TW201540976A - 滾子軸承裝置 - Google Patents

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TW201540976A
TW201540976A TW104101159A TW104101159A TW201540976A TW 201540976 A TW201540976 A TW 201540976A TW 104101159 A TW104101159 A TW 104101159A TW 104101159 A TW104101159 A TW 104101159A TW 201540976 A TW201540976 A TW 201540976A
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Mamoru Mizutani
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Ntn Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

本發明之課題係在於，藉由致力改善形成潤滑油槽46之袋體46a的形狀，而不需要各個軸承尺寸的圓弧狀模具，即使間隔件的寬度變長，亦可謀求形成於圓環狀之外殼的潤滑油槽之收容空間的有效活用。 本發明提供一種滾珠軸承裝置10，係由滾珠軸承11、及至少具備具有潤滑油之送出口的潤滑油槽46之供油單元13的組合所構成，前述供油單元13係設置於與前述滾珠軸承11相鄰接而設置之間隔件16的內環17與外環18之間的空間，其中，前述潤滑油槽的收容空間，係與間隔件之軸方向寬度大致相同，且周方向長度係在由間隔件16之軸方向觀察時之中心角θ的範圍，該收容空間內所收容之潤滑油槽46，係由寬度與收容空間之軸方向寬度大致相同，且長度與間隔件之中心徑A×π×(θ/360)大致相同之袋體46a所構成。

Description

滾子軸承裝置
本發明關於一種工具機或工業機械所使用之滾珠軸承裝置，特別關於由滾珠軸承與供油單元的組合所構成之滾珠軸承裝置。
以此種滾珠軸承裝置110而言，係如第13圖所示，有一種由滾珠軸承111、抵接於其軸方向之一端部的間隔件112及組入於間隔件112之供油單元113所構成者(專利文獻1)。
此滾珠軸承裝置110係組入轉軸114與外殼115之間以供使用，滾珠軸承111之另一端部亦由另一個間隔件所抵接，藉由兩方的間隔件112、116來進行滾珠軸承111之軸方向的定位。
滾珠軸承111係由作為旋轉側之軌道環的內環117、固定側的外環118和介在於該等軌道環之間之預定數量的轉動體119、及於一定間隔保持此轉動體119的保持器121所構成之斜角滾珠軸承、或深溝滾珠軸承，在滾珠軸承111中預先封入期望的潤滑膏，且在間隔件116側的端部裝設密封板122。
間隔件112係由內環側間隔件112a與外環側間隔件112b所構成，內環側間隔件112a係嵌合固定於轉軸114側，抵接於內環117之一方的端面。外環側間隔件112b係嵌合固定於外殼115的內徑面，抵接於外環118之一方的端面。另一方的間隔件116也同樣地嵌合固定於轉軸114側及外殼115側，抵接於內環117及外環118之另一方的端面。
如第14圖所示，前述供油單元113係在圓環狀的外殼124內，於圓周方向收納有發電部141、充電部142、控制部143、驅動部144、泵145、潤滑油槽146等各構件而構成。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開第2013-60999號公報
另外，殼本體124a內所收納之潤滑油槽146係由袋體所構成，沿著圓環狀的外殼124配置成圓弧狀。
此圓弧狀的袋體146a，有一種如第15圖所示般將切割為圓弧狀之2片的片材146b、146b上下重疊後，如第16圖所示般，將重疊之2片的片材146b、146b之外周部熱熔接而形成。於第16圖中，熱熔接部分146c係以網點顯示。
如此，在將由經切割為圓弧狀之2片的片材146b、146b所構成之袋體146a配置於圓環狀的外殼124時，如第13圖所示，在間隔件112的寬度較長時，會在由袋體146a所構成之潤滑油槽146之軸方向的側方產生大的無法利用空間S，而有無法謀求活用圓環狀之外殼124的潤滑油槽146之收容空間的問題產生。
此外，形成用以構成潤滑油槽146之圓弧狀之樹脂製的袋體146a時，需要進行圓弧狀之片材的切割，且在熱熔接時，依各個軸承尺寸，需要沿著圓弧狀之形狀的圓弧狀模具。
對此，本發明之課題係在於藉由改善用以形成潤滑油槽之袋體的形狀，而不需要各個軸承尺寸的圓弧狀模具，即使間隔件的寬度較長，亦可謀求形成於圓環狀之外殼的潤滑油槽之收容空間的有效活用。
為解決前述課題，本發明之滾珠軸承裝置，係由滾珠軸承、及至少具備具有潤滑油之送出口的潤滑油槽、泵、驅動部、電源部、控制部之供油單元的組合所構成，前述供油單元係設置於與前述滾珠軸承相鄰接而設置之間隔件的內環與外環之間的空間，其中，前述供油單元之潤滑油槽的收容空間，係與間隔件之軸方向寬度大致相同，且周方向長度係在由間隔件之軸方向觀察時之中心角θ的範圍，該收容空間內所收容之潤滑油槽，係由寬度與收容空間之軸方向寬度大致相同，且長度與間隔件之 中心徑A×π×(θ/360)大致相同之袋體所構成。
構成前述潤滑油槽之矩形的具有柔軟性的袋體，其寬度係與收容空間之軸方向的寬度大致相等，而長度係與間隔件之中心徑A×π×(θ/360)大致相等，故不會在收容空間產生浪費的閒置空間，而可謀求收容空間的有效活用。
此外，矩形的帶體可藉由將條狀的片材重疊而直線狀地熔接4邊、或將具有間隔件寬度2倍的寬度之條狀的片材對折，而直線狀地熔接3邊來製造，故不需要特別形狀的模具。
再者，構成潤滑油槽之袋體可使用麻等之織布、樹脂、於織布被覆有樹脂或橡膠等之製品，惟考慮到處理容易性、製造性、成本等時，以樹脂製者較佳。
10、110‧‧‧滾珠軸承裝置
11、111‧‧‧滾珠軸承
12、16、112、116‧‧‧間隔件
12a、112a‧‧‧內環側間隔件
12b、112b‧‧‧外環側間隔件
12c、12d‧‧‧凹部
13、113‧‧‧供油單元
14、114‧‧‧轉軸
15、24、115、124‧‧‧外殼
17、117‧‧‧內環
18、118‧‧‧外環
19、119‧‧‧轉動體
21、121‧‧‧保持器
22、122‧‧‧密封板
24a、124a‧‧‧殼本體
24b‧‧‧蓋體
24c‧‧‧螺絲
24d‧‧‧凸條
44、144‧‧‧驅動部
41、141‧‧‧發電部
42、142‧‧‧充電部
43、143‧‧‧控制部
45、145‧‧‧泵
45a‧‧‧吸入管
45b‧‧‧送出管
45c‧‧‧送出嘴
46、146‧‧‧潤滑油槽
46a、146a‧‧‧袋體
46b‧‧‧樹脂片材
46c、146c‧‧‧熱熔接部分
47a‧‧‧軸承溫度感測器
47b‧‧‧軸承旋轉感測器
47c‧‧‧潤滑油剩餘量感測器
47d‧‧‧潤滑油溫度感測器
51‧‧‧CPU
52、53‧‧‧熱傳導體
54‧‧‧熱電元件
55‧‧‧鐵芯
56‧‧‧線圈
57‧‧‧絕緣性基台
58‧‧‧固定側絕緣基板
59‧‧‧可動側絕緣基板
60‧‧‧電極
61‧‧‧駐極體
62‧‧‧滑動裝置
63‧‧‧配重件
64‧‧‧壓電體
146b‧‧‧片材
第1圖係從第3圖的A-A線的方向所見的剖面圖。
第2圖係從第3圖的B-B線的方向所見的局部剖面圖。
第3圖係供油單元之第1圖的X1-X1線的剖面圖。
第4圖係顯示供油單元之外殼的其他實施形態的剖面圖。
第5圖(a)係顯示將用以形成本發明中使用之樹脂製的袋體之2片條狀的樹脂片材予以重疊之狀態的俯視圖，第5圖(b)係將重疊之2片條狀的樹脂片材的外周熱熔接而形 成之本發明中使用之樹脂製的袋體的俯視圖。
第6圖(a)係顯示將用以形成本發明中使用之樹脂製的袋體之條狀的樹脂片材對折之狀態的俯視圖，第6圖(b)係將對折之外周的3邊熱熔接而形成之本發明中使用之樹脂製的袋體的俯視圖。
第7圖係第3圖中之以兩點鏈線的○記號包圍之袋體的放大圖。
第8圖係顯示供油單元之電源部的一例之放大剖面圖。
第9圖係顯示供油單元之電源部的一例之放大剖面圖。
第10圖係顯示供油單元之電源部的一例之放大剖面圖。
第11圖係顯示供油單元之電源部的一例之放大剖面圖。
第12圖係驅動部之詳細方塊圖。
第13圖係從第14圖之A-A線的方向所見之習知滾珠軸承裝置的剖面圖。
第14圖係習知之供油單元之第1圖的X1-X1線的剖面圖。
第15圖係顯示將用以形成習知例中使用之樹脂製袋體的2片圓弧狀之樹脂片材重疊之狀態的俯視圖。
第16圖係將重疊之2片圓弧狀的樹脂片材的外周熱熔接而形成之習知例之樹脂製的袋體的俯視圖。
以下，依據所附圖式說明本發明之實施形態。
第1圖至第3圖所示之實施形態的滾珠軸承裝置10係由滾珠軸承11、抵接於其軸方向之一端部的間隔件12及組入於間隔件12之供油單元13所構成，用以組入轉軸14與外殼15之間來使用。滾珠軸承11之另一端部亦有另一個間隔件16抵接，藉由兩方的間隔件12、16來進行滾珠軸承1之軸方向的定位。本實施形態之轉軸14係水平地設置。
滾珠軸承11可為由作為旋轉側之軌道環的內環17、固定側的外環18、和介在於該等軌道環之間之所需數量的轉動體19、及保持此轉動體19於一定間隔的保持器21所構成之斜角滾珠軸承、或深溝滾珠軸承的任一者。在滾珠軸承11中預先封入期望的潤滑膏，且在間隔件16側的端部裝設密封板22。
間隔件12係由內環側間隔件12a與外環側間隔件12b所構成，內環側間隔件12a係嵌合固定於轉軸14側，並抵接於內環17之一方的端面。外環側間隔件12b係嵌合固定於外殼15的內徑面，並抵接於外環18之一方的端面。另一方的間隔件16也同樣地嵌合固定於轉軸14側及外殼15側，並抵接於內環17及外環18之另一方的端面。
如第3圖所示，前述供油單元13係在圓環 狀的外殼24內，於圓周方向收納有發電部41、充電部42、控制部43、驅動部44、泵45、潤滑油槽46等各構件而構成。
如第2圖所示，供油單元13之圓環狀的外殼24係藉由：軸承11的相反側的面為開放之剖面呈ㄈ字形的殼本體24a、及封閉此殼本體24a之開口部，且相對於殼本體24a裝拆自如的蓋體24b所構成。此殼本體24a與蓋體24b係由PPS等同種類的熱可塑性樹脂所構成。
外殼24的蓋體24b係藉由螺絲24c固定於殼本體24a，藉由取下螺絲24c而拆下蓋體24b，即可不拆除供油單元13整體而對收納於殼本體24a內之潤滑油槽46補充潤滑油。
殼本體24a的外周面係藉由接著劑而接著固定於外環側間隔件12b的內徑面。用以接著固定殼本體24a的接著劑可使用環氧樹脂等。
第4圖的實施形態係顯示不使用接著劑而將外殼24固定於外環側間隔件12b之內徑面的例子。
在此第4圖的例中，係於外環側間隔件12b之內徑面之軸方向的兩側，形成朝外徑方向凹陷的一對凹部12c、12d，且於殼本體24a之滾珠軸承11側的外徑面，形成用以嵌合於凹部12c的凸條24d，將此凸條24d嵌合於凹部12c，並將藉由螺絲24c固定於殼本體24a之蓋體24b的外徑部嵌合於另一方的凹部12d，而藉由螺絲24c將蓋體24b螺鎖固定於殼本體24a，藉此，利用殼本體24a的凸 條24d與蓋體24b的外徑部包夾外環側間隔件12b的內徑面，不使用接著劑而將外殼24固定於外環側間隔件12b的內徑面。
接著，收納於殼本體24a內之潤滑油槽46係由具有柔軟性之樹脂製的袋體46a所構成，沿著圓環狀的外殼24配置為圓弧狀。
樹脂製的袋體46a可藉由例如下述方式形成：如第5圖(a)所示，具有與殼本體24a之寬度L大致相同的寬度，且長度為殼本體24a的袋體46a之收容空間之周方向的長度，亦即在袋體46a之收容空間為間隔件12之中心角θ°之範圍時，將具有間隔件12之中心徑A×π×(θ/360)之長度的2片矩形之條狀的樹脂片材46b、46b上下重疊，且如第5圖(b)所示，將外周的4邊直線狀地熱熔接。符號46c係表示熱熔接部分。
此外，如第6圖(a)所示，亦可藉由將殼本體24a之寬度L之2倍寬度的條狀之樹脂片材46b對折，並如第6圖(b)所示，將外周的3邊直線狀地熱熔接而形成。
如第7圖放大所示，袋體46a係設有與泵45連接之吸入管45a，惟此吸入管45a係可在藉由熱熔接形成袋體46a時，夾入用以形成袋體46a而相重疊的樹脂片材之間並進行熱熔接，藉此與袋體46a一體化。
形成潤滑油槽46之袋體46a的素材，可使用聚醯胺(例如、聚醯胺11、聚醯胺12)、氟橡膠(FKM)、聚醯胺系彈性體、聚乙烯、聚酯、聚丙烯等，惟，若為不 會受到收容於袋體46a內之潤滑油侵蝕之素材，則並無限定。
設於潤滑油槽46之袋體46a的吸入管45a，較佳係可相對於泵45拆除者。當吸入管46a設為可相對於泵45拆除時，可在潤滑油槽46內之潤滑油的剩餘量用罄時，從泵45拆下吸入管46a，而從吸入管45a對袋體46a內補充潤滑油。
此外，藉由使袋體46a可相對於泵45拆除，即可事先準備已充填有潤滑油之預備的袋體46a，當袋體46a內的潤滑油用罄時，拆除使用完的袋體46a並更換預備的袋體46a，藉此，可在短時間內進行潤滑油的補充。由於可在潤滑油製造商管理的狀態下對預備的袋體46a進行潤滑油的充填，故可減少異物侵入袋體46a內等充填時的危險性。再者，較佳係對預備之袋體46a的吸入管45a裝設蓋體，以防止在保管中有異物混入。
對潤滑油槽46之袋體46a所充填之潤滑油的黏度，若太高時會使泵的負載、對於電源的負擔等變大，故較佳為VG22的程度。
在上述各實施形態中，於圓環狀之外殼24內，係除了潤滑油槽46以外，還於圓周方向收納有發電部41、充電部42、控制部43、驅動部44、泵45等。
以發電部41而言，例如第8圖所示，可使用利用熱電效應而進行發電者。亦即，使用滾珠軸承裝置10時，內環17與外環18的溫度會因與轉動體19(參照第1 圖)的摩擦熱而上升。通常外環18係組入機器的外殼15,故因熱傳導而散熱，而在內環17、外環18之間會產生溫度差。其溫度係傳導至各熱傳導體52、53，使熱電元件54的兩端面產生溫度差，藉此利用熱電效應(seebeck effect)進行發電。
在使用設置有貫通殼本體24a之內周面與外周面的熱傳導體52、53並於該等熱傳導體52、53之間介在有熱電元件54之製品時，較佳係在貫通殼本體24a之外周面的熱傳導體52與外環側間隔件12b之內徑面相接的面，使用有考量熱導電性之接著劑。再者，外環側之熱傳導體52的外徑係與外環側間隔件12b之內徑尺寸設為相同而密著，以使散熱效果變高。另一方面，內環側之熱傳導體53未與內環側間隔件12a相接。若有可能，較佳係使外環側與內環側之熱傳導體52、53的體積相等。
再者，為了提高熱傳導率及密著性，於外環側間隔件12b之內徑面與熱傳導體52之間、熱傳導體52與熱電元件54之間、熱電元件54與內環側之熱傳導體53之間，較佳係塗布散熱膏等。一般而言，散熱膏係以矽酮為主成分。此外，熱傳導體52、53係使用熱傳導率高的金屬。例如，可例舉銀、銅、金等，惟從成本面觀之，一般係使用銅。再者，亦可為以銅作為主成分之銅合金。此外，亦可為以銅作為主成分之燒結合金。
發電部41除了利用熱電效應進行發電者之外，還可使用第9圖、第10圖、第11圖所示者。
第9圖所示者，係在滾珠軸承裝置10內存在有交變磁場時所適用者。在工具機等之內設軸內部或處理大電力之高頻機器的附近，會產生漏磁通及高頻射波。利用此漏磁通，藉由電磁感應進行發電。亦即，藉由對單側開放之E形的鐵芯55組合線圈56，以效率良好地感應到交變磁場，藉由電磁感應進行發電。於鐵芯55的開放面安裝有絕緣性基台57。在已知漏磁通的頻率時，亦可除去鐵芯55而使用與漏磁通的頻率諧振的線圈56。
第10圖所示者，係在滾珠軸承裝置10內有振動產生時所適用者。亦即，於固定側絕緣基板58及配置於其上之可動側絕緣基板59的對向面，分別設置多數個電極60，並僅於固定側絕緣基板58的電極60層疊駐極體61，且對可動側絕緣基板59的電極60設置空隙而使其相對向。可動側絕緣基板59係因滑動裝置62而僅可沿著圖中之箭號a的方向移動。
當在滾珠軸承裝置10產生振動時，可動側絕緣基板59藉由滑動裝置62而沿著箭號a的方向振動。此時，藉由固定側絕緣基板58及可動側絕緣基板59的相對運動與駐極體61的設置，而在電極60間產生靜電感應之電荷。藉由將該所產生的電荷取出至外部而進行發電。
第11圖所示者，係在滾珠軸承裝置10內產生振動時所適用者。亦即，於固定側絕緣基板58與配重件63之間配置具有彈性之片狀的壓電體64。當滾珠軸承裝置10產生振動時，由於配重件63與壓電體64的配置使得配 重件63沿著箭號a的方向振動。此時，於壓電體64產生變形而藉由介電極化產生電動勢。將此電動勢取出至外部而藉以進行發電。
藉由發電部41所發電之電荷，係蓄電於蓄電池或電容器等之充電部42。電容器較佳係使用電雙層電容器(capacitor或稱為condenser)。
如第12圖所示，控制部43係例如具備軸承溫度感測器47a、軸承旋轉感測器47b、潤滑油剩餘量感測器47c、潤滑油溫度感測器47d等感測器。信號從該等感測器輸入至CPU51，依滾珠軸承11之溫度及其旋轉狀況，對泵45進行自動控制，調整潤滑油之供給量。
泵45係具備用以抽吸潤滑油槽46內之潤滑油的吸入管45a、以及將所抽吸之潤滑油送出之送出管45b，潤滑油係從送出管45b之前端的送出嘴45c供給至滾珠軸承11之固定側的軌道環與旋轉側的軌道環之間。
例如，泵45的驅動時機，可在電力蓄電於充電部42的電容器，且達到一定的電壓之時點進行。因發電效率的關係使得蓄電時間較短時，亦可在蓄電電壓到達一定的值之時點，放電至電阻，並對於泵5驅動的時點設置間隔(interval)。此時，亦可在至泵5驅動為止的期間反覆進行充放電，並以該充放電的次數管理泵45驅動的間隔。或者，亦可在蓄電電壓達到一定值的時間點，藉由計時器功能而對於泵45驅動的時點設置間隔。此時，不反覆進行前述般的充放電。
連接於泵45之吸入側的吸入泵45a係插入至潤滑油槽46內，抽吸潤滑油槽46內的潤滑油。
另一方面，在連接於送出側之送出管45b的前端，係連接有用以將潤滑油送出至滾珠軸承之內部的送出嘴45c。送出嘴45c的前端，較佳係配置在軸承內外環之間，靠近內環外周面的部分。再者，送出嘴45c之開口的內徑尺寸，可依基油之黏度所引起的表面張力、及送出量的關係而適當地設定。
再者，上述實施形態係內環旋轉。此外，雖以橫軸作為旋轉中心，惟亦可以縱軸作為旋轉中心。此外，亦可組入於工具機的轉軸。
10‧‧‧滾珠軸承裝置
11‧‧‧滾珠軸承
12、16‧‧‧間隔件
12a‧‧‧內環側間隔件
12b‧‧‧外環側間隔件
12c、12d‧‧‧凹部
13‧‧‧供油單元
14‧‧‧轉軸
15、24‧‧‧外殼
17‧‧‧內環
18‧‧‧外環
19‧‧‧轉動體
21‧‧‧保持器
22‧‧‧密封板
24a‧‧‧殼本體
24b‧‧‧蓋體
45‧‧‧泵
45a‧‧‧吸入管
45b‧‧‧送出管
45c‧‧‧送出嘴
46‧‧‧潤滑油槽
46a‧‧‧袋體
46b‧‧‧樹脂片材

Claims (5)

  1. 一種滾珠軸承裝置，係由滾珠軸承、及至少具備具有潤滑油之送出口的潤滑油槽、泵、驅動部、電源部、控制部之供油單元的組合所構成，前述供油單元係設置於與前述滾珠軸承相鄰接而設置之間隔件的內環與外環之間的空間，其中，前述供油單元之潤滑油槽的收容空間，係與間隔件之軸方向寬度大致相同，且周方向長度係在由間隔件之軸方向觀察時之中心角θ的範圍，該收容空間內所收容之潤滑油槽，係由寬度與收容空間之軸方向寬度大致相同，且長度與間隔件之中心徑A×π×(θ/360)大致相同之袋體所構成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之滾珠軸承裝置，其中，形成前述潤滑油槽之袋體，係由矩形之具有柔軟性的袋體所構成。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之滾珠軸承裝置，其中，形成前述潤滑油槽之袋體，係將2片矩形之樹脂片材重疊，並將外周部熱熔接而形成者。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之滾珠軸承裝置，其中，形成前述潤滑油槽之袋體，係將矩形之樹脂片材對折重疊，並將外周部的3邊熱熔接而形成者。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之滾珠軸承裝置，其中，連接前述潤滑油槽與泵之吸入管係夾入並接合於用以形成袋體而相重疊的片材之間。
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