JP2007192294A - Bearing with sensor - Google Patents
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Abstract
【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1Provided is a sensor-equipped bearing that can secure a large degree of freedom in a region for arranging a detection element, can stably fix a substrate, and can detect the rotation state of the bearing with high accuracy. To do.
A rotating wheel 3 and a fixed wheel 2 which are arranged to face each other so as to be relatively rotatable, a rolling element 4 incorporated between raceway surfaces of the rotating wheel 3 and the fixed wheel 2, and a rotating wheel with respect to the fixed wheel 3. In the sensor-equipped bearing including the sensor unit 5 that detects the rotational state of the sensor 2, the sensor unit 5 extends to the rotating wheel 2, and a predetermined signal is encoded and recorded along the rotation direction of the rotating wheel 2. The encoder E, the at least one detection element S that is disposed on the fixed wheel 3 so as to face the encoder E and detects the change in the sign of the encoder E that rotates together with the rotating wheel 2, and power is supplied to the detection element S And a substrate 58 that transmits the detection signal output from the detection element S to a predetermined signal processing unit, and the substrate 58 has a continuous annular shape along the fixed ring 2.
[Selection] Figure 1
Description
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。 The present invention relates to a sensor-equipped bearing that detects a rotation state (for example, a rotation speed and a rotation direction) of the bearing, and more particularly to a sensor-equipped bearing characterized by the shape and arrangement of a sensor substrate.
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)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a
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。
The sensor unit 5 is fixed to the
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。
The magnetic encoder E is formed in an annular shape along the
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。
The detection element S is supported by the
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。
In such a
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。
The
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。
By the way, the
Specifically, when the
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。
In this case, even if the plurality of detection elements S can be arranged so as to obtain a detection signal having a phase difference of 90 ° in the small limited region of the
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。
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。 The object of the present invention is to ensure a large degree of freedom in the area for arranging the detection element regardless of the type of the bearing, to be able to fix the substrate stably and to increase the rotational state of the bearing. It is to provide a bearing with a sensor capable of detecting with accuracy.
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。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a rotating wheel and a fixed wheel, which are arranged to face each other so as to be relatively rotatable, and tracks formed on opposing surfaces of the rotating wheel and the fixed wheel, respectively. In a sensor-equipped bearing including a plurality of rolling elements that are rotatably incorporated between surfaces and a sensor unit that detects a rotation state of a rotating wheel with respect to a fixed wheel, the sensor unit extends to the rotating wheel, An encoder in which a predetermined signal is encoded and recorded along the rotation direction of the rotating wheel, and at least one detection that detects a change in the sign of the encoder that is disposed on the fixed wheel so as to face the encoder and rotates together with the rotating wheel. And a substrate that supplies power to the detection element and transmits a detection signal output from the detection element to a predetermined signal processing unit, and the substrate forms a continuous annular shape along the fixed ring. Doing It resides in that the sensor-equipped bearing according to claim.
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。 Further, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the sensor unit includes a sensor cover attached to the fixed ring so as to cover the sensor unit, and a detection element that is opposed to the magnetic encoder. And a sensor housing that is attached to the stationary ring together with the sensor cover, and the substrate is sandwiched between the sensor cover and the sensor housing and fixed. It is.
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。 Furthermore, according to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the sensor section is provided with a detection element so that a detection signal having a phase difference of 90 ° is output. This is a sensor-equipped bearing characterized by
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。 According to the present invention, it is possible to secure a large degree of freedom in the region for arranging the detection element regardless of the type of the bearing, and to fix the substrate stably and to increase the rotational state of the bearing. A bearing with a sensor capable of detecting accuracy can be provided.
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。
Hereinafter, a bearing with a sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a sensor-equipped bearing 1 as a configuration example of the present embodiment.
In addition, since structures other than the board |
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。
As shown in FIG. 1, in the sensor-equipped bearing 1 according to the present embodiment, the
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。
Since the
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。
Here, as a specific method for fixing the
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。
Further, the
On the surface of the sensor housing 52 on the
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。
Furthermore, since the
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。
In the present embodiment, the description has been made assuming that the rotating wheel is the
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。
Further, in the sensor unit 5 of the present embodiment, the magnetic pole is changed as the encoded information of the magnetic encoder E as a method for detecting the rotation state of the
For example, as encoding information, barcode-like lines may be arranged and printed on the encoder E in the circumferential direction, and the passage of the barcode lines of the encoder E may be detected by the detection element S using laser light. In this case, as the detection element S, for example, a light emitting / receiving element composed of a photodiode and a photosensor may be applied.
Alternatively, the encoder E may be configured such that comb-like slits are arranged in the circumferential direction, and the passage of the encoder E slits may be detected by an optical element such as a photocoupler.
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
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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。 A rotating wheel and a fixed wheel disposed so as to be relatively rotatable, and
A sensor comprising a plurality of rolling elements that are rotatably incorporated between raceway surfaces formed on opposite surfaces of the rotating wheel and the fixed wheel, and a sensor unit that detects a rotation state of the rotating wheel with respect to the fixed wheel. With bearing,
The sensor part
An encoder which is extended to the rotating wheel and recorded with information encoded along the rotating direction of the rotating wheel;
At least one detection element that is arranged on a fixed wheel facing the encoder and detects information from an encoder that rotates together with the rotating wheel;
And a substrate for supplying power to the detection element and transmitting a detection signal output from the detection element to a predetermined signal processing unit,
A sensor-equipped bearing, wherein the substrate has a continuous annular shape along a fixed ring.
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。 The sensor part is provided with a sensor cover attached to the fixed ring so as to cover the sensor part, and a sensor housing that supports the detection element facing the encoder and is attached to the fixed ring together with the sensor cover. ,
The sensor-equipped bearing according to claim 1, wherein the substrate is sandwiched and fixed between the sensor cover and the sensor housing.
The sensor-equipped bearing according to claim 1, wherein the sensor unit is provided with a detection element so that a detection signal having a phase difference of 90 ° is output.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006010767A JP2007192294A (en) | 2006-01-19 | 2006-01-19 | Bearing with sensor |
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| JP2006010767A JP2007192294A (en) | 2006-01-19 | 2006-01-19 | Bearing with sensor |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP (1) | JP2007192294A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9809601B2 (en) * | 2013-02-08 | 2017-11-07 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Compound, material for forming underlayer film for lithography, underlayer film for lithography and pattern forming method |
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-
2006
- 2006-01-19 JP JP2006010767A patent/JP2007192294A/en active Pending
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