JPS6144554A - 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
- Publication number
- JPS6144554A JPS6144554A JP16350584A JP16350584A JPS6144554A JP S6144554 A JPS6144554 A JP S6144554A JP 16350584 A JP16350584 A JP 16350584A JP 16350584 A JP16350584 A JP 16350584A JP S6144554 A JPS6144554 A JP S6144554A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- cooling device
- cooling
- spindle
- rotating shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- B23Q11/12—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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
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
用化するにあたっては、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
用化するにあたっては、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シ、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
結露したシ、冷却不足によシ軸受の焼付きが生じたシ、
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シ、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
結露したシ、冷却不足によシ軸受の焼付きが生じたシ、
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、向転軸の
′情動装置の冷却能力を、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ものである。
したような不具合点に鑑みてなされたもので、向転軸の
′情動装置の冷却能力を、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ものである。
本発明では、温度検出器によってそれぞれ検出された基
準温度と回転軸ないしは回転軸の軸受の温度を比較し、
その差に比例した制御信号を出力する制御回路を設けて
、該冷却装置への入力電力を制御することによυ、基準
温度に対する回転軸ないしは回転軸を支承する軸受の温
度上昇に応じて、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。
準温度と回転軸ないしは回転軸の軸受の温度を比較し、
その差に比例した制御信号を出力する制御回路を設けて
、該冷却装置への入力電力を制御することによυ、基準
温度に対する回転軸ないしは回転軸を支承する軸受の温
度上昇に応じて、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。
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。
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シ、その
冷却装置を組み込んだスピンドルユニットを第７図に示
す。同図に示すように、先端に図示しない工具が嵌合さ
れるテーノ臂穴ＩＩＬを形成した筒状のスピンドル１は
ハウジング２を貫通して設けられており、ハウジング２
０前後の開口部にはフランジ３゜４が装着されると共に
、該フランジ３，４の内周にはスピンドル１を支持する
軸受５ Ｂ 、 ５ ｂ ｒ５０、軸受６ＩＬ、６ｂが
それぞれ嵌着されている。前方の７ランジ３には、軸受
５ｈ、５ｂｚ５ｃを位置決めする軸受おさえ７が設けら
れると共に１後方の７ランジ４にも軸受６ ａ ＋ ６
ｂを位置決めする軸受おさえ８が設けられている。
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シ、その
冷却装置を組み込んだスピンドルユニットを第７図に示
す。同図に示すように、先端に図示しない工具が嵌合さ
れるテーノ臂穴ＩＩＬを形成した筒状のスピンドル１は
ハウジング２を貫通して設けられており、ハウジング２
０前後の開口部にはフランジ３゜４が装着されると共に
、該フランジ３，４の内周にはスピンドル１を支持する
軸受５ Ｂ 、 ５ ｂ ｒ５０、軸受６ＩＬ、６ｂが
それぞれ嵌着されている。前方の７ランジ３には、軸受
５ｈ、５ｂｚ５ｃを位置決めする軸受おさえ７が設けら
れると共に１後方の７ランジ４にも軸受６ ａ ＋ ６
ｂを位置決めする軸受おさえ８が設けられている。
スピンドル１の後端にはグーリ９が嵌合されておシ、ベ
ルト駆動によシスピンドル１が回転できるようになって
いる。
ルト駆動によシスピンドル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５ａ。
ドル１が高速回転すると軸受５ａ。
５ ｂ ＃ ５ ｃ ２６ ａ ｅ ６ ｂ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ち
シ、この発熱は前記軸受の焼付きの原因となってスピン
ドル１の回転を不能としたり、またスピンドル１を熱変
形屯せスピンドル１に装着される工具による願主の加工
精度を劣化させることがある。そのため第７図のスピン
ドルユニットでは従来から用いられている軸受外輪まわ
りの冷却機構と、本発明が適用されるスピンドル１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。
に封入された潤滑油の受けるせん断変形による発熱がち
シ、この発熱は前記軸受の焼付きの原因となってスピン
ドル１の回転を不能としたり、またスピンドル１を熱変
形屯せスピンドル１に装着される工具による願主の加工
精度を劣化させることがある。そのため第７図のスピン
ドルユニットでは従来から用いられている軸受外輪まわ
りの冷却機構と、本発明が適用されるスピンドル１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。
フラン−）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１ノがハウジ
ング２の上部に穿設されている。また該給油孔１１から
供給されフランジ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シ、軸受５ｈ、５ｂ。
該溝１０に冷却油を注入できるよう給油孔１ノがハウジ
ング２の上部に穿設されている。また該給油孔１１から
供給されフランジ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シ、軸受５ｈ、５ｂ。
５ｃの外輪まわシの冷却機構が構成されている。
さらに軸受５ｔｔｍ５ｂｔ５ｃｅ６ｈｒ６ｂ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８図は
フランツ４の構造を示しておシ、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
導入が設けられている。７ランジ４の外径部に穿設され
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によってフランジ４の端面側から穿設され念
擬続孔１９ｈ、１９ｂと通じるようになっている。また
導通穴１８の口元Ｐ部はテーパプラグにより盲穴にされ
ている。
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８図は
フランツ４の構造を示しておシ、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
導入が設けられている。７ランジ４の外径部に穿設され
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によってフランジ４の端面側から穿設され念
擬続孔１９ｈ、１９ｂと通じるようになっている。また
導通穴１８の口元Ｐ部はテーパプラグにより盲穴にされ
ている。
また接続孔１９＆、１９ｂの口元にはそれぞれ第７図の
Ｏ−リング２０の着座面２１ ａ ＃ ２ ｌｂ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によってフランジ４の端面から穿設された
接続孔２３ａ。
Ｏ−リング２０の着座面２１ ａ ＃ ２ ｌｂ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によってフランジ４の端面から穿設された
接続孔２３ａ。
２３ｂと通じるようになっており、導通穴２２の口元Ｑ
部にはチー７４プラグによシ盲穴にされている。また接
続孔２３ｈ 、２３ｂの口元にはそれぞれＯ−９ングの
着座面２４＆、２４ｂが設けられている。
部にはチー７４プラグによシ盲穴にされている。また接
続孔２３ｈ 、２３ｂの口元にはそれぞれＯ−９ングの
着座面２４＆、２４ｂが設けられている。
給油孔１４から供給された冷却液は、巌続孔１４？ ａ
ｒ Ｊ ９ ｂを介して冷却装置１３に供給される。
ｒ Ｊ ９ ｂを介して冷却装置１３に供給される。
冷却装置Ｉ３に供“給された冷却液は、冷却装置内部を
環流し、潜動装置′ｔ３に組み込まれた熱電素子の発熱
面を冷却した後、接続孔２３ ａ ｒ ２３ ｂを介し
て排出孔１５から排出されるようになっている。
環流し、潜動装置′ｔ３に組み込まれた熱電素子の発熱
面を冷却した後、接続孔２３ ａ ｒ ２３ ｂを介し
て排出孔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８図の７
ランゾ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。
るためのリード線は、該冷却装置の端面から第８図の７
ランゾ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電・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 ａ 〜５ ｃ ｇ ｅ ａ Ｔ ６ ｂ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９図乃至第１２図に示している。冷却装置１３は前
述したように、回転軸を支承するハクジングの内側に設
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３４ａ。
よい材質から成る熱伝導管１６．１７が嵌合され、軸受
５ ａ 〜５ ｃ ｇ ｅ ａ Ｔ ６ ｂ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９図乃至第１２図に示している。冷却装置１３は前
述したように、回転軸を支承するハクジングの内側に設
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３４ａ。
３４ｂが嵌合されており、外筒３３は該側板Ｊ ４ ａ
ｒ Ｊ ４ 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によシ固定されている。該冷却
管３２と外筒３３の間には、冷却管３２を貫通する回転
軸を冷却する機構が構成されている。まず、冷却管３２
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２ｓ類の物質を綴金して該接合部に電流を通
じると熱が吸収ま友は発生するという、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）
でちシ、−面が吸熱面になると共に他の一面が発熱面に
なるように製作されている。つまり、該熱電素子は吸熱
面から発熱面へ熱を輸送する。一種のし一トポンプの機
能を有している。第１１図に示すような板状の熱電素子
２５の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 。
ｒ Ｊ ４ 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によシ固定されている。該冷却
管３２と外筒３３の間には、冷却管３２を貫通する回転
軸を冷却する機構が構成されている。まず、冷却管３２
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２ｓ類の物質を綴金して該接合部に電流を通
じると熱が吸収ま友は発生するという、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）
でちシ、−面が吸熱面になると共に他の一面が発熱面に
なるように製作されている。つまり、該熱電素子は吸熱
面から発熱面へ熱を輸送する。一種のし一トポンプの機
能を有している。第１１図に示すような板状の熱電素子
２５の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 。
されてサーモモジュール３６が形成される。更に各々の
サーモ４モジユール３６の外周側の面には、例えば銅、
−真鍮等α熱伝導性の良い材質から成る放熱部材３７が
接着され、サーモモジュール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該サーモモ・ジュール３
６と該放熱部材３７の取シ付は方法は第１２図に示すよ
うに、複数個のねじ３８によってサーモモジュール３６
を挾んで冷却管３２に取シ付けられている。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９、放熱
部材３１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
モモジュール３６の放熱部材３７、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／ノウムの
薄膜が介在した接合面としており、該冷却装置１３の構
成部材でちる冷却管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ュール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。
サーモ４モジユール３６の外周側の面には、例えば銅、
−真鍮等α熱伝導性の良い材質から成る放熱部材３７が
接着され、サーモモジュール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該サーモモ・ジュール３
６と該放熱部材３７の取シ付は方法は第１２図に示すよ
うに、複数個のねじ３８によってサーモモジュール３６
を挾んで冷却管３２に取シ付けられている。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９、放熱
部材３１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
モモジュール３６の放熱部材３７、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／ノウムの
薄膜が介在した接合面としており、該冷却装置１３の構
成部材でちる冷却管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ュール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４０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３４ａに穿
設された第１３図に示す給油孔４３ａ、４Ｊｂに供給さ
れた冷却液はそれぞれ液導管４１＊４２等を環流したの
ち、液導管４６を通って側板３４ａに穿設され友第１３
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１０図の矢印
Ｂ 、 Ｃ、Ｄ 、 Ｅ 、 Ｆ。
、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３４ａに穿
設された第１３図に示す給油孔４３ａ、４Ｊｂに供給さ
れた冷却液はそれぞれ液導管４１＊４２等を環流したの
ち、液導管４６を通って側板３４ａに穿設され友第１３
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１０図の矢印
Ｂ 、 Ｃ、Ｄ 、 Ｅ 、 Ｆ。
Ｇ、Ｈ，Ｉに示すように各放熱部材３７の貫通穴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。
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。
また各サーモモジュール３６に対する電気配線は１本の
リード線４７にまとめられ、第１３図、第１４図に示す
ように側板３４＆に穿設された配線孔４８から外部へ導
かれている。ここで、配線孔４８：にはゴムブツシュ４
９が嵌着されて、リード線４７を保護すると共に、側板
３４ａの内側でリード線４７が保持部材５０によりクラ
ンプされており、更に保持部材５０は側板３４ａに対し
てろう付けされて、リード線４７の抜は止めがなされて
いる。保持部材５０は第１５図に示すように、矢印に方
向に加圧されて、塑性変形してリード線４７をクランプ
するようになっている。
リード線４７にまとめられ、第１３図、第１４図に示す
ように側板３４＆に穿設された配線孔４８から外部へ導
かれている。ここで、配線孔４８：にはゴムブツシュ４
９が嵌着されて、リード線４７を保護すると共に、側板
３４ａの内側でリード線４７が保持部材５０によりクラ
ンプされており、更に保持部材５０は側板３４ａに対し
てろう付けされて、リード線４７の抜は止めがなされて
いる。保持部材５０は第１５図に示すように、矢印に方
向に加圧されて、塑性変形してリード線４７をクランプ
するようになっている。
次に、冷却管３２と外筒３３の間の空間のうち、サーモ
モジュール３６、放熱部材３７、液導管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、各サーモモジュール３６に対する配線施
工がなされているが最終的にはアスベストコンパウンド
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。
モジュール３６、放熱部材３７、液導管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、各サーモモジュール３６に対する配線施
工がなされているが最終的にはアスベストコンパウンド
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ーウジングυ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１０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ｔ。
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１０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ｔ。
ｎ部はそれぞれ側板３４ ａ ＃ ３４ ｂで支持され
ていると共に、空間５ノに充填されたアスベストコンパ
ウンドによル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。
ていると共に、空間５ノに充填されたアスベストコンパ
ウンドによル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７図に示した
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、テーパ穴１＆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
の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 ｒ
６ ａ ｒ ６ ｂ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によシスピン
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シ、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って加工精度
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５＆〜５ｃ、６ｍ。
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、テーパ穴１＆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
の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 ｒ
６ ａ ｒ ６ ｂ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によシスピン
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シ、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って加工精度
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５＆〜５ｃ、６ｍ。
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て詳細に説明
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て詳細に説明
する。
先ず、第１図及び第２図を参照して第１の実施例を説明
する。
する。
第１図において、スピンドル１は、軸受５１６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５６、
プーリー５７を介してモータ５５により回転駆動される
ようになっている。５１．５２は熱電対、サーミスタな
どの温度検出器であり、温度検出器５１は主軸の軸受温
度を検出し、温度検出器５２は基準温度として呈温又は
機体代表温度を検出するようになっている。温度検出器
５１．５２で検出された温度信号ｔ、 ｌ ｉＭは、サ
ーモコントローラ５３にそれぞれ入力される。サーモコ
ントローラ５３は、第２図に示すように、ブリッジ平衡
回路５８、Ｖ／Ｆコンバータ６！／、波形成形回路６０
かも構成されている。ブリッジ平衡回路５８に温度信号
ｔＨ１ｔＭが入力されると、該平衡回路５８からはｔＨ
とＬＭの差に比例した電圧信号σｔが出力される。この
信号σｔは、 Ｖ／Ｆコ／バータ５９でσｔに比例し之
周波数を有するノ臂ルス信号に変換される。該パルス信
号は、冷却装置１３のＤＣ１！源５４に入力され、該電
源は、該パルス信号によって０Ｎ１０ＦＦ制御される。
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５６、
プーリー５７を介してモータ５５により回転駆動される
ようになっている。５１．５２は熱電対、サーミスタな
どの温度検出器であり、温度検出器５１は主軸の軸受温
度を検出し、温度検出器５２は基準温度として呈温又は
機体代表温度を検出するようになっている。温度検出器
５１．５２で検出された温度信号ｔ、 ｌ ｉＭは、サ
ーモコントローラ５３にそれぞれ入力される。サーモコ
ントローラ５３は、第２図に示すように、ブリッジ平衡
回路５８、Ｖ／Ｆコンバータ６！／、波形成形回路６０
かも構成されている。ブリッジ平衡回路５８に温度信号
ｔＨ１ｔＭが入力されると、該平衡回路５８からはｔＨ
とＬＭの差に比例した電圧信号σｔが出力される。この
信号σｔは、 Ｖ／Ｆコ／バータ５９でσｔに比例し之
周波数を有するノ臂ルス信号に変換される。該パルス信
号は、冷却装置１３のＤＣ１！源５４に入力され、該電
源は、該パルス信号によって０Ｎ１０ＦＦ制御される。
すなわち、スピンドル１の回転数が上がシ、軸受５，６
の温度が上昇すると、σｔが大きくなυ〜＃パルス信号
の周波数が高くなって、該電源がＯＮされている時間が
長くなることにょ多、該冷却装置１３の吸熱量が大きく
なる。また、軸受温度が室温又は機体代表温度とほぼ等
しくなるとσを中Ｏとなって、ノやルス周波数も零近く
なυ、該冷却装置１３の吸熱量もほぼ零となる。
の温度が上昇すると、σｔが大きくなυ〜＃パルス信号
の周波数が高くなって、該電源がＯＮされている時間が
長くなることにょ多、該冷却装置１３の吸熱量が大きく
なる。また、軸受温度が室温又は機体代表温度とほぼ等
しくなるとσを中Ｏとなって、ノやルス周波数も零近く
なυ、該冷却装置１３の吸熱量もほぼ零となる。
次に第３図及び第４図を参照して第２の実施例を説明す
る。
る。
第３図において、スピンドルｌは第１の実施例と同様の
方法で回転駆動され、回転軸の冷却、装ｆｆｆＺｚ３も
第１の実施例と同様、スピンドル１に遊嵌されている。
方法で回転駆動され、回転軸の冷却、装ｆｆｆＺｚ３も
第１の実施例と同様、スピンドル１に遊嵌されている。
温度検出器５１ ｔ ５２にょ９検出された、軸受温度
信号１．と、基準となる室温ないしは機体代表温度信号
ｔＭは、ブリッジ平衡回路５８に入力される。該平衡回
路５８は、例えば第４図に示すように、温度検出器５１
゜５２、及び同一の抵抗値を有する積率抵抗６２ａ。
信号１．と、基準となる室温ないしは機体代表温度信号
ｔＭは、ブリッジ平衡回路５８に入力される。該平衡回
路５８は、例えば第４図に示すように、温度検出器５１
゜５２、及び同一の抵抗値を有する積率抵抗６２ａ。
６２ｂをそれぞれ対辺に有するブリッジ回路となってお
）、温度信号ｔａとｔＭの差に比例する電圧出力又は電
流出力σｔを出力するようになっている。該出力σｔは
、電圧又は電流増幅９３ＡＭＰ ）６ノを介して冷却装
置１３に入力されるようになっておシ、室温ないしは機
体代表温度に対する軸受温度の上昇の程度に応じて該冷
却装置の冷却能力が制御されるようになっている。
）、温度信号ｔａとｔＭの差に比例する電圧出力又は電
流出力σｔを出力するようになっている。該出力σｔは
、電圧又は電流増幅９３ＡＭＰ ）６ノを介して冷却装
置１３に入力されるようになっておシ、室温ないしは機
体代表温度に対する軸受温度の上昇の程度に応じて該冷
却装置の冷却能力が制御されるようになっている。
次に第５図及び第６図を参照して第３の実施例を説明す
る。
る。
第５図において、スピンドル１は上述した第１の実施例
と同様の方法で回転駆動され、回転軸の冷却装置１３も
第１の実施例と同様、スピンドル１に遊嵌されている。
と同様の方法で回転駆動され、回転軸の冷却装置１３も
第１の実施例と同様、スピンドル１に遊嵌されている。
温度検出器５ノ。
５２によシ検出された、軸受温度信号ｔ８と基準となる
室温ないしは機体代表温度信号ｔＭは、コントローラ６
３に入力される。該コントローラ６３は例えば第６図に
示すように、差動増幅器６４、駒コンバータ６５、位相
制御回路６６から構成されている。該コントローラ６３
は温度信号ｔＨとＬＭの差に圧倒した振幅を・有するパ
ルス信号を出力するようになっておシ、該パルス信号は
冷却装置１３に入力され、該冷却装置の冷却能力を制御
するようになっている。
室温ないしは機体代表温度信号ｔＭは、コントローラ６
３に入力される。該コントローラ６３は例えば第６図に
示すように、差動増幅器６４、駒コンバータ６５、位相
制御回路６６から構成されている。該コントローラ６３
は温度信号ｔＨとＬＭの差に圧倒した振幅を・有するパ
ルス信号を出力するようになっておシ、該パルス信号は
冷却装置１３に入力され、該冷却装置の冷却能力を制御
するようになっている。
尚、第１の実施例及び第２の実施例では、温度信号１．
の検出箇所が主軸の軸受となっているが、その他に考え
られる検出箇所としては、スピンドル１の内外周面及び
スピンドル本体内部などが挙げられる。
の検出箇所が主軸の軸受となっているが、その他に考え
られる検出箇所としては、スピンドル１の内外周面及び
スピンドル本体内部などが挙げられる。
上述したような本発明による、回転軸冷却装置の制御方
法を用いることにより、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Ｋ、
回転軸の熱変位を最小にす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。
法を用いることにより、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Ｋ、
回転軸の熱変位を最小にす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。
以上詳記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、温度検出器によって、それぞれ検出された基準
温度と回転軸ないしは回転軸を支承する軸受等の温度と
を比較し、その差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により、冷却能力の不足による軸受
の焼付き、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
変位を最小にす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。
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、温度検出器によって、それぞれ検出された基準
温度と回転軸ないしは回転軸を支承する軸受等の温度と
を比較し、その差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により、冷却能力の不足による軸受
の焼付き、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
変位を最小にす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。
第１図は本発明の第１の実施例に於ける冷却装置制御系
ループの構暖を示すブロック図、第２図は上記第１の実
施例に於けるサーモコントローラの構成を示す回路ブロ
ック図、第３図は本発明の第２の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４図は上記
第２の実施例に於けるブリッジ平衡回路の構成を示す回
路図、第５図は本発明の第３の実施例に於ける冷却装置
制御系ループの構成を示すプ・ 口、り図、第６図は上
記第３の実施例に於けるコントローラの構成を示す回路
ブロック図、第７図乃至第１５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７図はスピンドルユニット
の構成を示す側断面図、第８図（、）はフランジの構造
を示す正面図、同図（ｂ）は同断面図、第９図は冷却装
置の構成を示す断面図、第１０図は冷却液の環流方向を
説明するための図、第１１図はサーモモジュールの構成
を示す斜視図、第１２図はサーモモジュールの取付は状
態を示す断面図、第１３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１
４図は第１３図のＪ−Ｊ線に沿う断面図、第１５図は第
１４図に示す保持部材のリード線クランプ状態を示す断
面図でおる。 １・・・スピンドル、５，６・・・軸受、９．５７・・
・ゾーリー、１３・・・冷却装置、５１．５２・・・温
度検出器、５３・・・サーモコントローラ、５４・・・
ＤＣ電源、５５・・・モータ、５６・・・ベルト、５８
・・・ツリ、ジ平衡回路、６３・・・コントローラ。 出願人復代理人弁理士 鈴 江 武 彦第１図 す 第２図 ＋ｑ 第 ３ 口 印 す 第４図 δｔ ７４８図 （ａ）（ｂ） 第 ９ 図 第１０図 第１１図 第１２図 ３１ Ｊｂ
ループの構暖を示すブロック図、第２図は上記第１の実
施例に於けるサーモコントローラの構成を示す回路ブロ
ック図、第３図は本発明の第２の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４図は上記
第２の実施例に於けるブリッジ平衡回路の構成を示す回
路図、第５図は本発明の第３の実施例に於ける冷却装置
制御系ループの構成を示すプ・ 口、り図、第６図は上
記第３の実施例に於けるコントローラの構成を示す回路
ブロック図、第７図乃至第１５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７図はスピンドルユニット
の構成を示す側断面図、第８図（、）はフランジの構造
を示す正面図、同図（ｂ）は同断面図、第９図は冷却装
置の構成を示す断面図、第１０図は冷却液の環流方向を
説明するための図、第１１図はサーモモジュールの構成
を示す斜視図、第１２図はサーモモジュールの取付は状
態を示す断面図、第１３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１
４図は第１３図のＪ−Ｊ線に沿う断面図、第１５図は第
１４図に示す保持部材のリード線クランプ状態を示す断
面図でおる。 １・・・スピンドル、５，６・・・軸受、９．５７・・
・ゾーリー、１３・・・冷却装置、５１．５２・・・温
度検出器、５３・・・サーモコントローラ、５４・・・
ＤＣ電源、５５・・・モータ、５６・・・ベルト、５８
・・・ツリ、ジ平衡回路、６３・・・コントローラ。 出願人復代理人弁理士 鈴 江 武 彦第１図 す 第２図 ＋ｑ 第 ３ 口 印 す 第４図 δｔ ７４８図 （ａ）（ｂ） 第 ９ 図 第１０図 第１１図 第１２図 ３１ Ｊｂ
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
る手段とを備えた回転軸の冷却装置において、基準温度
を検出する第１の温度検出手段と前記回転軸ないしは該
回転軸を支承する軸受の温度等を検出する第２の温度検
出手段とを有し、前記第１の温度検出手段によつて検出
された温度と前記第２の温度検出手段によつて検出され
た温度とを比較して、その差に応じ前記冷却装置の冷却
能力を制御することを特徴とした回転軸冷却装置の制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16350584A JPS6144554A (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 |
|---|---|---|---|
| JP16350584A JPS6144554A (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 |
|---|---|
| JPS6144554A true JPS6144554A (ja) | 1986-03-04 |
Family
ID=15775137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16350584A Pending JPS6144554A (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) | JPS6144554A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014507587A (ja) * | 2010-12-30 | 2014-03-27 | ハイダック クーリング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 液体空気冷却システム |
| US10688615B2 (en) * | 2018-08-15 | 2020-06-23 | Industrial Technology Research Institute | Temperature control system and method thereof |
-
1984
- 1984-08-03 JP JP16350584A patent/JPS6144554A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014507587A (ja) * | 2010-12-30 | 2014-03-27 | ハイダック クーリング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 液体空気冷却システム |
| US10688615B2 (en) * | 2018-08-15 | 2020-06-23 | Industrial Technology Research Institute | Temperature control system and method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5664916A (en) | Cooling system for a motor spindle for a machine tool | |
| US5088362A (en) | Drive for workpiece spindle of machine tool | |
| US20160178289A1 (en) | Kinetic heat-sink with interdigitated heat-transfer fins | |
| KR960000412A (ko) | 공작기계의 열변위 보정방법 및 그 장치 | |
| EP1188514B1 (en) | Tool holder and cooling apparatus therefor | |
| JPS6144554A (ja) | 回転軸冷却装置の制御方法 | |
| JPH05208339A (ja) | 工作機械主軸の温度制御装置 | |
| JP2661805B2 (ja) | 液冷用管路を外被内部に有した液冷モータ | |
| JP2000237902A (ja) | 主軸装置 | |
| JP4280383B2 (ja) | モータ内蔵主軸台における主軸冷却構造 | |
| JP3113750B2 (ja) | 静圧気体軸受 | |
| JPS58131430A (ja) | 静圧軸受の冷却装置 | |
| JPS6144553A (ja) | 回転軸冷却装置の制御方法 | |
| JPH02101944A (ja) | 回転軸の熱変位制御方法 | |
| JPH071204Y2 (ja) | 工作機械の主軸ベアリングにかかるプリロードを最適に制御する装置 | |
| JP7411405B2 (ja) | 軸受装置、スピンドル装置、軸受、および間座 | |
| JPH025545B2 (ja) | ||
| JPH10100041A (ja) | 送りネジ装置 | |
| JPH01135919A (ja) | 流体軸受けの隙間制御方法及び装置 | |
| JP2594070Y2 (ja) | スピンドルモータの冷却装置 | |
| JP2021050814A (ja) | 軸受装置および間座 | |
| JP2001054803A (ja) | 予圧制御型スピンドルユニット | |
| JPS601961Y2 (ja) | 回転軸の冷却装置 | |
| GB2224085A (en) | Controlling the clearance or preloading of a rolling bearing | |
| JPH0236680Y2 (ja) |