JP5363950B2 - Hydraulic supply device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydraulic feeding device of a high-precision processing machine which can pressure-feed a pressurized oil which is fed to a hydrostatic bearing or the like for performing high-accuracy machining without generating pulsation at the pressurized oil. <P>SOLUTION: This hydraulic feeding device comprises a compressor (first compressed-air feeder) 30, a pressure-increasing valve (booster cylinder) 31 which boosts the pressure of the compressed air obtained at the compressor 30, a receiver tank (second compressed-air feeder) 32 which stores the compressed air obtained at the pressure-increasing valve 31 into the feeding device as second compressed air, an accumulator 33 which converts the compressed air obtained at the receiver tank 32 into an oil pressure and absorbs a pressure variation of the oil pressure, and a pressurized-oil tank 35 which collects a hydraulic fluid used in the hydrostatic bearing. The hydraulic feeding device also prevents or reduces the pulsation and the variation of the oil pressure. The hydraulic feeding device further comprises an oil temperature adjustment unit for stabilizing a temperature of hot water and stably feeds the pressurized oil in terms of oil temperatures. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、油圧供給装置に係り、より一層詳細には、精密加工機に使用される案内面や軸受での使用に適した、圧油の脈動を防止する油圧供給装置に関する。
The present invention relates to a hydraulic pressure supply device, and more particularly to a hydraulic pressure supply device that is suitable for use on a guide surface and a bearing used in a precision processing machine and prevents pulsation of pressure oil.

従来、工作機械のテーブルの静圧案内面または静圧主軸等に用いられる油圧供給装置は、例えば、下記の発明が公開され、公知となっている。
（１）図６は、工作機械のテーブルの静圧案内面に用いられる従来の油圧供給装置を示している。この装置は、油圧供給装置から静圧隙間へ供給する油（静圧油）の流量を制御することにより、静圧隙間内の圧力を制御する圧力制御手段としての工場エア３９と、工場エア３９より発生する第一の空気圧と、第一の空気圧を増幅するブースタ４０と、ブースタ４０より発生する第二の空気圧と、第二の空気圧を貯留するリザーブタンク４１と、リザーブタンク４１から流出する第二の空気圧を減圧するリリーフ機能付減圧弁４４と、リリーフ機能付減圧弁４４より発生する第三の空気圧が作用する静圧油を貯留する加圧タンク３２と、により構成される。また、静圧油供給装置３１は、上記の構成のもとで、次の作用を行う。すなわち、工場エア３９は、ブースタ４０にて加圧後、リザーブタンク４１、エアフィルタ４２、電磁弁４３を経て、減圧弁４４により０．５±０．００１Ｍｐａに設定される。
この設定圧により、加圧タンク３２の油は、静圧油として圧力スイッチ４５を経て流出し、可変絞り４６（４７，４８）にて流量を調整された後、凹部３、３及び静圧隙間２に供給される。すなわち、ここでは、減圧弁４４による厳密な圧力調整により、静圧油には、圧力変動、脈動が抑制され、テーブル５上の加工物の仕上げ加工面に油圧脈動による加工形状に段差を生じさせないようにし、人手および他の機械による後加工については、必要とされないように工夫されている。（特許文献１）
Conventionally, a hydraulic supply device need use a static guiding surface or electrostatic圧主shaft or the like of a machine tool table, for example, the following inventions are published, it has become known.
(1) FIG. 6 shows a conventional hydraulic pressure supply device used for a static pressure guide surface of a table of a machine tool. This apparatus controls factory air 39 as pressure control means for controlling the pressure in the static pressure gap by controlling the flow rate of oil ( static pressure oil ) supplied from the hydraulic pressure supply device to the static pressure gap, and the factory air 39 The first air pressure generated by the booster 40, the second air pressure generated by the booster 40, the reserve tank 41 storing the second air pressure, and the first air flowing out of the reserve tank 41. The pressure reducing valve 44 with a relief function for reducing the second air pressure and the pressure tank 32 for storing the hydrostatic oil to which the third air pressure generated from the pressure reducing valve 44 with the relief function acts are configured. Moreover, the static pressure oil supply apparatus 31 performs the following operation | movement under said structure. That is, the factory air 39 is pressurized by the booster 40, passes through the reserve tank 41, the air filter 42, and the electromagnetic valve 43, and is set to 0.5 ± 0.001 Mpa by the pressure reducing valve 44.
This set pressure, oil pressure tank 32 flows out through the pressure switcher switch 45 as an electrostatic pressure oil, after the flow rate has been adjusted by the variable stop 46 (47, 48), recesses 3,3 and electrostatic It is supplied to the pressure gap 2. That is, here, due to strict pressure adjustment by the pressure reducing valve 44, pressure fluctuation and pulsation are suppressed in the hydrostatic oil, and no step is generated in the machining shape by hydraulic pulsation on the finished surface of the workpiece on the table 5. Thus, it is devised not to be required for post-processing by manpower and other machines. (Patent Document 1)

（２）図７は、静圧主軸に用いられる油圧供給装置であって、同図に示すように、装置１０に対し油圧ポンプ２１から油通路２３を介して圧力をかけた圧油すなわち油圧を供給する。油の通路２３の途中に逆止弁２５を設け、油通路２３には、油通路３１を介して圧油貯留容器３２を接続する。さらに圧油貯留容器３２のピストン３４にエアシリンダ３６のピストンロッド３９を連結する。このように油圧回路を構成し、ワークの荒加工中においては、油圧ポンプ２１から供給される圧油を主軸装置１０へ供給するとともに圧油貯留容器３２の圧油貯留室３５に貯留する。また、ワークの仕上げ加工時には、油圧ポンプ２１を停止すると、エアシリンダ３６が作動してエア圧によってピストン３４を下方に押圧して、圧油貯留室３５内の圧油を脈動のない状態で油通路３１および分岐油通路２３ａ，２３ｂから、主軸装置１０の静圧軸受機構に供給するように構成している。   (2) FIG. 7 shows a hydraulic pressure supply device used for the hydrostatic main shaft. As shown in FIG. 7, the hydraulic oil, that is, the hydraulic pressure applied to the device 10 from the hydraulic pump 21 via the oil passage 23 is shown. Supply. A check valve 25 is provided in the middle of the oil passage 23, and a pressure oil storage container 32 is connected to the oil passage 23 via an oil passage 31. Further, the piston rod 39 of the air cylinder 36 is connected to the piston 34 of the pressure oil storage container 32. In this way, the hydraulic circuit is configured, and during rough machining of the workpiece, the pressure oil supplied from the hydraulic pump 21 is supplied to the spindle device 10 and stored in the pressure oil storage chamber 35 of the pressure oil storage container 32. When finishing the workpiece, when the hydraulic pump 21 is stopped, the air cylinder 36 is operated to push the piston 34 downward by the air pressure, so that the pressure oil in the pressure oil storage chamber 35 is not pulsated. From the passage 31 and the branch oil passages 23a and 23b, the hydrostatic bearing mechanism of the spindle device 10 is supplied.

ワークの荒加工時には、荒加工の進行に従って前述の油圧ポンプ２１からの圧油は、前記油通路３１を通って圧油貯留容器３２の圧油貯留室３５内へも圧送される。このためピストン３４は、上方に持ち上げられ、さらにピストンロッド３９およびピストン３８は、上方に同期して移動され、圧油貯留室３５の容積が増大し加圧室４０の容積が減少され、圧油貯留容器３２の上端限までピストン３４は、移動し止まる。 ワークの荒加工が終了し、仕上げ加工に移行するときは、前記油圧ポンプ２１の作動を停止すると、エアシリンダ３６内の圧縮空気の圧力によってピストン３８は、ピストンロッド３９とともに下方に押し下げられる。このため、圧油貯留容器３２のピストン３４は、下方に押し下げられ、圧油貯留室３５内に貯留されていた圧油が脈動のない状態で、油通路３１から分岐油通路２３ａ，２３ｂに供給され、供給ポート１９，１９から隙間（ｇ）に供給される。（特許文献２）
During rough machining of the workpiece, the pressure oil from the hydraulic pump 21 is also fed into the pressure oil storage chamber 35 of the pressure oil storage container 32 through the oil passage 31 as the roughing progresses. For this reason, the piston 34 is lifted upward, and the piston rod 39 and the piston 38 are moved synchronously upward, the volume of the pressure oil storage chamber 35 is increased and the volume of the pressurizing chamber 40 is decreased. The piston 34 stops moving to the upper limit of the storage container 32. When the rough machining of the workpiece is finished and the process proceeds to finishing, when the operation of the hydraulic pump 21 is stopped, the piston 38 is pushed down together with the piston rod 39 by the pressure of the compressed air in the air cylinder 36. Therefore, the piston 34 of the pressure oil storage container 32 is pushed downward, and the pressure oil stored in the pressure oil storage chamber 35 is supplied from the oil passage 31 to the branch oil passages 23a and 23b in a state where there is no pulsation. And supplied from the supply ports 19 and 19 to the gap ( g ) . (Patent Document 2)

特開２００２−０９８０４１号公報JP 2002-098041 A 特開２００４−２３０５１０号公報JP 2004-230510 A

上述のように特許文献１に開示される発明においては、油圧ポンプにより直接作動油を直接供給するため、ポンプの脈動がそのまま工作機械のテーブルの静圧案内面に伝わることを避けるため、空気圧を介して、脈動を減衰するように構成していた。そして、アキュムレータ内の上部油面位置を検知した際は、ポンプを低速で運転し、下部油面位置を検知した際は、ポンプを高速で運転しアキュムレータ内の油量を一定になるように制御している。 しかしながら、ポンプを低速域と高速域に切り替える際に例えば、アキュムレータの元圧設定１．３ＭＰａに対し油圧変動は、０．０９ＭＰａの油圧の変動（サージング）が発生し、そのためワークを搭載しているテーブルに微少の変異が生じ、その結果として、加工精度に悪影響を及ぼすこともあった。また、アキュムレータ内に設けたレベルセンサは、油面レベルの変動が多いため検知回数が多く、寿命が短くなり、メンテナンス費用の増大にもつながることもあった。   As described above, in the invention disclosed in Patent Document 1, since the hydraulic oil is directly supplied by the hydraulic pump, the air pressure is reduced in order to prevent the pulsation of the pump from being directly transmitted to the static pressure guide surface of the table of the machine tool. Thus, the pulsation is configured to be attenuated. When the upper oil level position in the accumulator is detected, the pump is operated at a low speed, and when the lower oil level position is detected, the pump is operated at a high speed so that the oil amount in the accumulator is controlled to be constant. doing. However, when the pump is switched between the low speed range and the high speed range, for example, the hydraulic pressure fluctuation is 0.09 MPa hydraulic pressure fluctuation (surging) with respect to the accumulator original pressure setting of 1.3 MPa, and therefore the work is mounted. A slight variation occurs in the table, and as a result, the processing accuracy may be adversely affected. In addition, the level sensor provided in the accumulator has a large number of detections due to a large change in the oil level, shortening the service life and increasing maintenance costs.

また、特許文献２に開示される発明では、圧力流体の通路において、圧力流体を貯留するための圧力流体貯留手段と静圧軸受の間に、圧力変動を吸収できないため、前記流体圧機器に圧力流体の脈動を生じることなく圧送することが不可避になることもあり、特に、精密な加工を要請される精密工作機械や精密加工機、さらには、ナノメートルオーダーの位置決め精度を求められる高精度・高精密あるいは高精密・超精密と呼ばれる加工を行うための工作機械や加工機械においては、前述のような油圧変動や脈動を防止あるいはより一層の減少・抑制するが課題となっていた。 そこで、本発明は、精密な工作機械においてはもとより、その上のさらに精密な位置決め精度を求められても、静圧軸受における脈動を防止して圧油を圧送することができ、レベルセンサの寿命を長くできる精密加工機の圧油供給装置を提供することを目的とする。
Further, in the invention disclosed in Patent Document 2, since pressure fluctuation cannot be absorbed between the pressure fluid storage means for storing the pressure fluid and the static pressure bearing in the passage of the pressure fluid, the pressure is applied to the fluid pressure device. sometimes be pumped without causing pulsation of fluid is unavoidable, in particular, precision machine tools and precision machinery that is requested precision machining, furthermore, high precision required positioning accuracy on the order of nanometers In a machine tool or a processing machine for performing processing called high-precision, high-precision or high-precision / ultra-precision, there has been a problem of preventing or further reducing / suppressing hydraulic pressure fluctuation and pulsation as described above. Therefore, the present invention is capable of pumping pressurized oil by preventing pulsation in a hydrostatic bearing, even if it is required not only for a precise machine tool but also for a more precise positioning accuracy on the machine tool. An object of the present invention is to provide a pressure oil supply device for a precision processing machine capable of extending the length.

上述の課題を解決するため、本発明は、精密加工機に使用される案内面または軸受部に用いられる圧油を供給する油圧供給装置であって、空気を圧縮して供給する第一圧縮空気供給装置と、第一圧縮空気供給装置により得られた空気圧を増圧する増圧弁と、増圧弁で得られた空気圧を貯蔵する第二圧縮空気供給装置と、第二圧縮空気供給装置で得られた空気圧を油圧に変換し、空気圧の圧力変動を吸収するためのアキュムレータと、アキュムレータの貯蔵している油量を検知する油量検知装置と、静圧案内面または軸受部からの戻り油を貯蔵する油タンクと、油量検知装置によりアキュムレータにて油量の不足したときは、油タンクから油をアキュムレータへ供給するポンプと、を備えて構成し、ポンプに内臓の電気モータの回転をインバータにより制御する制御部を供え、この制御部は、油タンクから油をアキュムレータに補給するために、電気モータでの補給の油量は油量検知装置の油量検知信号により、ＰＩＤ制御、ランプ制御、階段的制御のいずれか一つを行い、油補給に起因する油圧の脈動を抑制・減少させることを特徴とする精密加工機の油圧供給装置とした。
In order to solve the above-described problems, the present invention is a hydraulic pressure supply device that supplies pressure oil used in a guide surface or a bearing portion used in a precision processing machine, and compresses air to supply first compressed air. a supply device, a pressure-increasing valve for pressurizing increasing the resulting air pressure by a first compressed air supply device, and a second compressed air supply device for storing the air pressure obtained by the pressure increasing valve, obtained in the second compressed air supply device converting the air pressure to the hydraulic storage accumulator for absorbing the pressure fluctuations of the air pressure and oil quantity detection device for detecting the amount of oil is stored in the accumulator, the return oil from the static guiding surface or bearing portion Invar and the oil tank, when the shortage of the oil amount in the accumulator by an oil quantity detection device, a pump for supplying the oil tank oil to accumulator, and configured with the rotation of the electric motor of the internal organs to pump In order to replenish the accumulator with oil from the oil tank, the control unit controls PID control and lamp control according to the oil amount detection signal of the oil amount detection device. Therefore, a hydraulic pressure supply device for a precision processing machine is provided, which performs any one of the stepwise controls and suppresses / reduces the pulsation of hydraulic pressure caused by oil supply .

また、本発明の油圧供給装置は、さらに、油温を調節するための油温調節ユニットを備えて構成し、油圧とともに油温についても安定した油圧を供給することを特徴とする油圧供給装置とした。
The hydraulic pressure supply apparatus according to the present invention further includes an oil temperature adjustment unit for adjusting the oil temperature, and supplies a hydraulic pressure that is stable with respect to the oil temperature as well as the hydraulic pressure. It was.

本発明の油圧供給装置によれば、静圧案内面または、静圧軸受に供給する作動油に脈動を従来の装置よりも一層低減して圧送することができるので、精密な精度はもとより、ナノメートルオーダーの高精度、高精密（高精密・超精密）といった機械加工にも対応できる。
According to the hydraulic pressure supply device of the present invention, the hydraulic oil supplied to the hydrostatic guide surface or the hydrostatic bearing can be pumped with a pulsation much lower than that of the conventional device. high accuracy of the meter order, also in machining that Tsu had a high precision (high-precision, ultra-precision) can cope.

本発明による精密加工機または高精密加工機に用いられる油圧供給装置の回路図の一実施形態例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the circuit diagram of the hydraulic supply apparatus used for the precision processing machine or high precision processing machine by this invention. 増圧弁（ブースターシリンダ）３１の構成を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration of a booster valve (booster cylinder) 31. アキュムレータ３３の構成を示す概念図である。3 is a conceptual diagram showing a configuration of an accumulator 33. FIG. 本願発明の油圧の圧力変化を示した図である。It is the figure which showed the pressure change of the hydraulic pressure of this invention. 従来技術の油圧の圧力変化を示した図である。It is the figure which showed the pressure change of the hydraulic pressure of a prior art. 従来技術（特許文献１）に開示された油圧回路の図である。It is a figure of the hydraulic circuit disclosed by the prior art (patent document 1). 従来技術（特許文献２）に開示された油圧回路の図である。It is a figure of the hydraulic circuit disclosed by the prior art (patent document 2).

以下、本発明による油圧供給装置の一実施形態を図１乃至図３を用いて説明する。   Hereinafter, an embodiment of a hydraulic pressure supply device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図１は、この発明の適用される精密加工機であるとして、ロールや丸物と呼ばれる円筒形のワークを加工するための精密ロール加工機に例をとって、図の上部にその主軸の主要な装置部分である主軸部１０、芯押軸２５、および同図の下部に、この精密加工機の静圧主軸の主軸部１０等に圧油を供給するための本願発明による油圧供給装置３４の系統図を示す。
同図において、主軸部１０は、前述のように、円筒形状のワークを保持するための構成を示すものであって、この図においては、フランジ１２が主軸１１の端部に固定され、さらに、主軸１１の軸部には、ラジアル静圧軸受１１ａ、１１ｂが密着して遊合して軸芯を保持し、フランジ１２に設けたリング状のスラスト静圧軸受１１ｃ、１１ｄを密着して遊合し、主軸１１のスラスト方向の移動を規制している。このような構成により、ラジアル静圧軸受１１ａ、１１ｂおよびスラスト静圧軸受１１ｃ、１１ｄに油圧供給装置３４は、それぞれ圧油を供給し、静圧軸受として機能するよう構成される。
FIG. 1 shows an example of a precision roll processing machine for processing a cylindrical workpiece called a roll or a round object as a precision processing machine to which the present invention is applied. Of the hydraulic pressure supply device 34 according to the present invention for supplying pressure oil to the main shaft portion 10, the core pressing shaft 25, and the lower portion of the figure, to the main shaft portion 10 of the hydrostatic main shaft of this precision processing machine. A system diagram is shown.
In the same figure, the main shaft portion 10 shows a configuration for holding a cylindrical workpiece as described above, and in this figure, a flange 12 is fixed to the end portion of the main shaft 11, Radial hydrostatic bearings 11 a , 11 b are in close contact with the shaft portion of the main shaft 11 to hold the shaft core and ring-shaped thrust hydrostatic bearings 11 c, 11 d provided on the flange 12 are in close contact with the shaft. The movement of the main shaft 11 in the thrust direction is restricted. With such a configuration, the hydraulic pressure supply device 34 is configured to supply pressure oil to the radial hydrostatic bearings 11 a and 11 b and the thrust hydrostatic bearings 11 c and 11 d, respectively, and function as a hydrostatic bearing.

また、主軸１１とワークに対し反対側に位置し主軸１１と協働してワークを保持する芯押軸２５も、主軸部１０と同様に、その端部にフランジ２６が固定され、その軸部には、静圧軸受を構成するラジアル静圧軸受２５ａ、２５ｂが密着して遊合され、ワークの軸芯を保持するよう構成されている。さらに、フランジ２６に設けたリング状のスラスト静圧軸受２５ｃ、２５ｄを密着して遊合し、芯押軸２５のスラスト方向の移動を規制するよう構成されている。圧油は、芯押軸２５において、油通路２２及び分岐油路２２ｂを介してラジアル静圧軸受２５ａ、２５ｂおよびスラスト静圧軸受２５ｃ、２５ｄにそれぞれ供給されるように構成されている。
Further, the core pushing shaft 25 which is located on the opposite side of the main shaft 11 and the work and holds the work in cooperation with the main shaft 11 has a flange 26 fixed to the end portion thereof similarly to the main shaft portion 10. The radial hydrostatic bearings 25 a and 25 b constituting the hydrostatic bearing are closely contacted and loosely engaged to hold the workpiece core. Furthermore, ring-shaped thrust hydrostatic bearings 25c and 25d provided on the flange 26 are closely contacted and loosely coupled to restrict movement of the core pressing shaft 25 in the thrust direction. The pressure oil is configured to be supplied to the radial hydrostatic bearings 25 a and 25 b and the thrust hydrostatic bearings 25 c and 25 d via the oil passage 22 and the branch oil passage 22 b in the core push shaft 25, respectively.

次に、前述の精密加工機の各軸受部に、油圧を供給する本願発明の油圧供給装置３４について説明する。油圧供給装置３４は、コンプレッサ（第一圧縮空気供給装置）３０、このコンプレッサ３０で得られた空気圧を増圧する増圧弁（ブースターシリンダ）３１、この増圧弁３１で得られた空気圧を貯蔵するレシーバタンク（第二圧縮空気供給装置）３２、このレシーバタンク３２で得られた空気圧を介して油圧に変換し圧力変動を吸収し、機械の駆動に必要な圧力を有する油、すなわち圧油に変換するアキュムレータ３３、このアキュムレータ３３から供給される圧油の温度を制御する油温調節ユニット３７および機械の静圧軸受等に使用された後の油を受けるドレーン受け３６、３７から回収される油タンク３５、等の機器を備えて構成される。
Next, the hydraulic pressure supply device 34 of the present invention for supplying hydraulic pressure to each bearing portion of the precision processing machine will be described. The hydraulic pressure supply device 34 includes a compressor (first compressed air supply device ) 30, a pressure increasing valve (booster cylinder) 31 that increases the air pressure obtained by the compressor 30, and a receiver tank that stores the air pressure obtained by the pressure increasing valve 31. (Second compressed air supply device ) 32, an accumulator that converts to oil pressure through the air pressure obtained by the receiver tank 32, absorbs pressure fluctuations, and converts the oil into pressure oil necessary for driving the machine, that is, pressure oil 33, an oil temperature adjustment unit 37 that controls the temperature of the pressure oil supplied from the accumulator 33, and an oil tank 35 that is recovered from the drain receivers 36 and 37 that receive the oil after being used in a static pressure bearing of the machine, It is configured with equipment such as.

図２は、図１に示された増圧弁３１の構造の詳細を示す図である。同図に示すように、増圧弁３１は、小径部３１ａ側、大径３１ｂからなり、シリンダー内径差によりコンプレッサ３０からの空気圧をさらに増圧するように構成されている。さらにまた、同図において、小径部３１ａ側は、図１に示すようにレシーバタンク３２（第二圧縮空気供給装置）に接続されている。
FIG. 2 is a diagram showing details of the structure of the pressure increasing valve 31 shown in FIG. As shown in the figure, the pressure increasing valve 31, the small diameter portion 31 a side and a large diameter 31b, and is configured to press further increasing the air pressure from the compressor 30 by the cylinder inner diameter difference. Furthermore, in the same figure, the small diameter part 31a side is connected to the receiver tank 32 (2nd compressed air supply apparatus ) as shown in FIG.

図３は、アキュムレータ３３、油温調節ユニット３７、および、油の補給のためのポンプなどの、さらに詳細な構成を示す図である。 同図で、空圧を有する圧縮空気ＰＡは、レシーバタンク３２からアキュムレータ３３の上部から供給される。さらに、同図に示されるように、アキュムレータ３３における圧油の液面レベルＬＶについての上下の限界、すなわち油量の上限または下限のレベルの見地には、液面センサ３９ａ、上限３９ｂ、および下限３９ｃの各センサを備えており、それらのセンサにより液面の状態が検知され、センサからの信号ＳＳは、液面センサ装置３９に送られるよう構成されている。さらに制御部４０、インバータ５０等を備え、油圧ポンプ３８に内蔵の電気サーボのモータ３８ａを制御部４０により回転制御し、不足した油を油タンク３５からアキュムレータ３３へ供給するよう構成されている。   FIG. 3 is a diagram showing a more detailed configuration of the accumulator 33, the oil temperature adjusting unit 37, and a pump for replenishing oil. In the figure, compressed air PA having air pressure is supplied from the receiver tank 32 from above the accumulator 33. Further, as shown in the figure, the upper and lower limits of the pressure level LV of the pressure oil in the accumulator 33, that is, the level of the upper limit or the lower limit of the oil amount, the liquid level sensor 39a, the upper limit 39b, and the lower limit Each sensor 39c is provided, the state of the liquid level is detected by these sensors, and a signal SS from the sensor is sent to the liquid level sensor device 39. Further, the control unit 40, the inverter 50, and the like are provided, and an electric servo motor 38a built in the hydraulic pump 38 is rotationally controlled by the control unit 40 so that the insufficient oil is supplied from the oil tank 35 to the accumulator 33.

次に、前記のように構成された油圧供給装置について、その作用を説明する。精密位置決めされる加工機の図１の主軸部１０と、この加工機に設定された工具（図示せず）とによって、ワーク（図示せず）、例えばロール等の加工を行う場合には、主軸１１および芯押軸２５に図示省略したチャック機構がそれぞれ装着されており、主軸１１と芯押軸２５との間にそのワークを設定・保持する。 次に、主軸１１を駆動用の電気サーボのモータ３８ａによって回転し、ワークを回転させ、切削工具等により、ワークを加工する際に、主軸１１と芯押軸２５の前述の各ラジアル静圧軸受およびスラスト静圧軸受には、油圧供給装置からの圧油が供給され、これらの各軸受は、静圧軸受として機能する。
この圧油の供給のためには、コンプレッサ（第一圧縮空気供給装置）３０で空気圧を生成し、このコンプレッサ３０で得られた空気圧を、さらに図２に示す増圧弁（ブースターシリンダ）３１により増圧して供給する。
この圧縮空気生成用の増圧弁（ブースターシリンダ）３１は、図２に示すように、小径部３１ａ側、大径３１ｂからなり、シリンダー内径差により空気圧をさらに増圧する。
ここで、小径部３１ａ側は、レシーバタンク３２（第二圧縮空気供給装置）に接続され、圧縮空気増圧弁３１で増圧された空気圧は、それを貯蔵するレシーバタンク３２へ送出され、さらにレシーバタンク３２から、圧油の変動を吸収する空圧−油圧式のアキュムレータ３３に接続されている。増圧弁３１で得られた圧縮空気ＰＡは、図１に示すように、レシーバタンク３２（第二圧縮空気供給装置）に一時貯蔵される。これにより、このレシーバタンク３２は、まず圧縮空気の脈動を防止することに貢献することとなる。
Next, the hydraulic supply device configured as described above will be described the actions. In the case of machining a workpiece (not shown), for example, a roll or the like, by the spindle portion 10 of FIG. 1 of the machining machine to be precisely positioned and a tool (not shown) set in the machining machine, the spindle A chuck mechanism (not shown) is mounted on each of the main shaft 11 and the core pressing shaft 25, and the workpiece is set and held between the main shaft 11 and the core pressing shaft 25. Next, when the spindle 11 is rotated by the electric servo motor 38a for driving, the workpiece is rotated, and the workpiece is machined by a cutting tool or the like, each of the above-described radial hydrostatic bearings of the spindle 11 and the core pressing shaft 25 is performed. and the thrust hydrostatic bearing is supplied with pressure oil from the hydraulic supply apparatus, each of these bearings, functions as a hydrostatic bearing.
For the supply of the pressure oil, the compressor (first compressed air supply device) 30 generates air pressure, increasing the air pressure obtained by the compressor 30, by further increasing valve (booster cylinder) 31 shown in FIG. 2 Supply with pressure.
Increasing valve (booster cylinder) 31 of the compressed air for the generation, as shown in FIG. 2, the small-diameter portion 31 a side and a large diameter 31b, pressure further increase the air pressure by the cylinder inner diameter difference.
Here, the small-diameter portion 31 a side, is connected to the receiver tank 32 (the second compressed air supply device), the air pressure that has been boosted by the compressed air booster valve 31 is sent to the receiver tank 32 for storing it, further The receiver tank 32 is connected to a pneumatic-hydraulic accumulator 33 that absorbs fluctuations in pressure oil. The compressed air PA obtained by the pressure increasing valve 31 is temporarily stored in the receiver tank 32 (second compressed air supply device ) as shown in FIG. Thereby, this receiver tank 32 will contribute to preventing the pulsation of compressed air first.

次に、この圧縮空気ＰＡは、アキュムレータ３３上部に送られる。ここで、前述のような油面の液面検出センサ装置３９と液面センサ３９ａ、上限３９ｂ、下限３９ｃの各センサ、さらにモータ３８ａを主にコントロールする制御部４０およびポンプ３８により、液面レベルの下限が検出された後に、このポンプ３８の回転制御は、インバータ５０を使用した制御部４０の制御により、ポンプ３８の内部の電気制御タイプによるサーボタイプのモータ３８ａにより、油量調節をショックのないように滑らかに回転制御される。この制御には、制御部４０によりＰＩＤ制御が行なわれ、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン等の各ゲイン等の設定値を調整することにより、油量の供給開始や供給停止によるショックから，油圧の脈動・変動を防止するよう制御される。 このように、内部に蓄えられる油（作動油）を、脈動の少ない安定した圧力を有する油、すなわち圧油は、作動油とも呼ばれて、その流れは、図３でまずＦＡＣと示されて、油圧伝達の流体媒体として使用可能にされる。このように圧力変動を吸収するよう構成され、制御された圧油は、さらに、油温調節ユニット３７に送られる。 油温調節ユニット３７は、前述の各軸受へ供給される圧油の油温を一定に保つよう油温の制御を行い、油温調節ユニット３７からの温度制御された圧油の流れＦＴＨは、このようにして圧力および温度とも安定化され、脈動も減少されて、各軸受へ送出される。また、図１に示したドレーン受け３６、３７から静圧軸受に使用された作動油は、図３に示したように油タンク３５に回収され、アキュムレータ３３の油量を検知する液面センサ装置３９の検知により、前述のように油を安定にかつショックの無いように油タンク３３からアキュムレータ３３へ、滑らかに補給される。
Next, this compressed air PA is sent to the upper part of the accumulator 33. Here, the oil level sensor device 39 and the level sensor 39a, the upper limit 39b and the lower limit 39c sensors, the control unit 40 mainly controlling the motor 38a, and the pump 38 are used to control the liquid level. after the lower limit has been detected, the rotation control of the pump 3 8 is controlled by the controller 40 using the inverter 50, the motor 38a of the servo type by internal electrical control type of pump 3 8, the oil amount adjusting Smooth rotation control without shock. In this control, PID control is performed by the control unit 40, and by adjusting set values of each gain such as proportional gain, integral gain, and differential gain, a hydraulic pressure can be reduced from a shock caused by starting or stopping the supply of oil. It is controlled to prevent pulsation and fluctuations. Thus, the oil (working oil) stored in the inside is oil having a stable pressure with little pulsation, that is, the pressure oil is also called working oil, and its flow is first shown as FAC in FIG. It can be used as a fluid medium for hydraulic transmission. The pressure oil thus configured to absorb pressure fluctuation is further sent to the oil temperature adjustment unit 37. The oil temperature adjustment unit 37 controls the oil temperature so as to keep the oil temperature of the pressure oil supplied to each bearing described above constant, and the temperature-controlled flow of pressure oil FTH from the oil temperature adjustment unit 37 is: In this way, both pressure and temperature are stabilized, pulsation is reduced, and delivered to each bearing. Further, the hydraulic oil used in the hydrostatic bearings from the drain receivers 36 and 37 shown in FIG. 1 is collected in the oil tank 35 as shown in FIG. 3, and the liquid level sensor device detects the oil amount of the accumulator 33. By the detection of 39, as described above, oil is smoothly supplied from the oil tank 33 to the accumulator 33 so as to be stable and free from shock.

このように、油圧供給装置３４では、既に述べたとおり、アキュムレータ３３において、液面センサ装置３９により、油量の上下限を検知し、油タンク３５からの油の供給に伴って発生する脈動を防止するようＰＩＤ制御によりショックのないように制御される。したがって、圧油は、リリーフ機能付減圧弁機能として圧力調整され、油温調節ユニット３７により、温度的にも安定されて、図１のように油通路２２および分岐油路２２ａ、２２ｂを介してラジアル静圧軸受１１ａ、１１ｂおよびスラスト静圧軸受１１ｃ、１１ｄ、ラジアル静圧軸受２５ａ、２５ｂおよびスラスト静圧軸受２５ｃ、２５ｄに供給される。
この油圧供給では、上述のように圧力の脈動・変動は防止され減少し、さらに、油温調節ユニットにより温度制御もされるので、その結果、圧力とともに温度も一層安定した圧油を供給することになる。
なお、ラジアル静圧軸受１１ａ、１１ｂおよびスラスト静圧軸受１１ｃ、１１ｄ、ラジアル静圧軸受２５ａ、２５ｂおよびスラスト静圧軸受２５ｃ、２５ｄで漏れた静圧の作動油は、ドレーン受け３６，３７で回収され油タンク３５に回収される。
As described above, in the hydraulic pressure supply device 34, the accumulator 33 detects the upper and lower limits of the oil amount by the liquid level sensor device 39, and generates pulsations that occur as the oil is supplied from the oil tank 35. that it is controlled so as not to shock the PID control so as to prevent. Accordingly, the pressure oil is the pressure adjusted as a pressure reducing valve functions with a relief function, the oil temperature regulatory unit 37, is stable in temperature, a via the oil passage 22 and the branch oil passage 22a, 22b as shown in FIG. 1 Are supplied to the radial hydrostatic bearings 11 a and 11 b and the thrust hydrostatic bearings 11 c and 11 d, the radial hydrostatic bearings 25 a and 25 b , and the thrust hydrostatic bearings 25 c and 25 d.
In this hydraulic pressure supply, pressure pulsation and fluctuation are prevented and reduced as described above, and the temperature is also controlled by the oil temperature adjustment unit. As a result, pressure oil with a more stable temperature as well as pressure is supplied. become.
Note that the static hydraulic fluid leaked from the radial hydrostatic bearings 11 a and 11 b and the thrust hydrostatic bearings 11 c and 11 d, the radial hydrostatic bearings 25 a and 25 b , and the thrust hydrostatic bearings 25 c and 25 d are drain receivers 36 and 37. And recovered in the oil tank 35.

さらに、圧油がアキュムレータ３３で不足したときは、図３に示すように、圧油となる油は、油タンク３５から供給される。供給の際に、油面ＬＶは、油面ＬＶの下限検知用の下限３９ｃのセンサにより下限が検知され、液面センサ装置３９へ信号ＳＳとして送られる。 次に上限３９ａのセンサに検知されるまで、ポンプ３８により油が供給されて、油面ＬＶは、上方に移動する。したがって、このように圧油は、コンプレッサ（第一圧縮空気供給装置）３０とこのコンプレッサ３０で得られた空気圧を増圧する増圧弁（ブースターシリンダ）３１で発生する脈動を、レシーバタンク３２（第二圧縮空気供給装置）およびアキュムレータ３３により、まず吸収される。また、油タンク３５からアキュムレータ３３への油の供給による圧油の変動に伴う油圧の脈動についても、ポンプ３８に使用されるモータ３８ａをＰＩＤ制御したので、その脈動は、減少・防止される。したがって、ラジアル静圧軸受１１ａ、１１ｂおよびスラスト静圧軸受１１ｃ、１１ｄ、ラジアル静圧軸受２５ａ、２５ｂおよびスラスト静圧軸受２５ｃ、２５ｄに安定した圧力の油圧を供給することができる。
Further, when the pressure oil is insufficient in the accumulator 33, the oil that becomes the pressure oil is supplied from the oil tank 35 as shown in FIG. At the time of supply, the lower limit of the oil level LV is detected by the sensor of the lower limit 39c for detecting the lower limit of the oil level LV, and sent to the liquid level sensor device 39 as a signal SS. Next, oil is supplied by the pump 38 and the oil level LV moves upward until it is detected by the sensor of the upper limit 39a. Therefore, the pressure oil in this way causes the pulsation generated by the compressor (first compressed air supply device ) 30 and the pressure increasing valve (boost cylinder) 31 that increases the air pressure obtained by the compressor 30 to the receiver tank 32 (second First, it is absorbed by the compressed air supply device ) and the accumulator 33. As for the oil pressure pulsation caused from the oil tank 35 to the variation of the pressure oil by the supply of oil to the accumulator 33, since the motor 38a to be used for the pump 3 8 and PID control, the pulsation is reduced or prevented . Therefore, a stable hydraulic pressure can be supplied to the radial hydrostatic bearings 11 a and 11 b and the thrust hydrostatic bearings 11 c and 11 d, the radial hydrostatic bearings 25 a and 25 b , and the thrust hydrostatic bearings 25 c and 25 d.

上の実施例に詳細に述べたように、この実施例の形態による油圧供給装置によれば、圧油は、コンプレッサ（第一圧縮空気供給装置）３０とこのコンプレッサ３０で得られた圧縮空気を増圧する増圧弁（ブースターシリンダ）３１とにより発生する脈動を、レシーバタンク３２（第二圧縮空気供給装置）とアキュムレータ３３等により吸収するので、空圧の変動による脈動を減少させて、各軸受に脈動の少ない、安定した圧力の油圧を供給できる。
さらにまた、油温調節ユニットを使用したので、より温度についても一層安定して供給することができることとなる。
As described in detail in the above embodiment, according to the hydraulic pressure supply device according to the embodiment, the pressure oil is supplied from the compressor (first compressed air supply device ) 30 and the compressed air obtained by the compressor 30. The pulsation generated by the booster valve (booster cylinder) 31 that increases the pressure is absorbed by the receiver tank 32 (second compressed air supply device ), the accumulator 33, etc. It can supply hydraulic pressure with stable pressure and little pulsation.
Furthermore, since the oil temperature adjusting unit is used, the temperature can be supplied more stably.

次に図４および図５を用いて、本願発明による油圧供給装置による脈動の防止・抑制の効果について、油圧回路の出力圧力の測定結果を示し、従来の油圧供給装置とそれと比較した結果について説明する。
図４は、本願発明の構成による油圧供給装置の測定結果のグラフを示したものであって、図３に示すアキュムレータ３３から主軸部等へ供給される油圧を油圧測定装置６０（図３の記号ＰＧ）にて測定した圧力測定結果のグラフである。この実施例においては、油圧の圧力値（油圧元圧）は、１．３ＭＰａであって、油圧の脈動は、およそ０．００４ＭＰａに抑えられてことが理解できる。
しかし一方、図５は、従来の技術レベルの構成による油圧供給装置の油圧の測定結果のグラフを示したものであって、図４と同様に、主軸部などの各軸受へ供給される油圧の測定結果である。この図に測定された従来の技術レベルによる構成のものでは、同様の油圧元圧１．３ＭＰａに対して、油圧の変動幅は、０．００９ＭＰａである。したがって本願発明の油圧供給装置に比較して、倍以上変動の幅が多いことが測定された。
これらの測定結果の比較から、油圧の脈動について、従来の技術レベルにおいては、元圧に対しておよそ７％の値であったものが、本願発明の構成による油圧供給装置によれば、およそ３％に向上していることが明確になり、安定した油圧の供給を目的した本願発明の効果が立証され、精密加工機はもとより、ナノメートルオーダーの位置決め精度を必要とする超精密制御加工機にも適用できる。 Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, the measurement result of the output pressure of the hydraulic circuit is shown for the effect of preventing / suppressing pulsation by the hydraulic supply device according to the present invention, and the result compared with the conventional hydraulic supply device is explained. To do.
FIG. 4 shows a graph of the measurement result of the hydraulic pressure supply device according to the configuration of the present invention. The hydraulic pressure supplied from the accumulator 33 shown in FIG. It is a graph of the pressure measurement result measured by PG). In this embodiment, it can be understood that the hydraulic pressure value (hydraulic pressure) is 1.3 MPa, and the hydraulic pulsation is suppressed to approximately 0.004 MPa.
However, FIG. 5 shows a graph of the hydraulic pressure measurement result of the hydraulic pressure supply device according to the configuration of the conventional technology level. Like FIG. 4, the hydraulic pressure supplied to each bearing such as the main shaft portion is shown. It is a measurement result. In the configuration according to the conventional technical level measured in this figure, the fluctuation range of the hydraulic pressure is 0.009 MPa with respect to the similar hydraulic original pressure 1.3 MPa. Therefore, it was measured that the fluctuation range was larger than that of the hydraulic pressure supply device of the present invention.
From the comparison of these measurement results, the hydraulic pulsation, which was about 7% of the original pressure at the conventional technical level, is about 3 according to the hydraulic pressure supply device according to the configuration of the present invention. It is clear that the effect of the present invention for the purpose of supplying a stable hydraulic pressure has been demonstrated, and not only for precision processing machines but also for ultra-precision control processing machines that require positioning accuracy on the order of nanometers. Is also applicable.

なお本発明においては、油のアキュムレータへの補給に、ポンプすなわちモータの制御部４０を備えて、液面検知センサ装置３９により、ＰＩＤ制御を用いてモータ３８ａを制御したが、別な実施形態としても良く、すなわち、下限センサによりポンプ、すなわちモータ３８ａを回転させ、上限センサまで油を静かに補給の開始を行い、補給量を徐々に増加するランプ制御を行い、さらに徐々に補給量を減少するように構成し、すなわち、補給量についてランプ状の停止制御をしてもよい。この場合も、ＰＩＤ制御と同様な効果を期待できる。 さらにまた、油量の補給停止について、段階的に増加させ途中から、段階的に減少制御（ステップ制御）しても良く、要は油面に大きな変動のないよう、滑らかに油補給をして、油面の急激な変動をさけることにより、同様な効果が期待できる。
また、この実施形態では静圧の案内や軸受用の油圧供給装置として説明したが、これに限ることなく、油圧供給の際に、油圧の脈動を避けることが望まれる油圧供給装置であれば使用可能であって、動圧用あるいは単に潤滑用であってもかまわない。
In the present invention, a pump or motor control unit 40 is provided for replenishing the oil accumulator, and the motor 38a is controlled by the liquid level detection sensor device 39 using PID control. However, as another embodiment, In other words, the pump, that is, the motor 38a is rotated by the lower limit sensor, the oil supply is gently started to the upper limit sensor, the ramp control is performed to gradually increase the supply amount, and the supply amount is gradually decreased. In other words, the lamp-like stop control may be performed on the replenishment amount. In this case, the same effect as PID control can be expected. Furthermore, the oil supply stoppage may be increased stepwise and gradually decreased (step control) in the middle. In short, smooth oil supply should be performed so that there is no significant fluctuation in the oil level. by avoiding an abrupt variation in oil level, the same effect can be expected.
Further, although this embodiment has been described as a static pressure guide and a hydraulic pressure supply device for bearings, the present invention is not limited to this, and any hydraulic pressure supply device that is desired to avoid pulsation of hydraulic pressure during hydraulic pressure supply can be used. It can be used for dynamic pressure or simply for lubrication.

本発明の油圧供給装置は、精密加工機に使用される案内面または静圧主軸に用いられる圧油を供給するにてきしており、油圧機器業界、精密加工機、精密加工の業界に大いに貢献できるものである。
The hydraulic supply device of the present invention has come to supply pressure oil used for guide surfaces or hydrostatic spindles used in precision processing machines, and contributes greatly to the hydraulic equipment industry, precision processing machines, and precision processing industries. It can be done.

１０ 主軸部
１１ 主軸
１１ａ、１１ｂ、２５ａ、２５ｂ ラジアル静圧軸受
１１ｃ、１１ｄ、２５ｃ、２５ｄ スラスト静圧軸受
２２ 油路
２５ 芯押軸
３０ コンプレッサ（第一圧縮空気供給装置）
３１ 増圧弁（ブースターシリンダ）
３２ レシーバタンク（第二圧縮空気供給装置）
３３ アキュムレータ
３４ 油圧供給装置
３５ 油タンク
３７ 油温調節ユニット
３８ ポンプ
３８ａ モータ
３９ 液面センサ装置
４０ 制御部
６０ 油圧測定装置（ＰＧ）






DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Main shaft part 11 Main shaft 11a, 11b, 25a, 25b Radial hydrostatic bearing 11c, 11d, 25c, 25d Thrust hydrostatic bearing 22 Oil passage 25 Core pushing shaft 30 Compressor (first compressed air supply device )
31 Booster valve (Booster cylinder)
32 Receiver tank (second compressed air supply device )
33 Accumulator 34 Hydraulic supply device 35 Oil tank 37 Oil temperature adjustment unit 38 Pump 38a Motor 39 Liquid level sensor device 40 Control unit 60 Hydraulic pressure measuring device (PG)






Claims (2)

精密加工機に使用される案内面または軸受部に用いられる圧油を供給する油圧供給装置であって、
空気を圧縮して供給する第一圧縮空気供給装置と、
前記第一圧縮空気供給装置により得られた空気圧を増圧する増圧弁と、
前記増圧弁で得られた前記空気圧を貯蔵する第二圧縮空気供給装置と、
前記第二圧縮空気供給装置で得られた前記空気圧を油圧に変換し、前記空気圧の圧力変動を吸収するためのアキュムレータと、
前記アキュムレータの貯蔵している油量を検知する油量検知装置と、
前記静圧案内面または前記軸受部からの戻り油を貯蔵する油タンクと、
前記油量検知装置により前記アキュムレータにて油量の不足したときは、前記油タンクから油を前記アキュムレータへ供給するポンプと、
を備えて構成し、
前記ポンプに内臓の電気モータの回転をインバータにより制御する制御部を供え、
前記制御部は、前記油タンクから油を前記アキュムレータに補給するために、前記電気モータでの補給の油量は前記油量検知装置の油量検知信号により、ＰＩＤ制御、ランプ制御、階段的制御のいずれか一つを行い、油補給に起因する油圧の脈動を抑制・減少させることを特徴とする油圧供給装置。 A hydraulic pressure supply device for supplying pressure oil used for a guide surface or a bearing portion used in a precision processing machine,
A first compressed air supply device for supplying compressed air;
A pressure increasing valve for increasing the air pressure obtained by the first compressed air supply device ;
A second compressed air supply device for storing the air pressure obtained by the pressure increasing valve;
An accumulator for converting the air pressure obtained by the second compressed air supply device into oil pressure and absorbing pressure fluctuations of the air pressure;
An oil amount detection device for detecting the amount of oil stored in the accumulator;
An oil tank for storing the return oil from the static guiding surface or the bearing unit,
When insufficient oil amount at the accumulator by the oil amount detection device includes a pump for supplying oil from the oil tank to the accumulator,
Configured with
Provided with a control unit for controlling the rotation of the internal electric motor to the pump by an inverter,
In order to replenish the accumulator with oil from the oil tank, the control unit supplies PID control, ramp control, stepwise control based on the oil amount detection signal of the oil amount detection device. A hydraulic pressure supply device that performs any one of the above to suppress / reduce hydraulic pressure pulsation caused by oil supply . 請求項１の油圧供給装置は、さらに、油温を調節するための油温調節ユニットを備えて構成し、油圧とともに油温についても安定した油圧を供給することを特徴とする油圧供給装置。
Hydraulic supply device according to claim 1, further comprising an oil temperature adjusting unit for adjusting the oil temperature constitutes, hydraulic pressure supply equipment, characterized in that to supply the hydraulic pressure also stable for oil temperature oil pressure.
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