(57)【要約】【課題】移動体の減速時に生じる回生電力を主軸台の冷却に有効利用できるようになるとともに、その回生電力により冷却装置に供給される電力を削減できる工作機械を提供する。【解決手段】刃物台１の減速時には、サーボモータ２，３に生じた回生電力が制御装置４に流れ、制御装置４に接続された放熱抵抗５で回生電力が熱に変換される。放熱抵抗５の放熱は吸収式冷凍機６の再生器６ａに回収され、主軸冷却ユニット７の冷却媒体を蒸発器６ｃで冷却する。冷却媒体は、ポンプ７ａにより主軸用モータ８の近傍で主軸台９に配設された冷却管を流れ、主軸を冷却させる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータで移動体を駆動し、減速時に該駆動モータが発電機として動作するために発生する回生電力を放熱する放熱抵抗と、主軸台近傍に冷却液を循環する冷却液循環装置とを備える工作機械にあって、
該放熱抵抗の放熱する熱エネルギーを冷媒の蒸発に利用する熱吸収式冷凍機を備え、該熱吸収式冷凍機により該冷却液循環装置の冷却液を冷却することを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動モータで移動体を駆動し、減速時に該駆動モータが発電機として動作するために発生する回生電力を放熱する放熱抵抗と、主軸台近傍に冷却液を循環する冷却装置とを備える工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
旋盤等の工作機械は、主軸に把持した被加工物や刃物台が加工熱により発熱して加工精度が低下することを避けるため、または、主軸等の回転軸を高速化するに伴い回転軸及び回転軸を支持する軸受の焼損を避けるため等の理由から、冷却器で冷却させた油又は水などの冷却液又は冷却媒体を主軸や回転軸、軸受の周りに循環させる冷却装置を工作機械に取り付けることによって各部を冷却させて、加工精度の低下や焼損を防いでいる。
また、刃物台を支持した移動体は駆動モータに電流を通電して移動させるので、減速時又は停止時には移動体の慣性力を、駆動モータを用いて吸収して制動させている。この時、駆動モータは発電機として機能して電力が発生する。この制動により駆動モータに発電される電力は、回生電力又は回生エネルギーと言われている。そして、この回生電力は、駆動モータの電力供給回路内に設けた放熱抵抗器において熱に変換され、大気中に放熱されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３０７３０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、工作機械から得られる回生電力は大電力では無いながらも、熱エネルギーとして大気中に放熱するために、エネルギーの無駄を生じさせているばかりでなく、放熱により工作機械周囲の温度上昇となり、冷却装置への余剰な負荷にもなっている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、従来は空気中に放熱された回生電力を主軸台の冷却に有効利用できるようになるとともに、その回生電力により冷却装置に供給される電力を削減させることができる工作機械を提供することを目的とする。
つまり、請求項１に係る本発明の構成は、駆動モータで移動体を駆動し、減速時に該駆動モータが発電機として動作するために発生する回生電力を放熱する放熱抵抗と、主軸台近傍に冷却液を循環する冷却液循環装置とを備える工作機械にあって、
該放熱抵抗の放熱する熱エネルギーを冷媒の蒸発に利用する熱吸収式冷凍機を備え、該熱吸収式冷凍機により該冷却液循環装置の冷却液を冷却することを特徴とする工作機械である。
これにより、従来は空気中に放熱された回生電力を主軸台の冷却として有効に利用できるようになるとともに、その回生電力により冷却装置に供給される電力を削減させることができた。
ここで、熱吸収式冷凍機としては、アンモニア水溶液を吸収溶液として、熱源によりアンモニア水溶液をアンモニアガスと水に分離し、その後アンモニアガスは液化して水素による化学反応で再度ガス化する際に、周囲から熱を奪う気化熱原理を利用して冷却を行うものが知られているが、他の吸収溶液として、例えば吸収剤に硝酸リチウム、冷媒をアンモニアとした場合など種類を限定するものではなく、回生電力の放熱を熱源とし、冷却液循環装置の冷却液を冷却できる吸収式冷凍機であればよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る工作機械の実施した形態について図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る冷却補助機能を有した工作機械を示す概略図である。
工作機械の機台に据え付けられる刃物台１には、機台を移動する軸位置を調整するサーボモータ２，３が備えられている。各サーボモータ２，３には、三相交流から直流電流に変換する電源ユニット４ａを介してＢＬモータドライブユニット４ｂを経由して外部電源が供給され、刃物台１は機台の任意の位置まで駆動される。制御装置４は、図示しない入力手段、記憶手段、演算手段などを備えたいわゆる数値制御装置であり、入力又は記憶されたプログラムなどに基づいてＢＬモータドライブユニット４ｂを制御するものである。
また、電源ユニット４ａ及びＢＬモータドライブユニット４ｂを備えた制御装置４には、放熱抵抗５が接続されているので、刃物台１の減速時には、運動エネルギーをサーボモータ２，３で吸収して制動がかかり、逆にモータが発電機として動作するために発生する回生電力が、制御装置４を介して放熱抵抗５で熱に変換される。
６は吸収式冷凍機であって、放熱抵抗５の放熱により再生器６ａでアンモニア水溶液がアンモニアガスと水に分離され、放熱抵抗５の放熱する熱エネルギーを冷媒であるアンモニアの蒸発に利用されている。吸収式冷凍機６でのアンモニアガス及び水に溶液したアンモニアは、連結された再生器６ａ・凝縮器６ｂ・蒸発器６ｃ・吸収器６ｄの順に循環される。再生器６ａで分離したアンモニアガスは凝縮器６ｂで冷却されて液化される。次の蒸発器６ｃでは、水素による化学反応で再度ガス化する際に、周囲から熱を奪う気化熱原理を利用して主軸冷却ユニット７から熱交換管で引き込まれた冷却媒体に冷却を行う。蒸発器６ｃを出たアンモニアガスは吸収器６ｄで希アンモニア水溶液に吸収されて濃アンモニア水溶液として再生器６ａに循環されていく。なお、アンモニア水溶液としては吸収器６ｄと再生器６ａとの間を矢印６ｅのように循環されている。
冷却液循環装置である主軸冷却ユニット７に蓄積された冷却媒体は、ポンプ７ａにより主軸用モータ８の近傍で主軸台９に配設された冷却管を流れ、主軸を冷却させることができる。そして、主軸冷却ユニット７に蓄積された冷却媒体は、吸収式冷凍機６の蒸発器６ｃに延設された熱交換管７ｂの中をポンプ７ｃにより循環されて冷却される。
【０００７】
以上のように構成された工作機械の作用を説明する。
刃物台１の軸位置を調整するサーボモータ２，３には、三相交流から直流電流に変換する電源ユニット４ａを介してＢＬモータドライブユニット４ｂを経由して電源が供給され、刃物台１を駆動する。そして、刃物台１の減速時には、運動エネルギーをサーボモータ２，３で吸収して制動がかかり、逆にモータが発電機として動作するために発生する回生電力が制御装置４に流れ、制御装置４に接続された放熱抵抗５で回生電力が熱に変換される。
吸収式冷凍機６においては、放熱抵抗５の放熱により再生器６ａでアンモニア水溶液がアンモニアガスと水に分離され、分離したアンモニアガスは凝縮器６ｂで液化される。蒸発器６ｃでは、水素による化学反応で再度ガス化する際に、周囲から熱を奪う気化熱原理を利用して主軸冷却ユニット７の冷却媒体に冷却を行う。蒸発器６ｃを出たアンモニアガスは吸収器６ｄで希アンモニア水溶液に吸収されて濃アンモニア水溶液として再生器６ａに循環されていく。
主軸冷却ユニット７の冷却媒体は、ポンプ７ａにより主軸用モータ８の近傍で主軸台９に配設された冷却管を流れ、主軸を冷却させることができる。
【０００８】
また、例えば回生電力を、放熱抵抗を介さずに直接に冷却装置のポンプ駆動電源へ流す手段に比べ、既設の主軸冷却ユニット７を備えた工作機械に、制御装置４及び吸収式冷凍機６を後付けするだけで、主軸冷却ユニット７の冷却対象である主軸用モータ８及び主軸台９への冷却効率を高めることができるので、既設の工作機械まで広く本発明を応用することができる。
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状及び構成を適宜に変更して具体化することも可能である。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の工作機械によれば、従来は空気中に放熱された回生電力を主軸台の冷却に有効利用できるようになるとともに、その回生電力により冷却装置に供給される電力を削減させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工作機械の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・刃物台、２，３・・サーボモータ、４・・制御装置、４ａ・・電源ユニット、４ｂ・・ＢＬモータドライブユニット、５・・放熱抵抗、６・・吸収式冷凍機、６ａ・・再生器、６ｂ・・凝縮器、６ｃ・・蒸発器、６ｄ・・吸収器７・・主軸冷却ユニット、８・・主軸用モータ、９・・主軸台。
【図１】
2004106119.tif 000003