(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体としての円筒状のころが保持されてなるころがり軸受において、
前記ころの軸方向に沿って一端側をＮ極に、他端側をＳ極に磁化すると共に、
前記ころがり軸受の前記ころの一端側に配設された固定構造部に、前記ころの公転軌道と平行に所定の間隔毎に敷設された検出部材としての素子部材を敷設し、
さらに、前記ころがり軸受の前記ころの他端側に、前記素子部材と平行に対をなす素子部材を前記ころの軸線上に配設するころがり軸受。
【請求項２】
内輪と外輪との間に保持器を介して玉からなる複数の転動体が保持されてなるころがり軸受において、
前記転動体を磁化すると共に、前記内輪の回転中心から半径方向にｚ軸、該ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の回転方向にｙ軸、該ｙ軸及び前記ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の軸方向にｘ軸を画成する座標系を前記転動体の回りに定め、
第一素子部材は前記ｚ軸上にある前記外輪に、第二素子部材は前記ｙ軸から所定角度だけ傾斜したｙ’軸上にある前記外輪に、第三素子部材は前記ｘ軸上にある前記ころがり軸受の固定構造部に且つ前記転動体に対面するように、前記転動体の公転軌道方向に所定間隔毎に配設するころがり軸受。
【請求項３】
内輪と外輪との間に保持器を介して玉からなる複数の転動体が保持されてなるころがり軸受において、
前記転動体を磁化すると共に、前記内輪の回転中心から半径方向にｚ軸、該ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の回転方向にｙ軸、該ｙ軸及び前記ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の軸方向にｘ軸を画成する座標系を前記転動体の回りに定め、
第一素子部材は前記ｚ軸上に、第二素子部材は前記ｙ軸上に、そして第三素子部材は前記ｘ軸上に位置するように且つ前記転動体に対面するように、各々固定治具を介してころがり軸受の固定構造部に、前記転動体の公転軌道方向に所定間隔毎に配設するころがり軸受。
【請求項４】
前記玉は、セラミックス玉であり、該セラミックス玉にＮ極とＳ極との薄膜を蒸着することにより磁化する請求項２または３に記載のころがり軸受。
【請求項５】
前記素子部材は、ホール素子である請求項１〜４の内のいずれか１項に記載のころがり軸受。
【請求項６】
前記素子部材は、環状コイルである請求項１〜４の内のいずれか１項に記載のころがり軸受。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の内のいずれか１項に記載されたころがり軸受を備えたころがり軸受用転動体の運転状態計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ころがり軸受に関し、特に、ころがり軸受用転動体の自転数や公転速度等の回転状態を計測する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、機械構造であるころがり軸受や遊星型トラクションドライブでは、構成部品の各部の寸法が決まると、軸の一定回転速度に対して、ころ型の転動体の自転運動及び公転運動の速度や、玉型の転動体の三次元運動は、理論的に決定される。
【０００３】
しかし、転動体やローラの実際の運動は、完全なころがり運動だけではなく、滑りを伴うような場合もあり、このような場合には、転動体の運動は、理論的に決定される運動とは異なったものとなる。
【０００４】
このように、滑りが生じる場合に、この滑りが大きければ、転動体やローラの転走面に焼付きや摩耗が生じて、これらの部材を損傷させてしまう可能性がある。従って、このような損傷を未然に防止するために、転動体の運動の計測が行われており、その計測装置として次の二つのようなものが知られている。
【０００５】
（１）ホール素子のホール電圧を用いる装置
図２７から図２９を用いてこの装置を説明する。ホール素子とは、磁束を受けて電気的出力を生じるもので、図２７に示すように、磁界の中に置かれたホール素子１は、式（１）で示されるように、磁束Ｂの垂直成分に比例したホール電圧を発生する。
ＶＨ＝（ＲＨ／ｂ）Ｉｃ・・・（１）
ここで、ＲＨはホール係数、ｂはホール素子の厚さである。式（１）より、制御電流を一定にすると、角θ即ち磁束Ｂの方向がホール電圧により決定できる。
【０００６】
この関係を利用して、図２８に示すように、磁化した玉２の中心を原点とした座標軸（ｘ、ｙ、ｚ）の各々適当な位置にホール素子１ｘ、１ｙ及び１ｚを配設し、一定の制御電流を加えれば、磁束の座標軸方向成分に比例した、各々のホール電圧ＶＨＸ、ＶＨＹ及びＶＨＺが式（２）、（３）及び（４）から得られる。
ＶＨＸ＝Ｖ０・ｃｏｓαｎ・・・（２）
ＶＨＹ＝Ｖ０・ｃｏｓβｎ・・・（３）
ＶＨＺ＝Ｖ０・ｃｏｓγｎ・・・（４）
ここで、Ｖ０は最大検出出力、αｎ、βｎ、γｎは各々磁軸とｘ、ｙ、ｚ軸との角度である。これらの検出出力から三次元的に磁軸方向が決定でき、それにより、玉２の自転に伴う磁軸方向変化から、玉２の運動を三次元的に検出できる。
【０００７】
図２９に、上記検出手段を備えるころがり軸受を示し、（Ａ）はその一部横断面図、（Ｂ）はその平面拡大図である。ころがり軸受の転動体としての玉２は、内輪５と、ハウジング４に保持された外輪６と、保持器３とにより相対的位置が保持されている。ここで、これがり軸受の内輪５の中心を定め、その中心から半径方向の軸をｚ軸（図２９（Ａ）において紙面に対して上下方向あるいは図２９（Ｂ）において紙面に対して垂直方向）、このｚ軸と直交する軸でころがり軸受の回転方向（玉２の公転方向）をｙ軸、そしてｚ軸と直交する軸でころがり軸受の軸方向をｘ軸と規定する。
【０００８】
ｘ軸方向の一対のホール素子１ｘ及びｙ軸方向の一対のホール素子１Ｙは、各々保持器３に埋め込まれ、ｚ軸方向のホール素子１Ｚは、ハウジング４から突出した腕部に埋め込まれ、玉２、ハウジング４、内輪５及び外輪６で構成する磁気回路内に置かれている。このように、保持器３に埋め込まれたホール素子１からの出力は、保持器３が公転をするため、保持器３からのリード線を出力検出用治具８を介してスリップリング７より引き出すことにより、検出される。このようにして、ころがり軸受の玉２の運動を三次元的に検出できる。
【０００９】
（２）磁化ころの検出電磁誘導を用いる装置
転動体として用いられる円筒状のころを磁化させて、そのころによる電磁誘導を検出する装置で、図３０に、そのころを用いたころがり軸受の略断面図と磁化したころを示す。図３０（Ｂ）のように、一個のころ９を半径方向に着磁して、そのころ９を内輪５、外輪６及び保持器１０により相対的位置が保持されるようにしてころがり軸受に組み込み、そして内輪５もしくは内輪６の周囲にサーチコイル１０を巻回する。
【００１０】
ころがり軸受が回転すると、着磁したころ９が自転し、そのＮ極及びＳ極は、サーチコイル１０に微弱な交流電圧を誘起させる。この電圧を増幅器を経て、電磁オシログラフでとれば、図３１に示すように、ころ９の一自転は、一波長に相当する波として、オシログラフぺーパに記録される。このようにして、ころがり軸受のころ９の運動が、検出できる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した二つの装置には、各々次のような欠点があった。
（１）ホール素子のホール電圧を用いる装置では、保持器３にホール素子１を埋め込まなければならず、その加工作業の制作費が嵩み、経済性が十分でないという問題点があった。また、公転する保持器３からホール素子１の出力をスリップリング８を介して取り出すので、保持器３の運動が拘束され、結果として、計測精度が劣るという問題点もあった。
【００１２】
（２）磁化ころの検出電磁誘導を用いる装置では、内輪５または外輪６の周囲にサーチコイル１０を巻回する加工作業があるので、その制作費が嵩み、経済性に十分でないという問題点があった、また、磁化したころ９は、一回の自転により計測信号を一波長しか出せないので、一自転速度の変化を捉えることができず、従って、計測精度が劣るという問題点もあった。
【００１３】
従って、本発明は、上述した従来の技術の問題を解決するためになされたもので、保持器や、内輪、外輪または軸への加工作業が不要で、また、保持器の運動を拘束することがなく、さらに、一回の自転で数波長の計測信号を出すことのできる、経済性と計測精度に優れたころがり軸受と、該ころがり軸受用転動体の回転状態を計測する装置を提供することを主な目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の第一の局面としては、内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体としての円筒状のころが保持されてなるころがり軸受において、ころの軸方向に沿って一端側をＮ極に、他端側をＳ極に磁化すると共に、前記ころがり軸受の前記ころの一端側に配設された固定構造部に、前記ころの公転軌道と平行に所定の間隔毎に敷設された検出部材としての素子部材を敷設し、さらに、前記ころがり軸受の前記ころの他端側に、前記素子部材と平行に対をなす素子部材を前記ころの軸線上に配設するころがり軸受を提供する。
【００２０】
次に、本発明の別の局面によれば、内輪と外輪との間に保持器を介して玉からなる複数の転動体が保持されてなるころがり軸受において、前記転動体を磁化すると共に、前記内輪の回転中心から半径方向にｚ軸、該ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の回転方向にｙ軸、該ｙ軸及び前記ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の軸方向にｘ軸を画成する座標系を前記転動体の回りに定め、第一素子部材は前記ｚ軸上にある前記外輪に、第二素子部材は前記ｙ軸から所定角度だけ傾斜したｙ’軸上にある前記外輪に、第三素子部材は前記ｘ軸上にある前記ころがり軸受の固定構造部に且つ前記転動体に対面するように、前記転動体の公転軌道方向に所定間隔毎に配設するころがり軸受を提供する。
【００２１】
さらに、本発明の別の局面によれば、内輪と外輪との間に保持器を介して玉からなる複数の転動体が保持されてなるころがり軸受において、前記転動体を磁化すると共に、前記内輪の回転中心から半径方向にｚ軸、該ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の回転方向にｙ軸、該ｙ軸及び前記ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の軸方向にｘ軸を画成する座標系を前記転動体の回りに定め、第一素子部材は前記ｚ軸上に、第二素子部材は前記ｙ軸上に、そして前記第三素子部材は前記ｘ軸上に位置するように且つ前記転動体に対面するように、各々固定治具を介してころがり軸受の固定構造部に配設する軸受を提供する。
各軸方向側に設けられた非回転部材に且つ前記転動体に対面するように各々第一、第二及び第三素子部材を、前記転動体の公転軌道方向に所定間隔毎に配設するころがり軸受を提供する。
【００２２】
さらに、前記玉は、セラミックス玉であり、該セラミックス玉にＮ極とＳ極との薄膜を蒸着することにより磁化することも望ましい。
【００２３】
また、前記素子部材は、ホール素子または環状コイルから構成してもよい。
【００２４】
さらに、本発明の別の局面によれば、上述したころがり軸受を備えたころがり軸受用転動体の運動状態計測装置が提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るころがり軸受及びころがり軸受用転動体の回転状態計測装置の好適な実施の形態を、添付図面を参照しながら説明するが、図中、同一符号は、同一又は対応部分を示すものとする。
【００２６】
第１の実施形態を図１及び図２を用いて説明する。図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、転動体として使用される円筒状のころ９は、その左面側を半径方向に相対してＮ極９ａとＳ極９ｂとに磁化されている。なお、ころ９には、保持器１１に固定するためのねじ穴９ｃが開けられている。磁化されたころ９は、外輪６、内輪５及び保持器１１により、相対的位置が保持されるようにころがり軸受に組み込まれる。検出部材である環状コイル１３は、ころがり軸受の固定構造部１２に、ころ９の公転軌道に平行して敷設されている。また、固定構造部１２には、潤滑油を供給するための供給用ノズル１４も開けられている。
【００２７】
このように構成されたころがり軸受において、ころ９の磁束の方向は、図１に示すように、ころ９の半径方向になる。ここで、図２（Ｂ）に示すように、磁化したころ９が自転すると、ころのＮ極及びＳ極（玉の磁束）は、環状コイル１３に微弱な交流電圧Ｖを誘起させる。この交流電圧Ｖを、図２（Ａ）に示すように増幅器６６を経て電磁オシログラフ６７でとれば、ころ９の一自転が一波長に相当する波としてオシログラフぺーパに記録される。その結果、この電圧の変化の回数を数えることにより、ころ９の自転回転数を計測することができる。
【００２８】
従って、ころがり軸受の磁化されたころ９の回転状態を計測するに当たって、検出用環状コイル１３をころがり軸受の固定構造部１２に設けたことにより、保持器１１や内輪５、外輪６または軸への部品埋め込み加工作業が不要となり、また、内輪５または外輪６の周囲にサーチコイルを巻回する面倒な加工作業も不要となるため、製作費が節約でき、経済性が向上する。さらに、公転する保持器１１から検知情報を機械的手段で取り出す必要が無くなり、保持器１１の運動が拘束されなくなるため、計測精度が向上する。
【００２９】
次に、第２の実施形態を図３及び図４を用いて説明する。ころがり軸受の基本的な構成は、第１の実施形態と同じであり、ころ９も、第１の実施形態と同様に、その左面側を半径方向に相対してＮ極９ａとＳ極９ｂとに磁化されている。しかし、ころ９の運動状態を検知するための検出部材に、上記の環状コイルに代えて、素子部材であるホール素子１を用いる点が異なる。このホール素子１は、ころがり軸受の固定構造部１２に、ころ９の公転軌道上に所定間隔（図４における角度θ参照）毎に敷設されている。
【００３０】
このように構成されたころがり軸受において、図１に示すように、ころ９の磁束の方向は、ころ９の半径方向になる。ここで、図４（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、ころ９が自転すると、ころ９の磁束の角度が変化するので、検知用のホール素子１に生じるホール電圧ＶＨが変化する。このホール素子１にホール電圧ＶＨが生じる原理は、従来技術で説明した通りである。従って、このホール素子１におけるホール電圧の変化により、ころ９の回転角度を検知すれば、ころ９の自転回転数を計測することができる。また、敷設されたホール素子１の間隔（角度θ）は既知であるから、ホール電圧が発生する時間間隔を計測すると、ころ９の公転速度を計測することができる。
【００３１】
従って、ころがり軸受の磁化されたころ９の回転状態を計測するに当たって、ホール素子１をころがり軸受の固定構造部１２に設けたことにより、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
なお、ホール素子１と同様な位置及び向きに、後述する環状コイルを配設しても、同様の効果が得られる。
【００３２】
次に、第３の実施形態を図５及び図６を用いて説明する。ころがり軸受の基本的な構成は図１及び図２に示した第１の実施形態と同じであるが、ころ９の磁化の方向と、環状コイル１５の配置の仕方が異なる。ころ９は、その左面側をＮ極に、その右面側をＳ極に、即ちころ９の軸方向両端側に相対して磁化されている。また、ころ９の運動状態を検知する検出部材としての環状コイル１５は、ころがり軸受の固定構造部１２に、ころ９の公転軌道上に所定の間隔（図６における角度θ参照）毎に敷設されている。
【００３３】
このように構成されたころがり軸受において、ころ９の磁束の方向は、図５に示すように、ころ９の軸方向になるので、検知用の環状コイル１５には、ころ９が自転しながら公転することにより、ころ９の磁束が変化するので、誘導起電力が発生する。その結果、敷設された環状コイル１５の間隔（角度θ）と、この環状コイル１５に生じる誘導起電力の変化した時間間隔を計測すると、ころ９の公転速度を計測することができる。
【００３４】
従って、ころがり軸受の磁化されたころ９の回転状態を計測するに当たって、検出用環状コイル１５をころがり軸受の固定構造部１２に設けたことにより、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３５】
次に第４の実施形態を図７及び図８を用いて説明する。ころがり軸受の基本的な構成は、第１の実施形態と同じである。円筒状のころ９は、その左面側をＮ極に、その右面側をＳ極に、即ちころ９の軸方向両端側に相対して磁化されている。また、この実施形態では、第３の実施形態と同様に、ころ９の運動状態を検出するためにホール素子１を用いるが、ころ９の軸方向の軸線ｘ−ｘの延長線上に対面すように、一対のホール素子１Ｎ及び１Ｓを配設している。なお、これらのホール素子は、図示しないころがり軸受の固定構造部に取り付けられている。
【００３６】
このように構成されたころがり軸受において、一対のホール素子１Ｎ及び１Ｓには、上述した式（１）で示したように、磁束Ｂの垂直成分に比例したホール電圧が発生する。
ＶＨ＝（ＲＨ／ｂ）Ｉｃ・・・（１）
従って、図８（Ｂ）に示したように、ころ９がその軸線ｘ−ｘから傾いてスキューと呼ばれる状態になった場合に、制御電流を一定にすると、式（１）より磁束の方向、即ち軸線ｘ−ｘからの傾き角θが決定できる。
【００３７】
従って、ころがり軸受の磁化されたころ９の回転状態を計測するに当たって、一対のホール素子１Ｎ及び１Ｓをころがり軸受の固定構造部に設けたことにより、第１の実施形態と同様の効果が得られると共に、さらに、スキューが発生したままの状態で、ころ９が軸方向に移動することにより生じる損傷を、未然に防止することもできる。
【００３８】
次に、図９及び図１０を用いて、第４の実施形態におけるホール素子の代わりに環状コイルを使用した第５の実施形態を説明する。ころがり軸受の基本的な構成及びころ９の磁化は、第４の実施形態と同じである。異なる点は、上述したように、一対のホール素子に代えて、一対の環状コイル１６Ｎ及び１６Ｓを設けた点である。
【００３９】
まず、図１１を用いて、コイル１７を利用した玉２の運動状態を検出する原理を説明する。この図１１（Ａ）に示すように、磁化した玉２が自転すると、玉のＮ極及びＳ極（玉の磁束）は、コイル１７に微弱な交流電圧Ｖを誘起させる。この交流電圧Ｖを、図１１（Ｂ）に示すように増幅器を経て電磁オシログラフでとれば、玉２の一自転が一波長に相当する波としてオシログラフぺーパに記録される。
【００４０】
従って、ころがり軸受の磁化されたころ９の回転状態を計測するに当たって、一対の環状コイル１６Ｎ及び１６Ｓをころがり軸受の固定構造部に設けることにより、第４の実施形態と同様の効果が得られ、スキューが発生したままの状態で、ころ９が軸方向に移動することにより生じる損傷を、未然に防止することができる。
【００４１】
なお、第１から第５までの実施形態では、各検出部材は、直接ころがり軸受の固定構造部１２に敷設されているが、素子固定治具を介して固定構造部や他のころがり軸受の部材、例えばハウジング４等に取り付けることもできる。
【００４２】
次に第６の実施形態を、図１２〜図１４を用いて説明する。
第１から第５までの実施形態では、ころがり軸受の転動体として、円筒状のころを使用した場合における運動状態の計測装置について説明したが、この実施形態は、転動体として玉を使用した場合におけるころがり軸受とその転動体の運動状態の計測装置について説明する。
【００４３】
図１２に示すように、転動体として使用される玉２は、Ｎ極とＳ極との磁軸ができるように磁化を行う。磁化された玉２は、外輪６、内輪５及び保持器３により、相対的位置が保持されるようにころがり軸受に組み込まれる。
【００４４】
図１３において、ころがり軸受の内輪５の中心Ｏを定め、その中心Ｏから半径方向の軸をｚ軸、このｚ軸と直交する軸でころがり軸受の回転方向（玉２の公転方向）をｙ軸、そしてｚ軸と直交する軸でころがり軸受の軸方向をｘ軸と規定する。この座標系において、ｘ軸に対面するようにホール素子１ｘを固定構造部１２に配設し、ｙ軸からβ”だけ傾斜したｙ’軸に対面するようにホール素子１Ｙ’を外輪６に配設し、そしてｚ軸に対面するようにホール素子１Ｚを外輪６に配設する。なお、ホール素子１Ｚ及び１Ｙは、磁化した玉に近いほど検出能力が高くなるため、外輪６に埋め込まれているが、外輪の外側のハウジング４に埋め込んでも同様の効果が得られる。
【００４５】
このように構成した装置において、玉２の運動状態を計測するには、従来技術において説明した（１）ホール素子のホール電圧を用いる装置と同様の方法であるが、各ホール素子を回転する保持器３に取り付けないようにするため、図１４の座標系に示すように、ｙ軸方向のホール素子をｙ軸から
β”だけ傾斜したｙ’軸に取り付けたため、磁束の座標軸方向成分に比例した各々のホール電圧ＶＨＸ、Ｖ’ＨＹ及びＶＨＺは、式（２）、（３’）及び（４）のようになる。
ＶＨＸ＝Ｖ０・ｃｏｓαｎ・・・（２）
ＶＨＹ＝Ｖ０・ｃｏｓβ’ｎ・・・（３’）
ＶＨＺ＝Ｖ０・ｃｏｓγｎ・・・（４）
これらの検出出力から三次元的に玉２の磁軸方向が決定でき、それにより、玉２の自転に伴う磁軸方向変化から、玉２の運動を三次元的に検出できる。また、このホール素子１Ｘ、１Ｙ及び１Ｚの組を、図１３に示すように、ころがり軸受の固定構造部１２に、玉２の公転軌道上に所定の間隔（角度θ）毎に敷設すれば、磁軸方向の変化の方向及びその変化速度を、即ちｘ、ｙ’、ｚ軸回りの回転速度を求めることができる。
【００４６】
従って、ころがり軸受の磁化された玉２の回転状態を計測するに当たって、ホール素子１をころがり軸受の固定構造部１２や外輪６に設けたことにより、保持器３や内輪５または軸への部品埋め込み加工作業が不要となり、また、内輪５または外輪６の周囲にサーチコイルを巻回する面倒な加工作業も不要となるため、製作費が節約でき、経済性が向上する。さらに、公転する保持器３から検知情報を機械的手段で取り出す必要が無くなり、保持器３の運動が拘束されなくなるため、計測精度が向上する。
【００４７】
次に、図１５及び図１６を用いて、第６の実施形態におけるホール素子の代わりに環状コイルを使用した第７の実施形態を説明する。ころがり軸受の基本的な構成及び玉２の磁化は、第６の実施形態と同じである。異なる点は、上述したように、ホール素子に代えて、環状コイル１６Ｘ、１６Ｙ’及び１６Ｚを設けた点である。
【００４８】
ころがり軸受の磁化された玉２の回転状態を計測するに当たって、環状コイルをころがり軸受の固定構造部や外輪６に設けたことにより、第６の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４９】
次に第８の実施形態を、図１７及び図１８を用いて説明する。ころがり軸受の基本的な構成は、第６の実施形態と同じであるが、転動体である玉として、セラミックス玉１９を使用し、このセラミックス玉１９の表面に、Ｎ極とＳ極との磁軸ができるよう磁化した薄膜の蒸着を行う、即ち蒸着膜２０Ｎ及び２０Ｓを付ける点が異なる。
【００５０】
このように構成することにより、第６の実施形態と同様の効果が得られると共に、さらに、玉の磁化が不可能なセラミックス玉の三次元運動を検出することができる。
【００５１】
次に、図１９及び図２０を用いて、第８の実施形態におけるホール素子の代わりに環状コイルを使用した第９の実施形態を説明する。ころがり軸受の基本的な構成及びセラミックス玉１９の磁化は、第８の実施形態と同じである。異なる点は、上述したように、ホール素子に代えて、環状コイル１６Ｘ、１６Ｙ’及び１６Ｚを設けた点である。
【００５２】
磁化されたセラミックス玉１９の回転状態を計測するに当たって、環状コイルをころがり軸受の固定構造部や外輪６に設けたことにより、第８の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５３】
次に第１０の実施形態を、図２１〜図２３を用いて説明する。ころがり軸受の基本的な構成は、第６の実施形態と同じであるが、各ホール素子１Ｘ、１Ｙ及び１Ｚを外輪６や固定構造部に配設せずに、素子固定治具１８を介して外輪６を保持するハウジング４に取りつける点が異なる。
【００５４】
このように構成することにより、第６の実施形態と同様の効果が得られると共に、外輪への部品の埋め込み加工作業が不要となり、制作費がさらに節約でき、経済性がより向上する。
【００５５】
次に、図２４〜図２６を用いて、第１０の実施形態におけるホール素子の代わりに環状コイルを使用した第１１の実施形態を説明する。ころがり軸受の基本的な構成及び玉２の磁化は、第１０の実施形態と同じである。異なる点は、上述したように、ホール素子に代えて、環状コイル１６Ｘ、１６Ｙ’及び１６Ｚを設けた点である。
【００５６】
磁化された玉２の回転状態を計測するに当たって、環状コイルを素子固定治具１８を介してハウジング４に取り付けたことにより、第１０の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のころがり軸受は、内輪と外輪との間に保持器を介して複数の転動体としての円筒状のころが保持されてなるころがり軸受において、前記ころの軸方向に沿って一端側をＮ極に、他端側をＳ極に磁化すると共に、前記ころがり軸受の前記ころの一端側に配設された固定構造部に前記ころの公転軌道と平行に所定の間隔毎に敷設された検出部材としての素子部材を敷設し、さらに、前記ころがり軸受の前記ころの他端側に、前記素子部材と平行に対をなす素子部材を前記ころの軸線上に配設するので、転動体の運転状態を計測するに当たって、ホール素子の保持器や内輪、外輪または軸への部品埋め込み加工作業が不要となり、また、内輪または外輪の周囲にサーチコイルを巻回する面倒な加工作業も不要となるため、製作費が節約でき、経済性が向上する。さらに、公転する保持器から検知情報を機械的手段で取り出す必要が無くなり、保持器の運動が拘束されなくなるため、計測精度が向上する。加えて、ころがその軸線から傾いてスキューと呼ばれる状態になった場合に、軸線からの傾き角が決定でき、スキューが発生したままの状態で、ころが軸方向に移動することにより生じる損傷を、未然に防止することもできる。
【００６２】
本発明の請求項２に記載のころがり軸受は、内輪と外輪との間に保持器を介して玉らかなる複数の転動体が保持されてなるころがり軸受において、前記転動体を磁化すると共に、前記内輪の回転中心から半径方向にｚ軸、該ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の回転方向にｙ軸、該ｙ軸及び前記ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の軸方向にｘ軸を画成する座標系を前記転動体の回りに定め、第一素子部材は前記ｚ軸上にある前記外輪に、第二素子部材は前記ｙ軸から所定角度だけ傾斜したｙ’軸上にある前記外輪に、第三素子部材は前記ｘ軸上にある前記ころがり軸受の固定構造部に且つ前記転動体に対面するように、前記転動体の公転軌道方向に所定間隔毎に配設するので、転動体の運転状態を計測するに当たって、ホール素子の保持器や内輪、または軸への部品埋め込み加工作業が不要となり、また、内輪または外輪の周囲にサーチコイルを巻回する面倒な加工作業も不要となるため、製作費が節約でき、経済性が向上する。さらに、公転する保持器から検知情報を機械的手段で取り出す必要が無くなり、保持器の運動が拘束されなくなるため、計測精度が向上する。またさらに、玉の自転に伴う磁軸方向の変化と、この変化速度とより、玉の運動を三次元的に検出できる。
【００６４】
本発明の請求項３に記載のころがり軸受は、内輪と外輪との間に保持器を介して玉からなる複数の転動体が保持されてなるころがり軸受において、前記転動体を磁化すると共に、前記内輪の回転中心から半径方向にｚ軸、該ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の回転方向にｙ軸、該ｙ軸及び前記ｚ軸と直交し且つ前記ころがり軸受の軸方向にｘ軸を画成する座標系を前記転動体の回りに定め、第一素子部材は前記ｚ軸上に、第二素子部材は前記ｙ軸上に、そして前記第三素子部材は前記ｘ軸上に位置するように且つ前記転動体に対面するように、各々固定治具を介してころがり軸受の固定構造部に配設する軸受を提供するので、ころがり軸受の外輪への加工作業が不要となるため、さらに製作費が節約でき、経済性が向上する。
【００６５】
本発明の請求項４に記載のころがり軸受は、前記玉が、セラミックス玉であり、該セラミックス玉にＮ極とＳ極との薄膜を蒸着することにより磁化するので、玉の磁化が不可能なセラミックス玉の三次元運動を検出することができる。
【００６６】
本発明の請求項５に記載のころがり軸受は、前記素子部材が、ホール素子であり、請求項６に記載のころがり軸受は、前記素子部材が、環状コイルであるので、小型で安価な素子により確実な計測ができることのより、さらに、経済性が向上する。
【００６７】
本発明の請求項７に記載のころがり軸受用転動体の運転状態計測装置は、請求項１〜請求項６の内のいずれか１項に記載のころがり軸受を備えているので、転動体の運転状態を計測するに当たって、ホール素子の保持器や内輪、外輪または軸への部品埋め込み加工作業が不要となり、また、内輪または外輪の周囲にサーチコイルを巻回する面倒な加工作業も不要となるため、製作費が節約でき、経済性が向上する。さらに、公転する保持器から検知情報を機械的手段で取り出す必要が無くなり、保持器の運動が拘束されなくなるため、計測精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）は、ころと環状コイルを用いた、本発明の第１実施形態の要部示す模式的な断面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は、ころの磁化を示す図である。
【図２】  （Ａ）は、図１に示した第１実施形態を示す模式的な正面構成図と処理系統図、（Ｂ）は、ころの自転とそれに伴ってコイルに誘起する交流電圧との関係を示す模式図と、ころの自転により誘起された交流電圧と時間との関係を示したグラフである。
【図３】  （Ａ）は、ころとホール素子を用いた、本発明の第３実施形態の要部を示す模式的な横断面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は、ころの磁化を示す図である。
【図４】  （Ａ）は、図５に示した第３実施形態を示す模式的な正面構成図、（Ｂ）〜（Ｄ）は、ころの磁軸とホール素子との関係を示す模式図である。
【図５】  ころと環状コイルを用いた、本発明の第２実施形態の要部を示す模式的な断面図である。
【図６】  図３に示した第２実施形態を示す模式的な正面構成図である。
【図７】  一対のホール素子を用いてスキューを検知する、本発明の第４実施形態の要部を示す模式的な斜視図である。
【図８】  （Ａ）及び（Ｂ）は、各々ころの磁束とホール素子との関係を示す模式図である。
【図９】  一対の環状コイルを用いてスキューを検知する、本発明の第５実施形態の要部を示す模式的な斜視図である。
【図１０】  （Ａ）及び（Ｂ）は、各々ころの磁束と環状コイルとの関係を示す模式図である。
【図１１】  （Ａ）は、玉の自転とそれに伴ってコイルに誘起する交流電圧との関係を示す模式図、（Ｂ）は、玉の自転により誘起された交流電圧と時間との関係を示したグラフである。
【図１２】  玉とホール素子を用いた、本発明の第６実施形態の要部を示す模式的な断面図である。
【図１３】  図１２に示した第６実施形態の要部を示す模式的な正面構成図でる。
【図１４】  第６実施形態の磁化した玉とホール素子との位置関係を示す座標系図である。
【図１５】  図１３に示した第６実施形態のホール素子の代わりに環状コイルを用いた第７実施形態の要部を示す模式的な正面構成図である。
【図１６】  第７実施形態の磁化した玉と環状コイルとの位置関係を示す座標系図である。
【図１７】  転動体として磁極の薄膜を蒸着したセラミックス玉を用いた第８実施形態の要部を示す模式的な正面構成図である。
【図１８】  磁極の薄膜を蒸着したセラミックス玉とホール素子との位置関係を示す座標系図である。
【図１９】  図１７に示した第８実施形態のホール素子の代わりに環状コイルを用いた第９実施形態の要部を示す模式的な正面構成図である。
【図２０】  第９実施形態のセラミックス玉と環状コイルとの位置関係を示す座標系図である。
【図２１】  玉とホール素子を用いた、本発明の第１０実施形態の要部を示す模式的な正面構成図である。
【図２２】  第１０実施形態の玉と素子固定治具を用いて取り付けたホール素子との位置関係を示す模式的な断面図である。
【図２３】  玉とホール素子との位置関係を示す座標系図である。
【図２４】  第１０実施形態のホール素子を環状コイルに代えた、本発明の第１１実施形態の要部を示す模式的な正面構成図である。
【図２５】  第１１実施形態の玉と素子固定治具を用いて取り付けた環状コイルとの位置関係を示す模式的な断面図である。
【図２６】  玉と環状コイルとの位置関係を示す座標系図である。
【図２７】  磁界の中に置かれたホール素子を示す模式的な斜視図である。
【図２８】  磁化した玉の中心を原点とした座標軸ｘ、ｙ、ｚに配設されたホール素子を示す磁軸とホール電圧との位置関係を説明するための座標系図である。
【図２９】  （Ａ）は、従来技術のころがり軸受転動体の運動状態計測装置の要部を示す模式的な断面図、（Ｂ）は、玉の保持器に埋め込まれたホール素子を示す模式的な図である。
【図３０】  （Ａ）は、磁化ころと内輪に巻回されたサーチコイルとを示す、従来技術のころがり軸受転動体の運動状態計測装置の要部を示す模式図、（Ｂ）は、ころの磁化の状態を示す図である。
【図３１】  ころの自転によりサーチコイルに誘起した交流電圧と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ホール素子、２…玉、３…保持器、４…ハウジング、５…内輪、６…外輪、７…出力検出用治具、８…スリップリング、９…ころ、１０…サーチコイル、１１…保持器、１２…固定構造部、１３…環状コイル、１４…給油用ノズル、１５…環状コイル、１６…環状コイル、１７…サーチコイル、１８…素子固定治具、１９…セラミック玉、２０…蒸着膜、６６…増幅器、６７…電磁オシログラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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