(57)【要約】【課題】  比較的低吐出量でかつ比較的高圧のクーラントを供給する。【解決手段】  クーラントを貯留するクーラント用リザーブタンク（２２）と、リザーブタンク（２２）からのクーラントを第一の加圧室（１２）に一時的に取込んで加圧してから排出する第一のブースタポンプ（１）と、リザーブタンクからのクーラントを第二の加圧室（１３）に一時的に取込んで加圧してから排出する第二のブースタポンプ（２）とを具備し、第一のブースタポンプの第一のピストン（８ａ）と、第二のブースタポンプの第二のピストン（９ａ）とを交互に駆動することにより第一および第二の加圧室から供給するようにしたクーラント供給装置（１００）が提供される。リザーブタンク内のクーラントは第一および第二のブースタポンプの第一および第二のピストンの駆動タイミングに合わせてブースタポンプの各加圧室に取込まれるのが好ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クーラントを貯留するクーラント用リザーブタンク（２２）と、
該クーラント用リザーブタンク（２２）からの前記クーラントを第一の加圧室（１２）に一時的に取込んで加圧してから排出する第一のブースターポンプ（１）と、
前記クーラント用リザーブタンク（２２）からの前記クーラントを第二の加圧室（１３）に一時的に取込んで加圧してから排出する第二のブースターポンプ（２）とを具備し、
前記第一のブースターポンプ（１）の第一のピストン（８ａ）と、前記第二のブースターポンプ（２）の第二のピストン（９ａ）とを交互に駆動することにより前記第一および第二の加圧室（１２、１３）から供給するようにしたクーラント供給装置（１００）。
【請求項２】
前記リザーブタンク（２２）内の前記クーラントは前記第一および第二のブースターポンプ（１、２）の前記第一および第二のピストン（８ａ、９ａ）の駆動タイミングに合わせて前記第一および第二のブースターポンプ（１、２）の第一および第二の加圧室（１２、１３）に取込まれるようにした請求項１に記載のクーラント供給装置。
【請求項３】
前記第一および第二の加圧室（１２、１３）には、エア抜き通路（６１、６２）が形成されている請求項１または２に記載のクーラント供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に工作機械におけるワークの加工部にクーラントを供給するクーラント供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工作機械においては、工具およびワークの冷却および切屑排出のためにクーラントをワークの加工部に供給するクーラント供給装置が使用されている。例えば特許文献１に開示されるような従来技術のクーラント供給装置においてはクーラントが比較的高圧（例えば１０ＭＰａ以上）で供給される。その結果、クーラントの吐出量も比較的大きく、例えば約５０００ｃｃ／ｍｉｎから１００００ｃｃ／ｍｉｎになる場合が多い（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２５１８５号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されるような高吐出量でかつ高圧のクーラント供給装置はあらゆる場面で使用が望まれるわけではなく、比較的小規模での加工、例えばΦ３以下でのガンドリル加工をする場合には比較的小さい吐出量、例えば１０００ｃｃ／ｍｉｎ程度でかつ高圧のクーラントを供給するのが望ましい。
【０００４】
特許文献１に開示されるような高吐出量でかつ高圧のクーラント供給装置を比較的小規模での加工に使用することも可能であるが、このようなクーラント供給装置は本質的に電動機の容量および設置面積が大きいことに加えて、装置自体の値段が高い。そして、高吐出量でかつ高圧のクーラント供給装置を比較的小規模での加工に使用した場合には、発熱量が増大すると共に、エネルギ損失も無視できない程度に大きくなる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、比較的低吐出量でかつ比較的高圧のクーラントを供給することのできるクーラント供給装置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】
【０００６】
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、クーラントを貯留するクーラント用リザーブタンクと、該クーラント用リザーブタンクからの前記クーラントを第一の加圧室に一時的に取込んで加圧してから排出する第一のブースターポンプと、前記クーラント用リザーブタンクからの前記クーラントを第二の加圧室に一時的に取込んで加圧してから排出する第二のブースターポンプとを具備し、前記第一のブースターポンプの第一のピストンと、前記第二のブースターポンプの第二のピストンとを交互に駆動することにより前記第一および第二の加圧室から供給するようにしたクーラント供給装置が提供される。
【０００７】
すなわち１番目の発明においては、第一および第二の加圧室を比較的高圧（例えば１０ＭＰａ以上）にできるので、第一および第二のピストンを交互に駆動することにより高圧のクーラントを供給することができる。さらに、単位時間当たりの要求供給量の半分のクーラントが貯油されるように第一および第二の加圧室を必要な容量に設定することにより、比較的低吐出量でクーラントを供給することも可能である。
【０００８】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記リザーブタンク内の前記クーラントは前記第一および第二のブースターポンプの前記第一および第二のピストンの駆動タイミングに合わせて前記第一および第二のブースターポンプの第一および第二の加圧室に取込まれるようにした。
すなわち２番目の発明においては、クーラントが途切れることなしに連続的に供給することができる。
【０００９】
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記第一および第二の加圧室には、エア抜き通路が形成されている。
すなわち３番目の発明においては、第一および第二の加圧室内に一時的に貯油されたクーラント内に混入したエアのエア抜きを行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
各発明によれば、比較的低吐出量でかつ比較的高圧のクーラントを供給することができるという共通の効果を奏しうる。
さらに、２番目の発明によれば、クーラントを連続的に供給することができるという効果を奏しうる。
さらに、３番目の発明によれば、クーラント内に混入したエアのエア抜きを行うことができるという効果を奏しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づくクーラント供給装置の全体図である。図１に示されるように、本発明に基づくクーラント供給装置１００は二頭式であり、二つのエアブースターポンプ１、２を備える構成となっている。
【００１２】
第一ブースターポンプ１のシリンダ８には、クーラントを一時的に貯油するために仕切板１０ａにより仕切られた第一貯油室１０が形成されている。シリンダ８の先端には、第一貯油室１０と連通するクーラント用の第一加圧室１２（または増圧室）が配置されている。図示されるように、第一加圧室１２の断面は、クーラントを容易に加圧できるようにするために第一貯油室１０の断面よりも小さく形成されている。
【００１３】
さらに、シリンダ８内には第一ピストン８ａが往復摺動可能に配置されている。第一ピストン８ａは第一加圧室１２に対応した形状の棒状部８ｂを有しており、この棒状部８ｂは仕切板１０ａに形成された孔に封止可能に挿入される。第一ピストン８ａがその上昇端にあるときでも、棒状部８ｂの先端は第一貯油室１０内に留まり、従って、第一貯油室１０の上方の室にクーラントが流入することはない。一方、第一ピストン８ａがその下降端にあるときには、棒状部８ｂの先端が第一加圧室１２の先端まで到達すると共に、棒状部８ｂの基部が仕切板１０ａに概ね当接するようになる。
【００１４】
図１等から分かるように、第一ブースターポンプ１と並列に配置された第二ブースターポンプ２も同様に、第二加圧室１３と仕切板１１ａにより仕切られた第二貯油室１１とを備えたシリンダ９内に第二ピストン９ａが配置される構成となっている。このため、第二ブースターポンプ２についての説明は省略する。第一貯油室１０および第一加圧室１２ならびに第二貯油室１１および第二加圧室１３のそれぞれは互いに連通するように形成されているので、例えば第一貯油室１０と第一加圧室１２とを合わせて第一貯油室１０と呼ぶようにしてもよい。
【００１５】
これら第一ブースターポンプ１および第二ブースターポンプ２の第一貯油室１０および第二貯油室１１は単位時間当たりに要求される吐出量の半分の量のクーラントを充填できるように寸法決めされている。
【００１６】
さらに、図１に示されるように、第一ブースターポンプ１および第二ブースターポンプ２のそれぞれの基端はエア源２４に接続された気圧機器４に接続されている。また、クーラント供給装置１００により供給されるクーラントは、既存設備のクーラント装置に含まれるクーラントタンク６に貯油されている。クーラントタンク６は、この既存設備で採用されるポンプ７を介してクーラント供給装置１００の低圧クーラント浄化供給装置３に接続されている。図示されるように、低圧クーラント浄化供給装置３はチェック弁１５、１６が配置された供給通路１４によって、第一加圧室１２および第二加圧室１３の先端に接続されている。さらに、第一加圧室１２および第二加圧室１３からそれぞれ延びる別の通路はチェック弁１７、１８を介して合流点１９で合流し、共通通路５９に接続している。
【００１７】
さらに、図１に示されるように、低圧クーラント浄化供給装置３は気圧機器４を介して制御装置５に接続されている。つまり、本発明においては、低圧クーラント浄化供給装置３および気圧機器４は制御装置５によって制御されている。なお、制御装置５は一般的であるので詳細に説明しないが、警報装置（図示しない）に接続されているものとする。
【００１８】
低圧クーラント浄化供給装置３、気圧機器４および制御装置５は前述した第一ブースターポンプ１および第二ブースターポンプ２と一緒に図示しない架台上に設置されている。図示しない架台にはキャスタが据付けられているので、クーラント供給装置１００全体を所望の位置まで容易に移動させられる。
【００１９】
図２は図１に示されるクーラント供給装置の詳細図であり、図２を参照しつつ、低圧クーラント浄化供給装置３および気圧機器４を詳細に説明する。なお、図面を簡略にする目的で図２には制御装置５は示されていない。
【００２０】
図２の右下方に示されるように、ポンプ７はクーラントを浄化するためのカートリッジフィルタ２０に接続されており、カートリッジフィルタ２０はチェック弁２１を介してリザーブタンク２２に接続されている。つまり、クーラントタンク６内のクーラントはポンプ７によって吸い上げられ、カートリッジフィルタ２０により浄化された後で、リザーブタンク２２に貯油される。第一ブースターポンプ１および第二ブースターポンプ２に接続される供給通路１４に加えて、リザーブタンク２２から延びる他の通路は切替電磁弁２３を介してクーラントタンク６に接続されており、リザーブタンク２２においてオーバーフローしたクーラントをクーラントタンク６に適宜戻すようになっている。
【００２１】
一方、図２の上方に示される気圧機器４はエア源２４に接続されるエアフィルタ２５を含んでいる。エアフィルタ２５は、減圧弁２６、プレッシャスイッチ２７および圧力計２８を介して電磁弁２９に接続されている。電磁弁２９は圧力開放弁であり、クーラント供給装置１００の異常時にはシリンダ８、９に供給されたエアを大気開放する役目を果たす。さらに、電磁弁２９は他の電磁弁３０、３１および流量制御弁３３、３４をそれぞれ介して第一ブースターポンプ１のシリンダ８と第二ブースターポンプ２のシリンダ９とにそれぞれ接続されている。
【００２２】
図２における第一ブースターポンプ１に着目すると、シリンダ８において仕切板１０ａの上方にはシリンダ８の戻し用の通路５１が絞り弁３５を介して電磁弁３０に接続されている。また、仕切板１０ａの下方、つまり第一貯油室１０の側壁には、第一貯油室１０においてオーバーフローしたクーラントを回収する通路６１の入口が形成されている。図示されるように、通路６１は絞り弁３７を介してクーラントタンク６に接続されている。この通路６１の入口は第一貯油室１０において仕切板１０ａに隣接して配置されている。リザーブタンク２２内のクーラントを第一加圧室１２に通して第一貯油室１０まで供給するときにクーラント内にエアが混入する可能性があるものの、本発明においては、この通路６１がエア抜き通路としての役目を果たしうる。従って、クーラントに混入して第一貯油室１０の上方、つまり仕切板１０ａ付近に集まったエアは通路６１を通じてクーラントタンク６まで排出されうる。
【００２３】
第二ブースターポンプ２も同様に、仕切板１１ａの上方にあるシリンダ９の戻し用通路は絞り弁３６を介して電磁弁３１に接続される通路５２であり、第二貯油室１１から絞り弁３８を介してクーラントタンク６に接続される通路６２が設けられている。これらは第一ブースターポンプ１の通路５１および通路６１と同様であるので説明を省略する。
【００２４】
図３は、図１に示されるクーラント供給装置のブースターポンプを拡大して示す部分拡大図である。図３に示されるように、第一ブースターポンプ１のシリンダ８には、第一ピストン８ａの上昇端に対応した位置に配置される上昇端センサ３９と、第一ピストン８ａの下方端に対応した位置に配置される下降端センサ４５とが設けられている。さらに、第一ピストン８ａの往復摺動範囲内において上昇端センサ３９に比較的近い位置には上昇端近傍センサ４１が設けられ、同様に第一ピストン８ａの往復摺動範囲内において下降端センサ４５に比較的近い位置には下降端近傍センサ４３が設けられている。つまり、シリンダ８においては第一ピストン８ａの上昇端側から見て、上昇端センサ３９、上昇端近傍センサ４１、下降端近傍センサ４３、下降端センサ４５が順番に配置されている。
【００２５】
図３から分かるように、第二ブースターポンプ２のシリンダ９にも同様に、上昇端センサ４０、上昇端近傍センサ４２、下降端近傍センサ４４、下降端センサ４６が順番に設けられている。これらセンサ３９〜４６は第一および第二ピストン８ａ、９ａがこれらセンサに対応した位置に在るか否かを検出する位置センサであって、図１に示される制御装置５に接続されている。
【００２６】
第一ブースターポンプ１の下降端近傍センサ４３と下降端センサ４５との間の距離は、上昇端に到達したシリンダ９の第二ピストン９ａが再び下降してシリンダ９の上昇端近傍センサ４２に検出されるまでの間に、シリンダ８の第一ピストン８ａがその下降端に到達しないのに十分な距離である。第二ブースターポンプ２の下降端近傍センサ４４と下降端センサ４６との間の距離も同様に定められる。また、好ましい実施形態においては、上昇端近傍センサ４１、４２の位置は、棒状部８ｂ、９ｂが加圧室１２、１３に達し加圧が開始され始めた位置である。
【００２７】
本発明に基づくクーラント供給装置１００を使用するにあたって、はじめに、図示しない架台のキャスタを利用して、所望の設置場所までクーラント供給装置１００を移動させる。次いで、架台に設置された低圧クーラント浄化供給装置３と当該設置場所における既存設備で使用されていたポンプ７とを接続する。これにより、クーラントタンク６のクーラントは低圧クーラント浄化供給装置３のカートリッジフィルタ２０およびチェック弁２１を介してリザーブタンク２２に比較的低圧で貯留されるようになる。同様に、架台に設置された気圧機器４を既存設備のエア源２４に接続する。電磁弁２９がＯＮ状態になると、エア源２４からのエアが電磁弁３０、３１を介してシリンダ８およびシリンダ９の基端にそれぞれ供給できるようになる。
【００２８】
図４は、本発明に基づくクーラント供給装置の第一ピストン８ａ、第二ピストン９ａおよび切替電磁弁２３と時間との関係を示す図である。以下、図４を参照しつつ、本発明に基づくクーラント供給装置１００の動作について説明する。後述するクーラント供給装置１００の動作は制御装置５によって制御されるものとする。
【００２９】
クーラント供給装置１００の運転開始時には、第一ブースターポンプ１の第一ピストン８ａおよび第二ブースターポンプ２の第二ピストン９ａの両方はそれぞれシリンダ８およびシリンダ９の上昇端に位置している。つまり、第一ブースターポンプ１の上昇端センサ３９と第二ブースターポンプ２の上昇端センサ４０との両方がＯＮ状態にある。
【００３０】
次いで、低圧クーラント浄化供給装置３の切替電磁弁２３がＯＮ状態となり、リザーブタンク２２内のクーラントが供給通路１４を通じて第一加圧室１２および第二加圧室１３に流入する。所定の時間にわたって切替電磁弁２３をＯＮ状態にすると、クーラントは第一加圧室１２および第二加圧室１３を通じてそれぞれ第一貯油室１０および第二貯油室１１まで到達し、第一ブースターポンプ１および第二ブースターポンプ２には単位時間当たり要求吐出量の半分の量に相当するクーラントがそれぞれ充填されるようになる。
【００３１】
所定量のクーラントが充填されると、切替電磁弁２３はＯＦＦ状態とされ、リザーブタンク２２からのクーラントの供給が停止される。次いで、図４に示されるように、第一ブースターポンプ１の第一ピストン８ａが上昇端から下降開始する（時間０秒）。第一貯油室１０のクーラントの一部は第一ピストン８ａの棒状部８ｂによって第一加圧室１２に押し込まれる。第一加圧室１２におけるクーラントは比較的高く、例えば１０ＭＰａ以上まで第一ピストン８ａの摺動距離に応じて加圧され、共通通路５９を通じてクーラント供給装置１００から吐出されてワーク（図示しない）の加工部に供給される。
【００３２】
第一ピストン８ａが上昇端近傍センサ４１を越えて下降すると、第一ピストン８ａは時刻ｔ１において下降端近傍センサ４３に検出され、この検出作用に基づいて、第二ブースターポンプ２の第二ピストン９ａが下降開始する。これにより、第二貯油室１１のクーラントの一部が第二ピストン９ａの棒状体９ｂによって第二加圧室１３に同様に押し込まれる。第二加圧室１３におけるクーラントも比較的高く、例えば１０ＭＰａ以上まで加圧され、共通通路５９を通じて同様に吐出される。つまり、このときには、第一ブースターポンプ１および第二ブースターポンプ２の両方からクーラントが吐出されることになる。
【００３３】
そして、この第二ピストン９ａがシリンダ９の上昇端近傍センサ４２に到達したことが検出されると（時刻ｔ２）、第一ブースターポンプ１の第一ピストン８ａが下降停止して上昇開始するようになる。つまり、第一ピストン８ａは下降端まで到達しない。第一ピストン８ａが上昇開始するのと同時に、低圧クーラント浄化供給装置３の切替電磁弁２３が再びＯＮ状態となり、リザーブタンク２２のクーラントが供給通路１４を通じて第一貯油室１０に供給されるようになる。時刻ｔ３において第一ブースターポンプ１の第一ピストン８ａが上昇端近傍センサ４１に到達したことが検出されるまで、切替電磁弁２３はＯＮ状態で維持される。
【００３４】
その後、上昇端に到達した第一ピストン８ａは上昇端で維持され、時刻ｔ４において第二ピストン９ａが下降端近傍センサ４４に到達したことが検出されると、第一ピストン８ａは再び下降開始する。
【００３５】
そして、第一ピストン８ａが上昇端近傍センサ４１に到達したことが検出されると（時刻ｔ５）、第二ピストン９ａは下降停止して上昇開始するようになる。第一ピストン８ａの場合と同様に、第二ピストン９ａもその下降端まで到達することはない。第二ピストン９ａの上昇開始と同時に、切替電磁弁２３は再びＯＮ状態となり、時刻ｔ６において、第二ピストン９ａが上昇端近傍センサ４２に到達したことが検出されるまで、切替電磁弁２３がＯＮ状態で維持されると共にクーラントが供給通路１４を通じて第二貯油室１１に供給される。
【００３６】
その後、上昇端に到達した第二ピストン９ａは上昇端で維持され、時刻ｔ７において第一ピストン８ａが下降端近傍センサ４３に到達したことが検出されると、第二ピストン９ａは再び下降開始する。以後は、図４に示されるように、第一ピストン８ａ、第二ピストン９ａおよび切替電磁弁２３は前述した動作を繰り返すものとする。
【００３７】
このように、本発明においては、第一および第二のピストン８ａ、９ａを交互に駆動することにより、第一および第二の貯油室１０、１１のクーラントを第一および第二の加圧室１２、１３において比較的高圧（例えば１０ＭＰａ以上）に加圧してから吐出している。そして、一方のピストン８ａ、９ａがその下降端に到達する前に上昇させるようにしているので、高圧のクーラントはほぼ一定量で連続的に吐出され、ワークの加工部に安定して供給される。
【００３８】
さらに、第一および第二の貯油室は単位時間当たりの要求供給量の半分のクーラントが貯油されるように寸法決めされているので、比較的低い吐出量でクーラントを供給することも可能である。本発明においてシリンダ８、９を通じて共通通路５９から吐出される合計のクーラント吐出量は、例えば１０００ｃｃ／ｍｉｎ程度であり、比較的低い。従って、本発明のクーラント供給装置１００は比較的小規模での加工、例えばΦ３以下でのガンドリル加工をする場合に適している。また、クーラント供給装置１００が前述したような構成であるために、大容量の吐出量である従来のクーラント供給装置を比較的低い吐出量で使用する場合と比較すると、発熱およびエネルギ損失も小さくて済み、クーラント供給装置１００自体の設置面積および値段も抑えることも可能となる。
【００３９】
なお、シリンダ８の上昇端近傍センサ４１が第一ピストン８ａを検出する前に、シリンダ９の下降端センサ４６が第二ピストン９ａを検出した場合、およびシリンダ９の上昇端近傍センサ４２が第二ピストン９ａを検出する前に、シリンダ８の下降端センサ４５が第一ピストン８ａを検出した場合には警報装置（図示しない）により警報を発令し、操作者に注意を促すようにする。
【００４０】
当然のことながら、本発明のクーラント供給装置１００においては、エア源２４から供給されるエア圧を調節することによりシリンダ８、９の作動圧力を変更でき、クーラントの吐出圧力を変更することも可能である。また、第一および第二のピストン８ａ、９ａの摺動回数を変更することにより、共通通路５９から供給されるクーラントの流量を変更することも可能である。このような変更は気圧機器４内の圧力調整弁２６とシリンダ８、９に取付られた流量調整弁３３、３４、３５、３６にて行われ、又、制御装置５に接続された入力手段（図示しない、例えばキーボードなど）を通じて行われる。
【００４１】
図面を参照して説明した実施形態においては、二つのブースターポンプ１、２が備えられているが、本発明のクーラント供給装置が三つ以上のブースターポンプを備える構成としてもよい。そのような場合には各ブースターポンプの貯油室の合計容量が単位時間当たりの要求吐出量に相当するように、各ブースターポンプの貯油室を寸法決めすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に基づくクーラント供給装置の全体図である。
【図２】図１に示されるクーラント供給装置の詳細図である。
【図３】図１に示されるクーラント供給装置のブースターポンプを拡大して示す部分拡大図である。
【図４】本発明に基づくクーラント供給装置の各部材と時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    第一ブースターポンプ
２    第二ブースターポンプ
３    低圧クーラント浄化供給装置
４    気圧機器
５    制御装置
６    クーラントタンク
８、９    シリンダ
８ａ    第一ピストン
８ｂ    棒状部
９ａ    第二ピストン
９ｂ    棒状体
１０    第一貯油室
１０ａ    仕切板
１１    第二貯油室
１１ａ    仕切板
１２    第一加圧室
１３    第二加圧室
１４    供給通路
１９    合流点
３０、３１    電磁弁
３９、４０    上昇端センサ
４１、４２    上昇端近傍センサ
４３、４４    下降端近傍センサ
４５、４６    下降端センサ
５９    共通通路
６１    通路
６２    通路
１００    クーラント供給装置
【図１】
2006212714.tif 000003
【図２】
2006212714.tif 000004
【図３】
2006212714.tif 000005
【図４】
2006212714.tif 000006