(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の回転部に対しオイルエアーによって潤滑するオイルエアー潤滑システムにおいて、
前記回転部に向って前記オイルエアーを供給する管路と、該管路に接続され且つ微少の潤滑油と圧縮空気を混合させて前記オイルエアーとして間歇的に吐出するミキシングバルブと、該ミキシングバルブの直後近傍の前記管路に設けられ且つ前記ミキシングバルブから吐出された直後の前記潤滑油の流れを周波数が２．４５ＧＨｚまたは０．９３ＧＨｚの電磁波によって検出する検出手段と、該検出手段によって前記潤滑油の流れが検出されなかったときに異常信号を出力する異常信号出力手段と、を備えたことを特徴とするオイルエアー潤滑システム。
【請求項２】
前記検出手段は、前記ミキシングバルブからの距離が前記潤滑油の流れが０．６ｍｍよりも大きな粒径を維持した状態で前記管路内を移動し得る位置までの範囲の前記管路に設けられていることを特徴とする請求項１記載のオイルエアー潤滑システム。
【請求項３】
前記検出手段は、前記電磁波による検出部が前記管路の外周を囲むように当該管路に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のオイルエアー潤滑システム。
【請求項４】
前記管路は、吸湿性の低い樹脂系材料又は無機材料によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオイルエアー潤滑システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の回転部に対しオイルエアーによって潤滑するオイルエアー潤滑システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の回転部の潤滑に用いられるオイルエアー潤滑は、ミキシングバルブから間歇で吐出された後、管路を通過する際の管路抵抗と圧縮空気の影響で潤滑油が微細化され連続流れへと変わっていくため、微細化された潤滑油の検出が困難であるという事情に加え、近年、工作機械が高精度・高速化の流れに伴い、回転部の潤滑に用いるオイルエアー潤滑のミキシングバルブからの一ショット当たりのオイルの吐出量はより微少量（例えば、０．０１ｍＬから０．０５ｍＬ/ショット）を要求されるが、吐出量の微少化に伴ってミキシングバルブの吐出不良である空打ちが発生し性能の信頼性が低くなるため、回転部の焼付け未然防止のためにオイルエアーの流れを検出し異常時に工作機械や潤滑ポンプに知らせるシステムが求められるようになった。
【０００３】
そして、従来、オイルエアーの流れを検出する技術として、例えば、特開平８−２１５９７号公報（特許文献１）、特開平６−２０１０９２号公報（特許文献２）、特開平７−２６９７８７号公報（特許文献３）、あるいは、特開２００６−２５８２６３公報（特許文献４）が提案されている。
【特許文献１】特開平８−２１５９７号公報
【特許文献２】特開平６−２０１０９２号公報
【特許文献３】特開平７−２６９７８７号公報
【特許文献４】特開２００６−２５８２６３公報（段落００２５〜００２８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した特許文献１〜特許文献３に記載される発明においては、オイルエアーの圧力センサー、又は測定器にてエアー圧を測定しオイルが流れているかを判断する技術、換言すれば、エアー圧を測定しているだけで微少オイルを直接測定しているものではないためオイルエアーの異常検出としては信頼性が低いという問題があった。
【０００５】
これに対し、特許文献４に記載される発明においては、微少オイルを直接検出すべく光の反射光で微少オイルを検出する光学式の検出手段を採用した技術が開示されているが、この光の反射光で検出する光学式では、工作機械の振動や工作機械の設置環境に大きく影響するため（光学式は光の反射光で算出しているため，振動で反射光が変化する問題や、配管の汚れでも反射光が変化するため検出されないことが多い）、工作機械の回転部の潤滑に用いるにはシステムとして信頼性を要するオイルエアーの検出が困難であり、また検出部内部の管路が専用管路になるためオイルエアーが流れる管路をそのまま使用できず、一度管路を切断し検出部に挟み込んで設置する必要があり複雑になるため、この環境下では不向きである。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、工作機械の振動や設置環境に影響されることなく、工作機械の回転部に供給されるオイルエアー中の潤滑油の検出を確実に行うことが可能なオイルエアー潤滑システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１に係る発明においては、工作機械の回転部に対しオイルエアーによって潤滑するオイルエアー潤滑システムにおいて、前記回転部に向って前記オイルエアーを供給する管路と、該管路に接続され且つ微少の潤滑油と圧縮空気を混合させて前記オイルエアーとして間歇的に吐出するミキシングバルブと、該ミキシングバルブの直後近傍の前記管路に設けられ且つ前記ミキシングバルブから吐出された前記潤滑油の流れを周波数が２．４５ＧＨｚまたは０．９３ＧＨｚの電磁波によって検出する検出手段と、該検出手段によって前記潤滑油の流れが検出されなかったときに異常信号を出力する異常信号出力手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明においては、請求項１記載のオイルエアー潤滑システムにおいて、前記検出手段は、前記ミキシングバルブからの距離が前記潤滑油の流れが０．６ｍｍよりも大きな粒径を維持した状態で前記管路内を移動し得る位置までの範囲の前記管路に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明においては、請求項１又は請求項２記載のオイルエアー潤滑システムにおいて、前記検出手段は、前記電磁波による検出部が前記管路の外周を囲むように当該管路に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明においては、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオイルエアー潤滑システムにおいて、前記管路は、吸湿性の低い樹脂系材料又は無機材料によって形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
工作機械の回転部に向かって微少の潤滑油と圧縮空気を混合させて間歇に吐出させるミキシングバルブにおいて、吐出直後の潤滑油の状態はミキシングバルブの所定の量（一般的に、０．０１から０．０５ｍL／ショット）が一気にまとまった状態で吐出されるが、吐出間隔が４分から１０分であるため、次の吐出までの時間はミキシングバルブ直後の管路には潤滑油がほとんど流れていない状態になる。ミキシングバルブから吐出した直後の潤滑油の状態は、一気に潤滑油が吐出され、潤滑油が塊状となり脈動を持たないで流れるが、潤滑油が通る管路抵抗、圧縮空気の影響で徐々に微細化され、連続的に脈動を持った流れに変化していく。出願人は潤滑油が塊状で流れる部分に着目しこの部分で潤滑油の流れの検出を行なっている。即ち、請求項１に係る発明においては、ミキシングバルブの直後近傍の管路に検出手段を設け、しかも、その検出手段が潤滑油の流れを周波数が２．４５ＧＨｚまたは０．９３ＧＨｚの電磁波によって検出するものであるため、工作機械の振動や重力の影響による流れの変化やミキシングバルブから工作機械までの管路の長さ、曲げの状態に関係なく、また潤滑油の粘度に関係なく流れの検出ができ、検出部の設置状態が上下、横方向に関係なくオイルエアーの流れを正確に検出することができる。
【００１２】
また、上記したように、連続的に脈動を持った流れに変化していく前の潤滑油の流れを検出するために、請求項２に係る発明のように、ミキシングバルブからの距離が、潤滑油の流れが０．６ｍｍよりも大きな粒径を維持した状態で管路内を移動し得る位置までの範囲の管路に検出手段を設けることにより、確実にオイルエアーの流れを検出することができる。
【００１３】
また、請求項３に係る発明のように、検出手段は、電磁波による検出部が管路の外周を囲むように当該管路に着脱自在に取り付けられていることにより、検出手段を管路に取り付けるに当たって、管路を切断したりする面倒な作業は必要なく、検出手段の所定の位置に管路を通すだけでオイルエアーの流れを正確に検出することができる。
【００１４】
更に、検出手段の検出部は電磁波を管路の外周側から透過させ管路内部の潤滑油を検出しているため、管路の材質が金属系では電磁波をほぼ全反射してしまうため潤滑油の検出ができず、また、樹脂系の材質でも水分の吸湿性が高い材質は、例えばポリウレタン材でもエーテル系とエステル系がありエステル系は大気中の水分を吸収しやすい特性があり、電磁波が管路を透過する間に管路が吸湿した水分によって電磁波が吸収されるので、管路内部に到達する電磁波強度が低下する問題が発生するため望ましくないため、請求項４に係る発明のように、管路を吸湿性の低い樹脂系材料又は無機材料によって形成すると良い。樹脂系材料としては、ナイロン、エーテル系ポリウレタン、ＰＴＦＥ、アクリル、ポリカーボネート、塩化ビニール、シリコンゴムが好適であり、無機材料としては、石英ガラス等が好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して実施形態に係るオイルエアー潤滑システムについて説明する。図１は、ミキシングバルブと工作機械との関係を示す概略図であり、図２は、ミキシングバルブから吐出された潤滑油の状態を示す概略図であり、図３は、吐出された潤滑油を検出するための検出装置の概略図である。
【００１６】
図１において、工作機械１には、回転部２に向ってオイルエアーを供給する管路３と、該管路３に接続され且つ微少の潤滑油と圧縮空気を混合させてオイルエアーとして間歇的に吐出するミキシングバルブ４と、該ミキシングバルブ４の直後近傍の管路３に設けられ且つミキシングバルブ４から吐出された潤滑油の流れを電磁波によって検出する検出装置５と、からなるオイルエアー潤滑システムが設けられている。
【００１７】
図２に示すように、ミキシングバルブ４には、図示しない潤滑ポンプから潤滑油と圧縮空気をそれぞれ受け入れる潤滑油入口１０と圧縮空気入口１１とを有すると共に、単数若しくは複数（図１では、４本）の管路３が接続される単数若しくは複数の供給口１２（図２では、２つの供給口を示す。）を有し、供給された潤滑油と圧縮空気とを内部で混合させてオイルエアーとして４分から１０分間隔で所定の量（一般的に、０．０１〜０．０５ｍL／ショット）が間歇的に供給口１２に接続される管路３（図２では、１本の管路３の内部の様子を示している。）に吐出される。吐出直後の潤滑油の状態は、吐出された所定の量が一気にまとまった状態で吐出されるが、吐出間隔が４分から１０分であるため、次の吐出までの時間はミキシングバルブ直後の管路には潤滑油がほとんど流れていない状態になる。ミキシングバルブ４から吐出した直後の潤滑油は、塊状で流れる状態（図２の「ａ」の範囲で示す状態）であるが、潤滑油が通る管路抵抗や圧縮空気の影響で徐々に微細化された状態（図２の「ｂ」の範囲で示す状態）で連続的な流れに変化していく。出願人は潤滑油が塊状で流れる部分に着目しこの部分で潤滑油の流れの検出を行なっている。そして、本実施形態において、図２の「ａ」で示す範囲は、後述するように、一般的に常用されている吐出量（０．０１〜０．０５ｍL／ショット）、一般的に常用されている空気圧（０．２〜０．６ＭＰａ）、一般的に常用されている管路３（直径が１ｍｍ〜９ｍｍ）である場合に、潤滑油の粒径が０．６ｍｍ以上を維持する範囲となっている。
【００１８】
また、検出装置５は、電磁波を発生させる発振器２０と、管路３の外周を囲むように設けられる検出部２１と、発振器２０及び検出部２１を制御すると共に検出部２１によって管路３内の潤滑油の流れが検出されなかったときに異常信号を出力する異常信号出力手段を有する制御回路２２とが一体的に設けられている。なお、発振器２０には、周波数２．４５ＧＨｚや０．９３ＧＨｚの電磁波を発振する小型で安価な発振器を用いることができる。しかして、発振器２０によって検出部２１に電磁波を発生させ潤滑油１３が通過した時の過度的な吸収電力によってオイルエアーの流れを直接検出しており、微細化された連続流れ部分では、電磁波の波長よりも潤滑油の粒子の大きさのほうが余りにも小さいため検出できない。そのため、全く流れていない時間と流れている時間がはっきり区別でき電磁波で検出できる位置に検出装置５の検出部２１を設置する必要がある。そして、その設置範囲は、前述したように、本実施形態の場合には、潤滑油の粒径が０．６ｍｍ以上を維持する範囲となっている。なお、検出部２１で潤滑油の流れが検出されなかったときには、制御回路２２の異常信号出力手段から異常信号が出力され、その異常信号によって、例えば、工作機械１や潤滑ポンプに設けられる異常ランプを点灯させたり、あるいは工作機械の動作そのものを停止させたりすることができる。
【００１９】
また、検出部２１は、電磁波を管路３の外周側から透過させ管路内部の潤滑油１３の流れを検出しているため、管路３の材質が金属系では電磁波をほぼ全反射してしまうため潤滑油１３の検出ができない。また、樹脂系の材質でも吸湿性の高い材質は  例えばポリウレタン材でもエーテル系とエステル系がありエステル系は大気中の水分を吸湿しやすい特性があり、電磁波が管路を通過する間に管路が吸湿した水分によって電磁波が吸収されるので、管路内部に到達する電磁波強度が低下してしまい潤滑油１３の検出ができない。そのため本実施形態では吸湿性の低い樹脂系材料又は無機材料で管路３を形成している。樹脂系材料として、ナイロン、エーテル系ポリウレタン、ＰＴＦＥ、アクリル、ポリカーボネート、塩化ビニール、シリコンゴムを使用でき、また、無機材料として石英ガラス等を使用することができる。しかも、管路３自体にこの材質を使用することで、光学式の検出のように管路を一端切断し検出部にハサミ込んで接合するのではなく、管路３の外周を囲むように当該管路３を検出部２１に通すのみで検出が容易に行うことができる。したがって、検出装置５は、管路３に対して着脱自在に装着し得るようになっていると共に、詳細に図示しないが、ミキシングバルブ４及び検出装置５は、工作機械１のヘッド部に固定されている。
【実施例】
【００２０】
ここで図１に示した異常検出システムを用いて行なわれた試験及びその結果について説明する。なお、潤滑油の粒径は管路３を流れている潤滑油の停止画を撮影し、寸法を読み取れるデジタル顕微鏡を用いて測定した。なお、潤滑油の粒径は、流れ方向の直径を示す。
【００２１】
試験は、以下の（１）から（３）の条件を持って、図１に示した異常検出システムでのオイルエアーの異常検出可能範囲を実験的に確認している．
（１）試験Ａでは、圧縮空気圧をかえてオイルエアーの検出を行なった。条件はミキシングバルブの吐出量が０．０１ｍＬ/ショット/１０分、管路内径が直径１ｍｍである。
（２）試験Ｂでは、管路内径をかえてオイルエアーの検出を行なった。条件はミキシングバルブの吐出量が０．０１ｍＬ/ショット/１０分、圧縮空気圧０．６ＭＰａである。
（３）試験Ｃでは、ミキシングバルブの１ショット当たりの吐出量をかえてオイルエアーの検出を行なった。条件は管路内径が直径１ｍｍ、圧縮空気圧０．６ＭＰａである。
【００２２】
そして、各試験結果を表１に示す。表１に記載されている「可」は、検出部２１で測定できた粒径を示し、「不可」は、測定できなかったことを示している。
【００２３】
【表１】
0004920518.tif 000002
【００２４】
しかして、試験Ａの結果、全ての圧縮空気圧の条件において、オイルエアーの粒径が直径０．６ｍｍ以上で検出可能であることが理解できる。また、試験Ｂの結果、全ての管路内径の条件において、オイルエアーの粒径が直径０．６ｍｍ以上で検出可能であることが理解できる。更に、試験Ｃの結果、全てのミキシングバルブの仕様において、オイルエアーの粒径が直径０．６ｍｍ以上で検出可能であることが理解できる。
【００２５】
以上より、実験より求めたオイルエアーの検出可能範囲は、圧縮空気圧、管路内径、ミキシングバルブの仕様に関係なく、オイルエアーの粒径に関係し、その直径が０．６ｍｍ以上であれば検出可能であることが理解できた。この結果から、安定的に精度よくオイルエアーの検出を行うためには、ミキシングバルブ４の吐出状態を考えれば、検出部２１はミキシングバルブ４に接する位置から潤滑油の粒径が直径０．６ｍｍ以上にあるミキシングバルブ４からの距離の範囲であれば検出可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ミキシングバルブと工作機械との関係を示す概略図である。
【図２】ミキシングバルブから吐出された潤滑油の状態を示す概略図である。
【図３】吐出された潤滑油を検出するための検出装置の概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  工作機械
２  回転部
３  管路
４  ミキシングバルブ
５  検出装置
１０  潤滑油入口
１１  圧縮空気入口
１２  供給口
１３  潤滑油
２０  発振器
２１  検出部
２２  制御回路（異常信号出力手段）
【図１】
0004920518.tif 000003
【図２】
0004920518.tif 000004
【図３】
0004920518.tif 000005