JP2006035337A

JP2006035337A - クーラントタンク

Info

Publication number: JP2006035337A
Application number: JP2004215296A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Hirose; 光典廣瀬
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】簡単な構成でクーラントの温度を調整できるクーラントタンクを提供する。
【解決手段】工作機械１に供給するためのクーラントｃを貯蔵するタンク部５Ａを備えたクーラントタンク５である。前記タンク部５Ａを、工作機械１にクーラントを供給する側のサプライ室５ａと、工作機械１からの使用済みクーラントｃが戻るリターン室５ｂと、両室５ａ，５ｂを繋ぐ連結流路７とで構成する。連結流路７は、クーラントｃの放熱が生じる構造、またはクーラントを加熱する構造とする。
【選択図】図３

Description

この発明は、旋盤等の工作機械におけるクーラントタンクの構造に関する。

旋盤等の工作機械においては、クーラントタンクに貯蔵されたクーラント（切削油）をポンプで吸上げワークに掛けながら切削加工がなされ、ワーク、チャック部或いは切削工具等の加工部の温度上昇を抑制する。使用されたクーラントはクーラントタンクに戻されて、再度ポンプによって吸上げられ、加工部に向け噴射される。
従来のクーラントタンクは、クーラント容量の確保と切粉除去に適した構造とされている。クーラントの冷却装置がない場合は、クーラント温度は僅かな放熱を行い、平衡状態になるまで上昇し続けることになるので、熱の発生源となる問題があった。

特許文献１には、クーラントタンク内を隔壁で仕切り、この隔壁に流通窓を設けて還流してきたクーラントにより発生する泡をポンプ吸込側室に及ばないようなされたクーラントタンクが開示されている。
特開平１１−１２９１３９号公報

従来のクーラントの冷却装置を有するものでは、冷却効果には優れるが、加工部に対して温度差が大きい低温のクーラントを掛けると、加工部の変形を生じ加工精度が低下するという問題がある。そのため、過剰な冷却装置の装備と、加工精度の低下を招いている。特許文献１に開示されたクーラントタンクは、戻り側室とポンプ吸込側室とに区画されているから、浮遊した塵埃がポンプ吸込側室に行かないが、クーラントの冷却については期待できない。
このように、従来のクーラントタンクは、クーラントの温度を適性に維持し得るものではなく、その改善が望まれていた。

この発明の目的は、簡単な構成でクーラントの温度を調整できるクーラントタンクを提供することである。
この発明の他の目的は、放熱を生じさせる構造をより簡素化することである。
この発明のさらに他の目的は、クーラントによる加工部の熱変形が防止でき、冷却効果を損なうことなく、加工精度を高めることができるものとすることである。

この発明のクーラントタンクは、工作機械に供給するためのクーラントを貯蔵するタンク部を備えたクーラントタンクであって、前記タンク部を、工作機械にクーラントを供給する側のサプライ室と、工作機械からの使用済みクーラントが戻るリターン室と、両室を繋ぐ連結流路とで構成し、前記連結流路を、クーラントの放熱が生じる構造またはクーラントを加熱する構造としたことを特徴とする。

この構成によると、サプライ室から供給され工作機械で使用されたクーラントは、リターン室に戻り、両室を繋ぐ連結流路を経て再度サプライ室に流動する。連結流路を流動する間に、クーラントは放熱され、または加熱され、再度工作機械に供給される。このように、クーラントタンクを２室に分離し、その間を連結流路で繋ぐという簡単な構成で、クーラントの温度を調節することができる。また、両室は連結流路を介して互いに区画されているため、使用済みクーラントに含まれる切削屑はリターン室に滞留し、サプライ室に流入することが少なく、工作機械には常に清浄なクーラントが供給される。

この発明において、前記連結流路を、自然放熱が生じる構造としても良い。クーラントは、熱変形の防止の観点からは、加工部と同程度の温度が好ましく、新たに発生する高温の切削熱を吸収して加工部の過度の温度上昇が防止できれば足りる。この程度にクーラントを冷却する場合、連結流路を自然放熱が生じる構造とすれば足りることが多く、これにより冷却用の駆動源やエネルギ源が不要な簡単な構成で適切な冷却が行える。

この発明において、前記クーラントの放熱が生じる構造またはクーラントを加熱し得る構造は、冷却装置または加熱装置を具備したものとし、クーラントを使用する工作機械の加工部の温度に基づき、前記冷却装置または加熱装置を運転してクーラントを工作機械の加工部の温度に近づけるように制御する制御手段を設けるようにしても良い。
冷却装置または加熱装置を設けた場合は、クーラントの温度調節が行い易い。この場合に、クーラントを工作機械の加工部の温度に近づけるように制御する制御手段が設けられていると、加工部は温度差の小さいクーラントにより、新たに発生する切削熱がクーラントで吸収されて温度上昇が防止されることになる。そのため、加工部の熱変形を来たさず、加工精度を高めることができる。

この発明のクーラントタンクは、タンク部を、工作機械にクーラントを供給する側のサプライ室と、工作機械からの使用済みクーラントが戻るリターン室と、両室を繋ぐ連結流路とで構成し、前記連結流路を、クーラントの放熱が生じる構造またはクーラントを加熱する構造としたため、タンク部を２室に分離して連結流路で繋ぐという簡単な構成でクーラントの温度を調整することができる。
前記連結流路を、自然放熱が生じる構造とした場合は、冷却用の駆動源やエネルギ源が不要な、簡素な構成で適切な冷却が行える。
冷却装置または加熱装置を具備したものとし、クーラントを使用する工作機械の加工部の温度に基づき、前記冷却装置または加熱装置を運転してクーラントを工作機械の加工部の温度に近づけるように制御する制御手段を設けた場合は、クーラントによる加工部の熱変形が防止でき、冷却効果を損なうことなく、加工精度を高めることができる。

この発明の実施形態を図１ないし図６と共に説明する。図１はこの発明のクーラントタンクが適用される工作機械を示す概略的正面図、図２はその側面図を示す。工作機械１は旋盤からなり、ベッド２の上にワークｗを回転保持する主軸３と、このワークｗに作用する複数種の切削工具４ａを着脱自在に保持する工具タレット４を備える。なお、主軸３および工具タレット４の回転駆動源やＸ−Ｙ軸方向の移動機構等の図示は省略する。

ベッド２の前方には左右にクーラントタンク５が設置されている。このクーラントタンク５内に貯留された切削油等のクーラントは、ワークｗの切削加工時に、ポンプ６によって吸上げられ、供給管路６ａを経てノズル６ｂより、主軸３に保持されたワークｗに対して噴射される。このワークｗへの噴射により、ワークｗおよび主軸３を含む加工部Ｗの切削による発熱温度の上昇を抑え、またその潤滑作用により切削工具４ａとワークｗとの切削抵抗を緩和して円滑な切削加工がなされる。

図３はクーラントタンク５の縦断面図を示し、図４はそのＸ−Ｘ線横断平面図である。クーラントタンク５は、そのタンク本体となるタンク部５Ａが、クーラントを供給する側のサプライ室５ａと、上記加工部Ｗからの使用済みクーラントが戻るリターン室５ｂとに左右に区画され、両室５ａ，５ｂは複数の連結流路７によって互いに連通している。サプライ室５ａにはポンプ６を設けられ、あるいはポンプ６の吸込み口が設けられている。サプライ室５ａに貯留されているクーラントｃは、矢印ａのように吸上げられ、前記のように供給管路６ａ（図１，図２）を経てノズル６ｂより加工部Ｗに対して噴射される。

加工部Ｗで使用済みのクーラントｃは、矢印ｂのようにリターン室５ｂに還流して貯留される。リターン室５ｂに還流貯留されるクーラントｃは、切削加工時に生じる切粉等の切削屑を含み、連結流路７を経てサプライ室５ａに流動する。連結流路７は、サプライ室５ａおよびリターン室５ｂの深さ方向略中間位置に位置しており、細かな切削屑ｘはリターン室５ｂ内でクーラントｃの上面付近に浮遊し、大きな重い切削屑ｙは底に沈む。このため、中間部部分の澄んだクーラントｃのみが、連結流路７からサプライ室５ａに流動する。従って、サプライ室５ａには常に清浄なクーラントｃが貯留され、この清浄なクーラントｃの加工部Ｗへの供給により、ポンプ６の毀損やワークｗの傷付き等が回避される。

上記連結流路７は筒状に形成され、その筒壁の外周部には多数のフィン８が設けられている。このフィン８および連結流路７の筒壁外周部が大気に触れるようになされている。したがって、使用済みのクーラントｃは、加工部Ｗでの切削熱等を吸収して温度上昇しているが、連結流路７内を流動通過する際に、この多数のフィン８の作用により、放熱が促進され、クーラントｃの冷却がなされる。このようなクーラントｃの冷却は、連結流路７内を通過する際の筒壁からの放熱と多数のフィン８を介した放熱促進作用による自然放熱に基づくから、放熱のための動力源を必要とせず、装置が大掛かりとならず、簡素な構造で済み、エネルギも消費しない。

図５は第２の実施形態に係るクーラントタンク５の破断平面図である。この例では、１本の蛇行した連結流路７が、上記同様に区画されたサプライ室５ａおよびリターン室５ｂを繋ぎ、両室５ａ、５ｂ間を連通させている。この蛇行した連結流路７の一側部には送気ファン（冷却装置）９が設置され、蛇行する連結流路７の外周壁に向け送風可能とされている。
この実施形態においても、サプライ室５ａに貯留されたクーラントｃは、ポンプ６によって吸上げられ、供給管路６ａを経てノズル６ｂより前記加工部Ｗに供給される（図１参照）。加工部Ｗへの供給により使用済となったクーラントｃは、リターン室５ｂに還流されて貯留されると共に、連結流路７を経てサプライ室５ａに流動する。

送気ファン９の動力源には制御手段９ａが接続され、この制御手段９ａには、加工部Ｗ付近に配置された温度センサ等の加工部温度検出手段Ｗａおよびクーラントタンク５のサプライ室５ａ内に設置されたクーラント温度検出手段５ｃが接続されている。

加工部Ｗへの供給により使用済となったクーラントｃは、リターン室５ｂから蛇行した連結流路７を経てサプライ室５ａへ流動する間に、その筒壁から放熱され、温度が低下する。この時、送気ファン９から連結流路７へ送風がなされるから、放熱が促進され効率的なクーラントｃの冷却がなされる。そして、加工部温度検出手段Ｗａおよびクーラント温度検出手段５ｃにより、常時加工部Ｗおよびサプライ室５ａ内のクーラントｃの温度が検出され、その検出情報が制御部９ａに入力される。制御部９ａは、この入力情報を比較し、設定許容範囲内にあるか否かで送気ファン９のオン・オフ制御を行う。

すなわち、クーラントｃの温度が低くなり過ぎると、加工部Ｗの変形を生じ加工精度が低下することになるので、送気ファン９をオフして送風を停止し、蛇行した連結流路７の流動における自然放熱のみとする。このようにしてサプライ室５ａ内のクーラントｃの温度が適性値になるよう制御される。
クーラントｃの適性温度を、常に加工部Ｗの温度とほぼ同じになるように設定しておけば、切削により発生した高温の切削熱は、クーラントｃが吸収し、この吸収した熱はクーラントタンク５内での流動の間に放熱されるから、機械温度の上昇が回避されると共に、上記のような過冷却による加工部Ｗの変形を来たすこともなく、十分な冷却機能を発揮する。なお、区画されたリターン室５ｂおよびサプライ室５ａ間での切粉の分離機能は、上記と同様であり、また、その他の構成も上記と同様であるので、共通部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図６は第３の実施形態に係るクーラントタンク５の破断平面図である。第１の実施形態と同様に、クーラントタンク５は、サプライ室５ａとリターン室５ｂとに区画され、両室５ａ，５ｂは複数の連結流路７によって繋がれて互いに連通している。この複数の連結流路７の回りには加熱装置１０が設置されている。加熱装置１０は、例えば電気ヒータ等とされる。加熱装置１０には制御手段１０ａが接続され、この制御手段１０ａには、加工部Ｗ付近に配置された加工部温度検出手段Ｗａおよびクーラントタンク５のサプライ室５ａ内に設置されたクーラント温度検出手段５ｃが接続されている。

この構成の場合、加工部Ｗへの供給により使用済となったクーラントｃは、上記と同様にリターン室５ｂに還流されて貯留されると共に連結流路７を経てサプライ室５ａに流動し、ポンプ６から供給管路６ａを経てノズル６ｂより加工部Ｗに供給される。この循環系で、冬場等の雰囲気温度が低い場合は、クーラントが自然冷却されて加工部Ｗの温度よりも低くなることがある。このような場合、上記のように加工部Ｗの変形を生じ、加工精度の低下を来たす。このため、加熱装置１０をオンとして、連結流路７でクーラントｃを加熱し、加工部Ｗへの噴射時に適正温度となるようにする。この適性温度の維持は、上記と同様の加工部温度検出手段Ｗａおよびクーラント温度検出手段５ｃにより、常時加工部Ｗおよびサプライ室５ａ内のクーラントｃの温度が検出され、その検出情報が制御部１０ａに入力され、制御部１０ａがこの入力情報に基づき加熱装置１０のオン・オフ制御を行うことによりなされる。

この場合のクーラントｃの適性温度は、加工部Ｗの温度と略同じであるが、切削により発生した高温の切削熱は、クーラントｃが吸収する。そのため、機械温度が上昇することが回避されると共に、上記のような過冷却による加工部Ｗの変形を来たすこともなく、十分な冷却機能が発揮される。なお、区画されたリターン室５ｂおよびサプライ室５ａ間での切粉の分離機能は上記と同様であり、また、その他の構成も上記と同様であるので、共通部分には同一の符号を付し、ここでもその説明を省略する。

なお、上記実施形態では工作機械１が旋盤である例について述べたが、これに限らず、他の工作機械にもこの発明が適用されることは言うまでもない。また、連結流路７の形状も図示のものに限定されず、他の各種の形状のものも採用可能である。

この発明のクーラントタンクが適用される工作機械を示す概略的正面図である。同側面図である。この発明の第１の実施形態に係るクーラントタンクを示す縦断面図である。図３のＸ−Ｘ線横断平面図である。第２の実施形態に係るクーラントタンクの破断平面図である。第３の実施形態に係るクーラントタンクの破断平面図である。

符号の説明

１…工作機械
５…クーラントタンク
５Ａ…タンク部
５ａ…サプライ室
５ｂ…リターン室
７…連結流路
９…送気ファン（冷却装置）
９ａ…制御手段
１０…加熱装置
１０ａ…制御手段
ｃ…クーラント
ｗ…ワーク
Ｗ…加工部

Claims

工作機械に供給するためのクーラントを貯蔵するタンク部を備えたクーラントタンクであって、前記タンク部を、工作機械にクーラントを供給する側のサプライ室と、工作機械からの使用済みクーラントが戻るリターン室と、両室を繋ぐ連結流路とで構成し、前記連結流路を、クーラントの放熱が生じる構造またはクーラントを加熱する構造としたことを特徴とするクーラントタンク。
前記連結流路を、自然放熱が生じる構造とした請求項１記載のクーラントタンク。
前記クーラントの放熱が生じる構造またはクーラントを加熱する構造は、冷却装置または加熱装置を具備したものとされ、クーラントを使用する工作機械の加工部の温度に基づき、前記冷却装置または加熱装置を運転してクーラントを工作機械の加工部の温度に近づけるように制御する制御手段を設けた請求項１記載のクーラントタンク。