JPH05633Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、オイルエア式潤滑油供給装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来より、軸受に潤滑油を供給する方法として
は、潤滑油の攪拌抵抗による発熱を極力少なく
するために、潤滑油膜を最適状態にする必要最少
量だけ給油する潤滑油の少量化方法と、これと
は逆に、潤滑油の攪拌抵抗による発熱を多量の潤
滑油により持ち去つて冷却する潤滑油の多量化方
法とがある。

前者の例としては、(イ)グリースを軸受に封入す
るグリース封入方式、(ロ)潤滑油を霧状にして軸受
内に供給するミスト方式、(ハ)空気流中に微小な油
滴を間欠的に混入して空気とともに軸受に供給す
るオイルエア方式があり、また、後者の例として
は、多量の潤滑油を軸受に供給するジエツト方式
がある。

本考案は、このような潤滑油供給方式の内、オ
イルエア方式に関するが、このオイルエア方式を
実現する潤滑油供給装置として、第６図に示した
ようなミキシングバルブを構成要素とした装置が
知られている。

この装置は、タイマにより設定された時間間隔
でミキシングバルブへ送る油圧を制御し、その油
圧に応じてミキシングバルブが作動し、空気流中
に油滴を順次供給するものである。

ここで、ミキシングバルブについて第６図に基
づいて説明すると、このミキシングバルブは、バ
ルブ本体６１に、潤滑油を受け入れる入力ポート
６２と、この入力ポート６２に続くシリンダ部６
３とを有している。

このシリンダ部６３内には、入力ポート６２側
からスプリング６４、このスプリング６４に
より付勢された傘型弁６５、この傘型弁６５に
より入口を閉ざされた管６６、シリンダ部６３
を封じるとともに管６６の端部を固定する定量ニ
ツプル６７、が設けられ、さらに、管６６に摺
動自在に取り付けられて傘型弁６５と定量ニツプ
ル６７との間を摺動するピストン６８、及び、
このピストン６８と定量ニツプル６７との間に張
設されてピストン６８を傘型弁６５側へと付勢す
るスプリング６９が設けられている。そして、管
６６内の管路７０は、管６６に設けた孔７１を通
つてピストン６８と定量ニツプル６７との間の空
所７２へと続き、この空所７２はバルブ本体６１
に設けた出力管路７３へと続き、出力管路７３は
空気流中に臨んでいる。

そして、入力ポート６２に送られてきた潤滑油
は、傘型弁６５を管６６に押し付けて管路７０を
閉じ、傘型弁６５側の外周を通り抜けて傘型弁６
５とピストン６８との間に入り込み、ピストン６
８を定量ニツプル６７に当たるまで押し付ける。
これにより、ピストン６８と定量ニツプル６７と
の間の空所７２に存在していた潤滑油が出力管路
７３から空気流中へと吐出される。入力ポート６
２への給油が停止されると、スプリング６９によ
りピストン６８が元の位置に復帰するので、傘型
弁６５がスプリング６４に抗して管６６から離反
する。従つて、管６６の入口が開き、傘型弁６５
とピストン６８との間の空所７４に存在していた
潤滑油が管路７０を通り、孔７１を通過してピス
トン６８と定量ニツプル６７との間の空所７２へ
と流入し、次の給油に備える。

なお、現在市販されている装置では、前記タイ
マによつて設定する潤滑油の吐出間隔は、１，
２，４，８，16，32分の６種類から選択可能であ
り、１回の吐出する油量は、ピストン６８の行程
を決定する定量ニツプル６７の交換により、
0.01，0.03，0.06c.c.の３つから選択できるように
なつている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、従来のようなオイルエア式潤滑油供給
装置では、ミキシングバルブが純機械式であり入
力ポート６２からの油圧で作動するため、バルブ
の部品精度のばらつきや、入力ポート６２に加わ
る油圧の変動により給油むらが生じやすい。ま
た、１回の吐出量の調整も定量ニツプル６７の交
換で行うため、微妙な給油調整ができない。さら
に、バルブ構造が複雑でその内部を通る潤滑油の
流路も複雑なので、潤滑油に異物が入つてバルブ
が詰まらないように注意しなけれはならず保守管
理が容易でないという問題がある。

本考案は、このような点に鑑みなされたもの
で、給油むらがなく、微妙な給油調整も可能で、
しかも、保守管理が容易なオイルエア式潤滑油供
給装置とすることを技術的課題とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、前記技術的課題を解決するため、次
のような技術的手段をとつた。

すなわち、本考案の装置は、給油すべき部位２
に向けて空気流を案内する空気路３中に電歪ノズ
ル５を設けるとともに、この電歪ノズル５を駆動
する駆動回路２１を設けた装置である。

そして、前記電歪ノズル５は、先端に吐出口６
を有するノズル本体７と、このノズル本体７を周
囲から押圧する電歪素子８とを有している。

さらに、前記駆動回路２１は、前記電歪素子８
に印加すべきパルス信号を連続的に発する連続パ
ルス発生部２２と、パルス信号の周波数を可変す
る周波数可変部２３とを有している。

以上が本考案の装置の構成であるが、ここで、
電歪素子８はノズル本体７を周囲から押圧できれ
ばどのような形状でもよく、電圧を印加すること
により収縮する筒状のものをノズル本体７の周囲
に設けるようにしたり、電圧を印加することによ
り伸長する棒状のものをノズル本体７に立設する
等しても良い。

また、必要に応じ、前記駆動回路２１に、パル
ス信号の振幅を可変する振幅可変部２４を設けて
も良い。

また、潤滑油の被供給部に、潤滑油切れを検知
するセンサ５１を設け、このセンサ５１からの信
号に駆動回路２１を連動させて、自動的に潤滑油
の供給をするようにしても良い。

〔作用〕

ノズル本体７中には潤滑油が供給されており、
電歪素子８にパルス信号が印加されると、パルス
信号に応じて電歪素子８がノズル本体７を押圧
し、ノズル本体７の容積を小さくする。よつて、
１シヨツトのパルス信号毎に１滴の潤滑油がノズ
ル本体７から吐出される。吐出された油滴は空気
流に乗つて被供給部２へと供給塗布される。

電歪素子８はパルス信号により作動するため、
パルス信号の周波数に応じて単位時間当たりの潤
滑油の吐出量が決定される。

ところで、電歪素子８は、印加すべき電圧の大
小すなわち印加すべきパルス信号の振幅の大小に
比例して歪量が変化するものであるから、理論的
にはパルス信号の振幅がノズル本体７の吐出口６
から出る潤滑油１滴の量を決定する。しかし、吐
出量の調整についてはパルス信号の振幅を調整す
るよりもパルス信号の周波数を調整した方が効果
的である。

パルス信号の振幅はむしろ潤滑油の粘度に応じ
て調整した方が良い。すなわち、潤滑油の粘度が
小さい場合は振幅を小さくし、粘度が大きい場合
は振幅を大きくする。粘度が大きい場合、吐出口
６から出る油滴の切れが悪く、振幅が小さいとノ
ズル本体７の吐出口６から潤滑油を吐出できない
からである。従つて、潤滑油を変更しない限りパ
ルス信号の振幅は固定でよく、ある特定の潤滑油
用として本考案の装置を構成するならば、駆動回
路２１に振幅可変部２４を設ける必要はない。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

＜第１実施例＞ まず、第１の実施例を第１図乃至第５図に基づ
いて説明する。

第１図に示したように、エアコンプレツサや送
風機等の空気源１から送られてくる空気流を軸受
２に向けて案内する空気路３がアクリルパイプ４
により形成されており、このアクリルパイプ４の
先端は徐々に径縮となつて、その先端開口が軸受
２に臨んでいる。

また、先端に近いアクリルパイプ４内の空気路
３中には、電歪ノズル５が設けられている。この
電歪ノズル５は、第２図に示したように、先端に
吐出口６を有するノズル本体７と、このノズル本
体７を周囲から取り巻いてノズル本体７を周囲か
ら押圧する筒状の電歪素子８とを有している。

そして、前記ノズル本体７はガラスパイプで形
成され、先端の吐出口６は、約70〜120μｍの口
径を有している。

この電歪素子８は、チタン酸ジルコン酸鉛を主
成分とするセラミツク製で、外径が１mmであり、
所定の電圧を印加することにより径方向にμ単位
で縮むものである。

そして、第１図のように、この電歪ノズル５に
給油管９が接続され、この給油管９にフイルタ１
０を介して給油タンク１１が接続されている。ま
た、給油タンク１１とアクリルパイプ４の先端部
とは、背圧管１２で接続され、アクリルパイプ４
内の空気流が給油タンク１１内へと導入され、給
油タンク１１内の潤滑油に背圧が加わるようにな
つている。

次に、前記電歪ノズル５を駆動する駆動回路２
１を第３図に基づいて説明すると、この駆動回路
２１は、前記電歪素子８に印加すべきパルス信号
を連続的に発する連続パルス発生部２２と、パル
ス信号の周波数を可変する周波数可変部２３と、
パルス信号の振幅を可変する振幅可変部２４と、
連続パルス発生部２２用の電源２５を有してい
る。

また、前記周波数可変部２３は、電歪素子８に
印加するパルス信号の周波数を制御する発振器２
８（フアンクシヨンジエネレータ）を備えたもの
であり、この発振器２８には発振周波数を制御す
るための発振周波数制御端子２９が設けられ、こ
の発振周波数制御端子２９に発振周波数制御部３
０が接続される。そして、この発振周波数制御部
３０は、発振周波数制御端子２９に印加する電圧
Vbを変化させるもので、この電圧Vbに応じて発
振器２８の発振周波数を調整するものである。

ここで、発振周波数制御端子２９への入力電圧
Vbと発振周波数（Hz）との関係は、発振器２８
のダイヤル目盛をＤ、発振器２８のレンジをＭと
すると、 ＝（Vb＋Ｄ）×Ｍ となつている。

そこで、Ｄ＝５、Ｍ＝100にすると、 ＝（Vb＋５）×100となり、発振周波
数制御端子２９への入力電圧Vbを−５〜＋５
（Ｖ）へと変化させることにより、発振器２８の
発振周波数を０〜1000（Hz）へと自由に調整でき
る。

また、この連続パルス発生部２２には、出力さ
れるパルス信号のデユーテイー比を調整するため
のダイアル３１があり、このデユーテイー比を調
整することにより、連続パルス信号のパルス幅
Twを調整できる。そして、このパルス幅Twに
より、電歪素子８の収縮時間が決定される。な
お、パルス幅Twの調整は、デユーテイー比によ
り調整するのではなく、可変抵抗器により調整す
るようにしても良い。

更に、前記振幅可変部２４は、振幅制御用トラ
ンジスタ２７のベースに接続される電圧可変型電
源であつて出力電圧Vcを可変にするボリウム３
２を備えている。そして、前記振幅制御用トラン
ジスタ２７のベースへの印加電圧をボリウム３２
で調整することにより、振幅制御用トランジスタ
２７を通過する連続パルス信号の振幅Vdを調整
する。

そして、発振器２８から周波数₁、パルス幅
Tw₁、振幅がTTLレベルで０−5Vの矩形波パル
ス信号が発せられると、周波数₁、パルス幅
Tw₂、振幅Vaの連続パルス信号が発せられる。
そして、この連続パルス信号は振幅制御用トラン
ジスタ２７を通過する際に、電圧可変型電源のボ
リウム３２で設定した制御電圧Vcに制御され、
第４図に示したように、振幅Vdの矩形波連続パ
ルス信号となつて電歪素子８に印加される。よつ
て、この連続パルス信号に応じて、筒状の電歪素
子８が半径方向に収縮し、ノズル本体７を押圧し
て吐出口６から潤滑油の油滴を吐出させる。吐出
される油滴の大きさは、潤滑油として粘度22cst
の潤滑油を使用した場合、ノズル径により異なる
が100〜120μｍ程度である。

潤滑油の吐出量は、電歪素子８に印加されるパ
ルス信号の周波数＝発振器２８の発振周波数を調
整することにより調整される。すなわち、この周
波数が大きければ単位時間当たりのパルス数が多
くなるので、それだけ吐出される油滴の数も多く
なり、結果として単位時間当たりの吐出量が多く
なる。また、潤滑油の粘度に応じてパルス信号の
振幅Vdを大きくする。すなわち、粘度の大きい
潤滑油では、電歪素子８によるノズル本体７への
押圧幅が小さいと吐出口６から一度出た潤滑油が
油滴として切れずに、再度ノズル本体７内へと復
帰してしまうからである。

また、パルス幅Twは油滴の滴出に最適な値に
設定しておく。

吐出した油滴は、アクリルパイプ４内を流れる
空気流に乗つて、軸受２に吹き付けられて塗布さ
れる。

この間、背圧管１２を介して空気流による圧力
が給油タンク１１の潤滑油の液面に加わり、給油
タンク１１から給油管９を介してノズル本体７へ
と潤滑油が供給されるのを補助する。

＜第２実施例＞ 次に、第１実施例の装置に自動制御機構を組み
込んだ例を第５図に基づいて説明する。

これは、潤滑油の被供給部２に、潤滑油切れを
検知するセンサ５１を設け、このセンサ５１から
の信号に駆動回路２１を連動させて、自動的に潤
滑油の供給をするようにしたものである。

以下、この自動制御機構を具体的に説明する。

まず、工作機械の主軸系に用いられる軸受２に
近接して、この軸受２から発生するAE
（Acoustic Emissionの略で、固体材料の塑性変
形や破壊に伴つて弾性エネルギーが解放され音波
として伝播する現象）を検知するAEセンサ５１
を設けてある。

この超音波センサ５１に続いて、検知した信
号を1000万倍に増幅する増幅器５２、増幅した
信号から雑音成分を除去する100KHz〜1MHzのバ
ンドパスフイルタ５３、雑音成分の除去された
検知信号を平滑化する全波整流器５４、平滑化
された検知信号（アナログ信号）をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換器５５、マイクロコンピ
ユータ５６が順次接続されている。

このマイクロコンピユータ５６の出力側はさら
にＤ／Ａ変換器５７を介して前記発振器２８の発
振周波数制御端子２９に接続されている。ここ
で、マイクロコンピユータ５６とＤ／Ａ変換器５
７とは第１実施例における発振周波数制御部３０
に相当する。すなわち、マイクロコンピユータ５
６からＤ／Ａ変換器５７を介して−５〜＋5Vの
電圧が発振周波数制御端子２９に印加され、これ
により発振器２８の発振周波数が第１実施例で説
明したように調整される。

発振器２８の発振周波数の値をどの値にするか
は、検知信号のレベルに応じてマイクロコンピユ
ータ５６が演算する。すなわち、マイクロコンピ
ユータ５６では、検知信号の振幅を常時監視し、
そのレベルがＡ（mV）〜Ｂ（mV）の範囲内にあ
れば、軸受２部分の潤滑油膜の厚さが適正な一定
状態にあると判断し、Ａ（mV）以下になつた場
合は潤滑油膜が厚すぎると判断して発振器２８の
発振周波数を小さくすることにより潤滑油の供給
量を減らし、Ｂ（mV）以上になつた場合は潤滑
油切れの状態となつたものと判断して発振器２８
の発振周波数を大きくすることにより潤滑油の供
給量を多くする。

以上のような自動制御により、軸回転中の軸受
２内部の潤滑状態の変動に応じた潤滑油供給量の
調整ができ、軸受２の温度上昇を抑えることや常
に良好な潤滑状態を維持することもできる。

なお、この実施例では軸受２から発生するAE
をセンサで検知しているが、工作機械の主軸系に
用いるモータの消費電力、軸受２にかける予荷
重、軸受２の摩擦トルク、軸受２の外輪温度等、
軸受２に供給される潤滑油の量と関数関係にある
パラメータをセンサによる監視の対象としても良
い。

〔考案の効果〕

本考案によれば、パルス信号により電歪素子８
を作動させてノズル本体７から潤滑油を吐出させ
るため、油滴を極めて微小にでき、空気流に満遍
無く乗せられるので、給油むらを最小限に抑える
ことができる。

また、パルス信号の周波数を変えるだけで潤滑
油の吐出量を変えられるので、給油量の調整が極
めて容易で、その微調整も可能である。

さらに、電歪ノズル５は、先端に吐出口６を有
するノズル本体７と、このノズル本体７を周囲か
ら押圧する電歪素子８のみで形成でき、極めて簡
単に構造とすることができ保守が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本考案の第１実施例を示す
図で、第１図はその概略図、第２図は電歪ノズル
の断面図、第３図は駆動回路２１を示すブロツク
図、第４図は駆動回路の動作例を示す概略図であ
る。第５図は第２実施例を示すブロツク図、第６
図は従来例を示す断面図である。 ２……給油すべき部位、３……空気路、５……
電歪ノズル、６……吐出口、７……ノズル本体、
８……電歪素子、２１……駆動回路、２２……連
続パルス発生部、２３……周波数可変部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 給油すべき部位２に向けて空気流を案内する空
   気路３中に電歪ノズル５を設けるとともに、この
   電歪ノズル５を駆動する駆動回路２１を設けたオ
   イルエア式潤滑油供給装置であつて、 前記電歪ノズル５は、先端に吐出口６を有する
   ノズル本体７と、このノズル本体７を周囲から押
   圧する電歪素子８とを有し、 前記駆動回路２１は、前記電歪素子８に印加す
   べきパルス信号を連続的に発する連続パルス発生
   部２２と、パルス信号の周波数を可変する周波数
   可変部２３とを有していることを特徴とするオイ
   ルエア式潤滑油供給装置。