JP2006255833A

JP2006255833A - クーラント濾過装置

Info

Publication number: JP2006255833A
Application number: JP2005077198A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Sugihara; 辰実杉原
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2025-03-17
Also published as: JP4797409B2

Abstract

【課題】工作機械の加工動作の途中で濾過フィルタが目詰まりすることを防止する。
【解決手段】加工処理が実行されると、並行して濾過フィルタの目詰まりチェック処理が定期的に行われる。目詰まりチェック処理では、圧力センサが正常であるか否か(Ｓ１)、工具の先端からクーラントが吐出されているか否か(Ｓ２)が判断され、圧力センサが正常であり、且つ工具の先端からクーラントが吐出されていないことを条件に逆洗処理が実行される（Ｓ５）。
【選択図】図３

Description

本発明は、工作機械から排出される使用済みクーラントを回収して濾過するクーラント濾過装置に関する。

工作機械には、当該工作機械から排出される使用済みクーラントを回収し濾過フィルタにて切粉などを除去した後、前記工作機械に戻すクーラント濾過装置を備えたものがある。
前記濾過フィルタが目詰まりすると、工作機械から回収したクーラントを工作機械に戻すためのポンプ装置に負荷が掛かり過ぎるため、前記濾過フィルタを適宜、洗浄したり交換したりする必要がある。このため、クーラント濾過装置には、濾過フィルタを洗浄するための洗浄機構が設けられている。

このような洗浄機構による濾過フィルタの洗浄作業は、ＮＣプログラムと称される加工プログラムに組み込まれた洗浄指令コードや、加工動作の終了コードに基づいて行われる（例えば特許文献１参照）。
従って、加工プログラムに洗浄指令コードを組み込むことを忘れると、加工プログラムにより全ての加工動作が終了するまで洗浄作業が行われない。加工プログラムが長い場合は一連の加工動作が終了するまでに切粉が濾過フィルタに詰まり、その旨が報知されてしまうことがあった。また、加工動作によっては切粉が発生し易く、洗浄指令コードや終了コードに基づき洗浄作業が行われる前に切粉がフィルタに詰まってしまう場合もある。
特開２００４−７４３８０号公報

ところが、工作機械による加工動作の途中で濾過フィルタの目詰まり検知がなされた場合は、濾過フィルタの洗浄作業を行った後、加工サイクルを一からやり直さなければならない。つまり、濾過フィルタの目詰まり検知がなされるまでに工作機械により行われた加工動作が無駄になるという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、工作機械の加工動作の途中で濾過フィルタが目詰まりすることを防止することができるクーラント濾過装置を提供することである。

本発明のクーラント濾過装置は、工作機械から排出される使用済みクーラントを回収する回収手段と、前記回収手段により回収されたクーラントを濾過する濾過フィルタと、前記濾過フィルタにて濾過されたクーラントを前記工作機械に供給する供給手段と、前記濾過フィルタの洗浄手段と、前記洗浄手段による洗浄動作の実行が可能か否かを判断する判断手段と、前記判断手段により洗浄動作の実行が可能であると判断されたときに、前記洗浄手段に洗浄動作を実行させる制御手段とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、判断手段により濾過フィルタの洗浄動作の実行が可能であると判断されると、洗浄動作により濾過フィルタの洗浄動作が実行される。この場合、工作機械が加工動作を実行しておらず、工具にクーラントが供給されていない時、例えば工具の交換動作時が、濾過フィルタの洗浄動作の実行が可能であるときに相当する。

本発明によれば、濾過フィルタが目詰まりを起こす前に、前記濾過フィルタを洗浄することができる。

以下、本発明の第１の実施例について図１ないし図４を参照しながら説明する。本実施例に係る工作機械は、制御装置を一体的に備えるものである。即ち、図１において、工作機械１は、図示しないワーク(被工作物)を載置するためのＸＹテーブル２、主軸（図示せず）を回転駆動する主軸モータ３、前記主軸に装着される工具４を保持する工具マガジン（図示せず）等を備えている。工作機械１は、当該工作機械１から排出される使用済みクーラントを回収し、前記クーラントに含まれる切り屑等を除去した後、前記工作機械１に戻すクーラント濾過装置５を備えている。

前記クーラント濾過装置５から工作機械１に供給されたクーラントは、主軸の内部を貫通する穴を経由して、主軸に装着された工具４の先端から吐出されるようになっている。
前記クーラント濾過装置５は、工作機械１から排出される使用済みクーラントを回収槽（図示せず）を介して回収し貯溜するクーラントタンク６(回収手段に相当)、クーラントタンク６内のクーラントを吸い上げる中圧ポンプ７（吐出圧１．５〜７．０ＭＰａ）、前記中圧ポンプ７の吐出口７ａに接続された第１の還流パイプ８、前記第１の還流パイプ８にフィルタ装置９を介して接続された第２の還流パイプ１０を備えている。
中圧ポンプ７の吸込口７ｂに接続されたパイプ１１は、前記クーラントタンク６の内部まで延びている。前記パイプ１１の下端部には円筒状のサクションフィルタ１２が接続されている。

前記フィルタ装置９は、液入口１３ａ、液出口１３ｂ、液排出口１３ｃを備えたハウジング１３と、前記ハウジング１３内に収容された中空円筒状の濾過フィルタ１４とから構成されている。濾過フィルタ１４の外周面とハウジング１３との間には空間が形成されており、液入口１３ａ及び液排出口１３ｃは前記空間に連通し、液出口１３ｂは前記濾過フィルタ１４の内部に連通している。
第１及び第２の還流パイプ８及び１０は、それぞれハウジング１３の液入口１３ａ及び液出口１３ｂに接続されている。第１及び第２の還流パイプ８及び１０には両者の圧力に基づいて濾過フィルタ１４の目詰まりを検出する差圧スイッチ１５が接続されている。

また、第２の還流パイプ１０の端部は、モータ３の上部において回転継手１６を介して主軸の貫通穴に接続されている。第２の還流パイプ１０のうち前記回転継手１６の手前部には圧力センサ１７及びバルブＡが取付けられ、前記フィルタ装置９の近傍にはバルブＢを介してエア源１８が接続されている。更に、第２の還流パイプ１０のうちエア源１８よりも工作機械１側の部分にはラインフィルタ１９が配設されていると共に、前記ラインフィルタの前後の圧力に基づいてラインフィルタ１９の目詰まりを検出する差圧スイッチ２０が接続されている。

一方、ハウジング１３の液排出口１３ｃには排液用パイプ２１（排出路に相当）が接続されている。排液用パイプ２１の途中部にはバルブＣが取り付けられている。また、排液用パイプ２１の下端部は、クーラントタンク６の内部に配置されている。
前記バルブＡ〜Ｃはいずれもノーマルクローズタイプのもので、オフ状態で閉鎖され、オン状態で開放されるようになっている。本実施例では、中圧ポンプ７が供給手段に相当し、第１及び第２の還流パイプ８，１０がクーラント供給路に相当する。また、中圧ポンプ７、エア源１８から洗浄手段が構成される。

図２は、工作機械１の電気的構成を概略的に示す図である。この図２において、ＣＰＵ２５に接続された入出力バス２６には、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８、操作パネル２９、ディスプレイ３０、ブザー３１が接続されている。
前記操作パネル２９は、工作機械１に指令を与えたり、各種の設定を行ったりするための種々のキーを備えている。前記ディスプレイ３０は、工作機械１の運転状況等を表示する。前記ＲＯＭ２７には、ＣＰＵ２５が解読、実行する基本的なプログラムが予め格納されている。また、前記ＲＡＭ２８には、加工プログラム、濾過フィルタの目詰まりチェックプログラム、逆洗条件テーブル(いずれも詳しくは後述する)等が記憶保持されている。

前記入出力バス２６には、Ｉ／Ｏインターフェース３２を介して中圧ポンプ７、差圧スイッチ１５、２０、圧力センサ１７、バルブＡ，Ｂ，Ｃが接続されている。さらに、入出力バス２６には、主軸モータアンプ３３、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸モータアンプ３４がそれぞれ接続されている。前記モータアンプ３３，３４には、それぞれ主軸モータ３及びＸ，Ｙ，Ｚ軸モータ３５が接続されている。尚、図示しないが、前記入出力バス２６には、各軸モータアンプ３３，３４の他、工具マガジンの回転用のモータアンプ等も接続されている。

ＣＰＵ２５は、操作パネル２９や差圧スイッチ１５，２０、圧力センサ１７からの入力信号、ＲＯＭ２７やＲＡＭ２８に記憶されたプログラムや種々のデータに基づいてディスプレイ３０、ブザー３１、中圧ポンプ７、バルブＡ，Ｂ，Ｃや各軸モータ３，３０等、工作機械１全体の制御を行う。

加工プログラムには、加工に必要な情報、例えば加工内容を示すコード、使用する工具種類や主軸の回転数、Ｚ軸の送り速度(工具の移動速度)、加工を行う座標等が加工順に記載されている。ＣＰＵ２５は、加工プログラムの内容を１ブロックずつ解釈することにより、工作機械１の各部を駆動し、工具の交換や、主軸の座標移動、ワークの加工などを行う。また、ワークの加工時には、ＣＰＵ２５は、中圧ポンプ７をオンすると共にバルブＡを開放し、主軸に装着されている工具４にクーラントを供給する。この結果、工具４の先端からクーラントが吐出される。
後述するように、本実施例では、ＣＰＵ２５は制御手段、洗浄手段、判断手段、計測手段として機能する。

次に、ＣＰＵ２５が、加工処理と並行して定期的、例えば２０（ｍｓｅｃ）毎に実行する濾過フィルタの目詰まりチェック処理について図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。即ち、目詰まりチェック処理が起動されると、ＣＰＵ２５は、まずステップＳ１にて圧力センサ１７が正常であるか否かを判定する。そして、圧力センサ１７が正常であると判定した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、工具４の先端からクーラントが吐出されているか否かを判定し、クーラントが吐出されている場合には（ＹＥＳ）、そのときの圧力センサ１７の出力を読み込み、その圧力値を記憶する（ステップＳ３）。

一方、ステップＳ２にて、工具４の先端からクーラントが吐出されていないと判定された場合には（ＮＯ）、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、逆洗処理が実行されているか否かが判定される。そして、ステップＳ４にて、逆洗処理が実行されていると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１に戻り、逆洗処理が実行されていないと判定された場合（ＮＯ）は、ステップＳ５の逆洗処理のサブルーチンに移行する。

ここで、逆洗処理について図４のフローチャートを参照しながら説明する。逆洗処理ルーチンでは、まず、ステップＴ１にて中圧ポンプ７をオフすると共にバルブＢ及びＣをオンする。すると、バルブＡは閉状態のままバルブＢ及びＣが開状態となる。これにより、エア源１８からの加圧された空気（圧力０．４〜０．６ＭＰａ）が液出口１３ｂを通ってケーシング１３内に流入する。このエア圧により濾過フィルタ１４内のクーラントが濾過フィルタ１４を内側から外側に向かって噴出する。この結果、濾過フィルタ１４に付着していた切り屑等が剥離されて濾過フィルタ１４とハウジング１３との間の空間に落とされる。

ステップＴ２では、ＲＡＭ２８に記憶されている圧力センサ１７の圧力値が正常範囲にあるか否かが判定される。この圧力値は、上記したステップＳ３にて記憶されたものであり、逆洗処理の直前に行われたクーラント吐出時における圧力センサ１７の圧力値である。ステップＴ２にて圧力センサ１７の圧力値が正常範囲にあると判定されたときは（ＹＥＳ）、ステップＴ３にて、逆洗処理におけるエア流入時間ｔ１として「０．３秒」が逆洗条件テーブルから取得される。

一方、圧力センサ１７の圧力値が正常範囲に入っていないと判定されたときは（ＮＯ）、ステップＴ４にて、逆洗処理におけるエア流入時間ｔ１として「１．０秒」が逆洗条件テーブルから取得される。
即ち、本実施例では、圧力センサ１７の圧力値が正常範囲から外れているときは、ろ過フィルタ１４に付着している切り屑等が多いと判断し、エア流入時間ｔ１を長くしている。

ステップＴ３或いはＴ４にて取得したエア流入時間ｔ１が経過すると、ステップＴ５に移行して、バルブＢをオフした後、中圧ポンプ７をオンする。これにより、バルブＢが閉状態になり、エア源１８からの加圧空気の供給が停止され、クーラントタンク６内のクーラントが再びフィルタ装置９へ供給される。この結果、ハウジング１３内に落とされた切り屑等は、クーラントと共に液排出口１３ｃから排液用パイプ２１を通り、クーラントタンク６へ排出される。

ステップＴ６では、ステップＴ２と同様に、ＲＡＭ２８に記憶されている圧力センサの圧力値が正常範囲にあるか否かが判定される。そして、圧力センサ１７の圧力値が正常範囲にあると判定されたときは（ＹＥＳ）、ステップＴ７にて、逆洗処理におけるフィルタ内洗浄時間ｔ２として「１．７秒」が逆洗条件テーブルから取得される。一方、圧力センサ１７の圧力値が正常範囲に入っていないと判定されたときは（ＮＯ）、ステップＴ８にて、逆洗処理におけるフィルタ内洗浄時間ｔ２として「２．５秒」が逆洗条件テーブルから取得される。

即ち、この場合も、圧力センサ１７の圧力値が正常範囲から外れているときは、濾過フィルタ１４に付着している切り屑等が多くためにハウジング１３に落とされた切り屑も多いと判断し、フィルタ内洗浄時間ｔ２を長くしている。
ステップＴ７或いはＴ８にて取得したフィルタ内洗浄時間ｔ２が経過すると、ステップＴ９に移行して、バルブＣをオフすると共に中圧ポンプ７をオフする。これにより、バルブＣが閉状態になる。また、クーラントタンク６からフィルタ装置９へのクーラントの供給が停止される。以上により、逆洗処理が終了する。

ステップＳ５の逆洗処理が終了すると、フィルタの目詰まりチェック処理を終了する。また、ステップＳ１にて圧力センサ１７が異常であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ６に移行して、工作機械１の運転を停止すると共にブザー３１を鳴らす。

尚、加工動作の途中で差圧スイッチ１５により濾過フィルタ１４の目詰まりが検出されたときも、ブザー３１を鳴らして目詰まりが発生した旨が報知されると共に工作機械１の運転が停止される。

このように本実施例によれば、クーラントが工具４から吐出されていないとき、言い換えるとクーラントが工作機械１に供給されていないときは、常時、逆洗処理を行うように構成したので、濾過フィルタ１４に過剰な切り屑が付着して目詰まりが発生する前に前記切り屑を洗い落とすことができる。したがって、濾過フィルタ１４に目詰まりが発生して加工動作が途中で停止されてしまうことを極力防止できる。

また、クーラントが工具４から吐出されていないときを利用して逆洗処理を行うように構成したので、加工の途中で逆洗処理を行うことによる加工時間の延長を極力抑えることができる。

更に、圧力センサ１７の圧力値に応じて逆洗処理時間を変更するようにしたので、濾過フィルタ１４に付着した切り屑を確実に洗い落とすことができ、しかも、不必要に長い時間、逆洗処理が行われることもない。

図５は本発明の第２の実施例を示すものであり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第２の実施例では、クーラントが工具４の先端から吐出されておらず、且つ、クーラントの吐出時間が所定時間に達すると、逆洗処理を実行するように構成されている。即ち、図５のフローチャートに示すように、ステップＳ２にてクーラントの吐出動作が行われていないと判定されたときには（ＮＯ）は、ステップＳ２１にてクーラント吐出時間Ｔ１が所定時間ＴＭに達したか否かを判断する。クーラントの吐出時間Ｔ１は、工具４の先端からクーラントを吐出させる処理が行われる毎にカウントアップされるものであり、ＣＰＵ２５のカウンタに記録されている。

そして、ステップＳ２２にて、吐出時間Ｔ１が所定時間ＴＭに達したと判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ５に移行して逆洗処理を実行する。この場合の逆洗処理におけるエア流入時間ｔ１及びフィルタ内洗浄時間ｔ２は予め設定されている(例えばｔ１＝０．３秒、ｔ２＝１・７秒)。一方、吐出時間Ｔ１が所定時間ＴＭに達していない場合（ＮＯ）は、チェック処理を終了する。

尚、ステップＳ５の逆洗処理が実行されると、ＣＰＵはクーラント吐出時間のカウンタをリセットする（ステップＳ２３）。
本実施例は、クーラントが濾過フィルタ１４を通過した時間に応じて濾過フィルタ１４に付着する切り屑の量が多くなることに着目したものであり、上記構成によれば、濾過フィルタ１４に切り屑が余り付着していない状態で逆洗処理が行われることがない。即ち、不必要に逆洗処理が行われることを防止できる。

図６は本発明の第３の実施例を示すものであり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第３の実施例では、クーラントが工具４の先端から吐出されておらず、且つ、工具交換動作が行われているとき(ステップＳ２４)に逆洗処理が行われるように構成されている。工具交換動作中であるか否かは、加工プログラムのコードに基づき判断される。また、本実施例においても、逆洗処理におけるエア流入時間ｔ１及びフィルタ内洗浄時間ｔ２は予め設定されている(例えばｔ１＝０．３秒、ｔ２＝１・７秒)。

工具交換処理に要する時間は、逆洗処理に要する時間よりも十分に長い。従って、上記したように、工具交換処理と並行して逆洗処理を行う構成を採用することにより、加工の途中に逆洗処理を行うことによる加工時間の延長を抑えることができる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。
図７に示すフローチャートのように、工具４の先端からクーラントが吐出されていないときは(ステップＳ２にてＮＯ)、予め設定されたエア流入時間及びフィルタ内洗浄時間で逆洗処理を実行するように構成しても良い。このような構成によれば、圧力センサ１７の圧力値を記憶しない分、構成を簡単にすることができる。

また、工具４の先端からクーラントが吐出されていない例えば工具移動処理が行われているときであっても、その処理時間が逆洗処理時間よりも短い場合、その処理が終了した後、逆洗処理が終了するまで待機する必要がある。そこで、図８に示すフローチャートのように、逆洗処理に関するパラメータを逆洗条件テーブルから取得し、前記パラメータに基づいて逆洗処理を行うか否かを決定するようにすると良い(ステップＳ２５)。尚、この場合も、逆洗処理におけるエア流入時間及びフィルタ内洗浄時間は予め設定されたものを用いると良い。

第１の実施例では圧力センサ１７の出力値に基づいて逆洗処理の実行時間を決定したが、この構成に代えて、差圧スイッチ１５、２０の出力値に基づいて逆洗処理時間を決定するようにしても良い。
加圧エアを用いて濾過フィルタを洗浄する方式に代えて、例えば濾過フィルタを回転させてダストをふるい落とす方式、フィルタの外周部をスクレーパでこすり落とす方式でも良い。
工作機械の動作を制御する制御装置は、工作機械とは別に構成されていても良い。

本発明の第１の実施例に係る工作機械の全体構成を概略的に示す図電気的構成を示す図定期チェック処理の内容を示すフローチャート逆洗処理の内容を示すフローチャート本発明の第２の実施例を示す図３相当図本発明の第３の実施例を示す図３相当図本発明の第１の変形例を示す図３相当図本発明の第２の変形例を示す図３相当図

符号の説明

図面中、１は工作機械、４は工具、５はクーラント濾過装置、６はクーラントタンク(回収手段)、７は中圧ポンプ(供給手段、洗浄手段)、８，１０は還流パイプ(クーラント供給路)、１４は濾過フィルタ、１８はエア源(洗浄手段)、２５はＣＰＵ(制御手段、判断手段、洗浄手段、計測手段)を示す。

Claims

工作機械から排出される使用済みクーラントを回収する回収手段と、
前記回収手段により回収されたクーラントを濾過する濾過フィルタと、
前記濾過フィルタにて濾過されたクーラントを前記工作機械に供給する供給手段と、
前記濾過フィルタの洗浄手段と、
前記洗浄手段による洗浄動作の実行が可能か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により洗浄動作の実行が可能であると判断されたときに、前記洗浄手段に洗浄動作を実行させる制御手段とを備えることを特徴とするクーラント濾過装置。
前記供給手段は、前記クーラントを前記工作機械に供給するクーラント供給路を備えると共に、前記濾過フィルタは前記クーラント供給路に設けられ、
前記判断手段は、前記クーラント供給路を通して前記工作機械にクーラントが供給されているときは前記洗浄手段による洗浄動作の実行が不可能であると判断することを特徴とする請求項１記載のクーラント濾過装置。
前記工作機械は、加工動作時に内部をクーラントが通過する工具を備え、
前記判断手段は、前記工具による加工動作時には洗浄動作の実行が不可能であると判断し、前記工具の交換時には洗浄動作の実行が可能であると判断するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のクーラント濾過装置。
前記工作機械にクーラントが供給される時間を計測する計測手段を備え、
前記制御手段は、前記判断手段により洗浄動作の実行が可能であると判断され、且つ、前記計測手段により計測された時間が所定時間を経過したときに前記洗浄手段に洗浄動作を実行させるように構成されていることを特徴とする請求項２記載のクーラント濾過装置。
前記工具の内部をクーラントが通過した時間を計測する計測手段を備え、
前記制御手段は、前記判断手段により洗浄動作の実行が可能であると判断され、且つ、前記計測手段により計測された時間が所定時間を経過したときに前記洗浄手段に洗浄動作を実行させるように構成されていることを特徴とする請求項３記載のクーラント濾過装置。