JP7187618B1

JP7187618B1 - 工作機械の温度制御装置

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Publication number: JP7187618B1
Application number: JP2021112083A
Authority: JP
Inventors: 清輝石橋; 淳也小俣; 健一藤川
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2022-12-12
Anticipated expiration: 2041-07-06
Also published as: EP4368333A4; US20240316712A1; US12358092B2; JP2023008479A; CN117615877A; WO2023282155A1; EP4368333A1

Abstract

【課題】工作機械の仕様変更に即応して冷却能力の仕様を変更することができ、かつ、増設を容易にすることができる工作機械の温度制御装置を提供する。
【解決手段】温度制御装置１０は、主軸装置２６から離れた部分の機体温度を測定する機体温度センサ９４と、工作機械１２を循環し、温度制御装置１０に回収される冷却油の温度を測定する戻り油温度センサ７８と、冷却器７２を有し、戻り油温度センサ７８によって検出された冷却油の温度が、機体温度に基づいて設定された基準温度と同調するように冷却油の温度を制御する少なくとも２台のモジュール４８、５０、５２、５４が、各タンクを連通させ、かつ、工作機械に対して並列接続されたオイルコントローラ４４と、冷却油の工作機械１２へ向けた合流及び各モジュール４８、５０、５２、５４への分岐を均一にするための配管接続マニホールド５６と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械の発熱部に冷却油を循環させて温度制御を行う工作機械の温度制御装置に関する。

特許文献１には、工作機械の主軸装置に冷却液を循環させ、主軸装置の主軸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装置であって、冷却液の循環路に直列又は並列に配置された第１液温調節機及び第２液温調節機と、主軸装置の主軸回転速度と主軸回転速度に対応する発熱を補償する冷却容量との関係を予め記憶する記憶手段と、主軸装置の回転速度に対応して記憶手段に記憶されている冷却容量が得られるように第１液温調節機を作動させる第１制御手段と、主軸装置の主軸温度を検出する主軸温度検出手段と、主軸温度検出手段によって検出された温度が目標値になるように第２液温調節機を作動させる第２制御手段と、を具備する工作機械の主軸温度制御装置が開示されている。

特許文献１に記載された主軸温度制御装置は、実加工に際し、主軸装置の回転速度に対応するために予め記憶してある冷却容量が発生するように、第１液温調節機を作動させる（フィードフォワード制御を行う）と共に、主軸装置の主軸温度を検出し、該検出温度が目標値になるように、第２液温調節機の冷却容量を調節する（フィードバック制御を行う）ものである。しかしながら、特許文献１に記載された主軸温度制御装置のように、主軸回転速度に応じて冷却容量を制御すると、例えば、中・低速回転域において長時間の重切削を行うと、主軸の発熱が大きくなるにもかかわらず、回転速度だけで冷却容量が決定されるため、第１制御手段では冷却容量が低く見積もられる。このため、主軸の温度が上昇し、第２液温調節機を急遽作動することになる等の場合には、主軸の冷却に時間遅れを生じる可能性があり、温度制御のレスポンスに問題がある。

特公平５－７９４５８号公報

本発明の目的は、温度制御のレスポンスを向上させると共に、工作機械の仕様変更に即応して冷却能力の仕様を変更することができ、かつ、増設を容易にすることができる工作機械の温度制御装置を提供することである。

本発明によれば、工作機械の発熱部に冷却油を循環させて温度制御を行う工作機械の温度制御装置であって、工作機械の機体の発熱部から離れた部分において機体温度を測定する機体温度センサと、工作機械を循環し、温度制御装置に回収される冷却油の温度を測定する戻り油温度センサと、冷却油を収容するタンクと、冷却油を循環させるためのポンプと、冷却油の温度を低下させるための冷却器と、を有し、戻り温度センサによって検出された冷却油の温度が、機体温度に基づいて設定された基準温度と同調するように、工作機械へ供給する冷却油の温度を制御する少なくとも２台のオイルコントロールモジュールが、各タンクを連通させ、かつ、工作機械に対して並列接続されたオイルコントローラと、オイルコントローラから工作機械へ供給される冷却油の合流及び工作機械から各オイルコントロールモジュールへ回収される冷却油の分岐を均一にするための配管接続マニホールドと、を具備する工作機械の温度制御装置が提供される。

本発明に係る工作機械の温度制御装置によれば、複数のオイルコントロールモジュールをモジュールとして組み合わせることによってオイルコントローラを構成することができる。このため、工作機械の仕様変更によって冷却能力の仕様が変更された場合に、オイルコントローラを構成するオイルコントロールモジュールの増設又は撤去を容易に行うことができ、工作機械の仕様変更に応じて要求される冷却能力の変更に即応することができる。これによって、例えば、オイルコントローラを改修することによって冷却能力を変更し、又は、大容量のオイルコントローラに置き換えたりすることによって冷却能力を変更するのではなく、簡便かつ低コストに冷却能力の変更を行うことができる。さらに、オイルコントロールモジュールは、各タンクを連通させ、かつ、工作機械に対して並列接続されている。また、温度制御装置は、配管接続マニホールドを備えている。このため、オイルコントローラから工作機械へ供給される冷却油の合流及び工作機械から各オイルコントロールモジュールへ回収される冷却油の分岐を均一にすることができ、さらに、各オイルコントロールモジュールの冷却油の温度を均一にすることができるため、工作機械の温度制御を安定して行うことができる。

特許文献１に記載された主軸温度制御装置のように、フィードフォワード制御方式の第１液温調節機と、フィードバック制御方式の第２液温調節機といった別々のオイルコントロールモジュールを組み合わせるのではなく、工作機械の仕様変更に即応して、同一のオイルコントロールモジュールを増設するだけで冷却能力の仕様を変更することができ、かつ、増設を容易にすることができる。また、特許文献１のように、フィードフォワード制御されるオイルコントロールモジュールで間に合わない場合に、フィードバック制御されるオイルコントロールモジュールで補うのではなく、全てのオイルコントロールモジュールは、戻り油（冷却油）の温度が設定された基準温度で同調するように、つまり複数台のオイルコントロールモジュールでフィードバック制御されるので、温度制御をレスポンス良く行うことができる。

図１は、本実施形態に係る温度制御装置を設置した工作機械の概略側面図を示す。図２は、本実施形態に係る温度制御装置のブロック図を示す。図３は、本実施形態に係る温度制御装置を用いた主軸装置の温度制御の一例として主軸装置の温度の時系列を示す。

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る工作機械の温度制御装置を説明する。同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。理解を容易にするために、図の縮尺を変更して説明する場合がある。

図１には、本実施形態に係る温度制御装置１０を備えた工作機械１２が示されている。図中には、工作機械１２を水平面上に配置したときの機械上下方向及び機械前後方向を矢印で示す。図中のＹは、機械上方側を示しており、Ｚは、機械前方側を示す。また、ここでは、水平面において、機械前後方向と直交する方向を機械横方向（図１の紙面に対して垂直方向，Ｘ）と称する。

工作機械１２は、工場の床面に設置された機体としてのベッド１４と、ベッド１４の機械前方側（図１中の左側）の上面に機械前後方向に移動可能に配設された回転テーブル１５のハウジング１６と、ベッド１４の機械後方側（図１中の右側）の上面に立設、かつ、固定された機体としてのコラム１８と、を備える。また、工作機械１２は、コラム１８の前面側には、機械上下方向（Ｙ軸方向）に移動可能に配設されたＹ軸スライダ２０と、Ｙ軸スライダ２０の機械前方側に、機械横方向（水平左右方向）に移動可能に配設されたＸ軸スライダ２２と、Ｘ軸スライダ２２に取り付けられ、主軸を回転可能に支持する主軸頭２４を有する主軸装置２６（発熱部）と、を備える。

ハウジング１６は、ベッド１４の上面において機械前後方向（Ｚ軸方向）に沿って延設された一対のＺ軸案内レール２８に沿って往復動可能に配設されており、ハウジング１６の上面にはワーク（図示省略）を固定するためのパレット３６が取り付けられる。本実施形態では、ハウジング１６には、パレット３６の回転を駆動するためのモータ４０が組み込まれており、パレット３６は、鉛直方向に延在する第１の軸線Ｏｂ回り（Ｂ軸方向）の回転が可能に構成されている。

ベッド１４には、ハウジング１６をＺ軸案内レール２８に沿って往復駆動するために、Ｚ軸方向に延設されたボールねじ軸３８Ｃ（図２参照）と、ボールねじ軸３８Ｃの一端に連結されたＺ軸サーボモータと、を備えたＺ軸送り装置３８（発熱部）が配設されている。また、ハウジング１６には、ボールねじ軸３８Ｃに係合するボールナット３８Ａ（図２参照）が取り付けられており、ボールねじ軸３８Ｃの両端部をベッド１４に回転支持する軸受３８Ｂが設けられている。

Ｙ軸スライダ２０は、コラム１８の前面おいて機械上下方向（鉛直方向）に延設された一対のＹ軸案内レール３０に沿って往復動可能に構成されている。コラム１８には、Ｙ軸スライダ２０をＹ軸案内レール３０に沿って往復駆動するために、Ｙ軸方向に延設されたボールねじ軸３２Ｃ（図２参照）と、一対のボールねじ軸３２Ｃの一方の端部、本実施形態では、上端に連結されたＹ軸サーボモータと、を備えたＹ軸送り装置３２（発熱部）が配設されている。また、Ｙ軸スライダ２０には、ボールねじ軸３２Ｃに係合するボールナット３２Ａ（図２参照）が取り付けられており、ボールねじ軸３２Ｃの両端部をコラム１８に回転支持する軸受３２Ｂが設けられている。

Ｘ軸スライダ２２は、Ｙ軸スライダ２０の前面において機械横方向（Ｘ軸方向）に延設された一対のＸ軸案内レール３３に沿って往復動可能に設けられている。Ｙ軸スライダ２０には、Ｘ軸スライダ２２をＸ軸案内レール３３に沿って往復駆動するために、Ｘ軸方向に延設されたボールねじ軸３４Ｃ（図２参照）と、ボールねじ軸３４Ｃの一方の端部に連結されたＸ軸サーボモータと、を備えたＸ軸送り装置３４（発熱部）が配設されている。また、Ｘ軸スライダ２２には、ボールねじ軸３４Ｃに係合するボールナット３４Ａ（図２参照）が取り付けられており、ボールねじ軸３４Ｃの両端部をＹ軸スライダ２０に回転支持する軸受３４Ｂが設けられている。

Ｘ軸スライダ２２は、Ｚ軸方向前方側へ突出した一対のＡ軸アームを有しており、Ａ軸アームの間に主軸頭２４がＸ軸と平行な傾動軸線Ｏａ回り（Ａ軸方向）に回転送り可能に支持されている。Ａ軸アームの一方の側には、主軸頭２４を傾動軸線Ｏａ回り（Ａ軸方向）に回転送りするためのＡ軸サーボモータ３９が組み込まれている。主軸頭２４は、中心軸線Ｏｓ回りに回転可能に主軸を支持し、内蔵したサーボモータ（図示省略）によって主軸を回転駆動可能に構成されている。

こうして、工作機械１２は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿った直線運動と、Ｏａ軸及びＯｂ軸回りの回転運動と、をＮＣ装置１００によって制御し、主軸の先端部に装着した工具Ｔと、パレット３６に固定され、パレット３６と共にテーブル１５に装着されるワーク（図示省略）と、を相対移動させることによって、ワークを加工するように構成されている。

図２には、温度制御装置１０のブロック図を示す。温度制御装置１０は、工作機械１２の発熱部となる主軸装置２６及び各軸送り装置３２、３４、３８へ冷却油を供給するためのオイルコントローラ４４を備える。

オイルコントローラ４４は、循環路（配管）４６を通じて主軸装置２６及び各軸送り装置３２、３４、３８の軸受領域に冷却油を供給し、各軸の回転時の発熱を冷却するように構成されている。主軸装置２６の冷却方式には、主軸を回転支持する軸受外輪の近傍に冷却油を循環させるジャケット冷却、主軸を回転支持する軸受の転動体に側方から潤滑油を常時噴射するジェット油滑、主軸の軸芯に冷却油を流通させる軸芯冷却等があるが、本発明は、この冷却方式を問わない。また、軸送り装置３２、３４、３８への冷却油の循環は、ボールナット、ボールねじ、両端の軸受ケース及びボールねじ軸の軸芯を通す方式があるが、一番発熱の多いボールねじ両端の軸受ケース及びボールねじ軸の軸芯のみに冷却油を通す方式でもよい。さらに、オイルコントローラ４４は、工作機械全体の温度を均一にするため、ベッド１４、テーブル１５、コラム１８等の大型構成部品内部に冷却油を流通させてもよい。

オイルコントローラ４４は、主軸装置２６へ向けた循環路４６に対して並列に接続された複数のオイルコントロールモジュール４８、５０、５２、５４（以下、モジュールと称する。）を備える。ここでは、第１のモジュール４８、第２のモジュール５０、第３のモジュール５２及び第４のモジュール５４の４台のモジュール４８、５０、５２、５４が配設されている。各モジュール４８、５０、５２、５４には、同じ内部装置を有し、かつ、等価な性能を有するものが４台用いられている。これらは、後述するように各軸送り装置３２、３４、３８との接続の有無及び冷却油の温度を制御するために設定される基準温度ＲＴ１－ＲＴ４（図３参照）だけが異なる。なお、ここでは、モジュール４８、５０、５２、５４は、４台配設されているとして説明するが、これに限らず、冷却能力の仕様変更に応じて、４台よりも多く配設されてもよく、少なく配設されてもよい。

４台のモジュール４８、５０、５２、５４は、オイルコントローラ４４と主軸装置２６との間に配置された配管接続マニホールド５６に対して並列に接続されている。具体的には、各モジュール４８、５０、５２、５４の循環路４６は、配管接続マニホールド５６のホース接続ポート５８と連結され、配管接続マニホールド５６から主軸装置２６へは、単一の循環路４６を経由して冷却油が供給（循環）されている。このため、オイルコントローラ４４の各モジュール４８、５０、５２、５４から主軸装置２６へ供給される冷却油を合流させることができ、かつ、主軸装置２６を循環した冷却油を各モジュール４８、５０、５２、５４へ向けて分岐させることができる。これによって、各モジュール４８、５０、５２、５４に接続された循環路４６を循環する冷却油の流れを均一にすることができる。特に、各ホース接続ポート５８と主軸装置２６との間の管路長が同等になるように配管接続マニホールド５６内の各管路を配設することによって、各モジュール４８、５０、５２、５４の吐出流量を同等にすることができ、また、各モジュール４８、５０、５２、５４への戻り油の流量を同等にすることができる。

ホース接続ポート５８は、複数設けられており、モジュール４８、５０、５２、５４接続しない場合は、図示しない埋め栓によって密封するように構成されている。なお、ここでは、配管接続マニホールド５６は、４台のモジュール４８、５０、５２、５４と接続可能とされているが、これに限らず、４台よりも多い台数のモジュールと接続可能な配管接続マニホールドが用いられてもよい。

各モジュール４８、５０、５２、５４の内部には、冷却油を収容するための第１のタンク６０及び第２のタンク６２と、冷却油を循環させるための第１のポンプ６４及び第２のポンプ６６と、が配置されている。第１のタンク６０と第２のタンク６２との間には、仕切壁６８が設けられている。各モジュール４８、５０、５２、５４の第２のタンク６２は、各モジュール４８、５０、５２、５４に回収された冷却油（戻り油）の油温を均一にするために、タンク連通路（配管）７０を介して連通されている。

また、各モジュール４８、５０、５２、５４の第１のタンク６０側には、冷却油を冷却し、その温度を低下させるための冷却器７２が配置されている。冷却器７２は、図示しない冷媒圧縮機と、熱交換器と、これらを通過する冷媒の循環路に対して並列に接続された内部流量調整弁と、を含んで構成されており、冷媒圧縮機と熱交換器とを接続する配管内の冷媒を循環させることによって、熱交換器に接触する冷却油から熱を奪うように構成されている。これらの構成は、特許文献１の図面の符号８、９、１０、１１、１２と同じ構成であるため、ここでは図示省略する。また、内部流量調整弁の弁開度を小さくすることによって、冷媒が冷媒圧縮機と熱交換器とを循環しやすくし（冷却能力を増加させ）、弁開度を大きくすることによって、バイパス流路を形成し、冷媒が冷媒圧縮機と熱交換器とを循環しにくくする（冷却能力を低下させる）ように構成されている。

主軸装置２６と熱交換することによって温度が上昇した冷却油は、循環路４６を経由して第２のタンク６２に回収される。回収される冷却油が配管接続マニホールド５６のホース接続ポート５８から分岐され、各モジュール４８、５０、５２、５４へと送られる側の循環路４６には、冷却油の流量を計測するための流量計７４と、循環路４６を流れる冷却油の流量を調整するための流量調整弁７６と、が取付けられている。また、この循環路４６には、各モジュール４８、５０、５２、５４に回収された直後の冷却油（戻り油）の油温を検出（計測）するための戻り油温度センサ７８が取付けられている。

第２のタンク６２に流入した冷却油は、第１のタンク６０から仕切壁６８を乗り越えてオーバーフローした冷却油と混合することがあり、又は、第２のタンク６２から仕切壁６８を乗り越えてオーバーフローして第１のタンク６０に流入し、冷却器７２によって、冷却されることもある。冷却された冷却油は、第１のポンプ６４によって第１のフィルタ８０を通じて吸い上げられ、主軸装置２６へ送られる。冷却された冷却油が、各モジュール４８、５０、５２、５４から配管接続マニホールド５６へと送られる側の循環路４６には、逆流を防止するためのチェック弁８２が取り付けられている。また、チェック弁８２よりも配管接続マニホールド５６側の循環路４６には、冷却油の流量を計測するための流量計７４と、循環路４６を流れる冷却油の流量を調整するための流量調整弁７６と、が取付けられている。全ての流量計７４の値が等しくなるように流量調整弁７６を調整することによって、各モジュール４８、５０、５２、５４の吐出流量を同等にすることができ、また、各モジュール４８、５０、５２、５４への戻り油の流量を同等にすることができる。前述の配管接続マニホールド５６内の各管路長が同等になっていれば、流量計７４及び流量調整弁７６は設けなくてもよい。

第１のモジュール４８は、Ｙ軸送り装置３２にも冷却油を循環させるように構成されている。冷却された冷却油は、第２のタンク６２側から第２のポンプ６６によって第２のフィルタ８４を通じて吸い上げられ、Ｙ軸送り装置３２のボールナット３２Ａ側とボールねじ軸側３２Ｂ、３２Ｃとに送られる。これらを循環した冷却油は、第１のモジュール４８へと回収されるように構成されている。

第２のモジュール５０は、Ｘ軸送り装置３４及びＺ軸送り装置３８にも冷却油を循環させるように構成されている。冷却された冷却油は、第２のタンク６２側から第２のポンプ６６によって第２のフィルタ８４を通じて吸い上げられ、循環路４６に対して並列に接続されたＸ軸送り装置３４及びＺ軸送り装置３８のボールナット３４Ａ、３８Ａ側とボールねじ軸側３４Ｂ、３４Ｃ、３８Ｂ、３８Ｃとに送られる。これらを循環した冷却油は、第２のモジュール５０へと回収されるように構成されている。

各モジュール４８、５０、５２、５４には、冷却器７２、及び、冷却器７２を介して戻り油温度センサ７８と電気的に接続され、冷却器７２の作動を制御する基準温度設定手段としての第１の温度設定器８６、第２の温度設定器８８、第３の温度設定器９０及び第４の温度設定器９２が、それぞれ接続されている。各温度設定器８６、８８、９０、９２は、基準温度ＲＴ１－ＲＴ４を設定可能に構成されており、戻り油の温度が、設定された基準温度ＲＴ１－ＲＴ４と同調するように冷却器７２の冷却能力を制御するように構成されている。具体的には、各温度設定器８６、８８、９０、９２は、冷却器７２の冷媒圧縮機と内部流量調整弁の作動が制御することによって、冷却器７２の冷却能力を増加させ、又は、減少させる。

工作機械１２の機体の機械後方側かつ機械下方側の部分（ここでは、ベッド１４部分）には、主軸装置２６及び各軸送り装置３２、３４、３８から離れた部分で工作機械１２の機体温度をモニタするための機体温度センサ９４が配置されている。機体温度センサ９４は、各温度設定器８６、８８、９０、９２と電気的に接続されており、各温度設定器８６、８８、９０、９２の基準温度ＲＴ１－ＲＴ４は、機体温度に基づいて自動的に設定することができる。

各温度設定器８６、８８、９０、９２は、基準温度ＲＴ１－ＲＴ４を設定するための外部からの数値入力可能な入力パネル（図示省略）を有する。また、ＮＣプログラムから入力することもできる。これによって、機体温度に基づいて基準温度ＲＴ１－ＲＴ４を自動的に設定することに替えて、手動で設定することができる。なお、基準温度ＲＴ１－ＲＴ４を設定するための手段は、入力パネルに限らず、例えば、ダイヤル等の可変装置を設けて手動で可変的に設定されてもよい。

本実施形態に係る温度制御装置１０の作用及び効果を、温度制御を行った結果の一例として示す図３の主軸装置２６の温度の時系列に基づいて説明する。

この例では、第１のモジュール４８及び第２のモジュール５０だけが作動されており、第３のモジュール５２及び第４のモジュール５４は作動していない。このように、本実施形態に係る温度制御装置１０によれば、工作機械１２の稼働状況に即応して作動させるモジュール４８、５０、５２、５４の台数を簡便に変更するができる。さらに、工作機械１２の仕様変更に即応して、モジュール４８、５０、５２、５４の増設及び撤去を容易にすることができる。

図３の横軸は、時間軸（時間Ｓ１からＳ７）を示す。また、縦軸は、第１のモジュール４８の基準温度ＲＴ１、第２のモジュール５０の基準温度ＲＴ２及び主軸装置２６からの戻り油の温度ＡＴを表示する温度（左側のＴ_１からＴ_２）と、第１のモジュール４８内部の冷却器７２の内部調整弁の弁開度ＤＶ１及び第２のモジュール５０内部の冷却器７２の内部調整弁の弁開度ＤＶ２を表示する弁開度（右側のＤ１からＤ８）と、を示す。

この例では、各モジュール４８、５０、５２、５４の基準温度ＲＴ１－ＲＴ４は、第１のモジュール４８の基準温度ＲＴ１が最も低く、次に、第２のモジュール５０の基準温度ＲＴ２が低く設定されており、ここでは作動しない第４のモジュール５４の基準温度ＲＴ４が最も高く設定されている（ＲＴ４＞ＲＴ３＞ＲＴ２＞ＲＴ１）。また、これらの基準温度ＲＴ１－ＲＴ４の温度差は、同じ温度差ΔＴとされている（すなわち、ＲＴ４－ＲＴ３＝ＲＴ３－ＲＴ２＝ＲＴ２－ＲＴ１＝ΔＴ）。具体的には、第１のモジュール４８の基準温度ＲＴ１は、機体温度センサ９４によって検出された主軸装置２６及び各軸送り装置３２、３４、３８から離れた部分における工作機械１２の機体温度に基づいて自動的に設定されてよく、例えば、工作機械１２が設置されている外気温度と同等の２３℃とされてもよい。また、基準温度ＲＴ１－ＲＴ４の温度差ΔＴは、理論上は、温度差ΔＴが小さい程、２台目、３台目又は４台目のモジュールが迅速に稼働することができ、温度制御のレスポンスが向上する。しかし、小さくし過ぎると、１台目と２台目とが同時に稼働することや、１台目が停止して、２台目が稼働することのような誤制御を引き起こす可能性があるため、例えば、０．２℃に設定するとよい。

図３に示される例では、主軸装置２６は、主軸装置の回転速度（図中のＲ－１からＲ－５）を増加させ（Ｒ－５＞Ｒ－４＞Ｒ－３＞Ｒ－２＞Ｒ－１）、最後に停止（図中のＳＴＯＰ）するように作動されている。例えば、ここでは、また、ここでは、Ｒ－１は、分速３０００回転、Ｒ－５は、分速１５０００回転とされている。主軸装置２６は、固定された位置で作動されている。このため、軸送り装置３２、３４、３８は、主軸装置２６の位置を調整するために微動する以外には殆ど作動していない。但し、Ｙ軸送り装置３２のＹ軸サーボモータは、重力を支える必要があり、外見上送り軸が停止していても、Ｙ軸サーボモータは作動し、発熱しており、Ｙ軸送り装置３２を循環した冷却油は、他の軸送り装置よりも温められる。

主軸装置２６の作動開始直後は、第１のモジュール４８の冷却器７２だけが作動し、第２のモジュール５０の冷却器７２は、作動されていない。このため、第２のモジュール５０の弁開度ＤＶ２は、大きな値（Ｄ７）のままで変化しない。一方、主軸装置２６の回転数の増加に伴って発熱量が増加していくため、第１のモジュール４８の弁開度ＤＶ１は、第１の温度設定器８６によって内部流量調整弁が作動され、約Ｄ２から０付近へと小さくされる（冷却能力が増加される）。

主軸装置２６の回転速度が、さらに増加すると（時間Ｓ５以降の回転数Ｒ－５）、さらに増加した発熱量に対して、第１のモジュール４８の冷却器７２の冷却能力だけでは対応しきれなくなり、戻り油の温度ＡＴが急激に上昇する。この結果、戻り油の温度ＡＴは、第１のモジュール４８の基準温度ＲＴ１及び第２のモジュール５０の基準温度ＲＴ２を上回るようになる。このため、第２の温度設定器８８によって第２のモジュール５０の冷却器７２が作動され、第２のモジュール５０の内部流量調整弁の弁開度ＤＶ２は、Ｄ７からＤ２以下へと小さくされる（冷却能力が増加される）。これによって、戻り油の温度ＡＴを第２のモジュール５０の基準温度ＲＴ２以下まで低下される。さらに、主軸回転速度が速い主軸装置の場合、例えば、分速２００００回転では、４台のモジュール４８、５０、５２、５４が必要となる。この場合の温度制御は、前述と同様に、戻り油の温度ＡＴが、第３のモジュール５２の基準温度ＲＴ３を超えると第３のモジュール５２が、第４のモジュール５４の基準温度ＲＴ４を超えると第４のモジュール５４が、作動する。軸送り装置３２、３４、３８の発熱は、主軸装置２６の回転速度に依存しないため、第３のモジュール５２及び第４のモジュール５４は、軸送り装置３２、３４、３８に冷却油を循環せず、使用しない配管部には、埋栓が施される。

本実施形態に係る温度制御装置１０によれば、各モジュール４８、５０、５２、５４を組み合わせて（モジュール化して）オイルコントローラ４４を構成することができる。このため、工作機械１２の仕様変更によって冷却能力の仕様が変更された場合や、工作機械１２の作動状況によって戻り油の温度ＡＴが急激に上昇した場合であっても、冷却能力の変更に即応することができる。これによって、例えば、大容量のオイルコントローラを常設したりすることなく、簡便かつ低コストに冷却能力の変更を行うことができる。さらに、各モジュール４８、５０、５２、５４は、各タンク６０、６２を連通させ、かつ、工作機械１２に対して並列接続されている。また、温度制御装置１０は、配管接続マニホールド５６を備えている。このため、オイルコントローラ４４から工作機械１２へ供給される冷却油の合流及び工作機械１２から各モジュール４８、５０、５２、５４へ回収される冷却油の分岐を均一にすることができると共に、各モジュール４８、５０、５２、５４の冷却油の温度を均一にすることができ、工作機械１２の温度制御を安定して行うことができる。

以上の説明のとおり、本実施形態に係る温度制御装置１０によって、工作機械１２の仕様変更に即応して冷却能力の仕様を変更することができ、かつ、増設を容易にすることができる。本実施形態に係るオイルコントローラ４４は、モジュール２台分、３台分又は４台分の冷却能力のある１台の大型のオイルコントローラを必要としない。まず、１台のモジュールを稼働させ、必要に応じて、２台目、３台目、４台目と作動させればよいため、省エネ効果をもたらす。また、大型のオイルコントローラを在庫として準備する必要が無いため、管理コストを低減することもできる。

なお、ここでは、第１のモジュール４８は、Ｙ軸送り装置３２にも冷却油を循環させるように構成され、第２のモジュール５０は、Ｘ軸送り装置３４及びＺ軸送り装置３８にも冷却油を循環させるように構成されているとして説明したが、これに限らない。例えば、第１のモジュールが、Ｘ軸送り装置及びＺ軸送り装置に冷却油を循環させ、第１のモジュールが、Ｙ軸送り装置に冷却油を循環させるといったように、モジュールと軸送り装置との接続は、必要とされる冷却能力に応じて様々な態様が採用されてよい。

さらに、ここでは、温度制御装置１０は、主軸装置２６及び各軸送り装置３２、３４、３８を備えた図１に示される形態の工作機械１２に適用されているとして説明したが、これに限らず、例えば、旋盤、研削盤等他の種類の工作機械に適用されてもよい。

工作機械１２の温度制御装置１０の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。当業者が想到する範囲において、上記の実施形態の様々な変形が本発明の実施形態に含まれる。

１０温度制御装置
１２工作機械
１４ベッド（機体）
１８コラム（機体）
２６主軸装置（発熱部）
３２Ｙ軸送り装置（発熱部）
３４Ｘ軸送り装置（発熱部）
３８Ｚ軸送り装置（発熱部）
４４オイルコントローラ
４８第１のモジュール（オイルコントロールモジュール）
５０第２のモジュール（オイルコントロールモジュール）
５２第３のモジュール（オイルコントロールモジュール）
５４第４のモジュール（オイルコントロールモジュール）
５６配管接続マニホールド
６０第１のタンク
６２第２のタンク
６４第１のポンプ
６６第２のポンプ
７２冷却器
７８戻り油温度センサ
８６第１の温度設定器（基準温度設定手段）
８８第２の温度設定器（基準温度設定手段）
９０第３の温度設定器（基準温度設定手段）
９２第４の温度設定器（基準温度設定手段）
９４機体温度センサ
ＲＴ１基準温度
ＲＴ２基準温度

Claims

工作機械の発熱部に冷却油を循環させて温度制御を行う工作機械の温度制御装置であって、
前記工作機械の機体の前記発熱部から離れた部分において機体温度を測定する機体温度センサと、
前記工作機械を循環し、前記温度制御装置に回収される前記冷却油の温度を測定する戻り油温度センサと、
前記冷却油を収容するタンクと、前記冷却油を循環させるためのポンプと、前記冷却油の温度を低下させるための冷却器と、を有し、前記戻り油温度センサによって検出された前記冷却油の温度が前記機体温度に基づいて設定された基準温度と同調するように、前記工作機械へ供給する前記冷却油の温度を制御する少なくとも２台のオイルコントロールモジュールが前記工作機械に対して並列接続され、少なくとも２台の前記オイルコントロールモジュールの各前記タンクが連通している、オイルコントローラと、
前記オイルコントローラから前記工作機械へ供給される前記冷却油の合流及び前記工作機械から各前記オイルコントロールモジュールへ回収される前記冷却油の分岐を均一にするための配管接続マニホールドと、
を具備することを特徴とした工作機械の温度制御装置。
少なくとも２台の前記オイルコントロールモジュールの前記基準温度は、差を付けて設定され、１台の前記オイルコントロールモジュールが優先的に稼働される基準温度設定手段を有する請求項１に記載の工作機械の温度制御装置。
優先的に稼働される１台の前記オイルコントロールモジュールの前記基準温度は、他の前記オイルコントロールモジュールの前記基準温度よりも低い温度に設定されている請求項２に記載の工作機械の温度制御装置。
前記冷却油の戻り油温度が、優先的に稼働される１台の前記オイルコントロールモジュールの前記基準温度を上回ると、他の前記オイルコントロールモジュールは、前記冷却油の該戻り油温度が、各前記基準温度を超えないように作動する請求項２又は請求項３に記載の工作機械の温度制御装置。
複数の前記オイルコントロールモジュールの各前記基準温度は、外部入力によって設定可能とされた請求項２から請求項４の何れか１項に記載の工作機械の温度制御装置。
１台の前記オイルコントロールモジュールは、前記工作機械の主軸装置に前記冷却油を循環させ、他の前記オイルコントロールモジュールは、前記主軸装置と前記工作機械の送り軸装置とに前記冷却油を循環させる請求項１から請求項５の何れか１項に記載の工作機械の温度制御装置。