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技術 噴霧潤滑方法とその潤滑装置

出願人 アズビルTACO株式会社
発明者 佐々木政彰
出願日 2000年4月13日 (20年8ヶ月経過) 出願番号 2000-112354
公開日 2001年10月26日 (19年2ヶ月経過) 公開番号 2001-295988
状態 特許登録済
技術分野 工作機械の補助装置 潤滑
主要キーワード ベンチュリ機構 排出弁機構 圧縮空気流量 ストライベック曲線 噴霧潤滑 実益的 給油対象 計画保全
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年10月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

機械要素回転数(速度)及び荷重使用条件によって、良好な潤滑状態を維持することができない。

解決手段

エアの濾過供給と圧力調整をなす電磁弁付きフィルタレギュレータ1と、作動圧力用の圧力計2と、圧縮空気オンオフする2ポート電磁弁からなる空気切換弁3と、該空気切換弁3の一方側の通路4に配設された作動圧力用の圧力スイッチ5と、互いに粘度の異なる油霧を発生させるミクロンフォグ発生器6,6…と、各フォグ発生器6,6…の吐出側を連結する連通管油霧搬送ライン)7,7…と、被給油対象から潤滑状態の信号を検出する手段と、その信号を処理することで各フォグ発生器6,6…の油霧量を制御する油量制御手段8,8…とを備える。信号検出手段は、被給油対象に応じて温度上昇油膜の厚さ、モータ等の動力からの情報を検出するのが良い。

概要

背景

従来、潤滑において、ストライベック曲線で示される特性でゾンマーフェルト数が潤滑の形態に大きな影響を及ぼすことが多くの文献が示すところである。このゾンマーフェルト数を見ると、油の粘度と機械要素回転数(速度)及び荷重とで表される無次元数で潤滑の状態が変わることが分かる。

また、潤滑の理想的な状態とは、所謂、流体潤滑混合潤滑との境にあり、ゾンマーフェルト数がある一定の値になった時に摩擦抵抗が最小を示す等、良好な潤滑ができていると言える。

概要

機械要素の回転数(速度)及び荷重は使用条件によって、良好な潤滑状態を維持することができない。

エアの濾過供給と圧力調整をなす電磁弁付きフィルタレギュレータ1と、作動圧力用の圧力計2と、圧縮空気オンオフする2ポート電磁弁からなる空気切換弁3と、該空気切換弁3の一方側の通路4に配設された作動圧力用の圧力スイッチ5と、互いに粘度の異なる油霧を発生させるミクロンフォグ発生器6,6…と、各フォグ発生器6,6…の吐出側を連結する連通管油霧搬送ライン)7,7…と、被給油対象から潤滑状態の信号を検出する手段と、その信号を処理することで各フォグ発生器6,6…の油霧量を制御する油量制御手段8,8…とを備える。信号検出手段は、被給油対象に応じて温度上昇油膜の厚さ、モータ等の動力からの情報を検出するのが良い。

目的

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、機械要素の回転数(速度)や荷重等に左右されることなく、常時、良好な油の潤滑状態を維持することができる噴霧潤滑方法とその潤滑装置の提供を目的としたものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

互いに異なる粘度の油霧を発生させる複数のフォグ発生器吐出側を連通し、次いで、被給油対象から潤滑状態の信号を検出した後、その信号を処理することで各フォグ発生器の油霧量を制御することを特徴とする噴霧潤滑方法。

請求項2

低粘度の油霧を発生させるフォグ発生器と、高粘度の油霧を発生させるフォグ発生器と、両フォグ発生器の吐出側を連結する連通管と、被給油対象から潤滑状態の信号を検出する手段と、その信号を処理することで各フォグ発生器の油霧量を制御する油量制御手段とを備えてなることを特徴とする噴霧潤滑装置。

技術分野

0001

本発明は、各種軸受け歯車スライド等の機械要素摺動転動部への潤滑油霧化して供給する噴霧潤滑装置の改良に関し、更に詳しくは、理想的な潤滑を可能にする有用な噴霧潤滑方法とその潤滑装置に存する。

背景技術

0002

従来、潤滑において、ストライベック曲線で示される特性でゾンマーフェルト数が潤滑の形態に大きな影響を及ぼすことが多くの文献が示すところである。このゾンマーフェルト数を見ると、油の粘度と機械要素の回転数(速度)及び荷重とで表される無次元数で潤滑の状態が変わることが分かる。

0003

また、潤滑の理想的な状態とは、所謂、流体潤滑混合潤滑との境にあり、ゾンマーフェルト数がある一定の値になった時に摩擦抵抗が最小を示す等、良好な潤滑ができていると言える。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上述したゾンマーフェルト数に基づく良好な潤滑であっても、機械要素の回転数(速度)及び荷重は使用条件によって変わるものであり、また、場合によっては時々刻々と変化してしまうことも相俟って、良好な潤滑状態を維持することができないといった問題点を有する。

0005

例えば、噴霧潤滑法(オイルミスト潤滑法)においては、極微小の油量を供給するため、油そのものを冷却して、油の粘度を低く抑えることは比較的容易であるが、逆に、機械要素の発熱が原因となる温度の変化の影響を比較的受け易い。

0006

特に、マシニングセンタ等では、使用状態が、時々刻々と変化するため、機械要素の発熱量もそれに応じて変化してしまう。すなわち、低速回転、低速度で機械要素が運動する場合は、比較的発熱量は少ないが、高速になると発熱量はそれに連れて増加する。

0007

また、低荷重の場合は、比較的発熱量は少ないが、高荷重になると発熱量は増加してしまう。特に、精度を必要とする機械要素では、温度上昇による精度の誤差が大きく、かつ、温度が上がると油の温度が上がり、油の粘度低下による油膜の保持が困難となり、更に、温度上昇につながり、最悪の場合、機械要素の破壊にまでつながることがある。発熱量の変化による温度上昇の変化は、精密な機械要素にとっては、即精度のバラツキとなってあらわれるのである。

0008

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、機械要素の回転数(速度)や荷重等に左右されることなく、常時、良好な油の潤滑状態を維持することができる噴霧潤滑方法とその潤滑装置の提供を目的としたものである。

課題を解決するための手段

0009

上述の如き従来の問題点を解決し、所期の目的を達成するため本発明の要旨とする構成は、互いに異なる粘度の油霧を発生させる複数のフォグ発生器吐出側を連通し、次いで、被給油対象から潤滑状態の信号を検出した後、その信号を処理することで各フォグ発生器の油霧量を制御する噴霧潤滑方法に存する。

0010

一方、この方法を実施するための噴霧循環装置は、低粘度の油霧を発生させるフォグ発生器と、高粘度の油霧を発生させるフォグ発生器と、両フォグ発生器の吐出側を連結する連通管と、被給油対象から潤滑状態の信号を検出する手段と、その信号を処理することで各フォグ発生器の油霧量を制御する油量制御手段とを備えるのが良い。

0011

このように構成される本発明の噴霧潤滑方法及び潤滑装置は、異なる粘度の油霧を発生させる複数のフォグ発生器の吐出側を連通し、かつ、被給油対象から潤滑状態の信号を検出し、その信号を処理することで各フォグ発生器の油霧量を制御することによって、理想的な潤滑が可能となり、機械要素の回転数(速度)や荷重等に一切左右されることなく良好な油の潤滑状態を維持し得ることとなる。

0012

特に、本発明者は(もう一つの係数である)油の粘度に着目し、噴霧潤滑装置の原理そのものが油をフォグにして給油点に供給するため、個々のフォグ(油)の粘度が一定である必要が無く、また、フォグの生成自体も大きな粘度範囲をもっていることに鑑み、本発明は、少なくとも2台のフォグ発生器を設置し、一台は低粘度の油でフォグを生成し、他の一台は高粘度の油でフォグを生成し、各々のOUT側にフォグが混合できるように配管し、斯かるフォグの生成量を制御することで混合割合を決定し、良好な潤滑状態を維持させることを案出したのである。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下、本発明に係る噴霧潤滑方法について説明する。まず、第1工程について説明する。異なる粘度の油霧を発生させる複数のフォグ発生器の吐出側を連通する。

0014

次に、第2工程について説明する。被給油対象から潤滑状態の信号を検出する。斯かる信号検出手段としては、温度上昇、油膜の厚さ、モータ等の動力からの情報を検出できるものであれば足りる。

0015

例えば、この信号検出手段としては、軸受診断機器SKF SEEPENCMBP−30)が挙げられる。これは、軸受けが損傷した場合、転動体が損傷部を通過する時に油膜が破断して金属接触が生じたり、時には温度上昇により油膜の形成状態が不十分な場合にも油膜破断による金属接触が生じてしまうが、その時に、軸受けが広範囲周波数成分を持つ振動を発生してしまうことに鑑み、斯かる高周波数250〜350KHz(好ましくは300KHz)を検出することにより、早期の異常診断が可能になり、所期の段階で損傷を発見し、突発的な稼動停止による大きな出費を防ぎ、計画保全を達成できる。

0016

因に、斯かる軸受損傷検出のための振動監視技術としては、低周波数帯域(0〜20KHz)中周波数帯域(20〜100KHz)高周波数帯域(>100KHz)が挙げられる。

0017

尚、温度上昇、モータ等の動力を信号として使用する場合は、ストライベック曲線が示す通り、ゾンマーフェルト数がある値を境として上昇するため、ゾンマフェルト数が大きくなったために増えたのか、小さくなったために増えたのかが分からないので、油膜厚による制御又は油膜厚さと併用して制御するのが良い。

0018

更に、流体潤滑の領域になるように調整し、最適な条件よりも少し手前の条件を下限として制御する等の手段が必要である。フォグの生成量を制御する手段としては後述するようにポンプを使用しているが、フォグ量を変えられればその手段は何れでも良い。

0019

次に、第3工程について説明する。前工程での信号を処理することで各フォグ発生器の油霧量を制御する。換言すれば、油膜の厚さがある値より薄くなった時は、粘度の高い装置側のフォグ生成量を増やし、逆に厚くなった時は、粘度の低い装置側のフォグ生成量を増やせば足りるのである。

0020

斯かるフォグの生成量を増減させる方法としては、例えば、内蔵しているポンプの作動頻度を増減させることで、可能となる。因に、ポンプは電気で制御されており、油膜を検出した信号を処理することにより、簡単に増減させることが可能である。

0021

また、混合潤滑と流体潤滑との境界をねらうためには、応答良く粘度を変える必要があり、噴霧潤滑では油を均一に塗布することが可能となるため、システムの潤滑法として最適である。

0022

次に、本発明に係る噴霧潤滑装置の実施の一例を図1を参照しながら説明する。尚、理解を容易にするため、前述した本発明方法と同一部分は同一符号で示し、構成の異なる処のみを新たな番号を付して以下に説明する。

0023

図中Aは、本発明に係る噴霧潤滑装置であり、この噴霧潤滑装置Aは、図1に示すように、エアの濾過供給と圧力調整をなす電磁弁付きフィルタレギュレータ1と、作動圧力用の圧力計2と、圧縮空気オンオフする2ポート電磁弁からなる空気切換弁3と、該空気切換弁3の一方側の通路4に配設された作動圧力用の圧力スイッチ5と、互いに粘度の異なる油霧を発生させるミクロンフォグ発生器6,6…と、各フォグ発生器6,6…の吐出側を連結する連通管(油霧搬送ライン)7,7…と、被給油対象から潤滑状態の信号を検出する手段(図示せず)と、その信号を処理することで各フォグ発生器6,6…の油霧量を制御する油量制御手段8,8…とを備えている。

0024

前記フィルタ/レギュレータ1は、エアの濾過供給と圧力調整をなすもので、インポートから供給される清浄圧力エアを、適宜圧力(MPa)に調圧するものである。

0025

更に、前記ミクロンフォグ発生器6,6…は、互いに異なる粘度の油霧を発生させるものであり、加圧油槽9,9…の上位に取り付けられた油滴監視用のサイトドーム(図示せず)と、該サイトドームの下位に取り付けられたベンチュリ機構(図示せず)と、前記加圧油槽9,9…内の底部に取り付けられたレベルスイッチ10,10…とを備えている。

0026

また、信号検出手段は、被給油対象に応じて温度上昇、油膜の厚さ、モータ等の動力からの情報を検出するものであり、就中、温度上昇、モータ等の動力を信号として使用する場合は、前述したとおり、油膜厚による制御及び/又は油膜厚さと併用して制御するのが良い。

0027

更に、前記油量制御手段8,8…は、油槽9と連通されたインジェクションポンプからなり、前記信号検出手段からの信号処理により同インジェクションポンプの作動頻度を増減させることで、フォグの生成量を増減させるものである。

0028

具体的には、前記空気切換弁3に連通された3ポート電磁弁11のオン/オフ操作による圧縮空気で同ポンプを作動させ、油槽9から油用フィルタ(図示せず)を介して清浄された定量の油を吸い上げ、定量油供給ライン12,12…を経て前記ミクロンフォグ発生器6,6…のサイトドーム(図示せず)に一定量の油を供給せしめた後、被給油対象から潤滑状態の信号を検出し、その信号を処理することで、各フォグ発生器6,6…のフォグ生成量を制御して混合割合を決定し、常時、機械要素に良好な油の潤滑状態を維持せしめるものである。

0029

また、前記加圧油槽9は、レベルスイッチ10及び油排出弁機構(図示せず)が付設されており、潤滑油の溜まり具合を容易に検出することができ、ベンチュリ機構の能力低下を感知することができる。

0030

また、ベンチュリ機構に供給される圧縮空気の一部は、分岐してバイパス調整ニードル13に導かれ、コンタミナント切削液冷却水等の侵入防止を目的として圧縮空気流量を調整した上で、前記連通管(油霧搬送ライン)7に混入されるのである。

0031

このように構成される噴霧潤滑装置は、被給油対象から潤滑状態の信号を検出し、その信号を処理することで油量制御手段8,8…を作動させるため、例えば、油膜の厚さがある値より薄くなった時は、粘度の高いミクロンフォグ発生器6側のフォグ生成量を増やし、逆に厚くなった時は、粘度の低いミクロンフォグ発生器6側のフォグ生成量を増やすことにより、良好な潤滑状態を維持させることができる。

0032

換言すれば、ミクロンフォグ発生器6,6…のうち、一台は低粘度の油でフォグを生成し、他の一台は高粘度の油でフォグを生成し、各々のOUT側にフォグが混合できるように連通管7を配管しているため、斯かるフォグの生成量を制御することで混合割合を決定し、常時、機械要素に良好な潤滑状態を維持させることができるのである。

0033

尚、本発明の噴霧潤滑方法及び潤滑装置は、本実施例に限定されることなく、本発明の目的の範囲内で自由に設計変更し得るものであり、本発明はそれらの全てを包摂するものである。

0034

例えば、本発明方法及び装置は、切削液の供給についても有効である。特に所謂「セミドライ加工」では微小量の霧状の油乃至水(水溶液)を被加工物ドリルバイト、タップなどの工具に吹き付けるが、この場合にも有効と言える。

0035

就中、水に添加剤として油性のものを使用する時など、予め混合液を作っておくと、時間と共に分離し易いため、管理が大変であるばかりか、供給時の溶液ムラの原因にもなるが、本発明方法では、極端な場合、水に溶けないような添加剤でも、均一に塗布することが可能になるなどの利点がある。

0036

また、潤滑に使用される潤滑油には、所謂、極圧剤が含まれているものもあるが、油膜が十分確保されているような通常運転時では役に立っていない。油膜が切れる若しくは油膜が薄くなると極圧剤が働く。そこで、通常時は、極圧剤の入っていない油を供給し、油膜切れが起こった時点で極圧剤の入った油若しくは極圧剤そのものを供給することが可能である。これにより、高価な極圧剤を削減することができるといった利点を有すると共に、延いては、通常時の運転時に起こる極圧剤による悪影響を防ぐことも可能である。

発明の効果

0037

本発明は上述のように構成され、噴霧潤滑方法及び潤滑装置は、異なる粘度の油霧を発生させる複数のフォグ発生器の吐出側を連通し、かつ、被給油対象から潤滑状態の信号を検出し、その信号を処理することで各フォグ発生器の油霧量を制御することによって、理想的な潤滑が可能となり、給油点の発熱、摩擦摩耗を低く抑えられる等の改善がなされ、機械全体では省エネ化が図られ、機械の寿命伸び、小型化も可能となるといった優れた効果を奏するものである。

0038

このように本発明の噴霧潤滑方法及び噴霧潤滑装置は、機械要素の回転数(速度)や荷重等に左右されることなく、常時、ベアリングや歯車といった機械要素に良好な油の潤滑状態を維持することができ、また、構成が単純であるため大量生産に適し、価格も低廉なものとして需要者に提供できるなど、本発明を実施することはその実益的価値が甚だ大である。

図面の簡単な説明

0039

図1本発明に係る噴霧潤滑装置の空気圧回路図である。

--

0040

1電磁弁付きフィルタ/レギュレータ
2圧力計(作動圧力用)
3 空気切換弁(2ポート電磁弁)
4通路
5 圧力スイッチ(作動圧力用)
6ミクロンフォグ発生器
7連通管(油霧搬送ライン)
8油量制御手段
9加圧油槽
10レベルスイッチ
11 3ポート電磁弁
12 定量油供給ライン
13バイパス調整ニードル

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