JP2016087777A5

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Publication number: JP2016087777A5
Application number: JP2015115990A
Authority: JP
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2017-07-06
Anticipated expiration: 2035-06-08

Description

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、工作機械の構造体に要温度調整媒体を供給するとともに前記構造体から前記要温度調整媒体を回収する媒体供給回収手段と、前記要温度調整媒体の温度を調整する温度調整手段とを備えた工作機械における温度調整システムの制御方法であって、前記要温度調整媒体に温度変化をもたらす機械動作の停止後に、前記構造体において、前記要温度調整媒体の温度変化に寄与し、且つ、前記要温度調整媒体の温度変化により変形する第１箇所の近傍の温度である構造体温度を測定するとともに、前記工作機械において、前記要温度調整媒体の温度変化に関わらず、且つ、前記要温度調整媒体の温度変化による変形もない第２箇所の温度である基準温度を測定し、前記構造体温度と前記基準温度とから温度変化値を求める第１工程と、前記温度変化値をもとに、前記第１箇所の推定温度を求める第２工程と、前記推定温度にもとづき前記温度調整手段と前記媒体供給回収手段との少なくとも何れか一方の動作を通常運転の第１状態から前記第１状態よりも消費電力の小さい第２状態へ切り替える、若しくは、前記温度調整手段と前記媒体供給回収手段との少なくとも何れか一方の動作を停止させるか否かを判定する第３工程とを実行することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２工程において、前記推定温度と前記第１箇所の温度変化との時間応答が等しくなるように予め求めた係数、及び前記温度変化値を用い、前記推定温度を求めることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第３工程において、前記推定温度と所定の推定温度閾値とを比較し、その比較結果に応じて前記温度調整手段と前記媒体供給回収手段との少なくとも何れか一方の動作を前記第１状態から前記第２状態へ切り替える、若しくは、前記温度調整手段と前記媒体供給回収手段との少なくとも何れか一方の動作を停止させるか否かを判定することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記推定温度閾値は、前記第１箇所の熱変位若しくは前記温度調整手段及び前記媒体供給回収手段の動作停止後における前記第１箇所の温度変化との関数であり、許容する熱変位若しくは温度変化に応じて決定されることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、前記要温度調整媒体に温度変化をもたらす機械動作の前に、前記構造体温度及び前記基準温度を測定し、前記構造体温度と前記基準温度とから温度変化値を求め、前記温度変化値をもとに前記第１箇所の推定温度を求めるとともに、前記推定温度の変化率を求め、前記推定温度の変化率と所定の変化率閾値とを比較し、その比較結果に応じて前記推定温度閾値を更新する前工程を実行することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記変化率閾値は、前記工作機械が設置される環境温度との関数であり、前記前工程において、前記環境温度を測定するとともに、当該環境温度に応じて前記変化率閾値を決定することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記構造体が、所定の軸回りで回転する回転体及び前記回転体を軸支する軸受を含んだ回転部と、前記回転部を支持する支持部とを有する回転装置であり、前記媒体供給回収手段にて前記支持部又は前記回転部に設けられた媒体用流路から前記要温度調整媒体を回収し、前記温度調整手段にて前記要温度調整媒体の温度を調整した後、再び前記媒体供給回収手段にて前記媒体用流路へ供給する工作機械における温度調整システムの制御方法であって、前記第１箇所が前記回転部である一方、前記第２箇所が前記回転装置以外の箇所であり、前記第１工程において、前記支持部側の温度若しくは前記媒体用流路内の前記要温度調整媒体の温度を前記構造体温度として測定することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記構造体が、工作機械の加工空間内に設置されるテーブルであり、前記媒体供給回収手段にて前記加工空間から前記要温度調整媒体を回収し、前記温度調整手段にて前記要温度調整媒体の温度を調整した後、再び前記媒体供給回収手段にて前記加工空間へ供給する工作機械における温度調整システムの制御方法であって、前記第１箇所が前記テーブルの一部である一方、前記第２箇所が前記加工空間外の箇所であることを特徴とする。
なお、請求項１や請求項３における「温度調整手段と媒体供給回収手段との少なくとも何れか一方の動作を停止する」とは、媒体供給手段による要温度調整媒体の供給を停止するのみならず、温度調整手段において要温度調整媒体の温度の調整を停止する、温度調整手段や媒体供給回収手段の電源を遮断する等を含む。

（第２実施形態）
次に、工作機械１０のテーブル１１を冷却対象とした冷却システムについて、図７をもとに説明する。図７は、工作機械１０及び冷却システムのブロック構成図である。なお、工作機械１０の全体的な構成は、第１実施形態の工作機械１０と略同じであり、その詳細な説明は省略する。そして、図７中において、第１実施形態の構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付している。

次に、図１０に示すフローチャート図に沿ってテーブル１１を冷却する冷却システムの制御方法を説明すると、冷却システムの起動に伴い、基準温度やテーブル温度の温度情報の測定及び記録を開始し（Ｓ２１）、推定温度ｙ_ｋ及び推定温度ｙ_ｋの変化率ｄｙ_ｋ／ｄｔの計算を開始する（Ｓ２２）。その後、冷却装置３８の運転を開始させ（Ｓ２３）、機械動作を行っているかを判定し（Ｓ２４）、機械動作が停止している（Ｓ２４でＮＯと判断する）と、冷却システムを起動後における温度シフトのキャンセルに係る演算をしたか否かを判断する（Ｓ２５）。そして、温度シフトのキャンセルに係る演算をしていない（Ｓ２５でＮＯと判断した）場合、上述したように環境温度にもとづいて変化率閾値を決定する（Ｓ２６）とともに、変化率ｄｙ_ｋ／ｄｔと変化率閾値とを比較する（Ｓ２７）。この比較の結果、変化率ｄｙ_ｋ／ｄｔが変化率閾値未満である（Ｓ２７でＹＥＳと判断する）と、上述したように現在の推定温度ｙ_ｋを温度シフト量とする（Ｓ２８）とともに、該温度シフト量を予め設定した推定温度閾値に加算して、推定温度閾値を最新のものに更新する（Ｓ２９）。その後、機械動作が開始される（Ｓ２４でＹＥＳと判断する）と、機械動作が停止される（Ｓ２４でＮＯと判断される）まで冷却装置３８を通常運転となる冷却能力の高い第１状態で作動させる。また、機械動作が停止される（すなわち、要温度調整媒体に温度変化をもたらす機械動作が停止される）と、Ｓ２９で算出した最新の推定温度閾値を認識し（Ｓ３０）、推定温度ｙ_ｋと推定温度閾値とを比較する（Ｓ３１）。そして、推定温度ｙ_ｋが推定温度閾値未満になる（Ｓ３１でＹＥＳと判断する）と、冷却装置３８による冷却用媒体の加工空間への供給を停止させる、若しくは、冷却装置３８を第１状態よりも消費電力が小さい第２状態（冷凍機やポンプの出力を下げる等した冷却能力の低い状態）で作動させるといったように、冷却装置３８の動作を切り替えた（Ｓ３２）後、続行するか否かの判断（Ｓ３３）で終了となる。なお、Ｓ２１で開始される基準温度やテーブル温度の温度情報の測定や、Ｓ２２で開始される推定温度ｙ_ｋ及び推定温度ｙ_ｋの変化率ｄｙ_ｋ／ｄｔの計算は、冷却システムの起動後、常時行われている。

Claims

前記推定温度閾値は、前記第１箇所の熱変位若しくは前記温度調整手段及び前記媒体供給回収手段の動作停止後における前記第１箇所の温度変化との関数であり、許容する熱変位若しくは温度変化に応じて決定されることを特徴とする請求項３に記載の工作機械における温度調整システムの制御方法。