JP2022189362A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工具主軸モータの発熱による工具主軸の熱膨張を抑制して工具主軸の熱変位を防止することにより加工物の加工精度を向上させることができ、さらに、たとえば研削盤に適用した場合に、砥石軸モータやベルト等の汚れに起因する砥石軸モータ等の故障やベルトのスリップを防止しうる工作機械を提供する。【解決手段】工作機械を適用したＮＣ研削盤１は、砥石軸１４と、砥石軸モータ１５と、砥石軸１４および砥石軸モータ１５を覆う全体カバー２０とを備えている。砥石軸モータ１５がモータカバー２によって覆われており、モータカバー２にモータカバー２の内外を通じさせる吸気口３および排気口４が設けられている。モータカバー２の吸気口３と全体カバー２０の外部とが吸気ダクト５により通じさせられ、モータカバー２の排気口４と全体カバー２０の外部とが排気ダクト６により通じさせられている。【選択図】図１

Description

この発明は、たとえば研削盤として用いられる工作機械に関する。

たとえばＮＣ研削盤１０としては、図６および図７に示すように、ベッド１１と、ベッド１１上に配置された砥石台１２と、砥石台１２に設けられかつ先端に砥石１３を保持する回転自在な砥石軸１４（工具主軸）と、砥石軸１４を回転させる砥石軸モータ１５（工具主軸モータ）と、ベッド１１上にＺ軸方向に移動自在に配置されたテーブル１６と、テーブル１６上に配置されかつ加工物Ｗの一端を保持する工作主軸台１７と、テーブル１６上に配置されかつ加工物Ｗの他端を保持する心押し台１８と、加工物Ｗの加工時に研削液を供給する研削液供給装置１９と、砥石台１２、砥石軸１４、砥石軸モータ１５、テーブル１６、工作主軸台１７、心押し台１８および研削液供給装置１９を覆う全体カバー２０を備えたものが知られている。

上述したＮＣ研削盤１０において、砥石軸モータ１５は、出力軸１５１の一端部に取り付けられたプーリ２１、砥石軸１４に取り付けられたプーリ２２および両プーリ２１、２２に掛けられたベルト２３を介して砥石軸１４を回転させるモータであり、一般的に砥石台１２上にモータベース２４を介して砥石軸１４の背面に取付けられている。砥石軸モータ１５としては、出力軸１５１の回転により回転させられる自己通風式の冷却ファン２５がついたモータが一般的に使用されるが、その砥石軸モータ１５には以下の問題点がある。
ａ．砥石軸モータ１５の発熱がモータ冷却ファン２５で放出されるため、砥石台１２が温められて砥石台１２が熱膨張し、砥石軸１４が熱変位して加工物Ｗの寸法精度に影響を与える。
ｂ．砥石軸モータ１５のモータ冷却ファン２５は、砥石軸モータ１５のまわりの研削屑を含んだ研削液ミストを送風するため、砥石軸モータ１５やベルト２３等が汚れ、砥石軸モータ１５等の故障やベルト２３のスリップの原因となる。

特に、ＮＣ研削盤は、砥石１３破損時の飛散防止、クーラント飛散防止、動作部分による挟まれ防止のため、機械全体を覆う全体カバー２０が装備されるが、その場合は、全体カバー２０で閉ざされた密閉空間となるため、上記ａ、ｂの影響がより顕著になる。

たとえば、コラムの前面に昇降移動する軸頭本体を支持し、当該軸頭本体に主軸駆動モータを固定し、防塵等の目的で主軸駆動モータおよび軸頭本体を覆う軸頭カバーを備えた工作機械において、主軸駆動モータの運転時に軸頭が熱変位するのを防止することを目的として、主軸駆動モータに排気ダクトを取り付け、当該排気ダクトの入口を主軸駆動モータの後端部に形成した排気口に連通させ、排気ダクトの出口を軸頭カバーの外部に開口させた工作機械が知られている（特許文献１参照）。

実開平２－３５６６０号公報

しかしながら、図６および図７に示すＮＣ研削盤１０において、特許文献１記載の工作機械に基づいて、砥石軸モータ１５をモータカバーで覆い、モータカバーに排気ダクトを取り付け、当該排気ダクトの入口を砥石軸モータ１５のモータカバーに形成した排気口に連通させ、排気ダクトの出口を全体カバー２０の外部に開口させた場合であっても、上記問題点ｂを解決することはできず、砥石軸モータ１５やベルト等の汚れに起因する砥石軸モータ１５等の故障やベルトのスリップを防止することはできない。

この発明の目的は、上記課題を解決し、工具主軸モータの発熱による砥石台の熱膨張を抑制して工具主軸の熱変位を防止することにより加工物の加工精度を向上させることができ、さらに、たとえば研削盤に適用した場合に、砥石軸モータやベルト等の汚れに起因する砥石軸モータ等の故障やベルトのスリップを防止しうる工作機械を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)先端に工具を保持する工具主軸と、前記工具主軸を回転させる工具主軸モータと、前記工具主軸および前記工具主軸モータを覆う全体カバーとを備えている工作機械において、
前記工具主軸モータがモータカバーによって覆われており、前記モータカバーに当該モータカバーの内外を通じさせる吸気口および排気口が設けられ、前記モータカバーの前記吸気口と前記全体カバーの外部とが吸気ダクトにより通じさせられ、前記モータカバーの前記排気口と前記全体カバーの外部とが排気ダクトにより通じさせられている工作機械。

2)前記工具主軸モータが、前記モータカバー内に設けられてモータ出力軸の回転により回転する冷却ファンを有する自己冷却式モータからなり、前記冷却ファンの回転によって、前記全体カバーの外部の空気が前記吸気ダクトおよび前記吸気口を通って前記工具主軸モータの前記モータカバー内に送られるとともに、前記排気口および前記排気ダクトを通って前記全体カバーの外部に排出されるようになっている上記1)記載の工作機械。

3)前記モータカバー内において前記工具主軸モータの周囲に放熱フィンが設けられ、前記冷却ファンが前記モータカバー内に設けられた冷却ファンカバーにより覆われており、前記冷却ファンカバーの一端が前記吸気口に通じ、前記冷却ファンの他端が前記工具主軸モータおよび前記放熱フィンに向かって開口しており、前記冷却ファンの回転によって、前記全体カバーの外部の空気が前記吸気ダクトおよび前記吸気口を通って前記冷却ファンカバー内に入り、前記放熱フィンを介して前記工具主軸モータから熱を奪った後、前記排気口および前記排気ダクトを通って前記全体カバーの外部に排出されるようになっている上記2)記載の工作機械。

4)ベッド、前記ベッド上に配置されたテーブル、前記テーブル上に配置されかつ加工物の一端を保持する工作主軸台、前記テーブル上に配置されかつ加工物の他端を保持する心押し台、前記ベッド上に配置された砥石台、前記砥石台に設けられかつ先端に砥石を保持する回転自在な砥石軸を備えており、前記全体カバーが前記テーブル、前記工作主軸台、前記心押し台、前記砥石台および前記砥石軸を覆っており、前記工具主軸モータが前記全体カバー内で前記砥石台上に配置されて前記砥石軸を回転させる砥石軸モータである上記1)～3)のうちのいずれかに記載の工作機械。

5)前記砥石軸モータが、ベースを介して前記砥石台に固定されており、前記ベースに冷却流体通路が形成されている上記4)記載の工作機械。

上記1)～5)の工作機械によれば、全体カバーの外部の空気を吸気ダクトおよび吸気口を通してモータカバー内に取り入れて工具主軸モータを冷却し、工具主軸モータを冷却した後の高温空気を排気口および排気ダクトを通して全体カバーの外部に排出することができる。したがって、工具主軸モータの発熱による工具主軸の熱膨張を抑制することができ、工具主軸の熱変位を防止することが可能になって加工物の加工精度を向上させることができる。

しかも、上記1)～4)の工作機械を研削盤に適用した場合、モータカバー内に取り入れる空気に研削液ミスト等が含まれないようにして、砥石軸モータやベルト等の汚れに起因する砥石軸モータ等の故障やベルトのスリップを防止することができる。

上記2)の工作機械によれば、冷却ファンの回転によって、全体カバーの外部の空気が吸気ダクトおよび吸気口を通って工具主軸モータのモータカバー内に送られ、当該空気により工具主軸モータが冷却されるので、工具主軸モータの発熱による工具主軸の熱変位を抑制することができる。また、工具主軸モータを冷却して高温になった空気は、排気口および排気ダクトを通って前記全体カバーの外部に排出される。

上記3)の工作機械によれば、冷却ファンの回転によって、全体カバーの外部の空気が吸気ダクトおよび吸気口を通って冷却ファンカバー内に入り、放熱フィンを介して工具主軸モータから熱を奪った後、排気口および排気ダクトを通って前記全体カバーの外部に排出されるようになっているので、工具主軸モータの冷却を効率よく行うことができる。

上記4)および5)の工作機械によれば、ベースの冷却流体通路に冷却流体を流すことによって、運転時の砥石軸モータから発せられる熱が、砥石台に伝わることが防止される。したがって、砥石軸モータの発熱による砥石台の熱膨張を抑制することができ、工具主軸の熱変位を防止することが可能になって加工物の加工精度を向上させることができる。

この発明による工作機械を適用した研削盤の第１実施形態を示す概略平面図である。 図１の研削盤を示す概略側面図である。 図１の部分拡大図である。 この発明による工作機械を適用した研削盤の第２実施形態を示す概略平面図である。 図４の研削盤を示す概略側面図である。 従来の研削盤を示す概略平面図である。 図６の研削盤を示す概略側面図である。

以下、この発明の第１実施形態を、図面を参照して説明する。

図１および図２はこの発明による工作機械を適用したＮＣ研削盤の第１実施形態の全体構成を概略的に示し、図３は図１の要部を示す。

以下の説明において、図６および図７に示すものと同一物および同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

図１および図２に示すＮＣ研削盤１の砥石軸モータ１５（工具主軸モータ）は、全体カバー２０内においてモータカバー２によって覆われている。モータカバー２に、モータカバー２の内外を通じさせる吸気口３および排気口４が設けられ、モータカバー２の吸気口３と全体カバー２０の外部とが吸気ダクト５により通じさせられ、モータカバー２の排気口４と全体カバー２０の外部とが排気ダクト６により通じさせられている。吸気ダクト５および排気ダクト６は、砥石台１２が前後方向（Ｘ軸方向）に移動する際に伸縮するようになっている。モータカバー２と吸気ダクト５および排気ダクト６との接続部は気密状となっており、モータカバー２の内部の空気が漏れないようになっている。

図３に示すように、モータカバー２内において、砥石軸モータ１５の周囲に複数の放熱フィン７が周方向に間隔をおいて設けられている。また、砥石軸モータ１５のプーリ２１側端面はモータカバー２の内面に接している。冷却ファン２５は、砥石軸モータ１５のプーリ２１側端面とは反対側に設けられており、モータカバー２の内側に設けられた冷却ファンカバー８により覆われている。冷却ファンカバー８の左端は吸気口３に通じている。冷却ファンカバー８の右端は砥石軸モータ１５および放熱フィン７に向かって開口しており、右側方から見て放熱フィン７が冷却ファン２５の右端開口の範囲内に位置している。砥石軸モータ１５および全放熱フィン７に冷却ファン２５により送られる空気が当たるようになっている。そして、冷却ファン２５の回転によって、全体カバー２０の外部の空気が吸気ダクト５および吸気口３を通って冷却ファンカバー８内に入り、ついで放熱フィン７を介して砥石軸モータ１５から熱を奪った後、排気口４および排気ダクト６を通って全体カバー２０の外部に排出されるようになっている。

また、砥石軸モータ１５を砥石台１２に固定するベース２４に冷却流体通路９が形成されている。ベース２４の冷却流体通路９には冷却流体が流され、砥石軸モータ１５から発せられる熱が、砥石台１２に伝わることが防止されるようになっている。

上述したＮＣ研削盤１において、ＮＣ研削盤１の運転時に砥石軸モータ１５の出力軸１５１が回転すると、これとともに冷却ファン２５が回転し、全体カバー２０の外部の空気が吸気ダクト５および吸気口３を通って冷却ファンカバー８内に入り、ついで放熱フィン７を介して砥石軸モータ１５から熱を奪った後、排気口４および排気ダクト６を通って全体カバー２０の外部に排出される。したがって、砥石軸モータ１５の発熱による砥石台１２の熱膨張を抑制することができ、砥石軸１４の熱変位を防止することが可能になって加工物Ｗの加工精度を向上させることができる。

しかも、冷却ファン２５が吸い込む空気に研削液ミスト等が含まれることはないので、砥石軸モータ１５やベルト等の汚れに起因する砥石軸モータ１５等の故障やベルトのスリップを防止することができる。

図４および図５は、この発明による工作機械を適用したＮＣ研削盤の第２実施形態の全体構成を概略的に示す。以下の説明において、図１および図２に示すものと同一物および同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

図４および図５に示すＮＣ研削盤３０と図１および図２に示すＮＣ研削盤１との相違点は、テーブル１６に代えて、砥石台１２および砥石軸モータ１５を載置したサドル３１がＺ軸方向に移動する形式とした点である。この場合、吸気ダクト５および排気ダクト６もＺ軸方向に移動することになるので、図１および図２に示すＮＣ研削盤１のように、両ダクト５、６を全体カバー３２に固定することができない。このため、この第２実施形態では、全体カバー３２の背面側全体を開口するとともに、吸気ダクト５を、砥石台１２全体を取り囲む砥石台カバー３３を兼ねるように形成し、さらに砥石台カバー３３の内部にモータカバー２や排気ダクト６を配置している。そして、全体カバー３２の背面側開口の左右両側縁部と砥石台カバー３３の左右両側面との間に蛇腹３４を設けることで機内の研削液ミストなどの機外への漏出を防止している。

このような構成とすることで、砥石台１２がＺ軸方向に移動する形式のＮＣ研削盤３０であっても第１実施形態のＮＣ研削盤１と同様に砥石軸モータ１５の発熱による砥石軸１４の熱膨張を抑制することができ、砥石軸１４の熱変位を防止することが可能になって加工物Ｗの加工精度を向上させることができる。しかも、冷却ファン２５が吸い込む空気に研削液ミスト等が含まれることはないので、砥石軸モータ１５やベルト等の汚れに起因する砥石軸モータ１５等の故障やベルトのスリップを防止することができる。

上述した２つの実施形態においては、この発明による工作機械はＮＣ研削盤に適用されているが、これに限定されるものではなく、通常の研削盤や、その他の先端に工具を保持する工具主軸と、工具主軸を回転させる工具主軸モータと、工具主軸および工具主軸モータを覆う全体カバーとを備えている工作機械にも適用可能である。

この発明による工作機械は、研削盤として好適に用いられる。

１：ＮＣ研削盤、２：モータカバー、３：吸気口、４：排気口、５：吸気ダクト、６：排気ダクト、７：放熱フィン、８：冷却ファンカバー、９：冷却流体通路、１１：ベッド、１２：砥石台、１３：砥石（工具）、１４：砥石軸（工具主軸）、１５：砥石軸モータ（工具主軸モータ）、１６：テーブル、１７：工作主軸台、１８：心押し台、２０：全体カバー、２４：ベース、２５：冷却ファン、３０：ＮＣ研削盤、３１：サドル、３２：全体カバー、３３：砥石台カバー、３４：蛇腹

Claims (5)

1. 先端に工具を保持する工具主軸と、前記工具主軸を回転させる工具主軸モータと、前記工具主軸および前記工具主軸モータを覆う全体カバーとを備えている工作機械において、
   前記工具主軸モータがモータカバーによって覆われており、前記モータカバーに当該モータカバーの内外を通じさせる吸気口および排気口が設けられ、前記モータカバーの前記吸気口と前記全体カバーの外部とが吸気ダクトにより通じさせられ、前記モータカバーの前記排気口と前記全体カバーの外部とが排気ダクトにより通じさせられている工作機械。
2. 前記工具主軸モータが、前記モータカバー内に設けられてモータ出力軸の回転により回転する冷却ファンを有する自己冷却式モータからなり、前記冷却ファンの回転によって、前記全体カバーの外部の空気が前記吸気ダクトおよび前記吸気口を通って前記工具主軸モータの前記モータカバー内に送られるとともに、前記排気口および前記排気ダクトを通って前記全体カバーの外部に排出されるようになっている請求項１記載の工作機械。
3. 前記モータカバー内において前記工具主軸モータの周囲に放熱フィンが設けられ、前記冷却ファンが前記モータカバー内に設けられた冷却ファンカバーにより覆われており、前記冷却ファンカバーの一端が前記吸気口に通じ、前記冷却ファンの他端が前記工具主軸モータおよび前記放熱フィンに向かって開口しており、前記冷却ファンの回転によって、前記全体カバーの外部の空気が前記吸気ダクトおよび前記吸気口を通って前記冷却ファンカバー内に入り、前記放熱フィンを介して前記工具主軸モータから熱を奪った後、前記排気口および前記排気ダクトを通って前記全体カバーの外部に排出されるようになっている請求項２記載の工作機械。
4. ベッド、前記ベッド上に配置されたテーブル、前記テーブル上に配置されかつ加工物の一端を保持する工作主軸台、前記テーブル上に配置されかつ加工物の他端を保持する心押し台、前記ベッド上に配置された砥石台、前記砥石台に設けられかつ先端に砥石を保持する回転自在な砥石軸を備えており、前記全体カバーが前記テーブル、前記工作主軸台、前記心押し台、前記砥石台および前記砥石軸を覆っており、前記工具主軸モータが前記全体カバー内で前記砥石台上に配置されて前記砥石軸を回転させる砥石軸モータである請求項１～３のうちのいずれかに記載の工作機械。
5. 前記砥石軸モータが、ベースを介して前記砥石台に固定されており、前記ベースに冷却流体通路が形成されている請求項４記載の工作機械。

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