(57)【要約】  【課題】給油ユニット１３の潤滑油タンク４６から適正な潤滑油の供給が行える転がり軸受装置１０を提供する。  【解決手段】転がり軸受１０と、給油ユニット１３の組み合わせからなり、前記給油ユニット１３を、転がり軸受１０の固定輪側部材又は転がり軸受１０に隣接する間座１２に取り付けた転がり軸受装置において、給油ユニット１３のポンプ４５の吐出配管に、給油動作中のみ開く開閉弁４８を設けたり、ポンプ４５を駆動して給油動作を完了した後に、ポンプ４５を逆転させて吐出配管内に空気を導入したりする潤滑油の漏れ出し防止機構を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受と、潤滑油タンク、潤滑油タンクから潤滑油を吸引して吐出口から潤滑油を吐出するポンプ、ポンプを駆動する駆動部、駆動部に電気エネルギーを与える発電部を少なくとも備える給油装置の組み合わせからなり、前記給油装置を、転がり軸受の固定輪側部材又は転がり軸受に隣接する間座に取り付けた転がり軸受装置において、前記ポンプの吐出配管に、潤滑油の漏れ出しを防止する漏れ出し防止機構を設けたことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
前記漏れ出し防止機構が、ポンプの吐出配管に設けた給油動作中のみ開放する開閉弁からなる請求項１記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
前記開閉弁が、圧力によりポンプの吐出配管の流路を開くシーケンス弁からなる請求項２記載の転がり軸受装置。
【請求項４】
前記開閉弁が、電磁弁からなる請求項２記載の転がり軸受装置。
【請求項５】
前記電磁弁を、駆動部の発電部によって駆動させる請求項４記載の転がり軸受装置。
【請求項６】
前記漏れ出し防止機構が、ポンプを駆動して給油動作を完了した後に、ポンプを逆転させて吐出配管内に空気を導入する機構からなる請求項１記載の転がり軸受装置。
【請求項７】
前記給油装置の構成部材をハウジング内に収納してユニット化し、ハウジングが間座に取り付けられている請求項１〜６のいずれかに記載の転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械や産業機械等に用いられる転がり軸受装置に関し、特に転がり軸受と給油ユニットの組み合わせからなる転がり軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
給油ユニットを転がり軸受の内部に組み込んだ転がり軸受装置が従来から知られている（特許文献１参照）。この転がり軸受装置は、転がり軸受の相互に対向した軌道輪のうち、固定側の軌道輪の内径面に給油ユニットを装着している。給油ユニットは、潤滑油を溜めた潤滑油タンク、前記潤滑油タンクの潤滑油を軸受内部に吐出させるポンプ及び前記ポンプを駆動する発電機により構成される。軸受側の条件に応じてポンプを制御することにより吐出量を調整する手段を有する。
【０００３】
また、特許文献２に開示された転がり軸受装置も同様の給油ユニットを備えている。
【０００４】
また、特許文献３に開示された転がり軸受装置は、固定側の軌道輪と回転側の軌道輪の間に、給油ユニットの潤滑油タンクを着脱可能に設けており、給油ユニットのハウジングが潤滑油タンクを兼ねている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０８３８８号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６７０７号公報
【特許文献３】特開２００８−１０６９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の給油ユニットを備える転がり軸受装置は、潤滑油タンクの潤滑油をポンプで吸込み、ポンプの吐出配管から軸受内部に吐出させており、ポンプの駆動時間によって給油量の制御が行われている。
【０００７】
ところが、潤滑油の供給が完了した後にポンプを停止しても、ポンプ及び吐出配管の内部は、潤滑油で満たされているため、潤滑油タンク内部の潤滑油が、サイフォンの原理によって吐出配管内に引き出されてノズル端から潤滑油が漏れ出し、潤滑油の供給が過多になり、潤滑油の撹拌抵抗が増加する。
【０００８】
その結果、安定した潤滑環境が得られないと共に、発熱が生じるという問題がある。
【０００９】
そこで、この発明は、給油ユニットの潤滑油タンクから適正な潤滑油の供給が行える転がり軸受装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するために、この発明に係る転がり軸受装置は、転がり軸受と、潤滑油タンク、潤滑油タンクから潤滑油を吸引して吐出口から潤滑油を吐出するポンプ、ポンプを駆動する駆動部、駆動部に電気エネルギーを与える発電部を少なくとも備える給油装置の組み合わせからなり、前記給油装置を、転がり軸受の固定輪側部材又は転がり軸受に隣接する間座に取り付けた転がり軸受装置において、前記ポンプの吐出配管に、潤滑油の漏れ出しを防止する漏れ出し防止機構を設けたことを特徴とする。
【００１１】
前記漏れ出し防止機構は、ポンプの吐出配管に設けた開閉弁を設け、給油動作中のみ開閉弁を開くようにしたり、あるいはポンプを駆動して給油動作を完了した後に、ポンプを逆転させて吐出配管内に空気を導入したりする機構を採用することができる。
【００１２】
前記開閉弁としては、圧力によりポンプの吐出配管の流路を開くシーケンス弁、電磁弁を採用することができる。
【００１３】
前記電磁弁は、駆動部の発電部によって駆動させることができる。
【００１４】
前記給油装置は、構成部材をハウジング内に収納してユニット化し、ハウジングを転がり軸受の固定輪側部材又は転がり軸受に隣接する間座に取り付けることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、ポンプの吐出配管に、潤滑油の漏れ出しを防止する漏れ出し防止機構を設けているので、ポンプを駆動して所定量の潤滑油を供給した後、ポンプを停止しても、吐出配管内から余分な潤滑油が漏れ出さない。
したがって、適量の潤滑油で安定的な運転が可能となり、発熱の問題も生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図３のＡ−Ａ線の方向から見た断面図である。
【図２】図３のＢ−Ｂ線の方向から見た部分断面図である。
【図３】給油ユニットの図１のＸ１−Ｘ１線の断面図である。
【図４】漏れ出し防止機構としてシーケンス弁を使用する油圧回路の概略図である。
【図５】漏れ出し防止機構として電磁弁を使用する油圧回路の概略図である。
【図６】ポンプを停止した後のサイフォンの原理による潤滑油の流れを示す概略図である。
【図７】ポンプを停止した後に、ポンプを逆転させた場合の潤滑油の流れを示す概略図である。
【図８】給油ユニットの電源部の一例を示す拡大断面図である。
【図９】給油ユニットの電源部の一例を示す拡大断面図である。
【図１０】給油ユニットの電源部の一例を示す拡大断面図である。
【図１１】給油ユニットの電源部の一例を示す拡大断面図である。
【図１２】制御部の詳細ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１から図３に示す実施形態の転がり軸受装置１０は、転がり軸受１１、その軸方向の一端部に突き当てられた間座１２及び間座１２に組み込まれた給油ユニット１３により構成され、回転軸１４とハウジング１５の間に組み込んで使用に供される。転がり軸受１１の他端部にも他の間座１６が突き当てられ、両方の間座１２、１６により転がり軸受１１の軸方向の位置決めが行われる。この実施形態の回転軸１４は水平に設置されている。
【００１８】
転がり軸受１１は、回転側の軌道輪である内輪１７、固定側の外輪１８及びこれらの軌道輪の間に介在された所要数の転動体１９、その転動体１９を一定間隔に保持する保持器２１により構成される、アンギュラ玉軸受、あるいは深溝玉軸受のいずれでもよい。転がり軸受１１には、予め所望のグリースが封入され、間座１６側の端部に、シール板２２が装着されている。
【００１９】
間座１２は、内輪側間座１２ａと外輪側間座１２ｂとからなり、内輪側間座１２ａは回転軸１４側に嵌合固定され、内輪１７の一方の端面に突き当てられる。外輪側間座１２ｂはハウジング１５の内径面に嵌合固定され、外輪１８の一方の端面に突き当てられる。他方の間座１６も同様に回転軸１４側及びハウジング１５側に嵌合固定され、内輪１７及び外輪１８の他方の端面に突き当てられる。
【００２０】
前記給油ユニット１３は、図３に示すように、円環状のハウジング２４内に、円周方向に発電部４１、充電部４２、制御部４３、駆動部４４、ポンプ４５、潤滑油タンク４６等の諸部材を収納して構成される。
【００２１】
給油ユニット１３の円環状のハウジング２４は、図２に示すように、転がり軸受１１と反対側の面が開放された断面コの字形のハウジング本体２４ａと、このハウジング本体２４ａの開口部を閉塞し、ハウジング本体２４ａに対して着脱自在の蓋体２４ｂとによって構成される。このハウジング本体２４ａと蓋体２４ｂとは、ＰＰＳ等の同種の熱可塑性樹脂材料からなる。
【００２２】
ハウジング２４の蓋体２４ｂは、ハウジング本体２４ａに対し、ネジ２４ｃにより固定され、ネジ２４ｃを外して、蓋体２４ｂを取り除くことにより、給油ユニット１３全体を取外すことなく、ハウジング本体２４ａ内に収納されている潤滑油タンク４５に、潤滑油を補充することができる。
【００２３】
ハウジング本体２４ａの外周面は、外輪側間座１２ｂの内径面に、接着剤によって接着固定されている。ハウジング本体２４ａを接着固定する接着剤は、エポキシ樹脂等を使用できる。
【００２４】
次に、ハウジング本体２４ａ内に収納する潤滑油タンク４６は、柔軟性を有する樹脂製の袋体４６ａからなり、円環状のハウジング２４に沿って円弧状に配置されている。
【００２５】
袋体４６ａには、ポンプ４５と接続する吸込みチューブ４５ａを設けている。この吸込みチューブ４５ａは、袋体４６ａを熱溶着により形成する際に、袋体４６ａを形成する重ね合わせた樹脂シートの間に挟み込んで熱溶着することにより、袋体４６ａと一体化することができる。
【００２６】
また、袋体４６ａをブロー成形により形成する場合には、吸込みチューブ４５ａを袋体４６ａと一体にブロー成形することができる。
【００２７】
潤滑油タンク４６を形成する袋体４６ａの素材は、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレンなどを用いることができるが、袋体４６ａ内に収容される潤滑油に侵されない素材であれば特に限定されない。
【００２８】
潤滑油タンク４６の袋体４６ａに充填する潤滑油の粘度は、あまり高いとポンプの負荷や電源への負担が大きくなるため、ＶＧ２２程度が望ましい。
【００２９】
ポンプ４５には、潤滑油タンク４６内の潤滑油を吸引する吸い込みチューブ４５ａと、吸引した潤滑油を吐出する吐出チューブ４５ｂを備え、吐出チューブ４５ｂの先端の吐出ノズル４５ｃから転がり軸受１１の固定側の軌道輪と回転側の軌道輪の間に潤滑油が供給される。
【００３０】
ポンプ４５を駆動させて、潤滑油タンク４６内の潤滑油を吸引し、吐出チューブ４５ｂの先端の吐出ノズル４５ｃから転がり軸受１１の固定側の軌道輪と回転側の軌道輪の間に潤滑油を供給し、所定量の潤滑油を供給した後に、ポンプ４５を停止する。
【００３１】
ポンプ４５を停止しても、ポンプ４５内と配管内部は、潤滑油で満たされているため、潤滑油タンク４６内の潤滑油がサイフォンの原理により引き出されて吐出ノズル４５ｃから潤滑油が漏れ出すことがある。この発明では、この漏れ出しを防止するために、ポンプ４５の吐出配管に、潤滑油の漏れ出しを防止する漏れ出し防止機構を設けている。
【００３２】
この漏れ出し防止機構としては、図３に示すように、吐出チューブ４５ｂに開閉弁４８を設け、ポンプ４５が稼動する期間のみ、開閉弁４８を開き、その他の状態では開閉弁４８が閉じるようにしておく方法、あるいは、ポンプ４５を駆動して給油動作を完了した後に、ポンプ４５を逆転させて吐出配管内に空気を導入する方法などを採用することができる。
【００３３】
前記開閉弁４８には、機械的に動作し一定圧力以上になると流路を開くシーケンス弁４８ａやと電気的に流路を開閉する電磁弁４８ｂを採用することができる。
【００３４】
図４は、開閉弁４８としてシーケンス弁４８ａを用いた場合の油圧回路を示し、図５は、開閉弁４８として電磁弁４８ｂを用いた場合の油圧回路を示している。
【００３５】
電磁弁４８ｂの制御は、ポンプ４５の制御と一体的に行うことができる。
【００３６】
ポンプ４５を駆動して給油動作を完了した後に、ポンプ４５を停止すると、図６に一点鎖線の矢印で示すように、吸い込みチューブ４５ａとポンプ４５内に潤滑油が満たされているため、サイフォンの原理により潤滑油タンク４６内部の潤滑油が吐出チューブ４５ｂまで引き出されて吐出ノズル４５ｃから潤滑油が漏れ出す。この漏れ出しを防止するために、この発明では、潤滑油の吐出動作後に、ポンプ４５を逆転させるようにしている。ポンプ４５を逆転させると、図７に一点鎖線の矢印で示すように、吐出チューブ４５ｂ及びポンプ４５の内部に空気を導入させると、潤滑油が受ける管路抵抗が大きくなり、サイフォンの原理による漏れ出しを防止できる。
【００３７】
次に、潤滑油を供給するタイミング、即ち、ポンプ４５の駆動のタイミングは、電力が充電部４２のコンデンサに蓄電され、一定の電圧に達した時点で行なうことが可能である。発電効率との関係で蓄電時間が短い場合においては、蓄電電圧が一定の値に達した時点で抵抗器などに放電させ、ポンプ４５の駆動のタイミングに、インターバルを設けてもよい。この場合、ポンプ４５の駆動までの間に、充放電が繰り返されることになり、この充放電の回数でポンプ４５の駆動のインターバルを管理してもよい。あるいは、蓄電電圧が一定の値に達した時点で、タイマ機能によりポンプ４５の駆動のタイミングに、インターバルを設けてもよい。この場合は、前記の様な充放電を繰り返さない。
【００３８】
ポンプ４５の吸込み側に接続された吸込みチューブ４５ａは、潤滑油タンク４６内に挿入され、潤滑油タンク４６内の潤滑油が吸引される。
【００３９】
一方、吐出側に接続された吐出チューブ４５ｂの先端には、転がり軸受の内部に潤滑油を吐出するための吐出ノズル４５ｃを接続している。吐出ノズル４５ｃの先端は、軸受内外輪の間で、内輪外周面に近い部分に配置することが望ましい。なお、吐出ノズル４５ｃのノズル穴の内径寸法は、基油の粘度に起因する表面張力と、吐出量との関係により、適宜設定される。
【００４０】
円環状のハウジング２４内には、潤滑油タンク４６以外に、円周方向に発電部４１、充電部４２、制御部４３、駆動部４４、ポンプ４５等を収納している。
【００４１】
発電部４１としては、例えば、図８に示すように、ゼーベック効果によって発電を行うものを使用することができる。即ち、転がり軸受装置１０を使用した場合、転動体１９（図１参照）との摩擦熱により内輪１７と外輪１８の温度が上昇する。通常、外輪１８は機器のハウジング１５に組み込まれるため熱伝導により放熱され、内外輪１７、１８の間で温度差が生じる。その温度が各熱伝導体５２、５３に伝導され、ゼーベック素子５４の両端面に温度差を生じさせることにより、ゼーベック効果による発電を行う。
【００４２】
ハウジング本体２４ａの内周面と外周面を貫通する熱伝導体５２、５３を設け、これら熱伝導体５２、５３の間にゼーベック素子５４を介在したものを使用する場合、ハウジング本体２４ａの外周面を貫通する熱伝導体５２が外輪側間座１２ｂの内径面に接する面には、熱導電性を考慮した接着剤を使用することが望ましい。なお、外輪側の熱伝導体５２の外径は、外輪間座１２ｂの内径寸法と同一にして、放熱効果が高くなるように密着させている。一方、内輪側の熱伝導体５３の内径は、内輪間座１２ａとは接していない。可能であれば、外輪側と内輪側の熱伝導体５２、５３の体積を等しくすることが望ましい。
【００４３】
なお、外輪間座１２ｂの内径面と熱伝導体５２の間、熱伝導体５２とゼーベック素子５４の間、ゼーベック素子５４と内輪側の熱伝導体５３の間には、熱伝導率及び密着性を高めるため、放熱グリースなどを塗布することが好ましい。放熱グリースは、一般的にシリコーンが主成分である。また、熱伝導体５２、５３は、熱伝導率の高い金属を使用する。例えば、銀、銅、金などが挙げられるがコスト面から、銅を使用する事が一般的である。なお、銅を主成分とする銅合金でもよい。また、銅を主成分とする焼結合金でもよい。
【００４４】
発電部４１は、前記のゼーベック効果によって発電を行うもののほか、図９、図１０、図１１に示すものを使用することができる。
【００４５】
図９に示すものは、転がり軸受装置１０内に交番磁界が存在する場合に適用される。工作機等のビルトインスピンドル内部や大電力を扱う高周波機器の近傍では、漏れ磁束又は高周波の照射が発生する。この漏れ磁束を利用し電磁誘導により発電を行うものである。即ち、片側を開放したＥ形の鉄心５５にコイル５６を組み合わせることで効率よく交番磁界を捉え、電磁誘導による発電を行う。鉄心５５の開放面に絶縁性基台５７が取り付けられる。漏れ磁束の周波数が既知である場合は、鉄心５５を除き漏れ磁束の周波数に共振するコイル５６を用いるようにしてもよい。
【００４６】
図１０に示すものは、転がり軸受装置１０内に振動が発生する場合に適用されるものである。即ち、固定側絶縁基板５８、その上に配置された可動側絶縁基板５９の対向面にそれぞれ多数の電極６０を設け、固定側絶縁基板５８の電極６０にのみエレクトレット６１を積層し、可動側絶縁基板５９の電極６０に対し空隙を設けて対向させる。可動側絶縁基板５９は摺動装置６２によって図中の矢印ａの方向にのみ移動可能となる。
【００４７】
転がり軸受装置１０に振動が発生すると、摺動装置６２によって矢印ａの方向に可動側絶縁基板５９が振動する。このとき、固定側及び可動側絶縁基板５８、５９の相対運動とエレクトレット６１により、電極６０間に静電誘導による電荷が発生する。この発生した電荷を外部に取り出すことにより発電を行う。
【００４８】
図１１に示すものも転がり軸受装置１０内に振動が発生する場合に適用されるものである。即ち、固定側絶縁基板５８と重り６３の間に弾性のあるシート状の圧電体６４を配置する。軸受装置１０に振動が発生すると、重り６３と圧電体６４により矢印ａの方向に重り６３が振動する。このとき、圧電体６４にひずみが生じ誘電分極による起電力が発生する。その起電力を外部に取り出すことにより発電を行う。
【００４９】
発電部４１によって発電した電荷は、蓄電池やコンデンサなどの充電部４２に蓄電される。コンデンサは、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）を使用することが望ましい。
【００５０】
制御部４３は、図１２に示すように、例えば、軸受温度センサー４７ａ、軸受回転センサー４７ｂ、潤滑油残量センサー４７ｃ、潤滑油温度センサー４７ｄ等のセンサーを備える。これらのセンサーから信号がＣＰＵ５１に入力され、転がり軸受１１の温度及びその回転状況に応じてポンプ４４を自動制御し、潤滑油の供給量を調整する。
【００５１】
なお、上記の実施形態は、内輪回転である。また、回転中心を横軸としたが、縦軸としてもよい。さらに、工作機のスピンドルに組み込まれてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０  軸受装置
１１  転がり軸受
１２  間座
１２ａ  内輪側間座
１２ｂ  外輪側間座
１３  給油ユニット
１４  回転軸
１５  ハウジング
１６  間座
１７  内輪
１８  外輪
１９  転動体
２１  保持器
２２  シール板
２４  ハウジング
２４ａ  ハウジング本体
２４ｂ  蓋体
２４ｃ  ネジ
４１  発電部
４２  充電部
４３  制御部
４４  駆動部
４５  ポンプ
４５ａ  吸込みチューブ
４５ｂ  吐出チューブ
４５ｃ  吐出ノズル
４６  潤滑油タンク
４６ａ  袋体
４６ｂ  熱溶着部分
４７ａ〜４７ｄ  センサー
４８  開閉弁
４８ａ  シーケンス弁
４８ｂ  電磁弁
５１  ＣＰＵ
５２、５３  熱伝導体
５４  ゼーベック素子
５５  鉄心
５６  コイル
５７  絶縁性基台
５８  固定側絶縁基板
５９  可動側絶縁基板
６０  電極
６１  エレクトレット
６２  摺動装置
６３  重り
６４  圧電体
【図１】
2014031810.tif 000003
【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】
2014031810.tif 000009
【図８】
2014031810.tif 000010
【図９】
2014031810.tif 000011
【図１０】
2014031810.tif 000012
【図１１】
2014031810.tif 000013
【図１２】
2014031810.tif 000014