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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Werkzeugmaschinen.
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Eine in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2014-213390 (
JP 2014-213390 A ) beschriebene Schleifmaschine ist als eine Art von Schleifmaschine als Werkzeugmaschine bekannt. Wie in
1 von
JP 2014-213390 A gezeigt ist, hat eine Schleifmaschine
1 ein Schleifrad
43, ein hydrostatisches Lager
47, das an der oberen Fläche eines Radspindelstocks
42 platziert ist und das Schleifrad
43 drehbar stützen kann, einen Tank
81, der zu dem hydrostatischen Lager
47 zuzuführendes Öl speichert, eine Kühlmittelzuführvorrichtung
50, die Kühlmittel zu einem Teil des Schleifrads
43 zuführt, der mit einem Werkstück W in Kontakt ist, und eine Radhaube
48, die das Schleifrad
43 bedeckt.
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Zu dem hydrostatischen Lager 47 zugeführtes Öl wird durch die Rotation des Schleifrads 43 wiederholt abgeschert und daher steigt die Öltemperatur an. Dieses Öl strömt durch einen Ölabgabedurchlass in den Tank 81 zurück und wird von dem Tank 81 wieder zu dem hydrostatischen Lager 47 zugeführt. Dies kann die Zerspanungsgenauigkeit verringern, da die Wärme des Öls von dem Ölabgabedurchlass usw. zu denjenigen Abschnitten übertragen werden kann, die beim Schleifen involviert sind, und diese Abschnitte können thermisch verformt werden. Als eine Lösung für dieses Problem ist in der Radhaube 48 ein Strömungsweg 84 ausgebildet, damit das von dem hydrostatischen Lager 47 abgegebene Öl durch den Strömungsweg 84 in den Tank 81 zurückströmt. Da die Temperatur der Radhaube 48 in etwa gleich wie jene des von der Kühlmittelzuführvorrichtung 50 zugeführten Kühlmittels ist, kühlt die Radhaube 48 das in den Strömungspfad 84 strömende Öl, wodurch die thermische Verformung der beim Schleifen involvierten Abschnitte zurückgehalten wird.
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Um die Kosten und den Installationsraum für die Schleifmaschine
1 gemäß
JP 2014-213390 A zu verringern, kann der Tank, der das zu dem Lager zuzuführende Öl speichert, in dem Radspindelstock (der Abstützung) platziert sein, der das Lager stützt. Die Erfinder haben solche Schleifmaschinen intensiv studiert und haben herausgefunden, dass in dem Fall, dass Öl zwischen dem Tank und dem Lager zirkulieren gelassen wird, die Temperatur des in dem Tank gespeicherten Öls zunimmt, wodurch die Temperaturverteilung der Abstützung ungleichmäßig wird und die Abstützung thermisch verformt wird, wodurch die Zerspanungsgenauigkeit verringert werden kann.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die eine Temperaturverteilung einer Abstützung gleichförmiger macht und somit eine thermische Verformung der Abstützung selbst dann zurückhält, wenn die Temperatur der Flüssigkeit, die in einem in der Abstützung angeordneten Tank gespeichert ist, zunimmt.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat eine Werkzeugmaschine Folgendes: ein Rotationswellenelement, das ein Werkzeug hält und dazu angetrieben ist, sich zu drehen; eine Abstützung, die das Rotationswellenelement mittels eines Lagers derart stützt, dass das Rotationswellenelement drehbar ist; einen Tank, der in der Abstützung angeordnet ist und Flüssigkeit speichert; einen Strömungspfad, der den Tank mit dem Lager verbindet und es der Flüssigkeit ermöglicht, durch den Strömungspfad zu strömen; eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die in dem Strömungspfad angeordnet ist und die in dem Tank gespeicherte Flüssigkeit zu dem Lager zuführt; und einen Rückführpfad, der es der von dem Lager abgegebenen Flüssigkeit ermöglicht, in den Tank zurückzukehren. Die Werkzeugmaschine weist ferner Folgendes auf: einen Zirkulationspfad, der es der in dem Tank gespeicherten Flüssigkeit ermöglicht, durch den Zirkulationspfad zu zirkulieren. Der Zirkulationspfad ist in einem Teil der Abstützung ausgebildet, der einen Temperaturgradienten der Abstützung, der durch eine Temperatur der in dem Tank gespeicherten Flüssigkeit hervorgerufen wird, verringert.
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Bei dem obigen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Tank, der die Flüssigkeit speichert, in der Abstützung angeordnet, und der Zirkulationspfad, durch den die in dem Tank gespeicherte Flüssigkeit in der Abstützung zirkulieren gelassen wird, ist in dem Teil der Abstützung ausgebildet, der den Temperaturgradient der Abstützung, der durch die Temperatur der in dem Tank gespeicherten Flüssigkeit hervorgerufen wird, verringert. Die Flüssigkeit, die in dem Tank gespeichert ist und eine erhöhte Temperatur hat, wird durch den Zirkulationspfad zirkulieren gelassen, wodurch der Temperaturgradient der Abstützung verringert wird. Daher hat die Abstützung eine gleichmäßigere Temperaturverteilung und die thermische Verformung der Abstützung wird zurückgehalten.
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Die zuvor erwähnten und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen dazu verwendet werden, gleiche Elemente zu bezeichnen, und wobei:
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1 eine Draufsicht einer Schleifmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine Schnittansicht eines Radspindelstocks entlang Linie II-II in 1 ist;
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3 eine Frontansicht eines in 2 gezeigten Radspindelstockkörpers ist;
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4 eine Seitenansicht ist, die eine thermische Verformung des Radspindelstockkörpers aus 2 zeigt;
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5 ein Graph ist, der die Korrelation zwischen der Differenz zwischen der von einem ersten Temperatursensor erfassten Temperatur und der von einem zweiten Temperatursensor erfassten Temperatur und des Öldurchflusses zeigt, der in einer in 2 gezeigten Steuervorrichtung gespeichert ist;
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6 ein Ablaufdiagramm eines Programms ist, das durch die in 2 gezeigte Steuervorrichtung ausgeführt wird;
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7 ein Zeitgebungsschaubild ist, das den Betrieb der Werkzeugmaschine in dem Ablaufdiagramm von 6 zeigt;
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8 eine Schnittansicht eines Radspindelstocks gemäß einer Modifikation der Arbeitsmaschine des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist; und
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9 eine Frontansicht eines in 8 gezeigten Radspindelstockkörpers ist.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Werkzeugmaschine des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist eine in 1 gezeigte Schleifmaschine 1. Genauer gesagt ist die Schleifmaschine 1 ein zylindrischer Schleifer der Bauart mit Radspindelstocktraverse, der ein Wellenartiges Werkstück schleifen kann. In 1 ist die Z-Achsenrichtung eine Traversrichtung, die X-Richtung ist eine Horizontalrichtung, die senkrecht zu der Traversrichtung verläuft, und die Y-Achsrichtung ist eine Vertikalrichtung, die senkrecht zu der Traversrichtung verläuft.
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Wie in 1 gezeigt ist, hat die Schleifmaschine 1 hauptsächlich ein Bett 10, einen Spindelstock 20, einen Reitstock 30, eine Radstützvorrichtung 40, eine Kalibriervorrichtung 50 und eine Steuervorrichtung 60.
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Das Bett 10 hat, gesehen in der Draufsicht, eine rechteckige Form und ist an einer Installationsfläche (Boden) befestigt. Ein Paar Z-Achsenführungsschienen 11a, 11b ist an der oberen Fläche des Bettes 10 platziert und daran befestigt, sodass sie sich in der Z-Achsenrichtung und parallel zueinander erstrecken. Eine Radspindelstocktraversbasis 41 der Radstützvorrichtung 40 kann an dem Paar Z-Achsenführungsschienen 11a, 11b gleiten. Eine Z-Achsenkugelgewindespindel 11c ist zwischen dem Paar Z-Achsenführungsschienen 11a, 11b platziert. Ein Z-Achsenmotor 11d ist zwischen dem Paar Z-Achsenführungsschienen 11a, 11b platziert und befestig. Die Z-Achsenkugelgewindespindel 11c treibt die Radspindelstocktraversbasis 41 in der Z-Achsenrichtung an und der Z-Achsenmotor 11d treibt die Z-Achsenkugelgewindespindel 11c drehend an.
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Der Spindelstock 20 hat einen Spindelstockkörper 21, eine Spindel 22, einen Spindelmotor 23 und eine Spindelmitte 24. Die Spindel 22 ist durch den Spindelstockkörper 21 drehbar eingesetzt und durch den Spindelstockkörper 21 gestützt. Der Spindelstockkörper 21 ist an der oberen Fläche des Bettes 10 derart befestigt, dass die Achsrichtung der Spindel 22 sich in der Z-Achsenrichtung und parallel zu dem Paar Z-Achsenführungsschienen 11a, 11b erstreckt.
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Der Spindelmotor 23 ist an dem linken Ende der Spindel 22 angeordnet. Die Spindel 22 wird durch den Spindelmotor 23 angetrieben, sodass sie sich relativ zu dem Spindelstockkörper 21 um die Z-Achse dreht. Der Spindelmotor 23 hat einen Wertgeber, der den Rotationswinkel des Spindelmotors 23 erfassen kann. Die Spindelmitte 24 ist an dem rechten Ende der Spindel 22 angebracht. Die Spindelmitte 24 stützt ein axiales Ende eines wellenartigen Werkstücks W.
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Der Reitstock 30 hat einen Reitstockkörper 31 und eine Reitstockmitte 32. Die Reitstockmitte 32 ist drehbar durch den Reitstockkörper 31 eingesetzt und durch den Reitstockkörper 31 gestützt. Der Reitstockkörper 31 ist an der oberen Fläche des Betts 10 derart befestigt, dass sich die Achsrichtung der Reitstockmitte 32 in der Z-Achsenrichtung erstreckt, und dass die Rotationsachse der Reitstockmitte 32 mit der Rotationsachse der Spindel 22 übereinstimmt.
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Die Reitstockmitte 32 ist derart platziert, dass die Reitstockmitte 32 zusammen mit der Spindelmitte 24 beide axialen Enden des Werkstücks W stützt, und dass sich die Reitstockmitte 32 um die Z-Achse drehen kann. Der Betrag, um den die Reitstockmitte 32 von der linken Endfläche des Reitstockkörpers 31 vorragt, kann gemäß der Länge des Werkstücks W geändert werden.
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Die Radstützvorrichtung 40 hat eine Radspindelstocktraversbasis 41, einen Radspindelstock 42 (70) und ein scheibenförmiges Schleifrad 43. Die Radspindelstocktraversbasis 41 hat die Form einer rechteckigen, ebenen Platte und ist über der oberen Fläche des Betts 10 derart platziert, dass sie an dem Paar Z-Achsenführungsschienen 11a, 11b gleiten kann.
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Die Radspindelstocktraversbasis 41 ist an ein Mutternelement der Z-Achsenkugelgewindespindel 11c gekoppelt und durch den Z-Achsenmotor 11d angetrieben, sodass sie sich entlang des Paars Z-Achsenführungsschienen 11a, 11b bewegen. Der Z-Achsenmotor 11d hat einen Wertgeber, der den Rotationswinkel des Z-Achsenmotors 11d erfassen kann.
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Ein Paar X-Achsenführungsschienen 41a, 41b ist an der oberen Fläche der Radspindelstocktraversbasis 41 platziert und daran befestigt, sodass sie sich in der X-Achsenrichtung und parallel zueinander erstrecken. Der Radspindelstock 42 kann an dem Paar X-Achsenführungsschienen 41a, 41b gleiten. Eine X-Achsenkugelgewindespindel 41c ist zwischen dem Paar X-Achsenführungsschienen 41a, 41b an der oberen Fläche der Radspindelstocktraversbasis 41 platziert. Ein X-Achsenmotor 41d ist so vorgesehen, dass er die X-Achsenkugelgewindeschraube 41c drehbar antreibt. Die X-Achsenkugelgewindeschraube 41c treibt den Radspindelstock 42 in der X-Achsenrichtung an. Der X-Achsenmotor 41d hat einen Wertgeber, der den Rotationswinkel des X-Achsenmotors 41d erfassen kann.
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Der Radspindelstock 42 ist derart platziert, dass er an dem Paar X-Achsenführungsschienen 41a, 41b gleiten kann, die an der oberen Fläche der Radspindelstocktraversbasis 41 platziert sind. Der Radspindelstock 42 ist an ein Mutternelement der X-Achsenkugelgewindespindel 41c gekoppelt und von dem X-Achsenmotor 41d so angetrieben, dass er sich entlang des Paars X-Achsenführungsschienen 41a, 41b bewegt.
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Der Radspindelstock 42 kann sich somit in der X-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung (Traversbeschickungsrichtung) relativ zu dem Bett 10, dem Spindelstock 20 und dem Reitstock 30 bewegen.
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Nachstehend wird der Radspindelstock 42 (70) ausführlich beschrieben.
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Die Kalibriervorrichtung 50 ist eine Vorrichtung, die den Außendurchmesser eines Schleifzielteils des Werkstücks W misst und ein Messsignal zu der Steuervorrichtung 60 ausgibt.
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Die Steuervorrichtung 60 ist eine Vorrichtung, die den Motor zum Drehen des Werkstücks W und des Schleifrads 43 um die Z-Achse und zum Ändern der Positionen in den Z- und X-Achsenrichtungen des Schleifrads 43 relativ zu dem Werkstück W steuert, um das Schleifen der Außenumfangsfläche des Werkstücks W durchzuführen. Die Steuervorrichtung 60 wird nachstehend ausführlich beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt ist, hat der Radspindelstock 70 einen Radspindelstockkörper 71 (der der Abstützung entspricht), ein Rotationswellenelement 72, ein Lager 73, einen Tank 74, einen Strömungsweg 75, eine Pumpe 76 (die der Flüssigkeitszuführvorrichtung entspricht), ein Druckregelventil 77 (das der Druckregelvorrichtung entspricht) und einen Rückführpfad 78.
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Der Radspindelstockkörper 71 stützt das Rotationswellenelement 72 durch das Lager 73 derart, dass das Rotationswellenelement 72 drehbar ist. Der Radspindelstockkörper 71 hat Schenkel 71a, 71b an seinem unteren Ende (siehe 2 und 3). Die Schenkel 71a, 71b erstrecken sich in der X-Achsenrichtung und werden entlang des Paars X-Achsenführungsschienen 41a, 41b geführt.
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Das Rotationswellenelement 72 hält das Schleifrad 43 und ist so angetrieben, dass es sich dreht. Das Rotationswellenelement 72 ist an der oberen Fläche des Radspindelstockkörpers 71 derart gestützt, dass es sich um die Z-Achse drehen kann. Das scheibenförmige Schleifrad 43 ist koaxial an einem Ende des Rotationswellenelements 72 angebracht. Ein Schleifradrotationsmotor 80 ist an der oberen Fläche des Radspindelstockkörpers 71 befestigt. Der Schleifradrotationsmotor 80 treibt das Rotationswellenelement 72 zusammen mit dem Schleifrad 43 über einen Riemenscheibenmechanismus 79 drehbar an (siehe 1).
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Das Lager 73 stützt das Rotationswellenelement 72 drehbar. Das Lager 73 ist ein hydrostatisches Lager. In dem Tank 74 gespeichertes Öl (das der Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht) wird zu dem Lager 73 zugeführt.
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Der Tank 74 ist in dem Radspindelstockkörper 71 angeordnet und speichert Öl. Der Tank 74 ist in dem oberen Teil des Radspindelstockkörpers 71 angeordnet. Genauer gesagt ist der Tank 74 von der oberen (in 2 oberen) Fläche (oberen Fläche) des Radspindelstockkörpers 71 nach unten vertieft und öffnet sich nach oben. Ein Teil des Tanks 74 befindet sich unter dem Lager 73.
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Der Strömungspfad 75 ist ein Strömungspfad, der den Tank 74 mit dem Lager 73 verbindet und der es ermöglicht, dass Öl dort hindurchströmt. Der Strömungsweg 75 ist ein Rohr, das außerhalb des Radspindelstockkörpers 71 platziert ist.
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Die Pumpe 76 ist in dem Strömungspfad 75 platziert und führt in dem Tank 74 gespeichertes Öl zu dem Lager 73 zu. Genauer gesagt ist die Pumpe 76 an dem Radspindelstockkörper 71 befestigt und ihre Ansaugöffnung 76a ist in das in dem Tank 74 gespeicherte Öl eingetaucht. Die Pumpe 76 saugt das in dem Tank 74 gespeicherte Öl durch den Ansauganschluss 76a ein und führt das angesaugte Öl durch den Strömungspfad 75 hindurch zu dem Lager 73 zu, wie durch Pfeile in 2 gezeigt ist. Die Pumpe 76 ist mit der Steuervorrichtung 60 elektrisch verbunden. Die Steuervorrichtung 60 steuert die Drehzahl der Pumpe 76, um die Strömungsrate des in den Strömungsweg 75 pro Einheitszeit strömenden Öls einzustellen.
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Das Druckregelventil 77 ist zwischen einem Abzweigungspunkt 75a (der nachstehend beschrieben ist) und dem Lager 73 in dem Strömungsweg 75 angeordnet. Das Druckregelventil 77 stellt den Druck des zu dem Lager 73 zugeführten Öls auf einen vorbestimmten Wert ein. Beispielsweise ist das Druckregelventil 77 ein direkt wirkendes Druckverringerungsventil.
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Der Rückführpfad 78 ist ein Strömungspfad, der es dem von dem Lager 73 abgegebenen Öl ermöglicht, in den Tank 74 zurückzukehren. Der Rückführpfad 78 ist durch Öffnen des unteren Endes des Lagers 73 zu dem Tank 74 ausgebildet. Das Öl, das das Lager 73 passiert hat, wird somit infolge seines Eigengewichts durch den Rückführpfad 78 in den Tank 74 abgegeben.
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Eine thermische Verformung des Radspindelstockkörpers 71 wird nun beschrieben. Wie zuvor beschrieben ist, steuert die Steuervorrichtung 60 jeden Motor so, dass das Schleifen der Außenumfangsfläche des Werkstücks W durchgeführt wird. Die Steuervorrichtung 60 steuert die Pumpe 76 so, dass Öl von dem Tank 74 zu dem Lager 73 zugeführt wird. Da das Lager 73 ein hydrostatisches Lager ist, wird das Öl durch die Rotation des Rotationswellenelements 72 wiederholt abgeschert und daher steigt die Temperatur an. Dieses Öl wird von dem Lager 73 in den Tank 74 abgegeben und zirkuliert zwischen dem Lager 73 und dem Tank 74. Das in dem Tank 74 gespeicherte Öl nimmt daher zu. Da die Wärme dieses Öls von dem Tank 74 zu dem Radspindelstockkörper 71 übertragen wird, hat der Radspindelstockkörper 71 einen Temperaturgradienten. Genauer gesagt hat der Radspindelstockköper 71 einen solchen Temperaturgradienten, dass die Temperatur des Radspindelstockkörpers 71 von der Seite des Tanks 74 mit dem Annähern der Schenkel 71a, 71b abnimmt. Wie in 4 gezeigt ist, wird der Radspindelstockkörper 71 daher in einer Form, die von der Seite betrachtet aufwärts konvex ist, thermisch verformt (verwölbt).
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Unter nochmaliger Bezugnahme auf 2 wird die Konfiguration des Radspindelstocks 70 weiter beschrieben.
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Der Radspindelstock 70 hat ferner einen Zirkulationspfad 81, einen ersten Temperatursensor 82a und einen zweiten Temperatursensor 82b.
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Der Zirkulationspfad 81 ist ein Pfad, durch welchen das in dem Tank 74 gespeicherte Öl zirkulieren kann. Das eine Ende des Zirkulationspfads 81 ist an dem Abzweigungspunkt 75a des Strömungspfads 75 angeschlossen, welcher sich zwischen der Pumpe 76 und dem Lager 73 befindet, und das andere Ende ist an dem Tank 74 angeschlossen. Wenn die Pumpe 76 so angetrieben wird, dass sie sich dreht, wird daher das in dem Tank 74 gespeicherte Öl zu dem Lager 73 zugeführt, und wird, wie dies durch die Pfeile dargestellt ist, durch den Abzweigungspunkt 75a zu dem Zirkulationspfad 81 zugeführt. Das auf diese Weise zu dem Zirkulationspfad 81 zugeführte Öl strömt in den Tank 74 zurück.
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Der Zirkulationspfad 81 hat die Rohre 81a, 81b und Radspindelstockströmungspfade 81c, 81d. Die Rohre 81a, 81b sind außerhalb des Radspindelstockkörpers 71 angeordnet und die Radspindelstockströmungspfade 81c, 81d sind in dem Radspindelstockkörper 71 ausgebildet. Die Radspindelstockströmungspfade 81c, 81d erstrecken sich in der X-Achsenrichtung durch die Schenkel 71a, 71b des Radspindelstockkörpers 71 (siehe 2 und 3). In dem Zirkulationspfad 81 zirkuliert Öl durch das Rohr 81a, die Radspindelstockströmungspfade 81c, 81d und das Rohr 81b in dieser Reihenfolge. Die Rohre 81a, 81b zweigen an ihren einen Enden so ab, dass die Radspindelstockströmungspfade 81c, 81d parallel zwischen den Rohren 81a, 81b verbunden sind. Die Radspindelstockströmungspfade 81c, 81d befinden sich unter dem Tank 74. Der Zirkulationspfad 81 erstreckt sich somit in einem Abschnitt, der sich unter dem Tank 74 befindet.
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Der erste Temperatursensor 82a ist in der Mitte einer unteren Wand 71c des Radspindelstockkörpers 71 angeordnet. Die untere Wand 71c befindet sich an dem Umfang des Tanks 74. Der zweite Temperatursensor 82b ist in einem der Schenkel 71a, 71b (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dem Schenkel 71b) des Radspindelstockkörpers 71 angeordnet. Die durch die Temperatursensoren 82a, 82b erfassten Temperaturen werden zu der Steuervorrichtung 60 übertragen.
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Die Steuervorrichtung 60 hat eine Temperaturgradientberechnungseinheit 61 und eine Strömungssteuereinheit 62.
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Die Temperaturgradientberechnungseinheit 61 berechnet die Größe des Temperaturgradienten des Radspindelstockkörpers 71. Genauer gesagt ist die Größe des Temperaturgradienten des Radspindelstockkörpers 71 die Temperaturdifferenz Thd zwischen der von dem ersten Temperatursensor 82a erfassten Temperatur und der von dem zweiten Temperatursensor 82b erfassten Temperatur. Wenn die Temperaturdifferenz Thd groß ist, dann hat der Radspindelstockkörper 71 einen steilen Temperaturgradienten. Die Größe des Temperaturgradienten des Radspindelstockkörpers 71 wird somit durch die Temperatursensoren 82a, 82b und die Temperaturgradientberechnungseinheit 61 erfasst. Die Temperatursensoren 82a, 82b und die Temperaturgradientberechnungseinheit 61 entsprechen der Temperaturgradienterfassungsvorrichtung.
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Die Strömungssteuereinheit 62 steuert die Pumpe 76 auf Grundlage der Größe des Temperaturgradienten, die durch die Temperaturgradientberechnungseinheit 61 berechnet wird, um einen Durchfluss Q des Öls zu steuern, das durch den Zirkulationspfad 81 zirkulieren gelassen wird. Genauer gesagt leitet die Strömungssteuereinheit 62 einen Öldurchfluss Q von der durch die Temperaturgradientberechnungseinheit 61 berechneten Temperaturdifferenz Thd auf Grundlage der Korrelation C zwischen der Temperaturdifferenz Thd (Größe des Temperaturgradienten) und der Ölströmungsrate Q ab, und gibt einen Steuerungsbefehlswert oder die Drehzahl der Pumpe 76, die dem abgeleiteten Öldurchfluss Q entspricht, zu der Pumpe 76 aus. Die Korrelation C ist derart eingestellt, dass der Öldurchfluss Q in Stufen erhöht wird, wenn die Größe des Temperaturgradienten zunimmt.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie in 5 gezeigt ist, die Korrelation C derart festgelegt, dass der Öldurchfluss Q in drei Stufen geändert wird. Falls die Temperaturdifferenz Thd kleiner als eine erste Temperaturdifferenz Thd1 ist, wird der Öldurchfluss Q auf einen minimalen Durchfluss Qmin festgelegt. Der minimale Durchfluss Qmin ist ein solcher Öldurchfluss Q, dass der Druck des in dem Strömungspfad 75 strömenden Öls einen Wert hat, der gleich wie oder größer als der Wert des Arbeitsdrucks des Druckregelventils 77 ist. Die erste Temperaturdifferenz Thd1 ist auf einen relativ kleinen Wert (beispielsweise 1°C) festgelegt. Falls die Temperaturdifferenz Thd zwischen der ersten Temperaturdifferenz Thd1 und einer zweiten Temperaturdifferenz Thd2, die höher als die erste Temperaturdifferenz Thd1, liegt, dann wird der Öldurchfluss Q auf einen ersten Durchfluss Q1 festgelegt, der höher als der minimale Durchfluss Qmin ist. Falls die Temperaturdifferenz Thd größer als die zweite Temperaturdifferenz Thd2 ist, dann wird der Öldurchfluss Q auf einen zweiten Durchfluss Q2 festgelegt, der höher als der erste Durchfluss Q1 ist. Die Korrelation C wird auf Grundlage einer tatsächlichen Messung durch Versuche usw. abgeleitet.
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Unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 5 wird eine Thermische-Verformung-Rückhaltesteuerung der Steuervorrichtung 60 der Schleifmaschine 1, nämlich die Steuerung zum Zurückhalten der thermischen Verformung des Radspindelstockkörpers 71 beschrieben. Die Steuervorrichtung 60 führt die Thermische-Verformungs-Rückhaltesteuerung durch, wenn das Schleifen der Außenumfangsfläche des Werkstücks W durchgeführt wird.
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Wenn das Schleifen des Werkstücks W gestartet wird, dann legt die Steuervorrichtung 60 den Durchfluss Q des Öls, das durch den Zirkulationspfad 81 zirkuliert wird, auf den maximalen Durchfluss oder den zweiten Durchfluss Q2 in Schritt S102 fest. In Schritt S104 bestimmt die Steuervorrichtung 60, ob eine vorbestimmte Zeit Ti seit dem Start des Schleifens des Werkstücks W verstrichen ist. Die vorbestimmte Zeit T1 ist die Zeit ab dem Start des Schleifens des Werkstücks W bis zu der Zeit, zu der die Öltemperatur Thy oder die Temperatur des Öls in dem Tank 74 zunimmt und im Wesentlichen konstant wird (siehe 7). Falls die vorbestimmte Zeit Ti nicht verstrichen ist, wiederholt die Steuervorrichtung 60 den Schritt S104. Falls die vorbestimmte Zeit Ti verstrichen ist, lässt die Steuervorrichtung 60 das Programm auf Schritt S106 vorrücken.
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Die Steuervorrichtung 60 ermittelt erste und zweite Temperaturen Tha, Thb, nämlich die durch den ersten Temperatursensor 82a und den zweiten Temperatursensor 82b erfassten Temperaturen in Schritt S106 und berechnet die Temperaturdifferenz Thd (Temperaturgradientberechnungseinheit 61) in Schritt S108. In Schritt S110 leitet die Steuervorrichtung 60 den Öldurchfluss Q von der Temperaturdifferenz Thd ab (Strömungssteuereinheit 62). In Schritt S112 gibt die Steuervorrichtung 60 einen Steuerbefehlswert oder die Drehzahl der Pumpe 76, die dem abgeleiteten Öldurchfluss Q entspricht, zu der Pumpe 76 aus, um den Öldurchfluss Q zu steuern (Strömungssteuerungseinheit 62). Das Programm kehrt dann zu Schritt S106 zurück und die Steuervorrichtung 60 wiederholt die Schritte S106 bis S112.
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Unter Bezugnahme auf das Zeitschaubild von 7 wird nun der Betrieb der Schleifmaschine 1 in Übereinstimmung mit dem obigen Ablaufdiagramm beschrieben. Zu der Zeit, zu der das Schleifen des Werkstücks W gestartet wird (Zeit t0) sind die Öltemperatur Thy, die erste Temperatur Tha und die zweite Temperatur Thb in etwa gleich. Zu der Zeit, zu der das Schleifen des Werkstücks W gestartet wird (Zeit t0) wird die Pumpe 76 gestartet, um in dem Tank 74 gespeichertes Öl zu dem Lager 73 und dem Zirkulationspfad 81 zuzuführen. Die Pumpe 76 wird derart angetrieben, dass der Durchfluss Q des durch den Zirkulationspfad 81 zirkulierten Öls gleich dem zweiten Durchfluss Q2 wird (Schritt S102). Ungeachtet des Durchflusses Q des durch den Zirkulationspfad 81 zirkulierten Öls wird der Druck des zu dem Lager 73 zugeführten Öls durch das Druckregelventil 77 auf einen vorbestimmten Wert eingestellt.
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Wie zuvor beschrieben ist, nimmt die Öltemperatur Thy in dem Lager 73 zu. Da das Öl durch den Zirkulationspfad 81 zirkuliert wird, wird die Wärme des Öls auf einen Bereich um den Tank 74 herum und auf Bereiche um die Radspindelstockströmungspfade 81c, 81d herum übertragen, wodurch die Temperaturen Tha, Thb zunehmen. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die zweite Temperatur Thb langsamer als die erste Temperatur Tha zu. Dies liegt daran, dass die Menge (der Durchfluss) des in dem Zirkulationspfad 81 (Radspindelstockströmungspfaden 81c, 81d) strömenden Öls kleiner als die des in dem Tank 74 Gespeicherten ist, wenn das in dem Tank 74 gespeicherte Öl zu dem Lager 73 und dem Zirkulationspfad 81 zugeführt wird, und da sich der in den Schenkeln 71a, 71b angeordnete zweite Temperatursensor 82b von dem Tank 74 weiter weg als der erste Temperatursensor 82a befindet. Zu der Zeit, zu der die vorbestimmte Zeit Ti verstrichen ist (Zeit t1, Schritt S104) ist die Temperaturdifferenz Thd größer als die zweite Temperaturdifferenz Thd2, und der Öldurchfluss Q wird daher bei dem zweiten Durchfluss Q2 beibehalten (Schritte S106 bis S112).
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Daher werden die Öltemperaturen Thy bei einer bestimmten Temperatur stabil. Da das Öl in dem Tank 74 durch den Zirkulationspfad 81 kontinuierlich zirkuliert wird, nimmt die Temperaturdifferenz Thd allmählich ab. Wenn die Temperaturdifferenz Thd kleiner als die zweite Temperaturdifferenz Thd2 wird (Zeit t2), wird der Öldurchfluss Q auf den ersten Durchfluss Q1 gesteuert. Wenn die Temperaturdifferenz Thd weiter abnimmt und kleiner als die erste Temperaturdifferenz Thd1 wird (Zeit t3), dann wird der Öldurchfluss Q auf den minimalen Durchfluss Qmin gesteuert. Da die Temperaturdifferenz Thd zu diesem Zeitpunkt relativ klein ist, hat der Radspindelstockkörper 71 einen flacheren Temperaturgradienten. Da der Temperaturgradient des Radspindelstockkörpers 71 verringert ist, hat der Radspindelstockkörper 71 eine gleichmäßigere Temperaturverteilung. Die thermische Verformung (Verwölben, siehe 4) des Radspindelstockkörpers 71 wird somit zurückgehalten. Der Zirkulationspfad 81 (Radspindelstockströmungspfade 81c, 81d) wird in einem Teil des Radspindelstockkörpers 71 ausgebildet, der den Temperaturgradienten des Radspindelstockkörpers 71 verringert, der durch die Temperatur des in dem Tank 74 gespeicherten Öls verursacht wird.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Schleifmaschine 1 Folgendes: das Rotationswellenelement 72, das das Schleifrad 43 hält und so angetrieben ist, dass es sich dreht; den Radspindelstockkörper 71, der das Rotationswellenelement 72 durch das Lager 73 derart stützt, dass das Rotationswellenelement 72 drehbar ist; den Tank 74, der in dem Radspindelstockkörper 71 angeordnet ist und Öl speichert; den Strömungspfad 75, der den Tank 74 mit dem Lager 73 verbindet und es dem Öl ermöglicht, dort hindurchzuströmen; die Pumpe 76, die in dem Strömungspfad 75 angeordnet ist und das in dem Tank 74 gespeicherte Öl zu dem Lager 73 zuführt; und den Rückführpfad 78, der es dem von dem Lager 73 abgegebenen Öl ermöglicht, in den Tank 74 zurückzukehren. Die Schleifmaschine 1 hat ferner den Zirkulationspfad 81, durch den das in dem Tank 74 gespeicherte Öl zirkulieren kann. Der Zirkulationspfad 81 ist in einem Teil des Radspindelstockkörpers 71 ausgebildet, der den Temperaturgradienten des Radspindelstockköpers 71 verringert, der durch die Temperatur des in dem Tank 74 gespeicherten Öls verursacht.
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Gemäß dieser Konfiguration ist der Tank 74, der das Öl speichert, in dem Radspindelstockkörper 71 angeordnet, und der Zirkulationspfad 81, durch welchen das in dem Tank 74 gespeicherte Öl in dem Radspindelstockkörper 71 zirkulieren gelassen wird, ist in dem Teil des Radspindelstockkörpers 71 ausgebildet, der den Temperaturgradienten des Radspindelstockkörpers 71 verringert, der durch die Temperatur des in dem Tank 74 gespeicherten Öls hervorgerufen wird. Das Öl, das in dem Tank 74 gespeichert ist und eine erhöhte Temperatur hat, wird durch den Zirkulationspfad 81 zirkulieren gelassen, wodurch der Temperaturgradient des Radspindelstockkörpers 71 verringert wird. Der Radspindelstockkörper 71 hat daher eine gleichmäßigere Temperaturverteilung, und eine thermische Verformung des Radspindelstockkörpers 71 wird zurückgehalten. Die Schleifmaschine 1 benötigt einen kleineren Installationsraum als in dem Fall, in dem der Tank 74 außerhalb des Radspindelstockkörpers 71 angeordnet ist.
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Das Lager 73 ist ein hydrostatisches Lager.
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In dem Fall, dass das Lager 73 ein hydrostatisches Lager ist, neigt die Öltemperatur dazu, in dem Lager 73 zuzunehmen. Dementsprechend wird die Temperatur des in dem Tank 74 gespeicherten Öls stärker erhöht und der Radspindelstockkörper 71 hat einen steileren Temperaturgradienten als in dem Fall, in dem das Lager 73 beispielsweise ein Kugellager ist. Da auch in diesem Fall das Öl durch den Zirkulationspfad 81 zirkulieren gelassen wird, hat der Radspindelstockkörper 71 eine gleichmäßigere Temperaturverteilung, und der Temperaturgradient des Radspindelstockkörpers 71 kann verringert werden.
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Der Tank 74 ist in dem oberen Teil des Radspindelstockkörpers 71 angeordnet, und der Zirkulationspfad 81 ist so ausgebildet, dass er sich in dem Abschnitt unter dem Tank 74 erstreckt.
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Gemäß dieser Konfiguration kann der Tank 74 in einer relativ einfachen Art ausgebildet werden. Da das Rotationswellenelement 72 über dem Tank 74 angeordnet ist, kann der Rückführpfad 78 in einer relativ einfachen Art ausgebildet sein. Dementsprechend können eine Kostenreduktion des Radspindelstockkörpers 71 und des Radspindelstocks 70 erreicht werden.
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Bei einem existierenden Radspindelstock 70, der den Tank 74 hat, der in dessen oberem Teil angeordnet ist, können die Radspindelstockströmungspfade 81c, 81d in den Schenkeln 71a, 71b, die sich unter dem Tank 74 befinden, in einer relativ einfachen Art ausgebildet werden.
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Das eine Ende des Zirkulationspfads 81 ist mit dem Abzweigungspunkt 75a des Strömungspfads 75, der sich zwischen der Pumpe 76 und dem Lager 73 befindet, verbunden, und das andere Ende ist mit dem Tank 74 verbunden.
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Gemäß dieser Konfiguration kann die Pumpe 76, die Öl zu dem Lager 73 zuführt, dazu verwendet werden, das Öl in dem Zirkulationspfad 81 strömen zu lassen. Das in dem Tank 74 gespeicherte Öl kann daher bei relativ niedrigen Kosten zirkulieren gelassen werden.
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Die Schleifmaschine 1 hat ferner das Druckregelventil 77, das zwischen dem Abzweigungspunkt 75a und dem Lager 73 angeordnet ist, um den Druck des zu dem Lager 73 zugeführten Öls auf einen vorbestimmten Wert einzustellen.
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Gemäß dieser Konfiguration kann der Druck des zu dem Lager 73 zugeführten Öls selbst dann auf den vorbestimmten Wert eingestellt werden, wenn die Steuervorrichtung 60 den Durchfluss Q des durch den Zirkulationspfad 81 zirkulierenden Öls steuert. Die Rotation des Rotationswellenelements 72 kann daher stabilisiert werden.
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Die Schleifmaschine 1 hat ferner die Temperaturgradientenerfassungsvorrichtung, die den Temperaturgradienten des Radspindelstockkörpers 71 erfasst, und die Steuervorrichtung 60, die die Pumpe 76 auf Grundlage der Größe des durch die Temperaturgradienterfassungsvorrichtung erfassten Temperaturgradienten steuert, um den Durchfluss Q des durch den Zirkulationspfad 81 zirkulierenden Öls zu steuern.
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Gemäß dieser Konfiguration kann die Drehzahl der Pumpe 76 ungeachtet der Größe des Temperaturgradienten des Radspindelstockkörpers 71 verglichen mit dem Fall verringert werden, in welchem der Durchfluss Q des Öls, das durch den Zirkulationspfad 81 zirkuliert ist, konstant gemacht ist. Das in dem Tank 74 gespeicherte Öl kann daher mit relativ niedriger Leistung und somit bei relativ niedrigen Kosten zirkulieren gelassen werden.
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Das Werkzeug ist das Schleifrad 43.
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In dem Fall, dass das Werkzeug das Schleifrad 43 ist, wird der Temperaturgradient des Radspindelstockkörpers 71, der das Schleifrad 43 stützt, verringert, wodurch eine thermische Verformung des Radspindelstockkörpers 71 zurückgehalten wird. Dies kann die Verringerung der Schleifgenauigkeit zurückhalten.
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Obwohl das obige Ausführungsbeispiel ein Beispiel der Schleifmaschine 1 zeigt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und andere Konfigurationen können verwendet werden. Beispielsweise steuert die Steuervorrichtung 60 den Durchfluss Q des in dem Zirkulationspfad 81 strömenden Öls auf Grundlage der Temperaturdifferenz Thd. Jedoch kann der Durchfluss Q beispielsweise bei dem zweiten Durchfluss Q2 konstant gehalten werden und muss nicht gesteuert werden. In diesem Fall kann ein Öl mit einem im Wesentlichen konstanten Druck zu dem Lager 73 zugeführt werden, indem der Widerstand des Strömungspfads 75 unter Verwendung beispielsweise einer Drosselstelle eingestellt wird. Dementsprechend muss das Druckregelventil 77 in diesem Fall nicht vorgesehen sein.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel wird der Durchfluss Q des in dem Zirkulationspfad 81 strömenden Öls durch die Drehzahl der Pumpe 76 gesteuert. Jedoch kann der Öldurchfluss Q durch eine (nicht gezeigte) Strömungssteuerungsvorrichtung geändert werden. Die Strömungssteuerungsvorrichtung ist beispielsweise in dem Rohr 81a angeordnet und wird durch die Steuervorrichtung 60 gesteuert, um den Öldurchfluss Q zu steuern. Genauer gesagt rückt ein Ventil der Strömungssteuerungsvorrichtung in der Achsrichtung vor oder wird zurückgezogen, um die Öffnungsfläche der Öffnung zu ändern, wodurch der Öldurchfluss Q gesteuert wird. In diesem Fall kann der Öldurchfluss Q verglichen mit dem Fall präziser gesteuert werden, in welchem der Öldurchfluss Q durch die Drehzahl der Pumpe 76 gesteuert wird.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zweigt der Zirkulationspfad 81 von dem Strömungspfad 75 ab und erstreckt sich außerhalb und innerhalb des Radspindelstockkörpers 71. Jedoch muss, wie in 8 und 9 gezeigt ist, der Zirkulationspfad 81 nicht von dem Strömungspfad 75 abzweigen und die Zirkulationspfade 181c, 181d müssen lediglich in dem Radspindelstockkörper 71 ausgebildet sein. Genauer gesagt hat jeder Zirkulationspfad 181c, 181d eine U-Form (siehe 8) gesehen von der Seite, wobei dessen beiden Enden mit dem Boden des Tanks 74 verbunden sind, und sie erstrecken sich in den Schenkeln 71a, 71b (siehe 8 und 9). In diesem Fall muss die Pumpe 76 nicht zum Zirkulieren des in dem Tank 74 gespeicherten Öls durch die Zirkulationspfade 181c, 181d verwendet werden. In diesem Fall wird die Wärme des in dem Tank 74 gespeicherten Öls über das Öl auf die Zirkulationspfade 181c, 181d übertragen, und die Temperatur des Öls in den Zirkulationspfaden 181c, 181d nimmt dementsprechend zu. Dies verringert den Temperaturgradienten des Radspindelstockkörpers 71.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel kann die Steuerungsvorrichtung 60 ferner eine Korrektureinheit aufweisen. Wenn das Schleifen des Werkstücks W durchgeführt wird, dann korrigiert die Korrektureinheit den Bewegungsbetrag in der X-Achsenrichtung (Schneiderichtung) des Schleifrads 43 auf Grundlage der durch die Temperatursensoren 82a, 82b erfassten Temperaturen. Genauer gesagt berechnet die Korrektureinheit eine thermische Verschiebung in der X-Achsenrichtung des Radspindelstockkörpers 71 auf Grundlage der durch die Temperatursensoren 82a, 82b erfassten Temperaturen und korrigiert den Betrag der Bewegung in der X-Achsenrichtung des Schleifrads 43 durch den der thermischen Verschiebung entsprechenden Betrag. Die thermische Verschiebung kann auf Grundlage der Korrelation mit den durch die Temperatursensoren 82a, 82b erfassten Temperaturen abgeleitet werden. Diese Korrelation kann im Vorfeld auf Grundlage tatsächlicher Messungen durch Experimente usw. ermittelt werden. Da die technische Verformung (Verwölbung, siehe 4) des Radspindelstockkörpers 71 zurückgehalten wird, kann die thermische Verschiebung relativ einfach berechnet werden.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel ist die Schleifmaschine 1 als ein Beispiel der Werkzeugmaschine gezeigt. Jedoch kann die Werkzeugmaschine eine Drehbank oder ein Zerspanungszentrum sein. Beispielsweise in dem Fall, in dem der Tank 74 an dem Bett der Drehbank oder dem Zerspanungszentrum vorgesehen ist, kann der Zirkulationspfad in dem Bett ausgebildet sein.
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Die Form des Tanks 74, die Positionen der Temperatursensoren 82a, 82b, die Anzahl der Temperatursensoren 82a, 82b und der Abschnitt, in dem der Zirkulationspfad 81 ausgebildet ist, können geändert werden, ohne von dem Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Eine Schleifmaschine 1 weist Folgendes auf: ein Rotationswellenelement 72, das ein Schleifrad 43 hält und so angetrieben ist, dass es sich dreht; einen Radspindelstockkörper 71, der das Rotationswellenelement 72 durch ein Lager 73 derart stützt, dass das Rotationswellenelement 72 drehbar ist; einen Tank 74, der in dem Radspindelstockkörper 71 angeordnet ist und Öl speichert; einen Strömungsweg 75, der den Tank 74 mit dem Lager 73 verbindet und es dem Öl ermöglicht, dort hindurchzuströmen; eine Pumpe 76, die in dem Strömungspfad 75 angeordnet ist und das in dem Tank 74 gespeicherte Öl zu dem Lager 73 zuführt; und einen Rückführpfad 78, der es dem von dem Lager 73 abgegebenen Öl ermöglicht, in den Tank 74 zurückzukehren. Die Schleifmaschine 1 hat ferner einen Zirkulationspfad 81, durch welchen das in dem Tank 74 gespeicherte Öl zirkulieren kann. Der Zirkulationspfad 81 ist in einem Teil des Radspindelstockkörpers 71 ausgebildet, der den Temperaturgradienten des Radspindelstockkörpers 71, der durch die Temperatur des in dem Tank 74 gespeicherten Öls hervorgerufen wird, verringert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014-213390 A [0002, 0002, 0004]
