JPH04351399A - 潤滑剤供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、転がり軸受，歯車等の
機械要素に潤滑剤を供給する装置に係り、特に真空中、
宇宙空間等で潤滑剤を真空蒸着するのに好適な潤滑剤供
給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】宇宙空間等、メンテナンスの難しい環境
下での軸受，歯車等の機械要素への潤滑剤供給方式にお
いて、従来では、地上で潤滑剤を機械要素に塗布して被
用機構に組み込み、宇宙空間に打ち上げ、または稼働環
境下におくのが一般であり、被用機構の運転とともに潤
滑剤が消耗し、最終的に潤滑剤が沽渇した時点をもって
機構全体の寿命の到来として、上記被用機構全体を使い
捨てる方式がとられていた。

【０００３】この使い捨てという、経済性等の見地から
して好ましくない状況を解決すべく、新たな潤滑方式が
、例えば、特開平２−１７３４９９　号等に提案されて
いる。 上記公知例は、軸受，歯車，ボールねじ，その他各種の
機械要素を適用対象とし、これら要素の近傍に潤滑剤供
給源と要素の異常センサとを配置させ、各要素の潤滑状
態が悪化した段階で、潤滑剤を再供給することにより、
潤滑方式、ひいてはその被用機構全体の長寿命化を図っ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】機械要素には、一般に
コンパクト化が要求されるが、上記公知例では、各要素
の近傍に、潤滑剤供給源等の補器が必要なため、そのコ
ンパクト化に限界がある。すなわち、上記公知例は、装
置のコンパクト化を実現する潤滑剤供給源の形状，構造
等について、検討していない。

【０００５】本発明は、上記公知例等、従来の技術の問
題を鑑み、潤滑剤供給機構の蒸着性能を維持、向上しつ
つ、その長寿命化，コンパクト化の達成、さらに各種機
械要素への適用の容易化を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、潤滑剤用容器の壁内にヒータを内蔵し、か
つ蒸着機構の性能維持のため、熱良導性体からなる多孔
質材を潤滑剤内に埋めて潤滑源とし、上記潤滑剤へ上記
ヒータからの熱を良好に伝導する。また潤滑剤供給量の
必要量を少なくして指向性を高めるために、潤滑剤用容
器の蒸着用の蒸発孔を形成する。さらに潤滑剤供給装置
の寿命の長期化実現のため、潤滑剤を含浸した潤滑源を
複数の部分に分離し、各々に対応したヒータを、それぞ
れ独立して設置するとともに各種機械要素への適用性の
向上のため、上記潤滑剤供給装置を、薄型とし、あるい
は変形可能な材料から構成する。

【０００７】

【作用】潤滑剤用容器の壁の内部に薄型ヒータを内蔵す
ることにより、ヒータ用スペースが不要となるとともに
、また潤滑剤用容器の内部に多孔質の熱良導体が接触す
るので、従来のような潤滑剤用容器外壁に加熱用ヒータ
がある構造よりも伝熱効率が向上する。潤滑剤用容器に
設けた孔から蒸着剤が蒸発するので、蒸着剤の所要量が
、必要箇所へ指向性よく供給され、全潤滑量は少なくな
る。もって、潤滑剤供給装置の性能を維持しつつ、その
小型化が可能になる。また上記潤滑源が複数の部分に分
離し、その各々が独立するとともに各々にヒータが配備
し、各々のヒータのコントロールによって、必要最小量
の潤滑剤が応答性よく蒸着する。また本潤滑剤供給装置
は、薄型とし、または自在に変形可能な材料を適用して
可撓性をもたせることも可能で、それにより、軸受，歯
車等の各種機械要素への適用が容易になる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。

【０００９】本発明の、図１に示す実施例において、潤
滑剤は、多孔質または網状熱良導体に含浸されて潤滑源
１をなし、電気絶縁性容器２は、潤滑源１を容器２の内
壁に密着して収容している。容器２の壁内部には薄型ヒ
ータ３が埋め込んであり、この潤滑源１は、電流端子５
からのヒータ３への電流を流すことによって加熱される
。容器２の内壁への潤滑源１の密着によって、薄型ヒー
タ３の熱が潤滑剤１へ効率良く伝えられる。潤滑剤とし
て、銀，鉛，金等の軟金属、あるいは二硫化モリブデン
等の固体潤滑剤が適しており、また容器２の材料には、
アルミナ，酸化珪素等のセラミックスが適用可能である
。さらに上記の多孔質または網状熱良導体を金属性とす
れば、潤滑剤が、確実に、効率よく蒸発する。本実施例
によれば、ヒータ３の設置スペースを必要とせず、さら
に潤滑源１、ひいては潤滑剤が効率よく熱伝導を受け、
潤滑剤供給装置の小型化，高性能化が可能になる。 なお、上記潤滑剤供給装置は、例えば上記の、固体潤滑
剤を含浸した多孔質または網状熱良導体表面に、電気絶
縁性材料を蒸着し、ヒータ３の材料となる金属を、容器
２の壁へ、蒸発孔４の形成を考慮した線状等のパターン
に蒸着し、さらにその上面に絶縁材を蒸着すること等に
よって製造できる。上記電気絶縁性材料には、各種セラ
ミックス等がよく、また、上記電気絶縁性材料、あるい
は上記ヒータ３の金属材料の蒸着には、ＣＶＤ等の手法
が好適である。また、本実施例では、容器２に潤滑剤の
蒸着方向に向いた蒸発孔４が形成してあり、蒸発孔４に
よって、上記のように加熱した潤滑剤１が指向性良く蒸
発，流動する。

【００１０】図２は、上記図１実施例を、さらに薄型に
変形した実施例を示している。この実施例では、ヒータ
３は容器２の全壁内には埋め込まれず、すなわち蒸発孔
４の近傍はヒータ３の配設位置から除かれ、蒸発孔４の
近傍にはヒータ３が存在しないことになる。ここで、特
に無重力空間において、溶融した潤滑剤１の表面張力が
潤滑剤１の流動に影響し、潤滑剤１が蒸発孔４から流れ
出して、容器２の外壁を濡らしたり、あるいは蒸発孔４
を塞ぐ事態が考えられるが、本実施例は、上記問題を、
絶縁材で被覆したヒータ３’を蒸発孔４の付近に配設す
ることにより解決できる。本実施例は、潤滑剤供給装置
を、一層、コンパクト化，薄型化できる。

【００１１】図３は、上記図２実施例を修正した実施例
を示し、この実施例は、図２実施例の潤滑剤１流出防止
のため、被覆ヒータ３’の代替手段として、固体潤滑源
１における蒸発孔４の近傍にカット部１ａを設けてなる
。カット部１ａの形成によっても、上記で説明した、溶
融潤滑剤の表面張力による流れ出し、あるいは蒸発孔４
の閉塞を防止でき、潤滑剤供給装置は、潤滑蒸着性能を
良好としたまま、小型化，薄型化する。なお、図４は、
上記実施例の外観を示している。また、図５は、複数の
蒸発孔４を、容器２の表面に形成した修正例を示す。こ
の修正例によれば、潤滑剤は、容器２全体の広範囲にわ
たって効率よく蒸発する。

【００１２】図６は、図１実施例の容器２を細長の円筒
状容器とした実施例を示す。この実施例は狭いすきま等
に挿入するのに好適な形状とされている。

【００１３】図７は、図１実施例の容器２を薄型リング
状にした実施例を示し、図８は円実施例の外観を示す。 この実施例では、複数の蒸着孔４’は、リング形状の周
方向に沿って設けてある。上記のように、潤滑剤を含浸
した固体潤滑源１は、リング状容器２の壁内に内設した
ヒータによって加熱されるが、溶融潤滑剤は、上記蒸着
孔４’の形状によってリング形状容器２の周方向に均一
に供給される。蒸着孔４’は１つでもよい。本実施例は
、リング状の被用体、あるいは回転する被用体に適して
いる。

【００１４】図９は、上記図７および図８の実施例を適
用した転がり軸受を示し、同転がり軸受に符号７を符し
ている。図中、６はリング状潤滑剤供給装置であり、蒸
着機構６は、軸受７の転動体に隣接している。また潤滑
剤供給装置６の反対位置にシールド板８が設けてあり、
シールド板８は、蒸発した潤滑剤を要所以外の部分へ飛
散させない。この構成によって、潤滑剤が、軸受７の回
転摺動部に効率よく供給される。なお、潤滑剤供給にお
いて軸受７の転動体は回転しているため、蒸着孔４’は
１つであっても転動体に均一に潤滑剤が蒸着されること
になる。このように本軸受構造は、軸受周囲の大きなス
ペースを要せずに、安定して潤滑剤を供給できる。図１
０は、上記軸受７において、潤滑剤供給装置６とシール
ド板８とを一体化した軸がり軸受を示している。潤滑剤
供給装置６と軸受との一体化により、さらにスペースを
小さくでき、また、被用体機構部への組込みも容易にで
きる。

【００１５】図１１は、上記第５実施例を例とした第６
実施例を示し、この実施例では、潤滑源１を複数に分割
して潤滑源１’とし、各々の潤滑源１’が、リング状に
周方向に配置してある。同様に、ヒータ３’は、潤滑源
１’に対応して分割され、さらに各潤滑源１’に、それ
ぞれ１つの蒸発孔４’が設けてある。この実施例の構成
により、所要に応じて、各々のヒータ３’によって、各
潤滑源１’が個別に加熱蒸発し、潤滑源の蒸発応答性が
よくなり、さらに固体潤滑剤が最小必要量だけコントロ
ールして蒸着されることになる。

【００１６】図１２は、変形自在な固体潤滑剤１”と変
形自在なヒータ３”とからなる実施例を示し、同実施例
において、固体潤滑剤１”と、ヒータ３”とは、図１３
に示すように、絶縁性材料２”を介して隔離積層されて
いる。絶縁性材料２”の表面には、上記のように蒸発孔
４”が、複数、散在し、上記のように蒸発孔４”から潤
滑剤が蒸発可能となっている。本実施例の構造によって
、潤滑剤供給装置は、変形自在な潤滑シート１０となり
、所望に応じて変形できる。

【００１７】図１４は、上記図１２実施例を修正した実
施例を示し、同実施例では、固体潤滑剤１”とヒータ３
”とを図１４に示すように、複数の部分に分割形成して
いる。本実施例では、必要に応じて、例えば図中の切断
部等のように切断でき、切断しても切断部から潤滑剤が
蒸発して漏れだすことがないため、潤滑剤供給装置は、
任意の形状で利用可能となる。このように本実施例によ
ると、潤滑剤供給装置の形状を、任意の形状に切断，変
形できるので、各種機械要素の摺動部，回転部への適用
が、一層、容易になる。図１５に、上記図１２実施例の
潤滑シート製造方法の１例を示す。この製造方法におい
て、薄肉の金属製シート２７に、複数のくぼみ２４を形
成して打ち抜いて電気絶縁性材料とし、その両面に材料
２５を蒸着する。多孔質材料に潤滑剤を含浸した固体潤
滑源２６を成形し、上記くぼみ２４の形状に適合させて
から、複数のくぼみ２４に装着する。その上面を、前も
って蒸発孔４”を形成し薄肉の金属製シート２７’で覆
う。また、くぼみ２４の裏面において、ヒータ３”を蒸
着し、さらに電気絶縁材２８を蒸着してヒータを絶縁す
る。このようにして、図１４に示す上記潤滑シートが製
造可能である。なお、シート２７，２７’の材質として
、例えばフレキシブルなアルミニウム等が挙げられ、固
体潤滑源２６の多孔質材料として、やはりアルミニウム
等の熱良導体金属が好適である。材料２５としては、ア
ルミナ，ボロンナイトライド等がよい。また、上記蒸着
方法として、例えばＣＶＤ等が適する。

【００１８】図１６は、上記図１２実施例を修正した実
施例を示している。同実施例は、上記の分離潤滑源タイ
プを上記第７実施例の潤滑シート形状とした例であり、
図中の符号１”’，１ａ”’は種類の異なる固体潤滑源
を示す。各潤滑源の背面に、それぞれ独立したヒータ３
”’が設けてあり、それによって、潤滑源の１または複
数を、あるいは種類の異なる潤滑源を加熱でき、よって
潤滑剤を同時または間欠的に機械要素へ蒸着できる。本
実施例は、硬板状としても上記と同様に機能しうる。蒸
発孔は、そのままでもよいが、低融点材料で封じて潤滑
効果を高めてもよい。すなわち低融点材料で蒸発孔を封
じると、蒸発孔はヒータによる加熱時まで開口しないた
め、固体潤滑剤が外界と遮断され、酸化，自然蒸発等に
よる劣化が生じず、潤滑剤の効能を長期間維持すること
ができる。さらに各種ガス環境下における適用にも潤滑
剤の効能は、長期間維持される。

【００１９】図１７は、上記図１６実施例の蒸着シート
を稼働させる際の実施例を示している。同実施例におい
て、ヒータ用電源１２は、分離型の各ヒータ３”’と、
個別に接続するとともにコントローラ１３に接続してあ
り、コントローラ１３によって制御される。この構成に
よって、上記のように各ヒータ３”’の１つあるいは複
数を対象として、順次あるいは同時に加熱させ、もって
一種または異種の潤滑剤が同時、または間欠的に供給で
き、機械要素の潤滑状態に応じて、潤滑剤が蒸着可能に
なる。

【００２０】図１８は、本発明のさらに別の実施例を示
している。同実施例において、容器２’の中にヒータ３
””が内蔵され、容器２’は、また、絶縁性固体潤滑剤
１４を収容する。ヒータ３””の形状は、線状，板状等
でよい。また、絶縁性固体潤滑剤１４の材質としてＭｏ
Ｓ二硫化モリブデン等があり、絶縁性固体潤滑剤１４を
容器２’に注入することにより、電気的に短絡すること
なく潤滑剤を蒸着できる。さらに、ヒータ３””として
例えば線状ヒータ１５を適用し、図１９に図示のように
線状ヒータ１５の外周部を絶縁材１６で被覆することに
よって、一般の軟質金属等の固体潤滑剤が利用可能にな
る。 本実施例も、また、潤滑剤供給装置のコンパクト化が実
現できる。

【００２１】図２０は、本発明の、図１０の転がり軸受
の使用例としての実施例を示している。同実施例におい
て、上記のように、薄型リング状の潤滑剤供給装置６が
、転がり軸受に一体化して取り付けてあり、転がり軸受
は、ハウジングと軸の間に嵌合している。また、軸受に
センサ手段１８が取り付けてあり、センサ手段１８は、
コントローラ１３’に接続し、コントローラ１３’は、
電源１２’に接続し、電源１２’は、潤滑剤供給装置内
のヒータに導通している。センサ手段１８によって、軸
受の潤滑状態の異常が検知され、センサ手段１８の出力
信号は、コントローラ１３’に送信される。上記出力信
号に基づきコントローラ１３’は電源１２’を制御し、
その制御に基づいて、電源１２’は潤滑剤供給装置内の
ヒータに電力を供給する。上記構成によって、軸受の潤
滑状態に応じて潤滑剤が供給されるので、軸受の寿命が
格段に向上する。なお、センサ手段１８として、ＡＥセ
ンサ（アコースティック　　エミッションセンサ）、加
速度センサ等が適している。

【００２２】図２１は、本発明の適用母体として可能な
、宇宙ステーションの一部をなすＪａｐａｎｅｓｅ　Ｅ
ｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｄｕｌｅ（以下ＪＥＭと
する）を示している（ＪＥＭは、将来、宇宙空間に打ち
上げ予定である）。このＪＥＭには、暴露台２１での実
験のためのマニピュレータ２２が装備されている。マニ
ピュレータ２２は大型マニピュレータとその先端部に取
り付けられる小型マニピュレータとからなり、マニピュ
レータ２２によって作業の遠隔操作が可能となる。すな
わち、オペレータは、与圧部２３内からマニピュレータ
２２を操作して、暴露台の実験装置を操作する。実験、
その他の作業を確実にするには、マニピュレータ２２の
スムーズな動作が必要であり、またマニピュレータシス
テムの要求寿命が約１０年から３０年と長いことから、
マニピュレータ２２の関節部等の軸受，歯車等には高信
頼度，長寿命が要求されるが、本発明は、このようなＪ
ＥＭの要請にも、好適に応じることができる。図２２に
、図２１のマニピュレータの関節部に、図２０の実施例
、すなわち軸受と一体型の潤滑剤供給装置を取り付けた
状態を示す。図中、１２”はヒータ加熱用の電源であり
、上記のようにセンサ１８’が軸受の異常を検知して出
力信号を発信し、センサ１８’からの出力信号によって
、コントローラ１３”が、電源１２”を制御する。上記
のように本発明は、潤滑剤供給装置をコンパクト化し、
潤滑剤蒸着を反復継続可能としてその寿命が延びるので
、本実施例において、潤滑蒸着機構を軸受に付加しても
関節全体のサイズは大型化せず、さらにマニピュレータ
の寿命は大幅に延びる。

【００２３】図２３は、上記図１２実施例または図１６
実施例の蒸着シートを、滑り軸受に適用した実施例を示
し、図２４はその断面を示す。同実施例において、蒸着
シート１０’は、軸受ハウジング１９の全周あるいは一
部にて、軸の表面とギャップを介して対向している。蒸
着シートが変形可能になると、蒸着シートを各種機構要
素の形状に応じて自由に変形できるので、機械要素への
適用が容易になる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、潤滑剤
供給装置がコンパクト化し、潤滑剤蒸着が反復継続可能
となるので、その長寿命化が達成され、さらに機械要素
への適用に応じた変形も可能となり、もって、転がり軸
受，滑り軸受等広汎な機械要素へ容易に適用できるとと
もに、特にＪＥＭ宇宙ステーションのような特殊環境下
におかれる装置に対しても、長期にわたり有効に適用で
き、ひいては宇宙ステーション，転がり軸受，滑り軸受
その他の機械要素の使用寿命を向上できる等の効果が奏
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】上記実施例を薄型化した、本発明の実施例を示
す断面図である。

【図３】上記図２実施例の潤滑剤流出防止手段を変形し
た、本発明の実施例を示す断面図である。

【図４】上記図２実施例、図３実施例の外観を示す斜視
図である。

【図５】上記実施例の蒸発孔を多孔とした修正例を示す
斜視図である。

【図６】上記図１実施例を棒状とした、本発明の実施例
を示す断面図である。

【図７】上記図１実施例をリング状とした、本発明の実
施例を示す断面図である。

【図８】上記図７実施例の外観を示す斜視図である。

【図９】上記図７実施例を適用した転がり軸受の実施例
を示す断面図である。

【図１０】上記図７実施例を軸受と一体化した軸がり軸
受の実施例を示す断面図である。

【図１１】上記図７実施例の潤滑源を複数とした、本発
明の実施例を示し、図１１（Ａ）は断面図、図１１（Ｂ
）は図１１（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。

【図１２】潤滑剤供給装置をシート状とした、本発明の
実施例の外観を示す斜視図である。

【図１３】図１２の断面図である。

【図１４】上記図１２実施例の潤滑源，ヒータを分割し
た、本発明の実施例を示す断面図である。

【図１５】上記実施例の潤滑シートの製造方法の説明図
であり、図１５（Ａ）は分解斜視図、図１５（Ｂ）は図
１５（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図である。

【図１６】上記図１２実施例の潤滑源を分割型とした、
本発明の実施例を示す断面図である。

【図１７】上記図１２実施例の使用例としての本発明の
実施例の線図である。

【図１８】ヒータを潤滑剤内に挿入した、本発明の実施
例を示す断面図である。

【図１９】上記図１８の実施例の、ヒータの修正例を示
す断面図である。

【図２０】本発明の、図１０の転がり軸受の使用例とし
ての実施例を示す線図である。

【図２１】本発明の被用体の一例としての、宇宙ステー
ション用日本モジュールの斜視図である。

【図２２】本発明の潤滑剤供給装置を適用した、図２１
のモジュールのマニピュレータを示す断面図である。

【図２３】上記図１２実施例または図１６実施例を滑り
軸受に適用した実施例を示す断面図である。

【図２４】図２３のＣ−Ｃ’線断面図である。

【符号の説明】

１…潤滑源、２…容器、３…ヒータ、４…蒸発孔、５…
電流端子、６…リング状潤滑剤供給装置、７…転がり軸
受、８…シールド板、１０…潤滑シート、１２…電源、
１３…コントローラ、１５…線状ヒータ、１６…絶縁材
、１８…センサ手段、１９…軸受ハウジング、２１…暴
露台、２２…マニピュレータ、２３…与圧部、２４…く
ぼみ、２６…固体潤滑源、２７…金属シート、２８…電
気絶縁材。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性容器の壁内にヒータを内蔵し、上記
   容器内に潤滑源を収容するとともに上記絶縁性容器に少
   なくとも１個の孔を形成してなり、上記潤滑源は熱良導
   体からなる多孔質または網状材料に潤滑剤を含浸してな
   る潤滑剤供給装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の潤滑剤供給装置において
   、上記潤滑源を、上記孔の近傍を除いた位置に配設した
   ことを特徴とする潤滑剤供給装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の潤滑剤供
   給装置において、上記容器を薄型にしたことを特徴とす
   る潤滑剤供給装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の潤滑剤供給装置において
   、上記容器をリング状にしたことを特徴とする潤滑剤供
   給装置。
5. 【請求項５】請求項３に記載の潤滑剤供給装置において
   、上記容器と、上記潤滑源とは、変形可能な材料からな
   ることを特徴とする潤滑剤供給装置。
6. 【請求項６】請求項３から請求項５までのいずれかに記
   載の潤滑剤供給装置において、上記潤滑源を複数の部分
   に分離するとともに、分離した潤滑源の各々に、上記ヒ
   ータを、それぞれ独立して設置したことを特徴とする潤
   滑剤供給装置。
7. 【請求項７】請求項３から請求項６のいずれかに記載の
   潤滑剤供給装置を取り付けた転がり軸受。
8. 【請求項８】請求項３，請求項５または請求項６のいず
   れかに記載の潤滑剤供給装置を取り付けた滑り軸受。
9. 【請求項９】電気絶縁性からなる容器内に線状ヒータを
   内蔵し、このヒータに電気絶縁性潤滑剤を含浸した潤滑
   剤供給装置。
10. 【請求項１０】請求項９に記載の潤滑剤供給装置におい
    て、上記のヒータ表面を電気絶縁材料で被覆し、また、
    上記潤滑剤が軟金属材料からなることを特徴とする潤滑
    剤供給装置。