JPH03202250A - 主軸冷却装置の油温調整方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、工作機械等の主軸軸受部周辺を冷却する冷却
装置の油温調整方法及び装置に関するものである。

従来の技術 従来、主軸冷却装置の冷却油温調整機構は第３図に示す
ように、管理温度差設定部１０１にロータリスイッチ等
により管理温度差ＴＤを選定しておき、機体温度又は室
温等の基準温度ＴＢを基準温度センサ１０２にて検知す
るとともに油タンク内の冷却油温度Ｔｏを温度センサ１
０３にて検出して、比較演算部１０４に送る。比較演算
部１０４には上限ＴＨ，下限ＴＬを定めた一定温度幅が
入力され記憶されており、ここで演算により比較が行わ
れ、Ｔｏ−ＴＢ＞ＴＤ＋ＴＨのとき、入／切制御部１０
５を介して冷凍機１０６を作動させ、またＴＯ−ＴＢ＜
ＴＤ−ＴＬのとき冷凍機１０６の作動を停止するサイク
ルにより、油温調整を行う方法が一般的である。

発明が解決しようとする課題 従来の技術で述べた油温調整方法は、油タンク内の冷却
油の基準温度に対する温度差を、設定された管理温度差
を中心とする一定温度幅に調整するものであるため、軸
受部周辺の温度上昇に対して冷却油の温度調整に遅れが
生じる。また冷却油が循環することにより運搬可能な熱
量は、軸受部周辺と冷却油の温度差と流量によって決ま
るが、温度差を変える手段を持たないと運搬できる熱量
には限界がある。従って高速回転時の大きい発熱量の場
合には、発熱量が運搬熱量を上回り、そのままの高い塩
度で平衡温度に達するため、低速回転時の平衡温度に対
して差が生しるという問題点を有している。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
なされたものであり、その目的とするところは、主軸回
転数に対応して最適な熱量を運搬できる油温調整を行う
ことにより、高速時の軸受部周辺の温度上昇を抑えるこ
とのできる油温調整方法及び装置を提供しようとするも
のである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明における主軸冷却装
置の油温調整方法及び装置は、冷却油の基準温度に対す
る温度差が、管理温度差を中心とする一定温度幅になる
よう、冷凍機を入／切させる通常運転サイクルにより、
油温管理を行う主軸冷却装置の油温調整方法において、
冷却油の基準温度に対する温度差が所定の管理温度差を
中心とする一定温度幅になるよう冷凍機を入／切させる
通常運転サイクルにより油温管理を行う主軸冷却装置の
油温調整方法において、予め主軸の回転速度に応じた冷
凍機の入／切パターン及びそのパターンの継続時間を設
定したパラメータを記憶させ、主軸回転指令により回転
速度に対応する入／切パターン及び継続時間を選定して
冷凍機の初期運転を行ったのち前記通常運転サイクルに
切換えるものである。

また比較演算部にて管理温度差を中心とする一定温度幅
と冷却油の基準温度に対する温度差とを比較して、油温
が一定温度幅になるよう冷凍機を入／切させる通常運転
サイクルにて油温管理を行う主軸冷却装置において、予
め主軸の回転速度に応じた冷凍機の入／切パターン及び
そのパターンの継続時間を設定した第１パラメータ及び
温度管理差を設定した第２パラメータを記憶する手段と
、主軸回転指令により前記第１パラメータ及び第２パラ
メータより回転速度に対応する条件を決定して記憶する
手段と、前記第１パラメータより決定した条件にて初期
運転を行ったのち前記第２パラメータより決定した条件
による通常運転サイクルに切換える切換タイマ部とを含
むものである。

作用 主軸回転指令により記憶する第１パラメータから回転速
度に対応する冷凍機の入／切パターンとその継続時間を
選定して冷凍機の初期運転を行ったあと、油温（基準温
度に対する温度差）が記憶する第２パラメータから選定
した回転速度に対応する管理温度差を中心とする一定幅
の上限値を越えたとき人として、下限値以下に下がった
とき切とする通常運転サイクルに切換える。

また主軸回転指令により記憶する運転パラメータから回
転速度に対応する冷凍機の入／切パターンと、その継続
時間とを選定して、冷凍機の初期運転を行ったあと、油
温（基準温度に対する温度差）が所定の管理温度差を中
心とする一定幅の上限値を越えたとき人として、下限値
以下に下がったとき切とする通常運転サイクルに切換え
るようにすることもできる。

実施例 第１実施例について第１図を参照して説明する。

工作機械の主軸台１に、複数の軸受２により主軸３が回
転可能に軸承されており、主軸３の回転はＮＧ装置４に
より制御される。主軸台ｌの軸受部周辺には放熱フィン
を有するオイルジャケット５．６が設けられており、こ
のオイルジャケット５．６に冷却油を循環させる冷却装
置が設けられている。この冷却装置は、油タンク７上に
設けられたポンプ８により管路９を介して冷却油をオイ
ルジャケット５．６に送り込み、管路１０により油タン
クに戻す。この戻す途中において、冷凍機１２により冷
却油が冷却されるようになっている。

この冷凍機１２の制御機構は、第１図のブロック線図部
分に示すように、主軸回転速度に対する軸受部周辺温度
の予知できる関係資料から設定された回転数が高いほど
低い値になるような管理温度差パラメータを記憶する温
度差パラメータ記憶部１３、ＮＣの主軸回転指令で前記
パラメータから、対応する管理温度差を決定する管理温
度差決定部１４、予め回転数が高いほど入時間が長く、
反対に切時間が短くなるような入／切パターンサイクル
と、そのサイクルの継続時間とを設定した運転パラメー
タを記憶する運転パラメータ記憶部１５、この運転パラ
メータからＮＣの主軸回転指令で、主軸回転速度に対応
する入／切パターン及びその継続時間を決定し記憶する
入／切パターン及び継続時間決定部１６が、従来のＮＣ
装置４内に新たに設けられている。更に決定された回転
速度に対応する管理温度差ＴＤを記憶する管理温度差記
憶部１７と、記憶する温度幅により管理温度差ＴＤの上
限値ＴＤ＋ＴＨと、下１１１［Ｔ　Ｄ　−Ｔ　Ｌを求め
、機体又は室内の環境温度を検出する基準温度センサ１
８の出力ＴＢと、油タンク７内の冷却油の温度を検出す
る油温センサ１９の出力Ｔ。

からｒｉ度差ＴＯ−ＴＢを求め、更に両者を比較してＴ
ｏ−ＴＢ＞ＴＤ＋ＴＨのとき冷凍機穴の信号を、またＴ
ｏ−ＴＢ＜ＴＤ−ＨＬ（Ｄとき冷凍ｓ切の信号を出力す
る比較演算部２０が設けられている。

切換タイマ部２２は、入／切パターン及び継続時間決定
記憶部１６からの継続時間が終了するまで、人／切パタ
ーン決定部１６からの信号を優先して入／切制御部２３
に送り、継続時間が終了すると比較演算部２０からの信
号を入／切制御部２３に送って、冷凍機１２の入／切サ
イクルを切換えるものである。

なお温度パラメータ記憶部１３．管理温度差決定部１４
．運転パラメータ記憶部１５．入／切パターン及びｗｌ
、ＶｊＬ時間決定記憶部１６は、ＮＣ装置４内に設けら
れるものと限定されるものではなく、別個のユニットと
して単独に設置することもできる。

続いて第１実施例の作用について説明する。

ＮＣの回転指令により主軸３が回転されると、ＮＣ装置
４内にて主軸回転速度Ｓが、管理温度差決定部１４と、
入／切パターン及び継続時間決定記憶部１６とに同時に
送られて、温度差パラメータ記憶部１３に記憶されるパ
ラメータの中から主軸回転数に対応する管理温度差が読
み取られて決定され、管理温度差記憶部１７に記憶され
、運転パラメータ記憶部１５に記憶されるパラメータの
中から主軸回転速度に対応する入／切パターンサイクル
と、このサイクルの継続時間とが読み取られて決定され
記憶される。そして比較演算部２０にて油温と基準温度
との差Ｔｏ−ＴＢと、管理温度差の上限値ＴＤ＋ＴＨ及
び下限値ＴＤ−ＴＬが比較されて、Ｔｏ−ＴＢ＞ＴＤ＋
ＴＨのとき冷凍機穴の信号が出力され、Ｔｏ−ＴＢ＜Ｔ
Ｄ−ＴＬのとき冷凍機切の信号が切換タイマ部２２に出
力される。しかしこの出力信号は、入／切パターン及び
継続時間決定記憶部Ｉ６から切換タイマ部２２に送られ
ている信号により回路遮断されており入／切制御部２３
には達しない、従って冷凍機１２の初期運転は、入／切
パターン及び継続時間決定記憶部１６から送られてくる
入／切パターンサイクルにより、入／切制御部２３を介
して制御され、軸受部の周辺の温度上昇に対して最適か
つ遅れのない油温管理が決定された継続時間が終了する
まで行われる。

継続時間が終了すると、タイマが作動して回路が切換え
られ、比較演算部２０からの入／切信号により入／切制
御部２３を介して冷凍機が制御され、回転速度に対応じ
た管理温度差を中心とする一定温度幅の範囲内に冷却油
温が管理される。

尚、初期運転の継続時間は、回転速度に対応して異なる
時間に設定するものと限定されるものではなく、一定時
間に設定することもできるのは勿論である。

次に第２実施例について第２図を参照して説明する。

第１実施例と異なるところは、温度差パラメータ記憶部
１３と、管理温度差決定部１４が無く、管理温度差記憶
部１７に代って管理温度差設定部２４が設けられている
ところで、他は同一であり、重複を避けるため同一符号
を付して説明を省略し、直接第２実施例の作用について
説明する。

ＮＣの回転指令により主軸３が回転されると、ＮＣ装置
４内にて主軸回転速度Ｓが、入／切パターン及び継続時
間決定記憶部１６に送られて、ここで運転パラメータ記
憶部１５に記憶される運転パラメータの中から、主軸回
転速度に対応する入／切パターンサイクルとこのサイク
ルの継続時間が読み取られて決定され記憶される。そし
て切換タイマ部２２に信号を送って回路を切換え、入／
切パターンサイクル信号が優先して入／切制御部２３に
送られ、冷凍機のオン／オフが行われる。

この入／切パターンサイクルによる制御は決定された継
続時間の間続けられ、継続時間が終了すると、回路が切
換えられて比較演算部２０からの信号が入／切制御部２
３に送られるようになり、管理温度差設定部２４にてロ
ータリスインチ等により選定された管理温度差ＴＤから
比較演算部２０にて冷却油の温度差Ｔｏ−ＴＢと管理温
度差の上限値ＴＤ＋ＴＨ及び下限（ｌ　Ｔ　Ｄ　−Ｔ　
Ｌが比較され、Ｔｏ−ＴＢ＞ＴＤ＋ＴＨのとき冷凍線入
の信号が出力されて入／切制御部２３を介して冷凍機１
２が作動し、これにより油温が下がってＴｏ−ＴＢ＜Ｔ
Ｄ−ＴＬになると比較演算部２０から冷凍線切の信号が
出力されて、冷凍機１２の作動が停止される入／切制御
方法となる。

発明の効果 本発明は、上述のとおり槽底されているので、次に記載
する効果を奏する。

主軸の回転速度に対応する冷凍機の入／切パターン及び
継続時間と、管理温度差とを回転指令により自動的に決
定して、決定された継続時間の間人／切パターンサイク
ルを繰り返したあと、油温（基準温度に対する温度差）
が管理温度差を中心とする上限値を越えたとき冷凍機を
人となし、下限値以下になったとき切とする制御方法に
切換えて油温調整を行うようになしたので、高速回転時
には設定温度差を低速時よりも低い値に設定することに
より運搬熱量を冷凍機能力一杯まで上げることができ、
平衡温度を下げることが可能となり、軸受温度が上昇過
程にある初期運転のときにも前もって予測した温度上昇
に対応する運転サイクルを実施することにより積極的に
温度上昇を抑えることができる。従って比較的小さい容
量の冷凍機でも従来と同様の効果を発揮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一部ブロンク線図を含む第１実施例の主軸冷却
装置の説明図、第２図は一部ブロック線図を含む第２実
施例の主軸冷却装置の説明図、第３図は従来の冷凍機の
制御機構のブロック線図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷却油の基準温度（ＴＢ）に対する温度差（ＴＯ
   −ＴＢ）が所定の管理温度差（ＴＤ）を中心とする一定
   温度幅になるよう冷凍機（１２）を入／切させる通常運
   転サイクルにより油温管理を行う主軸冷却装置の油温調
   整方法において、予め主軸（３）の回転速度（Ｓ）に応
   じた冷凍機の入／切パターン及びそのパターンの継続時
   間を設定したパラメータを記憶させ、主軸回転指令によ
   り回転速度に対応する入／切パターン及び継続時間を選
   定して冷凍機の初期運転を行ったのち前記通常運転サイ
   クルに切換えることを特徴とする主軸冷却装置の油温調
   整方法。
2. （２）比較演算部（２０）にて管理温度差（ＴＤ）を中
   心とする一定温度幅（ＴＤ＋ＴＨ）、（ＴＤ−ＴＬ）と
   冷却油の基準温度（ＴＢ）に対する温度差（ＴＯ−ＴＢ
   ）とを比較して油温が一定温度幅になるよう冷凍機（１
   ２）を入／切させる通常運転サイクルにて油温管理を行
   う主軸冷却装置において、予め主軸（３）の回転速度（
   Ｓ）に応じた冷凍機の入／切パターン及びそのパターン
   の継続時間を設定した第１パラメータ及び温度管理差を
   設定した第２パラメータを記憶する手段（１３、１５）
   と、主軸回転指令により前記第１パラメータ及び第２パ
   ラメータより回転速度に対応する条件を決定して記憶す
   る手段（１４、１６、１７）と、前記第１パラメータよ
   り決定した条件にて初期運転を行ったのち前記第２パラ
   メータより決定した条件による通常運転サイクルに切換
   える切換タイマ部（２２）とを含んでなることを特徴と
   する主軸冷却装置。