CN105299054A - 滚动轴承装置及供油单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种滚动轴承装置及供油单元。滚动轴承装置具备：具有内圈及外圈的轴承部；与形成在内圈与外圈之间的环状空间相邻设置的供油单元。供油单元具有积存用于向所述环状空间供给的润滑油并能够使该润滑油从下部流出的罐。润滑油具有导电性。并且，供油单元还具备：在罐(42)内的下部设置的第一电极；在罐内的比第一电极高的位置处设置的第二电极；与第一电极及第二电极电连接且用于检测第一电极与第二电极之间的导通的配线部。

Description

滚动轴承装置及供油单元

在2014年7月23日提出的日本专利申请2014-150195的说明书、附图及摘要作为参照而包含于此。

技术领域

本发明涉及具备将微量的润滑油向轴承部供给的供给单元的滚动轴承装置、及将微量的润滑油向滚动轴承等旋转部件供给的供油单元。

背景技术

作为工作机械的主轴用轴承，使用滚动轴承。为了确保其润滑性，存在采用油空气润滑的结构(例如，参照日本特开2009-58091号公报)。然而，在油空气润滑的情况下，空气消耗引起的运行成本升高，而且，需要油空气供给装置及空气滤清器单元等附带设备，设备成本有时会升高。

作为用于向滚动轴承进行供油的其他的手段，已知有装入了供油单元的轴承装置(例如，参照日本特开2004-108388号公报)。在该轴承装置中，在内圈和外圈中的固定侧的滚道圈(固定圈)上装配环状的供油单元，滚动轴承与供油单元成为一体。供油单元具备积存润滑油的罐及将该罐内的润滑油向内圈与外圈之间的环状空间排出的泵等。

从泵排出的润滑油比较微量。通过控制泵的动作来调整润滑油的排出量。根据这样的一并具备供油单元和滚动轴承的轴承装置，能够向形成在内圈与外圈之间的环状空间排出微量的润滑油。排出的润滑油附着于内圈及外圈的滚道面及滚动体，进行滚动轴承的润滑。

在具备所述那样的供油单元的轴承装置中，成为积存润滑油的罐与滚动轴承一起收纳在轴承壳体内的结构。因此，掌握残存于罐的润滑油的量并不容易。当罐的润滑油的剩余量不明时，无法建立适当的维护计划。而且，当维护的时期错误时，滚动轴承在无供油状态下旋转，成为烧蚀等的原因。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够获知供油单元中的润滑油的剩余量的滚动轴承装置及供油单元。

本发明的一方案的滚动轴承装置的结构上的特征在于，具备：轴承部，具有内圈、外圈、介于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动体、及将多个所述滚动体沿周向排列保持的保持器；及供油单元，具有罐，所述罐积存用于向在所述内圈与所述外圈之间形成的环状空间供给的润滑油且能够使该润滑油从下部流出，并且，所述供油单元与所述环状空间相邻设置，所述润滑油具有导电性，所述供油单元还具备：第一电极，设置在所述罐内的下部；第二电极，设置在所述罐内的比所述第一电极高的位置；及配线部，与所述第一电极及所述第二电极电连接且用于检测该第一电极与该第二电极之间的导通。

附图说明

前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。

图1是滚动轴承装置的纵剖视图。

图2是图1所示的滚动轴承装置的横剖视图。

图3是说明泵的剖视图。

图4是示意性地表示罐的说明图。

具体实施方式

以下，说明滚动轴承装置的实施的一方式。图1是滚动轴承装置10的纵剖视图。图2是图1所示的滚动轴承装置10的横剖视图。需要说明的是，图2是图1的A-A向视的剖视图。如图1所示，滚动轴承装置10具备轴承部20和供油单元40。本实施方式的滚动轴承装置10为了将工作机械的主轴(轴7)支承为能够旋转而处于收容在轴承壳体8内的状态。

轴承部20具有内圈21、外圈22、多个滚珠(滚动体)23及保持这些滚珠23的保持器24。内圈21由外嵌于轴7的圆筒状的构件构成。内圈21具有轴向一侧(图1的情况下为左侧)的内圈主体部31和轴向另一侧(图1的情况下为右侧)的内圈延长部32。在内圈主体部31的外周形成有滚道槽(以下，称为内圈滚道槽25)作为滚道面。在本实施方式中，内圈主体部31与内圈延长部32为一体不可分，但也可以是分体。即，内圈延长部32可以是圆环形状的衬垫。外圈22由固定在轴承壳体8的内周面上的圆筒状的构件构成。外圈22具有轴向一侧的外圈主体部35和轴向另一侧的外圈延长部36。在外圈主体部35的内周形成有滚道槽(以下，称为外圈滚道槽26)作为滚道面。在本实施方式中，外圈主体部35与外圈延长部36为一体不可分，但也可以为分体。即，外圈延长部36可以是圆环形状的衬垫。

滚珠23介于内圈主体部31与外圈主体部35之间，在内圈滚道槽25及外圈滚道槽26上滚动。保持器24由环状的构件构成，沿着周向形成有多个空腔27。保持器24具有一对圆环部和将这些圆环部连结的柱部。保持器24在这些圆环部与沿周向相邻的一对柱部之间形成空腔27。并且，在各空腔27内收容一个滚珠23。由此，保持器24能够将多个滚珠23沿周向排列保持。需要说明的是，在本实施方式中，滚珠23相对于滚道槽25、26具有接触角地接触。该轴承部20构成角接触滚珠轴承。而且，若滚动轴承装置10为工作机械用，则空腔27通常为圆筒形状。

在内圈主体部31与外圈主体部35之间形成有第一环状空间11。在内圈延长部32与外圈延长部36之间形成有第二环状空间12。第一环状空间11与第二环状空间12连续。在第一环状空间11的轴向一侧设有密封构件13，防止滚珠23及保持器24所存在的轴承内部的润滑油向轴承外部的逃散。需要说明的是，在第一环状空间11与第二环状空间12之间，虽然未图示，但也可以设置密封构件。而且，密封构件只要能够防止轴承内部的润滑油向轴承外部逃散即可，也可以设置在轴承外。

在第一环状空间11设置滚珠23及保持器24。在第二环状空间12设置供油单元40。在本实施方式中，相对于作为固定侧的滚道圈的外圈22，作为旋转侧的滚道圈的内圈21与轴7一起旋转。因此，供油单元40紧贴嵌合而安装于外圈延长部36的内周面。相对于此，在内圈延长部32的外周面与供油单元40(后述的环状的框架41)的内周面之间设置微小间隙，以免因供油单元40而妨碍内圈21的旋转。

如图2所示，供油单元40的整体形状为圆环状。供油单元40具备框架41、罐42、泵43、电路部44及电源部45。

框架41是例如树脂制的环状构件，具有短圆筒状的内周壁46、短圆筒状的外周壁47、设于这些内周壁46、外周壁47之间的多个分隔壁48a、48b、48c、48d及侧壁48e、48f(参照图1)。通过这些壁，沿着周向形成多个空间K1、K2、K3。

通过第一空间K1构成罐42。在第二空间K2收纳泵43。在第三空间K3收纳电路部44及电源部45。由此，包含框架41、罐42、泵43、电路部44及电源部45的供油单元40构成为一体。

供油单元40相对于作为固定侧的滚道圈的外圈22(外圈延长部36)能够拆装地安装。供油单元40与轴承部20成为一体。如图1所示，设于第二环状空间12的供油单元40与第一环状空间11在轴向上相邻设置。

罐42积存润滑油3。在本实施方式中，如图2所示，通过内周壁46的一部分、外周壁47的一部分、隔壁48a、隔壁48b、侧壁48e、48f(参照图1)划分的空间作为罐42。罐42在其下部具有使积存的润滑油3向泵43流出的流出部(流出口)49。该流出部49与泵43(后述的收容部51)通过(虽然未图示)流路而连结。即，罐42具有能够使润滑油3从下部流出的结构。尤其是在本实施方式中，罐42能够使润滑油3从罐42的底部流出。

电源部45具有发电部45a及二次电池部45b。发电部45a具有通过内圈21旋转而能够发电的结构。即，在内圈延长部32的外周侧设有转子45a-1。发电部45a具有在框架41的内周侧设置的定子45a-2。转子45a-1沿着周向交替地对N极和S极励磁。定子45a-2由磁性体构成，以使转子45a-1通过定子45a-2的径向内侧的方式设置。并且，由发电部45a产生的电力蓄积于二次电池部45b。

电路部44由包含编程后的微机的基板电路构成，对于泵43发送控制信号(驱动信号)。即，电路部44对于泵43施加驱动电力(施加规定的电压)。而且，电路部44除了具有用于驱动泵43的功能(驱动控制部)之外，还具有进行各种处理的功能。例如，电路部44具有测定包含后述的电极81(参照图4)的电路中流动的电力的电流值、电压值或电阻值的作为检测部54的功能。基于该检测部54取得的测定值能够获知罐42的润滑油3的剩余量。需要说明的是，关于该功能，在后面进行说明。

图3是说明泵43的剖视图。该泵43由小型的泵(微型泵)构成，安装在框架41(参照图2)的局部(下部)。如图3所示，泵43具备壳体53、喷嘴50、收容部51及压电元件55。喷嘴50从壳体53延伸设置。收容部51积存润滑油3。压电元件55为润滑油排出用。需要说明的是，在本实施方式中，除了该排出用的压电元件55之外，还具备后述说明的用于作为传感器16使用的第二压电元件56。

而且，泵43具有上游侧流路58和第一止回阀59。上游侧流路58将使从罐42流来的润滑油3流入的流入口57与收容部51连结。第一止回阀59防止收容部51内的润滑油3向罐42侧倒流。而且，泵43具有下游侧流路60和第二止回阀61。下游侧流路60将收容部51与喷嘴50之间连结。第二止回阀61设置在该下游侧流路60的中途并防止润滑油3从喷嘴50向收容部51倒流。

收容部51由形成在壳体53内的空间构成。在该收容部51填充润滑油3。泵43具有所述压电元件55作为为了将该收容部51内的润滑油3向第一环状空间11排出而进行驱动的驱动部。

压电元件55为板状，构成收容部51的内壁的一部分。当向该压电元件55施加电压时，压电元件55变形(位移)，由于该变形而使收容部51的容积减少，将在收容部51内处于充满状态的润滑油3从喷嘴50向第一环状空间11排出。变形后的压电元件55的形态在图3中由双点划线表示。需要说明的是，为了便于理解变形后的形态，而将该形态比实际夸张地表现。收容部51中的润滑油3的充满状态是指收容部51内装满润滑油3的状态，是当压电元件55变形而使收容部51的容积减少时，该收容部51的润滑油3的内压较大上升的状态。并且，当压电元件55返回原来的形状时，第一止回阀59打开而能够从罐42将润滑油3向收容部51吸引。

而且，向该压电元件55的电压的施加及该电压的施加的时机由电路部44(参照图2)控制。向压电元件55施加的电力从电源部45(二次电池部45b)供给。对于压电元件55呈脉冲状地施加电压，由此能够间歇地排出润滑油3。而且，通过控制脉冲数和向压电元件55施加的电压值，能够进行微量的排出。

通过这样驱动泵43，由此将泵内(收容部51)的润滑油3通过喷嘴50向泵外排出。喷嘴50为针状，在喷嘴50的前端具有排出口52。该排出口52在喷嘴50的前端(前端面)开口，朝向固定侧的滚道圈即外圈22(参照图1)具有的外圈滚道槽26侧排出润滑油3。喷嘴50的长度方向存在于包含滚动轴承装置10的中心线的平面上。需要说明的是，可以是喷嘴50向保持器24的内周面与内圈21的外周面之间的空间延伸，向滚珠23的内圈侧的部分排出润滑油的方式。

在此，说明泵43排出的润滑油3的油量。泵43当接受到来自电路部44的驱动信号(控制信号)时，压电元件55驱动，从喷嘴50排出润滑油3作为油滴。通过1次的泵43(所述压电元件55)的驱动而排出的润滑油3的油滴成为恒定量(大致恒定量)。能够将泵43的每1次的驱动(1次喷射)的油滴的排出量(体积)设为5皮升～7微升，而且，也可以设定为1纳升～1000纳升、5皮升～1000皮升。而且，该供油的频度(1次喷射的间隔)可以设为几秒钟1次、几分钟1次、或几小时1次这样的频度。

通过以上，泵43能够向形成在内圈21与外圈22之间的第一环状空间11(参照图1)作为油滴而间歇地(隔开时间地)供给润滑油3。具备这样的供油单元40的滚动轴承装置10能够将微量的润滑油3向轴承部20供给，也称为纳米润滑轴承。

本实施方式的供油单元40具备用于管理向第一环状空间11供给的润滑油3的剩余量的功能。以下，说明用于具备该功能的结构。

对润滑油3进行说明。润滑油3具有导电性，例如，可以采用国际公开WO2004/090082号公开的结构等。

图4是示意性地表示罐42的说明图。在罐42内的下部(底部)设置第一电极81。在该第一电极81上连接第一电线91。而且，在该罐42内，在比第一电极81高的位置设置第二电极。在本实施方式中，设有多个第二电极82A～82L。这些第二电极82A～82L沿着罐42内的面42a的高度方向(上下方向)隔开间隔(等间隔)地设置。并且，在上述第二电极82A～82L上分别连接有第二电线92A～92L。

在图4中，记载了第一电线91及第二电线92A～92L从框架41露出。这是为了便于说明，实际上，这些电线91、92A～92L沿着框架41配线，并与电路部44连接。

第一电极81及第二电极82A～82L可以直接安装在框架41的壁(侧壁48e)上。然而，也可以设置在与该壁(侧壁48e)大致相同形状的基板上，并将该基板安装于框架41的壁(侧壁48e)上。这种情况下，电线91、92A～92L的一部分也在所述基板上形成作为配线图案。而且，设置这些电极81、82A～82L的面42a可以是侧壁48e以外，也可以是外周壁47等。

而且，该罐42内的所述面42a中的第一电极81及第二电极82A～82L以外的区域设有疏油部84。例如，只要将对于使用的润滑油3具有疏油性的膜形成在罐42内的面42a上即可，例如，只要形成具有疏油性的树脂膜(氟树脂膜)即可。

电路部44具有的所述检测部54通过第一电线91能够向第一电极81施加电压，而且，以所需的时间间隔，执行检测第二电极82A～82L各自的电极与第一电极81之间的通电的处理。该通电的检测由于润滑油3具有导电性而成为可能。在本实施方式中，作为检测所述通电的处理，计测流过包含第二电极82A～82L各自的电极和第一电极81的电路的电力的电阻值。

说明具有这样的结构的供油单元40的功能。当使用图1及图2所示的滚动轴承装置10时，如上所述，从供油单元40将润滑油3向轴承部20供给。由此，罐42的润滑油3消耗(减少)，例如图4所示，润滑油3的油面3a位于第二电极82G与第二电极82H之间。

这种情况下，第二电极82G没入具有导电性的润滑油3中。由此，形成包含第一电线91、第一电极81、润滑油3、第二电极82G及第二电线92G的闭合的电路S1。电路部44具有的检测部54计测流过该电路S1的电力的电阻值，能够取得(无限大以外的)规定的值的测定值(电阻值)。

而且，检测部54为了检测位于没入润滑油3中的该第二电极82G的一个上的第二电极82H与第一电极81之间的导通，而计测流过包含该第二电极82H和第一电极81的电路S2的电力的电阻值。于是，该电路S2包含的第二电极82H位于比润滑油3的油面3a靠上，因此检测部54取得无限大的电阻值。

如上所述，在第一电极81及第二电极82A～82L以外的区域设有疏油部84，因此第二电极82G与第二电极82H之间也存在疏油部84。因此，这两个电极82G、82H即使相邻的彼此接近，但是这些电极82G、82H彼此的绝缘被强化，从而电阻值之差(规定的值与无限大之差)明确。

这样，检测部54检测第二电极82A～82L各自与第一电极81之间的导通(电阻值)。由此，能够获知润滑油3的油面3a位于哪个水平位置。即，能够检测到油面3a位于电阻值成为无限大的第二电极(82H)与得到规定的值的电阻值的第二电极(82G)之间的情况。

而且，为了使作业者(管理者)获知润滑油3的油面3a位于哪个水平(高度)位置的情况，检测部54输出检测信号。即，检测部54将分别设定于第二电极82A～82L的识别编号的数据与以这些第二电极82A～82L分别为对象而计测的值(电阻值)相关的数据建立对应，作为所述检测信号而输出。需要说明的是，计测的关于电阻值的数据可以是电阻值其本身。例如，可以在得到(无限大以外的)规定的值的电阻值的情况下，设为“1”的数据，在电阻值成为无限大的情况下，设为“0”的数据。

该检测信号从检测部54(电路部44)以无线(或有线)的方式向滚动轴承装置10的外部输出。输出的检测信号在本实施方式的情况下，能够由工作机械的控制装置接收。该控制装置当取得检测信号时，对于作业者输出该检测信号包含的所述的各数据。例如，向控制装置的监视器输出该数据。观察到该数据的作业者能够获知润滑油3的油面3a位于哪个水平位置，能够进行维护时期的预测。

而且，在润滑油3的油面3a比最下方的第二电极82A低的情况下，即，油面3a位于最下方的第二电极82A与第一电极81之间的情况下，第一电极81与该第二电极82A之间的导通丧失。即，包含第二电极82A的电路的电阻值成为无限大。这种情况下，检测部54输出检测信号，由此作业者能够获知润滑油3很快就要用尽的情况。由此，能够进行滚动轴承装置10的维护。其结果是，能够防止轴承部20在无供油状态下使用的情况。

如以上所述，供油单元40具备第一电极81、第二电极82A～82L、第一电线91及第二电线92A～92L。第一电线91及第二电线92A～92L是与上述第一电极81及第二电极82A～82L电连接而用于检测第一电极81与第二电极82A～82L各自之间的导通的配线部。根据该结构，积存于罐42的润滑油3具有导电性。由此，该润滑油3的油面3a例如所述实施方式那样若处于第二电极82G以上的高位置，则构成包含润滑油3、第一电极81、第二电极82G及配线部91、92G的电路S1，从而检测第一电极81与第二电极82G之间的导通。相对于此，若润滑油3的油面3a处于比该第二电极82G低的位置，则所述导通的状态不同。即，在润滑油3的油面3a比该第二电极82G低的情况下，第一电极81与第二电极82G之间的导通丧失。

这样，通过检测第一电极81与第二电极82A～82L各自之间的导通，能够获知罐42内的润滑油3的剩余量。

需要说明的是，在所述实施方式中，说明了设置多个第二电极82A～82L的情况。然而，第二电极只要为至少一个即可，例如为一个的情况下，只要设置图4所示的位于最低位置的第二电极82A即可。这种情况下，在罐42内的润滑油3全部用尽之前，通电的状态变化，因此通过检测部54能够检测这种情况，能够进行维护。

然而，如本实施方式那样，多个第二电极82A～82L优选沿着罐42内的面42a的高度方向隔开间隔地设置。这对应于罐42内残存的润滑油3的油面3a的位置的变化，而第一电极81与第二电极82A～82L各自之间的导通的状态变化。由此，能够详细地获知罐42内残存的润滑油3的油面3a的位置。即，如所述实施方式中说明那样，能够获知油面3a位于第二电极82H与其下方的第二电极82G之间的情况。

而且，在所述实施方式中，说明了检测部54计测分别通过用于检测导通的配线部即第一电线91及第二电线92A～92L而流动的电力的电阻值的情况。然而，计测的值可以是电阻值以外，可以是电流值或电压值。在电流值或电压值的情况下，流过包含比油面3a靠上方的第二电极的电路的电气的电流值(或电压值)成为零。流过包含比油面3a靠下方的第二电极的电路的电力的电流值(或电压值)成为零以上的规定的值。这样，即使在计测电流值或电压值的情况下，在隔着油面3a的上下的第二电极中，由于导通的状态不同，因此也能够检测油面3a的位置。

关于其他的应用例(其1)，下述进行说明。在所述实施方式中，说明了旋转的滚道圈为内圈21，固定侧的滚道圈为外圈22的情况。然而，也可以将旋转侧的滚道圈作为外圈22，将固定侧的滚道圈作为内圈21。而且，所述各方式的滚动轴承装置10虽然未图示，但是在框架41内还可以具备检测温度、振动、滚道面上的油膜状态等的各种传感器。电路部44可以是基于该传感器的检测信号来决定(变更)泵43的驱动条件(1次的动作下的喷出量、喷出间隔)的结构。

关于其他的应用例(其2)，下述进行说明。而且，所述各方式将供油单元40与轴承部20一起设为一体而构成滚动轴承装置10。然而，所述供油单元40也可以与其他的部件等一起使用。例如，供油单元40可以与单向离合器或滚珠丝杠等旋转部件一起装入。这种情况下，供油单元40与该旋转部件的供油必要部位相邻地设置。而且，该供油单元40具备积存用于向该供油必要部位供给的润滑油3并能够使该润滑油3从下部流出的罐42。并且，润滑油3具有导电性。而且，供油单元40具备第一电极81、至少一个第二电极(82A～82L)、配线部(91、92A～92L)。第一电极81设置在罐42内的下部。第二电极(82A～82L)设置在罐42内的比第一电极81高的位置。配线部(91、92A～92L)与第一电极81及第二电极(82A～82L)电连接并检测所述第一电极81与第二电极(82A～82L)之间的导通。

而且，本发明的滚动轴承装置10及供油单元40并不局限于图示的方式，在本发明的范围内也可以是其他的方式。例如，在所述各方式中，说明了供油单元40在框架41内具备电源部45的情况。然而，电源部45也可以设置在框架41的外部。这种情况下，框架41内的电路部44(泵43)与外部的电源部45通过线缆而连接。

而且，在滚动轴承装置10的所述实施方式中，轴承部20为滚珠轴承，但也可以为滚子轴承。

根据本发明的滚动轴承装置，能够获知供油单元的润滑油的剩余量，能够防止轴承部在无供油状态下的使用。根据本发明的供油单元，能够获知供油单元中的润滑油的剩余量，能够防止旋转部件在无供油状态下的使用。

Claims (6)

1.一种滚动轴承装置，其特征在于，具备：

轴承部，具有内圈、外圈、介于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动体、及将多个所述滚动体沿周向排列保持的保持器；及

供油单元，具有罐，所述罐积存用于向在所述内圈与所述外圈之间形成的环状空间供给的润滑油且能够使该润滑油从下部流出，并且，所述供油单元与所述环状空间相邻设置，其中，

所述润滑油具有导电性，

所述供油单元还具备：第一电极，设置在所述罐内的下部；第二电极，设置在所述罐内的比所述第一电极高的位置；及配线部，与所述第一电极及所述第二电极电连接且用于检测该第一电极与该第二电极之间的导通。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承装置，其中，

所述第二电极沿着所述罐内的面的高度方向隔开间隔地设置有多个。

3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承装置，其中，

在所述罐内的所述第一电极及所述第二电极以外的区域设置有斥油部。

4.根据权利要求1或2所述的滚动轴承装置，其中，

所述供油单元还具有检测部，所述检测部检测流过所述配线部的电力的电流值、电压值或电阻值。

5.根据权利要求3所述的滚动轴承装置，其中，

所述供油单元还具有检测部，所述检测部检测流过所述配线部的电力的电流值、电压值或电阻值。

6.一种供油单元，具有罐，所述罐积存用于向旋转部件的需要供油部位供给的润滑油且能够使该润滑油从下部流出，并且，所述供油单元与所述需要供油部位相邻设置，其特征在于，

所述润滑油具有导电性，

所述供油单元还具备：第一电极，设置在所述罐内的下部；第二电极，设置在所述罐内的比所述第一电极高的位置；及配线部，与所述第一电极及所述第二电极电连接且用于检测该第一电极与该第二电极之间的导通。