JP4658798B2 - Machine tool thermal deformation prevention structure - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば門形マシニングセンタといった工作機械において、コラム等に熱変形による反り・たおれが生じないようにするための熱変形防止構造に関するものである。 The present invention relates to a thermal deformation prevention structure for preventing warping and tilting due to thermal deformation in a column or the like in a machine tool such as a portal machining center.
たとえば門形マシニングセンタといった工作機械を工場内に設置すると、工場内の温度変化により、コラム等に反りやたおれといった熱変形が生じてしまい、主軸頭がZ軸(垂直軸)から傾いて、加工精度を低下させるといった問題を引き起こしていた。そこで、従来より、たとえば特許文献1や特許文献2に開示されているような構成によって、工作機械の熱変形を防止しようとしている。
For example, when a machine tool such as a portal machining center is installed in a factory, the temperature changes in the factory cause thermal deformation such as warping or tilting of the column, etc., and the spindle head tilts from the Z axis (vertical axis). Caused problems such as lowering Thus, conventionally, attempts have been made to prevent thermal deformation of machine tools with a configuration disclosed in, for example,
ここで、特許文献1及び特許文献2に開示されている熱変形防止構造について説明する。
特許文献1に記載の熱変形防止構造は、コラム表面や内面の全域にわたって断熱材を貼着または充填することによって、コラムの熱変形を防止しようとしたものである。また、特許文献2に記載の熱変形防止構造は、温度管理された流体(たとえば、冷却液)を、コラム内部の空間に充填させたり、コラム表面に配設された配管に流すことによって、コラムの熱変形を防止しようとしたものである。
Here, the thermal deformation prevention structure disclosed in
The thermal deformation prevention structure described in
しかしながら、門形マシニングセンタといった工作機械は一般的に非常に大きな機械であるため、たとえ上記特許文献1に記載の構造であっても、設備コストが高価となるといった問題が生じる。また、特許文献2に記載の構造を適用すると、配管を設置したり液体の温度を管理するための装置を設置しなければならない等、更なる設備コストが必要となる上、工作機械が作動している間、大量の流体の温度を常に管理(加熱や冷却)しなければならず、ランニングコストも非常にかかる。
However, since a machine tool such as a portal machining center is generally a very large machine, there is a problem that even if the structure described in
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、たとえ門形マシニングセンタといった大型工作機械に対しても低コストで設備可能で、特に反りやたおれといった熱変形を防止するための熱変形防止構造を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and can be installed at a low cost even for large machine tools such as a portal machining center, and in particular, thermal deformation for preventing thermal deformation such as warping and sag. It is intended to provide a prevention structure.
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、構造物の一表面にガイドを設け、該ガイドに沿って移動可能に移動体を備えた工作機械の熱変形防止構造であって、前記構造物において前記ガイドが設けられていない表面を覆うカバー部材を、前記移動体に同期して移動可能に設けるとともに、前記カバー部材の前記移動体の移動方向での幅を、前記移動体と同じとしており、前記移動体の任意の移動位置において、前記カバー部材が、前記構造物の前記移動体により覆われていない表面を、前記移動体と同じ移動方向での幅にわたって覆うことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の発明において、カバー部材に断熱性を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
The invention according to
本発明によれば、移動体の移動方向での幅が移動体と同じとされたカバー部材により、構造物の移動体により覆われていない表面を、移動体と同じ移動方向での幅にわたって覆っているため、外気の温度が変化した際に、たとえば構造物の前面(ガイド設置面)の温度変化と後面や側面(ガイドが設置されていない面)の温度変化との差を低減することができる。したがって、構造物に反りやたおれといった熱変形が生じる事態を防止することができ、ひいてはより高精度で効率の良い加工の実現といった効果にもつながる。また、構造物全体を断熱材等により覆うものと比較して設備コストを安価に抑えることができる。さらに、カバー部材を移動体に同期して移動可能としているため、作業者により移動体の移動にあわせてカバー部材を移動させる必要がなく、使い勝手が良い。
さらにまた、所定位置にカバー部材を取り付けるだけで構成可能であるため、設置作業等が非常に容易である上、既に工場に設置されている工作機械に対して後付可能であり、汎用性に富む。加えて、従来のように工作機械に備えるにあたって、温度管理のための別途装置等も必要でないことから、設備コストを極めて安価に抑えることができる上、ランニングコスト等もかからない。
また、請求項2の発明の如く、カバー部材に断熱性を備えることにより、構造物に生じる熱変形をより低減させることができる。
According to the present invention, the cover member whose width in the moving direction of the moving body is the same as that of the moving body covers the surface of the structure that is not covered by the moving body over the width in the same moving direction as the moving body. Therefore, when the temperature of the outside air changes, for example, to reduce the difference between the temperature change on the front surface (guide installation surface) of the structure and the temperature change on the rear surface or side surface (surface where the guide is not installed) Can do. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of thermal deformation such as warping or sag in the structure, and this also leads to the effect of realizing highly accurate and efficient processing. In addition, the equipment cost can be reduced as compared with the case where the entire structure is covered with a heat insulating material or the like. Furthermore, since the cover member can be moved in synchronization with the moving body, it is not necessary for the operator to move the cover member in accordance with the movement of the moving body, which is easy to use.
Furthermore, since it can be configured simply by attaching a cover member at a predetermined position, installation work etc. is very easy, and it can be retrofitted to a machine tool already installed in a factory. Rich. In addition, when a machine tool is provided as in the prior art, there is no need for a separate device or the like for temperature management, so that the equipment cost can be kept extremely low and the running cost is not required.
Further, as in the invention of
以下、本発明の一実施形態となる熱変形防止構造について図面を基に説明する。尚、本実施の形態では、工作機械をその一例である門形マシニングセンタとして説明する。 Hereinafter, a thermal deformation prevention structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the machine tool will be described as a portal machining center as an example.
図1は、門形マシニングセンタ1の外観を示した説明図であり、図2は、コラム4のカバー部の水平断面を示した説明図である。尚、図1におけるX軸方向を前後方向、Y軸方向を左右方向、Z軸方向を上下方向として説明する。
門形マシニングセンタ1は、テーブル2を前後方向へとスライド自在に設置したベッド3を備えたものであって、該ベッド3の両脇には、一対のコラム(構造物)4、4が立設されている。各コラム4の前面には、Z軸方向に平行なガイド8が設けられており、コラム4、4間には、ガイド8、8に沿って上下方向へとスライド可能なクロスレール(移動体)5が架設されている。クロスレース5の前面には、主軸(図示しない)を有する主軸頭7が、左右方向へとスライド可能に設置されている。また、クロスレール5の左右両端部には、コラム4の一部表面を覆うように断熱性部材により形成されたカバー(カバー部材)6、6が取り付けられている。
FIG. 1 is an explanatory view showing the appearance of the
The
カバー6は、クロスレール5の上下幅と略同様の上下幅を有した帯状体であって、各コラム4の両側面及び後面(移動体設置部の外周)を、クロスレール5と略同じ上下幅に亘って覆うようクロスレール5に取り付けられている。したがって、各カバー6は、クロスレール5と共にコラム4に沿って上下動可能となっている(すなわち、コラム4には接着・貼着等されていない)。尚、カバー6とコラム4の表面との間に出来るだけ外気が侵入しないよう、カバー6の一端は、図2に示す如くクロスレール5の外側端面に貼着されている。
The
ここで、カバー6等の熱変形防止構造を備えていない一般的な門形マシニングセンタにおけるコラムの熱変形について説明する。
外気の温度(室温)が変化すると、コラム表面の温度も変化してコラムが伸縮する。その際、コラム表面が露出している箇所においては、コラム表面の温度変化と外気の温度変化とが略同一となる。一方、コラム前面にクロスレールが架設される箇所においては、図2に示す如くコラムの前面が外気と接触しないことから、コラム前面の温度変化が外気の温度変化と比べてにぶくなる。したがって、コラム前面の温度変化とコラム後面(及び側面)の温度変化との間に差が生じるため、コラムの変形率が前面と後面(及び側面)とで異なり、結果としてコラムに反りやたおれといった熱変形(すなわち、コラムが傾く熱変形)が生じることになる。
Here, thermal deformation of a column in a general portal machining center not provided with a thermal deformation prevention structure such as the
When the outside air temperature (room temperature) changes, the column surface temperature also changes and the column expands and contracts. At that time, in the portion where the column surface is exposed, the temperature change of the column surface is substantially the same as the temperature change of the outside air. On the other hand, at the place where the cross rail is installed on the front surface of the column, the front surface of the column does not come into contact with outside air as shown in FIG. Therefore, there is a difference between the temperature change at the front of the column and the temperature change at the rear (and side) of the column, so the deformation rate of the column differs between the front and rear (and side), resulting in warping and tapping on the column. Thermal deformation (that is, thermal deformation in which the column tilts) will occur.
これに対し、本実施例の如く、クロスレール5の両端にコラム4、4を覆うカバー6、6を設けた門形マシニングセンタ1では、各コラム4のクロスレール5架設位置においてクロスレール5と略同じ上下幅がカバー6により覆われているため、外気の温度が変化したとしても、カバー6にて覆われたコラム4の後面(及び側面)は、クロスレール5が架設されたコラム4前面と同様、温度変化の影響を受けにくい。したがって、上述の如くコラム4の前面と後面(及び側面)とで温度変化に差が生じることがなく、コラム4に反りやたおれといった熱変形が生じない。尚、コラム4の全てをカバー6にて覆うわけではないため、コラム4の露出部においては上下方向へと伸縮する熱変形(Z軸方向に沿った熱変形)が生じるものの、コラム4が傾く変形ではないため、該熱変形は、従来より既知の熱変位補正方法及び装置(たとえば、コラム4の熱変位量を基に、主軸のZ軸方向への移動量に補正値を加える等)により比較的容易に補正することができる。
On the other hand, in the
以上のような熱変形防止構造によれば、各コラム4のクロスレール5架設位置を、クロスレール5と略同じ上下幅を有するカバー6により覆っているため、外気の温度が変化した際に、コラム4の前面と後面(及び側面)とにおいてコラム表面温度の温度変化に差が生じない。したがって、コラム4に反りやたおれといった熱変形が生じる事態を防止することができ、ひいてはより高精度で効率の良い加工の実現といった効果にもつながる。また、コラム全体を断熱材等により覆うものと比較して設備コストを安価に抑えることができる。
According to the structure for preventing thermal deformation as described above, the
さらに、クロスレール5の左右両端部にコラム4を覆うようにカバー6、6を取り付ける構成としているため、設置作業等が非常に容易である上、既に工場に設置されている工作機械に対して後付可能であり、汎用性に富む。さらにまた、従来のように工作機械に備えるにあたって、温度管理のための別途装置等も必要でないことから、設備コストを極めて安価に抑えることができる上、ランニングコスト等もかからない。
Furthermore, since the
またさらに、カバー6、6を断熱性の部材で形成することにより、コラム4に生じる反りやたおれといった熱変形をより低減させることができる。
加えて、カバー6、6をクロスレール5と共にスライド可能としているため、作業者によりクロスレール5の位置にあわせてカバー6、6を移動させる必要がなく、使い勝手が良い。
Furthermore, by forming the
In addition, since the
なお、本発明の熱変形防止構造は、上記実施の形態に記載した態様に何ら限定されるものではなく、対象となる工作機械の構成や、カバーの設置位置、形状、大きさ、及び素材等といった構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。 The thermal deformation prevention structure of the present invention is not limited to the aspect described in the above embodiment, and the configuration of the target machine tool, the installation position, shape, size, material, etc. of the cover Such a configuration can be appropriately changed as necessary without departing from the spirit of the present invention.
たとえば、本発明の熱変形防止構造を立形マシニングセンタ等にも当然適用可能であって、コラムの前面に沿って上下方向へとスライド可能な主軸頭にカバーを取り付けるような構成とすることも可能である。また、一般的に室温は、室内における高さと相関関係(同じ高さ位置では略同じ温度となる)があるため、上下方向へと移動自在な移動体にカバーを設ける方が効果的ではあるものの、左右方向へと移動自在な移動体にカバーを設けたとしても何ら問題はない。尚、カバーを移動体に直接貼着等するのではなく、移動体と同期して移動するカバー用移動体を別途設ける構成としてもよい。 For example, the structure for preventing thermal deformation according to the present invention is naturally applicable to a vertical machining center or the like, and can be configured such that a cover is attached to a spindle head that can slide vertically along the front surface of the column. It is. In general, room temperature has a correlation with indoor height (almost the same temperature at the same height position), so it is more effective to provide a cover on a movable body that is movable in the vertical direction. There is no problem even if a cover is provided on a movable body that is movable in the left-right direction. In addition, it is good also as a structure which provides separately the cover mobile body which moves in synchronization with a mobile body instead of sticking a cover directly to a mobile body.
さらに、上記実施形態では、断熱性を有する素材によりカバーを形成しているが、断熱性を有さない素材からなるカバーとしてもよい。断熱性を有するものと比べると、外気の温度変化の影響を受けやすくはなるものの、工場内を吹く風がコラム表面等に直接あたらない構成とするだけで、熱変形を抑制するという効果において一応の効果を期待することができる。 Furthermore, in the said embodiment, although the cover is formed with the raw material which has heat insulation, it is good also as a cover consisting of the raw material which does not have heat insulation. Although it is more susceptible to changes in the temperature of the outside air compared to those with heat insulation properties, it has a configuration that prevents the wind blowing inside the factory from directly hitting the column surface, etc. Can be expected.
1・・門形マシニングセンタ、2・・テーブル、3・・ベッド、4・・コラム、5・・クロスレール、6・・カバー、7・・主軸頭、8・・ガイド。
1 ..
Claims (2)
前記構造物において前記ガイドが設けられていない表面を覆うカバー部材を、前記移動体に同期して移動可能に設けるとともに、前記カバー部材の前記移動体の移動方向での幅を、前記移動体と同じとしており、
前記移動体の任意の移動位置において、前記カバー部材が、前記構造物の前記移動体により覆われていない表面を、前記移動体と同じ移動方向での幅にわたって覆うことを特徴とする工作機械の熱変形防止構造。 A structure is provided with a guide on one surface of the structure, and a structure for preventing thermal deformation of a machine tool including a moving body movable along the guide,
A cover member covering the surface of said guide in said structure is not provided, Rutotomoni movable in synchronism with the moving body, the width in the moving direction of the movable body of the cover member, the movable body Is the same as
A machine tool characterized in that, at an arbitrary movement position of the moving body, the cover member covers a surface of the structure that is not covered by the moving body over a width in the same moving direction as the moving body . Thermal deformation prevention structure.
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