JP7395105B2 - 冷却液良否管理システム及び冷却液良否検出ユニット - Google Patents
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Description
所定の時間又は期間ごとに前記冷却液の供給流路中にある冷却液の貯留タンク内の底部から液面までの中間層の冷却液を分取して、その温度、濃度及びpH値をそれぞれ計測する温度計測手段、濃度計測手段及び/又はpH値計測手段を備え、
前記濃度計測手段は、前記分取した冷却液の光の屈折率の変化に基づいて濃度に換算することで濃度計測し、前記pH値計測手段は、該分取した冷却液の電導度の変化に基づいて水素イオン濃度を推定することでpH値を計測し、
前記温度計測手段、濃度計測手段及び/又はpH値計測手段による前記分取した冷却液の計測は、同時に行う。
前記貯留タンク内の液面近傍の冷却液の分取は、上流上方側の容器の流出口から外部放出された冷却液が下流下方側の容器内に注がれることで行われても良い。
前記バイパス流路内の冷却液を貯留させる貯留槽と、
前記貯留タンク内の冷却液を吸引する吸引ポンプと、を備える冷却液良否検出ユニットを提供する。
前記バイパス流路内の冷却液をろ過する交換可能なフィルタと、
前記バイパス流路内の冷却液の流量を測定する流量センサと、を備えることが好ましい。
該計測用貯留部は、冷却液を流入する流入口と、冷却液を流出する流出口とを有し、該流入口及び流出口はそれぞれ、前記計測用貯留部内の冷却液の濃度の計測するための通常用流入口及び通常用流出口と計測用貯留部内を洗浄するための洗浄用流入口及び洗浄用流出口とを備え、前記洗浄用流入口及び洗浄用流出口はそれぞれ、端部から前記計測用貯留部に至る流路を略直線とし、前記通常用流入口及び通常用流出口はそれぞれ、端部から前記計測用貯留部に至る流路に変曲部を設ける、ことが好ましい。
前記貯留タンク内の冷却液を吸引する吸引ポンプと、を備え、
前記濃度計測手段は、前記バイパス流路内に配設された該計測用貯留部内に冷却液を流出入させて内部に配設されたレンズで冷却液の光の屈折率を計測し、前記計測用貯留部は、冷却液の流出口が最上部に位置し、前記レンズが傾斜部分に配設されるように傾斜して位置決めされる、冷却液良否検出ユニットであっても良い。
図1は、本発明の冷却液良否検出システムを用いる金属加工装置の一例としての切削装置100の斜視図を示している。切削装置100は、概ねツールホルダ把持部105と、被加工部材設置面102aと、ワークステージ102と、ヘッド支台108と、ヘッド107と、操作盤106と、を備えて構成される。なお、図1に示していない参照番号の部材は後述する図2等を参照する。
続いて、図2の切削装置100の加工ツール110に対する冷却液(以下、「クーラント」とも称する)の供給経路について図2を参照して説明する。なお、ここでクーラントとは、切削箇所に対する潤滑機能や冷却機能等を有する切削液であり、後述のpHメータで水素イオン濃度を計測するため水溶性切削油である。図2に示すように、切削装置100は、クーラントが貯留される貯留タンク(以下、単に「タンク」とも称する)112と、タンク112内に設置される切削装置100内へのクーラント供給用のポンプ114とを有している。また、切削装置100は、複数の電磁弁116,118,120等によって構成されるバルブユニット(クーラント供給部)122を有している。バルブユニッ卜122は、ポンプ114の吐出ポート(出力ポート)に接続される入力流路124を有している。入力流路112は、ポンプ114の吐出ポート直後の吐出流路124aにはリリーフ弁126が接続され、リリーフ弁126にはバルブユニット122に入力される余剰流量(これは、ポンプ114からの流量から、バルブユニッ卜122に必要な流量を差し引いた流量に等しい)をタンク112内に戻すドレン流路128に接続されることで、バルブユニット122に入力される流量を制御している。
金属加工装置内のクーラントの良否評価は、所定期間ごと(所定時間ごと、所定期間ごと等)にクーラントの温度、濃度、pH値を計測(検出)したデータに基づいて行う。本冷却液良否検出システムでは、温度、濃度、pH値の計測手段となる温度計、濃度計、pHメータで計測するクーラントはタンク112から分取する。ここでは温度計としては日本電測株式会社製、濃度計としては光の屈折率の変化を利用して濃度換算する株式会社アタゴ製「CM-BASEα(A)」、pHメータとしては電導度(電気抵抗)の変化を利用して水素イオン濃度を推定する株式会社佐藤計測器製作所製「ハンディ型pH計SK-620PH II」を用いて行い、それぞれデジタル化した温度信号、濃度信号、pH値信号を外部送信する。なお、後述する温度依存性の補正を考慮して温度計は、上記濃度計やpHメータに内蔵する温度計を活用することも考えられる。
次に、タンク112から分取したクーラントを計測する第1の冷却液良否検出ユニット1の具体例について説明する。図4~図5は、冷却液良否検出ユニットの実施形態の主要構成例の1つを示した図であり、図4は正面図、図4(b)は冷却液良否検出ユニット内の濃度計の計測用貯留部の略断面図、図5(a)は図4と略同視点の3次元図、図5(b)は図4の上方視点の3次元図(天面視点)、を示している。なお、図4~図5は後述する各部材の説明の理解を助けるために必要な部材のみ示しており、各図により省略している部材が異なるものもある(後述する図6~図7も同様)。冷却液良否検出ユニット1は概ね、pHメータ9と濃度計11と台座23と貯留槽21と吸引ポンプ24とを有している。なお、温度計10は冷却液良否検出ユニット1内に別途、配設されても、後述するように濃度計11やpHメータ9に内蔵される温度計を利用しても良い。
次に、タンク112から分取したクーラントを計測する第2の冷却液良否検出ユニット1’の具体例について図6~図7を参照して説明する。図6~図7の中で同種の部材は同一の参照番号を付して説明する。図6~図7は、第2の冷却液良否検出ユニット1’の実施形態の主要構成例の1つを示した図であり、図6は図5と同様にユニット内部をも示した3次元斜視図である。なお、図6~図7は後述する各部材の説明の理解を助けるために必要な部材のみ示しており、特に言及していない部材等については概ね図4~図5と同様である。
次に、図4~図7の冷却液良否検出ユニット1(1')で計測された温度情報、濃度情報、pH値情報の外部への送信について説明する。図8では計測された温度、濃度、pH値について外部ユニッ卜16に送信されるまでの電気信号のフローを例示説明する。この例では概ね、pH値検出手段(pHメータ)9、温度計測手段(温度計)10、濃度計測手段(濃度計)11、から電気信号の流れを示している。なお、温度計測手段10は図4~図7に示すような冷却液良否検出ユニット1に内蔵されても、タンク112内に設置されても良く、pH値検出手段9及び濃度計測手段(濃度計)11自体に内蔵されても良い(いずれの場合も温度計測手段10が冷却液良否検出ユニット1の構成要素と言える)。またpH値検出手段9についても、図8では図4~図5の冷却液良否検出ユニット1のようにpH値検出手段9が内蔵された例が示されているが、pH値検出手段9は図7の冷却液良否検出ユニット1’のように内蔵せずタンク112内に設置されても良い。
に示すようにタンク112からクーラントを吸引するポンプ(吸引ポンプ)24を備える。ポンプ24は電気式であり間欠的に作動であり、pH値計測手段9、温度計測手段10、濃度計測手段11からの出力信号を受信した送信部13のコントローラ14により適正な間欠信号をポンプ24に送信し、ポンプ24を作動する。
2 外枠
9 pH値計測手段(pHメータ)
10 温度計測手段(温度計)
11 濃度計測手段(濃度計)
13 送信部
14 コントローラ
15 無線送信デバイス
16 外部ユニッ卜
17 無線受信デパイス
18 シリアルUSB変換器
19 記録・演算装置
20 出力装置
21 貯留槽
22 蓋部
23 台座
24 吸引ポンプ
25 支持板
100 切削装置
101 主軸
102 ワークステージ
102a 被加工部材接地面
103 基台
104 ツールホルダ
105 ツールホルダ把持部
106 操作盤
107 ヘッド
108 ヘッド支台
109 被加工部材(ワーク)
110 加工ツール
112 貯留容器(タンク)
112a,112b,112c,112d,112e 容器
113 流出口
114 クーラント供給用ポンプ(ポンプ)
116、118、120 電磁切替弁
122 バルブユニット(クーラント供給部)
124 入力流路
124a 吐出流路
126 リリーフ弁
128 ドレン流路
129 フィルタ(濾過手段)
130 第1供給経路
132 第2供給経路
134 第3供給経路
136, 138,140 チェック弁
142,144,144 絞り弁
148,150,152 出力流路(接続流路)
154 噴射ノズル(噴射手段)
160 制御ユニット
Claims (10)
- 金属加工装置の動作中又は停止中に加工ツールを冷却する冷却液の良否を検出する冷却液良否管理システムであって、少なくとも、
所定の時間又は期間ごとに前記冷却液の供給流路中にある冷却液の貯留タンク内の底部から液面までの中間層の冷却液を分取して、その温度、濃度及び/又はpH値をそれぞれ計測する温度計測手段、濃度計測手段及び/又はpH値計測手段を備え、
前記濃度計測手段は、前記分取した冷却液の光の屈折率の変化に基づいて濃度に換算することで濃度計測し、前記pH値計測手段は、該分取した冷却液の電導度の変化に基づいて水素イオン濃度を推定することでpH値を計測し、
前記温度計測手段、濃度計測手段及び/又はpH値計測手段による前記分取した冷却液の計測は、同時に行い、
前記濃度計測手段及び前記pH値計測手段の計測は、冷却液の流動や液面の変動が無い状態及び/又は冷却液の流動が停止した状態で行う、冷却液良否管理システム。 - 前記温度計測手段は、別途の温度計、及び/又は前記濃度計測手段と前記pH値計測手段とのそれぞれの内蔵温度計で構成される、請求項1に記載の冷却液良否管理システム。
- 前記貯留タンクは、液面の高さが異なり上方に開口された複数の容器で構成され、
前記貯留タンク内の冷却液の分取は、上流上方側の容器の流出口から外部放出された冷却液が下流下方側の容器内に注がれることにより行われる、請求項1又は2に記載の冷却液良否管理システム。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の冷却液良否管理システムにおいて貯留タンク内の冷却液から分取したバイパス流路中に配設されて、該バイパス流路内の冷却液の濃度及びpH値をそれぞれ計測する濃度計測手段及びpH値計測手段と、
前記バイパス流路内の冷却液を貯留させる貯留槽と、
前記貯留タンク内の冷却液を吸引する吸引ポンプと、を備える冷却液良否検出ユニット。 - 前記バイパス流路内の冷却液をろ過する交換可能なフィルタと、
前記バイパス流路内の冷却液の流量を測定する流量センサと、を備える請求項4に記載の冷却液良否検出ユニット。 - 前記貯留槽は、前記冷却液良否検出ユニット内で高床状に配設され、前記バイパス流路内の冷却液は、該貯留槽の上方の流入口から流入されて下方の流出口から放出される、請求項4又は5に記載の冷却液良否検出ユニット。
- 前記濃度計測手段は、冷却液を貯留して光の屈折率を計測するための計測用貯留部を設け、
該計測用貯留部は、冷却液を流入する流入口と、冷却液を流出する流出口とを有し、該流入口及び流出口はそれぞれ、前記計測用貯留部内の冷却液の濃度の計測するための通常用流入口及び通常用流出口と計測用貯留部内を洗浄するための洗浄用流入口及び洗浄用流出口とを備え、前記洗浄用流入口及び洗浄用流出口はそれぞれ、端部から前記計測用貯留部に至る流路を略直線とし、前記通常用流入口及び通常用流出口はそれぞれ、端部から前記計測用貯留部に至る流路に変曲部を設ける、請求項4~6のいずれか1項に記載の冷却液良否検出ユニット。 - pH値計測手段は前記貯留槽に装着されてその内部の冷却液を計測し、前記貯留槽は電気絶縁性の素材で構成される、請求項4~7のいずれか1項に記載の冷却液良否検出ユニット。
- 請求項7に記載の冷却液良否管理システムにおいて貯留タンク内の冷却液から分取したバイパス流路中に配設されて、該バイパス流路内の冷却液の濃度を計測する濃度計測手段と、
前記貯留タンク内の冷却液を吸引する吸引ポンプと、を備え、
前記濃度計測手段は、前記バイパス流路内に配設された該計測用貯留部内に冷却液を流出入させて内部に配設されたレンズで冷却液の光の屈折率を計測し、前記計測用貯留部は、冷却液の流出口が最上部に位置し、前記レンズが傾斜部分に配設されるように傾斜して位置決めされる、冷却液良否検出ユニット。 - pH値計測手段は前記貯留タンクの内部又は前記バイパス流路と別に配設された流路内の冷却液を計測する、請求項9に記載の冷却液良否検出ユニット。
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