(57)【要約】【課題】ポンプの吐出孔を潤滑油が覆っても、吐出不良を解消する。【解決手段】給油装置は、潤滑油を溜めるタンク４２と、潤滑油を油滴として噴出するポンプ４３とを備える。ポンプ４３は、外面４９ａの一部において開口する吐出孔５０及び吐出孔５０と繋がる圧力室５１が形成されているポンプ本体５２と、電圧が印加されることによって圧力室５１を構成する壁面５１ａの一部を変形させるピエゾ素子５３とを有する。ポンプ４３は、ピエゾ素子５３に電圧を間欠的に印加することで圧力室５１の潤滑油を加圧して吐出孔５０から潤滑油を油滴として噴出可能である。外面４９ａの一部に付着した潤滑油が吐出孔５０を覆った場合に、ピエゾ素子５３に電圧を印加していない状態にて、ポンプ４３の内部の圧力が、吐出孔５０を覆う潤滑油を吐出孔５０を通じてポンプ４３内に引き込み吐出孔５０において潤滑油によるメニスカスを形成する圧力となる。【選択図】      図３
2020063782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を溜めるタンクと、前記タンクと流路を介して繋がると共に当該潤滑油を油滴として噴出するポンプと、を備え、
前記ポンプは、外面の一部において開口する吐出孔及び当該吐出孔と繋がる圧力室が形成されているポンプ本体と、電圧が印加されることによって前記圧力室を構成する壁面の一部を変形させるピエゾ素子と、を有し、当該ポンプは、前記ピエゾ素子に電圧が間欠的に印加されることで前記圧力室の前記潤滑油を加圧して前記吐出孔から前記潤滑油を油滴として噴出可能であり、
前記外面の一部に付着した前記潤滑油が前記吐出孔を覆った場合に、前記ピエゾ素子に電圧を印加していない状態にて、前記ポンプの内部の圧力が、前記吐出孔を覆う前記潤滑油を前記吐出孔を通じて前記ポンプ内に引き込み当該吐出孔において潤滑油によるメニスカスを形成する圧力となる、給油装置。
【請求項２】
前記ポンプを基準とした前記潤滑油の水頭圧により前記ポンプの内部の前記潤滑油を前記吐出孔から外部へ押し出す力成分をＸとし、
前記吐出孔を覆う前記潤滑油が前記外面の一部においてぬれ広がることによって内部の前記潤滑油を前記吐出孔から外部へ引き出す力成分をＹとし、
前記吐出孔を覆う前記潤滑油を内部の前記潤滑油が表面張力によって前記吐出孔を通じて内部に引き込む力成分をＺとすると、
Ｘ＋Ｙ≦Ｚを満たすように、前記水頭圧が設定される、請求項１に記載の給油装置。
【請求項３】
前記ピエゾ素子に印加する電圧を変更して高くする電圧制御部を更に備える、請求項１又は２に記載の給油装置。
【請求項４】
前記ピエゾ素子に電圧を印加しない時間を変更して長くする時間制御部を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の給油装置。
【請求項５】
前記外面の一部に付着した前記潤滑油が前記吐出孔を覆った場合に、前記ピエゾ素子に電圧が印加していない状態にて、前記ポンプの内部の圧力が、前記圧力となるように、前記ポンプは、前記タンクに溜められる前記潤滑油の液面よりも、高い位置に設けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の給油装置。
【請求項６】
内輪、外輪、及び、前記内輪と前記外輪との間に介在する複数の転動体を有する軸受部と、
前記軸受部の軸方向の隣に設けられ当該軸受部に潤滑油を供給する給油装置と、を備え、
前記給油装置が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の給油装置である、転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給油装置、及び、軸受部に潤滑油を供給する給油装置を備えた転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種工作機械では、加工効率及び生産効率の向上のために主軸の高速化が要求されている。主軸が高速で回転すると、これを支持する軸受部において特に潤滑性が問題となる。そこで、軸受部に潤滑油を供給するポンプを備えた給油装置が、軸受部の軸方向の隣に設けられた転がり軸受装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−８７５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている給油装置のポンプは、ピエゾ素子（圧電素子）の動作によって微量の油滴を軸受部の一部に向けて噴出する構成を有する。このため、消費される潤滑油量が、オイルエア潤滑による給油方式と比較して、例えば１／１０００以下とすることが可能となる。
【０００５】
図８は、ポンプ９０が油滴９９を吐出した状態を示す説明図である。ポンプ９０の吐出孔９１から潤滑油を油滴９９として噴出すると、先頭の油滴９９の後に、潤滑油が糸状となった飛沫油９８（サテライト油とも称される。）が形成される場合がある。飛沫油９８は、先頭の油滴９９から分離され、粘性によってポンプ９０側へ戻る。ポンプ９０側へ戻った飛沫油９８は、ポンプ９０の内部に回収されず、図９に示されるように、吐出孔９１が開口するポンプ本体９３の外面９４に付着する。飛沫油９８が外面９４に付着すると吐出孔９１を塞ぐことがあり、この場合、後に潤滑油を吐出孔９１から吐出する際に障害となり、潤滑油の吐出不良となる可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、ポンプの吐出孔を潤滑油が覆っても、吐出不良を解消することが可能となる給油装置、及び、このような給油装置を備える転がり軸受装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の給油装置は、潤滑油を溜めるタンクと、前記タンクと流路を介して繋がると共に当該潤滑油を油滴として噴出するポンプと、を備え、前記ポンプは、外面の一部において開口する吐出孔及び当該吐出孔と繋がる圧力室が形成されているポンプ本体と、電圧が印加されることによって前記圧力室を構成する壁面の一部を変形させるピエゾ素子と、を有し、当該ポンプは、前記ピエゾ素子に電圧が間欠的に印加されることで前記圧力室の前記潤滑油を加圧して前記吐出孔から前記潤滑油を油滴として噴出可能であり、前記外面の一部に付着した前記潤滑油が前記吐出孔を覆った場合に、前記ピエゾ素子に電圧を印加していない状態にて、前記ポンプの内部の圧力が、前記吐出孔を覆う前記潤滑油を前記吐出孔を通じて前記ポンプ内に引き込み当該吐出孔において潤滑油によるメニスカスを形成する圧力となる。
【０００８】
前記給油装置によれば、ピエゾ素子に電圧が印加されることでポンプの内部（圧力室）の圧力が高くなり、ポンプは吐出孔から潤滑油を油滴として噴出する。様々な原因によって潤滑油が吐出孔を覆っても、ポンプの内部の前記圧力により、その潤滑油がポンプ内に引き込まれ、吐出孔において潤滑油によるメニスカスが形成される。よって、吐出不良が解消される。
【０００９】
また、前記ポンプを基準とした前記潤滑油の水頭圧により前記ポンプの内部の前記潤滑油を前記吐出孔から外部へ押し出す力成分をＸとし、前記吐出孔を覆う前記潤滑油が前記外面の一部においてぬれ広がることによって内部の前記潤滑油を前記吐出孔から外部へ引き出す力成分をＹとし、前記吐出孔を覆う前記潤滑油を内部の前記潤滑油が表面張力によって前記吐出孔を通じて内部に引き込む力成分をＺとすると、Ｘ＋Ｙ≦Ｚを満たすように、前記水頭圧が設定されるのが好ましい。この構成によれば、外面の一部に付着した潤滑油が吐出孔を覆った場合に、ピエゾ素子に電圧が印加していない状態にて、ポンプの内部の圧力が、吐出孔を覆う潤滑油を吐出孔を通じてポンプ内に引き込み吐出孔において潤滑油によるメニスカスを形成する圧力となる。
【００１０】
前記外面の一部に付着した前記潤滑油が前記吐出孔を覆った場合に、前記ピエゾ素子に電圧が印加していない状態にて、前記力成分Ｙが前記力成分Ｚよりも優勢となる場合がある。この場合、ポンプの内部の圧力が前記圧力となるように、ポンプを基準として潤滑油の水頭圧を設定すると、その水頭圧は負の値となる。しかし、この水頭圧が低すぎると、ピエゾ素子に電圧を印加した吐出時において、油滴の吐出速度が足りず、油滴の飛翔距離が不十分となる可能性がある。そこで、このような場合であっても、油滴の飛翔距離を確保するために、給油装置は、前記ピエゾ素子に印加する電圧を変更して高くする電圧制御部を更に備えるのが好ましい。この構成により、ポンプにおける潤滑油の水頭圧が低い場合であっても、油滴の吐出速度が高くなり、油滴の飛翔距離が所望の値となる。
【００１１】
また、本発明の発明者による鋭意研究の結果、次の技術手段が見出された。つまり、ポンプを基準とする潤滑油の水頭圧を負の水頭圧にすると、潤滑油中の気体（ガス）が析出することがある。すると、この気体が緩衝材となることで、ピエゾ素子が動作しても圧力室の内圧が所望の値に達せず、油滴の飛翔距離が不足する。そこで、油滴の飛翔距離を確保するために、給油装置は、前記ピエゾ素子に電圧を印加しない時間を変更して長くする時間制御部を更に備えるのが好ましい。この場合、潤滑油の吐出が一時停止される。すると、吐出の停止時間に気体が潤滑油に再度溶融することが可能となる。これにより、油滴の飛翔距離が所望の値となる。
【００１２】
また、前記外面の一部に付着した前記潤滑油が前記吐出孔を覆った場合に、前記ピエゾ素子に電圧が印加していない状態にて、前記ポンプの内部の圧力が、前記圧力となるように、前記ポンプは、前記タンクに溜められる前記潤滑油の液面よりも、高い位置に設けられていてもよい。この場合、簡単な構成により、ポンプを基準とした潤滑油の水頭圧が負の値となる。これにより、吐出孔を覆う潤滑油が吐出孔を通じてポンプ内に引き込まれ、吐出孔において潤滑油によるメニスカスが形成される。
【００１３】
本発明の転がり軸受装置は、内輪、外輪、及び、前記内輪と前記外輪との間に介在する複数の転動体を有する軸受部と、前記軸受部の軸方向の隣に設けられ当該軸受部に潤滑油を供給する前記給油装置と、を備える。
この転がり軸受装置によれば、給油装置において、様々な原因によって潤滑油がポンプの吐出孔を覆っても、潤滑油の吐出不良を解消することが可能となる。このため、軸受部の潤滑性能が低下するのを防ぐことが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ポンプの吐出孔を潤滑油が覆っても、吐出不良を解消することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】転がり軸受装置の一例を示す断面図である。
【図２】給油装置を軸方向から見た図である。
【図３】ポンプの概略構成を説明するための断面図である。
【図４】ポンプの吐出孔、及びその周囲を示す説明図である。
【図５】三種類のポンプを対象とした試験結果の表である。
【図６】図２に示す給油装置の変形例を示す概略図である。
【図７】図２に示す給油装置の更に別の変形例を示す概略図である。
【図８】ポンプが油滴を吐出した状態を示す説明図である。
【図９】潤滑油が吐出孔を塞いだ状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔全体構成について〕
図１は、転がり軸受装置の一例を示す断面図である。図１に示す転がり軸受装置１０（以下、「軸受装置１０」と称する。）は、図示しないが、工作機械が有する主軸装置の主軸（軸）を回転可能に支持するものであり、主軸装置の軸受ハウジング内に収容される。なお、この軸受装置１０は工作機械以外においても適用可能である。
【００１７】
軸受装置１０は、軸受部２０と給油装置（給油ユニット）４０とを備える。軸受部２０は、内輪２１、外輪２２、複数の玉（転動体）２３、及び、これら複数の玉２３を保持する保持器２４を有しており、玉軸受（転がり軸受）を構成している。更に、軸受装置１０は、円筒状である内輪間座１７及び外輪間座１８を備える。内輪２１及び内輪間座１７が前記主軸と一体回転する。
【００１８】
軸受部２０（内輪２１）の中心線Ｃに沿った方向を軸受部２０の「軸方向」とし、ここでは、中心線Ｃに平行な方向も「軸方向」に含まれるものとする。また、図１において、右側が、軸受部２０の軸方向の一方側であり、これを「軸方向一方側」と称し、左側が、軸受部２０の軸方向の他方側であり、これを「軸方向他方側」と称する。
【００１９】
給油装置４０は、全体として円環状であり、外輪間座１８の内周側に設けられている。給油装置４０は、軸受部２０の軸方向一方側の隣に位置している。給油装置４０は、軸受部２０へ給油を行うポンプ４３等を有する。給油装置４０の構成等については後に説明する。図１の形態では、給油装置４０が有する後述の本体部４１と外輪間座１８とは別部材であるが、これらは同一部材により構成されていてもよい。
【００２０】
内輪２１は、前記主軸に外嵌する円筒状の部材であり、その外周に軌道（以下、内輪軌道２５と称する。）が形成されている。内輪２１と内輪間座１７とは別部材であるが、図示しないが、これらは同一部材により構成されていてもよい。外輪２２は、前記軸受ハウジングの内周面に取り付けられる円筒状の部材であり、その内周に軌道（以下、外輪軌道２６と称する。）が形成されている。外輪２２と外輪間座１８とは別部材であるが、図示しないが、これらは同一部材により構成されていてもよい。玉２３は、内輪２１と外輪２２との間に介在しており、内輪２１が回転すると、内輪軌道２５及び外輪軌道２６を転がる。保持器２４は環状であり、周方向に沿って、玉２３が収容されるポケット２７が複数形成されている。玉２３及び保持器２４は、内輪２１と外輪２２との間に形成されている環状空間１１に設けられている。
【００２１】
図２は、給油装置４０を軸方向から見た図である。本実施形態では、軸方向は水平方向であり、この軸方向に直交する上下方向が鉛直方向となる。給油装置４０は、ポンプ４３の他に、タンク４２、制御部４４、及び電源部４５を備える。本実施形態では、タンク４２、ポンプ４３、制御部４４、及び電源部４５は、給油装置４０が有している環状の本体部４１に設けられている。タンク４２は、潤滑油（オイル）を溜め、潤滑油をポンプ４３へ補給するために配管（チューブ）４６を通じてポンプ４３と繋がっている。電源部４５は、ポンプ４３の動作用の電力を供給する。制御部４４は、ポンプ４３を動作させるタイミング等を制御する。
【００２２】
制御部４４は、例えばプログラマブルロジックコントローラにより構成される。制御部４４は、後に説明するが、ポンプ４３が有するピエゾ素子５３に駆動信号を出力する動作制御部４４ａとしての機能を有する他に、電圧制御部４４ｂ及び時間制御部４４ｃとしての機能を有する。電圧制御部４４ｂは、ピエゾ素子５３に印加する電圧を変更する。時間制御部４４ｃは、ピエゾ素子５３に電圧を印加しない時間を変更する。これらの機能の具体例については、後に説明する。
【００２３】
本体部４１は、外輪間座１８の内周側に取り付けられていて、ポンプ４３等を保持するフレームとしての機能を有する。本体部４１は円環状の部材であるが中空空間が形成されており、この中空空間にタンク４２、ポンプ４３、制御部４４、及び電源部４５が設けられる。これにより、本体部４１、タンク４２、ポンプ４３、制御部４４、及び電源部４５を含む給油装置４０は、一体として構成される。
【００２４】
〔ポンプ４３について〕
図３は、ポンプ４３の概略構成を説明するための断面図である。ポンプ４３は、ポンプ本体５２とピエゾ素子（圧電素子）５３とを有する。ポンプ本体５２には圧力室（内部空間）５１が形成されている。後にも説明するが、ピエゾ素子５３が動作することで圧力室５１の容積を変化させ、圧力室５１の潤滑油を吐出孔５０から噴出する。吐出孔５０は、圧力室５１と繋がっており、図１に示されるように、内輪軌道２５に向かって開口している。吐出孔５０は、ポンプ本体５２の壁部４９に形成されている直線状の微小の貫通孔によって構成されている。吐出孔５０の中心線と圧力室５１の中心線とは、共通する水平線Ｌ１上に位置する。ピエゾ素子５３が動作することにより、吐出孔５０から潤滑油が油滴となって初速を有して吐出される。つまり、例えば印刷技術で用いられるインクジェットのヘッドに形成されている吐出孔からインクが吐出されるように、ポンプ４３の吐出孔５０から油滴は飛翔する。図１では、油滴の噴出方向が矢印Ｊで示されている。
【００２５】
図２において、ポンプ４３に配管４６の一端４６ａが接続されていて、配管４６の他端４６ｂはタンク４２内で開口している。タンク４２に溜められている潤滑油は、他端４６ｂから流入し、ポンプ４３側へ供給される。潤滑油が多く消費されて空に近い状態であっても、潤滑油の消費がほとんどされておらず充填状態であっても、本実施形態では、ポンプ４３は、タンク４２の油面よりも高い位置にある。このため、ポンプ４３（圧力室５１）を基準とした潤滑油の水頭圧は、負の値となる。前記水頭圧は、ポンプ４３（圧力室５１）とタンク４２の潤滑油の液面との高さの差である。
【００２６】
例えば、軸受部２０（図１参照）の内径が１００ミリメートルである場合、ポンプ４３を基準とした潤滑油の水頭圧は、５０ミリメートル程度の負圧となる場合がある。後にも説明するが、ポンプ４３において、負の値の水頭圧により、外部の潤滑油を吐出孔５０から内部へ引き戻す力成分が生じる。ポンプ４３の水頭圧は負の値であるが、ピエゾ素子５３に電圧が印加されると、圧力室５１が加圧され、圧力室５１は正の値の圧力となり、潤滑油が外部へ吐出される。
【００２７】
ポンプ４３の動作について更に説明する。制御部４４（動作制御部４４ａ：図２参照）からピエゾ素子５３に対して間欠的に駆動信号が出力される。この駆動信号には、ピエゾ素子５３を変形させる駆動電圧が含まれる。ピエゾ素子５３には短時間について駆動電圧が印加される。なお、この駆動電圧は電源部４５から供給される。ピエゾ素子５３に電圧（駆動電圧）が印加されるとピエゾ素子５３は変形する。電圧の印加が解除されるとその変形が復元される。本実施形態では（図３参照）、ピエゾ素子５３に電圧（駆動電圧）が印加されると、その変形によって、圧力室５１の壁面５１ａの一部を構成する弾性膜５４が弾性変形し、圧力室５１の容積が拡大する。電圧の印加の解除により弾性膜５４の弾性復元力により圧力室５１の容積が縮小する。これにより、圧力室５１の潤滑油が吐出孔５０から外部へ吐出される。なお、圧力室５１の容積の拡大により、タンク４２側から圧力室５１へ潤滑油が補充される。潤滑油の補充のためのピエゾ素子５３の動作は、潤滑油の吸引動作となる。タンク４２とポンプ４３との間には逆止弁等が設けられておらず、タンク４２からポンプ４３の圧力室５１へは、ピエゾ素子５３による前記吸引動作によって、潤滑油が移動可能となっている。
【００２８】
このように、ピエゾ素子５３に駆動信号が出力されると、圧力室５１の内圧が上昇し、潤滑油が吐出される。このポンプ４３では、ピエゾ素子５３に印加する電圧を高くするにしたがって、圧力室５１の圧力上昇が大きくなり、この結果、潤滑油の吐出速度が高くなる。これにより、潤滑油の飛翔距離が長くなる。ピエゾ素子５３に印加する電圧の大きさは、前記電圧制御部４４ｂによって制御される。ピエゾ素子５３に駆動信号を出力していない状態では、圧力室５１の内圧は変化せず（低圧のままであり）潤滑油は吐出されない。駆動信号を出力しない時間帯の長さは、前記時間制御部４４ｃによって制御される。
【００２９】
以上より、給油装置４０は（図３参照）、潤滑油を溜めるタンク４２と、タンク４２と潤滑油の流路（前記配管４６）を介して繋がるポンプ４３とを備える。ポンプ４３は、ポンプ本体５２とピエゾ素子５３とを有する。ポンプ本体５２の内部には、壁部４９の外面４９ａの一部において開口する吐出孔５０と、吐出孔５０と繋がる圧力室５１とが形成されている。ピエゾ素子５３は、電圧が印加されることによって圧力室５１を構成する壁面５１ａの一部を変形させる。ピエゾ素子５３に電圧が間欠的に印加されることで、圧力室５１の潤滑油が加圧されて、吐出孔５０から潤滑油が油滴として噴出される。
【００３０】
ポンプ４３は（図１参照）軸受部２０の軸方向一方側の隣に設けられていて、内輪２１に向かって潤滑油を油滴として噴出する。潤滑油の効率的利用の観点から、ポンプ４３において１回の吐出動作で定められた量の油滴を噴出させ、この油滴を軸受部２０の一部（例えば、内輪軌道面２５）に到達させる。ポンプ４３の１回の動作で、吐出孔５０から数ピコリットル〜数ナノリットルの潤滑油が油滴として噴出される。
【００３１】
図４は、ポンプ４３の吐出孔５０、及びその周囲を示す説明図である。図４では、吐出孔５０が開口するポンプ本体５２の外面４９ａに潤滑油７が付着し、その潤滑油７が吐出孔５０を塞いだ状態が示されている。この場合、後に潤滑油７を吐出孔５０から吐出する際に障害となり、この状態が継続すると、潤滑油の吐出不良となる。しかし、本実施形態では、ポンプ４３の内部の圧力が、後に説明するように設定されている。そのため、吐出孔５０を塞ぐ潤滑油７が勝手に（自動的に）ポンプ４３の内部に引き込まれ、吐出不良が解消される。つまり、吐出孔５０の開口５０ａに、二点鎖線で示すように潤滑油７のメニスカス４７が形成される。なお、吐出孔５０から潤滑油７が油滴となって吐出される通常（正常）の運転状態では、ピエゾ素子５３に電圧が印加されていないタイミングで、図４の二点鎖線で示されるように開口５０ａに潤滑油７のメニスカス４７が形成されている。
【００３２】
吐出孔５０の開口５０ａの周囲を含む外面４９ａには、撥液膜５５が形成されている。図４に示されるように、潤滑油７が吐出孔５０を塞いだ状態で、開口５０ａを中心として潤滑油７はぬれ広がり、所定の接触角で円形を保つ。
【００３３】
図４に示される状態で、ポンプ４３における潤滑油７に作用する力成分Ｘ，Ｙ，Ｚについて説明する。力成分Ｘ，Ｙ，Ｚは、次のように定義される。
＜１＞第一の力成分Ｘ：ポンプ４３（圧力室５１）を基準とした給油装置４０内の潤滑油７の水頭圧により、ポンプ４３の内部の潤滑油７を吐出孔５０から外部へ押し出す力成分
＜２＞第二の力成分Ｙ：吐出孔５０を覆う潤滑油７が外面４９ａの一部においてぬれ広がることによって内部の潤滑油７を吐出孔５０から外部へ引き出す力成分
＜３＞第三の力成分Ｚ：吐出孔５０を覆う潤滑油７を内部の潤滑油７が表面張力によって吐出孔５０を通じて内部に引き込む力成分
【００３４】
本実施形態の場合、前記のとおり、ポンプ４３（圧力室５１）は、タンク４２の油面よりも高い位置にあることから、前記水頭圧は負の値となり、第一の力成分Ｘは、負の値となる。つまり、第一の力成分Ｘは、内部の潤滑油７を吐出孔５０を通じて内部へ引き込む成分となる。
第二の力成分Ｙは、開口５０ａを覆う油滴状の潤滑油７の端部でぬれ広がろうとする力ｙの合力に基づく。撥液膜５５による撥液性能が低下するほど、つまり、潤滑油７の接触角が小さくなるほど、第二の力成分Ｙは大きくなる。撥液性能（接触角）が一定であれば、第二の力成分Ｙは一定となる。
第三の力成分Ｚは、吐出孔５０の形状及び潤滑油７の粘性等により定まる値であり、これらが同じ条件であれば、一定である。
【００３５】
外面４９ａの撥液膜５５により潤滑油７の接触角が（閾値よりも）小さい場合、開口５０ａを潤滑油７が覆った状態で、第二の力成分Ｙの方が第三の力成分Ｚよりも優勢となる（Ｙの絶対値＞Ｚの絶対値）。本実施形態では、前記の各力成分Ｘ，Ｙ，Ｚの関係が、Ｘ＋Ｙ≦Ｚを満たすように、ポンプ４３における潤滑油７の水頭圧が設定される。接触角が小さい場合、つまり、第二の力成分Ｙの方が第三の力成分Ｚよりも優勢となる場合、Ｘが負の値となるようにする。つまり、ポンプ４３における潤滑油７の水頭圧が負の値となるように設定される。更に言い換えると、ポンプ４３（圧力室５１）を基準とした潤滑油７の水頭圧により、潤滑油７を更に内部へ引き込む力成分を生じさせる。このために、本実施形態のように、ポンプ４３（圧力室５１）がタンク４２の油面よりも高い位置にある。これにより、式「Ｘ＋Ｙ≦Ｚ」が満たされる。
【００３６】
これに対して、前記接触角が閾値以上である場合、第三の力成分Ｚの方が第二の力成分Ｙよりも優勢となることがある（Ｙの絶対値≦Ｚの絶対値）。この場合、Ｘ＋Ｙ≦Ｚを満たすことを条件として、Ｘは正の値であってもよい。このために、図示しないが、タンク４２の油面が、ポンプ４３（圧力室５１）よりも高い位置（または同じ位置）であってもよい。
【００３７】
外面４９ａの一部に付着した潤滑油７が吐出孔５０（開口５０ａ）を覆った場合に、前記のとおり、Ｘ＋Ｙ≦Ｚを満たす構成により、ポンプ４３の内部の圧力は、次に説明する所定圧力となる。
「所定圧力」：吐出孔５０を覆う潤滑油７を吐出孔５０を通じてポンプ４３内に引き込み、吐出孔５０において潤滑油７によるメニスカス４７を形成する圧力。
ただし、この所定圧力は、ピエゾ素子５３に電圧が印加していない状態における圧力である。
ポンプ４３の内部の圧力が前記所定圧力に設定されることで、図４において実線で示すように、潤滑油７が吐出孔５０（開口５０ａ）を覆っても、ある程度の時間が経過すると、図４において二点鎖線で示すように、開口５０ａにおいてメニスカス４７が形成される。よって、吐出不良を解消することが可能となる。なお、吐出孔５０において形成されるメニスカス４７は凹状であってもよく、凸状であってもよい。
【００３８】
図５は、三種類のポンプ４３を対象とした試験結果の表である。この表は、ポンプ４３（図４参照）の外面４９ａの一部に付着した潤滑油７が、吐出孔５０（開口５０ａ）を覆った場合に、所定時間経過後、吐出不良が解消されたか否かについて示した表である。三種類のポンプ４３（ポンプＡ、ポンプＢ、ポンプＣ）において、構造は同じであるが、撥液膜５５の状態（つまり、潤滑油７の接触角）が異なる。表中の水頭圧（ミリメートル）は、ポンプ４３における潤滑油７の水頭圧である。表中の「ａ」及び「ｂ」は、吐出不良が解消されたことを意味する。「ｂ」は、吐出不良が解消されるが、吐出した潤滑油（油滴）の飛翔距離が所望の値未満となる場合である。
【００３９】
接触角が比較的大きいポンプ４３（ポンプＡ）の場合、前記第二の力成分Ｙ（図４参照）は小さくなる。つまり、第二の力成分Ｙは第三の力成分Ｚよりも劣勢となる。このため、ポンプ４３における潤滑油７の水頭圧が正の値（０以上、５ミリメートル以下）であっても、前記式「Ｘ＋Ｙ≦Ｚ」が満たされ、吐出不良が解消される。接触角が小さくなると（図５のポンプＢ及びポンプＣ）、第二の力成分Ｙは大きくなる。つまり、第二の力成分Ｙは第三の力成分Ｚよりも優勢となる。そこで、ポンプ４３における潤滑油７の水頭圧を負の値とすることで、つまり、ポンプ４３（圧力室５１）をタンク４２の油面よりも高い位置とすることで、式「Ｘ＋Ｙ≦Ｚ」が満たされ、吐出不良が解消される。
【００４０】
〔電圧制御部４４ｂ及び時間制御部４４ｃについて〕
図５に示す前記試験結果が「ｂ」となる場合、吐出不良が解消されているが、吐出した潤滑油（油滴）の飛翔距離が所望の値未満となる。ポンプ４３における潤滑油７の水頭圧が、負の値であり、その値が低くなると（絶対値が大きくなると）、吐出した潤滑油（油滴）の飛翔距離が短くなる。そこで、本実施形態では、潤滑油の飛翔距離が所望の値未満となる場合、電圧制御部４４ｂ（図２参照）は、ピエゾ素子５３に印加する電圧を変更する。具体的には、電圧制御部４４ｂは電圧を高くする制御を行う。これにより、潤滑油の吐出速度が高くなる。この結果、潤滑油の飛翔距離が長くなる。この構成を得るために、図示しないが、潤滑油の吐出速度を計測するセンサを給油装置４０は有していてもよい。または、別の構成として、潤滑油の飛翔距離が低下すると軸受部２０の潤滑性能が低下することから、軸受部２０の振動に基づいて電圧制御部４４ｂはピエゾ素子５３に印加する電圧を変更（大きく）してもよい。この場合、給油装置４０は、軸受部２０の振動を検知する振動センサを備える。
【００４１】
電圧制御部４４ｂによる変更後の電圧は、変更前の電圧の１．５倍以上とするのが好ましい。例えば、変更前の電圧が１７ボルトである場合、変更後の電圧を３０ボルトとする。なお、変更後の電圧の上限値は、変更前の電圧の２．５倍である。例えば、変更前の電圧が１７ボルトである場合、変更後の電圧を４０ボルトとする。つまり、電圧制御部４４ｂによる変更後の電圧は、変更前の電圧の１．５倍以上であり２．５倍以下とするのが好ましい。
【００４２】
前記のとおり、ポンプ４３における潤滑油７の水頭圧が、負の値であり、その値が低くなると（絶対値が大きくなると）、吐出した潤滑油（油滴）の飛翔距離が短くなる。そこで、前記のように電圧制御部４４ｂによってピエゾ素子５３に印加する電圧を大きくすると共に、または、印加する電圧を大きくするのに代えて、ピエゾ素子５３に電圧を印加しない時間を変更して長くする。この時間の変更は、時間制御部４４ｃ（図２参照）によって行われる。ポンプ４３は、潤滑油を吐出孔５０から吐出した後、潤滑油を吐出しない停止時間が設けられる。本実施形態では、潤滑油（油滴）の飛翔距離が短くなると、この停止時間を変更して長くする。
【００４３】
前記停止時間を長くすることで、潤滑油（油滴）の飛翔距離が短くなる現象が解消される。その理由は次のとおりであると推測される。つまり、ポンプ４３を基準とする潤滑油の水頭圧を負の水頭圧にすると、ポンプ４３内において潤滑油中の気体（ガス）が析出する。特に、吐出孔５０が潤滑油によって塞がれた状態で、ピエゾ素子５３に電圧が印加され、圧力室５１の容積の拡大によって潤滑油の圧力が更に低下することで、より一層ポンプ４３内の潤滑油においてガスが析出しやすくなる。この気体が緩衝材となることで、ピエゾ素子５３が動作しても圧力室５１の内圧が所望の値に到達しない。そこで、ポンプ４３の停止時間を変更して長くすると、潤滑油の吐出が一時停止される。これにより、吐出の停止時間に気体が潤滑油に再度溶融することが可能となる。このため、潤滑油の飛翔距離が所望の値に回復する。前記停止時間は、例えば１０秒以上であり、３０秒以下に設定されるのが好ましい。
【００４４】
前記停止時間を長く設けるために、時間制御部４４ｃの機能により、ポンプ４３に対する電力供給そのものを所定時間について停止してもよい。つまり、ポンプ４３の電源を切る（電源をオフする）制御が行われても良い。そして、所定時間経過後、ポンプ４３の電源をオン状態とする。
時間制御部４４ｃによる制御は、前記停止時間を変更する制御とする以外に、ポンプ４３に駆動電圧を与える周波数を低下させる制御であってもよい。
【００４５】
〔前記実施形態の給油装置４０について〕
以上のように、本実施形態の給油装置４０によれば（図３参照）、ピエゾ素子５３に電圧が印加されることでポンプ４３の内部（圧力室５１）の圧力が高くなり、吐出孔５０から潤滑油が油滴として噴出する。そして、本実施形態の給油装置４０では、図４に示すように、ポンプ本体５２の外面４９ａの一部に付着した潤滑油７が吐出孔５０を覆った場合に、ピエゾ素子５３（図３参照）に電圧を印加していない状態にて、ポンプ４３の内部の圧力が、前記所定圧力となる。前記所定圧力は、前記のとおり、吐出孔５０を覆う潤滑油７を吐出孔５０を通じてポンプ４３内に引き込み吐出孔５０において潤滑油７によるメニスカス４７を形成する圧力である。
【００４６】
このような給油装置４０によれば、様々な原因によって潤滑油７が吐出孔５０を覆っても、ポンプ４３の内部の圧力が前記所定圧力となっていることにより、その潤滑油７をポンプ４３内に引き込み、吐出孔５０において潤滑油によるメニスカス４７が形成され、吐出不良を解消することが可能となる。
【００４７】
図２に示される形態では、ポンプ本体５２（図４参照）の外面４９ａの一部に付着した潤滑油７が吐出孔５０を覆った場合に、ピエゾ素子５３（図３参照）に電圧が印加していない状態にて、ポンプ４３の内部の圧力が、前記所定圧力となるように、ポンプ４３は、タンク４２に溜められる潤滑油の液面よりも、高い位置に設けられている。これにより、簡単な構成により、ポンプ４３（圧力室５１）を基準とした潤滑油の水頭圧が負の値となる。この場合、吐出孔５０を覆う潤滑油７が吐出孔５０を通じてポンプ４３内に引き込まれ、吐出孔５０において潤滑油によるメニスカス４７が形成される。
【００４８】
特に本実施形態では（図４参照）、潤滑油７に作用する前記力成分Ｘ，Ｙ，Ｚの関係が、式「Ｘ＋Ｙ≦Ｚ」を満たすように、ポンプ４３における潤滑油の水頭圧が設定される。これにより、ポンプ本体５２の外面４９ａの一部に付着した潤滑油が吐出孔５０を覆った場合に、ピエゾ素子５３に電圧が印加していない状態で、ポンプ４３の内部の圧力が、前記所定圧力となりやすい。
【００４９】
ポンプ本体５２の外面４９ａの一部に付着した潤滑油が吐出孔５０を覆った場合に、ピエゾ素子５３に電圧が印加していない状態で、前記第二の力成分Ｙは前記第三の力成分Ｚよりも優勢となる場合がある。この場合、ポンプ４３の内部の圧力が前記所定圧力となるように、ポンプ４３を基準として潤滑油の水頭圧を設定すると、その水頭圧は負の値となる。この水頭圧が低すぎると、ピエゾ素子５３に電圧を印加した吐出時において、油滴の吐出速度が足りず、油滴の飛翔距離が不十分となる可能性がある。なお、潤滑油の水頭圧はタンク４２に残存する潤滑油の油面高さに応じて変化する。つまり、潤滑油の消費によって変化する。そこで、本実施形態では、油滴の飛翔距離を確保するために、電圧制御部４４ｂによって、ピエゾ素子５３に印加する電圧を変更して高くする。この構成によれば、ポンプ４３における潤滑油の水頭圧が低い場合であっても、油滴の吐出速度を高め、油滴の飛翔距離が所望の値となる。
【００５０】
また、油滴の飛翔距離が不十分となる可能性がある場合、その解消手段として、前記のとおり、時間制御部４４ｃが、ピエゾ素子５３に電圧を印加しない時間を変更して長くしてもよい。
【００５１】
〔その他について〕
図２に示す形態では、中心線Ｃが水平線に沿って設けられている。ポンプ４３は、給油装置４０の範囲内で鉛直方向について中央の位置に設けられている。軸受部２０の内径を１００ミリメートル程度とする場合、ポンプ４３における潤滑油の水頭圧の変化幅は、おおよそ−５０ミリメートルから−１０ミリメートルとなる。
【００５２】
図６は、図２に示す給油装置４０の変形例を示す概略図である。図６（及び後に説明する図７）では、説明を容易とするために、給油装置４０のうちの、ポンプ４３、タンク４２、及び配管４６のみが記載されている。この変形例（図６）では、中心線Ｃが水平線に沿って設けられていて、ポンプ４３は、給油装置４０の範囲内で上部に設けられている。この変形例の場合、軸受部２０の内径を１００ミリメートル程度とすると、ポンプ４３における潤滑油の水頭圧の変化幅は、おおよそ−１００ミリメートルから０ミリメートルとなる。
【００５３】
図７は、図２に示す給油装置４０の更に別の変形例を示す概略図である。この変形例では、ポンプ４３は、給油装置４０の範囲内で下部に設けられている。具体的に説明すると、ポンプ４３は、タンク４２の潤滑油の液面よりも低い位置、又は、この液面と同じ高さに設けられている。この変形例の場合、軸受部２０の内径を１００ミリメートル程度とすると、潤滑油の水頭圧の変化幅は、おおよそ１００ミリメートルから０ミリメートルとなる。
【００５４】
前記実施形態では（図１参照）、軸受部２０がアンギュラ玉軸受である場合について説明したが、軸受の形式はこれに限らず、深溝玉軸受であってもよく、また、円すい転がり軸受や、円筒ころ軸受であってよい。つまり、転がり軸受装置１０は、内輪２１、外輪２２、及び、これら内輪２１と外輪２２との間に介在する複数の転動体を有する軸受部２０と、給油装置４０とを備える。給油装置４０は、軸受部２０の軸方向の隣に設けられており、軸受部２０に潤滑油を供給する機能を有する。この給油装置４０が、前記各形態の給油装置であればよい。この転がり軸受装置１０によれば、給油装置４０において、様々な原因によって潤滑油が吐出孔５０を覆っても、潤滑油の吐出不良を解消することが可能となる。このため、軸受部２０の潤滑性能が低下するのを防ぐことが可能となる。
【００５５】
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
７：潤滑油            １０：転がり軸受装置          ２０：軸受部
２１：内輪            ２２：外輪                    ２３：玉（転動体）
４０：給油装置        ４２：タンク                  ４３：ポンプ
４４ｂ：電圧制御部    ４４ｃ：時間制御部            ４６：配管（流路）
４７：メニスカス      ４９ａ：外面                  ５０：吐出孔
５１：圧力室          ５１ａ：壁面                  ５２：ポンプ本体
５３：ピエゾ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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