JPH0335060B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工作機械にマシニングセンタ旋盤等の
加工精度向上のための温度制御装置に関する。

従来技術 潤滑油ユニツトにて機械の温度制御を行なうた
めの油温度制御装置として、公知の特公昭46−
16216号では大気温度に対応して油温を制御し、
大気温度変化にかかわらず常に油循環装置のまわ
りの温度勾配を一定にして該装置を中心にした熱
変位に原因する歪をなくすものがあり、また特公
昭46−19327号では循環油の温度を大気温度に対
して比較制御し、大気温度変化にかかわらず循環
油温度と大気温度との温度差を常に一定値に維持
するものがある。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら機械には熱発生源が電動機、駆動
系、主軸軸受等複数個所あつて、基準温度との温
度差がそれぞれ異なるため上記の方法では各熱発
生位置の温度を充分に制御することができなかつ
た。

問題点を解決するための手段 熱発生部位より離れた位置に基準点用温度セン
サ６１，６２，６３を設け、油タンクの油の温度
センサ２０及び被温度制御位置の温度センサ１
８，１９を設け基準点用温度センサ６１，６２，
６３とそれぞれの温度センサ１８，１９，２０の
それぞれの温度差を設定値に比較して制御信号を
出力する調整手段６４，６５，６６を設け、該調
整手段によつて油タンク２１の温度を制御する冷
却手段２３、さらに加熱手段及び流体の流量を調
整する選択手段４２，５１を設けてなるものであ
る。

実施例 以下本発明の実施例を図面にもとづき説明す
る。周知のマシニングセンタにおいて、ベツド１
上には中央後よりにコラム２が設立され、前より
にはコラム２に対して前後に位置制御可能にサド
ルが載置され、その上面に左右位置決め可能にテ
ーブルが載置されている。

そしてコラム２の前面両側の垂直案内面に主軸
頭３が上下位置決め可能に設けられていて、該主
軸頭３に垂直方向に主軸４が軸受で回転可能に支
持されており、その下端部の軸受５を嵌装したオ
イルジヤケツト６の外周には冷却するための油の
環状流路７が主軸頭３との間に形成されていて主
軸頭３内の油供給流路８と排出流路９に接続され
ている。

また主軸４の中央より上端側の軸受１０を嵌装
したオイルジヤケツト１１の外周には環状流路１
２が形成され、図示しない主軸頭３内の供給流路
排出流路と接続されている。主軸４は中間軸１３
の歯車群１４を介して主電動機１５の回転が伝達
されるようになつている。この主電動機１５は熱
発生源となるため熱絶縁材１６を介して主軸頭３
に固着されており、主軸頭側固着面に冷却用の環
状流路１７が形成されていて、図示しない供給流
路、排出流路に接続されている。そして軸受５の
温度を検出する温度センサ１８がオイルジヤケツ
ト６に、また主電動機１５の取付部の温度を検出
する温度センサ１９が取付部に螺着されている。
本機の背面には冷却を兼ねる潤滑油タンク２１と
工具交換装置等の作動油の油圧タンク２２とが空
気層によつて断熱間仕切りされて併置され、、そ
の上部に冷却装置２３が設けられている。潤滑油
タンク２１の油は２連供給ポンプＰ１，Ｐ２によ
つて潤滑及び冷却に必要なる油がオイルジヤケツ
ト６，１１、主軸頭３の歯車箱及び主電動機１５
の取付部に給油せられる。即ち供給ポンプＰ１側
では流路３１からタンク内の油が吸み上げられ、
流路３２、最初に絞り量がセツトされる絞り弁３
３流路３４を経て主軸頭３の流路８，７及び１２
に送られるとともに、流路５３で歯車箱内の歯車
噛合面に供給面に供給され、排出流路９，３５、
流路３６，３７より排油ポンプＰ３で流路３８、
油圧タンク２２内の二重管式冷却器３９の外側管
に送られ冷却された油が流路４０より潤滑油タン
ク２１内に還流される。この循環系の途中流路３
１，３２間にシーケンス弁４１が、また流路３２
に２ポート２置電磁切換弁４２、この排出側に最
初に絞り量がセツトされた絞り弁４３が設けられ
ている。そしてソレノイドSOL１が作用して切
換弁４２がＩ位置にあるとき供給油の一部が排出
されて軸受部への供給量が減少される。供給ポン
プP2側は流路４５から潤滑油タンク２１内の油
が吸み上げられ、流路４６、最初に絞り量がセツ
トされる絞り弁４７、流路４８，１７を経て主電
動機１５の取付部に供給して冷却し、流路４９，
３７を経て同様に二重管式冷却器３９で冷却され
て潤滑油タンク２１に還流される。この循環系の
途中流路４５，４６間にシーケンス弁５０が、ま
た流路４６に２ポート２位置電磁切換弁５１、こ
の排出側に最初に絞り量がセツトされた絞り弁５
２が設けられている。そしてソレノイドSOL２
が作用して切換弁５１がＩ位置にあるとき供給油
の一部が排出されて主電動機取付部への供給量が
減少される。また潤滑油タンク２１内に油温を計
測する温度センサ２０が設けられている。更に油
圧タンク２２には工具交換装置等作動させる圧油
を送る供給ポンプＰ４が設けられている。冷凍装
置２３は冷凍機５５を内蔵し冷却管５６より二重
管式冷却器３９の中心管に冷媒用ガスが送られ外
側管の油を冷却して冷却管５７を経てコンデンサ
フアン５８の送風によりコンデンサ５９で空冷さ
れて冷凍機５５に還流される。そして冷却管５６
と５７との間には保安上の高低圧力スイツチ６０
が設けられている。本機のベツド１の後側で主軸
４、主電動機１５、駆動系の熱に影響されない位
置に温度制御の基準点温度用の温度センサ６１，
６２，６３（１個で共有とすること可能）が螺着
されており、この温度センサ６１は潤滑油タンク
２１の温度検測用の温度センサ２０の基準となる
もので本機に設けた基点追従差温式自動温度調節
器６４（本例ではニホンクエンオール社製）にお
いて両センサの温度を比較し、設定温度差（本例
では零に設定）が零でなくなり油温側が高くなれ
ば信号を出力して冷凍機５５の運転を行なわせ
る。温度センサ６２は軸受５温度検側用の温度セ
ンサ１８の基準となるもので、同機に基点追従差
温式自動温度調節器６５において、両センサの温
度を比較し設定温度差より大きくなり軸受５側が
高くなれば信号を出力して切換弁４２を位置に
切換えて油の排出を止め供給油量を増大させる。
温度センサ６３は主電動機１５の取付部の温度セ
ンサ１９の基準となるもので、同機に基点追従差
温式自動温度調節器６６において両センサの温度
を比較し、設定温度差より大きくなり取付側が高
くなれば信号を出力して切換弁５１を位置に切
換え油の排出を止め供給油量を多くするものであ
る。

作 用 次いで制御回路の第４，５，６図を参照して作
用を説明する。

マシニングセンタは当初電磁切換弁４２，５１
のソレノイドSOL１，SOL２が作動しそれぞれ
位置にあつて供給油の一部を側路に送つており
少ない油を供給している。この状態で加工が連続
されると電動機１５、油タンク２１，２２、切削
部、駆動系等の熱発生源より離れたベツド１の位
置は一般に一部の熱伝導と大気温による影響を受
けてわずかの温度変化はあるものの比較的安定し
た温度を保つ。従つて温度センサ６０，６１，６
２よりの検出温度は基準点となしうるものであつ
て、これに対して主軸４の軸受５の温度センサ１
８、主電動機１５取付部の温度センサ１９、及び
潤滑油タンク２１の温度センサ２０の検出温度は
運転状態において、次第に上昇し温度の平衝状態
が崩れていく。そこで温度センサ２０の検出温度
は自動温度調節器６４によつて比較され温度セン
サ２０の検出温度が高くなると冷凍機５５のスイ
ツチMS３を入れ冷媒用ガスを循環させて二重管
式冷却器３９において流路３８より還流される油
を冷却するとともに油圧タンク２２内の油をもあ
わせて冷却する。この冷却された潤滑油タンク２
１内の油は流路３１より２連供給ポンプのＰ１に
よつて送り出され流路３２絞り弁３３を経て流路
７，１２でオイルジヤケツト６，１１を冷却する
とともに流路５３より歯車群１４を潤滑し、軸受
部の温度上昇を抑制しているが、運転時間ととも
に冷却と発生熱との釣合が崩れて温度センサ１８
の検出温度は基準の温度センサ６２の検出温度よ
り高くなり温度差が設定温度差の零でなくなると
自動温度調節器６５の働きで、電磁切換弁４２の
ソレノイドSOL１が消磁され位置に切換えら
れ、供給油の一部の排出がとめられ増量された供
給油によつて軸受５，１０が充分冷却される。

温度センサ１８の検出温度が下がると再び自動
温度調節器６４が働き電磁切換弁４２が切換えら
れて冷却油の軸受部への送り量が減少される。こ
の繰返しによつて軸受５，１０部内の温度が基準
点温度にならつて安定した状態に保たれる。また
主電動機１５の運転により発生した熱は取付部に
おいて絶縁材１６により伝熱を防止するものの完
全には遮断できず、取付部の温度センサ１９によ
り検出された温度が基準温度センサ６３の検出温
度より上昇して温度差が設定温度差の零でなくな
ると、自動温度調節器６６の働きで電磁切換弁５
１のソレノイドSOL２が消磁され位置に切換
えられ供給油の一部排出が止められ増量された油
が流路１７に送られ取付部の冷却作用を増し温度
を下げる。温度センサ１９の検出温度が基準温度
センサ６３の検出温度より下がれば自動温度調節
器６６の働きで電磁切換弁５１が再び切換えられ
供給油が減少される。この繰返しによつて取付部
の温度は安定状態に保たれる。また軸受部、主電
動機取付部が冷却されすぎた場合は冷凍機の運転
を別個に止めるか、断続運転して油タンクの冷却
を一時止める。若しくは冷却能力を落とすことで
油の循環による温度上昇によつて対処するように
構成されている。また油温の上昇、下降に対して
冷媒用ガスの流量を調整するように冷凍機又は管
路を制御運転することもできる。また駆動系部分
にも必要により温度センサが設けられ、各部の制
御は個個に行なわれるものである。更に主軸が停
止しているときには電動機部のみの冷却を行うこ
とも随時行われる。以上の説明では油を冷却する
ことを主に述べたが、基準点の温度に全て一致さ
せるように制御することを主旨としているのでヒ
ータを設けて基準点温度に一致するよう油を加熱
することも当然行ない得るものである。

効 果 以上詳述したように本発明は大気温に対して油
循環装置等の温度を制御するものと異なり、油タ
ンクの油以外に更に機械の発熱部の温度を基準点
の温度に制御するように加熱または冷却した油の
流量を調整するようになしてきめ細かい制御で安
定状態に保つようになしたので、熱による各部の
変形が防止されて安定した高い精度の加工が実現
できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御回路図、第２図は基準用
温度センサの取付位置を示す図、第３図は主軸頭
部分を一部断面で示す図。第４，５，６図は制御
回路図である。 １…ベツド、４…主軸、６，１１…オイルジヤ
ケツト、５，１０…軸受、７，１２，１７…環状
流路、１５…主電動機、２１…潤滑油タンク、２
２…油圧タンク、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４…供給ポン
プ、Ｐ３…排油ポンプ、１８，１９，２０…温度
センサ、４２，５１…電磁切換弁、６１，６２，
６３…基準点用の温度センサ、６４，６５，６６
…基点追従差温式自動温度調節器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機械本体に電動機、主軸、駆動系等の熱発生
   源より遠くて温度変化の少ない位置または大気中
   に基準点用温度センサを設け、油タンクに油の温
   度を検知する第１温度センサを設け、機械の１個
   所以上の被温度制御位置にその位置の温度を検知
   する第２温度センサを１個以上設け、前記基準点
   用温度センサの温度と前記第１温度センサの温度
   との温度差を検知して制御信号を出力する第１調
   整手段を設け、前記基準点用温度センサの温度と
   前記第２温度センサの温度との温度差を検知して
   制御信号を出力する第２調整手段を前記第２温度
   センサに対応して設け、前記第１調整手段によつ
   て作動を制御されるタンク内油の温度制御手段を
   設け、前記第２調整手段によつて前記被温度制御
   位置へ供給される潤滑兼加熱冷却油の流量の調整
   手段を被温度制御位置に対応して設けてなり、油
   タンク及び被温度制御位置の温度を基準点温度に
   ならうように独自に制御するようになしたことを
   特徴とする温度制御装置。 ２ タンク内油の温度制御手段は冷却手段である
   特許請求の範囲第１項記載の温度制御装置。 ３ タンク内油の温度制御手段は加熱手段である
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の温度制
   御装置。