JP2001315041A - Main-spindle device - Google Patents

Main-spindle device

Info

Publication number
JP2001315041A
JP2001315041A JP2000327252A JP2000327252A JP2001315041A JP 2001315041 A JP2001315041 A JP 2001315041A JP 2000327252 A JP2000327252 A JP 2000327252A JP 2000327252 A JP2000327252 A JP 2000327252A JP 2001315041 A JP2001315041 A JP 2001315041A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lubricating oil
discharge
amount
bearing
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000327252A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotsuna Nawamoto
大綱 縄本
Kenichi Sugiyama
健一 杉山
Satoshi Omutsuno
智 大六野
Yukiyoshi Okazaki
幸由 岡崎
Sumio Sugita
澄雄 杉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2000327252A priority Critical patent/JP2001315041A/en
Priority to EP04023235A priority patent/EP1510749A3/en
Priority to EP20010119797 priority patent/EP1197702B1/en
Priority to DE2001607364 priority patent/DE60107364T2/en
Priority to US09/939,578 priority patent/US6623251B2/en
Publication of JP2001315041A publication Critical patent/JP2001315041A/en
Priority to US10/464,638 priority patent/US7000734B2/en
Priority to US11/169,810 priority patent/US20050241880A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/02—Flow, e.g. volume flow or mass flow

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a main spindle device surely feeding lubricating oil to a lubricating face of a rotor, suppressing the increase in the bearing temperature to the minimum, and manufactured at low cost. SOLUTION: This main spindle device is provided with a shaft 15, at least two bearings 16a, 16b, 16c, 16d and 17 separated in the axial direction of the shaft 15 and having inner rings fitted thereto, and a housing 18 fitted to the outer ring of the bearing and the inner ring and the outer ring of the bearing are relatively rotatable via a rolling element, This device is also provided with a lubricating device feeding minor lubricating oil with discharge speed not less than 10 m/see and not more than 100 m/sec and discharge quantity not less than 0.0005 ml/shot and not more than 0.01 ml/shot to the bearing via a nozzle 20.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械等の各種
高速回転機械の主軸装置、及び主軸装置の軸受に潤滑油
を供給する潤滑装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spindle device for various high-speed rotating machines such as machine tools, and a lubrication device for supplying lubricating oil to bearings of the spindle device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、高速回転主軸用の軸受の潤滑に
は、通常、オイルミスト方式、オイルエア方式、ジェッ
ト方式等の各種方式の潤滑装置が使用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, various types of lubrication devices such as an oil mist system, an oil air system, and a jet system have been used for lubricating a bearing for a high-speed rotating spindle.

【０００３】オイルミスト方式の潤滑装置は、油タン
ク、ポンプ、プランジャ、分圧器、圧縮空気、電磁バル
ブ及びノズルを有して構成され、潤滑油を微細な霧状に
して、圧縮空気により空気配管中を搬送し、軸受内部に
向けて噴出させるものである。[0003] An oil mist type lubricating apparatus is configured to include an oil tank, a pump, a plunger, a voltage divider, compressed air, an electromagnetic valve, and a nozzle. It is transported inside and ejected toward the inside of the bearing.

【０００４】オイルエア方式の潤滑装置は、油タンク、
ポンプ、分配器、圧縮空気源、プランジャ及びノズルを
有して構成され、プランジャの機械的機構により一定量
に調整された潤滑油滴（０．０１〜０．０３ｍｌ）を空
気配管中に吐出し、空気によりノズルまで運んで軸受内
部に向けて噴出させるものである。[0004] The oil-air lubricating device includes an oil tank,
A lubricating oil droplet (0.01 to 0.03 ml), which is configured to include a pump, a distributor, a compressed air source, a plunger, and a nozzle, and is adjusted to a fixed amount by a mechanical mechanism of the plunger, is discharged into an air pipe. The air is carried to the nozzle and ejected toward the inside of the bearing.

【０００５】ジェット方式の潤滑装置は、空気源を用い
ず、高圧ポンプにより潤滑油を高圧にし、吐出径を絞っ
たノズルから潤滑油を高速で軸受内部に向けて噴出させ
る。The jet type lubricating apparatus uses a high-pressure pump to increase the pressure of the lubricating oil without using an air source, and jets the lubricating oil into the bearing at a high speed from a nozzle having a narrow discharge diameter.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、現状の傾向
として主軸装置の高速化が要求されているが、主軸装置
の潤滑に使用される各種方式の潤滑装置においては、以
下に示す問題がある。By the way, there is a current tendency to increase the speed of the spindle device, but there are the following problems in various types of lubrication devices used for lubrication of the spindle device.

【０００７】まず、オイルミスト方式の潤滑装置におい
ては、圧縮エアを使用することから、騒音問題や、潤滑
油のミストが大気中に飛散することによる作業環境の悪
化を引き起こしている。また、潤滑油のミストが大気中
に飛散することから、軸受内部に供給される潤滑油の量
が不確定になる。特に、軸受が高速回転になるとエアカ
ーテンなどの影響を受けて、ｄm・Ｎが２００万（ｄmは
軸受のピッチ円径（ｍｍ）、Ｎは軸受の回転速度（ｒｐ
ｍ））以上では、潤滑油が軸受内部に殆ど供給されず、
軸受の焼付きなどが生ずるおそれがある。First, the oil mist type lubricating apparatus uses compressed air, which causes noise problems and deterioration of the working environment due to the mist of the lubricating oil scattered in the atmosphere. Further, since the mist of the lubricating oil is scattered into the atmosphere, the amount of the lubricating oil supplied to the inside of the bearing becomes uncertain. In particular, the bearing is affected by comprising the air curtain to the high-speed rotation, d m · N 2,000,000 (d m is the bearing pitch circle diameter (mm), N is the rotational speed of the bearing (rp
m)) Above, the lubricating oil is hardly supplied inside the bearing,
Seizure of the bearing may occur.

【０００８】オイルエア方式の潤滑装置においては、上
記方式と同様に圧縮エアを使用することから、騒音問題
や潤滑油のミストが大気中に飛散することによる作業環
境の悪化がある。また、高速回転になると主軸回転に伴
ってエアカーテンが形成されるので、同様に潤滑油が軸
受内部に殆ど供給されることなく軸受の焼き付き等を生
じるおそれがある。[0008] In the oil-air lubricating apparatus, compressed air is used in the same manner as the above-mentioned method, so that there is a problem of noise and a deterioration of the working environment due to the mist of the lubricating oil scattered in the atmosphere. Further, at high speeds, an air curtain is formed with the rotation of the main shaft, and similarly, there is a possibility that the bearing may seize without substantially supplying lubricating oil to the inside of the bearing.

【０００９】また、このオイルエア方式では、微量の潤
滑油を連続して安定供給することが困難なため、間欠給
油せざるを得ず、一定時間（通常、８〜１６ｍｉｎが多
い）ごとに一定量（通常は、０．０１〜０．０３ｍｌ）
の潤滑油をエア配管内に供給するようにしている。この
ため、軸受内部に供給される潤滑油量が時間ごとに変化
するため、軸受内部の潤滑状態は常に変化し、特に潤滑
油が供給された直後は軸受内部に潤滑油が多く入るた
め、軸受トルクや軸受温度が変動するという現象が生ず
る。この現象が、例えば工作機械などでは加工精度に悪
影響を与えることが懸念されている。Further, in this oil-air system, it is difficult to continuously and stably supply a small amount of lubricating oil, so it is inevitable to intermittently supply the lubricating oil. (Usually, 0.01 to 0.03 ml)
Is supplied to the air pipe. For this reason, the amount of lubricating oil supplied to the bearing changes with time, so the lubrication state inside the bearing always changes, especially immediately after lubricating oil is supplied, a large amount of lubricating oil enters the bearing. A phenomenon occurs in which the torque and the bearing temperature fluctuate. For example, there is a concern that this phenomenon may adversely affect processing accuracy in a machine tool or the like.

【００１０】一方、ジェット方式の潤滑装置において
は、上記したエアカーテンの影響はオイルミスト、オイ
ルエア方式に比べると殆ど受けないが、高圧ポンプを含
む付帯装置が必要になるうえ、軸受に供給される油量が
多くなることによる攪拌抵抗の増大から、主軸を駆動さ
せるためのモータに大きなものが必要となり、コスト高
になっている。On the other hand, in the jet type lubricating device, the influence of the air curtain described above is hardly affected as compared with the oil mist and oil air type, but an auxiliary device including a high-pressure pump is required and supplied to the bearing. Since the stirring resistance increases due to an increase in the amount of oil, a large motor is required for driving the main shaft, which increases the cost.

【００１１】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、回転体の潤滑面に確実に潤滑油を供給することがで
きると共に軸受温度の上昇を最小限に抑えることがで
き、さらに安価に製造することのできる主軸装置を提供
することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reliably supply lubricating oil to a lubricating surface of a rotating body, to minimize an increase in bearing temperature, and to manufacture the apparatus at a lower cost. It is an object of the present invention to provide a spindle device capable of performing the following.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項１記載の主軸装置は、軸と、この
軸の軸方向に隔離して内輪が嵌合された少なくとも２個
の軸受と、該軸受の外輪と嵌合されたハウジングとを具
備し、前記軸受の内輪と外輪とが転動体を介して相対的
に回転可能となった主軸装置であって、ノズルを介して
前記軸受に吐出速度１０ｍ／ｓｅｃ以上１００ｍ／ｓｅ
ｃ以下、吐出油量０．０００５ｍｌ／ショット以上０．
０１ｍｌ／ショット以下の微量な潤滑油を供給する潤滑
装置を具備する構成を採る。According to the first aspect of the present invention, there is provided a spindle device comprising: a shaft; and at least two shafts having an inner ring fitted in the shaft so as to be separated in the axial direction of the shaft. And a housing fitted with an outer ring of the bearing, wherein the inner ring and the outer ring of the bearing are relatively rotatable via rolling elements, and are provided via a nozzle. A discharge speed of 10 m / sec or more and 100 m / sec to the bearing
c or less, discharge oil amount 0.0005 ml / shot or more.
A configuration including a lubricating device for supplying a small amount of lubricating oil of 01 ml / shot or less is employed.

【００１３】上記構成によれば、ノズルからの吐出され
る潤滑油の吐出速度が１０〜１００ｍ／ｓｅｃと速いた
め、高速回転時に発生するエアカーテンの影響を受けず
に確実に軸受内部に潤滑油を供給することができる。ま
た、潤滑油の吐出量が、０．０００５ｍｌ／ショット以
上０．０１ｍｌ／ショット以下と微量なため、軸受温度
の上昇を低く抑えることができる。また、ジェット方式
のような高圧ポンプを含む付帯装置を使用しないので、
軸受に供給される油量が多くなることによる攪拌抵抗の
増大がなく、主軸を駆動させるためのモータに安価な小
型のものを使用できる。According to the above construction, since the discharge speed of the lubricating oil discharged from the nozzle is as fast as 10 to 100 m / sec, the lubricating oil can be reliably inserted into the bearing without being affected by the air curtain generated during high-speed rotation. Can be supplied. Further, since the discharge amount of the lubricating oil is as small as 0.0005 ml / shot or more and 0.01 ml / shot or less, the rise in bearing temperature can be suppressed low. In addition, since ancillary equipment including a high-pressure pump such as a jet method is not used,
There is no increase in stirring resistance due to an increase in the amount of oil supplied to the bearing, and an inexpensive and small motor can be used for driving the main shaft.

【００１４】また、上記構成に加え、軸回転速度を検出
する軸回転速度検出器（回転計）を備えることで、この
軸回転速度検出器（回転計）の検出結果に基づいて潤滑
装置から吐出される潤滑油の供給間隔及び供給量を制御
することにより、主軸回転速度に影響されず、主軸回転
に対して適正油量の潤滑が可能となり、軸受内部に常時
理想的な潤滑状態を得ることができる。また、軸受温度
の上昇も更に低く抑えられる。また、潤滑油が確実に軸
受内部に供給されることから潤滑油供給効率が良く、潤
滑油消費量を低く抑えることができる。またさらに、圧
縮エアを用いないことから、騒音レベルが小さくオイル
ミストが殆ど発生しない。Further, in addition to the above configuration, a shaft rotation speed detector (tachometer) for detecting a shaft rotation speed is provided, so that discharge from the lubricating device is performed based on the detection result of the shaft rotation speed detector (tachometer). By controlling the lubricating oil supply interval and the amount of lubrication, the lubrication of the proper amount of lubrication is possible for the main shaft rotation without being affected by the main shaft rotation speed. Can be. Also, the rise in bearing temperature can be further suppressed. In addition, since the lubricating oil is reliably supplied to the inside of the bearing, the lubricating oil supply efficiency is good, and the lubricating oil consumption can be suppressed low. Furthermore, since no compressed air is used, the noise level is low and almost no oil mist is generated.

【００１５】また、上記構成に加え、潤滑油フィルタ、
エア抜き、目詰まり検知圧力センサを備えることで、目
詰まり等のトラブルを回避できる。Further, in addition to the above configuration, a lubricating oil filter,
The provision of the pressure sensor for detecting air bleeding and clogging can prevent troubles such as clogging.

【００１６】また、上記構成に加え、前記超微量潤滑油
ポンプと前記ノズルとの間に、超微量潤滑油ポンプから
の潤滑油を複数の軸受に分配供給する多分岐配管装置を
介装し、この多分岐配管装置により潤滑油を各軸受に供
給する構成としてもよい。この構成によれば、超微量潤
滑油ポンプから供給される潤滑油を、吐出速度及び吐出
量を低減させることなく、また、双方のばらつきを生じ
させることなく各軸受に安定して分配供給できる。ま
た、１台の潤滑装置により複数の軸受を有する主軸装置
の潤滑油供給を賄うことができる。In addition to the above configuration, a multi-branch piping device for distributing and supplying the lubricating oil from the ultra-trace lubricating oil pump to a plurality of bearings is interposed between the ultra-trace lubricating oil pump and the nozzle, The multi-branch piping device may supply lubricating oil to each bearing. According to this configuration, the lubricating oil supplied from the ultra-micro amount lubricating oil pump can be stably distributed and supplied to each bearing without reducing the discharge speed and the discharge amount, and without causing variations in both. Further, lubricating oil supply to a spindle device having a plurality of bearings can be covered by one lubricating device.

【００１７】なお、軸受内部への給油量は、ｄm・Ｎが
１００万以上において、０．００３ｍｌ／ｍｉｎ以上
０．１２ｍｌ／ｍｉｎ以下が好ましい。また、ノズルの
径は、０．０８ｍｍ以上０．６ｍｍ以下が好ましく、よ
り望ましくは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が最適であ
る。また、ノズルまでの配管の長さＬ（ｍｍ）と配管径
ｄ（ｍｍ）の比は、５≦Ｌ／ｄ4≦１２０００（ｍ
ｍ-3）が好ましく、より望ましくは５≦Ｌ／ｄ4≦１０
０００（ｍｍ-3）が最適である。The amount of oil supplied to the bearing is preferably 0.003 ml / min or more and 0.12 ml / min or less when d m · N is 1,000,000 or more. The diameter of the nozzle is preferably 0.08 mm or more and 0.6 mm or less, more preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less. The ratio of the length L (mm) of the pipe to the nozzle to the diameter d (mm) of the pipe is 5 ≦ L / d 4 ≦ 12000 (m
m −3 ) is preferred, and more preferably 5 ≦ L / d 4 ≦ 10
000 (mm -3 ) is optimal.

【００１８】上記の事柄をまとめると、超微量油潤滑方
式を用いることにより、オイルミスト方式、オイルエア
方式、ジェット方式等で使用される潤滑油強制潤滑装
置、熱交換器、潤滑油回収装置、圧縮エア等付帯設備を
簡略化でき、また騒音レベルを低く抑えることができ、
環境にも配慮できる。さらに、潤滑油消費も少なく、軸
受トルクの安定性、軸受温度上昇が低い等のことから、
主軸の回転精度を向上できる。したがって、現状の潤滑
方法を用いた主軸装置より優位性の高い主軸装置を提供
できる。To summarize the above, the use of an ultra-micro oil lubrication system makes it possible to use a lubricating oil forced lubrication device, a heat exchanger, a lubricating oil recovery device, and a compression device used in an oil mist system, an oil air system, a jet system, etc. Air and other incidental equipment can be simplified, and the noise level can be kept low.
Environmentally friendly. In addition, due to low consumption of lubricating oil, stability of bearing torque and low rise of bearing temperature,
The rotation accuracy of the spindle can be improved. Therefore, it is possible to provide a spindle device that is superior to the spindle device using the current lubrication method.

【００１９】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る主軸装置の好
適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。 （第１実施形態）図１及び図２は本発明の第１実施形態
に係る主軸装置の構成を示す図であり、図１は主軸装置
１の内部構造を示す縦断面図、図２は潤滑装置の構成を
示す概念図である。主軸装置１は、軸１５と、この軸１
５を軸方向に隔離して内輪が嵌合された少なくとも２個
の軸受（本実施形態においては、主軸軸受１６ａ、１６
ｂ、１６ｃ、１６ｄ、及び１７）と、これらの軸受の外
輪と嵌合されたハウジング１８とを具備し、前記軸受の
内輪と外輪とが転動体を介して相対的に回転可能となっ
ている。また、主軸装置１は、図２に示す潤滑油タンク
２、潤滑油フィルタ３、エア抜き装置４、超微量潤滑油
ポンプ５、超微量潤滑油ポンプ５を制御する制御装置
６、目詰まりセンサ（圧力センサ）８、多分岐配管装置
９、配管１０、及び回転計７（図１参照）、ノズル２０
を有する潤滑装置を備えて構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a spindle device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 are views showing the configuration of a spindle device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the internal structure of the spindle device 1, and FIG. FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a configuration of the device. The spindle device 1 includes a shaft 15 and the shaft 1
At least two bearings (in the present embodiment, the main shaft bearings 16a, 16a,
b, 16c, 16d, and 17) and a housing 18 fitted to the outer rings of these bearings, and the inner ring and the outer ring of the bearings are relatively rotatable via rolling elements. . The main spindle device 1 includes a lubricating oil tank 2, a lubricating oil filter 3, an air bleeding device 4, an ultra-trace lubricating oil pump 5, a control device 6 that controls the ultra-trace lubricating oil pump 5, and a clogging sensor (see FIG. 2). Pressure sensor) 8, multi-branch piping device 9, piping 10, tachometer 7 (see FIG. 1), nozzle 20
And a lubricating device having the following.

【００２０】図１に示すように、軸１５の前部１５ａを
回転自在に水平に支持する複数個のアンギュラ玉軸受１
６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄと、軸１５の後部１５ｂ
を支持する１個の円筒ころ軸受１７と、これらの軸受１
６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１７の外側を覆うハウ
ジング１８とを備えている。なお、前蓋１２にはカバー
１３が取り付けられている。As shown in FIG. 1, a plurality of angular ball bearings 1 for rotatably supporting a front portion 15a of a shaft 15 horizontally.
6a, 16b, 16c, 16d and the rear part 15b of the shaft 15
One cylindrical roller bearing 17 for supporting the
6a, 16b, 16c, 16d and 17 are provided. Note that a cover 13 is attached to the front lid 12.

【００２１】複数個のアンギュラ玉軸受のうちの最後尾
の軸受１６ｄの外輪はハウジング１８の内径段部１８ａ
に係止され、最前部の軸受１６ａの外輪は外輪押え１４
を介して前蓋１２に係止されている。また、各アンギュ
ラ玉軸受１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの外輪の間に
は円筒状の外輪間座２１がそれぞれ介装されている。こ
のように、各アンギュラ玉軸受１６ａ、１６ｂ、１６
ｃ、１６ｄの外輪はハウジング１８の内周面に固定され
ている。The outer ring of the rearmost bearing 16d of the plurality of angular ball bearings is a stepped inner diameter portion 18a of the housing 18.
And the outer ring of the foremost bearing 16a is
And is locked to the front lid 12 through the opening. Further, cylindrical outer ring spacers 21 are interposed between the outer rings of the angular ball bearings 16a, 16b, 16c, 16d, respectively. Thus, each of the angular ball bearings 16a, 16b, 16
The outer rings c and 16d are fixed to the inner peripheral surface of the housing 18.

【００２２】各アンギュラ玉軸受１６ａ、１６ｂ、１６
ｃ、１６ｄの内輪は、その最前部の軸受１６ａの内輪の
前端が軸１５の外径段部１５ｃに係止されている。各ア
ンギュラ玉軸受１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの内輪
の間には円筒状の内輪間座２２がそれぞれに介装され、
最後尾の軸受１６ｄの内輪の後端が軸１５に嵌合された
押えリング２３に係止して軸方向前方（図１の左側）に
押圧されている。そして、各アンギュラ玉軸受１６ａ、
１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの内輪は軸１５の外径面に一体
回転可能に固定されている。なお、本実施形態における
軸１５は水平に支持されているが、例えばマシニングセ
ンタに用いる場合では、垂直或いは傾斜して使用される
こともある。Each angular ball bearing 16a, 16b, 16
In the inner rings c and 16d, the front ends of the inner rings of the foremost bearing 16a are locked to the outer diameter stepped portion 15c of the shaft 15. A cylindrical inner ring spacer 22 is interposed between the inner rings of the angular ball bearings 16a, 16b, 16c, 16d, respectively.
The rear end of the inner ring of the rearmost bearing 16d is engaged with a pressing ring 23 fitted to the shaft 15 and is pressed forward in the axial direction (left side in FIG. 1). And each angular ball bearing 16a,
The inner rings 16b, 16c, and 16d are fixed to the outer diameter surface of the shaft 15 so as to be integrally rotatable. Although the shaft 15 in this embodiment is supported horizontally, for example, when used for a machining center, it may be used vertically or inclined.

【００２３】円筒ころ軸受１７は、その外輪の前端が外
輪間座２４ａを介してハウジング１８の内径段部１８ｂ
に係止され、外輪の後端が後蓋２６に係止されてハウジ
ング１８の内周面に固定されている。また、内輪はその
前端が内輪間座２４ｂを介して軸１５の外径段部１５ｄ
に係止され、後端は軸１５に嵌着された押えリング２７
に係止して軸方向前方に押圧されている。円筒ころ軸受
１７の内輪は、軸１５の外径面に一体回転可能に固定さ
れている。The cylindrical roller bearing 17 has a front end of an outer ring whose outer ring spacer 24a has a stepped inner diameter portion 18b of the housing 18 interposed therebetween.
The rear end of the outer ring is locked to the rear lid 26 and fixed to the inner peripheral surface of the housing 18. The inner ring has a front end formed with an outer diameter step 15d of the shaft 15 through an inner ring spacer 24b.
, And a rear end of the holding ring 27 fitted to the shaft 15.
And pressed axially forward. The inner ring of the cylindrical roller bearing 17 is fixed to the outer diameter surface of the shaft 15 so as to be integrally rotatable.

【００２４】各アンギュラ玉軸受１６ａ、１６ｂ、１６
ｃ、１６ｄ及び円筒ころ軸受１７には、ハウジング１８
に内装されたノズル２０を介して潤滑油が超微量潤滑油
ポンプ５から供給される。各ノズル２０は、ハウジング
１８の内部に設けられており、外径面から各外輪間座２
１を貫通する取付穴に挿通して固定されている。また、
各ノズル２０の先端は外輪間座２１を貫通して内輪間座
２２との問の隙間空間に突出している。本実施形態の場
合、各軸受に対して３個のノズル２０を配設している
が、ノズル２０の個数は限定されることはない。Each angular ball bearing 16a, 16b, 16
c, 16d and the cylindrical roller bearing 17 have a housing 18
The lubricating oil is supplied from the ultra-trace lubricating oil pump 5 through the nozzle 20 provided inside the pump. Each of the nozzles 20 is provided inside the housing 18, and each of the outer ring spacers 2 is provided from an outer diameter surface.
1 and is fixed by being inserted into a mounting hole passing therethrough. Also,
The tip of each nozzle 20 penetrates the outer ring spacer 21 and protrudes into a gap space between the nozzle and the inner ring spacer 22. In the case of the present embodiment, three nozzles 20 are provided for each bearing, but the number of nozzles 20 is not limited.

【００２５】次に、図１及び図２を参照して主軸装置１
の作用を説明する。潤滑油タンク２内に充填された潤滑
油２５は、潤滑油フィルタ３及びエア抜き装置４を通り
超微量潤滑油ポンプ５内に流入する。超微量潤滑油ポン
プ５は、制御装置６により潤滑油供給のための間欠時間
調整、潤滑油量調整、多分岐配管機構等の制御が行なわ
れて、多分岐配管装置９で各配管１０に潤滑油２５を送
る。各配管１０に送られた潤滑油２５は、ノズル２０よ
り主軸軸受１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１７の内
部に確実に供給される。この場合、各ノズル２０は、最
適な角度及び位置の調整がなされており、適量の潤滑油
２５が主軸軸受１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１７
の内部に供給される。また、間欠時間調整、潤滑油量調
整は、軸回転速度検出用の回転計７の出力に基づいて行
なわれる。なお、潤滑油量の調整は、超微量の流量セン
サを用いることも可能である。Next, referring to FIG. 1 and FIG.
The operation of will be described. The lubricating oil 25 filled in the lubricating oil tank 2 flows through the lubricating oil filter 3 and the air release device 4 into the ultra-trace lubricating oil pump 5. The control device 6 controls the intermittent time for lubricating oil supply, adjusts the lubricating oil amount, controls the multi-branch piping mechanism, etc., and lubricates each pipe 10 with the multi-branch piping device 9. Send oil 25. The lubricating oil 25 sent to each pipe 10 is reliably supplied from the nozzle 20 to the inside of the main shaft bearings 16a, 16b, 16c, 16d, and 17. In this case, each nozzle 20 is adjusted to an optimum angle and position, and an appropriate amount of lubricating oil 25 is supplied to the spindle bearings 16a, 16b, 16c, 16d, 17
Supplied inside. The intermittent time adjustment and the lubricating oil amount adjustment are performed based on the output of the tachometer 7 for detecting the shaft rotation speed. The amount of the lubricating oil can be adjusted using a very small flow rate sensor.

【００２６】潤滑油供給の際、潤滑油フィルタ３は、目
詰まりの原因となるごみ等を排除する。しかし、何らか
の原因で潤滑油内にごみ等が混入して目詰まり状態にな
った場合、即ち何らかの原因で潤滑油が正常に供給され
ずに異常吐出が生じた場合には、目詰まりセンサ（圧力
センサ）８が動作し、トラブルの発生が回避される。ま
た、エアが混入した場合には、多孔質材からなるエア抜
き装置４により混入したエアが取り除かれる。When supplying the lubricating oil, the lubricating oil filter 3 eliminates dust and the like that cause clogging. However, if the lubricating oil is clogged due to contamination of the lubricating oil for some reason, that is, if the lubricating oil is not normally supplied for some reason and abnormal discharge occurs, the clogging sensor (pressure The sensor 8 operates to avoid trouble. When air is mixed, the mixed air is removed by the air bleeding device 4 made of a porous material.

【００２７】次に、超微量潤滑油ポンプ５について説明
する。図３は超微量潤滑油ポンプ５を示す断面図であ
る。図３に示すように、正特性の超磁歪材料からなる棒
体３０は、該棒体３０の軸線方向一端部３０ａが予圧調
整機構３１を介してケース３２に固定されている。棒体
３０の超磁歪材料としては、例えばＥｄｇｅ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＥＴＲＥＭＡ事業部）社製の商品名
Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄや、ＴＤＫ社製の磁歪材料が好適
に使用できる。この棒体３０は、同軸に設けた後述のコ
イルにより磁界が印加されると、磁気歪現象（ジュール
効果）によって軸線方向へ伸長する。Next, the ultra-micro lubricating oil pump 5 will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the ultra-trace amount lubricating oil pump 5. As shown in FIG. 3, the rod 30 made of a positive magnetostrictive material has one end 30 a in the axial direction of the rod 30 fixed to a case 32 via a preload adjusting mechanism 31. The giant magnetostrictive material of the rod 30 is, for example, Edge Tech
Preferably, Terfenol-D (trade name, manufactured by Nologies (ETREMA Division)) or a magnetostrictive material (trade name, manufactured by TDK) can be used. When a magnetic field is applied by a coil (described later) provided coaxially, the rod 30 extends in the axial direction due to a magnetostriction phenomenon (Joule effect).

【００２８】予圧調整機構３１は、例えば、回転により
棒体３０の軸線方向に突出し、棒体３０の一端部３０ａ
を押圧可能にしたネジ機構とすることができる。棒体３
０の軸線方向他端部３０ｂには、皿バネ３３により棒体
３０を予圧調整機構３１側に付勢して棒体３０の軸方向
に対する隙間（遊び）を生じさせずに圧力伝達する圧力
伝達部材３４が配設され、該圧力伝達部材３４を介して
棒体３０がピストン３５に接続されている。このピスト
ン３５は、シリンダ３６の内部に摺動自在に配設されて
いる。シリンダ３６は、ピストン摺動空間の軸線直交方
向の横断面積Ｓが、棒体３０の軸線直交方向の横断面積
Ａより小さく形成されており、その内部にはポンプ室３
７が形成されている。シリンダ３６は配管３８を介して
目詰まりセンサ８（図２参照）に接続されている。ここ
で、ポンプ室３７と目詰まりセンサ８との間には逆止バ
ルブは設けていないが、これを設けても良い。The preload adjusting mechanism 31 protrudes in the axial direction of the rod 30 by, for example, rotation, and one end 30 a of the rod 30.
Can be pressed. Rod 3
A pressure transmission is performed at the other end portion 30b in the axial direction of 0 by urging the rod body 30 toward the preload adjusting mechanism 31 by the disc spring 33 and transmitting pressure without generating a gap (play) in the axial direction of the rod body 30. A member 34 is provided, and the rod 30 is connected to the piston 35 via the pressure transmitting member 34. The piston 35 is slidably disposed inside a cylinder 36. In the cylinder 36, the cross-sectional area S of the piston sliding space in the direction orthogonal to the axis is formed smaller than the cross-sectional area A of the rod 30 in the direction orthogonal to the axis.
7 are formed. The cylinder 36 is connected to the clogging sensor 8 (see FIG. 2) via a pipe 38. Here, a check valve is not provided between the pump chamber 37 and the clogging sensor 8, but may be provided.

【００２９】また、シリンダ３６には、ポンプ室３７に
潤滑油２５を吸入するための吸入口３９が設けられる。
吸入口３９には吸入バルブ４０が設けられ、吸入バルブ
４０はポンプ室３７の外への潤滑油２５の流出を阻止す
る逆止バルブとなっている。また、吸入バルブ４０の流
路断面積は、図４に拡大して示すノズル２０の吐出開口
部２０ａの断面積より大きく形成されており、吸入口３
９は、潤滑油搬送管４１を介して潤滑油タンク２に配管
接続されている。したがって、潤滑油２５は、潤滑油タ
ンク２から潤滑油搬送管４１を介してポンプ室３７へ送
られるが、ポンプ室３７から潤滑油タンク２へは逆流し
ない構造となっている。The cylinder 36 is provided with a suction port 39 for sucking the lubricating oil 25 into the pump chamber 37.
A suction valve 40 is provided at the suction port 39, and the suction valve 40 is a check valve that prevents the lubricating oil 25 from flowing out of the pump chamber 37. The flow passage cross-sectional area of the suction valve 40 is formed larger than the cross-sectional area of the discharge opening 20a of the nozzle 20 shown in an enlarged manner in FIG.
9 is connected to the lubricating oil tank 2 via a lubricating oil conveying pipe 41. Therefore, the lubricating oil 25 is sent from the lubricating oil tank 2 to the pump chamber 37 via the lubricating oil conveying pipe 41, but does not flow backward from the pump chamber 37 to the lubricating oil tank 2.

【００３０】棒体３０の外周には、同軸状にコイル４３
が設けられ、さらにコイル４３の外周には、棒体３０と
で磁気回路を形成する磁性材料からなるヨーク４４が設
けられている。ヨーク４４、シリンダ３６の棒体３０側
の基端、潤滑剤搬送管４１の一部はケース３２の内方に
収容されている。A coil 43 is coaxially formed around the outer periphery of the rod 30.
Further, a yoke 44 made of a magnetic material that forms a magnetic circuit with the rod 30 is provided on the outer periphery of the coil 43. The yoke 44, the base end of the cylinder 36 on the side of the rod 30, and a part of the lubricant conveying pipe 41 are accommodated inside the case 32.

【００３１】コイル４３には、制御装置６が電気的に接
続されている。制御装置６は、コイル４３へ磁界発生の
ための電流を出力する。この電流がコイル４３に印加さ
れることにより、棒体３０がコイル４３から発生する磁
界を受けて伸長することで、ポンプ室３７内の潤滑油２
５が配管３８を通ってノズル２０から吐出する。The control device 6 is electrically connected to the coil 43. Control device 6 outputs a current for generating a magnetic field to coil 43. When this current is applied to the coil 43, the rod 30 expands by receiving the magnetic field generated from the coil 43, and the lubricating oil 2 in the pump chamber 37 is expanded.
5 is discharged from the nozzle 20 through the pipe 38.

【００３２】ノズル２０の形状は、図４に示すように、
流路先端の吐出開口部２０ａを斜めに形成することによ
り、狭い空間内に配管を設置できるようにしてある。設
置空間内に余裕があるときは、ストレートにノズルを形
成し、斜め或いは水平に給油狙い位置を設定して取り付
けることもできる。軸受内部の潤滑は、給油量が非常に
微量のため、給油の狙い位置が大切となる。給油狙い位
置としては、図４に示すように内輪と玉の接触部が良
い。これにより、内輪軌道面との遠心力により外側へ流
れた潤滑油２５によって保持器及び外輪軌道面の潤滑が
可能となる。例えば、給油狙い位置の径Ｈを、Ｈ＝（ｄ
ｃｌ＋Ｄｉｌ）／２とすることができる。ここで、ｄｃ
ｌは保持器内径、Ｄｉｌは内輪外径である。このよう
に、ノズル２０の角度及び位置を最適に設計することに
より、ピン・スポット供給で軸受内部の所望の場所に確
実に給油を行うことができる。The shape of the nozzle 20 is as shown in FIG.
By forming the discharge opening 20a at the end of the flow path obliquely, the pipe can be installed in a narrow space. If there is room in the installation space, a nozzle may be formed straight, and the fueling target position may be set obliquely or horizontally and attached. Since lubrication inside the bearing requires a very small amount of lubrication, the target position of lubrication is important. As a refueling target position, a contact portion between the inner ring and the ball is good as shown in FIG. As a result, the cage and the outer raceway surface can be lubricated by the lubricating oil 25 flowing outward due to the centrifugal force with the inner raceway surface. For example, the diameter H of the refueling target position is defined as H = (d
cl + Dil) / 2. Where dc
l is the retainer inner diameter, and Dil is the inner ring outer diameter. Thus, by optimally designing the angle and position of the nozzle 20, it is possible to reliably supply oil to a desired location inside the bearing by pin / spot supply.

【００３３】次に、超微量潤滑油ポンプ５の作用を説明
する。図５にコイル４３に印加される電流と潤滑油吐出
との時間的関係を表すタイムチャートを示し、図６に定
量吐出量を得るために制御装置６が演算する吐出量補正
の手順を示すブロック図を示す。Next, the operation of the ultra-micro amount lubricating oil pump 5 will be described. FIG. 5 is a time chart showing a temporal relationship between the current applied to the coil 43 and the lubricating oil discharge, and FIG. 6 is a block diagram showing a discharge amount correction procedure calculated by the control device 6 to obtain a constant discharge amount. The figure is shown.

【００３４】図５（ａ）に示すパターン（６１）に基づ
いて制御装置６からコイル４３へ電流を出力すると、コ
イル４３は磁界を発生し、超磁歪材料からなる棒体３０
が伸長する。棒体３０は、一端部３０ａ側が固定されて
いるので他端部３０ｂ側で軸線方向に伸び、ピストン３
５は、この伸長動作に従動して図５（ｂ）に示す電流と
同様なパターン（６２）で移動する。When a current is output from the control device 6 to the coil 43 based on the pattern (61) shown in FIG. 5A, the coil 43 generates a magnetic field, and the rod 30 made of a giant magnetostrictive material.
Elongates. Since the rod 30 has one end 30a fixed, the rod 30 extends in the axial direction on the other end 30b, and the piston 3
5 moves in a pattern (62) similar to the current shown in FIG.

【００３５】ピストン３５が移動するとポンプ室３７内
の潤滑油２５が圧縮され、図５（ｃ）の昇圧パターン
（６３）に示すようにシリンダ３６内の圧力が上昇す
る。これにより、吸入口３９の吸入バルブ４０は閉じ、
ノズル２０の先端部に前回吐出時に溜まった空気が図５
（ｄ）の吐出パターン（６４）に示すようにノズル２０
から吐出する。その後、図５（ｅ）に示す吐出パターン
（６５）でノズル２０から潤滑油２５が外部に向けて高
速度で噴射される。そしてコイル４３への電流が定常に
なると、棒体３０の伸長が止まり、ポンプ室３７の圧力
は潤滑油２５の吐出により低下する。When the piston 35 moves, the lubricating oil 25 in the pump chamber 37 is compressed, and the pressure in the cylinder 36 rises as shown in a boost pattern (63) in FIG. Thereby, the suction valve 40 of the suction port 39 is closed,
FIG. 5 shows the air accumulated at the tip of the nozzle 20 during the previous ejection.
As shown in the ejection pattern (64) of FIG.
Discharge from. Thereafter, the lubricating oil 25 is ejected from the nozzle 20 to the outside at a high speed in the ejection pattern (65) shown in FIG. When the current to the coil 43 becomes steady, the extension of the rod 30 stops, and the pressure in the pump chamber 37 decreases due to the discharge of the lubricating oil 25.

【００３６】その後、制御装置６からのコイル４３への
電流出力を停止すると、伸長した棒体３０は元の状態に
戻ろうと収縮し、ポンプ室３７の内容積が増加する。こ
のとき、図５（ｃ）の圧力パターン（６６）に示すよう
にポンプ室３７が負圧になり、これにより図５（ｅ）の
吐出パターン（６７）に示すように潤滑油２５が吸入バ
ルブ４０を通してポンプ室３７に補充される。このとき
同時に、図５（ｄ）の吐出パターン（６８）に示すよう
にノズル先端から若干の空気も流入する。Thereafter, when the current output from the control device 6 to the coil 43 is stopped, the elongated rod 30 contracts to return to the original state, and the internal volume of the pump chamber 37 increases. At this time, the pump chamber 37 has a negative pressure as shown in a pressure pattern (66) in FIG. 5 (c), whereby the lubricating oil 25 is discharged as shown in a discharge pattern (67) in FIG. 5 (e). The pump chamber 37 is refilled through 40. At this time, a small amount of air also flows in from the nozzle tip as shown in the ejection pattern (68) in FIG.

【００３７】この空気の流入量は、潤滑油２５の補充量
と比較すると十分に少ないものとなる。これは、潤滑油
２５の流入量と空気の流入量は、ノズル流路軸線直交方
向の断面積が、吸入バルブ４０の流路軸線直交方向の断
面積より十分小さいため、また、吸入バルブ４０はノズ
ル２０よりピストン３５の近くにあるため、負圧の伝達
時間が短くなり、吸入バルブ４０からの潤滑油流入量の
方が空気流入量より多くなるためである。このため、次
回の吐出の作動時においても同様にして潤滑油吐出が可
能になる。This air inflow is sufficiently small as compared with the replenishment amount of the lubricating oil 25. This is because the inflow amount of the lubricating oil 25 and the inflow amount of the air are such that the cross-sectional area in the direction perpendicular to the nozzle flow path axis is sufficiently smaller than the cross-sectional area in the direction perpendicular to the flow path axis of the suction valve 40. This is because the transmission time of the negative pressure is shorter because the nozzle 35 is closer to the piston 35 than the nozzle 20, and the lubricating oil inflow from the suction valve 40 is larger than the air inflow. Therefore, the lubricating oil can be discharged in the same manner at the time of the next discharge operation.

【００３８】好ましくは、ノズル２０のノズル穴の体積
は、前記吸入工程においてノズル穴から流入する空気の
体積以上であることが望ましい。これは、ノズル穴を空
気が通過する際の抵抗は潤滑油２５が通過する際の抵抗
より小さいため、ノズル穴内がすべて空気になってしま
うと、吸入側逆止バルブよりもノズル穴の流体抵抗が小
さくなり、吸入側逆止バルブから潤滑油２５が吸入され
難くなる虞れがあるためである。Preferably, the volume of the nozzle hole of the nozzle 20 is equal to or larger than the volume of air flowing from the nozzle hole in the suction step. This is because the resistance when air passes through the nozzle hole is smaller than the resistance when the lubricating oil 25 passes, so if all the air inside the nozzle hole becomes air, the fluid resistance of the nozzle hole is higher than that of the suction check valve. Is reduced, and the lubricating oil 25 may not be easily sucked from the suction-side check valve.

【００３９】また、ポンプ室３７と吐出側の配管の間に
も逆止バルブを設けてもよい。なお、この場合でも、吐
出側逆止バルブの応答遅れやバルブの閉じる動作により
若干の空気がノズル穴から流入し、ノズル先端からの潤
滑油２５の液ダレは回避できるものと考えられるが、液
ダレ防止効果は低下する。Further, a check valve may be provided between the pump chamber 37 and the pipe on the discharge side. In this case, it is considered that a small amount of air flows in from the nozzle hole due to a response delay of the discharge-side check valve or a closing operation of the valve, and the dripping of the lubricating oil 25 from the nozzle tip can be avoided. The sag prevention effect decreases.

【００４０】さて、棒体３０圧縮時におけるノズル２０
からの空気流入量、吸入バルブ４０とノズル出口との間
の内容積内の潤滑油２５の圧縮による体積減少量、及
び、シリンダや配管等の内容積を構成する部品が圧力変
形することによる内容積の増容積等は、微量ながらも存
在するため、ノズル２０から所望量の潤滑油２５を正確
に吐出させるには、これらの変動要素を加味して吐出量
を設定する必要がある。The nozzle 20 during compression of the rod 30
From the air, the amount of volume reduction due to the compression of the lubricating oil 25 in the inner volume between the suction valve 40 and the nozzle outlet, and the content due to the pressure deformation of the components that make up the inner volume, such as cylinders and piping. Since the volume increase or the like of the product exists even though it is a small amount, in order to accurately discharge the desired amount of the lubricating oil 25 from the nozzle 20, it is necessary to set the discharge amount in consideration of these variable factors.

【００４１】このため、本実施形態の超微量潤滑油ポン
プ５においては、制御装置６からの電流をこれらの変動
要素を加味して、コイル４３に電流を印加することを特
徴としている。即ち、本実施形態においては図６に示す
ように、「圧縮時の潤滑油の体積減少量」、「内容積の
増容積」、「棒体収縮時の空気吸入量」を主要な変動要
素として、これらを加味して電流を設定している。この
変動要素としては、他に、潤滑油２５の温度や粘性抵抗
等の要素が加えられるものであってもよい。For this reason, the ultra-trace amount lubricating oil pump 5 of the present embodiment is characterized in that the current from the control device 6 is applied to the coil 43 in consideration of these variable elements. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, “volume decrease amount of lubricating oil during compression”, “increase in internal volume”, and “air suction amount during rod contraction” are main variable factors. The current is set in consideration of these factors. As this variable element, other elements such as the temperature and the viscous resistance of the lubricating oil 25 may be added.

【００４２】棒体３０の伸長によるポンプ室３７の減容
積は、（１）式に示すように、棒体３０の圧縮時にノズ
ル２０から流入した空気量と、吸入バルブ４０とノズル
出口との間の内容積内の潤滑油２５の圧縮による減容積
と、内容積を構成する部品の圧力変形による内容積の増
容積と、ノズル２０から吐出される潤滑油２５の必要吐
出量との和に等しくなる。The volume reduction of the pump chamber 37 due to the extension of the rod 30 is, as shown in the equation (1), between the amount of air flowing from the nozzle 20 when the rod 30 is compressed and the distance between the suction valve 40 and the nozzle outlet. Equal to the sum of the reduced volume due to the compression of the lubricating oil 25 in the inner volume, the increased volume due to the pressure deformation of the components constituting the inner volume, and the required discharge amount of the lubricating oil 25 discharged from the nozzle 20. Become.

【００４３】 ポンプ室３７の減容積（ピストン横断面積×ピストン移動長さ） ＝ （棒体収縮時にノズルから流入する空気量） ＋（高圧による潤滑油の体積減少量） ＋（高圧による内容積の増容積） ＋（所要吐出量Ｑｒｆ） …（１）Reduced volume of pump chamber 37 (cross-sectional area of piston × movement length of piston) = (amount of air flowing in from nozzle when rod is contracted) + (amount of decrease in volume of lubricating oil due to high pressure) + (internal volume due to high pressure) Volume increase) + (Required discharge amount Qrf) (1)

【００４４】コイル４３に印加される電流を（１）式を
満足するように制御することで、０．０００５〜０．０
１ｍｌ程度の極微量の潤滑油２５を、約１０ｍ／ｓｅｃ
〜１００ｍ／ｓｅｃの高速度で間欠的に噴出することが
可能となる。なお、（１）式の各項目の値は、使用する
主軸装置に応じてそれぞれ測定、設定されたものを使用
することができる。By controlling the current applied to the coil 43 so as to satisfy the expression (1), 0.0005 to 0.0
A very small amount of lubricating oil 25 of about 1 ml is applied for about 10 m / sec.
It is possible to intermittently eject at a high speed of １００100 m / sec. The value of each item in the expression (1) can be measured and set according to the spindle device to be used.

【００４５】潤滑油２５の吐出量は、（２）式により求
めることができる。 Ｑｒ＝Δ・ｆ …（２） ここで、Ｑｒ〔ｍｌ／秒〕は所要吐出量（設定吐出量）
であり、Δ〔ｍｌ／ショット〕は定格電流を供給したと
きの一動作での吐出量であり、ｆ〔ショット／秒〕はコ
イル４３に印加される動作周波数（供給周波数）であ
る。The discharge amount of the lubricating oil 25 can be obtained by the equation (2). Qr = Δ · f (2) Here, Qr [ml / sec] is a required discharge amount (set discharge amount).
Where Δ [ml / shot] is the discharge amount in one operation when the rated current is supplied, and f [shot / sec] is the operating frequency (supply frequency) applied to the coil 43.

【００４６】算出された設定吐出量Ｑｒは、その値に応
じて図７に示す３つの条件に分類されて制御される。ま
ず、設定吐出量Ｑｒが最少量ショットを最高動作周波数
で行った吐出量以下である場合、即ち、Ｑｒ≦Δmin ・
ｆmax である場合（５１）は、一動作での吐出量Δ、動
作周波数ｆを、 Δ＝Δmin 、ｆ＝Ｑｒ／Δmin に設定する。The calculated set discharge amount Qr is controlled by being classified into three conditions shown in FIG. 7 according to the value. First, when the set discharge amount Qr is equal to or smaller than the discharge amount obtained by performing the minimum shot at the highest operation frequency, that is, Qr ≦ Δmin ·
In the case of fmax (51), the discharge amount Δ and the operating frequency f in one operation are set to Δ = Δmin and f = Qr / Δmin.

【００４７】ここで、Δmin〔ｍｌ／ショット〕は、制
御可能な最小電流による一動作での最少吐出量で、本実
施形態の場合は０．００１〔ｍｌ／ショット〕とする。
また、ｆmax〔ショット／秒〕は本装置で出力できる最
高動作周波数である。従って、この場合の最終的な設定
吐出量（所要吐出量）Ｑｒｆは（３）式により設定する
ことになる。 Ｑｒｆ＝Δmin ×（Ｑｒ／Δmin ） …（３）Here, Δmin [ml / shot] is the minimum discharge amount per operation with the minimum controllable current, and is set to 0.001 [ml / shot] in the present embodiment.
Also, fmax [shot / sec] is the maximum operating frequency that can be output by this apparatus. Therefore, the final set ejection amount (required ejection amount) Qrf in this case is set by the equation (3). Qrf = Δmin × (Qr / Δmin) (3)

【００４８】また、設定吐出量Ｑｒが、Δmin ・ｆmax
＜Ｑｒ≦Δmax ・ｆmax である場合（５２）（ここで、
Δmax〔ｍｌ／ショット〕は制御可能な最大電流による
一動作での最大吐出量である）は、位置動作での吐出量
Δ、動作周波数ｆを次のように設定する。 Δ＝Ｑｒ／ｆmax 、ｆ＝ｆmax 従って、この場合の最終的な設定吐出量（所要吐出量）
Ｑｒｆは（４）式により設定することになる。 Ｑｒｆ＝（Ｑｒ／ｆmax ）×ｆmax …（４）The set discharge amount Qr is Δmin · fmax
<Qr ≦ Δmax · fmax (52) (where,
Δmax [ml / shot] is the maximum discharge amount in one operation with the maximum controllable current), and sets the discharge amount Δ in the position operation and the operating frequency f as follows. Δ = Qr / fmax, f = fmax Therefore, in this case, the final set discharge amount (required discharge amount)
Qrf is set according to equation (4). Qrf = (Qr / fmax) × fmax (4)

【００４９】そして、設定吐出量ＱｒがΔmax ・ｆmax
＜Ｑｒである場合（５３）は、本装置の吐出能力を越え
ているので、制御装置６により吐出不可の信号（図６参
照）を出力する。Then, the set discharge amount Qr is Δmax · fmax
If <Qr (53), the control device 6 outputs a signal indicating that ejection is impossible (see FIG. 6) because the ejection capability of the present device is exceeded.

【００５０】以上の結果、上述の超微量潤滑油ポンプ５
によれば、以下に示す効果を奏することができる。棒体
３０の収縮時には、ノズル２０から空気が流入して潤滑
油液面先端がノズル内部に移るため、休止時に潤滑油が
垂れ落ちることを防止できる。As a result of the above, the above-mentioned ultra-micro amount lubricating oil pump 5
According to this, the following effects can be obtained. When the rod 30 contracts, air flows in from the nozzle 20 and the lubricating oil level tip moves into the nozzle, so that it is possible to prevent the lubricating oil from dripping at the time of rest.

【００５１】また、棒体３０の伸長時には、ノズル先端
の空気が押し出される間に、シリンダ３６内の潤滑油２
５の圧力が上昇する。このため、潤滑油２５がノズル端
から吐出されるまでの時間に若干の遅れが生ずるが、こ
の遅れ時間が潤滑油２５を所定圧力に上昇させる時間と
相殺される。その結果、潤滑油２５の吐出時に所定速度
に近い高速な噴出速度が得られ、必要となる所定速度未
満で潤滑油２５が吐出されることを低減できる。When the rod 30 is extended, while the air at the tip of the nozzle is pushed out, the lubricating oil
The pressure of 5 rises. For this reason, a slight delay occurs in the time until the lubricating oil 25 is discharged from the nozzle end, but this delay time is offset by the time for raising the lubricating oil 25 to a predetermined pressure. As a result, a high ejection speed close to the predetermined speed is obtained when the lubricating oil 25 is discharged, and the discharge of the lubricating oil 25 at a speed lower than the required predetermined speed can be reduced.

【００５２】さらに、シリンダ３６の軸線直交方向の横
断面積Ｓを棒体３０の横断面積Ａより小さくしたので、
シリンダ内の潤滑油２５の圧力を棒体３０自体の発生圧
力より高くすることができ、潤滑油２５をより高圧で吐
出することができる。そして、潤滑油２５を直接的に被
潤滑面に付着させることにより、潤滑油２５を搬送する
ための空気ポンプが不要になる。Further, the cross-sectional area S of the cylinder 36 in the direction perpendicular to the axis is smaller than the cross-sectional area A of the rod 30.
The pressure of the lubricating oil 25 in the cylinder can be made higher than the pressure generated by the rod 30 itself, and the lubricating oil 25 can be discharged at a higher pressure. Then, by directly attaching the lubricating oil 25 to the surface to be lubricated, an air pump for conveying the lubricating oil 25 becomes unnecessary.

【００５３】また、シリンダ内の潤滑油２５を高圧にす
るとき、潤滑油２５の圧縮、シリンダ３６等のポンプ室
３７の膨張が無視できなくなるが、コイル４３への電流
を、それらの変動要素で補正するため、所望の吐出量を
高精度に得ることができる。さらに、コイル電流を制御
することにより潤滑油２５の潤滑面付着量を容易に調整
できるので、定量バルブを必要としない。この結果、構
造が簡単で小型の潤滑装置を実現することができる。When the lubricating oil 25 in the cylinder is set to a high pressure, the compression of the lubricating oil 25 and the expansion of the pump chamber 37 of the cylinder 36 and the like cannot be ignored. Because of the correction, a desired ejection amount can be obtained with high accuracy. Further, by controlling the coil current, the amount of the lubricating oil 25 attached to the lubricating surface can be easily adjusted, so that a fixed amount valve is not required. As a result, a compact lubricating device having a simple structure can be realized.

【００５４】また、制御装置６は、潤滑油供給対象とな
る回転体の回転速度を検知し、この検知信号に応じた電
流値、又は検知信号に応じた電流の供給周波数、或いは
その両方の条件でコイル４３に電流を供給して、潤滑油
吐出量を調整するものであってもよい。この場合、回転
速度に伴って変化する最適な潤滑油２５の供給が可能と
なり、潤滑油２５の過剰供給を防止し、且つ常に最適な
潤滑効果を得ることができる。The control device 6 detects the rotational speed of the rotating body to be supplied with the lubricating oil, and determines the current value according to the detection signal, the current supply frequency according to the detection signal, or both. In such a case, a current may be supplied to the coil 43 to adjust the lubricating oil discharge amount. In this case, it is possible to supply the optimal lubricating oil 25 that changes with the rotation speed, prevent the excessive supply of the lubricating oil 25, and always obtain the optimal lubricating effect.

【００５５】例えば、潤滑剤供給対象となる軸受のシャ
フト（回転体）回転速度をエンコーダ等により検知し、
得られた回転速度を制御装置６に入力する。制御装置６
は、回転速度が速い場合には多く、遅い場合には少なく
潤滑油２５が供給されるようにコイル４３への駆動電流
の電流値、動作周波数を調整してコイル電流を出力す
る。For example, the rotational speed of the shaft (rotating body) of the bearing to which the lubricant is to be supplied is detected by an encoder or the like.
The obtained rotation speed is input to the control device 6. Control device 6
Adjusts the current value of the driving current to the coil 43 and the operating frequency so that the lubricating oil 25 is supplied when the rotation speed is high and when the rotation speed is low, and outputs the coil current.

【００５６】次に、超微量潤滑油ポンプ５の性能試験を
行った結果を説明する。図８及び図９は、超微量潤滑油
ポンプ５の性能試験時における実施態様を示す概略図で
ある。ここでは、潤滑油２５の吐出状態をＣＣＤカメラ
５６により可視化してビデオ録画したノズル２０の主軸
高速回転時におけるエアカーテンの影響、配管内径及び
配管長さと吐出速度の関係、配管内径及び吐出油量の関
係をそれぞれ調査した結果を説明する。なお、配管材質
としては、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３１６
等の金属、及びＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケト
ン）等のプラスチックを用いたが、この他にも一般的な
鉄・鋼系材料、アルミ・銅系の非鉄金属材料、プラスチ
ック材料やセラミック材料等を用いることができる。Next, the results of performance tests of the ultra-small amount lubricant pump 5 will be described. FIG. 8 and FIG. 9 are schematic views showing an embodiment at the time of a performance test of the ultra-trace amount lubricant pump 5. In this case, the discharge state of the lubricating oil 25 is visualized by the CCD camera 56 and video-recorded, the influence of the air curtain when the nozzle 20 rotates at high speed, the relationship between the pipe inner diameter and the pipe length and the discharge speed, the pipe inner diameter and the amount of discharged oil. The following describes the results of an investigation of the relationship between the two. The material of the pipe is austenitic stainless steel SUS316.
And other plastics such as PEEK (polyetheretherketone), but other common iron / steel-based materials, aluminum / copper-based non-ferrous metal materials, plastic materials, ceramic materials, etc. be able to.

【００５７】ここでの試験は、ノズル先端と軸受との距
離を通常（１０ｍｍ前後）より長く約５０ｍｍの間隔を
取ることで、条件をより厳しくした（エアカーテンの影
響を受けやすい）状態で実施した。The test here was carried out in a condition where the distance between the nozzle tip and the bearing was longer than normal (around 10 mm) and approximately 50 mm, so that the conditions were more strict (susceptible to the influence of the air curtain). did.

【００５８】軸受内部への潤滑油供給は、転動体内輪軌
道面の接触部分を潤滑するように設定し、潤滑油供給状
態を可視化、ビデオ録画を行った。可視化装置は、スト
ロボ５５と、ＣＣＤカメラ５６と、ストロボ５５とＣＣ
Ｄカメラ５６とを制御する制御装置５７と、ＣＣＤカメ
ラ５６からの映像信号を記録するビデオ５８と、ビデオ
５８で録画された映像を表示するモニタ５９とから構成
されている。The lubricating oil supply to the inside of the bearing was set so as to lubricate the contact portions of the raceway surfaces of the rolling elements, the lubricating oil supply state was visualized, and video recording was performed. The visualization device is a strobe 55, a CCD camera 56, a strobe 55 and a CC
The control device 57 includes a control device 57 for controlling the D camera 56, a video 58 for recording a video signal from the CCD camera 56, and a monitor 59 for displaying the video recorded by the video 58.

【００５９】この可視化装置により、ノズル２０から潤
滑油２５が吐出された潤滑状態をストロボ観察した。な
お、潤滑油は鉱油ＶＧ２２（動粘度：４０℃で２２ｃＳ
ｔ）を用いた。With this visualizing device, the lubricating state in which the lubricating oil 25 was discharged from the nozzle 20 was observed with a strobe light. The lubricating oil was mineral oil VG22 (kinematic viscosity: 22 cS at 40 ° C.).
t) was used.

【００６０】このように、潤滑油２５の吐出状態を可視
化して、潤滑油２５の吐出状態を様々な条件下で試験を
行なった結果、超微量潤滑油ポンプ５が軸受内部に発生
するエアカーテンの影響を受けずに潤滑油２５を微量供
給できることを確認できた。また、最適な吐出条件を見
出すこともできた。ここで、軸受内部に発生するエアカ
ーテンの影響を受けない吐出速度は、過去の実績から内
輪肩周速の１０％以上とした。例えば外輪外径１６０ｍ
ｍ、内輪内径１００ｍｍ、転動体ピッチ円径ｄ m＝１３
２．５ｍｍの軸受では、転動体ピッチ円径ｄmの位置で
の周速は、回転速度Ｎ＝１９０００ｒｐｍで１３１．８
ｍ／ｓｅｃとなる。即ち、周速の略１０％である吐出速
度１３ｍ／ｓｅｃが一つの目安となり、この値が大きく
且つ吐出量が多いほど吐出条件は広く設定可能である。As described above, the discharge state of the lubricating oil 25 is visible.
And test the discharge condition of the lubricating oil 25 under various conditions.
As a result, a very small amount of lubricating oil pump 5 is generated inside the bearing
Supply a small amount of the lubricating oil 25 without being affected by the air curtain
I was able to confirm that I could pay. Also, check the optimal discharge conditions.
I could get it out. Here, the air
The discharge speed that is not affected by
It was set to 10% or more of the peripheral speed of the wheel shoulder. For example, outer ring outer diameter 160m
m, inner ring inner diameter 100mm, rolling element pitch circle diameter d m= 13
For a 2.5 mm bearing, the rolling element pitch circle diameter dmAt the position
Is 131.8 at a rotation speed N = 19000 rpm.
m / sec. That is, the discharge speed which is approximately 10% of the peripheral speed
Degree 13m / sec is one standard and this value is large
In addition, the discharge condition can be set wider as the discharge amount increases.

【００６１】図１０〜図１２に潤滑油の吐出状態の試験
結果を示す。図１０は、ノズル２０の吐出径と吐出速度
との関係を示すグラフで、ノズルの吐出径をパラメータ
として試験を行った結果である。図１０に示すように、
ノズルの吐出径が小さいほど、吐出量が少なく、吐出速
度が大きくなる。そして、試験の結果、ノズルの吐出径
が０．０８ｍｍより小さくなると吐出油量のばらつきが
大きくなり、０．６ｍｍより大きいと吐出速度が１３ｍ
／ｓｅｃ以下の不十分な値となった。したがって、ノズ
ルの吐出径の有効範囲値は０．０８〜０．６ｍｍとする
ことが好ましい。このとき潤滑油は、吐出速度１３〜７
０ｍ／ｓｅｃ、１回あたりの吐出油量０．０００８〜
０．００４ｍｌで吐出される。さらに、高速での吐出速
度と吐出油量のバランスを考慮すると０．１〜０．５ｍ
ｍとすることが特に好ましい。このとき潤滑油は、吐出
速度２５〜６８ｍ／ｓｅｃ、１回あたりの吐出油量０．
００１ｍｌ〜０．００３ｍｌで吐出される。また、吐出
速度と吐出油量は、潤滑油の動粘特性にも影響され、４
０℃での動粘度が５ｃＳｔ〜５０ｃＳｔの潤滑油では、
吐出速度１０ｍ／ｓｅｃ以上１００ｍ／ｓｅｃ以下、及
び、吐出油量０．０００５ｍｌ以上０．０１ｍｌ以下と
なる。FIGS. 10 to 12 show test results of the state of discharge of the lubricating oil. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the discharge diameter of the nozzle 20 and the discharge speed, and is a result of a test performed using the discharge diameter of the nozzle as a parameter. As shown in FIG.
The smaller the discharge diameter of the nozzle, the smaller the discharge amount and the higher the discharge speed. As a result of the test, when the discharge diameter of the nozzle is smaller than 0.08 mm, the dispersion of the discharge oil amount is large, and when the discharge diameter is larger than 0.6 mm, the discharge speed is 13 m.
/ Sec or less. Therefore, it is preferable that the effective range of the discharge diameter of the nozzle is 0.08 to 0.6 mm. At this time, the lubricating oil has a discharge speed of 13 to 7
0 m / sec, discharge oil amount per time 0.0008-
Dispensed at 0.004 ml. Furthermore, considering the balance between the high-speed discharge speed and the discharge oil amount, 0.1 to 0.5 m
m is particularly preferred. At this time, the lubricating oil is discharged at a discharge speed of 25 to 68 m / sec, and the discharge oil amount per discharge is set at 0.
It is discharged at 001 ml to 0.003 ml. In addition, the discharge speed and the discharge oil amount are affected by the dynamic viscosity characteristics of the lubricating oil,
In a lubricating oil having a kinematic viscosity at 0 ° C. of 5 cSt to 50 cSt,
The discharge speed is 10 m / sec or more and 100 m / sec or less, and the discharge oil amount is 0.0005 ml or more and 0.01 ml or less.

【００６２】図１１は、ノズル２０からの潤滑油２５の
吐出状態を可視化し、吐出速度を調査した結果である。
ここでは、配管内径ｄを０．５〜１．５ｍｍ、配管長さ
Ｌを１００〜３０００ｍｍとしたときの各吐出速度を、
配管抵抗のパラメータＬ／ｄ 4を横軸とするグラフにし
たものである。このグラフから分かるように、Ｌ／ｄ4
≦１２０００（ｍｍ-3）以下で、吐出速度が１３ｍ／ｓ
ｅｃ以上となり、必要とされる吐出速度を満たしてい
る。FIG. 11 shows that the lubricating oil 25
It is a result of investigating a discharge speed by visualizing a discharge state.
Here, the pipe inner diameter d is 0.5 to 1.5 mm, and the pipe length is
Each discharge speed when L is set to 100 to 3000 mm,
Pipe resistance parameter L / d FourInto a graph with the horizontal axis
It is a thing. As can be seen from this graph, L / dFour
≤12000 (mm-3) Below, the discharge speed is 13 m / s
ec or more, satisfying the required discharge speed.
You.

【００６３】図１２は、配管抵抗のパラメータＬ／ｄ4
と吐出油量との関係を示すグラフである。このグラフか
ら分かるように、Ｌ／ｄ4≦１２０００（ｍｍ-3）の範
囲で、０．０００８ｍｌ／ショット以上、Ｌ／ｄ4≦１
００００（ｍｍ-3）の範囲で０．００１ｍｌ／ショット
以上の微少油量の供給が可能である。したがって、Ｌ／
ｄ4≦１２０００（ｍｍ-3）の範囲でＬとｄを組み合わ
せることにより、吐出速度１３ｍ／ｓｅｃ以上、吐出油
量０．０００８ｍｌ／ショット以上に設定することが可
能となる。さらに、Ｌ／ｄ4≦１００００（ｍｍ-3）の
範囲で吐出速度１３ｍ／ｓｅｃ以上、吐出油量０．００
１ｍｌ／ショット以上に設定することが可能となる。ま
た、Ｌ／ｄ4の下限は装置として配管長さが短くできな
いことにより規制され、Ｌ／ｄ4≧５（ｍｍ-3）が実用
範囲となる。なお、途中で配管径を変えた場合には、ｄ
として全体の配管長さに対して平均径を用いる。FIG. 12 shows a parameter L / d 4 of the pipe resistance.
4 is a graph showing the relationship between the amount of discharged oil and the amount of discharged oil. As can be seen from this graph, in the range of L / d 4 ≦ 12000 (mm −3 ), 0.0008 ml / shot or more and L / d 4 ≦ 1
It is possible to supply a small amount of oil of 0.001 ml / shot or more in the range of 0000 (mm -3 ). Therefore, L /
By combining L and d in the range of d 4 ≦ 12000 (mm −3 ), it is possible to set the discharge speed to 13 m / sec or more and the discharge oil amount to 0.0008 ml / shot or more. Further, a discharge speed of 13 m / sec or more and a discharge oil amount of 0.00 in the range of L / d 4 ≦ 10000 (mm −3 ).
It can be set to 1 ml / shot or more. Further, the lower limit of L / d 4 is regulated by the fact that the length of the piping cannot be shortened as an apparatus, and the practical range is L / d 4 ≧ 5 (mm −3 ). If the pipe diameter is changed on the way, d
The average diameter is used for the entire pipe length.

【００６４】次に、本実施形態の主軸装置を用いて回転
試験を実施し、主軸装置の超微量潤滑油ポンプ５と従来
のオイルエア潤滑方式との比較を行った。軸受には、外
輪径：１６０ｍｍ、内輪径：１００ｍｍ、転動体ピッチ
円径ｄm：１３２．５ｍｍ、外内輪溝曲率：５２−５６
％、接触角：２０度、内外輪材質：ＳＵＪ２、転動体材
質：Ｓｉ3Ｎ4のものを使用した。そして、潤滑油：鉱油
ＶＧ２２（動粘度：４０℃で２２ｃＳｔ）、アキシアル
荷重：９８０Ｎ、ノズル数：従来のオイルエア潤滑の場
合は３個、超微量潤滑油ポンプの場合は１個で０〜１５
０００ｒｐｍ（一部１９０００ｒｐｍ、ｄm・Ｎ＝２５
０万）で、軸回転速度と軸受トルクとの関係、軸回転速
度と外輪温度上昇との関係、軸受トルク変動の比較、騒
音レベルの比較、超微量潤滑状態の可視化観察（ビデオ
録画画像）等の試験を行った。Next, a rotation test was carried out using the spindle device of the present embodiment, and a comparison was made between the ultra-micro lubricating oil pump 5 of the spindle device and the conventional oil-air lubrication system. For the bearing, outer ring diameter: 160 mm, inner ring diameter: 100 mm, rolling element pitch circle diameter d m : 132.5 mm, outer and inner ring groove curvature: 52-56
%, Contact angle: 20 degrees, inner / outer ring material: SUJ2, rolling element material: Si 3 N 4 . Lubricating oil: Mineral oil VG22 (kinematic viscosity: 22 cSt at 40 ° C.), axial load: 980 N, number of nozzles: 3 for conventional oil-air lubrication, 1 for ultra-micro lubrication oil pump, 0 to 15
000rpm (part 19000rpm, d m · N = 25
100,000), the relationship between shaft rotation speed and bearing torque, the relationship between shaft rotation speed and outer ring temperature rise, comparison of bearing torque fluctuation, comparison of noise level, visualization observation of ultra-minimum lubrication state (video recording image), etc. Was tested.

【００６５】図１３は軸回転速度と軸受トルクとの関係
を示すグラフである。図中オイルエア潤滑方式の場合
は、３本のノズルから１ショットあたり、それぞれ０．
０３ｍｌの潤滑油を８ｍｉｎ間隔で、超微量油潤滑方式
の場合は、１本のノズルから１ショットあたり、０．０
０２ｍｌの潤滑油をそれぞれ１０ｓｅｃ、４０ｓｅｃ、
１ｓｅｃ間隔で吐出した場合のデータに対応し、単位時
間あたりの吐出油量は、それぞれ０．０１１２５ｍｌ／
ｍｉｎ、０．０１２ｍｌ／ｍｉｎ、０．００３ｍｌ／ｍ
ｉｎ、０．１２ｍｌ／ｍｉｎである。従来のオイルエア
潤滑方式では、回転速度１５０００ｒｐｍ（ｄm・Ｎ＝
２００万）において、軸受トルクが０．１８Ｎ・ｍであ
るのに対して、本発明の超微量油潤滑方式では、０．１
４Ｎ・ｍと低く、さらに１９０００ｒｐｍ（ｄm・Ｎ＝
２５０万）でも、軸受トルクは０．１６Ｎ・ｍであり、
本発明の装置の方が低トルクになる。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the shaft rotation speed and the bearing torque. In the case of the oil-air lubrication system shown in FIG.
In the case of an ultra-micro oil lubrication system, the amount of lubricating oil of 03 ml is 8 min at an interval of 8 min.
02ml lubricating oil for 10sec, 40sec,
Corresponding to the data in the case of discharging at 1 second intervals, the discharging oil amount per unit time is 0.01125 ml /
min, 0.012 ml / min, 0.003 ml / m
in, 0.12 ml / min. In the conventional oil-air lubrication method, the rotational speed 15000rpm (d m · N =
2 million), the bearing torque is 0.18 N · m, whereas the ultra-trace oil lubrication system of the present invention has a bearing torque of 0.18 N · m.
Low and 4N · m, further 19000rpm (d m · N =
2.5 million), the bearing torque is 0.16 Nm,
The device of the present invention has lower torque.

【００６６】図１３のトルク特性から、供給油量が０．
００３ｍｌ／ｍｉｎ〜０．１２ｍｌ／ｍｉｎの範囲で
は、超微量油潤滑の場合のトルクは、回転速度１２００
０〜１５０００ｒｐｍを境に、これより高速では供給間
隔が短い方、即ち単位時間あたりの供給油量が多い方が
トルクは小さくなる。これは、高速下での温度上昇によ
る油膜形成能力の減少を防ぐにはある程度の潤滑油量が
必要となるためである。即ち、使用回転速度により、最
適となる潤滑油量、潤滑油供給間隔、吐出油量が存在す
る。最高回転速度に合わせて、この回転速度での最適潤
滑油量、潤滑油供給間隔、吐出量を設定することも可能
であるが、潤滑油量を多く供給すると、低速回転時にお
いて軸受トルクが大きくなり過ぎることがある。この場
合には、回転速度に合わせて制御装置が回転速度ごとに
潤滑油量、潤滑油供給間隔、吐出油量等を最適条件とし
て潤滑油を供給することが望ましい。Based on the torque characteristics shown in FIG.
In the range of 003 ml / min to 0.12 ml / min, the torque in the case of ultra-trace oil lubrication is set at a rotational speed of 1200 rpm.
From 0 to 15000 rpm, at higher speeds, the torque decreases as the supply interval becomes shorter, that is, as the amount of supplied oil per unit time increases. This is because a certain amount of lubricating oil is required to prevent a decrease in the oil film forming ability due to a temperature rise at high speed. That is, there are optimal lubricating oil amounts, lubricating oil supply intervals, and discharge oil amounts depending on the operating rotational speed. It is possible to set the optimal lubricating oil amount, lubricating oil supply interval, and discharge amount at this rotational speed according to the maximum rotational speed.However, if a large amount of lubricating oil is supplied, the bearing torque will increase at low speed rotation. It can be too much. In this case, it is desirable that the control device supplies the lubricating oil under the optimum conditions such as the lubricating oil amount, the lubricating oil supply interval, the discharge oil amount, and the like for each rotational speed in accordance with the rotational speed.

【００６７】次に、図１４は軸回転速度と外輪温度上昇
との関係をグラフにしたものである。このグラフから分
かるように、外輪温度上昇に対しても超微量油潤滑方式
の方が従来のオイルエア潤滑方式に比べて低温になる。
本図１４及び前図１３には、オイルエア潤滑方式の場合
に、回転速度１５０００ｒｐｍまでのデータしか示して
いないが、これは、１５０００ｒｐｍ〜１７０００ｒｐ
ｍに昇速中、温度上昇の勾配が急になり、外輪温度上昇
が６０℃を超えたために試験を中断したためである。即
ち、超微量油潤滑方式は、オイルエア潤滑方式に比べ、
トルクが小さく温度上昇を抑えることができ、高速回転
が可能となる。なお、低速回転時に潤滑油の供給過多に
よるトルク及び軸受温度上昇が問題となる場合は、この
対策として、超微量潤滑油ポンプ５では、潤滑油供給量
の制御が可能である。Next, FIG. 14 is a graph showing the relationship between the shaft rotation speed and the rise in the outer ring temperature. As can be seen from this graph, the ultra-trace amount oil lubrication system is lower in temperature than the conventional oil-air lubrication system even with the outer ring temperature rise.
FIG. 14 and FIG. 13 show only data up to a rotation speed of 15000 rpm in the case of the oil-air lubrication system, but this is from 15,000 rpm to 17000 rpm.
This is because the temperature rise gradient steepened during the speed increase to m, and the test was interrupted because the outer ring temperature rise exceeded 60 ° C. In other words, the ultra-micro oil lubrication system is
The torque is small, the temperature rise can be suppressed, and high-speed rotation is possible. If torque and bearing temperature increase due to excessive supply of lubricating oil during low-speed rotation poses a problem, the ultra-small amount of lubricating oil pump 5 can control the amount of lubricating oil supplied.

【００６８】次に、図１５は潤滑油供給時の軸受トルク
及び軸受温度の推移を調査した結果を示すグラフであ
る。ここで、（ａ）オイルエア潤滑方式は、３本のノズ
ルから１ショットあたり０．０３ｍｌの潤滑油を８ｍｉ
ｎ間隔で０．０１１２５ｍｌ／ｍｉｎ吐出した場合、
（ｂ）超微量油潤滑方式は、１本のノズルから１ショッ
トあたり０．００２ｍｌの潤滑油を１０ｓｅｃ間隔で
０．０１２ｍｌ／ｍｉｎ吐出した場合のデータである。
従来のオイルエア潤滑方式では、８ｍｉｎに１回の割合
で約０．０３ｍｌの潤滑油を３本のノズルで供給してい
るが、図１５（ａ）に示すように、潤滑油の供給後に軸
受トルク変動が顕著に現れ、それに対応して軸受温度が
上昇している。これに対して、超微量油潤滑方式では、
単位時間あたりの潤滑油量は殆ど等しいが、１回の供給
油量が極めて少なく、供給間隔が短いため、どこが供給
時であるか分からないほど、軸受トルク及び軸受温度が
殆ど変動しない。Next, FIG. 15 is a graph showing the results of an investigation of changes in bearing torque and bearing temperature when lubricating oil is supplied. Here, (a) the oil-air lubrication method uses 8 nozzles of 0.03 ml of lubricating oil per shot from three nozzles.
When 0.01125 ml / min is discharged at n intervals,
(B) Ultra-micro oil lubrication method is data when 0.002 ml of lubricating oil is discharged from one nozzle per shot at 0.012 ml / min at intervals of 10 sec.
In the conventional oil-air lubrication system, approximately 0.03 ml of lubricating oil is supplied by three nozzles at a rate of once every 8 minutes. However, as shown in FIG. The fluctuations are remarkable, and the bearing temperature is correspondingly increased. On the other hand, in the ultra-micro oil lubrication system,
Although the amount of lubricating oil per unit time is almost equal, the amount of oil supplied at one time is extremely small and the supply interval is short, so that the bearing torque and the bearing temperature hardly fluctuate so that it is difficult to know where the supply is.

【００６９】次に、図１６は本実施形態の超微量潤滑油
ポンプと従来の装置の騒音レベルを比較したグラフであ
る。このときの潤滑条件も前記の図１５と同じである。
ここで、静止時とあるのは、超微量油潤滑及びオイルエ
ア潤滑で回転しない状態のバックグラウンドレベルが約
８１ｄＢであることを示しており、回転時との比較のた
め、図のように２本のグラフで示している。このグラフ
から分かるように、本実施形態の主軸装置においては圧
縮エアを用いていないので、従来のオイルエア潤滑方式
と比べて騒音レベルが低くなっている。Next, FIG. 16 is a graph comparing the noise level of the ultra-micro lubricating oil pump of the present embodiment with that of the conventional device. The lubrication conditions at this time are the same as those in FIG.
Here, “at rest” means that the background level in a state where the rotor is not rotated by ultra-trace oil lubrication and oil-air lubrication is about 81 dB. Is shown in the graph. As can be seen from this graph, since the compressed air is not used in the spindle device of this embodiment, the noise level is lower than that of the conventional oil-air lubrication system.

【００７０】次に、本発明に係る主軸装置に、超微量潤
滑油ポンプ５からの潤滑油を複数の軸受に分配供給する
多分岐配管装置を介装して性能試験を行った結果を説明
する。図１７は、超微量潤滑油ポンプ５の性能試験時に
おける実施態様を示す概略図である。ここでは、超微量
潤滑油ポンプ５とノズル２０との間に介装された多分岐
配管装置９を用いて複数の軸受に潤滑油を分配供給する
構成とし、潤滑油の吐出状態を可視化してビデオ録画
し、ノズル２０の主軸高速回転時における配管長さと吐
出速度の関係、及び配管長さと吐出油量の関係をそれぞ
れ調査した。Next, the results of performance tests performed on the main spindle device according to the present invention by interposing a multi-branch piping device for distributing and supplying the lubricating oil from the ultra-micro lubricating oil pump 5 to a plurality of bearings will be described. . FIG. 17 is a schematic view showing an embodiment at the time of a performance test of the ultra-trace amount lubricant pump 5. Here, the multi-branch piping device 9 interposed between the ultra-trace amount lubricating oil pump 5 and the nozzle 20 is used to distribute and supply the lubricating oil to a plurality of bearings, and the lubricating oil discharge state is visualized. Video was recorded, and the relationship between the pipe length and the discharge speed and the relationship between the pipe length and the discharge oil amount when the nozzle 20 was rotated at a high speed of the spindle were investigated.

【００７１】上記多分岐配管装置９には、LABO SYSTEM
社製のAUTOMATIC VALVE UNIT 401 SERIES ６方バルブを
用い、配管１０には、ステンレス材質で外径約１．５９
ｍｍ（１／１６ｉｎｃｈ）、内径１ｍｍのものを用い
た。この多分岐配管装置９には、配管１０が６本接続で
きるようになっており、１個の軸受に１個のノズルを使
用する場合は、１台の多分岐配管装置９で最大６個の軸
受が対応できることになる。なお、潤滑油を供給する配
管１０の選択は、多分岐配管装置９に接続されたコント
ローラ１１によってなされる。The multi-branch piping device 9 has a LABO SYSTEM
AUTOMATIC VALVE UNIT 401 SERIES 6-way valve manufactured by the company, and the pipe 10 is made of stainless steel and has an outer diameter of about 1.59.
mm (1/16 inch) and an inner diameter of 1 mm were used. Six pipes 10 can be connected to the multi-branch piping device 9. When one nozzle is used for one bearing, a maximum of six pipes can be connected to one multi-branch piping device 9. Bearings can be used. The selection of the piping 10 for supplying the lubricating oil is made by the controller 11 connected to the multi-branch piping device 9.

【００７２】可視化装置１２０は、ストロボ５５と、Ｃ
ＣＤカメラ５６と、ストロボ５５とＣＣＤカメラ５６と
を制御する制御装置５７と、ＣＣＤカメラ５６からの映
像信号を記録するビデオ５８と、ビデオ５８で録画され
た映像を表示するモニタ５９とから構成されている。The visualization device 120 includes a strobe 55 and a C
It comprises a CD camera 56, a control device 57 for controlling the strobe 55 and the CCD camera 56, a video 58 for recording a video signal from the CCD camera 56, and a monitor 59 for displaying the video recorded by the video 58. ing.

【００７３】この多分岐配管装置９の性能を評価するた
め、ノズル２０からの潤滑油吐出状態を可視化し、多分
岐配管装置使用時と未使用時の場合とで、潤滑油吐出速
度及び吐出油量を比較した。このときの比較条件として
は、ノズル吐出径０．２ｍｍとして配管長さを０．５〜
４．０ｍとした。In order to evaluate the performance of the multi-branch piping device 9, the lubricating oil discharge state from the nozzle 20 is visualized, and the lubricating oil discharge speed and the discharge oil are determined when the multi-branch piping device is used and not used. The amounts were compared. As a comparison condition at this time, the pipe length was set to 0.5 to
It was 4.0 m.

【００７４】ここでは、多分岐配管装置９に図示しない
第１〜第６ポートの合計６本の配管を接続し、この配管
長さを０．５〜４．０ｍの範囲で変化させ、配管に接続
されたノズル２０からの潤滑油吐出速度及び潤滑油量を
測定した。また、このときの軸受内部への潤滑油供給位
置は、転動体と内輪軌道面との接触部分を狙い位置とし
て設定した。Here, a total of six pipes (not shown) of the first to sixth ports are connected to the multi-branch piping device 9, and the length of this pipe is changed in the range of 0.5 to 4.0 m, and The lubricating oil discharge speed and the lubricating oil amount from the connected nozzle 20 were measured. At this time, the lubricating oil supply position to the inside of the bearing was set as a target position at a contact portion between the rolling element and the inner raceway surface.

【００７５】図１８は、多分岐配管装置使用時と未使用
時（ポンプとノズルとを配管を用いて直付けとした状
態）との場合で、潤滑油の吐出速度を比較した結果を示
している。ここで、横軸の配管長さとは、ポンプ出口か
らノズル入り口までの長さを示している。この図によれ
ば、多分岐配管装置使用時と未使用時とでは、潤滑油の
吐出速度に殆ど差異は生じないことが分かる。FIG. 18 shows the results of comparing the discharge speeds of the lubricating oil when the multi-branch piping device is used and when it is not used (in a state where the pump and the nozzle are directly attached using pipes). I have. Here, the pipe length on the horizontal axis indicates the length from the pump outlet to the nozzle inlet. According to this figure, it can be seen that there is almost no difference in the discharge speed of the lubricating oil between when the multi-branch piping device is used and when it is not used.

【００７６】図１９は、多分岐配管装置使用時と未使用
時との場合で、潤滑油の吐出油量を比較した結果を示し
ている。評価条件は上記した図１８の場合と同様であ
る。図１９によれば、多分岐配管装置使用時と未使用時
とでは、潤滑油の吐出油量に差異は生じないことが分か
る。従って、多分岐配管装置を用いても配管内の損失は
殆ど発生しないといえる。FIG. 19 shows the results of comparison of the amount of lubricating oil discharged between when the multi-branch piping device is used and when it is not used. The evaluation conditions are the same as in the case of FIG. 18 described above. According to FIG. 19, it can be seen that there is no difference in the amount of lubricating oil discharged between when the multi-branch piping device is used and when it is not used. Therefore, it can be said that even if the multi-branch piping device is used, the loss in the piping hardly occurs.

【００７７】以上のことから、多分岐配管装置９を用い
ることにより、１台の潤滑装置で複数の軸受を有する主
軸装置の潤滑油供給を賄うことができると共に、多分岐
配管装置の未使用時の場合と比較しても、潤滑油吐出速
度及び潤滑油吐出油量に差異はなく、安定した分配供給
が行え、同等の性能を得ることができる。As described above, by using the multi-branch piping device 9, it is possible to supply lubricating oil to the spindle device having a plurality of bearings with one lubrication device, and to use the multi-branch piping device when it is not used. There is no difference in the lubricating oil discharge speed and the lubricating oil discharge oil amount as compared with the case of, stable distribution and supply can be performed, and the same performance can be obtained.

【００７８】なお、この主軸装置の多分岐配管装置９に
おいては、前記メーカーの製品を用いているが、その他
の市販の自動バルブ機器として、同LABO SYSTEM社製：A
UTOMATIC VALVE UNIT 401 SERIES １２方バルブや、SIM
AZU社製：LabPRO 6, LabPRO10等も使用できる。また、
多分岐配管装置には、これらの製品の他にも、同様な機
構と性能を具備する装置であれば他の如何なるものであ
ってもよい。In the multi-branch piping device 9 of the main spindle device, a product of the above-mentioned manufacturer is used. However, other commercially available automatic valve devices are manufactured by LABO SYSTEM: A
UTOMATIC VALVE UNIT 401 SERIES 12-way valve and SIM
AZU: LabPRO6, LabPRO10, etc. can also be used. Also,
In addition to these products, the multi-branch piping device may be any other device having a similar mechanism and performance.

【００７９】以上詳細に説明したように、本実施形態の
主軸装置によれば、超微量潤滑油ポンプ５を備え、ノズ
ル２０の角度及び位置を最適に設計することにより、ピ
ン・スポット供給で軸受内部内の希望する場所に超微量
（０．０００５〜０．０１ｍｌ／１ショット）の潤滑油
２５を数十秒間隔で直接給油することができる。As described above in detail, according to the spindle device of the present embodiment, the ultra-micro lubricating oil pump 5 is provided, and the angle and the position of the nozzle 20 are optimally designed, so that the bearing can be supplied by pin / spot supply. A very small amount (0.0005 to 0.01 ml / shot) of the lubricating oil 25 can be directly supplied to a desired place in the interior at intervals of several tens of seconds.

【００８０】また、ノズル２０からの吐出速度（１０〜
１００ｍ／ｓｅｃ）が速いため、高速回転時に発生する
エアカーテンの影響を受けずに確実に軸受内部に潤滑油
２５を供給することができる。そして、回転速度に応じ
て、潤滑油供給間隔、潤滑油量を制御装置により変化さ
せることができるため、主軸回転速度に影響されず、主
軸回転に対して常に適正油量の潤滑油の供給が可能とな
る。さらに、多分岐配管装置９を用いて１台の潤滑装置
から複数の軸受に対して潤滑油を分配供給する場合であ
っても、各軸受へ十分な吐出速度及び吐出量で安定して
潤滑油を供給することができる。The discharge speed from the nozzle 20 (10 to 10)
Since the speed is 100 m / sec), the lubricating oil 25 can be reliably supplied to the inside of the bearing without being affected by the air curtain generated during high-speed rotation. And, since the lubricating oil supply interval and the lubricating oil amount can be changed by the control device according to the rotation speed, the supply of the lubricating oil of the proper oil amount to the main shaft rotation is not affected by the main shaft rotation speed. It becomes possible. Further, even when the lubricating oil is distributed and supplied from a single lubricating device to a plurality of bearings using the multi-branch piping device 9, the lubricating oil can be stably supplied to each bearing at a sufficient discharge speed and discharge amount. Can be supplied.

【００８１】これにより、軸受内部に常時理想的な潤滑
状態を得ることができるため、軸受トルクの安定性に非
常に優れた構成にできる。また、軸受温度の上昇も低く
抑えられる。また、潤滑油２５は確実に軸受内部に供給
されるため、潤滑油供給効率が良く、潤滑油消費量も少
なくなる。このため、超微量油潤滑方式によれば、従来
のオイルエア潤滑方式と比較して、より高速域までの主
軸回転が可能である。As a result, an ideal lubricating state can always be obtained inside the bearing, so that the configuration can be made very excellent in the stability of the bearing torque. Also, the rise in bearing temperature can be suppressed to a low level. Further, since the lubricating oil 25 is reliably supplied to the inside of the bearing, the lubricating oil supply efficiency is good and the lubricating oil consumption is reduced. For this reason, according to the ultra-micro oil lubrication system, the main shaft can be rotated to a higher speed range as compared with the conventional oil-air lubrication system.

【００８２】また、圧縮エアを用いないため、騒音レベ
ルが小さくオイルミストが殆ど発生しない。そして、潤
滑油吐出口センサ、ノズル等目詰まりセンサが装置本体
に組み込まれているために、トラブルの発生を回避でき
る。Further, since no compressed air is used, the noise level is low and almost no oil mist is generated. Further, since the clogging sensor such as the lubricating oil discharge port sensor and the nozzle is incorporated in the apparatus main body, the occurrence of trouble can be avoided.

【００８３】上記の事柄をまとめると、超微量油潤滑方
式を用いることにより、従来のオイルミスト潤滑方式、
オイルエア潤滑方式、ジェット潤滑方式等に使用される
潤滑油強制潤滑装置、熱交換器、潤滑油回収装置、圧縮
エア等付帯設備を簡略化でき、また騒音レベルを低く抑
えることができ、更に潤滑油消費も少ないことから環境
に配慮でき、また軸受トルクの低トルク化、及び安定性
に優れ、軸受温度上昇が低いことから主軸の回転精度を
向上できる。したがって、従来の潤滑方法を用いた主軸
装置より優位性の高い小型の主軸装置を提供できる。To summarize the above, the use of the ultra-micro oil lubrication system allows the conventional oil mist lubrication system,
The lubricating oil forced lubrication system, heat exchanger, lubricating oil recovery system, compressed air and other auxiliary equipment used in oil-air lubrication system, jet lubrication system, etc. can be simplified, and the noise level can be kept low. Since the consumption is small, the environment can be considered, the bearing torque can be reduced, the stability is excellent, and the rotation accuracy of the main shaft can be improved because the bearing temperature rise is low. Therefore, it is possible to provide a small-sized spindle device that is superior to a spindle device using a conventional lubrication method.

【００８４】なお、本実施形態において、超微量潤滑油
ポンプ５には、超磁歪素子を用いたが、この超磁歪素子
に限らず、電歪素子、電磁石と皿ばねの組み合わせ等、
いずれの超微量油潤滑であっても、吐出速度１０〜１０
０ｍ／ｓｅｃで０．０００５〜０．０１ｍｌ／ショット
の微量油を吐出させれば、主軸装置は等しい回転性能を
呈するようになる。また、正特性の超磁歪材料の他に
も、双方向特性の磁歪材料であっても同様にして伸縮作
用を利用したポンプを形成することができる。さらに、
上記の潤滑装置は図１に示す主軸装置に限らず、様々な
トルク変動や温度上昇が小さいことが要求される高速回
転の主軸装置に使用可能である。In this embodiment, the super-micro lubricating oil pump 5 uses a giant magnetostrictive element. However, the present invention is not limited to this giant magnetostrictive element.
Regardless of the type of ultra-trace oil lubrication, the discharge speed is 10 to 10
If a small amount of oil of 0.0005 to 0.01 ml / shot is discharged at 0 m / sec, the spindle device will exhibit the same rotation performance. In addition, in addition to a giant magnetostrictive material having positive characteristics, a magnetostrictive material having bidirectional characteristics can similarly form a pump utilizing the expansion and contraction action. further,
The above-described lubrication device is not limited to the spindle device shown in FIG. 1, but can be used for a high-speed rotation spindle device that requires a variety of small torque fluctuations and temperature rises.

【００８５】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態に係る主軸装置について説明する。本実施形態に係
る主軸装置は、電磁石と皿ばねを組み合わせた超微量潤
滑油ポンプを備えたものである。前記構造の主軸装置の
超微量潤滑油ポンプの場合、図３に示すように、加圧室
（ポンプ室）内の圧力を増加させるために用いるピスト
ンの駆動源として、棒状の超磁歪材料又は電歪材料を利
用している。ピストン３５に接続された超磁歪材料又は
電歪材料に磁界又は電圧をそれぞれ印加することによ
り、超磁歪材料又は電歪材料に歪を生じさせ、その歪に
よってピストン３５を押し付け、加圧室（ポンプ室）３
７内の圧力を増加させ、ノズルから極微量の潤滑油を断
続的に吐出させている。ここで、所望の吐出速度と吐出
油量を得るためには、ある決まった棒体の歪量が必要と
なる。例えば、ポンプに接続されφ０．１ｍｍの吐出開
口部を有するノズルから吐出された潤滑油の所望吐出速
度及び吐出油量が、約１０〜１００ｍ／ｓｅｃ程度、
０．０００５〜０．０１ｍｌ／ショット程度の範囲に設
定されている場合、超磁歪材料は円柱形状で外径：１２
ｍｍ、長さ：１００ｍｍ程度（棒体は約１００μｍの歪
を生じる。超磁歪素子の歪は１０００ｐｐｍ程度、電歪
素子の歪みは１０００ｐｐｍ）のものが必要となる。(Second Embodiment) Next, a spindle device according to a second embodiment of the present invention will be described. The spindle device according to the present embodiment is provided with an ultra-trace lubricating oil pump combining an electromagnet and a disc spring. In the case of the micro-lubricating oil pump of the spindle device having the above structure, as shown in FIG. 3, a rod-shaped giant magnetostrictive material or electromagnet is used as a driving source of a piston used to increase the pressure in the pressurizing chamber (pump chamber). Utilizes strained materials. By applying a magnetic field or a voltage to the giant magnetostrictive material or the electrostrictive material connected to the piston 35, respectively, a strain is generated in the giant magnetostrictive material or the electrostrictive material. Room 3
The pressure inside the nozzle 7 is increased, and a very small amount of lubricating oil is intermittently discharged from the nozzle. Here, in order to obtain a desired discharge speed and discharge oil amount, a certain amount of distortion of the rod is required. For example, the desired discharge speed and discharge oil amount of the lubricating oil discharged from the nozzle connected to the pump and having a discharge opening of φ0.1 mm are about 10 to 100 m / sec,
When set in the range of about 0.0005 to 0.01 ml / shot, the giant magnetostrictive material is cylindrical and has an outer diameter of 12 mm.
mm, length: about 100 mm (a rod generates a strain of about 100 μm; a giant magnetostrictive element has a strain of about 1000 ppm, and an electrostrictive element has a strain of 1000 ppm).

【００８６】そこで、本実施形態においては、磁歪材料
や電歪材料等の素子の代わりに電磁石とバネを利用して
ピストンを駆動することにより、小型化と低コスト化を
図った構成としている。図２０は本発明の第２実施形態
に係る主軸装置の超微量潤滑油ポンプ６０の断面図であ
る。図１７に示すように、超微量潤滑油ポンプ６０は、
電磁石６１と、電磁石６１を収容する第１のハウジング
６２と、円柱状中間部につばを有する可動体（ピスト
ン）６３と、該可動体及び可動体押し付け用の皿バネ６
４を収容する第２のハウジング６５とを備え、さらに、
可動体６３と第２のハウジング６５との間に設けられた
加圧室６６と、加圧室６６をそれぞれ連通する吸入側流
路６７び吐出側流路６８と、吸入側流路６７及び吐出側
流路６８のそれぞれ設けられた逆止弁６９，７０とを備
えて構成される。Therefore, in this embodiment, the piston is driven by using an electromagnet and a spring instead of an element such as a magnetostrictive material or an electrostrictive material, so that the structure is reduced in size and cost. FIG. 20 is a cross-sectional view of an ultra-trace lubricating oil pump 60 of the spindle device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG.
An electromagnet 61, a first housing 62 that houses the electromagnet 61, a movable body (piston) 63 having a flange at a cylindrical intermediate portion, and a disc spring 6 for pressing the movable body and the movable body
And a second housing 65 that houses the second housing 65.
A pressurizing chamber 66 provided between the movable body 63 and the second housing 65, a suction-side flow path 67 and a discharge-side flow path 68 that respectively communicate the pressurization chambers 66, a suction-side flow path 67 and a discharge path. Check valves 69 and 70 provided in the side flow passages 68 are provided.

【００８７】上記構成の超微量潤滑油ポンプ６０におい
て、可動体６３を加圧室６６側に押し出すための皿バネ
６４は、可動体６３のつば端面６３ａと第２のハウジン
グ６５の端面６５ａとの間に配設される。可動体６３
は、コイル駆動回路７５から電磁石６１のコイルに電流
が供給されることで、電磁石６１側に吸引されて第１の
ハウジング６２内の電磁石部分７１と接触する。この状
態では、皿バネ６４が収縮するため、圧縮力が発生す
る。In the micro-lubricating oil pump 60 having the above-described configuration, the disc spring 64 for pushing the movable body 63 toward the pressurizing chamber 66 is provided between the end face 63 a of the movable body 63 and the end face 65 a of the second housing 65. It is arranged in between. Movable body 63
When a current is supplied from the coil drive circuit 75 to the coil of the electromagnet 61, the current is attracted to the electromagnet 61 side and comes into contact with the electromagnet portion 71 in the first housing 62. In this state, since the disc spring 64 contracts, a compressive force is generated.

【００８８】その後、コイル駆動回路７５からの電流の
供給が途切れると、電磁石６１の吸引力が消滅して、可
動体６３は皿バネ６４の反発力によって加圧室６６側に
押し出される。これにより、潤滑油２５が入った加圧室
６６は加圧され、吐出側流路６８上の逆止弁７０を通し
て加圧室６６内の潤滑油２５がノズル２０より吐出され
る。このとき皿バネ６４は、皿バネ６４の全撓み量の１
０〜６０％の領域で使用されるように隙間を調整されて
いる。Thereafter, when the current supply from the coil drive circuit 75 is interrupted, the attractive force of the electromagnet 61 disappears, and the movable body 63 is pushed out to the pressurizing chamber 66 by the repulsive force of the disc spring 64. Accordingly, the pressurizing chamber 66 containing the lubricating oil 25 is pressurized, and the lubricating oil 25 in the pressurizing chamber 66 is discharged from the nozzle 20 through the check valve 70 on the discharge-side flow path 68. At this time, the disc spring 64 has a total bending amount of 1 of the disc spring 64.
The gap is adjusted so that it is used in the range of 0 to 60%.

【００８９】一方、吸入過程では、コイル駆動回路７５
から電磁石６１のコイルに電流を供給することで、電磁
石６１に磁界が発生し、これにより可動体６３が吸引さ
れる。その結果、加圧室６６が膨張して、潤滑油タンク
２から吸入側流路６７上の逆止弁６９を通して潤滑油２
５が吸入される。また、可動体６３が吸引されると、皿
バネ６４は収縮し、所望の吐出速度を得るために必要な
加圧室圧力を発生しうる圧縮力を発生する。On the other hand, in the suction process, the coil driving circuit 75
By supplying a current to the coil of the electromagnet 61 from the above, a magnetic field is generated in the electromagnet 61, whereby the movable body 63 is attracted. As a result, the pressurizing chamber 66 expands, and the lubricating oil 2 flows from the lubricating oil tank 2 through the check valve 69 on the suction side flow path 67.
5 is inhaled. When the movable body 63 is sucked, the disc spring 64 contracts, and generates a compressive force capable of generating a pressure in the pressurizing chamber necessary for obtaining a desired discharge speed.

【００９０】以上のような、吸入、吐出を繰り返すこと
によって、潤滑油２５は間欠的にノズル２０から吐出さ
れる。また、電磁石６１は強磁性体で製作され、当然、
電磁石６１の吸引力は皿バネ６４の収縮によって発生す
る圧縮力よりも大きくなるよう設定されている。The lubricating oil 25 is intermittently discharged from the nozzle 20 by repeating the above suction and discharge. The electromagnet 61 is made of a ferromagnetic material, and
The attraction force of the electromagnet 61 is set to be larger than the compression force generated by the contraction of the disc spring 64.

【００９１】この実施形態の場合、ノズル径０．１ｍｍ
で吐出速度を６０ｍ／ｓｅｃ程度、吐出油量を０．００
６ｍｌ、加圧室６６の圧力を４０気圧（４．１ＭＰａ）
程度、加圧室部分の可動体６３の外径を１０ｍｍ、可動
体工程長さを８０μｍとすると、皿バネ６４はＪＩＳ
Ｂ ２７０６に記されている重荷重用皿バネの呼び１２
以上のものを使用すればよい。In the case of this embodiment, the nozzle diameter is 0.1 mm
At a discharge speed of about 60 m / sec and a discharge oil amount of 0.00
6 ml, the pressure of the pressurizing chamber 66 is 40 atm (4.1 MPa)
Assuming that the outer diameter of the movable body 63 in the pressurizing chamber portion is 10 mm and the process length of the movable body is 80 μm, the disc spring 64 is JIS
No. 12 of heavy load disc springs described in B 2706
The above may be used.

【００９２】また、このときの電磁石６１を概略設計す
ると、電磁石部分の寸法は、外径：５０ｍｍ、長さ：４
０ｍｍ程度になり、可動部駆動機構部分は、第１実施形
態の超磁歪素子を使用した場合に比べて約４割程度のサ
イズになり、小型化が可能となる。また、電磁石６１の
駆動には、直流で６Ｖ、０．１Ａ程度の微弱な電力を通
電すれば良い。したがって、このような設計であれば、
第１実施形態と何ら変わらない機能を有することがで
き、しかも装置の小型化と低コスト化が可能となる。ま
た、機械的な可動体ストッパ機構を装置に設ければ、電
磁石６１への通電は、可動体６３を収縮させるときだけ
に行なえばよく、電力費の節約も可能となる。When the electromagnet 61 at this time is schematically designed, the dimensions of the electromagnet portion are as follows: outer diameter: 50 mm, length: 4
As a result, the size of the movable portion driving mechanism is about 40% as compared with the case where the giant magnetostrictive element of the first embodiment is used, and the size can be reduced. In order to drive the electromagnet 61, a weak electric power of about 6 V and 0.1 A in direct current may be applied. Therefore, with such a design,
It can have the same functions as those of the first embodiment, and can also reduce the size and cost of the device. In addition, if a mechanical movable body stopper mechanism is provided in the device, energization of the electromagnet 61 may be performed only when the movable body 63 is contracted, and power consumption can be saved.

【００９３】なお、この実施形態では、装置に配管を接
続してないが、配管を接続した場合は、接続される配管
が内径１ｍｍ程度、長さ２ｍ以内であれば、前記した吐
出速度の５０％程度の能力は十分に発揮できる。In this embodiment, no pipe is connected to the apparatus. However, when the pipe is connected, if the connected pipe has an inner diameter of about 1 mm and a length of 2 m or less, the above-described discharge speed of 50 mm is used. % Ability can be fully demonstrated.

【００９４】このように本実施形態の主軸装置の超微量
潤滑油ポンプ６０は、皿バネ６４を圧縮することによっ
て発生する圧縮力を利用して、シリンダ内に設けられた
可動体６３を駆動させ、加圧室６６の容積を圧縮するこ
とで潤滑油２５を吐出する一方、可動体６３の戻しには
電磁石６１の吸引力を用いている。この超微量潤滑油ポ
ンプ６０は、磁歪材料や電歪材料等の高価な素子を使用
せず、皿バネと電磁石を用いた構成であるため、装置を
安価にしかも簡単に製作でき、小型化、低コスト化を図
ることができる。As described above, the ultra-small amount lubricating oil pump 60 of the spindle device of the present embodiment drives the movable body 63 provided in the cylinder by utilizing the compression force generated by compressing the disc spring 64. The lubricating oil 25 is discharged by compressing the volume of the pressurizing chamber 66, while the movable body 63 is returned using the attractive force of the electromagnet 61. The ultra-micro amount lubricating oil pump 60 uses a disc spring and an electromagnet without using expensive elements such as a magnetostrictive material or an electrostrictive material. Cost reduction can be achieved.

【００９５】なお、以上説明した第１、第２実施形態の
主軸装置の超微量潤滑油ポンプ５，６０は、例えば高精
度、高速度回転が要求されるマシニングセンタのカート
リッジ軸等に対しても好適に適用することができる。ま
た、第１、第２実施形態の主軸装置の他の用途として
は、例えば、セミドライ加工での切削油剤の供給等も考
えられる。[0095] The ultra-small amount of lubricating oil pumps 5, 60 of the spindle devices of the first and second embodiments described above are suitable for, for example, a cartridge shaft of a machining center that requires high precision and high speed rotation. Can be applied to In addition, as another application of the spindle device of the first and second embodiments, for example, supply of a cutting oil in semi-dry machining or the like can be considered.

【００９６】[0096]

【発明の効果】本発明に係る主軸装置は、超微量潤滑油
ポンプを有するので、従来のオイルミスト潤滑方式、オ
イルエア潤滑方式、ジェット潤滑方式等に使用される潤
滑油強制潤滑装置、熱交換器、潤滑油回収装置、圧縮エ
ア等付帯設備を簡略化でき、また騒音レベルを低く抑え
ることができ、更に潤滑油消費も少ないことから環境に
配慮でき、また軸受トルクの安定性が良く、軸受温度上
昇が低いことから主軸の回転精度を向上できる。Since the spindle device according to the present invention has an ultra-micro lubricating oil pump, a lubricating oil forced lubricating device and a heat exchanger used in conventional oil mist lubricating systems, oil-air lubricating systems, jet lubricating systems, etc. The lubricating oil recovery device, compressed air and other incidental equipment can be simplified, the noise level can be kept low, the consumption of lubricating oil is low, the environment can be considered, the stability of bearing torque is good, and the bearing temperature is good. Since the rise is low, the rotation accuracy of the spindle can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１実施形態に係る主軸装置の内部構
造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an internal structure of a spindle device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】主軸装置の潤滑ユニットの構成を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a lubrication unit of the spindle device.

【図３】超微量潤滑油ポンプを示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an ultra-trace amount lubricating oil pump.

【図４】ノズルの角度及び位置を示す拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view showing angles and positions of nozzles.

【図５】コイルに印加される電流と潤滑油吐出との時間
的関係を表すタイムチャートを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a time chart showing a temporal relationship between a current applied to a coil and a discharge of lubricating oil.

【図６】定量吐出量を得るために制御装置が演算する吐
出量補正の手順を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a procedure of a discharge amount correction calculated by a control device to obtain a constant discharge amount.

【図７】吐出量別の電流制御機能の一例を表すブロック
図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a current control function for each discharge amount.

【図８】超微量潤滑油ポンプの性能試験時における実施
態様を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an embodiment at the time of a performance test of the ultra-trace amount lubricating oil pump.

【図９】超微量潤滑油ポンプの性能試験時における可視
化装置の実施態様を示す概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing an embodiment of a visualization device at the time of a performance test of an ultra-trace amount lubricating oil pump.

【図１０】ノズルの吐出径と吐出速度との関係を示すグ
ラフである。FIG. 10 is a graph showing a relationship between a discharge diameter of a nozzle and a discharge speed.

【図１１】ノズルからの潤滑油の吐出状態を可視化して
吐出速度を調査した結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a result of investigating a discharge speed by visualizing a discharge state of lubricating oil from a nozzle.

【図１２】配管抵抗のパラメータＬ／ｄ4と吐出油量と
の関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing a relationship between a pipe resistance parameter L / d 4 and a discharge oil amount.

【図１３】軸回転速度と軸受トルクとの関係を示すグラ
フである。FIG. 13 is a graph showing a relationship between a shaft rotation speed and a bearing torque.

【図１４】軸回転速度と外輪温度上昇との関係を示すグ
ラフである。FIG. 14 is a graph showing a relationship between a shaft rotation speed and an outer ring temperature rise.

【図１５】軸受トルクの推移を調査した結果を示すグラ
フである。FIG. 15 is a graph showing the result of examining changes in bearing torque.

【図１６】本発明の超微量潤滑油ポンプと従来の装置の
騒音レベルを比較したグラフである。FIG. 16 is a graph comparing the noise levels of the ultra-trace lubricating oil pump of the present invention and a conventional device.

【図１７】超微量潤滑油ポンプの性能試験時における実
施態様を示す概略図である。FIG. 17 is a schematic view showing an embodiment at the time of a performance test of the ultra-trace amount lubricating oil pump.

【図１８】多分岐配管装置使用時と未使用時との場合
で、潤滑油吐出速度を比較した結果を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing the results of comparing the lubricating oil discharge speeds when the multi-branch piping device is used and when it is not used.

【図１９】多分岐配管装置使用時と未使用時との場合
で、潤滑油吐出油量を比較した結果を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a result of comparing the amount of lubricating oil discharge oil when the multi-branch piping device is used and when it is not used.

【図２０】本発明の第２実施形態に係る主軸装置の超微
量潤滑油ポンプの断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view of an ultra-trace lubricating oil pump of a spindle device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 主軸装置 ５、６０ 超微量潤滑油ポンプ ６ 制御装置 ７ 主軸軸受 １５ 軸 １６ アンギュラ玉軸受 １７ 円筒ころ軸受 １８ ハウジング ２０ ノズル ３０ 棒体（超磁歪材料） ３７ ポンプ室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spindle device 5, 60 Ultra-micro amount lubricating oil pump 6 Control device 7 Spindle bearing 15 Shaft 16 Angular contact ball bearing 17 Cylindrical roller bearing 18 Housing 20 Nozzle 30 Rod (super magnetostrictive material) 37 Pump room

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大六野 智 神奈川県藤沢市鵠沼神明１丁目５番50号 日本精工株式会社内 (72)発明者 岡崎 幸由 神奈川県藤沢市鵠沼神明１丁目５番50号 日本精工株式会社内 (72)発明者 杉田 澄雄 神奈川県藤沢市鵠沼神明１丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3C011 FF06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Satoshi Ohrokuno 1-5-50 Kugenuma Shinmei, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture Nippon Seiko Co., Ltd. (72) Inventor Yukiyoshi Okazaki 1-5-50 Kugenuma Shinmei, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture No. Nippon Seiko Co., Ltd. (72) Inventor Sumio Sugita 1-5-50 Kugenuma Shinmei, Fujisawa-shi, Kanagawa Japan NSK Co., Ltd. F-term (reference) 3C011 FF06

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 軸と、この軸の軸方向に隔離して内輪が
嵌合された少なくとも２個の軸受と、該軸受の外輪と嵌
合されたハウジングとを具備し、前記軸受の内輪と外輪
とが転動体を介して相対的に回転可能となった主軸装置
であって、ノズルを介して前記軸受に吐出速度１０ｍ／
ｓｅｃ以上１００ｍ／ｓｅｃ以下、吐出油量０．０００
５ｍｌ／ショット以上０．０１ｍｌ／ショット以下の微
量な潤滑油を供給する潤滑装置を具備することを特徴と
する主軸装置。1. A bearing comprising: a shaft; at least two bearings, each of which has an inner ring fitted therein so as to be separated in the axial direction of the shaft; and a housing fitted with an outer ring of the bearing. A spindle device in which the outer ring and the outer ring are relatively rotatable via rolling elements, and a discharge speed of 10 m /
not less than sec and not more than 100 m / sec, discharge oil amount 0.000
A spindle device comprising a lubricating device for supplying a small amount of lubricating oil of 5 ml / shot or more and 0.01 ml / shot or less.
JP2000327252A 1999-06-21 2000-10-26 Main-spindle device Withdrawn JP2001315041A (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000327252A JP2001315041A (en) 2000-02-29 2000-10-26 Main-spindle device
EP04023235A EP1510749A3 (en) 2000-10-13 2001-08-28 Spindle apparatus
EP20010119797 EP1197702B1 (en) 2000-10-13 2001-08-28 Spindle apparatus
DE2001607364 DE60107364T2 (en) 2000-10-13 2001-08-28 spindle apparatus
US09/939,578 US6623251B2 (en) 1999-06-21 2001-08-28 Spindle apparatus
US10/464,638 US7000734B2 (en) 1999-06-21 2003-06-19 Lubricating device
US11/169,810 US20050241880A1 (en) 1999-06-21 2005-06-30 Method of supplying a lubricant to a rolling bearing of a high-speed spindle

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000-54539 2000-02-29
JP2000054539 2000-02-29
JP2000327252A JP2001315041A (en) 2000-02-29 2000-10-26 Main-spindle device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001315041A true JP2001315041A (en) 2001-11-13

Family

ID=26586439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000327252A Withdrawn JP2001315041A (en) 1999-06-21 2000-10-26 Main-spindle device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001315041A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003074889A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-12 Ntn Corporation Rolling bearing lubricating method and device
WO2004067258A1 (en) * 2003-01-27 2004-08-12 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Molding machine with lubrication mechanism and method for lubricating molding machine
EP1541884A1 (en) * 2002-07-29 2005-06-15 Nsk Ltd., Rolling bearing, grease replenishing device, main shaft device, grease replenishing method, and grease replenishing program
JP2007529334A (en) * 2004-03-22 2007-10-25 パウル ミュラー ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー ウンターネーメンスベタイリグンゲン Machine tool spindle having a bearing element with a capillary supply tube for supplying lubricant
JP2012207791A (en) * 2011-03-28 2012-10-25 Ab Skf Metering device, lubrication system, and method for dispensing predetermined amount of lubricant
US8753016B2 (en) 2002-07-29 2014-06-17 Nsk Ltd. Rolling bearing, grease supply system, spindle unit, grease supply method, and grease supply program
JP2015178169A (en) * 2014-02-28 2015-10-08 ブラザー工業株式会社 Machine tool
JP2017161044A (en) * 2016-03-11 2017-09-14 ファナック株式会社 Main shaft bearing protection device and machine tool including the same
CN113145873A (en) * 2021-03-05 2021-07-23 广州市昊志机电股份有限公司 Electric spindle and machine tool

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003074889A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-12 Ntn Corporation Rolling bearing lubricating method and device
US7374019B2 (en) 2002-03-05 2008-05-20 Ntn Corporation Method of and device for lubricating rolling bearings
EP1541884A1 (en) * 2002-07-29 2005-06-15 Nsk Ltd., Rolling bearing, grease replenishing device, main shaft device, grease replenishing method, and grease replenishing program
EP1541884A4 (en) * 2002-07-29 2010-07-07 Nsk Ltd Rolling bearing, grease replenishing device, main shaft device, grease replenishing method, and grease replenishing program
US8753016B2 (en) 2002-07-29 2014-06-17 Nsk Ltd. Rolling bearing, grease supply system, spindle unit, grease supply method, and grease supply program
WO2004067258A1 (en) * 2003-01-27 2004-08-12 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Molding machine with lubrication mechanism and method for lubricating molding machine
JP2007529334A (en) * 2004-03-22 2007-10-25 パウル ミュラー ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー ウンターネーメンスベタイリグンゲン Machine tool spindle having a bearing element with a capillary supply tube for supplying lubricant
KR101140537B1 (en) * 2004-03-22 2012-05-02 파울 뮬러 게엠베하 앤드 코 카게 운테르네멘스베테리군겐 Spindle for a machine-tool comprising a bearing element provided with a capillary feeding line for supplying lubricants
CN102809039A (en) * 2011-03-28 2012-12-05 Skf公司 Metering device, lubrication system and method for dispensing a pre-defined volume of lubricant
JP2012207791A (en) * 2011-03-28 2012-10-25 Ab Skf Metering device, lubrication system, and method for dispensing predetermined amount of lubricant
EP2505905B1 (en) * 2011-03-28 2019-05-08 Aktiebolaget SKF Metering device, lubrication system and method for dispensing a pre-defined volume of lubricant
JP2015178169A (en) * 2014-02-28 2015-10-08 ブラザー工業株式会社 Machine tool
JP2017161044A (en) * 2016-03-11 2017-09-14 ファナック株式会社 Main shaft bearing protection device and machine tool including the same
DE102017001981B4 (en) * 2016-03-11 2019-06-27 Fanuc Corporation Protective device for a spindle bearing and equipped with this machine tool
CN113145873A (en) * 2021-03-05 2021-07-23 广州市昊志机电股份有限公司 Electric spindle and machine tool
CN113145873B (en) * 2021-03-05 2023-10-03 广州市昊志机电股份有限公司 Motorized spindle and machine tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6623251B2 (en) Spindle apparatus
US6357922B1 (en) Lubrication system for high speed antifriction bearings
EP2255922A1 (en) Device for lubricating rolling bearings
JPH09273654A (en) Hydraulic electromagnet proportional control valve
JP2001315041A (en) Main-spindle device
US6398509B1 (en) Lubricating device
US8397871B2 (en) Bearing lubrication device
Jeng et al. Investigation of the ball-bearing temperature rise under an oil-air lubrication system
KR20080082988A (en) Rolling bearing
US5803619A (en) Antifriction bearing pre-loading device and shaft bearing structure
EP1197702B1 (en) Spindle apparatus
KR20090075480A (en) Pre-pressure change device and method of bearing using compressed air
JP2002130589A (en) Spindle lubrication device
JP2005076858A (en) Rotary distribution valve and lubricating device
JP2002130590A (en) Spindle lubrication device
WO2022054564A1 (en) Lubricating oil supply device and rotation test apparatus equipped therewith
JP4572462B2 (en) Lubrication device
JP2002126910A (en) Main spindle device
WO2011057654A1 (en) Bearing assembly with active oil lubrication
JP4586319B2 (en) Spindle device
Yang et al. Development of an experimental rig with hydrostatic bearings for testing the EHD traction force of high‐speed lubricants
JP2004195587A (en) Main spindle device
JP2009257105A (en) Compressor
JP2003083343A (en) Main shaft device
JP2002126909A (en) Main spindle device

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060324

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071001

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20071127

A761 Written withdrawal of application

Effective date: 20090914

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761