(57)【要約】【課題】  製作が容易で、取付が簡単な高精度の回転センサ付軸受および軸受装置を提供する。【解決手段】  いずれか一方が回転側軌道輪を構成し、また他方が固定側軌道輪を構成する内輪１０ａおよび外輪１０ｂと、回転側軌道輪と固定側軌道輪との間に配置される複数の転動体１０ｃと、センサ素子３を含み固定側軌道輪に取り付けられたセンサハウジング１と、回転側軌道輪とは別体の一体物とされ、センサ素子に感知される磁気信号のためのエンコーダ５とを備える。【選択図】        図２
2006208285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれか一方が回転側軌道輪を構成し、また他方が固定側軌道輪を構成する内輪および外輪と、
前記回転側軌道輪と前記固定側軌道輪との間に配置される複数の転動体と、
センサ素子を含み前記固定側軌道輪に取り付けられたセンサハウジングと、
前記回転側軌道輪とは別体の一体物とされ、前記センサ素子に感知される磁気信号のためのエンコーダとを備える、回転センサ付軸受。
【請求項２】
前記エンコーダが一体のゴム製エンコーダである、請求項１に記載の回転センサ付軸受。
【請求項３】
前記外輪が前記固定側軌道輪を構成し、該外輪に環状金属体を介在させて前記センサハウジングが取り付けられている、請求項１または２に記載の回転センサ付軸受。
【請求項４】
前記外輪が前記固定側軌道輪を構成し、該外輪に樹脂製の前記センサハウジングが取り付けられ、前記外輪の外周面と、前記センサハウジングとの間に互いに係止し合う係止機構をさらに備える、請求項１または２に記載の回転センサ付軸受。
【請求項５】
鋼製の回転軸を有し、請求項１〜４のいずれかに記載の回転センサ付軸受における前記エンコーダが、前記鋼製の回転軸に装着されている、軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の事務機器に用いられる回転センサ付軸受および軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転センサ付軸受では、適用される装置の回転軸とともに回転する回転側軌道輪に磁気式または光学式エンコーダが設けられ、また非回転（固定）側軌道輪に磁気信号または光学信号を感知するセンサ素子が取り付けられる。光学式エンコーダでは、光をセンサ素子に向けて反射する部分と、センサ素子に向けて反射しない部分とが交互に配列されたものが用いられる。また、磁気式エンコーダの場合、Ｎ極とＳ極とが交互に円環状に配置されたものが円筒状の芯金に嵌め込まれる。芯金を含めた磁気エンコーダは、中心軸回りの回転により固定側軌道輪に配置された磁気センサ素子に周期的な磁気信号を感知させる。
【０００３】
磁気式エンコーダの場合、外気の温度変化において氷点下から高温までの大きな範囲の高温と低温との繰り返しがある場合、上記円環状のエンコーダの形状精度の劣化およびそれに起因する磁場発生部の磁気的精度が劣化することがある。磁気式エンコーダでは、通常、磁性粉末を焼結した永久磁石を用いることが多く、このような場合、上記の温度変化の繰り返しが長く続く場合、上記粒子を焼き固めた磁場発生部にクラックを生じることがある。このため、粒子状永久磁石の結合剤に耐熱性ゴムを用いることが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３４９５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の磁気式エンコーダでは、耐熱性ゴムの結合剤を含む環状部品を芯金に加硫接着する必要がある。このため、耐熱性ゴムおよび芯金が必要となり、さらに製造工数が増大して製造コストを上昇させる。
【０００５】
本発明は、製作が容易で、高精度の回転センサ付軸受および軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回転センサ付軸受は、いずれか一方が回転側軌道輪を構成し、また他方が固定側軌道輪を構成する内輪および外輪と、回転側軌道輪と固定側軌道輪との間に配置される複数の転動体と、センサ素子を含み固定側軌道輪に取り付けられたセンサハウジングと、回転側軌道輪とは別体の一体物とされ、センサ素子に感知される磁気信号のためのエンコーダとを備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、エンコーダが一体物であるため製作が容易である。また、一体物で構成されるため隣り合う磁極の間隔が変動しにくく、センサ素子の感知に誤りを生じにくい。さらに回転軸への取り付けが簡単にでき、より多くの取り付け工数に起因する、上記磁極間隔の変動を含む誤差要因を減少させることができる。上記エンコーダは、たとえば一体物のエンコーダを弾性体で構成すれば、緊縛力を使用することにより、回転軸に簡単に取り付けることができる。上記のエンコーダは、たとえば弾性体中に粉末焼結磁石を配置して全体を一体成形加工して製造され、回転軸を外周から締め付けるように環状にされたものとすることができる。また、ゴム製マグネットを用いてもよい。エンコーダが一体物であって弾性を有しておれば、とくに弾性の取付部材として特定できる部材を含まなくてもよい。また、弾性の取付部分と特定できる部分を含んでもよい。弾性体は弾性樹脂、ゴムなどが該当する。
【０００８】
また、上記のエンコーダを一体のゴム製エンコーダとすることができる。ゴムを用いることにより、ゴム特有の弾性に富んだエンコーダを構成することができ、そのゴムの緊縛力により、回転軸に簡単に取り付けることができる。
【０００９】
また、上記外輪が固定側軌道輪を構成し、該外輪に環状金属体を介在させてセンサハウジングを取り付けることができる。この構成により、センサハウジングの仕上がり精度をとくに高くする必要がなく、また製造上、たとえば射出成形加工上、型抜き等が容易でない特殊な形状にする必要がなくなる。
【００１０】
また、上記の外輪が固定側軌道輪を構成し、該外輪に樹脂製のセンサハウジングを取り付け、外輪の外周面と、センサハウジングとの間に互いに係止し合う係止機構をさらに備えることができる。上記の構成により、軸受には通常のシール付軸受を使用することができるため軸受装置の製作がさらに容易となる。また、上記の係止機構により、外輪とセンサハウジンとの軸方向のずれを防止することができる。また、上記係止機構に軸方向に沿う係止溝などを含ませれば、周方向に沿う回動すれを防止することができる。
【００１１】
本発明の軸受装置は、鋼製の回転軸を有し、上記のいずれかの回転センサ付軸受におけるエンコーダが、その鋼製の回転軸に装着される構成を有する。この構成によれば、磁気式エンコーダの隣り合うＳ極とＮ極との間にできる磁束は磁気抵抗の小さい経路を通ることになり、同じ永久磁石を用いてより多くの磁束を発生させることができる。このため、強い磁気信号をセンサ素子に送ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回転センサ付軸受および軸受装置は、一体物のエンコーダを用いるため、回転センサ付軸受自体の製作が容易であるばかりでなく、回転軸への装着も簡単に精度よく行なうことができる。さらに上記エンコーダを鋼製回転軸に装着することにより、エンコーダの各磁極間の磁気抵抗を小さくしてエンコーダの磁気信号を強くし、またエンコーダの小型化を図ることができる。また、外輪に樹脂製センサハウジングを取り付ける構造の場合には、シール付軸受を用いることができるので、軸受装置の製作が簡単化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における回転センサ付軸受を示す図である。図２は、図１の回転センサ付軸受を回転軸に装着した状態を示す図である。図３は、図２におけるＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００１５】
図１〜図３を参照して、軸受１０は、内輪１０ａ、外輪１０ｂ、および転動体（鋼球）１０ｃなどから構成されている。固定側軌道輪を構成する外輪１０ｂの内径に、板金（鋼板）１８を鋼板の弾性力で圧入して取り付けてある。その板金１８にはセンサ素子３が収納されたセンサハウジング１が取り付けられ、固定されている。樹脂などから形成されるセンサハウジング１は、図２において回転軸２５とは分離されている。
【００１６】
ゴム製磁気式エンコーダ５は、図３に示すように、Ｎ極とＳ極とが交互に周期的に円環状に構成されている。そして、ゴムの緊縛力により回転軸２５を外周から締め付けるように取り付けられ、回転軸２５とともに回転する。図３に示す磁石はゴム製マグネットでもよいし、粉末焼結された永久磁石はゴムとともに一体成形されたものであってもよい。
【００１７】
図３に示すようにエンコーダ５の外周側に永久磁石の一方の端のＮ極を配置したとき、内周側には他方端部のＳ極が配置される。したがって、外周側でＮ極−Ｓ極の交互配列のとき、内周側では回転軸２５の表面に接するようにＳ極−Ｎ極の交互配列が形成される。回転軸２５は、通常、高い比透磁率を有する強磁性体である鋼によって形成される。このため、隣り合うＳ極とＮ極との間に磁気抵抗の小さい磁路が形成される。磁気抵抗は（比）透磁率に反比例する。回転軸２５の表層部で隣り合うＳ極とＮ極との間では、磁束Ｆは、磁気抵抗の大きな空間に拡がらず、強磁性体である回転軸２５の中の短い経路を通って流れる。この結果、非磁性体の回転軸に装着する場合よりも、多くの磁束を発生させることができ、またその磁束を集中してセンサ素子３に向けることができる。
【００１８】
磁気式エンコーダ５を挟んで回転軸２５と反対側にセンサ素子３が配置されるが、センサ素子３側では磁束は、エンコーダ５とセンサ素子３との間の比透磁率の小さい（単位長さ当り磁気抵抗の大きい）ギャップを通る必要がある。しかし、ギャップ長さはできるだけ短くして磁気抵抗を小さくすることがセンサ素子３に集中して磁気信号を送る上で好ましい。また、センサ素子３の裏面（磁気式エンコーダと反対側の面）に強磁性体の板等を配置することが、磁束をセンサ素子３に引き寄せる上で好ましい。
【００１９】
上記の回転センサ付軸受は、包括的に述べれば次の通りである。すなわち、いずれか一方が回転側軌道輪を構成し、また他方が固定側軌道輪を構成する内輪１０ａおよび外輪１０ｂと、回転側軌道輪と固定側軌道輪との間に配置される複数の転動体１０ｃと、センサ素子３を含み固定側軌道輪に取り付けられたセンサハウジング１と、回転側軌道輪とは別体の一体物とされ、センサ素子に感知される磁気信号のためのエンコーダ５とを備えることを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、エンコーダ５が一体物であるため製作が容易である。また、回転軸への取り付けが簡単にでき、より多くの取り付け工数に起因する、磁極間隔の変動を含む誤差要因を減少させることができる。上記のエンコーダ５には、たとえばゴム製マグネットや、弾性体中に焼結磁石を配置して全体を一体成形加工したものを用いるのがよい。エンコーダ５は回転軸２５を外周から締め付けるように環状にされたものとする。エンコーダ５は一体物で弾性を有していればよく、とくに回転軸２５への取付部材として特定できる部材を含まなくてもよい。または一体物であれば、回転軸２５への取付部材と認められる部分を含んでもよい。磁気式エンコーダ５の回転軸２５への装着は、該磁気式エンコーダ５を回転軸２５に圧入することによって行なうことができる。弾性体は弾性樹脂、ゴムなどが該当する。
【００２１】
また、上記の外輪１０ｂが固定側軌道輪を構成し、該外輪に環状金属体である板金１８を介在させてセンサハウジング１が取り付けられている構造としてもよい。この構成により、センサハウジングの製作においてとくに仕上がり精度を高度にする必要がなく、また製作上、たとえば射出成形加工上、特殊な形状とする必要がなくなる。
【００２２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における回転センサ付軸受を示す図である。図４において、樹脂製のセンサハウジング１は、固定側軌道輪を構成する外輪１０ｂにその外周面を嵌め入れるように取り付けられている。外輪の外周面には係止溝９が設けられ、その係止溝９にセンサハウジング１の凸部１９が嵌まり込み係止されている。このため、軸受１０と、センサハウジング１との互いの離脱が防止される。係止溝９は、外輪１０ｂの全周にわたって連続して設けられるのではなく、断続的に設けられるのが望ましい。外輪１０ｂの外周に沿って断続的に溝９を設け、凸部１９をそれに適合するように設けることにより、軸方向の相対的ずれだけでなく、周方向の相対的回転すなわち回動ずれを防止することができる。なお、センサ素子３からは、感知した信号を処理回路等に入力するためのケーブル２１がセンサハウジング１を通って引き出されている。
【００２３】
センサハウジング１には基板２が固定され、その基板上にセンサ素子３が固定される。また、エンコーダ５は、回転軸２５の外周に緊縛力で取り付けられる円筒部分５ａと、円板部分５ｂとが連続して一体成形加工された構成となる。Ｎ極とＳ極とは円筒部分５ａに沿って円周配列されてもよいし、円板部分５ｂに沿って円周配列されてもよい。図４では、円筒部分５ｂに配置される。
【００２４】
上記の軸受外輪１０ｂの係止溝９とセンサハウジングの凸部１９との関係は、包括的には、外輪１０ｂが固定側軌道輪を構成し、外輪１０ｂに樹脂製のセンサハウジング１が取り付けられ、外輪の外周面と、センサハウジングとの間に互いに係止し合う係止機構９，１９をさらに備える関係ということができる。係止機構は、軸方向の相対的ずれだけでなく、周方向の回動ずれも防止する構成にしてもよい。
【００２５】
センサハウジングを樹脂製とし、軸受外輪に樹脂製センサハウジングを成型する構造の場合、軸受は通常のシール付軸受を使用することができるため軸受装置の製作がさらに容易となる。
【００２６】
また、本発明の軸受装置は、鋼製の回転軸２５を有し、上記のいずれかの回転センサ付軸受におけるエンコーダ５が、鋼製の回転軸２５に装着されている構成をとることができる。この構成によれば、磁気式エンコーダの隣り合うＳ極とＮ極との間にできる磁束Ｆは磁気抵抗の小さい経路を通ることになり、同じ永久磁石を用いてより多くの磁束を発生させることができる。このため、強い磁気信号をセンサ素子３に送ることができる。
【００２７】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の回転センサ付軸受および軸受装置は、一体物のエンコーダを用いるため、回転センサ付軸受の製作が容易化され、また回転軸への装着も簡単に精度よく行なうことができるので、事務機器類への適用拡大が期待される。さらに磁気式エンコーダを鋼製回転軸に装着することにより、エンコーダの各磁極間の磁気抵抗を小さくしてエンコーダの磁気信号を強くし、またエンコーダの小型化を図ることができる。また、外輪に樹脂製センサハウジングを取り付ける構造の場合には、シール付軸受を用いることができるので、軸受装置の製作が簡単化される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１における回転センサ付軸受を示す図である。
【図２】図１の回転センサ付軸受を回転軸に装着した状態を示す図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２における回転センサ付軸受を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  センサハウジング、２  基板、３  センサ素子、５  エンコーダ、５ａ  エンコーダの円筒部分、５ｂ  エンコーダの円板部分、９  外輪の係止溝、１０  軸受、１０ａ  内輪、１０ｂ  外輪、１０ｃ  転動体（鋼球）、１８  板金、１９  センサハウジング凸部、２１  ケーブル、２５  回転軸、Ｆ  磁束。
【図１】
2006208285.tif 000003
【図２】
2006208285.tif 000004
【図３】
2006208285.tif 000005
【図４】
2006208285.tif 000006