JP3618553B2

JP3618553B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP3618553B2
Application number: JP22373298A
Authority: JP
Inventors: 彰浩北村; 耕作北村; 滋山田
Original assignee: Kitamura Machinery Co Ltd
Current assignee: Kitamura Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2018-07-24
Also published as: JP2000042864A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械のコラム壁の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工作機械は、加工効率を高めるため、主軸の高速化が図られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように主軸の高速化を図ると、コラム内のベアリングやギア駆動部等からの発熱が大きくなり、コラムにその熱が伝わることによって、コラムの熱変形が生じ易くなる。このため、加工精度が低下することになる。
【０００４】
本発明は、コラムの熱変形をできるだけ抑え、加工精度を高めることができる工作機械のコラム壁の製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、互に平行な多数の貫通孔がコラム壁の両側端で抜けるように工作機械のコラム壁を予め鋳造で一体成型しておき、それらの多数の貫通孔について隣接する２本の貫通孔の端をコラム壁の両側端で結ぶように、それぞれ、２本の貫通孔の端に対し１個のカバーを他のカバーとは独立して設けて、多数の貫通孔を連結して、コラム壁の中に冷却液貫通路を形成することを特徴とする工作機械のコラム壁の製造方法である。
【０００６】
【作用】
コラム内の主軸等で発生した熱がコラムに伝わってきても、コラム壁の壁材の中に鋳造で貫通孔の形に一体成型した冷却媒体貫通路に冷却媒体を流すことによりコラムを効率的に冷却することができる。しかも、冷却媒体がコラム壁の壁材の中に鋳造で貫通孔の形に一体成型された冷却媒体貫通路に沿って流れるので、効率がよいだけでなく、ムラなく機械本体の温度コントロールができる。
【０００７】
また、コラム壁の壁材の中に冷却媒体貫通路が形成されているので、コラム壁の壁材の中からコラム壁を冷却し、外部は空気に接することができる。そのため、コラムに伝わった熱がコラム壁の壁材の中では冷却媒体に吸収され、コラム壁の外部では空気への放熱が行われる。したがって、より効率よく冷却できるようになっている。
【０００８】
【実施例】
図１を参照して説明する。
【０００９】
工作機械は、ベッド１、テーブル２、コラム３、主軸頭４等を備えている。テーブル２は、ベッド１に設定されており、Ｘ方向にモータ５の駆動により移動できる。コラム３はモータ６の駆動により矢印Ｙ１あるいはＹ２の方向に移動できる。主軸頭４は、コラム３の上下方向に沿ってモータ７の駆動により矢印Ｚ１あるいはＺ２の方向に昇降できる。
【００１０】
図２は工作機械のコラム３とベッド１を示している。コラム壁８の壁材の中に管状の冷却液貫通路９が貫通孔の形で設けられている。すなわち、冷却液貫通路９はコラム壁８の壁材の中をコラム壁８の両側端に抜けるように、鋳造によってコラム壁８の壁材の中に貫通孔の形に一体成型されている。
【００１１】
冷却液貫通路９は、貫通孔の両端のところにカバー１０を用いて形成されている。コラム壁の両側端に抜けた管状の冷却媒体通路９の穴がそのカバー１０のところで結ばれている。それによって１本の冷却液貫通路９が構成されている。カバー１０はネジによりコラム３に取り付けられている。冷却液貫通路９には入口１１と出口１２が設けてある。これらの出入口はそれぞれライン１３、１４に接続されている（図１参照）。冷却液は冷却液収容部１５からライン１３を介して供給され、コラム壁内部の冷却液貫通路９の間を通り、ライン１４を介して収容部１５に戻るようになっている。
【００１２】
図４は図３のＡ−Ａ断面図であり、冷却液貫通路９とカバー１０の使用の態様が示されている。カバー１０の各々には、断熱絶縁材料２９におおわれて温度センサー１８が埋め込まれている。各温度センサー１８は導線１９〜２３によってそれぞれ温度・流量コントローラー２４につながれている。
【００１３】
温度・流量コントローラー２４は温度センサー１８により検出された温度に応じて冷却液の温度と流量を所定値に設定できる。
【００１４】
図５は、冷却液収容部１５の概念図を示す。温度・流量コントローラー２４で設定されたプログラムにしたがって、冷却液収容部１５の操作部２５は冷却タンク２６内の冷却液の温度を調節し、ポンプ２７を操作して冷却液の流量を調節し、ライン１３を介して入口１１へ冷却液を送るようになっている。このようにして、カバー１０に埋め込まれた各温度センサー１８により検出された温度に応じて冷却液の温度と流量を調整して温度コントロールを行う。
【００１５】
使用に際しては、図１を参照して説明すると、テーブル２の位置を設定し、コラム３の移動を行い、さらに主軸頭４を下げて、ツールによりテーブル２上のワークＷを加工する。この加工の際に、主軸１６は高速回転する。この高速回転により主軸頭内のベアリング部やギヤの噛み合い部分等で発熱が生じる。それら等の熱がコラム３にまで伝わる。その結果、コラム３は熱変形を起こし易い。
【００１６】
しかし、コラム壁８の内部には冷却液が冷却液貫通路９内を流れているので、この発生熱を吸収する。更に、コラム壁の外部では発生した熱が空気へ放熱される。したがって、コラム３の熱による変形を防ぐことができる。このため、ツール１７により、ワークＷに対し高精度で加工を行うことができる。
【００１７】
ところで、この発明は上述した実施例に限定されるものではない。例えば冷却媒体貫通路９の断面形状は円形のものに限定されない。
【００１８】
図６は他の実施例によるコラム壁を示す断面図である。冷却媒体貫通路９の断面形状が多角形となるようにコラム壁８を貫通孔の形に鋳造によって製造してある。この場合、断面形状が円形のものに比べて、冷却媒体とコラム壁８の壁材の中との接触面積は大きくなっている。したがって熱の吸収がより効率よく行われるようになっている。
【００１９】
冷却媒体貫通路９の幅は一様でなくてもよく、適宜太くしても細くしてもよい。また、冷却媒体貫通路９を適宜もっと密に形成してもよい。
【００２０】
図７は、冷却媒体貫通路９をもっと密にした場合のコラム壁８のＡ−Ａ断面を示す。このようにすることにより、コラム３に伝わる熱が大きい場合にもコラム壁８の面全体を効果的に冷却することができる。
【００２１】
冷却媒体貫通路９はコラムの側端ばかりでなく上・下面の設置可能な領域のどこでも設けることができる。設置可能な領域に設置された冷却媒体貫通路９は、カバー１０でつないで、すべて一続きの１本の通路にすることもできる。
【００２２】
１つの側端に設ける冷却媒体貫通路９の本数は、２本以上になるようにしてもよい。図８に示す実施例では、コラム壁８の１つの側端に、内側と外側にそれぞれ冷却媒体貫通路９が１本ずつ形成されている。この場合、温度の異なるように内側と外側の冷却媒体貫通路９にそれぞれ独立に適温・適流量の冷却媒体を送ることができる。したがって、より効率のよいムダのない温度コントロールが可能となる。
【００２３】
また、図９に示す実施例では、コラム壁８の１つの側端に入口１１と出口１２が２つずつ設けられており、冷却媒体貫通路９が２本設けられている。この場合、温度の異なる上側と下側の冷却媒体貫通路９に、それぞれ独立に適温・適流量の冷却媒体を送ることができる。したがって、より効率のよいムダのない温度コントロールが可能となる。
【００２４】
図１０に示す実施例では、コラム壁８の一部の面に凹凸を持たせてある。こうすることによって、コラム壁８の空気に対する接触面積を大きくし、コラム３に伝わってきた熱の空気への放熱がより効率的に行われるようになっている。
【００２５】
冷却媒体貫通路９は横方向にだけでなく、他の方向にも配置することができる。図１１に示す実施例においては、冷却媒体貫通路９は縦方向に構成されている。このようにしても、効率よく、ムラのない温度コントロールができる。
【００２６】
もし水流をかなり強くする必要がある場合、カバー１０は、図１２に示すように、カーブをつけた形のものを使用してもよい。図１３に示すように流路を少し斜めにしたものでもよい。これらによってカバーにかかる負担は低減される。
【００２７】
図１４に示すカバー１０は、管状に形成されている。この場合、コラム壁の側端がより多く空気に接触できるようになっており、コラム壁の側端からの空気への放熱がより効率的にできるようになっている。
【００２８】
コラム壁８をさらに細かく温度コントロールする場合は、１つのカバー１０に２つ以上の温度センサー１８を埋め込んでもよい。
【００２９】
図１５の実施例では、１つのカバー１０に２つの温度センサー１８が埋め込まれている。この場合、２つの温度センサー１８のうち、１つは流路の近くに配置されており、もう１つは流路から離れたところに配置されている。こうすることによって、コラムの温度状況をより細かく把握し、より精密な温度コントロールが可能となる。
【００３０】
また、温度センサーは、カバーに設けるだけでなく、その他の場所に設けたり、種々の場所を組み合わせて設けることもできる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の製造方法により製造された工作機械のコラム壁を用いると、コラムの熱変位を抑え、高精度で加工を行うことができる。このため、製品の精度を向上することができる。特に、工作機械本体のコラム壁の中に冷却媒体貫通路を鋳造によって貫通孔の形に一体成型した冷却媒体貫通路内に冷却媒体を流すため、コラム全体をムラなく効率よく冷却できる。そのため熱変形の影響がより少く、加工精度をいっそう向上できる。
【００３２】
カバーの交換をする場合、カバーはそれぞれ独立しているので、全体を交換する必要はなく、必要な個所だけでよい。したがって経済的である。
【００３３】
各カバーに温度センサーを取り付けると、その検出温度に応じて冷却媒体の温度と流量を調節するので、より高精度に効率的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例による工作機械を示す側面図。
【図２】図１のコラムとベースを示す斜視図。
【図３】図１に示す工作機械のコラム壁の断面図。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図。
【図５】図１に示す工作機械の冷却液収容部の概念図。
【図６】本発明の他の実施例による工作機械のコラム壁を示す断面図。
【図７】本発明のさらに他の実施例を示すコラム壁のＡ−Ａ断面図。
【図８】本発明のさらに他の実施例を示すコラム壁の斜視図。
【図９】本発明のさらに他の実施例を示すコラム壁の斜視図。
【図１０】本発明のさらに他の実施例を示すコラム壁のＡ−Ａ断面図。
【図１１】本発明のさらに他の実施例を示すコラムとベースの斜視図。
【図１２】カバーの変形例を示す、コラム壁のＡ−Ａ断面図。
【図１３】（Ａ）はカバーの変形例を示す、コラム壁のＡ−Ａ断面図。
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視図。
【図１４】（Ａ）は連結カバーの変形例を示すコラム壁のＡ−Ａ断面図。
（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿ってみた図。
【図１５】本発明のさらに他の実施例を示すコラム壁のＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
１ベース
３コラム
４主軸頭
８コラム壁
９冷却液通路
１０カバー
１３、１４ライン
１５冷却液収容部
１８温度センサー
１９、２０、２１、２２、２３導線
２４温度・流量コントローラー
２８凸部
２９断熱絶縁材料
３０取付部
３１ネジ

Claims

互に平行な多数の貫通孔がコラム壁の両側端で抜けるように工作機械のコラム壁を予め鋳造で一体成型しておき、それらの多数の貫通孔について隣接する２本の貫通孔の端をコラム壁の両側端で結ぶように、それぞれ、２本の貫通孔の端に対し１個のカバーを他のカバーとは独立して設けて、多数の貫通孔を連結して、コラム壁の中に冷却液貫通路を形成することを特徴とする工作機械のコラム壁の製造方法。