JP6716997B2 - 制御装置および流体供給装置の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は制御装置および流体供給装置の制御方法に関し、特に、圧電素子を利用した流体供給装置の駆動を制御する制御装置および該流体供給装置の制御方法に関する。

圧電素子をアクチュエータとして利用するポンプが知られている。このようなポンプはダイヤフラム式ポンプとも呼ばれる。このポンプは、たとえば転がり軸受に潤滑油を供給するための給油装置に採用されている。

たとえば特表２００７−５３３９０２号公報（特許文献１）は、ポンプの駆動回路が流体を供給する対象である装置の状態に応じた駆動信号を生成する技術を開示している。

特表２００７−５３３９０２号公報

このようなポンプを駆動させるための駆動回路が故障すると、潤滑油などの流体の供給が停止してしまう。このようなポンプを利用した給油ユニットが、転がり軸受への給油に用いられる場合、該ポンプの駆動回路が故障すると潤滑油の供給が停止し、軸受が焼き付くおそれがある。

ある実施の形態に従うと、制御装置は流体供給装置の駆動を制御する制御装置であって、流体供給装置は電圧が印加されることに応じて変形する圧電素子を有し、流体供給装置は、供給する流体を貯留する貯留部の容積が圧電素子の第１の変形に伴って変化することによって流体を前記貯留部から吐出し、圧電素子に電圧を印加する駆動回路と、駆動回路による前記圧電素子に対する電圧の印加を制御する制御回路と、を備え、圧電素子に対して、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の駆動回路が並列に接続されており、流体供給装置から前記流体を供給する際に、制御回路は、Ｎ個の駆動回路のうちのＮ個よりも少ない数の駆動回路を用いる。
この構成によって、Ｎ個の駆動回路のうちのいずれかの駆動回路に故障が発生した場合であっても、故障が発生していない駆動回路を用いて流体供給装置の圧電素子に電圧を印加することができる。そのため、流体供給装置からの流体の安定した供給を実現することができる。

好ましくは、流体供給装置は、圧電素子の第２の変形に伴って貯留部の容積が変化することによって、流体を前記貯留部に吸引し、駆動回路は、圧電素子に第１の変形を生じさせるよう圧電素子へ電圧の印加する第１の回路と、圧電素子に第２の変形を生じさせるよう圧電素子へ電圧を印加する第２の回路と、を含み、制御回路は、流体供給装置から流体を供給する際にＮ個の駆動回路のうちのＭ個の駆動回路の第１の回路を用い、貯留部に流体を吸引する際にＮ個の駆動回路のうちのＬ個の駆動回路の第２の回路を用いる。
この構成によって、駆動回路に含まれる回路を切り替えて用いることにより流体の貯留部への吸引、貯留部からの吐出を行わせることができる。そのため、容易な制御によって流体供給装置からの流体の安定した供給を実現することができる。

好ましくは、制御回路は、圧電素子に印加する電圧に応じて、Ｎ個の駆動回路のうちから用いる駆動回路を決定する。
この構成によって、圧電素子に印加する電圧を用いる駆動回路の数によって調整できる。そのため、容易に圧電素子への印加電圧を制御できる。

より好ましくは、制御回路は供給する流体の粘性の指標値を取得し、該指標値に基づいて圧電素子に印加する電圧を決定する。
この構成によって、温度等の変化によって流体の粘性が変化した場合に、流体供給装置に粘性に応じた供給動作を行わせることができる。そのため、流体の粘性の変化に関わらずに安定して流体供給装置から流体を供給することができる。

好ましくは、制御回路は、圧電素子に印加する電圧の単位時間あたりの変化量に応じて、用いる駆動回路それぞれによって圧電素子に電圧を印加するタイミングを決定する。
この構成によって、圧電素子に印加する電圧の単位時間あたりの変化量を駆動回路に電圧を印加させるタイミングによって調整できる。そのため、容易に圧電素子に印加する電圧の単位時間あたりの変化量を制御できる。

より好ましくは、制御回路は供給する流体の粘性の指標値を取得し、該指標値に基づいて圧電素子に印加する電圧の単位時間あたりの変化量を決定する。
この構成によって、温度等の変化によって流体の粘性が変化した場合に、流体供給装置に粘性に応じた供給動作を行わせることができる。そのため、流体の粘性の変化に関わらずに安定して流体供給装置から流体を供給することができる。

より好ましくは、流体の粘性の指標値は、流体の温度を含む。
この構成によって、流体が温度変化によって粘性に変化が生じた場合に、流体供給装置に粘性に応じた供給動作を行わせることができる。そのため、流体の温度変化に関わらずに安定して流体供給装置から流体を供給することができる。

好ましくは、制御回路は、駆動回路からの信号に基づいて故障が発生した駆動回路を判別し、Ｎ個の駆動回路のうちの故障の発生していない駆動回路の中から用いる駆動回路を決定する。
この構成によって、Ｎ個の駆動回路のうちに故障の発生した駆動回路が含まれていても、流体供給装置からの流体の安定した供給を実現することができる。そのため、流体供給装置からの流体の安定した供給を実現することができる。

より好ましくは、制御回路は、Ｎ個の駆動回路のうちの故障の発生している駆動回路の数が予め記憶している閾値に達すると報知する。
この構成によって、閾値の設定によっては流体供給装置が駆動できなくなる前に故障した駆動回路を交換等することができる。そのため、流体供給装置からの流体の供給が停止する可能性を抑えることができる。

他の実施の形態に従うと、制御方法は流体を供給する流体供給装置の制御方法であって、流体供給装置は電圧が印加されることに応じて変形する圧電素子を有し、流体供給装置は、供給する流体を貯留する貯留部の容積が圧電素子の変形に伴って変化することによって流体を前記貯留部から吐出し、圧電素子に電圧を印加可能な駆動回路が、圧電素子に対して、複数、並列に接続されており、複数の駆動回路のうち、圧電素子に対する電圧の印加に用いる駆動回路を決定するステップと、圧電素子に対する電圧の印加に用いる駆動回路に対して、圧電素子に対する電圧の印加を実行させるステップと、を備え、圧電素子に対する電圧の印加に用いる駆動回路を決定するステップでは、圧電素子に対して並列に接続されて複数の駆動回路の総数よりも少ない数の駆動回路が、圧電素子に対する電圧の印加に用いる駆動回路として決定される。
この構成によって、Ｎ個の駆動回路のうちのいずれかの駆動回路に故障が発生した場合であっても、故障が発生していない駆動回路を用いて流体供給装置の圧電素子に電圧を印加することができる。そのため、流体供給装置からの流体の安定した供給を実現することができる。

この発明によると、圧電素子を利用した流体供給装置が安定して流体を供給することができる。

実施の形態にかかる軸受装置を、軸の中心線を含む平面によって切断した断面図である。 図１のＡ−Ａ位置における軸受装置の断面図である。 軸受装置に含まれるポンプの構成を説明するための概略図である。 ポンプの駆動部の回路構成の一例を表した概略図である。 軸受装置に含まれる制御部の装置構成の一例を表したブロック図である。 ポンプに含まれる圧電体への印加電圧の径時変化の一例を模式的に表した図である。 第１の実施の形態にかかる軸受装置において給油動作が行われる際の制御部での制御の流れを表したフローチャートである。 第２の実施の形態にかかる軸受装置での、潤滑油の温度が設定温度時の圧電体への印加電圧の径時変化を模式的に表した図である。 第２の実施の形態にかかる軸受装置での、潤滑油の温度が設定温度よりも低温時の圧電体への印加電圧の径時変化を模式的に表した図である。 第２の実施の形態にかかる軸受装置において給油動作が行われる際の制御部での制御の流れを表したフローチャートである。

以下に、図面を参照しつつ、好ましい実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらの説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
＜全体構成＞
図１は、本実施の形態にかかる軸受装置１００を、軸の中心線を含む平面によって切断した断面図である。図２は、軸受装置１００の図１のＡ−Ａ位置における矢視図であって、軸方向に見た断面図である。図１および図２を参照して、軸受装置１００は、軸受本体２０と、給油ユニット４０と、センサ６０と、駆動部７０と、制御部８０とを備えている。本実施の形態にかかる軸受装置１００は、工作機械の主軸（軸７）を回転可能に支持するために、軸受ハウジング８内に収容された状態にある。

軸受本体２０は、内輪２１、外輪２２、複数の転動体２３、および環状の保持器２４を有している。保持器２４は複数の転動体２３を保持する。内輪２１は、軸７に外嵌する円筒状の部材である。内輪２１の外周に、軌道溝（以下、内輪軌道溝２５という。）が形成されている。外輪２２は、軸受ハウジング８の内周面に固定される円筒状の部材である。
外輪２２の内周に軌道溝（以下、外輪軌道溝２６という。）が形成されている。内輪２１と外輪２２とは同心状に配置されている。同心状に配置された内輪２１と外輪２２との間には環状空間２８が形成されている。本実施の形態では、外輪２２に対して内輪２１が軸７と共に回転する。

複数の転動体２３は、内輪２１と外輪２２との間の環状空間２８に介在しており、内輪軌道溝２５および外輪軌道溝２６を転動する。

保持器２４は、環状空間２８に設けられている。保持器２４は、環状の部材からなり、複数の転動体２３それぞれを保持する複数のポケット２７が周方向に沿って一定間隔ごとに形成されている。保持器２４は、各転動体２３の軸方向両側に設けられている一対の環状部３１，３２と、これら環状部３１，３２を連結している複数の柱部３３とを有している。複数の柱部３３は、周方向に間隔をあけて設けられている。これら環状部３１，３２と周方向で隣り合う２つの柱部３３とによって囲まれる領域がポケット２７となる。各ポケット２７に一つの転動体２３が収容され、これにより、保持器２４は、複数の転動体２３を周方向に並べて保持することができる。

軸受本体２０の環状空間２８の軸方向一方側の隣に給油ユニット４０が設けられている。給油ユニット４０は、流体供給装置の一例である。給油ユニット４０は、環状空間２８に対して、流体の一例である潤滑油を供給可能である。給油ユニット４０は、ケース４１と、当該ケース４１から軸方向に延びて設けられている延在部４２とを有している。

給油ユニット４０に含まれるケース４１内部の空間には、さらに、潤滑油（オイル）を貯留するためのタンク６２およびポンプ６１が設けられている。ポンプ６１は、潤滑油を溜める貯留部６３と、ダイヤフラム（振動板）６４（図３）と、ダイヤフラム６４に接して配置された、電圧の印加によって駆動（変形）する圧電体６５とを有する。ポンプ６１の貯留部６３の容積は、圧電体６５の駆動に伴って変形するダイヤフラム６４の変形にしたがって変化する。

圧電体６５の第１の駆動に伴って、ダイヤフラム６４に第１の変形が生じる。ダイヤフラム６４の第１の変形にしたがって貯留部６３の容積が減少する。これによって、当該貯留部６３内の微量の潤滑油が延在部４２を経て環状空間２８へ吐出される。貯留部６３から吐出されて環状空間２８に供給される潤滑油の量は、たとえばピコリットル単位の流量よりも少ない超微小な流量である。また、圧電体６５の変形に伴って貯留部６３の容積が増加することによってポンプ６１はタンク６２から潤滑油を吸引し、貯留部６３に潤滑油が補充される。

図２を参照して、ケース４１内部の空間には、駆動部７０と制御部８０とが設けられている。さらに、図２に表されたように、潤滑油の粘性の指標値を得るためのセンサ６０が設けられていてもよい。潤滑油は、潤滑油自身の温度、周辺空気の温度、湿度、気圧などの影響を受けて粘性が変化する。したがって、潤滑油の粘性の指標値としてこれらの値やこれらの値の組み合わせを用いることができる。センサ６０は、たとえば潤滑油の温度を検知するための温度計である。

駆動部７０は、圧電体６５に電圧を印加する。制御部８０は駆動部７０に接続されて、駆動部７０による圧電体６５に対する電圧の印加を制御する。具体的には、制御部８０は制御信号として、圧電体６５に印加する電圧や印加する時間を指示する信号を出力するための制御回路を含む。したがって、ポンプ６１では制御部８０の制御にしたがって給油動作が行われる。

＜ポンプの構成＞
図３は、ポンプ６１の構成を説明するための概略図である。ポンプ６１はダイヤフラム式ポンプである。詳しくは、図３を参照して、ポンプ６１は、貯留部６３からタンク６２に向けて貫通する開口６３ａと、貯留部６３から延在部４２に向けて貫通する開口６３ｂと、貯留部６３を構成するダイヤフラム６４とを有している。開口６３ａは潤滑油をタンク６２から貯留部６３に向けて通過させる。開口６３ｂは潤滑油を貯留部６３から延在部４２に向けて通過させる。圧電体６５はダイヤフラム６４に隣接して設けられて、その駆動によってダイヤフラム６４を変形させる。

貯留部６３から環状空間２８に潤滑油を吐出して供給する際、駆動部７０により圧電体６５に第１の電圧が加えられる。第１の電圧はたとえば負の電圧である。第１の電圧が印加されることによって、つまり、圧電体６５に加えられていた電圧が減少することによって、圧電体６５が第１の駆動を行う。第１の駆動は、たとえば圧電体６５が図３の矢印の向きに変形することである。これにより、ダイヤフラム６４には下方へ凸となるように湾曲するという第１の変形が生じ、貯留部６３の容積が減少する。その結果、貯留部６３に貯留されている潤滑油が開口６３ｂから環状空間２８に吐出される。貯留部６３から環状空間２８に潤滑油を吐出する動作を、以降の説明では吐出動作とも称する。

貯留部６３にタンク６２から潤滑油を補充する際、駆動部７０により圧電体６５に第２の電圧が加えられる。第２の電圧は第１の電圧の逆であって、たとえば正の電圧である。第２の電圧が印加されることによって、圧電体６５が第２の駆動を行う。第２の駆動は、第１の駆動と逆の駆動であって、たとえば圧電体６５が図３の矢印と逆向きに変形することである。これにより、ダイヤフラム６４には上方へ凸となるように湾曲するという第２の変形が生じ、貯留部６３の容積が増加する。その結果、開口６３ａからタンク６２の潤滑油が吸引される。貯留部６３に潤滑油を補充する動作を、以降の説明では補充動作とも称する。つまり、給油ユニット４０から軸受本体２０に潤滑油を供給する動作（給油動作）は、補充動作と吐出動作との繰り返しである。

＜駆動部の構成＞
図４は、駆動部７０の回路構成の一例を表した概略図である。図４を参照して、駆動部７０は、複数（Ｎ個）の駆動回路７１ａ，７１ｂ，…７１ｎを含む。複数の駆動回路７１ａ，７１ｂ，…７１ｎを代表させて、駆動回路７１と称する。複数の駆動回路７１は、それぞれ、抵抗（抵抗値Ｒとする）を挟んで直列に接続された第１の回路Ｔｒ１ａ〜Ｔｒ１ｎと、第２の回路Ｔｒ２ａ〜Ｔｒ２ｎとを含む。第１の回路Ｔｒ１ａ〜Ｔｒ１ｎを代表させて第１の回路Ｔｒ１、第２の回路Ｔｒ２ａ〜Ｔｒ２ｎを代表させて第２の回路Ｔｒ２とも称する。第１の回路Ｔｒ１および第２の回路Ｔｒ２は、制御部８０によってＯＮ／ＯＦＦが制御されるスイッチング回路である。

複数の駆動回路７１は、圧電体６５に対して並列に接続されている。圧電体６５に対して並列に接続されたｎ個の駆動回路７１がそれぞれ電圧Ｖを印加することによって、圧電体６５に供給される電流ＩはＩ＝Ｖ／（Ｒ／ｎ）となる。したがって、圧電体６５に電圧を印加する駆動回路７１の数に基づいて圧電体６５に供給される電流Ｉや、電流Ｉの変化具合が制御される。

第１の回路Ｔｒ１は、圧電体６５に対して電流を流す回路、つまり、圧電体６５に正の電圧を印加する回路である。第２の回路Ｔｒ２は、圧電体６５から電流を引き込む回路、つまり、圧電体６５に負の電圧を印加する回路である。スイッチング回路は、たとえば、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）である。第１の回路Ｔｒ１はたとえばＰＮＰ型トランジスタであり、第２の回路Ｔｒ２ａはたとえばＮＰＮ型トランジスタである。

スイッチング回路である第１の回路Ｔｒ１をＯＮし、第２の回路Ｔｒ２をＯＦＦすると、圧電体６５に対して正の電圧が印加される。スイッチング回路である第１の回路Ｔｒ１をＯＦＦし、第２の回路Ｔｒ２をＯＮすると、圧電体６５に対して負の電圧が印加される。

＜制御部の構成＞
図５は、制御部８０の装置構成の一例を表したブロック図である。制御部８０は、たとえば、マイコン（マイコンピュータ）などとも呼ばれる単一のＬＳＩ（Large Scale Integration）などである。図５を参照して、制御部８０は、装置全体を制御するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０と、ＣＰＵ１０で実行されるプログラムを記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１１と、ＣＰＵ１０でプログラムを実行する際の作業領域となったり各種データを記憶するためのＲＡＭ（Random Access Memory）１２と、センサ６０との通信を行うためのインタフェース（Ｉ／Ｆ）であるセンサＩ／Ｆ１３と、駆動部７０との通信を行うためのインタフェースである駆動Ｉ／Ｆ１４とを含む。

＜給油制御＞
制御部８０は駆動部７０と通信を行うことで、給油ユニット４０から軸受本体２０への給油を制御する。したがって、駆動部７０および制御部８０は、流体供給装置の一例である給油ユニット４０の駆動を制御する制御装置であると言える。

図６は、圧電体６５への印加電圧の径時変化の一例を模式的に表した図である。縦軸は、圧電体６５に印加される電圧を表し、横軸は時間を表している。図６を参照して、時間Ｔ１において圧電体６５には電圧が徐々に印加され、その後の時間Ｔ２において圧電体６５に印加された電圧が徐々に減少する。

詳しくは、制御部８０は、予め記憶している時間Ｔ１において、補充動作のための制御を行う。具体的には、制御部８０は、駆動部７０により圧電体６５に正の電圧（第２の電圧）を徐々に印加させる。すなわち、時間Ｔ１において制御部８０は、駆動部７０の駆動回路７１のうちの第１の回路Ｔｒ１をＯＮし（駆動させ）、第２の回路Ｔｒ２をＯＦＦする（駆動しない）。これによって、圧電体６５が図３の矢印と逆向きに変形し（第２の駆動）、ダイヤフラム６４が上方へ湾曲する。この変形により、開口６３ａから貯留部６３内に潤滑油が補充される。

また、制御部８０は、時間Ｔ１の後の、予め記憶している時間Ｔ２において、吐出動作のための制御を行う。具体的には、制御部８０は、駆動部７０により圧電体６５に負の電圧である第１の電圧を徐々に印加させる。すなわち、時間Ｔ２において制御部８０は、駆動部７０の駆動回路７１のうちの第２の回路Ｔｒ２をＯＮし、第１の回路Ｔｒ１をＯＦＦする。これによって、圧電体６５が図３の矢印の向きに変形し（第１の駆動）、ダイヤフラム６４が下方へ湾曲する。この変形により、貯留部６３に貯留されている潤滑油が開口６３ｂから環状空間２８に吐出される。

補充動作の際（時間Ｔ１）、および吐出動作の際（時間Ｔ２）、制御部８０は、駆動部７０に含まれる複数（Ｎ個）の駆動回路７１のうちのＮ個よりも少ない駆動回路７１を用いる（ＯＮする）。すなわち、駆動部７０には、給油動作の際に圧電体６５に電圧を印加するために必要な個数よりも多い個数の駆動回路７１が含まれ、制御部８０は、その中から用いる駆動回路７１を決定する。そして、制御部８０は、印加する電圧を徐々に増加させるために、ＯＮする（印加させる）駆動回路７１の数を、上記の用いる駆動回路７１の数に達するまで徐々に増加させる。または、圧電体６５のコンデンサ容量と第１の回路Ｔｒ１に付属している抵抗あるいは第２の回路Ｔｒ２の内部の抵抗の時定数とから放電時間が決まるので、制御部８０は、上記の用いるすべての駆動回路７１の第１の回路Ｔｒ１または第２の回路Ｔｒ２を同時にＯＮしてもよい。

このように、それぞれ第１の回路Ｔｒ１と第２の回路Ｔｒ２とを含む、複数の駆動回路７１が圧電体６５と並列に接続される構成であることによって、圧電体６５への電圧の印加および印加された電圧の減少を、用いる駆動回路７１を切り替えることによって実現できる。すなわち、圧電体６５への電圧の印加および印加された電圧の減少を専用の回路やソフトウェア制御で実現するよりも容易な制御とすることができる。

たとえば、補充動作にＮ個よりも少ないＬ個の駆動回路７１それぞれの第１の回路Ｔｒ１を用いる場合、制御部８０は、駆動回路７１の数がＬ個に達するまで、時間Ｔ１の期間に、順番に圧電体６５への電圧の印加を行わせる駆動回路７１の第１の回路Ｔｒ１の数を増加させる。あるいは、上記のように制御部８０は、Ｌ個の駆動回路７１の第１の回路Ｔｒ１を同時にＯＮしてもよい。これにより、補充動作の際、時間Ｔ１の期間に、圧電体６５に電圧Ｅに達するまで徐々に電圧が印加される。

このような構成によって、本実施の形態にかかる軸受装置１００では、給油動作、特に補充動作の際の圧電体６５への電圧の印加を、駆動回路７１の数によって制御することができる。すなわち、圧電体６５に印加する電圧Ｅや、印加する電圧の増加速度を、駆動回路７１の数によって制御することができる。それ故、圧電体６５への電圧の印加をソフトウェア等によって電気的に制御するよりも容易に制御することができる。また、圧電体６５への電圧の印加に必要な個数よりも多い駆動回路７１はバックアップ（非常用）の駆動回路とも言える。それ故、いずれかの駆動回路７１が圧電体６５への電圧の印加に必要な機能が低下した場合であってもバックアップの駆動回路を用いることができるため、給油ユニット４０からの潤滑油の安定した供給を実現できる。

好ましくは、制御部８０は、補充動作時に圧電体６５に印加する電圧Ｅを予め記憶しておき、Ｎ個よりも少ない、電圧Ｅに基づく個数（Ｌ個）の駆動回路７１を用いる（ＯＮする）。たとえば、制御部８０は、各駆動回路７１が印加可能な電圧ｅを予め記憶しておくことで、補充動作時に圧電体６５に電圧Ｅを印加するために必要な数（Ｌ＝Ｅ／ｅ）の駆動回路７１を用いる（ＯＮする）。制御部８０は、電圧Ｅと圧電体６５への印加に用いる駆動回路７１の数Ｌとの対応を予め記憶しておいてもよいし、予め記憶している演算式に電圧Ｅを代入することで圧電体６５への印加に用いる駆動回路７１の数Ｌを得てもよい。このような構成にすることによって、圧電体６５に印加可能な電圧が可変な駆動回路を用いて、その駆動回路に対してソフトウェア等による電気的な制御を行うことによって圧電体６５に印加する電圧を制御するよりも、制御を容易にできる。

より好ましくは、制御部８０は、圧電体６５に印加する電圧の増加速度（単位時間当たりの増加量）を予め記憶しておき、時間Ｔ１の期間、その増加速度に基づくタイミングで、つまり、ＯＮする駆動回路７１の数の増加速度で、Ｌ個に達するまでＯＮする駆動回路７１の数を増加させる。制御部８０は、印加する電圧の増加速度とＯＮする駆動回路７１の数の増加速度との対応を予め記憶しておいてもよいし、予め記憶している演算式に印加する電圧の増加速度を代入することでＯＮする駆動回路７１の数の増加速度を得てもよい。なお、上記のように制御部８０は、Ｌ個の駆動回路７１を同時にＯＮしてもよい。このような構成にすることによって、圧電体６５に印加可能な電圧が可変な駆動回路を用いて、その駆動回路に対してソフトウェア等による電気的な制御を行うことによって圧電体６５に印加する電圧を制御するよりも、制御を容易にできる。

このような構成によって、本実施の形態にかかる軸受装置１００では、給油動作、特に補充動作の際の圧電体６５への電圧の印加を、駆動回路７１の数によって制御することができる。すなわち、補充動作にＮ個よりも少ないＬ個の駆動回路７１それぞれの第１の回路Ｔｒ１を用いる場合、制御部８０は、駆動回路７１の数がＬ個に達するまで、時間Ｔ１の期間に、順番に第１の回路Ｔｒ１をＯＮする。これにより、補充動作の際、時間Ｔ１の期間に、圧電体６５に電圧Ｅに達するまで徐々に電圧が印加される。なお、上記のように制御部８０は、Ｌ個の駆動回路７１の第１の回路Ｔｒ１を同時にＯＮしてもよい。

なお、給油動作のうちの吐出動作においても、同様の制御がなされてもよい。たとえば、吐出動作にＮ個よりも少ないＭ個の駆動回路７１の駆動回路７１それぞれの第２の回路Ｔｒ２を用いる場合、制御部８０は、駆動回路７１の数がＭ個に達するまで、時間Ｔ２の期間に、順番に第２の回路Ｔｒ２をＯＮする。これにより、吐出動作の際、時間Ｔ２の期間に、圧電体６５に印加されている電圧が徐々に減少する。なお、上記のように制御部８０は、Ｍ個の駆動回路７１の第２の回路Ｔｒ２を同時にＯＮしてもよい。

このような構成によって、本実施の形態にかかる軸受装置１００では、給油動作の吐出動作の際にも、圧電体６５への電圧の印加を駆動回路７１の数によって制御することができる。制御部８０は、圧電体６５に印加する負の電圧と圧電体６５への印加に用いる駆動回路７１の数Ｍとの対応を予め記憶しておいてもよいし、予め記憶している演算式に電圧Ｅを代入することで圧電体６５への印加に用いる駆動回路７１の数Ｍを得てもよい。

好ましくは、制御部８０は、駆動部７０に含まれる複数（Ｎ個）の駆動回路７１それぞれと通信することによって、それぞれでの故障の発生を判断する。たとえば、制御部８０は、駆動回路７１ごとにＯＮさせる制御信号を出力する。制御部８０は、各駆動回路７１からの当該指示に対する応答を示す信号に基づいて、各駆動回路７１の故障の発生を判断することができる。このような構成にすることによって、Ｎ個の駆動回路７１のうちの故障の発生している駆動回路を判別することができる。それによって、給油ユニット４０を駆動させるための駆動部７０の故障を早期に検出することができて給油の停止を回避することが可能になる。これは、軸受本体２０の焼き付きなどの故障を防止することを可能とする。

より好ましくは、制御部８０は、圧電体６５に印加する電圧の減少速度を予め記憶しておき、時間Ｔ２の期間、その減少速度に基づくタイミングで、つまり、ＯＮする駆動回路７１の数の増加速度で、Ｍ個に達するまでにＯＮする駆動回路７１の数を増加させる。制御部８０は、印加する電圧の減少速度とＯＮする駆動回路７１の数の増加速度との対応を予め記憶しておいてもよいし、予め記憶している演算式に印加する電圧の減少速度を代入することでＯＮする駆動回路７１の数の増加速度を得てもよい。なお、上記のように制御部８０は、Ｍ個の駆動回路７１を同時にＯＮしてもよい。

より好ましくは、制御部８０は、圧電体６５に印加する電圧Ｅに基づいて、複数（Ｎ個）の駆動回路７１のうちの故障が発生していない駆動回路７１の中から、Ｎ個よりも少ない駆動回路７１を用いる。このような構成にすることによって、駆動部７０に含まれる複数（Ｎ個）の駆動回路７１に故障が発生した場合であっても、故障した駆動回路７１の数が圧電体６５への印加に必要個数より少ない数と給油動作が可能となり、安定した給油を実現することができる。

また、好ましくは、制御部８０は、故障している駆動回路７１の数が予め記憶している閾値以上となった場合に、図示しない表示装置に表示するなどしてエラーを報知してもよい。閾値は、たとえば、圧電体６５への印加に必要個数よりも少ない数である。より好ましくは、制御部８０は、駆動回路７１の故障の発生の判断を、給油動作を実行していないタイミングで行う。このような構成にすることによって、給油ユニット４０を駆動させるための駆動部７０の故障を早期に検出することができ、給油の停止を回避することが可能になり、軸受本体２０の焼き付きなどの故障を防止することが可能になる。

＜動作フロー＞
図７は、第１の実施の形態にかかる軸受装置１００における給油ユニット４０の制御方法、つまり、第１の実施の形態にかかる軸受装置１００において給油動作が行われる際の制御部８０での制御の流れを表したフローチャートである。図７のフローチャートに表された動作は、制御部８０のＣＰＵ１０がＲＯＭ１１に記憶されているプログラムをＲＡＭ１２上に読み出して実行することによって実現される。図７のフローチャートに表された動作は、制御部８０のＣＰＵ１０が、予め規定されている、給油動作を行うタイミング、または当該タイミングから所定時間前のタイミングに達したことを検知すると開始される。給油動作を行うタイミングは、たとえば、直近の給油動作から予め規定された期間が経過したタイミングである。なお、給油動作とは、上記したように、補充動作と吐出動作との両動作を含む。

すなわち、図７を参照して、給油動作を行うタイミング、または当該タイミングから所定時間前のタイミングに達すると、ＣＰＵ１０は、駆動部７０に含まれる複数（Ｎ個）の駆動回路７１それぞれからの信号に基づいて故障の発生を判断する。具体的には、補充動作を実行するタイミング、または当該タイミングから所定時間前のタイミングに達すると、ＣＰＵ１０は、各駆動回路７１の故障の発生を判断する。また、吐出動作を実行するタイミング、または当該タイミングから所定時間前のタイミングに達すると、ＣＰＵ１０は、各駆動回路７１の故障の発生を判断する。ここでの判断方法は、特定の方法に限定されない。そして、故障している駆動回路７１が存在する場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、さらに、故障している駆動回路７１の数が、規定数である予め記憶している閾値を超えているか否かを判断する。

駆動部７０に含まれるすべての駆動回路７１に故障が発生していない場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、または、故障している駆動回路７１の数が上記の閾値を超えていない場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、圧電体６５への電圧の印加に用いる駆動回路７１を決定する（ステップＳ１０５）。すなわち、駆動部７０に含まれるすべての駆動回路７１に故障が発生していない場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、ステップＳ１０５でＣＰＵ１０は、駆動部７０に含まれるＮ個の駆動回路７１のうちから、Ｎ個よりも少ない数の、圧電体６５への電圧の印加に用いる駆動回路７１を決定する。故障している駆動回路７１の数が閾値を超えていない場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、ステップＳ１０５でＣＰＵ１０は、駆動部７０に含まれるＮ個の駆動回路７１のうちの故障していない駆動回路７１の中から、Ｎ個よりも少ない数の、圧電体６５への電圧の印加に用いる駆動回路７１を決定する。

補充動作の場合、ステップＳ１０５でＣＰＵ１０は、圧電体６５に電圧Ｅを印加するために必要なＬ個の駆動回路７１を決定する。吐出動作の場合、ステップＳ１０５でＣＰＵ１０は、圧電体６５に印加された電圧Ｅを減じるために、すなわち負の電圧Ｅを印加するために必要なＭ個の駆動回路７１を決定する。

そして、ＣＰＵ１０は、決定した駆動回路７１に対して、圧電体６５への電圧の印加を行わせるための制御を実行する（ステップＳ１０７）。具体的には、補充動作の場合、ステップＳ１０７でＣＰＵ１０は、ステップＳ１０５で決定された駆動回路７１それぞれの第１の回路Ｔｒ１を、時間Ｔ１の間、Ｌ個に達するまで順にＯＮしていく。または、ＣＰＵ１０は、Ｌ個の駆動回路７１の第１の回路Ｔｒ１を同時にＯＮしてもよい。吐出動作の場合、ステップＳ１０７でＣＰＵ１０は、ステップＳ１０５で決定された駆動回路７１それぞれの第２の回路Ｔｒ２を、時間Ｔ２の間、Ｍ個に達するまで順にＯＮしていく。または、ＣＰＵ１０は、Ｍ個の駆動回路７１の第２の回路Ｔｒ２を同時にＯＮしてもよい。

なお、故障している駆動回路７１の数が閾値を超えている場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、ＣＰＵ１０は、図示されない表示装置などを用いてエラーを報知してもよい（ステップＳ１０９）。

＜実施の形態の効果＞
たとえば給油ユニット４０である流体供給装置の制御装置として機能する駆動部７０および制御部８０がこのように構成されることによって、駆動部７０に含まれる複数の駆動回路のうちの一部に故障が生じた場合であっても、給油動作を可能にすることができる場合がある。そのため、安定した給油を実現することができる。

また、圧電体６５に印加する電圧や印加する電圧の変化速度（増加速度、減少速度）をＯＮする駆動回路の数によって制御可能であるため、ソフトウェア等によって電気的に制御するよりも制御が容易となる。

［第２の実施の形態］
制御部８０は、センサ６０からの検知信号によって得られる潤滑油の粘性の指標値に応じて圧電体６５に印加する電圧Ｅや変化速度（増加速度、減少速度）すなわち印加する時間Ｔ１，Ｔ２を決定してもよい。なぜなら、潤滑油の吐出量や吐出速度は粘性の影響を受けるためである。具体的には、粘性の指標値が潤滑油の温度である場合、温度が低くなるほど潤滑油の粘性が高くなり、貯留部６３に吸引される際の抵抗や貯留部６３から吐出される際の抵抗が大きくなる。それ故、設計上の設定温度よりも低くなると、貯留部６３に吸引される潤滑油の量や貯留部６３から吐出される潤滑油の量が設定温度時に想定されている量よりも少なくなるおそれがある。つまり、潤滑油の温度が設定温度よりも低くなると、安定して潤滑油が供給されなくなるおそれがある。

そこで、第２の実施の形態にかかる軸受装置１００においては、制御部８０は、一例として潤滑油の指標値として潤滑油の温度を取得し、その温度に基づいて給油動作を制御する。具体的には、制御部８０は、補充動作および吐出動作の際、貯留部６３の容積の単位時間あたりの変化量を潤滑油の温度に応じた変化量とさせるように圧電体６５への印加電圧を制御する。すなわち、圧電体６５への印加電圧Ｅを一定として、圧電体６５に印加される電圧の単位時間あたりの変化量、つまり、電圧Ｅを印加する時間である印加時間を潤滑油の温度に応じた変化量とさせるように制御する。潤滑油の温度は、センサ６０からの検知信号に基づいて得られる。

図８および図９は、第２の実施の形態にかかる軸受装置１００での、潤滑油の温度の異なる場合の圧電体６５への印加電圧の径時変化を模式的に表した図である。図８は設定温度（低温よりも高い温度）時の圧電体６５への印加電圧の径時変化を表し、図９は設定温度よりも低温時の圧電体６５への印加電圧の径時変化を表している。

詳しくは、図８および図９を比較して、補充動作の際、第２の実施の形態にかかる軸受装置１００の制御部８０は、潤滑油の温度が設定温度よりも低下すると（図９）、圧電体６５に予め規定された電圧Ｅを印加する際の電圧の増加速度を、設定温度のとき（図８）の増加速度よりも遅くする。言い換えると、制御部８０は、圧電体６５への電圧の印加時間（Ｔ２１）を設定温度のときの印加時間（Ｔ１１）よりも長くする（Ｔ２１＞Ｔ１１）。

制御部８０は、補充動作の際、Ｎ個よりも少ない数であるＭ個の駆動回路７１を決定する。さらに、第２の実施の形態において制御部８０は、圧電体６５へ印加する電圧の増加速度を潤滑油の温度に応じた増加速度とするために、センサ６０からのセンサ信号に基づいて潤滑油の温度を得、Ｍ個の駆動回路７１それぞれをＯＮするタイミングを潤滑油の温度に基づいて決定する。たとえば、圧電体６５に印加する電圧を線形に変化させる場合、制御部８０は、潤滑油の温度に基づいて、Ｍ個の駆動回路７１をＯＮにする速度、つまり、Ｍ個に達するまでＯＮにする駆動回路７１の増加速度を決定する。そして、制御部８０は、補充動作の際、決定した増加速度でＭ個に達するまで順に駆動回路７１の第１の回路Ｔｒ１をＯＮする。制御部８０は、潤滑油の温度とＯＮする駆動回路７１の数の増加速度との対応を予め記憶しておいてもよいし、予め記憶している演算式に潤滑油の温度を代入することでＯＮする駆動回路７１の数の増加速度を得てもよい。なお、上記のように制御部８０は、Ｍ個の駆動回路７１の第１の回路Ｔｒ１を同時にＯＮしてもよい。

補充動作が上記のように制御されることによって、潤滑油の温度が設定温度よりも低下した場合に貯留部６３の容積の増加速度が設定温度のときの速度よりも遅くなり、貯留部６３が潤滑油を吸引する期間が長く、つまり吸引速度が遅くなる。それ故、潤滑油の粘性が設定温度時よりも高くなり貯留部６３に吸引される際の抵抗が高まっても、必要量の潤滑油が貯留部６３に補充される。これによって、設計された量の潤滑油が安定して貯留部６３から吐出される。

好ましくは、第２の実施の形態にかかる軸受装置１００の制御部８０は、吐出動作の際にも、潤滑油の温度に応じた制御を行う。すなわち、第２の実施の形態において制御部８０は、吐出動作の際、潤滑油の温度が設定温度よりも低下すると、圧電体６５に印加された電圧を減少する際の電圧の減少速度を、設定温度のときの減少速度よりも速くする。言い換えると、制御部８０は、圧電体６５の印加電圧が予め規定された電圧まで減少するのに要する時間（Ｔ２２）を設定温度のときの時間（Ｔ１２）よりも短くする（Ｔ２２＜Ｔ１２）。

制御部８０は、吐出動作の際、Ｎ個よりも少ない数であるＬ個の駆動回路７１を決定する。さらに、第２の実施の形態において制御部８０は、圧電体６５へ印加する電圧の減少速度を潤滑油の温度に応じた減少速度とするために、センサ６０からの検知信号に基づいて潤滑油の温度を得、Ｌ個の駆動回路７１をＯＮにする速度、つまり、Ｌ個に達するまでＯＮにする駆動回路７１の増加速度を、潤滑油の温度に基づいて決定する。そして、制御部８０は、吐出動作の際、決定した増加速度でＬ個に達するまで順に駆動回路７１の第２の回路Ｔｒ２をＯＮする。または、上記のように制御部８０は、Ｌ個の駆動回路７１の第２の回路Ｔｒ２を同時にＯＮしてもよい。

吐出動作が上記のように制御されることによって、貯留部６３の容積の減少速度が設定温度のときの速度よりも速くなり、貯留部６３から潤滑油が吐出される時間が短く、つまり吐出速度が速くなる。それ故、潤滑油の粘性が設定温度時よりも高くなり貯留部６３から吐出される際の抵抗が高まっても、設計された量の潤滑油が安定して貯留部６３から吐出される。

図１０は、第２の実施の形態にかかる軸受装置１００における給油ユニット４０の制御方法、つまり、第２の実施の形態にかかる軸受装置１００において給油動作が行われる際の制御部８０での制御の流れを表したフローチャートである。図１０のフローチャートに表された動作もまた、図７と同様に、制御部８０のＣＰＵ１０がＲＯＭ１１に記憶されているプログラムをＲＡＭ１２上に読み出して実行することによって実現される。なお、図１０において、図７のフローチャートと同じステップ番号が付されている動作は、図７のフローチャートにおいて示された動作と同じである。

図１０を参照して、給油動作を行うタイミング、または当該タイミングから所定時間前のタイミングに達すると、ＣＰＵ１０は、センサ６０からの検知信号に基づいて潤滑油の温度を検知する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１で潤滑油の温度が検知されると、ＣＰＵ１０は、当該温度に基づいて圧電体６５の印加時間を決定する（ステップＳ２０３）。すなわち、補充動作を行う場合、ステップＳ２０３でＣＰＵ１０は、貯留部６３の容積の増加速度を潤滑油の温度に応じた速度とするように、圧電体６５の印加電圧を予め規定された電圧Ｅまで増加させる時間、すなわち、電圧Ｅを印加する数に達するまでＯＮする駆動回路７１を増加させる速度を決定する。吐出動作の際にも同様の制御を行う場合、ステップＳ２０３でＣＰＵ１０は、貯留部６３の容積の減少速度を潤滑油の温度に応じた速度とするように、圧電体６５に印加された電圧を減少させる時間、すなわち、負の電圧を印加する数に達するまでＯＮする駆動回路７１を増加させる速度を決定する。

ステップＳ２０３で印加時間、つまりＯＮする駆動回路７１の増加速度を決定すると、ＣＰＵ１０は、図７のステップＳ１０１以降の動作を実行する。すなわち、各駆動回路７１の故障の発生を判断した上で、故障している駆動回路７１の数が閾値を超えていない場合に、故障していない駆動回路７１の中から、Ｎ個よりも少ない数の、圧電体６５への電圧の印加に用いる駆動回路７１を決定する。そして、ＣＰＵ１０は、決定した駆動回路７１に対して、圧電体６５への電圧の印加を行わせるための制御を実行する。なお、上記のようにＣＰＵ１０は、決定した駆動回路７１を同時にＯＮしてもよい。この場合、ＣＰＵ１０は、上記ステップＳ２０３でのＯＮする駆動回路７１を増加させる速度を決定する動作をスキップする。

第２の実施の形態の他の例として、制御部８０は、圧電体６５に印加される電圧の単位時間あたりの変化量、つまり印加時間を一定として、潤滑油の温度などの環境情報に応じて圧電体６５に印加する電圧Ｅを決定してもよい。具体的には、補充動作の際、第２の実施の形態にかかる軸受装置１００の制御部８０は、圧電体６５に印加する電圧Ｅを、潤滑油の温度が設定温度よりも低下した場合には設定温度の場合の電圧よりも高くする。このため、補充動作の際、制御部８０は、Ｎ個よりも少ない数であって、潤滑油の温度に応じた数の駆動回路７１を圧電体６５に電圧を印加するために用いる駆動回路に決定する。制御部８０は、潤滑油の温度と用いる駆動回路７１との対応を予め記憶しておいてもよいし、予め記憶している演算式に潤滑油の温度を代入することで用いる駆動回路７１の数を得てもよい。

補充動作が上記のように制御されることによって、潤滑油の温度が設定温度よりも低下した場合に貯留部６３の容積が設定温度のときの速度よりも増加し、貯留部６３が潤滑油を吸引する力（吸引力）が大きくなる。それ故、潤滑油の粘性が設定温度時よりも高くなり貯留部６３に吸引される際の抵抗が高まっても、必要量の潤滑油が貯留部６３に補充される。これによって、設計された量の潤滑油が安定して貯留部６３から吐出される。

この場合も、制御部８０のＣＰＵ１０は、図１０のフローチャートに表された動作と概ね同様の動作を行う。すなわち、この場合、上記ステップＳ２０３でＣＰＵ１０は、検知された潤滑油の温度に基づいて、印加時間に替えて印加する電圧を決定する。

さらに、第２の実施の形態の他の例として、上記した２つの例を組み合わせて、制御部８０は、圧電体６５に印加される電圧の単位時間あたりの変化量、つまり印加時間と、圧電体６５に印加する電圧Ｅとの両方を、潤滑油の温度などの環境情報に応じて決定してもよい。

＜実施の形態の効果＞
たとえば給油ユニット４０である流体供給装置の制御装置として機能する駆動部７０および制御部８０がこのように構成されることによって、給油ユニット４０から軸受本体２０に対する潤滑油の供給量の、潤滑油の粘性の変化に伴う変動が抑制され、安定した給油を実現することができる。

なお、以上の説明では、圧電体６５の印加電圧を増加すると貯留部６３の容積が増加し、圧電体６５の印加電圧を減少と貯留部６３の容積が減少するものとしているが、この関係は一例に過ぎない。たとえば、圧電体６５の印加電圧が増加されることによって貯留部６３の容積が減少し、印加電圧が減少することによって貯留部６３の容積が増加する関係であってもよい。この場合、上の例で説明された圧電体６５の印加電圧の増加／減少の制御は逆となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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が含まれることが意図される。

４０ 給油ユニット、 ６０ センサ、 ７０ 駆動部、 ８０ 制御部、 ６５ 圧電体、 ７１，７１ａ〜７１ｎ 駆動回路、Ｔｒ１，Ｔｒ１ａ〜Ｔｒ１ｎ 第１の回路、Ｔｒ２，Ｔｒ２ａ〜Ｔｒ２ｎ 第２の回路

Claims (10)

1. 流体供給装置の駆動を制御する制御装置であって、
   前記流体供給装置は電圧が印加されることに応じて変形する圧電素子を有し、前記流体供給装置は、供給する流体を貯留する貯留部の容積が前記圧電素子の第１の変形に伴って変化することによって前記流体を前記貯留部から吐出し、
   前記圧電素子に電圧を印加する駆動回路と、
   前記駆動回路による前記圧電素子に対する電圧の印加を制御する制御回路と、を備え、
   前記圧電素子に対して、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の前記駆動回路が並列に接続されており、
   前記流体供給装置から前記流体を供給する際に、前記制御回路は、前記Ｎ個の駆動回路のうちの前記Ｎ個よりも少ない数の駆動回路を用いる、制御装置。
2. 前記流体供給装置は、前記圧電素子の第２の変形に伴って前記貯留部の容積が変化することによって、前記流体を前記貯留部に吸引し、
   前記駆動回路は、前記圧電素子に前記第１の変形を生じさせるよう前記圧電素子へ電圧の印加する第１の回路と、前記圧電素子に前記第２の変形を生じさせるよう前記圧電素子へ電圧を印加する第２の回路と、を含み、
   前記制御回路は、前記流体供給装置から前記流体を供給する際に前記Ｎ個の駆動回路のうちのＭ個の駆動回路の前記第１の回路を用い、前記貯留部に前記流体を吸引する際に前記Ｎ個の駆動回路のうちのＬ個の駆動回路の前記第２の回路を用いる、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御回路は、前記圧電素子に印加する電圧に応じて、前記Ｎ個の駆動回路のうちから用いる駆動回路を決定する、請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記制御回路は供給する前記流体の粘性の指標値を取得し、前記指標値に基づいて前記圧電素子に印加する電圧を決定する、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記制御回路は、前記圧電素子に印加する電圧の単位時間あたりの変化量に応じて、前記用いる駆動回路それぞれによって前記圧電素子に電圧を印加するタイミングを決定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記制御回路は供給する前記流体の粘性の指標値を取得し、前記指標値に基づいて前記圧電素子に印加する電圧の単位時間あたりの変化量を決定する、請求項５に記載の制御装置。
7. 前記流体の粘性の指標値は、前記流体の温度を含む、請求項４または６に記載の制御装置。
8. 前記制御回路は、前記駆動回路からの信号に基づいて故障が発生した駆動回路を判別し、前記Ｎ個の駆動回路のうちの故障の発生していない駆動回路の中から用いる駆動回路を決定する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 前記制御回路は、前記Ｎ個の駆動回路のうちの故障の発生している駆動回路の数が予め記憶している閾値に達すると報知する、請求項８に記載の制御装置。
10. 流体を供給する流体供給装置の制御方法であって、
    前記流体供給装置は電圧が印加されることに応じて変形する圧電素子を有し、前記流体供給装置は、供給する流体を貯留する貯留部の容積が前記圧電素子の変形に伴って変化することによって前記流体を前記貯留部から吐出し、
    前記圧電素子に電圧を印加可能な駆動回路が、前記圧電素子に対して、複数、並列に接続されており、
    前記複数の駆動回路のうち、前記圧電素子に対する電圧の印加に用いる駆動回路を決定するステップと、
    前記圧電素子に対する電圧の印加に用いる駆動回路に対して、前記圧電素子に対する電圧の印加を実行させるステップと、を備え、
    前記圧電素子に対する電圧の印加に用いる駆動回路を決定するステップでは、前記圧電素子に対して並列に接続されて前記複数の駆動回路の総数よりも少ない数の駆動回路が、前記圧電素子に対する電圧の印加に用いる駆動回路として決定される、制御方法。

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