轴承装置及向轴承供给润滑油的供给方法

摘要

本发明涉及轴承装置及向轴承供给润滑油的供给方法。轴承装置具备：供油单元，能够向形成于内圈与外圈之间的环状空间供给润滑油；及传感器，用于检测供油单元中储存的润滑油的温度。供油单元具有：泵，具有储存润滑油的储存部和通过施加电压而发生变形的压电体，通过伴随压电体的变形而使储存部的容积减小，能够将该储存部的润滑油向环状空间排出，并且，通过使容积增加，能够将润滑油吸引到储存部而补充润滑油；及控制部，进行向压电体输出使容积的变化速度成为与润滑油的温度对应的速度的控制信号的控制。

说明书

在2016年1月29日提出的日本专利申请2016-015333的公开内容所包含的说明书、附图及摘要的全部内容援引于此作为参照。

技术领域

本发明涉及轴承装置及向轴承供给润滑油的供给方法，特别是涉及搭载有用于向轴承供给润滑油的机构的轴承装置及该装置中的润滑油的供给方法。

背景技术

在日本特开2013-60999号公报、日本特开2013-83335号公报等中，提出了用于向轴承供给润滑油的单元一体地搭载于轴承的轴承装置。在这样的轴承装置中，在上述单元储存润滑油，由该单元中包含的泵等在规定的定时向轴承供给规定量的润滑油。

搭载有用于向轴承供给润滑油的单元的轴承装置需要储存于该单元的润滑油的补给。因此，为了使该轴承装置的维护性提高，抑制向该单元的润滑油的补给频度是有效的。作为用于抑制润滑油的补给频度的对策之一，可列举将从该单元排出而向轴承供给的润滑油设为比皮升单位的流量还少的超微小的流量。

由于油的粘性受温度的影响，因此从单元的润滑油的排出速度、排出量有时受单元周边温度的影响。详细而言，当润滑油的温度低时，存在润滑油的粘性变高而其排出速度减缓的倾向。其结果是，存在润滑油未供给至轴承内部的所设计的位置的情况。当润滑油的温度低时，存在润滑油的排出量变少的倾向。其结果是，存在所设计的分量的润滑油未向轴承供给的情况。特别是，从单元排出的润滑油量越少，则周边温度的影响越大。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供在搭载有用于向轴承供给润滑油的机构的轴承装置中，能够相对于润滑油的温度变化而稳定地向轴承供给润滑油的轴承装置及该装置中的润滑油的供给方法。

本发明的一方式的轴承装置的结构上的特征在于，具备：轴承部，具有内圈、外圈和设置于内圈与外圈之间的多个滚动体；供油单元，设置于内圈与外圈之间的环状空间的轴向附近，能够向环状空间供给润滑油；及传感器，用于检测供油单元中储存的润滑油的温度。供油单元具有：泵，具有储存润滑油的储存部和通过施加电压而发生变形的压电体，通过伴随压电体的变形而使储存部的容积减小，能够将该储存部的润滑油向环状空间排出，并且，通过使容积增加，能够将润滑油吸引到该储存部而补充润滑油；及控制部，进行向压电体输出用于使容积的变化速度成为与润滑油的温度对应的速度的控制信号的控制，以抑制润滑油向环状空间的供给量的变动。

附图说明

本发明的实施方式的特征和优点通过下面的参照附图的实施例的描述而变得显而易见，其中相同的附图标记用于表示相同的部件，其中：

图1是将实施方式的轴承装置由包括轴的中心线的平面剖切所得到的剖视图；

图2是图1的A-A位置处的轴承装置的剖视图；

图3是用于说明轴承装置中包含的泵的结构的概略图；

图4是表示轴承装置中包含的控制部的装置结构的一例的框图；

图5是用于说明轴承装置中的、设定温度时的供油动作的控制的图；

图6是用于说明轴承装置中的、相比设定温度低温时的供油动作的控制的图；

图7是用于说明供油动作的控制的另一例的图；

图8是表示控制部的功能结构的一例的框图；

图9是表示在轴承装置中进行供油动作时的控制部中的控制的流程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明优选的实施方式。在以下的说明中，对同一部件及构成要素标注同一标号。它们的名称及功能也相同。因此，不重复它们的说明。

图1是将本实施方式的轴承装置100由包括轴的中心线的平面剖切所得到的剖视图。图2是轴承装置100的图1的A-A位置处的向视图，是沿轴向观察所得到的剖视图。参照图1及图2，轴承装置100具备轴承主体20、供油单元40、传感器60和控制部80。本实施方式的轴承装置100为了将机床的主轴(轴7)支撑成能够旋转而处于收容于轴承壳体8内的状态。

轴承主体20具有内圈21、外圈22、多个滚动体23及环状的保持器24。保持器24对多个滚动体23进行保持。内圈21为外嵌于轴7的圆筒状的部件。在内圈21的外周形成有轨道槽(以下，称为内圈轨道槽25)。外圈22为固定于轴承壳体8的内周面的圆筒状的部件。在外圈22的内周形成有轨道槽(以下，称为外圈轨道槽26)。内圈21和外圈22呈同心状配置。在呈同心状配置的内圈21与外圈22之间形成有环状空间28。在本实施方式中，相对于外圈22，内圈21与轴7一同旋转。

多个滚动体23设置于内圈21与外圈22之间的环状空间28，在内圈轨道槽25及外圈轨道槽26滚动。

保持器24设置于环状空间28。保持器24由环状的部件构成，沿周向每隔一定间隔形成有分别保持多个滚动体23的多个兜孔27。保持器24具有一对环状部31、32和多个柱部33。一对环状部31、32设置于各滚动体23的轴向两侧。柱部33将这些环状部31、32连结。多个柱部33沿周向隔开间隔而设置。由这些环状部31、32和在周向上相邻的两个柱部33包围的区域成为兜孔27。在各兜孔27收容一个滚动体23。由此，保持器24能够将多个滚动体23沿周向排列保持。

在轴承主体20的环状空间28的轴向一侧的附近，设有能够向环状空间28供给润滑油的供油单元40。参照图2，供油单元40具有外壳41和延伸部42。延伸部42从该外壳41沿轴向延伸设置。

在供油单元40中包含的外壳41内部的空间还设有用于储存润滑油(油)的罐62及泵61。泵61具有储存部63、膜片64(图3)、压电体65和未图示的向该压电体65施加电压的机构。储存部63储存润滑油。压电体65以与膜片64相接的方式配置，通过施加电压而进行驱动(发生变形)。泵61的储存部63的容积随着膜片64的变形而发生变化，该膜片64伴随压电体65的驱动而发生变形。

随着膜片64的变形而储存部63的容积减小，该膜片64伴随压电体65的驱动而发生变形。由此，该储存部63内的微量的润滑油经由延伸部42向环状空间28排出。从储存部63排出而向环状空间28供给的润滑油的量是例如比皮升单位的流量还少的超微小的流量。伴随压电体65的变形而储存部63的容积增加，由此泵61从罐62吸引润滑油，向储存部63补充润滑油。

参照图2，在外壳41内部的空间中设有用于检测温度的传感器60和控制部80。控制部80与未图示的向压电体65施加电压的机构连接，进行向该机构输出用于使压电体65进行驱动的控制信号的控制。具体而言，控制部80输出指示向压电体65施加的电压、施加的时间的信号作为控制信号。因此，在泵61中，根据控制部80的控制，进行供油动作。

传感器60用于检测罐62中储存的润滑油的温度。例如，传感器60检测外壳41内的温度。另外，例如，传感器60也可以设置于罐62内，检测该罐62中储存的润滑油的温度。传感器60与控制部80连接，向控制部80输入表示所检测到的温度的检测信号。控制部80能够基于来自传感器60的检测信号而获得润滑油的温度。

控制部80进行输出如下的控制信号的控制，该控制信号用于以储存部63的容积的每单位时间的变化量成为与润滑油的温度对应的变化量的方式使压电体65进行驱动(变形)。由此，从传感器60基于检测信号来控制泵61中的供油动作。

图3是用于说明泵61的结构的概略图。泵61是膜片式泵。详细而言，参照图3，泵61具有开口63a、开口63b和膜片64。开口63a从储存部63朝向罐62贯通。开口63b从储存部63朝向延伸部42贯通。膜片64构成储存部63。开口63a使润滑油从罐62朝向储存部63通过。开口63b使润滑油从储存部63朝向延伸部42通过。压电体65与膜片64相邻设置，通过压电体65的驱动而使膜片64变形。

在从罐62向储存部63补充润滑油时，通过向压电体65施加电压而进行驱动，膜片64发生变形，储存部63的容积增加。其结果是，从开口63a吸引罐62的润滑油。在从储存部63向环状空间28排出润滑油而供给润滑油时，通过使向压电体65施加的电压减小，膜片64发生变形，储存部63的容积减小。其结果是，储存部63中储存的润滑油从开口63b向环状空间28排出。在由泵61进行的供油动作中，控制部80反复进行上述控制。

图4是表示控制部80的装置结构的一例的框图。控制部80是例如也称为微机(微型计算机)等的单一的LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)等。参照图4，控制部80包括CPU(Central Processing Unit：中央处理器)10、ROM(Read Only Memory：只读存储器)11、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)12、传感器I/F13和压电体I/F14。CPU10对装置整体进行控制。ROM(Read Only Memory)11存储由CPU10执行的程序。RAM(Random Access Memory)12作为由CPU10执行程序时的作业区域或存储各种数据。传感器I/F13是用于与传感器60进行通信的接口(I/F)。压电体I/F14是用于与压电体65等进行通信的接口。

润滑油的粘性受温度的影响。具体而言，温度越低，则润滑油的粘性越高。由此，向储存部63吸引时的阻力、从储存部63排出时的阻力变大。因此，当比设计上的设定温度低时，向储存部63吸引的润滑油的量、从储存部63排出的润滑油的量有可能比在设定温度时假设的量少。即，当润滑油的温度比设定温度低时，有可能不能稳定地供给润滑油。特别是，在轴承装置100中由泵61向环状空间28供给微量的润滑油。因此，当润滑油的粘性高时，也有可能润滑油未被吸引到储存部63或未从储存部63排出润滑油。因此，在本实施方式的轴承装置100中，基于润滑油的温度来控制供油动作。

图5及图6是用于说明轴承装置100中的供油动作的控制的图。图5是用于说明设定温度(比低温高的温度)时的供油动作的控制的图。图6是用于说明相比设定温度低温时的供油动作的控制的图。各个图的(A)是表示一次供油动作时的储存部63的容积的时效变化的图。(B)是表示向压电体65施加的施加电压的时效变化的图。一次供油动作包括从罐62向储存部63吸引润滑油而补给润滑油的动作和从储存部63排出润滑油而向环状空间28供给润滑油的动作。

在向储存部63补给润滑油的动作时，轴承装置100的控制部80向压电体65施加预先规定的电压。由此，使压电体65驱动而使膜片64向上方弯曲，使储存部63的容积增加。在从储存部63向环状空间28供给润滑油的动作时，控制部80使向压电体65施加的电压减小至预先规定的电压。由此，使压电体65驱动而使膜片64向下方弯曲，使储存部63的容积减小。

此时，如图5及图6所示，控制部80以使储存部63的容积的每单位时间的变化量成为与润滑油的温度对应的变化量的方式控制向压电体65施加的施加电压。润滑油的温度基于来自传感器60的检测信号而获得。详细而言，比较图5(A)及图6(A)，当润滑油的温度相比设定温度下降时(图6(A))，控制部80以使向储存部63补给润滑油的动作时的储存部63的容积的每单位时间的增加量比设定温度时的增加量(图5(A))少的方式，控制向压电体65施加的施加电压。此时，如图5(B)及图6(B)所示，控制部80使向压电体65施加预先规定的电压时的电压的每单位时间的增加量比设定温度时的增加量少。换言之，控制部80使向压电体65施加电压的施加时间(T21)比设定温度时的施加时间(T11)长(T21＞T11)。

如上所述地控制将润滑油吸引到储存部63而补给润滑油时的动作。由此，储存部63的容积的增加速度比设定温度时的速度慢，储存部63吸引润滑油的期间变长，即吸引速度减缓。因此，即使润滑油的粘性比设定温度时高而向储存部63吸引时的阻力大，也向储存部63补充所需量的润滑油。由此，所设计的量的润滑油稳定地从储存部63排出。

优选为，当润滑油的温度相比设定温度下降时，控制部80还以使从储存部63向环状空间28供给润滑油的动作时的储存部63的容积的每单位时间的减小量增多的方式，控制向压电体65施加的施加电压。此时，控制部80使直到将压电体65的施加电压减小成预先规定的电压为止的电压的每单位时间的减小量比设定温度时的减小量多。换言之，控制部80使压电体65的施加电压减小至预先规定的电压所需的时间(T22)比设定温度时的时间(T12)短(T22＜T12)。

如上所述地控制将润滑油从储存部63排出而供给润滑油时的动作。由此，储存部63的容积的减小速度比设定温度时的速度快，从储存部63排出润滑油的时间变短，即排出速度加快。因此，即使润滑油的粘性比设定温度时高而从储存部63排出时的阻力大，所设计的量的润滑油也稳定地从储存部63排出。

图5及图6示出了控制部80以将储存部63的容积的变化速度设为线性的方式使向压电体65施加的电压线性地变化的例子。通过将施加电压的变化设为线性，能够使控制部80中的控制容易化。但是，由控制部80进行的施加电压的控制不限定于使施加电压线性地变化的控制。例如，如图7所示，也可以是考虑压电体65的磁滞而使施加电压非线性地变化的控制。当然，施加电压的控制不仅在将润滑油吸引到储存部63而补给润滑油的动作中进行，也可以还在从储存部63排出润滑油而向环状空间28供给润滑油的动作中进行，此时也可以进行使施加电压非线性地变化的控制。

图8是表示用于进行上述的供油动作的控制的控制部80的功能结构的一例的框图。图8的各功能通过控制部80中包含的CPU10将存储于ROM11的程序读取到RAM12中来执行，而主要由CPU10实现。但是，至少一部分功能也可以由未图示的专用的电子电路等实现。

参照图8，控制部80的CPU10包括输入部101、决定部102和信号输出部103。输入部101从传感器60接受作为检测信号的表示润滑油的温度的信息的输入。决定部102基于润滑油的温度而决定压电体65的施加时间。信号输出部103将向压电体65的施加时间作为由决定部102决定的施加时间，向压电体65输出以使储存部63的容积的变化速度成为与润滑油的温度对应的变化速度的方式进行控制的控制信号。

决定部102使储存部63的容积的变化速度成为与润滑油的温度对应的变化速度。因此，决定部102决定用于使向压电体65施加的施加电压成为规定的电压的电压的每单位时间的变化量，即，使向压电体65施加的施加电压变化至规定的电压的时间(施加时间)。决定部102也可以预先存储润滑油的温度与施加时间的关系。例如，决定部102也可以对应润滑油的每个温度带而存储时间，将与所检测出的润滑油的温度所属的温度带建立关联的时间决定为施加时间。或者，决定部102也可以预先存储润滑油的温度与时间的关系式，通过将所检测出的润滑油的温度代入该关系式而计算施加时间。

在润滑油的温度比设定温度低的情况下，决定部102决定比在设定温度时使施加电压增加的时间长的时间作为向储存部63补充润滑油时的施加时间。由此，向储存部63补充润滑油时的储存部63的容积的每单位时间的增加量比设定温度时的增加量减小，吸引期间变长，即吸引速度减缓。

优选为，在润滑油的温度比设定温度低的情况下，决定部102还决定比在设定温度时使施加电压减小的时间短的时间作为使从储存部63排出润滑油时的施加电压变化的时间。由此，向储存部63补充润滑油时的储存部63的容积的每单位时间的减小量比设定温度时的减小量增大，排出期间变短，即排出速度加快。

图9是表示轴承装置100中的供油方法、即在轴承装置100中进行供油动作时的控制部80中的控制的流程的流程图。控制部80的CPU10将存储于ROM11的程序读取到RAM12中来执行而发挥图8的各功能，由此实现图9的流程图所示的动作。当控制部80的CPU10检测出达到预先规定的进行供油动作的定时时，开始图9的流程图所示的动作。进行供油动作的定时是例如从最近的供油动作起经过了预先规定的期间的定时。

参照图9，当达到进行供油动作的定时时，CPU10基于来自传感器60的检测信号而检测润滑油的温度(步骤S101)。当在步骤S101中检测到润滑油的温度时，CPU10基于该温度来决定压电体65的施加时间(步骤S103)。即，在步骤S103中，CPU10为了使向储存部63补充润滑油的动作时的储存部63的容积的增加速度成为与润滑油的温度对应的速度，决定使压电体65的施加电压增加至预先规定的电压的时间。

当决定施加时间时，CPU10对用于向压电体65施加电压的机构输出如下的控制信号，该控制信号用于以使储存部63的容积按照与润滑油的温度对应的增加速度增加的方式使压电体65变形(步骤S105)。根据该控制信号，向压电体65施加的施加电压增加，压电体65发生变形。伴随该变形，储存部63的容积增加，向储存部63吸引润滑油而补充润滑油。

优选为，在步骤S103中，CPU10为了使从储存部63排出润滑油的动作时的储存部63的容积的减小速度成为与润滑油的温度对应的速度，决定使压电体65的施加电压减小至预先规定的电压的时间，作为使压电体65的施加电压变化的时间。并且，CPU10对用于向压电体65施加电压的机构输出如下的控制信号，该控制信号用于以使储存部63的容积按照与润滑油的温度对应的减小速度减小的方式使压电体65变形(步骤S107)。根据该控制信号，向压电体65施加的电压减小，压电体65发生变形。伴随该变形，储存部63的容积减小，从储存部63排出润滑油。

在本实施方式的轴承装置100中，在供油动作时进行上述的控制。由此，抑制从供油单元对轴承供给的润滑油的供给量伴随温度变化的变动，与温度变化无关地稳定地供给所设定的量的润滑油。

特别是，在润滑油相比设定温度为低温的情况下，向储存部63补充润滑油时的润滑油的流速减缓，且补充时间变长，因此粘性变高的润滑油向储存部63补充所需量。由此，特别是即使在润滑油相比设定温度为低温的情况下，也能稳定地供给润滑油。

优选为，在轴承装置100中，在润滑油相比设定温度成为低温的情况下，从储存部63排出润滑油时的润滑油的流速加快。因此，粘性变高的润滑油从储存部63排出所需量。由此，特别是即使在润滑油相比设定温度成为低温的情况下，也能稳定地供给润滑油。

在以上的说明中，设当使压电体65的施加电压增加时，储存部63的容积增加，当使压电体65的施加电压减小时，储存部63的容积减小，但该关系不过是一例。例如，也可以是通过增加压电体65的施加电压而使储存部63的容积减小，通过使施加电压减小而使储存部63的容积增加的关系。在该情况下，在上例中说明的压电体65的施加电压的增加/减小的控制变得相反。

此次公开的实施方式应理解为在所有方面为例示而非限制性的。本发明的范围不是由上述的说明表示而是由权利要求表示，旨在包含与权利要求均等的含义及范围内的所有的变更。

根据本发明，在搭载有用于向轴承供给润滑油的机构的轴承装置中，即使在润滑油发生了温度变化的情况下，也能够稳定地向轴承供给润滑油。