DE10011659A1

DE10011659A1 - Schmiervorrichtung

Info

Publication number: DE10011659A1
Application number: DE10011659A
Authority: DE
Inventors: Yukiyoshi Okazaki; Taikou Nawamoto; Kenichi Sugiyama; Satoshi Dairokuno
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2001-03-15
Also published as: US6398509B1

Abstract

Ein Stangenkörper besteht aus einem magnetostriktiven Material und weist einen feststehenden Endabschnitt auf, und ein Kolben ist an dem anderen Endabschnitt des Stangenkörpers befestigt. Der Kolben ist gleitfähig in einem Kolben angeordnet, in welchem eine Pumpenkammer ausgebildet ist. Ein Saugkanal zum Saugen von Schmieröl in die Pumpenkammer ist in dem Zylinder ausgebildet, während ein Saugventil, welches verhindert, daß das Schmieröl aus dem Saugkanal ausläuft, in dem Saugkanal angeordnet ist. In dem Zylinder ist eine Düse angeordnet, welche mit der Pumpenkammer in Verbindung ist und eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner ist als die Querschnittsfläche des Schmierölkanals des Saugventils. Um den Stangenkörper ist eine Spule angeordnet, und an die Spule ist eine Steuervorrichtung angeschlossen, welche die Zufuhr eines der Spule zuzuführenden Stroms steuert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmiervorrich tung, welche Schmieröl an eine Spindelvorrichtung, die in ver schiedenen Hochgeschwindigkeits-Rotationsmaschinen, wie einer Werkzeugmaschine, vorgesehen ist, und insbesondere an das La ger der Spindel abgibt.

Beschreibung des Standes der Technik

Herkömmlicherweise werden beim Schmieren des Lagers einer Hochgeschwindigkeits-Rotationsspindel gewöhnlich Schmiervor richtungen verschiedener Typen, wie eines Ölnebeltyps, eines Öllufttyps und eines Düsentyps, verwendet.

Die Schmiervorrichtung eines Ölnebeltyps umfaßt einen Öl tank, eine Pumpe, einen Plunger, einen Druckteiler, Druckluft, ein Elektromagnetventil und eine Düse; ferner wird bei dieser Vorrichtung ein Schmieröl in eine feine, nebelartige Form um gewandelt, durch ein Luftleitungsrohr unter Verwendung der Druckluft geliefert und in den Innenabschnitt des Lagers, ein gespült.

Die Schmiervorrichtung eines Öllufttyps umfaßt einen Öl tank, eine Pumpe, einen Verteiler, eine Druckluftquelle, einen Plunger und eine Düse; ferner werden bei dieser Vorrichtung Schmieröltropfen (0,01-0,03 cc), welche durch die mechani sche Vorrichtung des Plungers auf eine gegebene Menge einge stellt werden, in ein Luftleitungsrohr abgegeben, durch Druck luft bis zu der Düse geliefert und in den Innenabschnitt des Lagers eingespült.

Die Schmiervorrichtung eines Düsentyps ist eine Vorrich tung, welche die Luftquelle nicht verwendet, jedoch ein Schmieröl in ein Hochdruckschmieröl unter Verwendung einer Hochdruckpumpe umwandelt und das Hochdruckschmieröl mit hoher Geschwindigkeit in den Innenabschnitt des Lagers ausgehend von einer Düse einzuspülen, dessen Auslaßdurchmesser verengt ist.

Ferner existieren, während eine derzeitige Tendenz eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Spindelvorrichtung erfor dert, bei den Schmiervorrichtungen verschiedener Typen, welche zur Schmierung der Spindelvorrichtung verwendet werden, die nachfolgend genannten Probleme:

Zuerst tritt bei der Schmiervorrichtung eines Ölnebeltyps infolge einer Verwendung der Druckluft nicht nur ein Geräusch problem auf, sondern es zerteilt sich auch das nebelartige Schmieröl in die Luft, so daß sich eine Arbeitsumgebung ver schlechtert. Ferner ist infolgedessen, daß sich das nebelarti ge Schmieröl in die Luft zerteilt, die Menge eines Schmieröls, welches dem Innenabschnitt des Lagers zuzuführen ist, unbe stimmt. Insbesondere in einem Fall, in welchem das Lager mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, kann infolge der Wirkung eines Luftvorhangs, wenn dm.N gleich oder größer ist als 2 000 000 (dm ist der Wälzkreisdurchmesser des Lagers und N ist die Drehgeschwindigkeit (UpM) des Lagers), das Schmieröl dem Innenabschnitt des Lagers kaum zugeführt werden, wodurch das Risiko besteht, daß das Lager eine Freßerscheinung bewirken kann.

Bei der Schmiervorrichtung eines Öllufttyps entsteht, ähn lich wie bei der oben erwähnten Schmiervorrichtung des Ölne beltyps, aufgrund der Tatsache, daß die Druckluft verwendet wird, nicht nur ein Geräuschproblem, sondern es zerteilt sich auch das nebelartige Schmieröl in die Luft, wodurch sich die Arbeitsumgebung verschlechtert. Ferner wird bei der Hochge schwindigkeitsdrehung des Lagers als Folge der Drehung der Spindel ein Luftvorhang erzeugt. Daher kann in ähnlicher Weise das Schmieröl dem Innenabschnitt des Lagers kaum zugeführt werden, wodurch das Risiko besteht, daß das Lager eine Freßer scheinung bewirken kann.

Ferner muß bei der Schmiervorrichtung eines Öllufttyps, da es schwierig ist, eine feine Menge von Schmieröl kontinuier lich und stabil zuzuführen, das Schmieröl aussetzend zugeführt werden, und daher wird das Schmieröl in einer gegebenen Menge (gewöhnlich in dem Bereich von 0,01- 0,03 cc) zu jedem gege benen Zeitintervall (gewöhnlich in dem Bereich von 8-16 Min.) in das Luftleitungsrohr zugeführt. Daher ändert sich aufgrund der Tatsache, daß die Menge von Schmieröl, welche dem Innenabschnitt des Lagers zuzuführen ist, zu jeder gegebenen Zeit ändert, der Schmierzustand des Innenabschnitts des Lagers ständig, und besonders unmittelbar nach Zuführung des Schmier öls tritt eine große Menge von Schmieröl in den Innenabschnitt des Lagers ein, wodurch die Erscheinung hervorgerufen wird, daß sich das Drehmoment des Lagers und die Temperatur des La gers ändern können. Es besteht das Risiko, daß diese Erschei nung nachteilige Wirkungen auf die Arbeitsgenauigkeit einer Werkzeugmaschine haben kann.

Hingegen wird bei einer Schmiervorrichtung eines Düsen typs, verglichen mit den obigen Schmiervorrichtungen eines Öl nebeltyps und eines Öllufttyps, die Wirkung des oben erwähnten Luftvorhangs kaum festgestellt, jedoch ist nicht nur aufgrund der Tatsache, daß eine Hilfsvorrichtung, wie eine Hochdruck pumpe, erforderlich ist, sondern auch aufgrund der Tatsache, daß die Menge von Schmieröl, welche dem Lager zuzuführen ist, zunimmt, um dadurch einen Strömungswiderstand zu erhöhen, ein großer Motor erforderlich, welcher zum Antreiben der Spindel verwendet wird, was zu den erhöhten Kosten führt.

Als Vorrichtung, welche die Schwierigkeit der oben genann ten feinen Mengeneinstellung eines Schmiermittels gelöst hat, sind Vorrichtungen bekannt, welche jeweils in den folgenden Patentveröffentlichungen offenbart sind.

Das heißt, in der japanischen geprüften Patentveröffentli chung Nr. 2-15003 von Heisei ist eine Vorrichtung zum Zuführen einer feinen festgelegten Menge von Flüssigkeit offenbart. Bei dieser Zufuhrvorrichtung wird ein piezoelektrisches Element verwendet, welches die feine Mengeneinstellung der Flüssigkeit ermöglicht, und ein Schmiermittel wird durch Druckluft an die Düse geliefert.

Bei einem Durchflußregelventil, offenbart in der japani schen geprüften Patentveröffentlichung Nr. 7-65695, ist eine Membran in einem Ende eines magnetostriktiven Elements ange ordnet, und eine Öffnung wird durch die Expansion und Kontrak tion des magnetostriktiven Elements eingestellt, um dadurch die Durchflußmenge und den Druck einer Flüssigkeit einzustel len.

Bei einer Großmagnetostriktionsmaterial-Pumpe, offenbart in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 3-222877 von Heisei ist der Weg eines Großmagnetostriktionsmate rials durch einen Hebel vergrößert, und eine Membran wird durch den Hebel angetrieben, um den Druck des Innenabschnitts der Pumpe in einen Unterdruck oder einen Überdruck umzuwan deln, wodurch eine Flüssigkeit gesaugt bzw. abgegeben wird.

Bei einer magnetischen Präzisionspumpe (magnetostriktiven Pumpe), offenbart in den U.S.-Patenten Nrn. 4 795 318 und 4 804 314, ist in dem Innenabschnitt eines Zylinders ein Kolben angeordnet, welcher aus einem magnetostriktiven Material be steht, und eine Spannung wird an eine Spule angelegt, welche derart angeordnet ist, daß diese den Kolben umschließt, um da durch eine Expansion und Kontraktion an dem Kolben auszufüh ren, um eine Flüssigkeit in den Innenabschnitt des Zylinders abzugeben.

Bei einer Einspritzpumpe eines Großmagnetostriktionsmate rial-Typs, offenbart in der japanischen ungeprüften Patentver öffentlichung Nr. 4-81565 von Heisei wird ein Nadelventil durch ein Großmagnetostriktionsmaterial geöffnet und geschlos sen, um dadurch eine festgelegte Menge einer Hochdruckflüssig keit einzuspritzen.

Jedoch wurden bei der oben erwähnten Pumpe, welche ein Großmagnetostriktionsmaterial bzw. ein Durchflußregelventil verwendet, die folgenden Probleme festgestellt.

Die Vorrichtung zur Zufuhr einer feinen festgelegten Menge von Flüssigkeit, offenbart in der japanischen geprüften Pa tentveröffentlichung Nr. 2-15003 von Heisei, hat einen Nach teil noch nicht gelöst, welcher durch ein Liefern des Schmier mittels an die Düse unter Verwendung der Hochdruckluft hervor gerufen wird.

Bei dem Durchflußregelventil, offenbart in der japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. 7-65695, ist die Membran fläche, auf welche der Druck der Flüssigkeit aufgebracht wird, größer als die Querschnittsfläche des Großmagnetostriktionsma terials, und der Flüssigkeitsdruck ist kleiner als der Druck des Großmagnetostriktionsmaterials.

Bei der Großmagnetostriktionsmaterial-Pumpe, offenbart in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 3-222877 von Heisei, ist aufgrund der Tatsache, daß der Weg durch den Hebel vergrößert ist, der Flüssigkeitsdruck kleiner als der Druck des Großmagnetostriktionsmaterials. Die Aus gangsgröße des Großmagnetostriktionsmaterials erhöht sich mit einer Zunahme eines Magnetfelds durch eine Spule. Jedoch er höht sich in einem Fall, in welchem das Magnetfeld der Spule zunimmt, das erforderliche Volumen der Spule dementsprechend. Als Folge davon nimmt die Größe einer Vorrichtung, welche eine derartige Spule verwendet, zu.

Bei der magnetischen Präzisionspumpe, offenbart in den U.S.-Patenten Nrn. 4 795 318 und 4 804 314, kann aufgrund der Tatsache, daß der Kolben selbst aus einem Antriebselement be steht, der Druck des Schmiermittels nicht größer gemacht wer den als der Druck des Großmagnetostriktionsmaterials.

Die Einspritzpumpe des Großmagnetostriktionsmaterials, of fenbart in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 4-81565 von Heisei, hat nicht die Funktion, den Druck der Flüssigkeit in einen Hochdruck umzuwandeln.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung zielt auf eine Beseitigung der in den oben erwähnten Fällen festgestellten Nachteile ab. Dem entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Schmier vorrichtung, welche eine mit hoher Genauigkeit festgelegte feine Menge eines Schmiermittels auf die Schmierfläche eines Rotationskörpers mit hoher Geschwindigkeit spritzt, um dadurch einen Anstieg des Drehmoments und der Lagertemperatur zu mini mieren, so daß es möglich ist, nicht nur eine hohe Drehmoment stabilität zu liefern und die Entstehung von Geräuschen zu verringern, sondern auch die Größe und die Kosten davon zu verringern, und eine Spindelvorrichtung, welche eine derartige Schmiervorrichtung verwendet, zu schaffen.

Zur Lösung der obigen Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Spindelvorrichtung vorgesehen, welche eine Welle, mindestens zwei Lager, die von der Welle in der Axialrichtung der Welle in Abstand angeordnet sind, wobei jedes der Lager einen Innen ring in Eingriff mit der Welle aufweist, und ein Gehäuse in Eingriff mit den Außenringen der Lager umfaßt, wobei die In nenringe und die Außenringe der Lager bezüglich zueinander drehbar sind und sich zwischen diesen Wälzkörper befinden, wo bei die Spindelvorrichtung ferner umfaßt: eine Schmiervorrich tung zum Zuführen von Schmieröl zu den Lagern mit einer Abga begeschwindigkeit in dem Bereich von 10 m/Sek. bis 100 m/Sek. und in einer feinen Abgabeölmenge in dem Bereich von 0,0005 cc/Schuß-0,01 cc/Schuß.

Gemäß der obigen Struktur kann aufgrund der Tatsache, daß die Abgabegeschwindigkeit des Schmieröls, welches von der Düse abzugeben ist, hoch, das heißt, 10 m/Sek.-100 m/Sek., ist, das Schmieröl zu dem Innenabschnitt des Lagers positiv zuge führt werden, ohne durch einen Luftvorhang beeinflußt zu wer den, welcher bei der Hochgeschwindigkeitsrotation auftreten kann. Ferner kann, da die Abgabemenge des Schmieröls fein ist, das heißt, in dem Bereich von 0,0005 cc/Schuß-0,01 cc/Schuß liegt, eine Erhöhung der Temperaturen der Lager nach unten zu einem niedrigen Wert gesteuert werden. Ferner wird aufgrund der Tatsache, daß keine Hilfsvorrichtung, einschließlich einer Hochdruckpumpe, wie eines Düsentyps, verwendet werden, eine Erhöhung des Strömungswiderstands eliminiert, welche infolge einer Zunahme der Menge des zu den Lagern zugeführten Öls be wirkt werden könnte, so daß als Motor zum Antreiben der Spin del ein Motor verwendet werden kann, welcher kostengünstig und kompakt ist.

Ferner kann zusätzlich zu der obigen Struktur ein Wellen drehgeschwindigkeitsdetektor (Drehzahlmesser) zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit der Welle angeordnet werden. In diesem Fall ist durch Steuern des Zufuhrintervalls und der Zufuhrmen ge des von der Schmiervorrichtung abgegebenen Schmieröls auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse des Wellendrehgeschwin digkeitsdetektors (Drehzahlmessers) eine richtige Schmieröl menge bezüglich der Spindeldrehung unabhängig von der Drehge schwindigkeit der Spindel möglich, so daß immer ein idealer Schmierzustand in dem Innenabschnitt des Lagers erhalten wer den kann. Ferner kann die Erhöhung der Lagertemperatur auch nach unten auf einen noch niedrigeren Wert gesteuert werden. Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß das Schmieröl zu dem Innenabschnitt des Lagers positiv zugeführt wird, eine Schmierölzufuhrleistung verbessert werden, und der Schmieröl verbrauch kann herabgesetzt werden. Überdies ist aufgrund der Tatsache, daß durch einen Kompressor gelieferte Druckluft nicht wie bei der Schmiervorrichtung eines Ölnebelsystems oder eines Ölluftsystems verwendet wird, der Geräuschpegel niedrig, und der Ölnebel kann kaum erzeugt werden.

Ferner kann zusätzlich zu der obigen Struktur ein Schmier ölfilter, ein Entlüftungssensor und ein Verstopfungserfas sungsdrucksensor angeordnet werden. In diesem Fall können Stö rungen, wie ein Verstopfungszustand, vermieden werden.

Ferner kann die Ölzufuhrmenge zu dem Innenabschnitt des Lagers in einem Fall, in welchem d_m.N gleich oder größer als eine Million ist, vorzugsweise in dem Bereich von 0,0005 cc/Min.-0,12 cc/Min., und noch bevorzugter in dem Bereich von 0,003 cc/Min.-0,12 cc/Min. liegen.

Ferner kann der Innendurchmesser des Düsenaustritts vor zugsweise in dem Bereich von 0,08 mm-0,6 mm, und noch bevor zugter in dem Bereich von 0,1 mm-0,5 mm liegen.

Ferner kann ein Verhältnis der Länge L (mm) des Rohrs bis zu der Düse zu dem Rohrdurchmesser d (mm) vorzugsweise 5 ≦ L/d⁴ ≦ 12 000 mm^-3, und noch bevorzugter 5 ≦ L/d⁴ ≦ 10 000 mm^-3 betra gen.

Ferner ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Schmiervorrichtung vorgesehen, welche eine magnetostriktive Pumpe mit einer Pumpenkammer verwendet, die ein Schmiermittel mittels der Expansions- und Kontraktionsbetätigungen eines aus einem magnetostriktiven Material bestehenden Stangenkörpers unter Druck setzt, die durch Anwenden eines Magnetfelds auf den Stangenkörper und Wegnehmen des Magnetfelds davon ausge führt werden, wodurch das unter Druck stehende Schmiermittel abgegeben wird, wobei die Schmiervorrichtung umfaßt: ein Rück schlagventil, welches in dem Zwischenabschnitt eines Durch flußkanals zum Zuführen des Schmiermittels zu der magne tostriktiven Pumpe angeordnet ist, um zu verhindern, daß das Schmiermittel aus der magnetostriktiven Pumpe ausläuft, und eine Düse, welche auf der Schmiermittelabgabeseite der magne tostriktiven Pumpe angeordnet ist und eine Querschnittsfläche des Durchflußkanals aufweist, welche kleiner ist als die Quer schnittsfläche des Schmiermitteldurchflußkanals des Rück schlagventils.

Gemäß der vorliegenden Schmiervorrichtung kann an dem Stangenkörper infolge der Anlegung des Magnetfelds eine Expan sion durchgeführt werden, und das Schmiermittel innerhalb der magnetostriktiven Pumpe kann dadurch komprimiert werden. In folge der Kompression des Schmiermittels wird der Druck des Durchflußkanals zum Zuführen des Schmiermittels erhöht, das Rückschlagventil wird geschlossen und das Schmiermittel wird von der Düse mit hoher Geschwindigkeit nach außen abgegeben. In einem Fall, in welchem die Anlegung des Magnetfelds unter brochen wird, erfolgt an dem Stangenkörper eine Kontraktion, um dadurch die innere Kapazität der Pumpe zu erhöhen, so daß das Schmiermittel durch das Rückschlagventil zu der Pumpe zu geführt wird. Bei diesem Vorgang strömt ebenfalls Luft von dem Vorderende der Düse ein. Jedoch wird aufgrund der Tatsache, daß das Einströmmengenverhältnis des Schmiermittels zu der Luft proportional ist zu dem Quadrat des Verhältnisses der Querschnittsfläche des Durchflußkanals des Rückschlagventils zu der Düse, die Einströmmenge des Schmiermittels größer als die der Luft, so daß auch bei dem nächsten Vorgang das Schmiermittel in ähnlicher Weise abgegeben werden kann.

Ferner ist gemäß der obigen Schmiervorrichtung die eine Endseite des Stangenkörpers feststehend, ein Kolben ist mit der anderen Endseite des Stangenkörpers verbunden, und der Kolben ist gleitfähig in einem Zylinder angeordnet, um dadurch eine Pumpenkammer zu bilden, während die Querschnittsfläche der Innenfläche des Zylinders kleiner festgelegt ist als die Querschnittsfläche des Stangenkörpers.

Bei der vorliegenden Schmiervorrichtung wird infolge der Expansion und Kontraktion des Stangenkörpers der Kolben inner halb des Zylinders bewegt, um dadurch die Pumpe zu bilden. Ferner ist der Druck des Schmiermittels innerhalb des Zylin ders höher als der durch den Stangenkörper erzeugte Druck, wo durch es möglich ist, das Schmiermittel mit hoher Geschwindig keit abzugeben.

Ferner ist bei der Schmiervorrichtung die verringerte Flä che der Pumpenkammer infolge der Expansion des Stangenkörpers derart festgelegt, daß diese gleich der Summe aus der Menge der von der Düse bei Kontraktion des Stangenkörpers einströ menden Luft, eines verringerten Volumens infolge einer Kom pression des Schmiermittels, welches innerhalb der inneren Ka pazität zwischen dem Rückschlagventil und dem Austritt der Dü se vorhanden ist, der erhöhten Kapazität der inneren Kapazität infolge der Druckverformung von Teilen, welche die innere Ka pazität bilden, und einer erforderlichen Abgabemenge eines Schmiermittels ist.

Bei der Schmiervorrichtung wird das auf den Stangenkörper anzuwendende Magnetfeld gesteuert, während dieses korrigiert wird unter Verwendung von Werten, wobei variable Elemente be rücksichtigt werden, während die variablen Elemente sich je weils auf die Menge einer von der Düse einströmenden Luft, das verringerte Volumen infolge der Kompression des Schmiermittels und die erhöhte Kapazität der inneren Kapazität infolge der Druckverformung von Teilen, welche die innere Kapazität bil den, beziehen. Dies kann einen Abgabemengenfehler, welcher an dernfalls durch die variablen Elemente hervorgerufen werden könnte, vermeiden, so daß eine gewünschte Abgabemenge mit ho her Genauigkeit erhalten werden kann.

Ferner umfaßt bei der Schmiervorrichtung die magnetostrik tive Pumpe eine Spule zum Anwenden eines Magnetfelds und, eine Steuervorrichtung zum Steuern eines der Spule zuzuführenden Stroms, um dadurch an dem Stangenkörper eine Expansion und Kontraktion durchzuführen; und die Steuervorrichtung liefert in der Anfangserregungsphase der Spule einen Strom, bis das Schmiermittel innerhalb der Pumpenkammer einen derartigen Druck erreicht, welcher der magnetostriktiven Pumpe ermög licht, eine gewünschte Abgabegeschwindigkeit zu erreichen, nach Erreichen dieses Drucks liefert die Steuervorrichtung ei nen Strom zum Konstanthalten des Drucks des Schmiermittels ge mäß der Abgabemenge des Schmiermittels und unterbricht ferner nach Erhalten einer gewünschten Schmiermittelabgabemenge den Versorgungsstrom.

Gemäß der vorliegenden Schmiervorrichtung wird an dem Stangenkörper, wenn der Strom von der Steuervorrichtung zu der Spule zugeführt wird, eine Expansion durchgeführt, um dadurch dem Kolben zu ermöglichen, das Schmiermittel innerhalb der Pumpenkammer zu komprimieren. Als Folge davon steigt der Druck innerhalb des Zylinders an, das Saugventil wird geschlossen, und das Schmiermittel wird dadurch mit hoher Geschwindigkeit von der Düse nach außen abgegeben. Anschließend liefert die Steuervorrichtung, beispielsweise in der Anfangserregungsphase der Spule, einen Strom an die Spule, bis der Strom einen der artigen Stromwert für die magnetostriktive Pumpe erreicht, daß eine gewünschte Abgabegeschwindigkeit erhalten werden kann, das heißt, die Steuervorrichtung erhöht den Strom schnell bis zu diesem Stromwert. Währenddessen wird eine hohe Spannung an die Spule angelegt, um dadurch den Strom schnell entgegen der Zeitkonstante der Spule zu erhöhen. Ferner liefert die Steuer vorrichtung nach Erreichen des Stromwerts, um in der Lage zu sein, die gewünschte Abgabegeschwindigkeit zu erhalten, um den Druck des Schmiermittels, welcher gemäß der Abgabemenge des Schmiermittels abnimmt, konstant zu halten, den Strom in einer derartigen Weise, daß die Kapazität des Zylinders um eine Ka pazität abnimmt, welche gleich der Abgabemenge des Schmiermit tels ist. Währenddessen wird infolge der Zeitkonstanten der Spule die Spannung auf eine Spannung umgeschaltet, welche eine gewünschte Stromanstiegsgeschwindigkeit erhalten kann. An schließend wird nach Erhalten der gewünschten Schmiermittelab gabemenge der Versorgungsstrom zur Spule unterbrochen. Infol gedessen kann ein erforderlicher Schmiermitteldruck in und von der frühen Abgabephase des Schmiermittels erhalten werden, und nach dem Start einer Abgabe des Schmiermittels kann die Abga begeschwindigkeit konstant gehalten werden, so daß die Abgabe des Schmiermittels genau und stabil durchgeführt werden kann. Ferner erfolgt, wenn der Strom unterbrochen wird, an dem Stan genkörper eine Kontraktion, um dadurch die innere Kapazität der Pumpenkammer zu erhöhen, so daß das Schmiermittel durch das Saugventil in die Pumpenkammer zugeführt werden kann.

Außerdem umfaßt die obige Schmiervorrichtung ferner eine Meßvorrichtung zum Messen des Werts eines Stroms, welcher der Spule zuzuführen ist, eines Spannungswerts, welcher zu diesem Strom proportional ist, und des Werts eines Magnetflusses, welcher durch diesen Strom hervorgerufen wird; und eine Vor richtung zur Beurteilung eines abnormalen Zustands, welche ei nen Meßwert bezüglich einer abgelaufenen Zeit, gemessen durch die Meßvorrichtung, mit einem Meßwert in einer Normalzustands zeit vergleicht, um dadurch zu beurteilen, ob ein abnormaler Zustand aufgetreten ist oder nicht, wobei dann, wenn die Vor richtung zur Beurteilung eines abnormalen Zustands beurteilt, daß ein abnormaler Zustand aufgetreten ist, die Schmiervor richtung ein Abnormalitätssignal ausgibt.

Gemäß der vorliegenden Schmiervorrichtung kann, beispiels weise unter der Voraussetzung, daß ein zu messendes Ziel ein Stromwert ist, in einem Fall, in welchem ein Stromwert, gemes sen zu der Zeit, zu welcher eine bestimmte Zeit nach dem Start der Zufuhr eines Stroms verstrichen ist, größer ist als ein Stromwert (Sollwert) in einer normalen Betriebszeit, das heißt, in einem Fall, in welchem eine Zeit, welche ein Strom benötigt, um bis zu einem bestimmten Stromwert anzusteigen, kürzer ist als ein Sollwert, beurteilt werden, daß ein abnor maler Zustand, wie der Verstopfungszustand der Düse, aufgetre ten ist. Hingegen kann in einem Fall, in welchem der Strom wert, gemessen zu der Zeit, zu welcher eine bestimmte Zeit nach dem Start der Zufuhr des Stroms abgelaufen ist, kleiner ist als der Sollwert, das heißt, in einem Fall, in welchem die Zeit, welche der Strom benötigt, um bis zu einem bestimmten Stromwert anzusteigen, länger ist als der Sollwert, beurteilt werden, daß der abnormale Zustand, wie ein Auslaufen eines Schmiermittels, aufgetreten ist. Ferner kann, vorausgesetzt, daß das zu messende Ziel ein Spannungswert bzw. ein Magnetflußwert ist, ein abnormaler Zustand in ähnlicher Weise beurteilt werden. Ferner kann durch Ausgeben des Abnormali tätssignals zu der Zeit, zu welcher der abnormale Zustand auf tritt, eine Regelung mit Rückführung ausgeführt werden, bei spielsweise kann der Betrieb des Versorgungsziels des Schmier mittels gestoppt werden.

Ferner umfaßt die oben erwähnte Schmiervorrichtung ferner eine Meßvorrichtung zum Messen des Werts eines der Spule zuzu führenden Stroms, eines Spannungswerts, welcher zu diesem Strom proportional ist, und des Werts eines Magnetflusses, welcher durch diesen Strom hervorgerufen wird; und eine Vor richtung zur Beurteilung eines Luftgemischs, welche einen Meß wert bezüglich einer abgelaufenen Zeit, gemessen durch die Meßvorrichtung, mit einem Meßwert in einer Luftnichtgemisch zeit vergleicht, um dadurch zu beurteilen, ob die Luft ge mischt ist oder nicht, wodurch zu Beginn des Betriebs der Schmiermittelvorrichtung die Schmiermittelvorrichtung, bis die Vorrichtung zur Beurteilung eines Luftgemischs beurteilt, daß die Luft nicht gemischt ist, den der Spule zuzuführenden Strom erhöht oder die Zufuhrfrequenz des Stroms erhöht.

Gemäß der vorliegenden Schmiervorrichtung ist, unter der Voraussetzung, daß das zu messende Ziel ein Strom ist, in ei nem Fall, in welchem die Luft in das Schmiermittel gemischt ist, die Anstiegszeit des zu messenden Stroms lang, was es er möglicht, das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein der ge mischten Luft zu beurteilen. Ferner kann, unter der Vorausset zung, daß das zu messende Ziel ein Spannungswert oder ein Magnetflußwert ist, ein abnormaler Zustand in ähnlicher Weise beurteilt werden. Ferner können zu Beginn des Betriebs der Schmiervorrichtung, bis beurteilt wird, daß die gemischte Luft nicht vorhanden ist, durch Erhöhen des der Spule zuzuführenden Stroms oder durch Erhöhen der Zufuhrfrequenz des Stroms oder durch Erhöhen sowohl des Stroms als auch der Zufuhrfrequenz des Stroms die Abgabemenge und der Abgabezyklus der magne tostriktiven Pumpe erhöht werden, so daß das Schmiermittel schnell von dem Tank in die Pumpe gesaugt werden und die Ent lüftung in kurzer Zeit abgeschlossen werden kann.

Um die obigen Tatsachen zusammenzufassen, können durch Verwenden des Ölschmiersystems für superfeine Mengen eine Schmierölzwangsumlaufvorrichtung, ein Wärmetauscher, eine Schmierölsammelvorrichtung und weitere Hilfsvorrichtungen, wie Druckluft, welche bei den herkömmlichen Schmiersystemen, wie einem Schmiersystem eines Ölnebeltyps, einem Schmiersystems eines Öllufttyps und einem Schmiersystem eines Düsentyps, ver wendet werden, vereinfacht werden; der Geräuschpegel kann nach unten auf einen niedrigen Pegel gesteuert werden, was für die Umgebung von Belang ist. Ferner kann der Verbrauch des Schmieröls verringert werden, das Lagerdrehmoment kann hin sichtlich der Stabilität verbessert werden, und die Erhöhung der Lagertemperatur kann nach unten auf einen niedrigen Wert gesteuert werden, wodurch es möglich ist, die Rotationsgenau igkeit der Spindel zu verbessern. Daher kann erfindungsgemäß eine Spindelvorrichtung vorgesehen werden, welche gegenüber der herkömmlichen Spindelvorrichtung, welche die Schmierver fahren des Standes der Technik verwendet, vorteilhaft ist.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Schnittansicht der inneren Struktur einer Spindelvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Strukturansicht einer bei der Spindelvor richtung verwendeten Schmiereinheit;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Schmierölpumpe für superfeine Mengen;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht des Winkels und der Position einer Düse;

Fig. 5 ist eine Darstellung eines Zeitdiagramms, welches die Zeitbeziehung zwischen Strömen, welche an eine Spule anzu legen sind, und der Abgabe eines Schmieröls darstellt;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, welches ein Verfahren einer Abgabemengenkorrektur darstellt, das durch eine Steuervorrich tung ausgeführt wird, um eine feste Abgabemenge zu erhalten;

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Stromsteuerfunktion durch eine Entlademenge;

Fig. 8 ist ein Schaltbild einer in einer Schmiervorrich tung verwendeten Spulensteuervorrichtung;

Fig. 9 ist eine erläuternde Darstellung von Spulenstrom wellenformen in Verbindung mit der Betätigung eines Transis tors;

Fig. 10 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels von Änderungen des Spulenstroms bezüglich des Zeitablaufs;

Fig. 11 ist eine erläuternde Darstellung der Anstiegskenn linie des Spulenstroms in einem abnormalen und einem normalen Zustand;

Fig. 12 ist eine Darstellung einer Struktur zur Erfassung des Spulenstroms;

Fig. 13 ist ein Blockdiagramm einer schematischen Struktur einer Beurteilungsvorrichtung;

Fig. 14 ist ein Zeitdiagramm des Betriebs der Beurtei lungsvorrichtung;

Fig. 15 ist eine erläuternde Darstellung der Anstiegskenn linie des Spulenstroms in einem Luftgemischzustand und einem Zustand nach Beendigung einer Entlüftung;

Fig. 16 ist eine Darstellung eines Spulenstromerfassungs zustands von dem Luftmischzustand bis zu dem Zustand der abge schlossenen Entlüftung;

Fig. 17 ist ein Blockdiagramm einer schematischen Struktur einer Vorrichtung zur Beurteilung der Entlüftungsbeendigung;

Fig. 18 ist ein Zeitdiagramm des Betriebs der Vorrichtung zur Beurteilung der Entlüftungsbeendigung;

Fig. 19 ist eine schematische Darstellung eines Ausfüh rungsbeispiels bei einem Prüfen der Leistung einer Schmieröl pumpe für superfeine Mengen;

Fig. 20 ist eine schematische Darstellung eines Ausfüh rungsbeispiels einer Visualisiervorrichtung, welche bei einem Prüfen der Leistung der Schmierölpumpe für superfeine Mengen verwendet wird;

Fig. 21 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwi schen dem Auslaßinnendurchmesser eines Düsenaustritts und ei ner Abgabegeschwindigkeit von einer Düse;

Fig. 22 ist eine Darstellung der Ergebnisse, welche erhal ten werden, wenn die Abgabezustände eines Schmieröls von einer Düse visualisiert und die Abgabegeschwindigkeit der Düse ge prüft wird;

Fig. 23 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwi schen dem Parameter L/d⁴ und eines Rohrwiderstands und der Men ge eines abgegebenen Öls;

Fig. 24 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwi schen der Drehgeschwindigkeit der Spindel und dem Drehmoment des Lagers;

Fig. 25 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwi schen der Drehgeschwindigkeit der Spindel und Erhöhungen der Temperatur des Außenrings des Lagers;

Fig. 26 ist eine graphische Darstellung der Ergebnisse, welche erhalten werden, wenn die Übergänge des Lagerdrehmo ments geprüft werden;

Fig. 27 ist eine graphische Darstellung eines Vergleichs von Geräuschpegeln zwischen einer erfindungsgemäßen Schmieröl pumpe für superfeine Mengen und einer herkömmlichen Vorrich tung; und

Fig. 28 ist eine Schnittansicht einer Schmierölpumpe für superfeine Mengen, welche bei einer Spindelvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

Nachfolgend werden die bevorzugte Ausführungsbeispiele ei ner erfindungsgemäßen Spindelvorrichtung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung genau beschrieben.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Fig. 1 und 2 zeigen die Struktur einer Spindelvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Spindelvorrichtung 1 umfaßt Lager für eine Spindel 16a, 16b, 16c, 16d und 17, jeweils dargestellt in Fig. 1, so wie einen Schmieröltank 2, ein Schmierölfilter 3, eine Entlüf tungsvorrichtung 4, eine Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5, eine Steuervorrichtung 6 zum Steuern der Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5, einen Verstopfungssensor (einen Drucksen sor) 8, eine Vielfachverzweigungs-Rohrvorrichtung 9 und ein Rohr 10, jeweils dargestellt in Fig. 2, und einen Drehzahlmes ser 7 (siehe Fig. 1).

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht der inneren Struktur der Spindelvorrichtung 1. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt die Spindelvorrichtung 1 eine Vielzahl von Schrägkugellagern 16a, 16b, 16c und 16d, welche jeweils verwendet werden, um den Vorderabschnitt 15a einer Spindel 15 horizontal in einer frei drehbaren Weise zu lagern, ein Zylinderrollenlager 17 zum La gern des Hinterabschnitts 15b der Spindel 15 und ein Gehäuse 18 zum Abdecken der jeweiligen Außenabschnitte dieser Lager 16a, 16b, 16c, 16d und 17. Ferner ist an einer Vorderabdeckung 12 eine Abdeckung 13 angebracht.

Von der Vielzahl der Schrägkugellager ist der Außenring des hintersten Lagers 16d an dem Innendurchmesser- Stufenabschnitt 18a des Gehäuses 18 befestigt, während der Au ßenring des vordersten Lagers 16a durch eine Außenringhalte vorrichtung 14 an der Vorderabdeckung 12 befestigt ist. Ferner sind zwischen den jeweiligen Außenringen der Schrägkugellager 16a, 16b, 16c und 16d jeweils zylinderförmige Außenring- Abstandshalter 21 angeordnet. Auf diese Weise sind die jewei ligen Außenringe der Schrägkugellager 16a, 16b, 16c und 16d an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 18 befestigt.

Was die Innenringe der Schrägkugellager 16a, 16b, 16c und 16d anbelangt, so ist das Vorderende des Innenrings des vor dersten Lagers 16a an dem Außendurchmesserstufenabschnitt 15c der Spindel 15 befestigt. Zwischen den Innenringen der Winkel kugellager 16a, 16b, 16c und 16d sind jeweils zylinderförmige Innenring-Abstandshalter 22 angeordnet, während das Hinterende des Innenrings des hintersten Lagers 16d an einem Haltering 23 in Eingriff mit der Spindel 15 befestigt ist und nach vorne (in Fig. 1 nach links) in der Axialrichtung davon gedrückt wird. Die jeweiligen Innenringe der Winkelkugellager 16a, 16b, 16c und 16d sind an der Außendurchmesserfläche der Spindel 15 in einer derartigen Weise befestigt, daß diese einstückig da mit gedreht werden können. Ferner kann, obwohl die Spindel 15 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel horizontal gelagert ist, diese beispielsweise dann, wenn sie in einem Bearbei tungszentrum verwendet wird, in einer derartigen Weise verwen det werden, daß sie vertikal oder geneigt gelagert ist. Das Vorderende des Außenrings des Zylinderrollenlagers 17 ist an dem Innendurchmesserstufenabschnitt 18b des Gehäuses 18 durch einen Außenring-Abstandshalter 24a befestigt, während das Hin terende des Außenrings an einer Hinterabdeckung 26 befestigt und an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 18 angebracht ist. Ferner ist das Vorderende des Innenrings an dem Außenstufenab schnitt 15b der Spindel 15 durch den Innenring-Abstandshalter 24b befestigt, während das Hinterende davon an einem Haltering 27 in Eingriff mit der Spindel 15 befestigt ist und nach vorne in der Axialrichtung davon gedrückt wird. Der Innenring des Zylinderrollenlagers 17 ist an der Außendurchmesserfläche der Spindel 15 in einer derartigen Weise befestigt, daß dieser einstückig damit gedreht werden kann.

Zu den Schrägkugellagern 16a, 16b, 16c und 16d sowie dem Zylinderrollenlager 17 wird Schmieröl von der Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 durch Düsen 20, welche jeweils inner halb des Gehäuses 18 angebracht sind, zugeführt. Die jeweili gen Düsen 20 sind in dem Innenabschnitt des Gehäuses 18 ange ordnet und in einer derartigen Weise befestigt, daß diese durch die jeweiligen Außenring-Abstandshalter 21 verlaufende Befestigungslöcher von der Außendurchmesserfläche aus einge setzt werden. Ferner verlaufen die Vorderenden der jeweiligen Düsen 20 durch die Außenring-Abstandshalter 21 und stehen in einen zwischen den Innenring-Abstandshaltern 22 und den Zwi schen-Außenring-Sitzen 21 ausgebildeten Zwischenraum vor. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Düsen 20 für jedes Lager angeordnet. Jedoch ist die Anzahl von Düsen 20 nicht beschränkt.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Spindelvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 genau beschrieben.

Schmieröl 25, welches in einen Schmieröltank 2 gefüllt wird, fließt durch das Schmierölfilter 3 und die Entlüftungs vorrichtung 4 in die Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5.

Die Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 wird gesteuert durch die Steuervorrichtung 6 für eine Aussetzzeiteinstellung, eine Einstellung der Schmierölmenge und eine Vielfachverzwei gungs-Rohrvorrichtung jeweils zur Zufuhr des Schmieröls, so daß der Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 der Vielfach verzweigungs-Rohrvorrichtung 9 ermöglicht, das Schmieröl 25 den jeweiligen Rohren 10 zuzuführen. Ferner ist die Anzahl von Rohren 10 nicht auf die Anzahl von Lagern beschränkt. Wenn die Anzahl von Rohren gleich der Anzahl von Lagern ist, so wird die Steuervorrichtung 6 dazu verwendet, die Durchflußmenge des in die jeweiligen Rohre 10 fließenden Schmieröls und die Ölab gabeintervalle zu steuern, wodurch die Menge des den Lagern zuzuführenden Schmieröls eingestellt wird. Ferner wird in ei nem Fall, in welchem das Schmieröl fünf Rohren 10 in einer Menge von 0,002 cc/Schuß in Intervallen von 2 Sekunden von der Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 zugeführt wird, um da durch fünf Lager zu schmieren, das Schmieröl in einer Menge von 0,002 cc zu jedem der fünf Lager in Intervallen von 10 Se kunden zugeführt.

Ferner können die Menge des den Lagern zuzuführenden Schmieröls und die Ölzufuhrintervalle auch für jedes Lager ge ändert werden, und das Schmieröl kann von einigen bzw. sämtli chen der Rohre zugeführt werden. Ferner wird, wenn die Anzahl von Rohren größer ist als die Anzahl von Lagern, die Menge des den Lagern zuzuführenden Schmieröls derart festgelegt, daß diese gleich der Summe der Rohre ist, welche mit den Lagern verbunden sind. Ferner werden, wenn die Anzahl von Rohren kleiner ist als die Anzahl von Lagern, die Rohre derart ges taltet, daß diese von deren Zwischenabschnitten abzweigen, und dann wird das Schmieröl den Lagern über die Abzweigungsab schnitte der Rohre zugeführt.

Das Schmieröl 25, welches den jeweiligen Rohren 10 zuge führt wird, wird von den Düsen 20 in die Innenabschnitten der Spindellager 16a, 16b, 16c, 16d und 17 positiv zugeführt. In diesem Fall werden die jeweiligen Düsen 20 auf die optimalen Winkel und Positionen eingestellt, so daß eine richtige Menge des Schmieröls 25 in die Innenabschnitte der Lager für eine Spindel 16a, 16b, 16c, 16d und 17 geliefert werden kann. Fer ner werden die Aussetzzeiteinstellung und die Einstellung der Schmierölmenge in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des Drehzahlmessers 7 zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit der Spindel durchgeführt. Ferner kann die Schmierölmenge auch un ter Verwendung eines Durchflußsensors eines Superfeinmengen typs eingestellt werden.

Bei Zuführen des Schmieröls entfernt das Schmierölfilter 3 Staub, welcher zu einem Verstopfungszustand führt. Jedoch wird der Verstopfungssensor (Drucksensor) 8 in einem Fall, in wel chem aus irgendeinem Grund Staub in das Schmieröl gemischt ist, um dadurch einen Verstopfungszustand zu bewirken, das heißt, in einem Fall, in welchem aus irgendeinem Grund das Schmieröl nicht normal zugeführt wird, um dadurch eine abnor male Abgabe zu bewirken, betätigt, um dadurch das Auftreten einer Störung zu vermeiden. Ferner entfernt die Entlüftungs vorrichtung 4, welche aus einem porösen Material besteht, in einem Fall, in welchem die Luft gemischt ist, die gemischte Luft.

Nachfolgend wird die Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 beschrieben.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht der Schmierölpumpe für su perfeine Mengen 5. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist ein Stangen körper 30 angeordnet, welcher aus einem Großmagnetostriktions material mit einer positiven Charakteristik besteht, und ein Endabschnitt 30a des Stangenkörpers 30 in der Axialrichtung davon ist an einem Gehäuse 32 durch eine Vorspannungseinstell vorrichtung 31 befestigt. Als das Großmagnetostriktionsmateri al des Stangenkörpers 30 kann beispielsweise in geeigneter Weise ein Material mit dem Handelsnamen Terfelon-D, herge stellt von Edge Technologies Co. (Abteilung ETREMA), oder ein von TDK Co. hergestelltes magnetostriktives Material verwendet werden. Wenn ein Magnetfeld auf den Stangenkörper 30 durch ei ne Spule (welche später erörtert wird), die koaxial dazu ange ordnet ist, angewandt wird, so erfährt der Stangenkörper 30 eine Expansion in der Axialrichtung davon infolge einer magne tostriktiven Erscheinung (Joule-Effekt).

Die Vorspannungseinstellvorrichtung 31 kann beispielsweise eine Schraubenvorrichtung vorsehen, welche, wenn diese gedreht wird, in der Axialrichtung des Stangenkörpers 30 vorstehen kann, um gegen einen Endabschnitt 30a des Stangenkörpers 30 zu drücken. Bei dem anderen Endabschnitt 30b des Stangenkörpers 30 in der Axialrichtung davon ist ein Druckübertragungselement 34 angeordnet, welches den Stangenkörper 30 zu der Seite der Vorspannungseinstellvorrichtung 31 durch eine Bellevillefeder 33 erregen kann, um den Druck zu übertragen, ohne einen Zwi schenraum bezüglich der Axialrichtung des Stangenkörpers 30 zu erzeugen, während der Stangenkörper 30 durch das Druckübertra gungselement 34 mit einem Kolben 35 verbunden ist. Der Kolben 35 ist gleitfähig in dem Innenabschnitt eines Zylinders 36 an geordnet. Der Zylinder 36 ist in einer derartigen Weise ausge bildet, daß die Querfläche S von dessen Kolbengleitraum in ei ner Richtung, welche sich im rechten Winkel zu der Axialrich tung davon erstreckt, kleiner festgelegt ist als die Querflä che A des Stangenkörpers 30 in einer Richtung, welche sich im rechten Winkel zu der Axialrichtung davon erstreckt; ferner ist in dem Innenabschnitt des Zylinders 36 eine Pumpenkammer 37 ausgebildet. Der Zylinder 36 ist durch ein Rohr 38 mit dem Verstopfungssensor 8 verbunden (siehe Fig. 2). Hier kann, ob wohl ein Rückschlagventil nicht zwischen der Pumpenkammer 37 und dem Verstopfungssensor 8 vorgesehen ist, das Rückschlag ventil ebenfalls vorgesehen sein.

Ferner ist in dem Zylinder 36 ein Saugkanal 39 ausgebil det, welcher dazu verwendet wird, das Schmieröl 25 in die Pum penkammer 37 zu saugen. In dem Saugkanal 39 ist ein Saugventil 40 angeordnet; und das Saugventil 40 liefert ein Rückschlag ventil, welches verhindert, daß das Schmieröl 25 aus der Pum penkammer 37 ausläuft. Ferner ist die Querschnittsfläche Y des Durchflußkanals des Saugventils 40 größer festgelegt als die Querschnittsfläche der Auslaßöffnung 20a der Düse 20, vergrö ßert dargestellt in Fig. 4, während der Saugkanal 39 durch ein Schmieröllieferrohr 41 mit dem Schmieröltank 2 rohrverbunden ist. Daher kann das Schmieröl 25 von dem Schmieröltank 2 durch das Schmieröllieferrohr 41 zu der Pumpenkammer 37 geliefert werden, wohingegen verhindert wird, daß das Schmieröl 25 umge kehrt von der Pumpenkammer 37 zu dem Schmieröltank 2 fließt.

An dem Außenumfang des Stangenkörpers 30 ist koaxial eine Spule 43 angeordnet, und ferner ist an dem Außenumfang der Spule 43 ein Joch 44 angeordnet, welches aus einem Magnetmate rial besteht und in Verbindung mit dem Stangenkörper 30 einen Magnetkreis bildet. Das Joch 44, das Basisende des Zylinders 36 auf der Seite des Stangenkörpers 30 davon und ein Teil des Schmieröllieferrohrs 41 sind in dem Innenabschnitt des Gehäu ses 32 aufgenommen.

An die Spule 43 ist die Steuervorrichtung 6 elektrisch an geschlossen. Die Steuervorrichtung 6 gibt an die Spule 43 ei nen Strom aus, welcher dazu verwendet wird, ein Magnetfeld zu erzeugen. Infolge einer Anwendung dieses Stroms auf die Spule 43 empfängt der Stangenkörper 30 das von der Spule 43 erzeugte Magnetfeld und erfährt dadurch eine Expansion, so daß das Schmieröl 25 innerhalb der Pumpenkammer 35 durch das Rohr 38 geführt wird und aus der Düse 20 austritt.

Was die Form der Düse 20, dargestellt in Fig. 4, anbe langt, so ist der Auslaßöffnungsabschnitt 20a der Düse 20 in dem Vorderende des Durchflußkanals in einer geneigten Weise ausgebildet, so daß ein Rohr selbst in einem Raum angeordnet werden kann. In einem Fall, in welchem Platz in dem Rohrein bauraum vorhanden ist, kann die Düse in einer geraden Weise ausgebildet sein, und das Rohr kann schräg oder horizontal an einer Ölzufuhr-Zielposition eingebaut sein. Was die Schmierung in dem Innenabschnitt des Lagers anbelangt, so ist aufgrund der Tatsache, daß die Ölzufuhrmenge sehr fein ist, die Ölzu fuhr-Zielposition wichtig. Als Ölzufuhr-Zielposition wird, wie in Fig. 4 dargestellt, der Kontaktabschnitt zwischen dem In nenring und einer Kugel bevorzugt. Als Folge davon können ein Käfig und eine Außenlaufbahnfläche durch das Schmieröl 25 ge schmiert werden, welchem ermöglicht wird, infolge einer bezüg lich der Innenlaufbahnfläche erzeugten Zentrifugalkraft außen zu fließen. Beispielsweise kann der Durchmesser H der Ölzu fuhr-Zielposition derart festgelegt sein, daß H = (dC1 + Di1)/2 ist. Hier ist dC1 der Innendurchmesser des Käfigs, und Di1 ist der Außendurchmesser des Innenrings. Auf diese Weise kann, indem der Winkel und die Position der Düse 20 optimal bemessen werden, das Schmieröl an einer gewünschten Position in dem Innenabschnitt des Lagers in einer Nadelpunkt- Zufuhrweise genau zugeführt werden.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 beschrieben.

Fig. 5 zeigt ein Zeitdiagramm, welches die Zeitbeziehung zwischen auf die Spule 43 angewandten Strömen und der Abgabe des Schmieröls darstellt, und Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm, welches das Verfahren der durch die Steuervorrichtung 6 durch geführten Abgabemengenkorrektur zum Erhalten einer festen Men ge einer Ölabgabe darstellt.

In einem Fall, in welchem ein Strom von der Steuervorrich tung 6 an die Spule 43 in Übereinstimmung mit einem in (a) von Fig. 5 dargestellten Verlauf (61) ausgegeben wird, erzeugt die Spule 43 ein Magnetfeld, um dadurch an dem Stangenkörper 30, welcher aus einem Großmagnetostriktionsmaterial besteht, eine Expansion durchzuführen. Da eine Seite eines Endabschnitts 30a des Stangenkörpers 30 feststehend ist, erfolgt die Expansion des Stangenkörpers 30 in der Axialrichtung davon auf der Seite des anderen Endabschnitts 30b davon; und der Kolben 35 folgt diesem Expansionsvorgang und bewegt sich daher gemäß einem Verlauf (62) ähnlich einem Strom, dargestellt in (b) von Fig. 5.

Wenn sich der Kolben 35 bewegt, wird das Schmieröl 25 in nerhalb der Pumpenkammer 37 komprimiert, und der Druck inner halb des Zylinders 36 wird, wie in einem Druckerhöhungsverlauf in (c) von Fig. 5 dargestellt, erhöht. Infolge einer derarti gen Erhöhung des Drucks wird das Saugventil 40 in dem Saugka nal 39 geschlossen, so daß die in dem Vorderendabschnitt der Düse 20 bei der vorhergehenden Abgabe angesammelte Luft von der Düse 20 in einer Weise abgegeben wird, welche durch einen Abgabeverlauf (64) in (d) von Fig. 5 dargestellt ist. An schließend wird das Schmieröl 25 nach außen ausgehend von der Düse 20 mit hoher Geschwindigkeit in einem Abgabeverlauf (65) abgegeben, welcher in (e) von Fig. 5 dargestellt ist. Ferner wird in einem Fall, in welchem der Strom zu der Spule 43 sta bil wird, bewirkt, daß die Expansion des Stangenkörpers 30 aufhört, und der Druck der Pumpenkammer 37 wird infolge der Abgabe des Schmieröls 25 vermindert.

Anschließend erfolgt in einem Fall, in welchem die Ausgabe des Stroms von der Steuervorrichtung 6 zu der Spule 43 ge stoppt wird, eine Kontraktion des expandierten Stangenkörpers 30, so daß dieser zu dessen Ursprungszustand zurückkehrt, so daß die innere Kapazität der Pumpenkammer 37 erhöht wird. An schließend baut die Pumpenkammer 37, wie durch einen Druckver lauf (66) in (c) von Fig. 5 dargestellt, einen Unterdruck auf, mit der Folge, daß das Schmieröl 25, wie in einem Abgabever lauf (67) in (e) von Fig. 5 dargestellt, durch das Saugventil 40 zu der Pumpenkammer 37 zugeführt wird. Gleichzeitig strömt, wie durch einen Abgabeverlauf (68) in (d) von Fig. 5 darge stellt, auch eine kleine Menge von Luft von dem Vorderende der Düse ein.

Die Einströmmenge dieser Luft ist, verglichen mit der Zu fuhrmenge des Schmieröls 25, ausreichend klein. Was ferner die Einströmmenge des Schmieröls 25 und die Einströmmenge der Luft anbelangt, so ist aufgrund der Tatsache, daß die Querschnitts fläche des Düsendurchflußkanals in einer Richtung im rechten Winkel zu der Axialrichtung der Düse in ausreichendem Maße kleiner ist als die Querschnittsfläche des Durchflußkanals des Saugventils in einer Richtung im rechten Winkel zu der Axial richtung des Saugventils 40, und ferner aufgrund der Tatsache, daß das Saugventil 40 sich näher an dem Kolben 35 befindet als die Düse 20, die Übertragungszeit des Unterdrucks verkürzt, mit der Folge, daß die Menge des Schmieröls von dem Saugventil 40 größer wird als die Einströmmenge der Luft. Daher ist auch bei der nächsten Abgabebetätigung in ähnlicher Weise die Schmierölabgabe möglich.

Vorzugsweise kann das Volumen der Düsenöffnung der Düse 20 gleich oder größer sein als das Volumen der von der Düsenöff nung in dem oben erwähnten Saugschritt strömenden Luft. Der Grund hierfür ist wie folgt: das heißt, da der Widerstand der Luft, wenn die Luft durch die Düsenöffnung hindurch tritt, kleiner ist als der Widerstand des Schmieröls 25, wenn dieses durch eine Düsenöffnung hindurch tritt, ist in einem Fall, in welchem die Düsenöffnung vollständig mit Luft gefüllt ist, der Flüssigkeitswiderstand der Düsenöffnung kleiner als der des Rückschlagventils der Saugseite, was das Risiko erhöht, daß ein Einsaugen ausgehend von dem Rückschlagventil der Saugseite des Schmieröls 25 schwierig ist.

Es kann ferner ein Rückschlagventil zwischen der Pumpen kammer 37 und dem Rohr der Abgabeseite angeordnet sein. Ferner strömt auch in diesem Fall infolge einer Verzögerung des An sprechens des Rückschlagventils der Abgabeseite sowie infolge der Schließbetätigung des Ventils eine kleine Menge von Luft durch die Düsenöffnung ein; das heißt, es kann erwartet wer den, daß ein Risiko, daß das Schmieröl 25 von dem Vorderende der Düse herabtropft, vermieden wird, jedoch ist die Öltropf- Vorbeugungswirkung verringert.

Ferner erfolgt ein Einströmen der Luft aus der Düse 20 bei einer Kontraktion des Stangenkörpers 30, eine Abnahme des Vo lumens des Schmieröls 25, welche durch die Kompression des Schmieröls 25 innerhalb der inneren Kapazität zwischen dem Saugventil 40 und dem Ausgang der Düse hervorgerufen wird, und eine Zunahme der inneren Kapazität, welche durch die Druckver formung von Teilen, wie ein Zylinder und ein Rohr, bewirkt wird, welche die innere Kapazität definieren, wenngleich diese hinsichtlich ihrer Größe jeweils sehr gering sind. Um in der Lage zu sein, das Schmieröl 25 in einer gewünschten Menge aus der Düse 20 mit Genauigkeit abzugeben, ist es notwendig, die Abgabemenge unter Berücksichtigung dieser variablen Elemente festzulegen.

Angesichts dessen ist die Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom auf die Spule 43 von der Steuer vorrichtung 6 unter Berücksichtigung dieser variablen Elemente angewandt wird. Das heißt, bei dem vorliegenden Ausführungs beispiel, wie in Fig. 6 dargestellt, werden die "Volumenabnah memenge des Schmieröls bei Kompression", die "Zunahme der in neren Kapazität" und die "Luftsaugmenge bei Kontraktion des Stangenkörpers" als die wesentlichen variablen Elemente be trachtet; und der Strom wird unter Berücksichtigung dieser va riablen Elemente festgelegt. Die variablen Elemente können ferner weitere Elemente, wie die Temperatur des Schmieröls 25 und den Zähigkeitswiderstand des Schmieröls 25, umfassen.

Eine Verringerung der Kapazität der Pumpenkammer 37, wel che bewirkt wird, wenn der Stangenkörper 30 eine Expansion er fährt, wie in einer Gleichung (1) dargestellt, ist gleich der Summe aus der Menge der Luft, welche von der Düse 20 ein strömt, wenn der Stangenkörper 30 eine Kontraktion erfährt, der Volumenabnahmemenge des Schmieröls 25 innerhalb der inne ren Kapazität zwischen dem Saugventil 40 und dem Düsenausgang, wenn das Schmieröl 25 komprimiert wird, einer Zunahme der in neren Kapazität infolge der Druckverformung von Teilen, welche die innere Kapazität definieren, und einer erforderlichen Ab gabemenge des Schmieröls 25, welches von der Düse 20 abzugeben ist.

Verringerung der Kapazität der Pumpenkammer 37 (Kolben querschnittsfläche × Kolbenbewegungslänge)

= (Menge der Luft, welche von der Düse einströmt, wenn der Stangenkörper eine Kontraktion erfährt)
+ (Volumenabnahmemenge des Schmieröls infolge hohen Drucks)

+ (Zunahme der inneren Kapazität infolge hohen Drucks)

+ (erforderliche Abgabemenge Qrf) (1).

Durch Steuern des Stroms, welcher auf die Spule 43 ange wandt wird, in einer derartigen Weise, daß die Gleichung (1) erfüllt wird, kann eine sehr geringe Menge des Schmieröls 25, das heißt, in der Größenordnung von 0,0005-0,01 cc, intermit tierend mit hohen Geschwindigkeiten von etwa 10 m/Sek.-100 m/Sek. abgegeben werden.

Ferner können als die Werte der jeweiligen Elemente in der Gleichung (1) die gemessenen bzw. festgelegten Werte in Abhän gigkeit von einer verwendeten Spindelvorrichtung verwendet werden.

Die Abgabemenge des Schmieröls 25 kann gemäß einer Glei chung (2) ermittelt werden:

Qr = Δf (2).

Hier ist Qr[cc/Sek.] eine erforderliche Abgabemenge (eine festgelegte Abgabemenge), [cc/Schuß] ist eine Abgabemenge pro Vorgang bei Zuführung eines Nennstroms, und f[Schuß/Sek.] ist eine Vorgangsfrequenz (eine Zufuhrfrequenz), welche auf die Spule 43 anzuwenden ist.

Die berechnete festgelegte Abgabemenge Qr wird gemäß deren Wert in drei Fälle, welche in Fig. 7 dargestellt sind, unter gliedert und anschließend jeweils gesteuert.

Zuerst werden in einem Fall, in welchem die festgelegte Abgabemenge Qr gleich oder kleiner ist als eine Abgabemenge bei Ausführung des Minimalschusses mit der höchsten Vorgangs frequenz, das heißt, in dem Fall von (51), in welchem Qr Omin fmax gilt, eine Abgabemenge pro Vorgang und eine Vorgangs frequenz f jeweils in der folgenden Weise festgelegt:

Das heißt, = min, f = Qr/min.

Hier ist min[cc/Schuß] die minimale Abgabemenge pro Vor gang bei dem Minimalstrom, welcher gesteuert werden kann; bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist diese auf 0,001 [cc/Schuß] festgelegt. Ferner ist fmax[Schuß/Sek.] die höchste Vorgangsfrequenz, welche bei der vorliegenden Vorrichtung aus gegeben werden kann.

Daher ist eine endgültige festgelegte Abgabemenge (eine erforderlichen Abgabemenge) Qrf in diesem Fall gemäß einer Gleichung (3) festgelegt.

Qrf = min × (Qr/min) (3)

Ferner werden in dem Fall von (52), in welchem eine fest gelegte Abgabemenge Qr gleich min fmax < max fmax ist (hier ist max[cc/Schuß] die maximale Abgabemenge pro Vorgang bei dem steuerbaren Maximalstrom), eine Abgabemenge pro Vor gang und eine Vorgangsfrequenz f in einem Positionsvorgang je weils in der folgenden Weise festgelegt:

Das heißt, = Qr/fmax, f = fmax.

Daher wird eine endgültige festgelegte Abgabemenge (eine erforderliche Abgabemenge) Qrf in diesem Fall gemäß einer Gleichung (4) festgelegt.

Das heißt, Qrf = (Qr/fmax) × max (4)

Und in dem Fall von (53), in welchem eine festgelegte Ab gabemenge Qr derart festgelegt wird, daß max fmax < Qr gilt, wird aufgrund der Tatsache, daß diese Menge die Abgabe fähigkeit der vorliegenden Vorrichtung übersteigt, ein Abga bemmißbilligungssignal von der Steuervorrichtung 6 ausgegeben (siehe Fig. 6).

Folglich können gemäß der oben erwähnten Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 die folgenden Wirkungen geliefert wer den.

Das heißt, in dem Kontraktionszustand des Stangenkörpers 30 kann aufgrund der Tatsache, daß die Luft von der Düse 20 einströmt und das Vorderende der Flüssigkeitsfläche des Schmieröls dadurch zu dem Innenabschnitt der Düse bewegt wird, verhindert werden, daß das Schmieröl herabtropft, wenn die vorliegende Pumpe außer Betrieb ist.

Ferner wird in dem Expansionszustand des Stangenkörpers 30 während der Zeit, zu welcher die Luft in dem Vorderende der Düse herausgedrückt wird, der Druck des Schmieröls 25 inner halb des Zylinders 36 erhöht. Aus diesem Grund kommt es zu ei ner kleinen Verzögerung in der Zeit, welche benötigt wird, um das Schmieröl 25 aus dem Düsenende abzugeben. Jedoch wird die se Verzögerungszeit durch die Zeit aufgehoben, welche benötigt wird, um das Schmieröl 25 bis auf einen gegebenen Druck zu er höhen. Als Folge davon kann zu der Abgabezeit des Schmieröls 25 eine hohen Abgabegeschwindigkeit erreicht werden, welche nahe einer gegebenen Geschwindigkeit ist, was es ermöglicht, eine Möglichkeit zu verringern, daß das Schmieröl 25 mit einer Geschwindigkeit, welche geringer ist als die gegebene Ge schwindigkeit, abgegeben werden kann.

Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß die Querschnitts fläche S des Zylinders 36 in einer Richtung im rechten Winkel zu der Axialrichtung davon kleiner festgelegt ist als die Querschnittsfläche A des Stangenkörpers 30, der Druck des Schmieröls 25 innerhalb des Zylinders höher gemacht werden als der in dem Stangenkörper 30 selbst erzeugte Druck, was es er möglicht, das Schmieröl 25 bei einem höheren Druck abzugeben.

Und indem das Schmieröl 25 in direkten Kontakt mit der zu schmierenden Fläche gebracht wird, wird die Notwendigkeit ei nes Vorsehens einer Luftpumpe, welche verwendet wird, um das Schmieröl 25 zu liefern, beseitigt.

Ferner können, wenn der Druck des Schmieröls 25 innerhalb des Zylinders bis auf einen hohen Druck erhöht wird, die Kom pression des Schmieröls 25 und die Expansion des Zylinders 36 nicht vernachlässigt werden; jedoch kann, da der auf die Spule 43 anzuwendende Strom um diese variablen Elemente korrigiert wird, eine gewünschte Abgabemenge mit hoher Genauigkeit er reicht werden.

Ferner besteht aufgrund der Tatsache, daß der Spulenstrom gesteuert wird, um dadurch in der Lage zu sein, die Schmier flächenkontaktmenge des Schmieröls 25 einfach einzustellen, keine Notwendigkeit eines Vorsehens eines Festmengenventils. Dies ermöglicht die Realisierung einer Schmiervorrichtung, welche eine einfache Struktur und eine kompakte Größe auf weist.

Ferner kann die Steuervorrichtung 6 auch eine Vorrichtung sein, welche die Drehgeschwindigkeit eines zu schmierenden Ro tationskörpers erfaßt und einen der Spule 43 zuzuführenden Strom mit einem Stromwert entsprechend dem Erfassungssignal und/oder eine Stromzufuhrfrequenz entsprechend dem Erfassungs signal liefert, wodurch eine Abgabemenge des Schmieröls einge stellt wird. In diesem Fall kann das Schmieröl 25 in der opti malen Menge zugeführt werden, welche sich gemäß der Drehge schwindigkeit des Rotationskörpers ändern kann. Dies kann nicht nur die übermäßige Zufuhr des Schmieröls 25 verhindern, sondern ferner immer die optimale Schmierwirkung liefern.

Beispielsweise wird die Drehgeschwindigkeit einer Welle (eines Rotationskörpers) eines Lagers, zu welchem das Schmier öl zuzuführen ist, durch einen Kodierer erfaßt, und daher die derart erhaltende Drehgeschwindigkeit wird in die Steuervor richtung 6 eingegeben. Die Steuervorrichtung 6 gibt einen Spu lenstrom aus, während sie den Stromwert und die Vorgangsfre quenz eines auf die Spule 43 anzuwendenden Ansteuerungsstrom in einer derartigen Weise einstellt, daß dann, wenn die Dreh geschwindigkeit hoch ist, das Schmieröl 25 in einer großen Menge zugeführt werden kann, und dann, wenn die Drehgeschwindigkeit niedrig ist, das Schmieröl 25 in einer kleinen Menge zugeführt werden kann.

Ferner zeigt Fig. 8 den Schaltungsaufbau der bei der Schmiervorrichtung verwendeten Spulensteuervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Steuervorrichtung 6 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mit der Spule 43 verbunden, welche verwendet wird, um an dem Stangenkörper 30 eine Expansion auszuführen, welcher aus dem in Fig. 3 dar gestellten Großmagnetostriktionselement besteht, und steuert die Anwendung eines Stroms auf die Spule 43.

Wie in Fig. 8 dargestellt, umfaßt die Steuervorrichtung 6 eine Hochspannungsquelle 161, welche bewirkt, daß ein ange wandter Strom plötzlich ansteigt, eine Niederspannungsquelle 162 zum Erhalten einer erforderlichen Abgabemenge des Schmier öls nach dem Anstieg des angewandten Stroms und zwei Transis toren (FET) Tr1 und Tr2, welche jeweils verwendet werden, um diese Spannungsquellen 161 und 162 gemäß den Ausgangssignalen zweier Komparatoren 163 und 164 zu schalten.

Was die Wirkungsweise der Steuervorrichtung 6 anbelangt, so wird in einem Fall, in welchem Tr1 und Tr2 beide zuerst eingeschaltet werden, ein Strom durch die Hochspannungsquelle 161 und die Niederspannungsquelle 162 der Spule zugeführt. An schließend steigt, wie durch eine Stromwellenform in Fig. 9 dargestellt, der Spulenstrom plötzlich bis auf einen Anfangs druck-Setzwert (einen ersten Stromwert) an. Die Anstiegskenn linie des Spulenstroms ist durch eine Gleichung (5) beschrie ben.

I(t) = E/R [1-exp {-rt/L}] (5)

wobei:
I: Strom;
E: Spannung;
r: Widerstand und
L: Induktivität.

Beispielsweise erreicht unter der Voraussetzung, daß der Spulenwiderstand r gleich 1, 7 [], die Induktivität L gleich 5 [mH] und die Spannung gleich 200 [V] ist, der Strom I(t) 5 [A] bei der Durchgangszeit t von 128 [µs] gemäß der obigen Glei chung.

Wie in Fig. 9 dargestellt, erfaßt in einem Fall, in wel chem 5 [A] als der Anfangsdruck-Setzwert festgelegt ist, die Steuervorrichtung 6, daß der Strom 5 [A] erreicht, so daß die Steuervorrichtung 6 Tr1 ausschaltet. In Reaktion darauf wird der Strom lediglich von der Seite der Niederspannungsquelle davon der Spule zugeführt. Die dann anliegende Spannung E der Niederspannungsquelle kann in der folgenden Weise ermittelt werden.

Wenn die Querschnittsfläche der Düse ausgedrückt ist als Sn [mm²], die Querschnittsfläche der inneren Kapazität des Zy linders ausgedrückt ist als Sc [mm²], die Expansion des Groß magnetostriktionselements ausgedrückt ist als L [mm²/A], so kann die Expansionsgeschwindigkeit vm [mm/s] des Großmagne tostriktionselements, welche erforderlich ist, um eine erfor derliche Abgabegeschwindigkeit v [mm/s] erhalten, ausgedrückt durch eine Gleichung (6).

vm = v Sn/Sc (6)

Ferner kann die erforderliche Zunahmegeschwindigkeit I' [A/s] des Stroms durch eine Gleichung (7) ausgedrückt werden.

I' = vm/L (7)

Beispielsweise beträgt unter der Voraussetzung, daß die Querschnittsfläche Sn der Düse gleich 0,008 [mm²], eine erfor derliche Abgabegeschwindigkeit v gleich 50000 [mm/s] und die Querschnittsfläche Sc der inneren Kapazität des Zylinders gleich 30 [mm²] ist, die erforderliche Expansionsgeschwindig keit vm des Großmagnetostriktionselements gleich 13,3 [mm/s].

Ferner beträgt unter der Voraussetzung, daß die Expansion L des Großmagnetostriktionselements gleich 0,01 [mm/A] ist, die erforderliche Zunahmegeschwindigkeit I des Stroms 1330s] [A/s].

Ferner kann unter der Voraussetzung, daß die Abgabemenge gleich 1 [mm³] ist, die erforderliche Stromzunahme I in der folgenden Weise erhalten werden: Das heißt,

I = 1/(Sc L)
= 3,3 [A].

Eine erforderliche Zeit T, welche benötigt wird, um diesem Stromwert zu erreichen, kann ebenfalls in der folgenden Weise erhalten werden: Das heißt,

T = 3,3/1330 = 2,48 × 10^-3 [s].

Wenn die obigen jeweiligen Parameter in die Gleichung (5) eingesetzt werden, so beträgt die Spannung E 18,3 [V]. Daher kann unter der obigen Bedingung diese Spannung E als der Span nungswert der Niederspannungsquelle 162 festgelegt werden.

Auf diese Weise kann durch Festlegen der Spannung der Nie derspannungsquelle als ein gemäß der Abgabegeschwindigkeit zu bestimmender Spannungswert eine gewünschte Abgabegeschwindig keit bei einer gegebenen Pumpe erhalten werden. Und wenn die Zeit T nach erreichen eines Anfangsbeanspruchungs-Setzwerts durch den Stromwert verstreicht, das heißt, wenn eine ge wünschte Abgabemenge erhalten wird, so wird Tr2 ebenfalls aus geschaltet, um dadurch den Spulenstrom zu unterbrechen. In ei nem Fall, in welchem die Erzeugung des Spulenstroms infolge der Ein- und Aus-Betätigungen von Tr1 und Tr2 bei einer gege benen Vorgangsfrequenz erreicht werden, kann das Schmiermittel intermittierend von der Schmiervorrichtung abgegeben werden.

Gemäß dem vorliegenden System kann, verglichen mit einem Tropfersystem, bei welchem ein Strom durch Rückkoppeln des Stroms gesteuert wird, und einem Impulsbreiten-Steuersystem, die Schaltung der Steuervorrichtung in einer derartigen Weise aufgebaut sein, daß Energie eingespart und deren Kosten ge senkt werden kann.

Ferner ist die Schaltung gemäß dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel eine Schaltung, bei welcher der Spannungswert gemäß dem Stromwert der Spule automatisch umgeschaltet und ausgeschaltet werden kann. Jedoch kann der Spannungswert auch durch einen Zeitgeber umgeschaltet und ausgeschaltet werden.

Ferner wird in Fig. 9 der Strom ausgeschaltet, nachdem der Stromwert einen erforderlichen Abgabemengenwert erreicht hat. In diesem Fall kann der Stromwert vorzugsweise allmählich ver ringert werden, um zu verhindern, daß eine Kavitation inner halb der Pumpenkammer auftritt.

Ferner ist Fig. 10 eine graphische Darstellung eines Bei spiels von Änderungen des Spulenstroms bezüglich des Zeitver laufs. Ferner ist auch in diesem Fall die Induktivität L der Spule gleich 5 [mH] und der Widerstand r gleich 1,7 [].

Wie in Fig. 9 dargestellt, wird durch ein Einschalten so wohl von Tr1 als auch von Tr2 der Steuervorrichtung 6, um da durch eine hohe Spannung anzulegen, bewirkt, daß der Spulen strom plötzlich ansteigt.

Als nächstes wird Tr1 ausgeschaltet, um dadurch das Schmiermittel bei einer gegebenen Abgabegeschwindigkeit ledig lich durch die Niederspannungsquelle abzugeben. In Fig. 10 sind die Spannungswerte der Niederspannungsquelle in drei Ar ten, das heißt, 24 [V], 18 [V] und 12 [V], dargestellt; und die Spannung E bei dem oben erwähnten Berechnungsbeispiel, welche 18,3 [V] beträgt, ist beinahe gleich wie bei dem vor liegenden Berechnungsbeispiel, bei welchem diese 18 [V] be trägt.

Ferner ist die Schmiervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer derartigen Weise aufgebaut, daß diese eine Störung, wie etwa ein Auslaufen eines Schmiermit tels oder einen Verstopfungszustand, erfassen kann, um dadurch den Betriebszustand der Pumpe zu überwachen.

Zuerst erfolgt nachfolgend eine Beschreibung der Eigen schaften des magnetostriktiven Elements. Als die typischen Ei genschaften des magnetostriktiven Elements können die folgen den beiden Eigenschafen angegeben werden.

Eine von diesen ist eine Eigenschaft, welche als Joule- Effekt bezeichnet wird, infolge welcher das magnetostriktive Element durch ein auf das magnetostriktive Element wirkendes Magnetfeld deformiert werden kann. Wie oben beschrieben, ist die magnetostriktive Pumpe derart aufgebaut, daß diese ein Magnetfeld auf ein magnetostriktives Element unter Verwendung dieser Eigenschaft anwendet, um dadurch eine Expansion an dem magnetostriktiven Element zu bewirken, um in der Lage zu sein, einen Kolben anzutreiben.

Die andere ist eine Eigenschaft, welche als Villari-Effekt bezeichnet wird. Der Villari-Effekt ist ein Effekt, bei, wel chem sich die Permeabilität eines magnetostriktiven Elements gemäß Beanspruchungen, welche auf das magnetostriktive Element aufgebracht werden, ändert. Wenn eine Spule zum Antrieb in ei nem magnetostriktiven Element angeordnet ist, so kann die In duktivität der Spule infolge des Villari-Effekts geändert wer den. Generell verringert sich bei einem Großmagnetostriktions material in einem Fall, in welchem die Beanspruchung bis auf etwa 1 [MPa] ansteigt, die Induktivität um etwa 30% bezüglich der Induktivität bei einer Beanspruchung von Null.

Eine Störungserfassung ist unter Verwendung dieses Villa ri-Effekts in der folgenden Weise möglich. Das heißt, unter der Voraussetzung, daß bei einer Normalbetrieb einer Schmier vorrichtung der Druck innerhalb eines Zylinders beispielsweise etwa 4 [MPa] und die Querschnittsfläche eines Kolbens ¼ der Querschnittsfläche eines Großmagnetostriktionselements be trägt, beträgt die Beanspruchung des Großmagnetostriktionsele ments etwa 1 [MPa]. In diesem Fall ist die Abnahmerate der In duktivität der Spule mit dem Großmagnetostriktionselement gleich einer Abnahmerate entsprechend der vorliegenden Bean spruchung, das heißt, etwa 30%.

Hier steigt in einem Fall, in welchem eine Störung in der Schmiervorrichtung auftritt und die Düse verstopft, der Druck innerhalb des Zylinders bis auf einen hohen Druck in dem Be reich von 30-40 [MPa] an, und auch die Beanspruchung des Großmagnetostriktionselements steigt entsprechend diesem Zy linderdruck an, mit der Folge, daß die Abnahmerate der Induk tivität der Spule etwa 40% beträgt. Hingegen sind in einem Fall, in welchem ein Auslaufen eines Schmiermittels innerhalb der Großmagnetostriktionsmaterialpumpe auftritt, der Druck in nerhalb des Zylinders und die Beanspruchung des Großmagne tostriktionselements beide beinahe Null, und die Abnahmerate der Induktivität der Spule beträgt ebenfalls beinahe Null.

Auf diese Weise ändert sich in einem Fall, in welchem eine beliebige Störung des Betriebszustands der Großmagnetostrikti onsmaterialpumpe der Schmiervorrichtung auftritt, die Abnahme rate der Induktivität der Spule in hohem Maße von 0% bis 40%.

Ferner kann die Anstiegskennlinie eines in einer Spule fließenden Stroms, wie oben beschrieben, durch die Gleichung (5) beschrieben werden.

Gemäß der Gleichung (5), wie in Fig. 11 dargestellt, steigt ein in der Spule fließender Strom I später als ein Sollwert an; und andererseits steigt der Strom I, wenn die Ab nahme der Induktivität der Spule groß ist, früher ist als der Sollwert.

Auf diese Weise kann durch Erfassen der Anstiegszeit des in der Spule fließenden Stroms die Abnahmerate der Induktivi tät der Spule, das heißt, die Beanspruchung des Großmagne tostriktionselements, erfaßt werden.

Dank der Anstiegskennlinie des Stroms, wie in Fig. 12 dar gestellt, ist es durch Überwachen eines in der Spule 43 flie ßenden Stroms unter Verwendung eines Erfassungswiderstands 167 und einer Strombeurteilungsvorrichtung 168 möglich zu beurtei len, ob der Betriebszustand der Großmagnetostriktionsmaterial pumpe gut ist oder nicht. Der Erfassungswiderstand 167 und die Strombeurteilungsvorrichtung 168 entsprechen jeweils einer Strommeßvorrichtung und einer Störungsbeurteilungsvorrichtung.

Das heißt, in einem Fall, in welchem die Anstiegszeit des in der Spule 43 fließenden Stroms beinahe gleich dem Sollwert ist, kann festgestellt werden, daß die Großmagnetostriktions materialpumpe richtig arbeitet. In einem Fall, in welchem die Anstiegszeit des Stroms früher ist als der Sollwert, kann festgestellt werden, daß der Druck innerhalb des Zylinders 36 veranlaßt wird, anzusteigen, beispielsweise infolge des Ver stopfungszustands der Düse 20, und eine große Beanspruchung in dem Großmagnetostriktionselement erzeugt wurde. Ferner kann in einem Fall, in welchem die Anstiegszeit des Stroms später ist als der Sollwert, festgestellt werden, daß eine Störung, wie etwa das Auslaufen des Schmiermittels aus dem Durchflußkanal des Schmiermittels, aufgetreten ist und lediglich eine kleine Beanspruchung in dem Großmagnetostriktionselement erzeugt wur de.

Ferner ist Fig. 13 ein Blockdiagramm der schematischen Struktur der Beurteilungsvorrichtung 168, und Fig. 14 ist ein Zeitdiagramm, welche Impulssignale, die jeweils in Entspre chung zu Abgabeintervallen erzeugt werden, sowie Sensoraus gangssignale bei einem stabilen und einem abnormalen Betriebs fall der Schmiervorrichtung darstellt. In diesem Fall sind Signale in der Zeit, zu welcher die Schmiervorrichtung sich in dem Abgabezustand befindet, und Erfassungssignale in dem nor malen und dem abnormalen Zustand verschieden, das heißt, Sig nale in der Zeit entsprechend der Impulsausgabezeit ta, darge stellt in Fig. 14, werden erfaßt.

Bei Erfassen des Auftretens eines abnormalen Zustands wäh rend des stabilen Betriebs der Schmiervorrichtung wird zuerst, ob sich der vorliegende Betriebszustand in einem Entlüftungs zustand in der Startstufe befindet oder nicht, durch Verglei chen der Anzahl von Zyklen und des Hubs des Kolbens 35 mit den jeweiligen Setzwerten davon beurteilt. Wird festgestellt, daß sich der vorliegende Betriebszustand nicht in der Startstufe befindet, so wird die Ausgabe des Spulenstroms mit einem Setz wert 1 verglichen, welcher ein Setzwert für den Normalbetrieb ist. In einem Fall, bei welchem die Ausgabe des Spulenstroms in den Bereich der unteren bis oberen Grenze des Setzwerts 1 fällt, bleibt der aktuelle Betrieb des Stroms wie er ist; und, andererseits, in einem Fall, in welchem diese sich außerhalb des Bereichs des Setzwerts 1 befindet, gibt die Beurteilungs vorrichtung 168 ein Stoppsignal zum Stoppen des Betriebs der Schmiervorrichtung aus. Infolgedessen sind die Erfassung des Auftretens eines abnormalen Zustands bei stabilem Betrieb und das Stoppen der Schmiervorrichtung möglich.

Ein in Fig. 13 dargestellter Impulsgenerator 140 verbindet ein Signal zum Steuern des intermittierenden Betriebs der Schmiervorrichtung mit der Beurteilungsvorrichtung 168 bzw. verbindet ein derartiges Signal mit einem in der Beurteilungs vorrichtung 168 eingebauten Zeitgeber bzw. einem getrennt vor gesehenen Zeitgeber, um dadurch ein Ausgangssignal von einem Sensor entsprechend der Impulsausgabezeit ta, dargestellt in Fig. 14, zu überwachen. Ferner kann als Beurteilungsvorrich tung 168 nicht nur die Schmiervorrichtung, sondern ebenso ein Computer verwendet werden, welcher den Betrieb einer Vorrich tung steuert, bei welchem die Schmiervorrichtung verwendet wird.

Wie oben beschrieben, wird aufgrund der Tatsache, daß eine enge Beziehung zwischen dem Druck des Innenabschnitts des Zy linders 36 und der Abgabe des Schmieröls von der Düse 20 be steht, wenn der Anstieg des Stroms der Spule 43 von dem Soll zielwert abweicht, angenommen, daß die Abgabe des Schmiermit tels von der Düse 20 ebenso fehlerhaft ist.

Hier wird bezugnehmend auf ein Beispiel, bei welchem die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung als Vorrichtung zum Zufüh ren des Schmiermittels zu dem Wälzlager einer Hochgeschwindig keitsspindel verwendet wird, wenn erfaßt wird, daß die An stiegskennlinie des Spulenstroms von dem Zielwert abweicht, ermöglicht, daß die Strombeurteilungsvorrichtung 168 ein ab normales Signal ausgibt, um dadurch in der Lage zu sein, eine Regelung mit Rückführung zu erzwingen, beispielsweise die Dre hung der Hochgeschwindigkeitsspindel sofort zu stoppen.

Ferner ist das vorliegende Ausführungsbeispiel derart auf gebaut, daß eine Entlüftungsbeendigung von der Düse erfaßt werden kann.

Wie zuvor beschrieben, verringert sich dank des Villari- Effekts, welcher eine der Haupteigenschaften eines magne tostriktiven Elements ist, bezüglich der Induktivität, wenn eine Beanspruchung des Großmagnetostriktionselements Null ist, die Induktivität bei einer Beanspruchung von 1 [MPa] um etwa 30%.

Infolge der obigen Beziehung ist die Schnelligkeit des An stiegs eines in einer Spule fließenden Stroms, dargestellt in Fig. 15, mit einer Beanspruchung verbunden, welche ein Groß magnetostriktionselement erfährt, das heißt, diese ist mit dem Druck in dem Innenabschnitt eines Zylinders verbunden.

Daher kann durch Erfassen eines in einer Spule fließenden Stroms, dargestellt in Fig. 16, unter Verwendung des Erfas sungswiderstands 167 und einer Strombeurteilungsvorrichtung 168 (welche jeweils einer Strommeßvorrichtung und Luftgemisch vorrichtung entsprechen), dargestellt in Fig. 12, eine Beendi gung einer Entlüftung einer Großmagnetostriktionsmaterialpumpe beurteilt werden.

Mit anderen Worten, bei Erfassen der Entlüftungsbeendigung bei der Startzeit des Betriebs der Schmiervorrichtung wird, wenn die Anstiegskennlinie des Stroms mit der Kennlinie des Stroms in dem Normalzustand davon verglichen wird, in dem Fall, bei welchem die Stromanstiegszeit länger ist als eine gegebene stabile Zeit, das heißt, wenn der Stromwert nach der Zeit t klein ist, beurteilt, daß die Luft innerhalb des Zylin der 36 und innerhalb des Schmierdurchflußkanals verbleibt. Verbleibt die Luft, so wird, um die Luft in kurzer Zeit zu entfernen, die Großmagnetostriktionsmaterialpumpe durch die Steuervorrichtung 6, dargestellt in Fig. 3, derart betrieben, daß der Kolben 36 in einem schnelleren Zyklus angetrieben wer den kann als bei dem stabilen Zustand davon, sowie mit großem Hub. Anschließend wird, wenn die Entlüftung beendet ist, das heißt, wenn der Stromwert zu dem stabilen Wert wird, die Groß magnetostriktionsmaterialpumpe zu deren Betrieb stabilen Zu stands zurückgeführt.

Infolgedessen kann beispielsweise, wenn die Schmiervor richtung zum ersten Mal betrieben wird bzw. wenn der Betrieb der Schmiervorrichtung am Morgen gestartet wird, die Entlüf tung automatisch in kurzer Zeit beendet werden.

Fig. 17 ist ein Blockdiagramm der schematischen Struktur der Beurteilungsvorrichtung 168, welche dazu verwendet wird, die Entlüftungsbeendigung zu beurteilen, und Fig. 18 ist ein Zeitdiagramm von Impulssignalen, welche entsprechend Abgabein tervallen zu erzeugen sind, sowie von Sensorausgangssignalen in der Luftmischzeit und in der Entlüftungsbeendigungszeit, wenn die Schmiervorrichtung gestartet wird. In diesem Fall er faßt die Beurteilungsvorrichtung 168 ein Signal, welches der Zeit entspricht, zu welcher sich nicht nur die Schmiervorrich tung in dem Abgabezustand befindet, sondern ebenso ein Unter schied hinsichtlich eines Erfassungssignals zwischen dem Nor malzustand und dem Luftgemischzustand besteht, das heißt, ein Signal, welches der Impulsausgabezeit ta, dargestellt in Fig. 18, entspricht. In ähnlicher Weise wie oben beschrieben wird im Falle einer Erfassung der Entlüftungsbeendigung, ob sich der vorliegende Betriebszustand in dem Entlüftungszustand in der Startzeit der Schmiervorrichtung befindet oder nicht, be urteilt durch Vergleichen der Anzahl von Zyklen und Hüben des Kolbens 35 mit den jeweiligen Setzwerten davon. Ist der Be triebszustand die Startzeit, so wird das Ausgangssignal des Drucksensors mit dem Setzwert 2 verglichen, welcher ein Setz wert in dem Normalzustand ist. In einem Fall, in welchem das Ausgangssignal des Drucksensors kleiner als der Setzwert 2 und außerhalb des Setzbereich ist, kann der derzeitige Betrieb fortfahren. Hingegen wird in einem Fall, in welchem dieses gleich dem Setzwert 2 bzw. größer als dieser ist, ein Signal erzeugt, welches zeigt, daß sich der Betrieb in dem stabilen Zustand befindet.

Auf diese Weise kann erfaßt werden, ob die Entlüftung be endet ist oder nicht, und die Zahl der Zyklen und der Hub des Kolbens 5 können zu dem Zustand eines stabilen Betriebs umge schaltet werden.

Ein in Fig. 17 dargestellter Impulsgenerator 140 verbindet ein Signal zum Steuern des intermittierenden Betriebs der Schmiervorrichtung mit der Beurteilungsvorrichtung 168 oder verbindet ein derartiges Signal mit einem in der Beurteilungs vorrichtung 168 eingebauten Zeitgeber bzw. einem getrennt vor gesehenen Zeitgeber, um dadurch ein Ausgangssignal von einem Sensor entsprechend der Impulsausgabezeit ta, dargestellt in Fig. 18, zu überwachen. Ferner kann als Beurteilungsvorrich tung 168 nicht lediglich die vorliegende Schmiervorrichtung verwendet werden, sondern ebenso ein Computer, welcher den Be trieb einer Vorrichtung steuert, bei welcher die Schmiervor richtung verwendet wird.

Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung eines Leistungs tests, welcher an der Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 ausgeführt wird.

Fig. 19 und 20 sind jeweils schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels, bei welchem die Leistung der Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 durchgeführt wurde. Hier erfolgt eine Beschreibung der Ergebnisse, welche jeweils erzielt wurden durch Prüfen des Einflusses eines Luftvorhangs auf die Düse 20 bei der Hochgeschwindigkeitsdrehung der Spin del, wenn der Abgabezustand des Schmieröls 25 durch eine CCD- Kamera 56 visualisiert und auf einem Videoband aufgezeichnet wurde, der Beziehung des Innendurchmessers und der Länge eines Rohrs zu der Abgabegeschwindigkeit, und der Beziehung zwischen dem Innendurchmesser eines Rohrs und der Abgabeölmenge. Ferner wird als Rohrmaterial Metall, wie rostfreier Austenitstahl SUS 316, und Kunststoffe, wie PEEK (Polyether-Ether-Keton) verwen det. Jedoch kann ferner weiteres Material, wie ein gewöhnli ches Eisen/Stahl-Material, nicht-metallisches Alumini um/Kupfer-Material, Kunststoffmaterial und Keramikmaterial, verwendet werden.

Die vorliegende Leistungsprüfung wurde ausgeführt unter einem strengeren Zustand (das heißt, unter einem Zustand, wel cher leicht durch den Luftvorhang beeinflußt werden kann), durch Festlegen des Abstands zwischen dem Vorderende der Düse und dem Lager als etwa 50 mm, was viel länger ist als der Nor malabstand (etwa 10 mm).

Eine Zufuhr des Schmieröls zu dem Innenabschnitt des La gers wurde derart festgelegt, daß das Schmieröl den Kontaktab schnitt zwischen dem Innenring und den Wälzkörpern schmieren kann, während der Zustand einer Schmierölzufuhr visualisiert und mit einem Videoband aufgezeichnet wurde. Eine Visualisier vorrichtung besteht aus einem Röhrenblitz 55, einer CCD-Kamera 56, einer Steuervorrichtung 57 zum Steuern des Röhrenblitzes 55 und der CCD-Kamera 56, ein Videobandgerät 58 zum Aufzeich nen von Videosignalen von der CCD-Kamera 56, und einen Monitor 59 zum Anzeigen der Bildet, welche durch das Videobandgerät 58 aufgezeichnet wurden.

Die Visualisiervorrichtung wurde dazu verwendet, den Schmierzustand, in welchem das Schmieröl 25 von der Düse 20 abgegeben wurde, mittels Röhrenblitz zu beobachten. Als Schmieröl wurde Mineralöl VG22 (dynamische Viskosität: 22 cSt bei einer Temperatur von 40°C) verwendet.

Auf diese Weise wurde der Abgabezustand des Schmieröls 25 visualisiert und unter verschiedenen Zuständen geprüft. Infol gedessen könnte bestätigt werden, daß das Schmieröl 25 in ei ner Feinmenge durch die Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 zugeführt werden kann, ohne durch einen Luftvorhang beeinflußt zu werden, welcher in dem Innenabschnitt des Lagers auftritt. Ferner könne ebenso der Optimalabgabezustand festgestellt wer den. Hier wurde die Abgabegeschwindigkeit, welche frei von dem Einfluß des in dem Innenabschnitt des Lagers auftretenden Luftvorhangs ist, auf gleich oder mehr als 10% der Umfangsge schwindigkeit der Innenringschulter auf der Grundlage vorheri ger Ergebnisse festgelegt. Beispielsweise liefert eine Um fangsgeschwindigkeit bei einem Lager mit einem Außenringdurch messer von 160 mm, einem Innenringdurchmesser von 100 mm und einem Wälzkreisdurchmesser des Wälzelements dm = 132,5 mm bei einer Position des Wälzkreisdurchmesser des Wälzelements dm 131,8 m/Sek. in dem Fall einer Drehgeschwindigkeit von N = 19000 UpM. Das heißt, die Abgabegeschwindigkeit 13 m/Sek., was etwa 10% der Umfangsgeschwindigkeit ist, liefert einen Stan dard, und der Abgabezustand kann, da dieser Wert und die Abga bemenge größer sind, breiter festgelegt werden.

Ferner stellen Fig. 21 bis 23 jeweils die Prüfungsergeb nisse des Abgabezustands des Schmieröls dar.

Fig. 21 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwi schen dem Auslaßinnendurchmesser der Düse 20 und der Abgabege schwindigkeit, welche die Ergebnisse darstellt, welche erhal ten werden wenn die Prüfung mit den Auslaßinnendurchmessern der Düse als Parameter durchgeführt wird. Wie in Fig. 21 dar gestellt, ist die Abgabemenge desto kleiner und die Abgabege schwindigkeit desto größer, je kleiner der Auslaßinnendurch messer der Düse ist. Ferner nahmen als Folge der Prüfung in einem Fall, in welchem der Auslaßinnendurchmesser der Düse kleiner als 0,08 mm war 31014 00070 552 001000280000000200012000285913090300040 0002010011659 00004 30895Änderungen in der Ölabgabemenge zu; und in dem Fall, in welchem der Düsenauslaßdurchmesser größer als 0,6 mm war, zeigt die Abgabegeschwindigkeit einen unzurei chenden Wert, welcher gleich 13 m/Sek. oder weniger ist. Daher ist bevorzugt, daß der effektive Bereichswert des Auslaßdurch messers der Düse 0,08 bis 0,6 mm betragen kann. In diesem Be reich wird das Schmieröl mit einer Abgabegeschwindigkeit von 13-70 m/Sek. und in einer Ölabgabemenge von 0,0008-0,004 cc pro Schuß abgegeben. Ferner ist es, wenn ein Gleichgewicht zwischen einer Abgabegeschwindigkeit und einer Ölabgabemenge bei einer hohen Geschwindigkeit berücksichtigt wird, insbeson dere bevorzugt, daß der Düsenauslaßdurchmesser in dem Bereich von 0,1-0,5 mm festgesetzt werden kann. In diesem Fall wird das Schmieröl mit einer Abgabegeschwindigkeit von 25-68 m/Sek. und in einer Ölabgabemenge von 0,0001 cc-0,003 cc pro Schuß ab gegeben.

Ferner werden die Abgabegeschwindigkeit und die Ölabgabe menge durch die für Schmieröl charakteristische kinematische Viskosität beeinflußt; beispielsweise liegt bei Schmieröl mit einer kinematischen Viskosität von 5 cSt-50 cSt bei einer Tempe ratur von 40°C die Abgabegeschwindigkeit in dem Bereich von 10 m/Sek.-100 m/Sek., während die Ölabgabemenge in dem Bereich von 0,0005 cc pro Schuß-0,01 cc pro Schuß liegt.

Nachfolgend sind in Fig. 22 die Ergebnisse dargestellt, welche erhalten werden, wenn der Abgabezustand des Schmieröls 25 von der Düse 20 visualisiert und die Abgabegeschwindigkeit davon geprüft wurde. Hier sind die jeweiligen Abgabegeschwin digkeiten, welche erhalten wurden, wenn der Rohrinnendurchmes ser d in dem Bereich von 0,5-1,5 mm und die Rohrlänge L in dem Bereich von 100 mm-3000 mm festgesetzt wurde, mit dem Pa rameter L/d⁴ des Rohrwiderstands als die Abszisse graphisch dargestellt. Wie aus dieser graphischen Darstellung ersicht lich ist in dem Fall von L/d⁴ ≦ 12000 (mm^-3) die Abgabegeschwin digkeit gleich 13 m/Sek. oder mehr, was der erforderlichen Ab gabegeschwindigkeit genügt.

Fig. 23 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwi schen dem Parameter L/d⁴ des Rohrwiderstands und der Ölabgabe menge. Wie aus dieser graphischen Darstellung ersichtlich kann in dem Bereich von L/d⁴ ≦ 12000 (mm^-3) eine Feinölmenge von 0,0008 cc/Schuß oder mehr zugeführt werden; und in dem Bereich von Ld⁴ ≦ 10000 (mm^-3) kann eine Feinölmenge von 0,001 cc/Schuß oder mehr zugeführt werden. Daher ist es durch Kombinieren von L mit d in dem Bereich von L/d⁴ ≦ 12000 (mm^-3) möglich, die Ab gabegeschwindigkeit gleich oder größer als 13 m/Sek. und die Ölabgabemenge gleich oder größer als 0,0008 cc/Schuß zu setzen. Ferner ist es in dem Bereich von L/d⁴ ≦ 10000 (mm^-3) möglich, die Abgabegeschwindigkeit gleich oder größer als 13 m/Sek. und die Ölabgabegeschwindigkeit gleich oder größer als 0,001 cc/Schuß zu setzen. Ferner wird L/d⁴ durch die Tatsache beschränkt, daß die Rohrlänge infolge des Zustands der Vor richtung nicht verkürzt werden kann, und daher ist L/d⁴ ≧ 5 (mm^-3) der praktische Bereich. In einem Fall, in welchem der Rohrdurchmesser auf dem Weg geändert wird, wird als d ein mittlerer Durchmesser für die gesamte Rohrlänge verwendet.

Anschließend wurde eine Drehprüfung unter Verwendung einer Spindelvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durchgeführt; und die Leistung des Schrägkugellagers 16a, wenn die Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 verwendet wird, wurde mit der Leistung davon verglichen, wenn ein herkömmli ches Ölluftschmiersystem verwendet wird.

Als Prüflager wurde ein Lager verwendet, welches die fol genden Maße aufweist: das heißt, Außendurchmesser des Außen rings: 160 mm, Innendurchmesser des Innenrings: 100 mm, Wälz kreisdurchmesser des Wälzelements d_m: 132,5 mm, Rillenkrüm mungsradius des Außen-/Innenrings: 52-56% des Kugeldurchmes sers, Kontaktwinkel: 20 Grad, Material des Innen-/Außenrings: SUJ2, und Material des Wälzelements: Si₃N₄. Ferner wurden unter den Bedingungen von Schmieröl: Mineralöl VG22 (kinematische Viskosität: 22 cSt bei einer Temperatur von 40°C), Axiallast: 980 N, Düsenanzahl pro Lager: in dem Fall der herkömmlichen Öl luftschmierung drei Düsen, und in dem Fall der Schmierölpumpe für superfeine Mengen eine Düse, und 0-15000 UpM (teilweise 19000 UpM, dm N = 2500000), jeweils Prüfungen der Beziehung zwischen der Spindeldrehgeschwindigkeit und dem Lagerdrehmo ment, der Beziehung zwischen der Spindeldrehgeschwindigkeit und der Temperaturzunahme des Außenrings, ein Vergleich der Lagerdrehmomentänderungen, ein Vergleich der Geräuschpegel, und eine Visualisierungsbeobachtung (auf Videoband aufgezeich nete Bilder) des Zustands der Schmierölpumpe für superfeine Mengen durchgeführt.

Fig. 24 ist eine graphische Darstellung, welche die Bezie hung zwischen der Spindeldrehgeschwindigkeit und dem Lager drehmoment zeigt. In Fig. 24 entspricht das Ölluftschmiersys tem den Daten, welche erhalten werden, wenn drei Düsen jeweils Schmieröl von 0,03 cc pro Schuß bei einem Intervall von 8 Min. abgeben; das Ölschmiersystem für superfeine Mengen entspricht Daten, welche erhalten werden, wenn eine Düse Schmieröl von 0,002 cc pro Schuß bei einem Intervall von 10 Sek., 40 Sek. und 1 Sek. abgibt; und Mengen von abgegebenem Öl pro Zeiteinheit sind jeweils 0,01125 cc/Min., 0,012 cc/Min., 0,003 cc/Min. und 0,12 cc/Min.

Bei dem herkömmlichen Ölluftschmiersystem beträgt das La gerdrehmoment bei der Drehgeschwindigkeit von 15 000 UPM (d_m.N = 2000000) 0,18 N.m, wobei bei dem erfindungsgemäßen Öl schmiersystem für superfeine Mengen das Lagergehäuse 0,14 N m beträgt, was niedriger als bei dem herkömmlichen System ist. Ferner beträgt bei der Drehgeschwindigkeit von 19000 UPM (d_m.N = 2500000) ferner das erfindungsgemäße Lagerdrehmoment 0,16 N.m. Das heißt, die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bei dem Lagerdrehmoment niedriger als die herkömmliche Vorrichtung.

Abgehend von den in Fig. 24 dargestellten Drehmomenteigen schaften wird, in einem Fall, in welchem die Ölzufuhrmenge sich in dem Bereich von 0,003 cc/Min.-0,12 cc/Min. befindet, das Drehmoment in dem Fall der Ölschmierung in superfeinen Mengen bei einer Drehgeschwindigkeit, welche gleich der Dreh geschwindigkeit von 12000-15000 UPM oder höher als diese ist, kleiner, wenn das Zufuhrintervall kürzer ist, das heißt, wenn die Ölzufuhrmenge pro Zeiteinheit größer ist. Dies liegt daran, daß, um die Verschlechterung des Verhaltens hinsicht lich der Ausbildung eines Ölfilms infolge einer Zunahme der Temperatur bei einer hohen Geschwindigkeit verhindern zu kön nen, ein bestimmter Grad einer Schmierölmenge erforderlich ist. Das heißt, daß für die jeweils verwendeten Drehgeschwin digkeiten die optimale Schmierölmenge, das optimale Schmieröl- Zufuhrintervall und die optimale Ölabgabemenge vorhanden sind. Die optimale Schmierölmenge, das optimale Schmieröl- Zufuhrintervall und die optimale Ölabgabemenge bei der höchs ten Drehgeschwindigkeit kann ferner gemäß der höchsten Drehge schwindigkeit festgelegt werden. Jedoch kann in einem Fall, in welchem die Schmierölmenge groß ist, bei der Drehung mit lang samer Geschwindigkeit, die Lagerdrehmoment zu groß sein. In diesem Fall ist es vorzuziehen, daß die Steuervorrichtung das Schmieröl in einer derartigen Weise zuführt, daß diese die op timale Schmierölmenge, das optimale Schmieröl-Zufuhrintervall und die optimale Ölabgabemenge für jede der Drehgeschwindig keiten auswählt.

Ferner kann das Lager 17, im Falle des Zylinderrollenla gers 17, nicht nur da kein Drall wie bei dem Schrägkugellager vorhanden ist, sondern auch da der Kontaktflächendruck davon kleine r ist als bei dem Schrägkugellager, selbst dann, wenn die Ölzufuhrmenge klein ist, dessen Verhalten hinsichtlich der Ausbildung eines Ölfilms aufrechterhalten, während ein Bereich von 0,0005 cc/Min.-0,12 cc/Min. der optimale Zustand der Öl zufuhrmenge ist.

Ferner ist Fig. 25 eine graphische Darstellung der Bezie hung zwischen der Spindeldrehgeschwindigkeit und der Tempera turzunahme des Außenrings.

Wie aus dieser graphischen Darstellung ersichtlich, weist das Ölschmiersystem für superfeine Mengen bezüglich der Tempe raturzunahme des Außenrings, verglichen mit dem herkömmlichen Ölluftschmiersystem, eine niedrige Temperatur auf. Bei der vorliegenden Fig. 25 und der vorhergehenden Fig. 24 sind im Falle des Ölluftschmiersystems lediglich Daten bis zu der Drehgeschwindigkeit von 15000 UpM dargestellt. Dies liegt dar an, daß, wenn die Temperatur bis zu einem Bereich von 15000 UpM-7.7000 UpM zunahm, die Steigung der Temperaturzunahme steil war und die Temperaturzunahme des Außenrings 60°C über steigt, so daß die Prüfung unterbrochen wurde. Das heißt, daß das Ölschmiersystem für superfeine Mengen, verglichen mit dem herkömmlichen Ölluftschmiersystem, ein geringeres Drehmoment erzeugt, die Temperaturzunahme beschränken kann und die Spin del mit einer hohen Geschwindigkeit drehen kann. Ferner ist in einem Fall, in welchem bei der Drehung mit niedriger Geschwin digkeit die Lagertemperatur und die Drehmomenterhöhung infolge der übermäßigen Zufuhr von Schmieröl ein Problem darstellen, als eine Gegenmaßnahme dagegen in dem Fall der Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5, diese in der Lage, eine Zufuhrmenge des Schmieröls zu steuern.

Ferner ist Fig. 26 eine graphische Darstellung der Ergeb nisse, welche durch Prüfen der Änderungen des Lagerdrehmoments und der Lagertemperatur erhalten werden, wenn das Schmieröl zugeführt wird. Hier sind bei dem Ölluftschmiersystem von Fig. 26A Daten dargestellt, welche erhalten werden, wenn drei Düsen das Schmieröl jeweils in einer Menge von 0,03 cc pro Schuß bei dem Intervall von 8 Min., einer Gesamtmenge von 0,01125 cc/Min., abgaben. Und bei dem Ölschmiersystem für superfeine Mengen von Fig. 26B sind die Daten dargestellt, welchen erhal ten werden, wenn eine einzelne Düse das Schmieröl in einer Menge von 0,002 cc pro Schuß bei dem Intervall von 10 Sek., einer Gesamtmenge von 0,012 cc/Min. abgab.

Bei dem herkömmlichen Ölluftschmiersystem führen die drei Düsen das Schmieröl jeweils in einer Menge von 0,03 pro Schuß bei den Intervallen von 8 Min. zu. Jedoch ändert sich, wie in Fig. 26A dargestellt, nachdem das Schmieröl zugeführt wurde, das Drehmoment auffallend, und die Lagertemperatur nimmt, in Reaktion darauf, zu. Hingegen ist bei dem Ölschmiersystem für superfeine Mengen, obwohl die Schmierölmenge pro Zeiteinheit nahezu gleich der des herkömmlichen Ölluftschmiersystems ist, die Ölzufuhrmenge pro Schuß extrem klein, und das Zufuhrinter vall ist kurz, so daß sich das Lagerdrehmoment und die Lager temperatur in einer derart geringen Weise ändern, daß die Öl zufuhrzeit nicht wahrgenommen werden kann.

Ferner ist Fig. 27 eine graphische Darstellung der Ergeb nisse, welche durch Vergleichen der Geräuschpegel der Schmier ölpumpe für superfeine Mengen gemäß dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel mit denjenigen der herkömmlichen Vorrichtung er halten werden. Die Schmierzustände bei diesem Vergleich sind ferner die gleichen wie in Fig. 26. Wie aus dieser graphischen Darstellung ersichtlich, ist bei der Spindelvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da dort keine Druckluft Luft verwendet wird, der Geräuschpegel davon, verglichen mit dem herkömmlichen Ölluftschmiersystem, niedrig.

Wie zuvor genau beschrieben, kann gemäß der Spindelvor richtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels aufgrund der Tatsache, daß die Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 vor gesehen und der Winkel und die Position der Düse 20 optimal gestaltet sind, das Schmieröl 25 in einer superfeinen Menge (0,0005-0,01 cc/Schuß) direkt zu einem gewünschten Abschnitt innerhalb des Lagers in den Intervallen von Dutzenden von Se kunden in einer Nadelpunkt-Weise zugeführt werden.

Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß die Abgabegeschwin digkeit (10-100 m/Sek.) von der Düse 20 schnell ist, das Schmieröl 25 zu dem Innenabschnitt des Lagers genau zugeführt werden, ohne durch den Luftvorhang beeinflußt zu werden, wel cher auftreten kann, wenn sich die Spindelvorrichtung mit ho her Geschwindigkeit dreht.

Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß das Schmierölzu fuhrintervall und die Schmierölmenge durch die Steuervorrich tung in Übereinstimmung mit den Drehgeschwindigkeiten geändert werden können, das Schmieröl immer in einer richtigen Menge für die Drehung der Spindel unabhängig von der Spindeldrehge schwindigkeit geliefert werden.

Dies kann immer einen idealen Schmierzustand in dem Innen abschnitt des Lagers schaffen, was es wiederum ermöglicht, ei ne Struktur zu liefern, welche hinsichtlich der Drehmomentsta bilität ausgezeichnet ist. Ferner kann ein Anstieg der Lager temperatur ebenso zu einem niedrigen Wert gesteuert werden. Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß das Schmieröl 25 dem Innenabschnitt des Lagers positiv zugeführt wird, eine gute Schmierölzufuhrleistung erzielt werden, und die Verbrauchsmen ge des Schmieröls kann verringert werden. Daher ermöglicht das Ölschmiersystem für superfeine Mengen eine Drehung bis zu ei nem höheren Geschwindigkeitsbereich als derjenige bei dem her kömmlichen Ölluftschmiersystem.

Ferner ist aufgrund der Tatsache, daß keine Druckluft ver wendet wird, der Geräuschpegel niedrig, und Ölnebel kann in geringem Maße auftreten. Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß der Schmierölabgabesensor und der Düsenverstopfungssensor in den. Hauptkörper der Vorrichtung eingebaut sind, das Auftre ten einer Störung vermieden werden.

Um die obigen Tatsachen zusammenzufassen, können durch Verwenden des Ölschmiersystem für superfeine Mengen eine Schmieröl-Zwangsumlaufvorrichtung, ein Wärmetauscher, eine Schmierölsammelvorrichtung sowie weitere zugehörige Einrich tungen, wie Druckluft, welche bei den herkömmlichen Schmier systemen, einschließlich eines Ölnebelschmiersystems, eines Ölluftschmiersystems und eines Düsenschmiersystems, verwendet werden, vereinfacht werden; der Geräuschpegel kann nach unten zu einem niedrigen Wert gesteuert werden; der Verbrauch des Schmieröls kann verringert werden, was für die Umwelt von Be lang ist; das Lagerdrehmoment kann nach unten zu einem niedri gen Drehmomentwert verringert werden und kann hinsichtlich der Stabilität verbessert werden; und der Anstieg der Lagertempe ratur kann nach unten zu einem niedrigen Wert gesteuert wer den, wodurch die Drehgenauigkeit der Spindel verbessert werden kann. Daher kann gemäß dem vorliegenden Ölschmiersystem für superfeine Mengen eine Spindelvorrichtung geschaffen werden, welche vorteilhafter und kompakter ist als eine Spindelvor richtung, welche die herkömmlichen Schmierverfahren verwendet.

Ferner wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei der Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 ein Großmange tostriktionselement verwendet. Jedoch ist das Großmagne tostriktionselement nicht beschränkend, aber selbst bei ande ren Schmiersystemen für superfeine Mengen, welche jeweils ein piezoelektrisches Element oder eine Kombination aus einem Elektromagneten und einer Bellevillefeder verwenden, vorausge setzt, daß das Schmieröl in einer Feinmenge von 0,0005-0,01 cc/Schuß mit einer Abgabegeschwindigkeit von 10-100 m/Sek. abgegeben wird, kann eine Spindelvorrichtung eine Drehleistung erzielen, welche äquivalent ist zu der Spindelvorrichtung, welche das Großmagnetostriktionselement verwendet.

Ferner kann außer dem Großmagnetostriktionsmaterial mit einer positiven Charakteristik sogar ein magnetostriktives Ma terial mit einer positiven und einer negativen Charakteristik ebenso in einer ähnlichen Weise verwendet werden, um eine Pum pe zu bilden, welche die Expansion und Kontraktion des Stan genkörpers verwendet.

Ferner ist die Verwendung der oben erwähnten Schmiervor richtung nicht auf die in Fig. 1 dargestellte Spindelvorrich tung beschränkt, sondern kann ebenso bei einer Spindelvorrich tung mit Hochgeschwindigkeitsdrehung verwendet werden, bei welcher verschiedene Drehmomentänderungen und ein Temperatur anstieg gering sein müssen.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung eines zweiten Aus führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spindelvorrichtung mit einer Schmierölpumpe für superfeine Mengen aus einem Elektromagneten und einer Bellevillefeder. Ferner ist einem bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Struktur ähn lich derjenigen der Spindelvorrichtung gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel, außer bei einer Schmiervorrichtung, und so mit wird auf eine doppelte Beschreibung davon hierin verzich tet.

Im Falle einer Schmierölpumpe für superfeine Mengen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird als Antriebsquelle für ei nen Antriebskolben, welcher zu einer Druckerhöhung innerhalb einer Druckkammer (Pumpenkammer) verwendet wird, wie in Fig. 3 dargestellt, das stangenförmige Großmagnetostriktionsmaterial verwendet. Als Material dieses stangenförmigen Körpers kann ferner ein piezoelektrisches Element in Abhängigkeit von dem Schmierzuständen verwendet werden. Ein Magnetfeld bzw. eine Spannung wird auf das Großmagnetostriktionsmaterial bzw. das piezoelektrische Element, verbunden mit dem Kolben 35, ange wandt, um dadurch das Großmagnetostriktionsmaterial bzw. das piezoelektrische Element zu deformieren, das Großmagnetostrik tionsmaterial bzw. das piezoelektrische Element wird gegen den Kolben 35 infolge der Deformation davon gepreßt, um dadurch den Druck innerhalb der Druckkammer (Pumpenkammer) 37 zu erhö hen, wodurch eine Superfeinmenge von Schmieröl intermittierend von der Düse abgegeben wird. Hier ist, um eine gewünschte Ab gabegeschwindigkeit und Abgabeölmenge zu erzielen, eine gege bene Deformationsmenge des Stangenkörpers erforderlich. Bei spielsweise ist in einem Fall, in welchem die gewünschte Abga begeschwindigkeit und Abgabeölmenge von Schmieröl, welches ab gegeben wird von einer Düse, welche mit einer Pumpe verbunden ist und eine Öffnung mit einem Innendurchmesser von 0,1 mm aufweist, jeweils in dem Bereich von 10-100 mm/Sek. und in der Größenordnung von 0,0005-0,01 cc/Schuß festgelegt sind, ein Großmagnetostriktionsmaterial erforderlich, welches zylin derförmig ausgebildet ist und einen Außendurchmesser von 12 mm und eine Länge von etwa 100 mm aufweist (der Stangenkörper er zeugt eine Deformation von etwa 100 µm, während die Deformati on des Großmagnetostriktionsmaterials etwa 1000 ppm und die Deformation des piezoelektrischen Elements etwa 1000 ppm be trägt).

Nun werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an stelle des Elements, welches aus dem magnetostriktiven Materi al bzw. dem piezoelektrischen Element besteht, ein Elektromag net und eine Feder zum Antreiben des Kolbens verwendet, wo durch eine Struktur geschaffen werden kann, welche sowohl hin sichtlich Größe als auch hinsichtlich Kosten reduziert ist.

Fig. 28 ist eine Schnittansicht einer Schmierölpumpe für superfeine Mengen 260, welche bei einer Spindelvorrichtung ge mäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird. Wie in Fig. 28 dargestellt, umfaßt die Schmierölpumpe für superfeine Mengen 260 einen Elektromagneten 261, ein ers tes Gehäuse 262 zur Aufnahme des Elektromagneten 261 darin, einen bewegbaren Körper (Kolben) 263 mit einem Ring in dem zy linderförmigen Zwischenabschnitt davon, ein zweites Gehäuse 265 zur Aufnahme des bewegbaren Körpers und einer einen beweg baren Körper drückenden Bellevillefeder 264 darin; und die Schmierölpumpe für superfeine Mengen 260 umfaßt ferner eine Druckkammer 266, welche zwischen dem bewegbaren Körper 263 und dem zweiten Gehäuse 265 angeordnet ist, einen Durchflußkanal 267 der Saugseite und einen Durchflußkanal 268 der Abgabesei te, welche jeweils mit der Druckkammer 266 in Verbindung sind, und Rückschlagventile 269 und 270, welche jeweils an dem Durchflußkanal 267 der Saugseite und dem Durchflußkanal 268 der Abgabeseite angeordnet sind.

Bei der wie oben aufgebauten Schmierölpumpe für superfeine Mengen 260 ist die Bellevillefeder 264, welche dazu verwendet wird, den bewegbaren Körper 263 hinaus zu der Seite der Druck kammer 267 zu drücken, zwischen der Ringstirnfläche 263a des bewegbaren Körpers 263 und der Stirnfläche 265a des zweiten Gehäuses 265 angeordnet. Der bewegbare Körper 263 kann, wenn der Spule des Elektromagneten 261 ein Strom von der Spulen treiberschaltung 275 zugeführt wird, hin zu der Seite des Elektromagneten 261 angezogen werden und kann dadurch mit einem Elektromagnetabschnitt 271, ausgebildet innerhalb des ersten Gehäuses 262, in Kontakt gebracht werden. In diesem Zustand wird aufgrund der Tatsache, daß die Bellevillefeder 264 eine Kontraktion erfährt, eine Kompressionskraft erzeugt.

Anschließend verschwindet in einem Fall, in welchem die Zufuhr des Stroms von der Steuervorrichtung 275 unterbrochen wird, die Anziehungskraft des Elektromagneten 261, und der be wegbare Körper 263 wird hinaus hin zu der Seite der Druckkam mer 266 infolge der Abstoßungskraft der Bellevillefeder 264 gedrückt. Infolgedessen wird die Druckkammer 266, in welcher das Schmieröl 25 gespeichert ist, unter Druck gesetzt, so daß das innerhalb der Druckkammer 266 gespeicherte Schmieröl 25 von der Düse 20 über das Rückschlagventil 270 an dem Ölkanal 268 der Abgabeseite abgegeben wird. Gleichzeitig wird die Bel levillefeder 264 in dem Zwischenraum davon derart eingestellt, daß diese in dem Bereich von 10-60% der gesamten Biegungs größe der Bellevillefeder 264 verwendet werden kann.

Hingegen wird bei dem Saugvorgang durch Zuführen eines Stroms zu der Spule des Elektromagneten 261 von der Steuervor richtung 275 ein Magnetfeld in dem Elektromagneten 261 er zeugt, so daß der bewegbare Körper 263 durch das Magnetfeld angezogen wird. Folglich erfährt die Druckkammer 266 eine Ex pansion, und somit wird das Schmieröl 25 von dem Schmieröltank 2 über das Rückschlagventil 269 an dem Durchflußkanal 267 der Saugseite eingesogen. Folglich erfährt bei Anziehung des be wegbaren Körpers 263 die Bellevillefeder 264 eine Kontraktion, wodurch eine Kompressionskraft erzeugt wird, welche einen der artigen Druck der Druckkammer erzeugen kann, daß eine ge wünschte Abgabegeschwindigkeit erzielt wird.

Durch Wiederholen des oben erwähnten Saug- und Abgabevor gangs wird das Schmieröl 25 intermittierend von der Düse 20 abgegeben. Ferner besteht der Elektromagnet 261 aus einem fer romagnetischen Körper, und die Anziehungskraft des Elektromag neten 261 wird selbstverständlich größer festgelegt als die Kompressionskraft, welche durch die Kontraktion der Bellevil lefeder 264 erzeugt wird.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann unter der Annahme, daß bei dem Düsendurchmesser von 0,1 mm die Abgabege schwindigkeit in der Größenordnung von 60 m/Sek. festgelegt ist, die Abgabeölmenge auf 0,006 cc pro Schuß festgelegt ist, der Druck der Druckkammer 266 in der Größenordnung eines Drucks 40 (4,1 MPa) festgelegt ist, der Außendurchmesser des bewegbaren Körpers 263 in dem Druckkammerabschnitt auf 10 mm festgelegt ist und die Hublänge des bewegbaren Körpers auf 80 µm festgelegt ist, als Bellevillefeder 64 eine Bellevillefeder für hohe Last mit einer Nenngröße von 12 oder mehr verwendet werden, welche der Klasse JIS B 2706 zuzuordnen ist.

Ferner werden bei allgemeiner Gestaltung des für diese An ordnung geeigneten Elektromagneten 261 die Abmessungen des Elektromagnetabschnitts davon derart festgelegt, daß der Au ßendurchmesser 50 mm und die Länge etwa 40 mm beträgt; und die Größe des Antriebsvorrichtungsabschnitts des bewegbaren Ab schnitts beträgt etwa 40% derjenigen, welche erhalten wird bei Verwendung des Großmagnetostriktionselements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß der Elektromagnet 261 kom pakt gestaltet werden kann. Ferner kann zum Antreiben des E lektromagneten 261 eine geringe Leistung eines Direktstroms von 6 V und etwa 0,1 A zugeführt werden. Daher kann in einem Fall, in welchem der Elektromagnet 261 in dieser Weise gestal tet ist, das vorliegende Ausführungsbeispiel die gleiche Funk tion aufweisen wie das erste Ausführungsbeispiel und kann fer ner die Größe und die Kosten der Spindelvorrichtung verrin gern. Ferner kann in einem Fall, in welchem eine mechanisch betriebene bewegbare Anhaltevorrichtung in der Spindelvorrich tung angeordnet ist, die Leistungszufuhr zu dem Elektromagne ten 261 lediglich bei einer Kontraktion des bewegbaren Körpers 263 erfolgen, was ebenfalls eine Einsparung des Leistungs verbrauchs bedeuten kann.

Ferner kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, ob wohl kein Rohr mit der Spindelvorrichtung verbunden ist, in einem Fall, in welchem ein Rohr verbunden ist, ein zu verbin dendes Rohr unter der Voraussetzung, daß dieses einen Innen durchmesser von etwa 1 mm und eine Länge von 2 m oder weniger aufweist, in ausreichendem Maße eine Leistung von etwa 50% der oben erwähnten Abgabegeschwindigkeit erfüllen.

Auf diese Weise treibt die Schmierölpumpe für superfeine Mengen 260, welche bei einer Spindelvorrichtung gemäß dem vor liegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, unter Verwendung der durch eine Kompression der Bellevillefeder 264 zu erzeu genden Kompressionskraft den innerhalb des Zylinders angeord neten bewegbaren Körper 263 an, um die Kapazität der Druckkam mer 266 zu komprimieren, um dadurch das Schmieröl 25 ab zugeben, und um andererseits den bewegbaren Körper 263 zurück zuführen, wird die Anziehungskraft des Elektromagneten 261 verwendet. Aufgrund der Tatsache, daß die Schmierölpumpe für superfeine Mengen 260 keine teuren Elemente, wie ein magne tostriktives Material und ein piezoelektrisches Element, son dern die Bellevillefeder und einen Elektromagneten verwendet, kann die Spindelvorrichtung zu niedrigen Kosten und einfach hergestellt werden, so daß die Größe und die Kosten davon ver ringert werden können.

Ferner können die jeweils bei der Spindelvorrichtung gemäß dem oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ver wendeten Schmierölpumpe für superfeine Mengen 5 und 260 eben so in geeigneter Weise beispielsweise auf einen Patronenwelle eines Bearbeitungszentrums angewandt werden, für welche eine hohe Genauigkeit und eine Drehung hoher Geschwindigkeit erfor derlich sind.

Ferner können bei dem ersten Ausführungsbeispiel durch Er fassen der Spulenstroms der abnormale Zustand und eine Entlüf tungsbeendigung beurteilt werden. Jedoch können der abnormale Zustand und die Entlüftungsbeendigung ferner durch die fol genden Verfahren erfaßt werden:

1. Ein Spannungswert proportional zu einem Stromwert wird erfaßt durch Messen des Spannungsabfalls an einem Erfas sungswiderstand unter Verwendung eines Spannungsmeßgeräts, und der Stromwert wird auf der Grundlage des somit erhaltenen Spannungswerts erfaßt.
2. Die Intensität eines Magnetfelds proportional zu ei nem Stromwert wird unter Verwendung eines Hall-Elements gemes sen, und der Stromwert wird auf der Grundlage des somit erhal tenen Magnetfeldwerts erfaßt. In diesem Fall kann das Hall- Element vorzugsweise in der Nähe des Stangenkörpers angeord net, was es ermöglicht, den Expansions- und Kontraktionsvor gang des Stangenkörpers direkter zu erfassen, wodurch die Meß genauigkeit verbessert werden kann.
3. Ein Drucksensor wird in einen Zylinder eingebaut, und der Druck des Innenabschnitts des Zylinders wird durch den Drucksensor erfaßt.
4. Durch Verwenden einer Wegmeßvorrichtung zum Messen des Wegs eines Kolbens wird die Weggröße erfaßt.
5. Durch Verwenden eines Schwingungssensors werden Schwingungen in Übereinstimmung mit der Reaktivkraft eines Kolbens erfaßt.

Ferner ist als weitere Verwendung der Spindelvorrichtung gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beispielswei se die Zufuhr eines Schneidöls bei einer Halbtrockenarbeit verfügbar.

Gemäß der Spindelvorrichtung der Erfindung können aufgrund der Tatsache, daß diese eine Schmierölpumpe für superfeine Mengen umfaßt, ein Schmieröl-Zwangsumlaufvorrichtung, ein Wär metauscher, eine Schmierölsammelvorrichtung und andere zugehö rige Einrichtungen, wie Druckluft, welche bei den herkömmli chen Schmiersystemen, wie einem Ölnebelschmiersystem, Ölluft schmiersystem und Düsenschmiersystem, verwendet werden, ver einfacht werden; und der Geräuschpegel kann nach unten zu ei nem niedrigen Wert gesteuert werden, der Schmierölverbrauch kann verringert werden, was für die Umwelt von Belang ist, die Lagerdrehmomentstabilität kann verbessert werden und der An stieg der Lagertemperatur ist gering, wodurch die Drehgenauig keit der Spindel verbessert werden kann.

Claims

1. Schmiervorrichtung zum Abgeben eines Schmiermittels, umfassend:
eine Pumpe, welche ein Schmiermittel unter Druck setzt;
ein Rückschlagventil, welches in dem Mittelabschnitt eines Durchflußkanals zum Zuführen des Schmiermittels zu der Pumpe angeordnet ist, um zu verhindern, daß das Schmiermittel aus der Pumpe ausläuft; und
eine Düse, welche auf der Schmiermittelabgabeseite der Pumpe angeordnet ist und eine Durchflußkanal- Querschnittsfläche aufweist, welche kleiner ist als die Schmiermitteldurchflußkanal-Querschnittsfläche des Rückschlag ventils.

2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Pumpe eine magnetostriktive Pumpe ist, umfassend:
einen aus einem magnetostriktiven Material bestehenden Stangenkörper, welcher durch Anwenden eines Magnetfelds auf den Stangenkörper und Wegnehmen des Magnetfelds von dem Stan genkörper eine Expansion bzw. Kontraktion erfährt; und
eine Pumpenkammer, welche das Schmiermittel mittels des Expansions- und Kontraktionsvorgangs des Stangenkörpers unter Druck setzt.

3. Schmiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Stan genkörper an einer Endseite davon feststehend ist und die Pum penkammer umfaßt:
einen mit der anderen Endseite des Stangenkörpers verbun denen Kolben; und
einen Zylinder, in welchem der Kolben gleitfähig angeord net ist, wobei die Querschnittsfläche der Innenfläche des Zy linders kleiner festgelegt ist als die Querschnittsfläche des Stangenkörpers.

4. Schmiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die verrin gerte Kapazität der Pumpenkammer, hervorgerufen durch die Ex pansion des Stangenkörpers, derart festgelegt ist, daß diese gleich der Summe aus der Menge der Luft, welche von der Düse in die Pumpenkammer einströmt, wenn der Stangenkörper eine Kontraktion erfährt, einem verringerten Volumen, hervorgerufen durch die Kompression des innerhalb einer inneren Kapazität, welche zwischen dem Rückschlagventil und dem Austritt der Düse definiert ist, vorhandenen Schmiermittels, der erhöhten Kapa zität der inneren Kapazität, hervorgerufen durch die Druckver formung von Teilen, welche die innere Kapazität definieren, und einer erforderlichen Abgabemenge des Schmiermittels.

5. Schmiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die magne tostriktive Pumpe umfaßt:
eine ein Magnetfeld erzeugende Spule; und
eine Steuervorrichtung, welche einen der Spule zuzuführen den Strom derart steuert, daß der Stangenkörper eine Expansion bzw. Kontraktion erfährt, und
wobei die Steuervorrichtung in der Anfangserregungsphase der Spule den Strom zuführt, bis das innerhalb der Pumpenkam mer vorhandene Schmiermittel einen derartigen Druck erreicht, daß die magnetostriktive Pumpe eine gewünschte Abgabegeschwin digkeit erhalten kann,
die Steuervorrichtung nach Erreichen des Drucks den Strom derart zuführt, daß der Druck des Schmiermittels gemäß der Ab gabemenge des Schmiermittels konstant gehalten wird, und fer ner
nach Erhalten einer gewünschten Abgabemenge des Schmier mittels die Steuervorrichtung die Zufuhr des Stroms unter bricht.

6. Schmiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die magne tostriktive Pumpe umfaßt:
eine ein Magnetfeld erzeugende Spule; und
eine Steuervorrichtung, welche einen der Spule zuzuführen den Strom derart steuert, daß der Stangenkörper eine Expansion bzw. Kontraktion erfährt, und
wobei die Schmiervorrichtung ferner aufweist:
eine Meßvorrichtung, welche den Wert eines der Spule zuzu führenden Stroms, einen zu dem Strom proportionalen Spannungs wert und den Wert eines durch den Strom hervorgerufenen Mag netflusses mißt; und
eine Vorrichtung zur Beurteilung eines abnormalen Zu stands, welche den Meßwert bezüglich einer abgelaufenen Zeit, gemessen durch die Meßvorrichtung, mit einem Meßwert bei einem normalen Zustand vergleicht, um dadurch zu beurteilen, ob ein abnormaler Zustand aufgetreten ist oder nicht, und
wenn die Vorrichtung zur Beurteilung eines abnormalen Zu stands beurteilt, daß ein abnormaler Zustand aufgetreten ist, gibt die Schmiervorrichtung ein Abnormalitätszustands-Signal aus.

7. Schmiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die magne tostriktive Pumpe umfaßt:
eine ein Magnetfeld erzeugende Spule; und
eine Steuervorrichtung, welche einen der Spule zuzuführen den Strom derart steuert, daß der Stangenkörper eine Expansion bzw. Kontraktion erfährt, und
wobei die Schmiervorrichtung ferner aufweist:
eine Meßvorrichtung, welche den Wert eines der Spule zuzu führenden Stroms, einen zu dem Strom proportionalen Spannungs wert und den Wert eines durch den Strom hervorgerufenen Mag netflusses mißt; und
eine Vorrichtung zur Beurteilung eines Luftgemischs, wel che den Meßwert bezüglich einer abgelaufenen Zeit, gemessen durch die Meßvorrichtung, mit einem Meßwert in einem Luft- Nicht-Gemisch-Zustand vergleicht, um dadurch zu beurteilen, ob die Luft gemischt ist oder nicht, und
wobei, bis die Vorrichtung zur Beurteilung eines Luftge mischs zu Beginn des Betriebs der Schmiervorrichtung beur teilt, daß die Luft nicht gemischt ist, die Steuervorrichtung den der Spule zuzuführenden Strom erhöht oder die Zufuhrfre quenz des Stroms erhöht.

8. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Pumpe umfaßt:
einen aus einem piezoelektrischen Element bestehenden Stangenkörper, welcher durch Anlegen einer Spannung an den Stangenkörper und Wegnehmen der Spannung von dem Stangenkörper eine Expansion bzw. Kontraktion erfahren kann; und
eine Pumpenkammer, welche das Schmiermittel mittels des Expansions- und des Kontraktionsvorgangs des Stangenkörpers unter Druck setzt.

9. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Pumpe umfaßt:
einen Elektromagneten;
einen infolge der Anziehung des Elektromagneten linear hin- und herbewegbaren Körper; und
eine Pumpenkammer, welche das Schmiermittel mittels der Hin- und Herbewegung des bewegbaren Körpers unter Druck setzt.

10. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Düse ein Schmiermittel bei einer Abgabegeschwindigkeit von 10 m/Sek.-100 m/Sek. und in einer Abgabeölmenge von 0,0005 cc/Schuß-0,01 cc/Schuß zuführt.

11. Schmiervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Düse ein Schmiermittel in einer Menge von 0,0005 cc/Min.-0,12 cc/Min. abgibt.

12. Schmiervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Düse ein Schmiermittel in einer Menge in dem Bereich von 0,003 cc/Min.-0,12 cc/Min. abgibt.

13. Schmiervorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Aus laßdurchmesser der Düse 0,08 mm-0,06 mm ist.

14. Schmiervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Aus laßdurchmesser der Düse 0,1 mm-0,5 mm ist.

15. Schmiervorrichtung nach Anspruch 10, ferner umfassend ein Rohr, welches die Düse mit der Pumpe verbindet, wobei das Rohr derart ausgebildet ist, daß ein Verhältnis der Länge L des Rohrs zu dem Innendurchmesser d davon 5 mm^-3 ≦ L/d⁴ ≦ 12000 mm^-3 ist.

16. Schmiervorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Rohr derart ausgebildet ist, daß ein Verhältnis der Länge L des Rohrs zu dem Innendurchmesser d des Rohrs 5 mm^-3 ≦ L/d⁴ ≦ 10000 mm^-3 ist.

17. Spindelvorrichtung, umfassend:
eine Schmiervorrichtung nach Anspruch 1;
ein Gehäuse;
eine bezüglich des Gehäuses drehbare Welle; und
ein Lager mit einem Innenring in Eingriff mit der Welle, einem Außenring in Eingriff mit dem Gehäuse und einem zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten Wälzkörper, wobei dem Lager durch die Schmiervorrichtung das Schmiermittel zuge führt wird.

18. Spindelvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Spin del dem Lager das Schmiermittel mit einer Abgabegeschwindig keit von 10 m/Sek.-100 m/Sek. und in einer Abgabemenge von 0,0005 cc/Schuß-0,01 cc/Schuß zuführt.

19. Spindelvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Zu fuhrmenge und das Zufuhrintervall des von der Schmiervorrich tung abgegebenen Schmiermittels gemäß der Drehgeschwindigkeit der relativen Drehung zwischen dem Gehäuse und der Welle ge steuert werden.