JP2005081479A

JP2005081479A - 工作機械

Info

Publication number: JP2005081479A
Application number: JP2003315139A
Authority: JP
Inventors: Takeo Kobayashi; 武夫小林
Original assignee: MYANO TEKKOSHO KK; MIYANO KK
Current assignee: MYANO TEKKOSHO KK; MIYANO KK
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】連続稼動期間中、モジュールユニット据付部の熱変位を抑制できる工作機械の提供。
【解決手段】機台１のモジュールユニット据付部２の表側に支持されるワークの加工発熱箇所に対しクーラントを供給してこれを回収するクーラント循環系５を備えるＮＣ旋盤において、モジュールユニット据付部２の肉厚内に、クーラント循環系５のクーラントＣが循環するためのクーラント流通路１０Ａ〜１０Ｄを設け、連続稼動時間中、クーラントでモジュールユニット据付部２を内部加温し、その表裏間の温度勾配の発生を抑制し続ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＮＣ旋盤等の工作機械に関し、特にワーク及び工具を支持するためのモジュールユニット据付部の熱変位を抑制する技術に関する。

従来のＮＣ旋盤としては、例えば図６に示す如く、機台（ベッド）１の上部で傾斜姿勢のモジュールユニット据付部２と、このモジュールユニット据付部２の表側に設けたモジュールユニット（主軸台３，タレット刃物台４）とを有し、主軸台３に取着したワークの切削発熱箇所に対し切削油剤（クーラント）Ｃを供給してこれを回収するクーラント循環系５を備えている。このクーラント循環系５は、クーラントＣを噴出するノズル５ａと、クーラントＣを貯留し、モジュールユニット据付部２を覆うステンレス製カバー６を伝い下るクーラントＣを回収するクーラントタンク５ｂと、クーラントタンク５ｂ内のクーラントＣを配管５ｃを介してノズル５ａへ汲み上げるポンプ５ｄとを有する。

（１）クーラントＣはクーラント循環系５を介して切削発熱部とタンク５ｂとの間を循環しているため、ＮＣ旋盤の連続稼動時間が長くなると、クーラントＣの液温自体も徐々に昇温し、終業時点ではＮＣ旋盤を設置した環境温度に対して１５°Ｃ以上の高温にもなる。肉厚のモジュールユニット据付部２の表面は断熱性のステンレス製カバー６で覆われているため、モジュールユニット据付部２の表面は比較的昇温し難いものの、クーラントＣの漏れや飛散を防止するためにクーラントタンク５ｂが機台１の底部に一体化している図６に示すＮＣ旋盤においては、徐々に熱くなる蓄熱部としてのタンク５ｂからモジュールユニット据付部２の裏面へ中間部を介して熱伝導し続け、連続稼動時間が長くなると、モジュールユニット据付部２の表面と裏面の間ではその肉厚方向に温度勾配が顕在化し、モジュールユニット据付部２には熱応力により主軸周りの曲げモーメントＭが図６の矢印の様に生じ、モジュールユニット据付部２の表面が凹状に反り、連続稼動時間が長くなるにつれ、マイナスの切削誤差（原理誤差）が増す。

（２）図６に示す構造とは異なり、クーラントタンク５ｂを機台１とは別体隔離したものにおいては、クーラントタンク５ｂから機台１自体への熱伝播を遮断できるので、機台１底部からモジュールユニット据付部２の裏面側への熱伝導が生じないものの、ステンレス製カバー６を介してモジュールユニット据付部２の表面側温度が徐々に昇温することになるため、連続稼動時間が長くなると、図６の矢印とは逆回りの曲げモーメントが生じ、モジュールユニット据付部２の表面が凸状に反り、連続稼動時間が長くなるにつて、プラスの切削誤差（原理誤差）が増す。このプラスの切削誤差は上記（１）のマイナス切削誤差に比べて小さい。

そこで上記問題点に鑑み、本発明の課題は、連続稼動期間中、モジュールユニット据付部の熱変位を抑制できる工作機械を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の講じた手段は、クーラント循環系の循環クーラントでモジュールユニット据付部を内部加温するものである。即ち、本発明は、機台のモジュールユニット据付部の表側で支持されるワークの加工発熱箇所に対しクーラントを供給してこれを回収するクーラント循環系を備える工作機械において、少なくともモジュールユニット据付部の肉厚内にクーラントが循環するためのクーラント流通部を設けて成る。

ここで、「クーラント」とは、切削加工を行う旋盤等の場合は一般に油性，非油性を問わず切削油剤を指すものであるが、切削以外の加工を行う工作機械の場合は冷却又は潤滑のための循環液剤を指す。なお、機台のうちモジュールユニット据付部以外の肉厚内にもクーラント流通部を設けても良い。

連続稼動期間中、加工発熱箇所を冷却又は潤滑するためのクーラント循環系のクーラント自体が徐々に昇温することになるが、そのクーラントがモジュールユニット据付部のクーラント流通部を循環し、モジュールユニット据付部がクーラントで直接的に内部加温されているため、モジュールユニット据付部は常にクーラントの液温とほぼ等温であって、クーラントの昇温に追従して昇温し、連続稼動期間が長くなってもモジュールユニット据付部の表裏間に温度勾配が顕在化せず、モジュールユニット据付部での反りなどの熱変位を抑制でき、クーラントの昇温に伴う加工精度の原理誤差を無くし、ワーク加工精度を経時的に平準化できる。

特に、機台がその底部に一体的なクーラントタンクを有する工作機械の場合、蓄熱部としてのクーラントタンクとモジュールユニット据付部とが常に等温となるため、それら中間部での温度勾配は稼動初期において解消されるので、連続稼動期間中、いわば機台全体の等温化が実現する。このため、モジュールユニット据付部での熱変位は勿論のこと、機台底部に対するモジュールユニット据付部の熱変位も無くすことができる。

冷却装置を用いてクーラントを冷却する必要もないが、モジュールユニット据付部がクーラントのヒートシンクとなるため、クーラントの昇温化を抑制でき、ワーク加工箇所に対する冷却又は潤滑特性の安定化にも寄与する。

更に、モジュールユニット据付部内でのクーラントの液溜まりの存在により、振動（音）吸収性に富むことから、モジュールユニット据付部自体の制振化も期待でき、ワーク加工の安定化に適する。

そして、モジュールユニット据付部に対する内部加温がクーラントで実現できるため、温度センサー類や格別の加温装置，冷却装置を用いずに済み、モジュールユニット据付部の熱変位抑制の高信頼性と工作機械の低コスト化を両立できる。

工作機械の機台とモジュールユニット据付部とは通常一体鋳物で構成されるが、クーラント流通部としてはモジュールユニット据付部内で相互連通した複数の小部屋（セル）でも構わない。ただ、木型取りを簡略化するため、またクーラントに含まれる加工屑の残留を防止するには、クーラントが常に流れる流路とすることが望ましい。複数の分岐流路でも構わないが、管継手で接続した蛇行流路として構成しても良い。

ここで、モジュールユニット据付部が水平姿勢の工作機械の場合には、流路も水平配向となるが、流速が弱いと、クーラントに含まれる加工屑が流路内に残留し、加工屑溜まりを生じる虞れがある。

そこで、モジュールユニット据付部としては傾斜姿勢（鉛直姿勢も含む）とし、クーラント流通部としてはクーラントが上位から下位に落流する複数の流下流路とすることが望ましい。加工屑が重力により流下流路内に溜まる虞れがない。更に、流下流路の下方にクーラント循環系のクーラントタンクが臨む配置関係となるため、クーラントタンクへの帰還配管を省略でき、一層の低コスト化を実現できる。

またモジュールユニット据付部は、その裏側に隆起し、上記流路に付帯する管肉部を有することが望ましい。モジュールユニット据付部の裏側にクーラント流通路を構成する管肉部が隆起しているため、管肉部自体がモジュールユニット据付部のための補強リブとなり、モジュールユニット据付部の耐力向上又は薄肉化を実現できる。

更に、並行隣接する管肉部の間に補強リブが一体的に連結して成る場合、モジュールユニット据付部の耐力がなお向上する。

本発明によれば、モジュールユニット据付部の熱変位を抑制でき、クーラントの昇温に伴う加工精度の原理誤差を無くし、ワーク加工精度を経時的に平準化できる。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るＮＣ旋盤の実施例１を示す縦断側面図、図２は同実施例においてモジュールユニットを取り外してモジュールユニット据付部を示す正面図、図３は図１中の矢印Ｐ方向に見た状態を示す矢視図である。

本例のＮＣ旋盤は、機台（ベッド）１の上部で傾斜姿勢のモジュールユニット据付部２と、このモジュールユニット据付部２の表側に設けたモジュールユニット（主軸台３，タレット刃物台４）とを有する。主軸台３はワークを把持するチャッキング機構を持つ主軸３ａを有し、各タレット刃物台４はＺ軸レール４ａ上でタレットヘッド４ｂをＹ軸方向に移動するＹ軸スライド４ｃを有している。このＮＣ旋盤は、主軸３ａに取着したワークの切削発熱箇所に対し切削油剤（クーラント）Ｃを供給してこれを回収するクーラント循環系５を備えている。このクーラント循環系５は、クーラントＣを噴出するノズル５ａと、クーラントＣを貯留し、モジュールユニット据付部２を覆うステンレス製カバー６を伝い下るクーラントＣを回収するクーラントタンク５ｂと、クーラントタンク５ｂ内のクーラントＣを配管５ｃを介してノズル５ａへ汲み上げるポンプ５ｄとを有する。

機台１は鋳物製で、傾斜姿勢のモジュールユニット据付部２はクーラントタンク５ｂとしての底部に対して一体的に構成されている。このモジュールユニット据付部２の表面側はステンレス製カバー６で覆われている。モジュールユニット据付部２はその肉厚内にクーラントＣが循環するための４本の真直なクーラント流路１０Ａ〜１０Ｄを有している。４本のクーラント流路１０Ａ〜１０Ｄは互いに並行で水平方向に配向している。

最下段のクーラント流路１０Ｄと３段目のクーラント流路１０Ｃはモジュールユニット据付部２の一方側端に取り付けた管継手１１により連通し、２段目のクーラント流路１０Ｂと最上段のクーラント流路１０Ａはモジュールユニット据付部２の一方側端に取り付けた管継手１２により連通している。クーラントタンク５ｂから揚液ポンプ１３により汲み上げられたクーラントＣは配管１４を介してモジュールユニット据付部２の他方側端から最上段のクーラント流路１０Ａに流れ込んだ後、モジュールユニット据付部２の一方側端へ流れ、管継手１２を介してモジュールユニット据付部２の一方側端から２段目のクーラント流路１０Ｂに流れ込み、モジュールユニット据付部２の他方側端へ流れ、帰還配管１５を介してクーラントタンク５ｂに戻る。また、クーラントＣは配管１６を介してモジュールユニット据付部２の他方側端から３段目のクーラント流路１０Ｃに流れ込んだ後、モジュールユニット据付部２の一方側端へ流れ、管継手１１を介してモジュールユニット据付部２の一方側端から最下段のクーラント流路１０Ｄに流れ込み、モジュールユニット据付部２の他方側端へ流れ、帰還配管１８を介してクーラントタンク５ｂに戻る。なお、４本のクーラント流路１０Ａ〜１０Ｄを１本の蛇行流路として構成しても良い。

モジュールユニット据付部２の裏側には、クーラント流路１０Ａ〜１０Ｄの管肉部Ｓが隆起し、この管肉部Ｓがモジュールユニット据付部２の平板部に対する裏面側の補強リブの役割を担っている。また、図３に示す如く、４本の互いに並行するクーラント流路１０Ａ〜１０Ｄにより並行隣接する管肉部Ｓ，Ｓの間には補強リブＴが一体的に連結して成り、管肉部Ｓと補強リブＴとは格子状に配置されている。このため、モジュールユニット据付部２の耐力向上又は薄肉化を実現できる。

クーラント循環系５により、連続稼動期間中、クーラントＣが徐々に昇温することになり、クーラントタンク５ｂの温度も昇温することになるが、クーラントタンク５ｂから汲み上げられたクーラントＣがモジュールユニット据付部２のクーラント流通路１０Ａ〜１０Ｄにも循環し、モジュールユニット据付部２がクーラントＣで直接的に内部加温されているため、モジュールユニット据付部２は常にクーラントＣの液温とほぼ等温であって、クーラントＣの昇温に追従して昇温する。従って、連続稼動期間が長くなってもモジュールユニット据付２部の表裏間に温度勾配が顕在化せず、モジュールユニット据付部２での反りなどの熱変位を抑制でき、クーラントＣの昇温に伴う加工精度の原理誤差を無くし、ワーク加工精度を経時的に平準化できる。

蓄熱部としてのクーラントタンク５ｂとモジュールユニット据付部２とが常に等温となるため、それら中間部の連結距離が機台１の前後で異なっていても、中間部での温度勾配は稼動初期において解消されるので、連続稼動期間中、いわば機台１全体の等温化が実現する。このため、モジュールユニット据付部２での熱変位は勿論のこと、機台１の底部に対するモジュールユニット据付部２の熱変位も無くすことができる。

また、モジュールユニット据付部２がクーラントＣのヒートシンクとなるため、クーラントＣの昇温化も抑制でき、ワーク加工箇所に対する冷却又は潤滑特性の安定化にも寄与する。更に、モジュールユニット据付部２内でのクーラントの液溜まりの存在により、振動（音）吸収性に富むことから、モジュールユニット据付部２自体の制振化も期待でき、ワーク加工の安定化に適する。

本例では、クーラント流通路１０Ａ〜１０ＤにクーラントＣを循環させる循環系は、簡易な揚液ポンプ１３を別設しクーラント循環系５とはクーラントタンク５ｂを共用して並列になっており、本来的なクーラント循環系５の構成を改変せずに済むが、クーラント循環系５と直列であっても構わない。

図４は本発明に係るＮＣ旋盤の実施例２を示す縦断側面図、図５は実施例２においてモジュールユニットを取り外してモジュールユニット据付部を示す正面図である。なお、図４及び図５においては図１及び図２に示す部分と同一部分には同一参照符号を付し、その説明を割愛する。

本例において実施例１とは異なる点は、モジュールユニット据付部２のクーラント流路２０の構造にある。クーラント流路はモジュールユニット据付部２の肉厚内において上位から下位にクーラントＣが自然落流する６本の流下流路２０（２０Ａ〜２０Ｆ）となっている。クーラントタンク５ｂから揚液ポンプ１３により汲み上げられたクーラントＣは配管１６を介してモジュールユニット据付部２の上端側に配した分配管１７に流れ込んだ後、各流下流路２０に流れ落ちてクーラントタンク５ｂに戻る。

このような流下流路２０Ａ〜２０Ｆであっても、実施例１と同様な効果を奏するものであるが、実施例１の蛇行形流路の場合に比べて、クーラントＣに含まれる加工屑が重力により流路内に溜まる虞れがなく、また、流下流路２０の下方にクーラントタンク５ｂが臨む配置関係となるため、クーラントタンク５ｂへの帰還配管を省略でき、低コスト化を実現できる。

本例では、流下流路２０にクーラントＣを循環させる循環系は、簡易な揚液ポンプ１３を別設しクーラント循環系５とはクーラントタンク５ｂを共用して並列になっており、本体的なクーラント循環系５の構成を改変せずに済むが、クーラント循環系５と直列であっても構わない。

なお、上記各実施例においては、クーラントタンク５ｂが機台１の底部に一体的に構成してあるが、クーラントタンク５ｂを機台１とは別体で離間設置しても構わない。

本発明に係るＮＣ旋盤の実施例１を示す縦断側面図である。実施例１においてモジュールユニットを取り外してモジュールユニット据付部を示す正面図である。図１中の矢印Ｐ方向に見た状態を示す矢視図である。本発明に係るＮＣ旋盤の実施例２を示す縦断側面図である。実施例２においてモジュールユニットを取り外してモジュールユニット据付部を示す正面図である。従来のＮＣ旋盤を示す縦断側面図である。

符号の説明

１…機台（ベッド）
２…モジュールユニット据付部
３…主軸台
３ａ…主軸
４…タレット刃物台
４ａ…Ｚ軸レール
４ｂ…タレットヘッド
４ｃ…Ｙ軸スライド
５…クーラント循環系
５ａ…ノズル
５ｂ…クーラントタンク
５ｃ，１４，１６，１８…配管
５ｄ…ポンプ
６…ステンレス製カバー
１０Ａ〜１０Ｄ…クーラント流路
１１，１２…管継手
１３…揚液ポンプ
１５…帰還配管
１７…分配管
２０Ａ〜２０Ｆ，２０…流下流路
Ｃ…クーラント
Ｓ…管肉部
Ｔ…補強リブ

Claims

機台のモジュールユニット据付部の表側で支持されるワークの加工発熱箇所に対しクーラントを供給してこれを回収するクーラント循環系を備える工作機械において、
少なくとも前記モジュールユニット据付部の肉厚内に前記クーラントが循環するためのクーラント流通部を設けて成ることを特徴とする工作機械。
請求項１において、前記クーラント流通部は流路であることを特徴とする工作機械。
請求項１において、前記クーラント流通部は管継手で接続した蛇行流路であることを特徴とする工作機械。
請求項１において、前記モジュールユニット据付部は傾斜姿勢であって、前記クーラント流通部は前記クーラントが上位から下位に落流する複数の流下流路であることを特徴とする工作機械。
請求項３又は請求項４において、前記モジュールユニット据付部は、その裏側に隆起し、前記流路に付帯する管肉部を有することを特徴とする工作機械。
請求項５において、並行隣接する前記管肉部の間に補強リブが一体的に連結して成ることを特徴とする工作機械。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記機台はその底部に一体的なクーラントタンクを有することを特徴とする工作機械。