JPH10249660A - 冷却機能付きコラムを有する工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】廃熱処理が容易に行なえて、コラム全体を均一
に冷却することの出来る冷却機能付きコラムを有する工
作機械を提供すること。 【解決手段】ベット２を有し、ベット２上にコラム３を
設け、該コラム上に主軸ヘッド６を移動駆動自在に設け
た工作機械１において、コラムの本体５の水平断面にお
ける四隅に冷却液流通穴５ｅを該本体の略全高に亙り形
成し、各冷却液流通穴に、供給口５ｈ、排出口５ｊ、冷
却液供給管１１、クーリングユニット１２、クーラント
タンク１３などを接続し、各冷却液流通穴を冷却液１５
で満たすと共に、各冷却液流通穴に対して冷却液を供給
回収自在に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタなど
に適用するに好適な、冷却機能付きコラムを有する工作
機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マシニングセンタなどの工作機械
のコラムの冷却は、冷却ファンによる空冷のものと、コ
ラム内部に冷却液噴出用ノズルを設けて置き、該ノズル
から冷却液を噴出させて行なうもの等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、冷却ファンを
使用するものは、ファンによる廃熱の処理が困難である
ばかりか、冷却効果がコラム全体に均一にならないとい
う不都合があった。また、ノズルによるものは、コラム
内にノズル配管を行なわなければならず、製作工数が増
大するほかに、ノズルの詰まりや、それに伴う冷却液の
散布の不均一が生じやすく、実用上問題あった。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑み、廃熱処理が容
易に行なえて、コラム全体を均一に冷却することの出来
る冷却機能付きコラムを有する工作機械を提供すること
を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の内、請求
項１の発明は、ベット（２）を有し、ベット（２）上に
コラム（３）を設け、該コラム上に主軸ヘッド（６）を
移動駆動自在に設け、該主軸ヘッド（６）に回転工具
（９）を回転駆動自在に設け、テーブル（８）上に設け
られたワーク（１４）を前記回転工具により加工するこ
との出来る工作機械（１）において、前記コラムは本体
（５）を有し、該本体の水平断面における複数の隅部に
冷却液充満空間（５ｅ）を該本体の略全高に亙り形成
し、前記各冷却液充満空間には冷却液供給回収手段（５
ｈ、５ｊ、１１、１２、１３）を、前記各冷却液充満空
間内を冷却液（１５）で満たすと共に、前記各冷却液充
満空間に対して冷却液を供給回収自在に接続して構成さ
れる。

【０００６】また、本発明の内、請求項２の発明は、前
記各冷却液充満空間は前記本体に形成された鋳抜き穴で
あることを特徴として構成される。また、本発明の内、
請求項３の発明は、前記各冷却液充満空間をコラムの本
体の水平断面における隅角部にそれぞれ設けて構成され
る。

【０００７】また、本発明の内、請求項４の発明は、冷
却液充満空間内に減容体（１６）を、該冷却液充満空間
内の冷却液の充満容積を少なくする形で設けて構成され
る。また、本発明の内、請求項５の発明は、減容体内部
に中空部（１６ａ）を形成して構成される。なお、括弧
内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的
なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘
束されるものではない。以下の「作用」の欄についても
同様である。

【０００８】

【作用】上記した構成により、請求項１の発明は、冷却
液充満空間（５ｅ）によりコラム（３）は均一に冷却さ
れ、また、冷却液供給回収手段（５ｈ、５ｊ、１１、１
２、１３）によりコラムで吸収された熱は冷却液（１
５）と共に回収処理されるように作用する。また、請求
項２の発明は、本体の製造時に各冷却液充満空間（５
ｅ）をも同時に成形することが可能となるように作用す
る。また、請求項３の発明は、隅角部に設けられた各冷
却液充満空間（５ｅ）は、コラム（３）を均一に冷却す
るように作用する。

【０００９】また、請求項４の発明は、コラム内に充満
する冷却液の量を少なくすることが出来るように作用す
る。また、請求項５の発明は、中空部（１６ａ）により
コラムが軽量化されるように作用する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は、本発明が適用された工作機械の全体を示す
概略斜視図、図２は、工作機械用コラムの一例示す平面
図、図３は、工作機械用コラムの一例を示す側面図、図
４は、本発明の他の実施例を示す断面図である。

【００１１】本発明が適用されたマシニングセンタなど
工作機械１は、図１に示すように、ベット２を有してお
り、ベット２の上には、コラム３がＺ軸方向である矢印
Ａ、Ｂ方向に移動駆動自在に載置されている。コラム３
は、図２及び図３に示すように、本体５を有しており、
本体５は、本体５の図３下端に設けられた複数の直動案
内装置５ａにより、前述のようにベット２に設けられた
ガイドレール２ａ上を矢印Ａ、Ｂ方向に摺動自在に設け
られている。本体５の図中右方には、ガイドレール５
ｂ、５ｂがＹ軸方向である、図３矢印Ｃ、Ｄ方向に垂直
に形成されており、ガイドレール５ｂ、５ｂには、主軸
ヘッド６が、主軸ヘッド６に設けられた直動案内装置６
ａを介して矢印Ｃ、Ｄ方向に摺動自在に設けられてい
る。

【００１２】主軸ヘッド６には、スピンドル７が回転駆
動自在に設けられており、スピンドル７には、ドリルや
エンドミルなどの公知の回転工具９を着脱自在に挿着す
ることが出来る。また、コラム３の本体５は、鋳造され
たものであり、本体５の図３上方には、ヘッド駆動モー
タ１０が、図示しないボールねじなどを介して前述の主
軸ヘッド６を矢印Ｃ、Ｄ方向にガイドレール５ｂに沿っ
て移動駆動することが出来る形で設けられている。本体
５には、中央部にヘッド移動空間５ｃが、図２の紙面と
直角方向、従って、図３矢印Ｃ、Ｄ方向に形成されてお
り、前記した主軸ヘッド６は該ヘッド移動空間５ｃ内を
図３矢印Ｃ、Ｄ方向に、コラム３の本体５と干渉するこ
となく移動することが出来る。

【００１３】コラム３の本体５のヘッド移動空間５ｃ
の、図２上下両側には、メインフレーム５ｄ、５ｄが形
成されており、各メインフレーム５ｄ、５ｄの図２左右
両側には、冷却液流通穴５ｅがそれぞれ穿設形成されて
いる。即ち、冷却液流通穴５ｅは、本体５の水平断面に
おける隅角部に４か所形成されており、各冷却水流通穴
５ｅは、図３に示すように、本体５の上端部から下端部
にまで、上下方向に略その全長（全高）にわたり形成さ
れている。また、冷却水流通穴５ｅは、図３に示すよう
に、途中に本体５を形成するリブ５ｆに貫通された複数
の貫通穴５ｇを有しており、流通穴５ｅは、それら貫通
穴５ｇと共に、本体５を鋳造する際に鋳抜き穴として同
時に形成されている。

【００１４】各冷却水流通穴５ｅの、図２における本体
５の外側面と接する側は、パッキンを介してカバー５ｋ
が該流通穴５ｅの側面を略閉塞して、当該流通穴を形成
する形で装着設置されており、該流通穴５ｅの図３下端
部のカバー５ｋ部分には、冷却液の供給口５ｈがカバー
５ｋを貫通する形で、更に、流通穴５ｅの図３上端部の
本体５部分には排出口５ｊが本体５を貫通する形で、冷
却水流通穴５ｅ内外を連通するように設けられている。
各冷却水流通穴５ｅの供給口５ｈ及び排出口５ｊには、
図１に示すように、冷却液供給管１１、１１を介してク
ーラントタンク１３が接続されており、クーラントタン
ク１３には、クーラントタンク１３内の冷却液１５を所
定温度に保つためのクーリングユニット１２が接続され
ている。なお、工作機械１のベット２の、図１前方側、
従って、図３の右方には、テーブル８が、図３紙面と直
角方向、即ち、Ｙ軸及びＺ軸に直角な、Ｘ軸方向である
矢印Ｅ、Ｆ方向に移動駆動自在に設けられており、該テ
ーブル８上に加工すべきワーク１４を搭載することが出
来る。

【００１５】工作機械１は、以上のような構成を有する
ので、ワークを加工する場合には、テーブル８上に加工
すべきワーク１４を搭載した状態で、テーブル８を矢印
Ｅ、Ｆ方向に移動駆動し、コラム３を矢印Ａ、Ｂ方向
に、更に、主軸ヘッド６を矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動し
て、テーブル上に搭載されたワーク１４を主軸ヘッド６
の工具スピンドル７に装着された回転工具９により切削
する形で行なう。この際、加工の進行と共に、工作機械
１周囲の温度が上昇し、コラム３の温度もそれにつれて
上昇するが、コラム３には、クーラントタンク１３のポ
ンプ１３ａから、クーリングユニット１２により所定温
度に冷却された冷却液１５が冷却液供給管１１を介して
本体５の各冷却液流通穴５ｅの供給口５ｈに供給されて
いるので、供給口５ｈに供給された冷却液１５は各冷却
液流通穴５ｅ内に充満し、更に、各冷却液流通穴５ｅ内
を図３上方に向けて流動して行き、その間にコラム３の
本体５と熱交換して本体５の温度が過度に上昇しないよ
うに適宜冷却する。これにより、コラム３の本体５は、
工作機械１の周囲温度の上昇にもかかわらず、略一定に
保持され、温度上昇によりコラム３の本体５が熱膨張し
て、加工精度がそれにより悪影響を及ぼされるような事
態の発生を未然に防止することが出来る。

【００１６】また、各冷却液流通穴５ｅは、図２に示す
ように、コラム３の本体５の水平断面における隅角部で
ある四隅に設けられ、しかも、図３に示すように、本体
５の略全高に亙り形成されているので、その中を充満流
通する冷却液１５による本体５の冷却動作は、本体５の
全体に亙り均一に行われる。また、本体５の内部全体に
冷却液流通穴５ｅを形成した場合のように、本体５が過
度に重量化することなく、また、その場合に生じ易い、
本体５の固有振動数の、冷却液を満たしたことによる低
下を極力少なくすることが出来るので、工具スピンドル
７による切削動作に有害な低周波振動がコラム３に生じ
る危険性を極力排除することが出来る。

【００１７】こうして、本体５の各冷却液流通穴５ｅの
供給口５ｈに供給され、各冷却液流通穴５ｅ内を図３上
方に向けて流動してコラム３の本体５と熱交換して本体
５の温度が過度に上昇しないように冷却動作を行なった
冷却液１５は、各冷却液流通穴５ｅの図３上端部に設け
られた排出口５ｊより冷却液供給管１１に入り、クーラ
ントタンク１３に回収され、クーリングユニット１２に
より再冷却される。

【００１８】なお、上述の実施例は、冷却液流通穴５ｅ
として、コラム３の本体５の鋳抜き穴をそのまま利用し
た場合についてのべたが、鋳抜き穴が大きい場合や、そ
れほどの冷却容量を必要としない場合などには、図４に
示すように、発泡スチロールや樹脂等からなる軽量な減
容体１６を設け、冷却液流通穴５ｅ内の冷却液の充満容
積を少なくするように構成してもよいことはもちろんで
ある。なお、減容体１６の内部に中空部１６ａを形成す
ると、本体５をより軽量化することが出来る。なお、記
号５ｍは、カバー５ｋと本体５側壁との間のシールパッ
キンである。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ベット２を有し、ベット２上にコラム３を設け、該コラ
ム上に主軸ヘッド６を移動駆動自在に設け、該主軸ヘッ
ドに回転工具を回転駆動自在に設け、テーブル上に設け
られたワークを前記回転工具により加工することの出来
る工作機械１において、前記コラムは本体５を有し、該
本体の水平断面における四隅等の複数の隅部に、冷却液
流通穴５ｅ、貫通穴５ｇなどの冷却液充満空間を該本体
の略全高に亙り形成し、前記各冷却液充満空間には、供
給口５ｈ、排出口５ｊ、冷却液供給管１１、クーリング
ユニット１２、クーラントタンク１３などの冷却液供給
回収手段を、前記各冷却液充満空間内を冷却液１５で満
たすと共に、各冷却液充満空間に対して冷却液を供給回
収自在に接続して構成したので、コラム３の本体の複数
の隅部にその略全高に亙って設けられた冷却液充満空間
によりコラム３は均一に冷却される。また、ノズルやコ
ラム内に配管を設置する必要がないので、ノズルの詰ま
りによる冷却不良が生じることもなく、配管でコラム内
が複雑化することもなく、製作工数も掛からず、構造が
簡単である。更に、冷却液供給回収手段によりコラムで
吸収された熱は冷却液と共に回収処理することが出来る
ので、廃熱処理を容易に行なうことが出来る。

【００２０】また、各冷却液充満空間を本体に形成され
た鋳抜き穴から形成すると、本体の製造時に各冷却液充
満空間をも同時に成形することが可能となり、従来のコ
ラムとまったく変わらない製作工数で、熱変位に対して
有効な構造のコラムを提供することが可能となる。更
に、各冷却液充満空間をコラムの本体の水平断面におけ
る隅角部にそれぞれ設けると、コラムの冷却をより均一
に行なうことが出来る。

【００２１】また、冷却液充満空間内に減容体１６を、
該冷却液充満空間内の冷却液の充満容積を少なくする形
で設けると、コラム内に充満する冷却液の量を少なくす
ることが出来るので、それほどの冷却容量を必要としな
い場合や、コラムをより軽量化する場合などには好都合
である。更に、減容体内部に中空部１６ａを形成する
と、コラムのより一層の軽量化を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された工作機械の全体を示す概略
斜視図である。

【図２】工作機械用コラムの一例示す平面図である。

【図３】工作機械用コラムの一例を示す側面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１……工作機械 ２……ベット ３……コラム ５……本体 ５ｅ……冷却液充満空間、鋳抜き穴（冷却液流通穴） ５ｇ……鋳抜き穴（貫通穴） ５ｈ……冷却液供給回収手段（供給口） ５ｊ……冷却液供給回収手段（排出口） ６……主軸ヘッド ９……回転工具 １１……冷却液供給回収手段（冷却液供給管） １２……冷却液供給回収手段（クーリングユニット） １３……冷却液供給回収手段（クーラントタンク） １４……ワーク １５……冷却液 １６……減容体 １６ａ……中空部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベットを有し、ベット上にコラムを設け、
   該コラム上に主軸ヘッドを移動駆動自在に設け、該主軸
   ヘッドに回転工具を回転駆動自在に設け、テーブル上に
   設けられたワークを前記回転工具により加工することの
   出来る工作機械において、 前記コラムは本体を有し、該本体の水平断面における複
   数の隅部に冷却液充満空間を該本体の略全高に亙り形成
   し、 前記各冷却液充満空間には冷却液供給回収手段を、前記
   各冷却液充満空間内を冷却液で満たすと共に、前記各冷
   却液充満空間に対して冷却液を供給回収自在に接続して
   構成した冷却機能付きコラムを有する工作機械。
2. 【請求項２】前記各冷却液充満空間は前記本体に形成さ
   れた鋳抜き穴であることを特徴とする請求項１記載の冷
   却機能付きコラムを有する工作機械。
3. 【請求項３】前記各冷却液充満空間をコラムの本体の水
   平断面における隅角部にそれぞれ設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の冷却機能付きコラムを有する工作機
   械。
4. 【請求項４】冷却液充満空間内に減容体を、該冷却液充
   満空間内の冷却液の充満容積を少なくする形で設けて構
   成した請求項１記載の冷却機能付きコラムを有する工作
   機械。
5. 【請求項５】減容体内部に中空部を形成したことを特徴
   とする請求項４記載の冷却機能付きコラムを有する工作
   機械。