JP2006130603A - 油状態検出装置及び油状態監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】油タンク内において、より適切な位置で切削油の状態を検出することが可能な油状態検出装置と、より使い勝手のよい油状態監視システムを提供する。
【解決手段】工作機械における油タンク２０内に設ける油状態検出装置１０であって、支柱部１０ａと、フロート部１０ｂと、検出手段１０ｅ、１０ｆとを備え、検出手段１０ｅ、１０ｆはフロート部１０ｂに設けられており、フロート部１０ｂは、油内で浮力を発生させて支柱部１０ａに沿って移動可能である。また支柱部１０ａの下端または上端には磁石が設けられた固定部１０ｇを備えてもよい。また油状態検出装置の検出手段による検出結果を、識別情報とともに通信回線を介して管理装置に送信可能な送信装置と、送信装置から受信した検出結果を収集して、識別情報に対応させて検出結果を記憶手段に記憶する管理装置とを備えた油状態監視システムを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の油（切削油等）の状態を検出可能な油状態検出装置、及び当該油状態検出装置を用いて油の状態を遠隔監視可能な油状態監視システムに関する。

従来、工作機械（数値制御装置を備えた切削加工装置等）では、加工部に油（以下、切削油と記載する）を滴下等しながら切削加工することで、潤滑、冷却、洗浄等を行い、加工刃物等の寿命や生産性や加工品質を向上させている。
特許文献１に記載の従来技術では、油量センサを油タンクの所定位置に、圧力センサを配管経路中の所定位置に、温度センサを制御盤の所定位置にそれぞれ設け、始業点検や日常点検の時間を減少させ、誤操作や加工不良を生じない設備の状態監視方法及びその装備が提案されている。
また、特許文献２に記載の従来技術では、循環させる水溶性切削油のタンクから配管を用いて切削油の一部をサンプルとして採取し、そのサンプル用の配管にｐＨセンサと濃度センサを設け、ｐＨが所定値以上となるように自動的に調整し、濃度が所定範囲に入るように自動的に調整する、水溶性切削油の自動管理装置が提案されている。

特開平１０−２６３９８２号公報 特開平９−８５５７７号公報

切削油（特に水溶性切削油）は、ｐＨの値が低下（酸性領域）すると微生物が増殖し易くなり、エマルジョン（非水溶性の基油を界面活性剤等を用いて乳化させた状態）が不安定となり、いずれは破壊され、潤滑性の低下、錆や悪臭等が発生し易くなる。
また、電気導伝度が上昇することにより、被削材とその治具間において電池作用による腐食が起き、加工製品が不良品となる場合もある。（この状態は濃度とｐＨの値を検出することで把握することができる。）
特許文献１に記載の従来技術では、油量、油圧、油温を、それぞれ所定位置で測定しているが、切削油の特性に大きく影響するｐＨと濃度を管理していないため、ｐＨの低下や濃度の低下による潤滑性の低下等を推定することができない。このため、生産性や加工品質が低下する可能性がある。
また、特許文献２に記載の従来技術では、ｐＨと濃度を検出して適切なｐＨと濃度になるように自動調整しているが、ｐＨと濃度を検出する位置が、適切な位置とはいい難い位置であり、より正確なｐＨと濃度を検出できない可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、油タンク内において、より適切な位置で切削油の状態を検出することが可能な油状態検出装置を提供するとともに、当該油状態検出装置を用いた、より使い勝手のよい油状態監視システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの油状態検出装置である。
請求項１に記載の油状態検出装置は、工作機械における油タンク内に設ける油状態検出装置であって、支柱部と、フロート部と、検出手段とを備え、検出手段はフロート部に設けられており、フロート部は、油内で浮力を発生させて支柱部に沿って移動可能である。

また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの油状態検出装置である。
請求項２に記載の油状態検出装置は、請求項１に記載の油状態検出装置であって、支柱部の下端または上端には、磁石が設けられた固定部を備えている。

また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの油状態監視システムである。
請求項３に記載の油状態監視システムは、請求項１または２に記載の油状態検出装置と、油状態検出装置に接続され、検出手段による検出結果を、識別情報とともに通信回線を介して管理装置に送信可能な送信装置と、送信装置から受信した検出結果を収集して、識別情報に対応させて検出結果を記憶手段に記憶する管理装置とを備えている。

請求項１に記載の油状態検出装置を用い、油タンク内に支柱部を立てて（あるいは、ぶら下げて）固定すれば、油タンク２０内の油の量に応じてフロート部１０ｂが支柱部１０ａに沿って上下し、フロート部に設けた検出手段の位置が自動的に適切な位置に移動する。
このため、検出手段にて、より正確に油の状態を検出することが可能になる。

また、請求項２に記載の油状態検出装置によれば、例えば一般的な油タンクは磁石に吸引される材質で形成されており、油タンクの底に油状態検出装置１０の支柱１０ａを支持（固定）させる（または油タンクの蓋の内側からぶら下げるように支持（固定）させる）作業、及び油状態検出装置１０を油タンク２０から取り外す作業等を容易に行うことが可能である。

また、請求項３に記載の油状態監視システムによれば、種々の場所の工作機械の油の状態を、管理装置にて一元管理することができる。また、識別情報に対応させて検出結果を記憶するので、工作機械毎の油の状態を記憶させることができ、便利である。

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の油状態検出装置１０の概略外観図を示している。
●［油状態検出装置の外観及び動作（図１）］
図１（Ａ）に示すように、油状態検出装置１０は、支柱部１０ａと、支柱部１０ａに沿って（長手方向に沿って）移動可能なフロート部１０ｂとで構成され、フロート部１０ｂは、支持部材１０ｃとフロート１０ｄ（例えば発泡スチロール）とで構成されている。また、検出手段１０ｅ、１０ｆは、フロート部１０ｂに設けられている。
また、図１（Ｂ）または（Ｃ）に示すように、油タンク２０内に油状態検出装置１０を設置すると、フロート部１０ｂの浮力により、フロート部１０ｂは油タンク２０内の切削油Ｃの表面Ｓの近傍の位置に保持され、検出手段１０ｅ、１０ｆは、表面Ｓよりも所定距離だけ低い位置に保持される。なお、図１（Ｃ）の例では、フィルタＦを介してポンプＰにて切削油Ｃを吸い上げて工作機械に切削油Ｃを供給する。
このため、工作機械からの戻り側の配管Ｈｒから戻された切削油Ｃと、工作機械への供給側の配管Ｈｓから供給される切削油Ｃとによる流れが発生して油の停滞のない位置に検出手段１０ｅ、１０ｆを配置することができる。
なお、切削油Ｃの表面には、汚染物や他の油（工作機械の潤滑油等）と一緒になった（化学的に変化した）切削油が浮上しているため、油タンク２０内の切削油Ｃの表面の位置は、切削油Ｃの状態を検出する位置としては好ましくない。また、切削油Ｃの底部には金属くず等が沈殿しており、当該金属くずの影響を受け易いため、油タンク２０内の切削油Ｃの底部の位置も、切削油Ｃの状態を検出する位置としては好ましくない。
本実施の形態に示す油状態検出装置１０を用いれば、流れがなく停滞した位置の切削油Ｃでなく、循環している切削油Ｃの状態を検出手段１０ｅ及び１０ｆで検出することができるとともに、切削油Ｃの他の不純物の影響を受けにくい位置に検出手段１０ｅ、１０ｆを自動的に配置できるため、より正確に切削油Ｃの状態を検出することができる。

検出手段１０ｅ、１０ｆには、切削油ＣのｐＨを検出可能なｐＨ検出手段（例えば切削油Ｃの水素イオン濃度からｐＨを検出）、切削油Ｃの導電率を検出可能な導電率検出手段、切削油Ｃの濃度を検出可能な濃度検出手段（例えば切削油Ｃの屈折率から濃度を検出）、切削油Ｃの温度を検出可能な温度検出手段（例えばサーミスタの抵抗値から温度を検出）、の少なくとも１つの検出手段を含む。
なお、油状態検出装置１０の形状は図１に示す例に限定されるものではない。

図１（Ａ）〜（Ｃ）に示した例では、油状態検出装置１０の支柱部１０ａの下端または上端には固定部１０ｇが設けられている。油タンク２０の底または蓋は一般的には磁石に吸引される材質であり、固定部１０ｇの底に磁石を配置すれば、油状態検出装置１０を油タンク２０内に、より確実に固定することが可能になるとともに、必要に応じて取り外しも容易であるため、より好ましい。
なお、固定部１０ｇを省略してもよい。省略した場合は支柱部１０ａの下端を油タンク２０の底に固定（または支柱部１０ａの上端を油タンク２０の蓋の内側に固定）するように接着、溶着等すればよい。

●［油状態監視システムの構成（図２）］
次に、図２を用いて、図１に示した油状態検出装置１０を使用した油状態監視システムの例を示す。
油状態監視システムは、油状態検出装置１０と、送信装置４０（例えば携帯電話）と、管理装置５０とで構成される。送信装置４０は、油状態検出装置１０に接続されて検出手段１０ｅ、１０ｆによる検出結果を識別情報（例えば携帯電話の場合、電話番号）とともに通信回線８０を介して管理装置５０に送信可能である。
なお、図２に示す例では、送信装置４０は無線通信が可能な装置を用いたため、中継装置８２も介しているが、通信回線８０は中継装置８２も含むものとする。もちろん、送信装置４０を有線で通信回線８０に接続するように構成してもよい。

また、例えば工作機械３０は企業Ａの工場ａに配置されており、管理装置５０は、送信装置４０から受信した検出結果を、識別情報に対応させて記憶手段に記憶する。また、図２に示す例において、ろ過装置２２は、工作機械３０から油タンク２０に戻る側の切削油Ｃをろ過する。
例えば企業Ａの管理者は、工場ａとは異なる場所の事務所ｚ等から端末装置６０を用いて管理装置５０から、工作機械３０の切削油Ｃの検出結果を受信することができる。これにより、切削油Ｃの遠隔監視が可能となる。
なお本実施の形態では、送信装置４０には携帯電話を用いたが、送信装置４０は携帯電話に限定されるものではない。

●［検出結果の記憶方法と切削油の状態の判定方法（図３）］
次に、図３（Ａ）及び（Ｂ）に、利用者（ＩＤとパスワードにて特定）と送信先情報と（工作機械の）識別情報とを対応付けた登録情報５２、及び管理装置５０が識別情報に対応させて検出結果を記憶した検出履歴情報５４（この例は識別情報：ｅｅｅの例である）の例を示す。なお、登録情報５２及び検出履歴情報５４は、管理装置５０の記憶手段に記憶されている。
図３（Ａ）に示す登録情報５２には、利用者のＩＤとパスワードに対応させて、当該利用者の宛先に相当する送信先情報（例えばメールアドレス、電話番号等）と、当該利用者の監視対象となる工作機械が登録されている。図３（Ａ）に示す例では、監視対象の工作機械には複数の工作機械を登録可能であり、「識別情報」には送信装置４０を特定可能な情報（すなわち、工作機械を特定可能な情報）が記憶され、「場所」には当該工作機械の設置場所に関する情報が記憶されている。

例えば企業Ａの工場ａに設置された工作機械に接続された送信装置４０は、所定の時間間隔（この例では１５分間隔）で検出手段からの信号に基づいて切削油Ｃの状態を検出し、識別情報（この例では、電話番号ｅｅｅ）とともに管理装置５０に送信する。
管理装置５０は、受信した識別情報毎に、受信した日時とともに検出結果を検出履歴情報５４に記憶する。
利用者は、自己のＩＤとパスワードを用いて端末装置６０から管理装置５０にアクセスして、自己の監視対象の工作機械の切削油Ｃの検出結果を確認することができる。例えば利用者は、管理装置５０から、図３（Ｂ）の例に示す表形式の検出履歴情報５４にて、切削油Ｃの状態（ｐＨ等の検出結果）を受信することができる。また、例えば利用者は、管理装置５０から、図３（Ｃ）の例に示すグラフ形式（図３（Ｃ）の例はｐＨに関するグラフと導電率に関するグラフの例を示しており、他のグラフは省略している。また、グラフは検出履歴情報５４に基づいて作成されている。）にて、切削油Ｃの状態（ｐＨ等の検出結果）を受信するように構成することも可能である。

次に、切削油Ｃの状態の判定方法について説明する。例えば水溶性切削油の場合、一般定には切削油ＣのｐＨは８〜１１程度が適切なｐＨの値である（ただし、切削油の種類によって異なる）。従って、ｐＨの値が８〜１１の範囲を逸脱した場合は利用者（管理者）に報知するのはもちろんのこと、ｐＨの値が８〜１１をやがて逸脱すると予測された場合も利用者（管理者）に報知することが好ましい。ｐＨが８．０を下回ると鋼類が腐食し易くなり、ｐＨが１１．０を上回ると非鉄金属が腐食し易くなる。
例えばｐＨの値が徐々に低下して８〜８．５の範囲内にある場合（またはｐＨの値が徐々に上昇して１０．５〜１１の範囲内にある場合）は２〜３日以内に切削油ＣのｐＨ調整または交換を行えばよく、ｐＨの値が８以下に低下または１１以上に上昇した場合は工作機械３０を停止させて即座に切削油ＣのｐＨ調整または交換を行わなければならない、とする。
この場合、例えばｐＨ８．５〜１０．５を第１所定ｐＨ範囲に設定し、ｐＨ８〜１１を第２所定ｐＨ範囲に設定する（図３（Ｃ）参照）。そして管理装置５０は、検出したｐＨの値が第１所定ｐＨ範囲を逸脱し、且つ第２所定ｐＨ範囲を逸脱していない場合（この場合、８〜８．５の範囲または１０．５〜１１の範囲）は第１報知情報（例えば軽微な警報）を利用者（管理者）に報知し、検出したｐＨの値が第２所定ｐＨ範囲を逸脱した場合（この場合、８以下の範囲または１１以上の範囲）は第２報知情報（例えば重度の警報）を利用者（管理者）に報知すると、より好ましい。

●［報知させるための設定と動作（図４）］
次に図４を用いて、検出結果が所定範囲を逸脱した場合に利用者に自動的に報知させる設定と、報知の動作について説明する。
利用者は、自己のＩＤとパスワードを用いて端末装置６０から管理装置５０にアクセスし、図４（Ａ）の例に示す報知設定画面５６を呼び出すことができる。
報知設定画面５６では、利用者は対象の工作機械を選択（５６ｂ部）し、検出項目を選択（５６ｄ部）し、所定範囲を数値で入力（５６ｅ部及び５６ｆ部）し、報知種類を選択（５６ｋ部）することで、管理装置５０から利用者に自動的に報知させる設定を行うことが可能である。例えば５６ｂ部等の選択項目は、各項目の右端の▽部（対象工作機械の場合は５６ａ部）を選択すると、選択欄５６ｂが開くドロップダウンメニュー等で構成されている。

管理装置５０は、利用者のＩＤに応じた選択項目を、登録情報５２に記憶されている当該ＩＤの内容から抽出して選定することができる。（例えばＩＤ：ＡＡＡの利用者の場合、抽出される対象工作機械は登録情報５２（図３（Ａ）参照）から「識別情報：ｅｅｅ、場所：企業Ａ工場ａ」と「識別情報：ｆｆｆ、場所：企業Ａ工場ｂ」である。）
なお、送信先に関する情報（５６ｇ部）は、管理装置５０が、利用者のＩＤに対応する送信先情報を、登録情報５２から抽出する（この場合、登録情報５２（図３（Ａ）参照）より、ＩＤ：ＡＡＡの利用者の送信先情報はｄｄｄ＠ａａａ．ｃｏ．ｊｐである）。

図４（Ｂ）に示す例は、ＩＤ：ＡＡＡの利用者が、「設定１」に対して「企業Ａ工場ａ」の「ｐＨ」が「８．５〜１０．５」の範囲（第１所定範囲に相当）を逸脱した場合に、（ｄｄｄ＠ａａａ．ｃｏ．ｊｐ）宛てに「軽微な報知」を自動的に行うように設定した例である。また、「設定２」に対しては、「企業Ａ工場ａ」の「ｐＨ」が「８．０〜１１．０」の範囲（第２所定範囲に相当）を逸脱した場合に、（ｄｄｄ＠ａａａ．ｃｏ．ｊｐ）宛てに「重度な報知」を自動的に行うように設定した例である。

「軽微な報知」と「重度の報知」については、例えば「軽微な報知」では２時間間隔（第１の時間間隔）で（ｄｄｄ＠ａａａ．ｃｏ．ｊｐ）宛てに「企業Ａ工場ａのｐＨが８．５〜１０．５の範囲を逸脱しました。」という文面のメールが送信され、「重度の報知」では３０分間隔（第２の時間間隔）で（ｄｄｄ＠ａａａ．ｃｏ．ｊｐ）宛てに「企業Ａ工場ａのｐＨが８．０〜１１．０の範囲を逸脱しました。」という文面のメールが送信される（報知の頻度が異なる）。また、例えば報知の頻度は同じでも、「重度の報知」の文面には「工作機械が停止しました。至急切削油の交換作業を要します。」という緊急である旨を強調した文面を追加するようにしてもよい。「軽微な報知」と「重度の報知」の具体的な内容については、これらに限定されず、種々の報知方法が考えられる。
また、上記の例では、第１所定範囲を逸脱した場合は軽微な報知を行い、第２所定範囲を逸脱した場合は重度の報知を行う例を説明したが、２種類に分けずに「所定範囲を逸脱したら報知を行う」という１種類の判定及び報知としてもよい。

なお、ｐＨの値だけでは切削油Ｃが腐食を発生させ易い状態であるか否か、判定が困難な場合もある。そこで、ｐＨと導電率等、２つ以上の検出項目を組み合わせて異常判定を行うようにしてもよい。例えば導電率が２００［ｍＳ／ｍ］以上であり、且つｐＨの値が８．０〜８．５の範囲である場合、「軽微な報知」でなく「重度の放置」を実行する。このように、２つ以上の検出項目の各々の値に応じて、種々の報知を行うことも可能である。

本発明の油状態検出装置１０及び油状態監視システムは、本実施の形態で説明した形状、外観、構成、接続、処理手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
本実施の形態の説明に用いた登録情報５２、検出履歴情報５４、報知設定画面５６の項目、構成等は一例であり、これに限定されるものではない。
検出手段は、ｐＨ検出手段、導電率検出手段、濃度検出手段、温度検出手段に限定されず、種々の検出手段を用いて、切削油の種々の状態を検出することが可能である。例えば、塩化物濃度や硫酸塩濃度を検出する検出手段や、溶存酸素の量を検出する溶存酸素計等を検出手段として用いてもよい。
本実施の形態の説明に用いた数値や時間やメールアドレス等は一例であり、これに限定されるものではない。

本発明の油状態検出装置１０の一実施の形態の概略外観図、及び当該油状態検出装置１０を油タンク２０内に設置した状態を説明する図である。 本発明の油状態検出装置１０を用いた油状態監視システムの例を説明する図である。 管理装置５０の記憶手段に記憶されている登録情報５２及び検出履歴情報５４等の例を説明する図である。 報知設定画面５６の例を説明する図である。

符号の説明

１０ 油状態検出装置
１０ａ 支柱部
１０ｂ フロート部
１０ｃ 支持部材
１０ｄ フロート
１０ｅ、１０ｆ 検出手段
２０ 油タンク
２２ ろ過装置
３０ 工作機械
４０ 送信装置
５０ 管理装置
６０ 端末装置
Ｃ 切削油
Ｈｒ、Ｈｓ 配管
５２ 登録情報
５４ 検出履歴情報
５６ 報知設定画面

Claims (3)

1. 工作機械における油タンク内に設ける油状態検出装置であって、
   支柱部と、フロート部と、検出手段とを備え、
   検出手段はフロート部に設けられており、
   フロート部は、油内で浮力を発生させて支柱部に沿って移動可能である、
   ことを特徴とする油状態検出装置。
2. 請求項１に記載の油状態検出装置であって、
   支柱部の下端または上端には、磁石が設けられた固定部を備えている、
   ことを特徴とする油状態検出装置。
3. 請求項１または２に記載の油状態検出装置と、
   油状態検出装置に接続され、検出手段による検出結果を、識別情報とともに通信回線を介して管理装置に送信可能な送信装置と、
   送信装置から受信した検出結果を収集して、識別情報に対応させて検出結果を記憶手段に記憶する管理装置とを備えている、
   ことを特徴とする油状態監視システム。
   
   
   

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