JP2008087117A

JP2008087117A - 主軸潤滑装置

Info

Publication number: JP2008087117A
Application number: JP2006271596A
Authority: JP
Inventors: Naomitsu Yanohara; 直充矢野原
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2008-04-17
Also published as: US20080078620A1; DE102007047062A1

Abstract

【課題】工作機械において、機械周囲の温度変化を考慮した、主軸潤滑装置を提供する。
【解決手段】工作機械の主軸潤滑装置は、機械周囲の温度を検出する温度センサ1と、主軸の回転速度を検出する速度センサ5と、主軸の軸受に潤滑油を供給量可変に供給する供給手段3と、温度センサ1および速度センサ5の出力信号に基づいて、供給手段3による供給量を演算する演算手段2aとを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、工作機械の主軸の軸受を潤滑するための主軸潤滑装置に関する。

この種の主軸潤滑装置としては、主軸の軸受の外輪、内輪または軸受近傍のハウジングの温度を検出する温度センサと、主軸の回転速度を検出する速度センサと、主軸に潤滑油を供給量可変に供給する供給手段と、温度センサおよび速度センサの出力信号に基づいて、供給手段による供給量を演算する演算手段とを備えているものが知られている（例えば、特許文献１または特許文献２。）。

従来装置では、機械周囲の温度、すなわち、潤滑油供給装置の潤滑油貯蔵タンク、配管等の温度が変化し、潤滑油の温度が変化しても、潤滑油の粘度が変化した場合は考慮されていない。上記タンク、配管等には、カバー等が施されておらず、これらの周囲の温度と同じ温度となっている。軸受に供給するまでの潤滑油の温度は、それらの影響を受ける。

したがって、潤滑油の温度が変化し、主軸の回転速度は変化しなくても、機械周囲の温度が変化すると、主軸の軸受の温度が高くなり、最悪の場合、潤滑不良を起こして軸受が損傷する可能性があった。
特開２００４−７６７８３号公報特開平３−１９６９４２号公報

この発明の目的は、工作機械において、機械周囲の温度変化を考慮した、主軸潤滑装置を提供することにある。

この発明による工作機械の主軸潤滑装置は、機械周囲の温度を検出する温度センサと、主軸の回転速度を検出する速度センサと、主軸の軸受に潤滑油を供給量可変に供給する供給手段と、温度センサおよび速度センサの出力信号に基づいて、供給手段による供給量を演算する演算手段とを備えているものである。

この発明による工作機械の主軸潤滑装置では、機械周囲の温度を温度センサが検出し、温度センサおよび速度センサの出力信号に基づいて、主軸の軸受に適切な量の潤滑油が供給される。したがって、機械周囲の温度変化を考慮した、主軸潤滑装置が提供される。

さらに、演算手段による演算が、あらかじめ定められた計算式に基づいて常時行われるから、最適な潤滑油の供給量が自動的に演算される。

また、演算手段による演算が、あらかじめ定められた値を記録したデータベースから読出すことにより行われるようになされていてもよく、演算が少なくなって制御装置の負荷を軽くすることができる。

さらに、機械周囲の温度、主軸の回転速度によって決定された値に、軸受に潤滑油を供給する装置の経路に設置した、機械周囲の温度を考慮して潤滑油量を常時検出する装置からの情報を反映して、供給する潤滑油量を決定してもよい。

この発明によれば、工作機械において、機械周囲の温度変化を考慮した、主軸潤滑装置を提供することができる。

この発明の実施の形態を図面を参照しながらつぎに説明する。

図１を参照すると、主軸潤滑装置は、工作機械の主軸（図示しない）を支持しているころがり軸受4と、これに潤滑油を供給する潤滑油供給装置3と、潤滑油供給装置3を制御する制御装置2とを備えている。

潤滑油供給装置3は、潤滑油の吐出間隔を長短に変更することによって、供給量を変更しうるタイプのものである。潤滑油供給装置3は、供給管6によって軸受4の供給間座7に接続されている。

制御装置2は、センサ信号演算部2bおよび供給油量演算部2aを備えている。センサ信号演算部2bには、温度センサ1および速度センサ5の出力信号がそれぞれ入力される。温度センサ1によって、機械周囲の温度が検出される。速度センサ5によって、主軸の回転速度が検出される。センサ信号演算部2bによる演算結果に基づいて、供給油量演算部2aが潤滑油の適切供給量を演算する。この演算結果は、潤滑油供給装置3に取り込まれる。

以下に、供給油量演算部2aによって演算される潤滑油の供給量を自動的に求める様子を具体的に説明する。

主軸が回転していないときに、温度センサ5の情報は供給油量演算部2aに取り込まれているが、潤滑は行われず潤滑油供給装置3は停止している。

制御装置2より、主軸に回転指令が出されると、供給油量演算部2aにて機械周囲の温度と、主軸回転速度の関係から供給油量を決定し、潤滑油供給装置3は軸受4に潤滑油を供給する。

例えば、機械周囲の温度が高温で主軸回転速度がある速度以下の場合、油膜を形成してやるために、潤滑油を多く供給し、ある速度以上の場合は、潤滑油供給量が断続的にならない程度に、供給量を減らす。

潤滑油供給量の演算式をつぎに説明する。潤滑油供給装置3による潤滑油吐出間隔の設定時間をΔｔ、機械周囲の温度をＴとすると、潤滑油吐出間隔の設定時間Δｔは、次式で表される。

Δｔ＝Ａ×（１／Ｎ）^Ｂ×Ｔ_２ ^Ｃ＋Ｄ×Ｎ：（Ｔ＜Ｔ_２）
Δｔ＝Ａ×（１／Ｎ）^Ｂ×Ｔ^Ｃ＋Ｄ×Ｎ：（Ｔ_１＜Ｔ＜Ｔ_２）
Δｔ＝Ａ×（１／Ｎ）^Ｂ×Ｔ_１ ^Ｃ＋Ｄ×Ｎ：（Ｔ＞Ｔ_１）
ここに、Ｎ：回転速度、Ｔ_１：上限設定温度、Ｔ_２：下限設定温度、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：定数である。

上記式による演算結果が、図２に一例として示されている。縦軸が吐出間隔の設定時間Δｔ、横軸が機械周囲の温度Ｔである。

横軸が右に行くほど機械周囲の温度が高くなり、潤滑油の粘度が下がるため潤滑油吐出間隔を短くし、設定温度Ｔ_１以上で潤滑油吐出間隔はΔｔ_１になる。

また、回転速度の変化に伴い潤滑油吐出間隔も変化させ、回転速度が上がると吐出間隔を長くして潤滑油供給量を減少させ、回転速度が下がると吐出間隔を短くし、潤滑油供給量を増加させる。

この場合も回転速度Ｎmin、Nmaxがそれぞれの下限、上限で、それ以下、それ以上の回転速度では、Ｎmin、Nmaxの時と同じ吐出間隔とする。

以上の例では、吐出間隔の変化で供給量を変化させるようにしているが、単位時間当りの油量を直接求めるようにしてもよい。

潤滑油供給量を演算式からでなく、図３に示すデータベースによって決定しても良い。図３は、縦に並んだ機械周囲の温度と、横に並んだ軸受の回転速度とのそれぞれ条件における潤滑油吐出間隔を示すものである。例えば、機械周囲の温度が２０℃で、軸受回転速度が６０００ｒｐｍの場合、潤滑油吐出間隔は、１７．４ｍｉｎとなる。ここで、機械周囲の温度が２２℃で、軸受回転速度が７０００ｒｐｍの場合のように、図３に示す条件にあたはまらない場合、直線補完を行うと、潤滑油吐出間隔は、１８．３ｍｉｎとなる。このデータベースの値は、予め演算式で求めた値でもよいし、実験で求めた実測値でもよい。

図４に、潤滑油量を常時検出する装置の検出原理を示す。

この検出装置は、光を発生する光源８ａと、それを受光する受光板８ｂと、光源８ａおよび受光板８ｂに電源を供給する装置（図示略）と、光源８ａおよび受光板８ｂを制御する制御装置（図示略）とからなる。この装置は、図１に示す潤滑油供給配管６の、軸受４にできる限り近い位置に設置される。

この装置によれば、潤滑油供給配管６内を流れる空気と潤滑油の光透過率の違いを利用して、潤滑量が検出される。検出装置は、そこを、潤滑油が通過する場合、信号を出力し、空気が通過する場合、信号を出力しない。これにより、単位時間内に潤滑油供給配管内を流れる潤滑油量が分かる。

さらに、機械周囲の温度によって変化する潤滑油の粘度の影響により、上記装置によって検出される信号の変化を、機械周囲の温度を制御装置に取り込み、検出した値に反映する。例えば、機械周囲の温度が低くなり、潤滑油の粘度が上昇した場合、潤滑油供給配管６内を流れる潤滑油の粒が大きくなり、１回の検出に対する潤滑油量が多くなる。機械周囲の温度が高くなった場合はその逆である。前記機械周囲の温度、主軸の回転速度によって決定された値と、この装置で検出とした値を比較して、差異がある場合、同じ値となるように供給量を調整する。

上記検出装置は、光学式のものであるが、これに代わり、赤外線を利用したもの、磁界を利用したものを使用するようにしてもよい。

この発明による主軸潤滑装置の構成を示すブロック図である。機械周囲の温度と潤滑油吐出時間の関係を示すグラフである。潤滑油吐出間隔をデータベースとして示す表である。検出装置の検出原理を示す構成図である。

符号の説明

１温度センサ
２制御手段
３潤滑油供給装置
４軸受
５速度センサ

Claims

機械周囲の温度を検出する温度センサと、主軸の回転速度を検出する速度センサと、主軸の軸受に潤滑油を供給量可変に供給する供給手段と、温度センサおよび速度センサの出力信号に基づいて、供給手段による供給量を演算する演算手段とを備えている工作機械の主軸潤滑装置。
演算手段による演算が、あらかじめ定められた計算式に基づいて行われる請求項１に記載の工作機械の主軸潤滑装置。
演算手段による演算が、あらかじめ定められた値を記録したデータベースから読出すことにより行われる請求項１に記載の工作機械の主軸潤滑装置。
軸受に潤滑油を供給する装置の経路に、機械周囲の温度を考慮して潤滑油量を常時検出する装置を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずか１つに記載の工作機械の主軸潤滑装置。