JPH0725014B2 - 工作機械の冷却装置 - Google Patents
工作機械の冷却装置Info
- Publication number
- JPH0725014B2 JPH0725014B2 JP1109084A JP10908489A JPH0725014B2 JP H0725014 B2 JPH0725014 B2 JP H0725014B2 JP 1109084 A JP1109084 A JP 1109084A JP 10908489 A JP10908489 A JP 10908489A JP H0725014 B2 JPH0725014 B2 JP H0725014B2
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- Japan
- Prior art keywords
- heat
- machine tool
- cooling device
- spindle head
- stator
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、工作機械の冷却装置に関する。さらに詳し
くは、工作機械を構成する発熱機体部分にユニット式の
冷却装置を組み込んで、その発熱部分のみを冷却する工
作機械の冷却装置に関する。
くは、工作機械を構成する発熱機体部分にユニット式の
冷却装置を組み込んで、その発熱部分のみを冷却する工
作機械の冷却装置に関する。
［従来技術］ 工作機械は、機体各部に発熱源を備えている。例えば、
主軸の軸受のころがり摩擦熱、切削する工具からの発
熱、油圧駆動部からの発熱など数多い。これらの発熱源
は、機体各部に伝導し機体を変形させる。この機体の変
形は、加工精度に影響する。例えば、工作機械の主軸ヘ
ッド内では、工具または工作物を保持し回転する軸受部
分のころがり摩擦またはすべり摩擦により発熱する。発
生した熱は、主軸ヘッドを熱変形させる主要因となる。
この主軸ヘッドは、通常冷却装置で冷却された冷却油を
主軸ヘッドに通して冷却される。
主軸の軸受のころがり摩擦熱、切削する工具からの発
熱、油圧駆動部からの発熱など数多い。これらの発熱源
は、機体各部に伝導し機体を変形させる。この機体の変
形は、加工精度に影響する。例えば、工作機械の主軸ヘ
ッド内では、工具または工作物を保持し回転する軸受部
分のころがり摩擦またはすべり摩擦により発熱する。発
生した熱は、主軸ヘッドを熱変形させる主要因となる。
この主軸ヘッドは、通常冷却装置で冷却された冷却油を
主軸ヘッドに通して冷却される。
冷却装置は、常に冷却油が設定された温度となるように
冷却油を冷やすように制御されている。冷却装置は、工
作機械本体とは別な場所に設置され、冷却油をパイピン
グにより導き冷却している。この設定温度は、室温と同
一に設定されることが多い。これは、設定温度を室温よ
り下げると、主軸ヘッド上で結露するので、冷却油を室
温より低く設定することは、通常は行われていない。特
に、主軸の回転数の変動が激しい工作機械の場合、この
熱変動に迅速に対応しないと、主軸ヘッドの温度が上昇
する。
冷却油を冷やすように制御されている。冷却装置は、工
作機械本体とは別な場所に設置され、冷却油をパイピン
グにより導き冷却している。この設定温度は、室温と同
一に設定されることが多い。これは、設定温度を室温よ
り下げると、主軸ヘッド上で結露するので、冷却油を室
温より低く設定することは、通常は行われていない。特
に、主軸の回転数の変動が激しい工作機械の場合、この
熱変動に迅速に対応しないと、主軸ヘッドの温度が上昇
する。
したがって、主軸ヘッドで発生する熱により主軸ヘッド
の変位が大きくなり、結果として加工精度を低下させて
しまう。また、前記した従来の冷却システムは、温度修
正動作のむだ時間、動作すきまなどで、温度が上下動す
るいわゆる定常偏差量が大きい。一方、工作機械を構成
するユニットは、ベッド、主軸ヘッド、刃物台、駆動装
置などのユニットに分割される。工作機械を可能な限り
このユニットを組み立てるだけで構成しようとする考え
方は、以前から知られている。
の変位が大きくなり、結果として加工精度を低下させて
しまう。また、前記した従来の冷却システムは、温度修
正動作のむだ時間、動作すきまなどで、温度が上下動す
るいわゆる定常偏差量が大きい。一方、工作機械を構成
するユニットは、ベッド、主軸ヘッド、刃物台、駆動装
置などのユニットに分割される。工作機械を可能な限り
このユニットを組み立てるだけで構成しようとする考え
方は、以前から知られている。
［発明が解決しようとする課題］ 冷却装置を工作機械本体とは、別の位置に設置して、冷
媒を管路で導いている。この方法は、管路が長くなり、
必然的に冷媒の熱損失、摩擦損失が多くなる。また、設
定温度（通常は室温）に冷媒をコントロールする場合に
は、定常偏差が大きくなる。前記損失も考慮してセンサ
ーを配置して、定常偏差を小さくしようとすると制御バ
ルブ、制御回路などが複雑になる。
媒を管路で導いている。この方法は、管路が長くなり、
必然的に冷媒の熱損失、摩擦損失が多くなる。また、設
定温度（通常は室温）に冷媒をコントロールする場合に
は、定常偏差が大きくなる。前記損失も考慮してセンサ
ーを配置して、定常偏差を小さくしようとすると制御バ
ルブ、制御回路などが複雑になる。
前記した工作機械を構成するユニット（ここでは要素と
同義に使う。）は、熱の問題は考慮されていない。した
がって、各ユニットで発生した熱は、そのユニットのみ
ならず他のユニットにも伝導して他ユニットを変形させ
る。この発明は、前記したような技術背景のもとに発明
されたもので、以下の目的を達成する。
同義に使う。）は、熱の問題は考慮されていない。した
がって、各ユニットで発生した熱は、そのユニットのみ
ならず他のユニットにも伝導して他ユニットを変形させ
る。この発明は、前記したような技術背景のもとに発明
されたもので、以下の目的を達成する。
この発明の目的は、工作機械を構成する機体に一体的に
組み込んだ工作機械の冷却装置を提供することにある。
組み込んだ工作機械の冷却装置を提供することにある。
この発明の他の目的は、工作機械を構成する要素で発生
した熱を機体の他の部分に伝熱させず、その熱発生源で
冷却する工作機械の冷却装置を提供することにある。
した熱を機体の他の部分に伝熱させず、その熱発生源で
冷却する工作機械の冷却装置を提供することにある。
［前記課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために次の手段を採る。
機械加工を行う工作機械において、 a.前記工作機械に回転自在に設けた主軸にロータを組み
込み固定本体にステータを組み込んだビルトインモータ
を備えた主軸ヘッドと、 b.この主軸ヘッドの前記ステータを冷却するために前記
主軸ヘッドに一体に組み込まれ、かつ冷凍サイクルで発
生した冷媒ガスを発生するために冷熱発生手段を内蔵し
たユニット冷却装置と、 c.このユニット冷却装置で発生した前記冷媒ガスを循環
させて冷却熱と前記主軸ヘッドで発生した熱とを熱交換
するために前記ステータの外周に形成された熱交換手段
と、 からなることを特徴とする工作機械の冷却装置である。
込み固定本体にステータを組み込んだビルトインモータ
を備えた主軸ヘッドと、 b.この主軸ヘッドの前記ステータを冷却するために前記
主軸ヘッドに一体に組み込まれ、かつ冷凍サイクルで発
生した冷媒ガスを発生するために冷熱発生手段を内蔵し
たユニット冷却装置と、 c.このユニット冷却装置で発生した前記冷媒ガスを循環
させて冷却熱と前記主軸ヘッドで発生した熱とを熱交換
するために前記ステータの外周に形成された熱交換手段
と、 からなることを特徴とする工作機械の冷却装置である。
前記ユニット冷却装置と前記主軸ヘッド間に振動減衰材
を介在させるとなお効果的である。
を介在させるとなお効果的である。
［作用］ 工作機械を構成する機体要素で熱が発生する。この熱発
生源に一体的に冷却装置を組み込む。熱発生源の熱を組
み込んだ冷却装置でその機体要素内で冷却する。
生源に一体的に冷却装置を組み込む。熱発生源の熱を組
み込んだ冷却装置でその機体要素内で冷却する。
［実施例］ 以下、この発明の実施例を図にしたがって説明する。第
１図は、NC旋盤１の主軸ヘッド３の冷却に適用した実施
例を示す透視図である。NC旋盤１は、本体フレームであ
るベッド２を有している。ベッド２上の一端に設けた主
軸ヘッド３、主軸ヘッド３に対向して設けた心押台４か
らなる。更に、ベッド２上を移動する往復台５、往復台
５上のタレット刃物台６などからなる。これらのユニッ
トは、従来から公知のものであり、ここでは説明を省略
する。主軸ヘッド３上には、冷却装置10が一体に組み込
んで設けてある。
１図は、NC旋盤１の主軸ヘッド３の冷却に適用した実施
例を示す透視図である。NC旋盤１は、本体フレームであ
るベッド２を有している。ベッド２上の一端に設けた主
軸ヘッド３、主軸ヘッド３に対向して設けた心押台４か
らなる。更に、ベッド２上を移動する往復台５、往復台
５上のタレット刃物台６などからなる。これらのユニッ
トは、従来から公知のものであり、ここでは説明を省略
する。主軸ヘッド３上には、冷却装置10が一体に組み込
んで設けてある。
冷却装置10には、NC旋盤10の全面から外気ａを取り入
れ、主軸ヘッド10を冷却後、排熱を含んだ排気を冷却装
置10の外に排出する。第２図は、第１図II−II断面図で
ある。主軸ヘッド３内には、主軸11が回転自在にベアリ
ング12、12により支持されている。主軸11の外周には、
誘導モータのロータ13が固定してある。ロータ13は、け
い素鋼板を積層したものである。一方、主軸ヘッド３に
は、熱交換器15が固定してある。熱交換器15は、後述す
るように主軸モータで発生した熱を排熱するために、冷
媒ガスと熱交換を行うものである。
れ、主軸ヘッド10を冷却後、排熱を含んだ排気を冷却装
置10の外に排出する。第２図は、第１図II−II断面図で
ある。主軸ヘッド３内には、主軸11が回転自在にベアリ
ング12、12により支持されている。主軸11の外周には、
誘導モータのロータ13が固定してある。ロータ13は、け
い素鋼板を積層したものである。一方、主軸ヘッド３に
は、熱交換器15が固定してある。熱交換器15は、後述す
るように主軸モータで発生した熱を排熱するために、冷
媒ガスと熱交換を行うものである。
熱交換器15は、円筒状の形をしていて、外周には、螺旋
溝16が切ってある。主軸ヘッド３と熱交換器15との間に
は、冷媒ガスが漏出しないようにＯリング17が介在させ
てある。なお、Ｏリング17以外にも主軸ヘッド３と熱交
換器15との気密を保持するものであれば、ガスケットな
ど他の公知のシール手段でも良い。熱交換器15の内周面
には、ステータ18が固定してある。ステータ18には、誘
導コイル19が巻いてある。ステータ18の外周と、熱交換
器15との外周には、熱が伝導しやすいように気密に挿入
されている。結局、主軸11のロータ13とステータ18と
は、モータを構成することになる。一方、主軸ヘッド３
上には、冷却装置10が一体に取り付けてある。冷却装置
10は、フレーム（図示せず）外周を板材21でカバーされ
ている。板金材21は、合成樹脂などを被覆した振動減衰
型の板金材である。これは、内部に設けたモータの振動
を減衰させて主軸ヘッドへ伝達させないようにするため
のものである。
溝16が切ってある。主軸ヘッド３と熱交換器15との間に
は、冷媒ガスが漏出しないようにＯリング17が介在させ
てある。なお、Ｏリング17以外にも主軸ヘッド３と熱交
換器15との気密を保持するものであれば、ガスケットな
ど他の公知のシール手段でも良い。熱交換器15の内周面
には、ステータ18が固定してある。ステータ18には、誘
導コイル19が巻いてある。ステータ18の外周と、熱交換
器15との外周には、熱が伝導しやすいように気密に挿入
されている。結局、主軸11のロータ13とステータ18と
は、モータを構成することになる。一方、主軸ヘッド３
上には、冷却装置10が一体に取り付けてある。冷却装置
10は、フレーム（図示せず）外周を板材21でカバーされ
ている。板金材21は、合成樹脂などを被覆した振動減衰
型の板金材である。これは、内部に設けたモータの振動
を減衰させて主軸ヘッドへ伝達させないようにするため
のものである。
板金材21の内周面には、断熱材22でコーティングされて
いる。断熱材22は、冷却装置20で発生した熱を機体に熱
伝導させないようにしたものである。更に、冷却装置10
と主軸ヘッド３との間には、振動減衰材23が介在させて
ある。振動減衰材23は、主軸ヘッド３の振動を冷却装置
10に伝達させないため、逆に冷却装置10の振動を主軸ヘ
ッド３に伝導させないようにしたものである。
いる。断熱材22は、冷却装置20で発生した熱を機体に熱
伝導させないようにしたものである。更に、冷却装置10
と主軸ヘッド３との間には、振動減衰材23が介在させて
ある。振動減衰材23は、主軸ヘッド３の振動を冷却装置
10に伝達させないため、逆に冷却装置10の振動を主軸ヘ
ッド３に伝導させないようにしたものである。
圧縮機30は、冷媒ガスを圧縮して高圧高温の状態にする
ものである。圧縮機30は、モータ31により駆動される。
圧縮機30は、公知のいかなるタイプのものでも良いが、
小型化できるものが望ましい。圧縮機30を出た冷媒ガス
は、管路32を通り凝縮器33で放熱される。この放熱は、
モータ35で駆動されるファン34を回転駆動して行われ
る。放熱し、液化された冷媒ガスは、管路36を通り、受
液器37に入る。受液器37の液体は、膨張弁38で絞り膨張
され低圧低温の気液混合状態となる。
ものである。圧縮機30は、モータ31により駆動される。
圧縮機30は、公知のいかなるタイプのものでも良いが、
小型化できるものが望ましい。圧縮機30を出た冷媒ガス
は、管路32を通り凝縮器33で放熱される。この放熱は、
モータ35で駆動されるファン34を回転駆動して行われ
る。放熱し、液化された冷媒ガスは、管路36を通り、受
液器37に入る。受液器37の液体は、膨張弁38で絞り膨張
され低圧低温の気液混合状態となる。
この状態で熱交換器15の入口39に入る。一方、誘導コイ
ル19、ステータ18、ロータ13には、ジュール熱が発生す
る。また、ベアリング12、12にも熱が発生する。熱交換
器15は、冷凍機でいうといわゆる蒸発器であるから、周
囲から発生した熱を奪って気化しながら、螺旋溝16をた
どりながら出口40に出て圧縮機30に戻る。
ル19、ステータ18、ロータ13には、ジュール熱が発生す
る。また、ベアリング12、12にも熱が発生する。熱交換
器15は、冷凍機でいうといわゆる蒸発器であるから、周
囲から発生した熱を奪って気化しながら、螺旋溝16をた
どりながら出口40に出て圧縮機30に戻る。
［他の実施例］ 前記した実施例は、排熱を主軸と直角の方向に排出して
いるが、主軸11と平行に主軸の後部に排熱しても良い。
前記した冷却装置は、一段圧縮冷却機装置であった、多
段圧縮タイプ、電子冷凍など他の公知の冷却装置を用い
ても良い。また、前記した断熱材は、断熱材のみであっ
た。しかし、ふく射を防ぐためアルミはくなどを貼り付
けても良い。更に、前記実施例の冷却装置は、主軸ヘッ
ドに設け主に主軸モータから発生する熱を冷却してい
る。
いるが、主軸11と平行に主軸の後部に排熱しても良い。
前記した冷却装置は、一段圧縮冷却機装置であった、多
段圧縮タイプ、電子冷凍など他の公知の冷却装置を用い
ても良い。また、前記した断熱材は、断熱材のみであっ
た。しかし、ふく射を防ぐためアルミはくなどを貼り付
けても良い。更に、前記実施例の冷却装置は、主軸ヘッ
ドに設け主に主軸モータから発生する熱を冷却してい
る。
しかし、工作機械の熱発生源は、この箇所に限定される
ものではなく、軸受部、送りねじとナットの摺動部、往
復台とベッドのすべり面、切削油と接する機体要素など
からも発生する。したがって、前記実施例と同様に、工
作機械を構成する他の箇所も前記同様の技術思想で冷却
できる。なお、前記した機体要素とは、モジュール式の
工作機械の機体を意味しない。
ものではなく、軸受部、送りねじとナットの摺動部、往
復台とベッドのすべり面、切削油と接する機体要素など
からも発生する。したがって、前記実施例と同様に、工
作機械を構成する他の箇所も前記同様の技術思想で冷却
できる。なお、前記した機体要素とは、モジュール式の
工作機械の機体を意味しない。
［発明の効果］ 以上詳記したように、この発明は、工作機械の発熱源に
取り付けるのみであるから、冷却装置がコンパクトにな
り、床面積をも減少させる。冷却装置の冷媒ガスのため
の管路がきわめて短くて済む。したがって、冷却効率が
向上し、定常偏差も小さい。
取り付けるのみであるから、冷却装置がコンパクトにな
り、床面積をも減少させる。冷却装置の冷媒ガスのため
の管路がきわめて短くて済む。したがって、冷却効率が
向上し、定常偏差も小さい。
第１図は工作機械のユニットの冷却装置の概観を示す透
視図、第２図は第１図のII−II断面図である。 １……NC旋盤、２……ベッド、３……主軸ヘッド、10…
…冷却装置
視図、第２図は第１図のII−II断面図である。 １……NC旋盤、２……ベッド、３……主軸ヘッド、10…
…冷却装置
Claims (2)
- 【請求項１】機械加工を行う工作機械において、 a.前記工作機械に回転自在に設けた主軸にロータを組み
込み固定本体にステータを組み込んだビルトインモータ
を備えた主軸ヘッドと、 b.この主軸ヘッドの前記ステータを冷却するために前記
主軸ヘッドに一体に組み込まれ、かつ冷凍サイクルで発
生した冷媒ガスを発生するために冷熱発生手段を内蔵し
たユニット冷却装置と、 c.このユニット冷却装置で発生した前記冷媒ガスを循環
させて冷却熱と前記主軸ヘッドで発生した熱とを熱交換
するために前記ステータの外周に形成された熱交換手段
と、 からなることを特徴とする工作機械の冷却装置。 - 【請求項２】請求項１において、 前記ユニット冷却装置と前記主軸ヘッド間に介在された
振動減衰材とからなることを特徴とする工作機械の冷却
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1109084A JPH0725014B2 (ja) | 1989-05-01 | 1989-05-01 | 工作機械の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1109084A JPH0725014B2 (ja) | 1989-05-01 | 1989-05-01 | 工作機械の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02292155A JPH02292155A (ja) | 1990-12-03 |
| JPH0725014B2 true JPH0725014B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=14501192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1109084A Expired - Lifetime JPH0725014B2 (ja) | 1989-05-01 | 1989-05-01 | 工作機械の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0725014B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4311431C2 (de) * | 1993-04-07 | 1995-07-13 | Index Werke Kg Hahn & Tessky | Motorspindel für eine Werkzeugmaschine |
| DE102006020506B4 (de) * | 2006-04-22 | 2014-05-15 | Rittal Gmbh & Co. Kg | Kühlgerät |
| CN110860944A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-06 | 邢慧珍 | 一种基于数控机床用切削液冷却装置 |
| CN112975570A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-18 | 广州市昊志机电股份有限公司 | 一种机床主轴冷却装置和机床 |
| CN115415584A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-02 | 常州鼎健医疗器械有限公司 | 一种髋关节内衬及其低成本加工工艺 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59161232A (ja) * | 1983-03-02 | 1984-09-12 | Mitsubishi Electric Corp | 放電加工装置 |
| JPS6244351A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-26 | Hitachi Ltd | 工作機械の主軸冷却制御装置 |
| JPS6335367A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-16 | Brother Ind Ltd | 印字装置 |
-
1989
- 1989-05-01 JP JP1109084A patent/JPH0725014B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02292155A (ja) | 1990-12-03 |
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