CN102971546B - 滚动轴承 - Google Patents

滚动轴承 Download PDF

Info

Publication number
CN102971546B
CN102971546B CN201180032903.2A CN201180032903A CN102971546B CN 102971546 B CN102971546 B CN 102971546B CN 201180032903 A CN201180032903 A CN 201180032903A CN 102971546 B CN102971546 B CN 102971546B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rolling bearing
magnet
yoke portion
magnetic
running shaft
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
CN201180032903.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102971546A (zh
Inventor
本多茂树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eagle Industry Co Ltd
Original Assignee
Eagle Industry Co Ltd
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 Eagle Industry Co Ltd filed Critical Eagle Industry Co Ltd
Publication of CN102971546A publication Critical patent/CN102971546A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102971546B publication Critical patent/CN102971546B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F16J15/43—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by magnetic force
    • 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
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • 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
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/664—Retaining the liquid in or near the bearing
    • F16C33/6644—Retaining the liquid in or near the bearing by a magnetic field acting on a magnetic liquid
    • 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
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/762—Sealings of ball or roller bearings by means of a fluid
    • F16C33/763—Sealings of ball or roller bearings by means of a fluid retained in the sealing gap
    • F16C33/765—Sealings of ball or roller bearings by means of a fluid retained in the sealing gap by a magnetic field
    • 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
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7886—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted outside the gap between the inner and outer races, e.g. sealing rings mounted to an end face or outer surface of a race
    • 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
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/82—Arrangements for electrostatic or magnetic action against dust or other particles
    • 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
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • 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
    • F16C2210/00—Fluids
    • F16C2210/02—Fluids defined by their properties
    • F16C2210/06—Fluids defined by their properties magnetic fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)

Abstract

防止雾沫和微粒的产生，防止真空侧的真空的质量的下降和压力变动。在用于传递旋转力等动力的动力传动装置所使用的滚动轴承中，其特征在于，将磁铁设置在滚动轴承的外圈的至少一侧，所述磁铁用于将对所述滚动轴承的润滑部进行润滑的润滑性磁流体保持在所述润滑部，并且，在所述磁铁的与所述外圈相反的一侧设置环状的轭部，所述环状的轭部由磁性材料构成并与旋转轴间隙配合。

Description

滚动轴承
技术领域
本发明涉及滚动轴承，特别是涉及利用磁流体的滚动轴承，所述磁流体是适于在半导体、FPD（Flat Panel Display，平板显示器）以及太阳能电池等的制造装置中的真空室使用的磁流体。
背景技术
在半导体制造装置等中，例如，将晶片配置在通过真空泵保持高真空状态的反应室内，导入反应气体，通过CVD（Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积）法等进行薄膜的形成。向反应室内搬送工件必须保持气密状态地进行，在为此目的的搬送机构中，必须将在反应室内实际夹持工件的臂部分与用于从反应室的外部向臂部分传递动力的驱动机构之间以气密状态完全分隔开来。而且，反应室一侧必须尽量地抑制灰尘等的产生。为此，优选的是，反应室内的臂部分的驱动机构是不产生磨耗粉末、润滑剂的雾沫等的机构。
对于上述那样的半导体制造装置等，使用的是例如图10所示那样的磁流体密封装置。该磁流体密封装置使用磁回路形成构件，所述磁回路形成构件由一对作为磁极片的极靴（pole piece）102、103以及被该一对极靴102、103夹持的作为磁力产生构件的磁铁104构成。并且，将一对极靴102、103隔着用于使密封性提高的O型圈105、106安装于壳体112，由极靴102和103、磁铁104、磁流体107以及磁性材料制的轴111形成磁回路，将磁流体107保持在极靴102、103与在轴111形成的多个环状突起末端之间，从而具有将作为密封对象侧的真空侧保持为真空状态的密封功能（下面，称为“现有技术1”。）。
并且，在这样的磁流体密封装置101的大气侧配置有作为轴承部的轴承110。  一般来说，为了避开由轴承110产生的粉尘，该轴承110配置在磁流体密封装置101的大气侧。轴承110大多使用角接触轴承（angular bearing）等，该轴承110的润滑大多使用润滑脂。
但是，在上述现有技术1中，润滑脂一般是将增稠剂混合在基油中形成的，不拘多少都会发生油分离。温度越高该状况就越显著，在如图10所示轴承是悬臂式的情况下，存在着下述问题：分离出的油从轴承110流出，混入磁流体107中，使磁流体107产生劣化，对耐压性和真空性产生不良影响，缩短了磁流体密封装置101的寿命（下面，称为“第1问题”。）。
而且，由于分离出的油从轴承110流出到大气侧而变为干燥状态，因此，扭矩变大，在最坏的情况下，有时还会破坏轴承。并且，在将润滑脂添加到轴承的时候，需要拆开装置，从而被迫进行繁琐的作业。
另一方面，对于将轴承配置在真空侧的双支承式的磁流体密封装置等，与悬臂式同样地具有第1问题，并且存在下述问题：气泡和水分被排出到真空中，既会使真空室内的真空质量下降，又会引起压力变动（下面，称为“第2问题”。）。
鉴于上述第1问题，已知下述装置：在大气侧的极靴的上表面具有在壳体侧朝向下方凹陷的接油部，在轴承上润滑脂不拘多少都会引起油分离，当分离出的油从轴承流出的时候，该油积存在位于轴承的下部的接油部，从而防止了油混入磁流体中（下面，称为“现有技术2”。例如，参照专利文献1。）。
而且，鉴于上述第2问题，如图11所示，对于用于在由分隔壁120以气密状态分隔开的真空侧与大气侧之间传递旋转力等动力的旋转传动装置，已知如下装置：第1和第2球轴承113、114将旋转输出轴121支承成旋转自如，作为所述第1和第2球轴承113、114的润滑剂，代替润滑脂而使用磁流体（下面，称为“现有技术3”。例如，参照专利文献2。）。该现有技术3为，通过被夹持在第1和第2球轴承113和114的外圈之间的圆环状的第1衬垫115、被夹持在第1和第2球轴承113和114的内圈之间的圆环状的第2衬垫116、圆环状台阶面122a以及螺母117，来限定第1和第2球轴承113和114的外圈和内圈的轴线方向的位置，为了构成磁回路，第1衬垫115由铁素体类或马氏体类不锈钢等强磁体形成，而且，使其轴线方向的端部磁化成为N极、S极，并且，旋转输出轴121的至少轴部分122由磁性体形成，加之，使球轴承113和114也为普遍使用的金属制的磁性体，使第2衬垫116为非磁性体，使球轴承113和114的接触部分的周围形成为用磁流体覆盖的状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-254446号公报
专利文献2：日本特开平11-166597号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述现有技术2中，防止了油的混入的磁流体不会产生劣化，不会对耐压性和真空性产生影响，具有实现磁流体密封装置的长寿命的效果，但在真空中的情况下，存在着下述问题：积存在接油部的油中包含的气泡和水分被排出到真空中，使真空室内的真空的质量降低。
而且，如上述现有技术3那样，在通过使用磁铁的磁回路来固定润滑性磁流体的结构中，期待在球轴承的接触部分产生的微小的磨耗粉末等微粒变少，但实际试验之后，如图8和9所示，与使用润滑脂作为润滑剂的情况相比，微粒产生量相当多。
不过，在该试验中，在润滑剂是润滑脂的情况下，在轴承设置公知的屏蔽罩，就不易产生微粒，但另一方面，在润滑剂是磁流体的情况下，在轴承未设置屏蔽罩，加之使用磁力弱的磁铁（弱磁场），从而设定为容易产生微粒的环境。
本发明正是为解决如上所述的问题而完成的，其目的在于，采用润滑性磁流体作为滚动轴承的润滑剂，通过使用磁铁的磁回路来固定润滑性磁流体，其中，在滚动轴承的至少一侧设置磁捕集器（magnet trap），由此，实现下述效果：防止雾沫和微粒的产生，防止真空侧的真空的质量下降和压力变动，而且，防止磁流体密封装置的劣化，或者，消除由使用润滑脂引起的在高温时的滴流和高转矩化的问题。
用于解决课题的手段
为达成上述目的，本发明的滚动轴承的第1特征在于，在用于传递旋转力等动力的动力传动装置所使用的滚动轴承中,将磁铁设置在滚动轴承的外圈的至少一侧，所述磁铁用于将对该滚动轴承的润滑部进行润滑的润滑性磁流体保持在所述润滑部，并且，在所述磁铁的与所述外圈相反的一侧设置环状的轭部，所述环状的轭部由磁性材料构成并与旋转轴间隙配合。
根据上述第1特征，能够实现下述效果：防止雾沫和微粒的产生，防止真空侧的真空的质量下降和压力变动，而且，防止磁流体密封装置的劣化，或者，消除由使用润滑脂引起的高温时的滴流和高转矩化的问题。
而且，本发明的滚动轴承的第2特征在于，在第1特征中，由磁性材料形成旋转轴，在磁铁、轭部、旋转轴以及滚动轴承的内圈、滚珠、外圈之间形成用于将润滑性磁流体保持在润滑部的磁回路。
根据上述第2特征，能够充分且容易地形成磁回路。
而且，本发明的滚动轴承的第3特征在于，在第1特征中，由磁性材料或非磁性材料形成旋转轴，在磁铁、轭部以及滚动轴承的内圈、滚珠、外圈之间形成用于将润滑性磁流体保持在润滑部的磁回路。
根据上述第3特征，存在旋转轴的材料并不仅限于磁性材料的优点。
而且，本发明的滚动轴承的第4特征在于，在第1至第3的任意一项特征中，轭部的截面形状是I字状。
根据上述第4特征，能够容易地制造轭部。
而且，本发明的滚动轴承的第5特征在于，在第1至第3的任意一项特征中，轭部的截面形状是L字状，并且轭部被配设为：所述L字状的垂直部分与磁铁接触，所述L字状的水平部分与旋转轴的表面相向。
而且，本发明的滚动轴承的第6特征在于，在第5特征中，在L字状的轭部的水平部分的与旋转轴的表面相向的面形成有凹凸部。
根据上述第5和第6特征，可以极其高效地捕集微粒等。
而且，本发明的滚动轴承的第7特征在于，在第1至第6的任意一项特征中，在环状轭部的面对磁铁的一侧设置有鼓出部，沿圆周方向设置有多个筒状或矩形形状的凹部，所述凹部在所述鼓出部的靠滚动轴承的外圈侧开口，使磁铁嵌入所述凹部。
根据上述第7特征，如果以高尺寸精度来制造轭部的话，就不必要求磁铁的尺寸精度，从而能够用简单的构造以高尺寸精度来设置滚动轴承，而且，还能够容易地应用于现有的滚动轴承。
发明效果
本发明的滚动轴承具有下述的出色的效果。
（1）将磁铁设置在滚动轴承的外圈的至少一侧，所述磁铁用于将对滚动轴承的润滑部进行润滑的润滑性磁流体保持在所述润滑部，并且，在所述磁铁的与所述外圈相反的一侧设置轭部，所述轭部由磁性材料构成并且与旋转轴间隙配合，由此能够实现下述效果：防止雾沫和微粒的产生，防止真空侧的真空的质量的下降和压力变动，而且，防止磁流体密封装置的劣化，或者，消除由使用润滑脂引起的高温时的滴流和高转矩化的问题。
（2）由磁性材料形成旋转轴，在磁铁、轭部、旋转轴和滚动轴承的内圈、滚珠、外圈之间形成用于将润滑性磁流体保持在润滑部的磁回路，由此能够充分且容易地形成磁回路。
（3）由磁性材料或非磁性材料形成旋转轴，在磁铁、轭部以及滚动轴承的内圈、滚珠、外圈之间形成用于将润滑性磁流体保持在润滑部的磁回路，由此存在旋转轴的材料并不仅限于磁性材料的优点。
（4）通过使轭部的截面形状为I字状，能够容易地制造轭部。
（5）使轭部的截面形状为L字状，并且将轭部配设为：所述L字状的垂直部分与磁铁接触，所述L字状的水平部分与旋转轴的表面相向，并且，在L字状的轭部的水平部分的与旋转轴表面相向的面形成有凹凸部，由此能够极其高效地捕集微粒等。
（6）在环状轭部的与磁铁面对的一侧设置有鼓出部，沿圆周方向设置有多个筒状或矩形形状的凹部，所述凹部在所述鼓出部的靠滚动轴承的外圈侧开口，使磁铁嵌入到所述凹部，由此，如果以高尺寸精度来制造轭部的话，就不必要求磁铁的尺寸精度，能够用简单的结构以高尺寸精度来设置滚动轴承，而且，还能够容易地应用于现有的滚动轴承。
附图说明
图1是表示将本发明的实施方式1涉及的滚动轴承应用在具有磁流体密封部的轴承装置的例子的正面剖视图。
图2是表示将本发明的实施方式1涉及的滚动轴承应用在没有磁流体密封部的轴承装置的例子的正面剖视图。
图3是用于说明本发明的实施方式1涉及的滚动轴承的图，（a）是将磁捕集器设置在滚动轴承的单侧的情况下的正面剖视图，（b）是将磁捕集器设置在滚动轴承的两侧的情况下的正面剖视图。
图4是用于说明本发明的实施方式2涉及的滚动轴承的正面剖视图。
图5是用于说明本发明的实施方式3涉及的滚动轴承的正面剖视图。
图6是用于说明本发明的实施方式4涉及的滚动轴承的图，（a）是正面剖视图，（b）是沿（a）的A-A线的剖视图。
图7是用于说明本发明的实施方式5涉及的滚动轴承的正面剖视图。
图8是在通常的滚动轴承中使用润滑脂作为润滑剂的情况、以及使用磁流体作为润滑剂并通过使用磁铁的磁回路来固定磁流体的情况下，测定每小时产生的微粒的产生量的图。
图9是在通常的滚动轴承中使用润滑脂作为润滑剂的情况、使用磁流体作为润滑剂并通过使用磁铁的磁回路来固定磁流体的情况、以及使用磁流体作为润滑剂并通过使用磁铁的磁回路来固定磁流体并且还安装有本发明所述的磁捕集器（磁铁和轭部）的情况下，伴随时间的经过，测定每小时产生的微粒的产生量的图。
图10是表示现有技术1的正面剖视图。
图11是表示现有技术3的正面剖视图。
具体实施方式
一边参照附图一边对用于实施本发明的滚动轴承的方式详细进行说明，但本发明并不解释为仅限于这些说明，只要不脱离本发明的范围，就能够基于本领域技术人员的知识施加种种变更、修正以及改良。
（实施方式1）
图1是表示将本发明的实施方式1涉及的滚动轴承应用在具有磁流体密封部的轴承装置的例子的正面剖视图。图2是表示将本发明的实施方式1涉及的滚动轴承应用在没有磁流体密封部的轴承装置的例子的正面剖视图。而且，图3是用于说明本发明的实施方式1涉及的滚动轴承20的正面剖视图。
在图1和图2中，对左侧是真空侧、右侧是大气侧的情况进行说明，但本发明的滚动轴承当然也可以应用在两侧是大气-大气、或者是真空-真空的情况。
在图1中，轴承装置被安装在壳体2与旋转轴1之间，用于对壳体2与旋转轴1之间进行密封并且将旋转轴1支承成旋转自如，在壳体2的中央部配置磁流体密封部3，并且，在该磁流体密封部3的两侧配置滚动轴承20、20，使由非磁性材料构成的衬垫4介于该真空侧的滚动轴承20的外圈21或内圈22与磁流体密封部3之间、以及大气侧的滚动轴承20的外圈21与磁流体密封部3之间。
在壳体2的内周侧的左端形成有台阶部5，滚动轴承20抵接在该台阶部5，朝向右侧依次配置衬垫4、磁流体密封部3、衬垫4以及滚动轴承20，并且通过压圈6和螺栓7将所述衬垫4、磁流体密封部3以及滚动轴承20按压于台阶部5以使它们固定。
另一方面，在旋转轴1，与大气侧的滚动轴承20的位置对应地设置挡圈8，以定位该滚动轴承20的内圈22。磁流体密封部3由磁铁9、以及配置在该磁铁9两侧的极靴10、10构成。在旋转轴1的与极靴10相向的外周面形成有多个凸部11。而且，在极靴10、10的外周面安装有O型圈12，从而将极靴10、10与壳体2的内周面之间密封起来。
图2的轴承装置安装在壳体2与旋转轴1之间，用于对壳体2与旋转轴1之间进行密封并且将旋转轴1支承成旋转自如，在壳体2内的中央部配置由非磁性材料构成的衬垫13，并且，在该衬垫13的两侧配置滚动轴承20、20。在壳体2的内周侧的左端形成有台阶部5，滚动轴承20抵接在该台阶部5，朝向右侧依次配置衬垫13和滚动轴承20，通过压圈6和螺栓7将所述衬垫13和滚动轴承20按压于台阶部5以使它们固定。
另一方面，在旋转轴1的与大气侧的滚动轴承对应的位置设置挡圈8，以定位该滚动轴承20的内圈22。
在图1和图2中，本发明的实施方式1涉及的滚动轴承20是滚珠轴承或滚子轴承等利用了滚动体的滚动的轴承，外圈21被固定在壳体2，内圈22被固定在旋转轴1。在外圈21与内圈22之间嵌入有滚珠23。
而且，在真空侧的滚动轴承20的外圈21的真空侧侧面以及大气侧的滚动轴承20的外圈21的大气侧分别设置有磁铁24，并且，分别在所述各磁铁24的与外圈21相反的一侧设置有环状的轭部25，所述轭部25由磁性材料构成并且与旋转轴1间隙配合。在图1中，通过在各个滚动轴承20的真空侧和大气侧设置由磁铁24和轭部25构成的磁捕集器，能够防止微粒流出到真空室和大气中。在图1的情况下，只将磁捕集器设置在各个滚动轴承20的单侧的原因是：在没有设置磁捕集器的一侧设置有磁流体密封部3，在保持磁流体的极靴10与旋转轴1的多个凸部11之间捕集微粒。但是，在滚动轴承20使用的润滑性磁流体与磁流体密封部的磁流体不同，在有必要防止两者相互混入的情况下，最好在各个滚动轴承20的两侧设置磁捕集器。而且，在图2中，只将磁捕集器设置在各个滚动轴承20的真空侧和大气侧的原因是：两个滚动轴承的距离远，即使微粒要流出到真空侧和大气侧，也会被两端的磁捕集器捕集，而不可能流出。这样，将磁捕集器设置在滚动轴承20的单侧或两侧是根据设计而决定的事项。
作为滚动轴承20的润滑剂，使用润滑性磁流体26来代替润滑脂，进行对被润滑部分的润滑。为了经过长时间都能适当地进行被润滑部分的润滑，有必要形成用于将润滑性磁流体保持在被润滑部分的磁回路。
为了形成磁回路，在本实施方式中，旋转轴1由磁性体形成，滚动轴承20的外圈21、内圈22以及滚珠23也是普遍使用的金属制成的磁性体。
作为磁流体，其种类大体分为水基磁流体、烃油基磁流体以及氟油基磁流体3种，在本发明的滚动轴承20中，使用蒸气压很低、在高温高真空中不易蒸发的烃油基磁流体和氟油基磁流体。
因此，在本发明中，将烃油基磁流体和氟油基磁流体特别地称为润滑性磁流体。
而且，作为磁铁24，例如，使用由充填有金属或磁铁粉的有机材料等构成的永久磁铁。
图3是用于说明在图1和图2中安装的滚动轴承20的图，（a）是将由磁铁24和轭部25构成的磁捕集器设置在滚动轴承的单侧的情况下的正面剖视图，（b）是将由磁铁24和轭部25构成的磁捕集器设置在滚动轴承的两侧的情况下的正面剖视图。
旋转轴1由磁性体形成，滚动轴承20的外圈21、内圈22以及滚珠23也都是磁性体，从而沿箭头所示方向形成磁回路。亦即，形成下述的磁回路：从作为永久磁铁的磁铁24，经由轭部25、旋转轴1、内圈22、滚珠23、外圈21，再次返回到磁铁24。因此，在滚珠23与外圈21之间以及在滚珠23与内圈22之间保持润滑性磁流体26。
轭部25形成为环状，其具有比旋转轴1的外径稍大的内径以与旋转轴1间隙配合，所述轭部25的截面形状为L字状，所述轭部25的与磁铁24接触的部分是L字的垂直部分25-1，而所述轭部25的与旋转轴1的表面相向的部分是L字的水平部分25-2，所述水平部分25-2朝向内圈22延伸。
由于该轭部25被配置在磁铁24的真空侧、亦即比滚珠23靠真空侧，因此，即使通过滚珠23的滚动产生了磁流体等的微粒等，也会被轭部25捕集，从而防止了微粒侵入真空侧。在轭部25与旋转轴1的表面之间存在微小的间隙，虽可以认为微粒会通过该间隙侵入真空侧，但由于在轭部25的水平部分25-2与旋转轴1的表面之间形成有磁回路，因此，微粒被高效地捕集，不能侵入真空侧。
（实施方式2）
图4是用于说明本发明的实施方式2涉及的滚动轴承20的正面剖视图。
实施方式2涉及的滚动轴承20的基本结构与实施方式1相同，在图4中，与图4相同的标号指的是与图4的情况相同的部件。下面，主要对与实施方式1不同的部分进行说明。
在图4中，环状的轭部25与实施方式1相同，截面形状为L字状，所述轭部25的与磁铁24接触的部分是L字的垂直部分25-1，所述轭部25的与旋转轴1的表面相向的部分是L字的水平部分25-2，所述水平部分25-2朝向内圈22延伸。
图4的（a）的结构为，在轭部25的水平部分25-2的与旋转轴1的表面相向的面形成有锯齿状的凹凸部27。
而且，图4的（b）的结构为，在轭部25的水平部分25-2的与旋转轴1的表面相向的面形成有方螺纹状的凹凸部28。
通过在L字的水平部分25-2的与旋转轴1的表面相向的面形成锯齿状的凹凸部27或方螺纹状的凹凸部28，轭部25的与旋转轴1的表面相向的部分能够高效地捕集微粒。
（实施方式3）
图5是用于说明本发明的实施方式3涉及的滚动轴承20的正面剖视图。
实施方式3涉及的滚动轴承20的基本结构与实施方式1相同，在图5中，与图4相同的标号指的是与图4的情况相同的部件。
在图5中，环状的轭部29的截面形状为I字状。
因此，轭部29的制造容易。
（实施方式4）
图6是用于说明本发明的实施方式4涉及的滚动轴承20的图，（a）是正面剖视图，（b）是沿（a）的A-A线的剖视图。
实施方式4涉及的滚动轴承20的基本结构与实施方式3相同，在图6中，与图5相同的标号指的是与图5的情况相同的部件。
在图6中，环状的轭部30与实施方式3相同，其截面形状为I字状。在轭部30的与磁铁24面对的一侧设置有鼓出部31，沿圆周方向设置有多个筒状或矩形形状的凹部32，所述凹部32在所述鼓出部31的靠滚动轴承的外圈侧开口，使圆筒状的磁铁33分别嵌入所述凹部32。
通过形成为由轭部30保持磁铁33的结构，如果以高尺寸精度来制造轭部30的话，就不必要求磁铁33的尺寸精度，从而能够用简单的构造以高尺寸精度来设置滚动轴承20，而且，还能够容易地应用于现有的滚动轴承。
（实施方式5）
图7是用于说明本发明的实施方式5涉及的滚动轴承20的正面剖视图。
实施方式5涉及的滚动轴承20的基本结构与实施方式1相同，在图7中，与图4相同的标号指的是与图4的情况相同的部件。下面，主要对与实施方式1不同的部分进行说明。
在图7中，用于将润滑性磁流体保持在被润滑部分的磁回路如箭头所示地形成。亦即，磁回路形成为下述路径：从作为永久磁铁的磁铁24，经由轭部25、内圈22、滚珠23、外圈21，再次返回到磁铁24。因此，旋转轴1由非磁性材料制造，并且，环状的轭部25的与旋转轴1的表面相向的水平部分25-2以从旋转轴1的表面离开的方式形成。
因此，存在旋转轴1的材料并不仅限于磁性材料的优点。
图8是在通常的滚动轴承中使用润滑脂作为润滑剂的情况、以及使用磁流体作为润滑剂并通过使用磁铁的磁回路来固定磁流体的情况（下面，称为“用磁流体且无磁捕集器的情况”）下，测定每小时产生的微粒的产生量的图。
另外，为了确认通过磁回路来固定磁流体的情况下的磁捕集器的捕集效果，特意将磁场设定得弱以制造出容易产生微粒的状态来进行该测定试验。
使直径25mm的轴承在50rpm～300rpm的范围内旋转并进行测定的结果是，每小时产生的0.1μm以上的微粒的产生数随转速的加大而变多，但无论在怎样的转速中，用磁流体且无磁捕集器的情况与用润滑脂的情况相比，微粒的产生数都要多。
图9是在通常的滚动轴承中使用润滑脂作为润滑剂的情况、用磁流体且无磁捕集器的情况、以及使用磁流体作为润滑剂并通过使用磁铁的磁回路来固定磁流体并且安装有本发明所述的环状的轭部（磁捕集器）的情况（下面，称为“用磁流体且有磁捕集器的情况”）下，伴随时间的经过，测定每小时产生的微粒的产生量的图。另外，在测定中，使用直径25mm的轴承，使其以300rpm旋转。
另外，为了确认通过磁回路来固定磁流体的情况下的磁捕集器的捕集效果，也特意地将磁场设定得弱以制造出容易产生微粒的状态来进行该测定试验。
而且，图9的（a）和（b）表示的是相同的测定结果，但为了容易观察用磁流体且有磁捕集器的情况和使用润滑脂的情况下的微粒的产生数，将图9的（b）作成半对数图。
当观察图9的（a）时，在用磁流体且无磁捕集器的情况下，每小时的微粒产生数与经过时间无关，显然很多。而且，在通常的滚动轴承中使用润滑脂作为润滑剂的情况下，与用磁流体且无磁捕集器的情况相比，每小时的微粒产生数减少至大约8分之1左右，但在经过12小时左右时，产生数突然变多，即使在其它很少的时间段，每小时也产生大约1000个左右。
与此相对，在用磁流体且有磁捕集器的情况下，由图9的（b）可知，在刚开始运转之后，每小时大约产生500个左右，但随着时间的经过，急剧地减少，在经过几小时后，减少到每小时几个的程度，然后，几乎不再产生。
根据该测定结果可以看出，在安装有本发明的环状的轭部（磁捕集器）的滚动轴承中，可以由轭部可靠地进行微粒的捕集。
标号说明
1：旋转轴；
2：壳体；
3：磁流体密封部；
4：衬垫；
5：台阶部；
6：压圈；
7：螺栓；
8：挡圈；
9：磁铁；
10：极靴；
11：凸部；
12：O型圈；
13：衬垫；
20：滚动轴承；
21：外圈；
22：内圈；
23：滚珠；
24：磁铁；
25：轭部；
26：润滑性磁流体；
27：锯齿状的凹凸部；
28：方螺纹状的凹凸部；
29：轭部；
30：轭部；
31：鼓出部；
32：凹部；
33：磁铁。

Claims (7)

1.一种滚动轴承，所述滚动轴承被使用在用于传递旋转力的动力的动力传动装置中，所述滚动轴承的特征在于，将磁铁设置在滚动轴承的外圈的轴向的至少一侧，所述磁铁用于将对所述滚动轴承的润滑部进行润滑的润滑性磁流体保持在所述润滑部，并且，在该磁铁的与所述外圈在轴向相反的一侧设置环状的轭部，所述环状的轭部由磁性材料构成并与旋转轴间隙配合，形成了从所述磁铁经由所述轭部和所述润滑部返回到所述磁铁的磁回路，利用所述磁回路，在构成所述润滑部的滚珠与所述外圈之间以及所述滚珠与内圈之间保持所述润滑性磁流体，并且，形成了在所述轭部和与所述轭部隔开间隙地配设的所述旋转轴或所述内圈之间捕集雾沫和微粒的磁捕集器。
2.如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，由磁性材料形成旋转轴，在磁铁、轭部、旋转轴以及滚动轴承的内圈、滚珠、外圈之间形成用于将润滑性磁流体保持在润滑部的磁回路。
3.如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，由磁性材料或非磁性材料形成旋转轴，在磁铁、轭部以及滚动轴承的内圈、滚珠、外圈之间形成用于将润滑性磁流体保持在润滑部的磁回路。
4.如权利要求1～3中任何一项所述的滚动轴承，其特征在于，轭部的截面形状是I字状。
5.如权利要求1～3中任何一项所述的滚动轴承，其特征在于，轭部的截面形状是L字状，并且所述轭部被配设为：所述L字状的垂直部分与磁铁接触，所述L字状的水平部分与旋转轴的表面相向。
6.如权利要求5所述的滚动轴承，其特征在于，在L字状的轭部的水平部分的与旋转轴的表面相向的面形成有凹凸部。
7.如权利要求1～3中任何一项所述的滚动轴承，其特征在于，在环状轭部的与磁铁面对的一侧设置有鼓出部，沿圆周方向设置有多个筒状或矩形形状的凹部，所述凹部在所述鼓出部的靠滚动轴承的外圈侧开口，使磁铁嵌入所述凹部。
CN201180032903.2A 2010-07-05 2011-07-04 滚动轴承 Active CN102971546B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010152868 2010-07-05
JP2010-152868 2010-07-05
PCT/JP2011/065254 WO2012005202A1 (ja) 2010-07-05 2011-07-04 ころがり軸受

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102971546A CN102971546A (zh) 2013-03-13
CN102971546B true CN102971546B (zh) 2015-08-26

Family

ID=45441181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180032903.2A Active CN102971546B (zh) 2010-07-05 2011-07-04 滚动轴承

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8585295B2 (zh)
EP (2) EP2530342B1 (zh)
JP (2) JP5745516B2 (zh)
KR (1) KR101415160B1 (zh)
CN (1) CN102971546B (zh)
WO (1) WO2012005202A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494954C1 (ru) * 2009-11-13 2013-10-10 Отис Элевэйтор Компани Блоки опорной втулки и подъемного механизма
DE102011007465A1 (de) * 2011-04-15 2012-10-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kombination aus einer ein Drehmoment übertragenden Antriebswelle und einer die Antriebswelle lagernden Lageranordnung
JP5928738B2 (ja) * 2011-11-08 2016-06-01 イーグル工業株式会社 磁性流体を用いたシール装置
JP5797600B2 (ja) 2012-04-26 2015-10-21 グローブライド株式会社 磁性流体シール付き軸受
JP2015108434A (ja) * 2013-10-25 2015-06-11 エドワーズ株式会社 保護ベアリング、軸受装置及び真空ポンプ
JP2015117755A (ja) * 2013-12-18 2015-06-25 イーグル工業株式会社 ころがり軸受
JP6297347B2 (ja) * 2014-02-14 2018-03-20 ミネベアミツミ株式会社 ピボットアッシー用軸受装置およびこれを用いた磁気ヘッド駆動装置
JP2015209951A (ja) * 2014-04-30 2015-11-24 東京エレクトロン株式会社 軸受機構及び搬送装置
WO2015174306A1 (ja) * 2014-05-13 2015-11-19 イーグルブルグマンジャパン株式会社 磁性流体シールの組立方法及び磁性流体シール
CN105545967A (zh) * 2016-02-17 2016-05-04 张广 一种兼有位移补偿功能和减振功能的调心滚子轴承
US10138942B2 (en) * 2017-01-11 2018-11-27 Aurora Flight Sciences Corporation Passive fault-tolerant shaft seal configuration
US11634630B2 (en) 2018-03-23 2023-04-25 Tdk Corporation Phosphor and light source device
CN108800909A (zh) * 2018-07-10 2018-11-13 东莞阿李自动化股份有限公司 一种大型真空干燥箱
US11174947B2 (en) * 2019-01-24 2021-11-16 Tsinghua University Magnetic liquid sealing device having heat conductive rod and heat dissipating jacket
CN110939739B (zh) * 2019-12-16 2020-08-21 清华大学 磁粉、磁性液体联合的密封装置
CN112524153B (zh) * 2020-11-06 2022-08-02 北京工业大学 一种谐波减速器波发生器柔性轴承外圈设计及加工工艺

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4043616A (en) * 1976-05-27 1977-08-23 Aaron Zimmer Bearing cartridge assembly
SU655858A1 (ru) * 1977-11-01 1979-04-05 Ивановский энергетический институт им. В.И.Ленина Уплотнительно-опорный узел вала
SU817352A1 (ru) * 1978-03-06 1981-03-30 Ивановский Энергетический Институт Им.B.И.Ленина Подшипниковый узел
SU781469A1 (ru) * 1979-04-10 1980-11-23 Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина Уплотнительно-опорный узел вала
JPS5670130A (en) * 1979-11-12 1981-06-11 Japanese National Railways<Jnr> Lubrication structure of axle bearing for rolling stock
US4628384A (en) * 1983-08-26 1986-12-09 Ferrofluidics Corporation Bearing assembly with integrated ferrofluid seal
JPS6076053A (ja) * 1983-09-30 1985-04-30 Fujitsu Ltd 磁性シ−ルの磁性流体漏洩防止構造
US4842426A (en) * 1985-09-09 1989-06-27 Nippon Seiko Kabushiki Kaisha Bearing assembly
JPS63177325U (zh) * 1987-04-28 1988-11-17
JPS63101520A (ja) * 1987-08-08 1988-05-06 Nippon Seiko Kk 密封型ころがり軸受
JPH0276224U (zh) * 1988-11-30 1990-06-12
JPH03121223U (zh) * 1990-03-26 1991-12-12
US5660397A (en) * 1994-09-23 1997-08-26 Holtkamp; William H. Devices employing a liquid-free medium
JPH11166597A (ja) 1997-12-02 1999-06-22 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd 回転導入機
JP2003254446A (ja) 2002-03-04 2003-09-10 Nok Corp 磁性流体シール装置
US7129609B1 (en) * 2005-08-30 2006-10-31 Ferrolabs, Inc. Magneto-fluidic seal with wide working temperature range
JP2007078113A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Ntn Corp ころ軸受、玉軸受、および軸受構造
CN100458243C (zh) * 2007-04-29 2009-02-04 浙江工业大学 真空设备传动轴用磁流体密封传动装置
JP2011065254A (ja) 2009-09-15 2011-03-31 Yokogawa Electric Corp プラント制御システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120120421A (ko) 2012-11-01
JP2015129586A (ja) 2015-07-16
EP2530342A4 (en) 2016-03-09
US8585295B2 (en) 2013-11-19
JPWO2012005202A1 (ja) 2013-09-02
KR101415160B1 (ko) 2014-07-04
CN102971546A (zh) 2013-03-13
WO2012005202A1 (ja) 2012-01-12
JP5745516B2 (ja) 2015-07-08
EP3156674B1 (en) 2021-02-24
US20120314984A1 (en) 2012-12-13
EP2530342B1 (en) 2017-05-10
EP3156674A1 (en) 2017-04-19
EP2530342A1 (en) 2012-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102971546B (zh) 滚动轴承
CN103732934B (zh) 采用磁性流体的密封装置
WO2011036920A1 (ja) シール装置
US8920035B2 (en) Rolling bearing
CN104204633B (zh) 磁流体密封件
US9022660B2 (en) Rolling bearing
JP5568810B2 (ja) シール装置
CN202418592U (zh) 一种磁流体密封装置
CN202301966U (zh) 一种防尘式磁流体密封装置
JP6500782B2 (ja) シール機構、シール機構の駆動装置、搬送装置及び製造装置
CN103953650B (zh) 磁性液体密封的双列滚动轴承及其密封方法
JP2015117755A (ja) ころがり軸受
CN113922705A (zh) 磁悬浮支承系统及磁悬浮磁力驱动器
CN104455449A (zh) 水泵密封装置
US20150316098A1 (en) Bearing mechanism and transfer device

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant