CN108397480A - 轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轴承装置。轴承装置具备：轴承部，具有内圈、外圈、设置于内圈与外圈之间的多个滚珠及保持多个滚珠的保持架；以及供油单元，设置成在轴向上相邻于该轴承部。供油单元具有向轴承部排出微量的润滑油的泵，并使从泵排出润滑油而产生的向轴承部的供油量变化。

Description

轴承装置
将在2017年2月6日提出的日本专利申请2017-019455的包括其说明书、附图及摘要的公开作为参照而全部援引于此。
技术领域
本发明涉及具备轴承部和设置成在轴向上相邻于该轴承部的供油单元的轴承装置。
背景技术
近年来，在各种机床中，为了加工效率及生产性的提高而要求主轴的高速化。当主轴以高速旋转时，在对其进行支承的轴承部容易产生烧结等不良情况，因此润滑性尤其成为问题。作为向轴承部的润滑方式已知有油气润滑。然而，这种情况下，存在向轴承部供给的油量增多为所需以上的倾向，轴承部的旋转时的润滑油的搅拌阻力增大而产生转矩损失。
作为与油气润滑不同的润滑方式，例如日本特开2004-108388号公报所公开的那样，提出了由组装成在轴向上相邻于轴承部的供油单元进行的供油。该供油单元具有泵，通过该泵将润滑油作为油滴向轴承部供给。
根据日本特开2004-108388号公报记载的轴承装置，供油单元能够根据需要而向轴承部供给润滑油，能够确保轴承部的润滑性。然而，在这样的轴承装置中，虽然只要控制来自供油单元的润滑油的供给量即可，但是其手段未具体化，这一点成为课题。具备前述那样的供油单元的轴承装置不仅适用于机床，也适用于其他的各种设备，具有同样的课题。
关于与轴承部一起设有供油单元的轴承装置，本发明的发明人着眼于为了减小润滑油的搅拌阻力而以尽可能少的供油量维持轴承部的旋转性能的情况，得到了本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种通过与轴承部一起设置的供油单元进行优选的供油而能够维持轴承部的旋转性能的轴承装置。
本发明的一个形态的轴承装置的结构上的特征在于，具备：轴承部，具有内圈、外圈、设置于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动体及保持所述多个滚动体的保持架；以及供油单元，设置成在轴向上相邻于所述轴承部，所述供油单元具有向所述轴承部排出微量的润滑油的泵，并使从所述泵排出润滑油而产生的向所述轴承部的供油量变化。
附图说明
前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。
图1是表示本发明的轴承装置的一个实施方式的剖视图。
图2是从轴向观察供油单元的图。
图3(A)是表示作用于轴承部的负荷的时间变化的坐标图。
图3(B)是表示根据作用于轴承部的负荷的时间变化而进行的供油量的变化的坐标图。
图4是表示润滑油的排出控制的变形例的坐标图。
图5(A)是表示轴承部的转速的时间变化的坐标图。
图5(B)是表示根据轴承部的转速的时间变化而进行的供油量的变化的坐标图。
图6是表示润滑油的排出控制的变形例的坐标图。
图7是说明供油单元的框图。
图8是组装有供油单元及轴承部的装置的概略框图。
图9是组装有供油单元及轴承部的装置的概略框图。
图10是包含供油单元及具备进行时间管理的功能的计时部的装置的概略框图。
图11(A)和图11(B)是表示供油单元对轴承部进行的供油的方式的例子的坐标图。
具体实施方式
以下，说明本发明的轴承装置的一个实施方式。图1是表示本发明的轴承装置的一个实施方式的剖视图。图1所示的轴承装置10将机床具有的主轴装置的主轴(轴7)支承成能够旋转，并收容在主轴装置的轴承壳体8内。在图1中，轴7及轴承壳体8由双点划线表示。此外，轴承装置10也能够应用于机床以外。在以下的说明中，将与轴承装置10的中心线C平行的方向称为轴向，将与该轴向正交的方向称为径向。
轴承装置10具备轴承部20和供油单元40。轴承部20具有内圈21、外圈22、多个滚珠(滚动体)23及保持这多个滚珠23的保持架24，构成球轴承(滚动轴承)。此外，该轴承装置10具备圆筒状的内圈衬圈17及外圈衬圈18。
供油单元40整体为圆环状，设置成在轴向上相邻于轴承部20。本实施方式的供油单元40设置在外圈衬圈18的径向内侧，位于在内圈21与外圈22之间形成的环状空间11的轴向相邻处，具有向该环状空间11供给润滑油的功能。关于供油单元40的结构及功能在后文进行说明。此外，虽然未图示，但是也可以将供油单元40(后述的主体部41)与外圈衬圈18设为一体，使供油单元40具有作为外圈衬圈的功能。
在本实施方式中，外圈22、外圈衬圈18及供油单元40不能旋转地安装于轴承壳体8。内圈21及内圈衬圈17与轴7一起旋转。因此，外圈22成为不旋转的固定圈，内圈21成为与轴7一起旋转的旋转圈。
内圈21是外嵌于轴7的圆筒状的构件，在其外周形成有滚道(以下，称为内圈滚道25。)。在本实施方式中，内圈21与内圈衬圈17为分体，虽然未图示，但是它们也可以为一体(一体不可分)。外圈22是固定于轴承壳体8的内周面的圆筒状的构件，在其内周形成有滚道(以下，称为外圈滚道26。)。在本实施方式中，外圈22与外圈衬圈18为分体，虽然未图示，但是它们也可以为一体(一体不可分)。滚珠23设置于内圈21与外圈22之间，在内圈滚道25及外圈滚道26上滚动。保持架24为环状，沿周向形成有多个兜孔27。滚珠23及保持架24设置于所述环状空间11。
保持架24整体为环状，具有滚珠23的轴向一侧的环状部28a、滚珠23的轴向另一侧的环状部28b及将上述环状部28a、28b连结的多个柱部29。环状部28a、28b之间且在周向上相邻的柱部29、29之间成为兜孔27，在各兜孔27收容有一个滚珠23。通过该结构，保持架24能够沿周向空出间隔地保持多个滚珠23。
在该保持架24中，轴向一侧(供油单元40侧)的环状部28a能够与外圈22的肩部30滑动接触。由此，保持架24通过外圈22进行径向上的定位。即，在该轴承部20中，保持架24成为被进行外圈引导(滚道圈引导)的轴承。
图2是从轴向观察供油单元40的图。供油单元40整体具有圆环形状，具备环状的主体部41、罐42及泵43。本实施方式的供油单元40还具备各种传感器50、控制部44及电源部45。
主体部41是例如树脂制的环状构件，也具有收容(保持)泵43等的作为框架的功能。即，在主体部41形成有中空空间。在该中空空间设置罐42、泵43、传感器50、控制部44及电源部45。由此，包含主体部41、罐42、泵43、传感器50、控制部44及电源部45的供油单元40构成为一体。
罐42是积存润滑油的结构，为了将润滑油向泵43供给而通过流路与泵43相连。泵43在泵内部具有压电元件55。通过该压电元件55进行动作而使泵43内的油室(内部空间)54的容积变化，能够将该油室54的润滑油从泵43的排出口51向环状空间11(参照图1)喷出。排出口51形成于泵43具有的泵主体56。油室54也与排出口51相连而形成于泵主体56。在泵43的一次的动作(排出动作)中，喷出几皮升～几纳升的润滑油。泵43被控制成隔开时间间隔地排出规定量的润滑油，能够将润滑油缩减地向轴承部20供给，抑制润滑油的多余的消耗。电源部45向泵43、传感器50及控制部44供给动作用的电力。
图7是说明供油单元40的框图。控制部44由包含被编程后的微机、运算电路等的基板电路构成，取得从后述的各种传感器50输出的检测信号。控制部44具有将传感器50的输出(检测信号)放大的放大器、基于放大后的信号进行判定处理的判定电路部等。控制部44具有生成动作信号并将该动作信号发给泵43的功能。控制部44向泵43的压电元件43a(参照图2)提供规定的驱动电力(施加规定的电压)来作为所述动作信号。本实施方式的泵43是当接受控制信号(驱动电压)时排出与之对应的一定量(微量)的润滑油的结构。控制部44向泵43周期性地输出动作信号，由此泵43周期性地排出润滑油。如以上所述，控制部44具有控制泵43进行的润滑油的排出动作的功能。
泵43如上所述通过压电元件55的动作使油室54的容积变化，将润滑油向环状空间11喷出。根据该泵43的结构，通过使压电元件55的动作量(变形量)变化而能够使泵43的每一次的排出动作产生的润滑油的排出量变化。例如，通过增大压电元件55的动作量而能够使一次的排出量增加。压电元件55的动作量(变形量)根据向压电元件55施加的电压的大小而变化。并且，该电压的大小由控制部44调整。即，控制部44生成并输出向压电元件55施加规定值的电压的动作信号。由此，压电元件55以与该电压对应的动作量进行动作而进行润滑油的排出。而且，关于输出所述动作信号的定时也由控制部44调整，泵43具有时间间隔地排出润滑油。即，控制部44能够使来自泵43的润滑油的排出频度(排出的周期)变化。
具备所述结构的轴承装置10使从供油单元40具有的泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量变化。关于其具体的形态，以下进行说明。
此外，向轴承部20的供油量的变化可以通过使泵43进行例如下述的(1)(2)(3)中的任一个排出动作来实现。通过该排出动作能够使向轴承部20的每规定时间的供油量变化(增减)。
(1)使泵43的一次的排出动作产生的润滑油的排出量变化(增减)。
(2)使来自泵43的润滑油的排出频度变化(增减)(泵43的一次的排出动作产生的润滑油的排出量不变)。
(3)使泵43的一次的排出动作产生的润滑油的排出量变化(增减)并使排出频度也变化(增减)。
图3(A)是表示作用于轴承部20(参照图1)的负荷的时间变化的坐标图。图3(B)是表示根据作用于轴承部20的负荷的时间变化而进行的供油量的变化的坐标图。作用于轴承部20的负荷例如在如下的情况下发生变化。
(现象1)在由于内圈21及外圈22的滚珠23的滚动疲劳而轴承部20产生了润滑不良(润滑不足)或磨损的情况下，轴承部20的负荷变大。
(现象2)在由于润滑不良(润滑不足)或磨损而各部的摩擦阻力增大的情况下，轴承部20的负荷变大。
(现象3)在各部的润滑不良(润滑不足)或磨损产生的情况下，轴承部20的负荷变大。
(现象4)在偏载荷作用于轴承部20的情况下，轴承部20的负荷变大，当偏载荷解除时，轴承部20的负荷变小。
(现象5)在轴承部20的转速变化的情况下，尤其是轴承部20的旋转加速或减速而产生滑动的情况下，轴承部20的负荷变化。
这样，轴承部20的负荷中，除了轴承部20的旋转阻力之外，还包括轴承部20的滑动。以下，将轴承部20的负荷有时也称为“轴承负荷”。
在本实施方式中，轴承装置10具备用于检测上述那样的轴承负荷的单元(检测部)。具体而言，供油单元40作为所述检测部具备AE传感器50(参照图7)。通过该AE传感器50能够检测所述现象1的“滚珠23的滚动疲劳”。即，当在轴承部20产生滚珠23的滚动疲劳时，通过传感器50检测到超过阈值的信号。这种情况下，通过控制部44的控制，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量增加。由此，能够缓和轴承负荷。
此外，在以下的说明中，即使传感器的形式不同，也将传感器的符号表示为“50”。
轴承装置10(供油单元40)也可以具备检测温度的传感器50(以下，称为温度传感器50。参照图7)作为用于检测轴承负荷的手段(检测部)，从而检测由润滑不良(润滑不足)或磨损产生的所述现象2“各部的摩擦阻力的增大”。例如，在图1中，当保持架24(环状部28a)与外圈22的肩部30之间成为贫油润滑状态而摩擦阻力增大时，上述的滑动接触部分的温度上升。因此，当通过温度传感器50检测到超过阈值的信号时，通过控制部44的控制，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量增加。由此，能够减小所述摩擦阻力而抑制发热。也可以将温度传感器50设为红外线传感器。
轴承装置10(供油单元40)为了检测所述现象3“各部的润滑不良(润滑不足)或磨损”，也可以具备用于检测振动、声音、位移中的任一个的结构。具体而言，为了检测振动只要具备振动传感器即可，为了检测声音只要具备声音传感器(麦克风)即可，为了检测位移只要具备相机即可。这样振动传感器、声音传感器、相机成为检测轴承部20的状态的检测部(传感器50)。例如，当保持架24(环状部28a)与外圈22的肩部30之间成为贫油润滑状态而保持架24的振动增大时，通过所述振动传感器检测到超过阈值的信号。这种情况下，通过控制部44的控制，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量增加。由此，能够抑制所述振动。当保持架24(环状部28a)与外圈22的肩部30之间成为贫油润滑状态时，在它们之间产生比较大的声音(碰撞音)。当该声音增大时，通过所述声音传感器检测到超过阈值的信号。这种情况下，通过控制部44的控制，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量增加。由此，能够抑制所述声音。在保持架24(环状部28a)与外圈22的肩部30之间产生滑动接触，但是例如当保持架24(环状部28a)磨损时，保持架24的位移变大。于是，通过所述相机取得其位移值，在位移值超过阈值的情况下，通过控制部44的控制，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量增加。由此，能够抑制所述磨损的进展。
轴承装置10为了检测所述现象4“作用于轴承部20的偏载荷”，也可以具备用于检测压力(或应变)的传感器50。例如，当偏载荷作用于轴承部20时，与偏载荷作用前相比大的压力作用于轴承装置10的一部分，或者与偏载荷作用前相比大的应变作用于轴承装置10的一部分。当该压力或应变增大时，通过所述传感器50检测到超过阈值的信号。这种情况下，通过控制部44的控制，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量增加。由此，能够抑制所述偏载荷产生的轴承部20的负荷引起的磨损等。
轴承装置10(供油单元40)为了检测所述现象5“轴承部20的转速的变化”，也可以具备用于取得轴承部20的转速的传感器50。这种情况下，通过传感器50时时刻刻地检测轴承部20的转速，当转速的变化超过阈值时，通过控制部44的控制，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量增加或减少。关于基于轴承部20的转速的变化的供油的控制，使用图5在后文进行说明。
作为与轴承部20的负荷对应的供油量的变化的例子，也可以在轴承部20产生了烧结的征兆的情况下通过控制部44进行使供油量增加的控制。为此，轴承装置10(供油单元40)只要具备用于检测气味的传感器50即可。
如上所述由于各种现象而轴承负荷时间性地变化。说明与该时间性的变化对应的供油量的控制。如图3(A)所示，从时刻t1至时刻t2轴承负荷逐渐增大。当轴承负荷增大时，与到目前为止相比需要更多的润滑油。因此，这种情况下，如图3(B)所示，在从时刻t1至时刻t2期间，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量增加。这样，在轴承部20的负荷增大的情况下，进行使基于泵43的供油量增加的控制。由此，能够应对轴承负荷增大而需要润滑油的状况。
在图3(A)中，在时刻t2至时刻t3，轴承负荷不变。因此，如图3(B)所示，在从时刻t2至时刻t3期间，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量恒定。
如图3(A)所示，从时刻t3至时刻t4，轴承负荷逐渐减小。当轴承负荷减小时，与到目前为止相比润滑油可以减少。因此，这种情况下，如图3(B)所示，在从时刻t3至时刻t4期间，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量减少。这样，在轴承部20的负荷减小的情况下，进行使基于泵43的供油量减少的控制。由此，能够防止润滑油成为过剩而搅拌阻力增加的情况。
如以上所述，在本实施方式的轴承装置10中，进行根据轴承负荷的变化而使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量变化的控制。根据该轴承装置10(尤其是负荷减小的情况下)能够将润滑油缩减地向轴承部20供给。由此，能够减小轴承部20的润滑油的搅拌阻力。而且，通过缩减供油量并将所需的润滑油供给到轴承部20，能够防止烧结等不良情况并维持旋转性能。
图4是表示图3(B)所示的润滑油的排出控制的变形例的坐标图。如图4所示，在时刻t2之后，供油量恒定，但是在刚成为时刻t3之后，使供油量暂时增加之后使供油量减少。这是为了防止轴承部20的润滑性能(旋转性能)的急剧下降。即，例如尽管不是适合于减少供油量的优选的定时也减少供油量时，轴承部20的润滑性能(旋转性能)可能会急剧下降。因此，在图4所示的方式中，进行在使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量减少之前，使该供油量暂时增加的控制。由此，即使在例如错误地减少向轴承部20的供油量的情况下也能够防止轴承部20的润滑性能(旋转性能)的急剧下降。
说明基于轴承部20的转速的变化的供油的控制。图5(A)是表示轴承部20的转速的时间变化的坐标图。图5(B)是表示根据轴承部20的转速的时间变化而进行的供油量的变化的坐标图。在本实施方式的情况下，轴承部20的转速是内圈21的转速。如图5(A)所示，从时刻t1至时刻t2，转速逐渐升高。当转速升高时(加速时)，在轴承部20容易产生滑动，容易产生由该滑动引起的烧结。其结果是，与到目前为止相比需要更多的润滑油。因此，如图5(B)所示，在从时刻t1至时刻t2期间，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量(比基准值Q0)增加。这样，在轴承部20加速的情况下，进行使基于泵43的供油量增加的控制。由此，能够应对轴承部20加速而轴承负荷增大且需要润滑油的状况。
在图5(A)中，从时刻t2至时刻t3，转速不变。这种情况下，在轴承部20难以产生滑动，润滑油可以减少。因此，如图5(B)所示，在从时刻t2至时刻t3期间，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量(比基准值Q0)减少，而且，使该供油量恒定。
如图5(A)所示，从时刻t3至时刻t4，转速逐渐降低。当转速降低时(减速时)，在轴承部20容易产生滑动，容易产生该滑动引起的烧结。其结果是，与到目前为止相比轴承部20需要润滑油。因此，如图5(B)所示，在从时刻t3至时刻t4期间，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量(比转速不变的情况，而且，比基准值Q0)增加。这样，在轴承部20减速的情况下，进行使基于泵43的供油量增加的控制。由此，能够应对轴承部20减速而轴承负荷增大且需要润滑油的状况。
如以上所述，在本实施方式的轴承装置10中，进行根据轴承负荷的变化而使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量变化的控制。根据该轴承装置10(尤其是转速不变的情况下)能够将润滑油缩减地向轴承部20供给。由此，能够减小轴承部20的润滑油的搅拌阻力。而且，通过缩减供油量并将所需的润滑油供给到轴承部20，能够防止烧结等不良情况并维持旋转性能。
图6是表示图5(B)所示的润滑油的排出控制的变形例的坐标图。如图6所示，在时刻t1之后，供油量恒定，但是在刚成为时刻t2之后，使供油量暂时增加之后使供油量减少。这是为了防止轴承部20的润滑性能(旋转性能)的急剧下降。即，例如尽管不是适合于减少供油量的优选的定时也减少供油量时，轴承部20的润滑性能(旋转性能)可能会急剧下降。因此，在图6所示的方式中，在使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量减少之前，进行使该供油量暂时增加的控制。由此，即使在例如错误地减少向轴承部20的供油量的情况下也能够防止轴承部20的润滑性能(旋转性能)的急剧下降。如上所述说明了各种传感器50(参照图7)。然而，在本实施方式的轴承装置10中，只要使用至少一个传感器50的检测结果即可。并且，如与轴承部20的负荷对应的供油量的变化的各例中说明的那样，本实施方式的轴承装置10的供油单元40(参照图7)具备控制泵43进行的润滑油的排出动作的控制部44和检测轴承部20的状态的作为检测部的各种传感器50。控制部44成为根据传感器50的检测结果来控制泵43的排出动作而使向轴承部20的供油量变化的结构。由此，通过各种传感器50能够掌握轴承部20的状态的变化(例如异常的征兆)而事先使向轴承部20的供油量变化。
所述的各种传感器50只要安装于供油单元40的一部分(主体部41)即可(参照图2)。此外，关于所述压力传感器(应变传感器)，优选安装于轴承部20(内圈21或外圈)或衬圈(内圈衬圈17或外圈衬圈18)。
或者，(除了所述压力传感器(应变传感器)之外的)所述的各种传感器50可以设置于组装轴承部20的装置，即，在本实施方式中设置于机床(主轴装置的一部分，但为轴承部20的附近)。这种情况下，该机床(主轴装置)具备所述各种传感器50作为检测机床(主轴装置的一部分)的状态的检测部。供油单元40的控制部44取得该各种传感器50的检测结果。控制部44根据该检测结果来控制泵43的排出动作，从而使向轴承部20的供油量变化。由此，经由主轴装置的一部分能够检测轴承部20的状态，能够掌握该状态的变化(例如异常的征兆)而事先使向轴承部20的供油量变化。
图8是组装供油单元40及轴承部20的装置的概略框图。在本实施方式的情况下，组装轴承部20的装置是机床5。机床5除了作为由轴承部20支承成能够旋转的旋转部而具有轴(主轴)7之外，还具备使该轴(旋转部)7旋转的电动机(带减速器的电动机)6。轴7可以是用于使成为加工的对象的工件旋转的轴，或者是用于使对于工件进行切削等加工的工具旋转的轴。当成为机床5的加工对象的工件的材质或加工速度(进给速度)不同时，电动机6的负荷(转矩)变化。
因此，供油单元40的控制部44在本实施方式中时时刻刻地取得电动机6的电流值信息作为电动机6的动作信息i1。例如，在加工阻力(切削阻力)大而作用于轴7及轴承装置10(轴承部20)的负荷升高的情况下，电动机6的负荷增大，这种情况下，电动机6的电流值也增大。因此，控制部44当取得的电流值(比阈值)增大时，进行使来自泵43的供油量增加的控制。相对于此，在加工阻力(切削阻力)小而作用于轴7及轴承装置10(轴承部20)的负荷降低的情况下，电动机6的负荷减小，这种情况下，电动机6的电流值也减小。因此，当控制部44取得的电流值(比下限的阈值)减小时，进行使来自泵43的供油量减少的控制。
电动机6的动作信息i1可以是电流值以外，例如，可以是电压值或转矩值。这样，在图8所示的方式中，控制部44取得电动机6的动作信息i1，该电动机6使组装有轴承部20的装置(机床5)具有的、且由该轴承部20支承的旋转部(轴7)旋转。控制部44具有根据该动作信息i1来控制泵43的排出动作而使向轴承部20的供油量变化的功能。根据该结构，当作用于轴7及支承该轴7的轴承部20的负荷变化时，对电动机6的负荷造成影响。由此，控制部44根据该电动机6的动作信息i1来控制泵43，由此能够根据所述负荷的变化而使向轴承部20的供油量变化。
图9是组装有供油单元40及轴承部20的装置的概略框图。组装有轴承部20的装置是机床5。尤其本实施方式的机床5是通过数字控制而利用工具4对工件W进行加工(例如切削加工)的装置(NC机床)。即，通过图9说明的具备轴承部20及供油单元40的轴承装置10是对机床5的轴(旋转轴)7进行支承的轴承装置。在本实施方式中，轴承部20支承的轴7作为用于使工具4旋转的轴，但也可以是(未图示)用于使成为加工的对象的工件W旋转的轴。
机床5具备存储工件W的尺寸(工件W的加工前后的尺寸)的信息等的存储器5a、使工具4移动的促动器5b及基于所述信息和加工条件等而使促动器5b动作的控制部5c。控制部5c由计算机构成，通过向促动器5b输出指令信号而使促动器5b动作。通过促动器5b，首先将工具4以高速进给(移动)到工件W的附近，然后，一边以低速进给工具4，一边对工件W进行加工。这样的用于对工件W进行加工的促动器5b的动作基于控制部5c使用所述尺寸的信息等而生成的数字控制信息(NC信息)来进行。
在此，说明机床5的加工载荷。当通过机床5开始工件W的加工时，即，工具4与工件W接触时，重载荷或偏载荷等加工载荷作用于轴7及轴承部20，轴承部20的负荷状态发生变化。当工件W的加工结束时，使工具4从低速至高速地从工件W退避。因此，供油单元40的控制部44从机床5(控制部5c)取得所述数字控制信息(NC信息)i2，在所述加工载荷发挥作用而负荷状态变化之前，即，在轴承部20的负荷增大之前，控制部44进行使向轴承部20的供油量增加的控制。具体而言，如上所述，促动器5b动作而将工具4以高速进给至工件W的附近，然后，一边以低速进给工具4，一边对工件W进行加工。由此，在工具4的进给速度如上所述从高速向低速变化的定时，控制部44进行使向轴承部20的供油量增加的控制。并且，当工件W的加工结束，工具4的进给速度从低速变化为高速，并以高速成为恒定速度时，控制部44进行使向轴承部20的供油量增加的控制。
在所述实施方式中，说明了使用与“进给”相关的信息作为数字控制信息(NC信息)i2的情况，但也可以使用与“工具4和工件W的相对位置”相关的信息。即，在工具4与工件W成为接近状态的定时，控制部44也可以进行使向轴承部20的供油量增加的控制。在加工后，在工具4与工件W分离的定时，控制部44可以进行使向轴承部20的供油量减少的控制。
尤其是工件W为比较硬的材质的情况下，优选进一步使向轴承部20的供油量增加。工件W的材质包含在所述数字控制信息(NC信息)i2中。在机床5为铣床的情况下，作用于其工具4(刀具)、使工具4旋转的轴7及支承轴7的轴承部20的偏载荷增大。因此，优选进一步向机床5增加供油量。
也可以使用与“转速”相关的信息作为数字控制信息(NC信息)i2。该转速可以是用于使成为加工的对象的工件W旋转的轴的值。或者，该转速也可以是用于使对于工件W进行切削等加工的工具4旋转的轴的值。此外，所述转速是由本实施方式的轴承装置10支承的轴的转速值。如已经说明那样，在轴7及轴承部20的旋转加速时及旋转减速时，在轴承部20容易产生滑动。因此，通过控制部44的控制，在转速即将增加或减少之前，使泵43产生的向轴承部20的供油量增加，而且，当转速成为恒定时，使供油量减少。
也可以使用与工具4相对于工件W的姿势相关的信息作为数字控制信息(NC信息)i2。例如，在工件W的一部分形成圆角面等而进行曲面加工的情况下，促动器5b一边使工具4与工件W接触，一边使工具4的姿势变化。当这样工具4的姿势变化时，在支承使该工具4旋转的轴7的轴承部20作用重载荷或偏载荷，进而，当工具4的姿势变化的速度(以下，将其称为角速度。)升高时，轴7及轴承部20的负荷增大。因此，在角速度即将升高之前，控制部44进行使向轴承部20的供油量增加的控制，当角速度降低时，控制部44进行使向轴承部20的供油量减少的控制。
这样，供油单元40的控制部44能够取得机床5通过数字控制对工件W进行加工所使用的信息i2。具有基于该信息i2来控制泵43的排出动作而使向轴承部20的供油量变化的功能。根据该结构，在工件W的加工开始前能够预先增加向轴承部20的供油量。例如，在轴7的转速变化而轴承部20的滑动容易发生的情况下能够预先增加向轴承部20的供油量。即，当工件W的加工开始时，作用于轴承部20的负荷变化。由此，在该负荷的变化发生之前能够使供油量变化，能够将轴承部20的不良情况的发生防患于未然。
图10是包含供油单元40及具备进行时间管理的功能的计时部9的装置(机床5)的概略框图。本实施方式的计时部9具有对经过时间进行计数的功能，该计时部9由机床5的控制部5c具备。在机床5长时间停止的情况下，对于该机床5具有的轴7进行支承的轴承部20可能会成为贫油润滑状态。因此，供油单元40的控制部44能够从计时部9取得经过时间的信息i3，并将该经过时间与阈值进行比较。机床5长时间停止，轴承部20也停止旋转，但是在再次开始旋转的情况下(即，所述经过时间超过阈值的情况下)，控制部44使泵43产生的向轴承部20的供油量增加。并且，计时部9对于从运转开始起的时间经过进行计数，如果运转(旋转)持续规定时间，则控制部44在规定的定时使向轴承部20的供油量减少。这样，控制部44具有通过来自具备进行时间管理的功能的计时部9的信号(所述经过时间的信息i3)来控制泵43的排出动作，从而使向轴承部20的供油量变化的功能。由此，能够防止机床5的运转开始时的轴承部20的烧结等不良情况的发生。此外，计时部9可以由供油单元40的控制部44具有。
在图11(A)和图11(B)的坐标图中示出图1所示的供油单元40对轴承部20进行的供油的方式的例子。在图11(A)和图11(B)中，使用“轴承部20的转速(轴承转速)”作为使来自泵43的供油量变化所使用的参数。轴承部20的转速与机床5的轴7的转速相同。因此，供油单元40的控制部44能够从机床5取得该转速的信息。或者，可以基于供油单元40所具备的传感器50取得该转速的信息。
控制部44根据轴承部20的转速而生成用于将适当的供油量供给到轴承部20的动作信号，并将该动作信号发给泵43。例如，在转速高的情况下，生成使供油量增加的动作信号，在转速低的情况下，生成使供油量减少的动作信号。这样，控制部44根据取得的轴承部20的转速(参数)而生成泵43的动作信号，泵43基于该动作信号进行排出润滑油的动作。
通过图11(A)和图11(B)来说明具体例。如图11(A)所示，在时刻t，所述转速从“N(rpm)”减半而下降为“N/2(rpm)”。如图11(B)所示，将时刻t前的从泵43向轴承部20的供油量(每单位时间的供油量)设为“Q”。通过所述转速减半，而控制部44生成使供油量也从“Q”减少的动作信号。此时，生成的动作信号不是与转速的减半同样地使供油量减半的信号(不是“Q/2”)，而是超过减半量“Q/2”且进一步减少供油量的信号。在图11(B)所示的方式中，在转速减半(减少50％)的情况下，使向轴承部20的供油量成为比到目前为止更少的供油量而设为“Q/4”(减少75％)。这样在低旋转时，即便是少的供油量也能够防止轴承部20的烧结。
这样，控制部44以与轴承部20的转速(参数)的变化比例不同的变化比例，生成使向轴承部20的供油量变化的动作信号。使来自泵43的供油量变化所使用的参数也可以是轴承部20的转速以外，可以设为其他的轴承负荷。
具备以上的各结构的本实施方式的轴承装置10(参照图1)具有供油单元40。该供油单元40具有向轴承部20排出微量的润滑油的泵43，根据各种条件而使该来自泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量变化。根据该轴承装置10，能够将润滑油缩减地向轴承部20供给。由此，能够减小轴承部20的润滑油的搅拌阻力，而且，通过缩减供油量并将所需的润滑油供给到轴承部20，能够防止烧结等不良情况并维持旋转性能。尤其是在所述轴承装置10中，使从泵43排出润滑油而产生的向轴承部20的供油量在轴承部20旋转的过程中变化。由此，根据轴承部20的旋转状况而使供油量变化，能够维持适当的润滑油量。
如本实施方式的轴承装置10那样，轴承部20的润滑油的搅拌阻力减小，由此能够降低轴承部20的转矩损失。通过将适当量的润滑油供给到轴承部20，能够抑制发热，而且，通过使供油量为微量，能够降低消耗润滑油量。因此，即使罐42(参照图2)的容量存在限制，也不会多余地消耗润滑油，能够长期地使供油单元40发挥功能。
虽然未图示，但是泵43具有泵主体，该泵主体具备使润滑油从前端渗出的针状的喷嘴。可以是当在该喷嘴的前端凝集的润滑油的油滴成为规定的大小时，该油滴在轴承部20的旋转产生的空气流的作用下从前端脱离而向轴承部20供给润滑油(油滴)。然而，本实施方式的泵43与这样的结构不同。即，本实施方式的泵43具有设置有由微细的孔构成的润滑油的排出口51的泵主体56(参照图1)。泵43是使润滑油从排出口51朝向内圈21与外圈22之间的环状空间11具有初速度而喷射的结构。并且，使来自该泵43的润滑油的供给量变化。根据这样的泵43，能够高精度地控制微量的润滑油的供给量的变化。即，泵43虽然润滑油的供给量为微量，但是能够高精度地控制该供给量的微小变化。
在所述各方式中，说明了供油单元40具备进行泵43的控制的控制部44的情况。然而，关于该控制部44也可以设置在轴承装置10的外部。即，可以由轴承装置10以外的设备(例如，在本实施方式的情况下，为机床的控制装置(控制部))具备，也可以通过该设备的控制部的一部分的功能来构成所述控制部44。
如上所述公开的实施方式在全部的点上为例示而不受限制。即，本发明的轴承装置并不局限于图示的方式，在本发明的范围内也可以是其他的方式的结构。例如，图1所示的轴承部20是角接触球轴承，但是轴承的形式并不局限于此，也可以是深槽球轴承。而且，轴承部20可以是具有滚子作为滚动体的圆锥滚子轴承或圆筒滚子轴承等。在所述实施方式中，说明了外圈22设为固定圈、外圈22进行保持架24的径向上的定位的结构，但也可以相反。即，可以构成为内圈21设为固定圈、内圈21进行保持架24的径向上的定位。即，在轴承部20中，只要内圈21和外圈22中的一方为旋转圈且另一方成为固定圈即可。在所述实施方式中，说明了电源部45包含于供油单元40的情况。然而，也可以设置在供油单元40的外部，即，轴承装置10的外部。这种情况下，供油单元40与外部通过电力线来连接。
所述实施方式中说明的供油单元40通过与轴承部20一起设置来构成轴承装置10，但也可以与轴承部20以外的机构(齿轮部等)一起设置。
根据本发明，能够将润滑油缩减地供给到轴承部，由此能够减小轴承部的搅拌阻力。而且，通过缩减供油量并将所需的润滑油供给到轴承部，能够防止烧结等不良情况并维持旋转性能。

Claims (11)

1.一种轴承装置，包括：
轴承部，具有内圈、外圈、设置于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动体及保持所述多个滚动体的保持架；以及
供油单元，设置成在轴向上相邻于所述轴承部，
其中，
所述供油单元具有向所述轴承部排出微量的润滑油的泵，并使从所述泵排出润滑油而产生的向所述轴承部的供油量变化。
2.根据权利要求1所述的轴承装置，其中，
在所述轴承部的负荷减小的情况下，使从所述泵排出润滑油而产生的向所述轴承部的供油量减少。
3.根据权利要求1所述的轴承装置，其中，
在所述轴承部的负荷增大的情况下，使从所述泵排出润滑油而产生的向所述轴承部的供油量增加。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的轴承装置，其中，
在使从所述泵排出润滑油而产生的向所述轴承部的供油量减少之前，使该供油量暂时增加。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的轴承装置，其中，
所述轴承装置还包括控制部，该控制部控制所述泵进行的润滑油的排出动作，
所述控制部根据检测部的结果来控制所述泵的排出动作，从而使向所述轴承部的供油量变化，所述检测部检测所述轴承部的状态或组装有所述轴承部的装置的状态。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的轴承装置，其中，
所述轴承装置还包括控制部，该控制部控制所述泵进行的润滑油的排出动作，
所述控制部取得电动机的动作信息，并根据该动作信息来控制所述泵的排出动作，从而使向所述轴承部的供油量变化，其中，所述电动机使组装有所述轴承部的装置具有的、且由所述轴承部支承的旋转部旋转。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的轴承装置，其中，
所述轴承装置对机床的轴进行支承，
所述轴承装置还包括控制部，该控制部控制所述泵进行的润滑油的排出动作，
所述控制部基于所述机床通过数字控制对工件进行加工所使用的信息来控制所述泵的排出动作，从而使向所述轴承部的供油量变化。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的轴承装置，其中，
所述轴承装置还包括控制部，该控制部控制所述泵进行的润滑油的排出动作，
所述控制部根据来自具备进行时间管理的功能的计时部的信号来控制所述泵的排出动作，从而使向所述轴承部的供油量变化。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的轴承装置，其中，
所述轴承装置还包括控制部，该控制部根据取得的参数来生成所述泵的动作信号，
所述泵是基于所述动作信号而进行排出润滑油的动作的结构，
所述控制部生成使向所述轴承部的供油量以与所述参数的变化比例不同的变化比例而变化的所述动作信号。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的轴承装置，其中，
使从所述泵排出润滑油而产生的向所述轴承部的供油量在所述轴承部旋转的过程中变化。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的轴承装置，其中，
所述泵具有泵主体，该泵主体设置有润滑油的排出口，
所述供油单元使从所述排出口朝向所述内圈与所述外圈之间的环状空间具有初速度而喷射的润滑油的供给量变化。
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