JP5698821B1 - クーラント供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の簡素化を図り、クーラント液の圧力で開閉する開閉弁を用いることで、クーラント液の吐出圧力に強弱を付けることで、工作機械の機内の切削屑の除去能力を向上することが可能なクーラント供給装置を提供すること。【解決手段】吐出ポンプの駆動をＯＮし（ＳＡ０１）、第１の所定時間Ｔ１が経過したか否か判断し（ＳＡ０２）、第１の所定時間Ｔ１が経過した場合（ＹＥＳ）には吐出ポンプの駆動をＯＦＦし（ＳＡ０３）、第２の所定時間Ｔ２が経過したか否か判断し（ＳＡ０４）、第２の所定時間Ｔ２が経過した場合（ＹＥＳ）には、制御が継続か否か判断し（ＳＡ０５）、制御が継続の場合（ＹＥＳ）にはステップＳＡ０１へ戻り、制御が継続ではない場合（ＮＯ）には処理を終了する。【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械の機内に堆積した切粉を機外の切粉受けに流し出すための機内洗浄クーラント装置に関する。

被切削物に対し切削工具を用いて切削加工を行うと、必然的に切粉（切り屑）が発生する。工作機械を用いた切削加工の場合、工作機械のスプラッシュガードによって囲まれた機内に切粉が堆積していくので、切粉を機外に排出する必要がある。これらの堆積した切粉をオペレータの手作業で機外に排出するのは非効率的であり、多くの生産現場では、切削加工に用いるクーラント液を利用して機内に堆積している切粉を流し出す機内洗浄クーラント装置が採用されてきた。

この機内洗浄クーラント装置は、被切削物を切削工具によって切削する切削点に、クーラント液を供給するための吐出ポンプに加えて、機内洗浄用途としてクーラント液を供給するための吐出ポンプを別途搭載していることが殆どである。機内洗浄用の吐出ポンプには配管が接続されており、前記配管の先端部に装着されたノズルから吐出されたクーラント液が機内に供給され、切粉を機外に排出する。但し、切粉の形状、材質、重さは様々であり、中には排出しきれない切粉も存在する。それらの機内に残存した切粉を排出するために、吐出ポンプの容量を大きくする、または吐出ポンプを増設するなどの対策が取られている。

また、特許文献１には、ベッドより高い位置にリザーブタンクを設け、洗浄用クーラント液を一旦リザーブタンクに貯蔵し、リザーブタンク内の水位が一定の水位まで上がると、電磁弁が開き、一気に洗浄用クーラント液を吐出するという方法が開示されている。能力の小さいポンプで効率良く切粉を排出するには、特許文献２のように複数の吐出経路上に電磁弁を設け、それぞれの弁に開閉時間を設定し、別々のタイミングで開閉させることで、吐出圧力を下げずに効率よく切粉を排出する技術が開示されている。

特開２００５−２７１０８８号公報 特開２００７−０３０１０９号公報

特許文献１に開示される技術では、ポンプおよびリザーブタンクの増設を行う必要があり、クーラント液を高所に貯留するためポンプの容量アップが必要であり、装置全体のコストアップ要因となる問題がある。また、特許文献２に開示される技術では、能力の小さいポンプで効率良く切粉を排出することに主眼が置かれているため、電磁弁を用いる必要があり、やはり、装置全体のコストアップ要因となる。

そこで、本発明の目的は、装置の簡素化を図り、クーラント液の圧力で開閉する開閉弁を用いることで、クーラント液の吐出圧力に強弱を付け、工作機械の機内の切削屑の除去能力を向上することが可能なクーラント供給装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、工作機械の機内に切粉洗浄クーラント液を供給するクーラント供給装置であって、前記クーラント液を貯蔵するクーラントタンクと、前記クーラント液を前記クーラントタンクから汲み上げ吐出する切粉洗浄クーラント用吐出ポンプと、前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプから吐出された前記クーラント液を前記工作機械の機内に導き機内で放出するための管路と、前記管路の途中の流路に設置され前記クーラント液の圧力で開閉する開閉弁と、前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプのＯＮとＯＦＦを時間または前記クーラント液の圧力に基づいて制御するポンプ制御手段と、を有することを特徴とするクーラント供給装置である。
この請求項１に係る発明では、電磁弁ではなく一定の圧力で開閉する弁（リリーフ弁、圧力調整弁など）を使用することで、コスト低減が可能であり、吐出ポンプの駆動をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、弁の開閉動作を制御することが出来、吐出されるクーラント液に強弱を設けることが可能なため、機内に残存した切粉を捌け易くなる。

請求項２に係る発明は、前記管路は複数の管路からなり、前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプから吐出された前記クーラント液を前記複数の管路に分流する分岐装置を有することを特徴とする請求項１に記載のクーラント供給装置である。
請求項３に係る発明は、前記ポンプ制御手段が前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプを時間に基づいて制御する場合、前記ポンプ制御手段は、第１の所定の時間を経過すると前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプの駆動をＯＦＦし、第２の所定の時間を経過すると前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプの駆動をＯＮにすることを特徴とする請求項１または２に記載のクーラント供給装置である。

この請求項３に係る発明では、吐出ポンプの駆動ＯＮ／ＯＦＦを時間により制御することで、実験などにより求めた最適な駆動時間を設定することが出来る。
請求項４に係る発明は、前記ポンプ制御手段が前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプを前記クーラント液の圧力に基づいて制御する場合、切粉洗浄クーラント用吐出ポンプと前記開閉弁との間に、前記開閉弁の開閉によって変動する前記管路内の前記クーラント液の圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記ポンプ制御手段は、前記圧力検出手段から出力される検出信号に基づいて前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプの駆動のＯＮとＯＦＦとの切り換え制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のクーラント供給装置である。
請求項４に係る発明では、吐出ポンプの駆動ＯＮ／ＯＦＦを圧力センサにより制御することで、より正確な吐出圧力と吐出量を管理出来る。

本発明により、装置の簡素化を図り、クーラント液の圧力で開閉する開閉弁を用いることで、クーラント液の吐出圧力に強弱を付け、工作機械の機内の切削屑の除去能力を向上することが可能なクーラント供給装置を提供できる。

機内洗浄クーラント装置および工作機械のスプラッシュガード内に配置された切削屑洗浄用配管を説明する図である。 時間に基づいて吐出ポンプのオンとオフの切り換え制御を行うフローを説明する図である。 機内洗浄クーラント装置および工作機械のスプラッシュガード内に配置された切削屑洗浄用配管を説明する図である（配管内の圧力を測定する手段を備えた例）。 配管内の圧力に基づいて吐出ポンプのオンとオフの切り換え制御を行うフローを説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は機内洗浄クーラント装置および工作機械のスプラッシュガード内に配置された切削屑洗浄用配管を説明する図である。

図１に示すように、クーラントタンク１に貯蔵されたクーラント液は、切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２により吸い上げられ、クーラント液の流路を分岐するマニホールド４を介して複数経路に分岐して吐出される。前記クーラント液はその後、配管５を経由して、一定の圧力で開閉する弁７に至る。一定の圧力で開閉する弁７は、一定の圧力で開閉する弁であり、一定の圧力が掛からないと開かないため、開くまでに一定時間を要する。一定の圧力で開閉する弁７は、一定の圧力が掛かると開き、ノズル８を介して、工作機械本体６の機内へ吐出される。なお、工作機械のサイズによっては、マニホールド４を用いることで流路を複数に分岐することに換えて、切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２に配管５を直結する構成としてもよい。制御装置１０は、タイマー機能を用いて時間に基づいて、切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２の駆動のＯＮとＯＦＦの切り換え制御を行う。

工作機械本体６の機内に吐出されるクーラント液は、一定の圧力で開閉する弁７により、通常よりも強い圧力で吐出される。そのままクーラント液の吐出を続けると、クーラント液の圧力は一定の値まで下がり続けるため、一定の圧力で開閉する弁７が無い状態と変わらない状態となる。

そこで、図２に示すようなフローチャートに従い、切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２の駆動自体をＯＮ／ＯＦＦ制御する。図２は時間に基づいて吐出ポンプのオンとオフの切り換え制御を行うフローを説明する図である。
●［ステップＳＡ０１］切粉洗浄クーラント用吐出ポンプの駆動をＯＮする。
●［ステップＳＡ０２］第１の所定時間Ｔ１が経過したか否か判断し、第１の所定時間Ｔ１が経過した場合（ＹＥＳ）にはステップＳＡ０３へ移行し、第１の所定時間Ｔ１が経過していない場合（ＮＯ）には第１の所定時間Ｔ１が経過するのを待ってステップＳＡ０３へ移行する。
●［ステップＳＡ０３］切粉洗浄クーラント用吐出ポンプの駆動をＯＦＦする。
●［ステップＳＡ０４］第２の所定時間Ｔ２が経過したか否か判断し、第２の所定時間Ｔ２が経過した場合（ＹＥＳ）にはステップＳＡ０５へ移行し、第２の所定時間Ｔ２が経過していない場合（ＮＯ）には第２の所定時間Ｔ２が経過するのを待ってステップＳＡ０５へ移行する。
●［ステップＳＡ０５］制御が継続か否か判断し、制御が継続の場合（ＹＥＳ）にはステップＳＡ０１へ戻り、制御が継続ではない場合（ＮＯ）には処理を終了する。

上記フローチャートを補足して説明する。切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２の駆動がＯＮになると、一定の圧力で開閉する弁７には、一定の圧力が掛かるため、開き、クーラント液はノズル８を介して、工作機械本体６の機内へ吐出される。切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２の駆動がＯＦＦになると、クーラント液の圧力がゼロとなるため、一定の圧力で開閉する弁７は必然的に閉じることになる。

第１の所定時間Ｔ１と第２の所定時間Ｔ２は、実験などの経験により、求めるものとする。第１の所定時間Ｔ１の長さに特に限定条件はない。何となれば、１回の第１の所定時間Ｔ１の間、切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２の駆動をＯＮしても、配管５内のクーラント液の圧力の上昇が、一定の圧力で開閉する弁７が開状態となるのには十分ではなく、一定の圧力で開閉する弁７が開状態とならなくても、次の回の第１の所定時間Ｔ１の間に、配管５内のクーラント液の圧力の上昇が、一定の圧力で開閉する弁７が開状態となるのには十分となり、一定の圧力で開閉する弁７が開状態となるからである。また、第２の所定時間Ｔ２が短いと、配管５内のクーラント液の圧力が十分に低下する前に、切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２の駆動をＯＮすることになる場合がある。

ステップＳＡ０５における制御が継続か否かの判断は、オペレータが制御装置１０に備わったボタン（図示せず）を押しているか否かを監視することによって行う、あるいは、制御装置１０のあらかじめ洗浄時間が設定されており、あらかじめ設定時間が経過したか否か監視することによって行うことができる。

上述の本発明の実施形態は、切粉洗浄クーラント用吐出ポンプのＯＮとＯＦ制御を時間に基づいて行うものである。ここでは、切粉洗浄クーラント用吐出ポンプのＯＮとＯＦ制御を、配管内のクーラント液の圧力に基づいて行う実施形態を説明する。

図３は機内洗浄クーラント装置および工作機械のスプラッシュガード内に配置された切削屑洗浄用配管を説明する図である（配管内の圧力を測定する手段を備えた例）。圧力センサ３として、一定の圧力になると信号を発生するセンサを用いることができる。圧力センサ３は切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２と一定の圧力で開閉する弁７との間に設けられ、クーラント液の圧力を検出する。クーラント液の圧力がある一定の値になると信号を出力するように設定すると、一定の圧力で開閉する弁７により圧力が上昇した時に信号を出力することが可能となる。

圧力センサ３からの検出信号ＰＡを制御装置１０が受け取ると、切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２の駆動をＯＦＦにする。切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２の駆動がＯＦＦになることでクーラント液の圧力が下がり、圧力センサからの信号ＰＡが途切れると、切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２の駆動をＯＮにする。図２および図４に示す切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ２のＯＮ／ＯＦＦ制御を繰り返すことで、吐出されるクーラント液には強弱が設けられ、工作機械本体６の機内に残存する切粉を機外に排出し易くなる。

なお、圧力センサ３としては、単に、配管５内のクーラント液の圧力を測定するものを用い、圧力センサ３から出力される圧力の検出信号と、制御装置１０内で、一定の圧力で開閉する弁７により圧力が上昇したときの予め設定した圧力とを比較するようにしてもよい。

図４は配管内の圧力に基づいて吐出ポンプのオンとオフの切り換え制御を行うフローを説明する図である。
●［ステップＳＢ０１］切粉洗浄クーラント用吐出ポンプの駆動をＯＮする。
●［ステップＳＢ０２］圧力センサからの検出信号ＰＡはＯＮか否か判断し、検出信号ＰＡがＯＮの場合（ＹＥＳ）にはステップＳＢ０３へ移行し、検出信号ＰＡがＯＮではない場合（ＮＯ）には検出信号ＰＡがＯＮになるのを待ってステップＳＢ０３へ移行する。
●［ステップＳＢ０３］切粉洗浄クーラント用吐出ポンプの駆動をＯＦＦする。
●［ステップＳＢ０４］圧力センサからの検出信号ＰＡがＯＦＦか否か判断し、検出信号ＰＡがＯＦＦの場合（ＹＥＳ）にはステップＳＢ０５へ移行し、検出信号がＯＦＦではない場合（ＮＯ）には検出信号ＰＡがＯＦＦになるのを待ってステップＳＢ０５へ移行する。
●［ステップＳＢ０５］制御が継続か否か判断し、制御が継続の場合（ＹＥＳ）にはステップＳＢ０１へ戻り、制御が継続ではない場合（ＮＯ）には処理を終了する。

上述したように、本発明の実施形態は、能力の小さいポンプでも効率良く切粉を排出することに主眼に置いている。一定の圧力で開閉する弁７（リリーフ弁、圧力調整弁など）を用いることで、コスト低減を実現し、同時に吐出圧力に強弱をつけることが可能である。また、一定の圧力で開閉する弁７を用いた場合、流体による圧力でしか開閉動作を行わないため、吐出ポンプの駆動自体をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、間接的に弁の開閉動作を制御可能である。

１ クーラントタンク
２ 切粉洗浄クーラント用吐出ポンプ
３ 圧力センサ
４ マニホールド
５ 配管
６ 工作機械本体
７ 一定の圧力で開閉する弁
８ ノズル

１０ 制御装置

Claims (4)

1. 工作機械の機内に切粉洗浄クーラント液を供給するクーラント供給装置であって、
   前記クーラント液を貯蔵するクーラントタンクと、
   前記クーラント液を前記クーラントタンクから汲み上げ吐出する切粉洗浄クーラント用吐出ポンプと、
   前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプから吐出された前記クーラント液を前記工作機械の機内に導き機内で放出するための管路と、
   前記管路の途中の流路に設置され前記クーラント液の圧力で開閉する開閉弁と、
   前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプのＯＮとＯＦＦを時間または前記クーラント液の圧力に基づいて制御するポンプ制御手段と、
   を有することを特徴とするクーラント供給装置。
2. 前記管路は複数の管路からなり、
   前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプから吐出された前記クーラント液を前記複数の管路に分流する分岐装置を有することを特徴とする請求項１に記載のクーラント供給装置。
3. 前記ポンプ制御手段が前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプを時間に基づいて制御する場合、
   前記ポンプ制御手段は、第１の所定の時間を経過すると前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプの駆動をＯＦＦし、第２の所定の時間を経過すると前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプの駆動をＯＮにすることを特徴とする請求項１または２に記載のクーラント供給装置。
4. 前記ポンプ制御手段が前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプを前記クーラント液の圧力に基づいて制御する場合、
   切粉洗浄クーラント用吐出ポンプと前記開閉弁との間に、前記開閉弁の開閉によって変動する前記管路内の前記クーラント液の圧力を検出する圧力検出手段を備え、
   前記ポンプ制御手段は、
   前記圧力検出手段から出力される検出信号に基づいて前記切粉洗浄クーラント用吐出ポンプの駆動のＯＮとＯＦＦとの切り換え制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のクーラント供給装置。