JP2015163428A - 動作中に発熱する機能部品を備える工作機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】機能部品は機械フレームに配置され、機械フレームは、機械フレーム内で冷媒が循環する循環路を形成する空洞構造部16を有し、機械フレームは発熱性機能部品が配置される第1の領域と、第1の領域から離間する第2の領域とを有し、機能部品によって生成される第2の領域における熱入力は第1の領域における熱入力よりも小さく、空洞構造部16は第1の領域に配置される第1の部分と、第2の領域に配置される第2の部分とを有し、したがって、冷媒が第1の部分から第2の部分に循環する場合、機能部品によって与えられる熱が、第2の領域に放散し、第1の領域と第2の領域との間で温度補償を実行する。
【選択図】図10
Description
ている。この公開文献では、検出装置を介して機械の変形を求め、次に、補正機構を介して、求められた偏差の補償を実行する。
用いる必要がないことから、工作機械の技術的に関連する処理誤差を回避する費用を低減することが可能である。
な例示的な一実施形態において、機械ベッド及び/又はコラムは、鉱物鋳造体(cast
mineral)からなり、特に高い制振効果及び高い温度安定性を達成することができる。鉱物鋳造体を用いる場合、工作機械の動作中に発生する振動は、ねずみ鋳鉄の場合よりも6倍〜10倍速く制振することができる。
9上に配置されるコラム5を備える。ワークを置くことができる機械テーブル10が、傾斜した案内面を介して機械のベース9に結合されている。主軸6を伴う主軸台7が、長手方向のスライド8の垂直方向の案内面に沿って案内される。図5は、一方で、低温状態における、工作機械の基本位置を示している。基本位置では、主軸台7も長手方向のスライド8も変形していない。これらの装置は、基本位置では互いに対して直交している。主軸6及び長手方向のスライド8とともに主軸台7が不均一に加熱された場合、これらの部品の不均一な変形が生じる。部品の変形は合算される。これは、図5に示されているような弧状の変形につながる。しかし、この工作機械モジュールの変形は、明確さのために図5では誇張されている。
さらに、工作機械に起こる熱変位の大部分の発生を回避する。ここで、工作機械の機械フレームがねずみ鋳鉄で作製されることが好ましい。ここで、機械フレームは、全ての機械支持パーツを意味することを理解することができる。さらに、空洞は、大量の冷却流体を収容するように大きな断面を有する。このとき、冷却流体は、低速で循環される。循環量は、例えば、5リットル/分〜50リットル/分の範囲(好ましくは10リットル/分〜40リットル/分)であることが好ましい。それにより、工作機械の結果の熱伝導を吸収し、ひいては機械フレームの特に均一な温度制御を保証し、同時にポンプ出力を可能な限り低く維持する。30kWの電力入力を有する3軸機は、冷媒が機械の「高温」側で過度に熱しないように、およそ2kW〜6kWの熱出力を放散させて循環冷却しなければならない。このように、設定された(installed)出力電力1kWにつき約50W〜150Wの熱出力が、機械構造部に与えられる。この場合、これは、単に工作機械のフレームにおける内部熱補償によって達成することができる。
、摩擦動力が得られる。したがって、ガイドシューの摩擦動力は、50m/分の概算値を用いれば、50W〜200Wである。
械門18のクロスバー19は、クロスバー19の長手方向軸に沿って、及び/又はこの長手方向軸に対して平行に延びる10番目のコア穴38を更に含む。水平方向の9番目のコア穴は、前方側から機械門18の後方側にかけて設けられる。
品の温度制御が得られる可能性がある。必要なものは、簡易な、一定して循環する循環ポンプのみである。不具合の影響を受けやすい複雑な制御が回避される。アクティブ冷却装置に一般的な圧縮器回路及び蒸発器回路、又は熱交換器も回避することができる。最終的に、機械部品が冷却されるものではなく、むしろ部品における温度差の発生が回避される。
Claims (15)
- 動作中に発熱する機能部品が配置される機械フレームを備える工作機械であって、前記機械フレームは、該機械フレーム内で冷媒(23)が循環する循環路を形成する空洞構造部(16)を有し、
前記機械フレームは、発熱性の前記機能部品が配置される第1の領域と、該第1の領域から離間する第2の領域とを有し、
前記機能部品によって生成される前記第2の領域における熱入力は、前記第1の領域における熱入力よりも小さく、前記空洞構造部(16)は、前記第1の領域に配置される第1の部分(13a)と、前記第2の領域に配置される第2の部分(13b)とを有し、
前記機械フレームの前記空洞構造部(16)は、前記冷媒(23)が前記第1の部分(13a)から前記第2の部分(13b)に循環する場合、前記機能部品によって与えられる熱が、前記第2の領域に放散し、前記第1の領域と前記第2の領域との間で温度補償を実行することができるように寸法決めされていることを特徴とする、工作機械。 - 前記空洞構造部の前記第1の部分(13a)及び前記第2の部分(13b)は、前記機械フレーム内に完全に構成される閉鎖循環路を形成し、前記温度補償は、冷却機を用いることなく前記機械フレームを介して行われることを特徴とする、請求項1に記載の工作機械。
- 前記空洞構造部(16)は、前記機械フレームのリブ構造部(22)から少なくとも部分的に形成されることを特徴とする、請求項1に記載の工作機械。
- 前記冷媒(23)は、専ら、前記機械フレームを介した前記第1の部分(13a)から前記第2の部分(13b)への熱流によって温度制御されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の工作機械。
- 前記工作機械は、門型装置として設計され、前記機械フレームは、機械ベッド(15)及びコラム(5)からなり、発熱性の前記機能部品は、駆動部及び案内面(3)からなり、前記第1の部分(13a)及び前記第2の部分(13b)は、前記機械ベッド(15)及び/又は前記コラム(5)に配置されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の工作機械。
- 前記機械フレームは、機械ベッド(15)及びコラム(5)からなり、該機械ベッド(15)及び該コラム(5)は、空洞構造部(16)を有し、該空洞構造部(16)は、温度差の補償のために、前記冷媒(23)を、前記コラム(5)の前記空洞構造部(16)から前記機械ベッド(15)の前記空洞構造部(16)に戻すように又はこの逆に流れるように、互いに連通していることを特徴とする、請求項1に記載の工作機械。
- 前記空洞構造部(16)の前記第1の部分(13a)は、貫通穴を介して前記空洞構造部(16)の前記第2の部分(13b)に接続され、前記貫通穴の開口は、カバーによって前記機械フレームの外面側で閉鎖されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の工作機械。
- 加工プロセス中にワークの機械加工される領域を直接冷却するプロセス冷媒の温度を、前記冷媒(23)の温度と一致させるように構成されている熱交換器が設けられることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の工作機械。
- 前記冷媒(23)の体積流量を調整するポンプが、前記空洞構造部(16)内に設けられ、前記ポンプの出力及び前記空洞構造部(16)の断面が、前記第1の部分(13a)
と前記第2の部分(13b)との間での前記冷媒(23)の最大温度差を、動作中、5℃未満に調整することができるように構成されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の工作機械。 - 前記機械ベッド(15)の前記空洞構造部(16)は、案内面(3)の下方に平行に構成されることと、前記コラム(5)は、第2の領域のみを有することを特徴とする、請求項5又は6に記載の工作機械。
- 工作機械の機械フレームの温度を制御する方法であって、前記工作機械は、動作中に発熱する機能部品を備え、該機能部品は、冷媒(23)が循環する循環路を形成する空洞構造部(16)を有する前記機械フレーム上に配置され、
前記機械フレームは、第1の領域と、該第1の領域から離間する第2の領域とを有し、前記第2の領域への熱入力は、前記第1の領域への熱入力よりも小さく、前記空洞構造部(16)は、前記第1の領域に配置される第1の部分(13a)と、前記第2の領域に配置される第2の部分(13b)とを有し、
専ら前記機械フレーム内で、前記冷媒(23)を前記第1の部分(13a)から前記第2の部分(13b)に循環させることによって、前記第1の領域と前記第2の領域との間の温度低下を補償するステップを特徴とする、工作機械の機械フレームの温度を制御する方法。 - 前記機械フレームは、機械ベッド(15)及びコラム(5)からなり、該機械ベッド(15)及び該コラム(5)は、空洞構造部(16)を有し、
前記コラム(5)の前記空洞構造部(16)から前記機械ベッド(15)の前記空洞構造部(16)に温度差を補償するために前記冷媒(23)を戻すように又は逆に循環させるステップを特徴とする、請求項10に記載の工作機械の機械フレームの温度を制御する方法。 - 第1のステップにおいて、前記冷媒(23)を、前記機械フレームの機械ベッド(15)の前記空洞構造部(16)の前記第1の部分(13a)を通して圧送し、
第2のステップにおいて、前記冷媒(23)を、前記工作機械の機械門(18)のコラム(5)の前記空洞構造部(16)の前記第2の部分(13b)に戻すように圧送し、
更なるステップにおいて、前記冷媒(23)を、前記機械門(18)のクロスバー(19)の前記空洞構造部(16)の前記第1の部分(13a)に圧送し、そして、前記機械門(18)の前記コラムの前記空洞構造部(16)の前記第2の部分(13b)に戻すように圧送することを特徴とする、請求項10に記載の工作機械の機械フレームの温度を制御する方法。 - 加工プロセス中にワークの機械加工される領域を直接冷却するプロセス冷媒の温度を、熱交換器を介して前記冷媒(23)の温度に調整するステップを特徴とする、請求項10〜12のいずれか1項に記載の工作機械の機械フレームの温度を制御する方法。
- 前記機械フレームは、機械ベッド(15)と、クロスバー(19)と、コラム(5)とからなり、
前記冷媒を、前記コラム(5)の空洞構造部(16)から前記機械ベッド(15)の前記空洞構造部(16)に戻すように循環させるステップ、及び/又は、前記冷媒を、前記コラム(5)の前記空洞構造部(16)から前記クロスバー(19)の前記空洞構造部(16)に戻すように循環させるステップを特徴とする、請求項10に記載の工作機械の機械フレームの温度を制御する方法。
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