CN106246732A - 滚动轴承装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种滚动轴承装置，具备：轴承部，具有内圈、外圈、多个球及保持器；供油单元，设置于在内圈与外圈之间形成的环状空间的轴向附近，具有用于向该环状空间供给润滑油的泵。泵具有：本体部，具有用于积存润滑油的内部空间且一方开口；金属制的振动板，封闭该开口，且固定于作为本体部的一部分的固定部；及压电元件，固定于振动板。本体部中的至少所述固定部为金属制，该固定部和振动板进行金属接合。
Description
在2015年6月5日提出的日本专利申请2015-114924的公开，包括其说明书、附图及摘要作为参照而全部包含于此。
技术领域
本发明涉及具备轴承部、及向该轴承部供给微量的润滑油的供油单元的滚动轴承装置。
背景技术
作为例如工作机械的主轴用轴承，使用滚动轴承。如图5所示，在工作机械的主轴装置具有的壳体90中，沿轴向设有多个滚动轴承91。在图5所示的主轴装置中，为了确保滚动轴承91的润滑性而采用油空气润滑。但是，在油空气润滑的情况下，空气消耗产生的运行成本增高。另外，需要油空气供给装置及空气清洁单元等附带设备，有时设备成本增高。
因此，作为用于向滚动轴承91进行供油的其他手段，已知例如日本特开2004-108388号公报公开的组装有供油单元的滚动轴承装置(以下称为轴承装置)。该轴承装置中，在滚动轴承的外圈的内周侧安装有供油单元，滚动轴承(轴承部)和供油单元成为一体。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。
作为前述的轴承装置所用的泵，存在图6所示的泵。该泵90具有本体部91、压电元件93、振动板94。本体部91具有用于积存润滑油的内部空间92，一侧开口。压电元件93固定于振动板94。振动板94将本体部91的所述开口封闭而固定于本体部91的一部分。通过压电元件93动作，使振动板94变形，由此使内部空间92的容积变化，能够使润滑油从喷嘴95排出。
如图6所示，在本体部91上形成有与喷嘴95连接的流路97等。由于形状复杂，因此优选将本体部91用树脂制成，通过注塑成形制作。相对于此，振动板94由薄的金属制构件构成。这样，本体部91和振动板94为不同部件，因此这些本体部91和振动板94的固定通过粘接剂96进行。
但是，该情况下，通过压电元件93，振动板94发生弹性变形而进行驱动。因此，若长期使用，则粘接剂96的粘接强度下降。其结果是，振动板94可能从本体部91剥离。特别是若周围的油分、水分附着于粘接剂96，则有时粘接强度进一步下降。若振动板94剥离，则有时润滑油从被剥离的部分漏出。会发生润滑油的排出不良。
发明内容
本发明的目的之一是，在包括供油单元的滚动轴承装置中，使供油单元的泵具有的本体部和振动板难以剥离。
本发明的一方式的滚动轴承装置的构成上的特征为，具备：轴承部，具有内圈、外圈、设置于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动体、及保持多个所述滚动体的保持器；供油单元，设置于在所述内圈与所述外圈之间形成的环状空间的轴向附近，具有用于向该环状空间供给润滑油的泵，所述泵具有：本体部，具有用于积存润滑油的内部空间且一方开口；金属制的振动板，封闭所述开口，且固定于作为所述本体部的一部分的固定部；及压电元件，固定于所述振动板，所述本体部中的至少所述固定部为金属制，该固定部和所述振动板进行金属接合。
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是泵的剖视图。
图4是从径向外侧观察泵的说明图。
图5是现有的主轴装置的纵剖视图。
图6是表示现有的泵的剖视图。
具体实施方式
以下，说明本发明的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。本实施方式的滚动轴承装置10(以下称为轴承装置10)能够旋转地支承工作机械具有的主轴装置的主轴(轴7)。轴承装置10收容于主轴装置的轴承壳体8内。图1中，以双点划线示出轴承壳体8。轴承装置10具备轴承部20、供油单元40。
轴承部20具有内圈21、外圈22、多个球(滚动体)23、及保持这些球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中为右侧)的内圈本体部31、及轴向另一侧(图1中为左侧)的内圈延长部32。在内圈本体部31的外周形成有轨道槽(以下称为内圈轨道槽25)。本实施方式中，内圈本体部31和内圈延长部32为一体不可分的，但也可以是分体的。在设为分体的情况下，内圈延长部32为短圆筒形状的衬圈。
外圈22由固定于轴承壳体8的内周面的圆筒状的构件构成。外圈22具有轴向一侧(图1中为右侧)的外圈本体部35、及轴向另一侧(图1中为左侧)的外圈延长部36。在外圈本体部35的内周形成有轨道槽(以下称为外圈轨道槽26)。本实施方式中，外圈本体部35和外圈延长部36为一体不可分的，但也可以是分体的。在设为分体的情况下，外圈延长部36为短圆筒形状的衬圈。
球23介于内圈21(内圈本体部31)与外圈22(外圈本体部35)之间，在内圈轨道槽25及外圈轨道槽26滚动。保持器24由环状的构件构成，沿周向形成有多个兜孔27。在各兜孔27中收容有一个球23。由此，保持器24能够沿周向并排保持多个球23。
在内圈本体部31与外圈本体部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中设有球23及保持器24。在第二环状空间12中设有供油单元40。构成第二环状空间12的内圈延长部32及外圈延长部36成为收容供油单元40具有的后述的罐42的框体37。
本实施方式中，内圈21与轴7一起相对于外圈22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(后述的环状的保持器41)的内周面之间设有微小间隙，不会由于供油单元40而阻碍内圈21的旋转。
图2是图1的A-A向视的剖视图。供油单元40作为整体具有圆环形状。供油单元40具备保持器41、罐42、及泵43，还具备电路部44及电源部45。供油单元40具备泵43用的罩57。
保持器41例如为树脂制的环状构件。保持器41具有短圆筒状的内壁46、短圆筒状的外壁47、多个分隔壁48a、48b、48c、48d、侧壁48e、48f(参照图1)。分隔壁48a、48b、48c、48d设于内壁46与外壁47之间。在保持器41中，内壁46为存在于径向内侧的壁，外壁47为存在于径向外侧的壁。通过这些壁，如图2所示，沿周向形成多个空间K1、K2、K3。
本实施方式中，由第一空间K1构成罐42，在第二空间K2中容纳泵43，在第三空间K3中容纳电路部44及电源部45。由此，包括保持器41、罐42、泵43、电路部44、电源部45的供油单元40作为一体而构成。该供油单元40安装于外圈延长部36而与轴承部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成为设于第一环状空间11的轴向附近的构成。
图1中，罐42积存用于向第一环状空间11供给的润滑油3，具有积存润滑油3的积存部49。本实施方式中，如图2所示，由内壁46的一部分、外壁47的一部分、分隔壁48a、48b、及侧壁48e、48f(参照图1)包围的空间成为积存部49。此外，侧壁48e也可以是能够拆卸的。
罐42在其一部分具有使积存部49的润滑油3向泵43流出的流出部51(参照图2)。该流出部51和泵43(未图示)通过流路而连接。在罐42内也可以设有保持润滑油3的保持体(例如毛毡或海绵)。由以上，罐42积存润滑油3，并且能够将积存的润滑油3向泵43供给。
图1中，泵43用于将从罐42供给的润滑油3向第一环状空间11供给(排出)。本实施方式的泵43具有压电元件55。通过该压电元件55进行动作，使泵43的内部空间54a的容积变化，能够使该内部空间54a的润滑油3从喷嘴50排出。
图2中，电源部45具有发电部45a和二次电池部45b。发电部45a具有通过内圈21旋转而能够发电的构成。发生的电力蓄积于二次电池部45b。电路部44由包括被编程的微型计算机的基板电路构成，相对于泵43发出控制信号(驱动信号)。即，电路部44相对于压电元件55提供驱动电力(施加规定的电压)。
对泵43进行进一步说明。图3是图1所示的泵43的剖视图。泵43具有压电元件55、振动板56、本体部54、第一阀部58、第二阀部59。压电元件55为了排出润滑油3而动作。
本体部54具有第一构件71、第二构件72。在第二构件72上安装有振动板56。这些第一构件71和第二构件72由小螺钉(连结构件)74连结。为了防止泵43内的润滑油3从第一构件71与第二构件72之间漏出，本体部54具有介于第一构件71与第二构件之间的密封构件73。
本实施方式的第一构件71具有壳体70a、及一对筒部70b、70c。在壳体70a上形成有二个凹部71a、71b。在一方的凹部71a上安装有第一筒部70b。在另一方的凹部71b上安装有第二筒部70c。在第一筒部70b上设有第一阀部58，在第二筒部70c上设有第二阀部59。
图4是从径向外侧观察泵43的说明图。如图3及图4所示，本实施方式的第二构件72为大致矩形的环状(参照图4)，具有周壁部72a。周壁部72a在整周上包围与振动板56粘接的压电元件55而设置。通过该周壁部72a而构成小空间54b。即，被周壁部72a包围的区域成为小空间54b。密封构件73也与第二构件72一致而为环状。
(将密封构件73夹在中间而)将第一构件71和第二构件72组装的状态下，泵43的本体部54成为在第二构件72侧开口(54e)的构成(参照图3)。振动板56将该开口54e堵塞。被振动板56堵塞的第一构件71的内部空间54a成为用于在泵43中积存润滑油3的空间。被振动板56及第二构件72的周壁部72a包围而在一侧(外壁47侧)开口的空间成为收容压电元件55的小空间54b。罩57覆盖与振动板56粘接的压电元件55，将在一侧(外壁47侧)开口的小空间54b的开口部54c封闭。
由以上，泵43除了压电元件55以外具有本体部54及振动板56。本体部54成为具有用于积存润滑油3的内部空间54a和收容压电元件55的小空间54b的构成。振动板56成为划分这些小空间54b和内部空间54a的构成。
振动板56为金属制(本实施方式中为磷青铜制)，与压电元件55为不同材料。因此，压电元件55通过粘接剂53而粘接(固定)于该振动板56。通过压电元件55进行动作，而能够以减小内部空间54a的容积的方式使振动板56弹性变化。由此，使内部空间54a的润滑油3从喷嘴50排出。在泵43的使用状态下，在内部空间54a中润滑油3处于充满状态。
对第一阀部58及第二阀部59进行说明。图3中，第一阀部58具有内筒58b、球58c。内筒58b设于第一构件71所包含的筒部70b的内周侧。球58c被图示省略的弹簧向内筒58b按压。第一阀部58作为防止润滑油3从内部空间54a通过流路54d流向罐42(参照图1)侧的逆止阀发挥功能。第二阀部59具有内筒59b、球59c。内筒59b设于第一构件71所包含的筒部70c的内周侧。球59c被图示省略的弹簧向内筒59b按压。第二阀部59作为防止润滑油3从喷嘴50侧流向内部空间54a的逆止阀发挥功能。
压电元件55进行动作，通过振动板56的弹性变形而内部空间54a的容积减小。通过内部空间54a的内压(内压上升)，在第二阀部59中抵抗图外的弹簧的作用力而使球59c从内筒59b背离。由此，内部空间54a的润滑油3通过喷嘴50向泵43外排出。在球59c移动时，筒部70c具有引导该球59c的功能。若使压电元件55的动作停止，则振动板56的弹性变形被解除。此时，通过内部空间54a的内压(内压降低)，在第一阀部58中抵抗图外的弹簧的作用力而球58c从内筒58b背离。由此，润滑油3从通到罐42(参照图1)的流路54d向内部空间54a供给。在球58c移动时，筒部70b具有引导该球58c的功能。通过反复进行这种动作，泵43能够向第一环状空间11(参照图1)供给微量的润滑油3。
如以上所述，本实施方式的泵43具有本体部54、振动板56、压电元件55。本体部54具有用于积存润滑油3的内部空间54a。本体部54的一方(第二构件72侧)开口(54e)。振动板56以将本体部54的所述开口54e封闭的方式固定于本体部54的一部分。将固定有振动板56的所述本体部54的一部分称为固定部54f。
对泵43的本体部54的构成及振动板56相对于该本体部54的安装结构进行进一步说明。如前所述，本体部54具有第一构件71、第二构件72、密封构件73。第二构件72是不同于该第一构件71的构件。密封构件73介于这些第一构件71与第二构件72之间。
图3中，在第一构件71的壳体70a设有所述阀部58、59，以构成在不使压电元件55进行驱动的状态下封闭的内部空间54a。在该壳体70a上，除了用于设置阀部58、59和筒部70b、70c的凹部71a，71b以外，还设有用于将罐42(参照图1)和内部空间54a连接的流路54d、用于将内部空间54a和喷嘴50连接的流路54g。即，壳体70a具有复杂的形状。相对于此，第二构件72与壳体70a(第一构件71)相比为简单的形状。即，第二构件72作为整体为环状，具有周壁部72a。为了将振动板56固定于该第二构件72，第二构件72具有所述固定部54f。固定部54f为环状，周壁部72a从该固定部54f的全周的缘部立起设置。
振动板56通过金属接合而固定于第二构件72。振动板56在其功能上，即，为了追随压电元件55的驱动而使弹性变形容易，为薄的金属制(本实施方式中为磷青铜制)的板状构件。为了使该振动板56相对于第二构件72进行金属接合，使第二构件72的至少所述固定部54f为金属制。本实施方式中，包括固定部54f的第二构件72的整体为金属制，第二构件72为与振动板56相同的材质(磷青铜制)。
作为在固定部54f的一面侧载置振动板56的状态，沿着固定部54f与振动板56的边界，设置熔融的金属材料85，使该金属部件85固化由此使振动板56和固定部54f(第二构件72)一体化。即，通过在振动板56与固定部54f之间使金属部件85焊接，而将振动板56和固定部54f接合(钎焊)。
这样，在本实施方式的泵43中，本体部54中的第二构件72为金属制。该第二构件72的固定部54f和振动板56被进行金属接合。此外，本体部54中的至少固定部54f为金属制，该固定部54f和振动板56进行金属接合即可。根据该构成，与以往那样使用粘接剂将振动板56固定的情况相比，即使长期间使用，振动板56也难以从固定部54f剥离。其结果是，供油单元40能够进一步提高轴承装置10的耐久性。
本实施方式中，使与振动板56进行金属接合的第二构件72和第一构件71成为不同的构件。由此，本体部54(特别是第一构件71的壳体70a)的成形变得容易。即，如前所述，需要在壳体70a设置凹部71a、71b，或设置流路54d、54g，壳体70a的形状复杂。若使壳体70a(第一构件71)与第二构件72同样为金属制，则凹部71a、71b、流路54d、54g的形成困难。因此，通过使这种壳体70a为树脂制而通过注塑成形来制作，壳体70a的成形变得比较容易。此外，第一构件71的筒部70b、70c可以为金属制，也可以为树脂制。另外，本实施方式中，筒部70b、70c与壳体70a为分体的，但也可以为一体的。
可认为，若像这样使第一构件71和第二构件72为分体的，则壳体70a的成形容易，但另一方面，在使第一构件71和第二构件72组合的状态下，内部空间54a的润滑油3会从它们之间泄漏。但是，本实施方式中，设有密封构件73，通过该密封构件73能够防止该泄漏。
如图3所示，泵43如前所述具有小螺钉74作为用于将第一构件71的壳体70a和第二构件72固定的连结构件。小螺钉74沿第二构件72的周向设置有多处。这些小螺钉74将第一构件71的壳体70a和第二构件72在相互接近的方向上紧固而固定。
在此处，如前所述，在第一构件71与第二构件72之间介有密封构件73。由此，根据所述紧固的强弱，密封构件73的弹性变形量在局部上不同。因此，可认为，在密封构件73的压缩量(紧固量)上产生偏差，或难以将内部空间54a的容积设定为规定的值。因此，在本实施方式的泵43具有的本体部54中，通过小螺钉74将第一构件71和第二构件在相互接近的方向上紧固。若密封构件73每到规定的压缩量而弹性变形，则第一构件71的筒部70b、70c成为与第二构件72的固定部54f接触的构成。图3中，固定部54f的一部分成为与筒部70b、70c接触的抵接部54h。
这样，通过小螺钉74将第一构件71和第二构件72在相互接近的方向上紧固而固定。第二构件72的一部分(固定部54f)与第一构件71的一部分(筒部70b、70c)接触。由此，本体部54能够具有将这些第一构件71和第二构件72在紧固的方向上相互定位的构成。因此，即使在多个小螺钉74的紧固上产生强弱，密封构件73的压缩量也成为恒定，另外，得到如设定那样的内部空间54a的容积也变得容易。
如以上那样公开的实施方式在全部方面都是例示，并不是限制性的。即，本发明的滚动轴承装置10不限于图示的方式，在本发明的范围内也可以为其他的方式的滚动轴承装置。例如振动板56也可以为其他金属部件，例如可采用黄铜。该情况下，优选第二构件72(固定部54f)也为与振动板56相同的金属材料(黄铜)。用于将它们接合的金属部件85也优选为相同的金属材料(黄铜)。振动板56与第二构件72的金属接合也可以为不太使母材(振动板56及固定部54f)熔化的钎焊以外的手段。例如，也可以采用压接、或使母材(振动板56及固定部54f)熔化的焊接(熔接)等冶金上的接合。
前述实施方式中，对内圈21为旋转圈而外圈22为固定圈的情况进行了说明。但是，外圈22也可以为旋转圈，内圈21也可以为固定圈。该情况下，供油单元40被固定于内圈21。对供油单元40在保持器41内具备电路部44及电源部45的情况进行了说明。但是，电路部44及电源部45的双方或一方也可以设于保持器41的外部。该情况下，保持器41内的泵43和保持器41的外部通过电缆连接。轴承部20也可以为球轴承以外的轴承，也可以为使滚动体为滚子(圆筒滚子或圆锥滚子)的滚子轴承。
根据本发明，供油单元具有的泵的本体部(固定部)和振动板被进行金属接合，因此与以往那样使用粘接剂将它们固定的情况相比，即使长期间使用，本体部(固定部)和振动板也难以剥离。其结果是，能够提高滚动轴承装置的耐久性。
Claims (3)
1.一种滚动轴承装置，具备：
轴承部，具有内圈、外圈、设置于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动体、及保持多个所述滚动体的保持器；
供油单元，设置于在所述内圈与所述外圈之间形成的环状空间的轴向附近，具有用于向该环状空间供给润滑油的泵，其中，
所述泵具有：本体部，具有用于积存润滑油的内部空间且一方开口；金属制的振动板，封闭所述开口，且固定于作为所述本体部的一部分的固定部；及压电元件，固定于所述振动板，
所述本体部中的至少所述固定部为金属制，该固定部和所述振动板进行金属接合。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承装置，其中，
所述本体部具有：第一构件，用于构成所述内部空间；第二构件，为不同于该第一构件的构件，且包括所述固定部；及密封构件，设置于所述第一构件与所述第二构件之间。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承装置，其中，
所述泵还具有连结构件，该连结构件将所述第一构件和所述第二构件在相互接近的方向上紧固而固定，
所述第二构件的一部分与所述第一构件的一部分接触，从而该第一构件和该第二构件在所述紧固的方向上被相互定位。
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