JP7680664B2

JP7680664B2 - Bearing device with rotation sensor

Info

Publication number: JP7680664B2
Application number: JP2020202895A
Authority: JP
Inventors: 真一東; 浩二高野; 孝則久恵; 昊明郭
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2025-05-21
Anticipated expiration: 2040-12-07
Also published as: JP2022090472A

Description

本発明は、回転センサ付き軸受装置に関する。 The present invention relates to a bearing device with a rotation sensor.

従来から、回転軸を保持する軸受本体に対して、この回転軸の回転状態を検出する回転センサを一体的に取り付けた回転センサ付き軸受装置が知られている。この回転センサの検出方式の一例として、内輪及び外輪のうちの一方に固定されて磁気を発する磁気発生部と、内輪及び外輪のうちの他方に固定されて磁気を検出する磁気検出部とを離間して配置させ、磁気の検出結果に基づいて回転軸の回転状態を検出する磁気式回転センサが挙げられる（特許文献１，２参照）。 Conventionally, there has been known a bearing device with a rotation sensor in which a rotation sensor that detects the rotation state of a rotating shaft is integrally attached to a bearing body that holds the rotating shaft. One example of the detection method of this rotation sensor is a magnetic rotation sensor in which a magnetic generating unit that is fixed to one of the inner and outer rings and generates magnetic field and a magnetic detecting unit that is fixed to the other of the inner and outer rings and detects magnetic field are arranged separately, and the rotation state of the rotating shaft is detected based on the magnetic detection results (see Patent Documents 1 and 2).

特開２００８－２８６２６６号公報JP 2008-286266 A 特開２０１１－１２７６８８号公報JP 2011-127688 A

例えば、エレベータ用巻上機を含む大型の機械設備には、高負荷に伴う回転軸の撓みに対処するため、いわゆる自動調心機能（あるいは自動調芯機能）を有する軸受本体が用いられる場合がある。この自動調心機能が発揮される際、内輪及び外輪のうちのいずれか一方の軌道輪（以下、可動軌道輪）が、軸受中心を中心とする円弧状の軌道に沿って移動する。つまり、回転軸が同じ角度位置にあるにもかかわらず、磁気発生部と磁気検出部との間の位置関係が、可動軌道輪の位置に応じて変化することがあり得る。その結果、回転状態の検出精度が低下するという問題が生じる。 For example, in large machinery and equipment, including elevator hoists, a bearing body with a so-called automatic centering function may be used to deal with bending of the rotating shaft caused by high loads. When this automatic centering function is exercised, one of the inner and outer races (hereinafter referred to as the movable race) moves along an arc-shaped track centered on the center of the bearing. In other words, even if the rotating shaft is at the same angular position, the positional relationship between the magnetic generator and the magnetic detector may change depending on the position of the movable race. As a result, the accuracy of detecting the rotation state decreases.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気式回転センサ及び自動調心機能の組み合わせに起因する検出精度の低下を抑制可能な回転センサ付き軸受装置を提供することにある。 The present invention was made in consideration of these problems, and its purpose is to provide a bearing device with a rotation sensor that can suppress the decrease in detection accuracy caused by the combination of a magnetic rotation sensor and an automatic centering function.

本発明の第一態様における回転センサ付き軸受装置は、回転軸を保持する軸受本体と、前記軸受本体に搭載されて前記回転軸の回転状態を検出する回転センサと、を備える装置であって、前記軸受本体は、内輪及び外輪のうちいずれか一方である可動軌道輪が、軸受中心を中心とする円弧状の軌道に沿って移動する自動調心機能を有する軸受からなり、前記回転センサは、前記内輪及び外輪のうちの一方に固定されて磁気を発する磁気発生部と、前記内輪及び外輪のうちの他方に固定されて磁気を検出する磁気検出部と、を備え、前記磁気発生部及び前記磁気検出部は、前記可動軌道輪の基準位置にて前記軸受本体の軸方向に沿って離間配置される。 The bearing device with a rotation sensor in the first aspect of the present invention is a device comprising a bearing body that holds a rotating shaft, and a rotation sensor that is mounted on the bearing body and detects the rotation state of the rotating shaft. The bearing body is a bearing with a self-aligning function in which a movable race, which is either an inner ring or an outer ring, moves along an arc-shaped track centered on the bearing center. The rotation sensor comprises a magnetic generation unit that is fixed to one of the inner ring and the outer ring and generates a magnetic field, and a magnetic detection unit that is fixed to the other of the inner ring and the outer ring and detects the magnetic field. The magnetic generation unit and the magnetic detection unit are arranged at a distance along the axial direction of the bearing body at a reference position of the movable race.

本発明の第二態様における回転センサ付き軸受装置では、前記回転センサは、前記磁気検出部が正面側に固定される基板と、前記基板の背面側に接続され、かつ前記軸受本体の軸方向に沿って延びるように設けられるケーブルと、をさらに備える。 In the bearing device with a rotation sensor according to the second aspect of the present invention, the rotation sensor further comprises a substrate to which the magnetic detection unit is fixed on the front side, and a cable connected to the rear side of the substrate and arranged to extend along the axial direction of the bearing body.

本発明の第三態様における回転センサ付き軸受装置では、前記磁気発生部及び前記磁気検出部のうちの一方は、前記回転軸の径方向に対して平行に配置され、前記磁気発生部及び前記磁気検出部のうちの他方は、前記円弧状の軌道に直交する向きに沿って、前記回転軸の径方向に対して傾斜して配置される。 In the bearing device with a rotation sensor according to the third aspect of the present invention, one of the magnetic generating unit and the magnetic detecting unit is arranged parallel to the radial direction of the rotating shaft, and the other of the magnetic generating unit and the magnetic detecting unit is arranged at an angle to the radial direction of the rotating shaft along a direction perpendicular to the arc-shaped orbit.

本発明の第四態様における回転センサ付き軸受装置では、前記回転軸は、エレベータ用巻上機の出力軸である。 In the fourth aspect of the present invention, the rotational shaft of the bearing device with a rotation sensor is the output shaft of an elevator hoist.

本発明によれば、磁気式回転センサ及び自動調心機能の組み合わせに起因する検出精度の低下を抑制することができる。 The present invention makes it possible to suppress the decrease in detection accuracy caused by the combination of a magnetic rotation sensor and an automatic centering function.

本発明の一実施形態における回転センサ付き軸受装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a bearing device with a rotation sensor in one embodiment of the present invention. 図１に示す領域Ａの部分拡大図である。FIG. 2 is a partial enlarged view of an area A shown in FIG. 図２における回転センサの配置関係による作用効果を示す模式図である。3 is a schematic diagram showing the effect of the arrangement of the rotation sensors in FIG. 2; FIG. 別の例における回転センサの配置関係を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an arrangement relationship of rotation sensors in another example.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components in each drawing are denoted by the same reference numerals as much as possible, and duplicate descriptions will be omitted.

［軸受装置１０の構成］
図１は、本発明の一実施形態における回転センサ付き軸受装置（以下、単に「軸受装置１０」ともいう）の断面図である。図２は、図１に示す領域Ａの部分拡大図である。 [Configuration of bearing device 10]
Fig. 1 is a cross-sectional view of a bearing device with a rotation sensor (hereinafter, simply referred to as a "bearing device 10") according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a partially enlarged view of an area A shown in Fig. 1.

図１に示すように、軸受装置１０は、自動調心機能を有するとともに回転軸１２を保持する軸受本体１４と、軸受本体１４に搭載される回転センサ１６と、から基本的に構成される。この軸受装置１０は、回転軸１２の撓みや、組み付け位置のずれが生じやすい装置、具体的には、エレベータ用巻上機を含む大型の機械設備に適している。 As shown in Figure 1, the bearing device 10 is basically composed of a bearing body 14 that has an automatic centering function and holds the rotating shaft 12, and a rotation sensor 16 that is mounted on the bearing body 14. This bearing device 10 is suitable for devices where the rotating shaft 12 is prone to bending or misalignment of the assembly position, specifically, large machinery and equipment including elevator hoists.

軸受本体１４は、いわゆる複列自動調心ころ軸受である。具体的には、軸受本体１４は、回転軸１２を保持する内輪２０と、内輪２０よりも径が大きい外輪２２と、複数の転動体２４と、二つの保持器２６ａ，２６ｂと、ハウジング２８と、オイルシール３０と、を備える。ここでは、転動体２４の個数が、２Ｎ（Ｎ≧２）であるとする。 The bearing body 14 is a so-called double row self-aligning roller bearing. Specifically, the bearing body 14 comprises an inner ring 20 that holds the rotating shaft 12, an outer ring 22 that has a larger diameter than the inner ring 20, a number of rolling elements 24, two retainers 26a, 26b, a housing 28, and an oil seal 30. Here, the number of rolling elements 24 is assumed to be 2N (N≧2).

２Ｎ個の転動体２４は、軸受本体１４の軸方向に二列に並んで設けられる。２Ｎ個のうちの半分（Ｎ個）の転動体２４は、軸受本体１４の周方向に沿って略等間隔に配置された状態にて、一方の保持器２６ａにより保持される。２Ｎ個のうちの残り半分（Ｎ個）の転動体２４は、軸受本体１４の周方向に沿って略等間隔に配置された状態にて、他方の保持器２６ｂにより保持される。 The 2N rolling elements 24 are arranged in two rows in the axial direction of the bearing body 14. Half of the 2N rolling elements 24 (N) are held by one retainer 26a in a state in which they are spaced at approximately equal intervals along the circumferential direction of the bearing body 14. The remaining half of the 2N rolling elements 24 (N) are held by the other retainer 26b in a state in which they are spaced at approximately equal intervals along the circumferential direction of the bearing body 14.

各々の転動体２４は、概略樽形状を有し、内輪２０及び外輪２２の間にて転動可能に設けられる。具体的には、転動体２４の外周面は、内輪２０が有する軌道面２１と、外輪２２が有する軌道面２３との間で転がり接触を行う。軸受本体１４が外輪回転方式の軸受である場合、内輪２０がハウジング２８などに固定されたまま、外輪２２が回転軸１２と一体となって回転する。 Each rolling element 24 has a roughly barrel shape and is provided so as to be able to roll between the inner ring 20 and the outer ring 22. Specifically, the outer peripheral surface of the rolling element 24 is in rolling contact with the raceway surface 21 of the inner ring 20 and the raceway surface 23 of the outer ring 22. When the bearing body 14 is an outer ring rotating type bearing, the outer ring 22 rotates integrally with the rotating shaft 12 while the inner ring 20 remains fixed to the housing 28 or the like.

ここでは、外輪２２が、自動調心機能の可動軌道輪として機能する。この場合、曲率中心が軸受中心Ｃと一致するように軌道面２３が形成されるとともに、外輪２２が内輪２０に対して軌道面２３に沿って円弧状の軌道に沿って移動可能に構成される。なお、基準位置Ｂは、外輪２２の可動域の中立点を示している。つまり、外輪２２が基準位置Ｂにある場合、内輪２０及び外輪２２の両方の軸が完全に一致する。 Here, the outer ring 22 functions as a movable raceway ring with an automatic centering function. In this case, the raceway surface 23 is formed so that the center of curvature coincides with the bearing center C, and the outer ring 22 is configured to be movable along an arc-shaped track along the raceway surface 23 relative to the inner ring 20. Note that the reference position B indicates the neutral point of the movable range of the outer ring 22. In other words, when the outer ring 22 is in the reference position B, the axes of both the inner ring 20 and the outer ring 22 are completely aligned.

オイルシール３０は、転動体２４が移動する際の摩擦力を低減するための潤滑油の漏出を阻止する概略環状の部材である。オイルシール３０は、保持器２６ａの位置に対して軸方向外側に、内輪２０及び外輪２２を架け渡すように設けられる。一方、保持器２６ｂの対応する位置（つまり、内輪２０と外輪２２との隙間）には、オイルシールの代わりに回転センサ１６が取り付けられる。 The oil seal 30 is a roughly annular member that prevents leakage of lubricating oil to reduce frictional force when the rolling elements 24 move. The oil seal 30 is provided axially outward from the position of the retainer 26a, spanning the inner ring 20 and the outer ring 22. Meanwhile, a rotation sensor 16 is attached in place of the oil seal at the corresponding position of the retainer 26b (i.e., in the gap between the inner ring 20 and the outer ring 22).

図２に示すように、回転センサ１６は、外輪２２に固定される第一センサ部４０と、内輪２０に固定される第二センサ部５０と、から構成される。この回転センサ１６は、内輪２０と外輪２２の間の相対移動に伴う磁気の変化を捉えて、回転軸１２の回転状態（例えば、角度位置、回転速度、回転方向など）を検出する。 As shown in FIG. 2, the rotation sensor 16 is composed of a first sensor unit 40 fixed to the outer ring 22 and a second sensor unit 50 fixed to the inner ring 20. This rotation sensor 16 detects the change in magnetism that accompanies the relative movement between the inner ring 20 and the outer ring 22, and detects the rotation state of the rotating shaft 12 (e.g., angular position, rotation speed, rotation direction, etc.).

第一センサ部４０は、ブラケット４２と、磁気エンコーダ４４と、から構成される。外輪２２の軌道面２３に環状のブラケット４４を取り付けることで、第一センサ部４０が外輪２２に固定される。ブラケット４４の径方向に延びる環状面上には、環状の磁気エンコーダ４４が固定される。 The first sensor unit 40 is composed of a bracket 42 and a magnetic encoder 44. The first sensor unit 40 is fixed to the outer ring 22 by attaching the annular bracket 44 to the raceway surface 23 of the outer ring 22. The annular magnetic encoder 44 is fixed to the radially extending annular surface of the bracket 44.

磁気エンコーダ４４は、回転軸１２の角度位置に相関する磁気を発する「磁気発生部」として機能する。磁気エンコーダ４４は、それぞれ多極着磁された環状の磁性ゴム４５，４６が同心円状に配置されてなる。磁性ゴム４５，４６の着磁ピッチ（角度間隔）を僅かにずらすことで、回転軸１２の絶対的な角度位置を特定することができる。 The magnetic encoder 44 functions as a "magnetic generator" that generates a magnetism that correlates with the angular position of the rotating shaft 12. The magnetic encoder 44 is made up of ring-shaped magnetic rubbers 45, 46 that are each magnetized with multiple poles and arranged concentrically. By slightly shifting the magnetization pitch (angular interval) of the magnetic rubbers 45, 46, the absolute angular position of the rotating shaft 12 can be identified.

これに対して、第二センサ部５０は、磁気センサ５２と、基板５４と、ケーブル５６と、ブラケット５８と、を含んで構成される。 In contrast, the second sensor unit 50 includes a magnetic sensor 52, a substrate 54, a cable 56, and a bracket 58.

磁気センサ５２は、磁気エンコーダ４４による磁気を検出する「磁気検出部」として機能する。磁気センサ５２は、例えば、磁気の時間変化を示す磁気パターンを検出するホール素子が組み込まれた集積回路である。図２から理解されるように、磁気エンコーダ４４及び磁気センサ５２は、軸受本体１４の軸方向に沿って離間して配置される。なお、「軸方向に沿って」とは、軸方向に一致する場合のみならず、軸方向に対して所定の許容範囲内で傾斜する場合が含まれる。 The magnetic sensor 52 functions as a "magnetic detection unit" that detects the magnetism generated by the magnetic encoder 44. The magnetic sensor 52 is, for example, an integrated circuit incorporating a Hall element that detects a magnetic pattern that indicates the change in magnetism over time. As can be seen from FIG. 2, the magnetic encoder 44 and the magnetic sensor 52 are arranged at a distance along the axial direction of the bearing body 14. Note that "along the axial direction" includes not only the case where they are aligned with the axial direction, but also the case where they are tilted relative to the axial direction within a predetermined tolerance range.

基板５４は、磁気センサ５２から出力される電気信号を処理する電子回路基板である。基板５４の正面側には、磁気センサ５２や図示しない電子部品が設けられる。なお、図示しないが、基板５４の背面側には、ケーブル５６を接続するためのコネクタや、磁気バイアスを発するバイアス磁石が設けられてもよい。 The board 54 is an electronic circuit board that processes the electrical signal output from the magnetic sensor 52. The magnetic sensor 52 and electronic components (not shown) are provided on the front side of the board 54. Although not shown, a connector for connecting the cable 56 and a bias magnet that generates a magnetic bias may be provided on the rear side of the board 54.

ケーブル５６は、基板５４の背面側に接続され、軸受本体１４の軸方向に沿って延びるように配線される。これにより、基板５４にはケーブル５６を通じて駆動電力が供給される。また、基板５４は、ケーブル５６を通じて、磁気センサ５２により検出された回転軸１２の回転状態を示す電気信号を出力する。 The cable 56 is connected to the rear side of the substrate 54 and wired to extend along the axial direction of the bearing body 14. This allows driving power to be supplied to the substrate 54 through the cable 56. The substrate 54 also outputs an electrical signal through the cable 56 that indicates the rotation state of the rotating shaft 12 detected by the magnetic sensor 52.

基板５４及びケーブル５６は、断面が概略Ｌ字状である環状のブラケット５８の内側に取り付けられる。これにより、第二センサ部５０は、ブラケット５８を介して、内輪２０の軌道面２１の外縁にあるシール嵌合面２１ｓに固定される。 The substrate 54 and the cable 56 are attached to the inside of a ring-shaped bracket 58 that has a roughly L-shaped cross section. This allows the second sensor unit 50 to be fixed to the seal mating surface 21s on the outer edge of the raceway surface 21 of the inner ring 20 via the bracket 58.

［軸受装置１０の動作］
この実施形態における軸受装置１０は、以上のように構成される。続いて、この軸受装置１０の動作について、図１～図４を参照しながら説明する。 [Operation of bearing device 10]
The bearing device 10 in this embodiment is configured as described above. Next, the operation of the bearing device 10 will be described with reference to FIGS.

図１及び図２に示すように、ハウジング２８の回転運動に伴って、回転センサ１６の第一センサ部４０は、外輪２２と一体となって回転を行う。一方、回転センサ１６の第二センサ部５０は、内輪２０に固定されているので回転を行わない。そこで、回転センサ１６は、磁気を利用して、第一センサ部４０と第二センサ部５０の間の相対的位置関係の変化を捉え、回転軸１２の回転状態を検出する。一方、この回転運動中に回転軸１２が撓むことで軸受本体１４が自動調心機能を発揮する場合、外輪２２は、基準位置Ｂから円弧状の軌道Ｔに沿って移動する。 As shown in Figures 1 and 2, the first sensor unit 40 of the rotation sensor 16 rotates together with the outer ring 22 as the housing 28 rotates. On the other hand, the second sensor unit 50 of the rotation sensor 16 does not rotate because it is fixed to the inner ring 20. Therefore, the rotation sensor 16 uses magnetism to detect changes in the relative positional relationship between the first sensor unit 40 and the second sensor unit 50 and detects the rotational state of the rotating shaft 12. On the other hand, if the bearing body 14 exerts its self-aligning function by bending the rotating shaft 12 during this rotational movement, the outer ring 22 moves along an arc-shaped trajectory T from the reference position B.

図３は、図２における回転センサ１６の配置関係による作用効果を示す模式図である。説明の便宜上、本図では、図２と比べて、磁気エンコーダ４４及び磁気センサ５２の位置関係を誇張して表記している。 Figure 3 is a schematic diagram showing the effect of the positional relationship of the rotation sensor 16 in Figure 2. For ease of explanation, the positional relationship between the magnetic encoder 44 and the magnetic sensor 52 is exaggerated in this figure compared to Figure 2.

軌道Ｔは、磁気エンコーダ４４が外輪２２と一体的に移動する円弧状の軌道である。点Ｐは、外輪２２が基準位置Ｂにある場合における磁気エンコーダ４４の位置である。点Ｑは、外輪２２が角度Δθだけ移動した場合における磁気エンコーダ４４の位置である。Ｒは、軌道面２３の曲率半径である。ここで、点Ｐに位置する磁気エンコーダ４４と、磁気センサ５２の位置関係が理想的な状態、すなわち位置ずれ（あるいは、オフセット）がない状態であるとする。 The orbit T is an arc-shaped orbit along which the magnetic encoder 44 moves integrally with the outer ring 22. Point P is the position of the magnetic encoder 44 when the outer ring 22 is at the reference position B. Point Q is the position of the magnetic encoder 44 when the outer ring 22 moves by an angle Δθ. R is the radius of curvature of the orbital surface 23. Here, it is assumed that the positional relationship between the magnetic encoder 44 located at point P and the magnetic sensor 52 is ideal, that is, there is no positional deviation (or offset).

幾何学的考察により、θ＝０°である場合、点ＰＱ間の距離が２Ｒ・ｓｉｎ（Δθ／２）、点ＰＱ間における径方向の変位がＰＱ・ｓｉｎ（Δθ／２）＝２Ｒ・ｓｉｎ^２（Δθ／２）とそれぞれ算出される。ここで、磁気エンコーダ４４及び磁気センサ５２が軸方向に離間配置されるので、外輪２２の移動に起因する位置ずれ量がより小さくなる。これにより、外輪２２が円弧状の軌道Ｔに沿って移動する場合であっても、回転センサ１６による磁気の検出結果と角度位置との間の関係性が保たれやすくなる。 From geometric considerations, when θ=0°, the distance between points PQ is calculated as 2R ·sin(Δθ/2) , and the radial displacement between points PQ is calculated as PQ·sin (Δθ/2) =2R·sin ² (Δθ/2) . Here, since the magnetic encoder 44 and the magnetic sensor 52 are spaced apart in the axial direction, the amount of positional deviation caused by the movement of the outer ring 22 is reduced. As a result, even when the outer ring 22 moves along the arc-shaped trajectory T, the relationship between the magnetic detection result by the rotation sensor 16 and the angular position is easily maintained.

図４は、別の例における回転センサ１６の配置関係を示す模式図である。ここでは、磁気センサ５２は、径方向に対して外側にφだけ傾斜するように配置される。傾斜角度φは、例えば、点Ｐと点Ｑにおける位置ずれ量（｜ΔＷ｜）が略等しくなるように設定される。このように構成することで、軌道Ｔ上の特定の区間における位置ずれ量がさらに小さくなる。 Figure 4 is a schematic diagram showing the positional relationship of the rotation sensor 16 in another example. Here, the magnetic sensor 52 is arranged so that it is tilted by φ outward relative to the radial direction. The tilt angle φ is set, for example, so that the positional deviation amount (|ΔW|) at point P and point Q is approximately equal. By configuring in this way, the positional deviation amount in a specific section on the trajectory T is further reduced.

一般的に言えば、外輪２２は、基準位置Ｂを移動中心として、軸方向の前方向又は後方向に略同じ頻度で移動すると考えられる。この場合、図３に示す配置関係を採用することが効果的である。ところが、軸受装置１０の組み付け状態や使用状況によっては、外輪２２の移動中心が基準位置Ｂからずれる可能性がある。この場合、図４に示す配置関係を採用することが効果的である。 Generally speaking, it is considered that the outer ring 22 moves axially forward or backward with approximately the same frequency, with the reference position B as the center of movement. In this case, it is effective to adopt the positional relationship shown in FIG. 3. However, depending on the assembly state and usage conditions of the bearing device 10, the center of movement of the outer ring 22 may deviate from the reference position B. In this case, it is effective to adopt the positional relationship shown in FIG. 4.

なお、図４では、磁気センサ５２が、径方向に対して外側にφだけ傾斜するように配置されるが、これとは逆の関係であってもよい。具体的には、磁気エンコーダ４４が、径方向に対して外側にφだけ傾斜するように配置されてもよい。この構成によっても、軌道Ｔ上の特定の区間における位置ずれ量がさらに小さくなる。 In FIG. 4, the magnetic sensor 52 is arranged so that it is inclined radially outward by φ, but the opposite relationship may also be used. Specifically, the magnetic encoder 44 may be arranged so that it is inclined radially outward by φ. This configuration also further reduces the amount of positional deviation in a specific section on the track T.

あるいは、磁気エンコーダ４４及び磁気センサ５２の両方が、径方向に対して傾斜するように配置されてもよい。この場合、磁気エンコーダ４４は、磁気センサ５２と平行（つまり、同じ傾斜角）であってもよいし、非平行（つまり、異なる傾斜角）であってもよい。特に、平行である場合、軌道Ｔ上の特定の点Ｑにおける位置ずれ量がさらに小さくなる。 Alternatively, both the magnetic encoder 44 and the magnetic sensor 52 may be arranged so as to be inclined with respect to the radial direction. In this case, the magnetic encoder 44 may be parallel to the magnetic sensor 52 (i.e., the same inclination angle) or non-parallel (i.e., different inclination angle). In particular, if they are parallel, the amount of positional deviation at a specific point Q on the trajectory T becomes even smaller.

［実施形態のまとめ］
以上のように、軸受装置１０は、回転軸１２を保持する軸受本体１４と、軸受本体１４に搭載されて回転軸１２の回転状態を検出する回転センサ１６と、を備える。軸受本体１４は、内輪２０及び外輪２２のうちのいずれか一方である可動軌道輪（ここでは、外輪２２）が、軸受中心Ｃを中心とする円弧状の軌道Ｔに沿って移動する自動調心機能を有する軸受からなる。回転センサ１６は、内輪２０及び外輪２２のうちの一方に固定されて磁気を発する磁気発生部（ここでは、磁気エンコーダ４４）と、内輪２０及び外輪２２のうちの他方に固定されて磁気を検出する磁気検出部（ここでは、磁気センサ５２）と、を備える。磁気エンコーダ４４及び磁気センサ５２は、内輪２０及び外輪２２の軸が一致する状態（つまり、基準位置Ｂ）にて軸受本体１４の軸方向に沿って離間配置される。 [Summary of the embodiment]
As described above, the bearing device 10 includes the bearing body 14 that holds the rotating shaft 12, and the rotation sensor 16 that is mounted on the bearing body 14 and detects the rotation state of the rotating shaft 12. The bearing body 14 is a bearing having a self-aligning function in which a movable raceway (here, the outer raceway 22), which is either one of the inner raceway 20 and the outer raceway 22, moves along an arc-shaped track T centered on the bearing center C. The rotation sensor 16 includes a magnetic generator (here, the magnetic encoder 44) that is fixed to one of the inner raceway 20 and the outer raceway 22 and generates magnetism, and a magnetic detector (here, the magnetic sensor 52) that is fixed to the other of the inner raceway 20 and the outer raceway 22 and detects magnetism. The magnetic encoder 44 and the magnetic sensor 52 are disposed apart from each other along the axial direction of the bearing body 14 in a state in which the axes of the inner raceway 20 and the outer raceway 22 are aligned (i.e., at the reference position B).

このように、磁気エンコーダ４４及び磁気センサ５２が軸方向、すなわち、円弧状の軌道Ｔに略平行する方向に離間配置されるので、外輪２２の移動に起因する位置ずれ量がより小さくなる。そうすると、外輪２２が軌道Ｔに沿って移動する場合であっても、回転センサ１６による磁気の検出結果と角度位置との間の関係性が保たれやすくなる。つまり、磁気式回転センサ及び自動調心機能の組み合わせに起因する検出精度の低下を抑制することができる。 In this way, the magnetic encoder 44 and the magnetic sensor 52 are spaced apart in the axial direction, i.e., in a direction approximately parallel to the arc-shaped track T, so the amount of positional deviation caused by the movement of the outer ring 22 is smaller. As a result, even when the outer ring 22 moves along the track T, the relationship between the magnetic detection result by the rotation sensor 16 and the angular position is more easily maintained. In other words, it is possible to suppress the decrease in detection accuracy caused by the combination of the magnetic rotation sensor and the automatic centering function.

また、回転センサ１６は、磁気センサ５２が正面側に設けられる基板５４と、基板５４の背面側に接続され、かつ軸受本体１４の軸方向に沿って延びるように設けられるケーブル５６と、をさらに備えてもよい。これにより、基板５４の背面に対してケーブル５６の先端部を湾曲させることなく一線状に配置可能となり、先端部の収容空間が小さくなる分だけ、回転センサ１６の小サイズ化を図ることができる。 The rotation sensor 16 may further include a substrate 54 on the front side of which the magnetic sensor 52 is provided, and a cable 56 connected to the rear side of the substrate 54 and extending along the axial direction of the bearing body 14. This allows the tip of the cable 56 to be arranged in a line with respect to the rear side of the substrate 54 without bending it, and the storage space for the tip is reduced, thereby enabling the size of the rotation sensor 16 to be reduced.

また、磁気エンコーダ４４及び磁気センサ５２のうちの一方（磁気エンコーダ４４）は、軸受本体１４の径方向に対して平行に配置されるとともに、他方（磁気センサ５２）は、円弧状の軌道Ｔに直交する向きに沿って、軸受本体１４の径方向に対して傾斜して配置されてもよい。これにより、軌道Ｔ上の特定の区間における位置ずれ量を小さくすることができる。 In addition, one of the magnetic encoder 44 and the magnetic sensor 52 (magnetic encoder 44) may be arranged parallel to the radial direction of the bearing body 14, while the other (magnetic sensor 52) may be arranged at an angle to the radial direction of the bearing body 14 along a direction perpendicular to the arc-shaped orbit T. This makes it possible to reduce the amount of positional deviation in a specific section on the orbit T.

また、回転軸１２は、エレベータ用巻上機の出力軸であってもよい。エレベータ用巻上機の動作中に、ラジアル荷重により回転軸１２の撓みが発生しやすくなるので、自動調心機能が発揮される頻度が高くなる。その分だけ、検出精度の低下抑制効果がより顕著に現われる。 The rotating shaft 12 may also be the output shaft of an elevator hoist. During operation of the elevator hoist, the rotating shaft 12 is more likely to bend due to radial load, and the automatic centering function is more frequently exercised. This makes the effect of suppressing the deterioration of detection accuracy more pronounced.

［変形例］
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。あるいは、技術的に矛盾が生じない範囲で各々の構成を任意に組み合わせてもよい。 [Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be freely modified without departing from the spirit and scope of the present invention. Alternatively, the respective configurations may be arbitrarily combined without causing any technical contradiction.

上記した実施形態では、軸受本体１４が複列自動調心ころ軸受である場合について説明したが、自動調心機能を発揮可能である限り、様々な軸受の構造が採用され得る。例えば、図１に示す軸受本体１４は外輪回転方式の軸受であるが、これに代えて、内輪回転方式の軸受であってもよい。また、自動調心機能の可動軌道輪は、外輪２２あるいは内輪２０のいずれであってもよい。 In the above embodiment, the bearing body 14 is a double row self-aligning roller bearing, but various bearing structures can be used as long as they are capable of performing the self-aligning function. For example, the bearing body 14 shown in FIG. 1 is an outer ring rotating type bearing, but it may instead be an inner ring rotating type bearing. In addition, the movable raceway ring with the self-aligning function may be either the outer ring 22 or the inner ring 20.

上記した実施形態では、回転センサ１６の第一センサ部４０が外輪２２に、第二センサ部５０が内輪２０にそれぞれ固定される場合について説明したが、回転センサの配置関係はその逆であってもよい。具体的には、軸受本体１４は、第一センサ部４０を内輪２０に、第二センサ部５０を外輪２２にそれぞれ固定するように構成されてもよい。図１及び図２の例では、ブラケット４２，５８の向きを変更した上で、第一センサ部４０を内輪２０に、第二センサ部５０を外輪２２にそれぞれ組み付ければよい。 In the above embodiment, the first sensor unit 40 of the rotation sensor 16 is fixed to the outer ring 22, and the second sensor unit 50 is fixed to the inner ring 20, but the arrangement of the rotation sensor may be reversed. Specifically, the bearing body 14 may be configured to fix the first sensor unit 40 to the inner ring 20, and the second sensor unit 50 to the outer ring 22. In the example of Figures 1 and 2, the orientation of the brackets 42, 58 may be changed, and then the first sensor unit 40 may be assembled to the inner ring 20 and the second sensor unit 50 to the outer ring 22.

上記した実施形態では、磁気エンコーダ４４が二枚の磁性ゴム４５，４６から構成される場合について説明したが、磁気エンコーダの構成はこれに限られない。例えば、磁気エンコーダは、一枚の磁性ゴムのみで構成されてもよいし、歯車状の珪素鋼板で構成されてもよい。 In the above embodiment, the magnetic encoder 44 is described as being composed of two magnetic rubber pieces 45 and 46, but the configuration of the magnetic encoder is not limited to this. For example, the magnetic encoder may be composed of only one piece of magnetic rubber, or may be composed of a gear-shaped silicon steel plate.

上記した実施形態では特に言及していないが、回転センサ１６には、必要に応じて、潤滑油の漏出を阻止するシール機構が設けられてもよい。この場合、シール機構は、［１］自動調心により可動軌道輪が移動しても密封性を保てるようなリップ形状の接触ゴムシールや、［２］トルクを抑えるためにラビリンス構造を有した非接触ゴムシール又はシールド、を含む様々な構成を採用し得る。 Although not specifically mentioned in the above embodiment, the rotation sensor 16 may be provided with a sealing mechanism to prevent leakage of lubricating oil, if necessary. In this case, the sealing mechanism may adopt various configurations, including [1] a lip-shaped contact rubber seal that maintains sealing even when the movable raceway moves due to self-alignment, and [2] a non-contact rubber seal or shield with a labyrinth structure to suppress torque.

１０‥軸受装置（回転センサ付き軸受装置）、１２‥回転軸、１４‥軸受本体、１６‥回転センサ、２０‥内輪、２２‥外輪（可動軌道輪）、２４‥転動体、４４‥磁気エンコーダ（磁気発生部）、５２‥磁気センサ（磁気検出部）、Ｂ‥基準位置、Ｃ‥軸受中心、Ｔ‥円弧状の軌道

10: Bearing device (bearing device with rotation sensor), 12: Rotating shaft, 14: Bearing body, 16: Rotation sensor, 20: Inner ring, 22: Outer ring (movable raceway), 24: Rolling element, 44: Magnetic encoder (magnetic generating unit), 52: Magnetic sensor (magnetic detecting unit), B: Reference position, C: Bearing center, T: Arc-shaped track

Claims

A bearing device with a rotation sensor, comprising: a bearing body for holding a rotating shaft; and a rotation sensor mounted on the bearing body for detecting a rotation state of the rotating shaft,
The bearing body is a bearing having a self-aligning function in which a movable raceway, which is either an inner raceway or an outer raceway, moves along an arc-shaped track centered on the bearing center,
The rotation sensor includes:
a magnetic field generating unit fixed to one of the inner ring and the outer ring and generating magnetic field;
a magnetic detection unit fixed to the other of the inner ring and the outer ring to detect magnetism;
Equipped with
A bearing device with a rotation sensor, wherein the magnetic generating unit and the magnetic detecting unit are arranged at a distance along the axial direction of the rotating shaft with the axes of the inner ring and the outer ring aligned, and the amount of positional deviation between their front positions in the radial direction of the rotating shaft that occurs as the movable race moves along the arc-shaped orbit is smaller than the amount of displacement of the movable race associated with the movement .

The rotation sensor includes:
A substrate to which the magnetic detection unit is fixed on a front side thereof;
A cable connected to the rear side of the substrate and extending along the axial direction of the bearing body.
2. The bearing device with a rotation sensor according to claim 1.

one of the magnetic field generating unit and the magnetic field detecting unit is disposed parallel to a radial direction of the rotation shaft,
the other of the magnetic generation unit and the magnetic detection unit is disposed inclined with respect to a radial direction of the bearing body along a direction perpendicular to the arc-shaped track.
3. The bearing device with a rotation sensor according to claim 1 or 2.

The rotating shaft is an output shaft of an elevator hoisting machine.
The bearing device with a rotation sensor according to any one of claims 1 to 3.