(57)【要約】【課題】潤滑油の供給異常を検出することが可能な潤滑油供給ユニットを提供する。【解決手段】潤滑油供給ユニットは、潤滑油を保持する潤滑油タンク３０と、潤滑油タンク３０から軸受の内部に潤滑油を供給するポンプ２９と、軸受または軸受に隣接する部材の温度を検出する温度センサ９と、ポンプ２９の動作を制御するとともに、ポンプ２９に潤滑油の供給を指令したタイミングに同期して温度センサ９によって温度変化が検出されるか否かを検出するデータ処理装置２７ａとを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を保持する保持部と、
前記保持部から軸受の内部に前記潤滑油を供給する供給部と、
前記軸受または前記軸受に隣接する部材の温度を検出する温度検出部と、
前記供給部の動作を制御するとともに、前記供給部に前記潤滑油の供給を指令したタイミングに同期して前記温度検出部によって温度変化が検出されるか否かを検出する制御部とを備える、潤滑油供給ユニット。
【請求項２】
前記制御部は、前記温度変化が検出されない場合には、前記潤滑油の供給が正常に行なわれていないことを示す信号を出力する、請求項１に記載の潤滑油供給ユニット。
【請求項３】
前記温度変化は、所定値以上の温度の上昇である、請求項２に記載の潤滑油供給ユニット。
【請求項４】
前記制御部から前記温度変化の検出状況を示す信号を外部ユニットに送信する送信部をさらに備え、
前記外部ユニットは、前記軸受とは離れた位置であって、前記軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる、請求項１に記載の潤滑油供給ユニット。
【請求項５】
前記送信部は、前記外部ユニットに赤外線または電波を用いて前記信号を送信する、請求項４に記載の潤滑油供給ユニット。
【請求項６】
前記供給部を作動させるための電力を発生させる発電部と、
前記発電部で発生させた電力により充電される蓄電部とをさらに備え、
前記制御部は、前記蓄電部に判定値を超える蓄電が行なわれると前記蓄電部からの放電を実行し、
前記放電は、前記供給部を作動させることによって実行される第１の放電と、前記供給部を作動させることなく実行される第２の放電とを含み、
前記制御部は、前記第１の放電時に前記温度検出部に検出された温度変化と前記第２の放電時に前記温度検出部に検出された温度変化とを比較する、請求項１に記載の潤滑油供給ユニット。
【請求項７】
前記制御部から前記温度変化の比較結果を示す信号を外部ユニットに送信する送信部をさらに備え、
前記外部ユニットは、前記軸受とは離れた位置であって、前記軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる、請求項６に記載の潤滑油供給ユニット。
【請求項８】
前記送信部は、前記外部ユニットに赤外線または電波を用いて前記信号を送信する、請求項７に記載の潤滑油供給ユニット。
【請求項９】
前記制御部から前記温度変化に関する情報を示す信号を送信する送信部と、
前記軸受とは離れた位置であって、前記軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる外部ユニットとをさらに備え、
前記外部ユニットは、
前記送信部から前記信号を受信する受信部と、
前記受信部の受信した前記信号に基づく情報の表示を行なう表示部とを含む、請求項１に記載の潤滑油供給ユニット。
【請求項１０】
前記制御部から前記温度変化に関する情報を示す信号を送信する送信部と、
前記軸受とは離れた位置であって、前記軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる外部ユニットとをさらに備え、
前記外部ユニットは、前記送信部から前記信号を受信し、受信した前記信号に基づく情報を中継基地および管理室の少なくとも一方に無線を用いて送信する、請求項１に記載の潤滑油供給ユニット。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の潤滑油供給ユニットを備える、軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潤滑油供給ユニットに関し、より特定的には軸受内部に潤滑油を供給する潤滑油供給ユニットおよびそれを備える軸受装置に関する。
【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。特開２００５−１８０６２９号公報（特許文献１）に開示された軸受装置は、転がり軸受の内部にグリースが封入されており、このグリースの基油と同じ種類の潤滑油を、転がり軸受に隣接する間座内に収容し、この間座内の潤滑油を毛細管現象により、転がり軸受の内部に補充供給している。
【０００３】
また、特開２０１４−３７８７９号公報（特許文献２）に開示された軸受装置は、軸受に隣接する間座内に配置された潤滑油タンクからポンプを間欠的に動作させることにより、軸受に潤滑油を長期間安定して供給できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８０６２９号公報
【特許文献２】特開２０１４−３７８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特開２００５−１８０６２９号公報に開示された装置では、軸受内部に予めグリースが封入され潤滑が行われるが、同時に間座内に収容されたグリースの基油も軸受内部へ常時供給されるため、潤滑油の供給が過剰になり易く、また間座内の基油（潤滑油）の消費も早いため長期間安定して軸受へ潤滑油を供給することは難しい。
【０００６】
また、上記特開２０１４−３７８７９号公報に開示された装置では、上記特開２００５−１８０６２９号公報に開示された装置よりも潤滑油の供給を長期間実施できると思われるものの、軸受装置の外部から潤滑油の供給状態を確認することができない。そのため、ポンプなどの動作不良や潤滑油切れといった要因により潤滑油の供給不良などが発生しても、軸受の動作に異常が発生するまで、そのような潤滑油の供給不良といった問題を把握することは難しい。このため、軸受装置を長期に安定して動作させるため、軸受装置の異常を早期に検出してメンテナンスするといった対応を取ることが難しかった。
【０００７】
特に、ポンプを駆動しても、正常に潤滑油が供給されない故障も想定されるので、実際に軸受部に潤滑油が供給されたことを検出することが望ましい。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、潤滑油の供給異常を検出することが可能な潤滑油供給ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、要約すると、潤滑油供給ユニットであって、潤滑油を保持する保持部と、保持部から軸受の内部に潤滑油を供給する供給部と、軸受または軸受に隣接する部材の温度を検出する温度検出部と、供給部の動作を制御するとともに、供給部に潤滑油の供給を指令したタイミングに同期して温度検出部によって温度変化が検出されるか否かを検出する制御部とを備える。
【００１０】
好ましくは、制御部は、温度変化が検出されない場合には、潤滑油の供給が正常に行なわれていないことを示す信号を出力する。
【００１１】
より好ましくは、温度変化は、所定値以上の温度の上昇である。
好ましくは、潤滑油供給ユニットは、制御部から温度変化の検出状況を示す信号を外部ユニットに送信する送信部をさらに備える。外部ユニットは、軸受とは離れた位置であって、軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる。
【００１２】
好ましくは、潤滑油供給ユニットは、供給部を作動させるための電力を発生させる発電部と、発電部で発生させた電力により充電される蓄電部とをさらに備える。制御部は、蓄電部に判定値を超える蓄電が行なわれると蓄電部からの放電を実行する。放電は、供給部を作動させることによって実行される第１の放電と、供給部を作動させることなく実行される第２の放電とを含む。制御部は、第１の放電時に温度検出部に検出された温度変化と第２の放電時に温度検出部に検出された温度変化とを比較する。
【００１３】
より好ましくは、潤滑油供給ユニットは、制御部から温度変化の比較結果を示す信号を外部ユニットに送信する送信部をさらに備える。外部ユニットは、軸受とは離れた位置であって、軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる。
【００１４】
より好ましくは、送信部は、外部ユニットに赤外線または電波を用いて信号を送信する。
【００１５】
好ましくは、潤滑油供給ユニットは、制御部から温度変化に関する情報を示す信号を送信する送信部と、軸受とは離れた位置であって、軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる外部ユニットとをさらに備える。外部ユニットは、送信部から信号を受信する受信部と、受信部の受信した信号に基づく情報の表示を行なう表示部とを含む。
【００１６】
好ましくは、潤滑油供給ユニットは、制御部から温度変化に関する情報を示す信号を送信する送信部と、軸受とは離れた位置であって、軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる外部ユニットとをさらに備える。外部ユニットは、送信部から信号を受信し、受信した信号に基づく情報を中継基地および管理室の少なくとも一方に無線を用いて送信する。
【００１７】
この発明は、他の局面では、上記いずれかの潤滑油供給ユニットを備える軸受装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、潤滑油の供給異常が発生していることを早期に検出することが可能となり、軸受装置の異常を早期に検出してメンテナンスすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る機械装置の一例を示す断面模式図である。
【図２】図１に示した機械装置の断面模式図である。
【図３】図１に示した機械装置に取り付けられた外部ユニット７０の平面模式図である。
【図４】潤滑油供給ユニットの主要部の電気回路の構成を説明するためのブロック図である。
【図５】潤滑油供給ユニットにおける外部ユニットの構成を説明するためのブロック図である。
【図６】軸受装置に隣接して設けられた潤滑油供給ユニット２０の全体を示す模式図である。
【図７】図６の線分ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面模式図である。
【図８】図６の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面模式図である。
【図９】図６の線分ＩＸ−ＩＸにおける断面模式図である。
【図１０】図６の領域Ｘの拡大模式図である。
【図１１】潤滑油の供給タイミングについて説明するための基本波形図である。
【図１２】正常時の軸受の温度変化を示した波形図である。
【図１３】潤滑油供給異常時の軸受の温度変化を示した波形図である。
【図１４】図４のデータ処理装置が実行するポンプ駆動制御および異常判定制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００２１】
＜機械装置の構成＞
図１〜図３を参照して、本実施形態に係る軸受装置を適用した機械装置の一例である工作機用スピンドルの構成を説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る機械装置の一例を示す断面模式図である。図２は、図１に示した機械装置の断面模式図である。
【００２３】
図１、図２を参照して、本実施形態に係る工作機用スピンドル５０は、回転軸５１と、回転軸５１の周囲を囲むように配置されたスピンドルハウジング５２と、スピンドルハウジング５２の外周に配置された外周ハウジング５３と、回転軸５１をスピンドルハウジング５２に対して回転可能に保持する軸受装置とを含む。
【００２４】
回転軸５１の外周には２つの軸受装置が配置されている。軸受装置における軸受の内輪１４および内輪間座３４が、回転軸５１の側面に嵌合固定されている。また、軸受の外輪１３および外輪間座３３が、スピンドルハウジング５２の内周面に嵌合固定されている。なお、内輪１４、外輪１３および当該内輪１４と外輪１３との間に配置された玉である転動体１５を含む軸受は、アンギュラ玉軸受である。
【００２５】
軸受に隣接するように配置された内輪間座３４および外輪間座３３の間には、潤滑油供給ユニット２０が配置されている。また、２つの軸受の間（潤滑油供給ユニットが配置された側と反対側）には他の間座が回転軸５１およびスピンドルハウジング５２に嵌合固定されるとともに、内輪１４と外輪１３とに突き当てられている。
【００２６】
潤滑油供給ユニット２０は、図２に示すように、円環状のハウジング内に円周方向に沿って配置された発電部２５と、蓄電部を含む電源回路２６と、制御回路２７と、駆動回路２８と、ポンプ２９と、潤滑油を保持する潤滑油タンク３０とを含む。なお、潤滑油供給ユニット２０を含む軸受装置の詳細な構成については後述する。
【００２７】
潤滑油供給ユニットの制御回路２７と対向する領域には、ハウジング本体２１（図７参照）、外輪間座３３、スピンドルハウジング５２および外周ハウジング５３を貫通する貫通穴が形成されている。この貫通穴の外周側端部には、外周ハウジング５３の表面に平面部が設けられ、この平面部上に台座５７が配置されている。台座５７上に出力基板５６が配置されている。
【００２８】
潤滑油供給ユニット２０の制御回路２７は、発光素子５４と接続されている。出力基板５６は、受光素子５５と接続されている。たとえば、発光素子５４は、制御回路２７が形成された制御基板上に実装されており、受光素子５５は、出力基板５６上に実装されている。
【００２９】
発光素子５４と受光素子５５とは、発光素子５４から照射された光が貫通穴を通って受光素子５５に受光されるように、貫通穴を挟んで対向して配置されている。つまり、発光素子５４から発せられた光の光軸が貫通穴内を貫通するように、発光素子５４および受光素子５５は配置されている。発光素子５４と受光素子５５との間で送受信される光は、任意の波長を有していればよいが、たとえば赤外光（赤外線）である。つまり、発光素子５４は、たとえば赤外光を搬送波として、これに後述する潤滑油の供給状況に関するデータを含む信号波が重畳された光を受光素子５５に向かって発光可能に設けられている。発光素子５４としては、たとえば赤外発光ダイオードが用いられる。受光素子５５としては、たとえばフォトダイオードが用いられる。
【００３０】
なお、発光素子５４は、制御回路２７から外部ユニット７０に信号を送信する送信部として機能するので、後の図４、図５のブロック図では、送信部５４と記載している。また、受光素子５５は、送信部からの信号を受信する受信部として機能するので、後の図４、図５のブロック図では、受信部５５と記載している。送信部５４、受信部５５は、赤外光に限らず他の光を使用するものであってもよく、電波を使用するものであっても良い。
【００３１】
図３は、図１に示した機械装置に取り付けられた外部ユニット７０の平面模式図である。図２、図３を参照して、カバー部材５８は、台座５７上に配置された出力基板５６を覆うように、台座５７に固定されている。出力基板５６上には、出力基板５６の回路を駆動するための電源である電池６０と、記憶部５９とが配置されている。電池６０としては、たとえばコイン型電池やボタン型電池を用いることができる。電池６０としてリチウムイオン電池を用いることが望ましいが、ニッケル水素電池等の他の電池であってもよい。出力基板５６の表面にはこのような電池６０を固定するためのホルダが配置されている。また、記憶部５９としては、たとえばカード型の外部記憶媒体を接続固定するための保持部（スロット）と保持部に着脱可能に固定された外部記憶媒体とを用いることができる。外部記憶媒体としてはメモリカードなど従来周知の任意の記憶媒体を利用できる。
【００３２】
カバー部材５８は、台座５７との接続部材である固定ボルトを緩めるだけで台座５７から取り外せるように、Ｕ字形状の長穴部（固定ボルトを配置する穴）が形成されている。電池６０や外部記憶媒体の交換などは、カバー部材５８を台座５７から取り外した状態で行うことができる。
【００３３】
台座５７とカバー部材５８とにより密閉された上記出力基板５６が外部ユニットの主要部を構成する。台座５７とカバー部材５８とは、加工機スピンドルを用いた加工時に使用されるクーラントなどの侵入を防ぐため、任意の防水構造を付加することができる。防水構造としては、たとえばパッキング、Ｏリング、コーキング、樹脂モールドなどを用いることができる。
【００３４】
なお、カバー部材５８は、後述の表示部７１の表示内容が視認できるように透明材料を用いることが好ましい。
【００３５】
上述した工作機用スピンドル５０に設置された、潤滑油供給ユニットの電気回路の構成を主に図４、図５を用いて以下に説明する。
【００３６】
図４は、潤滑油供給ユニットの主要部の電気回路の構成を説明するためのブロック図である。図５は、潤滑油供給ユニットにおける外部ユニットの構成を説明するためのブロック図である。
【００３７】
図４、図５を参照して、潤滑油供給ユニットは、発電部２５と電源回路２６と制御回路２７と温度センサ９と駆動部９０とポンプ駆動回路２８と抵抗９４とを含む。
【００３８】
発電部２５は、軸受の内輪と外輪との間に生じる温度差によって発電を行なう。電源回路２６は、発電部２５の電圧を昇圧する昇圧コンバータ８２と、発電部２５で発電された電気エネルギを昇圧コンバータ８２を経由して蓄電する蓄電部８６と、蓄電部８６の電圧を昇圧して負荷に供給する昇圧コンバータ８５とを含む。
【００３９】
制御回路２７は、駆動回路２８を介してポンプ２９の動作を制御するための制御部であって、制御プログラムが保持されるプログラム記憶部およびこのプログラム記憶部と接続され制御プログラムを実行する演算部（マイコン）とを含む。制御回路２７により、軸受１１（図７）への潤滑油の供給開始時期、供給タイミング（インターバル）、潤滑油の供給のためのポンプ２９の駆動時間、潤滑油の供給量などを予め設定することができる。そして、このように潤滑油の供給状態を適切に保つことにより、軸受装置の潤滑寿命を延ばすことができる。
【００４０】
より具体的には、制御回路２７は、データ処理装置２７ａと、コンパレータ２７ｂとを含む。データ処理装置２７ａは、温度センサ９の出力や電圧ＶＣの値をデータとして取り込むためのＡ／Ｄコンバータ２７ｄと、温度センサ９によって監視された温度変化に関するデータを不揮発的に記憶するメモリ２７ｃとを含む。なお、Ａ／Ｄコンバータ２７ｄ、メモリ２７ｃは、データ処理装置２７ａに内蔵されていても良く、データ処理装置２７ａの外部に設けられていても良い。
【００４１】
コンパレータ２７ｂは、電圧ＶＣが所定電圧に到達したことを検出すると、割り込み信号を出力する。データ処理装置２７ａは、コンパレータ２７ｂから割り込み信号を受けると、スリープ状態から起動してポンプ駆動回路２８または抵抗９４を用いて蓄電部８６の電気エネルギを放電する。このときに、データ処理装置２７ａは、抵抗９４を用いた放電を所定回数行なった後にポンプ駆動回路２８を駆動させて潤滑油を軸受内部に供給するように制御を行なう。このようにすることによって、適切な時間間隔を空けた潤滑油の供給が行なわれる。
【００４２】
駆動部９０は、ポンプ駆動回路２８と抵抗９４のいずれか一方に通電できるようにスイッチ９１，９２を含む。なお、駆動部９０とポンプ駆動回路２８とを一つにまとめても良い。
【００４３】
ポンプ駆動回路２８は、例えば、任意のセンサ（軸受温度センサ、軸受回転センサ、潤滑油残量センサ、潤滑油温度センサ等）を備えていてもよい。これらのセンサからの信号が駆動回路２８の演算部（マイコン）に入力され、軸受１１の温度及びその回転状況に応じてポンプ２９を自動制御し、潤滑油の供給量を調整してもよい。
【００４４】
また、データ処理装置２７ａは、起動後に温度センサ９から内輪温度Ｔｉ１，内輪側熱伝導体温度Ｔｉ２，外輪側熱伝導体温度Ｔｏの少なくとも１つを受けてこれらの温度変化がポンプ駆動回路２８を用いた潤滑油供給のタイミングに同期しているか否かを解析する。データ処理装置２７ａは、送信部５４に解析結果を示す信号Ｓｏｕｔを出力させる。以上の制御の詳細については、後にフローチャートを用いて説明する。
【００４５】
図５を参照して、外部ユニット７０は、制御回路２７上の送信部５４から潤滑油の供給状態に関する信号Ｓｏｕｔを受信部５５を介して受ける演算部５６ａと、演算部５６ａとの間でデータの授受を行なう記憶部５９と、外部から視認可能な表示部７１と、演算部５６ａ、記憶部５９および表示部７１に電源電圧を供給する電池６０とを含む。
【００４６】
記憶部５９には制御回路２７から伝送された潤滑油の供給状況に関するデータが記憶される。データとしては、潤滑油の供給タイミングや潤滑油の供給間隔、またポンプ２９などを動作させたときの電源回路（具体的には蓄電部）における電圧(蓄電電圧）のデータ、内輪または外輪周辺の温度などが挙げられる。
【００４７】
このデータが制御回路２７から外部ユニット７０へ伝送されるタイミングとしては、任意のタイミングを採用できるが、たとえば制御回路２７の記憶部（データ処理装置２７ａに含まれるメモリ２７ｃまたはメモリ２７ｃとは独立して制御回路２７に設けられている記憶素子など）がデータで一杯になった時点で、制御回路２７から外部ユニット７０へデータを転送してもよい。
【００４８】
演算部５６ａは、信号Ｓｏｕｔが示す潤滑油の供給に関する情報を表示部７１に表示させる。たとえば、後述するように潤滑油の供給タイミングに同期した温度変化が軸受またはその周辺部材に見られない場合には、演算部５６ａは、潤滑油供給に異常が生じていることを示す表示を表示部７１に表示させる。
【００４９】
また、記憶部５９に蓄積されたデータを無線送信部７２を用いて中継基地または管理室のコンピュータなどに送信しても良い。このようにすれば、外部のコンピュータ上で、潤滑油供給ユニットの状況（発電状態やポンプ２９の動作状態など）を確認することができる。
【００５０】
＜軸受装置および潤滑油供給ユニットの構成の詳細＞
図６〜図１０を参照して、上記図１に示した機械装置に用いられている軸受装置および潤滑油供給ユニットの細部について説明する。
【００５１】
図６は、軸受装置に隣接して設けられた潤滑油供給ユニット２０の全体を示す模式図である。図７は、図６の線分ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面模式図である。図８は、図６の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面模式図である。図９は、図６の線分ＩＸ−ＩＸにおける断面模式図である。
【００５２】
図７、図８を参照して、軸受装置１０は、軸受１１と潤滑油供給ユニット２０とを含む。なお、軸受装置として、軸受１１と潤滑油供給ユニット２０とを一体化させても良い。
【００５３】
潤滑油供給ユニット２０は、軸受１１の軸方向の一端部に突き当てられた外輪間座３３と内輪間座３４との間に組み込まれている。軸受装置１０は、機械装置のたとえば回転軸とハウジングとの間に組み込まれて使用される。
【００５４】
軸受１１は、たとえば回転側の軌道輪である内輪１４と、たとえば固定側の外輪１３と、これらの内輪１４と外輪１３との間に介在された複数の転動体１５と、複数の転動体１５を一定間隔に保持する保持器１６と、当該保持器１６の外周側に配置されたシール部材とを含む。本実施の形態で図示したのは、アンギュラ玉軸受であるが、軸受１１としては、たとえば、深溝玉軸受、あるいは円筒ころ軸受などを用いることもできる。
【００５５】
軸受１１には、予め所望のグリースが封入される。上記シール部材は、外輪間座３３などが配置された側と反対側の端部に配置される。
【００５６】
内輪間座３４と外輪間座３３とから間座が構成されており、内輪間座３４は内輪１４の一方の端面に突き当てられる。外輪間座３３は外輪１３の一方の端面に突き当てられる。
【００５７】
潤滑油供給ユニット２０は、図６に示すように、円環状のハウジング内に配置された、円周方向に発電部２５、電源回路２６、制御回路２７、駆動回路２８、ポンプ２９、潤滑油タンク３０を含む。潤滑油タンク３０は、軸受１１に封入されているグリースの基油と同じ種類の潤滑油を貯留する。発電部２５、電源回路２６、制御回路２７、駆動回路２８、ポンプ２９、潤滑油タンク３０は、ハウジング本体２１内部において、円周方向に並ぶように配置されている。発電部２５は電源回路２６に接続され、電源回路２６は制御回路２７に接続され、制御回路２７は駆動回路２８に接続される。駆動回路２８はマイクロポンプなどのポンプ２９を動作させるための回路である。ポンプ２９には、潤滑油タンク３０の袋体に接続された吸込みチューブ３１と、ポンプ２９から軸受１１の内部に潤滑油を供給するための吐出チューブ３２とが接続されている。吐出チューブ３２の先端部（ポンプ２９と接続された根元部と反対側の端部）には、図７に示すようにノズル３７が接続されている。ノズル３７の先端部は軸受１１の内部（転動体１５に隣接する位置、たとえば軸受１１の固定側の軌道輪と回転側の軌道輪との間）にまで延びている。なお、ノズル３７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。
【００５８】
潤滑油供給ユニット２０の発電部２５としては、例えば、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。具体的には、図６に示すように、発電部２５は、外輪間座３３に接続された熱伝導体２３ａと、内輪間座３４に対向して配置された熱伝導体２３ｂと、熱伝導体２３ａと熱伝導体２３ｂとの間を接続するように配置され、熱伝導体２３ａ、２３ｂと密着固定された熱電素子２４（ペルチェ素子のゼーベック効果を利用した素子）とを有する。
【００５９】
ここで、図６に示すように軸受装置１０として転がり軸受装置を使用する場合、転動体１５（図７参照）との摩擦熱により内輪１４と外輪１３の温度が上昇する。通常、外輪１３は機器のハウジングに組み込まれるため熱伝導により放熱される。そのため、内輪１４と外輪１３との間で温度差が生じる（外輪１３の温度に対して内輪１４の温度の方が高い）。その温度が各熱伝導体２３ａ、２３ｂに伝導される。
【００６０】
熱伝導体２３ａ、２３ｂは、それぞれハウジング本体２１の内周面と外周面とを貫通するように配置されている。そのため、外輪間座３３を介して外輪１３と接続された熱伝導体２３ａ（ヒートシンク）と、内輪間座３４側（内輪１４側）に位置する熱伝導体２３ｂとの間に配置された熱電素子２４の両端面には温度差が生じる。このため、熱電素子２４はゼーベック効果により発電を行なうことができる。
【００６１】
このような発電部２５を用いることにより、外部から潤滑油供給ユニットに電力を供給する必要がないため、工作機用スピンドル５０へ外部から電力を供給するための電線を取り付ける必要がない。
【００６２】
発電部２５によって発生した（発電された）電荷は、電源回路２６に蓄電される。具体的には、電荷は図４に示した電源回路２６に含まれる蓄電池やコンデンサなどの蓄電部８６に蓄電される。コンデンサとしては、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）を使用することが好ましい。
【００６３】
ポンプ２９は駆動回路２８を介して制御回路２７により制御される。ポンプ２９は、潤滑油タンク３０内の潤滑油を吸込みチューブ３１から吸引し、吸引した潤滑油を吐出チューブ３２およびノズル３７を介して軸受１１の内部へ供給する。
【００６４】
潤滑油供給ユニット２０の円環状のハウジングは、図７に示すように、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２１と、このハウジング本体２１の開口部を閉塞し、ハウジング本体２１に対して着脱自在の蓋体２２とによって構成される。
【００６５】
ハウジングの蓋体２２は、ハウジング本体２１に対し、ネジ３９（図９参照）により固定されてもよい。蓋体２２をハウジング本体２１に固定することにより、ハウジング本体２１と蓋体２２とにより囲まれたハウジング内部を密閉することができる。なお、ネジ３９が固定されているタップ穴３５から当該ネジ３９を外して、蓋体２２を取り除くことができる。このようにすれば、潤滑油供給ユニット２０全体を軸受装置１０から取外すことなく、ハウジング本体２１内に収納されている潤滑油タンク３０に、潤滑油を補充することができる。
【００６６】
ハウジング本体２１の外周面は、外輪間座３３の内周面に固定されている。なお、ハウジング本体２１（つまり潤滑油供給ユニット２０）は軸受１１の静止輪に固定されていてもよい。なお、ハウジング本体２１と内輪間座３４との間には隙間３６が形成されている。
【００６７】
図１０は、図６の領域Ｘの拡大模式図である。潤滑油タンク３０の袋体には、ポンプ２９と接続する吸込みチューブ３１を設ける。吸込みチューブ３１は、潤滑油タンク３０の袋体を熱溶着により形成する際に、当該袋体を形成するために重ね合わせた樹脂シートの間に挟み込んで熱溶着する。このようにして、吸込みチューブ３１を袋体と一体化することができる。
【００６８】
潤滑油タンク３０の袋体に設ける吸込みチューブ３１は、ポンプ２９に対して取り外し可能に接続されていてもよい。吸込みチューブ３１をポンプ２９に対して取り外し可能にすることで、潤滑油タンク３０内の潤滑油の残量がなくなった場合に、吸込みチューブ３１をポンプ２９から外し、吸込みチューブ３１から袋体内に潤滑油を補充することができる。
【００６９】
また、ポンプ２９に対して潤滑油タンク３０の袋体を取り外し可能にしておくことで、潤滑油を充填した予備の袋体を準備しておき、当該袋体を交換することができる。たとえば、使用中の潤滑油タンク３０内の潤滑油がなくなったときに、使用済みの潤滑油タンク３０の袋体を取り外し、予備の袋体（潤滑油が内部に充填された袋体）に交換することにより、潤滑油供給ユニット２０における潤滑油の補充を短時間で行うことができる。
【００７０】
なお、上記の軸受装置は内輪回転である。また、回転中心を横軸としたが、縦軸としてもよい。
【００７１】
＜潤滑油供給ユニットの供給動作と異常検出＞
以上説明した潤滑油供給ユニットは、軸受１１（図７参照）に対して定期的に潤滑油を供給することにより、当該工作機用スピンドル５０の信頼性および耐久性を高めている。
【００７２】
ポンプ２９の駆動のタイミングは、発電部２５で発生した電力が電源回路２６における蓄電部８６（たとえばコンデンサ）に蓄電され、当該蓄電部の電圧が一定の電圧に達した時点で行なうことが可能である。さらに、グリースを封入した軸受１１の潤滑寿命を長くし、メンテナンスまでの時間を長くするために、次のようなインターバルにすることが望ましい。
【００７３】
図１１は、潤滑油の供給タイミングについて説明するための基本波形図である。図１１において、縦軸は蓄電部の電圧を示し、横軸は時間を示し、蓄電部の電圧ＶＣの時間変化（充電および放電状況）が波形として示される。
【００７４】
ポンプ２９を駆動するために必要な電圧Ｖ２に蓄電部の電圧が達する（あるいは満充電になる）と、時刻ｔ１において蓄電部に蓄積された電力によりポンプ２９が駆動される。
【００７５】
また、図１１に示すように、一度ポンプ２９を駆動して一部の放電が行なわれた後にさらに抵抗による放電が行なわれ蓄電部８６の電圧が電圧Ｖ１にまで低下すると、再び充電動作が行なわれる。この結果、蓄電部８６の電圧ＶＣが電圧Ｖ２に到達する。ただし、電圧がＶ２に達するごとにポンプ２９を駆動して潤滑油を軸受内部に供給すると、供給量が多すぎる場合もある。そこで、一度ポンプ２９を駆動した後には、図４の抵抗９４によって蓄電部８６の電荷を所定回数放電する。
【００７６】
具体的には、図１１に示すように、１回ポンプ２９を駆動した（時刻ｔ１）後、充放電を８回繰り返し、９回目の満充電となったとき（電圧Ｖ２に到達した時刻ｔ２）においてポンプ２９を駆動する、というサイクルを繰り返すようにポンプ２９の駆動インターバルを管理してもよい。このように制御するために、放電回数Ｎを制御回路２７において記憶し１回放電するたびにＮを増加させＮ＝９となったときにポンプ２９を駆動するように制御を行なえばよい。
【００７７】
なお、図１１では、抵抗による放電後電圧Ｖ３に比べてポンプ駆動時の放電後電圧Ｖ１が低くなっている。ポンプ駆動のタイミングを観測しやすくするためにそのように設定しているが、電圧Ｖ３と電圧Ｖ１とは等しくても良い。図４のデータ処理装置２７ａは、ポンプ駆動を自ら行なっているので、ポンプ駆動のタイミングについては電圧ＶＣを参照しなくても知ることができる。
【００７８】
潤滑油の吐出時間（量）と間隔（インターバル）は、予め潤滑油供給ユニット内部のデータ処理装置２７ａにプログラムして決定することができる。
【００７９】
このような基本制御が実行されている場合に、本実施の形態では合わせて軸受の温度を監視する。そしてポンプの駆動タイミングに同期して、温度に変化が生じる場合には、潤滑油が実際に軸受内部に吐出されたと判断する一方で、温度に変化が生じなければ潤滑油が供給されていないと判断する。
【００８０】
たとえば、工作機用スピンドルなどは、軸受外輪側の温度をモニタすることで、軸受の異常発熱を検出する方法がとられることがある。軸受内部の潤滑性能が低下すると、転動体の転がり摩擦による発熱が増大し、内外輪の温度が正常時に比べて高くなる。したがって、図４に示した温度センサ９は、しばしば軸受に設けられる。
【００８１】
この温度センサ９を用いて潤滑油の供給を検出することができる。軸受内部の潤滑油が潤滑に寄与する量よりも多い場合、転動体や保持器などの回転に伴う撹拌抵抗の影響を受け、内外輪の温度が潤滑油量が適量である時に比べて高くなる。潤滑油を軸受内部に吐出した直後は、このような温度上昇が見られる。
【００８２】
したがって、本実施の形態では、潤滑油を軸受内部に吐出した直後の外輪（又は内輪）側温度上昇を時間情報と共に記録し、予めプログラムされた吐出インターバルと照らし合わせることによって、外輪（又は内輪）側の温度上昇と時間情報に基づいて、潤滑油の供給履歴を確認することができる。
【００８３】
図１２は、正常時の軸受の温度変化を示した波形図である。図１３は、潤滑油供給異常時の軸受の温度変化を示した波形図である。図１２および図１３には、内輪温度Ｔｉ１と、内輪側熱伝導体温度Ｔｉ２と、外輪側熱伝導体温度Ｔｏと、蓄電部８６の電圧ＶＣとが示されている。
【００８４】
図１２では、ポンプ駆動時刻ｔ１Ａ，ｔ２Ａに同期して、温度Ｔｉ１，Ｔｉ２，Ｔｏが上昇している。したがって、このような波形が観測された場合には、軸受内部に実際に潤滑油が供給されたことがわかる。
【００８５】
一方、図１３では、ポンプ駆動時刻ｔ１Ｂ，ｔ２Ｂに同期した、温度Ｔｉ１，Ｔｉ２，Ｔｏの上昇は見られない。したがって、このような波形が観測された場合には、軸受内部には潤滑油が供給されていないことがわかる。
【００８６】
図１４は、図４のデータ処理装置が実行するポンプ駆動制御および異常判定制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００８７】
図４、図１４を参照して、このフローチャートの処理が開始されると、ステップＳ１において、電圧ＶＣが２．５Ｖ以上となると発生するコンパレータ２７ｂからの割込み信号の有無が判断される。ステップＳ１において割込み信号がなければ、データ処理装置２７ａはスリープ状態を維持し制御はステップＳ２０においてメインルーチンに戻される。
【００８８】
一方、ステップＳ１において割込み信号が入力された場合には、ステップＳ２に処理が進められ、データ処理装置２７ａがウェークアップする。
【００８９】
そして、ステップＳ３においてデータ処理装置２７ａは、不揮発メモリ２７ｃに記憶されていた、蓄電部８６の放電回数Ｎを読み出す。続いて、データ処理装置２７ａは、ステップＳ４において、放電回数Ｎが規定値未満か否かを判断する。たとえば、図１１に示した例では、規定値は９である。
【００９０】
ステップＳ４において放電回数Ｎが規定値未満であった場合には（Ｓ４でＹＥＳ）ステップＳ５に処理が進められる。ステップＳ５では、不揮発メモリ２７ｃから吐出回数が読み出される。そしてステップＳ６において、データ処理装置２７ａは、吐出回数と残り吐出回数とを外部ユニット７０に送信する。そしてステップＳ７において、データ処理装置２７ａは、蓄電部８６の電荷を抵抗９４によって放電する。
【００９１】
続いて、ステップＳ８において、データ処理装置２７ａは、温度センサ９によって軸受温度（温度Ｔ１）を測定し、メモリ２７ｃに記憶させる。そしてステップＳ９において、データ処理装置２７ａは放電回数Ｎに１を加算し、ステップＳ１７において放電回数Ｎを不揮発メモリ２７ｃに書込む。
【００９２】
一方、ステップＳ４において放電回数Ｎが規定値以上であった場合には（Ｓ４でＮＯ）、ステップＳ１０に処理が進められる。
【００９３】
ステップＳ１０では、データ処理装置２７ａはポンプ駆動回路２８を駆動してポンプ２９に潤滑油を吐出させる。そして、ステップＳ１１において、データ処理装置２７ａは、温度センサ９によって軸受温度（温度Ｔ２）を測定する。そして、ステップＳ１２において、メモリ２７ｃに記憶させておいた温度Ｔ１を読み出して、Ｔ２＞Ｔ１であるか否かを判断する。なお、この判断はＴ２−Ｔ１＞αであることによって判断しても良い。ここで、αは、測定誤差などを考慮してあらかじめ定めた値であればよい。
【００９４】
図１２、図１３で説明したように、Ｔ２＞Ｔ１であれば、潤滑油は正常に軸受に供給されており、Ｔ２とＴ１に差がなければ、潤滑油は軸受に供給されなかったと判断できる。
【００９５】
ステップＳ１２においてＴ２＞Ｔ１が成立しなければ（Ｓ１２でＮＯ）ステップＳ１８に処理が進められ、データ処理装置２７ａは潤滑油の供給に異常が発生したことを外部ユニット７０に送信する。外部ユニット７０は、たとえば表示部７１に異常を示す表示を出力したり、無線送信部７２によって管理室などに異常を報知したりする。ステップＳ１８の処理が終了すると、ステップＳ１９に処理が進められる。
【００９６】
一方、ステップＳ１２においてＴ２＞Ｔ１が成立した場合には（Ｓ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１３に処理が進められる。ステップＳ１３では潤滑油の吐出回数が１回加算され、ステップＳ１４において吐出回数が不揮発メモリ２７ｃに書き込まれる。続いて、ステップＳ１５において抵抗９４を用いて電圧Ｖ１まで放電が完了された後に、ステップＳ１６において放電回数がリセットされ、リセットされた放電回数がステップＳ１７において不揮発メモリ２７ｃに書き込まれる。
【００９７】
ステップＳ１７における書き込みが完了した後にはステップＳ１９に処理が進められる。ステップＳ１９ではデータ処理装置２７ａがスリープ状態に移行し、ステップＳ２０において制御はメインルーチンに戻される。
【００９８】
なお、ステップＳ１８に処理が進んだ場合には、予めプログラムされた吐出のタイミングに対して、温度上昇のタイミングが一致しないので、プログラム異常か、ポンプの動作異常か、タンク内の潤滑油漏れか、吐出または吸引チューブの外れか、吐出口のつまりか、コンデンサの充電（蓄電）異常などが考えられる。これらのいずれの異常であるかの特定は容易ではないが、図１２、図１３に示したように、蓄電部８６の蓄電電圧ＶＣを併用して温度を検出することによって、プログラム又はコンデンサの異常を特定することができる。
【００９９】
ステップＳ１２における、温度の比較は、データ処理装置２７ａで行ない、結果をメモリ２７ｃに保存する。保存された情報は、ユニット内からスピンドル外部に赤外線通信や、電波通信などを利用して伝送することができる。スピンドル外周面には、上記情報を受信する外部ユニット７０を設け、表示部７１の液晶画面にて表示したり、記憶部５９の外部記録メディアに記録したりして外部のコンピュータなどで温度の比較結果や異常判定結果を確認することができる。
【０１００】
なお、図１２、図１３では、軸受外輪の温度変化を示していないが、軸受外輪でも、内輪や内外輪側熱伝導体同様に潤滑油吐出直後の温度変化が確認できる。したがって、外輪の温度を観測して潤滑油の吐出の有無を判断しても良い。
【０１０１】
図１４のフローチャートの処理では、抵抗９４に放電した直後の軸受温度Ｔ１を記録し、ポンプ２９を作動させた直後の軸受温度Ｔ２と比較して、ポンプ２９の作動直後の軸受温度Ｔ２が高い場合はユニットの機能は正常とし、Ｔ１とＴ２に差がない場合は異常と判断した。なお、潤滑油の吐出時に温度が上昇する例を説明したが、外部から潤滑油を供給する場合など、供給する潤滑油の温度が低い場合には温度が低下することも考えられる。したがって、温度変化が温度上昇ではなく温度低下であってもその変化がポンプ作動のタイミングに同期しているか否かをみれば、同様の判断を行なうことができる。また、温度を常時監視しておいて温度変化のタイミングとポンプ作動のタイミングとが所定の関係に無い（同期していない）場合に異常と判定しても良い。
【０１０２】
さらに、スピンドル外部の外部ユニット７０から、無線送信部７２によって中継基地又は管理室に無線電波により情報を伝送しても良い。なお、無線電波の種類は特定しない。
【０１０３】
なお、本発明は、工作機用スピンドル以外の、各種回転機械にも適用可能である。
本実施の形態に示した潤滑油供給ユニットは、軸受周辺（軸受含む）の温度上昇を確認することによって、内部に潤滑油が吐出されたことを的確に確認することができる。このため、潤滑油供給ユニットの信頼性が向上する。また、過去の吐出履歴や、今後の吐出可能回数などを確認することができるため、ユニットのメンテナンス時期が判りやすい。さらに、軸受温度の継時的な変化を測定するため、軸受の異常現象を早期に確認することができる。
【０１０４】
最後に、再び図４等を参照して、本実施の形態について総括的に説明する。
本実施の形態に係る潤滑油供給ユニットは、潤滑油を保持する潤滑油タンク３０と、潤滑油タンク３０から軸受の内部に潤滑油を供給するポンプ２９と、軸受または軸受に隣接する部材の温度を検出する温度センサ９と、ポンプ２９の動作を制御するとともに、ポンプ２９に潤滑油の供給を指令したタイミングに同期して温度センサ９によって温度変化が検出されるか否かを検出するデータ処理装置２７ａとを備える。
【０１０５】
なお、温度変化がポンプ２９に潤滑油の供給を指令したタイミングに同期しているか否かについては、指令から温度変化が生じるまでの遅延時間を予め実験的に求めておき、この遅延時間に対して時間誤差などを考慮した期間内に温度変化が生じれば、同期していると判断すればよい。
【０１０６】
好ましくは、データ処理装置２７ａは、温度変化が検出されない場合には、潤滑油の供給が正常に行なわれていないことを示す信号Ｓｏｕｔを送信部５４に出力させる。また、検出する温度変化は、所定値以上の温度の上昇とすることができる。
【０１０７】
好ましくは、潤滑油供給ユニットは、データ処理装置２７ａから温度変化の検出状況を示す信号を外部ユニット７０に送信する送信部（発光素子５４）をさらに備える。外部ユニット７０は、軸受とは離れた位置であって、軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる。
【０１０８】
好ましくは、潤滑油供給ユニットは、ポンプ２９を作動させるための電力を発生させる発電部２５と、発電部２５で発生させた電力により充電される蓄電部８６とをさらに備える。データ処理装置２７ａは、蓄電部８６に判定値を超える蓄電が行なわれると蓄電部８６からの放電を実行する。放電は、ポンプ２９を作動させることによって実行される第１の放電と、ポンプ２９を作動させることなく実行される第２の放電とを含む。データ処理装置２７ａは、第１の放電時に温度センサ９に検出された温度変化と第２の放電時に温度センサ９に検出された温度変化とを比較する。
【０１０９】
より好ましくは、潤滑油供給ユニットは、データ処理装置２７ａから温度変化の比較結果を示す信号を外部ユニット７０に送信する送信部５４をさらに備える。外部ユニット７０は、軸受とは離れた位置であって、軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる。
【０１１０】
より好ましくは、送信部は、外部ユニット７０に赤外線または電波を用いて信号を送信する。
【０１１１】
好ましくは、潤滑油供給ユニットは、データ処理装置２７ａから温度変化に関する情報を示す信号を送信する送信部５４と、軸受とは離れた位置であって、軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる外部ユニット７０とをさらに備える。外部ユニット７０は、送信部５４から信号を受信する受信部５５と、受信部５５の受信した信号に基づく情報の表示を行なう表示部７１とを含む。
【０１１２】
好ましくは、潤滑油供給ユニットは、データ処理装置２７ａから温度変化に関する情報を示す信号を送信する送信部（発光素子５４）と、軸受とは離れた位置であって、軸受が内蔵される装置の外部から視認可能な位置に設けられる外部ユニット７０とをさらに備える。外部ユニット７０は、送信部から信号を受信し、受信した信号に基づく情報を中継基地および管理室の少なくとも一方に無線を用いて送信する。
【０１１３】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【符号の説明】
【０１１４】
９  温度センサ、１０  軸受装置、１１  軸受、１３  外輪、１４  内輪、１５  転動体、１６  保持器、２０  潤滑油供給ユニット、２１  ハウジング本体、２２  蓋体、２３ａ，２３ｂ  熱伝導体、２４  熱電素子、２５  発電部、２６  電源回路、２７  制御回路、２７ａ  データ処理装置、２７ｂ  コンパレータ、２７ｃ  不揮発メモリ、２７ｄ  コンバータ、２８  ポンプ駆動回路、２９  ポンプ、３０  潤滑油タンク、３１  チューブ、３２  吐出チューブ、３３  外輪間座、３４  内輪間座、３５  タップ穴、３６  隙間、３７  ノズル、３９  ネジ、５０  工作機用スピンドル、５１  回転軸、５２  スピンドルハウジング、５３  外周ハウジング、５４  送信部（発光素子）、５５  受信部（受光素子）、５６  出力基板、５６ａ  演算部、５７  台座、５８  カバー部材、５９  記憶部、６０  電池、７０  外部ユニット、７１  表示部、７２  無線送信部、８２，８５  昇圧コンバータ、８６  蓄電部、９０  駆動部、９１，９２  スイッチ、９４  抵抗。
【図１】
2016153669.tif 000003
【図２】
2016153669.tif 000004
【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】
2016153669.tif 000011
【図１０】
2016153669.tif 000012
【図１１】
2016153669.tif 000013
【図１２】
2016153669.tif 000014
【図１３】
2016153669.tif 000015
【図１４】
2016153669.tif 000016