JP2009000793A - ミスト処理構造を備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は空気軸受を備えた工作機械において、加工エリアで発生したミストが機械内部に流入しないようにすることを課題とする。
【解決手段】機械カバーを隙間の無い密閉構造にすることで、空気軸受から排出された空気は機械内部で内圧を高くし、空気軸受部に形成されるラビリンスの空間を通じて機械内部から加工エリアに集中して空気が流れ、加工エリアに大気と通じる通風孔を備えることにより通風孔を通して大気に排出される空気の流れができるため、加工エリアで生じるミストがラビリンスの空間から機械内部へ流入することを防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工エリアのミストの除去やミストが機械内部に流れ込むのを防ぐことのできる機械構造に関する。

工作機械において空気軸受を使用することで、高精度の真直度や回転精度を実現できる。従来の空気軸受を用いる工作機械では、防塵及び防水性を高めるためにラビリンスや非接触のジャバラを何重か使用していた（特許文献１）。あるいは、清浄な空気を加工エリアに供給する装置を配置し、該加工エリア内部の圧力を高めミストが侵入しないようにしていた（特許文献２）。また、空気軸受から出た軸受空気は機械内部に排出させるだけで、軸受に供給される空気を防塵・防水のために利用していなかった（特許文献３）。

特開２００２−３３１４３９号公報 実公平６−４５３１５号公報 特開２００４−２５５４９４号公報

空気軸受を備えた工作機械は、駆動性能を損なうことなく駆動部分の防塵・防水性能を向上する必要がある。駆動部分の防塵・防水構造については非接触構造のラビリンスなどを用いて高めることはできる。しかし、非接触であるため空隙ができてしまい他の軸受構造より防塵・防水性能が劣っている。
ミリングなど高速回転の加工では、切削液を工具と被加工物にかけた際に切削液がミストとして加工エリア内に飛散され、駆動部分のラビリンスの空間から機械内部に入り込んでしまうことがある。
そこで、本発明は空気軸受を備えた工作機械において加工エリアで発生したミストが機械内部流入しないようにすることを課題とする。
また、ナノオーダの加工を行う超精密機械においては、周囲の温度の影響が加工精度に現れることから、加工エリア内の温度を安定させる必要がある。

そこで本発明は、空気軸受から排気される空気を活用し、駆動部分の防塵・防水構造を向上させ、加工エリア内で発生するミストを迅速に除去し、加工精度に影響を及ぼす温度の変化を安定させることを目的とする。

本願の請求項１に係る発明は、加工エリアと機械内部とがラビリンス構造によって連通して区切られており、空気軸受から排気される空気が前記機械内部からカバーに覆われた前記加工エリアに前記ラビリンスを通して流れる構造を有する工作機械であって、前記排気される空気や加工エリアで発生するミストを前記工作機械外部へ排出するための排出手段を前記カバーに設けたことを特徴とする工作機械である。

請求項２に係る発明は、前記空気軸受に供給する空気は、温度調節機を介して所定温度に調節されることを特徴とする請求項１に記載される工作機械である。

請求項３に係る発明は、前記排気手段には、空気軸受から排気される空気が機械内部から加工エリアへ流れを促進するする手段が設けられていることを特徴とする請求項１、２のいずれか１つに記載された工作機械である。

機械カバーを隙間の無い密閉構造にし、空気軸受から排気された空気は機械内部で内圧を高くすることで、ラビリンスの空間を通じて機械内部から加工エリアに集中して空気が流れるようになる。そして、加工エリアに大気と通じる通風孔を備えることにより、通風孔を通して大気に排出される空気の流れができるため、加工エリアで生じるミストがラビリンスの空間から機械内部へ流入することを防ぐことができる。
また、空気軸受に供給する空気を、温度調節機を通して所定温度に安定させることにより、空気軸受への供給空気、空気軸受の排気の温度を一定にすることができる。

さらに、機械内部や加工エリアに設けられた大気に通じる通風孔にミストコレクタを接続し、加工エリアで発生するミストを吸引することにより、加工エリアのミストの除去やミストが機械内部に流れ込むことを防ぐ効率を高めることができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
図１は加工エリアをカバー２で覆った工作機械の一部を示している。機械カバー１に加工エリア５を覆う加工エリアカバー２をゴムのパッキンを介してネジ止めしている。機械カバー１で覆われる機械内部６には、空気軸受を含む軸駆動部および軸駆動部が備え付けられた構造体が格納されている。加工エリア５には下部と側部とに回転軸駆動部７が配置され、回転軸駆動部７は空気軸受を用いている。機械内部６と加工エリア５とは図示しないラビリンス構造によって区切られている。機械内部６を覆う機械カバー１は、前記ラビリンス構造を除き機械内部６から空気が工作機械の外部に漏れないように密閉構造となっている。このため、空気軸受に供給された圧縮空気の排気は機械内部に充満し加工エリア５との間に圧力差が生じることから、前記ラビリンスを通して機械内部から加工エリア５にだけ空気軸受の排気が流れる。
加工エリアカバー２には、加工エリア５内の空気を外部に排気するための通風孔３が設けられている。図１では通風孔３に通風用ダクト４が加工エリア５の外部から配管接続されている。通風孔３の配置個所は図１に示される加工エリアカバー２の側面に限定されるわけではなく上側面に配設することも可能である。

図２は工作機械の斜視断面図と断面図である。加工エリア５と機械内部６とはその一部分を可撓性シート等により遮蔽されている。
図３は加工エリアに配設される軸構成と駆動部の要部を示す。ガイド（固定部）１０には水平軸駆動部（スライド）９が摺動自在に構成されており、一方の水平軸駆動部（スライド）９には上下軸駆動部８が設けられ、上下軸駆動部８と水平軸駆動部９とにはそれぞれ回転軸駆動部７が配置され５軸の自由度がある。
図４は図３に示された摺動自在な空気軸受の軸受構成を示している。水平軸駆動部（スライド）９には、外部から軸受に圧縮空気を供給し、水平軸駆動部（スライド）９のガイド（固定部）１０に対抗する面に形成された排気口を介して軸受に対して空気を流す。外部から供給する空気は温度調節機を介して所定の温度に調節された上で水平軸駆動部（スライド）９に供給される。軸受に流れた空気は水平軸駆動部（スライド）９とガイド（固定部）１０との間隙を介して軸受外部に排気される。

図５は機械内部６から加工エリア５への空気の流れについて説明する図である。図５に示される矢印は機械内部６から加工エリア５へ流入する空気軸受から排出される空気の流れを表している。空気軸受から排出される空気が一旦機械内部６に充満すると、機械内部６と加工エリア５との間に圧力差が生じる。機械内部６と加工エリア５との間はラビリンス構造１２によって隙間が存在し連通状態にあることから、該隙間を通って空気軸受から排気された空気が流れるようになる。
図６は空気軸受構造の回転軸１４において加工エリア５と機械内部６とが連通している隙間である空間を示している。
図７は図６に示される空気軸受構造の回転軸１４の一部断面図を示している。回転軸１４の周側面にラビリンス構造１２が形成されている。なお、回転軸１４にはラビリンス構造１２を通らないで加工エリア５に軸受空気が流れないようにゴム、スポンジなどのパッキン１３が回転軸１４とラビリンスとの間に配設されている。

図８はラビリンスを介して機械内部６から加工エリア５へ流入した空気やミストを加工エリア５外に通風孔３から排出されることを示す図である。また、通風孔３に加工エリアの外部から配管して接続したミストコレクタにより加工エリアのミストを吸引することにより、加工エリア内のミストの除去とともに、機械内部６へのミストの流入を効果的に防ぐことができる。
図９は加工エリア５に溜まった空気やミストを、ダクトを経由して機械内部６を通り、機械外部に配置したミスト収集機１７により回収し、工作機械が設置された室の外に排出されることを示す図である。図９では通風孔３に接続されたミスト収集用配管１６は一旦機械内部６を通って機械外部に備えられたミスト収集機１７に配管接続される。ミスト収集用配管１６は一旦機械内部６を経由する必要なく、機械外部を経由してミスト収集機１７と配管接続してもよい。

加工エリアをカバーで覆った工作機械の一部を示す図である。 加工エリアカバーを備えた工作機械の斜視断面図及び断面図である。 機械の軸構成と駆動部の要部を示す図である。 空気軸受の温度調節と軸受の構成を示す図である。 機械内部から加工エリアへの空気の流れを示す図である。 機械内部と加工エリアとが連通している空間を示す図である。 機械内部と加工エリアがラビリンスを介して連通する空間の断面図である。 通風孔への空気の流れを示す図である。 ミストコレクタの配管とミストコレクタの配置を示す図である。

符号の説明

１ 機械カバー
２ 加工エリアカバー
３ 通風孔
４ 通風用ダクト
５ 加工エリア
６ 機械内部
７ 回転軸駆動部
８ 上下軸駆動部
９ 水平軸駆動部（スライド）
１０ ガイド（固定部）
１１ 温度調節機
１２ ラビリンス構造
１３ パッキン
１４ 回転軸
１５ 固定用カバー
１６ ミスト収集用配管
１７ ミスト収集機

Claims (3)

1. 加工エリアと機械内部とがラビリンス構造によって連通して区切られており、空気軸受から排気される空気が前記機械内部からカバーに覆われた前記加工エリアに前記ラビリンスを通して流れる構造を有する工作機械であって、前記排気される空気や加工エリアで発生するミストを前記工作機械外部へ排出するための排出手段を前記カバーに設けたことを特徴とする工作機械。
2. 前記空気軸受に供給する圧縮空気は、温度調節機を介して所定温度に調節されることを特徴とする請求項１に記載される工作機械。
3. 前記排気手段には、前記空気軸受から排気される空気が機械内部から加工エリアへ流れを促進する補助手段が設けられていることを特徴とする請求項１、２のうちいずれか１つに記載された工作機械。

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