JP2003025185A - クーラント供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械のワーク加工部に供給するクーラン
トの専用のポンプを不要にし、クーラントポンプを駆動
するための電動モータを小型化し、装置のコストを低減
できるクーラント供給装置を提供する。 【解決手段】 油圧ユニット１１を構成する油圧ポンプ
１６と、クーラントユニット１３を構成するクーラント
ポンプ２０との間にクーラントを増圧するためのブース
タ１４を設ける。ブースタ１４のシリンダ２３内にピス
トン２４を収容し、加圧室２６とクーラント貯留室２７
を区画形成する。クーラントポンプ２０と前記貯留室２
７を管路３０により接続し、加圧室２６と油圧ポンプ１
６及び油タンク１５を管路２８及び電磁式の切換弁２９
により接続する。前記貯留室２７と工作機械１２との間
には開閉弁３４を接続する。切換弁２９の作動により加
圧室２６に油圧が供給されて、前記貯留室２７のクーラ
ントが増圧され、工作機械１２の加工部に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は工作機械における
ワークの加工部のクーラント供給装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、工作機械においてはワークの加
工部に対し工具及びワークの冷却と切屑洗浄用のクーラ
ントを供給するようになっている。この冷却用クーラン
トの供給装置は、図５に示すようにクーラントタンク５
２内に貯留されたクーラントを電動式のモータ５４によ
り作動される高圧ポンプ５３によって管路５５に圧送す
る。そして、管路５５に設けた開閉弁５６を開位置に切
り換えて高圧のクーラントを工作機械１２のワークの加
工部へ噴射するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
クーラント供給装置は、高圧のクーラントをワークの加
工部へ供給するための専用の高圧ポンプ５３を用いる必
要があるので、高圧ポンプ５３及び電動モータ５４が高
価で大容量となってコストを低減することができないと
いう問題があった。又、モータ５４を駆動するために大
きい電力が必要になるという問題もあった。

【０００４】この発明の目的は上記従来の技術に存する
問題点を解消して、工具及びワークの冷却とワークの加
工部の切屑洗浄のための専用の高圧のクーラントポンプ
を不要にすることができるとともに、クーラントポンプ
を駆動するための電力を低減又は不要にし、コストを低
減することができるクーラント供給装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、工作機械に所要の圧油
を供給するための油圧ユニットと、工具の冷却と加工物
の切屑洗浄のためのクーラントを貯留するためのクーラ
ントタンクと、前記クーラントタンクからクーラントを
一時的に取り込んで貯留して増圧するためのブースタ
と、前記ブースタに貯留されたクーラントを前記油圧ユ
ニットの油圧を利用して高圧で工作機械の加工部に供給
するためのクーラント供給機構とを備えていることを要
旨とする。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記ブースタはシリンダとピストンにより構成さ
れ、前記シリンダ内は前記ピストンにより加圧室とクー
ラント貯留室に区画され、前記加圧室は管路及び切換弁
を介して油圧ユニットと接続され、前記クーラント貯留
室は管路及び逆止弁を介して前記クーラントタンクと接
続されるとともに、管路及び開閉弁を介して工作機械の
加工部と接続され、前記クーラントタンクからクーラン
トを前記クーラント貯留室へ補給する補給手段を備えて
いることを要旨とする。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項２におい
て、前記補給手段は、前記クーラントタンクと前記逆止
弁との間に設けられたクーラントポンプと、該クーラン
トポンプを作動する電動モータ又は油圧モータとにより
構成されていることを要旨とする。

【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項２におい
て、前記補給手段は、前記ブースタのピストンに作動連
結され、かつ前記油圧ユニットの油圧を利用して前記ピ
ストンを作動して前記クーラント貯留室へクーラントを
補給するようにした油圧アクチュエータであることを要
旨とする。

【０００９】請求項５に記載の発明は、請求項２〜４の
いずれか一項において、前記ブースタにはクーラント貯
留室に補給されるクーラント量を検出する検出機構が設
けられていることを要旨とする。

【００１０】請求項６に記載の発明は、請求項５におい
て、前記検出機構は、前記ピストンに連結されたロッド
と、該ロッドの外端部に設けた検出子と、該検出子と対
応して複数箇所に配置されたスイッチとにより構成され
ていることを要旨とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した一実
施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１に示す
ように、工作機械１２に対しクーラントを高圧で供給し
て、工具及びワークの冷却とワークの加工部の切屑洗浄
を行うクーラント供給装置１０は、油圧ユニット１１
と、クーラントユニット１３とを備えている。又、クー
ラント供給装置１０は、クーラントを一時的に貯留して
増圧するためのブースタ１４と、該ブースタ１４に貯留
されたクーラントを工作機械１２へ高圧で供給するクー
ラント供給機構Ｋとを備えている。

【００１２】前記油圧ユニット１１は油タンク１５、油
圧ポンプ１６、該油圧ポンプ１６を駆動する電動式のモ
ータ１７を備え、管路１８及び該管路１８に設けた図示
しない電磁式の開閉弁によって工作機械１２に対し必要
な圧油を供給し得るようになっている。

【００１３】前記クーラントユニット１３は、クーラン
トタンク１９と、低容量のクーラントポンプ２０及びそ
れを駆動する小型の電動式のモータ２１とを備えてい
る。そして、クーラントタンク１９内のクーラントを管
路２２及び図示しない電磁式の開閉弁を介して工作機械
１２のワークの加工部の切屑洗浄用に低圧で供給し得る
ようになっている。

【００１４】前記ブースタ１４は、シリンダ２３と、該
シリンダ２３に収容されたピストン２４とにより構成さ
れている。前記ピストン２４にはロッド２５が外部に突
出するように連結されている。シリンダ２３の内部空間
は前記ピストン２４によって加圧室２６とクーラント貯
留室２７に区画されている。

【００１５】次に、前記クーラントタンク１９からクー
ラント貯留室２７内にクーラントを送り込み、このクー
ラントを加圧して工作機械１２に供給するクーラント供
給機構Ｋについて説明する。

【００１６】前記ブースタ１４の加圧室２６には管路２
８を介して油圧ポンプ１６と接続され、圧油を加圧室２
６内に供給し得るようになっている。前記管路２８には
加圧室２６と油圧ポンプ１６及び油タンク１５とを接続
し、かつ給油位置又はドレン位置に切り換えられる二位
置三ポート型の電磁式の切換弁２９が接続されている。

【００１７】前記クーラント貯留室２７は、管路３０を
介して前記クーラントポンプ２０と接続され、管路３０
にはフィルタ３１及び逆止弁３２が直列に介在されてい
る。前記クーラント貯留室２７には前記管路３０と連通
するように管路３３が接続され、該管路３３は電磁式の
開閉弁３４を介して工作機械１２のワーク加工部に接続
されている。前記開閉弁３４を開位置に切り換えること
によってクーラント貯留室２７内のクーラントを工作機
械１２に供給可能になっている。前記管路３０（３３）
には圧力スイッチ３５が設けられている。そして、前記
クーラント貯留室２７内のクーラントの圧力が設定圧力
以上になったとき、制御装置３６から開閉弁３４を開位
置に切り換える信号が出力されるようになっている。

【００１８】この実施形態では、前記クーラントポンプ
２０、モータ２１、管路３０及び開閉弁３４等により、
前記クーラントタンク１９からクーラントを前記クーラ
ント貯留室２７へ補給する補給手段を構成している。

【００１９】前記ロッド２５の外端部には作動子３７が
設けられ、この作動子３７と対応して第１〜第３リミッ
トスイッチＬＳ１〜ＬＳ３が配置されている。前記ピス
トン２４がシリンダ２３内の最左端位置に移動されてク
ーラント貯留室２７内にクーラントが満杯の状態で貯留
された場合に、第１リミットスイッチＬＳ１が作動され
てクーラント貯留室２７にクーラントが満杯になったこ
との信号が制御装置３６に入力される。又、前記ピスト
ン２４がシリンダ２３内の最右端位置に移動されてクー
ラント貯留室２７内のクーラントが空の状態となった場
合に、第３リミットスイッチＬＳ３が作動されて制御装
置３６から切換弁２９に停止信号が出力される。なお、
第２リミットスイッチＬＳ２は例えば少量で済む加工の
場合に切換弁２９の停止信号を得るために使用される。

【００２０】次に、前記のように構成したクーラント供
給装置１０について、その動作を説明する。図１はピス
トン２４がシリンダ２３内で最右端位置に保持され、ロ
ッド２５に設けた作動子３７が第３リミットスイッチＬ
Ｓ３に接触されて、クーラント貯留室２７が空となって
いる状態を示す。又、切換弁２９は加圧室２６を油タン
ク１５に連通するドレン位置に切り替えられ、前記開閉
弁３４は閉位置に切り替えられている。この状態で、ク
ーラントポンプ２０によりクーラントタンク１９内のク
ーラントがフィルタ３１及び逆止弁３２を介して管路３
０からクーラント貯留室２７内に補給される。このとき
加圧室２６内に供給されていた油は管路２８を介して油
タンク１５に戻される。

【００２１】そして、クーラント貯留室２７内へのクー
ラントの供給が継続されてクーラント貯留室２７内にク
ーラントが満杯の状態に供給されると、作動子３７が第
１リミットスイッチＬＳ１を作動するので、クーラント
供給装置１０の作動が可能となる。

【００２２】図２に示すように、ピストン２４が最左端
位置に移動されてクーラントが満杯の状態において、工
作機械１２によるワークの加工作業が開始されると、切
換弁２９が加圧室２６と油圧ポンプ１６とを連通する加
圧位置に切り換え動作される。この状態で、圧油が管路
２８を通して加圧室２６に供給される。すると、ピスト
ン２４が右方に押圧されてクーラント貯留室２７の圧力
が上昇し、管路３０及び管路３３の内圧が上昇し、クー
ラント貯留室２７内の高圧のクーラントが管路３３を通
して工作機械１２のワークの加工部に噴射され、加工作
業が行われる。

【００２３】次に、前記のように構成したクーラント供
給装置の効果を構成とともに記載する。 （１）前記実施形態では、油圧ユニット１１とクーラン
トユニット１３との間にクーラントの供給圧力を増圧す
るためのブースタ１４及びクーラント供給機構Ｋを設け
て、クーラントタンク１９のクーラントをクーラント貯
留室２７に補給する。又、加圧室２６に油圧ユニット１
１の圧油を供給することによりクーラント貯留室２７内
のクーラントを増圧して、管路３３及び開閉弁３４から
工作機械１２のワーク加工部に供給するようにした。こ
のためクーラントユニット１３側にクーラントを高圧で
工作機械１２のワーク加工部に供給するための専用の大
型のポンプを用いる必要がなくなり、コストの低減を図
ることができる。又、モータ２１の容量も小さくするこ
とができる。

【００２４】（２）前記実施形態では、ブースタ１４を
シリンダ２３とピストン２４とにより構成したので、構
造を簡素化し、コストの低減を図ることができる。 （３）前記実施形態では、ピストン２４に連結したロッ
ド２５に作動子３７を設け、第１〜第３リミットスイッ
チＬＳ１〜ＬＳ３によって、ピストン２４の位置を検出
し、クーラント貯留室２７に補給されたクーラントの量
を検出するようにした。このため、クーラント貯留室２
７へのクーラントの補給とクーラント貯留室２７から工
作機械１２へのクーラントの供給を適正に制御すること
ができる。

【００２５】（４）前記実施形態では、クーラント貯留
室２７側のクーラントの圧力を圧力スイッチ３５により
検出し、その圧力が設定圧以上になったとき、開閉弁３
４を閉位置から開位置に切り換えて工作機械１２側にク
ーラントを供給するようにした。このため、所定高圧の
クーラントを安定して工作機械１２に供給することがで
きる。

【００２６】なお、前記実施形態は次のように変更して
具体化することもできる。 ・図３は補給手段の変更例を示す。前記ブースタ１４の
シリンダ２３を軸方向に延長してその内部にピストン２
４Ａを収容し、ピストン２４Ａにより作動室３８及び加
圧室３９を区画形成する。そして、作動室３８及び加圧
室３９に対して管路４０及び４１を接続し、前記油圧ポ
ンプ１６と油タンク１５との間に電磁式の切換弁４２を
設ける。

【００２７】前記クーラント貯留室２７内へのクーラン
トの補給動作時においては、前記電磁式の切換弁４２を
加圧室３９の加圧位置に切り換える。これにより油圧ポ
ンプ１６から管路４１を通して圧油を加圧室３９に供給
してピストン２４Ａ，２４を作動し、クーラントタンク
１９からクーラントをクーラント貯留室２７に補給す
る。

【００２８】反対に、クーラント貯留室２７内に補給さ
れたクーラントを工作機械１２側に供給する場合には、
切換弁４２を加圧室３９のドレン位置に切り換える。こ
れにより管路４１を介して加圧室３９の圧油が油タンク
１５に戻り、作動室３８内に油圧ポンプ１６から圧油が
供給される。

【００２９】この変更例では前記クーラントポンプ２０
及びモータ２１を省略することができる。 ・図４に示すように、前記クーラントポンプ２０を駆動
するための油圧モータ４３を管路１８により供給される
圧油によって作動するようにしてもよい。

【００３０】この別例ではクーラントポンプ２０専用の
電動モータを省略することができる。 ・前記ブースタ１４の配置個数を複数としてもよい。

【００３１】・ブースタ１４の加圧室２６とクーラント
貯留室２７の室の断面積を相違させて、油圧の圧力より
も高い圧力のクーラントを工作機械１２に供給するよう
にしてもよい。

【００３２】・前記ブースタ１４を塑性変形又は弾性変
形する容器と、該容器を油圧ユニット１１の油圧を利用
して圧縮し、容器からクーラントを工作機械１２側へ供
給するようにしてもよい。

【００３３】・前記クーラントの補給手段として、前記
ブースタのピストンに作動連結され、かつ前記油圧ユニ
ットの油圧を利用して前記ピストンを作動して前記クー
ラント貯留室へクーラントを補給するようにした油圧ア
クチュエータを用いてもよい。

【００３４】・クーラントポンプ２０、モータ２１を省
略し、ブースタ１４を油圧シリンダに変更してもよい。
この場合、クーラント貯留室２７にクーラントを補給す
るためピストン２４に連結したロッド２５を付勢手段に
より付勢する構造とする。

【００３５】・前記ロッド２５を省略し、ピストン２４
に磁石を取り付け、シリンダ２３の外周面に複数の近接
スイッチを設けてクーラント量を検出する検出機構を構
成してもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明はワーク
の加工部の冷却と切屑を洗浄するための専用の大型のク
ーラントポンプを不要にすることができるとともに、ク
ーラントポンプを駆動するための電動モータを小型化又
は不要にし、装置のコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を具体化した工作機械におけるクー
ラント供給装置の回路図。

【図２】 同じくクーラント供給装置の回路図。

【図３】 この発明の別例を示す回路図。

【図４】 この発明の別例を示す部分回路図。

【図５】 従来のクーラント供給装置の略体説明図。

【符号の説明】

１０…クーラント供給装置、１１…油圧ユニット、１２
…工作機械、１３…クーラントユニット、１４…ブース
タ、２３…シリンダ、２４…ピストン、２６…加圧室、
２７…クーラント貯留室、２９…切換弁、３４…開閉
弁、３５…圧力スイッチ、３６…制御装置、Ｋ…クーラ
ント供給機構。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械に所要の圧油を供給するための
   油圧ユニットと、 工具の冷却と加工物の切屑洗浄のためのクーラントを貯
   留するためのクーラントタンクと、 前記クーラントタンクからクーラントを一時的に取り込
   んで貯留して増圧するためのブースタと、 前記ブースタに貯留されたクーラントを前記油圧ユニッ
   トの油圧を利用して高圧で工作機械の加工部に供給する
   ためのクーラント供給機構とを備えているクーラント供
   給装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ブースタはシリ
   ンダとピストンにより構成され、前記シリンダ内は前記
   ピストンにより加圧室とクーラント貯留室に区画され、
   前記加圧室は管路及び切換弁を介して前記油圧ユニット
   と接続され、前記クーラント貯留室は管路及び逆止弁を
   介して前記クーラントタンクと接続されるとともに、管
   路及び開閉弁を介して工作機械の加工部と接続され、前
   記クーラントタンクからクーラントを前記クーラント貯
   留室へ補給する補給手段を備えているクーラント供給装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記補給手段は、前
   記クーラントタンクと前記逆止弁との間に設けられたク
   ーラントポンプと、該クーラントポンプを作動する電動
   モータ又は油圧モータとにより構成されているクーラン
   ト供給装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記補給手段は、前
   記ブースタのピストンに作動連結され、かつ前記油圧ユ
   ニットの油圧を利用して前記ピストンを作動して前記ク
   ーラント貯留室へクーラントを補給するようにした油圧
   アクチュエータであるクーラント供給装置。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれか一項において、
   前記ブースタにはクーラント貯留室に補給されるクーラ
   ント量を検出する検出機構が設けられているクーラント
   供給装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記検出機構は、前
   記ピストンに連結されたロッドと、該ロッドの外端部に
   設けた検出子と、該検出子と対応して複数箇所に配置さ
   れたスイッチとにより構成されているクーラント供給装
   置。