JP4897447B2 - 水漏れ対策試験機 - Google Patents

Description

本発明は、内部で切削水を使用する工作機械等に対して、切削水等の機械外部への漏れ防止の対策状況を試験するために用いられる水漏れ対策試験機に関する。

近年工作機械等では、高圧力の切削水を大量に使用する場合が増加し、これに伴い、切削水の機械外部への漏れのおそれが増大している。そこで、通常の工作機械では、付属されている切削水供給装置を使用した水漏れの確認試験が行えるようになっている。なお、工作機械等と別個に構成された水漏れ対策試験機は存在しておらず、先行技術文献は見出せていない。

しかし、工作機械においては、加工時に使用する切削水の飛散方向や量は、加工物の形状や機械の構成等によって異なり、通常機械に付属されている切削水供給装置を使用した確認試験では不充分となっている。特に、長時間連続的に十分な試験を行うためには、理想的な圧力と量とで切削水を供給する必要があるが、機械に付属されている切削水供給装置では要求を満足させる性能を備えていなかった。

そこで、本発明は、高圧力で大量の液体を使用して、無人で長期間の連続試験が可能となる水漏れ対策試験機を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、機械で使用される液体を回収する回収手段と、その回収手段によって回収された液体を貯留する貯留タンクと、その貯留タンクに貯留された液体を配管を介して機械内部へ再び送り込むポンプと、配管の先端部に設けられ、機械内部の所定位置に取り付けられて機械内部に液体を噴射するノズルと、を備えて機械内部への液体の循環供給を可能としたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、移動や設置、撤去を容易に行うために、貯留タンク及びポンプを一体的に移動可能としたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の目的に加えて、回転継手を用いることなく多方向へ噴射可能とするために、ノズルは、夫々方向が異なる複数本が設けられる構成としたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの目的に加えて、ノズルを容易に取付可能とするために、ノズルを、機械内部の既存の装着手段を利用して取り付けたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかの目的に加えて、試験目的に応じた適切な液体の噴射量を得るために、ノズルからの液体の噴射量を調整可能としたものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかの目的に加えて、安全性や信頼性を高めるために、ポンプの異常の際にはこれを検知して液体の噴射を停止する自動停止機能を有する構成としたものである。

請求項１に記載の発明によれば、高圧力で大量の液体を使用して、人手を掛けずに長期間の連続運転による試験評価が可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、水漏れ対策試験に伴う機械側への移動や設置、試験終了後の機械側からの撤去が簡単に行える。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、回転継手を用いることなく液体の多方向噴射が可能となり、切粉等が詰まって噴射動作に支障を与えるようなことがなくなる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかの効果に加えて、ノズルを、工作機械の工具ホルダといった既存の装着手段を利用して容易に取付可能となる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの効果に加えて、水漏れ対策試験に必要な液体の噴射量を試験目的に応じて調整可能となる。
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかの効果に加えて、自動停止機能の付与によって安全性や信頼性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ＮＣ旋盤に対して本発明の水漏れ対策試験機を設置した状態を示す説明図である。
まずＮＣ旋盤１は、主軸台４と刃物台５とを備える周知の構成で、主軸台４に軸受を介して支えられている主軸には、工作物（図示せず）を把持するためのチャック６が備えられている。７は、加工室２内の運転状態を監視するために開閉可能な前面ドア３に設けられた窓である。
刃物台５は、割り出し駆動させるタレット８を備え、図示しないサーボモータ及びボールねじを利用したねじ送り機構により、主軸の軸線に平行なＺ方向及びＺ方向に直交するＸ方向へ移動可能となっている。タレット８には、切削工具を保持する工具ホルダ９が取り付けられている。

また、加工室２の下部には、通常チップコンベアを装着するための受け部１０が形成されており、その受け部１０の下部に切削水タンク１１が設けられている。この切削水タンク１１には、切削水ポンプ１２と、切削水タンク１１内での切削水の水位を検知するための液面レベルスイッチ１３とが設けられている。通常は切削水ポンプ１２にて切削水タンク１１から切削水を汲み上げ、加工室２内部の刃物台５へ導いて、タレット８から工具ホルダ９を経由し、工具刃先に送り出す切削水の供給機構が具備されているものであるが、ここでは、切削水ポンプ１２で汲み上げられる切削水は、配管１４によりＮＣ旋盤１の近傍に設置された水漏れ対策試験機２０に導かれている。従って、ここでは切削水ポンプ１２及び配管１４が切削水の回収手段となる。

水漏れ対策試験機２０は、配管１４が接続される切削水注入管２２を備えて切削水を貯留する貯留タンク２１の上面に、高圧切削水ポンプ２３を取り付けてなり、高圧切削水ポンプ２３で汲み上げられた切削水は、リリーフバルブ２４、流量調整弁２５を経由して、配管２６により、ＮＣ旋盤１に設けられたチップコンベアの取り付け口１５を介して加工室２内へ導かれている。２７は配管２６の先端に接続されたノズルヘッドで、図２（Ａ）にも示すように、先端部分に、多方向に切削水を噴出するノズル２８，２８・・を複数個（例えば１２個以上）放射状に突設して、タレット８の工具ホルダ９に保持させたノズルホルダ２９に保持されている。工具ホルダ９には、ノズルホルダ２９のクランプ／アンクランプを切り替えるクランプレバー３０が設けられている。よって、ノズルヘッド２７の向きは、このクランプレバー３０を緩め、垂直面内でノズルホルダ２９を傾けることにより調整可能となる。

一方、貯留タンク２１内には、タンク内を図１での左右２つの部屋に仕切る仕切板３１が設けられて、切削水注入管２２から注入される切削水を一旦堰きとめ、切削水中に浮遊する細かな切粉を沈殿させるようになっている。仕切板３１にて仕切られた両側の部屋には、各部屋のドレンを排出するドレンコック３２，３２が夫々設けられている。また、貯留タンク２１の側面には、切削水の水位を見るための液面計３３が取り付けられ、別の側面には、高圧切削水ポンプ２３用のコントローラ３４が設けられている。３５はコントローラ３４の上面に設けられた操作盤である。さらに、貯留タンク２１の上面には、切削水注入口３６と、切削水の水位を検知するための液面レベルスイッチ３７とが設けられている。
そして、貯留タンク２１の底部には、複数のキャスタ３８，３８が、コントローラ３４側の上部には、取っ手３９が夫々設けられている。なお、コントローラ３４側のキャスタ３８には、当該キャスタ３８の回転を規制可能な足踏みペダル４０が設けられている。

以上の如く構成された水漏れ対策試験２０を用いてＮＣ旋盤１の水漏れ対策の評価試験を実施する場合について説明する。
まず図１のようにＮＣ旋盤（以下「機械」という。）１の近傍に水漏れ対策試験機（以下「試験機」という。）２０を移動させ、試験機２０の位置が決まったら足踏みペダル４０を踏んで貯留タンク２１を固定する。そして、機械１側の切削水ポンプ１２の吐出口と、試験機２０側の切削水注入管２２とを配管１４で接続する。
次に、高圧切削水ポンプ２３側の配管２６を、取り付け口１５を経由して機械１の加工室２へ入れ、前面ドア３を開いて、タレット８の工具ホルダ９にノズルホルダ２９を取り付けてノズルヘッド２７を保持させ、ノズルヘッド２７を任意の向きで固定して前面ドア３を閉める。

次に切削水タンク１１及び貯留タンク２１の双方に切削水が所定の水位まで貯えられている事を確認し、操作盤３５の運転開始ボタンを押して高圧切削水ポンプ２３を起動させれば、貯留タンク２１内の切削水は、リリーフバルブ２４及び流量調整弁２５を通り、配管２６を経由してノズルヘッド２７に取り付けられたノズル２８，２８・・より多方向に噴出される。このとき機械１の刃物台５を所定のプログラム指令通り動かせば、ノズル２８は連続的に切削水を多方向に噴射しながら、刃物台５の動きと共に移動する。
ここで、ノズル２８からの切削水の噴射量は、流量制御弁２５の操作によって調整できる他、操作盤３５に設けた図示しない調整ダイヤルの操作により、コントローラ３４に高圧切削水ポンプ２３のモータ回転数を制御させて吐出量を変えることでも調整できる。また、コントローラ３４は、高圧切削水ポンプ２３の詰まり等の異常によってモータに過負荷が加わった場合には、これを検知して切削水の供給を停止する自動停止機能や、所定の時間や日数で切削水の循環供給を停止するタイマー機能等を有している。

そして、加工室２内への切削水の噴射によって貯留タンク２１内の切削水の水位が下がり、液面レベルスイッチ３７の高位側が切れると、切削水ポンプ１２が起動し、切削水を切削水タンク１１から配管１４及び切削水注入管２２を介して貯留タンク２１内へ送り込み、液面レベルスイッチ３７の高位側が入るまで補給するようになっている。よって、切削水タンク１１の液面が下がって液面レベルスイッチ１３の高位側が切れることになるが、高圧切削水ポンプ２３が汲み上げた切削水が加工室２内に噴射されて切削水タンク１１へ戻るため、切削水タンク１１内の水位が上がる。液面レベルスイッチ１３の高位側が入ると、高圧切削水ポンプ２３が停止して切削水タンク１１がオーバーフローするのを防ぐ。

このように、上記形態の試験機２０によれば、機械１側の切削水ポンプ１２及び配管１４によって回収された切削水を貯留する貯留タンク２１と、その貯留タンク２１に貯留された切削水を配管２６を介して機械１内部へ再び送り込む高圧切削水ポンプ２３と、配管２６の先端部に設けられ、加工室２内部の所定位置に取り付けられて加工室２内部に切削水を噴射するノズル２８と、を備えて加工室２内部への切削水の循環供給を可能としたことで、高圧力で大量の切削水を使用して、人手を掛けずに長期間の連続運転による試験評価が可能となる。

特にここでは、貯留タンク２１及び高圧切削水ポンプ２３を一体的に移動可能としているため、移動や設置、撤去を容易に行うことができる。
また、ノズル２８は、夫々方向が異なる複数本が設けられる構成であるため、回転継手を用いることなく切削水の多方向噴射が可能となり、切削水の切粉等が詰まって噴射動作に支障を与えるようなことがなくなる。
さらに、ノズルヘッド２７を、機械１のタレット８の工具ホルダ９を利用して取り付けているため、ノズルヘッド２７を既存の装着手段を利用して容易に取付可能となっている。

一方、流量調整弁２５やコントローラ３４によってノズル２８からの切削水の噴射量を調整可能としているため、水漏れ対策試験に必要な切削水の噴射量を試験目的に応じて調整可能となる。
そして、高圧切削水ポンプ２３の異常の際にはこれを検知して切削水の噴射を停止する自動停止機能を有することで、安全性や信頼性も高められている。

なお、上記形態では、タレットの工具ホルダを利用してノズルを取り付けているが、図２（Ｂ）に示すように、ノズルホルダ２９にマグネットベース４１を設けて磁力により固定する方法も考えられる。この場合、加工室内への設置と撤去がより簡単になる上、取付場所の選択範囲が広がる利点もある。
また、ノズルも試験対象の機械に合わせてその数や長さ、開口等の形態は適宜変更可能で、ノズルヘッドに対して着脱可能として形態が異なるノズルを複合的に使用可能としたり、複数のノズルヘッドに分岐させて夫々に単一又は複数のノズルを設けたり等してもよい。
一方、貯留タンクも上記形態に限らず、仕切板を増やしたりフィルタを設けたりしてポンプ側への異物の混入をより効果的に防止可能とする等、適宜設計変更可能である。勿論ポンプの種類も選択できる。

そして、試験対象はＮＣ旋盤に限らず、マシニングセンタ等の他の工作機械であっても差し支えないし、工作機械に限らず、他の機械であっても本発明は適用可能である。よって、上記形態ではＮＣ旋盤に搭載されている切削水ポンプをそのまま回収手段として利用しているが、このような構成を有しない機械の場合は、機械側から液体を回収するためのタンクやポンプを回収手段として試験機側に別途設けてもよい。但し、機械側の排水口と貯留タンクの供給口との間に高低差があれば、単純に機械と試験機との間を配管で接続して液体を回収することも考えられる。

ＮＣ旋盤及び水漏れ対策試験機の全体図である。 （Ａ）はノズル部分の説明図、（Ｂ）はノズル取付構造の変更例を示す説明図である。

符号の説明

１・・ＮＣ旋盤、２・・加工室、３・・前面ドア、４・・主軸台、５・・刃物台、８・・タレット、９・・工具ホルダ、１１・・切削水タンク、１２・・切削水ポンプ、１４，２６・・配管、２０・・水漏れ対策試験機、２１・・貯留タンク、２３・・高圧切削水ポンプ、２７・・ノズルヘッド、２８・・ノズル、３４・・コントローラ、３５・・操作盤、３８・・キャスタ。

Claims (6)

1. 機械で使用される液体を回収する回収手段と、その回収手段によって回収された液体を貯留する貯留タンクと、その貯留タンクに貯留された液体を配管を介して前記機械内部へ再び送り込むポンプと、前記配管の先端部に設けられ、前記機械内部の所定位置に取り付けられて前記機械内部に液体を噴射するノズルと、を備えて前記機械内部への液体の循環供給を可能としてなる水漏れ対策試験機。
2. 貯留タンク及びポンプを一体的に移動可能とした請求項１に記載の水漏れ対策試験機。
3. ノズルは、夫々方向が異なる複数本が設けられる請求項１又は２に記載の水漏れ対策試験機。
4. ノズルを、機械内部の既存の装着手段を利用して取り付けた請求項１乃至３の何れかに記載の水漏れ対策試験機。
5. ノズルからの液体の噴射量を調整可能とした請求項１乃至４の何れかに記載の水漏れ対策試験機。
6. ポンプの異常の際にはこれを検知して液体の噴射を停止する自動停止機能を有する請求項１乃至５の何れかに記載の水漏れ対策試験機。

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