(57)【要約】【課題】工作機械の動作自体に悪影響を与えることなく、環境負荷を軽減させることができる工作機械を提供する。【解決手段】本発明に係る実施形態に従った工作機械は、対象物を研磨し、あるいは、対象物を加工する工作機械であって、対象物の研磨または加工によって発生する熱を吸収する冷却液を溜める冷却液タンクと、対象物に供給された後の使用済み冷却液を冷却液タンクへ搬送する搬送部と、冷却液タンクへ搬送される使用済み冷却液を用いて発電する発電機とを備えている。【選択図】図３
2014091192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を研磨し、あるいは、対象物を加工する工作機械であって、
前記対象物の研磨または加工によって発生する熱を吸収する冷却液を溜める冷却液タンクと、
前記対象物に供給された後の使用済み冷却液を前記冷却液タンクへ搬送する搬送部と、
前記冷却液タンクへ搬送される前記使用済み冷却液を用いて発電する発電機とを備えた工作機械。
【請求項２】
前記搬送部は、前記使用済み冷却液を前記冷却液タンクへ落下させ、
前記発電機は、前記冷却液タンクへ落下する前記使用済み冷却液によって発電することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記使用済み冷却液は、前記搬送部から前記冷却液タンクへ自由落下することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記搬送部の終端部は前記冷却液タンクの上方にあり、
前記発電機は、前記搬送部の終端部と前記冷却液タンクとの間、あるいは、前記冷却液タンクの内部に設置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記搬送部の終端部から前記冷却液タンクへ落下する前記使用済み冷却液の周囲、および、前記発電機の周囲を取り囲むように設けられた飛散抑制カバーをさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項６】
前記発電機によって生成された電力を用いて、当該工作機械の一部または当該工作機械の周囲を照射する照明をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項７】
前記照明は、当該工作機械への電力供給が遮断されてから前記使用済み冷却液が前記冷却液タンクへ搬送されるまで点灯していることを特徴とする請求項６に記載の工作機械。
【請求項８】
前記照明は、前記冷却液タンクへ搬送される前記使用済み冷却液が減少するとともに次第に暗くなっていくことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施形態は、工作機械に係わり、例えば、冷却液を用いて対象物を研磨し、あるいは、冷却液を用いて対象物を加工する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物を研磨し、あるいは、対象物を加工する工作機械は、研磨または加工の際に、研磨または加工を実行する作業部に冷却液（クーラント）を供給する場合がある。冷却液は、冷却液タンクから作業部へ供給される。冷却液は、研磨または加工によって発生する熱を吸収し、あるいは、研磨または加工によって発生する削り屑や粒子を作業部から取り除く役目を果たす。その後、冷却液は、ドレインまたは配管を通過して冷却液タンクに回収される。回収された使用済みの冷却液は、フィルタ等を用いて濾過され削り屑や粒子を除去した後に、作業部の冷却のために再利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１５４７８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、様々な技術分野において、環境負担の軽減のために、省エネルギー化、発電、エネルギーの見える化が進められている。例えば、特許文献１に記載の工作機械は、コンプレッサおよびオイルクーラーから出た熱風を風力発電装置に送り、熱風の風力によって発電している。しかし、この場合、風力発電装置が必然的に熱風を遮るため、コンプレッサおよびオイルクーラーの負担が増大し、コンプレッサおよびオイルクーラーの効率が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、工作機械の動作自体に悪影響を与えることなく、環境負荷を軽減させることができる工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る実施形態に従った工作機械は、対象物を研磨し、あるいは、対象物を加工する工作機械であって、前記対象物の研磨または加工によって発生する熱を吸収する冷却液を溜める冷却液タンクと、前記対象物に供給された後の使用済み冷却液を前記冷却液タンクへ搬送する搬送部と、前記冷却液タンクへ搬送される前記使用済み冷却液を用いて発電する発電機とを備えている。
【０００７】
前記搬送部は、前記使用済み冷却液を前記冷却液タンクへ落下させ、前記発電機は、前記冷却液タンクへ落下する前記使用済み冷却液によって発電してもよい。
【０００８】
前記使用済み冷却液は、前記搬送部から前記冷却液タンクへ自由落下してもよい。
【０００９】
前記搬送部の終端部は前記冷却液タンクの上方にあり、前記発電機は、前記搬送部の終端部と前記冷却液タンクとの間、あるいは、前記冷却液タンクの内部に設置されていてもよい。
【００１０】
当該工作機械は、前記搬送部の終端部から前記冷却液タンクへ落下する前記使用済み冷却液の周囲、および、前記発電機の周囲を取り囲むように設けられた飛散抑制カバーをさらに備えていてもよい。
【００１１】
当該工作機械は、前記発電機によって生成された電力を用いて、当該工作機械の一部または当該工作機械の周囲を照射する照明をさらに備えていてもよい。
【００１２】
前記照明は、当該工作機械への電力供給が遮断されてから前記使用済み冷却液が前記冷却液タンクへ搬送されるまで点灯してもよい。
【００１３】
前記照明は、前記冷却液タンクへ搬送される前記使用済み冷却液が減少するとともに次第に暗くなってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施形態に従った工作機械１の上面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図および図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図３】冷却液タンク６０、発電機８０およびその周辺部の構成を示す図。
【図４】冷却液タンク６０の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１６】
図１は、本発明に係る実施形態に従った工作機械１の上面図である。本実施形態による工作機械１は、例えば、ロール型対象物Ｔを回転させながら研磨材（図２のＰ）で研磨しあるいは加工するロール研削盤である。尚、本実施形態は、ロール研削盤に限定されず、冷却液（クーラント）を使用する任意の工作機械に適用することができる。
【００１７】
工作機械１は、ベース１０と、ベース１０上に配置されたロール側ベッド２０と、ベース１０上に配置された研磨材側ベッド３０とを備えている。ロール側ベッド２０は、主軸台２１と、心押台２２と、受け台２３、２４とを備えている。主軸台２１、心押台２２および受け台２３、２４は、ロール型対象物（例えば、圧延ロール）Ｔを回転可能に支持している。受け台２３、２４は、ロール型対象物Ｔをその両側から挟んで支持し、ロール型対象物Ｔの長手方向に沿って略平行に移動させることができる。
【００１８】
一方、研磨材側ベッド３０は、往復台３１と、砥石台３２と、ロール計測器３３とを備えている。往復台３１は、砥石台３２およびロール計測器３３をロール型対象物Ｔの長手方向と略平行な砥石軸（図２（Ａ）の３５）に沿って移動させることができる。砥石台３２は、砥石軸を中心に研磨材（図示せず）を回転させることができる。砥石台３２は、研磨材を回転させながらロール型対象物Ｔを研磨する。これにより、工作機械１は、ロール型対象物Ｔの長手方向に対して垂直方向におけるロール型対象物の断面を真円に近づけるように加工することができる。ロール計測器３３は、回転するロール型対象物Ｔの表面を走査することによってロール対象物Ｔの真円の度合を計測する。
【００１９】
さらに、研磨材側ベッド３０は、冷却液（クーラント）をロール型対象物および研磨材に供給する冷却液供給ノズル（図２（Ａ）の４０）を備えている。冷却液は、ロール型対象物の研磨または加工によって発生する熱を吸収するために対象物および研磨材に供給される。また、冷却液は、研磨材によって削られた対象物の削り屑および研磨材の粒子を洗い流す役目も果たす。冷却液は、水溶性クーラントまたは油性クーラントのいずれでもよい。ただし、冷却液は、後述する発電機を動作させるために或る程度の流動性を必要とする。
【００２０】
工作機械１は、ロール側ベッド２０と研磨材側ベッド３０との間に設けられ使用済み冷却液を搬送する搬送部５０をさらに備えている。使用済み冷却液は、ロール型対象物および研磨材に供給され、削り屑や粒子等の不純物を含む冷却液である。搬送部５０は、例えば、樋のようにＵ字形の断面を有し、収集された使用済み冷却液を図１の矢印の方向に搬送するように構成されている。搬送部５０は、使用済み冷却液を搬送するドレインまたは配管として機能する限りにおいて、任意の断面形状を有し得る。搬送部５０の一部は、管状であってもよい。さらに、搬送部５０は、使用済み冷却液のドレインまたは配管として機能する限りにおいて、任意の位置に配置してよい。
【００２１】
搬送部５０は、冷却液タンク６０の上方まで延びており、搬送部５０の終端部は、冷却液タンク６０の開口部６８の上方に配置される。搬送部５０は、冷却液を冷却液タンク６０まで搬送し、冷却液タンク６０の開口部６８へ自由落下させる。搬送部５０は、重力を利用して冷却液を搬送し、冷却液タンク６０へ自由落下させる。従って、冷却液を強制的に搬送する動力源（例えば、ポンプ等）は搬送部５０に配備する必要はない。冷却液タンク６０は、作業用ステップ１２の下に配置されている。冷却液タンク６０については、図２（Ｂ）を参照して後述する。
【００２２】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、それぞれ図１のＡ−Ａ線に沿った断面図および図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図２（Ａ）に示すように、ベース１０は、複数のパイル１５上に固定されている。ロール側ベッド２０および研磨材側ベッド３０は、ベース１０上に配置されている。ロール型対象物Ｔは、ロール型対象物Ｔの長手方向の軸を中心に回転する。研磨材Ｐは、例えば、砥石軸３５を中心に回転する砥石である。ロール型対象物Ｔの長手方向と砥石軸３５とは、互いに略平行である。そして、砥石軸３５が研磨材Ｐを回転させながら、ロール型対象物Ｔへ接近させ、ロール型対象物Ｔの表面を研磨または加工する。
【００２３】
冷却液供給ノズル４０は、ロール型対象物Ｔと研磨材Ｐとの間の接触面（研磨箇所または加工箇所）に冷却液を供給する。これにより、冷却液は、研磨または加工によって発生する熱を吸収し、かつ、研磨または加工によって発生する削り屑や粒子を洗い流す。
【００２４】
ロール計測器３３は、回転しているロール型対象物Ｔを２つのセンサで挟むことによってロール型対象物Ｔの真円度等を計測する。ロール側ベッド２０と研磨材側ベッド３０との間には、Ｕ字形の搬送部５０が設けられており、使用済み冷却液を搬送する。
【００２５】
ロール側ベッド２０および研磨材側ベッド３０の下方には、図２（Ｂ）に示すように冷却液を溜める冷却液タンク６０が設けられている。冷却液タンク６０は、冷却液を収容するように筐体を有する。冷却液タンク６０は、ロール型対象物Ｔおよび研磨材Ｐに供給される冷却液を溜める第１のタンク部６１と、使用済み冷却液内の削り屑および粒子等の不純物を取り除くために冷却液を一時的に溜める第２のタンク部６２と、使用済み冷却液を溜める第３のタンク部６３とを備えている。さらに、冷却液タンク６０は、第１のタンク部６１と第２のタンク部６２との間に設けられ、冷却液タンク６０の上面に取り付けられた第１の仕切り６４と、第２のタンク部６２と第３のタンク部６３との間に設けられ、冷却液タンク６０の底面に取り付けられた第２の仕切り６５と、第１の仕切り６４と冷却液タンク６０の底面との間に設けられた第１のフィルタ６６と、第２の仕切り６５と冷却液タンク６０の上面との間に設けられた第２のフィルタ６７とを備えている。
【００２６】
冷却液タンク６０は、開口部６８を備えており、搬送部５０から自由落下する使用済み冷却液は、開口部６８を通過して第３のタンク部６３に回収される。
【００２７】
工作機械１は、冷却液タンク６０へ搬送される使用済み冷却液を用いて発電する発電機８０をさらに備えている。本実施形態において、発電機８０は、搬送部５０から冷却液タンク６０へ落下する使用済み冷却液の勢いを利用して発電する。例えば、発電機８０は、水車、スクリュー、プロペラ、クロスフロー型水車等の回転体を備えた、いわゆる、ピコ水力発電機でよい。発電器８０の使用済み冷却液の落下の勢いによってその回転体を回転させる。そして、発電機８０は、回転体の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電機８０は、最大のエネルギーを使用済み冷却液から得るために、第３のタンク部６３に収容されている冷却液の液面の直上に配置されていることが好ましい。ただし、使用済み冷却液は搬送部５０から第３のタンク部６３へ自由落下するので、空気抵抗により使用済み冷却液の落下速度はほぼ一定になる場合がある。このような場合には、発電機８０は、使用済み冷却液の落下速度が最大となる任意の位置に配置すればよい。これにより、発電機８０は、使用済み冷却液から最大のエネルギーを得ることができるからである。よって、発電機８０は、冷却液タンク６０内に配置されてもよいが、冷却液タンク６０の開口部６８よりも上にも配置されてもよい。即ち、発電機８０は、搬送部５０の終端部と冷却液タンク６０との間、あるいは、冷却液タンク６０の内部に設置され得る。
【００２８】
搬送部５０の終端部と開口部６８との間に飛散抑制カバー７０が設けられている。飛散抑制カバー７０は、搬送部５０から冷却液タンク６０へ落下する使用済み冷却液の周囲を取り囲む。これにより、使用済み冷却液が搬送部５０および冷却液タンク６０の外部へ飛散することを抑制することができる。また、発電機８０が冷却液タンク６０の外部に配置されている場合、飛散抑制カバー７０は、発電機８０の周囲を取り囲むように設けられる。これにより、使用済み冷却液が発電機８０から飛散することを抑制することができる。飛散抑制カバー７０は、冷却液の飛散を抑制することができる形状であればよく、かつ、冷却液と化学反応しない材料であればよい。
【００２９】
第３のタンク部６３に落下した使用済み冷却液は、第２の仕切り６５よりも高い位置まで溜まると、第２のフィルタ６７を通して第２のタンク部６２へ移動する。このとき、第２のフィルタ６７が使用済み冷却液を濾過し、冷却液より比重の軽い不純物を取り除くことができる。冷却液より比重の重い不純物は、第３のタンク部６３の底部に沈殿する。
【００３０】
第２のタンク部６２へ移動した冷却液は、第１のフィルタ６６を通して第１のタンク部６１へ移動する。このとき、第１のフィルタ６６が使用済み冷却液を濾過し、不純物をさらに取り除くことができる。また、冷却液より比重の軽い不純物は、第１の仕切り６４によって阻止され得る。このようにして、使用済み冷却液が第３のタンク部６３から第１のタンク部６１へ移動するに従って不純物が冷却液から取り除かれ、比較的クリーンな冷却液が第１のタンク部６１に溜まる。そして、第１のタンク部６１に移動した冷却液は、ロール型対象物および研磨材に供給されるために再利用される。
【００３１】
図３は、冷却液タンク６０、発電機８０およびその周辺部の構成をより詳細に示す図である。冷却液タンク６０の構成および機能は、図２（Ｂ）を参照して説明した通りである。
【００３２】
供給ポンプ９５は、冷却液供給管９０を介して第１のタンク部６１に溜まった冷却液を吸い上げる。冷却液は、ロール側ベッド２０および研磨材側ベッド３０の上方へ吸い上げられ、冷却液供給ノズル４０からロール型対象物および研磨材に供給される。
【００３３】
その後、使用済み冷却液は、搬送部５０によって冷却液タンク６０の開口部６８の上方まで搬送され、開口部６８へ落とされる。このとき、搬送部５０の終端部の高さ（冷却液タンク６０から搬送部５０の終端部までの高さ）をＨ（メートル）とし、冷却液の供給量をＱ（ｍ３／秒）とすると、理論上の発電量Ｇｉ（キロワット）は、式１のように表すことができる。
Ｇｉ＝Ｑ×Ｈ×９．８      （式１）
【００３４】
例えば、搬送部５０の終端部の高さＨは、図１に示すようなロール研削盤において約２〜５メートルである。また、このような工作機械において、冷却液の供給量は、例えば、約１００〜２００リットル／分である。この場合、Ｑは、１／６００〜２／６００ｍ３／秒となる。従って、Ｇｉは、約０．０３３〜０．１６ｋＷとなる。尚、発電機８０の実際の発電量は、発電機８０の固有の変換効率Ｃ（０＜Ｃ＜１）をＧｉに乗じる必要がある。
【００３５】
このように、発電機８０において生成された電力は、工作機械１に用いられる電力の一部として回生させてもよい。また、発電機８０において生成された電力は、バッテリー（蓄電器、蓄電装置）に充電してもよく、工作機械１が設置されている工場において使用されてもよい。さらに、発電機８０において生成された電力は、電力会社へ売ってもよい。
【００３６】
例えば、発電機８０において生成された電力は、工作機械１の一部または工作機械１の周囲を照らす照明１００に使用されてもよい。この場合、工作機械１は、図１に示すように工作機械１の一部または工作機械１の周囲を照らす照明１００を備える。照明１００は、発電機８０によって生成された電力によって点灯する。この場合、照明１００は、使用済み冷却液が発電機８０を駆動している限り、点灯している。
【００３７】
通常、使用済み冷却液が搬送部５０を通って冷却液タンク６０へ搬送されるためには、或る程度の時間（例えば、約１分間）がかかる。従って、工作機械１が冷却液の供給を停止したとしても、使用済み冷却液が搬送部５０を通って冷却液タンク６０へ落下している期間、照明１００は、工作機械１の一部または工作機械１の周囲を照射し続けることになる。即ち、工作機械１の停止時点と照明１００の消灯時点との間にはタイムラグがあり、工作機械１への電力供給を遮断しても、照明１００はしばらくの期間、工作機械１の一部または工作機械１の周囲を照射し続けることができる。
【００３８】
例えば、停電等のアクシデントによって工作機械１への電力供給が遮断された場合、工作機械１自体は停止し、供給ポンプ９５も停止してしまう。しかし、使用済み冷却液が搬送部５０を通って冷却液タンク６０へ回収されるまでの期間、発電機８０は駆動し続ける。従って、照明１００はしばらくの期間、工作機械１の一部または工作機械１の周囲を照射し続けることができる。これにより、工作機械１の作業者は、非常時においても、照明１００のもとで必要な措置や行動をとることができる。
【００３９】
また、冷却液タンクへ搬送される使用済み冷却液は次第に減少していくので、照明１００もそれに合せて次第に暗くなっていくと考えられる。従って、上述のような非常において、作業者は、必要な措置や行動を続行しながら、照明１００の消灯時期を知ることができる。
【００４０】
以上のように本実施形態による工作機械１は、使用済み冷却液を用いて発電する発電機を備える。これにより、工作機械１は、搬送部５０から冷却液タンク６０へ落下する使用済み冷却液の落下エネルギーを利用して電力を生成することができる。従って、本実施形態は、省エネにより環境負荷を軽減させることができ、工作機械をスマート化することができる。
【００４１】
上述の通り、コンプレッサおよびオイルクーラー等から排出される熱風を用いた風力発電は、発電装置が熱風を遮るため、コンプレッサおよびオイルクーラーの効率を悪化させる。これに対し、本実施形態は、自由落下する冷却液を用いて発電している。従って、冷却液の流れを遮ることもなく、研磨作業や加工作業に影響を与えない。即ち、本実施形態は、工作機械１の通常の作業に悪影響を与えることなく、発電することができる。
【００４２】
発電機８０において生成された電力の使用は特に限定されない。しかし、もし、照明１００に使用された場合、停電等の非常時においてもしばらくの期間、照明１００は、工作機械１およびその周辺を照らすことができる。さらに、複数の工作機械１が工場内に設置されている場合、停電等の非常時においてもしばらくの期間、複数の照明１００がその工場内を照らすことができる。
【００４３】
上記実施形態において、発電機８０は、１つだけ配置されていた。しかし、複数の発電機が搬送部５０の終端部と冷却液タンク６０との間、あるいは、冷却液タンク６０の内部に設置されていてもよい。
【００４４】
図４は、冷却液タンク６０の変形例を示す図である。冷却液タンク６０において、使用前冷却液を溜めるクリーンタンク６０１と、使用済み冷却液を溜めるダーティタンク６０２とが分離されている。この場合、工作機械１は、ダーティタンク６０２から使用済み冷却液を吸い上げるポンプ１１０と、使用済み冷却液から不純物を取り除くフィルタ１２０とを備える。ポンプ１１０およびフィルタ１２０は、使用済み冷却液から不純物を取り除いて、使用済み冷却液を使用前冷却液にとしてクリーンタンク６０１へ戻すことができる。これにより、工作機械１は冷却液を再利用することができる。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・工作機械、１０・・・ベース、２０・・・ロール側ベッド、３０・・・研磨材側ベッド、４０・・・冷却液供給ノズル、５０・・・搬送部、６０・・・冷却液タンク、７０・・・飛散抑制カバー、８０・・・発電機、９０・・・冷却液供給管、９５・・・供給ポンプ、１００・・・照明
【図１】
2014091192.tif 000003
【図２】
2014091192.tif 000004
【図３】
2014091192.tif 000005
【図４】
2014091192.tif 000006