JP4196184B2

JP4196184B2 - 潤滑装置及び潤滑方法

Info

Publication number: JP4196184B2
Application number: JP2003270786A
Authority: JP
Inventors: 堅稲葉; 康司森田; 健二矢倉; 直樹松山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2023-07-03
Also published as: JP2004076938A

Description

本発明は、高速回転する工作機械やモータの主軸等に用いられる転がり軸受等の回転体に追加グリースを補給する潤滑装置、および潤滑装置を備えた軸受装置に関する。また、本発明は、グリース潤滑される回転体に追加グリースを補給するグリース補給方法及びグリース補給プログラムに関する。

工作機械やモータには、主軸を回転自在に支持するための転がり軸受がその内部に組み込まれている。転がり軸受は、外輪軌道を有する外輪、内輪軌道を有する内輪、外輪軌道及び内輪軌道間に転動自在に配置された玉、ころ等の転動体、などから構成される。内輪又は外輪と、転動体との間には、潤滑剤が注入されており、転動体をスムーズに転動可能に構成している。

転がり軸受の潤滑方法の一つとして、グリース潤滑が知られている。グリース潤滑は、粘性が高く流動性が低いグリースを潤滑剤として軸受内部に封入し、潤滑を行う方法である。一般に、一度封入されたグリースは、軸受が破損するまで交換されることは無い。このグリースは、軸受の運転に伴う発熱により、グリースの酸化、基油の揮発等が発生し、グリースが劣化する。グリースの劣化は、油膜切れの原因となり、油膜切れにより転がり軸受の軌道面で金属接触が生じる可能性がある。金属接触が起こると、軌道面が摩耗し、異常発熱が起こり、結果として、焼き付きが発生する。

また、グリース潤滑の他に、流動性の高いオイルと空気を利用して、連続的に軸受内部に補給するオイルエア潤滑やオイルミスト潤滑という方法も知られている。これらは、常に新しい油が軸受内部に供給され、油が交換されるため、グリース潤滑における欠点である潤滑寿命がないという利点がある。しかし、流速の高い混合気を回転している軸受に直接吹き付けるため高周波成分を持つ不快音（風切り騒音）が発生し、さらに霧状になって排出されたオイルが大気を汚染するという問題がある。

一般に、この工作機械用の転がり軸受は、運転時の温度上昇や温度変化が少ない方がよい。その理由としては、転がり軸受の温度変化によって、主軸が熱膨張し主軸の寸法が変わることにより、加工精度が低下してしまうという点が挙げられる。

しかし、工作機械の主軸は、加工効率向上のため高速回転が要求されるため、転がり軸受の温度は激しく上昇する傾向にある。この温度上昇を防ぐため、グリース潤滑される転がり軸受では、グリースの封入量を少量にして、攪拌抵抗による温度上昇を低減させるようにしている。しかし、封入量が少量である場合には、グリースの酸化や基油の揮発が早期に発生し、潤滑不良により軸受が損傷しやすいという問題がある。

この問題を鑑み、出願人は、グリース潤滑される運転中の転がり軸受に、外部より新しい追加グリースを微量かつ定量で補給する技術を提案している（特願２００２−２００１７２および特願２００３−０７０３３８参照）。転がり軸受は、この追加グリースの補給により、補給を行わない場合よりも軸受の長寿命化が可能なことが確認されている。また、追加グリースの補給は、オイルエア潤滑、オイルミスト潤滑等のように不快な騒音や大気の汚染を生じさせないという利点がある。

補給された追加グリースは、補給直後、軸受内部で馴染むまで攪拌抵抗により発熱するため１回の補給量は少ない方がよい。先述の通り、転がり軸受は、運転時の温度上昇や温度変化が少ない方がよく、頻繁な温度上昇は加工精度の低下につながるため望ましくない。また、過剰なグリースを補給すると、軸受内およびスピンドル内に古いグリースが溜まりすぎ、温度が不安定になりやすいため、グリースの補給回数はなるべく少ない方がよい。

このグリースの補給回数を減らすために、軸受の異常を検知したときにのみ追加グリースを補給する給脂装置が提案されている（特許文献１および特許文献２参照）。

しかし、上記装置は、軸受に異常が発生した後に追加グリースを補給するものであるため、追加グリースを補給する時点で、既に軸受が損傷している可能性もある。軸受の損傷は、工作機械の軸振れ精度低下の原因となり、工作機械の加工精度が低下してしまう。このため、一般的なグリース補給装置は、潤滑不良によって軸受にわずかな損傷も発生しないように、軸受が使用される環境下で最も厳しい条件を基準として、一定の補給間隔毎にグリースを補給している。
特開昭６３−５３３９７号公報特許３１６７０３４号公報

しかしながら、軸受が使用される環境下で最も厳しい条件を基準として、所定の補給間隔毎にグリースを補給するように補給装置を設定すると、補給装置は、軸受の使用条件がそれほど過酷でない場合でも、過剰のグリースを軸受内部に補給してしまい、グリースが過剰となるという問題点がある。

例えば、出願人による実験によると、軸受で支持された軸径６５ｍｍの軸を回転速度２２０００ｍｉｎ^-1で給脂無しで回転させると、１００時間でグリースの劣化が起こり、軸受が損傷したが、１８０００ｍｉｎ^-1で給脂無しの場合には、その１０倍にあたる１０００時間で軸受が損傷した。よって、一定間隔毎の補給は、使用条件が過酷で無い場合には不効率なものとなり、補給回数の無駄な増加につながる。さらに、この補給回数の増加により補給された過剰なグリースは、軸受温度を不安定にしてしまう。

また、上記設定では、軸受の稼働状態に関わらず、グリースを補給する。従って、停止している軸受内にも、どんどんグリースが補給されてしまうこととなる。従って、停止していた軸受が再稼働する際には、追加されたグリースにより、グリースの攪拌抵抗が増大してしまうため、急激な温度上昇が引き起こされてしまう。

本発明は、上記問題点に鑑み、グリースの攪拌抵抗による影響を最小限に抑えるととも
に、軸受の長寿命化を図ることが可能な潤滑装置、及び潤滑方法を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、以下の手段により達成される。

（１）工作機械主軸を回転自在に支持する転がり軸受の内部に、前記転がり軸受の外輪に形成された補給孔を介して、前記工作機械主軸が回転している状態で微量の追加グリースを間欠的に補給するグリース補給手段と、
前記工作機械主軸の回転速度に応じて、前記グリース補給手段が前記追加グリースを補給する補給タイミングを制御する制御手段と、を有し、前記制御手段が、前記工作機械主軸の回転速度を複数の領域に分割して前記領域毎に加算値を設定し、測定された前記工作機械主軸の回転速度に対応する前記加算値を単位時間毎に積算して積算値を求め、前記積算値が所定値以上となった場合に前記グリース補給手段に前記追加グリース補給を指示することを特徴とする潤滑装置。

（２）前記グリース補給手段は、前記工作機械主軸の軸方向の前後を支持する複数の転がり軸受に対して同時に前記追加グリースを補給する（１）記載の潤滑装置。

（３）工作機械主軸を回転自在に支持する転がり軸受の内部に、前記転がり軸受の外輪に形成された補給孔を介して、前記工作機械主軸が回転している状態で微量の追加グリースを間欠的に補給するステップと、
前記工作機械主軸の回転速度に応じて、前記追加グリースを補給する補給タイミングを制御するステップと、を有し、
前記補給タイミングを制御するステップでは、前記工作機械主軸の回転速度を複数の領域に分割して前記領域毎に加算値を設定し、測定された前記工作機械主軸の回転速度に対応する前記加算値を単位時間毎に積算して積算値を求め、前記積算値が所定値以上となった場合に前記追加グリース補給を行うことを特徴とする潤滑方法。

（４）前記工作機械主軸の軸方向の前後を支持する複数の転がり軸受に対して同時に
前記追加グリースを補給する（３）記載の潤滑方法。

本発明によれば、軸の回転速度に応じて、追加グリースを補給する補給タイミングを制御するので、転がり軸受の使用頻度に応じた間隔で、適切にグリースを補給することが可能となる。また、一定タイミングでグリースを補給する場合と比較し、無駄なグリース補給を避けグリース補給回数を減少することが可能である。したがって、過剰なグリースを補給することなく、最適な間隔でグリースを補給することができ、軸受の焼き付き等を未然に防ぎ、かつ軸受温度を安定に保つことが可能となる。

また、本発明によれば、回転速度に応じて加算値を設定し、実測の回転速度に応じて加算値を積算し、積算値が所定値以上となった場合にグリースを補給するので、転がり軸受の使用頻度に応じた間隔で、適切にグリースを補給することが可能となる。また、一定タイミングでグリースを補給する場合と比較し、無駄なグリース補給を避けグリース補給回数を減少することが可能である。したがって、過剰なグリースを補給することなく、最適な間隔でグリースを補給することができ、軸受の焼き付き等を未然に防ぎ、かつ軸受温度を安定に保つことが可能となる。

以上、本発明の潤滑装置、及び潤滑方法によれば、グリースの攪拌抵抗による影響を最小限に抑えるとともに、軸受の長寿命化を図ることが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る第１実施形態の潤滑装置としてのグリース補給システムについて説明する。

図１は、本発明に係る第１実施形態の軸受装置１００の断面図である。軸受装置１００は、主軸１０１と、ハウジング１０２と、主軸１０１に外嵌し、且つハウジング１０２に内嵌したアンギュラ玉軸受１１０，１１０とを有している。主軸１０１は、アンギュラ玉軸受１１０，１１０を介して、ハウジング１０２に対し回転可能である。

主軸１０１は、図示せぬモータ等の回転駆動機構に接続されており、回転駆動機構の駆動により回転する。本実施形態では、主軸１０１の最高回転速度は、２２０００ｍｉｎ^-1に設定されている。

各アンギュラ玉軸受１１０は、内輪１１３、外輪１１４、転動体としての玉１１５、及び、保持器１１６を有している。内輪１１３は、主軸１０１に外嵌しており、外周側に玉１１５を案内する内輪軌道１１３ａを有している。外輪１１４は、ハウジング１０２に内嵌しており、内周側に玉１１５を案内する外輪軌道１１４ａを有している。

玉１１５は、内輪１１３の内輪軌道１１３ａと外輪１１４の外輪軌道１１４ａとの間に転動自在に配置されている。保持器１１６は、玉１１５を円周方向等間隔に転動自在に保持している。外輪１１４は、テーパ部１１４ｃを軸方向片側に有している。以下、テーパ部が形成された軸方向一方を正面側、他方を背面側と呼ぶこととする。本実施形態においては、一対のアンギュラ玉軸受１１０は、それぞれの背面側が対向配置される、いわゆる背面組合せ形（ＤＢ）で配置されている。

アンギュラ玉軸受１１０，１１０の各内輪１１３間及び各外輪１１４間には、それぞれ主軸１０１及びハウジング１０２に沿って配置された内輪間座１０５及び外輪間座１０６が配置されている。各内輪１１３及び内輪間座１０５、並びに、各外輪１１４及び外輪間座１０６は、内輪押さえ部材１０３，１０７及び外輪押さえ部材１０４により付勢され、各軸受には予圧が与えられている。内輪押さえ部材１０３及び外輪押さえ部材１０４の間には、図示せぬ間隙が形成されており、両押さえ部材間にラビリンスを形成している。

ハウジング１０２上には、アンギュラ玉軸受１１０，１１０の内部に補給される追加グリースを蓄えるグリースタンク１２０，１２０が設けられている。グリースタンク１２０には、給脂ノズル１２２が連通している。給脂ノズル１２２は、ハウジング１０２を貫通する貫通孔１０２ａを介して、アンギュラ玉軸受１１０，１１０の各外輪１１４，１１４に形成された補給孔１１４ｂ内に差し込まれている。各グリースタンク１２０の内部に貯蔵された追加グリースの上面には、ピストン１２１が配置されている。追加グリースは、ピストン１２１の動作に従い、給脂ノズル１２２及び補給孔１１４ｂを介して、径方向にアンギュラ玉軸受１１０内へ補給される。

軸受装置１００には、主軸１０１の回転速度を検出する回転センサ４０が組み付けられている。回転センサ４０は、主軸１０１に対向し、主軸１０１上に形成された、スリット、磁石、突起等の検出マークを検出することにより主軸１０１の回転速度に対応するパルス信号を生成する。

図２は、本実施形態の潤滑装置としてのグリース補給システムを示すブロック図である。本グリース補給システムは、抵抗型給脂装置１０、制御装置２０、回転センサ４０、グリースタンク１２０、給脂ノズル１２２、ソレノイドバルブ１３０、及び、コンプレッサ１４０とを有する。

抵抗型給脂装置１０は、制御装置２０からの指示に従い、ソレノイドバルブ１３０，１３０の開閉制御を行う。抵抗型給脂装置１０は、制御装置２０からグリース補給指示を受けると、所定時間ソレノイドバルブ１３０，１３０を開く。

コンプレッサ１４０は、ソレノイドバルブ１３０が開状態の場合、ソレノイドバルブ１３０，１３０を介してグリースタンク１２０，１２０にエアを補給し、各グリースタンク１２０内のピストン１２１に圧力を加える。圧力を加えられたピストン１２１は、グリースタンク１２０内のグリースを下流に押し込むことにより、給脂ノズル１２２を介して、軸受装置１００の内部に追加グリースを補給する。一方、ソレノイドバルブ１３０が閉状態の場合、コンプレッサ１４０からのエアは、ソレノイドバルブ１３０で遮断される。この場合、グリースタンク１２０には圧力が伝達されず、追加グリースは軸受装置１００内に補給されない。

図３は、本実施形態の制御装置２０の詳細を示すブロック図である。制御装置２０は、ＣＰＵ２１、パルス検出器２２、及び、ＲＡＭ２３を有している。

パルス検出器２２は、回転センサ４０からのパルス信号を基に、単位時間（本実施形態では１秒）毎に、すなわち、リアルタイムで軸受装置１００の主軸１０１の回転速度を算出する。パルス検出器２２は、算出した主軸１０１の回転速度データを単位時間毎にＣＰＵ２１に送出する。

ＲＡＭ２３は、所定のプログラムやデータを記憶するための不揮発性の記憶部であり、制御装置２０の電源がオフとなっても、電池等の補助電源により、記憶内容を保持する。本実施形態では、グリース補給間隔の可変制御プログラムがＲＡＭ２３に保存されている。ＲＡＭ２３には、制御装置２０に接続されたコンピュータ等の外部機器３０からアクセス可能であり、外部機器３０を介して、プログラム等を書き換え可能に構成されている。外部機器３０は、ＬＡＮ、インターネット等のネットワークを介して接続されていてもよい。

ＣＰＵ２１は、制御装置２０の各部を統括的に制御する。ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２３に保存された可変制御プログラムを起動し、パルス検出器２２から回転速度データを受け取る毎に、可変制御プログラムに従い、グリース補給タイミング算出のための処理を行う。

本実施形態の可変制御プログラムは、回転速度領域を、"停止領域"、"低速領域"、及び、"高速領域"の３領域に分け、それぞれの回転速度領域毎に所定の加算値を有している。具体的に、"停止領域"とは主軸１０１の回転速度が０ｍｉｎ^-1である領域、"低速領域"とは主軸１０１の回転速度が０ｍｉｎ^-1より大きく１８０００ｍｉｎ^-1以下である領域、そして"高速領域"とは主軸１０１の回転速度が１８０００ｍｉｎ^-1より大きい領域を指す。ここでは、"停止領域"に０、"低速領域"に１、そして"高速領域"に１０がそれぞれ加算値として与えられている。

ＣＰＵ２１は、可変制御プログラムに従い、主軸１０１の回転速度が与えられる毎に、その時点での回転速度がどの回転速度領域に属しているか判断する。そして、対応する回転速度領域に対応する加算値を、ＲＡＭ２３に保存された積算値に加える。そして、ＣＰＵ２１は、積算値が所定の上限以上となったとき、抵抗型給脂装置１０にグリース補給指示を送る。

ここでは、積算値の上限は、９０００００に設定されている。この値は、高速領域での連続運転時では、２５時間で補給が行われる値である。これは、主軸１０１の最高回転速度２２０００ｍｉｎ^-1での軸受破壊時間が１００時間であり、安全をみこして破壊時間に対し２０〜４０％の値にグリース補給時間が収まるように積算値の上限及び高速領域の加算値（１０）を決定している。また、低速領域の加算値（１）は、低速領域と高速領域の境界値１８０００ｍｉｎ^-1での破壊時間が１０００時間であることを考慮し、軸受装置１００が低速領域内で連続運転される場合には、破壊時間の２５％に相当する２５０時間でグリースが補給されるように積算値の上限及び低速領域の加算値を決定している。

図４は、本実施形態のグリース補給タイミング算出のための処理を示すフローチャートである。以下、本実施形態のグリース補給タイミング算出アルゴリズム（プログラム）について説明する。

制御装置２０のパルス検出器２２は、回転センサ４０のパルス信号をもとに、１秒毎に主軸１０１の回転速度を算出し、ＣＰＵ２１に回転速度データを送る。ＣＰＵ２１は、回転速度データを受信し、読み込む（ステップＳ１）。

回転速度データを読み込んだＣＰＵ２１は、まず軸１０１が停止しているかどうかを判断する（ステップＳ２）。ここで、停止している場合には、ＲＡＭ２３に保存されている積算値に０を加え（ステップＳ３）、ステップＳ４に移行する。一方、停止していない場合には、ステップＳ３を迂回し、ステップＳ４に移行する。

次に、ＣＰＵ２１は、軸１０１の回転速度が低速領域にあるかどうかを判断する（ステップＳ４）。ここで、低速領域にある場合には、ＲＡＭ２３に保存されている積算値に１を加え（ステップＳ５）、ステップＳ６に移行する。一方、低速領域にない場合には、ステップＳ５を迂回し、ステップＳ６に移行する。

次に、ＣＰＵ２１は、軸１０１の回転速度が高速領域にあるかどうかを判断する（ステップＳ６）。ここで、高速領域にある場合には、ＲＡＭ２３に保存されている積算値に１０を加え（ステップＳ７）、ステップＳ８に移行する。一方、高速領域にない場合には、ステップＳ７を迂回し、ステップＳ８に移行する。

そして、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２３に保存されている積算値を確認し、積算値が９０００００以上となっているかどうかを判断する（ステップＳ８）。積算値が９０００００以上となった場合には、抵抗型給脂装置１０にグリース補給指示（給脂指令）を送り（ステップＳ９）、積算値を０にリセットする（ステップＳ１０）。そして、次の回転速度データの到着を待ち、回転速度データを受け取るためステップＳ１に戻る。一方、積算値が９０００００より小さい場合には、回転速度データの到着を待ち、回転速度データを受け取るためステップＳ１に戻る。
以上により、制御装置２０は、グリース補給タイミングを算出し、抵抗型給脂装置１０にグリース補給指示を送出する。

その後、抵抗型給脂装置１０は、ソレノイドバルブ１３０，１３０にバルブ開信号を送出し、ソレノイドバルブ１３０，１３０を所定時間の間だけ閉状態から開状態に変更する。ソレノイドバルブ１３０，１３０が開状態になると、コンプレッサ１４０から送出されるエアは、ソレノイドバルブ１３０，１３０を介してグリースタンク１２０，１２０に補給され、グリースタンク１２０，１２０内のピストン１２１，１２１に圧力を加える。圧力を加えられたピストン１２１は、グリースタンク１２０内のグリースを下流に押し込むことにより、給脂ノズル１２２を介して、軸受装置１００の内部に追加グリースを補給する。所定時間が経過すると、抵抗型給脂装置１０は、ソレノイドバルブ１３０，１３０を閉状態にして追加グリース補給を終了する。

図５は、本実施形態のグリース補給動作を示すタイムチャートである。図５（ａ）は回転速度の時間変化を、図５（ｂ）は積算値の時間変化を、図５（ｃ）は、上記本実施形態のグリース補給タイミング算出アルゴリズムに基づき決定された補給タイミングを、図５（ｄ）は、一定間隔（２５時間）毎に補給を行う場合の補給タイミングを、それぞれ示す図である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）からわかるように、主軸１０１の回転速度が高速領域にある場合には、積算値の増加の傾きは大きく、主軸１０１の回転速度が低速領域にある場合には、積算値の増加の傾きは小さい。また、主軸１０１が停止している場合には、積算値は増加しない。すなわち、回転速度が速い場合には、積算値の増加が速いため、グリース補給間隔が短くなり、回転速度が遅い場合には、積算値の増加が遅いため、グリース補給間隔が長くなる。また、主軸１０１が回転しない場合には、グリースは補給されない。

また、図５（ｃ）及び図５（ｄ）を比較すると、本実施形態に従った場合には、主軸１０１の回転速度に応じて、グリースの補給が為されているが、所定時間毎に補給する場合には、回転速度の大きさ、または、回転の有無に関わらず、定期的にグリースが補給されることとなる。本実施形態では、軸受装置の回転頻度、すなわち、グリースの劣化状態に応じて適切にグリースを補給しているが、従来の方法では、グリースの劣化状態に関係なくグリースを補給していることがわかる。このように本実施形態によれば、補給回数を従来に比べて減少し、且つ、適切なタイミングでグリースを補給することが可能となる。

以上、本実施形態によれば、主軸１０１の回転速度を１秒ごとに読み取る。回転速度領域は、回転速度に応じて、"停止領域"、"低速領域"、"高速領域"の３領域に分けられており、それぞれの領域に応じた加算値を積算値に加える。そして、積算値が所定値以上となった場合にのみ、制御装置２０は、追加グリース補給を抵抗型給脂装置１０に指示する。従って、軸受装置の回転頻度、すなわち、グリースの劣化状態に応じて適切にグリースを補給することが可能となる。また、制御装置２０は、主軸１０１が回転していない場合には、積算値に０を加えることにより、積算値を増加させない。これにより、主軸１０１が非回転状態にあるときに、グリースを補給するような無駄は発生しない。従って、過剰グリースの攪拌抵抗による無駄な発熱を抑えることが可能である。よって、異常昇温による軸受の焼付等の故障を未然に防止し、主軸１０１の取付け精度を高い状態に維持し軸受の長寿命化が可能となる。

なお、本実施形態においては、グリース補給装置として、抵抗型給脂装置を使用したが、これに限られず、積算値が所定値以上となったときに、軸受１１０，１１０にグリースを補給可能な装置であればなんでもよい。例えば、定量吐出型の給脂装置等を用いることが可能である。

また、本実施形態においては、背面組合せ形のアンギュラ玉軸受１１０，１１０を用いたが、これに限られず、正面組合せ形のアンギュラ玉軸受を用いてもよい。また、他の種類の玉軸受やころ軸受等のその他の転がり軸受を用いてもよい。

また、本実施形態では、加算値を高速領域で１０、低速領域で１、停止時に０としたが、これに限られず、主軸１０１及び軸受１１０の使用状態に応じて、適宜所望の値を設定することが可能である。また、積算値の最大値についても、使用状態や耐久性等を考慮して、所望の値に設定することが可能である。

また、本実施形態では、１秒毎に回転速度を算出したが、適宜所望の値に設定することが可能である。

（第２実施形態）
以下、本発明に係る第２実施形態の潤滑装置としてのグリース補給システムについて説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態に挙げた要素と同一の要素については重複を避け、記載の説明を適宜省略する。

本実施形態では、グリース補給システムの構造は、第１実施形態の構造と同一である。本実施形態では、制御装置２０内で起動、実行されるグリース補給タイミングの可変制御プログラムが一部異なる。

本実施形態の可変制御プログラムは、回転速度領域を、"停止領域"、"低速領域"、"中速領域"、及び、"高速領域"の４領域に分け、それぞれの回転速度領域毎に所定の加算値を有している。具体的に、"停止領域"とは主軸１０１の回転速度が０ｍｉｎ^-1である領域、"低速領域"とは主軸１０１の回転速度が０ｍｉｎ^-1より大きく１４０００ｍｉｎ^-1以下である領域、"中速領域"とは主軸１０１の回転速度が１４０００ｍｉｎ^-1より大きく１８０００ｍｉｎ^-1以下である領域、そして"高速領域"とは主軸１０１の回転速度が１８０００ｍｉｎ^-1より大きい領域を指す。ここでは、"停止領域"に０、"低速領域"に０．１、"中速領域"に１、そして"高速領域"に１０がそれぞれ加算値として与えられている。

ＣＰＵ２１は、可変制御プログラムに従い、主軸１０１の回転速度が与えられる毎に、その時点での回転速度がどの回転速度領域に属しているか判断する。そして、対応する回転速度領域に与えられた加算値を、ＲＡＭ２３に保存された積算値に加える。そして、ＣＰＵ２１は、積算値以上となったとき、抵抗型給脂装置１０にグリース補給指示を送る。ここでも、第１実施形態と同様に、積算値の上限は、９０００００に設定されている。

図６は、本実施形態のグリース補給タイミング算出のための処理を示すフローチャートである。以下、本実施形態のグリース補給タイミング算出アルゴリズムについて説明する。

制御装置２０のパルス検出器２２は、回転センサ４０のパルス信号をもとに、１秒毎に主軸１０１の回転速度を算出し、ＣＰＵ２１に回転速度データ送る。ＣＰＵ２１は、回転速度データを受信し、読み込む（ステップＳ１１）。

回転速度データを読み込んだＣＰＵ２１は、まず軸１０１が停止しているかどうかを判断する（ステップＳ１２）。ここで、停止している場合には、ＲＡＭ２３に保存されている積算値に０を加え（ステップＳ１３）、ステップＳ１４に移行する。一方、停止していない場合には、ステップＳ１３を迂回し、ステップＳ１４に移行する。

次に、ＣＰＵ２１は、軸１０１の回転速度が低速領域にあるかどうかを判断する（ステップＳ１４）。ここで、低速領域にある場合には、ＲＡＭ２３に保存されている積算値に０．１を加え（ステップＳ１５）、ステップＳ１６に移行する。一方、低速領域にない場合には、ステップＳ１５を迂回し、ステップＳ１６に移行する。

次に、ＣＰＵ２１は、軸１０１の回転速度が中速領域にあるかどうかを判断する（ステップＳ１６）。ここで、中速領域にある場合には、ＲＡＭ２３に保存されている積算値に１を加え（ステップＳ１７）、ステップＳ１８に移行する。一方、中速領域にない場合には、ステップＳ１７を迂回し、ステップＳ１８に移行する。

次に、ＣＰＵ２１は、軸１０１の回転速度が高速領域にあるかどうかを判断する（ステップＳ１８）。ここで、高速領域にある場合には、ＲＡＭ２３に保存されている積算値に１０を加え（ステップＳ１９）、ステップＳ２０に移行する。一方、高速領域にない場合には、ステップＳ１９を迂回し、ステップＳ２０に移行する。

そして、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２３に保存されている積算値を確認し、積算値が９０００００以上となっているかどうかを判断する（ステップＳ２０）。積算値が９０００００以上となった場合には、抵抗型給脂装置１０にグリース補給指示（給脂指令）を送り（ステップＳ２１）、積算値を０にリセットする（ステップＳ２２）。そして、次の回転速度データの到着を待ち、回転速度データを受け取るためステップＳ１１に戻る。一方、積算値が９０００００より小さい場合には、回転速度データの到着を待ち、回転速度データを受け取るためステップＳ１１に戻る。

以上により、制御装置２０は、グリース補給タイミングを算出し、抵抗型給脂装置１０にグリース補給指示を送出する。

図７は、本実施形態のグリース補給動作を示すタイムチャートである。図７（ａ）は回転速度の時間変化を、図７（ｂ）は積算値の時間変化を、図７（ｃ）は、本実施形態のグリース補給タイミング算出アルゴリズムに基づき決定された補給タイミングを、図７（ｄ）は、一定間隔（２５時間）毎に補給を行う場合の補給タイミングを、それぞれ示す図である。

図７（ａ）及び図７（ｂ）からわかるように、主軸１０１の回転速度が高速領域にある場合には、積算値の増加の傾きは大きく、主軸１０１の回転速度が中速領域にある場合には、積算値の増加の傾きは小さく、主軸１０１の回転速度が低速領域にある場合には、積算値の増加の傾きは微少である。また、主軸１０１が停止している場合には、積算値は増加しない。すなわち、回転速度が速い場合には、積算値の増加が速いため、グリース補給間隔が短くなり、回転速度が遅い場合には、積算値の増加が遅いため、グリース補給間隔が長くなる。また、主軸１０１が回転しない場合には、グリースは補給されない。

また、図７（ｃ）及び図７（ｄ）を比較すると、本実施形態に従った場合には、主軸１０１の回転速度に応じて、グリースの補給が為されているが、所定時間毎に補給する場合には、回転速度の大きさ、または、回転の有無に関わらず、定期的にグリースが補給されることとなる。本実施形態では、軸受装置の回転頻度、すなわち、グリースの劣化状態に応じて適切にグリースを補給しているが、従来の方法では、グリースの劣化状態に関係なくグリースを補給していることがわかる。このように本実施形態によれば、補給回数を従来に比べて減少し、且つ、適切なタイミングでグリースを補給することが可能となる。

以上、本実施形態によれば、主軸１０１の回転速度を１秒ごとに読み取る。回転速度領域は、回転速度に応じて、"停止領域"、"低速領域"、"中速領域"、"高速領域"の４領域に分けられており、それぞれの領域に応じた加算値を積算値に加える。そして、積算値が所定値以上となった場合にのみ、制御装置２０は、追加グリース補給を抵抗型給脂装置１０に指示する。従って、軸受装置の回転頻度、すなわち、グリースの劣化状態に応じて適切にグリースを補給することが可能となる。また、制御装置２０は、主軸１０１が回転していない場合には、積算値に０を加えることにより、積算値を増加させない。これにより、主軸１０１が非回転状態にあるときに、グリースを補給するような無駄は発生しない。従って、過剰グリースの攪拌抵抗による無駄な発熱を抑えることが可能である。よって、異常昇温による軸受の焼付等の故障を未然に防止し、主軸１０１の取付け精度を高い状態に維持し軸受の長寿命化が可能となる。

また、本実施形態では、回転速度領域を４段階に分けて、加算値を設定しているため、第１実施形態に比べて、実際の回転状況に応じて、より精度よくグリース補給タイミングを決定することが可能となる。

また、本実施形態では、加算値を高速領域で１０、中速領域で１、低速領域で０．１、停止時に０としたが、これに限られず、主軸１０１及び軸受１１０の使用状態に応じて、適宜消耗の値を設定することが可能である。また、積算値の最大値についても、使用状態や耐久性等を考慮して、所望の値に設定することが可能である。

また、本実施形態では、回転速度領域を４段階に分けて、加算値を設定しているが、これに限られず、状況に応じて、回転速度領域の分割数を適宜設定してもよい。例えば、使用中の回転速度の変化が大きいものについては、分割数を増やすことにより、実際のグリースの劣化状況に即したグリース補給を行うことが容易になると考えられる。回転速度が殆ど変化しないものについては、例えば、"停止領域"と"可動領域"の二つの領域のみを用いることも可能である。

（第３実施形態）
以下、本発明に係る第３実施形態の潤滑装置としてのグリース補給システムについて説明する。

図８は、本発明に係る第３実施形態の軸受装置２００の断面図である。軸受装置２００は、主軸２０１と、ハウジング２０２と、主軸２０１に外嵌し、且つハウジング２０２に内嵌したアンギュラ玉軸受２１０，２１０とを有している。主軸２０１は、アンギュラ玉軸受２１０，２１０を介して、ハウジング２０２に対し回転可能である。

主軸２０１は、図示せぬモータ等の回転駆動機構に接続されており、回転駆動機構の駆動により回転する。本実施形態では、主軸２０１の最高回転速度は、２２０００ｍｉｎ^-1に設定されている。

各アンギュラ玉軸受２１０は、内輪２１３、外輪２１４、転動体としての玉２１５、及び、保持器２１６を有している。内輪２１３は、主軸２０１に外嵌しており、外周側に玉２１５を案内する内輪軌道２１３ａを有している。外輪２１４は、ハウジング２０２に内嵌しており、内周側に玉２１５を案内する外輪軌道２１４ａを有している。

玉２１５は、内輪２１３の内輪軌道２１３ａと外輪２１４の外輪軌道２１４ａとの間に転動自在に配置されている。保持器２１６は、玉２１５を円周方向等間隔に転動自在に保持している。外輪２１４は、テーパ部２１４ｃを軸方向片側に有している。本実施形態においては、一対のアンギュラ玉軸受２１０は、それぞれの背面側が対向配置される、いわゆる背面組合せ形（ＤＢ）で配置されている。

アンギュラ玉軸受２１０，２１０の各内輪２１３及び外輪２１４間には、それぞれ主軸２０１及びハウジング２０２に沿って配置された内輪間座２０５及び外輪間座２０６が配置されている。内輪２１３及び内輪間座２０５、並びに、外輪２１４及び外輪間座２０６は、内輪押さえ部材２０３，２０７及び外輪押さえ部材２０４により付勢され、各軸受には予圧が与えられている。内輪押さえ部材２０３及び外輪押さえ部材２０４の間には、図示せぬ間隙が形成されており、両押さえ部材間にラビリンスを形成している。

本実施形態の外輪間座２０６には、ハウジング２０２から径方向に形成された補給孔２０２ａ，２０２ａ、及び、補給孔２０６ａ，２０６ａと連通し、アンギュラ玉軸受２１０，２１０の側面に開口した補給孔２０６ｂ，２０６ｂが形成されている。

ハウジング２０２上には、アンギュラ玉軸受２１０，２１０の内部にそれぞれ補給される追加グリースを蓄えるグリースタンク１２０，１２０が設けられている。グリースタンク１２０，１２０には、それぞれ給脂ノズル１２２，１２２が連通している。各給脂ノズル１２２は、ハウジング２０２を貫通する貫通孔２０２ａを介して、外輪間座２０６に形成された補給孔２０６ａ内にその先端が差し込まれている。追加グリースは、ピストン１２１の動作に従い、給脂ノズル１２２及び補給孔２０６ａ及び２０６ｂを介して、略軸方向にアンギュラ玉軸受２１０内へ補給される。

軸受装置２００には、主軸２０１の回転速度を検出する回転センサ４０が組み付けられている。回転センサ４０は、主軸２０１に対向し、主軸２０１上に形成された、スリット、磁石、突起等の検出マークを検出することにより主軸２０１の回転速度に対応するパルス信号を生成する。

軸受装置２００以外の構造は、第１実施形態または第２実施形態に記載したものと同一である。本実施形態では、第１実施形態のように、回転速度領域を３分割して、グリース補給タイミングを決定してもよいし、第２実施形態のように、回転速度領域を４分割して、グリース補給タイミングを決定してもよい。

上記の軸受装置２００についても、第１実施形態又は第２実施形態と同様に、グリース補給タイミングを決定することにより、無駄な追加グリース補給を省き、適切なタイミングでグリースを補給することにより、グリース補給回数を減少させることが可能である。

（第４実施形態）
以下、図９〜図１５を参照しながら、本発明に係る第４実施形態の潤滑装置としてのグリース補給システムについて説明する。

図９は、本実施形態のグリース補給システム３００を示す図であり、図１０は、本実施実施形態のグリース補給システム３００が取り付けられた主軸装置１５０を示す図である。グリース補給システム３００は、複数の転がり軸受を介して主軸１７１を回転可能に支承するスピンドル装置である主軸装置１５０にグリース補給ユニット３１０が併設された構成となっている。

この主軸装置１５０は、主軸ハウジング１６１内に外輪溝付きタイプのアンギュラ玉軸受１５１及び補給孔が片側に１本設けられた円筒ころ軸受１５２を用いて主軸１７１を支持している。なお、図１０の主軸装置１５０は、例示のために異種の軸受を用いているが、同種の軸受のみから構成するようにしてもよい。

主軸ハウジング１６１は、ハウジング本体１６２と、ハウジング本体１６２の前端（図中左側）に内嵌固定された前側軸受ハウジング１６３と、ハウジング本体１６２の後側（図中右側）に内嵌固定された後側ハウジング１６４とを備えている。前側軸受ハウジング１６３の端部には、外輪押さえ部材１６５及び内輪押さえ部材１６６が設けられており、外輪押さえ部材１６５と内輪押さえ部材１６６との間には、ラビリンスが形成されている。主軸ハウジング１６１の後端面は、カバー１７０によって覆われている。

主軸１７１は、前側軸受ハウジング１６３に外嵌する２つのアンギュラ玉軸受１５１，１５１と、後側軸受ハウジング１６４に外嵌する１つの円筒ころ軸受１５２に内嵌することにより、主軸ハウジング１６１によって回転自在に支承されている。２つのアンギュラ玉軸受１５１，１５１の外輪間には、外輪間座１８０が配置されており、また内輪間には、内輪間座１７６が配置されている。

主軸１７１の軸方向の略中央部には、ロータ１８６が外嵌固定されている。ロータ１８６の外周面側には、ステータ１８７が所定距離離れて同軸配置されている。ステータ１８７は、ステータ１８７の外周面側に配置されたステータ固定部材１８８を介してハウジング本体１６２に固定されている。ハウジング本体１６２とステータ固定部材１８８との間には、主軸１７１の周方向に沿う方向に複数の溝１７８が形成されている。この複数の溝１７８内には、ステータ１８７の冷却用の冷媒が流される。

同様に、ハウジング本体１６２と前側軸受ハウジング１６３との間であって、アンギュラ玉軸受１５１，１５１の外周側にあたる部位には、ハウジングおよび軸受冷却用の冷媒が流される複数の溝１７７が形成されている。

この主軸ハウジング１６１の後端面には、軸受１５１，１５１，１５２のそれぞれにグリース補給を行うためのグリースが供給される３個のグリース補給口１９２が周方向に沿って開口している（図１６には一つのみ図示）。これらの３つのグリース補給口１９２は、ハウジング本体１６２、前側軸受ハウジング１６３及び後側軸受ハウジング１６４内に形成されたグリース補給路１９３ａ，１９３ｂ，１９３ｃにそれぞれ連通している（図１６では、便宜上、各グリース補給路１９３ａ，１９３ｂ，１９３ｃを同一断面に図示している）。これにより、本実施形態のスピンドル装置１５０は、外部に設けられたグリース補給ユニット３１０からグリース補給管３４０を介して主軸ハウジング１６１内にグリース補給可能に構成されている。

グリース補給路１９３ａは、単列円筒ころ軸受１５２の外輪側に対応して形成された開口１９６に連通しており、グリース補給路１９３ｂは、前側（図左側）に配置されたアンギュラ玉軸受１５１の外輪側に対応して形成された開口１９４に連通しており、またグリース補給路１９３ｃは、後側（図中央）に配置されたアンギュラ玉軸受１５１の外輪側に対応して形成された開口１９５に連通している。これにより、グリース補給ユニット３１０から補給されたグリースは、各軸受１５１，１５１，１５２の外輪側まで独立に補給される。開口１９４，１９５，１９６は、各軸受１５１，１５１，１５２に形成された補給孔に連通しており、グリースは補給孔を介して軸受空間内部に独立に補給される。

次にグリース補給システム３００について説明する。グリース補給システム３００は、エア源３０１からグリース補給ユニット３１０にエアを供給し、グリース補給ユニット３１０内のグリースを主軸装置１５０に補給するものである。以下に、グリース補給システム３００を構成する各部材について詳細に説明を行う。

エア源３０１とグリース補給ユニット３１０との間には、エアフィルタ３０２、レギュレータ３０３、ソレノイドバルブ３０４、およびエア用圧力センサ３０５が設けられている。まず、エア源３０１とグリース補給ユニット３１０との間に設けられた各部材について説明を行う。

エアフィルタ３０２は、エア源３０１から送り出されたエア中の塵埃等を除去するためのフィルタである。エアフィルタ３０２を通過したエアは、レギュレータ３０３に送られる。

レギュレータ３０３は、上流から送られてきたエアの圧力を所定の設定値に調節するためのものである。レギュレータ３０３により適切な圧力とされたエアは、ソレノイドバルブ３０４に送られる。

ソレノイドバルブ３０４は、エア源３０１側から送られてくるエアを下流に設置されたグリース補給ユニット３１０側に送り出すエア供給路３３０を開閉するためのバルブである。このソレノイドバルブ３０４は、外部に設置された制御器３０６から送られる電流に応じて開閉動作する。ソレノイドバルブ３０４の開閉条件については、後述する。

エア用圧力センサ３０５は、ソレノイドバルブ３０４の下流側近傍に設けられている。このエア用圧力センサ３０５は、ソレノイドバルブ３０４を介してグリース補給ユニット３１０側に流れるエアの圧力を検出し、監視するためのセンサとして機能する。具体的には、エア用圧力センサ３０５は、検出した圧力が所定圧力以上となると、ＯＮ信号を制御器３０６に送出する。これにより、エア用圧力センサ３０５は、所定圧力以上のエアがソレノイドバルブ３０４からグリース補給ユニット３１０側に流れていることを制御器３０６に通知する。

グリース補給ユニット３１０は、主軸装置１５０の各軸受１５１，１５１，１５２にグリースを補給するユニットである。このグリース補給ユニット３１０は、グリース用圧力センサ３１１と、レベルセンサ３１２と、図示せぬピストンを内部に有し、グリースを貯蔵するグリースタンク３１３と、グリースタンク３１３内のグリースを一定量ずつ吐出する定量吐出装置３１４と、を備えている。

グリース補給ユニット３１０には、図９中に示すエア供給路３３０を介して、エア源３０１からエアが供給される。このエアは、主軸装置１５０に補給されるグリースを所定量貯蔵するための容器であるグリースタンク３１３および定量吐出装置３１４に供給される。グリースタンク３１３は、グリースタンク３１３内にエアが流入すると、グリースタンク３１３内に設けられたピストンがエアによって押圧され、グリースタンク３１３内のグリースを加圧する。そして、加圧されたグリースは、定量吐出装置３１４に送り出され、定量吐出装置３１４内に充填される。

定量吐出装置３１４には、グリースタンク３１３と同様に、ソレノイドバルブ３０４がＯＮとなると、エアが供給される。供給されたエアは、内部に設けられた図示せぬピストンを押圧し、内部に充填されたグリースを一定量ずつグリース補給管３４０（図９では、３本図示）に送り出すように構成されている。これら３本のグリース補給管３４０は、主軸装置１５０に開口したグリース補給孔１９２を介してグリース補給路１９３ａ，１９３ｂ，１９３ｃにそれぞれ連通している。定量吐出装置３１４から吐出されたグリースは、グリース補給管３４０を介してグリース補給路１９３ａ，１９３ｂ，１９３ｃに送られ、そして主軸装置１５０内部の各軸受１５１，１５１，１５２内部にグリースが補給される。

ここで、ソレノイドバルブ３０４がＯＮとなった後の動作を簡単に説明する。ソレノイドバルブ３０４がＯＮとなると、エア源３０１からのエアがグリースタンク３１３および定量吐出装置３１４に供給され、グリースタンク３１３および定量吐出装置３１４に設けられ各ピストンを押圧する。この状態で、グリースタンク３１３内部のグリースは、加圧された状態となる。一方、定量吐出装置３１４内のピストンは、定量吐出装置３１４内のグリースを加圧し、主軸装置１５０へグリース補給を行う。そして、ソレノイドバルブ３０４がＯＦＦとなると、定量吐出装置３１４内のピストンが元の位置に戻る。このとき、グリースタンク３１３内のエア圧を一定時間保持できる機構とすることにより、グリースタンク３１３内のピストンに圧力が負荷された状態となり、加圧されていたグリースが定量吐出装置３１４内に充填される。この充填されたグリースは、次回のグリース補給時に用いられる。以上が、ソレノイドバルブ３０４の開閉動作にともなうグリースタンク３１３および定量吐出装置３１４内のグリースの移動の説明である。

グリース用圧力センサ３１１は、グリースタンク３１３内から定量吐出装置３１４に送り出されるグリース圧力を検出するセンサである。このグリース圧力センサ３１１は、このグリース圧力を検出することにより、グリース補給ユニット３１０に流入したエアによってグリースタンク３１３内のピストンが正常に作動しているかどうかを監視する。具体的には、グリース用圧力センサ３１１は、検出した圧力が所定圧力以上となると、ＯＮ信号を制御器３０６に送出する。これにより、グリース用圧力センサ３１１は、所定圧力以上のエアがソレノイドバルブ３０４側からグリース補給ユニット３１０内に流入し、グリースタンク３１３内のピストンが正常に作動したことを制御器３０６に通知する。

レベルセンサ３１２は、上述のグリースタンク３１３内のグリース残量を監視するためのセンサである。具体的に、レベルセンサ３１２は、グリースタンク３１３内のグリース残量が、例えばグリースタンク容量の５％以下に低下すると、ＯＦＦ信号を制御器３０６に送出する。これにより、レベルセンサ３１２は、グリースタンク３１３内のグリース残量が残り少なくなり、補給、メンテナンス等の時期が近づいていることを制御器３０６に通知する。

主軸装置１５０には、主軸の回転速度を検出するための回転センサ３２１が取り付けられている。回転センサ３２１は、主軸に対向し、主軸上に形成された、スリット、磁石、突起等の検出マークを検出することにより主軸の回転速度に対応するパルス信号を生成する。検出したパルス信号は、制御器３０６に送出される。

制御器３０６は、本グリース補給システム３００を統括制御するためのコントローラである。制御器３０６は、エア用圧力センサ３０５，グリース用圧力センサ３１１、レベルセンサ３１２および回転センサ３２１から、ＯＮ／ＯＦＦ情報および回転速度情報を受信可能に構成されており、これらから受け取った信号に応じて、ソレノイドバルブ３０４開閉動作および主軸装置１５０の主軸回転速度等を制御する。

また、制御器３０６には、表示装置３０７、メモリ３０８及び入力装置３０９が接続されている。

この表示装置３０７は、制御器３０６から送られる信号を表示し、グリース補給システム３００の状態をユーザに知らせるためのものである。表示装置３０７は、制御器３０６内部での判断結果を表示し、ユーザに本グリース補給システム３００の動作状況を通知したり、警告を発してユーザに注意を喚起したりする。

メモリ３０８には、主軸装置１５０にグリースを補給するためのプログラムが保存されている。制御器３０６は、回転センサ３２１から送られる回転速度情報を受け取る毎に（本実施形態では、０．８秒毎に回転速度情報を受け取る毎に）、プログラムに従い、グリース補給タイミング算出のための処理を行うように構成されている。

本実施形態のプログラムは、回転速度領域を、"低速領域"、"中速領域"、及び"高速領域"の３領域に分け、それぞれの回転速度領域毎に所定の加算値を有している。具体的に、"低速領域"とは主軸装置１５０の主軸１７１の回転速度が０ｍｉｎ^-1以上かつ１２０００ｍｉｎ^-1以下である領域（停止状態を含む）、"中速領域"とは主軸装置１５０の主軸の回転速度が１２０００ｍｉｎ^-1より大きくかつ１８０００ｍｉｎ^-1以下である領域、そして"高速領域"とは主軸１７１の回転速度が１８０００ｍｉｎ^-1より大きい領域を指す。ここでは、"低速領域"に１、"中速領域"に２、そして"高速領域"に１０がそれぞれ加算値として与えられている。

制御器３０６は、プログラムに従い、主軸１７１の回転速度が与えられる毎に、その時点での回転速度がどの回転速度領域に属しているか判断する。そして、対応する回転速度領域に対応する加算値を、メモリ３０８に保存された積算値に加える。そして、制御器３０６は、積算値が所定の上限以上となったとき、ソレノイドバルブ３０４に所定の電流を流すことにより、ソレノイドバルブ３０４を開状態とし、エア源３０１からグリース補給ユニット３１０へのエア供給を行い、定量吐出装置３１４内のグリースを主軸装置１５０内の各軸受へ補給する。そして、制御器３０６は、所定時間後にソレノイドバルブ３０４を閉状態とし、グリースタンク３１３から定量吐出装置３１４へのグリース供給が行われる。

ここでは、積算値の上限は、例えば９０００００に設定されている。この値は、高速領域での連続運転時では、２５時間で補給が行われる値である。これは、主軸の最高回転速度２２０００ｍｉｎ^-1での軸受破壊時間が１００時間であり、安全をみこして破壊時間に対し２０〜４０％の値にグリース補給時間が収まるように積算値の上限及び高速領域の加算値（１０）を決定している。また、低速領域の加算値（１）は、中速領域と高速領域の境界値１８０００ｍｉｎ^-1での破壊時間が１０００時間であることを考慮し、主軸装置１５０が低速領域内で連続運転される場合には、破壊時間の２５％に相当する２５０時間でグリースが補給されるように積算値の上限及び低速領域の加算値を決定している。すなわち、本実施形態では、グリース補給システム３００の電源がＯＮであれば、主軸が停止している状態であっても、最長２５０時間で自動的にグリースが補給されるように構成されている。

入力装置３０９は、制御器３０６を介してグリース補給システム３００を操作するための入力装置であり、スタート釦、リスタート釦、リセット釦等の各種釦から構成されている。ユーザは、これらの釦を介してグリース補給システム３００を操作可能に構成されている。

つぎに、図１１〜図１５に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態のグリース補給システム３００の制御動作について説明を行う。

まず図１１を参照して説明を行う。まず、グリース補給システム３００の動作を開始すると、制御器３０６は、主軸装置１５０に設けられた回転センサ３２１から定期的に送られてくる回転速度情報を受け取り、この回転速度情報に基づき主軸装置１５０の主軸１７１の回転速度を読み取る（ステップＳ３１）。

そして、読み取った回転速度を基に積算値Ｎに積算する加算値を決定し、積算処理を行う（ステップＳ３２）。

図１２は、ステップ３２の積算処理の内容を示すフローチャートである。ここでは、検出した主軸の回転速度が、"低速領域"、"中速領域"、及び"高速領域"の３領域に分けられた回転速度領域のどれに該当するかに応じて、加算値を決定する。

まず、ステップＳ４１において、検出した主軸の回転速度が低速領域（ここでは、０を含み１２０００ｍｉｎ^-1以下の領域）であるかどうかを判断する。そして検出した主軸の回転速度が、低速領域に該当すれば積算値Ｎに１を加えて積算処理を終了する（ステップＳ４２）。

一方、検出した主軸の回転速度が、低速領域に該当しなかった場合には、ステップＳ４３に移行し、検出した主軸の回転速度が中速領域（ここでは、１２０００ｍｉｎ^-1より大きく１８０００ｍｉｎ^-1以下の領域）であるかどうかを判断する。そして検出した主軸の回転速度が、中速領域に該当すれば積算値Ｎに２を加えて積算処理を終了する（ステップＳ４４）。

また、検出した主軸の回転速度が中速領域に該当しなければ、主軸の回転速度は高速領域にあると判断し、積算値Ｎに１０を加えて積算処理を終了する（ステップＳ４５）。

再度、図１１に戻って説明を行う。ステップＳ３２で積算処理が終了すると、制御器３０６は、積算値Ｎが所定値より小さいかどうかについて、例えば９００００００より小さいかどうかについての判断を行う（ステップＳ３３）。ここで、積算値が所定値より小さい場合には、ステップＳ３１に戻り、所定時間後再度回転速度を読み込んで、ステップＳ３２で積算処理を行う。

一方、積算値Ｎが所定値、ここでは９０００００以上である場合には、グリース補給タイミングであると判断して、ステップＳ３４に移行する。

まず、ステップＳ３４では、制御器３０６は、積算値Ｎをリセットして０に戻す。そして、ステップＳ３５にて、制御器３０６は、ソレノイドバルブ３０４に所定の電流を流しソレノイドバルブ３０４を開動作させる（ステップＳ３５）。これにより、ソレノイドバルブ３０４を介してエアがグリース補給ユニット３１０に供給され、グリース補給ユニット３１０内の定量吐出装置３１４内のピストンを押し下げる。これにより、定量吐出装置３１４内のグリースが、主軸装置１５０内部の各転がり軸受の軸受空間内に補給される。また、同時に制御器３０６は、内部に設けられたグリースショット回数をカウントするグリースショットカウンタの積算値に１を加える。その後、ソレノイドバルブ３０４は、所定時間後に閉状態となると、定量吐出装置３１４内のピストンは初期位置に戻るとともに、グリースタンク３１３から次回供給用のグリースが定量吐出装置３１４内に供給される。

ここで、ソレノイドバルブ３０４が開となると、制御器３０６は、ステップＳ３６，Ｓ３７およびＳ３８において、エア用圧力センサ３０５、グリース用圧力センサ３１１，およびレベルセンサ３１２からのＯＮ・ＯＦＦ信号の有無を確認し、グリース補給が正常に行われているかどうかについてのチェックを行う。以下、各各チェック動作毎に説明を行う。

図１３は、エア用圧力センサ３０５によるエア圧力チェック動作を説明するためのフローチャートである。

まず、制御器３０６は、エア用圧力センサ３０５からＯＮ信号を受信したかどうかを確認する（ステップＳ５１）。ここで、エア用圧力センサ３０５がＯＮ、すなわち、エア用圧力センサ３０５の測定エア圧力が所定値以上となっていると、正常なエア圧力が供給されていると判断し、ステップＳ５２に移行して、エア用圧力センサ３０５のＯＦＦ回数のカウントを０にリセットして、チェックを終了する。

一方、エア用圧力センサ３０５がＯＦＦ、すなわち、エア用圧力センサ３０５の測定エア圧力が所定値より小さくなっていると、制御器３０６は、正常なエア圧力が供給されていないと判断し、エア用圧力センサ３０５のＯＦＦ回数のカウントを１加算する（ステップＳ５３）。

そして、ステップＳ５４にて、エア用圧力センサ３０５のＯＦＦ回数が３となっているかどうかを判断する。これは、エア用圧力センサ３０５のＯＦＦ回数は、再トライに何回失敗したかを示すカウンタとなっており、カウンタが２回以下であれば、ステップＳ３５に移行し、ソレノイドバルブ３０４を再度開動作する。

一方、エア用圧力センサ３０５のカウンタが３回となっていると、３回ソレノイドバルブ３０４の開動作をトライしても圧力が所定値とならず、異常が発生していると判断する。そして、ステップＳ５５にて"アラーム１"を表示装置３０７に表示する。ここで、表示される"アラーム１"は、例えば「確認！エアの圧力不足です。エアの圧力を確認して下さい。」と表示され、レギュレータ３０３の設定エア圧が適切であるかどうか、またはエア供給路３３０に何らかの異常がないかどうか等の確認を行うようユーザに促す。

そして、ステップＳ５６にて、制御器３０６は、主軸装置１５０の主軸１７１の最高回転速度の設定を、中速領域（１２０００ｍｉｎ^-1より大きく１８０００ｍｉｎ^-1以下の領域）の回転速度、例えば１５０００ｍｉｎ^-1で回転するように回転速度を落とさせるように制御する。すなわち、初期状態では最高回転速度が例えば２２０００ｍｉｎ^-1に設定されていた場合であっても、最高回転速度を１５０００ｍｉｎ^-1に制限し、主軸装置１５０の主軸１７１がそれ以上の回転速度で回転しないように制限する。

これにより、グリースが補給されないことによるグリース不足により、軸受の焼き付き等が生じにくくなるような制御が行われる。ここで、回転速度の上限を中速領域の最大値１８０００ｍｉｎ^-1となるように制御してもよい。

そして、この状態の後は、ステップＳ５７にて、ユーザが何らかの対処を行い、入力装置３０９中のリスタート釦が押されるまで待機する。このリスタート釦が押されると、制御器３０６は、表示装置３０７に表示されていたアラーム１の表示をリセットし（ステップＳ５８）、エア用圧力センサ３０５のＯＦＦ回数を０に再設定し（ステップＳ５９）、ステップＳ５６で設定された回転速度制限を解除して（ステップＳ６０）、ステップＳ３５に戻り、再度ソレノイドバルブ３０４を開動作する。

エア用圧力センサ３０５のチェック動作についての説明は以上である。

次に、グリース用圧力センサ３１１のグリース圧力チェック動作について説明する。図１４は、グリース用圧力センサ３１１のチェック動作を説明するためのフローチャートである。

まず、制御器３０６は、グリース用圧力センサ３１１からＯＮ信号を受信したかどうかを確認する（ステップＳ６１）。ここで、グリース用圧力センサ３１１がＯＮ、すなわち、グリース用圧力センサ３１１の圧力が所定値以上となっていると、グリースタンク３１３内のピストンが正常に作動していると判断し、そのままチェックを終了する。

一方、グリース用圧力センサ３１１がＯＦＦ、すなわち、グリース用圧力センサ３１１の圧力が所定値より小さくなっていると、グリースタンク３１３内のピストンが正常に動作しておらず、定量吐出装置３１４にグリースが供給されていないと判断し、ステップＳ６２にて"アラーム２"を表示装置３０７に表示する。

ここで、表示される"アラーム２"は、例えば「異常！グリースタンクの圧力不足です。サービスマンに至急連絡をして下さい。回転速度の上限を１５０００ｍｉｎ^-1で制限します」と表示され、至急対処を行うようにユーザに促す。

そして、ステップＳ６３にて、制御器３０６は、主軸装置１５０の主軸１７１の最高回転速度の設定を、中速領域（１２０００ｍｉｎ^-1より大きく１８０００ｍｉｎ^-1以下の領域）の回転速度、例えば１５０００ｍｉｎ^-1で回転するように回転速度を落とさせるように制御する。すなわち、初期状態では最高回転速度が例えば２２０００ｍｉｎ^-1に設定されていた場合であっても、最高回転速度を１５０００ｍｉｎ^-1に制限し、主軸装置１５０の主軸１７１がそれ以上の回転速度で回転しないように制限する。

そして、この状態の後は、ステップＳ６４にて、ユーザが何らかの対処を行い、入力装置３０９中のアラーム解除釦が押されるまで待機する。このアラーム解除釦が押されると、制御器３０６は、ステップＳ６５にて表示装置３０７に表示されていたアラーム２の表示をリセット（アラーム３，４が表示されている場合にはこれらも同時にリセット）し、グリースショット回数カウンタを０にリセットし（ステップＳ６６）、ステップＳ６３で設定された回転速度制限を解除して（ステップＳ６７）、グリース用圧力センサ３１１のチェック動作を終了する。

次に、レベルセンサ３１２のチェック動作について説明する。図１５は、レベルセンサ３１２のチェック動作を説明するためのフローチャートである。

まず、制御器３０６は、レベルセンサ３１２からＯＦＦ信号を受信したかどうかを確認する（ステップＳ７１）。ここでレベルセンサ３１２がＯＮ状態であれば、グリースタンク３１３内のグリース残量は、十分な量（ここでは、グリースタンク容量の５％以上）であると判断し、そのままレベルチェック動作を終了する。

一方、レベルセンサ３１２がＯＦＦである場合には、グリースタンク３１３内のグリース残量が、グリースタンク容量の５％未満であり、グリース補給ユニット及び主軸スピンドルのメンテナンスのタイミングが近づいていると判断し、ステップＳ７２にて"アラーム３"を表示装置３０７に表示する。

ここで、表示される"アラーム３"は、例えば「注意！補給ユニット、スピンドルのメンテナンス時期が近いです。サービスマンに連絡して下さい。」と表示され、ユーザにメンテナンスを行うように促す。

そして、グリースショット回数カウンタに１を加算（ステップＳ７３）し、カウンタを確認し、現在までのグリースショットが３０回より少ないかどうかを判断する（ステップＳ７４）。ここで、グリースショット回数が３０回より少なければ、問題無しとしてレベルチェックを終了する。

一方、グリースショット回数が３０回目であれば、至急グリース補給ユニット３１０および主軸装置１５０のメンテナンスが必要であると判断し、ステップＳ７５にて"アラーム４"を表示装置３０７に表示する。

ここで、表示される"アラーム４"は、例えば「警告！補給ユニット、スピンドルのメンテナンスが必要です。至急サービスマンに連絡して下さい。回転速度の上限を１５０００ｍｉｎ^-1で制限します。」と表示され、ユーザにメンテナンスを行うように強く促す。

そして、ステップＳ７６にて、制御器３０６は、主軸装置１５０の主軸１７１の最高回転速度の設定を、中速領域（１２０００ｍｉｎ^-1より大きく１８０００ｍｉｎ^-1以下の領域）の回転速度、例えば１５０００ｍｉｎ^-1で回転するように回転速度を落とさせるように制御する。すなわち、初期状態では最高回転速度が例えば２２０００ｍｉｎ^-1に設定されていた場合であっても、最高回転速度を１５０００ｍｉｎ^-1に制限し、主軸装置１５０の主軸１７１がそれ以上の回転速度で回転しないように制限する。

これにより、グリースタンク３１３内のグリース残量が少なくなった場合であっても回転速度を落としてやることによりグリース補給スパンを長くしてグリース消費量を抑制し、グリース不足により軸受の焼き付き等が生じにくくなるような制御が行われる。ここで、回転速度の上限を中速領域の最大値１８０００ｍｉｎ^-1となるように制御してもよい。

主軸１７１の回転速度が変更された後には、図１４のステップＳ６４に移行し、以後メンテナンスが終了した後は、ステップＳ６４移行の動作を行って、正常状態に復帰する。

制御器３０６は、ステップＳ３６，Ｓ３７およびＳ３８において、エア用圧力センサ３０５、グリース用圧力センサ３１１，およびレベルセンサ３１２からのＯＮ・ＯＦＦ信号の有無を確認し、グリース補給が正常に行われているかどうかについてのチェックを行い、グリースが主軸装置１５０に補給されたことを確認すると、ソレノイドバルブ開動作から所定時間後にソレノイドバルブを閉状態とし、ステップＳ３１に戻って、積算値の積算動作を再開する。

本実施形態では、以上の動作を繰り返すことにより、主軸装置１５０への断続的なグリース補給が行われる。

以上説明したように、本実施形態によれば、主軸の回転速度を所定時間毎に読み取り、回転速度領域は、回転速度に応じて"低速領域"、"中速領域"、"高速領域"の３領域に分けられており、それぞれの領域に応じた加算値を積算値に加える。そして、積算値が所定値以上となった場合にのみ、主軸装置１５０に追加グリース補給を行う。

したがって、主軸装置１５０の回転速度、すなわち、グリースの劣化状態に応じて適切にグリースを補給することが可能となる。また、制御器３０６は、主軸が回転していない場合であっても、積算値に１を加えることにより、積算値を増加させる。これにより、主軸１０１が非回転状態にあるときであっても、グリース補給を行う最大時間長が定められている。したがって、主軸装置が停止している場合であっても、電源がＯＮになっていれば最大時間長内にグリースが補給されるため、停止→加速→一定速→減速→停止といったサイクルであっても常に安定したグリースを補給することが可能となる。

また、本実施形態によれば、エア用圧力センサ３０５およびグリース用圧力センサ３１１を設け、これらのエア用圧力センサ３０５，グリース用圧力センサ３１１の検出状態に応じて、適切なアラームを表示装置３０７上に表示させるように構成したため、ユーザがメンテナンス時期に特に気を使わなくても、適切なタイミングでユーザに適切なアドバイスを行い、グリース補給システム３００を常に正常な状態に保つことが可能となる。これにより、メンテナンス不足による追加グリースの欠如等により生じる恐れのある軸受の破損を未然に防ぐことが可能となる。

また、積算値のリセット回数を積算することにより、グリースタンク内のグリース残量を推定することが可能となり、表示装置３０７にグリース残量を表示することも可能となり、メンテナンスの時期を予測することができる。

また、本実施形態によれば、主軸の回転状態及び異常検出のレベルに応じて、主軸の回転速度を高速領域よりも一つ下の回転領域中の回転速度に落とすように構成している。すなわち、高速領域で回転していた場合には、一つ下の速度領域である中速領域中の回転速度に落とす。これにより、グリースタンク３１３内のグリース残量が少なくなった場合であっても回転速度を落としてやることによりグリース補給スパンを長くしてグリース消費量を抑制し、グリース不足により軸受の焼き付き等が生じにくくなるような制御が行われ、その焼き付きが生じる可能性を低減させることが可能となる。

なお、本実施形態では、加算値を高速領域で１０、中速領域で２、低速領域で１としたが、これに限られず、主軸及び軸受の使用状態に応じて、適宜消耗の値を設定することが可能である。また、積算値の最大値についても、使用状態や耐久性等を考慮して、所望の値に設定することが可能である。

また、本実施形態では、回転速度領域を３段階に分けて、加算値を設定しているが、これに限られず、状況に応じて、回転速度領域の分割数を適宜設定してもよい。例えば、使用中の回転速度の変化が大きいものについては、分割数を増やすことにより、実際のグリースの劣化状況に即したグリース補給を行うことが容易になると考えられる。

また、本実施形態では、エア圧を利用してグリース補給を行うグリース供給ユニット３１０を用いたが、これに限られることはなく、エア駆動以外のグリース補給ユニットを用いて、本実施形態と同様のグリース補給タイミングでグリース補給を行うように構成してもよい。

また、本実施形態では、主軸装置１５０を例示して、グリース補給に関する説明を行ったが、これに限られることはなく、その他の工作機械主軸用スピンドル、モータ用主軸スピンドル等に適用してもよい。

また、本実施形態では、０．８秒毎に回転速度を算出するとして説明を行ったが、これに限られることもなく、状況に応じた任意の時間間隔で回転速度の算出を行うように構成してもよい。

本発明に係る第１実施形態の軸受装置の断面図である。本発明に係る第１実施形態のグリース補給システムを示すブロック図である本発明に係る第１実施形態の制御装置の詳細を示すブロック図である。本発明に係る第１実施形態のグリース補給タイミング算出のための処理を示すフローチャートである。本発明に係る第１実施形態のグリース補給動作を示すタイムチャートである。本発明に係る第２実施形態のグリース補給タイミング算出のための処理を示すフローチャートである。本発明に係る第２実施形態のグリース補給動作を示すタイムチャートである。本発明に係る第３実施形態の軸受装置の断面図である。本発明に係る第４実施形態のグリース補給システムを示すブロック図である。本発明に係る第４実施形態のグリース補給システムが適用される主軸装置を示す図である。本発明に係る第４実施形態の制御フローを示すフローチャートである。本発明に係る第４実施形態の積算処理を示すフローチャートである。本発明に係る第４実施形態のエア圧力チェックを示すフローチャートである。本発明に係る第４実施形態のグリース圧力チェックを示すフローチャートである。本発明に係る第４実施形態のレベルチェックを示すフローチャートである。

符号の説明

１０抵抗型給脂装置
２０制御装置
３０外部機器
１００，２００軸受装置
１２０グリースタンク
１２２給脂ノズル
１３０ソレノイドバルブ
１４０コンプレッサ
１５０主軸装置
３１０グリース補給ユニット

Claims

工作機械主軸を回転自在に支持する転がり軸受の内部に、前記転がり軸受の外輪に形成された補給孔を介して、前記工作機械主軸が回転している状態で微量の追加グリースを間欠的に補給するグリース補給手段と、
前記工作機械主軸の回転速度に応じて、前記グリース補給手段が前記追加グリースを補給する補給タイミングを制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段が、前記工作機械主軸の回転速度を複数の領域に分割して前記領域毎に加算値を設定し、測定された前記工作機械主軸の回転速度に対応する前記加算値を単位時間毎に積算して積算値を求め、前記積算値が所定値以上となった場合に前記グリース補給手段に前記追加グリース補給を指示することを特徴とする潤滑装置。
前記グリース補給手段は、前記工作機械主軸の軸方向の前後を支持する複数の転がり軸受に対して同時に前記追加グリースを補給する請求項１記載の潤滑装置。
工作機械主軸を回転自在に支持する転がり軸受の内部に、前記転がり軸受の外輪に形成された補給孔を介して、前記工作機械主軸が回転している状態で微量の追加グリースを間欠的に補給するステップと、
前記工作機械主軸の回転速度に応じて、前記追加グリースを補給する補給タイミングを制御するステップと、を有し、
前記補給タイミングを制御するステップでは、前記工作機械主軸の回転速度を複数の領域に分割して前記領域毎に加算値を設定し、測定された前記工作機械主軸の回転速度に対応する前記加算値を単位時間毎に積算して積算値を求め、前記積算値が所定値以上となった場合に前記追加グリース補給を行うことを特徴とする潤滑方法。
前記工作機械主軸の軸方向の前後を支持する複数の転がり軸受に対して同時に前記追加
グリースを補給する請求項３記載の潤滑方法。