JP4484605B2 - 潤滑油供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば高速スピンドルなどの軸受部に間欠的に潤滑油を供給する潤滑油供給装置に関し、さらに詳しく言えば、グリースなどの高粘性流体からなる潤滑油を被供給点に安定供給できる潤滑油供給装置に関する。

近年では環境負荷の軽減が社会的な現象として提案されており、その１つとして工場においては工作機械などに使用する潤滑油の消費量を少なくする努力が行われている。従来、工作機械の高速スピンドルなどの軸受には、圧搾空気に潤滑油を混ぜて軸受部に吹き付けるオイルエアー方式や潤滑油を霧状にして吹き付けるミスト方式などによって潤滑油を供給していた。

上述した方式の潤滑油供給方法は、軸受部の冷却効果もありよく使用されているが、潤滑油を含んだ空気が工場内の空気を汚染することがあるため、専用の排気設備を装備しなくてはならない。一方で、軸受用潤滑油として従来から用いられているグリースが近年見直される傾向にある。

すなわち、グリースは粘度が高く、湿潤保持性がよいため、軸受部周辺に飛散しにくく、大気への汚染が少ない。しかしながら、グリースには次のような問題があった。グリースは高粘度のため封入方式によって軸受に使用される場合が多いが、高速回転部は非常に高回転であるが故に大量のグリースを用いると摩擦抵抗によって発熱して軸受部を損傷するおそれがある。

そこで、高速回転部用の潤滑油としてグリースを用いるには、軸受部に１ショット当たり０．００５〜０．１ｃｃ程度の極微量のグリースを主軸回転数の累積に応じて間欠的に供給する必要があった。

潤滑油を微少量ずつ供給する潤滑油供給装置は従来より提案されており、その一例として特許文献１がある。この潤滑油供給装置はいわゆる分配弁であり、並列に配置された２つのシリンダ室を連通路で連結し、計量ピストンで一定量の潤滑油を潤滑油の供給先から計量した後に切替弁を切り換えて、外部に吐出している。

しかしながら、この潤滑油供給装置には次のような問題があった。すなわち、潤滑油にグリースを用いて使用した場合、このような構造の潤滑油供給装置では流動性の低いグリースを計量ピストンで微少量だけ吸い込んで吐出することは困難であった。

また、従来の潤滑油供給装置は、分配弁を駆動するための駆動手段の他にも、潤滑油をタンクから圧送するための別回路とポンプ（駆動源）を必要としていたため、製作コストが高くなる。

実開平３−６１９７号

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、高粘度のグリースを１ショットずつ確実に被供給点に供給できる潤滑油供給装置を安価に提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。まず、請求項１に記載の発明は、グリースが蓄えられ底部に吐出口を有するリザーバタンクと、上面に上記リザーバタンクの底部が直接的に載置される分配器本体とを含み、上記分配器本体には、ほぼ垂直方向に延び上端が上記リザーバタンクの上記吐出口と直接的に連通する幹シリンダと、上記幹シリンダに対しほぼ直交して連通する計量シリンダおよび同計量シリンダ内を往復動する計量ピストンを有する計量部と、上記計量シリンダの下方位置において上記幹シリンダに対しほぼ直交して連通し被供給点に上記グリースを供給する給油ポートと、上記幹シリンダ内を摺動するスプール弁体と、上記スプール弁体の上端側拡径頭部を上記計量シリンダと上記給油ポートとの間に位置させて上記計量シリンダと上記幹シリンダとを連通状態とする潤滑油計量位置と、上記スプール弁体の上端側拡径頭部を上記計量シリンダを超えた位置に上昇させて上記スプール弁体の首部により上記計量シリンダと上記給油ポートとを連通状態とする潤滑油排出位置とに上記スプール弁体を選択的に切り換えるスプール弁切換部と、上記スプール弁体が上記潤滑油計量位置にあるとき、上記計量ピストンの先端を上記幹シリンダの内周面と同一平面となる初期位置から所定距離後退させて上記計量シリンダ内に所定量の上記グリースを引き込み、上記スプール弁体が上記潤滑油排出位置にあるとき、上記計量ピストンを上記初期位置まで前進させて上記計量シリンダ内の上記グリースを上記給油ポートに向けて圧送させる計量部駆動手段とが設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、上記リザーバタンクの底部には、上記分配器本体側に向けて突出された筒状のスリーブが設けられており、上記分配器本体側には上記スリーブを受け止める凹部が形成され、上記凹部には上記幹シリンダが開口されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、グリースが蓄えられたリザーバタンクと分配器本体の幹シリンダとを直結にしたことにより、高粘性のグリースであってもリザーバタンクから幹シリンダにグリースを確実に充填することができ、計量、給油することができる。また、構造もシンプルなため安価に生産することができる。

請求項２に記載の発明によれば、リザーバタンクの底部にスリーブが設けられ、スリーブ部を分配器本体側に差し込むようにしたことにより、リザーバタンクから計量室までの距離をさらに短くすることができ、よりグリースの流入抵抗が少なくなるため、より確実にグリースを供給することができる。

次に、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る潤滑油供給装置の内部構造を示す断面図であり、図２はその内部透視平面図である。潤滑油にはグリースが用いられるが、グリースの種類については任意であり、例えば２号グリースや低温度下など流動性の低い状態でも問題なく使用することができる。

この潤滑油供給装置１は、内部にグリースＧを貯留するリザーバタンク２と、上部にリザーバタンク２が取り付けられる分配器本体３と、分配器本体３を駆動するための駆動手段９とを備えている。

リザーバタンク２は、内部にグリースＧが貯留される空間を有する有底な円筒形状のタンク本体２１と、同タンク本体２１の内周面に沿って取り付けられる蓋２２とを備えている。タンク本体２１および蓋２２は、例えばアルミニウムなどの金属の成型品からなる。

タンク本体２１の底部には、グリースＧを分配器本体３内に向けて吐出するための吐出口２３ａ〜２３ｆが６箇所設けられている。図２に示すように、各吐出口２３ａ〜２３ｆは一定間隔をもって規則的に配置されており、分配器本体３のタンク接続ポート３１ａ〜３１ｆに接続されている。タンク本体２１の側面には図示しないグリース注入口が設けられており、ここからグリースＧを注入するようになっている。

蓋２２はタンク本体２１の内周面に沿って円盤状に形成されており、内周面との摺接面にはシールリング２４が取り付けられている。蓋２２の中央にはグリースＧを充填した際に内部エアーを脱気するための脱気孔２５が設けられており、脱気孔２５はネジ２５ａによって封栓されている。

これによれば、リザーバタンク２内のグリースＧが各吐出口２３ａ〜２３ｆが分配器本体３のタンク接続ポート３１ａ〜３１ｆに直結されることにより、幹シリンダ４が実質的なリザーバタンク２の内部と同一空間となり、グリースＧをポンプなどで強制的に押し出さなくとも分配器本体３内に無理なく導くことができる。

この例において、リザーバタンク２の底部は分配器本体３の上端面に沿って平坦に形成されているが、リザーバタンク２と分配器本体３との流入抵抗をさらに低減するには、図３（ａ）に示すように、リザーバタンク２ａの底部を分配器本体３内に向けて突出するように配置してもよい。このような態様も本発明に含まれる。

すなわち、このリザーバタンク２ａは底部に分配器本体３に接続可能なスリーブ２６が設けられており、分配器本体３側にはこのスリーブ２６を受け止める凹部３３が形成され、さらに凹部３３内には幹シリンダ４の開口部が設けられている。これによれば、スリーブ２６を分配器本体３に向けて差し込むことで、リザーバタンク２ａの一部が幹シリンダ４の一部を構成するようになっている。

この例において、スリーブ２６は分配器本体３のタンク接続ポート３１ａ〜３１ｆを含む大きさの内径を有し、１つのスリーブ２６で全てのタンク接続ポート３１ａ〜３１ｆにグリースＧを供給可能とされているが、リザーバタンク２を小型化するために、接続ポート３１ａ〜３１ｆのうち、２ポートまたは３ポートを連結した連結ポートを設けてこれをスリーブ２６に向けて開口するようにしてもよい。

なお、この例において、スリーブ２６の外周部には雄ねじ山が形成されており、分配器本体３側に形成された雌ねじとともに裸合されることで、分配器本体３にリザーバタンク２ａが着脱できるようになっている。また、蓋２２の底部はスリーブ２６の形成に伴って下に凸となるように形成されている。

この例では、蓋２２はグリースＧの上部側に取り付けられており、分配器本体３側の吸引力によって自然に下降する用になっているが、図３（ｂ）に示すように、蓋２３の上部に圧縮バネ２７を取り付けて、蓋２２を常に下側に向けてバネ付勢してもよい。これによれば、グリースＧをさらに確実に各幹シリンダ４に送り込むことができる。

次に、図１および図２を参照して分配器本体３についての説明を行う。分配器本体３は例えばアルミ合金やステンレスのダイキャスト体からなり、上端面にはリザーバタンク２からグリースＧを取り込むためのタンク接続ポート３１ａ〜３１ｆが６箇所設けられている。タンク接続ポート３１ａ〜３１ｆは、リザーバタンク２の各吐出口２３ａ〜２３ｆに対して同軸的に設けられている。

分配器本体３には、一端がタンク接続ポート３１ａ〜３１ｆに向けて開口された幹シリンダ４と、幹シリンダ４内のグリースＧを計量する計量部５と、計量部５で計量されたグリースＧを吐出口に導くためのスプール弁切換部６とを備えている。

なお、上記幹シリンダ４，計量部５およびスプール弁切換部６からなる分配ユニットは１つのタンク接続ポート３１に対して１つずつ設けられており、この例では６箇所のタンク接続ポート３１ａ〜３１ｆに設けられている。その構成はいずれも同じであるため、以下においては１つのタンク接続ポート３１ａにのみ説明を行い、残りについての説明は省略する。図４に分配ユニットの拡大図を示す。

図４に示すように、幹シリンダ４は、一端がタンク接続ポート３１ａに向けて開口された円筒孔からなり、上端から下側に向けて垂直に形成されている。幹シリンダ４は、後述するスプール弁切換部６のスプール弁体６２が移動するための、シリンダも兼ねている。

分配器本体３の内部には、一端が幹シリンダ４に向けて開口され、他端が分配器本体３の側部に設けられた吐出口に向けて開放された吐出通路３２が設けられている。

計量部５は、分配器本体３の側部から幹シリンダ４に向けて形成された駆動室５１と、先端が幹シリンダ４に向けて開放された計量シリンダ５２と、計量シリンダ５２内に沿って移動する計量ピストン５３と、軽量室５１内に沿って往復動可能に配置され、計量ピストン５３が同軸的に取り付けられた駆動ピストン５４とを備えている。

図４に示すように、駆動室５１は、分配器本体３の側面から水平に形成された丸孔からなり、内部には駆動ピストン５４と、同計量ピストン５３を常に反幹シリンダ５１側に付勢する圧縮バネ５５が内蔵されている。

駆動室５１の側部には、駆動室５１の開放端を塞ぐとともに、駆動ピストン５４の抜け止めとしての封止ブロック７が設けられている。この封止ブロック７には、計量ピストン５３の移動ストロークを調節するための調節ネジ７１が計量ピストン５３に対して同軸的に設けられている。

封止ブロック７の内部には、駆動手段９としての圧搾空気が流し込まれるエア入力ポート７２が設けられている。図２に示すように、エア入力ポート７２は封止ブロック７の側部に形成され、図２に示すように各内部配管７３ａ〜７３ｆを通って各駆動室５１の各計量ピストン５３の背面側に圧搾空気を送り込む構造になっている。

再び図４を参照して、スプール弁切換部６は、分配器本体３の底部から幹シリンダ４に沿って同軸的に形成された駆動室６１と、幹シリンダ４に沿って移動可能に設けられたスプール弁体６２と、スプール弁体６２の後端側（図４では下端側）に取り付けられる駆動ピストン６５とを備えている。

駆動室６１は円筒孔からなり、内部には駆動ピストン６５が上下往復動可能に収納されている。また、スプール弁体６２を常に下側に引き戻す方向にバネ付勢する圧縮バネ６４が内蔵されている。駆動室６１の後端側には、駆動室６１を塞ぐための封止ブロック８が一体的に取り付けられている。

封止ブロック８は、分配器本体３の底部に沿って取り付けられる矩形状のブロック体からなり、図２に示すように、その内部にはスプール弁切換部６を駆動するための駆動手段９としての圧搾空気が送り込まれるエア入力ポート８１が形成されている。

図２に示すように、このエア入力ポート８２の内部にも各スプール弁体６２を駆動するための内部配管８２ａ〜８２ｆが設けられており、各内部配管８２ａ〜８２ｆを通って各駆動室６１の背面側に圧搾空気を送り込む構造になっている。

スプール弁体６２は、先端が幹シリンダ４の内周面に沿って往復移動可能な拡径頭部６２ａを有し、拡径頭部６２ａの下側には首部（小径部）６３が設けられている。小径部６３はスプール弁体６２の他の部分よりも一回り小さな外径となるように形成されており、その軸方向長さは、計量シリンダ５２と吐出通路３２とが互いに連通可能な長さに形成されている。

駆動手段９は、圧搾空気を送り込むためのポンプ９１と、エアポンプ９１から送り出された圧搾空気を各エア入力ポート７１，８２にそれぞれ間欠的に送り込むための第１および第２電磁弁９２，９３とを備えている。

次に、図１および図５（ａ）〜（ｄ）を参照して、この潤滑油供給装置１の動作説明を行う。なお、図５（ａ）〜（ｄ）の上端側には、実際にはグリースＧを充填したリザーバタンク２が取り付けられており、幹シリンダ４にはグリースＧが充填されているものとする。

図示しない制御部は、まず図５（ａ）に示すように、第１電磁弁９２をＯＮとして計量ピストン５２の背面にポンプ９１から圧搾空気を送り込み、計量ピストン５３を持ち上げ、ピストン先端を幹シリンダ４の内周面に沿って同一平面となった状態にする。

このとき、第２電磁弁９３はＯＦＦであり、スプール弁体６２は下側に押し下げられた状態となっており、幹シリンダ４を介してタンク接続ポート３１と計量シリンダ５２とが互いに接続された状態（潤滑油計量位置）になっている。この状態を初期状態とする。

この初期状態において、制御部は第１電磁弁９２をＯＦＦすることにより、図５（ｂ）に示すように計量ピストン５２が圧縮バネ５５によって後退し、封止ブロック７に後端が接触した時点で停止する。同時に計量シリンダ５２内には、グリースＧが引き込まれる。

グリースＧが計量シリンダ５２内に引き込まれると、制御部は第２電磁弁９３をＯＮとする。これにより、図５（ｃ）に示すように、スプール弁体６２の背面に圧搾空気が流し込まれ、スプール弁体６２が圧縮バネ６４の力に抗しながら上方に持ち上げられる。

スプール弁体６２が持ち上げられると、タンク接続ポート３１はスプール弁体６２の先端によって塞がれるため、計量シリンダ５２へのグリースＧの流入が遮断される。代わって、スプール弁体６２の開口部にはスプール弁体６２の小径部６３が表れることで、吐出通路３２と連通された状態（潤滑油吐出位置）になる。

この潤滑油吐出位置において、制御部は再び第１電磁弁９２をＯＮすることにより、図５（ｄ）に示すように、計量ピストン５３が前に押し出され、同時に計量シリンダ５２内に計量されていたグリースＧが小径部６３を通って吐出通路３２へと押し出される。グリースＧは吐出通路３２を経て吐出口から吐出され、最後に軸受などに供給される。

これによれば、図５（ａ）〜（ｄ）に示された一連の工程を連続的に行うことにより、一定量のグリースＧを軸受などに確実に送ることができるばかりでなく、計量時はリザーバタンク２と計量シリンダ５２とが直結するため粘性の高いグリースＧも確実に計量することができ、吐出時は計量シリンダ５２と吐出通路３２とが直結されることで無理なくグリースＧを搬送することができる。

さらには、従来ではグリースＧの搬送用ポンプ手段と、分配器本体２を駆動するための駆動用ポンプ手段の２つのポンプを使用していたが、本発明は１つの駆動手段９で簡単かつ確実にグリースＧを計量および吐出することができる。

本発明の一実施形態に係る潤滑油供給装置の内部構造を示す断面図。 上記実施形態の潤滑油供給装置の透視平面図。 リザーバタンクの変形例を示す要部断面図。 分配器本体の内部構造を説明するための部分拡大断面図。 潤滑油供給装置の動作説明を行うための模式図。

符号の説明

１ 潤滑油供給装置
２ リザーバタンク２
３ 分配器本体
３１ タンク接続ポート
３２ 吐出通路
４ 幹シリンダ
５ 計量部
５１ 駆動室
５２ 計量シリンダ
５３ 計量ピストン
６ スプール弁切換部
６１ 駆動室
６２ スプール弁体
６３ 首部（小径部）

Claims (2)

1. グリースが蓄えられ底部に吐出口を有するリザーバタンクと、上面に上記リザーバタンクの底部が直接的に載置される分配器本体とを含み、
   上記分配器本体には、ほぼ垂直方向に延び上端が上記リザーバタンクの上記吐出口と直接的に連通する幹シリンダと、
   上記幹シリンダに対しほぼ直交して連通する計量シリンダおよび同計量シリンダ内を往復動する計量ピストンを有する計量部と、
   上記計量シリンダの下方位置において上記幹シリンダに対しほぼ直交して連通し被供給点に上記グリースを供給する給油ポートと、
   上記幹シリンダ内を摺動するスプール弁体と、
   上記スプール弁体の上端側拡径頭部を上記計量シリンダと上記給油ポートとの間に位置させて上記計量シリンダと上記幹シリンダとを連通状態とする潤滑油計量位置と、上記スプール弁体の上端側拡径頭部を上記計量シリンダを超えた位置に上昇させて上記スプール弁体の首部により上記計量シリンダと上記給油ポートとを連通状態とする潤滑油排出位置とに上記スプール弁体を選択的に切り換えるスプール弁切換部と、
   上記スプール弁体が上記潤滑油計量位置にあるとき、上記計量ピストンの先端を上記幹シリンダの内周面と同一平面となる初期位置から所定距離後退させて上記計量シリンダ内に所定量の上記グリースを引き込み、
   上記スプール弁体が上記潤滑油排出位置にあるとき、上記計量ピストンを上記初期位置まで前進させて上記計量シリンダ内の上記グリースを上記給油ポートに向けて圧送させる計量部駆動手段とが設けられていることを特徴とする潤滑油供給装置。
2. 上記リザーバタンクの底部には、上記分配器本体側に向けて突出された筒状のスリーブが設けられており、上記分配器本体側には上記スリーブを受け止める凹部が形成され、上記凹部には上記幹シリンダが開口されていることを特徴とする請求項１に記載の潤滑油供給装置。

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