JPS6144553A - 回転軸冷却装置の制御方法 - Google Patents
回転軸冷却装置の制御方法Info
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- JPS6144553A JPS6144553A JP16350484A JP16350484A JPS6144553A JP S6144553 A JPS6144553 A JP S6144553A JP 16350484 A JP16350484 A JP 16350484A JP 16350484 A JP16350484 A JP 16350484A JP S6144553 A JPS6144553 A JP S6144553A
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- cooling device
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- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/12—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine
- B23Q11/126—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only
- B23Q11/127—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only for cooling motors or spindles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/14—Methods or arrangements for maintaining a constant temperature in parts of machine tools
- B23Q11/141—Methods or arrangements for maintaining a constant temperature in parts of machine tools using a closed fluid circuit for cooling or heating
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/18—Compensation of tool-deflection due to temperature or force
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。
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に於ける各種回転機構に適用される
回転軸冷却装置の制御方法に関する。
回転軸冷却装置の制御方法に関する。
回転軸を効果的に冷却する技術は、特願昭５６−１７６
７７６号明細書、実願昭５７−４４８２号明細書、実願
昭５８−５８４７３号明細書等に開示されているが、実
用化するにあたり【は、次のような問題があった。
７７６号明細書、実願昭５７−４４８２号明細書、実願
昭５８−５８４７３号明細書等に開示されているが、実
用化するにあたり【は、次のような問題があった。
例えば冷却の対象となる回転軸として工作機械の主軸を
考えると、切削条件によって主軸の回転数を変える必要
があり、回転数によって主軸の軸受発熱量も異なり、そ
れに応じて軸受温度、主軸温度も変化する。従って、回
転数、すなわち軸受の発熱量に応じて冷却装置の冷却能
力を制御しないと、過剰冷却を生じて空気中の水分が結
露したり、冷却不足により軸受の焼付きを生じたり、あ
るいは主軸の熱変位を充分抑制できないなどの不具合を
生じる。
考えると、切削条件によって主軸の回転数を変える必要
があり、回転数によって主軸の軸受発熱量も異なり、そ
れに応じて軸受温度、主軸温度も変化する。従って、回
転数、すなわち軸受の発熱量に応じて冷却装置の冷却能
力を制御しないと、過剰冷却を生じて空気中の水分が結
露したり、冷却不足により軸受の焼付きを生じたり、あ
るいは主軸の熱変位を充分抑制できないなどの不具合を
生じる。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は上述
したような不具合点に鑑みてなされたもので、回転軸の
冷却装置の冷却能力を回転軸の温度ないしは軸受の温度
に応じて制御する制御方法を提供することを特徴とする
特許である。
したような不具合点に鑑みてなされたもので、回転軸の
冷却装置の冷却能力を回転軸の温度ないしは軸受の温度
に応じて制御する制御方法を提供することを特徴とする
特許である。
本発明では、回転軸の回転数によって変化する軸受ない
しは、回転軸の温度に適した冷却能力を与える回転軸の
冷却装置の入力信号を、予め実験又は計算によって明ら
かにしておき、熱電対等の温度検出器により検出された
、回転軸ないしは軸受の温度信号を、該冷却装置の入力
信号に変換する変換回路を設けて、該変換回路の出力信
号を該冷却′装置に入力するようにしたことを特徴とす
る。
しは、回転軸の温度に適した冷却能力を与える回転軸の
冷却装置の入力信号を、予め実験又は計算によって明ら
かにしておき、熱電対等の温度検出器により検出された
、回転軸ないしは軸受の温度信号を、該冷却装置の入力
信号に変換する変換回路を設けて、該変換回路の出力信
号を該冷却′装置に入力するようにしたことを特徴とす
る。
先ず、本発明を適用する回転軸の冷却装置について説明
する。
する。
回転軸の冷却装置は、工作機械のスピンドル等を冷却す
るため、スピンドルユニットのハウジング内に設けられ
るもので、スピンドルを囲む筒状の冷却装置であり、そ
の冷却装置を組み込んだスピンドルユニットを第３図に
示す。
るため、スピンドルユニットのハウジング内に設けられ
るもので、スピンドルを囲む筒状の冷却装置であり、そ
の冷却装置を組み込んだスピンドルユニットを第３図に
示す。
第３図に示すように、先端に図示しない工具が嵌合され
るテーパ穴１色を形成した筒状のスピンドル１は、ハウ
ジング２を貫通して設げられている。ハウジング２０前
後の開口部には、フラン、ジ３，４が装着されると共に
、該７ランジ３，４の内周にはスピンドル１を支持する
軸受５ ａ ｒ ５ ｂ ＋ ５ ｃ 、軸受６ａ、６
ｂがそれぞれ嵌着されている。前方のフランジ３には、
軸受１５＊、５ｂ、６ａを位置決めする軸受おさえ７が
設けられると共に、後方の７ランジ４にも軸受６ａ、６
ｂを位置決めする軸受おさえ８がｉ＆）Ｊうれている。
るテーパ穴１色を形成した筒状のスピンドル１は、ハウ
ジング２を貫通して設げられている。ハウジング２０前
後の開口部には、フラン、ジ３，４が装着されると共に
、該７ランジ３，４の内周にはスピンドル１を支持する
軸受５ ａ ｒ ５ ｂ ＋ ５ ｃ 、軸受６ａ、６
ｂがそれぞれ嵌着されている。前方のフランジ３には、
軸受１５＊、５ｂ、６ａを位置決めする軸受おさえ７が
設けられると共に、後方の７ランジ４にも軸受６ａ、６
ｂを位置決めする軸受おさえ８がｉ＆）Ｊうれている。
スピンドル１の後端にはプーリ９が嵌合されており、ベ
ルト駆動により、スピンドル１が回転できるようになっ
ている。
ルト駆動により、スピンドル１が回転できるようになっ
ている。
上記構成を有するスピンドルユニットにおいて、スピン
ドル１が高速回転すると、軸受５ ａ ＋５ｂ、５ｅ、
５ａ、ｇｂには、軸受部に封入された潤滑油の受けるせ
ん断変形による発熱があり、この発熱は前記軸受の焼付
きの原因となってスピンドＮ１の回転を不能としたり、
またスピンドル１を熱変形させ、スピンドル１に装着さ
れる工具による加工の加工精度を劣化させることがある
。
ドル１が高速回転すると、軸受５ ａ ＋５ｂ、５ｅ、
５ａ、ｇｂには、軸受部に封入された潤滑油の受けるせ
ん断変形による発熱があり、この発熱は前記軸受の焼付
きの原因となってスピンドＮ１の回転を不能としたり、
またスピンドル１を熱変形させ、スピンドル１に装着さ
れる工具による加工の加工精度を劣化させることがある
。
そのため、第３図のスピンド／ｌ１５−ニットでは、従
来から用いら゛れていな軸受外輪まわりの冷却機構と、
本発明が適用されるスピンドルｌを直接冷却する機構で
ある回転軸の冷却装置とが設けられている。
来から用いら゛れていな軸受外輪まわりの冷却機構と、
本発明が適用されるスピンドルｌを直接冷却する機構で
ある回転軸の冷却装置とが設けられている。
７ランジ３の外径部には溝１０が刻設されると共に、該
溝１０に冷却油を注入できるよう、給油孔１１がハウジ
ング２の上部に穿設されている。また該給油孔１１から
供給され７２ンジ３の外径部の溝１０を環流した冷却油
は、ハウジング２の下部に穿設された排出孔１２から排
出されるようになっており、軸受５ｈ、５ｂ。
溝１０に冷却油を注入できるよう、給油孔１１がハウジ
ング２の上部に穿設されている。また該給油孔１１から
供給され７２ンジ３の外径部の溝１０を環流した冷却油
は、ハウジング２の下部に穿設された排出孔１２から排
出されるようになっており、軸受５ｈ、５ｂ。
５Ｃの外輪まわりの冷却機構が構成されている。
さらに、軸受５ｈ＋５ｂ＊５ｅ、６ｍ、６ｂの内輪側か
らの熱放散性をよくするため、スピンドル１を直接冷却
する回転軸の冷却装置１３が設けられている。第４図は
７ランゾ４の構−造を示しており、７ランジ４を介して
該冷却装置１３への冷却油の供給と排出を行なうための
液導火が設けられている。７２ンジ４の外径部忙穿設さ
れた給油孔１４は、給油孔１４と直交する方向に穿設さ
れた導通穴１８によって７ランジ４の端面側から穿設さ
れた接続孔１９ａ。
らの熱放散性をよくするため、スピンドル１を直接冷却
する回転軸の冷却装置１３が設けられている。第４図は
７ランゾ４の構−造を示しており、７ランジ４を介して
該冷却装置１３への冷却油の供給と排出を行なうための
液導火が設けられている。７２ンジ４の外径部忙穿設さ
れた給油孔１４は、給油孔１４と直交する方向に穿設さ
れた導通穴１８によって７ランジ４の端面側から穿設さ
れた接続孔１９ａ。
１９ｂと通じるようになっている。また導通穴１８の口
元Ｐ部はテーノ臂プラグにより盲穴にされている。また
接続孔１９ ａ ｐ １９ ｂの口元にはそれぞれ８３
図の０−リング２ｏの着座面２１ ａ 、 ２１ ｂが
刻設されている。同様に７ランジ４の下部外径部に穿設
された排出孔１５は、排出孔１５と直交する方向に穿設
された導通穴２２によって７ランジ４の端面から穿設さ
れた接続孔２３ｈ、２３ｂと通じるようになっており、
導通穴２２０口元口元にはチー・々プラグにより盲穴に
されている。また接続孔２３＆。
元Ｐ部はテーノ臂プラグにより盲穴にされている。また
接続孔１９ ａ ｐ １９ ｂの口元にはそれぞれ８３
図の０−リング２ｏの着座面２１ ａ 、 ２１ ｂが
刻設されている。同様に７ランジ４の下部外径部に穿設
された排出孔１５は、排出孔１５と直交する方向に穿設
された導通穴２２によって７ランジ４の端面から穿設さ
れた接続孔２３ｈ、２３ｂと通じるようになっており、
導通穴２２０口元口元にはチー・々プラグにより盲穴に
されている。また接続孔２３＆。
２３ｂの口元にはそれぞれＱ−リングの着座面Ｊ ４
ａ ｒ ２４ ｂが設げられている。
ａ ｒ ２４ ｂが設げられている。
給油孔１４から供給された冷却液は、接続孔１９ｇ、１
９ｂを介して冷却装置１３に供給される。冷却装置１３
に供給された冷却液は冷却装置内部を環流し、冷却装置
１３に組み込まれた熱電素〒の発声面を冷却した後、接
続孔２３ａ。
９ｂを介して冷却装置１３に供給される。冷却装置１３
に供給された冷却液は冷却装置内部を環流し、冷却装置
１３に組み込まれた熱電素〒の発声面を冷却した後、接
続孔２３ａ。
２３ｂを介しス排出孔１５から排出されるようになって
いる。該冷却装置１３に組み込まれた熱電素子に電流を
供給するためのリード線は、該冷却装置の端面から第４
図の７２ンジ４に穿設された貫通穴２４ｃを通して外部
へ導かれるようになっている。
いる。該冷却装置１３に組み込まれた熱電素子に電流を
供給するためのリード線は、該冷却装置の端面から第４
図の７２ンジ４に穿設された貫通穴２４ｃを通して外部
へ導かれるようになっている。
一方、スピンドル１の内径および外径には熱伝導性のよ
い材質から成る熱伝導管１６．１７が嵌合され、軸受５
ｍ〜５ａ、６ｍ、６ｂの発熱が効果的に冷却装置１３に
伝達される。冷却装置１３の構成を第５図乃至第８図に
示し【いる。冷却装置１３は、前述したように、回転軸
を支承するハウジングの内側に設けられるもので、回転
軸を囲む筒形の冷却装置であり その内枠として冷却管
３２と該冷却管３２の両端部で支持された外筒３３とを
有している。冷却管３２は例えば銅、真鍮等の熱伝導性
の良い材質から成っており、その両端部には側板３４＆
。
い材質から成る熱伝導管１６．１７が嵌合され、軸受５
ｍ〜５ａ、６ｍ、６ｂの発熱が効果的に冷却装置１３に
伝達される。冷却装置１３の構成を第５図乃至第８図に
示し【いる。冷却装置１３は、前述したように、回転軸
を支承するハウジングの内側に設けられるもので、回転
軸を囲む筒形の冷却装置であり その内枠として冷却管
３２と該冷却管３２の両端部で支持された外筒３３とを
有している。冷却管３２は例えば銅、真鍮等の熱伝導性
の良い材質から成っており、その両端部には側板３４＆
。
３４ｂが嵌合されており、外筒３３は該側板３４− ａ
、 ３４ ｂを介して冷゛却管３２に対して芯出し支
持され、複数個のねじ３５により固定されている。該冷
却管３２と外筒３３の間には、冷却管３２を貫通する回
転軸を冷却する機前が構成されている。まず、冷却管３
２の外周面には円周方向に所定間隔ごとに複数個の熱電
素子２５を用いたサーモモジュールが配設されている。
、 ３４ ｂを介して冷゛却管３２に対して芯出し支
持され、複数個のねじ３５により固定されている。該冷
却管３２と外筒３３の間には、冷却管３２を貫通する回
転軸を冷却する機前が構成されている。まず、冷却管３
２の外周面には円周方向に所定間隔ごとに複数個の熱電
素子２５を用いたサーモモジュールが配設されている。
該熱電素子は２種類の物質を接合して該接合部に電流を
通じると熱を吸収または発生するという、従来から公知
のペルチェ効果を応用した素子（例えばＰＮ接合素子等
）であり、−面が吸熱面になると共に他の一面が発熱面
になるよ５に製作されている。つまり、該熱電素子は吸
熱面から発熱面へ熱を輸送する一種のヒートボングのｔ
ａ能を有している。第７図に示すような板状の熱電索子
２５０両面にセラミック板２６゜２７が接着されると共
に、該熱電素子２５に電流供給用の接続端子２８．２９
が付設されてサーモ七ジェーに３６が形成される。更に
各々のサーモモジュール３６の外周側の面には、例えば
銅、真鍮等の熱伝導性の良い材質から成る放熱部材３７
が接着され、サーモモジエール３６の内周側の面を吸熱
面とし、外周側の面を発熱面としている。該サーモモジ
ュール３６と該放熱部材３７の取り付は方法は、第８図
に示すように、′４１数個のねじ３８によってサーモモ
ジュール３６を挟んで冷却管３２に取り付けられている
。ここで、放熱部材３７とねじ３８との間には、熱伝導
率の小さい材質から成る間座３９が設けられると共に、
ねじ３８も例えばステンレスなどの熱伝導率の小さい材
質から成り、放熱部材３７から冷却管３２への熱伝導を
小さくして該冷却装置１３の冷却効率を高めるようにし
ている。更にサーモモジエール３６の放熱部材３２．冷
却管３２との接合面は弾性変形し易く＼しかも熱伝導性
の良いインジウムの薄膜が介在した接合面としており、
該冷却袋＠１３の、構成部材である冷却管３２．放熱部
材３７．ねじ３８の熱変形が生じた場合にも該サーモモ
ジール３６の該接合面の面圧が所定の値を保持できるよ
うにして、該接合面の熱抵抗が小さくなるようにされて
いる。
通じると熱を吸収または発生するという、従来から公知
のペルチェ効果を応用した素子（例えばＰＮ接合素子等
）であり、−面が吸熱面になると共に他の一面が発熱面
になるよ５に製作されている。つまり、該熱電素子は吸
熱面から発熱面へ熱を輸送する一種のヒートボングのｔ
ａ能を有している。第７図に示すような板状の熱電索子
２５０両面にセラミック板２６゜２７が接着されると共
に、該熱電素子２５に電流供給用の接続端子２８．２９
が付設されてサーモ七ジェーに３６が形成される。更に
各々のサーモモジュール３６の外周側の面には、例えば
銅、真鍮等の熱伝導性の良い材質から成る放熱部材３７
が接着され、サーモモジエール３６の内周側の面を吸熱
面とし、外周側の面を発熱面としている。該サーモモジ
ュール３６と該放熱部材３７の取り付は方法は、第８図
に示すように、′４１数個のねじ３８によってサーモモ
ジュール３６を挟んで冷却管３２に取り付けられている
。ここで、放熱部材３７とねじ３８との間には、熱伝導
率の小さい材質から成る間座３９が設けられると共に、
ねじ３８も例えばステンレスなどの熱伝導率の小さい材
質から成り、放熱部材３７から冷却管３２への熱伝導を
小さくして該冷却装置１３の冷却効率を高めるようにし
ている。更にサーモモジエール３６の放熱部材３２．冷
却管３２との接合面は弾性変形し易く＼しかも熱伝導性
の良いインジウムの薄膜が介在した接合面としており、
該冷却袋＠１３の、構成部材である冷却管３２．放熱部
材３７．ねじ３８の熱変形が生じた場合にも該サーモモ
ジール３６の該接合面の面圧が所定の値を保持できるよ
うにして、該接合面の熱抵抗が小さくなるようにされて
いる。
各放熱部材３７には２個の貫通穴４ｏが穿設されており
、隣接する放熱部材３７の相互の貫通穴４０はそれぞれ
液導管４１．４２等で連結されており、側板３４＆に穿
設された第９図に示す給油孔４Ｓ＆、４３ｂに供給され
た冷却液はそれぞれ液導管４１．４２等を環流した後、
液導管４６を通って側板３４＆に穿設された第９図の排
出孔４４ｈ、４４ｂから排出されるようになっている。
、隣接する放熱部材３７の相互の貫通穴４０はそれぞれ
液導管４１．４２等で連結されており、側板３４＆に穿
設された第９図に示す給油孔４Ｓ＆、４３ｂに供給され
た冷却液はそれぞれ液導管４１．４２等を環流した後、
液導管４６を通って側板３４＆に穿設された第９図の排
出孔４４ｈ、４４ｂから排出されるようになっている。
冷却液が環流する方向は、例えば第６図の矢印Ｂ、Ｃ，
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ，Ｉに示すように各放熱部材３７０
貫通穴４０．液導管４１゜４２で形成される蛇行路を環
流するようになっている。
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ，Ｉに示すように各放熱部材３７０
貫通穴４０．液導管４１゜４２で形成される蛇行路を環
流するようになっている。
また各サーモモジエール３６に対する電気配線は１本の
リード１ｍ４７にまとめられ、第９図。
リード１ｍ４７にまとめられ、第９図。
第１０図に示すように側板ｊ４ｍに穿設された配線孔４
８から外部へ導かれている。ここで、配線孔４Ｂにはゴ
ムプツシＳ４９が嵌着されてリード線４７を、保護する
と共に、側板３４ｇの内側でリード線４７は保持部材５
０によりフランジされており、更に保持部材５０は側板
３４１に対してろう付けされてリードｒ＄４７の抜は止
めがなされている。保持部材５０は第１１図に示すよう
に矢印に方向に加圧されて塑性変形し【リード線４７を
フランジするようになって〜・る。
８から外部へ導かれている。ここで、配線孔４Ｂにはゴ
ムプツシＳ４９が嵌着されてリード線４７を、保護する
と共に、側板３４ｇの内側でリード線４７は保持部材５
０によりフランジされており、更に保持部材５０は側板
３４１に対してろう付けされてリードｒ＄４７の抜は止
めがなされている。保持部材５０は第１１図に示すよう
に矢印に方向に加圧されて塑性変形し【リード線４７を
フランジするようになって〜・る。
次に、冷却管３２と外筒３３の間の空間のうち、サーモ
モジエール３６．放熱部材３７．液溝管４１．４２，４
５．４６によって占められる空間を除いた残りの空間５
１においては、各サーモモジエール３６に対する配線施
行がなされているが、最終的にはアスベストコンノ臂つ
ンドが充填されて、冷却装置１３の構成部材間の断熱を
して冷却効率を高めると共に装置の剛性を高めている。
モジエール３６．放熱部材３７．液溝管４１．４２，４
５．４６によって占められる空間を除いた残りの空間５
１においては、各サーモモジエール３６に対する配線施
行がなされているが、最終的にはアスベストコンノ臂つ
ンドが充填されて、冷却装置１３の構成部材間の断熱を
して冷却効率を高めると共に装置の剛性を高めている。
冷却装置１３は回転軸を支承するノ１クジングの内側に
嵌合されるが、回転軸と冷却装置１３との間の隙間を所
定の値とするためには、外筒３３の外周面と冷却管３２
の内周面とは所定の寸法精度、真円度、同芯度で仕上げ
加工されなければならない。ここで、外筒３３の外周面
は長手方向の全長にわたって仕上げ加工する必要はなく
、例えば第６図の両端ｔ、ｎの部分を仕上げ加工し、ｍ
の部分はマイナスの寸法公差で加工して逃がしても、ハ
ウジングに嵌合して位置決めする上で何ら支障がない。
嵌合されるが、回転軸と冷却装置１３との間の隙間を所
定の値とするためには、外筒３３の外周面と冷却管３２
の内周面とは所定の寸法精度、真円度、同芯度で仕上げ
加工されなければならない。ここで、外筒３３の外周面
は長手方向の全長にわたって仕上げ加工する必要はなく
、例えば第６図の両端ｔ、ｎの部分を仕上げ加工し、ｍ
の部分はマイナスの寸法公差で加工して逃がしても、ハ
ウジングに嵌合して位置決めする上で何ら支障がない。
この場合、ｔｔｎ部はそれぞれ側板３４ｈ、３４ｂで支
持されていると共に、空間５１に充填されたアスペ、ス
トコ／／４ウンドにより剛性が高められているため、所
定の精度での仕上げ加工をすることができる。
持されていると共に、空間５１に充填されたアスペ、ス
トコ／／４ウンドにより剛性が高められているため、所
定の精度での仕上げ加工をすることができる。
このような冷却装置１３が組み込まれた第３図ニ示した
スピンドルユニットには、次のような問題があった。す
なわち、チー／ｆ穴１ａに嵌着される工具による加工物
の加工は、例えば荒加工時には低速回転で大きな切削力
によって加工するなど、切削条件によってスピンドル１
０回転数を変えるのが通例である。スピンドル１の回転
数が異なると当然のことながら軸受５ａ〜５ ｃ ＋
６ ａ Ｈ、，６ｂの発熱量が異なり、従って冷却装置
１３の冷却能力が一定であると過剰冷却ニよりスピンド
ルユニット内部で空気中の水分の結露を生じて各部の錆
を惹起したり、あるいは冷却能力の不足により高速回転
時に軸受の焼き付きを惹起したり、あるいはスピンドル
１の熱変位を抑制する効果が不充分となりて加工精度を
劣化させるなどの不具合を生じる。このような不具合を
解消するためには スピンドル１０回転数、すなわち、
軸受５ａ〜５ｃ、６ａ。
スピンドルユニットには、次のような問題があった。す
なわち、チー／ｆ穴１ａに嵌着される工具による加工物
の加工は、例えば荒加工時には低速回転で大きな切削力
によって加工するなど、切削条件によってスピンドル１
０回転数を変えるのが通例である。スピンドル１の回転
数が異なると当然のことながら軸受５ａ〜５ ｃ ＋
６ ａ Ｈ、，６ｂの発熱量が異なり、従って冷却装置
１３の冷却能力が一定であると過剰冷却ニよりスピンド
ルユニット内部で空気中の水分の結露を生じて各部の錆
を惹起したり、あるいは冷却能力の不足により高速回転
時に軸受の焼き付きを惹起したり、あるいはスピンドル
１の熱変位を抑制する効果が不充分となりて加工精度を
劣化させるなどの不具合を生じる。このような不具合を
解消するためには スピンドル１０回転数、すなわち、
軸受５ａ〜５ｃ、６ａ。
６ｂの発熱量に応じて冷却装置１３の冷却能力を制御す
る必要がある。
る必要がある。
本発明は、該冷却装置の冷却能力を、軸受発熱量によっ
て変化する軸受、主軸等の温度に応じて制御する方法を
提供するもので、以下その具体例に基づい【詳細に説明
する。
て変化する軸受、主軸等の温度に応じて制御する方法を
提供するもので、以下その具体例に基づい【詳細に説明
する。
第１図において、スピンドル１は軸受６．６で支承され
、回転軸の冷却装置１３に遊嵌されている。スピンドル
１の端部には、プーリー９が嵌着され、ベルト５８．プ
ーリー５７を介してモータ５６１ｆＣ，より回転駆動さ
れるようになっている。６２は熱電対やサーミスタなど
の温度検出器であり、温度検出器により検出された軸受
５の温度信号は、Ａ／ｌ）変換器５２を介して演算装置
５３に入力される。演算装置５３では、温度信号に応じ
て、冷却装置１３０入力電圧を制御するための電圧設定
信号をＤ／Ａ変換器５４に出力するようＫなっている。
、回転軸の冷却装置１３に遊嵌されている。スピンドル
１の端部には、プーリー９が嵌着され、ベルト５８．プ
ーリー５７を介してモータ５６１ｆＣ，より回転駆動さ
れるようになっている。６２は熱電対やサーミスタなど
の温度検出器であり、温度検出器により検出された軸受
５の温度信号は、Ａ／ｌ）変換器５２を介して演算装置
５３に入力される。演算装置５３では、温度信号に応じ
て、冷却装置１３０入力電圧を制御するための電圧設定
信号をＤ／Ａ変換器５４に出力するようＫなっている。
Ｄ／Ａ変換器５４では上記の電圧設定信号を冷却装置の
入力電圧に相当する電圧信号に変換し、この電圧信号は
電力増幅器５５を介して冷却装置１３に入力されるよう
になりている。
入力電圧に相当する電圧信号に変換し、この電圧信号は
電力増幅器５５を介して冷却装置１３に入力されるよう
になりている。
軸受５の温度Ｔ （’Ｃ）とそれに対応した最適の冷却
能力を与える冷却装置１３の入力電圧Ｖ（ｖｏｌｔ ）
との関係が、予め実験的に求められており、例えば第２
図に示すようなＴとＶの関係があるものとする。演算装
置５３にはこのＴとＶの関係が予めメモリーされており
、演算装置５３に入力される温度信号に対応して、冷却
装置１３に最適の冷却能力を与える電圧設定信号を出力
するよう、になっている。
能力を与える冷却装置１３の入力電圧Ｖ（ｖｏｌｔ ）
との関係が、予め実験的に求められており、例えば第２
図に示すようなＴとＶの関係があるものとする。演算装
置５３にはこのＴとＶの関係が予めメモリーされており
、演算装置５３に入力される温度信号に対応して、冷却
装置１３に最適の冷却能力を与える電圧設定信号を出力
するよう、になっている。
尚、本発明の具体例では、温度の検出箇所は軸受となっ
ているが、その他考えられる温度の検出箇所としては、
スピンドル１の内外周面及び、スピンドル本体等が挙げ
られる。ただし、スピンドル本体の温度を検出する場合
は、スピンドＡｌｌの端部にスリップリングを取り付け
る必要がある。尚、本具体例では、主軸ないしは同回転
軸の温度信号に応じて該冷却装置の入力電圧を制御して
いるが、温度信号に応じて入力電流を制御する方法でも
良い。
ているが、その他考えられる温度の検出箇所としては、
スピンドル１の内外周面及び、スピンドル本体等が挙げ
られる。ただし、スピンドル本体の温度を検出する場合
は、スピンドＡｌｌの端部にスリップリングを取り付け
る必要がある。尚、本具体例では、主軸ないしは同回転
軸の温度信号に応じて該冷却装置の入力電圧を制御して
いるが、温度信号に応じて入力電流を制御する方法でも
良い。
上述したような本発明に基づく回転軸の冷却装置の制御
方法では、回転軸を支承する軸受の発熱量に応じて冷却
能力が制御されるので、冷却能力の不足による軸受の焼
き付き、過剰冷却による空気中の水分の結露などの不具
合を事前に防止することができると共に、回転軸の熱変
位を最小になるように抑制することが可能で、例えば工
作機械のスピンドルに適用した場合は、スピンドルの熱
変位による加工誤差を最小にすることができる。
方法では、回転軸を支承する軸受の発熱量に応じて冷却
能力が制御されるので、冷却能力の不足による軸受の焼
き付き、過剰冷却による空気中の水分の結露などの不具
合を事前に防止することができると共に、回転軸の熱変
位を最小になるように抑制することが可能で、例えば工
作機械のスピンドルに適用した場合は、スピンドルの熱
変位による加工誤差を最小にすることができる。
以上詳述したように本発明に於ける回転軸冷却装置の制
御方法によれば、回転軸が遊嵌される円筒状の冷却管の
外周に発熱面を放熱部材に接合された複数個の熱電素子
を円周方向に所定の間隔で前記冷却管の外周面に取付け
、該熱電素子に電流を供給する手段と、前記放熱部材に
冷却液を環流させる手段とを具えた回転軸の冷却装置に
おいて、回転軸ないしは同回転軸、の軸受の温度を検出
し、該温度に応じて該冷却装置の冷却能力を制御するよ
うにしたことＫより、冷却能力の不足による軸受の焼き
付き、過剰冷却による空気中の水分の結露などの不具合
を事前に防止することができると共に、回転軸の熱変位
を最小になるように抑制することが可能で例えば工作機
械のスピンドルに適用することによりスピンドルの熱変
位による加工誤差を最小にすることができる。
御方法によれば、回転軸が遊嵌される円筒状の冷却管の
外周に発熱面を放熱部材に接合された複数個の熱電素子
を円周方向に所定の間隔で前記冷却管の外周面に取付け
、該熱電素子に電流を供給する手段と、前記放熱部材に
冷却液を環流させる手段とを具えた回転軸の冷却装置に
おいて、回転軸ないしは同回転軸、の軸受の温度を検出
し、該温度に応じて該冷却装置の冷却能力を制御するよ
うにしたことＫより、冷却能力の不足による軸受の焼き
付き、過剰冷却による空気中の水分の結露などの不具合
を事前に防止することができると共に、回転軸の熱変位
を最小になるように抑制することが可能で例えば工作機
械のスピンドルに適用することによりスピンドルの熱変
位による加工誤差を最小にすることができる。
第１図は本発明の一実施例に於ける冷却装置制御系ルー
プの、構成を示すブロック図、第２図は上記実施例の演
算装置にメモリされる「軸受は温度−冷却装置入力電圧
」の関係を示す図、第３図乃至第１０図はそれぞれ本発
明の対象となる冷却装置を組込んだスピンドルユニット
の構成を説明するためのもので、第３図はスピンドルユ
ニットの構成を示す側断面図、第４図（、）はフランジ
の構造を示す正面図、同図（ｂ）は同断面図、第５図は
冷却装置の構成を示す断面図、第６図は冷却液の環流方
向を説明するための図、第７図はサーモモジュールの構
成を示す斜視図、第８図はサーモモジュールの取付は状
態を示す断面図、第９図は側板に穿設された配線孔とサ
ーモモジュールの電気配線の状態を示す正面図、第１０
図は第９図のＪ−Ｊ線に沿う断面図、第１１図は第１０
図に示す保持部材のリード線りラング状態を示す断面図
である。 １・・・スピンドル、５．６・・・軸受、９．５７・・
・ブー！Ｊ−１１３・・・冷却装置、５２・・・んΦ変
換器、５３・・・演算装置、５４・・・い変換器、５５
・・・電力増幅器、５６・・・モータ、５８・・・ベル
ト。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第５図 第６図
プの、構成を示すブロック図、第２図は上記実施例の演
算装置にメモリされる「軸受は温度−冷却装置入力電圧
」の関係を示す図、第３図乃至第１０図はそれぞれ本発
明の対象となる冷却装置を組込んだスピンドルユニット
の構成を説明するためのもので、第３図はスピンドルユ
ニットの構成を示す側断面図、第４図（、）はフランジ
の構造を示す正面図、同図（ｂ）は同断面図、第５図は
冷却装置の構成を示す断面図、第６図は冷却液の環流方
向を説明するための図、第７図はサーモモジュールの構
成を示す斜視図、第８図はサーモモジュールの取付は状
態を示す断面図、第９図は側板に穿設された配線孔とサ
ーモモジュールの電気配線の状態を示す正面図、第１０
図は第９図のＪ−Ｊ線に沿う断面図、第１１図は第１０
図に示す保持部材のリード線りラング状態を示す断面図
である。 １・・・スピンドル、５．６・・・軸受、９．５７・・
・ブー！Ｊ−１１３・・・冷却装置、５２・・・んΦ変
換器、５３・・・演算装置、５４・・・い変換器、５５
・・・電力増幅器、５６・・・モータ、５８・・・ベル
ト。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第５図 第６図
Claims (1)
- 回転軸が遊嵌される円筒状の冷却管の外周に発熱面を放
熱部材に接合された複数個の熱電素子を円周方向に所定
の間隔で前記冷却管の外周面に取付け、該熱電素子に電
流を供給する手段と、前記放熱部材に冷却液を環流させ
る手段とを具えた回転軸の冷却装置において、回転軸な
いしは同回転軸の軸受の温度を検出し、該温度に応じて
、該冷却装置の冷却能力を制御するようにしたことを特
徴とする回転軸冷却装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16350484A JPS6144553A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 回転軸冷却装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16350484A JPS6144553A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 回転軸冷却装置の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6144553A true JPS6144553A (ja) | 1986-03-04 |
Family
ID=15775118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16350484A Pending JPS6144553A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 回転軸冷却装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6144553A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104625867A (zh) * | 2013-11-08 | 2015-05-20 | 凯歌主轴科技（大连）有限公司 | 电主轴冷却装置 |
| CN107160237A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-09-15 | 西安交通大学 | 一种自动调节流量的电主轴实时冷却系统及控制方法 |
-
1984
- 1984-08-03 JP JP16350484A patent/JPS6144553A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104625867A (zh) * | 2013-11-08 | 2015-05-20 | 凯歌主轴科技（大连）有限公司 | 电主轴冷却装置 |
| CN107160237A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-09-15 | 西安交通大学 | 一种自动调节流量的电主轴实时冷却系统及控制方法 |
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