JP6227026B2

JP6227026B2 - 潤滑油供給装置

Info

Publication number: JP6227026B2
Application number: JP2016020820A
Authority: JP
Inventors: 俊介上野; 毅川田
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2036-02-05
Also published as: JP2017137972A

Description

本発明は、潤滑油供給装置、特に極微量の潤滑油を軸受のような潤滑目標に向けて供給する潤滑油供給装置に関する。

工作機械の主軸のような高速で回転する部材を回転可能に支持する軸受の潤滑方法として、従来からオイルエア潤滑がある。オイルエア潤滑は潤滑油の供給量を低減して軸受における摩擦損失を低減しようとするものであるが、潤滑油を高圧空気流に同伴させて潤滑部位へ輸送するようにしているため、一定量の潤滑油を潤滑面に安定的に付着させることが難しい問題がある。

近時、一層少量の潤滑油を安定的に供給する潤滑油供給方法として、いわゆる微小潤滑方法がある。例えば、特許文献１、２には、ピストンポンプを用いた微小潤滑油供給装置が記載されている。

特開２０００−１１０７１１号公報特開２０００−０７４０７６号公報

特許文献１、２に記載の潤滑油供給装置は、構成要素が多く複雑な装置となる問題がある。また、ピストンポンプを用いてるため、潤滑油を押し出したピストンは、同じ行程を逆方向へ移動して最初の位置に戻る。従って、この戻り行程において、ピストンポンプは、噴射した潤滑油と同程度の体積の空気をノズル先端の噴射口から吸い込んでしまう。そのため、一定量の潤滑油を一定の吐出速度で供給することが難しい問題がある。

本発明は、こうした従来技術による微小潤滑油供給装置の問題を解決することを技術課題としており、簡単な構成で安定的に微小量の潤滑油を供給可能な潤滑油供給装置を提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、潤滑油を高圧に維持する蓄圧領域と、潤滑油を気体中に噴射する噴射口と、前記蓄圧領域から前記噴射口へ潤滑油を流通させる主供給路と、前記主供給路から分岐して、前記蓄圧領域よりも低い圧力の潤滑油で満たされた低圧領域と、前記主供給路と前記蓄圧領域との間を開閉する第１の開閉弁と、前記主供給路と前記噴射口との間を開閉する第２の開閉弁と、前記主供給路と前記低圧領域との間を開閉する第３の開閉弁とを備え、前記第３の開閉弁が閉じられている間に前記第２の開閉弁が開き、該第２の開閉弁が開いた後に閉じる前に前記第３の開閉弁を開き、次いで、第２の開閉弁を閉じるようにした潤滑油供給装置が提供される。

本発明によれば、主供給路と蓄圧領域との間に第１の開閉弁が設けられているため、潤滑油供給時に該第１の開閉弁を閉じることにより、蓄圧領域を加圧する際の蓄圧領域における圧力の脈動が主供給路へ伝達されず、安定的に所定量の潤滑油を供給可能となる。また、第２の開閉弁の開弁後に第３の開閉弁を開くことによって、主供給路内の圧力を急激に低下させて、潤滑油の供給を停止することが可能となる。第２の開閉弁の開弁後に第３の開閉弁の開弁のタイミングを予めキャリブレーションすることによって、安定的に所望量の潤滑油を供給可能となる。更に、第３の開閉弁の開弁後に第２の開閉弁を閉じることによって、噴射口からの空気の吸い込みを防止することが可能となる。

本発明の好ましい実施形態による潤滑油供給装置を示す略示系統図である。図１の潤滑油供給装置の動作を示すタイムチャートである。

以下、図１を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１において、本発明を適用する工作機械の主軸装置１００は、ハウジング１０２と、該ハウジング１０２内に複数の軸受１０４〜１１０を介して回転可能に支持される主軸１１２とを具備する。主軸１１２は、ハウジング１０２内に組み込まれた駆動モータ１１４によって回転駆動される。また主軸１１２の先端にはエンドミルのような回転工具Ｔが装着される。

主軸装置１００の軸受１０４〜１１０を潤滑する潤滑油供給装置１０は、タンク１２から供給管路１６および枝管路１８〜３２を介してノズル３４〜４８へ輸送するポンプ１４を具備している。ポンプ１４は、例えば歯車ポンプ等とすることができる。供給管路１６には、フィルタ６６、蓄圧弁としてソレノイド式の開閉弁６８、アキュムレータ７０、第１の圧力スイッチ７２、供給弁としてソレノイド式の開閉弁７４および第２の圧力スイッチ７６が、ポンプ１４の下流側に順次に配設されている。

枝管路１８〜３２は、供給管路１６に対して互いに並列に接続されており、その先端にノズル３４〜４８が接続されている。各枝管路１８〜３２には、更に吐出弁としてソレノイド式の開閉弁５０〜６４が取り付けられている。ノズル３４〜４８は、好ましくは、該ノズルから吐出される液滴状の潤滑油が軸受１０４〜１１０の内輪側、特に内輪の内周面と転動体（ボールまたはローラ）との間に到達するように配置、方向付けられる。ノズル３４〜４８は、先端に小さなオリフィスまたは噴射口を有し、一回に０．００１ｃｍ³の潤滑油を吐出することができる。本実施形態では、開閉弁５０〜６４が第２の開閉弁を構成する。

更に、供給管路１６（主供給路）において、開閉弁（供給弁）７４と第２の圧力スイッチ７６の間から戻り管路７８が分岐して、供給管路１６（低圧領域）においてポンプ１４とフィルタ６６の間に接続されており、該戻り管路７８には、排出弁としてソレノイド式の開閉弁８０が配設されている。戻り管路７８は、供給管路１６の圧力を急速に低下させるため、例えば、ノズル３４〜４８のオリフィスまたは噴射口よりも大きな断面積を有する配管を使用したり、弾性変形し易いナイロンチューブとすることができる。開閉弁８０は、ノズル３４〜４８のオリフィスまたは噴射口よりも大きな開口面積または通路面積を有している。

なお、図１の実施形態では、蓄圧弁６８、供給弁７４、排圧弁８０および吐出弁５０〜６４はソレノイド弁であるが、本発明では、これらの開閉弁は空圧駆動式や油圧駆動式の弁としてもよい。

開閉弁７４の閉弁時にポンプ１４によってアキュムレータ７０を加圧した後に開閉弁６８を閉じることによって、開閉弁６８、７４の間が高圧に維持される。また、開閉弁６８の閉弁時にポンプ１４を停止すると、ポンプ１４内の漏洩等によって、開閉弁６８の上流側および戻り管路７８内が減圧される。開閉弁７４は、供給管路を蓄圧領域と主供給路とを分ける第１の開閉弁を構成し、開閉弁６８が蓄圧領域と低圧領域とを分ける第４の開閉弁を構成する。

第１と第２の圧力スイッチ７２、７６は、主軸装置１００の工作機械の制御装置（図示せず）に接続される。第１の圧力スイッチ７２は、アキュムレータ７０や供給管路１６の圧力が所定圧力まで加圧されない場合にアラームを発したり、主軸１１２を強制的に停止させるようにできる。第２の圧力スイッチ７６は、吐出弁（開閉弁５０〜６４）が開いたときに、圧力が低下しなかった場合に、該当する吐出弁のオリフィスまたは噴射口が詰まっていると判断して、アラームを発したり、主軸１１２を強制的に停止させるようにできる。

以下、図１の潤滑油供給装置の作用を図２に一例として示すタイムチャートを参照して説明する。図１では、１つの軸受について一対のノズルと該一対のノズルの各々に１つの開閉弁が設けられているように図示されているが、図２のタイムチャートでは、対をなす２つの開閉弁のうち一方を吐出弁１〜４として示している。以下の説明では、対をなす開閉弁のうち一方の開閉弁５０、５４、５８、６２を例に挙げているが、他方の開閉弁５２、５６、６０、６４も同様のタイムチャートで動作する。実際の動きは、一方の開閉弁５０、５４、５８、６２を吐出弁１〜４とした動作と、他方の開閉弁５２、５６、６０、６４を吐出弁１〜４とした動作とを交互に繰り返す。１つの軸受に２つのノズルで交互に潤滑油の供給を行うことで、軸受内で潤滑油が一か所に偏ることを防止することができる。

図２において、Ｔ＝０のとき、供給弁７４、排出弁８０、吐出弁１〜４（開閉弁５０、開閉弁５４、開閉弁５８および開閉弁６２）および蓄圧弁（開閉弁６８）は閉じており、かつ、ポンプ１４は停止している。このとき、アキュムレータ７０は所定の高圧力に維持されている。次いで、Ｔ＝ｔ₁のときに供給弁（開閉弁７４）が開き、アキュムレータ７０に蓄圧された圧力によって、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が加圧される。ポンプ１４が停止しているので、供給管路１６において、蓄圧弁６８の上流側の圧力は、例えばポンプ１４の自然な漏洩によって蓄圧弁６８の下流側の圧力に比べて相対的に低くなる。

Ｔ＝ｔ₂のとき、供給弁７４が閉じると共に吐出弁１（開閉弁５０）が開く。これによって、ノズル３４から潤滑油が軸受１０４へ向けて供給される。次いで、Ｔ＝ｔ₃のとき、排出弁８０が開き、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が減圧される。Ｔ＝ｔ₄のとき吐出弁１（開閉弁５０）が閉じ、Ｔ＝ｔ₅のとき排出弁８０が閉じる。

排出弁８０を開くことによって、供給管路１６内が減圧されて枝管路１８〜３２内の潤滑油が上流側へ引っ張られ、ノズル３４からの潤滑油の吐出を瞬時に停止することが可能となり、かつ、ノズル３４先端のオリフィスから潤滑油が滴り落ちることが防止できる。また、排出弁８０の開弁に続けて吐出弁１（開閉弁５０）を閉弁することによって、ノズル３４からの空気の吸い込みを防止することが可能となる。

排出弁８０および吐出弁１（開閉弁５０）が閉じた後、Ｔ＝ｔ₆のとき、再び供給弁７４が開かれ、アキュムレータ７０の圧力によって、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が加圧される。Ｔ＝ｔ₇のとき、供給弁７４が閉じると共に吐出弁２（開閉弁５４）が開き、ノズル３８から潤滑油が軸受１０６へ向けて供給される。次いで、Ｔ＝ｔ₈のとき、排出弁８０が開き、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が減圧され、ノズル３８からの潤滑油の吐出が停止される。Ｔ＝ｔ₉のとき吐出弁２（開閉弁５４）が閉じ、Ｔ＝ｔ₁₀のとき排出弁８０が閉じる。

更に、排出弁８０および吐出弁２（開閉弁５４）が閉じた後、Ｔ＝ｔ₁₁のとき、再び供給弁７４が開かれ、アキュムレータ７０の圧力によって、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が加圧される。Ｔ＝ｔ₁₂のとき、供給弁７４が閉じると共に吐出弁３（開閉弁５８）が開き、ノズル４２から潤滑油が軸受１０８へ向けて供給される。次いで、Ｔ＝ｔ₁₃のとき、排出弁８０が開き、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が減圧され、ノズル４２、４４からの潤滑油の吐出が停止される。Ｔ＝ｔ₁₄のとき吐出弁３（開閉弁５８）が閉じ、Ｔ＝ｔ₁₅のとき排出弁８０が閉じる。

その後、Ｔ＝Ｔ₁のときポンプ１４が起動し、Ｔ＝ｔ₁₆のとき蓄圧弁６８が開き、アキュムレータ７０に蓄圧される。そして、Ｔ＝Ｔ₂のとき、ポンプ１４が停止し、同時に蓄圧弁６８が閉じる。これによって、次の潤滑油供給の準備が整う。

Ｔ＝Ｔ₂においてポンプ１４が停止し蓄圧弁６８が閉じた後、Ｔ＝ｔ₁₇のときに再び供給弁７４が開き、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が加圧され、Ｔ＝ｔ₁₈のとき、供給弁７４が閉じると共に吐出弁１（開閉弁５０）が開く。これによって、ノズル３４から潤滑油が軸受１０４へ向けて供給される。次いで、Ｔ＝ｔ₁₉のとき、排出弁８０が開き、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が減圧される。Ｔ＝ｔ₂₀のとき吐出弁１（開閉弁５０）が閉じ、Ｔ＝ｔ₂₁のとき排出弁８０が閉じる。

排出弁８０および吐出弁１（開閉弁５０）が閉じた後、Ｔ＝ｔ₂₂のとき、再び供給弁７４が開かれ、アキュムレータ７０の圧力によって、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が加圧される。Ｔ＝ｔ₂₃のとき、供給弁７４が閉じると共に吐出弁２（開閉弁５４）が開き、ノズル３８から潤滑油が軸受１０６へ向けて供給される。次いで、Ｔ＝ｔ₂₄のとき、排出弁８０が開き、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が減圧され、ノズル３８からの潤滑油の吐出が停止される。Ｔ＝ｔ₂₅のとき吐出弁２（開閉弁５４）が閉じ、Ｔ＝ｔ₂₆のとき排出弁８０が閉じる。

更に、排出弁８０および吐出弁２（開閉弁５４）が閉じた後、Ｔ＝ｔ₂₇のとき、再び供給弁７４が開かれ、アキュムレータ７０の圧力によって、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が加圧される。Ｔ＝ｔ₂₈のとき、供給弁７４が閉じると共に吐出弁４（開閉弁６２）が開き、ノズル４６から潤滑油が軸受１１０へ向けて供給される。次いで、Ｔ＝ｔ₂₉のとき、排出弁８０が開き、供給管路１６および枝管路１８〜３２内が減圧され、ノズル４６からの潤滑油の吐出が停止される。Ｔ＝ｔ₃₀のとき吐出弁４（６２）が閉じ、Ｔ＝ｔ₃₁のとき排出弁８０が閉じる。

このように、本実施形態では、Ｔ＝０〜Ｔ₁の間に第１の吐出サイクルが実行され、Ｔ＝Ｔ₁〜Ｔ₂の間に蓄圧サイクルが実行され、Ｔ＝Ｔ₂〜Ｔ₃の間に第２の吐出サイクルが実行される。第２の吐出サイクルの後に蓄圧サイクルを実行し、今度は、吐出弁１〜４を開閉弁５２、開閉弁５６、開閉弁６０および開閉弁６４として再び第１の吐出サイクルから図２に示すサイクルが繰り返される。以降、吐出弁１〜４を開閉弁５０、開閉弁５４、開閉弁６８および開閉弁６０とするサイクルと、吐出弁１〜４を開閉弁５２、開閉弁５６、開閉弁６０および開閉弁６４とするサイクルとを交互に繰り返す。Ｔ＝０〜Ｔ₁、Ｔ＝Ｔ₁〜Ｔ₂、Ｔ＝Ｔ₂〜Ｔ₃は同じ時間とすることができる。

図２の例では、比較的大きな負荷が印加される前側の軸受１０４、１０６へは第１の吐出サイクルと第２の吐出サイクルの双方で潤滑が行われ、比較的負荷の小さな後側の軸受１０８、１１０へは第１の吐出サイクルと第２の吐出サイクルの一方でのみ潤滑が行われるようになっている。図２の例では、第１と第２の吐出サイクルは異なるサイクルであるが、第１と第２の吐出サイクルを同一のサイクルとして、各吐出サイクルにおいて軸受第１０４〜１１０の全てを潤滑するようにしてもよい。

吐出弁５０〜６４が開いた後、排出弁８０の開弁によって、潤滑油の吐出を停止させることによって、吐出５０〜６４の開閉による潤滑油の供給、停止よりも、安定的に一定量の潤滑油を吐出することが可能となる。吐出弁５０〜６４の開弁後、排出弁８０の開弁までの時間を変更することによって、ノズル３４〜４８の各々からの潤滑油の一回の吐出量を変更することができる。

１０潤滑油供給装置
１２タンク
１４ポンプ
１６供給管路
１８、２０、２４、２６、２８、３０、３２、３４ノズル
３４フィルタ
３６開閉弁
３８アキュムレータ
４０第１の圧力スイッチ
４２開閉弁
４４第２の圧力スイッチ
４６戻り管路
４８、５０、５２、５４、５６、６０、６２、６４開閉弁
６６、６８、７０、７２、７４、７６、７８、８０枝管路
１００主軸装置
１０４、１０６、１０８、１１０軸受
１１２主軸

Claims

潤滑油を高圧に維持する蓄圧領域と、
潤滑油を気体中に噴射する噴射口と、
前記蓄圧領域から前記噴射口へ潤滑油を流通させる主供給路と、
前記主供給路から分岐して、前記蓄圧領域よりも低い圧力の潤滑油で満たされた低圧領域と、
前記主供給路と前記蓄圧領域との間を開閉する第１の開閉弁と、
前記主供給路と前記噴射口との間を開閉する第２の開閉弁と、
前記主供給路と前記低圧領域との間を開閉する第３の開閉弁と、
を備え、
前記第３の開閉弁が閉じられている間に前記第２の開閉弁が開き、該第２の開閉弁が開いた後に閉じる前に前記第３の開閉弁を開き、次いで、第２の開閉弁を閉じるようにしたことを特徴とした潤滑油供給装置。
前記蓄圧領域にはアキュムレータが配設され、前記アキュムレータを加圧するためのポンプと、前記アキュムレータと該ポンプとの間に設けられた第４の開閉弁とを更に具備する請求項１に記載の潤滑油供給装置。
前記第４の開閉弁が閉じているときに前記第１の開閉弁が開くようにした請求項２に記載の潤滑油供給装置。
前記低圧領域は、前記第４の開閉弁の上流側に連通している請求項２に記載の潤滑油供給装置。
前記第２の開閉弁は複数の開閉弁を含んでいる請求項１に記載の潤滑油供給装置。