JPS61111867A - 工作機械の構成部材 - Google Patents
工作機械の構成部材Info
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- JPS61111867A JPS61111867A JP23306384A JP23306384A JPS61111867A JP S61111867 A JPS61111867 A JP S61111867A JP 23306384 A JP23306384 A JP 23306384A JP 23306384 A JP23306384 A JP 23306384A JP S61111867 A JPS61111867 A JP S61111867A
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- Japan
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- constitution
- machine tool
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- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- RRLHMJHRFMHVNM-BQVXCWBNSA-N [(2s,3r,6r)-6-[5-[5-hydroxy-3-(4-hydroxyphenyl)-4-oxochromen-7-yl]oxypentoxy]-2-methyl-3,6-dihydro-2h-pyran-3-yl] acetate Chemical group C1=C[C@@H](OC(C)=O)[C@H](C)O[C@H]1OCCCCCOC1=CC(O)=C2C(=O)C(C=3C=CC(O)=CC=3)=COC2=C1 RRLHMJHRFMHVNM-BQVXCWBNSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/01—Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
- B23Q1/015—Frames, beds, pillars
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/0003—Arrangements for preventing undesired thermal effects on tools or parts of the machine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は工作機械の構成部材に関し、温度の変化に伴う
構成部材の不均一な熱変形を防止して工作機械の加工精
度の保持を企図したものである。
構成部材の不均一な熱変形を防止して工作機械の加工精
度の保持を企図したものである。
〈従来の技術〉
一般に、工作機械はコラムやクロスレール、サドル等の
構成部材で構成されている。例えば、門形工作機械の概
観図を表わす第２図に示すように、水平方向前後に移動
可能なテーブル１１の両側部に一対のコラム１２が立設
されると共にコラム１２の上端にはブリッジ１３が掛渡
されて門形をかたち作っており、このコラム１２には上
下に移動可能にクロスレール１４が取付けられる。クロ
スレール１４にはこのクロスレール１４に沿って水平方
向左右に移動可能にサドル１５が取付けられ、サドル１
５に上下動可能にラム１６が取付けられると共にその下
端部に工具１７が保持されている。このような工作機械
においては、コラム１２の断面斜視図を表わす第３図に
示すように、例えばコラム１２の前面にはクロスレール
１４の上下動を案内する案内面１２ａが形成されており
、この案内面１２ａの精度が結果的に工具１７の位置精
度を大きく左右することになる。このため、案内面１２
ａの部分の肉厚を増して剛性を確保することが必要とな
り、これと反対側の面の肉厚とでは大きな寸法上の差異
がある。すなわち、コラム１２の案内面１２ａが形成さ
れている前面は肉厚が厚く、反対側のＢ面では肉厚が薄
くなっている。乙のような事情はコラム１２に限らず、
クロスレール］４やサドル１５等においても同様であり
、工作機械の構成部材の肉厚は必ずしも均一ではない。
構成部材で構成されている。例えば、門形工作機械の概
観図を表わす第２図に示すように、水平方向前後に移動
可能なテーブル１１の両側部に一対のコラム１２が立設
されると共にコラム１２の上端にはブリッジ１３が掛渡
されて門形をかたち作っており、このコラム１２には上
下に移動可能にクロスレール１４が取付けられる。クロ
スレール１４にはこのクロスレール１４に沿って水平方
向左右に移動可能にサドル１５が取付けられ、サドル１
５に上下動可能にラム１６が取付けられると共にその下
端部に工具１７が保持されている。このような工作機械
においては、コラム１２の断面斜視図を表わす第３図に
示すように、例えばコラム１２の前面にはクロスレール
１４の上下動を案内する案内面１２ａが形成されており
、この案内面１２ａの精度が結果的に工具１７の位置精
度を大きく左右することになる。このため、案内面１２
ａの部分の肉厚を増して剛性を確保することが必要とな
り、これと反対側の面の肉厚とでは大きな寸法上の差異
がある。すなわち、コラム１２の案内面１２ａが形成さ
れている前面は肉厚が厚く、反対側のＢ面では肉厚が薄
くなっている。乙のような事情はコラム１２に限らず、
クロスレール］４やサドル１５等においても同様であり
、工作機械の構成部材の肉厚は必ずしも均一ではない。
〈発明が解決しようとする問題点〉
精密加工を行う工作機械は熱剛性」二の必要から恒温室
に設置されることが一般的であったが、近年恒温設備を
有さない工場に設置される工作機械にも高い工作精度が
要求されてきている。温度変化のある環境下におかれる
と工作機械はその温度変化により熱変形を起こし、特に
大型の工作機械にあっては僅かな温度変化でも構成部材
が大きく変形して必要な工作精度が得られないという問
題が発生する。
に設置されることが一般的であったが、近年恒温設備を
有さない工場に設置される工作機械にも高い工作精度が
要求されてきている。温度変化のある環境下におかれる
と工作機械はその温度変化により熱変形を起こし、特に
大型の工作機械にあっては僅かな温度変化でも構成部材
が大きく変形して必要な工作精度が得られないという問
題が発生する。
すなわち、各種肉厚の鋼板温度の室温追従の計算値例の
グラフを表わす第４図に示すように、肉厚の薄いものほ
ど熱容量が小さいｔコめ周囲の温度変化に対する応答速
度が大きく、そのため肉厚が均一でない構成部材におい
ては同一部材内で温度差が発生し、これに起因する材料
の熱膨張差による変形が生しる。このことを上述のコラ
ム１２を例にとって説明すると、第５図に示すように室
温の変化に対してコラム１２の肉厚の薄い８面は肉厚の
厚いＡ面より早く室温に追従する。そのため、例えば５
Ｐ、Ｍ、の時点ては８面の温度はＡ面より高く、一方５
Ａ、Ｍ、の時点では８面の温度はＡ面より低い。従って
、その温度差に起因するＡ面と８面の熱膨張量の差によ
り、第６図に示すようにコラム１２は５Ｐ０Ｍ、ではＡ
面側に傾斜し、５Ａ、Ｍ、では８面側に傾斜することに
なる。
グラフを表わす第４図に示すように、肉厚の薄いものほ
ど熱容量が小さいｔコめ周囲の温度変化に対する応答速
度が大きく、そのため肉厚が均一でない構成部材におい
ては同一部材内で温度差が発生し、これに起因する材料
の熱膨張差による変形が生しる。このことを上述のコラ
ム１２を例にとって説明すると、第５図に示すように室
温の変化に対してコラム１２の肉厚の薄い８面は肉厚の
厚いＡ面より早く室温に追従する。そのため、例えば５
Ｐ、Ｍ、の時点ては８面の温度はＡ面より高く、一方５
Ａ、Ｍ、の時点では８面の温度はＡ面より低い。従って
、その温度差に起因するＡ面と８面の熱膨張量の差によ
り、第６図に示すようにコラム１２は５Ｐ０Ｍ、ではＡ
面側に傾斜し、５Ａ、Ｍ、では８面側に傾斜することに
なる。
く問題点を解決するための手段〉
本発明は、上述したような外気温度変化に対する同一部
材内における温度応答速度差に起因する構成部材の熱変
形を防止することを目的としている。この目的を達成す
るため本発明では、工作機械を構成する中空の構成部材
において、該中空部内に液体を充填するようにｊノな。
材内における温度応答速度差に起因する構成部材の熱変
形を防止することを目的としている。この目的を達成す
るため本発明では、工作機械を構成する中空の構成部材
において、該中空部内に液体を充填するようにｊノな。
く作 用〉
このようにすると、構成部材内の液体の自然対流により
構成部材の各部分間の熱伝達が促進され、構成部材内の
温度差が減少する。
構成部材の各部分間の熱伝達が促進され、構成部材内の
温度差が減少する。
また、液体の熱容量により構成部材の見かけの肉厚が増
大（ッ、外気温度変化に対する構成部材の温度追従が抑
制される。
大（ッ、外気温度変化に対する構成部材の温度追従が抑
制される。
く実 施 例〉
以下本発明の実施例を第１図により具体的に説明する。
第１図ｔａ＋は本発明の第１の実施例の縦断面図である
。本実施例は工作機械を構成するコラム等の柱状構成部
材ｚ１の中空部内に水、’ｎｂ等の液体２２をそのＭ面
２２ａが構成部材２１の略天井面に到るまで充填したも
のである。
。本実施例は工作機械を構成するコラム等の柱状構成部
材ｚ１の中空部内に水、’ｎｂ等の液体２２をそのＭ面
２２ａが構成部材２１の略天井面に到るまで充填したも
のである。
また、第１図［ｂｌは本発明の第２の実施例の縦断面図
である。本実施例も前例と同様にコラム等の柱状構成部
材２１の中空部内に液体２２を充填するものであるが、
本実施例では、中空部内に吸液性が無く且つ軽量の例え
ば発泡スチロール等のダミー装人材２３を取付け、液体
２２の液量の節約及び全体の重量低減を図ったものであ
る。ダミー装人材２３は構成部材２１の中央部に図示し
ない取付具により保持され、液体２２は構成部材２１の
内面とダミー装人材２３の外面の間に充填される。
である。本実施例も前例と同様にコラム等の柱状構成部
材２１の中空部内に液体２２を充填するものであるが、
本実施例では、中空部内に吸液性が無く且つ軽量の例え
ば発泡スチロール等のダミー装人材２３を取付け、液体
２２の液量の節約及び全体の重量低減を図ったものであ
る。ダミー装人材２３は構成部材２１の中央部に図示し
ない取付具により保持され、液体２２は構成部材２１の
内面とダミー装人材２３の外面の間に充填される。
第１図（ｃｌは本発明の第３の実施例の横断面図であり
、本実施例は工作機械を構成するブリッジ、クロスレー
ル等の横梁状構成部材２１の中空部内に液体２２を充填
したものである。
、本実施例は工作機械を構成するブリッジ、クロスレー
ル等の横梁状構成部材２１の中空部内に液体２２を充填
したものである。
また、中空部内には前例と同様にタミー装人材２３を設
けている。
けている。
このような構成によれば、構成部材２１の各部分間に温
度差が生しると、中空部内の液体２２内に液体密度の変
化によって自然対流が発生する。この際、自然対流熱伝
達によって構成部材２１の高温部分から中空部内液体２
２を介して低温部分への熱移動が行われるため、発生し
た温度差が相殺され、構成部材２１の部分間に生じる最
大温度差が小さい値に保持される。
度差が生しると、中空部内の液体２２内に液体密度の変
化によって自然対流が発生する。この際、自然対流熱伝
達によって構成部材２１の高温部分から中空部内液体２
２を介して低温部分への熱移動が行われるため、発生し
た温度差が相殺され、構成部材２１の部分間に生じる最
大温度差が小さい値に保持される。
すなわち、内部に流体を封入しｔコ容器内壁” による
自然対流熱伝達の予測式は、Ｒａ−’βΔｔＤ’
、、、Ｌｌｌａ ν Ｎｕ ＝ ０．０５１６ Ｒａ
−ｆ２）λ α＝ Ｎｕ −−４３１ ここで、Ｒａ： レーレ−数［−コ Δｔ：壁、流体間温度差［℃］ Ｄ：代表寸法［ｍコ Ｎｕ： ヌセルト数［−］ ａ：熱伝達係数［ｋｃａｌ／ｍ’ｈ℃］β：流体の体膨
張率［１／ｋ ］ ａ：流体の温度伝導率［ｍ’／ｓ］ ν：流体の動粘性係数［ｍ’／ｓ］ ′λ：流体
の熱伝導率［ｋｃａｌ／ｍｈ’ｃ ］で与えられる。い
ま、（１）〜（３）式により流体として水、空気をそれ
ぞれ封入した場合について計算した結果を第７図に示す
。第７図に示すように、液体（水）を封入した場合の熱
伝達は空気の場合の１０倍以上と々す、従って温度差は
１０分の１以下に低減される。
自然対流熱伝達の予測式は、Ｒａ−’βΔｔＤ’
、、、Ｌｌｌａ ν Ｎｕ ＝ ０．０５１６ Ｒａ
−ｆ２）λ α＝ Ｎｕ −−４３１ ここで、Ｒａ： レーレ−数［−コ Δｔ：壁、流体間温度差［℃］ Ｄ：代表寸法［ｍコ Ｎｕ： ヌセルト数［−］ ａ：熱伝達係数［ｋｃａｌ／ｍ’ｈ℃］β：流体の体膨
張率［１／ｋ ］ ａ：流体の温度伝導率［ｍ’／ｓ］ ν：流体の動粘性係数［ｍ’／ｓ］ ′λ：流体
の熱伝導率［ｋｃａｌ／ｍｈ’ｃ ］で与えられる。い
ま、（１）〜（３）式により流体として水、空気をそれ
ぞれ封入した場合について計算した結果を第７図に示す
。第７図に示すように、液体（水）を封入した場合の熱
伝達は空気の場合の１０倍以上と々す、従って温度差は
１０分の１以下に低減される。
さらに、構成部材２１の中空部内に液体２２を充填する
ことにより、液体２２の熱容量が付加されるのであたか
も構成部材２１の肉厚が厚くなったのと同等の効果があ
り、第４図に示したように外気温度変化に対する構成部
材２１の温度追従そのものが抑制され、従って構成部材
２１の各部分間に生じる温度差も小さくなる。例えば、
１００ｍｍの厚みの水膜の熱容量は約１００ｍｍの鋼板
に相当し、それによる温度差の低下は顕著である。
ことにより、液体２２の熱容量が付加されるのであたか
も構成部材２１の肉厚が厚くなったのと同等の効果があ
り、第４図に示したように外気温度変化に対する構成部
材２１の温度追従そのものが抑制され、従って構成部材
２１の各部分間に生じる温度差も小さくなる。例えば、
１００ｍｍの厚みの水膜の熱容量は約１００ｍｍの鋼板
に相当し、それによる温度差の低下は顕著である。
〈発明の効果〉
以上実施例を挙げて詳細に説明したように本発明によれ
ば、工作機械を構成する中空の構成部材において、該中
空部内に液体を充填するようにしたので、外気温度変化
に対して同−構成部材内において生じる各部分間の渇７
一 度差が低減し、構成部材の熱変形が防止できるので、精
度の高い工作機械を提供することができる。
ば、工作機械を構成する中空の構成部材において、該中
空部内に液体を充填するようにしたので、外気温度変化
に対して同−構成部材内において生じる各部分間の渇７
一 度差が低減し、構成部材の熱変形が防止できるので、精
度の高い工作機械を提供することができる。
第１図（ａｌ、（ｂｌ、ｆｃ）はそれぞれ本発明の第１
、第２、第３の実施例の断面図、第２図は門形工作機械
の概観図、第３図はそのコラムの断面斜視図、第４図は
室温変化を振幅１０℃のサイン曲線状と仮定したときの
各種肉厚の鋼板温度の室温追従の計算値例を表わすグラ
フ、第５図は室温変化に対するコラムのＡ面及びＢ面の
温度変化を表わすグラフ、第６図はコラム変形の説明図
、第７図は水及び空気を封入した場合の内部対流熱伝達
の計算値例を表わすグラフである。 図 面 中、 ２１は工作機械の構成部材、 ２２は液体、 ２３はダミー装人材である。 （り。）軍事− ９μ遡 、Ｊ−、、、、・。
、第２、第３の実施例の断面図、第２図は門形工作機械
の概観図、第３図はそのコラムの断面斜視図、第４図は
室温変化を振幅１０℃のサイン曲線状と仮定したときの
各種肉厚の鋼板温度の室温追従の計算値例を表わすグラ
フ、第５図は室温変化に対するコラムのＡ面及びＢ面の
温度変化を表わすグラフ、第６図はコラム変形の説明図
、第７図は水及び空気を封入した場合の内部対流熱伝達
の計算値例を表わすグラフである。 図 面 中、 ２１は工作機械の構成部材、 ２２は液体、 ２３はダミー装人材である。 （り。）軍事− ９μ遡 、Ｊ−、、、、・。
Claims (1)
- 工作機械を構成する中空の構成部材において、該中空部
内に液体が充填されたことを特徴とする工作機械の構成
部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23306384A JPS61111867A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 工作機械の構成部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23306384A JPS61111867A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 工作機械の構成部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61111867A true JPS61111867A (ja) | 1986-05-29 |
Family
ID=16949215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23306384A Pending JPS61111867A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 工作機械の構成部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61111867A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1537941A2 (en) * | 2002-10-17 | 2005-06-08 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Hollow bed structure for a machine tool formed through casting |
| JP2009061564A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Makino Milling Mach Co Ltd | 工作機械の移動体の冷却方法及び装置 |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP23306384A patent/JPS61111867A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1537941A2 (en) * | 2002-10-17 | 2005-06-08 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Hollow bed structure for a machine tool formed through casting |
| EP1537941A3 (en) * | 2002-10-17 | 2005-06-15 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Hollow bed structure for a machine tool formed through casting |
| JP2009061564A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Makino Milling Mach Co Ltd | 工作機械の移動体の冷却方法及び装置 |
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