(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状若しくは粘状の凝固剤をワークとサブストレートとの間に塗布によって介在させて、前記凝固剤を冷凍して前記ワークと前記サブストレートを前記凝固剤によって冷凍固定し、前記ワークが固定されたサブストレートをチャックテーブルに固定し、切断具によって前記ワークが切削処理されるワークの冷凍切削加工方法において、
前記凝固剤が接着性を有する水溶性ポリマーであり、
前記ワークを切断した後に、前記サブストレートとワークを凍結固定している前記凝固剤を温水又は水で溶かすようにしたことを特徴とするワークの冷凍切削加工方法。
【請求項２】
前記水溶性ポリマーがポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項１に記載のワークの冷凍切削加工方法。
【請求項３】
該水溶性ポリマーの凝固点よりも低い温度の冷却水を前記ワークに供給しながら該ワークを切削するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のワークの冷凍切削加工方法。
【請求項４】
ワークを固定するチャックテーブルと、前記ワークを切削処理する切断具と、該切断具を支持する支持部材と、前記チャックテーブルを水平方向へ移送する移送手段と、前記支持部材をチャックテーブルに対して上下動させる昇降手段と、
前記移送手段及び昇降手段を支持しこれらを制御する制御部を内部に配設した基台とを備え、
前記ワークを液状又は粘状の凝固剤によってサブストレートに凍結固定するとともに、該サブストレートをチャックテーブルに固定するようにしたワークの冷凍切削加工装置において、
前記凝固剤が水溶性ポリマーのポリビニルアルコールであることを特徴とするワークの冷凍切削加工装置。
【請求項５】
該水溶性ポリマーの凝固点よりも低い温度の冷却水を前記ワークに供給する冷却手段と、前記チャックテーブルから流下する冷却水の回収部材とを設け、
該冷却水の回収部材を、冷却水を回収する側の内装パネルと該内装パネルの外側に位置する外装パネルとで形成し、これらの内装パネルと外装パネルを非接触状態でかつそれらのパネル間に断熱材を介して組付けるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のワークの冷凍切削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工時にワークを凍結して固定する際に、ワークの凍結を確実に維持させるとともに低価格で行うことができるワークの冷凍固定方法及びワークの冷凍固定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークに対してフライス加工、研削加工、切削加工、穴あけ加工、研磨加工などの機械加工を行う場合、ワークをそれらの加工装置に固定する必要がある。ワークの固定方法として、マグネットチャック、真空チャック、バイスなどが用いられていた。
しかしながら、それらのワークの固定方法では、ワークの材質や形状などに制限されるような場合があり、ワークを確実に安全に固定できないことがある。
そのため、例えば、切削加工処理されるワークをサブストレートにワックスで固定して加工装置によって固定する方法がある。
この作業については、ホットプレート上でサブストレートにワークをワックスで貼り付け、切削加工装置にサブストレートを固定し、その後ワークを切断している。そして、ワークの切削後は、切削装置からサブストレートを外し、ホットプレート上に載せて、ワークを取り除き、ワークに付着しているワックスを除去するため、洗浄が行われる。
【０００３】
【特許文献１】特許第２９９２７７０号公報
【特許文献２】特許３００８３４４号公報
【特許文献３】特開平６−３１２３３１号公報
【特許文献４】特開２０００−７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワックスは接着力の点では、接着強度が大きい利点がある。しかしながら、ワークをワックスで固定するには、ホットプレート上でサブストレートにワークをワックスで貼り付ける工程があり、ワークをワックスによって高温下（１２０℃）のもとで貼る作業に手間がかかり、精度よく貼ることが困難である。
ブレードによる切削時では、ブレードの砥石にワックスが目詰まりを起こし、ブレードの切れ味が悪くなる。ワークの切削後は、ワークを高温で剥がす作業が必要であり、切断された小さなワークを剥がすことが困難である。さらに、ワークをサブストレートから剥がした後は、ワークからワックスを除去するため、有機溶剤やアルコールでワックスを洗浄除去しなければならず、また洗浄工程が複雑でコストがかかり、ワークが脆い材質である場合は、洗浄時に割れや欠けを発生させていた。
これを解決するための方法として、凍結式固定法がある。この技術は、冷凍固定装置のワークをサブストレートに凝固剤を介在させて凍結固定し、サブストレートをチャックテーブルに固定し、凝固剤の凝固点よりも低い温度の冷却水をチャックテーブル（ワーク）に供給して、ワークを固定するようにしている。
この凍結式固定法は、ワックスの洗浄による手間は省けるようになったが、凝固剤のコストが高く、ワークの切断面積に比べて接着面積が小さいときは、ワークが剥離してしまうおそれがある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ワックスを使用することなく、ワークをサブストレートに凝固剤を介在させて凍結固定し、サブストレートをチャックテーブルに固定する方法によって、ワークの凍結を確実に維持させるとともに低価格で行うことができるワークの冷凍切削加工方法及びワークの冷凍切削加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明のワークの冷凍切削加工方法は、液状若しくは粘状の凝固剤をワークとサブストレートとの間に塗布によって介在させて、前記凝固剤を冷凍して前記ワークと前記サブストレートを前記凝固剤によって冷凍固定し、前記ワークが固定されたサブストレートをチャックテーブルに固定し、切断具によって前記ワークが切削処理されるワークの冷凍切削加工方法において、前記凝固剤が接着性を有する水溶性ポリマーであり、前記ワークを切断した後に、前記サブストレートとワークを凍結固定している前記凝固剤を温水又は水で溶かすようにした。
上記ワークの冷凍切削加工方法は、前記水溶性ポリマーがポリビニルアルコールであることが好ましい。
上記ワークの冷凍切削加工方法は、前記水溶性ポリマーの凝固点よりも低い温度の冷却水を前記ワークに供給しながら該ワークを切削することが好ましい。
本発明のワークの冷凍切削加工装置は、ワークを固定するチャックテーブルと、前記ワークを切削処理する切断具と、該切断具を支持する支持部材と、前記チャックテーブルを水平方向へ移送する移送手段と、前記支持部材をチャックテーブルに対して上下動させる昇降手段と、前記移送手段及び昇降手段を支持しこれらを制御する制御部を内部に配設した基台とを備え、前記ワークを液状又は粘状の凝固剤によってサブストレートに凍結固定するとともに、該サブストレートをチャックテーブルに固定するようにした。
上記ワークの冷凍切削加工装置は、前記凝固剤が水溶性ポリマーのポリビニルアルコールであることが好ましい。
上記ワークの冷凍切削加工装置は、前記水溶性ポリマーの凝固点よりも低い温度の冷却水を前記ワークに供給する冷却手段と、前記チャックテーブルから流下する冷却水の回収部材とを設け、該冷却水の回収部材を、冷却水を回収する側の内装パネルと該内装パネルの外側に位置する外装パネルとで形成し、これらの内装パネルと外装パネルを非接触状態でかつそれらのパネル間に断熱材を介して組付けることができる。
【０００６】
さらに加えて、上記ワークの冷凍固定装置は、ワークを固定するチャックテーブルと、前記ワークを加工処理する処理具と、該処理具を支持する支持部材と、前記チャックテーブルを水平方向へ移送する移送手段と、前記支持部材をチャックテーブルに対して上下動させる昇降手段と、前記ワークをサブストレートに凍結固定し、該ワークの凍結状態を維持させるためのワークへの冷却水の供給手段と、該冷却水の回収部材と、前記移送手段及び昇降手段を支持しこれらを制御する制御部を内部に配設した基台とを備えたワークの冷凍固定装置において、前記冷却水の回収部材を、冷却水を回収する側の内装パネルと該内装パネルの外側に位置する外装パネルとで形成し、これらの内装パネルと外装パネルを非接触状態でかつそれらのパネル間に断熱材を介して組付けるようにした。
上記冷凍固定装置は、前記回収部材を前記基台側へ取付けるための取付金具の一端部を前記内装パネルに連結し、前記外装パネルに形成したスリット又は孔から前記取付金具の他端部を突出させ、該他端部と前記基台側取付部との間に断熱性を有する樹脂連結部材を設け、該樹脂連結部材を介して、前記回収部材を前記基台側に取付けるようにした。
上記冷凍固定装置は、前記水平方向へ移送する移送手段が基台に対して前記チャックテーブルをＸ軸方向に移送するＸ軸スライダと、該Ｘ軸方向に直交する基台のＹ軸方向に前記Ｘ軸スライダを移送するＹ軸スライダとを備え、前記Ｘ軸スライダに前記チャックテーブルと前記回収部材としての断熱トレイを配設することができる。
上記冷凍固定装置は、前記Ｙ軸スライダに前記断熱トレイから排出される冷却水を導入する前記回収部材の一部としてのＸ軸断熱ドレンを配設することができる。
上記冷凍固定装置は、前記基台に前記Ｘ軸断熱ドレンから排出される冷却水を導入する前記回収部材の一部としてのＹ軸断熱ドレンを配設することができる。
上記冷凍固定装置は、前記Ｘ軸断熱ドレンを前記断熱トレイの冷却水の排出口の直下に配置し、Ｘ軸断熱ドレンを前記断熱トレイの排出口におけるＸ軸方向の移動範囲に対応させて延在し、かつ前記Ｙ軸断熱ドレンを前記Ｘ軸断熱ドレンの冷却水の排出口の直下に配置し、Ｙ軸断熱ドレンを前記Ｘ軸断熱ドレンの排出口におけるＹ軸方向の移動範囲に対応させて延在することができる。
上記冷凍固定装置は、前記ワークの周囲に断熱防水カバーを配設し、該断熱防水カバーを前記Ｘ軸スライダに固定することができる。
上記冷凍固定装置は、前記Ｙ軸スライダに前記Ｘ軸断熱ドレンを樹脂製のブラケットを介して取付け、前記基台に前記Ｙ軸断熱ドレンを樹脂製のブラケットを介して取付け、前記Ｙ軸スライダに断熱防水カバーを樹脂製の取付けブラケットを介して取付けできる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のワークの冷凍切削加工方法は、液状若しくは粘状の凝固剤をワークとサブストレートとの間に塗布によって介在させて、前記凝固剤を冷凍して前記ワークと前記サブストレートを前記凝固剤によって冷凍固定し、前記ワークが固定されたサブストレートをチャックテーブルに固定し、切断具によって前記ワークが切削処理されるワークの冷凍切削加工方法において、前記凝固剤が接着性を有する水溶性ポリマーとしたので、ワークの凍結時において、ワークとサブストレートの固定力が大きくなる。また、加工処理後は、サブストレートに凍結固定されたワークを温水又は水で容易に分離することができる。特に、加工処理が切削加工である場合は、ワークを直ちに分離することができる。水溶性でないものは、１個宛サブストレートから剥がす必要があるが、その手間がかからなくなった。
上記ワークの冷凍切削加工方法は、前記水溶性ポリマーがポリビニルアルコールであるので、従来品よりも、ワークの固定強度が大きく低価格での実施が可能となった。
上記ワークの冷凍切削加工方法は、前記水溶性ポリマーの凝固点よりも低い温度の冷却水を前記ワークに供給するようにしたので、作業時によりワークが確実にサブストレートに固定される。
上記ワークの冷凍切削加工装置は、ワークを固定するチャックテーブルと、前記ワークを切削処理する切断具と、該切断具を支持する支持部材と、前記チャックテーブルを水平方向へ移送する移送手段と、前記支持部材をチャックテーブルに対して上下動させる昇降手段と、前記移送手段及び昇降手段を支持しこれらを制御する制御部を内部に配設した基台とを備え、前記ワークを液状又は粘状の凝固剤によってサブストレートに凍結固定するとともに、該サブストレートをチャックテーブルに固定するようにしたワークの冷凍切削加工装置において、前記凝固剤を水溶性ポリマーとしたので、ワークの凍結時において、ワークとサブストレートの固定力が大きくなる。また、加工処理後は、サブストレートに凍結固定されたワークを水で容易に分離することができる。特に、加工処理が切削加工である場合は、ワークを直ちに分離することができる。水溶性でないものは、１個宛サブストレートから剥がす必要があるが、その手間がかからなくなった。
上記ワークの冷凍切削加工装置は、前記水溶性ポリマーがポリビニルアルコールであるので、従来品よりも、ワークの固定強度が大きく低価格での実施が可能となった。
上記ワークの冷凍切削加工装置は、前記水溶性ポリマーの凝固点よりも低い温度の冷却水を前記ワークに供給するようにしたので、作業時によりワークが確実にサブストレートに固定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のワークの冷凍固定装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係わるワークの冷凍切断装置を斜め上方から見た全体斜視図、図２は冷凍切断装置の分解斜視図、図３は冷凍切断装置の正面図、図４は冷凍切断装置の平面図、図５は冷凍切断装置の右側面図、図５は冷凍切断装置の左側面図である。なお、本実施の形態では、冷凍切断装置の幅方向をＸ軸方向とし、その前後方向をＹ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とする。
冷凍切断装置１は基台２としての機械本体３と電装ボックス４を並設し、機械本体３の上面には、チャックテーブル５を移動させる移送機構を設けている。移送機構は、冷凍切断装置１の前後方向となるＹ軸方向にチャックテーブル５を移動するＹ軸移送機構７と、その幅方向にチャックテーブル５を移動するＸ軸移送機構８とを備え、さらにワークに対してブレードを昇降させるＺ軸移送機構９を備えている。
【０００９】
初めに、この移送機構の構成について説明する。
図２に示すように、Ｙ軸移送機構７は、機械本体３上にボールナットブロック１０を取付け、ボールナットブロック１０には、Ｙ軸スクリュー１１が冷凍切断装置１の前後方向に貫通している。Ｙ軸スクリュー１１の左右両側には、Ｙ軸スクリュー１１に平行させて、ガイドレール１２が機械本体３の上面に取付けられている。左右ガイドレール１２には、その各々に２個設けられ、ガイドレール１２に円滑に摺動する摺動部材１３を嵌合させている。この摺動部材１３の上部には、Ｙ軸スライダ１４が固定される。
Ｙ軸スライダ１４は、その本体部１５の前後側面から前側に突出させた一対の前脚部１６とその後側に突出させた後脚部１７を取付けている。前後脚部１６，１７は、摺動部材１３上に載置して固定される。Ｙ軸スライダ１４の下面には、図６に示すように下側に突出するスクリュー支持材１８が設けられている。スクリュー支持材１８は、Ｙ軸スクリュー１１の前側一端を軸支し、Ｙ軸スクリュー１１は軸周りの回転が阻止されるように支持されている。
【００１０】
図７は、Ｙ軸スクリュー１１を軸方向に移動させるための構成を示す図である。
機械本体３の内部には、駆動モータ２３が設けられ、駆動モータ２３から上方に延び、ボールナットブロック１０の内部に差し込まれるモータ軸２４の先端には、ウォームギア２２が取付けられている。一方、ボールナットブロック１０には、冷凍切断装置１の前後方向に貫通するナット孔１９に、中空のウォームホイール２０が螺着し、ウォームホイール２０の内孔に形成した雌ねじ２１に、Ｙ軸スクリュー１１がボールナットブロック１０を貫通するように螺着している。そして、ウォームホイール２０には、上述したウォームギア２２を螺合している。
したがって、駆動モータ２３が回転すると、駆動力がウォームギア２２、ウォームホイール２０と伝達し、ウォームホイール２０が回転すると、Ｙ軸スクリュー１１は回転が阻止されているので、ウォームホイール２０の回転量に応じて軸方向へ移動される。こうして、Ｙ軸スクリュー１１が正転又は反転し、冷凍切断装置１の前後方向に対するＹ軸スライダ１４の進退移動が可能になる。
【００１１】
図２に示すように、開口が上向きで断面がほぼコ字形状のＹ軸スライダ１４の内部には、冷凍切断装置１の幅方向に延びるＸ軸スクリュー２５が配設されている。Ｘ軸スクリュー２５は、図８に示すように、両端部が軸受け２９，３０によって回転可能に軸支され、一方の軸受け３０側ではＸ軸駆動モータ３１の回転軸と連結されている。
Ｘ軸スクリュー２５の径方向両側部、すなわちＹ軸スライダ１４の内面の前側及び後側には、ガイドレール２７，２８を設け、これらのガイドレール２７，２８はＸ軸スクリュー２５に平行するように、Ｙ軸スライダ１４の長手（Ｘ軸）方向の一端部から他端部まで延在させている。図９に示すように、前側ガイドレール２７はほぼ矩形断面形状であり、後側ガイドレール２８は上部に三角形状の切込み２８ａを形成している。
【００１２】
Ｙ軸スライダ１４の上部には、Ｘ軸スライダ２６が配設される。Ｘ軸スライダ２６の下面側には、Ｙ軸スライダ１４の一方のガイドレール２７に載置される脚部３２と他方のガイドレール２８に載置される脚部３３を設けている。他方の脚部３３の下端部は、切込み２８ａに対応させて三角形状に突出させている。Ｘ軸スライダ２６の前後方向における中間部には、下側に突出させたＸ軸ボールナットブロック３４を設け、Ｘ軸スクリュー２５をボールナットに螺着させている。図８に示すＸ軸駆動モータ３１を駆動させると、Ｘ軸スクリュー２５の回動に応じて、Ｘ軸スライダ２６がＸ軸方向へ進退移動することができる。
【００１３】
次に、ワークを固定する断熱チャックテーブルの構成について説明する。
図１０に示すように、Ｘ軸スライダ２６の上面側には、断熱チャックテーブル５が取付けられている。断熱チャックテーブル５は、Ｘ軸スライダ２６の上面中央に板状に突出させて形成した島部３６に配設されている。そして、断熱チャックテーブル５は、島部３６面に固定して載置される金属板３７と、金属板３７の上部に断熱材３８、冷却プレート３９、バキュームチャック４０の順に配置される。断熱材３８の材質は特に限定されないが、本実施の形態では樹脂製断熱材が使用される。冷却プレート３９は、内部に冷却水が流れる流通路４１を形成している。バキュームチャック４０には、図示しない、真空装置と接続されている吸着孔４２が多数形成されている。
【００１４】
図２に示すように、Ｘ軸スライダ２６の上面には、冷却水を回収する断熱トレイ４３が載置される。断熱トレイ４３は、主として底面４３ａとその周囲から立設するリブ上の外部縦壁４３ｂからなり、これらは、図１１に示すように、内装パネル４４と外装パネル４５とで形成され、パネル４４，４５の間に断熱材４７が配設されている。本実施の形態では、内装パネル４４及び外装パネル４５はステンレス板材が用いられ（以下に説明する他の内装パネル及び外装パネルについても同様である）、断熱材４７は、独立気泡エラストマーが使用されている（以下に説明する他の断熱材についても同様である）。
図１１に示すように、断熱トレイ４３は、内装パネル４４に固定されたＬ字形の固定金具６９を外装パネル４５に形成したスリット４５ａから突出させて、Ｘ軸スライダ２６に取付けたコ字形金具７０と樹脂連結部材７１を介してボルト７２、ナット７３などで固定される。樹脂連結部材７１は、断熱性の良い樹脂を使用することができ、本実施の形態ではジュラコン（登録商標）が使用されている（なお、以下に説明する樹脂連結部材についても同じ材質である）。
【００１５】
図１０に示すように、断熱トレイ４３は、内装パネル４４及び外装パネル４５の各々中央に矩形孔４４ａ，４５ｂを形成し、これらの矩形孔４４ａ，４５ｂは、断熱トレイ４３をＸ軸スライダ２６に取付ける際に、矩形孔４４ａ，４５ｂに断熱チャックテーブル５が差し込まれる。矩形孔４４ａの縁部が断熱チャックテーブル５に形成したフランジ５ａ上に載置される。
この断熱トレイ４３は、図４に示す断熱トレイ４３の底面４３ａの周囲から突出させたリブ状の外縦壁４３ｂを形成し、この外部縦壁４３ｂが、ワークを固定する冷却水の堰としての役割を果たす。
【００１６】
次に、Ｚ軸移送機構９の構成について説明する。
Ｚ軸移送機構９には、図２に示すようにＺ軸スライダ４８を設けている。Ｚ軸スライダ４８は、本体部４８ａの横断面形状がほぼ矩形であり上下方向に長く、上部にスピンドル５０を設け、スピンドル５０にワークを切削するブレード４９を取付けている。本体部４８ａの両側部にはガイドレール５１が取付けられている。Ｚ軸スライダ４８は、機械本体３に昇降可能に取付けられ、機械本体３の背面側にある溝部５２にＺ軸スライダ４８を嵌合させている。図４に示すように、溝部５２の左右後部には、ガイドレール５１の一対の抜止め５３が取付けられている。Ｚ軸スライダ４８は、機械本体３に配設された図示しない油圧シリンダに連結され、油圧シリンダの昇降に応じて上下動することができる。
【００１７】
次に、ワーク、ブレードなどを覆う断熱防水カバー４６について説明する。
断熱トレイ４３の上部には、ケース状の断熱防水カバー４６が装着される。この断熱防水カバー４６は、ワーク及びＺ軸スライダ４８のブレード４９を覆うとともに、冷却水の飛び跳ねを防止する役割を果たす。
図１２に示すように、断熱防水カバー４６は、ブレード４９を覆うボックス状のカバー部５４と、蓋部５５を併設している。カバー部５４には、天井壁に開口５４ａを形成し、開口５４ａには透明板５４ｂが装着されている。また、図１３に示すように、カバー部５４の背後にもまた、開口５４ｆを形成し、透明板５４ｇが装着されている。
【００１８】
図１２に示すように、カバー部５４の前面壁には、開口５４ｃ（図２参照）が形成され、この開口５４ｃには横方向に移動可能な、透明のスライド窓５４ｄが装着される。スライド窓５４ｄには、開閉の際に用いる取っ手５４ｅが取付けられている。
カバー部５４の側部にある蓋部５５の上面には、横方向に移動するスライド蓋５５ａが配設されている。スライド蓋５５ａには、開閉の際に用いられる取っ手５５ｂが取付けられている。このスライド蓋５５ａの直下にチャックテーブル５を移動し、スライド蓋５５ａを開放することにより、ワークの出し入れができる。
カバー部５４の背面には、図１２及び図１３に示すように断熱防水カバー４６をＹ軸スライダ１４に取付けるための取付金具５６，５７が固定されている。断熱防水カバー４６は、図２に示すクランク形状の取付ブラケット５８と、ほぼ直板状の取付ブラケット５９の上端部が樹脂連結部材１０８，１０９を介して取付金具５６，５７に取付られ、取付ブラケット５８，５９の下端部がＹ軸スライダ１４の一対の後脚部１７上に取付けられる。
【００１９】
断熱防水カバー４６は、板材をボックス状に形成した内装パネル６０の周囲を樹脂製の断熱材６１で覆い、図１５及び図１６で示すように断熱材６１の表面は、金属製の外装パネル６２で覆っている。外装パネル６２は、内装パネル６０との直接の接触部はなく、外装パネル６２の端縁部６２ａが内装パネル６０と間隔を開けて配設されている。すなわち、外装パネル６２が内装パネル６０との関係で浮いた状態に形成される。そして、端縁部６２ａでは、端縁部６２ａの外側に位置する固定用樹脂材６３が、該固定用樹脂材６３と断熱材６１との間に、端縁部６２ａを狭着するようにして配設されている。
固定用樹脂材６３は、図１５に示すように、軸を水平方向に向けたビス６４によって、外装パネル６２に取付けられる一方、図１５に示すように、軸を垂直方向に向けたボルト６５によって、内装パネル６０に固定される。この取付方については、図１３に示す他の固定用樹脂材６３についても同様である。なお、固定用樹脂材６３は、図で示さないが断熱防水カバー４６の縁部や開口の縁部全体に施されている。
【００２０】
次に、ワークを冷却させる冷却水の排水路に関連する構造について説明する。
図１に示すように、Ｚ軸スライダ４８のブレード４９の近傍には冷却水のノズル６６が備えられている。この冷却水を回収する断熱トレイ４３の後側部には、図４に示すように、排水口４３ｄが形成され、配水管６７が排水口４３ｄに接続されて、下方側に、下端部が無接続状態で延びている。なお、断熱トレイ４３については、傾斜面などを設けて排水口４３ｄ側を低くすることが好ましい。
図８に示すように、Ｙ軸スライダ１４には、後側面の一端側には、断面が開口側を上に向けたコ字形状のＸ軸断熱ドレン６８が取付けられている。
このＸ軸断熱ドレン６８は、Ｘ軸方向に樋状に長く延び、上述した配水管６７の下端部が内部に導入されている。Ｘ軸スライダ２６がＸ軸方向に進退動する際に、Ｘ軸スライダ２６がどの位置にあっても、排水管６７の下端部がＸ軸断熱ドレン６８の直上方に位置し、冷却水がＸ軸断熱ドレン６８に回収できるように構成する。すなわち、断熱トレイ４３は、Ｘ軸断熱ドレン６８に対してＸ軸方向への相対移動が可能であるが、Ｙ軸方向への相対移動が規制される。図８に示すように、Ｘ軸断熱ドレン６８の冷凍切断装置１における内方側端部には、排水口７５が形成されている。
【００２１】
電装ボックス４の上面には、Ｙ軸断熱ドレン７４が配設される。Ｙ軸断熱ドレン７４は、Ｙ軸方向に樋状に長く延び、上述したＸ軸断熱ドレン６８の排水口７５の直下に位置するように配置される。Ｙ軸スライダ１４がＹ軸方向に進退動する際に、Ｙ軸がどの位置にあっても、排水口７５が常にＹ軸断熱ドレン７４の直上方に位置し、冷却水がＸ軸断熱ドレン６８に回収できるように構成する。すなわち、Ｘ軸断熱ドレン６８は、Ｙ軸断熱ドレン７４に対して、Ｙ軸方向への相対移動が可能であるが、Ｘ軸方向への相対移動が規制される。図４に示すように、Ｘ軸断熱ドレン６８の冷凍切断装置１における後方側端部には、排水口７６が形成されている。このＹ軸断熱ドレン７４と上述のＸ軸断熱ドレン６８は、冷却水が排水されるように各々の排水口７５，７６が低くなるような傾斜を形成することが望ましい。
【００２２】
次に、Ｙ軸断熱ドレン７４の断熱構造について、その取付構造と併せて説明する。
図１７及び図１８に示すように、Ｙ軸断熱ドレン７４は、冷却水と直接接触する内装パネル７９と接触しない外側の外装パネル８０とを備え、内装パネル７９の前端面は、冷凍切断装置１の前方側へ突出する取付フランジ８１を形成している。内装パネル７９と外装パネル８０との間には、断熱材８２が配設されている。そして、Ｙ軸断熱ドレン７４の上部外側周囲には、断熱材８２を切欠いた部分に固定用樹脂材８３が装着されている。この固定用樹脂材８３を配設した部位では外装パネル８０の上端部を、固定用樹脂材８３の底部に沿って内側に曲げた折曲部８０ａを形成している。そして、ビス６４によって内装パネル７９と固定用樹脂材８３を固定し、ボルト６５によって外装パネル８０と固定用樹脂材８３を固定している。よって、Ｙ軸断熱ドレン７４の内装パネル７９と外装パネル８０とが直接接触する部分はなく、ボルト６５についても、内装パネル７９と接触するおそれがある部分については、孔８４を形成することによって、内装パネル７９と外装パネル８０とが、ボルト６５を介して間接的に接触することを阻止している。すなわち、断熱材８２、固定用樹脂８３の介在により、内装パネル７９と外装パネル８０は熱的に遮断される。
【００２３】
図１７に示すように、電装ボックス４の前部にはＬ字形の取付ステー７７を取付け、その先端部を冷凍固定装置１の後方側に延在させている。Ｙ軸断熱ドレン７４は、電装ボックス４上に浮かして配置され、その前端部が樹脂連結部材７８を介して取付ステー７７にボルト７２などにより固定される。Ｙ軸断熱ドレン７４の後端部は、図１９に示すように、内装パネル７９に固定されてＹ軸断熱ドレン７４の内装パネル７９から下方に突出する取付フランジ８５を設けている。取付フランジ８５が外装パネル８０と交差する部分には、外装パネル８０にスリット８８を形成し、取付フランジ８５は、外装パネル８０と接触していない。一方、電装ボックス４の後側面には取付ブラケット８６を固定し、取付フランジ８５と取付ブラケット８６の間に樹脂連結部材８７を介してボルト７２とナット７３などにより固定される。このように、内装パネル７９を介してＹ軸断熱ドレン７４が、電装ボックス４に固定される。
Ｘ軸断熱ドレン６８について説明は省略するが、Ｘ軸断熱ドレン６８に、Ｙ軸断熱ドレン７４と同様に内装パネルと外装パネルとが断熱材、固定用樹脂を用いることによって非接触状態で配設され、内装パネルに固定した取付フランジが外装パネルに形成したスリットから非接触状態で突出し、この取付フランジが樹脂連結部材を介して、Ｙ軸スライダ１４に固定した取付ブラケットにより固定される。
【００２４】
図２０は、冷凍切断装置とその周辺装置の冷凍システム図である。
冷凍切断装置１には、この冷凍切断装置１と併設して冷凍機９０を設けている。冷凍機９０は、温度上昇した冷却水を減温させるものであり、冷却水の冷却後、ポンプ９１により管路９２を通り、図１０に示す冷凍切断装置１の冷却プレート３９に冷却水を圧送する。冷却プレート３９の流通路４１を通った冷却水は、管路９３を通り冷凍機９０に戻される。
また、冷凍機９０のポンプ９１からは、予備冷却プレート９４へ管路９５を介して冷却水が圧送される。予備冷却プレート９４では、その上面にサブストレート９７が載置され、サブストレート９７とワーク９８が冷凍固定される。予備冷却プレート９４を通った冷却水は、管路９６を通り冷凍機９０に戻される。
【００２５】
冷凍機９０には、さらに他のポンプ９９が備えられ、このポンプ９９からは、冷却水が管路１００を圧送され、冷凍切断装置１のノズル６６から噴出される。この冷却水は、上述した断熱トレイ４３に回収され、Ｘ軸断熱ドレン６８、Ｙ軸断熱ドレン７４を介して冷凍切断装置１の外に排出され、Ｙ軸断熱ドレン７４の排水口７６に接続された管路１０１を介して、その下流側に配置された循環中継タンク１０２に、一旦溜められる。次いで、循環中継タンク１０２に備えられたポンプ１０３によって、管路１０４を圧送され、切削粉除去装置１０５に供給される。ここで、ワーク９８の切削粉がろ過された冷却水はポンプ１０６により管路１０７を圧送されて冷凍機９０に戻される。
【００２６】
以下、本発明のワークの冷凍固定装置における作用について説明する。
前作業として、予め予備冷却プレート９４を５℃−１５℃程度に冷却しておく。ワークの凝固剤としては、水溶性ポリマーのポリビニルアルコール（以下ＰＶＡと略す）を使用してワークを固定できる。サブストレート９７（及び／又はワーク９８）にＰＶＡを塗布するときはハケによってＰＶＡを塗布することができ、ワーク９８をサブストレート９７上に載せる。ＰＶＡは粘性があるので、ワーク９８がサブストレート上に仮保持される。したがって、凝固剤として粘性があるものが好ましい。また、サブストレート９７にカーボンなどの多孔性のものや、水分が染み込むような材質のものを用いるようなときは、凝固剤がシリコンオイルや水であると、シリコンオイルがカーボン等の内部に染み込んで、接着することができないことがあるが、粘性があれば、カーボンの内部に凝固剤が染み込むことがなく、ワーク９８をサブストレート９７に固定できる。
水溶性ポリマーであって、粘性のある凝固剤として、ＰＶＡの他、常温で接着力を有するデンプン、アルギン酸ソーダ、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などの水溶性ポリマーを使用することができる。
【００２７】
また、水は、サブストレート９７がガラスであるときガラス面の全体に水を塗ると表面張力によって、散点的に水玉となり、ガラスとの濡れ（付着）性が悪く、例えば転がりやすい丸棒の円周面を所定の位置に正確に固定することが困難であり、接着力も小さい。ＰＶＡは粘性、粘着性があり、ガラス面の全体にハケで斑なく（ガラス面に斑なく塗ることは必須ではないが）塗ることができ、丸棒なども転がることなく、位置決めを容易に行うことができる。
そして、ワーク９８をサブストレート９７上に仮保持させた後は、予備冷却プレート９４上にて、サブストレート９７とワーク９８を冷却する。
【００２８】
サブストレート９７とワーク９８が冷凍固定した後、それらを冷凍固定装置１のチャックテーブル５の上に載置し、バキュームチャック４０の吸引力によりサブストレート９７を固定する。次いで、Ｙ軸スライダ１４、Ｘ軸スライダ２６及びＺ軸スライダ４８を適宜移動させて、ブレード４９に対するワーク９８の位置決めを行う。そして、ノズル６６から冷却水をワーク９８に向けて噴出させて、サブストレート９７とワーク９８の冷凍固定状態を維持させたまま、ワーク９８をブレード４９で切削する。ノズル６６から噴出される冷却水の温度は２℃−１５℃の範囲とする。ワーク９８の切削は、ブレード４９を回転させて、チャックテーブル５をブレード４９に対してＸ軸方向に移動させて行う。Ｙ軸スライダ１４及びＸ軸スライダ２６のいずれを移動させても、断熱トレイ４３に取付けた配水管６７の排出端は、Ｘ軸断熱ドレン６８の直上に位置し、Ｘ軸断熱ドレン６８の排水口７５はＹ軸断熱ドレン７４の直上に位置する。
【００２９】
そして、図２１に示すように、回転刃であるブレード４９を駆動手段によって回転させて、ワーク９８を切削する。このとき、ブレード４９を切断するとともに、サブストレート９７の表面部分も僅かに切断される。ワークの形状が、サブストレート９７に対して接着面積の小さい形状、例えば図２１に示すように丸棒形状のワーク９８の外周面のように、サブストレート９７に対して線接触しているようなワーク９８を切断するときにも、ＰＶＣの冷凍固定力は、充分に切断に耐えうる強度で、ワーク９８の剥離が防止されるようになった。
切削作業中では、ノズル６６から噴出された冷却水は、ブレード４９に当たると吹き上げられて、カバー部５４の内面に配設される内装カバーパネル６０に跳ね飛ばされて、冷やされる。しかしながら、この内側に配設されている内装カバーパネル６０が外側に装着されている外装カバーパネル６２と接触していないので、これらのカバーパネル６０，６２間に熱伝導がなく、それらの間には断熱材６１が装填されており、外装カバーパネル６２に結露が発生するのを防止できる。
【００３０】
跳ね飛ばされた冷却水やチャックテーブル５から流下した冷却水は、断熱トレイ４３に回収される。断熱トレイ４３は、断熱材４７を配設し、内装パネル４４と外装パネル４５とが非接触状態であるので、底部に位置する外装パネル４５側に冷熱が伝わることがなく、結露が生じない。よって、結露による水滴が下側に配置されているＹ軸スライダ１４に設けたＸ軸スクリュー２５に流下することなく、その錆びの発生を防止する。
断熱トレイ４３に回収された冷却水は、その排出口４３ｄから配水管６７を介してＸ軸断熱ドレン６８に流下し、次いでＸ軸断熱ドレン６８の排水口７５からＹ軸断熱ドレン７４に流下する。
【００３１】
断熱トレイ４３は、内装パネル４４側が直接冷却水と接触するが、内装パネル４４と外装パネル４５が、断熱材４７を介在させて非接触状態で組付けられているので、外装パネル４５側の熱が内装パネル４４側に伝わることなく、外装パネル４５面は常温に近い温度が維持されて、結露が生じることが防止される。
同様に、Ｙ軸断熱ドレン７４についても、直接冷却水と接触する内装パネル７９が、外装パネル８０と非接触状態にあるので、外装パネル８０に結露が生じることなく、Ｘ軸断熱ドレン６８についても同じく、結露の発生を防止できる。
【００３２】
Ｙ軸断熱ドレン７４は、Ｙ軸断熱ドレン７４自体を取付箇所の電装ボックス４から浮かして配置しているので、冷熱が電装ボックス４側に伝わることがない。Ｙ軸断熱ドレン７４を電装ボックス４側に取付ける取付フランジ８１，８５は、冷却水と接触する内装パネル７９と接触しているが、樹脂連結部材７８，８７を介して電装ボックス４側に取付けしているので、電装ボックス４に冷熱が伝わらず、内部に配設されている電装部品が凍結することがない。これについては、Ｘ軸断熱ドレン６８についても、同じ構造であるので、Ｙ軸スライダ１４に冷熱が伝わらない。
【００３３】
同様に、断熱防水カバー４６の内装パネル４４に直接連結されている取付金具５６，５７には冷熱が伝わるが、樹脂連結部材１０８，１０９（図２参照）を介して、取付ブラケット５８，５９によってＹ軸スライダ１４に取付けるので、内装パネル４４の冷熱がＹ軸スライダ１４側に伝わることがない。よって、Ｙ軸スライダ１４の構造部材が冷熱によって、その作動に支障を来たすことを防止できる。
断熱トレイ４３もまた、図１１に示すように、断熱トレイ４３をＸ軸スライダ２６に取付けるために、固定金具６９及びコ字形金具７０の間に樹脂連結部材７１を設けており、断熱トレイ４３の内装パネル４４の冷熱がＸ軸スライダ２６に伝わることがない。よって、Ｘ軸スライダ２６の構造部材が冷熱によって、その作動に支障を来たすことを防止できる。
【００３４】
ワーク９８を切削した後は、サブストレート９７と未だサブストレート９７に凍結固定されているワーク９８を取り出し、予め準備していた温水槽（又は水槽）にサブストレート９７及びワーク９８を浸漬して解凍する。凝固剤としてのＰＶＡは水溶性であるので、容易に水に溶かすことができる。
よって、ワーク９８をサブストレート９７から分離する手作業、すなわち、再度サブストレートを１２０℃程度熱し、ワックスを溶かしてから１つ１つの切断されたワークをサブストレートから剥離させる必要ない。また、凝固剤としてワックスを使わないので、面倒なワックス洗浄工程が省略できる。特に、ワークが薄く、小さい場合に本願発明は特に効果的である。
なお、切断したワーク９８をそのままサブストレート９７に保持させるときは、ＰＶＡがもともと接着剤であるので、水分が除去してＰＶＡが乾燥すると、そのままワーク９８がサブストレート９７に接着されるので、そのまま、自然乾燥等をすれば、全体がサブストレート９７の接着したまま残される。
【００３５】
以下、本発明のＰＡＶの接着力に対する試験結果を示す。
［実施例１］
図２２に示すように、厚さ５ｍｍの板ガラス１１０をサブストレートとし、縦×横（底面）が１０×１０ｍｍの角柱ガラス１１１をワークとし、板ガラス１１０と角柱ガラス１１１との接着部の接着力を計測した。角柱ガラス１１１の引き剥がし方法は、角柱ガラス１１１の板ガラス１１０面から５ｃｍの高さの部分を水平方向へ引き、そのときの引っ張り力を計測した。
図２３は、図２２に対応するモーメント図である。角柱ガラス１１１が傾く角部を作用点ｓとし、接着力ｆと引っ張り力Ｆの作用点までの距離の回転モーメントを計算し、引っ張り力Ｆを図って接着力ｆを導き出した。接着力ｆと支点ｓまでの距離は、角柱ガラス１１１の底辺の長さの半分（平均値）の０．５ｃｍとした。
凝固剤としての試料は、本実施例ではＰＶＡとし、比較例として、ワックス、水、シリコン系オイルを用いた。
ＰＶＡ、水、シリコン系オイル（凍結凝固剤としての市販品）は、マイナス１５℃で凍結凝固させた。ＰＶＡの希釈濃度は１００％である。
ＰＶＡの試験結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
0004809086.tif 000002
表１に示すように、接着強度は、ワックスが最も大きく、次いで、ＰＶＡ、シリコン系オイル、水の順であった。ＰＶＡの接着力は、ワックスの約２／３倍で、シリコン系オイルの２倍であった。
［実施例２］
次に、ＰＶＡを水で薄めて、上記角柱ガラスとガラス板との接着力を測定した。条件は、ＰＶＡの濃度を希釈した以外は同じである。結果を表２及び表３に示す。表２は、ＰＶＡの希釈濃度（水）に対する接着力の試験結果のアベレージを示す。表３は、各試験の回数毎のデータを示す。なお、シリコン系オイルは市販で、冷凍固定用として販売されているものをそのまま使用した。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
【表３】
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表２に示すように、ＰＶＡは希釈濃度が５０％のものが最も接着力が大きいことが分かり、ＰＶＡの濃度が３０％以上のもので、２００Ｎ／ｃｍ２以上の接着力があり、実用価値が高い。
このように、ＰＶＡは、角柱ガラスとガラス板とを、従来品の冷凍凝固剤よりも大きな力で冷凍固定できるのが、確認できた。
なお、接着力はワックスが最も大きいが、加熱、剥がし、ワックス洗浄などの作業があるので、切削時間の短縮、切削までに至る予備作業の容易性の利点の方が大きい。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は勿論、本発明の技術的思想に基づいて、種々の変更が可能である。
本実施の形態では、冷凍固定装置をワークの切断装置で説明したが、冷凍固定装置は切断機以外の冷凍固定装置、例えば研磨機の冷凍固定装置にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態におけるワークの冷凍固定装置の全体斜視図である。
【図２】図１のワークの冷凍固定装置の分解斜視図である。
【図３】図１のワークの冷凍固定装置の正面図である。
【図４】図１のワークの冷凍固定装置の平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線方向の断面図である（Ｘ及びＹ軸断熱ドレンは断面で示す）である。
【図６】図１のワークの冷凍固定装置におけるＹ軸スライダとＹ軸スクリューの係合状態を示す斜視図である。
【図７】図１のワークの冷凍固定装置におけるＹ軸移送機構のＹ軸スクリューの駆動状態を示す図である。
【図８】図１のワークの冷凍固定装置におけるＹ軸スライダの斜視図である。
【図９】図１のワークの冷凍固定装置におけるＹ軸スライダとＸ軸スライダの係合状態を示す図である。
【図１０】図１のワークの冷凍固定装置におけるチャックテーブル周辺の断面図である。
【図１１】図１のワークの冷凍固定装置におけるＸ軸スライダと断熱トレイとの取付部の拡大断面図である。
【図１２】図１のワークの冷凍固定装置における断熱防水カバーの平面図（左側の図は矢視Ｅ方向から見た図）である。
【図１３】図１のワークの冷凍固定装置における断熱防水カバーの正面図である。
【図１４】図１のワークの冷凍固定装置における断熱防水カバーの右側面図である。
【図１５】図１４のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図１６】図１５のＣ−Ｃ線方向の断面図である。
【図１７】図１のワークの冷凍固定装置におけるＹ軸断熱ドレンの電装ボックスへの取付状態を示す断面図である。
【図１８】図１７の矢視Ｄで示す円内の拡大断面図である。
【図１９】図１７に示すＹ軸断熱ドレンの後端側の拡大断面図である。
【図２０】図１のワークの冷凍固定装置に供給される冷凍液の循環系統図である。
【図２１】図２１のサブストレートにワークが固定されている状態の側面図である。
【図２２】本発明のＰＡＶと比較例との接着強度試験方法の概略側面図である。
【図２３】図２１の接着強度試験方法による結果から接着力を求めるためのモーメント図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  冷凍切断装置
２  基台
５  チャックテーブル
１４  Ｙ軸スライダ
２６  Ｘ軸スライダ
３８，４７，６１，８２  断熱材
４３  断熱トレイ
４４，７９  内装パネル
４５，８０  外装パネル
４８  Ｚ軸スライダ
４９  ブレード
６３，８３  固定用樹脂材
６８  Ｘ軸断熱ドレン
７１，７８，８７  樹脂連結部材
７４  Ｙ軸断熱ドレン
９８  ワーク
【図１】
0004809086.tif 000005
【図２】
0004809086.tif 000006
【図３】
0004809086.tif 000007
【図４】
0004809086.tif 000008
【図５】
0004809086.tif 000009
【図６】
0004809086.tif 000010
【図７】
0004809086.tif 000011
【図８】
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【図９】
0004809086.tif 000013
【図１０】
0004809086.tif 000014
【図１１】
0004809086.tif 000015
【図１２】
0004809086.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
0004809086.tif 000018
【図１５】
0004809086.tif 000019
【図１６】
0004809086.tif 000020
【図１７】
0004809086.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
0004809086.tif 000023
【図２０】
0004809086.tif 000024
【図２１】
0004809086.tif 000025
【図２２】
0004809086.tif 000026
【図２３】
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