JP2009136986A - 切削液供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切削液の温度上昇を防止可能であり、切削液を加工領域に大流量で供給するときにも対応可能な切削液供給装置を提供する。
【解決手段】切削液供給装置１は、相互に連通した第１タンク２２及び第２タンク２３からなる、切削液Ｌの貯留タンク２１と、第１タンク２２内の切削液Ｌを工作機械１０のノズル体１７に供給するための供給管２６、及びこの供給管２６に設けられた供給ポンプ２７とを備えた供給機構２５と、ノズル体１７から吐出された切削液Ｌを第１タンク２１内に回収する回収機構３０と、第２タンク２３内の切削液Ｌを冷却する冷却機構３５とから構成される。第１タンク２２内に回収された切削液Ｌは、第２タンク２３内に流入して冷却された後、第１タンク２２内に戻るようになっている。供給管２６の、供給ポンプ２７よりも切削液流通方向下流側の一部分は、第２タンク２３内の切削液Ｌ中に浸漬されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の加工領域に切削液を供給する切削液供給装置に関する。

機械加工を行う際には、ワークと工具との接触部などに切削液を供給することが多い。これは、ワークや工具を冷却して熱変位を減少させ、寸法精度が悪化するのを防止したり、構成刃先の発生を防止して良好な仕上面を得るためである。

このため、通常、工作機械には切削液供給装置が設けられており、この切削液供給装置は、例えば、内部に切削液が貯留される貯留タンクと、貯留タンク内の切削液を工作機械の加工領域に供給するための供給管、及びこの供給管に設けられ、切削液を供給する供給ポンプから構成された供給部と、加工領域に供給された切削液を貯留タンク内に回収する回収部とを備え、切削液が貯留タンクと加工領域との間で循環するようになっている。

しかしながら、循環する切削液は、ワークや工具を冷却することにより温度上昇して貯留タンク内に還流され、この貯留タンク内の切削液温度が上昇するため、ワークや工具の冷却効率が低下するという問題や、工作機械を構成する構造体が昇温した切削液により加熱されて温度上昇し、当該構造体が熱変位して加工精度が低下するという問題を生じていた。

そこで、従来、貯留タンク内の切削液を冷却する冷却部を備えた切削液供給装置が提案されている。また、この他、特開２００４−４２１４４号公報に開示された加工装置が提案されており、この加工装置は、クーラントが貯留されるクーラントタンクと、クーラントを吐出する吐出部材と、内部にクーラントの流路が形成され、この流路の一端側に吐出部材が接続した流路ブロックと、流路ブロックを冷却する冷却機構と、クーラントタンク内のクーラントを冷却部材の流路の他端側に供給するための配管と、配管に設けられたポンプと、吐出部材から吐出されたクーラントをクーラントタンク内に回収する回収部とを備えており、吐出部材，流路ブロック及び冷却機構が加工領域内に配置されている。

特開２００４−４２１４４号公報

ところが、上述した、冷却部を備えた切削液供給装置においても、供給ポンプが駆動されると、これが発熱して熱源となるので、冷却部により冷却された切削液が供給ポンプを通過する際に温度上昇し、上記のような不都合を効果的に防止することができないという問題がある。更に、供給ポンプは、その駆動当初においては発熱量が低いものの、時間の経過に伴って発熱量が多くなるので、供給ポンプを駆動してからの経過時間によって、供給ポンプを通過する際における切削液の温度上昇量が異なることとなり、加工領域に供給される切削液の温度制御が難しいという問題もある。

また、特開２００４−４２１４４号公報に開示された加工装置では、前記流路ブロック及び冷却機構が加工領域内に設けられているので、これらをコンパクトにせざるを得ず、クーラントを冷却する能力が低い。したがって、吐出部材から大流量でクーラントを吐出させるような場合には、冷却が不十分なままクーラントが吐出されることとなり、上記のような不都合を依然として生じる恐れがある。また、コンパクト化を図るためにコストが高くなるという問題もある。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、切削液の温度上昇を防止可能であり、切削液を加工領域に大流量で供給するときにも対応可能な切削液供給装置の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
内部に切削液が貯留される貯留タンクと、前記貯留タンク内の切削液を工作機械の加工領域に供給する供給手段と、前記加工領域に供給された切削液を前記貯留タンク内に回収する回収手段と、前記貯留タンク内の切削液を冷却する冷却手段とから構成され、
前記供給手段は、前記切削液を前記加工領域に供給するための供給管と、この供給管に設けられた供給ポンプとを備え、前記貯留タンクは、その内部に貯留された切削液が前記冷却手段によって冷却される領域である冷却部を備えた切削液供給装置であって、
前記供給管は、前記供給ポンプよりも切削液流通方向下流側の一部分が前記冷却部の切削液中に浸漬され、この浸漬部よりも切削液流通方向下流側が前記加工領域に接続されてなることを特徴とする切削液供給装置に係る。

この発明によれば、貯留タンク内の切削液は、供給ポンプにより供給管を介して工作機械の加工領域に供給され、供給された切削液は、回収手段により貯留タンク内に回収される。また、貯留タンクの冷却部の切削液が冷却手段によって冷却されており、加工領域で温度上昇した切削液が貯留タンク内に還流されることによってこの貯留タンク内の切削液温度が上昇するのが防止される。

また、本発明では、供給管の、供給ポンプよりも切削液流通方向下流側の一部分を冷却部の切削液中に浸漬させたので、供給ポンプを通過する際に昇温した切削液は、当該浸漬部分を流通するときに冷却部の切削液により再冷却されて加工領域に供給される。

したがって、例えば、ワークや工具の冷却効率が低下するのを防止したり、工作機械を構成する構造体が切削液により加熱されて熱変位し、加工精度が悪化するのを防止することができる。また、切削液の再冷却により、供給管内を流通する切削液の温度を貯留タンク内の切削液温度とほぼ同じにすることができるので、加工領域に供給される切削液の温度制御を簡単に行うことができる。更に、冷却部の冷却された切削液と供給管の浸漬部内を流通する切削液との間で熱交換させてこの浸漬部内の切削液を冷却しており、流路ブロック及び冷却機構が加工領域に配置された従来のようにコンパクト化の要請はなく、浸漬部分の管形状などをこの浸漬部内を流通する切削液の流量などに応じて設定すれば、加工領域に大流量の切削液を供給する場合であってもこれを十分に冷却することが可能である。また、供給管の一部が冷却部を通るようにするだけであるので、コストが上昇することもない。

尚、前記切削液供給装置は、前記工作機械を構成する構造体の温度を検出する第１検出手段と、前記冷却部の切削液の温度を検出する第２検出手段とを更に備え、前記冷却手段は、前記第１検出手段によって検出される温度と、前記第２検出手段によって検出される温度との差が予め設定された値に制御されるように、前記冷却部の切削液を冷却するように構成されていても良い。

このようにすれば、工作機械構造体と、貯留タンク内及び供給管の浸漬部内の切削液、即ち、加工領域に供給される切削液との温度差を所定値に制御することができるので、加工領域に供給される切削液の温度が変化することによって工作機械構造体の熱変位量が変化するのを有効に防止することができる。

以上のように、本発明に係る切削液供給装置によれば、切削液の温度上昇を防止し、また、切削液を加工領域に大流量で供給するときにも対応可能にすることができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る切削液供給装置などの概略構成を示した断面図である。

図１に示すように、本例の切削液供給装置１は、工作機械１０に設けられており、切削液Ｌが内部に貯留される貯留タンク２１と、貯留タンク２１内の切削液Ｌを工作機械１０の加工領域に供給する供給機構２５と、加工領域に供給された切削液Ｌを貯留タンク２１内に回収する回収機構３０と、貯留タンク２１内の切削液Ｌを冷却する冷却機構３５と、工作機械１０のベッド１１に設けられてその温度を検出する第１検出センサ４０と、冷却された切削液Ｌの温度を検出する第２検出センサ４１とから構成される。

尚、前記工作機械１０は、例えば、ベッド１１と、ベッド１１上に固設されたコラム１２と、コラム１２によって鉛直方向に移動自在に支持された主軸頭１３と、主軸頭１３によって軸中心に回転自在に支持され、工具Ｔを保持する主軸１４と、ベッド１１上に水平方向に移動自在に設けられたサドル１５と、サドル１５上にその移動方向と直交する水平方向に移動自在に設けられ、ワークＷが載置されるテーブル１６と、主軸頭１３の先端部に配設され、切削液Ｌを工具ＴとワークＷとの接触部に向けて吐出するノズル体１７などから構成されており、主軸頭１３，サドル１５，テーブル１６及びノズル体１７が加工領域内に配置されている。また、主軸頭１３には、ノズル体１７に接続した切削液Ｌの流路１３ａが形成されている。

前記貯留タンク２１は、回収機構３０によって回収された切削液Ｌを受け入れる受入部２１ａと、受入部２１ａから間隔を隔てた位置に、供給機構２５の供給ポンプ２７が切削液Ｌを吸い込む領域として設定された吸込部２１ｂと、受入部２１ａ及び吸込部２１ｂから間隔を隔てた位置に、冷却機構３５が貯留された切削液Ｌを冷却する領域として設定された冷却部２１ｃとを備えており、内部の切削液Ｌは、受入部２１ａ側（上流側）から吸込部２１ｂ側（下流側）に冷却部２１ｃを経由して流動するようになっている。

また、前記貯留タンク２１は、相互に連通する第１タンク２２及び第２タンク２３からなり、第１タンク２２は、例えば、ベッド１１の下部に配置され、前記受入部２１ａ及び吸込部２１ｂが設けられ、第２タンク２２は、例えば、第１タンク２２と隣接して配置され、前記冷却部２１ｃとして機能する。

第１タンク２２と第２タンク２３とは、切削液Ｌが第２タンク２３側に向けて流通する配管２１ｄ、及び、切削液Ｌが第１タンク２２側に向けて流通する配管２１ｅによって接続されている。また、第１タンク２２内の、受入部２１ａよりも切削液流動方向下流側には、工作機械１０での機械加工により生じた切りくずを除去するフィルタ２２ａが配設されている。また、第２タンク２３内には、前記第２検出センサ４１が配設されている。

前記供給機構２５は、第１タンク２２内の切削液Ｌをノズル体１７に供給するための供給管２６と、この供給管２６に設けられ、切削液Ｌをノズル体１７に供給する供給ポンプ２７とを備える。前記供給管２６は、一端が前記吸込部２１ｂに接続し、他端が主軸頭１３の流路１３ａに接続しており、また、供給ポンプ２７よりも切削液流通方向下流側の一部分が第２タンク２３内の切削液Ｌ中に浸漬されている。尚、符号２６ａは、供給管２６の切削液Ｌへの浸漬部分を示している。また、供給管２６の浸漬部２６ａの外周面には、複数のフィン２６ｂが設けられている。

前記回収機構３０は、加工領域の下側に配置されるようにベッド１１に設けられ、ノズル体１７から吐出された切削液Ｌを受ける受け部材３１と、一端が受け部材３１に、他端が前記受入部２１ａに接続し、ノズル体１７から吐出された切削液Ｌを第１タンク２２内に回収するための回収管３２とを備える。

前記冷却機構３５は、第２タンク２３内に配設されたコイル状の冷却管３６と、冷却管３６内に冷却流体を供給，循環させる冷却流体供給装置３７と、冷却流体供給装置３７の作動を制御する制御装置３８とを備える。前記制御装置３８は、第１検出センサ４０によって検出されるベッド１１の温度と、第２検出センサ４１によって検出される第２タンク２３内の切削液Ｌの温度との差が予め設定された値となるように、例えば、冷却管３６内に供給する冷却流体の温度や流量を制御する。

以上のように構成された本例の切削液供給装置１によれば、第１タンク２２内の切削液Ｌが、供給ポンプ２７により供給管２６及び流路１３ａを介して工作機械１０のノズル体１７に供給され、このノズル体１７から工具ＴとワークＷとの接触部に向けて吐出される。

そして、吐出された切削液Ｌは、受け部材３１及び回収管３２により第１タンク２２内に還流される。還流された切削液Ｌは、受入部２１ａ側から吸込部２１ｂ側に向けて流動するが、その際、フィルタ２２ａで切りくずが除去され、第２タンク２３内で冷却されて吸込部２１ｂに至る。尚、第２タンク２３内の切削液Ｌは、冷却機構３５により、第１検出センサ４０によって検出される温度と、第２検出センサ４１によって検出される温度との差が所定値となるように冷却される。これにより、ワークＷや工具Ｔの冷却によって温度上昇した切削液が貯留タンク２１内に還流されることで、ノズル体１７に供給される切削液温度が上昇するのが防止される。

また、本例の切削液供給装置１では、上述のように、供給管２６の、供給ポンプ２７よりも切削液流通方向下流側の一部分（符号２６ａで示した部分）を第２タンク２３内の切削液Ｌ中に浸漬させたので、第２タンク２３内で冷却された切削液Ｌが供給ポンプ２７を通過する際に昇温してもこの浸漬部２６ａ内を流通するときに第２タンク２３内の切削液Ｌにより再冷却されてノズル体１７に供給される。尚、浸漬部２６ａ内を流通する切削液Ｌは、複数のフィン２６ｂによって効率的に冷却される。

したがって、例えば、ワークＷや工具Ｔの冷却効率が低下するのを防止したり、工作機械１０の構造体（例えばベッド１１）が切削液Ｌにより加熱されて熱変位し、加工精度が悪化するのを防止することができる。また、切削液Ｌの再冷却により、供給管２６内を流通する切削液Ｌの温度を第２タンク２３内の切削液Ｌ温度とほぼ同じにすることができるので、ノズル体１７に供給される切削液Ｌの温度制御を簡単に行うことができる。更に、第２タンク２３内の冷却された切削液Ｌと供給管２６の浸漬部２６ａ内を流通する切削液Ｌとの間で熱交換させてこの浸漬部２６ａ内の切削液Ｌを冷却しており、流路ブロック及び冷却機構が加工領域に配置された従来のようにコンパクト化の要請はなく、浸漬部２６ａの形状などをこの浸漬部２６ａ内を流通する切削液Ｌの流量などに応じて設定すれば、ノズル体１７に大流量の切削液Ｌを供給する場合であってもこれを十分に冷却することが可能である。また、供給管２６が第２タンク２３内を通るようにするだけであるので、コストが上昇することもない。

また、ベッド１１と第２タンク２３内の切削液Ｌとの温度差が所定値となるように切削液Ｌを冷却しているので、ベッド１１とノズル体１７から吐出される切削液Ｌとの温度差を所定値に制御することができ、ノズル体１７から吐出される切削液Ｌの温度が変化することによってベッド１１の熱変位量が変化するのを有効に防止することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

上例では、貯留タンク２１を第１タンク２２及び第２タンク２３から構成したが、これに限られるものではなく、１つのタンク（第１タンク２２のみ）から構成するようにしても良い。この場合、前記冷却管３６が切削液流動方向においてフィルタ２２ａと吸込部２１ｂとの間に配置され、前記供給管２６の浸漬部２６ａがこの冷却管３６の近傍に配置される。このようにしても、浸漬部２６ａ内を流通する切削液Ｌが冷却管３６近傍の切削液Ｌによって冷却されるので、上記と同様の効果を得ることができる。

また、配管２１ｅを省略するとともに供給管２６を第２タンク２３側に接続して、切削液Ｌが第１タンク２２から配管２１ｄを経由して第２タンク２３内に流入，貯留されるように構成し、この第２タンク２３内の切削液Ｌを供給ポンプ２７により第２タンク２３内の浸漬部２６ａ内を流通させてノズル体１７に供給するようにしても良い。

また、供給管２６の浸漬部２６ａの形状は、どのような形状であっても良く、特に限定されるものではない。また、フィン２６ｂは、浸漬部２６ａの外周面ではなく、内周面に設けても良く、外周面と内周面の両方に設けても良い。尚、このフィン２６ｂは必ずしも設けなければならないものではない。

また、前記制御装置３８は、第１検出センサ４０による検出温度と第２検出センサ４１による検出温度とが同じになる（温度差がゼロ）ように制御しても、第１検出センサ４０による検出温度が第２検出センサ４１による検出温度よりも高くなる（温度差が例えば＋１℃）ように制御しても、第１検出センサ４０による検出温度が第２検出センサ４１による検出温度よりも低くなる（温度差が例えば−１℃）ように制御しても良い。

本発明の一実施形態に係る切削液供給装置などの概略構成を示した断面図である。

符号の説明

１ 切削液供給装置
１０ 工作機械
１１ ベッド
１７ ノズル体
２１ 貯留タンク
２１ａ 受入部
２１ｂ 吸込部
２１ｃ 冷却部
２２ 第１タンク
２３ 第２タンク
２５ 供給機構
２６ 供給管
２７ 供給ポンプ
３０ 回収機構
３１ 受け部材
３２ 回収管
３５ 冷却機構
３６ 冷却管
３７ 冷却流体供給装置
３８ 制御装置
４０ 第１検出センサ
４１ 第２検出センサ

Claims (2)

1. 内部に切削液が貯留される貯留タンクと、前記貯留タンク内の切削液を工作機械の加工領域に供給する供給手段と、前記加工領域に供給された切削液を前記貯留タンク内に回収する回収手段と、前記貯留タンク内の切削液を冷却する冷却手段とから構成され、
   前記供給手段は、前記切削液を前記加工領域に供給するための供給管と、この供給管に設けられた供給ポンプとを備え、前記貯留タンクは、その内部に貯留された切削液が前記冷却手段によって冷却される領域である冷却部を備えた切削液供給装置であって、
   前記供給管は、前記供給ポンプよりも切削液流通方向下流側の一部分が前記冷却部の切削液中に浸漬され、この浸漬部よりも切削液流通方向下流側が前記加工領域に接続されてなることを特徴とする切削液供給装置。
2. 前記工作機械を構成する構造体の温度を検出する第１検出手段と、
   前記冷却部の切削液の温度を検出する第２検出手段とを更に備え、
   前記冷却手段は、前記第１検出手段によって検出される温度と、前記第２検出手段によって検出される温度との差が予め設定された値に制御されるように、前記冷却部の切削液を冷却するように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の切削液供給装置。

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