JP5570558B2 - 工作機械の割出装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、モータを組み込んだ工作機械の割出装置及びその製造方法に関する。
近年、工作機械（例えば、マシニングセンタ等）において、駆動モータを回転軸に直結した、いわゆる、ダイレクトドライブ方式の構造を備えた回転テーブル方式の割出装置が用いられるようになっている（特許文献１参照）。図１はダイレクトドライブ方式の割出装置を概略的に説明する図である。割出装置のモータを格納するケース１３に格納されたモータＭのシャフト１０に、ワーク（図示せず）を載置する回転テーブル１１が取り付けられている。モータＭは、モータのケース１４の内周側にステータコイル１８を巻き付けたステータ１７を配置し、ステータ１７の内側に、ブラケット１２に取り付けられた軸受２０とブラケット１９に取り付けられた軸受２０により回転自在に軸受けされたシャフト１０に取り付けられたロータ１６とから構成される。モータＭを組み込んだ割出装置は、工作機械のテーブルに固定される。
特開２００９−２４８２４２号公報
図１に示されるように、割出装置のモータを格納するケース１３の内周面には、モータの組み付けを容易にするために、モータＭのモータのケース１４の外周面との間に隙間空間１５を形成するように凹みが設けられている。隙間空間１５には空気が満たされている。
上述したように、工作機械に使用するモータを組み込んだ割出装置において、モータの外周とモータを格納するケースの内周との間には、組立上で必要な隙間空間（ニゲ）が存在する。その隙間空間は空気で満たされるため熱伝導率が低く、モータの稼動中に発生する熱がモータ内にこもる原因となり、モータの温度上昇が促進される。モータの温度上昇が促進されると、モータはオーバヒートになりやすくなり、モータの連続定格出力が小さくなるデメリットがある。
一般的には、モータの温度上昇を抑制するために、モータの外周とモータを格納するケースの隙間空間に冷却液を循環して、モータを強制的に冷却する事が行われている。しかし、冷却液を循環するための配管やポンプ、そして、冷却液の温度を管理する温調装置が追加で必要となるなど、割出装置の構造が複雑になりコスト高の要因となる。
そこで、本発明は、モータの温度上昇の抑制を低コストで実現するために、モータが稼動中に発生する熱を、割出装置のモータを格納するケースへ効率的に伝熱できる工作機械の割出装置及び工作機械の割出装置の製造方法を提供することを課題とする。
本願の請求項１に係る発明は、工作機械の割出装置を駆動するモータを、モータを格納するケースへ組込む前に、前記モータを格納するケースに、前記モータの外径と同径である外周を有する治具を挿入する工程と、前記モータを格納するケースに設けられた穴を用いて、該モータを格納するケースと前記治具の外周との間に形成される隙間空間に、空気より熱伝導率の高い材料を充填する工程と、前記空気より熱伝導率が高い材料が固化した後、前記モータを格納するケースから前記治具を取外す工程と、前記モータを格納するケースに前記モータを組み込む工程と、を備えたことを特徴とする工作機械の割出装置の製造方法である。
請求項２に係る発明は、前記モータを格納するケースと前記治具の外周との間に形成される隙間空間を密閉空間に保つシール構造を有する前記治具を用いることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の割出装置の製造方法である。
本発明は、モータの温度上昇の抑制を低コストで実現するために、モータが稼動中に発生する熱を、割出装置のモータを格納するケースへ効率的に伝熱できる工作機械の割出装置及び工作機械の割出装置の製造方法を提供できる。
ダイレクトドライブ方式の割出装置を概略的に説明する図である。 モータの外周とモータを格納する割出装置のケースの内周との隙間を熱伝導性の高い材料で充填した例を説明する図である。 充填する材料が漏れ出さないようにシール材を用いる例を説明する図である。 充填する材料の封入と封止を行う穴を設けた例を説明する図である。 モータを格納する割出装置のケースの断面図である。 封止構造を有する治具の断面図である。 封止構造を持った治具を使って割出装置のケースに熱伝導性の高い材料を予め充填することを説明する図である。 材料の充填が終了した割出装置のケースから封止構造を持った治具を取り外した状態を説明する図である。 材料の充填が終了した割出装置のケースにモータを格納した状態を説明する図である。
本発明は、モータの温度上昇の抑制を低コストで実現するために、モータの外周とモータを格納する割出装置のケースとの隙間を空気より熱伝導率の高い材料で充填することで、モータが稼動中に発生する熱を、モータを格納する割出装置のケースへ、効率的に伝熱できる構造を有する。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、従来技術と同一または類似する構成については同じ符号を用いて説明する。
＜実施形態１＞
図２はモータの外周とモータを格納する割出装置のケースの内周との隙間を熱伝導性の高い材料で充填した例を説明する図である。モータＭを組み込んだ割出装置の構成については背景技術で説明したので記載を略する。
ここでは、工作機械のモータＭを組み込んだ割出装置のモータの温度上昇を抑えるための本発明に係る構成を説明する。モータを格納するケース１３とモータのケース１４との間に形成される隙間空間１５に、空気より熱伝導率の高い材料を充填する。隙間空間１５はモータを格納するケース１３の形状によって生まれる隙間である。
空気より熱伝導率の高い材料は、例えば窒素等の気体、水等の液体、樹脂、金属、セラミック、ガラス、カーボン等の固体、あるいは、それら固形物を含有する粉体や液体及び、ゲル状の部材等である。そして、本発明が有する構造により、モータの温度上昇を効果的に抑えることが可能となり、モータの連続定格出力を大きくできる効果がある。
＜実施形態２＞
図３は充填する材料が漏れ出さないようにシール材を用いる例を説明する図である。組み立て上で設ける必要のある隙間を設けることで、モータを格納するケース１３へのモータＭの取り付け作業を容易にしている。そこで、隙間空間１５に充填した空気より熱伝導率の高い材料が前記隙間から漏れ出さないようにするため、Ｏリングやオイルシールなどの封止構造２１が配設されている。
この実施形態は、モータのケース１４の外周と割出装置のモータを格納するケース１３との隙間を空気より熱伝導率の高い材料で充填する際に、充填した前記熱伝導率の高い材料が漏れ出すことを防ぐ効果がある。また、充填後に硬化しない熱伝導率の高い材料を充填した場合に、長期にわたって充填した材料が漏れ出すことを防ぐ効果がある。
＜実施形態３＞
図４は充填する材料の封入と封止を行う穴を設けた例を説明する図である。空気より熱伝導率の高い材料の封入と封止とを行うために、モータを格納するケース１３にその外周面から隙間空間１５に貫通する穴を設ける。充填する空気より熱伝導率の高い材料の封入と封止とを行うための穴は、材料を充填する作業で必要となる。また、穴を複数設けることで、穴の機能を拡張することが可能である。モータを格納するケース１３の上面側に穴２２，２３が設けられている。一方の穴２２から熱伝導率の高い材料を注ぎ、もう一方の穴２３からエア抜きを行う。熱伝導率の高い材料が封入されて後、穴２２，２３はねじ（図示せず）などの栓で塞がれている。
底面側に熱伝導率の高い材料を排出するためのドレイン用途の穴２４を設ければ、一度封入した熱伝導率の材料を排出することが可能である。なお、穴２２または２３から熱伝導率の高い材料を隙間空間１５に充填する際には、穴２４はねじ（図示せず）などの栓で塞がれている。
＜実施形態４＞
ここでは、工作機械の割出装置の製造方法を説明する。図５はモータを格納する割出装置のケースの断面図である。図６は封止構造を有する治具の断面図である。図７は封止構造を持った治具を使って割出装置のケースに熱伝導性の高い材料を予め充填することを説明する図である。図８は材料の充填が終了した割出装置のケースから封止構造を持った治具を取り外した状態を説明する図である。図９は材料の充填が終了した割出装置のケースにモータを格納した状態を説明する図である。
本発明の実施形態の工作機械の割出装置を製造する際に、工作機械の割出装置を駆動するモータＭを、モータを格納するケース１３へ組込む前に、モータを格納するケース１３に、モータＭのモータのケース１４の外径と同径である外周を有する治具２５を用いる。
以下、本発明に係る工作機械の割出装置の製造方法を工程に従って説明する。
（工程１）
工作機械の割出装置を駆動するモータＭを、モータを格納するケース１３へ組込む前に、モータを格納するケース１３（図５参照）に、モータのケース１４の外径と同径である外周を有する治具２５（図６参照）を挿入する。
（工程２）
モータを格納するケース１３に設けられた穴２２（または２３）を用いて、モータを格納するケース１３と治具２５の外周との間に形成される隙間空間２６に、空気より熱伝導率の高い材料を充填する（図７参照）。なお、穴２４はねじなどの栓により塞がれている。なお、図７では栓は図示されていない。
（工程３）
空気より熱伝導率が高い材料を充填した後、必要に応じて穴２２，２３をねじなどの栓により塞ぎ、前記材料が固化した後モータを格納するケース１３から治具２５を取外す（図８参照）。なお、図８では栓が図示されていない。
（工程４）
モータを格納するケース１３にモータＭを組み込む（図９参照）。
この製造方法は、モータＭの代わりに治具２５を使って空気より熱伝導率が高い材料を隙間空間１５に充填できるため、モータＭを割出装置の製造工程の任意のタイミングで組み込むことができる。その結果、製造上の工程管理が容易になる。
＜実施形態５＞
図６に示される治具２５は、モータを格納するケース１３と治具２５の外周との間に形成される隙間空間２６を密閉空間に保つＯリングやオイルシールを用いる封止構造２７を備えている。封止構造２７は、治具２５の外周面にＯリングやオイルシールなどを装着する溝を設け、該溝に前記Ｏリングやオイルシールを装着した構造である。治具２５をモータを収納するケース１３に挿入し、空気より熱伝導率の高い材料を隙間空間２６に充填し、該空気より熱伝導率の高い材料が流動性を保つ材料の場合、あるいは、該空気より熱伝導率の高い材料が固化前の流動性の高い時期において、モータを収納するケース１３の内周面と治具２５の内周面と間の隙間に該空気より熱伝導率の高い材料が浸入することを防止できる。封止構造２７を有する治具２５を使用することで、モータを格納するケース１３側に封止構造２１を設ける必要が無くなり、モータを格納するケース１３の形状を簡略化できる。
Ｍ モータ
２ 工作機械のテーブル

１０ シャフト
１１ 回転テーブル
１２ ブラケット
１３ モータを格納するケース
１４ モータのケース
１５ 隙間空間
１６ ロータ
１７ ステータ
１８ ステータコイル
１９ ブラケット
２０ 軸受
２１ 封止構造
２２ 穴
２３ 穴
２４ 穴
２５ 治具
２６ 隙間空間
２７ 封止構造

Claims (2)

  1. 工作機械の割出装置を駆動するモータを、モータを格納するケースへ組込む前に、前記モータを格納するケースに、前記モータの外径と同径である外周を有する治具を挿入する工程と、
    前記モータを格納するケースに設けられた穴を用いて、該モータを格納するケースと前記治具の外周との間に形成される隙間空間に、空気より熱伝導率の高い材料を充填する工程と、
    前記空気より熱伝導率が高い材料が固化した後、前記モータを格納するケースから前記治具を取外す工程と、
    前記モータを格納するケースに前記モータを組み込む工程と、
    を備えたことを特徴とする工作機械の割出装置の製造方法。
  2. 前記モータを格納するケースと前記治具の外周との間に形成される隙間空間を密閉空間に保つシール構造を有する前記治具を用いることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の割出装置の製造方法。
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