JPH02307061A - 回転数および／またはねじれ角を検知するためのセンサ軸受 - Google Patents

回転数および／またはねじれ角を検知するためのセンサ軸受

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JPH02307061A
JPH02307061A JP2095223A JP9522390A JPH02307061A JP H02307061 A JPH02307061 A JP H02307061A JP 2095223 A JP2095223 A JP 2095223A JP 9522390 A JP9522390 A JP 9522390A JP H02307061 A JPH02307061 A JP H02307061A
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Heribert Ballhaus
ヘリベルト・バルハウス
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転数および／またはねじれ角を検知するた
めのセンサ軸受に関する。
〔従来の技術〕
転がり軸受は、転がり軸受の作動パラメータから信号を
引き出す信号装置を備えるがまたはこの信号装置と結合
されているが、いわゆる「センサ軸受」としてすでに多
様な形成が知られている。ドイツ実用新案７１０６２７
０には、許容できない力を確認するために転がり軸受に
使用される力感知軸受が記載されており、この軸受は、
大抵力に比例する外輪の歪みを抵抗線歪み計により電気
信号に変えるものである。
また、ドイツ公開公報３４１１０００５がら、重力レシ
ーバ−を有する力感知軸受が知られている。
また、種々の配置と設計の抵抗線歪み計を有する別の力
感知軸受が、ドイツ公開公報２７４６９３７、ドイツ実
用新案８４３５９３５、ドイツ公開公報、ドイツ公開公
報２７２９６９９、ドイツ公開公報２９３５４０６によ
り知られている。
圧電センサを有する力感知軸受がドイツ公開公報３４１
３８３０により知られている。
機械的ねじれ角決定装置を有する回転モーメント測定軸
受がドイツ公開公報２９０７８１９がら知られている。
周期的なたわみから抵抗線歪み計で周期的な力信号を発
生し、この信号から回転数を引き出す、回転数を測定す
る力感知軸受がドイツ公開公報２６４２０４５、ドイツ
特許明細書２６４２０８０Ｂ２およびドイツ特許明細書
２６４７４４０がら知られている。
種々の膨張係数を有する材料を用いることにより、前述
した種類の軸受を、力と温度を同時に測定するために、
ドイツ特許明細書３３１３６２０　Ｃ１から知られてい
るように利用することができる。
ドイツ特許明細ｗ　３４１３０４６　Ａｌがら、このた
めに抵抗線歪み計の代わりにビエゾセラミンり変換器を
用いることが知られている。
さらに、ドイツ公告公報２２１４８５９から、回転する
物体の回転数を放射性のマークを検知することにより１
足えることが知られている。
さらに、回転する転がり軸受で転がり要素の回転数を測
定するために、ドイツ公開公報から空気で運ばれる音の
発生が知られており、その際サイレン状の連続的な音の
ピッチが回転数に比例する。
”　　さらに、回転数の監視のために、ドイツ公開公報
２９４１５６４から、回転する玉軸受の転がり要素の通
過により周期的な電圧が、永久磁石を囲むコイルに導入
される配置が知られている。
さらに、ドイツ公開公報から、慣用の玉軸受に取りつけ
られる光学的または誘導的に作用するインパルス発信機
が知られている。
さらに、米国特許明細書４７３２４９４から回転数を測
定するためのセンサ軸受が知られており、このセンサ軸
受では、例えばワイヤからなる多極の磁気リングが、非
磁性担持リングと共に転がり軸受の内輪に取りつけられ
る。回転しない外輪の側方に、一つまたは複数のホール
センサが取りつけられ、最後に関心のある軸回転数が内
輪回転数に対応する。
本発明は、外部のインパルス発信機を必要とせずに、か
つ慣用の玉軸受に実質的に付加的な一緒に回転するおよ
び静止する構成部品を挿入する必要もなく、軸またはボ
スの回転数を測定できる、安くて品質もよい簡単なセン
サ軸受を創造することを課題の基礎としている。
〔課題を解決するための手段〕
この課題を解決するために、本発明によるセンサ軸受は
、転がり軸受に存在する構成部品が、交互の極性の、偶
数の不連続の磁場の担持体として利用され、その磁場の
回転が、元来存在する静止した構成部品に取りつけられ
ている一つまたは多数のホール効果センサにより電気的
信号に変えられることを特徴とする。本発明によるセン
サ軸受は、特に出費が避けられ、かつ通例の軸受幅を維
持できる利点を有する。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する
。
第１図と第２図は、好ましい実施例を横断面圓と側面図
で示す。
内輪ｌ、外輪２、−組みのボール３および両方のケージ
半部４と５および右側のシール円板６は、完全に通例の
玉軸受に対応する。
左側のシール円板７の内側には、第３図から明らかなよ
うに、二つのまたは三つのホール効果センサ８が二つの
ボールの１．５倍、　２．５　倍、３．５倍または１．
２５倍、２．２５倍、３．２５倍の間隔で取りつけられ
ている。
ケージのリベット１０は熱可塑性の結合した亜鉄酸スト
ロンチウムで作られ、かつ軸受組み立ての際に加圧しな
がら溶接することにより変形される。
北と南についてそれぞれ″“Ｎ′と“′Ｓ“で表示され
る交互の極性で磁化することは、そのために適する装置
で押しこむ前または後に行われる。
第４図は、貼付された個々の磁石１２を有する一部品か
らなるプラスチックケージ１１を示す。極性は、第１〜
３図のように、北をＮ°“でかつ南を“Ｓ”で示しであ
る。偶数の磁石１２は、転がり要素３の数と分配と異な
ることができる。
第５図は、非磁性鋼製の、二部品からなる、点溶接され
た鋼板ケージを示し、そのウェブ１３に個々の磁石１４
が貼付されている。
第６図は、５０χの重量骨の亜鉄酸ストロンチウムを有
する、ガラス繊維で強化されたポリアミドで製造された
一部品からなるプラスチックケージ１５を示す。磁化さ
れた範囲はハツチングを付けてあり、極性は“Ｎ”と“
Ｓ”で示しである。
軸受の作用のときに、ホール効果センサ８の各々は、基
本周波数がボール走行周波数と一致する矩形信号を生ず
る。
センサが例えばボール間隔の１．５倍の割合でずらされ
た配置により、センサは位相のずらされた二つの矩形信
号（第７図）を生じ、その位相のずれは、軸受が一定の
回転数で作動されるときに、二つのポールのそばを通過
する０、５倍の時間に正確に対応する。
回転数の測定は、それ自体としては、すでに両方の矩形
信号のうちの一つの信号の周波数測定により簡単に可能
である。なぜなら、転がり要素３の走行周波数は内輪２
の回転数と動的に結びつけられるからである。
通例の集積回路で両方のさらにまた同じ信号の位相ずれ
を復調することにより、半分のボール通路内のわずかな
回転数変化さえ実質的に任意の高い精度で決定すること
ができる。第三のセンサを転がり要素の１．２５倍、２
．２５倍等の間隔で用いると、基準時間間隔を三等分す
ることにより精度をさらに改良できる。
位相信号は基本周波数で生じ、この基本周波数はさらに
転がり要素走行周波数に対応する。
例えば毎分１８００の回転数および８個のポールのとき
ほぼ毎秒９６回である。瞬間の位相信号を予め与えられ
た位相信号で分割することにより、適当な評価回路で毎
秒９６回一つの傾斜度、すなわち回転の加速度または減
速度に対し高い精度の直接単位を生ずる。
この可能性は、特に進展したすべり止めシステム、比較
的高い価値のある位置決め駆動装置、モータ駆動される
サーボ弁および同様な用途に対し興味をもたせる。
前述した本発明によれば、元来ボールで支承　゛されて
いるステンブモータの場合、制御により予め与えられた
数のステップが実際に走行されるかどうか、直接のいわ
ゆるフィードバックが簡単な仕方で可能になる。
このために、通例の位置決め駆動装置は付加的なシャフ
トエンコーダを必要とする。
【図面の簡単な説明】
第１図と第２図は本発明の好ましい実施例の横断面図と
側面図、第３図はケージ半部におけるポールとりベント
の配置を示す側面図およびホール効果センサを有するシ
ール板の側面図、第４図は本発明の別の実施例の横断面
図、第５図は本発明のさらに他の実施例の横断面図、第
６図は一部品からなるプラスチックケージを有する実施
例の側面図、第７図はセンサが供給する位相のずらされ
た二つの矩形信号を示す図である。 １・・・内輪、２・・・外輪、３・・・転がり要素、４
，５；１１；１５・・・ケージ、７・・・シール円板、
８・・・ホール効果センサ、１０・　・　・リベット、
１２．１４　・　・・磁石

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）回転数および／またはねじれ角を検知するための
    センサ軸受において、転がり軸受に存在する構成部品が
    、交互の極性の、偶数の不連続の磁場の担持体として利
    用され、その磁場の回転が、元来存在する静止した構成
    部品に取りつけられている一つまたは多数のホール効果
    センサにより電気的信号に変えられることを特徴とする
    センサ軸受。
  2. （２）不連続の磁場の担持体として、非磁性材料で作ら
    れた、二部品からなるリベット締めされた板ケージのリ
    ベットが利用され、そのリベット自体が、永久磁石の材
    料から、好ましくは噴射可能なプラスチック結合された
    亜鉄酸バリウムまたは亜鉄酸ストロンチウムで作られ、
    軸受が偶数の転がり要素を含むことを特徴とする、請求
    項１に記載のセンサ軸受。
  3. （３）プラスチック結合されたまたはセラミック結合さ
    れた個々の磁石が、噴射された、一部品からなるプラス
    チックケージのウエブに貼付され、その際転がり要素の
    数が偶数または奇数であることができることを特徴とす
    る、請求項１に記載のセンサ軸受。
  4. （４）個々の磁石が、噴射される、一部品からなるプラ
    スチックケージのウエブに鋳こまれ、軸受が偶数の転が
    り要素を含むことを特徴とする、請求項１に記載のセン
    サ軸受。
  5. （５）一部品からなるケージが、噴射可能な磁化可能な
    プラスチックで作られ、かつ適当な磁化により交互の極
    性の不連続の磁場が達成されることを特徴とする、請求
    項１に記載のセンサ軸受。
  6. （６）個々の磁石が、溶接された、二部品からなる鋼板
    ケージのウエブに貼付されることを特徴とする、請求項
    １または２に記載のセンサ軸受。
  7. （７）ホール効果センサのための担持体として、転がり
    軸受のカバー円板またはシール円板が利用されることを
    特徴とする、請求項１に記載のセンサ軸受。
  8. （８）ホール効果センサが可撓性の小型化されたリング
    状の印刷配線板に予め取りつけられ、この印刷配線板は
    同時に導線として役立ちかつカバー円板およびシール円
    板と接着されることを特徴とする、請求項１または７に
    記載のセンサ軸受。
  9. （９）ホール効果センサが、ハウジングなしで通例のゴ
    ムシール円板の金属担持体に貼付され、そして引き続き
    金属担持体と共に中に加硫されることを特徴とする、請
    求項１に記載のセンサ軸受。
  10. （１０）ロール軸受の偶数の転がり要素が磁化されかつ
    交互の極性をもって取りつけられることを特徴とする、
    請求項１に記載のセンサ軸受。
  11. （１１）二つのホール効果センサを転がり要素の１．５
    倍、２．５倍または３．５倍の間隔で配置することによ
    り、位相のずらされた二つの信号が発生され、かつ位相
    復調により周期的な、デジタルのまたはアナログの、回
    転数に比例する高い分析の電気的信号を生ずることを特
    徴とする、請求項１に記載のセンサ軸受。
  12. （１２）三つのホール効果センサを転がり要素の１．５
    倍または２．５倍のおよび１．２５倍または２．２５倍
    または３．２５倍の間隔で配置することにより、位相の
    ずらされた三つの信号が発生され、その際例えばセンサ
    １と２の信号の間の位相のずれが回転する転がり要素の
    半分の通過時間に対応し、センサ１と３または２と３の
    間の位相のずれが回転する転がり要素の通過時間の四分
    の一に対応することを特徴とする、請求項１または１１
    に記載のセンサ軸受。
  13. （１３）周期的な位相信号の傾斜度形成により加速度ま
    たは減速度を直接測定できることを特徴とする、請求項
    １または１１または１２に記載のセンサ軸受。
JP2095223A 1989-05-05 1990-04-12 回転数および／またはねじれ角を検知するためのセンサ軸受 Pending JPH02307061A (ja)

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