JP4728725B2 - ワークの冷凍固定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、加工時にワークを凍結して固定する際に、ワークの凍結を維持させるための冷却水の回収部とその周辺機器の断熱をするワークの冷凍固定装置に関する。
ワークに対してフライス加工、研削加工、切削加工、穴あけ加工、研磨加工などの機械加工を行う場合、ワークをそれらの加工装置に固定する必要がある。ワークの固定方法として、マグネットチャック、真空チャック、バイスなどが用いられていた。
しかしながら、それらのワークの固定方法では、ワークの材質や形状などに制限されるような場合があり、ワークを確実に安全に固定できないことがある。これを解決するため、凍結式固定法がある。この技術は、冷凍固定装置のワークをサブストレートに凝固剤を介在させて凍結固定し、サブストレートをチャックテーブルに固定し、凝固剤の凝固点よりも低い温度の冷却水をチャックテーブル(ワーク)に供給して、ワークを固定するようにしている。冷却水は、通常、チャックテーブルの周囲下部に配設されたトレイに回収されて、トレイの排出口を介して排出される。
特許第2992770号公報 特許3008344号公報 特開平6−312331号公報 特開2000−730号公報
上述したように、凍結式固定法では、ワークをサブストレートに固定するために、ワーク及びサブストレートを冷却するための冷却水を用いている。この冷却水は温度が低いため、トレイに回収された不凍液が冷凍固定装置の移送装置などの構造部材を冷やす。構造部材の温度が、15℃程度以下に下げると、空気中の水分が、構造部材に付着して結露が生じる。冷凍固定装置の構造部材である移送装置の摺動部分やボールネジが錆びたり、冷凍固定装置を制御する電装部品に水が溜まりショートするおそれもある。
また、冷却水は、トレイから排水されるが、ワークの位置決めのためにX軸方向やY軸方向にトレイを移送させる際に、トレイも同様にして移動するため、トレイに直接ホースなどのフレキシブル性のあるものを接続すると、ゴムなどのホースは冷やされて、ワークの移送の際に支障が生じるので、確実な排水ルートを確保する必要がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、凍結固定装置のワーク固定部周辺の結露や凍結を防止するとともに、冷却水の回収(排水)を適正に行うことができるワークの冷凍固定装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のワークの冷凍固定装置は、ワークを固定するチャックテーブルと、前記ワークを加工処理する処理具と、該処理具を支持する支持部材と、前記チャックテーブルを水平方向へ移送する移送手段と、前記支持部材をチャックテーブルに対して上下動させる昇降手段と、前記移送手段及び昇降手段を支持しこれらを制御する制御部を内部に配設した基台とを備え、前記移送手段が基台に対して前記チャックテーブルをX軸方向に移送するX軸スライダと、該X軸方向に直交する方向に前記X軸スライダを移送するY軸スライダとを備え、前記X軸スライダに前記チャックテーブルと前記回収部材としての断熱トレイを配設し、前記ワークをサブストレートに凍結固定するとともに、該サブストレートをチャックテーブルに固定し、凝固剤の凝固点よりも低い温度の冷却水を前記ワークに供給するようにした。
また、上記目的を達成するために、本発明のワークの冷凍固定装置は、ワークを固定するチャックテーブルと、前記ワークを加工処理する処理具と、該処理具を支持する支持部材と、前記チャックテーブルを水平方向へ移送する移送手段と、前記支持部材をチャックテーブルに対して上下動させる昇降手段と、前記ワークをサブストレートに凍結固定し、該ワークの凍結状態を維持させるためのワークへの冷却水の供給手段と、前記チャックテーブルと共に前記移送手段に取付けられ、前記冷却水の供給手段がワークへ噴出した冷却水を回収する回収部材と、前記移送手段及び昇降手段を支持しこれらを制御する制御部を内部に配設した基台とを備えたワークの冷凍固定装置において、前記冷却水の回収部材を、冷却水を回収する側の内装パネルと該内装パネルの外側に位置する外装パネルとで形成し、これらの内装パネルと外装パネルを非接触状態でかつそれらのパネル間に断熱材を介して組付け、前記移送手段が基台に対して前記チャックテーブルをX軸方向に移送するX軸スライダと、該X軸方向に直交する方向に前記X軸スライダを移送するY軸スライダとを備え、前記X軸スライダに前記チャックテーブルと前記回収部材としての断熱トレイを配設するようにした
また、上記目的を達成するために、本発明ワークの冷凍固定装置は、ワークを固定するチャックテーブルと、前記ワークを加工処理する処理具と、該処理具を支持する支持部材と、前記チャックテーブルを水平方向へ移送する移送手段と、前記支持部材をチャックテーブルに対して上下動させる昇降手段と、前記ワークをサブストレートに凍結固定し、該ワークの凍結状態を維持させるためのワークへの冷却水の供給手段と、前記チャックテーブルと共に前記移送手段に取付けられ、前記冷却水の供給手段がワークへ噴出した冷却水を回収する回収部材と、前記移送手段及び昇降手段を支持しこれらを制御する制御部を内部に配設した基台とを備えたワークの冷凍固定装置において、前記冷却水の回収部材を、冷却水を回収する側の内装パネルと該内装パネルの外側に位置する外装パネルとで形成し、これらの内装パネルと外装パネルを非接触状態でかつそれらのパネル間に断熱材を介して組付け、前記回収部材を前記移送手段へ取付けるための取付金具の一端部を前記内装パネルに連結し、前記外装パネルに形成したスリット又は孔から前記取付金具の他端部を突出させ、該他端部と前記移送手段への取付部との間に断熱性を有する樹脂連結部材を設け、該樹脂連結部材を介して前記回収部材を前記移送手段に取付けるようにした。
上記発明は、前記移送手段が基台に対して前記チャックテーブルをX軸方向に移送するX軸スライダと、該X軸方向に直交する方向に前記X軸スライダを移送するY軸スライダとを備え、前記X軸スライダに前記チャックテーブルと前記回収部材としての断熱トレイを配設することができる。
上記発明は、前記Y軸スライダに、前記断熱トレイから排出される冷却水を回収する前記回収部材の一部としてのX軸断熱ドレンを配設することができる。
上記発明は、前記基台に、前記X軸断熱ドレンから排出される冷却水を回収する前記回収部材の一部としてのY軸断熱ドレンを配設することができる。
上記発明は、前記X軸断熱ドレンを前記断熱トレイの冷却水の排出口の直下に配置し、X軸断熱ドレンを前記断熱トレイの排出口におけるX軸方向の移動範囲に対応させて延在し、かつ前記Y軸断熱ドレンを前記X軸断熱ドレンの冷却水の排出口の直下に配置し、Y軸断熱ドレンを前記X軸断熱ドレンの排出口におけるY軸方向の移動範囲に対応させて延在することができる。
上記発明は、前記ワークの周囲に断熱防水カバーを配設し、該断熱防水カバーを前記X軸スライダに固定することができる。
上記発明は、前記Y軸スライダに前記X軸断熱ドレンを樹脂製のブラケットを介して取付け、前記基台に前記Y軸断熱ドレンを樹脂製のブラケットを介して取付け、前記Y軸スライダに断熱防水カバーを樹脂製の取付けブラケットを介して取付けできる。
本発明は、ワークをサブストレートに凍結固定するとともに、該サブストレートをチャックテーブルに固定し、前記凝固剤の凝固点よりも低い温度の冷却水を前記ワークに供給するようにしたので、ワークを確実に固定することができ、冷凍固定であるのでワークの変形もない。
また、本発明は、冷却水の回収部材を、冷却水を回収する側の内装パネルと該内装パネルの外側に位置する外装パネルとで形成し、これらの内装パネルと外装パネルを非接触状態でかつそれらのパネル間に断熱材を介して組付けるようにしたので、回収部材の外表面に結露が生じるのを防止できる。
上記発明は、前記回収部材を前記基台側へ取付けるための取付金具の一端部を前記内装パネルに連結し、前記外装パネルに形成したスリット又は孔から前記取付金具の他端部を突出させ、該他端部と前記基台側取付部との間に断熱性を有する樹脂連結部材を設け、該樹脂連結部材を介して前記回収部材を前記基台側に取付けるようにしたので、回収部材を取付けるにあたって、固定力が必要な内装パネル側を安定させて取付けることができる。
上記発明は、前記水平方向へ移送する移送手段が基台に対して前記チャックテーブルをX軸方向に移送するX軸スライダと、該X軸方向に直交する方向に前記X軸スライダを移送するY軸スライダとを備え、前記X軸スライダに前記チャックテーブルと前記回収部材としての断熱トレイを配設するようにしたので、チャックテーブルに載置されるワークの位置きめが精確に行うことができる。
上記発明は、前記Y軸スライダに前記断熱トレイから排出される冷却水を回収する前記回収部材の一部としてのX軸断熱ドレンを配設したので、冷却水の排水路の引き回しをすることができる。X軸断熱ドレンも内外パネルの2重構造であるため、排水路を形成しても外装パネルに結露が生じない。
上記発明は、前記基台に前記X軸断熱ドレンから排出される冷却水を回収する前記回収部材の一部としてのY軸断熱ドレンを配設したので、冷却水の排水路の引き回しを、さらにすることができる。Y軸断熱ドレンも内外パネルの2重構造であるため、排水路を形成しても外装パネルに結露が生じない。
上記発明は、前記X軸断熱ドレンを前記断熱トレイの冷却水の排出口の直下に配置し、X軸断熱ドレンを前記断熱トレイの排出口におけるX軸方向の移動範囲に対応させて延在し、かつ前記Y軸断熱ドレンを前記X軸断熱ドレンの冷却水の排出口の直下に配置し、Y軸断熱ドレンを前記X軸断熱ドレンの排出口におけるY軸方向の移動範囲に対応させて延在したので、冷却水を確実に下流側に流下させることができる。
上記発明は、前記ワークの周囲に断熱防水カバーを配設し、該断熱防水カバーを前記X軸スライダに固定したので、冷却水の飛び散りを防止することができる。
上記発明は、前記Y軸スライダに前記X軸断熱ドレンを樹脂製のブラケットを介して取付け、前記基台に前記Y軸断熱ドレンを樹脂製のブラケットを介して取付け、前記Y軸スライダに断熱防水カバーを樹脂製の取付けブラケットを介して取付けたので、基台側とX軸断熱ドレン及びY軸断熱ドレンとの断熱性を樹脂製ブラケットによって維持することができる。よって、基台側に配設される制御部などの凍結を防止することができる。
以下、本発明のワークの冷凍固定装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係わるワークの冷凍切断装置を斜め上方から見た全体斜視図、図2は冷凍切断装置の分解斜視図、図3は冷凍切断装置の正面図、図4は冷凍切断装置の平面図、図5は冷凍切断装置の右側面図、図5は冷凍切断装置の左側面図である。なお、本実施の形態では、冷凍切断装置の幅方向をX軸方向とし、その前後方向をY軸方向とし、上下方向をZ軸方向とする。
冷凍切断装置1は基台2としての機械本体3と電装ボックス4を並設し、機械本体3の上面には、チャックテーブル5を移動させる移送機構を設けている。移送機構は、冷凍切断装置1の前後方向となるY軸方向にチャックテーブル5を移動するY軸移送機構7と、その幅方向にチャックテーブル5を移動するX軸移送機構8とを備え、さらにワークに対してブレードを昇降させるZ軸移送機構9を備えている。
初めに、この移送機構の構成について説明する。
図2に示すように、Y軸移送機構7は、機械本体3上にボールナットブロック10を取付け、ボールナットブロック10には、Y軸スクリュー11が冷凍切断装置1の前後方向に貫通している。Y軸スクリュー11の左右両側には、Y軸スクリュー11に平行させて、ガイドレール12が機械本体3の上面に取付けられている。左右ガイドレール12には、その各々に2個設けられ、ガイドレール12に円滑に摺動する摺動部材13を嵌合させている。この摺動部材13の上部には、Y軸スライダ14が固定される。
Y軸スライダ14は、その本体部15の前後側面から前側に突出させた一対の前脚部16とその後側に突出させた後脚部17を取付けている。前後脚部16,17は、摺動部材13上に載置して固定される。Y軸スライダ14の下面には、図6に示すように下側に突出するスクリュー支持材18が設けられている。スクリュー支持材18は、Y軸スクリュー11の前側一端を軸支し、Y軸スクリュー11は軸周りの回転が阻止されるように支持されている。
図7は、Y軸スクリュー11を軸方向に移動させるための構成を示す図である。
機械本体3の内部には、駆動モータ23が設けられ、駆動モータ23から上方に延び、ボールナットブロック10の内部に差し込まれるモータ軸24の先端には、ウォームギア22が取付けられている。一方、ボールナットブロック10には、冷凍切断装置1の前後方向に貫通するナット孔19に、中空のウォームホイール20が螺着し、ウォームホイール20の内孔に形成した雌ねじ21に、Y軸スクリュー11がボールナットブロック10を貫通するように螺着している。そして、ウォームホイール20には、上述したウォームギア22を螺合している。
したがって、駆動モータ23が回転すると、駆動力がウォームギア22、ウォームホイール20と伝達し、ウォームホイール20が回転すると、Y軸スクリュー11は回転が阻止されているので、ウォームホイール20の回転量に応じて軸方向へ移動される。こうして、Y軸スクリュー11が正転又は反転し、冷凍切断装置1の前後方向に対するY軸スライダ14の進退移動が可能になる。
図2に示すように、開口が上向きで断面がほぼコ字形状のY軸スライダ14の内部には、冷凍切断装置1の幅方向に延びるX軸スクリュー25が配設されている。X軸スクリュー25は、図8に示すように、両端部が軸受け29,30によって回転可能に軸支され、一方の軸受け30側ではX軸駆動モータ31の回転軸と連結されている。
X軸スクリュー25の径方向両側部、すなわちY軸スライダ14の内面の前側及び後側には、ガイドレール27,28を設け、これらのガイドレール27,28はX軸スクリュー25に平行するように、Y軸スライダ14の長手(X軸)方向の一端部から他端部まで延在させている。図9に示すように、前側ガイドレール27はほぼ矩形断面形状であり、後側ガイドレール28は上部に三角形状の切込み28aを形成している。
Y軸スライダ14の上部には、X軸スライダ26が配設される。X軸スライダ26の下面側には、Y軸スライダ14の一方のガイドレール27に載置される脚部32と他方のガイドレール28に載置される脚部33を設けている。他方の脚部33の下端部は、切込み28aに対応させて三角形状に突出させている。X軸スライダ26の前後方向における中間部には、下側に突出させたX軸ボールナットブロック34を設け、X軸スクリュー25をボールナットに螺着させている。図8に示すX軸駆動モータ31を駆動させると、X軸スクリュー25の回動に応じて、X軸スライダ26がX軸方向へ進退移動することができる。
次に、ワークを固定する断熱チャックテーブルの構成について説明する。
図10に示すように、X軸スライダ26の上面側には、断熱チャックテーブル5が取付けられている。断熱チャックテーブル5は、X軸スライダ26の上面中央に板状に突出させて形成した島部36に配設されている。そして、断熱チャックテーブル5は、島部36面に固定して載置される金属板37と、金属板37の上部に断熱材38、冷却プレート39、バキュームチャック40の順に配置される。断熱材38の材質は特に限定されないが、本実施の形態では樹脂製断熱材が使用される。冷却プレート39は、内部に冷却水が流れる流通路41を形成している。バキュームチャック40には、図示しない、真空装置と接続されている吸着孔42が多数形成されている。
図2に示すように、X軸スライダ26の上面には、冷却水を回収する断熱トレイ43が載置される。断熱トレイ43は、主として底面43aとその周囲から立設するリブ上の外部縦壁43bからなり、これらは、図11に示すように、内装パネル44と外装パネル45とで形成され、パネル44,45の間に断熱材47が配設されている。本実施の形態では、内装パネル44及び外装パネル45はステンレス板材が用いられ(以下に説明する他の内装パネル及び外装パネルについても同様である)、断熱材47は、独立気泡エラストマーが使用されている(以下に説明する他の断熱材についても同様である)。
図11に示すように、断熱トレイ43は、内装パネル44に固定されたL字形の固定金具69を外装パネル45に形成したスリット45aから突出させて、X軸スライダ26に取付けたコ字形金具70と樹脂連結部材71を介してボルト72、ナット73などで固定される。樹脂連結部材71は、断熱性の良い樹脂を使用することができ、本実施の形態ではジュラコン(登録商標)が使用されている(なお、以下に説明する樹脂連結部材についても同じ材質である)。
図10に示すように、断熱トレイ43は、内装パネル44及び外装パネル45の各々中央に矩形孔44a,45bを形成し、これらの矩形孔44a,45bは、断熱トレイ43をX軸スライダ26に取付ける際に、矩形孔44a,45bに断熱チャックテーブル5が差し込まれる。矩形孔44aの縁部が断熱チャックテーブル5に形成したフランジ5a上に載置される。
この断熱トレイ43は、図4に示す断熱トレイ43の底面43aの周囲から突出させたリブ状の外縦壁43bを形成し、この外部縦壁43bが、ワークを固定する冷却水の堰としての役割を果たす。
次に、Z軸移送機構9の構成について説明する。
Z軸移送機構9には、図2に示すようにZ軸スライダ48を設けている。Z軸スライダ48は、本体部48aの横断面形状がほぼ矩形であり上下方向に長く、上部にスピンドル50を設け、スピンドル50にワークを切削するブレード49を取付けている。本体部48aの両側部にはガイドレール51が取付けられている。Z軸スライダ48は、機械本体3に昇降可能に取付けられ、機械本体3の背面側にある溝部52にZ軸スライダ48を嵌合させている。図4に示すように、溝部52の左右後部には、ガイドレール51の一対の抜止め53が取付けられている。Z軸スライダ48は、機械本体3に配設された図示しない油圧シリンダに連結され、油圧シリンダの昇降に応じて上下動することができる。
次に、ワーク、ブレードなどを覆う断熱防水カバー46について説明する。
断熱トレイ43の上部には、ケース状の断熱防水カバー46が装着される。この断熱防水カバー46は、ワーク及びZ軸スライダ48のブレード49を覆うとともに、冷却水の飛び跳ねを防止する役割を果たす。
図12に示すように、断熱防水カバー46は、ブレード49を覆うボックス状のカバー部54と、蓋部55を併設している。カバー部54には、天井壁に開口54aを形成し、開口54aには透明板54bが装着されている。また、図13に示すように、カバー部54の背後にもまた、開口54fを形成し、透明板54gが装着されている。
図12に示すように、カバー部54の前面壁には、開口54c(図2参照)が形成され、この開口54cには横方向に移動可能な、透明のスライド窓54dが装着される。スライド窓54dには、開閉の際に用いる取っ手54eが取付けられている。
カバー部54の側部にある蓋部55の上面には、横方向に移動するスライド蓋55aが配設されている。スライド蓋55aには、開閉の際に用いられる取っ手55bが取付けられている。このスライド蓋55aの直下にチャックテーブル5を移動し、スライド蓋55aを開放することにより、ワークの出し入れができる。
カバー部54の背面には、図12及び図13に示すように断熱防水カバー46をY軸スライダ14に取付けるための取付金具56,57が固定されている。断熱防水カバー46は、図2に示すクランク形状の取付ブラケット58と、ほぼ直板状の取付ブラケット59の上端部が樹脂連結部材108,109を介して取付金具56,57に取付られ、取付ブラケット58,59の下端部がY軸スライダ14の一対の後脚部17上に取付けられる。
断熱防水カバー46は、板材をボックス状に形成した内装パネル60の周囲を樹脂製の断熱材61で覆い、図15及び図16で示すように断熱材61の表面は、金属製の外装パネル62で覆っている。外装パネル62は、内装パネル60との直接の接触部はなく、外装パネル62の端縁部62aが内装パネル60と間隔を開けて配設されている。すなわち、外装パネル62が内装パネル60との関係で浮いた状態に形成される。そして、端縁部62aでは、端縁部62aの外側に位置する固定用樹脂材63が、該固定用樹脂材63と断熱材61との間に、端縁部62aを狭着するようにして配設されている。
固定用樹脂材63は、図15に示すように、軸を水平方向に向けたビス64によって、外装パネル62に取付けられる一方、図15に示すように、軸を垂直方向に向けたボルト65によって、内装パネル60に固定される。この取付方については、図13に示す他の固定用樹脂材63についても同様である。なお、固定用樹脂材63は、図で示さないが断熱防水カバー46の縁部や開口の縁部全体に施されている。
次に、ワークを冷却させる冷却水の排水路に関連する構造について説明する。
図1に示すように、Z軸スライダ48のブレード49の近傍には冷却水のノズル66が備えられている。この冷却水を回収する断熱トレイ43の後側部には、図4に示すように、排水口43dが形成され、配水管67が排水口43dに接続されて、下方側に、下端部が無接続状態で延びている。なお、断熱トレイ43については、傾斜面などを設けて排水口43d側を低くすることが好ましい。
図8に示すように、Y軸スライダ14には、後側面の一端側には、断面が開口側を上に向けたコ字形状のX軸断熱ドレン68が取付けられている。
このX軸断熱ドレン68は、X軸方向に樋状に長く延び、上述した配水管67の下端部が内部に導入されている。X軸スライダ26がX軸方向に進退動する際に、X軸スライダ26がどの位置にあっても、排水管67の下端部がX軸断熱ドレン68の直上方に位置し、冷却水がX軸断熱ドレン68に回収できるように構成する。すなわち、断熱トレイ43は、X軸断熱ドレン68に対してX軸方向への相対移動が可能であるが、Y軸方向への相対移動が規制される。図8に示すように、X軸断熱ドレン68の冷凍切断装置1における内方側端部には、排水口75が形成されている。
電装ボックス4の上面には、Y軸断熱ドレン74が配設される。Y軸断熱ドレン74は、Y軸方向に樋状に長く延び、上述したX軸断熱ドレン68の排水口75の直下に位置するように配置される。Y軸スライダ14がY軸方向に進退動する際に、Y軸がどの位置にあっても、排水口75が常にY軸断熱ドレン74の直上方に位置し、冷却水がX軸断熱ドレン68に回収できるように構成する。すなわち、X軸断熱ドレン68は、Y軸断熱ドレン74に対して、Y軸方向への相対移動が可能であるが、X軸方向への相対移動が規制される。図4に示すように、X軸断熱ドレン68の冷凍切断装置1における後方側端部には、排水口76が形成されている。このY軸断熱ドレン74と上述のX軸断熱ドレン68は、冷却水が排水されるように各々の排水口75,76が低くなるような傾斜を形成することが望ましい。
次に、Y軸断熱ドレン74の断熱構造について、その取付構造と併せて説明する。
図17及び図18に示すように、Y軸断熱ドレン74は、冷却水と直接接触する内装パネル79と接触しない外側の外装パネル80とを備え、内装パネル79の前端面は、冷凍切断装置1の前方側へ突出する取付フランジ81を形成している。内装パネル79と外装パネル80との間には、断熱材82が配設されている。そして、Y軸断熱ドレン74の上部外側周囲には、断熱材82を切欠いた部分に固定用樹脂材83が装着されている。この固定用樹脂材83を配設した部位では外装パネル80の上端部を、固定用樹脂材83の底部に沿って内側に曲げた折曲部80aを形成している。そして、ビス64によって内装パネル79と固定用樹脂材83を固定し、ボルト65によって外装パネル80と固定用樹脂材83を固定している。よって、Y軸断熱ドレン74の内装パネル79と外装パネル80とが直接接触する部分はなく、ボルト65についても、内装パネル79と接触するおそれがある部分については、孔84を形成することによって、内装パネル79と外装パネル80とが、ボルト65を介して間接的に接触することを阻止している。すなわち、断熱材82、固定用樹脂83の介在により、内装パネル79と外装パネル80は熱的に遮断される。
図17に示すように、電装ボックス4の前部にはL字形の取付ステー77を取付け、その先端部を冷凍固定装置1の後方側に延在させている。Y軸断熱ドレン74は、電装ボックス4上に浮かして配置され、その前端部が樹脂連結部材78を介して取付ステー77にボルト72などにより固定される。Y軸断熱ドレン74の後端部は、図19に示すように、内装パネル79に固定されてY軸断熱ドレン74の内装パネル79から下方に突出する取付フランジ85を設けている。取付フランジ85が外装パネル80と交差する部分には、外装パネル80にスリット88を形成し、取付フランジ85は、外装パネル80と接触していない。一方、電装ボックス4の後側面には取付ブラケット86を固定し、取付フランジ85と取付ブラケット86の間に樹脂連結部材87を介してボルト72とナット73などにより固定される。このように、内装パネル79を介してY軸断熱ドレン74が、電装ボックス4に固定される。
X軸断熱ドレン68について説明は省略するが、X軸断熱ドレン68に、Y軸断熱ドレン74と同様に内装パネルと外装パネルとが断熱材、固定用樹脂を用いることによって非接触状態で配設され、内装パネルに固定した取付フランジが外装パネルに形成したスリットから非接触状態で突出し、この取付フランジが樹脂連結部材を介して、Y軸スライダ14に固定した取付ブラケットにより固定される。
図20は、冷凍切断装置とその周辺装置の冷凍システム図である。
冷凍切断装置1には、この冷凍切断装置1と併設して冷凍機90を設けている。冷凍機90は、温度上昇した冷却水を減温させるものであり、冷却水の冷却後、ポンプ91により管路92を通り、図10に示す冷凍切断装置1の冷却プレート39に冷却水を圧送する。冷却プレート39の流通路41を通った冷却水は、管路93を通り冷凍機90に戻される。
また、冷凍機90のポンプ91からは、予備冷却プレート94へ管路95を介して冷却水が圧送される。予備冷却プレート94では、その上面にサブストレート97が載置され、サブストレート97とワーク98が冷凍固定される。予備冷却プレート94を通った冷却水は、管路96を通り冷凍機90に戻される。
冷凍機90には、さらに他のポンプ99が備えられ、このポンプ99からは、冷却水が管路100を圧送され、冷凍切断装置1のノズル66から噴出される。この冷却水は、上述した断熱トレイ43に回収され、X軸断熱ドレン68、Y軸断熱ドレン74を介して冷凍切断装置1の外に排出され、Y軸断熱ドレン74の排水口76に接続された管路101を介して、その下流側に配置された循環中継タンク102に、一旦溜められる。次いで、循環中継タンク102に備えられたポンプ103によって、管路104を圧送され、切削粉除去装置105に供給される。ここで、ワーク98の切削粉がろ過された冷却水はポンプ106により管路107を圧送されて冷凍機90に戻される。
以下、本発明のワークの冷凍固定装置における作用について説明する。
前作業として、予め予備冷却プレート94を5℃−15℃程度に冷却しておく。ワークの固定剤としては、水溶性凝固剤の他、水でもワークを固定できる。ワーク98及び(又は)サブストレート97に凝固剤を塗布し、ワーク98をサブストレート97に載せる。図20に示す予備冷却プレート94にサブストレート97を載せる。凝固剤としてマジックウォータ、水などを使用できる。そして、予備冷却プレート94上にて、サブストレート97とワーク98を冷却する。
サブストレート97とワーク98が冷凍固定した後、それらを冷凍固定装置1のチャックテーブル5の上に載置し、バキュームチャック40の吸引力によりサブストレート97を固定する。次いで、Y軸スライダ14、X軸スライダ26及びZ軸スライダ48を適宜移動させて、ブレード49に対するワーク98の位置決めを行う。そして、ノズル66から冷却水をワーク98に向けて噴出させて、サブストレート97とワーク98の冷凍固定状態を維持させたまま、ワーク98をブレード49で切削する。ノズル66から噴出される冷却水の温度は2℃−15℃の範囲とする。ワーク98の切削は、ブレード49を回転させて、チャックテーブル5をブレード49に対してX軸方向に移動させて行う。Y軸スライダ14及びX軸スライダ26のいずれを移動させても、断熱トレイ43に取付けた配水管67の排出端は、X軸断熱ドレン68の直上に位置し、X軸断熱ドレン68の排水口75はY軸断熱ドレン74の直上に位置する。
切削作業中では、ノズル66から噴出された冷却水は、ブレード49に当たると吹き上げられて、カバー部54の内面に配設される内装カバーパネル60に跳ね飛ばされて、冷やされる。しかしながら、この内側に配設されている内装カバーパネル60が外側に装着されている外装カバーパネル62と接触していないので、これらのカバーパネル60,62間に熱伝導がなく、それらの間には断熱材61が装填されており、外装カバーパネル62に結露が発生するのを防止できる。
跳ね飛ばされた冷却水やチャックテーブル5から流下した冷却水は、断熱トレイ43に回収される。断熱トレイ43は、断熱材47を配設し、内装パネル44と外装パネル45とが非接触状態であるので、底部に位置する外装パネル45側に冷熱が伝わることがなく、結露が生じない。よって、結露による水滴が下側に配置されているY軸スライダ14に設けたX軸スクリュー25に流下することなく、その錆びの発生を防止する。
断熱トレイ43に回収された冷却水は、その排出口43dから配水管67を介してX軸断熱ドレン68に流下し、次いでX軸断熱ドレン68の排水口75からY軸断熱ドレン74に流下する。
断熱トレイ43は、内装パネル44側が直接冷却水と接触するが、内装パネル44と外装パネル45が、断熱材47を介在させて非接触状態で組付けられているので、外装パネル45側の熱が内装パネル44側に伝わることなく、外装パネル45面は常温に近い温度が維持されて、結露が生じることが防止される。
同様に、Y軸断熱ドレン74についても、直接冷却水と接触する内装パネル79が、外装パネル80と非接触状態にあるので、外装パネル80に結露が生じることなく、X軸断熱ドレン68についても同じく、結露の発生を防止できる。
Y軸断熱ドレン74は、Y軸断熱ドレン74自体を取付箇所の電装ボックス4から浮かして配置しているので、冷熱が電装ボックス4側に伝わることがない。Y軸断熱ドレン74を電装ボックス4側に取付ける取付フランジ81,85は、冷却水と接触する内装パネル79と接触しているが、樹脂連結部材78,87を介して電装ボックス4側に取付けしているので、電装ボックス4に冷熱が伝わらず、内部に配設されている電装部品が凍結することがない。これについては、X軸断熱ドレン68についても、同じ構造であるので、Y軸スライダ14に冷熱が伝わらない。
同様に、断熱防水カバー46の内装パネル44に直接連結されている取付金具56,57には冷熱が伝わるが、樹脂連結部材108,109(図2参照)を介して、取付ブラケット58,59によってY軸スライダ14に取付けるので、内装パネル44の冷熱がY軸スライダ14側に伝わることがない。よって、Y軸スライダ14の構造部材が冷熱によって、その作動に支障を来たすことを防止できる。
断熱トレイ43もまた、図11に示すように、断熱トレイ43をX軸スライダ26に取付けるために、固定金具69及びコ字形金具70の間に樹脂連結部材71を設けており、断熱トレイ43の内装パネル44の冷熱がX軸スライダ26に伝わることがない。よって、X軸スライダ26の構造部材が冷熱によって、その作動に支障を来たすことを防止できる。
ワーク98を切削した後は、サブストレート97と未だサブストレート97に凍結固定されているワーク98を取り出し、予め準備していた温水槽にサブストレート97及びワーク98を浸漬して解凍する。こうして、被加工物にワックスを使わないので、面倒なワックス洗浄工程が省略できる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は勿論、本発明の技術的思想に基づいて、種々の変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、断熱トレイ43、X軸断熱ドレン68及びY軸断熱ドレン74を設け、冷凍液を排出するようにしたが、X軸移送機構8、Y軸移送機構7のいずれか一方又は両者を省略するような場合は、それに応じてX軸断熱ドレン68、Y軸断熱ドレン74を省略してもよい。
本実施の形態では、冷凍固定装置をワークの切断装置で説明したが、冷凍固定装置は切断機以外の冷凍固定装置、例えば研磨機の冷凍固定装置にも適用が可能である。
本発明の実施の形態におけるワークの冷凍固定装置の全体斜視図である。 図1のワークの冷凍固定装置の分解斜視図である。 図1のワークの冷凍固定装置の正面図である。 図1のワークの冷凍固定装置の平面図である。 図4のA−A線方向の断面図である(X及びY軸断熱ドレンは断面で示す)である。 図1のワークの冷凍固定装置におけるY軸スライダとY軸スクリューの係合状態を示す斜視図である。 図1のワークの冷凍固定装置におけるY軸移送機構のY軸スクリューの駆動状態を示す図である。 図1のワークの冷凍固定装置におけるY軸スライダの斜視図である。 図1のワークの冷凍固定装置におけるY軸スライダとX軸スライダの係合状態を示す図である。 図1のワークの冷凍固定装置におけるチャックテーブル周辺の断面図である。 図1のワークの冷凍固定装置におけるX軸スライダと断熱トレイとの取付部の拡大断面図である。 図1のワークの冷凍固定装置における断熱防水カバーの平面図(左側の図は矢視E方向から見た図)である。 図1のワークの冷凍固定装置における断熱防水カバーの正面図である。 図1のワークの冷凍固定装置における断熱防水カバーの右側面図である。 図14のB−B線方向の断面図である。 図15のC−C線方向の断面図である。 図1のワークの冷凍固定装置におけるY軸断熱ドレンの電装ボックスへの取付状態を示す断面図である。 図17の矢視Dで示す円内の拡大断面図である。 図17に示すY軸断熱ドレンの後端側の拡大断面図である。 図1のワークの冷凍固定装置に供給される冷凍液の循環系統図である。
符号の説明
1 冷凍切断装置
2 基台
5 チャックテーブル
14 Y軸スライダ
26 X軸スライダ
38,47,61,82 断熱材
43 断熱トレイ
44,79 内装パネル
45,80 外装パネル
48 Z軸スライダ
49 ブレード
63,83 固定用樹脂材
68 X軸断熱ドレン
71,78,87 樹脂連結部材
74 Y軸断熱ドレン
98 ワーク

Claims (9)

  1. ワークを固定するチャックテーブルと、前記ワークを加工処理する処理具と、該処理具を支持する支持部材と、前記チャックテーブルを水平方向へ移送する移送手段と、前記支持部材をチャックテーブルに対して上下動させる昇降手段と、前記移送手段及び昇降手段を支持しこれらを制御する制御部を内部に配設した基台とを備え、
    前記移送手段が基台に対して前記チャックテーブルをX軸方向に移送するX軸スライダと、該X軸方向に直交する方向に前記X軸スライダを移送するY軸スライダとを備え、前記X軸スライダに前記チャックテーブルと前記回収部材としての断熱トレイを配設し、
    前記ワークをサブストレートに凍結固定するとともに、該サブストレートをチャックテーブルに固定し、凝固剤の凝固点よりも低い温度の冷却水を前記ワークに供給するようにしたことを特徴とするワークの冷凍固定装置。
  2. ワークを固定するチャックテーブルと、前記ワークを加工処理する処理具と、該処理具を支持する支持部材と、前記チャックテーブルを水平方向へ移送する移送手段と、前記支持部材をチャックテーブルに対して上下動させる昇降手段と、前記ワークをサブストレートに凍結固定し、該ワークの凍結状態を維持させるためのワークへの冷却水の供給手段と、前記チャックテーブルと共に前記移送手段に取付けられ、前記冷却水の供給手段がワークへ噴出した冷却水を回収する回収部材と、前記移送手段及び昇降手段を支持しこれらを制御する制御部を内部に配設した基台とを備えたワークの冷凍固定装置において、
    前記冷却水の回収部材を、冷却水を回収する側の内装パネルと該内装パネルの外側に位置する外装パネルとで形成し、これらの内装パネルと外装パネルを非接触状態でかつそれらのパネル間に断熱材を介して組付け、
    前記移送手段が基台に対して前記チャックテーブルをX軸方向に移送するX軸スライダと、該X軸方向に直交する方向に前記X軸スライダを移送するY軸スライダとを備え、前記X軸スライダに前記チャックテーブルと前記回収部材としての断熱トレイを配設するようにしたことを特徴とするワークの冷凍固定装置。
  3. ワークを固定するチャックテーブルと、前記ワークを加工処理する処理具と、該処理具を支持する支持部材と、前記チャックテーブルを水平方向へ移送する移送手段と、前記支持部材をチャックテーブルに対して上下動させる昇降手段と、前記ワークをサブストレートに凍結固定し、該ワークの凍結状態を維持させるためのワークへの冷却水の供給手段と、前記チャックテーブルと共に前記移送手段に取付けられ、前記冷却水の供給手段がワークへ噴出した冷却水を回収する回収部材と、前記移送手段及び昇降手段を支持しこれらを制御する制御部を内部に配設した基台とを備えたワークの冷凍固定装置において、
    前記冷却水の回収部材を、冷却水を回収する側の内装パネルと該内装パネルの外側に位置する外装パネルとで形成し、これらの内装パネルと外装パネルを非接触状態でかつそれらのパネル間に断熱材を介して組付け、
    前記回収部材を前記移送手段へ取付けるための取付金具の一端部を前記内装パネルに連結し、前記外装パネルに形成したスリット又は孔から前記取付金具の他端部を突出させ、該他端部と前記移送手段への取付部との間に断熱性を有する樹脂連結部材を設け、該樹脂連結部材を介して前記回収部材を前記移送手段に取付けるようにしたことを特徴とするワークの冷凍固定装置。
  4. 前記移送手段が基台に対して前記チャックテーブルをX軸方向に移送するX軸スライダと、該X軸方向に直交する方向に前記X軸スライダを移送するY軸スライダとを備え、前記X軸スライダに前記チャックテーブルと前記回収部材としての断熱トレイを配設するようにしたことを特徴とする請求項3に記載のワークの冷凍固定装置。
  5. 前記Y軸スライダに、前記断熱トレイから排出される冷却水を回収する前記回収部材の一部としてのX軸断熱ドレンを配設したことを特徴とする請求項1,2,4のいずれか1項に記載のワークの冷凍固定装置。
  6. 前記基台に、前記X軸断熱ドレンから排出される冷却水を回収する前記回収部材の一部としてのY軸断熱ドレンを配設したことを特徴とする請求項5に記載のワークの冷凍固定装置。
  7. 前記X軸断熱ドレンを前記断熱トレイの冷却水の排出口の直下に配置し、X軸断熱ドレンを前記断熱トレイの排出口におけるX軸方向の移動範囲に対応させて延在し、かつ前記Y軸断熱ドレンを前記X軸断熱ドレンの冷却水の排出口の直下に配置し、Y軸断熱ドレンを前記X軸断熱ドレンの排出口におけるY軸方向の移動範囲に対応させて延在したことを特徴とする請求項6に記載のワークの冷凍固定装置。
  8. 前記ワークの周囲に断熱防水カバーを配設し、該断熱防水カバーを前記X軸スライダに固定したことを特徴とする請求項1,2,4,5,6,7のいずれか1項に記載のワークの冷凍固定装置。
  9. 前記Y軸スライダに前記X軸断熱ドレンを樹脂製のブラケットを介して取付け、前記基台に前記Y軸断熱ドレンを樹脂製のブラケットを介して取付け、前記Y軸スライダに断熱防水カバーを樹脂製の取付けブラケットを介して取付けたことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載のワークの冷凍固定装置。
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