JP2007007493A - ミスト発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ミスト用液を供給するポンプの間欠動作によって生じるミストの脈動を緩和してムラのないミスト生成を可能にする。
【解決手段】 間欠作動を行うポンプからミスト用液が供給されるミスト用液供給通路７と、ミスト発生のためにミスト用液を吐出する液吐出部とを有し、ミスト用液供給通路７に絞り部９を設ける。例えば、ミスト用液供給通路にテーパ穴部８を形成して連絡通路を有するテーパピン９を嵌合する。ミスト用液供給による脈動が緩和され、ミスト溶液が緩やかに液吐出部から吐出され、ムラの少ないミスト生成が可能になる。テーパピンを用いるものでは、テーパ穴部へのテーパピンの嵌合によって絞り部が容易に得られ、取付け、取り外しが容易である。また、テーパピンの外周面に連絡通路を有するものとすれば、嵌合押し込みの位置調整によって、絞り作用の調整を行える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、セミドライ加工を行う工作機械などに適用されるミスト発生装置に関するものである。

内部給油式マシニングセンタを最少量潤滑（ＭＱＬ）対応で使用する場合、従来、２種類の方法が知られており、その一つは、外部のユニット内でベンチュリー効果により生成したオイルミストをエアで搬送するものである（例えば特許文献１）。他の方法は、工作機械にまで加工油剤とエアを個別に送り込み、ミキシングブロックを用いてミストを生成する方法である（例えば特許文献２）。

図５は、ミキシングブロックを回転継手に取付けた構造を示す例である。
ミキシングブロックは、筒状の気体供給ブロック１の穴内に、小径で円筒状の加圧油供給ブロック１０が一端で嵌合されて一体化されている。
気体供給ブロック１は、側壁に気体導入穴２を有し、気体供給ブロック１の内部穴と加圧油供給ブロック１０の外周面との間で構成される気体供給路３に連通している。気体供給ブロック１の先端の開口穴は、前記気体供給路３に連通するミスト噴射口となっており、工作機械の回転継手２０に接続されている。

加工油供給ブロック１０は、内部穴が加工油供給路１１となっており、該内部穴は先端に貫通している。上記ミキシングブロックでは、加工油供給路１１を通る加工油が加工油供給ブロック１０の先端で吐出され、前記気体導入穴２、気体供給路３を通して供給されるエアと混合されてミストが生成される。該ミストはミスト噴射口から工作機械の回転継手２０内に供給される。

なお、上記二つの方法のうち、ベンチュリー効果を用いる方法は、ミストの搬送距離が長くなる事からミスト噴射ノズルから噴射されるミストの量が減少するため効率が悪い。また、その構造からミストの量を管理できない問題もある。
これに対し、ミキシングブロックを用いてミストを生成する方法は、工作機械の近傍でミストが生成されて搬送されるので効率がよいという利点を有している。
特開２００１−８２６８５号公報 特開２０００−１２６９８２号公報

ところで、ミキシングブロックなどに加工油剤を送ってＭＱＬ対応でミストを生成するものでは、ポンプを間欠動作させて加工油剤をミキシングブロックにまで送り込むことになる。しかし、ポンプの間欠動作に伴って図３（ｂ）に示すように、オイルの供給およびミスト生成に脈動が生じ、ミストの生成にムラが出る場合がある。このムラはミキシングブロックからミスト噴射ノズルまでの長さが３００ｍｍ程度あれば比較的緩和されるが、長さが短いとポンプ動作の影響がミストの生成に出てしまう。ミストの噴射ムラは、間欠動作時間が数秒程度の間隔なので一般には影響は少ないが、精密加工時には加工面に影響する場合もあり、また見た目にも印象が悪いという問題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、セミドライの工作機械などにおいて、脈動によるミストの生成ムラを緩和することができるミスト生成装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明のミスト発生装置のうち、請求項１記載の発明は、間欠作動を行うポンプからミスト用液が供給されるミスト用液供給通路と、該ミスト用液供給通路に接続されてミスト発生のためにミスト用液を吐出する液吐出部とを有し、前記ミスト用液供給通路に絞り部が設けられていることを特徴とする。

請求項２記載のミスト発生装置の発明は、請求項１記載の発明において、前記ミスト用液供給通路にテーパ穴部が形成され、該テーパ穴部に連絡通路を有するテーパピンが嵌合されて絞り部が構成されていることを特徴とする。

請求項３記載のミスト発生装置の発明は、請求項２記載の発明において、前記テーパピンは、軸方向に貫通する連絡通路が形成されていることを特徴とする。

請求項４記載のミスト発生装置の発明は、請求項２記載の発明において、前記テーパピンは、外周面に部分的に形成され、かつ軸方向に連通する凹部によって連絡通路が形成されていることを特徴とする。

請求項５記載のミスト発生装置の発明は、請求項４記載の発明において、前記凹部は、テーパピンの外周面に設けられて外周面の軸方向両端で開口する溝によって形成されていることを特徴とする。

請求項６記載のミスト発生装置の発明は、請求項５記載の発明において、前記溝は、軸方向に沿って直線状または螺旋状に形成されていることを特徴とする。

請求項７記載のミスト発生装置の発明は、請求項４〜６のいずれかに記載の発明において、前記テーパピンは、前記テーパ穴部に対する嵌合押込み位置を調整することによって前記凹部の深さが調整可能となっていることを特徴とする。

請求項８のミスト発生装置の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、 前記液吐出部は、ミスト用液供給通路の先端に設けた多孔質体によって構成されていることを特徴とする。

すなわち、本発明によれば、ミスト用液供給通路を間欠的に流れるミスト用液が、絞り部において絞り作用を得て脈動が緩和される。このミスト用液が液吐出部から吐出されてミストが生成されることで、ムラの少ないミスト生成がなされ、精密加工などに使用されるオイルミストとして好適なものとなる。

なお、本発明としては絞り部の構成は特に限定されるものではなく、適宜の構成を採択することができるが、ミスト用液供給通路にテーパ穴部を形成し、このテーパ穴部に連絡通路を有するテーパピンを嵌合して絞り部を構成するのが望ましい。
該テーパピンは、ミスト用液供給通路に対する取付けも、押し込み嵌合により容易に行うことができ、絞り作用の異なるテーパピンとの取り替えも容易に行うことができる。

テーパピンに設ける連絡通路は、絞りによる流路抵抗の増大によって脈動を緩和できるものであれば良く、本発明としては特定のものに限定されず、テーパピンの軸方向に貫通するものや、テーパピン外周面に軸方向に連通する凹部によって構成することができる。特にテーパピン外周面に形成するものでは、テーパ穴部に対する嵌合押込み位置を調整することによってテーパピンとテーパ穴部の一方又は両方で微小な変形が生じ、前記凹部の深さを調整することが可能になる。このためテーパピンとテーパ穴部とを異なる材質（例えば鋼材とアルミニウム材の組合せ）で構成し、上記嵌合押し込みによって一方が容易に変形して上記調整が容易になされるようにすることができる。

なお、本発明のミスト生成装置では、上記液吐出部からのミスト用液の吐出によってオイルミストが生成されるものであるが、そのミスト生成の機構は本発明として特定のものに限定されない。例えばエアなどのミスト用気体と上記で吐出されたミスト用液とが混合されることでミストを生成することができる。この際に、安定した微小のミストが得られるように、ミスト用液供給通路の先端に多孔質体を設けて、この多孔質体を通して微小液滴を流出させるようにしてもよい。これにより粒径の大きな液滴が発生することなく安定した微小のミストが得られる。

上記で用いる多孔質体としは、発泡金属、発泡セラミックス、焼結フィルタ、樹脂フィルタあるいは金属繊維によるフィルタなどが例示される。本発明としては、上記した多孔質体材料に限定されるものではなく、その他材質の多孔質体であっても良い。

また、上記多孔質体に形成される孔の大きさや密度は特定のものに限定されないが、液流出表面に均等に液滴用の液が流出して十分に微小な液滴や液膜を形成するように定めればよい。例えば孔の大きさとしては円相当径で０．０５〜０．１ｍｍを例示することができる。このような大きさの多孔から液滴用の液として油が流出して油膜を形成すると、０．０１〜０．０５ｍｍ程度の厚さになることが期待される。この厚さは、気体流の吹きつけによって維持されることが期待される厚さである。

本発明のミスト発生装置は、セミドライ加工を行う工作機械において、工作機械の主軸にミストを生成するものとして、また、主軸内でミストを生成するものとして、さらに、工作機械外から加工点にミストを供給するものとして利用することができる。また、本発明のミスト発生装置は、上記のようにセミドライ加工を行う工作機械に適用するのが好適であるが、本発明としてはこれに限定されるものではなく、その他の用途においてミストを生成するものとして利用することも可能である。

以上説明したように、本発明のミスト発生装置によれば、間欠作動を行うポンプからミスト用液が供給されるミスト用液供給通路と、該ミスト用液供給通路に接続されてミスト発生のためにミスト用液を吐出する液吐出部とを有し、前記ミスト用液供給通路に絞り部が設けられているので、ミスト用液供給による脈動が緩和され、ミスト溶液が緩やかに液吐出部から吐出され、ムラの少ないミスト生成が可能になる。また、低コストの間欠給油ポンプを用いても連続給油に近いミストを生成する事が可能となる。

第２の発明では、ミスト用液供給通路にテーパ穴部が形成され、該テーパ穴部に連絡通路を有するテーパピンが嵌合されて絞り部が構成されているので、テーパ穴部へのテーパピンの嵌合によって絞り部を容易に得ることができ、また、取付け、取り外しが容易であり、絞り作用の異なるテーパピンの交換も容易に行うことができる。また、テーパピンの外周面に凹部を設けて連絡通路を有するものとすれば、嵌合押し込みの位置調整によって、絞り作用の調整を容易に行うことができる。

以下に、本発明の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。なお、前記で説明した背景技術の例と同様に構成については同一の符号を付して説明を行う。
ミキシングブロックは、筒状の気体供給ブロック１の穴内に、小径筒状の加圧油供給ブロック６が同軸に配置された構造からなり、気体供給ブロック１の後端において、気体供給ブロック１の外周面と加圧油供給ブロック６の穴の内周面とが嵌合されて一体化されている。

気体供給ブロック１は、側壁に気体導入穴２を有しており、該前記気体導入穴２には、外部の気体供給源（工場エアなど）に接続される気体供給接続部２ａが螺合される。該気体供給接続部２ａには、気体供給源に接続した気体供給管（図示しない）などが接続可能になっている。
気体供給ブロック１の内部穴は、前記導入穴２が位置する部分が大径にされて気体導入穴２に連通しており、さらに穴の内周面と加圧油供給ブロック６の外周面との間で気体供給路３を構成している。該気体供給路３に連なって気体供給ブロック１の先端側に穴が開口している。気体供給ブロック１の穴は、前方側で径が小さくなり、加圧油供給ブロック６の外周面との間の小隙間、すなわち気体供給路３の断面が小さくなっている。また、気体供給ブロック１の先端の開口穴は、前記気体供給路３に連通するミスト噴射口となっている。

一方、加圧油供給ブロック６は、軸穴がミスト用液供給通路、すなわち加工油供給通路７になっており、その後端に加工油供給接続部７ａが螺合される。該加工油供給接続部７ａには、加工油供給源に接続した加工油供給管（図示しない）などが接続可能になっている。
加工油供給ブロック６は、内部穴内面をテーパリーマなどによって仕上げ加工して面粗さを整え、所定のテーパーピンを押し込み嵌合できるようにテーパ穴８を形成する。
テーパピン９は、上記テーパ穴８に嵌合する形状でテーパ形状に形成されており、さらにその外周面には、軸方向両端に達する螺条９ｂが形成されている。該螺条９ｂの谷部によって本発明の連絡通路となる凹部９ａが設けられている。該螺旋９ｂの形状は特に限定されないが、ピッチ０．５〜３ｍｍ程度のものを例示できる。
また、加圧油供給ブロック６の先端側では、前記加工油供給通路７が開口して液吐出部となっており、該開口に円柱状の多孔質体５が液吐出部として連結されている。該多孔質体５は、加工油供給ブロック６の先端側の外径と略同じ外径を有し、気体供給ブロック１の内周面との間に小隙間を有している。
上記により構成される気体供給ブロック１は、スピンドルスルーの工作機械に連結される。図中で、２０は、工作機械の回転継手を示すものであり、該工作機械の軸穴２０ａが設けられている。
なお、上記加工油供給通路７は、さらに工作機械の主軸内に伸長するものであってもよく、その場合、上記加工油供給ブロック６の先端に例えば直径３ｍｍ、内径２ｍｍ程度の銅パイプなどからなる内部加工油供給管をロウ付けして工作機械の内部側に加工油を供給してミストを生成するように構成するものであっても良い。

次に、上記ミキシングブロックによるミスト供給の動作について説明する。
図示しない気体供給源に接続した気体供給管を気体供給接続部２ａに取り付け、さらに図示しない加工油供給源に接続した加工油供給管を加工油供給接続部７ａに取り付け、気体供給接続部２ａにエアを圧送供給し、加工油供給接続部７ａに図示しないポンプによって加工油剤（オイル）を間欠的に圧送供給する。
加工油剤は、前記加工油供給通路７を通って絞り部であるテーパピン９に達し、その外周面に形成した螺条９ｂの凹部９ａを通って螺旋状に移動しつつその先方の加工油供給通路７に至る。その際に、間欠的に供給される加工油剤は、上記凹部９ａで絞り作用によってを緩やかに凹部９ａを通過する。凹部９ａを通過した加工油剤は、さらに多孔質体５へと供給され、全てが多孔質体５の多孔に含浸される。多孔質体５に含浸した加工油剤は、さらに多孔質体５の外表面に至り、表面の多孔から流出した加工油剤が微小油滴または油膜状となる。

一方、上記エアは、気体供給路３を移動する。気体供給路３を移動するエアは、多孔質体５の外周面から先端面に沿って多孔質体５と接触しつつ移動する。その結果、多孔質体５の表面から微小油滴が次々と効果的に剥離し、エア中に巻き込まれてミスト化される。このミストは、ミスト噴射流として前方に向けて噴射される。該ミストは、微細な液滴が安定してムラなく生成されており、その後、直ちに工作機械の回転継手２０へと移動し、軸穴２０ａ内へと噴射される。軸穴２０ａに噴射された加工油は、先端側へと移動し、工作機械の先端から加工点（図示しない）へと供給される。これにより良好な潤滑性が与えられて工作機械によるセミドライ加工が良好に行われる。
なお、上記ミストの生成では、ポンプの間欠動作に拘わらず、絞り作用によってミスト生成の脈動が緩和されており、図３（ａ）に示すように緩やかに変化するミストの生成パターンが得られる。

なお、上記テーパピン９による絞り作用の程度を変更したい場合、テーパ穴８に対するテーパピン９の軸方向での押し込み程度を調整する。この押し込みに際しては、螺条９ｂの頂部が微小に圧潰するが押し込み量の大小によって圧潰量が異なってくる。これにより螺条９ｂの谷部による凹部９ａの深さが変わって絞り作用が異なるものになる。したがって、絞り作用を調整したい場合にテーパピン９の押し込みによって容易に調整を行うことが可能になる。
また、絞り作用が異なる他のテーパピン９に変更したい場合には、逆方向に押し出すことでその径が拡がる方向にテーパピン９が移動して容易に取り外すことができ、取付けも上記押し込みによって容易に行うことができる。

なお、上記実施形態では、テーパピンとして、外周面に螺条を形成したものについて説明したが、図３に示すように、螺旋溝９０ａを加工したテーパピン９０（図（ａ））や、軸方向に沿って外周面に貫通溝９１ａを形成したテーパピン９１（図（ｂ））を用いることができる。これらの溝は、例えば幅０．５ｍｍ程度の帯状に形成することができ、この場合は外周頂点から例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の深さで加工すれば良い。
また、テーパピンの外周面に多数の突部を形成し、突部間を凹部としたものであってもよい。さらに、テーパピンの外周面ではなく、内部に軸方向に貫通する貫通穴を形成したものであっても良い。図（ｃ）は、軸方向に貫通する貫通穴を軸心に沿って形成したテーパピン９２を示すものであり、この例では、出口側の貫通穴９２ｂの径を、それよりも入口側にある貫通穴９２ａよりも相対的に小さくしている。これにより多段の絞り作用が得られる効果もある。このテーパピン９１の作製では、例えば、径の大きなドリルで一定の深さまで下穴を加工しておき、残った壁の部分を小径ドリルで加工する。この時、残す壁の厚さはドリル径の５倍を限度とすると良い。なお、貫通穴は複数形成するものであってもよい。
また、テーパピン外周に複数の加工面を当配置すると抵抗を変えることができる。

なお、上記実施形態では、テーパピンを用いた絞り部のみについて説明したが、本発明においても他の構造によって絞り作用が得られるものであってもよい。
以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明した、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜変更が可能である。

本発明の一実施形態のミスト発生装置を示す断面図である。 同じく、絞り部となるテーパピンを示す正面図である。 テーパピンの変更例を示す図であり、（ａ）は外周面に螺条を形成したもの、（ｂ）は、外周面に螺旋状に溝を形成したもの、（ｃ）は、軸心に貫通穴を形成したものである。 本発明および従来例について、ポンプによる間欠動作とミストの生成パターンを示す図である。 従来のミキシングブロックを示す断面図である。

符号の説明

１ 気体供給ブロック１
３ 気体供給路
５ 多孔質体
６ 加圧油供給ブロック
７ 加工油供給通路
８ テーパ穴
９ テーパピン
９ａ 凹部
９ｂ 螺条
９０ テーパピン
９０ａ 螺旋溝
９１ テーパピン
９１ａ 貫通溝
９２ テーパピン
９２ａ 貫通穴
９２ｂ 貫通穴

Claims (8)

1. 間欠作動を行うポンプからミスト用液が供給されるミスト用液供給通路と、該ミスト用液供給通路に接続されてミスト発生のためにミスト用液を吐出する液吐出部とを有し、前記ミスト用液供給通路に絞り部が設けられていることを特徴とするミスト発生装置。
2. 前記ミスト用液供給通路にテーパ穴部が形成され、該テーパ穴部に連絡通路を有するテーパピンが嵌合されて絞り部が構成されていることを特徴とする請求項１記載のミスト発生装置
3. 前記テーパピンは、軸方向に貫通する連絡通路が形成されていることを特徴とする請求項２記載のミスト発生装置。
4. 前記テーパピンは、外周面に部分的に形成され、かつ軸方向に連通する凹部によって連絡通路が形成されていることを特徴とする請求項２記載のミスト発生装置。
5. 前記凹部は、テーパピンの外周面に設けられて外周面の軸方向両端で開口する溝によって形成されていることを特徴とする請求項４記載のミスト発生装置。
6. 前記溝は、軸方向に沿って直線状または螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項５記載のミスト発生装置。
7. 前記テーパピンは、前記テーパ穴部に対する嵌合押込み位置を調整することによって前記凹部の深さが調整可能となっていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のミスト発生装置。
8. 前記液吐出部は、ミスト用液供給通路の先端に設けた多孔質体によって構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のミスト発生装置。

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