(57)【要約】【課題】  オイルミストを被加工物に噴射、供給する際に、潤滑油の無駄な使用量を低減する。【解決手段】  気体流に液滴が混入したミストを、相対的に移動する被噴射物に対し噴射するミスト供給方法において、前記被噴射物に対し気体流を連続送気管１を通して連続噴射するとともにミストをミスト送気管９を通して間欠的に噴射する。ミストの間欠噴射は、被噴射物の相対的な移動に伴って、各回噴射による前記被噴射物でのミストの付着領域が前回以前の噴射によるものと重複しない間隔で行う。ミスト供給による液膜を被噴射物に確実に形成するとともに、ミストを生成するための液滴原料の使用量を低減する。被噴射物を加工に供する際には、連続気体流によって加工屑を除去できるとともに加工点を冷却できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体流に液滴が混入したミストを、相対的に移動する被噴射物に対し噴射するミスト供給方法において、
前記被噴射物に対し気体流を連続して噴射するとともに前記ミストを間欠的に噴射し、かつ前記ミストの間欠噴射は、被噴射物の相対的な移動に伴って、各回噴射による前記被噴射物でのミストの付着領域が少なくとも前回以前の噴射によるものと重複しない間隔で行うことを特徴とするミスト供給方法。
【請求項２】
液滴がオイル液滴であるミストを、被噴射物である被加工物に対し噴射するミスト供給方法であって、前記ミストの間欠噴射では、前回噴射で被加工物に付着したミストの領域の８０％以上で加工が進行した時点で次回の噴射を行うことを特徴とする請求項１記載のミスト供給方法。
【請求項３】
前記被噴射物に対し連続して噴射する気体流と、液滴を混入させて前記連続噴射を行う気体流に合流させる気体流とを有し、前記液滴を混入させる気体流を間欠送気することで前記ミストの間欠噴射を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のミスト供給方法。
【請求項４】
液滴を混入させる前記気体流は、前記連続噴射を行う気体流を分岐して増圧したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のミスト供給方法。
【請求項５】
連続して気体流が送気される連続送気管と、液滴を混入させる気体流が送気されるミスト用送気管と、該ミスト用送気管で送気される気体流によってミストを発生させるミスト発生手段と、前記ミスト発生手段で発生したミストを送気するミスト送気管と、前記連続送気管で送気される気体流とミスト送気管で送気されるミストとを合流させて外部に噴射可能なノズルと、前記液滴を混入させる気体流を間欠送気する間欠送気手段とを備えることを特徴とするミスト供給装置。  
【請求項６】
前記ミスト用送気管は、前記連続送気管から分岐したものであり、かつミスト発生手段の上流側に気体流を増圧する増圧手段を備えることを特徴とする請求項５記載のミスト供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、セミドライ加工などに際し、加工面にオイルミストを効率的に噴射供給可能なミスト供給方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削加工などの加工においては、工具切れ刃の潤滑ならびに冷却が工具寿命の面から非常に重要な問題であり、従来は水溶性もしくは油性の加工液を大量に加工点に供給してきた。しかし、加工液を大量に供給する方法は、油剤コストが増えるだけでなく廃液処理や腐敗による環境悪化などが問題となっており、採用実績は減少しつつある。
このため、現状では油剤の使用量を少なくする目的で、微少量の切削油を霧状にして圧縮空気と共に加工点に吹き付ける「セミドライ加工」が多く採用されている。セミドライ加工においては、使用する油剤は微量であり約１０ｃｃ／ｈ〜１００ｃｃ／ｈであるが、加工物によっては油剤の量を増やして使用している。セミドライ加工の場合、油剤を霧状にして噴射する仕組みであるが、潤滑油装置本体内部で霧状にして圧縮エアと共に配管で加工点まで搬送して先端のノズルから噴射する方法と、配管先端のノズルまではエアと油剤を別系統で搬送して、ノズル部でミストを生成して噴射する方法の２通りがある。
上記のようにセミドライ加工においては、使用油量は少ないが難削材や発熱の多い加工の場合は、工具寿命を確保する意味で多量のミストを供給しているのが実情であり、今後はさらに使用する油量を減らすことが要望されている。
例えば、使用油量の節減策として、ノズルからのミストの連続噴射を前提にして、ミスト発生用のエアの送気や潤滑油の供給を断続的に行うものが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１８１２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のような使用油量の節減策を採用しても、実際の加工において工具の軌跡を見ると、重複している加工エリアは少なくても、扇状に拡散するオイルミストは同じ場所を重複して噴霧することになり、その部分には重複した回数に相当する油剤が付着することになる。
図５、６は、セミドライ加工時の噴霧状態を示す図であり、被加工材２０に対し、切削刃２５および噴射ノズル２６を被加工材２０に対し相対的に移動（図５では前後方向、図６では左右方向）させながら切削加工を行う。この際には、図５に示すように噴射ノズル２６からオイルミスト２７が扇状に噴射され、噴射ノズル２６の移動に伴って被加工材２０におけるオイルミストの付着領域２８は、図６に示すように長尺なものとなる。そしてオイルミストの噴射では、連続噴射によって付着領域が何重にも重複し、潤滑油が無駄に消費されるという問題がある。例えば、長時間の金型加工などの場合は加工面に油剤の層が厚く形成され、潤滑油の過剰供給が見られる。また、オイルミストの噴射が拡散することで、図５に示すように加工対象とならない無駄な付着領域２８ａも、オイルミストの連続噴射によって広範囲に亘ることになる。
【０００４】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、ミストを無駄なく効果的に噴射して被噴射物に供給することができるミスト供給方法および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】
【０００５】
すなわち、本発明のミスト供給方法のうち、請求項１記載の発明は、気体流に液滴が混入したミストを、相対的に移動する被噴射物に対し噴射するミスト供給方法において、前記被噴射物に対し気体流を連続して噴射するとともに前記ミストを間欠的に噴射し、かつ前記ミストの間欠噴射は、被噴射物の相対的な移動に伴って、各回噴射による前記被噴射物でのミストの付着領域が少なくとも前回以前の噴射によるものと重複しない間隔で行うことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載のミスト供給方法の発明は、請求項１記載の発明において、液滴がオイル液滴であるミストを、被噴射物である被加工物に対し噴射するミスト供給方法であって、前記ミストの間欠噴射では、前回噴射で被加工物に付着したミストの領域の８０％以上で加工が進行した時点で次回の噴射を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載のミスト供給方法の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記被噴射物に対し連続して噴射する気体流と、液滴を混入させて前記連続噴射を行う気体流に合流させる気体流とを有し、前記液滴を混入させる気体流を間欠送気することで前記ミストの間欠噴射を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載のミスト供給方法の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、液滴を混入させる前記気体流は、前記連続噴射を行う気体流を分岐して増圧したものであることを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項５記載のミスト供給装置の発明は、連続して気体流が送気される連続送気管と、液滴を混入させる気体流が送気されるミスト用送気管と、該ミスト用送気管で送気される気体流によってミストを発生させるミスト発生手段と、前記ミスト発生手段で発生したミストを送気するミスト送気管と、前記連続送気管で送気される気体流とミスト送気管で送気されるミストとを合流させて外部に噴射可能なノズルと、前記液滴を混入させる気体流を間欠送気する間欠送気手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載のミスト供給装置の発明は、請求項５記載の発明において、前記ミスト用送気管は、前記連続送気管から分岐したものであり、かつミスト発生手段の上流側に気体流を増圧する増圧手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ミストの間欠噴射に際し、前回以前（前回のものは除く）の噴射によるミストの付着領域に重複しないようにすることで、三重にミスト層が重複する部分がなく、無駄なミストの消費をできるだけ避けることができる。なお、本発明では、前回の噴射によるミスト付着量領域との重複は許容されるが、その重複範囲はできるだけ小さくするのが望ましい。例えば、被噴射物の相対移動方向において、前回の領域との重複長さが３０％以下（さらに望ましくは２０％以下）になるように設定する。要は、被噴射物での要付着面への付着が実行できる範囲で重複範囲を小さくするのが望ましい。また、前回の噴射による付着領域とも実質的に重複しないように間欠噴射することも可能である。なお、上記重複は間欠噴射によるものを規定するものであり、ミストの噴射位置と被噴射物との相対的な移動方向が変わることによって生じる重複について規定するものではない。
【００１２】
本発明は、前記したように切削加工などを行う被加工面に潤滑油としてオイルミストを供給する用途に好適である。ただし、本発明としては、この用途に限定されるものではなく、ミストを被噴射物に対し供給する必要のある種々の用途に適用することができる。したがって、気体流の種別や液滴の種別も特定のものに限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１３】
すなわち、本発明のミスト供給方法によれば、気体流に液滴が混入したミストを相対的に移動する被噴射物に対し噴射するミスト供給方法において、前記被噴射物に対し気体流を連続して噴射するとともに前記ミストを間欠的に噴射し、かつ前記ミストの間欠噴射は、被噴射物の相対的な移動に伴って、各回噴射による前記被噴射物でのミストの付着領域が少なくとも前回以前の噴射によるものと重複しない間隔で行うので、ミストを無駄に噴射してミストの液滴原料を必要以上に消費するのを防止することができる。また環境へのミストの拡散が防止できる。そして被噴射物に対しては、間欠噴射によってもミストを確実に供給することができ、所望の液膜層を被噴射物に形成することができる。さらに被噴射物に対する気体流の連続噴射は、ミストの付着に対し悪影響を及ぼすことはなく、ミストを間欠噴射した際のミストの供給バラツキをなくす作用もある。すなわち、ミストのみを間欠噴射すると、噴射直後や噴射停止時にミストの供給量にバラツキが生じやすくなるが、気体流の連続噴射によって上記弊害を回避できる。また、被噴射物に連続して噴射される気体流は、被噴射物を加工した際に発生する加工屑などを効果的に被噴射物から除去し、また加工点を冷却する効果もある。
【００１４】
次に、本発明のミスト供給装置によれば、連続して気体流が送気される連続送気管と、液滴を混入させる気体流が送気されるミスト用送気管と、該ミスト用送気管で送気される気体流によってミストを発生させるミスト発生手段と、前記ミスト発生手段で発生したミストを送気するミスト送気管と、前記連続送気管で送気される気体流とミスト送気管で送気されるミストとを合流させて外部に噴射可能なノズルと、前記液滴を混入させる気体流を間欠送気する間欠送気手段とを備えるので、上記ミストの間欠供給が円滑になされる効果があり、その動作によりミストの間欠噴射による上記効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明のミスト発生装置の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
圧縮エアが供給されている工場圧エア回路などに連続送気管１の一端が連結され、他端が噴射ノズル２に連結されている。なお、エアの供給源は本発明としては特に限定されるものではなく、上記工場圧エア回路はエア供給源の一例である。
【００１６】
連続送気管１の上流側では、該連続送気管１からミスト発生用送気管３が分岐しており、該ミスト発生用送気管３には、増圧手段であるエアブースタ４が介設されている。エアブースタ４の下流側ではエアを一時蓄積するアキュムレータ５が設けられており、その下流側にＯＮ−ＯＦＦバルブ６が設けられている。ＯＮ−ＯＦＦバルブ６の下流側では、ミスト発生用送気管３に潤滑油供給管７が連結されており、該連結部分がミスト発生手段に相当するミスト発生部８となっている。ミスト発生部８は、例えばミスト発生用送気管３と潤滑油供給管７との差圧を利用した構造のものとすることができる。潤滑油供給管７は図示しない潤滑油供給源に接続されている。該供給源に使用する油剤は比較的高粘度の物が好ましいが、ミストになりにくい物は不適当であり、適宜の油剤を選定する。
上記ミスト発生部８には、ミスト送気管９の一端が連結されており、該ミスト送気管９の他端は、前記噴射ノズル２に連結されている。噴射ノズル２では、連続送気管１から送気される気体流とミスト送気管９から送気されるミストとが合流して外部に噴射可能となっている。なお、上記ミスト発生部８は、噴射ノズル２内に設けても良い。
【００１７】
また、前記した潤滑油供給管７には、１回の噴射による吐出潤滑油量を定める定量バルブ１０が介設されている。さらに、ミスト発生装置では、ミストを間欠噴射するための間欠噴射制御部１１を備えており、該間欠噴射制御部１１からの指令は、前記したＯＮ−ＯＦＦバルブ６および定量バルブ１０に伝達されるように構成されている。すなわち、これら間欠噴射制御部１１およびＯＮ−ＯＦＦバルブ６は、本発明の間欠送気手段を構成している。
【００１８】
次に、このミスト発生装置の動作について説明する。なお、当該動作は、本発明のミスト供給方法の一実施形態に相当する。
図２に示すように、加工タイミングに合わせて連続送気管１に圧縮エアを供給する。すると、該圧縮エアは、連続送気管１を通して噴射ノズル２から被噴射物である被加工物２０に噴射される。一方、圧縮エアは、ミスト発生用送気管３にも供給され、エアブースタ４で例えば２〜３倍に増圧した後、アキュムレータ５に蓄積される。高圧エアは、上記加工タイミングの前に予めアキュムレータ５に蓄積しておくものでも良い。なお、図２では、連続送気管１への圧縮エアの供給をエアＯＮで示している。
【００１９】
上記間欠噴射制御部１１では、予め噴射ノズル２や切削刃２５の移動速度などに従って間欠噴射における吐出時間や噴射間隔が設定されており、該設定は調整可能とするものであってもよい。なお、この間欠噴射制御１１では、各回噴射の被加工物へのオイル付着領域が、前回以前の噴射によるものと重複しないように設定されている。間欠噴射制御部１１は、例えばＣＰＵとこれを動作させるためのプログラムとを主として構成することができる。
間欠噴射制御部１１では、上記設定に従って、所定時間、所定間隔で吐出指令を前記ＯＮ−ＯＦＦバルブ６および定量バルブ１０に送出する。ＯＮ−ＯＦＦバルブ６では、所定時間（例えば０．１〜１秒）の間、バルブが開かれる。すると、アキュムレータ５に蓄積された高圧エアがＯＮ−ＯＦＦバルブ６を通してミスト発生管３の下流側に一気に送気される。また、潤滑油供給管７においても間欠噴射制御部１１によって定量バルブ１０が開放され、図示しない潤滑油供給源より定量の潤滑油が供給されて潤滑油供給管７に満たされている。すなわち、上記指令によって図２に示すように高圧エアの供給、潤滑油の供給がなされる。なお、図２では、高圧エアの供給を油圧エアＯＮ、潤滑油の供給を潤滑油ＯＮで表現している。
【００２０】
そして、上記した高圧エアがミスト発生部８に達すると、潤滑油供給管７より上記した定量の潤滑油が液滴状態で高圧エアに巻き込まれてミスト状になる。このミストは、高圧エアの移動に従ってミスト送気管９を通って噴射ノズル２へと送気され、図３（ｂ）に示すように、前記した連続エアとともに金型などの被加工物２０の表面に噴射されて潤滑油膜が形成される。なおミストの吐出時間は、噴射ノズル先端の穴径にも依存するため、該穴径を調整することで吐出時間を調整することもできる。
【００２１】
上記した１回の吐出がなされ、被加工物２０の表面の付着領域２９に潤滑油膜が形成された後には、間欠噴射制御部１１の指令によりＯＮ−ＯＦＦバルブ６と定量バルブ１０を閉じて、オイルミスト用エアの送気と潤滑油の供給を図２に示すよう所定時間中断する。この際には、図３（ａ）に示すように、噴射ノズル２からは連続エアのみが被加工物２０に対し噴射されているが、間欠噴射によって形成された潤滑油膜への悪影響は生じていない。また、この際には、ミスト発生用送気管３において、エアをエアブースタ４で増圧し、増圧された高圧エアをアキュムレータ５に蓄積する。蓄積量は、毎回調整することで所望量（一定量のものを含む）のエアを間欠送気することができる。
【００２２】
間欠噴射制御部１１では設定された間隔を経過すると、再度ＯＮ−ＯＦＦバルブ６と定量バルブ１０を開き、前記と同様にオイルミストを所定時間吐出する。なお間欠動作は、加工条件にもよるが例えば０．５〜５分に１ショット噴射させるように設定することができる。上記動作を繰り返すことで、エアを連続噴射するとともにオイルミストを間欠噴射することができる。なお、図２には、従来の噴射方法のタイミングチャートも示されており、エアおよび潤滑油を連続供給することでオイルミストを連続して噴射するものが示されている。
【００２３】
図４は、上記ミストの間欠噴射に際し、噴射ノズル２と切削刃２５とを被加工物２０の長手方向に移動させながらオイルミストの噴射および切削加工を行っている状態を示すものである。各回での噴射においてオイルミストの付着領域が、前回以前のものと重複しない間隔で噴射していることが分かる。この間欠噴射では、前回の付着領域とは僅かに重複する状態で各噴射を行っており、この例では、移動方向において付着領域の２０％が重複している。
また、この例では、前回の付着領域の８０％で切削加工が進行した後に、次回のオイルミストの噴射を行っている。これを８０％に達する前に次回の噴射を行うと、不必要な重複噴射となり潤滑油の消費量が増えてしまうためである。
また、オイルミストの間欠噴射においてもオイルミストの拡散が生じ無駄な付着領域は生じてしまうが、図３に示すように、エアのみを噴射している状態では、潤滑油は噴射されていないため、被加工材の相対的な移動に伴う無駄な付着領域の形成が低減される。またエアーのみを噴射している状態においても、効果的に工具および加工点の冷却をすることができ、また加工屑を充分に除去する効果がある。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態の説明に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態のミスト発生装置を示す構成図である。
【図２】同じく、オイルミスト発生時のタイミングチャートを示す図である。
【図３】同じく、被加工材に対しオイルミストの間欠噴射を行っている状態を示す図である。
【図４】同じく、被加工材に対しオイルミストの間欠噴射を行っている際の付着領域と間欠噴霧タイミングを示す図である。
【図５】従来方法により被加工材に対しオイルミストの間欠噴射を行っている状態を示す図である。
【図６】同じく、被加工材に対しオイルミストの間欠噴射を行っている際の付着領域と連続噴霧タイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    連続送気管
２    噴射ノズル
３    ミスト発生用送気管
４    エアブースタ
５    アキュムレータ
６    ＯＮ−ＯＦＦバルブ
７    潤滑油供給管
８    ミスト発生部
９    ミスト送気管
１０    定量バルブ
１１    間欠噴射制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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