主軸潤滑裝置的製作方法

2023-07-08 10:08:31 1

專利名稱：主軸潤滑裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據檢測所回收的潤滑油量來調整供給的潤滑 油的量至最佳的主軸的潤滑油供給裝置。
背景技術：
例如，工作機械的主軸被多個滾動軸承以能夠旋轉的方式支承。 軸承通常由內圏、外圏、多個滾動體和等間隔地保持滾動體的保持 架構成，並且滾動體以可移動的方式組裝在軸承中。內圏被壓入主 軸並同主軸一起旋轉，外圏被裝入殼體並由推蓋的推壓在軸向上處 於被固定的狀態。在軸承中封入或者注入潤滑油，使主軸在旋轉時 內圏和外圏與滾動體之間形成油膜。軸承的潤滑方法，公知的有潤 滑脂潤滑方式、油氣潤滑方式、油霧潤滑方式、噴射潤滑方式等。 各種潤滑方式中向軸承供給的潤滑油的量為，在潤滑脂潤滑方式中 取決於封入軸承中的潤滑脂裡所含潤滑油的含量，在油氣潤滑方式、 油霧潤滑方式和噴射潤滑方式中取決於設定的單位時間內由潤滑油 供給裝置供給的潤滑油的量。為了使主軸高精度地旋轉，有必要形 成均勻的油膜，所以必須調整向軸承供給的潤滑油的量至最佳狀態。 在這種情況下，對於脂潤滑方式來說難以調整潤滑油的量，另外， 就油氣潤滑方式、油霧潤滑方式和噴射潤滑方式而言，有必要在潤 滑油供給通路上確認潤滑油是否被均勻的供給。
為了改善這種狀態，公知有在潤滑油供給裝置和軸承之間的通 路上使用利用光學式傳感器等裝置來檢測異常發生的裝置。(例如，
參照專利文獻1和專利文獻2)
在該以往的裝置中，即使能夠確認向軸承供給的潤滑油的量， 但供給之後，也很難確認軸承滾動面和滾動體周邊存在的實際參與
潤滑的潤滑油的量。因此就會發生潤滑油量過多或者潤滑油量不足， 油膜變得不穩定，主軸難以進行高精度的旋轉，甚至最壞的情況可 能產生異常的發熱，造成軸承損傷。
另外還公知 一 種主軸裝置，具有在從軸承部回收的潤滑油的油 溫上升時對供給到上述軸承部的潤滑油量進行隨動控制的裝置。(例 如，參照專利文獻3)
在該以往的裝置中，難以判斷是由於油量不足引起溫度上升， 還是由於油量過多引起溫度上升，或者是在軸承附近安裝了電動機 的主軸中，由於電動機的影響引起溫度上升。
專利文獻1:日本特開2002-126909號7>報。 專利文獻2:日本實開平3-99300號公才艮。 專利文獻3:日本特開平11-166549號公報。

發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠將向主軸供給的潤滑油的量調 整至最佳的主軸潤滑裝置。
本發明的主軸潤滑裝置包括供給機構，供給量可變地向支承 主軸的軸承供給潤滑油；回收機構，從同一軸承回收由供給機構供 ^^的潤滑油；測定4幾構，測定由回收才幾構回收的潤滑油的回收量； 控制機構，根據測定機構的測定值，控制供給機構所供潤滑油的供 給量。
本發明的主軸潤滑裝置中，例如，當從主軸軸承回收的潤滑油 的量多時，能夠判斷成供給的潤滑油的量多而減少油量，相反，回 收的潤滑油的量少時，能夠通過增加供給的潤滑油的量，保持最佳 的潤滑狀態。
進一步，軸承具有夾持滾動體的內圈和外圏，並且在從外圏的 內周面向外周面的半徑方向上開有潤滑油排出孔，回收機構通過潤 滑油排出孔回收潤滑油，這時能夠更正確把握參與滾動面和滾動體 之間的油膜形成的潤滑油的量，另外，由於潤滑油的供給通路在軸
承的滾動面附近，所以能夠供給油膜形成所必須的最小限度的潤滑 油量。例如，在由外圈、內圏、滾動體、保持架構成的軸承中，可 在外圈滾動面的滾動體不通過的位置設置潤滑油供給用的貫通孔和 潤滑油回收用的貫通孔，對潤滑油的量進行調整。
另外，在主軸潤滑裝置上具有當測定機構的測定值超出預先設 定的範圍時使主軸旋轉停止的機構，這時能夠在軸承受損之前使主 軸停止。例如，預先設定從軸承回收的潤滑油的量的上限和下限的 閾值，當潤滑油的回收量比設定的閾值小或者大時，可以考慮潤滑 油供給裝置的故障、潤滑油供給通路的破損、潤滑油供給孔中塞入 異物、軸承的異常發熱等情況發生，由此停止主軸和各個裝置。
另外，主軸潤滑裝置上具有至少一個傳感器，根據從傳感器獲 得的信息使供給機構所供潤滑油的供給量得到調整，這時由回收的 潤滑油的量得到，在向軸承供給的潤滑油的量中，考慮到了從傳感 器得到的信息，從而更能夠得到與軸承狀態相當的潤滑油的量。例 如，可以考慮將檢測主軸的旋轉速度的傳感器安裝在主軸上。在主 軸的旋轉速度高時，潤滑油由於離心力向軸承滾動面以外飛散而使 回收的潤滑油的量變多，此時與主軸的旋轉速度低的情況相比，通 過使供給的潤滑油的量增多，使潤滑油供給量最佳。
另外，優選所述傳感器是溫度傳感器和主軸旋轉速度傳感器中 的至少一個。例如，可以考慮將檢測主軸旋轉速度的傳感器安裝在 主軸上。在主軸的旋轉速度高時，潤滑油由於離心力向軸承滾動面 以外飛散而使回收的潤滑油的量變多，此時與主軸的旋轉速度低的 情況相比，通過使供給的潤滑油的量增多，使潤滑油供給量最佳。 另外，可以考慮安裝溫度傳感器。潤滑油的粘度隨著軸承附近的溫 度、機械周圍的溫度而變化，溫度高時潤滑油的粘度變低，溫度低 時潤滑油的粘度變高。由於溫度高時回收的潤滑油的量變多，所以 與溫度低的情況相比，使供給的潤滑油的量增多。 (發明的效果)
根據本發明，由於根據參與軸承的油膜形成的軸承附近的潤滑
油的量決定供給的潤滑油的量，所以能夠將軸承的潤滑油的量調整 至最佳狀態。另外，由於監視潤滑油的回收量，所以在檢測潤滑油 供給裝置、潤滑油供給通路和軸承的異常時是有效果的。另外，通 過將溫度、主軸旋轉速度等從傳感器得到的信息反映到回收的潤滑 油的量，能夠決定最適合主軸的運轉狀態潤滑油的量。


圖1是本發明的主軸潤滑裝置的縱剖視圖。
圖2是將圖1的一部分放大表示的剖視圖。
圖3是將圖1中與圖2不同的部分放大表示的剖視圖。
圖4是表示同 一主軸潤滑裝置的潤滑油量傳感器的原理說明圖。
圖5是表示潤滑油供給量與潤滑油回收量的關係的圖表。
圖6是表示同一關係的表格。
圖7是表示主軸旋轉速度與機體溫度的關係的表格。 圖8是表示圖2所示潤滑油供給通路的變形例的、相當於圖2 的剖視圖。
圖9是表示圖3所示潤滑油排出通路的變形例的、相當於圖3 的剖視圖。 符號說明
11主軸
21 23專由7fc
72潤滑油供給裝置
74潤滑油量傳感器
75潤滑油回收裝置
76控制裝置
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明的實施方式進行說明。 在下面的說明中，左右以圖1為基準，將其左側稱為左，將其
相反側稱為右。另外，左側為前側，右側為後側。
主軸裝置包括水平空心軸狀主軸11、包圍主軸11的水平筒狀 套筒12、在軸向隔開間隔地支承主軸11的左側的第一軸承21和第 二軸承22、支承主軸11的右側的第三軸承23、包圍第一軸承21和 第二軸承22並固定於套筒12內表面的左側殼體24、包圍第三軸承 23並固定於套筒12內表面的右側殼體25。
部31、中直徑部32和小直徑部33。
在第二軸承22和第三軸承23之間的套筒12的內表面上固定有 電動機34的定子35。在主軸11的外表面上與定子35對應地固定有 電動機34的轉子36。
在左側殼體24內表面的右端設有左側內側環狀突出部37。在右 側殼體25內表面的左端設有右側內側環狀突出部38。
第一至第三軸承21 23是具有相同結構的部件。圖2中詳細表 示了第二軸承22的上部結構。第二軸承22包括固定於左側殼體 24內表面的外圈41、固定於主軸11外表面的內圏42、介於外圈41 和內圈42之間的多個滾動體43、以外圈41內表面作為引導面與滾 動體43 —起旋轉並使滾動體43保持一定間隔的保持架44。
再參照圖1，在第一軸承21和第二軸承22的外圈41之間夾設 有固定於左側殼體24內表面的外圏間座45。在該二軸承21、 22的 內圏42之間夾i殳有固定於主軸11外表面的內圈間座46。
在套筒12的左側開口安裝有左側推蓋51。第一軸承21和第二 軸承22的外圏41與外圏間座45 —起被左側推蓋51向左側內側環 狀突出部37推壓。在第二軸承22的右側旋有左側推壓螺母52。第 一軸^c 21和第二軸7fc 22的內圈42與內圏間座46 —起4皮左側推壓 螺母52向大直徑部31和中直徑部32的階梯部推壓。在套筒12的 右側開口安裝有右側推蓋53。第三軸承23的外圏41被右側推蓋53 向右側內側環狀突出部38推壓。在第三軸承23的右側旋有右側推 壓螺母54。第三軸承23內圈42被右側推壓螺母54向中直徑部32
和小直徑部33之間的階梯部推壓。
再參照圖2,在外圈間座45的右側面上形成有內側開放環狀槽 61,上述內側開放環狀槽61與第二軸承22的外圏41和內圈42之 間的間隙相對。在與第二軸承22緊鄰的左側部分，分別在套筒12 上形成外部潤滑油供給孔62 、在左側殼體24上形成內部潤滑油供給 孔63、在外圏間座45上形成內部潤滑油供給孔64,上述外部潤滑 油供給孔62、內部潤滑油供給孔63 、內部潤滑油供給孔64在內外 方向上呈一條直線地相連。環狀槽61與內部潤滑油供給孔64的底 部通過連通孔65連接。這些外部潤滑油供給孔62、內部潤滑油供給 孔63、內部潤滑油供鄉合孔64和連通孔65在第一軸4義21的右側和第 三軸承2 3的左側也分別以同樣的方式形成。
圖3詳細表示了第二軸承22的下部及其周圍的結構。在外圏間 座45的右側面的底部以與外圈41和內圈42之間的部分相對的方式 形成有圓弧狀的回收槽66。在殼體24上以與回收槽66的最底部連 通的方式內外貫通地形成有內部潤滑油排出孔67,並且在套筒上以 與內部潤滑油排出孔6 7在 一 條直線上的方式內外貫通地形成有外潤 滑油排出孔68。在第二軸承的右側，以與這些回收槽66、內部潤滑 油排出孔67和外部潤滑油排出孔68相同的方式，在殼體24上形成 有回收槽66和內部潤滑油排出孔67,在套筒12上形成有外部潤滑 油排出孑L 68。
回到圖1,在各外部潤滑油排出孔62上連接有潤滑油供給管71 。 潤滑油供給管71上具有潤滑油供給裝置72。在外部潤滑油排出孔 68上連接有潤滑油回收管73。潤滑油回收管73上呈串聯狀地設有 潤滑油量傳感器74和潤滑油回收裝置75。潤滑油供給裝置72和潤 滑油回收裝置75由控制裝置76控制。
旋轉速度檢測傳感器77以面對主軸11的右側端部的方式安裝 於右側推蓋53的側面。在套筒12的外表面長度方向的中間部上安 裝有加速度檢測傳感器78。
如圖4所示，潤滑油量檢測傳感器78包括發光的光源81、接
受光源的光的受光板82、向光源81和受光板82供電的裝置(省略 圖示)、控制光源81和受光板82的控制裝置(省略圖示)。
下面對潤滑油的供給及回收動作進行說明。
通過潤滑油回收裝置75 (泵等能夠產生吸引力的裝置)，以一 定的吸引力將從軸承21 23排出的潤滑油引入潤滑油回收管73 (由 充分透明的樹脂制的管構成)中。通過使可回收的潤滑油的量與供 給的潤滑油的量相比足夠大，由此在潤滑油回收管73內成為空氣與 潤滑油共存的狀態。潤滑油回收管73在潤滑油量傳感器74的光源 81和受光板82之間通過，利用空氣和潤滑油的透光率的不同檢測出 潤滑油回收管73內的潤滑油。如圖4所示，有潤滑油通過的情況下， 傳感器74做出反應發出信號，有空氣通過的情況下不發出信號。累 計計算發出信號的時間，檢測出單位時間內流過的、潤滑油回收管 73內的潤滑油的量。
在本實施例中，潤滑油量傳感器74釆用的是光學式傳感器，但 也可以使用紅外線傳感器(圖中未示出)或利用磁場的傳感器(圖 中未示出)等。
用控制裝置76記錄由潤滑油量傳感器74檢測出的潤滑油的回 收量。之後由潤滑油供給裝置72供給潤滑油，供給量為預先設定的 與回收量相當的潤滑油。設定值可以使用例如每50(脈沖檢測時間) 單位O.Olcc (潤滑油供給量)那樣簡單地設定的值，另外也可以如 圖5那樣，使用例如通過下面的公式算出的潤滑油量(Os)的值。
Os=A x EXP(B x Oc/C)+D
這裡，A為係數l， B為係數2， C為係數3， D為係數4， Oc 為每單位的潤滑油回收量。
而且，如圖6所示，還可以使用與每單位時間的潤滑油的回收 量相對應地對每個軸承分別設定供給量的表。
下面對根據回收的潤滑油的量檢測到異常發生而停止機械的功 能進行說明。
在潤滑油回收量比正常時小的情況下，可以考慮潤滑油供給裝
置72的異常(功能停止等)、潤滑油供給管71的異常(如堵塞， 折損等)、潤滑油回收裝置75的異常(功能停止等)、潤滑油回收 管73的異常(如堵塞，折損等)，或者是潤滑油量傳感器74自身 的異常(功能停止等)。事實上，當供給的潤滑油少的情況下，在 這種狀態下使主軸ll旋轉會引起潤滑不良，甚至最壞的情況可能會 引起軸承21 23的損傷，因此必須停止機械或主軸11。
在圖5的圖表中，每單位時間的潤滑油回收量在預先設定的閾 值B以下時，則判斷為異常。另外，在圖6的表格中，每單位時間 的潤滑油回收量在0 10時，則判斷為異常。相反，在潤滑油回收量 比正常時多的情況下，可以考慮潤滑油供給裝置72的異常(供給量 調整功能故障等)、潤滑油回收裝置75的異常(回收功能故障等)、 潤滑油量傳感器74自身的異常(傳感器部故障等)、切削液或油進 入軸承21 23。實際上，當供給的潤滑油的量多的情況下，因攪拌阻 力增加而異常發熱，而且可能會引起軸承21 23的損傷。
在圖5的圖表中，每單位時間的潤滑油回收量在預先設定的閣 值A以上時，則判斷為異常。另外，在圖6的表格中，每單位時間 的潤滑油回收量在51 60時，則判斷為異常。
下面對從旋轉速度傳感器77和溫度傳感器78得到的信息反映 到從軸承21 23回收的潤滑油的量的功能進行說明。
控制裝置76收集來自旋轉速度傳感器77和溫度傳感器78的信 號。根據得到的信號，利用例如圖7所示的表格決定係數。機體溫 度越高，回收的潤滑油的粘度越小，所以潤滑油回收管73內的潤滑 油移動速度加快。因此，被潤滑油量傳感器74檢測出的每單位時間 回收的潤滑油的量就好像增加了一樣。為了將其修正，在圖7的表 格中，機體溫度越高使係數越小。另外，由於旋轉速度越快，對向 軸承21~23供給的潤滑油施加的離心力的影響越大，所以潤滑油越 容易飛散。因此，每單位時間回收的潤滑油的量就好像增加了一樣， 由此在圖7的表格中，旋轉速度越快使係數越大。將在圖7中確定 的係數和由潤滑油量傳感器檢測出的潤滑油回收量的積算出的值應
用到圖5或圖6來決定潤滑油供給量，將該潤滑油供給量作為反映
從傳感器77、 78得到的信息的潤滑油供給量，並由控制裝置76對 潤滑油供給裝置73發出指令。另外，還可以考慮以下裝置根據反 映傳感器77、 78的值的係數和由潤滑油量傳感器74檢測出的潤滑 油回收量的積算出的值，檢測上述裝置的異常，有異常時停止機械。
圖8是表示圖2所示的潤滑油供給通路的變形例。在該變形例 中，在套筒12上形成有外部潤滑油供給孔91、在殼體24上形成有 中部潤滑油供給孔92、在外圈41上形成有內部潤滑油供給孔93, 上述外部潤滑油供給孔91、中部潤滑油供給孔92、內部潤滑油供給 孔93在一條直線上。
圖9是表示圖3所示的潤滑油排出通路的變形例。在該變形例 中，在外圈41上形成有內部潤滑油排出孔94,在殼體24上形成有 中部潤滑油排出孔95、在套筒12上形成有外部潤滑油排出孔96、 上述外部潤滑油排出孔94、中部潤滑油排出孔95、內部潤滑油排出 孔96在一條直線上。
內部潤滑油供給孔93和內部潤滑油排出孔94的向著滾動體43 的滾動面的開口位於滾動體43與滾動面直接接觸的部分的附近。即， 即使主軸11的旋轉速度和加載在主軸11上的徑向、軸向的載荷等 發生變化，它也是滾動體43不通過的部分。通過在滾動面附近i殳置 供給、回收潤滑油的孔93、 94,能夠更正確地回收參與軸承21 23 潤滑的潤滑油，並且能夠排出最佳的量的潤滑油。
權利要求
1.一種主軸潤滑裝置，其特徵在於，包括供給機構，供給量可變地向支承主軸的軸承供給潤滑油；回收機構，從同一軸承回收由供給機構供給的潤滑油；測定機構，測定由回收機構回收的潤滑油的回收量；控制機構，根據測定機構的測定值，控制供給機構所供潤滑油的供給量。
2. 如權利要求1所述的主軸潤滑裝置，其特徵在於，軸承具有 夾持滾動體的內圈和外圈，並且在從外圏的內周面向外周面的半徑 方向上開有潤滑油排出孔，回收機構通過潤滑油排出孔回收潤滑油。
3. 如權利要求1或2所述的主軸潤滑裝置，其特徵在於，還包 括當測定機構的測定值在預先設定的範圍外時，使主軸旋轉停止 的機構。
4. 如權利要求1 3任意一項所述的主軸潤滑裝置，其特徵在於， 還包括至少 一 個傳感器，根據傳感器得到的信息使供給機構所供潤 滑油的供給量得到調整。
5. 如權利要求4所述的主軸潤滑裝置，其特徵在於，所述傳感 器是溫度傳感器和主軸旋轉速度傳感器中的至少 一個。
全文摘要
本發明提供一種使向軸承供給的潤滑油的量為最佳的主軸潤滑裝置，主軸潤滑裝置包括供給裝置(72)，供給量可變地向支承主軸(11)的軸承(21～23)供給潤滑油；回收裝置(75)，從同一軸承(21～23)回收由供給裝置(72)供給的潤滑油；測定裝置(74)，測定由回收裝置回收的潤滑油的回收量；控制裝置(76)，根據測定裝置(74)的測定值，控制供給裝置(72)的潤滑油的供給量。
文檔編號F16N7/38GK101182901SQ20071018660
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月14日 優先權日2006年11月15日
發明者則久孝志, 安藤知治, 矢野原直充 申請人:大隈株式會社