(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】        図１
2004294145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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回転センサ付軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の回転センサ付軸受において、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。
【請求項３】
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、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つの内挿分割手段を設けたことを特徴とする回転センサ付軸受。
【請求項４】
請求項３に記載の回転センサ付軸受において、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ことを特徴とする回転センサ付軸受。
【請求項５】
請求項３または請求項４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。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の回転センサ付軸受において、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た回転センサ付軸受。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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いられる回転センサ付軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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いる。
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ができる。
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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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、磁気エンコーダ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×π÷１００）となるが、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っても着磁は可能であるが、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。加えて、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が、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く、小径軸受を用いた回転センサ付軸受の出力パルス数は概ね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く、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】
【課題を解決するための手段】
この発明における第１の発明の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】
この発明において、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ても良い。
このパルス変換部を設けた場合、回転検出信号が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】
この発明における第２の発明の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つの内挿分割手段を設ける。
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の発明と同じく、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。
【０００９】
第２の発明において、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。
【００１０】
また、上記第１の発明において、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。
【００１１】
この発明における上記第１および第２の発明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。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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１（Ａ）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。
【００１３】
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く、この場合は、バックメタルは必ずしも設けなくても良い。
【００１４】
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，８ｂからなる。これら２つの磁気センサ８ａ，８ｂは図１（Ｂ）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１（Ａ）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。
【００１５】
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１（Ｃ））が設けられている。また内挿分割手段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。内挿分割手段３１は例えば次のように内挿によるｎ分割（ｎは２以上の整数）を行う。
【００１６】
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Ｖｃ／２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（１Ｘ、２Ｘ…、８Ｘ  Ｐ＝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ｎ分割すれば（ｎは２以上の整数）、回転側軌道輪２の１回転をｎ×Ｐ  分割することになる。たとえば、分割数ｎが３２、対極数Ｐが８であれば、回転側軌道輪２の１回転を３２×８＝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。
【００１７】
図３は、上記内挿分割手段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）から電気角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。
【００１８】
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ｂ／ａ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。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、Ａ／Ｄ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。
【００１９】
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５（Ｃ）に示すように回転側軌道輪２の１回転でｎ×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、２５６×８＝２０４８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い。すなわち、２位相信号生成手段１６ａは、図６に示すように、図５（Ａ）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エンコーダ信号と同じものが得られる。
【００２０】
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いるものであっても構わない。
【００２１】
図７ないし図１１はこの発明における第２の発明に対応する実施形態を示す。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かも絶対位置検出を可能にしたものである。
図１（Ａ）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´に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の極対が１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く、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。
【００２２】
図７（Ａ）の断面Ｚ−Ｚを図７（Ｂ）に、断面Ｙ−Ｙを図７（Ｃ）にそれぞれ示す。なお、断面Ｚ−Ｚを示す図７（Ｂ）は、図１（Ｂ）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７（Ｃ）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ができる。これら磁気センサ１９ａ，１９ｂは、図７（Ａ）のように磁気検出回路基板１１′に実装される。
【００２３】
なお、被検出部７´と被検出部１８とは互いに一体化した構成でも良く、この場合の実施形態を図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。
【００２４】
ここでは図７（Ａ）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９に示す。図９（Ａ）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９（Ｂ）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、この信号から図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。
【００２５】
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１９ａ，１９ｂ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１９ａ，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。これら内挿分割手段３２および絶対位置変換部２３の追加により、図７（Ａ）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。
【００２６】
図１０の下部の内挿分割手段３２は、磁気センサ１９ａ，１９ｂの出力比を求める除算器１３′、象限判別部１４′、および補正演算手段１５′からなる。磁気センサ１９ａの出力をａ１′、磁気検出部１９ｂの出力をｂ１′とすると、除算器１３′はその出力比ｂ１′／ａ１′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１４′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１５′に入力する。補正演算手段１５′は、予め出力比と電気角との対応を付けた補正テーブル１５ａ′を記憶手段に有しており、入力された出力比ｂ１′／ａ１′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、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´，８ｂ´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。この内挿分割手段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ができる。
【００２７】
図１１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が、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周期の正弦波を内挿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。
【００２８】
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１３（Ａ）または同図（Ｂ）のように、Ｎ，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２４ｃ´）が形成されている。この凸部２４ｃ（または２４ｃ´）が原点信号用の被検出部となる。この凸部２４ｃ，２４ｃ´に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２４ｃ´）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２４ｃ，２４ｃ´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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、磁気センサから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７，７′，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い。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７，７′，２４としたが、アキシアル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。
【００３２】
【発明の効果】
この発明における第１の発明の回転センサ付軸受は、被検出部の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、磁気検出部により検出される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ため、着磁幅を狭めることなく、高分解能化できる。
この発明における第２の発明の回転センサ付軸受は、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被検出部と、１回転に対して１周期の変化とした絶対位置検出用の被検出部とを設け、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つの内挿分割手段を設けたため、着磁幅を狭めることなく、高分解能での絶対位置検出が可能となり、また検出開始の初期から全体位置検出が可能になる。
第１の発明において、原点信号の生成手段を追加した場合は、検出を開始して原点検出が一度なされた後は、絶対位置検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれこの発明の第１の実施形態にかかる回転センサ付軸受の部分破断側面図、その被検出部，磁気検出部の正面図、およびそ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５】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７】（Ａ）は第２の実施形態にかかる回転センサ付軸受の部分破断側面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のＺ−Ｚ断面図、（Ｃ）は同図（Ａ）のＹ−Ｙ断面図である。
【図８】第２の実施形態にかかる回転センサ付軸受の変形例の部分断面図である。
【図９】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の実施形態にかかる回転センサ付軸受の部分断面図である。
【図１３】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。
【符号の説明】
１…軸受部
２…回転側軌道輪
３…固定側軌道輪
４…転動体
７…被検出部
７ａ…磁性体
７ｂ…バックメタル
７′…詳細位置検出用の被検出部
８…磁気検出部
８ａ，８ｂ…磁気センサ
１２…信号処理回路
１６…パルス変換部
１８…絶対位置検出用の被検出部
１８ａ…磁性体
１８ｂ…バックメタル
１９…磁気センサ（磁気検出部）
２３…絶対位置変換部
２４…被検出部
２４ａ…連続着磁部
２４ｃ，２４ｃ′…凸部（被検出部）
３１…内挿分割手段
３２…内挿分割手段
３３…原点信号の生成手段
【図１】
2004294145.tif 000003
【図２】
2004294145.tif 000004
【図３】
2004294145.tif 000005
【図４】
2004294145.tif 000006
【図５】
2004294145.tif 000007
【図６】
2004294145.tif 000008
【図７】
2004294145.tif 000009
【図８】
2004294145.tif 000010
【図９】
2004294145.tif 000011
【図１０】
2004294145.tif 000012
【図１１】
2004294145.tif 000013
【図１２】
2004294145.tif 000014
【図１３】
2004294145.tif 000015
【図１４】
2004294145.tif 000016
【図１５】
2004294145.tif 000017
【図１６】
2004294145.tif 000018
【図１７】
2004294145.tif 000019