JP2020192633A

JP2020192633A - 電装冷却装置

Info

Publication number: JP2020192633A
Application number: JP2019099239A
Authority: JP
Inventors: 貴裕山中; Takahiro Yamanaka
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2020-12-03

Abstract

【課題】電気制御機器の冷却効率を改善する。【解決手段】加工装置１に備える電装冷却装置７において、排気管７０を、その一端を排気口１１に他端を排気手段８に接続して電気制御機器６０の付近を経由するように配設し、排気手段８によって排気管７０の空気を吸引して、被加工物Ｗの加工中に、加工手段３に備えるスピンドル３０の回転によって生成された加工液のミストＭを排気管７０の内部に導くことによって、加工装置１の各駆動部の電気制御の際に発熱した電気制御機器６０を収容する電装ボックス６の内部の空気と、排気管７０の内部の空気とが排気管７０を介して熱交換することにより、電気制御機器６０を冷却する。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を加工する加工装置に備える電気制御機器を集約した電装ボックスを冷却する電装冷却装置に関する。

加工手段の昇降駆動部や、保持手段の回転駆動部などの各駆動部を制御して被加工物を加工する加工装置においては、各駆動部を制御する電子部品である電気制御機器が収容された電装ボックスを備えている。電装ボックスの内部に配設されている電気制御機器は、駆動部を制御するために電気信号の送受信等を行うことにより発熱する。発熱した電子部品は、熱によるダメージを受けて寿命が短くなるため、その対策として、電装ボックスに、その外部から内部へと空気を導入する吸気口と、その内部から外部へと空気を排出するための排気口とを備えており、排気口の付近に備えたファンを回転させて電気制御機器から放出された熱を電装ボックスの内部から外部へ排出している。このように、電装ボックスの内部の空気を排気口から排気するとともに吸気口から電装ボックスの外部の空気を取り込み、電装ボックス内に空気の流れを形成し、電気制御機器を空冷している（特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２０１３−０３８２０３号公報特開２００９−１３５２８７号公報

しかしながら、上記のような電装ボックス内の空気の換気による空冷では、冷却効率が悪く、電気制御機器を十分に冷却することができないという問題がある。また、空冷では、例えば加工装置の設置場所の周囲の温度が高温である場合、その雰囲気温度の影響を受けて、冷却効率が悪くなるという問題もある。

本発明は、被加工物を保持する保持テーブルを有する保持手段と、加工具を先端に装着したスピンドルを高速回転させ該加工具に加工液を供給しながら該保持テーブルが保持した被加工物を加工する加工手段と、該加工具と該保持テーブルとを収容する加工室と、各駆動部の電気制御機器を集約した電装ボックスとを備えた加工装置に配設される電装冷却装置であって、該スピンドルの回転により生成された該加工液のミストを該加工室内から排気する排気管を備え、該排気管は、複数の該電気制御機器を経由して該電装ボックス内に配設され、該排気管内を通る該ミストが該排気管を介して該排気管外の該電装ボックス内の空気と熱交換することで、該電気制御機器を冷却する電装冷却装置である。

加工液のミストを排気管に通すことにより、加工液の気化熱を利用して電装ボックスの内部を冷却して、電装ボックスの内部の温度の上昇を抑えることができる。

加工装置を側方からみた断面図である。加工装置を後ろ側からみた断面図である。

１加工装置の構成
図１に示す加工装置１は、加工手段３に備える加工具３４を用いて、保持手段２に保持された被加工物Ｗを加工する加工装置である。

加工装置１には、保持手段２が配設されている。保持手段２には、被加工物Ｗを保持する保持テーブル２０と、保持テーブル２０を下から支持する支持部材２１と、支持部材２１に接続された回転手段２２とが備えられている。回転手段２２は、支持部材２１及び支持部材２１に支持された保持テーブル２０をＺ軸方向の回転軸２５のまわりに回転させるθ軸モータ２２０と、θ軸モータ２２０の回転数を測定するエンコーダ２２１とから構成されている。また、保持手段２の下方には、保持テーブル２０の保持面２０ａを下から吸引する吸引手段２３が備えられており、保持面２０ａの上に被加工物Ｗを載置して、吸引手段２３の発揮する吸引力を保持面２０ａに伝達することにより、被加工物Ｗを保持面２０ａの上に吸引保持することができる。

また、加工装置１には、被加工物Ｗを加工する加工手段３及び加工手段３をＺ軸方向に昇降移動させる加工送り手段４が備えられている。

加工手段３には、例えば、スピンドル３０と、スピンドル３０を囲繞するスピンドルハウジング３１と、スピンドル３０をＺ軸方向の回転軸３５のまわりに回動させるスピンドルモータ３２とが備えられている。スピンドル３０の下側の先端には加工具３４が装着されており、加工具３４は、例えば研削ホイール３４０とその下端に環状に配設された研削砥石３４１とから構成されている。スピンドルモータ３２によって駆動されてスピンドル３０が回転軸３５のまわりに回転すると、これに伴って研削ホイール３４０及び研削砥石３４１が同じく回転軸３５のまわりに回転することとなる。

なお、図１に示す加工手段３に備える加工具３４は、本発明の実施可能な一様態として、研削ホイール３４０や研削砥石３４１といった研削加工の手段が想定されているが、加工具３４はこれに限定されるものではなく、例えば、切削ブレード等であってもよい。

加工送り手段４には、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ４１と、ボールネジ４１をＺ軸方向の回転軸４５のまわりに回動させるＺ軸モータ４２と、ボールネジ４１に螺合するナット４３とが備えられている。また、ナット４３は、接続部材４４を介してスピンドルハウジング３１に接続されている。Ｚ軸モータ４２に駆動されてボールネジ４１が回転軸４５のまわりに回動することにより、ナット４３がボールネジ４１に螺合しながらＺ軸方向に昇降移動し、これに伴ってナット４３に接続部材４４を介して接続されているスピンドルハウジング３１が昇降移動する構成となっている。

また、加工装置１には、加工具３４に加工液Ｌを供給するノズル状の加工液供給手段１２が配設されている。

加工装置１には、加工具３４と保持テーブル２０とを収容する加工室１０が備えられている。加工室１０は、加工時に加工具３４と保持テーブル２０に保持された被加工物Ｗとが接触する空間となっている。加工室１０の内部の−Ｘ側には排気口１１が配設されており、加工時にスピンドル３０の回転により生成された加工液のミストＭは、排気口１１から加工室１０の外部へと排気されることとなる。

加工装置１には、上記の保持手段２のθ軸モータや加工手段３のスピンドルモータ３２や加工送り手段４のＺ軸モータ４２等の各種の駆動部に対して電気信号の送信を行い、それらを制御する電気制御機器６０が備えられている。各駆動部を制御する複数の電気制御機器６０は、図１及び図２に示すように、加工装置１の−Ｘ方向側に配設された電装ボックス６の内部に集約されている。

加工装置１には、排気管７０を備える電装冷却装置７が配設されている。排気管７０は、図１及び図２に示すように、電装ボックス６の内部において複数の電気制御機器６０のまわりを経由する形で配設されている。排気管７０の一端は排気口１１に接続し、他端はファン等の排気手段８に接続している。排気管７０の配設の様態については、例えば、冷却効率を上げるために各々の電気制御機器６０の付近を囲うように張り巡らしてもよい。

なお、上記の排気管７０は、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・ｋ以上であるような材料（例えばアルミニウムや銅等）によって形成されたものであることが望ましい。

２加工装置の動作
上記の加工装置１を用いて被加工物Ｗを加工する際の加工装置１の動作について説明する。まず、保持テーブル２０の保持面２０ａの上に被加工物Ｗを載置して、吸引手段２３により発揮される吸引力を保持面２０ａに伝達することによって、被加工物Ｗを保持面２０ａの上に吸引保持する。

次いで、θ軸モータ２２０によって保持テーブル２０を駆動して、保持テーブル２０を回転軸２５のまわりに回転させる。保持テーブル２０の回転中は、エンコーダ２２１によって保持テーブル２０の回転速度が測定されており、測定された保持テーブル２０の回転速度の測定データが電気制御機器６０に向けて伝達され続けている。測定された保持テーブル２０の回転速度が予め設定された回転速度と異なる場合は、θ軸モータ２２０がフィードバック制御されて保持テーブル２０の回転速度が自動調整される。

そして、加工手段３のスピンドルモータ３２によってスピンドル３０を駆動して、スピンドル３０を回転軸３５のまわりに高速回転させ、スピンドル３０に接続された研削ホイール３４０及び研削ホイール３４０の下端に環状に配設された研削砥石３４１を同じく回転軸３５のまわりに高速回転させる。さらに、加工送り手段４のＺ軸モータ４２を用いてボールネジ４１を回転軸４５のまわりに回転駆動して、ナット４３及びナット４３に接続部材４４を介して接続されているスピンドルハウジング３１を降下させ、研削砥石３４１と被加工物Ｗとを当接させて被加工物Ｗを加工する。被加工物Ｗを加工する際には、高速回転する加工具３４に対して、加工液供給手段１２から加工液Ｌを供給する。

このとき、θ軸モータ２２０やスピンドルモータ３２によって保持テーブル２０や加工具３４を駆動する際には、電気制御機器６０から各種のモータに対して制御信号が送信される。制御信号の発信等によって、電気制御機器６０は発熱する。

加工時に、加工液供給手段１２から加工具３４に供給された加工液Ｌはスピンドル３０の回転によりミストＭとして加工室１０の内部に飛散する。加工室１０の内部の空気が、排気手段８により発揮される吸引力によって排気口１１から排気管７０を通じて加工室１０の外部へと吸引されるのに伴い、ミストＭは排気口１１から排気管７０に導かれる。このとき、排気管７０の内部を通るミストＭが排気管７０を介して排気管７０の外の電装ボックス６の内部の空気と熱交換することによって、電装ボックス６の内部および電気制御機器６０が冷却される。つまり、電装ボックス６の内部の熱が排気管７０に伝わり、排気管７０をミストＭが冷却している。なお、熱交換において、排気管７０の内部に液体の状態で進入したミストＭは、発熱する電気制御機器６０の熱によってその温度を上昇させ、排気管７０の中で蒸発して気体になって排気管７０の他端から排気される。

排気管７０を電気制御機器６０の付近に配設して、スピンドル３０の回転によって生成されたミストＭを排気管７０の中に通すことによって、電装ボックス６の内部および電気制御機器６０を冷却することができる。

１：加工装置１０：加工室１１：排気口１２：加工液供給ノズル
２：保持手段２０：保持テーブル２０ａ：保持面２１：支持部材
２２：回転手段２２０：θ軸モータ２２１：エンコーダ２３：吸引手段
２５：回転軸
３：加工手段３０：スピンドル３１：スピンドルハウジング
３２：スピンドルモータ３４：加工具３４０：研削ホイール３４１：研削砥石
３５：回転軸
４：加工送り手段４１：ボールネジ４２：Ｚ軸モータ４３：ナット
４４：接続部材４５：回転軸
６：電装ボックス６０：電気制御機器７：電装冷却装置７０：排気管
８：排気手段
Ｗ：被加工物Ｗａ：被加工物の表面Ｌ：加工液Ｍ：ミスト

Claims

被加工物を保持する保持テーブルを有する保持手段と、加工具を先端に装着したスピンドルを高速回転させ該加工具に加工液を供給しながら該保持テーブルが保持した被加工物を加工する加工手段と、該加工具と該保持テーブルとを収容する加工室と、各駆動部の電気制御機器を集約した電装ボックスとを備えた加工装置に配設される電装冷却装置であって、
該スピンドルの回転により生成された該加工液のミストを該加工室内から排気する排気管を備え、
該排気管は、複数の該電気制御機器を経由して該電装ボックス内に配設され、該排気管内を通る該ミストが該排気管を介して該排気管外の該電装ボックス内の空気と熱交換することで、該電気制御機器を冷却する電装冷却装置。