JP4596480B2 - 工作機械および同工作機械における熱伝導緩衝体の厚み設定方法 - Google Patents
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Description
カバー内に設けられ、熱媒体を流通させる流路を有する管部材と;ベースおよびコラムの外周面に装着され管部材とベースおよびコラムの外周面との間に介在する熱伝導緩衝体と;を有する熱交換プレートと、
熱媒体の温度を制御目標温度に制御する熱媒体温度制御手段と、
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、熱媒体温度制御手段の性能や熱伝導緩衝体の材質に応じて、熱媒体の温度変動に対する所期の目標規制幅以内となるように容易に熱伝導緩衝体の厚みを設定することができる。なお、温度変動パターンは温度変動幅の最大幅および温度変動周期の最長周期に基づいて設定されるため、熱伝導緩衝体の厚みを安全側で設定することができる(請求項3)。
管部材21は、複数の直管部21aと隣接する直管部21aの一端部間を結ぶ曲管部21bとからなる蛇行形状をなしており、この管部材21は、その内部に断面円状の中空部を有している。この中空部は冷却媒体を流通させる流路21cとして機能する。なお、冷却媒体には、例えば油、水、空気等を採用することができる。
冷却媒体温度比較部52には、制御目標温度入力部51から制御目標温度が入力されるとともに、冷却媒体の供給経路上に設けられた温度検出器52aから冷却媒体の温度が入力され、冷却媒体温度比較部52はこれら温度の差を演算するとともに、この温度差を制御目標温度とともに冷却媒体温度指令出力部53に出力する機能を有している。
すなわち、熱伝導緩衝板22の厚みは、制御目標温度と、温度変動幅の最大幅と、温度変動周期の最長周期と、冷却媒体温度制御装置50による冷却媒体の温度制御時間と、熱伝導緩衝板22の作用による冷却媒体の温度変動に対する目標規制幅と、熱伝導緩衝板22の熱伝導率と、熱伝導緩衝板22の比熱と、熱伝導緩衝板22の密度と、に基づいて冷却媒体の温度変動パターンの演算式およびフーリエの法則を用いた解析により設定することができる。
この熱量Δqnを受けとることにより要素nの温度TnはTn+ΔTnに変化し、この変化分ΔTnは、熱伝導緩衝板22の比熱をcp、密度をρとして数4に示す熱容量C
Trange:冷却媒体の温度変動幅の最大幅[K]
B:冷却媒体の温度変動周期の最長周期[s]
t:冷却媒体温度制御装置50による冷却媒体の温度制御時間[s]
とすると、Tp,tは要素番号―1の温度T−1,tに相当するから、管部材21に最も近い要素0の温度T0,t+Δt は、
本発明の第2実施形態は熱交換プレート20の装着箇所を拡張した構成を示している。具体的には、図8に示すように、熱交換プレート20をベース2およびコラム3の外周面に装着するとともに、更に加工ヘッド4の外周面にも装着することとし、加工ヘッド4を冷却する場合にも冷却媒体の温度変動が緩衝される構成となっている。
W:ワーク
1:放電加工装置
2:ベース
3:コラム
3a:コラムの延出部
4:加工ヘッド
5:ワーク保持ユニット
6:加工槽
7:ワークテーブル
8:カバー
9:チャンバー
10:モータ
20:熱交換プレート
21:管部材
21a:直管部
21b:曲管部
21c:流路
22:熱伝導緩衝板
22a:熱伝導緩衝板の表面側
22b:熱伝導緩衝板の裏面側
22c:配管取付具
22d:隙間
30:空気温度制御装置
40:空気供給ユニット
50:冷却媒体温度制御装置
51:制御目標温度入力部
52:冷却媒体温度比較部
52a:温度検出器
53:冷却媒体温度指令出力部
60:冷却媒体供給ユニット
Claims (3)
- 構造体として、基部をなすベースと、前記ベースに立設されたコラムと、前記コラムに設けられ、ワークを加工する工具を装着する加工ヘッドと、前記ワークを配置するワーク保持ユニットと、を有する工作機械において、
前記ベースおよび前記コラムの外周面と一定の間隔を置いてカバーを設けるとともに、工作機械の全体をチャンバー内に収納して、前記外周面と前記カバーとの間および前記チャンバー内を一定の温度に設定し、
前記カバー内に設けられ、熱媒体を流通させる流路を有する管部材と;前記ベースおよび前記コラムの外周面に装着され前記管部材と前記ベースおよび前記コラムの外周面との間に介在する熱伝導緩衝体と;を有する熱交換プレートと、
前記熱媒体の温度を制御目標温度に制御する熱媒体温度制御手段と、
を備えることを特徴とする工作機械。 - 前記熱伝導緩衝体は塩化ビニル系の材料で構成されることを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
- 構造体として、基部をなすベースと、前記ベースに立設されたコラムと、前記コラムに設けられ、ワークを加工する工具を装着する加工ヘッドと、前記ワークを配置するワーク保持ユニットと、熱媒体を流通させる流路を含み、前記ベースおよび前記コラムの少なくともいずれか一方の外周面に装着された熱交換プレートと、前記熱媒体の温度を制御目標温度に制御する熱媒体温度制御手段と、を備え、前記熱交換プレートは、前記熱媒体を流通させる流路と前記ベースおよび前記コラムの少なくともいずれか一方の外周面との間に熱伝導緩衝体を介在させた構成を含む工作機械における熱伝導緩衝体の厚み設定方法であって、
前記熱媒体の温度を、前記熱媒体温度制御手段により前記制御目標温度に対して一定の温度変動幅以内に、かつ、一定の温度変動周期以内に制御するとともに、前記温度変動幅を、前記熱伝導緩衝体により目標規制幅以内に緩衝させて前記ベースおよび前記コラムの少なくともいずれか一方に伝達する場合において、
前記熱媒体の温度変動パターンを、前記制御目標温度と、前記温度変動幅の最大幅と、前記温度変動周期の最長周期と、前記熱媒体温度制御手段による熱媒体の温度制御時間と、をパラメータとした演算式として特定し、
前記熱伝導緩衝体の厚みを、前記制御目標温度と、前記温度変動幅の最大幅と、前記温度変動周期の最長周期と、前記温度制御時間と、前記目標規制幅と、前記熱伝導緩衝体の熱伝導率と、前記熱伝導緩衝体の比熱と、前記熱伝導緩衝体の密度と、に基づいて前記特定された熱媒体の温度変動パターンの演算式およびフーリエの法則を用いた解析により設定することを特徴とする工作機械における熱伝導緩衝体の厚み設定方法。
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