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WO2024176941A1 - 回転センサ付軸受 - Google Patents

回転センサ付軸受 Download PDF

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Publication number
WO2024176941A1
WO2024176941A1 PCT/JP2024/005264 JP2024005264W WO2024176941A1 WO 2024176941 A1 WO2024176941 A1 WO 2024176941A1 JP 2024005264 W JP2024005264 W JP 2024005264W WO 2024176941 A1 WO2024176941 A1 WO 2024176941A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic
ring
bearing
sensor
outer ring
Prior art date
Application number
PCT/JP2024/005264
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康之 浜北
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ntn株式会社 filed Critical Ntn株式会社
Publication of WO2024176941A1 publication Critical patent/WO2024176941A1/ja

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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
    • 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
    • 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
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • 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

Definitions

  • This invention relates to a bearing with a rotation sensor that includes a rolling bearing and a magnetic rotation sensor that detects the relative rotational motion of the inner and outer rings of the rolling bearing.
  • making industrial robots smaller means that they require less space to install.
  • making industrial robots lighter reduces the inertial force acting on the driven parts, such as the arms that move around the joints. This suppresses shaking and vibration after the driven parts stop, shortening the time it takes for these to dampen, and also leads to reduced power consumption during each operation, which is advantageous for saving energy.
  • the components In order to make industrial robots and other machinery smaller and lighter, the components must also be made smaller. In addition to making each component smaller, integrating the components together is also effective.
  • One method for achieving this is to integrate a magnetic rotation sensor, which is installed at the rotating part to control the movement of the aforementioned machinery, with the rolling bearing that supports the rotating part, into a bearing with a rotation sensor, thereby reducing the space required for mounting them and the assembly time.
  • This type of bearing with a rotation sensor includes a rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and multiple rolling elements, and a magnetic rotation sensor that detects the relative rotational motion of the inner ring and the outer ring.
  • the magnetic rotation sensor includes a magnetic sensor and a magnetic ring.
  • the magnetic sensor is attached to one of the raceways of the inner ring and the outer ring.
  • the magnetic ring is attached to the other raceway opposite the one raceway.
  • the magnetic ring has magnets that are magnetized with different poles (north and south poles) alternately in the circumferential direction.
  • the magnetic sensor converts the change in the magnetic field caused by the integral rotation of the other raceway and the magnetic ring into an electrical output signal, and sends out the generated output signal.
  • the arrangement of the magnet and magnetic sensor of the magnetic ring can be broadly divided into an arrangement in which they face each other in the radial direction and an arrangement in which they face each other in the axial direction.
  • An arrangement in which they face each other in the radial direction places the magnet on a surface that extends in the axial direction, which is suitable for making the bearing with a rotation sensor smaller in the radial direction, and an arrangement in which they face each other in the axial direction places the magnet on a surface that extends in the radial direction, which is suitable for making the bearing with a rotation sensor smaller in the axial direction.
  • An example of a bearing with a rotation sensor that employs an arrangement in which the magnet and magnetic sensor face each other in the axial direction is disclosed in Patent Document 1.
  • the bearing with a rotation sensor disclosed in Patent Document 1 is a wheel bearing device in which the inner ring of the rolling bearing is the rotating ring and the outer ring is the stationary ring.
  • the rolling bearing is a double-row angular contact ball bearing with two rows of balls assembled between one outer ring (stationary ring) and two pairs of inner rings (rotating rings).
  • the outer ring does not have a mating surface that is fitted to the vehicle body, and is fixed by axially fastening its outer circumferential flange portion to the vehicle body with a bolt.
  • the magnetic ring is composed of a core bar and a magnet fixed to the core bar. The magnetic ring is fixed to the inner ring by fitting the core bar into the shoulder portion on one axial side of the inner ring.
  • the magnetic sensor is attached to the outer ring using a holder.
  • the holder consists of an inner case and an outer case, and is fixed to the outer ring by fitting the outer case onto the outer periphery of the inner case that holds the magnetic sensor and the outer periphery of the outer ring, and by abutting an end of the outer case axially against the width surface on one axial side of the outer ring.
  • the magnet is located on one side of the magnetic sensor in the axial direction, and the magnetic sensor is located closer to the outer ring than the magnet.
  • a structure such as the bearing with a rotation sensor disclosed in Patent Document 1 has limitations on how much the bearing with a rotation sensor can be made smaller in the axial direction.
  • the arrangement of the magnetic sensor can be moved to the other axial side to shorten the axial distance between the width surface of the outer ring and the magnetic sensor, and the magnetic ring can be positioned closer to the other axial side by the same amount as this shortening, making it possible to further reduce the size of the bearing with a rotation sensor in the axial direction; however, if the inner case is made too thin in the axial direction, the fitting width between the outer case and the inner case will be insufficient to adequately support the inner case in the radial direction, and there is a concern that the magnetic sensor may be misaligned relative to the magnet, adversely affecting detection accuracy. For this reason, there is a limit to how much the bearing with a rotation sensor can be made smaller in the axial direction by thinning the inner case in the axial direction
  • the problem that this invention aims to solve is to further reduce the size of a bearing with a rotation sensor in the axial direction, in which the magnet of the magnetic ring and the magnetic sensor face each other in the axial direction at a position on one axial side of the rolling bearing, and the magnet is located on one axial side of the magnetic sensor.
  • the present invention employs configuration 1, which is a bearing with a rotation sensor, comprising a rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements, and a magnetic rotation sensor that detects the relative rotational motion of the inner ring and the outer ring, the magnetic rotation sensor having a magnetic sensor attached to one of the raceways of the inner ring and the outer ring, and a magnetic ring attached to the other of the inner ring and the outer ring, the magnetic ring having magnets magnetized with different poles alternately in the circumferential direction, the magnet facing the magnetic sensor in the axial direction at a position on one side of the axial direction relative to the magnetic sensor, the one raceway having a width surface located at one axial end of both ends that define the width of the one raceway, and a notch recessed from the width surface to the other axial side, and the magnetic sensor attached to the notch.
  • configuration 1 is a bearing with a rotation sensor, comprising a rolling bearing having an inner ring, an outer ring
  • one of the raceways has a notch recessed from a width surface located at one axial end of the width of the raceway to the other axial side, so that the axial depth of the notch relative to the width surface can be used to position the magnetic sensor closer to the other axial side (the center of the width of the bearing with a rotation sensor), and the magnetic ring can also be positioned closer to the other axial side by this amount.
  • the axial positions of the magnetic sensor and magnetic ring are set further to the other axial side compared to a structure such as that of Patent Document 1, which requires the magnetic sensor to be positioned away from the width surface to one axial side, so that the bearing with a rotation sensor is further miniaturized in the axial direction.
  • configuration 2 can be adopted in which the magnetic sensor is attached to one of the raceways by gluing, screwing, or fitting. This configuration 2 allows the magnetic sensor to be attached to one of the raceways reliably and with good productivity.
  • a configuration 3 can be adopted in which the magnetic sensor has an earth electrode connected to one of the raceways.
  • one of the raceways can be used as a body earth.
  • a configuration 4 in which the magnetic ring has a core metal formed into an annular shape by a magnetic body, the core metal has a cover plate portion arranged on one axial side of the width face of the one raceway, and the magnet is fixed to the other axial side of the cover plate portion.
  • this configuration 4 it is possible to block the magnetic field (external leakage magnetic field) flowing in from the core metal side of the magnetic ring, and to protect the magnetic field generated by the magnet of the magnetic ring (prevent disturbance of the magnetic field).
  • configuration 5 can be adopted in which the one raceway ring is the outer ring, and the outer diameter of the magnetic ring is smaller than the outer diameter of the outer ring. This configuration 5 makes it easier to insert the bearing with rotation sensor into the housing of machinery.
  • a configuration 6 in which the one raceway has a first circumferential surface that includes a contact portion with the rolling element and extends between the two ends, and a second circumferential surface that is radially opposite the first circumferential surface and extends between the two ends, and the notch portion is formed only in a portion on one axial side of the intersection between the line of action of the load at the contact portion and the second circumferential surface.
  • this configuration 6 since the notch portion is not present on the line of action of the load at the contact portion between the one raceway and the rolling element, it is possible to avoid a decrease in the rigidity of the one raceway against the load.
  • a configuration 7 can be adopted in which the entire portion of the magnetic sensor that faces the magnetic ring in the axial direction is disposed on the other axial side of the width face of one of the raceways.
  • the magnetic ring can be disposed as close as possible to the width face of one of the raceways without being obstructed by the magnetic sensor, so the bearing with a rotation sensor can be made smaller, particularly in the axial direction.
  • this invention makes it possible to further reduce the size of the bearing with a rotation sensor in the axial direction, in which the magnet of the magnetic ring and the magnetic sensor face each other in the axial direction at a position on one axial side of the rolling bearing, and the magnet is located on one axial side of the magnetic sensor.
  • FIG. 1 is a vertical sectional front view showing a bearing with a rotation sensor according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing how the magnetic ring of FIG. 1 is attached.
  • FIG. 2 is a partial right side view showing the magnetic sensor of FIG. 1 attached to the cutout of the outer ring.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 4 is a partial right side view showing a cutout portion of the outer ring before the magnetic sensor of FIG. 3 is attached.
  • 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG.
  • FIG. 4 is a partial right side view similar to FIG. 3, showing a magnetic sensor mounting structure according to a second embodiment of the present invention.
  • 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 13 is a longitudinal sectional front view showing a rotation sensor-equipped bearing according to a third embodiment of the present invention;
  • the bearing with a rotation sensor shown in FIG. 1 (hereinafter referred to as the bearing with a rotation sensor) comprises a rolling bearing 1 and a magnetic rotation sensor 2.
  • This bearing with a rotation sensor is used, for example, to detect the rotation angle and rotation speed of rotating electrical equipment.
  • the rolling bearing 1 has an inner ring 3, an outer ring 4, a number of rolling elements 5, a retainer 6 that holds the rolling elements 5, and a seal 7 attached to the outer ring 4.
  • the direction along the central axis of rotation (not shown) of the rolling bearing 1 will be referred to as the "axial direction”
  • the direction perpendicular to the central axis of rotation will be referred to as the "radial direction”
  • the circumferential direction going around the central axis of rotation as the center line of rotation will be referred to as the "circumferential direction”.
  • the axial direction corresponds to the left-right direction in the figure
  • the radial direction corresponds to the up-down direction in the figure
  • the central axes of the inner ring 3 and outer ring 4 coincide with the central axis of the rolling bearing 1.
  • the inner ring 3 and the outer ring 4 are each made of a single seamless raceway ring.
  • the inner ring 3 and the outer ring 4 are each made of a metal such as bearing steel.
  • the inner ring 3 and the outer ring 4 each have a width surface 8a, 9a located at one axial end (the right side in FIG. 1) of the two ends that define the width of the raceways 3, 4, a width surface 8b, 9b located at the other axial end (the left side in FIG. 1), a first circumferential surface 10, 11 that includes the contact portion with the rolling element 5 and extends between both ends of the raceways 3, 4, and a second circumferential surface 12, 13 that is radially opposite the first circumferential surface 10, 11 and extends between both ends of the raceways 3, 4.
  • the width of the raceways 3 and 4 refers to the overall axial length of the raceway.
  • the width of the inner race 3 and the width of the outer race 4 are set to the same dimension and match the width of the rolling bearing 1.
  • Each of the width surfaces 8a, 8b, 9a, and 9b is a circular surface that runs along the radial direction.
  • the first peripheral surfaces 10, 11 each include raceway surfaces 10a, 11a with which the rolling elements 5 roll and make contact.
  • the rolling elements 5 are interposed between the raceway surface 10a of the inner ring 3 and the raceway surface 11a of the outer ring 4.
  • the cage 6 maintains the circumferential spacing between the rolling elements 5. Due to the relative rotation between the inner ring 3 and the outer ring 4, the rolling elements 5 roll on the raceway surfaces 10a, 11a in conjunction with the rotation of the inner ring 3.
  • the material, structure, and manufacturing method of the retainer 6 are not particularly limited.
  • the second peripheral surface 12 of the inner ring 3 includes a mating surface that defines the inner diameter of the rolling bearing 1.
  • the inner ring 3 is mated with the rotating shaft 100 of the machinery at the mating surface of the second peripheral surface 12. Therefore, the inner ring 3 is used as a rotating ring.
  • the second peripheral surface 13 of the outer ring 4 includes a mating surface that defines the outer diameter of the rolling bearing 1.
  • the outer ring 4 is mated with the housing 101 of the machinery at the mating surface of the second peripheral surface 13. Therefore, the outer ring 4 is used as a stationary ring.
  • the housing 101 is an element that constitutes the body earth, and is connected to the GND (earth) of the machinery.
  • the machinery is, for example, a reduction gear drive unit used in the joints of a robot.
  • a ball bearing is shown as an example of the rolling bearing 1, it is possible to change the rolling bearing to a roller bearing. Also, although a deep groove ball bearing is shown as an example of the ball bearing, it is possible to change it to an angular contact ball bearing.
  • the magnetic rotation sensor 2 detects the relative rotational motion of the inner ring 3 and the outer ring 4.
  • the magnetic rotation sensor 2 has a magnetic sensor 15 attached to the outer ring 4, which serves as one of the raceways of the inner ring 3 and the outer ring 4, and a magnetic ring 16 attached to the inner ring 3, which serves as the other raceway of the inner ring 3 and the outer ring 4.
  • the magnetic ring 16 is made of an annular member having magnets 17 magnetized with different poles alternately in the circumferential direction.
  • the magnetic sensor 15 is made of an electric circuit that converts the change in the magnetic field caused by the circumferential rotation of the magnet 17 into a predetermined output signal and sends it out from the output electrode.
  • the output signal is an electric signal that indicates a physical quantity corresponding to the circumferential rotational motion of the magnet 17, and examples of this include an absolute rotation angle signal and a rotation speed signal.
  • the outer ring 4 has a notch 18 recessed from the width surface 9a on one axial side (the right side in FIG. 1) to the other axial side (the left side in FIG. 1).
  • the magnetic sensor 15 is attached to the notch 18.
  • the magnet 17 of the magnetic ring 16 faces the magnetic sensor 15 in the axial direction at a position on one side of the magnetic sensor 15 (the right side in FIG. 1).
  • the magnetic ring 16 consists of a metal core 19 formed in an annular shape and a magnet 17 fixed to the metal core 19.
  • the core metal 19 consists of a cylindrical portion 19a pressed into the first peripheral surface 10 of the inner ring 3, and a cover plate portion 19b bent from one axial side (the right side in Fig. 1) of the cylindrical portion 19a so as to face in the radial direction.
  • the cover plate portion 19b is disposed on one axial side (the right side in Fig. 1) with respect to the width face of one of the raceways.
  • a magnet 17 is fixed to the plate surface on the other axial side (the left side in Fig. 1) of the cover plate portion 19b.
  • the end face on one axial side (the right side in Fig. 1) of the cover plate portion 19 is located at the end on one axial side (the right side in Fig. 1) of the two ends that define the width of this bearing with a rotation sensor.
  • the core metal 19 is formed from a single press-formed metal plate.
  • a magnetic material is used for the metal plate.
  • An example of the magnetic material is a mild steel plate.
  • the magnet 17 is made of a permanent magnet. Generally, a magnetic material such as a rubber magnet or a plastic magnet is used as the magnet 17.
  • the magnet 17 has two magnetic codes, a main track and a sub-track, magnetized in the axial direction at the same time.
  • the main track and the sub-track constituting the magnet 17 each have N poles and S poles alternately arranged in the circumferential direction and are adjacent to each other in the radial direction, but the phase of the magnetic poles of the main track and the phase of the magnetic poles of the sub-track are different from each other.
  • a space may be required to grip the core metal 19, and a sufficient constant distance can be secured as the space between the outer diameter surface of the cylindrical portion 19a and the magnet 17.
  • the magnetic ring 16 disclosed in JP 2018-124192 A can be used as such a magnetic ring 16.
  • the number of rows of tracks of the magnet 17 is not limited to two rows, and a single row with one magnetic code magnetized may be used.
  • Methods of attaching the magnetic ring 16 to the inner ring 3 include pressing the tubular portion 19a into the first peripheral surface 10 of the inner ring 3, or fixing it to the inner ring 3 by gluing it with an adhesive.
  • the magnetic ring 16 may be directly attached to the inner ring 3 by pressing, gluing, etc., or, if the diameters of the first peripheral surface 10 of the inner ring 3 and the magnetic ring 16 do not match, it may be indirectly attached via a diameter conversion member.
  • a press-fitting jig Z as shown in FIG. 2 can be used.
  • the end of the cylindrical portion 19a on the other axial direction (left side in FIG. 2) is slightly fitted into the end of the first peripheral surface 10 on one axial direction (right side in FIG. 2), and then the guide surface Z1 of the press-fitting jig Z is inserted into the inner diameter surface of the cylindrical portion 19a and pressed in until the press-fitting jig Z contacts the width surface 8a on one axial direction (right side in FIG. 2) side of the inner ring 3.
  • the amount of press-fitting of the magnetic ring 16 into the inner ring 3 is determined by the axial length of the guide surface Z1 of the press-fitting jig Z, so in the mass production of bearings with rotation sensors, the magnetic ring 16 of each product is pressed into the inner ring 3 using a standard press-fitting jig Z, thereby minimizing the variation in the amount of press-fitting of the magnetic ring 16 for each product.
  • the outer diameter Dm of the magnetic ring 16 is smaller than the outer diameter Do of the outer ring 4. In this way, as shown in FIG. 1, when inserting the rolling bearing 1 of this rotation sensor bearing into the inside of the housing 101, it is possible to grip the second peripheral surface 13 of the outer ring 4 and to push the outer diameter side end of the width surface 9a of the outer ring 4 in the axial direction without being hindered by the outer periphery of the magnetic ring 16, making it easy to insert this rotation sensor bearing into the housing 101 of the machinery.
  • the magnetic sensor 15 consists of a circuit board 20 and multiple electronic components 21 and 22 mounted on the circuit board 20.
  • the circuit board 20 may be, for example, a glass epoxy board or a flexible board.
  • the aforementioned electronic components, such as a magnetic sensor element 21 and a connector 22, are soldered to the circuit board 20.
  • the magnetic sensor element 21 detects the two magnetic codes magnetized on the magnet 17.
  • the magnetic sensor element 21 is positioned so as to face the center of the two magnetic codes in the axial direction and to leave an appropriate air gap in the axial direction.
  • the connector 22 incorporates necessary electrodes such as an electrode for a signal line for transmitting the output signal of the magnetic sensor 15 to the outside, and an electrode for a power line for supplying power to the magnetic sensor 15 from the outside.
  • the connector 22 has a shape in which the mating connector is inserted in the axial direction and a shape in which the mating connector is inserted in the radial direction, depending on the direction in which the electric wire of the mating connector (not shown) to be connected to the connector is taken out.
  • the mating connector is often inserted into the connector after the bearing with a rotation sensor is attached to machinery, it is preferable to make the connector protrude in order to improve the ease of insertion.
  • the connector 22 which has a shape that allows the mating connector to be inserted in the radial direction, is arranged so as to protrude radially from the rolling bearing 1, and is arranged so as not to protrude from the end face on one axial side (the right side in FIG. 1) of the cover plate portion 19b.
  • the magnet 17 of the magnetic ring 16 rotates relative to the magnetic sensor element 21 of the magnetic sensor 15 in response to the relative rotation of the two raceways 3, 4, causing a change in the magnetic code (magnetic field) of the magnet 17 detected by the magnetic sensor element 21 of the magnetic sensor 15.
  • the magnetic sensor 15 converts the change in the magnetic code into an electrical signal using the magnetic sensor element 21, and generates an output signal from this electrical signal indicating the absolute rotation angle, etc., and sends it out from the connector 22.
  • the circuit board 20 also has protective circuits 21a and 21b mounted thereon for the purpose of attenuating or blocking harmful electrical noise from the outside.
  • the protective circuits 21a and 21b include common mode filters, single mode filters, resistors, ceramic capacitors, coils, varistors, inductors, ceramic filters, EMI filters, and ferrite beads.
  • the technology disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2007-240486 and Japanese Patent Application Publication No. 2007-292678 can be used as such protective circuits 21a and 21b.
  • the necessity, type, number, position, and other factors of the protective circuits can be appropriately determined depending on the required noise resistance level, etc.
  • the magnetic sensor element 21 itself is to be made resistant
  • an integrated circuit in which one or more protective circuits 21a and 21b are packaged as part of the magnetic sensor element 21 can be used.
  • the effect on the circuit board 20 is small, so to reinforce it, electronic components of the protection circuit may be soldered to the circuit board 20 separately from the magnetic sensor element 21.
  • the circuit board 20 has an earth electrode 20a for dissipating electrical noise and the like to the outside.
  • the earth electrode 20a protrudes slightly in the other axial direction from a portion of the plate surface on the other axial direction (lower in FIG. 4) side of the circuit board 20 and is in direct contact with the cutout portion 18. This connects the earth electrode 20a to the outer ring 4, which is a conductor.
  • the outer ring 4 is fitted into the housing 101, which is an element of the body earth, so the magnetic sensor 15 is grounded via the outer ring 4.
  • the magnetic sensor 15 is attached directly to the cutout 18 of the outer ring 4 by adhering the plate surface on the other axial direction side (the left side in FIG. 1) of the circuit board 20 to the cutout 18 with adhesive 23.
  • the magnetic sensor 15 is protected by a resin mold 24 filled in the cutout 18.
  • the resin mold 24 may be omitted, or may be covered with a protective sheet instead of the resin mold 24.
  • the entire portion of the magnetic sensor 15 that faces the magnetic ring 16 in the axial direction is positioned on the other axial side (leftward in Figure 1, downward in Figure 4) of the width surface 9a of the outer ring 4.
  • the cutout portion 18 to achieve this arrangement is, as shown in Figures 5 and 6, a groove extending from the second peripheral surface 13 of the outer ring 4 toward the bearing center axis O and opening toward one axial direction (upward in Figure 6).
  • the cutout portion 18 has a concave bottom surface 18a formed as a flat surface along an imaginary plane perpendicular to the axial direction, and both end surfaces 18b, 18b extending in the axial direction.
  • the both end surfaces 18b, 18b are formed as flat surfaces along an imaginary plane that bisects the groove width Wn of the cutout portion 18.
  • the axial height Hb (see FIG. 4) of the magnetic sensor 15 relative to the cutout portion 18 is 95% or less of the axial depth dn (see FIG. 6) of the cutout portion 18.
  • the axial height Hb of the magnetic sensor 15 is the axial height of the magnetic sensor 15 (circuit board 20 and magnetic sensor element 21) relative to the cutout portion 18 in the area that axially overlaps with the cutout portion 18.
  • the depth dn of the cutout portion 18 is the axial depth from the width surface 9a of the outer ring 4 to the concave bottom surface 18a of the cutout portion 18.
  • the depth dn of the cutout portion 18 may be set to a dimension such that the entire portion axially facing the magnetic ring 16 and the resin mold portion that axially covers that portion fit within the cutout portion 18. If the axial height Hb is greater than 95% of the axial depth dn, there is a risk that the resin mold 24 may protrude from the cutout portion 18.
  • the notch 18 is formed so as not to interfere with the raceway surface 11a of the outer ring 4. Specifically, the notch 18 is formed only in a portion on one axial side (to the right of the line of action L1 in Fig. 1) of the intersection between the line of action L1 of the load at the contact portion P1 between the rolling element 5 and the raceway surface 11a and the second peripheral surface 13 of the outer ring 4.
  • the line of action L1 corresponds to an imaginary straight line that defines the contact angle ⁇ between the rolling elements 5 of the rolling bearing 1 and the raceway surfaces 10a, 11a of both races 3, 4.
  • the rolling bearing 1 supports a load in the axial direction, and is therefore generally used with a preload applied in the axial direction.
  • the rolling bearing 1 is a deep groove ball bearing as in the illustrated example, it is used with a low preload, such as that of a wave washer, so the contact angle ⁇ is 5° or more and 20° or less.
  • the cutout portion 18 is formed so that it is not located on the line of action L1 when the contact angle ⁇ is 20°.
  • the notch 18 is formed at least on the outer diameter side of the outer ring 4. If the notch is formed only on the inner diameter side of the outer ring 4, the radial dimension of the notch will be short, and there will be insufficient space to accommodate the circuit board 20, which is long in the radial direction. Also, if the notch is formed at least on the outer diameter side of the outer ring 4, the notch 18 will have a shape that opens outward in the radial direction, and the connector 22 can be positioned radially outward from the outer ring 4.
  • the notch 18 is formed up to the point where it overlaps with the raceway surface 11a of the outer ring 4 in the axial direction, but from the perspective of supporting the axial load, it is better to form the notch only within an area that does not overlap with the raceway surface 11a of the outer ring 4 in the axial direction.
  • the boundary of this area when considered on the cross section shown in Figure 2, is on an axial straight line that passes through the deepest part P2, which is the deepest radially, of the raceway surface 11a of the outer ring 4.
  • the notch 18 is formed only in a portion of the outer ring 4 that is on one axial side of the end P3 on one axial side (the right side in FIG. 2) of the raceway surface 11a.
  • the width Wb of the portion of the magnetic sensor 15 that is placed within the cutout 18 is preferably 95% or less of the groove width Wn of the cutout 18.
  • the groove width Wn of the cutout 18 may be set to a dimension such that the entire portion placed within the cutout 18 and the thickness of the resin molded portion that fills between that portion and the end faces 18b, 18b on both sides fit within the cutout 18. If the width Wb is more than 95% of the groove width Wn, the gap between the magnetic sensor 15 attached to the concave bottom surface 18a of the cutout 18 and the end face 18b will be too narrow, making it difficult for the resin mold to wrap around.
  • the notch 18 is formed at only one location in the circumferential direction.
  • the circumferential range of the notch 18 can be determined by the angle ⁇ around the bearing center axis O.
  • the circumferential range ⁇ of the notch 18 is preferably in a range of 120° or less. This ensures that even if a load is applied to the rolling bearing 1 (see FIG. 1), the fit between the outer ring 4 and the housing 101 can be ensured over the entire width of the outer ring 4 in the radial load range, and the outer ring 4 can be stably supported by the housing 101.
  • the notch 18 is formed in the outer ring 4, and therefore has sufficient hardness to mount and support the magnetic sensor 15. That is, the outer ring 4 is generally formed from a steel material such as bearing steel or carburized steel. The hardness of the notch 18 formed in such a steel material is HRC 50 or more, and preferably HRC 55 or more.
  • This bearing with a rotation sensor is as described above, and comprises a rolling bearing 1 having an inner ring 3, an outer ring 4, and a number of rolling elements 5, and a magnetic rotation sensor 2 that detects the relative rotational motion of the inner ring 3 and the outer ring 4.
  • the magnetic rotation sensor 2 has a magnetic sensor 15 attached to the outer ring 4, which serves as one of the raceways of the inner ring 3 and the outer ring 4, and a magnetic ring 16 attached to the inner ring 3, which serves as the other of the inner ring 3 and the outer ring 4.
  • the magnetic ring 16 has magnets 17 that are magnetized with different poles alternately in the circumferential direction, and the magnet 17 faces the magnetic sensor 15 in the axial direction at a position on one side of the magnetic sensor 15 in the axial direction (the right side in FIG. 1).
  • this bearing with a rotation sensor has an outer ring 4 as one of the raceways, which has a width surface 9a located at one axial end (the right side in Figure 1) of the two ends that define the width of the outer ring 4, and a notch 18 recessed from the width surface 9a toward the other axial end (the left side in Figure 1), and the magnetic sensor 15 is attached to the notch 18, so that the axial depth dn (see Figure 6) of the notch 18 relative to the width surface 9a can be utilized to position the magnetic sensor 15 closer to the other axial end (the left side in Figure 1) (i.e., toward the center of the width of the bearing with a rotation sensor), and by this amount, the magnetic ring 16 can also be positioned closer to the other axial end (the left side in Figure 1).
  • the axial position of the magnetic sensor 15 and magnetic ring 16 is set further to the other axial side (left side in FIG. 1) than in a structure such as that of Patent Document 1, which requires the magnetic sensor to be positioned away from the width surface 9a to one side in the axial direction (right side in FIG. 1), so the bearing with a rotation sensor is further miniaturized in the axial direction.
  • the magnet 17 of the magnetic ring 16 and the magnetic sensor 15 face each other in the axial direction at a position on one side of the rolling bearing 1 (the right side in FIG. 1), and the magnet 17 is located on one side of the axial direction (the right side in FIG. 1) relative to the magnetic sensor 15, so that the bearing with a rotation sensor can be made even smaller in the axial direction.
  • the space occupied by the rolling bearing and the magnetic rotation sensor inside the machinery can be reduced compared to when the rolling bearing, magnetic ring, and magnetic sensor are each used alone, making it easier to make the machinery smaller and lighter, and providing effects such as energy-saving operation of the machinery, improved maneuverability, expanded range of motion, shorter time required for positioning, and improved responsiveness due to improved torsional rigidity of the shaft.
  • the magnetic sensor 15 is attached to the outer ring 4 (notch 18) as one of the raceways by gluing, so the magnetic sensor 15 can be attached to the outer ring 4 as one of the raceways reliably and with good productivity.
  • the magnetic sensor 15 has an earth electrode 20a connected to the outer ring 4 as one of the raceways, so that the outer ring 4 as one of the raceways can be used as the body earth.
  • the outer ring 4 as one of the raceways can be used as the body earth.
  • the magnetic ring 16 has a core metal 19 formed in an annular shape from a magnetic material
  • the core metal 19 has a cover plate portion 19b arranged on one axial side (the right side in Figure 1) relative to the width surface 9a of the outer ring 4, which serves as the width surface of one of the raceways, and the magnet 17 is fixed to the other axial side (the left side in Figure 1) of the cover plate portion 19b, thereby blocking the magnetic field (external leakage magnetic field) flowing in from the core metal 19 side of the magnetic ring 16 and protecting the magnetic field generated by the magnet 17 of the magnetic ring 16 (preventing disturbance of the magnetic field).
  • one of the raceways of this bearing with a rotation sensor is the outer ring 4, and the outer diameter Dm of the magnetic ring 16 is smaller than the outer diameter Do of the outer ring 4, making it easier to insert this bearing with a rotation sensor into the housing 101 of the machinery. This in turn improves the productivity and safety of the assembly of the machinery.
  • the outer ring 4 as one of the raceways has a first circumferential surface 11 that includes the contact portion P1 with the rolling elements 5 and extends between both ends of the outer ring 4, and a second circumferential surface 13 that is radially opposite the first circumferential surface 11 and extends between both ends of the outer ring 4.
  • the notch 18 is formed only in a portion on one axial side (the right side in FIG. 1) of the intersection between the line of action L1 of the load at the contact portion P1 and the second circumferential surface 13.
  • the notch 18 is not present on the line of action L1 of the load at the contact portion P1 between the outer ring 4 as one of the raceways and the rolling elements 5, and therefore a decrease in the rigidity of the outer ring 4 as one of the raceways against the load can be avoided.
  • the entire portion of the magnetic sensor 15 that faces the magnetic ring 16 in the axial direction is positioned on the other axial side (left side in FIG. 1) of the width surface 9a of the outer ring 4, which is the width surface of one of the raceways.
  • the magnetic ring 16 can be positioned as close as possible to the width surface 9a, which is the width surface of one of the raceways, without being obstructed by the magnetic sensor 15.
  • the space occupied by the circuit board 20 and magnetic sensor element 21, which form the opposing portion can be contained within the width of the rolling bearing 1, making the bearing with a rotation sensor particularly compact in the axial direction.
  • adhesive was used as a means for directly attaching the magnetic sensor 15 to the cutout portion 18, but this can also be changed to screw fastening.
  • One example of this is shown in the second embodiment in Figures 7 and 8. Note that the following will only describe the differences from the first embodiment.
  • through-holes 20b extending in the axial direction are formed in two or more places on the circuit board 20.
  • Female threaded holes 31a are formed in the cutouts 31 in an arrangement corresponding to the through-holes 20b.
  • the circuit board 20 is fastened to the cutouts 31 in the axial direction by passing headed male screw members 32 through each through-hole 20b and screwing them into the female threaded holes 31a.
  • the inner circumference of at least one through hole portion 20b is an earth electrode that is in contact with the male screw member 32.
  • the male screw member 32 is made of a conductor such as metal. Therefore, the inner circumference of the through hole portion 20b as an earth electrode is indirectly connected to the notch portion 31 via the male screw member 32.
  • the magnetic sensor (circuit board 20) is attached to the outer ring (notch 31) as one of the raceways by screwing, so that the magnetic sensor can be attached to the outer ring as one of the raceways reliably and with good productivity.
  • the male thread member 32 used for screwing can be used to connect the inner circumference of the through hole portion 20b as the earth electrode to the notch 31 of the outer ring.
  • the bearing with a rotation sensor further includes a sensor case 40 attached directly to the outer ring 4 as one of the raceways.
  • the sensor case 40 includes a sensor holder portion 41 disposed in the notch 18, an attachment ring portion 42 inserted into the outer ring 4, an outer cylindrical portion 43 protruding from the outer ring 4 to one axial direction (the right in FIG. 9) side so as to surround the magnetic ring 16, and a lid 44 closing the end of the outer cylindrical portion 43 on one axial direction (the right in FIG. 9).
  • the sensor holder portion 41 is supported in the axial direction by the concave bottom surface of the notch 18 within the notch 18.
  • the sensor holder portion 41, the attachment ring portion 42, and the outer cylindrical portion 43 are made of a seamless, press-molded, integrated outer ring part.
  • the lid 44 is made of a press-molded cap part and is combined with the outer cylindrical portion 43.
  • the sensor case 40 is fixed to the outer ring 4 by press-fitting the attachment ring portion 42 into the outer ring 4.
  • the magnetic sensor 15 is fixed by adhesive or other means to one axial side (the right side in FIG. 9) of the sensor holder part 41.
  • the entire sensor case 40 is made of a magnetic material.
  • the magnetic sensor 15 is indirectly attached by fitting the sensor case 40 to the outer ring 4, which serves as one of the raceways, so that the magnetic sensor 15 can be attached to the outer ring 4, which serves as one of the raceways, reliably and with good productivity.
  • the width of the bearing with a rotation sensor is greater than in the first embodiment, but there is also an advantage to adopting the sensor case 40. That is, in addition to holding the magnetic sensor 15, the sensor case 40 can also make it difficult for the lubricant in the rolling bearing to pass through to the magnetic sensor 15 by extending the sensor holder portion 41 and the mounting ring portion 42 toward the inner ring 3, which is the other raceway ring. Furthermore, if the sensor case 40 is made of metal, it can also protect the magnetic sensor 15 and the magnetic ring 16, and if the sensor case 40 is made of a magnetic material, it can also protect the magnetic sensor 15 and the magnetic ring 16 from external magnetic fields. Furthermore, by closing the sensor case 40 with the lid 44, it is possible to prevent dust from entering from the outside.
  • the sensor case 40 shown in the example is made of a pressed metal plate, but metal sensor cases 40 are difficult to process, so it may be difficult to make them into a complex shape to hold a magnetic sensor, etc. In that case, a resin material can be used. Resin materials are easy to process, so they can be made into complex shapes, and they also have the advantage of being lightweight.
  • the sensor case shown in the example is made up of an outer ring part and a cap part, but it may be made up of a single part. When the sensor case is made up of multiple parts, it may be made up of a combination of a metal plate part such as a magnetic body and a resin part.
  • the outer ring part may be divided into a main body and a sensor holder part, and each may be assembled separately to one of the raceways, or they may be assembled together, such as by inserting the sensor holder part after assembling the main body.
  • one of the raceways to which the magnetic sensor is attached is the outer raceway
  • the other raceway to which the magnetic ring is attached is the inner raceway.
  • the outer raceway is a rotating raceway and the inner raceway is a stationary raceway, it is sufficient to attach the magnetic ring to the outer raceway and form a notch in the inner raceway to attach the magnetic sensor, so illustrations and explanations of this will be omitted.

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Abstract

転がり軸受に対して軸方向一方側の位置で磁気リングの磁石と磁気センサが軸方向に対向しかつ磁石が磁気センサに対して軸方向一方側に位置する回転センサ付軸受を軸方向に更に小型化する。転がり軸受（１）の内輪（３）と外輪（４）の一方の軌道輪としての外輪（４）が、外輪（４）の幅を規定する両端のうちの軸方向一方側の端に位置する幅面（９ａ）と、幅面（９ａ）から軸方向他方側に凹んだ切欠き部（１８）とを有する。磁気センサ（１５）が切欠き部（１８）に取り付けられている。

Description

回転センサ付軸受
　この発明は、転がり軸受と、その転がり軸受の内輪と外輪の相対的な回転運動を検出する磁気式回転センサとを備える回転センサ付軸受に関する。
　産業用ロボットやその他機械において小型・軽量化を図ることには様々な利点がある。例えば、産業用ロボットが小型化することで、設置スペースの小規模化に繋がる。また、産業用ロボットの軽量化により、関節周りに動くアーム部等の被駆動部に作用する慣性力を低減できる。これにより、被駆動部の停止後の揺れや振動を抑制できるので、その減衰に要する時間を減らすことができ、さらには、各動作における消費電力削減に繋がるため、省エネルギー化にも有利となる。
　産業用ロボット等の機械類の小型・軽量化には、その構成部品も小型化する必要があり、構成部品単体の小型化とともに、構成部品同士の一体化も有効となる。その一つの手段として、前述の機械類の動きを制御するために回転箇所に設けられる磁気式回転センサと、回転箇所を支持する転がり軸受とを一体化した回転センサ付軸受とすることにより、これらを取付けるためのスペースや、組立時間を削減することが行われている。
　この種の回転センサ付軸受は、内輪、外輪及び複数の転動体を有する転がり軸受と、内輪と外輪の相対的な回転運動を検出する磁気式回転センサと、を備える。その磁気式回転センサは、磁気センサと、磁気リングとを有する。磁気センサは、内輪と外輪のうちの一方の軌道輪に取り付けられている。磁気リングは、その一方の軌道輪とは反対の他方の軌道輪に取り付けられている。回転センサ付軸受を機械類に組み込む際、一方の軌道輪は、回転しない静止輪とされる。他方の軌道輪は、機械類の回転部材と一体に回転する回転輪とされる。その磁気リングは、周方向に交互に異極（Ｎ極とＳ極）に着磁された磁石を有する。磁気センサは、他方の軌道輪と磁気リングの一体回転による磁界の変化を電気的な出力信号に変換し、生成した出力信号を送出する。
　磁気リングの磁石と磁気センサの配置は、径方向に対向する配置と、軸方向に対向する配置とに大別される。両者の径方向対向配置は、磁石を軸方向に延びる面とするので、回転センサ付軸受を径方向に小型化するのに好適であり、両者の軸方向対向配置は、磁石を径方向に延びる面とするので、回転センサ付軸受を軸方向に小型化するのに好適である。両者の軸方向対向配置を採用した回転センサ付軸受として、特許文献１に開示されたものがある。
　特許文献１に開示された回転センサ付軸受は、その転がり軸受の内輪を回転輪とし、外輪を静止輪とする車輪軸受装置である。その転がり軸受は、一個の外輪（静止輪）と、二個一対の内輪（回転輪）との間に二列の玉を組み込んだ複列アンギュラ玉軸受になっている。その外輪は、車体側に嵌合される嵌め合い面を有さず、その外周フランジ部と車体側とを軸方向にボルト締結することによって固定されるものである。その磁気リングは、芯金と、芯金に固定された磁石とで構成されている。芯金を内輪の軸方向一方側の肩部に嵌めることにより、磁気リングが内輪に固定されている。磁気センサは、ホルダを用いて外輪に取り付けられている。ホルダは、内ケースと、外ケースとからなり、磁気センサを保持する内ケースの外周及び外輪の外周に外ケースを嵌める共に外ケースの端部を外輪の軸方向一方側の幅面に軸方向に突き当てることにより外輪に固定されている。磁石は、磁気センサに対して軸方向一方側の位置にあり、磁気センサは、磁石よりも外輪に近い位置にある。このように磁気センサと磁石を配置すると、磁気リングよりも軸方向一方側に磁気センサを配置するための取付構造部が不要になるので、回転センサ付軸受を軸方向に小型化するのに好適である。
特開２００７－１０１３５２号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された回転センサ付軸受のような構造は、回転センサ付軸受を更に軸方向に小型化することに限界がある。すなわち、その内ケースを軸方向に薄くすれば、磁気センサの配置を軸方向他方側へ移して外輪の幅面と磁気センサ間の軸方向距離を短縮し、この短縮分だけ磁気リングも軸方向他方側へ寄せて配置して、回転センサ付軸受を更に軸方向に小型化することは可能であるが、内ケースを軸方向に薄くし過ぎると、外ケースと内ケースの嵌合幅が不足して内ケースを十分に径方向に支持することができず、磁石に対する磁気センサの位置ずれで検出精度に悪影響を及ぼす懸念がある。このため、内ケースを軸方向に薄くして回転センサ付軸受を更に軸方向に小型化することに限界がある。
　そこで、この発明が解決しようとする課題は、転がり軸受に対して軸方向一方側の位置で磁気リングの磁石と磁気センサが軸方向に対向しかつ磁石が磁気センサに対して軸方向一方側に位置する回転センサ付軸受を軸方向に更に小型化することにある。
　上記の課題を解決するため、この発明は、内輪、外輪及び複数の転動体を有する転がり軸受と、前記内輪と前記外輪の相対的な回転運動を検出する磁気式回転センサと、を備え、前記磁気式回転センサが、前記内輪と前記外輪のうちの一方の軌道輪に取り付けられた磁気センサと、前記内輪と前記外輪のうちの他方の軌道輪に取り付けられた磁気リングとを有し、前記磁気リングが、周方向に交互に異極に着磁された磁石を有し、前記磁石が、前記磁気センサに対して軸方向一方側の位置で当該磁気センサと軸方向に対向している回転センサ付軸受において、前記一方の軌道輪が、当該一方の軌道輪の幅を規定する両端のうちの軸方向一方側の端に位置する幅面と、前記幅面から軸方向他方側へ凹んだ切欠き部とを有し、前記磁気センサが、前記切欠き部に取り付けられていることを特徴とする回転センサ付軸受、という構成１を採用した。
　上記構成１によれば、一方の軌道輪が、当該軌道輪幅の軸方向一方側の端に位置する幅面から軸方向他方側へ凹んだ切欠き部を有するので、その幅面に対する切欠き部の軸方向深さを利用して磁気センサを軸方向他方側（回転センサ付軸受の幅の中央側）へ寄せて配置し、この寄せ分、磁気リングも軸方向他方側へ寄せて配置することが可能になる。したがって、その切欠き部に磁気センサが取り付けられることにより、その幅面から軸方向一方側に離れた位置に磁気センサを配置せざるを得ない特許文献１のような構造に比して、磁気センサ及び磁気リングの軸方向位置がより軸方向他方側に設定されるので、回転センサ付軸受が更に軸方向に小型化される。
　上記構成１において、前記磁気センサが、前記一方の軌道輪に対する接着又はねじ止め又は嵌合によって取り付けられている、という構成２を採用することができる。この構成２によれば、磁気センサを一方の軌道輪に確実かつ生産性良く取り付けることができる。
　上記構成１又は２において、前記磁気センサが、前記一方の軌道輪と接続されたアース電極を有する、という構成３を採用することができる。この構成３によれば、一方の軌道輪をボディアースに活用することができる。
　上記構成１から３のいずれか１つにおいて、前記磁気リングが、磁性体によって環状に形成された芯金を有し、前記芯金が、前記一方の軌道輪の幅面に対して軸方向一方側に配置されたカバー板部を有し、前記磁石が、前記カバー板部の軸方向他方側に固定されている、という構成４を採用することができる。この構成４によれば、磁気リングの芯金側から流入する磁界（外部漏洩磁界）を遮断して、磁気リングの磁石が生成する磁界を保護する（磁界の乱れを防ぐ）ことができる。
　上記構成１から４のいずれか１つにおいて、前記一方の軌道輪が、前記外輪からなり、前記磁気リングの外径が、前記外輪の外径よりも小さい、という構成５を採用することができる。この構成５によれば、この回転センサ付軸受を機械類のハウジングに挿入し易くなる。
　上記構成１から５のいずれか１つにおいて、前記一方の軌道輪が、前記転動体との接触部を含みかつ前記両端間に亘る第一の周面と、前記第一の周面とは径方向反対側で前記両端間に亘る第二の周面とを有し、前記切欠き部が、前記接触部での荷重の作用線と前記第二の周面との交差部よりも軸方向一方側の部位だけに形成されている、という構成６を採用することができる。この構成６によれば、一方の軌道輪と転動体の接触部での荷重の作用線上に切欠き部が存在しないため、荷重に対する一方の軌道輪の剛性低下を回避することができる。
　上記構成１から６のいずれか１つにおいて、前記磁気センサのうち、前記磁気リングと軸方向に対向する部分の全部が、前記一方の軌道輪の幅面よりも軸方向他方側に配置されている、という構成７を採用することができる。この構成７によれば、磁気センサに邪魔されることなく磁気リングを可及的に一方の軌道輪の幅面に接近させて配置することが可能なため、回転センサ付軸受を特に軸方向に小型化することができる。
　上述のように、この発明は、上記構成１の採用により、転がり軸受に対して軸方向一方側の位置で磁気リングの磁石と磁気センサが軸方向に対向しかつ磁石が磁気センサに対して軸方向一方側に位置する回転センサ付軸受を軸方向に更に小型化することができる。
この発明の第一実施形態に係る回転センサ付軸受を示す縦断正面図 図１の磁気リングの取り付け方を示す断面図 図１の磁気センサを外輪の切欠き部に取り付けた様子を示す部分右側面図 図３のＩＶ－ＩＶ線の断面図 図３の磁気センサを取り付ける前の外輪の切欠き部を示す部分右側面図 図５のＶＩ－ＶＩ線の断面図 この発明の第二実施形態に係る磁気センサの取り付け構造を図３と同様に示す部分右側面図 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線の断面図 この発明の第三実施形態に係る回転センサ付軸受を示す縦断正面図
　この発明の一例としての第一実施形態に係る回転センサ付軸受を添付図面の図１～図６に基づいて説明する。
　図１に示す回転センサ付軸受（以下、この回転センサ付軸受という。）は、転がり軸受１と、磁気式回転センサ２とを備える。この回転センサ付軸受は、例えば、回転電気機器における回転角度や回転速度の検出に使用される。
　転がり軸受１は、内輪３と、外輪４と、複数の転動体５と、これら転動体５を保持する保持器６と、外輪４に取り付けられたシール７とを有する。
　以下、転がり軸受１の回転中心軸（図示省略）に沿った方向のことを「軸方向」といい、径方向とは、当該回転中心軸に対して直角な方向のことを「径方向」といい、当該回転中心軸を回転中心線として一周する円周方向のことを「周方向」という。図１において、軸方向は同図の左右方向、径方向は同図の上下方向に相当し、内輪３及び外輪４の各中心軸は、転がり軸受１の回転中心軸に一致している。
　内輪３と外輪４は、それぞれ繋ぎ目のない単体の軌道輪からなる。内輪３と外輪４は、それぞれ軸受鋼等の金属によって形成されている。
　内輪３と外輪４は、それぞれ当該軌道輪３，４の幅を規定する両端のうちの軸方向一方（図１において右方）側の端に位置する幅面８ａ，９ａと、軸方向他方（図１において左方）側の端に位置する幅面８ｂ，９ｂと、転動体５との接触部を含み当該軌道輪３，４の両端間に亘る第一の周面１０，１１と、第一の周面１０，１１とは径方向反対側で当該軌道輪３，４の両端間に亘る第二の周面１２，１３とを有する。
　ここで、軌道輪３，４の幅は、当該軌道輪の軸方向の全長のことをいう。内輪３の幅と外輪４の幅は、同一の寸法に設定されており、転がり軸受１の幅に一致している。各幅面８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂは、径方向に沿った円環面になっている。
　第一の周面１０，１１は、それぞれ転動体５が転がり接触する軌道面１０ａ，１１ａを含む。転動体５は、内輪３の軌道面１０ａと外輪４の軌道面１１ａ間に介在する。保持器６は、各転動体５間の周方向間隔を保持する。内輪３と外輪４との相対回転により、内輪３の回転に伴って転動体５が軌道面１０ａ，１１ａを転がる。
　保持器６は、波形保持器を例示したが、保持器６の材質、構造、製造方法は特に限定されない。
　内輪３の第二の周面１２は、転がり軸受１の内径を規定する嵌め合い面を含む。内輪３は、その第二の周面１２の嵌め合い面において機械類の回転軸１００と嵌合される。このため、内輪３は、回転輪として使用される。
　外輪４の第二の周面１３は、転がり軸受１の外径を規定する嵌め合い面を含む。外輪４は、その第二の周面１３の嵌め合い面において機械類のハウジング１０１と嵌合される。このため、外輪４は、静止輪として使用される。
　ハウジング１０１は、ボディアースを構成する要素になっており、機械類のＧＮＤ（接地）と接続されている。その機械類は、例えば、ロボットの関節部に用いられる減速機駆動ユニットである。
　なお、転がり軸受１として玉軸受を例示したが、転がり軸受をころ軸受に変更することも可能である。また、その玉軸受として深溝玉軸受を例示したが、アンギュラ玉軸受に変更することも可能である。
　磁気式回転センサ２は、内輪３と外輪４の相対的な回転運動を検出する。磁気式回転センサ２は、内輪３と外輪４のうちの一方の軌道輪としての外輪４に取り付けられた磁気センサ１５と、内輪３と外輪４のうちの他方の軌道輪としての内輪３に取り付けられた磁気リング１６とを有する。
　磁気リング１６は、周方向に交互に異極に着磁された磁石１７を有する環状部材からなる。磁気センサ１５は、磁石１７の周方向回転に伴う磁界の変化を所定の出力信号に変換して出力電極から外部へ送出する電気回路からなる。その出力信号は、磁石１７の周方向の回転運動に対応した物理量を示す電気信号であり、例えば、絶対回転角度信号、回転速度信号等が挙げられる。
　外輪４は、軸方向一方（図１において右方）側の幅面９ａから軸方向他方（図１において左方）側へ凹んだ切欠き部１８を有する。磁気センサ１５は、切欠き部１８に取り付けられている。
　磁気リング１６の磁石１７は、磁気センサ１５に対して軸方向一方（図１において右方）側の位置で当該磁気センサ１５と軸方向に対向している。
　磁気リング１６は、環状に形成された芯金１９と、芯金１９に固定された磁石１７とからなる。
　芯金１９は、内輪３の第一の周面１０に圧入された筒部１９ａと、筒部１９ａの軸方向一方（図１において右方）側から径方向に向くように曲げられたカバー板部１９ｂとからなる。カバー板部１９ｂは、一方の軌道輪の幅面に対して軸方向一方（図１において右方）側に配置されている。カバー板部１９ｂの軸方向他方（図１において左方）側の板面に磁石１７が固定されている。カバー板部１９の軸方向一方（図１において右方）側の端面は、この回転センサ付軸受の幅を規定する両端のうちの軸方向一方（図１において右方）側の端に位置する。
　芯金１９は、プレス成形された一枚の金属板によって形成されている。その金属板として磁性体が採用されている。その磁性体は、例えば、軟鋼板が挙げられる。
　磁石１７は、永久磁石からなる。磁石１７としては、一般に、ゴムマグネットやプラスチックマグネット等の磁性体が使用される。磁石１７には、主トラックと副トラックの二つの磁気コードが同時に軸方向に着磁されている。磁石１７を構成する主トラックと副トラックは、それぞれＮ極とＳ極を周方向に交互に有し、かつ互いに径方向に隣接しているが、主トラックの磁極の位相と副トラックの磁極の位相は互いに相違している。磁気コードを着磁する際、芯金１９を掴むためのスペースが必要な場合があり、筒部１９ａの外径面と磁石１７間には、そのスペースとして十分な一定の距離を確保することが可能である。このような磁気リング１６として、例えば、特開２０１８－１２４１９２号公報に開示されたものを採用することができる。なお、磁石１７のトラックの列数は二列に限定されず、単列で一つの磁気コードを着磁したものでもよい。
　内輪３に対する磁気リング１６の取り付け手段としては、筒部１９ａを内輪３の第一の周面１０に圧入することや、接着剤を使用して接着することによって内輪３に固定する方法が挙げられる。また、磁気リング１６は、圧入、接着等によって内輪３に直接的に取り付けてもよいし、内輪３の第一の周面１０と磁気リング１６の互いの径が合わない場合には、径変換部材を介して間接的に取り付けてもよい。
　磁気リング１６を内輪３の第一の周面１０に圧入する場合、図２に示すような圧入用治具Ｚを使用することができる。筒部１９ａの軸方向他方（図２において左方）側の端部を第一の周面１０の軸方向一方（図２において右方）側の端部に少し嵌め合わせてから、筒部１９ａの内径面に圧入用治具Ｚのガイド面Ｚ１を挿入し、圧入用治具Ｚが内輪３の軸方向一方（図２において右方）側の幅面８ａに接触するまで押し込む。内輪３に対する磁気リング１６の圧入量は、圧入用治具Ｚのガイド面Ｚ１の軸方向長さによって決まるため、この回転センサ付軸受の量産において、基準となる圧入用治具Ｚを使用して各製品の磁気リング１６を内輪３に圧入することで、製品ごとの磁気リング１６の圧入量のバラツキを最小限に抑えることができる。
　磁気リング１６の外径Ｄｍは、外輪４の外径Ｄｏよりも小さい。このようにすると、図１に示すように、この回転センサ付軸受の転がり軸受１をハウジング１０１の内側に挿入する際、磁気リング１６の外周に邪魔されることなく外輪４の第二の周面１３を掴んだり、外輪４の幅面９ａの外径側端部を軸方向に押したりすることが可能なため、この回転センサ付軸受を機械類のハウジング１０１に挿入し易い。
　図１、図３、図４に示すように、磁気センサ１５は、一枚の回路基板２０と、回路基板２０に実装された複数の電子部品２１，２２とからなる。
　回路基板２０として、例えば、ガラスエポキシ基板、フレキシブル基板が挙げられる。前述の電子部品として、磁気センサ素子２１、コネクタ２２等が回路基板２０に半田付けされている。
　磁気センサ素子２１は、磁石１７に着磁された前述の二つの磁気コードを検出する。磁気センサ素子２１は、それら二つ磁気コードの中央と軸方向に対向し、かつ軸方向に適切なエアギャップを置いた位置に配置されている。
　コネクタ２２は、磁気センサ１５の出力信号を外部へ伝達するための信号線の電極、外部から磁気センサ１５に電力を供給する電源線の電極等の所要の電極を内蔵する。コネクタ２２は、ここに接続される相手側コネクタ（図示省略）の電線の取出し方向によって、軸方向に相手側コネクタを差し込む形状と、径方向に相手側コネクタを差し込む形状とがある。一般に、回転センサ付軸受を機械類に取り付けた後に相手側コネクタをコネクタに差し込む場合が多いため、その差し込み性を良くするためにコネクタを突出させることが好ましい。ただし、軸方向に挿し込む形状のコネクタを採用する場合、そのコネクタを転軸方向に突出させることになるので、回転センサ付軸受を軸方向に小型化するのに適さない。このため、この回転センサ付軸受では、相手側コネクタを径方向に挿し込み可能な形状を有するコネクタ２２が、転がり軸受１よりも径方向に突出するように配置され、かつカバー板部１９ｂの軸方向一方（図１において右方）側の端面よりも軸方向一方（図１において右方）側に位置突出しないように配置されている。
　両軌道輪３，４の相対回転に対応して磁気リング１６の磁石１７が磁気センサ１５の磁気センサ素子２１に対して相対回転するため、磁気センサ１５の磁気センサ素子２１で検出される磁石１７の磁気コード（磁界）が変化する。磁気センサ１５は、磁気センサ素子２１で磁気コードの変化を電気信号に変換し、この電気信号から絶対回転角度等を示す出力信号を生成してコネクタ２２から送出する。
　図１に示すように磁気式回転センサ２が転がり軸受１に取り付けられた状態において、磁気センサ１５のキャリブレーションを行うと、より精度の高い回転角度検出を行うことができる。これにより、実際に回転角度を検出しようとした際、転がり軸受を機械類に組み込んだ後、磁気式回転センサを転がり軸受１とは別に取り付ける作業や磁気センサのキャリブレーション等の煩わしい作業を無くすことができる。
　なお、図３、図４に示すように、回路基板２０には、外部からの有害な電気的ノイズを減衰または遮断する目的で保護回路２１ａ，２１ｂも実装されている。保護回路２１ａ，２１ｂとしては、例えば、コモンモードフィルタ、シングルモードフィルタ、抵抗器、セラミックコンデンサ（キャパシタ）、コイル、バリスタ、インダクタ、セラミックフィルタ、ＥＭＩフィルタ、フェライトビーズ等が挙げられる。このような保護回路２１ａ，２１ｂとして、例えば、特開２００７－２４０４８６号公報や特開２００７－２９２６７８号公報の技術を採用することができる。保護回路は、求められるノイズ耐性レベル等により、実装の要否、種類、個数、位置等を適宜に決定すればよい。例えば、磁気センサ素子２１自体に耐性を持たせる場合、一又は複数の保護回路２１ａ，２１ｂを磁気センサ素子２１の一部としてパッケージした集積回路を採用することができる。この場合、回路基板２０に対しては効果が小さいため、それを補強するために、磁気センサ素子２１とは別体で保護回路の電子部品を回路基板２０に半田付けしてもよい。
　回路基板２０は、電気ノイズ等を外部に逃がすためのアース電極２０ａを有する。アース電極２０ａは、回路基板２０の軸方向他方（図４において下方）側の板面の一部において軸方向他方側へ少し突き出ており、切欠き部１８と直に接触させられている。これにより、アース電極２０ａは、導電体である外輪４と接続されている。ボディアースの要素であるハウジング１０１に外輪４が嵌合されているので、磁気センサ１５は、外輪４を介して接地されている。
　なお、外輪４とハウジング１０１の嵌め合い部で導通しない構造にする場合、外輪４と機械類の接地側を電線で接続すればよい。また、アース電極２０ａ以外の回路基板２０の部分と外輪４間の絶縁を強化したい場合、接着剤２３として絶縁性接着剤を使用したり、回路基板２０と切欠き部１８間に絶縁シートを配置したりすればよい。
　磁気センサ１５は、回路基板２０の軸方向他方（図１において左方）側の板面を外輪４の切欠き部１８に接着剤２３で接着することにより、切欠き部１８に直接的に取り付けられている。磁気センサ１５は、切欠き部１８に充填された樹脂モールド２４により、保護されている。なお、樹脂モールド２４は、省略してもよいし、樹脂モールド２４に代えて保護シートで覆ってもよい。
　図１、図３、図４に示すように、磁気センサ１５のうち、磁気リング１６と軸方向に対向する部分の全部が、外輪４の幅面９ａよりも軸方向他方（図１において左方、図４において下方）側に配置されている。
　このような配置を実現するための切欠き部１８は、図５、図６に示すように、外輪４の第二の周面１３から軸受中心軸Ｏに向かって延びかつ軸方向一方（図６において上方）側に向かって開放した溝状になっている。切欠き部１８は、軸方向に直交する仮想平面に沿った平坦面状に形成された凹底面１８ａと、軸方向に延びる両側の端面１８ｂ，１８ｂとを有する。両側の端面１８ｂ，１８ｂは、切欠き部１８の溝幅Ｗｎを二等分する仮想平面に沿った平坦面状に形成されている。
　切欠き部１８に対する磁気センサ１５の軸方向高さＨｂ（図４参照）は、切欠き部１８の軸方向深さｄｎ（図６参照）の９５％以下であることが好ましい。磁気センサ１５の軸方向高さＨｂは、切欠き部１８と軸方向に重なる領域内において切欠き部１８に対して磁気センサ１５（回路基板２０と磁気センサ素子２１）が軸方向に成す高さである。切欠き部１８の深さｄｎは、外輪４の幅面９ａから切欠き部１８の凹底面１８ａまでの軸方向の深さである。図示例のように樹脂モールド２４を設ける場合、切欠き部１８の深さｄｎは、磁気リング１６と軸方向に対向する部分の全部と当該部分を軸方向から覆う樹脂モールド部分とが切欠き部１８内に収まる寸法に設定すればよい。軸方向高さＨｂが軸方向深さｄｎの９５％超の値であると、樹脂モールド２４が切欠き部１８から食み出す懸念がある。
　また、切欠き部１８は、図１に示すように、外輪４の軌道面１１ａと干渉しないように形成されている。具体的には、切欠き部１８が、転動体５と軌道面１１ａの接触部Ｐ１での荷重の作用線Ｌ１と外輪４の第二の周面１３との交差部よりも軸方向一方（図１において作用線Ｌ１よりも右方）側の部位だけに形成されている。
　作用線Ｌ１は、転がり軸受１の転動体５と両軌道輪３，４の軌道面１０ａ，１１ａとの接触角θを規定する仮想直線に相当する。転がり軸受１は、軸方向に荷重を支持するものであるので、一般に、軸方向に予圧を付与して使用される。図示例のように転がり軸受１が深溝玉軸受からなる場合、予圧は、ウェーブワッシャー程度の低予圧で使用されるので、接触角θは５°以上２０°以下である。切欠き部１８は、接触角θが２０°のときの作用線Ｌ１上に位置しないように形成されている。
　なお、切欠き部１８は、外輪４の少なくとも外径側に形成することが好ましい。外輪４の内径側にだけ切欠き部を形成すると、切欠き部の径方向寸法が短くなるので、径方向に長い回路基板２０を収める空間が不足する。また、外輪４の少なくとも外径側に形成すれば、切欠き部１８を径方向外方に向かって開放した形状とし、コネクタ２２を外輪４から径方向外方に出して配置することができる。
　図示例では、切欠き部１８が外輪４の軌道面１１ａと軸方向に重なる部位まで形成されているが、軸方向荷重を支持する観点からは、切欠き部を外輪４の軌道面１１ａと軸方向に重ならない領域内に限って形成する方がよい。その領域の境界は、図２に示す断面上で考えると、外輪４の軌道面１１ａのうち、最も径方向に深い最深部Ｐ２を通る軸方向の直線上である。
　また、軸方向荷重を支持する観点からは、外輪４のうち、軌道面１１ａの軸方向一方（図２において右方）の端部Ｐ３よりも軸方向一方側の部位にだけ切欠き部１８が形成されていることが好ましい。
　図３～図６に示すように、磁気センサ１５のうち、切欠き部１８内に配置された部分の幅Ｗｂは、切欠き部１８の溝幅Ｗｎの９５％以下であることが好ましい。図示例のように樹脂モールド２４を設ける場合、切欠き部１８の溝幅Ｗｎは、切欠き部１８内に配置する部分の全部と当該部分と両側の端面１８ｂ，１８ｂ間に充填する樹脂モールド部分の厚さとが切欠き部１８内に収まる寸法に設定すればよい。幅Ｗｂが溝幅Ｗｎの９５％超であると、切欠き部１８の凹底面１８ａに取り付けられた磁気センサ１５と端面１８ｂとの間の隙間があまりに狭く、樹脂モールドが回り込みにくくなる。
　切欠き部１８は、周方向の一か所にだけ形成されている。切欠き部１８の周方向範囲は、軸受中心軸Ｏ周りの角度αで規定することができる。切欠き部１８の周方向範囲αは、１２０°以下の範囲であるとよい。これにより、転がり軸受１（図１参照）に荷重が負荷されても、ラジアル荷重の負荷圏で外輪４とハウジング１０１の嵌め合いを外輪４の全幅に亘って確保することができ、ハウジング１０１で外輪４を安定して支持することができる。
　切欠き部１８は、外輪４に形成されているので、磁気センサ１５の取り付け、支持に十分な硬さを有する。すなわち、外輪４は、一般に、軸受鋼、浸炭鋼等の鋼材で形成される。このような鋼材に形成された切欠き部１８の硬さは、ＨＲＣ５０以上、好ましくはＨＲＣ５５以上になる。
　この回転センサ付軸受は、上述のようなものであり、内輪３、外輪４及び複数の転動体５を有する転がり軸受１と、内輪３と外輪４の相対的な回転運動を検出する磁気式回転センサ２と、を備え、磁気式回転センサ２が、内輪３と外輪４のうちの一方の軌道輪としての外輪４に取り付けられた磁気センサ１５と、内輪３と外輪４のうちの他方の軌道輪としての内輪３に取り付けられた磁気リング１６とを有し、磁気リング１６が、周方向に交互に異極に着磁された磁石１７を有し、磁石１７が、磁気センサ１５に対して軸方向一方（図１において右方）側の位置で当該磁気センサ１５と軸方向に対向しているものである。
　この回転センサ付軸受は、特に、一方の軌道輪としての外輪４が外輪４の幅を規定する両端のうちの軸方向一方（図１において右方）側の端に位置する幅面９ａと、幅面９ａから軸方向他方（図１において左方）側へ凹んだ切欠き部１８とを有し、磁気センサ１５が、切欠き部１８に取り付けられていることにより、その幅面９ａに対する切欠き部１８の軸方向深さｄｎ（図６参照）を利用して磁気センサ１５を軸方向他方（図１において左方）側（すなわち、この回転センサ付軸受の幅の中央側）へ寄せて配置し、この寄せ分、磁気リング１６も軸方向他方（図１において左方）側へ寄せて配置することが可能になる。したがって、その切欠き部１８に磁気センサ１５が取り付けられることにより、その幅面９ａから軸方向一方（図１において右方）側に離れた位置に磁気センサを配置せざるを得ない特許文献１のような構造に比して、磁気センサ１５及び磁気リング１６の軸方向位置がより軸方向他方（図１において左方）側に設定されるので、回転センサ付軸受が更に軸方向に小型化される。
　したがって、この回転センサ付軸受によれば、転がり軸受１に対して軸方向一方（図１において右方）側の位置で磁気リング１６の磁石１７と磁気センサ１５が軸方向に対向しかつ磁石１７が磁気センサ１５に対して軸方向一方（図１において右方）側に位置する回転センサ付軸受を軸方向に更に小型化することができる。ひいては、この回転センサ付軸受を用いることにより、転がり軸受、磁気リング、磁気センサがそれぞれ単独で用いられる場合よりも、機械類の内部での転がり軸受、磁気式回転センサの占有空間、特に軸方向の占有空間を抑えて機械類を小型化、軽量化しやすくなり、機械類の省エネ運転、取り回し向上、可動範囲拡大、位置決めに要する時間の短縮、軸のねじり剛性の向上による応答性向上等の効果を得ることができる。
　また、この回転センサ付軸受は、磁気センサ１５が一方の軌道輪としての外輪４（切欠き部１８）に対する接着によって取り付けられていることにより、磁気センサ１５を一方の軌道輪としての外輪４に確実かつ生産性良く取り付けることができる。
　また、この回転センサ付軸受は、磁気センサ１５が、一方の軌道輪としての外輪４と接続されたアース電極２０ａを有することにより、一方の軌道輪としての外輪４をボディアースに活用することができる。ひいては、磁気センサ１５と機械類のボディアース間に別途のアース線を設ける必要がなく、その分、機械類を小型化することができる。
　また、この回転センサ付軸受は、磁気リング１６が、磁性体によって環状に形成された芯金１９を有し、芯金１９が、一方の軌道輪の幅面としての外輪４の幅面９ａに対して軸方向一方（図１において右方）側に配置されたカバー板部１９ｂを有し、磁石１７が、カバー板部１９ｂの軸方向他方（図１において左方）側に固定されていることにより、磁気リング１６の芯金１９側から流入する磁界（外部漏洩磁界）を遮断して、磁気リング１６の磁石１７が生成する磁界を保護する（磁界の乱れを防ぐ）ことができる。
　また、この回転センサ付軸受は、一方の軌道輪が外輪４からなり、磁気リング１６の外径Ｄｍが、外輪４の外径Ｄｏよりも小さいことにより、この回転センサ付軸受を機械類のハウジング１０１に挿入し易くなる。ひいては、機械類の組立の生産性や安全性を高めることができる。
　また、この回転センサ付軸受は、一方の軌道輪としての外輪４が、転動体５との接触部Ｐ１を含みかつ外輪４の両端間に亘る第一の周面１１と、第一の周面１１とは径方向反対側で外輪４の両端間に亘る第二の周面１３とを有し、切欠き部１８が、接触部Ｐ１での荷重の作用線Ｌ１と第二の周面１３との交差部よりも軸方向一方（図１において右方）側の部位だけに形成されていることにより、一方の軌道輪としての外輪４と転動体５の接触部Ｐ１での荷重の作用線Ｌ１上に切欠き部１８が存在しないため、荷重に対する一方の軌道輪としての外輪４の剛性低下を回避することができる。
　また、この回転センサ付軸受は、磁気センサ１５のうち、磁気リング１６と軸方向に対向する部分の全部が、一方の軌道輪の幅面としての外輪４の幅面９ａよりも軸方向他方（図１において左方）側に配置されていることにより、磁気センサ１５に邪魔されることなく磁気リング１６を可及的に一方の軌道輪の幅面としての幅面９ａに接近させて配置することが可能なため、その対向部分を成す回路基板２０や磁気センサ素子２１の占有空間を転がり軸受１の幅内に格納して回転センサ付軸受を特に軸方向に小型化することができる。
　第一実施形態では、磁気センサ１５を切欠き部１８に直接的に取り付ける手段として接着を採用したが、ねじ止めに変更することも可能である。その一例としての第二実施形態を図７、図８に示す。なお、以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。
　第二実施形態では、回路基板２０の二か所以上に軸方向に延びる貫通孔部２０ｂが形成されている。また、切欠き部３１には、貫通孔部２０ｂに対応した配置で雌ねじ孔部３１ａが形成されている。回路基板２０は、各貫通孔部２０ｂに頭付きの雄ねじ部材３２を通して雌ねじ孔部３１ａにねじ込むことにより、切欠き部３１と軸方向に締結されている。
　少なくとも一か所の貫通孔部２０ｂの内周は、雄ねじ部材３２に接触しているアース電極になっている。雄ねじ部材３２は、金属等の導電体によって形成されている。したがって、アース電極としての貫通孔部２０ｂの内周は、雄ねじ部材３２を介して間接的に切欠き部３１と接続されている。
　第二実施形態に係る回転センサ付軸受は、磁気センサ（回路基板２０）が一方の軌道輪としての外輪（切欠き部３１）に対するねじ止めによって取り付けられていることにより、磁気センサを一方の軌道輪としての外輪に確実かつ生産性良く取り付けることができる。また、そのねじ止め用の雄ねじ部材３２を利用してアース電極としての貫通孔部２０ｂの内周と外輪の切欠き部３１を接続することができる。
　第一実施形態や第二実施形態では、磁気センサを直接的に切欠き部に取り付けた例を示したが、ホルダを用いて間接的に取り付けることも可能である。その一例としての第三実施形態を図９に示す。
　第三実施形態に係る回転センサ付軸受は、一方の軌道輪としての外輪４に直接的に取り付けられたセンサケース４０をさらに備える。センサケース４０は、切欠き部１８内に配置されたセンサホルダ部４１と、外輪４に挿入された取付環部４２と、磁気リング１６を取り囲むように外輪４から軸方向一方（図９において右方）側へ突き出たアウター筒部４３と、アウター筒部４３の軸方向一方（図９において右方）側の端部を閉塞する蓋４４とからなる。センサホルダ部４１は、切欠き部１８内において切欠き部１８の凹底面によって軸方向に支持されている。センサホルダ部４１、取付環部４２及びアウター筒部４３は、プレス成形された繋ぎ目のない一体の外環部品からなる。蓋４４は、プレス成形されたキャップ部品からなり、アウター筒部４３に組み合わされている。センサケース４０は、外輪４に対する取付環部４２の圧入嵌合によって外輪４に固定されている。磁気センサ１５は、センサホルダ部４１の軸方向一方（図９において右方）側に接着等で固定されている。
　センサケース４０の全体は、磁性体によって形成されている。
　第三実施形態に係る回転センサ付軸受は、磁気センサ１５が、一方の軌道輪としての外輪４に対するセンサケース４０の嵌合によって間接的に取り付けられていることにより、磁気センサ１５を一方の軌道輪としての外輪４に確実かつ生産性良く取り付けることができる。
　また、導電体であるセンサケース４０のセンサホルダ部４１に回路基板２０のアース電極を図４、図６のような構造で接触させることも可能であり、この接触により、センサホルダ部４１を利用して外輪４とアース電極を接続することも可能である。
　第三実施形態では、回転センサ付軸受の幅は第一実施形態よりも大きくなるが、センサケース４０を採用するメリットもある。すなわち、センサケース４０は、磁気センサ１５を保持する役割に加えて、他方の軌道輪としての内輪３側にセンサホルダ部４１、取付環部４２を延ばすことで、転がり軸受内の潤滑剤が磁気センサ１５側へ通過しにくくする役割を担うことも可能である。また、金属製のセンサケース４０であれば、磁気センサ１５や磁気リング１６を保護することもでき、特に磁性体でセンサケース４０を形成すれば、磁気センサ１５や磁気リング１６を外部磁界から保護することもできる。さらに、蓋４４でセンサケース４０を閉塞することにより、外部からの粉塵の侵入を阻止することができる。
　なお、センサケース４０として、プレス成形された金属板製のものを例示したが、金属製のセンサケース４０は加工性に難があるため、磁気センサの保持等が目的で複雑な形状にせざるを得ない場合、対応が難しいことがある。その場合は、樹脂材料を使用することも可能である。樹脂材料であれば、加工性が良いため、複雑な形状にも対応が可能であるほか、軽量化のメリットもある。また、センサケースは、外環部品とキャップ部品で構成したものを例示したが、単体の部品で構成してもよい。複数の部品でセンサケースを構成する場合、磁性体等の金属板製の部品と、樹脂製の部品とを組み合わせて構成してもよい。また、外環部品を本体とセンサホルダ部とに分け、それぞれ単体で一方の軌道輪に組付けても良いし、本体を組付けた後にセンサホルダ部を挿入する等、併用して組付けることも可能である。
　上述の第一～第三実施形態では、磁気センサの取り付け相手である一方の軌道輪を外輪とし、磁気リングの取り付け相手である他方の軌道輪を内輪としたが、外輪を回転輪、内輪を静止輪とする場合、外輪に磁気リングを取り付け、内輪に切欠き部を形成して磁気センサを取り付けるように変更すればよいだけなので、その図示説明を省略する。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
１　転がり軸受
２　磁気式回転センサ
３　内輪
４　外輪
５　転動体
８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ　幅面
１０，１１　第一の周面
１２，１３　第二の周面
１５　磁気センサ
１６　磁気リング
１７　磁石
１８，３１　切欠き部
１９　芯金
１９ｂ　カバー板部
２０　回路基板
２０ａ　アース電極
２０ｂ　貫通孔部
２１　磁気センサ素子
２３　接着剤
３１ａ　雌ねじ孔部
３２　雄ねじ部材
４０　センサケース
４１　センサホルダ部
４２　取付環部

Claims (7)

  1. 　内輪、外輪及び複数の転動体を有する転がり軸受と、
    　前記内輪と前記外輪の相対的な回転運動を検出する磁気式回転センサと、を備え、
    　前記磁気式回転センサが、前記内輪と前記外輪のうちの一方の軌道輪に取り付けられた磁気センサと、前記内輪と前記外輪のうちの他方の軌道輪に取り付けられた磁気リングとを有し、
    　前記磁気リングが、周方向に交互に異極に着磁された磁石を有し、
    　前記磁石が、前記磁気センサに対して軸方向一方側の位置で当該磁気センサと軸方向に対向している回転センサ付軸受において、
    　前記一方の軌道輪が、当該一方の軌道輪の幅を規定する両端のうちの軸方向一方側の端に位置する幅面と、前記幅面から軸方向他方側へ凹んだ切欠き部とを有し、
    　前記磁気センサが、前記切欠き部に取り付けられていることを特徴とする回転センサ付軸受。
  2. 　前記磁気センサが、前記一方の軌道輪に対する接着又はねじ止め又は嵌合によって取り付けられている請求項１に記載の回転センサ付軸受。
  3. 　前記磁気センサが、前記一方の軌道輪と接続されたアース電極を有する請求項１又は２に記載の回転センサ付軸受。
  4. 　前記磁気リングが、磁性体によって環状に形成された芯金を有し、
    　前記芯金が、前記一方の軌道輪の幅面に対して軸方向一方側に配置されたカバー板部を有し、
    　前記磁石が、前記カバー板部の軸方向他方側に固定されている請求項１から３のいずれか１項に記載の回転センサ付軸受。
  5. 　前記一方の軌道輪が、前記外輪からなり、
    　前記磁気リングの外径が、前記外輪の外径よりも小さい請求項１から４のいずれか１項に記載の回転センサ付軸受。
  6. 　前記一方の軌道輪が、前記転動体との接触部を含みかつ前記両端間に亘る第一の周面と、前記第一の周面とは径方向反対側で前記両端間に亘る第二の周面とを有し、
    　前記切欠き部が、前記接触部での荷重の作用線と前記第二の周面との交差部よりも軸方向一方側の部位だけに形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載の回転センサ付軸受。
  7. 　前記磁気センサのうち、前記磁気リングと軸方向に対向する部分の全部が、前記一方の軌道輪の幅面よりも軸方向他方側に配置されている請求項１から６のいずれか１項に記載の回転センサ付軸受。
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