JP5371150B2 - ころがり軸受及び装置 - Google Patents
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Description
一方、磁性流体シール装置を使用しない装置にあっては、ベアリングに塗布されたグリース中に含まれている気泡や水分が真空中に放出され真空チャンバー内の真空の質を低下させたり、圧力変動が起こること、また、大気中で使用される一般産業用のころがり軸受においても、潤滑剤としてのグリースの量が多いと、ころがり抵抗が大きくなり、また、グリースの粘度によりころがり抵抗が大きく変化し、高温時には垂れが発生することも問題視されている(以下「第2の問題」という。)。
また、上記従来技術3においては、2つのボールベアリングの外輪の位置決めスペーサとして磁石自身を用い、内輪のスペーサとして別の専用スペーサを用いる構造であるため、材質の異なる磁石と専用スペーサとを同時加工する必要があり、少しでも両部材の長さがずれると、ころがり軸受の寸法精度上の要求から、使用することができないという問題があった。
さらに、上記従来技術4においては、リング状の磁石134を用い、磁石の一方の磁極Nを外輪の側面に密接させ、他方の磁極Sを内輪の側面に接近するように取り付ける構造であるため、リング状の磁石134を寸法精度良く形成するのが難しいとともに、寸法精度が悪い場合、円周全体に均一な磁力線が形成できないという問題があった。また、リング状の磁石134をころがり軸受のスペーサとして兼用させた場合、外輪及び内輪を寸法精度良く設置するのが困難であるという問題もあった。
また、本発明は、第2に、ころがり軸受の潤滑剤として潤滑性磁性流体を用いるとともに磁性流体シール装置を併用することにより、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、磁性流体シール装置の寿命を延ばすことができ、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を完全に防止できるころがり軸受装置を提供することを目的としている。
また、本発明のころがり軸受は、第2に、第1の特徴において、スペーサを外輪の側面に密接可能にリング状に形成し、該リング状のスペーサに、その外輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部を円周方向に複数設け、該凹部に磁石を嵌入させてなることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受は、第3に、第2の特徴において、スペーサを内輪の側面に密接可能にリング状に形成し、該リング状のスペーサに、その内輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部を円周方向に複数設け、該凹部に磁石を嵌入させてなることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受は、第4に、第1乃至第3のいずれかの特徴において、外輪、内輪及び転動体を強磁性材料から形成し、スペーサを非磁性材料から形成することを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第2に、第1の特徴において、ハウジング内の機内側に磁性流体シールを配置するとともに機外側にころがり軸受を配置し、磁性流体シールところがり軸受との間に非磁性材料からなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第3に、第2の特徴において、大気側に配置されたころがり軸受をアンギュラ玉軸受とし、該アンギュラ玉軸受の外輪又は内輪を大気側から押圧するように磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第4に、第1の特徴において、ハウジング内の中央部に磁性流体シールを配置するとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受を配置し、該機内側の深溝玉軸受の外輪又は内輪と磁性流体シールとの間に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設け、機外側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受の外輪又は内輪の機外側に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第5に、第1の特徴において、ハウジング内の中央部に磁性流体シールを配置するとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受を配置し、機内側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間に磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受の外輪又は内輪の機外側には磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
(1)ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることにより、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を防止することができる。
(1)ハウジング内に磁性流体シール及びころがり軸受を設け、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることにより、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、及びミストの発生や増稠剤の飛散して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を完全に防止することができる。
図1は、本発明の実施形態1に係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図、図2及び3は、実施形態1に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの例を示した斜視図である。
図1において、参照符号1は、真空側(機内側)と大気側(機外側)との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受装置のハウジング、参照符号2は動力伝達用の回転軸である。また、図中左側が真空側(機内側)、図中右側が大気側(機外側)である。
図1に示すように、ハウジング1と回転軸2との間には、真空側に磁性流体シール10が配置され、大気側にころがり軸受20が配置されている。
一対のポールピース12、13は、ハウジング1に密封性を向上させるためのOリング14、15を介して装着され、磁石11とポールピース12、13と磁性材料からなる回転軸2とで磁気回路を形成して、磁性流体16をポールピース12、13と回転軸2に形成された複数の環状突起4の先端との間に保持して密封対象側である真空側を真空状態に保持する密封機能を果たすものである。
そのため、本発明においては、軸受に使用する炭化水素油ベース磁性流体及びふっ素油ベース磁性流体を、特に、潤滑性磁性流体と呼ぶこととする。
また、磁石としては、例えば、金属又は磁石粉を充填した有機材料等からなる永久磁石が用いられる。
磁気回路の形成のため、ころがり軸受20の大気側の外輪23及び内輪24の大気側側面には、外輪23及び内輪24を真空側にを押圧するようにして、後述する磁石28を凹部に保持してなるスペーサ26、27が設けられている。
外輪23側のスペーサ26は、ボルト29によりハウジング1に締め込み固定され、また、内輪24側のスペーサ27は回転軸2の螺子部6への螺合により締め込み固定される。
さらに、回転軸2は磁性体から形成され、ころがり軸受20も一般的に使用されている金属製であり、磁性体である。
したがって、図1の例では、磁束が矢印で示す方向の磁気回路が形成される。すなわち、スペーサ26の永久磁石である磁石28から、外輪23、ボール25内輪24、スペーサ27の永久磁石である磁石28を経由して再びスペーサ26の磁石28に戻る磁気回路と、スペーサ26の永久磁石である磁石28から、外輪23及び21、ボール25、内輪22及び24、スペーサ27の永久磁石である磁石28を経由して再びスペーサ26の磁石28に戻る磁気回路とが形成される。
外輪側のスペーサ26及び内輪側のスペーサ27は、それぞれ独立しており、全体としてリング状をしており、断面は矩形形状で、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム等の非磁性材から形成されている。
また、これらのスペーサ26、27には、外輪又は内輪に接する側に開口する円筒状の凹部31が円周方向に等間隔に複数設けられている。図1の例では、スペーサ26に12個、スペーサ27に8個の円筒状の凹部31が形成されているが、個数については、適宜、設計的に決められるものである。これらの円筒状凹部31には、凹部31の径より若干小径の円筒状の磁石28が嵌入され、保持される。円筒状の磁石28の長さは円筒状凹部31の深さとほぼ同じであり、嵌入保持された場合、磁石28の露出面が外輪23又は内輪24と接するようになっている。
また、内輪側のスペーサ27の内周面には、回転軸の螺子部6に螺合するための螺子部33が形成され、回転軸2に螺合して固定される。
外輪側のスペーサ26の固定により外輪21及び23は真空側に押圧されてスペーサ4との間で挟着され、また、内輪側のスペーサ27の固定により内輪22及び24も真空側に押圧されて突起3との間で挟着される。
図3に示すスペーサは、磁石28を嵌入保持するところの外輪側のスペーサ26の凹部34の形状が、図2の凹部31と異なるが他の構成は図2に示すものと同じである。
すなわち、外輪側のスペーサ26の凹部34は、スペーサ26の内周側に面して切り欠き形成された矩形状をしている。外輪側のスペーサ26の矩形状の凹部34及び内輪側のスペーサ27の円筒状の凹部31内に円筒状の磁石28が嵌入・保持されるものである。なお、凹部34の断面形状は矩形状に限らず半円筒状でもよい。
さらにまた、ハウジング内に磁性流体シール及びころがり軸受を併設することにより、万一、ころがり軸受側から潤滑性磁性流体が真空側に溶け出したり移動するようなことがあっても、真空側に配置された磁性流体シールにより潤滑性磁性流体が捕捉されるため、真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を完全に防止することができる。
また、ころがり軸受からミストの発生や増稠剤の飛散が防止されることから、磁性流体シール側の磁性流体に不純物が混入することがないため、磁性流体シール装置の寿命を延ばすことができるという効果もある。
この実施の形態2に係るころがり軸受び装置は、ハウジング1と回転軸2との間に装着されて、ハウジング1と回転軸2との間をシールするととも回転軸2を回転自在に支持するものにであるが、図4に示すように、ハウジング1内の中央部に磁性流体シール10を配置するとともに該磁性流体シール10の両側に深溝玉軸受35、35を配置し、該真空側の深溝玉軸受35の外輪36又は内輪37と磁性流体シール10との間に、磁石を凹部に保持してなるスペーサ38、39を設け、大気側の深溝玉軸受35と磁性流体シール10との間には非磁性材料からなるスペーサ40を介在させ、大気側の深溝玉軸受35の外輪41又は内輪42の大気側に、磁石28を凹部に保持してなるスペーサ43、44を設けるものである。
この実施の形態3に係るころがり軸受び装置は、ハウジング1内の中央部に磁性流体シール10を配置するとともに該磁性流体シール10の両側に深溝玉軸受35、35を配置し、真空側の深溝玉軸受35と磁性流体シール10との間に磁性材料からなるスペーサ47を介在させ、大気側の深溝玉軸受35と磁性流体シール10との間には非磁性材料からなるスペーサ48を介在させ、大気側の深溝玉軸受35の外輪41又は内輪42の大気側には磁石を凹部に保持してなるスペーサ43、44を設けるものである。
スペーサ38、39、及び、スペーサ43、44は、同じものであり、外輪側のスペーサ38、43及び内輪側のスペーサ39、44は、それぞれ独立しており、全体としてリング状をしており、断面は矩形形状で、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム等の非磁性材から形成されている。
図6(a)では、これらの外輪側のスペーサ38、43及び内輪側のスペーサ39、44には、外輪又は内輪に接する側に開口する円筒状の凹部31が円周方向に等間隔に複数設けられている。図6(a)の例では、外輪側のスペーサ38、43に12個、内輪側のスペーサ39、44に8個の円筒状の凹部31が形成され、これらの円筒状凹部31には、凹部31の径より若干小径の円筒状の磁石28が嵌入され、保持される。円筒状の磁石28の長さは円筒状凹部31の深さとほぼ同じであり、嵌入保持された場合、磁石28の露出面が外輪36又は内輪37と接するようになっている。
すなわち、外輪側のスペーサ38、43の凹部34は、外周側に面して切り欠き形成された矩形状をしている。また、内輪側スペーサ39、44の凹部34は、内周側に面して切り欠き形成された矩形状をしている。この矩形状の凹部34内に円筒状の磁石28が嵌入・保持される。
なお、凹部34の断面形状は、矩形状に限らず半円筒状でもよい。
また、上記の図1乃至6に示した実施の形態1乃至3は、真空場に使用された例を示したものであるが、本発明はこれに限定されることなく、大気中で使用される一般の産業用ころがり軸受に適用できることはいうまでもないことである。
2 回転軸
3 回転軸の段部
4 回転軸の環状突起
5 スペーサ
6 回転軸の螺子部
10 磁性流体シール
11 磁石
12 ポールピース
13 ポールピース
14 Oリング
15 Oリング
16 磁性流体
17 潤滑性磁性流体
20 ころがり軸受(アンギュラ玉軸受)
21 外輪
22 内輪
23 外輪
24 内輪
25 ボール
26 外輪側のスペーサ
27 内輪側のスペーサ
28 磁石
29 ボルト
31 円筒状の凹部
32 ボルト穴
33 螺子部
34 矩形状の凹部
35 ころがり軸受(深溝玉軸受)
36 外輪
37 内輪
38 スペーサ
39 スペーサ
40 スペーサ
41 外輪
42 内輪
43 スペーサ
44 スペーサ
45 カバーリング
46 ボール
47 スペーサ
48 スペーサ
49 スナップリング
Claims (9)
- 機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受において、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路を形成するための磁石を凹部に保持してなるスペーサが、前記ころがり軸受の外輪または内輪の機外側に接して設けられることを特徴とするころがり軸受。
- 前記ころがり軸受の外輪の機外側に接して設けられる前記スペーサは、前記外輪の側面に密接可能にリング状に形成され、前記リング状のスペーサには、その外輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部が円周方向に複数設けられ、前記凹部に前記磁石が嵌入されてなることを特徴とする請求項1記載のころがり軸受。
- 前記ころがり軸受の内輪の機外側に接して設けられる前記スペーサは、前記内輪の側面に密接可能にリング状に形成され、前記リング状のスペーサには、その内輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部が円周方向に複数設けられ、前記凹部に前記磁石が嵌入されてなることを特徴とする請求項1または2記載のころがり軸受。
- 前記外輪、前記内輪及び転動体は強磁性材料から形成され、前記スペーサは非磁性材料から形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のころがり軸受。
- 機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受装置において、ハウジング内に磁性流体シール及びころがり軸受を設け、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路を形成するための磁石を凹部に保持してなるスペーサが、前記ころがり軸受の外輪または内輪の機外側に接して設けられることを特徴とするころがり軸受装置。
- 前記ハウジング内の前記機内側に前記磁性流体シールが配置されるとともに前記機外側に前記ころがり軸受が配置され、前記磁性流体シールと前記ころがり軸受との間に非磁性材料からなるスペーサが設けられることを特徴とする請求項5記載のころがり軸受装置。
- 前記機外側に配置された前記ころがり軸受をアンギュラ玉軸受とし、該アンギュラ玉軸受の外輪又は内輪を前記機外側から押圧するように前記磁石を前記凹部に保持してなる前記スペーサが設けられることを特徴とする請求項6記載のころがり軸受装置。
- 前記ハウジング内の中央部に前記磁性流体シールが配置されるとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受が配置され、該機内側の前記深溝玉軸受の外輪又は内輪と前記磁性流体シールとの間に前記磁石を前記凹部に保持してなる前記スペーサが設けられ、前記機外側の前記深溝玉軸受と前記磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサが介在され、前記機外側の前記深溝玉軸受の外輪又は内輪の前記機外側に前記磁石を前記凹部に保持してなる前記スペーサが設けられることを特徴とする請求項5記載のころがり軸受装置。
- 前記ハウジング内の中央部に前記磁性流体シールが配置されるとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受が配置され、前記機内側の前記深溝玉軸受と前記磁性流体シールとの間に磁性材料からなるスペーサが介在され、前記機外側の前記深溝玉軸受と前記磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサが介在され、前記機外側の前記深溝玉軸受の外輪又は内輪の前記機外側には前記磁石を前記凹部に保持してなる前記スペーサが設けられることを特徴とする請求項5記載のころがり軸受装置。
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