JP2009523218A - 耐食性の支承部 - Google Patents

Abstract

ケーシング（３，７，８）に関する、中間支承部材（１）及び転がり軸受け（５，１０，１１）を介した駆動軸（６）の支承部であって、ケーシング（３，７，８）と中間支承部材（１）との間の回転方向での相対運動をロックし且つ軸（６）の回転軸線に沿った、ケーシング（３，７，８）と中間支承部材（１）との間の相対運動を可能にする係止部材（４）を有しており、この係止部材の材料が高い耐食性を有しており、特に黄銅又は特殊鋼を有しており、ケーシング（３）がプラスチック滑り軸受けブシュ（１４）を有している。

Description

本発明は、モータ装置における支承座の摩損及び変位を防止するための装置に関する。例えば剛性結合された負荷を有するモータにおいて、モータ支承部には半径方向回転負荷が作用する。

機械に電動モータを取り付ける場合、トルク伝達のためにはベルト、ピニオン又はクラッチを使用することができ、この場合、典型的な支承負荷は点負荷である。但し、極めて剛性のクラッチの場合は、半径方向回転負荷が発生される。モータ支承部は、大抵の場合において第１の機械的な「弱所」であるということが判っている。従って、回転負荷に基づき発生されるトルクは、短時間の後に支承部が「変位」するか若しくはいわゆる摩損を形成するまでに、支承部若しくはこの支承部の座に作用する。

摩損は、コンタクト面及び嵌合面における一種の振動摩耗である。振動、微振動、スリップ及びルーズな嵌合は、機械的な摩耗と交番負荷とが組み合わさることにより、高度な機械的な表面負荷を招く。材料表面は損傷されて活性化され、周辺媒体（空気、潤滑剤、水等）と反応する。その他に、微小亀裂の形成が促進され、これにより、材料の疲れ強さが著しく低下される。従って結果的に、疲労破損が発生する恐れがある。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８１８６３４号明細書に開示された、スピンドル及び軸のための可動支承部は、支持部材によりケーシングの支承座に、中間支承部材を介して支承されている。

支持部材を介して支承座に支承部を配置することに基づき、当該支承部は、半径方向回転力を吸収するためにはほとんど適しておらず、半径方向回転力が増大しつつ発生する負荷の剛性結合を伴う用途においては、早期に支承座摩耗の発生する恐れがある。

本発明の課題は、冒頭で述べた形式の装置を改良して、半径方向回転負荷に基づき惹起される支承座の機械的な損傷を最小限にする若しくは除去し且つ摩損若しくは摩擦酸化の発生を防止する。

この課題は、回転する機械部品のために可動支承部を使用することにより解決される。この可動支承部は、中間支承部材に相対回動不能に支承された外輪を有しており、この場合、前記中間支承部材は、ケーシングの組込み空間に配置されており、更に前記可動支承部が、回転する機械部品と相対回動不能に結合された内輪を有しており且つケーシングと中間支承部材との間の回転方向での相対運動をロックし且つ機械部品の回転軸線に沿った、ケーシングと中間支承部材との間の相対運動を可能にする係止部材を有しており、この係止部材が、有利には高い耐食性の材料、特に黄銅又は特殊鋼を有しており、前記中間支承部材が、有利にはプラスチックブシュを介してケーシングに配置されている。

この構成により、半径方向若しくは回転方向で支承部の固定が生ぜしめられる一方で、熱作用による回転する機械部品の長さ変化を補償するための、軸方向での運動は阻止される。この場合に重要なのは、軸方向運動は、回転する機械部品と支承部の内輪との間で行われるのではなく、ケーシングと中間支承部材との間で行われるということである。これにより、回転する機械部品と内輪との間の剛性結合が常時保証されている。当該の可動支承部は比較的簡単且つ廉価に実現され、摩損が回避され、予負荷に役立つ、モータケーシングと支承部との間のばねが付加的に回転されることはない。

係止部材用に、有利には耐食性の材料又は合金、特に黄銅又は特殊鋼を使用し且つプラスチック軸受けブシュ、有利にはポリマ滑り軸受けを使用することに基づき、関連する材料表面の周辺媒体（空気、潤滑剤、水等）との反応が防止され延いては摩損及び早期摩耗が回避される。この場合、この基本思想は非耐食性の材料対を回避せねばならない。

可動支承部は、一般に転がり軸受けとして実現されており、この場合、外輪は外側の軌道輪を表しており且つ内輪は内側の軌道輪を表している。両輪は、転動体（玉、円筒コロ、円錐コロ、球面コロ、針状コロ等）によって隔てられており、これらの転動体は、転動体保持器内に配置されている。

回転する機械部品とは、例えば機械の回転軸を剛性結合（クラッチ、ベルト）により駆動する駆動軸であると理解される。

中間支承部材とは、例えば内径が支承部の外輪を固定的に取り付けるために適しており且つ外径がケーシングの環状の切欠きに収納するために適した環状ブシュ等であると理解される。

有利には、前記可動支承部に関連して述べた、回転方向で作用する係止部材は、機械的なガイドを介して軸方向で（つまり回転軸線に対して平行に）実現される。前記の軸方向のガイドは、自動的に回転ロックを生ぜしめる。

特に有利には、前記ガイドは中間支承部材に設けられた孔及びケーシングに設けられた孔によって実現されており、この場合、これらの孔に挿入されたピンにより回転ロックが行われる一方で、軸方向運動は可能である。

上で述べた構成に対して択一的に、係止は有利には形状接続的な歯列により実現されており、この歯列はケーシングにも中間支承部材にも配置されており且つ軸方向運動の自由を保障する。前記歯列は、中間支承リングの端面に配置されていてもよいか、又は中間支承リングの外側の表面に配置されていてもよい（外側歯列）。この場合は、支承部を収容するケーシング切欠きの対向位置する面に、対応する歯列が配置されていなければならない。

上で述べた、回転方向で係止するための複数の構成の組み合わせも考えられる。例えば、中間支承部材に設けられた端面歯列とガイドピン、又は中間支承部材に設けられた端面歯列と、中間支承部材の周面に配置された歯列である。

有利には、本発明による構成は、軸が固定支承部（B面、即ちモータケーシング後壁付近）及び可動支承部（A面、即ち出力側）を介して装備された電動モータにおいて使用される。この場合、電動モータの出力側の駆動軸は、フランジに支承された本発明による可動支承部によって支承されている。この可動支承部は、フランジ側の可動支承孔に配置されている。この場合、支承ケーシングはフランジと支承部カバーとによって実現されており、しかも、この支承部カバーと中間支承部材との間、若しくはフランジと支承部カバーと中間支承部材との間の係止が実現されている。これにより、駆動軸の長さ変化は専ら出力側で補償されるので、B面に設けられた固定支承部の直ぐ近くで発生する長さ変化は、この固定支承部又はB面に配置され且つ軸に支承された補助コンポーネントに関するネガティブな作用無しのままである。更に、摩損が回避され、一般に使用される、モータ軸支承部間の予負荷を実現するためのばねが、付加的に回転されることはない。半径方向回転力は、支承座が損なわれること無しに、可動支承部により吸収される。更に、本発明を使用することにより、支承部が早期に故障すること無しで、電動モータを剛性結合された直接駆動装置として使用することができる。

有利には、本発明は、モータ軸に配置されたモータブレーキ及び／又はモータ軸に配置された運動データ検出装置を備えた電動モータにおいて使用される。構造変更は、本発明による構成に基づき不要である。それというのも、前記ブレーキはモータケーシング内の、当該ブレーキが一般に配置されている所、つまりB面（即ち固定支承部のすぐ近く）に配置されたままでよいからである。同じことが、例えば回転数測定用のフィードバックユニット等の運動検出装置について云える。

その理由は、固定支承部の直ぐ近くにおいて長さ変化が最小限であり、この長さ変化は、軸長さに延いては固定軸受けに関する距離に比例して増大するからである。コンポーネントが固定支承部から遠く離れれば離れるほど、より大きな軸長さの変動を補償しなければならない。

ブレーキ（パーキングブレーキ及び／又は常用ブレーキ）は、一般に２つのコンポーネントから成っている。一方のコンポーネントは軸と固着結合されており且つ他方のコンポーネントはケーシングと固着結合されている。両コンポーネントの間には空隙が存在している。ブレーキ動作に際して、両コンポーネントは互いに意図的に押し付け合わされる。軸の長さが変化すると、前記空隙が減少して、場合によっては当該コンポーネント同士の不都合な押し付け合い延いては通常運転におけるモータ回転数の低下を生ぜしめる。このことは、ブレーキができるだけ固定支承部の近くに組み込まれると回避され得、これは本発明により依然として全体構造の変更無しで保証されている。類似の問題は、運動データ検出装置等の補助コンポーネントの支承部において生じる。補助コンポーネントの支承部に対する軸方向力は、０．５ｍｍの長さ変化において既に破壊的作用を有している。

特に有利には、本発明の利点は、機械、特に生産機械に関連して効果を発揮する。この場合、軸の支承は、前記電動モータの出力部を介して、且つ例えばクラッチ又は駆動ベルト等の力伝達手段によって行われる。特に剛性結合の場合は、電動モータの出力側の支承部に強力に作用する、例えば摩損により支承座の破壊を促進する周方向負荷を考慮せねばならない。本発明はこのリスクを低下させ、これにより支承部の耐用年数を向上させる。更に本発明は、機械若しくはモータのハイメインテナンスを減少させる。この場合、駆動系の剛性は維持され続ける。

本発明の別の有利な構成では、機械がケーシングレスの電動モータを有しており、支承部が、モータが組み込まれる機械の支承座に組み込まれている。これにより本発明は、規格モータに関しても、益々使用されてきているケーシングレスのモータに関しても最適化されている。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１には、駆動軸６、３つの機械コンポーネント５，１０，１１から成る軸受け及び複数のコンポーネント３，７，８により代表されるケーシングが示されている。軸６は、軸受け５，１０，１１により半径方向で支持され、軸受け５，１０，１１は、中間支承部材１を介してケーシング７，８の支承座３に、有利には滑り軸受けブシュ１４を使用して組み込まれる。このポリマ滑り軸受けブシュ１４は、有利にはケーシング３に圧入されており、これにより、腐食（摩損）の形成が阻止される。コンポーネント５，１０，１１は転がり軸受けを形成しており、この転がり軸受けの内輪１１は、軸６に相対回動不能に座着しており、前記転がり軸受けの外輪１０は、中間支承部材１に不動に座着している。中間支承部材１と支承座３との間の相対運動をロックするためには、係止手段４が設けられている。付加的に、中間支承部材１によって包囲されており且つ予負荷ばね１３のための当接面として役立つ突出部１ａが示されている。

所定の負荷と結合されたモータ軸６が、直接に、又は極めて剛性のクラッチを介して機械的に結合された使用箇所では、軸６に伝達される負荷は、定置若しくは点状ではなく、回転してあらゆる軸受けコンポーネントに作用するということが起こり得る。この回転負荷は、必然的に機構のどこかで吸収されねばならない力を生ぜしめ、しかも、モータ軸受け若しくは支承座３は、大抵の場合は第１の機械的な「弱所」であるということが判っている。回転負荷により発生されるトルクは、軸受け５，１０，１１若しくはこの軸受けの外輪１０に伝達される。当該トルクが、転がり軸受け５，１０，１１の外輪１０と、支承座３との間の静止摩擦限界を超えると、外輪１０は一般にケーシングに対して相対的に回動する。本発明はこの回動を防止し、これにより、固定支承部を必要とすること無しに支承座を保護する。それというのも、固定支承部はモータ軸の長手方向膨張を補償しない恐れがあり、このことが装置破壊を招く恐れがあるからである。本発明はこの問題を、半径方向で発生する負荷に関して固定支承部と同様に作用する可動支承部を使用することにより解決する。

予負荷ばね１３は図示の構成に基づき回転はされず、このことは、付加的な材料負荷を防止し且つばねの耐用年数を向上させる。

本発明に基づく構成は、機械製作者にとって、機構の変更を行わずに済むという利点を有している。モータ製作者にとっては、標準規格コンポーネント（例えば廉価な転がり軸受け、玉軸受け）が使用可能であるという利点が生じる。更に、特殊な工具又は製作プロセスは不要である、つまり、付加的な製作コストが最小限であり且つ何れにしろ機械製作においては慣例の作業過程に限定されている。

駆動軸、軸受け及びケーシングの概略図である。

Claims (9)

1. 回転する回転対称的な機械部品（６）の可動支承部であって、中間支承部材（１）に相対回動不能に支承された外輪（１０）が設けられており、前記中間支承部材（１）が、ケーシング（３，８）の組込み空間内に配置されており、更に、回転する機械部品（６）と相対回動不能に結合された内輪（１１）が設けられている形式のものにおいて、
   当該可動支承部が、ケーシング（３，８）と中間支承部材（１）との間の回転方向での相対運動をロックし且つ機械部品（６）の回転軸線に沿って、ケーシング（３，８）と中間支承部材（１）との間の相対運動を可能にする係止部材を有していることを特徴とする、耐食性の支承部。
2. 前記係止部材が、耐食性の高い材料、特に黄銅又は特殊鋼を有しており、前記中間支承部材（１）が、プラスチックブシュ（１４）を介してケーシング（３，８）に配置されている、請求項１記載の可動支承部。
3. 回転方向での係止が、前記回転軸線に対して平行な機械的なガイドによって実現されている、請求項１又は２記載の可動支承部。
4. 前記ガイドが、中間支承部材（１）及びケーシング（３，８）の孔、並びにこれらの孔に挿入されたピン（４）によって実現されている、請求項３記載の可動支承部。
5. 前記係止が、ケーシング（３，８）にも中間支承部材（１）にも配置された、形状接続式の歯列によって実現されている、請求項３記載の可動支承部。
6. 前記係止が、請求項４又は５に記載の構成手段のうちの少なくとも１つを組み合わせることにより実現されている、請求項３記載の可動支承部。
7. 駆動軸（６）を有する電動モータであって、前記軸（６）が出力側で、モータフランジ（７）の切欠きに支承された、請求項１から６までのいずれか１項記載の可動支承部（９）によって支承されていることを特徴とする、電動モータ。
8. 当該電動モータが、モータ軸（６）に配置されたモータブレーキ及び／又は運動データ検出装置を有している、請求項７記載の電動モータ。
9. 軸（６）が周面負荷により負荷されている機械、特に生産機械であって、前記軸（６）が、請求項７又は８に記載の電動モータの出力部を介して、且つ例えばクラッチ又は駆動ベルト等の力伝達手段によって駆動されていることを特徴とする、機械。

Images