JP2009198000A

JP2009198000A - 潤滑装置

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Publication number: JP2009198000A
Application number: JP2009011639A
Authority: JP
Inventors: Mitsuho Aoki; 満穂青木; Kenta Kenmochi; 健太剱持; Yoshiaki Katsuno; 美昭勝野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2029-01-22
Also published as: JP5228939B2

Abstract

【課題】１ショットのオイル吐出量が極めて微量の潤滑油を安定的に供給することができ、且つ潤滑油を供給する配管長さや配管材料が制約されることのない潤滑装置を提供する。
【解決手段】圧縮空気を供給する圧縮空気供給源１９と、潤滑油を圧送する潤滑ポンプ１１と、潤滑油を圧縮空気中に混合させる混合部１５と、潤滑ポンプ１１と混合部１５との間の潤滑油経路１２，１４を開閉して、圧縮空気内へ吐出する潤滑油量をコントロールする開閉バルブ１３とを備え、圧縮空気と潤滑油とを混合させて潤滑点５０に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑装置に関し、より詳細には、簡単な構造で、１ショットのオイル吐出量が極めて微量の潤滑油を吐出可能な潤滑装置に関する。

工作機械のスピンドル等に対して行われる潤滑方式としては、圧縮空気中に間欠的に微量の潤滑油を混合させて搬送し、吐出ノズルから噴霧状の潤滑油を軸受に吹き付けるオイルエア潤滑方式や、微量の潤滑油を間欠的に高速度で軸受内に直接噴射する直接噴射方式等がある。

オイルエア潤滑方式では、微量の潤滑油を所定の時間間隔でエアと混合させるため、内蔵されるピストンの往復運動を利用して定量の油を蓄積・吐出する定量弁が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の定量弁は、ピストンの内外周にそれぞれＯリングを装着しており、潤滑油を供給する加圧時にピストンのシール性を損なうことなく、Ｏリングの収縮や変形を抑制して吐出精度の向上を図っている。

また、直接噴射方式としては、潤滑油ポンプとノズルとを接続する油送管の途中に切換弁を設け、切換弁によって微量の潤滑油を軸受に供給するようにした潤滑装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００２−１３０５９２号公報特開２００２−１３０５９３号公報

ところで、いずれの潤滑方式においても、１ショットに供給する潤滑油が多いと、供給された潤滑油の攪拌に伴う発熱等によって軸受の温度が脈動し、あるいはトルク変動が生じて安定した回転が得られにくいという問題がある。

例えば、従来のオイルエア潤滑方式の場合、１ショットの給油量が０．０１〜０．０３ｍｌで、４〜１６分の間隔で給油される。給油された油は、給油配管内でさらに小さな油滴となって壁面を伝わり、ノズルを介して軸受内に到達する。仮に、給油間隔が４分の最短の場合であっても、次の給油時までに軸受に油が補給されない時間がある。この結果、軸受の温度に脈動が生じ、特に高速回転時においては、潤滑油不足によって焼付き等の不具合が生じる可能性がある。

特許文献１に記載の定量弁は、１ショットの最小オイル吐出量を、０．００５ｍｌ程度まで低減することができるが、軸受温度の脈動や微小トルク変動を防止するためには必ずしも十分ではない場合もあり、加工精度の高い工作機械のスピンドル等の潤滑装置としてはさらなる改善の余地が必要であった。

また、通常、定量弁には、圧縮空気の逆流を防止するための逆止弁が油路中に配設されているが、圧縮空気が逆流する危険性が皆無となったわけではなく、潤滑油の吐出不良を生じる可能性があった。

特許文献２に記載の潤滑装置は、１ショットのオイル吐出量が０．０００５ｍｌ程度の極めて微量の潤滑油を供給可能であるが、潤滑油の供給経路が潤滑油の圧力によって膨張すると、極めて微量の潤滑油供給は困難となる。このため、潤滑装置から潤滑点までの配管には、圧力による変形が大きいＯリングや樹脂チューブ等を用いることができず、ステンレス等の金属管を用いて配管する必要があり、経済性や組立作業性に問題がある。また、同様の理由から、配管長さが制約されるので、潤滑装置を潤滑点（軸受）の近くに配置しなければならず、配管設計の自由度が低く、また可動部を設けて配管することも困難であった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、１ショットのオイル吐出量が極めて微量の潤滑油を安定的に供給することができ、且つ潤滑油を供給する配管長さや配管材料が制約されることのない潤滑装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）圧縮空気に混合された潤滑油を前記圧縮空気の流れによって潤滑点に供給する潤滑装置であって、
前記圧縮空気を供給する圧縮空気供給源と、
前記潤滑油を圧送する潤滑ポンプと、
前記潤滑油を前記圧縮空気内に吐出して前記潤滑油を前記圧縮空気に混合させる混合部と、
前記潤滑ポンプと前記混合部との間に配設されて、前記圧縮空気内へ吐出する潤滑油量をコントロールする給油量コントロール機構と、
を備えることを特徴とする潤滑装置。
（２）前記給油量コントロール機構は、
前記潤滑ポンプと前記混合部との間の潤滑油経路を開閉する開閉バルブであることを特徴とする（１）に記載の潤滑装置。

本発明の潤滑装置によれば、潤滑油を圧送する潤滑ポンプと、潤滑油を圧縮空気に混合させる混合部との間に、圧縮空気内へ吐出する潤滑油の給油量をコントロールする給油量コントロール機構を備えるので、例えば、０．０００５ｍｌ程度の極めて微量の潤滑油を圧縮空気内へ混合させてオイルエア潤滑を行うことができ、例えば、軸受の温度の脈動やトルク変動が抑制された安定した潤滑が可能となる。更に、混合部から潤滑点までの配管においては、圧力による配管部材等の膨張が潤滑油量に影響を及ぼすことがないので、配管長さや配管材料の制約がなく、潤滑装置を自由な位置に設置することができる。

また、潤滑油経路を開閉する開閉バルブを使用することで、混合部に従来の逆止弁を設ける必要がなく、油路への圧縮空気逆流のリスクがなく、安定した潤滑油供給が可能となる。

本発明の第１実施形態である潤滑装置の概略構成図である。（ａ）は、図１の給油量コントロール機構（開閉バルブ）のII−II線における左断面図であり、（ｂ）は、その右断面図である。 (ａ)は、図１の混合部の右側面図であり、（ｂ）は、その下面図である。（ａ）は、図３（ｂ）におけるIV−IV線に沿った断面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）におけるIV´−IV´線に沿った断面図である。第２実施形態の開閉バルブの概略平面図である。第３実施形態の開閉バルブの要部縦断面図である。第１変形例の軸受装置の要部縦断面図である。第２変形例の軸受装置の要部縦断面図である。第３変形例の軸受装置の要部縦断面図である。第４変形例の軸受装置の要部縦断面図である。第５変形例の軸受装置の要部縦断面図である。第６変形例の軸受装置の要部縦断面図である。本考案品と従来品での、軸受回転数と軸受外輪温度上昇との関係を示す。本考案品と従来品での、３０，０００ｍｉｎ^−１で連続回転している時の軸受外輪温度の脈動を比較した結果を示す。本考案品の運転時間における回転数及び軸受外輪温度上昇を示す。従来品の運転時間における回転数及び軸受外輪温度上昇を示す。本考案品と従来品の４０，０００ｍｉｎ^−１で運転した時点からの運転時間と軸受外輪温度上昇の関係を示す。

以下、本発明の各実施形態に係る潤滑装置を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る潤滑装置について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の潤滑装置１は、潤滑油を圧送する潤滑ポンプ１１と、潤滑ポンプ１１の潤滑油吐出口に潤滑油配管（ポンプ側配管）１２を介して接続される給油量コントロール機構である開閉バルブ１３と、開閉バルブ１３の吐出側に潤滑油配管（混合部側配管）１４を介して接続される混合部１５と、混合部１５に圧縮空気を供給する圧縮空気供給源１９と、混合部１５にオイルエア配管１６を介して接続される潤滑ノズル１７と、を備え、潤滑ノズル１７から圧縮空気と共に潤滑油を軸受１８に噴射して軸受１８を潤滑する。

潤滑ポンプ１１は、潤滑油を貯留する潤滑油タンク（図示せず）に付設されて、軸受１８に供給する潤滑油を潤滑油タンクから圧送する通常の油圧ポンプであり、ピストン式ポンプ、ギヤポンプ、ペーンポンプ等の各種形式の油圧ポンプが使用可能である。

給油量コントロール機構である開閉バルブ１３は、潤滑ポンプ１１と混合部１５との間の潤滑油経路（潤滑油配管１２、１４）に配設され、該潤滑油経路を開閉して潤滑ポンプ１１から混合部１５に供給される潤滑油の給油量をコントロールする。図２も参照して、開閉バルブ１３は、固定摺接面２１ａを有する固定部材２１と、固定摺接面２１ａに密接する移動摺接面２２ａを有し、且つ固定摺接面２１ａに垂直な中心軸線Ｃを中心に移動摺接面２２ａを摺接回転させる可動部材としての回転部材２２と、を備える。固定部材２１は、ハウジング２０に締結固定されており、回転部材２２は、ロータ２４の一端に嵌合固定されている。

固定部材２１には、一端が固定摺接面２１ａの中心軸線Ｃまわりの円周上に開口し、混合部１５に接続される複数の送油孔２６と、一端が固定摺接面２１ａの中心軸線Ｃ位置に開口し、潤滑ポンプ１１に接続される吐出孔２７と、が形成されている。複数の送油孔２６の他端には、混合部側配管１４の一端に接続された金属配管継手１４ａがそれぞれ固定されている。また、吐出孔２７の他端には、ポンプ側配管１２の端部に接続された金属配管継手１２ａが固定されている。

また、回転部材２２の移動摺接面２２ａには、中心軸線Ｃ位置から半径方向に沿って送油孔２６の位置まで延びるスリット２８が形成されている。回転部材２２が固定されるロータ２４は、一対のアンギュラ玉軸受２３ａ，２３ｂを介してハウジング２０に回転可能に支持されており、速度コントロールが可能なステッピングモータ２９にカップリング３０を介して連結されて、回転部材２２と一体回転する。また、一対のアンギュラ玉軸受２３ａ，２３ｂ間には、バネ２５が配置されており、アンギュラ玉軸受２３ｂ、ロータ２４を介して、固定部材２１の固定摺接面２１ａと回転部材２２の移動摺接面２２ａとを密接させている。

固定部材２１に対して回転部材２２が回転して、固定部材２１の固定摺接面２１ａに設けられた送油孔２６と、回転部材２２の移動摺接面２２ａに設けられたスリット２８との位相が一致すると、この瞬間だけ開閉バルブ１３が開き、ポンプ側配管１２と混合部側配管１４とが連通して、潤滑ポンプ１１からの潤滑油が一定時間だけ混合部１５に供給される。

送油孔２６は円周上に複数設けられているので、回転部材２２が一回転するごとに、それぞれの送油孔２６に吐出孔２７からの潤滑油を供給することができ、回転部材２２の一回転で複数箇所への潤滑油の供給が可能になる。本実施形態においては、１入力４出力となっており、回転部材２２が１回転したとき、４本の混合部側配管１４に順次、潤滑油が供給される。なお、ポンプ側配管１２及び混合部側配管１４には、圧力による変形が少ないステンレス等の金属管が使用されている。また、主軸装置に使用されている軸受の個数によって、固定部材２１に設ける送油孔２６の個数を変更することにより、出力数を任意に設定することができる。

図３および図４も参照して、混合部１５には、略直方体形状のミキシングブロック３１に穿設されたメインエア流路３２と、このメインエア流路３２から分岐する４本の分岐流路３３とが設けられている。メインエア流路３２は、エア配管継手３４ａに接続されたエア配管３４を介してコンプレッサ等の圧縮空気供給源１９に接続されている。また、分岐流路３３は、それぞれ樹脂配管継手１６ａによって、ポリエステルチューブ等の樹脂配管からなるオイルエア配管１６に接続されている。これにより、圧縮空気供給源１９から供給される圧縮空気は、メインエア流路３２、４本の分岐流路３３およびオイルエア配管１６を介して潤滑ノズル１７から軸受１８に吐出する。なお、本実施形態では、オイルエア配管１６の他端に設けられた樹脂配管継手１６ｂが、潤滑ノズル１７に直接接続されている。

ミキシングブロック３１には、それぞれの分岐流路３３中に先端部を露出させた状態で、複数の微量吐出ノズル３９がボルト４０によって固定されている。微量吐出ノズル３９の外周面とミキシングブロック３１の内周面との間には、Ｏリング４１が配置されており、分岐流路３３のエアのもれを防止している。微量吐出ノズル３９には、一端にオイルエア配管１６側に向って開口する開口部３７を有する潤滑油孔３８が形成されている。開口部３７の反対側となる潤滑油孔３８の他端は、金属配管継手１４ｂによって混合部側配管１４に接続されている。これにより、開閉バルブ１３の送油孔２６と、混合部１５の潤滑油孔３８とが接続される。

次に、本実施形態の潤滑装置１の作用について説明する。まず、図１に示すように、潤滑ポンプ１１を作動させて潤滑油タンクから潤滑油を圧送し、開閉バルブ１３から混合部１５の微量吐出ノズル３９までの給油経路内（吐出孔２７、スリット２８、送油孔２６、混合部側配管１４、潤滑油孔３８）を潤滑油で満たすと共に、潤滑ポンプ１１から開閉バルブ１３までの潤滑油を加圧した状態とする。

次いで、圧縮空気供給源１９から圧縮空気をメインエア流路３２に供給し、４本の分岐流路３３に分岐させてオイルエア配管１６を介して潤滑ノズル１７から軸受１８に向けて連続的に吐出させる。

これと同時に、ステッピングモータ２９を駆動して回転部材２２を回転させると、固定部材２１の固定摺接面２１ａに開口する送油孔２６と、回転部材２２の移動摺接面２２ａに設けられたスリット２８との位相が一致し、この瞬間だけ開閉バルブ１３が開いてポンプ側配管１２と混合部側配管１４とが連通して、潤滑油が金属製の混合部側配管１４を通って混合部１５の開口部３７から圧縮空気中に吐出される。

このとき、開閉バルブ１３の１回の開閉動作によって混合部１５に供給される潤滑油の量は、軸受１８の使用条件等に応じてステッピングモータ２９の回転速度を適宜制御することによって任意の量に設定することができ、例えば０．０００５ｍｌ〜０．０１ｍｌの潤滑油量の制御が可能である。また、開閉バルブ１３と混合部１５とを接続する混合部側配管１４はステンレス等の金属管であるため、混合部側配管１４内の増圧による混合部側配管１４の膨張はほとんどなく、極微量の潤滑油の吐出を可能としている。

また、送油孔２６が円周上に複数設けられているので、回転部材２２が一回転するごとに、それぞれの送油孔２６に吐出孔２７からの潤滑油を供給することができ、回転部材２２の一回転で複数箇所（本実施形態では４箇所）への潤滑油を供給することができる。

なお、混合部１５の開口部３７には、常に圧縮空気の圧力、例えば０．２〜０．６ＭＰａ程度の圧力が作用しているが、潤滑油供給時以外は、開口部３７に連通する開閉バルブ１３が閉じられているので、圧縮空気が開口部３７から微量吐出ノズル３９の潤滑油孔３８に逆流することはない。また、開閉バルブ１３が開いている間は、潤滑油が圧縮空気圧より高い、例えば１．５ＭＰａ程度に加圧されているので、このときも圧縮空気の逆流は生じない。これにより、潤滑油孔３８への圧縮空気逆流による潤滑油の吐出不良が防止される。

分岐流路３３からオイルエア配管１６に向って流れる圧縮空気中に吐出された潤滑油は、樹脂配管からなるオイルエア配管１６の内壁に付着し、圧縮空気の流れによって徐々に軸受１８に向って移動し、最終的に潤滑ノズル１７から軸受１８に１ショット量が０．０００５ｍｌ〜０．０１ｍｌのオイルエアとして供給される。

従って、本実施形態の潤滑装置１によれば、潤滑油を圧送する潤滑ポンプ１３と、潤滑油を圧縮空気に混合させる混合部１５との間に、圧縮空気内へ吐出する潤滑油の油量をコントロールする開閉バルブ１３を備えるので、１ショットのオイル吐出量が、例えば０．０００５ｍｌ程度の極めて微量の潤滑油を圧縮空気内へ混合させて、オイルエア潤滑を行うことができる。また、これにより給油に伴う軸受発熱やトルク変動を抑制して安定した潤滑が可能となる。更に、潤滑油が圧縮空気に混合された状態で搬送される混合部１５より下流側の配管においては、圧力による配管部材等の膨張による影響が潤滑油量に影響を及ぼすことがないので、配管長さや配管材料の制約がなく、潤滑装置を自由な位置に設置することができる。

また、潤滑油経路を開閉する開閉バルブ１３を使用することで、混合部１５に従来の逆止弁を設ける必要がなく、油路への圧縮空気逆流のリスクがなく、安定した潤滑油供給が可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る開閉バルブ（給油量コントロール機構）について図５を参照して説明する。

図５に示すように、本実施形態の開閉バルブ５０は、直線運動を利用した開閉バルブであり、固定摺接面５１ａを有する固定部材５１と、固定摺接面５１ａに密接する移動摺接面５２ａを有し、且つ固定摺接面５１ａに対して移動摺接面５２ａを直線方向に摺接往復する可動部材としてのスライド部材５２とを備える。

固定部材５１の固定摺接面５１ａには、所定の間隔で互いに平行に形成された縦長状の複数（本実施例では３つ）のスリット５４が形成されている。このスリット５４中には、潤滑ポンプ１１に接続される吐出孔５３がそれぞれ形成されている。また、スライド部材５２の移動摺接面５２ａには、固定部材５１のスリット５４と同一間隔とされて互いに平行に形成された縦長状のスリット５６が形成されている。このスリット５６中には、混合部側配管１４に接続される送油孔５５がそれぞれ穿設される。

そして、固定部材５１とスライド部材５２とが、相対的に直線方向に往復移動すると、固定部材５１の固定摺接面５１ａに設けられた複数の吐出孔５３と、スライド部材５２の移動摺接面５２ａに設けられた複数の送油孔５５とが同時に連通又は遮断される。これによって、開閉バルブ５０が開くことで、潤滑ポンプ１１から圧送される潤滑油は、混合部１５へと供給され、混合部１５の開口部３７から分岐流路３３を流れる圧縮空気中に間欠的に噴射され、該圧縮空気と共に潤滑ノズル１７から軸受１８に供給される（図１参照）。

本実施形態の開閉バルブ５０は、スライド部材５２が直線方向に摺接して往復移動して駆動されるので、駆動源としてソレノイドの可動子や、シリンダ等の直線駆動装置がそのまま使用可能になる。

本実施形態の開閉バルブ５０は、３入力３出力であるが、潤滑を要する潤滑点の数に合わせて、スリット５４，５６、吐出孔５３および送油孔５５を適宜増減することにより、対応することができる。また、それぞれのスリット５４，５６の太さ、吐出孔５３および送油孔５５の孔径を変更することで、混合部１５への１ショットの給油量を変更することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る開閉バルブ（給油量コントロール機構）について図６を参照して説明する。

図６に示すように、本実施形態の開閉バルブ６０は、内周面に固定摺接面６１ａを有する固定部材としての円筒状のステータ６１と、固定摺接面６１ａに密接する移動摺接面としての回転摺接面６２ａを外周面に有し、且つ固定摺接面６１ａに対して回転摺接面６２ａを摺接させながら回転する回転部材としてのロータ６２とを備える。

ステータ６１の固定摺接面６１ａには、円周方向に所定の間隔で離間し、半径方向に穿設された複数の送油孔６３が穿設されている。この送油孔６３は、混合部側配管１４を介して混合部１５の開口部３７に接続されている。一方、ロータ６２の回転摺接面６２ａには、潤滑ポンプ１１に接続される吐出孔６４が半径方向に穿設されている。この吐出孔６４は、送油孔６３の円周方向間隔と同一の間隔で穿設されている。

そして、ステータ６１の内部でロータ６２が回転駆動され、ステータ６１とロータ６２との相対位相に応じて、ステータ６１の固定摺接面６１ａに設けられた複数の送油孔６３が、ロータ６２の回転摺接面６２ａに設けられた吐出孔６４に一致すると、この瞬間だけ開閉バルブ６０が開く。そして、潤滑ポンプ１１から圧送される潤滑油は、混合部１５の開口部３７から分岐流路３３を流れる圧縮空気中に間欠的に噴射され、該圧縮空気と共に潤滑ノズル１７から軸受１８に供給される（図１参照）。

ステータ６１とロータ６２との嵌合は、すきま嵌めにすることができ、低トルクでの高速切替えが容易に行えるので、例えばロータリーソレノイド等の使用が可能になって高速応答特性が得られる。これにより、通常のモータに比べて駆動回路が簡略化でき、アクチュエータの低コスト化が可能になる。

本実施形態の開閉バルブ６０は、ロータ６２の動作角度範囲（９０°）内で多くの出力が得られるように、１入力４出力のロータリーバルブとして構成されている。即ち、ロータ６２はθ１位置からθ２位置、またはθ２位置からθ１位置に回転駆動され、初期位置からの回転角が約４０〜５０°の位置で吐出孔６４と送油孔６３が連通し、この瞬間に混合部１５の開口部３７から潤滑油が間欠的に吐出される。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、本実施形態では、潤滑油が供給される潤滑点を軸受として説明したが、これに限定されるものではなく、潤滑を必要とする任意の装置にも適用することができ、同様の効果を奏する。
また、本実施形態では、オイルエア配管１６の他端に設けられた樹脂配管継手１６ｂが、潤滑ノズル１７に直接接続されているが、以下に示す各変形例のように、工作機械のハウジングに接続して、ハウジング内に形成された供給路を介してオイルエアを供給するようにしてもよい。

（第１変形例）
図７に示す第１変形例では、潤滑点として、主軸７２をハウジング７３に対して相対回転可能に支持するアンギュラ玉軸受７１が、オイルエア潤滑される。アンギュラ玉軸受７１は、ハウジング７３に内嵌される外輪７４と、主軸７２に外嵌される内輪７５と、外輪７４の外輪軌道面７４ａと内輪７５の内輪軌道面７５ａとの間に転動自在に配置された転動体である複数の玉７６と、複数の玉７６を周方向に等間隔に保持する保持器７７とを備える。

内輪７５は外輪７４より幅広に形成されており、内輪間座７８と軸方向に対向する内輪７５の一端７５ｂは、外輪７４の一端７４ｂより軸方向に延設されている。延設された内輪７５の一端側の外周面には、内輪軌道面７５ａに向かって次第に大径とされて、内輪軌道面７５ａと連続するテーパ部７５ｃが形成されている。

外輪７４の側方には、外輪間座７９が外輪７４の一端７４ｂと当接しており、外輪間座７９は、内輪７５のテーパ部７５ｃと径方向から見てオーバーラップするようにハウジング７３に内嵌されている。外輪間座７９は、内輪７５のテーパ部７５ｃと略同一の傾斜角度を有し、テーパ部７５ｃと僅かな隙間を以って対向配置される傾斜部７９ａを備えている。テーパ部７５ｃと傾斜部７９ａとの隙間は、内輪７５と主軸７２との嵌合、内輪７５の温度上昇による膨張等を考慮して、運転中に接触しない程度に設定されている。

また、外輪間座７９には、外周面から径方向内方に向かって設けられたオイルエア供給口７９ｂと、オイルエア供給口７９ｂと連通して傾斜部７９ａに開口する小径のノズル孔７９ｃが設けられており、潤滑ノズルを構成する。ノズル孔７９ｃは、吐出したオイルエアが直接テーパ部７５ｃに吹き付けられるように、その吐出方向が軸線に対して所定の傾斜角度でテーパ部７５ｃに向けられている。また、ハウジング７３には、外輪間座７９のオイルエア供給口７９ｂと連通するオイルエア供給路７３ａが形成されている。オイルエア供給路７３ａには、オイルエア配管１６が接続される。

即ち、図７に示すように、混合部１５から圧縮空気と共に搬送された潤滑油は、オイルエア供給路７３ａ、オイルエア供給口７９ｂ、ノズル孔７９ｃを介して傾斜部７９ａとテーパ部７５ｃとの隙間に噴射される。テーパ部７５ｃにオイル粒子となって付着した潤滑油は、回転する内輪７５の遠心力作用によって、テーパ部７５ｃに沿って大径側、即ち内輪軌道面７５ａの方向へ移動して、アンギュラ玉軸受７１の内部を潤滑する。

ここで、オイル粒子となってテーパ部７５ｃに付着した潤滑油は、テーパ部７５ｃに滞留することなく、小さな粒子の状態で直ちにアンギュラ玉軸受７１の内部に向かって搬送される。これによりオイル粒子は、少量ずつ安定してアンギュラ玉軸受７１の内部に供給される。従って、潤滑油の攪拌に伴う温度上昇やトルク変動が防止されて、安定した潤滑を行うことができる。

（第２変形例）
また、図８に示す第２変形例では、潤滑点として、単列円筒ころ軸受８１がオイルエア潤滑される。単列円筒ころ軸受８１は、ハウジング７３に内嵌される外輪８２と、主軸７２に外嵌される内輪８３と、外輪８２の外輪軌道面８２ａと内輪８３の内輪軌道面８３ａ間に転動自在に配置された転動体である複数のころ８４と、複数のころ８４を周方向に等間隔に保持する保持器８５とを備える。

内輪８３の形状は、第１変形例の内輪７３と同様、内輪間座７８と軸方向に対向する一端８３ｂが、外輪８２の一端８２ｂより軸方向に延設されており、延設された内輪８３の一端側の外周面には、内輪軌道面８３ａに向かって次第に大径とされるテーパ部８３ｃが形成されている。
その他の構成及び作用については、第１変形例と同様である。

（第３変形例）
次に、図９に示す第３変形例では、潤滑点として、図８に示す単列円筒ころ軸受８１と内輪形状の異なる単列円筒ころ軸受９１がオイルエア潤滑される。単列円筒ころ軸受９１では、内輪９２は軸方向両側に延設されている。延設された両端部の外周面には、内輪軌道面９２ａに向かうに従って次第に大径とされたテーパ部９２ｂが形成されている。外輪８２の軸方向両側には、第１変形例の外輪間座７９と同様の構造（左右対称とされた構造）を有する一対の外輪間座７９Ａ，７９Ｂが配置されている。
その他の構成及び作用については、第１変形例と同様である。

（第４変形例）
次に、図１０に示す第４変形例では、潤滑点として、単列円筒ころ軸受１００がオイルエア潤滑される。単列円筒ころ軸受１００は、鍔なし外輪１０１と、鍔１０２ａを両端に設けた内輪１０２と、外内輪１０１，１０２間に転動自在に配置された複数の転動体であるころ１０３と、ころ１０３を保持する保持器１０４とを有している。

単列円筒ころ軸受１００の側方には、潤滑油を供給するための潤滑ノズルとしての外輪間座１０５が隣接して設けられている。外輪間座１０５には、外周面から径方向内方に向かって設けられたオイルエア供給口１０５ａと、オイルエア供給口１０５ａと連通して単列円筒ころ軸受１００の側方から内部に向けて開口する小径のノズル孔１０５ｂが設けられている。オイルエア供給口１０５ａは、オイルエア配管１６に接続され、オイルエア配管１６を介して圧縮空気と共に供給される潤滑油が、ノズル孔１０５ｂから単列円筒ころ軸受１００の内部に向けて噴出可能となっている。

保持器１０４は、外輪１０１の内周に対して位置決めされる、いわゆる外輪案内型保持器であり、内輪１０２の鍔１０２ａの外周面１０２ｂと、保持器１０４の内周面１０４ｂとの間に比較的大きな隙間を有する。外輪間座１０５のノズル孔１０５ｂから噴射された潤滑油は、矢印で示すように、この比較的広いスキマから確実に単列円筒ころ軸受１００の内部に導入され、内輪１０２ところ１０３との接触部を潤滑した後、遠心力によって半径方向外方に飛ばされて外輪１０１ところ１０３との接触部を潤滑する。

（第５変形例）
次に、図１１に示す第５変形例では、潤滑点として、アンギュラ玉軸受１１０がオイルエア潤滑される。アンギュラ玉軸受１１０は、外周面に内輪軌道面１１１ａを有する内輪１１１と、内周面に外輪軌道面１１２ａ及びカウンタボア１１２ｂを有する外輪１１２と、内輪軌道面１１１ａと外輪軌道面１１２ａとの間に転動自在に設けられ、径方向に対してゼロでない接触角αを有する複数の転動体である玉１１３と、複数の玉１１３を周方向に等間隔に保持する保持器１１４とを備える。

外輪１１２には、玉１１３と外輪１１２との接触部１１５から軸方向反対側、且つ玉１１３とオーバーラップするカウンタボア１１２ｂの外輪軌道面１１２ａに隣接する位置に開口するノズル孔１１２ｃが形成されている。ノズル孔１１２ｃは、例えば直径０．１ｍｍ〜５ｍｍの円形穴である。ノズル孔１１２ｃには、オイルエア配管１６が接続されており、圧縮空気と共にオイルエア配管１６中を搬送される潤滑油が、ノズル孔１１２ｃから供給されて潤滑する。なお、ノズル孔１１２ｃは、外輪１１２の周方向に間隔をあけて複数個所設けてもよい。
その他の構成及び作用については、第１変形例と同様である。

（第６変形例）
次に、図１２に示す第６変形例では、潤滑点として、単列円筒ころ軸受１２０がオイルエア潤滑される。単列円筒ころ軸受１２０は、鍔なし内輪１２１と、両端に鍔１２２ａを備える鍔付外輪１２２との間に、複数の円筒ころ１２３が外輪案内型の樹脂製保持器１２４によって周方向に転動可能に配設されたである。

外輪１２２の外輪軌道面１２２ｂと鍔１２２ａとの間に設けられた逃げ部１２５には、外輪１２２の外周面から径方向内方に向かって設けられたオイルエア供給口１２６が連通して形成されている。オイルエア供給口１２６には、これに接続されるオイルエア配管１６を介して圧縮空気と共に潤滑油が供給されるので、逃げ部１２５の開口から円筒ころ１２３の端面と鍔面１２２ａを潤滑することができ、鍔１２２ａの焼付きを抑制することができる。

また、外輪１２２の外輪軌道面１２２ｂの軸方向幅は、円筒ころ１２３の直径より狭く、且つ該円筒ころ１２３の軸方向長さは、保持器１２４の軸方向幅の１／２以下とされている。これにより、外輪１２２の外輪軌道面１２２ｂ及び保持器１２４のポケット面と円筒ころ１２３との接触部分を少なくして、摩擦を低減することができる。更に、保持器１２４に加わる力も低減して保持器１２４の変形が抑えられ、潤滑油量が少なくても低発熱で高速回転が可能となる。

ここで、図１に示すような本考案の潤滑装置（本考案品）と、従来のオイルエア潤滑装置（従来品）を用いて、運転時の軸受の温度上昇を測定した。以下、試験条件について列挙する。

＜試験条件＞
（１）主軸軸受形式：アンギュラ玉軸受
・軸受主要寸法：軸受内径６０ｍｍ、軸受外径９０ｍｍ
（３）試験時のスピンドル回転数：最高４０，０００ｍｉｎ^−１（軸受ｄｍｎ値：３×１０^６）
（４）潤滑方法：
・本考案品：０．０００７ｍｌ／１ショットで、５秒に１回給油
・従来品：０．０３ｍｌ／１ショットで、４分に１回給油

図１３は、本考案品と従来品での、軸受回転数と軸受外輪温度上昇との関係を示す。図１３からわかるように、従来品に対して本考案品は、軸受外輪の温度上昇値が回転数上昇に伴い低く推移しており、特に、２０，０００ｍｉｎ^−１以上の高速回転において、約６〜８℃前後低くなっている。

給油量自体の比較では、従来品では０．４５０ｍｌ／１時間当たりであり、本考案品では０．５０４ｍｌ／１時間当たりと略同量（むしろ、本考案品の方が多い）であるが、本考案品の方が温度上昇値が低い。これは、０．０００７ｍｌ／１ショットという極微量給油を実現した本考案品を用いることにより、軸受内部への潤滑油の供給がさらに平滑化されると共に、必要最小限の油量制御が可能となり、軸受内部の攪拌熱が極限まで抑えられたことによるものである。この効果により、軸受の発熱量（動トルク）も連続給脂を行わないグリース潤滑に匹敵するレベルまで低下させることができ、省エネ効果が期待できる。また、温度上昇値が低いことでスピンドルの熱変位が小さくなり、加工精度を向上することができる。

図１４は、３０，０００ｍｉｎ^−１で連続回転している時の軸受外輪温度の脈動を比較した結果を示している。従来品では、約０．８℃前後の温度のばらつきが発生しているが、本考案品では、約半分の０．４℃程度の温度のばらつきしか発生していないことがわかる。この結果、同一回転数で連続回転しながら仕上げ加工を行う場合には、温度脈動が小さいほどスピンドルの熱変位が抑えられ、加工中の工具先端部位の刃先変位（工具送りの軌跡のばらつき）を小さくすることができるので、高精度加工が可能となる。

次に、上記試験条件の下、本考案品と従来品の潤滑装置を用いて、スピンドルを低速回転状態から徐々に回転数を増加させ、焼付きに至るまでの最高回転数を検証した。図１５は、本考案品の運転時間における回転数及び軸受外輪温度上昇を示し、図１６は、従来品の運転時間における回転数及び軸受外輪温度上昇を示す。また、図１７は、本考案品と従来品の４０，０００ｍｉｎ^−１で運転した時点からの運転時間と軸受外輪温度上昇の関係を示す。

この結果、従来品では、４０，０００ｍｉｎ^−１に増速後、わずか約８分で軸受外輪温度が約２５０℃まで昇温して焼付きに至った。一方、本考案品では、４０，０００ｍｉｎ^−１に増速後、約１００分間連続運転させたが、焼付きは発生せず、一定温度にサチレートした。

これは、０．０００７ｍｌ／１ショットという極微量給油を実現した本発明の潤滑装置を用いることにより、軸受内部への潤滑油の供給が平滑化されると共に、高速運転条件下において転がり接触部や保持器と玉及び内輪（または外輪）案内面間での油膜切れを生じさせない安定した必要最小限の油量制御が可能となり、軸受内部の攪拌熱が極限まで抑えられたことによるものである。

つまり、高速運転時において潤滑油の攪拌抵抗から異常発熱が生じ、焼付きに至るリスクを軽減することができる。また、本考案品では、給油が５秒間隔という短時間で行われることにより、給油してから次の給油までの給油間に生じる潤滑油不足が解消されることによるものである。
この結果、安定した高速回転での加工が可能となる。

１潤滑装置
１１潤滑ポンプ
１２ポンプ側配管（潤滑油経路）
１３，５０，６０開閉バルブ（給油量コントロール機構）
１４混合部側配管（潤滑油経路）
１５混合部
１９圧縮空気供給源
７０，８０，９０，１００，１１０，１２０軸受装置（潤滑点）

Claims

圧縮空気に混合された潤滑油を前記圧縮空気の流れによって潤滑点に供給する潤滑装置であって、
前記圧縮空気を供給する圧縮空気供給源と、
前記潤滑油を圧送する潤滑ポンプと、
前記潤滑油を前記圧縮空気内に吐出して前記潤滑油を前記圧縮空気に混合させる混合部と、
前記潤滑ポンプと前記混合部との間に配設されて、前記圧縮空気内へ吐出する前記潤滑油の給油量をコントロールする給油量コントロール機構と、
を備えることを特徴とする潤滑装置。
前記給油量コントロール機構は、
前記潤滑ポンプと前記混合部との間の潤滑油経路を開閉する開閉バルブであることを特徴とする請求項１に記載の潤滑装置。