JP2010089163A - 工作機械用保護カバー内の温度制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 工作機械用保護カバー用の温度制御システムにおいて、局所的部位の温度変化にも対応して工作機械の熱変位を抑制し、工作機械の高精度化を可能にすること。
【解決手段】 工作機械１を囲うカバー本体２と、カバー本体２に供給開口部３ａが接続され供給開口部３ａからカバー本体２内に空気を供給する全体用空気供給配管３と、工作機械１の所定箇所に設置されて温度を測定可能な温度センサ４と、所定箇所の近傍に吹き出し口５ａが設置され該吹き出し口５ａから空気を所定箇所又はその近傍に吹き付け可能な局所用空気供給配管５と、全体用空気供給配管３及び局所用空気供給配管５にそれぞれ温度及び流量の少なくとも一方が調整された空気を供給する空気供給制御装置６と、を備え、空気供給制御装置６が、温度センサ４で測定した温度に基づいて局所用空気供給配管５に供給する空気の温度及び流量の少なくとも一方を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、スプラッシュガード等の内部を温度制御することに好適な工作機械用保護カバー内の温度制御システムに関する。

近年、工作機械は高精度化のニーズが益々高まっており、主軸の高精度化、ガイドの高精度化、ソフト的補正による高精度化等の取り組みが行われており、様々な成果が上がっている。
例えば、コラムとテーブルとの関係では、熱変位により直角度が変化する現象が生じる。この現象は、一般にコラムのたおれと言われるが、このコラムのたおれを抑制するために、コラムの背面に冷却管を貼り付けて冷却する方法やコラム内部を冷却する方法が採用されている。また、主軸の軸芯を冷却することにより高精度化及び高速化を図ったり、ボールネジ内部に冷却液を流して温度制御することにより、熱膨張を抑制するなどして高精度化を図っている。

さらに、ＣＡＥ（Computer-Aided Engineering）による解析や熱変位量を測定してソフト的に補正したり、構造的に剛性を高める等の種々の方法が行われているが、コスト面を含め十分とは言えない。
なお、これらの対応は、機種や工作機械の大きさによって異なり、その取り組み方も様々である。

このような中、近年スプラッシュガードと呼ばれる安全面と切削屑や切削液がカバーの外に出ないようにする等の目的で、工作機械本体を囲うように取り付けられている保護カバー内を恒温室化する手法が行われている。
すなわち、スプラッシュガードを外気温と遮断するチャンバーとして機能させ、外部に設置した温調装置により温調した空気をスプラッシュガードの天井部等から内部に送風して内部を恒温室化し、精度を上げることが行われている。この方法では、さらに高精度化のために、スプラッシュガードを二重構造にしてバッファ的要素や断熱効果を持たせたり、工具交換装置やワーク自動交換装置もそれぞれ囲んで、スプラッシュガード内の全体温度と同様の空調をした工作機械等も提案されている。

例えば、特許文献１及び２には、工作機械の全体を囲んだスプラッシュガードの天井及び側面の内側壁に複数の空気吹き出し口を設け、これら空気吹き出し口に空気吹き出し装置を接続して、各空気吹き出し口から工作機械各部に向けて流量調整した空気を吹き出させて工作機械各部の温度がほぼ均一になるように制御する空調装置を備えた加工機械設備が提案されている。なお、この加工機械設備では、スプラッシュガード内の各部に温度センサが設置されており、各温度センサにおける差温に応じて空気の温度及び流量を制御している。

特開２００２−２００５３９号公報 特開２００６−１０２９３９号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
工作機械の設置されている環境は様々であり、空調を行っている温度環境の良好な工場もあるが、空調を行っていない工場もあり、このような工場では、一日のうちでも朝晩の寒暖の差で工作機械は大きく熱変位している。特に、一日のスタート時では、運転の安定を図るため、アイドリングの必要な工作機械も多く、中には安定させるために長時間のアイドリングが必要なものもある。また、このような環境下では、四季を通じて工作機械の精度を維持することも難しいという問題があった。

このため、工場全体に空調設備を設置することが好ましいが、この場合、イニシャルコスト及び維持費がかかることから、前述したように、スプラッシュガード内を恒温室化して、少しでも安価に精度を維持させる対策が行われている。
しかしながら、夏と冬との温度差が大きい工場内で、スプラッシュガード内を恒温室化するだけの単なるエアコン程度のコントロールでは、仮に±０．５℃の温度差範囲内に温度コントロールした空気を供給したとしても、スプラッシュガード内の四隅付近と中央付近とで相当の温度差が生じ、工作機械全体を±１℃や２℃の温度差範囲内に保持することも難しい。

仮に±１℃、すなわち２℃の温度変化があるものとし、全長１．５ｍの鋳鉄製ベッドの工作機械でどの程度の寸法変化があるかを計算すると、鋳鉄の熱膨張係数を１０×１０^−６とした場合、２×１０×１０^−６×１５００＝０．０３ｍｍとなる。
この数字は、工作機械の精度としては無視できない精度であり、この寸法変化がベッドのみでなく、コラムや主軸、テーブルなど各部で発生すると、熱膨張によりお互いに引張応力や圧縮応力が作用したりすることで、工作機械全体の熱変位となってしまう。

例えば、横中繰り盤で両面から穴加工しなければならない深穴加工を例に説明すると、コラムに熱変位でたおれが生じ、おじぎをしているような状態の機械があったとした場合、その機械でテーブルを水平に正確に回転できたとしても、コラムのたおれがあるので、テーブルとの直角度が得られない状態で加工することになり、穴の中心線が確保できずに加工した穴の内部で段差が発生してしまうような問題がある。

また、空調を行っている工場であっても、ドアの開閉等の影響も大きく、工場全体の温度を均一に保つことは勿論、１台の工作機械の周辺だけでも実際にはかなりの温度差が生じてしまう。
さらに、工作機械には、駆動のための電動モータなどの発熱体が局所的に搭載されているので、その発熱体を搭載した近傍の局所的な温度上昇により、全体的にも熱変位が生じて精度に影響を与えてしまう。

このため、上記特許文献１及び２のように、スプラッシュガードの内側壁に複数設けた空気吹き出し口から、各温度センサに対応して温調した空気を流量制御して内部に導入しても、発熱体等による局所的な熱変位に対応することが困難であり、そのために全体の熱変位を抑制することも難しいという不都合があった。特に、全ての空気吹き出し口がスプラッシュガードの内側壁に形成されているために、工作機械の各部に向けて空気吹き出し口を開口させていても、局所的部位に効果的に空気を供給できず、局所的部位の温度変化に十分に対応した温度制御が難しいという問題があった。また、工作機械によっては、高精度を得るために他の部分よりも熱変位のさらなる抑制が必要な局所的部位もあり、従来技術では、このような局所的部位における高精度な温度制御が困難であった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、局所的部位の温度変化にも高精度に対応して工作機械の熱変位を抑制し、工作機械の高精度化が可能な工作機械用保護カバー内の温度制御システムを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の工作機械用保護カバー内の温度制御システムは、工作機械を囲うカバー本体と、該カバー本体に供給開口部が接続され該供給開口部から前記カバー本体内に空気を供給する全体用空気供給配管と、前記工作機械の所定箇所に設置されて温度を測定可能な温度センサと、前記カバー本体を貫通して配管されていると共に前記所定箇所の近傍に吹き出し口が設置され該吹き出し口から空気を前記所定箇所又はその近傍に吹き付け可能な局所用空気供給配管と、前記全体用空気供給配管及び前記局所用空気供給配管にそれぞれ温度及び流量の少なくとも一方が調整された空気を供給する空気供給制御装置と、を備え、該空気供給制御装置が、前記温度センサで測定した温度に基づいて少なくとも前記局所用空気供給配管に供給する空気の温度及び流量の少なくとも一方を調整することを特徴とする。

この工作機械用保護カバー内の温度制御システムでは、空気供給制御装置が、全体用空気供給配管及び局所用空気供給配管に温度及び流量の少なくとも一方が調整された空気を供給すると共に、工作機械の所定箇所に設置された温度センサで測定した温度に基づいて少なくとも局所用空気供給配管に供給する空気の温度及び流量の少なくとも一方を調整するので、全体用空気供給配管から供給される空気でカバー本体の内部全体が温度調整されると共に、所定箇所においても近傍の局所用空気供給配管から局所的に吹き付けられる空気で高精度に温度調整され、局所的に熱変位をさらに抑制することができる。
したがって、全体用空気供給配管からカバー本体内に導入される温調された空気で、カバー本体の内部全体の温度調整が可能であるだけでなく、所定箇所に設置された温度センサで測温した温度に基づいて所定箇所又はその近傍に局所用空気供給配管で吹き付ける空気を高精度に温調してフィードバック制御することで、全体とは異なる調整精度で所定箇所における局所的な温度調整が可能になる。これにより、工作機械全体の温度調整と局所的部位の高精度なかつ個別の温度調整とが可能になり、工作機械の熱変位に対して、より柔軟で局所的な対応が可能になると共に、工作機械の高精度化を図ることが可能になる。

また、本発明の工作機械用保護カバー内の温度制御システムは、前記局所用空気供給配管が、柔軟で自在に曲げることが可能なフレキシブルホースであることを特徴とする。すなわち、この工作機械用保護カバー内の温度制御システムでは、局所用空気供給配管が、柔軟で自在に曲げることが可能なフレキシブルホースであるので、各種工作機械の所定箇所に対応して吹き出し口を設置位置を適宜容易に変更して配することが可能になる。

また、本発明の工作機械用保護カバー内の温度制御システムは、前記工作機械が、可動部を備え、前記温度センサが、前記可動部に設置されていると共に、前記局所用空気供給配管が、前記可動部の動きに伴って移動可能に支持されていることを特徴とする。すなわち、この工作機械用保護カバー内の温度制御システムでは、局所用空気供給配管が、温度センサが設置された可動部の動きに伴って移動可能に支持されているので、局所用空気供給配管が可動部の動きに追従して移動し、稼働時でも可動部の所定箇所又はその近傍に対して温調した空気を常に適切に送風することが可能になる。

また、本発明の工作機械用保護カバー内の温度制御システムは、前記カバー本体が、内側カバー部と外側カバー部とからなる二重構造であることを特徴とする。すなわち、この工作機械用保護カバー内の温度制御システムでは、カバー本体が、内側カバー部と外側カバー部とからなる二重構造であるので、バッファ的要素及び断熱効果が得られ、より安定した内部の温度制御が可能になる。

さらに、本発明の工作機械用保護カバー内の温度制御システムは、前記局所用空気供給配管が、前記内側カバー部と前記外側カバー部との隙間を介して配管されていることを特徴とする。すなわち、この工作機械用保護カバー内の温度制御システムでは、局所用空気供給配管が、内側カバー部と外側カバー部との隙間を介して配管されているので、該隙間内に局所用空気供給配管を通して適切な箇所から内部に入れることで、整然と配管することができ、カバー本体内部に局所用空気供給配管が煩雑に配されることを防止できる。

また、本発明の工作機械用保護カバー内の温度制御システムは、前記局所用空気供給配管が、内部に前記空気の流量を調整可能な流量弁を備えていることを特徴とする。すなわち、この工作機械用保護カバー内の温度制御システムでは、局所用空気供給配管が、内部に空気の流量を調整可能な流量弁を備えているので、各局所用空気供給配管で個別に吹き出す空気の流量を容易に調整可能になる。

また、本発明の工作機械用保護カバー内の温度制御システムは、前記カバー本体が、前記工作機械で生じた切削油の飛散を防ぐスプラッシュガードであることを特徴とする。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る工作機械用保護カバー内の温度制御システムによれば、空気供給制御装置が、全体用空気供給配管及び局所用空気供給配管に温度及び流量の少なくとも一方が調整された空気を供給すると共に、工作機械の所定箇所に設置された温度センサで測定した温度に基づいて少なくとも局所用空気供給配管に供給する空気の温度及び流量の少なくとも一方を調整するので、工作機械全体の温度調整と局所的部位の高精度なかつ個別の温度調整とが可能になり、工作機械の熱変位に対して、より柔軟で局所的な対応が可能になると共に、工作機械の高精度化を図ることが可能になる。

また、従来のコラムのたおれを抑制するためなどに用いられた液体冷媒などによる直接的冷却を単独で行った場合に比べて、本発明では、温調して空気を間接的にしかも希望する局所的部位に供給可能としたため、局所的部位の熱変位を抑制できるばかりでなく、空気の対流や熱伝導によって周辺への全体的な温度調整効果がある。さらに、液体冷媒などを用いた直接的な温調と組み合わせることで、本発明の間接的な温調効果が相乗的に作用して、よりシビアな温度コントロールができるという効果も得られる。例えば、ボールネジの軸芯冷却のようにこれまでは、内部からのみであった熱変位抑制が外部からも間接的に可能になる。

さらに、ＣＡＥによる熱解析や流動解析を利用し、工作機械のどの部分をどのような流量の空気で送風すれば熱変位を小さくすることができるか等をソフト的手法で空気供給制御装置を駆使することにより、本発明の実質的効果を大きくすることができる。
したがって、本発明は、高い温度調整が行われ高精度が要望される工作機械用のスプラッシュガード内における温度制御システムに好適である。

以下、本発明に係る工作機械用保護カバー内の温度制御システムの第１実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。

本実施形態の工作機械用保護カバー内の温度制御システムは、図１に示すように、工作機械１を囲って設置されるカバー本体２と、該カバー本体２に供給開口部３ａが接続され該供給開口部３ａからカバー本体２内に空気を供給する全体用空気供給配管３と、工作機械１の複数の所定箇所に設置されて温度を測定可能な複数の温度センサ４と、カバー本体２を貫通して配管されていると共に上記所定箇所の近傍に吹き出し口５ａが設置され該吹き出し口５ａから空気を所定箇所又はその近傍に吹き付け可能な複数の局所用空気供給配管５と、全体用空気供給配管３及び局所用空気供給配管５にそれぞれ温度及び流量の少なくとも一方が調整された空気を供給する空気供給制御装置６と、を備えている。

上記工作機械１は、例えばマシニングセンタ、中ぐり盤、研削盤、施盤、ボール盤又はフライス盤等が適用可能であり、ヘッド部分やスライドテーブルの可動スペース等の可動部１ａを備えている。なお、本実施形態では、工作機械１として横型マニシングセンタを例としている。

上記カバー本体２は、工作機械１で生じた切削油の飛散を防ぐと共に開閉可能な扉部（図示略）を有するスプラッシュガードである。
このカバー本体２は、切削剤や切削屑が工作機械１の外部にできるだけ出ないようにする程度のシール性が必要であり、特に空調を行っていない工場に設置する場合は、さらに気密性を向上させることが望ましい。この気密性の向上は、ゴムなどのパッキンを従来以上に使用することで実現可能である。例えば、パネル構造にした板金カバーを取り付ける際、単に金属同士の接触面であったものをゴムパッキンを挟むようにすることで、気密性の向上を図ることができる。

また、頻繁に扉部の開閉などが行われないことも望ましい。空調を行っていない工場に設置され、自動工具交換装置（いわゆるＡＴＣ装置）等や自動パレット交換装置（いわゆるＡＰＣ装置）等を搭載した工作機械の場合、これら装置がシャッターで分離されていてスプラッシュガード外に設置されることが多い。

この場合、割合頻繁に開閉が行われるため、半導体製造装置でよく使われているロードロック方式のように、ＡＴＣ装置やＡＰＣ装置等をスプラッシュガードであるカバー本体２の一部として囲み、シャッターの開閉でも大きな温度差のある空気が流入しないようにカバー本体２全体の温度コントロール同様に、これら装置を囲んだ部分も全体温度に近い温度コントロールをして恒温室化することが望ましい。

上記空気供給制御装置６は、図示しないファン、フィードバック制御としてＰＩＤ制御が可能な市販の自動温度調節計、ヒーター、冷却ユニットなどから構成され、温度コントロールした空気（エア）を風量（流量）、風速を制御しながら送風する装置である。
上記全体用空気供給配管３は、カバー本体２の天井部等の複数箇所に接続されたダクトである。なお、図中の矢印は、空気の流れを示している。
また、この温度制御システムでは、カバー本体２に吸引開口部（図示略）が接続されカバー本体２内の空気（リターンエア）を吸引して外部へ排出するリターンダクトである空気排気配管（図示略）を備えている。なお、該空気排気配管は、空気供給制御装置６のファンに接続され、該ファンにより空気を吸引可能とされている。

上記温度センサ４は、例えば白金測温抵抗体が採用され、それぞれ外部の空気供給制御装置６の自動温度調節計に電気的に接続されていると共に、測定した設置箇所における温度を電気抵抗や電圧等の電気的信号として自動温度調節計に送信する。
これら温度センサ４の一部は、可動部１ａに設置されていると共に、この温度センサ４に対応した局所用空気供給配管５が、可動部１ａの動きに伴って移動可能に支持されている。

上記局所用空気供給配管５は、柔軟で自在に曲げることが可能なフレキシブルホースである。上述したように、局所用空気供給配管５の吹き出し口５ａは、工作機械１の温度コントロールしたい局所的部位又はその近傍に向けて設置され、カバー本体２の天井部に設けられた吊り下げ支持部７や床面部に設けられた床面上支持部８などによって保持されている。なお、局所用空気供給配管５の吹き出し口５ａ及び温度センサ４の設置位置及び数量は、工作機械１の機種や大きさ、要求される精度等に応じて、適宜決定される。

なお、温度コントロールしたい局所的部位である温度センサ４の設置場所と吹き出し口５ａから吹き付ける空気の供給場所とは、必ずしも同一とは限らない。その理由は、温度センサ４の設置場所に温調された空気を直接供給しても、温度センサ４が空気の温度を測定してしまい、測定された温度が実際の部位の温度と違ってしまうためである。したがって、温度センサ４は、供給される空気の温度の影響を直接受けない少し離れた部位を測温するように、温調された空気の供給される部位に直接設置せず、その近傍に設置される。この場合、多少の時間的遅れは発生するものの、温度センサ４が設置された測温部の温度が、目標温度に到達するように供給される空気の温度等が調整される。

上記吊り下げ支持部７は、図３及び図４に示すように、カバー本体２の天井部下面に垂下され局所用空気供給配管５の先端部を下端部で吊り下げた状態で支持している棒状支持部１８と、天井部下面に取り付けられ棒状支持部１８の上端部が所定方向に移動可能に取り付けられたガイド部９と、を備えている。このガイド部９には、棒状支持部１８の上端部が嵌め込まれており、可動部１ａの移動方向に対応した方向に棒状支持部１８の上端部が移動可能になっている。なお、棒状支持部１８の代わりにワイヤ状の支持部材を用いて局所用空気供給配管５の先端部を吊り下げても構わない。

例えば、可動部１ａと局所用空気供給配管５の先端部とを、連結部材１０で連結しておくことで、可動部１ａの動きに応じて局所用空気供給配管５及び棒状支持部１８をガイド部９によって所定方向に移動させることが可能である。
局所用空気供給配管５は、カバー本体２に容易に着脱できる構造で接続されることが好ましい。例えば、図２に示すように、カバー本体２に開けられた接続口２ａを挟んで互いに内部を連通状態にしてフランジ部１１ａでネジ１２により互いに固定される一対の接続管１１を設け、これら接続管１１に局所用空気供給配管５を接続することで、着脱が容易になる。

なお、カバー本体２に開けられた局所用空気供給配管５の接続口２ａは、例えば、使用者のニーズ等によって温度をコントロールしたい局所的部位がカバー本体２の接続口２ａの数よりも少なく、不要箇所となる場合、接続管１１を取り外して蓋をしておいてもよい。また、メンテナンス時等に接続管１１を着脱することで、メンテナンス性が向上する利点がある。なお、局所用空気供給配管５の接続口２ａを、局所的部位への送風に使用せず、カバー本体２内の全体の温度を安定させるために全体用として空気を送風するために用いても構わない。

実際には、工作機械メーカーのコンセプトや機種等によって工作機械１の構造も異なるため、どの部位を何℃にすれば熱変位をどのくらい抑制できるかなどは、それぞれの工作機械１によって変わると共に、工作機械１の使用者の要望する精度のレベルによっても温度制御精度が変わってくる。このため、工作機械メーカーの要求仕様や使用者の要望精度に沿って、局所用空気供給配管５の数、吹き出し口５ａの口径、設置位置などが決定される。

また、局所用空気供給配管５は、図２に示すように、内部に空気の流量を調整可能な流量弁１３を備えている。この流量弁１３を手動又は自動で操作することによっても、温度センサ４を設置した部位の温度が空気供給制御装置６の自動温度調節計に設定した温度になるように供給する空気の風量を調整可能である。

上記流量弁１３は、例えば局所用空気供給配管５の一部となる接続管１１に設けられており、手動で操作が簡単な回転式バタフライバルブタイプのダンパー等が採用される。
なお、流量弁１３として、手動以外に、空気供給制御装置６に接続されて自動的に流量の制御が行われる自動制御タイプを採用しても構わない。
また、局所用空気供給配管５にカバーをしても構わない。さらに、カバー本体２に中継点として局所用空気供給配管５のコネクタを取り付けても構わない。

上記空気供給制御装置６は、各温度センサ４で測定した温度に基づいて対応する各局所用空気供給配管５に供給する空気の温度及び流量の少なくとも一方を調整する機能を有している。また、空気供給制御装置６は、カバー本体２内の全体温度を調整するために全体用空気供給配管３に供給する空気の温度及び流量も調整する機能を有している。なお、本実施形態では、カバー本体２内の全体温度を測定するために、空気供給制御装置６に接続された全体用の温度センサ（図示略）をカバー本体２内の所定位置に設置している。さらに、空気供給制御装置６は、局所用空気供給配管５に供給する空気の調整と全体用空気供給配管３に供給する空気の調整とを、上記全体温度及び温度センサ４を取り付けた局所的部位の温度に応じて、互いに連動させて行う機能も有している。

上記空気供給制御装置６は、全体用空気供給配管３及び局所用空気供給配管５の両方に温調された空気を加圧供給しているが、全体用空気供給配管３と局所用空気供給配管５とで異なる温度や流量で空気を供給可能である。また、空気供給制御装置６として、全体用空気供給配管３へ温調した空気を供給する装置と、局所用空気供給配管５へ温調した空気を供給する装置と、を別々に設けても構わない。なお、空気供給制御装置６では、温度、流量だけでなく、湿度の調整も可能であり、結露等の発生を抑制することが好ましい。特に、梅雨時などは湿度管理が必要になる。

なお、本実施形態では、温度センサ４と局所用空気供給配管５の吹き出し口５ａと自動温度調節計とが１：１：１の関係で設置されているが、供給する空気の温度は一定にし、局所用空気供給配管５の配管口径や流量弁１３の開度で風量や風速を調整することで、必ずしも１：１の関係でなくても構わない。特に、モータなどの発熱体周辺部などでは部位毎に供給する空気の風速を速くするため、局所用空気供給配管５の配管口径を変更しても良い。

ただし、供給する空気の温度は、一定の方がカバー本体２内全体はもとより工作機械１全体の温度を安定化するためには有効である。すなわち、カバー本体２内の四隅と中央部とでは、かなりの温度差があるのに対し、複数の全体用空気供給配管３及び局所用空気供給配管５により供給する空気が、温度一定でかつ精度良く調整されて工作機械１周辺に供給されるのであるから、その影響が全体的に広がり、より全体の温度精度も向上する。

このように本実施形態では、空気供給制御装置６が、全体用空気供給配管３及び局所用空気供給配管５に温度及び流量が調整された空気を供給すると共に、工作機械１の所定箇所に設置された温度センサ４で測定した温度に基づいて局所用空気供給配管５に供給する空気の温度及び流量を調整するので、全体用空気供給配管３から供給される空気でカバー本体２の内部全体が温度調整されると共に、所定箇所においても近傍の局所用空気供給配管５から局所的に吹き付けられる空気で高精度に温度調整され、局所的に熱変位をさらに抑制することができる。

したがって、全体用空気供給配管３からカバー本体２内に導入される温調された空気で、カバー本体２の内部全体の温度調整が可能であるだけでなく、所定箇所に設置された温度センサ４で測温した温度に基づいて所定箇所又はその近傍に局所用空気供給配管５で吹き付ける空気を高精度に温調してフィードバック制御することで、全体とは異なる調整精度で所定箇所における局所的な温度調整が可能になる。これにより、工作機械１全体の温度調整と局所的部位の高精度なかつ個別の温度調整とが可能になり、工作機械１の熱変位に対して、より柔軟で局所的な対応が可能になると共に、工作機械１の高精度化を図ることが可能になる。

実際に、本実施形態の温度制御システムにおいてカバー本体２内の温度コントロールを行った結果、カバー本体２内の全体温度を２０℃±２℃に制御している際に、温度センサ４が取り付けられ測温部である局所的部位では、２０℃±０．２℃の温度範囲内で高精度に温度コントロールすることができた。

このように、従来の全体を恒温室化する方法では、１℃単位での温度コントロールが限界であったのに対し、本実施形態では、全体の恒温室化に加えて局所的な温度コントロールも付加し、局所用空気供給配管５の数及び位置を適宜設定することで、０．１℃〜０．００１℃単位の温度制御が可能になる。これにより、工作機械１の精度について選択範囲の自由度が広がり、超高精度の工作機械１に対応した非常に高精度で局所的な温度制御も可能になる。

また、局所用空気供給配管５が、柔軟で自在に曲げることが可能なフレキシブルホースであるので、各種工作機械１の所定箇所に対応して吹き出し口５ａを設置位置を適宜容易に変更して配することが可能になる。特に、熱変位を求めながら空気の供給位置を決めたり、吹き出し口５ａの接近度を決めたりする際に、好適である。なお、固定部である所定箇所への空気の供給であり、設置位置の変更や調整が必要ない場合、予め曲げて形状が固定された配管やエルボ等を使用して配管しても構わない。

さらに、局所用空気供給配管５を、温度センサ４が設置された可動部１ａの動きに伴って移動可能に支持することで、局所用空気供給配管５が可動部１ａの動きに追従して移動し、稼働時でも可動部１ａの所定箇所又はその近傍に対して温調した空気を常に適切に送風することが可能になる。特に、可動部１ａの移動が、フレキシブルホースである局所用空気供給配管５の伸縮量では追従しきれない場合、連結部材１０と吊り下げ支持部７のガイド部９とによって局所用空気供給配管５を追従可能に移動させることができる。

また、局所用空気供給配管５が、内部に空気の流量を調整可能な流量弁１３を備えているので、各局所用空気供給配管５で個別に吹き出す空気の流量を容易に調整可能になる。例えば、電動モータ等の発熱体近傍のように熱変位が大きい部位においては、流量弁１３を操作して高い風速で空気を供給するようにしても構わない。
なお、本実施形態に加えて、さらに、ＣＡＥを用いた熱解析や流動解析を用いることにより、温度制御効果がさらに増し、適所へ温度コントロールした空気を供給することができる。

上述したように、コラムのたおれなどを抑制するために行っている冷却や、ボールネジの軸芯冷却など従来の熱抑制については、液体冷媒を用いた直接的冷却であり、液体冷媒が接する近傍は極端に冷却され、その部材の熱伝導もあり、全体的に温度の均一化という観点からは捉えていない問題があった。しかしながら、この液体冷媒に加えて本実施形態の温度制御システムを採用すれば、調整した空気による間接的温度コントロールにより、伝熱作用と対流作用とが相乗的に温度制御効果をもたらすため、局所的かつ間接的な温度コントロールが可能で、全体の温度と局所的な温度との両方について精度良く制御することが可能になると共に、温度の安定化にかかる時間を大幅に短縮することができる。

なお、空調された工場内に設置されている場合は、カバー本体２内全体の送風は必ずしも必要ないが、空調されていない工場に設置される工作機械１の場合、その工作機械１単独に熱変位を抑制したい場合は、局所的部位毎の温度のフィードバック制御だけでなく、全体用空気供給配管３及び空気供給制御装置６によってカバー本体２内全体を温度コントロールすることが、温度の早い安定化及び制御精度の向上が可能である。

次に、本発明に係る工作機械用保護カバー用の温度制御システムの第２実施形態について、図５を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、カバー本体２が一枚の鉄板で壁が構成されているのに対し、第２実施形態の工作機械用保護カバー用の温度制御システムでは、図５に示すように、カバー本体２２が、内側カバー部２２Ａと外側カバー部２２Ｂとからなる二重構造の壁となっている点である。なお、内側カバー部２２Ａと外側カバー部２２Ｂとの隙間２２Ｃには、断熱材を入れても構わない。

また、第２実施形態では、局所用空気供給配管５が、内側カバー部２２Ａと外側カバー部２２Ｂとの隙間２２Ｃを介しても配管されて、内側カバー部２２Ａにおいて温度調整したい部位の近くに局所用空気供給配管５の接続口２ａが設けられている点で第１実施形態と異なっている。

さらに、第２実施形態の温度制御システムでは、第１実施形態と同様に、カバー本体２２に吸引開口部２３ａが接続されカバー本体２２内の空気（リターンエア）を吸引して外部へ排出するリターンダクトである空気排気配管２３を備えているが、該空気排気配管２３に、吸引した空気内に含まれるオイルミストを除去するオイルミストセパレータ２４が設置されている点で第１実施形態と異なっている。

カバー本体２内の排気は、全体の温度を安定化させる意味でも省エネの観点からも、できるだけ多くの割合でリターンさせる循環式構造とした方が好ましいが、工作機械１の場合、単純にリターンさせられない課題がある。すなわち、工作機械１は多くの場合、切削剤を用いて加工するので、切削屑と混ざった切削剤や切削時のクーラントとしてオイルミストなどが使用され、これらを分離し、清浄な空気をリターンさせなければならない。

そこで、第２実施形態では、空気排気配管２３に、吸引した空気内に含まれるオイルミストを除去するオイルミストセパレータ２４が設置されている。
なお、単純にプレフィルターを設けるだけでは、フィルターの目詰まりを引き起こして、たちまち機能しなくなってしまうため、プレフィルターを採用する場合は、容易に着脱できる構造にしたり、二重に取り付ける又は空気排気配管２３の接続口の取り付け位置や邪魔板を設けるなどの工夫をして、直接プレフィルターに切削剤がかからないようにする処置が必要である。また、上記オイルミストセパレータ２４で分離した後にプレフィルターを通す処置を行って実現することも可能である。

このように第２実施形態では、カバー本体２２が、内側カバー部２２Ａと外側カバー部２２Ｂとからなる二重構造であるので、バッファ的要素及び断熱効果が得られ、より安定した内部の温度制御が可能になる。
また、局所用空気供給配管５が、内側カバー部２２Ａと外側カバー部２２Ｂとの隙間２２Ｃを介して配管されているので、該隙間２２Ｃ内に局所用空気供給配管５を通して適切な箇所から内部に入れることで、整然と配管することができ、カバー本体２２内部に局所用空気供給配管５が煩雑に配されることを防止できる。

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態では、カバー本体としてスプラッシュガードに適用したが、他の工作機械用の保護カバー、例えばＡＴＣ装置（自動工具交換装置）やＡＰＣ装置（自動パレット交換装置）などのカバーをカバー本体として本発明を適用しても構わない。

本発明に係る工作機械用保護カバー用の温度制御システムの第１実施形態において、カバー本体を縦に破断した状態における全体の構成を示す正面図である。 第１実施形態において、カバー本体の局所用空気供給配管の接続口周辺を示す要部の拡大断面図である。 第１実施形態において、カバー本体の天井部に吊り下げられた局所用空気供給配管を示す要部の拡大正面図である。 第１実施形態において、カバー本体の天井部に吊り下げられた局所用空気供給配管の吹き出し部側から見た要部の拡大側面図である。 本発明に係る工作機械用保護カバー用の温度制御システムの第２実施形態において、カバー本体を横に破断した状態における全体の構成を示す上面図である。

符号の説明

１…工作機械、１ａ…可動部、２，２２…カバー本体、３…全体用空気供給配管、３ａ…供給開口部、４…温度センサ、５…局所用空気供給配管、５ａ…吹き出し口、６…空気供給制御装置、１３…流量弁、２２Ａ…内側カバー部、２２Ｂ…外側カバー部、２２Ｃ…内側カバー部と外側カバー部との隙間

Claims (7)

1. 工作機械を囲うカバー本体と、
   該カバー本体に供給開口部が接続され該供給開口部から前記カバー本体内に空気を供給する全体用空気供給配管と、
   前記工作機械の所定箇所に設置されて温度を測定可能な温度センサと、
   前記カバー本体を貫通して配管されていると共に前記所定箇所の近傍に吹き出し口が設置され該吹き出し口から空気を前記所定箇所又はその近傍に吹き付け可能な局所用空気供給配管と、
   前記全体用空気供給配管及び前記局所用空気供給配管にそれぞれ温度及び流量の少なくとも一方が調整された空気を供給する空気供給制御装置と、を備え、
   該空気供給制御装置が、前記温度センサで測定した温度に基づいて少なくとも前記局所用空気供給配管に供給する空気の温度及び流量の少なくとも一方を調整することを特徴とする工作機械用保護カバー内の温度制御システム。
2. 請求項１に記載の工作機械用保護カバー内の温度制御システムにおいて、
   前記局所用空気供給配管が、柔軟で自在に曲げることが可能なフレキシブルホースであることを特徴とする工作機械用保護カバー内の温度制御システム。
3. 請求項１又は２に記載の工作機械用保護カバー内の温度制御システムにおいて、
   前記工作機械が、可動部を備え、
   前記温度センサが、前記可動部に設置されていると共に、前記局所用空気供給配管が、前記可動部の動きに伴って移動可能に支持されていることを特徴とする工作機械用保護カバー内の温度制御システム。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の工作機械用保護カバー内の温度制御システムにおいて、
   前記カバー本体が、内側カバー部と外側カバー部とからなる二重構造であることを特徴とする工作機械用保護カバー内の温度制御システム。
5. 請求項４に記載の工作機械用保護カバー内の温度制御システムにおいて、
   前記局所用空気供給配管が、前記内側カバー部と前記外側カバー部との隙間を介して配管されていることを特徴とする工作機械用保護カバー内の温度制御システム。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の工作機械用保護カバー内の温度制御システムにおいて、
   前記局所用空気供給配管が、内部に前記空気の流量を調整可能な流量弁を備えていることを特徴とする工作機械用保護カバー内の温度制御システム。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の工作機械用保護カバー内の温度制御システムにおいて、
   前記カバー本体が、前記工作機械で生じた切削油の飛散を防ぐスプラッシュガードであることを特徴とする工作機械用保護カバー内の温度制御システム。

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