JPS60167745A - 工作機械主軸ヘツドの温度制御装置 - 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】 本発明は工作機械主軸ヘッドの温度制御装置に係る。

工作機械の例として、歯切り工作機械であるホブ盤の正
面図を第１図に示すＵ第１図に示すホブ盤において、ペ
ッド１上にコラム２が立設されており、コラム２には摺
動向（図示省略）に案内されて矢印ａ　−ａ’の方向に
駆動位置決めされるホブヘッド３が装着されている。

またホブヘッド３にはホブカッタ４が装着されて”いる
。ホブカッタ４はホブヘッド３に搭載された図示されて
いない主モータと歯車とによって回転駆動されるように
なっている５、−カベラドｌ上を摺動するテーブルキャ
リア５はベッド上の図示しない摺動向で案内されて矢印
ｂ−ｂ’の方向に駆動位置決めされる。このテーブルキ
ャリア５にはカウンターコラム６が立設されていている
とともに１図示されていないギアトレーンを介して前記
の主モータによって回転駆動されるテーブル７が装備さ
れている。テーブル７上に紘”加工対象のワーク８が設
置される６、ワーク８は、カウンターコラム６の摺動向
６ａで案内されて矢印ｃ　−ｃ’方向に上下移動される
クランパー９によってクランプされるようになっている
。

以上のようなボブ盤において、ホブカンタ４の回転に伴
うホブヘッド３の内部の軸受の発熱や、駆動歯車による
潤滑油の撹拌熱が発生し。

ホブヘッド３の温度が上昇する。このホブヘッド３の温
度上昇はコラム２とホブカッタ４との間の距１ｉ、９１
に変化を惹起する。その結果ワーク８とホブカンタ４の
芯間距離ｍが変化する。この熱変位はワーク８の加工精
度に影響を及はし。

歯厚の誤差となって表われる。

上記のホブヘッド３の温度変化△ｔは稼動開始後の１な
いし２時間内にもつとも変化量が大きく１例えは第２図
に示すような変化を示す。

従って、稼動開始後１ないし２時間は加工精度が著しく
不安定となる。

ところで、ホブヘッド３の発熱量の一部は。

ホブヘッド３内の各部の軸受や歯車に供給する潤滑油に
よって持ち去られるので、潤滑油タンク内の油温も上昇
してくる。そこで、ホブヘッド３の温度上昇を抑制する
一つの方法としては。

ホブヘッド３に供給する潤滑油を強制冷却する方法があ
るが１次のような問題があった。

（１）　ホブヘッドに供給する潤滑油を強制冷却する場
合は、室温に同調制御するかまたは、コラム温度などの
機体代表温度に同調制御する必要がある。しかし潤滑油
の供給箇所はホブヘッド以力にもあるため、室＠または
機体代表温度よシ低い温度まで潤滑油を冷却すると。

機械の稼動開始時には各部が強制冷却され、思わぬ熱変
形が惹起される。

（２）潤滑油を室温レベルまでしか強制冷却できない場
合は、ホブヘッドへの給油量ヲ大きくしてもホブヘッド
の温度を室温レベルまで抑制することは困難である。

（３）そこで、特に機械稼動開始時に精度が安定化する
までの時間を短縮したい場合には、潤滑油を冷却するだ
けでなく、何らかの方法で加熱温度制御することが必要
である。

上記の点に鑑みて、従来市販されているオイルクーラに
はヒータとタイマによって潤滑油を予熱する機能を附加
したものもある。しかし。

タイマの設定時間の調整は外界の影響による初期温度の
変動によって大きくかわるため、予熱不足や予熱過剰を
生じ、稼動開始時のホブヘッドの初期温度に応じた適切
な予熱ができなかった。

また加工条件の変化によってはホブヘッド３のホブカッ
タ４の回転数が変わり、シ、たがってホブヘッド３の発
熱量も変動する。さらに工具交換などの段取り替もとき
には必要であり、従来のものではこのような稼動状況の
変動に対して、ホブヘッド３の温度を精度よく制御でき
なかった。

本発明は１以上のような従来技術の不具合に鑑みてなさ
れたもので、工作機械の加工精度の安定化を図るため、
工作機械主軸の稼動開始時の温度が安定化するまでの時
間を大幅に短縮するとともに、稼動状況の変動に対して
も工作機主軸ヘッドの温度を精度よく制御することがで
きる工作機械主軸ヘッドの温度制御装置を提供すること
を目的とする１゜ かかる目的を達成した本発明による工作機械主軸ヘッド
の温度制御装置の構成は、工作機械主軸ヘッドに供給す
る潤滑油タンクと、該潤滑油タンクからの潤滑油を冷却
するオイルクーラと、潤滑油を加熱するヒータとｔｍえ
た工作機械主軸ヘッドの温度制御装置において、上記工
作機械の主軸ヘッドの温度を検出する第１の温度センサ
と、室温または機体代表温度を検知する第２の温度セン
サと、該第２の温度センサからの室温または機体代表温
度に所定値を加算した温度と上記第１の温度センサから
の主軸ヘッドの温度との温度差に比例した周波数のノく
ルス信−＋４ヲ出力しこのパルス信号によって上記ヒー
タの電源を０Ｎ１０ＦＦ制御することを特徴とするもの
である。

本発明による工作機械主軸ヘッドの温度制御装ｆｊｌｔ
Ａｃ−実施例につき図面を参照して説明する。

第３図は本発明の一実施例であるホブ盤のホブヘッドの
温度制御装置の構成図を示す。第３図において、３はホ
ブヘッド、・１０はホブヘッド３その他各部に供給され
た潤滑油が＊夜される潤滑油タンク、１１はオイルクー
ラ、１２は熱交換器、１３，１４，１５．１６及び１７
は潤滑油のψ専管、１８は熱交換器１２に熱を供給する
プレートヒータ、１９はプレートヒータ１８に裏打ちさ
れたベークライト板、２０は直流電源、２１はホブヘッ
ド３に取付けられホブヘッドの温度を検出する第１の温
度センサとしてのサーミスタ、２２は室温または機体代
表温度を検出する第２の温度センサとしてのサーミスタ
である。２３はサーミスタ２１からのホブヘッド３の温
度と、サーミスタ２２からの室温または機体代表温度に
設定偏差温度Δｔｏヲ加えた温度との差の温度に比例し
た周波数のパルス信号を出力するサーモコントローラで
ある。第３図に示す本発明によるホブヘッドの温度制御
装置によれば、ボブヘッド３など各部に供給された潤滑
油は液溝管１３などを介して潤滑゛油タンク１０に回収
される。オイルクーラ１１は図示されていない内蔵の潤
滑油吐出ポンプによって。

潤滑油を潤滑油タンクエ０から液溝管１４を介して吸い
込み、吸い込んだ潤滑油を室温または機体代表温度に同
調するよう冷却する。オイルクーラ１１で所望の＠腿に
冷却された潤滑油は液溝管１５．１６を介して吐出され
る。液溝管１５を通る潤滑油は熱交換器１２を介してグ
レートヒータ１８によってθｒ望の温度に加熱され液溝
管１７を経てホブヘッド３に供給される。

ホブヘッド３に供給された潤滑油は液溝管１３を経て潤
滑油゛タンクｌＯに再び回収される。液溝管１６ｔ−通
る潤滑油はホブヘッド３以列の機械各部に給油されたの
ち、潤滑油タンクＩＯＫ再び回収されるようになってい
る。

熱交換器１２にはグレートヒータ１８が取付けられてい
て、グレートヒータ１８はベークライト板１９によって
裏打ちされている。またプレートヒータ１８は直流電源
２０に＃＆−紗点れている。この直流電源２ｏはサーモ
コントローラ２３のパルス信号出力で０Ｎ１０ＦＦ制御
されている。サーモコントローラ２３には、ホブヘッド
３ｉＣ取り付けられホブヘッド３の温度を検出するサー
ミスタ２１からの温度信号２１ａと、室温または機体代
表温度を検出するサーミスタ２２からの温度信号２２ａ
とが入力され、これらの信号に基づいて直流電源２ｏに
対する制御信号２３ａを出力している。

第４図にサーモコントローラ２３の構成例を示す。サー
モコントローラ２３では、サーミスタ２２からの室温ま
た扛機体代表温度ｔＭに所定の設定偏差温度△ｔ′Ｄを
加えた温度信号（ｔ％十△ｔｂ＞　と、サーミスタ２１
からのホブヘッド３の温度信号１．　が減算器２４に入
力され、それらの差に相当する電圧信号。

ａｔ　＝　（ｔＭ＋△ｔト）−１Ｈ が出力され、　Ｖ／Ｆコンバータ２５に人力される。

Ｖ／Ｆコンバータ２５は入力電圧ａｔＶＣ比例した周波
数のパルス信号を出力する。このパルス信号は波形製形
回路２６で波形整形され、サーモコントローラ２３の出
力として出力されて直流電源２０＠：制−する。

なお、減算器２４は信号増巾器とオペアンプなどから構
成したｐ％あるいはサーミスタ２１゜２２の内部抵抗を
用いたブリッジ平衡回路を用いても構成することが可能
でアシ、特に限定されるものではない。

第３図に示す本発明によるホブ盤のホブヘッドの温度制
御装置において、もしグレートヒータ１８を作動させず
に、オイルクーラ１１で強制冷却されただけの潤滑油を
ホブヘッド３に供給する場合を考えると、この場合はホ
ブヘッド３の温度ｔＩｉ　は第６図の破Ｍｃで示すよう
な変化をするＵまたオイルクーラＩＩＫよる冷却もしな
い場合は第２図と同じであって第６図の一点鎖線ａで示
され、ホブヘッドの平衡状態の温度はきわめて高くなる
１、従ってオイルクーラ１１によって潤滑油を冷却した
破＃Ｃで示す場合は。

かなシ低い温度で平衡状態に違し−ホプヘッド３の温度
上昇はかなジ抑制されることが分る。

しかし、稼動開始後ホブヘッド３の温度が安定するまで
の立上り時間は依然として大きく、稼動開始後しばらく
の間は加工精度は安定しない。

所が、ホブヘッド３に取り付けたサーミスタ２１ならび
に室温または機体代表温度を検出するサーミスタ２２か
らの入力信号によって駆動されるサーモコントローラ２
３．直流電流２０．及びプレートヒータ１８を作動させ
た場合は、ホブヘッド３の温度ｔＨは第６図の実線すで
示すような変化を示し、立上シ特性がきわめて急峻にな
り１次いで所望の値△１ｏで急速に平衡していることが
分る。

即ち１本発明によれば、ホブヘッドは機械の稼動開始か
ら温度平衡に達する時間が極めて短かく、加工精度が稼
動開始後急速に安定化されることが分る。このときの制
御動作は機械の稼動開始時においてホブヘッドの温度ｔ
Ｈは（ｔＭ十△ｔ９）よりも低い値となっているため、
温度差δｔ　−（ｔＭ−１−ｉ、）　−ｔＨが大きく、
＠流電源２０゛は第５図（ｂ）に示すような高い周波数
のパルス信号で０Ｎ１０ＦＦ制御される。その結果直流
電源２０がＯＮの状態になっている平均時間が大きく。

熱交換器１２を通過する潤滑油はグレートヒータ１８で
充分加熱されてホブヘッド３に流入する。それによって
ホブヘッド３の温度ｔＨが急速に上昇する。温度上昇に
伴ってδｔ−４ｔＭ十△ｔｏ）−１Ｈが小さくなると、
＠流電源２０は第５図（場で示すような低い周波数のパ
ルス信号によって０Ｎ１０ＦＦ制御されるようになり、
加熱の平均時間が小さくなる。その結果、プレートヒー
タ１８による潤滑油の加熱は抑制され、δｔ≦（１Ｍ＋
１０）−１Ｈとなった時点で加熱は停止される。

以上示したようにプレートヒータ１８の制御をホブヘッ
ド３の温度信号に基いてパルス電源制御することによっ
て１機械稼動開始時に潤滑油の予熱を行なっても、加熱
しすぎによるオーバー７ユートが少なく、また稼動状況
の変動に対してもホブヘッド３の温度を初期設定偏差温
度△ｔ９．とするように精度のよい温度制御をすること
ができる。

すなわち１本発明による５ｐヘツドの温度制御装置によ
れば１機械稼動時に精度が安定するまでの時間を大幅に
短縮できるとともに、稼動状況の変動に対しても、その
影響を受けることなく主軸ヘッドの温鹿企精度よく所定
の値に制御でき、加工精度を充分に安定化することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はホブ盤の正面図、第２図はホブヘッドの一般的
な温度変化の図、第３図は本発明の一実施例によるホブ
ヘッドの温度制御装置の構成図、第４図はサーモコント
ローラの一例の構成図、第５図はサーモコントローラの
出力パルス波形を示す図、第６図は本発明によるホブヘ
ッドの温度変化を従来例と比較して示した図である。 図面中。 ３はホブヘッド。 ４はホブカンタ。 １０は潤滑油タンク。 １１はオイルクーラ。 １２は熱交換器。 １：ｊ、１４，１５．１６．１７は液導管。 １８はプレートヒータ。 １９はベークライト板。 ２０は直流電源、 ２．１．２２はサーミスタ。 ２３はサーモコントローラ。 ２４は減算器。 ２５はＶ／Ｆコンバータ。 ２６は波形整形回路である。 特許出願人 三菱重工業株式会社 復代理人 弁理士　尤　石　士　部（他１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工作機械主軸ヘッドに供給する潤滑油タンクと、該潤滑
   油タンクからの潤滑油を冷却するオイルクーラと、潤滑
   油を加熱するヒータとを備えた工作機械主軸ヘッドの温
   度制御装置において、上記工作機械の主軸ヘッドの温度
   を検出する第１の温度センサと、室温または機体代表温
   度を検知する第２の温度センサと、該第２の温度センサ
   からの室＠または機体代表温度に所定値を加算した温度
   と上記第１の温度センサからの主軸ヘッドの温度との温
   度差に比例した周波数のパルス信号を出力しこのパルス
   信号によって上記ヒータの電源を０Ｎ１０ＦＦ制御する
   手段とを備えたことを特徴とする工作機械主軸ヘッドの
   温度制御装置。