JPH02107896A - 軸受用圧電式潤滑装置 - Google Patents

軸受用圧電式潤滑装置

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JPH02107896A
JPH02107896A JP1177862A JP17786289A JPH02107896A JP H02107896 A JPH02107896 A JP H02107896A JP 1177862 A JP1177862 A JP 1177862A JP 17786289 A JP17786289 A JP 17786289A JP H02107896 A JPH02107896 A JP H02107896A
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piezoelectric tube
tube
bearing
piezoelectric
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JP1177862A
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Johannes Daeges
ヨハネス、デーゲス
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Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、気体の圧力勾配中に図かれた軸受特に高速
回転軸受のための潤滑装置に関する。この発明は例えば
、玉軸受又は針状ころ軸受又は例えば工作機械の主軸の
転がり軸受に適用可能である。
［従来の技術］ 軸受の場合には潤滑のための最適条件を維持することが
重要である。高速回転転がり軸受の場合には例えば効率
は適正に配量された潤滑剤量に著しく関係する。潤滑剤
が過多の場合には果たすべき摩擦仕事が大きくなり、軸
受により消費されるエネルギーが著しく増加する。勿論
消費エネルギーは軸受が採用されている設備の効率を損
なう。これに反して潤滑が過小の場合には潤滑剤被膜が
途切れる。その結果軸受が高温で作動し、極端な場合に
は焼き付くおそれがある。転がり軸受の研究によれば、
軸受に単位時間当たり供給される油量が僅かに変化すれ
ば、既に最適の作動域から逸脱するおそれがあることが
明らかになっている（「クーゲルラーゲルーツァイトシ
ュリフ）　　　（Ｋｕｇｅｌｌａｇｅｒ−Ｚｅｉｔｓｃ
ｂｒｉｆｔ）　　Ｊ　　、　　第　２０８　巻（１９８
１年）、第４〜ｌＯページ、特に第１図参照）、これま
で安全上の理由がらしばしば、作動が最適域外で行われ
るように軸受の寸法及び潤滑剤供給が選択された。しか
し最適域をできる限り良好にかつ永続的に維持すること
が求められている。
従来は噴霧給油潤滑が行われていた（「クーゲルラーゲ
ル・ツァイトシュリフト（Ｋｕｇｅｌｌａｇｅｒ−Ｚｅ
ｉｔｓｃｈｒｉｆｔ　）　Ｊ　、第２０８巻（１９８１
年）、第４〜１０ページ、特に第４図参照）、この潤滑
では軸受に通じる比較的長い管を通って成る時間間隔を
置いて少量の油が機械的に配量供給される。この油は圧
縮空気と重力とにより管の壁に沿って徐々に−様な薄い
被膜となるように分配される。軸受のそばの管端部に到
達した場合に被膜は引きちぎれる。軸受を通って導かれ
る圧縮空気により発生する小さい潤滑剤粒子が軸受の中
に送り込まれる。換言すればこの粒子は圧縮空気のため
に軸受に生じる圧力勾配に基づき軸受の中へ送り込まれ
る。この従来の潤滑形式の場合には、゛潤滑油が不連続
的に供給されるにもかかわらず軸受に連続的に所定の配
量レートを供給するように努められている。この目的を
達成するために前記の長い管が不可欠である。管の最小
長さとそれに基づく長い流れ時間とにより初めて圧縮空
気と重力との作用のもとに、配量された油を管壁で−様
な被膜と成るように分配することが可能であり、その後
に流出口で被膜から引きちぎれる粒子が空気流により近
くの軸受の中へ搬送される。長い流れ時間のためにかか
る従来の潤滑装置の場合には、配量の変化に基づく軸受
潤滑の変化が数分ないし数時間の後に初めて起こる。
このことから潤滑の際の最適作動点を調節するのが非常
に困難であることが明らかである。しかも最適作動点へ
の調節は成る種の危険を伴なう。
更に配量が十分速やかに変動する潤滑条件に追従できな
いことは明らかである。
［発明が解決しようとする課８］ この発明は、軸受の最適作動域の近傍で作動できるよう
にするために、潤滑の際に十分に細かい配量が可能な前
記の種類の潤滑装置を構成することを課題とする。更に
軸受の潤滑剤必要量への速やかなすなわち秒単位での適
合を行うことができるようにしようとするものである。
［課題を解決するための手段］ この課題はこの発明に基づき、ポンプとして作動可能な
圧電管を備え、この圧電管に潤滑剤が供給され、この圧
電管により潤滑剤が流入搬送ガスの中に噴射され、その
ＶＡ搬送ガスが圧力勾配に基づき軸受を貫流して導かれ
、また軸受の作動状態に対する少なくとも一つのセンサ
と、このセンサに接続された圧電管用給電装置とを備え
る潤滑装置により解決される。
この発明の特に有利な実施態様により、ポンプとして作
動可能な圧電管が潤滑剤量を同一方向にそばを流れる搬
送ガス流の中へ噴射するときには、潤滑剤の配量を軸受
のそれぞれの瞬時の潤滑剤必要量に非常に速やかに適合
することができる。この場合には配量された潤滑剤量が
瞬時に同方向に流れる搬送ガスの中に噴射され、この搬
送ガスにより直接軸受の中に搬送される。従って前記の
圧縮空気駆動潤滑装置の場合に行われた潤滑剤管の壁に
沿っての分配と軸受の中への時間的に遅延された送り込
みとが生じない、それにより正確に決定され放出された
潤滑剤量が極めて大きな壁損失を伴なうことなく直接に
軸受に達するための重要な前提条件が整えられる。
この発明の別の有利な実施態様により、潤滑剤滴の大き
さ又は単位時間当たりの潤滑剤滴の数が、単位時間当た
りの電圧パルス数及びパルス振幅により制御されるとき
には、潤滑剤の配量を明らかに改善することができる。
それにより潤滑剤の配量を広い限界内で速やかにそれぞ
れの要求に適合するための二つの制御量を利用者が手に
入れることができる。
この発明の別の実施態様に基づき、圧電管が高周波パル
スを供給されるときに特に有利であることが判明してい
る。圧電管がこの目的のために高周波電圧源に接続され
ると、高周波電圧源を間欠的に運転することができる。
このことは異なる長さの休止時間又は異なる長さの投入
時間により実施できる。
この発明の別の実施態様により、搬送媒体の乱流が最小
限に抑えられ、噴出される小滴が壁に接触することなく
直接軸受の中へ導かれるように。
圧電管の形状と圧電管の案内管の中への組み込み方法と
が構成されているときに、所定の潤滑剤量の正確な配量
を改善することができる。案内管の中へ潤滑剤供給管と
圧電管とを流れに有利に組み込むことにより、乱流が可
能なかぎり防止され、従って噴出された潤滑剤滴のかな
りの量が壁との接触により遅延して軸受の中へ到達する
ことも防止される。
別の有利な実施態様は、圧電管が潤滑剤の流入側に潤滑
剤供給管を備え、この供給管が特に金属から成ることに
より優れている。その際潤滑剤供給管は圧電管を収容す
る案内管を貫通して側方へ導かれるのが有利である。こ
の案内管も金属から成るのが有利である。側方への貫通
案内のためにはカラーパツキンを用いることができ、こ
のカラーパツキンは電気絶縁材料から成るのが有利であ
る。
この構造の場合に、圧電管の一方の側面は潤滑剤供給管
を介して、また他方の側面は案内管と金属製の位置保持
片とを介してそれぞれ端子に結合されるという可能性が
生じる。この端子には所定の大きさの電圧と周波数とな
印加することができ、これらにより噴出レートと小滴速
度とをそれぞれの要求に適合することができる。
特に有利な一実施態様によれば圧電管は制御回路の操作
部として構成される。制御回路は特に軸受温度の監視の
ために用いられる電気的温度制御回路とすることができ
る。基本レートは制御回路の調節器で、軸受に配置され
た回転速度センサの出力信号により決定される目標値を
入力することにより調節することができる。
〔発明の効果〕
マイクロポンプとして作動される圧電管の使用により、
配量を非常に速やかに変動する潤滑条件に適合すること
が可能である。それにより最適作動点での作動さえも可
能である。温度センサを備えた制御回路が用いられると
、最適作動点を確実に維持することができる。潤滑が過
小の場合にはこのことは温度上昇に現われ、この温度上
昇は温度センサにより検出され、この温度センサが制御
電子回路又は調節器を介してマイクロポンプ（圧電管）
を相応に調節する。こうして配量を非常に速やかに調節
可能である。マイクロポンプから噴出される潤滑剤の小
滴は、最適作動点からの最小のずれをも防止することが
できるほど、小粒でかつ時間的に連続して調節すること
ができる。換言すれば制御回路は自動的にすなわち操作
員の介入無しに最適作動点が達成されかつ維持されるよ
うに作用する。
［実施例］ 次にこの発明に基づ〈潤滑装置の一実施例を示す図面に
より、この発明の詳細な説明する。
第１図に示すように、高速回転軸受のための潤滑装置は
中核部品として圧電管１を備え、この圧電管は特に圧電
セラミ−２りから製作することができる。この圧電管ｌ
はポンプ特にマイクロポンプとして用いられる。このポ
ンプは外部から電圧Ｕ及び繰り返し周波数ｆを有する電
気パルスによりｉｔｊ制御可能である。配量過程におい
て制御可使な１００ｇｍ未満の直径を有する最小の潤滑
剤４の小滴２を、潤滑しようとする軸受を貫流する搬送
ガス流６の中に噴射するように、このマイクロポンプが
作用する。圧電管ｌは例えば１３ｍｍの長さと２．１ｍ
ｍの外径と１ｍｍ以下の内径とを有することができる０
周知のようにかかる圧電管ｌは電気Ｊくルスを供給され
たときに収縮する。
それにより圧電管の内容積が減少し、その内部空間から
小滴２を噴出する。小滴２の大きさが約８０ルｍの場合
に、かかる圧電管ｌにより毎秒数ｍの噴出速度が達成可
能である。潤滑剤４の逆流は、第３図に示すように絞り
弁又は逆止め弁４６により著しく低減又は防止すること
ができる。かかる絞り弁の寸法は、潤滑剤の小滴２の噴
出が妨げられず、しかし潤滑剤４の続流が例えば毛管作
用により収縮完了の後に可能となるように選定すること
ができる。
従って差し当たりそれ自体は岡知の圧電管ｌが、例えば
前記の噴霧給油の場合に従来用いられたように、潤滑剤
４の微小配量のため及び噴出された小滴２を潤滑しよう
とする軸受を貫流する搬送ガス流６の中へ放出するため
に用いられる。
従って公知の噴霧給油をこの発明に基づく潤滑装置によ
り原理的に高性能化することができる。
第１図に示すように圧電管ｌは被弼材又は埋め込み材８
の中に埋め込まれるか又は保持されている。その際埋め
込み材８例えばプラスチックは圧電管ｌの内壁をも覆う
、従って圧電管１の内径ｄは１ｍｍ未満となる。埋め込
み材８は圧電管１の両端部に張り出している。潤滑剤４
の流出側には埋め込み材８が先細りの流出口１０を備え
ている。このことは小滴２のための噴出速度の増加をも
たらす。
圧電管ｌは潤滑剤４の流入側に潤滑剤供給管１２を備え
、この供給管は特に金属から成る。この構成は特に、潤
滑剤供給管１２が埋め込み材８の中にまで達するように
行われる。潤滑剤供給管１２は逆止め弁を介して潤滑剤
容器に結合されている。逆止め弁と潤滑剤容器とは第３
図に示されている。
第１図及び第２図に示すように、圧電管１は搬送ガス６
のための案内管１４の中に収容されている。この案内管
１４は同様に金属から成るのが有利である。特に圧電管
１は埋め込み材８と共に軸方向に案内管１４の中に保持
、されている、このために第２図に示すように中心リン
グを備えて星形に形成された位置保持片１６が用いられ
る。この位置保持片１６も金属から成るのが有利である
。
位置保持片１６のリング状の中央部は圧電管ｌの外面に
密に接触し、従って圧電管の外側電極に接触する。内側
電極は接続線１８を備え、この接続線は潤滑剤供給管１
２への電気的結合を形成する。この潤滑剤供給管１２は
側方へ案内管１４を貫通して導かれ、その際内部空間の
中で９０’曲げられている。側方への貫通案内のために
カラーパツキン２０が用いられ、このカラーパツキンは
電気絶縁材料例えばプラスチックから成るのが有利であ
る。
搬送ガス６のための案内管１４は入口側に搬送ガス流６
の断面を拡大する入口片２２を有する。
それに応じて案内管は出口側に搬送ガス流６の断面を縮
小する出口片２４を有する。これらの両片２２．２４は
それぞれ端部側を案内管１４上にはめ込むことができ、
これにより容易な組み立てが可能となる。はめ込み保持
部は符号２６又は２Ｂが付けられている。はめ込み保持
部２８は同時に位置保持片１６の三つのアームの端部の
保持のために用いられる。搬送ガス流６の中の乱流を防
止するために先細りの流出口１０は案内管１４の縮小す
る出口片２４の中に負圧の無い又はほとんど無い範囲に
置かれてい゛る。従って搬送ガス６の中では乱流の形成
が極力避けられる。従ってこの搬送ガス６の中へ潤滑剤
４が小滴２の形で渦を巻くことなく吹き込まれる。もし
渦を巻けば壁接触により妨げられて僅かの潤滑剤小滴し
か適時に軸受部に到達できないおそれがある。
潤滑剤４として所定の粘度の油を用いるのが有利である
。搬送ガス６としては過圧発生器から供給される圧縮空
気を用いるのが有利である。
第１図から更に分かるように二つの端子３０．３２が設
けられ、これらの端子には周波数ｆを有する電圧Ｕが印
加される。ここで特に接地電位に置かれた端子３０は、
案内管１４と位置保持片１６の三つのアームとその中心
リングとを介して圧電管１の外側電極に結合されている
。これに反して端子３２は潤滑剤供給管１２と接続線１
８とを介してこの圧電管１の内側電極に結合されている
。カラーパツキン２０はここでは絶縁のために用いられ
る。勿論外側電極又は内側電極のための端子３０．３２
の異なる接続法を選択することもできる。
第３図には、圧電管ｌを制御回路ここでは特に温度制御
回路の中の操作部として用いることができる方式が示さ
れている。この温度制御回路はここでは高速回転軸３６
の支持のために用いられる転がり軸受３４に関連して用
いられる。軸３６の回転は湾曲した矢印３８により示さ
れている。供給される搬送ガス６により発生される気体
の圧力勾配が転がり軸受３４を経て生じている。この勾
配の維持のために過圧発生器４０特に空気管４２に接続
された圧縮空気ポンプが用いられ、この空気管は更に入
口片２２に結合されている。過圧発生器４０を支援する
ためにすなわち気体の圧力勾配を増大するために、転が
り軸受３４の反対側に負圧発生器を設けることができ、
このことは空気吸引矢印４４により暗示されている。一
方では回復時間を小さく保つために、また他方では出口
片２４の壁及び軸受３４以外の範囲への小滴２の偏流を
防止するために、出口片２４は潤滑しようとする軸受の
直前に位置決めされ、すなわち軸受から僅かな間隔に置
かれている。従ってこうして潤滑剤４が所望のように軸
受３４の中に吹き込まれる。
第３図に示すように潤滑剤供給管１２は逆止め弁４６を
介して潤滑剤容器４８に接続されている。潤滑剤容器が
圧力のもとに置かれていることは必ずしも必要ではない
。潤滑剤４の搬送は周知の毛管作用により行われる。
端子３０．３２は電気パルス発生器５０の出力端に結合
されている。電気パルス発生器５０は制御回路の構成部
分であり、圧電管１に加えられる周波数ｆ又は電圧Ｕを
制御回路から供給されるように作用する。このためにパ
ルス発生器は制御ロジック５２の出力端に接続されてい
る。この制御ロジック５２は主な機能として調節器の機
能を満足する。制御ロジック５２は入力側を潤滑しよう
とする軸受３４を監視する温度センサ５４に結合されて
いる。更に制御ロジック５２は別の入力側を軸３６の回
転速度を検出する回転速度センサ５６に結合されている
１回転速度センサ５６の出力信号は制御ロジック５２の
中で、回転速度に関係する潤滑のためのバイアス値又は
目標値の算出のために用いられる０回転速度が一定の場
合には、潤滑は制御ロジック５２により温度センサ５４
から検出された温度に応じて調節され、その際最適化さ
れる。温度が上昇するとこのことは不十分な潤滑に対す
る徴候であり、制御ロジック５２が配量される潤滑剤量
を相応に適合する。その際制御ロジック５２は、潤滑剤
量の増加又は減少が指示されているかどうかを判定する
ことができる。このことは例えば制御ロジック５２が温
度上昇の際に潤滑剤供給の増加により温度を下げるよう
に試みることにより行うことができる。これがうまくい
かないならば、潤滑剤量は制御ロジック５２により少し
の時間を経て再び減少され、しかも最低温度を通り過ぎ
るまで減少される。この最低温度は７Ａ節しようとする
最適作動温度である。
第３図に示された温度制御回路のこの機能から、圧電管
１により最小量の潤滑剤４が放出されることにより潤滑
剤必要量への最善の適合が可能となることが明らかであ
る。潤滑個所の近くで配量することと搬送ガス６により
軸受３４の中へ潤滑剤４を直接搬送することとにより、
潤滑剤量の適合又は修正の場合の直接の効果がもたらさ
れる。この効果は著しく速やかに現われ始める。その際
制御回路の回復時間は秒単位である。
制御回路は操作員の介入を必要とすること無く自動的に
最適状態となる。パルス発生器は個々のパルスを発生さ
せることができるか、又は高周波交流電圧源をパルス状
に投入遮断することができる。こうして個々の潤滑剤滴
又は一連の潤滑剤滴をパルス状に放出することができる
。更に滴の大きさを電気信号の振幅又は周波数の変更に
よりそれぞれの要求に適合させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明に基づく軸受潤滑装置の一実施例の要
部断面図、第２図は第１図に示す装置の切断線■−Ｈに
よる断面図、第３図は第１図に示す装置の温度制御回路
を含む全体図である。 ｌ・・・圧電管 ４・・・潤滑剤 ６・・・搬送ガス ８・・・埋め込み材 １０・・・流出口 １２・・・潤滑剤供給管 １４・・・案内管 ６・・・位置保持片 ０・・・カラーパツキン ２・・・入口片 ４・・・出口片 ０．３２・・・端子 ４・・・軸受 ０・・・過圧発生器 ６・・・逆止め弁 ８・・・潤滑剤容器 Ｏ・・・電気ノぐルス発生器 ２・・・制御ロジック ４・・・温度センサ ６・・・回転速度センサ ＩＧ　１ Ｉ０２ ＩＧ　３

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）気体の圧力勾配中に置かれた軸受のための潤滑装置
    において、ポンプとして作動可能な圧電管（１）を備え
    、この圧電管に潤滑剤 （４）が供給され、この圧電管により潤滑剤（４）が流
    入搬送ガス（６）の中に噴射さ れ、その際搬送ガス（６）が圧力勾配に基づき軸受（３
    ４）を貫流して導かれ、また軸受（３４）の作動状態に
    対する少なくとも一つのセンサ（５４）と、このセンサ
    に接続された圧電管用給電装置（５０、５２）とを備 えることを特徴とする軸受用圧電式潤滑装 置。 ２）ポンプとして作動可能な圧電管（１）が潤滑剤滴を
    同一方向にそばを流れる搬送ガス流（６）の中へ噴射す
    ることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３）潤滑剤滴の大きさ又は単位時間当たりの潤滑剤滴の
    数が、単位時間当たりの電圧パルス数及びパルス振幅に
    より制御されることを特徴とする請求項１又は２記載の
    装置。 ４）圧電管（１）が高周波パルスを供給されることを特
    徴とする請求項１ないし３の一つに記載の装置。 ５）搬送媒体の乱流が最小限に抑えられ、噴出される小
    滴が先立って壁に接触することな く直接軸受の中へ導かれるように、圧電管 （１）の形状と圧電管の案内管（１４）の中への組み込
    み方法とが構成されていることを特徴とする請求項１な
    いし４の一つに記載の装置。 ６）圧電管（１）が搬送ガス（６）のための案内管（１
    ４）の中に収容され、その際案内管（１４）が望ましく
    は金属から成ることを特徴とする請求項１ないし５の一
    つに記載の装置。 ７）圧電管（１）が軸方向に案内管（１４）の中に位置
    保持片（１６）により取り付けら れ、この位置保持片が特に星形に形成されかつ金属から
    成ることを特徴とする請求項１ないし６の一つに記載の
    装置。 ８）圧電管（１）が潤滑剤（４）の流出側に先細りの流
    出口（１０）を備えることを特徴 とする請求項１ないし７の一つに記載の装 置。 ９）圧電管（１）が埋め込み材（８）の中に保持されて
    いることを特徴とする請求項１ないし８の一つに記載の
    装置。 １０）圧電管（１）が潤滑剤（４）の流入側に潤滑剤供
    給管（１２）を備え、この供給管が特に金属から成るこ
    とを特徴とする請求項１ないし９の一つに記載の装置。 １１）潤滑剤供給管（１２）が側方へ案内管（１４）を
    貫通して導かれていることを特徴とする請求項１０記載
    の装置。 １２）側方への貫通案内のためにカラーパッキン（２０
    ）が用いられ、このカラーパッキンが特に電気絶縁材料
    から成ることを特徴とする請求項１１記載の装置。 １３）搬送ガス（６）のための案内管（１４）が入口側
    にガス流の断面を拡大する入口片 （２２）を有し、出口側にガス流の断面を縮小する出口
    片（２４）を有することを特徴とする請求項６ないし１
    ２の一つに記載の装 置。 １４）圧電管（１）の先細りの流出口（１０）が案内管
    （１４）の縮小する出口片（２４）の中に置かれている
    ことを特徴とする請求項８又は１３記載の装置。 １５）入口片（２２）が搬送ガス（６）のための過圧発
    生器（４０）に接続され、出口片 （２４）が潤滑しようとする軸受（３４）のすぐそばに
    位置決めされていることを特徴とする請求項１３又は１
    ４記載の装置。 １６）潤滑剤（４）として所定の粘度の油が用いられ、
    搬送ガス（６）として空気が用いられることを特徴とす
    る請求項１ないし１５の 一つに記載の装置。 １７）圧電管（１）が圧電セラミックから成り、特に約
    １ｍｍの内径を有することを特徴と する請求項１ないし１６の一つに記載の装 置。 １８）圧電管（１）が潤滑剤供給管（１２）に結合され
    、この供給管が逆止め弁（４６）を介して潤滑剤容器（
    ４８）に結合されていることを特徴とする請求項１ない
    し１７の一つに記載の装置。 １９）圧電管（１）が埋め込み材（８）の中に収容され
    、潤滑剤供給管（１２）が埋め込み材（８）の中にまで
    達していることを特徴とする請求項１８記載の装置。 ２０）圧電管（１）が制御回路の操作部であることを特
    徴とする請求項１ないし１９の一つに記載の装置。 ２１）制御回路として温度制御回路が用いられることを
    特徴とする請求項２０記載の装置。 ２２）圧電管（１）が調節器（５２）から給電され、調
    節器の入力端が潤滑しようとする軸受（３４）を監視す
    る温度センサ（５４）に結合されていることを特徴とす
    る請求項２０ 又は２１記載の装置。 ２３）調節器（５２）には回転速度センサ （５６）から目標値が入力されることを特徴とする請求
    項２２記載の装置。 ２４）圧電管（１）に供給される周波数（ｆ）又は電圧
    （Ｕ）が制御回路から供給されることを特徴とする請求
    項２０ないし２３の一つに記載の装置。 ２５）圧電管（１）の一方の側面は潤滑剤供給管（１２
    ）を介して、また他方の側面は案内管（１４）と位置保
    持片（１６）とを介してそれぞれ端子（３０、３２）に
    結合されていることを特徴とする請求項１ないし２４の
    一つに記載の装置。
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