JP2003136367A - Spindle cooling method, and processing device - Google Patents
Spindle cooling method, and processing deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータを回転自在
に支持するスピンドルの内部に温度管理された流体を供
給することによりスピンドルを冷却するようにしたスピ
ンドルの冷却方法およびこのようなスピンドルを備える
加工装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spindle cooling method for cooling a spindle by supplying a temperature-controlled fluid to the inside of a spindle that rotatably supports a rotor, and such a spindle. Regarding processing equipment.
【0002】[0002]
【従来の技術】図7は従来から実施されているプリント
基板穴明機の全体的な構成を示す斜視図、図8はスピン
ドルの説明図であり、同図(a)はスピンドルの縦断面
図、同図(b)は同図(a)のA−A線断面図である。
また、図9は図7の冷却用流体の配管系統図である。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a perspective view showing the overall construction of a conventional printed circuit board boring machine, FIG. 8 is an explanatory view of a spindle, and FIG. 8A is a longitudinal sectional view of the spindle. The same figure (b) is the sectional view on the AA line of the figure (a).
FIG. 9 is a piping system diagram of the cooling fluid of FIG.
【0003】図7において、プリント基板穴明機Mは、
ベッド1と、ベッド1上に所定方向に可動に設置された
テーブル2と、ベッド1上に固定されたコラム3とから
基本的に構成されている。In FIG. 7, the printed circuit board drilling machine M is
The bed 1 is basically composed of a bed 2, a table 2 movably installed on the bed 1 in a predetermined direction, and a column 3 fixed on the bed 1.
【0004】テーブル2は、ベッド1上に設けられた図
示しないガイド上に矢印X方向に移動自在に支持されて
いる。コラム3は、両端部の支持脚によってテーブル2
を跨ぐようにしてベッド1に固定され、作業側の面に水
平に一対の第1のガイド4が設けられている。第1のガ
イド4は前記面に所定の間隔で固定され、クロススライ
ド5が前記第1のガイド4に支持されている。クロスス
ライド5にはまた、垂直方向に一対の第2のガイド7が
設けられ、自身はクロスライド駆動モータ6を駆動源と
するねじ送り手段により前記第1のガイド4に沿って矢
印Y方向に移動自在である。第2のガイド7はクロスス
ライド5の作業側の面に所定の間隔で固定され、サドル
8が前記第2のガイド7に支持され、また、サドル8に
はハウジング10が所定間隔で固定され、さらに、ハウ
ジング10にはスピンドル11が回転自在に支持されて
いる。サドル8は第2のガイド7に沿ってサドル駆動モ
ータ9を駆動源とするねじ送り手段により矢印Z方向
(テーブル2に対して垂直な方向)に移動自在である。The table 2 is supported on a guide (not shown) provided on the bed 1 so as to be movable in the arrow X direction. The column 3 has a support leg at both ends for the table 2
It is fixed to the bed 1 so as to straddle it, and a pair of first guides 4 are horizontally provided on the work side surface. The first guides 4 are fixed to the surface at predetermined intervals, and the cross slides 5 are supported by the first guides 4. The cross slide 5 is also provided with a pair of second guides 7 in the vertical direction, and the cross slide 5 itself is moved in the direction of the arrow Y along the first guide 4 by the screw feeding means using the cross slide drive motor 6 as a drive source. It is free to move. The second guide 7 is fixed to the work-side surface of the cross slide 5 at a predetermined interval, the saddle 8 is supported by the second guide 7, and the housing 10 is fixed to the saddle 8 at a predetermined interval. Further, a spindle 11 is rotatably supported on the housing 10. The saddle 8 can be moved along the second guide 7 in the arrow Z direction (direction perpendicular to the table 2) by a screw feeding means using a saddle drive motor 9 as a drive source.
【0005】図8に示すように、スピンドル11の内部
には、冷却用の流体(以下、「冷却液」という。)を通
すための冷却液通路20が複数本形成されている。冷却
液通路20の両端はそれぞれ環状の第1および第2の連
通路21、22に連通し、まとめられている。第1の連
通路21は冷却液入口23を介して冷却液供給装置30
の冷却液の供給口31に接続され、第2の連通路22は
冷却液出口24を介して冷却液供給装置30の戻り口3
2に接続されている。冷却液供給装置30は、戻り口3
2から戻ってきた昇温した冷却液を設定温度まで冷却
し、再度、供給口31からスピンドル11側に冷却され
た冷却液を供給する機能を有する。As shown in FIG. 8, a plurality of cooling liquid passages 20 for passing a cooling fluid (hereinafter referred to as "cooling liquid") are formed inside the spindle 11. Both ends of the cooling liquid passage 20 communicate with the first and second annular communication passages 21 and 22, respectively, and are gathered together. The first communication passage 21 is provided with a cooling liquid supply device 30 via a cooling liquid inlet 23.
Of the cooling liquid supply port 31, and the second communication passage 22 is connected to the return port 3 of the cooling liquid supply device 30 via the cooling liquid outlet 24.
Connected to 2. The cooling liquid supply device 30 has a return port 3
It has a function of cooling the temperature-increased cooling liquid returned from 2 to a set temperature and supplying the cooled cooling liquid again from the supply port 31 to the spindle 11 side.
【0006】スピンドル11は図示を省略するエアベア
リングによりスラスト方向およびラジアル方向に位置決
めした状態でロータシャフト25を保持している。な
お、ロータシャフト25の外周部にはロータ(回転子)
が設けられており、スピンドル11内部のロータと対向
する位置にはコイルが配置されている。ロータシャフト
25の先端には、ドリル26が着脱自在に保持されてい
る図9に示すように、冷却液供給装置30の供給口31
と戻り口32との間に循環経路35が形成され、4個の
スピンドル11は冷却液供給装置30と並列に前記循環
経路35に接続されている。加工時には、冷却液供給装
置30を動作させ、一定温度かつ一定流量の冷却液を各
入口23に供給すると共に、ロータシャフト25を回転
させる。そして、テーブル2とクロススライド5を移動
させ、ドリル26の軸線を加工位置に位置決めした後、
サドル8すなわちドリル26を上下(Z)方向に移動さ
せてテーブル2上に固定されたプリント基板12に穴を
加工する。図示のプリント基板穴明機Mの場合、スピン
ドル11を4個備えているので、4枚のプリント基板1
2を同時に加工することができ、加工能率を向上させる
ことができる。The spindle 11 holds the rotor shaft 25 in a state of being positioned in the thrust direction and the radial direction by an air bearing (not shown). A rotor (rotor) is provided on the outer peripheral portion of the rotor shaft 25.
Is provided, and a coil is arranged at a position facing the rotor inside the spindle 11. A drill 26 is detachably held at the tip of the rotor shaft 25, as shown in FIG.
A circulation path 35 is formed between the return port 32 and the return port 32, and the four spindles 11 are connected to the circulation path 35 in parallel with the cooling liquid supply device 30. At the time of processing, the cooling liquid supply device 30 is operated to supply the cooling liquid having a constant temperature and a constant flow rate to each inlet 23, and the rotor shaft 25 is rotated. Then, after moving the table 2 and the cross slide 5 to position the axis of the drill 26 at the processing position,
The saddle 8, that is, the drill 26 is moved in the vertical (Z) direction to form a hole in the printed circuit board 12 fixed on the table 2. In the case of the illustrated printed circuit board drilling machine M, since four spindles 11 are provided, four printed circuit boards 1 are provided.
2 can be processed simultaneously, and the processing efficiency can be improved.
【0007】スピンドル11はコイルに電流が流れるこ
と等により発熱するが、冷却液により冷却されているの
で、スピンドル11の発熱によるドリル26の変位は小
さく、この従来構造のプリント穴明機Mであっても加工
精度のばらつきを5μm程度にすることができる。Although the spindle 11 generates heat due to the current flowing through the coil, etc., since the spindle 11 is cooled by the cooling liquid, the displacement of the drill 26 due to the heat generation of the spindle 11 is small. However, the variation in processing accuracy can be set to about 5 μm.
【0008】なお、加工する穴の径により、適切なドリ
ル(すなわちロータシャフト)回転数はそれぞれ異な
り、例えば、0.5mmの穴の場合は毎分2万回転(以
下、毎分の表記を省略する。)、0.3mmの穴の場合
は8万回転、0.1mmの穴の場合は16万回転にする
と、高品質の穴を能率良く加工することができる。The appropriate rotation speed of the drill (that is, the rotor shaft) differs depending on the diameter of the hole to be machined. For example, in the case of a 0.5 mm hole, 20,000 rotations per minute (hereinafter, notation for each minute is omitted. In the case of a 0.3 mm hole, 80,000 rotations and in the case of a 0.1 mm hole, 160,000 rotations, a high quality hole can be efficiently processed.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】近年、プリント基板の
高密度化が進み、従来、最も小径であった直径0.3m
mよりもさらに小径の0.1mmの穴を加工することが
要求されていると共に、位置精度のばらつきを5μm未
満にすることが要求されている。In recent years, the density of printed circuit boards has increased, and the diameter of 0.3 m, which was the smallest diameter in the past, has been achieved.
It is required to machine a hole having a diameter of 0.1 mm, which is smaller than m, and it is required to make the positional accuracy variation less than 5 μm.
【0010】しかし、従来のプリント基板穴明機では、
加工した穴径により、位置精度にばらつきが発生するこ
とがあった。すなわち、同一のスピンドルで加工した1
枚のプリント基板であっても、例えば、0.1mmの穴
の位置精度と、0.3mmの穴の位置精度が相違する場
合があった。However, in the conventional printed circuit board drilling machine,
The position accuracy may vary depending on the processed hole diameter. That is, 1 processed with the same spindle
Even with a single printed circuit board, for example, the positional accuracy of the 0.1 mm hole may differ from the positional accuracy of the 0.3 mm hole.
【0011】図10は、冷却液による吸熱量の時間的変
化を、ドリルの回転数をパラメータとして測定した結果
を示す図であり、ドリル回転数は内部の発熱量が最も大
きい16万回転の場合である。同図に示すように、冷却
液の流量(a>b>c)により当初の吸熱量の大きさは
異なるが、吸熱量の最大値はほとんど変わらない。しか
も、流量cの場合であっても、最大値に達するまでの時
間は、通常の加工時間よりもはるかに短い。したがっ
て、冷却液の流量を大きくしても、スピンドルの温度上
昇値はほとんど変わらない。すなわち、冷却液の温度上
昇値を定めると、発熱量が最大になる場合の最小限の冷
却液流量が決まる。FIG. 10 is a diagram showing the results of measuring the temporal change in the amount of heat absorbed by the cooling liquid using the number of rotations of the drill as a parameter. Is. As shown in the figure, although the initial amount of heat absorption varies depending on the flow rate of the cooling liquid (a>b> c), the maximum value of heat absorption hardly changes. Moreover, even in the case of the flow rate c, the time required to reach the maximum value is much shorter than the normal processing time. Therefore, even if the flow rate of the cooling liquid is increased, the temperature rise value of the spindle hardly changes. That is, when the temperature rise value of the cooling liquid is determined, the minimum cooling liquid flow rate when the heat generation amount is maximum is determined.
【0012】また、図11に示すように、冷却液の流量
を一定にした場合、冷却液の温度上昇値は、ドリル回転
数が16万回転で7℃、8万回転で4℃、2万回転で2
℃程度である。なお、温度上昇値が略一定になるまでの
時間Tは30秒程度である。そして、スピンドルの温度
上昇値が大きくなるにつれてエアベアリング等の特性が
変化し、冷却液の温度上昇値に略比例してドリルの軸線
の変位が増大する。また、ドリル回転数は同じであって
も、スピンドル毎に発熱量が異なるため、スピンドルに
供給する冷却液の流量を同じにしても、スピンドル毎に
変位量が異なる。Further, as shown in FIG. 11, when the flow rate of the cooling liquid is kept constant, the temperature rise value of the cooling liquid is 7 ° C. at a drill rotation speed of 160,000 rotations, 4 ° C. at 80,000 rotations and 20,000 rotations. 2 by rotation
It is about ℃. The time T until the temperature rise value becomes substantially constant is about 30 seconds. Then, as the temperature rise value of the spindle increases, the characteristics of the air bearing and the like change, and the displacement of the axis line of the drill increases substantially in proportion to the temperature rise value of the cooling liquid. Further, even if the number of rotations of the drill is the same, the amount of heat generated differs from spindle to spindle. Therefore, even if the flow rate of the cooling liquid supplied to the spindle is the same, the amount of displacement differs from spindle to spindle.
【0013】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、スピンドルの発熱量
が変化する場合であっても、加工した穴の位置精度を向
上させることができるスピンドルの冷却方法および加工
装置を提供するにある。The present invention has been made in view of the circumstances of the prior art as described above, and an object thereof is to improve the positional accuracy of a machined hole even when the amount of heat generated by the spindle changes. (EN) Provided are a spindle cooling method and a machining apparatus capable of performing the same.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、第1の手段は、ロータを回転自在に支持するスピン
ドルの内部に温度管理された流体を供給して前記スピン
ドルを冷却するようにしたスピンドルの冷却方法におい
て、前記スピンドルから排出された前記流体の出口温度
を検出し、検出された前記出口温度に基づいて前記出口
温度が予め設定した温度になるように、前記スピンドル
に供給する前記流体の流量を調整することを特徴とす
る。To achieve the above object, the first means is to supply a temperature-controlled fluid to the inside of a spindle that rotatably supports a rotor to cool the spindle. In the method for cooling a spindle, the outlet temperature of the fluid discharged from the spindle is detected, and the outlet temperature is supplied to the spindle so that the outlet temperature becomes a preset temperature based on the detected outlet temperature. It is characterized in that the flow rate of the fluid is adjusted.
【0015】この場合、前記出口温度が予め設定した温
度よりも低い場合は、前記スピンドルから排出された前
記流体を前記スピンドルの前記流体入口に戻し、前記ス
ピンドルの温度を上昇させるようにするとよい。In this case, when the outlet temperature is lower than a preset temperature, the fluid discharged from the spindle may be returned to the fluid inlet of the spindle to raise the temperature of the spindle.
【0016】また、第2の手段は、ロータを回転自在に
支持するスピンドルと、前記スピンドルの内部に形成さ
れた流路に予め設定した温度の流体を供給する供給手段
と、前記スピンドルと前記供給手段との間で前記流体を
循環させる循環経路とを備え、前記流体によりスピンド
ルを冷却するようにした加工装置において、前記スピン
ドルから排出された前記流体の温度に基づいて前記スピ
ンドルに供給する前記流体の流量を調整する調整手段を
備えていることを特徴とする。The second means is a spindle for rotatably supporting the rotor, a supply means for supplying a fluid having a preset temperature to a flow passage formed inside the spindle, the spindle and the supply. And a circulation path for circulating the fluid to and from the means, wherein the spindle is cooled by the fluid, the fluid being supplied to the spindle based on the temperature of the fluid discharged from the spindle. It is characterized by comprising an adjusting means for adjusting the flow rate.
【0017】この場合、前記流体の温度を検出する検出
手段を備え、前記調整手段は前記検出手段によって検出
された前記流体の温度に基づいて前記出口温度が予め設
定した温度になるように前記スピンドルに供給する前記
流体の流量を調整するようにする。In this case, there is provided a detecting means for detecting the temperature of the fluid, and the adjusting means adjusts the outlet temperature to a preset temperature based on the temperature of the fluid detected by the detecting means. The flow rate of the fluid supplied to is adjusted.
【0018】また、前記スピンドルから排出された前記
流体の温度に基づいて前記流体を前記供給手段側に戻さ
ずに直接前記スピンドルの上流側の循環経路に戻す流体
戻し手段を設けてもよい。Fluid return means may be provided for returning the fluid directly to the circulation path upstream of the spindle based on the temperature of the fluid discharged from the spindle without returning to the supply means side.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の実施の形態を図に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0020】図1は本発明の第1の実施形態に係る加工
装置の冷却液配管系統図、図2は流量調節装置の正面断
面図であり、図9に示した従来例と同等な各部には同一
の符号を付し、重複する説明は省略する。FIG. 1 is a cooling liquid piping system diagram of a processing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front sectional view of a flow rate adjusting device. Each section equivalent to the conventional example shown in FIG. Are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0021】図1において、4個のスピンドル11のそ
れぞれの冷却液入口23は、冷却液供給装置30の供給
口31に並列に接続されている。スピンドル11の冷却
液出口24は、それぞれ流量調節装置50に直列に接続
され、流量調整装置50は冷却液供給装置30の戻り口
32に並列に接続されている。すなわち、この実施形態
では、スピンドル11の冷却液通路20が流量調整装置
50の流路と直列に接続され、直列に接続された各々の
スピンドル11の冷却液通路20と流量調整装置50の
流路とが、冷却液供給装置30に対して並列に接続され
ている。In FIG. 1, the cooling liquid inlets 23 of the four spindles 11 are connected in parallel to the supply ports 31 of the cooling liquid supply device 30. The cooling liquid outlets 24 of the spindles 11 are respectively connected in series to the flow rate adjusting device 50, and the flow rate adjusting device 50 is connected in parallel to the return port 32 of the cooling liquid supply device 30. That is, in this embodiment, the cooling liquid passage 20 of the spindle 11 is connected in series with the flow passage of the flow rate adjusting device 50, and the cooling liquid passage 20 of each spindle 11 and the flow passage of the flow amount adjusting device 50 are connected in series. And are connected in parallel to the cooling liquid supply device 30.
【0022】図2において、流量調整装置50は、サー
モエレメント51、ピストン53、ホルダ54およびこ
れらを収納したケース52とから主に構成されている。
ケース52には冷却液の流れ方向の上流側に第1のシリ
ンダ57が、下流側に第2のシリンダ58が形成されて
おり、両シリンダ57,58は管路56によって連通さ
れている。また、前記シリンダ57,58内に前記サー
モエレメント51とホルダ54がそれぞれ配置されてい
る。前記サーモエレメント51にはホルダ54と一体の
ピストン53が挿入された状態で連結され、ホルダ54
はピストン53と一体に移動する。ホルダ54の前記管
路56の一方の開口部(弁座)56aに対向する位置に
は、前記管路56と同軸上に弁体55が突設されてお
り、ホルダ54の位置に応じて弁開度が設定できる。In FIG. 2, the flow rate adjusting device 50 is mainly composed of a thermo element 51, a piston 53, a holder 54 and a case 52 accommodating them.
A first cylinder 57 is formed on the upstream side of the case 52 in the flow direction of the cooling liquid, and a second cylinder 58 is formed on the downstream side of the case 52. The two cylinders 57, 58 are connected by a pipe line 56. Further, the thermoelement 51 and the holder 54 are arranged in the cylinders 57 and 58, respectively. A piston 53 integrated with a holder 54 is connected to the thermoelement 51 so as to be inserted into the holder 54.
Moves integrally with the piston 53. At a position of the holder 54 facing the one opening (valve seat) 56a of the pipe 56, a valve body 55 is provided so as to be coaxial with the pipe 56, and a valve element 55 is provided depending on the position of the holder 54. The opening can be set.
【0023】サーモエレメント51の内部には、樹脂
(例えばワックス)が封入されている。ピストン53は
サーモエレメント51内にに移動自在に支持され、サー
モエレメント51の温度に応じてワックスが膨張、収縮
し、この膨張収縮に応じてピストン53が移動し、ピス
トンの移動に応じて一体にホルダ54が移動する。ワッ
クスが最も収縮したときピストン53は、最も左側に移
動し、これに応じて弁体55と前記開口部56aで形成
される環状の流路面積は開口部56aの開口面積の20
%(すなわち弁開度20%)であり、ワックスが最も膨
張し、ピストン53が最も伸びたとき、弁体55の先端
が開口部56aの開口縁と同等の位置(すなわち弁開度
100%)になる。管路56の他方の開口部は第1のシ
リンダ57側に開放され、スピンドル11の冷却液出口
24に連通し、第2のシリンダ58は冷却液供給装置3
0の戻り口32側に接続されている。A resin (for example, wax) is enclosed inside the thermoelement 51. The piston 53 is movably supported in the thermoelement 51, the wax expands and contracts according to the temperature of the thermoelement 51, the piston 53 moves according to the expansion and contraction, and the wax integrally moves according to the movement of the piston. The holder 54 moves. When the wax is most contracted, the piston 53 moves to the leftmost, and accordingly, the area of the annular flow path formed by the valve body 55 and the opening 56a is 20 times the opening area of the opening 56a.
% (That is, the valve opening is 20%), and when the wax is most expanded and the piston 53 is most extended, the tip of the valve body 55 is at the same position as the opening edge of the opening 56a (that is, the valve opening is 100%). become. The other opening of the pipe line 56 is opened to the first cylinder 57 side, communicates with the cooling liquid outlet 24 of the spindle 11, and the second cylinder 58 is connected to the cooling liquid supply device 3.
0 is connected to the return port 32 side.
【0024】サーモエレメント51の内部に封入された
樹脂は、冷却液供給装置30から供給される冷却液の温
度から7℃上昇するまでの間は、固体から液体に変化す
るだけで容積は変化しない。そして、温度上昇値が7℃
を越えると膨張を開始する。この結果、ピストン53
は、スピンドル11から排出された冷却液の温度差が7
℃以下の場合は移動せず(以下、ピストン53が移動を
開始する温度を、「ピストン動作温度」という。)、7
℃を越えると図2の右方に移動を開始して弁開度を変化
させる。The resin sealed in the thermoelement 51 changes from solid to liquid and does not change in volume until the temperature of the cooling liquid supplied from the cooling liquid supply device 30 rises by 7 ° C. . And the temperature rise value is 7 ℃
When it exceeds, the expansion starts. As a result, the piston 53
Indicates that the temperature difference of the cooling liquid discharged from the spindle 11 is 7
If the temperature is below ℃, it does not move (hereinafter, the temperature at which the piston 53 starts moving is referred to as "piston operating temperature"), and 7
When the temperature exceeds ℃, it starts moving to the right in FIG. 2 and changes the valve opening.
【0025】次に、この実施形態の動作を説明する。な
お、当初の弁開度は20%である。Next, the operation of this embodiment will be described. The initial valve opening is 20%.
【0026】図3は、加工開始後の弁開度と冷却液の温
度上昇値の時間的変化を示す図であり、(a)は弁開度
を、(b)は出口24における吸熱量を示している。FIG. 3 is a diagram showing the changes over time in the valve opening and the temperature rise value of the cooling liquid after the start of processing. (A) shows the valve opening, and (b) shows the amount of heat absorbed at the outlet 24. Shows.
【0027】(1)ドリル回転数が2万回転の場合
弁開度が20%であるため、スピンドル11から排出さ
れる冷却液の温度上昇値は7℃になる。この値はピスト
ン動作温度以下であるため、弁開度は変化しない。した
がって、スピンドル11は温度上昇値7℃に保たれる。(1) When the number of rotations of the drill is 20,000, since the valve opening is 20%, the temperature rise value of the cooling liquid discharged from the spindle 11 becomes 7 ° C. Since this value is below the piston operating temperature, the valve opening does not change. Therefore, the spindle 11 is kept at the temperature rise value of 7 ° C.
【0028】(2)ドリル回転数が8万回転の場合
弁開度が20%であるため、スピンドル11から排出さ
れた冷却液の温度上昇値は7℃(ピストン動作温度)を
超える(時刻T2)。このため、ピストン53が徐々に
移動することにより弁開度が増加し、冷却液の流量は増
加する。そして、弁開度が50%になると、排出された
冷却液の温度上昇値は7℃まで下がるため、ピストン5
3は移動を停止する。したがって、スピンドル11は温
度上昇値7℃に保たれる。(2) When the number of drill revolutions is 80,000, the valve opening is 20%, so the temperature rise value of the coolant discharged from the spindle 11 exceeds 7 ° C. (piston operating temperature) (time T2). ). For this reason, the valve opening is increased by the gradual movement of the piston 53, and the flow rate of the cooling liquid is increased. Then, when the valve opening becomes 50%, the temperature rise value of the discharged cooling liquid drops to 7 ° C.
3 stops moving. Therefore, the spindle 11 is kept at the temperature rise value of 7 ° C.
【0029】(3)ドリル回転数が16万回転の場合
弁開度が20%であるため、スピンドル11から排出さ
れた冷却液の温度上昇値は7℃(ピストン動作温度)を
超える(時刻T1)。このため、ピストン53が徐々に
移動することにより弁開度が増加し、冷却液の流量は増
加する。そして、弁開度が100%になると、排出され
た冷却液の温度上昇値が7℃まで下がる。したがって、
スピンドル11は温度上昇値7℃に保たれる。(3) When the number of rotations of the drill is 160,000, since the valve opening is 20%, the temperature rise value of the cooling liquid discharged from the spindle 11 exceeds 7 ° C. (piston operating temperature) (time T1 ). For this reason, the valve opening is increased by the gradual movement of the piston 53, and the flow rate of the cooling liquid is increased. Then, when the valve opening becomes 100%, the temperature rise value of the discharged cooling liquid drops to 7 ° C. Therefore,
The spindle 11 is kept at a temperature rise value of 7 ° C.
【0030】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、ドリル回転数にかかわらず、冷却液の温度上昇値、
すなわちスピンドル11の温度上昇値を常に同じ値に維
持させるので、コイルの発熱等によるドリルの変位量は
ほぼ同じになる。この結果、ドリル回転数によって、加
工精度が変化することはない。As described above, according to this embodiment, the temperature rise value of the cooling liquid,
That is, since the temperature rise value of the spindle 11 is always maintained at the same value, the amount of displacement of the drill due to heat generation of the coil becomes substantially the same. As a result, the machining accuracy does not change depending on the number of rotations of the drill.
【0031】また、ドリル回転数を同じにして複数のス
ピンドルを同時に動作させる場合、スピンドル11の発
熱量が異なっていても、冷却液の流量を変えることによ
り各スピンドルの温度上昇値を略等しくすることができ
るので、ドリルの変位がばらつかず、加工精度を均一に
することができる。Further, when a plurality of spindles are simultaneously operated with the same number of drill rotations, the temperature rise values of the respective spindles are made substantially equal by changing the flow rate of the cooling liquid even if the heat generation amounts of the spindles 11 are different. Therefore, the displacement of the drill does not vary, and the processing accuracy can be made uniform.
【0032】(第2の実施形態)図4は本発明の第2の
実施形態に係る冷却液の配管系統図、図5は流量調節装
置の縦断面図であり、図1および図2に示した第1の実
施形態、並びに図9に示した従来例と同等な各部には同
一の符号を付し、重複する説明は省略する。(Second Embodiment) FIG. 4 is a piping system diagram of a cooling liquid according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a flow rate adjusting device shown in FIGS. 1 and 2. The same parts as those in the first embodiment and the conventional example shown in FIG. 9 are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
【0033】この実施形態では、図4に示すように、第
1の実施形態における流量調節装置50とスピンドル1
1の冷却液入口23の上流側との間に逆止弁62を備え
た戻り管路63を設けたもので、戻り管路63の最上流
側61は図5に示すように管路56に開口している。こ
れにより、弁体55の上流側と下流側の圧力状態に応じ
て前記管路56から戻り管路63に冷却液が流入し、逆
止弁61を通ってスピンドル1の冷却液入口23の上流
側に戻り、再度スピンドル11内に供給することができ
る。なお、逆止弁62はスピンドル11の冷却液入口2
3の上流側から流量調整装置50の前記管路56へのバ
イパス管路として機能することがないように、冷却液の
流れを流量調整装置50からスピンドル11の冷却液入
口23の上流側の方向のみに規制している。In this embodiment, as shown in FIG. 4, the flow rate adjusting device 50 and the spindle 1 in the first embodiment are shown.
A return pipe 63 provided with a check valve 62 is provided between the upstream side of the cooling liquid inlet 23 and the upstream side 61 of the return pipe 63 as shown in FIG. It is open. As a result, the cooling liquid flows from the pipe 56 into the return pipe 63 in accordance with the pressure states of the upstream side and the downstream side of the valve body 55, passes through the check valve 61, and reaches the upstream side of the cooling liquid inlet 23 of the spindle 1. It can be returned to the side and supplied again into the spindle 11. The check valve 62 is used as the coolant inlet 2 of the spindle 11.
3 from the upstream side of the flow rate adjusting device 50 to the pipe line 56 of the flow rate adjusting device 50, the flow of the cooling liquid is directed from the flow rate adjusting device 50 to the upstream side of the cooling liquid inlet 23 of the spindle 11. It is regulated only.
【0034】前記圧力関係を現出するには、第2のシリ
ンダ58側の圧力よりも戻り管路63側の圧力が低くな
るように設定する必要がある。そこで、本実施形態で
は、前述の第1の実施形態とは異なり、加工開始時の弁
開度が20%よりも小さくなるように例えば、5%程度
に設定する。このようにすると、加工開始時において
は、スピンドル11から排出された冷却液が流量調整装
置50側から冷却液供給装置30側に戻って冷却される
ることなく、直接スピンドル11の冷却液入口23側に
供給され、スピンドル11を加熱する。したがって、図
6に示すようにスピンドル11の温度上昇の立ち上がり
特性が向上し、短時間で定常温度になるので、加工開始
時における穴位置精度をさらに向上させることができ
る。In order to reveal the pressure relationship, it is necessary to set the pressure on the return pipe 63 side to be lower than the pressure on the second cylinder 58 side. Therefore, in the present embodiment, unlike the above-described first embodiment, the valve opening degree at the start of processing is set to, for example, about 5% so as to be smaller than 20%. In this way, at the start of processing, the cooling liquid discharged from the spindle 11 does not return from the flow rate adjusting device 50 side to the cooling liquid supply device 30 side to be cooled, but directly to the cooling liquid inlet 23 side of the spindle 11. To heat the spindle 11. Therefore, as shown in FIG. 6, the rising characteristic of the temperature rise of the spindle 11 is improved and the steady temperature is reached in a short time, so that the hole position accuracy at the start of machining can be further improved.
【0035】なお、本実施形態では、流量調整装置50
に戻り管路63を接続しているが、流量調整装置50の
下流側に別途可変絞りを設け、その上流側に戻り管路6
3を接続することも可能である。In this embodiment, the flow rate adjusting device 50
The return conduit 63 is connected to the return conduit 6.
It is also possible to connect 3.
【0036】その他、特に説明しない各部は前述の第1
の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。In addition, each part not particularly explained is the same as the first
Is configured and functions in the same manner as the embodiment of FIG.
【0037】前記2つの実施形態では、温度検出機能
と、ピストンを移動させる機能を備えるサーモエレメン
ト51を用いる場合について説明したが、冷却液の温度
を検出する温度検出器(例えば、温度センサ)と流量調
整弁を各スピンドル11出口側に設け、前記温度検出器
によって検出した温度に応じて流量調整弁によってスピ
ンドル11に供給される冷却液の流量を調整するように
構成することもできる。流量調整弁は、例えばモータに
よって開度調整を行うことができるものを使用し、RO
Mに格納したプログラムに従って図示しないCPUがR
AMを使用して前記モータを制御すれば、電気的に制御
することも容易である。In the above two embodiments, the case where the thermoelement 51 having a temperature detecting function and a piston moving function is used has been described. However, a temperature detector (for example, a temperature sensor) for detecting the temperature of the cooling liquid is used. It is also possible to provide a flow rate adjusting valve on the outlet side of each spindle 11 and adjust the flow rate of the cooling liquid supplied to the spindle 11 by the flow rate adjusting valve according to the temperature detected by the temperature detector. As the flow rate adjusting valve, for example, a valve whose opening degree can be adjusted by a motor is used.
According to the program stored in M, the CPU (not shown)
If the motor is controlled by using AM, it can be easily controlled electrically.
【0038】また、前記実施形態においては、スピンド
ル11を複数個備えた多軸の加工装置について説明した
が、本発明は、スピンドルが1個の加工装置にも適用す
ることができることはいうまでもない。Further, in the above embodiment, the multi-axis machining apparatus provided with a plurality of spindles 11 has been described, but it goes without saying that the present invention can be applied to a machining apparatus having one spindle. Absent.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スピンドルから流出した流体の出口温度を検出し、出口
温度が予め定める温度になるように、スピンドルに供給
する流体の流量を調整するので、スピンドルの発熱量が
異なる場合であっても、加工した穴の位置精度を向上さ
せることができる。As described above, according to the present invention,
The outlet temperature of the fluid flowing out from the spindle is detected, and the flow rate of the fluid supplied to the spindle is adjusted so that the outlet temperature reaches a predetermined temperature. The position accuracy of can be improved.
【図1】本発明の第1の実施形態における冷却液の配管
系統を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a piping system for a cooling liquid according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施形態に係る流量調節装置の
縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the flow rate adjusting device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1の実施形態における加工開始後の
弁開度と冷却液の温度上昇値の時間的変化を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a temporal change in a valve opening degree and a temperature rise value of a cooling liquid after the start of processing in the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施形態における冷却液の配管
系統を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a piping system for a cooling liquid according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2の実施形態に係る流量調節装置の
縦断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a flow rate adjusting device according to a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第2の実施形態における冷却液の温度
上昇値の時間的変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a temporal change in a temperature rise value of a cooling liquid according to the second embodiment of the present invention.
【図7】従来のプリント基板穴明機(加工装置)の全体
構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an overall configuration of a conventional printed circuit board boring machine (processing device).
【図8】図7におけるスピンドルの断面図である。8 is a cross-sectional view of the spindle shown in FIG.
【図9】従来の冷却液の配管系統を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a conventional coolant piping system.
【図10】吸熱量の時間的変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a temporal change in the amount of heat absorption.
【図11】従来の冷却液の温度上昇値の時間的変化を示
す図である。FIG. 11 is a diagram showing a temporal change in a temperature rise value of a conventional cooling liquid.
11 スピンドル 23 冷却液入口 24 冷却液出口 30 冷却液供給装置 50 流量調節装置 63 戻し管路 11 spindles 23 Coolant inlet 24 Coolant outlet 30 Coolant supply device 50 Flow control device 63 Return line
Claims (5)
の内部に温度管理された流体を供給して前記スピンドル
を冷却するようにしたスピンドルの冷却方法において、 前記スピンドルから排出された前記流体の出口温度を検
出し、 検出された前記出口温度に基づいて前記出口温度が予め
設定した温度になるように、前記スピンドルに供給する
前記流体の流量を調整する、ことを特徴とするスピンド
ルの冷却方法。1. A method for cooling a spindle, wherein a temperature-controlled fluid is supplied to the inside of a spindle that rotatably supports a rotor to cool the spindle, and an outlet temperature of the fluid discharged from the spindle. Is detected, and the flow rate of the fluid supplied to the spindle is adjusted so that the outlet temperature reaches a preset temperature on the basis of the detected outlet temperature.
も低い場合は、前記スピンドルから排出された前記流体
を前記スピンドルの前記流体入口に戻し、前記スピンド
ルの温度を上昇させることを特徴とする請求項1に記載
のスピンドルの冷却方法。2. When the outlet temperature is lower than a preset temperature, the fluid discharged from the spindle is returned to the fluid inlet of the spindle to raise the temperature of the spindle. The method for cooling a spindle according to claim 1.
と、前記スピンドルの内部に形成された流路に予め設定
した温度の流体を供給する供給手段と、前記スピンドル
と前記供給手段との間で前記流体を循環させる循環経路
とを備え、前記流体によりスピンドルを冷却するように
した加工装置において、 前記スピンドルから排出された前記流体の温度に基づい
て前記スピンドルに供給する前記流体の流量を調整する
調整手段を備えていることを特徴とする加工装置。3. A spindle for rotatably supporting a rotor, a supply means for supplying a fluid of a preset temperature to a flow passage formed inside the spindle, and the spindle and the supply means. A processing apparatus having a circulation path for circulating a fluid, wherein the spindle is cooled by the fluid, and adjusting the flow rate of the fluid supplied to the spindle based on the temperature of the fluid discharged from the spindle. A processing apparatus comprising means.
え、前記調整手段は前記検出手段によって検出された前
記流体の温度に基づいて前記出口温度が予め設定した温
度になるように前記スピンドルに供給する前記流体の流
量を調整することを特徴とする請求項3記載の加工装
置。4. A detecting means for detecting the temperature of the fluid, wherein the adjusting means controls the spindle so that the outlet temperature becomes a preset temperature based on the temperature of the fluid detected by the detecting means. The processing apparatus according to claim 3, wherein a flow rate of the fluid to be supplied is adjusted.
の温度に基づいて前記流体を前記供給手段側に戻さずに
直接前記スピンドルの上流側の循環経路に戻す流体戻し
手段を備えていることを特徴とする請求項3記載の加工
装置。5. A fluid returning means for returning the fluid to the circulation path upstream of the spindle based on the temperature of the fluid discharged from the spindle without returning to the supply means side. The processing device according to claim 3.
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- 2001-11-02 JP JP2001338217A patent/JP2003136367A/en active Pending
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