(57)【要約】【課題】消費エネルギーの抑制が可能なエア供給装置を提供することを課題とする。【解決手段】コンプレッサと加工機との間を接続するエア通路に設けられ、エアを貯留する貯留部と、前記エア通路と前記貯留部との間を接続する導入通路と、前記貯留部の上に配置され、重力の作用により下降することで前記貯留部の容積を減少させる錘と、前記エア通路と前記貯留部との間を接続する排出通路と、を具備し、前記エア通路を通じて前記コンプレッサから前記加工機にエアが供給されるとき、前記エア通路および前記導入通路を通じて前記コンプレッサから前記貯留部にエアが導入され、前記コンプレッサの停止中、前記錘の下降による前記貯留部の容積の減少に伴い、前記排出通路および前記エア通路を通じて、前記貯留部から前記加工機へとエアが排出されるエア供給装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサと加工機との間を接続するエア通路に設けられ、
エアを貯留する貯留部と、
前記エア通路と前記貯留部との間を接続する導入通路と、
前記貯留部の上に配置され、重力の作用により下降することで前記貯留部の容積を減少させる錘と、
前記エア通路と前記貯留部との間を接続する排出通路と、を具備し、
前記エア通路を通じて前記コンプレッサから前記加工機にエアが供給されるとき、前記エア通路および前記導入通路を通じて前記コンプレッサから前記貯留部にエアが導入され、
前記コンプレッサの停止中、前記錘の下降による前記貯留部の容積の減少に伴い、前記排出通路および前記エア通路を通じて、前記貯留部から前記加工機へとエアが排出されるエア供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエア供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生産工程などで利用される加工機に圧縮エアを供給し、切削液および切屑の加工機への侵入を防ぐ技術が開発されている。（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２９８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加工機の停止中、沈下したクーラントミストにより加工機が故障する恐れがある。クーラントミストの沈下を抑制するには、コンプレッサを稼働しエアを供給すればよい。しかし生産工程の終了後にもコンプレッサを稼働させることで、エネルギーの消費量が増大してしまう。そこで、消費エネルギーの抑制が可能なエア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】
【０００５】
上記目的は、コンプレッサと加工機との間を接続するエア通路に設けられ、エアを貯留する貯留部と、前記エア通路と前記貯留部との間を接続する導入通路と、前記貯留部の上に配置され、重力の作用により下降することで前記貯留部の容積を減少させる錘と、前記エア通路と前記貯留部との間を接続する排出通路と、を具備し、前記エア通路を通じて前記コンプレッサから前記加工機にエアが供給されるとき、前記エア通路および前記導入通路を通じて前記コンプレッサから前記貯留部にエアが導入され、前記コンプレッサの停止中、前記錘の下降による前記貯留部の容積の減少に伴い、前記排出通路および前記エア通路を通じて、前記貯留部から前記加工機へとエアが排出されるエア供給装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００６】
消費エネルギーの抑制が可能なエア供給装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は第１実施形態に係るエア供給装置を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）から図２（ｃ）はエア供給装置の動作を示す模式図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）はエア供給装置の動作を示す模式図である。
【図４】図４は第２実施形態に係るエア供給装置を例示する模式図である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｃ）はエア供給装置の動作を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態のエア供給装置１００について説明する。図１は第１実施形態に係るエア供給装置１００を例示する模式図である。図１に示すように、エア供給装置１００は、コンプレッサ１０および加工機１２を含む設備に適用される。図中のＺ軸は重力の方向に沿っており、＋Ｚ方向は上方向であり、−Ｚ方向は下方向である。
【０００９】
コンプレッサ１０と加工機１２とはエア通路１４により接続されている。加工機１２は例えば切削加工などを行う。コンプレッサ１０は、エア通路１４を通じて、圧縮したエアをコンプレッサ１０に供給する。
【００１０】
エア供給装置１００は、シリンダ２０ａ〜２０ｃ（貯留部）、ロッド２２ａ〜２２ｃ、錘２４ａ〜２４ｃを有する。エア通路１４の上流側から下流側にかけて、シリンダ２０ａ〜２０ｃは順に配置されている。
【００１１】
シリンダ２０ａの内部は空洞であり、エアを貯留する。シリンダ２０ａの＋Ｚ側からはロッド２２ａが突出し、ロッド２２ａの先端には錘２４ａが設けられている。ロッド２２ａが＋Ｚ側に突出するほど、シリンダ２０ａの容積は増大する。ロッド２２ａが−Ｚ側に沈下すると容積は減少する。シリンダ２０ａの上面であって、錘２４ａの下にメカニカルバルブ２６ａが配置されている。ボタン２７ａが押圧されない場合、メカニカルバルブ２６ａは閉じ、ボタン２７ａが押圧されるとメカニカルバルブ２６ａは開く。
【００１２】
シリンダ２０ｂおよび２０ｃ、ロッド２２ｂおよび２２ｃ、錘２４ｂおよび２４ｃは、それぞれシリンダ２０ａ、ロッド２２ａ、錘２４ａと同じ構成を有する。シリンダ２０ｂの上面にメカニカルバルブ２６ｂが配置され、シリンダ２０ｃにはメカニカルバルブは設けられていない。
【００１３】
エア通路３０および３２の一端はエア通路１４に接続されている。エア通路３０および３２は合流してエア通路３４を形成し、エア通路３４はシリンダ２０ａに接続されている。エア通路３０には絞り弁３６ａが設けられ、エア通路３２には逆止弁３８ａが設けられている。絞り弁３６ａにより、エア通路３０内のエアの流量を調整することができる。逆止弁３８ａは、エア通路１４からシリンダ２０ａに向かう方向にエアを通過させ、シリンダ２０ａからエア通路１４に向かうエアを遮断する。
【００１４】
エア通路４０の一端はメカニカルバルブ２６ａの１つのポートに接続され、他端はエア通路１４に接続され、途中に絞り弁３６ｂが設けられている。エア通路４２の一端はメカニカルバルブ２６ａの別のポートに接続され、他端はエア通路１４に接続され、途中に逆止弁３８ｂが設けられている。エア通路４２の途中であって逆止弁３８ｂとメカニカルバルブ２６ａとの間に、エア通路４３の一端が接続され、エア通路４３の他端はシリンダ２０ｂに接続されている。
【００１５】
エア通路４４の一端はメカニカルバルブ２６ｂの１つのポートに接続され、他端はエア通路１４に接続され、途中に絞り弁３６ｃが設けられている。エア通路４６の一端はメカニカルバルブ２６ｂの別のポートに接続され、他端はエア通路１４に接続され、途中に逆止弁３８ｃが設けられている。エア通路４６の途中であって逆止弁３８ｃとメカニカルバルブ２６ｂとの間に、エア通路４５の一端が接続され、エア通路４５の他端はシリンダ２０ｃに接続されている。
【００１６】
コンプレッサ１０が圧縮エアを供給し加工機１２をパージすることで、加工機１２の主軸への切屑などの侵入を抑制することができる。また、加工機１２が加工を行うことで、クーラントミストが発生する。加工機１２の停止後、クーラントミストが沈下し、加工機１２のセンサなどの機器に浸入し、当該機器が故障する恐れがある。したがって、夜間など加工機１２の停止中も加工機１２にエアを供給し、クーラントミストの沈下を抑制する。実施形態１のエア供給装置１００は、加工機１２の停止中に、コンプレッサ１０を稼働させなくとも、エアを供給することができる。
【００１７】
図２（ａ）から図３（ｂ）はエア供給装置１００の動作を示す模式図である。これらの図において、エアが流されていないエア経路は点線で示し、エアが流されているエア経路は実線で示す。
【００１８】
図２（ａ）は加工機１２による加工の開始前であり、コンプレッサ１０および加工機１２は稼働していない。いずれのエア経路にもエアは流れず、逆止弁３８ａ〜３８ｃは閉じている。錘２４ａ〜２４ｃに作用する重力がシリンダ２０ａ〜２０ｃ内の圧力よりも大きいため、ロッド２２ａ〜２２ｃは例えば最下点に位置する。錘２４ａおよび２４ｂに押圧されることで、メカニカルバルブ２６ａおよび２６ｂは開弁している。
【００１９】
図２（ｂ）ではコンプレッサ１０が稼働し、加工機１２は加工を開始する。圧縮されたエアが、エア通路１４を通じてコンプレッサ１０から加工機１２に供給される。エア通路１４からはエア通路３２、４２および４６にエアが流れる。これにより逆止弁３８ａ〜３８ｃは開弁し、エア通路１４からシリンダ２０ａ〜２０ｃにエアが供給される。エア通路３２および３４、エア通路４２および４３、エア通路４６および４５は、それぞれはシリンダ２０ａ〜２０ｃにエアを導入する導入通路として機能する。シリンダ２０ａ〜２０ｃ内の圧力が高まり、錘２４ａ〜２４ｃの重力に抗してロッド２２ａ〜２２ｃは上昇する。ロッド２２ａおよび２２ｂがメカニカルバルブ２６ａおよび２６ｂから離間し、メカニカルバルブ２６ａおよび２６ｂは閉弁する。
【００２０】
図２（ｃ）では加工機１２による加工は終了し、コンプレッサ１０および加工機１２は停止する。コンプレッサ１０からのエアの供給は停止し、逆止弁３８ａ〜３８ｂは閉じる。逆止弁３８ｂおよびメカニカルバルブ２６ａが閉じているためシリンダ２０ｂからエアは流出しない。逆止弁３８ｃおよびメカニカルバルブ２６ｂが閉じているためシリンダ２０ｃからエアは流出しない。一方、重力により錘２４ａはロッド２２ａとともに下降する。これによりシリンダ２０ａの容積が減少し、エアが押し出される。すなわち、エア通路３０および３４はシリンダ２０ａからエアを排出する排出通路として機能する。エア通路３４、３０および１４を通じて、シリンダ２０ａから加工機１２にエアが供給される。エアの流量は絞り弁３６ａの開度により調節される。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、ロッド２２ａが最下点まで下降するとき、シリンダ２０ａ内のエアはすべて排出されている。錘２４ａがボタン２７ａを押圧することで、メカニカルバルブ２６ａが開弁する。エア通路４３、４２および４０はシリンダ２０ｂからエアを排出する排出通路として機能する。すなわち、錘２４ｂの重量によりロッド２２ｂが下降することで、エア通路４３、４２、４０および１４を通じて、シリンダ２０ｂから加工機１２にエアが供給される。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、ロッド２２ｂが最下点まで下降するとき、シリンダ２０ｂ内のエアはすべて排出されている。錘２４ｂがボタン２７ｂを押圧することで、メカニカルバルブ２６ｂが開弁する。エア通路４５、４６および４４はシリンダ２０ｃからエアを排出する排出通路として機能する。すなわち、錘２４ｃの重量によりロッド２２ｃが下降することで、エア通路４５、４６、４４および１４を通じて、シリンダ２０ｃから加工機１２にエアが供給される。
【００２３】
本実施形態によれば、エア通路１４を通じてコンプレッサ１０から加工機１２にエアが供給されるとき、シリンダ２０ａ〜２０ｃにもエアが供給される。コンプレッサ１０の停止後、錘２４ａ〜２４ｃの下降によるシリンダ２０ａ〜２０ｃの容積の減少に伴い、エア通路１４を通じてシリンダ２０ａ〜２０ｃから加工機１２にエアが供給される。すなわち、シリンダ２０ａ〜２０ｃはコンプレッサ１０の稼働中にエアを貯留し、コンプレッサ１０の停止中にエアを供給する。生産工程の終了後、コンプレッサ１０を稼働せずにエアの供給が可能であるため、消費エネルギーの抑制が可能である。
【００２４】
複数のシリンダ２０ａ〜２０ｃを互いに接続することで十分な量のエアを確保することができる。このため、コンプレッサ１０の停止期間中にエアの供給を継続することができる。停止期間の長さおよび所望するエアの量に応じて、シリンダの数を増減することができる。コンプレッサ１０およびシリンダ２０ａ〜２０ｃからのエアは加工機１２の主軸またはセンサなどに供給することが好ましい。
【００２５】
エアの流量は、加工機１２内でのクーラントミストの沈下を抑制できる程度とする。また、コンプレッサ１０の停止期間中にシリンダ２０ａ〜２０ｃ内のエアがすべて流出しないことが好ましい。言い換えれば、コンプレッサ１０の停止期間中、シリンダ２０ａ〜２０ｃからのエアの供給が持続することが好ましい。シリンダ２０ａ〜２０ｃから加工機１２へのエアの流量は絞り弁３６ａ〜３６ｃの開度により調節することができる。
【００２６】
クーラントミストの終端速度ＶＴＳは以下のストークスの式で算出される。Ｄｐはクーラントミストの径、ρｐはクーラントミストの密度、ρｆはエアの密度、ｇは重力加速度、ηはエアの粘度である。
【数１】
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シリンダ２０ａ〜２０ｃからのエアの流速は、例えばクーラントミストの沈下速度より大きければよい。
【００２７】
錘２４ａ〜２４ｃが重力の作用により下降することで、シリンダ２０ａ〜２０ｃから自動的にエアが供給される。また、メカニカルバルブ２６ａおよび２６ｂの開弁も錘２４ｂおよび２４ｃの下降により自動的に行われる。工員が作業しなくてよく、かつコンピュータなどで制御しなくてもよい。したがって労力が節約でき、構成が簡単になり、コストを抑制することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
第２実施形態では蛇腹式の貯留部を用いる。図４は第２実施形態に係るエア供給装置２００を例示する模式図である。図４に示すように、ボディ５０の下に土台５２が取り付けられ、上に蓋５４が取り付けられている。ボディ５０（貯留部）は蛇腹構造であり、Ｚ軸方向に伸縮可能であり、内部は空洞である。
【００２９】
エア通路５６の一端はエア通路１４に接続され、他端は蓋５４に接続されている。エア通路５８の一端はエア通路１４に接続され、他端は土台５２に接続されている。エア通路５８は土台５２を通じてボディ５０内に連通し、エア通路５６は蓋５４を通じてボディ５０内に連通する。
【００３０】
エア通路１４の途中であってエア通路５６よりも上流側に逆止弁５５が設けられている。逆止弁５５は、コンプレッサ１０から加工機１２に向かうエアを通過させ、逆方向のエアを遮断する。
【００３１】
図５（ａ）から図５（ｃ）はエア供給装置２００の動作を示す模式図である。図５（ａ）においては、コンプレッサ１０および加工機１２の稼働前であり、いずれのエア経路にもエアは流れない。ボディ５０は収縮している。
【００３２】
図５（ｂ）ではコンプレッサ１０が稼働し、逆止弁５５が開弁し、エア通路１４を通じて加工機１２にエアが供給される。また、導入通路として機能するエア通路５６を通じて、エア通路１４からボディ５０内へとエアが供給される。これによりボディ５０は伸長し、内部にエアを貯留する。エアの一部はエア通路５８を通じてエア通路１４に流れる。
【００３３】
図５（ｃ）ではコンプレッサ１０および加工機１２は停止し、逆止弁５５は閉弁する。蓋５４は重力の作用により−Ｚ側に沈下し、ボディ５０は蓋５４に押され収縮する。これにより、排出通路として機能するエア通路５８、およびエア通路１４を通じて、ボディ５０から加工機１２へとエアが供給される。
【００３４】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、コンプレッサ１０の停止中、ボディ５０の容積の減少に伴い、エア通路１４を通じてボディ５０から加工機１２にエアが供給される。このため、消費エネルギーの抑制が可能である。
【００３５】
エアの流速は上記の終端速度ＶＴＳより大きければよい。例えば蓋５４の重さにより流速を調整することができる。第２実施形態のエア供給装置２００は、第１実施形態のエア供給装置１００に比べて小型化できるため、施設のスペースが小さい場合に有効である。
【００３６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０                                        コンプレッサ
１２                                        加工機
１４、３０、３２、３４、４０、４２、４３、
４４、４５、４６、５６、５８                  エア通路
２０ａ〜２０ｃ                              シリンダ（貯留部）
２２ａ〜２２ｃ                              ロッド
２４ａ〜２４ｃ                              錘
２６ａ〜２６ｃ                              メカニカルバルブ
３６ａ〜３６ｃ                              絞り弁
３８ａ〜３８ｃ、５５                        逆止弁
５０                                        ボディ（貯留部）
５２                                        土台
５４                                        蓋
１００、２００                              エア供給装置
【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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