(57)【要約】【課題】  予圧付与手段を設けた回転センサ付きの複列転がり軸受を、部品点数を少なくして組立てに手間がかからないようにすることである。【解決手段】  回転輪である２分割された内輪３ａ、３ｂ間の軸方向隙間７を縮小させて予圧を付与する環状の押さえ部材を、回転センサを構成する磁気エンコーダ１０の材料で一体に製作する。磁気エンコーダ１０の回転に伴う磁極の変化を検出するセンサ素子１３を、固定輪である外輪１の側方に磁気エンコーダ１０と対向させて装着する。これにより、磁気エンコーダ１０を装着するためのサポート部材と、磁気エンコーダ１０を装着する手間をなくし、予圧付与手段を設けた回転センサ付きの複列転がり軸受を、部品点数が少なく、組立てに手間がかからないものとした。【選択図】        図１
2007309335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径面または外径面に複列の軌道面が設けられた固定輪と、この固定輪の各軌道面と対向する１列ずつの軌道面が設けられるように２分割された回転輪と、これらの固定輪と回転輪の各軌道面間に複列に配列された転動体とを備え、前記２分割された回転輪間に軸方向隙間を設けて、この軸方向隙間を縮小させて予圧を付与する環状の押さえ部材を、前記２分割された一方の回転輪の側方に配設した複列転がり軸受において、前記環状の押さえ部材は磁気エンコーダを兼用し、この磁気エンコーダの回転に伴う磁極の変化を検出するセンサ素子を、前記固定輪の側方に前記磁気エンコーダと対向させて装着したことを特徴とする複列転がり軸受。
【請求項２】
前記磁気エンコーダとセンサ素子とを半径方向で対向させ、前記磁気エンコーダに、前記一方の回転輪の軌道面と反対側の径面に当接される筒部を設けた請求項１に記載の複列転がり軸受。
【請求項３】
前記磁気エンコーダの材質を、熱可塑性樹脂を結合剤としたプラスチックマグネットとし、その端面の少なくとも一個所に金属製の板からなる補強材を、一体成形した請求項１または請求項２に記載の複列転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、予圧付与手段を設けた複列転がり軸受形の回転センサ付軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機器やロボット等の回転部を支持する複列転がり軸受には、回転部のがたつきや振動を抑えるために、予圧付与手段を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたものでは、外輪に設けられた複列の軌道面と対向するように、１列ずつの軌道面が設けられた２分割の内輪間に軸方向隙間を設け、２分割された一方の内輪の側方に環状の押さえ部材を配設して、この押さえ部材で軸方向隙間を縮小させることにより、予圧を付与するようにしている。
【０００３】
一方、このように医療機器やロボット等の回転部を支持する複列転がり軸受では、回転部の回転を検出するために、回転センサを取り付けることが望まれている。一般的な回転センサ付き転がり軸受としては、内外輪のうちの回転輪に磁気エンコーダを装着し、固定輪に磁気エンコーダの回転に伴う磁極の変化を検出するセンサ素子を、微小な隙間を開けて磁気エンコーダと対向させるように装着したものがある（例えば、特許文献２参照）。通常、磁気エンコーダはサポート部材を介して回転輪に装着され、センサ素子はセンサユニットに組み込まれて固定輪に装着される。また、センサユニットには電気回路基板も組み込まれることが多く、電気回路基板に出力ケーブルが接続される。
【特許文献１】特開２０００−３２９１４３号公報
【特許文献２】特開平１０−１３２６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたような予圧付与手段を設けた複列転がり軸受に、特許文献２に記載されたような回転センサを取り付けると、もとより部品点数が多い複列転がり軸受に、回転センサの磁気エンコーダやセンサ素子を装着することになり、さらに、部品点数が多くなって組立てに手間がかかる問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、予圧付与手段を設けた回転センサ付きの複列転がり軸受を、部品点数を少なくして組立てに手間がかからないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、内径面または外径面に複列の軌道面が設けられた固定輪と、この固定輪の各軌道面と対向する１列ずつの軌道面が設けられるように２分割された回転輪と、これらの固定輪と回転輪の各軌道面間に複列に配列された転動体とを備え、前記２分割された回転輪間に軸方向隙間を設けて、この軸方向隙間を縮小させて予圧を付与する環状の押さえ部材を、前記２分割された一方の回転輪の側方に配設した複列転がり軸受において、前記環状の押さえ部材は磁気エンコーダを兼用し、この磁気エンコーダの回転に伴う磁極の変化を検出するセンサ素子を、前記固定輪の側方に前記磁気エンコーダと対向させて装着した構成を採用した。
【０００７】
すなわち、予圧を付与する環状の押さえ部材を、磁気エンコーダ材料で一体に製作するなどして磁気エンコーダを兼用するものとし、この磁気エンコーダの回転に伴う磁極の変化を検出するセンサ素子を、固定輪の側方に磁気エンコーダと対向させて装着する。これにより、磁気エンコーダを装着するためのサポート部材と、磁気エンコーダを装着する手間をなくし、予圧付与手段を設けた回転センサ付きの複列転がり軸受を、部品点数が少なく、組立てに手間がかからないものとした。
【０００８】
前記磁気エンコーダとセンサ素子とを半径方向で対向させ、前記磁気エンコーダに、前記一方の回転輪の軌道面と反対側の径面に当接される筒部を設けても良い。これにより、センサ素子と微小な隙間を開けて半径方向で対向する磁気エンコーダを容易に位置決めすることができる。
【０００９】
また、磁気エンコーダの材質を、熱可塑性樹脂を結合剤としたプラスチックマグネットとし、その一端面に金属製の板からなる補強材を一体成形しても良い。磁気エンコーダの材質をプラスチックマグネットとした場合、磁気エンコーダの製造が容易に行えるが、予圧を行うにつき、強度面で不足する場合がある。上記のように一端面に金属製の板からなる補強材を一体成形すると、補強材全面によって予圧付与時の力を受ける為、充分な予圧を付与する事ができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の回転センサ付軸受は、予圧を付与する環状の押さえ部材が磁気エンコーダを兼用し、この磁気エンコーダの回転に伴う磁極の変化を検出するセンサ素子を、前記固定輪の側方に前記磁気エンコーダと対向させて装着したので、磁気エンコーダを装着するためのサポート部材と、磁気エンコーダを装着する手間をなくし、予圧付与手段を設けた回転センサ付きの複列転がり軸受を、部品点数が少なく、組立てに手間がかからないものとすることができる。
【００１１】
前記磁気エンコーダとセンサ素子とを半径方向で対向させ、磁気エンコーダに、一方の回転輪の軌道面と反対側の径面に当接される筒部を設けた場合は、センサ素子と微小な隙間を開けて半径方向で対向する磁気エンコーダを容易に位置決めすることができる。
磁気エンコーダの材質を、熱可塑性樹脂を結合剤としたプラスチックマグネットとし、その一端面に金属製の板からなる補強材を一体成形した場合は、前記補強材全面によって予圧付与時の力を受ける為、充分な予圧を付与する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２は、第１の実施形態を示す。この複列転がり軸受型の回転センサ付軸受は、図１に示すように、固定輪としての外輪１の内径面に２列の軌道面２が設けられ、回転輪としての２分割された内輪３ａ、３ｂの外径面に各軌道面２と対向する軌道面４が１列ずつ設けられて、これらの外輪１の各軌道面２と内輪３ａ、３ｂの各軌道面４の間に、転動体としての２列のボール５が保持器６で保持された複列玉軸受である。一方の内輪３ａは、他方の内輪３ｂの内径部から側方へ一体に突出した環状の外径段差部３ｂａの外周に嵌合し、他方の内輪３ｂにおける外径段差部３ｂａに続く段差面となる側端面３ｂｃと一方の内輪３ａとの間には軸方向隙間７が設けられる。この軸受は、内輪３ａの側方に配設された環状の磁気エンコーダ１０で軸方向隙間７を縮小させて予圧を付与するようになっている。外輪１の外周部にはフランジ１ｂが設けられ、このフランジ１ｂに、ハウジング等への固定用のボルト孔１ａが設けられている。外輪１の両端部の内径面には軸受空間をシールするシール９が取り付けられている。
【００１３】
図１および図２（ａ）に示すように、磁気エンコーダ１０にはボルト孔８ａが、また内輪３ｂにはねじ孔３ｂｂがそれぞれ設けられ、ボルト孔８ａに通されてねじ孔３ｂｂにねじ込まれたボルト１７により、磁気エンコーダ１０が内輪３ｂに締め付けられる。この締め付けで内輪３ａの側面を押圧することにより、軸方向隙間７を縮小させて軸受の予圧が付与される。
【００１４】
磁気エンコーダ１０の外径面には、回転センサを構成する被検出部８が設けられ、後述するセンサ素子１３に対して所定の隙間で磁気エンコーダ１０を位置決めできるように、磁気エンコーダ１０には内輪３ａの内径面に当接される筒部８ｂが設けられている。磁気エンコーダ１０の被検出部８は、図２（ｂ）に示すように、周方向にＮ極とＳ極が交互に存在する所望の磁極数に着磁されている。磁気エンコーダ１０は、熱可塑性樹脂（ＰＰＳなど）を結合剤としたプラスチックマグネットで製作し、その一端面に金属製の板からなる補強材１６を一体成形により固定する。この補強材１６に渡って前記ボルト孔８ａが設けられる。
予圧付与時には、この補強材１６の全面で予圧力を受ける為、プラスチックマグネットからなる磁気エンコーダ１０にダメージを与えない。
なお、磁気エンコーダ１０は、プラスチックマグネット製とする代わりに、焼結合金製としても良い。
【００１５】
外輪１の側端面における円周方向の一部に、センサユニット１１が固定ねじ１８で固定される。センサユニット１１内は、センサケース１９内に、モールド樹脂２０で固定された電気回路基板１２が設けられ、この電気回路基板１２に、磁気エンコーダ１０の回転に伴う磁極の変化を検出するセンサ素子１３が、磁気エンコーダ１０と微小な隙間を開けて対向するように装着されている。電気回路基板１２には、検出された回転速度を出力する出力ケーブル１４が接続されている。センサユニット１１を固定する固定ねじ１８は、センサケース１９およびモールド樹脂２０を貫通した孔内に挿通されたものであっても、またセンサケース１９に突出させた取付片（図示せず）を貫通するものであっても良い。
【００１６】
この構成の回転センサ付軸受によると、予圧を付与する環状の押さえ部材が磁気エンコーダ１０を兼用し、この磁気エンコーダ１０の回転に伴う磁極の変化を検出するセンサ素子１３を固定輪である外輪１の側方に磁気エンコーダ１０と対向させて装着したので、磁気エンコーダ１０を装着するためのサポート部材と、磁気エンコーダ１０を装着する手間をなくすことができる。そのため、予圧付与手段を設けた回転センサ付きの複列転がり軸受を、部品点数が少なく、組立てに手間がかからないものとすることができる。
また、磁気エンコーダ１０とセンサ素子１３とを半径方向で対向させ、磁気エンコーダ１３に、内輪３ａの軌道面４と反対側の径面である内径面に当接される筒部８ｂを設けたため、センサ素子１３と微小な隙間を開けて半径方向で対向する磁気エンコーダ１０を容易に位置決めすることができる。
【００１７】
図３は、第２の実施形態を示す。この複列転がり軸受型の回転センサ付軸受は、前記２分割された回転輪としての内輪３ａ、３ｂが、段付き円筒状の内方部材１５の外径面に、互いに軸方向隙間７を介し並べて外嵌され、内輪３ｂが内方部材１５の段差面１５ａで軸方向を位置決めされている点が第１の実施形態のものと異なる。
磁気エンコーダ１０は、上記実施形態と同じく、押さえ部材の役割を担い、軸方向隙間７を縮小させて予圧を付与するようになっている。この実施形態では、磁気エンコーダ１０は、金属製の板からなる補強材１６Ａ，１６Ｂを、予圧付与方向において、プラスチックマグネットを挟み込む様に配置し、インサート成形により固定している。内輪３ｂ側の補強材１６Ｂに、内輪３ａの内径面に当接される筒部８ｂが設けられている。また、磁気エンコーダ１０を締め付けるボルト１７は、内方部材１５に設けられたねじ孔２１にねじ込まれる。この実施形態におけるその他の部分は、第１の実施形態と同じである。
【００１８】
なお、上述した各実施形態では、円周方向にＮ極とＳ極を交互に所望の磁極数だけ着磁した、多極着磁エンコーダと通常の磁気センサを用いて、インクリメンタル（相対角度検出）出力としたが、図４に示す様に、円周方向にＮ極とＳ極を各々１極ずつ着磁したエンコーダ１０Ａを用いても良い。この場合に、磁気エンコーダ１０Ａの回転方向に互いに９０°離れて２つのセンサ素子１３Ａ，１３Ｂを配置し、これらセンサ素子１３Ａ，１３Ｂで磁気エンコーダ１０Ａを検出して得られる信号を演算回路２３で演算してアブソリュート（絶対角度検出）出力を得るようにしても良い。
この例では、各センサ素子１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ別のセンサケース１９内に収めて２つのセンサユニット１１Ａ，１１Ｂを構成したが、両センサ素子１３Ａ，１３Ｂを一つのセンサケース（図示せず）に収めて一つのセンサユニットとしても良い。
【００１９】
また、上述した各実施形態では、転がり軸受を２分割した内輪３ａ，３ｂが回転輪とされた複列玉軸受とし、回転センサの磁気エンコーダ１０，１０Ａとセンサ素子１３，１３Ａ，１３Ｂを半径方向で対向させたが、本発明に係る回転センサ付き転がり軸受は、複列円すいころ軸受等の他のタイプの複列転がり軸受にも適用することができる。また、２分割した外輪が回転輪とされた転がり軸受にも適用でき、この場合は、回転センサの磁気エンコーダに押さえ部材の機能を持たせ、センサ素子を内輪に装着すればよい。さらに、磁気エンコーダとセンサ素子を軸方向で対向させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る回転センサ付軸受を示す部分縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１のIIa −IIa 線に沿った断面図、（ｂ）は磁気エンコーダの着磁状態を示す概念図である。
【図３】第２の実施形態に係る回転センサ付軸受の部分縦断面図である。
【図４】（ａ）は第３の実施形態に係る回転センサ付軸受を示す部分縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）のIV-IV 線断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…外輪
１ａ…ボルト孔
２…軌道面
３ａ、３ｂ…内輪
４…軌道面
５…ボール
６…保持器
７…軸方向隙間
８ａ…ボルト孔
８ｂ…筒部
１０…磁気エンコーダ
１０Ａ…磁気エンコーダ
１１…センサユニット
１１Ａ，１１Ｂ…センサユニット
１２…電気回路基板
１３…センサ素子
１３Ａ，１３Ｂ…センサ素子
１４…出力ケーブル
１５…内方部材
１５ａ…段差面
１６…金属製の板からなる補強材
【図１】
2007309335.tif 000003
【図２】
2007309335.tif 000004
【図３】
2007309335.tif 000005
【図４】
2007309335.tif 000006