JP2000354920A - 工作機械構成部材の熱変位防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械のコラム等の構成部材内部に冷却用
媒体の流路を形成する鋳ぐるみ工程を施さなくても、冷
却用管材をコラム表面に貼りつけるようにして、ほぼ鋳
ぐるみと遜色のない熱伝達を行わせることにより構成部
材の熱変位を防止する装置を提供する。 【解決手段】 内部に温度管理された媒体の流通する管
材を工作機械の構成部材表面に取り付け、前記管材の取
付面と構成部材表面との間で熱の移動を行わしめること
により前記構成部材の熱変位を防止するものにおいて、
前記管材の取付面と構成部材表面との間に形成される微
少な空隙に空気よりも熱伝達率の高い粘性材料を介在さ
せるようにし、かつ工作機械の同一構成部材の異なる箇
所にそれぞれ温度管理された媒体流路を備えた前記管材
を取付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工作機械の熱変位防
止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械の熱変位によるコラムの
反り、及び倒れを防ぐためには冷却水を流す為のパイプ
や角管をコラム内に鋳ぐるんだり、コラム表面に貼りつ
け、コラムの熱変位を抑えていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらコラム内
にパイプや角管を鋳ぐるむ方法は熱伝達は高いが、コラ
ム製作上、鋳ぐるみの工程を必要とするため、結果とし
てコストが高くかかり、特別に精度の高い機械にのみ採
用していた。

【０００４】又コラム表面に貼りつける方法はコラム表
面とパイプや角管の間に微少な空気隙間があるため熱伝
達が低く、コスト上は有利な反面、精度の高い工作機械
には採用されなかった。近年高速度、高加工精度を要求
する声が高まり、さらにコストとしても十分に応える必
要が生じてきた。

【０００５】従って、本発明は従来の欠点に鑑み、鋳ぐ
るみ工程を施さなくても、ほぼ鋳ぐるみと遜色のない熱
伝達を行わせることが可能であり、製造コストも低く、
温度管理された媒体を内部に通すようにした管材をコラ
ム表面に貼付けるようにした工作機械構成部材の熱変位
防止装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１の発明は、内部に温度管理された媒体の流通する
管材を工作機械の構成部材表面に取り付け、前記管材の
取付面と構成部材表面との間で熱の移動を行わしめるこ
とにより前記構成部材の熱変位を防止するものにおい
て、前記管材の取付面と構成部材表面との間に形成され
る微少な空隙に空気よりも熱伝達率の高い粘性材料を介
在させるようにするものである。さらに第２の発明は、
前記第１の発明において、工作機械の同一構成部材の異
なる箇所にそれぞれ温度管理された媒体の流路を有する
前記管材を取付けるようにするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図１ないし図５を参照して説明する。図１は本発明によ
る冷却装置１１を適用した工作機械の全体図であり、１
２はコラム、１３はリニアガイド、１４は主軸頭、１５
は主軸、１６、１７はボールネジ、１８はワークテーブ
ルであって図示しないパレットのコーンクランプ機構を
備えている。１９はボールネジ駆動用の電動機である。
主軸頭１４は電動機１９により回転するボールネジ１６
上をリニアガイド１３にそって上下に移動し、その先端
に取り付けた主軸１５によりパレット上の工作物を加工
する。又コラム１２はボールネジ１７により主軸頭１４
と直角方向に移動可能である。

【０００８】図２は主軸頭１４を取りはずした際のコラ
ム１２の前面部を示す図であり、本発明による冷却装置
１１を示す図３はボールネジ１６を取りはずした後、更
にＡ−Ａ線の断面図である。

【０００９】なお冷却装置１１は図３に示すようにリニ
アガイド１３の近傍のコラム１２の前部だけではなく、
図４に示すようにコラム１２の後部にも貼りつけられて
おり、その構成はボルト３３によってコラム１２に貼り
付けられているフランジ付き角管３１と、角管３１内の
冷媒３２と、コラム１２に塗布され角管３１の間に介在
する熱伝達のよい粘性材料３４とからなっている。一例
として粘性材料３４の中で放熱用として使用し、シリコ
ンオイルを基油に、金属酸化物を配合したオイルコンパ
ウンドは信越シリコン社製の熱伝導率が０．９２Ｗ／ｍ
・℃〜２．７７Ｗ／ｍ・℃のシリカ微粉末（金属粉末）
を含むグリース状の製品であり、図５に示すようにコラ
ム１２の鋳肌面、及び角管３１の面の精度には関係なく
両面の凸凹部に隙間なくはいりこみ密着して接触できる
ため、熱伝導率も金属接触の場合と遜色はない。上記構
成のもと、冷却装置１１のコラム１２への取付け法及び
制御方法を以下に説明する。

【００１０】熱発生源である主軸頭１４の上下移動及び
主軸１５の回転により温度上昇するリニアガイド１３の
近傍のコラム１２の鋳肌面及びコラム１２の後部に熱伝
達のよいオイルコンパウンドをできるだけうすく、数ミ
クロン〜５００ミクロン塗布する。塗布されたコラム１
２上に角管３１を貼り付けると共にボルト３３で締結す
る。角管３１の内部へは温度管理された冷媒３２を流
す。

【００１１】冷媒３２の温度制御に関しては、比較的温
度変化の少ないベッド２０の所定箇所を基準位置に設定
すると共に温度センサ２１でその位置の温度を測定し、
さらにコラム１２内に埋め込まれたセンサ２２の位置温
度を測定し、図示せぬ温度制御装置で温度差に対応した
熱量の変化を防ぐための冷媒の流量、流速を制御するこ
とにより、コラム１２の熱変位を防ぐ制御を行うことと
する。

【００１２】なお、コラム１２の前面側は主軸頭１４の
上下動により、リニアガイド１３上に発生する熱の影響
をうけやすいが、コラム１２の後部は室温の影響を受け
易いので冷却媒体３２を前後別途に温度制御するように
し、コラム１２全体として熱変位を少なくすることが可
能となる。

【００１３】以上述べた本発明の実施の形態ではコラム
１２の熱変位を防ぐべくコラム１２前面側の冷却につい
て説明したがコラム１２全体の熱変位防止のためには前
面側の発熱を抑えるべく冷却すると共に必要なら後方側
を別途温度管理された媒体を流し昇温させ、コラム１２
全体の均温化をより速く実現することも可能である。又
本発明は、コラム１２の熱変位に限定されるものでなく
ベッド、サドルなど熱変位を伴う工作機械の他の構成部
材にも適用可能である。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、内部に温度管理された
媒体の流通する管材と構成部材との合わせ面に空気より
熱伝達率の高い粘性材料を介在させたので複雑な加工処
理が必要で、処理費用のかかる鋳ぐるみ工程を施さなく
ても、ほぼ鋳ぐるみと遜色のない程度に管材と構成部材
間での熱伝達を行わせることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱変位防止装置をコラムの冷却装
置として適用した工作機械の全体図。

【図２】図１に示されるコラムから主軸頭を取りはずし
た際のコラムの前面部を示す図。

【図３】図２のＡーＡ線断面拡大図。

【図４】本発明による防止装置がコラムの後部に取付け
たことを示す図。

【図５】図３においてコラムの鋳肌面と角管との合わせ
面に粘性材料が使用されていることを示す図。

【符号の説明】

１１ 冷却装置 １２ コラム １３ リニアガイド １４ 主軸頭 １５ 主軸 １６ ボールネジ １８ ワークテーブル ２０ ベツド ２１ センサ ３１ 角管 ３２ 冷媒 ３４ オイルコンパウンド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度管理された媒体の流路を有する管材
   を工作機械の構成部材表面に取り付け、前記管材の取付
   面と構成部材表面との間で熱の移動を行わしめることに
   より前記構成部材の熱変位を防止するものにおいて、前
   記管材の取付面と構成部材表面との間に形成される微少
   な空隙に空気よりも熱伝達率の高い粘性材料を介在させ
   るようにしたことを特徴とする工作機械構成部材の熱変
   位防止装置。
2. 【請求項２】 工作機械の同一構成部材の異なる箇所に
   それぞれ温度管理された媒体の流路を有する前記管材を
   取付けるようにしたことを特徴とする請求項１記載の工
   作機械構成部材の熱変位防止装置。