JP5580388B2 - フィルタ洗浄装置を備えた工作機械 - Google Patents
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Description
このフィルタについては浄化性能の維持と寿命の延長を目的としてフィルタを洗浄する事が行われている。その洗浄方法として、通常使用する際の切削液の流れ方向とは逆の方向に切削液を流し、フィルタに付着した切粉やスラッジをフィルタから取り除く逆洗動作を行う場合がある。上記逆洗動作の方法としては、特許文献1〜3などに開示されるものがある。なお、逆洗とは逆洗浄の略表記である。
続いて、フィルタ内に通常時の切削液の流れ方向とは逆の方向に圧縮空気を供給すると共にフィルタ容器に配管されている排出管路の排出バルブを開く事により、圧縮空気によって加圧された切削液がフィルタを通過した後開かれた排出管路に流れるようにし、この切削液の流れによりフィルタに付着した切粉やスラッジなどの不純物を除去する。
逆洗動作はまず、ダーティーポンプ11の駆動を停止しタンク10に貯留された切粉を含んだ切削液19の汲み上げを中断し、フィルタ容器13の流入側の管路21及び流出側の管路22をそれぞれ弁(流入側バルブ12,流出側バルブ18)によって閉じる。これにより、フィルタ容器13の内に残っている切削液はタンク10内および工作機械本体70に流出できない。
また、特許文献5には、クリーン槽への切削液の補給時間を計測し、所要時間が所定の時間を超えた時に、異常であると判断してフィルタの交換時期等を報知する技術が開示されている。
特許文献5に開示されている技術は、クリーン槽への切削液の補給の補給時間によって異常を判定しているが、工作機械の使用中に検出を行う場合は、大量の切削液を使う加工の場合など、加工の際の切削液の使用によるクリーン槽内の切削液の減少により、正確な異常判定を行うことができない場合がある。
すなわち、請求項1に係る発明では、フィルタの前後の配管に差圧スイッチ、圧力スイッチ、流量センサなどの高価な機械を必要とせず、簡単かつ安価な方法でフィルタの目詰まりを検出することが可能となる。また、単にクリーン槽に流入する切削液のみで検出を行うのではなく、液面を検出するセンサを用いて検出を行うことによって、より正確な検出を行うことが可能となる。さらに、下限位置を下回っている時間の積算によりフィルタの目詰まりを判定し、簡単かつ安価な方法で正確にフィルタの目詰まりを判定することが可能となる。
このように所定時間を設定することで、短時間でフィルタの目詰まりを検出することが可能となる。
すなわち、請求項3に係る発明では、クリーン槽内に、液面の上限位置と下限位置を検出する2つの液面検出器を用いることにより、切削液を供給するポンプの駆動時間をより正確に設定することができる。
すなわち、請求項4に係る発明では、液面検出器が下限位置を検出するもの1つの場合であっても、所定のポンプ動作基準時間を設定しておくことによって、切削液を供給するポンプの駆動時間の設定をより安価に行うことができる。
さらに、請求項6に係る発明のように、目詰まり判定部により目詰まりしたと判定したとき、フィルタが目詰まりしたことを報知する報知手段を備えることにより、使用者にフィルタの目詰まりを適切に報知することが可能となる。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態であるフィルタ洗浄装置を説明する図である。3は切削液濾過装置、30はタンクであり、ダーティー槽31とクリーン槽33に分けられている。ダーティー槽31内には切粉を含んだ切削液32が入っており、クリーン槽33内には浄化された切削液34が入っている。36はダーティーポンプ、38はチェックバルブ、39は不純物を含んだ切削液から不純物を除去する図示しないフィルタを内部に装着するフィルタ容器、40はエア源、42はチェックバルブ、43はエア供給バルブ、45は流出側バルブ、47は排出バルブ、49はポンプ、51はセンサ支持具、52は上限検出用近接センサ、53は下限検出用近接センサ、54は浮き玉、55は液面検知棒、35,37,41,44,46,48,50,56はいずれも管路である。60は切削液濾過装置3を全体的に制御する制御装置、70は工作機械本体である。なお、本実施形態では制御装置60を別体として構成しているが、工作機械本体70を制御する内部の図示しない数値制御装置に組み込むこともできる。
タンク30はクリーン槽33とダーティー槽31の独立した槽から構成される。ダーティー槽31には工作機械本体70から回収された切削液が貯留される。工作機械本体70から回収された切削液には切粉やスラッジなどの不純物が混入している。ダーティーポンプ36はダーティー槽31に貯留された不純物を含んだ切削液32を管路35を介して汲み上げ、管路37とチェックバルブ38を介してフィルタ容器39に供給する。フィルタ容器39には、切削液中に混入した不純物(切粉やスラッジ)を除去するための図示しないフィルタが内部に取り付けられている。
・(ステップSA1)下限検出用近接センサ53がオフしている時間の積算値の判定対象となる基準時間Tを読み込む。
・(ステップSA2)クリーン槽の下限検出用近接センサ53がオフしている時間を積算する下限スイッチオフ時間tを0に初期化する。
・(ステップSA3)クリーン槽の下限検出用近接センサ53がオフかどうかを判定する。オフとなっていて、クリーン槽の液面が下限値未満の場合(YES)はステップSA4に進み、オンとなっていて、液面が下限値以上にある場合(NO)はステップSA6に進む。
・(ステップSA4)ダーティーポンプ36が起動中かどうかを判定する。起動中の場合(YES)はステップSA6に進み、起動していない場合(NO)はステップSA5に進む。
・(ステップSA6)クリーン槽の下限検出用近接センサ53がオフかどうかを判定する。オフとなっていて、クリーン槽の液面が下限値未満の場合(YES)はステップSA7に進み、オンとなっていて、液面が下限値以上にある場合(NO)はステップSA8に進む。
・(ステップSA7)下限検出用近接センサ53がオフしている時間を積算する積算時間tに、下限検出用近接センサ53がオフとなっている時間を単位時間ごとに積算カウントする。
・(ステップSA8)クリーン槽の上限検出用近接センサ52がオフかどうかを判定する。オフとなっていて、クリーン槽の液面が上限値未満の場合(YES)はステップSA10に進み、オンとなっていて、液面が上限値以上の位置にある場合(NO)はステップSA9に進む。
・(ステップSA10)下限検出用近接センサ53がオフしている時間を積算する積算時間tが基準時間T以下であるかどうかを判定する。基準時間T以下の場合(YES)は、目詰まりが生じていないものとしてステップSA3に戻り、基準時間Tを超えた場合(NO)は、目詰まりが生じているものとしてステップSA11に進む。
・(ステップSA11)フィルタの洗浄を開始する。
・(ステップSA12)フィルタの洗浄が終了したかどうかを判定する。終了していない場合(NO)は、終了するまでステップSA12を繰り返し、終了した場合(YES)は、フィルタの洗浄が終了して目詰まりが解消したものとしてステップSA1に戻る。
本実施形態では、逆洗動作を行うときのフィルタの目詰まり判定の際に、任意の所定時間Bを設定し、所定時間B内に下限検出用近接センサ53がオフしている時間の積算値を検出して、この値が基準時間Tよりも大きい場合にフィルタが目詰まりしていると判定する。以下にその判定手法を、図4−1、図4−2のフローチャートに従って説明する。
・(ステップSB2)下限検出用近接センサ53がオフしている時間の積算値の判定対象となる基準時間Tを読み込む。
・(ステップSB3)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbをリセットする。
・(ステップSB4)クリーン槽の下限検出用近接センサ53がオフしている時間を積算する下限スイッチオフ時間tを0に初期化する。
・(ステップSB5)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbをオンする。
・(ステップSB7)ダーティーポンプ36が起動中かどうかを判定する。起動中の場合(YES)はステップSB9に進み、起動していない場合(NO)はステップSB8に進む。
・(ステップSB8)ダーティーポンプ36を起動する。
・(ステップSB9)クリーン槽の下限検出用近接センサ53がオフかどうかを判定する。オフとなっていて、クリーン槽の液面が下限値未満の場合(YES)はステップSB10に進み、オンとなっていて、液面が下限値以上にある場合(NO)はステップSB11に進む。
・(ステップSB10)下限検出用近接センサ53がオフしている時間を積算する下限スイッチオフ時間tに、下限検出用近接センサ53がオフとなっている時間を単位時間ごとに積算カウントする。
・(ステップSB12)ダーティーポンプ36を停止し、ステップSB13に進む。
・(ステップSB13)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbのカウントが、所定時間Bに達したかどうか、すなわち、タイマtb≧Bとなったかどうかを判定する。所定時間に達した場合(YES)はステップSB14に進み、達していない場合(NO)はステップSB6に戻る。
・(ステップSB14)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbをオフする。
・(ステップSB15)下限検出用近接センサ53がオフしている時間を積算する下限スイッチオフ時間tの積算カウントを終了する。
・(ステップSB17)フィルタの洗浄を開始する。
・(ステップSB18)フィルタの洗浄が終了したかどうかを判定する。終了していない場合(NO)は、終了するまでステップSB18を繰り返し、終了した場合(YES)は、フィルタの洗浄が終了して目詰まりが解消したものとしてステップSB1に戻る。
図2は本発明の第3の実施形態であるフィルタ洗浄装置を説明する図である。本実施形態の構成は、概ね第1の実施形態及び第2の実施形態と同様であり、同じ構成については同一の符号を付しているが、クリーン槽33に設けられたセンサが、第1の実施形態では52は上限検出用近接センサ、53は下限検出用近接センサの2個設けられていたのに対し、本実施形態では、下限検出用近接センサ53の1個のみとなっている点が異なっている。
・(ステップSC2)下限検出用近接センサ53がオフしている時間の積算値の判定対象となる基準時間Tを読み込む。
・(ステップSC3)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbのリセットとともに、ポンプ動作時間を計測するタイマtaをリセットする。
・(ステップSC4)クリーン槽の下限検出用近接センサ53がオフしている時間を積算する下限スイッチオフ時間tを0に初期化する。
・(ステップSC5)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbをオンする。
・(ステップSC7)ダーティーポンプ36が起動中かどうかを判定する。起動中の場合(YES)はステップSC9に進み、起動していない場合(NO)はステップSC8に進む。
・(ステップSC8)ダーティーポンプ36を起動するとともに、ポンプ動作時間を計測するタイマtaをオンする。
・(ステップSC9)クリーン槽の下限検出用近接センサ53がオフかどうかを判定する。オフとなっていて、クリーン槽の液面が下限値未満の場合(YES)はステップSC10に進み、オンとなっていて、液面が下限値以上にある場合(NO)はステップSC11に進む。
・(ステップSC10)下限検出用近接センサ53がオフしている時間を積算する下限スイッチオフ時間tに、下限検出用近接センサ53がオフとなっている時間を単位時間ごとに積算カウントする。
・(ステップSC12)ダーティーポンプ36を停止し、ステップSC13に進む。
・(ステップSC13)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbのカウントが、所定時間Bに達したかどうか、すなわち、タイマtb≧Bとなったかどうかを判定する。所定時間に達した場合(YES)はステップSC14に進み、達していない場合(NO)はステップSC6に戻る。
・(ステップSC14)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbをオフする。
・(ステップSC15)下限検出用近接センサ53がオフしている時間を積算する下限スイッチオフ時間tの積算カウントを終了する。
・(ステップSC17)フィルタの洗浄を開始する。
・(ステップSC18)フィルタの洗浄が終了したかどうかを判定する。終了していない場合(NO)は、終了するまでステップSC18を繰り返し、終了した場合(YES)は、フィルタの洗浄が終了して目詰まりが解消したものとしてステップSC1に戻る。
本実施形態では、逆洗動作を行うときのフィルタの目詰まり判定方法として、予め定められた所定時間内において、下限検出用近接センサ53がオフからオンになる回数をカウントして、このカウント値が基準回数Dよりも小さい場合にフィルタが目詰まりしていると判定する。まず、図9及び図10を用いて、液面位置と下限検出用近接センサ53の動作を説明する。
・(ステップSD1)フィルタ目詰まり判定を行う所定時間Bを読み込む。
・(ステップSD2)下限検出用近接センサ53がオフからオンになる回数の積算値の判定対象となる基準回数Dを読み込む。
・(ステップSD3)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbをリセットする。
・(ステップSD4)クリーン槽の下限検出用近接センサ53がオフからオンとなる回数を積算する下限スイッチオン回数cを0に初期化する。
・(ステップSD5)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbをオンする。
・(ステップSD7)ダーティーポンプ36が起動中かどうかを判定する。起動中の場合(YES)はステップSD9に進み、起動していない場合(NO)はステップSD8に進む。
・(ステップSD8)ダーティーポンプ36を起動する。
・(ステップSD9)クリーン槽の下限検出用近接センサ53がオフからオンになったかどうかを判定する。オンとなった場合(YES)はステップSD10に進み、オンとなっていない場合(NO)はステップSD11に進む。
・(ステップSD10)下限検出用近接センサ53がオンとなった回数cを積算カウントする。
・(ステップSD12)ダーティーポンプ36を停止し、ステップSD13に進む。
・(ステップSD13)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbのカウントが、所定時間Bに達したかどうか、すなわち、タイマtb≧Bとなったかどうかを判定する。所定時間に達した場合(YES)はステップSD14に進み、達していない場合(NO)はステップSD6に戻る。
・(ステップSD14)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbをオフする。
・(ステップSD15)下限検出用近接センサ53がオフからオンとなる回数cの積算カウントを終了する。
・(ステップSD17)フィルタの洗浄を開始する。
・(ステップSD18)フィルタの洗浄が終了したかどうかを判定する。終了していない場合(NO)は、終了するまでステップSD18を繰り返し、終了した場合(YES)は、フィルタの洗浄が終了して目詰まりが解消したものとしてステップSD1に戻る。
本実施形態においては、ダーティーポンプ36の動作時間を、第4の実施形態の下限検出用近接センサ53がオフとなってから、上限検出用近接センサ52がオンとなるまでの期間とすることに代えて、予めポンプ動作基準時間Aを設定しておき、下限検出用近接センサ53がオフとなってから、ポンプ動作基準時間Aが経過するとダーティーポンプ36が停止する制御を行っている。ポンプ動作基準時間Aは、おおよそ切削液の液面が下限位置から上限位置に達する程度の時間に設定されている。仮に、ポンプ動作基準時間Aよりも短い時間でクリーン槽の上限位置に達した場合には、切削液がクリーン槽からダーティー槽へオーバーフローする構造になっており、切削液がタンクの外にあふれるといった問題は発生しない。具体的な動作を、図8−1、8−2に基づいて説明する。図8−1、8−2は、本発明の第5の実施形態におけるフィルタ洗浄装置の動作を説明するフローチャートであり、以下にその判定手法を図8−1,8−2のフローチャートに従って説明する。
・(ステップSE2)下限検出用近接センサ53がオフからオンになる回数の積算値の判定対象となる基準回数Dを読み込む。
・(ステップSE3)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbのリセットとともに、ポンプ動作時間を計測するタイマtaをリセットする。
・(ステップSE4)クリーン槽の下限検出用近接センサ53がオフからオンとなる回数を積算する下限スイッチオン回数cを0に初期化する。
・(ステップSE5)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbをオンする。
・(ステップSE7)ダーティーポンプ36が起動中かどうかを判定する。起動中の場合(YES)はステップSE9に進み、起動していない場合(NO)はステップSE8に進む。
・(ステップSE8)ダーティーポンプ36を起動するとともに、ポンプ動作時間を計測するタイマtaをオンする。
・(ステップSE9)クリーン槽の下限検出用近接センサ53がオフからオンになったかどうかを判定する。オンとなった場合(YES)はステップSE10に進み、オンとなっていない場合(NO)はステップSE11に進む。
・(ステップSE10)下限検出用近接センサ53がオンとなった回数cを積算カウントする。
・(ステップSE12)ダーティーポンプ36を停止し、ステップSE13に進む。
・(ステップSE13)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbのカウントが、所定時間Bに達したかどうか、すなわち、タイマtb≧Bとなったかどうかを判定する。所定時間に達した場合(YES)はステップSE14に進み、達していない場合(NO)はステップSE6に戻る。
・(ステップSE14)フィルタ目詰まり判定時間を計測するタイマtbをオフする。
・(ステップSE15)下限検出用近接センサ53がオフからオンとなる回数cの積算カウントを終了する。
・(ステップSE17)フィルタの洗浄を開始する。
・(ステップSE18)フィルタの洗浄が終了したかどうかを判定する。終了していない場合(NO)は、終了するまでステップSE18を繰り返し、終了した場合(YES)は、フィルタの洗浄が終了して目詰まりが解消したものとしてステップSE1に戻る。
図11は本発明の第6の実施形態であるフィルタ洗浄装置の説明の図である。第1の実施形態におけるステップSA11において、フィルタ洗浄開始をする際に、工作機械の動作を停止させる点が、第1の実施形態と異なっている。
本実施の形態では、目詰まり判定部により目詰まりしたと判定したとき、フィルタ洗浄を開始するとともに工作機械を停止することによって、目詰まりが発生して適切に切削液が供給できない状態にあるときには、工作機械を停止させて不良品の発生や工作機械の故障を引き起こすことがないようにすることが可能となる。
なお、本実施の形態では、第1の実施形態におけるステップSA11において、工作機械の動作を停止させるようにしているが、第2の実施形態におけるステップSB17や、第3の実施形態におけるステップSC17、第4の実施形態におけるステップSD17、第5の実施形態におけるステップSE17において、工作機械の動作を停止させるようにすることもできる。
図12は本発明の第7の実施形態であるフィルタ洗浄装置の説明の図である。第1の実施形態におけるステップSA11において、フィルタ洗浄開始をする際に、目詰まりをした旨のメッセージを表示する点が、第1の実施形態と異なっている。
本実施の形態では、目詰まり判定手段により目詰まりしたと判定したとき、フィルタが目詰まりしたことを報知するメッセージを表示させることにより、使用者にフィルタの目詰まりを適切に報知することが可能となる。
なお、本実施の形態では、報知の手法として、目詰まりしたことを報知するメッセージを表示させて行っているが、必ずしもこの方法に限られるものではなく、警告音を鳴らすなど、他の手法によって報知を行ってもよい。
また、本実施の形態では、第1の実施形態におけるステップSA11において、工作機械の動作を停止させるようにしているが、第2の実施形態におけるステップSB17や、第3の実施形態におけるステップSC17、第4の実施形態におけるステップSD17、第5の実施形態におけるステップSE17において、目詰まりをした旨のメッセージを表示させるようにすることもできる。さらに、第6の実施形態と第7の実施形態の双方を採用して、フィルタ洗浄開始をする際に、工作機械の動作を停止した上で、報知手段により報知を行うこともできる。
7 液面位置
8 下限検出用近接センサがオフからオンになる時点を示す黒丸
10 タンク
11 ダーティーポンプ
12 流入側バルブ
13 フィルタ容器
14 差圧スイッチ
15 排出バルブ
16 エア源
17 エア供給バルブ
18 流出側バルブ
19 切粉を含んだ切削液
20,21,22,23 管路
30 タンク
31 ダーティー槽
32 切粉を含んだ切削液
33 クリーン槽
34 浄化された切削液
36 ダーティーポンプ
38 チェックバルブ
39 フィルタ容器
40 エア源
42 チェックバルブ
43 エア供給バルブ
45 流出側バルブ
47 排出バルブ
49 ポンプ
51 センサ支持具
52 上限検出用近接センサ
53 下限検出用近接センサ
54 浮き玉
55 液面検知棒
35,37,41,44,46,48,50,56 管路
60 制御装置
70 工作機械本体
Claims (9)
- ワークを加工する際に使用した切削液を貯留するダーティー槽と、
該ダーティー槽の切削液に含まれる不純物を濾過するフィルタに前記切削液を供給するポンプと、
前記フィルタで濾過した前記切削液を貯留するクリーン槽と、
前記フィルタに捕捉された不純物を洗浄するフィルタ洗浄装置を備えた工作機械において、
前記ダーティー槽から前記クリーン槽への前記切削液の補給が必要となる液面の高さを検出する下限位置液面検出器と、
該下限位置液面検出器により前記切削液が下限位置より低くなったことを検出すると前記ポンプを駆動するポンプ制御部と、
前記切削液の液面の高さが前記下限位置を下回っている時間を積算する時間積算部と、
前記時間積算部で積算した時間が予め設定した基準時間を超えたとき、前記フィルタが目詰まりしたと判定する目詰まり判定部と、
を有し、
前記フィルタ洗浄装置は、前記目詰まり判定部により目詰まりしたと判定したとき、前記フィルタの洗浄を実施する、
ことを特徴とするフィルタ洗浄装置を備えた工作機械。 - 前記目詰まり判定部は、予め定められた所定時間内において前記時間積算部で積算した時間が予め設定した基準時間を超えた時、前記フィルタが目詰まりしたと判定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ洗浄装置を備えた工作機械。 - 前記クリーン槽内の切削液の液面の上限位置を検出する上限位置液面検出器を有し、
前記ポンプ制御部は、切削液の液面の高さが下限位置より低くなると前記ポンプを駆動し、前記上限位置に達するとポンプを停止することを特徴とする請求項1又は2に記載のフィルタ洗浄装置を備えた工作機械。 - 前記ポンプ制御装置は、前記クリーン槽の加工液の液面が下限位置を下回ると前記ポンプを駆動し、予め設定されたポンプ動作基準時間が経過するとポンプを停止することを特徴とする請求項1又は2に記載のフィルタ洗浄装置を備えた工作機械。
- 前記目詰まり判定部により目詰まりしたと判定したとき、前記工作機械を停止する事を
特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のフィルタ洗浄装置を備えた工作機械。 - 前記目詰まり判定部により目詰まりしたと判定したとき、前記フィルタが目詰まりしたことを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のフィルタ洗浄装置を備えた工作機械。
- 前記基準時間を可変としたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のフィルタ洗浄装置を備えた工作機械。
- 前記所定時間を可変としたことを特徴とする請求項2〜6のいずれか1つに記載のフィルタ洗浄装置を備えた工作機械。
- 前記ポンプ動作基準時間を可変としたことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1つに記載のフィルタ洗浄装置を備えた工作機械。
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