JPH0794099B2 - 主軸冷却装置の油温調整方法及び装置 - Google Patents

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103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T
H,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105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、そのままの高い温
度で平衡温度に達するため、低速回転時の平衡温度に対
して差が生じ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設定して
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／切させるよう通常
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のパラメータから選
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入として、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、冷凍機の初期運転に行ったあと、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入として、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NC装置４によ
り制御される。主軸台１の軸受部周辺には放熱フインを
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、下限値TD
−TL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18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TOから温度差TO−TBを求
め、更に両者を比較してTO−TB＞TD＋THのとき冷凍機入
の信号を、またTO−TB＜TD−HLのとき冷凍機切の信号を
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、入／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／切パターン及び継続時間決定
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のとき冷凍機入の信号が出力さ
れ、TO−TB＜TD−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16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、回転速度に対応した管
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に符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、回路が切間えられて比較演算部20か
らの信号が入／切制御部23に送られるようになり、管理
温度差設定部24にてロータリスイッ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及び下限値TD−TLが比
較され、TO−TB＞TD＋THのとき冷凍機入の信号が出力さ
れて入／切制御部23を介して冷凍機12が作動し、これに
より油温が下がってTO−TB＜TD−TLになると比較演算部
20から冷凍機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、上述のとおり構成されているので、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入／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
入となし、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図は一部ブロック線図を含む第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。 ３……主軸、13……温度差パラメータ記憶部、14……管
理温度差決定部、15……運転パラメータ記憶部、16……
入／切パターン及び継続時間決定記憶部、17……管理温
度差記憶部、20……比較演算部、22……切換タイマ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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（12）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。