JP2008151179A - エア搬送式オイル潤滑装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部よりの真空引きによらずに、潤滑部の背圧を、大きいエネルギ消費を伴うことなく、効果的に下げ、高速回転でもエア搬送式オイル潤滑の潤滑性能を上げること。
【解決手段】主軸１８に固定装着された回転側スクロール部材６３とハウジング１１に固定装着された固定側スクロール部材６４とで回転型の排気ポンプ６０を構成し、回転運動部に送られたオイルミストの排気側に、排気ポンプ６０のポンプ作用による吸込力が作用するように構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エア搬送式オイル潤滑装置に関し、特に、工作機械の主軸ユニットや歯車箱等に用いられるオイルミスト潤滑、エアオイル潤滑等、微量なオイルをエアによって潤滑点に搬送するエア搬送式オイル潤滑装置に関するものである。

高速回転する回転軸の軸受や歯車噛合部の潤滑方式の一つとして、微量のオイルをエアによって潤滑点に搬送するオイルミスト潤滑やエアオイル潤滑に代表されるエア搬送式オイル潤滑が知られている。この潤滑方式では、オイルによる潤滑に加えて、オイルの搬送に用いられるエアによって冷却効果を期待できる（例えば、特許文献１）。
特開平１１−４４３９６号公報

オイルミスト潤滑やエアオイル潤滑に使用される微量のオイルは、比較的低圧のエアによって搬送される。オイルミスト潤滑やエアオイル潤滑におけるオイル搬送のエアは、使用される部分やオイルの種類によって異なるが、通常、かなり大きい流量を必要とし、低圧であることから、大気圧となって放出されるまでの排気側の通気性の良し悪しの状態が潤滑性能に大きい影響を与えることになる。

ころがり軸受の転動体や保持器は、高速回転であるほど、高速移動するため、転動体の転動部（潤滑部）に動圧が発生する。このため、給気側のエアがころがり軸受の潤滑部に進入し難くなる。

こうした場合、通常とられる手段として、主軸ユニットや歯車箱の内部を外部より真空吸引し、潤滑部の背圧を下げることが考えられる。

しかし、外部よりの真空引きの機器には、ケースに供給したエアに対して吸引できるエア量が小さいものが多く、望ましい真空度を得るには、供給エアを大量消費することから、必ずしも、適切なものとは云えない。

また、主軸ユニットや歯車箱の内部に滞留したエアは、主軸ユニットや歯車箱の内圧を上げ、高速回転下ではオイル潤滑が不足気味になることがある。このことに対して、外部よりの真空引きにおいて、排気容量的には満足のいく値であってもオイルミストを回収するフィルタを通すだけの排気圧力の強さを有する真空引きに適した真空発生器がないのが現状である。

この発明が解決しようとする課題は、外部よりの真空引きによらずに、潤滑部の背圧を、大きいエネルギ消費を伴うことなく、効果的に下げ、高速回転でもエア搬送式オイル潤滑の潤滑性能を上げることである。

この発明によるエア搬送式オイル潤滑装置は、回転軸を回転可能に支持するハウジング内の回転運動部にオイルをエアによって搬送するエア搬送式オイル潤滑装置において、前記回転軸に固定装着されたロータと、前記ハウジングに固定装着されたステータとにより、前記回転軸によって回転駆動される回転型の排気ポンプが構成され、前記回転運動部に送られた前記エアの排気側に、前記排気ポンプのポンプ作用による吸込力が作用するものである。

また、この発明によるエア搬送式オイル潤滑装置は、回転軸を回転可能に支持するハウジング内の回転運動部にオイルをエアによって搬送するエア搬送式オイル潤滑装置において、前記回転運動部より前記エアを排出する排気通路の途中に、圧縮空気によるエジェクタ式の真空発生器を有するものである。

この発明によるエア搬送式オイル潤滑装置によれば、内蔵の排気ポンプが回転軸によって直接駆動され、ポンプ作用による吸込力が回転運動部に送られたエアの排気側に作用するから、外部よりの真空引きによらずに、潤滑部の背圧を、大きいエネルギ消費を伴うことなく、効果的に下げることができ、しかも高速回転であるほど排気ポンプ回転数が大きくなることにより、大きい吸込力が生じ、高速回転でもエア搬送式オイル潤滑の潤滑性能が向上する。また、排気ポンプは、オイルミストを回収するフィルタを通すのに充分な圧力を発生することができる。

また、この発明によるエア搬送式オイル潤滑装置によれば、排気ポンプの吸引能力を増強するために、排気通路の途中に配置された内蔵の真空発生器によって潤滑部の背圧をより一層下げるから、潤滑部の背圧を効果的に下げることができ、エア搬送式オイル潤滑の潤滑性能が向上する。

この発明によるエア搬送式オイル潤滑装置の実施形態を、図を参照して説明する。

図１は、この発明によるエア搬送式オイル潤滑装置（オイルミスト潤滑装置）を適用された工作機械のビルトインモータ型主軸ユニットの一つの実施形態を示している。

ビルトインモータ型主軸ユニットは、ハウジング１１と、ハウジング１１の先端（図にて左側）に取り付けられたフロントリング１２と、ハウジング１１の後端（図にて右側）に取り付けられたリアカバー１３とを有する。

ハウジング１１は、２連のフロントころがり軸受１４、１５と、２連のリアころがり軸受１６、１７により主軸１８を回転可能に支持している。これら軸受１４、１５、１６、１７の取り付けは、インナカラー１９、２０、２１、アウタカラー２２、２３、２４、締付ナット２５等により行われている。

主軸１８の先端側（フロント側）はハウジング１１外に突出している。主軸１８の先端側には工具装着用のテーパ孔２６が形成されている。

ハウジング１１は、リア側にビルトインモータモータ３０を内蔵している。ビルトインモータモータ３０は、主軸１８と一体同軸のロータ軸３１に、リアカラー３２、締付ナット３３等に固定装着されたロータ３４と、ハウジング１１に固定装着されたステータ冷却スリーブ３５と、ステータ冷却スリーブ３５の内側にステータ取付部材３６を介して固定装着されたステータ３７とを有する。ロータ軸３１の後端は、ころがり軸受３８によってリアカバー１３より回転可能に支持されている。

このビルトインモータ構造により、ビルトインモータモータ３０は、ロータ軸３１によって主軸１８を直接回転駆動する。

つぎに、このビルトインモータ型主軸ユニットのオイルミスト潤滑についして説明する。

フロントころがり軸受１４と１５との間のアウタカラー２２と、リアころがり軸受１６と１７との間のアウタカラー２４には、各々、オイルミスト噴孔４１、４２が、複数個、周廻りの等回転角位置に形成されている。

オイルミスト噴孔４１、４２は、ハウジング１１に形成されている周溝４３、４４、オイルミスト供給通路４５に連通し、図示されていないオイルミスト供給源よりオイルミストを供給される。オイルミスト噴孔４１、４２に供給されたオイルミストは、各々、噴孔４１、４２より軸受間空隙に噴出し、フロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７の潤滑と冷却を行う。

フロントころがり軸受１５とリアころがり軸受１６との間のアウタカラー２３と、フロントころがり軸受１４のフロント側に配置されたフロントアウタカラー２７と、リアころがり軸受１７のリア側に配置されたリアアウタカラー２８には、各々、排気吸込孔５１、５２、５３が形成されている。排気吸込孔５１、５２、５３は、各々、複数個、周廻りの等回転角位置に形成されている。排気吸込孔５１、５２、５３は、アウタカラー２３、フロントアウタカラー２７、リアアウタカラー２８に形成されている周溝５４、５５、５６によってハウジング１１に形成されている排気通路５７に連通している。

主軸１８のリヤ側には回転型の排気ポンプ６０が組み込まれている。排気ポンプ６０は、スペーサリング６１、締結ナット６２によって主軸１８の外周部に鍔状に取り付けられた円環形状の回転側スクロール部材（ロータ）６３と、ハウジング１１に図示されていない取付ボルト等によって回転側スクロール部材６３と同心に固定装着された円環形状の固定側スクロール部材（ステータ）６４とを有し、スクロール排気ポンプをなしている。

回転側スクロール部材６３と固定側スクロール部材６４とは軸線方向に小さい空隙をおいて互いに対向し、その各々の対向面部に同一形状のスクロール溝６５、６６を互いに中心を少しずらして形成されており、双方は固定側スクロール部材６４に取り付けられた図示されていないチップシールによって気密保持されている。

固定側スクロール部材６４にはスクロール溝６６の外周側に連通する吸入ポート６７が形成されている。吸入ポート６７は固定側スクロール部材６４に形成された円周溝６８を介して排気通路５７に連通している。回転側スクロール部材６３にはスクロール溝６６の中心側に連通する吐出ポート６９が径方向に貫通形成されている。

また、この実施形態では、ビルトインモータモータ３０のリヤ側にもう一つの回転型の排気ポンプ７０が組み込まれている。排気ポンプ７０は、ロータ軸３１に軸着されているリアカラー３２外周部に鍔状に一体形成された円環形状の回転側スクロール部材（ロータ）７１と、ステータ取付部材３６の後端に図示されていない取付ボルト等によって回転側スクロール部材７１と同心に固定装着された円環形状の固定側スクロール部材（ステータ）７２とを有し、スクロール排気ポンプをなしている。

回転側スクロール部材７１と固定側スクロール部材７２とは軸線方向に小さい空隙をおいて互いに対向し、その各々の対向面部に同一形状のスクロール溝７３、７４を互いに中心を少しずらして形成されており、双方は固定側スクロール部材７２に取り付けられた図示されていないチップシールによって気密保持されている。

回転側スクロール部材７１は固定側スクロール部材７２よりフロント側にあり、回転側スクロール部材７１にはスクロール溝７３の中心側に連通する吸入ポート７５が径方向に貫通形成されている。固定側スクロール部材７２にはスクロール溝７４の外周側に連通する吐出ポート７６が形成されている。

リアカバー１３には排気口８１が形成されている。排気口８１にはミストフィルタ８２を含む外部配管８３が接続されており、外部配管８３はオイル回収タンク８４に連通している。

上述の構成によれば、主軸１８がビルトインモータモータ３０によって回転駆動されることにより、主軸１８に固定装着されている排気ポンプ６０の回転側スクロール部材６３が回転し、排気ポンプ６０のポンプ作用による吸込力が、吸入ポート６７、円周溝６８、排気通路５７、周溝５４、５５、５６を介して排気吸込孔５１、５２、５３の各々に作用する。

これにより、フロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７に送られたオイルミスト（エア）の排気側に排気ポンプ６０のポンプ作用による吸込力が作用し、排気側が低圧になり、潤滑部（フロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７）の背圧が、外部よりの真空引きによらずに、大きいエネルギ消費を伴うことなく、効果的に低下する。

このことにより、オイルミストがフロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７の内部に円滑に進入し、オイルミストによるフロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７の潤滑性能が向上する。

高速回転するほど、オイルミストがフロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７の内部に進入し難くなるが、高速回転するほど排気ポンプ６０が高速回転するから、排気ポンプ６０のポンプ作用による吸込力が強くなり、これに応じて排気側に作用する排気ポンプ６０の吸込力が強くなりから、高速回転でも、オイルミストがフロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７の内部に円滑に進入し、オイルミストによるフロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７の潤滑性能が向上する。

フロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７の潤滑と冷却を終えた排気側のオイルミストは、排気吸込孔５１、５２、５３より、周溝５４、５５、５６、排気通路５７、円周溝６８を通って排気ポンプ６０の吸入ポート６７に至り、吸入ポート６７より回転側スクロール部材６３、固定側スクロール部材６４のスクロール溝６６、６５内に吸い込まれ、吐出ポート６９よりビルトインモータモータ３０の側に吐出される。

主軸１８の回転に伴いロータ軸３１に固定装着されている排気ポンプ７０の回転側スクロール部材７１も回転し、排気ポンプ７０のポンプ作用による吸込力が、吸入ポート７５に作用する。

これにより、吐出ポート６９よりビルトインモータモータ３０の側に吐出されたオイルミストは、ロータ３４とステータ３７との円環状の狭い空隙３９を円滑に通過して専ら排気ポンプ７０の吸入ポート７５に至り、吸入ポート７５より回転側スクロール部材７１、固定側スクロール部材７２のスクロール溝７３、７４内に吸い込まれ、吐出ポート７６よりリアカバー１３側に吐出される。

このようにしてリアカバー１３側に吐出されたオイルミストは、排気口８１より外部配管８３に流れ、ミストフィルタ８２により気液分離され、オイルミスト中のオイルがオイル回収タンク８４に回収される。

これにより、ビルトインモータモータ３０の内圧がオイルミストによって上昇することもなく、フロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７のオイルミスト潤滑が良好に行われる。

図２は、この発明によるエア搬送式オイル潤滑装置（オイルミスト潤滑装置）を適用された工作機械のビルトインモータ型主軸ユニットの他の実施形態を示している。なお、図２において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、排気吸込孔５１、５２、５３より排気ポンプ６０の吸入ポート６７に到る排気通路５７の途中に、真空発生器９０が取り付けられている。

真空発生器９０は、図３に示されているように、圧縮空気によるエジェクタ式のものであり、圧縮空気の噴出ノズル９１と、吸引ポート９２と、排気ディフューザ９３とを有し、噴出ノズル９１にはハウジング１１に形成された圧縮空気通路９４より圧縮空気が供給される。吸引ポート９２は周溝９５を介して排気通路５７に連通し、排気ディフューザ９３は円周溝６８を介して排気ポンプ６０の吸入ポート６７に連通している。

真空発生器９０は、噴出ノズル９１より排気ディフューザ９３へ向けて圧縮空気を噴出することにより、エジェクタ式に、つまり霧吹き式に吸引ポート９２に負圧を発生する。

真空発生器９０の負圧、すなわち吸引力も、排気通路５７、周溝５４、５５、５６を介して排気吸込孔５１、５２、５３の各々に作用する。

これにより、フロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７に送られたオイルミスト（エア）の排気側に排気ポンプ６０のポンプ作用による吸込力に加えて真空発生器９０が吸引力が作用し、排気側が十分に低圧になり、潤滑部（フロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７）の背圧が、外部よりの真空引きによらずに、大きいエネルギ消費を伴うことなく、効果的に低下する。

これにより、この実施形態でも、オイルミストがフロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７の内部に円滑に進入し、オイルミストによるフロントころがり軸受１４、１５、リアころがり軸受１６、１７の潤滑性能が向上する。

なお、真空発生器９０の吸引力だけで、排気側が十分に低圧になるなら、排気ポンプ６０を省略することができる。

なお、この発明によるエア搬送式オイル潤滑装置（オイルミスト潤滑装置）は、ビルトインモータ型主軸ユニットに対する適用に限られることはなく、歯車箱等とも、同様に適用することができる。

この発明によるエア搬送式オイル潤滑装置（オイルミスト潤滑装置）を適用された工作機械のビルトインモータ型主軸ユニットの一つの実施形態を示す断面図である。 この発明によるエア搬送式オイル潤滑装置（オイルミスト潤滑装置）を適用された工作機械のビルトインモータ型主軸ユニットの他の実施形態を示す断面図である。 他の実施形態によるエア搬送式オイル潤滑装置に用いられるエジェクタ式真空発生器の拡大断面図である。

符号の説明

１１ ハウジング
１２ フロントリング
１３ リアカバー
１４、１５ フロントころがり軸受
１６、１７ リアころがり軸受
１８ 主軸
１９、２０、２１ インナカラー
２２、２３、２４ アウタカラー
２５ 締付ナット
２６ テーパ孔
２７ フロントアウタカラー
２８ リアアウタカラー
３０ ビルトインモータモータ
３１ ロータ軸
３２ リアカラー
３３ 締付ナット
３４ ロータ
３５ ステータ冷却スリーブ
３６ ステータ取付部材
３７ ステータ
３８ ころがり軸受
３９ 空隙
４１、４２ 噴孔
４３、４４ 周溝
４５ オイルミスト供給通路
５１、５２、５３ 排気吸込孔
５４、５５、５６ 周溝
５７ 排気通路
６０ 排気ポンプ
６１ スペーサリング
６２ 締結ナット
６３ 回転側スクロール部材（ロータ）
６４ 固定側スクロール部材（ステータ）
６５、６６ スクロール溝
６７ 吸入ポート
６８ 円周溝
６９ 吐出ポート
７０ 排気ポンプ
７１ 回転側スクロール部材（ロータ）
７２ 固定側スクロール部材（ステータ）
７３、７４ スクロール溝
７５ 吸入ポート
７６ 吐出ポート
８１ 排気口
８２ ミストフィルタ
８３ 外部配管
８４ オイル回収タンク
９０ 真空発生器
９１ 噴出ノズル
９２ 吸引ポート
９３ 排気ディフューザ
９４ 圧縮空気通路
９５ 周溝

Claims (4)

1. 回転軸を回転可能に支持するハウジング内の回転運動部にオイルをエアによって搬送するエア搬送式オイル潤滑装置において、
   前記回転軸に固定装着されたロータと、前記ハウジングに固定装着されたステータとにより、前記回転軸によって回転駆動される回転型の排気ポンプが構成され、前記回転運動部に送られた前記エアの排気側に、前記排気ポンプのポンプ作用による吸込力が作用するエア搬送式オイル潤滑装置。
2. 前記ロータは前記回転軸の外周部に鍔状に取り付けられた円環形状の回転側スクロール部材であり、前記ステータは前記ロータと同心配置の円環形状の固定側スクロール部材であり、前記排気ポンプはスクロール排気ポンプとして構成されている請求項１に記載のエア搬送式オイル潤滑装置。
3. 前記回転運動部より前記排気ポンプの吸入ポートへ前記エアを導く排気通路が前記ハウジングに形成されており、前記排気通路の途中に、圧縮空気によるエジェクタ式の真空発生器が設けられている請求項１または２に記載のエア搬送式オイル潤滑装置。
4. 回転軸を回転可能に支持するハウジング内の回転運動部にオイルをエアによって搬送するエア搬送式オイル潤滑装置において、
   前記回転運動部より前記エアを排出する排気通路の途中に、圧縮空気によるエジェクタ式の真空発生器を有するエア搬送式オイル潤滑装置。

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