JP2015020223A - 工作機械 - Google Patents
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Abstract
Description
[数1]
t1/t2=E2/E1×(K0−K2)/(K1−K0)
ただし、t1:第1の材料の厚み、t2:第2の材料の厚み、E1:第1の材料のヤング率、E2:第2の材料のヤング率、K0:固定部を形成する材料の線熱膨張係数、K1:第1の材料の線熱膨張係数、K2:第2の材料の線熱膨張係数
を用いて設定することができる(請求項7)。
複合材料を用いて形成される稼動部は、サドル、ワークを載置するワークテーブル、乃至ワークを加工する工具を装着する加工ヘッドとすることができる(請求項9)。
固定部は、例えばベースとすることができ(請求項11)、固定部を形成する材料は、例えば鉄系材料または石材とすることができる(請求項12)。
すなわち、図4に示すように、設計温度Tで鉄系材料、第1の材料10、および第2の材料20の長さがいずれもLの状態(図4(a)、線熱膨張に差のないように機械が設計された状態)から周囲の環境温度がT+dTに変化して鉄系材料、第1の材料10、および第2の材料20がそれぞれ線熱膨張し各材料の長さがそれぞれL0、L1、L2となった状態(図4(b))において、第1の材料10および第2の材料20をそれぞれ単体で見たときは、線熱膨張係数の相違から各材料10,20は鉄系材料に対して線熱膨張にそれぞれ差(L0−L1),(L0−L2)を生じた状態となる。この線熱膨張の差(L0−L1),(L0−L2)は、複合材料30において第1の材料10および第2の材料20を対称に配置することにより、対称に発生することとなる。
t1/t2=E2/E1×(K0−K2)/(K1−K0)
ただし、
t1:第1の材料の厚み
t2:第2の材料の厚み
E1:第1の材料のヤング率
E2:第2の材料のヤング率
K0:鉄の線熱膨張係数
K1:第1の材料の線熱膨張係数
K2:第2の材料の線熱膨張係数
すなわち、周囲の環境温度が設計温度TからT+dTに変化したとき、設計温度Tの状態からの材料の伸び量dLは熱膨張の式より数2のように表される。したがって、鉄系材料、第1の材料10、および第2の材料20の伸び量dL0、dL1、およびdL2は数2を用いるとそれぞれ数3のように表される。
dL=K×L×dT
[数3]
dL0=dT×K0×L
dL1=dT×K1×L
dL2=dT×K2×L
dL:伸び量
dL0:鉄系材料の伸び量
dL1:第1の材料10の伸び量
dL2:第2の材料20の伸び量
dT:温度変化
K:線熱膨張係数
K0:鉄系材料の線熱膨張係数
K1:第1の材料10の線熱膨張係数
K2:第2の材料20の線熱膨張係数
L:設計温度Tの状態の鉄系材料、第1の材料10、および第2の材料20の長さ
L0=L+dT×K0×L
L1=L+dT×K1×L
L2=L+dT×K2×L
[数5]
L0−L1=dT×L×(K0−K1)
[数6]
L0−L2=dT×L×(K0−K2)
[数7]
E=σ/ε
[数8]
F=σ×S
[数9]
F=E×S×ε
[数10]
F1=E1×(a×t1)×(L0−L1)
[数11]
F1=E1×(a×t1)×dT×L×(K0−K1)
[数12]
F2=E2×(a×t2)×(L0−L2)
[数13]
F2=E2×(a×t2)×dT×L×(K0−K2)
[数14]
F1=−F2
[数15]
E1×(a×t1)×dT×L×(K0−K1)
=−E2×(a×t2)×dT×L×(K0−K2)
[数16]([数1])
t1/t2=E2/E1×(K0−K2)/(K1−K0)
2:ベース
3:サドル
4:ワークテーブル
5:コラム
5a:延出部
6:加工ヘッド
7:第1のリニアモーションガイド
8:第2のリニアモーションガイド
10:第1の材料
20:第2の材料
30:複合材料
40:接着剤
50,60:湾曲
t1:第1の材料10の厚み
t2:第2の材料20の厚み
E1:第1の材料10のヤング率
E2:第2の材料20のヤング率
L0:鉄材の長さ
L1:第1の材料10の長さ
L2:第2の材料20の長さ
ε1:第1の材料10のひずみ(鉄系材料に対する第1の材料10の線熱膨張の差)
ε2:第2の材料20のひずみ(鉄系材料に対する第2の材料20の線熱膨張の差)
[数1]
t1/t2=E2/E1×(K0−K2)/(K1−K0)
ただし、t1:第1の材料の厚み、t2:第2の材料の厚み、E1:第1の材料のヤング率、E2:第2の材料のヤング率、K0:固定部を形成する材料の線熱膨張係数、K1:第1の材料の線熱膨張係数、K2:第2の材料の線熱膨張係数を用いて設定することができる(請求項7)。
t1/t2=E2/E1×(K0−K2)/(K1−K0)
ただし、
t1:第1の材料の厚み
t2:第2の材料の厚み
E1:第1の材料のヤング率
E2:第2の材料のヤング率
K0:鉄の線熱膨張係数
K1:第1の材料の線熱膨張係数
K2:第2の材料の線熱膨張係数
すなわち、周囲の環境温度が設計温度TからT+dTに変化したとき、設計温度Tの状態からの材料の伸び量dLは熱膨張の式より数2のように表される。したがって、鉄系材料、第1の材料10、および第2の材料20の伸び量dL0、dL1、およびdL2は数2を用いるとそれぞれ数3のように表される。
dL=K×L×dT
[数3]
dL0=dT×K0×L
dL1=dT×K1×L
dL2=dT×K2×L
dL:伸び量
dL0:鉄系材料の伸び量
dL1:第1の材料10の伸び量
dL2:第2の材料20の伸び量
dT:温度変化
K:線熱膨張係数
K0:鉄系材料の線熱膨張係数
K1:第1の材料10の線熱膨張係数
K2:第2の材料20の線熱膨張係数
L:設計温度Tの状態の鉄系材料、第1の材料10、および第2の材料20の長さ
L0=L+dT×K0×L
L1=L+dT×K1×L
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[数5]
L0−L1=dT×L×(K0−K1)
[数6]
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[数7]
E=σ/ε
[数8]
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[数9]
F=E×S×ε
[数10]
F1=E1×(a×t1)×(L0−L1)
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F2=E2×(a×t2)×dT×L×(K0−K2)
[数14]
F1=−F2
[数15]
E1×(a×t1)×dT×L×(K0−K1)
=−E2×(a×t2)×dT×L×(K0−K2)
[数16]([数1])
t1/t2=E2/E1×(K0−K2)/(K1−K0)
2:ベース
3:サドル
4:ワークテーブル
5:コラム
5a:延出部
6:加工ヘッド
7:第1のリニアモーションガイド
8:第2のリニアモーションガイド
10:第1の材料
20:第2の材料
30:複合材料
40:接着剤
50,60:湾曲
t1:第1の材料10の厚み
t2:第2の材料20の厚み
E1:第1の材料10のヤング率
E2:第2の材料20のヤング率
L0:鉄材の長さ
L1:第1の材料10の長さ
L2:第2の材料20の長さ
ε1:第1の材料10のひずみ(鉄系材料に対する第1の材料10の線熱膨張の差)
ε2:第2の材料20のひずみ(鉄系材料に対する第2の材料20の線熱膨張の差)
Claims (12)
- 機械の固定部をなすベースとワークを加工するための稼動可能な稼動部を有する工作機械において、
前記稼動部は、第1の材料および第2の材料からなる複合材料を用いて形成されるとともに、前記複合材料は、比重が前記固定部を形成する材料の比重よりも小さくなるように形成され、かつ、前記第1の材料および前記第2の材料は、線熱膨張係数が前記固定部を形成する材料の線熱膨張係数よりも一方を大きく、他方を小さくすることを特徴とする工作機械。 - 前記第1の材料および前記第2の材料は、いずれも比重を前記固定部を形成する材料の比重よりも小さくすることを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
- 前記第1の材料および前記第2の材料は、平板状をなすとともに、前記複合材料は、前記第1の材料および前記第2の材料を貼り合わせて形成されるバイメタルとすることを特徴とする請求項2に記載の工作機械。
- 前記複合材料は、前記第1の材料をコアとして前記第2の材料が前記第1の材料を挟み込むように貼り合わせて対称に形成されることを特徴とする請求項3に記載の工作機械。
- 前記第1の材料および前記第2の材料は、温度変化時における前記第1の材料および前記第2の材料の前記固定部を形成する材料に対する前記線熱膨張の差が解消されるように前記第1の材料および前記第2の材料にひずみが生じるときの前記各材料に作用する力が等しくなるように、厚みを設定することを特徴とする請求項4に記載の工作機械。
- 前記厚みを、線熱膨張係数とヤング率に基づいて設定することを特徴とする請求項5に記載の工作機械。
- 前記厚みを、
[数1]
t1/t2=E2/E1×(K0−K2)/(K1−K0)
ただし、t1:第1の材料の厚み、t2:第2の材料の厚み、E1:第1の材料のヤング率、E2:第2の材料のヤング率、K0:固定部を形成する材料の線熱膨張係数、K1:第1の材料の線熱膨張係数、K2:第2の材料の線熱膨張係数
を用いて設定することを特徴とする請求項6に記載の工作機械。 - 前記第2の材料は、前記第1の材料よりもヤング率が高い材料とすることを特徴とする請求項7に記載の工作機械。
- 前記複合材料を用いて形成される稼動部は、サドル、前記ワークを載置するワークテーブル、乃至前記ワークを加工する工具を装着する加工ヘッドとすることを特徴とする請求項8に記載の工作機械。
- 前記第1の材料は、アルミニウムとし、前記第2の材料は、炭素繊維強化プラスチックとすることを特徴とする請求項9に記載の工作機械。
- 前記固定部は、ベースとすることを特徴とする請求項10に記載の工作機械。
- 前記固定部を形成する材料は、鉄系材料または石材とすることを特徴とする請求項11に記載の工作機械。
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---|---|---|---|
JP2013148090A JP6128595B2 (ja) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | 工作機械 |
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JP6128595B2 JP6128595B2 (ja) | 2017-05-17 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN105108504A (zh) * | 2015-10-10 | 2015-12-02 | 太仓金凡机械制造有限公司 | 一种机床鞍座 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06155203A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-06-03 | Ford Motor Co | 多重スピンドル機械加工装置のための位置決め装置及び加工方法 |
JP2002263972A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-17 | Micron Seimitsu Kk | 工作機械ベッド構造、および工作機械ベッドの構成方法 |
JP2005111656A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-28 | Leica Microsystems Lithography Ltd | 工作物のためのステージ |
JP2005262358A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Shinkawa Ltd | 直動テーブル |
JP2012166306A (ja) * | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Sodick Co Ltd | 直線運動移動体 |
-
2013
- 2013-07-17 JP JP2013148090A patent/JP6128595B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105108504A (zh) * | 2015-10-10 | 2015-12-02 | 太仓金凡机械制造有限公司 | 一种机床鞍座 |
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