JP2004066437A

JP2004066437A - 熱変形を抑制可能な工作機械

Info

Publication number: JP2004066437A
Application number: JP2002232822A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Kikuchi; 菊地　則行; Suenari Ota; 太田　季成; Mamoru Mukogasa; 向笠　守
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】工場内の温度変化、温度分布の差又はベッドの案内面における発熱があっても、ベッド全体の温度分布を略均一に保ち、ベッド全体としての不均一な熱変形を抑制可能な工作機械を提供する。
【解決手段】工作機械１１は、案内手段が設けられているベッド１３と、案内手段に沿ってベッド１３上を移動するテーブル２１とを備える。ベッド１３の内部全体に液体を循環可能に空洞部３５を形成して、液体循環手段５３によって空洞部３５に液体を供給して循環させる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具とワークとを相対移動させてワークを加工する工作機械に関し、特に工作機械の基台となるベッドの各部の温度を略均一に保ち熱変形を抑制する工作機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、工作機械が設置される工場内には空調装置が備えられており、その空調装置を作動させてしばらくの間は、工場の室温が徐々に変化していき、最終的に所定温度に落ち着く。このように室温が変化しているときには、工場内の高い所と低い所の位置による温度差が生じやすい。また、空調装置の吹き出し口付近や工場の窓付近又は出入口に面した側とその反対側では室温に差が生じてしまう。さらに、この温度差の大きさや温度分布の差は時間とともに変化していく。
【０００３】
このような工作機械の設置雰囲気の温度変化や温度分布の差により、工作機械のコラムやワークを取り付けるイケールの前後左右上下の各部で温度差が生じて、各部の温度が不均一となり、熱変形による倒れや反り等が発生し、加工精度の悪化を招く。したがって、加工精度向上のためには、コラムやイケールなどの熱変形に対する対策が要求される。
【０００４】
さらに、近年、加工精度に対する要求が高度化していることから、コラムやイケールなど上下に長く熱変形の影響が顕著に現れる構造体だけでなく、ベッドやテーブルに対しても熱変形に対する対策が要求されるようになってきている。特に、ベッドやテーブルの場合、上面と下面との上下方向の高さの差が少ない一方で、テーブルがベッド上を案内手段に沿って頻繁に移動するため、ベッドとテーブルの間の案内面で熱が発生しやすいという特徴を有しており、案内面における発熱の影響でベッドやテーブルの案内面側が膨張し、案内手段の真直度を悪化させ得ることを考慮する必要がある。
【０００５】
このような工作機械の各部の熱変形を抑制する従来技術には、以下のようなものがある。
【０００６】
特公昭６１−２６４５３号公報は、コラム及びベッドの中空内部に加圧下で液体を充満することにより、コラム及びベッドの熱容量を大きくし、その熱的剛性を高めた電気加工装置を開示している。
【０００７】
また、特開平２−８８１３６号公報は、ベッド内部の上部及び両側部に空間部を設け、各空間部内に封入した冷却媒体を循環させ、ベッドのテーブル面のみならずテーブル面から伝熱を受けやすい部分での温度変動、ひいては熱歪みを抑制するようにした工作機械のベッドを開示している。
【０００８】
さらに、特開平４−３１５５３４号公報は、ベースフレーム、柱フレーム及び上部フレームの各内部のそれぞれの内壁に密接するように水の収容ケースを設け、各収容ケースを連通させて水を循環させて、各部の温度を均一にし、熱変形による反り等の発生を防ぐようにした機械フレームを開示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特公昭６１−２６４５３号公報に記載の電気加工装置は、単にベッドの熱容量を増加させるためにベッドの中空内部に液体を充満させたものであり、工場内の室温の変化、温度分布の差又はベッドの案内面における発熱によりベッドが受ける熱的影響を抑制することはできるが、ベッド全体の温度分布に不均一を生じさせ得ることに変わりはなく、ベッドに偏った熱変形を生じさせてしまう。
【００１０】
また、特開平２−８８１３６号公報に記載の工作機械のベッドは、ベッドの上部及び両側部に設けられた空間部内に液体を供給して循環させ、ベッド案内面に発生した熱を除去し、ベッド案内面の発熱がベッド全体に与える影響を抑制することができるものの、空間部が設けられていないベッド内部の中央には液体が充満していないため、ベッド全体としては熱容量があまり大きくならず、やはり工場の温度変化、温度分布の差又はベッドの案内面における発熱によりベッドに熱変形が生じやすい。
【００１１】
同様に、特開平４−３１５５３４号公報に記載の機械フレームも、フレームの収容ケース内にのみ液体を供給して循環させ、収容ケースが設けられていないフレーム内部の中央には液体を供給、循環させていないため、フレーム全体としては熱容量があまり大きくならず、工場の温度変化、温度分布の差又は局所的な発熱によりフレームに熱変形が生じやすい。
【００１２】
よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消して、工場内の温度変化、温度分布の差又は工作機械のベッドの案内面における発熱があっても、ベッド各部の温度を略均一に保つことができる熱変形を抑制可能な工作機械を提供することである。
【００１３】
また、本発明の目的は、ベッド内部に供給して循環させる液体の循環方向を反転させ、ベッドが常に同じ温度勾配になるのを防止し、ベッド各部の温度を略均一に保つことができる熱変形を抑制可能な工作機械を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的に鑑み、工作機械のベッドの内部全体に形成された空洞部に液体を供給して循環させることにより、ベッドの温度を室温に追従させるのではなく、ベッド各部の温度を略均一に保ち、さらに発熱源である案内面の発熱をとるようにしたものである。
【００１５】
すなわち本発明によれば、工具とワークとを相対移動させ前記ワークを加工する工作機械において、前記工作機械の基台となり、内部全体に液体を循環可能に形成された空洞部を有したベッドと、前記ベッドの空洞部に液体を供給して循環させる液体循環手段と、前記液体循環手段を起動、停止して液体の循環を制御する液体循環制御手段とを具備する熱変形を抑制可能な工作機械が提供される。
【００１６】
前記ベッド上を移動するテーブルと、前記ベッド上を移動するコラムとをさらに具備し、前記ベッドは、前記テーブルが移動するフロントベッドと前記コラムが移動するリアベッドとで構成され、前記フロントベッド及びリアベッドは、その内部全体に液体を循環可能な空洞部が形成されるようにしてもよい。
【００１７】
前記テーブルまたはコラムは、その内部全体に液体を循環可能な空洞部が形成されるようにしてもよい。
【００１８】
前記液体循環制御手段は、前記液体循環手段を所定のタイミングで制御して液体の循環方向を反転させるようにしてもよい。
【００１９】
本発明の工作機械においては、ベッド内部の空洞部全体に液体が充満しているので、ベッド全体の熱容量が大きくなり、この結果、ベッドの温度変動が抑制される。また、流体循環手段によりベッド内部の空洞部全体に液体が供給され空洞部内を循環しているので、例えば工場内の室温の温度変化や温度分布差があっても、ベッド各部の温度が均一化される。さらに、空洞部に液体を供給するポートと空洞部から液体を抜き出すポートとが案内手段の延びる方向に対向して設けられれば、液体が空洞部内において主として案内手段に沿って流通するようになるので、テーブルとベッドの案内手段の摺動に起因してベッド上で最も高温になりやすい案内面の熱が、循環する液体を介して、ベッド全体に拡散され、ベッド全体の温度分布が均一化される。
【００２０】
こうして得られるベッド全体の温度分布の均一化により、ベッドの反りなどの不均一な熱変形が抑制され、ひいては工作機械によるワークの加工精度の向上が実現される。
【００２１】
また、ベッド上の特定の位置付近に熱源又は冷却源などがあり、そこの温度のみが特に高い又は低い場合に、液体を一方向に循環させることで発生する液体の流通方向に沿った温度勾配は、液体循環手段により空洞部に供給する液体の流通方向を周期的に反転させるようにすれば、発生を回避できるようになる。
【００２２】
さらに、大形の工作機械などでベッドが分割されている場合、分割されたベッドの内部全体にそれぞれ空洞部を形成して、分割されたベッドのそれぞれの部分に設けられた案内手段に沿って液体を流通させれば、同様に、分割されたベッドの各部分の不均一な熱変形を抑制することが可能となる。
【００２３】
また、ベッドと同様に、テーブルやコラムにおいても、内部の空洞部に液体を充満させ、循環させることにより、不均一な熱変形の発生を抑制することができ、工作機械の加工精度を効果的に向上させることが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００２５】
先ず、図１を参照して、本発明の熱変形を抑制可能な工作機械１１の全体構成を説明する。なお、ここでは、横形マシニングセンタを一例に説明するが、本発明はこれに限定されず、立形マシニングセンタ、フライス盤、研削盤、旋盤、形彫放電加工機、ワイヤ放電加工機等の工作機械に適用可能である。
【００２６】
本発明の工作機械１１の一例である横形マシニングセンタは、基台となるベッド１３と、ベッド１３の後部に設けられたコラム１５と、工具Ｔを装着する主軸１７が回転可能に支持され、コラム１５の前部でＹ軸方向（図１における上下方向）へ移動可能な主軸頭１９と、ベッド１３の前部に設けられ、ワークＷが取り付けられるテーブル２１とを備えている。コラム１５は、門形コラム、ダブルコラム、シングルコラムなど如何なるタイプのコラムであってもよい。
【００２７】
コラム１５の内部には、剛性を維持しつつ軽量化を図るために、鋳抜き穴等により空洞部２３が形成されており、この空洞部２３には、さらに補強用のリブ２５が設けられている。
【００２８】
ベッド１３は、接続部材２７によって、フロントベッド１３ａと、リアベッド１３ｂとが接続されている。フロントベッド１３ａの上面には、テーブル２１のための案内手段として、互いに平行にＸ軸方向（図１の紙面と垂直方向）に延びる一対のＸ軸ガイドレール２９が形成されており、テーブル２１は、このＸ軸ガイドレール２９を受容する一対のＸ軸ガイド溝３１を案内手段として有しており、Ｘ軸ガイドレール２９に沿ってＸ軸方向に移動することができる。また、リアベッド１３ｂの上面には、コラム１５のための案内手段として互い平行にＺ軸方向（図１における左右方向）に延びる一対のＺ軸ガイドレール３３が形成されており、コラム１５は、このＺ軸ガイドレール３３を受容する一対のＺ軸ガイド溝（不図示）を案内手段として有しており、Ｚ軸ガイドレール３３に沿ってＺ軸方向に移動することができる。
【００２９】
なお、接続部材２７にチップコンベアを内蔵してもよい。このチップコンベアは、工具ＴでワークＷを加工することにより発生し落下する切屑を回収するために使用される。しかしながら、接続部材２７として、単なる接続用ブロックなどを利用することも可能である。
【００３０】
フロントベッド１３ａ及びリアベッド１３ｂの内部には、その全体にわたって、空洞部３５、３７が形成されている。さらに、フロントベッド１３ａ、リアベッド１３ｂの空洞部３５、３７内には、それぞれ、ベッドの上面と底面との間に延びる複数の補強用リブ３９、４１が格子状に設けられており、各リブ３９、４１に形成された複数の抜き穴４３、４５を介して、各リブ３９、４１によって区画された空間同士が連通するようになっている。なお、各リブ３９、４１及び抜き穴４３、４５は、後述するように、空洞部３５、３７内に充満した液体が、空洞部３５、３７内でベッド１３ａ、１３ｂの上面、すなわち案内手段が設けられている面に隣接する領域をＸ軸ガイドレール２９又はＺ軸ガイドレール３３の下方に沿って流通できるように構成されている。例えば、各リブ３９、４１は、図１に示されているように、Ｘ軸ガイドレール２９又はＺ軸ガイドレール３３の真下から側方に偏倚した位置に設けられ、各リブ３９、４１に設けられた抜き穴４３、４５は各ベッド１３ａ、１３ｂの上面の近傍及び底面の近傍に設けられていることが好ましい。
【００３１】
フロントベッド１３ａ及びリアベッド１３ｂと同様に、テーブル２１の内部にも、その全体にわたって、空洞部４７が形成されている。そして、このテーブル２１の空洞部４７内には、テーブル２１の上面と底面との間に延びる複数の補強用リブ４９が格子状に設けられており、各リブ４９に形成された複数の抜き穴５１を介して、各リブ４９によって区画された空間同士が連通するようになっている。ここでも、各リブ４９及び抜き穴５１は、テーブル２１の空洞部４７内に充満した液体が、空洞部４７内でテーブル２１の底面、すなわちＸ軸ガイド溝３１が形成されている面に隣接する領域をＸ軸ガイド溝３１の上方に沿って流通できるように構成されている。
【００３２】
フロントベッド１３ａ、リアベッド１３ｂ及びテーブル２１の内部全体にこのようにして形成された空洞部３５、３７、４７には、液体が充満させられている。この液体としては、各空洞部３５，３７、４７の表面又はリブ３９、４１、４９の表面の腐食を防止するように防錆処理された水又は油を用いることが好ましい。
【００３３】
このように、フロントベッド１３ａ、リアベッド１３ｂ及びテーブル２１の内部全体に形成された各空洞部３５、３７、４７に液体を充満させることにより、熱容量を増加させることができ、例えば工場内の温度等の周囲環境温度の変化やガイドレール２９、３３のような案内手段の発熱等の影響を受け難くくし、熱変形を抑制することが可能となる。
【００３４】
さらに、本発明の工作機械１１は、フロントベッド１３ａの空洞部３５、リアベッド１３ｂの空洞部３７及びテーブル２１の空洞部４７に液体を供給して循環させる液体循環手段５３と、液体循環手段５３の動作を制御する液体循環制御手段５５と、ＮＣプログラムに従ってコラム１５、テーブル２１及び主軸頭１９などを移動させ、液体循環制御手段５５に指令を与えるＮＣ装置５７と、液体循環手段５３に時間の情報を送出するタイマ５９とを備えており、フロントベッド１３ａの空洞部３５、リアベッド１３ｂの空洞部３７及びテーブル２１の空洞部４７内の液体を循環させ、その循環を制御できるようになっている。
【００３５】
液体循環手段５３としては例えば循環ポンプが使用され、液体循環手段５３とフロントベッド１３ａ、リアベッド１３ｂ及びテーブル２１の各空洞部３５、３７、４７は配管６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄを介して接続され、１つの循環路を形成している。詳細には、図１〜３に示されているように、リアベッド１３ｂの空洞部３７には、Ｚ軸ガイドレール３３の延びる方向に対向して開口するポート６３が設けられ、フロントベッド１３ａの空洞部３５には、Ｘ軸ガイドレール２９の延びる方向に対向して開口するポート６５が設けられ、テーブル２１の空洞部４７には、Ｘ軸ガイド溝３１の延びる方向に対向して開口するポート６７が設けられている。そして、液体循環手段５３とリアベッド１３ｂの空洞部３７の対向するポート６３の一方との間、リアベッド１３ｂの空洞部３７の対向するポート６３の他方とフロントベッド１３ａの空洞部３５の対向するポート６５の一方との間、フロントベッド１３ａの空洞部３５の対向するポート６５の他方とテーブル２１の空洞部４７の対向するポート６７の一方との間、テーブル２１の空洞部４７の対向するポート６７の他方と液体循環手段５３との間は、配管６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄを介して相互に接続されており、１つの閉じた循環路を形成している。
【００３６】
なお、フロントベッド１３ａ、リアベッド１３ｂは常時静止しているので、液体循環手段５３とリアベッド１３ｂとの間を接続する配管６１ａ、リアベッド１３ｂとフロントベッド１３ａとの間を接続する配管６１ｂは、剛性管とすることができる。一方、テーブル２１はフロントベッド１３ａ上を移動するので、フロントベッド１３ａとテーブル２１との間を接続する配管６１ｃ、テーブル２１と液体循環手段５３との間を接続する配管６１ｄは、ゴム製チューブなど可撓性管とする必要がある。
【００３７】
また、循環路上に、予備の液体を貯留するためのリザーバタンク６９を設けることも可能である。リザーバタンク６９を設けることにより、循環中に蒸発などで損失した液体を適宜補充することが可能となる。なお、リザーバタンク６９は、液体循環手段５３の下流側又は上流側の何れに配置してもよい。
【００３８】
さらに、図２においては、液体循環手段５３とリアベッド１３ｂとの間、リアベッド１３ｂとフロントベッド１３ａとの間、フロントベッド１３ａとテーブル２１との間、テーブル２１と液体循環手段５３との間がそれぞれ基本的に１つの配管６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄで接続されており、リアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ、テーブル２１といった各要素の前で複数の配管に分岐し、それらの後で複数の配管が合流するようになっている。しかしながら、リアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ、テーブル２１といった各要素の前後で分岐、合流をさせず、液体循環手段５３に複数の配管を接続し、フロントベッド１３ａ、リアベッド１３ｂ、テーブル２１の間を相互に複数の配管で接続するようにしてもよい。
【００３９】
以上のような構成をとることにより、液体循環制御手段５５が液体循環手段５３を作動させたときに、液体が、液体循環手段５３から、配管６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄを介して、リアベッド１３ｂの空洞部３７、フロントベッド１３ａの空洞部３５、テーブル２１の空洞部４７を順に通って液体循環手段５３へと循環するようになる。
【００４０】
こうして循環路内で液体を循環させることにより、リアベッド１３ｂの空洞部３７、フロントベッド１３ａの空洞部３５及びテーブル２１の空洞部４７内を液体が循環、流通するので、リアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ及びテーブル２１内の各部の温度が均一化されると同時に、リアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ及びテーブル２１の相互間の温度も均一化され得る。したがって、リアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ及びテーブル２１における不均一な温度分布に起因した反りなどの発生を抑制することが可能となる。
【００４１】
次に、図３を参照して、フロントベッド１３ａの空洞部３５及びテーブル２１の空洞部４７内での液体の流通について説明する。
【００４２】
上述したように、フロントベッド１３ａの空洞部３５及びテーブル２１の空洞部４７内には、格子状に複数の補強用リブ３９、４９が設けられており、これら補強用リブ３９、４９により仕切られた空間は、補強用リブ３９、４９に形成された抜き穴４５、５１を介して連通するようになっている。
【００４３】
ところで、フロントベッド１３ａやテーブル２１には、その一面の広い範囲に案内手段としてのＸ軸ガイドレール２９又はＸ軸ガイド溝３１が設けられており、Ｘ軸ガイドレール２９に沿ってテーブル２１が移動することによって生じた熱が、Ｘ軸ガイドレール２９やＸ軸ガイド溝３１を伝ってフロントベッド１３ａやテーブル２１に伝導し、局所的に温度を上昇させる傾向がある。
【００４４】
そこで、本発明の工作機械１１では、フロントベッド１３ａやテーブル２１において案内手段が設けられている面の熱を積極的にとるべく、空洞部３５、４７内で液体が主として案内手段が設けられている面に隣接する領域を案内手段に沿って流通するようにさせている。
【００４５】
図３に示されている実施形態では、フロントベッド１３ａにおいて、Ｘ軸ガイドレール２９の下方で且つＸ軸ガイドレール２９が設けられている面（以下、Ｘ軸ガイドレール２９の設置面と記載する）の近傍に、Ｘ軸ガイドレール２９の延びる方向に対向するポート６５を設けている。さらに、補強用リブ３９により区画された空間同士を連通させるために補強用リブ３９に形成された抜き穴４５も、補強用リブ３９のＹ軸方向中央ではなく、Ｘ軸ガイドレール２９の設置面側及びその反対側の底面側に形成し、液体がＸ軸ガイドレール２９の設置面に沿って流通しやすくしている。
【００４６】
なお、液体は、上述したように、主としてＸ軸ガイドレール２９の設置面の隣接領域を流通するが、抜き穴は４５十分な大きさではないので、その一部は、底面側に流動して補強用リブ３９の底面側の抜き穴４５を通ってフロントベッド１３ａの底面に沿ってＸ軸ガイドレール２９の延びる方向に流通したり、抜き穴４５を通ってＸ軸ガイドレール２９と略垂直な方向に流通したりする。したがって、Ｘ軸ガイドレール２９の設置面付近のみならず、フロントベッド１３ａの空洞部３５内全体を流通、循環し、温度分布を均一化させる。
【００４７】
液体がフロントベッド１３ａの上面近傍以外の領域も十分に流通することを確実にするために、底面近傍や上下方向中央付近に別にポートを設けるようにしてもよい。
【００４８】
テーブル２１においても、Ｘ軸ガイド溝３１の上方で且つＸ軸ガイド溝３１が形成されている面（以下、Ｘ軸ガイド溝３１の形成面と記載する）の近傍に、Ｘ軸ガイド溝３１の延びる方向に対向するポート６７が設けられ、補強用リブ４９により区画された空間同士を連通させるために補強用リブ４９に形成された抜き穴５１も、Ｘ軸ガイド溝３１の形成面側に形成されていることが好ましい。しかしながら、テーブル２１はフロントベッド１３ａと比較して厚さが薄いので、図３に示されているように、ポート６７及び抜き穴５１を空洞部４７のＹ軸方向ほぼ中央に設けても、テーブル２１においてＸ軸ガイド溝３１の形成面の近傍を十分な量の液体が流通し得る。
【００４９】
ここでは、図３を参照して、フロントベッド１３ａの空洞部３５及びテーブル２１の空洞部４７内での液体の流通について説明したが、リアベッド１３ｂの空洞部３７内での液体の流通もフロントベッド１３ａと同様となる。この場合には、Ｚ軸ガイドレール３３の下方で且つＺ軸ガイドレール３３が設けられている面（以下、Ｚ軸ガイドレール３３の設置面と記載する）の近傍に、Ｚ軸ガイドレール３３の延びる方向に対向するポート６３を設け、補強用リブ４１により区画された空間同士を連通させるために補強用リブ４１に形成された抜き穴４５も、Ｚ軸ガイドレール３３の設置面側及びその反対側の底面側に形成すればよい。また、付加的なポートを底面近傍に設けてもよい。
【００５０】
次に、図４を参照して、液体循環制御手段５５による液体循環手段５３の制御方法を説明する。
【００５１】
最初に、工場内の室温が冷えている時期の早朝に工場内の空調装置をＯＮしたときの液体循環手段５３の制御方法について述べる。
【００５２】
まず、空調装置をＯＮすると、室温が上昇しある温度に漸近する。図４において“Ａ”で示す部分は室温の温度変化の度合いが高い遷移期間を示し、“Ｂ”で示す部分は温度変化が小さくなる平衡期間を示している。遷移期間Ａでは、例えば１、２時間継続して、工場内の高所と低所との間で温度差を生じている期間であり、この室温の温度分布の差によりリアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ、テーブル２１の上方部分と下方部分との間で温度差が生じる。また、空調機を作動させると、工場の天井から調温された空気が吹き出し、リアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ、テーブル２１の上方部分付近に温度差が生じることがある。
【００５３】
このとき、本実施形態では、液体循環制御手段５５が、液体循環手段５３を連続的に作動させ、リアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ、テーブル２１といった各要素の各空洞部３７、３５、４７内の液体を循環させることにより、各要素の全体の温度が略均一になるようにする。ここで、液体循環手段５３の起動／停止の時間は予め実験的に求めることができ、それらに基づいて液体循環制御手段５５が液体循環手段５３の制御を行うようにできる。
【００５４】
平衡期間Ｂでは、工場内の室温が安定し、温度分布の差が小さくなる。したがって、リアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ、テーブル２１の上方部分と下方部分との間で温度差がほとんどなくなるので、液体循環手段５３を間欠的、例えば、２０分に一回１０分間作動させるようにすることができる。
【００５５】
さらに、テーブル２１へのワークＷの着脱作業や昼休み等の機械休止時間中は、機械主要部の電源スイッチがＯＦＦにされている。この場合も液体循環手段５３をより間欠的に、例えば１時間に一回１０分間作動させ、各要素の空洞部３７、３５、４７に液体を供給、循環させて、各要素の各部の温度を略均一にしている。これにより、加工再開時に各要素の各部の温度差をなくしておくことが可能となる。
【００５６】
一方、工作機械１１の加工を開始すると、コラム１５とリアベッド１３ｂとの間、テーブル２１とフロントベッド１３ａとの間で、案内手段であるＺ軸ガイドレール３３やＸ軸ガイドレール２９に沿った相対運動が行われて、案内手段に発熱が生じ、案内手段の設置面の温度は他の部分と比較して急激に上昇する。このとき、液体循環制御手段５５は、液体循環手段５３を連続的に作動させ、案内手段の急激な温度上昇に対してリアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ、テーブル２１の各部の温度差の拡大を抑制し、迅速な均一化を図る。また、加工が継続して行われ、案内手段の設置面と他の部分との温度差が小さくなったときには。上述したように、液体循環手段５３を間欠的に作動させるようにすればよい。
【００５７】
さらに、液体循環制御手段５５は、ＮＣ装置５７からのＮＣプログラムによる加工指令に基づくコラム１５やテーブル２１の送り速度や送り動作の頻度に応じて、液体循環手段５３の液体送出量の増減や作動のオン／オフの制御を行うようにすることもできる。
【００５８】
このようにして、リアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ、テーブル２１の各要素の各部の温度差をなくし、温度の均一化を図ることにより、本発明の工作機械１１は、不均一な温度分布による反り等の熱変形の発生を抑制し、高精度なワークの加工を可能とさせる。
【００５９】
なお、液体を一方向に循環させ続けると、他の部分よりも高温又は低温の部分すなわち、熱源又は冷却源部分をピークとして液体流通方向に特定の温度勾配が生じ、温度分布が均一とならないことがある。これを回避させるために、液体循環制御手段５５は、周期的に、液体循環手段５３の液体送出方向を反転させることが好ましい。
【００６０】
以上、図１〜図４を参照して、本発明の熱変形を抑制可能な工作機械１１を説明したが、本発明は図１〜図４に記載されている実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、液体循環手段５３、リアベッド１３ｂの空洞部３７、フロントベッド１３ａの空洞部３５及びテーブル２１の空洞部４７及び各配管６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄにより１つの循環路を形成し、１つの液体循環手段５３を用いて、リアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ及びテーブル２１の各空洞部３７、３５、４７に液体を循環させるようにしている。しかしながら、リアベッド１３ｂ、フロントベッド１３ａ及びテーブル２１の各々に対してそれぞれ１つの液体循環手段５３を設け、各構成要素の空洞部３７、３５、４７毎に独立して液体を循環させるようにしてもよい。さらに、上記要素に加えて、コラム１５内の空洞部２３に液体を充満させ、同様に液体を循環させるようにしてもよい。また、液体循環制御手段５５が循環する液体の温度を監視し、液体温度の変化に基づいて液体循環手段５３の作動を制御するようにしてもよい。温度制御された液体を空洞部３５、３７、４７に供給して循環させるようにしてもよい。
【００６１】
本発明は、フロントベッドとリアベッドに分かれていない通常の１つのベッドを有した工作機械に適用することももちろん可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、ベッドの内部全体に形成された空洞部に液体を充満させ、充満している液体を空洞部内で循環させることにより、ベッドの各部の温度の均一化が可能となる。さらに、ベッドで一番の発熱源となり得る案内手段に沿って重点的に液体を流通させることにより、ベッドの温度分布の一層の均一化を図ることができる。そして、このようなベッドの温度の均一化により、ベッドの不均一な熱変形を抑制することが可能となり、工作機械の加工精度の向上を図ることが可能となる。
【００６３】
さらに、テーブルやコラムの内部全体に空洞部を形成し、空洞部内に液体を供給して循環させるようにすれば、テーブルやコラムの各部の温度の均一化が図れ、なお一層の加工精度の向上が望める。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱変形を抑制可能な工作機械を示す一部分を断面にした側面図及び構成ブロック図である。
【図２】図１に示されている工作機械のリアベッドの空洞部、フロントベッドの空洞部及びテーブルの空洞部に液体を供給、循環させる配管及び液体の流れを示している線図である。
【図３】図１に示されている工作機械のリアベッド及びテーブルの空洞部内の構造及び液体の流れを示している側断面図である。
【図４】工場内の室温の温度変化と液体循環手段の作動状態との関係を示す線図である。
【符号の説明】
１１…工作機械
１３…ベッド
１３ａ…フロントベッド
１３ｂ…リアベッド
１５…コラム
２１…テーブル
２３…空洞部
３５…空洞部
３７…空洞部
４７…空洞部
５３…液体循環手段
５５…液体循環制御手段
Ｔ…工具
Ｗ…ワーク

Claims

工具とワークとを相対移動させ前記ワークを加工する工作機械において、
前記工作機械の基台となり、内部全体に液体を循環可能に形成された空洞部を有したベッドと、
前記ベッドの空洞部に液体を供給して循環させる液体循環手段と、
前記液体循環手段を起動、停止して液体の循環を制御する液体循環制御手段と、
を具備することを特徴とした熱変形を抑制可能な工作機械。
前記ベッド上を移動するテーブルと、前記ベッド上を移動するコラムとをさらに具備し、
前記ベッドは、前記テーブルが移動するフロントベッドと前記コラムが移動するリアベッドとで構成され、前記フロントベッド及びリアベッドは、その内部全体に液体を循環可能な空洞部が形成される請求項１に記載の熱変形を抑制可能な工作機械。
前記テーブルまたはコラムは、その内部全体に液体を循環可能な空洞部が形成される請求項２に記載の熱変形を抑制可能な工作機械。
前記液体循環制御手段は、前記液体循環手段を所定のタイミングで制御して液体の循環方向を反転させる請求項１から３のいずれか１項に記載の熱変形を抑制可能な工作機械。