JPH0463659A - 工作機械の主軸温度制御方法 - Google Patents
工作機械の主軸温度制御方法Info
- Publication number
- JPH0463659A JPH0463659A JP17021690A JP17021690A JPH0463659A JP H0463659 A JPH0463659 A JP H0463659A JP 17021690 A JP17021690 A JP 17021690A JP 17021690 A JP17021690 A JP 17021690A JP H0463659 A JPH0463659 A JP H0463659A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spindle
- temperature
- machine tool
- stopped
- coolant
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- Pending
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- Auxiliary Devices For Machine Tools (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、液温調節機の作動中に発生する熱によって工
作機械の主軸に生じる歪みを安定化し、以て加工精度の
向上を図るための主軸の冷却方法に関する。
作機械の主軸に生じる歪みを安定化し、以て加工精度の
向上を図るための主軸の冷却方法に関する。
一般に、工作機械は主軸の回転によって主として軸受部
分が発熱し、主軸頭とこれを支持している機台部との温
度に差を生じる。これによって主軸が機台部に対して相
対的に伸長し、加工精度の低下を招くので、これを防止
するために主軸頭に冷却液を循環させて発熱を吸収し、
主軸温度と機台部の温度との差を常に一定値に維持する
ように冷却システムが設けられている。
分が発熱し、主軸頭とこれを支持している機台部との温
度に差を生じる。これによって主軸が機台部に対して相
対的に伸長し、加工精度の低下を招くので、これを防止
するために主軸頭に冷却液を循環させて発熱を吸収し、
主軸温度と機台部の温度との差を常に一定値に維持する
ように冷却システムが設けられている。
この工作機械の冷却システムの一例を第３図に示す。工
作機械の主軸装置１の軸受２の領域を通じて循環路３が
設けられ、この中をポンプ５によってタンク４内の冷却
液が循環している。この循環路３の途中には冷却機６が
配置され、冷凍圧縮機９によって冷却された冷媒ガスを
冷媒ガス循環路１０を通じて熱交換機８に供給し、ここ
を通る循環路３内の冷却液との間で熱交換を行ってこれ
を冷却するように構成されている。主軸の軸受領域を冷
却して主軸と同じ温度まで昇温した冷却液の温度は、戻
りの循環路３に設けられた温度検出器７によって検出さ
れて連続的に制御ユニント１１に人力される。そして、
基準温度である機台部の温度との差が演算され、この差
が目標値と一致するように、制御ユニット１１から冷却
機６に対してオン・オフ指令が発せられるフィードパン
ク制御が行われている。
作機械の主軸装置１の軸受２の領域を通じて循環路３が
設けられ、この中をポンプ５によってタンク４内の冷却
液が循環している。この循環路３の途中には冷却機６が
配置され、冷凍圧縮機９によって冷却された冷媒ガスを
冷媒ガス循環路１０を通じて熱交換機８に供給し、ここ
を通る循環路３内の冷却液との間で熱交換を行ってこれ
を冷却するように構成されている。主軸の軸受領域を冷
却して主軸と同じ温度まで昇温した冷却液の温度は、戻
りの循環路３に設けられた温度検出器７によって検出さ
れて連続的に制御ユニント１１に人力される。そして、
基準温度である機台部の温度との差が演算され、この差
が目標値と一致するように、制御ユニット１１から冷却
機６に対してオン・オフ指令が発せられるフィードパン
ク制御が行われている。
（発明が解決しようとする課題〕
工作機械の主軸が長時間運転されると、主軸は熱膨張に
より伸長するが、この伸長は機台部に対して一定の値と
なり、結果として安定した精度の良い加工が行われる。
より伸長するが、この伸長は機台部に対して一定の値と
なり、結果として安定した精度の良い加工が行われる。
ところが、工作機械によるワークの加工中に、主軸の回
転を一時停止する必要が生しる場合がある。例えば、人
手による工具の交換とか、ワークの検査とかがそれに当
たり、２〜１０分程度の主軸の停止が行われる。こうし
た場合、主軸の回転が停止しても、それ以前に機台部に
蓄積されている熱の影響によって、主軸温度は高温を維
持しているので、冷却システムはしばらくは依然として
主軸の冷却を継続し、機台部との温度差を一定に維持す
るように作動する。この結果、機台全体が冷却され、主
軸は収縮し、それ以前の運転の結果として確立されてい
た安定状態が乱されてしまう。そして、主軸の回転が再
開された後、再び安定状態が得られるまでの間、加工精
度が悪化する欠点があった。
転を一時停止する必要が生しる場合がある。例えば、人
手による工具の交換とか、ワークの検査とかがそれに当
たり、２〜１０分程度の主軸の停止が行われる。こうし
た場合、主軸の回転が停止しても、それ以前に機台部に
蓄積されている熱の影響によって、主軸温度は高温を維
持しているので、冷却システムはしばらくは依然として
主軸の冷却を継続し、機台部との温度差を一定に維持す
るように作動する。この結果、機台全体が冷却され、主
軸は収縮し、それ以前の運転の結果として確立されてい
た安定状態が乱されてしまう。そして、主軸の回転が再
開された後、再び安定状態が得られるまでの間、加工精
度が悪化する欠点があった。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決し、主軸
の回転を一時的に停止する際にも、−旦確立された熱に
よる主軸の安定した伸長を維持し得るような工作機械の
主軸の冷却方法を提供することを目的とする。
の回転を一時的に停止する際にも、−旦確立された熱に
よる主軸の安定した伸長を維持し得るような工作機械の
主軸の冷却方法を提供することを目的とする。
この目的は、工作機械の主軸装置に液温調節機を通して
冷却液を循環させ、検出された主軸の温度と基準温度と
の差に基づいて液温調節機の冷却容量をフィードバック
制御し、主軸の温度を目標値に維持するようにした工作
機械の主軸温度制御方法において、前記主軸の回転が所
定時間を越えて停止した場合には、前記主軸が停止して
いる期間に限って前記フィードバック制御を中止すると
ともに、前記主軸装置への冷却液の循環を中止すること
を特徴とする工作機械の主軸の温度制御方法によって達
成される。
冷却液を循環させ、検出された主軸の温度と基準温度と
の差に基づいて液温調節機の冷却容量をフィードバック
制御し、主軸の温度を目標値に維持するようにした工作
機械の主軸温度制御方法において、前記主軸の回転が所
定時間を越えて停止した場合には、前記主軸が停止して
いる期間に限って前記フィードバック制御を中止すると
ともに、前記主軸装置への冷却液の循環を中止すること
を特徴とする工作機械の主軸の温度制御方法によって達
成される。
主軸の回転が継続している状態においては、工作機械は
、検出された主軸温度と基準温度との差が一定値となる
ように例えば液温調節機のオン・オフ運転によって主軸
温度をフィードバック制御されつつ運転される。
、検出された主軸温度と基準温度との差が一定値となる
ように例えば液温調節機のオン・オフ運転によって主軸
温度をフィードバック制御されつつ運転される。
一旦、主軸が停止すると、所定時間内はそのまま主軸へ
の冷却液の循環は続けられ、通常のフィードバック制御
が続行される。しかし、これを越えて主軸の停止時間が
表引いた場合は、フィードバック制御が中止され、主軸
への冷却液の循環も中止される。
の冷却液の循環は続けられ、通常のフィードバック制御
が続行される。しかし、これを越えて主軸の停止時間が
表引いた場合は、フィードバック制御が中止され、主軸
への冷却液の循環も中止される。
これによって、主軸の安定した熱伸長状態が過剰冷却に
よって乱されることが防止され、主軸の回転再開後も熱
歪みの過渡状態を経ることなく、直ちに高精度の加工が
可能になる。
よって乱されることが防止され、主軸の回転再開後も熱
歪みの過渡状態を経ることなく、直ちに高精度の加工が
可能になる。
以下、図面に示す好適実施例に基づいて、本発明を更に
詳細に説明する。
詳細に説明する。
前述したように、本発明は、運転中の工作機械の主軸の
途中停止時における過剰な冷却による主軸の安定した熱
歪２み状態の乱れを防ぐものである。
途中停止時における過剰な冷却による主軸の安定した熱
歪２み状態の乱れを防ぐものである。
このための制御の手順を、第１図に基づいて説明する。
なお、本発明方法は、第３図に示す従来の主軸の冷却シ
ステムにそのまま適用することができるので、以下の説
明にはこの図も参照する。
ステムにそのまま適用することができるので、以下の説
明にはこの図も参照する。
ステップ１に示すように、先ず、制御ユニット１１から
主軸の停止指令が主軸駆動用モーター１２に発せられる
。
主軸の停止指令が主軸駆動用モーター１２に発せられる
。
主軸が完全に停止すると、その信号が制御ユニット１１
に入力され、ステップ２に示すように、これに内蔵され
ているタイムカウンターが時間のカウントを開始する。
に入力され、ステップ２に示すように、これに内蔵され
ているタイムカウンターが時間のカウントを開始する。
このカウント数がタイムカウンターに予め設定しである
所定値Ｔに到達すると、ステップ３に示すように、制御
ユニット１１は冷却システムの冷凍圧縮機９並びにポン
プ５に対して停止指令を発し、これによって冷却液の冷
却並びに軸受２の領域への冷却液の供給は中止される。
所定値Ｔに到達すると、ステップ３に示すように、制御
ユニット１１は冷却システムの冷凍圧縮機９並びにポン
プ５に対して停止指令を発し、これによって冷却液の冷
却並びに軸受２の領域への冷却液の供給は中止される。
このように、工作機械における日常のルーチンとして、
ワークの加工中に主軸の回転を停止する場合としては、
例えば、ＡＴＣによる工具の自動交換や、タップ作業に
おける工具回転の反転時等があり、これらは２〜２０秒
程度の比較的短い回転中断時間を伴う。更に長い停止時
間を伴う作業としては、人手による工具交換や、ワーク
の途中検査等があり、これらは１分〜１０分程度の回転
中断を要する。本発明は、後者のような比較的長い主軸
回転停止時間を伴う作業を対象とすることが望ましく、
短い時間で主軸の回転が再開される前者の場合には余り
好ましくない。なぜならば、頻繁なオン・オフ操作はポ
ンプ並びに冷凍圧縮機の機能に悪影響を与え、その寿命
を短くする傾向があるからである。従って、タイムカウ
ンターに設定される所定値Ｔは、短過ぎる場合に生じる
このような問題点と、長過ぎる場合に生じる主軸の過剰
冷却による収縮量とを考慮して適宜な値に決めることを
要する。勿論、この値は任意に変更し得ることが望まし
い。
ワークの加工中に主軸の回転を停止する場合としては、
例えば、ＡＴＣによる工具の自動交換や、タップ作業に
おける工具回転の反転時等があり、これらは２〜２０秒
程度の比較的短い回転中断時間を伴う。更に長い停止時
間を伴う作業としては、人手による工具交換や、ワーク
の途中検査等があり、これらは１分〜１０分程度の回転
中断を要する。本発明は、後者のような比較的長い主軸
回転停止時間を伴う作業を対象とすることが望ましく、
短い時間で主軸の回転が再開される前者の場合には余り
好ましくない。なぜならば、頻繁なオン・オフ操作はポ
ンプ並びに冷凍圧縮機の機能に悪影響を与え、その寿命
を短くする傾向があるからである。従って、タイムカウ
ンターに設定される所定値Ｔは、短過ぎる場合に生じる
このような問題点と、長過ぎる場合に生じる主軸の過剰
冷却による収縮量とを考慮して適宜な値に決めることを
要する。勿論、この値は任意に変更し得ることが望まし
い。
本発明の効果は、３０００ｒｐ１ｍで回転していた主軸
を停止した際の主軸の熱変位量の時間経過に伴う変化を
調べた実験結果を示す第２図に示すグラフから明らかで
あろう。
を停止した際の主軸の熱変位量の時間経過に伴う変化を
調べた実験結果を示す第２図に示すグラフから明らかで
あろう。
このグラフにおいて、三点鎖線は、主軸の回転停止時に
も冷却液の循環を続行して主軸温度を所定値に維持する
フィードバック制御を行った従来方式の場合を示す。こ
れによれば、回転停止後３分で主軸は約５μｍ収縮し、
６分で８μｍ以上に達している。
も冷却液の循環を続行して主軸温度を所定値に維持する
フィードバック制御を行った従来方式の場合を示す。こ
れによれば、回転停止後３分で主軸は約５μｍ収縮し、
６分で８μｍ以上に達している。
これに対し、実線は主軸回転停止後に直ちに冷却液の循
環を停止した本発明の場合、点線、−点鎖線、二点鎖線
はそれぞれ５秒、１０秒、２０秒経過後に冷却液の循環
を停止した本発明の場合を示す。直ちに冷却液の循環を
停止した実線の場合には、時間経過に伴って僅かに主軸
の膨張が見られたが、０．５μｍ程度で収斂し、一方、
所定時間経過後に冷却液の循環を停止した場合には、い
ずれも１μｍ程度の収縮で収斂している。この程度の膨
張・収縮は加工精度に実質的な悪影響を与えないので充
分に許容可能である。
環を停止した本発明の場合、点線、−点鎖線、二点鎖線
はそれぞれ５秒、１０秒、２０秒経過後に冷却液の循環
を停止した本発明の場合を示す。直ちに冷却液の循環を
停止した実線の場合には、時間経過に伴って僅かに主軸
の膨張が見られたが、０．５μｍ程度で収斂し、一方、
所定時間経過後に冷却液の循環を停止した場合には、い
ずれも１μｍ程度の収縮で収斂している。この程度の膨
張・収縮は加工精度に実質的な悪影響を与えないので充
分に許容可能である。
この実験結果から判断すれば、−例として所定値Ｔを２
０秒に設定すれば、ＡＴＣによる工具交換やタップ作業
のように日常的に頻発する作業の際には、たとえ主軸の
回転が停止しても冷却液の循環は続けられるので、冷凍
圧縮機に過剰のオン・オフ動作を強いることが無くなり
、一方、比較的発生頻度は少ないが主軸停止時間の長い
その他の作業の際には、冷却液の循環が停止して主軸の
熱歪み状態を安定に維持することができる。
０秒に設定すれば、ＡＴＣによる工具交換やタップ作業
のように日常的に頻発する作業の際には、たとえ主軸の
回転が停止しても冷却液の循環は続けられるので、冷凍
圧縮機に過剰のオン・オフ動作を強いることが無くなり
、一方、比較的発生頻度は少ないが主軸停止時間の長い
その他の作業の際には、冷却液の循環が停止して主軸の
熱歪み状態を安定に維持することができる。
以上詳述したように、本発明によれば、工作機械の運転
中に一時的に主軸の回転を停止して必要な作業を実行す
る際に、主軸の停止時間が所定値を越える場合に限って
、主軸に対する冷却液の供給を停止するようにしたので
、それ以前の運転によって確立されていた主軸の安定し
た熱歪み状態が主軸の過剰な冷却によって乱されること
が防がれる。これによって、主軸の回転再開後、直ちに
精度の良い加工を行うことが可能となる。
中に一時的に主軸の回転を停止して必要な作業を実行す
る際に、主軸の停止時間が所定値を越える場合に限って
、主軸に対する冷却液の供給を停止するようにしたので
、それ以前の運転によって確立されていた主軸の安定し
た熱歪み状態が主軸の過剰な冷却によって乱されること
が防がれる。これによって、主軸の回転再開後、直ちに
精度の良い加工を行うことが可能となる。
又、主軸の回転停止後、冷却液の循環停止までの間に所
定の待ち時間を設けたので、この間に生しるはずの冷却
システムの冷凍圧縮機やポンプに対する過剰なオン・オ
フ動作を減らすことができる。
定の待ち時間を設けたので、この間に生しるはずの冷却
システムの冷凍圧縮機やポンプに対する過剰なオン・オ
フ動作を減らすことができる。
第１図は、本発明の工作機械の主軸の冷却方法の実施の
手順を示す流れ図、 第２図は、本発明の効果を示す主軸の熱による変位量の
時間経過に伴う変化を示すグラフ、第３図は、工作機械
の主軸の温度制御のためのシステム構成を示す模式図で
ある。 １−主軸装置 ２−軸受 冷却液循環路 ・−タンク ポンプ ・−冷却機 温度検出器 一熱交換機 冷凍圧縮機 〇−冷媒ガス循環路 ｌ−制御ユニット
手順を示す流れ図、 第２図は、本発明の効果を示す主軸の熱による変位量の
時間経過に伴う変化を示すグラフ、第３図は、工作機械
の主軸の温度制御のためのシステム構成を示す模式図で
ある。 １−主軸装置 ２−軸受 冷却液循環路 ・−タンク ポンプ ・−冷却機 温度検出器 一熱交換機 冷凍圧縮機 〇−冷媒ガス循環路 ｌ−制御ユニット
Claims (1)
- １、工作機械の主軸装置に液温調節機を通して冷却液を
循環させ、検出された主軸の温度と基準温度との差に基
づいて液温調節機の冷却容量をフィードバック制御し、
主軸の温度を目標値に維持するようにした工作機械の主
軸温度制御方法において、前記主軸の回転が所定時間を
越えて停止した場合には、前記主軸が停止している期間
に限って前記フィードバック制御を中止するとともに、
前記主軸装置への冷却液の循環を中止することを特徴と
する工作機械の主軸の温度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17021690A JPH0463659A (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 工作機械の主軸温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17021690A JPH0463659A (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 工作機械の主軸温度制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0463659A true JPH0463659A (ja) | 1992-02-28 |
Family
ID=15900823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17021690A Pending JPH0463659A (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 工作機械の主軸温度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0463659A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141307A (ja) * | 2000-11-06 | 2002-05-17 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | ダイシングマシン |
| CN105563232A (zh) * | 2014-10-29 | 2016-05-11 | 大隈株式会社 | 机床的温度调节系统的控制方法 |
| JP2019063945A (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | 株式会社ニイガタマシンテクノ | 工作機械の主軸冷却装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6451253A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-27 | Makino Milling Machine | Spindle temperature controlling method and device for machine tool |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP17021690A patent/JPH0463659A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6451253A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-27 | Makino Milling Machine | Spindle temperature controlling method and device for machine tool |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141307A (ja) * | 2000-11-06 | 2002-05-17 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | ダイシングマシン |
| CN105563232A (zh) * | 2014-10-29 | 2016-05-11 | 大隈株式会社 | 机床的温度调节系统的控制方法 |
| CN105563232B (zh) * | 2014-10-29 | 2019-03-22 | 大隈株式会社 | 机床的温度调节系统的控制方法 |
| JP2019063945A (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | 株式会社ニイガタマシンテクノ | 工作機械の主軸冷却装置 |
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