DE102017106328A1

DE102017106328A1 - Lagervorrichtung

Info

Publication number: DE102017106328A1
Application number: DE102017106328.5A
Authority: DE
Inventors: Yoshimichi HIGASHIYAMA; Mikio Nozaki
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2017-09-28
Also published as: US10197099B2; US20170276177A1

Abstract

Eine Lagervorrichtung beinhaltet einen Lagerabschnitt (20), der einen Innenring (21), einen Außenring (22), eine Vielzahl Wälzkörper (23), die zwischen dem Innenring (21) und dem Außenring (22) eingeschoben sind, und einen Käfig (24) beinhaltet, der die Vielzahl Wälzkörper (23) hält, wobei einer des Innenrings (21) und des Außenrings (22) ein drehender Ring ist, und der andere des Innenrings (21) und des Außenrings (22) ein feststehender Ring ist; und eine Ölversorgungseinheit (40), die benachbart zu dem Lagerabschnitt (20) in Axialrichtung vorgesehen ist. Der Käfig (24) beinhaltet einen Führungsabschnitt, der dazu ausgelegt ist mit einem Teil des feststehenden Rings über Schmieröl in Gleitkontakt zu sein. Die Ölversorgungseinheit (40) beinhaltet einen Vibrationssensor (55), der dazu ausgelegt ist, eine Vibration des feststehenden Rings zu erfassen, und eine Pumpe (43), die dazu ausgelegt ist, dem Lagerabschnitt (20) das Schmieröl zuzuführen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagervorrichtung, welche einen Lagerabschnitt und eine Ölversorgungseinheit beinhaltet, welche in einer Axialrichtung benachbart zu dem Lagerabschnitt vorgesehen ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren wurde von verschiedenen Werkzeugmaschinen gefordert, dass diese eine Spindel aufweisen, die mit hoher Geschwindigkeit rotiert, um die Bearbeitungsleistung bzw. den Maschinennutzungsgrad und die Produktivität zu verbessern. Wenn die Spindel mit hohen Geschwindigkeiten bzw. hoher Drehzahl rotiert, sind Schmiereigenschaften wichtig, insbesondere an einem Lagerabschnitt, der die Spindel lagert. Daher wird eine Lagervorrichtung vorgeschlagen, welche eine Ölversorgungseinheit beinhaltet, die in einem Abstandhalter vorgesehen ist, der in einer Axialrichtung benachbart zu einem Lagerabschnitt vorgesehen ist (siehe japanische Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2014-219078 ( JP 2014-219078 A )). Die Ölversorgungseinheit beinhaltet einen Tank bzw. Behälter, der Schmieröl speichert, und eine Pumpe, die das Schmieröl aus dem Tank zu einem ringförmigen Raum zwischen einem Innenring und einem Außenring abführt.
Die in der japanischen Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2014-219078 ( JP 2014-219078 A ) beschriebene Ölversorgungseinheit der Lagervorrichtung beinhaltet ferner einen Temperatursensor und eine Steuerungseinheit (einen Mikrocomputer) zusätzlich zu dem Tank und der Pumpe. Die Ölversorgungseinheit ist derart ausgelegt, dass ein Erfassungssignal des Temperatursensors Input bzw. Eingabe für die Steuerungseinheit ist und die Steuerungseinheit die Pumpe steuert, um die Schmierölmenge, welche dem Lagerabschnitt zugeführt wird, anzupassen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Temperatur steigt an, wenn das Schmieröl, z.B., an dem Lagerabschnitt derart verbraucht / aufgebraucht / erschöpft ist, dass ein mangelhafter Schmierungszustand verursacht bzw. hervorgerufen wird. Deshalb kann ein Schmierungszustand an dem Lagerabschnitt erfasst werden, indem dieser Temperaturanstieg durch den Temperatursensor erfasst wird. Ebenso steuert die Steuerungseinheit in der Lagervorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2014-219078 ( JP 2014-219078 A ) beschrieben ist, die Pumpe, Schmieröl zuzuführen und somit kann der Temperaturanstieg unterdrückt werden.
In dem Fall der in der japanischen Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2014-219078 ( JP 2014-219078 A ) beschriebenen Lagervorrichtung ist der Temperartursensor jedoch in der Steuerungseinheit der Ölversorgungseinheit beinhaltet, die an dem Außenring-Abstandhalter befestigt ist, und ist dazu ausgelegt, die Temperatur an dem Abstandhalter zu messen. Deshalb kann der Temperatursensor in manchen Fällen eine Änderung in der Temperatur an dem Lagerabschnitt nicht exakt und schnell erfassen. Folglich kann die Erfassung des Temperaturanstiegs verzögert sein, wenn die Temperatur als Ergebnis einer Ölknappheit / eines Ölmangels an dem Lagerabschnitt angestiegen ist. Daraus resultierend kann Festfressen oder ähnliches an dem Lagerabschnitt auftreten.
Die Erfindung stellt eine Lagervorrichtung bereit, die das Auftreten von Festfressen und dgl., aufgrund eines Ölmangels, an dem Lagerabschnitt verhindern kann.
Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Lagervorrichtung. Die Lagervorrichtung beinhaltet einen Lagerabschnitt, der einen Innenring, einen Außenring, eine Vielzahl Wälzkörper, die zwischen dem Innenring und dem Außenring eingeschoben sind, und einen Käfig beinhaltet, der die Vielzahl Wälzkörper hält, wobei entweder der Innenring oder der Außenring ein (mit-)drehender Ring ist und der andere ein fixierter bzw. feststehender Ring ist; und eine Ölversorgungseinheit, die in einer Axialrichtung benachbart zu dem Lagerabschnitt vorgesehen ist. Der Käfig beinhaltet einen Führungsabschnitt, der dazu ausgelegt ist, mit einem Teil des feststehenden Rings über Schmieröl in Gleitkontakt zu sein, und die Ölversorgungseinheit beinhaltet einen Vibrationssensor, der dazu ausgelegt ist, eine Vibration des feststehenden Rings zu erfassen, und eine Pumpe, die dazu ausgelegt ist, dem Lagerabschnitt das Schmieröl zuzuführen.
Die Lagervorrichtung ist derart ausgelegt, dass der Führungsabschnitt des Käfigs mit dem Teil des feststehenden Rings über das Schmieröl in Gleitkontakt ist und der Käfig somit durch den feststehenden Ring positioniert ist. Folglich ist es wahrscheinlich, dass Wärme / Hitze an einem Gleitkontaktabschnitt zwischen dem Führungsabschnitt des Käfigs und dem Teil des feststehenden Rings erzeugt wird. Wenn ein Ölmangel (und ein Anzeichen eines Ölmangels) aufgrund von, z.B., Erschöpfung des Schmieröls an dem Gleitkontaktabschnitt auftritt, ändert sich der Kontaktzustand zwischen dem Führungsabschnitt des Käfigs und dem Teil des feststehenden Rings und diese Änderung tritt als die Vibration des feststehenden Rings auf. Demnach erfasst der Vibrationssensor der Ölversorgungseinheit die Vibration. Somit kann ein Ölmangel (und ein Anzeichen für einen Ölmangel) basierend auf der Vibration des feststehenden Rings erfasst werden und es ist möglich, das Auftreten von Festfressen und dgl. aufgrund des Ölmangels, zu verhindern.
Die Erfinder der Erfindung haben herausgefunden, dass eine zackenartige bzw. stachelartige Vibrationswellenform (eine Spitzen-Wellenform bzw. eine Peak-Wellenform) in dem feststehenden Ring erzeugt wird, wenn ein Ölmangel an dem Teil des feststehenden Rings auftritt. Somit kann die Lagervorrichtung eine Steuerungseinheit beinhalten, die dazu ausgelegt ist, einen Vergleich zwischen einem Level bzw. Niveau bzw. Höhe eines Erfassungssignals des Vibrationssensors und einem Schwellwert durchzuführen und als ein Ergebnis des Vergleichs ein Steuerungssignal auszugeben, welches die Pumpe dazu veranlasst, das Schmieröl zuzuführen, wenn das Niveau höher ist als der Schwellwert. Mit dieser Konfiguration kann ein Ölmangel (und ein Anzeichen eines Ölmangels) in einem frühen Stadium erkannt / erfasst werden. Zum Beispiel, kann in dem Fall, in dem die Pumpe dazu ausgelegt ist, dem Lagerabschnitt das Schmieröl in einem (vor-)gegebenen Zyklus zuzuführen, ein Signal zur Verringerung des gegebenen Zyklus (d.h., ein Signal, um den vorgegebenen Zyklus zu verkürzen) als das Steuerungssignal verwendet werden (d.h., die Pumpe kann dazu ausgelegt sein, dem Lagerabschnitt das Schmieröl in einem gegebenen Zyklus zuzuführen und das Steuerungssignal kann ein Signal zur Verringerung des vorgegebenen Zyklus sein). Alternativ kann ein Signal zur Erhöhung der Schmierölmenge, die von der Pumpe abgeführt wird, als das Steuerungssignal verwendet werden (d.h., das Steuerungssignal kann ein Signal zur Erhöhung der Schmierölmenge sein, die von der Pumpe abgeführt wird).
Die Ölversorgungseinheit kann ferner einen Temperatursensor beinhalten, der dazu ausgelegt ist, eine Temperatur eines Abschnitts des Lagerabschnitts zu erfassen, welcher von einem Gleitkontaktabschnitt zwischen dem Teil des feststehenden Rings und dem Führungsabschnitt verschieden ist. Wenn die Schmierölmenge aufgrund von, z.B., Erschöpfung oder ähnliches des Schmieröls an dem Lagerabschnitt abnimmt, steigt die Temperatur innerhalb des Lagers an. Somit erfasst der Temperatursensor diesen Anstieg in der Temperatur und folglich kann die Abnahme bzw. Verringerung in der Schmierölmenge erfasst werden. Darüber hinaus erfasst der Temperatursensor die Temperatur eines Abschnitts, der von dem Gleitkontaktabschnitt verschieden ist. Deshalb, in Zusammenarbeit mit dem Vibrationssensor, kann der Temperatursensor ferner die Zuverlässigkeit zur Erfassung eines Schmierungszustands an dem Lagerabschnitt verbessern.
Die Lagervorrichtung kann ferner eine Steuerungseinheit beinhalten, die dazu ausgelegt ist, zu bestimmen, ob ein erstes Erfassungssignal des Vibrationssensors eine vorgeschriebene erste Bedingung erfüllt, zu bestimmen, ob ein zweites Erfassungssignal des Temperatursensors eine vorgeschriebene zweite Bedingung erfüllt, und ein Steuerungssignal auszugeben, welches die Pumpe dazu veranlasst, das Schmieröl zuzuführen, wenn entweder die vorgeschriebene erste Bedingung oder die vorgeschriebene zweite Bedingung erfüllt ist. Somit kann die Zuverlässigkeit zur Erfassung eines Schmierungszustands an dem Lagerabschnitt weiter erhöht bzw. verbessert werden. Zum Beispiel, kann in dem Fall, in dem die Pumpe dazu ausgelegt ist, dem Lagerabschnitt das Schmieröl in einem gegebenen Zyklus zuzuführen, ein Signal zur Verringerung des gegebenen Zyklus (d.h., ein Signal, um den gegebenen Zyklus zu verkürzen) als das Steuerungssignal verwendet werden (d.h., die Pumpe kann dazu ausgelegt sein, dem Lagerabschnitt das Schmieröl in einem gegebenen Zyklus zuzuführen und das Steuerungssignal kann ein Signal zur Verringerung des gegebenen Zyklus sein). Alternativ kann ein Signal zur Erhöhung der Schmierölmenge, die von der Pumpe abgeführt wird, als das Steuerungssignal verwendet werden (d.h., das Steuerungssignal kann ein Signal zur Erhöhung der Schmierölmenge sein, welche von der Pumpe abgeführt wird). Die vorgeschriebene erste Bedingung kann eine Bedingung sein, dass ein Niveau des ersten Erfassungssignals höher ist als ein erster Schwellwert; und die vorgeschriebene zweite Bedingung kann eine Bedingung sein, dass ein Niveau einer Temperaturänderung mit der Zeit, basierend auf dem zweiten Erfassungssignal, höher ist als ein zweiter Schwellwert.
Der Führungsabschnitt des Käfigs kann dazu ausgelegt sein, mit dem Teil des feststehenden Rings auf einer Seite in Axialrichtung über das Schmieröl in Gleitkontakt zu sein; die Ölversorgungseinheit kann auf der einen Seite des Lagerabschnitts in Axialrichtung derart vorgesehen sein, dass die Ölversorgungseinheit benachbart zu dem Lagerabschnitt ist; und der Vibrationssensor kann in einer Radialrichtung näher zu dem feststehenden Ring als zu dem drehenden Ring vorgesehen sein. Mit der Konfiguration ist die Sensibilität zur Erfassung der Vibration des feststehenden Rings durch den Vibrationssensor verbessert.
Der feststehende Ring kann einen Laufring bzw. eine Laufbahn, mit welcher die Vielzahl Wälzkörper in Wälzkontakt ist, und einen Schulterabschnitt beinhalten, der in Axialrichtung als der Teil auf der einen Seite der Laufbahn angeordnet ist; die Ölversorgungseinheit kann einen ringförmigen Abstandhalter beinhalten, der in Axialrichtung benachbart zu der einen Seite des feststehenden Rings angeordnet / vorgesehen ist, wobei der Vibrationssensor an dem ringförmigen Abstandhalter montiert ist; und der Abstandhalter kann eine Kontaktoberfläche aufweisen, welche eine laterale Oberfläche bzw. eine Seitenfläche des Schulterabschnitts in Axialrichtung auf der einen Seite kontaktiert und die Seitenfläche (an-)drückt, wenn in Axialrichtung Druck auf den Abstandhalter und den Lagerabschnitt aufgebracht ist. Selbst wenn der feststehende Ring und der Abstandhalter separate Körper sind, wird mit dieser Konfiguration die Vibration des feststehenden Rings durch Druckaufbringung genau / exakt auf den Abstandhalter übertragen, und die Sensibilität zur Erfassung der Vibrationen des feststehenden Rings durch den Vibrationssensor ist verbessert.
Die Ölversorgungseinheit kann ein Abstandhalter beinhalten, der aus Metall hergestellt ist, wobei der Abstandhalter benachbart zu dem feststehenden Ring vorgesehen ist; und der Vibrationssensor kann an dem Abstandhalter über einen Befestigungsabschnitt befestigt sein, welcher aus Metall hergestellt ist, wobei der Befestigungsabschnitt an dem Abstandhalter vorgesehen ist. Wie vorstehend beschrieben, erfasst der Vibrationssensor die Vibration des feststehenden Rings. Metall weist geringere Vibrationsdämpfungseigenschaften auf als Harz. Deshalb ist es mit der Konfiguration des Befestigungsabschnitts unwahrscheinlich, dass die Vibration, die von dem feststehenden Ring auf den Vibrationssensor übertragen werden, gedämpft werden, und die Genauigkeit der Erfassung durch den Vibrationssensor kann erhöht bzw. verbessert werden.
Die Erfindung ermöglicht es, einen Schmierungszustand an dem Lagerabschnitt zu erfassen und das Auftreten von Festfressen und dgl., aufgrund eines Ölmangels, zu verhindern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile und technische sowie industrielle Bedeutung einer beispielhaften Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Zahlen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
1 eine Schnittansicht zeigt, welche eine Lagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
2 eine Ansicht einer Ölversorgungseinheit, in einer Axialrichtung gesehen, zeigt;
3 ein Blockschaltbild zeigt, welches die Ölversorgungseinheit abbildet;
4 einen Graphen zeigt, welcher abbildet, wie sich ein Erfassungssignal, das von einem Vibrationssensor ausgegeben wird, mit der Zeit verändert;
5 eine Schnittansicht der Lagervorrichtung zeigt;
6 eine Schnittansicht der Lagervorrichtung zeigt;
7 eine veranschaulichende Ansicht einer Antriebsspannung zeigt, die auf ein piezoelektrisches Element einer Pumpe aufgebracht wird; und
8 einen Graphen zeigt, der abbildet, wie sich das Erfassungssignal, welches von dem Vibrationssensor ausgegeben wird, mit der Zeit verändert.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Lagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend beschrieben. 1 zeigt eine Querschnittsansicht, welche die Lagervorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung abbildet. Eine in 1 gezeigte Lagervorrichtung 10 lagert eine Spindel (eine Welle 7) einer Spindelvorrichtung, die zu einer Werkzeugmaschine gehört, derart, dass die Spindel rotierbar / drehbar ist, und ist in einem Lagergehäuse 8 der Spindelvorrichtung aufgenommen. In 1 sind die Welle 7 und das Lagergehäuse 8 durch Strich-zwei-Punkt-Linien angegeben. Die Lagervorrichtung 10 ist auch auf Vorrichtungen, Maschinen und dgl. anwendbar, die von Werkzeugmaschinen verschieden sind. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Richtung parallel zu einer Mittellinie der Lagervorrichtung 10 als eine Axialrichtung bezeichnet und eine Richtung senkrecht zu der Axialrichtung wird als eine Radialrichtung bezeichnet.
Die Lagervorrichtung 10 beinhaltet einen Lagerabschnitt 20 und eine Ölversorgungseinheit 40. Der Lagerabschnitt 20 beinhaltet einen Innenring 21, einen Außenring 22, eine Vielzahl Kugeln (Wälzkörper) 23 und einen Käfig 24, der die Vielzahl Kugeln 23 hält, und bildet ein Kugellager (ein Wälzlager) aus. Darüber hinaus beinhaltet die Lagervorrichtung 10 einen zylindrischen Innenring-Abstandhalter 17.
Die Ölversorgungseinheit 40 hat im Gesamten eine ringförmige Form und ist in Axialrichtung benachbart zu dem Lagerabschnitt 20 vorgesehen. Die Ölversorgungseinheit 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat eine Funktion, dem Lagerabschnitt 20 Öl zuzuführen und auch eine Funktion eines Außenring-Abstandhalters. Die Konfiguration und Funktionen der Ölversorgungseinheit 40 werden später beschrieben. Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, kann ein ringförmiger Außenring-Abstandhalter, der aus Metall hergestellt ist, in Axialrichtung benachbart zu einer Seite (nachfolgend als “erste Seite“ bezeichnet) des Außenrings 22 vorgesehen sein, und die Ölversorgungseinheit kann in Radialrichtung auf einer Innenseite des Außenring-Abstandhalters vorgesehen sein.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der Außenring 22 und die Ölversorgungseinheit 40 an dem Lagergehäuse 8 derart befestigt, dass der Außenring 22 und die Ölversorgungseinheit 40 nicht rotieren können und der Innenring 21 und der Innenring-Abstandhalter 17 rotieren zusammen mit der Welle 7. Folglich ist der Außenring 22 ein fixierter bzw. feststehender Ring, der nicht rotiert, und der Innenring 21 ist ein rotierender bzw. (mit-)drehender Ring, der zusammen mit der Welle 7 rotiert.
Der Innenring 21 ist ein zylindrisches Teil, welches auf einen Außenumfang der Welle 7 angepasst ist und ein Laufring bzw. eine Laufbahn (nachfolgend als eine Innenring-Laufbahn 25 bezeichnet) ist auf einem Außenumfang des Innenrings 21 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Innenring 21 und der Innenring-Abstandhalter 17 separate Körper. Jedoch, obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, können der Innenring 21 und der Innenring-Abstandhalter 17 integral / einstückig miteinander ausgebildet sein (d.h., können untrennbar voneinander sein). Der Außenring 22 ist ein zylindrisches Teil, welches an einer Innenumfangsoberfläche des Lagergehäuses 8 fixiert ist und ein Laufring bzw. eine Laufbahn (nachfolgend als eine Außenring-Laufbahn 26 bezeichnet) ist auf einem Innenumfang des Außenrings 22 vorgesehen. Wie vorstehend beschrieben (obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt), können in dem Fall der Konfiguration, in der die Ölversorgungseinheit 40 ein von dem ringförmigen Außenring-Abstandhalter separater Körper ist, und in Radialrichtung auf der Innenseite des ringförmigen Außenring-Abstandhalters angeordnet ist, der Außenring-Abstandhalter 26 und der Außenring 22 integral / einstückig miteinander sein (d.h., können untrennbar voneinander sein).
Die Kugeln 23 sind zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 eingeschoben bzw. zwischengeschaltet und wälzen auf der Innenring-Laufbahn 25 und der Außenring-Laufbahn 26 ab. Der Käfig 24 ist ringförmig und entlang seiner Umfangsrichtung ist eine Vielzahl Taschen 27 vorgesehen. Die Kugeln 23 und der Käfig 24 sind in einem ringförmigen Raum 11 vorgesehen, der zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 ausgebildet ist.
Der Käfig 24 ist im Gesamten ringförmig und hat in Axialrichtung auf der ersten Seite der Kugeln 23 einen ringförmigen Abschnitt 28a, in Axialrichtung auf der anderen Seite (nachfolgend als “zweite Seite“ bezeichnet) der Kugeln 23 einen ringförmigen Abschnitt 28b, und eine Vielzahl Stegabschnitte 29, die den ringförmigen Abschnitt 28a und den ringförmigen Abschnitt 28b miteinander koppelt. Jede der Taschen 27 ist zwischen den ringförmigen Abschnitten 28a und 28b und zwischen den Stegabschnitten 29, die in Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, angeordnet. Eine der Kugeln 23 ist jeweils in einer der Taschen 27 aufgenommen. Aufgrund der Konfiguration kann der Käfig 24 die Vielzahl Kugeln 23 in Umfangsrichtung getrennt voneinander halten.
In dem Käfig 24 ist der ringförmige Abschnitt 28a auf der ersten Seite (d.h., auf der Seite der Ölversorgungseinheit 40) in Axialrichtung derart ausgelegt, um mit einem Schulterabschnitt 30 des Außenrings 22 über Schmieröl in Gleitkontakt zu sein. Somit ist der Käfig 24 in Radialrichtung durch den Außenring 22 positioniert. Das heißt, der Lagerabschnitt 20 ist ein Lager, in dem der Käfig 24 durch den Außenring 22 geführt ist (d.h., durch einen Laufbahn-Ring geführt). In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Außenumfangsoberfläche des ringförmigen Abschnitts 28a eine Führungsoberfläche 31, die dazu ausgelegt ist, mit einer Innenumfangsoberfläche 30a des Schulterabschnitts 30 in Gleitkontakt zu sein. Somit weist der Käfig 24 die Führungsoberfläche 31 auf, die dazu ausgelegt ist, mit einem Teil (dem Schulterabschnitt 30) des Außenrings 22 als der feststehende Ring, über Schmieröl in Gleitkontakt zu sein. Ein Raum zwischen der Führungsoberfläche 31 des Käfigs 24 und dem Schulterabschnitt 30 des Außenrings 22 wird nachfolgend als ein Gleitkontaktabschnitt 15 bezeichnet. Der Käfig 24 ist aus Harz (z.B., Phenolharz) hergestellt und der Innenring 21 und der Außenring 22 sind aus Stahl, wie bspw. Lagerstahl oder dgl., hergestellt. Die Kugeln 23 können aus Stahl, wie bspw. Lagerstahl oder dgl., hergestellt sein, oder können aus Keramik hergestellt sein.
2 zeigt eine Ansicht der Ölversorgungseinheit 40 in Axialrichtung gesehen (eine Ansicht, gesehen in der Richtung, die durch einen Pfeil A in 1 angezeigt ist). Die Ölversorgungseinheit 40 hat im Gesamten eine ringförmige Form. Die Ölversorgungseinheit 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet einen ringförmigen Körperabschnitt 41, einen Tank bzw. einen Behälter 42, eine Pumpe 43, einen Vibrationssensor 55, einen Temperatursensor 50, eine Steuerungseinheit 44 und eine Energieversorgungseinheit 45.
Der Körperabschnitt 41 ist, z.B., ein ringförmiges Teil, welches aus Metall hergestellt ist, und fungiert als ein Außenring-Abstandhalter, welcher Druck aufnimmt. Das heißt, in Axialrichtung wird Druck auf den Außenring-Abstandhalter (den Körperabschnitt 41) und dem Außenring 22 aufgebracht. Wie in 5 gezeigt, wird, aufgrund der Vorlast, eine Axiallast (angegeben durch einen Pfeil F1), die von der ersten Seite in Axialrichtung in Richtung der zweiten Seite in Axialrichtung wirkt, auf den Außenring-Abstandhalter (den Körperabschnitt 41) und den Außenring 22 aufgebracht, und der Außenring-Abstandhalter (der Körperabschnitt 41) drückt den Außenring 22 in Axialrichtung an.
Wie in 2 gezeigt, hat der Körperabschnitt 41 auch eine Funktion eines Rahmen bzw. eines Gestells, der/das die Pumpe 43, die Sensoren 55 und 50, und dgl. aufnimmt (hält). Mit anderen Worten, ist ein hohler Raum bzw. ein Hohlraum in dem Körperabschnitt 41 vorgesehen. Der Behälter 42, die Pumpe 43, der Vibrationssensor 55, der Temperatursensor 50, die Steuerungseinheit 44 und die Energieversorgungseinheit 45 sind in dem Hohlraum vorgesehen. Somit ist die Ölversorgungseinheit 40, welche den Körperabschnitt 41, den Behälter 42, die Pumpe 43, den Vibrationssensor 55, den Temperatursensor 50, die Steuerungseinheit 44 und die Energieversorgungseinheit 45 beinhaltet, als eine integrale / ganzheitliche Einheit ausgelegt. Der Vibrationssensor 55, der Temperatursensor 50 und die Steuerungseinheit 44 können auf einem einzigen Substrat bzw. einem Einzelsubstrat 46 vorgesehen sein. Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, beinhaltet der Körperabschnitt 41 ein Außenzylinderteil, welches aus Metall hergestellt ist und welches als ein Außenring-Abstandhalter fungiert, welcher Druck aufnimmt/empfängt, und ein Innenzylinderteil, welches aus Harz hergestellt ist und welches an einer Innenumfangsseite des Außenzylinderteils befestigt ist. Der Hohlraum kann an dem Innenzylinderteil vorgesehen sein. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass der Vibrationssensor 55 über einen Befestigungsabschnitt 61, der aus Metall gemacht ist, an dem Außenzylinderteil fixiert sein sollte (siehe 6).
In 2 speichert der Behälter 42 Schmieröl und kommuniziert mit der Pumpe 43 durch einen Fließweg, derart, dass der Pumpe 43 Schmieröl zugeführt wird. Ein Haltekörper (z.B., ein Filz oder ein Schwamm), welcher Schmieröl hält, kann in dem Behälter 42 vorgesehen sein. Die Pumpe 43 beinhaltet ein piezoelektrisches Element 43a darin. Das piezoelektrische Element 43a arbeitet / wird betätigt, um das Volumen eines Innenraums der Pumpe 43 zu verändern, wodurch das Schmieröl in dem Innenraum von einer Düse 43b in den ringförmigen Raum 11 eingespritzt wird (siehe 1). Somit kann die Pumpe 43 dem Lagerabschnitt 20 Schmieröl zuführen. Wenn die Pumpe 43 einmal arbeitet, werden mehrere Pikoliter bis mehrere Nanoliter Schmieröl eingespritzt. Die Energieversorgungseinheit 45 stellt elektrische Energie zum Betreiben der Pumpe 43, des Vibrationssensors 55 und des Temperatursensors 50 bereit.
Der Vibrationssensor 55 ist ein Beschleunigungssensor und erfasst die Vibration des Außenrings 22 als der feststehende Ring. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Vibrationssensor 55 auf dem Substrat 46 vorgesehen und das Substrat 46 ist an dem Körperabschnitt 41 fixiert. Somit ist der Vibrationssensor 55 dazu ausgelegt, die Vibration des Außenrings 22 durch den Körperabschnitt 41 und das Substrat 46 zu erfassen. Der Außenring 22 und der Körperabschnitt 41 sind aufgrund des Drucks in Axialrichtung in engem Kontakt miteinander. Deshalb, obwohl der Außenring 22 und der Körperabschnitt 41 separate Körper sind, kann der Vibrationssensor 55 die Vibration des Außenrings 22 erfassen.
Es ist vorzuziehen, dass der Vibrationssensor 55 über den Befestigungsabschnitt 61, wie in 6 gezeigt, an dem Körperabschnitt 41 fixiert sein sollte, welcher als ein Außenring-Abstandhalter fungiert. Der Befestigungsabschnitt 61 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung, welche ein von dem Körperabschnitt 41 separates Teil ist. Die Vorrichtung (der Befestigungsabschnitt 61) ist an dem Körperabschnitt 41 durch eine kleine Schraube (nicht gezeigt) fixiert. Der Vibrationssensor 55 (das Substrat für den Vibrationssensor 55) ist an der Vorrichtung (dem Befestigungsabschnitt 61) über eine kleine Schraube (nicht gezeigt) fixiert. Der Befestigungsabschnitt 61 kann ein Teil des Körperabschnitts 41 sein, statt ein von dem Körperabschnitt 41 separates Teil zu sein.
In der in 6 gezeigten Konfiguration beinhaltet die Ölversorgungseinheit 40 den Körperabschnitt 41, der benachbart zu dem Außenring 22 vorgesehen ist, wobei der Körperabschnitt 41 als der Abstandhalter (der Außenring-Abstandhalter) dient. Der Körperabschnitt 41 ist mit dem Befestigungsabschnitt 61 versehen. Der Vibrationssensor 55 ist über den Befestigungsabschnitt 61 an dem Körperabschnitt 41 befestigt. Zusätzlich sind der Befestigungsabschnitt 61 und der Körperabschnitt 41 aus Metall (Stahl) hergestellt, und der Außenring 22 ist ebenfalls aus Metall (Stahl) hergestellt. In der in 6 gezeigten Konfiguration erfasst der Vibrationssensor 55 die Vibration des Außenrings 22, wie vorstehend beschrieben. Metall weist geringere / niedrigere Vibrationsdämpfungseigenschaften auf als Harz und deshalb ist es unwahrscheinlich, dass die Vibration, die von dem Außenring 22 auf den Vibrationssensor 55 übertragen wird, gedämpft wird, und die Genauigkeit der Erfassung durch den Vibrationssensor 55 kann verbessert werden.
In den 1 und 2 ist der Temperatursensor 50 ein Infrarotsensor (ein Strahlungsthermometer). Die Kugeln 23 sind mit der Innenring-Laufbahn 55 und der Außenring-Laufbahn 26 in Wälzkontakt und mit den Taschen 27 des Käfigs 24 in Gleitkontakt. Deshalb ist es wahrscheinlich, dass die Temperatur der Kugeln 23 ansteigt. Somit ist in der vorliegenden Ausführungsform (siehe 1) ein Erfassungsbereich des Temperatursensors 50 auf/in einen Bereich festgelegt, welchen die Kugeln 23 durchlaufen. Der Temperatursensor 50 misst eine Temperatur (eine Durchschnittstemperatur) der Oberflächen der Kugeln 23, welche den Erfassungsbereich durchlaufen. Wie bisher beschrieben, erfasst der Temperatursensor 50 eine Temperatur eines Abschnitts des Lagerabschnitts 20, welcher von dem Gleitkontaktabschnitt 15 verschieden ist. Mit anderen Worten, erfasst der Temperatursensor 50 die Temperatur des Abschnitts, der von dem Abschnitt verschieden ist, dessen Vibration durch den Vibrationssensor 55 erfasst wird.
3 zeigt ein Blockschaltbild, welches die Ölversorgungseinheit 40 darstellt. Die Steuerungseinheit 44 ist durch einen Substratschaltkreis, mit einem programmierten Mikrocomputer, einem arithmetischen Schaltkreis und dgl. aufgebaut / gebildet und erlangt / erwirbt Erfassungssignale, die von dem Vibrationssensor 55 und dem Temperatursensor 50 ausgegeben werden. Die Steuerungseinheit 44 beinhaltet einen Verstärker 44a, der einen Ausgang / Output (ein Erfassungssignal) des Vibrationssensors 55 verstärkt, und einen ersten Bestimmungsschaltkreis 44b, der einen Bestimmungsprozess basierend auf dem verstärkten Signal ausführt. Darüber hinaus beinhaltet die Steuerungseinheit 44 einen Verstärker 44c, der einen Ausgang / Output (ein Erfassungssignal) des Temperatursensors 50 verstärkt, und einen zweiten Bestimmungsschaltkreis 44d, der die Berechnung eines Temperaturgradienten und einen Bestimmungsprozess ausführt.
Die Steuerungseinheit 44 führt der Pumpe 43 ein Steuerungssignal zu. Die Steuerungseinheit 44 führt dem piezoelektrischen Element 43a der Pumpe 43 (siehe 2) als das Steuerungssignal eine elektrische Antriebsenergie zu (bringt eine vorgeschriebene Spannung auf). Die Pumpe 43 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist dazu ausgelegt, eine gegebene Menge (eine winzige Menge) des Schmieröls auf Erhalt des Steuerungssignals (der Antriebsspannung) abzuführen. Die Steuerungseinheit 44 gibt in einem gegebenen Zyklus ein Steuerungssignal an die Pumpe 43 aus. Der Zyklus ist darauf festgelegt, in normalen Zeiten konstant zu sein (d.h., in einem guten Schmierungszustand). Jedoch, wie nachfolgend beschrieben wird, wird der Zyklus geändert, wenn eine vorgeschriebene Bedingung erfüllt ist.
Die Ölversorgungseinheit 40, welche wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, kann das Auftreten von Festfressen und dgl. an dem Gleitkontaktabschnitt 15 zwischen dem Schulterabschnitt 30 des Außenrings 22 und dem ringförmigen Abschnitt 28a des Käfigs 24, zwischen den Kugeln 23 und den Innen- und Außenring-Laufbahnen 25 und 26 und zwischen den Kugeln 23 und den Taschen 27 des Käfigs 24 in dem Lagerabschnitt 20 verhindern (siehe 1). Die Steuerung, die durch die Steuerungseinheit 44 zu diesem Zweck durchgeführt / ausgeführt wird, wird nachfolgend beschrieben.
4 zeigt einen Graphen, welcher abbildet, wie sich ein Erfassungssignal (ein erstes Erfassungssignal), welches von dem Vibrationssensor 55 ausgegeben wird, mit der Zeit ändert. Der Vibrationssensor 55 ist ein Beschleunigungssensor, wie zuvor beschrieben, und deshalb wird eine Beschleunigung (ein Beschleunigungswellen-Scheitelwert) als das erste Erfassungssignal erfasst. In einem Zustand, in dem ein Film durch Schmieröl an dem Gleitkontaktabschnitt 15 ausgebildet ist (d.h., ein guter Schmierungszustand), ist das Niveau der Beschleunigung, die als erstes Erfassungssignal erhalten wird, gering, und zwar sind Vibrationen des Außenrings 22 klein (vor einem Zeitpunkt t1 in 4). Jedoch, wenn der Schmierölfilm an dem Gleitkontaktabschnitt 15 bricht, wird das Niveau der Beschleunigung, die als das erste Erfassungssignal erhalten wird, hoch (zu dem Zeitpunkt t1). Wenn auf diese Weise ein Ölmangel an dem Gleitkontaktabschnitt 15 auftritt, wird eine Zacken-Vibrationswellenform (eine Peak-Wellenform) in dem Außenring 22 erzeugt. Der Grund hierfür wird wie folgt angenommen. In dem Fall, in dem ein geeigneter / angemessener Ölfilm an dem Gleitkontaktabschnitt 15 ausgebildet ist, tritt Gleiten zwischen dem Schulterabschnitt 30 des Außenrings 22 und der Führungsoberfläche 31 des Käfigs 24 auf und der Außenring 22 vibriert kaum. Wenn jedoch der Ölfilm an dem Gleitkontaktabschnitt 15 bricht (wenn ein Ölmangel auftritt), beeinträchtigt die Führungsoberfläche 31 den Schulterabschnitt 30 direkt (kollidiert mit diesem) und es tritt eine relativ große Vibration an dem Außenring 22 auf. Somit wird die Vibration des Vibrationssensors 55 erfasst.
Wenn der Lagerabschnitt 20 rotiert, erfasst der erste Bestimmungsschaltkreis 44b (siehe 3) der Steuerungseinheit 44 das erste Erfassungssignal (das Beschleunigungssignal) des Vibrationssensors 55 sequenziell und führt einen Prozess zum Vergleichen des Niveaus des ersten Erfassungssignals mit einem vorgeschriebenen Schwellwert α (erster Schwellwert) aus. Wenn dieses Niveau höher ist als der Schwellwert α (diese Bedingung wird nachfolgend als eine erste Bedingung bezeichnet), gibt die Steuerungseinheit 44 ein Steuerungssignal zur Verringerung des Zyklus zum Abführen von Schmieröl durch die Pumpe 43 (d.h., ein Steuerungssignal, um den Zyklus zu verkürzen) aus. Zum Beispiel, wenn als Ergebnis des Vergleichs die erste Bedingung erfüllt ist, gibt die Steuerungseinheit 44 dann ein Steuerungssignal an die Pumpe 43 aus und veranlasst die Pumpe 43, Schmieröl abzuführen. Ferner verringert die Steuerungseinheit 44 den Zyklus des Steuerungssignals, welches an die Pumpe 43 ausgegeben wird. Somit wird ein Ölmangel eliminiert. Der Vergleichsprozess kann dadurch realisiert werden, dass die Steuerungseinheit 44, z.B., mit der Funktion eines Komparators bzw. einer Vergleichseinrichtung versehen ist.
Wie zuvor beschrieben, kann die Bedingung für die Ausgabe des Steuerungssignals an die Pumpe 43 erfüllt sein, wenn als ein Ergebnis des Vergleichs das Niveau des ersten Erfassungssignals einmal höher wird als der Schwellwert α (siehe 4). Alternativ jedoch, wie in 8 gezeigt, kann diese Bedingung erfüllt sein, wenn das Niveau des ersten Erfassungssignals mehrfach höher wird als der Schwellwert α. In diesem Fall hat die Steuerungseinheit 44 die Funktion eines Zählers. Mit anderen Worten, kann, in 8, die Steuerungseinheit 44 ein Steuerungssignal nicht ausgeben, selbst wenn das Niveau des ersten Erfassungssignals einmal höher wird als der Schwellwert α (zum Zeitpunkt t1), und die Steuerungseinheit 44 kann ein Steuerungssignal ausgeben, nachdem zweimal (mehrfach) erfasst wurde, dass das Niveau des ersten Erfassungssignals höher geworden ist als der Schwellwert α (zum Zeitpunkt t2). Somit, wenn das Niveau des ersten Erfassungssignals einmal aufgrund von Geräuschen höher wird als der Schwellwert α, wird kein Steuerungssignal ausgegeben. Somit ist es möglich, die Zuverlässigkeit zur Erfassung eines mangelhaften Schmierungszustandes zu verbessern.
Wie bisher beschrieben, kann die Steuerungseinheit 44 das Niveau des Erfassungssignals des Vibrationssensors 55 mit dem Schwellwert α vergleichen. Wenn als ein Ergebnis dieses Vergleichs das Niveau höher ist als der Schwellwert α, kann die Steuerungseinheit 44 das Steuerungssignal ausgeben, um die Pumpe 43 dazu zu veranlassen, Schmieröl zuzuführen.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Pumpe 43 basierend auf nur dem ersten Erfassungssignal des Vibrationssensors 55 gesteuert werden. In der vorliegenden Ausführungsform jedoch, ist die Pumpe 43 ferner durch die Verwendung eines zweiten Erfassungssignals des Temperatursensors 50 gesteuert. Das heißt, der zweite Bestimmungsschaltkreis 44d (siehe 3) der Steuerungseinheit 44 erfasst / erlangt das Erfassungssignal (das zweite Erfassungssignal) des Temperatursensors 50 sequenziell, und zwar ebenfalls ein Temperatursignal, und führt einen Prozess zum Vergleichen eines Niveaus einer Temperaturänderung mit der Zeit (d.h., ein Temperaturgradient) basierend auf dem Erfassungssignal, mit einem vorgeschriebenen Schwellwert (zweiter Schwellwert) aus. Dann, wenn dieses Niveau höher ist als der vorgeschriebene Schwellwert (diese Bedingung wird nachfolgend als eine zweite Bedingung bezeichnet), kann die Steuerungseinheit 44 ein Steuerungssignal zur Verringerung des Zyklus zum Abführen von Schmieröl durch die Pumpe 43 ausgeben (d.h., ein Steuerungssignal, um den Zyklus zu verkürzen).
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerungseinheit 44 dazu ausgelegt, durch die Verwendung zweier Bedingungen in jedem Fall, und zwar, der ersten Bedingung und der zweiten Bedingung, das Steuerungssignal auszugeben, um die Pumpe 43 dazu zu veranlassen, Schmieröl zuzuführen. Das heißt, die Steuerung, um den Abführzyklus mit Bezug zu einem vorgeschriebenen Wert zu verkürzen (d.h., die Steuerung, um den Abführzyklus kürzer zu machen als ein vorgeschriebener Wert) wird durchgeführt, wenn nur eine der ersten Bedingung und der zweiten Bedingung erfüllt ist, und die Steuerung, um den Abführzyklus noch kürzer zu machen als der vorgeschriebene Wert, wird ausgeführt, wenn sowohl die erste Bedingung als auch die zweite Bedingung erfüllt sind. Genauer gesagt, wird die Pumpe 43 mit 1 Hz betrieben, wenn weder die erste Bedingung noch die zweite Bedingung erfüllt ist, und zwar in normalen Zeiten (d.h., in einem guten Schmierungszustand). Jedoch wird die Pumpe 43 mit 10 Hz betrieben, wenn nur eine der ersten Bedingung und der zweiten Bedingung erfüllt ist, und die Pumpe 43 wird mit 100 Hz betrieben, wenn sowohl die erste Bedingung als auch die zweite Bedingung erfüllt sind.
Wenn ein Ölmangel an dem Lagerabschnitt 20 auftritt, erscheint häufig ein Beschleunigungswellen-Scheitelwert in der Form einer Spitze bzw. Zacke, wie zuvor beschrieben (siehe 4), bevor die von dem Temperatursensor 50 erfasste Temperatur dazu neigt, schnell anzusteigen. Folglich, wenn die erste Bedingung erfüllt ist, wird die Steuerung, um den Abführzyklus mit Bezug zu dem vorgeschriebenen Wert zu verkürzen, durchgeführt. Darüber hinaus, wenn die zweite Bedingung anschließend erfüllt ist, wird die Steuerung, um den Abführzyklus noch kürzer als den vorgeschriebenen Wert zu machen, durchgeführt.
Somit ist die Lagervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform (siehe 1) derart ausgelegt, dass der Käfig 24 durch den Außenring 22 durch einen Gleitkontakt der Führungsoberfläche 31 des Käfigs 24 mit dem Schulterabschnitt 30 des Außenrings 22 mittels Schmieröl positioniert ist. Folglich, ist es wahrscheinlich, dass an dem Gleitkontaktabschnitt 15 zwischen der Führungsoberfläche 31 des Käfigs 24 und dem Schulterabschnitt 30 des Außenrings 22 Wärme erzeugt wird. Wenn ein Ölmangel (oder Anzeichen hierfür) aufgrund von, z.B., Erschöpfung des Schmieröls an dem Gleitkontaktabschnitt 15, auftritt, verändert sich der Zustand des Kontakts zwischen der Führungsoberfläche 31 und dem Schulterabschnitt 30 und diese Änderung erscheint als die Vibration des Außenrings 22. Somit erfasst der Vibrationssensor 55 die Vibration. Somit kann ein Ölmangel (und ein Anzeichen eines Ölmangels) an dem Lagerabschnitt 20 (dem Gleitkontaktabschnitt 15) basierend auf der Vibration des Außenrings 22 erfasst werden. Das heißt, der Schmierungszustand an dem Lagerabschnitt 20 kann durch den Vibrationssensor 55 erfasst werden.
Selbst wenn ein Anstieg in der Temperatur des Gleitkontaktabschnitts 15 erfasst wird, wenn ein Ölmangel an dem Gleitkontaktabschnitt 15 auftritt, ist es schwierig, den Anstieg in der Temperatur direkt zu erfassen, weil der Spalt zwischen dem Schulterabschnitt 30 und der Führungsoberfläche 31 des Käfigs 24 extrem klein ist. Mit anderen Worten, da es schwierig ist, die Temperatur des Raums zwischen der Führungsoberfläche 31 und des Schulterabschnitts 30 durch den Temperatursensor direkt zu erfassen, erfasst der Temperatursensor eine Temperatur einer lateralen Oberfläche bzw. einer Seitenfläche des Käfigs 24 in Axialrichtung, auf welche die Wärme, die zwischen der Führungsoberfläche 31 und dem Schulterabschnitt 30 erzeugt wurde, übertragen wird. In diesem Fall jedoch, wird ein Ölmangel an dem Gleitkontaktabschnitt 15 (ein Anstieg in der Temperatur, welcher daraus resultiert) indirekt erfasst, und daher kann die Reaktionsfähigkeit bzw. Ansprechbarkeit und Genauigkeit dieser Erfassung unzureichend sein. Somit wird, in der vorliegenden Ausführungsform, die Vibration, die aus einer Änderung in dem Kontaktzustand zwischen der Führungsoberfläche 31 und dem Schulterabschnitt 30 resultiert, welcher durch einen Ölmangel verursacht wird, durch den Vibrationssensor 55 erfasst. Deshalb sind die Reaktionsfähigkeit und Genauigkeit der Erfassung hoch und es ist möglich, die Zuverlässigkeit zur Erfassung eines Ölmangels (und eines Anzeichens eines Ölmangels) zu verbessern, und zwar, die Erfassung eines Schmierungszustands an dem Lagerabschnitt 20.
Wie zuvor beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Beschleunigungswellen-Scheitelwert in der Form einer Spitze, wie in 4 gezeigt, durch den Vibrationssensor 55 basierend auf der Erkenntnis erfasst, dass dieser Wellen-Scheitelwert auftritt, bevor die Temperatur dazu neigt schnell anzusteigen, wenn ein Ölmangel an dem Lagerabschnitt 20 auftritt. Deshalb kann ein Ölmangel (und ein Anzeichen für einen Ölmangel) zu einem frühen Stadium erfasst werden.
Dann, wenn die Menge an Schmieröl an dem Lagerabschnitt 20 aufgrund von, z.B., Erschöpfung oder dgl. abnimmt, steigt die Temperatur innerhalb des Lagers an. Somit wird dieser Anstieg in der Temperatur durch den Temperatursensor 50 erfasst und somit wird eine Verringerung der Schmierölmenge erfasst. Der Temperatursensor 50 ist vorgesehen, eine Temperatur eines Abschnitts (die Kugeln 23), welcher von dem Gleitkontaktabschnitt 15 verschieden ist, zu erfassen. Deshalb, in Zusammenarbeit mit dem Vibrationssensor 55, kann der Temperatursensor 50 die Zuverlässigkeit zur Erfassung eines Schmierungszustands an dem Lagerabschnitt 20 weiter verbessern.
Wie bisher beschrieben, beinhaltet die Ölversorgungseinheit 40 sowohl den Vibrationssensor 55 als auch den Temperatursensor 50. Deshalb kann die Steuerungseinheit 44 bestimmen, ob das erste Erfassungssignal des Vibrationssensors 55 die erste Bedingung (eine vorgeschriebene erste Bedingung) erfüllt, und bestimmt, ob das zweite Erfassungssignal des Temperatursensors 50 die zweite Bedingung (eine vorgeschriebene zweite Bedingung) erfüllt. Dann, wenn eine der ersten Bedingung und der zweiten Bedingung erfüllt ist, gibt die Steuerungseinheit 44 das Steuerungssignal aus, welches die Pumpe 43 dazu veranlasst, Schmieröl zuzuführen. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Signal zur Verringerung des Abführzyklus des Schmieröls von der Pumpe 43 als das Steuerungssignal ausgegeben. Wie vorstehend beschrieben, kann ein Schmierungszustand an dem Lagerabschnitt 20 doppelt erfasst werden und die Zuverlässigkeit der Erfassung kann weiter verbessert werden.
In der vorstehenden Ausführungsform kann die Steuerungseinheit 44 dem piezoelektrischen Element 43a (siehe 2) der Pumpe 43 als das Steuerungssignal eine elektrische Antriebsenergie zuführen (d.h., kann eine vorgeschriebene Spannung aufbringen) und ferner in Übereinstimmung mit dem Ergebnis bzw. den Ergebnissen der Erfassung, die durch den Vibrationssensor 55 (und/oder dem Temperatursensor 50) durchgeführt werden, den Zyklus des Zuführens dieser Antriebsspannung ändern (verringern). Jedoch kann die Steuerungseinheit 44 Steuerungen durchführen, die von dieser verschieden sind. Das heißt, die Steuerungseinheit 44 kann dem piezoelektrischen Element 43a der Pumpe 43 (siehe 2) wie in der vorstehenden Ausführungsform als das Steuerungssignal eine elektrische Antriebsenergie zuführen (eine vorgeschriebene Spannung aufbringen), und ferner eine Steuerung zum Ändern der Größe / Höhe der Antriebsspannung in Übereinstimmung mit dem Ergebnis / den Ergebnissen der Erfassung, die durch den Vibrationssensor 55 (und/oder dem Temperatursensor 50) durchgeführt werden, durchführen (d.h., nach Erfüllung der ersten Bedingung und/oder der zweiten Bedingung). Das heißt, die Verschiebungsmenge (die Betätigungsmenge) des piezoelektrischen Elements 43a wird erhöht, indem eine Antriebsspannung P (siehe 7) zunimmt / ansteigt, welche dem piezoelektrischen Element 43a zugeführt wird. In 7 ist eine Wellenform der Antriebsspannung, bevor sie verändert wurde, durch eine gestrichelte Linie angegeben und eine Wellenform der geänderten Antriebsspannung ist durch eine durchgehende Linie angegeben. Durch Erhöhen der Verschiebungsmenge des piezoelektrischen Elements 43a auf diese Weise, kann die Änderung in dem Volumen eines Innenraums der Pumpe 43 erhöht sein und die Menge Schmieröl, die jedes Mal abgeführt wird, kann erhöht sein. Demzufolge, wie in dem Fall, in dem der Zuführzyklus der Antriebsspannung verringert ist (d.h., der Zyklus ist kurz gestaltet), kann die Schmierölmenge, die für eine gegebene Zeitspanne zugeführt wird, erhöht sein.
In diesem Fall kann die Steuerungseinheit 44 ebenfalls ein Steuerungssignal ausgeben, um die Pumpe 43 dazu zu veranlassen, Schmieröl zuzuführen, durch die Verwendung zweier Bedingungen, nämlich, der ersten Bedingung und der zweiten Bedingung in jedem Fall. Mit anderen Worten, kann die Steuerung ausgeführt werden, um ein Steuerungssignal zum Erhöhen der Antriebsspannung auszugeben, die dem piezoelektrischen Element 43a zugeführt wird, wenn nur eine der ersten Bedingung und der zweiten Bedingung erfüllt ist, und um ein Steuerungssignal zum weiteren Erhöhen der Antriebsspannung auszugeben, wenn sowohl die erste Bedingung als auch die zweite Bedingung erfüllt sind.
Die Steuerungseinheit 44 kann eine Steuerung des Temperaturanstiegs des Schmieröls, welches abgeführt werden soll, in Übereinstimmung mit dem Ergebnis / den Ergebnissen der Erfassung, die durch den Vibrationssensor 55 (und/oder dem Temperatursensor 50) durchgeführt wird, als eine andere Steuerung zum Anstieg der Schmierölmenge durchführen, die von der Pumpe 43 jedes Mal abgeführt wird. Um diese Steuerung durchzuführen, kann, z.B., der Behälter 42 (siehe 2) mit einem Heizgerät (nicht gezeigt) versehen sein. Das heißt, die Steuerungseinheit 44 führt eine Steuerung zum Ausgeben eines Steuerungssignals zum Betreiben des Heizgerätes durch (d.h., eine Steuerung, um eine Stromstärke dazu zu veranlassen, durch das Heizgerät zu fließen) in Übereinstimmung mit den Ergebnissen / dem Ergebnis der Erfassung, welche durch den Vibrationssensor 55 (und/oder den Temperatursensor 50) durchgeführt wird (d.h., nach Erfüllung der ersten Bedingung und/oder der zweiten Bedingung). Wenn die Temperatur des Schmieröls durch das Heizgerät erhöht ist, nimmt die Viskosität des Schmieröls ab. Deshalb, selbst wenn die Antriebskraft der Pumpe 43 konstant ist, steigt die Abführmenge an. Somit kann die Menge Schmieröl, die für einen gegebenen Zeitraum zugeführt wird, erhöht werden. Anschließend wird der Betrieb des Heizgeräts gestoppt und die Abführmenge kehrt, aufgrund des natürlichen Abkühlens, zu einer ursprünglichen Menge zurück.
In dem Lagerabschnitt 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie zuvor beschrieben (siehe 1 und 6), ist die Führungsoberfläche 31 des Käfigs 24 dazu ausgelegt, mit dem Schulterabschnitt 30 in der ersten Seite des Außenrings 22 in Axialrichtung über Schmieröl in Gleitkontakt zu sein. Die Ölversorgungseinheit 40 ist auf der ersten Seite des Lagerabschnitts 20 in Axialrichtung vorgesehen, wo der Schulterabschnitt 30 derart vorhanden ist, dass die Ölversorgungseinheit 40 benachbart zu dem Lagerabschnitt 20 ist. Der Vibrationssensor 55 ist in Radialrichtung näher zu dem Außenring 22 (d.h., der Vibrationssensor 55 ist in Radialrichtung näher zu dem Außenring 22 als zu dem Innenring 21). Mit anderen Worten, ist der Vibrationssensor 55 in Axialrichtung an einer Position nahe dem Schulterabschnitt 30 vorgesehen, mit dem der Käfig 24 in Kontakt ist, und ist in Radialrichtung an einer Position vorgesehen, die näher zu dem Außenring 22 als zu dem Innenring 21 ist. Deshalb kann die Sensibilität der Erfassung der Vibration des Außenrings 22 durch den Vibrationssensor 55 verbessert sein.
5 zeigt eine Schnittansicht der Lagervorrichtung 10 (eine Ansicht entlang einer Schnittoberfläche, die von der von 1 verschieden ist). Wie zuvor beschrieben, wird die Lagervorrichtung 10 mit in Axialrichtung auf sie aufgebrachten Druck verwendet. In 5 sind Kraftrichtungen zum Aufbringen der Vorlast durch Pfeile F1 und F2 angegeben. Mit anderen Worten, drückt der Körperabschnitt 41 der Ölversorgungseinheit 40 den Außenring 22 des Lagerabschnitts 20 von der ersten Seite in Axialrichtung in Richtung der zweiten Seite in Axialrichtung, und der Innenring 21 des Lagerabschnitts 20 wird von der zweiten Seite in Axialrichtung in Richtung der ersten Seite in Axialrichtung gedrückt. Somit wird Druck in Axialrichtung auf den Lagerabschnitt 20 aufgebracht.
Somit beinhaltet der Außenring 22 in der Lagervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie zuvor beschrieben, die Außenring-Laufbahn 26, mit welcher die Kugeln 23 in Wälzkontakt sind, und den Schulterabschnitt 30, der auf der ersten Seite der Außenring-Laufbahn 26 in Axialrichtung angeordnet ist. Die Ölversorgungseinheit 40 beinhaltet den Körperabschnitt 41, der benachbart zu der ersten Seite des Außenrings 22 in Axialrichtung vorgesehen ist, wobei der Körperabschnitt 41 als ein Abstandhalter dient. Der Vibrationssensor 55 ist an dem Abstandhalter (dem Körperabschnitt 41) montiert. In dem Fall der in 6 gezeigten Konfiguration ist der Vibrationssensor 55 an dem Befestigungsabschnitt 61 montiert, welcher an dem Abstandhalter (dem Körperabschnitt 41) vorgesehen ist. Der Abstandhalter (der Körperabschnitt 41) hat eine Kontaktoberfläche 33 (siehe 2, 5 und 6) auf der zweiten Seite in Axialrichtung. Die Kontaktoberfläche 33 kommt mit einer Seitenoberfläche 32 des Schulterabschnitts 30 auf der ersten Seite in Axialrichtung in Oberflächenkontakt und drückt an die Seitenoberfläche 32, wenn Druck in Axialrichtung auf den Abstandhalter (den Körperabschnitt 41) und den Lagerabschnitt 20 aufgebracht wird. Aufgrund der Konfiguration, obwohl der Außenring 22 und der Abstandhalter (der Körperabschnitt 41) separate Körper sind, wird die Vibration des Außenrings 22 exakt auf den Abstandhalter (den Körperabschnitt 41) durch Aufbringen von Druck übertragen, und die Sensibilität der Erfassung der Vibration des Außenrings 22 durch den Vibrationssensor 55 ist verbessert.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die Lagervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, einen Schmierungszustand an dem Lagerabschnitt 20 zu erfassen und das Auftreten von Festfressen und dgl. an dem Lagerabschnitt 20 durch Verbessern der Zuverlässigkeit dieser Erfassung effektiv zu verhindern.
In der Lagervorrichtung 10 (siehe 1) gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ist der Behälter 42 (siehe 2) in einem kleinen Raum der Ölversorgungseinheit 40 vorgesehen, und daher ist die Kapazität des Behälters 42 begrenzt. Wenn die Menge an verbrauchtem Schmieröl trotz der begrenzten Kapazität des Behälters 42 zunimmt, wird es notwendig, den Behälter 42 regelmäßig / häufig aufzufüllen und die Vorrichtung (die Werkzeugmaschine) muss jedes Mal gestoppt werden, wenn die Instandhaltung / Wartung zum Auffüllen des Behälters 42 mit Schmieröl ausgeführt wird. Demzufolge nimmt die Betriebseffizienz (die Produktivität / Produktionseffizienz) ab. Jedoch ist in der Lagervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn eine Spitzen-/Zacken-Wellenform (siehe 4 und 8), welche in dem Außenring 22 erzeugt wird, durch den Vibrationssensor 55 erfasst wird, wird bestimmt, dass ein Ölmangel (oder ein Anzeichen für einen Ölmangel) vorliegt und eine große Menge Öl wird von der Pumpe 43 zugeführt. Folglich wird die Ölzufuhr nicht unnötigerweise ausgeführt und deshalb kann die Menge an verbrauchtem Schmieröl reduziert werden. Deshalb besteht kein Bedarf, die Instandhaltung / Wartung zum Auffüllen des Behälters 42 mit Schmieröl regelmäßig auszuführen und ein im Wesentlichen wartungsfreier Betrieb kann in manchen Fällen durchgeführt werden.
Die vorstehend offenbarte Ausführungsform ist beispielhaft und in jeder Hinsicht nicht beschränkend. Mit anderen Worten, ist die Lagervorrichtung gemäß der Erfindung nicht auf die Konfigurationen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, beschränkt und die Lagervorrichtung gemäß der Erfindung kann innerhalb des Rahmens der Erfindung andere Konfigurationen aufweisen.
Zum Beispiel, kann der Käfig 24 Konfigurationen aufweisen, die von der in den Zeichnungen gezeigten Konfiguration verschieden sind. Der Käfig 24 kann dazu ausgelegt sein, mit einem Teil der Innenumfangsoberfläche des Außenrings 22 in Gleitkontakt zu sein. In der in 1 gezeigten Konfiguration ist ein Führungsabschnitt, der dazu ausgelegt ist, mit dem Außenring 22 in Gleitkontakt zu sein, eine Oberfläche (die Führungsoberfläche 31). Jedoch kann der Führungsabschnitt ein vorstehender Abschnitt sein. Das Objekt, mit dem der Käfig 24 in Gleitkontakt ist, kann die Innenumfangsoberfläche des Außenrings 22 sein, welche von der Innenumfangsoberfläche 30a des Schulterabschnitts 30 verschieden ist, und kann ein Teil der Außenring-Laufbahn 26 sein (man beachte, dass dieser Teil nicht die Kontaktpunkte mit den Kugeln 23 beinhaltet). Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, kann der Käfig 24 derart ausgelegt sein, dass der ringförmige Abschnitt nur auf der ersten Seite (d.h., auf der Seite der Ölversorgungseinheit 40) der Kugeln 23 in Axialrichtung vorgesehen ist (d.h., der Käfig 24 kann als ein so genannter Kronenkäfig ausgeführt sein).
In der vorstehenden Ausführungsform ist der Außenring 22 ein feststehender Ring und der Außenring 22 positioniert den Käfig 24 in der Radialrichtung, jedoch kann die entgegengesetzte Konfiguration umgesetzt sein. Das heißt, der Innenring 21 kann ein feststehender Ring sein und der Innenring 21 kann den Käfig 24 in der Radialrichtung positionieren. In diesem Fall erfasst der Vibrationssensor 55 die Vibrationen des Innenrings 21. Das heißt, in dem Lagerabschnitt 20, kann entweder der Innenring 21 oder der Außenring 22 ein (mit-)drehender Ring sein und der andere kann ein fixierter / feststehender Ring sein. Der Käfig 24 kann einen Führungsabschnitt beinhalten, der dazu ausgelegt ist, mit einem Teil eines feststehenden Rings über Schmieröl in Gleitkontakt zu sein und der Vibrationssensor 55 kann die Vibrationen des feststehenden Rings erfassen.
Der in 1 gezeigte Lagerabschnitt 20 ist ein Schrägkugellager, jedoch ist das Lager nicht auf ein Schrägkugellager begrenzt. Der Lagerabschnitt 20 kann ein Rillenkugellager sein. Der Lagerabschnitt 20 kann ein Kegelrollenlager, ein Zylinderrollenlager oder ähnliches sein, welches Rollen als Wälzkörper aufweist.
In der vorstehenden Ausführungsform beinhaltet die Ölversorgungseinheit 40 die Steuerungseinheit 44 und die Energieversorgungseinheit 45. Jedoch können die Steuerungseinheit 44 und die Energieversorgungseinheit 45 außerhalb der Ölversorgungseinheit 40 installiert / eingebaut sein, und zwar außerhalb der Lagervorrichtung 10. In diesem Fall, sind die Ölversorgungseinheit 40 und das Äußere durch eine Signalleitung oder eine Energieleitung / Stromleitung miteinander verbunden.
In der vorstehenden Ausführungsform wurde die Konfiguration, in der die Pumpe Schmieröl in einem gegebenen Zyklus abführt, als eine Voraussetzung beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Mit anderen Worten, kann die Pumpe dazu ausgelegt sein, Schmieröl dann jedes Mal abzuführen, wenn durch Ergebnisse / das Ergebnis der Erfassung, welche durch den Vibrationssensor und/oder den Temperatursensor ausgeführt wird, bestimmt wird, dass eine Situation vorliegt, in der Schmieröl innerhalb des Lagers benötigt wird, selbst wenn die Pumpe das Schmieröl nicht periodisch abführt. Die Frequenz, mit der die Pumpe Schmieröl abführt, kann in Übereinstimmung mit den Erfassungsergebnissen / dem Erfassungsergebnis ansteigen. Die Menge Schmieröl, die jedes Mal, wenn die Pumpe betrieben wird, abgeführt wird, kann in Übereinstimmung mit dem Erfassungsergebnis / den Erfassungsergebnissen erhöht sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-219078 [0002, 0003, 0004, 0005]
JP 2014-219078 A [0002, 0003, 0004, 0005]

Claims

Lagervorrichtung, gekennzeichnet durch: einen Lagerabschnitt (20), welcher einen Innenring (21), einen Außenring (22), eine Vielzahl Wälzkörper (23), die zwischen dem Innenring (21) und dem Außenring (22) zwischengeschaltet sind, und einen Käfig (24) beinhaltet, der die Vielzahl Wälzkörper (23) hält, wobei entweder der Innenring (21) oder der Außenring (22) ein drehender Ring ist, und der andere ein feststehender Ring ist; und eine Ölversorgungseinheit (40), die in einer Axialrichtung benachbart zu dem Lagerabschnitt (20) vorgesehen ist, wobei der Käfig (24) einen Führungsabschnitt beinhaltet, der dazu ausgelegt ist, mit einem Teil des feststehenden Rings über Schmieröl in Gleitkontakt zu sein, und die Ölversorgungseinheit (40) einen Vibrationssensor (55), der dazu ausgelegt ist, eine Vibration des feststehenden Rings zu erfassen, und eine Pumpe (43) beinhaltet, welche dazu ausgelegt ist, dem Lagerabschnitt (20) das Schmieröl zuzuführen.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch: eine Steuerungseinheit (44), die dazu ausgelegt ist, einen Vergleich zwischen einem Niveau eines Erfassungssignals des Vibrationssensors (55) und einem Schwellwert zu machen, und ein Steuerungssignal auszugeben, welches die Pumpe (43) dazu veranlasst, das Schmieröl zuzuführen, wenn als ein Ergebnis des Vergleichs das Niveau höher ist als der Schwellwert.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Ölversorgungseinheit (40) ferner einen Temperatursensor (50) beinhaltet, der dazu ausgelegt ist, eine Temperatur eines Abschnitts des Lagerabschnitts (20) zu erfassen, welcher von einem Gleitkontaktabschnitt zwischen dem Teil des feststehenden Rings und dem Führungsabschnitt verschieden ist.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 3, ferner gekennzeichnet durch: eine Steuerungseinheit (44), die dazu ausgelegt ist, zu bestimmen, ob ein erstes Erfassungssignal des Vibrationssensors (55) eine vorgeschriebene erste Bedingung erfüllt, zu bestimmen, ob ein zweites Erfassungssignal des Temperatursensors (50) eine vorgeschriebene zweite Bedingung erfüllt, und ein Steuerungssignal auszugeben, um die Pumpe (43) dazu zu veranlassen, das Schmieröl zuzuführen, wenn eine der vorgeschriebenen ersten Bedingung und der vorgeschriebenen zweiten Bedingung erfüllt ist.
Lagervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei: die vorgeschriebene erste Bedingung eine Bedingung ist, dass ein Niveau des ersten Erfassungssignals höher ist als ein erster Schwellwert; und die vorgeschriebene zweite Bedingung eine Bedingung ist, dass ein Niveau einer Änderung in der Temperatur mit der Zeit, basierend auf dem zweiten Erfassungssignal, höher ist als ein zweiter Schwellwert.
Lagervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: der Führungsabschnitt des Käfigs (24) dazu ausgelegt ist, mit dem Teil des feststehenden Rings auf einer Seite in Axialrichtung über das Schmieröl in Gleitkontakt zu sein; die Ölversorgungseinheit (40) auf der einen Seite des Lagerabschnitts (20) in Axialrichtung derart vorgesehen ist, dass die Ölversorgungseinheit (40) benachbart zu dem Lagerabschnitt (20) ist; und der Vibrationssensor (55) in einer Radialrichtung näher zu dem feststehenden Ring als zu dem drehenden Ring vorgesehen ist.
Lagervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: der feststehende Ring eine Laufbahn beinhaltet, mit welcher die Vielzahl Wälzkörper (23) in Wälzkontakt sind, und einen Schulterabschnitt, der als der Teil auf der einen Seite der Laufbahn in Axialrichtung angeordnet ist; die Ölversorgungseinheit (40) einen ringförmigen Abstandhalter beinhaltet, der benachbart zu der einen Seite des feststehenden Rings in Axialrichtung vorgesehen ist, wobei der Vibrationssensor (55) an dem ringförmigen Abstandhalter montiert ist; und der Abstandhalter eine Kontaktoberfläche aufweist, die eine Seitenoberfläche des Schulterabschnitts auf der einen Seite in Axialrichtung kontaktiert und an die Seitenoberfläche drückt, wenn Druck in Axialrichtung auf den Abstandhalter und den Lagerabschnitt (20) aufgebracht ist.
Lagervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: die Ölversorgungseinheit (40) einen Abstandhalter beinhaltet, der aus Metall hergestellt ist, wobei der Abstandhalter benachbart zu dem feststehenden Ring vorgesehen ist; und der Vibrationssensor (55) über einen Befestigungsabschnitt, welcher aus Metall hergestellt ist, an dem Abstandhalter befestigt ist, wobei der Befestigungsabschnitt an dem Abstandhalter vorgesehen ist.