JP6495700B2 - 軸受装置および機械装置 - Google Patents

Description

この発明は軸受装置および機械装置に関し、より特定的には、軸受に隣接して当該軸受内部に潤滑油を供給する潤滑油供給ユニットが設置された軸受装置および機械装置に関する。

給油ユニットを転がり軸受の内部に組み込んだ転がり軸受装置が従来から知られている。（特許文献１参照）。特許文献１に開示された軸受装置は、軸受に隣接する間座内に配置された潤滑油タンクからポンプを間欠的に動作させることにより、軸受に潤滑油を長期間安定して供給できるとしている。

特開２０１４−３７８７９号公報

上記特許文献１に開示された装置では、潤滑油の供給を長期間実施できると思われるものの、軸受装置の内部へ潤滑油を供給する位置や、軸受装置の内部に供給された潤滑油を転動体と内輪および外輪との接触部へ効率的に導入し、軸受潤滑に寄与させるための構造などについては特に言及されていない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、供給された潤滑油を軸受潤滑に確実に寄与させることにより、長期に安定して動作させることが可能な軸受装置および当該軸受装置を適用した機械装置を提供することである。

本発明の一実施形態に係る軸受装置は、軸受と、当該軸受に接続された潤滑油供給ユニットとを備える。軸受は、内周面に外輪転走面を有する外輪と、外周面に内輪転走面を有し、内輪転走面が外輪転走面に対向するように外輪の内側に配置される内輪と、外輪転走面および内輪転走面に接触し、円環状の軌道上に並べて配置される複数の転動体とを含む。潤滑油供給ユニットは、軸受の内部に供給される潤滑油を保持する保持部と、保持部から軸受の内部に潤滑油を供給する供給部と、電力を発生させる発電部とを含む。供給部は発電部において発生させた電力により作動し、内輪の外周面は、軸受の軸方向における端部から内輪転走面に向かうにつれて外輪に近づく傾斜部を含み、供給部は、潤滑油を内輪の傾斜部に向けて供給する。供給部はノズル部材を含む。ノズル部材は傾斜部に対向する表面部分を有している。

本発明の一実施形態に係る機械装置は、回転軸と、回転軸の外周側に配置されたハウジングと、ハウジングに対して回転軸を回転可能に支持する、上記軸受装置とを備える。

上記によれば、長期に安定して動作させることが可能な軸受装置および機械装置を提供できる。

本実施形態に係る軸受装置の側面模式図である。 図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。 図２に示した軸受装置のノズル部材を示す断面模式図である。 図１に示した軸受装置を適用した機械装置の断面模式図である。 図４に示した機械装置の断面模式図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

＜軸受装置の構成＞
図１〜図３を参照して、本実施形態に係る軸受装置を説明する。本実施形態に係る軸受装置１０は、転がり軸受装置であって、転がり軸受である軸受１１（図２参照）と、潤滑油供給ユニット２０（図２参照）とを備える。潤滑油供給ユニット２０は、軸受１１の軸方向の一端部に突き当てられた外輪間座３３と内輪間座３４との間に組み込まれている。軸受１１と潤滑油供給ユニット２０とを備える軸受装置１０は、機械装置のたとえば回転軸とハウジングとの間に組み込まれて使用される。機械装置に上記軸受装置１０が組込まれる場合、たとえば軸受１１の他端部にも他の間座を突き当ててもよい。この場合、上記外輪間座３３と内輪間座３４および他の間座によって軸受１１の軸方向の位置決めを行うことができる。

軸受１１は、たとえば回転側の軌道輪である内輪１４と、たとえば固定側の外輪１３と、これらの内輪１４と外輪１３との間に介在された複数の転動体１５と、複数の転動体１５を一定間隔に保持する保持器１６と、当該保持器１６の外周側に配置されたシール部材とを主に備える。軸受１１としては、たとえば、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、あるいは円筒ころ軸受などを用いることができる。軸受１１には、予め所望のグリースが封入される。上記シール部材は、外輪間座３３などが配置された側と反対側の端部に配置される。

軸受１１の内輪１４では、外周面に転動体１５が接触する内輪転走面が形成されている。また、外周面は当該内輪転走面に連なる傾斜部１４ａを含む。傾斜部１４ａは、内輪１４の軸方向における端部から内輪転走面に向かうにつれて外輪１３に近づくように、軸方向に対して傾斜している。傾斜部１４ａの軸方向に対する傾斜角度θ１は、たとえば５°以上４５°以下である。また、当該傾斜角度θ１の下限は、１０°であってもよい。また、傾斜角度θ１の上限は、４０°であってもよく、３５°であってもよい。

傾斜部１４ａには、凹部１４ｂが形成されている。凹部１４ｂは、軸受１１の周方向に伸びる円周溝である。凹部１４ｂの深さはたとえば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。凹部１４ｂの深さの下限は０．２ｍｍであってもよく、０．３ｍｍであってもよい。凹部１４ｂの深さの上限は１．８ｍｍであってもよく、１．５ｍｍであってもよく、１．０ｍｍであってもよい。また、軸受１１の軸方向に沿った断面における凹部１４ｂの形状は、半円状であってもよく、Ｖ字状であってもよい。上記断面における凹部１４ｂの形状は、曲線を含んでいてもよいが、直線を含んでいてもよい。

内輪間座３４と外輪間座３３とから間座が構成されている。内輪間座３４は内輪１４の一方の端面に突き当てられる。外輪間座３３は外輪１３の一方の端面に突き当てられる。

潤滑油供給ユニット２０は、円環状のハウジング内において円周方向に配置された、発電部２５、電源回路２６、制御回路２７、駆動回路２８、ポンプ２９、潤滑油タンク３０を主に備える。電源回路２６は充電部を含んでいてもよい。潤滑油タンク３０は、軸受１１に封入されているグリースの基油と同じ種類の潤滑油を貯留する。発電部２５、電源回路２６、制御回路２７、駆動回路２８、ポンプ２９、潤滑油タンク３０は、ハウジング本体２１内部において、円周方向に並ぶように配置されている。発電部２５は電源回路２６に接続されている。電源回路２６は制御回路２７に接続されている。制御回路２７は駆動回路２８に接続されている。駆動回路２８はマイクロポンプなどのポンプ２９を動作させるための回路である。駆動回路２８に接続されたポンプ２９には、潤滑油タンク３０の袋体に接続された吸込みチューブ３１と、当該ポンプ２９から軸受１１の内部に潤滑油を供給するための吐出チューブ３２とが接続されている。

吐出チューブ３２の先端部（ポンプ２９と接続された根元部と反対側の端部）には、図２に示すようにノズル部材３７が接続されている。ノズル部材３７には、吐出チューブ３２に繋がるノズル孔３７ａが形成されている。

ノズル部材３７は、潤滑油供給ユニット２０の円環状のハウジングに接続されている。潤滑油供給ユニット２０の円環状のハウジングは、図２に示すように、軸受１１と反対側の面が開放された断面がカップ形状のハウジング本体２１と、このハウジング本体２１の開口部を閉塞し、ハウジング本体２１に対して着脱自在の蓋体２２とによって構成される。ノズル部材３７は、ハウジング本体２１における軸受１１に対向する面に接続されている。また、ノズル部材３７においてハウジング本体２１に接続される面には、ノズル孔３７ａを囲むように環状のシール用溝４１が形成されている。シール用溝４１の内部にはシール部材４２が配置されている。当該シール部材４２は、吐出チューブ３２からノズル孔３７ａに供給される潤滑油がノズル部材３７とハウジング本体２１との接合面から外部へ漏れることを防止するために設置されている。

ノズル部材３７は、軸受１１の内輪１４における傾斜部１４ａに対向する表面部分を含む。ノズル孔３７ａの先端部は、当該表面部分に形成された開口部であって、傾斜部１４ａに面するように形成されている。また、ノズル孔３７ａの先端部は、傾斜部１４ａの凹部１４ｂと対向する位置に配置されている。凹部１４ｂの位置は、内輪転走面に隣接する位置（たとえば保持器１６の軸方向端部より内輪転走面寄りの位置）であってもよい。また、ノズル部材３７の傾斜部１４ａに対向する表面は、内輪１４の端部から内輪転走面に隣接する位置（たとえば保持器１６の軸方向端部より内輪転走面寄りの位置）にまで伸びていてもよい。

なお、ノズル部材３７のノズル孔の内径ｄは、基油の粘度に起因する表面張力と吐出量との関係により、適宜設定できる。また、ノズル部材３７の傾斜部１４ａに対向する表面と当該傾斜部１４ａとの間の距離も、基油の粘度などを考慮し、ノズル部材３７の当該表面と傾斜部１４ａとの間の隙間を毛細管現象により基油が転動体１５側へ容易に流動できるように、適宜設定することができる。当該距離は、たとえば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることができる。当該距離の下限は０．２ｍｍであってもよく、０．３ｍｍであってもよい。当該距離の上限は０．９ｍｍであってもよく、０．７ｍｍであってもよく、０．６ｍｍであってもよい。

図１に示す制御回路２７は、たとえば潤滑油供給ユニット２０における潤滑油の供給状況に関するデータを取得するとともに、当該データを制御回路２７の外部へ（たとえば受信部としての出力基板５６（図５参照）へ）出力可能になっている。

潤滑油供給ユニット２０の発電部２５としては、例えば、ゼーベック効果によって発電を行うものを使用することができる。具体的には、発電部２５は、外輪間座３３に接続された熱伝導体２３ａと、内輪間座３４に配置された熱伝導体２３ｂと、熱伝導体２３ａと熱伝導体２３ｂとの間を接続するように配置され、熱伝導体２３ａ、２３ｂと密着固定された熱電素子２４（ペルチェ素子のゼーベック効果を利用した素子）とを有する。

ここで、図２に示すように軸受装置１０として転がり軸受装置を使用する場合、転動体１５（図２参照）との摩擦熱により内輪１４と外輪１３の温度が上昇する。通常、外輪１３は機器のハウジングに組み込まれるため熱伝導により放熱される。そのため、内輪１４と外輪１３との間で温度差が生じる（外輪１３の温度に対して内輪１４の温度の方が高い）。その温度が各熱伝導体２３ａ、２３ｂに伝導される。熱伝導体２３ａ、２３ｂは、それぞれハウジング本体２１の内周面と外周面とを貫通するように配置されている。そのため、外輪間座３３を介して外輪１３と接続された熱伝導体２３ａ（ヒートシンク）と、内輪間座３４側（内輪１４側）に位置する熱伝導体２３ｂとの間に配置された熱電素子２４の両端面には温度差が生じる。このため、熱電素子２４ではゼーベック効果により発電を行うことができる。このような発電部２５を用いることにより、外部から潤滑油供給ユニットに電力を供給する必要がないため、工作機用スピンドル５０へ外部から電力を供給するための電線を取り付ける必要がない。

ハウジング本体２１の外周面を貫通する熱伝導体２３ａにおいて外輪間座３３の内周面に接する面には、熱導電性を考慮した接着剤を使用することが好ましい。なお、外輪１３側の熱伝導体２３ａの外周面の曲率半径は、外輪間座３３の内周面の曲率半径と実質的に同一にすることが好ましい。このようにすれば、外輪間座３３の内周面と熱伝導体２３ａの外周面とを密着させることができるので、熱伝導体２３ａと外輪間座３３および外輪１３との間で熱を効率的に伝えることができる。一方、内輪側の熱伝導体２３ｂの内周面（内輪間座３４と対向する面）は、内輪間座３４とは接していない。可能であれば、外輪側と内輪側の熱伝導体２３ａ、２３ｂの体積を等しくすることが望ましい。また、内輪側の熱伝導体２３ｂの表面積を大きくすることが望ましい。

なお、外輪間座３３の内周面と熱伝導体２３ａとの間、熱伝導体２３ａと熱電素子２４との間、熱電素子２４と内輪側の熱伝導体２３ｂとの間には、熱伝導率及び密着性を高めるため、放熱グリースなどを塗布することが好ましい。放熱グリースは、一般的にシリコーンが主成分である。また、熱伝導体２３ａ、２３ｂの材料としては、熱伝導率の高い金属を使用することが好ましい。例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などを用いることができるが、コスト面から銅を使用することが好ましい。なお、熱伝導体２３ａ、２３ｂの材料として銅を主成分とする銅合金を用いてもよく、銅を主成分とする焼結合金を用いてもよい。また、熱電素子２４に接続される熱伝導体は高温側のみに配置され、低温側については間座（外輪間座３３）に熱電素子２４を密着固定してもよい。

発電部２５によって発生した（発電された）電荷は、電源回路２６に蓄電される。具体的には、当該電荷は電源回路２６（蓄電回路とも呼ぶ）に含まれる蓄電池やコンデンサなどの蓄電部に蓄電される。コンデンサとしては、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）を使用することが好ましい。

制御回路２７は、駆動回路２８を介してポンプ２９の動作を制御するための制御部であって、制御プログラムが保持されるプログラム記憶部および当該プログラム記憶部と接続され当該制御プログラムを実行する演算部（マイコン）とを含む。制御回路２７により、軸受１１への潤滑油の供給開始時期、供給タイミング（インターバル）、潤滑油の供給のためのポンプ２９の駆動時間、潤滑油の供給量などを予め設定することができる。そして、このように潤滑油の供給状態を適切に保つことにより、軸受装置の潤滑寿命を延ばすことができる。

駆動部としての駆動回路２８は、例えば、任意のセンサ（軸受温度センサ、軸受回転センサ、潤滑油残量センサ、潤滑油温度センサ等）を備えていてもよい。これらのセンサからの信号が駆動回路２８の演算部（マイコン）に入力され、軸受１１の温度及びその回転状況に応じてポンプ２９を自動制御し、潤滑油の供給量を調整してもよい。

ポンプ２９は駆動回路２８を介して制御回路２７により制御される。ポンプ２９は、潤滑油タンク３０内の潤滑油を吸込みチューブ３１から吸引し、吸引した潤滑油を吐出チューブ３２およびノズル孔３７ａを介して軸受１１の内部へ供給する。

潤滑油供給ユニット２０の円環状のハウジングを構成するハウジング本体２１と蓋体２２とは、任意の材料により構成してもよいが、たとえば樹脂材料、より好ましくは熱可塑性樹脂により構成してもよい。上記ハウジングを構成する材料としては、たとえばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等を用いることができる。また、ハウジング本体２１と蓋体２２とは同種の材料により構成されてもよいが、異なる材料により構成してもよい。

ハウジングの蓋体２２は、ハウジング本体２１に対し、固定部材の一例としてのネジにより固定されてもよい。蓋体２２をハウジング本体２１に固定することにより、ハウジング本体２１と蓋体２２とにより囲まれたハウジング内部を密閉することができる。なお、固定部材としてのネジが固定されているタップ穴３５から当該ネジを外して、蓋体２２を取り除くことができる。このようにすれば、潤滑油供給ユニット２０全体を軸受装置１０から取外すことなく、ハウジング本体２１内に収納されている潤滑油タンク３０に、潤滑油を補充することができる。

ハウジング本体２１の外周面は、外輪間座３３の内周面に固定されていてもよい。当該ハウジング本体２１の外周面と外輪間座３３との間はたとえば接着剤によって接着固定されていてもよい。ハウジング本体２１を接着固定する接着剤は、たとえばエポキシ樹脂等を使用してもよい。なお、ハウジング本体２１（つまり潤滑油供給ユニット２０）は軸受１１の静止輪に固定されていてもよい。なお、ハウジング本体２１と内輪間座３４との間には隙間３６が形成されていてもよい。

次に、ハウジング本体２１内に収納する潤滑油タンク３０は、柔軟性を有する樹脂製の袋体により構成してもよい。潤滑油タンク３０は、円環状のハウジング本体２１に沿って円弧状に配置されていてもよい。

潤滑油タンク３０を構成する樹脂製の袋体は、例えば、樹脂シートを重ね、外周部を熱溶着して形成して構成してもよい。潤滑油タンク３０の外周部が熱溶着された部分となっていてもよい。

潤滑油タンク３０の袋体には、ポンプ２９と接続する吸込みチューブ３１を設ける。吸込みチューブ３１は、潤滑油タンク３０の袋体を熱溶着により形成する際に、当該袋体を形成するために重ね合わせた樹脂シートの間に挟み込んで熱溶着する。このようにして、吸込みチューブ３１を袋体と一体化することができる。

なお、潤滑油タンク３０を構成する袋体の構成としては、他の任意の構成を採用することができる。たとえば、袋体をブロー成形により形成してもよい。この場合、吸込みチューブ３１を袋体と一体にブロー成形してもよい。また、潤滑油タンク３０の袋体を上記のようにブロー成形すると、袋体が膨らんだ形状（袋状）になるため、当該袋体を成形後、袋状の部分を平たく成形することが望ましい。袋状の部分を平たく成形することにより、潤滑油の量が少なくなっても、潤滑油タンク３０から潤滑油を最後まで吐出することができる。すなわち、潤滑油タンク３０内の潤滑油をほとんど使い切ることができる。

潤滑油タンク３０を形成する袋体の素材は、任意の材料を用いることができるが、たとえば樹脂材料を用いることが好ましい。潤滑油タンク３０の材料としては、たとえばナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレンなどを用いることができるが、袋体内に収容される潤滑油に対する耐久性を有する材料であれば特に限定されない。

潤滑油タンク３０の袋体に設ける吸込みチューブ３１は、ポンプ２９に対して取り外し可能に接続されていてもよい。吸込みチューブ３１をポンプ２９に対して取り外し可能にすることで、潤滑油タンク３０内の潤滑油の残量がなくなった場合に、吸込みチューブ３１をポンプ２９から外し、吸込みチューブ３１から袋体内に潤滑油を補充することができる。

また、ポンプ２９に対して潤滑油タンク３０の袋体を取り外し可能にしておくことで、潤滑油を充填した予備の袋体を準備しておき、当該袋体を交換することができる。たとえば、使用中の潤滑油タンク３０内の潤滑油がなくなったときに、使用済みの潤滑油タンク３０の袋体を取り外し、予備の袋体（潤滑油が内部に充填された袋体）に交換することにより、潤滑油供給ユニット２０における潤滑油の補充を短時間で行うことができる。

また、上述した予備の袋体への潤滑油の充填は、潤滑油製造メーカなどにおいて管理された状態で実施できる。このようにすれば、袋体内への異物の侵入といった充填時における不具合の発生確率を低減できる。なお、予備の袋体を保管しているときには、予備の袋体の吸込みチューブ３１に蓋を装着しておくことが好ましい。このようにすれば、保管中の袋体の内部に異物が混入することを防止できる。

なお、上記の軸受装置は内輪回転である。また、回転中心を横軸としたが、縦軸としてもよい。

＜軸受装置の動作＞
軸受１１および潤滑油供給ユニット２０を含む軸受装置１０では、制御回路２７によりポンプ２９の動作を制御することにより、潤滑油タンク３０から軸受１１に潤滑油を供給することができる。

そして、ノズル部材３７のノズル孔３７ａを介して軸受１１の内部に供給された潤滑油は、まず傾斜部１４ａの凹部１４ｂ内にいったん貯留される。その後、内輪１４の回転による遠心力により、内輪１４の傾斜部１４ａとノズル部材３７の表面との間の隙間に当該潤滑油が流動する。そして、上記遠心力（および毛細管現象）によって、当該隙間を転動体１５側に向かって潤滑油が流動する。このようにして、軸受１１の内部に供給された潤滑油は転動体１５と内輪１４および外輪１３との接触部へ供給される。この結果、軸受１１の潤滑性能を長期間維持することができる。

なお、ポンプ２９の駆動のタイミングは、発電部２５で発生した電力が電源回路２６における蓄電部（たとえばコンデンサ）に蓄電され、当該蓄電部の電圧が一定の電圧に達した時点で行なうことが可能である。さらに、グリースを封入した軸受１１の潤滑寿命を長くし、メンテナンスまでの時間を長くするために、ポンプ２９を所定のインターバル時間が経過した時点毎に駆動することが望ましい。

例えば、ポンプ２９を駆動するために必要な電圧に蓄電部の電圧が達する（あるいは満充電になる）までの充電時間が、必要とする潤滑油の供給タイミングよりも早い場合には、蓄電部の電圧が所定の電圧に達した（つまり満充電状態に達した）時点ｔ１の後も、所定時間の蓄電時間（遅延時間）を加えて（つまり時点ｔ１から時点ｔ２までの遅延時間を加えて）、時点ｔ２において蓄電部に蓄積された電力によりポンプ２９を駆動する。このようにして、蓄電部の電圧が所定の電圧（たとえば満充電）に達する時間より、潤滑油の供給インターバルを長くするように管理できる。

＜機械装置の構成＞
図４および図５を参照して、本実施形態に係る軸受装置を適用した機械装置の一例である工作機用スピンドルの構成を説明する。

図４および図５に示すように、本実施形態に係る工作機用スピンドル５０は、回転軸５１と、当該回転軸５１の周囲を囲むように配置されたスピンドルハウジング５２と、当該スピンドルハウジング５２の外周に配置された外周ハウジング５３と、回転軸５１をスピンドルハウジング５２に対して回転可能に保持する軸受装置とを主に備える。回転軸５１の外周には２つの軸受装置が配置されている。軸受装置における軸受の内輪１４および内輪間座３４が回転軸５１の側面に嵌合固定されている。また、軸受の外輪１３および外輪間座３３がスピンドルハウジング５２の内周面に嵌合固定されている。なお、上記内輪１４、外輪１３および当該内輪１４と外輪１３との間に配置された玉である転動体１５を含む軸受はアンギュラ玉軸受である。当該軸受に隣接するように配置された内輪間座３４および外輪間座３３の間には、潤滑油供給ユニット２０が配置されている。また、２つの軸受の間（潤滑油供給ユニットが配置された側と反対側）には他の間座が回転軸５１およびスピンドルハウジング５２に嵌合固定されるとともに、内輪１４と外輪１３とに突き当てられている。

潤滑油供給ユニットの制御回路２７と対向する領域には、ハウジング本体２１（図２参照）、外輪間座３３、スピンドルハウジング５２および外周ハウジング５３を貫通する貫通穴が形成されている。この貫通穴の外周側端部には、外周ハウジング５３の表面に平面部が設けられ、当該平面部上に台座５７が配置されている。当該台座５７上に出力基板５６が配置されている。出力基板５６と潤滑油供給ユニット２０の制御回路２７とは、たとえばコンタクトプローブ５４により電気的に接続されている。コンタクトプローブ５４は上記貫通穴の内部に配置されている。コンタクトプローブ５４の一方端は制御回路２７の電極パッド（図示せず）に接触するとともに、コンタクトプローブ５４の他方端は導電線５５により出力基板５６と接続されている。コンタクトプローブ５４は出力基板５６側に接続固定されていてもよい。また、出力基板５６と制御回路２７とは、上記のように有線接続されていてもよいが、他の接続手段（たとえば発光素子と受光素子とを用いた光通信手段など）を用いて接続されていてもよい。

台座５７上に配置された出力基板５６を覆うように、カバー部材５８が台座５７に固定されている。出力基板５６上には、出力基板５６の回路を駆動するための電源である電池と、記憶部とが配置されている。電池としては、たとえばコイン型電池やボタン型電池を用いることができる。電池としてリチウム電池を用いることが望ましい。出力基板５６の表面にはこのような電池を固定するためのホルダが配置されている。また、記憶部としては、たとえばカード型の外部記憶媒体を接続固定するための保持部（スロット）と当該保持部に着脱可能に固定された外部記憶媒体とを用いることができる。外部記憶媒体としてはメモリカードなど従来周知の任意の記憶媒体を利用できる。

カバー部材５８は、台座５７との接続部材である固定ボルトを緩めるだけで台座５７から取り外せるように、Ｕ字形状の長穴部（固定ボルトを配置する穴）が形成されている。上記電池や外部記憶媒体の交換などは、カバー部材５８を台座５７から取り外した状態で行うことができる。

台座５７とカバー部材５８とにより密閉された上記出力基板５６が電圧監視ユニットの主要部を構成する。台座５７とカバー部材５８とは、加工機スピンドルを用いた加工時に使用されるクーラントなどの侵入を防ぐため、任意の防水構造を付加することができる。防水構造としては、たとえばパッキング、Ｏリング、コーキング、樹脂モールドなどを用いることができる。

また、上述した工作機用スピンドル５０は、上述のように内輪１４、外輪１３、転動体１５を含む軸受１１（図２参照）に接続され、制御回路２７（図１参照）を有する制御部を含むユニット本体部と、当該制御部と接続線（コンタクトプローブ５４）により接続された電圧監視ユニットである外部出力部７０とを含む潤滑油供給ユニットを備えている。ユニット本体部は、制御回路２７を含む制御部と、発電部２５（図１参照）および電源回路２６（図１参照）を含む電源部と、電源回路２６、駆動回路２８およびポンプ２９を含む潤滑油供給部と、潤滑油保持部（潤滑油タンク３０）とを含む。制御部は電源部および潤滑油供給部と接続され、潤滑油供給部における潤滑油の供給状態を制御するとともに潤滑油の供給状態に関するデータを取得する。当該データとしては、潤滑油の供給タイミングや潤滑油の供給間隔、またポンプ２９などを動作させたときの電源回路（具体的には蓄電部）における電圧(蓄電電圧）のデータなどが挙げられる。

制御部の制御回路２７と外部出力部７０の出力基板５６との接続部の構成としては、任意の構成を採用できるが、たとえば制御回路２７に設置された演算部（マイクロコンピュータ）と出力基板５６の演算部とが接続線により接続されていてもよい。制御回路２７の演算部は配線などにより電源や接地部と接続されている。また、出力基板５６では、演算部は電池および記憶部と接続されている。演算部から記憶部へ電圧などのデータを示す信号（制御回路２７から伝送された信号）が送信可能になっている。

上記のような構成により、出力基板５６の記憶部には制御回路２７から伝送された潤滑油の供給状況に関するデータが記憶される。当該データが制御回路２７から出力基板５６へ伝送されるタイミングとしては、任意のタイミングを採用できるが、たとえば制御回路２７の記憶部（演算部に含まれる記憶素子または演算部とは独立して制御回路２７に設けられている記憶素子など）が当該データで一杯になった時点で、制御回路２７から出力基板５６へデータを転送してもよい。当該データが電源部の蓄電電圧の時間変化データを含む場合、当該データを出力基板５６の記憶部を介して外部記憶媒体に保存し、外部記憶媒体を用いて当該データを外部のコンピュータなどに取り込むことができる。このようにすれば、外部のコンピュータ上で、潤滑油供給ユニットの状況（発電状態やポンプ２９の動作状態など）を確認する事ができる。

＜機械装置の動作＞
図４および図５に示した機械装置の一例である工作機用スピンドル５０は、回転軸５１が所定の駆動軸に接続されてスピンドルハウジング５２に対して回転可能になっている。そして、当該回転軸５１を支持する軸受装置では、潤滑油供給ユニットにより軸受１１（図２参照）に対して定期的に潤滑油が供給される。このため、当該工作機用スピンドル５０の信頼性および耐久性が向上する。

上述した説明と一部重複する部分もあるが、本発明の実施形態の特徴的な構成を列挙する。

本実施形態に係る軸受装置１０は、軸受１１と、当該軸受１１に接続された潤滑油供給ユニット２０とを備える。軸受１１は、内周面に外輪転走面を有する外輪１３と、外周面に内輪転走面を有し、内輪転走面が外輪転走面に対向するように外輪１３の内側に配置される内輪１４と、外輪転走面および内輪転走面に接触し、円環状の軌道上に並べて配置される複数の転動体１５とを含む。潤滑油供給ユニット２０は、軸受１１の内部に供給される潤滑油を保持する保持部（潤滑油タンク３０）と、保持部から軸受１１の内部に潤滑油を供給する供給部（駆動回路２８、ポンプ２９、およびノズル部材３７）と、電力を発生させる発電部２５とを含む。供給部は発電部２５において発生させた電力により作動し、内輪１４の外周面は、軸受１１の軸方向における端部から内輪転走面に向かうにつれて外輪１３に近づく傾斜部１４ａを含み、供給部は、潤滑油を内輪１４の傾斜部１４ａに向けて供給する。

このようにすれば、傾斜部１４ａに潤滑油を供給することができるとともに、内輪１４が回転することで遠心力により当該傾斜部１４ａを潤滑油が流動し、内輪転走面と転動体１５との接触部に潤滑油を供給することができる。このため、潤滑油を転動体１５と内輪１４および外輪１３との間の潤滑に確実に寄与させることができるので、長期間安定して軸受装置１０を動作させることができる。

上記軸受装置１０において、傾斜部１４ａには凹部１４ｂが形成されていてもよく、供給部は、潤滑油を凹部１４ｂに向けて供給してもよい。この場合、供給部から供給された潤滑油を一旦凹部１４ｂにおいて貯留し、その後傾斜部１４ａを伝って潤滑油を内輪転走面と転動体１５との接触部に確実に供給することができる。また、凹部１４ｂに潤滑油を貯留することができるので、供給部からの潤滑油が間欠的に供給される場合であっても、凹部１４ｂから連続的に潤滑油を上記接触部へ供給することが可能になる。

上記軸受装置１０において、凹部１４ｂの深さは０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であってもよい。この場合、供給部から供給された潤滑油を凹部１４ｂにおいて確実に貯留することができる。

上記軸受装置１０において、軸受１１の軸方向に対する傾斜部１４ａの傾斜角度θ１は５°以上４５°以下であってもよい。この場合、内輪１４の回転により発生する遠心力により、潤滑油を傾斜部１４ａに沿って確実に流動させることができる。このため、内輪転走面と転動体１５との接触部へ潤滑油を確実に供給することができる。

本実施形態に係る機械装置（工作機械用スピンドル５０）は、回転軸５１と、回転軸５１の外周側に配置されたハウジング（スピンドルハウジング５２）と、ハウジングに対して回転軸５１を回転可能に支持する、上記軸受装置１０とを備える。このようにすれば、軸受装置１０が長期間安定して動作することができるため、結果的に機械装置を長期に安定して動作させることができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

この発明は、発電部を有する潤滑油供給ユニットを含む軸受装置および当該軸受装置を備える機械装置に特に有利に適用される。

１０ 軸受装置、１１ 軸受、１３ 外輪、１４ 内輪、１４ａ 傾斜部、１４ｂ 凹部、１５ 転動体、１６ 保持器、２０ 潤滑油供給ユニット、２１ ハウジング本体、２２ 蓋体、２３ａ，２３ｂ 熱伝導体、２４ 熱電素子、２５ 発電部、２６ 電源回路、２７ 制御回路、２８ 駆動回路、２９ ポンプ、３０ 潤滑油タンク、３１ 吸込みチューブ、３２ 吐出チューブ、３３ 外輪間座、３４ 内輪間座、３５ タップ穴、３６ 隙間、３７ ノズル部材、３７ａ ノズル孔、４１ シール用溝、４２ シール部材、５０ 工作機用スピンドル、５１ 回転軸、５２ スピンドルハウジング、５３ 外周ハウジング、５４ コンタクトプローブ、５５ 導電線、５６ 出力基板、５７ 台座、５８ カバー部材、７０ 外部出力部。

Claims (4)

1. 軸受と、
   前記軸受に接続された潤滑油供給ユニットとを備え、
   前記軸受は、
   内周面に外輪転走面を有する外輪と、
   外周面に内輪転走面を有し、前記内輪転走面が前記外輪転走面に対向するように前記外輪の内側に配置される内輪と、
   前記外輪転走面および前記内輪転走面に接触し、円環状の軌道上に並べて配置される複数の転動体とを含み、
   前記潤滑油供給ユニットは、
   前記軸受の内部に供給される潤滑油を保持する保持部と、
   前記保持部から前記軸受の内部に前記潤滑油を供給する供給部と、
   電力を発生させる発電部とを含み、
   前記供給部は前記発電部において発生させた電力により作動し、
   前記内輪の前記外周面は、前記軸受の軸方向における端部から前記内輪転走面に向かうにつれて前記外輪に近づく傾斜部を含み、
   前記供給部は、前記潤滑油を前記内輪の前記傾斜部に向けて供給し、
   前記供給部はノズル部材を含み、
   前記ノズル部材は前記傾斜部に対向する表面部分を有している、軸受装置。
2. 前記傾斜部には凹部が形成され、
   前記供給部は、前記潤滑油を前記凹部に向けて供給する、請求項１に記載の軸受装置。
3. 前記軸受の軸方向に対する前記傾斜部の傾斜角度は５°以上４５°以下である、請求項１または２に記載の軸受装置。
4. 回転軸と、
   前記回転軸の外周側に配置されたハウジングと、
   前記ハウジングに対して前記回転軸を回転可能に支持する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸受装置とを備える、機械装置。