JP2012035357A - ミスト生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミスト出口径が小さいミスト供給対象に対してもオイルミスト等のミストを適切に生成供給できるようにすること。
【解決手段】ミスト室２２にミスト噴射を行う大径ミスト生成ノズル３２とは別に、小径ミスト生成ノズル３４を設け、小径ミスト生成ノズル３４によるミストはミスト室２２に噴射することなく接続通路６０によってミスト取出通路６８へ流れる構造にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ミスト生成装置に関し、特に、加工点の冷却・潤滑のためにオイルホール付き工具にオイルミストを供給する工作機械用のミスト生成装置に関するものである。

オイルホール付き工具にオイルミスト（霧状潤滑油）を供給する工作機械用のミスト生成装置として、オイル貯容部と当該オイル貯容部の上方に密閉構造のミスト室とを画定するミスト生成容器を含み、ベンチュリ式のミスト生成ノズルによって生成したオイルミストをミスト室に噴射し、ミスト室よりオイルミストをオイルホール付き工具に供給するものが知られている（例えば、特許文献１、２）。

このミスト生成装置では、ミスト室の内圧を大気圧より高い一定圧力に保つ圧力調整手段が設けられている。これにより、オイルホール付き工具の変更によって工具のオイルホール径（ミスト出口径）が変化してもミスト室よりのオイルミスト吐出圧が変動することがなく、オイルホール径が異なるオイルホール付き工具の変更に拘らず、オイルホール付き工具に対して所要量のオイルミストを供給することができる。

特許第３３２００３４号公報（Ｐ２０００−１９９５９７Ａ） 特開２００２−２９５７９３号公報

しかしながら、圧力調整手段は、ミスト室の内圧をパイロット圧（フィードバック制御圧）として減圧した加圧空気をミスト室に供給することにより、ミスト室の内圧を大気圧より高い一定圧力に保つものであるため、オイルホールによるミスト室の大気連通によるミスト室の内圧降下とミスト室に対する加圧空気供給によるミスト室の内圧上昇の平衡関係から、定圧制御可能な圧力範囲がある。

このため、オイルホール付き工具のオイルホール径が大きいと、ミスト室の過剰な内圧降下に対してミスト室に供給する加圧空気の流量が不足し、ミスト室内圧が規定圧まで上昇しなくなる。これとは反対に、オイルホール付き工具のオイルホール径が小さいと、ミスト室の過小な内圧降下に対してミスト室に供給する加圧空気の流量が過多になり、ミスト室内圧が規定圧以上に上昇することになる。

ミスト室の内圧が規定圧まで上昇しなくても、ミスト生成ノズルによるオイルミスト生成は行われるので、特殊な例として、オイルホール付き工具に対するオイルミストの供給量が不足気味になったとしても、オイルホール径が大きいオイルホール付き工具による加工は行うことができる。

しかし、ミスト室内圧が一旦規定圧以上になると、加圧空気の流量過多の状態が続くために、ミスト室内圧が低下せず、ミスト室内圧が高い状態を維持し続けるため、ミスト生成ノズルによるオイルミスト生成が正常に行えなくなる状態になる。このため、オイルホール径が小さいオイルホール付き工具の使用には限界があり、限界を超えた小さいオイルホール径のオイルホール付き工具をオイルミスト潤滑のもとで使用することができない。

本発明が解決しようとする課題は、小さいオイルホール径のオイルホール付き工具等、ミスト出口径が小さいミスト供給対象に対してもオイルミスト等のミストを適切に生成供給できるようにすることである。

本発明によるミスト生成装置は、ミスト源の液体を貯容する液体貯容部と当該液体貯容部の上方に画定されたミスト室とを有するミスト生成容器と、大径絞り通路と当該大径絞り通路の途中に開口した第１の液体噴出ポートとを有するベンチュリ式の第１のミスト生成手段と、小径絞り通路と当該小径絞り通路の途中に開口した第２の液体噴出ポートとを有するベンチュリ式の第２のミスト生成手段と、前記大径絞り通路の入口と前記小径絞り通路の入口の何れか一方に選択的に加圧気体を供給する加圧気体供給手段と、前記第１の液体噴出ポートに連通し前記液体貯容部より液体を吸い上げる液体吸上通路を画定する第１の液体吸上管と、前記第２の液体噴出ポートに連通し前記液体貯容部より液体を吸い上げる液体吸上通路を画定する第２の液体吸上管と、前記ミスト室に開口したミスト取入ポートと当該ミスト取入ポートに連通しミストを前記ミスト室外に取り出すミスト取出通路と有するミスト取出手段とを具備し、前記大径絞り通路の出口は前記ミスト室に直接開口し、前記小径絞り通路の出口は接続通路によって前記ミスト取出通路に連通している。

本発明によるミスト生成装置は、好ましくは、前記大径絞り通路に加圧気体が供給されている場合にのみ、前記ミスト室の内圧をパイロット圧として減圧した加圧気体をミスト室に供給することにより、前記ミスト室の内圧を大気圧より高い一定圧力に調圧する圧力調整手段を有する。

本発明によるミスト生成装置は、一つの使用例として、前記液体貯容部は、ミスト源として、冷却・潤滑用のオイルを貯容しており、前記第１のミスト生成手段と前記第２のミスト生成手段は、各々、前記液体貯容部のオイルを供給されてオイルミストを生成する。

本発明によるミスト生成装置によれば、従来のものと同等の第１のミスト生成手段に加えて第２のミスト生成手段が設けられていることにより、ミスト出口径が小さいミスト供給対象に対してもミストを供給することが可能になる。

第２のミスト生成手段によってミストの生成が行われる場合には、ミスト室に対してミストが噴出されることなく自身の噴射圧によって接続通路を通ってミスト取出通路へ流れ、ミスト室外に取り出される。第２のミスト生成手段の絞り通路（小径絞り通路）が小径であることにより、当該小径絞り通路に供給される加圧気体の流量が大径絞り通路である場合に比して制限され、オイルホール等のミスト出口が小径であっても、オイルホール等のミスト出口より外部へ排出されるミスト（ミストを含んだ加圧気体）の流量に対して小径絞り通路に供給される加圧気体の流量が過剰になることがない。これにより、第２のミスト生成手段より下流側の圧力が異常に高くなることがなく、第２のミスト生成手段によるベンチュリ霧吹き式のミスト生成が正常に行われる。そして、第２のミスト生成手段より噴射されるミストの噴出圧（動圧）は第２のミスト生成手段の絞り通路（小径絞り通路）が小径であることにより、絞り通路が大径である場合より高められるので、ミスト出口径が小さいミスト供給対象に対しても所要量のミストを供給することができる。

ミスト生成による液体貯容部の液体の消費によって液面が低下することによるミスト室の内圧低下は、ミスト取出通路に連通しているミスト取入ポートによるベント作用により補償され、ミスト室内圧低下を招くことがない。これにより、液体吸上の条件が変動することがなく、第２のミスト生成手段によるミスト生成に変動を来すことがない。

本発明によるミスト生成装置を工作機械用のオイルミスト生成装置に適用した一つの実施例を示す全体構成図。 本実施例によるオイルミスト生成装置のオイルミスト生成ノズルの拡大断面図。

本発明によるミスト生成装置を工作機械用のオイルミスト生成装置に適用した一つの実施例を、図１、図２を参照して説明する。

オイルミスト生成装置１０は、図１に示されているように、ミスト生成容器１２を含む。ミスト生成容器１２は、板状の上端部材１４および下端部材１６と、上端部材１４と下端部材１６との間に配置された筒状の側壁部材１８とにより、密閉構造の容器をなしている。ミスト生成容器１２は、下部にミスト源である潤滑・冷却用のオイルＬを貯容する液体貯容部２０を有し、液体貯容部２０の上方にミスト室２２を画定している。潤滑・冷却用のオイルＬとしては、不水溶性切削油、水溶性切削油の何れもを使用することができる。

上端部材１４がミスト室２２を臨む下底面には、オイルミスト生成部材３０が取り付けられている。オイルミスト生成部材３０は、ブロック状のもので、ベンチュリ霧吹き式の大径ミスト生成ノズル（第１のミスト生成手段）３２と、ベンチュリ霧吹き式の小径ミスト生成ノズル（第２のミスト生成手段）３４とを並列に有する。

大径ミスト生成ノズル３２は、図２に示されているように、鉛直に延在して途中に比較的大きい口径の絞り部３８Ｃを有する大径絞り通路３８と、水平方向に延在して大径絞り通路３８の途中、つまり絞り部３８Ｃに開口した大径用オイル噴出ポート（第１の液体噴出ポート）４０とを有する。

大径絞り通路３８の上端がなす絞り部３８Ｃより上流側の通路入口３８Ａは上端部材１４に形成された大径用加圧空気供給路４２に連通している。大径絞り通路３８の下端がなす絞り部３８Ｃより下流側の通路出口３８Ｂは、ラバースノズルのように拡径されてオイルミスト生成部材３０の下底面より下向きにミスト室２２に直接開口している。

大径用オイル噴出ポート４０には大径用オイル吸上管（第１の液体吸上管）４４が画定するオイル吸上通路（液体吸上通路）４６の上端が連通接続されている。大径用オイル吸上管４４は、上下反転Ｌ形管であって、上端をオイルミスト生成部材３０に取り付けられてオイルミスト生成部材３０より垂下し、図１に示されているように、下端は液体貯容部２０に向けて開口して液体貯容部２０のオイルＬ内に浸かっている。

小径ミスト生成ノズル３４は、図２に示されているように、鉛直に延在して途中に比較的小さい口径の絞り部４８Ｃを有する小径絞り通路４８と、水平方向に延在して小径絞り通路４８の途中、つまり絞り部４８Ｃに開口した小径用オイル噴出ポート（第２の液体噴出ポート）５０とを有する。

小径絞り通路４８の上端がなす絞り部４８Ｃより上流側の通路入口４８Ａは上端部材１４に形成された小径用加圧空気供給路５２に連通している。小径絞り通路４８の下端がなす絞り部４８Ｃより下流側の通路出口４８Ｂは、後述する内部連通管５８が画定する接続通路６０の一端に連通している。

小径用オイル噴出ポート５０には小径用オイル吸上管（第２の液体吸上管）５４が画定するオイル吸上通路（液体吸上通路）５６の上端が連通接続されている。小径用オイル吸上管５４は、大径用オイル吸上管４４と同様の上下反転Ｌ形管であって、上端をオイルミスト生成部材３０に取り付けられてオイルミスト生成部材３０より垂下し、図１に示されているように、下端は液体貯容部２０に向けて開口して液体貯容部２０のオイルＬ内に浸かっている。

図１に示されているように、ミスト生成容器１２内には、吊下棒２４によって上端部材１４より下方に吊り下げられた衝当板２６が水平配置されている。衝当板２６は、ミスト室２２の下部領域にあって大径絞り通路３８の通路出口３８Ｂに対して所定の上下方向距離をおいて対向している。なお、大径用オイル吸上管４４と小径用オイル吸上管５４は、ともに、衝当板２６を上下に貫通して液体貯容部２０に至っている。

大径用加圧空気供給路４２には、途中に可変絞り部材７０を含む大径用加圧空気供給管７４による管通路が連通接続されている。小径用加圧空気供給路５２には小径用加圧空気供給管７６による管通路が連通接続されている。

加圧空気の供給源８０には、電磁開閉弁８２と、電磁切換弁８４とが順に接続されている。電磁開閉弁８２は、常閉形のもので、通電により供給源８０と電磁切換弁８４とを連通接続する。電磁切換弁８４は、非通電時には小径用加圧空気供給管７６とは遮閉状態になって大径用加圧空気供給管７４にのみ接続状態になり、供給源８０よりの加圧空気を大径用加圧空気供給管７４にのみ供給し、通電時には大径用加圧空気供給管７４とは遮閉状態になって小径用加圧空気供給管７６にのみ接続状態になり、供給源８０よりの加圧空気を小径用加圧空気供給管７６にのみ供給する。これにより、大径絞り通路３８の通路入口３８Ａと小径絞り通路４８の通路入口４８Ａの何れか一方に選択的に加圧気体を供給する加圧気体供給手段が成立する。

上端部材１４にはミスト室２２に連通する圧力調整通路８６が形成されている。圧力調整通路８６には、大径用加圧空気供給管７４の途中から分岐した圧力調整管８８の管通路が連通接続されている。圧力調整管８８の途中には、圧力調整手段として、減圧弁９０が接続されている。減圧弁９０は、圧力調整手段であり、下流接続のフィードバック圧通路９２を含み、ミスト室２２の内圧をフィードバック圧として、ミスト室２２の内圧が大気圧より高い一定圧力に保たれるよう、減圧した加圧空気をミスト室２２に供給する。これにより、ミスト室２２の内圧が大気圧より高い一定圧力に調圧される。

上端部材１４にはミスト取出部材６２が取り付けられている。ミスト取出部材６２は、二股ニップルのような部材であり、ミスト室２２に直接開口した下向き開口のミスト取入ポート６４と、下向き開口の接続ポート６６と、上下方向に延在して下端にてミスト取入ポート６４と接続ポート６６との双方に連通し、上端にて上端部材１４の上面に開口したミスト取出通路６８とを有する。ミスト取出通路６８はミストをミスト室２２外に取り出す通路である。

内部連通管５８はＵ字管により構成され、当該内部連通管５８が画定する接続通路６０は、前述の如く一端を小径絞り通路４８の通路出口４８Ｂに連通接続され、他端をミスト取出部材６２の接続ポート６６に連通接続されている。

これにより、大径絞り通路３８の通路出口３８Ｂはミスト室２２に直接開口しているのに対し、小径絞り通路４８の通路出口４８Ｂは接続通路６０によってミスト取出通路６８に連通している。

ミスト取出通路６８は、外部配管によるミスト供給通路９４、工作機械のスピンドル９６に取り付けられた工具ホルダ９８に形成された内部通路１００、工具ホルダ９８に取り付けられたオイルホール付きドリル１０２の内部通路（図示省略）を介してオイルホール付きドリル１０２の先端に開口したオイルホール（図示省略）に連通している。なお、このようなオイルミスト供給のツーリングは、周知のものであるので、その詳細な説明は省略する。

次に、上述の構成によるオイルミスト生成装置１０の作用について説明する。

まず、大径ミスト生成ノズル３２によるオイルミスト生成について説明する。大径ミスト生成ノズル３２によるオイルミスト生成時には、電磁開閉弁８２を通電状態にし、電磁切換弁８４は非通電状態にする。

これにより、供給源８０より大径用加圧空気供給管７４にのみ加圧空気が供給され、大径用加圧空気供給管７４に供給された加圧空気は、大径用加圧空気供給路４２を通って大径ミスト生成ノズル３２の大径絞り通路３８に流れる。これにより、大径ミスト生成ノズル３２によってベンチュリ霧吹き式にオイルミストが生成される。大径ミスト生成ノズル３２によって生成されたオイルミストは、大径絞り通路３８の通路出口３８Ｂよりミスト室２２に対して噴出される。

ミスト室２２に噴出されたオイルミストのうち、噴霧径が大きいものは、衝当板２６に当たることにより液膜化されて液体貯容部２０に戻り、噴霧径が小さく浮遊性があるオイルミストのみがミスト取出部材６２のミスト取入ポート６４よりミスト取出通路６８に流れる。ミスト取出通路６８に流れたオイルミストは、ミスト供給通路９４、工具ホルダ９８の内部通路１００を通ってオイルホール付きドリル１０２の内部通路（図示省略）へ流れてオイルホール付きドリル１０２のオイルホール（図示省略）よりオイルホール付きドリル１０２の加工点に噴出される。

この場合、供給源８０より圧力調整管８８にも加圧空気が供給され、圧力調整管８８にに供給された加圧空気は、減圧弁９０によりミスト室２２の内圧をフィードバック圧として減圧され、圧力調整通路８６を通ってミスト室２２に送られる。

これにより、ミスト室２２に送る加圧空気が過不足にならない所定範囲内のオイルホール径のオイルホール付きドリル１０２において工具交換が行われても、ミスト室２２の内圧が大気圧より高い一定圧力に調圧され、工具交換に拘らず、所要量のオイルミストを安定して供給することができる。

次に、小径ミスト生成ノズル３４によるオイルミスト生成について説明する。小径ミスト生成ノズル３４によるオイルミスト生成時には、電磁開閉弁８２と電磁切換弁８４の双方を通電状態にする。

これにより、供給源８０より小径用加圧空気供給管７６にのみ加圧空気が供給され、小径用加圧空気供給管７６に供給された加圧空気は、小径用加圧空気供給路５２を通って小径ミスト生成ノズル３４の小径絞り通路４８に流れる。これにより、小径ミスト生成ノズル３４によってベンチュリ霧吹き式にオイルミストが生成される。小径ミスト生成ノズル３４によって生成されたオイルミストは、ミスト室２２へ噴出されることなく接続通路６０を通ってミスト取出部材６２の取出通路６８に流れる。ミスト取出通路６８に流れたオイルミストは、ミスト供給通路９４、工具ホルダ９８の内部通路１００を通ってオイルホール付きドリル１０２の内部通路（図示省略）へ流れてオイルホール付きドリル１０２のオイルホール（図示省略）よりオイルホール付きドリル１０２の加工点に噴出される。

小径ミスト生成ノズル３４の絞り通路が小径であることにより、つまり小径絞り通路４８の絞り部４８Ｃの口径が小さいことにより、小径絞り通路４８に供給される加圧空気の流量が大径絞り通路である場合に比して制限され、オイルホール（ミスト出口）が小径であっても、オイルホール等のミスト出口より外部へ排出されるオイルミストの流量に対して小径絞り通路４８に供給される加圧空気の流量が過剰になることがない。これにより、小径ミスト生成ノズル３４より下流側の圧力が異常に高くなることがなく、小径ミスト生成ノズル３４によるベンチュリ霧吹き式のミスト生成が正常に行われる。なお、小径絞り通路４８の径は、使用されるオイルホール付きドリル１０２のオイルホールの径に等しいか、若しくはオイルホールの径より小さく設定されていてよい。

そして、小径ミスト生成ノズル３４より噴射されるオイルミストの噴出圧（動圧）は、小径ミスト生成ノズル３４の絞り部４８Ｃが小径であることにより、絞り部が大径である場合より高められる。これにより、工具径が小さく、オイルホールが小さいオイルホール付きドリル１０２に対しても所要量のオイルミストを供給することができる。

オイルミスト生成によるオイル消費により液体貯容部２２の液面が低下しても、ミスト室２２がミスト取入ポート６４によってミスト取出通路６８に連通しているによることにより、ミスト室２２の内圧が低下することがない。これにより、小径ミスト生成ノズル３４によるオイルミスト生成時において、オイル吸上の条件が変動することがなく、小径ミスト生成ノズル３４によるミスト生成に変動を来すことがない。

このように、大径ミスト生成ノズル３２と小径ミスト生成ノズル３４を使い分けることにより、オイルミスト潤滑を行うことができるオイルホール付きドリル１０２の工具径の範囲を拡大、特に、工具径が小さいオイルホール付きドリル１０２にもオイルミスト潤滑を適用することが可能になる。

自動工具交換装置付きの数値制御式工作機械の場合、ＮＣプログラムにおいて工具交換を指令するＭ０６コードにより、オイルホール径に相関する工具径が所定値以上である場合には電磁切換弁８４に非通電の指令を出し、工具径が所定値未満である場合には電磁切換弁８４に通電の指令を出し、大径ミスト生成ノズル３２と小径ミスト生成ノズル３４の使い分けを、使用する工具径に応じて自動化することができる。

なお、電磁開閉弁８２、電磁切換弁８４は、自動制御、遠隔制御が必要でなければ、手動式の開閉弁、切換弁に置き換えることが可能である。また、加圧空気に代えて窒素ガス等を用いることもできる。また、オイルホール付き工具は、オイルホール付きドリル１０２に限られることはなく、オイルホール付きエンドミル等であってもよい。また、オイルミストの供給先は、オイルホール付き工具に限られるものでなく、各種の潤滑・冷却対象物であってもよい。また、ミストは、オイルミストに限られず、ミストの使用目的に応じて水等の液体のミストであってもよい。

１０ オイルミスト生成装置
１２ ミスト生成容器
２０ 液体貯容部
２２ ミスト室
２６ 衝当板
３０ オイルミスト生成部材
３２ 大径ミスト生成ノズル（第１のミスト生成手段）
３４ 小径ミスト生成ノズル（第２のミスト生成手段）
３８ 大径絞り通路
４０ 大径用オイル噴出ポート（第１の液体噴出ポート）
４２ 大径用加圧空気供給路
４４ 大径用オイル吸上管（第１の液体吸上管）
４６ オイル吸上通路（液体吸上通路）
４８ 小径絞り通路
５０ 小径用オイル噴出ポート（第２の液体噴出ポート）
５２ 小径用加圧空気供給路
５４ 小径用オイル吸上管（第２の液体吸上管）
５６ オイル吸上通路（液体吸上通路）
５８ 内部連通管
６０ 接続通路
６２ ミスト取出部材
６４ ミスト取入ポート
６６ 接続ポート
６８ ミスト取出通路
８０ 供給源
８２ 電磁開閉弁
８４ 電磁切換弁
９０ 減圧弁（圧力調整手段）
１０２ オイルホール付きドリル

Claims (3)

1. ミスト源の液体を貯容する液体貯容部と当該液体貯容部の上方に画定されたミスト室とを有するミスト生成容器と、
   大径絞り通路と当該大径絞り通路の途中に開口した第１の液体噴出ポートとを有するベンチュリ式の第１のミスト生成手段と、
   小径絞り通路と当該小径絞り通路の途中に開口した第２の液体噴出ポートとを有するベンチュリ式の第２のミスト生成手段と、
   前記大径絞り通路の入口と前記小径絞り通路の入口の何れか一方に選択的に加圧気体を供給する加圧気体供給手段と、
   前記第１の液体噴出ポートに連通し前記液体貯容部より液体を吸い上げる液体吸上通路を画定する第１の液体吸上管と、
   前記第２の液体噴出ポートに連通し前記液体貯容部より液体を吸い上げる液体吸上通路を画定する第２の液体吸上管と、
   前記ミスト室に開口したミスト取入ポートと当該ミスト取入ポートに連通しミストを前記ミスト室外に取り出すミスト取出通路と有するミスト取出手段とを具備し、
   前記大径絞り通路の出口は前記ミスト室に直接開口し、前記小径絞り通路の出口は接続通路によって前記ミスト取出通路に連通しているミスト生成装置。
2. 前記大径絞り通路に加圧気体が供給されている場合にのみ、前記ミスト室の内圧をパイロット圧として減圧した加圧空気をミスト室に供給することにより、前記ミスト室の内圧を大気圧より高い一定圧力に調圧する圧力調整手段を有する請求項１に記載のミスト生成装置。
3. 前記液体貯容部は、ミスト源として、冷却・潤滑用のオイルを貯容しており、前記第１のミスト生成手段と前記第２のミスト生成手段は、各々、前記液体貯容部のオイルを供給されてオイルミストを生成する請求項１または２に記載のミスト生成装置。

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