WO2016152797A1 - 軸受装置および機械装置 - Google Patents

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WO2016152797A1
WO2016152797A1 PCT/JP2016/058780 JP2016058780W WO2016152797A1 WO 2016152797 A1 WO2016152797 A1 WO 2016152797A1 JP 2016058780 W JP2016058780 W JP 2016058780W WO 2016152797 A1 WO2016152797 A1 WO 2016152797A1
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lubricating oil
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outer ring
supply unit
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宗一郎 鬼塚
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Ntn株式会社
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    • F16N9/02—Arrangements for supplying oil or unspecified lubricant from a moving reservoir or the equivalent with reservoir on or in a rotary member

Definitions

  • the present invention relates to a bearing device and a mechanical device, and more particularly to a bearing device and a mechanical device in which a lubricating oil supply unit that supplies lubricating oil to the inside of the bearing is installed adjacent to the bearing.
  • Patent Document 1 A rolling bearing device in which an oil supply unit is incorporated in a rolling bearing has been known (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-37879 (Patent Document 1)).
  • the bearing device disclosed in Patent Document 1 is capable of stably supplying lubricant to a bearing for a long period of time by intermittently operating a pump from a lubricant tank disposed in a spacer adjacent to the bearing. .
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and a bearing device that can be stably operated for a long period of time by reliably supplying the supplied lubricating oil to the bearing lubrication.
  • a mechanical device to which the bearing device is applied is provided.
  • a bearing device includes a bearing and a lubricating oil supply unit connected to the bearing.
  • the bearing includes an outer ring having an outer ring rolling surface on the inner peripheral surface, an inner ring disposed on the inner side of the outer ring so that the inner ring rolling surface is opposed to the outer ring rolling surface.
  • a plurality of rolling elements that are in contact with the outer ring rolling surface and the inner ring rolling surface and arranged side by side on an annular track.
  • the lubricating oil supply unit includes a holding unit that holds the lubricating oil supplied to the inside of the bearing, a supplying unit that supplies the lubricating oil from the holding unit to the inside of the bearing, and a power generation unit that generates electric power.
  • the supply unit is operated by electric power generated in the power generation unit, and the supply unit supplies the lubricating oil into the bearing from an angle of 0 ° to 90 ° with respect to the circumferential direction of the bearing.
  • a mechanical device includes a rotating shaft, a housing disposed on an outer peripheral side of the rotating shaft, and the bearing device that rotatably supports the rotating shaft with respect to the housing.
  • FIG. 3 is a schematic side view of the bearing device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • It is a cross-sectional schematic diagram of the mechanical apparatus to which the bearing apparatus shown in FIG. 1 is applied.
  • It is a cross-sectional schematic diagram of the mechanical apparatus shown in FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a bearing device according to Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining a modification of the bearing device according to the first embodiment or the second embodiment.
  • the bearing device 10 according to the present embodiment is a rolling bearing device and includes a bearing 11 (see FIG. 2) that is a rolling bearing and a lubricating oil supply unit 20 (see FIG. 2).
  • the lubricating oil supply unit 20 is incorporated between an outer ring spacer 33 and an inner ring spacer 34 that are abutted against one end of the bearing 11 in the axial direction.
  • a bearing device 10 including a bearing 11 and a lubricating oil supply unit 20 is used by being incorporated, for example, between a rotating shaft and a housing of a mechanical device.
  • the bearing device 10 When the bearing device 10 is incorporated in a mechanical device, for example, another spacer may abut against the other end portion of the bearing 11.
  • the bearing 11 can be positioned in the axial direction by the outer ring spacer 33, the inner ring spacer 34, and other spacers.
  • the bearing 11 includes, for example, an inner ring 14 which is a rotating raceway ring, a fixed outer ring 13, a plurality of rolling elements 15 interposed between the inner ring 14 and the outer ring 13, and a plurality of rolling elements 15.
  • a retainer 16 that holds a fixed distance at a predetermined interval
  • a seal member that is disposed on the outer peripheral side of the retainer 16.
  • the bearing 11 for example, an angular ball bearing, a deep groove ball bearing, or a cylindrical roller bearing can be used.
  • the bearing 11 is filled with desired grease in advance.
  • the seal member is disposed at the end opposite to the side where the outer ring spacer 33 or the like is disposed.
  • an inner ring rolling surface with which the rolling element 15 contacts is formed on the outer circumferential surface.
  • the inner ring spacer 34 and the outer ring spacer 33 constitute a spacer.
  • the inner ring spacer 34 is abutted against one end face of the inner ring 14.
  • the outer ring spacer 33 is abutted against one end face of the outer ring 13.
  • the lubricating oil supply unit 20 mainly includes a power generation unit 25, a power circuit 26, a control circuit 27, a driving circuit 28, a pump 29, and a lubricating oil tank 30 that are arranged in a circumferential direction in an annular housing.
  • the power supply circuit 26 may include a charging unit.
  • the lubricating oil tank 30 stores the same type of lubricating oil as the base oil of the grease sealed in the bearing 11.
  • the power generation unit 25, the power supply circuit 26, the control circuit 27, the drive circuit 28, the pump 29, and the lubricating oil tank 30 are arranged in the circumferential direction in the housing body 21.
  • the power generation unit 25 is connected to the power supply circuit 26.
  • the power supply circuit 26 is connected to the control circuit 27.
  • the control circuit 27 is connected to the drive circuit 28.
  • the drive circuit 28 is a circuit for operating a pump 29 such as a micropump.
  • a suction tube 31 connected to the bag body of the lubricating oil tank 30 and a discharge tube 32 for supplying lubricating oil from the pump 29 to the inside of the bearing 11.
  • the discharge tube 32 only needs to have an arbitrary shape, may be formed in a straight line shape, or may have a bent or curved shape.
  • a nozzle member 37 is connected to the distal end of the discharge tube 32 (the end opposite to the root connected to the pump 29) as shown in FIG.
  • one end portion (root portion) of the nozzle member 37 connected to the tip end portion of the discharge tube 32 and the other end portion (tip end portion 38) located on the opposite side of the one end portion are straight lines. It is formed so as to extend along A2.
  • the tip end portion 38 of the nozzle member 37 extends to the inside of the bearing 11 (a position adjacent to the rolling element 15, for example, between the bearing ring on the fixed side of the bearing 11 and the bearing ring on the rotating side).
  • the position of the tip end portion 38 of the nozzle member 37 is located closer to the center side of the retainer 16 than the end portion 16E located on the lubricating oil supply unit 20 side in the axial direction of the retainer 16.
  • the inner diameter dimension of the nozzle hole of the nozzle member 37 is appropriately set depending on the relationship between the surface tension resulting from the viscosity of the base oil and the discharge amount.
  • the nozzle member 37 is connected to the annular housing of the lubricating oil supply unit 20.
  • the annular housing of the lubricating oil supply unit 20 has a cup-shaped housing main body 21 with the surface opposite to the bearing 11 open, and closes the opening of the housing main body 21.
  • the lid body 22 is detachably attached to the housing body 21.
  • the nozzle member 37 is connected to a surface of the housing body 21 that faces the bearing 11.
  • the drive circuit 28, the pump 29, the discharge tube 32, and the nozzle member 37 constitute a supply unit in the lubricating oil supply unit 20.
  • the supply unit (drive circuit 28, pump 29, discharge tube 32, and nozzle member 37) has an angle of 0 ° or more and 90 ° or less with respect to the circumferential direction R of the bearing 11 (the revolution direction of the rolling element 15 (see FIG. 2)). To the inside of the bearing 11 so that lubricating oil can be supplied.
  • the angle ⁇ formed between the tangent line A1 in the circumferential direction R of the bearing 11 and the straight line A2 along the extending direction of the tip portion 38 of the nozzle member 37 (the axial direction of the tip portion 38 of the nozzle member 37) is 0 ° or more and 90 ° or less.
  • the angle ⁇ is 0 ° or more and less than 90 °. More preferably, the angle ⁇ is not less than 0 ° and not more than 80 °. More preferably, the angle ⁇ is not less than 0 ° and not more than 70 °.
  • the control circuit 27 shown in FIG. 1 acquires, for example, data relating to the lubricant supply status in the lubricant supply unit 20, and sends the data to the outside of the control circuit 27 (for example, an output board 56 as a receiving unit (see FIG. 5). )) Output is enabled.
  • the power generation unit 25 of the lubricating oil supply unit 20 for example, a unit that generates power by the Seebeck effect can be used.
  • the power generation unit 25 includes a heat conductor 23a connected to the outer ring spacer 33, a heat conductor 23b disposed in the inner ring spacer 34, and a space between the heat conductor 23a and the heat conductor 23b.
  • the thermoelectric elements 24 are disposed so as to be connected to each other, and are closely fixed to the heat conductors 23a and 23b.
  • the temperature of the inner ring 14 and the outer ring 13 rises due to frictional heat with the rolling elements 15 (see FIG. 2).
  • the outer ring 13 is dissipated by heat conduction because it is incorporated in the housing of the device. Therefore, a temperature difference occurs between the inner ring 14 and the outer ring 13 (the temperature of the inner ring 14 is higher than the temperature of the outer ring 13).
  • the temperature is conducted to each heat conductor 23a, 23b.
  • the heat conductors 23a and 23b are disposed so as to penetrate the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the housing body 21, respectively.
  • thermoelectric element 24 disposed between the heat conductor 23a (heat sink) connected to the outer ring 13 via the outer ring spacer 33 and the heat conductor 23b located on the inner ring spacer 34 side (inner ring 14 side). A temperature difference occurs between both end faces of 24. For this reason, the thermoelectric element 24 can generate power by the Seebeck effect.
  • a power generation unit 25 it is not necessary to supply power to the lubricating oil supply unit from the outside, and therefore it is not necessary to attach an electric wire for supplying power to the machine tool spindle 50 from the outside.
  • the radius of curvature of the outer peripheral surface of the heat conductor 23a on the outer ring 13 side is preferably substantially the same as the radius of curvature of the inner peripheral surface of the outer ring spacer 33. In this way, since the inner peripheral surface of the outer ring spacer 33 and the outer peripheral surface of the heat conductor 23a can be brought into close contact with each other, heat is efficiently transmitted between the heat conductor 23a and the outer ring spacer 33 and the outer ring 13. Can communicate.
  • the inner peripheral surface (surface facing the inner ring spacer 34) of the heat conductor 23b on the inner ring side is not in contact with the inner ring spacer 34. If possible, it is desirable to make the volume of the heat conductors 23a, 23b on the outer ring side and the inner ring side equal. Further, it is desirable to increase the surface area of the heat conductor 23b on the inner ring side.
  • a heat dissipating grease or the like is mainly composed of silicone.
  • a metal with high heat conductivity is a material of the heat conductors 23a and 23b.
  • silver (Ag), copper (Cu), gold (Au) or the like can be used, but it is preferable to use copper from the viewpoint of cost.
  • thermoelectric element 24 As a material of the heat conductors 23a and 23b, a copper alloy containing copper as a main component may be used, or a sintered alloy containing copper as a main component may be used.
  • the heat conductor connected to the thermoelectric element 24 may be disposed only on the high temperature side, and the thermoelectric element 24 may be tightly fixed to the spacer (outer ring spacer 33) on the low temperature side.
  • the electric charge generated (generated) by the power generation unit 25 is stored in the power supply circuit 26.
  • the electric charge is stored in a power storage unit such as a storage battery or a capacitor included in the power supply circuit 26 (also referred to as a power storage circuit).
  • a capacitor it is preferable to use an electric double layer capacitor (capacitor).
  • the control circuit 27 is a control unit for controlling the operation of the pump 29 via the drive circuit 28, and is a program storage unit that holds a control program and an arithmetic operation that is connected to the program storage unit and executes the control program Part (microcomputer).
  • the control circuit 27 the supply start timing of lubricant oil to the bearing 11, the supply timing (interval), the driving time of the pump 29 for supplying lubricant, the supply amount of lubricant, and the like can be set in advance. And the lubrication life of a bearing apparatus can be extended by maintaining the supply state of lubricating oil appropriately in this way.
  • the drive circuit 28 as the drive unit may include, for example, an arbitrary sensor (a bearing temperature sensor, a bearing rotation sensor, a remaining amount of lubricant sensor, a lubricant temperature sensor, etc.). Signals from these sensors may be input to a calculation unit (microcomputer) of the drive circuit 28, and the pump 29 may be automatically controlled in accordance with the temperature of the bearing 11 and its rotation state to adjust the supply amount of the lubricating oil.
  • a bearing temperature sensor a bearing rotation sensor, a remaining amount of lubricant sensor, a lubricant temperature sensor, etc.
  • the pump 29 is controlled by the control circuit 27 via the drive circuit 28.
  • the pump 29 sucks the lubricating oil in the lubricating oil tank 30 from the suction tube 31 and supplies the sucked lubricating oil to the inside of the bearing 11 via the discharge tube 32 and the nozzle member 37.
  • the housing main body 21 and the lid 22 constituting the annular housing of the lubricating oil supply unit 20 may be made of any material, but may be made of, for example, a resin material, more preferably a thermoplastic resin. .
  • a material constituting the housing for example, polyphenylene sulfide (PPS) can be used.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the housing body 21 and the lid body 22 may be made of the same kind of material, but may be made of different materials.
  • the housing lid 22 may be fixed to the housing main body 21 with a screw as an example of a fixing member.
  • a screw as an example of a fixing member.
  • the lid 22 can be removed by removing the screw from the tap hole 35 to which the screw as the fixing member is fixed. In this way, the lubricating oil can be replenished to the lubricating oil tank 30 housed in the housing body 21 without removing the entire lubricating oil supply unit 20 from the bearing device 10.
  • the outer peripheral surface of the housing body 21 may be fixed to the inner peripheral surface of the outer ring spacer 33.
  • the outer peripheral surface of the housing main body 21 and the outer ring spacer 33 may be bonded and fixed by, for example, an adhesive.
  • an adhesive for example, an epoxy resin or the like may be used as an adhesive for bonding and fixing the housing body 21.
  • the housing body 21 (that is, the lubricating oil supply unit 20) may be fixed to the stationary ring of the bearing 11.
  • a gap 36 may be formed between the housing main body 21 and the inner ring spacer 34.
  • the lubricating oil tank 30 housed in the housing body 21 may be formed of a flexible resin bag.
  • the lubricating oil tank 30 may be arranged in an arc shape along the annular housing body 21.
  • the resin bag constituting the lubricating oil tank 30 may be formed by, for example, stacking resin sheets and thermally welding the outer periphery.
  • the outer peripheral part of the lubricating oil tank 30 may be a heat-welded part.
  • the suction tube 31 connected to the pump 29 is provided in the bag body of the lubricating oil tank 30.
  • the suction tube 31 is sandwiched between the stacked resin sheets to form the bag body and heat-welded. In this way, the suction tube 31 can be integrated with the bag.
  • the bag body which comprises the lubricating oil tank 30
  • the bag body may be formed by blow molding.
  • the suction tube 31 may be blow-molded integrally with the bag.
  • the bag body of the lubricating oil tank 30 is blow-molded as described above, the bag body is in an expanded shape (bag shape). Therefore, it is desirable to form the bag-like portion flat after the bag body is molded. .
  • the lubricating oil can be discharged from the lubricating oil tank 30 to the end even if the amount of the lubricating oil is reduced. That is, the lubricating oil in the lubricating oil tank 30 can be almost used up.
  • any material can be used as the material of the bag forming the lubricating oil tank 30, but it is preferable to use, for example, a resin material.
  • a material of the lubricating oil tank 30 for example, nylon, polyethylene, polyester, polypropylene or the like can be used, but there is no particular limitation as long as it is a material having durability against the lubricating oil stored in the bag.
  • the suction tube 31 provided in the bag body of the lubricating oil tank 30 may be detachably connected to the pump 29. By making the suction tube 31 detachable from the pump 29, when the remaining amount of lubricating oil in the lubricating oil tank 30 runs out, the suction tube 31 is removed from the pump 29 and lubricated from the suction tube 31 into the bag body. Oil can be replenished.
  • a spare bag body filled with lubricating oil can be prepared and the bag body can be exchanged. For example, when the lubricating oil in the used lubricating oil tank 30 runs out, remove the used lubricating oil tank 30 bag and replace it with a spare bag (a bag filled with lubricating oil). By doing so, the lubricating oil supply unit 20 can be replenished in a short time.
  • the above-described spare bag body can be filled with lubricating oil in a state managed by a lubricating oil manufacturer or the like. In this way, it is possible to reduce the probability of occurrence of problems during filling, such as the entry of foreign matter into the bag.
  • bearing device described above is an inner ring rotation. Further, although the rotation center is the horizontal axis, it may be the vertical axis.
  • the lubricant can be supplied from the lubricant tank 30 to the bearing 11 by controlling the operation of the pump 29 by the control circuit 27.
  • the driving timing of the pump 29 can be performed when the electric power generated in the power generation unit 25 is stored in a power storage unit (for example, a capacitor) in the power supply circuit 26 and the voltage of the power storage unit reaches a certain voltage. . Further, in order to extend the lubrication life of the bearing 11 filled with grease and to increase the time until maintenance, it is desirable to drive the pump 29 every time a predetermined interval time has elapsed.
  • a power storage unit for example, a capacitor
  • a predetermined accumulation time (delay time) is added (that is, a delay time from the time t1 to the time t2 is added).
  • the pump 29 is driven by the electric power stored in the power storage unit at time t2. In this way, it is possible to manage the supply interval of the lubricating oil to be longer than the time when the voltage of the power storage unit reaches a predetermined voltage (for example, full charge).
  • the machine tool spindle 50 includes a rotating shaft 51, a spindle housing 52 arranged so as to surround the rotating shaft 51, and the spindle housing 52.
  • An outer peripheral housing 53 disposed on the outer periphery and a bearing device that rotatably holds the rotating shaft 51 with respect to the spindle housing 52 are mainly provided.
  • Two bearing devices are arranged on the outer periphery of the rotating shaft 51.
  • the inner ring 14 and the inner ring spacer 34 of the bearing in the bearing device are fitted and fixed to the side surface of the rotating shaft 51.
  • the outer ring 13 of the bearing and the outer ring spacer 33 are fitted and fixed to the inner peripheral surface of the spindle housing 52.
  • the bearing including the inner ring 14, the outer ring 13 and the rolling elements 15 that are balls arranged between the inner ring 14 and the outer ring 13 is an angular ball bearing.
  • the lubricating oil supply unit 20 is disposed between the inner ring spacer 34 and the outer ring spacer 33 disposed so as to be adjacent to the bearing.
  • other spacers are fitted and fixed to the rotating shaft 51 and the spindle housing 52, and are connected to the inner ring 14 and the outer ring 13. It has been hit.
  • a through-hole penetrating the housing main body 21 (see FIG. 2), the outer ring spacer 33, the spindle housing 52 and the outer peripheral housing 53 is formed.
  • a flat portion is provided on the surface of the outer peripheral housing 53 at the outer peripheral end portion of the through hole, and a pedestal 57 is disposed on the flat portion.
  • An output board 56 is disposed on the pedestal 57.
  • the output board 56 and the control circuit 27 of the lubricating oil supply unit 20 are electrically connected by, for example, a contact probe 54.
  • the contact probe 54 is disposed inside the through hole.
  • the contact probe 54 contacts an electrode pad (not shown) of the control circuit 27, and the other end of the contact probe 54 is connected to the output substrate 56 by a conductive line 55.
  • the contact probe 54 may be connected and fixed to the output substrate 56 side.
  • the output board 56 and the control circuit 27 may be connected by wire as described above, but are connected using other connection means (for example, optical communication means using a light emitting element and a light receiving element). It may be.
  • a cover member 58 is fixed to the pedestal 57 so as to cover the output substrate 56 disposed on the pedestal 57.
  • a battery as a power source for driving the circuit of the output board 56 and a storage unit are arranged.
  • the battery for example, a coin battery or a button battery can be used. It is desirable to use a lithium battery as the battery.
  • a holder for fixing such a battery is disposed on the surface of the output substrate 56.
  • the storage unit for example, a holding unit (slot) for connecting and fixing a card-type external storage medium and an external storage medium fixed to the holding unit in a removable manner can be used.
  • the external storage medium any conventionally known storage medium such as a memory card can be used.
  • the cover member 58 is formed with a U-shaped long hole (a hole in which the fixing bolt is disposed) so that the cover member 58 can be removed from the pedestal 57 simply by loosening the fixing bolt as a connecting member to the pedestal 57.
  • the battery and the external storage medium can be replaced with the cover member 58 removed from the pedestal 57.
  • the output board 56 sealed by the pedestal 57 and the cover member 58 constitutes a main part of the voltage monitoring unit.
  • the pedestal 57 and the cover member 58 can be added with an arbitrary waterproof structure in order to prevent intrusion of coolant or the like used during processing using the processing machine spindle.
  • As the waterproof structure for example, packing, O-ring, caulking, resin mold or the like can be used.
  • the above-described machine tool spindle 50 is connected to the bearing 11 (see FIG. 2) including the inner ring 14, the outer ring 13, and the rolling elements 15 as described above, and includes a control unit having a control circuit 27 (see FIG. 1). And a lubricating oil supply unit including an external output unit 70 that is a voltage monitoring unit connected to the control unit through a connection line (contact probe 54).
  • the unit main body includes a control unit including a control circuit 27, a power supply unit including a power generation unit 25 (see FIG. 1) and a power supply circuit 26 (see FIG. 1), a lubrication including a power supply circuit 26, a drive circuit 28, and a pump 29.
  • An oil supply part and a lubricating oil holding part are included.
  • the control unit is connected to the power supply unit and the lubricating oil supply unit, controls the supply state of the lubricating oil in the lubricating oil supply unit, and acquires data regarding the supply state of the lubricating oil. Examples of the data include the supply timing of the lubricating oil, the supply interval of the lubricating oil, and data on the voltage (power storage voltage) in the power supply circuit (specifically, the power storage unit) when the pump 29 is operated.
  • any configuration can be adopted.
  • an arithmetic unit microcomputer installed in the control circuit 27 and the output board 56.
  • the calculation unit may be connected by a connection line.
  • the arithmetic unit of the control circuit 27 is connected to a power source or a ground unit by wiring or the like.
  • the output board 56 the calculation unit is connected to the battery and the storage unit.
  • a signal indicating data such as voltage (a signal transmitted from the control circuit 27) can be transmitted from the calculation unit to the storage unit.
  • the storage unit of the output board 56 stores data relating to the supply state of the lubricating oil transmitted from the control circuit 27.
  • Arbitrary timing can be adopted as the timing at which the data is transmitted from the control circuit 27 to the output board 56.
  • the data may be transferred from the control circuit 27 to the output board 56 when the memory element or the like provided in the circuit 27 is filled with the data.
  • the data includes time change data of the storage voltage of the power supply unit
  • the data is stored in an external storage medium via the storage unit of the output board 56, and the data is taken into an external computer or the like using the external storage medium. be able to. In this way, it is possible to check the state of the lubricating oil supply unit (power generation state, operation state of the pump 29, etc.) on an external computer.
  • the machine tool spindle 50 which is an example of the machine apparatus shown in FIGS. 4 and 5 has a rotary shaft 51 connected to a predetermined drive shaft and is rotatable with respect to the spindle housing 52. And in the bearing apparatus which supports the said rotating shaft 51, lubricating oil is regularly supplied with respect to the bearing 11 (refer FIG. 2) by the lubricating oil supply unit. For this reason, the reliability and durability of the machine tool spindle 50 are improved.
  • the bearing device according to the second embodiment basically has the same configuration as the bearing device shown in FIGS. 1 to 3 except that the outer peripheral surface of the inner ring 14 extends from the end in the axial direction of the bearing 11 to the inner ring. It differs in that it includes an inclined portion 14a that approaches the outer ring as it goes to the running surface.
  • the inclined portion 14a is inclined with respect to the axial direction so as to approach the outer ring 13 from the end in the axial direction of the inner ring 14 toward the inner ring rolling surface.
  • the inclination angle ⁇ 1 with respect to the axial direction of the inclined portion 14a is, for example, not less than 5 ° and not more than 45 °. Further, the lower limit of the inclination angle ⁇ 1 may be 10 ° or 15 °. Further, the upper limit of the inclination angle ⁇ 1 may be 40 ° or 35 °.
  • a concave portion 14b is formed in the inclined portion 14a.
  • the recess 14 b is a circumferential groove extending in the circumferential direction of the bearing 11.
  • the depth of the recess 14b is, for example, not less than 0.1 mm and not more than 2 mm.
  • the lower limit of the depth of the recess 14b may be 0.2 mm or 0.3 mm.
  • the upper limit of the depth of the recess 14b may be 1.8 mm, 1.5 mm, or 1.0 mm.
  • the shape of the recessed part 14b in the cross section along the axial direction of the bearing 11 may be semicircular, and may be V-shaped.
  • the shape of the recess 14b in the cross section may include a curved line or may include a straight line.
  • the nozzle member 37 includes a surface portion that faces the inclined portion 14 a of the inner ring 14 of the bearing 11.
  • the tip end portion 38 of the nozzle member 37 is an opening formed in the surface portion, and is formed so as to face the inclined portion 14a.
  • the tip of the nozzle hole 37a is disposed at a position facing the recess 14b of the inclined portion 14a.
  • the position of the recess 14b may be a position adjacent to the inner ring rolling surface (for example, a position closer to the inner ring rolling surface than the axial end of the cage 16).
  • the surface of the nozzle member 37 facing the inclined portion 14a extends from the end of the inner ring 14 to a position adjacent to the inner ring rolling surface (for example, a position closer to the inner ring rolling surface than the axial end of the cage 16). It may be stretched.
  • the distance between the surface of the nozzle member 37 facing the inclined portion 14a and the inclined portion 14a is determined by taking into account the gap between the surface of the nozzle member 37 and the inclined portion 14a in consideration of the base oil clay. It can be set as appropriate so that the base oil can easily flow to the rolling element 15 side by capillary action.
  • the distance can be, for example, not less than 0.1 mm and not more than 1 mm.
  • the lower limit of the distance may be 0.2 mm or 0.3 mm.
  • the upper limit of the distance may be 0.9 mm, 0.7 mm, or 0.6 mm.
  • the operation of the bearing device according to the second embodiment is basically the same as the operation of the bearing device 10 according to the first embodiment, except that the supply unit supplies lubricating oil toward the recess 14b of the inclined portion 14a. It is different.
  • the lubricating oil supplied to the inside of the bearing 11 through the tip portion 38 of the nozzle member 37 is first temporarily stored in the concave portion 14b of the inclined portion 14a. Thereafter, the lubricating oil flows into the gap between the inclined portion 14 a of the inner ring 14 and the surface of the nozzle member 37 due to the centrifugal force generated by the rotation of the inner ring 14. Then, due to the centrifugal force (and capillary action), the lubricating oil flows through the gap toward the rolling element 15 side. In this way, the lubricating oil supplied to the inside of the bearing 11 is supplied to the contact portion between the rolling element 15 and the inner ring 14 and the outer ring 13. As a result, the lubrication performance of the bearing 11 can be maintained for a long time.
  • the nozzle member 37 is formed such that the root portion connected to the distal end portion of the discharge tube 32 and the distal end portion 38 extend along the straight line A2. That is, the nozzle member 37 is formed in a straight line, but is not limited thereto.
  • the bearing 11 is provided so that lubricating oil can be supplied into the bearing 11 from an angle of 0 ° or more and 90 ° or less with respect to the circumferential direction R of the bearing 11 (that is, a tangent of the bearing 11 in the circumferential direction R).
  • the nozzle member 37 may have a bent shape.
  • the nozzle member 37 may have, for example, a portion extending from the root portion along the axial direction of the bearing 11 and a tip portion 38 that is bent with respect to the portion so as to form the angle ⁇ . . That is, the discharge tube 32 and the nozzle member 37 may have an arbitrary shape as long as the angle ⁇ is not less than 0 ° and not more than 90 °. Even if it does in this way, there can exist an effect similar to the bearing apparatus which concerns on Embodiment 1 and Embodiment 2.
  • the bearing device 10 includes a bearing 11 and a lubricating oil supply unit 20 connected to the bearing 11.
  • the bearing 11 has an outer ring 13 having an outer ring rolling surface on the inner circumferential surface and an inner ring rolling surface on the outer circumferential surface, and is disposed inside the outer ring 13 so that the inner ring rolling surface faces the outer ring rolling surface.
  • An inner ring 14 and a plurality of rolling elements 15 in contact with the outer ring rolling surface and the inner ring rolling surface and arranged side by side on an annular track.
  • the lubricating oil supply unit 20 includes a holding unit (lubricating oil tank 30) that holds the lubricating oil supplied to the inside of the bearing 11, and a supplying unit that supplies the lubricating oil from the holding unit to the inside of the bearing 11 (the drive circuit 28, The pump 29, the discharge tube 32, and the nozzle member 37), and the electric power generation part 25 which generate
  • the supply unit is operated by electric power generated in the power generation unit 25, and the supply unit supplies lubricating oil into the bearing 11 from an angle of 0 ° or more and 90 ° or less with respect to the circumferential direction R of the bearing 11.
  • a high-speed swirling air flow along the circumferential direction R is generated in the vicinity of the rolling elements 15 that rotate at high speed along the circumferential direction R.
  • the lubricating oil supplied to the inside of the bearing 11 from the angle of 0 ° to 90 ° with respect to the circumferential direction R of the bearing 11 is drawn into the raceway surface by the negative pressure generated in the swirling airflow. It becomes easy.
  • the bearing device 10 that can reliably supply the lubricating oil from the lubricating oil supply unit 20 to the contact portion between the rolling element 15, the inner ring 14, and the outer ring 13, and that can be stably operated for a long time.
  • the supply portion includes a nozzle (nozzle member 37) for supplying lubricating oil into the bearing 11, and a straight line A2 along the extending direction of the tip portion 38 of the nozzle member 37 and a tangent line A1 in the circumferential direction of the bearing. Is preferably 0 ° or more and 90 ° or less.
  • the lubricating oil supplied into the bearing 11 from the tip portion 38 of the nozzle member 37 provided so that the angle ⁇ is 0 ° or more and 90 ° or less is generated in the swirling airflow. It becomes easy to be drawn into the raceway surface by the negative pressure. As a result, it is possible to obtain the bearing device 10 that can reliably supply the lubricating oil from the lubricating oil supply unit 20 to the contact portion between the rolling element 15, the inner ring 14, and the outer ring 13, and that can be stably operated for a long time.
  • the tip portion 38 of the nozzle member 37 is provided in the supply portion so as to satisfy the angle ⁇ , the degree of freedom of the shapes of the discharge tube 32 and the nozzle member 37 can be increased.
  • the bearing 11 may include a cage 16 that holds the rolling elements 15, and the position of the tip of the nozzle may be located closer to the center of the cage than the end surface of the cage in the axial direction of the bearing 11.
  • the lubricating oil can be reliably supplied from the lubricating oil supply unit 20 to the contact portion between the rolling element 15 and the inner ring 14 and the outer ring 13.
  • the bearing device 10 that can be stably operated for a long time can be obtained.
  • the outer peripheral surface of the inner ring 14 includes an inclined portion 14a that approaches the outer ring 13 from the end portion in the axial direction of the bearing 11 toward the inner ring rolling surface, and the supply unit directs the lubricant toward the inclined portion 14a of the inner ring 14. You may supply.
  • the inclined portion 14a may be formed with a concave portion 14b, and the supply portion may supply lubricating oil toward the concave portion 14b.
  • the lubricating oil supplied from the supply unit can be temporarily stored in the concave portion 14b, and then can be reliably supplied to the contact portion between the inner ring rolling surface and the rolling element 15 through the inclined portion 14a. Further, since the lubricating oil can be stored in the concave portion 14b, the lubricating oil is continuously supplied from the concave portion 14b to the contact portion even when the lubricating oil from the supply portion is intermittently supplied. Is possible.
  • the depth of the recess 14b may be not less than 0.1 mm and not more than 2 mm. In this case, the lubricating oil supplied from the supply unit can be reliably stored in the recess 14b.
  • the inclination angle ⁇ 1 of the inclined portion 14a with respect to the axial direction of the bearing 11 may be not less than 5 ° and not more than 45 °.
  • the lubricating oil can surely flow along the inclined portion 14 a by the centrifugal force generated by the rotation of the inner ring 14. For this reason, lubricating oil can be reliably supplied to the contact portion between the inner ring rolling surface and the rolling element 15.
  • the machine device (machine tool spindle 50) according to the present embodiment includes a rotation shaft 51, a housing (spindle housing 52) disposed on the outer peripheral side of the rotation shaft 51, and the rotation shaft 51 rotatable relative to the housing.
  • the bearing device 10 is supported. By doing so, the bearing device 10 can operate stably for a long period of time, and as a result, the mechanical apparatus can be operated stably for a long period of time.
  • the present invention is particularly advantageously applied to a bearing device including a lubricating oil supply unit having a power generation unit and a mechanical device including the bearing device.

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Abstract

　長期に安定して動作させることが可能な軸受装置および当該軸受装置を適用した機械装置を提供する。軸受装置（１０）は、軸受（１１）と、当該軸受（１１）に接続された潤滑油供給ユニット（２０）とを備える。軸受（１１）は、外輪（１３）と、外周面に内輪転走面を有し、外輪（１３）の内側に配置される内輪（１４）と、内輪転走面に接触し、円環状の軌道上に並べて配置される複数の転動体（１５）とを含む。潤滑油供給ユニット（２０）は、軸受（１１）の内部に潤滑油を供給する供給部（駆動回路、ポンプ、およびノズル部材（３７））と、電力を発生させる発電部とを含む。供給部は発電部において発生させた電力により作動し、供給部は軸受（１１）の周方向（Ｒ）に対して０°以上９０°以下の角度から軸受（１１）の内部に潤滑油を供給する。

Description

軸受装置および機械装置
　この発明は軸受装置および機械装置に関し、より特定的には、軸受に隣接して当該軸受内部に潤滑油を供給する潤滑油供給ユニットが設置された軸受装置および機械装置に関する。
　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（特開２０１４－３７８７９号公報（特許文献１）参照）。特許文献１に開示された軸受装置は、軸受に隣接する間座内に配置された潤滑油タンクからポンプを間欠的に動作させることにより、軸受に潤滑油を長期間安定して供給できるとしている。
特開２０１４－３７８７９号公報
　上記特許文献１に開示された装置では、潤滑油の供給を長期間実施できると思われるものの、軸受装置の内部へ潤滑油を供給する位置や、軸受装置の内部に供給された潤滑油を転動体と内輪および外輪との接触部へ効率的に導入し、軸受潤滑に寄与させるための構造などについては特に言及されていない。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、供給された潤滑油を軸受潤滑に確実に寄与させることにより、長期に安定して動作させることが可能な軸受装置および当該軸受装置を適用した機械装置を提供することである。
　本発明の一実施形態に係る軸受装置は、軸受と、当該軸受に接続された潤滑油供給ユニットとを備える。軸受は、内周面に外輪転走面を有する外輪と、外周面に内輪転走面を有し、内輪転走面が外輪転走面に対向するように外輪の内側に配置される内輪と、外輪転走面および内輪転走面に接触し、円環状の軌道上に並べて配置される複数の転動体とを含む。潤滑油供給ユニットは、軸受の内部に供給される潤滑油を保持する保持部と、保持部から軸受の内部に潤滑油を供給する供給部と、電力を発生させる発電部とを含む。供給部は発電部において発生させた電力により作動し、供給部は軸受の周方向に対して０°以上９０°以下の角度から前記軸受の内部に前記潤滑油を供給する。
　本発明の一実施形態に係る機械装置は、回転軸と、回転軸の外周側に配置されたハウジングと、ハウジングに対して回転軸を回転可能に支持する、上記軸受装置とを備える。
　上記によれば、長期に安定して動作させることが可能な軸受装置および機械装置を提供できる。
実施形態１に係る軸受装置の側面模式図である。 図１の線分ＩＩ－ＩＩにおける断面模式図である。 図２の線分ＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面模式図である。 図１に示した軸受装置を適用した機械装置の断面模式図である。 図４に示した機械装置の断面模式図である。 実施形態２に係る軸受装置の断面模式図である。 実施形態１または実施の形態２に係る軸受装置の変形例を説明するための断面模式図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
　（実施の形態１）
　＜軸受装置の構成＞
　図１～図３を参照して、実施形態１に係る軸受装置を説明する。本実施形態に係る軸受装置１０は、転がり軸受装置であって、転がり軸受である軸受１１（図２参照）と、潤滑油供給ユニット２０（図２参照）と備える。潤滑油供給ユニット２０は、軸受１１の軸方向の一端部に突き当てられた外輪間座３３と内輪間座３４との間に組み込まれている。軸受１１と潤滑油供給ユニット２０とを備える軸受装置１０は、機械装置のたとえば回転軸とハウジングとの間に組み込まれて使用される。機械装置に上記軸受装置１０が組込まれる場合、たとえば軸受１１の他端部にも他の間座が突き当ててもよい。この場合、上記外輪間座３３と内輪間座３４および他の間座によって軸受１１の軸方向の位置決めを行うことができる。
　軸受１１は、たとえば回転側の軌道輪である内輪１４と、たとえば固定側の外輪１３と、これらの内輪１４と外輪１３との間に介在された複数の転動体１５と、複数の転動体１５を一定間隔に保持する保持器１６と、当該保持器１６の外周側に配置されたシール部材とを主に備える。軸受１１としては、たとえば、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、あるいは円筒ころ軸受などを用いることができる。軸受１１には、予め所望のグリースが封入される。上記シール部材は、外輪間座３３などが配置された側と反対側の端部に配置される。
　軸受１１の内輪１４では、外周面に転動体１５が接触する内輪転走面が形成されている。
　内輪間座３４と外輪間座３３とから間座が構成されている。内輪間座３４は内輪１４の一方の端面に突き当てられる。外輪間座３３は外輪１３の一方の端面に突き当てられる。
　潤滑油供給ユニット２０は、円環状のハウジング内において円周方向に配置された、発電部２５、電源回路２６、制御回路２７、駆動回路２８、ポンプ２９、潤滑油タンク３０を主に備える。電源回路２６は充電部を含んでいてもよい。潤滑油タンク３０は、軸受１１に封入されているグリースの基油と同じ種類の潤滑油を貯留する。発電部２５、電源回路２６、制御回路２７、駆動回路２８、ポンプ２９、潤滑油タンク３０は、ハウジング本体２１内部において、円周方向に並ぶように配置されている。発電部２５は電源回路２６に接続されている。電源回路２６は制御回路２７に接続されている。制御回路２７は駆動回路２８に接続されている。駆動回路２８はマイクロポンプなどのポンプ２９を動作させるための回路である。駆動回路２８に接続されたポンプ２９には、潤滑油タンク３０の袋体に接続された吸込みチューブ３１と、当該ポンプ２９から軸受１１の内部に潤滑油を供給するための吐出チューブ３２とが接続されている。吐出チューブ３２は、任意の形状を有していればよく、直線状に形成されていてもよいし、屈曲または湾曲した形状であってもよい。
　吐出チューブ３２の先端部（ポンプ２９と接続された根元部と反対側の端部）には、図２に示すようにノズル部材３７が接続されている。ノズル部材３７において、吐出チューブ３２の先端部と接続されたノズル部材３７の一方端部（根元部）と、該一方端部の反対側に位置する他方端部（先端部３８）とは、直線Ａ２に沿って延びるように形成されている。ノズル部材３７の先端部３８は軸受１１の内部（転動体１５に隣接する位置、たとえば軸受１１の固定側の軌道輪と回転側の軌道輪との間）にまで延びている。ノズル部材３７の先端部３８の位置は、保持器１６の軸方向において潤滑油供給ユニット２０側に位置する端部１６Ｅより保持器１６の中心側に位置している。ノズル部材３７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。
　ノズル部材３７は、潤滑油供給ユニット２０の円環状のハウジングに接続されている。潤滑油供給ユニット２０の円環状のハウジングは、図２に示すように、軸受１１と反対側の面が開放された断面がカップ形状のハウジング本体２１と、このハウジング本体２１の開口部を閉塞し、ハウジング本体２１に対して着脱自在の蓋体２２とによって構成される。ノズル部材３７は、ハウジング本体２１における軸受１１に対向する面に接続されている。
　つまり、駆動回路２８、ポンプ２９、吐出チューブ３２およびノズル部材３７は、潤滑油供給ユニット２０における供給部を構成している。供給部（駆動回路２８、ポンプ２９、吐出チューブ３２およびノズル部材３７）は、軸受１１の周方向Ｒ（転動体１５（図２参照）の公転方向）に対して０°以上９０°以下の角度から軸受１１の内部に潤滑油を供給可能に設けられている。
　具体的には、軸受１１の周方向Ｒの接線Ａ１と、ノズル部材３７の先端部３８の延在方向（ノズル部材３７の先端部３８の軸方向）に沿った直線Ａ２との成す角度θが、０°以上９０°以下である。好ましくは、当該角度θは、０°以上９０°未満である。より好ましくは、当該角度θは、０°以上８０°以下である。より好ましくは、当該角度θは、０°以上７０°以下である。
　図１に示す制御回路２７は、たとえば潤滑油供給ユニット２０における潤滑油の供給状況に関するデータを取得するとともに、当該データを制御回路２７の外部へ（たとえば受信部としての出力基板５６（図５参照）へ）出力可能になっている。
　潤滑油供給ユニット２０の発電部２５としては、例えば、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。具体的には、発電部２５は、外輪間座３３に接続された熱伝導体２３ａと、内輪間座３４に配置された熱伝導体２３ｂと、熱伝導体２３ａと熱伝導体２３ｂとの間を接続するように配置され、熱伝導体２３ａ、２３ｂと密着固定された熱電素子２４（ペルチェ素子のゼーベック効果を利用した素子）とを有する。
　ここで、図２に示すように軸受装置１０として転がり軸受装置を使用する場合、転動体１５（図２参照）との摩擦熱により内輪１４と外輪１３の温度が上昇する。通常、外輪１３は機器のハウジングに組み込まれるため熱伝導により放熱される。そのため、内輪１４と外輪１３との間で温度差が生じる（外輪１３の温度に対して内輪１４の温度の方が高い）。その温度が各熱伝導体２３ａ、２３ｂに伝導される。熱伝導体２３ａ、２３ｂは、それぞれハウジング本体２１の内周面と外周面とを貫通するように配置されている。そのため、外輪間座３３を介して外輪１３と接続された熱伝導体２３ａ（ヒートシンク）と、内輪間座３４側（内輪１４側）に位置する熱伝導体２３ｂとの間に配置された熱電素子２４の両端面には温度差が生じる。このため、熱電素子２４ではゼーベック効果により発電を行うことができる。このような発電部２５を用いることにより、外部から潤滑油供給ユニットに電力を供給する必要がないため、工作機械用スピンドル５０へ外部から電力を供給するための電線を取り付ける必要がない。
　ハウジング本体２１の外周面を貫通する熱伝導体２３ａにおいて外輪間座３３の内周面に接する面には、熱導電性を考慮した接着剤を使用することが好ましい。なお、外輪１３側の熱伝導体２３ａの外周面の曲率半径は、外輪間座３３の内周面の曲率半径と実質的に同一にすることが好ましい。このようにすれば、外輪間座３３の内周面と熱伝導体２３ａの外周面とを密着させることができるので、熱伝導体２３ａと外輪間座３３および外輪１３との間で熱を効率的に伝えることができる。一方、内輪側の熱伝導体２３ｂの内周面（内輪間座３４と対向する面）は、内輪間座３４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２３ａ、２３ｂの体積を等しくすることが望ましい。また、内輪側の熱伝導体２３ｂの表面積を大きくすることが望ましい。
　なお、外輪間座３３の内周面と熱伝導体２３ａとの間、熱伝導体２３ａと熱電素子２４との間、熱電素子２４と内輪側の熱伝導体２３ｂとの間には、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２３ａ、２３ｂの材料としては、熱伝導率の高い金属を使用することが好ましい。例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などを用いることができるが、コスト面から銅を使用することが好ましい。なお、熱伝導体２３ａ、２３ｂの材料として銅を主成分とする銅合金を用いてもよく、銅を主成分とする焼結合金を用いてもよい。また、熱電素子２４に接続される熱伝導体は高温側のみに配置され、低温側については間座（外輪間座３３）に熱電素子２４を密着固定してもよい。
　発電部２５によって発生した（発電された）電荷は、電源回路２６に蓄電される。具体的には、当該電荷は電源回路２６（蓄電回路とも呼ぶ）に含まれる蓄電池やコンデンサなどの蓄電部に蓄電される。コンデンサとしては、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）を使用することが好ましい。
　制御回路２７は、駆動回路２８を介してポンプ２９の動作を制御するための制御部であって、制御プログラムが保持されるプログラム記憶部および当該プログラム記憶部と接続され当該制御プログラムを実行する演算部（マイコン）とを含む。制御回路２７により、軸受１１への潤滑油の供給開始時期、供給タイミング（インターバル）、潤滑油の供給のためのポンプ２９の駆動時間、潤滑油の供給量などを予め設定することができる。そして、このように潤滑油の供給状態を適切に保つことにより、軸受装置の潤滑寿命を延ばすことができる。
　駆動部としての駆動回路２８は、例えば、任意のセンサ（軸受温度センサ、軸受回転センサ、潤滑油残量センサ、潤滑油温度センサ等）を備えていてもよい。これらのセンサからの信号が駆動回路２８の演算部（マイコン）に入力され、軸受１１の温度及びその回転状況に応じてポンプ２９を自動制御し、潤滑油の供給量を調整してもよい。
　ポンプ２９は駆動回路２８を介して制御回路２７により制御される。ポンプ２９は、潤滑油タンク３０内の潤滑油を吸込みチューブ３１から吸引し、吸引した潤滑油を吐出チューブ３２およびノズル部材３７を介して軸受１１の内部へ供給する。
　潤滑油供給ユニット２０の円環状のハウジングを構成するハウジング本体２１と蓋体２２とは、任意の材料により構成してもよいが、たとえば樹脂材料、より好ましくは熱可塑性樹脂により構成してもよい。上記ハウジングを構成する材料としては、たとえばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等を用いることができる。また、ハウジング本体２１と蓋体２２とは同種の材料により構成されてもよいが、異なる材料により構成してもよい。
　ハウジングの蓋体２２は、ハウジング本体２１に対し、固定部材の一例としてのネジにより固定されてもよい。蓋体２２をハウジング本体２１に固定することにより、ハウジング本体２１と蓋体２２とにより囲まれたハウジング内部を密閉することができる。なお、固定部材としてのネジが固定されているタップ穴３５から当該ネジを外して、蓋体２２を取り除くことができる。このようにすれば、潤滑油供給ユニット２０全体を軸受装置１０から取外すことなく、ハウジング本体２１内に収納されている潤滑油タンク３０に、潤滑油を補充することができる。
　ハウジング本体２１の外周面は、外輪間座３３の内周面に固定されていてもよい。当該ハウジング本体２１の外周面と外輪間座３３との間はたとえば接着剤によって接着固定されていてもよい。ハウジング本体２１を接着固定する接着剤は、たとえばエポキシ樹脂等を使用してもよい。なお、ハウジング本体２１（つまり潤滑油供給ユニット２０）は軸受１１の静止輪に固定されていてもよい。なお、ハウジング本体２１と内輪間座３４との間には隙間３６が形成されていてもよい。
　ハウジング本体２１内に収納する潤滑油タンク３０は、柔軟性を有する樹脂製の袋体により構成してもよい。潤滑油タンク３０は、円環状のハウジング本体２１に沿って円弧状に配置されていてもよい。
　潤滑油タンク３０を構成する樹脂製の袋体は、例えば、樹脂シートを重ね、外周部を熱溶着して形成して構成してもよい。潤滑油タンク３０の外周部が熱溶着された部分となっていてもよい。
　潤滑油タンク３０の袋体には、ポンプ２９と接続する吸込みチューブ３１を設ける。吸込みチューブ３１は、潤滑油タンク３０の袋体を熱溶着により形成する際に、当該袋体を形成するために重ね合わせた樹脂シートの間に挟み込んで熱溶着する。このようにして、吸込みチューブ３１を袋体と一体化することができる。
　なお、潤滑油タンク３０を構成する袋体の構成としては、他の任意の構成を採用することができる。たとえば、袋体をブロー成形により形成してもよい。この場合、吸込みチューブ３１を袋体と一体にブロー成形してもよい。また、潤滑油タンク３０の袋体を上記のようにブロー成形すると、袋体が膨らんだ形状（袋状）になるため、当該袋体を成形後、袋状の部分を平たく成形することが望ましい。袋状の部分を平たく成形することにより、潤滑油の量が少なくなっても、潤滑油タンク３０から潤滑油を最後まで吐出することができる。すなわち、潤滑油タンク３０内の潤滑油をほとんど使い切ることができる。
　潤滑油タンク３０を形成する袋体の素材は、任意の材料を用いることができるが、たとえば樹脂材料を用いることが好ましい。潤滑油タンク３０の材料としては、たとえばナイロン、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、袋体内に収容される潤滑油に対する耐久性を有する材料であれば特に限定されない。
　潤滑油タンク３０の袋体に設ける吸込みチューブ３１は、ポンプ２９に対して取り外し可能に接続されていてもよい。吸込みチューブ３１をポンプ２９に対して取り外し可能にすることで、潤滑油タンク３０内の潤滑油の残量がなくなった場合に、吸込みチューブ３１をポンプ２９から外し、吸込みチューブ３１から袋体内に潤滑油を補充することができる。
　また、ポンプ２９に対して潤滑油タンク３０の袋体を取り外し可能にしておくことで、潤滑油を充填した予備の袋体を準備しておき、当該袋体を交換することができる。たとえば、使用中の潤滑油タンク３０内の潤滑油がなくなったときに、使用済みの潤滑油タンク３０の袋体を取り外し、予備の袋体（潤滑油が内部に充填された袋体）に交換することにより、潤滑油供給ユニット２０における潤滑油の補充を短時間で行うことができる。
　また、上述した予備の袋体への潤滑油の充填は、潤滑油製造メーカなどにおいて管理された状態で実施できる。このようにすれば、袋体内への異物の侵入といった充填時における不具合の発生確率を低減できる。なお、予備の袋体を保管しているときには、予備の袋体の吸込みチューブ３１に蓋を装着しておくことが好ましい。このようにすれば、保管中の袋体の内部に異物が混入することを防止できる。
　なお、上記の軸受装置は内輪回転である。また、回転中心を横軸としたが、縦軸としてもよい。
　＜軸受装置の動作＞
　軸受１１および潤滑油供給ユニット２０を含む軸受装置１０では、制御回路２７によりポンプ２９の動作を制御することにより、潤滑油タンク３０から軸受１１に潤滑油を供給することができる。
　ポンプ２９の駆動のタイミングは、発電部２５で発生した電力が電源回路２６における蓄電部（たとえばコンデンサ）に蓄電され、当該蓄電部の電圧が一定の電圧に達した時点で行なうことが可能である。さらに、グリースを封入した軸受１１の潤滑寿命を長くし、メンテナンスまでの時間を長くするために、ポンプ２９を所定のインターバル時間が経過した時点毎に駆動することが望ましい。
　例えば、ポンプ２９を駆動するために必要な電圧に蓄電部の電圧が達する（あるいは満充電になる）までの充電時間が、必要とする潤滑油の供給タイミングよりも早い場合には、蓄電部の電圧が所定の電圧に達した（つまり満充電状態に達した）時点ｔ１の後も、所定時間の蓄電時間（遅延時間）を加えて（つまり時点ｔ１から時点ｔ２までの遅延時間を加えて）、時点ｔ２において蓄電部に蓄積された電力によりポンプ２９を駆動する。このようにして、蓄電部の電圧が所定の電圧（たとえば満充電）に達する時間より、潤滑油の供給インターバルを長くするように管理できる。
　＜機械装置の構成＞
　図４および図５を参照して、本実施形態に係る軸受装置を適用した機械装置の一例である工作機用スピンドルの構成を説明する。
　図４および図５に示すように、本実施形態に係る工作機械用スピンドル５０は、回転軸５１と、当該回転軸５１の周囲を囲むように配置されたスピンドルハウジング５２と、当該スピンドルハウジング５２の外周に配置された外周ハウジング５３と、回転軸５１をスピンドルハウジング５２に対して回転可能に保持する軸受装置とを主に備える。回転軸５１の外周には２つの軸受装置が配置されている。軸受装置における軸受の内輪１４および内輪間座３４が回転軸５１の側面に嵌合固定されている。また、軸受の外輪１３および外輪間座３３がスピンドルハウジング５２の内周面に嵌合固定されている。なお、上記内輪１４、外輪１３および当該内輪１４と外輪１３との間に配置された玉である転動体１５を含む軸受はアンギュラ玉軸受である。当該軸受に隣接するように配置された内輪間座３４および外輪間座３３の間には、潤滑油供給ユニット２０が配置されている。また、２つの軸受の間（潤滑油供給ユニットが配置された側と反対側）には他の間座が回転軸５１およびスピンドルハウジング５２に嵌合固定されるとともに、内輪１４と外輪１３とに突き当てられている。
　潤滑油供給ユニットの制御回路２７と対向する領域には、ハウジング本体２１（図２参照）、外輪間座３３、スピンドルハウジング５２および外周ハウジング５３を貫通する貫通穴が形成されている。この貫通穴の外周側端部には、外周ハウジング５３の表面に平面部が設けられ、当該平面部上に台座５７が配置されている。当該台座５７上に出力基板５６が配置されている。出力基板５６と潤滑油供給ユニット２０の制御回路２７とは、たとえばコンタクトプローブ５４により電気的に接続されている。コンタクトプローブ５４は上記貫通穴の内部に配置されている。コンタクトプローブ５４の一方端は制御回路２７の電極パッド（図示せず）に接触するとともに、コンタクトプローブ５４の他方端は導電線５５により出力基板５６と接続されている。コンタクトプローブ５４は出力基板５６側に接続固定されていてもよい。また、出力基板５６と制御回路２７とは、上記のように有線接続されていてもよいが、他の接続手段（たとえば発光素子と受光素子とを用いた光通信手段など）を用いて接続されていてもよい。
　台座５７上に配置された出力基板５６を覆うように、カバー部材５８が台座５７に固定されている。出力基板５６上には、出力基板５６の回路を駆動するための電源である電池と、記憶部とが配置されている。電池としては、たとえばコイン型電池やボタン型電池を用いることができる。電池としてリチウム電池を用いることが望ましい。出力基板５６の表面にはこのような電池を固定するためのホルダが配置されている。また、記憶部としては、たとえばカード型の外部記憶媒体を接続固定するための保持部（スロット）と当該保持部に着脱可能に固定された外部記憶媒体とを用いることができる。外部記憶媒体としてはメモリカードなど従来周知の任意の記憶媒体を利用できる。
　カバー部材５８は、台座５７との接続部材である固定ボルトを緩めるだけで台座５７から取り外せるように、Ｕ字形状の長穴部（固定ボルトを配置する穴）が形成されている。上記電池や外部記憶媒体の交換などは、カバー部材５８を台座５７から取り外した状態で行うことができる。
　台座５７とカバー部材５８とにより密閉された上記出力基板５６が電圧監視ユニットの主要部を構成する。台座５７とカバー部材５８とは、加工機スピンドルを用いた加工時に使用されるクーラントなどの侵入を防ぐため、任意の防水構造を付加することができる。防水構造としては、たとえばパッキング、Ｏリング、コーキング、樹脂モールドなどを用いることができる。
　また、上述した工作機械用スピンドル５０は、上述のように内輪１４、外輪１３、転動体１５を含む軸受１１（図２参照）に接続され、制御回路２７（図１参照）を有する制御部を含むユニット本体部と、当該制御部と接続線（コンタクトプローブ５４）により接続された電圧監視ユニットである外部出力部７０とを含む潤滑油供給ユニットを備えている。ユニット本体部は、制御回路２７を含む制御部と、発電部２５（図１参照）および電源回路２６（図１参照）を含む電源部と、電源回路２６、駆動回路２８およびポンプ２９を含む潤滑油供給部と、潤滑油保持部（潤滑油タンク３０）とを含む。制御部は電源部および潤滑油供給部と接続され、潤滑油供給部における潤滑油の供給状態を制御するとともに潤滑油の供給状態に関するデータを取得する。当該データとしては、潤滑油の供給タイミングや潤滑油の供給間隔、またポンプ２９などを動作させたときの電源回路（具体的には蓄電部）における電圧(蓄電電圧）のデータなどが挙げられる。
　制御部の制御回路２７と外部出力部７０の出力基板５６との接続部の構成としては、任意の構成を採用できるが、たとえば制御回路２７に設置された演算部（マイクロコンピュータ）と出力基板５６の演算部とが接続線により接続されていてもよい。制御回路２７の演算部は配線などにより電源や接地部と接続されている。また、出力基板５６では、演算部は電池および記憶部と接続されている。演算部から記憶部へ電圧などのデータを示す信号（制御回路２７から伝送された信号）が送信可能になっている。
　上記のような構成により、出力基板５６の記憶部には制御回路２７から伝送された潤滑油の供給状況に関するデータが記憶される。当該データが制御回路２７から出力基板５６へ伝送されるタイミングとしては、任意のタイミングを採用できるが、たとえば制御回路２７の記憶部（演算部に含まれる記憶素子または演算部とは独立して制御回路２７に設けられている記憶素子など）が当該データで一杯になった時点で、制御回路２７から出力基板５６へデータを転送してもよい。当該データが電源部の蓄電電圧の時間変化データを含む場合、当該データを出力基板５６の記憶部を介して外部記憶媒体に保存し、外部記憶媒体を用いて当該データを外部のコンピュータなどに取り込むことができる。このようにすれば、外部のコンピュータ上で、潤滑油供給ユニットの状況（発電状態やポンプ２９の動作状態など）を確認する事ができる。
　＜機械装置の動作＞
　図４および図５に示した機械装置の一例である工作機械用スピンドル５０は、回転軸５１が所定の駆動軸に接続されてスピンドルハウジング５２に対して回転可能になっている。そして、当該回転軸５１を支持する軸受装置では、潤滑油供給ユニットにより軸受１１（図２参照）に対して定期的に潤滑油が供給される。このため、当該工作機械用スピンドル５０の信頼性および耐久性が向上する。
　（実施の形態２）
　図６を参照して、実施の形態２に係る軸受装置を説明する。実施の形態２に係る軸受装置は、基本的には図１～図３に示した軸受装置と同様の構成を備えるが、内輪１４の外周面が、軸受１１の軸方向における端部から内輪転走面に向かうにつれて外輪に近づく傾斜部１４ａを含む点で異なる。
　傾斜部１４ａは、内輪１４の軸方向における端部から内輪転走面に向かうにつれて外輪１３に近づくように、軸方向に対して傾斜している。傾斜部１４ａの軸方向に対する傾斜角度θ１は、たとえば５°以上４５°以下である。また、当該傾斜角度θ１の下限は、１０°であってもよく、１５°であってもよい。また、傾斜角度θ１の上限は、４０°であってもよく、３５°であってもよい。
　傾斜部１４ａには、凹部１４ｂが形成されている。凹部１４ｂは、軸受１１の周方向に伸びる円周溝である。凹部１４ｂの深さはたとえば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。凹部１４ｂの深さの下限は０．２ｍｍであってもよく、０．３ｍｍであってもよい。凹部１４ｂの深さの上限は１．８ｍｍであってもよく、１．５ｍｍであってもよく、１．０ｍｍであってもよい。また、軸受１１の軸方向に沿った断面における凹部１４ｂの形状は、半円状であってもよく、Ｖ字状であってもよい。上記断面における凹部１４ｂの形状は、曲線を含んでいてもよいが、直線を含んでいてもよい。
　ノズル部材３７は、軸受１１の内輪１４における傾斜部１４ａに対向する表面部分を含む。ノズル部材３７の先端部３８は、当該表面部分形成された開口部であって、傾斜部１４ａに面するように形成されている。また、ノズル孔３７ａの先端部は、傾斜部１４ａの凹部１４ｂと対向する位置に配置されている。凹部１４ｂの位置は、内輪転走面に隣接する位置（たとえば保持器１６の軸方向端部より内輪転走面寄りの位置）であってもよい。また、ノズル部材３７の傾斜部１４ａに対向する表面は、内輪１４の端部から内輪転走面に隣接する位置（たとえば保持器１６の軸方向端部より内輪転走面寄りの位置）にまで伸びていてもよい。
　なお、ノズル部材３７の傾斜部１４ａに対向する表面と当該傾斜部１４ａとの間の距離は、基油の粘土などを考慮し、ノズル部材３７の当該表面と傾斜部１４ａとの間の隙間を毛細管現象により基油が転動体１５側へ容易に流動できるように、適宜設定することができる。当該距離は、たとえば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることができる。当該距離の下限は０．２ｍｍであってもよく、０．３ｍｍであってもよい。当該距離の上限は０．９ｍｍであってもよく、０．７ｍｍであってもよく、０．６ｍｍであってもよい。
　＜軸受装置の動作＞
　実施の形態２に係る軸受装置の動作は基本的には実施の形態１に係る軸受装置１０の動作と同様であるが、供給部が潤滑油を傾斜部１４ａの凹部１４ｂに向けて供給する点で異なる。
　ノズル部材３７の先端部３８を介して軸受１１の内部に供給された潤滑油は、まず傾斜部１４ａの凹部１４ｂ内にいったん貯留される。その後、内輪１４の回転による遠心力により、内輪１４の傾斜部１４ａとノズル部材３７の表面との間の隙間に当該潤滑油が流動する。そして、上記遠心力（および毛細管現象）によって、当該隙間を転動体１５側に向かって潤滑油が流動する。このようにして、軸受１１の内部に供給された潤滑油は転動体１５と内輪１４および外輪１３との接触部へ供給される。この結果、軸受１１の潤滑性能を長期間維持することができる。
　実施の形態１および実施の形態２に係る軸受装置において、ノズル部材３７は、吐出チューブ３２の先端部と接続された根元部と先端部３８とが直線Ａ２に沿って延びるように形成されている、すなわちノズル部材３７は直線状に形成されているが、これに限られるものでは無い。図７を参照して、軸受１１の周方向Ｒに対して０°以上９０°以下の角度から軸受１１の内部に潤滑油を供給可能に設けられている（すなわち軸受１１の周方向Ｒの接線Ａ１と先端部３８の延在方向に沿った直線Ａ２との成す角度θが０°以上９０°以下である）限りにおいて、ノズル部材３７は屈曲した形状を有していてもよい。ノズル部材３７は、たとえば上記根元部から軸受１１の軸方向に沿って延びる部分と、上記角度θを形成するように当該部分に対して屈曲している先端部３８とを有していてもよい。つまり、吐出チューブ３２およびノズル部材３７は、上記角度θが０°以上９０°以下である限りにおいて、任意の形状を有していてもよい。このようにしても、実施の形態１および実施の形態２に係る軸受装置と同様の効果を奏することができる。
　上述した説明と一部重複する部分もあるが、本発明の実施形態の特徴的な構成を列挙する。
　本実施形態に係る軸受装置１０は、軸受１１と、当該軸受１１に接続された潤滑油供給ユニット２０とを備える。軸受１１は、内周面に外輪転走面を有する外輪１３と、外周面に内輪転走面を有し、内輪転走面が外輪転走面に対向するように外輪１３の内側に配置される内輪１４と、外輪転走面および内輪転走面に接触し、円環状の軌道上に並べて配置される複数の転動体１５とを含む。潤滑油供給ユニット２０は、軸受１１の内部に供給される潤滑油を保持する保持部（潤滑油タンク３０）と、保持部から軸受１１の内部に潤滑油を供給する供給部（駆動回路２８、ポンプ２９、吐出チューブ３２およびノズル部材３７）と、電力を発生させる発電部２５とを含む。供給部は発電部２５において発生させた電力により作動し、供給部は軸受１１の周方向Ｒに対して０°以上９０°以下の角度から軸受１１の内部に潤滑油を供給する。
　軸受１１の内部には、周方向Ｒに沿って高速回転する転動体１５の近傍に周方向Ｒに沿った高速の旋回気流が生じる。このとき、供給部により軸受１１の周方向Ｒに対して０°以上９０°以下の角度から軸受１１の内部に供給された潤滑油は、上記旋回気流内に生じる負圧によって軌道面に引き込まれ易くなる。その結果、転動体１５と内輪１４および外輪１３の接触部へ潤滑油供給ユニット２０から潤滑油を確実に供給でき、長期に安定して動作させることが可能な軸受装置１０を得ることができる。
　上記供給部は、軸受１１の内部に潤滑油を供給するためのノズル（ノズル部材３７）を含み、ノズル部材３７の先端部３８の延在方向に沿った直線Ａ２と軸受の周方向の接線Ａ１との成す角度θが０°以上９０°以下であるのが好ましい。
　このようにすれば、上記角度θが０°以上９０°以下となるように設けられているノズル部材３７の先端部３８から軸受１１の内部に供給された潤滑油は、上記旋回気流内に生じる負圧によって軌道面に引き込まれ易くなる。その結果、転動体１５と内輪１４および外輪１３の接触部へ潤滑油供給ユニット２０から潤滑油を確実に供給でき、長期に安定して動作させることが可能な軸受装置１０を得ることができる。
　また、供給部において、ノズル部材３７の先端部３８を上記角度θを満足するように設けておけば、吐出チューブ３２およびノズル部材３７などの形状の自由度を高めることができる。
　上記軸受１１は転動体１５を保持する保持器１６を含み、軸受１１の軸方向において、ノズルの先端部の位置は保持器の端面より保持器の中心側に位置してもよい。
　このようにすれば、転動体１５と内輪１４および外輪１３の接触部へ潤滑油供給ユニット２０から潤滑油を確実に供給できる。この結果、長期に安定して動作させることが可能な軸受装置１０を得ることができる。
　上記内輪１４の外周面は、軸受１１の軸方向における端部から内輪転走面に向かうにつれて外輪１３に近づく傾斜部１４ａを含み、供給部は、潤滑油を内輪１４の傾斜部１４ａに向けて供給してもよい。
　このようにすれば、傾斜部１４ａに潤滑油を供給することができるとともに、内輪１４が回転することで遠心力により当該傾斜部１４ａを潤滑油が流動し、内輪転走面と転動体１５との接触部に潤滑油を供給することができる。このため、潤滑油を転動体１５と内輪１４および外輪１３との間の潤滑に確実に寄与させることができるので、長期間安定して軸受装置１０を動作させることができる。
　上記軸受装置１０において、傾斜部１４ａには凹部１４ｂが形成されていてもよく、供給部は、潤滑油を凹部１４ｂに向けて供給してもよい。この場合、供給部から供給された潤滑油を一旦凹部１４ｂにおいて貯留し、その後傾斜部１４ａを伝って潤滑油を内輪転走面と転動体１５との接触部に確実に供給することができる。また、凹部１４ｂに潤滑油を貯留することができるので、供給部からの潤滑油が間欠的に供給される場合であっても、凹部１４ｂから連続的に潤滑油を上記接触部へ供給することが可能になる。
　上記軸受装置１０において、凹部１４ｂの深さは０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であってもよい。この場合、供給部から供給された潤滑油を凹部１４ｂにおいて確実に貯留することができる。
　上記軸受装置１０において、軸受１１の軸方向に対する傾斜部１４ａの傾斜角度θ１は５°以上４５°以下であってもよい。この場合、内輪１４の回転により発生する遠心力により、潤滑油を傾斜部１４ａに沿って確実に流動させることができる。このため、内輪転走面と転動体１５との接触部へ潤滑油を確実に供給することができる。
　本実施形態に係る機械装置（工作機械用スピンドル５０）は、回転軸５１と、回転軸５１の外周側に配置されたハウジング（スピンドルハウジング５２）と、ハウジングに対して回転軸５１を回転可能に支持する、上記軸受装置１０とを備える。このようにすれば、軸受装置１０が長期間安定して動作することができるため、結果的に機械装置を長期に安定して動作させることができる。
　以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、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を含むことが意図される。
　この発明は、発電部を有する潤滑油供給ユニットを含む軸受装置および当該軸受装置を備える機械装置に特に有利に適用される。
　１０　軸受装置、　１１　軸受、１３　外輪、１４　内輪、１４ａ　傾斜部、１４ｂ　凹部、１５　転動体、１６　保持器、２０　潤滑油供給ユニット、２１　ハウジング本体、２２　蓋体、２３ａ，２３ｂ　熱伝導体、２４　熱電素子、２５　発電部、２６　電源回路、２７　制御回路、２８　駆動回路、２９　ポンプ、３０　潤滑油タンク、３１　吸込みチューブ、３２　吐出チューブ、３３　外輪間座、３４　内輪間座、３５　タップ穴、３６　隙間、３７　ノズル部材、３８　先端部、４１　シール用溝、４２　シール部材、５０　工作機用スピンドル、５１　回転軸、５２　スピンドルハウジング、５３　外周ハウジング、５４　コンタクトプローブ、５５　導電線、５６　出力基板、５７　台座、５８　カバー部材、７０　外部出力部。

Claims (5)

  1. 　軸受と、
    　前記軸受に接続された潤滑油供給ユニットとを備え、
    　前記軸受は、
    　内周面に外輪転走面を有する外輪と、
    　外周面に内輪転走面を有し、前記内輪転走面が前記外輪転走面に対向するように前記外輪の内側に配置される内輪と、
    　前記外輪転走面および前記内輪転走面に接触し、円環状の軌道上に並べて配置される複数の転動体とを含み、
    　前記潤滑油供給ユニットは、
    　軸受の内部に供給される潤滑油を保持する保持部と、
    　前記保持部から前記軸受の内部に前記潤滑油を供給する供給部と、
    　電力を発生させる発電部とを含み、
    　前記供給部は前記発電部において発生させた電力により作動し、
    　前記供給部は前記軸受の周方向に対して０°以上９０°以下の角度から前記軸受の内部に前記潤滑油を供給する、軸受装置。
  2. 　前記供給部は、前記軸受の内部に前記潤滑油を供給するためのノズルを含み、
    　前記ノズルの先端部の延在方向に沿った直線と前記軸受の周方向の接線との成す角度が０°以上９０°以下である、請求項１に記載の軸受装置。
  3. 　前記軸受は前記転動体を保持する保持器を含み、
    　前記軸受の軸方向において、前記ノズルの先端部の位置は前記保持器の端面より前記保持器の中心側に位置する、請求項２に記載の軸受装置。
  4. 　前記内輪の前記外周面は、前記軸受の軸方向における端部から前記内輪転走面に向かうにつれて前記外輪に近づく傾斜部を含み、
    　前記供給部は、前記潤滑油を前記内輪の前記傾斜部に向けて供給する、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の軸受装置。
  5. 　回転軸と、
    　前記回転軸の外周側に配置されたハウジングと、
    　前記ハウジングに対して前記回転軸を回転可能に支持する、請求項１～４のいずれか１項に記載の軸受装置とを備える、機械装置。
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