(57)【要約】【課題】複数のセンサ構成品を確実に位置決めして安全に保持することが可能な防水性及び防湿性に優れたセンサ付き軸受を提供する。【解決手段】相対回転可能に対向配置された回転輪(内輪)４及び静止輪(外輪)６と、回転輪と静止輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体８とを備えており、回転輪の回転状態を検出するセンサ１２を収容保持可能なセンサハウジング２６が静止輪に装着されている。センサは、回転輪の回転状態を検出するための複数のセンサ構成品(センサ素子１６、ケーブル２８)を備えて構成され、センサハウジングには、各センサ構成品を位置決めして保持可能な位置決め保持機構(凹状部32,34)が設けられている。この場合、複数のセンサ構成品は、位置決め保持機構によりセンサハウジング内に位置決めして保持された状態で、相互に接続させる。【選択図】図１
2008190687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転可能に対向配置された回転輪及び静止輪と、回転輪と静止輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、回転輪の回転状態を検出するセンサを収容保持可能なセンサハウジングが静止輪に装着されたセンサ付き軸受であって、
センサは、回転輪の回転状態を検出するための複数のセンサ構成品を備えて構成されており、センサハウジングには、各センサ構成品を位置決めして保持可能な位置決め保持機構が設けられていることを特徴とするセンサ付き軸受。
【請求項２】
複数のセンサ構成品は、位置決め保持機構によりセンサハウジング内に位置決めして保持された状態で、相互に接続させることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付き軸受。
【請求項３】
位置決め保持機構は、それぞれのセンサ構成品の輪郭形状に対応してセンサハウジング内に形成された複数の凹状部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ付き軸受。
【請求項４】
複数のセンサ構成品には、少なくともセンサ素子と、センサ素子に接続されるケーブルとが含まれており、複数の凹状部は、センサ素子を位置決めして保持可能な凹状孔と、ケーブルを位置決めして保持可能な凹状溝とを備えて構成されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ付き軸受。
【請求項５】
位置決め保持機構によりセンサハウジング内に複数のセンサ構成品を位置決めして保持した後に、センサハウジングから外部に露出している全てのセンサ構成品を覆うように、所定のモールド材を用いたモールド処理が施されることで、各センサ構成品とセンサハウジングとは相互に固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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種駆動系の回転状態(例えば、回転数、回転速度など)を測定するためのセンサ付き軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば産業用機械をはじめ各種の駆動系には、当該駆動系の回転状態を測定するためのセンサ付き軸受が用いられている。その一例として図３に示された軸受２は、相対回転可能に対向配置された内輪(回転輪)４及び外輪(静止輪)６と、内外輪4,6間に転動自在に組み込まれた複数の転動体８と、各転動体８を回転自在に保持する保持器１０とを備えており、外輪６に搭載されたセンサ１２によって内輪４の回転状態を測定できるようになっている(特許文献１参照)。
【０００３】
センサ１２は、内輪４に固定された環状の磁気エンコーダ１４に記録された符号化情報(磁気情報)を検出するためのセンサ素子１６と、センサ素子１６を制御するための電気回路基板２０と、電気回路基板に接続された出力ケーブル(図示しない)などの複数のセンサ構成品を備えて構成されている。そして、各センサ構成品は、外輪６に固定されたセンサホルダ１８内に収容保持されている。
【０００４】
かかる構成において、センサ素子１６から磁気エンコーダ１４の着磁極数に応じたパルスが出力された際に、磁気エンコーダ１４の磁気情報がセンサ素子１６で検出され、その検出信号が電気回路基板２０から出力ケーブルを介して所定の演算装置(図示しない)に送信される。そして、当該演算装置において、検出信号に所定の演算処理を施すことで内輪４の回転状態が測定されている。
【０００５】
なお、図面上において、転動体８として玉を例示しているが、コロが適用される場合もある。また、センサ１２が配置された側とは反対側の軸受には、その内外輪4,6間に密封板２２が設けられているが、密封板２２としては、例えばシール、接触又は非接触シールドを適用することが可能である。図面では、密封板２２として接触シールドが例示されている。
【０００６】
ところで、上述したようなセンサ付き軸受２において、センサホルダ１８内にセンサ素子１６、電気回路基板２０及び出力ケーブル(図示しない)などの複数のセンサ構成品をまとめて収容保持する場合、各センサ構成品(センサ素子１６、電気回路基板２０、出力ケーブル)を相互に接続してサブアセンブリ化した後、センサホルダ１８内に収容保持する方法が一般的である。
【０００７】
しかしながら、サブアセンブリ化した状態では、例えば搬送・輸送時や収容保持作業時に、センサ素子１６のリード(図示しない)が変形したり、或いは、その接続部が破損したりする虞があり、安全性の向上が望まれている。また、従来の方法では、例えば搬送・輸送時の外力や振動により、サブアセンブリ化された複数のセンサ構成品がセンサホルダ１８内で位置ずれを生ずる場合がある。特に、センサ素子１６は、高い検出精度が要求されるため、その位置ずれの程度によっては、磁気エンコーダに記録された磁気情報を高精度に検出することが困難になってしまう虞がある。また、現在では、センサ構成品に対する防水性及び防湿性の向上も要求されている。
【特許文献１】特開２００５−２４９５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような課題に応えるためになされており、その目的は、複数のセンサ構成品を確実に位置決めして安全に保持することが可能な防水性及び防湿性に優れたセンサ付き軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された回転輪及び静止輪と、回転輪と静止輪との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備え、回転輪の回転状態を検出するセンサを収容保持可能なセンサハウジングが静止輪に装着されたセンサ付き軸受であって、センサは、回転輪の回転状態を検出するための複数のセンサ構成品を備えて構成されており、センサハウジングには、各センサ構成品を位置決めして保持可能な位置決め保持機構が設けられている。
【００１０】
本発明において、複数のセンサ構成品は、位置決め保持機構によりセンサハウジング内に位置決めして保持された状態で、相互に接続させる。また、位置決め保持機構は、それぞれのセンサ構成品の輪郭形状に対応してセンサハウジング内に形成された複数の凹状部を備えている。この場合、複数のセンサ構成品には、少なくともセンサ素子と、センサ素子に接続されるケーブルとが含まれており、複数の凹状部は、少なくともセンサ素子を位置決めして保持可能な凹状孔と、ケーブルを位置決めして保持可能な凹状溝とを備えて構成されている。
【００１１】
そして、位置決め保持機構によりセンサハウジング内に複数のセンサ構成品を位置決めして保持した後に、センサハウジングから外部に露出している全てのセンサ構成品を覆うように、所定のモールド材を用いたモールド処理が施されることで、各センサ構成品とセンサハウジングとは相互に固定されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数のセンサ構成品を確実に位置決めして安全に保持することが可能な防水性及び防湿性に優れたセンサ付き軸受を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態に係るセンサ付き軸受について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態の説明に際し、上述したセンサ付き軸受(図３)と同一の構成には、添付図面において同一の参照符号を付すことで、その説明を省略する。なお、本実施の形態の軸受には、磁気エンコーダ１４(図３)に代えて、金属製トーンリング２４(図１(ａ))が適用されている。トーンリング２４は、これに形成された複数の凹凸(図示しない)の動きをセンサ１２で磁気変化の大きさとして検出することで、回転輪(内輪)４の回転状態を測定できるようになっている。
【００１４】
図１(ａ),(ｂ)には、本実施の形態のセンサ付き軸受２の構成が示されており、回転輪(内輪)４の回転状態を検出するセンサ１２を収容保持可能なセンサハウジング２６が静止輪(外輪)６に装着されている。この場合、センサ１２は、回転輪(内輪)４の回転状態を検出するための複数のセンサ構成品を備えて構成されており、センサハウジング２６には、各センサ構成品を位置決めして保持可能な位置決め保持機構が設けられている。
【００１５】
ここで、複数のセンサ構成品には、トーンリング２４の磁気変化を検出するためのセンサ素子(例えばホールＩＣや磁気抵抗素子など)１６と、センサ素子１６に接続されるケーブル２８とが含まれている。また、センサ素子１６には、所定の磁石(永久磁石)３０が接着され一体化されている。この場合、双方の接着方法や接着剤について特に制限されることは無いが、接着剤としては、エポキシ系接着剤や、取り扱いが比較的容易な一液型のシリコン系接着剤を適用することが好ましい。
【００１６】
また、磁石３０の接着方向については、センサ素子１６の感受面１６ｓに対して垂直に磁束が通る方向に設定する。本実施の形態において、センサ素子１６とトーンリング２４とは、軸受２のアキシアル方向に対向配置されている。この場合、トーンリング２４は、回転輪(内輪)４に固定された状態でラジアル方向に延出し、その延出端が静止輪(外輪)６に対して非接触状態に位置決めされている。そして、センサ素子１６は、その感受面１６ｓをトーンリング２４に対向させるように配置されている。
【００１７】
また、位置決め保持機構は、それぞれのセンサ構成品(センサ素子１６、ケーブル２８)の輪郭形状に対応してセンサハウジング２６内に形成された複数の凹状部32,34を備えている。具体的に説明すると、複数の凹状部32,34は、磁石３０が一体化されたセンサ素子１６を位置決めして保持可能な凹状孔３２と、ケーブル２８を位置決めして保持可能な凹状溝３４とを備えて構成されている。なお、凹状孔３２は、センサハウジング２６内の一方側に形成され、凹状溝３４は、凹状孔３２から連続し且つセンサハウジング２６内の他方側に貫通して形成されている。
【００１８】
ここで、センサ素子１６の輪郭形状は、磁石３０の形状を含めた全体が矩形状を成しているため、凹状孔３２の孔形状も同様の矩形状を成している。これにより、当該凹状孔３２に挿入したセンサ素子１６は、ガタつくこと無く位置決めされた状態で保持される。なお、凹状孔３２の孔形状は、矩形状に限定されることは無く、センサ素子１６の輪郭形状(例えば、円形、楕円形など)に応じて任意の形状に設定することができることは言うまでも無い。また、凹状孔３２は、センサハウジング２６を貫通して形成しても良い。
【００１９】
一方、ケーブル２８は、円筒形状を成しているため、これに合わせて凹状溝３４もその断面が円形となるように構成しても良いが、ケーブル２８を安定して保持できるような形状であれば特に制限されることは無い。なお、凹状溝３４の形状は、図面に示した形状に限定されることは無く、センサハウジング２６の内部形状や他のセンサ構成品のレイアウトに合わせて任意の形状に設定することができることは言うまでも無い。また、図面には３本のケーブル２８が例示されており、これに合わせて３本の凹状溝３４としたが、ケーブル２８の本数に対応して凹状溝３４の数も増減変更することができることは言うまでも無い。
【００２０】
また、センサハウジング２６の材質については、例えば６６ナイロン(登録商標)や、ＰＰＳ、ＰＢＴなどのエンジニアリングプラスチック及びその他の樹脂材料を適用し、これを射出成型することで例えば図１(ａ),(ｂ)に示すような形状に構成することができる。なお、センサハウジング２６は、その一端が静止輪(外輪)６に固定された状態でラジアル方向に延出し、その延出端が静止輪(外輪)６に対して非接触状態に位置決めされている。
【００２１】
次に、センサハウジング２６に上述した各センサ構成品(センサ素子１６、ケーブル２８)をまとめて収容保持する方法について説明する。なお、センサハウジング２６には、開口部２６ａが形成されており、当該開口部２６ａから各センサ構成品をセンサハウジング２６内に挿入する。
【００２２】
まず、磁石３０をセンサ素子１６に接着して一体化させた後、当該センサ素子１６をその感受面１６ｓ側からセンサハウジング２６の凹状孔３２に挿入する。続いて、各ケーブル２８をセンサハウジング２６の各凹状溝３４に１本ずつ挿入する。これにより、センサ素子１６及び各ケーブル２８を対応する凹状孔３２及び各凹状溝３４にそれぞれガタ付くこと無く確実に位置決めして収容保持させることができる。
【００２３】
この後、各センサ構成品(センサ素子１６、ケーブル２８)をセンサハウジング２６(凹状孔３２、各凹状溝３４)に収容保持した状態において、センサ素子１６と各ケーブル２８との接続処理を行う。この場合、接続方法としては、センサ素子１６の各リード１６ｔと各ケーブル２８の接続端２８ｔとを例えばレーザ溶接、はんだ付け、圧着端子などにより相互に接続させれば良い。なお、かかる接続方法は一例であり、例えば作業性や接続信頼性などを考慮して他の接続方法を任意に適用することが可能である。
【００２４】
ところで、センサ素子１６と各ケーブル２８とを相互に接続させた後に(状態で)、センサハウジング２６に収容すると、例えばセンサハウジング２６への収容作業中や接続状態での搬送・輸送中に、センサ素子１６の各リード１６ｔが変形したり、或いは、ケーブル２８の接続端２８ｔが破損したりする場合がある。
【００２５】
これに対して、本実施の形態によれば、センサハウジング２６内に各センサ構成品(センサ素子１６、ケーブル２８)を収容した状態で(後に)、センサ素子１６と各ケーブル２８との接続処理を行うことで、例えば搬送・輸送中にセンサ素子１６の各リード１６ｔが変形したり、或いは、ケーブル２８の接続端２８ｔが破損したりするといった事態を回避することができる。
【００２６】
また、かかる接続処理が終了した後において、センサハウジング２６の開口部２６ａから外部に露出している全てのセンサ構成品(センサ素子１６、ケーブル２８など)を覆うように、所定のモールド材を用いたモールド処理が施される。この場合、モールド処理としては、例えば熱可塑性ポリアミド系樹脂を用いたホットメルトモールディング(低圧モールド)や、ゲルやポッティング材を用いたモールドなど各種の処理法を適用することができる。
【００２７】
そして、かかるモールド処理において、開口部２６ａが口切一杯まで埋まるようにモールド材をセンサハウジング２６内に充填する。これにより、当該モールド材により各センサ構成品とセンサハウジング２６とを相互に堅牢に固定することができる。この結果、センサハウジング２６に対する各センサ構成品(センサ素子１６、ケーブル２８)の位置決めを完全なものにすることができるため、センサ１２の検出精度の安定化及び高精度化を図ることが可能となる。
【００２８】
この場合、ケーブル２８もセンサハウジング２６に堅牢に位置決め固定されるため、当該ケーブル２８に対して引っ張り力が作用した場合でも、当該引っ張り力がセンサ素子１６の各リード１６ｔと各ケーブル２８の接続端２８ｔとの接続部分に働くことは無い。これにより、従来のものよりも更に信頼性の高いセンサ１２を実現することができる。
【００２９】
また、上述したモールド処理により、全てのセンサ構成品(センサ素子１６、ケーブル２８など)をモールド材で被覆することができるため、各センサ構成品に対する防水及び防湿を確実に図ることができる。
【００３０】
なお、上述した実施の形態において、トーンリング２４の代わりに通常の磁気エンコーダを適用しても良い。この場合、磁石３０は不要となり、センサハウジング２６には、センサ素子１６単体を収容保持させる凹状孔３２を形成すれば良い。また、図面には、単芯のケーブル２８を例示しているが、これに代えて、例えばシースで１本にまとめられた多芯のケーブルを適用しても良い。
【００３１】
また、上述した実施の形態では、センサ素子１６とトーンリング２４とを軸受２のアキシアル方向に対向配置した構成を示したが、これの変形例として図２(ａ),(ｂ)に示すように、センサ素子１６とトーンリング２４とを軸受２のラジアル方向に対向配置した構成にしても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
この場合、トーンリング２４は、回転輪(内輪)４に固定された状態でアキシアル方向に延出し、その延出端が静止輪(外輪)６に対して非接触状態で且つ平行に立ち上げられている。そして、センサ素子１６は、その感受面１６ｓをトーンリング２４に対向させるように配置されている。なお、その他の構成は、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】
【００３３】
【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構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のセンサ付き軸受の斜視図。
【図２】(ａ)は、本発明の変形例に係るセンサ付き軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のセンサ付き軸受の斜視図。
【図３】従来のセンサ付き軸受の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３４】
２  センサ付き軸受
４  回転輪(内輪)
６  静止輪(外輪)
８  転動体
１２  センサ
１６  センサ素子(センサ構成品)
２６  センサハウジング
２８  ケーブル(センサ構成品)
32,34  凹状部(位置決め保持機構) 
【図１】
2008190687.tif 000003
【図２】
2008190687.tif 000004
【図３】
2008190687.tif 000005