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JP2003165038A - Machining device and temperature control method in machining device - Google Patents

Machining device and temperature control method in machining device

Info

Publication number
JP2003165038A
JP2003165038A JP2001361129A JP2001361129A JP2003165038A JP 2003165038 A JP2003165038 A JP 2003165038A JP 2001361129 A JP2001361129 A JP 2001361129A JP 2001361129 A JP2001361129 A JP 2001361129A JP 2003165038 A JP2003165038 A JP 2003165038A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
refrigerant
temperature
medium
work
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001361129A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Suzuki
浩明 鈴木
Yutaka Inada
豊 稲田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Koki KK filed Critical Toyoda Koki KK
Priority to JP2001361129A priority Critical patent/JP2003165038A/en
Publication of JP2003165038A publication Critical patent/JP2003165038A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique effective for swiftly and accurately controlling temperature of a heating part in a machining device having a machining means of machining a work and the heating part generating heat when the work is machined by the machining means. <P>SOLUTION: A grinder 100 grinding the work W has a cooling device 200 controlling temperature of a spindle motor 146 by cooling it. The cooling device 200 has a refrigerant housing 210, a heat exchanger 250, a control part 260 or the like. When a refrigerant C filled in the refrigerant housing 210 is in a boiling state, the control part 260 controls a pressure of a gaseous phase part 216 to a predetermined value by controlling a heat exchange amount by the heat exchanger 250 in response to the pressure of the gaseous phase part 216. Consequently, a boiling point of the refrigerant C is determined, temperature of the refrigerant C is maintained constant, and the spindle motor 146 is controlled so that it is a desired temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの加工を行
う加工装置に係り、詳しくは加工装置においてワークを
加工する際に発熱する発熱部の温度を制御する技術に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machining apparatus for machining a workpiece, and more particularly to a technique for controlling the temperature of a heat generating portion that generates heat when machining a workpiece in the machining apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】ワークの機械加工を行う加工装置とし
て、例えば研削盤等の研削加工機が知られている。この
ような研削加工機は、ワークの加工に際しこのワークを
保持する主軸および心押し軸、主軸を回転駆動させワー
クを回転させる主軸モータ等を備えている。この主軸モ
ータ(発熱部)から発生する熱は、主軸等の熱変位を引
き起こしワークの加工精度に影響を及ぼすことから、こ
の種の研削加工機には、従来から主軸モータを冷却する
冷却機構が設けられている。この冷却機構では、主軸モ
ータを収容する主軸ハウジングに冷却配管を設け、この
冷却配管に油等の媒体を強制的に流すことで主軸モータ
を冷却するようになっている。また、この媒体を、専用
の冷却装置によって所定の温度に制御するようになって
いる。例えば、冷却配管を流れる媒体の温度を温度計を
用いて検出し、この温度計による検出値に基づいて媒体
が所定の温度に維持されるように冷却装置をフィードバ
ック制御する。従来の研削加工機は、このような構成に
よって媒体の温度を制御し、発熱部である主軸モータを
所望の温度に調節する構成となっている。
2. Description of the Related Art A grinding machine such as a grinder is known as a machining apparatus for machining a workpiece. Such a grinding machine is provided with a main shaft and a tailstock shaft for holding the work when processing the work, a main shaft motor for rotating the main shaft to rotate the work, and the like. The heat generated from this spindle motor (heat generating part) causes thermal displacement of the spindle and affects the machining accuracy of the workpiece, so this type of grinding machine conventionally has a cooling mechanism that cools the spindle motor. It is provided. In this cooling mechanism, a cooling pipe is provided in a spindle housing that houses the spindle motor, and a medium such as oil is forced to flow through the cooling pipe to cool the spindle motor. Further, this medium is controlled to a predetermined temperature by a dedicated cooling device. For example, the temperature of the medium flowing through the cooling pipe is detected using a thermometer, and the cooling device is feedback-controlled so that the medium is maintained at a predetermined temperature based on the value detected by the thermometer. The conventional grinding machine has such a structure that the temperature of the medium is controlled and the spindle motor, which is the heat generating portion, is adjusted to a desired temperature.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の研削加工機は、温度計によって検出された検出値を
冷却機構の制御に用いるゆえ、時定数が大きく応答性が
悪く、検出精度にも限界がある。従って、このような冷
却機構では発熱部である主軸モータを所望の温度に正確
に調節するのが難しいという問題を抱えている。そこで
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その
課題とするところは、ワークを加工する加工手段と、こ
の加工手段によるワークの加工に際し発熱する発熱部と
を有する加工装置において、その発熱部の温度制御を迅
速かつ正確に行うのに有効な技術を提供することであ
る。
However, since the above-mentioned conventional grinding machine uses the detected value detected by the thermometer for controlling the cooling mechanism, the time constant is large and the response is poor, and the detection accuracy is limited. There is. Therefore, in such a cooling mechanism, it is difficult to accurately adjust the temperature of the spindle motor, which is the heat generating portion, to a desired temperature. Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a processing device having a processing means for processing a work and a heat generating portion that generates heat when processing the work by the processing means. That is, it is to provide an effective technique for quickly and accurately controlling the temperature of the heat generating portion.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の加工装置は、請求項1〜4に記載のように
構成される。また、本発明の加工装置における温度制御
方法は、請求項5〜7に記載の通りである。なお、これ
ら各請求項に記載の発明は、ワークを加工する加工手段
と、この加工手段によるワークの加工に際し発熱する発
熱部とを有する加工装置において、密閉領域に充填され
た媒体と発熱部との間で熱交換させる一方、この媒体の
圧力に関する情報を検出し、この圧力情報に基づいてそ
の媒体と熱交換手段との間の熱交換量を制御することで
発熱部の温度制御を迅速かつ正確に行うことができるよ
うにした技術である。すなわち、本発明は、媒体の飽和
液および蒸気が存在する条件下において、圧力一定のも
とでその媒体に対し発熱部から新たに熱が加えられても
沸騰が激しくなるだけでその媒体の温度は一定に維持さ
れることを利用することを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the processing apparatus of the present invention is configured as described in claims 1 to 4. The temperature control method in the processing apparatus of the present invention is as described in claims 5 to 7. Incidentally, the invention described in each of these claims is a processing device having a processing means for processing a work and a heat generating part that generates heat when processing the work by the processing means, and a medium and a heat generating part filled in a hermetically sealed area. While the heat is exchanged between the medium and the medium, the information about the pressure of the medium is detected, and the amount of heat exchange between the medium and the heat exchange means is controlled based on the pressure information, thereby quickly and quickly controlling the temperature of the heat generating portion. It is a technology that enables accurate operation. That is, in the present invention, under the condition that a saturated liquid and vapor of the medium are present, even if heat is newly added to the medium under constant pressure, the temperature of the medium is simply increased by violent boiling. Is characterized by utilizing that it is kept constant.

【0005】請求項1に記載した加工装置は、加工手
段、発熱部、温度調節手段を備えている。本発明でいう
「加工装置」は、研削盤、ホーニング盤等の研削加工
機、旋盤、フライス盤等の切削加工機などを広く含む主
旨である。従って、ここでいう「加工手段」としては、
ワークの加工を行う研削砥石、切削刃、フライス等があ
る。発熱部は、加工手段による加工に際し熱が発生する
箇所を示すものであり、加工手段がこの発熱部を有して
もよいし、加工手段とは別に発熱部が形成されてもよ
い。この発熱部には、例えば加工手段に対し駆動力を付
与するモータ類、そのモータを構成するモータコイル
類、加工手段に関連して動作するベアリング類やボール
ねじ類等がある。温度制御手段は発熱部の温度を制御す
るものであり、本発明では、密閉領域、この密閉領域に
充填される媒体、熱交換手段、圧力情報検出手段、制御
部等からなる。密閉領域には媒体が充填され、発熱部は
この媒体と熱交換を行うようになっている。この発熱部
は、媒体と接触することでこの冷媒との間で直接的に熱
を移動させる構成であってもよいし、あるいはハウジン
グ等の隔壁を介して間接的に熱を移動させる構成であっ
てもよい。好適には発熱部の冷却を行う冷却用媒体(冷
媒)を用いる。発熱部を冷却用媒体によって冷却する場
合、発熱部で発生する熱は媒体側へ移動することとな
る。この場合、発熱部の熱が媒体側へ移動し媒体の温度
が沸点に達するとその一部が気化し、密閉領域に液相部
(飽和液)と気相部(蒸気)が形成される。この液相部
と気相部が占める割合は、発熱部と媒体との間の熱交換
量、媒体と熱交換手段との間の熱交換量等に基づいて定
まる。このとき、発熱部から加えられる熱量は、蒸発潜
熱としてすべて蒸気の発生に使用される。この蒸発潜熱
は、単に液相部の媒体を冷却するときの顕熱よりも大き
く、したがって蒸発潜熱を用いることによって短時間に
より多くの熱交換を可能とする。密閉領域に充填される
媒体としては、フッ素系不活性液体類、フロン類、水、
ケトン類、アルコール類、エーテル類、炭化水素、アン
モニア、ハロゲン化合物等、種々のものを用いることが
できる。好適には、室温付近に沸点を有する媒体を用い
る。これにより、低温度において媒体の沸騰状態を形成
させることができ、発熱部の温度制御を低温から行うこ
とが可能となる。熱交換手段は、媒体との間で積極的に
熱交換を行う構成のものであり、好ましくは媒体の気相
部との間で熱交換を行う構成を用いる。この熱交換手段
としては、例えば、複数のフィンを介して熱を放出する
放熱フィン、電流を流すことで熱を移動させるペルチェ
素子、ファンを駆動させて熱を除去する廃熱ファン等を
種々組み合わせて構成することができる。圧力情報検出
手段は、媒体の圧力に関する情報を検出するものであっ
て、好ましくは、密閉領域に形成される気相部に対応し
て設けられる圧力計を用いて構成される。ここでいう
「圧力情報」とは、媒体の圧力自体はもちろん、その圧
力を示唆する各種情報を広く含む主旨である。制御手段
は、圧力情報検出手段によって検出された圧力情報に基
づいて熱交換手段による熱交換量(熱負荷)を制御する
ようになっている。例えば、媒体から熱を除去する場
合、発熱部の発熱量が増え密閉領域の圧力が所定値より
も高くなった場合は、熱交換手段における熱交換量を上
げ気相部から除去する熱量を増やすことで媒体の液化量
を増加させ、密閉領域の圧力を低める。これにより、媒
体の沸点を下げ蒸発量を大きくすることで冷却効果を上
げる。一方、発熱部の発熱量が減り密閉領域の圧力が所
定値よりも低くなった場合は、熱交換手段における熱交
換量を下げ気相部から除去する熱量を減らすことで媒体
の液化量を減少させ、密閉領域の圧力を高める。これに
より、媒体の沸点を上げ蒸発量を小さくすることで冷却
効果を下げる。このような制御によって、密閉領域の圧
力が所定値に制御されることとなる。密閉領域の圧力が
制御されると、媒体の沸点が定まり、媒体に対し発熱部
から新たに熱が加えられても沸騰が激しくなるだけでそ
の媒体の温度は一定に維持される。従って、発熱部を所
望の温度に制御することが可能となる。とりわけ、媒体
の圧力に基づいて制御を行うため、例えば温度に基づい
た制御に比して時定数を小さくして応答性を上げるのに
特に有効であり、迅速な制御が可能となる。以上のよう
に請求項1に記載の発明によれば、発熱部の温度制御を
迅速かつ正確に行うことができる。
The processing apparatus described in claim 1 comprises a processing means, a heat generating portion, and a temperature adjusting means. The “processing device” in the present invention is intended to broadly include a grinding machine such as a grinding machine and a honing machine, and a cutting machine such as a lathe and a milling machine. Therefore, as the "processing means" here,
There are grinding wheels, cutting blades, milling cutters, etc. for processing workpieces. The heat generating portion indicates a location where heat is generated during processing by the processing means, and the processing means may have this heat generating portion, or a heat generating portion may be formed separately from the processing means. The heat generating portion includes, for example, motors that apply a driving force to the processing means, motor coils that configure the motor, bearings and ball screws that operate in association with the processing means. The temperature control means controls the temperature of the heat generating portion, and in the present invention, it comprises a closed area, a medium filled in the closed area, heat exchange means, pressure information detection means, control section and the like. A medium is filled in the hermetically sealed area, and the heat generating portion exchanges heat with the medium. The heat generating portion may be configured to directly transfer heat between the refrigerant and the medium by coming into contact with the medium, or may be configured to indirectly transfer heat via a partition wall such as a housing. May be. A cooling medium (refrigerant) for cooling the heat generating portion is preferably used. When the heat generating portion is cooled by the cooling medium, the heat generated in the heat generating portion moves to the medium side. In this case, when the heat of the heat generating portion moves to the medium side and the temperature of the medium reaches the boiling point, a part thereof is vaporized, and a liquid phase portion (saturated liquid) and a vapor phase portion (vapor) are formed in the sealed region. The ratio occupied by the liquid phase portion and the gas phase portion is determined based on the amount of heat exchange between the heat generating portion and the medium, the amount of heat exchange between the medium and the heat exchange means, and the like. At this time, the amount of heat added from the heat generating portion is used as vaporization latent heat to generate steam. This latent heat of vaporization is larger than the sensible heat when simply cooling the medium in the liquid phase portion, and therefore, by using the latent heat of vaporization, more heat exchange can be performed in a shorter time. As the medium to be filled in the sealed area, fluorine-based inert liquids, CFCs, water,
Various substances such as ketones, alcohols, ethers, hydrocarbons, ammonia and halogen compounds can be used. A medium having a boiling point near room temperature is preferably used. Thereby, the boiling state of the medium can be formed at a low temperature, and the temperature of the heat generating portion can be controlled from a low temperature. The heat exchange means is configured to actively exchange heat with the medium, and preferably has a configuration to exchange heat with the gas phase portion of the medium. As the heat exchange means, for example, a radiation fin that radiates heat through a plurality of fins, a Peltier element that moves heat by passing an electric current, a waste heat fan that drives a fan to remove heat, and the like are combined in various combinations. Can be configured. The pressure information detecting means detects information about the pressure of the medium, and is preferably configured by using a pressure gauge provided corresponding to the gas phase portion formed in the sealed region. The term "pressure information" as used herein is intended to broadly include not only the pressure of the medium itself but also various information indicating the pressure. The control means controls the heat exchange amount (heat load) by the heat exchange means based on the pressure information detected by the pressure information detection means. For example, when heat is removed from the medium, if the amount of heat generated by the heat generating part increases and the pressure in the sealed area becomes higher than a predetermined value, the amount of heat exchange in the heat exchange means is increased to increase the amount of heat removed from the gas phase part. This increases the liquefaction amount of the medium and lowers the pressure in the sealed area. As a result, the cooling effect is improved by lowering the boiling point of the medium and increasing the evaporation amount. On the other hand, when the amount of heat generated in the heat generating part decreases and the pressure in the sealed area becomes lower than the predetermined value, the amount of heat exchanged in the heat exchange means is reduced to reduce the amount of heat removed from the gas phase part, thereby reducing the liquefaction amount of the medium And increase the pressure in the sealed area. Thereby, the cooling effect is lowered by raising the boiling point of the medium and decreasing the evaporation amount. By such control, the pressure in the closed area is controlled to a predetermined value. When the pressure in the closed area is controlled, the boiling point of the medium is determined, and even if heat is newly applied to the medium from the heat generating portion, boiling is intensified and the temperature of the medium is maintained constant. Therefore, it is possible to control the heat generating portion to a desired temperature. In particular, since the control is performed based on the pressure of the medium, it is particularly effective to reduce the time constant and improve the responsiveness as compared with the control based on the temperature, for example, and rapid control is possible. As described above, according to the first aspect of the invention, the temperature control of the heat generating portion can be performed quickly and accurately.

【0006】ここで、請求項1に記載の熱交換手段は、
請求項2に記載のように少なくともペルチェ素子、廃熱
ファンのうちのいずれか一方を用いて構成されるのが好
ましい。制御部は、圧力検出手段による圧力情報に基づ
いてペルチェ素子や廃熱ファンを駆動する電力を制御す
る。この電力が制御されることによって、熱交換手段に
よる熱交換量が可変とされる。例えば、ペルチェ素子を
駆動する電力を変えることによって吸熱量が変化し、廃
熱ファンを駆動する電力を変えることによって廃熱量が
変化する。従って、熱交換手段の駆動電力を制御するこ
とによって、熱交換手段による熱交換量を媒体の圧力に
対応して制御することが可能となる。このような構成に
よれば、ペルチェ素子や廃熱ファンを用いた簡便な熱交
換手段を実現することができる。
Here, the heat exchange means according to claim 1 is
As described in claim 2, it is preferable that at least one of the Peltier element and the waste heat fan is used. The control unit controls the electric power for driving the Peltier device and the waste heat fan based on the pressure information obtained by the pressure detection means. By controlling this electric power, the amount of heat exchange by the heat exchange means is made variable. For example, the amount of heat absorption changes by changing the power for driving the Peltier element, and the amount of waste heat changes by changing the power for driving the waste heat fan. Therefore, by controlling the drive power of the heat exchange means, it becomes possible to control the amount of heat exchange by the heat exchange means in accordance with the pressure of the medium. With such a configuration, it is possible to realize a simple heat exchange means using a Peltier element or a waste heat fan.

【0007】なお、請求項1,2に記載の媒体として
は、請求項3に記載のようにフッ素系不活性液体を用い
るのが好ましい。フッ素系不活性液体は、熱特性に優れ
ており、熱伝達係数が大きいため熱を迅速に伝えること
ができる。このような媒体を用いることで、発熱部との
間における熱交換効率が高くコンパクトな温度制御手段
を実現することが可能となる。
As the medium described in claims 1 and 2, it is preferable to use a fluorine-based inert liquid as described in claim 3. The fluorine-based inert liquid has excellent thermal characteristics and a large heat transfer coefficient, so that heat can be quickly transferred. By using such a medium, it is possible to realize a compact temperature control means having high heat exchange efficiency with the heat generating portion.

【0008】また、請求項4に記載の加工装置は、更に
主軸、この主軸を回転駆動する主軸モータを有する。こ
の主軸は、ワークまたはワークを加工する工具を保持す
るものである。この工具としては、例えばドリル、ボー
リングバー、リーマ等がある。そして、この主軸モータ
の温度制御を温度制御手段を用いて行うようになってい
る。主軸モータは発熱量が高く主軸等の熱変位を発生す
る要因となるため、この主軸モータの温度制御を積極的
に行うことで主軸等の熱変位を抑えることができ、使用
時におけるアイドリング時間の短縮を行うことが可能と
なる。
Further, the processing apparatus according to a fourth aspect further has a main spindle and a main spindle motor for rotationally driving the main spindle. This spindle holds a work or a tool for machining the work. Examples of this tool include a drill, a boring bar, and a reamer. Then, the temperature control of the spindle motor is performed using the temperature control means. Since the spindle motor generates a large amount of heat and causes thermal displacement of the spindle, etc., the thermal displacement of the spindle can be suppressed by actively controlling the temperature of the spindle motor, and the idling time during use can be reduced. It becomes possible to shorten.

【0009】請求項5に記載の温度制御方法によれば、
発熱部の温度制御を迅速かつ正確に行うことができる。
According to the temperature control method of the fifth aspect,
The temperature of the heat generating part can be controlled quickly and accurately.

【0010】また、請求項6に記載の温度制御方法によ
れば、ペルチェ素子や廃熱ファンを用いた簡便な熱交換
技術を実現することができる。
According to the temperature control method of the sixth aspect, a simple heat exchange technique using a Peltier element or a waste heat fan can be realized.

【0011】また、請求項7に記載の温度制御方法によ
れば、発熱部との間における熱交換効率が高い熱交換技
術を実現することができる。
Further, according to the temperature control method of the seventh aspect, it is possible to realize a heat exchange technique having a high heat exchange efficiency with the heat generating portion.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に、本発明を具体的に説明す
るべく、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
まず、本実施の形態の加工装置につき、発熱部の温度制
御を行う機構を図1を参照しながら説明する。ここで、
図1は本実施の形態の加工装置につき、発熱部の温度制
御を行う機構を模式的に示す図である。この実施の形態
は、本発明における媒体である冷却用媒体(以下、「冷
媒」という)の飽和液および蒸気が存在する条件下にお
いて、圧力一定のもとでその冷媒に対し発熱部から新た
に熱が加えられても沸騰が激しくなるだけでその冷媒の
温度は一定に維持されることを利用することを特徴とす
るものである。冷媒の温度を一定に維持することで、発
熱部の温度制御を安定的に行うことが可能となる。本実
施の形態では、図1に示すように、所定の温度で沸騰す
る冷媒を密閉領域に予め充填しておき、この冷媒に対し
発熱部の熱が付与される構成を用いる。密閉領域の冷媒
に対し熱が付与され冷媒の温度が沸点に達すると沸騰状
態になり、密閉領域に飽和液である液相部と蒸気である
気相部が形成される。このとき、発熱部から加えられる
熱量は、蒸発潜熱としてすべて蒸気の発生に使用され、
発熱部の熱が冷媒側へ移動することで発熱部自体が冷却
されることとなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings in order to specifically describe the present invention.
First, regarding the processing apparatus of the present embodiment, a mechanism for controlling the temperature of the heat generating portion will be described with reference to FIG. here,
FIG. 1 is a diagram schematically showing a mechanism for controlling the temperature of a heat generating part in the processing apparatus of this embodiment. In this embodiment, under the condition that a saturated liquid and vapor of a cooling medium (hereinafter, referred to as “refrigerant”), which is a medium in the present invention, exists, the refrigerant is newly added to the refrigerant under a constant pressure. It is characterized in that the temperature of the refrigerant is kept constant only by violent boiling even when heat is applied. By maintaining the temperature of the refrigerant constant, it becomes possible to stably control the temperature of the heat generating portion. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a configuration is used in which a refrigerant that boils at a predetermined temperature is filled in a sealed area in advance and heat of a heat generating portion is applied to this refrigerant. When heat is applied to the refrigerant in the closed area and the temperature of the refrigerant reaches the boiling point, the refrigerant enters a boiling state, and a liquid phase part that is a saturated liquid and a vapor phase part that is vapor are formed in the closed area. At this time, the amount of heat added from the heat generating portion is used as the latent heat of vaporization to generate steam,
The heat of the heat generating portion is moved to the refrigerant side, so that the heat generating portion itself is cooled.

【0013】また、この気相部の熱を積極的に除去(廃
熱)する熱交換手段を用いる。気相部の蒸気冷媒は熱交
換手段で冷却されることによって凝縮し液化冷媒とな
る。更に、気相部の圧力を検出する圧力計および制御手
段を用いる。制御部は、圧力計で検出された圧力情報の
基づいて熱交換手段による熱交換量をフィードバック制
御する。すなわち、密閉領域の気相部の圧力が所定値と
なるように熱交換手段の熱負荷を制御する。例えば、発
熱部の発熱量が増え蒸気が増加して密閉領域の圧力が所
定値よりも高くなった場合は、熱除去手段の能力を上げ
気相部から除去する熱量を増やすことで冷媒の液化量を
増加させ、密閉領域の圧力を低める。これにより、冷媒
の沸点を下げ蒸発量を大きくすることで冷却効果を上げ
る。一方、発熱部の発熱量が減り蒸気が減少し密閉領域
の圧力が所定値よりも低くなった場合は、熱除去手段の
能力を下げ気相部から除去する熱量を減らすことで冷媒
の液化量を減少させ、密閉領域の圧力を高める。これに
より、冷媒の沸点を上げ蒸発量を小さくすることで冷却
効果を下げる。このような圧力制御を行うことによっ
て、密閉領域の気相部の圧力が所定値に制御される。気
相部の圧力が制御されると、冷媒の沸点が定まり、冷媒
に対し発熱部から新たに熱が加えられても沸騰が激しく
なるだけでその冷媒の温度は一定に維持される。而し
て、発熱部の発熱量の変化に対応して発熱部を一定温度
に維持することが可能となる。とりわけ、とりわけ、圧
力計で検出した圧力情報を用いた制御を行うため、温度
計を用いる場合に比して時定数を小さくすることがで
き、応答性が良い制御が可能となる。
Further, a heat exchange means for positively removing (waste heat) the heat of the gas phase portion is used. The vapor refrigerant in the vapor phase part is condensed by being cooled by the heat exchange means and becomes a liquefied refrigerant. Further, a pressure gauge and control means for detecting the pressure of the gas phase portion are used. The control section feedback-controls the heat exchange amount by the heat exchange means based on the pressure information detected by the pressure gauge. That is, the heat load of the heat exchanging means is controlled so that the pressure of the gas phase portion in the sealed region becomes a predetermined value. For example, when the amount of heat generated in the heat generating part increases and the amount of steam increases, and the pressure in the closed area becomes higher than a predetermined value, the capacity of the heat removal means is increased to increase the amount of heat removed from the gas phase part to liquefy the refrigerant. Increase the volume and lower the pressure in the enclosed area. Thereby, the cooling effect is enhanced by lowering the boiling point of the refrigerant and increasing the evaporation amount. On the other hand, when the amount of heat generated in the heat generating part is reduced and the amount of steam is decreased, and the pressure in the closed area becomes lower than the predetermined value, the liquefaction amount of the refrigerant is reduced by lowering the capacity of the heat removal means to reduce the amount of heat removed from the gas phase part. And increase the pressure in the enclosed area. This lowers the cooling effect by raising the boiling point of the refrigerant and decreasing the evaporation amount. By performing such pressure control, the pressure of the gas phase portion in the sealed region is controlled to a predetermined value. When the pressure of the vapor phase portion is controlled, the boiling point of the refrigerant is determined, and even if heat is newly added to the refrigerant from the heat generating portion, boiling is intensified and the temperature of the refrigerant is maintained constant. Thus, it becomes possible to maintain the heat generating portion at a constant temperature in response to the change in the heat generation amount of the heat generating portion. In particular, since the control is performed using the pressure information detected by the pressure gauge, the time constant can be made smaller than that when the thermometer is used, and the control with good responsiveness can be performed.

【0014】次に、本発明の加工装置の一実施の形態の
更に具体的な構成を図2および図3を参照しながら説明
する。ここで、図2は、本発明の加工装置の一実施の形
態である研削盤100の主要構成を示す平面図である。
図3は、図2中の主軸モータ146を冷却する冷却装置
200の構成を示す図である。なお、本実施の形態で
は、ワークWを研削加工する研削盤100において、こ
のワークWを支持する主軸を駆動する主軸モータ146
の温度制御を行う技術に対して本発明を適用する場合に
ついて説明する。
Next, a more specific structure of an embodiment of the processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. Here, FIG. 2 is a plan view showing a main configuration of a grinding machine 100 which is an embodiment of a processing apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a cooling device 200 that cools the spindle motor 146 in FIG. In the present embodiment, in the grinder 100 that grinds the workpiece W, a spindle motor 146 that drives a spindle that supports the workpiece W.
A case in which the present invention is applied to the technique of performing temperature control will be described.

【0015】図2に示すように、本発明の加工装置の一
実施の形態である研削盤100は、ベッド110上に加
工部120、ワーク保持部130等を備えている。加工
部120は、ワーク保持部130によって保持されたワ
ークWを研削加工する研削砥石126を備えており、こ
の研削砥石126をワークWに対して移動可能になって
いる。この研削砥石126等によって本発明の加工手段
が構成されている。研削砥石126はテーブル125に
取付けられており、このテーブル125が図2中の左右
方向および上下方向へ移動することで、研削砥石126
が例えば図中の二点鎖線で示す位置に移動するようにな
っている。テーブル125が左右方向へ移動する機構
は、両端がサポート122によって回転可能に支持され
るボールねじ120、このボールねじ120と螺合する
一方テーブル125に接続されたナット124を用いた
ものである。すなわちボールねじ120が、駆動モータ
(図示省略)を介して回転することによってナット12
4が左右方向へ動作する。なお、図示はしないもののテ
ーブル125が上下方向へ移動する機構は、左右方向へ
の移動機構と同様にボールねじを用いたものである。
As shown in FIG. 2, a grinding machine 100, which is an embodiment of a processing apparatus of the present invention, has a processing section 120, a work holding section 130 and the like on a bed 110. The processing section 120 includes a grinding wheel 126 for grinding the work W held by the work holding section 130, and the grinding wheel 126 can be moved with respect to the work W. The grinding wheel 126 and the like constitute the processing means of the present invention. The grinding wheel 126 is attached to the table 125, and the table 125 moves in the left-right direction and the vertical direction in FIG.
Moves to the position shown by the chain double-dashed line in the figure, for example. The mechanism for moving the table 125 in the left-right direction uses a ball screw 120 whose both ends are rotatably supported by a support 122, and a nut 124 screwed with the ball screw 120 and connected to the table 125. That is, the ball screw 120 is rotated via a drive motor (not shown) to allow the nut 12 to rotate.
4 moves left and right. Although not shown, the mechanism for moving the table 125 in the vertical direction uses a ball screw like the mechanism for moving the table in the horizontal direction.

【0016】ワーク保持部130は、主軸台140、心
押し台150、冷却装置200等を備えている。主軸台
140には、先端に回りセンタ144を有する主軸14
2、この主軸142を回転駆動させる主軸モータ146
が設けられている。この主軸モータ146が本発明にお
ける発熱部に対応しており、この主軸モータ146の外
周には、主軸モータ146を冷却することで温度制御を
行う冷却装置200が設けられている。心押し台150
には、先端に止まりセンタ154を有する心押し軸15
2が設けられている。この回りセンタ144と止まりセ
ンタ154とによってワークWが保持され、主軸モータ
146を介して主軸142が回転駆動されることによっ
て、図示しないケレーによりワークWが回転するように
なっている。このワークWの回転状態において、加工部
120の切削刃126がワークWに当接することで、ワ
ークWの研削加工が行われることとなる。
The work holding unit 130 includes a headstock 140, a tailstock 150, a cooling device 200 and the like. The headstock 140 has a spindle 14 having a turning center 144 at its tip.
2. A spindle motor 146 that drives the spindle 142 to rotate.
Is provided. The spindle motor 146 corresponds to the heat generating portion in the present invention, and a cooling device 200 that controls the temperature by cooling the spindle motor 146 is provided on the outer periphery of the spindle motor 146. Tailstock 150
Has a tailstock shaft 15 having a stop center 154 at its tip.
Two are provided. The work W is held by the swivel center 144 and the stop center 154, and the main shaft 142 is rotationally driven by the main shaft motor 146, so that the work W is rotated by a kelet (not shown). In this rotating state of the work W, the cutting blade 126 of the processing unit 120 contacts the work W, whereby the work W is ground.

【0017】次に、本実施の形態の特徴部分である冷却
装置200の構成、動作等について説明する。図3に示
すように、冷却装置200は、主として冷媒ハウジング
210、熱交換器250、制御部260等によって構成
されている。この冷却装置200が本発明における温度
制御手段に対応している。冷媒ハウジング210は、内
部に密閉領域212を有し、この密閉領域212には、
冷媒Cが充填されている。本実施の形態では、この冷媒
Cとしてフッ素系不活性液体(住友スリーエム社製フッ
素系不活性液体PF−5050(1気圧における沸点:
30℃))を用いている。冷媒ハウジング210は、主
軸モータ146を取り囲むように配置されている。主軸
モータ146の熱が冷媒C側へ移動し冷媒Cの温度が沸
点に達すると沸騰状態になる。これにより、冷媒Cが蒸
発すると、冷媒ハウジング210の密閉領域212に冷
媒Cの飽和液が存在する液相部214、冷媒Cの蒸気が
存在する気相部216が形成される。この密閉領域21
2の気相部216は、第1配管部257および第2配管
部258を介して、後述する熱交換器250の熱交換領
域259と連通されている。本実施の形態で用いる冷媒
Cは、室温付近に沸点を有するため、低温度において冷
媒Cの沸騰状態を形成させることができ、主軸モータ1
46の温度制御を低温から行うことが可能となる。
Next, the structure, operation, etc. of the cooling device 200, which is a characteristic part of the present embodiment, will be described. As shown in FIG. 3, the cooling device 200 mainly includes a refrigerant housing 210, a heat exchanger 250, a controller 260, and the like. This cooling device 200 corresponds to the temperature control means in the present invention. The refrigerant housing 210 has a sealed area 212 therein, and the sealed area 212 includes:
The refrigerant C is filled. In the present embodiment, as the refrigerant C, a fluorine-based inert liquid (a fluorine-based inert liquid PF-5050 manufactured by Sumitomo 3M Limited (boiling point at 1 atm:
30 ° C.)) is used. Refrigerant housing 210 is arranged so as to surround main shaft motor 146. When the heat of the main shaft motor 146 moves to the refrigerant C side and the temperature of the refrigerant C reaches the boiling point, it becomes in a boiling state. As a result, when the refrigerant C evaporates, a liquid phase portion 214 in which the saturated liquid of the refrigerant C is present and a vapor phase portion 216 in which the vapor of the refrigerant C is present are formed in the sealed region 212 of the refrigerant housing 210. This sealed area 21
The second gas phase portion 216 is in communication with a heat exchange area 259 of the heat exchanger 250 described later via the first piping portion 257 and the second piping portion 258. Since the refrigerant C used in the present embodiment has a boiling point near room temperature, the boiling state of the refrigerant C can be formed at a low temperature, and the spindle motor 1
It is possible to control the temperature of 46 from a low temperature.

【0018】その他冷媒ハウジング210には、圧力計
220、エア抜き装置230、安全弁240が接続され
ている。圧力計220は、密閉領域212のうち気相部
216に対応した位置に設けられており、この気相部2
16の圧力を検出する。この圧力計220が本発明にお
ける圧力情報検出手段に対応している。この圧力計22
0で検出された圧力情報は、後述する制御部260へ出
力される。エア抜き装置230は、封しバルブ232、
真空ポンプ234等によって構成され、冷媒ハウジング
210内に冷媒が充填される前の環境設定を行う。具体
的には、真空ポンプ234を用いて冷媒ハウジング21
0内のエアを吸引して冷媒ハウジング210外へ抜き出
す。そして、封しバルブ232によって冷媒ハウジング
210内を真空あるいは真空に近い状態に維持する。そ
の後、冷媒ハウジング210内に冷媒Cを充填すること
で、密閉領域212は液体の冷媒Cのみが存在する環境
あるいは液体の冷媒Cと部分的な気相部とが存在する環
境に設定されることとなる。安全弁240は、密閉領域
212が、冷媒ハウジング210の耐圧を超えた過剰な
圧力になるのを防止するようになっている。すなわち、
安全弁240は、密閉領域212が予め設定された圧力
になると開弁状態になり、密閉領域212を冷媒ハウジ
ング210外と連通させるように動作する。
A pressure gauge 220, an air vent device 230, and a safety valve 240 are connected to the refrigerant housing 210. The pressure gauge 220 is provided at a position corresponding to the vapor phase portion 216 in the closed region 212.
16 pressures are detected. This pressure gauge 220 corresponds to the pressure information detecting means in the present invention. This pressure gauge 22
The pressure information detected at 0 is output to the control unit 260 described later. The air vent device 230 includes a sealing valve 232,
The vacuum pump 234 is used to set the environment before the refrigerant is filled in the refrigerant housing 210. Specifically, using the vacuum pump 234, the refrigerant housing 21
The air inside 0 is sucked and drawn out of the refrigerant housing 210. Then, the sealing valve 232 maintains the inside of the refrigerant housing 210 in a vacuum or a state close to a vacuum. After that, by filling the refrigerant C in the refrigerant housing 210, the sealed region 212 is set to an environment in which only the liquid refrigerant C exists or an environment in which the liquid refrigerant C and a partial gas phase part exist. Becomes The safety valve 240 is designed to prevent the sealed region 212 from having an excessive pressure exceeding the pressure resistance of the refrigerant housing 210. That is,
The safety valve 240 is opened when the closed region 212 reaches a preset pressure, and operates so that the closed region 212 communicates with the outside of the refrigerant housing 210.

【0019】熱交換器250は、熱交換領域259に対
向する位置に設置されるペルチェ素子252、このペル
チェ素子252の上部に設置される放熱フィン254、
この放熱フィン254の上部に設置される廃熱ファン2
56等によって構成されている。この熱交換器250が
本発明における熱交換手段に対応している。ペルチェ素
子252は、制御部260から入力される駆動電力によ
って熱吸収が起こる現象、いわゆるペルチェ効果を用い
た構成となっている。これにより、第1配管257を通
じて熱交換領域259へ移動した蒸気冷媒は、熱交換領
域259を通過するときに冷却されて液化し、液化冷媒
となって第2配管258を通じて密閉領域212へ戻
る。放熱フィン254には、ペルチェ素子252と接す
る多数のフィンが形成され、ペルチェ素子252で吸収
された熱はこのフィンを介して放熱されるようになって
いる。更に、廃熱ファン256は、放熱フィン254に
よる放熱量を調整することができるようになっている。
すなわち、廃熱ファン256は、例えば電動モータによ
って回転する回転ファンを有し、この回転ファンが回転
することで放熱フィン254から所定量の熱が強制的に
廃熱されるようになっている。
The heat exchanger 250 includes a Peltier element 252 installed at a position facing the heat exchange area 259, a radiation fin 254 installed on the Peltier element 252,
The waste heat fan 2 installed above the radiating fins 254
It is composed of 56 and the like. This heat exchanger 250 corresponds to the heat exchange means in the present invention. The Peltier element 252 is configured to use a phenomenon in which heat is absorbed by drive power input from the control unit 260, that is, a so-called Peltier effect. As a result, the vapor refrigerant that has moved to the heat exchange area 259 through the first pipe 257 is cooled and liquefied when passing through the heat exchange area 259, and becomes a liquefied refrigerant to return to the closed area 212 through the second pipe 258. A large number of fins that are in contact with the Peltier element 252 are formed on the heat radiation fin 254, and the heat absorbed by the Peltier element 252 is radiated through this fin. Further, the waste heat fan 256 can adjust the heat radiation amount by the radiation fins 254.
That is, the waste heat fan 256 has a rotary fan that is rotated by, for example, an electric motor, and a predetermined amount of heat is forcibly discharged from the heat radiation fins 254 when the rotary fan rotates.

【0020】制御部260は、A/D変換器262、信
号処理部264、D/A変換器266、駆動部268等
によって構成されている。圧力計220で検出された圧
力情報は、順次A/D変換器262、信号処理部26
4、D/A変換器266を介して信号処理される。そし
て、駆動部268は、圧力計220で検出された圧力情
報に対応した駆動電力をペルチェ素子252に対して印
加する。この駆動部268は、例えば直流増幅電源リレ
ーを用いて構成することができる。これにより、熱交換
器250全体によって蒸気冷媒から除去される熱量は、
気相部216の圧力に応じて可変となる。
The control section 260 is composed of an A / D converter 262, a signal processing section 264, a D / A converter 266, a drive section 268 and the like. The pressure information detected by the pressure gauge 220 is sequentially output to the A / D converter 262 and the signal processing unit 26.
4. Signal processing is performed via the D / A converter 266. Then, the drive unit 268 applies drive power corresponding to the pressure information detected by the pressure gauge 220 to the Peltier element 252. The drive unit 268 can be configured by using, for example, a DC amplification power relay. Thereby, the amount of heat removed from the vapor refrigerant by the entire heat exchanger 250 is
It is variable according to the pressure of the gas phase portion 216.

【0021】次に、上記構成の冷却装置200による主
軸モータ146の温度制御方法について説明する。ワー
クWの加工に際し、ワーク保持部130によってワーク
Wを保持した後、主軸モータ146の運転を開始する。
このとき、主軸モータ146の温度上昇によって主軸モ
ータ146の熱が密閉領域212に充填された冷媒Cに
伝達されていく。主軸モータ146の運転後、密閉領域
212の冷媒Cの温度が徐々に上昇する。冷媒Cの温度
が沸点に達すると冷媒Cは沸騰状態となり、密閉領域2
12には冷媒Cの液相部214および気相部216が形
成される。このとき、主軸モータ146から加えられる
熱量は、蒸発潜熱としてすべて冷媒Cの蒸気の発生に使
用される。
Next, a method of controlling the temperature of the spindle motor 146 by the cooling device 200 having the above structure will be described. When processing the work W, after the work W is held by the work holding unit 130, the operation of the spindle motor 146 is started.
At this time, the heat of the spindle motor 146 is transferred to the refrigerant C with which the hermetically sealed area 212 is filled, due to the temperature rise of the spindle motor 146. After the operation of the spindle motor 146, the temperature of the refrigerant C in the sealed area 212 gradually rises. When the temperature of the coolant C reaches the boiling point, the coolant C becomes in a boiling state, and the sealed region 2
A liquid phase portion 214 and a gas phase portion 216 of the refrigerant C are formed in the column 12. At this time, the amount of heat added from the main shaft motor 146 is all used to generate the vapor of the refrigerant C as latent heat of vaporization.

【0022】この沸騰状態において冷媒Cの蒸発量が変
化し気相部216の圧力が変化すると、制御部260に
よって気相部216の圧力をフィードバック制御する。
例えば主軸モータ146の発熱量が増え気相部216の
圧力が所定値よりも高くなった場合は、ペルチェ素子2
52の駆動電力を上げ気相部216から除去する熱量を
増やすことで冷媒Cの液化量を増加させ、気相部216
の圧力を低める。これにより、冷媒Cの沸点を下げ蒸発
量を大きくすることで冷却効果を上げる。一方、主軸モ
ータ146の発熱量が減り気相部216の圧力が所定値
よりも低くなった場合は、ペルチェ素子252の駆動電
力を下げ気相部216から除去する熱量を減らすことで
冷媒Cの液化量を減少させ、気相部216の圧力を高め
る。これにより、冷媒Cの沸点を上げ蒸発量を小さくす
ることで冷却効果を下げる。このようなフィードバック
制御によって、気相部216の圧力を所定値に制御す
る。気相部216の圧力を制御することで、冷媒Cの沸
点を定め、冷媒Cに対し主軸モータ146から新たに熱
が加えられても沸騰が激しくなるだけで冷媒Cの温度を
一定に維持することができる。従って、主軸モータ14
6を所望の温度に制御することが可能となる。
When the evaporation amount of the refrigerant C changes and the pressure of the gas phase portion 216 changes in this boiling state, the control portion 260 feedback-controls the pressure of the gas phase portion 216.
For example, when the amount of heat generated by the spindle motor 146 increases and the pressure in the gas phase portion 216 becomes higher than a predetermined value, the Peltier element 2
The liquefaction amount of the refrigerant C is increased by increasing the drive power of 52 to increase the amount of heat to be removed from the gas phase part 216.
Reduce the pressure of. As a result, the cooling effect is enhanced by lowering the boiling point of the refrigerant C and increasing the evaporation amount. On the other hand, when the amount of heat generated by the spindle motor 146 decreases and the pressure in the gas phase portion 216 becomes lower than a predetermined value, the driving power of the Peltier element 252 is reduced to reduce the amount of heat removed from the gas phase portion 216 to reduce the amount of the refrigerant C. The liquefaction amount is reduced and the pressure in the gas phase section 216 is increased. As a result, the cooling effect is lowered by raising the boiling point of the refrigerant C and decreasing the evaporation amount. By such feedback control, the pressure of the gas phase portion 216 is controlled to a predetermined value. By controlling the pressure of the vapor phase portion 216, the boiling point of the refrigerant C is determined, and even if heat is newly added to the refrigerant C from the main shaft motor 146, the temperature of the refrigerant C is maintained constant only by violent boiling. be able to. Therefore, the spindle motor 14
6 can be controlled to a desired temperature.

【0023】以上のように本実施の形態によれば、熱交
換器250および制御部260等を介して気相部216
の圧力を所定値に制御することで、冷媒Cの沸点を定
め、冷媒Cに対し主軸モータ146から新たに熱が加え
られても冷媒Cの温度を一定に維持することができる。
これにより、主軸モータ146を所望の温度に正確に制
御することが可能となる。とりわけ、気相部216の圧
力に基づいて制御を行うため、例えば温度に基づいた制
御に比して時定数を小さくして応答性を上げるのに特に
有効であり、迅速な制御が可能となる。また、冷媒Cの
蒸発潜熱を用いて主軸モータ146の冷却を行うため、
冷媒Cの顕熱を用いて冷却を行う場合に比して短時間に
より多くの熱交換を行うことができ合理的である。ま
た、本実施の形態によれば、ペルチェ素子252、放熱
フィン254、廃熱ファン256を用いた簡便な熱交換
器250を実現することができる。また、本実施の形態
によれば、冷媒Cとして熱特性に優れ低沸点のフッ素系
不活性液体を用いるため、主軸モータ146との間にお
ける熱交換効率が高くコンパクトな冷却装置200を実
現することが可能となる。とりわけ、室温付近に沸点を
有する冷媒Cを用いるため、低温度において冷媒Cの沸
騰状態を形成させることができ、主軸モータ146の温
度制御を低温から行うのに有効である。また、本実施の
形態によれば、主軸モータ146の温度制御を積極的に
行うことで主軸142等の熱変位を抑えることができ、
使用時のアイドリング時間の短縮を行うことが可能とな
る。
As described above, according to the present embodiment, the gas phase section 216 is provided via the heat exchanger 250, the control section 260 and the like.
By controlling the pressure of the refrigerant to a predetermined value, the boiling point of the refrigerant C can be determined and the temperature of the refrigerant C can be kept constant even if heat is newly added to the refrigerant C from the spindle motor 146.
This enables the spindle motor 146 to be accurately controlled to a desired temperature. In particular, since the control is performed based on the pressure of the gas phase portion 216, it is particularly effective in reducing the time constant and improving the responsiveness as compared with the control based on the temperature, for example, and quick control is possible. . Further, since the spindle motor 146 is cooled by using the latent heat of vaporization of the refrigerant C,
It is rational because more heat can be exchanged in a shorter time than in the case where cooling is performed using the sensible heat of the refrigerant C. Further, according to the present embodiment, it is possible to realize a simple heat exchanger 250 using the Peltier element 252, the radiation fins 254, and the waste heat fan 256. Further, according to the present embodiment, since a low boiling point fluorine-based inert liquid having excellent thermal characteristics is used as the refrigerant C, it is possible to realize a compact cooling device 200 having high heat exchange efficiency with the spindle motor 146. Is possible. Especially, since the refrigerant C having a boiling point near room temperature is used, the boiling state of the refrigerant C can be formed at a low temperature, which is effective for controlling the temperature of the spindle motor 146 from a low temperature. Further, according to the present embodiment, the thermal displacement of the spindle 142 and the like can be suppressed by positively controlling the temperature of the spindle motor 146,
It is possible to shorten the idling time during use.

【0024】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施す
ることもできる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various applications and modifications are conceivable.
For example, each of the following modes to which the above-described embodiment is applied can be implemented.

【0025】(A)本実施の形態では、発熱部である主
軸モータ146を冷却装置200によって温度制御する
場合について記載したが、制御対象は主軸モータ146
に限定されるものではなく、主軸モータ146以外の発
熱部に本発明を適用することもできる。本発明を、主軸
モータ146以外の発熱部に適用した例を図4〜図6を
参照しながら説明する。ここで、図4は、ベッド110
を冷却する冷却装置300の構成を示す斜視図である。
図5は、研削盤100に対し使用可能な冷却カバー16
0を冷却する冷却装置400の構成を示す断面図であ
る。図6は、加工部120の構成部材を冷却する冷却装
置500の構成を示す平面図である。なお、これらの図
において図2および図3中の要素と同一の要素には同一
の符号を付している。
(A) In this embodiment, the case where the temperature of the spindle motor 146, which is the heat generating portion, is controlled by the cooling device 200 has been described, but the control target is the spindle motor 146.
However, the present invention can be applied to heat generating parts other than the spindle motor 146. An example in which the present invention is applied to a heat generating portion other than the spindle motor 146 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 4 shows the bed 110.
It is a perspective view showing the composition of the cooling device 300 which cools.
FIG. 5 shows a cooling cover 16 usable for the grinder 100.
It is sectional drawing which shows the structure of the cooling device 400 which cools 0. FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the cooling device 500 that cools the components of the processing unit 120. In these figures, the same elements as those in FIGS. 2 and 3 are designated by the same reference numerals.

【0026】図4に示す冷却装置300(温度制御手
段)は、本発明における発熱部としてのベッド110の
温度制御を行うものであり、第1配管312、第2配管
314、熱交換器250等によって構成されている。第
1配管312はベッド110に埋設され、その一方は熱
交換器250に接続され他方は第2配管314に接続さ
れている。第2配管314は、その一方は熱交換器25
0に接続され他方は第1配管312に接続されている。
これら第1配管312および第2配管314によって本
発明の密閉領域が形成され、この密閉領域に冷媒Cが充
填されている。なお、図示しないものの、この冷却装置
300は更に図3中の圧力計220、エア抜き装置23
0、安全弁240、制御部260と同様の構成を有す
る。圧力計220、エア抜き装置230、安全弁240
は、いずれも第1配管312に接続される。ベッド11
0は、ワークWの加工時において各種構成部材からの熱
伝導等によって発熱する。この熱は、第1配管312か
ら冷媒C側へ移動し、この冷媒Cは熱交換器250によ
って冷却される。このとき、圧力計220による圧力検
出情報に基づいて熱交換器250における熱交換量(熱
負荷)が変更される。而して、発熱部であるベッド11
0の発熱量の変化に対応して、このベッド110を一定
温度に維持することが可能となる。
The cooling device 300 (temperature control means) shown in FIG. 4 controls the temperature of the bed 110 as the heat generating portion in the present invention. The first pipe 312, the second pipe 314, the heat exchanger 250, etc. It is composed by. The first pipe 312 is embedded in the bed 110, one of which is connected to the heat exchanger 250 and the other is connected to the second pipe 314. One of the second pipes 314 has a heat exchanger 25.
0 and the other is connected to the first pipe 312.
The first pipe 312 and the second pipe 314 form a closed region of the present invention, and the closed region is filled with the refrigerant C. Although not shown, the cooling device 300 further includes a pressure gauge 220 and an air bleeding device 23 shown in FIG.
0, the safety valve 240, and the control unit 260 have the same configuration. Pressure gauge 220, air vent device 230, safety valve 240
Are connected to the first pipe 312. Bed 11
When the work W is processed, 0 generates heat due to heat conduction from various components. This heat moves from the first pipe 312 to the refrigerant C side, and the refrigerant C is cooled by the heat exchanger 250. At this time, the heat exchange amount (heat load) in the heat exchanger 250 is changed based on the pressure detection information by the pressure gauge 220. Thus, the bed 11 which is the heat generating portion
The bed 110 can be maintained at a constant temperature in response to a change in the calorific value of zero.

【0027】図5に示す冷却装置400(温度制御手
段)は、本発明における発熱部としての加工部120お
よびワーク保持部130の温度制御を行うものであり、
カバー160、熱交換器250等によって構成されてい
る。カバー160は、カバー本体162がいわゆる二重
構造を有し、その中空部である密閉領域に冷媒Cが充填
されている。このカバー160は、ベッド110上にお
いて加工部120およびワーク保持部130を覆うよう
になっており、カバー160の内外がカバー本体162
によって遮へいされる。なお、図示しないものの、この
冷却装置400は更に図3中の圧力計220、エア抜き
装置230、安全弁240、制御部260と同様の構成
を有する。圧力計220、エア抜き装置230、安全弁
240は、いずれもカバー本体162に接続される。加
工部120およびワーク保持部130は、ワークWの加
工時において各種構成部材からの熱伝導等によって発熱
する。この熱は、カバー160によって遮へいされるう
えに、カバー本体162自体が冷媒Cによって冷却され
るため、カバー160外への移動が極力阻止される。而
して、カバー160内の加工部120およびワーク保持
部130を一定温度に維持することが可能となる。
The cooling device 400 (temperature control means) shown in FIG. 5 controls the temperatures of the processing part 120 and the work holding part 130 as the heat generating parts of the present invention.
It is composed of a cover 160, a heat exchanger 250, and the like. In the cover 160, the cover main body 162 has a so-called double structure, and the closed region, which is a hollow portion, is filled with the refrigerant C. The cover 160 covers the processing part 120 and the work holding part 130 on the bed 110, and the inside and outside of the cover 160 are the cover body 162.
Shielded by. Although not shown, this cooling device 400 further has the same configuration as the pressure gauge 220, the air vent device 230, the safety valve 240, and the control unit 260 in FIG. The pressure gauge 220, the air vent device 230, and the safety valve 240 are all connected to the cover body 162. The processing part 120 and the work holding part 130 generate heat when the work W is processed by heat conduction from various components. This heat is shielded by the cover 160 and the cover body 162 itself is cooled by the refrigerant C, so that the heat is prevented from moving to the outside of the cover 160 as much as possible. Thus, it becomes possible to maintain the working portion 120 and the work holding portion 130 in the cover 160 at a constant temperature.

【0028】図6に示す冷却装置500(温度制御手
段)は、本発明における発熱部としてのサポート122
およびナット124の温度制御を行うものであり、ハウ
ジング510、第1配管512、第2配管514、熱交
換器250等によって構成されている。ハウジング51
0内に冷媒Cを充填する密閉領域を有する。第1配管5
12および第2配管514は、いずれも熱交換器250
とハウジング510とを接続する。なお、図示しないも
のの、この冷却装置500は更に図3中の圧力計22
0、エア抜き装置230、安全弁240、制御部260
と同様の構成を有する。圧力計220、エア抜き装置2
30、安全弁240は、いずれもハウジング510に接
続される。サポート122およびナット124は、ワー
クWの加工時において各種構成部材からの熱伝導等によ
って発熱する。この熱は、ハウジング510において冷
媒C側へ移動し、この冷媒Cは熱交換器250によって
冷却される。このとき、圧力計220による圧力検出情
報に基づいて熱交換器250における熱交換量が変更さ
れる。而して、発熱部の発熱量の変化に対応してサポー
ト122およびナット124を一定温度に維持すること
が可能となる。以上のように、これら冷却装置300,
400,500は、本実施の形態の冷却装置200と同
様の作用効果を奏する。なお、図3に示す研削盤100
にかえて、図3〜図6に示す実施の形態の冷却装置を複
数組み合わせた冷却機構を有する研削盤とすることもで
きる。
The cooling device 500 (temperature control means) shown in FIG. 6 has a support 122 as a heat generating portion in the present invention.
The temperature of the nut 124 is controlled, and is configured by the housing 510, the first pipe 512, the second pipe 514, the heat exchanger 250, and the like. Housing 51
0 has a sealed area filled with the refrigerant C. First pipe 5
12 and the second pipe 514 are both heat exchangers 250
And the housing 510 are connected. Although not shown, the cooling device 500 further includes the pressure gauge 22 shown in FIG.
0, air bleeding device 230, safety valve 240, control unit 260
It has the same configuration as. Pressure gauge 220, air vent device 2
The safety valve 240 and the safety valve 240 are both connected to the housing 510. The support 122 and the nut 124 generate heat when the work W is processed due to heat conduction from various components. This heat moves to the refrigerant C side in the housing 510, and the refrigerant C is cooled by the heat exchanger 250. At this time, the amount of heat exchange in the heat exchanger 250 is changed based on the pressure detection information by the pressure gauge 220. Thus, the support 122 and the nut 124 can be maintained at a constant temperature in response to the change in the heat generation amount of the heat generating portion. As described above, these cooling devices 300,
400 and 500 have the same effects as the cooling device 200 of the present embodiment. The grinder 100 shown in FIG.
Alternatively, a grinding machine having a cooling mechanism in which a plurality of cooling devices according to the embodiments shown in FIGS. 3 to 6 are combined can be used.

【0029】(B)また、本実施の形態では、冷媒Cと
してフッ素系不活性液体(住友スリーエム社製フッ素系
不活性液体PF−5050)を用いる場合について記載
したが、その他のフッ素系不活性液体、例えば住友スリ
ーエム社製フッ素系不活性液体FC−87(1気圧にお
ける沸点:30℃)を用いることもできる。また、例え
ば、フロン類(フロン、代替フロン等)、水、ケトン類
(アセトン、メチルエチルケトン等)、アルコール類
(メタノール、エタノール)、エーテル類(ジメチルエ
ーテル、ジエチルエーテル等)、炭化水素(ブタン、イ
ソブタン、シクロペンタン、ヘキサン、トルエン等)、
アンモニア、ハロゲン化合物(四塩化炭素、トリクロロ
フルオロメタン)等、種々の媒体を冷媒Cとして用いる
こともできる。
(B) In addition, in this embodiment, the case where a fluorine-based inert liquid (fluorine-based inert liquid PF-5050 manufactured by Sumitomo 3M Ltd.) is used as the refrigerant C has been described, but other fluorine-based inert liquids are used. A liquid, for example, a fluorine-based inert liquid FC-87 (boiling point at 1 atm: 30 ° C.) manufactured by Sumitomo 3M Limited can be used. Further, for example, CFCs (CFC, alternative CFCs), water, ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), alcohols (methanol, ethanol), ethers (dimethyl ether, diethyl ether, etc.), hydrocarbons (butane, isobutane, Cyclopentane, hexane, toluene, etc.),
Various media such as ammonia and halogen compounds (carbon tetrachloride, trichlorofluoromethane) can also be used as the refrigerant C.

【0030】(C)また、本実施の形態では、ペルチェ
素子252に入力する駆動電力を変化させて熱交換器2
50における熱交換量を変更する場合について記載した
が、例えば、廃熱ファン256の回転ファンの回転数を
変更することで熱交換器250における熱交換量を変更
する構成を用いることもできる。
(C) Further, in the present embodiment, the driving electric power input to the Peltier element 252 is changed to change the heat exchanger 2.
Although the case of changing the heat exchange amount in 50 has been described, for example, a configuration in which the heat exchange amount in the heat exchanger 250 is changed by changing the rotation speed of the rotating fan of the waste heat fan 256 may be used.

【0031】(D)また、本実施の形態では、A/D変
換器262、信号処理部264、D/A変換器266、
駆動部268等からなる制御部260を用いる場合につ
いて記載したが、制御部260の構成は必要に応じて種
々変更可能である。例えば、圧力計220で検出された
圧力情報をアナログ信号のみによって処理し、熱交換器
250の駆動電力を設定するような構成の制御部を用い
ることができる。
(D) In the present embodiment, the A / D converter 262, the signal processing section 264, the D / A converter 266,
Although the case where the control unit 260 including the drive unit 268 and the like is used has been described, the configuration of the control unit 260 can be variously changed as necessary. For example, a control unit configured to process the pressure information detected by the pressure gauge 220 only with an analog signal and set the drive power of the heat exchanger 250 can be used.

【0032】(E)また、本実施の形態では、主軸14
2がワークWを保持する場合について記載したが、主軸
142がワークを加工する工具、例えばドリル、ボーリ
ングバー、リーマ等を保持する構成であってもよい。
(E) In the present embodiment, the spindle 14
Although the case where 2 holds the work W has been described, the spindle 142 may be configured to hold a tool for machining the work, for example, a drill, a boring bar, a reamer or the like.

【0033】(F)また、本実施の形態は、本発明を研
削盤100に適用する場合について記載したが、研削盤
以外の各種加工装置に本発明を適用することもできる。
(F) Further, in the present embodiment, the case where the present invention is applied to the grinder 100 has been described, but the present invention can be applied to various processing devices other than the grinder.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ワーク
を加工する加工手段と、この加工手段によるワークの加
工に際し発熱する発熱部とを有する加工装置において、
その発熱部の温度調節を迅速かつ正確に行うのに有効な
技術を実現することができる。
As described above, according to the present invention, in the processing apparatus having the processing means for processing the work and the heat generating portion for generating heat when the work is processed by the processing means,
It is possible to realize an effective technique for quickly and accurately adjusting the temperature of the heat generating portion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本実施の形態の加工装置につき、発熱部の温度
制御を行う機構を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a mechanism for controlling the temperature of a heat generating portion in the processing apparatus according to the present embodiment.

【図2】本発明の加工装置の一実施の形態である研削盤
100の主要構成を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a main configuration of a grinder 100 that is an embodiment of a processing apparatus of the present invention.

【図3】図2中の主軸モータ146を冷却する冷却装置
200の構成を示す図である。
3 is a diagram showing a configuration of a cooling device 200 that cools a spindle motor 146 in FIG.

【図4】ベッド110を冷却する冷却装置300の構成
を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a cooling device 300 that cools a bed 110.

【図5】研削盤100に対し使用可能な冷却カバー16
0を冷却する冷却装置400の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a cooling cover 16 usable for the grinder 100.
It is sectional drawing which shows the structure of the cooling device 400 which cools 0.

【図6】加工部120の構成部材を冷却する冷却装置5
00の構成を示す平面図である。
FIG. 6 is a cooling device 5 for cooling the constituent members of the processing section 120.
It is a top view which shows the structure of 00.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…研削盤(加工装置) 110…ベッド 120…加工部 126…研削砥石 130…ワーク保持部 140…主軸台 142…主軸 146…主軸モータ 200…冷却装置(温度制御手段) 210…冷媒ハウジング 212…密閉領域 220…圧力計(圧力情報検出手段) 250…熱交換器(熱交換手段) 252…ペルチェ素子 254…放熱フィン 256…廃熱ファン 259…熱交換領域 260…制御部 C…冷媒(媒体) W…ワーク 100 ... Grinding machine (processing device) 110 ... bed 120 ... Processing department 126 ... Grinding wheel 130 ... Work holding part 140 ... Headstock 142 ... Spindle 146 ... Spindle motor 200 ... Cooling device (temperature control means) 210 ... Refrigerant housing 212 ... Sealed area 220 ... Pressure gauge (pressure information detection means) 250 ... Heat exchanger (heat exchange means) 252 ... Peltier element 254 ... Radiating fin 256 ... Waste heat fan 259 ... Heat exchange area 260 ... Control unit C ... Refrigerant (medium) W ... work

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワークを加工する加工手段と、この加工
手段によるワークの加工に際し発熱する発熱部と、この
発熱部の温度制御を行う温度制御手段とを有する加工装
置であって、 前記温度制御手段は、密閉領域と、この密閉領域に充填
され前記発熱部との間で熱交換を行う媒体と、この媒体
との間で熱交換を行う熱交換手段と、前記媒体の圧力に
関する情報を検出する圧力情報検出手段と、この圧力情
報検出手段による圧力情報に基づいて前記熱交換手段に
よる熱交換量を制御する制御部とを備えていることを特
徴とする加工装置。
1. A processing apparatus comprising: a processing means for processing a work; a heat generating part that generates heat when processing the work by the processing means; and a temperature control means for controlling the temperature of the heat generating part. The means detects a sealed area, a medium that is filled in the sealed area and exchanges heat with the heat generating portion, a heat exchange means that exchanges heat with the medium, and information about the pressure of the medium. And a control unit that controls the amount of heat exchange by the heat exchange unit based on the pressure information by the pressure information detection unit.
【請求項2】 請求項1に記載した加工装置であって、 前記熱交換手段は、少なくともペルチェ素子、廃熱ファ
ンのうちのいずれか一方を用いて構成されることを特徴
とする加工装置。
2. The processing apparatus according to claim 1, wherein the heat exchange means is configured by using at least one of a Peltier element and a waste heat fan.
【請求項3】 請求項1または2に記載した加工装置で
あって、 前記媒体は、フッ素系不活性液体を用いて構成されるこ
とを特徴とする加工装置。
3. The processing apparatus according to claim 1, wherein the medium is composed of a fluorine-based inert liquid.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載した加工
装置であって、 前記ワークまたは前記ワークを加工する工具を保持する
主軸と、この主軸を回転駆動する主軸モータとを有し、
この主軸モータが前記発熱部であることを特徴とする加
工装置。
4. The processing apparatus according to claim 1, further comprising a main spindle that holds the work or a tool that processes the work, and a main spindle motor that rotationally drives the main spindle.
A processing apparatus wherein the spindle motor is the heat generating portion.
【請求項5】 ワークを加工する加工手段と、この加工
手段によるワークの加工に際し発熱する発熱部とを有す
る加工装置において、 密閉領域に充填された媒体と前記発熱部との間で熱交換
させる一方、前記媒体の圧力に関する情報を検出し、こ
の圧力情報に基づいて前記媒体と熱交換手段との間の熱
交換量を制御することで前記発熱部の温度制御を行うこ
とを特徴とする温度制御方法。
5. A processing apparatus having a processing means for processing a work and a heat generating part for generating heat when processing the work by the processing means, wherein heat is exchanged between a medium filled in a sealed region and the heat generating part. On the other hand, a temperature characterized in that the temperature of the heat generating portion is controlled by detecting information regarding the pressure of the medium and controlling the amount of heat exchange between the medium and the heat exchange means based on this pressure information. Control method.
【請求項6】 請求項5に記載した温度制御方法であっ
て、 前記熱交換手段として少なくともペルチェ素子、廃熱フ
ァンのうちのいずれか一方を用いることを特徴とする温
度制御方法。
6. The temperature control method according to claim 5, wherein at least one of a Peltier element and a waste heat fan is used as the heat exchange means.
【請求項7】 請求項5または6に記載した温度制御方
法であって、 前記媒体としてフッ素系不活性液体を用いることを特徴
とする温度制御方法。
7. The temperature control method according to claim 5 or 6, wherein a fluorine-based inert liquid is used as the medium.
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