JP2015031332A - 潤滑用部材および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑で大掛かりな構造を必要とせず、大幅な設計変更を行うことなしに、小型で簡単な加工によって確実に連続給油を行うことを可能とする潤滑用部材および潤滑用部材を用いた装置を提供する。【解決手段】潤滑用部材１は、円板状のオイル含有素材２の中心に軸穴３が設けられ、オイル含有素材２の外周部に歯が形成されている。潤滑用部材１が回転している間は、オイル含有素材２から歯車の歯面に給油されて常に潤滑している状態となり、給油タンク等の別段の装置を配置せずに歯車やラック・ピニオンに対して給油を行うことができる。また、潤滑用部材１の歯面が回転を停止しているときは、給油が停止される。そのため、無駄な給油をすることがない。【選択図】図１

Description

本発明は、給油タンクを用いることなく連続給油が可能な潤滑用部材と、この潤滑用部材を用いた装置に関する。

自動化装置の運用において、給油あるいは給脂の問題は以前から存在しており、歯車を構成部材とする装置である以上、歯車の性質から、潤滑のための給油あるいは給脂は欠かすことのできない要素である。このような事情は、ラック・ピニオンを用いた直動走行装置においても同様である。そのため、直動走行装置のユーザーには、再給油作業を不要とする無給油化あるいは簡略化してメンテナンスフリーとする技術に対するニーズが根強く存在している。

再給油作業を含むメンテナンスは、装置を長く使う観点からは必要なものであるが、工場の無人化生産ライン等のように、恒久的に装置を稼働させるシーンにおいては、そのメンテナンス作業の時間はすなわち生産ストップ時間となる。そのため、メンテナンス作業を不要とするあるいはこれにかかる時間を短くすることが望ましい。

再給油作業のための装置として、オイル／グリース供給タンクからの連続供給式の潤滑補助装置は以前から存在する。その一例を図３に示す。
走行ラック５１と駆動ピニオンギア５２とを備えた直動走行装置において、駆動ピニオンギア５２は、オイル／グリース供給ギア５３と噛み合っている。オイル／グリース供給ギア５３には、所定の位置に複数の穴が開けられており、この穴を介して、オイル／グリース供給タンク５４からホース５５を通って供給されるオイルまたはグリースが、装置が稼働しているときだけ給油される。

この給油システムを用いると、上述したニーズをある程度満たすことはできるものの、オイル／グリース供給タンク５４を設置することが必要であるため、装置本体に取り付けるための設計変更を余儀なくされる。特に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸を有する直行軸ロボットの全軸に対して給油タンクを付けるとすると、３ヵ所に取り付けることになり、装置全体の重量が増加する。また、給油タンクが各軸の走行に干渉しないように、給油タンクの取り付け場所の検討を行う必要があり、形状変更や大幅な設計変更を余儀なくされる。そのため装置全体のコストアップにつながり、あまり普及していない。また、再給油が必要な装置であるため、給油を忘れるとかじりや焼付けが発生する。

歯車の給油に関する技術の一例が、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されている。また特許文献４には、固体潤滑複合材を歯先部分に用いた歯車であって、歯先を構成する固体潤滑材を、外側もしくは内側から形状記憶合金で補強するように構成したものが記載されている。

特開２００７−２８７８号公報 特開２００６−１７５３７０号公報 特開平６−１９３７１４号公報 特開平８−１５９２４０号公報

特許文献１には、歯車の軸の中心線上に潤滑油の貯留室を形成し、この貯留室の内壁面に軸の回転方向と逆回りの螺旋溝を形成して、軸の回転に伴い螺旋溝により潤滑油が送られる方向における貯留室の一端に貯留室内から軸の外周面へと半径方向に伸びる油路を形成した歯車の自動給油装置が記載されている。

この自動給油装置によると、貯留室に溜められたグリース等の潤滑油は、螺旋溝によって貯留室内を一方向に強制的に送られ、歯車の回転による遠心力で油路を通って油溜め溝内に至り、この油溜め溝内に一旦貯留された後に歯車の歯底へと少しずつ移動するため、歯車の軸内に比較的大容積の貯留室を形成してその中に多めの潤滑油を貯留しておき、この潤滑油を少しずつ歯面へと送ることにより、適正な潤滑を長期にわたり行うことができるとされている。

また特許文献２には、ケーシングの下端に主軸の下端が浸漬されるオイルバスを形成すると共に、主軸の下端にオイルポンプを設け、このオイルポンプの吐き出し側を主軸の油路を介して主軸の先端に設けた油室に連通し、この油室を減速機に設けた軸受部及び潤滑室および歯車噛合部等に潤滑油を供給する油路に連結した構造の自己潤滑装置が記載されている。

この自己潤滑装置によると、減速機を駆動するだけでオイルポンプによって潤滑油が主軸に設けた油路を介して、上部油室から減速機の油路を介して潤滑を必要とする各部に供給される自己潤滑がなされるとともに、オイルポンプから吐き出される潤滑油は、減速機に設けた軸受部及び潤滑室および歯車噛合部等を介して大きな容量のオイルバスに帰還するので、常に新鮮な潤滑油を供給でき、減速機の焼きつきを防止することができるとされている。

また特許文献３には、歯車の歯の下にわたって溝が設けられ、この溝は潤滑剤を受けかつ弾性リングにより閉鎖される構成の自己潤滑歯車が記載されている。この自己潤滑歯車によると、溝内の潤滑剤はゆっくりと歯へ向かって解放されて、自己潤滑を行うとされている。

しかし、特許文献１に記載のものでは、潤滑油を貯蔵する貯留室や、貯留室内から潤滑油を送る油路を形成する必要があり、装置の構造が複雑で大掛かりなものとなる。また、特許文献２に記載のものでは、オイルポンプとオイルパスを設けることが必要で、やはり装置の構造が複雑で大掛かりとなる。さらに、特許文献３に記載のものでは、特許文献１、特許文献２に記載のものと比べて小型に形成することはできるが、歯車自体に潤滑剤を受ける溝を形成するものであるため、加工に手間がかかりコストアップの要因となる。

これらに対し、特許文献４に記載のものは、駆動する歯車自体に潤滑作用を持たせたものであり、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載のものと比べて装置の小型化や簡略化が可能である。しかしこの場合には、歯車に対して駆動に耐えるだけの強度が要求されるため、歯先を構成する固体潤滑材を、外側もしくは内側から形状記憶合金で補強する構造となっており、この形状記憶合金が強度負担部材として機能している。すなわち、駆動する歯車自体に潤滑作用を持たせようとすると、強度負担部材の存在が必須であり、特許文献４においては、形状記憶合金を用いた特殊な構造とならざるを得ない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、複雑で大掛かりな構造を必要とせず、大幅な設計変更を行うことなしに、小型で簡単な加工によって確実に連続給油を行うことを可能とする潤滑用部材およびこの潤滑用部材を用いた装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の潤滑用部材は、円板状のオイル含有素材の中心に軸穴が設けられ、前記オイル含有素材の外周部に歯が形成された潤滑用部材であって、歯車と噛み合うことによって前記歯車に対してオイルの供給を行うことを特徴とする。

潤滑用部材はオイル含有素材に歯が形成されたものであるため、潤滑用部材が回転している間はオイル含有素材から歯車の歯面に給油されて常に潤滑している状態となり、給油タンク等の別段の装置を配置せずに歯車やラック・ピニオンに対して給油を行うことができる。そのため、特許文献１、特許文献２に記載のもののように装置が大掛かりになることがなく、機械装置の設計変更がほとんど不要であり、小型かつ軽量であるので、装置に無駄な負荷を与えることがない。

さらに、オイル含有素材に歯が形成されたものであるため、特許文献３に記載のもののように加工に手間がかからず、製作が容易である。また、メンテナンスの際は潤滑用部材を新しいものに取り換えるだけで足り、メンテナンスのための機械停止時間が少なくて済む。従って、トータルコストダウンが可能である。

また、特許文献４に記載のものと異なり、本発明の潤滑用部材は動力伝達のための駆動用に用いられるものではないため、特許文献４に記載のもののように、強度負担部材の存在は必須ではなく、オイル含有素材のみで形成することができる。そのため、加工が容易であり、大量生産によるコストダウンが可能である。

本発明の潤滑用部材においては、前記軸穴の外周側に、前記オイル含有素材と接するように芯材が取り付けられている構造とすることができる。

基本的には、潤滑用部材はオイル含有素材のみで形成しても広く用いることができるが、極めて高速回転してオイル供給する用途に用いられる場合には、回転によって発生する摩耗に耐えるために芯材を設けることが有効である。

また、本発明の装置は、本発明の潤滑用部材によってオイルの供給がなされることを特徴とする。

潤滑用部材が回転を停止しているときは、給油が停止される。そのため、無駄な給油をすることがない。また、潤滑用部材の取り付けの向きについての制約を受けることが無く、取り付けが容易であるため、取り付けの自由度が高い。

本発明によると、複雑で大掛かりな構造を必要とせず、大幅な設計変更を行わずに、小型で簡単な加工によって確実に連続給油を行うことを可能とする潤滑用部材および潤滑用部材を用いた装置を実現することができる。

本発明の実施形態に係る潤滑用部材の構造を示す図である。 本発明の実施形態に係る潤滑用部材を用いた装置の構造を示す図である。 オイル供給タンクからの連続供給式の潤滑補助装置の一例を示す図である。

以下に、本発明の潤滑用部材および潤滑用部材を用いた装置を、その実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る潤滑用部材の構造を示す。
図１（ａ）は、本発明の第一実施形態に係る潤滑用部材の構造を示す。
潤滑用部材１は、円板状のオイル含有素材２の中心に軸穴３が設けられ、オイル含有素材２の外周部に歯が形成されている。軸穴３が回転軸に嵌合して回転軸が回転することにより、潤滑用部材１は歯車と噛み合い、歯車に対してオイルの供給を行う。歯の形成は、歯車と同様の形状に形成されれば形成方法は限定されず、歯切りによって形成してもよく、あるいは型によって形成してもよい。

潤滑用部材１自体は動力伝達のための駆動用のものではなく、駆動用に用いられる歯車に対してオイルの供給を行うものであるため、機械的強度は基本的にはあまり要求されない。そのため、円板状のオイル含有素材２の中心に軸穴３が設けられたものに歯を形成した構造であっても、強度上の問題を生じず、十分にその機能を発揮する。

オイル含有素材２は、一般的に固形潤滑材と総称されるものであり、その一例として、黒鉛と二硫化モリブデンとベースオイルとを配合して主成分としたものの焼結体を用いることができるが、これに限定されず、潤滑作用があって歯の形成が可能な程度の硬さを有するものであれば他のものであってもよい。

図１（ｂ）は、本発明の第二実施形態に係る潤滑用部材の構造を示す。
この実施形態においては、潤滑用部材１は、円板状のオイル含有素材２の中心に軸穴３が設けられ、オイル含有素材２の外周部に歯が形成されており、軸穴３の外周側にオイル含有素材２と接するように芯材４が取り付けられている。

潤滑用部材１が極めて高速回転してオイルを供給する場合には、軸穴３が回転軸に嵌合した状態で、回転軸と接触する部位が回転によって発生する摩耗に耐えるようにするために、芯材４を設けている。このように芯材４は、回転によって生じる摩耗に耐えるに十分な硬度と厚みを有していればよく、特許文献４に記載のもののように、動力伝達のための駆動用として機能する歯車自体に潤滑作用を持たせるために必須となる強度負担部材とは異なる。従って、特許文献４に記載のもののように、歯先を構成する固体潤滑材との結合力を考慮して使用されている形状記憶合金のような特殊な材料を用いる必要はなく、一般的に使用される鋼材等を用いることができる。

図２に、本発明の実施形態に係る潤滑用部材を用いた装置の構造の一例を示す。
潤滑用部材を用いた装置は、潤滑用部材１とラック５とピニオン６とを備えており、ピニオン６は潤滑用部材１と噛み合いながらラック５上を走行する。潤滑用部材１がピニオン６と噛み合うことによって、潤滑用部材１を構成するオイル含有素材２からオイルがピニオン６に対して供給される。これにより、ラック５とピニオン６は、適度な潤滑状態が維持される。また、潤滑用部材１をラック５と噛み合わせて、ラック５に対してオイルを供給することもできる。
なお、図２においては、潤滑用部材１として、図１（ａ）に示すものを用いているが、図１（ｂ）に示す芯材４が取り付けられているものを用いることもできる。

潤滑用部材１の潤滑能力は、潤滑用部材１を構成するオイル含有素材２の組成によって変わり得るが、長時間の使用により潤滑用部材１の潤滑能力が低下しても、潤滑用部材１を新規なものに取り換えることだけで潤滑機能を維持することができる。潤滑用部材１の取り換えは容易であり短時間で済むため、メンテナンスのための機械停止時間が極めて短い。そのため、潤滑用部材１を用いた装置の運用のパフォーマンスは極めて高い。

また、潤滑用部材１は軽量でありながら十分な潤滑能力を発揮するため、高速で動くロボットアーム等に搭載してもほとんど負荷を与えることがなく、価値の高い潤滑手段であるということができる。
なお、図２においては潤滑用部材を用いた装置として、ラック・ピニオンに対して潤滑用部材１を適用したものを示しているが、これに限定されず、潤滑用部材１が噛み合うことによってオイルの供給がなされるものであれば何でもよく、ギアボックス等にも広く適用できる。

上述したように、本発明の潤滑用部材１は、従来技術として図３に示すオイル供給タンクからの連続供給式の潤滑補助装置における、オイル／グリース供給ギア５３とオイル／グリース供給タンク５４とホース５５とを組み合わせることによって達成される機能を、単一の部材のみで達成できるようにしたものであり、この点において、特許文献４に記載の潤滑機能を有する駆動用歯車とは、その設計思想が異なる。

図３に示す潤滑補助装置では、オイル／グリース供給タンク５４やホース５５を空間的に配置することが必要であり、これらを配置することに伴う制約を無視できない。これに対し、本発明の潤滑用部材１は、１つの部材で潤滑機能を発揮するため、配置上の制約を受けにくい。

また、オイル／グリース供給タンク５４を用いる方式では、供給されるオイルが飛散することを防止できないが、本発明の潤滑用部材１を用いると、オイルの飛散が低減され、オイルの無駄を防止できるとともに、環境維持の点でもメリットがある。

本発明は、歯車を用いる全ての装置に対して、簡便な手法で潤滑作用を発揮するものとして広く利用することができる。

１ 潤滑用部材
２ オイル含有素材
３ 軸穴
４ 芯材
５ ラック
６ ピニオン
５１ 走行ラック
５２ 駆動ピニオンギア
５３ オイル／グリース供給ギア
５４ オイル／グリース供給タンク
５５ ホース

Claims (3)

1. 円板状のオイル含有素材の中心に軸穴が設けられ、前記オイル含有素材の外周部に歯が形成された潤滑用部材であって、歯車と噛み合うことによって前記歯車に対してオイルの供給を行うことを特徴とする潤滑用部材。
2. 前記軸穴の外周側に、前記オイル含有素材と接するように芯材が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の潤滑用部材。
3. 請求項１または請求項２記載の潤滑用部材によってオイルの供給がなされることを特徴とする装置。

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