JP4377990B2 - 高圧クーラントバルブ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧のクーラント液をＮＣ専用機等に供給するための高圧クーラントバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、切削加工等に必要な高圧のクーラント液を供給する高圧クーラントバルブ１０１が、ＮＣ専用機等に接続され使用されている。例えば、図８に示すように、タンク１０２に溜められたクーラント液１０３は、高圧クーラントポンプ１０４で加圧され、高圧クーラントバルブ１０１を経由してＮＣ専用機等の加工機械１０５に供給される。加工機械１０５に装着されたガンドリル１０６、切粉洗浄ノズル１０７等から噴出するクーラント液１０３は、切削加工時の切削液、潤滑剤、または冷却剤として使用され、再びタンク１０２に回収される。
【０００３】
高圧クーラントバルブ１０１は図９に示すように、３ポート弁であり、ＩＮ側（Ｃポート１０８）が高圧クーラントポンプ１０４に接続され、ＯＵＴ側が加工機械１０５（Ａポート１０９）とタンク１０２（Ｂポート１１０）とで切り替えられる。弁体１１１は、バルブステム１１１ａと一体的に形成され、バルブステム１１１ａは遮断部材１１２の中央部に上下摺動可能に保持されるとともに、ピストン１１４とスプリング１１３によって上方へ付勢されている。そのため図９に示す第１状態では、弁体１１１は第１弁座１１５と当接し、Ｃポート１０８はＢポート１１０と連通している。バルブ１０１を切り替えるときは、エア入力口１１６からシリンダ１１７内に駆動用エアを送り込み、ピストン１１４と共に弁体１１１をスプリング１１３に抗して押し下げる。それにより、弁体１１１は第１弁座１１５から離間して第２弁座１１８と当接し、Ｃポート１０８はＡポート１０９と連通する。
【０００４】
一般に、高圧クーラントポンプ１０４は多段式渦巻きポンプが使用され、これは非常に高価なポンプであるうえ、圧力変動や負荷の変動がプロペラの寿命に影響する。そのため、閉止運転や開放運転及びＯＮ・ＯＦＦ繰り返し運転を行わないように、一定負荷で連続運転させることが望ましい。そのため、加工機械１０５が例えばツールを交換する等のために停止している間は、高圧クーラントバルブ１０１を切り替えて、高圧クーラントポンプ１０４から出力されるクーラント液１０３をタンク１０２に戻すようにしている。しかし、高圧クーラントバルブ１０１を切り替えても、バルブ１０１と加工機械１０５の間の流路には高圧のクーラント液１０３が残留しているためこの残圧がツール部分にかかり、例えば加工機械１０５がＮＣ専用機等の場合、オートツールチェンジャー（ＡＴＣ）に着脱ミスが発生することがあった。
【０００５】
従来、ＡＴＣの着脱ミスを防止する方法として、高圧クーラントバルブ１０１の加圧方向を変更し、第１状態において加工機械１０５とタンク１０２が連通するようにする方法がある。つまり、図８、図９において、高圧クーラントバルブ１０１のＡポート１０９にポンプ１０４、Ｂポート１１０にタンク１０２、Ｃポート１０８に加工機械１０５を接続する。このようにすることにより、加工機械１０５の使用を停止するとき高圧クーラントバルブ１０１を第１状態にすることで、バルブ１０１と加工機械１０５の間に残留する高圧のクーラント液１０３をタンク１０２に戻すことができるので、加工機械１０５に残圧がかかることがない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記には、次のような問題があった。
すなわち、加工機械１０５の停止時にポンプ１０４がタンク１０２と連通していないため、ポンプ１０４の運転を停止する必要がある。このため、ポンプ１０４のＯＮ・ＯＦＦを繰り返すことになり、寿命が短くなるおそれがあった。さらに、ポンプ１０４停止時に、ポンプ１０４とバルブ１０１の間の配管に高圧のクーラント液１０３が残留し、ポンプ１０４に高圧がかかるため、ポンプ１０４が故障しやすいというおそれがあった。
【０００７】
また、別の方法として、従来のようにバルブ１０１のＡポート１０９に加工機械１０５、Ｂポート１１０にタンク１０２、Ｃポート１０８にポンプ１０４を接続したうえ、Ａポート１０９と加工機械１０５の間に新たに別の２ポートバルブを設置する方法もある。こうすることで、加工機械１０５停止時にポンプ１０４をタンク１０２と連通させると共に、新たな２ポートバルブで加工機械１０５とバルブ１０１の間の残圧を排出することができる。しかしながら、この方法はバルブを新たに設置する必要がありコストがかかる上に、加工機械１０５停止時にさらに別の弁を操作する必要があるので、操作が煩雑になるという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記問題点を解消して、主弁切替時に残圧を排出することのできる高圧クーラントバルブを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、次のような構成を有している。
（１）高圧クーラントポンプから加工機械へのクーラント液の流通を制御するために用いられる、エア駆動の３ポート弁である主弁を備える高圧クーラントバルブにおいて、エア駆動の２ポート弁であるリリーフ弁を、前記主弁とは独立して、前記主弁と同一のボディ内に一体化して備え、前記リリーフ弁が、その入力ポートは前記主弁の出力ポートの一つに連通し、その出力ポートは前記ボディの外部に連通するとともに、その駆動用エアルームが前記主弁の駆動用エアルームと連通しており、前記リリーフ弁が、前記主弁の出力が前記加工機械から他ポートへ切り替えられた時に前記主弁と前記加工機械との間に残留する残圧を排除するために残留していた前記クーラント液を少量流すことを特徴とする。
【００１０】
近年、クーラント液の性能向上等により、高圧クーラントバルブで使用される高圧クーラント液の圧力は次第に下がってきており、１ＭＰａ程度で用いられる場合もある。しかしながら、１ＭＰａ程度の圧力においても従来の問題は同様に発生し、この発明は１ＭＰａ程度のクーラント液を使用するクーラントバルブにおいても有効である。
【００１１】
この発明の高圧クーラントバルブの主弁は、ポンプを連続運転させるように配管して、出力側を加工機械またはタンクに切り替えて使用する。主弁はエア駆動であるため、主弁の切り替え時には駆動用エアがエアルームに注入される。リリーフ弁のエアルームが主弁のエアルームと連通しているので、主弁のエアルームにエアが注入された時には同時にリリーフ弁のエアルームにも駆動用エアが注入されることになる。これによって、主弁が切り替えられるときには、同時にリリーフ弁も切り替えられる。
【００１２】
さらに、リリーフ弁の入力ポートは主弁の出力ポートの一つに連通しているので、主弁の加工機械への出力ポートに連通させることによって、リリーフ弁の入力ポートは加工機械と連通する。また、出力ポートはボディの外部に連通しているので、リリーフ弁が開放されたときは、リリーフ弁の入力ポートから入力した流体（クーラント液）はボディの外部へ排出される。
【００１３】
ここで、リリーフ弁の駆動方向を以下のようにする。主弁がポンプと加工機械を連通しているときはリリーフ弁は閉止、主弁がポンプとタンクを連通しているときにはリリーフ弁は開放となるようにする。このようにすることによって、主弁の出力が加工機械からタンクへ切り替えられた時に、同時にリリーフ弁が閉止から開放へ切り替えられる。従って、主弁と加工機械との間の配管に残留するクーラント液は、リリーフ弁を通ってボディの外部へ排出される。
【００１４】
リリーフ弁を流通するクーラント液は、主弁と加工機械との間の残圧のみであるので、その流量は主弁の流量のように多くはない上に、一定量を排出したら以後は流通しない。このため、リリーフ弁を主弁に比べてかなり小さく形成しても問題はない。このことから、例えば、主弁の一つの出力ポートの周囲のボディ部分に組み込むことができ、主弁と一体化することができる。
【００１５】
（２）（１）に記載の高圧クーラントバルブであって、主弁の弁体の移動方向と、リリーフ弁のリリーフ弁体の移動方向とが互いに垂直に配置されることを特徴とする。
【００１６】
一般にエア駆動のポペット弁のボディは、弁体の移動方向に長い柱状形状である。主弁の弁体の移動方向と、リリーフ弁のリリーフ弁体の移動方向とを互いに垂直に配置することによって、リリーフ弁のボディが主弁の配管の障害とならないように一体化することが可能となる。従って、リリーフ弁を一体化しても、従来の配管設備をほぼそのまま使用することができる。
【００１７】
また、高圧クーラントポンプから加工機械へのクーラント液の流通を制御するために用いられる、エア駆動の３ポート弁である主弁を備える高圧クーラントバルブであって、主弁の出力ポートの一つとボディの外部とを連通するリリーフポートを備え、リリーフポートにオリフィスを設けることもできる。
【００１８】
この発明の高圧クーラントバルブの主弁は、ポンプを連続運転させるように配管して、出力側を加工機械またはタンクに切り替えて使用する。リリーフポートが連通する主弁の出力ポートを、加工機械に連通しているものとすることにより、加工機械とボディの外部はリリーフポートによって常に連通している。ただし、リリーフポートにオリフィスが設けられているので、主弁がポンプと加工機械とを連通している場合でも、リリーフポートからの流出量は主弁の流量に比較して十分に小さく、主弁の流通の障害とはならない。
【００１９】
一方、主弁の出力方向が切り替えられてポンプがタンクと連通されたときにも、リリーフポートは加工機械と外部とを連通している。このとき、加工機械とバルブとの間に残留する残圧は、このリリーフポートを通って外部へ排出される。残圧の流量はオリフィスを通過しても排出できる程度であるので、リリーフポートから排出することができる。
【００２０】
また、高圧クーラントポンプから加工機械へのクーラント液の流通を制御するために用いられる、エア駆動の３ポート弁である主弁を備える高圧クーラントバルブであって、主弁と同一のボディ内に２ポート弁であるリリーフ弁を備え、リリーフ弁が、その入力ポートは主弁の出力ポートの一つに連通し、その出力ポートはボディの外部に連通するとともに、その弁体が少なくとも一方向において主弁の弁体と連動しており、リリーフ弁が、主弁の出力が加工機械から他ポートへ切り替えられた時に主弁と加工機械との間に残留する残圧を排除するために少量流すこともできる。
【００２１】
この発明の高圧クーラントバルブの主弁は、ポンプを連続運転させるように配管して、出力側を加工機械またはタンクに切り替えて使用する。リリーフ弁の入力ポートは主弁の出力ポートの一つに連通しているので、主弁の加工機械への出力ポートに連通させることによって、リリーフ弁の入力ポートは加工機械と連通する。また、出力ポートはボディの外部に連通しているので、リリーフ弁が開放されたときは、入力ポートから入力したクーラント液はボディの外部へ排出される。
【００２２】
リリーフ弁の弁体が少なくとも一方向において主弁の弁体と連動していることから、主弁の出力方向が加工機械からタンクに切り替えられる時、同時にリリーフ弁が開放される。従って、主弁と加工機械との間の配管に残留するクーラント液は、リリーフ弁を通ってボディの外部へ排出される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
この発明の高圧クーラントバルブを具体化した第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は第１の実施の形態の高圧クーラントバルブ１１の第１状態の断面図である。図２は同じく第２状態の断面図であり、図３は高圧クーラントバルブ１１の使用方法を示す説明図である。
【００２４】
高圧クーラントバルブ１１の主弁部Ｍは、図１、図２に示すように、ボディ１２内にＡポート１３、Ｂポート１４、Ｃポート１５を備えるエア駆動の３ポート弁であり、Ｃポート１５が入力ポート、Ａポート１３とＢポート１４とが出力ポートである。主弁体１６はバルブステム１７と一体的に形成され、共に図中上下に移動可能であり、第１弁座１８あるいは第２弁座１９に当接または離間する。遮断部材２０はボディ１２に固定されており、バルブステム１７は遮断部材２０の中央部に摺動可能に保持され、ピストン２１とスプリング２２によって図中上方へ付勢されている。ピストン２１の上部には、エアルーム２３が設けられ、エア入力口２４から駆動用エアが注入される。
【００２５】
Ｂポート１４の近傍にはリリーフポート２５が並設され、リリーフポート２５を開閉するリリーフ弁部Ｒが、主弁部Ｍのボディ１２に固定して接続されている。リリーフ弁部Ｒはエア駆動の２ポート弁であり、出力ポートはリリーフポート２５で、入力ポートはＡポート１３と連通孔２６で連通されている。連通孔２６の途中にリリーフ弁座２７が設けられ、リリーフ弁部Ｒのリリーフ弁体２８が当接あるいは離間する。リリーフ弁体２８およびそのバルブステム２９は、主弁体１６の移動方向と垂直をなす方向、すなわち、図中左右に移動可能である。バルブステム２９は遮断部材３０の中央部に摺動可能に保持され、ピストン３１とスプリング３２によって、図中左方へ付勢されている。ピストン３１の上部には、エアルーム３３が設けられ、配管３４によって主弁部Ｍのエアルーム２３と連通されている。
【００２６】
次に、上記構成を有する高圧クーラントバルブ１１の作用を説明する。高圧クーラントバルブ１１は基本的に従来と同様に使用され、図３に示すように、Ａポート１３を加工機械４１、Ｂポート１４をタンク４２、Ｃポート１５を高圧クーラントポンプ４３に連通される。さらに、リリーフポート２５はＢポート１４と同様にタンク４２に連通される。なお、図３では、洗浄ノズル及びそのための２ポート弁、圧力計等の測定器、安全弁等は省略した。
【００２７】
図１に示す第１状態は加工機械４１を使用していない場合であり、主弁体１６は第１弁座１８に当接しているので、Ｃポート１５とＢポート１４が連通している。すなわち、タンク４２に貯留されたクーラント液４４は、高圧クーラントポンプ４３で加圧され、Ｃポート１５から高圧クーラントバルブ１１に入力される。さらに、Ｃポート１５はＢポート１４へ連通しているので、クーラント液４４はＢポート１４へ流通しタンク４２に戻される。Ａポート１３はＣポート１５に連通していないので、加工機械４１にはクーラント液４４は供給されていない。また、リリーフ弁体２８はリリーフ弁座２７から離間し連通孔２６を連通状態にしているので、Ａポート１３はリリーフポート２５と連通している。
【００２８】
図２に示す第２状態は加工機械４１を使用している場合であり、主弁体１６は第２弁座１９に当接しているので、Ｃポート１５とＡポート１３が連通している。すなわち、高圧クーラントポンプ４３で加圧されたクーラント液４４は、Ｃポート１５からＡポート１３へ連通し、加工機械４１に供給される。また、リリーフ弁体２８はリリーフ弁座２７に当接しているので、連通孔２６は連通していない。
【００２９】
ここで、第１状態から第２状態へ変位するには、エア入力口２４より駆動用エアを注入する。それによってエアルーム２３内が高圧になり、ピストン２１をスプリング２２に抗して押し下げる。これによって、バルブステム１７及び主弁体１６が押し下げられ、主弁体１６は第１弁座１８から離間して第２弁座１９に当接する。このとき、リリーフ弁部Ｒのエアルーム３３が配管３４によって主弁部Ｍのエアルーム２３と連通しているので、エアルーム２３内が高圧になると同時にエアルーム３３内も高圧になる。従って、ピストン３１がスプリング３２に抗して図中右方へ押され、リリーフ弁体２８はリリーフ弁座２７に当接する。これによって、リリーフ弁部Ｒは閉止され、Ｃポート１５とＡポート１３のみが連通し、クーラント液４４が加工機械４１へ供給される。
【００３０】
次に、第２状態から第１状態へ変位するときは、駆動用エアを排出する。これにより、エアルーム２３内が低圧となり、ピストン２１はスプリング２２の復元力で図中上方へ押し上げられ、主弁体１６は第２弁座１９から離間し第１弁座１８に当接するので、Ｃポート１５とＢポート１４が連通する。同様にエアルーム３３内も低圧となり、リリーフ弁部Ｒは開放されるので、Ａポート１３とリリーフポート２５が連通する。ポンプ４３は連続運転をしているので、Ｃポート１５からは加圧されたクーラント液４４が入力し続け、Ｂポート１４からタンク４２に戻される。一方、バルブ１１を切り替えた時にバルブ１１と加工機械４１との間の配管に残っている残圧は、Ａポート１３から入力しリリーフポート２５からタンク４２へ排出される。
【００３１】
このように、この高圧クーラントバルブ１１によれば、高圧クーラントポンプ４３は連続運転をしたままで、リリーフ弁部Ｒから残圧を抜くことができる。従って、ポンプ４３の寿命が短くなるおそれが無く、加工機械４１に残圧がかかってＡＴＣに不具合が発生するおそれもない。また、主弁部Ｍは、従来のバルブをほぼそのまま使用できるので、加工にかかるコストが小さくてすむ。
【００３２】
さらに、リリーフ弁体２８の移動方向を主弁体１６の移動方向に対して垂直に配置しているので、リリーフ弁のボディが主弁の配管の障害とならないように一体化することが可能となると共に、リリーフポート２５をＢポート１４の近傍に配置することができる。従って、従来の配管設備をほぼそのまま使用することができる。
【００３３】
次に、この発明の高圧クーラントバルブを具体化した第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図４は第２の実施の形態の高圧クーラントバルブ５１の断面図である。ここで、主弁部Ｍの主な部分は第１の実施の形態の高圧クーラントバルブ１１と同様であるので、同じ記号を付して説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００３４】
高圧クーラントバルブ５１は、図４に示すように、Ｂポート１４の近傍にリリーフポート５２が設けられる。リリーフポート５２は連通孔５３によってＡポート１３と連通するとともに、連通孔５３の途中にはオリフィス５４が設けられている。また、この高圧クーラントバルブ５１の使用方法は第１の実施形態と同様であり、図３のように接続されて使用される。
【００３５】
この高圧クーラントバルブ５１を使用すると、加工機械４１の使用時には駆動用のエアをエアルーム２３に注入し、Ｃポート１５はＡポート１３と連通する。Ａポート１３とリリーフポート５２は常に連通しているので、クーラント液４４はＣポート１５から入力し、Ａポート１３とリリーフポート５２へ出力している。ただし、オリフィス５４があるので、リリーフポート５２への出力流量はＡポート１３への出力流量より十分に小さく、加工機械４１の使用に影響が出ることはない。
【００３６】
加工機械４１を停止するときには、主弁部Ｍを切り替えＣポート１５とＢポート１４を連通させる。これによって、ポンプ４３からの出力は、Ｃポート１５、Ｂポート１４を経由してタンク４２に戻される。また、Ａポート１３と加工機械４１間に残る残圧は、連通孔５３、オリフィス５４を経由してリリーフポート５２から排出される。
【００３７】
このように、この高圧クーラントバルブ５１によれば、高圧クーラントポンプ４３を連続運転できると共に、加工機械４１に残圧がかかることもない。また、従来の高圧クーラントバルブ１０１にリリーフポート５２、連通孔５３、オリフィス５４を設けるだけでよいので、部品点数や加工部分も少なく、加工コストが小さくてすむ。
【００３８】
次に、この発明の高圧クーラントバルブを具体化した第３の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図５は第３の実施の形態の高圧クーラントバルブ６１の第１状態の断面図である。図６は同じく第２状態の断面図であり、図７は高圧クーラントバルブ６１の使用方法を示す説明図である。
【００３９】
高圧クーラントバルブ６１は、図５に示すように、大きく主弁部Ｍとリリーフ弁部Ｒとに区分され、主弁部Ｍはエア駆動の３ポート弁となっている。そのボディ６２内にはＡポート６３、Ｂポート６４、Ｃポート６５の３つのポートが設けられ、Ｃポート６５が入力ポート、Ａポート６３とＢポート６４とが出力ポートである。主弁体６６はバルブステム６７と一体的に形成され、共に図中上下に移動可能であり、第１弁座６８あるいは第２弁座６９に当接または離間する。遮断部材７０はボディ６２に固定されており、バルブステム６７は遮断部材７０の中央部に摺動可能に保持され、ピストン７１とスプリング７２によって図中下方へ付勢されている。ピストン７１の下部には、エアルーム７３が設けられ、エア入力口７４から駆動用エアが注入される。
【００４０】
Ｂポート６４と同一のボディ内にはリリーフポート７５が設けられ、リリーフポート７５を開閉するリリーフ弁部Ｒが一体的に形成されている。リリーフ弁部Ｒは２ポート弁であり、出力ポートはリリーフポート７５で、入力ポートはＢポート６４と連通孔７６で連通している。連通孔７６にはリリーフ弁座７７が設けられ、リリーフ弁部Ｒのリリーフ弁体７８が当接あるいは離間する。リリーフ弁体７８はバルブステム７９と一体的に形成され、バルブステム７９と主弁体６６とは別体にされている。バルブステム７９は図中上下に移動可能であり、スプリング８０によって、図中上方へ付勢されているとともに、主弁体６６によって下方へ押し下げられている。
【００４１】
次に、上記構成を有する高圧クーラントバルブ６１の作用を説明する。高圧クーラントバルブ６１は図７に示すように、第１の実施の形態の高圧クーラントバルブ１１とは接続が少し異なり、Ａポート６３をタンク８１、Ｂポート６４を加工機械８２、Ｃポート６５を高圧クーラントポンプ８３に連通する。さらに、リリーフポート７５はＡポート６３と同様にタンク８１に連通される。
【００４２】
図５に示す第１状態は加工機械８２を使用していない場合であり、主弁体６６は第１弁座６８に当接しているので、Ｃポート６５とＡポート６３が連通している。すなわち、タンク８１に貯留されたクーラント液８４は、高圧クーラントポンプ８３で加圧され、Ｃポート６５から高圧クーラントバルブ６１に入力される。さらに、Ｃポート６５はＡポート６３へ連通しているので、クーラント液８４はＡポート６３へ流通しタンク８１に戻される。Ｂポート６４はＣポート６５に連通していないので、加工機械８２にはクーラント液８４は供給されていない。また、リリーフ弁体７８はリリーフ弁座７７から離間し連通孔７６を連通状態にしているので、Ｂポート６４はリリーフポート７５と連通している。
【００４３】
図６に示す第２状態は加工機械８２を使用している場合であり、主弁体６６は第２弁座６９に当接しているので、Ｃポート６５とＢポート６４が連通している。すなわち、高圧クーラントポンプ８３で加圧されたクーラント液８４は、Ｃポート６５からＢポート６４へ連通し、加工機械８２に供給される。また、リリーフ弁体７８はリリーフ弁座７７に当接しているので、連通孔７６は連通していない。
【００４４】
ここで、第１状態から第２状態へ変位するには、エア入力口７４より駆動用エアを注入する。それによってエアルーム７３内が高圧になり、ピストン７１をスプリング７２に抗して引き上げる。これによって、バルブステム６７及び主弁体６６が引き上げられ、主弁体６６は第１弁座６８から離間して第２弁座６９に当接する。このとき、バルブステム７９に対する主弁体６６の押圧がなくなるので、バルブステム７９はスプリング８０の復元力で上方へ押し上げられ、リリーフ弁体７８がリリーフ弁座７７に当接する。これによって、リリーフ弁部Ｒは閉止され、Ｃポート６５とＢポート６４のみが連通し、クーラント液８４が加工機械８２へ供給される。
【００４５】
次に、第２状態から第１状態へ変位するときは、エアルーム７３内を大気圧に開放することで、ピストン７１はスプリング７２の復元力で図中下方へ押し下げられる。これによって、主弁体６６は第２弁座６９から離間し第１弁座６８に当接するので、Ｃポート６５とＡポート６３が連通する。さらに、主弁体６６によってバルブステム７９が下方へ押し下げられ、リリーフ弁部Ｒは開放されるので、Ｂポート６４とリリーフポート７５が連通する。ポンプ８３は連続運転をしているので、Ｃポート６５からは加圧されたクーラント液８４が入力し続け、Ａポート６３からタンク８１に戻される。一方、バルブ６１を切り替えた時にバルブ６１と加工機械８２との間の配管に残っている残圧は、Ｂポート６４から入力しリリーフポート７５からタンク８１へ排出される。
【００４６】
このように、この高圧クーラントバルブ６１によれば、高圧クーラントポンプ８３は連続運転をしたままで、リリーフ弁部Ｒから残圧を抜くことができる。さらに、駆動用エアの配管等がバルブ６１外部に突出することがないので取り扱いが平易であり、バルブ６１の寿命が長くなる。
【００４７】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で以下のように実施することができる。
たとえば、上記第１の実施形態では、リリーフポート２５をＢポート１４の近傍に設けリリーフ弁体２８の移動方向を主弁体１６の移動方向と垂直にしたが、リリーフポート２５をＡポート１３の近傍に設け、リリーフ弁体２８の移動方向を主弁体１６の移動方向と平行にすることで、エアルーム２３とエアルーム３３をより接近させることもできる。
【００４８】
【発明の効果】
この請求項１に記載の発明の構成によれば、リリーフ弁は主弁の加工機械への出力ポートとボディの外部との連通を制御する。さらに、リリーフ弁のエアルームが主弁のエアルームと連通しているので、主弁が切り替えられるときには同時にリリーフ弁も切り替えられ、主弁の出力が加工機械から切り替えられた時に、同時にリリーフ弁を閉止から開放へ切り替えることができる。従って、主弁と加工機械との間の配管に残留する残圧を、リリーフ弁を通ってボディの外部へ排出することができる。さらに、リリーフ弁は主弁に比べてかなり小さく形成できることから、リリーフ弁を主弁と一体化することができる。
【００４９】
また、請求項２に記載の発明の構成によれば、主弁の弁体の移動方向と、リリーフ弁のリリーフ弁体の移動方向とを互いに垂直に配置することによって、リリーフ弁のボディが主弁の配管の障害とならないように一体化することができる。従って、リリーフ弁を一体化しても、従来の配管設備をほぼそのまま使用することができる。
【００５０】
また、請求項３に記載の発明の高圧クーラントバルブによれば、加工機械とボディの外部はリリーフポート及びオリフィスによって常に連通している。従って、主弁の出力方向が加工機械から切り替えられたときにも、リリーフポートは加工機械と外部とを連通しているので、加工機械とバルブとの間に残留する残圧を、このリリーフポートを通って外部へ排出することができる。さらに、従来のバルブにリリーフポート及びオリフィスを設けるだけであるので、加工コストが小さくてすむ。
【００５１】
また、請求項４に記載の発明の高圧クーラントバルブによれば、リリーフ弁は主弁の加工機械への出力ポートとボディ外部との連通を制御する。リリーフ弁の弁体が少なくとも一方向において主弁の弁体と連動していることから、主弁の出力方向が加工機械から切り替えられる時、同時にリリーフ弁を開放することができる。従って、主弁と加工機械との間の配管に残留する残圧を、リリーフ弁を通ってボディの外部へ排出することができる。また、リリーフ弁がエア駆動でないので、エアの漏れを考慮する必要が無く、バルブの取り扱いが容易で寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの第１状態の断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの第２状態の断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの使用方法の説明図である。
【図４】第２の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの第１状態の断面図である。
【図６】第３の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの第２状態の断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの使用方法の説明図である。
【図８】従来の高圧クーラントバルブの使用方法の説明図である。
【図９】従来の高圧クーラントバルブの断面図である。
【符号の説明】
Ｍ 主弁部
Ｒ リリーフ弁部
１１ 高圧クーラントバルブ
１２ ボディ
１３ Ａポート（出力ポート）
１４ Ｂポート（出力ポート）
１５ Ｃポート（入力ポート）
１６ 主弁体
２３ エアルーム
２５ リリーフポート
２８ リリーフ弁体
３３ エアルーム
４１ 加工機械
４３ 高圧クーラントポンプ
４４ クーラント液
５１ 高圧クーラントバルブ
５２ リリーフポート
５４ オリフィス
６１ 高圧クーラントバルブ
６２ ボディ
６３ Ａポート（出力ポート）
６４ Ｂポート（出力ポート）
６５ Ｃポート（入力ポート）
６６ 主弁体
７５ リリーフポート
７８ リリーフ弁体
８２ 加工機械
８３ 高圧クーラントポンプ
８４ クーラント液
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧のクーラント液をＮＣ専用機等に供給するための高圧クーラントバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、切削加工等に必要な高圧のクーラント液を供給する高圧クーラントバルブ１０１が、ＮＣ専用機等に接続され使用されている。例えば、図８に示すように、タンク１０２に溜められたクーラント液１０３は、高圧クーラントポンプ１０４で加圧され、高圧クーラントバルブ１０１を経由してＮＣ専用機等の加工機械１０５に供給される。加工機械１０５に装着されたガンドリル１０６、切粉洗浄ノズル１０７等から噴出するクーラント液１０３は、切削加工時の切削液、潤滑剤、または冷却剤として使用され、再びタンク１０２に回収される。
【０００３】
高圧クーラントバルブ１０１は図９に示すように、３ポート弁であり、ＩＮ側（Ｃポート１０８）が高圧クーラントポンプ１０４に接続され、ＯＵＴ側が加工機械１０５（Ａポート１０９）とタンク１０２（Ｂポート１１０）とで切り替えられる。弁体１１１は、バルブステム１１１ａと一体的に形成され、バルブステム１１１ａは遮断部材１１２の中央部に上下摺動可能に保持されるとともに、ピストン１１４とスプリング１１３によって上方へ付勢されている。そのため図９に示す第１状態では、弁体１１１は第１弁座１１５と当接し、Ｃポート１０８はＢポート１１０と連通している。バルブ１０１を切り替えるときは、エア入力口１１６からシリンダ１１７内に駆動用エアを送り込み、ピストン１１４と共に弁体１１１をスプリング１１３に抗して押し下げる。それにより、弁体１１１は第１弁座１１５から離間して第２弁座１１８と当接し、Ｃポート１０８はＡポート１０９と連通する。
【０００４】
一般に、高圧クーラントポンプ１０４は多段式渦巻きポンプが使用され、これは非常に高価なポンプであるうえ、圧力変動や負荷の変動がプロペラの寿命に影響する。そのため、閉止運転や開放運転及びＯＮ・ＯＦＦ繰り返し運転を行わないように、一定負荷で連続運転させることが望ましい。そのため、加工機械１０５が例えばツールを交換する等のために停止している間は、高圧クーラントバルブ１０１を切り替えて、高圧クーラントポンプ１０４から出力されるクーラント液１０３をタンク１０２に戻すようにしている。しかし、高圧クーラントバルブ１０１を切り替えても、バルブ１０１と加工機械１０５の間の流路には高圧のクーラント液１０３が残留しているためこの残圧がツール部分にかかり、例えば加工機械１０５がＮＣ専用機等の場合、オートツールチェンジャー（ＡＴＣ）に着脱ミスが発生することがあった。
【０００５】
従来、ＡＴＣの着脱ミスを防止する方法として、高圧クーラントバルブ１０１の加圧方向を変更し、第１状態において加工機械１０５とタンク１０２が連通するようにする方法がある。つまり、図８、図９において、高圧クーラントバルブ１０１のＡポート１０９にポンプ１０４、Ｂポート１１０にタンク１０２、Ｃポート１０８に加工機械１０５を接続する。このようにすることにより、加工機械１０５の使用を停止するとき高圧クーラントバルブ１０１を第１状態にすることで、バルブ１０１と加工機械１０５の間に残留する高圧のクーラント液１０３をタンク１０２に戻すことができるので、加工機械１０５に残圧がかかることがない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記には、次のような問題があった。
すなわち、加工機械１０５の停止時にポンプ１０４がタンク１０２と連通していないため、ポンプ１０４の運転を停止する必要がある。このため、ポンプ１０４のＯＮ・ＯＦＦを繰り返すことになり、寿命が短くなるおそれがあった。さらに、ポンプ１０４停止時に、ポンプ１０４とバルブ１０１の間の配管に高圧のクーラント液１０３が残留し、ポンプ１０４に高圧がかかるため、ポンプ１０４が故障しやすいというおそれがあった。
【０００７】
また、別の方法として、従来のようにバルブ１０１のＡポート１０９に加工機械１０５、Ｂポート１１０にタンク１０２、Ｃポート１０８にポンプ１０４を接続したうえ、Ａポート１０９と加工機械１０５の間に新たに別の２ポートバルブを設置する方法もある。こうすることで、加工機械１０５停止時にポンプ１０４をタンク１０２と連通させると共に、新たな２ポートバルブで加工機械１０５とバルブ１０１の間の残圧を排出することができる。しかしながら、この方法はバルブを新たに設置する必要がありコストがかかる上に、加工機械１０５停止時にさらに別の弁を操作する必要があるので、操作が煩雑になるという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記問題点を解消して、主弁切替時に残圧を排出することのできる高圧クーラントバルブを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、次のような構成を有している。
（１）高圧クーラントポンプから加工機械へのクーラント液の流通を制御するために用いられる、エア駆動の３ポート弁である主弁を備える高圧クーラントバルブにおいて、エア駆動の２ポート弁であるリリーフ弁を、前記主弁とは独立して、前記主弁と同一のボディ内に一体化して備え、前記リリーフ弁が、その入力ポートは前記主弁の出力ポートの一つに連通し、その出力ポートは前記ボディの外部に連通するとともに、その駆動用エアルームが前記主弁の駆動用エアルームと連通しており、前記リリーフ弁が、前記主弁の出力が前記加工機械から他ポートへ切り替えられた時に前記主弁と前記加工機械との間に残留する残圧を排除するために残留していた前記クーラント液を少量流すことを特徴とする。
【００１０】
近年、クーラント液の性能向上等により、高圧クーラントバルブで使用される高圧クーラント液の圧力は次第に下がってきており、１ＭＰａ程度で用いられる場合もある。しかしながら、１ＭＰａ程度の圧力においても従来の問題は同様に発生し、この発明は１ＭＰａ程度のクーラント液を使用するクーラントバルブにおいても有効である。
【００１１】
この発明の高圧クーラントバルブの主弁は、ポンプを連続運転させるように配管して、出力側を加工機械またはタンクに切り替えて使用する。主弁はエア駆動であるため、主弁の切り替え時には駆動用エアがエアルームに注入される。リリーフ弁のエアルームが主弁のエアルームと連通しているので、主弁のエアルームにエアが注入された時には同時にリリーフ弁のエアルームにも駆動用エアが注入されることになる。これによって、主弁が切り替えられるときには、同時にリリーフ弁も切り替えられる。
【００１２】
さらに、リリーフ弁の入力ポートは主弁の出力ポートの一つに連通しているので、主弁の加工機械への出力ポートに連通させることによって、リリーフ弁の入力ポートは加工機械と連通する。また、出力ポートはボディの外部に連通しているので、リリーフ弁が開放されたときは、リリーフ弁の入力ポートから入力した流体（クーラント液）はボディの外部へ排出される。
【００１３】
ここで、リリーフ弁の駆動方向を以下のようにする。主弁がポンプと加工機械を連通しているときはリリーフ弁は閉止、主弁がポンプとタンクを連通しているときにはリリーフ弁は開放となるようにする。このようにすることによって、主弁の出力が加工機械からタンクへ切り替えられた時に、同時にリリーフ弁が閉止から開放へ切り替えられる。従って、主弁と加工機械との間の配管に残留するクーラント液は、リリーフ弁を通ってボディの外部へ排出される。
【００１４】
リリーフ弁を流通するクーラント液は、主弁と加工機械との間の残圧のみであるので、その流量は主弁の流量のように多くはない上に、一定量を排出したら以後は流通しない。このため、リリーフ弁を主弁に比べてかなり小さく形成しても問題はない。このことから、例えば、主弁の一つの出力ポートの周囲のボディ部分に組み込むことができ、主弁と一体化することができる。
【００１５】
（２）（１）に記載の高圧クーラントバルブであって、主弁の弁体の移動方向と、リリーフ弁のリリーフ弁体の移動方向とが互いに垂直に配置されることを特徴とする。
【００１６】
一般にエア駆動のポペット弁のボディは、弁体の移動方向に長い柱状形状である。主弁の弁体の移動方向と、リリーフ弁のリリーフ弁体の移動方向とを互いに垂直に配置することによって、リリーフ弁のボディが主弁の配管の障害とならないように一体化することが可能となる。従って、リリーフ弁を一体化しても、従来の配管設備をほぼそのまま使用することができる。
【００１７】
また、高圧クーラントポンプから加工機械へのクーラント液の流通を制御するために用いられる、エア駆動の３ポート弁である主弁を備える高圧クーラントバルブであって、主弁の出力ポートの一つとボディの外部とを連通するリリーフポートを備え、リリーフポートにオリフィスを設けることもできる。
【００１８】
この発明の高圧クーラントバルブの主弁は、ポンプを連続運転させるように配管して、出力側を加工機械またはタンクに切り替えて使用する。リリーフポートが連通する主弁の出力ポートを、加工機械に連通しているものとすることにより、加工機械とボディの外部はリリーフポートによって常に連通している。ただし、リリーフポートにオリフィスが設けられているので、主弁がポンプと加工機械とを連通している場合でも、リリーフポートからの流出量は主弁の流量に比較して十分に小さく、主弁の流通の障害とはならない。
【００１９】
一方、主弁の出力方向が切り替えられてポンプがタンクと連通されたときにも、リリーフポートは加工機械と外部とを連通している。このとき、加工機械とバルブとの間に残留する残圧は、このリリーフポートを通って外部へ排出される。残圧の流量はオリフィスを通過しても排出できる程度であるので、リリーフポートから排出することができる。
【００２０】
また、高圧クーラントポンプから加工機械へのクーラント液の流通を制御するために用いられる、エア駆動の３ポート弁である主弁を備える高圧クーラントバルブであって、主弁と同一のボディ内に２ポート弁であるリリーフ弁を備え、リリーフ弁が、その入力ポートは主弁の出力ポートの一つに連通し、その出力ポートはボディの外部に連通するとともに、その弁体が少なくとも一方向において主弁の弁体と連動しており、リリーフ弁が、主弁の出力が加工機械から他ポートへ切り替えられた時に主弁と加工機械との間に残留する残圧を排除するために少量流すこともできる。
【００２１】
この発明の高圧クーラントバルブの主弁は、ポンプを連続運転させるように配管して、出力側を加工機械またはタンクに切り替えて使用する。リリーフ弁の入力ポートは主弁の出力ポートの一つに連通しているので、主弁の加工機械への出力ポートに連通させることによって、リリーフ弁の入力ポートは加工機械と連通する。また、出力ポートはボディの外部に連通しているので、リリーフ弁が開放されたときは、入力ポートから入力したクーラント液はボディの外部へ排出される。
【００２２】
リリーフ弁の弁体が少なくとも一方向において主弁の弁体と連動していることから、主弁の出力方向が加工機械からタンクに切り替えられる時、同時にリリーフ弁が開放される。従って、主弁と加工機械との間の配管に残留するクーラント液は、リリーフ弁を通ってボディの外部へ排出される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
この発明の高圧クーラントバルブを具体化した第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は第１の実施の形態の高圧クーラントバルブ１１の第１状態の断面図である。図２は同じく第２状態の断面図であり、図３は高圧クーラントバルブ１１の使用方法を示す説明図である。
【００２４】
高圧クーラントバルブ１１の主弁部Ｍは、図１、図２に示すように、ボディ１２内にＡポート１３、Ｂポート１４、Ｃポート１５を備えるエア駆動の３ポート弁であり、Ｃポート１５が入力ポート、Ａポート１３とＢポート１４とが出力ポートである。主弁体１６はバルブステム１７と一体的に形成され、共に図中上下に移動可能であり、第１弁座１８あるいは第２弁座１９に当接または離間する。遮断部材２０はボディ１２に固定されており、バルブステム１７は遮断部材２０の中央部に摺動可能に保持され、ピストン２１とスプリング２２によって図中上方へ付勢されている。ピストン２１の上部には、エアルーム２３が設けられ、エア入力口２４から駆動用エアが注入される。
【００２５】
Ｂポート１４の近傍にはリリーフポート２５が並設され、リリーフポート２５を開閉するリリーフ弁部Ｒが、主弁部Ｍのボディ１２に固定して接続されている。リリーフ弁部Ｒはエア駆動の２ポート弁であり、出力ポートはリリーフポート２５で、入力ポートはＡポート１３と連通孔２６で連通されている。連通孔２６の途中にリリーフ弁座２７が設けられ、リリーフ弁部Ｒのリリーフ弁体２８が当接あるいは離間する。リリーフ弁体２８およびそのバルブステム２９は、主弁体１６の移動方向と垂直をなす方向、すなわち、図中左右に移動可能である。バルブステム２９は遮断部材３０の中央部に摺動可能に保持され、ピストン３１とスプリング３２によって、図中左方へ付勢されている。ピストン３１の上部には、エアルーム３３が設けられ、配管３４によって主弁部Ｍのエアルーム２３と連通されている。
【００２６】
次に、上記構成を有する高圧クーラントバルブ１１の作用を説明する。高圧クーラントバルブ１１は基本的に従来と同様に使用され、図３に示すように、Ａポート１３を加工機械４１、Ｂポート１４をタンク４２、Ｃポート１５を高圧クーラントポンプ４３に連通される。さらに、リリーフポート２５はＢポート１４と同様にタンク４２に連通される。なお、図３では、洗浄ノズル及びそのための２ポート弁、圧力計等の測定器、安全弁等は省略した。
【００２７】
図１に示す第１状態は加工機械４１を使用していない場合であり、主弁体１６は第１弁座１８に当接しているので、Ｃポート１５とＢポート１４が連通している。すなわち、タンク４２に貯留されたクーラント液４４は、高圧クーラントポンプ４３で加圧され、Ｃポート１５から高圧クーラントバルブ１１に入力される。さらに、Ｃポート１５はＢポート１４へ連通しているので、クーラント液４４はＢポート１４へ流通しタンク４２に戻される。Ａポート１３はＣポート１５に連通していないので、加工機械４１にはクーラント液４４は供給されていない。また、リリーフ弁体２８はリリーフ弁座２７から離間し連通孔２６を連通状態にしているので、Ａポート１３はリリーフポート２５と連通している。
【００２８】
図２に示す第２状態は加工機械４１を使用している場合であり、主弁体１６は第２弁座１９に当接しているので、Ｃポート１５とＡポート１３が連通している。すなわち、高圧クーラントポンプ４３で加圧されたクーラント液４４は、Ｃポート１５からＡポート１３へ連通し、加工機械４１に供給される。また、リリーフ弁体２８はリリーフ弁座２７に当接しているので、連通孔２６は連通していない。
【００２９】
ここで、第１状態から第２状態へ変位するには、エア入力口２４より駆動用エアを注入する。それによってエアルーム２３内が高圧になり、ピストン２１をスプリング２２に抗して押し下げる。これによって、バルブステム１７及び主弁体１６が押し下げられ、主弁体１６は第１弁座１８から離間して第２弁座１９に当接する。このとき、リリーフ弁部Ｒのエアルーム３３が配管３４によって主弁部Ｍのエアルーム２３と連通しているので、エアルーム２３内が高圧になると同時にエアルーム３３内も高圧になる。従って、ピストン３１がスプリング３２に抗して図中右方へ押され、リリーフ弁体２８はリリーフ弁座２７に当接する。これによって、リリーフ弁部Ｒは閉止され、Ｃポート１５とＡポート１３のみが連通し、クーラント液４４が加工機械４１へ供給される。
【００３０】
次に、第２状態から第１状態へ変位するときは、駆動用エアを排出する。これにより、エアルーム２３内が低圧となり、ピストン２１はスプリング２２の復元力で図中上方へ押し上げられ、主弁体１６は第２弁座１９から離間し第１弁座１８に当接するので、Ｃポート１５とＢポート１４が連通する。同様にエアルーム３３内も低圧となり、リリーフ弁部Ｒは開放されるので、Ａポート１３とリリーフポート２５が連通する。ポンプ４３は連続運転をしているので、Ｃポート１５からは加圧されたクーラント液４４が入力し続け、Ｂポート１４からタンク４２に戻される。一方、バルブ１１を切り替えた時にバルブ１１と加工機械４１との間の配管に残っている残圧は、Ａポート１３から入力しリリーフポート２５からタンク４２へ排出される。
【００３１】
このように、この高圧クーラントバルブ１１によれば、高圧クーラントポンプ４３は連続運転をしたままで、リリーフ弁部Ｒから残圧を抜くことができる。従って、ポンプ４３の寿命が短くなるおそれが無く、加工機械４１に残圧がかかってＡＴＣに不具合が発生するおそれもない。また、主弁部Ｍは、従来のバルブをほぼそのまま使用できるので、加工にかかるコストが小さくてすむ。
【００３２】
さらに、リリーフ弁体２８の移動方向を主弁体１６の移動方向に対して垂直に配置しているので、リリーフ弁のボディが主弁の配管の障害とならないように一体化することが可能となると共に、リリーフポート２５をＢポート１４の近傍に配置することができる。従って、従来の配管設備をほぼそのまま使用することができる。
【００３３】
次に、この発明の高圧クーラントバルブを具体化した第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図４は第２の実施の形態の高圧クーラントバルブ５１の断面図である。ここで、主弁部Ｍの主な部分は第１の実施の形態の高圧クーラントバルブ１１と同様であるので、同じ記号を付して説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００３４】
高圧クーラントバルブ５１は、図４に示すように、Ｂポート１４の近傍にリリーフポート５２が設けられる。リリーフポート５２は連通孔５３によってＡポート１３と連通するとともに、連通孔５３の途中にはオリフィス５４が設けられている。また、この高圧クーラントバルブ５１の使用方法は第１の実施形態と同様であり、図３のように接続されて使用される。
【００３５】
この高圧クーラントバルブ５１を使用すると、加工機械４１の使用時には駆動用のエアをエアルーム２３に注入し、Ｃポート１５はＡポート１３と連通する。Ａポート１３とリリーフポート５２は常に連通しているので、クーラント液４４はＣポート１５から入力し、Ａポート１３とリリーフポート５２へ出力している。ただし、オリフィス５４があるので、リリーフポート５２への出力流量はＡポート１３への出力流量より十分に小さく、加工機械４１の使用に影響が出ることはない。
【００３６】
加工機械４１を停止するときには、主弁部Ｍを切り替えＣポート１５とＢポート１４を連通させる。これによって、ポンプ４３からの出力は、Ｃポート１５、Ｂポート１４を経由してタンク４２に戻される。また、Ａポート１３と加工機械４１間に残る残圧は、連通孔５３、オリフィス５４を経由してリリーフポート５２から排出される。
【００３７】
このように、この高圧クーラントバルブ５１によれば、高圧クーラントポンプ４３を連続運転できると共に、加工機械４１に残圧がかかることもない。また、従来の高圧クーラントバルブ１０１にリリーフポート５２、連通孔５３、オリフィス５４を設けるだけでよいので、部品点数や加工部分も少なく、加工コストが小さくてすむ。
【００３８】
次に、この発明の高圧クーラントバルブを具体化した第３の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図５は第３の実施の形態の高圧クーラントバルブ６１の第１状態の断面図である。図６は同じく第２状態の断面図であり、図７は高圧クーラントバルブ６１の使用方法を示す説明図である。
【００３９】
高圧クーラントバルブ６１は、図５に示すように、大きく主弁部Ｍとリリーフ弁部Ｒとに区分され、主弁部Ｍはエア駆動の３ポート弁となっている。そのボディ６２内にはＡポート６３、Ｂポート６４、Ｃポート６５の３つのポートが設けられ、Ｃポート６５が入力ポート、Ａポート６３とＢポート６４とが出力ポートである。主弁体６６はバルブステム６７と一体的に形成され、共に図中上下に移動可能であり、第１弁座６８あるいは第２弁座６９に当接または離間する。遮断部材７０はボディ６２に固定されており、バルブステム６７は遮断部材７０の中央部に摺動可能に保持され、ピストン７１とスプリング７２によって図中下方へ付勢されている。ピストン７１の下部には、エアルーム７３が設けられ、エア入力口７４から駆動用エアが注入される。
【００４０】
Ｂポート６４と同一のボディ内にはリリーフポート７５が設けられ、リリーフポート７５を開閉するリリーフ弁部Ｒが一体的に形成されている。リリーフ弁部Ｒは２ポート弁であり、出力ポートはリリーフポート７５で、入力ポートはＢポート６４と連通孔７６で連通している。連通孔７６にはリリーフ弁座７７が設けられ、リリーフ弁部Ｒのリリーフ弁体７８が当接あるいは離間する。リリーフ弁体７８はバルブステム７９と一体的に形成され、バルブステム７９と主弁体６６とは別体にされている。バルブステム７９は図中上下に移動可能であり、スプリング８０によって、図中上方へ付勢されているとともに、主弁体６６によって下方へ押し下げられている。
【００４１】
次に、上記構成を有する高圧クーラントバルブ６１の作用を説明する。高圧クーラントバルブ６１は図７に示すように、第１の実施の形態の高圧クーラントバルブ１１とは接続が少し異なり、Ａポート６３をタンク８１、Ｂポート６４を加工機械８２、Ｃポート６５を高圧クーラントポンプ８３に連通する。さらに、リリーフポート７５はＡポート６３と同様にタンク８１に連通される。
【００４２】
図５に示す第１状態は加工機械８２を使用していない場合であり、主弁体６６は第１弁座６８に当接しているので、Ｃポート６５とＡポート６３が連通している。すなわち、タンク８１に貯留されたクーラント液８４は、高圧クーラントポンプ８３で加圧され、Ｃポート６５から高圧クーラントバルブ６１に入力される。さらに、Ｃポート６５はＡポート６３へ連通しているので、クーラント液８４はＡポート６３へ流通しタンク８１に戻される。Ｂポート６４はＣポート６５に連通していないので、加工機械８２にはクーラント液８４は供給されていない。また、リリーフ弁体７８はリリーフ弁座７７から離間し連通孔７６を連通状態にしているので、Ｂポート６４はリリーフポート７５と連通している。
【００４３】
図６に示す第２状態は加工機械８２を使用している場合であり、主弁体６６は第２弁座６９に当接しているので、Ｃポート６５とＢポート６４が連通している。すなわち、高圧クーラントポンプ８３で加圧されたクーラント液８４は、Ｃポート６５からＢポート６４へ連通し、加工機械８２に供給される。また、リリーフ弁体７８はリリーフ弁座７７に当接しているので、連通孔７６は連通していない。
【００４４】
ここで、第１状態から第２状態へ変位するには、エア入力口７４より駆動用エアを注入する。それによってエアルーム７３内が高圧になり、ピストン７１をスプリング７２に抗して引き上げる。これによって、バルブステム６７及び主弁体６６が引き上げられ、主弁体６６は第１弁座６８から離間して第２弁座６９に当接する。このとき、バルブステム７９に対する主弁体６６の押圧がなくなるので、バルブステム７９はスプリング８０の復元力で上方へ押し上げられ、リリーフ弁体７８がリリーフ弁座７７に当接する。これによって、リリーフ弁部Ｒは閉止され、Ｃポート６５とＢポート６４のみが連通し、クーラント液８４が加工機械８２へ供給される。
【００４５】
次に、第２状態から第１状態へ変位するときは、エアルーム７３内を大気圧に開放することで、ピストン７１はスプリング７２の復元力で図中下方へ押し下げられる。これによって、主弁体６６は第２弁座６９から離間し第１弁座６８に当接するので、Ｃポート６５とＡポート６３が連通する。さらに、主弁体６６によってバルブステム７９が下方へ押し下げられ、リリーフ弁部Ｒは開放されるので、Ｂポート６４とリリーフポート７５が連通する。ポンプ８３は連続運転をしているので、Ｃポート６５からは加圧されたクーラント液８４が入力し続け、Ａポート６３からタンク８１に戻される。一方、バルブ６１を切り替えた時にバルブ６１と加工機械８２との間の配管に残っている残圧は、Ｂポート６４から入力しリリーフポート７５からタンク８１へ排出される。
【００４６】
このように、この高圧クーラントバルブ６１によれば、高圧クーラントポンプ８３は連続運転をしたままで、リリーフ弁部Ｒから残圧を抜くことができる。さらに、駆動用エアの配管等がバルブ６１外部に突出することがないので取り扱いが平易であり、バルブ６１の寿命が長くなる。
【００４７】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で以下のように実施することができる。
たとえば、上記第１の実施形態では、リリーフポート２５をＢポート１４の近傍に設けリリーフ弁体２８の移動方向を主弁体１６の移動方向と垂直にしたが、リリーフポート２５をＡポート１３の近傍に設け、リリーフ弁体２８の移動方向を主弁体１６の移動方向と平行にすることで、エアルーム２３とエアルーム３３をより接近させることもできる。
【００４８】
【発明の効果】
この請求項１に記載の発明の構成によれば、リリーフ弁は主弁の加工機械への出力ポートとボディの外部との連通を制御する。さらに、リリーフ弁のエアルームが主弁のエアルームと連通しているので、主弁が切り替えられるときには同時にリリーフ弁も切り替えられ、主弁の出力が加工機械から切り替えられた時に、同時にリリーフ弁を閉止から開放へ切り替えることができる。従って、主弁と加工機械との間の配管に残留する残圧を、リリーフ弁を通ってボディの外部へ排出することができる。さらに、リリーフ弁は主弁に比べてかなり小さく形成できることから、リリーフ弁を主弁と一体化することができる。
【００４９】
また、請求項２に記載の発明の構成によれば、主弁の弁体の移動方向と、リリーフ弁のリリーフ弁体の移動方向とを互いに垂直に配置することによって、リリーフ弁のボディが主弁の配管の障害とならないように一体化することができる。従って、リリーフ弁を一体化しても、従来の配管設備をほぼそのまま使用することができる。
【００５０】
また、請求項３に記載の発明の高圧クーラントバルブによれば、加工機械とボディの外部はリリーフポート及びオリフィスによって常に連通している。従って、主弁の出力方向が加工機械から切り替えられたときにも、リリーフポートは加工機械と外部とを連通しているので、加工機械とバルブとの間に残留する残圧を、このリリーフポートを通って外部へ排出することができる。さらに、従来のバルブにリリーフポート及びオリフィスを設けるだけであるので、加工コストが小さくてすむ。
【００５１】
また、請求項４に記載の発明の高圧クーラントバルブによれば、リリーフ弁は主弁の加工機械への出力ポートとボディ外部との連通を制御する。リリーフ弁の弁体が少なくとも一方向において主弁の弁体と連動していることから、主弁の出力方向が加工機械から切り替えられる時、同時にリリーフ弁を開放することができる。従って、主弁と加工機械との間の配管に残留する残圧を、リリーフ弁を通ってボディの外部へ排出することができる。また、リリーフ弁がエア駆動でないので、エアの漏れを考慮する必要が無く、バルブの取り扱いが容易で寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの第１状態の断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの第２状態の断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの使用方法の説明図である。
【図４】第２の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの第１状態の断面図である。
【図６】第３の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの第２状態の断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係る高圧クーラントバルブの使用方法の説明図である。
【図８】従来の高圧クーラントバルブの使用方法の説明図である。
【図９】従来の高圧クーラントバルブの断面図である。
【符号の説明】
Ｍ 主弁部
Ｒ リリーフ弁部
１１ 高圧クーラントバルブ
１２ ボディ
１３ Ａポート（出力ポート）
１４ Ｂポート（出力ポート）
１５ Ｃポート（入力ポート）
１６ 主弁体
２３ エアルーム
２５ リリーフポート
２８ リリーフ弁体
３３ エアルーム
４１ 加工機械
４３ 高圧クーラントポンプ
４４ クーラント液
５１ 高圧クーラントバルブ
５２ リリーフポート
５４ オリフィス
６１ 高圧クーラントバルブ
６２ ボディ
６３ Ａポート（出力ポート）
６４ Ｂポート（出力ポート）
６５ Ｃポート（入力ポート）
６６ 主弁体
７５ リリーフポート
７８ リリーフ弁体
８２ 加工機械
８３ 高圧クーラントポンプ
８４ クーラント液
Claims (2)
- 高圧クーラントポンプから加工機械へのクーラント液の流通を制御するために用いられる、エア駆動の３ポート弁である主弁を備える高圧クーラントバルブにおいて、
エア駆動の２ポート弁であるリリーフ弁を、前記主弁とは独立して、前記主弁と同一のボディ内に一体化して備え、
前記リリーフ弁が、その入力ポートは前記主弁の出力ポートの一つに連通し、その出力ポートは前記ボディの外部に連通するとともに、その駆動用エアルームが前記主弁の駆動用エアルームとを配管により連通しており、
前記主弁と前記リリーフ弁の排気が同時に行われ、
前記リリーフ弁が、前記主弁の出力が前記加工機械から他ポートへ切り替えられた時に前記主弁と前記加工機械との間に残留する残圧を排除するために残留していた前記クーラント液を少量流すことを特徴とする高圧クーラントバルブ。 - 請求項１に記載の高圧クーラントバルブにおいて、
前記主弁の前記弁体の移動方向と、前記リリーフ弁のリリーフ弁体の移動方向とが互いに垂直に配置されることを特徴とする高圧クーラントバルブ。
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