JP7132361B2

JP7132361B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP7132361B2
Application number: JP2020567322A
Authority: JP
Inventors: 秀雄合津
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2039-01-24
Also published as: CN113226636B; WO2020152834A1; CN113226636A; JPWO2020152834A1

Description

本発明は、クーラントの吸込み口部分に対応して貯留槽内に設けられたコシ網の目詰まりを防止するようにした工作機械に関する。

工作機械では、切削加工したワークから生じる切粉や切屑はクーラントによって洗い流され、機体下の貯留槽に溜められてコンベアによって機外へと排出される。また、工作機械では、貯留槽に溜められたクーラントがポンプによって吸い上げられ、加工室側へと送り込まれるようにして繰り返し使用される。そうした場合、クーラントから切屑などを除去する必要があり、フィルタやストレーナなどの除去部材が使用されるが、次にフィルタなどの目詰まりが問題となる。この点について、下記特許文献１には、工業用液体のろ過装置に関して、フィルタエレメントの目詰まりを防止する技術が開示されている。

当該ろ過装置では、供給用ポンプから送り出された洗浄液がフィルタエレメントの外周側から内側に流入することによりろ過が行われる。そのため、洗浄液が外周側から内側に流入する際に異物がフィルタエレメントの外周面に付着する。当該従来例では、フィルタエレメントの外周側に生じる目詰まりを解消させるべく、ドレン回路による洗浄構造が設けられている。具体的には、電磁開閉弁によって遮断されていた流路が連通し、洗浄液が供給用ポンプの液体貯留タンク側に還流し、その洗浄液の流れによりフィルタエレメント外周側の洗浄が行われるようになっている。

実用新案登録第３１８２４９３号公報

従来の目詰まり防止技術は、電磁開閉弁が開弁することによってフィルタエレメントの洗浄が行われるようなっている。従って、その電磁開閉弁が閉弁した通常作動時には目詰まりが進行しており、時間が経過するのに従い吸込み能力は低下してしまう。また、従来技術を工作機械に置き換えた場合、通常の流れを目詰まり解消の流れに切り換える構造にすることは困難である。そして、貯留槽内で目詰まりした切屑などを除去したとしても、その切屑などを積極的に排出処理する方法がない。そのため、コンベアによって切屑とともに機外に運ばれなければ、再びクーラントの流れに乗ってフィルタなどに戻ってしまうことになる。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、目詰まりを生じさせ難い工作機械を提供することを目的とする。

本発明の一態様における工作機械は、加工室内のワークに対する加工を実行する加工装置と、ワークから発生する加工屑とともにクーラントを溜める貯留槽と、前記貯留槽内のクーラントをクーラントポンプによって前記加工室側へ送り込むクーラント供給回路と、前記貯留槽内に位置する前記クーラントポンプの吸込み口に対応して取り付けられたコシ網と、前記クーラント供給回路における前記クーラントポンプの二次側で分岐し、前記コシ網の内側でクーラントを噴き出す第１噴出口が設けられたリリーフ回路と、を有し、前記クーラント供給回路は、吐出圧力が高い高圧側クーラントポンプが配管された高圧側流路と、吐出圧力が前記高圧側クーラントポンプより低い低圧側クーラントポンプが配管された低圧側流路とを備え、前記リリーフ回路は、前記高圧側流路から分岐した高圧側リリーフ流路に前記第１噴出口が設けられ、前記低圧側流路から分岐した低圧側リリーフ流路に、前記コシ網の外側に位置するクーラントの第２噴出口が設けられたものである。

前記構成によれば、クーラント供給回路では、貯留槽内のクーラントがクーラントポンプによって加工室側へと送り込まれ、その際、クーラントポンプの吸込み口にクーラントが流れ込む位置にあるコシ網によって切屑などは濾されるが、クーラントポンプの二次側で分岐したリリーフ回路からのクーラントがコシ網の内側の第１噴出口から噴き出され、コシ網への目詰まりが生じ難くなる。

マシニングセンタを示した内部構造の斜視図である。マシニングセンタのクーラント装置を簡略化して示した回路図である。クーラント装置の一部を示した斜視図である。

本発明に係る工作機械の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、工作機械としてマシニングセンタを例に挙げて説明する。図１は、そのマシニングセンタを示した内部構造の斜視図である。マシニングセンタ１は、全体が機体カバーによって覆われ、その内部にワークの切削加工などを実行する一点鎖線で示す加工室１０が構成されている。マシニングセンタ１は可動ベッド１１上に組み付けられ、ベース３上を前後方向に移動可能な構造となっている。本実施形態では、主軸に平行な上下方向をＺ軸方向とし、機体の前後方向をＹ軸、幅方向をＸ軸として説明する。

マシニングセンタ１は、工具を保持する主軸ヘッド１２が前部に設けられている。主軸ヘッド１２は、ドリルなど工具の着脱可能な主軸チャック１３を備え、取り付けられた工具が主軸用モータ１４によって回転するものである。そして、その主軸ヘッド１２は、加工や部品交換などに伴う３軸方向の移動ができるように加工駆動装置５に搭載されている。加工駆動装置５は、Ｙ軸スライド２１に対してＸ軸スライド２２が搭載され、そのＸ軸スライド２２に対してＺ軸スライド２３が順に搭載されている。そして、各スライドの移動は、サーボモータの回転出力をボールネジ機構によって直進運動に変換するよう構成されている。

加工駆動装置５によって移動する主軸ヘッド１２の下方には、ワークを回転可能に把持するチャック装置１５が設けられている。そして、チャック装置１５の機内奥側にはツールマガジン１８が組み込まれている。ツールマガジン１８は、チャック装置１５と主軸ヘッド１２との間に複数の工具を収納したものであり、開閉扉の内側には自動工具交換機が組み込まれている。また、マシニングセンタ１には、主軸ヘッド１２やチャック装置１５あるいは加工駆動装置５、さらにツールマガジン１８などの駆動を制御するための制御装置７が搭載されている。

マシニングセンタ１のベース３には、加工室１０内で発生する切屑や噴射されるクーラントを受けるための貯留槽２４が設けられている。加工室１０内では加工に対する潤滑や切屑の洗い流しなどが行われ、洗い落とされた切屑は投入口２４１から入って貯留槽２４内に溜められるようになっている。その貯留槽２４にはスクリューコンベアが組み込まれ、スクリューの回転によって貯留槽２４内に溜められた切屑が後方へと排出され、機体外部における切屑の回収が可能になっている。

一方、マシニングセンタ１にはクーラント装置が設けられ、貯留槽２４内に溜められた使用済のクーラントが繰り返し加工室１０側へ送り込まれるようになっている。図２は、マシニングセンタ１のクーラント装置を簡略化して示した回路図である。クーラント装置９は、クーラントを潤滑や切屑の洗い流しに使用するほか、主軸チャック１３に装着されたガンドリル先端の噴出口からの噴射にも使用できるように構成されている。

クーラント装置９は、第１ポンプ３１と第２ポンプ３２とを有し、それぞれにおいてクーラントを吸い上げ、加工室１０へと送り込むクーラント供給回路が構成されている。マシニングセンタ１には、ドリルに形成された中心孔を通して加工時に高圧でクーラントを噴射させながら穴あけ加工が可能であり、第１ポンプ３１はそのための高圧ポンプである。第１ポンプ３１に比べて低圧の第２ポンプ３２は、加工時に発生する切屑の洗い流しや、ワークの加工点の潤滑や洗い流しなどに使用されるクーラントを送るためのものである。

ここで、図３は、クーラント装置９の一部を示した斜視図である。貯留槽２４の後方側にクーラントの吸込み室２５が形成され、そこに高圧の第１ポンプ３１に接続された第１クーラントパイプ４１と、第２ポンプ３２に接続された第２クーラントパイプ４２の吸込み口が挿入されている。特に、吸込み室２５内に円柱形状のストレーナ２６が設けられ、第１クーラントパイプ４１の吸込み口が接続されている。一方、第２クーラントパイプ４２では、第２ポンプ３２の二次側にサイクロンフィルタ３３（図２参照）が設けられている。

ストレーナ２６は、直径３ｍｍの孔をあけたパンチングメタルで構成されたものであり、第１クーラントパイプ４１内に切屑などが入り込むことを防止している。しかし、ある程度の使用により除去した切屑などがストレーナ２６の目詰まりを生じさせる。そのため、機能を維持するためにはストレーナ２６について清掃が必要になる。ところが、このストレーナ２６は、吸込み室２５内に組み込まれているため容易に清掃することができない。清掃するには吸込み室２５およびその上に位置するマシニングセンタ１を移動させ或いは分解などしなくてはならないからである。そこで、マシニングセンタ１にはストレーナ２６の目詰まりを防止する構造がとられている。

具体的には、ストレーナ２６が位置する吸込み室２５の手前にコシ網かご２７が設置されている。コシ網かご２７は、約１ｍｍ四方の１８メッシュの金網が角形筒状に形成され、吸込み室２５の開口部２５１を塞ぐようにして貯留槽２４の角部に組み付けられている。コシ網かご２７は、短辺側の面（第２面２７２と対になる面）によって吸込み室２５の開口部２５１を直接塞ぎ、その前部にはコシ網中スペース２８が構成されている。従って、ストレーナ２６を介して第１ポンプ３１に吸い込まれるクーラントは、コシ網かご２７の第１面２７１及び第２面２７２によって主に切屑などが濾されることとなる。

ところで、コシ網かご２７は非常に目の細かい金網が使用されているため、目詰まりが生じ易く、そのまま放置したのでは第１及び第２ポンプ３１，３２におけるクーラントの吸込み能力を低下させてしまう。その一方で、コシ網かご２７にしてもマシニングセンタ１の下に位置しているため、その清掃を行うのは大変な作業になってしまう。この点、本実施形態では、コシ網かご２７の目詰まりを生じに難くする構成がとられており、特に、マシニングセンタ１に本来備わっているクーラント装置９が利用される。

クーラント装置９は、図２に示すように、第１ポンプ３１に接続された第１クーラントパイプ４１が加工室１０側に延びた高圧側流路と、第２ポンプ３２に接続された第２クーラントパイプ４２がサイクロンフィルタ３３を介して加工室１０にまで延びた低圧側流路によるクーラント供給回路が構成されている。さらにクーラント装置９には、第１ポンプ３１や第２ポンプ３２の二次側に、第１クーラントパイプ４１から分岐した第１リリーフパイプ４３による高圧側リリーフ流路と、第２クーラントパイプ４２から分岐した第２リリーフパイプ４４による低圧側リリーフ流路とからなるリリーフ回路が構成されている。リリーフ回路は、第１及び第２リリーフパイプ４３，４４にリーフ弁３５，３６が配管され、貯留槽２４内にまで延びている。

ところで、加工室１０側では常にクーラントが噴き出されているわけではなく、クーラン供給回路に設けられた不図示の電磁開閉弁によって調整が行われている。それでもマシニングセンタ１の稼働中は常に第１及び第２ポンプ３１，３２が駆動し、貯留槽２４内のクーラントが吸い上げられている。第１及び第２ポンプ３１，３２は、クーラントの使用量に応じて頻繁に駆動の切り換えを行った場合、故障につながるおそれがあるからである。よって、必要以上のクーラントはリリーフされ、貯留槽２４側へは概ね常にリリーフされたクーラントが戻されている。

本実施形態では、これまで単に貯留槽２４に戻されていたクーラントを利用し、新たに設けられたコシ網かご２７の目詰まり防止が図られている。貯留槽２４内のクーラントは、コシ網かご２７の外側から内側に入って吸込み室２５へと流れる。そのため、貯留槽２４内に面するコシ網かご２７の外側面つまり第１面２７１及び第２面２７２で切屑などが濾されることとなる。そこで、切屑がコシ網かご２７の外面に付着し難いように、リリーフされたクーラントがコシ網かご２７の内側から外側に向けて流れるように構成されている。

マシニングセンタ１には高圧の第１ポンプ３１が設けられているため、その第１リリーフパイプ４３の噴出口４３１が、コシ網かご２７の内側になるコシ網中スペース２８に設けられている。噴出口４３１は、吸込み室２５の開口部２５１に近い位置に配置され、その噴出方向がコシ網かご２７の第１面２７１に対向している。よって、噴出口４３１から噴き出した逆洗リリーフ流は、矢印で示すように第１面２７１に向けて流れ、特に真正面ではなく斜めから当てられている。その逆洗リリーフ流は、吸込み室２５に向けたクーラントの流れ込みを許容しつつ、切屑などがコシ網かご２７に張り付かないようにするための抵抗となるように作用させるものである。

ところで、マシニングセンタ１のクーラント装置９は、高圧の第１ポンプ３１が備えられているが、こうした高圧ポンプが存在しない工作機械もある。その場合には、第２ポンプ３２に接続された第２リリーフパイプ４４の噴出口４４１がコシ網中スペース２８に位置するように配管される。そこで次に、本実施形態には第１ポンプ３１があるため、第２ポンプ３２から送り出されたクーラントには別の役割が与えられ、前述した第１ポンプ３１の逆洗クーラントにおける目詰まり防止機能を補助する構成がとられている。

本実施形態では、第２リリーフパイプ４４の噴出口４４１がコシ網かご２７の外側に設けられている。特に、噴出口４４１は、吸込み室２５の開口部２５１に近い位置にあり、その噴出方向が第１面２７１に沿ってほぼ平行な方向であって横向きになるように設けられている。よって、噴出口４４１から噴き出された補助リリーフ流は、矢印で示すように第１面２７１に沿って流れる。こうした補助リリーフ流は、第１ポンプ３１からの逆洗リリーフ流により第１面２７１に対する張り付きが止められた切屑などを、その場から散らすように作用させるものである。

従って、マシニングセンタ１によれば、主軸ヘッド１２に装着された工具に回転が与えられ、それと同時に加工駆動装置５に対する駆動制御により工具が３軸方向に移動し、チャック装置１５に把持されたワークに対して加工が行われる。その間、第２ポンプ３２によって吸い上げられたクーラントが第２クーラントパイプ４２を通って加工室１０へと送られ、ワーク加工点の潤滑や洗い流しなどが行われる。また、加工後には投入口２４１近くのノズルからクーラントが流され、加工室１０内に残る切屑などが貯留槽２４へと洗い落とされる。一方で、ドリルによるクーラントの高圧噴射による穴あけ加工では、第１ポンプ３１から第１クーラントパイプ４１を通してクーラントが送られる。

マシニングセンタ１の稼動中は、第１及び第２ポンプ３１，３２の駆動により、貯留槽２４内には吸込み室２５へと入るクーラントの流れができている。しかし、その手前には目の細かいコシ網かご２７があるため、切屑などは濾されてしまいストレーナ２６にまで達することはほとんどない。そして、コシ網かご２７では、噴出口４３１から噴き出した逆洗リリーフ流により切屑などの張り付きが制限され、噴出口４４１から噴き出された補助リリーフ流により切屑などがその場から散らされる。従って、コシ網かご２７の目詰まりが生じ難くなり、貯留槽２４内を漂う切屑はスクリューコンベアによって排出されるようなる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、コシ網中スペース２８に設けられるリリーフパイプの噴出口について、その位置や向きはクーラントの流れの特徴などによって適宜変化させてもよい。

１…マシニングセンタ５…加工駆動装置７…制御装置９…クーラント装置１０…加工室２４…貯留槽２６…ストレーナ２７…コシ網かご３１…第１ポンプ３２…第２ポンプ３３…サイクロンフィルタ４１…第１クーラントパイプ４２…第２クーラントパイプ４３…第１リリーフパイプ４４…第２リリーフパイプ３５，３６…リーフ弁

Claims

加工室内のワークに対する加工を実行する加工装置と、
ワークから発生する加工屑とともにクーラントを溜める貯留槽と、
前記貯留槽内のクーラントをクーラントポンプによって前記加工室側へ送り込むクーラント供給回路と、
前記貯留槽内に位置する前記クーラントポンプの吸込み口に対応して取り付けられたコシ網と、
前記クーラント供給回路における前記クーラントポンプの二次側で分岐し、前記コシ網の内側でクーラントを噴き出す第１噴出口が設けられたリリーフ回路と、
を有し、
前記クーラント供給回路は、吐出圧力が高い高圧側クーラントポンプが配管された高圧側流路と、吐出圧力が前記高圧側クーラントポンプより低い低圧側クーラントポンプが配管された低圧側流路とを備え、
前記リリーフ回路は、前記高圧側流路から分岐した高圧側リリーフ流路に前記第１噴出口が設けられ、前記低圧側流路から分岐した低圧側リリーフ流路に、前記コシ網の外側に位置するクーラントの第２噴出口が設けられた工作機械。
前記リリーフ回路の第１噴出口は、前記コシ網の面に対向する方向から当てられるように設置されている請求項１に記載の工作機械。
前記リリーフ回路の第２噴出口は、前記コシ網の面に沿った方向に向けられている請求項１または請求項２に記載の工作機械。