(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバー部材で仕切られワークを加工する加工空間に漂うクーラントのミストを空気とともに前記加工空間から排気する排気ダクトと、
前記排気ダクトで案内される空気に含まれるミストを除去するミスト凝集部と、
前記ミスト凝集部を通過した空気を前記加工空間に供給する給気ダクトと、
前記排気ダクトから前記給気ダクトの間の何れかに備えたファンと、
前記排気ダクトから排気され前記給気ダクトから給気される空気の循環経路の何れかに設置され、前記排気ダクトで案内される空気に含まれる蒸気を凝縮する冷却機構と、
を備えて構成され、
前記ミスト凝集部を通過した空気の一部を外部に解放し、残余を前記給気ダクトを介して前記加工空間に供給することで、前記給気ダクトを介した給気量を調整し、前記加工空間の圧力が所定圧力範囲に入るように構成されている工作機械の排気処理システム。
【請求項２】
カバー部材で仕切られワークを加工する加工空間に漂うクーラントのミストを空気とともに前記加工空間から排気する排気ダクトと、
前記排気ダクトで案内される空気に含まれるミストを除去するミスト凝集部と、
前記ミスト凝集部を通過した空気を前記加工空間に供給する給気ダクトと、
前記給気ダクトに備えたダンパと、
前記排気ダクトから前記給気ダクトの間の何れかに備えたファンと、
前記排気ダクトから排気され前記給気ダクトから給気される空気の循環経路の何れかに設置され、前記排気ダクトで案内される空気に含まれる蒸気を凝縮する冷却機構と、
を備えて構成され、
前記ダンパの開度を調整することで、前記給気ダクトを介した給気量を調整し、前記加工空間の圧力が所定圧力範囲に入るように構成されている工作機械の排気処理システム。
【請求項３】
請求項１記載の工作機械の排気処理システムの運転方法であって、
前記ファンを駆動することで、前記ミスト凝集部によるミストの除去が可能な状態で、前記排気ダクト及び前記給気ダクトを介して前記加工空間に空気を循環させ、前記加工空間の圧力が所定圧力範囲に入るように、前記ミストコレクタを通過した空気の一部を外部に開放することにより、前記給気ダクトを介した給気量を調整する圧力調整処理を実行する工作機械の排気処理システムの運転方法。
【請求項４】
請求項２記載の工作機械の排気処理システムの運転方法であって、
前記ファンを駆動することで、前記ミスト凝集部によるミストの除去が可能な状態で、前記排気ダクト及び前記給気ダクトを介して前記加工空間に空気を循環させ、前記加工空間の圧力が所定圧力範囲に入るように、前記ダンパの開度を調整することにより、前記給気ダクトを介した給気量を調整する圧力調整処理を実行する工作機械の排気処理システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カバー部材で仕切られワークを加工する加工空間に漂うクーラントのミストを空気とともに前記加工空間から排気する工作機械の排気処理システム及び工作機械の排気処理システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、カバー部材で仕切られた加工室で発生したクーラントのミストを、チップコンベア内蔵の切屑コンテナ近傍に配された吸引ダクトを介して加工室の外部に設置されたミストコレクタに導き、ミストコレクタによりクーラントのミストが除去された清浄空気を、排気供給ダクトを介して加工室の天井側から加工室に導く排気処理システムが開示されている。
【０００３】
当該排気処理システムによれば、排気供給ダクトを介して加工室に還流された清浄空気により、加工室内で発生した切屑を切屑コンテナに案内する案内気流が生成されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１７／０３８０７１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、吸引ダクトを介して加工室から排気されるミストは、ワークの加工時に発生した熱により常温よりも高い温度に加熱されているため、気化したクーラント成分がミストに混在しており、気化したクーラント成分の全てをミストコレクタで適切に除去することができないという問題があった。
【０００６】
また、ミストコレクタを通過し、排気供給ダクトを介して加工室に還流される清浄空気の温度も常温よりも高いため、加工室の温度上昇に起因する、ツール、ワークやベッド、コラム、主軸などの工作機械の構造体に熱変位が発生する虞もあった。外気の温度と加工室の温度の差が大きいと、熱変位による影響がより大きくなる。
【０００７】
本発明の目的は、上述の問題に鑑み、加工熱で気化したクーラント成分を含むミストをミストコレクタによりを適切に除去することができ、しかも加工室の温度上昇を抑制可能な工作機械の排気処理システム及び工作機械の排気処理システムの運転方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために本発明による工作機械の排気処理システムの第一の特徴構成は、カバー部材で仕切られワークを加工する加工空間に漂うクーラントのミストを空気とともに前記加工空間から排気する排気ダクトと、前記排気ダクトで案内される空気に含まれるミストを除去するミスト凝集部と、前記ミスト凝集部を通過した空気を前記加工空間に供給する給気ダクトと、前記排気ダクトから前記給気ダクトの間の何れかに備えたファンと、前記排気ダクトから排気され前記給気ダクトから給気される空気の循環経路の何れかに設置され、前記排気ダクトで案内される空気に含まれる蒸気を凝縮する冷却機構と、を備えて構成され、前記ミスト凝集部を通過した空気の一部を外部に解放し、残余を前記給気ダクトを介して前記加工空間に供給することで、前記給気ダクトを介した給気量を調整し、前記加工空間の圧力が所定圧力範囲に入るように構成されている点にある。
また、本発明による工作機械の排気処理システムの第二の特徴構成は、カバー部材で仕切られワークを加工する加工空間に漂うクーラントのミストを空気とともに前記加工空間から排気する排気ダクトと、前記排気ダクトで案内される空気に含まれるミストを除去するミスト凝集部と、前記ミスト凝集部を通過した空気を前記加工空間に供給する給気ダクトと、前記給気ダクトに備えたダンパと、前記排気ダクトから前記給気ダクトの間の何れかに備えたファンと、前記排気ダクトから排気され前記給気ダクトから給気される空気の循環経路の何れかに設置され、前記排気ダクトで案内される空気に含まれる蒸気を凝縮する冷却機構と、を備えて構成され、前記ダンパの開度を調整することで、前記給気ダクトを介した給気量を調整し、前記加工空間の圧力が所定圧力範囲に入るように構成されている点にある。
本発明による工作機械の排気処理システムの第二の特徴構成は、カバー部材で仕切られワークを加工する加工空間に漂うクーラントのミストを空気とともに前記加工空間から排気する排気ダクトと、前記排気ダクトで案内される空気に含まれるミストを除去するミスト凝集部と、前記ミスト凝集部を通過した空気を前記加工空間に供給する給気ダクトと、前記給気ダクトに備えたダンパと、前記排気ダクトから前記給気ダクトの間の何れかに備えたファンと、前記排気ダクトから排気され前記給気ダクトから給気される空気の循環経路の何れかに設置され、前記排気ダクトで案内される空気に含まれる蒸気を凝縮する冷却機構と、を備えて構成され、前記ダンパの開度を調整することで、前記給気ダクトを介した給気量を調整し、前記加工空間の圧力が所定圧力範囲に入るように構成されている点にある。
本発明による工作機械の排気処理システムの運転方法の第一の特徴構成は、上述した第一の特徴構成を備えた工作機械の排気処理システムの運転方法であって、前記ファンを駆動することで、前記ミスト凝集部によるミストの除去が可能な状態で、前記排気ダクト及び前記給気ダクトを介して前記加工空間に空気を循環させ、前記加工空間の圧力が所定圧力範囲に入るように、前記ミストコレクタを通過した空気の一部を外部に開放することにより、前記給気ダクトを介した給気量を調整する圧力調整処理を実行する点にある。
本発明による工作機械の排気処理システムの運転方法の第一の特徴構成は、上述した第二の特徴構成を備えた工作機械の排気処理システムの運転方法であって、前記ファンを駆動することで、前記ミスト凝集部によるミストの除去が可能な状態で、前記排気ダクト及び前記給気ダクトを介して前記加工空間に空気を循環させ、前記加工空間の圧力が所定圧力範囲に入るように、前記ダンパの開度を調整することにより、前記給気ダクトを介した給気量を調整する圧力調整処理を実行する点にある。
【０００９】
また、本発明による工作機械の排気処理システムの運転方法は、上述した工作機械の排気処理システムの運転方法であって、前記ファンを駆動することで、前記ミスト凝集部によるミストの除去が可能な状態で、前記排気ダクト及び前記給気ダクトを介して前記加工空間に空気を循環させる準備処理と、前記加工空間で前記ワークを加工する加工処理と、を備え、前記準備処理の後に前記加工処理を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加工熱で気化したクーラント成分を含むミストをミストコレクタによりを適切に除去することができ、しかも加工室の温度上昇を抑制可能な工作機械の排気処理システム及び工作機械の排気処理システムの運転方法を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】工作機械の排気処理システムの正面視の説明図である。
【図２】工作機械の排気処理システムの側面視の説明図である。
【図３】ミスト凝集部を含むミストコレクタの説明図である。
【図４】加工空間に配された工作機械の説明図で、（ａ）は側面から視た工作機械の基本構成を示す説明図であり、（ｂ）は正面から視た工作機械の基本構成を示す説明図である。
【図５】別実施形態を示し、工作機械の排気処理システムの正面視の説明図である。
【図６】別実施形態を示し、工作機械の排気処理システムの正面視の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［工作機械の排気処理システムの基本的な実施形態］
上述したように、本発明による工作機械の排気処理システムの第一の特徴構成は、カバー部材で仕切られワークを加工する加工空間に漂うクーラントのミストを空気とともに前記加工空間から排気する排気ダクトと、前記排気ダクトで案内される空気に含まれるミストを除去するミスト凝集部と、前記ミスト凝集部を通過した空気を前記加工空間に供給する給気ダクトと、前記排気ダクトから前記給気ダクトの間の何れかに備えたファンと、を備えて構成され、前記排気ダクトから排気され前記給気ダクトから給気される空気の循環経路の何れかに前記排気ダクトで案内される空気に含まれる蒸気を凝縮する冷却機構を備えている。
【００１３】
ファンによって加工空間から空気とともにクーラントのミストが排気ダクトに導かれ、ミスト凝集部によってミストが凝集されて空気から分離除去され、ミストが分離除去された空気が給気ダクトを介して加工空間に還流される。そして、排気ダクトから給気ダクトに到る空気の循環経路に備えた冷却機構によって空気が冷却され、空気に含まれるクーラントの蒸気が凝縮されて空気から分離される。さらに、加工空間から排気された空気の温度より加工空間に還流される空気の温度が低くなり、加工空間の温度上昇が抑制されるため、ツール、ワークやベッド、コラム、主軸などの工作機械の構造体に熱変位が発生するようなことがなくなる。
【００１４】
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記ミスト凝集部の上流側に、前記排気ダクトで案内される空気に含まれる蒸気を凝縮する冷却機構を備えている点にある。
【００１５】
排気ダクトを介して案内される空気に含まれる蒸気が冷却機構によって凝縮されることで、ミストが肥大化した状態でミスト凝集部に導かれるので、ミスト凝集部で適切にクーラント成分が分離除去される。
【００１６】
同第三の特徴構成は、上述した第二の特徴構成に加えて、前記冷却機構は前記ミスト凝集部の上流側直近に配置されている点にある。
【００１７】
冷却機構がミスト凝集部の上流側直近に配置されていれば、冷却機構によって蒸気からミストに凝縮されたクーラント成分が直ちにミスト凝集部で凝集されるので、冷却機構とミスト凝集部との間に距離があれる場合に排気ダクトの内壁面に付着するミストを定期的に清掃するような手間のかかる作業負担が軽減される。
【００１８】
同第四の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記排気ダクトは前記カバー部材の上部に取り付けられるとともに前記給気ダクトは前記カバー部材の下部に取り付けられ、前記加工空間の下方から上方に向かう気流が形成される点にある。
【００１９】
加工により昇温しミストを含む高温の空気が排気ダクトを介して加工空間の上方から排気される一方で、給気ダクトを介して加工空間の下方にミスト除去後の低温の空気が還流されるようになり、加工空間の内部で下方の給気ダクト付近から上方の排気ダクトに向かう気流が形成され、加工空間内でミストの流れの淀みが生じることなく排気ダクト３１０から流出するようになる。
【００２０】
同第五の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記ミスト凝集部を通過した空気の一部が外部に解放され、残余が前記給気ダクトを介して前記加工空間に供給される点にある。
【００２１】
加工空間はカバー部材で密閉されているわけではなく、ある程度の隙間を介して外部と連通状態となっている。そのため、加工空間に発生するクーラントのミストがカバー部材の隙間などを介して外部に漏出することがないように、加工空間を負圧に維持する必要がある。加工空間から排気ダクトを介して引き抜いた空気の全量を、給気ダクトを介して加工空間に還流すると、加工空間が負圧にならず、ミストが外部に漏出する虞がある。そこで、ミスト凝集部を通過した空気の一部を外部に解放した残余を、給気ダクトを介して加工空間に供給することで、加工空間を負圧に維持しつつ循環経路に沿って空気を循環させることができる。
【００２２】
同第六の特徴構成は、上述した第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記冷却機構は前記加工空間の雰囲気温度を所定温度範囲に調整するように前記排気ダクトで案内される空気を冷却するように構成されている点にある。
【００２３】
加工空間の雰囲気温度が急激に変動すると、ツール、ワークやベッド、コラム、主軸などの工作機械の構造体に熱変位が生じる虞がある。そこで、排気ダクトで案内される空気を冷却機構により冷却することにより、加工空間の雰囲気温度が大きく変動しないように、所定温度範囲に調整することができる。
【００２４】
同第七の特徴構成は、上述した第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記ミスト凝集部で回収されたクーラントを前記加工空間に配したクーラントタンクに還流する還流路を備えている点にある。
【００２５】
ミスト凝集部で回収されたクーラントが還流路を介してクーラントタンクに還流することにより、クーラントの消費量を抑制してランニングコストを低減することができる。
【００２６】
［工作機械の排気処理システムの運転方法の基本的な実施形態］
本発明による工作機械の排気処理システムの運転方法の第一の特徴構成は、上述した第一から第七の何れかの特徴構成を備えた工作機械の排気処理システムの運転方法であって、前記ファンを駆動することで、前記ミスト凝集部によるミストの除去が可能な状態で、前記排気ダクト及び前記給気ダクトを介して前記加工空間に空気を循環させる準備処理と、前記加工空間で前記ワークを加工する加工処理と、を備え、前記準備処理の後に前記加工処理を実行する点にある。
【００２７】
加工処理によってワークを加工する際の発熱によって加工空間の雰囲気温度が上昇する過程でツール、ワークやベッド、コラム、主軸などの工作機械の構造体に熱変位が生じる虞がある。また、外気の温度と加工室の温度の差が大きいと、熱変位による影響がより大きくなる。そこで、ミストが発生する加工処理の前に循環経路を介して加工空間の空気を循環させることにより冷却しておけば加工空間に空気の流れが形成されるので、その後に加工処理が実行され、加工空間の雰囲気温度が上昇するようなことがあっても、熱変位が生じるような温度上昇を抑制することができる。
【００２８】
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記加工空間の圧力が所定圧力範囲に入るように前記給気ダクトを介した給気量を調整する圧力調整処理を実行する点にある。
【００２９】
給気ダクトを介した給気量を調整することにより、加工空間の圧力を所定圧力範囲に調整することで、加工空間と循環経路を介して安定した空気の循環流を維持することができる。
【００３０】
同第三の特徴構成は、上述した第二の特徴構成に加えて、前記圧力調整処理は、前記ミストコレクタを通過した空気の一部を外部に開放する処理である点にある。
【００３１】
排気ダクトを介して流入する空気に含まれるミストをミストコレクタで除去した後に、一部の空気を外部に開放することで、加工空間を所定圧力範囲に調整することができる。外部に開放される空気はミストコレクタを通過しているため、外部にクーラントのミストが拡散されるようなこともない。
【００３２】
同第四の特徴構成は、上述した第二の特徴構成に加えて、前記圧力調整処理は、前記給気ダクトに備えたダンパの開度を調整する処理である点にある。
【００３３】
給気ダクトに備えたダンパの開度の調整により、給気ダクトを介した加工空間への給気量を抑制することで加工空間を所定圧力範囲に調整することができる。
【００３４】
［工作機械の排気処理システム及びその運転方法の詳細な実施形態］
以下、図面に基づいて工作機械の排気処理システム及びその運転方法の詳細な実施形態を説明する。
【００３５】
図４（ａ），（ｂ）には、カバー部材２００で仕切られワーク１０を加工する加工空間に設置された工作機械１００が示されている。
【００３６】
工作機械１００は、ベッド１と、ベッド１上の案内面に沿ってＹ軸方向に移動するサドル２と、サドル２の案内面に沿ってＸ軸方向に移動するテーブル３と、ベッド１に垂設されたコラム４と、コラム４の案内面に沿ってＺ軸方向に移動する主軸頭５とを備えた立形のマシニングセンタであり、二点鎖線で示されているように、周囲がカバー部材２００で被覆され、図には示していないが、カバー部材２００には開閉可能な扉が設けられている。
【００３７】
サーボモータＭＹが駆動されるとベッド１上でサドル２がＹ軸方向の直動駆動軸に沿って移動し、サーボモータＭＸが駆動されるとサドル２上でテーブル３がＸ軸方向の直動駆動軸に沿って移動し、サーボモータＭＺが駆動されるとコラム４上で主軸頭５がＺ軸方向の直動駆動軸に沿って移動する。
【００３８】
主軸頭５に設けられた主軸６によって工具７が保持され、サーボモータＭＳ１が駆動されると工具７が垂直軸心周りに回転する。テーブル３には被加工物であるワーク１０がワークホルダ３Ｈにより固定されている。例えばワーク１０の上面加工を目的とするような場合には、工具７として外周面と端面に切れ刃を備えたエンドミルが用いられる。
【００３９】
予め設定されたＮＣプログラムに基づいて上述した各サーボモータＭＸ,ＭＹ,ＭＺ,ＭＳ１がサーボ制御部を介して駆動されることにより、ワーク１０と工具７が相対移動してワーク１０が所望の形状に機械加工される。
【００４０】
サドル２の下方には冷却や洗浄に供給される流体であるクーラントを回収するクーラントタンク８が設置され、機械加工に伴って発生する切り屑がクーラントとともにクーラントタンク８に回収されるように構成されている。クーラントタンク８の底部にはチップコンベア９が配設され、クーラントタンク８に回収された切り屑１１はチップコンベア９により機外に搬出されて回収容器に回収される。
【００４１】
主軸頭５には、工具７によってワーク１０が機械加工される際に加工部位に生じる切削熱による温度上昇を抑制するとともに加工部位に付着した切屑を除去するために、冷却及び洗浄用の流体であるクーラントを加工部位に向けて噴射するクーラントノズル２０が設けられている。切削熱による温度上昇に起因する熱変位により、ワークの加工精度が低下する虞があるためである。
【００４２】
ワーク１０の加工時には、クーラントノズル２０から噴射されるクーラントの一部が切削熱によって気化し、また微粒子化して加工空間に充満し、ミストとして浮遊するため、当該ミストを除去すべく排気処理システム３００が構築されている。
【００４３】
図１及び図２に示すように、工作機械の排気処理システム３００は、カバー部材２００で仕切られワーク１０を加工する加工空間２１０に漂うクーラントのミストを空気とともに加工空間２１０から排気する排気ダクト３１０と、排気ダクト３１０で案内される空気に含まれるミストを除去するミスト凝集部を備えたミストコレクタ３６０と、ミストコレクタ３６０を通過した空気を加工空間２１０に供給する給気ダクト３２０と、排気ダクト３１０から給気ダクト３２０の間の何れかに備えた遠心ファン３６８（図３参照。）と、を備えている。
【００４４】
排気ダクト３１０のうちミスト凝集部の上流側直近位置に排気ダクト３１０で案内される空気に含まれるクーラントの蒸気を凝縮する熱交換器３５０を備えている。熱交換器３５０には複数枚の吸熱フィンが設けられており、チラー３３０から当該吸熱フィンを冷却する冷却用の熱媒体が媒体循環路３４０を介して循環供給されている。即ち、熱交換器３５０とチラー３３０によって冷却機構が構成されている。
【００４５】
加工空間２１０から排気ダクト３１０に流入する空気は約５０℃程度に加熱されており、クーラントのミストや蒸気が含まれている。このような空気が熱交換器３５０で吸熱フィンと接触することで冷却され、同時にクーラントの蒸気も凝縮されてミストとなる。冷却機構により約５０℃程度の温度が２５℃程度の室温まで冷却される。
【００４６】
図３に示すように、ミストコレクタ３６０は排気ダクト３１０から空気とともに流入するミストを除去して給気ダクト３２０に吐出す装置であり、上流側から順に、中央から周辺に向けて立ち下がるように湾曲形成された金属板でなる衝突板３６１、ルーバー状の衝突板３６２、ドラムフィルタ３６３、ＨＥＰＡフィルタ(High Efficiency Particulate Air Filter)３６５を備えている。ドラムフィルタ３６３の内側には遠心ファン３６８と、遠心ファン３６８を駆動する電動モータ３６４が設けられている。
【００４７】
遠心ファン３６８により加工空間から排気ダクト３１０に吸引された空気に含まれる比較的粒径の大きなミストや粗い切屑などが衝突板３６１に衝突してトラップされ、衝突板３６１の下方に設置されたドレンパン３６６に滴下回収される。衝突板３６１で除去しきれなかったミストや切屑は下流側に備えたルーバー状の衝突板３６２によってトラップされる。
【００４８】
衝突板３６２を通過した空気は、さらに遠心ファン３６８によってドラムフィルタ３６３の内側面に向けて吹き付けられて粒径の小さなミストや切屑が除去され、その後にＨＥＰＡフィルタを通過することにより、０．３μｍ以上のミストなどの微粒子の殆どが除去される。ドレンパン３６６に回収されたクーラントはドレン口３６７から排出される。
【００４９】
ドレン口３６７から排出されたクーラントは、クーラント回収機構を介して加工空間２１０内のクーラントタンク８に回収されて再利用される。図では明示されていないが、クーラント回収機構は、クーラント貯留部と、クーラント還流路と、回収ポンプを備えて構成され、ドレン口３６７から排出されたクーラントがクーラント貯留部に貯留され、回収ポンプによってクーラント還流路を経由してクーラントタンク８に回収される。
【００５０】
なお、上述のミストコレクタ３６０に組み込まれるミスト除去のための機能部品である衝突板３６１，３６２、ドラムフィルタ３６３、ＨＥＰＡフィルタ３６５などの具体的な構成は特に上述したものに限定されるものではなく、所望の機能を実現可能な公知のフィルタなどを用いることができることは言うまでもない。例えば衝突板としてパンチングメタルなどを用いることができ、フィルタとして金属メッシュフィルタなどを用いることができる。
【００５１】
図１及び図２に示したように、排気ダクト３１０はカバー部材２００の上部に取り付けられるとともに給気ダクト３２０はカバー部材２００の下部に取り付けられている。排気ダクト３１０及び給気ダクト３２０でなる循環経路に沿って循環される空気により加工空間２１０の下方から上方に向かう気流（図１では二重の一点鎖線で示されている。）が形成される。なお、図１では、正面視で天井の右方に排気ダクト３１０が接続され、右方側壁に給気ダクト３２０が接続されているが、左方側壁に給気ダクト３２０が接続されていてもよい。少なくとも加工空間の下方から上方に向けて空気の流れが形成されるように構成することが好ましい。
【００５２】
給気ダクト３２０には、加工空間２１０に供給される空気量を抑制するダンパ機構３７０が設けられている。ダンパ機構３７０の開度を調整することにより、給気ダクトを介した給気量が調整され、加工空間２１０の内部の圧力が所定の負圧範囲に調整される。その結果、加工空間２１０と循環経路を介して安定した空気の循環流が維持される。
【００５３】
以下に、工作機械の排気処理システムの別実施形態を説明する。
冷却機構を構成する熱交換器３５０は、排気ダクト３１０のうちミストコレクタ３６０の直近上流側に備えていることが好ましいが、設置位置を限定するものではなく、排気ダクト３１０の何れかの部位に備えていればよい。
【００５４】
また、熱交換器３５０は、排気ダクト３１０から排気され給気ダクト３２０から給気される空気の循環経路の何れかに備えていればよく、必ずしも排気ダクト３１０に備えている必要はない。給気ダクト３２０に熱交換器３５０を備える場合は、熱交換器３５０により凝縮されたミストが加工空間２１０に流入することになるが、加工空間２１０の内部温度の上昇を抑制するという効果は十分に発揮させることができる。
【００５５】
冷却機構としてチラー３３０と熱交換器３５０を用いた構成を説明したが、熱交換器３５０の具体的構造は特に限定されるものではなく、公知の構造を適宜用いることができる。
【００５６】
冷却機構として、コンプレッサーと渦流発生器と調整弁を備えたエアークーラーを用いることも可能である。また、冷凍サイクルを利用した冷却機構を設けてもよい。
【００５７】
ミストコレクタ３６０として衝突板とフィルタを備えた構成を説明したが、具体的な構造は上述した例に限るものではなく、適宜公知の衝突式のミストコレクタを採用することができる。
【００５８】
また、単一のサイクロン機構、または複数のサイクロンを配列したサイクロン式のミストコレクタ３６０を用いてもよい。
【００５９】
図５に示すように、ミストコレクタ３６０（ミスト凝集部）を通過した空気の一部が外部に解放され、残余が給気ダクトを介して加工空間２１０に供給されるように構成してもよい。この例では、給気ダクト３２０に分岐ダクト３８０を形成し、分岐ダクト３８０にバルブとして機能するダンパ機構３７０を備えている。
【００６０】
加工空間２１０はカバー部材２００で密閉されているわけではなく、ある程度の隙間を介して外部と連通状態となっている。そのため、加工空間２１０に発生するクーラントのミストがカバー部材２００の隙間などを介して外部に漏出することがないように、加工空間を負圧に維持する必要がある。
【００６１】
加工空間２１０から排気ダクト３１０を介して引き抜いた空気の全量を、給気ダクト３２０を介して加工空間に還流すると、加工空間２１０が負圧にならず、カバー部材２００の隙間などを介して漏出してしまう虞がある。
【００６２】
そこで、ミストコレクタ３６０（ミスト凝集部）を通過した空気の一部を外部に解放した残余を、給気ダクト３２０を介して加工空間２１０に供給することで、加工空間２１０を負圧に維持しつつ循環経路に沿って空気を循環させることができる。
【００６３】
冷却機構により調整される空気の温度は、加工により生じる熱によって主軸やツール、ワークに大きな熱変位が発生することがないように抑制できる温度であればよく、特に限定するものではない。本実施形態では、空気の循環がない場合に上昇する温度が５０℃程度となるため、少なくとも加工空間２１０の雰囲気温度が室温から５０℃程度まで上昇することがないように、２５℃前後の常温まで冷却することにより、加工空間２１０の雰囲気温度が高くても４０℃程度に維持されるように構成されている。
【００６４】
上述した実施形態では、ミストコレクタ３６０に備えた遠心ファン３６８によって、排気ダクト３１０及び給気ダクト３２０で構成される循環経路に沿って加工空間２１０の空気を循環させる例を説明したが、ミストコレクタ３６０に備えた遠心ファン３６８以外のファンを排気ダクト３１０及び給気ダクト３２０の何れか一方または双方に備えてもよい。
【００６５】
［工作機械の排気処理システムの運転方法］
上述した工作機械の排気処理システムを実際のワークの加工を開始した後に起動すると、初期に加工空間２１０の温度上昇が大きくなって熱変位が生じる虞がある。
【００６６】
そのような場合でも、実際のワークの加工を開始する前にファンを駆動することで、ミスト凝集部によるミストの除去が可能な状態で、排気ダクト及び給気ダクトを介して加工空間に空気を循環させる準備処理を実行することにより、予め加工空間２１０を冷却して、外気温との温度差を抑制することができる。
【００６７】
さらに、加工空間２１０の圧力が所定圧力範囲に入るように給気ダクトを介した給気量を調整する圧力調整処理を実行することにより、加工空間と循環経路を介して安定した空気の循環流を維持することができる。
【００６８】
例えば、図５の例では、加工空間の圧力を計測する圧力計を備え、圧力を制御する為のダンパ機構３７０の開度を調整する制御装置を備えればよい。
【００６９】
図６に示すように、カバー部材２００の天井部に排気ダクト３１０と、給気ダクト３２０と、ミストコレクタ３６０と、冷却機構３５０と、ファンを備えた排気処理システムを設置してもよい。
【００７０】
上述した実施形態では、工作機械１００が立形のマシニングセンタで構成された例を説明したが、本発明が適用される工作機械１００は立形のマシニングセンタに限るものではなく、各種のマシニングセンタに適用でき、旋盤のような工具を保持する主軸頭を備えていない工作機械に適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上に説明したように、本発明により、加工熱で気化したクーラント成分を含むミストをミストコレクタによりを適切に除去することができ、しかも加工室の温度上昇を抑制可能な工作機械の排気処理システムが実現できる。
【符号の説明】
【００７２】
１：ベッド
２：サドル
３：テーブル
３Ｈ：ワークホルダ
４：コラム
５：主軸頭
６：主軸
７：工具
８：クーラントタンク
９：チップコンベア
１０：被加工物（ワーク）
１１：切り屑
２０：クーラントノズル
３０：洗浄ノズル制御部
３１：位置推定部
３２：ＦＥＭ解析部
３３：位置算出部
３４：ノズル姿勢調整部
４０：サーボ制御部
４１：位置決め制御部
４２：速度制御部
１００：工作機械
２００：カバー部材
２１０：加工空間
３００：排気処理システム
３１０：排気ダクト
３２０：給気ダクト
３３０：チラー（冷却機構）
３４０：媒体循環路
３５０：熱交換器（冷却機構）
３６０：ミストコレクタ
３６８：遠心ファン
【要約】
【課題】加工熱で気化したクーラント成分を含むミストをミストコレクタによりを適切に除去することができ、しかも加工室の温度上昇を抑制可能な工作機械の排気処理システムを提供する。
【解決手段】カバー部材で仕切られワークを加工する加工空間に漂うクーラントのミストを空気とともに前記加工空間から排気する排気ダクトと、前記排気ダクトで案内される空気に含まれるミストを除去するミスト凝集部と、前記ミスト凝集部を通過した空気を前記加工空間に供給する給気ダクトと、前記排気ダクトから前記給気ダクトの間の何れかに備えたファンと、前記排気ダクトから排気され前記給気ダクトから給気される空気の循環経路の何れかに前記排気ダクトで案内される空気に含まれる蒸気を凝縮する冷却機構を備えている。
【選択図】図１【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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