JPH03113198A - 軸受潤滑装置 - 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、工作機械や産業機械の回転軸の軸受に潤滑油
の噴流を吹きつける方式のいわゆるオイルジェット潤滑
の軸受潤滑装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、工作機械や産業機械の回転軸の軸受潤滑装置に
あっては、常に最高回転速度に見合う所要量に設定され
た一定供給速度で潤滑油を供給している。しかし高速回
転の場合は良いが、低速回転で使用する場合には潤滑油
供給量が過大となり、機械の運転時に発生した熱を大量
に運び去るため温度上昇特性が高速回転時とは異なって
くる。そのため、高速回転と低速回転とが交互に用いら
れるような運転態様においては、発熱と冷却の熱的平衡
が破られ、機械の発熱による回転軸や機械ベツド等の熱
変位量が変動して機械の熱精度が悪化する傾向があった
。

このことは、例えば数値制御工作機械のように、工具台
の位置が予めプログラミングされているような場合には
特に悪影響を及ぼしかねない。そこで、例えば特公昭４
８−９７９２号公報に示されるような機械の温度変化に
対する位置制御装置が提案された。このものは、回転す
る機械素子内熱膨張を補償するため、スピンドル内の温
度変化に応じて切削台の位置を補正する制御信号を与え
るようにしたものであり、潤滑油の貯油槽からスピンド
ル軸受に潤滑油を循環しかつ貯油槽に還流する循環装置
の還流管に熱交換器、熱情体を配すると共に、その熱交
換器と熱情体との間に介在させ熱情体に伝達される熱伝
導率を制御するようにした熱遅延導体と、熱情体の温度
を感知する装置と、指定温度に対し熱情体の温度を比較
して差の函数である誤差信号を発生する装置と、誤差信
号に応答してスピンドルの軸線位置を補正する装置とよ
りなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例にあっては、潤滑油循環装置
の供給量の制御に関してはなんらの対応も講じていない
。もっばら、発生したスピンドル内の温度変化に応じて
切削台の位置を補正するものであり、いわば対症療法に
過ぎないという問題点があった。

そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、軸受に供給する潤滑油量を回転速度に応じ
て制御して発熱と冷却との熱平衡を保つことにより、回
転速度が変化した場合の回転軸や機械ベツド等の熱変位
量の変動自体を防止するようにした軸受潤滑装置を提供
することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明は、機械の回転軸の軸受に潤
滑油を供給する軸受潤滑装置であって、冷却油兼用潤滑
油を貯える貯油タンクと、該貯油タンクの油を冷却器を
通して前記軸受に送給する給油ポンプと、前記給油ポン
プから前記軸受に至る給油経路から分岐されて前記貯油
タンクに戻るバイパス経路の開度を制御する自動弁装置
と、前記自動弁装置に前記回転軸の回転速度信号に応じ
た開度指令を送る弁開度指示設定部と、前記軸受に供給
された後の潤滑油を前記貯油タンクに戻す排油ポンプと
を備えている。

前記給油ポンプは定吐出ポンプとされ、前記回転軸の回
転速度信号は、数値制御工作機械にあっては主軸モータ
回転数指示信号を用いることができる。

また、前記給油経路は、スピンドルの前側支持軸受用の
第１の給油経路と、スピンドルの後側支持軸受用の第２
の給油経路とされ、該第１の給油経路と第２の給油経路
のそれぞれには油を前記貯油タンクに戻すバイパス経路
が設けられ、該バイパス経路には該経路の開度を制御す
る自動弁装置がそれぞれ設けられているものとすること
ができる。

〔作用〕

弁開度指示設定部に、回転軸の回転速度に対応した潤滑
油供給量が得られる自動弁開度を予め設定しておく。例
えば回転軸の回転速度が高速から低速に変化すると、そ
の回転速度信号が弁開度指示設定部に入力される。この
入力信号に応じて弁開度指示設定部から自動弁の駆動部
に弁開度指令信号が出力される。そしてこの弁開度指令
信号に応じた信号が自動弁の駆動部から自動弁のアクチ
ュエータに送られて自動弁の開度が設定値に拡大される
。これにより、バイパス経路から貯油タンクに還流する
油量が増大すると同時に軸受への潤滑油供給量が減少す
る。回転速度が低速になると軸受の発熱量が減少するが
、その発熱量の減少に応じて軸受への潤滑油供給量が減
少することとなる。その結果、軸受から潤滑油への熱移
動量すなわち冷却能力も減少して発熱量との熱平衡が維
持されるから、回転軸や機械ベツド等の熱変位量が回転
速度の変化により変動する現象自体を防止することかで
きる。

また、給油ポンプは定容量ポンプであり、高速から低速
に切り換えても給油ポンプの吐出量は変わらない。した
がって、低速時に軸受への潤滑油供給量を減少させるべ
くバイパス経路の自動弁の開度が拡大されると、貯油タ
ンクへの潤滑油還流量が増えるから、この還流による撹
拌作用により貯油タンク内潤滑油の温度分布が均一化さ
れ、温度制御がし易い（給油ポンプに可変容量ポンプを
用いると戻し油による貯油タンク撹拌が行われず、温度
分布が不均一となり温度制御が難しい）。

また、スピンドルの前側軸受と後側軸受に供給する給油
経路をそれぞれ別途に構成したから、流量が軸受に見合
った流量に単独に制御できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図とともに説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すものである。

軸受装置ｌは、工作機械の主軸である回転軸２を回転自
在に水平に支承した４列の軸受３からなる前軸受部４と
、２列の軸受３からなる後軸受部５と、これらの軸受部
４，５の外側を覆うハウジング６を備えている。この軸
受装置１の後端には、カップリング７を介して主軸モー
タ８が装着されている。

上記主軸モータ８にはモータドライバ９と、主軸モータ
回転数指示設定部１０が接続されている。

前軸受部４の各軸受３にはそれぞれは、給油通路１１と
排油通路１２が形成され、後軸受部５の各軸受３にはそ
れぞれ、給油通路１３と排油通路１４が形成されている
。

上述の軸受装置１の近傍に、冷却油兼用潤滑油を貯える
貯油タンク２０と、この貯油タンク２０の油を冷却器２
１を通して前記軸受３に送給する定容屋形給油ポンプ２
２が設けられている。冷却器２１には、冷凍圧縮機２３
からの冷媒が凝縮器２４を経て送られる。給油ポンプ２
２のプリヘリ側からサクション側に戻るバイパス管路２
５には、給油圧力を規制するリリーフ弁２６が配設され
ている。

給油ポンプ２２から軸受３に至る給油経路Ｐｉは、ライ
ンフィルタ２７と温度計２８との下流で２つの給油経路
Ｐ２とＰ３に分岐している。給油経路Ｐ２は流量計３０
及び圧力計３１を経て前軸受部４の給油通路１１に連結
され、給油経路Ｐ３は流量計３２及び圧力計３３を経て
後軸受部５の給油通路１３に連結されている。

給油経路Ｐ２は、流量計３０の上流側で分岐され貯油タ
ンク２０に戻るバイパス経路Ｐ４を有している。同様に
給油配管Ｐ３は、流量計３２の上流側で分岐され貯油タ
ンク２０に戻るバイパス経路Ｐ５を有している。各バイ
パス経路Ｐ４．Ｐ５には、自動弁装置としてバイパス流
量調整用モータバルブ３４．３５が配設されている。こ
のバイパス流量調整用モータバルブ３４．３５は、モー
タバルブ開度指示設定部３７からの弁開度指示信号を受
けてバランシングリレー３８．３９から出力される電気
信号に応じて駆動され、弁開度が調整されるものである
。

すなわち、モータバルブ開度指示設定部３７は、回転軸
２の回転数を指示する主軸モータ回転数指示設定部１０
と共に、工作機械の制御装置４０に設けられている。制
御装置４０は、例えばＣＰＵとメモリとインタフェース
とを有しており、主軸モータ回転数指示設定部１０のメ
モリには予め被工作物の加工工程に応じた主軸モータ８
の回転数指示設定値が入力されている。加工中、この回
転数指示設定値に基づいて、主軸モータ回転数指示設定
部ＩＯはインタフェースからＤ／Ａ変換器を介して主軸
モータドライバ９に回転数指示信号を出力し、これによ
り主軸モータ８ひいては回転軸２の回転速度が制御され
る。

一方、モータバルブ開度指示設定部３７のメモリには、
主軸モータ８の回転数に対応させてモータバルブ開度指
示値が予め入力されている。加工が開始されると、主軸
モータ回転数指示設定部１０から主軸モータドライバ９
に出力される回転数指示信号がモータバルブ開度指示設
定部３７にも同時に出力される。モータバルブ開度指示
設定部３７はこれを受けて、上記メモリに記憶させであ
るモータバルブ開度指示値に基づき、インタフェ−スか
らＤ／Ａ変換器を介して各バランシングリレー３８．３
９に開度指示指令信号を出力する。

その出力信号を受けた各バランシングリレー３８゜３９
からその信号に対応した大きさの電流が各バイパス流量
調整用モータバルブ３４．３５の弁駆動モータ部に送ら
れる。か（して、弁開度が回転軸２の回転数に応じて制
御されるように構成しである。

前記前軸受部４の排油通路１２には、貯油タンク２０に
戻す排油経路Ｐ６と排油ポンプ４１が接続されている。

また、後軸受部５の排油通路１４には、貯油タンク２０
に戻す排油経路Ｐ７と排油ポンプ４２が同様に接続され
ている。更に、前軸受部４と後軸受部５とから強制排油
するべく、他の排油経路Ｐ８と排油ポンプ４３が接続さ
れている。

なお、４４は給油ポンプ２２のサクションフィルタであ
る。

次に作用を述べる。

主軸モータ８の駆動で回転軸２を回転駆動させると共に
、給油ポンプ２２、排油ポンプ４１，４２．４３、冷凍
圧縮機の各駆動モータに通電して始動する。貯油タンク
２０内の冷却油兼用潤滑油は、給油経路Ｐ１を通り、給
油ポンプ２２で冷却器２１に送られ、ここで例えば気温
±Ｏｄｅｇの油温に制御されて、給油経路Ｐ２．Ｐ３を
通り軸受装置１の前軸受部４と後軸受部５とにそれぞれ
送り込まれる。前軸受部４では給油通路１１で分岐され
、４列の各軸受３の側面に噴射されて各軸受３を冷却す
るとともに潤滑しつつ下方へ流下する。同様に、後軸受
部５では給油通路１３で分岐され、２列の各軸受３を冷
却するとともに潤滑しつつ下方へ流下する。

前軸受部４の下部に流下した潤滑油は、排油通路１２を
経て集められ、排油ポンプ４１で吸引され、排油経路Ｐ
６を経て貯油タンク２ｏに還流する。一部は排油ポンプ
４３で吸引され、排油経路Ｐ８を経て貯油タンク２０に
還流する。後軸受部５の下部に流下した潤滑油は、同様
に排油通路１４を経て集められ、排油ポンプ４２で吸引
され、排油経路Ｐ７を経て貯油タンク２０に還流する。

一部は排油ポンプ４３で吸引され、排油経路Ｐ８を経て
貯油タンク２０に還流する。

上記の潤滑油の循環において、前軸受部４への給油量は
バイパス流量調整用モータバルブ３４の開度で規定され
、後軸受部５への給油量はバイパス流量調整用モータバ
ルブ３５の開度で規定される。この実施例では、常に前
軸受部４への給油量が後軸受部５へのそれの２倍となる
ように各モータバルブ３４．３５の開度が制御されてい
る。更に、各モータバルブ３４．３５の開度は、回転軸
２の回転数に応じて以下のように制御される。

すなわち、主軸モータ回転数指示設定部１０から主軸モ
ータ８の始動指令と共に回転数指示信号Ｓが主軸モータ
ドライバ９とモータバルブ開度指示設定部３７とに出力
される。いま、回転数指示信号Ｓが高速回転指示信号と
した場合、モータバルブ開度指示設定部３７はその回転
数指示信号Ｓの高速回転速度に対応した潤滑油供給量が
得られる自動弁開度を設定するべくモータバルブの駆動
部であるバランシングリレー３８．３９に弁開度指令信
号を出゛力する。そして、この弁開度指令信号に応じた
信号が各バランシングリレー３８，３９から各モータバ
ルブ３４．３５のアクチュエータに送られて、弁の開度
が小さ（設定される。これにより、バイパス経路Ｐ４．
Ｐ５から貯油タンク２０に還流する油量が絞られる。そ
の結果、軸受３へは大量の潤滑油が供給される。

その後、加工工程に応じて主軸モータ回転数指示設定部
１０から低速回転指示信号Ｓが主軸モータドライバ９に
出力された場合、主軸モータ８の回転速度が低速になる
。すると軸受３の発熱量が減少する。そこで、その発熱
量の減少に対応させて軸受３への潤滑油供給量を減少−
させる。すなわち、主軸モータ回転数指示設定部１０か
らの低速回転指示信号Ｓを受けて、モータバルブ開度指
示設定部３７はその低速回転速度に対応した潤滑油供給
量が得られる自動弁開度を設定する弁開度指令信号をバ
ランシングリレー３８．３９に出力する。この弁開度指
令信号に応じた信号が各バランシングリレ−３８，３９
から各モータバルブ３４゜３５のアクチュエータに送ら
れて、弁の開度が拡大される。これにより、バイパス経
路Ｐ４．Ｐ５から貯油タンク２０に還流する油量が増大
し、軸受３への潤滑油供給量が抑制される。

その結果、軸受３から潤滑油への熱移動量が減少し、発
熱量との熱平衡が維持され、回転軸２や機械ベツド等の
熱変位量が回転速度の変化により変動する現象自体をほ
ぼ防止することができる。

なお、給油ポンプ２２は定容量ポンプであり、高速から
低速に切り換えても給油ポンプ２２の吐出量は変わらな
い。低速回転時に軸受への潤滑油供給量を減少させるに
際し、給油ポンプの吐出量を絞る必要はなく、バイパス
経路の自動弁の開度が拡大されて貯油タンク２０への潤
滑油還流量が増えるから、この還流による撹拌作用によ
り貯油タンク内潤滑油の温度分布が均一化され、温度制
御がし易い。

また、給油通路１１又は１３から軸受３への給油にあた
り、ハウジング６内部に軸受３の外周を廻る冷却ジャケ
ットを設けて、潤滑油は先ずその冷却ジャケットの外周
を下降して下部に到り、続いて冷却ジャケット内を上昇
しつつ、その間に軸受の外周面から熱を奪い、軸受３を
外周から冷却するようにしてもよい。続いて冷却ジャケ
ットの上部から各軸受側面に噴射され、各軸受３を冷却
するとともに潤滑しつつ下方へ流下する。このようにす
ると、軸受の外周から上昇する冷却した油で軸受３の下
部の冷却が十分に行われるから、単に軸受３にＬ方から
潤滑油を注ぐより熱変位の抑制効果が一層顕著になる。

また、上記実施例の各排油ポンプ４１，４２゜４３にも
例えば各ポンプのデリベリ側にモータバルブを配設し、
給油側と同調させて流量を制御するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、貯油タンクと、
貯油タンクの油を冷却器を通して前記軸受に送給する給
油ポンプと、給油ポンプから軸受に至る給油経路から分
岐されて貯油タンクに戻るバイパス経路の開度を制御す
る自動弁装置とを設けて、弁開度指示設定部から自動弁
装置に回転軸の回転速度信号に応じた開度指令を送り自
動弁開度を回転軸の回転数に応じて調整することにより
、軸受への給油量を回転軸の回転速度に対応させて制御
するように構成した。

そのため、回転軸の回転速度を変化させても発熱と冷却
の熱平衡を一定に保つことが可能となり、回転軸や機械
ベツド等の熱変位量の変動自体を効果的に抑制すること
ができるという効果が得られる。

また、スピンドルの前側しくうけ後側軸受に供給する油
を単独に制御するようにしたものにあっては、各軸受に
最適な油量を供給することができ、軸受の耐久性が損な
われることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシステム系統図である。 図中、ｌは軸受装置、２は回転軸、３は軸受、２０は貯
油タンク、２１は冷却器、２２は給油ポンプ、３４．３
５は自動弁装置、３７はモータバルブ開度指示設定部、
４１，４２．４３は排油ポンプ、ＰＩ、Ｐ２．Ｐ３は給
油経路、Ｐ４．Ｐ５はバイパス経路、Ｐ６．Ｐ７．Ｐ８
は排油経路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機械の回転軸の軸受に潤滑油を供給する軸受潤滑
   装置であって、 冷却油兼用潤滑油を貯える貯油タンクと、該貯油タンク
   の油を冷却器を通して前記軸受に送給する給油ポンプと
   、前記給油ポンプから前記軸受に至る給油経路から分岐
   されて前記貯油タンクに戻るバイパス経路の開度を制御
   する自動弁装置と、前記自動弁装置に前記回転軸の回転
   速度信号に応じた開度指令を送る弁開度指示設定部と、
   前記軸受に供給された後の潤滑油を前記貯油タンクに戻
   す排油ポンプとを備えたことを特徴とする軸受潤滑装置
   。
2. （２）前記給油ポンプは定吐出ポンプとされ、前記回転
   軸の回転速度信号は数値制御工作機械の主軸モータ回転
   数指示信号である請求項（１）記載の軸受潤滑装置。
3. （３）前記給油経路は、スピンドルの前側支持軸受用の
   第１の給油経路と、スピンドルの後側支持軸受用の第２
   の給油経路とされ、該第１の給油経路と第２の給油経路
   のそれぞれには油を前記貯油タンクに戻すバイパス経路
   が設けられ、該バイパス経路には該経路の開度を制御す
   る自動弁装置がそれぞれ設けられている請求項（１）記
   載の軸受潤滑装置。