JPH02271197A - 潤滑油供給装置及びそのための油量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、工作機械の主軸等の回転軸を回転可能に支持
する軸受等に、極微量の潤滑油を供給管路の内壁面に沿
わせて空気流によって供給する潤滑油供給装置の油量測
定装置に関する。

（従来技術及びその問題点） 近年、工作機械等の主軸（スピンドル）の使用時の回転
速度を高めることが要求されており、かかる要求に応え
るべ（、主軸を回転可能に支持する軸受を高回転に対応
できる仕様にすることが必要となっている。しかし、既
存の軸受で主軸の高回転を可能にするためには、遠心力
の影響を考慮しなければならない等の問題があり、その
ために新たな技術が要求される。その一つとして、軸受
の潤滑特性を向上させねばならない点が挙げられる。即
ち、従来において軸受の潤滑は主としてグリース潤滑で
あったが、この潤滑方法には回転の高速化に伴って生ず
る軸受の異常発熱及びグリース寿命短命化の点で問題が
ある。

こうした問題点を考慮して、定量化された微少潤滑油を
供給管路の内壁面に沿わせて圧縮空気により軸受に供給
して軸受を潤滑するとともに、圧縮空気で軸受を冷却す
る潤滑方法（以下「オイルエア潤滑」という）が採用さ
れている（例えば本出願人の出願にかかる実願昭６２−
１４２２９９号堅照）。

上記オイルエア潤滑は、グリース潤滑の欠点を概ね解決
出来るものであるが、なお改良の余地のあることが判明
した。即ち、オイルエア潤滑では潤滑油供給手段から微
定量の潤滑油が定期的に供給管路を介して供給されるよ
うになっているが、潤滑油は極微量であるため、供給管
路を通過している状態を確実に把握してすることは容易
ではない。極微量の潤滑油の供給を正確に検知しようと
すれば高精度の検知装置が必要となり、油量測定のため
のコストが上昇する。

この種の従来例として、例えば特公昭６３−１１５５８
号が知られている。そこにおいては、供給ポンプにより
吐出され供給管路内を供給される潤滑油は供給ポンプか
ら十分に離れた地点ではさざ波状になるのを利用して、
このさざなみの波形を測定することによって潤滑油の供
給状態を検知している。しかし、この従来例ではさざ波
状の潤滑油の流れは潤滑油の粘度、圧縮空気の量によっ
て変化し、特に粘度が低い場合にはさざ波になり難い。

また、供給管路は潤滑油がさざなみ状になる程度の長さ
（０，０３ｃｃの潤滑油を１６分間隔で供給した場合に
は約４ｍ）が必要になり、供給装置全体が大型化する。

さらに、潤滑油がさざ波なみ状になった地点では油量が
きわめて少な（、潤滑油の有無及び／又は潤滑油がある
場合にはその油量を検知することは非常に困難である。

この少ない油量を正確に検知しようとすれば、高精度の
検知手段が必要になり、油量測定のためのコストが上昇
する。

本発明は、上記従来例における問題点を解決すること、
即ちオイルエア潤滑において、空気流によって供給管路
の内壁面に沿って供給される極微量の潤滑油の油量を、
潤滑油供給装置全体をいたずらに大型化することな（測
定できる潤滑油供給装置及びそのための油量測定装置を
提供することを目的としてなされたものである。

本発明は、圧縮空気供給管路上の潤滑油供給管路との合
流点の下流側には、第７図（ａ）〜（ｃ）に示すように
供給ポンプの吐出に同期して所定量の潤滑油が山伏（塊
状）に押し出されて油量が増加し、この山は時間の経過
につれて管路内を移動することに着目し、この山の発生
する間隔及び山を形成する潤滑油の量を測定することに
着目したのである。

（問題点を解決するための手段及び作用）上記目的を達
成するために、本考案にかかる潤滑油供給装置は、圧縮
空気供給源から潤滑対象物に向かって伸び、その内部を
圧縮空気が流通する圧縮空気供給管路と：潤滑油源に接
続され、該潤滑油源に貯蔵された潤滑油を汲み出して間
欠的に圧送する送油手段から伸び、連結部において前記
圧縮空気供給管路に連結され、前記送油手段により圧送
された潤滑油がその内部を移動する潤滑油供給管路と；
前記潤滑油供給管路上において前記連結部の上流側に設
けられ、該潤滑油供給管路内を移動してきた潤滑油を、
所定量ずつ前記圧縮空気供給管路内へと計量して送り出
す定量器と：前記圧縮空気供給管路上において前記連続
部の近傍下流側に設けられ、前記圧縮空気供給管路内に
吐出されそれに同期して山状に増加した潤滑油の増加分
を測定する測定手段と；該測定手段の測定結果を予め設
定された基準値（管路の内径、空気流量及び潤滑油の粘
度等を考慮して定める）と比較し、その結果に応じて所
定の信号を出す判定手段と；を含んで成る。

また、本発明にかかる油量測定装置は、潤滑対象物に向
かって伸び、その内部に圧縮空気が流動する管路内へ微
量かつ定量の潤滑油を間欠的に吐出して前記圧縮空気に
より前記管路に沿わせて潤滑対象物に潤滑油を供給する
潤滑油供給装置において、吐出に同期して増加する潤滑
油の増加分を測定するために使用され、吐出した直後の
直後の管路部分に配置され、潤滑油の増加分を測定する
もので、少なくとも、前記管路をはさんで対向配置され
た発光素子及び受光素子と、該受光素子に接続された判
定回路とを有し、前記発光素子から発した光を前記受光
素子で受光し、通過油量に応じて変化する受光量を前記
判定回路で判定することにより、通常油量の増加を測定
する。

しかして、本発明によれば、圧縮空気供給管路と潤滑油
供給管路部の連続部の近傍下流側における吐出毎の山状
に増加する潤滑油の通過を前記測定手段により測定する
ことができ、その測定結果を所定の基準値と比較して潤
滑対象物の運転を制御することにより、軸受の焼付き等
を事前に防止する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面をもとに説明する。

第１図は、潤滑油供給装置の全体の説明図であり、この
供給装置は潤滑油供給ユニットｌＯ１これから伸びた圧
縮空気供給管路１２並びに潤滑油供給管路３２等を含む
。

圧縮空気供給管路１２は図示しない圧縮空気供給源から
フィルタ１４を介して伸び、その後に分岐して一方は圧
縮空気供給管路１２としてソレノイドバルブ１６に接続
し、他方は圧縮空気導入路ＩＩとしてソレノイドバルブ
３４に接続している。圧縮空気供給管路１２においてソ
レノイドバルブ１６とフィルタ１４との間には圧力計１
８が設けられている。ソレノイドバルブ１６から上記圧
縮空気供給管路１２が更に伸びており、ソレノイドバル
ブ１６以降の当該管路１２中の空気圧力は圧力スイッチ
２２により検知される。圧力スイッチ２２は、圧縮空気
供給管路１２内が異常圧力になったことに反応して異常
圧力信号を発生するように機能する。なお、ソレノイド
バルブ１６はオン・オフ制御式のもので、潤滑装置が作
動しているときは常に開き、異常時には自動又は手動に
て閉じ、空気の供給を停止する。

上記ソレノイドバルブ３４は、送油手段である空気作動
式の供給ポンプ３６の駆動を制御するために設けられて
いる。このソレノイドバルブ３４もオン・オフ制御式の
ものであり１図示しないタイマにより制御される（例え
ば、タイマにより８分間隔でソレノイドバルブ３４がオ
ン・オフ制御される）。ソレノイドバルブ３４は上記タ
イマにより定期的に開閉され、開いたときは圧縮空気導
入路１１からの圧縮空気を供給ポンプ３６に送る。供給
ポンプ３６の給油口は潤滑油源である貯蔵タンク３８に
接続され、送油口は潤滑油供給管路３２に接続されてい
る。

供給ポンプ３６は往復作動式のものであり、ソレノイド
バルブ３４が開くことにより空気圧がこれに加わると、
内部のピストン（不図示）が、該ピストンを給油口側に
付勢しているバネ（不図示）の付勢力に抗して送油口側
に押されて、供給ポンプ３６内の潤滑油を送油口から押
し出す、また、ソレノイドバルブ３４が閉じると、供給
ポンプ３６内の該ピストンを駆動させた圧縮空気が逃げ
、それにより該スプリングの付勢力によってピストンは
反給油口側に移動させられ、貯蔵タンク３８から給油口
を介して供給ポンプ３６内に潤滑油を吸入する。即ち、
ソレノイドバルブ３４の一回のオン・オフ動作により、
供給ポンプ３６は一行程だけ作動する。

貯蔵タンク３８内の潤滑油量はフロートスイッチ（図示
せず）により検知され、潤滑油供給管路３２中の圧力は
圧力スイッチ４２により検知される。圧力スイッチ４２
は、潤滑油供給管路３２内が異常圧力になったことに反
応して異常圧力信号を発生するように機能する。圧力計
１８、ソレノイドバルブ１６及び３４、貯蔵タンク３８
のフロートスイッチ、並びに圧力スイッチ２２及び４２
の作動はコントローラ５０によって制御される。

これら各構成要素によって、上記潤滑油供給ユニット１
０が形成される。　潤滑油供給ユニット１０を出た圧縮
空気供給管路１２及び潤滑油供給管路３２はその後それ
ぞれミキシングバルブユニット６０に入り、それぞれ５
系統に分岐する。

なお、第１図においては分岐した１系統のみ図示してい
るが、分岐後の圧縮空気供給管路１２ａ、潤滑油供給管
路３２ａ、後述する光学式通過センサ１００ａ並びにベ
アリング７０ａはすべて５系統設けられている。５系統
の構成及び作用はすべて同じであるので、説明の簡略化
のために、以下においてはｌ系統だけ説明する。

圧縮空気供給管路１２ａには、゛ミキシングバルブユニ
ット６０内において絞り弁６２ａが設けられている。こ
の絞り弁６２ａは圧縮空気供給管路１２ａを閉じてそれ
以降圧縮空気を伝達しないようにするもので、例えば潤
滑油供給管路３２ａより出る潤滑油の状態を圧縮空気な
しで観察するために使用される。

潤滑油供給管路３２ａはミキシングバルブユニット６０
内において定量ピストン６７ａを有する定量器６４ａが
設けられている。この定量器６４ａは、シリンダ６５ａ
、ピストン６７ａ、ピストン６７ａを付勢するスプリン
グ及び不図示の弁機構（いずれも図示せず）とから成る
。シリンダ６５ａ内において前後に往復動自在となって
いるピストン６７ａは、該スプリングにより後方（流れ
に対して上流の方向）に付勢されており、潤滑油供給管
路３２ａ内が供給ポンプ３６の排出行程に伴って加圧さ
れたときだけ前方（流れに対して下流の方向）に移動し
てシリンダ内の潤滑油を前方に押し出す、定量器６４ａ
によりその下流（潤滑油の流通方向において）に向かう
潤滑油の供給量を定量的に（例えば、１ストロークで０
．０３ｃｃ供給するように）制限する。

また、潤滑油供給管路３２ａ内の圧力が供給ポンプ３６
の停止に伴い減少し、ピストン６７ａはスプリングの付
勢力により、後方に戻ると同時に、潤滑油供給管路３２
ａ内の潤滑油をシリンダ６５ｂ内に吸入する。供給ピス
トン３６の容量は５個の定量器の容量の合計よりも大き
くなっているが、供給ポンプ３６は空気圧で駆動される
ため、定量器６４ａが前方に行きついたらそれ以上潤滑
油を押し出さない。定量器６４ａの下流には逆止弁６６
ａが設けら、後述する連結部６８ａを介して、圧縮空気
供給管路１２ａからの圧縮空気により潤滑油が逆流する
のを防止する。

ミキシングバルブユニット６０内では、連結部６８ａに
おいて圧縮空気供給管路１２ａに潤滑油供給管路３２ａ
が合流している。従って、定量器６４ａにより極微量か
つ定量的に供給されている潤滑油は、連結部６８ａから
圧縮空気供給管路１２ａに入り、その後圧縮空気により
圧縮空気供給管路９２ａの内壁面に沿って空気流によっ
て軸受７０ａに供給される。　圧縮空気供給管路９２ａ
の連結部６８ａの近傍下流側に光学式通過センサ１００
ａが設けられている。

この通過センサ１００ａは第２図に示すように、供給管
路９２ａをはさんで対向する赤外光の発光素子７２及び
受光素子７４と、発光素子７２に近接したレンズ７６と
、受光素子７４に近接した赤外線透過フィルタ７８とを
含んで成り、０．５＋ａｍ程度の物体の通過が検出でき
る程度のものであれば良い。なお、このセンサ１００ａ
は供給管路９２ａの長手方向にある程度の長さを持って
配置することが、少量の潤滑油を測定するうえで望まし
く、この点で第２図に開示した実施例は好適なものであ
る。通過センサ１００ａは第１図に示す異常判定回路１
０８を介して前記コントローラ５０に接続されている。

この通過センサ１００ａにおいて、発光素子７２から出
た光はレンズ７６を通り、検出部全体に均一な赤外線を
発射する。供給管路９２ａ内に潤滑油が多く存在すると
きと少ないときとでは、受光素子７４に到達する赤外線
の量が変化する。

このセンサ１００ａは、受光素子７４の受光量に応じた
信号を出力する。即ち、センサｌ　ＯＯａが配置された
供給管路９２ａを通過する潤滑油の油ｆｆ１（供給管路
９２ａの内壁に付着した油の面積と厚み）に応じて変化
する赤外線の透過量の違いにより、潤滑油の多少を測定
しているのである。なお、０．０３ｃｃの潤滑油が２Ｏ
ｎ＋ｍの長さでひとまとまりになって流れれば、内径２
．５ｍｍの管路９２ａ内の油膜厚さの平均値は片側で０
．４２ｍｍ　（両側で０．８４１１ＩＩ１１）となり、
十分に測定できる。

次に、本実施例の動作の概略を第１図及び第２図を用い
て説明する。

第１図において、図示しない圧縮空気源から矢印Ａに示
すように圧縮空気が送られてくる。フィルタ１４を通過
した圧縮空気は、圧縮空気供給管路１２を介して潤滑油
供給ユニットＩＯに入り、圧力計１８によって圧力を測
定される。圧力が所定値に満たないときは、コントロー
ラ５０がそのことを判断して、警報を発する。フィルタ
１４を通過した圧縮空気は、ソレノイドバルブ３４の開
閉動作に伴って供給ポンプ３６に断続的に供給され、そ
れにより供給ポンプ３６が作動して貯蔵タンク３８内の
潤滑油を潤滑油供給管路３２に供給する。

供給ポンプ３６を出た潤滑油は、供給ポンプ３６の排出
行程に伴って潤滑油供給管路３２内を移動しく第７図参
照）、圧力スイッチ４２を通過し、ミキシングバルブユ
ニット６０内で定量器６４ａにより極微量だけ計量され
て、連結部６８ａにおいて圧縮空気管路１２ａに供給さ
れる。なお、ソレノイドバルブ３４の開閉動作を早くす
れば、それに対応して供給ポンプ３６の往復動作が早（
なり、その結果ミキシングバルブユニット６０内で計量
、吐出される回数が多くなり。

潤滑油量が増す。

一方、フィルタ１４を出た後ソレノイドバルブ１６を通
過した圧縮空気は、圧縮空気管路１２内移動し、圧カス
イッヂ２２を通過した後、ミキシングバルブユニット６
０内の連結部６８ａにおいて潤滑油供給管路３２ａ内の
潤滑油が混合される。こうして供給された潤滑油は、圧
縮空気の流れに押されて圧縮空気供給管路９２ａの内壁
面に沿って下流へと移動してゆく。最終的に圧縮空気供
給管路９２ａの末端において、潤滑油は圧縮空気と共に
軸受７０ａに向かって吹き付けられ、軸受７０ａを極微
量的に潤滑するようになっている。

なお、上述した事情は１図示しない残りの４つの系統に
ついても全く同様である。

次に、上記実施例におけるコントローラ５０及び判定回
路１０８の作動を第３図のフローチャート及び第４図乃
至第６図のタイムチャートを基に更に詳述する。

始めに、通過油量正常時の作動について第３図及び第４
図に基ずき説明する。

供給ポンプ３６が約１６分に一回、約１５秒間程度の割
合で駆動し、定量器より０．３ｃｃの割合で潤滑油が計
量吐出される（第４図（ａｌ　Ｉ照）。供給ポンプ３６
の作動開始に同期してタイマＴがオンとなる（第４図（
ｂｌ　Ｉ照）とともに５判定回路１０８もオンとなる（
第４図（Ｃ）　’？照）。判定回路１０８は山伏または
塊状の潤滑油の流通による受光素子７４の受光減少量を
、管路１２ａ。

３２ａの内径、圧縮空気の流量及び潤滑油の粘度等を考
虜して定めた予め設定された判定レベルと比較し、受光
減少量が判定レベルよりも大きければ（第４図ｆｄ）に
おいて判定レベルよりも上にあれば）、受光減少量を積
分する。

一方、受光減少量が判定レベルよりも小さければ、タイ
マＴがタイムアツプするまでは、受光減少量が判定レベ
ルよりも大きくなるまで比較を繰り返し、大きくなれば
受光減少量を積分する。

これに対して、タイマＴがタイムアツプするまでずっと
受光減少量が判定レベルよりも小さければ、第６図を用
いて後に説明する動作が行なわれる。

上記受光減少量の積分を継続した後、その積分値Ｓ（第
４図（ｄｌにおいて判定レベルより上の領域の広さ）を
予め設定された設定積分値Ｓ。と比較する。比較の結果
、積分値Ｓが設定積分値Ｓ。

よりも小さければ、タイマＴがタイムアツプするまで、
受光減少量と判定レベルとの比較及び積分値Ｓと設定積
分値Ｓ。との比較を繰返し行なう。

受光量の積分の結果、積分値Ｓ（第４図（ｄ）において
斜線を施した領域の広さ）が設定積分値Ｓ０よりも太き
（なれば、通過油量正常信号がオンとなり（第４図ｆｆ
ｌ参照）、それによって判定回路１０８がオフとなる（
第４図ｆｅ）　Ｉ照）。通過油量正常信号はタイマがタ
イムアツプすることによりオフになる（第４図（Ｃｌ　
参照）が、潤滑異常信号はオンとはならない（第４図ｆ
ｆｌ参照）。

次に、受光減少量の積分値Ｓが積分設定値Ｓ。よりも小
さいときは、第５図に示すように、判定回路１０８はオ
ンのままであり、タイマＴがタイムアツプした時点で潤
滑異常信号がオンとなる（第５図ｆｃｌ　、（ｂｌ及び
ｉｆ）参照）。即ち、積分値と設定積分値との比較結果
に応じて作動する判定回路により異常信号を発する。

更に、受光減少量が判定レベルに達しない場合が第６図
に示されており、上述したようにタイマがタイムアツプ
した時点で判定回路がオンのままであり、これによって
潤滑異常信号がオンとなる（第６図（ｃ）、（ｂｌ及び
（ｆｌ参照）。

以上、実施例を参照して本考案を詳細に説明してきたが
、本考案は上記実施例に限定して解釈されるべきではな
く、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例
えば、上記実施例においては供給ポンプは空気圧作動式
として示したが、電気駆動式であっても構わない。また
、通過油量検知センサも赤外光を利用したものに限られ
ない。

更に、第５図に示したタイムチャートにおいて、受光減
少量が積分設定値よりも小さいときに潤滑異常信号を出
すための構成は、タイムアツプしたときの積分値を求め
、その積分値が積分設定値に達したかどうかを判断して
、その結果に基ずき直接潤滑異常信号をオンとするよう
にしても良い。また、タイマＴよりも短い時間でタイム
アツプする別のタイマを設けて、第６図のタイムチャー
トにおいて受光減少量が判定レベルに達しない時間をカ
ウントするようにすれば、潤滑異字がより短時間で判断
できる。

（発明の効果） 以上述べてきたように、本発明によれば、オイルエア潤
滑において、空気流によって供給管路の内壁面に沿って
供給される極微量の潤滑油の油量を、通過油量測定手段
により測定できる。

本発明は、潤滑油と圧縮空気との混合点の近傍下流側に
おいである程度まとまって山伏になっている潤滑油量を
測定するものなので、混合点から油量測定手段までの距
離を短くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図はその
要部拡大断面図、第３図は上記実施例の作動を説明する
ためのフローチャート、第４図乃至第６図は同じ（タイ
ムチャート、第７図は本発明の詳細な説明するための説
明図である。 ［主要部分の符合の説明］ １０・・・・・・潤滑油供給ユニット １２・・・・・・圧縮空気供給管路 ３２・・・・・潤滑油供給管路 ３６・・・・・・供給ポンプ ３８・・・・・・貯蔵タンク ５０　・・・・・コントローラ ６４ａ・・・・・・定量器 ７０ａ・・・・・・軸受 １００・・・・・・通過油量測定手段 １０８・・・・・判定回路 第４図 潤滑　　開 （ｆ）　＊ｖＩ８号ＯＦＦ□ 第５図 第６図 （ｄ）受″′１“Ｗ　　　　　−・−−□−□　　−別
室１．■ル（ｅ）通過酒量ＯＮ 正′ＰＡ信号ＯＦＦ□ （＋−肯　詭 異笥工号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮空気供給源から潤滑対象物に向かって伸び、そ
   の内部を圧縮空気が流通する圧縮空気供給管路と、 潤滑油源に接続され、該潤滑油源に貯蔵された潤滑油を
   汲み出して間欠的に圧送する送油手段から伸び、連結部
   において前記圧縮空気供給管路に連結され、前記送油手
   段により圧送された潤滑油がその内部を移動する潤滑油
   供給管路と、 前記潤滑油供給管路上において前記連結部の上流側に設
   けられ、該潤滑油供給管路内を移動してきた潤滑油を、
   微量かつ定量ずつ前記圧縮空気供給管路内へと計量して
   送り出す定量器と、 前記圧縮空気供給管路上の前記連結部の近傍下流側に設
   けられ、前記圧縮空気供給管路内に間欠的に吐出されそ
   れに同期して増加する潤滑油の増加分を測定する測定手
   段と、 該測定手段の測定結果を予め設定された基準値と比較し
   、その結果に応じて所定の信号を出す判定手段と、 を含むことを特徴とする潤滑油供給装置。 ２、前記判定手段の判定結果に基ずき、潤滑異常信号を
   出す潤滑異常警告手段を更に有する請求項１に記載の潤
   滑油供給装置。 ３、潤滑対象物に向かって伸び、その内部を圧縮空気が
   流通する管路内へ微量かつ定量の潤滑油を間欠的に吐出
   し、圧縮空気により前記管路の内壁面に沿わせて潤滑対
   象物に潤滑油を供給する潤滑油供給装置において、前記
   吐出に同期して増加する潤滑油の増加分を測定するため
   に使用され、前記吐出した直後の前記管路部分に配置さ
   れ、潤滑油の増加分を測定する油量測定装置であって、 少なくとも、前記管路をはさんで対向配置された発光素
   子及び受光素子と、該受光素子に接続された判定回路と
   を有し、 前記発光素子から発した光を前記受光素子で受光し、通
   過油量に応じて変化する受光量を前記判定回路で判定す
   ることにより、潤滑油の増加分を測定することを特徴と
   する油量測定装置。 ４、前記受光素子及び判定回路は、受光減少量を測定し
   、その結果を積分するものである請求項３に記載の油量
   測定装置。