专利名称：工作机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及可旋转地设置有主轴的工作机械。
技术背景通过轴承等可旋转地支承主轴的工作机械(例如专利文献1所述那 样的工作机械)在以往被普遍知晓。而且，在这样的工作机械中，当使 主轴旋转而开始加工、即启动主轴之际，为了使轴承内的润滑状态变得 稳定，或者调整主轴的热平衡，需要在某一特定时间内使主轴以某个转 速旋转、即进行启动运转(下面称为暖机运转)。专利文献l:日本特开2006-7329号公报但是，在以往，无论轴承内的残留润滑油量和轴承温度等这些主轴 状态如何，在何种状况下都实施在预定时间内使主轴以预定速度旋转的 暖机运转(即，作为暖机运转的主轴的旋转工作只被设定了一种模式)。 因此，有时会在加工前白白耗费较长时间进行暖机运转，或者产生由于 暖机运转而损伤轴承的状况。发明内容于是，本发明就是为了解决上述课题而完成的，本发明提供一种工 作机械，该工作机械可以进行与主轴状态对应的适当的暖机运转(有时 不进行暖机运转)，不会白白地增加加工前的暖机运转时间，而且不会由 于暖机运转而损伤轴承。为了达成上述目的，本发明的第一方案所述的发明是一种工作机械， 该工作机械利用轴承来可旋转地支承主轴，能够向上述轴承内供给润滑 油，并且该工作机械具有控制部，该控制部对上述主轴的旋转动作和向 上述轴承内供给润滑油的供给动作进行控制，其特征在于，上述控制部
将向上述轴承内供给润滑油的供给量和上述主轴的转速作为时序数据存 储在存储单元内，当启动上述主轴时，使用存储在上述存储单元中的时 序数据来计算上述轴承内的残留润滑油量，并且根据该残留润滑油量判 断是否需要暖机运转，按照该判断结果来控制上述主轴启动时的转速。根据第一方案所述的发明，本发明第二方案的发明的特征在于，控 制部除了润滑油的供给量和主轴的转速之外，还将作为轴承的温度的轴 承温度、作为主轴机体的温度的机体温度以及作为主轴所设置的环境的 温度的周围温度中的至少一个，作为时序数据进行存储，并用于计算残 留润滑油量。根据第一方案或者第二方案的发明，本发明第三方案的发明的特征 在于，控制部根据计算出的残留润滑油量来控制主轴启动时对轴承内供 给润滑油的供给量。而且，本发明中所谓的"启动主轴"，除了表示"伴随加工开始而使 主轴开始旋转"的意思之外，还包含"在加工过程中改变主轴的转速时， 以新的转速使主轴开始旋转"的意思。根据本发明，控制部将向轴承内供给润滑油的供给量和主轴的转速 作为时序数据存储在存储单元中，当启动主轴时，使用存储在存储单元 中的时序数据来计算轴承内的残留润滑油量，并且根据该残留润滑油量 来判断是否需要暖机运转，按照该判断结果来控制主轴启动时的转速。 即，如果基于计算出的残留润滑油量的判断结果是判断为无需进行暖机运转时，以用于进行加工的使用转速使主轴旋转；另一方面，如果判断 为需要进行暖机运转时，则以用于进行暖机运转的转速使主轴旋转。因 此，能够准确地判断是否需要暖机运转，不会尽管不需要也在加工前白 白地进行暖机运转而导致加工效率恶化，从而能进行高效的加工。而且， 在控制启动时的转速之际，根据轴承内的残留润滑油量来控制主轴的转 速，因而可以避免由于暖机运转而发生损伤轴承的状况，能够改善工作 机械的耐用性和提高加工精度等。而且，根据本发明第二方案，除了向轴承内供给润滑油的供给量和 主轴的转速之外，控制部还将作为轴承的温度的轴承温度、作为主轴机
体的温度的机体温度以及作为主轴所设置的环境的温度的周围温度中的 至少一个，作为时序数据进行存储，并用于计算残留润滑油量。即，由 于以更多的要素为基础计算残留润滑油量，所以可以更加适于根据残留 润滑油量来控制主轴的转速。因此，能够进一步改善加工效率、工作机 械的耐用性、加工精度等。除此之外，根据本发明第三方案，控制部根据计算出的残留润滑油 量来控制主轴启动时对轴承内供给润滑油的供给量。因此可以使主轴启 动时轴承内的润滑状态处于良好状态，还能更进一步改善加工效率、工 作机械的耐用性、加工精度等。
图1是表示工作机械的暖机运转的控制机构的说明图。 图2是表示关于启动主轴时进行的控制的流程图。图3 (a)是表示低速旋转之后启动主轴时的机体温度的温度上升量 与时间的关系的图；(b)是表示高速旋转之后启动主轴时的机体温度的 温度上升量与时间的关系的图。符号说明1:工作机械；2:主轴；3:壳体；4:轴承；7:控制部；8:润滑 油供给装置；11:轴承温度传感器；12:机体温度传感器；13:周围温 度传感器；14:转速检测传感器；21:转换部；22:存储部；23:运算 部；24:动作控制部；25:驱动控制部。
具体实施方式
下面根据
作为本发明一个实施方式的工作机械。 图1是表示工作机械1的暖机运转的控制机构的说明图。工作机械1具有利用多个轴承4、 4…可旋转地轴支承在壳体3上的 主轴2，通过由定子5和转子6构成的驱动部来对主轴2进行旋转驱动。 而且工作机械1具有控制部7，该控制部7通过对上述驱动部的动作进行 控制等来控制主轴2的旋转动作。进而，通过润滑油供给装置8在调整
油量的同时，可以向支承主轴2的轴承4、 4…供给润滑油。该润滑油供 给装置8与上述控制部7电连接，向控制部7发送关于润滑油的供给油 量和供给时间的信号。而且，在工作机械1的主轴2和/或主轴2附近，设置有用于测定各 轴承4的温度的轴承温度传感器11、用于测定壳体2的温度的机体温度 传感器12和用于测定周围(主轴2所设置的环境)的温度的周围温度传 感器13等各种温度传感器，还设置有可以检测主轴2的转速的转速检测 传感器14。并且这些各传感器与上述控制部7电连接，向控制部7发送 关于轴承温度、机体温度、周围温度和主轴2的转速的信号。另一方面，控制部7具有转换部21，其用于将根据从各传感器接 收到的信号将润滑油供给量、供给时间、轴承温度、机体温度、周围温 度和主轴2的转速等进行数值化处理；存储部22，其将由该转换部21进 行了数值化处理后的数值作为时序数据进行存储；运算部23，其用于使 用时序数据来计算启动主轴2时向轴承4、 4…内供给的残留润滑油量； 动作控制部24，其用于通过该运算部23的运算结果，来确定向轴承4、 4…内供给的润滑油量、主轴2的转速和主轴2的旋转时间；以及驱动控 制部25，其按照由该动作控制部24所确定的旋转速度和旋转时间，使主 轴2的驱动部工作(向驱动部发送旋转指令等)。此处说明运算部23对轴承4内的残留润滑油量的计算方法。首先，仅考虑供给轴承4的润滑油量(润滑油供给量)与残留在轴 承4上的润滑油量的关系。向轴承4供给润滑油时，并非所有润滑油都 残留在轴承4上，而是有根据主轴2的结构、主轴2的种类等所确定的 比例的润滑油量残留在轴承4上，剩下的部分从排放管、主轴2上的旋 转部和固定部之间的间隙排出到外部。而且，当每单位时间的润滑油供 给量为恒定时，每单位时间的残留润滑油量也为恒定。因此，当前的残 留润滑袖量为对迄今为止的残留润滑油量进行了合计的数值。接下来， 如果考虑主轴2旋转的情况，则由于主轴2的旋转所致的离心力、伴随 压力变化而产生的气流变化等，即使提供的润滑油量恒定，残留于轴承4 内的润滑油量也会变化。于是，利用考虑了上述每单位时间内的转速变
化的系数，对根据该单位时间的供给润滑油量所计算出的每单位时间的 残留润滑油量进行校正并合计，从而可以获得也一并考虑了主轴2的旋 转后的当前的残留润滑油量。进而，考虑各部分的温度与残留润滑油量的关系。润滑油具有由于温度变化而其粘度也变化的特性。于是，如果考虑到轴承4的温度(轴 承温度)的影响，则在主轴2以高速旋转的情况下，轴承4的温度上升 而轴承4内的润滑油的粘度降低。如果润滑油的粘度降低，则容易排出 到外部，因而轴承4内的残留润滑油量会减少。另一方面，当主轴2停 止或者以低速旋转的情况下，轴承温度成为接近机体温度、周围温度的 值。而且，在机体温度和周围温度较低的情况下，润滑油的粘度上升， 残留润滑油量会增加。进而再考虑机体温度和周围温度的影响。润滑油 由安装在机器上的润滑油供给装置8供给，并通过安装在主轴2附近的 配管和主轴2的壳体内的路径而供给轴承4、 4…，因而受到供给到轴承 4、 4…内之前的路径和配管的温度即机体温度和周围温度的影响。除此 之外，由润滑油供给装置8供给之前的润滑油的粘度(受到周围温度等 影响)也会影响到残留润滑油量。因此，根据轴承温度、机体温度和周 围温度，来进一步校正根据润滑油供给量和主轴2的转速而计算出的上 述残留润滑油量，从而可以计算出更为准确地残留润滑油量。下面以图2为基础说明上述那样的工作机械1中的主轴2的启动动 作。图2是表示启动主轴2时进行控制的流程图。在启动主轴2时，工作机械1以存储在存储部22中的前次运转的时 序数据(即润滑油供给量、供给时间、轴承温度、机体温度、周围温度 和主轴2的转速)为基础，利用运算部23计算当前(启动时)的轴承4、 4…内的残留润滑油量，将该算出值存储在存储部22中(Sl)。接着，工 作机械1利用各传感器11、 12、 13来检测当前的轴承4、 4…的轴承温度、 机体温度、周围温度，并且判断所检测出的轴承温度、机体温度、周围 温度和在S1中计算出的残留润滑油量以及从计算出上述残留润滑油量的 时刻到当前为止的经过时间，是否分别满足预定阈值(S2)。并且，当S2 中的判定结果是判断为全都满足的情况下，视为无需进行后述的暖机运
转，根据所检测出的轴承温度、机体温度、周围温度和在S1中计算出的残留润滑油量，确定润滑油供给量(S3)，并供给到轴承4、 4…内，之后 以用于进行加工的使用转速使主轴2旋转(S7)，从而开始加工。另一方面，如果S2中判断结果为一个阈值都不满足的情况下，视为 需要暖机运转，根据所检测出的轴承温度、机体温度、周围温度和在S1 中计算出的残留润滑油量，来确定最适于该主轴2的暖机运转的运转程 序(即不会损伤轴承等且耗费时间最小的主轴2的转速和旋转时间)和 润滑油供给量(S4)。然后将在S4中确定的量的润滑油向轴承4、 4…内 供给，并且使用在S4中确定的运转程序进行主轴2的暖机运转(S5)， 之后暂时停止主轴2的旋转(S6)。然后，再以使用转速使主轴2旋转(S7)， 从而开始加工。工作机械1如以上那样进行主轴2的启动工作。并且，在主轴2的旋转中，利用各传感器ll、 12、 13、 14等将轴承 温度、机体温度、周围温度、主轴2的转速、润滑油供给量和供给时间 作为时序数据按时序检测出来，并存储在存储部22中，而且当结束加工 时，向主轴2的驱动部发出旋转停止指令，并且也停止对上述时序数据 的存储。此处根据图3说明是否需要暖机运转。图3 (a)是表示低速旋转之 后(残留润滑油量较多的状态)启动主轴2时的机体温度的温度上升量 (单位是'C)与时间(单位是min)的关系的图；图3 (b)是表示高速 旋转之后(残留润滑油量较少的状态)启动主轴2时的机体温度的温度 上升量与时间的关系的图。如图3 (a)所示，在低速旋转后的启动中，由于残留润滑油量较多， 所以启动后达到机体温度饱和为止会耗费时间。因此，在启动主轴之前 需要用于稳定主轴的温度平衡和使轴承的润滑状态良好的暖机运转。另 一方面，在高速旋转后的启动中，由于残留润滑油量适当，所以如图3 (b)所示，在启动后主轴温度平衡迅速变的稳定，则无需进行暖机运转。 这样，根据启动前主轴2如何进行运转来判断是否需要暖机运转。于是， 本实施方式的工作机械1以存储在存储部22中的前次的运转时的时序数据为基础，来准确判断是否需要上述那样的暖机运转。根据具有上述结构的工作机械1，在启动主轴2时，以存储在存储部22中的前次运转时的时序数据为基础来计算残留润滑油量，并且利用 该残留润滑油量、所检测出的轴承温度、机体温度和周围温度来判断是 否需要暖机运转。因此能准确判断是否需要暖机运转，不会在加工前白 白地进行暖机运转而导致加工效率恶化，从而能够进行高效的加工。并且，在进行暖机运转时，根据计算出的残留润滑油量、检测出的 轴承温度、机体温度和周围温度，来确定最适于该主轴的运转程序(特 别是主轴的转速和旋转时间)与润滑油供给量，根据所确定的运转程序 来实施暖机运转，并且向轴承内供给润滑油。即，由于是以多个要素为 基础来确定运转程序和润滑油供给量的结构，所以能可靠地确定确实最 佳的运转程序和润滑油供给量，并能以所确定的最佳运转程序进行暖机 运转，并且提供润滑油，因而可以使轴承内形成良好的润滑状态，还不 会白白地进行长时间暖机运转，或是由于不适当的暖机运转而发生损伤 轴承的状况。因此，能实现加工效率的提高、工作机械的耐用性的改善、 加工精度的提高等效果。而且本发明的工作机械的结构不限于上述实施方式所述情况，可以 在不脱离本发明主旨的范围内根据需要适当改变工作机械的控制部、是 否需要暖机运转的判断的结构、启动工作的控制等。例如，在上述实施方式中，可采取根据轴承温度、机体温度、周围 温度和残留润滑油量来判断是否需要暖机运转，或确定作为暖机运转的 运转程序的结构，但也不必将上述全部都用作判断要素，也可以利用其 中某个来进行是否需要暖机运转的判断和运转程序的确定。而且在计算残留润滑油量时，也不必使用存储在存储部中的时序数 据中的所有要素计算残留润滑油量，也可以构成为根据其中某个要素来 计算残留润滑油量。此外，在上述实施方式中，仅在主轴启动时进行是否需要暖机运转的 判断，但也可以构成为在加工工作中改变主轴的使用转速的情况下(例如 提升使用转速的情况下)，也进行上述那样的是否需要暖机运转的判断。
权利要求
1.一种工作机械，该工作机械利用轴承来可旋转地支承主轴，能够向上述轴承内供给润滑油，并且该工作机械具有控制部，该控制部对上述主轴的旋转动作和向上述轴承内供给润滑油的供给动作进行控制，其特征在于，上述控制部将向上述轴承内供给润滑油的供给量和上述主轴的转速作为时序数据存储在存储单元中，当启动上述主轴时，使用存储在上述存储单元中的时序数据来计算上述轴承内的残留润滑油量，并且根据该残留润滑油量来判断是否需要暖机运转，按照该判断结果来控制上述主轴启动时的转速。
2. 根据权利要求1所述的工作机械，其特征在于，控制部除了润滑 油的供给量和主轴的转速之外，还将作为轴承的温度的轴承温度、作为 主轴机体的温度的机体温度以及作为主轴所设置的环境的温度的周围温 度中的至少一个，作为时序数据进行存储，并用于计算残留润滑油量。
3. 根据权利要求1或2所述的工作机械，其特征在于，控制部根据 计算出的残留润滑油量来控制主轴启动时对轴承内供给润滑油的供给 量。
全文摘要
本发明提供一种工作机械，该工作机械可以进行与主轴状态对应的适当的暖机运转，不会白白地增加加工前的暖机运转时间，而且不会由于暖机运转而损伤轴承。控制部(7)将向轴承(4、4…)内供给润滑油的供给量和主轴(2)的转速作为时序数据存储在存储部(22)中，当启动主轴(2)时，使用存储在存储部(22)中的时序数据来计算轴承(4、4…)内的残留润滑油量，并且根据该残留润滑油量来判断是否需要暖机运转，按照该判断结果来控制主轴(2)启动时的转速。因而可以准确地判断是否需要暖机运转，不会尽管不需要的也在加工前白白地进行暖机运转而导致加工效率恶化，从而能够进行高效的加工。
文档编号F16C25/08GK101158372SQ20071016235
公开日2008年4月9日 申请日期2007年9月29日 优先权日2006年10月5日
发明者矢野原直充 申请人:大隈株式会社