JPS5973728A - 液体の微定量供給装置 - 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】 本発明は、液体の微定量供給装置に関する。

液体を微量かつ定量づつ供給することが望まれる場合が
ある。例えば、軸受の潤滑装置において、液体即ち潤滑
油を軸受に給油する場合とか、化学、医療の分野におい
て二種以上の薬品を混合するような場合である。

このうち、例えば工作機械の主軸スピンドルの軸受の潤
滑装置Ω場合には、スピンドルの高速化（軽合金等を高
速で切削する時等に必要となる）に伴ない、種々の潤滑
方式が開発されている。即ち古くは強制潤滑及びフリー
ス潤滑が主に行なわれていたが、前者にあつては高速化
に伴なって発熱が生じたり、トルクが大きくなって工作
精度が悪化するし、一方後者にあっては、発熱及びトル
ク増大の問題はないものの、グリースの劣化が早い欠点
がある。この他にも、所謂ミスト潤滑が行なわれている
が、油量が多すぎるためにまたトルク、発熱が大きく、
さらに浮遊ミストにより雰囲気が汚染される欠点がある
。

こう、した点を考慮して、近年では所謂オイルエヤー潤
滑が行なわれるようになって来ている。その特徴を簡単
に述べると、微量かつ定量ずつ給油される潤滑油を空気
流に乗せて運び、ノズルから噴射するものであり、常に
ノ新しい潤滑油で潤滑されるので軸受の寿命が延び、ま
た所謂ドライフォグ（マイクロフォグ）の生成がないた
め浮遊ミストが発生しない等の長所がある。

従来知られているオイルエヤー潤滑方式の潤滑装置の二
つの例を第１図及び第２図をもとに説明する。

第１図に示した従来例においては、油タンク１０内の潤
滑油がタイマ１４によって間欠運転されるポンプ１２に
よって油主管１５から分配器１６に間欠的に給油される
とともに、空気源１８の圧力空気が圧力レギュレータ２
０により圧力を制量されて空気主管２２から分配器１６
に給気される。分配器１６において潤滑油と空気が混合
され、ポンプの１作動毎にプランジャが作動して潤滑油
を吐出する２機械的油量調節方式のものである。そして
、ポンプ１作動あたりの潤滑油の吐出量は約０．０１〜
０．０３　ｃｃ程度である。分配器１６から吐出される
潤滑油は、枝管２４を通してノズル２６に運ばれ、ノズ
ル２６から軸受２８に噴射される。

一方、第２図に示した従来例では、上記油タンク１０及
びポンプ１２等に代えて、空気源３２から分配器１６に
至る空気副管３４中には圧力レギュレータ３６及び電磁
弁３８が配設され、電磁弁３８はタイマ４０により５〜
１０分間隔で作動（開閉）されるようになっている。潤
滑油は油溜り４２から分配器１６に滴下される。分配器
１６は上記例のものと同様プランジャを備えておシ、電
磁弁３８の１作動毎にプランジャが作動して分配器１６
から潤滑油を吐出するものである。

しかしながら、これらの従来例には以下の如き欠点が存
在する。即ち、分配器１６がプランジャ方式による機械
的油量調節のため１機械的可動部を設けることを避は得
す、しかも油量調節（０，０１〜０．０３　ｃｃ　／　
１作動）が超微量ではない。このため、軸受に必要な量
（０，０５〜０．２　ｃｃ　／　ｈ　）の潤滑油を給油
するだめには、５〜１ｏ分間隔で間欠給油をすることが
必要となる。然るに、潤滑油が間欠給油されると、給油
時に軸受２８のトルク及び温度が急激に高くなってピー
クができる。

このピークは、潤滑油を枝管２４を通して空気で運ぶこ
とによっである程度平滑化されるが、そのためには枝管
２４の長さけ０．５ｍ以上必要となる。枝管２４が長＜
（０，５ｍ以上）なると、潤滑油が分配器１６から枝管
２４の内壁に沿って軸受２８に到達するまでの時冊（運
転準備時間）も必然的に長くなる。

つまり潤滑装置を作動させてからスピンドルを回転させ
るまでの時間（タイムラグ）ｔは５ で表わされる処、枝管２４の長さが長くなれば上記タイ
ムラグｔも長くなるのである。また、枝管２４の屈曲部
や結合部には潤滑油が滞溜し易く、この滞溜した潤滑油
が一気に軸　受に給油されると、スピンドルの温度、ト
ルクが急激に立ち上が・ることとなる。

以上は液体微定量供給装置が工作１幾械への潤滑装置で
ある場合の話しであるが、化学、医療の分野においても
同様の問題は生ずる。

本発明は、上記従来技術における欠点を一掃すること、
即ち潤滑油等の液体が微量ずつかつ定量ずつ供給され、
しかもこのことが装置全体を大形化したシ、作動時間を
長くすることなく行なわれ得る液体微定量供給装置を提
供することを目的としてなされたものである。

上記目的を達成するために、本発明においては、液室を
画定する第１部材内に、電気的信号に基づきインパルス
的圧力変化を与えるだめの体積変化手段を設け、そのオ
リフィスから噴射される滴液を、第１部材の外側に配設
された第２部材の空気室（混合室）で空気と混合させて
、ノズル穴から吐出するのである。このようにすれば、
滴液の大きさを従来に比べて遥かに小さくできるだめ、
一定時間内に一定量の液体を供給する場合には噴射回数
が多くなり、液体の供給が平滑化されること＼なる。

以下、本発明が潤滑装置に適用された実施例を示す図面
に基づき更に詳述する。

第３図に示すように、空気源５０からノズルヘッド６０
に至る空気主管５２中には圧力レギュレータ５４及び５
６、フィルタ５８が配設されており、その途中から分岐
した空気副管６２は潤滑油の油槽６４の中空部に導かれ
ている。空気副管６２の途中には圧力レギュレータ６６
が配設されている。また油槽６４の潤滑油からノズルヘ
ッド６０に至る油管６８中にはフィルタ７０が配設され
ている。

ノズルヘッド６０にはパルス発生装置１２が接続され、
台形状のパルス電圧を一定周期で発生するようになって
いる。

次にノズルヘッド６０の詳細について、第４図をもとに
説明すると、一端が絞られてノズル穴８２とされた外筒
８０の他端には底カバー８４が取り付けられ、当該底カ
バー８４には有底筒状の内筒８６が外筒８０と軸心を一
致させて固定されている。内筒８６の開口には円板状の
電歪素子８８及び金属板９０が取り付けられており、前
記パルス発生器１２からの電圧パルスが電歪素子８日に
入力されるようになっている。また内筒８６の底部には
オリフィス９２が形成されている。外筒８０には給気管
５２が、まだ内筒８６には給油管６８が各々接続されて
いる。

次に、本実施例の作動について説明する。

油槽６４内の潤滑油は、空気源５０の圧力空気を空気副
管６２から油槽６４の中空部に送って加圧することによ
シノズルヘッド６０へ供給される。油槽６４内は例えば
０．２ａｔｇ程度に加圧され、これによって潤滑油が給
油管６８から内筒８６に給油され、油室１００内には常
に新しい潤滑油が充満されること＼なる。一方、空熱源
５０の圧力空気は給気管５２から外筒８０の中空部１０
２に給気される。なお、油槽６４をノズル６０よりも上
方に設けて、水頭差で潤滑油をノズルに給油しても良い
。

パルス発生装置７２において発生された電圧パルスを電
歪素子８８に印加すると、電歪素子８８及び金属板９０
がその板厚方向（第４図左右方向）に変形し、その結果
油室１００内の潤滑油の体積が変化（減少）するので、
油室１００内にパルス状の圧力変化が発生し、潤滑油が
油滴１０４となってオリフィス９２から噴射される。油
滴１０４の大きさはオリフィス９２の穴径、電圧パルス
の形状及び周期（噴射間隔）等によって決定されるが、
通常数１０μｍから数１００μｍ程度である。

従って、下記の式より仮に油滴径を１００μｍとすれば
、給油量（軸受１０６の内径と幅で決まり、一般的には
０．０５〜０．２　ｃｃ　／　ｈである）が０．０５　
ｃｃ　／　ｈの場合には噴射間隔は３８ｍ５（毎秒２６
回噴射）となり、給油量が０．２０ｃ／　ｈの場合には
噴射間隔は９．５ｍ５（毎秒１０５回噴射）となる。

オリフィス９２から噴射された油滴１０４は中空部１０
２において空気と混合され、空気流により運ばれて穴８
２から軸受１０６に給油される。

Ｑ＝１．８８５Ｘ１０−６（−！’） 但しＱ：給油量（ｃｃ／ｈ） ｄ：油滴径（μｍ） Ｔ：噴射間隔［ｍｓ］ 本実施例においては、潤滑油の噴射方式が従来の機械的
方式に代わって電子方式が採用されているため、従来の
分配器１６、枝管２４及びノズル２６（第１図、第２図
参照）で果たしていた機能が、ノズルヘッド６０のみに
て果たすことが可能となるため、潤滑装置全体の構造が
簡単になるとともに、機械的可動部、枝管２４が不要と
なり、コストの低減が達成される′。また、１作動あた
りの噴射量を従来に比べて桁ちがいに小さくすることが
できる（　ｌ　Ｏ”　ｃｃ／１作動−＋　ｌ　Ｑ　’ｃ
ｃ／１パルス）ことから、所定時間内に所定量の潤滑油
を給油するのに、従来のように間欠給油（５〜１０分毎
）になることはなく、連続給油（数回〜数１００回／秒
）することができる。それ故、給油量にピークが生ずる
ことがなく（給油が平滑化される）、トルク、発熱の変
動の心配がない。

以下、本発明のその他の実施例について順次説明してゆ
くが、簡略化のため、上記実施例と対応する部分には同
一の番号を付して説明を省略する。

第５図に示した実施例では、内筒８６に円筒状の電歪素
子８８ａを介して金属又はプラスチックス製の給油管６
８が挿入されており、この給油管６８によって油室１０
０が画定されている。パルス発生装置７２から電圧パル
スが印加されると、給油管８６は半径方向に変形し、そ
の際油滴１０４をオリフィス９２から噴射する。

第６図に示す実施例においては、内筒８６の中空部１０
２がダイヤフラム１０６によって圧力室１０８と油室１
００とに仕切られており、また圧力室１０８内には電極
１１０が配置されている。電極１１０に電圧パルスを印
加すると圧力室１０８内に内圧が発生し、これがダイヤ
フラム１０６を介して油室１００に伝えられる。その結
果油室１００の体積が減少し、油滴１０４がオリフィス
９２から噴射される。

また、第７図及び第８図に示す実施例においては、内筒
８６の内部に、金属又はプラスチックス製の角筒１１２
が配設され、その四つの表面には板状の電歪素子８８ｂ
が張り付けられている。角筒１１２の中空部が油室１０
０となっておシ、まだ角筒１１２の内部には給油管６８
が挿入されている。パルス発生装置７２から各電歪素子
８８ｂに電圧パルスが印加されると、各電歪素子８８ｂ
は角筒１１２の径方向（変形して油室１００の体積を減
少させる。その結果、オリフィス９２から油滴１０４が
噴射される。電歪素子８８ｂは積み重ねても良い。

最後に、第９図及び第１０図に示した実施例では、給油
管６８の外側にリング状の電歪素子８８ｃが複数個軸方
向に接着剤１１６で接着されて配設されており、パルス
発生装置７２から電圧パルスが印加されると、各電歪素
子８８ｃが軸心方向に変形し、電歪素子８８ｃ全体とし
ての変形（位）量は各電歪素子８８ｃの合計分となる。

その結果油室１００の体積がその分だけ減少し、オリフ
ィス９２から油滴１０４が噴射される。なお、電歪素子
８８ｃの個数は必要に応じて適宜変更可能である。

また、以上は何れも本発明が主軸スピンドル用の潤滑装
置に適用された実施例であったが、潤滑の対象物はこの
他にもフライホイール、超遠心機、圧延機、熱ロールミ
ル及び熱風送風機等の高温にさらされる軸、精密旋盤等
のスライド面、チェーン及びプレス金型等のスプレ潤滑
に本発明を適用することもできる。さらに、潤滑装置と
は全く関係なく、医療、化学の分野において二種以上の
液体（薬品）を混合する場合等にも、本発明が適用され
得る。

以上詳述した本発明によれば、全体の構造がシンプルか
つ廉価で液体を微量かつ定量ずつ連続的に供給可能な液
体微定量供給装置が得られる効果が奏される。

また本発明の装置は、上述した如く極めてコンパクトな
構成となっているので、例えば潤滑装置として所用する
場合は、必要とする場所に直接給油することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は各々別々の従来例を示す系統図、第
３図は本発明の一実施例を示す系統図、第４図、第５図
、第６図、第７図及び第９図は各々ノズル６０の別々の
実施例を示す断面図、第、８図は第７図におけるＡ−Ａ
断面図、第１０図は第９図におけるＢ部拡大図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ７２・・・パルス発生装置 ８０・・・第２部材（外筒） ８２・・・ノズル穴 ８６・・・第１部材（内筒） ９２・・・オリフィス １０４・・・液滴 出　願　人　日本精工株式会社 １３９ 免５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　液体流入口及びオリフィスを備え液室を形成する第
   １部材と、ノズル穴及び空気流入口を備え前記第１部材
   を包囲して空気室を画定する第２部材と、電気的信号に
   基づき変化して液体の体積°を変化させる体積変化手段
   とを含み 前記液体流入口を通して液室内に供給された液体を、前
   記体積変化手段によるインパルス的圧力変化によシ前記
   オリフィスから微量かつ定量ずつ液滴として噴射させ、
   該液滴を前記空気流入口から前記空気室に供給された空
   気で運んで前記ノズル穴から吐出させることを特徴とす
   る液体の錠量共給装置。 ２　前記体積変化手段とは電歪素子である特許請求の範
   囲第１項に記載の液体の微定量供給装置。 ３　前記第１部材及び第２部材は何れも筒形状を呈し、
   互いに同心的に配置されている特許請求の範囲第１項に
   記載の液体の微定量供給装置。 ４　前記液体は潤滑油であシ、潤滑装置として利用され
   ている特許請求の範囲第１項に記載の液体の微定量供給
   装置。