JP2008528303A - 冷却機 - Google Patents

Abstract

本発明は、加熱された液体、例えば冷却潤滑剤を冷却するための工作機械（１０）用の冷却機に関する。冷却機は、フィルタ装置（４０）により濾過され、かつ少なくとも一つの油圧ポンプ（Ｐ２）を設けられたポンプ装置によって、クリーンタンク（２２）と廃液タンク（３６）へ分離された少なくとも一つの貯蔵タンク（３８）から受け取る液体用の、少なくとも一つの冷蔵装置（４８）を具備していて、冷蔵装置（４８）は、冷却された液体を循環してクリーンタンク（２２）へ戻す。ポンプ装置の油圧ポンプ（Ｐ２）は、廃液タンク（３６）からフィルタ装置（４０）により濾過された液体のみをクリーンタンク（２２）へ供給し、またもう一つの独立した油圧ポンプ（Ｐ５）は、後続の循環用にクリーンタンクから冷蔵装置（４８）へ液体を供給し続けるので、周知の冷蔵装置の基本構造を維持でき、またフィルタ装置のフィルタの目詰まりにより生ずる可能性のある圧力損失は、冷蔵装置用に常に維持される流量に悪影響を及ぼすことはない。

Description

本発明は、加熱された冷却潤滑剤などの液体を冷却するための工作機械用の冷却機に関し、冷却機は、少なくとも一つの油圧ポンプを有するポンプ手段によってフィルタ手段から濾過された液体を受け取る少なくとも一つの冷蔵装置を備えていて、該液体は、クリーンタンクと廃液タンクに細分された少なくとも一つの貯蔵タンクから供給され、前記冷蔵装置は、冷却された液体を循環してクリーンタンクへ戻している。

実用化において工作機械例えば研削盤で使用されるような周知の一般的な冷却機においては、外部に冷却潤滑剤の形で排出される液体は、収集ステーションとしてのマシンベッドトラフに収集され、油圧ポンプによって冷却潤滑剤貯蔵タンクの一部としての廃液タンクへ送給される。このように廃液タンクへ送給された汚染され、場合によっては、加熱された液体は、別の油圧ポンプによりフィルタ手段へ供給され、このようにして濾過された、フィルタ手段を通過した後の液体は、補助配管を経て貯蔵タンクのクリーンタンクへ一部は送給され、また主要配管では、濾過された液体の一部を、濾過され冷却された液体を循環してクリーンタンクへ戻す冷蔵装置へ移送する。そこから、冷却潤滑剤の形で浄化され冷却された液体を、工作機械のフィードライン中の別の油圧ポンプを介して、駆動装置などの冷却される工作機械の部品へ送給できるようにされており、その後、駆動装置を通過した後、加熱された冷却潤滑剤は逆流して直接クリーンタンクへ戻っている。

周知の解決方法では、冷蔵装置への供給配管又は主要配管の中に、表示されたフィルタ手段に従っている量の分配を調整するための浮玉弁がある。この目的は、冷蔵装置の一定の冷却力において、冷却される液体と同一の流量を冷蔵装置が廃液タンクから常に取得して、できればクリーンタンクに一定温度の状態を作り出し、クリーンタンクからフィードラインを経て冷却されるべき研削盤の駆動装置に供給することである。研削盤は、極めて正確に動作する必要があり、また被研削加工片をミクロン範囲内に加工することを確実にする必要があるので、供給される駆動装置用の冷却回路（フィードラインと戻し管）における微小な温度偏差でさえ、明らかに望ましくない加工誤差を伴うことが多い。

周知の解決方法におけるこの点で、冷却潤滑剤に把持されたごみ（研削ダスト、磨耗粒子、等）に起因するフィルタ手段の逆圧が、その時点で使用されるフィルタ材料により増大される場合、記載されるように一定に保持されるはずの流量は減少する。冷蔵装置の所望される一定冷却力のための流量がこのように変化すると、クリーンタンクに温度変化をもたらす；これは工作機械としてのグラインダの加工精度に悪影響を及ぼす。たとえクリーンタンクにおいて前からそこにある冷却された流体と完全に混合しても、そこから生ずる温度変化はなおも関連があり加工誤差には注意する必要がある。同様に、冷蔵装置の放出側の温度変化に起因するクリーンタンク中の混合変化によって、工作機械のための温度制御は悪影響を受ける。

この従来技術に基づいて、本発明の目的は、グラインダなどの工作機械用に、工作機械による高精度加工を可能にする特に冷却潤滑剤を含む一定温度の液体供給が確実にされるようにその利点を保持しながら、周知の解決方法をさらに改良することである。この目的は、全体的に請求項１の特徴を備える冷却機により達成される。

請求項１の特徴部分に明記されるように、ポンプ手段の油圧ポンプは、廃液タンクからフィルタ手段により濾過された液体のみをクリーンタンクの中へ送給し、また別の独立した油圧ポンプによって、クリーンタンクの中に配送された液体を循環用に冷蔵装置へ送給するので、周知の冷却機の基本構造を維持できる。一方では廃液タンクからクリーンタンクへの濾過、他方ではクリーンタンクから冷蔵装置へそしてクリーンタンクの中に戻す液体の輸送という、本発明に記載の機能の分割は、フィルタ手段のフィルタの目詰まりに起因する圧力損失の可能性が冷蔵装置用に一定に保持されるべき流量にもはや悪影響を及ぼさないようにでき、その結果クリーンタンク側の温度は全体で大体は一定のままであることを確実にする。これは言い換えると、工作機械の加工精度と、供給される駆動装置などの工作機械の部品に利益をもたらし、工作機械の部品は、一定温度の液体を受け取って、機械制御と関係を有する温度制御は、均一で正確な加工精度を確実にできる。

本発明に記載の解決方法は、製造するために経済的でありかつ使用において信頼性がある。冷却機の分野の標準的な当業者が、ほんの僅かの測定器具と既存の構成要素を使用することにより、構造の概要の内の廃液タンクとクリーンタンクに対して濾過と冷却の機能を分離するだけで工作機械用の大幅に改良された加工精度を取得することは驚くべきことである。本発明に記載の冷却機は、研削盤の冷却する冷却潤滑剤の使用に限定される必要はなくて、どこでも、駆動装置等の高い位置決め精度を達成するために供給液体の一定温度が望まれる工作機械の油圧回路においても使用できる。

クリーンタンクのいわゆる高温域において、即ち工作機械の個別の液体使用部から戻る液体の付近において、冷蔵装置用の排除を行うことが特に有利であることが分った。

本発明に記載の冷却機の別の好適な実施形態では、少なくとも一つの他の油圧ポンプによって、工作機械のクリーニング又は洗浄のためにクリーンタンクから液体を輸送できるように対策がなされる。このようにして例えば工作機械の砥石車を洗浄できる。；これは高圧下で行うこともできる。さらに、フィードラインの中に挿入される流量計は、クリーニング又は洗浄の手段のための関連する油圧ポンプを始動させ、また特にフィードラインに液体が無い場合に油圧ポンプを停止させるように設けられることが好ましい。工作機械が作動状態にない場合、クリーニング又は洗浄の手段用の油圧ポンプはこの時点で停止されるので、恒久的に駆動される油圧ポンプにより別途に変換された熱エネルギは、砥石車に向けてクリーニング又は洗浄のノズルが液体を介して開放される場合、もはや被加工片に到達できない；これもまた加工精度の向上に役立つ。

本発明に記載の冷却機の他の有利な実施形態は、他の従属請求項の主題である。

本発明に記載の冷却機は、一つの実施形態のために図面を参照して後述される。これに関し、油圧ダイアグラムのように描かれた図面は、概略的でありかつ実物大ではない。

本発明に記載の冷却機が図２を使用して説明される前に、図１に示されるような周知の構造が、最初に詳述される。

図１は、付番１０で全体が指示された研削盤の形の工作機械用の周知の冷却機を示す。研削盤１０は、図示されない砥石車を駆動するために、三つのリニアモータ１２と、二つの軸方向モータ１４と、研削スピンドルモータ１６を有する。その他の図示されたモータ１２と１４は、タービン翼等も高精度で研削できる５軸研削操作を可能にする。分配器１８を介して、図示されたモータ１２、１４及び１６は、クリーンタンク２２から油圧ポンプＰ４によって液体ラインの形のフィードライン２０を経て冷却潤滑剤の形の液体の供給を受ける。クリーンタンク２２の冷却潤滑剤の液面は場合によっては、液面表示器２４を用いて表される。フィードライン２０を経て油圧ポンプＰ４によって分配器１８へ供給される冷却潤滑剤は、モータ１２，１４及び１６を冷却するために液体ラインを経て適宜それらに供給され、また加熱された冷却潤滑剤は、順番に液体ライン上に放出されかつ戻し管２８の形の液体ラインを経て工作機械の操作で加熱された液体をクリーンタンク２２へ戻す収集場所２６へ供給される。このようにして、固有に閉鎖された工作機械１０のモータ用の冷却潤滑剤の回路が提供される。場合ごとに使用される液面表示器はまた、関連するコンテナ（タンク）の液面の制御のためにも使用できる。

冷却潤滑剤は、別の油圧ポンプＰ３を介して、クリーンタンク２２から洗浄ガン（詳述せず）へ供給でき、かつトリガ可能な２/２方式バルブ３０へ接続できる。動作する砥石車を一方では冷却でき、また他方ではクリーニング及び洗浄の手段の一部としてのこの洗浄ガン方式により洗浄できる。高圧を用いて図示された砥石車を洗浄することを可能にするために、増圧器を有する高圧クリーニング手段３０も選択できる。個別のクリーニングノズルはその後、電磁バルブにより閉鎖されるかあるいは冷却潤滑剤を供給される。

図１がさらに示すように、工作機械１０の領域において、特に砥石車が外側から供給される場合に生ずる、外部に冷却潤滑剤の形で排出された液体は、工作機械１０用のマシンベッドトラフのタイプを構成できる収集ステーション３４に収集され、収集ステーション３４の液面は液面表示器２４´により象徴的に示されている。油圧ポンプＰ１は、この時点で汚染され、場合によっては、加熱された液体を廃液タンク３６の中に輸送し、廃液タンク３６から収集ステーション３４としてのマシンベッドトラフへの図示されないオーバーフロー液は、廃液タンク３６が自然に満杯にはならないことを確実にしている。廃液タンク３６の充填レベルは場合によっては、一例として液面表示器記号２４”により示される。クリーンタンク２２と廃液タンク３６の両方とも、貯蔵タンク３８の共通構成要素であるが；ここではクリーンタンク２２と廃液タンク３６を、工作機械１０上で互いに空間的に離して配置することもありうる。さらに、幾つかのタンク装置（図示せず）はそれぞれ個別のタンクを形成することがあり得る。さらには全ての油圧ポンプは、動作中に熱を放出する通常の電気モータＭにより駆動される。

隔壁を介してクリーンタンク２２から分離される廃液タンクは、廃液を廃液タンクからフィルタ手段４０へ供給する別の油圧ポンプＰ２を有する。フィルタ手段４０の下流で液体ラインは、主要配管４２と補助配管４４に分割される。主要配管と補助配管の表示は任意に選択され、かつフィルタ手段４０に続いている個別の主要な液体の流量に必ずしも関連付けられる必要はない。圧力計モニタリングを有する調整可能な浮玉弁４６は、主要配管４２へ接続される。流入側の主要配管４２は、全体を付番４８で指示された冷蔵装置の中へ放出され、逆に、補助配管４４はクリーンタンク２２の中へ放出される。流入側で冷蔵装置４８は、例えばプレート型熱交換器が蒸発器として作動するように作製される熱交換器５０を有する。冷蔵装置４８はさらに、コンプレッサ５２と凝縮器５４を有する。冷蔵装置４８は従って、コンプレッサ式冷蔵装置として作製され、かつ、この場合には密閉されたコンプレッサ５２を備える閉鎖された冷蔵回路５６から成る。通常の冷媒は、冷蔵回路に追加される。さらに、クリーンタンク２２の中に放出され、かつ、この場合には開放している冷却回路の構成要素である排液管ライン５８は、蒸発器又は熱交換器５０、さらには主要配管４２へ接続される。

大体一定の冷却能力を有する冷蔵装置４８によって所望の設定温度を確実にできるために、設定可能な流量は、フィルタ手段４０に続いている主要配管４２を経て浮玉弁４６によって取り出され、かつ熱交換器５０を備える冷蔵装置へ供給される。冷蔵装置の冷却力は、蒸発器５０上の冷却回路６０を介して広がる冷却力に応じて、ある限度内で膨張弁により制御される。より短い時間間隔で見ると、必要な冷却力は、その後は、工作機械の動作モードによって大体一定である。補助配管４４においてフィルタ手段４０に続いて存在するかもしれない余剰分量は、余剰量としてクリーンタンク２２へ直接輸送される。しかしながら、フィルタ手段４０の付着物が増加するので、逆圧が増強し、また主要配管４２において一定に保持されるべき所望の冷却潤滑剤の流量は低減される。表示された一定の冷却能力におけるこの流量の変化は、排出管ライン５８を経てクリーンタンク２２への帰還において温度の変化をもたらす。同時に、これは、排出管ライン５８を経て配送された冷却された液体とクリーンタンク２２に留まった液体との混合変化をもたらす。

しかしその後は、混合変化は再び、温度制御に悪影響を及ぼし、また冷却される部品を備える工作機械１０のフィードライン２０を経て常に所定の温度(設定温度)を冷却潤滑剤に供給することは不可能である。設定温度から逸脱する変化した温度状態はこの場合は、特にモータ１２、１４及び１６上で生ずるので、工作機械１０を用いる、特に工作機械の砥石車を用いる高精度加工は、この場合は不可能である。常圧を備えるか又は高圧を備えるかに係わらず油圧ポンプＰ３を介して温度変化した冷却潤滑剤が、砥石車（図示せず）へひいてはクリーニング又は洗浄の手段を介して被加工品へ供給される。さらに、工作機械１０全体の現在の要求冷却能力は、作動されたり停止されたりするコンプレッサ式冷蔵装置４８により制御される。設定温度の上限境界に到達すると作動し、また設定温度の下限境界に到達すると停止する。クリーンタンク２２の望ましくない温度変化の結果として、冷却される工作機械１０の部品のフィードライン２０中の温度ゆらぎを同様に生ずる、スイッチング・ヒステリシスが、その後に発生する；これは同様に、加工精度に悪影響を及ぼす。

研削盤の形の従来の工作機械１０用の周知の冷却機においての前述の欠点を回避するために、変更された冷却機による本発明に記載の解決方法が使用され、それは図２から詳細に分る。工作機械１０の図に関しては、それは周知の解決方法と同一の構造及び同様にコンプレッサ式冷蔵装置４８を有する。さらに、クリーンタンク２２、さらに廃液タンク３６及びマシンベッドトラフの形の収集ステーション３４が維持されてきた。さらに、従来通り、油圧ポンプＰ４は、工作機械の構成要素に冷却状態を供給し、また油圧ポンプＰ１によって冷却潤滑剤の形の汚染された液体は収集ステーション３４から廃液タンク３６の中へ移動する。同様に、既に説明したように、油圧ポンプＰ３は、工作機械１０の砥石車用のクリーニング又は洗浄の手段を供給する。この場合、図１に示すような周知の解決方法のための引用が前述の説明に対して行われる。

本発明に記載の冷却機はこの点で、独立したフィルタ回路を有し、その中で汚染され、場合によっては、加熱された液体は、油圧ポンプＰによってフィルタ手段４０からクリーンタンク２２があるクリーン側へクリーン状態で移動する。そこから、次は閉鎖された冷却回路６０中のさらなる独立した油圧ポンプＰ５によって、液体は冷蔵装置４８の蒸発器又は熱交換器５０へ中継され、またこの方法（潤滑する冷媒）で冷却された液体はその後、排液管ライン５８を経て移動し油圧ポンプＰ５によって循環用にクリーンタンク２２の中へ戻る。このようにして、所定の設定温度に対し一定水準でクリーンタンク２２の内部の極めて均一な温度分布を達成できる。冷却された冷却潤滑剤を備える排液管ライン５８から離れて向き合うクリーンタンク２２の高温域と、工作機械１０から来る加熱された冷却潤滑剤がクリーンタンク２２へ戻される、戻し管２８の流入側を有する付近とにおいて、液体の排除が油圧ポンプＰ５を介して行われることが好ましい。内部の閉鎖された冷却回路６０は従って、たとえクリーンタンク２２が外部に対し開放して作製できても、クリーンタンク２２を介して取得される。

冷却回路６０からフィルタ回路６２を切り離すことにより、冷却回路６０の圧力損失は、いずれの場合も一定に保たれる;これは言い換えると一定に保持できるようになっている流量ひいては温度をもたらす。コンプレッサ式冷蔵装置（バイパス制御による連続運転）の冷蔵回路５６の特殊な制御器機能はさらに、フィードライン温度の一定性の改良、即ち、１Ｋ、つまり供給される状態にある工作機械１０の部品へのフィードライン２０において±０．５Ｋのヒステリシスが達成されることを可能にする。従って本発明に記載の冷却機を用いて、クリーンタンク２２の液体の温度を一定に保持できひいてはフィルタ回路６２からの液体の供給により変化しない一定にすることが可能な設定温度の液体を備える工作機械１０の供給が可能である；これは工作機械１０による高精度加工をもたらす。本発明に記載の冷却機は、冷却潤滑剤の使用に限定される必要はないが、液体、また油圧媒体が工作機械において可能な限り一定の温度を有するべきであり、また工作機械から粒子ごみがフィルタ手段４０を介して取り除かれる場所ではどこでも使用できる。出願において油圧ポンプに対し引用を行う場合、油圧ポンプの使用は油圧機器に限定されず、冷却潤滑剤等のような他の液体も輸送できる液体又は媒体ポンプとして設計される。

図１は、従来技術にあるような解決方法を示す。 図２は、本発明に記載の冷却機を含む図１に対応する図を示す。

Claims (10)

1. 加熱された冷却潤滑剤などの液体を冷却するための工作機械（１０）用の冷却機であって、
   少なくとも一つの油圧ポンプ（Ｐ２）を有するポンプ手段により、フィルタ手段（４０）から濾過された液体を受け取る、少なくとも一つの冷蔵装置（４８）を備えていて、
   該液体はクリーンタンク（２２）と廃液タンク（３６）に細分された少なくとも一つの貯蔵タンク（３８）から供給され、
   前記冷蔵装置（４８）は、冷却された前記液体を循環して前記クリーンタンク（２２）へ戻す、ものにおいて、
   前記ポンプ手段の前記油圧ポンプ（Ｐ２）は、前記廃液タンク（３６）から前記フィルタ手段（４０）により濾過された液体のみを前記クリーンタンク（２２）の中へ送給し、
   また別の独立した油圧ポンプ（Ｐ５）は、前記クリーンタンク（２２）の中に配送された前記液体を循環用に前記冷蔵装置（４８）へ送給し続けることを特徴とする、
   工作機械用の冷却機。
2. 前記冷蔵装置（４８）は、熱交換器（５０）、コンプレッサ手段（５２）及び蒸発器手段を備えるコンプレッサ式冷蔵装置であることを特徴とする、請求項１に記載の工作機械用の冷却機。
3. 前記蒸発器手段は、前記熱交換器（５０）から形成されることを特徴とする、請求項２に記載の工作機械用の冷却機。
4. 前記工作機械（１０）は、駆動装置（１２，１４，１６）などの前記液体を供給すべき部品を有し、前記駆動装置等の部品には、少なくとも一つの他の第３油圧ポンプ（Ｐ４）によって前記個別のクリーンタンク（２２）からフィードライン（２０）へ供給される液体が供給され、前記部品に分配され、加熱された前記液体は、戻し管（２８）を介して前記クリーンタンク（２２）へ戻されることを特徴とする、請求項１−３のいずれか１項に記載の工作機械用の冷却機。
5. 前記クリーンタンク（２２）からの液体は、少なくとも一つの追加の第４油圧ポンプ（Ｐ３）によって、前記工作機械（１０）のクリーニング又は洗浄の手段（３０，３２）へ輸送できることを特徴とする、請求項１−４のいずれか１項に記載の工作機械用の冷却機。
6. 前記工作機械（１０）上で、外部に排出された液体は、収集ステーション（３４）に収集され、少なくとももう一つの第５油圧ポンプ（Ｐ１）によって前記個別の廃液タンクへ排除できることを特徴とする、請求項１−５のいずれか１項に記載の工作機械用の冷却機。
7. 前記フィードライン（２０）の中に挿入された流量計は、前記個別の第４油圧ポンプ（Ｐ３）を始動させ、また特に前記フィードライン（２０）に液体が無い場合に前記第４油圧ポンプ（Ｐ３）を停止させることを特徴とする、請求項５−６のいずれか１項に記載の工作機械用の冷却機。
8. 前記工作機械（１０）全体の、現在の要求冷却能力は、制御手段により制御され、前記制御手段は、設定可能な設定温度の上限境界または下限境界に温度が到達すると、前記冷蔵装置（４８）を作動又は停止させることを特徴とする、請求項１−７のいずれか１項に記載の工作機械用の冷却機。
9. 前記冷蔵装置（４８）への前記液体の排除は、前記クリーンタンク（２２）の高温域において行われ、前記高温域は、前記クリーンタンク(２２)の内部の前記クリーンタンク（２２）への前記戻し管（２８）の接合場所の付近に位置し、前記戻し管（２８）は、前記工作機械（１０）の部品からの前記加熱された液体を受け取ることを特徴とする、請求項４−８のいずれか１項に記載の工作機械用の冷却機。
10. 前記工作機械（１０）は、研削盤、特に５軸研削盤であることを特徴とする、請求項１−９のいずれか１項に記載の工作機械用の冷却機。

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