JPH07127565A - クーラント用ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のクーラント供給個所へ、単一の容積形
液圧ポンプでクーラントを供給する場合の、クーラント
のむだな吐出を抑えて動力損失を低減する。 【構成】 液圧ポンプ２駆動用の電動機３をインバータ
設置１８により可変速駆動させるようにし、電磁弁９、
１０により、クーラントの供給を受ける供給個所が増す
とき、インバータ装置１８により、電動機３の回転数を
増加させるようにして、使用量にみあったクーラントが
吐出できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工具による被削材の加
工個所へクーラントを供給する、工作機械のためのクー
ラント用ポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に工作機械では、工具による被削材
の加工個所へ切削液等のクーラントを噴射するよう供給
して加工が行なわれている。このクーラントの供給は、
工具の加工面での摩擦の低減、工具及び被削材の冷却や
切削粉の除去等を図って工具による良好な加工性を維持
するため行なわれるもので、近来、重切削の傾向が強ま
るにつれ、クーラントの供給も、例えば４０Ｋｇ／ｃｍ
² 程度の高圧が要求されつつある。

【０００３】そして、本発明者らは、本発明に先立ち、
このような工作機械の複数の加工個所、すなわちクーラ
ントの供給が供給される供給個所へ、共通の液圧ポンプ
からクーラントを供給させるクーラント用ポンプ装置を
構想した。この概要を図４で説明すると、Ｐは液圧ポン
プで、その出口通路Ａには、電磁弁Ｂ、Ｃをへて、図示
しない供給個所へ通じる分岐路Ｅ、Ｆが設けられ、Ｇは
リリーフ弁、Ｈは、ポンプＰを定速駆動する電動機であ
る。そして、電磁弁Ｂ、Ｃの開作動で、クーラントを使
用する供給個所へ、出口通路Ａよりクーラントが供給さ
れるものであり、ポンプＰは、容積形、定容量式となっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この場合、
各加工個所では、常に同様に加工が行なわれてクーラン
トを使用するものではなく、一連の加工シーケンスの間
で、クーラントを使用する個所が、一部のみであった
り、全部であったり、全くなかったりと、必要クーラン
ト量が一定でないのに対し、液圧ポンプＰは、全部の個
所が供給を受ける場合にみあう量のクーラントを常時吐
出するよう定速駆動されるので、吐出されるクーラント
のうち、必要量以外は、リリーフ弁Ｇをへて逃されるの
みで、動力の有効利用の観点からむだが多く、動力損失
が大きい問題点があった。なお、液圧ポンプとして可変
容量形のものが利用できればこのような問題点は解消さ
れるはずであり、また、例えば、本出願人の出願に係る
実公平１−１５０７号公報に記載のように、可変容量形
としたクーラント用の液圧ポンプも知られてはいるが、
前述の如き高圧での使用に耐えられるものではなく、ク
ーラント用とした可変容量形の液圧ポンプは、より一
層、低圧での使用に限られるのが実情である。

【０００５】そこで本発明は、むだに吐出するクーラン
ト量を少くして動力損失を低減できるクーラント用ポン
プ装置を実現しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明では、複
数の加工個所へ電動機で駆動される容積形の液圧ポンプ
によりクーラントを供給する、工作機械のためのクーラ
ント用ポンプ装置であって、液圧ポンプの出口通路から
電磁弁をへてクーラントの各供給個所へ通じる分岐路
と、電動機駆動のための給電路に介在して電動機への出
力周波数を変化できるインバータ装置と、電磁弁の作動
によりクーラントの供給を受ける供給個所が増加される
とき、電動機の回転数を増加するようインバータ装置に
その出力周波数を変化させる信号を送るインバータ制御
装置とを設けている。

【０００７】

【作用】このような構成の本発明によると、クーラント
の供給を受ける供給個所が増加されるときインバータ装
置により電動機回転数が増加され、液圧ポンプからのク
ーラント吐出量が増加する。このようにクーラント必要
量の増加に応じて液圧ポンプからのクーラント吐出量が
増すので、液圧ポンプは、全供給個所が供給を受ける場
合にみあった量のクーラントを常に吐出する必要がなく
てクーラントのむだな吐出を抑えることができる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面により説明す
る。１は内部にクーラントを貯蔵するタンクで、供給タ
ンク１Ａと、戻りタンク１Ｂに分割されている。２は、
電動機３で回転駆動される液圧ポンプであり、ストレー
ナ４を設けた入口通路５より供給タンク１Ａのクーラン
トを吸入して出口通路６へ吐出するよう設置されてい
る。７、８は、それぞれ図示しないクーラントの供給個
所となる、工作機械の加工個所へ、クーラントを噴射供
給できるよう通じた分岐路であり、各分岐路７、８は、
電磁弁９、１０をへて出口通路６に通じるよう設けてあ
る。１１は、出口通路６に接続した逃し通路１２に設置
のリリーフ弁で、１３は、出口通路６に接続する圧力計
である。

【０００９】液圧ポンプ２は、容積形、定容量式であっ
てイモ形と称されるねじポンプを用いている。そして電
動機３は、三相交流式の誘導電動機であって給電する交
流の周波数に応じた、ほぼ一定の回転数で回転するもの
である。そして、液圧ポンプ２を上述のようなねじポン
プとしたのは、この種ねじポンプでは、ねじ溝での噛み
合い部に不可避的な隙間を生じてベーンポンプ等他の容
積形のポンプと比べると若干容積効率が下がるものの、
クーラント中に混在する微細な切削粉等の異物が、この
ような隙間へ逃げるので、噛み込みを生じてポンプ内部
に損傷を与えるような事態が抑えられ、ポンプ寿命の向
上が期待できるからである。また、電磁弁９、１０はい
ずれもノーマルクローズ形の２ポート弁となっている。

【００１０】戻りタンク１Ｂへは、前記供給部へ供給さ
れたクーラントが戻り管１４により戻されるとともに、
電動機１５で回転駆動される戻しポンプ１６により、戻
りタンク１Ｂ内のクーラントが、フィルタ１７による、
混入した切削粉等の異物のろ過をへて、供給タンク１Ａ
へ供給されるようになっている。

【００１１】そして、図２に示すように、液圧ポンプ２
駆動する電動機３への交流電源線Ｌからの給電経路中
に、インバータ装置１８が介在されている。なおＥはア
ース線である。インバータ装置１８は、その信号入力端
子１９が入力する信号電圧が大きくなるに伴い、電動機
３側へ出力される交流の周波数を大きくするようにされ
ており、これにより、電動機３を、入力信号電圧が零の
場合の停止状態から、入力信号電圧の増加に応じて増加
する回転数で回転させるようになっている。なお、２０
は、出力周波数を表示する周波数計である。

【００１２】２１は、信号入力端子１９へ信号電圧を出
力するインバータ制御装置である。このインバータ制御
装置２１の一例を図３で説明すると、２２は、入力抵抗
２３、２４と演算増幅器２５及びその帰還抵抗２６を有
した加算回路で、入力抵抗２３、２４へ入力される信号
電圧の合計に相当する信号電圧を出力するものであり、
この出力信号電圧は、入力抵抗２７と演算増幅器２８及
びその帰還抵抗２９で形成される反転回路３０により符
号が反転されてインバータ装置１８の信号入力端子１９
へ出力される如く構成されている。

【００１３】加算回路２２の入力抵抗２３にはポテンシ
ョメータ３１の出力電圧が、また、入力抵抗２４にはポ
テンショメータ３２の出力電圧が、それぞれ開閉器３
３、３４を介して入力されるよう構成されている。ポテ
ンショメータ３１は、分岐路７に通じた供給個所で必要
とする量のクーラントを液圧ポンプ２で吐出させるに要
する電動機３の回転数に対応した出力電圧が得られるよ
うに、また、ポテンショメータ３２は、分岐路８に通じ
た供給個所で必要とする量のクーラントを液圧ポンプ２
で吐出させるに要する電動機３の回転数に対応した出力
電圧が得られるように、それぞれ調節、設定されるもの
である。そして、開閉器３３は、電磁弁９のソレノイド
を通断する開閉器３５が操作されるときに、また、開閉
器３４は、電磁弁１０のソレノイドを通断する開閉器３
６が操作されるときに、それぞれ開閉器３５、３６と同
様に操作されるようになっている。

【００１４】次いで、この実施例の作動を説明する。分
岐路７、８に通じた各供給個所で、クーラントを使用し
ていない図３の状態では、開閉器３５、３６は共に開い
ていて電磁弁９、１０はノーマル位置にあり、出口通路
６は分岐路７、８と遮断されている。そして、インバー
タ制御装置２１においても、開閉器３３、３４は開状態
にあり、加算回路２２から反転回路３０をへて信号入力
端子１９へ出力される信号電圧は零で、電動機３は停止
し、液圧ポンプ２も停止している。

【００１５】そして、今、分岐路７に通じた供給個所で
クーラントを使用するとすると、開閉器３５が閉じて電
磁弁９は作動位置に切換られる一方、開閉器３３も閉じ
ることで、加算回路２２へはポテンショメータ３１の出
力電圧が入力され、インバータ装置１８の信号入力端子
１９へは、ポテンショメータ３１の出力電圧に相当する
信号電圧が、加算回路２２から反転回路３０をへて入力
される。これにより、インバータ装置１８からこの信号
電圧に応じた周波数での給電を受ける電動機３は、ポテ
ンショメータ３１の設定に応じた回転数で必要量にみあ
うクーラントが吐出されるよう液圧ポンプ２を駆動し、
出口通路６へ吐出されるクーラントが電磁弁９をへて供
給個所に供給される。

【００１６】次いで、他方の分岐路８に通じた供給個所
でもクーラントが使用される事態となると、さらに開閉
器３６が閉じて電磁弁１０が作動位置に切換えられると
ともに、開閉器３４も閉じて、加算回路２２にはポテン
ショメータ３２からの出力電圧も入力される。このた
め、加算回路２２から反転回路３０をへて信号入力端子
１９に入力される信号電圧は、ポテンショメータ３１、
３２の出力電圧の和に相当した値に増加する。これに応
じインバータ装置１８から出力される交流の周波数も増
加して、電動機３の回転数が増加する。液圧ポンプＰ
は、この増加した回転数で駆動されて、両供給個所での
必要量にみあうクーラントが出口通路へ吐出され、各電
磁弁９、１０をへて各供給個所へ供給される。

【００１７】この状態から、分岐路７、８に通じる供給
個所のどちらか一方で、クーラントの使用が停止される
とき、開閉器３５、３６の一方が開いて使用停止側の供
給個所へ出口通路６からのクーラント供給を断つよう電
磁弁９あるいは１０をノーマル位置に切換える。また、
インバータ制御装置２１では、この開作動する、開閉器
３５、３６の一方に対応した開閉器３３あるいは３４が
開き、対応したポテンショメータ３１、３２の一方から
加算回路２２への信号入力が停止する。このため、イン
バータ装置１８の信号入力端子１９の入力電圧は、ポテ
ンショメータ３１、３２の他方からの出力電圧に相当し
た値に減少する。これに応じ、インバータ装置８から電
動機３へ出力される交流の周波数が減少され電動機３の
回転数を減少するので、液圧ポンプ２は、クーラント使
用状態にある供給個所での必要量にみあうクーラントを
吐出し、吐出されたクーラントは出口通路６より作動位
置にある電磁弁９あるいは１０をへて供給個所へ供給さ
れる。

【００１８】次いで、全供給個所で、クーラント使用が
停止されれば、開閉器３５、３６の他方も、そして、こ
れに対応した開閉器３４あるいは３３も開いて図３の状
態となり、前述の如く、加算回路２２の出力電圧は零と
なって電動機３及び液圧ポンプ２が停止される。

【００１９】このように、本実施例では、クーラントを
使用する供給個所が増加するに応じ、液圧ポンプ２の回
転数を増加して必要クーラント量を吐出できるようにし
ているので、２つの供給個所で使用される量のクーラン
トを常時吐出しなくてもよく、むだなクーラントの吐出
が抑えられ、動力損失を低減できる。そしてまた、液圧
ポンプ２は、吐出状態であっても全部の供給個所でクー
ラントを使用しないときには小さい回転数で駆動される
ので、内部の摩耗が少くなって寿命を長くすることがで
きる。

【００２０】なお、供給個所ごとにそこでのクーラント
必要量に応じた容量の液圧ポンプを設けて、クーラント
使用の都度、液圧ポンプを電動機で定速駆動するように
しても、動力損失を本実施例の如く低減できるが、液圧
ポンプと電動機の数が多くなって高価となるとともに設
置スペースが大きくなり、また、クーラントは潤滑性に
乏しいためポンプ交換間隔が、例えば油圧ポンプと比較
すると短くなるので、交換するポンプの数が増し手間が
多くかかるものとなるが、本実施例では１台の液圧ポン
プ２を用いるので、このような不都合を抑えることがで
きる。

【００２１】また、液圧ポンプ２としてイモ形のねじポ
ンプを用いているので、フィルタ１７でろ過するといえ
ども、吸入吐出するクーラント中に混在することがさけ
られない微細な切削粉により液圧ポンプ２が損傷を受け
ることが少く、ポンプ交換間隔の延長に寄与できるとと
もに、この種ねじポンプは、例えばベーンポンプと比較
すると、より広い回転数の範囲で良好に作動するので、
回転数を大きく変える場合でも無理なく適用できる。な
お、クーラントの供給個所は２つの場合を示したが、こ
れ以上の場合に適用できることは当然である。

【００２２】

【発明の効果】このように本発明によると、クーラント
の供給を受ける供給個所が増加されクーラント必要量が
増加すると、インバータ装置により電動機回転数が増加
してクーラント吐出量が増加するので、全供給個所が供
給を受ける場合にみあった量のクーラントを常時吐出さ
せる必要がなく、クーラントのむだな吐出が抑えられて
動力損失が低減される。そして、液圧ポンプは、全部の
供給個所がクーラントの供給を受けないときには、小さ
い回転数で駆動されるので、内部の摩耗が少くなり、液
圧ポンプの寿命を長くできる。

【００２３】また、各供給個所ごとに、そこでのクーラ
ント必要量に応じた容量の液圧ポンプを設けて、クーラ
ントを使用する都度、電動機で液圧ポンプを定速駆動す
る場合でも、本発明の如く動力損失を低減できるが、こ
の場合には、液圧ポンプと電動機の数が多くなって高価
となるとともに、設置スペースが大きくなり、また、ポ
ンプの数が多いことで交換等の手間も増すこととなる
が、本発明では複数の供給個所へクーラントを、共通の
液圧ポンプで行うので、このような不都合が抑えられ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す液圧回路図。

【図２】本発明の一実施例におけるインバータ装置設置
部分を示す電気回路図。

【図３】本発明の一実施例の要部を液圧回路と電気回路
をまじえて示した説明図。

【図４】従来例を示す液圧回路図。

【符号の説明】

２液圧ポンプ ３電動機 ６出口通路 ７、８分岐路 ９、１０電磁弁 １８インバータ装置 ２１インバータ制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の加工個所へ電動機で駆動される容
   積形の液圧ポンプによりクーラントを供給する、工作機
   械のためのクーラント用ポンプ装置であって、液圧ポン
   プの出口通路から電磁弁をへてクーラントの各供給個所
   へ通じる分岐路と、電動機駆動のための給電路に介在し
   て電動機への出力周波数を変化できるインバータ装置
   と、電磁弁の作動によりクーラントの供給を受ける供給
   個所が増加されるとき、電動機の回転数を増加するよう
   インバータ装置にその出力周波数を変化させる信号を送
   るインバータ制御装置とを設けたことを特徴とするクー
   ラント用ポンプ装置。