JP6990483B2

JP6990483B2 - 上向き排気・排熱構造を有するジグ研削盤

Info

Publication number: JP6990483B2
Application number: JP2017187652A
Authority: JP
Inventors: 正吾山本; 岳見浅井
Original assignee: MITSUISEIKI KOGYO KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: MITSUISEIKI KOGYO KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2022-01-12
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: JP2019059009A

Description

本発明は、ジグ研削盤に関し、特に、その排熱用の排熱構造に関する。

金属加工を行う工作機械の中で、特にジグ研削盤は、例えば、特許文献１に記載されているように、砥石を保持した砥石回転用のモータを高加速度で動かす機構を設け、比較的良好な仕上げ面を持った正確な輪郭を高能率に生成することを実現している。また、例えば、非特許文献１に記載されている装置では、円形穴加工においては、砥石軸モータを回転させ、更にその砥石軸自体を偏芯させた状態で保持して回転させ、さらにその状態を維持したままその機構自体を回転軸方向に往復運動させることを可能とする機構を有している。これらの工作機械では、例えば、砥石軸モータの発熱はロータリユニオン（ロータリジョイント）を通過して外部の固定装置から供給される圧縮空気等により四方へ排出され、また、加工熱もあわせて上部の開放部分より排出されていた。

特開平９－１５５６７６号公報

清水伸二著；「初歩から学ぶ工作機械」５３頁大河出版；「ツールエンジニア」２０１６年４月号，５１頁

従来のジグ研削盤は、例えば、上記の非特許文献１に記載されているように、工作物と工具となる砥石周辺を覆い、以って切り屑の防止と砥石の破裂への対応としていた。一方、最近の機械では、非特許文献２に記載されているように、加工室全体を覆い砥石のみならず可動部から作業者の隔離を行う構造としている。しかしながら、この追加された密閉構造のために、上述した砥石軸モータの排熱が、囲う室内に滞留しやすくなった。加工室内に一旦滞留した熱は、テーブルそして工作物の温度を上昇させ、熱による変形を生じさせる。これが加工結果の正確さを著しく損なうことが問題となっている。通常、工作機械の工具回転用のモータについては、空気や油ないし水を循環させ、外に排熱を行うことが標準であるが、上述したような複雑な可動部分の構成により、循環経路の追加によるコストの増加が憚られる。

本発明は、このような背景の中為されたものであり、その目的は、比較的容易に熱を取り除くことが可能な構造を有するジグ研削盤を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明者は、種々検討を重ねた結果、空気をテーブル側から供給し上に向かって吸い上げるためヘッド上部に換気扇を設け上に排気する構造とし、集塵用ダクトを砥石軸モータの近くまで伸ばしモータから四方へ向かう空気を吸い出し排気が出来るだけテーブルに当たらないようにする構造を見出した。

即ち、本発明のジグ研削盤では、少なくともヘッド、テーブル、砥石軸モータをその内部に含む加工室を有し、該加工室を覆うカバーが設けられ、該カバーには、前記ヘッドの両側に対応する位置にそれぞれ排気穴を設け、該排気穴に連結された排気ダクトが前記ヘッドの両側に対応する位置から、砥石軸モータの発熱により高温となり四方へ向かう空気を吸い出すために前記排気ダクトを前記砥石軸モータ近くまで下方に延ばして設けることで前記砥石軸モータの発熱により高温となり四方へ向かう空気を上向きに排気する第１の上向き排気構成と、前記カバーの側面の前記テーブルの略下側に対応する位置にスリットを設けると共に前記カバーの天面の前記ヘッド上部に換気扇を設けることで前記スリットから流入する空気を含め前記テーブル付近の空気を前記換気扇に向けて上向きに排気する第２の上向き排気構成とを備えたジグ研削盤であって、更に、前記加工室内に冷却用の圧縮空気を供給するラインが追加され、該供給される圧縮空気は前記加工室内の機械装置の熱変形に影響を与えないように調温されていることを特徴とする。
以上のように、本発明では、空気を上に向かって吸い上げるためヘッド上部に換気扇を設け上に排気する。
ヘッド上部に設ける換気扇の吸い込み近くには、複雑な可動機構を動かすためのモータ類を配置しそれらの排熱が下に向かわないようにしても良い。必要に応じて換気扇に向かう空気がモータ類に良く当たるように板材を追加して方向を制御する。

本発明によれば、非特許文献２に記載された機械の場合、稼動条件によってはＹ方向（奥行き方向）の８時間動作での変位が半分以下に抑えられる。

本発明の第１の実施形態に係る工作機械としてのジグ研削盤の全体構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る工作機械としてのジグ研削盤の主としてヘッド部分を示す図である。本発明の第１の実施形態に係るジグ研削盤において、加工室を覆うカバーと、その内部における熱の滞留状態を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る工作機械としてのエアブロー装置が付属するジグ研削盤において、エアの流れる方向等を説明するための図である。本発明の第１の実施形態に係る工作機械としてのエアブロー装置が付属するジグ研削盤の主要部の構成を示す図であり、集塵用ダクトを砥石軸モータ近くまで延ばし、モータから四方へ向かう空気を吸い出す。本発明の第２の実施形態に係るジグ研削盤の主要部の構成を示す図であり、テーブル周辺での空気の流れが上向き傾向になるように、カバースリットを設ける例を示す。本発明の第３の実施形態に係るジグ研削盤の主要部の構成を示す図であり、ヘッド上部にファンを設け、コラムとヘッドの板金の隙間からも吸い上げる例を示す。本発明の第４の実施形態に係るジグ研削盤の主要部の構成を示す図であり、冷却用の圧縮空気のラインが追加されている例を示す。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る工作機械としてのジグ研削盤の要部の構成を示す図であり、図２は、主として、そのヘッド部分を示す図である。図１及び図２には図示しないが、本実施形態に係るジグ研削盤は、ベッド、コラム８０（図３、図５乃至図８参照）等の一般的な機構部を有することは勿論である。図１に示すように、本実施形態に係るジグ研削盤は、ヘッド１００の先端に設けられた砥石１０２を回転させつつ、テーブル１２０上に載置されたワーク（図示せず）に対し、上下駆動装置１０４、回転駆動装置１０６、切り込み装置１０８等を介して、様々な加工動作を加えることにより、ワークに対するジグ研削を行う。

ヘッド１００の動作を詳細に述べれば、図１及び図２に示すように、本実施形態に係るジグ研削盤において、上下駆動装置１０４は、上下運動伝達装置１０４Ａを介して、回転可能なクイル１１０を上下に駆動する。また、回転駆動装置１０６は、回転伝達装置１０６Ａを介して、クイル１１０及びヘッド１００下部の切り込み装置１０８を回転駆動する。また、切り込み装置１０８は、砥石回転モータ１０２Ａごと砥石１０２をワークに切り込ませる。クイルの下側に設けた砥石のモータや切り込み装置１０８に電源や信号を供給するため、スリップリング１０４Ｂを介して配線が供給される。更に、回転伝達装置１０６Ａ・上下運動伝達装置１０４Ａを介して、その先端側に取付けられたクイル１１０が、上述した回転駆動装置１０６及び回転伝達装置１０６Ａにより遊星回転（公転）することができる。ロータリーユニオン１０１を介して圧縮空気や潤滑剤が供給される。切り込み装置１０８の切り込み部１０８Ａに取り付けられた砥石回転モータ１０２Ａは、例えば、高周波モータにより構成されており、この砥石回転モータ１０２Ａが回転することにより、そのモータ軸を砥石軸として取り付けられた砥石１０２が砥石回転（自転）することができる。

ここで、図１及び図２に示すように、上下駆動装置１０４には、図示しないボールネジやリニアモータなどの駆動装置を備えており、Ｚ軸に沿ってヘッド１００に上下直線方向の運動を行う機能を与えている。また、回転駆動装置１０６は、図の下側の砥石１０２および砥石回転モータ１０２Ａを切り込み装置１０８ごと、Ｃ軸（回転軸）に沿って回転させる機能を与えている。即ち、回転運動（Ｃ軸）と往復運動（Ｚ軸）が互いを妨げず同時に行えるような構造になっている。また、切り込み装置１０８も、上記の上下駆動（Ｚ軸）と直交する方向（Ｕ軸）に沿って直線運動を行うことが出来るように配置され、これも上記２つの運動を妨げない。そして、これらの運動とは別に砥石１０２に回転運動（自転）を与えることが出来る。そして、図１に示すように、ヘッド１００とは別にワークをのせてＸ－Ｙ方向に駆動できるテーブル１２０及びその駆動装置（図示せず）を組み合わせることで、上述したワークに対するジグ研削加工が行える。また、図示しないコラム等に対してヘッド１００全体を上下に運動できるＷ軸を備えている。従って、Ｗ軸は、Ｚ軸と平行になる。本実施形態に係るジグ研削盤は、上記の座標軸を備え、以上の動作を行うことができる。

ここで、図２に示すように、ヘッド１００上部から伸長するエアチューブ２０２が導管内に連結されており、このエアは、図２に太い破線で示すように、クイル１１０内のエア通路（図示せず）を流れて、砥石回転モータ１０２Ａ付近に冷却エアとして排気される。即ち、センタースルー構造で冷却エアを供給する構造であり、例えば、主軸部品とクイル１１０（工具ツール）双方の軸心部を連通して形成される共通の供給孔を介して、冷却エアが供給される。これにより、比較的簡単な構造で冷却エアを、工具の軸心部を通してセンターから供給することができ、クイル１１０（工具ツール）付近に冷却エアを吹き付け、駆動部品による発熱に対するクーラントエアとして用いることができる。尚、駆動部品としては、主として上下駆動装置１０４や回転駆動装置１０６、或いは砥石回転モータ１０２Ａの駆動による発熱が大きい。尚、駆動部品による発熱に対するクーラントエアが供給されるだけではなく、図示しないが、砥石１０２によるワーク（図示せず）の切込みによる発熱等に対する潤滑油としてのクーラントも噴射され得るのは勿論である。

図３は、本発明の第１の実施形態に係るジグ研削盤において、加工室を覆うカバーと、その内部における熱の滞留状態を示す図である。図３に示すように、本実施形態に係るジグ研削盤においては、加工室３００を覆うようにカバー３０２が設けられている。このため、上下駆動装置１０４（図１及び図２参照）や回転駆動装置１０６（図１及び図２参照）、或いは砥石回転モータ１０２Ａの駆動による熱が、図３に太い矢印で示すように、カバー３０２内部において滞留してしまう場合がある。尚、カバー３０２には、図３では一方しか見えないが、ヘッド１００の両側にそれぞれ排気穴３０４を設けている。しかしながら、これらの排気穴３０４を設けるだけでは、熱くなった空気を効果的に排気するのは困難である。

図４は、本実施形態に係る工作機械としての、エアブロー装置が付属するジグ研削盤において、エアの流れる方向等を説明するための図である。即ち、本実施形態に係るジグ研削盤には、上述した冷却エアの他に、図４に示すように、エアブロー装置４０２が付属している。このエアブロー装置４０２からは、主に、ワークＷと工具としての砥石１０２付近にエアを吹き付け、切粉や残留クーラント（潤滑油）を除去することができる。

図５は、本実施形態に係る工作機械としての、エアブロー装置（図５には図示せず）が付属するジグ研削盤の主要部の構成を示す図である。即ち、本実施形態に係るジグ研削盤では、集塵用ダクト（排気ダクト）５０２を砥石軸モータ１０２Ａ近くまで延ばし、砥石軸モータ１０２Ａから四方へ向かう空気を吸い出すようにしている。即ち、本実施形態に係るジグ研削盤では、図５に示すように、図３に一方のみ示したそれぞれの排気穴３０４に連結する集塵用ダクト（排気ダクト）５０２がヘッド１００の両側から設けられ、これらの集塵用ダクト（排気ダクト）５０２を砥石軸モータ１０２Ａ近くまで延ばし、砥石軸モータ１０２Ａから四方へ向かう空気を吸い出すようにしている。砥石軸モータ１０２Ａは、高周波モータであり、高出力で高速回転するため発熱も大きく、この砥石軸モータ１０２Ａから四方へ向かう空気は、温度が高い空気なので、ここから四方へ向かう空気を集塵用ダクト（排気ダクト）５０２が、図５に矢印で示すように吸い出すようにすることで、効果的な排熱が可能となる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係るジグ研削盤の主要部の構成を示す図である。即ち、本発明の第２の実施形態に係るジグ研削盤では、上述した第１の実施形態と同様に、集塵用ダクト（排気ダクト）５０２を砥石軸モータ１０２Ａ近くまで延ばし、砥石軸モータ１０２Ａから四方へ向かう空気を吸い出す構成に加えて、テーブル１２０周辺での空気の流れが上向き傾向になるように、図６に示すように、加工室３００を覆うカバー３０２にスリット３０２Ａを設けている。上述したように、集塵用ダクト（排気ダクト）５０２を砥石軸モータ１０２Ａ近くまで延ばし、砥石軸モータ１０２Ａから四方へ向かう空気を吸い出すために、カバー３０２内の加工室３００では、下部付近が負圧になり易い。そこで、カバー３０２にスリット３０２Ａを設けることで、スリット３０２Ａを介してカバー３０２外部から空気が加工室３００内に流入し、この空気のテーブル１２０周辺での流れを上向き傾向になるようにすることができる。これにより、カバー３０２にスリット３０２Ａを設けない場合に比べて、より効果的な排熱が可能となる。

図７は、本発明の第３の実施形態に係るジグ研削盤の主要部の構成を示す図である。即ち、本発明の第３の実施形態に係るジグ研削盤では、上述した第１及び第２の実施形態と同様の構成を有することに加えて、ヘッド１００上部に換気扇（ファン）７０２を設け、コラム８０とヘッド１００の板金の隙間からも滞留エアを吸い上げるようにしている。即ち、本発明の第３の実施形態に係るジグ研削盤では、集塵用ダクト（排気ダクト）５０２を砥石軸モータ１０２Ａの近くまで伸ばし砥石軸モータ１０２Ａから四方へ向かう空気を吸い出す構成や加工室３００を覆うカバー３２０にスリット３０２Ａを設ける構成により、排気が出来るだけテーブル１２０に当たらないようにする効果に加え、集塵用ダクト（排気ダクト）５０２やスリット３０２Ａの存在により空気をテーブル１２０側から供給し、その空気を上に向かって吸い上げるためにヘッド１００上部に換気扇（ファン）７０２を設け上に排気する構造とした。これにより、ヘッド１００及びコラム８０の側方の矢印やコラム８０の上方の矢印で示すように、コラム８０とヘッド１００の板金の隙間からも滞留エアを吸い上げることができ、より一層、効果的な排熱が可能となる。

図８は、本発明の第４の実施形態に係るジグ研削盤の主要部の構成を示す図である。即ち、上述した第３の実施形態に係るジグ研削盤では、ヘッド１００の上部に換気扇（ファン）７０２を設けたので、ヘッド１００内部が負圧になりヘッド１００内の部品の温度が上昇してしまう場合が懸念される。このようにヘッド１００内部が負圧になり過ぎてヘッド１００内の部品の温度が上昇してしまうことを避けるため、本発明の第４の実施形態に係るジグ研削盤では、必要に応じて加工室３００内に圧縮空気を供給している。即ち、この第４の実施形態に係るジグ研削盤では、上述した第３の実施形態の換気扇（ファン）７０２を設ける構成に加えて、図８に示すように、冷却用の圧縮空気のライン８０２が追加されている、尚、供給される圧縮空気は機械の熱変形に影響を与えないように調温されているのが望ましい。

８０コラム、１００ヘッド、１０１ロータリーユニオン、１０２砥石、
１０２Ａ砥石軸モータ、１０４上下駆動装置、１０４Ａ上下運動伝達装置、
１０４Ｂスリップリング、１０６回転駆動装置、１０６Ａ回転伝達装置、
１０８切り込み装置、１０８Ａ切り込み部、１１０クイル、
１２０テーブル、２０２エアチューブ、３００加工室、３０２カバー、
３０２Ａスリット、３０４排気穴、４０２エアブロー装置、
５０２集塵用ダクト（排気ダクト）、７０２換気扇（ファン）、
８０２冷却用の圧縮空気のライン、Ｗワーク

Claims

少なくともヘッド、テーブル、砥石軸モータをその内部に含む加工室を有し、該加工室を覆うカバーが設けられ、該カバーには、前記ヘッドの両側に対応する位置にそれぞれ排気穴を設け、該排気穴に連結された排気ダクトが前記ヘッドの両側に対応する位置から、砥石軸モータの発熱により高温となり四方へ向かう空気を吸い出すために前記排気ダクトを前記砥石軸モータ近くまで下方に延ばして設けることで前記砥石軸モータの発熱により高温となり四方へ向かう空気を上向きに排気する第１の上向き排気構成と、前記カバーの側面の前記テーブルの略下側に対応する位置にスリットを設けると共に前記カバーの天面の前記ヘッド上部に換気扇を設けることで前記スリットから流入する空気を含め前記テーブル付近の空気を前記換気扇に向けて上向きに排気する第２の上向き排気構成とを備えたジグ研削盤であって、更に、前記加工室内に冷却用の圧縮空気を供給するラインが追加され、該供給される圧縮空気は前記加工室内の機械装置の熱変形に影響を与えないように調温されていることを特徴とするジグ研削盤。