JPH0719162A

JPH0719162A - クーラント用ポンプ装置

Info

Publication number: JPH0719162A
Application number: JP18928293A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Fukuchi; 和夫福地; Naoharu Kitagawa; 直治北川
Original assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-20

Abstract

(57)【要約】【目的】クーラント用ポンプ装置における液圧ポンプ
の有効使用時間を延ばす。【構成】クーラント用のタンク１には液圧ポンプ３と
これの駆動用電動機２を付設するとともに、電動機２の
給電路に介在するインバータ装置２５をタンク１に付設
し、液圧ポンプ３の漏れ量が増加するとインバータ装置
２５により、電動機回転数を増加させるようにした。

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】本発明者らは、このような高圧を得るため
ポンプを容積形とすることとして、ベーンポンプで試験
したところ、クーラント中に混在する微細な切削粉やク
ーラント自体の低潤滑性のため、ポンプ内部の摩耗の進
行が早く、容積効率が早期に低下して、半ば予測された
ことではあったが、ポンプの吐出路で所要圧力が早期に
得られなくなる、すなわち、加工個所へ供給するクーラ
ントの所要量が早期に確保できなくなる結果となり、長
時間の使用に耐えるものではなかった。

【０００４】このため、本発明者らは、ポンプとしてイ
モ形と称されるねじポンプを用いることに想致した。こ
のようなねじポンプでは、ねじ溝での噛み合い部に不可
避的な隙間を生じ、上記ベーンポンプや、歯車ポンプあ
るいはピストンポンプ等、他の容積形ポンプに比較する
と、隙間を介する漏れが多くて容積効率が若干小さい反
面、この隙間へクーラント中の切削粉が逃げて噛み込み
を生じることが抑えられるのでポンプ内部での早期の摩
耗が抑えられて一層長時間の使用が可能と予測したので
ある。そして、ねじポンプを用いて試験したところ、上
記ベーンポンプに比較すれば長時間使用できたものの、
実用に供するには頻繁なポンプ交換を招いて十分でな
く、満足できる程度に至らなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポンプ内部
が摩耗して使用に耐えなくなったとしても、ポンプ作用
が不可能となるものではなく、ポンプ作用で得られる吐
出量に対し、漏れ量が、所要量のクーラント供給を確保
できない程多くなるため使用できなくなるのであり、漏
れ量が多くなっても、所要量のクーラント供給を十分確
保できる程吐出量が多ければ、クーラント供給は可能で
ある。

【０００６】本発明はこのような知見をもとに、ポンプ
内部が摩耗して容積効率が低下しても、ポンプの吐出量
を大きくして長時間に亘り有効に使用できるクーラント
用ポンプ装置を実現するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、クー
ラントを貯蔵するタンクに、クーラントを吐出する容積
形の液圧ポンプとこの液圧ポンプを駆動する電動機とを
付設するとともに、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更できるインバータ装置を
タンクに付設し、インバータ装置の出力周波数の変更に
応じ電動機の回転速度を変化させるよう設けている。

【０００８】

【作用】このように構成した本発明では、液圧ポンプの
内部で摩耗が進行してその容積効率が低下し、所要量の
クーラントが供給できなくなると、インバータ装置の出
力周波数の増加により、電動機の回転速度を増加して、
電動機で駆動される液圧ポンプの吐出量を、加工個所へ
所要量のクーラントを供給できるよう増加させることが
できるので、液圧ポンプを長時間に亘ってクーラント供
給に用いることができる。

【０００９】

【実施例】以下実施例を図面により説明する。図１から
図４において、１は内部にクーラントを貯蔵するタンク
で、その上板１Ａには、電動機２で回転駆動される、ク
ーラント供給用の液圧ポンプ３が設置されている。この
電動機２は三相交流式の誘導電動機であり、また、液圧
ポンプ３は、イモ形と称されるねじポンプであり、液圧
ポンプ３は電動機２と一体結合されて両者は起立状に上
板１Ａに取り付けられ、液圧ポンプ３は吸入管３Ａを設
ける端部側を上板１Ａからタンク１内に挿入されて、吸
入管３Ａのフィルタ４を介しタンク１内のクーラントを
吸入するようになっている。

【００１０】タンク１内のクーラントに対しては循環ろ
過部５が設けられており、６はその循環ポンプで、電動
機７で回転駆動されるようこれと一体に結合されて上板
１Ａに設置され、吸入管６Ａのフィルタ８を介しタンク
１内のクーラントを吸入するものである。９、１０は、
上板１Ａに設置した、循環ろ過部５におけるフィルタで
ある。なお、図１、図２では、繁雑となるのをさけるた
め、配管及び機器の一部や、電線類の図示が省略してあ
る。

【００１１】液圧ポンプ３の、吐出路を形成する吐出管
３Ｂには、リリーフ弁１１、圧力計１２、流量計１３及
び圧力スイッチ１４が設置されている。この流量計１３
は通過流量を外から視認できるよう表示できるものであ
る。また圧力スイッチ１４は、液圧ポンプ３の駆動時
に、圧力が吐出管３Ｂに立たない場合の警報を出力する
ものである。

【００１２】循環ろ過部５では、循環ポンプ６の吐出側
からタンク１内に至る循環路１５中に、フィルタ９、１
０が前後に開閉弁１６Ａ、１７Ａ、１６Ｂ、１７Ｂを設
けて並列設置されている。開閉弁１６Ａ、１７Ａと開閉
弁１６Ｂ、１７Ｂは、その一方を開き、他方を閉じた状
態として、どちらか一方のフィルタ９、１０に液圧ポン
プ３駆動中は常時駆動される循環ポンプ６から吐出され
るクーラントを流通させ、タンク１内クーラントの清浄
化をはかるもので、循環ポンプ６の吐出側６の圧力計１
８と、フィルタに設ける圧力計１９Ａ、１９Ｂとの圧力
差から、使用中のフィルタ９あるいは１０の目づまりを
検出して、開閉弁１６Ａ、１７Ａと１６Ｂ、１７Ｂを反
転させて使用フィルタ９あるいは１０を切り換えるよう
にしている。そして各フィルタ９、１０には、目づまり
状態を解消する洗浄のための取り外しの際、内部のクー
ラントをタンク１へ戻すよう開操作される開閉弁２０
Ａ、２０Ｂを設けたドレン管２１が接続している。

【００１３】そして、前記吐出管３Ｂは、図示しない工
作機械の加工部へクーラントを噴射するよう、図示しな
い配管が接続されるものであり、また、この噴射された
クーラントは、図示しないドレンパン等の戻し部で集合
されて戻り管２２へ接続され、タンク１に回収されるも
のである。

【００１４】２３は、タンク１に取り付けた支持枠２４
に設置される電装箱であり、電動機２、７や圧力スイッ
チ１４を外部の電源等へ接続したり、電動機２、７を起
動、停止するための所要の電装品が内部に収容され、扉
２３Ａを開くことで、起動、停止操作ができるようにな
っている。そして、電装箱２３内には、図４に示すよう
に、インバータ装置２５が、交流電源線ｌと電動機２と
の給電径路中に介在するよう設置されている。なおＥは
アース線である。

【００１５】インバータ装置２５は、その周波数設定部
２５Ａにおける設定入力端子２５Ｂに入力される、ポテ
ンショメータ２５Ｃからの出力電圧に応じた周波数の交
流を負荷となる電動機２側へ出力するよう構成され、図
示しないがその筐体の前面に、前記扉２３Ａを開いたと
き、操作あるいは視読できるようポテンショメータ２５
Ｃの操作つまみと、出力周波数を表示する周波数計２５
Ｄが設けてある。

【００１６】次にこの実施例の作動を説明する。吐出管
３Ｂは工作機械の工具による加工個所へ通じる配管に、
また戻り管２２は、戻し部に接続され、電動機２により
液圧ポンプ３が駆動され、クーラントが加工個所へ噴射
される。循環ろ過部５においては、タンク１内のクーラ
ントの清浄維持をはかるよう、電動機７により循環ポン
プ６が液圧ポンプ３と同時に駆動される。

【００１７】液圧ポンプ３の内部が摩耗していない最初
の駆動の際には、インバータ装置２５は、商用交流より
も若干低い周波数の交流を電動機２へ給電するよう、周
波数設定部２５Ａが調節されている。これは、液圧ポン
プ３の回転数をより低く抑えて内部の摩耗を抑えようと
する配慮からである。タンク１内のクーラントは、循環
ろ過部５が作動するとはいえ、加工個所での微細な切削
粉が混入して良好な清浄度とはいえない状態であるが、
液圧ポンプ３はねじポンプであり、そのねじ溝に形成さ
れる隙間に切削粉が逃げ込んで、噛み込みを生じる事態
が抑止されるので、噛み込みによるポンプ内部の損傷で
早期に漏れが増加することが抑えられる。しかしなが
ら、クーラント自体の潤滑性は小さく、ポンプ内部に摩
耗が進行することは避けられない。

【００１８】この摩耗の進行により、漏れ量が増加し、
すなわち容積効率が低下するので、吐出路３Ｂでの圧力
が低下し、吐出路３Ｂでの流量が低下する。この様子
は、圧力計１２や流量式１３で視認できるので、許容で
きない程度まで低下すれば、インバータ装置２５におけ
るポテンショメータ２５Ｃの調整で電動機２への出力周
波数を増加させ、圧力計１２や流量計１３が所要の圧力
や流量を示すまで電動機２の回転数を増加せしめて液圧
ポンプ３の吐出量を増加せしめる。

【００１９】このように回転数を増加することで液圧ポ
ンプ３は回転数が増加して吐出量が増加されるので、一
旦摩耗により所要量のクーラントを加工個所へ供給でき
ない状態となっても、所要量のクーラント供給を続ける
ことができ、このような操作をポンプ内部の摩耗進行に
応じ逐次行なって液圧ポンプ３の有効使用時間を延長で
き、交換間隔を延ばすことができる。

【００２０】そして、液圧ポンプ３の有効使用時間を延
長するのに、漏れ量の大きな増加をあらかじめ見込ん
で、ポンプ内部で摩耗が大きく進行してもクーラント供
給量が確保できる程度の大容量の液圧ポンプを用いてこ
れを定速駆動し、過剰に吐出されるクーラントはリリー
フ弁で逃がすようにすることも考えられるが、この場合
には液圧ポンプ内部の摩耗が少いときリリーフ弁流通流
量が非常に大きくなって大きな動力損失を生じ、また、
液圧ポンプも大形状となるが、これに対し本実施例では
動力損失を小さくできるとともに、小形状の液圧ポンプ
でよくて装置の小形化が可能となる。なお、インバータ
装置２５の出力周波数調整のため圧力計１２と流量計１
３の両方が利用できるようになっているが、どちらか一
方が利用できればよい。

【００２１】図５、図６は電動機２の回転速度を自動的
に調整するそれぞれ別の実施例を示す。図５において、
２６は吐出路３Ｂの圧力を検出しこれに応じた電気信号
を帰還演算部２７へ出力する圧力検出器である。演算部
２７は、圧力設定器２８からの設定圧力信号と、圧力検
出器２６からの検出圧力信号との偏差を出力する加算点
２９を有し、加算点２９からの偏差信号は、比例積分作
動の増幅器３０をへてインバータ装置２５の設定入力端
子２５Ｂへ負帰還するよう入力されている。

【００２２】そして、増幅器３０は、設定圧力信号より
検出圧力信号が小さな、加算点２９から正の電気信号が
入力されるときには増加する電気信号を、設定圧力信号
が検出圧力信号より小さな、加算点２９から負の電気信
号が入力されるときには減少する電気信号を、設定圧力
信号と検出圧力信号が等しく加算点２９の出力が零のと
きには増減しない一定となる電気信号を設定入力端子２
５Ｂへ出力する。

【００２３】このため、今、吐出路３Ｂの圧力が、設定
圧力に等しいときから、液圧ポンプ３の内部摩耗により
漏れ量が増加し、設定圧力よりも低下すると、増幅器３
０から設定入力端子２５Ｂへの出力信号が増加するので
電動機２の回転数が増加されて、液圧ポンプ３も回転数
が増加して吐出量が増加される。これに伴い、吐出路３
Ｂでの圧力が増加し、これが設定圧力に達すれば加算点
２９の出力信号は零となって増幅器３０からの出力信号
の増加が止み、電動機２の回転数の増加も止む。

【００２４】このような電動機２の回転数の増加操作
が、液圧ポンプ３の内部摩耗の進行に応じ自動的に行な
われるので、先の実施例と同様の効果が得られる他に、
人手による操作がいらず、扱い易くなる利点がある。

【００２５】また、図６のものは、図５の圧力検出器に
代えて、吐出路３Ｂでの流量を検出し、これに応じた電
気信号を出力する流量検出器３１を、また図５の圧力設
定器に代えて設定流量信号を出力する流量設定器３２を
設け、この設定流量信号と流量検出器３１による検出流
量信号の偏差を加算点２９より出力するもので、図５の
ものと同様な作用、効果を奏する。

【００２６】なお、液圧ポンプは、ねじポンプを示した
が、ベーンポンプ等他の容積形ポンプとすることも、ね
じポンプ程長時間の使用は困難ではあるが、クーラント
用ポンプ装置として使用可能である。

【００２７】

【発明の効果】このように本発明によると、液圧ポンプ
の内部で摩耗が進行して所要量のクーラントが供給でき
なくなると、インバータ装置の出力周波数の増加によ
り、電動機の回転速度を増加し、電動機で駆動される液
圧ポンプの吐出量を加工個所へ所要量のクーラントを供
給できるよう増加させることができて、長時間に亘り液
圧ポンプをクーラント供給に用いることができる。

【００２８】また、液圧ポンプを、内部の摩耗が大きく
進行し容積効率が大きく低下してもクーラント供給量が
確保できる程の大容量として定速駆動する場合と比較す
れば、動力損失を小さくできるとともに、液圧ポンプを
小形状にでき、小形状な装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す正面図。

【図２】本発明の一実施例を示す平面図。

【図３】本発明の一実施例を示す液圧回路図。

【図４】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５】本発明の他の実施例を示す要部構成説明図。

【図６】本発明のさらに他の実施例を示す要部構成説明
図。

【符号の説明】

１タンク２電動機３液圧ポンプ３Ｂ吐出路１２圧力計１３流量計２５インバータ装置２５Ａ周波数設定部２５Ｂ設定入力端子（設定入力部）２６圧力検出器２７帰還演算器２８圧力設定部３１流量検出器３２流量設定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具による被削材の加工個所へ、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におい
て、クーラントを貯蔵するタンクを設け、タンクのクー
ラントを吐出する液圧ポンプとこの液圧ポンプを駆動す
る電動機とをタンクに付設するとともに、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更で
きるインバータ装置をタンクに付設し、インバータ装置
の出力周波数の変更に応じ電動機の回転速度を変化させ
るよう設けたことを特徴とするクーラント用ポンプ装
置。
【請求項２】インバータ装置に手動操作により電動機
への出力周波数を変更できる周波数設定部を設けるとと
もに、液圧ポンプの吐出路には圧力を表示する圧力計を
設け、圧力計の表示を視認して周波数設定部を操作でき
るよう設けたことを特徴とする請求項１に記載のクーラ
ント用ポンプ装置。
【請求項３】インバータ装置に手動操作により電動機
への出力周波数を変更できる周波数設定部を設けるとと
もに、液圧ポンプの吐出路には通過するクーラントの流
量を表示する流量計を設け、流量計の表示を視認して周
波数設定部を操作できるよう設けたことを特徴とする請
求項１に記載のクーラント用ポンプ装置。
【請求項４】インバータ装置には、その出力周波数
を、入力する電気信号に応じて変化させる設定入力部を
設け、液圧ポンプの吐出路には圧力を電気的に検出する
圧力検出器を設けるとともに、圧力検出器による検出圧
力信号と設定圧力信号とを比較してこれら信号の偏差に
基づくフィードバック信号をインバータ装置の設定入力
部へ負帰還する帰還演算部を設けたことを特徴とする請
求項１に記載のクーラント用ポンプ装置。
【請求項５】インバータ装置には、その出力周波数
を、入力する電気信号に応じて変化させる設定入力部を
設け、液圧ポンプの吐出路には加工個所へ供給されるク
ーラントの流出を電気的に検出する流量検出器を設ける
とともに、流量検出器による検出流量信号と設定流量信
号とを比較してこれら信号の偏差に基づくフィードバッ
ク信号をインバータ装置の設定入力部へ負帰還する帰還
演算部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のクー
ラント用ポンプ装置。
【請求項６】液圧ポンプがねじポンプである請求項１
ないし請求項５のいずれかに記載のクーラント用ポンプ
装置。