JPH11218542A - 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット - Google Patents
回転速度検出装置付転がり軸受ユニットInfo
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- JPH11218542A JPH11218542A JP2301598A JP2301598A JPH11218542A JP H11218542 A JPH11218542 A JP H11218542A JP 2301598 A JP2301598 A JP 2301598A JP 2301598 A JP2301598 A JP 2301598A JP H11218542 A JPH11218542 A JP H11218542A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
- F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
- F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
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- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内輪６と外輪４とが相対変位する事に伴って
ラジアル転がり軸受３の負荷荷重が変動した場合にも、
各種機械装置の運転を安定して行なえる様にする。 【解決手段】 内輪６と共に回転するエンコーダ２０の
円周方向の一部に、合成樹脂３３に包埋支持した複数個
のセンサの検出部を、軸方向に亙り対向させる。内輪６
と外輪４とが相対変位した場合に、上記各センサがこれ
ら内輪６と外輪４との相対変位量を検出する。この相対
変位量に基づいてラジアル転がり軸受３の負荷荷重を計
算すると共に、この負荷荷重に基づいて回転軸１を含ん
で構成する各種機械装置の運転状態を適切に制御する。
ラジアル転がり軸受３の負荷荷重が変動した場合にも、
各種機械装置の運転を安定して行なえる様にする。 【解決手段】 内輪６と共に回転するエンコーダ２０の
円周方向の一部に、合成樹脂３３に包埋支持した複数個
のセンサの検出部を、軸方向に亙り対向させる。内輪６
と外輪４とが相対変位した場合に、上記各センサがこれ
ら内輪６と外輪４との相対変位量を検出する。この相対
変位量に基づいてラジアル転がり軸受３の負荷荷重を計
算すると共に、この負荷荷重に基づいて回転軸１を含ん
で構成する各種機械装置の運転状態を適切に制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明に係る回転速度検出
装置付転がり軸受ユニットは、例えば工作機械の主軸を
ハウジングに支持する等、一般産業機械を構成する回転
部分を固定部分に対して回転自在に支持すると共に、こ
の回転部分の中心軸の変位を検出する為に利用する。或
は、トラック等の自動車の車輪を懸架装置に対し回転自
在に支持するのに利用して、この車輪の回転速度を検出
すると共に、荷台の荷重等を検出する為にも利用でき
る。
装置付転がり軸受ユニットは、例えば工作機械の主軸を
ハウジングに支持する等、一般産業機械を構成する回転
部分を固定部分に対して回転自在に支持すると共に、こ
の回転部分の中心軸の変位を検出する為に利用する。或
は、トラック等の自動車の車輪を懸架装置に対し回転自
在に支持するのに利用して、この車輪の回転速度を検出
すると共に、荷台の荷重等を検出する為にも利用でき
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、工作機械の主軸は、この工作機
械を構成するハウジングの内側に、玉軸受やころ軸受等
の転がり軸受により、回転自在に支持している。又、被
加工物の加工を適切に行なうべく、上記主軸の回転速度
を検出する為に、上述の様な転がり軸受に、上記主軸の
回転速度を検出する為の回転速度検出装置を組み込む事
も、従来から行なわれている。この様な回転速度検出装
置は、上記転がり軸受を構成する回転輪に支持したエン
コーダと、同じくこの転がり軸受を構成する固定輪、或
は上記ハウジング等の固定部分に支持され、上記エンコ
ーダの一部に対向させたセンサとから成る。上記主軸の
回転速度は、この主軸の回転に伴って回転する上記回転
輪に支持したエンコーダの回転速度を、上記センサによ
り検出する事で測定する。
械を構成するハウジングの内側に、玉軸受やころ軸受等
の転がり軸受により、回転自在に支持している。又、被
加工物の加工を適切に行なうべく、上記主軸の回転速度
を検出する為に、上述の様な転がり軸受に、上記主軸の
回転速度を検出する為の回転速度検出装置を組み込む事
も、従来から行なわれている。この様な回転速度検出装
置は、上記転がり軸受を構成する回転輪に支持したエン
コーダと、同じくこの転がり軸受を構成する固定輪、或
は上記ハウジング等の固定部分に支持され、上記エンコ
ーダの一部に対向させたセンサとから成る。上記主軸の
回転速度は、この主軸の回転に伴って回転する上記回転
輪に支持したエンコーダの回転速度を、上記センサによ
り検出する事で測定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来から知られている
回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、主軸或は車
輪等の回転部分の回転速度を検出しても、この回転部分
に加わるラジアル荷重を検出する事までも意図してはい
なかった。一方、工作機械の主軸には、加工時にラジア
ル荷重（更にはスラスト荷重）が加わる。この様なラジ
アル荷重或はスラスト荷重が過大になると、所望の加工
を精度良く行なう事ができない。従って、上記主軸に加
わる荷重或はこの荷重に基づく変位を検出する事は重要
であるが、従来はこの荷重或は変位の検出を、回転速度
検出装置とは別個に設けた、ロードセル等の荷重セン
サ、或は変位センサにより行っていた。この為、この荷
重センサ或は変位センサの設置スペースを別途設ける必
要があり、工作機械の小型化・低廉化の妨げとなる。こ
の為、回転速度検出装置により、上記主軸の回転速度だ
けでなく、この主軸に加わる荷重或は変位の検出を行な
える構造の実現が望まれる。
回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、主軸或は車
輪等の回転部分の回転速度を検出しても、この回転部分
に加わるラジアル荷重を検出する事までも意図してはい
なかった。一方、工作機械の主軸には、加工時にラジア
ル荷重（更にはスラスト荷重）が加わる。この様なラジ
アル荷重或はスラスト荷重が過大になると、所望の加工
を精度良く行なう事ができない。従って、上記主軸に加
わる荷重或はこの荷重に基づく変位を検出する事は重要
であるが、従来はこの荷重或は変位の検出を、回転速度
検出装置とは別個に設けた、ロードセル等の荷重セン
サ、或は変位センサにより行っていた。この為、この荷
重センサ或は変位センサの設置スペースを別途設ける必
要があり、工作機械の小型化・低廉化の妨げとなる。こ
の為、回転速度検出装置により、上記主軸の回転速度だ
けでなく、この主軸に加わる荷重或は変位の検出を行な
える構造の実現が望まれる。
【０００４】又、トラック等の自動車の積載量、搭乗人
員が過剰な場合にはこの自動車の走行安定性や制動能力
が損なわれて危険である。この為、車両総重量が許容値
を越えているか否かを知る事は重要であるが、従来は、
自動車自体にこの様な車両総重量を知る為の機構を組み
込んではいなかった。これに対して、近年に於けるアン
チロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコ
ントロールシステム（ＴＣＳ）の普及により、車輪を支
持する為の転がり軸受ユニットに、この車輪の回転速度
を検出する為の回転速度検出装置を組み込む事が一般的
に行われている。車輪を支持する為の転がり軸受ユニッ
トには、上記車両総重量に見合うラジアル荷重が加わ
る。そこで、この転がり軸受ユニットに、車輪の回転速
度の他、このラジアル荷重を検出する機能を付加すれ
ば、上述の様な危険防止を図る装置の実現に寄与できる
ものと考えられる。本発明の回転速度検出装置付転がり
軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑みて発明したもの
である。
員が過剰な場合にはこの自動車の走行安定性や制動能力
が損なわれて危険である。この為、車両総重量が許容値
を越えているか否かを知る事は重要であるが、従来は、
自動車自体にこの様な車両総重量を知る為の機構を組み
込んではいなかった。これに対して、近年に於けるアン
チロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコ
ントロールシステム（ＴＣＳ）の普及により、車輪を支
持する為の転がり軸受ユニットに、この車輪の回転速度
を検出する為の回転速度検出装置を組み込む事が一般的
に行われている。車輪を支持する為の転がり軸受ユニッ
トには、上記車両総重量に見合うラジアル荷重が加わ
る。そこで、この転がり軸受ユニットに、車輪の回転速
度の他、このラジアル荷重を検出する機能を付加すれ
ば、上述の様な危険防止を図る装置の実現に寄与できる
ものと考えられる。本発明の回転速度検出装置付転がり
軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑みて発明したもの
である。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】本発明の回転速度検出装置
付転がり軸受ユニットは、従来から知られている回転速
度検出装置付転がり軸受ユニットと同様に、静止側周面
に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止輪と、
上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を有
し、使用時に回転する回転輪と、上記静止側軌道と上記
回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動
体と、円周方向に亙る特性を交互に且つ等間隔に変化さ
せた円環状の被検出部を有し、上記回転輪の一部にこの
回転輪と同心に固定されたエンコーダと、検出部を有
し、この検出部を上記エンコーダの被検出部の一部に対
向させた状態で回転しない部分に支持され、上記被検出
部の特性の変化に対応して出力信号を変化させるセンサ
とを備える。
付転がり軸受ユニットは、従来から知られている回転速
度検出装置付転がり軸受ユニットと同様に、静止側周面
に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止輪と、
上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を有
し、使用時に回転する回転輪と、上記静止側軌道と上記
回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動
体と、円周方向に亙る特性を交互に且つ等間隔に変化さ
せた円環状の被検出部を有し、上記回転輪の一部にこの
回転輪と同心に固定されたエンコーダと、検出部を有
し、この検出部を上記エンコーダの被検出部の一部に対
向させた状態で回転しない部分に支持され、上記被検出
部の特性の変化に対応して出力信号を変化させるセンサ
とを備える。
【０００６】特に、本発明の回転速度検出装置付転がり
軸受ユニットに於いては、上記センサは、上記検出部と
上記被検出部との距離に対応して上記出力信号の大きさ
を変化させるもので、複数個設けられている。そして、
これら各センサの検出部を上記静止輪の中心軸をその中
心とする円周上にそれぞれ円周方向に亙り互いに間隔あ
けて配置すると共に、これら各検出部をそれぞれ上記被
検出部の一部に対向させる事により、上記各センサの出
力信号に基づいて、上記静止輪と上記回転輪との相対回
転速度並びにこれら静止輪と回転輪との相対変位を検出
自在としている。
軸受ユニットに於いては、上記センサは、上記検出部と
上記被検出部との距離に対応して上記出力信号の大きさ
を変化させるもので、複数個設けられている。そして、
これら各センサの検出部を上記静止輪の中心軸をその中
心とする円周上にそれぞれ円周方向に亙り互いに間隔あ
けて配置すると共に、これら各検出部をそれぞれ上記被
検出部の一部に対向させる事により、上記各センサの出
力信号に基づいて、上記静止輪と上記回転輪との相対回
転速度並びにこれら静止輪と回転輪との相対変位を検出
自在としている。
【０００７】
【作用】上述の様に構成する本発明の回転速度検出装置
付転がり軸受ユニットにより、工作機械の主軸や自動車
の車輪等の回転部分を、工作機械のハウジングや自動車
の懸架装置等の固定部分に対して回転自在に支持すると
共に、この回転部分の回転速度を検出する際の作用は、
従来から一般に知られている回転速度検出装置付転がり
軸受ユニットの場合と同様である。
付転がり軸受ユニットにより、工作機械の主軸や自動車
の車輪等の回転部分を、工作機械のハウジングや自動車
の懸架装置等の固定部分に対して回転自在に支持すると
共に、この回転部分の回転速度を検出する際の作用は、
従来から一般に知られている回転速度検出装置付転がり
軸受ユニットの場合と同様である。
【０００８】特に、本発明の回転速度検出装置付転がり
軸受ユニットの場合、回転しない部分に支持固定した複
数個のセンサが、上記回転部分の回転速度の他、静止輪
と回転輪との相対変位（変位方向及び変位量）も検出す
る。この様な相対変位と、転がり軸受の剛性と、転がり
軸受ユニットに加わる負荷（ラジアル荷重及びスラスト
荷重）との間には一定の関係がある。又、転がり軸受の
剛性は、周知の様に、計算式により求める事ができる。
従って、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニッ
トにより、上記相対変位を求めれば、上記回転部分に加
わる負荷を求める事ができる。
軸受ユニットの場合、回転しない部分に支持固定した複
数個のセンサが、上記回転部分の回転速度の他、静止輪
と回転輪との相対変位（変位方向及び変位量）も検出す
る。この様な相対変位と、転がり軸受の剛性と、転がり
軸受ユニットに加わる負荷（ラジアル荷重及びスラスト
荷重）との間には一定の関係がある。又、転がり軸受の
剛性は、周知の様に、計算式により求める事ができる。
従って、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニッ
トにより、上記相対変位を求めれば、上記回転部分に加
わる負荷を求める事ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。主軸或は車軸等の回転軸１は、
固定されて回転しないハウジング２の内側に、ラジアル
転がり軸受３により、このハウジング２に対する回転自
在に支持している。即ち、上記ラジアル転がり軸受３を
構成する、静止輪である外輪４は、上記ハウジング２の
内周面に内嵌固定しており、静止側周面である内周面
に、静止側軌道である外輪軌道５を有する。又、回転輪
である内輪６は、上記回転軸１の中間部に外嵌固定して
おり、回転側周面である外周面に、回転側軌道である内
輪軌道７を有する。そして、この内輪軌道７と上記外輪
軌道５との間に複数個の転動体８、８を転動自在に設け
る事により、上記回転軸１を上記ハウジング２の内側に
回転自在に支持している。
の第１例を示している。主軸或は車軸等の回転軸１は、
固定されて回転しないハウジング２の内側に、ラジアル
転がり軸受３により、このハウジング２に対する回転自
在に支持している。即ち、上記ラジアル転がり軸受３を
構成する、静止輪である外輪４は、上記ハウジング２の
内周面に内嵌固定しており、静止側周面である内周面
に、静止側軌道である外輪軌道５を有する。又、回転輪
である内輪６は、上記回転軸１の中間部に外嵌固定して
おり、回転側周面である外周面に、回転側軌道である内
輪軌道７を有する。そして、この内輪軌道７と上記外輪
軌道５との間に複数個の転動体８、８を転動自在に設け
る事により、上記回転軸１を上記ハウジング２の内側に
回転自在に支持している。
【００１０】尚、上記内輪６は、上記回転軸１の中間部
外周面に形成した段部９と、同じくこの回転軸１の中間
部で上記内輪６に関して上記段部９と反対側部分に外嵌
した固定リング１０との間で挟持する事により、軸方向
（図１〜２の左右方向）に亙る位置決めを図っている。
又、図示の例では、上記外輪４は、上記ハウジング２に
圧入により内嵌固定しているが、上記外輪４の外周面に
フランジを形成すると共に、このフランジと上記ハウジ
ング２の一部とをボルト等により結合する事で、上記外
輪４を上記ハウジング２に支持固定する構造も採用でき
る。又、図示の例では、上記各転動体８、８として玉を
使用しているが、ラジアル方向に亙る大きな荷重を支承
する転がり軸受の場合には、各転動体としてころを使用
する場合もある。更には、ラジアル、スラスト両方向に
亙る大きな荷重を支承する転がり軸受の場合には、各転
動体として円すいころを使用する場合もある。
外周面に形成した段部９と、同じくこの回転軸１の中間
部で上記内輪６に関して上記段部９と反対側部分に外嵌
した固定リング１０との間で挟持する事により、軸方向
（図１〜２の左右方向）に亙る位置決めを図っている。
又、図示の例では、上記外輪４は、上記ハウジング２に
圧入により内嵌固定しているが、上記外輪４の外周面に
フランジを形成すると共に、このフランジと上記ハウジ
ング２の一部とをボルト等により結合する事で、上記外
輪４を上記ハウジング２に支持固定する構造も採用でき
る。又、図示の例では、上記各転動体８、８として玉を
使用しているが、ラジアル方向に亙る大きな荷重を支承
する転がり軸受の場合には、各転動体としてころを使用
する場合もある。更には、ラジアル、スラスト両方向に
亙る大きな荷重を支承する転がり軸受の場合には、各転
動体として円すいころを使用する場合もある。
【００１１】又、上記各転動体８、８を設置する部分で
ある、外輪４の内周面と内輪６の外周面との間に存在す
る空間１１の軸方向（図１〜２の左右方向）両端開口部
には、それぞれ組み合わせシールリング１２、１２を設
けて、上記空間１１内に塵芥等の異物が進入するのを防
止すると共に、この空間１１内に封入したグリース等の
潤滑剤がこの空間１１外に漏洩するのを防止している。
上記各組み合わせシールリング１２、１２を構成する、
外径側と内径側との１対のシールリングは、それぞれ第
一、第二の芯金１３、１４とシールリップ１５ａ、１５
ｂとから成る。このうちの第一の芯金１３は、鋼板等の
金属板を曲げ形成する事により、断面Ｌ字形で全体を円
環状に形成したもので、固定円筒部１６と内向きフラン
ジ状の固定円輪部１８とを有し、このうちの固定円筒部
１６を上記外輪４の端部に内嵌固定している。又、上記
第二の芯金１４は、やはり鋼板等の金属板を曲げ形成す
る事により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成したもの
で、回転円筒部１７と外向きフランジ状の回転円輪部１
９とを有し、このうちの回転円筒部１７を上記内輪６の
端部に外嵌固定している。又、上記各シールリップ１５
ａ、１５ｂは、ゴムその他のエラストマー等の弾性材に
より、全体を円環状に形成している。この様な各シール
リップ１５ａ、１５ｂは、それぞれの基部を上記固定円
輪部１８及び上記回転円輪部１９に添着固定すると共
に、それぞれの先端縁を上記第二の芯金１４の表面及び
上記第一の芯金１３の表面に、全周に亙り摺接させてい
る。
ある、外輪４の内周面と内輪６の外周面との間に存在す
る空間１１の軸方向（図１〜２の左右方向）両端開口部
には、それぞれ組み合わせシールリング１２、１２を設
けて、上記空間１１内に塵芥等の異物が進入するのを防
止すると共に、この空間１１内に封入したグリース等の
潤滑剤がこの空間１１外に漏洩するのを防止している。
上記各組み合わせシールリング１２、１２を構成する、
外径側と内径側との１対のシールリングは、それぞれ第
一、第二の芯金１３、１４とシールリップ１５ａ、１５
ｂとから成る。このうちの第一の芯金１３は、鋼板等の
金属板を曲げ形成する事により、断面Ｌ字形で全体を円
環状に形成したもので、固定円筒部１６と内向きフラン
ジ状の固定円輪部１８とを有し、このうちの固定円筒部
１６を上記外輪４の端部に内嵌固定している。又、上記
第二の芯金１４は、やはり鋼板等の金属板を曲げ形成す
る事により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成したもの
で、回転円筒部１７と外向きフランジ状の回転円輪部１
９とを有し、このうちの回転円筒部１７を上記内輪６の
端部に外嵌固定している。又、上記各シールリップ１５
ａ、１５ｂは、ゴムその他のエラストマー等の弾性材に
より、全体を円環状に形成している。この様な各シール
リップ１５ａ、１５ｂは、それぞれの基部を上記固定円
輪部１８及び上記回転円輪部１９に添着固定すると共
に、それぞれの先端縁を上記第二の芯金１４の表面及び
上記第一の芯金１３の表面に、全周に亙り摺接させてい
る。
【００１２】又、上記１対の組み合わせシールリング１
２、１２のうち、上記空間１１の一端側（図１〜２の右
端側）の組み合わせシールリング１２の内径側シールリ
ングを構成する第二の芯金１４の外側面（前記空間１１
と反対側側面で、図１〜２の右側面）には、エンコーダ
２０を支持固定している。このエンコーダ２０は、鋼板
等の磁性金属板により、全体を円輪状に形成している。
そして、直径方向中間部に複数の透孔２１、２１を、円
周方向に亙り等間隔に形成する事により、被検出部であ
るこのエンコーダ２０の直径方向中間部の磁気特性を、
円周方向に亙り交互に且つ等間隔に変化させている。
尚、この様にエンコーダ２０の磁気特性を変化させるべ
く、このエンコーダ２０には、上記透孔２１に代えて直
径方向の一端側に開口する切り欠きを形成する場合もあ
る。この様なエンコーダ２０は、上記第二の芯金１４を
構成する回転円輪部１９の外側面（図１〜２の右側面）
に、接着、スポット溶接等により添着固定している。
２、１２のうち、上記空間１１の一端側（図１〜２の右
端側）の組み合わせシールリング１２の内径側シールリ
ングを構成する第二の芯金１４の外側面（前記空間１１
と反対側側面で、図１〜２の右側面）には、エンコーダ
２０を支持固定している。このエンコーダ２０は、鋼板
等の磁性金属板により、全体を円輪状に形成している。
そして、直径方向中間部に複数の透孔２１、２１を、円
周方向に亙り等間隔に形成する事により、被検出部であ
るこのエンコーダ２０の直径方向中間部の磁気特性を、
円周方向に亙り交互に且つ等間隔に変化させている。
尚、この様にエンコーダ２０の磁気特性を変化させるべ
く、このエンコーダ２０には、上記透孔２１に代えて直
径方向の一端側に開口する切り欠きを形成する場合もあ
る。この様なエンコーダ２０は、上記第二の芯金１４を
構成する回転円輪部１９の外側面（図１〜２の右側面）
に、接着、スポット溶接等により添着固定している。
【００１３】又、上記外輪４の一端部（図１〜２の右端
部）外周面には、この外周面の他の部分よりも直径方向
内方に凹入する段部２２を設けている。そして、この段
部２２に、後述するセンサ２６、２６を支持する為の支
持環２３を外嵌固定し、この支持環２３を上記エンコー
ダ２０に対向させている。この支持環２３は、鋼板等の
金属板を曲げ形成する事により、断面Ｌ字形で全体を円
環状に形成したもので、円筒部２４と内向きフランジ状
の円輪部２５とを有する。そして、このうちの円筒部２
４の先端部を上記段部２２に外嵌する事により、上記支
持環２３を上記外輪４の一端部に支持固定している。
尚、上記円輪部２５の内径は、上記回転軸１の一部で、
この円輪部２５の内周縁が対向する部分の外径よりも少
しだけ大きく形成している。従って、上記支持環２３を
上記段部２２に外嵌固定した状態で、上記円輪部２５の
内周縁と上記回転軸１の外周面との間には、ラビリンス
シールとして機能する、微小隙間が形成される。即ち、
上記支持環２３は、次述するセンサ２６、２６を保持す
る機能の他、ダストカバーとしての機能を持ち、これら
各センサ２６、２６部分への塵芥等の異物の進入を防止
する。
部）外周面には、この外周面の他の部分よりも直径方向
内方に凹入する段部２２を設けている。そして、この段
部２２に、後述するセンサ２６、２６を支持する為の支
持環２３を外嵌固定し、この支持環２３を上記エンコー
ダ２０に対向させている。この支持環２３は、鋼板等の
金属板を曲げ形成する事により、断面Ｌ字形で全体を円
環状に形成したもので、円筒部２４と内向きフランジ状
の円輪部２５とを有する。そして、このうちの円筒部２
４の先端部を上記段部２２に外嵌する事により、上記支
持環２３を上記外輪４の一端部に支持固定している。
尚、上記円輪部２５の内径は、上記回転軸１の一部で、
この円輪部２５の内周縁が対向する部分の外径よりも少
しだけ大きく形成している。従って、上記支持環２３を
上記段部２２に外嵌固定した状態で、上記円輪部２５の
内周縁と上記回転軸１の外周面との間には、ラビリンス
シールとして機能する、微小隙間が形成される。即ち、
上記支持環２３は、次述するセンサ２６、２６を保持す
る機能の他、ダストカバーとしての機能を持ち、これら
各センサ２６、２６部分への塵芥等の異物の進入を防止
する。
【００１４】上記支持環２３には、４個のセンサ２６、
２６（図１〜２には図示省略、図３〜４参照。）を支持
している。これら各センサ２６、２６は、合成樹脂３３
中に包埋した状態で上記支持環２３を構成する円筒部２
４の内径側に、円周方向に亙り等間隔に保持固定してい
る。即ち、上記各センサ２６、２６は、上記支持環２３
の中心軸（上記外輪４の中心軸）をその中心とする円周
上に、円周方向に亙る位相をそれぞれ９０度ずつずらせ
て配置している。そして、この状態で上記各センサ２
６、２６の検出部を、被検出部である上記エンコーダ２
０の外側面（図１〜２の右側面）の直径方向中間部に、
軸方向（図１〜２の左右方向）に亙る微小隙間（例えば
０．５〜１mm以下）を介して対向させている。尚、上記
各センサ２６、２６の検出部と上記エンコーダ２０の被
検出部の一部との軸方向に亙る間隔は、上記回転軸１に
負荷が加わっていない状態で互いに等しくなる様に、上
記各センサ２６、２６の設置位置を規制している。
２６（図１〜２には図示省略、図３〜４参照。）を支持
している。これら各センサ２６、２６は、合成樹脂３３
中に包埋した状態で上記支持環２３を構成する円筒部２
４の内径側に、円周方向に亙り等間隔に保持固定してい
る。即ち、上記各センサ２６、２６は、上記支持環２３
の中心軸（上記外輪４の中心軸）をその中心とする円周
上に、円周方向に亙る位相をそれぞれ９０度ずつずらせ
て配置している。そして、この状態で上記各センサ２
６、２６の検出部を、被検出部である上記エンコーダ２
０の外側面（図１〜２の右側面）の直径方向中間部に、
軸方向（図１〜２の左右方向）に亙る微小隙間（例えば
０．５〜１mm以下）を介して対向させている。尚、上記
各センサ２６、２６の検出部と上記エンコーダ２０の被
検出部の一部との軸方向に亙る間隔は、上記回転軸１に
負荷が加わっていない状態で互いに等しくなる様に、上
記各センサ２６、２６の設置位置を規制している。
【００１５】尚、上記各センサ２６、２６としては、永
久磁石とホールＩＣ或は磁気抵抗素子等の検出素子とに
より構成するアクティブセンサ、或は、図３（Ａ）
（Ｂ）に示す様に、永久磁石３４と磁性材製のステータ
３５とこのステータ３５に巻回するコイル３６とにより
構成するパッシブセンサを選択使用できる。但し、１個
の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに組み込む複
数のセンサは、それぞれ同構造のものを使用して、同じ
変位に対して同じ出力変化を得られる様にする。尚、上
記各センサ２６、２６として上記パッシブセンサを使用
する場合には、図３（Ｂ）に示す様な、外輪４の軸方向
にステータ３５を配置する構造ではなく、同図（Ａ）に
示す様に、ステータ３５を外輪４の円周方向に配置する
ものが好ましい。この理由は、上記外輪４の軸方向に亙
る各センサ２６、２６の寸法を小さくし、これら各セン
サ２６、２６を支持する支持環２３の軸方向（図１〜２
の左右方向）の突出量を小さく抑える為である。従っ
て、設置空間に余裕があれば、図３（Ｂ）の構造でも差
支えない。尚、上記支持環２３の外側面（図１〜２の右
側面）からは、上記各センサ２６、２６の信号を取り出
す為のハーネス２７を導出している。
久磁石とホールＩＣ或は磁気抵抗素子等の検出素子とに
より構成するアクティブセンサ、或は、図３（Ａ）
（Ｂ）に示す様に、永久磁石３４と磁性材製のステータ
３５とこのステータ３５に巻回するコイル３６とにより
構成するパッシブセンサを選択使用できる。但し、１個
の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに組み込む複
数のセンサは、それぞれ同構造のものを使用して、同じ
変位に対して同じ出力変化を得られる様にする。尚、上
記各センサ２６、２６として上記パッシブセンサを使用
する場合には、図３（Ｂ）に示す様な、外輪４の軸方向
にステータ３５を配置する構造ではなく、同図（Ａ）に
示す様に、ステータ３５を外輪４の円周方向に配置する
ものが好ましい。この理由は、上記外輪４の軸方向に亙
る各センサ２６、２６の寸法を小さくし、これら各セン
サ２６、２６を支持する支持環２３の軸方向（図１〜２
の左右方向）の突出量を小さく抑える為である。従っ
て、設置空間に余裕があれば、図３（Ｂ）の構造でも差
支えない。尚、上記支持環２３の外側面（図１〜２の右
側面）からは、上記各センサ２６、２６の信号を取り出
す為のハーネス２７を導出している。
【００１６】上述の様に構成する本発明の回転速度検出
装置付転がり軸受ユニットの作用は、次の通りである。
先ず、回転軸１の回転速度を検出する場合の作用に就い
て説明する。上記回転軸１の回転に伴って内輪６に支持
したエンコーダ２０が回転すると、上記各センサ２６、
２６の検出部の近傍を、上記エンコーダ２０に設けた透
孔２１、２１と、これら各透孔２１、２１同士の間部分
に存在する各柱部とが交互に通過する。この結果、上記
各センサ２６、２６の出力（電圧値、或は抵抗値）が変
化する。この出力が変化する周波数は、上記回転軸１の
回転速度に比例する。従って、上記各センサ２６、２６
のうち少なくとも１個のセンサ２６の出力を上記回転軸
１を有する工作機械或は自動車に設けた制御器に送れ
ば、この回転軸１の回転速度を算出できる。尚、上記セ
ンサ２６、２６を複数個設けている事を除き、上述の様
に回転軸１の回転速度を検出する際の作用は、従来から
知られている回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの
場合と同様である。
装置付転がり軸受ユニットの作用は、次の通りである。
先ず、回転軸１の回転速度を検出する場合の作用に就い
て説明する。上記回転軸１の回転に伴って内輪６に支持
したエンコーダ２０が回転すると、上記各センサ２６、
２６の検出部の近傍を、上記エンコーダ２０に設けた透
孔２１、２１と、これら各透孔２１、２１同士の間部分
に存在する各柱部とが交互に通過する。この結果、上記
各センサ２６、２６の出力（電圧値、或は抵抗値）が変
化する。この出力が変化する周波数は、上記回転軸１の
回転速度に比例する。従って、上記各センサ２６、２６
のうち少なくとも１個のセンサ２６の出力を上記回転軸
１を有する工作機械或は自動車に設けた制御器に送れ
ば、この回転軸１の回転速度を算出できる。尚、上記セ
ンサ２６、２６を複数個設けている事を除き、上述の様
に回転軸１の回転速度を検出する際の作用は、従来から
知られている回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの
場合と同様である。
【００１７】次に、本発明の特徴である作用、即ち、ラ
ジアル転がり軸受３を構成する内輪６の中心軸と外輪４
の中心軸とが相対変位した場合に、この相対変位を検出
する際の作用に就いて、図４を参照しつつ説明する。
尚、本発明の特徴である、この作用は、上記内輪６の中
心軸と外輪４の中心軸との相対変位に伴う変位量を、上
記各センサ２６、２６を配置する円周の中心軸と、上記
エンコーダ２０の中心軸との相対変位量として検出する
ものである。上記図４中、二点鎖線ａは、上記回転軸１
に負荷が加わっていない中立状態（相対変位以前）に於
けるエンコーダ２０の状態を、実線ｂは、上記回転軸１
に負荷が加わって相対変位した後のエンコーダ２０の状
態を、一点鎖線ｃは、上記各センサ２６、２６の検出部
の配置面を、一点鎖線ｄは、上記各センサ２６、２６を
配置した円周の中心軸を、それぞれ示している。
ジアル転がり軸受３を構成する内輪６の中心軸と外輪４
の中心軸とが相対変位した場合に、この相対変位を検出
する際の作用に就いて、図４を参照しつつ説明する。
尚、本発明の特徴である、この作用は、上記内輪６の中
心軸と外輪４の中心軸との相対変位に伴う変位量を、上
記各センサ２６、２６を配置する円周の中心軸と、上記
エンコーダ２０の中心軸との相対変位量として検出する
ものである。上記図４中、二点鎖線ａは、上記回転軸１
に負荷が加わっていない中立状態（相対変位以前）に於
けるエンコーダ２０の状態を、実線ｂは、上記回転軸１
に負荷が加わって相対変位した後のエンコーダ２０の状
態を、一点鎖線ｃは、上記各センサ２６、２６の検出部
の配置面を、一点鎖線ｄは、上記各センサ２６、２６を
配置した円周の中心軸を、それぞれ示している。
【００１８】例えば、上記回転軸１に加わるラジアル荷
重に基づいて、上記内輪６の中心軸と外輪４の中心軸
（図１〜２参照）とが相対変位する事に伴い、上記エン
コーダ２０が二点鎖線ａで示す状態から、実線ｂで示す
状態に変位したとする。そして、この時の上記エンコー
ダ２の軸方向（図４の左右方向）に亙る変位量をδa 、
直径方向（図４の上下方向）に亙る変位量をδr 、上記
中心軸（一点鎖線）ｄに直交する仮想平面に対する傾斜
角度をθとする。この場合、内輪６の中心軸と外輪４の
中心軸との相対変位前と相対変位後とに於ける、上記各
センサ２６、２６の検出部Ｓ1 〜Ｓ4 と、上記エンコー
ダ２０の被検出部との軸方向に亙る距離の変化量δS1〜
δS4は、幾何学的関係により下記の(1) 〜(4) 式で表さ
れる。 δS1＝｛（ｒ・cosφ−δr ）・tanθ｝−δa −−−(1) δS2＝［｛ｒ・cos（φ＋９０°）−δr ｝・tanθ］−δa −−−(2) δS3＝［｛ｒ・cos（φ＋１８０°）−δr ｝・tanθ］−δa −−−(3) δS4＝［｛ｒ・cos（φ＋２４０°）−δr ｝・tanθ］−δa −−−(4) 尚、上記(1) 〜(4) 式中、ｒは、上記各センサ２６、２
６の検出部Ｓ1 〜Ｓ4を配置する円周の半径を、φは、
上記二点鎖線ａ及び実線ｂを含む面と上記中心軸ｄ及び
上記各センサ２６、２６のうち１番目のセンサ２６の検
出部Ｓ1 を含む面との間の角度を、それぞれ示してい
る。
重に基づいて、上記内輪６の中心軸と外輪４の中心軸
（図１〜２参照）とが相対変位する事に伴い、上記エン
コーダ２０が二点鎖線ａで示す状態から、実線ｂで示す
状態に変位したとする。そして、この時の上記エンコー
ダ２の軸方向（図４の左右方向）に亙る変位量をδa 、
直径方向（図４の上下方向）に亙る変位量をδr 、上記
中心軸（一点鎖線）ｄに直交する仮想平面に対する傾斜
角度をθとする。この場合、内輪６の中心軸と外輪４の
中心軸との相対変位前と相対変位後とに於ける、上記各
センサ２６、２６の検出部Ｓ1 〜Ｓ4 と、上記エンコー
ダ２０の被検出部との軸方向に亙る距離の変化量δS1〜
δS4は、幾何学的関係により下記の(1) 〜(4) 式で表さ
れる。 δS1＝｛（ｒ・cosφ−δr ）・tanθ｝−δa −−−(1) δS2＝［｛ｒ・cos（φ＋９０°）−δr ｝・tanθ］−δa −−−(2) δS3＝［｛ｒ・cos（φ＋１８０°）−δr ｝・tanθ］−δa −−−(3) δS4＝［｛ｒ・cos（φ＋２４０°）−δr ｝・tanθ］−δa −−−(4) 尚、上記(1) 〜(4) 式中、ｒは、上記各センサ２６、２
６の検出部Ｓ1 〜Ｓ4を配置する円周の半径を、φは、
上記二点鎖線ａ及び実線ｂを含む面と上記中心軸ｄ及び
上記各センサ２６、２６のうち１番目のセンサ２６の検
出部Ｓ1 を含む面との間の角度を、それぞれ示してい
る。
【００１９】一方、上記(1) 〜(4) 式の左辺の値、即
ち、相対変位前と相対変位後とに於ける、上記各検出部
Ｓ1 〜Ｓ4 と上記エンコーダ２０の被検出部との軸方向
に亙る距離の変化量δS1〜δS4は、上記各センサ２６、
２６により検出自在である。即ち、前述の様にエンコー
ダ２０が回転した場合に、このエンコーダ２０の回転に
伴って変化する上記各センサ２６、２６の出力信号の振
幅（信号の大きさ）は、上記各検出部Ｓ1 〜Ｓ4 と上記
被検出部との軸方向に亙る距離（パッシブ型センサの場
合は、距離及びエンコーダ２０の回転速度）により定ま
る。従って、上記各センサ２６、２６の出力信号の振幅
（更にはエンコーダ２０の回転速度）の関係から、上記
各検出部Ｓ1 〜Ｓ4 と上記エンコーダ２０の被検出部と
の軸方向に亙る距離が求まる。そこで、前記制御器に相
対変位前の出力信号の振幅（更に必要とすれば回転速
度）の関係を初期値として記録しておけば、この相対変
位の前後に於ける出力信号の振幅の関係の差から、上記
各変化量δS1〜δS4を検出できる。
ち、相対変位前と相対変位後とに於ける、上記各検出部
Ｓ1 〜Ｓ4 と上記エンコーダ２０の被検出部との軸方向
に亙る距離の変化量δS1〜δS4は、上記各センサ２６、
２６により検出自在である。即ち、前述の様にエンコー
ダ２０が回転した場合に、このエンコーダ２０の回転に
伴って変化する上記各センサ２６、２６の出力信号の振
幅（信号の大きさ）は、上記各検出部Ｓ1 〜Ｓ4 と上記
被検出部との軸方向に亙る距離（パッシブ型センサの場
合は、距離及びエンコーダ２０の回転速度）により定ま
る。従って、上記各センサ２６、２６の出力信号の振幅
（更にはエンコーダ２０の回転速度）の関係から、上記
各検出部Ｓ1 〜Ｓ4 と上記エンコーダ２０の被検出部と
の軸方向に亙る距離が求まる。そこで、前記制御器に相
対変位前の出力信号の振幅（更に必要とすれば回転速
度）の関係を初期値として記録しておけば、この相対変
位の前後に於ける出力信号の振幅の関係の差から、上記
各変化量δS1〜δS4を検出できる。
【００２０】従って、上述の様に検出した各変化量δS1
〜δS4を上述の(1) 〜(4) 式の左辺に代入し、これら
(1) 〜(4) 式を連立方程式として上記制御器に解かせれ
ば、上記各センサ２６、２６を配置する円周の中心軸と
上記エンコーダ２０の中心軸との相対変位量を決定する
４つの値δr 、δa 、θ、φが求まる。ところで、上記
各センサ２６、２６を配置する円周の中心軸と上記エン
コーダ２０の中心軸とは、それぞれ前記外輪４の中心軸
と前記内輪６の中心軸とに一致する。従って、上記４つ
の値δr 、δa 、θ、φは、上記内輪６と上記外輪４と
の中心軸同士の相対変位量を決定する値となる。
〜δS4を上述の(1) 〜(4) 式の左辺に代入し、これら
(1) 〜(4) 式を連立方程式として上記制御器に解かせれ
ば、上記各センサ２６、２６を配置する円周の中心軸と
上記エンコーダ２０の中心軸との相対変位量を決定する
４つの値δr 、δa 、θ、φが求まる。ところで、上記
各センサ２６、２６を配置する円周の中心軸と上記エン
コーダ２０の中心軸とは、それぞれ前記外輪４の中心軸
と前記内輪６の中心軸とに一致する。従って、上記４つ
の値δr 、δa 、θ、φは、上記内輪６と上記外輪４と
の中心軸同士の相対変位量を決定する値となる。
【００２１】上述の様に内輪６の中心軸と外輪４の中心
軸との相対変位量が求まったならば、続いて、上記制御
器に、この相対変位量に基づいて前記ラジアル転がり軸
受３の負荷荷重を計算させる。そして、この負荷荷重に
基づいて、前記回転軸１を有する工作機械や自動車の制
御を行う。例えば、この回転軸１が工作機械の主軸であ
り、この主軸の回転速度を一定に保つ必要がある場合に
は、上記回転軸１を回転駆動する電動モータへの通電量
を調節して、この回転軸１に加わる負荷の変動に拘ら
ず、この回転軸の回転速度を一定に保つ。又、上記回転
軸１が自動車の車軸であった場合、上記負荷が過大であ
ると判定された場合には、運転席の警告灯を点灯させる
等の処置を講ずる。尚、上記ラジアル転がり軸受３の負
荷荷重は、上記相対変位量とこのラジアル転がり軸受３
の剛性とに基づいて、上記制御器に計算させる。
軸との相対変位量が求まったならば、続いて、上記制御
器に、この相対変位量に基づいて前記ラジアル転がり軸
受３の負荷荷重を計算させる。そして、この負荷荷重に
基づいて、前記回転軸１を有する工作機械や自動車の制
御を行う。例えば、この回転軸１が工作機械の主軸であ
り、この主軸の回転速度を一定に保つ必要がある場合に
は、上記回転軸１を回転駆動する電動モータへの通電量
を調節して、この回転軸１に加わる負荷の変動に拘ら
ず、この回転軸の回転速度を一定に保つ。又、上記回転
軸１が自動車の車軸であった場合、上記負荷が過大であ
ると判定された場合には、運転席の警告灯を点灯させる
等の処置を講ずる。尚、上記ラジアル転がり軸受３の負
荷荷重は、上記相対変位量とこのラジアル転がり軸受３
の剛性とに基づいて、上記制御器に計算させる。
【００２２】尚、本例の場合、４つのセンサ２６、２６
は、支持環２３の中心軸（上記外輪４の中心軸）をその
中心軸とする円周上に、必ずしも等間隔に配置する必要
はない。又、工作機械等の運転時に、外輪４の中心軸に
対して内輪６の中心軸が傾斜する方向（回転軸１に加わ
る荷重の方向）が予め分かっている場合、即ち、前記相
対変位量を決定する４つの値δr 、δa 、θ、φのうち
の角度φが予め分かっている場合には、センサ２６、２
６は全部で３個設ければ足りる。但し、この場合には、
一番目のセンサ２６の検出部Ｓ1 を、φ＝０の位置に配
置する。又、本発明を構成するセンサ２６、２６は、前
述の様にパッシブセンサでも良いが、エンコーダ２０の
回転速度により出力信号の振幅が変化しないアクティブ
センサを使用する方が、センサ２６、２６の小型化を図
れるだけでなく、信号の処理が容易な為、有利である。
は、支持環２３の中心軸（上記外輪４の中心軸）をその
中心軸とする円周上に、必ずしも等間隔に配置する必要
はない。又、工作機械等の運転時に、外輪４の中心軸に
対して内輪６の中心軸が傾斜する方向（回転軸１に加わ
る荷重の方向）が予め分かっている場合、即ち、前記相
対変位量を決定する４つの値δr 、δa 、θ、φのうち
の角度φが予め分かっている場合には、センサ２６、２
６は全部で３個設ければ足りる。但し、この場合には、
一番目のセンサ２６の検出部Ｓ1 を、φ＝０の位置に配
置する。又、本発明を構成するセンサ２６、２６は、前
述の様にパッシブセンサでも良いが、エンコーダ２０の
回転速度により出力信号の振幅が変化しないアクティブ
センサを使用する方が、センサ２６、２６の小型化を図
れるだけでなく、信号の処理が容易な為、有利である。
【００２３】次に、図５〜６は、本発明の実施の形態の
第２例を示している。本例の場合、組み合わせシールリ
ング１２ａを構成する内径側シールリングの第二の芯金
１４ａに、第一のエンコーダ２８と第二のエンコーダ２
９との２つのエンコーダを支持固定している。即ち、上
記第二の芯金１４ａは、鋼板等の金属板を曲げ形成する
事により、断面クランク形で全体を円環状に形成したも
ので、大径円筒部３０と、小径円筒部３１と、これら両
円筒部３０、３１の端縁同士を連結する円輪部３２とを
有する。そして、このうちの小径円筒部３１を内輪６の
一端部（図５の右端部）に、上記大径円筒部３０をこの
内輪６の一端面（図５の右端面）から突出させる状態で
外嵌固定している。
第２例を示している。本例の場合、組み合わせシールリ
ング１２ａを構成する内径側シールリングの第二の芯金
１４ａに、第一のエンコーダ２８と第二のエンコーダ２
９との２つのエンコーダを支持固定している。即ち、上
記第二の芯金１４ａは、鋼板等の金属板を曲げ形成する
事により、断面クランク形で全体を円環状に形成したも
ので、大径円筒部３０と、小径円筒部３１と、これら両
円筒部３０、３１の端縁同士を連結する円輪部３２とを
有する。そして、このうちの小径円筒部３１を内輪６の
一端部（図５の右端部）に、上記大径円筒部３０をこの
内輪６の一端面（図５の右端面）から突出させる状態で
外嵌固定している。
【００２４】又、上記第一のエンコーダ２８は、ゴム中
にフェライトの粉末を混入したゴム磁石等の永久磁石に
より全体を円輪状に形成したもので、軸方向（図５の左
右方向）に亙って着磁している。着磁方向は、円周方向
に亙り交互に、且つ等間隔で変化させている。従って、
第一の被検出部である上記第一のエンコーダ２８の片側
面（図５の右側面）には、Ｓ極とＮ極とが交互に、且つ
等間隔で配置されている。又、上記第二のエンコーダ２
９は、やはりゴム中にフェライトの粉末を混入したゴム
磁石等の永久磁石により全体を円筒状に形成したもの
で、直径方向に亙って着磁している。着磁方向は、円周
方向に亙り交互に、且つ等間隔で変化させている。従っ
て、第二の被検出部である上記第二のエンコーダ２９の
内周面には、Ｓ極とＮ極とが交互に、且つ等間隔で配置
されている。そして、上記第一のエンコーダ２８は上記
第二の芯金１４ａを構成する円輪部３２の片面（図５の
右面）に、上記第二のエンコーダ２９は同じく上記大径
円筒部３０の内周面に、それぞれ焼き付け、接着、自身
の磁気吸着力等により添着固定している。
にフェライトの粉末を混入したゴム磁石等の永久磁石に
より全体を円輪状に形成したもので、軸方向（図５の左
右方向）に亙って着磁している。着磁方向は、円周方向
に亙り交互に、且つ等間隔で変化させている。従って、
第一の被検出部である上記第一のエンコーダ２８の片側
面（図５の右側面）には、Ｓ極とＮ極とが交互に、且つ
等間隔で配置されている。又、上記第二のエンコーダ２
９は、やはりゴム中にフェライトの粉末を混入したゴム
磁石等の永久磁石により全体を円筒状に形成したもの
で、直径方向に亙って着磁している。着磁方向は、円周
方向に亙り交互に、且つ等間隔で変化させている。従っ
て、第二の被検出部である上記第二のエンコーダ２９の
内周面には、Ｓ極とＮ極とが交互に、且つ等間隔で配置
されている。そして、上記第一のエンコーダ２８は上記
第二の芯金１４ａを構成する円輪部３２の片面（図５の
右面）に、上記第二のエンコーダ２９は同じく上記大径
円筒部３０の内周面に、それぞれ焼き付け、接着、自身
の磁気吸着力等により添着固定している。
【００２５】一方、複数個のセンサ２６、２６ａ（図５
には省略、図６参照。）を包埋支持する為の合成樹脂３
３ａの一部は、上記大径円筒部３０の内径側に進入させ
ており、上記各センサ２６、２６ａは、この様に大径円
筒部３０の内径側に進入させた合成樹脂３３ａの一部に
包埋支持している。又、本例の場合、上記センサ２６、
２６ａを合計６個設けており、それぞれこれら各センサ
２６、２６ａを支持する支持環２３の中心軸（外輪４の
中心軸）をその中心軸とする円周上に、等間隔に配置し
ている。即ち、上記各センサ２６、２６ａは、円周方向
に亙る位相をそれぞれ６０度ずつずらせて配置してい
る。又、この状態で、上記６個のセンサ２６、２６ａの
うちの３個のセンサ２６、２６は、これら各センサ２
６、２６の検出部ＳA1〜ＳA3を、上記第一のエンコーダ
２８の片側面（図５の右側面）の円周方向の一部と、軸
方向（図５の左右方向）に亙り微小隙間を介して対向さ
せている。又、上記６個のセンサ２６、２６ａのうちの
残り３個のセンサ２６ａ、２６ａは、これら各センサ２
６ａ、２６ａの各検出部ＳR1〜ＳR3を、上記第二のエン
コーダ２９の内周面の円周方向の一部と、直径方向に亙
り微小隙間を介して対向させている。尚、上記第一のエ
ンコーダ２８に対向させる各センサ２６、２６と上記第
二のエンコーダ２９に対向させる各センサ２６ａ、２６
ａとは、これら各センサ２６、２６ａを配置する円周方
向に亙り交互に配置している。
には省略、図６参照。）を包埋支持する為の合成樹脂３
３ａの一部は、上記大径円筒部３０の内径側に進入させ
ており、上記各センサ２６、２６ａは、この様に大径円
筒部３０の内径側に進入させた合成樹脂３３ａの一部に
包埋支持している。又、本例の場合、上記センサ２６、
２６ａを合計６個設けており、それぞれこれら各センサ
２６、２６ａを支持する支持環２３の中心軸（外輪４の
中心軸）をその中心軸とする円周上に、等間隔に配置し
ている。即ち、上記各センサ２６、２６ａは、円周方向
に亙る位相をそれぞれ６０度ずつずらせて配置してい
る。又、この状態で、上記６個のセンサ２６、２６ａの
うちの３個のセンサ２６、２６は、これら各センサ２
６、２６の検出部ＳA1〜ＳA3を、上記第一のエンコーダ
２８の片側面（図５の右側面）の円周方向の一部と、軸
方向（図５の左右方向）に亙り微小隙間を介して対向さ
せている。又、上記６個のセンサ２６、２６ａのうちの
残り３個のセンサ２６ａ、２６ａは、これら各センサ２
６ａ、２６ａの各検出部ＳR1〜ＳR3を、上記第二のエン
コーダ２９の内周面の円周方向の一部と、直径方向に亙
り微小隙間を介して対向させている。尚、上記第一のエ
ンコーダ２８に対向させる各センサ２６、２６と上記第
二のエンコーダ２９に対向させる各センサ２６ａ、２６
ａとは、これら各センサ２６、２６ａを配置する円周方
向に亙り交互に配置している。
【００２６】上述の様に構成する本例の回転速度検出装
置付転がり軸受ユニットの場合には、内輪６の中心軸と
外輪４の中心軸との相対変位量を検出を、上述した第１
例の場合に比べて、より正確に行なえる。この理由及び
本例の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットにより上
記相対変位量を検出する際の作用に就いて、図６を参照
しつつ説明する。尚、工作機械等の運転時に於ける通常
の荷重条件では、回転軸１に負荷されるラジアル荷重と
モーメント荷重との円周方向に関する位相は、互いに一
致する。この為、前述した第１例では、エンコーダ２０
の直径方向の変位量δr と傾斜角度θを含む面との中心
軸ｄを中心とする円周方向に亙る位相は、互いに一致す
るとして、相対変位量の検出を行なう様にしている。と
ころが、上記工作機械等の運転時に特殊な荷重条件が与
えられた場合、或は自動車の急旋回時等には、上記回転
軸１に負荷されるラジアル荷重とモーメント荷重との円
周方向に亙る位相が一致しない場合が生じる。そこで、
本例の場合には、上記直径方向の変位量δr の位相と傾
斜角度θを含む面の位相とを別個に検出自在としてい
る。
置付転がり軸受ユニットの場合には、内輪６の中心軸と
外輪４の中心軸との相対変位量を検出を、上述した第１
例の場合に比べて、より正確に行なえる。この理由及び
本例の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットにより上
記相対変位量を検出する際の作用に就いて、図６を参照
しつつ説明する。尚、工作機械等の運転時に於ける通常
の荷重条件では、回転軸１に負荷されるラジアル荷重と
モーメント荷重との円周方向に関する位相は、互いに一
致する。この為、前述した第１例では、エンコーダ２０
の直径方向の変位量δr と傾斜角度θを含む面との中心
軸ｄを中心とする円周方向に亙る位相は、互いに一致す
るとして、相対変位量の検出を行なう様にしている。と
ころが、上記工作機械等の運転時に特殊な荷重条件が与
えられた場合、或は自動車の急旋回時等には、上記回転
軸１に負荷されるラジアル荷重とモーメント荷重との円
周方向に亙る位相が一致しない場合が生じる。そこで、
本例の場合には、上記直径方向の変位量δr の位相と傾
斜角度θを含む面の位相とを別個に検出自在としてい
る。
【００２７】例えば、上記内輪６の中心軸と外輪４の中
心軸とが相対変位する事に伴い、上記第一、第二の両エ
ンコーダ２８、２９が、図６の二点鎖線ａで示す状態か
ら、実線ｂで示す状態に変位したとする。そして、この
時の上記第一、第二の両エンコーダ２８、２９の軸方向
（図５〜６の左右方向）に亙る変位量をδa 、直径方向
（図３の上下方向）に亙る変位量をδr 、中心軸（一点
鎖線）ｄに直交する仮想平面に対する傾斜角度をθとす
る。尚、上述した様に、上記直径方向に亙る変位量δr
の方向と傾斜角度θを含む面との円周方向に亙る位相
は、一致するとは限らない（但し、図示の例では、便宜
上一致させている。）。この場合、内輪６の中心軸と外
輪４の中心軸との相対変位前と相対変位後とに於ける、
上記各センサ２６、２６の検出部ＳA1〜ＳA3と、上記第
一のエンコーダ２８の第一の被検出部との軸方向に亙る
距離の変化量δSA1 〜δSA3 は、幾何学的関係により下
記の(5) 〜(7) 式で表される。 δSA1 ＝｛（ｒ・cosφ−δr ）・tanθ｝−δa −−−(5) δSA2 ＝［｛ｒ・cos（φ＋１２０°）−δr ｝・tanθ］−δa −−−(6) δSA3 ＝［｛ｒ・cos（φ＋２４０°）−δr ｝・tanθ］−δa −−−(7)
心軸とが相対変位する事に伴い、上記第一、第二の両エ
ンコーダ２８、２９が、図６の二点鎖線ａで示す状態か
ら、実線ｂで示す状態に変位したとする。そして、この
時の上記第一、第二の両エンコーダ２８、２９の軸方向
（図５〜６の左右方向）に亙る変位量をδa 、直径方向
（図３の上下方向）に亙る変位量をδr 、中心軸（一点
鎖線）ｄに直交する仮想平面に対する傾斜角度をθとす
る。尚、上述した様に、上記直径方向に亙る変位量δr
の方向と傾斜角度θを含む面との円周方向に亙る位相
は、一致するとは限らない（但し、図示の例では、便宜
上一致させている。）。この場合、内輪６の中心軸と外
輪４の中心軸との相対変位前と相対変位後とに於ける、
上記各センサ２６、２６の検出部ＳA1〜ＳA3と、上記第
一のエンコーダ２８の第一の被検出部との軸方向に亙る
距離の変化量δSA1 〜δSA3 は、幾何学的関係により下
記の(5) 〜(7) 式で表される。 δSA1 ＝｛（ｒ・cosφ−δr ）・tanθ｝−δa −−−(5) δSA2 ＝［｛ｒ・cos（φ＋１２０°）−δr ｝・tanθ］−δa −−−(6) δSA3 ＝［｛ｒ・cos（φ＋２４０°）−δr ｝・tanθ］−δa −−−(7)
【００２８】尚、上記(5) 〜(7) 式中、ｒは、上記各セ
ンサ２６、２６の検出部ＳA1〜ＳA3及び後述する各セン
サ２６ａ、２６ａの検出部ＳR1〜ＳR3を配置する円周の
半径を、φは、上記傾斜角度θを含む面と、前記中心軸
ｄ及び上記各センサ２６、２６のうち１番目のセンサ２
６の検出部ＳA1を含む面との間の角度を、それぞれ示し
ている。又、上記(5) 〜(7) 式中、それぞれが微小量で
あるδr と tanθとを掛け合わせた値、即ち、δr ・tan
θは高次の微小量となる為、無視する事ができる。従っ
て、上記(5) 〜(7) 式は、下記の(8) 〜(10)式の様に書
き換える事ができる。 δSA1 ≒（ｒ・cosφ・tanθ）−δa −−− (8) δSA2 ≒｛ｒ・cos（φ＋１２０°）・tanθ｝−δa −−− (9) δSA3 ≒｛ｒ・cos（φ＋２４０°）・tanθ｝−δa −−−(10)
ンサ２６、２６の検出部ＳA1〜ＳA3及び後述する各セン
サ２６ａ、２６ａの検出部ＳR1〜ＳR3を配置する円周の
半径を、φは、上記傾斜角度θを含む面と、前記中心軸
ｄ及び上記各センサ２６、２６のうち１番目のセンサ２
６の検出部ＳA1を含む面との間の角度を、それぞれ示し
ている。又、上記(5) 〜(7) 式中、それぞれが微小量で
あるδr と tanθとを掛け合わせた値、即ち、δr ・tan
θは高次の微小量となる為、無視する事ができる。従っ
て、上記(5) 〜(7) 式は、下記の(8) 〜(10)式の様に書
き換える事ができる。 δSA1 ≒（ｒ・cosφ・tanθ）−δa −−− (8) δSA2 ≒｛ｒ・cos（φ＋１２０°）・tanθ｝−δa −−− (9) δSA3 ≒｛ｒ・cos（φ＋２４０°）・tanθ｝−δa −−−(10)
【００２９】又、前記各センサ２６ａ、２６ａの検出部
ＳR1〜ＳR3と、上記第二のエンコーダ２９の被検出部と
の直径方向に亙る距離の変化量δSR1 〜δSR3 は、幾何
学的関係により下記の(11)〜(13)式で表される。 δSR1 ＝δr ・cosα −−−(11) δSR2 ＝δr ・cos（α＋１２０°） −−−(12) δSR3 ＝δr ・cos（α＋２４０°） −−−(13) 尚、上記(11)〜(13)式中、αは、上記直径方向の変位量
δr の上記中心軸ｄを中心とする円周方向に亙る方向
と、上記中心軸ｄ及び上記各センサ２６ａ、２６ａのう
ち１番目のセンサ２６ａの検出部ＳR1を含む面との間の
角度を示している。
ＳR1〜ＳR3と、上記第二のエンコーダ２９の被検出部と
の直径方向に亙る距離の変化量δSR1 〜δSR3 は、幾何
学的関係により下記の(11)〜(13)式で表される。 δSR1 ＝δr ・cosα −−−(11) δSR2 ＝δr ・cos（α＋１２０°） −−−(12) δSR3 ＝δr ・cos（α＋２４０°） −−−(13) 尚、上記(11)〜(13)式中、αは、上記直径方向の変位量
δr の上記中心軸ｄを中心とする円周方向に亙る方向
と、上記中心軸ｄ及び上記各センサ２６ａ、２６ａのう
ち１番目のセンサ２６ａの検出部ＳR1を含む面との間の
角度を示している。
【００３０】上記(8) 〜(10)式並びに(11)〜(13)式の左
辺の値、即ち、相対変位前と相対変位後とに於ける、上
記各検出部ＳA1〜ＳA3と上記第一のエンコーダ２８の被
検出部との軸方向に亙る距離の変化量δSA1 〜δSA3 、
並びに上記各検出部ＳR1〜ＳR3と上記第二のエンコーダ
２９の被検出部との直径方向に亙る距離の変化量δSR1
〜δSR3 は、前述した第１例の場合と同様に、上記各セ
ンサ２６、２６ａにより検出自在である。そこで、本例
の場合も、上記(8) 〜(10)式並びに(11)〜(13)式を連立
方程式として制御器に解かせる事により、上記各センサ
２６、２６を配置する円周の中心軸と上記第一、第二の
両エンコーダ２８、２９の中心軸との相対変位量、即
ち、上記内輪６と上記外輪４との中心軸同士の相対変位
量を決定する５つの値δr 、δa 、θ、φ、αを検出で
きる。尚、δr とαとの各値を上記(11)〜(13)式から成
る連立方程式から求める場合には、１つだけ式が余分と
なる。即ち、本例の場合、上記第二のエンコーダ２９に
対向させるセンサ２６ａ、２６ａは、２個設ければ足り
る。但し、上記δr とαとの各値の検出精度を高める為
には、図示の例の様に、上記各センサ２６ａ、２６ａは
３個設ける事が好ましい。その他の構成及び作用は上述
した第１例の場合と同様である。
辺の値、即ち、相対変位前と相対変位後とに於ける、上
記各検出部ＳA1〜ＳA3と上記第一のエンコーダ２８の被
検出部との軸方向に亙る距離の変化量δSA1 〜δSA3 、
並びに上記各検出部ＳR1〜ＳR3と上記第二のエンコーダ
２９の被検出部との直径方向に亙る距離の変化量δSR1
〜δSR3 は、前述した第１例の場合と同様に、上記各セ
ンサ２６、２６ａにより検出自在である。そこで、本例
の場合も、上記(8) 〜(10)式並びに(11)〜(13)式を連立
方程式として制御器に解かせる事により、上記各センサ
２６、２６を配置する円周の中心軸と上記第一、第二の
両エンコーダ２８、２９の中心軸との相対変位量、即
ち、上記内輪６と上記外輪４との中心軸同士の相対変位
量を決定する５つの値δr 、δa 、θ、φ、αを検出で
きる。尚、δr とαとの各値を上記(11)〜(13)式から成
る連立方程式から求める場合には、１つだけ式が余分と
なる。即ち、本例の場合、上記第二のエンコーダ２９に
対向させるセンサ２６ａ、２６ａは、２個設ければ足り
る。但し、上記δr とαとの各値の検出精度を高める為
には、図示の例の様に、上記各センサ２６ａ、２６ａは
３個設ける事が好ましい。その他の構成及び作用は上述
した第１例の場合と同様である。
【００３１】尚、本発明の回転速度検出装置付転がり軸
受ユニットを、上述した１〜２例の場合とは逆に、内輪
が静止輪で外輪が回転輪である転がり軸受にも適用でき
る事は言う迄もない。この場合には、上述した１〜２例
に於いて、直径方向に亙る内外を逆に構成する。
受ユニットを、上述した１〜２例の場合とは逆に、内輪
が静止輪で外輪が回転輪である転がり軸受にも適用でき
る事は言う迄もない。この場合には、上述した１〜２例
に於いて、直径方向に亙る内外を逆に構成する。
【００３２】
【発明の効果】本発明の回転速度検出装置付転がり軸受
ユニットは、以上に述べた通り構成され作用する為、ラ
ジアル転がり軸受を構成する内輪と外輪との中心軸同士
が相対変位した場合に、このラジアル転がり軸受に加わ
る負荷を算出して、このラジアル転がり軸受を組み込ん
だ各種機械装置を適正に運転できる。
ユニットは、以上に述べた通り構成され作用する為、ラ
ジアル転がり軸受を構成する内輪と外輪との中心軸同士
が相対変位した場合に、このラジアル転がり軸受に加わ
る負荷を算出して、このラジアル転がり軸受を組み込ん
だ各種機械装置を適正に運転できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】パッシブ型センサの構造の２例を示す略斜視
図。
図。
【図４】相対変位の前後に於ける、各センサとエンコー
ダとの位置関係を示す模式図。
ダとの位置関係を示す模式図。
【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同
様の図。
様の図。
【図６】同じく、図４と同様の図。
１ 回転軸 ２ ハウジング ３ ラジアル転がり軸受 ４ 外輪 ５ 外輪軌道 ６ 内輪 ７ 内輪軌道 ８ 転動体 ９ 段部 １０ 固定リング １１ 空間 １２、１２ａ 組み合わせシールリング １３ 第一の芯金 １４、１４ａ 第二の芯金 １５、１５ａ シールリップ １６ 固定円筒部 １７ 回転円筒部 １８ 固定円輪部 １９ 回転円輪部 ２０ エンコーダ ２１ 透孔 ２２ 段部 ２３ 支持環 ２４ 円筒部 ２５ 円輪部 ２６、２６ａ センサ ２７ ハーネス ２８ 第一のエンコーダ ２９ 第二のエンコーダ ３０ 大径円筒部 ３１ 小径円筒部 ３２ 円輪部 ３３、３３ａ 合成樹脂 ３４ 永久磁石 ３５ ステータ ３６ コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｄ 5/245 Ｇ０１Ｄ 5/245 Ｘ
Claims (1)
- 【請求項１】 静止側周面に静止側軌道を有し、使用時
にも回転しない静止輪と、上記静止側周面と対向する回
転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転輪
と、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在
に設けられた複数個の転動体と、円周方向に亙る特性を
交互に且つ等間隔に変化させた円環状の被検出部を有
し、上記回転輪の一部にこの回転輪と同心に固定された
エンコーダと、検出部を有し、この検出部を上記エンコ
ーダの被検出部の一部に対向させた状態で回転しない部
分に支持され、上記被検出部の特性の変化に対応して出
力信号を変化させるセンサとを備えた回転速度検出装置
付転がり軸受ユニットに於いて、上記センサは、上記検
出部と上記被検出部との距離に対応して上記出力信号の
大きさを変化させるもので、複数個設けられており、こ
れら各センサの検出部を上記静止輪の中心軸をその中心
とする円周上にそれぞれ円周方向に亙り互いに間隔あけ
て配置すると共に、これら各検出部をそれぞれ上記被検
出部の一部に対向させる事により、上記各センサの出力
信号に基づいて、上記静止輪と上記回転輪との相対回転
速度並びにこれら静止輪の中心軸と回転輪の中心軸との
相対変位を検出自在としている事を特徴とする、回転速
度検出装置付転がり軸受ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2301598A JP3843577B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 荷重検出装置付転がり軸受ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2301598A JP3843577B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 荷重検出装置付転がり軸受ユニット |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11218542A true JPH11218542A (ja) | 1999-08-10 |
| JPH11218542A5 JPH11218542A5 (ja) | 2005-04-07 |
| JP3843577B2 JP3843577B2 (ja) | 2006-11-08 |
Family
ID=12098677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2301598A Expired - Fee Related JP3843577B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 荷重検出装置付転がり軸受ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3843577B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002174258A (ja) * | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Ntn Corp | 回転センサ付き軸受およびこれを用いたモータ |
| WO2004076873A1 (ja) * | 2003-02-07 | 2004-09-10 | Koyo Seiko Co., Ltd. | センサ付き転がり軸受ユニット |
| JP2006177741A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Nsk Ltd | 荷重測定装置付転がり軸受ユニット |
| WO2006100887A1 (ja) * | 2005-03-22 | 2006-09-28 | Ntn Corporation | センサ付車輪用軸受 |
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| JP2007198992A (ja) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Nsk Ltd | 転がり軸受ユニットの荷重測定装置 |
| JP2007212389A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Nsk Ltd | 転がり軸受ユニットの荷重測定装置 |
| JP2007225106A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-09-06 | Nsk Ltd | 状態量測定装置付転がり軸受ユニット |
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-
1998
- 1998-02-04 JP JP2301598A patent/JP3843577B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP3843577B2 (ja) | 2006-11-08 |
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