JPH109490A - 潤滑装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超高速回転する軸受の潤滑を安定して行うと
共に、軸受の温度上昇を抑制し、しかも低速回転域にお
いても安定した軸受の潤滑を行う。 【解決手段】 スピンドル装置１２内に組み込まれた転
がり軸受が超高速回転域に入って温度センサ１７による
検知温度が設定温度を超えると、制御装置１５は方向制
御弁１３をＯＮ制御し、これにより、増圧器１４によっ
て増圧された圧縮空気がシャトル弁９等を経て合流部８
に導かれ、その後、分配器６から吐出された潤滑油と混
合されてオイル・エア混合流となり装置１２内のノズル
から軸受に供給される。一方、軸受が低速回転域に入っ
て温度センサ１７による検知温度が設定温度より下回る
と、制御装置１５は方向制御弁１３をＯＦＦ制御し、こ
れにより回路２ｂを流れる圧縮空気は増圧されることな
く合流部８に導かれ、その後、オイル・エア混合流とな
って装置１２内のノズルから軸受に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、マシニン
グセンタや研削盤等の工作機械に用いられる高速スピン
ドルの軸受を潤滑する潤滑装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の潤滑装置としては、図５
に示すものが知られている。この装置は、２つに分岐し
た後、互いに合流する第１及び第２の回路ｂ，ｆを備え
たもので、第１の回路（潤滑油供給回路）ｂに供給され
た圧縮空気は該回路ｂに介在されたオイルポンプｃの駆
動力として使用され、かかる駆動によりオイル定量ピス
トン式分配器ｄに向けてオイルが送出される。また、オ
イル定量ピストン式分配器ｄはオイルポンプｃから送出
されたオイルにより駆動されるようになっており、かか
る駆動により合流部ｅに向けて微量且つ定量の潤滑油が
間欠的に吐出される。そして、合流部ｅに吐出された微
量潤滑油は第２の回路（空気圧回路）ｆを流れる圧縮空
気と混合されてオイル・エア混合流となり、その後、下
流側に導かれる。

【０００３】下流側に導かれたオイル・エア混合流は、
例えばスピンドル装置に組み込まれた転がり軸受ｇに隣
接して配設されたエアノズルｈから噴射されて該軸受ｇ
内に供給され、これにより、該軸受ｇの潤滑がなされ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、工作
機械による加工品の品質向上及び製造コストの低減等の
要請から、スピンドルの回転数、換言すれば工具の切削
速度を増加させてワークに加工を施す場合が多くなって
きている。このため、スピンドルに使用されている転が
り軸受もスピンドルの回転数の増加に応じて高速回転さ
れる。スピンドルに使用される転がり軸受は内輪回転が
一般的であるが、軸受の回転時、内輪、転動体及び保持
器はそれぞれ空気の粘性抵抗に基づく空気層を伴って回
転し、この空気層がエアカーテンとして機能して外部か
らの空気流を遮断する働きをする。そして、かかるエア
カーテンの空気流遮断機能は、軸受の回転数（スピンド
ル回転数）の増加に伴って顕著になる。

【０００５】従って、超高速回転する転がり軸受の内部
に上述したオイル・エア混合流を供給するには、エアノ
ズルｈから噴射されるオイル・エア混合流の噴射速度が
エアカーテンの圧力に打ち勝つ必要がある。

【０００６】しかしながら、上記従来の潤滑装置におい
ては、第１及び第２の回路ｂ，ｆに供給される圧縮空気
圧が生産工場で一般的に使われる０．３５〜０．４５Ｍ
Ｐａの範囲の空気圧であり、０．５ＭＰａ以下の空気圧
を使用せざるを得ないため、例えば軸径６５ｍｍで３０
０００ｒｐｍ（Ｄｐｗ・ｎ＝２４０万：ここで言うＤｐ
ｗ・ｎ値とは、軸受のピッチ円直径（ｍｍ）Ｄｐｗに毎
分の回転数ｎを乗じたものでこの数値は高速回転の一つ
の目安として使われる。）以上の超高速スピンドルにあ
っては、エアノズルｈから噴射されるオイル・エア混合
流の噴射速度が不十分となって、超高速で回転する軸受
ｇに発生するエアカーテンの影響を受けて軸受ｇの軌道
面に十分に到達しなくなる。この結果、軸受ｇの潤滑が
不十分になって軸受の温度上昇を招く不都合がある。

【０００７】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、超高速回転する軸受等の潤滑を安定
して行うことができると共に、増圧された空気の冷却効
果により温度上昇を抑制することができ、しかも低速回
転域においても安定した潤滑を行うことができる潤滑装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明に係る潤滑装置は、潤滑油供給回路から空
気圧回路に供給される潤滑油を、該空気圧回路を流れる
空気流と共に下流側に導いて該下流側の先端に設けられ
たノズルから噴射することにより、軸受等の潤滑対象物
を潤滑するようにした潤滑装置において、前記空気圧回
路の空気圧を増圧する増圧手段と、前記潤滑対称物の作
動状態を検知する作動状態検知手段と、該作動状態検知
手段によって検知された前記潤滑対称物の作動状態に応
じて前記空気圧回路の空気圧を増減調整する空気圧調整
手段とを備えたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態で
ある潤滑装置を説明するための説明図である。なお、こ
の実施の形態では、潤滑装置として微定油量潤滑装置を
例に採る。

【００１０】図１において符号１は微定油量潤滑装置で
あり、この微定油量潤滑装置１は、２つに分岐した後、
互いに合流する第１及び第２の回路２ａ，２ｂを備え
る。第１及び第２の回路２ａ，２ｂには、生産工場の工
場配管等の圧縮空気供給源Ｐから０．５ＭＰａ以下
（０．３５〜０．４５ＭＰａ）の圧縮空気が圧力制御弁
３を介して規定圧力に調圧されて供給される。ここで、
第１の回路２ａは本発明の潤滑油供給回路を構成し、第
２の回路２ｂは本発明の空気圧回路を構成する。

【００１１】第１の回路２ａには方向制御弁４の切換え
操作により圧縮空気が供給され、該圧縮空気は回路２ａ
に介在された空圧駆動ポンプ５の駆動力として使用され
る。空圧駆動ポンプ５の駆動により、オイルタンク７か
ら潤滑油が取り出されてオイル定量ピストン式分配器６
に送られる。オイル定量ピストン式分配器６は空圧駆動
ポンプ５から送出された潤滑油により駆動され、かかる
駆動により微量且つ定量の潤滑油が第１及び第２の回路
２ａ，２ｂの合流部８に向けて間欠的に吐出される。な
お、オイル定量ピストン式分配器６は、後述するスピン
ドル装置１２内に組み込まれる軸受の数に対応して設け
られるが、この実施の形態では３個のみ図示している。

【００１２】第２の回路２ｂはシャトル弁９及びオイル
定量ピストン式分配器６に対応して配設された流量制御
弁１０を経由して合流部８に達しており、従って、第２
の回路２ｂを流れる圧縮空気はシャトル弁９の一方の入
口９ａから流入した後、共通の出口９ｃから流出し、次
いで、流量制御弁１０によって規定の流量に調整されて
から合流部８に導かれる。合流部８に導かれた圧縮空気
流は上述したオイル定量ピストン式分配器６から吐出さ
れた潤滑油と混合されてオイル・エア混合流となり、そ
の後、配管１１を通って下流側に導かれる。配管１１の
下流側先端はスピンドル装置１２のハウジング内に穿設
された給油孔（図示せず。）に接続されている。給油孔
は、スピンドル装置１２内に組み込まれてスピンドル
（図示せず。）を回動可能に支持する転がり軸受（図示
せず。）に向けて延設され、その先端は該軸受に近接配
置されている。また、給油孔の先端には、オイル・エア
混合流を転がり軸受に向けて噴出するエアノズル（図示
せず。）が該軸受を指向して設けられている。

【００１３】第２の回路２ｂは、シャトル弁９の一方の
入口９ａの手前で分岐した後、該シャトル弁９の他方の
入口９ｂに接続される分岐空気圧回路２ｃを有してお
り、分岐空気圧回路２ｃには方向制御弁１３及び該回路
２ｃを流れる圧縮空気を増圧する増圧器１４が介在され
ている。そして、方向制御弁１３及び上述した第１の回
路２ａに介在された方向制御弁４は、制御装置１５によ
ってＯＮ．ＯＦＦ制御される。ここで、この実施の形態
では、増圧器１４が本発明の増圧手段を構成し、方向制
御弁１３及び制御装置１５が本発明の空気圧調整手段を
構成する。

【００１４】制御装置１５は、例えばタイマー又は機械
側からの動作信号に応じて方向制御弁４をＯＮ・ＯＦＦ
制御すると共に、スピンドル装置１２内の転がり軸受に
近接配置されて該軸受の温度を検知する温度センサ１７
の出力信号に応じて方向制御弁１３をＯＮ・ＯＦＦ制御
する。ここで、温度センサ１７は本発明の作動状態検知
手段を構成するものであり、制御装置１５は、温度セン
サ１７による検知温度が予め定められた設定温度より高
いと、転がり軸受（スピンドル）が超高速回転域にある
と判断して方向制御弁１３をＯＮ制御し、該設定温度よ
り低いと、転がり軸受が低速回転域にあると判断して方
向制御弁１３をＯＦＦ制御する。

【００１５】なお、図１において符号１８は圧力制御弁
３を介して供給される圧縮空気の供給状態を監視する圧
力スイッチ、１９は空圧駆動ポンプ５の作動を検知する
圧力スイッチであり、これらの圧力スイッチ１８，１９
は、万一、異常が発生した場合に作動してスピンドルモ
ータの電源を切り、転がり軸受の損傷を防止するように
されている。また、符号１６は配管１１に介在されて後
述する増圧制御が実行されているか否かを監視するフロ
ーセンサであり、該フローセンサ１６は増圧制御が実行
されていないときに作動して図示しない警報器等を作動
させる。

【００１６】次に、かかる微定油量潤滑装置の作動を説
明する。生産工場の工場配管等の圧縮空気供給源Ｐから
圧力制御弁３を介して規定圧力（この実施の形態では、
例えば、エアノズルの出口圧力を０．３ＭＰａと仮定し
た場合、０．４ＭＰａとする。因みに０．４ＭＰａでオ
イル・エアの流速は２６０ｍ／秒、流量は２５ＮＬ／分
となる。）に調圧された圧縮空気が第１及び第２の回路
２ａ，２ｂに供給されると、第２の回路２ｂに流入した
圧縮空気は、シャトル弁９の一方の入口９ａから流入し
た後、共通の出口９ｃから流出し、次いで、流量制御弁
１０によって規定の流量に調整されてから合流部８、配
管１１を経てスピンドル装置１２内に流入する。

【００１７】また、タイマー又は機械側から動作信号が
出力されると、該信号に応じて第１の回路２ａ側の方向
制御弁４をＯＮ制御する。これにより、空圧駆動ポンプ
５に向けて圧縮空気が供給されて空圧駆動ポンプ５が駆
動され、オイルタンク７から潤滑油が取り出されてオイ
ル定量ピストン式分配器６に送出されると共に、空圧駆
動ポンプ５から送出された潤滑油によりオイル定量ピス
トン式分配器６が駆動されて微量且つ定量の潤滑油が合
流部８に向けて間欠的に吐出される。

【００１８】合流部８に吐出された潤滑油は第２の回路
２ｂを流れて該合流部８に導かれた圧縮空気と混合され
てオイル・エア混合流となり、その後、配管１１を通っ
てスピンドル装置１２の給油孔に流入し、該給油孔の先
端に設けられたエアノズルから回転する転がり軸受の軌
道面に供給され、これにより該軸受の潤滑がなされる。

【００１９】そして、スピンドル装置１２の使用時に、
転がり軸受が超高速回転域に入って温度センサ１７によ
って検知される検知温度が予め定められた設定温度を超
えると、制御装置１５は方向制御弁１３をＯＮ制御し、
これにより、圧縮空気が分岐空気圧回路２ｃを増圧器１
４に向けて流れて該増圧器１４によって増圧（この実施
の形態では、０．８ＭＰａとする。因みに０．８ＭＰａ
でオイル・エアの流速は３４０ｍ／秒、流量は６５ＮＬ
／分となる。）され、増圧された高圧空気流はシャトル
弁９の他方の入口９ｂから流入した後、共通の出口９ｃ
から流出し、次いで、第２の回路２ｂを下流側に流れ、
流量制御弁１０によって規定の流量に調整されてから合
流部８、配管１１を経てスピンドル装置１２内の給油孔
に流入する。これにより、エアノズルから高圧の微粒潤
滑油を含んだオイル・エア混合流が高速空気流となって
超高速回転する転がり軸受の内部あるいは近傍に発生す
るエアカーテンを容易に突き破って軌道面に供給され、
該軸受の安定した潤滑がなされると共に、増圧されて流
量が増した空気による冷却効果により該軸受の温度上昇
を良好に抑制することができる。

【００２０】ところで、超高速スピンドル装置１２にお
いて、スピンドルを低速回転域で使用する場合、オイル
・エア混合流の流速を上述した超高速回転域の設定値の
ままにしておくと、エア流速が速いことにより、冷却効
果は促進されるもののエアノズルから転がり軸受に供給
される潤滑油が該軸受の内部から外部に吹き飛ばされて
潤滑不足になり、該軸受の損傷に至るおそれがある。ま
た、低速回転時に不必要にエアを消費するのは不経済で
ある。

【００２１】そこで、この実施の形態では、転がり軸受
が低速回転域に入って温度センサ１７によって検知され
る検知温度が予め定められた設定温度より下回ると、制
御装置１５は方向制御弁１３をＯＦＦ制御して分岐空気
圧回路２ｃを遮断し、これにより第２の回路２ｂを流れ
る圧縮空気は増圧器１４で増圧されることなくシャトル
弁９の一方の入口９ａから流入した後、共通の出口９ｃ
から流出し、次いで、流量制御弁１０によって規定の流
量に調整されてから合流部８、配管１１及びスピンドル
装置１２内の給油孔を経てエアノズルから転がり軸受の
軌道面に供給される。したがって、軸受の低速回転域に
おいては、オイル・エア混合流のエア流速は増圧される
前の流速に戻って流量も減り、この状態で転がり軸受の
軌道面に供給されるため、潤滑油が軸受内部から外部に
吹き飛ばされることなく、該軸受の安定した潤滑を行う
ことができる。

【００２２】なお、上記実施の形態では、転がり軸受が
超高速又は低速回転域にあるかの判断を温度センサ１７
で転がり軸受の温度を検知することにより行っている
が、必ずしもこれに限定する必要はなく、例えば、スピ
ンドルの回転数を検知することにより、転がり軸受が超
高速又は低速回転域にあるかの判断を行うようにしても
よい。即ち、超高速回転数と低速回転数とを予め設定し
ておき、回転数検知センサによる検知回転数が設定超高
速回転数より高いと、転がり軸受（スピンドル）が超高
速回転域にあると判断して方向制御弁１３をＯＮ制御
し、設定低速回転数より低いと、転がり軸受が低速回転
域にあると判断して方向制御弁１３をＯＦＦ制御する。

【００２３】また、上記実施の形態では、潤滑油供給回
路を空気圧回路にして、第１の回路２ａに介在された空
圧駆動ポンプ５の駆動により、オイル定量ピストン式分
配器６から微量且つ定量の潤滑油を合流部８に間欠的に
吐出するようにしているが、必ずしもこれに限定する必
要はなく、例えば、潤滑油供給回路を空気圧回路にせ
ず、電気駆動ポンプ（図示せず。）を介在させて、該ポ
ンプの電気駆動によりオイル定量ピストン式分配器６に
潤滑油を送出して微量且つ定量の潤滑油を合流部８に間
欠的に吐出するようにしてもよい。

【００２４】さらに、上記実施の形態では、圧力制御弁
３、方向制御弁４，１３、圧力スイッチ１８，１９、空
圧駆動ポンプ４、オイルタンク６、シャトル弁９、増圧
器１４及び制御装置１５をユニット化して潤滑ユニット
２０を構成しているが、必ずしもこのようにする必要は
なく、例えば増圧器１４を外付けにしてもよい。

【００２５】さらに、上記実施の形態では、転がり軸受
が超高速又は低速回転域にあるかの判断を温度センサ１
７のみを用いているが、これに限定されず、該温度セン
サ１７と上述した回転数検知センサの両方を用いて転が
り軸受が超高速又は低速回転域にあるかの判断を行うよ
うにしてもよい。

【００２６】さらに、上記実施の形態では、タイマー又
は機械側からの動作信号に応じて方向制御弁４をＯＮ・
ＯＦＦ制御すると共に、温度センサ１７の出力信号に応
じて方向制御弁１３をＯＮ・ＯＦＦ制御してるが、例え
ば、タイマー等の休止期間中の場合でも、温度センサ１
７（及び／又は回転数検知センサ）が動作したときは制
御装置１５を介して方向制御弁４及び方向制御弁１３の
両方を自動的にＯＮ・ＯＦＦ制御するようにしてもよ
い。

【００２７】図２は本発明の第２の実施の形態を説明す
るための説明図である。なお、第１の実施の形態と重複
する部分については、同一符号を付してその説明を省略
する。

【００２８】第１の実施の形態と相違するところは、分
岐空気圧回路２ｃに介在される方向制御弁１３を増圧器
１４の下流側に配置すると共に、該方向制御弁１３と増
圧器１４との間の回路２ｃにアキュムレータ２１を介在
させた点にある。このようにアキュムレータ２１を介在
させることにより、蓄圧した多量のエネルギーを短時間
で放出して増圧の応答性を高めたり、圧力や流量の変化
を補償することができる。なお、その他の作用効果は第
１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。

【００２９】図３は本発明の第３の実施の形態を説明す
るための説明図である。なお、第１の実施の形態と重複
する部分については、同一符号を付してその説明を省略
する。

【００３０】第１の実施の形態と相違するところは、増
圧器１４を外付けにして、圧縮空気供給源Ｐから供給さ
れる圧縮空気を潤滑ユニット２２の手前で増圧器１４に
よって予め増圧しておき、増圧された圧縮空気を圧力制
御弁２３によって規定圧力（例えば、０．４ＭＰａ）に
調圧して第１及び第２の回路２ａ，２ｂに供給するよう
にした点、及び図１の分岐空気圧回路２ｃ（増圧器１
４、方向制御弁１３を含む。）に代えて、増圧器１４と
圧力制御弁２３との間から分岐されてシャトル弁９の他
方の入口９ｂに接続される分岐空気圧回路２４を設ける
と共に、該回路２４に方向制御弁１３を介在させた点に
ある。

【００３１】そして、軸受の超高速回転域においては、
制御装置１５によって方向制御弁１３がＯＮ制御され、
これにより増圧器１４によって増圧された圧縮空気が分
岐空気圧回路２４、シャトル弁９、流量制御弁１０等を
経て合流部８に導かれる。

【００３２】一方、軸受の低速回転域においては、制御
装置１５によって方向制御弁１３がＯＦＦ制御され、こ
れにより圧力制御弁２３によって規定圧力（例えば、
０．４ＭＰａ）に調圧された圧縮空気がシャトル弁９、
流量制御弁１０等を経て合流部８に導かれる。なお、そ
の他の作用効果は第１の実施の形態と同様であるのでそ
の説明を省略する。

【００３３】図４は本発明の第４の実施の形態を説明す
るための説明図である。なお、第１の実施の形態と重複
する部分については、同一符号を付してその説明を省略
する。

【００３４】第１の実施の形態と相違するところは、増
圧器１４を外付けにして、圧縮空気供給源Ｐから供給さ
れる圧縮空気を潤滑ユニット２５の手前で増圧器１４に
よって予め増圧しておき、増圧された圧縮空気を第１及
び第２の回路２ａ，２ｂに供給すると共に、第１の空気
圧回路２ａに圧力制御弁２３を介在させ、増圧器１４に
よって増圧された圧縮空気を規定圧力（例えば、０．４
ＭＰａ）に調圧して方向制御弁４に向けて送出するよう
にした点、及び第２の空気圧回路２ｂに図１のようなシ
ャトル弁９及び分岐空気圧回路２ｃ（増圧器１４、方向
制御弁１３を含む。）を設けず、電気信号に比例して空
気圧を無段階に制御できる比例電磁式圧力制御弁２７を
介在させた点にある。

【００３５】ここで、この実施の形態では、比例電磁式
圧力制御弁２７及び制御装置１５によって本発明の空気
圧調整手段を構成し、制御装置１５は温度センサ１７か
ら出力された検知信号に応じて比例電磁式圧力制御弁２
７に通電して空気圧を無段階、すなわち、軸受の温度の
上昇に比例して空気圧を無段階に増すように比例制御す
ると共に、タイマー又は機械側からの動作信号に応じて
方向制御弁４をＯＮ・ＯＦＦ制御する。

【００３６】したがって、増圧器１４で増圧された圧縮
空気が比例電磁式圧力制御弁２７によって軸受の低速回
転域から高速回転域まで回転数に応じて無段階に圧力調
整され、その後、流量制御弁１０を経て合流部８に導か
れるようになり、この結果、軸受の回転数に関係なく該
軸受の軌道面に常に適正な潤滑油を供給することができ
る。なお、その他の作用効果は第１の実施の形態と同様
であるのでその説明を省略する。

【００３７】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、軸受に発生するエアカーテンの空気流遮断機
能がスピンドルの回転数増加により増大しても、オイル
・エア混合流がエアカーテンを容易に突き破って軸受の
軌道面に供給されるので、軸受の潤滑を安定して行うこ
とができると共に、増圧されて流量が増した空気による
冷却効果により該軸受の温度上昇を良好に抑制すること
ができるという効果が得られる。

【００３８】また、軸受の低速回転域においては、オイ
ル・エア混合流のエア流速は増圧される前の流速に戻っ
て流量も減り、この状態で軸受の軌道面に供給されるた
め、潤滑油が軸受内部より外部に吹き飛ばされることな
く、該軸受の安定した潤滑を行うことができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である潤滑装置を説
明するための説明図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態である潤滑装置を説
明するための説明図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態である潤滑装置を説
明するための説明図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態である潤滑装置を説
明するための説明図である。

【図５】従来の潤滑装置を説明するための説明図であ
る。

【符号の説明】

１…微定油量潤滑装置 ２ａ…第１の回路（潤滑油供給回路） ２ｂ…第２の回路（空気圧回路） ５…空圧駆動ポンプ ６…オイル定量ピストン式分配器 ８…合流部 １３…方向制御弁（空気圧調整手段） １４…増圧器（増圧手段） １５…制御装置（空気圧調整手段） １７…温度センサ（作動状態検知手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 正田 義雄 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 (72)発明者 浜中 淳 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 (72)発明者 田窪 宣彦 大阪府堺市槙塚台２丁目30番５号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潤滑油供給回路から空気圧回路に供給さ
   れる潤滑油を、該空気圧回路を流れる空気流と共に下流
   側に導いて該下流側の先端に設けられたノズルから噴射
   することにより、軸受等の潤滑対象物を潤滑するように
   した潤滑装置において、前記空気圧回路の空気圧を増圧
   する増圧手段と、前記潤滑対称物の作動状態を検知する
   作動状態検知手段と、該作動状態検知手段によって検知
   された前記潤滑対称物の作動状態に応じて前記空気圧回
   路の空気圧を増減調整する空気圧調整手段とを備えたこ
   とを特徴とする潤滑装置。