JP7406426B2

JP7406426B2 - 工作機械

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Publication number: JP7406426B2
Application number: JP2020056251A
Authority: JP
Inventors: 昭伍黒木; 昌治伊藤; 大祐福岡; 徹山口
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2023-12-27
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: JP2021154422A

Description

本発明は、クーラントタンク内においてスラッジを堆積し難く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屑や切粉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、切屑が除かれて、クーラントタンクに溜められたクーラントは、ポンプによって吸い上げられ、フィルタによって濾過されるなどして再び加工部や洗浄箇所へと送られる。ところが、こうしたクーラントの繰り返し使用により、クーラントタンク内にはスラッジが堆積してしまうため、それを取り除く定期的な清掃が必要であった。スラッジの清掃は、クーラントタンクを工作機械から引き出す必要があるが、それに伴ってチップコンベアなども取り外さなければならず、非常に手間と時間を要する作業であった。

従って、工作機械にはクーラントタンクの清掃回数を減らすことが求められている。つまり、クーラントタンクにスラッジが堆積し難くなることが必要となるが、下記特許文献１には、クーラントに対する攪拌作用によって、クーラントタンク内におけるスラッジ堆積を抑止する構成が開示されている。具体的には、第１クーラント槽と第２クーラント槽とが連通部によって連通したＵ字形のクーラントタンクであって、第２クーラント槽の供給ポンプによって汲み上げたクーラントが第１クーラント槽に送られ、連通部を通して再び第１クーラント槽へとクーラントが流れるようにしたものである。加えてクーラントを吐出する攪拌ノズル本体が設けられ、クーラントの流れに勢いが加えられるようになっている。

特開２０１８－１９９１７８号公報

しかし、前記従来例は、クーラントタンクの形状が特殊であり、そこに複数のポンプや攪拌ノズル本体が設けられている。そのため、こうしたクーラントタンクは、他の装置などに影響されることなく設置可能な大型の工作機械であれば実施可能であるが、クーラントタンクの形状や他の装置との関係によって制約のある工作機械には実施不可能である。例えば、内部にチップコンベアが組み込まれているクーラントタンクは、形状の自由度は低く、複数のポンプや攪拌ノズル本体を設置するようなスペースも存在しない。そのため、形状などの制約が多いクーラントタンクであっても、その内部にスラッジが堆積し難くい構造が望まれる。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、クーラントタンク内においてスラッジを堆積し難くする工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、加工室内のワークに対する加工を実行する加工装置と、ワークから発生した加工屑をクーラントとともに貯めた貯留槽から機外へと排出するチップコンベアと、前記貯留槽の外側に設けられたクーラントタンクの中のクーラントを、クーラントポンプによって前記加工室内へ繰り返し送り込むものであり、前記クーラントタンクの底面の隅部に配置され、複数形成された吸込み口から流入したクーラントが前記クーラントポンプに吸引される吸込み管を備えたクーラント装置と、を有し、前記吸込み管に形成された複数の吸込み口は、当該吸込み口同士の間隔が前記クーラントポンプに近い位置より遠い位置の方が小さく形成されたものである。

前記構成によれば、貯留槽の外側に設けられたクーラントタンク内に、クーラントポンプ側へクーラントを吸引させる吸込み管がタンク底の隅部に配置されたことにより、その箇所におけるクーラントが吸込み口から吸込み管に入ってクーラントポンプによって吸い上げられるため、クーラントが淀みやすい当該隅部においてスラッジを堆積し難くすることができる。

工作機械の一実施形態を示した内部構造の斜視図である。工作機械のクーラントタンクを示した斜視図である。クーラント装置の一部を簡略化して示したクーラントタンクの平面図である。吸込み管の変形例を示したクーラントタンクの斜視図であるクーラント装置の一部を簡略化して示したクーラントタンクの平面図である。工作機械のクーラントタンクについて参考例を示した斜視図である。参考例についてクーラント装置の一部を簡略化して示したクーラントタンクの平面図である。

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、全体が不図示の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２の上を前後方向に移動可能な構造となっている。

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、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によって回転するよう構成されている。その主軸ヘッド１２は、加工や部品交換などに伴う３軸方向に移動できるよう加工駆動装置３に搭載されている。加工駆動装置３は、上下方向に移動するＹ軸スライド１５に対して機体幅方向に移動するＸ軸スライド１６が搭載され、そのＸ軸スライド１６に対して機体前後方向に移動するＺ軸スライド１７が搭載されている。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３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１８と、その機内奥側のツールマガジン１９とが組み込まれている。ツールマガジン１９は、チャック装置１８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。そして、マシニングセンタ１には、主軸ヘッド１２やチャック装置１８あるいは加工駆動装置３、さらにツールマガジン１９などの駆動を制御するための制御装置５が搭載されている。

マシニングセンタ１は、ワーク加工に際して潤滑や切屑の洗い流しにクーラントが使用され、そのためベース２内には図２に示すように、使用されたクーラントを溜めるクーラントタンク２１が設けられている。マシニングセンタ１は、一点鎖線で示すように、切屑をクーラントと分けて機外へと搬出するチップコンベア６がこのクーラントタンク２１内に組み込まれている。チップコンベア６は、投入口６０１によってワーク加工が行われる加工室１０と繋がっており、ワークの切削加工で発生した切屑や洗浄などに使用されたクーラントが、投入口６０１から入って溜められるようになっている。

チップコンベア６は、切屑を搬送する無端ベルトのベルトコンベアを有し、特に、機体後方に向けて切屑を送る貯留槽となる水平搬送部が設けられ、更にその後方には斜め上方に延びて切屑を上方へと送る上昇搬送部とが構成されている。よって、このチップコンベア６では、貯留槽内に溜まった切屑はベルトコンベアで機体後方へと送られ、上昇搬送部を登る傾斜部分では切屑だけが運ばれて、流れ落ちるクーラントは貯留槽に戻される。ベルトコンベアは頂上部分で折り返しているため、そこで切屑は自然落下して下に設置された回収ボックス内に回収される。

ところで、クーラントタンク２１は、チップコンベア６の貯留槽から流れ出たクーラントが溜められるようになっている。貯留槽には微細孔のパンチングメタルなどで塞がれた落し口が形成されている。そのため、溢れるようにして落とし口から流れ出たクーラントは、切屑が取り除かれた状態でクーラントタンク２１内に溜められる。マシニングセンタ１には、こうした使用済みのクーラントを濾過して再び機内へと繰り返し送り込むようにしたクーラント装置が設けられている。図３は、クーラント装置の一部を簡略化して示したクーラントタンクの平面図である。

クーラント装置は、側壁２２１に囲まれたポンプ室２２がクーラントタンク２１の角部に形成され、その中に第１クーラントポンプ２３が設置されている。側壁２２１にはメッシュ板を嵌め込んだ吸入窓２２２が形成され、第１クーラントポンプ２３の駆動によってクーラントタンク２１内のクーラントをポンプ室２２へと引き入れてから吸い上げるよう構成されている。その第１クーラントポンプ２３にはサイクロンフィルタ２５が接続され、使用済みクーラントがクリーン液とダーティ液とに分けられるようになっている。サイクロンフィルタ２５は、第１クーラントポンプ２３によって加圧されたクーラントが供給され、発生している渦の遠心力によりスラッジが壁面へと押しやられて、下部に溜まったクーラントがダーティ液として排出され、中心部を上昇したクーラントはクリーン液として排出されるよう構成されている。

クーラント装置は、クリーン液を溜めるためのクリーン槽２６とダーティ槽２７および沈殿槽２８とが形成され、サイクロンフィルタ２５は、上部に位置する濾液ポートにクリーン槽２６が接続され、下部に位置するドレインポートには沈殿槽２８が接続されている。そして、クリーン槽２６内には第２クーラントポンプ２９が設置され、クリーン液となったクーラントがマシニングセンタ１の機内へと送り込まれ、ワーク加工における潤滑や切屑の洗い流しに再使用される。

一方、沈殿槽２８は、仕切り板２８５によって２室に分かれ、サイクロンフィルタ２５から送られたダーティ液が沈殿部２８１に流れ込み、仕切り板２８５を乗り越えたクーラントがダーティ槽２７側の中間部２８２へと流れる。そして、中間部２８２とダーティ槽２７との間にはメッシュ板２８６が設けられ、中間部２８２からダーティ槽２７へと流れるクーラントから異物が取り除かれるようになっている。ダーティ槽２７とクリーン槽２６にはクーラントタンク２１に面した側壁上部に切欠きが形成され、ダーティ槽２７だけではなくクリーン槽２６からも、オーバーフローしたクーラントがクーラントタンク２１へと戻るようになっている。

よって、マシニングセンタ１のクーラント装置では、クーラントに混じった切粉などは沈殿槽２８に残って溜まるため、定期的に沈殿槽２８を清掃することで効率よくスラッジを排除することができる。しかし、クーラントに混じった切粉などは、全てが第１クーラントポンプ２３に吸い上げられてサイクロンフィルタ２５へと流れるわけではなく、一部はクーラントタンク２１内に残ってしまう。特に、クーラントタンク２１内の側面と底面が直交する隅部２１０は、流速が落ちてクーラントが淀んでしまう箇所であるため、スラッジが堆積しやすくなっている。従って、クーラントタンク２１に関しても定期的に清掃が必要であるが、チップコンベア６が組み込まれた構造であるため、ベース２から取り外して行う清掃は大変な作業であった。

そこで、本実施形態では、クーラントタンク２１に対する清掃周期を延ばすための構成が採られている。すなわち、図２および図３に示すように、クーラントタンク２１の一角に設けられたポンプ室２２から、クーラントタンク２１の隅部２１０に沿って吸込み管３１が２方向に延びている。なお、本実施形態では、チップコンベア６の上昇搬送部が位置する機体後方側の領域にだけ吸込み管３１が設置されているが、その吸込み管３１は、図３において一点鎖線で示すように、機体前方側（図面下側）にまで延ばすようにしてもよい。

吸込み管３１は、角パイプであり、開口した一端部が側壁２２１を貫通するようにしてポンプ室２２の内部にまで差し込まれ、例えばボルトを使用した締結によってタンク底面や側面に固定されている。その吸込み管３１は、固定されたときの上面とタンク内側側面とに複数の吸込み口３１１が形成され、ポンプ室２２とは反対側端部の塞がれた端面にも吸込み口３１１が形成されている。従って、第１クーラントポンプ２３が駆動することにより、その吸引力によって吸込み口３１１からクーラントとともに切粉などが吸込み管３１内に吸い込まれ、その中を通ってポンプ室２２まで流れ込むようになっている。

そこで、マシニングセンタ１では、チップコンベア６の貯留槽から流れ出たクーラントがクーラントタンク２１内に溜められ、そこから第１クーラントポンプ２３によって吸い上げられてサイクロンフィルタ２５などへと送られる。その際、スラッジが堆積しやすい隅部２１０に吸込み管３１が設けられているため、吸込み口３１１から切粉などもクーラントとともに吸い込まれて第１クーラントポンプ２３に吸い上げられる。切粉などは、サイクロンフィルタ２５からダーティ液として送られて沈殿部２８１に溜められる。このときクーラントタンク２１内の切粉などがより多く沈殿部２８１にまで運ばれるため、本実施形態によればクーラントタンク２１の清掃周期を長くのばすことが可能になる。

吸込み管３１は、市販の角パイプを利用して簡単に、且つ安価に作成することができ、従来からの工作機械は、吸込み管３１という簡単な構成の追加によって前記効果を達成することができる。一方で、吸込み管３１の形状は四角形断面の角パイプに限らず、図４に示すように、三角形断面のパイプで構成した吸込み管３３であってもよい。吸込み管３１のような角パイプは、クーラントタンク２１の側面や底面との間に新たな隅部ができてしまう。この点、吸込み管３３であれば、クーラントタンク２１から直交する隅部をなくすことができる。そして、吸込み管３３の斜面に形成された吸込み口３３１からクーラントとともに切粉などを吸い込むため、スラッジの堆積抑止効果を更に高めることが可能になる。

吸込み管３３は、吸込み管３１と同じく図３に一点鎖線で示すように、クーラントタンク２１内において機体前方側にまで延ばすようにしてもよい。しかし、吸込み管３１，３３が長くなることによって、第１クーラントポンプ２３からの距離が遠い位置での吸込み力が弱くなる。そこで、長く延びた吸込み管３１，３３は、隣り合う吸込み口３１１，３３１同士の間隔が第１クーラントポンプ２３に近い位置より遠い位置の方が小さくなるように形成し、クーラントの吸込み力を遠くの位置でも発揮できるようにすることが好ましい。

次に、クーラントタンク２１には、図４および図５に示すように、第１クーラントポンプ２３に接続された切換弁３５を介してクーラントブロー管３６を設けるようにしてもよい。クーラントブロー管３６は、その先端部がクーラントタンク２１の底面まで延び、隅部２１０に沿ってマシニングセンタ１の機体前方側に向けて開口している。従って、第１クーラントポンプ２３の位置とは反対側にクーラントブローが噴射され、図５に一点鎖線の矢印で示すような流れが作られる。この流れが隅部２１０におけるクーラントの淀みを解消し、切粉などを吸込み管３１，３３へと流れ込みやすくし、スラッジの堆積をより効果的に防止することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、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、前記実施形態では、クリーン液とダーティ液とを分けるサイクロンフィルタを使用し、第２クーラントポンプによってクリーン液を機内へと送り込む構成のクーラント装置を説明したが、こうしたスラッジの濾過や機内へのクーラント供給などの構成が異なったものであってもよい。

続いて、クーラントタンク内においてスラッジを堆積し難くするという目的を共通にした、前記実施形態とは技術的思想が異なる参考例について説明する。図６は、その参考例を示したクーラントタンクの斜視図であり、図７は平面図であって、前記実施形態と同じ構成については同一の符号が付されている。本参考例の工作機械は、図１に示すマシニングセンタ１と同様、ベース２内に図示するクーラントタンク５１が設けられたものであり、そこにチップコンベア６が組み込まれている。そして、使用済みのクーラントを濾過して再び機内へと繰り返し送り込むようにしたクーラント装置が設けられている。

クーラント装置は、クーラントタンク５１の機体後方側の一角に第１クーラントポンプ２３が設置されている。その第１クーラントポンプ２３にはサイクロンフィルタ２５が接続され、使用済みクーラントのクリーン液がクリーン槽２６へ、ダーティ液はダーティ槽２７側へと分けられるようになっている。クリーン槽２６内には第２クーラントポンプ２９が設置され、クリーン液となったクーラントがマシニングセンタ１の機内へと送り込まれる。ダーティ漕２７には隣に沈殿槽２８が設けられ、そこに切粉などが沈殿したスラッジが溜まり、仕切り版２８５やメッシュ板２８６を通ったクーラントがダーティ漕２７へと流れる。

よって、クーラントに混じる切粉などは沈殿槽２８に溜まるため、定期的に沈殿槽２８を清掃することにより溜まったスラッジを効率よく排除することができる。しかし、クーラントタンク５１内では、流速が落ちる隅部５１０においてクーラントが淀んでスラッジが溜まりやすい。そこで、クーラントタンク５１には、第１クーラントポンプ２３におけるクーラントの吸込み効率を上げるようにした流れ制御板５３（５３１～５３５）が設けられている。複数の流れ制御板５３は、第１クーラントポンプ２３の回転方向（反時計方向）に合わせたクーラントの流れを作ることを目的に、それぞれ曲面が形成され且つ並べられている。

複数の流れ制御板５３は、クーラントが第１クーラントポンプ２３へと効率よく流れるように、遠い位置の流れ制御板５３５は長く形成され、第１クーラントポンプ２３に近づくに従って短く形成されている。そして、第１クーラントポンプ２３を回り込んだ流れ制御板５３１の先端が、最も短い流れ制御板５３５の先端に接合され、第１クーラントポンプ２３の周りでクーラントが渦巻くように流れる構成となっている。また、クーラントタンク５１の後方に位置している流れ制御板５３は、中間に位置する流れ制御板５３３，５３４がチップコンベア６の傾斜した上昇搬送部と干渉しないように斜めにカットされている。

こうした本参考例では、チップコンベア６の貯留槽から流れ出たクーラントがクーラントタンク２１内に溜められ、そこから第１クーラントポンプ２３に吸い上げられたクーラントは、サイクロンフィルタ２５およびクリーン槽２６やダーティ槽２７などへと送られる。その際、クーラントタンク５１内のクーラントは、チップコンベア６が設置されていることにより流れが乱れやすくなっているが、流れ制御板５３が設けられていることで第１クーラントポンプ２３の周りに一定の流れが作られる。

そのため、第１クーラントポンプ２３は効率よくクーラントを引き込むことができ、クーラントタンク５１内全体のクーラントの流れがよくなる。これによりクーラントが淀みやすい隅部５１０においてスラッジが堆積してしまうのを抑えることができる。そして、クーラントとともに第１クーラントポンプ２３に吸い上げられた切粉などは、サイクロンフィルタ２５を通してダーティ液として沈殿部２８１にスラッジを溜められる。よって、本参考例によれば、クーラントタンク５１内の切粉などがより多く沈殿部２８１にまで運ばれるため、クーラントタンク５１の清掃周期を長くのばすことが可能になる。

以上、本発明に関連する別発明として参考例を説明したが、同様の効果を得るためにはこれに限定されることなく様々な変更が可能である。
例えば、参考例で示した流れ制御板５３（５３１～５３５）は一例であるため、その数や形状などは、クーラントポンプの位置やクーラントタンクの形状などの条件によって任意に変更可能である。また、前記本発明の実施形態と同様、クーラント装置は、スラッジの濾過や機内へクーラントを送り込むなどの構成が異なっていてもよい。

１…マシニングセンタ３…加工駆動装置５…制御装置６…チップコンベア１２…主軸ヘッド１８…チャック装置１９…ツールマガジン２１…クーラントタンク２２…ポンプ室２３…第１クーラントポンプ２５…サイクロンフィルタ２６…クリーン槽２７…ダーティ槽２８…沈殿槽３１…吸込み管３１１…吸込み口

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、
ワークから発生した加工屑をクーラントとともに貯めた貯留槽から機外へと排出するチップコンベアと、
前記貯留槽の外側に設けられたクーラントタンクの中のクーラントを、クーラントポンプによって前記加工室内へ繰り返し送り込むものであり、前記クーラントタンクの底面の隅部に配置され、複数形成された吸込み口から流入したクーラントが前記クーラントポンプに吸引される吸込み管を備えたクーラント装置と、
を有し、
前記吸込み管に形成された複数の吸込み口は、当該吸込み口同士の間隔が前記クーラントポンプに近い位置より遠い位置の方が小さく形成された工作機械。
前記吸込み管は、前記クーラントポンプから２方向に延び、前記クーラントタンクの底面の隅部に沿って所定の長さ設けられた請求項１に記載の工作機械。
前記吸込み管は、前記クーラントタンクの底面の隅部における側面と前記底面に沿った縦面および横面とその両面を繋ぐ斜面とを有する三角管の当該斜面に、前記吸込み口が複数形成された請求項１又は請求項２に記載の工作機械。
前記クーラント装置は、前記クーラントポンプから吐出される一部のクーラントを、前記クーラントタンクに溜められたクーラント内に噴出するクーラントブローが設けられた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の工作機械。