(57)【要約】【課題】軸受の回転中心とセンサを構成する部材の回転中心とを高精度に位置合わせするセンサ付き軸受の製造方法を提供する。【解決手段】軸受の回転中心とセンサを構成する部材の回転中心とを位置合わせするセンサ付き軸受の製造方法であって、軸受は、複数の転動体６を介在して相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪２、外輪４)を備えていると共に、センサを構成する部材は、環状の保持部材１８を介して一方の軌道輪に取り付けられた環状の磁気エンコーダ１２と、他方の軌道輪に取り付けられた検出素子１４とを備えており、環状の磁気エンコーダは、位置合わせ用治具２０により、当該磁気エンコーダの回転中心と軸受の回転中心とを位置合わせした状態で環状の保持部材に固定される。【選択図】    図１
2006316948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受の回転中心とセンサを構成する部材の回転中心とを位置合わせするセンサ付き軸受の製造方法であって、
軸受は、複数の転動体を介在して相対回転可能に対向配置された軌道輪を備えていると共に、センサを構成する部材は、環状の保持部材を介して一方の軌道輪に取り付けられた環状のエンコーダと、他方の軌道輪に取り付けられた検出素子とを備えており、
環状のエンコーダは、位置合わせ用治具により、当該エンコーダの回転中心と軸受の回転中心とを位置合わせした状態で環状の保持部材に固定されることを特徴とするセンサ付き軸受の製造方法。
【請求項２】
位置合わせ用治具には、環状のエンコーダの径寸法に略一致し且つ当該エンコーダを全周に亘って保持する環状の保持部と、軌道輪の径寸法に略一致し且つ当該軌道輪に対して嵌挿可能な円筒状の位置合わせ部とが設けられており、環状の保持部と円筒状の位置合わせ部とは互いに同中心に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付き軸受の製造方法。
【請求項３】
保持部の外径寸法は、エンコーダの内径寸法よりも数μｍ程度小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載のセンサ付き軸受の製造方法。
【請求項４】
位置合わせ部の外径寸法は、軌道輪の内径寸法よりも数μｍ程度小さく設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のセンサ付き軸受の製造方法。
【請求項５】
保持部の内径寸法は、エンコーダの外径寸法よりも数μｍ程度大きく設定されていることを特徴とする請求項２に記載のセンサ付き軸受の製造方法。
【請求項６】
位置合わせ部の内径寸法は、軌道輪の外径寸法よりも数μｍ程度大きく設定されていることを特徴とする請求項２又は５に記載のセンサ付き軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば軸受の回転数や回転速度を検出するセンサ付き軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば軸受の回転数や回転速度を検出するセンサが装着された各種のセンサ付き軸受が知られている(例えば、特許文献１)。例えば図３(ａ)に示されたセンサ付き軸受は、相対回転可能に対向配置された内輪２及び外輪４と、内外輪2,4間に転動自在に組込まれた複数の転動体６と、これら複数の転動体６を回転自在に保持する保持器８とを備えており、内外輪2,4の一方側には、当該軸受の回転数や回転速度を検出するセンサが設けられている。なお、内外輪2,4の他方側には、密封板１０(例えば、シール、シールド)が設けられている。
【０００３】
センサを構成する部材として、内輪２に取り付けられた環状の磁気エンコーダ１２と、外輪４に取り付けられた１つの検出素子１４とが設けられており、検出素子１４は、その検出面１４ａ環状の磁気エンコーダ１２の内周面１２ｓに対向して位置決めされている。この場合、磁気エンコーダ１２として例えば環状の磁石１２が用いられており、当該磁石１２は、その内周面１２ｓにおいて、Ｓ極とＮ極とが周方向に沿って交互に連続して磁化されている。そして、軸受回転中に内輪２と共に磁石１２が回転すると、当該磁石１２の磁極の変化が検出素子１４で検出される。なお、検出素子１４としては、例えばホール素子や磁気センサなどが適用される。
【０００４】
具体的に説明すると、環状の磁石１２の回転中において検出素子１４(検出面１４ａ)の前をＳ極とＮ極とが交互に連続して通過することになるが、この間検出素子１４からは、磁極(Ｓ極、Ｎ極)の各磁場の大きさに比例した電気信号(電圧信号)が出力される。例えば検出素子１４(検出面１４ａ)の前をＳ極が通過したとき、検出素子１４から正電圧信号が出力され、Ｎ極が通過したとき負電圧信号が出力されると仮定すると、環状の磁石１２の回転に伴って検出素子１４から正電圧信号と負電圧信号とが交互に繰り返し出力される。この場合、例えば単位時間当たりに検出素子１４から出力された正電圧信号と負電圧信号をカウントすることで、軸受の回転数や回転速度が検出される。
【０００５】
このような従来のセンサ付き軸受において、例えば図３(ａ)に示すように、検出素子１４は、支持フレーム１６を介して外輪４に取り付けられており、支持フレーム１６は、その外周部１６ｅを外輪４の側周面に外嵌して固定されている。一方、環状の磁石１２は、環状の保持部材１８を介して内輪２に取り付けられている。この場合、環状の保持部材１８は、その基端(内径側)が内輪２の外周面に加締めにより圧入して接着固定され、その先端(外径側)が外輪４の内周面に向けて延出し、当該内周面に対して非接触状態に位置付けられることで、ラビリンスシールを構成している。また、環状の保持部材１８の先端(外径側)には、外輪４の側面(転動体６とは反対側)に向けて折り返された環状の着座部１８ａが形成されており、上述した環状の磁石１２は、当該着座部１８ａに対してすきま嵌めで接着固定されるようになっている(図３(ｂ))。
【０００６】
ところで、軸受の回転数や回転速度の検出では、センサに高い検出精度が要求されるため、環状の磁石１２と検出素子１４との位置関係(特に、磁石１２と検出素子１４(検出面１４ａ)との間のすきま)を軸受回転中一定に維持することが必要である。しかしながら、従来のセンサ付き軸受では、環状の磁石１２を環状の保持部材１８(着座部１８ａ)に対してすきま嵌めで接着固定しているため、環状の着座部１８ａに対する環状の磁石１２の固定位置がずれると、そのズレ量Ｍ(例えば、１０μｍ〜１００μｍ程度)によっては(図３(ｃ))、磁石１２と検出素子１４(検出面１４ａ)との間のすきまＨが偏心してしまう場合がある(図３(ｄ))。
【０００７】
環状の着座部１８ａの領域は、当該着座部１８ａに環状の磁石１２をすきま嵌めし易いように、磁石１２よりも広く設定されており、着座部１８ａに磁石１２を着座させた状態(接着固定する前の状態)において、磁石１２は、着座部１８ａに対して半径方向にずれ易い状態(自由度がある状態)となっている。別の捉え方をすると、内外輪2,4は互いに同中心で(内外輪2,4の回転中心が一致した状態で)相対回転するため、環状の磁石１２と検出素子１４との位置関係(磁石１２と検出素子１４との間のすきま)を軸受回転中一定に維持させるには、内輪２と共に回転する磁石１２の回転中心を内外輪2,4の相対回転中心に一致させる必要がある。しかし、環状の着座部１８ａの領域が環状の磁石１２よりも広く設定されているため、磁石１２の回転中心と内外輪2,4の相対回転中心(軸受の回転中心)とが半径方向にずれ易い状態(偏心し易い状態)となっている。なお、検出素子１４は外輪４に取り付けられており、当該外輪４は内輪２に対して相対回転するため、検出素子１４(検出面１４ａ)の相対回転中心は外輪４の相対回転中心(即ち、軸受の回転中心)と一致する。
【０００８】
この場合、環状の着座部１８ａに対して環状の磁石１２が半径方向にずれることで、当該磁石１２の回転中心と外輪４に取り付けられた検出素子１４の相対回転中心とが偏心すると、当該中心相互の偏心量Ｔの大きさによっては、軸受回転中に磁石１２が検出素子１４に対して接触してしまう場合がある(図３(ｄ))。即ち、環状の磁石１２の回転中心と検出素子１４の相対回転中心(軸受の回転中心)とが一致している場合、磁石１２と検出素子１４(検出面１４ａ)とは軸受回転中に互いに接すること無く一定の間隔に維持される。これに対して、環状の磁石１２の回転中心と検出素子１４の相対回転中心(軸受の回転中心)とが偏心していると、磁石１２と検出素子１４との間のすきまＨが偏り、その結果、軸受回転中に磁石１２が検出素子１４に接触してしまう場合がある。例えば環状の磁石１２が１回転する毎に検出素子１４(検出面１４ａ)に１回接触する。そうなると、軸受の回転数や回転速度を高精度に検出することが困難になってしまう。
【０００９】
実際のセンサでは、環状の磁石１２と検出素子１４との間のすきまは、磁石１２の偏心量の二乗よりも大きく設定する必要があるが、環状の磁石１２の回転中心と検出素子１４の相対回転中心とが偏心すると、かかる設定条件を維持することができなくなり、その偏心量の大きさによっては、検出素子１４に対する磁石１２の接触状態(例えば、接触圧力や接触面積など)が大きくなり、場合によっては磁石１２や検出素子１４(検出面１４ａ)が損傷してしまう虞がある。
【特許文献１】特開２００４−２５１３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受の回転中心とセンサを構成する部材の回転中心とを高精度に位置合わせするセンサ付き軸受の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明は、軸受の回転中心とセンサを構成する部材の回転中心とを位置合わせするセンサ付き軸受の製造方法であって、軸受は、複数の転動体を介在して相対回転可能に対向配置された軌道輪を備えていると共に、センサを構成する部材は、環状の保持部材を介して一方の軌道輪に取り付けられた環状のエンコーダと、他方の軌道輪に取り付けられた検出素子とを備えており、環状のエンコーダは、位置合わせ用治具により、当該エンコーダの回転中心と軸受の回転中心とを位置合わせした状態で環状の保持部材に固定される。
【００１２】
本発明において、位置合わせ用治具には、環状のエンコーダの径寸法に略一致し且つ当該エンコーダを全周に亘って保持する環状の保持部と、軌道輪の径寸法に略一致し且つ当該軌道輪に対して嵌挿可能な円筒状の位置合わせ部とが設けられており、環状の保持部と円筒状の位置合わせ部とは互いに同中心に設定されている。
【００１３】
位置合わせ用治具の一構成として、保持部の外径寸法は、エンコーダの内径寸法よりも数μｍ程度小さく設定されており、位置合わせ部の外径寸法は、軌道輪の内径寸法よりも数μｍ程度小さく設定されている。また他の構成として、保持部の内径寸法は、エンコーダの外径寸法よりも数μｍ程度大きく設定されており、位置合わせ部の内径寸法は、軌道輪の外径寸法よりも数μｍ程度大きく設定されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセンサ付き軸受の製造方法によれば、位置合わせ用治具により軸受の回転中心とセンサを構成する部材の回転中心とを高精度に位置合わせすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態に係るセンサ付き軸受の製造方法について、図１を参照して説明する。なお、本実施の形態は、図３(ａ)に示したセンサ付き軸受の製造方法の改良であり、軸受やセンサを構成する部材の構成は同図(ａ)と同一であるため、当該同一の構成については図面上で同一符号を付してその説明を省略し、以下では改良部分の説明にとどめる。なお、本実施の形態でもエンコーダとして、磁気エンコーダ１２を用いるが、他の形式のエンコーダ(例えば、光学式のエンコーダ)を用いても良い。この場合、検出素子１４としては例えば受光素子を用いれば良い。
【００１６】
図１(ａ)に示すように、本実施の形態のセンサ付き軸受の製造方法において、環状の磁気エンコーダ(磁石)１２は、位置合わせ用治具２０により、当該磁気エンコーダ１２の回転中心と軸受の回転中心とを位置合わせした状態で環状の保持部材１８に固定される。
位置合わせ用治具２０には、磁気エンコーダ１２を全周に亘って保持する環状の保持部２２と、内輪２の内周面２ｓに対して挿脱可能な円筒状の位置合わせ部２４とが設けられており、環状の保持部２２と円筒状の位置合わせ部２４とは互いに同中心に設定されている。
【００１７】
この場合、環状の保持部２２は、環状の磁気エンコーダ１２の内周面１２ｓの内径寸法に略一致した位置決め壁２２ａと、位置決め壁２２ａから外方に延出した当付壁２２ｂとから構成されており、位置決め壁２２ａの外径寸法Ｍ１は、磁気エンコーダ１２の内周面１２ｓの内径寸法よりも数μｍ程度小さく設定されている。別の言い方をすると、保持部２２の位置決め壁２２ａの外径寸法Ｍ１は、検出素子１４の取付ピッチ(軸受の回転中心Ｇから検出素子１４の検出面１４ａまでの距離Ｌ(図１(ｂ))の倍以上に設定されている。なお、数μｍ程度のマイナス寸法値や距離Ｌについては、磁気エンコーダ１２をズレ無く安定して保持部２２に保持できるような値であれば良いので、ここでは特に限定しない。
【００１８】
また、位置合わせ部２４は、その全体が内輪２の内周面２ｓの内径寸法に略一致した円筒形状を成しており、その外径寸法Ｍ２は、内輪２の内周面２ｓの内径寸法よりも数μｍ程度小さく設定されている。なお、数μｍ程度のマイナス寸法値については、位置合わせ部２４をズレ無く安定して内輪２の内周面２ｓに挿脱できるような寸法値であれば良いので、ここでは特に限定しない。
【００１９】
このような構成の位置合わせ用治具２０において、磁気エンコーダ１２を保持部２２に嵌め込むと、磁気エンコーダ１２の内周面１２ｓが位置決め壁２２ａに嵌合すると共に、磁気エンコーダ１２の一方の側周面１２ｒが当付壁２２ｂに当て付けられた状態で、当該磁気エンコーダ１２を保持部２２に保持することができる。この状態で位置合わせ部２４を内輪２の内周面２ｓに挿入すると、磁気エンコーダ１２は、当付壁２２ｂにより保持部材１８の環状の着座部１８ａに当て付けられた状態で、位置決め壁２２ａにより着座部１８ａに対して半径方向にずれること無く位置決めされる。
【００２０】
この場合、環状の保持部２２と円筒状の位置合わせ部２４とは互いに同中心に設定されているため、位置合わせ用治具２０で位置決めされた環状の磁気エンコーダ１２は、その回転中心が内輪２の回転中心(つまり、軸受の回転中心Ｇ)に一致した状態で位置決めされることになる。即ち、位置決め壁２２ａ(保持部２２)の外径寸法Ｍ１を磁気エンコーダ１２の内周面１２ｓの内径寸法よりも数μｍ程度小さく設定し、位置合わせ部２４の外径寸法Ｍ２を内輪２の内周面２ｓの内径寸法よりも数μｍ程度小さく設定した位置合わせ用治具２０によれば、位置決め壁２２ａと位置合わせ部２４の双方の同軸度を数μｍ以下の高い精度に設定することができる。これにより、磁気エンコーダ１２の回転中心と内輪２の回転中心(軸受の回転中心Ｇ)とを数１０μｍ以下の高い同軸精度で位置合わせすることができる。
【００２１】
この後、磁気エンコーダ１２を保持部材１８(着座部１８ａ)に接着固定した後、位置合わせ用治具２０を内輪２の内周面２ｓから引き抜くことで、センサ付き軸受を製造することができる。かかる軸受において、環状の磁石１２の回転中心と検出素子１４の相対回転中心(軸受の回転中心Ｇ)とは互いに高い同軸精度で一致しているため、磁石１２と検出素子１４とは軸受回転中に互いに接すること無く一定の間隔に維持される(図１(ｃ))。この場合、軸受回転中に磁石１２が検出素子１４に接触することは無いため、軸受の回転数や回転速度を高精度に検出することができる。
【００２２】
なお、上述した実施の形態の位置合わせ用治具２０は、内輪２の回転中心に対して磁気エンコーダ１２の回転中心を位置合わせする構成としたが、例えば図２(ａ),(ｂ)に示すように、外輪４の回転中心に対して磁気エンコーダ１２の回転中心を位置合わせする構成としても良い。
【００２３】
本変形例に係る環状の保持部材１８は、その基端(内径側)が外輪４の内周面に加締めにより圧入して接着固定され、その先端(外径側)が内輪２の外周面に向けて延出し、当該外周面に対して非接触状態に位置付けられることで、ラビリンスシールを構成している。また、環状の保持部材１８の先端(外径側)には、内輪２の側面(転動体６とは反対側)に向けて折り返された環状の着座部１８ａが形成されており、環状の磁気エンコーダ(磁石)１２は、着座部１８ａに接着固定される(図２(ｂ))。この場合、検出素子１４は、その検出面１４ａが磁気エンコーダ(磁石)１２の外周面１２ｗに対向するように、内輪２に取り付けられる。なお、内輪２の取付方法については、特に図示しない。
【００２４】
また、本変形例に係る位置合わせ用治具２０において、環状の保持部２６は、環状の磁気エンコーダ１２の外周面１２ｗの外径寸法に略一致した位置決め壁２６ａと、位置決め壁２６ａから内方に延出した当付壁２６ｂとから構成されており、位置決め壁２６ａの内径寸法Ｍ１は、磁気エンコーダ１２の外周面１２ｗの外径寸法よりも数μｍ程度大きく設定されている。別の言い方をすると、保持部２６の位置決め壁２６ａの内径寸法Ｍ１は、検出素子１４の取付ピッチ(軸受の回転中心Ｇから検出素子１４の検出面１４ａまでの距離Ｌ(図１(ｂ))の倍以下に設定されている。なお、数μｍ程度の寸法差や距離Ｌについては、磁気エンコーダ１２をズレ無く安定して保持部２２に保持できるような値であれば良いので、ここでは特に限定しない。
【００２５】
また、位置合わせ部２８は、位置合わせ用治具２０の内周に形成されており、その全体が外輪４の外周面４ｓの外径寸法に略一致した円筒形状を成しており、その内径寸法Ｍ２は、外輪４の外周面４ｓの外径寸法よりも数μｍ程度大きく設定されている。なお、数μｍ程度の寸法差については、位置合わせ部２８をズレ無く安定して外輪４の外周面４ｓに着脱できるような値であれば良いので、ここでは特に限定しない。
【００２６】
このような構成の位置合わせ用治具２０において、磁気エンコーダ１２を保持部２２に嵌め込むと、磁気エンコーダ１２の外周面１２ｗが位置決め壁２６ａに嵌合すると共に、磁気エンコーダ１２の一方の側周面１２ｒが当付壁２６ｂに当て付けられた状態で、当該磁気エンコーダ１２を保持部２２に保持することができる。この状態で位置合わせ部２８を外輪４の外周面４ｓに外嵌すると、磁気エンコーダ１２は、当付壁２６ｂにより保持部材１８の環状の着座部１８ａに当て付けられた状態で、位置決め壁２６ａにより着座部１８ａに対して半径方向にずれること無く位置決めされる。
【００２７】
本変形例においても、環状の保持部２６と円筒状の位置合わせ部２８とは互いに同中心に設定されているため、位置合わせ用治具２０で位置決めされた環状の磁気エンコーダ１２は、その回転中心が外輪４の回転中心(つまり、軸受の回転中心Ｇ)に一致した状態で位置決めされることになる。即ち、位置決め壁２６ａ(保持部２２)の内径寸法Ｍ１を磁気エンコーダ１２の外周面１２ｗの外径寸法よりも数μｍ程度大きく設定し、位置合わせ部２８の内径寸法Ｍ２を外輪４の外周面４ｓの外径寸法よりも数μｍ程度大きく設定した位置合わせ用治具２０によれば、位置決め壁２６ａと位置合わせ部２８の双方の同軸度を数μｍ以下の高い精度に設定することができる。これにより、磁気エンコーダ１２の回転中心と外輪４の回転中心(軸受の回転中心Ｇ)とを数１０μｍ以下の高い同軸精度で位置合わせすることができる。なお、他の構成及び効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係るセンサ付き軸受の製造方法の製造工程を説明するための断面図、(ｂ)は、位置合わせ用治具により軸受の回転中心とセンサを構成する部材の回転中心とが位置合わせされた状態を示す断面図、(ｃ)は、軸受の回転中心とセンサを構成する部材の回転中心とが一致した状態を模式的に示す図。
【図２】(ａ)は、本発明の変形例に係るセンサ付き軸受の製造方法の製造工程を説明するための断面図、(ｂ)は、変形例に係る位置合わせ用治具により軸受の回転中心とセンサを構成する部材の回転中心とが位置合わせされた状態を示す断面図。
【図３】(ａ)は、センサ付き軸受の構成例を示す断面図、(ｂ)は、従来の製造方法でエンコーダを保持部材に固定する工程を示す断面図、(ｃ)は、エンコーダが保持部材に固定された状態を示す断面図、(ｄ)は、軸受の回転中心とセンサを構成する部材の回転中心とが偏心した状態を模式的に示す図。
【符号の説明】
【００２９】
２  内輪
４  外輪
６  転動体
８  保持器
１０  密封板
１２  磁気エンコーダ
１４  検出素子
１８  保持部材
２０  位置合わせ用治具
22,26  保持部
24,28  位置合わせ部
【図１】
2006316948.tif 000003
【図２】
2006316948.tif 000004
【図３】
2006316948.tif 000005