(57)【要約】【課題】  軸受の回転側輪とこれを固定する軸等の回転物との間に滑りが発生しても、回転センサの精度に影響せず、高精度な回転測定が可能なセンサ付軸受を提供する。【解決手段】  内輪２および外輪３を有する軸受１と、コードホイール６およびセンサ部１０を有する回転センサ１１とを備える。センサ部１０を固定側輪となる外輪３に取付け、コードホイール６を、回転側輪である内輪２と一体に回転する回転物３０に取付ける。コードホイール６は、内輪２の端面を位置決め基準として取付ける。回転センサ１１は、例えば光学式回転センサである。センサハウジング２０は、軸受空間を密封する非接触式のシールを兼用する。【選択図】        図１
2005256880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転側輪および非回転側輪を有する軸受と、コードホイールおよびセンサ部を有する回転センサとを備えたセンサ付軸受において、前記センサ部を固定側輪に取付け、前記コードホイールを、前記回転側輪と一体に回転する回転物に取付けたことを特徴とするセンサ付軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記軸受がラジアル型の転がり軸受であって、前記回転側輪が内輪であり、前記回転物が前記内輪に嵌合した回転軸であるセンサ付軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記転がり軸受がラジアル型の転がり軸受であり、前記回転側輪の端面を軸方向の位置決め基準として前記コードホイールを前記回転物に取付けたセンサ付軸受。
【請求項４】
回転側輪および非回転側輪を有する軸受と、コードホイールおよびセンサ部を有する回転センサとを備えたセンサ付軸受において、前記センサ部を固定側輪に取付け、前記コードホイールを、前記回転側輪と一体に回転する回転物に直接に設けたことを特徴とするセンサ付軸受。
【請求項５】
請求項４において、前記軸受がラジアル型の転がり軸受であって、前記回転側輪が内輪であり、前記回転物が、前記回転側輪に嵌合する小径軸部およびこの小径軸部に対して段差面を介して大径とされて前記コードホイールが設けられた大径軸部を有する回転軸であり、前記段差面を前記回転側輪の端面に当接させたセンサ付軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記回転センサが光学式回転センサであるセンサ付軸受。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記センサ部を、非回転側輪に嵌合するリング状のセンサハウジングを介して前記非回転側輪に取付け、前記センサハウジングが回転側輪と非回転側輪との間の軸受空間を密封するシールを兼用するものとしたセンサ付軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学式や磁気式等の回転センサを組み込んだセンサ付軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式回転センサ付軸受において、軸受の内外輪のうちの非回転側輪に、検出光の発光体および受光センサを有するセンサ部を組み込み、回転側輪にパルス発生用のコードホイールを取付けたものがある（例えば、特許文献１）。上記コードホイールは、光を反射するゾーンと反射しないゾーンとを設けたディスク板である。
【特許文献１】特開平９−２９７１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光学式回転センサは、一般的に、コードホイールの光を反射するゾーンと反射しないゾーンとを細かくすることで、高分解能が可能で、またセンサの数を増やすことで、分解能を逓倍化してさらに高分解能とすることが可能である。
しかし、従来の光学的回転センサ付軸受は、内輪等の回転側輪にコードホイールを組み込むために、軸受に荷重が負荷されて回転側輪がクリープを発生したときに、コードホイールを組込んだ回転側輪とこれが組み込まれた軸等の回転体との間にずれが発生する可能性がある。
特に、コピー機やプリンタ等の事務機にセンサ付軸受を組み込む場合、軸受の嵌め合いは緩み嵌めとされる可能性があって、より一層クリープの可能性が増す。軸回転の場合、軸と内輪の周長が異なることで、ずれを生じ、軸の変位量が正確にとれず、高精度なセンシングが難しくなる。
【０００４】
この発明の目的は、軸受の回転側輪とこれを固定する軸等の回転物との間に滑りが発生しても、回転センサの精度に影響せず、高精度な回転測定が可能なセンサ付軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明における第１の発明のセンサ付軸受は、回転側輪および非回転側輪を有する軸受と、コードホイールおよびセンサ部を有する回転センサとを備えたセンサ付軸受において、前記センサ部を固定側輪に取付け、前記コードホイールを、前記回転側輪と一体に回転する回転物に取付けたものである
この構成によると、回転検出の目的物となる回転物にコードホイールを取付けたため、回転側輪と回転物との間にクリープが発生しても、回転物の回転検出精度に影響がなく、高精度の測定が可能となる。また、このことから軸受の軸受使用機器への組み込みも簡単となる。
【０００６】
この発明において、前記軸受は例えばラジアル型の転がり軸受とされる。その場合に、前記回転側輪が内輪であり、前記回転物が前記内輪に嵌合した回転軸であっても良い。
転がり軸受における内輪と回転軸との間では、クリープの発生を生じ易い。特に緩み嵌めとされる場合にクリープが生じ易い。このような内輪と回転軸との間のクリープが生じても、この発明によると回転物自体にコードホイールを取付けるため、検出精度が低下せず、高精度の測定が可能になる。
【０００７】
また、前記転がり軸受がラジアル型の転がり軸受である場合に、前記回転側輪の端面を軸方向の位置決め基準として前記コードホイールを前記回転物に取付けても良い。
回転側輪の端面を基準としてコードホイールを回転物に取付けることで、センサ部とコードホイールとの相対位置が確保できるため、組み立てが容易になる。
【０００８】
この発明における第２の発明のセンサ付軸受は、回転側輪および非回転側輪を有する軸受と、コードホイールおよびセンサ部を有する回転センサとを備えたセンサ付軸受において、前記センサ部を固定側輪に取付け、前記コードホイールを、前記回転側輪と一体に回転する回転物に直接に設けたことを特徴とする。
コードホイールを回転物に直接に設けた場合も、回転側輪と回転物との間にクリープが生じた場合に、そのクリープが検出精度に影響せず、回転物の高精度な回転測定が可能となる。
【０００９】
コードホイールを回転物に直接に設ける場合に、前記軸受がラジアル型の転がり軸受であって、前記回転側輪が内輪であり、前記回転物が、前記回転側輪に嵌合する小径軸部およびこの小径軸部に対して段差面を介して大径とされて前記コードホイールが設けられた大径軸部を有する回転軸であっても良い。その場合に、前記段差面を前記回転側輪の端面に当接させることが好ましい。
回転物の段差面と回転側輪の端面とを当接させるようにすると、回転側輪の端面を位置決め基準として回転物のコードホイールの軸方向位置が定まる。そのため、回転物と回転輪との相互の組み立てが容易になる。
【００１０】
この発明における上記各構成の場合に、前記回転センサは、光学式回転センサであっても磁気式回転センサであっても良いが、光学式回転センサの場合に、この発明の利点が特に効果的に発揮される。光学式回転センサは磁気式回転センサに比べて分解能が高いために、従来の回転側輪にコードホイールを取付けるものではクリープの発生による検出精度低下への影響が大きく、光学式回転センサの持つ高精度な検出精度が十分に発揮されない場合がある。そのため、この発明におけるクリープの影響回避による測定精度向上の効果が大きい。
【００１１】
この発明における上記各構成の場合に、前記センサ部を、非回転側輪に嵌合するリング状のセンサハウジングを介して前記非回転側輪に取付け、このセンサハウジングが回転側輪と非回転側輪との間の軸受空間を密封するシールを兼用するものとしても良い。
センサハウジングにシール機能を持たせることで、軸受の潤滑剤の漏れ出しによる封入量減少や、これによるセンサ部への潤滑剤の飛散による検出不良を防止することができる。また、専用のシールを取付ける必要がなくなり、そのため回転センサの小型化、部品点数，組立工数の削減が図れる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明におけるセンサ付軸受は、センサ部を固定側輪に取付け、前記コードホイールを、前記回転側輪と一体に回転する回転物に取付けたため、軸受の回転側輪とこれを固定する軸等の回転物との間に滑りが発生しても、回転センサの精度に影響せず、高精度な回転測定が可能になる。
この発明における他の観点のセンサ付軸受は、センサ部を固定側輪に取付け、前記コードホイールを、前記回転側輪と一体に回転する回転物に直接に設けたものであるため、この場合も、軸受の回転側輪とこれを固定する軸等の回転物との間に滑りが発生しても、回転センサの精度に影響せず、高精度な回転測定が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。このセンサ付軸受は、軸受１に回転センサ１１を設けたものである。軸受１は、ラジアル型の転がり軸受であり、回転側輪となる内輪２および非回転側輪となる外輪３を有し、両輪２，３の軌道面間に転動体４が介在している。軸受１は、詳しくは深溝玉軸受であって、転動体４は玉であり、保持器２４に保持されている。両輪２，３間の環状空間の一端は、シール５により密封され、他端側に回転センサ１１が配置されている。
【００１４】
回転センサ１１は、コードホイール６およびセンサ部１０からなる。この例では、回転センサ１１は、コードホイール６とセンサ部１０とが軸方向に対面するアキシアル型の回転センサとされ、また光学式回転センサとされている。
センサ部１０は固定側輪である外輪３に取付ける。コードホイール６は、回転側輪である内輪２と一体に回転する回転物３０に取付ける。回転物３０は回転軸であり、内輪２がその外径面に嵌合して取付けられる。内輪２は、回転物３０に対して、圧入嵌合させても良く、また緩み嵌めまたは止まり嵌めとして止め環（図示せず）等で軸方向に固定しても良い。外輪３は軸受使用機器のハウジングに嵌合させて取付けられる。
【００１５】
コードホイール６は、回転側輪である内輪２の端面を軸方向の位置決め基準として、回転軸からなる回転物３０の外周に嵌合させて取付けられる。コードホイール６の回転物３０への固定は、圧入または接着剤による接着等で行われる。
【００１６】
センサ部１０は、リング状のセンサハウジング２０に取付けられており、センサハウジング２０は非回転側輪である外輪３の内径面に一端が嵌合して取付けられる。また、センサハウジング２０は、外輪３の端面に接して取付けることで、軸方向の位置決めがなされる。センサハウジング２０は、内輪２と外輪３間の軸受空間を密封する非接触式のシールを兼用する。
【００１７】
コードホイール６は、詳しくは、円筒状部６ｅの一端の外周にフランジ部６ｆを設けた形状とされ、フランジ部６ｆの内側面に、図２のようにコード信号生起手段７を円周方向に沿って設けたものとしてある。コード信号生起手段７は、光の反射ゾーン７ａと非反射ゾーン７ｂとを交互に格子模様状に並べて付したものである。円筒状部６ｅの外径は、内輪２の外径と略等しく形成され、この円筒状部６ｅの端面を内輪２の端面に当接させる。
【００１８】
センサ部１０は、コードホイール６に対して検出光を照射する発光体１０ａと、その検出光がコードホイール６で反射された反射光を検出する受光体１０ｂとでなる。発光体１０ａは発光ダイオード等からなり、受光体１０ｂはフォトトランジスタ等からなる。これら発光体１０ａおよび受光体１０ｂは、コードホイール６に対面状態でセンサハウジング２０に埋め込まれている。発光面および受光面はセンサハウジング２０から露出させる。  センサ部１０は、これら発光体１０ａと受光体１０ｂの組を一つだけ設けたものであっても良いが、回転方向の検出が可能なものとする場合は、受光体１０ｂから得られる検出信号が略９０度の位相差を生じるように、コードホイール６の円周方向に離して、発光体１０ａと受光体１０ｂの組を２組設ける。
【００１９】
センサハウジング２０は、リング状とされて一端の端面に外輪３の内径面に嵌合する嵌合部２０ａが突出し、他端の外径縁に筒状鍔２０ｂが形成されている。センサハウジング２０は、その内径面が内輪２の外径面にラビリンスシール隙間ｄを形成する程度に近接している。この隙間ｄは、センサハウジング２０とコードホイール６との対向面間に続き、コードホイール６のフランジ部６ｆの外径端とセンサハウジング２０の筒状鍔２０ｂとの間から外部に開放されている。
センサハウジング２０およびコードホイール６の材質は、例えば金属製とされるが、樹脂製であっても良い。
【００２０】
この構成のセンサ付軸受によると、センサ部１０の発光体１０ａから発光されてコードホイール６の反射部８で反射された検出光を受光体１０ｂが検出することで回転パルス信号が得られ、回転物３０の回転数や回転方向の検出が行われる。
軸受１に荷重が負荷されて稼働したときに、内輪２が回転物３０に対してクリープを発生し、回転位相のずれか生じることがある。しかし、このクリープによる内輪回転位相のずれが生じても、コードホイール６は回転検出の目的物となる回転物３０に取付けられているため、回転物３０の回転検出精度に影響がない。そのため、光学式の回転センサ１１の検出精度の低下がなく、高精度な測定が可能となる。また、このことから軸受１の軸受使用機器への組み込みも簡単となる。
【００２１】
コードホイール６の回転物３０への取付けは、回転側輪である内輪２の端面を軸方向の位置決め基準として行われるため、コードホイール６を内輪端面に当接するだけでコードホイール６とセンサ部１０とのギャップｇが適切な値となり、組み立てが容易となる。すりわち、コードホイール６における内輪２側の端面からコード信号生起手段７の表面までの距離ｂと、センサハウジング２０における外輪３のへの当接端面からセンサ部表面までの距離ａとを管理して製作すれば、コードホイール６の内輪端面に、またセンサハウジング２０を外輪端面に当接して位置決めするだけで、ギャップｇが適切な値となる。そのため回転センサ１１の軸受１への組み込み、および軸受１の軸受使用機器への組み込みを容易に行うことができる。
【００２２】
図３は、この発明における他の実施形態を示す。この実施形態は、図１の第１の実施形態において、回転センサ１１を、コードホイール６とセンサ部１０とが半径方向に対面するラジアル型の回転センサとしたものである。
コードホイール６は、その外径面にコード信号生起手段７を設けたものとされる。コード信号生起手段７は、図２の例と同様（ただし円筒面状の外径面上）に、光の反射部と非反射部とを交互に格子模様状に設けたものである。センサ部１０は、コードホイール６のコード信号生起手段７に対面させてセンサハウジング２０の内径面に設けてある。なおこの例では、センサハウジング２０は図１の例における筒状鍔２０ｂを有しないものとしてある。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００２３】
この構成の場合も、コードホイール６が回転物３０に取付けられているため、内輪２と回転物３０との間にクリープが発生しても、回転センサ１１の検出精度に影響せず、高精度な回転測定が可能である。また、センサハウジング２０によるシール効果が得られる。コードホイール６と回転センサ１０とのギャップｇは、コードホイール６の内面面および外径面間の半径差ｄと、センサハウジング２０におけるセンサ部１０の検出面と回転物外径面との半径差ｃとにより管理しておくことで、組み立て時に適切な値となる。
【００２４】
図４は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図３の第２の実施形態において、回転センサ１１のコードホイール６を、回転側輪である内輪２と一体に回転する回転物３０に直接に設けたものである。すなわち、コードホイール６のコード信号生起手段７を回転物３０の表面に施したものである。コード信号生起手段７は、光の反射ゾーン７ａと非反射ゾーン７ｂとを交互に格子状に並べたものである。
【００２５】
回転物３０は、内輪２に嵌合する小径軸部３０ａおよびこの小径軸部３０ｂに対して段差面３０ｃを介して大径とされて前記コードホイール６が設けられた大径軸部３０ｂを有する回転軸とされている。その段差面３０ｃを内輪２の端面に当接させて回転物３０の内輪２に対する軸方向の位置決めを行っている。
【００２６】
センサ部１０は、図３の実施形態と同じく、外輪２の内径面に嵌合して取付けられたリング状のセンサハウジング２０の内径面に設けてあり、センサハウジング２０は内外輪２，３間の軸受空間の一端を密封する非接触式のシールを兼ねるものとされている。
この実施形態におけるその他の構成は、図３に示す第２の実施形態と同様である。
【００２７】
この構成の場合も、コードホイール６を回転物３０に設けたため、内輪２と回転物３０との間にクリープが生じたとしても、そのクリープが検出精度に影響せず、回転物３０の高精度な回転測定が可能となる。
また、回転物３０の段差面３０ｃと内輪２の端面とを当接させるようにしたため、内輪２の端面を位置決め基準として回転物３０のコードホイール６の軸方向位置が定まる。そのため、回転物３０と内輪２との相互の組み立てが容易になる。
【００２８】
なお、上記各実施形態において、回転センサ１１は光学式回転センサとしたが、回転センサ１１は磁気式等の回転センサであっても良い。磁気式の回転センサとする場合、コードホイール６は、コード信号生起手段７が、例えば円周方向に交互に磁極Ｎ，Ｓが着磁された多極磁石とされ、センサ部１０は、ホール素子，磁気抵抗素子、あるいはヨーク付きのコイル等とされる。
【００２９】
また、上記各実施形態は、内輪２が回転側輪である場合につき説明したが、この発明は外輪３が回転側輪である場合も、上記と同様に適用することができる。さらに、軸受１はラジアル軸受に限らず、スラスト軸受であっても良い。また、軸受１は、転がり軸受に限らず、滑り軸受や、静圧軸受，動圧軸受等の非接触軸受であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明のセンサ付軸受は、回転検出が必要な各種の用途、例えば複写機やプリンタ等の事務機器や、各種の産業機械等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかるセンサ付軸受の部分断面図である。
【図２】その回転センサと回転物の関係を示す斜視図である。
【図３】この発明の他の実施形態にかかるセンサ付軸受の部分断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態にかかるセンサ付軸受の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…軸受
２…内輪（回転側輪）
３…外輪（非回転側輪）
４…転動体
６…コードホイール
７…コード信号生起手段
１０…センサ部
１１…回転センサ
２０…センサハウジング
３０…回転物
３０ａ…小径軸部
３０ｂ…大径軸部
３０体…段差面
【図１】
2005256880.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005256880.tif 000005
【図４】
2005256880.tif 000006