JP2010017802A - 防水シートを用いた工作機械の防塵防水構造 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械の主軸等の駆動部と機械カバー等の固定部とを、主軸の駆動精度に影響を与えずに有効に仕切ることができる防塵防水構造を提供する。
【解決手段】防水シート２８は、第１フランジ３２と第２フランジ３４との間を弛みなく張られるのではなく、折返し部分３６を有するような寸法を有する。またこの折返し部分は、工作機械の可動部の動作範囲内において常時形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、防水シートを用いた工作機械の防塵防水構造に関する。

工作機械では通常、工作機械の各軸を蛇腹で覆う等の防塵・防水対策を施しているが、超精密加工機においては蛇腹等が各軸の動作に影響を与える場合があり、そのような場合には加工精度に影響を与えない程度の簡単な防塵防水構造しか使用できない。例えば特許文献１は、主軸装置とその駆動機構であるＸ軸及びＹ軸ガイドを含めて１枚のシートで覆うようにしたスプラッシュガードが開示されている。また当該スプラッシュガードでは、シートを袋状としてその中にエアーを入れることにより、切屑や切削油が溜まり難いとされている。

特開２００８−９３７６３号公報

超精密機械では、防塵防水性のために各軸に防塵防水構造を設ける場合があるが、構造が複雑になって悪影響を与えることがあり、部品点数が増えるためコストが上がってしまう。一方防塵防水構造を持たない場合は、粉塵や液体が直接軸受に入ったりするため障害の原因にもつながる。

特許文献１のように主軸装置等の駆動側と固定側とを繋ぎ目のない１枚のシートで覆う場合、主軸装置の上下左右または左右前後へのストロークが限定される。ストロークを確保しようとすれば、シートに相当の弛みを持たせなければならず、該弛みが主軸に干渉する可能性が高くなる。特許文献１には、袋型シートの内部にエアーを送って弛みを防ぐ手段も開示されているが、シート内にエアーを流し込むことでシートや軸に振動が起こるため、精度を要求される工作機械への適用は困難と思われる。

そこで本発明は、工作機械の主軸等の駆動部と機械カバー等の固定部とを、主軸の駆動精度に影響を与えずに有効に仕切ることができる防塵防水構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、駆動部及び固定部を有する工作機械の防塵防水構造であって、前記駆動部及び固定部に連結されて前記工作機械の加工エリアと機械内部エリアとを仕切る防水シートを有し、前記防水シートは前記駆動部の可動範囲内において常時折返し部分を有するような寸法を有することを特徴とする、防水シートを用いた工作機械の防塵防水構造を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の防塵防水構造において、前記防水シートは前記工作機械の固定部の少なくとも１つの位置から吊るされ、該少なくとも１つの位置は、工作機械の複数の軸にかかる負荷の合計が最小となるか、又は特定の軸にかかる負荷が最小となるような位置である、防塵防水構造を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の防塵防水構造において、前記工作機械の前記機械内部エリアの内圧を前記加工エリアの内圧より高くする手段をさらに有する、防塵防水構造を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の防塵防水構造において、前記手段は、前記工作機械の前記機械内部エリアに設けられた空気軸受の排気を含む、防塵防水構造を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の防塵防水構造において、前記防水シートの繋ぎ目が該防水シートの側部に設けられ、該繋ぎ目において互いに重畳する防水シートのうち上側に位置する防水シートが該繋ぎ目において前記加工エリア側に面する、防塵防水構造を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の防塵防水構造において、前記防水シートの繋ぎ目が該防水シートの上部又は側部に設けられる、防塵防水構造を提供する。

本発明に係る防水シートを備えた防塵防水構造によれば、工作機械の加工エリアと機械内部エリアとを仕切る防水シートが、駆動部の可動範囲内では常時折返し部分を有するように構成されるので、防水シートの張力により駆動部の動作精度が影響を受けない。故に本発明に係る防塵防水構造は、蛇腹等の工作機械の各軸の保護構造を不要とし、かつ高精度の工作機械にも好適に使用できる。

防水シートを工作機械の固定部の少なくとも１つの位置から吊るし、かつ該少なくとも１つの位置を、工作機械の複数の軸にかかる負荷の合計が最小となるか、又は特定の軸にかかる負荷が最小となるような位置とすることにより、シートの自重が駆動部に作用して駆動部の動作精度が低下することを防止できる。

工作機械の機械内部エリアの内圧を加工エリアの内圧より高くする手段を有することにより、加工液等が加工エリアから機械内部エリアに進入することをより確実に防止できる。また該手段として、工作機械の機械内部エリアに設けられた空気軸受の排気を利用することにより、別途の手段を設けずに低コスト化が図られる。

防水シートに繋ぎ目を形成する場合、該繋ぎ目を防水シートの上部又は側部に設けることにより、重力によって加工液等が機械内部エリアに進入することが防止される。繋ぎ目を防水シートの側部に設ける場合は、該繋ぎ目において互いに重畳する防水シートのうち上側に位置する防水シートが加工エリア側に面するようにすることにより、重力による加工液等の機械内部エリア内への進入の防止がより確実に図られる。

図１は本発明に係る防塵防水構造を含む工作機械１０の外観図であり、図２は工作機械１０の駆動軸の構成を示す概略図である。工作機械１０は、図示しない被加工物を取付け可能な回転軸１２と、回転軸１２を支持するＹ軸駆動部であるＹ軸スライド１４と、Ｙ軸スライド１４を上下方向（Ｙ方向）に案内するＹ軸ガイド１６と、Ｙ軸ガイド１６を支持するＺ軸駆動部であるＺ軸スライド１８と、Ｚ軸スライド１８を回転軸方向（Ｚ方向）に案内するＺ軸ガイド２０とを有する。また図示していないが、工作機械１０は回転軸１２をＹ方向及びＺ方向の双方に垂直なＸ方向に移動させるためのＸ軸駆動部であるＸ軸スライド及びＸ軸スライドをＸ軸方向に案内するＸ軸ガイドをさらに有することができる。

図１に示すように、回転軸１２に取付けられた被加工物を加工する領域である加工エリア２２は、加工エリアカバー２４によって囲繞され、加工液等が外部に飛散しないようになっている。また工作機械１０は、上述の各軸のスライド及びガイドを保護する機械固定カバー２６と、加工液等がスライド及びガイド側に進入しないように機械固定カバー２６に取付けられる防水シート（以降、単にシートとも称する）２８とを有する。

以下、防水シートの構成について詳細に説明する。図３は、工作機械１０を横方向（Ｘ方向）にみた断面図（側断面図）であり、図４は、防水シートを略正面（Ｚ方向）からみた図である。防水シート２８は、上述のように加工エリア２２内の加工液等を工作機械の各軸のスライド及びガイド側（以降、機械内部エリア３０と称する）に進入させないように、加工エリア２２と機械内部エリア３０とを仕切るべく構成される。具体的にはシート２８は、工作機械の可動部（例えば回転軸１２）に取付けられる第１フランジ３２と、工作機械の固定部（例えば加工エリアカバー２４）に取付けられる第２フランジ３４とを有し、第１フランジと第２フランジとの間に実質隙間なく設けられる袋状の形態を有する。シート２８はさらに、図３に示すように、第１フランジ３２と第２フランジ３４との間を弛みなく張られるのではなく、折返し部分３６を有するような寸法を有する。またこの折返し部分は、工作機械の各軸すなわち可動部のストローク内（動作範囲内）において常時形成される。

具体的には、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１フランジ３２が取付けられている可動部（図示例では回転軸１２）が最も前方（加工エリア側）に位置している状態（図５（ａ））、最も後方（機械内部側）に位置している状態（図５（ｃ））及びそれらの中間に位置している状態（図５（ｂ））のいずれにおいても、いくらかの折返し部分３６を有する。このような構成によれば、可動部がどの位置にあっても防水シートが強く張られることがないので、回転軸等の可動部に大きな負荷がかからない。故に本発明は、超精密加工機にも適用することができる。また袋型の防水シートにすることで駆動側が前後、上下、左右のいずれに動く場合でも、無理な負荷をかけずに動作することが可能となる。

防水シートの材質としては、撥水性が高く、摩擦係数が小さく、さらに工作機械の動作性能を確保できるように十分な可撓性を有するものが好ましい。具体的には、（株）ナベルより入手可能なナベル10（登録商標）、ハイパロン（登録商標）シート及びウレタンシート等が好適である。

また図４に示すように、第１フランジ３２の外周及び第２フランジ３４の内周のそれぞれにおいて角部に丸みを設けることにより、防水シートがフランジの角部に引っかかったり角部で擦れて傷ついたりすることを防止することができる。或いは、フランジ全体を円形や楕円形状としてもよい。

なお防水シートが比較的大型の場合等は、シートが折返し部分を有していても回転軸にシートの自重が作用して回転軸の動作精度に影響する場合がある。そこで図６に示すように、シート２８を伸縮性のロープ又は紐３８で固定側（図示例では固定カバー２６）から吊るし、シートの自重の少なくとも一部を固定側に支持させるようにすることが好ましい。ここでシート２８を吊るす固定カバー上の位置４０は、各軸にかかる負荷が最小となる位置を予め探索することによって定められる。詳細には、複数又は全ての軸にかかる負荷の合計が最小となる位置としてもよいし、特定の軸にかかる負荷が最小となる位置としてもよい。各軸にかかる負荷は、公知のロードメータ等を用いて測定することができる。また吊るす位置４０は１つには限られない。

本発明に係る防水シートは通常、立体形状を有するので、シートの一部に必ず繋ぎ目（２つのシートが部分的に重畳する部分）が生じることになる。本発明では、重力によって加工液等が機械内部側に進入しないようにするために、図７に示すように、シート２８に生じる繋ぎ目４２はシートの上部又は側部、すなわち下部以外の箇所に設けられる。具体的には、シートが略矩形の場合は、繋ぎ目４２はその上辺４４又は側辺４６に設けられ、底辺４８には設けられない。繋ぎ目を袋型シートの下側以外に設けることで、繋ぎ目から機械内部に加工液や粉塵が入る可能性を大きく低減することができる。また繋ぎ目４０を側辺に設ける場合は、図８に示すように、上側に位置するシート２８ａと下側に位置するシート２８とが繋ぎ目４２を形成している場合、上側のシート２８ａが繋ぎ目において加工エリア２４側に面するように構成される。

機械内部の空気圧を加工エリア側より高くすることによっても、機械内部エリアへの加工液の進入を抑制することができる。機械内部エリア３０を密閉構造として機械内部エリアの内圧を加工エリア２２の内圧より高くすることにより、上述の繋ぎ目や図示しない加工エリアと機械内部エリアの隙間等からの加工液等の進入を防止することができる。なお機械内部エリア３０は、加工エリア２２との間に一定の内圧差が得られるのであれば、厳密な密閉構造でなくてもよく、すなわち多少の隙間があってもよい。また図９に示すように、機械内部エリア３０側の圧力を高くすると、矢印で示すような圧力がシート２８に作用して該シートが変形し、具体的には折返し部分３６が加工エリア側に凸となりかつシート全体がいくらか張られた状態となる。シートがこのように変形すると、シート下部に加工液等が溜まることを防止できる。但しシートの張り具合すなわち機械内部エリアと加工エリア２２との圧力差は、シートの張力が回転軸等の駆動部の動作精度に影響を与えない程度に設定される。

なお機械内部エリア３０内の圧力を高める手段としては、エリア３０内に設けた図示しないノズルから空気を供給する等、種々の方法が考えられるが、各軸の軸受に空気軸受を使用している場合は、空気軸受の排気を利用することによりノズル等の手段を別途設けることなく機械内部エリア３０の内圧を高めることができる。

本発明に係る防塵防水構造を有する工作機械の外観図である。 図１の工作機械の駆動部の構成を示す概略図である。 工作機械を横方向にみた断面図である。 防水シートを、該シートが取付けられるフランジとともに示す図である。 （ａ）駆動部が最も加工エリア側に位置している状態を示す側断面図であり、（ｂ）駆動部が加工エリアと機械内部エリアとの略中間に位置している状態を示す側断面図であり、（ｃ）駆動部が最も機械内部エリア側に位置している状態を示す側断面図である。 防水シートをロープで吊るした形態を示す図である。 防水シートに繋ぎ目を形成した例を示す図である。 防水シートの側部に繋ぎ目を形成する場合のシート構成例を示す図である。 機械内部エリアの内圧を高くした状態を示す図である。

符号の説明

１０ 工作機械
１２ 回転軸
２２ 加工エリア
２８ 防水シート
３０ 機械内部エリア
３６ 折返し部分
３８ ロープ
４２ 繋ぎ目

Claims (6)

1. 駆動部及び固定部を有する工作機械の防塵防水構造であって、
   前記駆動部及び固定部に連結されて前記工作機械の加工エリアと機械内部エリアとを仕切る防水シートを有し、
   前記防水シートは前記駆動部の可動範囲内において常時折返し部分を有するような寸法を有することを特徴とする、防水シートを用いた工作機械の防塵防水構造。
2. 前記防水シートは前記工作機械の固定部の少なくとも１つの位置から吊るされ、該少なくとも１つの位置は、工作機械の複数の軸にかかる負荷の合計が最小となるか、又は特定の軸にかかる負荷が最小となるような位置である、請求項１に記載の防塵防水構造。
3. 前記工作機械の前記機械内部エリアの内圧を前記加工エリアの内圧より高くする手段をさらに有する、請求項１又は２に記載の防塵防水構造。
4. 前記手段は、前記工作機械の前記機械内部エリアに設けられた空気軸受の排気を含む、請求項３に記載の防塵防水構造。
5. 前記防水シートの繋ぎ目が該防水シートの側部に設けられ、該繋ぎ目において互いに重畳する防水シートのうち上側に位置する防水シートが該繋ぎ目において前記加工エリア側に面する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の防塵防水構造。
6. 前記防水シートの繋ぎ目が該防水シートの上部又は側部に設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の防塵防水構造。

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