52、固定側軌道輪である外輪 53、転動体 54、保持器 55からなる転がり軸受で構成されており、回転側（たとえば内輪 52側）に環状の磁気エンコーダ 56が固定され、非回転側（たとえば外輪 53側）に磁気センサ 57a, 57bが上記磁気エンコーダ 56に対向して固定されている。磁気センサ 57a, 57bとしては、ホール素子、ホール ICなどが使われる。磁気エンコーダ 56は、例えばゴム磁石からなり、図 16に示すように円周方向に N極と S極を交互に着磁したものである。磁気センサ 57a, 57bは、樹脂ケース 58内に挿入された状態で樹脂モールドされ、この樹脂ケース 58は金属ケース 59を介して外輪 53に嵌着させることで、外輪 53に固定されている。図 16に磁気センサの配置を示す。 2つの磁気センサ 57a, 57bは出力位相差 (電気角）が 90° になるように配置されてレ、る。

このように構成することにより、内輪 52の回転に伴い、磁気センサ 57a， 57bが磁気エンコーダ 56の磁気変化を検出し、その検出信号は図 17のように位相が 90° ずれたインクリメンタルな回転パルス信号となる。この信号から内輪 52の回転数や回転方向を知ること力 Sできる。

この種の回転センサ付軸受は、小型でかつ組立調整が不要であり、さらに堅牢などの特徴を有しており、モータ支持軸受などに利用されている。

発明の開示

[0003] 上記従来例のような構成で 1回転当りの出力パルス数を増やして高分解能化するためには、図 16に示す磁気エンコーダ 56の極数を増やして 1極当りの着磁幅を小さくする必要がある。しかし、着磁幅が小さくなるほど磁気エンコーダ 56の着磁強度が弱くなるため、磁気センサ 57a, 57bでの検出が難しくなる。たとえば、磁気ェンコ一ダ 56の外径を 15mm、 N, S合わせた着磁極数を 100とした場合、一極当りの着磁幅は約 0. 47mm (15 X π + 100)となる力着磁幅が小さくなればなるほど着磁も難しくなる。特に、一発着磁法の場合には、着磁極幅が小さくなるに従いコイル線径が細くなるため、大電流を流すことが難しくなる。インデックス着磁法であれば着磁幅が小さくなつても着磁は可能である力 S、インデックス着磁法では生産性が悪い。

[0004] さらに、着磁強度が小さい場合、磁気エンコーダ 56と磁気センサ 57a, 57bの隙間を狭くする必要がある。しかし、回転中における両者の接触を避けるためには、ある程度の隙間管理が必要であるため、隙間範囲は制限される。カロえて、 A相、 B相の 2 相出力方式の場合、それらの信号を検出する磁気センサ 57a， 57bを電気角で 90° の位相差出力が得られるように配置する必要がある力着磁幅が狭くなればなるほど磁気センサ 57a, 57bの取付け誤差が出力位相に与える影響は大きくなる。そのため、磁気センサ 57a, 57bの位置合わせにおける機械的ガタがあれば、 90° 位相差は大きくずれることになる。この例の場合、 0. 1mmのずれが約 38度の電気角のずれになるため、磁気センサ 57a, 57bを固定するための樹脂ケース 58のピッチ公差を厳しくする必要がある。

上述のように、従来の構成で出力パルスを高分解能化することは難しぐ小径軸受を用いた回転センサ付軸受の出力ノ^レス数は概ね 100パルス以下が一般的であり、高分解能が必要となる分野への適用はあまりなかった。

[0005] この発明の目的は、着磁幅を狭めることなぐ高分解能化した回転センサ付軸受を提供することにある。

[0006] この発明の第 1構成に係る回転センサ付軸受は、回転側軌道輪、固定軌道輪、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磁気特性を円周方向に周期的に変化させた被検出部と、この被検出部に対向したアナログ出力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を、回転側軌道輪の 1回転に対して 2周期以上に変化させ、上記磁気検出部により検出される上記被検出部の信号を周期毎に内挿して分割する内挿分割手段を設けたことを特徴とする。

この構成によると、磁気検出部により検出される被検出部の検出信号を、内挿分割手段により周期毎に内挿して分割するようにしたため、 1回転における被検出部の周期の数に分割数を乗じた数の分解能が得られる。このため、被検出部の周期の数を増やすことなく高分解能化でき、したがって着磁幅を狭めることなく高分解能化できる

[0007] 上記第 1構成において、上記内揷分割手段により分割された出力信号をパルス変換するパルス変換部を設けても良い。

このパルス変換部を設けた場合、回転検出信号力 Sパルス信号で得られるため、一般的な回転センサと同様に出力を扱うことができる。

[0008] また、上記第 1構成において、回転側軌道輪に取付けられた被検出部と、この被検出部に対向して配置された検出部とでなる原点信号の生成手段を追加しても良い。このように原点信号生成手段を設けた場合、回転検出の開始後に原点信号が 1回でも検出できれば、その後は、上記のように 1回転に対して 2周期以上に変化させた被検出部の信号を内挿分割した信号について、絶対位置を認識することができ、高分解能での絶対位置検出が可能になる。

[0009] この発明の第 2構成に係る回転センサ付軸受は、回転側軌道輪、固定軌道輪、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磁気特性をそれぞれ円周方向に周期的に変化させた 2つの被検出部と、これら被検出部にそれぞれ対向して配置されたアナログ出力の磁気センサからなる 2つの磁気検出部とを備える。上記 2つの被検出部の内の一つが上記磁気検出部に対する磁気特性を回転側軌道輪の 1回転に対して 2周期以上に変化させた詳細位置検出用のものであり、他の一つが磁気検出部に対する磁気特性を回転側軌道輪の 1回転に対して 1周期の変化とした絶対位置検出用のものであり、上記各磁気検出部の信号をそれぞれ周期毎に内挿して分割する 2つの内揷分割手段を設ける。

この構成の場合、詳細位置検出用の被検出部と、これに対向する磁気検出部および内挿分割手段により、第 1構成の場合と同じぐ 1回転における被検出部の周期の数に分割数を乗じた数の分解能が得られ、着磁幅を狭めることなく高分解能化できる。また、絶対位置検出用の被検出部と、これに対向する磁気検出部および内挿分割手段により、絶対位置を検出することができる。この場合に、絶対位置検出用の被検出部に対しても内挿分割手段を設けたため、回転検出の開始時から絶対位置の検出が可能になる。

[0010] 上記第 2構成において、絶対位置検出用の被検出部に対応する内挿分割手段より得られる絶対位置の信号を元にして、詳細位置検出用の被検出部に対応する内揷分割手段より得られる信号の絶対位置を算出する絶対位置変換部とを設けても良い。このように、絶対位置変換部を設けた場合、高分解能での絶対位置の検出が行える。

[0011] 上記第 1および第 2構成の回転センサ付軸受において、被検出部の磁性材として等方性磁石を用いても良い。

被検出部に等方性磁石を用いると、異方性磁石を用いた場合よりも検出信号の振幅が安定する。そのため、より高精度化が可能である。

図面の簡単な説明

[0012] この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施例の説明から、より明瞭に理解されるであろう。し力、しながら、実施例および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではなレ、。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。

[図 1A]この発明の第 1の実施形態に力、かる回転センサ付軸受の部分破断側面図である。

[図 1B]同回転センサ付軸受の被検出部，磁気検出部の正面図である。

[図 1C]同回転センサ付軸受の処理回路の概略ブロック図である。

[図 2]磁気センサ出力の説明図である。

[図 3]磁気センサ出力から内挿分割を行う処理の説明図である。

[図 4]処理回路のブロック図である。

[図 5A]磁気検出部の出力の処理例の説明図である。 [図 5B]磁気検出部の出力の処理例の説明図である。

[図 5C]磁気検出部の出力の処理例の説明図である。

[図 6]A相， B相を作る 2位相信号生成手段の回路図である。

[図 7A]第 2の実施形態に力、かる回転センサ付軸受の部分破断側面図である。

[図 7B]図 7Aの Z— Z断面図である。

[図 7C]図 7Aの Y— Y断面図である。

[図 8]第 2の実施形態に力、かる回転センサ付軸受の変形例の部分断面図である。

[図 9A]第 2の実施形態における磁気センサ出力の説明図である。

[図 9B]第 2の実施形態における磁気センサ出力の説明図である。

[図 10]同実施形態における処理回路のブロック図である。

[図 11]絶対位置変換部の変換処理の説明図である。

[図 12]この発明の第 3の実施形態に力かる回転センサ付軸受の部分断面図である。

[図 13A]その被検出部の各例の斜視図である。

[図 13B]その被検出部の各例の斜視図である。

[図 14]各磁気センサの出力例の波形図である。

[図 15]従来例の断面図である。

[図 16]同従来例の被検出部と磁気検出部の関係を示す正面図である。

[図 17]同従来例のセンサ出力の波形図である。

発明を実施するための最良の形態

この発明の第 1の実施形態を図 1ないし図 6と共に説明する。図 1Aにおいて、回転センサ付軸受は、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 1と、回転側軌道輪 2の一端部に設けた被検出部 7と、この被検出部 7に対抗して固定側軌道輪 3の一端部に取付けられた磁気検出部 8と、磁気検出回路基板 11とを備える。軸受部 1は深溝玉軸受からなり、たとえば、その内輪が回転軌道輪 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。

[0014] 被検出部 7はラジアル型のものであって、磁気検出部 8に対する磁気特性を円周方向に周期的にかつ連続的に変化させた環状の部品とされている。この磁気特性は、回転側軌道輪 2の 1回転で 2周期以上変化するものであって、ここでは P周期（Pは 2 以上の整数）とする。具体的には、被検出部 7は、環状のバックメタル 7bと、その外周側に設けられ円周方向に沿って交互に変化する磁極 N， Sの極対 (N， S合わせて 1 極対）が P個着磁された磁性体 7aとを有する。この被検出部 7はバックメタル 7bを介して回転側軌道輪 2に固着されている。磁性体 7aはたと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。磁性体 7aは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ぐこの場合は、バックメタルは必ずしも設けなくても良レ、。

[0015] 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 2つの磁気センサ 8a, 8 bからなる。これら 2つの磁気センサ 8a， 8bは図 IBのように円周方向に所定の間隔を持たせて配置されている。ここでは、上記所定の間隔として、電気的に 90° 位相差を持たせて、つまり被検出部 7の 1極対の周期（360° )における 90° の位相差を持たせて配置されている。これら両磁気センサ 8a, 8bは共にアナログ出力のセンサからなり、たとえば、ホール素子、アナログ出力のホール ICなどを使用することができる。これら磁気検出部 8a, 8bは、図 1Aのように磁気検出回路基板 11に実装され、この磁気検出回路基板 11と共に樹脂ケース 9内に挿入した後に樹脂モールドされる。この樹脂ケース 9を、金属ケース 10を介して固定側軌道輪 3に固定することにより、磁気検出部 8a， 8bおよび磁気検出回路基板 11が固定軌道輪 3に取付けられている。磁気検出回路基板 11は、磁気検出部 8への電力供給を行う回路、および磁気検出部 8の出力信号を処理して外部に出力するための信号処理回路 12を実装した基板である。

[0016] この信号処理回路 12に、磁気センサ 8a， 8bにより検出される被検出部 7の信号を周期毎に内挿して分割する内挿分割手段 31 (図 1C)が設けられている。また内揷分割手段 31の後段に、内挿分割手段 31で分割された出力をパルス変換するパルス変換部 16が設けられている。内揷分割手段 31は例えば次のように内揷による n分割（n は 2以上の整数）を行う。 [0017] 図 2は、回転側軌道輪 2の回転に伴う磁気センサ 8a, 8bの検出信号の波形を示す。この例は、被検出部 7の磁性体 7aに着磁した極対の個数 Pが 8の場合であり、回転側軌道輪 2が 1回転する間に、位相差が 90° の P周期（この例の場合には 8周期）の正弦波状の信号が得られる。磁気検出部 8としてアナログ出力のホール ICを用いた場合、その電源電圧 Vcの半分の値 VcZ2を基準として、磁性体 7aに着磁した 1極対の磁極 N, Sごとに 1周期の正弦波出力（1Χ、 2Χ· · ·、 8Χ Ρ = 8の場合）が得られる。これらの出力信号を電気的に処理することで、 1極対で得られる正弦波信号を内挿して η分割すれば (ηは 2以上の整数）、回転側軌道輪 2の 1回転を η Χ Ρ分割することになる。たとえば、分割数 ηが 32、対極数 Ρが 8であれば、回転側軌道輪 2の 1回転を 32 X 8 = 256分割するようになり、着磁ピッチを小さくすることなく高分解能化が図られる。すなわち、着磁幅を小さくすることなく高分解能化が図られる。

[0018] 図 3は、上記内揷分割手段 31によって、 90° 位相差の正弦波 1周期を内挿分割する処理の一例を示す。磁気センサ 8a, 8bの出力の中点（Vc /2)を 0として、磁気センサ 8bの出力信号を磁気センサ 8aの出力信号で割ることで得られる出力比 b/a ( 図中 1点鎖線）と、磁気センサ 8a, 8bの象限判別から得られる正弦波 1周期内の象限位置を元にして、出力比 b/aと位置の関係を示す補正テーブル 15a (図 4)カ電気角 360° 内の位置を知ることができる。このようにして得た位置の値を元にして電気角で 360° の範囲を内挿分割する。

[0019] 図 4は 2つの磁気センサ 8a, 8bの信号から回転パルス信号を作る信号処理回路の例であり、信号処理回路 12は磁気検出回路基板 11内に実装されている。この信号処理回路 12は、内挿分割手段 31とその後段のパルス変換部 16とからなる。内挿分割手段 31は、磁気センサ 8a， 8bの出力比を求める除算器 13、象限判別部 14、および補正演算部 15からなり、補正演算部 15に補正テーブル 15aが設けられている。磁気センサ 8aの出力を a、磁気検出部 8bの出力を bとすると、除算器 13はその出力比 bZaを求める。出力比の求め方は、アナログ信号処理で求めても良いし、除算器 13 の入力段に図示しない AZD変換回路を内蔵させてデジタル的な処理をしても構わなレ、。また、象限判別部 14は、被検出部 7の 1極対から得られる電気角で 360° の範囲を象限判別し、その判別結果を補正演算部 15に出力する。補正演算部 15は、予め出力比 b/aと電気角との対応を付けた補正テーブル 15aを記憶手段（図示せず）に有しており、入力された出力比 b/aを補正テーブル 15aと対応させた結果と、象限判別結果とで、電気角 360° の範囲を n分割した回転位置の検出信号を生成する。この処理回路 12として、 AZD変換器とメモリを内蔵したワンチップマイコンを用いれば、回路が簡略化されて好都合である。

[0020] 補正演算部 15は、図 4に点線部で示すように、 n分割した回転位置の検出信号をコード出力として多ビット（bit)で取り出すものとされ、パルス変換部 16はそのコード出力をパルス出力に変換するものとされる。この場合、回転側軌道輪 2の 1回転で、図 5 A, Bに示すような 0から n-1を繰り返すコード出力が P回得られる。出力コードの最下位ビットのみの信号を取り出せば、図 5Cに示すように回転側軌道輪 2の 1回転で n X Pパルスが得られる。たとえば、分割数 nを 256、対極数 Pを 8とすれば、 256 X 8 = 2 048パルスと高分解能が得られる。

パルス変換部 16は、次のようにコード出力のビット操作で A相， B相を作る 2位相信号生成手段 16aを有するものとしても良レ、。すなわち、 2位相信号生成手段 16aは、図 6に示すように、図 5Aで得られた n分割したコード出力の内、ビット 1の信号を A相、ビット 0とビット 1の排他的論理和を取った信号を B相とする。これにより一般的なェンコーダ信号と同じものが得られる。

[0021] なお、上記実施形態では、内挿分割の手法として磁気センサ 8a, 8bの出力比を元に求めたが、内挿分割手段 31は、磁気センサ 8a, 8bの正弦波出力を元にした抵抗分割方式による内挿分割方法など、他の内挿分割方法を用レ、るものであっても構わない。

[0022] 図 7ないし図 11はこの発明の第 2構成に対応する第 2の実施形態を示す。第 1の実施形態では、回転側軌道輪 2の絶対位置は分からず、インクリメンタルエンコーダのような使い方となるが、第 2の実施形態は、回転側軌道輪 2の 1回転を高分解能でし力、も絶対位置検出を可能にしたものである。

図 1Aの第 1の実施形態との違いは、被検出部 7'のバックメタル 7b こ 1つの極対の着磁を施した絶対位置検出用の被検出部 18を固着し、それに対向する位置に磁気検出部 19を追加したことである。被検出部 7'は、詳細位置の検出用のものであり、第 1の実施形態における被検出部 7とは、絶対位置検出用の被検出部 18を取付可能としたことを除いて同じ構成である。絶対位置検出用の被検出部 18は、環状のバックメタル 18bと、その外周に設けられた周方向に沿って変化する磁極 N, Sの極対力^つ着磁された磁性体 18aとを有する。この被検出部 18は、バックメタル 18bを介して被検出部 7'のバックメタル 7b'に圧入固着されている。磁性体 18aは、たとえばゴム磁石が用いられ、バックメタル 18bに加硫接着される。磁性体 18aはゴム磁石の他に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ぐバックメタル 18bは必ずしも設けなくても良い。なお、絶対位置検出用の被検出部 18の磁性体 18aと詳細位置検出用の被検出部 7'の磁性体 7a'とは、一定の隙間 20を保っており、お互いの磁力が影響して磁気検出部 8， 19の出力が乱れるのを防止している。

[0023] 図 7Aの断面 Z_Zを図 7Bに、断面 Y— Yを図 7Cにそれぞれ示す。なお、断面 Z— Z を示す図 7Bは、図 1Bと同じ構成であるため説明を省略する。磁気検出部 19は、磁束密度に対応した出力信号を発生する 2つの磁気センサ 19a, 19bからなる。これら 2つの磁気センサ 19a, 19bは、図 7Cのように円周方向に所定の間隔（ここでは電気的に 90° 位相差）を持たせて配置されている。これら両磁気センサ 19a, 19bは共にアナログセンサからなり、たとえば、ホール素子、アナログ出力のホール ICなどを使用すること力 Sできる。これら磁気センサ 19a, 19bは、図 7Aのように磁気検出回路基板 1 1' に実装される。

[0024] なお、被検出部^と被検出部 18とは互いに一体化した構成でも良ぐこの場合の一例を図 8に示す。バックメタル 21bの外周上には 2つの磁性体 21a、 21cが設けられ、その間にはお互いの磁力が影響しないように隙間 21dが形成されている。

[0025] ここでは図 7Aを参照して説明を行う。磁気センサ 8a'， 8b'と磁気センサ 19a， 19b の出力を図 9Aおよび図 9Bに示す。図 9Aは、回転側軌道輪 2が 1回転した時に得られる磁気センサ 8a'， 8b'の出力であり、図 2に示した出力と同じである。図 9Bは回転側軌道輪 2が 1回転した時に得られる磁気センサ 19a, 19bの出力を表しており、この信号力図 3と共に前述したと同様に内挿して分割することで、回転側軌道輪 2の 1 回転中の絶対位置を知ることが可能となる。

[0026] 図 10はその処理回路例である。この信号処理回路 22の図 4の信号処理回路 12との相違は、磁気センサ 1 9a, 1 9bの信号を処理する内挿分割手段 32が追加され、かつ絶対位置変換部 23がパルス変換部 16に代えて設けられていることである。内挿分割手段 32は、磁気センサ 1 9a, 19bから得られる回転側軌道輪 2の 1回転で 1周期の 90° 位相差信号から、回転側軌道輪 2の 1回転中の絶対位置を知る回路である。これら内揷分割手段 32および絶対位置変換部 23の追加により、図 7Aに示す回転側軌道輪 2の回転に伴って得られる磁気センサ 8a'， 8b'の P周期発生する正弦波の順番が特定できる。このため、回転側軌道輪 2の回転角を絶対位置として識別可能となる。

[0027] 図 10の下部の内揷分割手段 32は、磁気センサ 1 9a， 1 9bの出力比を求める除算器 1 3' 、象限判別部 1 、および補正演算手段 15' 力なる。磁気センサ 19aの出力を a l ' 、磁気検出部 19bの出力を b l ' とすると、除算器 1 3' はその出力比 b l ' /Ά Ι ' を求める。出力比の求め方は、アナログ信号処理で求めても良いし、除算器 1 3' の入力段に図示しない A/D変換回路を内蔵させてデジタル的な処理をしても構わない。象限判別部 1 は、被検出部 18から得られる電気角で 360° (この場合は機械角も 360° )の範囲を象限判別して、その判別結果を補正演算手段 1 5 ' に入力する。補正演算手段 1 5' は、予め出力比と電気角との対応を付けた補正テーブル 1 5a' を記憶手段に有しており、入力された出力比 b l ' /a l ' を補正テ一ブル 1 5 と対応させた結果と象限判別結果とで、回転側軌道輪 2の絶対位置 Θ ' を求める。なお、この絶対位置 Θ ' は、磁気センサ 8a 8 から得られる複数の正弦波が何番目に相当するかを知るためのものであるので、正確な絶対位置検出は不要である。図 10の上部に示した内挿分割手段 31は、図 4と同じであるため説明は省略する。この内揷分割手段 31により、多極対の着磁側の磁気センサ出力処理から得られる電気角 Θの情報と、 1極対の着磁側の磁気センサ出力処理から得られる絶対位置 Θ ' を元に、絶対位置変換部 23からは高分解能化した絶対位置出力を得ること力 Sできる。

[0028] 図 1 1は、絶対位置変換部 23の内部処理を示す。回転側軌道輪 2が 1回転する間に 0から n— 1を繰返し出力する複数ビットで表されるコード出力 Θを、絶対位置変換部 23の出力の下位ビット側とし、回転側軌道輪 2の大まかな絶対位置 Θ ' を元にして、 Θが何周期目に相当するかを求める。それを 2進コードで表したものを絶対位置変換部の上位ビットに付け合せたもの力最終的な絶対位置出力となる。こうすることで、回転側軌道輪 2の絶対位置検出を高分解能で表示することが可能となる。また、回転側軌道輪 2の 1回転で 1周期の正弦波を内揷分割して得られる絶対位置分解能に比べて精度が良くなる。

[0029] 図 12は第 3の実施形態を示すもので、第 1の実施形態に原点信号の生成手段 33 を追加したものである。第 1の実施形態では、出力コードあるいは出力パルスから回転軌道輪 2の絶対位置検出は不可能であったが、原点信号を付加することにより、電源投入後、最低 1回でも原点信号を検出できれば、複数周期発生する正弦波出力が何番目のものか識別することが可能となる。

被検出部 24は、図 1に示した被検出部 7とほぼ同じ構成であるが、原点信号を検出するため、被検出部 24は図 13Aまたは同図 Βのように、 Ν, Sを交互に着磁した連続着磁部 24aの内、 1ないし 3着磁幅の部分だけ着磁部が軸方向に長くなるように凸部 24c (または 24 ）が形成されてレ、る。この凸部 24c (または 24 ）が原点信号用の被検出部となる。この凸部 24c， 24cHこ対向して原点検出用の検出部 25が配置される。被検出部 24の着磁は、連続着磁部 24aと凸部 24c (または 24 ）を同時に行えるため、特殊な着磁ヨークは不要である。なお、原点信号用として着磁される凸部 2 4c, 24 以外の部分は 1段低い凹部 24bとなっている。そのため、原点用の検出部 25との隙間が大きくなり、例え凹部 24bが僅かに着磁されていたとしても、凹部 24b では原点検出部 25は磁力を検出しないようになり、誤動作の心配はない。

[0030] 原点検出部 25としては、デジタル信号として出力する片側磁界型ホール ICが使用できる。ホール ICの表面に S極が近づいた時にオン、 N極あるいは凹部 24bが近づいた時にオフとなる。

[0031] 図 14は、第 3の実施形態の出力例を示す。連続着磁部 24aの磁気を検出する磁気検出部 8の信号処理は図 4と同じであり、回転側軌道輪 2の 1回転 (機械角で 360° ) の間に、連続着磁部 24aに着磁した極対数と同じ回数だけコード出力の繰返しが得られる。また、原点検出部 25からは、回転側軌道輪 2の 1回転で 1回のパルスが得られる。原点信号を少なくとも 1回検出できれば、その後は、コード出力が何番目の周期のものであるかが判断できるため、その後は絶対位置検出が可能となる。なお、原点信号生成部 33は、磁気的に検出するものに限らず、例えば光学的に検出するものであっても良い。第 3の実施形態におけるその他の構成効果は第 1の実施形態と同じである。

なお、上記各実施形態では、いずれも 2つの磁気センサ信号を除算しているため、 2つの出力信号の振幅差があってもあまり精度には影響を与えないが、磁気センサ力得られる正弦波振幅を一定にしたほうが精度は向上する。そのため、被検出部 7 , Ί' , 24の磁性体としては、異方性フェライト磁石よりも等方性フェライト磁石の方が好ましレ、。等方性フェライト磁石の方が、正弦波振幅が一定になる。また角度算出する時の上記各補正テーブル 15a, 15a' の値は、実測データを元に補正した固有値を入れることで精度分割精度を上げることも可能である。

また上記各実施形態では、ラジアル方式の被検出部 7， T , 24としたが、アキシァノレタイプであっても構わない。また、処理回路 12等を磁気検出回路基板 11に実装する形で説明してきたが、回路のすべて、あるいはその一部を図示しない出力ケーブルの途中に入れても構わないし、外部回路側に処理回路機能を持たせても良い。

Claims

請求の範囲

[1] 回転側軌道輪、固定軌道輪、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磁気特性を円周方向に周期的に変化させた被検出部と、

この被検出部に対向したアナログ出力の磁気センサからなる磁気検出部と、上記磁気検出部により検出される上記被検出部の信号を周期毎に内挿して分割する内挿分割手段とを備え、

上記被検出部の上記磁気検出部に対する磁気特性が、回転側軌道輪の 1回転に対して 2周期以上に変化している回転センサ付軸受。

[2] 請求項 1に記載の回転センサ付軸受において、さらに、上記内挿分割手段により分割された出力信号をパルス変換するパルス変換部を設けた回転センサ付軸受。

[3] 請求項 1に記載の回転センサ付軸受において、さらに、回転側軌道輪に取付けられた被検出部と、この被検出部に対向して配置された検出部とでなる原点信号の生成手段を設けた回転センサ付軸受。

[4] 請求項 1に記載の回転センサ付軸受において、被検出部の磁性材として等方性磁石を用いた回転センサ付軸受。

[5] 回転側軌道輪、固定軌道輪、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磁気特性をそれぞれ円周方向に周期的に変化させた

2つの被検出部と、

これら被検出部にそれぞれ対向して配置されたアナログ出力の磁気センサからなる 2つの磁気検出部と、

上記各磁気検出部の信号をそれぞれ周期毎に内挿して分割する 2つの内挿分割手段とを備え、

上記 2つの被検出部の内の一つが上記磁気検出部に対する磁気特性を回転側軌道輪の 1回転に対して 2周期以上に変化させた詳細位置検出用のものであり、他の一つが磁気検出部に対する磁気特性を回転側軌道輪の 1回転に対して 1周期の変ィ匕とした絶対位置検出用のものである回転センサ付軸受。

[6] 請求項 5に記載の回転センサ付軸受において、さらに、絶対位置検出用の被検出部に対応する内挿分割手段より得られる絶対位置の信号を元にして、詳細位置検出用の被検出部に対応する上記内挿分割手段より得られる信号の絶対位置を算出する絶対位置変換部を設けた回転センサ付軸受。

[7] 請求項 5に記載の回転センサ付軸受において、上記詳細位置検出用の被検出部と上記絶対位置検出用の被検出部との間に隙間を持たせた回転センサ付軸受。

[8] 請求項 5に記載の回転センサ付軸受において、被検出部の磁性材として等方性磁石を用いた回転センサ付軸受。