JP2007152489A - 工作機械のクーラント供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な動力源を必要とせず、フィルタを清掃できるクーラント供給装置を得る。
【解決手段】フィルタ３が配置されたフィルタケース１１には、フィルタ３と接するブラシ等の清掃部材１０ｂが配置されている。清掃部材１０ｂは回転体（プロペラ）１０ａと連結されている。加工時（図３（ａ））にはクーラントポンプから吐出されたクーラントＡは、フィルタ３を通過することなく、加工用クーラント供給路８に流れ加工領域に噴射される。このときのクーラントの流れにより、回転体１０ａが駆動され、清掃部材１０ｂを回転させてフィルタ３を清掃する。工具交換時（図３（ｂ））には、加工用クーラント供給路８のバルブが閉じられその流れは停止する。洗浄用クーラント供給路７のバルブが開かれ、クーラントＡはフィルタ３を通り、洗浄用クーラント供給路７より工具連結部に噴射される。工具交換時より加工時の方が長いので、フィルタ３は十分に清掃される。
【選択図】図３

Description

本発明は、工作機械に用いられるクーラント供給装置に関する。

工作機械には、加工時に工具及び被加工物等を冷却するために、この工具による加工領域にクーラントを供給する。一方、工具交換時には、該クーラントによって主軸と工具の結合部を洗浄することが行われている。工具は、該工具のテーパ部と主軸のテーパ部を嵌合させ、さらには工具端面と該工具端面と対向する主軸端面を密接させて、工具を主軸に結合させるが、この工具と主軸の接合面に切粉等の異物が介在すると、工具と主軸の結合に不具合が生じる。このことから、この工具テーパ部、主軸テーパ部、工具端面、主軸端面等の工具連結面を清掃するために、工具連結部領域に向けて洗浄液としてクーラントを噴射して、各テーパ部や端面等を洗浄することが行われている。

加工領域に噴射するクーラントは、工具や被加工物等を冷却するものであることから、切粉等の不純物を完全に取り除く必要はない。しかし、上述したように工具連結部領域に供給するクーラントは、工具や主軸のテーパ部、端面等を洗浄するものであることから、クーラント中に切粉等の不純物が含まれることは望ましくなく、除去する必要がある。そのため、図７に示すように工具連結面をクーラントで洗浄するための工具連結部洗浄用クーラント供給路７と、加工領域にクーラントを供給し工具や被加工物等を冷却するための加工用クーラント供給路８との２つの経路を備えている。

クーラントポンプ１から吐出されたクーラントを、共通通路６に設けられた第１フィルタ２に通し、比較的大きな切粉等の混入物（不純物）を除去し、その後この共通通路６から分岐して、一方は小さな切粉等の混入物をも除去する第２のフィルタ３及び洗浄用のクーラントバルブ４が配設された工具連結部洗浄用クーラント供給路７に供給されると共に、加工用のクーラントバルブ５が配置された加工用クーラント供給路８に供給されるようになっている。

工作機械が加工中には、加工用クーラントバルブ５が開かれ、かつ、洗浄用クーラントバルブ４は閉鎖され、クーラントポンプ１から吐出されたクーラントは、第１フィルタ２、共通通路６、加工用クーラント供給路８を通って加工領域に供給され、加工中の工具、被加工物を冷却する。一方、工具交換時には、洗浄用のクーラントバルブ４が開かれ、加工用のクーラントバルブ５は閉じられる。そのため、クーラントポンプ１から吐出されたクーラントは、第１フィルタ２、共通通路６、工具連結部洗浄用クーラント供給路７中の第２フィルタを通って、工具と主軸の接合面、すなわち、交換しようとする工具のテーパ部、端面、該工具のテーパ部、端面と接合する主軸側のテーパ部、端面にクーラントを噴射し洗浄する。

上述したように、クーラントに混入した切粉等の異物、不純物を除去するためにフィルタが用いられる。該フィルタを長く使用し続けると目づまりが発生する。この目づまりを除去する必要があり、フィルタの長寿命化やメンテナンスフリーのためにフィルタの清掃機能を付加した、種々の方法、手段が提案されている。

切粉を含む洗浄液をドラムフィルタの外側から内側に通して、ドラムフィルタの内側に切粉を除去しろ過された洗浄液を得るようにしたフィルタ装置において、フイルタの目づまりを除去するために、ドラムフィルタの内側から外側へ浄化された洗浄液をノズルを用いて噴射して（洗浄液の逆流）、フイルタの目づまりを除去したもの（特許文献１参照）、又、切削液をフィルタの外側から内側に通過させて切粉等を除去し、フィルタの目づまりを除去する時は、切削液を内側から外側に流して（逆流させて）フイルタの目づまりを除去するようにしたものが知られている（特許文献２、３参照）。

クーラント液を濾過するときとは逆方向に圧縮空気をフィルタに向かって噴出させて（圧縮空気の逆噴射）、フィルタを洗浄するようにしたものも知られている（特許文献４参照）。
濾過フィルタを備える濾過ドラムの外から内にクーラント液を通過させて濾過ドラム内に浄化されたクーラント液を得るようにした装置において、濾過ドラムの内側から浄化されたクーラント液を噴出させてフィルタの目づまりを除去すると共に、濾過ドラムの外側の上部を接触するように配置された回転ブラシを濾過ドラムの回転方向とは逆に回転させることによって、切粉を濾過ドラムのフィルタから除去するようにした発明も知られている（特許文献５参照）。

特開平１０−２７７３２３号公報 特開２０００−６１７７４号公報 特開２００１−３５３６４０号公報 特開２００３−６２４１１号公報 特開２００５−１７７９００号公報

工具連結部に供給し、工具と主軸の接合面を洗浄するクーラントは、接合面に切粉等の不純物が付着するとその接合に不具合を生じることから、この洗浄用クーラントから微細な切粉等の異物も排除する必要がある。そのため、洗浄用クーラントから微細な不純物等をも除去しようとするには第２フィルタは目詰まりが生じやすい。この目詰まりを除去するために、上述したようなフィルタの清掃機能を付加したクーラント装置が望ましい。

しかし、上述した従来のフィルタ清掃機能を有するクーラント装置は、フィルタに対してクーラントを逆流させたら、圧縮空気をクーラントの流れる方向とは逆方向に吹き付けることによって、フィルタに付着した切粉等の不純物を除去し清掃するものであり、クーラントを逆流させたり圧縮空気を噴射させたりするための駆動源や制御手段を必要とし、コスト上昇の要因となる。
又、特許文献５に記載された発明は、ブラシを回転させて、フィルタ面に付着した切粉等の異物を除去し、フィルタを清掃するものであるが、この場合も、ブラシを回転させるための特別な動力、駆動源を必要とする。
そこで、本発明の目的は、特別な動力源を必要とせず、フィルタを清掃できるクーラント供給装置を提供することにある。

クーラントポンプと、該クーラントポンプから供給されるクーラントを主軸と工具の連結部領域に供給する工具連結部洗浄用クーラント供給路と、クーラントを工具による加工領域に供給する加工用クーラント供給路とを備え、前記工具連結部洗浄用クーラント供給路にはクーラントを浄化するフィルタを備えた工作機械のクーラント供給装置において、請求項１に係る発明は、前記クーラントポンプから工具連結部洗浄用クーラント供給路及び加工用クーラント供給路にクーラントを供給する共通通路又は加工用クーラント供給路に配置され送出されるクーラントの流れによって回転する回転体と、該回転体と結合部材を介して結合されて回転し、前記フィルタを清掃する清掃部材とを備えたことを特徴とするものである。

又、請求項２に係る発明は、前記回転体の回転を、動力伝達部材を介して前記清掃部材に伝達するものとした。請求項３に係る発明は、前記クーラントポンプから供給されたクーラントを前記フィルタで仕切られた一方の空間に導き、前記工具連結部洗浄用クーラント供給路は該一方の空間からフィルタを通り主軸への工具取付領域にクーラントを供給する路で形成され、前記加工用クーラント供給路は、前記一方の通路から直接加工領域にクーラントを供給する路で形成されるものとした。さらに、請求項４に係る発明は、前記クーラントポンプから供給されたクーラントは、クーラントから前記フィルタより粗大な混入物を除去する別のフィルタを介して前記加工用クーラント供給路及び工具取付部洗浄用クーラント供給路に供給されるようにした。

工具連結部洗浄用クーラント供給路に配設されたフィルタは、特別な動力源を設けることなくクーラントの流れによって駆動される清掃部材によって清掃されるから、低コストでクーラント供給装置を構成することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の一実施形態の概要ブロック図である。図７に示す従来例と相違する点は、清掃手段１０が付加されている点である。クーラントポンプ１に第１フィルタ２を有する共通通路６が接続され、該共通通路６は、工具連結部洗浄用クーラント供給路７と加工用クーラント供給路８に分岐され、工具連結部洗浄用クーラント供給路７は、第２フィルタ３と洗浄用クーラントバルブ４を有し、クーラントを主軸と工具の連結部領域に導いている。又、加工用クーラント供給路８には、清掃手段１０、加工用クーラントバルブ５が設けられ、工具と被加工物の加工領域にクーラントを供給するように構成されている。

第１フィルタ２は、クーラント中に混入している切粉等の比較的大きな異物を除去するように構成され、第２フィルタ３は、クーラント中の微細な異物をも除去するように構成されている。

工具交換時には、洗浄用クーラントバルブ４が開かれ、加工用クーラントバルブ５は閉じられる。クーラントポンプ１から吐出されたクーラントは、第１フィルタ２を通って、比較的大きい切粉等の異物を除去した後、第２フィルタ３を通り、微細な切粉等の異物を除去し、工具と主軸の連結部である工具テーパ部、主軸テーパ部、工具端面、主軸端面にクーラントを噴射し、これらの接合面を清掃する。この接合面に噴射されるクーラントは、第２フィルタ３で切粉等の微細な異物をも除去されていることから、工具と主軸の連結部の接合面を精度良く清掃することができる。

一方、加工時においては、洗浄用クーラントバルブ４は閉じられ、加工用クーラントバルブ５が開かれる。クーラントポンプ１から吐出されたクーラントは、第１フィルタ２を通って、比較的大きい切粉等の異物を除去した後、後述するように、清掃手段１０を駆動し、清掃手段１０の清掃部材（ブラシ）を駆動して、第２フィルタを清掃することになる。そして、加工用クーラントバルブ５を介して工具と被加工物の加工領域にクーラントは噴射され、工具及び被加工物を冷却する。

本発明は、クーラントの流れによって駆動される清掃手段１０によって第２のフィルタを清掃するようにした点に特徴を有するものである。図２は、この清掃手段１０の第１の態様を適用した本発明の第１の実施形態の説明図である。
図２において、符号１１はフィルタケースであり、該フィルタケース１１は、フィルタ（第２のフィルタ）３によって２つの室１１ａ、１１ｂに区画されている。第１の室１１ａには、共通通路６の管が接続されると共に、加工用クーラント供給路８の管に接続されている。又、第２の室１１ｂには、工具連結部洗浄用クーラント供給路７が接続されている。さらに、第１の室１１ａは加工用クーラント供給路８の一部を形成するもので、該第１の室１１ａから加工用クーラント供給路８の管への出口付近には、クーラントの流れによって回転駆動される回転体（プロペラ）１０ａが配置され、該回転体１０ａとシャフト等の連結部材１０ｃによってブラシ等の清掃部材１０ｂが、フィルタ３のクーラント導入側から接するように配置されている。なお、図示していないが、連結部材１０ｃは、フィルタケース１１に回転自在で、かつ軸方向移動不能に軸受されている。なお、この実施形態では、回転体（プロペラ）１０ａ、清掃部材１０ｂ及び連結部材１０ｃによって清掃手段１０を構成している。

工作機械が加工を行うときには加工用クーラントバルブ５が開かれ、洗浄用クーラントバルブ４は閉じられている。クーラントポンプ１から吐出されたクーラントは、第１のフィルタ２で、比較的大きな切粉などの不純物が除去されて、図３（ａ）に示すように、クーラントＡは共通通路６を介してフィルタケース１１の第１の室１１ａに流れ込み、加工用クーラント供給路８を通って工具と被加工物の加工領域に供給され、工具、被加工物を冷却する。この加工時には、洗浄用クーラントバルブ４が閉じられていることから、フィルタ３及び第２の室１１ｂ、工具連結部洗浄用クーラント供給路７へのクーラントの流れは生じない。

クーラントＡが第１の室１１ａから加工用クーラント供給路８に流れでる出口付近にプロペラ状の回転体１０ａが配置されていることから、クーラントＡの流れが、この回転体１０ａを回転させることになる。この回転体１０ａの回転は、回転体１０ａと清掃部材１０ｂとの結合部材である連結部材１０ｃを介して、ブラシ等の清掃部材１０ｂを回転させ、フィルタ３に付着した切粉等の異物を取り除き、フィルタ３を清掃することになる。

一方、工具交換を行うときには、洗浄用クーラントバルブ４が開かれ、加工用クーラントバルブは閉じられる。加工用クーラント供給路８のクーラントＡの流れは停止し、クーラントポンプ１から吐出されたクーラントＡは、図３（ｂ）に示すように、第１のフィルタ２、共通通路６を介してフィルタケース１１の第１の室１１ａに流れ込み、第２のフィルタ３を通り、第２の室１１ｂから工具連結部洗浄用クーラント供給路７に流れ、主軸と工具の連結部領域に向けて噴射される。第２のフィルタ３で微細な切粉等の異物が除去されたクーラントＡが主軸と工具の連結部領域に噴射され、工具と主軸の結合部である各テーパ面、端面をこのクーラントＡで清掃することになる。

以上のように、工具交換時には、クーラントＡは図３（ｂ）に示すように第２のフィルタ３で濾過され、清浄なクーラントＡが主軸と工具の連結部領域に噴射されることになる。この間、第２のフィルタ３は、切粉などの異物が付着し蓄積されることになる。

しかし、加工時においては、図３（ａ）に示すように、クーラントＡの流れによって清掃手段１０の回転体１０ａ駆動されてブラシ等の清掃部材１０ｂによって、第２のフィルタ３は清掃され、付着した切粉等の異物は除去されることになる。しかも、工具交換に要する時間よりも加工時間の方が一般的に長いので、第２のフィルタは十分に清掃されることになる。

図４は、本発明の清掃手段１０の第２の態様を適用した本発明の第２の実施形態の説明図である。
この第２の実施形態は、回転体１０の回転をブラシ等の清掃部材１０ｂに伝達するために動力伝達部材が設けられているものである。この第２の実施形態では、動力伝達部材として、ベルトとプーリからなるベルト伝動機構１０ｄの例を示している。すなわち、回転体（プロペラ）１０ａは連結部材１０ｃ１の一端に取り付けられ、連結部材１０ｃ１の他端にはベルト伝動機構１０ｄの一方のプーリが接続され、ベルトを介して他方のプーリに連結されこの他方のプーリと第２のフィルタ３を清掃するブラシ等の清掃部材１０ｂが連結部材１０ｃ２で連結されている。

又、この第２の実施形態は、クーラントを工具連結部洗浄用クーラント供給路７、加工用クーラント供給路８に分岐するクーラント分岐室１２が設けられ、清掃手段１０、フィルタケース１１も該クーラント分岐室１２内に配置されている。さらに、この第２の実施形態では、清掃手段１０の回転体（プロペラ）１０ａは、共通通路６上に配置されている。すなわち、共通通路６の管からの分岐室１２への入口付近に回転体（プロペラ）１０ａは配置されている。

加工時には、加工用クーラントバルブ５が開かれ、洗浄用クーラントバルブ４は閉じられている。クーラントポンプ１から吐出されたクーラントＡは、第１のフィルタ２、共通通路６の管を介して分岐室１２に導入され、該分岐室１２から加工用クーラント供給路８を通って工具と被加工物の加工領域に供給され、工具、被加工物を冷却する。この加工時には、洗浄用クーラントバルブ４が閉じられていることから、工具連結部洗浄用クーラント供給路７へのクーラントＡの流れは生じない。
この加工を実行している間は、通路６の管を介して分岐室１２に流入したクーラントＡの流れによって回転体（プロペラ）１０ａが駆動されて回転し、ベルト伝動機構１０ｄを介して、第２のフィルタ３に接するブラシ等の清掃部材１０ｂを回転させて、第２のフィルタに付着する切粉等の異物を除去し、該第２のフィルタ３を清掃する。

一方、工具交換を行うときには、洗浄用クーラントバルブ４が開かれ、加工用クーラントバルブは閉じられることから、加工用クーラント供給路８のクーラントの流れは停止し、クーラントポンプ１から吐出されたクーラントＡは、第１のフィルタ２、共通通路６を介して分岐室１２，フィルタケース１１、第２のフィルタ３を通り、該第２のフィルタで濾過されて工具連結部洗浄用クーラント供給路７に流れ、主軸と工具の連結部領域に向けて噴射される。

この第２の実施形態においても、加工期間中、第２のフィルタ３はクーラントの流れる力によって駆動される清掃手段１０によって清掃される。かつこの加工時間は、フィルタクーラントを濾過する工具交換時よりも長いことから、第２のフィルタは十分に清掃されることになる。

図５は、本発明の清掃手段１０の第３の態様を適用した本発明の第３の実施形態の説明図である。
この第３の実施形態は、図２に示した第１の実施形態において、清掃手段１０の回転体１０ａをフィルタケース１１内に配置せず、別に加工用クーラント供給路８中に配置するようにしたものである。

フィルタケース１１には、フィルタ（第２のフィルタ）３が配置され、該フィルタ３で２つの室に区画され、一方の室には、クーラントＡを導入する工具連結部洗浄用クーラント供給路７の管が接続され、他方の室には、該第２のフィルタ３で濾過されたクーラントをフィルタケース１１から工具交換連結部に導く工具連結部洗浄用クーラント供給路７の管に接続されている。第２のフィルタ３のクーラント導入側には、ブラシ等の清掃部材１０ｂが接するように配置され、連結部材１０ｃにより、回転体（プロペラ）１０ａに連結されている。なお、この連結部材１０ｃは図示しない軸受によって、回転自在に軸方向移動不能に軸支されている。

加工用クーラント供給路８の一部には、回転体収納室１０ｅが設けられ、回転体１０ａ
は、加工用クーラント供給路８を流れるクーラントＡによって、駆動回転させられることになる。

加工時には、加工用クーラントバルブ５が開かれ、洗浄用クーラントバルブ４は閉じられるので、工具連結部洗浄用クーラント供給路７のクーラントの流れはなく、加工用クーラント供給路８のみクーラントＡは流れ、清掃手段１０の回転体１０ａは駆動され回転する。この回転は、連結部材１０ｃを介してブラシ等の清掃部材１０ｂを回転させ、第２のフィルタ３に付着した切粉などの異物を除去する。

工具交換時には、加工用クーラントバルブ５が閉じられ、洗浄用クーラントバルブ４が開かれるで、加工用クーラント供給路８にはクーラントの流れはなく、清掃手段１０は駆動されることはない。一方、工具連結部洗浄用クーラント供給路７には、クーラントが流れ、このクーラントは、第２フィルタで濾過されて、主軸と工具の連結部領域に向けて噴射される。

図６は、本発明の清掃手段１０の第４の態様を適用した本発明の第４の実施形態の説明図である。
この第４の実施形態は、清掃手段１０の回転体１０ａとブラシ等の清掃部材１０ｂを動力伝達部材で連結した点において、図５に示す第３の実施形態と相違する。この動力伝達部材の例として、この第４の実施形態は、第２の実施形態と同様なベルト伝動機構１０ｄを用いた例を示している。

この第４の実施形態の動作は、ベルト伝動機構（動力伝達部材）１０ｄを介して、回転体１０ａの回転が清掃部材１０ｂに伝達される点で相違するのみで、他は、第３の実施形態と同一であるので、説明は省略する。

本発明の一実施形態の概要ブロック図である。 清掃手段の第１の態様を適用した本発明の第１の実施形態の説明図である。 同第１の実施形態における動作説明図である。 清掃手段の第２の態様を適用した本発明の第２の実施形態の説明図である。 清掃手段の第３の態様を適用した本発明の第３の実施形態の説明図である。 清掃手段の第４の態様を適用した本発明の第４の実施形態の説明図である。 従来の工作機械のクーラント供給装置の概要図である。

符号の説明

１ クーラントポンプ
２ 第１のフィルタ
３ 第２のフィルタ
４ 洗浄用クーラントバルブ
５ 加工用クーラントバルブ
６ 共通通路
７ 工具連結部洗浄用クーラント供給路
８ 加工用クーラント供給路
１０ 清掃手段
１０ａ 回転体（プロペラ）
１０ｂ 清掃部材（ブラシ）
１０ｃ 連結部材
１０ｄ ベルト伝動機構
１０ｅ 回転体収納室
１１ フィルタケース
１２ クーラント分岐室

Claims (4)

1. クーラントポンプと、該クーラントポンプから供給されるクーラントを主軸と工具の連結部領域に供給する工具連結部洗浄用クーラント供給路と、クーラントを工具による加工領域に供給する加工用クーラント供給路とを備え、前記工具連結部洗浄用クーラント供給路にはクーラントを浄化するフィルタを備えた工作機械のクーラント供給装置において、
   前記クーラントポンプから工具連結部洗浄用クーラント供給路及び加工用クーラント供給路にクーラントを導く共通通路又は加工用クーラント供給路に配置され送出されるクーラントの流れによって回転する回転体と、
   該回転体と結合部材を介して結合されて回転し、前記フィルタを清掃する清掃部材とを、
   備えたことを特徴とする工作機械のクーラント供給装置。
2. 前記回転体の回転を、動力伝達部材を介して前記清掃部材に伝達することを特徴とする請求項１記載の工作機械のクーラント供給装置。
3. 前記クーラントポンプから供給されたクーラントを前記フィルタで仕切られた一方の空間に導き、前記工具連結部洗浄用クーラント供給路は該一方の空間からフィルタを通り主軸への工具取付領域にクーラントを供給する路で形成され、前記加工用クーラント供給路は、前記一方の通路から直接加工領域にクーラントを供給する路で形成されている請求項１または２記載の工作機械のクーラント供給装置。
4. 前記クーラントポンプから供給されたクーラントは、クーラントから前記フィルタより粗大な混入物を除去する別のフィルタを介して前記加工用クーラント供給路及び工具取付部洗浄用クーラント供給路に供給される請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の工作機械のクーラント供給装置。
   

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