(57)【要約】      （修正有）【課題】供給手段にハンチングが発生するおそれが低いクーラント供給装置を提供する。【解決手段】クーラント供給装置１は、クーラントタンク１０と、クーラントタンク内のクーラントを工作機械３側に圧送するポンプ１１と、クーラントの液面レベルを検出する液面検出手段１２と、クーラントタンクにクーラントの供給を行う供給手段１３と、戻りレベルを越えるクーラントタンク内のクーラントを排出する排出手段１４とを備え、ポンプによる工作機械に対するクーラントの送出に伴い、クーラントタンクに対する供給手段によるクーラントの供給および排出手段によるクーラントの排出を行うクーラント供給装置において、供給手段が、液面検出手段によるクーラントの液面の検出から所定の継続時間に亘ってクーラントの供給を継続し、排出手段が、供給手段の供給によってクーラントタンク内で増加する単位時間当たりのクーラントの量を単位時間当たりに排出する。【選択図】図１
2020196064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クーラントが貯留されるクーラントタンクと、前記クーラントタンク内のクーラントを工作機械側に圧送するポンプと、前記クーラントタンク内のクーラントの液面レベルを検出する液面検出手段と、前記クーラントタンクに対してクーラントの供給を行う供給手段と、戻りレベルを越えるクーラントタンク内のクーラントを排出する排出手段とを備え、
前記ポンプによる工作機械に対するクーラントの送出に伴い、前記クーラントタンクに対する前記供給手段によるクーラントの供給および前記排出手段によるクーラントの排出を行うクーラント供給装置において、
前記供給手段が、前記液面検出手段によるクーラントの液面の検出から所定の継続時間に亘ってクーラントの供給を継続し、
前記排出手段が、前記供給手段の供給によって前記クーラントタンク内で増加する単位時間当たりのクーラントの量を前記単位時間当たりに排出する、
ことを特徴とするクーラント供給装置。
【請求項２】
前記供給手段は、前記クーラントタンクに貯留されたクーラントの液面レベルが、前記戻りレベルより低い制御レベルまで低下したことを前記液面検出手段が検出してから所定の待機時間が経過した後に、クーラントの供給を開始する、請求項１に記載のクーラント供給装置。
【請求項３】
前記供給手段は、前記クーラントタンクに貯留されたクーラントの液面レベルが前記制御レベルまで上昇したことを前記液面検出手段が検出してから所定の継続時間が経過した後に、クーラントの供給を停止する、請求項２に記載のクーラント供給装置。
【請求項４】
工具によってワークを加工する工作機械と、前記ワークが加工される加工領域にクーラントを供給するクーラント供給装置と、を有し、
前記クーラント供給装置は、
クーラントが貯留されるクーラントタンクと、前記クーラントタンク内のクーラントを前記加工領域に圧送するポンプと、前記クーラントタンク内のクーラントの液面レベルを検出する液面検出手段と、前記クーラントタンクに対してクーラントの供給を行う供給手段と、戻りレベルを越えるクーラントタンク内のクーラントを排出する排出手段とを備え、
前記ポンプによる前記加工領域に対するクーラントの送出に伴い、クーラントタンクに対する前記供給手段によるクーラントの供給および前記排出手段によるクーラントの排出を行うクーラント供給装置において、
前記供給手段が、前記液面検出手段によるクーラントの液面の検出から所定の継続時間に亘ってクーラントの供給を継続し、
前記排出手段が、前記供給手段の供給によってクーラントタンク内で増加する単位時間当たりのクーラントの量を前記単位時間当たりに排出する、
ことを特徴とする工作機械システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クーラント供給装置および工作機械システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械において、工具によってワークが加工される加工領域に向けて高圧のクーラントを供給するクーラント供給装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
一般的に、前記クーラント供給装置において、クーラントタンク内のクーラントの液面レベルを検出する液面検出手段を設置し、液面検出手段の情報に基づいてクーラントタンク内へのクーラントの供給及び供給の停止を制御し、クーラントタンク内のクーラントの量を維持することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０４８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、クーラントタンクにクーラントの供給を行うポンプ等の供給手段の作動及び作動停止が頻繁に行われることによって、供給手段に対して悪影響を与える場合があるという欠点が考えられる。
【０００６】
本発明は、クーラントタンクにクーラントを供給する供給手段の作動及び作動停止を必要以上に頻繁に行うことなくクーラントタンク内のクーラントの量を維持することができるクーラント供給装置及び該クーラント供給装置を含めた工作機械システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るクーラント供給装置は、クーラントが貯留されるクーラントタンクと、クーラントタンク内のクーラントを工作機械側に圧送するポンプと、クーラントタンク内のクーラントの液面レベルを検出する液面検出手段と、クーラントタンクに対してクーラントの供給を行う供給手段と、戻りレベルを越えるクーラントタンク内のクーラントを排出する排出手段とを備え、ポンプによる工作機械に対するクーラントの送出に伴い、クーラントタンクに対する供給手段によるクーラントの供給および排出手段によるクーラントの排出を行うクーラント供給装置において、供給手段が、液面検出手段によるクーラントの液面の検出から所定の継続時間に亘ってクーラントの供給を継続し、排出手段が、供給手段の供給によってクーラントタンク内で増加する単位時間当たりのクーラントの量を単位時間当たりに排出する。
【０００８】
さらに、本発明に係るクーラント供給装置では、供給手段は、クーラントタンクに貯留されたクーラントの液面レベルが、戻りレベルより低い制御レベルまで低下したことを液面検出手段が検出してから所定の待機時間が経過した後に、クーラントの供給を開始することが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明に係るクーラント供給装置では、供給手段は、クーラントタンクに貯留されたクーラントの液面レベルが制御レベルまで上昇したことを液面検出手段が検出してから所定の継続時間が経過した後に、クーラントの供給を停止することが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る工作機械システムは、工具によってワークを加工する工作機械と、ワークが加工される加工領域にクーラントを供給するクーラント供給装置と、を有し、クーラント供給装置は、クーラントが貯留されるクーラントタンクと、クーラントタンク内のクーラントを加工領域に圧送するポンプと、クーラントタンク内のクーラントの液面レベルを検出する液面検出手段と、クーラントタンクに対してクーラントの供給を行う供給手段と、戻りレベルを越えるクーラントタンク内のクーラントを排出する排出手段とを備え、ポンプによる加工領域に対するクーラントの送出に伴い、クーラントタンクに対する供給手段によるクーラントの供給および排出手段によるクーラントの排出を行うクーラント供給装置において、供給手段が、液面検出手段によるクーラントの液面の検出から所定の継続時間に亘ってクーラントの供給を継続し、排出手段が、供給手段の供給によってクーラントタンク内で増加する単位時間当たりのクーラントの量を単位時間当たりに排出する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るクーラント供給装置では、クーラントタンクの液面レベルが制御レベルまで上昇してから所定の継続時間に亘ってクーラントを供給することによって、供給手段の作動及び作動停止を必要以上に頻繁に行うことなくクーラントタンク内のクーラントの量を維持することができる。また、本発明に係るクーラント供給装置では、排出手段は、供給手段の供給によってクーラントタンク内で増加する単位時間当たりのクーラントの量を単位時間当たりに排出するので、クーラントタンク内の液面レベルが必要以上に上昇することが防止され、クーラントタンクからのクーラントのオーバーフローが抑制され、特に排出手段によって排出されるクーラントを供給手段によって供給されるクーラントの補給側に還流させることによって、この補給側のクーラント量不足を回避することが可能となる。供給手段によって供給されるクーラントの補給側を、本発明に係る工作機械システムの工作機械に配設されるクーラントタンクとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係るクーラント供給装置の機能ブロック図である。
【図２】図１に示す工作機械によるワークの加工処理の実行時におけるＮＣ装置によるクーラント液位制御処理を示すフローチャートである。
【図３】図２に示すクーラント液位制御処理を説明するための図（その１）である。
【図４】図２に示すクーラント液位制御処理を説明するための図（その２）である。
【図５】図２に示すクーラント液位制御処理を説明するための図（その３）である。
【図６】図２に示すクーラント液位制御処理を説明するための図（その４）である。
【図７】図２に示すクーラント液位制御処理を説明するための図（その５）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示すように、本発明に係るクーラント供給装置１は、工作機械３に連係して装着され、クーラント供給装置１と工作機械３とによって、本発明に係る工作機械システム１００が構成されている。
【００１４】
工作機械３は、ワーク１０１を保持する主軸、工具１０２を搭載する刃物台、クーラントが貯留される第２クーラントタンク３０、第２クーラントタンク３０内のクーラントを圧送する第２ポンプ３１、数値制御装置（Numerical Control、以下ＮＣ装置）２等を備えている。
【００１５】
本実施形態において、ＮＣ装置２は、クーラント供給装置１及び工作機械３を含む工作機械システム１００の全体の動作を制御する制御装置をなし、ＣＰＵ等の演算装置、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の記憶装置、並びにクーラント供給装置１および工作機械３の構成素子のそれぞれと通信可能なインタフェース回路等により構成される。
【００１６】
クーラント供給装置１は、クーラントが貯留される第１クーラントタンク１０と、第１クーラントタンク１０内のクーラントを工作機械側に圧送する第１ポンプ１１と、第１クーラントタンク１０内のクーラントの液面レベルを検出する液面検出手段１２と、第１クーラントタンク１０に対してクーラントの供給を行うポンプからなる供給手段１３と、予め設定されている所定の液面レベルである戻りレベルを越えるクーラントタンク内のクーラントを排出する排出手段１４とを備える。
【００１７】
第１ポンプ１１および供給手段１３は、ＮＣ装置２によって制御され、供給手段１３によって供給管１７を介して第１クーラントタンク１０にクーラントが供給され、第１ポンプ１１によって第１クーラントタンク１０内のクーラントが接続管１５を介して供給部１６から高圧で吐出される。
【００１８】
第１ポンプ１１と供給手段１３とは、第１ポンプ１１による第１クーラントタンク１０からのクーラントの吐出と、供給手段１３による第１クーラントタンク１０へのクーラントの供給が同時に行われると、第１クーラントタンク１０内のクーラントが単位時間当たり所定の量増加するように予め設定されている。
【００１９】
排出手段１４はドレーン管となる戻り管３６を有し、戻り管３６にクーラントを流入させるように第１クーラントタンク１０に形成されるクーラントの流入口は、第１クーラントタンク１０に貯留されたクーラントが戻りレベルＲを超えたときに、第１クーラントタンク１０内のクーラントが戻り管３６に流入するように配置されている。
【００２０】
戻り管３６は、第１ポンプ１１によるクーラントの吐出と供給手段１３によるクーラントの供給が同時に行われることによってクーラントタンク１０内で増加する単位時間当たりのクーラントの量と同一の量のクーラントを前記単位時間当たりに排出するように形成されている。
【００２１】
液面検出手段１２は、高レベルセンサ１２１、低レベルセンサ１２２および制御レベルセンサ１２３を有し、第１クーラントタンク１０に貯留されるクーラントの液面レベルを検出する。高レベルセンサ１２１、低レベルセンサ１２２および制御レベルセンサ１２３のそれぞれは、液面の高さを検出することができる一般的な液面センサとすることができ、例えばフロート式レベルセンサである。
【００２２】
高レベルセンサ１２１は、クーラントがクーラントタンクからオーバーフローして溢れるような液面レベルが異常上昇したことを検出する。低レベルセンサ１２２は、第１ポンプ１１がクーラントの吸引ができないような液面レベルが異常低下したことを検出する。制御レベルセンサ１２３は、液面レベルが予め定められる制御レベルＣに達している状態で上昇信号を出力する。
【００２３】
制御レベルＣは、高レベルセンサ１２１及び低レベルセンサ１２２によって検出される液面レベルの間であって、戻りレベルより低い位置に設定されている。制御レベルセンサ１２３からの上昇信号は、液面レベルが制御レベルＣより低下すると出力が停止する。高レベルセンサ１２１及び低レベルセンサ１２２の検出信号や、上昇信号はＮＣ装置２に伝送される。
【００２４】
工作機械３は、ＮＣ装置２によって、主軸および刃物台の動作が制御され、工具１０２によるワーク１０１の加工処理を実行する。工具１０２によるワーク１０１の加工処理に際して、工具１０２によってワーク１０１が加工される加工領域１０３にクーラントが供給される。加工領域１０３に供給されたクーラントは、切削屑と共に落下して第２クーラントタンク３０に回収される。
【００２５】
加工領域１０３へのクーラントの供給は、ＮＣ装置２による制御によって、第２クーラントタンク３０内のクーラントを、第２ポンプ３１によって接続管３２を介して供給部３３から供給する他、クーラント供給装置１によって、第１クーラントタンク１０内のクーラントを、第１ポンプ１１により接続管１５を介して供給部１６から供給することもできる。第１ポンプ１１によるクーラント装置１からのクーラントの供給圧を、第２ポンプ３１によるクーラントの供給圧より高圧にすることによって、加工領域１０３に供給するクーラントの供給圧を切り替えることもできる。
【００２６】
加工領域１０３へのクーラントの供給をクーラント装置１によって行う場合、図２に示されるフローチャート及び図３〜８を参照すると、ＮＣ装置２は、クーラント装置１によるクーラントの供給、例えば高圧のクーラントの供給開始指示を取得したと判定する（Ｓ１０１−ＹＥＳ）と、高レベル警報信号および低レベル警報信号等に基づいて、第１クーラントタンク１０の液面レベルを検出し、異常の場合（Ｓ１０２−ＹＥＳ）、警報信号を出力し（Ｓ１０３）、処理を終了する。
【００２７】
ＮＣ装置２は、液面レベルが正常と判定する（Ｓ１０２−ＮＯ）と、第１ポンプ１１を起動（Ｓ１０４）し、図３に示されるように、供給部１６を介して加工領域１０３へのクーラントの供給を開始する。第１ポンプ１１が動作して加工領域１０３にクーラントが供給されることで、第１クーラントタンク１０のクーラントの量は減少し、液面レベルは徐々に低下する。
【００２８】
次いで、ＮＣ装置２は、上昇信号に基づき、第１クーラントタンク１０の液面レベルが制御レベルＣまで低下したか否かを判定する（Ｓ１０５）。
【００２９】
ＮＣ装置２は、図４に示すように、液面レベルが制御レベルＣより低下し、制御レベルセンサ１２３からの上昇信号に基づき、第１クーラントタンク１０の液面レベルが制御レベルＣに低下したと判定する（Ｓ１０５−ＹＥＳ）と、予め定められる所定の待機時間の計時を開始する（Ｓ１０６）。待機時間は、第１クーラントタンク１０の液面レベルが制御レベルＣまで低下してから、供給手段１３によるクーラントの供給の開始まで待機する時間であり、例えば３０秒である。
【００３０】
次いで、ＮＣ装置２は、第１クーラントタンク１０の液面レベルが制御レベルＣまで低下してから所定の待機時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１０７）。図５に示すように、待機時間が経過するまでの間に、第１クーラントタンク１０の液面レベルは、制御レベルＣから更に低下する。
【００３１】
ＮＣ装置２は、液面レベルが制御レベルＣまで低下してから所定の待機時間が経過したと判定する（Ｓ１０７−ＹＥＳ）と、供給手段１３による第２クーラントタンク３０から第１クーラントタンク１０へのクーラントの供給を開始する（Ｓ１１０）。供給手段１３によるクーラントの供給が開始されると、第１クーラントタンク１０の液面レベルは徐々に上昇する。一方、第２クーラントタンク３０の液面レベルは、第１クーラントタンク１０に排出されるクーラントの量と、加工領域１０３から回収されるクーラントの量の差分徐々に低下する。
【００３２】
次いで、ＮＣ装置２は、上昇信号に基づき、第１クーラントタンク１０の液面レベルが制御レベルＣまで上昇したか否かを判定する（Ｓ１０９）。
【００３３】
ＮＣ装置２は、図６に示すように、第１クーラントタンク１０の液面レベルが制御レベルＣまで上昇したと判定する（Ｓ１０９−ＹＥＳ）と、予め定められる所定の継続時間の計時を開始する（Ｓ１１０）。継続時間は、第１クーラントタンク１０の液面レベルが制御レベルＣまで上昇してから、供給手段１３によるクーラントの供給を継続する時間であり、例えば３０秒である。
【００３４】
図７に示すように、第１クーラントタンク１０の液面レベルが制御レベルＣまで上昇した後に、供給手段１３によるクーラントの供給を継続することで、第１クーラントタンク１０の液面レベルは、戻りレベルＲまで上昇する。第１クーラントタンク１０の液面レベルが戻りレベルＲまで上昇すると、第２クーラントタンク３０から供給されたクーラントは、排出手段１４を介して第２クーラントタンク３０に戻り始める。
【００３５】
第２クーラントタンク３０から供給されたクーラントが、排出手段１４を介して第２クーラントタンク３０に戻るので、第１クーラントタンク１０の液面レベルは、戻りレベルＲで概ね維持される。一方、第２クーラントタンク３０の液面レベルは、戻り管３６を介して戻るクーラント、および加工領域１０３から回収されるクーラントの量によって概ね一定のレベルに維持される。
【００３６】
次いで、ＮＣ装置２は、第１クーラントタンク１０の液面レベルが制御レベルＣまで上昇してから所定の継続時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１１１）。
【００３７】
ＮＣ装置２は、液面レベルが制御レベルＣまで上昇してから所定の継続時間が経過したと判定する（Ｓ１１１−ＹＥＳ）と、供給手段１３によるクーラントの供給を停止する（Ｓ１１２）。供給手段１３によるクーラントの供給が停止すると、第１ポンプ１１が動作することで、第１クーラントタンク１０の液面レベルは徐々に低下するため、次いで、ＮＣ装置２は、高レベル警報信号および低レベル警報信号等に基づいて、第１クーラントタンク１０の液面レベルを検出する（Ｓ１１３）。ＮＣ装置２は、異常の場合（Ｓ１１３−ＹＥＳ）、警報信号を出力し（Ｓ１０３）、処理を終了する。
【００３８】
ＮＣ装置２は、液面レベルが正常と判定する（Ｓ１１３−ＮＯ）と、ワーク１０１の加工処理の終了を判定する（Ｓ１１４−ＹＥＳ）まで、Ｓ１０５〜Ｓ１１４の処理を繰り返す。クーラント装置１によるクーラントの供給（高圧のクーラントの供給）終了を判定する（Ｓ１１4−ＹＥＳ）と、ＮＣ装置２は処理を終了する。
【００３９】
クーラント供給装置１は、第１クーラントタンク１０に貯留されたクーラントの液面レベルが制御レベルＣまで上昇してから所定の継続時間に亘ってクーラントが供給されるので、クーラントを供給する供給手段１３の作動及び作動停止を必要以上に頻繁に行うことなくクーラントタンク内のクーラントの量を維持することができる。さらに液面レベルが制御レベルＣまで低下してから所定の待機時間が経過するまで供給手段１３の作動開始を待機するため、供給手段１３の作動及び作動停止の頻度をより抑制することができる。
【００４０】
また、クーラント供給装置１では、排出手段１４は、供給手段１３によるクーラントの供給によってクーラントタンク内で増加する単位時間当たりのクーラントの量と同一量のクーラントを単位時間当たりに第２クーラントタンク３０に戻すので、供給手段１３によるクーラントの供給中は、第１クーラントタンク内の液面レベルが戻りレベルＲで概ね維持され、必要以上に上昇することが防止され、第１クーラントタンクからのクーラントのオーバーフローが抑制される。第２クーラントタンク３０は、第１クーラントタンク１０から排出手段１４を介して還流されるクーラントによって液面レベルは、略一定に維持される。クーラント供給装置１では、工作機械３に配設される第２クーラントタンク３０の液面レベルは、略一定に維持されるので、第２クーラントタンク３０の液面レベルが異常上昇および異常低下するおそれは低く、第２クーラントタンク３０側のクーラントのオーバーフローやクーラント量不足が回避される。
【００４１】
クーラント供給装置１では、単一の供給管１７を介して第１クーラントタンク１０と第２クーラントタンク３０とが接続されるが、実施形態に係るクーラント供給装置では、複数の供給管を介して第１クーラントタンクと第２クーラントタンクとが接続されてもよい。また、クーラント供給装置１では、単一の排出手段１４および戻り管３６が第１クーラントタンク１０に配置されるが、実施形態に係るクーラント供給装置では、複数の排出手段および戻り管が配置されてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１    クーラント供給装置
２    ＮＣ装置
３    工作機械
１０    第１クーラントタンク（クーラントタンク）
１１    第１ポンプ（ポンプ）
１２    液面検出手段
１３    供給手段
１００    工作機械システム
【図１】
2020196064.tif 000003
【図２】
2020196064.tif 000004
【図３】
2020196064.tif 000005
【図４】
2020196064.tif 000006
【図５】
2020196064.tif 000007
【図６】
2020196064.tif 000008
【図７】
2020196064.tif 000009