JP2016023759A - 転がり軸受装置及び給油ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受装置の給油ユニットにおける潤滑油の不足を検知する。【解決手段】転がり軸受装置１０は、内輪２１、外輪２２、玉２３及び保持器２４を有している軸受部２０と、内輪２１と外輪２２との間に形成される環状空間１１と隣接して設けられている給油ユニット４０とを備えている。給油ユニット４０は、環状空間１１に潤滑油を供給するポンプ４３及び潤滑油を溜めるタンク４２を備えている。ポンプ４３は、潤滑油３が充填される収容部５１と、収容部５１内の潤滑油３を環状空間１１へ吐出させるために駆動する駆動部とを有している。給油ユニット４０は、潤滑油３の不足を検知するために、ポンプ４３に設けられ収容部５１における潤滑油３の量の変化に応じて出力が変化するセンサ１６を更に備えている。【選択図】 図１

Description

本発明は、微量な潤滑油を軸受部に供給する供給ユニットを備えた転がり軸受装置、及び、微量な潤滑油を転がり軸受等の回転部品に対して供給する給油ユニットに関するものである。

例えば工作機械の主軸用軸受として、転がり軸受が用いられており、また、その潤滑性を確保するために、オイルエア潤滑が採用されたものがある（例えば、特許文献１参照）。しかし、オイルエア潤滑の場合、エア消費によるランニングコストが高くなり、また、オイルエア供給装置及びエアクリーンユニット等の付帯設備が必要であり、設備コストが高くなることがある。

転がり軸受へ給油を行うための他の手段として、給油ユニットを組み込んだ軸受装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この軸受装置では、内輪と外輪との内の固定側の軌道輪（固定輪）に、環状の給油ユニットが装着されており、転がり軸受と給油ユニットとが一体となっている。給油ユニットは、潤滑油を溜めるタンク、及びこのタンク内の潤滑油を内輪と外輪との間の環状空間に吐出するポンプ等を備えている。

ポンプから吐出させる潤滑油は微量であり、また、ポンプの動作を制御することにより潤滑油の吐出量が調整される。
このような給油ユニットを転がり軸受と共に備えている軸受装置によれば、内輪と外輪との間に形成される環状空間に微量な潤滑油を吐出することができ、吐出した潤滑油が内輪及び外輪の軌道面及び転動体に付着し、転がり軸受の潤滑が行われる。

特開２００９−５８０９１号公報 特開２００４−１０８３８８号公報

前記のような給油ユニットを備えている軸受装置では、潤滑油を溜めるタンクが転がり軸受と共に軸受ハウジング内に格納された構成となる。このため、給油ユニットに残存している潤滑油の量を把握することは容易でない。

このため、タンク及びポンプを含む給油ユニットの潤滑油が全て使用され、空となっていても、これに気づかず、その後において転動体や軌道面に付着していた潤滑油も消失すると、転がり軸受は無給油状態で使用されることとなり、焼き付き等の原因となってしまう。

そこで、本発明は、給油ユニットにおける潤滑油の不足を検知することが可能となる転がり軸受装置及び給油ユニットを提供することを目的とする。

本発明の転がり軸受装置は、内輪、外輪、前記内輪と前記外輪との間に介在している複数の転動体、及び、複数の前記転動体を周方向に並べて保持する保持器を有している軸受部と、前記内輪と前記外輪との間に形成される環状空間に潤滑油を供給するポンプ、及び、潤滑油を溜めると共に当該潤滑油を前記ポンプへ流出させる流出部を有するタンクを備えていると共に、前記環状空間と隣接して設けられている給油ユニットとを備え、前記ポンプは、前記潤滑油が充填される収容部と、前記収容部内の潤滑油を前記環状空間へ吐出させるために駆動する駆動部とを有しており、前記給油ユニットは、当該給油ユニットにおける前記潤滑油の不足を検知するために、前記ポンプに設けられ前記収容部における前記潤滑油の量の変化に応じて出力が変化するセンサを更に備えている。

本発明によれば、給油ユニットは潤滑油の不足を検知するためにセンサを備えており、このセンサは、ポンプの収容部における潤滑油の量の変化に応じて出力が変化するものであることから、このセンサの出力の変化を検出（観察）することで、ポンプの収容部における潤滑油の不足を検知することが可能となる。

また、ポンプから環状空間への潤滑油の供給量が微量である場合、給油ユニットのタンクが空となっても、タンクとポンプとを繋ぐ流路やポンプ（収容部）内に潤滑油が残存していれば、その残存する潤滑油をポンプから吐出させることで、しばらくの間、給油ユニットを機能させることが可能である。そこで、本発明の前記構成によれば、潤滑油の不足を検知するためのセンサがポンプに設けられていることで、タンクの潤滑油が減少してもセンサは未だ不足を検知せず、ポンプの収容部に残存する潤滑油が減少すると、センサは潤滑油の不足を検知することが可能となる。

また、前記給油ユニットは、前記センサからの出力信号を取得し当該出力信号の変化を検出する検出部を更に備えているのが好ましい。
この構成によれば、給油ユニットが備えている検出部がセンサからの出力信号の変化を検出することで、ポンプの収容部における潤滑油の不足を給油ユニットにおいて検知することが可能となる。

また、前記ポンプは、前記駆動部として、変形することで前記収容部の容積を減少させて当該収容部の前記潤滑油を前記環状空間へ吐出させる第１圧電素子を、有し、前記センサは、前記第１圧電素子と重ねて設けられ当該第１圧電素子の変形に応じて変形する構成とすることができる。
ポンプの収容部が潤滑油によって充満されている充満状態と、この充満状態から潤滑油が減少した非充満状態とのそれぞれにおいて、ポンプから潤滑油を吐出させるために第１圧電素子に同じ駆動電圧を印加した場合、これら充満状態と非充満状態とを比較すると、非充満状態の方が、第１圧電素子の変形量が大きくなる。そこで、前記構成によれば、第１圧電素子の変形量の変化が第２圧電素子の変形量の変化となって現れ、この第２圧電素子からの出力の変化を検出（観察）することで、ポンプの収容部における潤滑油の不足を検知することが可能となる。

または、前記センサを、前記収容部の潤滑油の内圧を検知する圧力センサとすることができる。
収容部が潤滑油で充満状態にあると、潤滑油の吐出のために収容部の容積を前記駆動部により減少させると、この減少させている間、収容部の内圧は所定の値に上昇する。しかし、収容部内の潤滑油が減少して充満状態から非充満状態になると、収容部の容積を減少させても、収容部の内圧は充満状態の場合と比較すると低くなる。そこで、前記構成によれば、収容部に設けられた圧力センサが当該収容部の潤滑油の内圧を検知し、この内圧の変化を圧力センサからの出力の変化として検出（観察）することで、ポンプの収容部における潤滑油の不足を検知することが可能となる。

または、前記ポンプは、前記駆動部として、変形することで前記収容部の容積を減少させて当該収容部の前記潤滑油を前記環状空間へ吐出させる圧電素子を、有し、前記センサは、前記圧電素子の変形量を検出する変位センサとすることができる。
ポンプの収容部が潤滑油によって充満されている充満状態と、この充満状態から潤滑油が減少した非充満状態とのそれぞれにおいて、ポンプから潤滑油を吐出させるために圧電素子に同じ駆動電圧を印加した場合、これら充満状態と非充満状態とを比較すると、非充満状態の方が、圧電素子の変形量が大きくなる。そこで、前記構成によれば、この圧電素子の変形量の変化を、変位センサを用いて検出（観察）することで、ポンプの収容部における潤滑油の不足を検知することが可能となる。

また、本発明は、回転部品の給油必要部位に潤滑油を供給するポンプと、潤滑油を溜めると共に当該潤滑油を前記ポンプへ流出させる流出部を有するタンクとを備え、前記給油必要部位に隣接して設けられる給油ユニットであって、前記ポンプは、前記潤滑油が充填される収容部と、前記収容部内の潤滑油を前記給油必要部位へ吐出させるために駆動する駆動部とを有しており、潤滑油の不足を検知するために、前記ポンプに設けられ前記収容部における前記潤滑油の量の変化に応じて出力が変化するセンサを更に備えている。

本発明によれば、給油ユニットは潤滑油の不足を検知するためにセンサを備えており、このセンサの出力は、ポンプの収容部における潤滑油の量の変化に応じて変化することから、センサの出力の変化を検出（観察）することで、ポンプの収容部における潤滑油の不足を検知することが可能となる。
また、ポンプから給油必要部位への潤滑油の供給量が微量である場合、給油ユニットのタンクが空となっても、タンクとポンプとを繋ぐ流路やポンプ（収容部）内に潤滑油が残存していれば、その残存する潤滑油をポンプから吐出させることで、しばらくの間、給油ユニットを機能させることが可能である。そこで、本発明の前記構成によれば、潤滑油の不足を検知するためのセンサがポンプに設けられていることで、タンクの潤滑油が減少してもセンサは未だ不足を検知せず、ポンプの収容部に残存する潤滑油が減少すると、センサは潤滑油の不足を検知することが可能となる。

本発明の転がり軸受装置によれば、給油ユニットに残存する潤滑油の不足を検知することが可能となり、軸受部が無給油状態で使用されるのを防止することが可能となる。
本発明の給油ユニットによれば、給油ユニットに残存する潤滑油の不足を検知することが可能となり、回転部品が無給油状態で使用されるのを防止することが可能となる。

転がり軸受装置の縦断面図である。 図１に示す転がり軸受装置の横断面図である。 ポンプを説明する断面図である。 図３に示すセンサの機能を説明する説明図である。 センサの他の形態（その１）を説明するポンプの説明図である。 図５に示すセンサの機能を説明する説明図である。 センサの他の形態（その２）を説明するポンプの説明図である。 図７に示すセンサの機能を説明する説明図である。

〔転がり軸受装置の全体構成〕
以下、転がり軸受装置の実施の一形態を説明する。
図１は、転がり軸受装置１０の縦断面図である。図２は、図１に示す転がり軸受装置１０の横断面図である。なお、図２は、図１のＡ−Ａ矢視の断面図である。図１に示すように、転がり軸受装置１０は軸受部２０と給油ユニット４０とを備えている。本実施形態の転がり軸受装置１０は、工作機械の主軸（軸７）を回転可能に支持するために、軸受ハウジング８内に収容された状態にある。

〔軸受部２０の構成〕
軸受部２０は、内輪２１、外輪２２、複数玉（転動体）２３、及びこれら玉２３を保持する保持器２４を有している。
内輪２１は、軸７に外嵌する円筒状の部材からなり、軸方向一方側（図１の場合、左側）の内輪本体部３１と、軸方向他方側（図１の場合、右側）の内輪延長部３２とを有している。内輪本体部３１の外周に軌道面として軌道溝（以下、内輪軌道溝２５という。）が形成されている。本実施形態では、内輪本体部３１と内輪延長部３２とは一体不可分であるが、別体であってもよい。つまり、内輪延長部３２は円環形状の間座であってもよい。
外輪２２は、軸受ハウジング８の内周面に固定される円筒状の部材からなり、軸方向一方側の外輪本体部３５と、軸方向他方側の外輪延長部３６とを有している。外輪本体部３５の内周に軌道面として軌道溝（以下、外輪軌道溝２６という。）が形成されている。本実施形態では、外輪本体部３５と外輪延長部３６とは一体不可分であるが、別体であってもよい。つまり、外輪延長部３６は円環形状の間座であってもよい。

玉２３は、内輪本体部３１と外輪本体部３５との間に介在しており、内輪軌道溝２５及び外輪軌道溝２６を転動する。保持器２４は、環状の部材からなり、周方向に沿ってポケット２７が複数形成されている。保持器２４は、一対の円環部とこれら円環部を繋ぐ柱部とを有しており、これら円環部と周方向で隣り合う一対の柱部との間にポケット２７が形成されている。そして、各ポケット２７に一つの玉２３が収容されている。これにより、保持器２４は、複数の玉２３を周方向に並べて保持することができる。なお、本実施形態では、玉２３は軌道溝２５，２６に対して接触角を有して接触しており、この軸受部２０はアンギュラ玉軸受を構成している。また、転がり軸受装置１０が工作機械用であれば、ポケット２７は円筒形状であることが一般的である。

内輪本体部３１と外輪本体部３５との間に、第１の環状空間１１が形成されており、内輪延長部３２と外輪延長部３６との間に、第２の環状空間１２が形成されている。第１の環状空間１１と第２の環状空間１２とは連続している。第１の環状空間１１の軸方向一方側には、シール部材１３が設けられており、玉２３及び保持器２４が存在する軸受内部の潤滑油が、軸受外部へ逃げるのを防止している。なお、第１の環状空間１１と第２の環状空間１２との間においても、図示していないが、シール部材が設けられていてもよい。また、シール部材は、軸受内部の潤滑油が軸受外部に逃げることを防止できるのであれば、軸受外に設けられていてもよい。

第１の環状空間１１に玉２３及び保持器２４が設けられており、第２の環状空間１２に給油ユニット４０が設けられている。本実施形態では、固定側の軌道輪である外輪２２に対して、回転側の軌道輪である内輪２１が軸７と共に回転する。そこで、給油ユニット４０は、外輪延長部３６の内周面に密着嵌合して取り付けられている。これに対して、内輪延長部３２の外周面と、給油ユニット４０（後述する環状のフレーム４１）の内周面との間には微小隙間が設けられており、給油ユニット４０によって内輪３２の回転が阻害されないように構成されている。

〔給油ユニット４０の構成〕
給油ユニット４０は、図２に示すように、全体形状が円環状である。給油ユニット４０は、フレーム４１、タンク４２、ポンプ４３、回路部４４及び電源部４５を備えている。
フレーム４１は例えば樹脂製の環状部材であり、短円筒状の内周壁４６、短円筒状の外周壁４７、これら周壁４６，４７の間に設けられている複数の隔壁４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ及び側壁４８ｅ，４８ｆ（図１参照）を有し、これら壁によって、空間Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が周方向に沿って複数形成されている。

第１の空間Ｋ１によりタンク４２が構成され、第２の空間Ｋ２にポンプ４３が格納され、第３の空間Ｋ３に回路部４４及び電源部４５が格納されている。これにより、フレーム４１、タンク４２、ポンプ４３、回路部４４及び電源部４５を含む給油ユニット４０は、一体として構成される。

そして、この給油ユニット４０は、固定側の軌道輪となる外輪２２（外輪延長部３６）に対して着脱可能として取り付けられている。給油ユニット４０は軸受部２０と一体となっており、また、図１に示すように、第２の環状空間１２に設けられている給油ユニット４０は、第１の環状空間１１と軸方向について隣接して設けられた構成となる。

〔給油ユニット４０の各部の構成〕
タンク４２は、潤滑油３を溜めるものであり、本実施形態では、図２に示すように、内周壁４６の一部と外周壁４７の一部と隔壁４８ａと隔壁４８ｂと側壁４８ｅ，４８ｆ（図１参照）とによって区画された空間をタンク４２としている。タンク４２は、その一部に、溜めている潤滑油３をポンプ４３へ流出させる流出部（流出口）４９を有しており、この流出部４９とポンプ４３（後述する収容部５１）とは（図示していないが）流路を通じて繋がっている。タンク４２内には、潤滑油３を保持する保持体（例えば、フエルトやスポンジ）が設けられていてもよい。なお、本実施形態の潤滑油３はオイルであるが、グリースであってもよい。

電源部４５は、発電部４５ａ及び二次電池部４５ｂを有している。発電部４５ａは、内輪２１が回転することで発電可能となる構成を有している。つまり、内輪延長部３２の外周側にロータ４５ａ−１が設けられており、発電部４５ａは、フレーム４１の内周側に設けられているステータ４５ａ−２を有している。ロータ４５ａ−１は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とを交互に着磁して構成されている。ステータ４５ａ−２は磁性体からなり、ステータ４５ａ−２の径方向内側をロータ４５ａ−１が通過するように設けられている。そして、発電部４５ａによって発生した電力が、二次電池部４５ｂに蓄えられる。

回路部４４は、プログラミングされたマイコンを含む基板回路からなり、ポンプ４３に対して制御信号（駆動信号）を発信する。つまり、回路部４４は、ポンプ４３に対して駆動電力を与える（所定の電圧を印加する）。また、回路部４４は、ポンプ４３を駆動するための機能（駆動制御部）の他に、各種の処理を行う機能も有している。例えば、回路部４４は、給油ユニット４０内に設けられているセンサ１６からの信号を取得可能であり、この信号に基づいて給油ユニット４０における潤滑油３の不足を検出するための検出部５４としての機能を有している。この検出部５４は、プログラミングされた前記マイコンの機能によって実現されるものである。

〔ポンプ４３に関して〕
図３は、ポンプ４３を説明する断面図である。このポンプ４３は、小型のポンプ（マイクロポンプ）からなり、フレーム４１（図２参照）の一部（下部）に取り付けられている。ポンプ４３は、図３に示すように、ケース５３、ケース５３から延びて設けられているノズル５０、潤滑油３を溜める収容部５１、及び、潤滑油吐出用の圧電素子５５を備えている。なお、本実施形態では、この吐出用の圧電素子（第１圧電素子）５５の他に、後に説明するが、センサ１６として用いるための第２圧電素子５６も備えている。

また、ポンプ４３は、タンク４２から流れてきた潤滑油３を流入させる流入口５７と収容部５１を繋ぐ上流側流路５８と、収容部５１内の潤滑油３がタンク４２側へ逆流するのを防止する第１逆止弁５９とを有している。更に、ポンプ４３は、収容部５１とノズル５０との間を結ぶ下流側流路６０と、この下流側流路６０の途中に設けられノズル５０から収容部５１へ潤滑油３が逆流するのを防止する第２逆止弁６１とを有している。

収容部５１は、ケース５３内に形成された空間からなり、この収容部５１には、潤滑油３が充填される。ポンプ４３は、この収容部５１内の潤滑油３を第１の環状空間１１へ吐出させるために駆動する駆動部として、前記第１圧電素子５５を有している。

第１圧電素子５５は、板状であり、収容部５１の内壁の一部を構成している。この圧電素子５５に電圧が印加されると、圧電素子５５は変形（変位）し、その変形により収容部５１の容積を減少させ、収容部５１に充満状態にある潤滑油３をノズル５０から第１環状空間１１へ吐出させる構成である。変形した圧電素子５５の態様を、図３において、二点鎖線で示している。なお、変形後の態様をわかり易くするために、その態様を実際よりも誇張して表現している。収容部５１における潤滑油３の充満状態とは、収容部５１に潤滑油３がいっぱいに満ちた状態であり、第１圧電素子５５が変形して収容部５１の容積を減少させると、この収容部５１の潤滑油３の内圧が大きく上昇する状態をいう。そして、第１圧電素子５５が元の形状に戻ると、第１逆止弁５９が開いてタンク４２から潤滑油３を収容部５１へ吸引することができる。

また、この第１圧電素子５５への電圧の印加及びこの電圧の印加のタイミングは、回路部４４（図２参照）によって制御される。圧電素子５５へ印加する電力は、電源部４５（二次電池部４５ｂ）から供給される。第１圧電素子５５に対してパルス状に電圧が印加されることで、間欠的に潤滑油３を吐出することができ、また、パルス数と圧電素子５５へ印加する電圧値を制御することで、微量な吐出が可能となる。

このようにポンプ４３が駆動することで、ポンプ内（収容部５１）の潤滑油３を、ノズル５０を通じてポンプ外へ吐出する。ノズル５０は、ニードル状（針状）であり、ノズル５０の先端に吐出口５２を有している。この吐出口５２は、ノズル５０の先端（先端面）で開口しており、固定側の軌道輪である外輪２２（図１参照）が有する外輪軌道溝２６側に向かって潤滑油３を吐出する。ノズル５０の長手方向は、転がり軸受装置１０の中心線を含む平面上に存在する。なお、ノズル５０は、保持器２４の内周面と内輪２１の外周面との間の空間に延び出ており、玉２３の内輪側の部分に潤滑油を吐出する形態であってもよい。

ここで、ポンプ４３が吐出する潤滑油３の油量について説明する。ポンプ４３は回路部４４からの駆動信号（制御信号）を受けると、圧電素子５５が駆動し、ノズル５０から潤滑油３を油滴として吐出する。１回のポンプ４３（前記圧電素子５５）の駆動により吐出される潤滑油３の油滴は、一定量（略一定量）となり、ポンプ４３の１回の駆動（１ショット）当たりの油滴の吐出量（体積）を、５ピコリットル〜７マイクロリットルとすることができ、また、１ナノリットル〜１０００ナノリットルや、５ピコリットル〜１０００ピコリットルに設定してもよい。また、この給油の頻度（１ショットの間隔）は、数秒に１回や、数分に１回や、数時間に１回という頻度とすることが可能である。
以上より、ポンプ４３は、内輪２１と外輪２２との間に形成される第１の環状空間１１（図１参照）に、潤滑油３を油滴として間欠的に（時間をあけて）供給することができる。このような給油ユニット４０を備える転がり軸受装置１０は、微量の潤滑油３を軸受部２０に供給可能であり、ナノ潤滑軸受とも呼ばれる。

〔潤滑油３の油量の管理について〕
本実施形態の給油ユニット４０は、第１の環状空間１１へ供給するための潤滑油３の不足を管理するための機能を備えている。すなわち、給油ユニット４０は、この給油ユニット４０における潤滑油３の不足を検知するためにセンサ１６を備えている。そして、このセンサ１６は、潤滑油３を溜めているタンク４２ではなく、ポンプ４３に設けられている。

図３に示す実施形態のセンサ１６は、第２圧電素子５６であり、第１圧電素子５５と重ねて設けられている板状のものである。なお、本実施形態では、板状である第１圧電素子５５自身により収容部５１の内壁の一部を構成しているが、図示しないが、この代わりとして、弾性変形可能な薄膜（ダイヤフラム）を収容部５１の内壁の一部としてもよい。この場合、この薄膜の一面に第１圧電素子５５を取り付けた構成とする。更に、センサ１６として機能する第２圧電素子５６を前記薄膜の他面に取り付けてもよい。つまり、第２圧電素子５６は、薄膜を介して、第１圧電素子５５と重ねて設けられていてもよい。

第１圧電素子５５と第２圧電素子５６とは接着して固定されていてもよいが、非接着で積層されている構成であってもよい。なお、非接着の場合、図３に示すように、第２圧電素子５６は、収容部５１側へ向かって凸となるように変形する第１圧電素子５５よりも収容部５１側に設けられているのが好ましい。これは、仮に、第２圧電素子５６の位置が反対であると、第１圧電素子５５が収容部５１側へ向かって凸となるように変形しても、非接着の場合、第２圧電素子５６がこの第１圧電素子５５に追従して変形しないおそれがあるためである。

図３に示すように、第１圧電素子５５には、回路部４４から延びる入力電線６３が繋がっており、第２圧電素子５６には、回路部４４から延びる出力電線６４が繋がっている。入力電線６３には、第１圧電素子５５を変形させるための電気（電流）が流れ、出力電線６４には、第２圧電素子５６の変形により当該第２圧電素子５６から出力される電気（電流）が流れる。
また、図３に示すように、第２圧電素子５６は、電圧が印加されることで変形する第１圧電素子５５に積層状態となって設けられていることから、この第２圧電素子５６は、第１圧電素子５５の変形に応じて変形する。つまり、図４（Ａ）に示すように、第１圧電素子５５が大きく変形すれば、これに追従して、第２圧電素子５６も大きく変形し、図４（Ｂ）に示すように、第１圧電素子５５が小さく変形すれば、これに追従して、第２圧電素子５６も小さく変形する。

図３に示す第２圧電素子５６の機能について説明する。
ポンプ４３の収容部５１が潤滑油３によって充満されている充満状態と、この充満状態から潤滑油３が減少した非充満状態とのそれぞれにおいて、ポンプ４３から潤滑油３を吐出させるために第１圧電素子５５に同じ駆動電圧を印加した場合、これら充満状態と非充満状態とを比較すると、非充満状態の方が、潤滑油３からの抵抗が小さくなり、第１圧電素子５５の変形量が大きくなる。これは、収容部５１の潤滑油３が減少すると、収容部５１に空気が混入し、収容部５１の内圧の変化に影響を与えるためである。
そこで、図３に示す前記構成によれば、第１圧電素子５５の変形量の変化が第２圧電素子５６の変形量の変化となって現れることから、この第２圧電素子５６からの出力の変化を検出（観察）することで、ポンプ４３の収容部５１における潤滑油３の不足を検知することが可能となる。

具体的に説明すると、第１圧電素子５５の変形量に応じて変形した第２圧電素子５６から出力電線６４を通じて回路部４４に入力される電流値、電圧値及び抵抗値のいずれか一つを、回路部４４の前記検出部５４が刻々と計測する。
第１圧電素子５５に対してパルス状に電圧が印加されるとすると、そのパルスの時間間隔（周期）と同じ時間間隔により収容部５１の容積が減少する。
潤滑油３により収容部５１が充満状態である場合、変形する第１圧電素子５５に対する潤滑油３からの抵抗は一定であり、第１圧電素子５５の変形量は一定である。このため、第２圧電素子５６の変形量も一定であり、第２圧電素子５６から出力される信号も一定値となる。
これに対して、収容部５１が非充満状態になると、変形する第１圧電素子５５に対する潤滑油３からの抵抗は充満状態よりも小さくなることから、第１圧電素子５５の変形量は充満状態の場合よりも大きくなる。このため、第２圧電素子５６の変形量も充満状態の場合よりも大きくなり、第２圧電素子５６から出力される信号も充満状態と比較すると変化する（例えば、電流値が大きくなる）。つまり、図４（Ｂ）が、充満状態の場合の圧電素子５５，５６の変形態様を示しており、図４（Ａ）が、非充満状態の場合の圧電素子５５，５６の変形態様を示している。

そこで回路部４４の検出部５４は、第２圧電素子５６から出力される信号を計測しており、当該信号が一定値の状態から、所定の閾値を超えて大きく変化すると、検出信号を出力する。つまり、この検出信号は、ポンプ４３の収容部５１が充満状態から非充満状態へと変化したことを示す信号である。この検出信号は、回路部４４から、無線で（又は有線）で、転がり軸受装置１０の外部へ出力される。出力された検出信号は、本実施形態の場合、工作機械の制御装置が受信可能であり、この制御装置は、検出信号を取得すると、作業者（管理者）に対して、転がり軸受装置１０における潤滑油３が不足する旨の情報を出力する。例えば、制御装置のモニタにその旨の情報が出力される。これを見た作業者は、転がり軸受装置１０のメンテナンスを行うことが可能となる。

このように、給油ユニット４０は潤滑油３の不足を検知するためにセンサ１６として第２圧電素子５６を備えており、この第２圧電素子５６は、ポンプ４３の収容部５１における潤滑油３の量の変化に応じて出力が変化する構成であることから、検出部５４が、この第２圧電素子５６の出力の変化を検出（観察）することで、ポンプ４３の収容部５１における潤滑油３の不足（欠損）を検知することが可能となる。

〔センサ１６の他の形態（その１）〕
図５は、センサ１６の他の形態を説明するポンプ４３の説明図である。図５に示す形態は、図３に示す形態と比較して、センサ１６が異なり、その他は同じである。同じ点についての説明は前記のとおりであり、ここでは省略する。

図５に示す実施形態のセンサ１６は、圧力センサ６２である。圧力センサ６２は、ケース５３に取り付けられており、圧力を感知する感知部６２ａが収容部５１に露出している。これにより、圧力センサ６２は、収容部５１の潤滑油３の内圧を検知することが可能となる。圧力センサ６２には、回路部４４から延びる出力電線６４が繋がっており、圧力センサ６２の検知圧力に応じた信号がこの出力電線６４を通じて回路部４４に入力される。

図５に示す圧力センサ６２の機能について説明する。
収容部５１が潤滑油３で充満状態にあると、収容部５１に潤滑油３がいっぱいに満ちた状態である。そこで、ポンプ４３が駆動すると、つまり、潤滑油３の吐出のために圧電素子５５が変形して収容部５１の容積を減少させると、容積を減少させている間、収容部５１の内圧は、図６（Ａ）に示すように、上昇し、所定の値に到達する。なお、図６では、圧電素子５５に対してパルス状に電圧を印加させ、間欠的に変形させている。
しかし、収容部５１内の潤滑油３が減少して充満状態から非充満状態になると、圧電素子５５が変形して収容部５１の容積を減少させても、容積を減少させている間における収容部５１の内圧は、図６（Ｂ）に示すように、充満状態の場合と比較すると低くなる。つまり、非充満状態では内圧が殆ど上昇しない。
そこで、図５に示す実施形態では、収容部５１に設けられた圧力センサ６２が、この収容部５１の潤滑油３の内圧を検知し、この内圧の変化を圧力センサ６２からの出力の変化として検出（観察）することで、ポンプ４３の収容部５１における潤滑油３の不足を検知することが可能となる。

具体的に説明すると、圧力センサ６２から出力電線６４を通じて回路部４４に入力される検知信号を、回路部４４の前記検出部５４が刻々と計測する。
潤滑油３により収容部５１が充満状態である場合、圧電素子５５に駆動信号を与えるタイミングに併せて、圧力センサ６２から出力される信号は、閾値αを超えた値（一定値）となる。
これに対して、収容部５１が非充満状態になると、圧電素子５５に駆動信号を与えるタイミングに併せて、圧力センサ６２から出力される信号が少し上昇するかもしれないが、前記閾値αを超えなくなる。

そこで回路部４４の検出部５４は、圧力センサ６２から出力される信号を計測しており、上昇するべき内圧（圧力センサ６２からの信号のレベル）が得られていない場合、つまり、内圧（信号のレベル）が低くて閾値αを超えない場合、検出信号を出力する。この検出信号は、ポンプ４３の収容部５１が充満状態から非充満状態へと変化したことを示す信号である。この検出信号は、回路部４４から、無線で（又は有線）で、転がり軸受装置１０の外部へ出力される。出力された検出信号は、本実施形態の場合、工作機械の制御装置が受信可能であり、この制御装置は、検出信号を取得すると、作業者に対して、転がり軸受装置１０における潤滑油３が不足する旨の情報を出力する。例えば、制御装置のモニタにその旨の情報が出力される。これを見た作業者は、転がり軸受装置１０のメンテナンスを行うことが可能となる。

このように、給油ユニット４０は潤滑油３の不足を検知するためにセンサ１６として圧力センサ６２を備えており、この圧力センサ６２は、ポンプ４３の収容部５１における潤滑油３の量の変化に応じて出力が変化する構成であることから、検出部５４が、この圧力センサ６２の出力の変化を検出（観察）することで、ポンプ４３の収容部５１における潤滑油３の不足（欠損）を検知することが可能となる。

〔センサ１６の他の形態（その２）〕
図７は、センサ１６の他の形態を説明するポンプ４３の説明図である。図７に示す形態は、図３及び図５に示す各形態と比較して、センサ１６が異なり、その他は同じである。同じ点についての説明は前記のとおりであり、ここでは省略する。

図７に示す実施形態のセンサ１６は、圧電素子５５の変形量を検出する変位センサ６５である。変位センサ６５は、ケース５３に取り付けられており、対象物の変位を検知する感知部６５ａが圧電素子５５の一部に対向している構成である。圧電素子５５のうち、収容部５１側の面を表面とした場合、変位センサ６５は、圧電素子５５の裏面における変位を検知する。本実施形態の変位センサ６５は、ギャップセンサ（非接触式変位センサ）からなり、圧電素子５５（裏面）との間の隙間の値を検知する。
変位センサ６５には、回路部４４から延びる出力電線６４が繋がっており、変位センサ６５の検知変位に応じた信号がこの出力電線６４を通じて回路部４４に入力される。

図７に示す変位センサ６５の機能について説明する。
ポンプ４３の収容部５１が潤滑油３によって充満されている充満状態と、この充満状態から潤滑油３が減少した非充満状態とのそれぞれの場合において、ポンプ４３から潤滑油３を吐出させるために圧電素子５５に同じ駆動電圧を印加した場合、これら充満状態と非充満状態とを比較すると、非充満状態の方が、潤滑油３からの抵抗が小さくなり、圧電素子５５の変形量が大きくなる。これは、収容部５１の潤滑油３が減少すると、収容部５１に空気が混入し、収容部５１の内圧の変化に影響を与えるためである。

そこで、変位センサ６５から出力電線６４を通じて回路部４４に入力される検知信号を、回路部４４の前記検出部５４が刻々と計測する。
図８（Ａ）に示すように、充満状態では圧電素子５５の変形量が小さく、圧電素子５５に駆動信号を与えるタイミングに併せて、変位センサ６５は、この圧電素子５５との隙間ｇ１を検知する。そして、この充満状態から非充満状態に変わると、図８（Ｂ）に示すように、圧電素子５５の変形量が、充満状態の場合よりも大きくなることから、圧電素子５５に駆動信号を与えるタイミングに併せて、変位センサ６５は、充満状態の場合の隙間ｇ１よりも大きな隙間ｇ２を検知することとなる（ｇ１＜ｇ２）。

このように、図７に示す構成によれば、圧電素子５５の変形量の変化、つまり、圧電素子５５との間の隙間の変化を、検出部５４が、変位センサ６５の検出値に基づいて検出（観察）することができる。
検出部５４が、隙間の変化を検出すると、検出信号を出力する。この検出信号は、ポンプ４３の収容部５１が充満状態から非充満状態へと変化したことを示す信号である。この検出信号は、回路部４４から、無線で（又は有線）で、転がり軸受装置１０の外部へ出力される。出力された検出信号は、本実施形態の場合、工作機械の制御装置が受信可能であり、この制御装置は、検出信号を取得すると、作業者に対して、転がり軸受装置１０における潤滑油３が不足する旨の情報を出力する。例えば、制御装置のモニタにその旨の情報が出力される。これを見た作業者は、転がり軸受装置１０のメンテナンスを行うことが可能となる。

以上より、給油ユニット４０は潤滑油３の不足を検知するためにセンサ１６として変位センサ６５を備えており、この変位センサ６５は、ポンプ４３の収容部５１における潤滑油３の量の変化に応じて出力が変化する構成であることから、この変位センサ６５の出力の変化を検出（観察）することで、ポンプ４３の収容部５１における潤滑油３の不足（欠損）を検知することが可能となる。

〔センサ１６の各形態に関して〕
図３、図５及び図７に示す各形態のセンサ１６に関して説明する。
以上のように、前記の各形態において、給油ユニット４０における潤滑油３の不足を検知するために、センサ１６が設けられており、このセンサ１６は、ポンプ４３の収容部５１における潤滑油３の量の変化に応じて出力が変化する構成である。このため、このセンサ１６の出力の変化を検出（観察）することで、ポンプ４３の収容部５１における潤滑油の不足（欠損）を検知することが可能となる。
また、給油ユニット４０は、前記各センサ１６からの出力信号を取得し当該出力信号の変化を検出する検出部５４を更に備えていることから、ポンプ４３の収容部５１における潤滑油３の不足を、給油ユニット４０自身において、検知することが可能となる。そして、検出部５４は、潤滑油３の不足を検知すると、その不足を示す情報を出力して、潤滑油不足を作業者に報知することが可能となる。
以上の結果、軸受部２０が無給油状態で使用されるのを防止することが可能となる。

なお、図３に示す実施形態では、潤滑油３の不足を検知するためのセンサ１６が、駆動用の第１圧電素子５５と重ねて設けた第２圧電素子５６である。このため、図５に示す圧力センサ６２や図７に示す変位センサ６５を設けるためにケース５３に対して行う追加的な加工が不要であり、構成が簡素化される。

また、前記の各形態において、タンク４２及びポンプ４３を有する給油ユニット４０における潤滑油３の不足を検知するために、センサ１６はタンク４２に設けられているのではなく、ポンプ４３に設けられている。これは、次の理由による。
すなわち、給油ユニット４０が有するポンプ４３から、軸受部２０の第１環状空間１１への潤滑油３の供給量は微量であるため、つまり、ポンプ４３から潤滑油３が油滴として間欠的に（つまり、時間をあけて）供給されことから、この第１環状空間１１へと吐出される潤滑油３は単位時間あたり微量となる。このため、給油ユニット４０のタンク４２が空となっても、タンク４２とポンプ４３とを繋ぐ流路や、ポンプ４３の上流側流路５８等に潤滑油が残存していれば、その残存する潤滑油３をポンプ４３から吐出させることで、しばらくの間、給油ユニット４０を機能させることが可能である。
そこで、前記のとおり、潤滑油３の不足を検知するためのセンサ１６がポンプ４３に設けられていることで、タンク４２の潤滑油３が減少してもセンサ１６は未だ不足を検知せず、ポンプ４３の収容部５１に残存する潤滑油３が減少すると、初めて、センサ１６は潤滑油３の不足を検知することが可能となる。

〔他の適用例（その１）〕
前記各形態では、回転する軌道輪を内輪２１とし、固定側の軌道輪を外輪２２とする場合について説明したが、回転側の軌道輪を外輪２２とし、固定側の軌道輪を内輪２１としてもよい。
更に、前記各形態の転がり軸受装置１０は、図示しないが、フレーム４１内に、温度、振動、軌道面における油膜状態等を検知する各種センサを更に備えていてもよく、回路部４４はこのセンサの検出信号に基づいてポンプ４３の駆動条件（１回の動作での吐出量や、吐出間隔）を決定（変更）する構成であってもよい。

〔他の適用例（その２）〕
また、前記各形態は、給油ユニット４０を軸受部２０と共に一体として転がり軸受装置１０を構成したが、前記給油ユニット４０は、他の部品等と共に用いられてもよい。例えば、給油ユニット４０は、一方向クラッチやボールねじ等の回転部品と共に組み込まれてもよい。この場合、給油ユニット４０は、この回転部品の給油必要部位に隣接して設けられ、この給油必要部位に対して潤滑油を供給する構成となる。この給油ユニット４０は、前記各形態と同様に、潤滑油を溜めるタンク４２と、給油必要部位に潤滑油を供給するポンプ４３とを備えている。ポンプ４３は、潤滑油３が充填される収容部５１と、この収容部５１内の潤滑油３を給油必要部位へ吐出させるために駆動する駆動部（圧電素子５５）とを有している。そして、給油ユニット４０は、潤滑油３の不足を検知するために、収容部５１に設けられ当該収容部５１における潤滑油３の量の変化に応じて出力が変化するセンサ１６を更に備えている構成となる。

〔付記〕
また、本発明の転がり軸受装置１０及び給油ユニット４０は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、前記各形態では、給油ユニット４０は、フレーム４１内に電源部４５を備えている場合について説明したが、電源部４５はフレーム４１の外部に設けられていてもよい。この場合、フレーム４１内の回路部４４（ポンプ４３）と外部の電源部４５とはケーブルを通じて接続される。
また、転がり軸受装置１０の前記実施形態では、軸受部２０が玉軸受であるがころ軸受であってもよい。

３：潤滑油 １０：転がり軸受装置 １１：第１の環状空間
１２：第２の環状空間 １６：センサ ２０：軸受部
２１：内輪 ２２：外輪 ２３：玉（転動体）
２４：保持器 ４０：給油ユニット ４２：タンク
４３：ポンプ ４９：流出部 ５１：収容部
５４：検出部 ５５：第１圧電素子（駆動部） ５６：第２圧電素子
６２：圧力センサ ６５：変位センサ

Claims (6)

1. 内輪、外輪、前記内輪と前記外輪との間に介在している複数の転動体、及び、複数の前記転動体を周方向に並べて保持する保持器を有している軸受部と、
   前記内輪と前記外輪との間に形成される環状空間に潤滑油を供給するポンプ、及び、潤滑油を溜めると共に当該潤滑油を前記ポンプへ流出させる流出部を有するタンクを備えていると共に、前記環状空間と隣接して設けられている給油ユニットと、
   を備え、
   前記ポンプは、前記潤滑油が充填される収容部と、前記収容部内の潤滑油を前記環状空間へ吐出させるために駆動する駆動部と、を有しており、
   前記給油ユニットは、当該給油ユニットにおける前記潤滑油の不足を検知するために、前記ポンプに設けられ前記収容部における前記潤滑油の量の変化に応じて出力が変化するセンサを更に備えている
   ことを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記給油ユニットは、前記センサからの出力信号を取得し当該出力信号の変化を検出する検出部を更に備えている請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 前記ポンプは、前記駆動部として、変形することで前記収容部の容積を減少させて当該収容部の前記潤滑油を前記環状空間へ吐出させる第１圧電素子を、有し、
   前記センサは、前記第１圧電素子と重ねて設けられ当該第１圧電素子の変形に応じて変形する第２圧電素子である請求項１又は２に記載の転がり軸受装置。
4. 前記センサは、前記収容部の潤滑油の内圧を検知する圧力センサである請求項１又は２に記載の転がり軸受装置。
5. 前記ポンプは、前記駆動部として、変形することで前記収容部の容積を減少させて当該収容部の前記潤滑油を前記環状空間へ吐出させる圧電素子を、有し、
   前記センサは、前記圧電素子の変形量を検出する変位センサである請求項１又は２に記載の転がり軸受装置。
6. 回転部品の給油必要部位に潤滑油を供給するポンプと、潤滑油を溜めると共に当該潤滑油を前記ポンプへ流出させる流出部を有するタンクと、を備え、前記給油必要部位に隣接して設けられる給油ユニットであって、
   前記ポンプは、前記潤滑油が充填される収容部と、前記収容部内の潤滑油を前記給油必要部位へ吐出させるために駆動する駆動部と、を有しており、
   潤滑油の不足を検知するために、前記ポンプに設けられ前記収容部における前記潤滑油の量の変化に応じて出力が変化するセンサを更に備えていることを特徴とする給油ユニット。

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