JP5632458B2 - 微小量潤滑装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、主クレームの前提事項部に記載された主として玉軸受け又はチップ除去工作機械の潤滑ための、特に空気−油混合物を用いる微少量潤滑(minimal lubrication)装置及び方法に関する。斯かる装置は、ドイツ特許第１０２００６０３０６５１号の主題を形成する。

空気−油混合物の形態の潤滑剤を用いる伝統的な微少量潤滑システムは、複合工作機械、フライス盤、中ぐり盤、研削盤、打抜機、旋盤センター及び高速回転軸を支持するための全ての転がり軸受けなどの高速工作機械用のスピンドルの玉軸受けの微少量潤滑に用いられている。

これらの潤滑システムは、しばしばそれらの稼働条件を前もって確認することを必要とする。この点で、それらはしばしば連続的に稼働する産業機械に用いられるので、それらは絶え間のない効率の監視を受けなければならない。

さらに、潤滑剤の少滴を移送する加圧空気の供給におけるいかなる中断も、自動的に監視しなくてはならない。

潤滑剤又は空気−油混合物の供給におけるいかなる変化又は異常もまた、自動的に監視しなくてはならない。

この点で、現在公知の潤滑システムは、二相ミキサー(two-phase mixer)内でつくられた二相流を潤滑部位に搬送する二相ミキサー外部のパイプに配置された光学センサー（例えば、ドイツ特許第１０２００６０３０６５１号に記載の光学センサー）によって、監視されている。

これらの潤滑システムは、最小の制御可能な潤滑剤計量供給量及び監視されるパイプの最大直径を含む適用限界を見せている。

透明なパイプ内を動く液体状の潤滑剤脈状体(lubricant vein)の光学的監視は、潤滑剤脈状体が、特に小さくて拡散している場合、ことにパイプの直径が比較的大きい時には、面積が大きいほど脈状体の分散が大きくなるので、実際のところ特に困難である。特に、監視が、二相流体が流れて通る導管内で行われる公知の潤滑システムの監視方法は、前記の潤滑剤が導管内で脈状になっていると配置(構成)[position (formation)]との兼ね合いで、気流内で液体状態の(霧化された)少ない潤滑剤量の正確な測定をすることができない。この点で、斯かる脈状体は、導管の長手方向軸線から離れて存在することがあり、これは潤滑剤の存在を検知するために光学センサーが調整される(calibrated)領域である。この理由で、検知の信頼性が相当低下している。

特に、現在の技術によって課される限界は、内径が３ｍｍ以上のパイプの内側の１０ｍｍ^３以下の量を監視することの難しさの原因である。例えば、内径５ｍｍのパイプ内で分散された１０ｍｍ^３の計量供給量は、受け入れられる価格で通常の技術の光学センサーでは、検知することが困難である。

この難しさは、述べたように、細い流体の脈状体流が、パイプ内周の不確かな位置にあり、この位置は、実際にはセンサー光学素子の焦点と一致していないことに由来している。この点で、光学センサーが、それらの最高の検知能力を有する位置が、センサーの焦点と一致するパイプの直径の中央であることを考慮しなければならない。

より狭い監視面積を有すること又は、反対に、実行可能ではないが、より大きな面積内でセンサーの監視光学素子を通過するより大きな潤滑剤量を有することの要求は、これに由来している。

本発明の目的は、用いられている従来のシステムの述べた欠点を取り除く、特に玉軸受け又はチップ除去工作機械の潤滑ための、空気−油混合物を用いる微少量潤滑装置及び方法を提供することである。

本発明の特有の目的は、たとえ計量供給される潤滑剤の量が１０ｍｍ^３以下で、内径が３ｍｍ以上の空気−油混合物供給パイプを用いる場合でも、正確で信頼性のある監視を行える空気−油混合物を用いる微少量潤滑装置及び方法を提供することである。

本発明の他の目的は、計量供給された潤滑剤の空気流への照準を合わせを監視することを確実にする、すなわち、潤滑剤脈状体が摩擦点に運ばれることを確実にする決められた空気圧の存在を確保する空気−油混合物を用いる微少量潤滑装置及び方法を提供することである。

本発明の他の目的は、起こりうる潤滑を受けている軸受けの固着を伴う機能的異常を引き起こすことのある空気−油混合物における何らかの潤滑剤又は圧力の欠陥を自動的に示すことのできる、特に玉軸受けを潤滑するための、空気−油混合物を用いる微少量潤滑装置及び方法を提供することである。

これらの目的及び他の目的とともに、技術的な目標が、添付の請求の範囲に係る空気−油混合物を用いる微少量潤滑装置及び方法によって達成される。

好都合なことに、本発明の方法及び装置を用いると、センサーによる効果的な監視を、第一の相の計量供給と、第二の相に関する第一の相を移送するための適当な加圧状態の存在との両方に関して行うことができる。

同様に、センサーからの情報に照らして潤滑過程のパラメーターを監視し変更する、センサー、第一の相の計量供給ユニット、及び第二の相の供給ユニットと相互作用する制御手段が設けられる。

本発明の他の特徴は、以下の請求の範囲において定義されている。

本発明のさらに別の特徴及び利点が、添付図面において非限定の例として示す本発明に係る空気−油混合物を用いる微少量潤滑装置及び方法の好適であるが非排除的な実施の形態から、より明らかになろう。

本発明に係る二相ミキサーの断面図である。 図１の二相ミキサーと連動するセンサーの側面図である。

図面を参照すると、これらの図面は、第一の液体潤滑剤相２１を、二相ミキサー３の混合導管２に沿って、第一の液体潤滑剤相のための第二の移送相の流れに計量供給することにより得られる二相混合物を用いる微少量潤滑装置を示している。

混合導管２は、透明な材料からなっているのが好ましい。

第一の潤滑剤相２１は、特に油であり、これに対し、第一の相のための第二の移送相は、特に空気である。

装置１の使用は、特に、玉軸受け又はチップ除去工具機械加工の微少量潤滑を目的としている。

二相ミキサー３は、混合導管２の軸線５に沿う第一の相の測定された方向性の計量供給(gauged directional dispensing)のための第一のユニット４と、第二の相の流れを混合導管２に送り込むための第二のユニット６を備えている。

第二の相における第一の相の存在を示す信号を発生させるためのセンサー７が、混合導管２に計量供給される第一の相の軌道と視準(collimate)するため、その焦点中心８が混合導管２の軸線５上にある状態で配置されている。

センサー７によって発生される存在信号における変化との関連で潤滑制御パラメーターを変更するため、一方でセンサー７と相互作用し、他方で第一の計量供給ユニット４及び／又は第二の供給ユニット６と相互作用する適当な制御手段（図示せず）が、配置されている。

制御手段は、センサー７、第一の供給ユニット４及び第二の供給ユニット６と導通した電子制御ユニットを備えることができる。

二相混合物を潤滑位置に搬送するため、二相ミキサー３の混合導管２の送り出し端部が、二相ミキサー３の外側の第二の導管２０に連結されている。

軸線５は、特に円筒形のものである混合導管２の中心軸であるのが好ましい。

センサー７は、例えば赤外フォトダイオードのような、例えば光電気型の光学的なものであることが好ましい。

第一の計量供給ユニット４は、第一の相を混合導管２に供給する第一の導管９、供給ポンプ（図示せず）及び第一の供給導管９内に配置された計器付(gauged)ディスペンサー１０を備えている。

第一の導管９の送り出し端部１１には、ダックビル逆止め弁が設けられており、好都合である。

第二の供給ユニット６は、第二の相の流れを混合導管２に供給する第二の導管１２を備えている。

第二の供給導管１２はまた、この流れを調節するためのコンストリクター１３を備えている。

第二の供給導管１２の送り出し端部１４は、第一の供給導管９の送り出し端部１１を取り囲む混合導管２の領域に挿入されている。

第一の供給導管９の送り出し方向は、軸線５と共軸であり、これに対し、第二の供給導管１２の送り出し方向は、軸線５に対して横断方向である。

導管２内に存在する潤滑剤量の効果的な測定を達成するため、センサー７は、前記混合導管２内の第一の供給導管９の送り出し端部１１に近接して、すなわち、油が、液体相で導管２の軸線５に沿って存在する導管２の位置に、配置されている。センサー７は、混合導管２の外径にほぼ相当する直径を有する円状の検知領域１５を形成している。

混合導管２は、円状の検知領域１５内に共軸的に存在している。

このようにして、第一の相が沿って供給される混合導管２の軸線５は、焦点中心と、すなわち、センサー７の最大能力読み取り位置と視準があっている(collimates)。

言い換えると、方向性の投入(dosage)及び第一の供給導管９の送り出し端部の形状が、（端部１１に近い）センサー７の光学素子の焦点中心において最適の軌道に沿って最小潤滑剤量を射出することを可能にし、大きな検知精度を、したがって、非常に少ない潤滑剤量の測定を可能にしている。

実際に、装置１を用いると、計量供給された潤滑剤量が、完全に分散されて第二の相の（霧化された）流れの空気流(pneumatic flow)になる前に、窮屈な軌道でセンサー７を通過、すなわち、センサー７の焦点中心を通過することができる。

その結果、装置１は、微少量潤滑のために多量の気流が供給されることさえある用途に用いることができる。特に、装置１は、１０ｍｍ^３以下の計量供給された第一の相の量のための３ｍｍ以上の内径の混合導管２と適合することができる。

センサー７の位置は、計量供給された潤滑剤の存在だけでなく、潤滑剤脈状体を移送するのに必要な最小限の空気圧(air pressure)（空気圧(pneumatic pressure)）の存在も監視することを確実にするような位置である。適当な加圧された気流の存在がないと、潤滑剤はセンサーの焦点中心を通って移送されず、したがって、センサーは、これを不存在(negative presence)信号として処理する。

センサー７の位置は、供給された潤滑剤の存在だけでなく、潤滑剤脈状体を移送するのに必要な最小限の空気圧(空気圧：pneumatic pressure)の存在も監視することを確実にするような位置である。適当な加圧された気流がないと、潤滑剤はセンサーの焦点中心を通って移送されず、センサーは、これを不存在(negative presence)信号として処理する。

必要な潤滑剤量の計量供給も、極めて正確である。

この点で、ダックビル逆止め弁１１によって達成される保持力(retention)のおかげで、第二の供給導管１２内に存在し、その結果、導管２内に存在する気流によってかけられる負圧の作用によって漏れ出すことがない。実際、計量供給された潤滑剤量だけが、相対供給ポンプ(relative feed pump)によって生じた加圧の効果によって供給される。

検知装置７によって実施される制御は、潤滑剤量の通過の監視及び潤滑剤を混合導管２の送り出し端部に向けて移送するための適当な空気の圧力の存在の監視の二つの機能を有することができる。

制御手段は、第一の計量供給ユニット４と相互作用して計量供給される潤滑剤の圧力及び／又は流れを変更し、第二の供給ユニット６と相互作用して空気の圧力及び／又は流れを制御することが銘記されなければならない。

制御手段は、センサー７とも相互作用して潤滑に供されている要素の制御パラメーターにおける変化に基づいてその制御パラメーターを変更する。

光学式のものである場合には、センサー７は、発光体により発生された光線を通過する二相混合物流からの光を受けるレンズに投影された影の変化を検知するようになっている。

二相流内に存在する潤滑剤量及びその速度に依存する存在信号は、述べたように、制御及び調節のために用いられる。

センサー７は、例えば工具の変更又は工具の機械加工パラメーターにおける変更による工具による機械加工のタイプに基づいて、監視条件と潤滑剤プロセス(lubricant process)における変化とを結びつけるように、制御手段と接続することにより、その読み取り感度を連続的に変更するようプログラムすることが可能である。

このようにして考え出された微少量潤滑装置及び方法は、全て本発明概念の範囲にある非常に多くの変更及び変形の余地があり、さらに全ての細目は、技術的に均等な要素によって置き換えることができる。

実地には、用いる材料及び寸法は、要求及び技術水準にしたがって、随意選択することができる。

Claims (14)

1. 第一の液体潤滑剤相（２１）を、前記第一の相のための第二の移送相の流れに、二相ミキサー（３）の混合導管（２）に沿って計量供給することにより得られる二相混合物流を用いる微少量潤滑方法であって、前記第一の相が、前記ミキサー（３）の第一の供給導管（９）によって前記混合導管（２）に供給され、前記第二の相が、ミキサー（３）の第二の供給導管（１２）によって前記混合導管（２）に供給され、前記第一の相が、測定された態様で計量供給され、前記混合導管（２）の軸線（５）に沿って供給され、前記混合導管（２）における前記第一の相の存在と同時に前記第二の相の存在を示す信号を、焦点中心（８）が混合導管（２）の前記軸線（５）上にある状態で配置されたセンサー（７）により発生させ、潤滑制御パラメーターが、前記の存在信号の変化に関連して変更される方法において、前記センサーが、第一の供給導管（９）の送り出し端部（１１）に近接して配置され、第二の移送相が、第一の供給導管（９）の送り出し端部（１１）を取り囲む領域において、混合導管（２）に挿入され、第一の相（２１）が、上記センサー（７）が配置された位置において、導管の軸線（５）に沿う液体であることを特徴とする方法。
2. 第一の液体潤滑剤相（２１）を、前記第一の相のための第二の移送相の流れに、二相ミキサー（３）の混合導管（２）に沿って計量供給することにより得られる二相混合物流を用いる微少量潤滑装置（１）であって、前記第一の相が、第一の供給導管（９）によって前記混合導管（２）に供給され、第二の相が、ミキサー（３）の第二の供給導管（１２）によって前記混合導管に供給され、前記二相ミキサー（３）が、前記混合導管（２）の軸線（５）に沿う前記第一の相の測定された方向性の分散のための第一のユニット（４）と、前記第二の相の前記流れを、前記少なくとも一つの混合導管（２）に供給するための第二のユニット（６）とを備え、前記混合導管が、前記第一の相に関する存在信号を発生するようになっているセンサー（７）を備え、前記存在信号の変化に関連して潤滑制御パラメーターを変更するため、前記センサー（７）と相互作用するとともに前記第一のユニット（４）及び／又は第二のユニット（６）と相互作用する制御手段も備わっており、前記センサー（７）が、その焦点中心（８）が前記混合導管（２）の前記軸線（５）に対応する状態で配置される装置において、前記センサー（７）が、前記第一の供給導管（９）の送り出し端部（１１）に近接して配置され、前記第二の供給導管（１２）の送り出し端部（１４）が、第一の導管（９）の前記送り出し端部（１１）を取り囲む混合導管（２）の領域に挿入され、センサー（７）が配置された位置において、第一の相（２１）が、導管の軸線（５）に沿う液体であることを特徴とする装置。
3. 前記二相ミキサー（３）の前記混合導管（２）の送り出し端部が、前記二相混合物を潤滑位置に送るため、前記二相ミキサー（３）の外側の導管（２０）に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の微少量潤滑装置（１）。
4. 前記軸線（５）が、円筒形状のものである前記混合導管（２）の中心軸であることを特徴とする請求項２に記載の微少量潤滑装置（１）。
5. 前記第一のユニット（４）が、供給ポンプ、及び前記供給導管（９）内に配置された逆止め弁（１１）を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の微少量潤滑装置（１）。
6. 前記第一の導管（９）の出口端部（１１）が、ダックビル形状のものであることを特徴とする請求項５に記載の微少量潤滑装置（１）。
7. 前記センサー（７）が、光学式のものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の微少量潤滑装置（１）。
8. 前記センサー（７）が、光電気型のものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の微少量潤滑装置（１）。
9. 前記光電気型センサー（７）が、赤外フォトダイオードであることを特徴とする請求項８に記載の微少量潤滑装置（１）。
10. 前記第二のユニット（６）が、前記第二の相のために、前記第二の相の流れを調節するためのコンストリクター（１３）を有する第二の供給導管（１２）を備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に記載の微少量潤滑装置（１）。
11. 前記混合導管（２）が、３ｍｍ以上の内径を有し、前記第一の相の前記計量供給量が１０ｍｍ３以下であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１に記載の微少量潤滑装置（１）。
12. 前記第一の相が油であり、前記第二の相が空気であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１に記載の微少量潤滑装置（１）。
13. 複数の混合導管（２）を備え、各々がそれ自身のセンサー（７）を備えていることを特徴とする請求項２に記載の微少量潤滑装置（１）。
14. 玉軸受け又はチップ除去工作機械の微少量潤滑のための請求項１乃至１３のいずれか１に記載の装置（１）の用途。

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