JP5723897B2

JP5723897B2 - 切削液の供給装置

Info

Publication number: JP5723897B2
Application number: JP2013006796A
Authority: JP
Inventors: 成司山科; 実北川
Original assignee: 株式会社Ｃｅｍ
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: JP2014136298A

Description

この発明は、水と水溶性の切削油剤の原液とを混合し、所定の希釈率に希釈して切削液として外部に連続的に供給することができる切削液の供給装置に関する。

工作機械において、切削工具の刃先を冷却・潤滑するために、水溶性の切削油剤の原液を適切に希釈し、切削液として供給する切削液の供給装置が提案されている（特許文献１）。

従来の切削液の供給装置は、原液ポンプによって原液タンクからの切削油剤の原液を送出する管路に対し、工業用水（工水）や水道水などの圧力水を供給する圧力水管を合流させることにより、原液を所定の希釈率に希釈して希釈液タンクに貯留する。希釈液タンクには、切削液ポンプが接続され、希釈液タンク内の希釈液は、切削液ポンプを介し、切削液として工作機械に供給される。ただし、原液ポンプは、圧力水の流量に基づいて原液の吐出量を調整し、希釈液タンク内に貯留する希釈液の希釈率を制御する。

特開２００８−１１０４１２号公報

かかる従来技術によるときは、切削液の供給装置は、原液タンクに加えて大容量の希釈液タンクを含むから、全体容積や設置スペースが過大になりがちであり、使い勝手がよくないという問題があった。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、水用の第１の管路に原液用の第２の管路を合流させてミキシングポンプを通過させることにより、希釈液タンクを省略して全体容積や設置スペースを大幅に小形化することができる切削液の供給装置を提供することにある。

かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、給水源に接続する水用の流入部から希釈済の切削液用の排出部に至るまで一連に連続する第１の管路と、原液タンクに接続する原液用の流入部から第１の管路の途中に合流させるまでの第２の管路と、第１の管路に装着する開閉弁、水用の流量センサ、ミキシングポンプと、第２の管路に装着する原液ポンプ、原液用の流量センサと、制御装置とを備えてなり、第２の管路は、ミキシングポンプの吸引側において第１の管路に合流させ、ミキシングポンプは、水用の流入部から流入する水と第２の管路から合流する原液とを吸引して撹拌混合し、所定圧力に加圧して希釈済の切削液として排出部から排出し、制御装置は、水用、原液用の流量センサによってそれぞれ計測する水流量、原液流量に基づき、所定の希釈率が得られるように原液ポンプを速度調整することをその要旨とする。

なお、第１の管路は、排出部の上流側にアキュムレータを分岐して装備することができ、排出部の上流側に圧力センサまたは圧力スイッチを分岐して装備することができる。

また、開閉弁の入口側、原液用の流量センサの出口側、ミキシングポンプの吐出側には、それぞれ逆止弁を装着してもよい。

かかる発明の構成によるときは、第１の管路のミキシングポンプは、水用の流入部から流入する水と、第２の管路から合流する切削油剤の原液とを吸引して所定圧力に加圧し、十分均質な希釈済の切削液として切削液用の排出部から排出し、外部の工作機械に供給する。なお、水用の流入部に接続する給水源は、工水または水道水のような加圧水の他、井戸水などの清水源が使用可能である。一方、第２の管路の原液ポンプは、原液タンク内の原液を吸引し、第１の管路に合流させる。また、制御装置は、水用の流量センサ、原液用の流量センサによって計測する水流量、原液流量に基づいて原液ポンプを速度調整し、原液ポンプから吐出する原液流量を調整して切削液の希釈率を適切に制御することができる。

なお、ミキシングポンプは、吸引する水と原液とを機械的に十分に撹拌混合し、所定圧力に加圧して吐出し得るように、たとえばクローズ羽根の多段式渦巻ポンプが好ましく、原液ポンプは、所定の吐出圧力が得られ、運転速度によって原液の吐出量を正確に制御し得るように、たとえば押しのけ容積が数cm³ 〜数１０cm³ 程度のギヤポンプが好ましい。また、水用、原液用の流量センサは、いずれも必要十分な計測精度、計測分解能を有する容積流量計であって、それぞれたとえば羽根車式、オーバルギヤ式が好適である。

排出部の上流側に分岐して設けるアキュムレータは、排出部から排出される切削液の排出圧力の変動を最小に抑えることができる。また、圧力センサは、排出部からの排出圧力を監視し、排出圧力の異常を検出すると、制御装置により適切に対処することができる。ただし、圧力センサは、排出圧力の過大を検出して作動する圧力スイッチに代えてもよい。

開閉弁の入口側の逆止弁は、給水源の圧力低下などにより、第１の管路に流入済の水が給水源側に逆流することを防止する。原液用の流量センサの出口側の逆止弁は、第１の管路内の水が第２の管路側に不用意に流入することを防止する。また、ミキシングポンプの吐出側の逆止弁は、たとえば排出圧力の過大によりミキシングポンプを一時的に停止させた場合に、切削液が排出部からミキシングポンプ側に逆流することを阻止する。

全体構成ブロック系統図全体構成例を示す模式正面図全体制御動作フローチャート

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。

切削液の供給装置は、水用の流入部１１から希釈済の切削液用の排出部１９に至る第１の管路１０と、切削油剤の原液用の流入部２１から第１の管路１０の途中に合流させるまでの第２の管路２０と、制御装置３１とを備えてなる（図１）。

水用の流入部１１は、図示しない外部の給水源に接続されている。また、切削液用の排出部１９は、図示しない外部の工作機械に配管され、最終的に工作機械の各切削工具の刃先に導かれている。一方、原液用の流入部２１は、外部の吸引管Ｂを介して原液タンクＡに接続され、原液タンクＡには、水溶性の切削油剤の原液Ｗが貯留されている。

第１の管路１０には、上流側の流入部１１から下流側の排出部１９に向けて、逆止弁１２、開閉弁１３、水用の流量センサ１４、ミキシングポンプ１５、逆止弁１６が順に装着され、逆止弁１６と排出部１９との間には、アキュムレータ１７、圧力センサ１８が分岐して装備されている。一方、第２の管路２０には、流入部２１に近い上流側から順に、原液ポンプ２２、原液用の流量センサ２３、逆止弁２４が装着され、原液ポンプ２２には、駆動用のサーボモータ２２ａが連結されている。

ミキシングポンプ１５は、制御装置３１からの駆動信号Ｓ1 によって駆動する。ただし、図１には、ミキシングポンプ１５用の駆動モータの図示が省略されている。一方、原液ポンプ２２用のサーボモータ２２ａは、制御装置３１からの駆動信号Ｓ2 によって駆動され、サーボモータ２２ａの速度Ｖは、制御装置３１にフィードバックされている。そこで、制御装置３１は、サーボモータ２２ａを介し、原液ポンプ２２を任意に速度調整することができる。なお、制御装置３１には、水用、原液用の流量センサ１４、２３からの水流量Ｆ1 、原液流量Ｆ2 の他、圧力センサ１８からの排出圧力Ｐが併せて入力されている。また、制御装置３１は、開閉弁１３に対して駆動信号Ｓ3 を出力し、駆動信号Ｓ3 を介して開閉弁１３を開閉することができる。

切削液の供給装置を形成する各部材の機械的な構成例を図２に示す。図２において、一連の部材は、図示しない筐体の後パネルＰＮ1 、底パネルＰＮ2 を利用して組み立てられており、第１の管路１０の水用の流入部１１、切削液用の排出部１９と、第２の管路２０の原液用の流入部２１とは、それぞれ後パネルＰＮ1 の上部を貫通するホース１１ａ、１９ａ用のコネクタ、下部を貫通するホース２１ａ用のコネクタとして図示されている。また、第２の管路２０の逆止弁２４の下流側は、ホース２５ａ、手動の止め弁２５ｂを経由した上、接続用のフランジ１５ａを介してミキシングポンプ１５の吸引側に装着するＴ部材１５ｂに接続され、第１の管路１０に合流している。

一方、ミキシングポンプ１５には、駆動モータ１５ｃが付設されており、ミキシングポンプ１５の吐出側には、接続用のフランジ１５ｄを介して逆止弁１６が装着されている。また、逆止弁１６の下流側に分岐して装備するアキュムレータ１７には、ドレン抜き用の手動の止め弁１７ａが下向きに付設されており、アキュムレータ１７、圧力センサ１８の分岐位置の下流側は、目視用の圧力計１８ａを設置するとともに、手動の止め弁１９ｂ、ホース１９ａを介して排出部１９に接続されている。

制御装置３１による切削液の供給装置の全体制御動作は、たとえば図３のプログラムフローチャートのとおりである。すなわち、制御装置３１に付属する図示しない操作パネルを介して切削液の希釈率を設定し、操作パネル上の運転ボタンを押して運転指令を与えることにより、プログラムがスタートする。プログラムは、まず、制御装置３１から駆動信号Ｓ3 を出力して開閉弁１３を開くとともに、駆動信号Ｓ1 、Ｓ2 を出力してミキシングポンプ１５、原液ポンプ２２を起動させる（図３のプログラムステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。

つづいて、プログラムは、内部のソフトウェアによるカウンタｎ＝０とした上（２）、一定の時間遅れＴ／Ｄ1 の後（３）、原液用の流量センサ２３によって計測する原液流量Ｆ2 が一定値以上であることを確認する（４）。ここで、時間遅れＴ／Ｄ1 は、たとえば原液ポンプ２２により原液タンクＡ内の切削油剤の原液Ｗを吸引して一定値以上の原液流量Ｆ2 が確立するに要する時間相当に設定するものとする。原液流量Ｆ2 が時間遅れＴ／Ｄ1 内に正常に確立されないときは（４）、原液タンクＡが空である可能性があり、開閉弁１３を閉じるとともに、ミキシングポンプ１５、原液ポンプ２２を停止させて（１９）、プログラムを終了する。

一方、原液流量Ｆ2 が正常に確立していることが確認されると（４）、プログラムは、水用の流量センサ１４によって計測する水流量Ｆ1 を確認する（５）。その後、プログラムは、設定された希釈率ａ倍として、プログラムステップ（４）で確認された原液流量Ｆ2 を所定の原液流量Ｆ2 ＝Ｆ1 ／ａに修正するようにサーボモータ２２ａの速度Ｖを調節して原液ポンプ２２を初期設定する（６）。なお、ここで、プログラムステップ（４）、（５）でそれぞれ確認される原液流量Ｆ2 、水流量Ｆ1 は、実質的に、プログラムステップ（１）の後、プログラムステップ（３）の時間遅れＴ／Ｄ1 内にそれぞれ原液用の流量センサ２３を通過した原液Ｗの量、水用の流量センサ１４を通過した水の量に相当している。

つづいて、プログラムは、水流量Ｆ1 を再確認して（７）、原液流量Ｆ2 を確認し（８）、Ｆ2 ＝Ｆ1 ／ａとなるように原液ポンプ２２の速度を微調整する（９）。その後、プログラムは、プログラムステップ（９）における原液ポンプ２２の速度調整方向が増速方向であったか否かをチェックし（１０）、増速方向でなかったときはカウンタｎ＝０として（１１）、圧力センサ１８からの排出圧力Ｐをチェックする（１４）。そこで、排出圧力Ｐが過大でなければ（１４）、適当な時間遅れＴ／Ｄ2 の後（１５）、プログラムステップ（７）に戻って、以下同様の動作を繰り返す（（７）、（８）…（１５）、（７））。なお、プログラムステップ（１５）の繰返し用の時間遅れＴ／Ｄ2 は、水用の流入部１１に流入する給水源からの水の流入が安定しているか否かにより、たとえば数sec 〜数１０sec 程度に設定することが好ましい。

一方、プログラムは、プログラムステップ（９）における原液ポンプ２２の速度調整方向が増速方向であると（１０）、カウンタｎ＝ｎ＋１として（１２）、カウンタｎ≧ｎo （ただし、ｎo は、あらかじめセットする設定回数）でなければ（１３）、プログラムステップ（１４）に正常に進行するが、カウンタｎ≧ｎo であって増速方向の速度調整が連続して設定回数ｎo 以上続いたときは（１３）、開閉弁１３を閉じるとともにミキシングポンプ１５、原液ポンプ２２を停止させて（１９）、プログラムを停止する。このときは、原液タンクＡが空である可能性が高いからである。

また、プログラムは、プログラムステップ（１４）において排出圧力Ｐが過大であるときは、開閉弁１３を閉じ、ミキシングポンプ１５、原液ポンプ２２を停止させ（１６）、一定の時間遅れＴ／Ｄ3 ごとに排出圧力Ｐをチェックしながら排出圧力Ｐの低下を待って待機する（（１７）、（１８）、（１７））。排出圧力Ｐが正常値に復帰したら（１８）、以後、開閉弁１３を開くとともにミキシングポンプ１５、原液ポンプ２２を再起動させ（１）、以下、正常運転に復帰させる（（２）、（３）…）。なお、プログラムは、図示しない操作パネル上の停止ボタンを押して停止指令を与えることにより、直ちに開閉弁１３を閉じてミキシングポンプ１５、原液ポンプ２２を停止させ（１９）、そのまま終了させることができる。

以上の説明において、排出部１９からの希釈済の切削液は、図示しない管路を介し、１台の工作機械に導いてもよく、２台以上の工作機械に配分してもよい。

また、操作パネルを介して設定する切削液の希釈率ａ倍は、換算式ｂ＝１００／ａを適用して、切削液中の原液濃度ｂ％に一義的に対応させることができる。そこで、操作パネル上では、希釈率ａ倍に代えて原液濃度ｂ％を設定可能としてもよく、この発明において、希釈率は原液濃度と読み替えてもよいものとする。

この発明は、希釈液タンクが不要であり、コンパクトにまとめることができるため、任意の規模の機械工作工場に対し、広く好適に適用することができる。

Ａ…原液タンク
Ｆ1 …水流量
Ｆ2 …原液流量
ａ…希釈率
１０…第１の管路
１１…水用の流入部
１２…逆止弁
１３…開閉弁
１４…流量センサ
１５…ミキシングポンプ
１６…逆止弁
１７…アキュムレータ
１８…圧力センサ
１９…排出部
２０…第２の管路
２１…流入部
２２…原液ポンプ
２３…流量センサ
２４…逆止弁
３１…制御装置

特許出願人株式会社ＣＥＭ

Claims

給水源に接続する水用の流入部から希釈済の切削液用の排出部に至るまで一連に連続する第１の管路と、原液タンクに接続する原液用の流入部から前記第１の管路の途中に合流させるまでの第２の管路と、前記第１の管路に装着する開閉弁、水用の流量センサ、ミキシングポンプと、前記第２の管路に装着する原液ポンプ、原液用の流量センサと、制御装置とを備えてなり、前記第２の管路は、前記ミキシングポンプの吸引側において前記第１の管路に合流させ、前記ミキシングポンプは、前記水用の流入部から流入する水と前記第２の管路から合流する原液とを吸引して撹拌混合し、所定圧力に加圧して希釈済の切削液として前記排出部から排出し、前記制御装置は、前記水用、原液用の流量センサによってそれぞれ計測する水流量、原液流量に基づき、所定の希釈率が得られるように前記原液ポンプを速度調整することを特徴とする切削液の供給装置。
前記第１の管路は、前記排出部の上流側にアキュムレータを分岐して装備することを特徴とする請求項１記載の切削液の供給装置。
前記第１の管路は、前記排出部の上流側に圧力センサまたは圧力スイッチを分岐して装備することを特徴とする請求項１または請求項２記載の切削液の供給装置。
前記開閉弁の入口側、前記原液用の流量センサの出口側、前記ミキシングポンプの吐出側には、それぞれ逆止弁を装着することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の切削液の供給装置。