JPH10128642A - クーラント供給装置とその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削状態に応じて適宜最適量のクーラントを
供給する。 【解決手段】 ソレノイドコイル１ａにより開閉する
バルブを備えたインジェクタ１と、インジェクタ１にク
ーラントを供給する供給源と、ソレノイドコイル１を間
欠励磁するパルスジェネレータ６とを有する。前記供給
源は、クーラントタンク２からフィルタ３を介してクー
ラントを吸い上げるポンプ４と、ポンプ４からの吐出圧
力を調節するプレッシャレギュレータ５とを有する。そ
して、前記供給源により常に一定圧力のクーラントをイ
ンジェクタ１に供給し、インジェクタ１に設けられたソ
レノイドコイル１ａの動作によって、クーラントを吐出
する際のパルス幅を調節する。ソレノイドコイルは電気
信号により作動するので、バルブの動作の反応性は良好
であり、クーラントを所望のパルス幅で吐出することが
可能であり、常に最適量のクーラントを供給することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削加工用工具に
十分なクーラントを供給する為の供給装置とその供給方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、旋盤加工機等により切削加工
を行う際には、切削面に対してクーラントを供給するこ
とにより、工具の刃先を効果的に冷却すると共に切粉を
排出除去し、加工時間の短縮、工具寿命の延長及び加工
精度の向上を図っている。ところで、従来のクーラント
供給装置は、クーラントを噴射する為の圧力供給源とし
て、単動式のポンプを用い、該ポンプを空気圧で駆動す
るものが一般的となっている。そして、ポンプの作動状
態（ポンプのプランジャーの作動ストロークや作動速
度）によってクーラントの吐出量および吐出圧を決めて
いる。該ポンプによって高圧となったクーラントは、ノ
ズルから噴射することにより霧状に吐出し、切削面を確
実に潤滑油で覆うことを可能としている。

【０００３】ところで、切削面にクーラントを供給する
に際し、必要な供給量を確保しながらクーラント使用量
を低減するための工夫として、クーラントをパルス状に
吐出する手法を採っている。このクーラントのパルス状
の吐出は、前記ポンプのプランジャーを小刻みに往復作
動させることにより作り出している。そして、多くのク
ーラント量が必要な切削条件にあってはパルス幅を小さ
くし、逆に少しのクーラント量でよい場合にはパルス幅
を大きくする等の設定を事前に行う。上記構成をなすク
ーラント供給装置の従来例として、特開昭59-205254 号
公報、実開昭59-86943号公報等にその詳細が開示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
クーラント供給装置は、以下に示すような問題点があっ
た。前述のごとく、クーラントの吐出量および吐出圧
は、ポンプのプランジャーの作動状態によって決定され
る。したがって、所望のパルスを得るためには、プラン
ジャーを所望のパルス幅と同一のサイクルで作動させる
必要がある。ところが、ポンプに圧縮空気を供給する空
圧管路においては、圧縮空気のパルス幅を細かく調節す
ることが難しく、よってプランジャーに所望の高速往復
作動をさせることが困難であった。このため、切削状態
に応じて必要最小限のクーラント量を供給することが事
実上困難であり、対策として常に必要量より多いクーラ
ントの供給を行い、クーラント不足という事態だけは生
じないようにしていた。したがって、クーラントに係る
コストが増加し、加工コストに悪影響を及ぼすと共に、
不要なクーラントが作業環境中に飛散することにより、
環境悪化を引き起こすおそれもあった。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、切削状態に応じて適宜最適量のクーラントを供給
することを可能とし、クーラントの過剰供給を防ぐこと
により、加工コストの低減と作業環境の清浄化を図るこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の請求項１に係るクーラント供給装置は、ソ
レノイドコイルにより開閉するバルブを備えたインジェ
クタと、該インジェクタにクーラントを供給する供給源
と、前記ソレノイドコイルを間欠励磁するパルスジェネ
レータとを有することを特徴とする。

【０００７】本発明においては、クーラント供給源によ
り常に一定圧力のクーラントをインジェクタに供給して
おき、該インジェクタに設けられたソレノイドコイルの
動作によって、クーラントを吐出する際のパルス幅を調
節する。ソレノイドコイルは電気信号により作動するの
で、バルブの動作の反応性は良好であり、クーラントを
所望のパルス幅で吐出させることができる。

【０００８】また、上記課題を解決するための、本発明
の請求項２に係るクーラント供給装置の運転方法は、切
削負荷を検出し、該検出値に応じて前記インジェクタの
ソレノイドコイルの励磁間隔を制御することを特徴とす
る。そしてこの構成により、切削不可に応じてパルス幅
の調節を自在に行い、クーラント供給量を最適の状態に
保つ。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１０】図１には、本発明の第１の実施の形態に係
るクーラント供給装置を示している。このクーラント供
給装置は、クーラントを吐出する吐出口として、ソレノ
イドコイル１ａにより開閉するバルブを備えたインジェ
クタ１を有する。また、インジェクタ１にクーラントを
供給するクーラント供給源として、クーラントタンク２
からフィルタ３を介してクーラントを吸い上げるポンプ
４と、ポンプ４からの吐出圧力を調節するプレッシャレ
ギュレータ５を有する。さらに、インジェクタ１のソレ
ノイドコイル１ａを所望のパルス幅で間欠励磁するパル
スジェネレータ６を有する。

【００１１】インジェクタ１は、図２に示すようにクー
ラントを送る為の管路１ｂが形成され、その内部にプラ
ンジャー１ｃが摺動自在に設けられている。プランジャ
ー１ｃの先端には、ニードルバルブ１ｄが形成されてお
り、通常は、コイルスプリング１ｅでニードルバルブ１
ｄを閉じる方向に付勢している。そして、ソレノイドコ
イル１ａを励磁することにより、コイルスプリング１ｅ
に対抗してプランジャー１ｃを軸方向（図２の左右方
向）に移動させ、ニードルバルブ 1ｄを開閉するように
なっている。そして、ニードルバルブ１ｂを開いたとき
に、導入口１ｆより供給されるクーラントを吐出口１ｇ
から噴射する。

【００１２】ここで、図１に示すクーラント供給装置の
作動手順について説明する。まず、クーラントタンク２
内に貯蔵されたクーラントをフィルタ３を介してポンプ
４で吸引する。そして、プレッシャレギュレータ５でイ
ンジェクタ１に対する供給圧を調節し、圧力調節された
クーラントを常時インジェクタ１に供給する。パルスジ
ェネレータ６では、高周波パルスの作動信号をインジェ
クタ１に送信して、ソレノイドコイル１ａを励磁するこ
とにより、ニードルバルブ１ｄ（図２）を開閉する。パ
ルスジェネレータ６は、電子制御により、周波数、デュ
ーティ比を自在に調節することが可能であり、吐出クー
ラントに所望のパルス幅を与えながら、工具７およびワ
ークＷの切削面に対しクーラントを供給することができ
る。

【００１３】上記構成をなす本発明の第１の実施の形態
から得られる作用効果は、以下の通りである。このクー
ラント供給装置は、インジェクタ１に供給するクーラン
ト圧をポンプ４およびプレッシャレギュレータ５で常に
一定に保つ。クーラントのパルス状の吐出は、インジェ
クタ１のニードルバルブ１ｄの開閉により作り出す。と
ころで、ニードルバルブ１ｄの開閉はソレノイドコイル
１ａを励磁することによって行うので、ニードルバルブ
１ｄの開閉における応答性は良好であり、高周波パルス
の作動信号に対応したニードルバルブ１ｄの開閉作動が
可能である。したがって、パルスジェネレータ６におい
て、周波数、デューティ比（すなわちパルス幅）を種々
に変更した作動信号を発信することにより、常に最適量
のクーラントを、的確にかつ安定して吐出することが可
能となる。つまり、クーラントの無駄がなくなり、これ
による加工コストの低減と、不要なクーラントが作業環
境に蔓延することによる環境の悪化を防ぐことができ
る。

【００１４】しかも、ニードルバルブ１ｄの形状によ
り、吐出されるクーラントの容態を自在に設定すること
が可能であり、クーラントの直進性を高め、到達距離を
長くすることも容易となる。よって、切削面に対し確実
にクーラントを供給し、冷却および切粉の排出除去を十
分に行うことが可能となる。したがって、切削面の品質
を向上させ、工具の寿命を延ばすことができる。また、
クーラントの直進性が良好であることから、インジェク
タ１の設置場所の自由度も高まる。ところで、インジェ
クタ１、ポンプ４、プレッシャレギュレータ５およびパ
ルスジェネレータ６は、車両用燃料噴射装置における技
術を利用することにより、高い信頼性と、低コストとを
兼ね備えるクーラント供給装置を構成することができ
る。

【００１５】次に、図３に基づいて、本発明の第２の実
施の形態に係るクーラント供給装置とその運転方法につ
いての説明を行う。第２の実施の形態において、第１の
実施の形態と同一部分または相当する部分については同
一符号で示し、詳しい説明は省略する。

【００１６】第２の実施の形態においては、パルスジェ
ネレータ６に切削負荷モニタ８を接続している。切削負
荷モニタ８は、工具の主軸、送りモータの負荷電流値、
ロードセンサ等によって切削負荷を検出することができ
る。そして、パルスジェネレータ６では、切削負荷モニ
タ８における検出値に応じてソレノイドコイルの励磁間
隔を制御する。このときの制御例は以下の通りである。

【００１７】切削負荷モニタ８で検出される切削負荷が
高い値のときは、パルスジェネレータ６はデューティ比
のうちｏｎの割り合いを大きく、あるいはｏｎ−ｏｆｆ
の周波数を上げて、インジェクタからのクーラントの吐
出量を増加させ、クーラント不足を防ぐ。また、検出さ
れる切削負荷が低い値のときは、デューティ比のうちｏ
ｎの割り合いを小さく、あるいはｏｎ−ｏｆｆの周波数
を下げて、インジェクタからのクーラントの吐出量を減
少させ、クーラントの無駄を防ぐ。さらに、切削負荷が
検出されないときは、非加工時であると判断し、デュー
ティ比のうちｏｆｆの割合を 100％とする。そして、ク
ーラントの吐出を止める。

【００１８】以上のごとく、本発明の第２の実施の形態
に係るクーラント供給装置を運転することにより、切削
負荷に応じた、すなわち、切削状態に応じた最適量のク
ーラントを供給し、クーラントの過不足をなくし、切削
加工を効率的に行うことができる。そのほか、第１の実
施の形態と同様の作用効果については、ここでの説明を
省略する。

【００１９】

【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下
のような効果を有する。本発明の請求項１に係るクーラ
ント供給装置は、クーラント供給源により常に一定の圧
力のクーラントを前記インジェクタに供給しておき、該
インジェクタに設けられたソレノイドコイルの動作によ
って、クーラントを吐出する際のパルス幅を調節する。
ソレノイドコイルは電気制御により作動するものであ
り、良好な反応性を示すので、所望のパルス幅を作り出
すことができる。よって、常に最適量のクーラントを、
的確にかつ安定して吐出することが可能となり、クーラ
ントを無駄に使用することがなくなる。よって、加工コ
ストの低減と、不要なクーラントが作業環境に蔓延する
ことによる環境の悪化を防ぐことができる。

【００２０】また、本発明の請求項２に係るクーラント
供給装置の運転方法によると、切削負荷を検出し、該検
出値に応じて前記ソレノイドコイルの励磁間隔を制御す
るので、切削不可に応じてパルス幅の調節を自在に行
い、クーラントの過不足をなくし、切削加工を効率的に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るクーラント供
給装置を示す摸式図である。

【図２】図１のインジェクタを示す断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るクーラント供
給装置を示す摸式図である。

【符号の説明】

１ インジェクタ １ａ ソレノイドコイル ４ ポンプ ５ プレッシャレギュレータ ６ パルスジェネレータ ８ 切削負荷モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 健 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソレノイドコイルにより開閉するバルブ
   を備えたインジェクタと、該インジェクタにクーラント
   を供給する供給源と、前記ソレノイドコイルを間欠励磁
   するパルスジェネレータとを有するクーラント供給装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のクーラント供給装置の運
   転方法であって、切削負荷を検出し、該検出値に応じて
   ソレノイドコイルの励磁間隔を制御することを特徴とす
   るクーラント供給装置の運転方法。