-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wälzlageranordnung mit einer Versorgungseinheit, welche einem Lagerabschnitt eine geringe Menge Schmiermittel zuführt, und eine Schmiereinheit, welche rotierenden Komponenten, wie bspw. ein Wälzlager, eine geringe Menge Schmiermittel zuführt.
-
2. Beschreibung des Standes der Technik
-
Wälzlager werden als Spindellagerungen für Werkzeugmaschinen verwendet. Manche Wälzlager verwenden eine Öl-Luftschmierung, um eine angemessene Schmierung des Wälzlagers sicherzustellen (siehe z. B., japanische Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2009-58091 (
JP 2009-58091 A )). Jedoch bringt die Öl-Luftschmierung aufgrund von Luftverbrauch hohe Betriebskosten mit sich, und benötigt Nebeneinrichtungen, wie bspw. eine Öl-Luftversorgungsanordnung und eine Luftreinigungseinheit, welche wahrscheinlich zu hohen Vorrichtungskosten führen.
-
Als ein anderes Mittel zum Schmieren eines Wälzlagers, ist eine Lageranordnung mit einer integrierten Schmiereinheit bekannt (siehe z. B., japanische Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2004-108388 (
JP 2004-108388 A )). In der Lageranordnung ist eine ringförmige Schmiereinheit auf einem fixierten Lagerring (Festring) eines Innenrings und eines Außenrings montiert und das Wälzlager und die Schmiereinheit sind gemeinsam integriert/eingebaut. Die Schmiereinheit beinhaltet einen Tank, in welchem ein Schmiermittel aufbewahrt ist und eine Pumpe, welche das Schmiermittel in dem Tank in einen ringförmigen Raum zwischen dem Innenring und dem Außenring abfördert.
-
Eine geringe Menge Schmiermittel wird von der Pumpe abgefördert. Die abgeförderte Menge an Schmiermittel wird über Steuerungsabläufe der Pumpe angepasst. In einer Lageranordnung mit solch einer Schmiereinheit, wie vorstehend beschrieben, zusammen mit einem Wälzlager, kann eine geringe Menge Schmiermittel in den zwischen dem Innenring und dem Außenring ausgebildeten, ringförmigen Raum abgefördert werden. Das abgeförderte Schmiermittel haftet an Laufringoberflächen des Innen- und Außenrings und an Wälzkörpern an, wodurch es dem Wälzlager ermöglicht geschmiert zu sein.
-
In einer Lageranordnung mit solch einer Schmiereinheit, wie vorstehend beschrieben, ist der Tank mit dem darin aufbewahrten Schmiermittel in einem Lagergehäuse, zusammen mit dem Wälzlager untergebracht. Dadurch ist das Bestimmen der in dem Tank verbleibenden Schmiermittelmenge nicht einfach. Wenn die in dem Tank verbleibende Schmiermittelmenge unbekannt ist, ist das Erstellen eines angemessenen Wartungsplans unmöglich. Darüber hinaus führt ein fehlerhaftes Wartungsintervall zur Rotation des Wälzlagers in einem ungeschmierten Zustand, was in Festfressen oder ähnlichem resultiert.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wälzlageranordnung und eine Schmiereinheit vorzusehen, welche es ermöglichen, dass die in der Schmiereinheit verbleibende Schmiermittelmenge bekannt ist.
-
Eine Wälzlageranordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Lagerabschnitt mit einem Innenring, einem Außenring, einer Vielzahl an Wälzkörpern, welche zwischen dem Innenring und dem Außenring eingeschoben sind, und einem Käfig, welcher die Wälzkörper so hält, dass die Wälzkörper in einer Umfangsrichtung angeordnet sind; und eine Schmiereinheit mit einem Tank, in welchem ein Schmiermittel, welches einem zwischen dem Innenring und dem Außenring ausgebildeten ringförmigen Raum zuzuführen ist, aufbewahrt ist und welcher es dem Schmiermittel ermöglicht, durch einen unteren Teil des Tanks auszufließen, wobei die Schmiereinheit angrenzend an den ringförmigen Raum vorgesehen ist. Das Schmiermittel ist elektrisch leitend, und die Schmiereinheit beinhaltet ferner eine erste Elektrode, welche in dem unteren Teil des Tanks vorgesehen ist, eine zweite Elektrode, welche an einer höheren Position als eine Position der ersten Elektrode im Tank vorgesehen ist, und einen Leitungsabschnitt, welcher mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode elektrisch leitend verbunden ist, um zu ermöglichen, einen elektrischen Durchgang zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu erkennen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die vorhergehenden und weiteren Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Zahlen dazu verwendet werden gleiche Elemente zu repräsentieren, und wobei:
-
1 eine Längsschnittansicht einer Wälzlageranordnung zeigt;
-
2 eine Querschnittansicht der in 1 dargestellten Wälzlageranordnung zeigt;
-
3 eine Schnittansicht zeigt, welche eine Pumpe darstellt; und
-
4 eine schematische Darstellung zeigt, welche einen Tank darstellt.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Eine Ausführungsform einer Wälzlageranordnung wird beschrieben. 1 zeigt eine Längsschnittansicht einer Wälzlageranordnung 10. 2 zeigt eine Querschnittansicht der in 1 dargestellten Wälzlageranordnung 10. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Wälzlageranordnung 10 einen Lagerabschnitt 20 und eine Schmiereinheit 40. Die Wälzlageranordnung 10 in der vorliegenden Ausführungsform ist in einem Lagergehäuse 8 untergebracht, um eine Spindel/Achse (Welle 7) einer Werkzeugmaschine zu lagern, um eine Rotation der Achse zu ermöglichen.
-
Der Lagerabschnitt 20 hat einen Innenring 21, einen Außenring 22, eine Vielzahl an Kugeln (Wälzkörper) 23, und einen Käfig 24, welcher die Kugeln 23 hält. Der Innenring 21 beinhaltet ein zylindrisches Teil, welches von außen auf die Welle 7 eingepasst/aufgesetzt ist. Der Innenring 21 hat einen Innenring-Hauptkörperabschnitt 31 auf einer ersten Seite in einer Axialrichtung (in 1, die linke Seite) und einen Innenring-Erstreckungsabschnitt 32 auf einer zweiten Seite in der Axialrichtung (in 1, die rechte Seite). Als eine Laufringoberfläche ist eine Laufringrille (nachfolgend als eine Innenring-Laufringrille 25 bezeichnet) auf einem äußeren Umfang des Innenring-Hauptkörperabschnitts 31 ausgebildet. In der vorliegenden Erfindung sind der Innenring-Hauptkörperabschnitt 31 und der Innenring-Erstreckungsabschnitt 32 gemeinsam durchgängig ausgebildet bzw. zusammen integriert und sind unteilbar, könnten jedoch separat voneinander sein. Mit anderen Worten könnte der Innenring-Erstreckungsabschnitt 32 ein ringförmiger Abstandhalter sein. Der Außenring 22 beinhaltet ein zylindrisches Teil, welches an einer inneren Umfangsoberfläche des Lagergehäuses 8 fixiert ist. Der Außenring 22 hat einen Außenring-Hauptkörperabschnitt 35 auf der ersten Seite in der Axialrichtung und einen Außenring-Erstreckungsabschnitt 36 auf der zweiten Seite in der Axialrichtung. Als eine Laufringoberfläche ist eine Laufringrille (nachfolgend als eine Außenring-Laufringrille 26 bezeichnet) auf einem inneren Umfang des Außenring-Hauptkörperabschnitts 35 ausgebildet. In der vorliegenden Erfindung sind der Außenring-Hauptkörperabschnitt 35 und der Außenring-Erstreckungsabschnitt 36 gemeinsam/zusammen eingebaut und sind unteilbar, könnten jedoch auch separat voneinander sein. Mit anderen Worten könnte der Außenring-Erstreckungsabschnitt 36 ein ringförmiger Abstandhalter sein.
-
Die Kugeln 23 sind zwischen dem Innenring-Hauptkörperabschnitt 31 und dem Außenring-Hauptkörperabschnitt 35 eingeschoben und rollen/wälzen in der Innenring-Laufringrille 25 und der Außenring-Laufringrille 26. Der Käfig 24 beinhaltet ein ringförmiges Teil und hat eine Vielzahl an Taschen 27, welche entlang einer Umfangsrichtung ausgebildet sind. Der Käfig 24 hat ein Paar Ringabschnitte und Säulenabschnitte, welche die Ringabschnitte miteinander verbinden. In dem Käfig 24 sind die Taschen 27 jeweils zwischen den Ringabschnitten und einem Paar Säulenabschnitte ausgebildet, welche in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind. Jede der Kugeln 23 ist entsprechend in einer der Taschen 27 untergebracht. Somit kann der Käfig 24 die Vielzahl an Kugeln 23 halten, um die Kugeln 23 in der Umfangsrichtung anzuordnen. In der vorliegenden Erfindung sind die Kugeln 23 mit den Laufringrillen 25 und 26 in einem bestimmten Kontaktwinkel in Kontakt. Der Lagerabschnitt 20 ist ein Schrägkugellager. Wenn die Wälzlageranordnung 10 für eine Werkzeugmaschine verwendet wird, sind die Taschen 27 üblicherweise zylindrisch.
-
Ein erster ringförmiger Raum 11 ist zwischen dem Innenring-Hauptkörperabschnitt 31 und dem Außenring-Hauptkörperabschnitt 35 ausgebildet. Ein zweiter ringförmiger Raum 12 ist zwischen dem Innenring-Erstreckungsabschnitt 32 und dem Außenring-Erstreckungsabschnitt 36 ausgebildet. Der erste ringförmige Raum 11 und der zweite ringförmige Raum 12 sind ineinander übergehend ausgebildet. Ein Dichtungsteil 13 ist auf der ersten Seite des ersten ringförmigen Raums 11 in der Axialrichtung vorgesehen, um zu verhindern, dass ein Schmiermittel innerhalb des Lagers, wo sich die Kugeln 23 und der Käfig 24 befinden, aus dem Lager nach außen austritt. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, könnte ein Dichtungsteil zwischen dem ersten ringförmigen Raum 11 und dem zweiten ringförmigen Raum 12 vorgesehen sein. Das Dichtungsteil könnte außerhalb des Lagers vorgesehen sein, solange das Schmiermittel innerhalb des Lagers nach wie vor daran gehindert werden kann, nach außen auszutreten.
-
Die Kugeln 23 und der Käfig 24 sind in dem ersten ringförmigen Raum 11 vorgesehen. Die Schmiereinheit 40 ist in dem zweiten ringförmigen Raum 12 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform rotiert der Innenring 21, welcher ein rotierender Lagerring ist, zusammen mit der Welle 7 bezogen auf den Außenring 22, welcher als ein fixierter Lagerring dient. Somit ist die Schmiereinheit 40 auf einer inneren Umfangsoberfläche des Außenring-Erstreckungsabschnitts 36 in enger Verbindung eingepasst/montiert und (daran) befestigt. Demgegenüber ist zwischen einer äußeren Umfangsoberfläche des Innenring-Erstreckungsabschnitts 32 und einer inneren Umfangsoberfläche der Schmiereinheit 40 ein sehr schmaler Spalt ausgebildet (ein ringförmiger Rahmen 41, nachfolgend beschrieben), um die Schmiereinheit 40 daran zu hindern, die Rotation des Innenrings 21 zu behindern.
-
Wie in 2 dargestellt, ist die Schmiereinheit 40 im Allgemeinen wie ein Ring geformt. Die Schmiereinheit 40 beinhaltet einen Rahmen 41, einen Tank 42, eine Pumpe 43, einen Zirkulationsabschnitt bzw. Kreislaufabschnitt 44 und einen Energieversorgungsabschnitt 45.
-
Der Rahmen 41 ist bspw. ein aus Harz ausgebildetes, ringförmiges Teil und hat eine kurzzylinderförmige Innenumfangswand 46, eine kurzzylinderförmige Außenumfangswand 47 und eine Vielzahl an Trennwänden 48a, 48b, 48c und 48d, welche zwischen den Umfangswänden 46 und 47 vorgesehen sind, und Seitenwände 48e und 48f (siehe 1). Die Wände definieren eine Vielzahl an Räumen K1, K2 und K3 entlang der Umfangsrichtung.
-
Der erste Raum K1 bildet den Tank 42 aus. Die Pumpe 43 ist in dem zweiten Raum K2 untergebracht. Der Zirkulationsabschnitt 44 und der Energieversorgungsabschnitt 45 sind in dem dritten Raum K3 untergebracht. Somit sind der Rahmen 41, der Tank 42, die Pumpe 43, der Zirkulationsabschnitt 44 und der Energieversorgungsabschnitt 45 integriert/eingebaut, um die Schmiereinheit 40 auszubilden.
-
Die Schmiereinheit 40 ist lösbar an dem Außenring 22 (Außenring-Erstreckungsabschnitt 36) befestigt, welcher als der fixierte Lagerring dient. Die Schmiereinheit 40 ist mit dem Lagerabschnitt 20 einstückig/integriert ausgebildet. Wie in 1 dargestellt, ist die in dem zweiten ringförmigen Raum 12 vorgesehene Schmiereinheit 40 in der Axialrichtung benachbart zu dem ersten ringförmigen Raum 11 vorgesehen.
-
Der Tank 42 ist dazu vorgesehen, ein Schmiermittel 3 aufzubewahren. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, ist der Tank 42 ein Raum, welcher durch einen Teil der Innenumfangswand 46, einen Teil der Außenumfangswand 47, der Trennwand 48a, der Trennwand 48b und den Seitenwänden 48e und 48f definiert ist (siehe 1). Der Tank 42 hat in einem unteren Teil davon einen Auslassabschnitt (Auslasskanal/Auslassöffnung) 49, durch welchen das gespeicherte Schmiermittel 3 zur Pumpe 43 hin ausfließt. Die Auslassöffnung 49 und die Pumpe 43 (ein Gehäuseabschnitt 51, nachfolgend beschrieben) sind durch einen Kanal (in den Zeichnungen nicht dargestellt) miteinander verbunden. Mit anderen Worten ist der Tank 42 so konfiguriert, um dem Schmiermittel 3 zu ermöglichen, durch den unteren Teil des Tanks 42 auszufließen. Insbesondere ermöglicht der Tank 42, in der vorliegenden Ausführungsform, dem Schmiermittel 3 durch den Boden des Tanks 42 auszufließen.
-
Der Energieversorgungsabschnitt 45 hat einen Energieerzeugungsabschnitt 45a und einen Sekundärbatterieabschnitt 45b. Der Energieerzeugungsabschnitt 45a ist so konfiguriert, dass das Rotieren des Innenrings 21 dem Energieerzeugungsabschnitt 45a ermöglicht, Energie zu erzeugen. Mit anderen Worten ist ein Rotor 45a-1 auf einem äußeren Umfang des Innenring-Erstreckungsabschnitts 32 vorgesehen. Der Energieerzeugungsabschnitt 45a hat einen Stator 45a-2, welcher auf einem inneren Umfang des Rahmens 41 vorgesehen ist. Der Rotor 45a-1 ist magnetisiert, um alternierend N-Pole und S-Pole entlang der Umfangsrichtung bereitzustellen. Der Stator 45a-2 ist aus einem magnetischen Material ausgebildet und so vorgesehen, dass der Rotor 45a-1 durch eine radial innere Seite des Stators 45a-2 hindurch geht. Energie, welche durch den Energieerzeugungsabschnitt 45a erzeugt wird, ist in dem Sekundärbatterieabschnitt 45b gespeichert.
-
Der Zirkulationsabschnitt 44 beinhaltet eine Platine mit einem programmierten Mikrocomputer und überträgt Steuerungssignale (Ansteuersignale) zu der Pumpe 43. Mit anderen Worten stellt der Zirkulationsabschnitt 44 der Pumpe 43 Antriebsenergie bereit (stellt eine vorbestimmte Spannung bereit). Der Zirkulationsabschnitt 44 hat eine Funktion zum Ausführen verschiedener Prozesse neben der Funktion, die Pumpe 43 anzutreiben (Antriebssteuerungsabschnitt). Zum Beispiel funktioniert der Zirkulationsabschnitt 44 als ein Erkennungsabschnitt 54, um einen Strom(stärke)wert, einen Spannungswert oder einen Widerstandswert für Elektrizität bzw. Strom zu messen, welche/r durch einen Kreislauf mit einer Elektrode 81 (siehe 4) fließt, wie nachfolgend beschrieben. Basierend auf den, durch den Erkennungsabschnitt 54 erlangten gemessenen Werten, kann die Menge an Schmiermittel 3, welche in dem Tank 42 verbleibt, bekannt sein. Diese Funktion wird nachfolgend beschrieben.
-
3 zeigt eine Schnittansicht, welche die Pumpe 43 abbildet. Die Pumpe 43 beinhaltet eine kleine Pumpe (Mikropumpe) und ist an einem Teil (unteren Teil) des Rahmens 41 befestigt (siehe 2). Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Pumpe 43 ein Gehäuse 53, eine Düse 50, den Gehäuseabschnitt 51 und ein piezoelektrisches Element 55. Die Düse 50 ist so vorgesehen, dass sie sich von dem Gehäuse 53 aus erstreckt. Der Gehäuseabschnitt 51 speichert das Schmiermittel 3. Das piezoelektrische Element 55 wird dazu verwendet, das Schmiermittel abzufördern.
-
Die Pumpe 43 hat einen stromaufwärtiger Seitenkanal 58 und ein erstes Rückschlagventil/Absperrventil 59. Der stromaufwärtige Seitenkanal 58 verbindet den Gehäuseabschnitt 51 mit einem Einlasskanal/einer Einlassöffnung 57, durch welche das aus dem Tank 42 geflossene Schmiermittel 3 in die Pumpe 43 fließt. Das erste Absperrventil 59 hindert das Schmiermittel 3 in dem Gehäuseabschnitt 51 daran, in Richtung zur Seite des Tanks 42 hin zurückzufließen. Die Pumpe 43 hat ferner einen stromabwärtiger Seitenkanal 60 und ein zweites Rückschlagventil/Absperrventil 61. Der stromabwärtige Seitenkanal 60 verbindet den Gehäuseabschnitt 51 und die Düse 50 miteinander. Das zweite Absperrventil 61 ist in der Mitte des stromabwärtigen Seitenkanals 60 vorgesehen, um das Schmiermittel 3 daran zu hindern, von der Düse 50 zum Gehäuseabschnitt 51 zurückzufließen.
-
Der Gehäuseabschnitt 51 beinhaltet einen, in dem Gehäuse 53 ausgebildeten Raum. Der Gehäuseabschnitt 51 ist mit dem Schmiermittel 3 gefüllt. Die Pumpe 43 hat das piezoelektrische Element 55 als einen Antriebsabschnitt, welcher das Schmiermittel 3 in dem Gehäuseabschnitt 51 veranlasst, das Schmiermittel 3 in den ersten ringförmigen Raum 11 abzufördern.
-
Das piezoelektrische Element 55 ist wie eine Platte geformt und stellt einen Teil der Innenwand des Gehäuseabschnitts 51 bereit. Wenn eine Spannung an das piezoelektrische Element 55 angelegt ist, wird das piezoelektrische Element 55 verformt (verschoben), und die Verformung verursacht eine Reduzierung in dem Volumen des Gehäuseabschnitts 51, um das Schmiermittel 3 in einem vollen Zustand in dem Gehäuseabschnitt 51 durch die Düse 50 in den ersten ringförmigen Raum 11 abzufördern. Das verformte piezoelektrische Element 55 ist in 3 durch eine Strichzweipunktlinie dargestellt. Um das Verständnis zu vereinfachen, ist der verformte Zustand übertrieben/überspitzt verglichen mit der Realität. Der volle Zustand des Schmiermittels 3 in dem Gehäuseabschnitt 51 bezieht sich auf einen Zustand, in dem der Gehäuseabschnitt 51 mit dem Schmiermittel 3 gefüllt ist, und in dem der Innendruck des Schmiermittels 3 in dem Gehäuseabschnitt 51 signifikant ansteigt, wenn das piezoelektrische Element 55 verformt wird, um das Volumen des Gehäuseabschnitts 51 zu reduzieren. Dann, wenn das piezoelektrische Element 55 die ursprüngliche Form wiedererlangt, wird das erste Absperrventil 59 geöffnet, um dem Schmiermittel 3 in dem Tank 42 zu ermöglichen, in den Gehäuseabschnitt 51 gesaugt zu werden.
-
Das Anlegen einer Spannung an das piezoelektrische Element 55 und ein Zeitpunkt für das Anlegen der Spannung werden durch den Zirkulationsabschnitt 44 gesteuert (siehe 2). Die Energie, welche an dem piezoelektrischen Element 55 angelegt ist, wird durch den Energieversorgungsabschnitt 45 (Sekundärbatterieabschnitt 45b) zugeführt. Eine pulsierende Spannung wird an das piezoelektrische Element 55 angelegt, um dem Schmiermittel 3 zu ermöglichen intermittierend abgefördert zu werden. Eine geringe Abförderungsmenge kann durch das Steuern der Anzahl an Pulsen/Impulsen und dem Wert der an das piezoelektrische Element 55 angelegten Spannung erreicht werden.
-
Die Pumpe 43 ist wie vorstehend beschrieben angetrieben/betrieben, um das Schmiermittel 3 in der Pumpe (Gehäuseabschnitt 51) durch die Düse 50 zur Außenseite der Pumpe abzufördern. Die Düse 50 ist nadelartig geformt und hat einen Auslaufstutzen bzw. eine Ablassöffnung 52 an der Spitze der Düse 50. Der Auslaufstutzen 52 ist an der Spitze (Oberseite) der Düse 50 geöffnet, und durch den Auslaufstutzen 52 wird das Schmiermittel 3 in Richtung zur Außenring-Laufringrille 26 des Außenrings 22 abgefördert (siehe 1), welcher als ein fixierter Lagerring dient. Eine Längsrichtung der Düse 50 befindet sich auf einer Ebene, welche eine Mittellinie der Wälzlageranordnung 10 beinhaltet. Die Düse 50 könnte so ausgebildet sein, dass sie sich durch einen Raum zwischen einer inneren Umfangsoberfläche des Käfigs 24 und einer äußeren Umfangsoberfläche des Innenrings 21 erstreckt, um das Schmiermittel zu einem innenringseitigen Teil jeder Kugel 23 abzufördern.
-
Nun wird die Menge des Schmiermittels 3, welche durch die Pumpe 43 abgefördert wird, beschrieben. Wenn die Pumpe 43 das Antriebssignal (Steuerungssignal) von dem Zirkulationsabschnitt 44 erhält, wird das piezoelektrische Element 55 angetrieben, das Schmiermittel 3 durch die Düse 50 in Form von Tropfen/Tröpfchen abzufördern. Eine konstante Menge (angemessen konstante Menge) an Tröpfchen des Schmiermittels 3 wird durch einen einzigen Antriebsvorgang der Pumpe 43 (piezoelektrisches Element 55) abgefördert. Die Menge (Volumen) an Tröpfchen, welche pro Antriebsvorgang (Schuss/„shot”) der Pumpe 43 abgefördert wird, könnte fünf Pikoliter bis sieben Mikroliter sein oder könnte auf ein Nanoliter bis 1.000 Nanoliter oder fünf Pikoliter bis 1.000 Pikoliter festgelegt sein. Die Frequenz/Häufigkeit dieser Schmierung (Zeitintervalle zwischen Schüssen) könnte alle paar Sekunden, alle paar Minuten, oder alle paar Stunden sein. Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die Pumpe 43 dem Schmiermittel 3 intermittierend (in regelmäßigen Zeitintervallen) dem ersten ringförmigen Raum 11 (siehe 1) zugeführt zu werden, welcher zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 ausgebildet ist. Die Wälzlageranordnung 10 mit der Schmiereinheit 40, wie vorstehend beschrieben, ermöglicht einer geringen Menge des Schmiermittels 3 dem Lagerabschnitt 20 zugeführt zu werden, und wird auch als ein Nano-Schmierlager bezeichnet.
-
Die Schmiereinheit 40 in der vorliegenden Ausführungsform hat eine Funktion, die verbleibende Menge an Schmiermittel 3, welche dem ersten ringförmigen Raum 11 zuzuführen ist, zu regeln. Eine Konfiguration, welche diese Funktion bereitstellt, wird nachfolgend beschrieben.
-
Das Schmiermittel
3 wird beschrieben. Das Schmiermittel
3 ist elektrisch leitend und, z. B. könnte ein in der internationalen Veröffentlichungsnummer
WO 2004/090082 offenbartes Schmiermittel übernommen werden.
-
4 ist eine grafische Darstellung, welche den Tank 42 schematisch abbildet. Die erste Elektrode 81 ist in einem unteren Teil (Boden) in dem Tank 42 vorgesehen.
-
Eine erste elektrische Leitung 91 ist mit der ersten Elektrode 81 verbunden. In dem Tank 42 ist eine zweite Elektrode an einer höheren Position als eine Position der ersten Elektrode 81 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vielzahl an zweiten Elektroden 82A bis 82L vorgesehen. Die zweiten Elektroden 82A bis 82L sind in Abständen (regelmäßigen Abständen) entlang einer Höhenrichtung (Oben-unten-Richtung) einer Oberfläche 42a in dem Tank 42 vorgesehen. Zweite elektrische Leitungen 92A bis 92L sind mit den jeweiligen zweiten Elektroden 82A bis 82L verbunden.
-
In 4 sind die erste elektrische Leitung 91 und die zweiten elektrischen Leitungen 92A bis 92L dargestellt, um aus dem Rahmen 41 rauszustehen. Diese Darstellung dient der Beschreibung, und die elektrischen Leitungen 91 und 92A bis 92L sind entlang des Rahmens 41 angeordnet und mit dem Zirkulationsabschnitt 44 verbunden.
-
Die erste Elektrode 81 und die zweiten Elektroden 82A bis 82L könnten direkt an der Wand (Seitenwand 48e) des Rahmens 41 befestigt sein. Jedoch könnten die erste Elektrode 81 und die zweiten Elektroden 82A bis 82L auf einem Substrat mit im Wesentlichen der gleichen Form wie die der Wand (Seitenwand 48e) vorgesehen sein und das Substrat könnte an der Wand (Seitenwand 48e) befestigt sein. In diesem Fall sind die elektrischen Leitungen 91 und 92A bis 92L teilweise auf dem Substrat als ein Anschlussplan/Verschaltungsmuster/Verdrahtungsmuster ausgebildet. Eine Oberfläche 42a, auf der die Elektroden 81 und 82A bis 82L angeordnet sind, könnte anders als die Seitenwand 48e sein oder könnte eine äußere Umfangswand 47 oder ähnliches sein.
-
In der Oberfläche 42a in dem Tank 42 ist ein schmiermittelabweisender Abschnitt 84 in einem anderen Bereich vorgesehen als der Bereich, in dem die erste Elektrode 81 und die zweiten Elektroden 82A bis 82L vorgesehen sind. Zum Beispiel könnte ein Film/eine Schicht, welche abweisend zu dem Schmiermittel 3 ist, auf der Oberfläche 42a in dem Tank 42 ausgebildet sein. Zum Beispiel könnte ein abweisender Harzfilm (Fluorharzfilm) ausgebildet sein.
-
Der Erkennungsabschnitt 54 des Zirkulationsabschnitts 44 kann durch die erste elektrische Leitung 91 der ersten Elektrode 81 eine Spannung zuführen. Der Erkennungsabschnitt 54 führt auch einen Prozess zur Erkennung elektrischen Übergangs/Durchgangs zwischen der ersten Elektrode 81 und jeder der zweiten Elektroden 82A bis 82L in erforderlichen Zeitintervallen aus. Die Erkennung des elektrischen Durchgangs wird durch die elektrische Leitfähigkeit des Schmiermittels 3 ermöglicht. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Prozess zur Erkennung des elektrischen Durchgangs das Messen des Widerstandswerts des Stroms, welcher durch einen Kreislauf mit der ersten Elektrode 81 und jeder der zweiten Elektroden 82A bis 82L fließt.
-
Funktionen der Schmiereinheit 40, wie vorstehend beschrieben konfiguriert, werden beschrieben. Wenn die in 1 und 2 dargestellte Wälzlageranordnung 10 verwendet wird, wird das Schmiermittel 3 von der Schmiereinheit 40 dem Lagerabschnitt 20 zugeführt. Folglich wird das Schmiermittel 3 in dem Tank verbraucht (nimmt ab). Zum Beispiel wird angenommen, dass die Oberfläche 3a des Schmiermittels 3 zwischen der zweiten Elektrode 82G und der zweiten Elektrode 82H, wie in 4 dargestellt, positioniert ist.
-
In diesem Fall ist die zweite Elektrode 82G in dem elektrisch leitenden Schmiermittel 3 getränkt/eingetaucht. Dies bildet einen geschlossenen Kreislauf S1 mit der ersten elektrischen Leitung 91, der ersten Elektrode 81, dem Schmiermittel 3, der zweiten Elektrode 82G und der zweiten elektrischen Leitung 92G aus. Der Erkennungsabschnitt 54 des Zirkulationsabschnitts 44 misst den Widerstandswert des Stroms, welcher durch den Kreislauf S1 fließt und kann einen vorbestimmten gemessenen Wert (Widerstandswert) erlangen (außer einen unendlichen Wert).
-
Um den elektrischen Durchgang zwischen der ersten Elektrode 81 und der zweiten Elektrode 82H, welche direkt oberhalb der in das Schmiermittel 3 eingetauchten zweiten Elektrode 82G positioniert ist, zu erkennen, misst der Erkennungsabschnitt 54 den Widerstandswert des Stroms, welcher durch einen Kreislauf S2 mit der ersten Elektrode 81 und der zweiten Elektrode 82H fließt. Dann, da die in dem Kreislauf S2 beinhaltete zweite Elektrode 82H oberhalb der Oberfläche 3a des Schmiermittels 3 positioniert ist, erfasst der Erkennungsabschnitt 54 den unendlichen Widerstandswert.
-
Da der schmiermittelabweisende Abschnitt 84 in einem anderen Bereich vorgesehen ist, als dem Bereich, wo die erste Elektrode 81 und die zweiten Elektroden 82A bis 82L, wie vorstehend beschrieben, vorgesehen sind, befindet sich der schmiermittelabweisende Abschnitt 84 auch zwischen der zweiten Elektrode 82G und der zweiten Elektrode 82H. Dadurch ist die Isolation zwischen den Elektroden 82G und 82H verbessert, selbst wenn die zwei Elektroden 82G und 82H benachbart und nah beieinander sind, was in einem klaren Unterschied im Widerstandswert zwischen den Elektroden 82G und 82H (der Unterschied zwischen dem vorbestimmten Wert und dem unendlichen Wert) resultiert.
-
Wie vorstehend beschrieben, erkennt der Erkennungsabschnitt 54 den elektrischen Durchgang (Widerstandswert) zwischen der ersten Elektrode 81 und jeder der zweiten Elektroden 82A bis 82L. Dies ermöglicht dem Level, auf welchem die Oberfläche 3a des Schmiermittels 3 positioniert ist, bekannt zu sein. Mit anderen Worten kann der Erkennungsabschnitt 54 erkennen, dass die Oberfläche 3a zwischen der zweiten Elektrode (82H), welche den unendlichen Widerstandswert aufweist, und der zweiten Elektrode (82G), welche den vorbestimmten Widerstandswert aufweist, positioniert ist.
-
Darüber hinaus gibt der Erkennungsabschnitt 54 ein Erkennungssignal aus, um einem Operator/Bediener/Anwender (Manager) zu ermöglichen zu wissen, an welchem Level (Höhe) die Oberfläche 3a des Schmiermittels 3 positioniert ist. Mit anderen Worten assoziiert/verbindet der Erkennungsabschnitt 54 Identifikationsnummer-Daten, welche für die entsprechenden zweiten Elektroden 82A bis 82L festgelegt sind mit Daten aus Werten (Widerstandswerten), welche für die entsprechenden zweiten Elektroden 82A bis 82L gemessen werden, um die resultierenden Daten als das Erkennungssignal auszugeben. Die Daten aus den gemessenen Widerstandswerten könnten die Widerstandswerte selbst sein. Zum Beispiel, wenn der vorbestimmte Widerstandswert (außer der unendliche Wert) erhalten wird, könnte der Wert als Angabe von ”1” repräsentiert werden. Wenn der Widerstandswert unendlich ist, könnte der Wert als Angabe von ”0” repräsentiert werden.
-
Das Erkennungssignal wird kabellos (oder auf eine verkabelte Weise) von dem Erkennungsabschnitt 54 (Zirkulationsabschnitt 44), von der Wälzlageranordnung 10 aus gesehen nach außen ausgegeben. In der vorliegenden Ausführungsform kann das ausgegebene Erkennungssignal durch eine Steuerungsanordnung für eine Werkzeugmachine empfangen werden. Nach Erhalten des Erkennungssignals, gibt die Steuerungsanordnung die in dem Erkennungssignal enthaltenen Daten an den Operator/Bediener/Anwender aus. Zum Beispiel werden die Daten an einen Monitor für die Steuerungsanordnung ausgegeben. Nach Sichten der Daten kann der Bediener wissen, wo die Oberfläche 3a des Schmiermittels 3 positioniert ist und das Wartungsintervall/den Wartungszeitraum vorhersagen.
-
Wenn die Oberfläche 3a des Schmiermittels 3 niedriger ist als die unterste zweite Elektrode 82A, mit anderen Worten, wenn die Oberfläche 3a zwischen der untersten zweiten Elektrode 82A und der ersten Elektrode 81 positioniert ist, ist der elektrische Durchgang zwischen der ersten Elektrode 81 und der zweiten Elektrode 82A verloren. Mit anderen Worten weist der Kreislauf mit der zweiten Elektrode 82A den unendlichen Widerstandswert auf. In diesem Fall gibt der Erkennungsabschnitt 54 das Erkennungssignal aus, um dem Bediener zu ermöglichen zu wissen, dass das Schmiermittel 3 bald verbraucht sein wird. Folglich können Wartungsarbeiten an der Wälzlageranordnung 10 durchgeführt werden. Dadurch kann der Lagerabschnitt 20 daran gehindert werden, in einem ungeschmierten Zustand verwendet zu werden.
-
Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die Schmiereinheit 40 die erste Elektrode 81, die zweiten Elektroden 82A bis 82L, die erste elektrische Leitung 91 und die zweiten elektrischen Leitungen 92A bis 92L. Die erste elektrische Leitung 91 und die zweiten elektrischen Leitungen 92A bis 92L sind mit der ersten Elektrode 81 bzw. den zweiten Elektroden 82A bis 82L verbunden und dienen als ein Leitungsabschnitt, welcher die Erkennung des elektrischen Durchgangs zwischen der ersten Elektrode 81 und jeder der zweiten Elektroden 82A bis 82L ermöglicht. In dieser Konfiguration ist das in dem Tank 42 gespeicherte Schmiermittel 3 elektrisch leitend. Folglich, wenn die Oberfläche 3a des Schmiermittels 3, z. B., auf einer Höhe gleich oder größer als die Höhe der zweiten Elektrode 82G, wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, positioniert ist, ist ein Kreislauf S1 ausgebildet, welcher das Schmiermittel 3, die erste Elektrode 81, die zweite Elektrode 82G und die elektrischen Leitungen 91 und 92G beinhaltet/umfasst. Somit wird der elektrische Durchgang zwischen der ersten Elektrode 81 und der zweiten Elektrode 82G erkannt. Demgegenüber, wenn die Oberfläche 3a des Schmiermittels 3 niedriger als die zweite Elektrode 82G positioniert ist, weist der elektrische Durchgang einen anderen Zustand auf. Mit anderen Worten, wenn die Oberfläche 3a des Schmiermittels 3 niedriger ist als die zweite Elektrode 82G, ist der elektrische Durchgang zwischen der ersten Elektrode 81 und der zweiten Elektrode 82G verloren.
-
Wie vorstehend beschrieben, wird der elektrische Durchgang zwischen der ersten Elektrode 81 und jeder der zweiten Elektroden 82A bis 82L erkannt, um der in dem Tank 42 verbleibenden Menge Schmiermittel 3 zu ermöglichen, bekannt zu sein.
-
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem die Vielzahl an zweiten Elektroden 82A bis 82L vorgesehen ist. Jedoch könnte mindestens eine zweite Elektrode vorgesehen sein. Wenn z. B., eine einzige zweite Elektrode vorgesehen ist, könnte die in 4 dargestellte und an der untersten Position lokalisierte zweite Elektrode 82A vorgesehen sein. In diesem Fall ändert sich der Zustand des elektrischen Durchgangs, bevor das Schmiermittel 3 in dem Tank 42 verbraucht ist. Dies kann durch den Erkennungsabschnitt 54 erkannt werden, um Wartungsarbeiten zu ermöglichen durchgeführt zu werden.
-
Jedoch ist die Vielzahl an zweiten Elektroden 82A bis 82L vorzugsweise so vorgesehen, dass die zweiten Elektroden 82A bis 82L in Abständen entlang der Höhenrichtung der Oberfläche 42a in dem Tank 42, wie in der vorliegenden Ausführungsform angeordnet sind. In diesem Fall variiert der Zustand des elektrischen Durchgangs zwischen der ersten Elektrode 81 und jeder der zweiten Elektroden 82A bis 82L gemäß der Position der Oberfläche 3a des in dem Tank 42 verbleibenden Schmiermittels 3. Dies ermöglicht der Position der Oberfläche 3a des in dem Tank 42 verbleibenden Schmiermittels 3 im Detail bekannt zu sein. Mit anderen Worten, wie vorstehend in der Ausführungsform beschrieben, kann bekannt sein, dass die Oberfläche 3a zwischen der zweiten Elektrode 82G und der zweiten Elektrode 82H, welche unterhalb der zweiten Elektrode 82H positioniert ist, zu liegen.
-
Des Weiteren wurde in der vorliegenden Ausführungsform der Fall beschrieben, in dem der Erkennungsabschnitt 54 den Widerstandswert des Stroms misst, welcher durch die erste elektrische Leitung 91 und jede der zweiten elektrischen Leitungen 92A bis 92L fließt, welche dem Leitungsabschnitt entsprechen, der ermöglicht den elektrischen Durchgang zu erkennen. Jedoch könnten die gemessenen Werte anders als der Widerstandswert sein und könnten ein Stromstärkewert oder ein Spannungswert sein. Für den Stromstärkewert oder den Spannungswert ist der Stromstärkewert (oder Spannungswert) des Stroms, welcher durch einen Kreislauf mit der oberhalb der Oberfläche 3a positionierten zweiten Elektrode fließt, null. Der Stromstärkewert (oder Spannungswert) des Stroms, der durch einen Kreislauf mit der unterhalb der Oberfläche 3a positionierten zweiten Elektrode fließt, ist ein vorbestimmter Wert, gleich oder größer als null. Dadurch, selbst wenn das Messen des Stromstärkewerts oder des Spannungswerts ermöglicht, die Position der Oberfläche 3a zu erkennen, weil der Zustand des elektrischen Durchgangs zwischen der oberhalb der Oberfläche 3a positionierten zweiten Elektrode und der unterhalb der Oberfläche 3a positionierten zweiten Elektrode variiert.
-
Ein anderes Anwendungsbeispiel (1) wird beschrieben. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, in dem der rotierende Lagerring der Innenring 21 ist, wohingegen der fixierte/feste Lagerring der Außenring 22 ist. Dennoch ist es auch vorzuziehen, dass der rotierende Lagerring der Außenring 22 ist, wohingegen der fixierte Lagerring der Innenring 21 ist. Darüber hinaus, obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, könnte die Wälzlageranordnung 10 ferner in dem Rahmen 41 verschiedene Sensoren beinhalten, welche Temperatur, Vibration, einen Ölfilmzustand auf den Laufringoberflächen, und dgl. erkennen, sodass der Zirkulationsabschnitt 44 Antriebsbedingungen (die Menge Schmiermittel, welche durch einen einzigen Vorgang abgefördert wird und Ablassabstände) für die Pumpe 43, basierend auf Erkennungssignalen von den Sensoren, bestimmen (verändern) kann.
-
Ein anderes Anwendungsbeispiel (2) wird nachfolgend beschrieben. In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Schmiereinheit 40 integral/einstückig mit dem Lagerabschnitt 20 ausgebildet, um die Wälzlageranordnung 10 bereitzustellen. Jedoch könnte die Schmiereinheit 40 mit anderen Komponenten oder ähnliches verwendet werden. Zum Beispiel, könnte die Schmiereinheit 40 mit einer rotierenden Komponente, wie bspw. eine Einwegkupplung oder einer Kugelrollspindel kombiniert werden. In diesem Fall ist die Schmiereinheit 40 benachbart zu einem schmierungsbedürftigen Bereich der rotierenden Komponente vorgesehen. Die Schmiereinheit 40 beinhaltet einen Tank 42, in dem das Schmiermittel 3, welches dem schmierungsbedürftigen Bereich zuzuführen ist, gespeichert ist, und welcher dem Schmiermittel 3 ermöglicht, durch einen unteren Teil des Tanks 42 auszufließen. Das Schmiermittel 3 ist elektrisch leitend. Darüber hinaus beinhaltet die Schmiereinheit 40 die erste Elektrode 81, die mindestens eine zweite Elektrode (82A bis 82L) und den Leitungsabschnitt (91 und 92A bis 92L). Die erste Elektrode 81 ist in dem unteren Teil in dem Tank 42 vorgesehen. Die zweite Elektrode (82A bis 82L) ist an einer höheren Position als die Position der ersten Elektrode 81 in dem Tank 42 vorgesehen. Der Leitungsabschnitt (91 und 92A bis 92L) ist elektrisch mit der ersten Elektrode 81 und der zweiten Elektrode (82A bis 82L) verbunden, um zu ermöglichen, dass der elektrischer Durchgang zwischen der ersten Elektrode 81 und der zweiten Elektrode (82A bis 82L) erkannt wird.
-
Die Wälzlageranordnung 10 und die Schmiereinheit 40 in der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die dargestellten Formen beschränkt, sondern könnten in irgendeiner anderen Form innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung ausgeführt sein. Zum Beispiel, wurde in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Fall beschrieben, in dem die Schmiereinheit 40 den Energieversorgungsabschnitt 45 in dem Rahmen 41 beinhaltet. Jedoch könnte der Energieversorgungsabschnitt 45 außerhalb des Rahmens 41 vorgesehen sein. In diesem Fall sind der Zirkulationsabschnitt 44 (Pumpe 43) in dem Rahmen 41 und der externe/außenliegende Energieversorgungsabschnitt 45 durch ein Kabel miteinander verbunden.
-
Darüber hinaus ist in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Wälzlageranordnung 10 der Lagerabschnitt 20 ein Kugellager. Jedoch könnte der Lagerabschnitt 20 ein Rollenlager sein.
-
Die Wälzlageranordnung der vorliegenden Erfindung ermöglicht der in der Schmiereinheit verbleibenden Schmiermittelmenge, und dadurch dem Lagerabschnitt, davor bewahrt zu sein, in dem ungeschmierten Zustand verwendet zu werden. Die Schmiereinheit der vorliegenden Erfindung ermöglicht der in der Schmiereinheit verbleibenden Schmiermittelmenge bekannt zu sein, und dadurch der rotierenden Komponente davor bewahrt zu werden in einem ungeschmierten Zustand verwendet zu werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2009-58091 A [0002]
- JP 2004-108388 A [0003]
- WO 2004/090082 [0033]
