(57)【要約】【課題】  ポンプを使用することなく、潤滑剤タンク１５から潤滑剤１４をタイムラグなしに転がり軸受に供給することができ、しかもエネルギー効率も良好な給油ユニット１０を備える転がり軸受装置を提供する。【解決手段】  加圧された潤滑剤１４を貯留し、潤滑剤１４の吐出口を有する潤滑剤タンク１５と、潤滑剤タンク１５の吐出口を開閉する開閉弁１６と、この開閉弁１６を駆動する駆動部２１と、この駆動部２１を駆動させる電気エネルギーを発電する発電部２２とからなる給油ユニット１０を、転がり軸受の固定輪側に設置したものである。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された潤滑剤を貯留し、潤滑剤の吐出口を有する潤滑剤タンクと、潤滑剤タンクの吐出口を開閉する開閉弁と、この開閉弁を駆動する駆動部と、この駆動部を駆動させる電気エネルギーを発電する発電部とからなる給油ユニットを、転がり軸受の固定輪側に設置したことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
前記給油ユニットが、転がり軸受の固定輪と回転輪の間の空間に設置されている請求項１記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
前記給油ユニットが、転がり軸受に隣接して設けられた間座の内輪と外輪の間の空間に設置されている請求項１記載の転がり軸受装置。
【請求項４】
前記給油ユニットが、ハウジングに収容され、転がり軸受又は間座に対して脱着可能に設置されている請求項２又は請求項３に記載の転がり軸受装置。
【請求項５】
前記潤滑剤タンクに、潤滑剤タンク内に充填された潤滑剤を押圧する加圧ばねによって構成される加圧装置を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受装置。
【請求項６】
前記吐出口が、潤滑剤を霧状に噴霧するノズル形状に形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の転がり軸受装置。
【請求項７】
前記駆動部を駆動させる電気エネルギーを発電する発電部が、ゼーベック効果による起電力を利用するものである請求項１〜６のいずれかに記載の転がり軸受装置。
【請求項８】
前記駆動部を駆動させる電気エネルギーを発電する発電部が、電磁誘導による起電力を利用するものである請求項１〜６のいずれかに記載の転がり軸受装置。
【請求項９】
前記駆動部を駆動させる電気エネルギーを発電する発電部が、静電誘導による起電力を利用するものである請求項１〜６のいずれかに記載の転がり軸受装置。
【請求項１０】
前記駆動部を駆動させる電気エネルギーを発電する発電部が、誘電分極による起電力を利用するものである請求項１〜６のいずれかに記載の転がり軸受装置。
【請求項１１】
前記発電部を発電した電気エネルギーをコンデンサに蓄えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の転がり軸受装置。
【請求項１２】
前記給油ユニットに、温度センサや回転センサを内蔵することにより、転がり軸受の温度や回転状況を監視し、給油ユニットからの潤滑剤の吐出量を自動制御することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の転がり軸受装置。
【請求項１３】
工作機械、風車又は鉄道に使用される請求項１〜１２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給油ユニットを備えた転がり軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸などを支持する転がり軸受の潤滑方法として、転がり軸受の固定輪や回転輪に対して潤滑剤を必要に応じて供給する給油ユニットを転がり軸受に付設したものがある（特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
これらの特許文献に開示された転がり軸受装置は、潤滑剤を貯留する潤滑剤タンクと、潤滑剤タンクの潤滑剤を吸引して吐出するポンプと、このポンプを駆動する駆動部とを備え、ユニット化されて転がり軸受の固定輪と回転輪の間の空間に設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０８３８８号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来の給油ユニットを備える転がり軸受装置は、潤滑剤タンクから潤滑剤をポンプによって吸引して吐出するため、ポンプを起動させて吐出可能な圧力に達するまでに時間が掛かる。
【０００６】
また、電気エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換させてポンプを駆動するので、エネルギー効率が良くないという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、ポンプを使用することなく、潤滑剤タンクから潤滑剤をタイムラグなしに転がり軸受に供給することができ、しかもエネルギー効率も良好な給油ユニットを備える転がり軸受装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、加圧された潤滑剤を貯留し、潤滑剤の吐出口を有する潤滑剤タンクと、潤滑剤タンクの吐出口を開閉する開閉弁と、この開閉弁を駆動する駆動部と、この駆動部を駆動させる電気エネルギーを発電する発電部とからなる給油ユニットを、転がり軸受の固定輪側に設置したものである。
【０００９】
前記給油ユニットは、転がり軸受の固定輪と回転輪の間の空間、又は転がり軸受に隣接して設けられた間座の内輪と外輪の間の空間に設置される。
【００１０】
前記給油ユニットは、転がり軸受又は間座に対して脱着可能に設置されるハウジングに収容することができる。
【００１１】
前記潤滑剤タンクの潤滑剤を加圧する加圧装置は、潤滑剤タンク内に充填された潤滑剤を押圧する加圧ばねによって構成することができる。
【００１２】
前記吐出口は、潤滑剤を霧状に噴霧するノズル形状に形成することができる。
【００１３】
前記駆動部を駆動させる電気エネルギーを発電する発電部としては、ゼーベック効果による起電力を利用するもの、電磁誘導による起電力を利用するもの、静電誘導による起電力を利用するもの、誘電分極による起電力を利用するもの等、転がり軸受の環境により使い分けることできる。
【００１４】
前記発電部により発電した電気エネルギーは、コンデンサに蓄えることが望ましい。
【００１５】
前記給油ユニットは、温度センサや回転センサを内蔵することにより、転がり軸受の温度や回転状況を監視し、給油ユニットからの潤滑剤の吐出量を自動制御することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、加圧された潤滑剤を貯留する潤滑剤タンクの吐出口を、開閉弁によって開閉することにより、潤滑剤タンクからの潤滑剤の供給が行えるので、ポンプを使用して潤滑剤を供給するもののように、潤滑剤の供給までにタイムラグがない。
【００１７】
また、開閉弁の開閉により、潤滑剤の供給が行えるので、ポンプ駆動式のものよりもエネルギー効率がよい。
【００１８】
発電部によって発電した電気エネルギーをコンデンサに蓄えることにより、蓄電装置の劣化がないので、保守作業が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係る転がり軸受装置を工作機械に用いた実施形態を示す断面図である。
【図２】この発明に係る転がり軸受装置の給油ユニットを軸方向から見た断面図である。
【図３】図２のｂ−ｏ線の断面図である。
【図４】図２のｃ−ｃ’線の断面図である。
【図５】図２のａ−ｏ線の断面図である。
【図６】ゼーベック効果による起電力を利用した発電部の概略図である。
【図７】電磁誘導による起電力を利用した発電部の概略図である。
【図８】静電誘導による起電力を利用した発電部の概略図である。
【図９】誘電分極による起電力を利用した発電部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、この発明の給油ユニットを備える転がり軸受装置が組込まれた工作機械を示している。
【００２２】
工作機械の主軸１は、ハウジング２に対して左右一対の転がり軸受３によって回転可能に支持されている。
【００２３】
転がり軸受３としては、アンギュラ玉軸受が使用されている。転がり軸受３は、固定輪側である外輪４と、回転輪側である内輪５と、保持器６に保持された玉７とからなる。
【００２４】
左右の転がり軸受の間には、中央間座８が配置され、ハウジング２の両端と転がり軸受３の間にも間座９が嵌められ、中央間座８と左右の間座９によって転がり軸受４に所定の予圧が与えられている。
【００２５】
図１の実施形態では、左右の間座９の外輪１１と内輪１２間の周方向の空間部に、左右の転がり軸受３に、潤滑剤１４を供給する給油ユニット１０を設置している。
【００２６】
給油ユニット１０を備える間座９は、左右対称であり、図２は、図１の右側の間座９を軸方向から見た図であり、間座Ｂの外輪１１と内輪１２間を封止する蓋板１３を一部取り除いた状態で示している。
【００２７】
間座９の固定側の外輪１１の内周面に沿って、潤滑剤１４を充填する潤滑剤タンク１５が設置されている。
【００２８】
潤滑剤タンク１５には、開閉弁１６を介して吐出ノズル１７が設けられている。潤滑タンク１５には、潤滑剤１４を加圧する加圧装置１８が設置され、開閉弁１６を開くと、加圧装置１８の加圧力により、潤滑剤タンク１５内の潤滑剤１４が吐出ノズル１７から吐出され、開閉弁１６を閉じることにより、潤滑剤１４の吐出が停止するようになっている。
【００２９】
加圧装置１８は、例えば、図３に示すように、潤滑剤タンク１５内に充填された潤滑剤１４を、加圧シール板１９を介して加圧ばね２０によって押圧する形式のものを使用することができる。
【００３０】
潤滑剤タンク１５から吐出される潤滑剤１４の吐出圧は、吐出ノズル１７の口径が一定とすれば、加圧装置１８によって潤滑剤タンク１５に加えられる圧力によって決定される。したがって、加圧装置１８の圧力を潤滑剤１４の種類に応じて調整することにより、潤滑剤タンク１５から潤滑剤１４を一定圧力により圧送することができる。
【００３１】
潤滑剤１４としては、潤滑油もしくはグリースのいずれでも使用することができる。
【００３２】
吐出ノズル１７は、転がり軸受３の固定輪側の外輪４の内周面に挿入され、吐出ノズル１７から吐出される潤滑剤１４を、玉７の表面、あるいは軌道面に供給している。
【００３３】
吐出ノズル１７を、潤滑剤１４を霧状に噴霧するノズル形状にすると、潤滑剤１４による撹拌抵抗を低減することができるので、転がり軸受３の発熱を抑制することができる。
【００３４】
また、吐出ノズル１７からの潤滑剤１４の吐出量は、開閉弁１６の開度を変えることによっても調整可能である。
【００３５】
開閉弁１６を開閉する駆動部２１、駆動部２１を駆動させる発電部２２も、潤滑剤タンク１５と同様に、間座９の外輪１１と内輪１２の間に設置されている。
【００３６】
この実施形態の給油ユニット１０は、上記のように、潤滑剤タンク１５、開閉弁１６、吐出ノズル１７、加圧装置１８、駆動部２１、発電部２２によって構成され、これらの全ての部材をハウジング２３内に収容してユニット化し、間座９に対して脱着可能に設けるようにしてもよい。
【００３７】
ハウジング２３には、吐出ノズル１７が一体に形成され、このハウジング２３によって転がり軸受３との位置決めを図っている。ハウジング２３は、樹脂や金属によって形成され、全面に蓋板１３が取り付けられている。
【００３８】
駆動部２１を駆動させる発電部２２は、駆動部２１に電気エネルギーを供給する装置であり、使用環境に応じて、例えば、ゼーベック効果による起電力、電磁誘導による起電力、静電誘導による起電力、誘電分極による起電力を利用するものを使用することができる。発電部２２を利用する環境により使い分けることにより効率的な発電が可能になる。また、他種類の発電部２２を併用することでバックアップ機能も果たすことが可能となる。
【００３９】
例えば、転がり軸受３は、使用により、玉７、外輪４、内輪５との間で摩擦熱が発生し、外輪４、内輪５の温度が上昇する。一般的に、外輪４側は、機器等に組み込まれるため、熱伝導にて放熱され、外輪４、内輪５との間で温度差が生じる。この温度差を利用し、ゼーベック効果によって起電力を発生させる発電部２２は、図６に示すように、熱伝導体２４ａ、２４ｂを通じてゼーベック素子２５に温度差を与えて構成している。
【００４０】
また、転がり軸受装置内に交番磁界が存在する場合、例えば、工作機械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、漏れ磁束や高周波の照射により交番磁界が発生する。この交番磁界を利用し電磁誘導によって発電部２２を構成することができる。この電磁誘導による発電部２２は、図７に示すように、片側を開口した鉄心２６にコイル２７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ものである。また、交番磁界の周波数が既知である場合、鉄心２６を除いて交番磁界の周波数に共振するコイルを用いるようにしてもよい。
【００４１】
また、転がり軸受装置内に振動が発生環境では、図８に示すような、静電誘導による発電部２２、あるいは、図９に示すような、誘電分極による発電部２２を利用することができる。
【００４２】
図８に示すような、静電誘導による発電部２２は、可動側及び固定側の絶縁基板２８ａ、２８ｂ上に電極２９、及び固定側のみにエレクトレット３０を積層したものを、空隙を設けてそれぞれ対向するように配置して構成する。可動部側の絶縁基板２８ｂは、摺動装置３１により、図８の矢印の方向のみに可動可能となる。その発電原理は、振動発生時には、摺動装置３１により、図８の矢印の方向に可動部側絶縁基板２８ｂが振動する。この時、固定側及び可動側の絶縁基板２８ａ、２８ｂの相対運動とエレクトレット３０により電極２９に電荷が生じる。この発生した電荷を外部に取り出すことにより発電部２２が構成される。
【００４３】
また、図９に示すような、誘電分極による発電部２２は、固定側絶縁基板３２と重り３３の間に弾性のあるシート状の圧電体（ピエゾ素子）３４を配置して構成される。その発電原理は、振動発生時には重り３３と圧電体３４により、図９の矢印の方向に重り３３が振動する。この時、圧電体３４にひずみが生じ、誘電分極による起電力が発生する。この起電力を外部に取り出すことにより発電部２２が構成される。
【００４４】
次に、給油ユニット１０に、温度センサや回転センサを内蔵することにより、転がり軸受４の温度や回転状況を監視し、給油ユニット１０からの潤滑剤１４の吐出量を自動的に制御するようにしてもよい。
【００４５】
また、駆動エネルギーを一時的に蓄える蓄電装置として蓄電池の代わりにコンデンサを利用することができる。これにより、蓄電池を充電させる回路が不要となり省スペース化が図れる。
【００４６】
また、発電部２２は、長期間に渡って頻繁に充放電を繰り返すことになるため、劣化・寿命特性からも蓄電池よりもコンデンサが優れている。このため電池交換の保守作業が不要となる。
【符号の説明】
【００４７】
１  主軸
２  ハウジング
３  転がり軸受
４  外輪
５  内輪
６  保持器
７  玉
８  中央間座
９  間座
１０  給油ユニット
１１  外輪
１２  内輪
１３  蓋板
１４  潤滑剤
１５  潤滑剤タンク
１６  開閉弁
１７  吐出ノズル
１８  加圧装置
１９  加圧シール板
２０  加圧ばね
２１  駆動部
２２  発電部
２３  ハウジング
２４ａ、２４ｂ  熱伝導体
２５  ゼーベック素子
２６  鉄心
２７  コイル
２８ａ、２８ｂ  絶縁基板
２９  電極
３０  エレクトレット
３１  摺動装置
３２  固定側絶縁基板
３３  重り
３４  圧電体
【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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