轴承装置和相关的制造方法与流程

本发明涉及一种轴承装置，包括滚动或滑动轴承，所述滚动或滑动轴承具有内环和外环和至少一个在内环或外环上设置的附加件。

背景技术：

对于不同的应用需要的是，轴承设有附加件。附加件例如能够是用于容纳传感器或用于电子器件的壳体。

这种类型的也称作为传感器轴承的常规轴承装置通常构造成，使得附加件粘贴到轴承上，或者注塑件夹入到环之一上的密封槽中。当然，这种附加件必须特殊地针对特定的轴承类型制造，因为轴承直径、密封槽的几何形状和其他尺寸有所不同。由此，得到用于深冲工具和/或注塑工具的高的工具成本，使得附加件仅在件数较多的情况下能够经济地制造。与此相应地，被感测的轴承的类型多样性是非常有限的。

技术实现要素：

因此，期望的是，提供一种轴承装置，所述轴承装置即使在件数少时也是经济的。

因此，本发明基于下述目的，提出一种具有附加件的轴承装置，所述轴承装置即使在件数少时也能够经济地制造。

为了解决所述目的，在开始提到的类型的轴承装置中，根据本发明提出，附加件由可熔化的或可硬化的材料制成，所述材料通过生成式的生产方法形状配合地安置在内环或外环上。

本发明基于下述思想：通过下述方法制造少件数的附加件，所述方法通常在快速成型的范围中使用。由通过快速成型法制造的附加件简单地替代注塑的或深冲的附加件由于受限的公差是非常难的。尤其，构成卡接轮廓是有问题的，使得常见的快速成型法不适合批量生产。

可熔化的或可硬化的材料优选是塑料材料，所述塑料材料能够通过生成式的生产方法加工。这种能够用于制造根据本发明的轴承装置的材料的示例是可UV硬化的塑料，即能够通过借助紫外光照射交联并且硬化的材料。可熔化的或可硬化的材料例如能够在熔化涂覆法中使用。对此，将所述材料加热到超过其熔化温度并且通过适当的设备涂覆。作为其他的生成式的生产方法，也能够使用堆焊法，其中将涂覆的材料借助于激光熔化。涂覆的材料能够作为线材或细丝提供并且借助于涂覆设备涂覆到内环或外环上。原则上，作为在生成式的生产方法中使用的材料也能够考虑金属材料，所述金属材料例如与其他组分形成膏，所述膏借助于相应的设备涂覆到内环或外环上，并且随后能够通过用辐照工具(激光器)照射而被硬化。为了能够产生附加件的特定的机械的或电的特性，也能够提出，可熔化的或可硬化的材料由塑料材料和金属材料组成。

本发明通过下述方式克服所述问题：将附加件通过生成式的生产方法、如熔化涂覆法形状配合地安置在内环或外环上。由此，附加件与滚动或滑动轴承通过形状配合替代力配合地连接。因此，避免了通过与公差非常相关的卡接轮廓产生的问题，所述卡接轮廓以常见的方式、例如以注塑法制造。根据本发明，相反地提出，附加件借助相应匹配的打印机、尤其借助所谓的3D打印机直接打印到滚动或滑动轴承上。

在根据本发明的轴承装置中，优选的是，通过分层地涂覆可熔化的或可硬化的材料的多个层来制造附加件。以所述方式，三维的附加件能够分层地构造。在涂覆的层硬化之后，能够在其上施加下一个层。

也属于本发明的范围的是，附加件单侧或多侧地包围物体，或者物体集成在附加件的内部中。对此，在已经打印用于物体的容纳结构之后，在适当的时刻中断熔化涂覆法，将物体插入并且随后附加件连同插入的物体通过继续打印过程完成，使得物体优选全方位由可熔化的或可硬化的塑料材料包围，或者所述物体集成在附加件的内部中。

嵌入到附加件中的物体例如能够是传感器、传感器部件、电子器件或电路。附加地，能够集成用于数据传递和电流供给的相应的线路、以及传感器线路和控制线路等。

当在根据本发明的轴承装置中内环或外环具有底切时，得到本发明的一个尤其适当的改进方案，可熔化的或可硬化的塑料材料引入到所述底切中。底切例如能够构成为槽，尤其构成为密封槽，使得在将熔化的塑料材料引入到所述槽或底切中时，得到形状配合，所述形状配合确保附加件可靠地保持在滚动或滑动轴承上。

在根据本发明的轴承装置中，也可行的是，通过下述方式制造印制导线：对此使用改型的可熔化的或可硬化的塑料材料，所述塑料材料是能导电的。对此，塑料材料例如能够用石墨填充。附加件的其余区域借助另一电绝缘的塑料材料制造。

此外，本发明涉及一种用于制造轴承装置的方法，所述轴承装置包括滚动或滑动轴承，所述滚动或滑动轴承具有内环和外环和至少一个在内环或外环上设置的附加件。根据本发明的方法的特征在于，附加件由可熔化的或可硬化的材料制造，所述材料通过生成式的生产方法形状配合地安置在内环或外环上。优选地，材料是塑料材料。生成式的生产方法优选是熔化涂覆法。

在根据本发明的方法中，优选的是，在施加可熔化的或可硬化的塑料材料的一部分之后，将物体设置在其上和/或固定在其上，并且随后安置可熔化的或可硬化的塑料材料的另一部分，所述另一部分至少部分地包围物体。

为了简化轴承装置的制造，在根据本发明的方法中能够提出，滚动或滑动轴承固定在可围绕多个轴线枢转和/或转动的保持件中，其位置在施加可熔化的或可硬化的塑料材料期间至少改变一次。在熔化涂覆法中，熔化的塑料材料通常从喷嘴中喷出，所述喷嘴垂直地设置，使得塑料材料竖直向下地离开喷嘴。借助于保持件，轴承装置并且尤其应施加有熔化的塑料材料的部位能够置于匹配的位置。在所述制造方法的范围中，借助在其上固定的滚动或滑动轴承一次或多次改变保持件的位置。与此相应地，在根据本发明的方法中，优选借助不同的涂覆方向施加可熔化的塑料材料的至少两个层。

附图说明

下面，根据实施例参考附图阐述本发明。附图是示意图并且示出：

图1示出根据本发明的轴承装置的剖开的侧视图；

图2示出用于制造根据本发明的轴承装置的保持件；

图3示出图2在打印头的区域中的细节；

图4示出附加件的细节；

图5示出在制造附加件期间的轴承环；

图6示出在图5中示出的轴承环的另一位置；

图7示出根据本发明的轴承装置的另一实施例的剖视图；

图8示出具有施加的附加件的轴承环的细节；并且

图9示出与在图8中示出的实施例相似的实施例。

具体实施方式

图1示出轴承装置1，其包括滚动轴承2，所述滚动轴承具有内环3和外环4，在所述内环和外环之间容纳构成为球5的滚动体。在图1的剖视图中可见，外环4具有密封槽6，在所述密封槽中设置有附加件7的相应反向构成的凸起8。附加件7通过生成式的生产方法、在示出的实施例中通过熔化涂覆法制造。通过该制造，附加件7形状配合地与外环4连接。

在附加件7中设置有物体，所述物体在该情况下构成为传感器。传感器例如能够是转速传感器，其中脉冲感测环与磁体和霍尔集成电路共同作用，磁体和霍尔集成电路能够对此设置在与外环4连接的附加件7中，脉冲感测环(没有示出)能够与内环3连接。

图2示出用于制造轴承装置1的方法。滚动轴承2对此固定在保持件9上，所述保持件具有可转动的栓10和在栓10的自由端部上设置的夹紧设备11，通过所述夹紧设备保持滚动轴承2。保持件9围绕多个轴线可转动和可枢转，即围绕其通过附图标记12示出的纵轴线可转动和可枢转，附加地，所述保持件沿着两个正交的轴线13、14可移动，其中轴线13是水平轴线并且轴线14是竖直轴线。随后，保持件9也可围绕与两个轴线13、14正交的轴线15(z轴线)转动，所述轴线15在图2的视图中竖直地延伸离开图面。保持件9用作为定位设备，以便将夹紧的滚动轴承精确地定位在打印头16之下。打印头16是3D打印机的组成部分，借助所述3D打印机，能够执行熔化涂覆法。所述方法也称作为熔融沉积成型(FDM)。在FDM法中，塑料材料丝熔化并且借助于具有细的喷嘴(打印头16)的挤压器在轨道中分层地堆叠，以便形成特定的构件、在该情况下为附加件7。通过涂覆熔化的塑料材料，各个挤出的束熔化并且得到实心的塑料件。通过保持件9的定位，即通过转动或单轴地或多轴地移动，将由保持件9保持的滚动轴承2精确地定位在固定的打印头16的开口下方。因为熔化的塑料材料在位置固定的打印头16的下侧上流出，需要的是，相应地定位并且跟踪要打印的工件。

图3以放大的比例示出打印头16。打印头16具有孔17，熔化的塑料材料流过所述孔，直至塑料材料在打印头16的端部上流出。在图3中可见，滚动轴承2、更确切地说其外环4在打印头16的下方定位成，使得流出的塑料材料能够引入到密封槽6中。通过相应地转动和必要时移动滚动轴承2，密封槽6在工作进程中能够由可熔化的塑料材料填充。通过将塑料材料引入到密封槽6中，出现材料配合，随后能够将塑料材料的另一层施加到密封槽6中的塑料材料上。以所述方式，附加件7逐渐地以多个层形成。在一个实施方案中，附加件7能够围绕整个环周延伸，使得形成环形的附加件。在另一个实施方案中，附加件能够仅在环周方向的一部分上产生。

图4示出方法步骤，通过将可熔化的塑料材料18压入到具有底切的密封槽6中，建立了在滚动轴承2和要打印的附加件之间的形状配合。

图5示出滚动轴承2的外环4，所述外环通过保持件9置于在图5中示出的位置中。在所述位置中，可熔化的塑料材料由打印头16输出到密封槽6中。在图5中可见，保持件9将外环4以角度19翻转。在填充密封槽6之后，如在图6中示出的那样，打印附加件的剩余部段。对此，外环4通过保持件9再次转动到水平位置中，如在图6中示出的。在所述位置中，附加件7能够完成。对此，将熔化的塑料材料以多个层涂覆。保持件9对此分别水平地移动夹紧的轴承装置1，以便将要打印的区域定位在打印头16下方。

图7是剖视图并且示出具有打印的附加件7的轴承装置1，所述附加件形状配合地设置在外环4的密封槽6中。附加件7的第一凸肩20在打印头16的第一位置中打印，由此得到特定的第一层方向。在将滚动轴承2借助于保持件9转动到水平的第二位置中之后，附加件7的第二凸肩21沿第二层方向打印。通过将熔化的塑料材料涂覆到之前制造的层上，各个挤出的束彼此熔化并且得到实心的附加件7，其中至少两个层具有不同的涂覆方向。

图8是与图4相似的视图，并且示出在制造附加件7期间外环4的密封槽6的区域。所产生的形状配合在该实施例中通过过量挤压产生，即通过打印可熔化的塑料材料的尤其厚的痕迹22产生。在此，将塑料材料压到密封槽6中，并且补偿可能的公差，自动地建立形状配合。如果需要也能够将多个尤其厚的痕迹并排地并且必要时相叠地打印。随后，将塑料材料的更细小的层23打印到痕迹22上方或旁边，由此将附加件7完成。不同的厚的痕迹或层能够通过相应地控制打印头16打印，所述打印头例如能够具有直径可变的喷嘴。可选地，层厚度也能够通过要加工的工件的进给速度影响。通常，生产方法的其他参数也能够改变，以便产生特定的产品或特定的特性。除了已经提到的调整喷嘴直径和改变工件进给之外，也能够改变或调整打印介质、即塑料材料的输送速率、在工件和打印头之间的间距或者打印头温度。在实践中，能够监控并且控制或调控一些或全部提到的参数。

图9示出与图8相似的实施例并且示出轴承装置1的在密封槽6的区域中的细节。替代熔化的塑料材料的尤其厚的痕迹，在图9的实施例中，多个细小的层24轴向并排地打印到密封槽6中，在其上施加塑料材料的多个并排设置的条带的第二层。以所述方式，产生多个层，由此形成附加件7。

在制造方法的变型形式中，首先打印附加件的第一部分，以便填充密封槽。随后中断打印过程，并且将物体、如传感器或传感器部件施加到塑料材料上。随后，继续打印过程，直至附加件完全由塑料材料包围。为了制造导电的连接，也能够使用可熔化的塑料材料，所述塑料材料是能导电的。适合于此的是被渗入石墨的塑料材料。以所述方式，物体、如传感器能够可靠地并且免受环境影响地集成到附加件中，附加地，能够设有电端子。

用于制造轴承装置的所述方法具有下述优点，即使在件数少的情况下能够成本有利地执行，并且确保附加件在轴承上的可靠的连接。

附图标记列表：

1 轴承装置

2 滚动轴承

3 内环

4 外环

5 球

6 密封槽

7 附加件

8 凸起

9 保持件

10 栓

11 夹紧设备

12 附图标记

13 轴线

14 轴线

15 轴线

16 打印头

17 孔

18 塑料材料

19 角度

20 凸肩

21 凸肩

22 痕迹

23 层

24 层