特許 7196409 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/14 20060101AFI20221220BHJP

   B23Q 11/12 20060101ALI20221220BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/14

B23Q11/12 A

H05K7/20 H

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018070127

(22)【出願日】2018-03-30

(65)【公開番号】P2019177472

(43)【公開日】2019-10-17

【審査請求日】2021-03-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】神取 孝治

(72)【発明者】

【氏名】落合 彦和

(72)【発明者】

【氏名】北嶋 哲也

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２２１６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２１０６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０５５８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０５９９９５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５８－１８３００６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０６１６４３６９（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００７－１１６１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２２７１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１７４２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１５４７１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１６－００４８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－１０１１０５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １１／１２ － １１／１４

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０２Ｂ １／２０ － １／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸を有する主軸ヘッドと、該主軸ヘッドの移動を行うモータと、該モータの駆動電流を調整するアンプと、該アンプを含む複数の発熱部品を収容した筐体とを備える工作機械において、
前記筐体の内面に取り付けた上下に延びるダクトと、
該ダクトの吸気口に取り付けてあり、前記筐体内の空気を前記ダクト内に送出する送風機と、
前記筐体に収容された第二発熱部品と、
前記筐体の外面に設けてあり、前記第二発熱部品に接続する冷却フィンと、
該冷却フィンを覆い、前記冷却フィンよりも上側に排気口を形成したカバーと、
前記冷却フィンよりも下側にて前記カバーに取り付けてあり、前記カバー内に空気を送出する第二送風機と、
該第二送風機よりも下側にて前記カバーに形成した排液口と
を備え、
前記送風機は前記発熱部品に対向し、
前記ダクトの排気口は前記吸気口よりも下側に設けてあり、
前記カバーは、栓が取り外し可能に設けられる第二排液口が貫通形成された底面と、側面とを有し、
前記底面に溜まった液体を排出する為に前記排液口は前記側面を貫通すること
を特徴とする工作機械。

【請求項2】

前記筐体は扉を有し、
上下に延びた前記ダクトの一側面部は前記扉の一部を構成すること
を特徴する請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記扉は前記筐体の後側に配置してあり、
前記ダクトは前記扉の左端部又は右端部に配置してあること
を特徴とする請求項２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記ダクトは金属部材によって構成してあること
を特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークを加工する工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械は主軸の駆動を制御する制御盤を備える。制御盤は主軸を駆動するモータの電流を調整するアンプ及び電源を収容する。アンプ及び電源は高熱を発するので、アンプ及び電源を配置した部分は、他の部分よりも温度が高くなり易い。そのため、制御盤の内側にファンを設け、制御盤内の空気を循環し、制御盤内の温度を均一化している（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３―１０１２７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、空気が循環しても、制御盤内の温度は上昇するので、アンプ及び電源の動作に不具合が生じるおそれがある。

【0005】

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、制御盤から熱を排出できる工作機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る工作機械は、主軸を有する主軸ヘッドと、該主軸ヘッドの移動を行うモータと、該モータの駆動電流を調整するアンプと、該アンプを含む複数の発熱部品を収容した筐体とを備える工作機械において、前記筐体の内面に取り付けた上下に延びるダクトと、該ダクトの吸気口に取り付けてあり、前記筐体内の空気を前記ダクト内に送出する送風機とを備え、前記送風機は前記発熱部品に対向し、前記ダクトの排気口は前記吸気口よりも下側に設けてあることを特徴とする。

【0007】

本発明においては、送風機は、発熱部品が加熱した空気、即ち熱風をダクト内に取り込む。熱風の熱はダクトに伝導するので、ダクトの排気口における風の温度は吸気口における風の温度よりも低い。また送風機は筐体の外に送風せず、筐体の外側の環境に影響を与えない。

【0008】

本発明に係る工作機械は、前記筐体は扉を有し、上下に延びた前記ダクトの一側面部は前記扉の一部を構成することを特徴する。

【0009】

本発明においては、ダクトの一側面部が扉の一部を構成するので、ダクトに伝導した熱を扉は外部に放出し、排熱効率が向上する。またダクトは扉を補強する。

【0010】

本発明に係る工作機械は、前記扉は前記筐体の後側に配置してあり、前記ダクトは前記扉の左端部又は右端部に配置してあることを特徴とする。

【0011】

本発明においては、ダクトが扉の左端部又は右端部に配置してあるので、複数の部品、例えばリレー、ブレーカ及び配線用ダクトを取り付ける領域を扉に容易に確保できる。

【0012】

本発明に係る工作機械は、前記ダクトは金属部材によって構成してあることを特徴とする。

【0013】

本発明においては、ダクトを金属部材によって構成し、排熱効率の向上を図る。

【0014】

本発明に係る工作機械は、前記筐体に収容された第二発熱部品と、前記筐体の外面に設けてあり、前記第二発熱部品に接続する冷却フィンと、該冷却フィンを覆い、前記冷却フィンよりも上側に排気口を形成したカバーと、前記冷却フィンよりも下側にて前記カバーに取り付けてあり、前記カバー内に空気を送出する第二送風機と、該第二送風機よりも下側にて前記カバーに形成した排液口とを備えることを特徴とする。

【0015】

本発明においては、筐体の外面に冷却フィン、カバー及び第二送風機を設け、更なる排熱効率の向上を図る。また第二送風機よりも下側に排液口を配置し、カバー内に貯留した冷却液を排液口から排出する。冷却液の液面が第二送風機に至るまでに、冷却液を排出できる。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る工作機械にあっては、送風機は、発熱部品が加熱した空気、即ち熱風をダクト内に取り込む。熱風の熱はダクトに伝導するので、ダクトの排気口における風の温度は吸気口における風の温度よりも低い。即ち、効率良く排熱できる。また送風機は筐体の外に送風せず、筐体の外側の環境に影響を与えない。例えば、筐体の外側に霧状の冷却液が浮遊している場合に、送風によって霧状の冷却液を飛散させることはない。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】工作機械の略示斜視図である。

【図2】工作機械用カバーを略示する斜視図である。

【図3】制御盤、Ｘ方向駆動モータ、Ｙ方向駆動モータ、Ｚ方向駆動モータを示すブロック図である。

【図4】制御盤の背面図である。

【図5】扉を開けた制御盤の背面図である。

【図6】図４に示すＶＩ―ＶＩ線を切断線とした断面図である。

【図7】図６に示すＶＩＩ―ＶＩＩ線を切断線とした断面図である。

【図8】制御盤の底面図である。

【図9】図８に示すＩＸ－ＩＸ線を切断線とした断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下本発明を、実施の形態に係る工作機械１００を示す図面に基づいて説明する。以下の説明では図に示す上下前後左右を使用する。図１は工作機械１００の略示斜視図、図２は工作機械用カバー１を略示する斜視図、図３は、制御盤８０、Ｘ方向駆動モータ２６ａ、Ｙ方向駆動モータ２２ａ、Ｚ方向駆動モータ３０ａを示すブロック図である。工作機械１００は機械本体を備え、該機械本体は基台２０、固定台２１、Ｙ方向移動装置２２、Ｘ方向移動装置２６、コラム２８、Ｚ方向移動装置３０、主軸ヘッド３２、工具交換装置１０、主軸モータ３５等を備える。基台２０は床面上に固定してある。固定台２１は前後方向に長い平面視矩形状の箱形をなし、基台２０上に設けてある。固定台２１の前部にワーク保持部１２０が設けてある。固定台２１は、Ｙ方向移動装置２２を固定している。Ｙ方向移動装置２２はＹ方向駆動モータ２２ａ及びＹ方向駆動モータ２２ａが駆動するボールねじ機構（図示略）を備える。

【0019】

Ｙ方向移動装置２２のボールねじ機構にＸ方向移動装置２６が設けてある。Ｘ方向移動装置２６はＸ方向駆動モータ２６ａ及びＸ方向駆動モータ２６ａが駆動するボールねじ機構（図示略）を備える。Ｘ方向移動装置２６のボールねじ機構にコラム２８が設けてある。Ｘ方向移動装置２６及びＹ方向移動装置２２は、コラム２８をＸ方向（左右方向）及びＹ方向（前後方向）に移動可能に支持する。

【0020】

Ｚ方向移動装置３０はコラム２８の前面に設けてある。Ｚ方向移動装置３０はＺ方向駆動モータ３０ａ及びＺ方向駆動モータ３０ａが駆動するボールねじ機構（図示略）を備える。主軸ヘッド３２はＺ方向移動装置３０に設けてある。コラム２８は、Ｚ方向移動装置３０を介して主軸ヘッド３２をＺ方向（上下方向）に移動可能に支持する。主軸モータ３５は主軸ヘッド３２の上部に設けてある。主軸ヘッド３２は、上下を軸方向とした主軸（図示略）を支持する。主軸モータ３５は主軸を軸回りに回転する。工具交換装置１０は、工具交換モータ１２によって駆動し、主軸に装着する工具を交換する。

【0021】

図２に示すように、工作機械１００は機械本体を囲繞する工作機械用カバー１を備える。工作機械用カバー１が基台２０の上側に設けてある。工作機械用カバー１は、上下方向に延設してあり、工作機械１００の機械本体の前後左右を夫々覆う矩形の前壁５、左壁６、右壁７及び後壁８を備える。また工作機械１００の上側を覆っており、左右方向及び前後方向に平行な矩形の天井９を備える。後壁８には、工作機械１００の動作を制御する制御基板、Ｘ方向駆動モータ２６ａ、Ｙ方向駆動モータ２２ａ、Ｚ方向駆動モータ３０ａへの供給電力を調整するアンプ等を有する制御盤８０が設けてある。制御盤８０は、Ｘ方向駆動モータ２６ａ、Ｙ方向駆動モータ２２ａ、Ｚ方向駆動モータ３０ａをフィードバック制御する。

【0022】

前壁５の中央部には縦長矩形の開口５１が設けてあり、該開口５１の右隣には、作業者が指令を入力するための操作盤５４が設けてある。開口５１には、縦長矩形の右扉５２及び左扉５３が左右方向に移動可能に並設してある。

【0023】

図４は制御盤８０の背面図、図５は扉８３を開けた制御盤８０の背面図である。制御盤８０は直方体状の筐体８１を備える。筐体８１は上下に延び、矩形の下面部８１ａ、右面部８１ｂ、左面部８１ｃ、上面部８１ｄ及び前面部８１ｅを備える。下面部８１ａ、右面部８１ｂ、左面部８１ｃ及び上面部８１ｄの後縁部によって、開口が形成してある。該開口に矩形の扉８３が取り付けてある。扉８３は前面部８１ｅに対向する。扉８３の右縁は右面部８１ｂの後縁部にヒンジを介して連結する。

【0024】

筐体８１の下面部８１ａには電源ケーブル（図示略）が挿通する挿通孔（図示略）を設けてある。筐体８１内の下部左側にブレーカ８４が設けてある。ブレーカ８４は上下に長い直方体状をなし、その上下に入力部及び出力部を夫々有する。ブレーカ８４の入力部に電源ケーブルが接続する。ブレーカ８４の出力部に電力線（図示略）が接続する。ブレーカ８４は電源ケーブル及び電力線を接続するか、又は切断する。電源ケーブルは挿通孔を通り、外部電源（図示略）とブレーカ８４とを接続する。電力線は後述のアンプ等に接続する。

【0025】

扉８３の表面に回転式のレバー８５が設けてある。扉８３が閉じた状態でレバー８５が一方向へ回動した場合、ブレーカ８４は電源ケーブル及び電力線の接続を解除し、電力の供給が強制的に停止する。扉８３が閉じた状態でレバー８５が他方向へ回動した場合、ブレーカ８４は電源ケーブル及び電力線を再接続し、電力供給を再開する。尚レバー８５が一方向に回動し、電力線が切断された後で、扉８３は開く。筐体８１の左面部８１ｃの外面にカバー６０が設けてある。

【0026】

ブレーカ８４の上側に主軸モータ３５への電力供給を調整する主軸アンプ８７が設けてある。主軸アンプ８７は左面部８１ｃ内面の上下方向中央部分に隣接する。前面部８１ｅの上部右側には、Ｘ方向駆動モータ２６ａへの電力供給を調整するＸ方向アンプ８８が設けてある。Ｘ方向アンプ８８の右側に、Ｙ方向駆動モータ２２ａへの電力供給を調整するＹ方向アンプ８９が設けてある。Ｙ方向アンプ８９の右側に、工具交換モータ１２への電力供給を調整する工具交換アンプ９０が設けてある。工具交換アンプ９０の右側に、Ｚ方向駆動モータ３０ａへの電力供給を調整するＺ方向アンプ８６が設けてある。Ｚ方向アンプ８６の右側に、２００Ｖ系の電圧を２４Ｖ系又は１２Ｖ系に変換するＡＶＲ９１(Automatic Voltage Regulator)が設けてある。ＡＶＲ９１の下方には、送風機を保護／継電する送風機保護装置９２と、入出力基板９３及びＮＣユニットを過電流から保護するための保護装置９５とが左右に並設してある。送風機保護装置９２と保護装置９５とは接続され、ユニット化されている。

【0027】

筐体８１右内側面には、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)及びＲＡＭ(Random Access Memory)等を備え、前述した各モータの駆動を制御する制御基板９４と、該制御基板９４及び筐体８１内の各種装置間の信号の入出力を行うための入出力基板９３とが上下に並ぶ。制御基板９４は入出力基板９３よりも上側に位置する。制御基板９４及び入出力基板９３は、２４Ｖ系又は１２Ｖ系の電圧をＡＶＲ９１から入力し、５Ｖ系、１０Ｖ系又は２５Ｖ系に変換して使用する。送風機保護装置９２に入力した電圧を検出するための検出ケーブル９６が、入出力基板９３及び送風機保護装置９２を接続する。電源電圧は送風機保護装置９２に入力する。送風機保護装置９２及び保護装置９５はユニット化してあり、保護装置９５にも電源電圧が入力する。入出力基板９３は、送風機保護装置９２に入力した電源電圧を監視し、保護装置９５の入力電圧を監視する。

【0028】

図６は、図４に示すＶＩ―ＶＩ線を切断線とした断面図、図７は、図６に示すＶＩＩ―ＶＩＩ線を切断線とした断面図である。扉８３の内面に、上下に延びたダクト８２が設けてある。ダクト８２は扉８３の左端部に配置してある。なおダクト８２は扉８３の右端部に配置してもよい。ダクト８２は金属部材、例えば鉄部材又はアルミニウム部材によって構成する。ダクト８２は、前板８２ａ、左板８２ｂ、右板８２ｃ、上板８２ｄ、吸気口８２ｅ、排気口８２ｇを備える。前板８２ａは上下に延びた矩形板状をなし、扉８３の内面に対向する。前板８２ａは扉８３の上端部から下端部に亘って配してある。前板８２ａの右縁から右板８２ｃが後方に突出する。前板８２ａの左縁から左板８２ｂが後方に突出する。上板８２ｄは、前板８２ａの上縁から後方に突出する。左板８２ｂ、右板８２ｃ及び上板８２ｄは、前板８２ａと扉８３との間を塞ぐ。

【0029】

前板８２ａの上端部は、Ｘ方向アンプ８８、Ｙ方向アンプ８９、工具交換アンプ９０、Ｚ方向アンプ８６又はＡＶＲ９１に前後方向において対向する。Ｘ方向アンプ８８、Ｙ方向アンプ８９、工具交換アンプ９０、Ｚ方向アンプ８６又はＡＶＲ９１は、他の電子部品、例えば入出力基板９３に比べて高熱を発する発熱部品を構成する。前板８２ａに吸気口８２ｅが形成してある。吸気口８２ｅに第一送風機８２ｆが嵌め込んである。第一送風機８２ｆの吸気側部分はＸ方向アンプ８８、Ｙ方向アンプ８９、工具交換アンプ９０、Ｚ方向アンプ８６又はＡＶＲ９１に前後方向において対向する。第一送風機８２ｆの吸気口は、前方向に向いている場合に限定せず、斜め上方向、斜め下方向、斜め右方向、斜め左方向など、斜め方向に向いていてもよい。

【0030】

前板８２ａ、左板８２ｂ、右板８２ｃ、上板８２ｄ及び扉８３の前板８２ａに対向する部分はダクト８２を形成する。即ち、ダクト８２の後側面部は扉８３の一部を構成する。ダクト８２の下端部に、上下に貫通した排気口８２ｇが形成してある。第一送風機８２ｆは、前側から空気を吸い込み、ダクト８２内に送出する。空気はダクト８２を下方に移動し、排気口８２ｇから出る。空気は筐体８１内を循環する。

【0031】

図８は、制御盤８０の底面図、図９は、図８に示すＩＸ－ＩＸ線を切断線とした断面図である。左面部８１ｃの外面から複数の冷却フィン６１が突出している。冷却フィン６１は上下に延びた板状をなす。複数の冷却フィン６１は前後に並ぶ。冷却フィン６１は主軸アンプ８７に接続する。主軸アンプ８７は、他の電子部品、例えば入出力基板９３に比べて高熱を発する第二発熱部品を構成する。

【0032】

カバー６０は複数の冷却フィン６１を覆う。カバー６０は上下に延びた直方体状をなす。カバー６０は、前面部６０ａ、後面部６０ｂ、左面部６０ｃ、上面部６０ｄ及び下面部６０ｅを備える。前面部６０ａ、後面部６０ｂ、左面部６０ｃ、上面部６０ｄ及び下面部６０ｅの右縁部は、左面部８１ｃの外面に封止部材を介して取り付けてある。

【0033】

左面部６０ｃの下端部に吸気口６０ｇが設けてある。吸気口６０ｇは左右に貫通し、冷却フィン６１よりも下側に位置する。吸気口６０ｇに第二送風機６２が嵌め込んである。前面部６０ａ、後面部６０ｂ及び左面部６０ｃ夫々に、複数の排気口６０ｆが設けてある。排気口６０ｆは冷却フィン６１よりも上側に位置する。後面部６０ｂの下端部に、前後に貫通した第一排液口６３が設けてある。第一排液口６３は冷却フィン６１よりも下側に位置する。下面部６０ｅには上下に貫通した第二排液口６４が設けてある。栓６５が第二排液口６４を塞いでいる。

【0034】

第二送風機６２は外部から空気を吸い込み、カバー６０内に送出する。カバー６０内の空気は冷却フィン６１に接触して上昇し、排気口６０ｆから出る。筐体８１の外側に霧状の冷却液等の液体が浮遊している場合、第二送風機６２は霧状の液体をカバー６０内に取り込む。液体はカバー６０の底に貯まる。冷却液の液面が第一排液口６３まで上昇した場合、第一排液口６３から外に出る。即ち、冷却液の液面が第二送風機６２に到達する前に、第一排液口６３は冷却液をカバー６０から排出する。作業者は、必要に応じて、栓６５の下方に受け皿を配置し、栓６５を取り外して、カバー６０の底に貯まった冷却液を受け皿に排出でき、また冷却液の液面が第二送風機６２に到達する前に、冷却液を排出できる。

【0035】

実施の形態に係る工作機械１００にあっては、第一送風機８２ｆは、発熱部品、例えばＸ方向アンプ８８、Ｙ方向アンプ８９、工具交換アンプ９０、Ｚ方向アンプ８６又はＡＶＲ９１が加熱した空気、即ち熱風をダクト８２内に取り込む。熱風の熱はダクト８２に伝導するので、ダクト８２の排気口８２ｇにおける風の温度は吸気口８２ｅにおける風の温度よりも低い。即ち、効率良く排熱できる。また第一送風機８２ｆは筐体８１の外に送風せず、筐体８１の外側の環境に影響を与えない。例えば、筐体８１の外側に霧状の冷却液等の液体が浮遊している場合に、送風によって霧状の冷却液等の液体を飛散させることはない。

【0036】

またダクト８２の後側面部が扉８３の一部を構成するので、ダクト８２に伝導した熱を扉８３は外部に放出し、排熱効率が向上する。またダクト８２は扉８３を補強する。

【0037】

またダクト８２が扉８３の左端部又は右端部に配置してあるので、複数の部品、例えばリレー、ブレーカ及び配線用ダクトを取り付ける領域を扉８３に容易に確保できる。またダクト８２を金属部材によって構成し、排熱効率の向上を図ることができる。

【0038】

また筐体８１の外面に冷却フィン６１、カバー６０及び第二送風機６２を設け、更なる排熱効率の向上を図ることができる。また第二送風機６２よりも下側に第一排液口６３を配置し、カバー６０内に貯留した冷却液等の液体を第一排液口６３から排出する。冷却液等の液体の液面が第二送風機６２に至るまでに、冷却液等の液体を排出できる。また第二送風機６２よりも下側に第二排液口６４を設け、必要に応じて、栓６５を取り外すことによって、冷却液等の液体の液面が第二送風機６２に至るまでに、冷却液を排出できる。

【符号の説明】

【0039】

３２ 主軸ヘッド
６０ カバー
６０ｆ 排気口
６１ 冷却フィン
６２ 第二送風機
６３ 第一排液口
６４ 第二排液口
８０ 制御盤
８２ ダクト
８２ｆ 第一送風機（送風機）
８２ｅ 吸気口
８２ｇ 排気口
８３ 扉
８６ Ｚ方向アンプ
８７ 主軸アンプ（第二発熱部品）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】