專利名稱：工作機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置有主軸的工作機械。
技術(shù)背景通過軸承等可旋轉(zhuǎn)地支承主軸的工作機械(例如專利文獻(xiàn)1所述那 樣的工作機械)在以往被普遍知曉。而且，在這樣的工作機械中，當(dāng)使 主軸旋轉(zhuǎn)而開始加工、即啟動主軸之際，為了使軸承內(nèi)的潤滑狀態(tài)變得 穩(wěn)定，或者調(diào)整主軸的熱平衡，需要在某一特定時間內(nèi)使主軸以某個轉(zhuǎn) 速旋轉(zhuǎn)、即進行啟動運轉(zhuǎn)(下面稱為暖機運轉(zhuǎn))。專利文獻(xiàn)l:日本特開2006-7329號公報但是，在以往，無論軸承內(nèi)的殘留潤滑油量和軸承溫度等這些主軸 狀態(tài)如何，在何種狀況下都實施在預(yù)定時間內(nèi)使主軸以預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)的 暖機運轉(zhuǎn)(即，作為暖機運轉(zhuǎn)的主軸的旋轉(zhuǎn)工作只被設(shè)定了一種模式)。 因此，有時會在加工前白白耗費較長時間進行暖機運轉(zhuǎn)，或者產(chǎn)生由于 暖機運轉(zhuǎn)而損傷軸承的狀況。發(fā)明內(nèi)容于是，本發(fā)明就是為了解決上述課題而完成的，本發(fā)明提供一種工 作機械，該工作機械可以進行與主軸狀態(tài)對應(yīng)的適當(dāng)?shù)呐瘷C運轉(zhuǎn)(有時 不進行暖機運轉(zhuǎn))，不會白白地增加加工前的暖機運轉(zhuǎn)時間，而且不會由 于暖機運轉(zhuǎn)而損傷軸承。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第一方案所述的發(fā)明是一種工作機械， 該工作機械利用軸承來可旋轉(zhuǎn)地支承主軸，能夠向上述軸承內(nèi)供給潤滑 油，并且該工作機械具有控制部，該控制部對上述主軸的旋轉(zhuǎn)動作和向 上述軸承內(nèi)供給潤滑油的供給動作進行控制，其特征在于，上述控制部
將向上述軸承內(nèi)供給潤滑油的供給量和上述主軸的轉(zhuǎn)速作為時序數(shù)據(jù)存 儲在存儲單元內(nèi)，當(dāng)啟動上述主軸時，使用存儲在上述存儲單元中的時 序數(shù)據(jù)來計算上述軸承內(nèi)的殘留潤滑油量，并且根據(jù)該殘留潤滑油量判 斷是否需要暖機運轉(zhuǎn)，按照該判斷結(jié)果來控制上述主軸啟動時的轉(zhuǎn)速。根據(jù)第一方案所述的發(fā)明，本發(fā)明第二方案的發(fā)明的特征在于，控 制部除了潤滑油的供給量和主軸的轉(zhuǎn)速之外，還將作為軸承的溫度的軸 承溫度、作為主軸機體的溫度的機體溫度以及作為主軸所設(shè)置的環(huán)境的 溫度的周圍溫度中的至少一個，作為時序數(shù)據(jù)進行存儲，并用于計算殘 留潤滑油量。根據(jù)第一方案或者第二方案的發(fā)明，本發(fā)明第三方案的發(fā)明的特征 在于，控制部根據(jù)計算出的殘留潤滑油量來控制主軸啟動時對軸承內(nèi)供 給潤滑油的供給量。而且，本發(fā)明中所謂的"啟動主軸"，除了表示"伴隨加工開始而使 主軸開始旋轉(zhuǎn)"的意思之外，還包含"在加工過程中改變主軸的轉(zhuǎn)速時， 以新的轉(zhuǎn)速使主軸開始旋轉(zhuǎn)"的意思。根據(jù)本發(fā)明，控制部將向軸承內(nèi)供給潤滑油的供給量和主軸的轉(zhuǎn)速 作為時序數(shù)據(jù)存儲在存儲單元中，當(dāng)啟動主軸時，使用存儲在存儲單元 中的時序數(shù)據(jù)來計算軸承內(nèi)的殘留潤滑油量，并且根據(jù)該殘留潤滑油量 來判斷是否需要暖機運轉(zhuǎn)，按照該判斷結(jié)果來控制主軸啟動時的轉(zhuǎn)速。 即，如果基于計算出的殘留潤滑油量的判斷結(jié)果是判斷為無需進行暖機運轉(zhuǎn)時，以用于進行加工的使用轉(zhuǎn)速使主軸旋轉(zhuǎn)；另一方面，如果判斷 為需要進行暖機運轉(zhuǎn)時，則以用于進行暖機運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速使主軸旋轉(zhuǎn)。因 此，能夠準(zhǔn)確地判斷是否需要暖機運轉(zhuǎn)，不會盡管不需要也在加工前白 白地進行暖機運轉(zhuǎn)而導(dǎo)致加工效率惡化，從而能進行高效的加工。而且， 在控制啟動時的轉(zhuǎn)速之際，根據(jù)軸承內(nèi)的殘留潤滑油量來控制主軸的轉(zhuǎn) 速，因而可以避免由于暖機運轉(zhuǎn)而發(fā)生損傷軸承的狀況，能夠改善工作 機械的耐用性和提高加工精度等。而且，根據(jù)本發(fā)明第二方案，除了向軸承內(nèi)供給潤滑油的供給量和 主軸的轉(zhuǎn)速之外，控制部還將作為軸承的溫度的軸承溫度、作為主軸機
體的溫度的機體溫度以及作為主軸所設(shè)置的環(huán)境的溫度的周圍溫度中的 至少一個，作為時序數(shù)據(jù)進行存儲，并用于計算殘留潤滑油量。即，由 于以更多的要素為基礎(chǔ)計算殘留潤滑油量，所以可以更加適于根據(jù)殘留 潤滑油量來控制主軸的轉(zhuǎn)速。因此，能夠進一步改善加工效率、工作機 械的耐用性、加工精度等。除此之外，根據(jù)本發(fā)明第三方案，控制部根據(jù)計算出的殘留潤滑油 量來控制主軸啟動時對軸承內(nèi)供給潤滑油的供給量。因此可以使主軸啟 動時軸承內(nèi)的潤滑狀態(tài)處于良好狀態(tài)，還能更進一步改善加工效率、工 作機械的耐用性、加工精度等。


圖1是表示工作機械的暖機運轉(zhuǎn)的控制機構(gòu)的說明圖。 圖2是表示關(guān)于啟動主軸時進行的控制的流程圖。圖3 (a)是表示低速旋轉(zhuǎn)之后啟動主軸時的機體溫度的溫度上升量 與時間的關(guān)系的圖；(b)是表示高速旋轉(zhuǎn)之后啟動主軸時的機體溫度的 溫度上升量與時間的關(guān)系的圖。符號說明1:工作機械；2:主軸；3:殼體；4:軸承；7:控制部；8:潤滑 油供給裝置；11:軸承溫度傳感器；12:機體溫度傳感器；13:周圍溫 度傳感器；14:轉(zhuǎn)速檢測傳感器；21:轉(zhuǎn)換部；22:存儲部；23:運算 部；24:動作控制部；25:驅(qū)動控制部。
具體實施方式
下面根據(jù)

作為本發(fā)明一個實施方式的工作機械。 圖1是表示工作機械1的暖機運轉(zhuǎn)的控制機構(gòu)的說明圖。工作機械1具有利用多個軸承4、 4…可旋轉(zhuǎn)地軸支承在殼體3上的 主軸2，通過由定子5和轉(zhuǎn)子6構(gòu)成的驅(qū)動部來對主軸2進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。 而且工作機械1具有控制部7，該控制部7通過對上述驅(qū)動部的動作進行 控制等來控制主軸2的旋轉(zhuǎn)動作。進而，通過潤滑油供給裝置8在調(diào)整
油量的同時，可以向支承主軸2的軸承4、 4…供給潤滑油。該潤滑油供 給裝置8與上述控制部7電連接，向控制部7發(fā)送關(guān)于潤滑油的供給油 量和供給時間的信號。而且，在工作機械1的主軸2和/或主軸2附近，設(shè)置有用于測定各 軸承4的溫度的軸承溫度傳感器11、用于測定殼體2的溫度的機體溫度 傳感器12和用于測定周圍(主軸2所設(shè)置的環(huán)境)的溫度的周圍溫度傳 感器13等各種溫度傳感器，還設(shè)置有可以檢測主軸2的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速檢測 傳感器14。并且這些各傳感器與上述控制部7電連接，向控制部7發(fā)送 關(guān)于軸承溫度、機體溫度、周圍溫度和主軸2的轉(zhuǎn)速的信號。另一方面，控制部7具有轉(zhuǎn)換部21，其用于將根據(jù)從各傳感器接 收到的信號將潤滑油供給量、供給時間、軸承溫度、機體溫度、周圍溫 度和主軸2的轉(zhuǎn)速等進行數(shù)值化處理；存儲部22，其將由該轉(zhuǎn)換部21進 行了數(shù)值化處理后的數(shù)值作為時序數(shù)據(jù)進行存儲；運算部23，其用于使 用時序數(shù)據(jù)來計算啟動主軸2時向軸承4、 4…內(nèi)供給的殘留潤滑油量； 動作控制部24，其用于通過該運算部23的運算結(jié)果，來確定向軸承4、 4…內(nèi)供給的潤滑油量、主軸2的轉(zhuǎn)速和主軸2的旋轉(zhuǎn)時間；以及驅(qū)動控 制部25，其按照由該動作控制部24所確定的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)時間，使主 軸2的驅(qū)動部工作(向驅(qū)動部發(fā)送旋轉(zhuǎn)指令等)。此處說明運算部23對軸承4內(nèi)的殘留潤滑油量的計算方法。首先，僅考慮供給軸承4的潤滑油量(潤滑油供給量)與殘留在軸 承4上的潤滑油量的關(guān)系。向軸承4供給潤滑油時，并非所有潤滑油都 殘留在軸承4上，而是有根據(jù)主軸2的結(jié)構(gòu)、主軸2的種類等所確定的 比例的潤滑油量殘留在軸承4上，剩下的部分從排放管、主軸2上的旋 轉(zhuǎn)部和固定部之間的間隙排出到外部。而且，當(dāng)每單位時間的潤滑油供 給量為恒定時，每單位時間的殘留潤滑油量也為恒定。因此，當(dāng)前的殘 留潤滑袖量為對迄今為止的殘留潤滑油量進行了合計的數(shù)值。接下來， 如果考慮主軸2旋轉(zhuǎn)的情況，則由于主軸2的旋轉(zhuǎn)所致的離心力、伴隨 壓力變化而產(chǎn)生的氣流變化等，即使提供的潤滑油量恒定，殘留于軸承4 內(nèi)的潤滑油量也會變化。于是，利用考慮了上述每單位時間內(nèi)的轉(zhuǎn)速變
化的系數(shù)，對根據(jù)該單位時間的供給潤滑油量所計算出的每單位時間的 殘留潤滑油量進行校正并合計，從而可以獲得也一并考慮了主軸2的旋 轉(zhuǎn)后的當(dāng)前的殘留潤滑油量。進而，考慮各部分的溫度與殘留潤滑油量的關(guān)系。潤滑油具有由于溫度變化而其粘度也變化的特性。于是，如果考慮到軸承4的溫度(軸 承溫度)的影響，則在主軸2以高速旋轉(zhuǎn)的情況下，軸承4的溫度上升 而軸承4內(nèi)的潤滑油的粘度降低。如果潤滑油的粘度降低，則容易排出 到外部，因而軸承4內(nèi)的殘留潤滑油量會減少。另一方面，當(dāng)主軸2停 止或者以低速旋轉(zhuǎn)的情況下，軸承溫度成為接近機體溫度、周圍溫度的 值。而且，在機體溫度和周圍溫度較低的情況下，潤滑油的粘度上升， 殘留潤滑油量會增加。進而再考慮機體溫度和周圍溫度的影響。潤滑油 由安裝在機器上的潤滑油供給裝置8供給，并通過安裝在主軸2附近的 配管和主軸2的殼體內(nèi)的路徑而供給軸承4、 4…，因而受到供給到軸承 4、 4…內(nèi)之前的路徑和配管的溫度即機體溫度和周圍溫度的影響。除此 之外，由潤滑油供給裝置8供給之前的潤滑油的粘度(受到周圍溫度等 影響)也會影響到殘留潤滑油量。因此，根據(jù)軸承溫度、機體溫度和周 圍溫度，來進一步校正根據(jù)潤滑油供給量和主軸2的轉(zhuǎn)速而計算出的上 述殘留潤滑油量，從而可以計算出更為準(zhǔn)確地殘留潤滑油量。下面以圖2為基礎(chǔ)說明上述那樣的工作機械1中的主軸2的啟動動 作。圖2是表示啟動主軸2時進行控制的流程圖。在啟動主軸2時，工作機械1以存儲在存儲部22中的前次運轉(zhuǎn)的時 序數(shù)據(jù)(即潤滑油供給量、供給時間、軸承溫度、機體溫度、周圍溫度 和主軸2的轉(zhuǎn)速)為基礎(chǔ)，利用運算部23計算當(dāng)前(啟動時)的軸承4、 4…內(nèi)的殘留潤滑油量，將該算出值存儲在存儲部22中(Sl)。接著，工 作機械1利用各傳感器11、 12、 13來檢測當(dāng)前的軸承4、 4…的軸承溫度、 機體溫度、周圍溫度，并且判斷所檢測出的軸承溫度、機體溫度、周圍 溫度和在S1中計算出的殘留潤滑油量以及從計算出上述殘留潤滑油量的 時刻到當(dāng)前為止的經(jīng)過時間，是否分別滿足預(yù)定閾值(S2)。并且，當(dāng)S2 中的判定結(jié)果是判斷為全都滿足的情況下，視為無需進行后述的暖機運
轉(zhuǎn)，根據(jù)所檢測出的軸承溫度、機體溫度、周圍溫度和在S1中計算出的殘留潤滑油量，確定潤滑油供給量(S3)，并供給到軸承4、 4…內(nèi)，之后 以用于進行加工的使用轉(zhuǎn)速使主軸2旋轉(zhuǎn)(S7)，從而開始加工。另一方面，如果S2中判斷結(jié)果為一個閾值都不滿足的情況下，視為 需要暖機運轉(zhuǎn)，根據(jù)所檢測出的軸承溫度、機體溫度、周圍溫度和在S1 中計算出的殘留潤滑油量，來確定最適于該主軸2的暖機運轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)程 序(即不會損傷軸承等且耗費時間最小的主軸2的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)時間)和 潤滑油供給量(S4)。然后將在S4中確定的量的潤滑油向軸承4、 4…內(nèi) 供給，并且使用在S4中確定的運轉(zhuǎn)程序進行主軸2的暖機運轉(zhuǎn)(S5)， 之后暫時停止主軸2的旋轉(zhuǎn)(S6)。然后，再以使用轉(zhuǎn)速使主軸2旋轉(zhuǎn)(S7)， 從而開始加工。工作機械1如以上那樣進行主軸2的啟動工作。并且，在主軸2的旋轉(zhuǎn)中，利用各傳感器ll、 12、 13、 14等將軸承 溫度、機體溫度、周圍溫度、主軸2的轉(zhuǎn)速、潤滑油供給量和供給時間 作為時序數(shù)據(jù)按時序檢測出來，并存儲在存儲部22中，而且當(dāng)結(jié)束加工 時，向主軸2的驅(qū)動部發(fā)出旋轉(zhuǎn)停止指令，并且也停止對上述時序數(shù)據(jù) 的存儲。此處根據(jù)圖3說明是否需要暖機運轉(zhuǎn)。圖3 (a)是表示低速旋轉(zhuǎn)之 后(殘留潤滑油量較多的狀態(tài))啟動主軸2時的機體溫度的溫度上升量 (單位是'C)與時間(單位是min)的關(guān)系的圖；圖3 (b)是表示高速 旋轉(zhuǎn)之后(殘留潤滑油量較少的狀態(tài))啟動主軸2時的機體溫度的溫度 上升量與時間的關(guān)系的圖。如圖3 (a)所示，在低速旋轉(zhuǎn)后的啟動中，由于殘留潤滑油量較多， 所以啟動后達(dá)到機體溫度飽和為止會耗費時間。因此，在啟動主軸之前 需要用于穩(wěn)定主軸的溫度平衡和使軸承的潤滑狀態(tài)良好的暖機運轉(zhuǎn)。另 一方面，在高速旋轉(zhuǎn)后的啟動中，由于殘留潤滑油量適當(dāng)，所以如圖3 (b)所示，在啟動后主軸溫度平衡迅速變的穩(wěn)定，則無需進行暖機運轉(zhuǎn)。 這樣，根據(jù)啟動前主軸2如何進行運轉(zhuǎn)來判斷是否需要暖機運轉(zhuǎn)。于是， 本實施方式的工作機械1以存儲在存儲部22中的前次的運轉(zhuǎn)時的時序數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，來準(zhǔn)確判斷是否需要上述那樣的暖機運轉(zhuǎn)。根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的工作機械1，在啟動主軸2時，以存儲在存儲部22中的前次運轉(zhuǎn)時的時序數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來計算殘留潤滑油量，并且利用 該殘留潤滑油量、所檢測出的軸承溫度、機體溫度和周圍溫度來判斷是 否需要暖機運轉(zhuǎn)。因此能準(zhǔn)確判斷是否需要暖機運轉(zhuǎn)，不會在加工前白 白地進行暖機運轉(zhuǎn)而導(dǎo)致加工效率惡化，從而能夠進行高效的加工。并且，在進行暖機運轉(zhuǎn)時，根據(jù)計算出的殘留潤滑油量、檢測出的 軸承溫度、機體溫度和周圍溫度，來確定最適于該主軸的運轉(zhuǎn)程序(特 別是主軸的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)時間)與潤滑油供給量，根據(jù)所確定的運轉(zhuǎn)程序 來實施暖機運轉(zhuǎn)，并且向軸承內(nèi)供給潤滑油。即，由于是以多個要素為 基礎(chǔ)來確定運轉(zhuǎn)程序和潤滑油供給量的結(jié)構(gòu)，所以能可靠地確定確實最 佳的運轉(zhuǎn)程序和潤滑油供給量，并能以所確定的最佳運轉(zhuǎn)程序進行暖機 運轉(zhuǎn)，并且提供潤滑油，因而可以使軸承內(nèi)形成良好的潤滑狀態(tài)，還不 會白白地進行長時間暖機運轉(zhuǎn)，或是由于不適當(dāng)?shù)呐瘷C運轉(zhuǎn)而發(fā)生損傷 軸承的狀況。因此，能實現(xiàn)加工效率的提高、工作機械的耐用性的改善、 加工精度的提高等效果。而且本發(fā)明的工作機械的結(jié)構(gòu)不限于上述實施方式所述情況，可以 在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)根據(jù)需要適當(dāng)改變工作機械的控制部、是 否需要暖機運轉(zhuǎn)的判斷的結(jié)構(gòu)、啟動工作的控制等。例如，在上述實施方式中，可采取根據(jù)軸承溫度、機體溫度、周圍 溫度和殘留潤滑油量來判斷是否需要暖機運轉(zhuǎn)，或確定作為暖機運轉(zhuǎn)的 運轉(zhuǎn)程序的結(jié)構(gòu)，但也不必將上述全部都用作判斷要素，也可以利用其 中某個來進行是否需要暖機運轉(zhuǎn)的判斷和運轉(zhuǎn)程序的確定。而且在計算殘留潤滑油量時，也不必使用存儲在存儲部中的時序數(shù) 據(jù)中的所有要素計算殘留潤滑油量，也可以構(gòu)成為根據(jù)其中某個要素來 計算殘留潤滑油量。此外，在上述實施方式中，僅在主軸啟動時進行是否需要暖機運轉(zhuǎn)的 判斷，但也可以構(gòu)成為在加工工作中改變主軸的使用轉(zhuǎn)速的情況下(例如 提升使用轉(zhuǎn)速的情況下)，也進行上述那樣的是否需要暖機運轉(zhuǎn)的判斷。
權(quán)利要求
1.一種工作機械，該工作機械利用軸承來可旋轉(zhuǎn)地支承主軸，能夠向上述軸承內(nèi)供給潤滑油，并且該工作機械具有控制部，該控制部對上述主軸的旋轉(zhuǎn)動作和向上述軸承內(nèi)供給潤滑油的供給動作進行控制，其特征在于，上述控制部將向上述軸承內(nèi)供給潤滑油的供給量和上述主軸的轉(zhuǎn)速作為時序數(shù)據(jù)存儲在存儲單元中，當(dāng)啟動上述主軸時，使用存儲在上述存儲單元中的時序數(shù)據(jù)來計算上述軸承內(nèi)的殘留潤滑油量，并且根據(jù)該殘留潤滑油量來判斷是否需要暖機運轉(zhuǎn)，按照該判斷結(jié)果來控制上述主軸啟動時的轉(zhuǎn)速。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作機械，其特征在于，控制部除了潤滑 油的供給量和主軸的轉(zhuǎn)速之外，還將作為軸承的溫度的軸承溫度、作為 主軸機體的溫度的機體溫度以及作為主軸所設(shè)置的環(huán)境的溫度的周圍溫 度中的至少一個，作為時序數(shù)據(jù)進行存儲，并用于計算殘留潤滑油量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工作機械，其特征在于，控制部根據(jù) 計算出的殘留潤滑油量來控制主軸啟動時對軸承內(nèi)供給潤滑油的供給 量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種工作機械，該工作機械可以進行與主軸狀態(tài)對應(yīng)的適當(dāng)?shù)呐瘷C運轉(zhuǎn)，不會白白地增加加工前的暖機運轉(zhuǎn)時間，而且不會由于暖機運轉(zhuǎn)而損傷軸承。控制部(7)將向軸承(4、4…)內(nèi)供給潤滑油的供給量和主軸(2)的轉(zhuǎn)速作為時序數(shù)據(jù)存儲在存儲部(22)中，當(dāng)啟動主軸(2)時，使用存儲在存儲部(22)中的時序數(shù)據(jù)來計算軸承(4、4…)內(nèi)的殘留潤滑油量，并且根據(jù)該殘留潤滑油量來判斷是否需要暖機運轉(zhuǎn)，按照該判斷結(jié)果來控制主軸(2)啟動時的轉(zhuǎn)速。因而可以準(zhǔn)確地判斷是否需要暖機運轉(zhuǎn)，不會盡管不需要的也在加工前白白地進行暖機運轉(zhuǎn)而導(dǎo)致加工效率惡化，從而能夠進行高效的加工。
文檔編號F16C25/08GK101158372SQ20071016235
公開日2008年4月9日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月5日
發(fā)明者矢野原直充 申請人:大隈株式會社