JP2002346860A - Device for suppressing thermal displacement and machine tool - Google Patents
Device for suppressing thermal displacement and machine toolInfo
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- JP2002346860A JP2002346860A JP2001156665A JP2001156665A JP2002346860A JP 2002346860 A JP2002346860 A JP 2002346860A JP 2001156665 A JP2001156665 A JP 2001156665A JP 2001156665 A JP2001156665 A JP 2001156665A JP 2002346860 A JP2002346860 A JP 2002346860A
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- injection hole
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、中空構造物の熱変
位を抑制する熱変位抑制装置及びコラムやベッド等の構
造物の熱変位を抑制することができる工作機械に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for suppressing thermal displacement of a hollow structure and a machine tool capable of suppressing thermal displacement of a structure such as a column or a bed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、マシニングセンタ等の工作機械
には、中空構造物としてコラムが備えられており、コラ
ムの前面には主軸ヘッドを有するヘッドストックが摺動
自在に支持されている。コラムの前面は主軸等の発熱体
に面し、コラムの後面は発熱体には面していない。した
がって、コラムの前面側と後面側とには温度差が生じ、
コラムは前後方向にたわみ（熱変位）が生じて加工精度
が悪化する問題があった。この問題に対して、従来か
ら、コラムの前面や後面に冷却装置や加熱装置を設置し
てコラムの温度制御を行い、コラムの前面側と後面側と
の温度差をなくして熱変位を抑制することが行われてい
る。2. Description of the Related Art For example, a machine tool such as a machining center is provided with a column as a hollow structure, and a headstock having a spindle head is slidably supported on the front surface of the column. The front face of the column faces the heating element such as the main shaft, and the rear face of the column does not face the heating element. Therefore, a temperature difference occurs between the front side and the rear side of the column,
The column has a problem in that bending (thermal displacement) occurs in the front-rear direction and processing accuracy deteriorates. To address this problem, cooling devices and heating devices have been installed on the front and rear surfaces of the column to control the temperature of the column, eliminating the temperature difference between the front and rear surfaces of the column and suppressing thermal displacement. That is being done.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の熱変位を抑制す
る技術では、冷却装置や加熱装置を設置して温度を制御
しているため、温度を制御するための装置や制御機器が
必要となりコストが嵩んでいるのが現状であった。ま
た、別途装置を設けて制御しているにも拘らず熱変位を
十分に抑制するには至っていないのが現状であった。In the conventional technology for suppressing thermal displacement, a cooling device and a heating device are installed to control the temperature, so that a device and a control device for controlling the temperature are required, and the cost is reduced. It was the present situation that was bulky. In addition, despite the fact that a separate device is provided and controlled, thermal displacement has not yet been sufficiently suppressed.
【０００４】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成により特別な制御を必要とせずに熱変位
を抑制することができる熱変位抑制装置を提供すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a thermal displacement suppressing device capable of suppressing thermal displacement with a simple configuration and without requiring special control.
【０００５】また、本発明は上記状況に鑑みてなされた
もので、簡単な構成により特別な制御を必要とせずにコ
ラムやベッドの熱変位を抑制することができる工作機械
を提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a machine tool capable of suppressing a thermal displacement of a column or a bed with a simple configuration without requiring special control. And
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の熱変位抑制装置の構成は、中空構造物内に空
気噴射孔を備えたパイプを挿通し、空気噴射孔から空気
を噴射させるためにパイプに空気を供給する空気供給手
段を備えたことを特徴とする。パイプに空気を供給して
空気を噴射させることにより、中空構造物内面の熱伝達
率を高くして中空構造物内の温度差を低減させることが
好ましい。In order to achieve the above object, a thermal displacement suppressing device according to the present invention is configured such that a pipe having an air injection hole is inserted into a hollow structure and air is injected from the air injection hole. An air supply means for supplying air to the pipe for causing the air to flow is provided. By supplying air to the pipe and injecting air, it is preferable to increase the heat transfer coefficient on the inner surface of the hollow structure and reduce the temperature difference in the hollow structure.
【０００７】そして、空気噴射孔の径を１mm乃至50mmに
設定したことを特徴とする。また、熱伝達率が５(W/m2
・k)以上になる状態に空気噴射孔の径及び空気供給手段
の能力を設定したことを特徴とする。また、空気噴射孔
は駆動部材を備えた摺動部材が摺動自在に支持される部
位の支持面側及び支持面側の反対面に向けて開口してい
ることを特徴とする。また、空気噴射孔は摺動部材が摺
動自在に支持される部位の中空構造物内面の支持面側及
び支持面側の反対面に向けて開口していることを特徴と
する。また、空気供給手段は、中空構造物内に噴射した
空気を回収し回収した空気をパイプに供給する手段であ
ることを特徴とする。The diameter of the air injection hole is set to 1 mm to 50 mm. In addition, the heat transfer coefficient is 5 (W / m 2
-The diameter of the air injection hole and the capacity of the air supply means are set so as to be k) or more. Further, the air injection hole is characterized in that it is open to the supporting surface side of the portion where the sliding member provided with the driving member is slidably supported and to the opposite surface to the supporting surface side. Further, the air injection hole is characterized by being open to the support surface side of the inner surface of the hollow structure at the portion where the sliding member is slidably supported and to the opposite surface to the support surface side. Further, the air supply means is a means for collecting the air injected into the hollow structure and supplying the collected air to the pipe.
【０００８】上記目的を達成するための本発明の工作機
械の構成は、ヘッドストックが支持されるコラムの内部
に空気噴射孔を備えたパイプを挿通し、空気噴射孔から
空気を噴射させるためにパイプに空気を供給する空気供
給手段を備えたことを特徴とする。パイプに空気を供給
して空気を噴射させることにより、コラム内面の熱伝達
率を高くしてコラム内の温度差を低減させることが好ま
しい。In order to achieve the above object, a machine tool according to the present invention has a configuration in which a pipe having an air injection hole is inserted into a column in which a headstock is supported, and air is injected from the air injection hole. An air supply means for supplying air to the pipe is provided. By supplying air to the pipe and injecting air, it is preferable to increase the heat transfer coefficient on the inner surface of the column and reduce the temperature difference in the column.
【０００９】そして、空気噴射孔は、ヘッドストックが
支持されるコラム前面側及びコラム後面側に向けて開口
していることを特徴とする。[0009] The air injection holes are characterized in that they are open toward the front side and the rear side of the column where the headstock is supported.
【００１０】また、上記目的を達成するための本発明の
工作機械の構成は、摺動部材が支持されるベッドの内部
に空気噴射孔を備えたパイプを挿通し、空気噴射孔から
空気を噴射させるためにパイプに空気を供給する空気供
給手段を備えたことを特徴とする。パイプに空気を供給
して空気を噴射させることにより、ベッド内面の熱伝達
率を高くしてベッド内の温度差を低減させることが好ま
しい。According to another aspect of the present invention, there is provided a machine tool, wherein a pipe having an air injection hole is inserted into a bed in which a sliding member is supported, and air is injected from the air injection hole. An air supply means for supplying air to the pipe for causing the air to flow is provided. By supplying air to the pipe and injecting air, it is preferable to increase the heat transfer coefficient on the inner surface of the bed and reduce the temperature difference in the bed.
【００１１】そして、空気噴射孔は、摺動部材が支持さ
れるベッド上面側及びベッド下面側に向けて開口してい
ることを特徴とする。[0011] The air injection hole is characterized by being open toward the upper surface of the bed and the lower surface of the bed where the sliding member is supported.
【００１２】また、上記目的を達成するための本発明の
工作機械の構成は、ベッドの内部に空気噴射孔を備えた
パイプを挿通し、空気噴射孔から空気を噴射させるため
にパイプに空気を供給する空気供給手段を備えたことを
特徴とする。In order to achieve the above object, a machine tool according to the present invention has a structure in which a pipe having an air injection hole is inserted into a bed, and air is injected into the pipe in order to jet air from the air injection hole. It is characterized by comprising air supply means for supplying.
【００１３】そして、空気供給手段は、噴射された空気
を回収し回収した空気を冷却した後にパイプに供給する
手段であることを特徴とする。The air supply means is a means for collecting the injected air, cooling the collected air, and then supplying the cooled air to the pipe.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】図１には本発明の一実施形態例に
係る熱変位抑制装置を備えた工作機械の概略構成、図２
にはコラムの概略断面、図３には熱変位抑制装置の構成
概念、図４には熱伝達率と空気流量との関係、図５には
温度差と空気流量との関係、図６には主軸傾きの経時変
化、図７には熱伝達率と空気噴射孔径との関係を示して
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a schematic configuration of a machine tool provided with a thermal displacement suppressing device according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view of a column, FIG. 3 is a conceptual diagram of a thermal displacement suppressing device, FIG. 4 is a relationship between a heat transfer coefficient and an air flow rate, FIG. 5 is a relationship between a temperature difference and an air flow rate, and FIG. FIG. 7 shows the relationship between the heat transfer coefficient and the diameter of the air injection hole.
【００１５】図１に示した工作機械は、一例としてマシ
ニングセンタを示したものであり、ベッド１にはワーク
が載置されるテーブル２が垂直軸回りで旋回自在に支持
されると共に、ベッド１には中空構造物としてのコラム
３が立設されていいる。コラム３の前面側には摺動部材
としてのヘッドストック４が図示しない移動支持機構を
介して左右方向及び上下方向に移動自在に支持され、ヘ
ッドストック４には工具を保持する駆動部材としての主
軸５が設けられている。The machine tool shown in FIG. 1 shows a machining center as an example. A table 2 on which a work is placed is supported on a bed 1 so as to be pivotable about a vertical axis. Is provided with a column 3 as a hollow structure. A headstock 4 as a sliding member is supported on the front side of the column 3 via a movable support mechanism (not shown) so as to be movable in the left-right direction and the up-down direction, and the headstock 4 has a main shaft as a driving member for holding a tool. 5 are provided.
【００１６】尚、テーブル２は水平面内で任意の方向に
移動自在に支持される構成のものもあり、ヘッドストッ
ク４は、必要に応じて水平軸回りで旋回したり、左右方
向にのみ移動自在で主軸５が昇降する構成のものもあ
る。The table 2 may be supported so as to be movable in an arbitrary direction in a horizontal plane. The headstock 4 can be turned around a horizontal axis as required, or can be moved only in the horizontal direction. There is also a configuration in which the main shaft 5 moves up and down.
【００１７】上記構成のマシニングセンタでは、テーブ
ル２にワークを載置すると共に、工具が取り付けられた
主軸５を駆動し、テーブル２及びヘッドストック４を数
値制御等により任意の位置に移動させることで、ワーク
に切削等の所定の加工が施される。In the machining center having the above structure, the work is placed on the table 2 and the main shaft 5 on which the tool is mounted is driven to move the table 2 and the head stock 4 to arbitrary positions by numerical control or the like. A predetermined process such as cutting is performed on the work.
【００１８】図２、図３に示すように、コラム３の内部
にはパイプ６が挿通され、パイプ６はコラム３の幅方向
に、図示例では４本挿通されている。パイプ６には多数
の空気噴射孔７が設けられ、パイプ６の一端には空気供
給手段としてのファン８が接続されてパイプ６の内部に
空気が送り込まれるようになっている。パイプ６の他端
は閉じられた状態になっており、ファン８によりパイプ
６の内部に空気が送り込まれることで、空気噴射孔７か
らコラム３の内面に向けて空気が噴射される。コラム３
の内面に向けて空気が噴射されることで、コラム３の内
部の熱伝達率が高められるようになっている。As shown in FIGS. 2 and 3, a pipe 6 is inserted into the column 3 and four pipes 6 are inserted in the width direction of the column 3 in the illustrated example. A large number of air injection holes 7 are provided in the pipe 6, and a fan 8 as an air supply means is connected to one end of the pipe 6 so that air is sent into the pipe 6. The other end of the pipe 6 is in a closed state. When air is sent into the pipe 6 by the fan 8, air is injected from the air injection holes 7 toward the inner surface of the column 3. Column 3
By blowing air toward the inner surface of the column 3, the heat transfer coefficient inside the column 3 is increased.
【００１９】上記構成のマシニングセンタでは、発熱体
となるヘッドストック４が支持されているコラム３の前
面3aとヘッドストック４が支持されていないコラム３の
後面3bとで温度差が生じる。このため、パイプ６の空気
噴射孔７はコラム３の前面3a側と後面3b側とに向けて開
口し、コラム３の前面3a及び後面3bに向けて空気を噴射
し、熱伝達率を高めてコラム３の前面3a及び後面3bの温
度差をなくすようにしてある。In the machining center having the above-described structure, a temperature difference occurs between the front surface 3a of the column 3 on which the headstock 4 serving as a heating element is supported and the rear surface 3b of the column 3 on which the headstock 4 is not supported. For this reason, the air injection hole 7 of the pipe 6 opens toward the front surface 3a side and the rear surface 3b side of the column 3 and injects air toward the front surface 3a and the rear surface 3b of the column 3 to increase the heat transfer coefficient. The temperature difference between the front surface 3a and the rear surface 3b of the column 3 is eliminated.
【００２０】コラム３には数箇所の流出口９が設けら
れ、空気噴射孔７からコラム３の内面に向けて噴射され
た空気は流出口９から外部に押し出されて回収され、フ
ァン８により再びパイプ６の内部に送り込まれる。具体
的には、工作機械はカバーにより覆われ、流出口９から
外部に流出した空気はカバー内で回収され、必要に応じ
て冷却手段等により冷却されて所定温度に保たれた状態
でファン８によりパイプ６の内部に送り込まれる。流出
口９から外部に流出した空気を再度パイプ６の内部に送
り込むことにより、外気の影響をなくして外気温度変化
によるコラム３の伸び変位を抑制することができる。The column 3 is provided with several outlets 9, and the air injected from the air injection holes 7 toward the inner surface of the column 3 is pushed out from the outlet 9 to the outside, is collected, and is again recovered by the fan 8. It is sent inside the pipe 6. Specifically, the machine tool is covered with a cover, and the air flowing out of the outlet 9 is collected in the cover, and cooled by a cooling means or the like as necessary, and the fan 8 is kept at a predetermined temperature. Is sent into the inside of the pipe 6. By sending the air that has flowed out from the outlet 9 to the inside of the pipe 6 again, the influence of the outside air can be eliminated and the extension displacement of the column 3 due to a change in the outside air temperature can be suppressed.
【００２１】コラム３の内部空気温度がT0、コラム３の
前面3aの外面空気温度がT0＋ΔT 、コラム３の後面3bの
外面空気温度がT0−ΔT の場合について、空気噴射孔７
からコラム３の内面に向けて空気を噴射したときの状況
を説明する。When the internal air temperature of the column 3 is T 0 , the external air temperature of the front surface 3a of the column 3 is T 0 + ΔT, and the external air temperature of the rear surface 3b of the column 3 is T 0 −ΔT, the air injection holes 7
The situation when air is injected toward the inner surface of the column 3 from will be described.
【００２２】空気の噴射を行わない場合、コラム３の前
面3aの内面及び外面、後面3bの内面及び外面の合わせて
４面は略同じ熱伝達率であると考えられる。この場合、
コラム３の前面3aの温度はT0＋ΔT/2 となり、コラム３
の後面3bの温度はT0−ΔT/2となり、前面3aと後面3bの
温度差はΔT である。When air is not injected, it is considered that the four surfaces including the inner surface and the outer surface of the front surface 3a of the column 3 and the inner surface and the outer surface of the rear surface 3b have substantially the same heat transfer coefficient. in this case,
The temperature of the front surface 3a of the column 3 becomes T 0 + ΔT / 2,
The temperature of the rear surface 3b is T 0 −ΔT / 2, and the temperature difference between the front surface 3a and the rear surface 3b is ΔT.
【００２３】空気噴射を行った場合、コラム３の前面3a
の内面と後面3bの内面の熱伝達率が増加する。そして、
コラム３の前面3aの内面と後面3bの内面の熱伝達率が、
コラム３の前面3aの外面と後面3bの外面の熱伝達率のｋ
倍となったとする。この時、コラム３の前面3aの温度は
T0＋ΔT/(k＋1)であり、コラム３の後面3bの温度はT0−
ΔT/(k＋1)である。したがって、コラム３の前面3aと後
面3bの温度差は２ΔT/(k＋1)である。これは、空気噴射
を行わない場合の2/(k＋1)倍である。例えば、空気噴射
によって20m/s の空気がコラム３の前面3a及び後面3bの
内面に衝突する場合、ｋはおよそ10程度の値になり、コ
ラム３の前面3aと後面3bの温度差は空気噴射を行わない
場合の2/11となる。When air is injected, the front surface 3a of the column 3
The heat transfer coefficient between the inner surface of the inner surface and the inner surface of the rear surface 3b increases. And
The heat transfer coefficient between the inner surface of the front surface 3a and the inner surface of the rear surface 3b of the column 3 is
Heat transfer coefficient k between the outer surface of the front surface 3a and the outer surface of the rear surface 3b of the column 3
Let's say it has doubled. At this time, the temperature of the front surface 3a of the column 3 is
T 0 + ΔT / (k + 1), and the temperature of the rear surface 3 b of the column 3 is T 0 −
ΔT / (k + 1). Therefore, the temperature difference between the front surface 3a and the rear surface 3b of the column 3 is 2ΔT / (k + 1). This is 2 / (k + 1) times that when air injection is not performed. For example, when 20 m / s of air collides with the inner surfaces of the front surface 3a and the rear surface 3b of the column 3 by air injection, k has a value of about 10, and the temperature difference between the front surface 3a and the rear surface 3b of the column 3 is determined by the air injection. 2/11 when not performing
【００２４】コラム３の前後のたわみは、前面3aと後面
3bの温度差に比例するので、空気噴射により熱伝達率を
高めて温度差を低減することにより、コラム３の前後の
たわみを抑制することができる。このため、ファン８に
よりパイプ６の内部に空気を送り込むだけの極めて単純
な構成で、制御装置や温度検出装置、冷却装置及び加熱
装置等を設けることなく、コラム３の前面3aと後面3bの
温度差を低減してコラム３の前後のたわみを抑制するこ
とができる。このため、コラム３のたわみによる加工誤
差を低減することが可能になる。The deflection before and after the column 3 includes a front surface 3a and a rear surface.
Since the temperature difference is proportional to the temperature difference of 3b, the deflection before and after the column 3 can be suppressed by increasing the heat transfer coefficient by air injection and reducing the temperature difference. Therefore, the temperature of the front surface 3a and the rear surface 3b of the column 3 can be reduced without providing a control device, a temperature detection device, a cooling device, a heating device, and the like with a very simple configuration in which air is sent into the pipe 6 by the fan 8. By reducing the difference, it is possible to suppress the deflection before and after the column 3. Therefore, it is possible to reduce a processing error due to the deflection of the column 3.
【００２５】コラム内に空気を流通させる技術は、例え
ば、特開平1-140945号公報に示されているが、この技術
は単にコラム内に所定量の空気を流すだけであり、コラ
ム３の前面3aと後面3bに向けてパイプ６の空気噴射孔７
から空気を噴射させるものではない。このため、特開平
1-140945号公報に示された技術では、コラム３の前面3a
と後面3bの熱伝達率を高めることはできない。A technique for circulating air in the column is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-140945, but this technique merely flows a predetermined amount of air into the column, Air injection hole 7 of pipe 6 toward 3a and rear surface 3b
It does not inject air from the air. For this reason,
According to the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-140945, the front surface 3a
And the heat transfer coefficient of the rear surface 3b cannot be increased.
【００２６】図４には空気流量に対する熱伝達率の関係
を表すグラフを示してある。図中実線がパイプ６の空気
噴射孔７から空気を噴射させた本実施形態例の場合であ
り、図中点線が特開平1-140945号公報に示された技術の
場合である。図から明らかなように、同じ空気流量にお
いて空気噴射孔７から空気を噴射させることで、熱伝達
率を高くできることが判る（例えば、２倍程度）。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the air flow rate and the heat transfer coefficient. The solid line in the figure is the case of the present embodiment in which air is injected from the air injection hole 7 of the pipe 6, and the dotted line in the figure is the case of the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-140945. As is clear from the figure, it can be seen that the heat transfer coefficient can be increased by injecting air from the air injection holes 7 at the same air flow rate (for example, about twice).
【００２７】そして、図５には空気流量に対する温度差
の関係を表すグラフを示してある。図中実線がパイプ６
の空気噴射孔７から空気を噴射させた本実施形態例の場
合であり、図中点線が特開平1-140945号公報に示された
技術の場合である。図から明らかなように、同じ空気流
量において空気噴射孔７から空気を噴射させることで温
度差を低減でき、少ない空気流量（A1) で許容温度差よ
りも低い温度差に保てることが判る。特開平1-140945号
公報に示された技術の場合、許容温度差よりも低い温度
差に保つためには、空気流量（A1) よりも多い空気量A2
が必要となる。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the air flow and the temperature difference. Solid line in the figure is pipe 6
This is the case of the present embodiment in which air is injected from the air injection hole 7, and the dotted line in the figure is the case of the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-140945. As is clear from the figure, the temperature difference can be reduced by injecting air from the air injection holes 7 at the same air flow rate, and the temperature difference can be kept lower than the allowable temperature difference with a small air flow rate (A1). In the case of the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-140945, in order to keep the temperature difference lower than the allowable temperature difference, the air amount A2 larger than the air flow rate (A1)
Is required.
【００２８】少ない空気量による空気噴射により熱伝達
率を高めて温度差を低減することにより、コラム３の前
後を許容温度差よりも低い温度差に保つことができ、コ
ラム３の前後のたわみを抑制することができることが判
る。By increasing the heat transfer coefficient and reducing the temperature difference by air injection with a small amount of air, the temperature difference between the front and rear of the column 3 can be kept lower than the allowable temperature difference, and the deflection before and after the column 3 can be reduced. It turns out that it can control.
【００２９】図６には主軸５の傾きの状況を示してあ
る。主軸５は時間の経過にともなって正側から負側に周
期的に傾きが変化する。空気噴射により熱伝達率を高め
て温度差を低減することができる本実施形態例では、図
中実線で示したように、許容直角度以下に抑制すること
ができる。空気噴射がない場合、図中点線で示したよう
に、許容直角度以下に抑制することができない。FIG. 6 shows the state of the inclination of the main shaft 5. The inclination of the spindle 5 periodically changes from the positive side to the negative side with the passage of time. In this embodiment, in which the heat transfer coefficient is increased by air injection to reduce the temperature difference, as shown by the solid line in the figure, the angle can be suppressed to the allowable perpendicularity or less. If there is no air injection, as shown by the dotted line in the figure, the angle cannot be suppressed below the allowable perpendicularity.
【００３０】図７に基づいてパイプ６の空気噴射孔７の
径と熱伝達率の関係を説明する。ファン８の能力等によ
り一義的にはならないが、径が大きくなるにしたがって
熱伝達率(W/m2 ・k)が高くなり、10mm乃至20mm程度の径
で熱伝達率(W/m2 ・k)がピークとなり、50mm程度で目標
熱伝達率を下回る。目標熱伝達率は、例えば、５(W/m 2
・k)である。熱伝達率が５(W/m2 ・k)以上になる状態に
空気噴射孔７の径及びファン８の能力を設定することが
よい。５(W/m2 ・k)以上の熱伝達率を得るようにするた
めには、空気噴射孔７の径を１mm乃至50mmに設定すると
よい。好ましくは、10mm乃至20mm程度の径で熱伝達率(W
/m2 ・k)がピークとなる場合には、空気噴射孔７を５mm
乃至30mm程度の径に設定するとよい。尚、目標熱伝達率
は一例であり、工作機械の種類や大きさにより、５(W/m
2 ・k)以上の任意の値に設定することが可能である。場
合によっては、５(W/m2 ・k)以下でも可能である。Referring to FIG. 7, the air injection hole 7 of the pipe 6
The relationship between the diameter and the heat transfer coefficient will be described. Depending on the ability of fan 8
It is not unique, but as the diameter increases
Heat transfer coefficient (W / mTwo ・ K) becomes higher and the diameter is about 10mm to 20mm
And heat transfer coefficient (W / mTwo ・ K) peaks and targets at about 50mm
Below the heat transfer coefficient. The target heat transfer coefficient is, for example, 5 (W / m Two
・ K). Heat transfer coefficient is 5 (W / mTwo ・ K) or more
It is possible to set the diameter of the air injection hole 7 and the capacity of the fan 8
Good. 5 (W / mTwo ・ K) or higher heat transfer coefficient
For example, if the diameter of the air injection hole 7 is set to 1 mm to 50 mm
Good. Preferably, the heat transfer coefficient (W
/ mTwo ・ When k) reaches the peak, the air injection hole 7 is 5 mm
It is preferable to set the diameter to about 30 mm. Note that the target heat transfer coefficient
Is an example. Depending on the type and size of the machine tool, 5 (W / m
Two -It can be set to any value above k). Place
5 (W / mTwo ・ It is also possible to use k) or less.
【００３１】上述したように、１mm乃至50mmの径の空気
噴射孔７からコラム３の前面3aと後面3bに向けて空気を
噴射して５(W/m2 ・k)以上の熱伝達率を得るようにする
ことで、ファン８によりパイプ６の内部に空気を送り込
むだけの極めて単純な構成により、コラム３の前面3aと
後面3bの温度差を低減してコラム３の前後のたわみを抑
制することができ、コラム３のたわみによる加工誤差を
低減することが可能になる。また、流出口９から外部に
流出した空気を回収して再度パイプ６の内部に送り込む
ようにしているため、外気温度変化によるコラム３の伸
び変位を抑制することができる。As described above, air is injected from the air injection hole 7 having a diameter of 1 mm to 50 mm toward the front surface 3a and the rear surface 3b of the column 3 so that a heat transfer coefficient of 5 (W / m 2 · k) or more is obtained. With this configuration, the temperature difference between the front surface 3a and the rear surface 3b of the column 3 is reduced by a very simple configuration in which air is sent into the pipe 6 by the fan 8, thereby suppressing the front and rear deflection of the column 3. Therefore, it is possible to reduce a processing error due to the bending of the column 3. In addition, since the air that has flowed out from the outlet 9 is collected and sent again into the pipe 6, the extension displacement of the column 3 due to a change in the outside air temperature can be suppressed.
【００３２】尚、ベッド１にパイプ６を挿通することも
可能であり、この場合、テーブル２が固定された構成の
マシニングセンタであっても、本発明を適用することが
可能である。Note that the pipe 6 can be inserted through the bed 1. In this case, the present invention can be applied to a machining center having a fixed table 2.
【００３３】図８、図９に基づいて本発明の熱変位抑制
装置を他の工作機械に適用した例を説明する。図８には
門型工作機械の概略構成、図９には円筒研削盤の概略構
成を示してある。尚、図１乃至図３に示した部材と同一
部材には同一符号を付してある。An example in which the thermal displacement suppressing device of the present invention is applied to another machine tool will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a schematic configuration of a portal machine tool, and FIG. 9 shows a schematic configuration of a cylindrical grinding machine. The same members as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.
【００３４】図８に基づいて門型工作機械を説明する。
図に示すように、ベッド１０には門型のコラム１１が摺
動自在に支持され、門型のコラム１１にはクロスレール
１２が昇降自在に支持されている。クロスレール１２に
はヘッドストック１３が左右方向に移動自在に支持さ
れ、ヘッドストック１３には主軸１４が備えられてい
る。門型のコラム１１の摺動、クロスレール１２の昇降
及びヘッドストック１３の左右方向への移動により、所
定の加工が施される。The portal type machine tool will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, a gate column 11 is slidably supported on the bed 10, and a cross rail 12 is supported on the gate column 11 so as to be able to move up and down. A headstock 13 is supported on the cross rail 12 so as to be movable in the left-right direction, and the headstock 13 is provided with a main shaft 14. A predetermined process is performed by sliding the gate-shaped column 11, moving the cross rail 12 up and down, and moving the head stock 13 in the left-right direction.
【００３５】図８に示した門型工作機械では、摺動部材
としてのヘッドストック１３が支持されるクロスレール
１２と、摺動部材としてのクロスレール１２が支持され
るコラム１１と、摺動部材としてのコラム１１が支持さ
れるベッド１０とに、それぞれパイプ６が挿通されてい
る。パイプ６の噴射孔７は摺動面（支持面）及び摺動面
の反対面に向けて開口している。そして、クロスレール
１２、コラム１１及びベッド１０内に空気を噴射して熱
伝達率を高め、摺動発熱による温度差を低減して各部材
の前後のたわみを抑制するようになっている。また、主
軸１４が発熱体となった場合の温度差を低減してクロス
レール１２の前後のたわみを抑制するようになってい
る。また、切削によって発生する切削熱（例えば、切粉
や切削油によりベッド１０が発熱する熱や、切削による
ワークの発熱がテーブルからベッド１０に伝わって発熱
する熱）による温度差を低減してベッド１０の上下のた
わみを抑制するようになっている。In the portal-type machine tool shown in FIG. 8, a cross rail 12 supporting a headstock 13 as a sliding member, a column 11 supporting a cross rail 12 as a sliding member, and a sliding member Each of the pipes 6 is inserted into a bed 10 on which a column 11 is supported. The injection hole 7 of the pipe 6 opens toward the sliding surface (supporting surface) and the surface opposite to the sliding surface. Then, air is injected into the cross rail 12, the column 11, and the bed 10 to increase the heat transfer coefficient, reduce the temperature difference due to sliding heat, and suppress the front and rear bending of each member. In addition, the temperature difference when the main shaft 14 is a heating element is reduced to suppress the front and rear deflection of the cross rail 12. In addition, the bed reduces the temperature difference due to cutting heat generated by cutting (for example, heat generated by the bed 10 due to cutting chips or cutting oil, or heat generated by transmitting heat generated by the work from the table to the bed 10). The upper and lower deflections of 10 are suppressed.
【００３６】従って、門型工作機械で摺動部材が支持さ
れる各部材の前後のたわみを抑制することができ、各部
材のたわみによる加工誤差を低減することが可能にな
る。Accordingly, it is possible to suppress the bending before and after each of the members on which the sliding member is supported by the portal type machine tool, and it is possible to reduce the processing error due to the bending of each of the members.
【００３７】図９に基づいて円筒研削盤を説明する。図
に示すように、ベッド２０にはテーブル２１が左右方向
に摺動自在に支持され、テーブル２１には主軸ヘッド２
２及び心押し台２３が取り付けられている。主軸ヘッド
２２及び心押し台２３の間に円筒状のワークが回転自在
に支持され、ベッド２０の後ろ側には砥石ヘッド２４が
前後進自在に支持されている。尚、円筒状のワークは、
主軸ヘッド２２のチャック手段のみで回転自在に支持さ
れることもある。ワークを回転させると共にテーブル２
１を往復移動させ、砥石ヘッド２４を所定量前進させる
ことにより、ワークに研削加工が施される。The cylindrical grinding machine will be described with reference to FIG. As shown in the figure, a table 21 is slidably supported on the bed 20 in the left-right direction.
2 and tailstock 23 are attached. A cylindrical work is rotatably supported between the spindle head 22 and the tailstock 23, and a grindstone head 24 is supported behind the bed 20 so as to be able to move forward and backward. In addition, the cylindrical work
It may be rotatably supported only by the chuck means of the spindle head 22. Rotate the work and table 2
The workpiece 1 is reciprocated to advance the grindstone head 24 by a predetermined amount, whereby the workpiece is subjected to grinding.
【００３８】図９に示した円筒研削盤では、摺動部材と
してのテーブル２１が支持される部位のベッド２０にパ
イプ６が挿通されている。パイプ６の噴射孔７は摺動面
（支持面）及び摺動面の反対面に向けて開口している。
そして、ベッド２０内に空気を噴射して熱伝達率を高
め、テーブル２１の摺動発熱や切削熱による温度差を低
減してベッド２０のたわみを抑制するようになってい
る。また、図示はしていないが、摺動部材としての砥石
ヘッド２４が支持される部位のベッド２０にもパイプ６
を挿通することもできる。In the cylindrical grinding machine shown in FIG. 9, a pipe 6 is inserted into a bed 20 at a position where a table 21 as a sliding member is supported. The injection hole 7 of the pipe 6 opens toward the sliding surface (supporting surface) and the surface opposite to the sliding surface.
Then, air is injected into the bed 20 to increase the heat transfer coefficient, and the temperature difference caused by the sliding heat and the cutting heat of the table 21 is reduced to suppress the bending of the bed 20. Although not shown, the pipe 6 is also placed on the bed 20 where the grinding head 24 as a sliding member is supported.
Can be inserted.
【００３９】従って、円筒研削盤でテーブル２１が支持
される部位のベッド２０のたわみを抑制することがで
き、テーブル２１の往復移動誤差を低減して加工誤差を
低減することが可能になる。Therefore, it is possible to suppress the deflection of the bed 20 at the position where the table 21 is supported by the cylindrical grinder, and it is possible to reduce the reciprocating movement error of the table 21 and the processing error.
【００４０】尚、ベッド２０にテーブル２１が左右方向
に摺動自在に支持された円筒研削盤を例に挙げている
が、テーブル２１が固定状態のベッド２０にパイプ６を
挿通することも可能である。Although a cylindrical grinder in which the table 21 is slidably supported in the bed 20 in the left-right direction is taken as an example, the pipe 6 can be inserted through the bed 20 with the table 21 fixed. is there.
【００４１】本発明の熱変位抑制装置は、例えば、ホブ
盤、歯車型削り盤、歯車研削盤等の歯車加工機械やボー
ル盤、旋盤、円筒以外の研削盤等、他の工作機械に適用
することが可能である。また、工作機械以外でも、発熱
体により変形が生じる中空構造物を備えた機器に本発明
の熱変位抑制装置を適用して、熱伝達率を高めることで
温度差を低減することが可能である。The thermal displacement suppressing device of the present invention can be applied to other machine tools such as a hobbing machine, a gear shaving machine, a gear grinding machine and the like, and a drilling machine, a lathe and a grinding machine other than a cylinder. Is possible. In addition to the machine tool, the temperature difference can be reduced by increasing the heat transfer coefficient by applying the thermal displacement suppression device of the present invention to a device having a hollow structure that is deformed by a heating element. .
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明の熱変位抑制装置は、中空構造物
内に空気噴射孔を備えたパイプを挿通し、空気噴射孔か
ら空気を噴射させて中空構造物内面の熱伝達率を高くし
て中空構造物内の温度差を低減するためにパイプに空気
を供給する空気供給手段を備えたので、中空構造物内に
空気を噴射して熱伝達率を高め、温度差を低減すること
ができる。この結果、簡単な構成により特別な制御を必
要とせずに中空構造物の熱変位を抑制することが可能に
なる。According to the thermal displacement suppressing device of the present invention, a pipe having an air injection hole is inserted into a hollow structure, and air is injected from the air injection hole to increase the heat transfer coefficient on the inner surface of the hollow structure. Air supply means for supplying air to the pipe to reduce the temperature difference in the hollow structure, so that air can be injected into the hollow structure to increase the heat transfer coefficient and reduce the temperature difference. it can. As a result, it is possible to suppress the thermal displacement of the hollow structure with a simple configuration without requiring special control.
【００４３】本発明の工作機械は、ヘッドストックが支
持されるコラムの内部に空気噴射孔を備えたパイプを挿
通し、空気噴射孔から空気を噴射させてコラム内面の熱
伝達率を高くしてコラム内の温度差を低減するためにパ
イプに空気を供給する空気供給手段を備えたので、コラ
ムの内部に空気を噴射して熱伝達率を高め、ヘッドスト
ックを発熱体とした温度差を低減することができる。こ
の結果、簡単な構成により特別な制御を必要とせずにコ
ラムの熱変位を抑制することが可能になり、熱変位によ
る加工誤差を低減することが可能になる。According to the machine tool of the present invention, a pipe having an air injection hole is inserted into the column in which the headstock is supported, and air is injected from the air injection hole to increase the heat transfer coefficient on the inner surface of the column. Equipped with air supply means for supplying air to the pipes to reduce the temperature difference in the column, so that air is injected into the column to increase the heat transfer coefficient and reduce the temperature difference with the headstock as a heating element can do. As a result, it is possible to suppress the thermal displacement of the column with a simple configuration without requiring special control, and to reduce a processing error due to the thermal displacement.
【００４４】本発明の工作機械は、摺動部材が支持され
るベッドの内部に空気噴射孔を備えたパイプを挿通し、
空気噴射孔から空気を噴射させてベッド内面の熱伝達率
を高くしてベッド内の温度差を低減するためにパイプに
空気を供給する空気供給手段を備えたので、ベッドの内
部に空気を噴射して熱伝達率を高め、摺動部材の発熱に
よる温度差を低減することができる。また、切削により
生じる熱である切削熱の影響を受けるベッドにおいて
は、切削熱による温度差をも低減することができる。こ
の結果、簡単な構成により特別な制御を必要とせずにベ
ッドの熱変位を抑制することが可能になり、熱変位によ
る加工誤差を低減することが可能になる。According to the machine tool of the present invention, a pipe having an air injection hole is inserted into a bed in which a sliding member is supported,
Air supply means for supplying air to the pipes to inject air from the air injection holes to increase the heat transfer coefficient on the inner surface of the bed and reduce the temperature difference in the bed, so that air is injected inside the bed Thus, the heat transfer coefficient can be increased, and the temperature difference due to the heat generated by the sliding member can be reduced. In a bed affected by cutting heat, which is heat generated by cutting, a temperature difference caused by cutting heat can also be reduced. As a result, it is possible to suppress the thermal displacement of the bed with a simple configuration without requiring special control, and it is possible to reduce a processing error due to the thermal displacement.
【００４５】本発明の工作機械は、ベッドの内部に空気
噴射孔を備えたパイプを挿通し、空気噴射孔から空気を
噴射させてベッド内面の熱伝達率を高くしてベッド内の
温度差を低減するためにパイプに空気を供給する空気供
給手段を備えたので、ベッドの内部に空気を噴射して熱
伝達率を高め、摺動部材の発熱による温度差を低減する
ことができる。また、切削により生じる熱である切削熱
の影響を受けるベッドにおいては、切削熱による温度差
をも低減することができる。この結果、簡単な構成によ
り特別な制御を必要とせずにベッドの熱変位を抑制する
ことが可能になり、熱変位による加工誤差を低減するこ
とが可能になる。In the machine tool of the present invention, a pipe having an air injection hole is inserted into the inside of the bed, and air is injected from the air injection hole to increase the heat transfer coefficient on the inner surface of the bed to reduce the temperature difference in the bed. Since the air supply means for supplying air to the pipes is provided to reduce the heat, the heat transfer coefficient can be increased by injecting the air into the inside of the bed, and the temperature difference due to the heat generated by the sliding member can be reduced. In a bed affected by cutting heat, which is heat generated by cutting, a temperature difference caused by cutting heat can also be reduced. As a result, it is possible to suppress the thermal displacement of the bed with a simple configuration without requiring special control, and it is possible to reduce a processing error due to the thermal displacement.
【図１】本発明の一実施形態例に係る熱変位抑制装置を
備えた工作機械の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a machine tool provided with a thermal displacement suppressing device according to an embodiment of the present invention.
【図２】コラムの概略断面図。FIG. 2 is a schematic sectional view of a column.
【図３】熱変位抑制装置の構成概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram of a configuration of a thermal displacement suppressing device.
【図４】熱伝達率と空気流量との関係を表すグラフ。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a heat transfer coefficient and an air flow rate.
【図５】温度差と空気流量との関係を表すグラフ。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a temperature difference and an air flow rate.
【図６】主軸傾きの経時変化を表すグラフ。FIG. 6 is a graph showing a change with time of the inclination of the main axis.
【図７】熱伝達率と空気噴射孔径との関係を表すグラ
フ。FIG. 7 is a graph showing a relationship between a heat transfer coefficient and a diameter of an air injection hole.
【図８】本発明の熱変位抑制装置を備えた門型工作機械
の概略構成図。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a portal-type machine tool provided with the thermal displacement suppressing device of the present invention.
【図９】本発明の熱変位抑制装置を備えた円筒研削盤の
概略構成図。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a cylindrical grinding machine provided with the thermal displacement suppressing device of the present invention.
１，１０，２０ ベッド ２ テーブル ３，１１ コラム ４，１３ ヘッドストック ５，１４ 主軸 ６ パイプ ７ 空気噴射孔 ８ ファン ９ 流出口 １２ クロスレール ２２ 主軸ヘッド ２３ 心押し台 ２４ 砥石ヘッド 1, 10, 20 Bed 2 Table 3, 11 Column 4, 13 Headstock 5, 14 Main shaft 6 Pipe 7 Air injection hole 8 Fan 9 Outlet 12 Cross rail 22 Main shaft head 23 Tailstock 24 Grindstone head
フロントページの続き (72)発明者 川水 努 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 白澤 博典 滋賀県栗太郡栗東町六地蔵130番地 三菱 重工業株式会社工作機械事業部内 (72)発明者 佐藤 欣且 滋賀県栗太郡栗東町六地蔵130番地 三菱 重工業株式会社工作機械事業部内 Ｆターム(参考） 3C048 AA01 AA07 BB01 EE03 Continuing from the front page (72) Inventor Tsutomu Kawamizu 4-2-222 Kannonshinmachi, Nishi-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima In-house of Hiroshima Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Machine Tool Division, Inc. (72) Inventor Kinatsu Sato 130, Rokujizo, Ritto-cho, Kurita-gun, Shiga Prefecture F-term in Machine Tool Division, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 3C048 AA01 AA07 BB01 EE03
Claims (12)
プを挿通し、空気噴射孔から空気を噴射させるためにパ
イプに空気を供給する空気供給手段を備えたことを特徴
とする熱変位抑制装置。1. A thermal displacement system comprising: a pipe having an air injection hole inserted into a hollow structure; and air supply means for supplying air to the pipe so as to inject air from the air injection hole. Suppression device.
mm乃至50mmに設定したことを特徴とする熱変位抑制装
置。2. The air injection hole according to claim 1, wherein
A thermal displacement suppression device characterized in that the thickness is set to be from 50 mm to 50 mm.
・k)以上になる状態に空気噴射孔の径及び空気供給手段
の能力を設定したことを特徴とする熱変位抑制装置。3. The method according to claim 1, wherein the heat transfer coefficient is 5 (W / m 2
-The thermal displacement suppressing device, wherein the diameter of the air injection hole and the capacity of the air supply means are set so as to be k) or more.
材を備えた摺動部材が摺動自在に支持される部位の支持
面側及び支持面側の反対面に向けて開口していることを
特徴とする熱変位抑制装置。4. The air injection hole according to claim 1, wherein the air injection hole is opened toward a support surface side of a portion where the slide member provided with the drive member is slidably supported and a surface opposite to the support surface side. A thermal displacement suppressing device characterized by the above-mentioned.
材が摺動自在に支持される部位の中空構造物内面の支持
面側及び支持面側の反対面に向けて開口していることを
特徴とする熱変位抑制装置。5. The air injection hole according to claim 1, wherein the air injection hole is open toward a support surface side of the inner surface of the hollow structure at a portion where the sliding member is slidably supported and a surface opposite to the support surface side. A thermal displacement suppressing device characterized by the above-mentioned.
おいて、空気供給手段は、中空構造物内に噴射した空気
を回収し回収した空気をパイプに供給する手段であるこ
とを特徴とする熱変位抑制装置。6. The air supply means according to claim 1, wherein the air supply means is means for recovering air injected into the hollow structure and supplying the recovered air to a pipe. Thermal displacement suppression device.
部に空気噴射孔を備えたパイプを挿通し、空気噴射孔か
ら空気を噴射させるためにパイプに空気を供給する空気
供給手段を備えたことを特徴とする工作機械。7. An air supply means for supplying a pipe with air injection holes through a pipe provided with air injection holes inside a column on which a headstock is supported, and for injecting air from the air injection holes. A featured machine tool.
ドストックが支持されるコラム前面側及びコラム後面側
に向けて開口していることを特徴とする工作機械。8. The machine tool according to claim 7, wherein the air injection holes are open toward the front side and the rear side of the column where the headstock is supported.
気噴射孔を備えたパイプを挿通し、空気噴射孔から空気
を噴射させるためにパイプに空気を供給する空気供給手
段を備えたことを特徴とする工作機械。9. An air supply means for supplying a pipe to the pipe for injecting air from the air injection hole by inserting a pipe having an air injection hole into a bed in which the sliding member is supported. Machine tool characterized by the following.
動部材が支持されるベッド上面側及びベッド下面側に向
けて開口していることを特徴とする工作機械。10. The machine tool according to claim 9, wherein the air injection holes are open toward a bed upper surface and a bed lower surface where the sliding member is supported.
イプを挿通し、空気噴射孔から空気を噴射させるために
パイプに空気を供給する空気供給手段を備えたことを特
徴とする工作機械。11. A machine tool comprising: a pipe having an air injection hole inserted into the inside of a bed; and air supply means for supplying air to the pipe to inject air from the air injection hole.
項において、空気供給手段は、噴射された空気を回収し
回収した空気を冷却した後にパイプに供給する手段であ
ることを特徴とする工作機械。12. The air supply means according to claim 7, wherein the air supply means is means for collecting the injected air, cooling the collected air, and then supplying the cooled air to the pipe. Machine Tools.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001156665A JP2002346860A (en) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | Device for suppressing thermal displacement and machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001156665A JP2002346860A (en) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | Device for suppressing thermal displacement and machine tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002346860A true JP2002346860A (en) | 2002-12-04 |
Family
ID=19000649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001156665A Pending JP2002346860A (en) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | Device for suppressing thermal displacement and machine tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002346860A (en) |
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