(57)【要約】【課題】検出素子を配するための領域の自由度を大きく確保でき、さらに、基板を安定して固定可能であって、且つ、軸受の回転状態を高精度に検出可能な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して配置された回転輪３及び固定輪２と、回転輪３と固定輪２との軌道面間に組み込まれた転動体４と、固定輪３に対する回転輪２の回転状態を検出するセンサ部５とを備えたセンサ付き軸受において、センサ部５は、回転輪２に延設され、回転輪２の回転方向に沿って所定の信号が符号化されて記録されたエンコーダＥと、エンコーダＥと対向して固定輪３に配され、回転輪２とともに回転するエンコーダＥの符号の変化を検出する少なくとも１つの検出素子Ｓと、検出素子Ｓに電力を供給するとともに検出素子Ｓから出力された検出信号を所定の信号処理部に伝送する基板５８とを備えて構成され、基板５８は、固定輪２に沿って連続した円環状を成している。【選択図】図１
2007192294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転可能に対向して配置された回転輪及び固定輪と、
当該回転輪と固定輪との対向面にそれぞれ形成された軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、固定輪に対する回転輪の回転状態を検出するセンサ部とを備えたセンサ付き軸受において、
センサ部は、
回転輪に延設され、当該回転輪の回転方向に沿って符号化した情報が記録されたエンコーダと、
エンコーダと対向して固定輪に配され、回転輪とともに回転するエンコーダから情報を検出する少なくとも１つの検出素子と、
検出素子に電力を供給するとともに検出素子から出力された検出信号を所定の信号処理部に伝送する基板とを備えて構成され、
基板は、固定輪に沿って連続した円環状を成していることを特徴とするセンサ付き軸受。
【請求項２】
センサ部には、当該センサ部を覆うように固定輪に取付けられたセンサカバーと、検出素子をエンコーダと対向して支持し、且つセンサカバーとともに固定輪に取付けられるセンサハウジングとが設けられており、
基板は、センサカバーとセンサハウジングとの間に挟み込まれて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。
【請求項３】
センサ部には、９０°の位相差を成した検出信号が出力されるように 検出素子が配され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受の回転状態（例えば、回転速度、回転方向）を検出するセンサ付き軸受に関し、特にセンサの基板の形状および配置に特徴のあるセンサ付き軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、センサ付き軸受１として、例えば図２に示すように、相対回転可能に対向して配置された回転輪（例えば内輪２）及び固定輪（外輪３）と、当該内輪２及び外輪３との対向面にそれぞれ形成された軌道面２１及び３１の間に転動自在に組み込まれた複数の転動体４と、外輪３に対する内輪２の回転状態を検出するセンサ部５とを備えた構成が広く知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
センサ部５は、内輪２に固定され、内輪２の回転方向に沿って異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）が交互に並んで配された磁性体（永久磁石）から成る磁気エンコーダＥと、外輪３に配され、内輪２とともに回転する磁気エンコーダＥの磁極の変化を検出する検出素子Ｓと、外輪３に配されて、検出素子Ｓに電力を供給するとともに検出素子Ｓから出力された検出信号を所定の信号処理部（図示せず）に伝送する基板５１とを備える。
【０００４】
磁気エンコーダＥは、内輪２に沿って円環状に形成されており、円環状の保持金具５５によって内輪２に固定されている。この場合、保持金具５５は、その外周側端部にエンコーダＥが固定されており、その内周側端部は、内輪外周面の一端側に周方向に連続した固定溝２２に嵌合されている。
【０００５】
検出素子Ｓは、磁気エンコーダＥに対向するようにセンサハウジング５２に支持されている。なお、センサハウジング５２には、内輪２とともに回転する磁気エンコーダＥが摺接しないように、当該磁気エンコーダＥと対向する面に、切欠面５２１が形成されている。この場合、切欠面５２１と磁気エンコーダＥとの間には僅かな間隙が構成されるので、回転する磁気エンコーダＥがセンサハウジング５２と接触して、例えば摩耗したり摩損したりするようなことはない。また、検出素子Ｓとしては、例えば、ホール素子、ホールＩＣ、ＭＲ素子、ＭＧＲ素子等を使用することができる。
【０００６】
このような軸受１において、内輪２とともに磁気エンコーダＥが回転すると、磁極の変化が検出素子Ｓに検出され、その際、検出素子Ｓから所定の検出信号が出力される。このとき出力された検出信号は、図示しない信号処理部で処理されることにより、軸受１の回転状態が検出される。例えば、１つの検出素子Ｓで検出した場合には軸受の回転速度の検出が可能となり、図２（ａ）に示すように、２つの検出素子Ｓを９０°の位相差を成した検出信号が出力されるように配した場合には、軸受の回転速度に加えて回転方向の検出も可能となる。
【０００７】
基板５１は、センサハウジング５２とセンサカバー５６との間に挟み込まれて固定されている。また、センサカバー５６は、上述したセンサ部５を覆うように外輪３に外嵌されている。これにより、センサカバー５６とともにセンサハウジング５２と基板５１が外輪３に固定されている。なお、基板５１には、検出素子Ｓに電力を供給するとともに検出素子Ｓから出力された検出信号を所定の信号処理部（図示せず）に伝送するためのケーブル６が接続されている。
【０００８】
ところで、従来の基板５１は、例えば矩形あるいは図２（ａ）の点線で示すような扇形を成している。このため、例えば、呼び番号６２０４（内径２０ｍｍ、外径４７ｍｍ）のような径の小さい軸受の場合には、従来のような矩形あるいは扇形の基板５１では、検出素子Ｓの配置の自由度が制限されてしまう。
具体的には、従来の基板５１を径の小さい軸受に適応するように小さく形成すると、検出素子Ｓを配置可能な領域もまた小さく制限される。このため、複数の検出素子Ｓを９０°の位相差を成した検出信号を得られるように配置することが困難になってしまう場合がある。
【０００９】
この場合、基板５１の小さく制限された領域内に、複数の検出素子Ｓを９０°の位相差を成した検出信号を得られるように配置することができたとしても、近接して配置された検出素子Ｓに流れる電力や検出素子Ｓから出力された検出信号同士が互いに干渉しやすくなってしまう。このため、精確な検出信号が得られず、検出精度の低下を招いてしまう不都合が生じていた。
【００１０】
さらに、従来の基板５１は矩形あるいは扇形を成しているので、センサカバー５６とセンサハウジング５２との間には、基板５１が挟み込まれている部分と挟み込まれていない部分が生じる。このため、センサカバー５６を外輪３に外嵌した状態において、センサカバー５６は、基板５１が挟み込まれていない部分が基板５１が挟み込まれている部分よりも深く外輪３と嵌め合うこととなり、嵌め合いの不均衡が生じる場合があった。この場合には、嵌め合いの不均衡によって、基板５１を挟み込む固定力が安定せず、基板の正確な固定が実現しない不都合が生じていた。
【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】
【００１１】
本発明の目的は、軸受の種類を問わず、検出素子を配するための領域の自由度を大きく確保でき、さらに、基板を安定して固定可能であって、且つ、軸受の回転状態を高精度に検出可能なセンサ付き軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するために、本発明の第１の発明は、相対回転可能に対向して配置された回転輪及び固定輪と、当該回転輪と固定輪との対向面にそれぞれ形成された軌道面間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、固定輪に対する回転輪の回転状態を検出するセンサ部とを備えたセンサ付き軸受において、センサ部は、回転輪に延設され、当該回転輪の回転方向に沿って所定の信号が符号化されて記録されたエンコーダと、エンコーダと対向して固定輪に配され、回転輪とともに回転するエンコーダの符号の変化を検出する少なくとも１つの検出素子と、検出素子に電力を供給するとともに検出素子から出力された検出信号を所定の信号処理部に伝送する基板とを備えて構成され、基板は、固定輪に沿って連続した円環状を成していることを特徴とするセンサ付き軸受としたことである。
【００１３】
さらに、本発明の第２の発明は、前記第１の発明において、センサ部には、当該センサ部を覆うように固定輪に取付けられたセンサカバーと、検出素子を磁気エンコーダと対向して支持し、且つセンサカバーとともに固定輪に取付けられるセンサハウジングとが設けられており、基板は、センサカバーとセンサハウジングとの間に挟み込まれて固定されていることを特徴とするセンサ付き軸受としたことである。
【００１４】
さらに、本発明の第３の発明は、前記第１又は第２の発明において、センサ部には、９０°の位相差を成した検出信号が出力されるように 検出素子が配されていることを特徴とするセンサ付き軸受としたことである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、軸受の種類を問わず、検出素子を配するための領域の自由度を大きく確保でき、さらに、基板を安定して固定可能であって、且つ、軸受の回転状態を高精度検出可能なセンサ付き軸受を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、添付図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態の構成例として、センサ付き軸受１の構成が示されている。
なお、本実施形態の基板５８以外の構成は、図２に示したセンサ付き軸受１と同様であるので説明を割愛し、ここでは、本実施形態特有の基板５８の構成および作用効果について説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態によるセンサ付き軸受１において、基板５８は、外輪３に沿って連続した円環状を成している。この場合、基板５８は、センサカバー５６とセンサハウジング５２との間に挟み込まれて固定されている。
【００１８】
円環状の基板５８が、センサハウジング５２とセンサカバー５６との間に挟み込まれて固定されることによって、センサカバー５６とセンサハウジング５２との間には、全周に亘って均一な力で基板５８が挟み込まれる状態となる。この場合において、センサカバー５６は、全周に亘って均一な深さで外輪３と嵌め合うこととなる。従って、センサカバー５６の均一な嵌め合いによって基板５２を挟み込む固定力が安定するので、基板５８は正確且つ安定して固定されることとなる。
【００１９】
ここで、具体的な基板５８の固定方法としては、例えば、まず、センサハウジング５２のセンサカバー５６側面の所定の位置に基板５８を配して、基板５８をセンサハウジング５２とともにセンサカバー５６に嵌め込む。そして、センサカバー５６とともにセンサハウジング５２と基板５８を外輪３に固定する。
【００２０】
また、基板５８は次のような固定方法で固定しても良い。
センサハウジング５２のセンサカバー５６側の面には、外周側に向けた切り欠きが基板５８の厚みよりも僅かに浅い深さで設けられている。そのセンサハウジング５２の切り欠きに基板５８の厚みの一部を収容した状態で、センサカバー５６とともに外輪３に固定する。この場合には、基板５８のセンサハウジング５２の切り欠きからはみ出した部分が強く押圧されるので、基板５８には、全周に亘ってより強固な固定力が作用して確実に固定されることとなる。
【００２１】
さらに、本実施形態による基板５８は円環状に形成されているので、基板５８を径の小さい軸受に適応するように小さく形成した場合であっても、検出素子Ｓを配置可能な領域が円環状の領域内に広く確保することができる。このため、図１（ａ）に示すように、円環状の広い領域内で、例えば、円周方向の略反対側に配するなど、複数の検出素子Ｓを９０°の位相差を成した検出信号を得られるように配置することが可能となる。従って、従来のように、近接して配置された検出素子Ｓに流れる電力や検出素子Ｓから出力された検出信号同士が互いに干渉することもなく、精確な検出信号を得ることができので、検出精度が低下することもない。
【００２２】
なお、本実施形態において、回転輪が内輪２であり固定輪が外輪３に構成されている場合を想定して説明したが、回転輪が外輪３であり固定輪が内輪２に構成されていても本実施形態を実施可能である。この場合には、磁気エンコーダＥは回転輪である外輪３に固定され、外輪３とともに回転する。そして、センサカバー５６は、固定輪である内輪２に内嵌する構成となる。
【００２３】
また、本実施形態のセンサ部５では、軸受１の回転状態を検出する方法として、磁気エンコーダＥの符号化情報として磁極を変化させているが、これに限定されることはなく、磁極の変化を磁極検出素子Ｓによって検出する方法を採用しているが、軸受１の回転状態を検出可能な限りにおいて他の検出方法によるものであっても良い。
例えば符号化情報として、エンコーダＥにバーコード様の線を円周方向に並べて印刷し、エンコーダＥのバーコード用の線の通過をレーザー光による検出素子Ｓで検出するようにしても良い。この場合、検出素子Ｓとして、例えばフォトダイオードとフォトセンサーとからなる受発光素子を適用すればよい。
或いは、エンコーダＥを櫛状のスリットを円周方向に並べた構成として、エンコーダＥのスリットの通過をフォトカプラ等の光学素子によって検出するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態によるセンサ付き軸受の構成を示す説明図であって、（ａ）はセンサ付き軸受のセンサカバー側から見た側面図。（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿う切断面図。
【図２】従来のセンサ付き軸受の構成を示す説明図であって、（ａ）はセンサ付き軸受のセンサカバー側から見た側面図。（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿う切断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１  センサ付き軸受
２  内輪
３  外輪
４  転動体
５  センサ部
６  ケーブル
Ｅ  磁気エンコーダ
Ｓ  磁極検出素子
５８  基板 
【図１】
2007192294.tif 000003
【図２】
2007192294.tif 000004