(57)【要約】【課題】工作機械において潤滑又は冷却用の流体として水溶性液体等の粘性の低い流体を用いる場合であって、かつ、流路を形成する流路形成ベース部位が金属製であっても、流路が錆びたり腐食しないように形成する。【解決手段】工作機械のブロック体１６は金属製とされており、該ブロック体１６に流路１４を形成する工作機械における潤滑又は冷却用の流路形成方法であって、前記ブロック体１６に所望の流路径より大径の樹脂充填孔１８を形成する樹脂充填孔形成工程と、前記樹脂充填孔１８に溶融樹脂を充填し硬化させて樹脂形成体２０を一体的に形成する樹脂形成体形成工程と、前記樹脂形成体２０に所望の流路径の流路１４を穿孔して形成する流路形成工程と、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の流路形成ベース部位は金属製とされており、該流路形成ベース部位に潤滑又は冷却用の流体が流通する流路を形成する工作機械における潤滑又は冷却用の流路形成方法であって、
前記金属製の流路形成ベース部位に流路径より大径の樹脂充填孔を形成する樹脂充填孔形成工程と、
前記樹脂充填孔に溶融樹脂を充填し硬化させて樹脂形成体を一体的に形成する樹脂形成体形成工程と、
前記樹脂形成体に流路を形成する流路形成工程と、
を有し、金属製の流路形成ベース部位に流体流通面を樹脂面とする流路を形成することを特徴とする工作機械における潤滑又は冷却用の流路形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械における潤滑又は冷却用の流路形成方法であって、
前記流路形成工程では、一塊の樹脂形成体に複数の流路が形成されることを特徴とする工作機械における潤滑又は冷却用の流路形成方法。
【請求項３】
工作機械における潤滑又は冷却用の流体が流通する流路構造であって、
前記流路が形成される金属製の流路形成ベース部位と、
前記金属製の流路形成ベース部位に形成すべき流路径より大径に形成されて溶融樹脂が充填されて固化されて樹脂形成体が形成される樹脂充填孔と、
前記樹脂充填孔に形成された樹脂形成体に流体の流通面が樹脂面として形成される流路と、
により形成される工作機械における流路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械における潤滑又は冷却用の流路形成方法、及び流路構造に関する。特に、工作機械の可動部等の機械要素の抵抗の減少を図るために潤滑又は冷却用の流体として粘性の低い水溶性流体を用いる場合であっても流路が錆びたり腐食しないように流路面を樹脂面とした流路形成方法、及び流路構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
研削盤、切削盤等のように可動部等の機械要素を有する各種工作機械には、可動部等の機械要素を潤滑したり冷却したりするために油剤等の流体を流通する流路が形成される。潤滑剤や冷却剤として油剤が用いられる場合には錆びの発生や腐食の問題がないことから、流路が形成される部位の材料は、通常、鋳鉄製とされている。
【０００３】
ところで、最近、工作機械に用いられる静圧流体軸受において、上記のように油剤が使用されて、高速で回転・運動する場合には、大きな流体せん断抵抗が発生し、機械要素の発熱やエネルギーロスが生じると言う問題が指摘されている。このため、発熱・エネルギーロスの低減、及び油剤の使用できない環境におかれる工作機械のために、潤滑剤や冷却剤として粘度が低い純水や水溶性液剤の使用が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７８８１１号公報
【特許文献２】特開２００１−２４８６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述したように、粘度の低い純水や水溶性液剤を使用する場合には、油剤に比べて金属部品に形成される流路に錆びや腐食が発生するため、流路が形成される要素部品をステンレス材などの耐腐食性の高い材料を使用したり、要素部品が金属とされる場合には、金属部品にメッキを施す対策等が必要とされる。
【０００６】
上記対策において、ステンレス材などの耐腐食性の高い材料を使用する場合には、部品コストが高価になるという問題がある。また、その材料によっては通常の鋼材よりも研削・切削加工が難しいという問題も生じる。他の方策のメッキ処理の場合も、部品コストが高価になるという問題がある。また、メッキ処理は、例えば研削盤の砥石台に形成される潤滑油流路のように複雑な部品内部形状の場合には、均一にメッキを施すことは難しく、内部の確認が極めて困難である。
【０００７】
而して、本発明は上記した点に鑑みて創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、工作機械において潤滑又は冷却用の流体として水溶性液体等の粘性の低い流体を用いる場合であって、かつ、流路を形成する流路形成ベース部位が金属製であっても、流路が錆びたり腐食しないように形成すると共に、比較的安価に製作可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は次の手段をとる。
【０００９】
先ず、本発明に係る流路形成方法の基本的手段は、工作機械の流路形成ベース部位は金属製とされており、該流路形成ベース部位に潤滑又は冷却用の流体が流通する流路を形成する工作機械における潤滑又は冷却用の流路形成方法であって、前記金属製の流路形成ベース部位に流路径より大径の樹脂充填孔を形成する樹脂充填孔形成工程と、前記樹脂充填孔に溶融樹脂を充填し硬化させて樹脂形成体を一体的に形成する樹脂形成体形成工程と、前記樹脂形成体に流路を形成する流路形成工程と、を有し、金属製の流路形成ベース部位に流体流通面を樹脂面とする流路を形成することを特徴とする。なお、当該手段における樹脂充填孔とは流路が形成される位置に樹脂を充填するために形成される孔である。また、流体流通面とは流路を流通する流体が接触する流路の表面である。
【００１０】
上述の本発明の流路形成方法によれば、流路の流体が流通する流通面は樹脂で形成されることになるので流体が水溶性液体等の粘性の低い液体の場合であっても錆びや腐食の問題を生じることがない。また、流路を形成する流路形成ベース部位は金属製であるので流路の強度をバックアップできると共に、コストをステンレス材等の耐腐食性の高い材料の場合に比べ安価とすることが可能となる。
【００１１】
また、上述の本発明の流路形成方法によれば、樹脂の流通面の形成は、予め流路径より大きい樹脂充填孔を形成して、この樹脂充填孔に溶融樹脂を充填して硬化させて一体的に樹脂形成体を形成した後、流路を形成するものであるので、精度よく容易に形成することができる。すなわち、流路を形成した樹脂形成体を別途形成して、これを樹脂充填孔に嵌め込む方法もあるが、この方法による場合には、嵌め込み作業が必要となり、また、嵌め込み時における精度出しが困難であるという問題がある。
【００１２】
なお、上述の本発明の流路形成方法における前記流路形成工程では、一塊の樹脂形成体に複数の流路を形成することもできる。この形成方法は、流路が近接して形成される場合に好適な形成方法である。
【００１３】
次に、本発明に係る流路構造の基本的手段は、工作機械における潤滑又は冷却用の流体が流通する流路構造であって、前記流路が形成される金属製の流路形成ベース部位と、前記金属製の流路形成ベース部位に形成すべき流路径より大径に形成されて溶融樹脂が充填されて固化されて樹脂形成体が形成される樹脂充填孔と、前記樹脂充填孔に形成された樹脂形成体に流体の流通面が樹脂面として形成される流路と、により形成されることを特徴とする。そして、この本発明の流路構造によれば、前述した本発明の流路形成方法で述べたのと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上記した手段をとることにより、工作機械において潤滑又は冷却用の流体として水溶性液体等の粘性の低い流体を用いる場合であって、かつ、流路を形成する流路形成ベース部位が金属製であっても、流路が錆びたり腐食しないように形成すると共に、比較的安価に製作することができる。また、これにより工作機械の可動部等の機械要素箇所の発熱やエネルギーロスの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る流路が適用される一例として研削盤の砥石台を示す斜視図である。
【図２】図１のIIーII矢視断面図である。
【図３】図２の特定の流路を拡大して示し、流路形成方法における樹脂充填孔形成工程を示す断面図である。
【図４】流路形成方法における樹脂形成体形成工程を示す断面図である。
【図５】流路形成方法における流路形成工程を示す断面図である。
【図６】樹脂充填孔に形成した一塊の樹脂形成体に複数の流路を形成した実施形態を示す図である。
【図７】工作機械の一例としての研削盤の全体構成を示す平面図である。
【図８】図７に示す研削盤の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。本実施形態は、研削盤の砥石台に形成される流路の場合である。
【００１７】
図１及び図２は研削盤１０の砥石台１２を示す。図１は砥石台１２の斜視図を示し、図２は図１のll―ll線矢視断面を示す。砥石台１２の内部には潤滑用の水溶性液体が流通する流路１４が複数形成されている。その流路１４が図２の断面図に示されている。
【００１８】
図２に示されるように、流路１４が形成される流路形成ベース部位としての砥石台１２を構成するブロック体１６は金属で形成されている。本実施形態の場合は鋳鉄で形成されている。このブロック体１６に流路１４が形成される位置に所望の流路径よりも大きな径の樹脂充填孔１８が形成されている。この樹脂充填孔１８はブロック体１６の外壁面から内部に向けて直線状に形成されている。この樹脂充填孔１８に溶融樹脂が充填されて硬化されて形成された一体的の樹脂形成体２０に所望の流路径の流路１４がドリル等の適宜手段で穿孔されて形成される。ここで、樹脂充填孔１８とは、樹脂により流路１４を形成するために当該流路１４を形成すべき位置に溶融樹脂を充填するために穿設される孔体である。また、一体的の樹脂形成体２０とは、当該樹脂形成体２０がひとつの部材で形成されて区切りがない形成状態のことを意味する。すなわち、区切りから水等の流体が漏れることのない状態を意味する。
【００１９】
なお、樹脂形成体２０に形成される流路１４は、当該流路１４の全周面に亘って所定の厚みの樹脂壁部を有する状態として形成される。これは、樹脂形成体２０が充填形成される樹脂充填孔１８は所望の流路径よりも大きな径で形成されており、流路径はこれよりも小径であるので、容易に全周に樹脂壁部を有する状態として形成することができる。そして、この樹脂壁部の内周表面により流路の流体流通面が形成される。
【００２０】
樹脂形成体２０に形成された流路１４を閉鎖する必要がある流路１４は閉止栓２２により閉鎖される。本実施形態では、図２に示す右側位置で横方向に２本配設されている流路１４の端部が閉止栓２２により閉鎖されている。閉止栓２２は樹脂形成体２０の流路１４にネジ込み結合で固定されている。なお、流路１４を形成する樹脂形成体の樹脂としては汎用の樹脂が用いられる。要は流路１４を流通する流体圧に耐えられる強度の樹脂であり、かつ、ネジ込み式の閉止栓２２を用いる場合には、ネジ強度を補償できる強度の樹脂であればよい。
【００２１】
上述した本実施形態の流路１４によれば、流体の流通面が樹脂面で形成されるので、潤滑に用いられる流体が粘性の低い純水や水溶性液体の場合でも、流路１４に錆が発生したり腐食が生じたりすることがない。なお、流体が流通する樹脂面は鋳鉄で形成されたブロック体でバックアップされているので、強度も十分な構成とされている。なお、流路１４の流体流通面とは、前述もしたように流路１４を流通する流体が接触する流路１４の表面である。すなわち、樹脂壁部の内周表面である。
【００２２】
次に、図２に示す流路１４の一部を摘出して、その流路形成方法を図３〜図５に基づき説明する。図３〜図５に示す流路１４は図２の右側位置の上方に形成されている流路１４を摘出して示すものである。
【００２３】
図３は樹脂充填孔形成工程を示す。この工程では、予め、鋳鉄で形成したブロック体１６に所望の流路径より大きな孔径の樹脂充填孔１８が形成される。例えば、本実施形態の所望の流路径を３０ｍｍとした場合には、樹脂充填孔１８の孔径は４０ｍｍ程度とされる。なお、樹脂充填孔１８の形成は、普通には鋳造で形成されたブロック体１６にドリルで形成されるが、鋳造時に樹脂充填孔１８を形成するようにしてもよい。
【００２４】
図４は樹脂形成体形成工程を示す。この工程では、前述の樹脂充填孔形成工程により形成した樹脂充填孔１８に溶融樹脂を充填して、硬化させて、樹脂充填孔１８に一体的に樹脂形成体２０を形成する。樹脂充填孔１８に充填する溶融樹脂は汎用の樹脂が用いられる。好ましくは耐水性に優れ、かつ、流体圧に対しても強い樹脂であるのがよい。この工程では、樹脂充填孔１８に密着して充満された状態として樹脂形成体２０が一体的に形成される。なお、図で見て縦方向の樹脂充填孔１８と横方向の樹脂充填孔１８とが交差して配設されている場合には、この両方向の樹脂充填孔１８に充填される溶融樹脂は一体的状態として硬化されて、樹脂形成体２０とされる。
【００２５】
図５は流路形成工程を示す。この工程では、前述の樹脂形成体形成工程により形成された樹脂形成体２０に所望の流路径の流路１４が形成される。この流路１４の形成はドリルによって行われる。本実施形態における所望の流路径は３０ｍｍとされているので、流路１４を形成する樹脂の厚みは５ｍｍ程度とされる。そして、図で見て横方向配設の流路１４の右端部には閉止栓２２がネジ込み固定されて当該流路１４が閉鎖されている。閉止栓２２のネジ込み固定は流路１４を形成する樹脂形成体２０に対して行われる。この工程により所望の流路１４が樹脂形成体２０に形成されるが、樹脂形成体２０はブロック体１６を形成する金属により強度的にサポートされているので、強度的に強固な構成とされている。
【００２６】
上述した本実施形態の流路形成方法によれば、流路を形成する樹脂形成体を別途形成して、ブロック体に大径の孔を形成して嵌め込む方法に比べ、精度よく、かつ、容易に形成することができる。
【００２７】
次に、上述した実施形態の砥石台が適用される工作機械の一例として、研削盤１０の概要構成を図７及び図８により説明する。
【００２８】
なお、図７及び図８に示されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の関係は次のとおりである。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸方向は鉛直上向きを示している。また、Ｚ軸方向は砥石回転軸Ｌ１と平行な方向を示しており、Ｘ軸方向は砥石回転軸Ｌ１に直交する方向であり、砥石１３２がワークＷに切り込む方向を示している。また砥石回転軸Ｌ１とワーク回転軸Ｌ２とツルア回転軸Ｌ３は、いずれもＺ軸方向と平行である。
【００２９】
図７及び図８に示される研削盤１０は、ワークＷに対して砥石１３２をＸ軸方向及びＺ軸方向へ相対的に移動制御してワークＷを研削するようになっている。平面形状で矩形に形成された基台１１０上の略中央部には、Ｚ軸方向に延びる一対のＺ軸方向ガイドレール１１１にスライド案内されるＺ軸方向スライドテーブル１１２が配設されている。Ｚ軸方向スライドテーブル１１２は、制御手段１８０（ＮＣ制御装置等）によって作動制御されるＺ軸方向駆動モータ１１４（Ｚ軸方向移動手段に相当）を駆動源とするＺ軸方向送りねじ１１３の回転動作によってＺ軸方向へスライドされる。また、Ｚ軸方向駆動モータ１１４には、Ｚ軸方向スライドテーブル１１２のＺ軸方向の位置を確認するために、Ｚ軸方向駆動モータ１１４の出力軸の回転角度を検出してその検出信号を制御手段に送るエンコーダ等のＺ軸方向位置検出手段１１５（Ｚ軸相対移動量検出手段に相当）が設けられている。制御手段１８０は、Ｚ軸方向駆動モータ１１４を用いて、ツルア１７７に対して砥石１３２を相対的にＺ軸方向へ移動させ、Ｚ軸方向位置検出手段１１５からの検出信号に基づいて、ツルア１７７に対する砥石１３２のＺ軸方向への相対的な移動量を検出可能である。
【００３０】
Ｚ軸方向スライドテーブル１２２上には、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ軸方向ガイドレール１２１にスライド案内されるＸ軸方向スライドテーブル（砥石スライドテーブル）１２２が配設されている。当該スライドテーブル１２２が上述した図１及び図２に示す実施形態の砥石台１２に相当する。この砥石台１２としてのＸ軸方向スライドテーブル１２２は、制御手段１８０によって作動制御されるＸ軸方向駆動モータ１２４（Ｘ軸方向移動手段に相当）を駆動源とするＸ軸方向送りねじ１２３の回転動作によってＸ軸方向へスライドされる。また、Ｘ軸方向駆動モータ１２４には、Ｘ軸方向スライドテーブル１２２のＸ軸方向の位置を確認するために、Ｘ軸方向駆動モータ１２４の出力軸の回転角度を検出してその検出信号を制御手段に送るエンコーダ等のＸ軸方向位置検出手段１２５（Ｘ軸相対移動量検出手段に相当）が設けられている。制御手段１８０は、Ｘ軸方向駆動モータ１２４を用いて、ツルア１７７に対して砥石１３２を相対的にＸ軸方向へ移動させ、Ｘ軸方向位置検出手段１２５からの検出信号に基づいて、ツルア１７７に対する砥石１３２のＸ軸方向への相対的な移動量を検出可能である。
【００３１】
Ｘ軸方向スライドテーブル１２２上には、砥石駆動モータ１２６と砥石軸ホルダ１３０とがそれぞれ配設されており、砥石駆動モータ１２６の出力軸には駆動プーリ１２７が設けられる。一方、砥石軸ホルダ１３０に回転可能に支持されかつ一端部に略円筒状の砥石１３２が設けられる砥石軸１３１（Ｚ軸方向に平行な砥石回転軸Ｌ１回りに回転する砥石軸）の他端には、従動プーリ１２８が設けられている。そして、駆動プーリ１２７と従動プーリ１２８との間にはベルト１２９が張設され、これによって、砥石駆動モータ１２６の出力軸のトルクがベルト１２９を介して砥石軸１３１に伝達される。
【００３２】
基台１１０上には、軸状のワークＷをＺ軸方向のワーク回転軸Ｌ２回りに回転させながら設定位置に保持する第１主軸装置１４０と第２主軸装置１５０とが、Ｚ軸方向に平行なワーク回転軸Ｌ２上に配設されている。第１主軸装置１４０は、基台１１０上に固定された主軸台１４１と、主軸台１４１に対しワーク回転軸Ｌ２上に往復動可能な主軸ハウジング１４２と、この主軸ハウジング１４２内でワーク回転軸Ｌ２回りに回転可能に支持された主軸１４３とを備え、主軸１４３の先端にはワークＷの一方の端面の中心部を支持するセンタ部材１４４が設けられている。また、主軸１４３は、制御手段１８０によって作動制御される主軸モータ（図示省略）を駆動源として任意の角速度で任意の角度まで回転制御される。また、第２主軸装置１５０においても、第１主軸装置１４０と同様にして、主軸台１５１、主軸ハウジング１５２、主軸１５３及びセンタ部材１５４を備えて構成されている。また主軸ハウジング１４２には、ツルア回転軸Ｌ３回りに回転可能に支持されたツルア１７７を備えたツルーイング装置１６０が設けられている。なお、図８に示すように、砥石回転軸Ｌ１と、ワーク回転軸Ｌ２と、ツルア回転軸Ｌ３は、いずれも、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に平行な平面である仮想平面ＶＭ上にある。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はその他各種の形態でも実施できる。
【００３４】
例えば、図６に示すように、複数の流路が近接して配設される場合には、複数の流路を含む一つの大きな樹脂充填孔１８を形成して、この一つの大きな樹脂充填孔１８に溶融樹脂を充填して大きな一塊の樹脂形成体を形成して、これに複数の流路を形成してもよい。
【００３５】
また、上述の実施形態では、流路形成ベース部位として砥石台を例にして記載したが、砥石谷に限らない。工作機械の流路が形成される部位であれば他の部位でもよく、ベッドやワーク台、切削工具軸などの部位に形成する場合でもよい。
【００３６】
また、樹脂充填孔１８や流路１４の断面形状は、円形状に限らず四角などの角形状や楕円形状であってもよい。
【００３７】
また、流体流通面を形成する樹脂壁面も厚みが均一である場合だけでなく、厚みが不均一の場合であってもよい。しかし、全周に樹脂としての厚みを有することは必要である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    研削盤
１２    砥石台
１４    流路
１６    ブロック体（流路形成ベース部位）
１８    樹脂充填孔
２０    樹脂形成体
２２    閉止栓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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