JP2010203495A

JP2010203495A - 軸受潤滑方法

Info

Publication number: JP2010203495A
Application number: JP2009047931A
Authority: JP
Inventors: Shiyoshi Katsumata; 志芳勝又
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】最適に回収を行う事で回収効率を上げてエネルギー消費を抑える事ができる主軸潤滑方法を提供する。
【解決手段】主軸1を支持している軸受2に単位時間当たり定量の潤滑油を供給し、これを、軸受2から強制的に排出する軸受潤滑方法は、主軸1の回転を停止してから、その回転を再開するまでの停止時間T1を検出し、その回転を再開したときに、検出した停止時間T1が設定した停止時間A以上であるときに、設定した第１次排出時間だけ潤滑油の第１次排出を行い、続いて、設定した経過時間毎に、設定した第２次排出時間だけ潤滑油の第２次排出を行い、検出した停止時間T1が設定した停止時間A未満であるときに、上記第１次排出は行わずに、上記第２次排出のみを行うものである。
【選択図】図２

Description

この発明は、主軸を支持している軸受に単位時間当たり定量の潤滑油を供給し、これを、軸受から強制的に排出する軸受潤滑方法に関する。

例えば、工作機械の主軸装置では、固定ハウジングの内側において主軸が複数の転がり軸受を介して回転自在に支持されている。

その際、軸受は潤滑用として油が必要になるが、その油の供給方法としては、あらかじめ軸受にグリスを塗っておく方法がある一方、オイルエア潤滑やオイルミスト潤滑のように微量の油を一定間隔エアと共に供給しつづける潤滑方法もある。

オイルエア潤滑やオイルミスト潤滑の利点は、油を常に供給する事で潤滑切れになる心配が無く、軸受が壊れるまで使いつづけられる点にある。他方欠点としては、供給された油が潤滑に寄与した後、軸受および主軸装置の外部に排出されなければ、主軸装置内部に油がどんどん溜まってしまうため、何らかの排出手段が必要になる点である。

不必要になった油を排出させる簡単な手段としては、主軸ハウジングの固定ハウジングに油排出用の空間を設け、その空間と外気とを連通させることによって、そこに溜まってきた油を主軸装置下方から重力で主軸装置外に出す方法がある。

この場合、主軸装置外に出てきた油は重力で下に垂れることになるが、工作機械の構成上で主軸装置の下に被加工物がある場合、油は被加工物に付着する。

この際、被加工物の種類によっては油が付着する事を嫌うものもあり、このような被加工物に対応するには、油を主軸装置の内部で処理し、外に垂れないように排出させる必要がある。

そのための構造としては、軸受に供給された潤滑油が潤滑に寄与した後に軸受から固定ハウジング側に移動し、固定ハウジングの中の油溜まりに集めて、集まった油を別途油排出装置を用いて主軸装置外に回収する方法が用いられる。

上述のような、潤滑油の回収は、油溜まりに一定量の潤滑油が溜まる毎に行うのが良いが、主軸装置内部に設置できる油溜まりは、主軸装置のサイズと周囲との干渉スペースの関係で大きく出来ない上に、溜まった油の油面位置を検知するためにフロースイッチのような大掛かりな装置を主軸装置内部に設置することも出来ない。

そのため、油溜まりに溜まった油を回収するタイミングとしては、主軸が回転して潤滑油が供給されている間中回収装置を動かすのがいちばん簡単である。

しかしそれでは常時回収装置を動かしておくことになるため、潤滑油が少ししか溜まってなくても回収装置が動いていることとなり、結果として回収効率が悪くなる。

主軸軸受の潤滑がオイルエアやオイルミストといった微少の油とそれを搬送するエアを供給する潤滑方法の場合、主軸の回転開始に合わせて潤滑油が供給される。潤滑に必要な油の量は少ないので、それが油溜まりに溜まるには、油溜まりの空間容積の大きさによりある程度の時間を要する。そのため、潤滑油供給量と運転時間から油溜まりに溜まる油の量を計算し、油溜まりの空間容積に相当する量だけ溜まったと計算された時間がきた時に回収装置を動かす方法を取れば、無駄な回収装置の運転時間を減らす事ができるため、回収効率を上げる事ができる。

しかしながら、油は、ほとんどがミスト状でエアに混入しており、それが流下させられ、油溜まりに溜められるため、潤滑油の供給が始まってから、油が油溜まりに溜まるまでは時間にズレが生じる。また、それゆえかえって主軸が停止し潤滑油の供給がストップした後で油溜まりに油が溜まることとなる。

工作機械においては、被加工物を加工するために主軸が回転する事になるが、被加工物の加工が完了した時はもちろん、加工用工具を交換する時や、完全に機械が停止する時を含め、主軸が連続して動いている時間や連続して止まっている時間はまちまちである。

そのため、潤滑油供給量と運転時間から油溜まりに溜まる油の量を計算し、油溜まりの体積に相当する量だけ溜まったと計算されたタイミングで回収装置を動かす方法では、排出効率を格段に向上させる事は出来ない。

この発明の目的は、上記問題を解決し、工作機械の主軸装置において潤滑油が下方に滴下して被加工物に付着する事を防ぐために潤滑油を主軸装置の内部に溜めてその油を、無駄に回収することなく、最適に回収を行う事で回収効率を上げてエネルギー消費を抑える事ができる主軸潤滑方法を提供することにある。

この発明による軸受潤滑方法は、主軸を支持している軸受に単位時間当たり定量の潤滑油を供給し、これを、軸受から強制的に排出する方法であって、主軸の回転を停止してから、その回転を再開するまでの停止時間を検出し、その回転を再開したときに、検出した停止時間が設定した停止時間以上であるときに、設定した第１次排出時間だけ潤滑油の第１次排出を行い、続いて、設定した経過時間毎に、設定した第２次排出時間だけ潤滑油の第２次排出を行い、検出した停止時間が設定した停止時間未満であるときに、上記第１次排出は行わずに、上記第２次排出のみを行うものである。

この発明による軸受潤滑方法では、主軸の回転を停止している時間に基づいて、主軸の回転を再開させたときに、潤滑油の排出を、必要に応じて行うことができ、最適に回収を行う事で回収効率を上げてエネルギー消費を抑える事ができる。

この発明による他の軸受潤滑方法は、主軸を支持している軸受に単位時間当たり定量の潤滑油を供給し、これを、軸受から強制的に排出する方法であって、主軸の回転を開始してから、その回転を停止するまでの運転時間を検出し、その回転を停止したときに、検出した運転時間が設定した運転時間以上であるときに、設定した排出時間だけ潤滑油の排出を行い、検出した運転時間が設定した運転時間未満であるときに、潤滑油の排出を行わないものである。

この発明による他の軸受潤滑方法では、主軸を回転させている時間に基づいて、主軸の回転を停止させたときに、潤滑油の排出を、必要に応じて行うことができ、最適に回収を行う事で回収効率を上げてエネルギー消費を抑える事ができる。

この発明によれば、最適に回収を行う事で回収効率を上げてエネルギー消費を抑える事ができる主軸潤滑方法が提供される。

この発明による方法を実施するために仕様される主軸装置の縦断面図である。同方法による潤滑油排出動作を示すタイムチャートである。図２とは別の態様によるタイムチャートである。さらなる別の態様によるタイムチャートである。さらなる別の態様によるタイムチャートである。

図１に、この発明による方法に使用される主軸装置が示されている。なお、以下の説明において、図１の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとする。

図１において、垂直状主軸1と、主軸1を支持している転がり軸受2と、主軸1および軸受2を取り囲んでいる筒状ハウジング3とが示されている。

軸受2は、内輪21および外輪22と、これらの両輪21、22に介在させられている転動体23とよりなる。

ハウジング3は、軸受2の外側に位置させられている外側ハウジング31と、軸受2の下側に位置させられている下側ハウジング32とよりなる。外側ハウジング31の下端面および下側ハウジング32の上端面は、密着させられている。

外側ハウジング31の、軸受2よりも上方レベルに、潤滑油供給孔41が形成されている。潤滑油供給孔41の先端には、内輪21および外輪22間を上方から臨ませられたノズル42が設けられている。

外側ハウジング31の、軸受2よりも外側に、エア排出孔51および潤滑油排出孔52がともに垂直並列状に形成されている。軸受2の下方およびエア排出孔51の高さの中程が連通孔53によって接続されている。また、エア排出孔51の下端に連通させられるように下側ハウジング32の上端面に油溜まり54が形成されており、さらに油溜まり54は、潤滑油排出孔52とも連通している。

潤滑油排出孔52には、吸引パイプ55が挿入されている。吸引パイプ55の下端部は、油溜まり54内に進入させられた進入部56を有している。進入部56により、油溜まり54の底面近くの潤滑油の吸引が可能となっている。

吸引パイプ55の上端は、吸引手段61に接続されている。吸引手段61は、制御手段62によって制御される。制御手段62は、主軸1の運転開始時間および主軸1の運転停止時間を検知し、それにより主軸1の運転時間と停止時間を演算する演算手段を持ち、あらかじめ決められた判定手段に基づいて、吸引手段61の運転、停止を制御するものである。

潤滑油供給孔41に搬送エアとともに潤滑油を供給すると、ノズル42からオイルミストないしオイルエアとなって潤滑油が軸受2に吹き付けられ、吹き付けられた潤滑油は軸受2を通過し、連通孔53を介して、エア排出孔51に送られる。エア排出孔51に送られたエアは、上昇流となって、エア排出孔51の上端から大気開放される。エア排出孔51内のエアに含まれた潤滑油の一部は、エア排出孔51の周面に付着し、液化して流下させられる。流下させられた潤滑油は、油溜まり54に溜められる。油溜まり54に溜められた潤滑油は、吸引パイプ55によって吸引され、ハウジング3外に回収される。

微少の油とそれを搬送するエアを供給する潤滑方法の場合、エア排出孔51に入ってきたエアに含まれる油がエア排出孔51周囲に付着し、それが流下しながら溜まる事になるので、ある程度溜まるにはかなりの時間を要する。

また、そのため連続運転中に一定間隔で油を排出している時よりも、主軸1が停止して油排出装置が止まった後に油溜まり54に油が溜まっている状態が発生する。

そこで、ある一定時間以上主軸1が停止した後は、運転開始直後に短時間だけ吸引手段61を運転させると、主軸1停止中に溜まった油を効率よく機外へ排出させることができる。

同じように、主軸1が運転している時のみならず、主軸1が停止した後に、吸引手段61を運転させる事により、流下し油溜まり54に落ちてきた油を効率的に機外へ排出させることができる。

しかしながら、主軸1の停止時間が短ければ、次の主軸1の回転開始直後までに油溜まり54に油が溜まる量は少なく、また、主軸1の運転時間が短くても、主軸1の停止後に油溜まり54に油が溜まる量は少ない。

そこで、主軸1の運転開始時間と主軸1の運転停止時間を検出し、そこから連続して主軸1が運転されている時間と連続して止まっている時間を計算し、その関係から主軸1の運転開始直後と主軸1運転停止後にどれくらい吸引手段61の運転を行うかを判断して吸引手段61の運転を行えば、無駄な回収運転を行うことなく、効率よく吸引手段61を動かす事ができる。

そうする事により、吸引手段61の運転に必要とされるエネルギーを最低限に抑えることができるため、結果として省エネ運転が可能となる。

以下に、潤滑油排出動作を具体的に説明する。

主軸1が停止していた時間が長ければ、油溜まり54に溜まっている油の量は多く、その時間が短ければ、油溜まり54に溜まっている油の量は少ない。主軸1の停止時間の長短によって、主軸の回転を再開した後に、潤滑油を排出するためのモードが設定される。その設定を判断するために、あらかじめ設定したしきい値として、設定停止時間Aが用いられる。

主軸1の回転を停止してから、その回転を再開するまでの停止時間Tを検出する。検出した検出停止時間Tを設定停止時間Aと比較し、検出停止時間T≧設定停止時間Aの場合、長時間停止モードと判断され、検出停止時間T＜設定停止時間Aの場合、短時間停止モードと判断される。

図２に、長時間停止モードによる潤滑油排出動作が示されている。

t1で、前回の主軸の回転を停止し、t2で、今回の主軸の運転を開始している。t1からt2までが、検出停止時間T1である。T1≧Aである。

主軸1の停止状態から主軸1の回転がスタートすると、まず１回あらかじめ決められた時間だけ吸引手段61を作動させ、排出動作をさせる。第１次排出である。この動作で、油溜まり54の中の油はなくなる。この状態から油が溜まってくるには時間がかかるので、ここからは、あらかじめ決められた一定の停止時間毎に、１回の吸引動作を行う。第２次排出である。これにより、油溜まり54の中に油が溜まりすぎてあふれる事を防ぐ。

図３に、短時間停止モードによる潤滑油排出動作が示されている。

t1で、前回の主軸1の回転を停止し、t3で、今回の主軸1の運転を開始している。t1からt3までが、検出停止時間T2である。T2＜Aである。

短時間停止モードでは、長時間停止モードで行っていた第１次排出は行わず、第２次排出のみによる、間欠繰返し吸引動作に入る。このようにして無駄な吸引動作を行わないようにさせる事で、エネルギーの使用を控える。

主軸1が回転している時間が長ければ、エア排出孔51周囲に付着する油も多くなり、主軸1が回転している時間が短ければ、エア排出孔51に付着する油の量も少ない。そこで、主軸1の運転時間の長短によって、主軸1の停止後の排出モードが判断される。この場合、あらかじめ設定したしきい値として、設定運転時間Bが用いられる。

主軸1の回転を開始してから、その回転を停止するまでの運転時間Tを検出する。検出した検出運転時間Tを設定運転時間Bと比較し、検出運転時間T≧設定運転時間Bの場合、長時間運転モードと判断され、検出運転時間T＜設定運転時間Bの場合、短時間運転モードと判断される。

長時間運転モードによる潤滑油排出動作を、図４に示す。

t4で、主軸1の回転を開始、t5で、その回転を停止している。t4からt5までが、検出運転時間T3である。T3≧Bである。

主軸1の回転が続いた後、主軸1を停止させると、エア排出孔51周囲に付着していた油がどんどん流下してくるので、油溜まり54の中に油が溜まり始める。そこで、主軸1の回転を停止した後、時間遅れTdをともない、所定のタイミングで吸引動作をさせる。第３次排出である。

図５に、短時間運転モードによる潤滑油排出動作が示されている。

この場合、長時間運転モードで行っていた第３次排出は行わない。このようにして無駄な吸引動作を行わないようにさせる事で、エネルギーの使用を控える。

主軸1の回転時間が短く、休止時間も短い動作が繰返し実施された場合などに、判定では吸引不要となりいつまでも吸引が行われない状態になってしまう可能性がある。これを防ぐために、前回行われた吸引動作と、今回行おうとする吸引動作の間隔を測定して吸引動作の必要性を判断し、それにより、吸引動作を行うか否かを制御する事を加えれば、主軸1装置内部に溜まった油を溢れさせる事なくより効率よく外部へ排出することが可能となり、無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。

この発明による軸受潤滑方法は、潤滑油を、無駄に回収することなく、最適に回収を行う事で回収効率を上げてエネルギー消費を抑えることを達成するのに適している。

（１）：主軸
（２）：軸受
（３）：ハウジング
（４１）：潤滑油供給孔
（４２）：ノズル
（５１）：エア排出孔
（５２）：潤滑油排出孔
（５４）：油溜まり
（５５）：吸引パイプ

Claims

主軸を支持している軸受に単位時間当たり定量の潤滑油を供給し、これを、軸受から強制的に排出する方法であって、主軸の回転を停止してから、その回転を再開するまでの停止時間を検出し、その回転を再開したときに、検出した停止時間が設定した停止時間以上であるときに、設定した第１次排出時間だけ潤滑油の第１次排出を行い、続いて、設定した経過時間毎に、設定した第２次排出時間だけ潤滑油の第２次排出を行い、検出した停止時間が設定した停止時間未満であるときに、上記第１次排出は行わずに、上記第２次排出のみを行う軸受潤滑方法。
主軸を支持している軸受に単位時間当たり定量の潤滑油を供給し、これを、軸受から強制的に排出する方法であって、主軸の回転を開始してから、その回転を停止するまでの運転時間を検出し、その回転を停止したときに、検出した運転時間が設定した運転時間以上であるときに、設定した排出時間だけ潤滑油の排出を行い、検出した運転時間が設定した運転時間未満であるときに、潤滑油の排出を行わない軸受潤滑方法。