TW201600749A

TW201600749A - 滾子裝置

Info

Publication number: TW201600749A
Application number: TW104105338A
Authority: TW
Inventors: Hikaru Sato
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2016-01-01
Also published as: WO2015125958A1; JP2015158244A

Abstract

本發明的課題為提供一種小型且簡易的構成以非接觸支撐滾子的滾子裝置。其解決手段之滾子裝置(1)，具備：連結於滾子(2)的軸(3)；插入軸(3)並固定於軸(3)的軸環(4)；及軸環(4)可滑動插入的圓環形的推力軸承(8)。在軸環(4)的外圍面(40)形成有圓環形的凸部(43a、43b)。推力軸承(8)具有磁性體所成的一對圓環形的磁軛(80a、80b)，及夾持於該等磁軛(80a、80b)之間的複數磁鐵(81)，磁軛(80a、80b)被磁鐵(81)所磁化而產生磁力。藉此磁軛(80a、80b)產生的磁力，將設置在軸環(4)的圓環形的凸部(43a、43b)拉近推力軸承(8)的內側，藉此以非接觸支撐軸環(4)。

Description

滾子裝置

本發明是有關以非接觸支撐滾子的滾子裝置。

在尋求高旋轉精度的帶、薄片、薄膜等的搬運中，使用以非接觸支撐滾子的滾子裝置。作為上述的滾子裝置有專利文獻1記載的滾子裝置。專利文獻1記載的滾子裝置具備：滾子，及以非接觸支撐連結於滾子的軸的氣浮軸承單元。在此，氣浮軸承單元是將噴出壓縮氣體以非接觸支撐軸的徑向負載的多孔質軸承構件配置在軸插入的圓筒形殼體的內周圍面(徑向軸承面)，並將噴出壓縮氣體以非接觸支撐軸的推力方向的負載(力)的多孔質軸承構件配置在與安裝於軸端部的轉盤相對的圓盤形之制動器的盤面(推力軸承面)所構成。徑向軸承面是與軸的外圍面相對，藉著從配置在徑向軸承面的多孔質軸承構件所噴出的壓縮氣體，在與該外圍面之間形成徑向軸承間隙。又，推力軸承面是與安裝在軸端部的轉盤相對，藉著從配置在推力軸承面的多孔質軸承構件所噴出的壓縮氣體，在與該轉盤之間形成推力軸承間隙。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2003-200091號公報

但是，專利文獻1記載的滾子裝置有分別在徑向軸承間隙及推力軸承間隙，透過分別配置在徑向軸承面及推力軸承面的多孔質軸承構件設置供應壓縮空氣用的供氣道，並設置將分別供應徑向軸承間隙及推力軸承間隙的壓縮空氣排出至外部之排出道的必要。為此，會使得氣浮軸承單元的構造複雜化。又，專利文獻1記載的滾子裝置在氣浮軸承單元有個別預先設置噴出壓縮氣體的推力軸承面及徑向軸承面的必要。為此，氣浮軸承單元會變大，因而會使得滾子裝置大型化。

本發明是鑒於上述情況所研創而成，其目的為提供一種小型且簡易的構成以非接觸支撐滾子的滾子裝置。

為解決上述課題，本發明是在軸的外圍面或端面固定磁性體，並設置該軸插入的圓環形的磁力產生手段。並且，藉磁力產生手段產生的磁力，將固定於軸的磁性體朝向該磁力產生手段的內側拉近，以非接觸支撐著軸。

例如，本發明是以非接觸支撐滾子的滾子裝置，具備：軸，連結於上述滾子；磁性體，固定於上述軸的外圍面或端面；及圓環形的磁力產生手段，具有可以非接觸插入於固定上述磁性體之上述軸的內徑，上述磁力產生手段是藉該磁力產生手段產生的磁力，將上述磁性體朝著該磁力產生手段的內側拉近，藉此以非接觸支撐上述軸。

在此，上述磁性體，也可以是沿上述軸的圓周方向，設置在該軸的外圍面上的圓環形的磁性體。或者，也可以安裝在該軸的端面以使得該磁性體的端面與上述軸的端面相對的圓柱形的磁性體。

根據本發明，藉固定在軸的外圍面或端面的磁性體及插入該軸的圓環形的磁力產生手段，以非接觸支撐著軸，因此無須設置供應壓縮空氣至推力軸承間隙用的供氣道，及將供應推力軸承間隙的壓縮空氣排出至外部之排出道的必要。並且，也無設置噴出壓縮空氣之推力軸承面的必要。因此，可提供小型且簡易的構成以非接觸支撐滾子的滾子裝置。

1、1a‧‧‧滾子裝置

2‧‧‧滾子

3‧‧‧軸

4‧‧‧軸環

5‧‧‧軸承單元

6‧‧‧殼體

7‧‧‧徑向軸承

8‧‧‧推力軸承

9‧‧‧螺栓

20‧‧‧滾子的端面

30‧‧‧軸的端面

40‧‧‧軸環的外圍面

41‧‧‧軸環的端面

42a、42b‧‧‧環形溝槽

43a、43b‧‧‧圓環形的凸部

44a、44b‧‧‧圓環形的凸部的頂面

45‧‧‧圓柱形的磁性體

46‧‧‧圓柱形的磁性體的外圍面

47‧‧‧圓柱形的磁性體的端面

70‧‧‧徑向軸承主體

71‧‧‧徑向軸承主體的內周圍面

72‧‧‧多孔質燒結層

73‧‧‧徑向軸承主體的端面

74‧‧‧螺孔

75‧‧‧通氣道

80a、80b‧‧‧磁軛

81‧‧‧磁鐵

82‧‧‧貫穿孔

83a、83b‧‧‧磁軛的內周圍面

第1圖是省略本發明之一實施形態的滾子裝置1的一部份並將一部份剖面的前視圖。

第2圖為第1圖表示的滾子裝置1的側視圖。

第3圖為第1圖表示的滾子裝置1的A部放大圖。

第4圖為第3圖表示的滾子裝置1的B部放大圖，並以模式表示徑向軸承7的滾子2之徑向負載的支撐狀態的圖。

第5(A)~(C)圖為第3圖表示之滾子裝置1的C部放大圖，並以模式表示推力軸承8的滾子2之推力方向負載的支撐狀態的圖。

第6圖為第1圖表示之滾子裝置1的變形例1a的圖。

以下，針對本發明的一實施形態說明。

第1圖是省略本實施形態的滾子裝置1的一部份並將一部份剖面的前視圖，第2圖為第1圖表示的滾子裝置1的側視圖。又，第3圖為第1圖表示的滾子裝置1的A部放大圖。

如圖示，本實施形態的滾子裝置1具備：搬運帶、薄片、薄膜等的被搬運物用的滾子2；與滾子2的兩端面20分別連結的一對軸3；分別裝著於一對軸3的一對軸環4；以非接觸分別支撐一對軸環4的一對軸承單元5；及分別保持一對軸承單元5的殼體6所構成。

軸3是在與滾子2相同的轉軸O中，從滾子2的兩端面20突出地與滾子2形成為一體。

軸環4為具有圓筒形狀的鐵等的磁性體，插入軸3，藉未圖示的螺栓、黏著劑等固定於軸3。軸環4的外圍面40中，在一方的端面(與滾子2之端面20相對的端面相反側的端面)41側，沿著軸環4的圓周方向形成有兩條環形溝槽42a、42b。藉此，在軸環4的外圍面40中，藉夾持於軸環4的端面41與環形溝槽42a之間，形成沿著軸環4的圓周方向的圓環形的凸部43a，並藉著夾持在兩條環形溝槽42a、42b之間，形成沿軸環4的圓周方向之圓環形的凸部43b。

軸承單元5具備：以非接觸支撐插入著與滾子2連結的軸3之軸環4的徑向負載的徑向軸承7，及以非接觸支撐該軸環4之推力方向的負載(力)的推力軸承8。

徑向軸承7具有：圓筒形的徑向軸承主體70，及設置在徑向軸承主體70的內周圍面71側的多孔質燒結層72。

徑向軸承主體70的內徑r1是在軸環4的外圍面40與徑向軸承主體70的內周圍面71之間形成壓縮氣體膜L，設定大於軸環4之外徑r2的壓縮氣體膜L的厚度的2倍量。又，在徑向軸承主體70的一方端面(與滾子2之端面20相對的端面相反側的端面)73，形成有複數以螺栓9等將推力軸承8固定於徑向軸承主體70之一方端面73用的螺孔74。

多孔質燒結層72是與形成在徑向軸承主體70的內周圍面71的通氣道75連結，透過該通氣道75從未圖示的泵所供應的壓縮氣體是透過多孔質燒結層72內的多數微小孔，從多孔質燒結層72的表面(徑向軸承主體70的內周圍面71)均一地放出。

推力軸承8具有：鐵等的磁性體所成的一對磁軛80a、80b(以下，也有僅稱磁軛80)，及夾持配置在該等磁軛80a、80b之間的複數磁鐵81。

磁軛80是具有與徑向軸承主體70的內徑r1及外徑r3大致相同的內徑及外徑的圓環形的磁性體，與徑向軸承主體70同軸，以螺栓9安裝於徑向軸承主體70一方的端面73。因此，磁軛80在與形成於徑向軸承主體70的一方端面73的螺孔74分別對應的位置，形成有插入螺栓9用的螺栓插入孔82。

磁鐵81為銣等的永久磁鐵，沿著磁軛80的圓周方向等間隔配置在一對磁軛80之間。再者，為容易進行磁軛80間之磁鐵81的定位，至少在一方的磁軛80中，在與另一方磁軛80的相對側的面設置收容磁鐵81用的凹部。並可在一對磁軛80之間，配置圓環形的磁鐵來取代複數磁鐵81的配置。

在殼體6形成有從一方的面61貫穿至另一方的面62的軸承單元5保持用的貫穿孔60。軸承單元5被插入於殼體6的貫穿孔60，以未圖示的螺栓、黏著劑等，固定於殼體6的貫穿孔60。

接著，針對上述構成的滾子裝置1的滾子2的徑向及推力方向之分別的力的支撐狀態說明。

如圖示，在滾子裝置1中，從泵(未圖示)朝著形成在徑向軸承7的徑向軸承主體70內的通氣道75供應壓縮氣體時，從多孔質燒結體72的表面(徑向軸承主體70的內周圍面71)均勻地噴出壓縮氣體a，藉此，在軸環4的外圍面40與徑向軸承主體70的內周圍面71的間隙形成壓縮氣體膜L。藉此壓縮氣體膜L，以非接觸支撐插入與滾子2連結的軸3之軸環4的徑向負載。

第5(A)~(C)圖為第3圖表示之滾子裝置1的C部放大圖，並以模式表示推力軸承8的滾子2之推力方向負載的支撐狀態的圖。在此，為容易理解磁力的狀態，省略螺栓9、螺栓插入孔82及螺孔74。

一對磁軛80a、80b是以磁性體所構成，因此藉夾持在該等磁軛80a、80b之間的磁鐵81而磁化，產生磁力。並且軸環4也是以磁性體構成，因此被磁軛80a、80b產生的磁力所拉近。在此，在軸環4的外圍面40形成有兩條環形溝槽42a、42b，藉軸環4的一方的端面41與該等環形溝槽42a、42b，在與磁軛80a、80b分別的內周圍面83a、83b對應的位置，形成有沿著軸環4的圓周方向的圓環形的凸部43a、43b。因此，如第5(A)圖表示，軸環4是在推力方向±T中，將形成於軸環4的外圍面40的圓環形的凸部43a、43b分別朝著接近磁軛80a、80b之內周圍面83a、83b的方向(磁力產生手段的內側方向)拉近，將凸面43a、43b的頂面44a、44b分別維持在與磁軛80a、80b的內周圍面83a、83b相對的位置(基準位置)。

因此，如第5(B)圖表示，軸環4從第5(A)圖表示的基準位置朝著推力方向-T移動時，軸環4被磁軛80a、80b產生的磁力朝向推力+T方向(磁力產生手段的內側方向)拉近。又，如第5(C)圖表示，軸環4從第5(A)圖表示的基準位置朝著推力方向+T移動時，軸環4被磁軛80a、80b產生的磁力朝向推力-T方向(磁力產生手段的內側方向)拉近。並且，最後在第5(A)圖表示的基準位置成穩定。如上述，推力軸承8是以非接觸支撐插入與滾子2連結的軸3之軸環4的推力方向的負載。

以上，針對本發明之一實施形態已作說明。

本實施形態相關的滾子裝置1中，以磁性體構成插入與滾子2連結之軸3的軸環4，並在該軸環4的外圍面40設置圓環形的凸部43a、43b。又，設置產生磁力的圓環形的推力軸承8，將軸環4插入於該推力軸承8。並且，藉推力軸承8產生的磁力，將設置在軸環4的圓環形的凸部43a、43b朝向推力軸承8的內側拉近，藉此以非接觸支撐軸環4的推力方向的負載。因此，與先前技術說明的習知的滾子裝置不同，沒有設置將壓縮氣體供應推力軸承間隙用的供氣道及將供應推力軸承間隙的壓縮氣體排出至外部用之排出道的必要。又，也無設置噴出壓縮氣體之推力軸承面的必要。因此，可提供小型且簡易的構成以非接觸支撐滾子的滾子裝置。

又，本實施形態相關的滾子裝置1中，插入與滾子2連結之軸3的軸環4是使用磁性體，藉此在該軸環4的外圍面40設置圓環形的凸部43a、43b，所以為了支撐推力軸承8的推力方向的負載，沒有以磁性體構成軸3的必要，因此，可提升成本刪減及軸3的設計自由度。

又，本實施形態相關的滾子裝置1是沿著軸環4的圓周方向，在軸環4的外圍面40形成環形溝槽42a、42b，藉此在環形溝槽42a與軸環4的一方端面41之間及環形溝槽42a與環形溝槽42b之間，形成圓環形的凸部43a、43b，因此可以簡易建構出軸環4相對於推力軸承8的推力方向之相對位置定位的結構。

又，本實施形態相關的滾子裝置1是以鐵等的磁性體構成具有比軸環4的外徑r2大的內徑r1的一對圓環形的磁軛80a、80b，並在該等磁軛80a、80b之間夾持複數個銣等的磁鐵81，藉此構成推力軸承8。因此，與使用比具有內徑r1的一對圓環形的磁軛80a、80b大的內徑之圓環形的磁鐵構成推力軸承的場合比較，可大幅減少磁鐵的使用量，藉此可刪減成本。

並且，本發明不限於上述的實施形態，可在其主旨的範圍內進行種種的變形。

例如，上述的實施形態中，也可將圓環形的磁性體裝設於軸3，並將圓環形的凸部43a、43b設置在軸3的外圍面上。或者，如第6圖表示的滾子裝置1a，也可使圓柱形的磁性體45的一方端面47與軸3的端面30相對地，以螺栓、黏著劑等將圓環形的磁性體45安裝在軸3的端面30，將圓環形的凸部43a、43b形成在圓柱形的磁性體45的外圍面46上。又，軸3如以磁性體形成時，也可以將圓環形的凸部43a、43b直接形成在軸3的外圍面上。該等的場合，也可省略軸環4。

又，上述的實施形態是以鐵等的磁性體構成具有比軸環4的外徑r2大的內徑r1的一對圓環形的磁軛80a、80b，並在該等磁軛80a、80b之間夾持複數個銣等的磁鐵81，藉此構成推力軸承8，但是本發明不限於此。推力軸承8只要可對軸環4的外圍面40產生磁力，則任何的構成皆可。又，使用的磁鐵也不限於永久磁鐵，也可以是電磁鐵。

又，上述的實施形態中，針對在徑向軸承主體70的內周圍面71側形成多孔質燒結層72來作為徑向軸承7已作說明，但本發明不限於此。也可在徑向軸承主體70的內周圍面71使用形成有與徑向軸承主體70內的通氣道75連結的琪納爾孔口或節流孔口來取代多孔質燒結體72。

又，上述的實施形態是使用利用壓縮氣體的徑向軸承(氣浮軸承)7，支撐軸環4的徑向的負載，但本發明不限於此。也可利用從推力軸承8朝著軸環4的外圍面40產生的磁力，並以非接觸支撐軸環4的徑向負載。