WO2014181823A1 - 転がり軸受装置 - Google Patents

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郁 大本
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Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing device used for machine tools, industrial machines and the like, and more particularly to a rolling bearing device comprising a combination of a rolling bearing and an oil supply unit.
  • a rolling bearing device in which an oil supply unit is incorporated in a rolling bearing has been known (see Patent Document 1).
  • an oil supply unit is mounted on the inner diameter surface of the stationary bearing ring among the bearing rings facing each other of the rolling bearing.
  • the oil supply unit includes a lubricating oil tank that stores lubricating oil, a pump that discharges the lubricating oil in the lubricating oil tank into the bearing, and a generator that drives the pump.
  • Means for adjusting the discharge amount by controlling the pump according to the conditions on the bearing side is provided.
  • the rolling bearing device disclosed in Patent Document 2 includes a similar oil supply unit.
  • an object of the present invention is to provide a rolling bearing device capable of grasping whether or not the refueling unit is operating normally without disassembling inspection or drawing out a communication line or the like outside. To do.
  • a rolling bearing device drives a rolling bearing, a lubricating oil tank, a pump that sucks lubricating oil from the lubricating oil tank and discharges lubricating oil from a discharge port, and a pump.
  • a rolling bearing device comprising a drive unit, a combination of an oil supply unit including at least a power generation unit that gives electric energy to the drive unit, the oil supply unit is attached to a fixed ring side member of the rolling bearing or a spacer adjacent to the rolling bearing.
  • a communication device for transmitting operation information of the fueling unit to the outside is provided in the fueling unit.
  • a communication device that transmits information by vibration waves can be used.
  • a plurality of the oil supply units may be provided, and a communication device that can use the plurality of oil supply units simultaneously may be provided.
  • the rolling bearing device of the present invention can be used for machine tools, windmills, and railways.
  • the present invention by providing a communication device for transmitting the operation information of the fueling unit to the outside inside the fueling unit, it is possible to grasp in a built-in state that the fueling unit is operating normally. Is possible. Further, by detecting with vibration waves, there are advantages that wireless information can be transmitted, the incorporation can be improved, and a plurality of fuel supply units can be used simultaneously.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view seen from the direction of line AA in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view seen from the direction of line BB in FIG. 3.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the oil supply unit taken along line X1-X1 in FIG.
  • It is an expanded sectional view showing an example of a power supply part of an oil supply unit.
  • It is an expanded sectional view showing an example of a power supply part of an oil supply unit.
  • It is an expanded sectional view showing an example of a power supply part of an oil supply unit.
  • It is an expanded sectional view showing an example of a power supply part of an oil supply unit.
  • It is a detailed block diagram of a control part.
  • (A) (b) is a schematic diagram showing an example of a communication device that transmits information by vibration waves, (a) shows a state before vibration, and (b) shows a state after vibration. It is the schematic which shows the example which provided multiple communication apparatuses which transmit information with a vibration wave. It is the schematic which shows the example which installed the oil supply unit of this invention in the main axis
  • a rolling bearing device 10 according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 includes a rolling bearing 11, a spacer 12 abutted against one end in the axial direction thereof, and an oil supply unit 13 incorporated in the spacer 12. It is incorporated between the shaft 14 and the housing 15 for use. Another spacer 16 is also abutted against the other end of the rolling bearing 11, and the positioning of the rolling bearing 11 in the axial direction is performed by both the spacers 12 and 16.
  • the rotating shaft 14 of this embodiment is installed horizontally.
  • the rolling bearing 11 includes an inner ring 17 that is a rotating raceway ring, a fixed outer ring 18, a required number of rolling elements 19 interposed between these raceways, and a cage that holds the rolling elements 19 at a constant interval. Any of an angular ball bearing or a deep groove ball bearing constituted by 21 may be used.
  • the rolling bearing 11 is preliminarily filled with desired grease, and a seal plate 22 is attached to the end on the spacer 16 side.
  • the spacer 12 includes an inner ring side spacer 12a and an outer ring side spacer 12b, and the inner ring side spacer 12a is fitted and fixed to the rotating shaft 14 side and abuts against one end face of the inner ring 17.
  • the outer ring side spacer 12 b is fitted and fixed to the inner diameter surface of the housing 15 and abuts against one end surface of the outer ring 18.
  • the other spacer 16 is fitted and fixed to the rotating shaft 14 side and the housing 15 side, and is abutted against the other end faces of the inner ring 17 and the outer ring 18.
  • the oil supply unit 13 includes a power generation unit 41, a charging unit 42, a control unit 43, a drive unit 44, a pump 45, a lubricating oil tank 46, an oil supply in an annular housing 24 in the circumferential direction.
  • Various members such as a communication device 49 that wirelessly transmits the operation information of the unit 13 to the outside are accommodated.
  • the annular housing 24 of the oil supply unit 13 has a U-shaped housing main body 24a whose surface opposite to the rolling bearing 11 is open, and the opening of the housing main body 24a is closed.
  • the lid body 24b is detachable from the housing body 24a.
  • the housing body 24a and the lid body 24b are made of the same kind of thermoplastic resin material such as PPS.
  • the lid body 24b of the housing 24 is fixed to the housing main body 24a by screws 24c, and is removed from the oil supply unit 13 by removing the screw 24c and removing the lid body 24b, and is accommodated in the housing main body 24a.
  • the lubricating oil tank 46 can be supplemented with lubricating oil.
  • the outer peripheral surface of the housing main body 24a is bonded and fixed to the inner diameter surface of the outer ring side spacer 12b with an adhesive.
  • An epoxy resin or the like can be used as an adhesive for bonding and fixing the housing body 24a.
  • the lubricating oil tank 46 accommodated in the housing main body 24 a is made of a resin-made bag body 46 a having flexibility, and is arranged in an arc shape along the annular housing 24.
  • the bag body 46a is provided with a suction tube 45a connected to the pump 45.
  • the suction tube 45a can be integrated with the bag body 46a by being sandwiched between the overlapped resin sheets forming the bag body 46a and thermally welding. .
  • the suction tube 45a can be blow molded integrally with the bag body 46a.
  • the material of the bag body 46a forming the lubricating oil tank 46 may be nylon, polyethylene, polyester, polypropylene, or the like, but is not particularly limited as long as the material is not affected by the lubricating oil contained in the bag body 46a.
  • the pump 45 includes a suction tube 45a that sucks the lubricating oil in the lubricating oil tank 46, and a discharge tube 45b that discharges the sucked lubricating oil.
  • the pump 45 is driven to suck the lubricating oil in the lubricating oil tank 46, and the lubricating oil is supplied from the discharge nozzle 45c at the tip of the discharge tube 45b between the fixed side raceway of the rolling bearing 11 and the rotary side raceway. After supplying and supplying a predetermined amount of lubricating oil, the pump 45 is stopped.
  • the discharge piping of the pump 45 is provided with a leakage prevention mechanism that prevents the lubricating oil from leaking.
  • an on-off valve 48 is provided on the discharge tube 45b, and the on-off valve 48 is opened only during a period when the pump 45 is operated, and the on-off valve 48 is closed in other states. Or a method of introducing air into the discharge pipe by reversing the pump 45 after driving the pump 45 and completing the refueling operation.
  • the timing of supplying the lubricating oil that is, the timing of driving the pump 45 can be performed when electric power is stored in the capacitor of the charging unit 42 and reaches a certain voltage.
  • the resistor may be discharged when the storage voltage reaches a certain value, and an interval may be provided at the drive timing of the pump 45.
  • charging / discharging is repeated before the pump 45 is driven, and the driving interval of the pump 45 may be managed by the number of times of charging / discharging.
  • an interval may be provided at the driving timing of the pump 45 by the timer function when the stored voltage reaches a certain value. In this case, the above charging / discharging is not repeated.
  • the suction tube 45a connected to the suction side of the pump 45 is inserted into the lubricating oil tank 46, and the lubricating oil in the lubricating oil tank 46 is sucked.
  • a discharge nozzle 45c for discharging lubricating oil into the rolling bearing is connected to the tip of the discharge tube 45b connected to the discharge side. It is desirable that the tip of the discharge nozzle 45c be disposed between the bearing inner and outer rings at a portion close to the inner ring outer peripheral surface.
  • the inner diameter dimension of the nozzle hole of the discharge nozzle 45c is appropriately set depending on the relationship between the surface tension resulting from the viscosity of the base oil and the discharge amount.
  • the power generation unit 41 for example, a unit that generates power by the Seebeck effect can be used as shown in FIG. That is, when the rolling bearing device 10 is used, the temperature of the inner ring 17 and the outer ring 18 rises due to frictional heat with the rolling elements 19 (see FIG. 1). Usually, since the outer ring 18 is incorporated in the housing 15 of the device, it is dissipated by heat conduction, and a temperature difference occurs between the inner ring 17 and the outer ring 18. The temperature is conducted to each of the thermal conductors 52 and 53, and a temperature difference is generated between both end faces of the Seebeck element 54, thereby generating power by the Seebeck effect.
  • the outer peripheral surface of the housing main body 24a is used. It is desirable to use an adhesive in consideration of thermal conductivity on the surface where the thermal conductor 52 penetrating the outer surface contacts the inner diameter surface of the outer ring spacer 12b.
  • the outer diameter of the heat conductor 52 on the outer ring side is the same as the inner diameter dimension of the outer ring side spacer 12b and is in close contact with the outer ring side spacer 12b.
  • the inner diameter of the inner ring side thermal conductor 53 is not in contact with the inner ring side spacer 12a. If possible, it is desirable to make the volumes of the heat conductors 52 and 53 on the outer ring side and the inner ring side equal.
  • the thermal conductivity and adhesion between the inner diameter surface of the outer ring side spacer 12b and the heat conductor 52, between the heat conductor 52 and the Seebeck element 54, and between the Seebeck element 54 and the inner ring side heat conductor 53 are as follows.
  • a heat dissipating grease or the like is mainly composed of silicone.
  • the heat conductors 52 and 53 use a metal with high heat conductivity.
  • silver, copper, gold and the like can be mentioned, but copper is generally used from the viewpoint of cost.
  • a copper alloy mainly composed of copper may be used.
  • the sintered alloy which has copper as a main component may be sufficient.
  • the power generation unit 41 can use the power generation unit shown in FIGS. 5, 6, and 7 in addition to the power generation by the Seebeck effect.
  • a large number of electrodes 60 are provided on opposite surfaces of the fixed-side insulating substrate 58 and the movable-side insulating substrate 59 disposed thereon, and the electret 61 is stacked only on the electrodes 60 of the fixed-side insulating substrate 58, thereby moving-side insulating.
  • a gap is provided to face the electrode 60 of the substrate 59.
  • the movable insulating substrate 59 can be moved only in the direction of arrow a in the figure by the sliding device 62.
  • the movable insulating substrate 59 When vibration is generated in the rolling bearing device 10, the movable insulating substrate 59 is vibrated in the direction of the arrow a by the sliding device 62. At this time, charges due to electrostatic induction are generated between the electrodes 60 by the relative movement of the fixed-side insulating substrate 58 and the movable-side insulating substrate 59 and the electret 61. Electricity is generated by taking out the generated electric charges to the outside.
  • an elastic sheet-like piezoelectric body 64 is disposed between the fixed-side insulating substrate 58 and the weight 63.
  • the weight 63 vibrates in the direction of the arrow a by the weight 63 and the piezoelectric body 64.
  • the piezoelectric body 64 is distorted to generate an electromotive force due to dielectric polarization. Electric power is generated by extracting the electromotive force to the outside.
  • the electric charge generated by the power generation unit 41 is stored in a charging unit 42 such as a storage battery or a capacitor.
  • the capacitor is preferably an electric double layer capacitor (capacitor).
  • the control unit 43 includes sensors such as a bearing temperature sensor 47a, a bearing rotation sensor 47b, a remaining lubricating oil sensor 47c, and a lubricating oil temperature sensor 47d. Signals from these sensors are input to the CPU 51, and the pump 45 is automatically controlled in accordance with the temperature of the rolling bearing 11 and the rotation state thereof to adjust the supply amount of the lubricating oil.
  • sensors such as a bearing temperature sensor 47a, a bearing rotation sensor 47b, a remaining lubricating oil sensor 47c, and a lubricating oil temperature sensor 47d.
  • the communication device 49 is attached to the outer ring side spacer 12b as shown in FIG. Moreover, a vibration wave can be used as a communication means. By using the vibration wave, it is possible to make it wireless and improve its integration.
  • FIG. 9 shows a vibration wave generator 70.
  • a piezoelectric body 71b is attached to a metal plate 71a, and a striking portion 72 is attached to the opposing surface side of the piezoelectric body 71b sandwiching the metal plate 71a.
  • the fixed case 73 supports these, and is further fixed to the vibration wave transmission medium 74.
  • a minute gap 75 is provided between the hitting portion 72 and the vibration wave transmission medium 74.
  • the metal plate 71 a is also deformed, and the hitting portion 72 is hit against the vibration wave transmission medium 74 to become a vibration source and generate a vibration wave inside the vibration wave transmission medium 74.
  • This vibration wave propagates inside the vibration wave transmission medium 74.
  • the vibration wave transmission medium 74 corresponds to the housings 24 for housing the outer ring side spacer 12b and the fuel supply unit 13 in FIG.
  • a communication method using vibration waves obtained by the above method is as follows.
  • the vibration wave is detected by a vibration wave detector 77 provided at a position facing the vibration wave generator 70 with the vibration wave transmission medium 74 interposed therebetween as shown in FIG.
  • the vibration wave generator 70 is driven according to the frequency generated by the waveform generator 76 to generate a vibration wave A having an arbitrary frequency.
  • the vibration wave S is propagated to the vibration wave detector 77 through the vibration wave transmission medium 74.
  • the vibration wave detector 77 converts the vibration wave A into an electric signal.
  • B shows the detected waveform.
  • reference numeral 76 denotes a waveform generator for generating a vibration wave A
  • reference numeral 78 denotes an amplifier
  • reference numeral 74 denotes a vibration wave transmission medium
  • reference numeral 77 denotes a detector.
  • each device has oscillators 76a and 76b that generate signals of different frequencies.
  • a filter 79 is provided on the detection side to extract a signal having a specific frequency.
  • FIG. 12 shows a rolling bearing device 10 in which the oil supply unit 13 having the above functions is incorporated in the equipment.
  • FIG. 12 shows a part of the spindle (rotary shaft 14) using the oil supply unit 13.
  • the vibration wave A propagates through the outer ring side spacer 12 b and the housing 15.
  • the vibration wave A is detected by a vibration wave detector 77 attached to the housing 15.
  • the frequency of the vibration wave A is different from the vibration frequency generated by the rolling bearing 11 and the natural frequency (resonance frequency) of the spindle 14. By using such a frequency, the vibration generated by the vibration wave generator can be easily detected, and unnecessary resonance of the device can be prevented.

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Abstract

　分解検査や外部に通信線等を引き出すことなく、組み込み状態のまま給油ユニット１３が正常に動作しているかどうかを把握することが可能な転がり軸受装置１１を提供することを課題とする。　転がり軸受１１と、潤滑油タンク４６、潤滑油タンク４６から潤滑油を吸引して吐出口から潤滑油を吐出するポンプ４５、ポンプ４５を駆動する駆動部４４、駆動部４４に電気エネルギーを与える発電部４１を少なくとも備える給油ユニット１３の組み合わせからなり、前記給油ユニット１３を、転がり軸受１１の固定輪側部材１２ｂ又は転がり軸受に隣接する間座１６に取り付けた転がり軸受装置において、前記給油ユニット２３の動作情報を外部に発信する通信装置４９を給油ユニット内に設けた。

Description

転がり軸受装置
　この発明は、工作機械や産業機械等に用いられる転がり軸受装置に関し、特に転がり軸受と給油ユニットの組み合わせからなる転がり軸受装置に関するものである。
　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）。この転がり軸受装置は、転がり軸受の相互に対向した軌道輪のうち、固定側の軌道輪の内径面に給油ユニットを装着している。給油ユニットは、潤滑油を溜めた潤滑油タンク、前記潤滑油タンクの潤滑油を軸受内部に吐出させるポンプ及び前記ポンプを駆動する発電機により構成される。軸受側の条件に応じてポンプを制御することにより吐出量を調整する手段を有する。
　また、特許文献２に開示された転がり軸受装置も同様の給油ユニットを備えている。
特開２００４－１０８３８８号公報 特開２００４－３１６７０７号公報
　ところで、軸受近傍に内蔵された給油ユニットは、外部から遮断された環境に組み込まれる場合が多い。この給油ユニットの状態を監視し故障診断等を行うには、定期的な分解検査や外部に通信線等を引き出しておく必要がある。そのため運用面・組込み性に制限が生じる。
　そこで、この発明は、分解検査や外部に通信線等を引き出すことなく、組み込み状態のまま給油ユニットが正常に動作しているかどうかを把握することが可能な転がり軸受装置を提供することを課題とする。
　前記の課題を解決するために、この発明に係る転がり軸受装置は、転がり軸受と、潤滑油タンク、潤滑油タンクから潤滑油を吸引して吐出口から潤滑油を吐出するポンプ、ポンプを駆動する駆動部、駆動部に電気エネルギーを与える発電部を少なくとも備える給油ユニットの組み合わせからなり、前記給油ユニットを、転がり軸受の固定輪側部材又は転がり軸受に隣接する間座に取り付けた転がり軸受装置において、前記給油ユニットの動作情報を外部に発信する通信装置を給油ユニット内に設けたことを特徴とする。
　前記給油ユニットの構成部材をハウジング内に収納してユニット化することにより、ハウジングに対して脱着することができる。
　前記通信装置としては、振動波にて情報を伝える通信装置を使用することができる。
　前記給油ユニットを複数設け、この複数の給油ユニットを同時に使用可能とする通信装置を設けてもよい。
　この発明の転がり軸受装置は、工作機械、風車、鉄道に使用することができる。
　この発明によれば、以上のように、給油ユニットの内部に給油ユニットの動作情報を外部に発信する通信装置を設けることにより、給油ユニットが正常に動作していることを組み込み状態で把握することが可能となる。また振動波で検出することにより、ワイヤレスでの情報の伝達が可能になる、組込み性の向上が可能になる、複数の給油ユニットを同時に使用することが可能になるといった利点がある。
図３のＡ－Ａ線の方向から見た断面図である。 図３のＢ－Ｂ線の方向から見た部分断面図である。 給油ユニットの図１のＸ１－Ｘ１線の断面図である。 給油ユニットの電源部の一例を示す拡大断面図である。 給油ユニットの電源部の一例を示す拡大断面図である。 給油ユニットの電源部の一例を示す拡大断面図である。 給油ユニットの電源部の一例を示す拡大断面図である。 制御部の詳細ブロック図である。 （ａ）（ｂ）は振動波にて情報を伝える通信装置の一例を示す概略図であり、（ａ）は振動前の状態、（ｂ）は振動後の状態を示している。 振動波にて情報を伝える通信装置を複数設けた例を示す概略図である。 工作機械の主軸にこの発明の給油ユニットを設置した例を示す概略図である。 転がり軸受装置にこの発明の給油ユニットを組み込んだ概略図である。
　以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
　図１から図３に示す実施形態の転がり軸受装置１０は、転がり軸受１１、その軸方向の一端部に突き当てられた間座１２及び間座１２に組み込まれた給油ユニット１３により構成され、回転軸１４とハウジング１５の間に組み込んで使用に供される。転がり軸受１１の他端部にも他の間座１６が突き当てられ、両方の間座１２、１６により転がり軸受１１の軸方向の位置決めが行われる。この実施形態の回転軸１４は水平に設置されている。
　転がり軸受１１は、回転側の軌道輪である内輪１７、固定側の外輪１８及びこれらの軌道輪の間に介在された所要数の転動体１９、その転動体１９を一定間隔に保持する保持器２１により構成される、アンギュラ玉軸受、あるいは深溝玉軸受のいずれでもよい。転がり軸受１１には、予め所望のグリースが封入され、間座１６側の端部に、シール板２２が装着されている。
　間座１２は、内輪側間座１２ａと外輪側間座１２ｂとからなり、内輪側間座１２ａは回転軸１４側に嵌合固定され、内輪１７の一方の端面に突き当てられる。外輪側間座１２ｂはハウジング１５の内径面に嵌合固定され、外輪１８の一方の端面に突き当てられる。他方の間座１６も同様に回転軸１４側及びハウジング１５側に嵌合固定され、内輪１７及び外輪１８の他方の端面に突き当てられる。
　前記給油ユニット１３は、図３に示すように、円環状のハウジング２４内に、円周方向に発電部４１、充電部４２、制御部４３、駆動部４４、ポンプ４５、潤滑油タンク４６、給油ユニット１３の動作情報をワイヤレスで外部に発信する通信装置４９等の諸部材を収納して構成される。
　給油ユニット１３の円環状のハウジング２４は、図２に示すように、転がり軸受１１と反対側の面が開放された断面コの字形のハウジング本体２４ａと、このハウジング本体２４ａの開口部を閉塞し、ハウジング本体２４ａに対して着脱自在の蓋体２４ｂとによって構成される。このハウジング本体２４ａと蓋体２４ｂとは、ＰＰＳ等の同種の熱可塑性樹脂材料からなる。
　ハウジング２４の蓋体２４ｂは、ハウジング本体２４ａに対し、ネジ２４ｃにより固定され、ネジ２４ｃを外して、蓋体２４ｂを取り除くことにより、給油ユニット１３全体を取外すことなく、ハウジング本体２４ａ内に収納されている潤滑油タンク４６に、潤滑油を補充することができる。
　ハウジング本体２４ａの外周面は、外輪側間座１２ｂの内径面に、接着剤によって接着固定されている。ハウジング本体２４ａを接着固定する接着剤は、エポキシ樹脂等を使用できる。
　次に、ハウジング本体２４ａ内に収納する潤滑油タンク４６は、柔軟性を有する樹脂製の袋体４６ａからなり、円環状のハウジング２４に沿って円弧状に配置されている。
　袋体４６ａには、ポンプ４５と接続する吸込みチューブ４５ａを設けている。この吸込みチューブ４５ａは、袋体４６ａを熱溶着により形成する際に、袋体４６ａを形成する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とにより、袋体４６ａと一体化することができる。
　また、袋体４６ａをブロー成形により形成する場合には、吸込みチューブ４５ａを袋体４６ａと一体にブロー成形することができる。
　潤滑油タンク４６を形成する袋体４６ａの素材は、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４６ａ内に収容される潤滑油に侵されない素材であれば特に限定されない。
　潤滑油タンク４６の袋体４６ａに充填する潤滑油の粘度は、あまり高いとポンプの負荷や電源への負担が大きくなるため、ＶＧ２２程度が望ましい。
　ポンプ４５には、潤滑油タンク４６内の潤滑油を吸引する吸込みチューブ４５ａと、吸引した潤滑油を吐出する吐出チューブ４５ｂを備え、吐出チューブ４５ｂの先端の吐出ノズル４５ｃから転がり軸受１１の固定側の軌道輪と回転側の軌道輪の間に潤滑油が供給される。
　ポンプ４５を駆動させて、潤滑油タンク４６内の潤滑油を吸引し、吐出チューブ４５ｂの先端の吐出ノズル４５ｃから転がり軸受１１の固定側の軌道輪と回転側の軌道輪の間に潤滑油を供給し、所定量の潤滑油を供給した後に、ポンプ４５を停止する。
　ポンプ４５を停止しても、ポンプ４５内と配管内部は、潤滑油で満たされているため、潤滑油タンク４６内の潤滑油がサイフォンの原理により引き出されて吐出ノズル４５ｃから潤滑油が漏れ出すことがある。この漏れ出しを防止するために、ポンプ４５の吐出配管に、潤滑油の漏れ出しを防止する漏れ出し防止機構を設けている。
　この漏れ出し防止機構としては、図３に示すように、吐出チューブ４５ｂに開閉弁４８を設け、ポンプ４５が稼動する期間のみ、開閉弁４８を開き、その他の状態では開閉弁４８が閉じるようにしておく方法、あるいは、ポンプ４５を駆動して給油動作を完了した後に、ポンプ４５を逆転させて吐出配管内に空気を導入する方法などを採用することができる。
　次に、潤滑油を供給するタイミング、即ち、ポンプ４５の駆動のタイミングは、電力が充電部４２のコンデンサに蓄電され、一定の電圧に達した時点で行なうことが可能である。発電効率との関係で蓄電時間が短い場合においては、蓄電電圧が一定の値に達した時点で抵抗器などに放電させ、ポンプ４５の駆動のタイミングに、インターバルを設けてもよい。この場合、ポンプ４５の駆動までの間に、充放電が繰り返されることになり、この充放電の回数でポンプ４５の駆動のインターバルを管理してもよい。あるいは、蓄電電圧が一定の値に達した時点で、タイマ機能によりポンプ４５の駆動のタイミングに、インターバルを設けてもよい。この場合は、前記の様な充放電を繰り返さない。
　ポンプ４５の吸込み側に接続された吸込みチューブ４５ａは、潤滑油タンク４６内に挿入され、潤滑油タンク４６内の潤滑油が吸引される。
　一方、吐出側に接続された吐出チューブ４５ｂの先端には、転がり軸受の内部に潤滑油を吐出するための吐出ノズル４５ｃを接続している。吐出ノズル４５ｃの先端は、軸受内外輪の間で、内輪外周面に近い部分に配置することが望ましい。なお、吐出ノズル４５ｃのノズル穴の内径寸法は、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、適宜設定される。
　円環状のハウジング２４内には、潤滑油タンク４６以外に、円周方向に発電部４１、充電部４２、制御部４３、駆動部４４、ポンプ４５、給油ユニット１３の動作情報をワイヤレスで外部に発信する通信装置４９等を収納している。
　発電部４１としては、例えば、図４に示すように、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。即ち、転がり軸受装置１０を使用した場合、転動体１９（図１参照）との摩擦熱により内輪１７と外輪１８の温度が上昇する。通常、外輪１８は機器のハウジング１５に組み込まれるため熱伝導により放熱され、内輪１７、外輪１８の間で温度差が生じる。その温度が各熱伝導体５２、５３に伝導され、ゼーベック素子５４の両端面に温度差を生じさせることにより、ゼーベック効果による発電を行う。
　ハウジング本体２４ａの内周面と外周面を貫通する熱伝導体５２、５３を設け、これら熱伝導体５２、５３の間にゼーベック素子５４を介在したものを使用する場合、ハウジング本体２４ａの外周面を貫通する熱伝導体５２が外輪側間座１２ｂの内径面に接する面には、熱導電性を考慮した接着剤を使用することが望ましい。なお、外輪側の熱伝導体５２の外径は、外輪側間座１２ｂの内径寸法と同一にして、放熱効果が高くなるように密着させている。一方、内輪側の熱伝導体５３の内径は、内輪側間座１２ａ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５２、５３の体積を等しくすることが望ましい。
　なお、外輪側間座１２ｂの内径面と熱伝導体５２の間、熱伝導体５２とゼーベック素子５４の間、ゼーベック素子５４と内輪側の熱伝導体５３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５２、５３は、熱伝導率の高い金属を使用する。例えば、銀、銅、金などが挙げられるがコスト面から、銅を使用する事が一般的である。なお、銅を主成分とする銅合金でもよい。また、銅を主成分とする焼結合金でもよい。
　発電部４１は、前記のゼーベック効果によって発電を行うもののほか、図５、図６、図７に示すものを使用することができる。
　図５に示すものは、転がり軸受装置１０内に交番磁界が存在する場合に適用される。工作機等のビルトインスピンドル内部や大電力を扱う高周波機器の近傍では、漏れ磁束又は高周波の照射が発生する。この漏れ磁束を利用し電磁誘導により発電を行うものである。即ち、片側を開放したＥ形の鉄心５５にコイル５６を組み合わせることで効率よく交番磁界を捉え、電磁誘導による発電を行う。鉄心５５の開放面に絶縁性基台５７が取り付けられる。漏れ磁束の周波数が既知である場合は、鉄心５５を除き漏れ磁束の周波数に共振するコイル５６を用いるようにしてもよい。
　図６に示すものは、転がり軸受装置１０内に振動が発生する場合に適用されるものである。即ち、固定側絶縁基板５８、その上に配置された可動側絶縁基板５９の対向面にそれぞれ多数の電極６０を設け、固定側絶縁基板５８の電極６０にのみエレクトレット６１を積層し、可動側絶縁基板５９の電極６０に対し空隙を設けて対向させる。可動側絶縁基板５９は摺動装置６２によって図中の矢印ａの方向にのみ移動可能となる。
　転がり軸受装置１０に振動が発生すると、摺動装置６２によって矢印ａの方向に可動側絶縁基板５９が振動する。このとき、固定側絶縁基板５８及び可動側絶縁基板５９の相対運動とエレクトレット６１により、電極６０間に静電誘導による電荷が発生する。この発生した電荷を外部に取り出すことにより発電を行う。
　図７に示すものも転がり軸受装置１０内に振動が発生する場合に適用されるものである。即ち、固定側絶縁基板５８と重り６３の間に弾性のあるシート状の圧電体６４を配置する。転がり軸受装置１０に振動が発生すると、重り６３と圧電体６４により矢印ａの方向に重り６３が振動する。このとき、圧電体６４にひずみが生じ誘電分極による起電力が発生する。その起電力を外部に取り出すことにより発電を行う。
　発電部４１によって発電した電荷は、蓄電池やコンデンサなどの充電部４２に蓄電される。コンデンサは、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）を使用することが望ましい。
　制御部４３は、図８に示すように、例えば、軸受温度センサー４７ａ、軸受回転センサー４７ｂ、潤滑油残量センサー４７ｃ、潤滑油温度センサー４７ｄ等のセンサーを備える。これらのセンサーから信号がＣＰＵ５１に入力され、転がり軸受１１の温度及びその回転状況に応じてポンプ４５を自動制御し、潤滑油の供給量を調整する。
　通信装置４９は、図１のように外輪側間座１２ｂに取付けられる。また通信手段として振動波を用いることができる。振動波を用いることでワイヤレス化と組込み性の向上が図られる。
　図９に振動波発生装置７０を示す。図９（ａ）（ｂ）において金属板７１ａに圧電体７１ｂが貼りつけてあり、金属板７１ａを挟む圧電体７１ｂの対向面側に打付け部７２を取り付けてある。固定ケース７３はこれらを支持し、更に振動波伝達媒体７４に固定される。この時、打付け部７２と振動波伝達媒体７４の間に微小隙間７５を設けてある。この装置の圧電体７１ｂに電圧を印加すると圧電効果(逆圧電効果)により圧電体７１ｂが、図９（ｂ）のように機械的変形を起こす。それに伴い金属板７１ａも変形を起こし、打付け部７２が振動波伝達媒体７４に打付けられ、起震源となり振動波伝達媒体７４の内部に振動波を生じさせる。この振動波は、振動波伝達媒体７４の内部を伝搬する。なお実際の機器において振動波伝達媒体７４は、図１における外輪側間座１２ｂ及び給油ユニット１３を格納するハウジング２４類に相当する。
　上記の方法によって得られる振動波による通信方法は、以下のようになる。
振動波は、図１０のように、振動波伝達媒体７４を挟み、振動波発生装置７０と対向する位置に設けられた振動波検出器７７により検出される。
　図１０では波形発生装置７６が発生した周波数に従い振動波発生装置７０を駆動させ、任意の周波数を持つ振動波Ａを発生させている。この振動波Ｓは、振動波伝達媒体７４を通じて振動波検出器７７まで伝搬される。振動波検出器７７は、振動波Ａを電気信号に変換する。Ｂは検出波形を示している。
　以上の通信手段を使用すれば機器内部に組み込まれた給油ユニット１３の動作状態をワイヤレスによって知ることができる。図１０において、符号７６は振動波Ａを発生させる波形発生装置、符号７８は増幅器、符号７４は振動波伝達媒体、符号７７は検出器を示している。
　その給油ユニット１３の動作状態を具体的に把握する方法として以下の手段がある。ポンプ動作毎に振動波Ａを発生させる。そして振動波Ａを検出した回数を計数すれば潤滑剤の残り残量が把握可能になる。同時に給油ユニット１３が正常に動作を行なっていることも確認できる。
　複数の給油ユニット１３を同時に組み込んだ場合の通信手段は、図１１のようになる。
　基本構成要素は図１０と変わりないが、各装置に異なる周波数の信号を発生させる発振器７６ａ，７６ｂを持たせている。また検出側にフィルター７９を設け、特定周波数の信号を抽出させている。この手段を用いることにより、特定の給油ユニットの状態を知ることが可能になる。
　以上の機能を持たせた給油ユニット１３を機器に組み込んだ転がり軸受装置１０を図１２に示す。図１２は、給油ユニット１３を使用したスピンドル（回転軸１４）の一部を示している。振動波Ａは、外輪側間座１２ｂ及びハウジング１５を伝搬する。そして振動波Ａは、ハウジング１５に取付けられた振動波検出器７７により検出させる。なお振動波Ａの周波数は、転がり軸受１１が発生する振動周波数及びスピンドルが１４持つ固有振動数(共振周波数)とは異なる周波数とする。このような周波数にすることにより振動波発生装置が生じた振動の検出を容易とし、機器の不要な共振を防止する効果がある。
　以上のように、給油ユニット１３の内部に振動波による通信装置を設けることにより、電気的機能が正常に動作していることを組み込み状態で把握することが可能となる。また振動波で検出することにより、ワイヤレスで情報の伝達が可能になる、組込み性の向上が可能になる、複数の給油ユニット１３を同時に使用することが可能になるといった利点がある。
１０　軸受装置
１１　転がり軸受
１２　間座
１２ａ　内輪側間座
１２ｂ　外輪側間座
１３　給油ユニット
１４　回転軸
１５　ハウジング
１６　間座
１７　内輪
１８　外輪
１９　転動体
２１　保持器
２２　シール板
２４　ハウジング
２４ａ　ハウジング本体
２４ｂ　蓋体
２４ｃ　ネジ
４１　発電部
４２　充電部
４３　制御部
４４　駆動部
４５　ポンプ
４５ａ　吸込みチューブ
４５ｂ　吐出チューブ
４５ｃ　吐出ノズル
４６　潤滑油タンク
４６ａ　袋体
４６ｂ　熱溶着部分
４７ａ～４７ｄ　センサー
４８　開閉弁
４９　通信装置
５１　ＣＰＵ
５２、５３　熱伝導体
５４　ゼーベック素子
５５　鉄心
５６　コイル
５７　絶縁性基台
５８　固定側絶縁基板
５９　可動側絶縁基板
６０　電極
６１　エレクトレット
６２　摺動装置
６３　重り
６４　圧電体
７０　振動波発生装置
７１ａ　金属板
７１ｂ　圧電体
７２　打付け部
７３　固定ケース
７４　振動波伝達媒体
７５　微小隙間
７６ａ，７６ｂ　発振器
７７　振動波検出器
７９　フィルター

Claims (5)

  1. 　転がり軸受と、潤滑油タンク、潤滑油タンクから潤滑油を吸引して吐出口から潤滑油を吐出するポンプ、ポンプを駆動する駆動部、駆動部に電気エネルギーを与える発電部を少なくとも備える給油ユニットの組み合わせからなり、前記給油ユニットを、転がり軸受の固定輪側部材又は転がり軸受に隣接する間座に取り付けた転がり軸受装置において、前記給油ユニットの動作情報を外部に発信する通信装置を給油ユニット内に設けたことを特徴とする転がり軸受装置。
  2. 　前記給油ユニットの構成部材をハウジング内に収納してユニット化し、ハウジングが間座に取り付けられている請求項１記載の転がり軸受装置。
  3. 　前記通信装置が、振動波にて情報を伝える通信装置である請求項１又は２記載の転がり軸受装置。
  4. 　前記給油ユニットを複数設け、この複数の給油ユニットを同時に使用可能とする請求項１記載の転がり軸受装置。
  5. 　工作機械、風車、鉄道に使用される請求項１～４のいずれかの項に記載の転がり軸受装置。
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