(57)【要約】【課題】  フィルタの交換頻度を大幅に低減することで、作業効率の低下を招来することなく、コスト的にも有利な液浄化システムを得る。【解決手段】  不純物を含む液を回収する回収槽１５と、回収槽１５に回収された液に対して濾過処理を施すフィルタ１７と、を有する液浄化システムであって、回収槽１５からフィルタ１７に至る液経路に、不純物を除去するための遠心分離機３５（前処理手段）を設けたので、これにより、フィルタ１７には、遠心分離機３５で不純物が除去された液が供給されて、フィルタ１７における濾過処理の負荷が著しく軽減される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物を含む液を回収する回収槽と、前記回収槽に回収された液に対して濾過処理を施すフィルタと、を有する液浄化システムであって、
前記回収槽から前記フィルタに至る液経路に、不純物を除去するための前処理手段を設けた
ことを特徴とする液浄化システム。
【請求項２】
請求項１記載の液浄化システムであって、
前記回収槽から前記フィルタに至る液経路に、前記前処理手段で不純物が除去された液を貯める中間槽をさらに設け、
前記フィルタには、前記中間槽に貯められた液が供給される
ことを特徴とする液浄化システム。
【請求項３】
請求項２記載の液浄化システムであって、
前記中間槽の液面は、前記回収槽の液面よりも高く維持される
ことを特徴とする液浄化システム。
【請求項４】
請求項３記載の液浄化システムであって、
前記中間槽は、前記回収槽の内側に設けられている
ことを特徴とする液浄化システム。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の液浄化システムであって、
前記前処理手段は、遠心分離機である
ことを特徴とする液浄化システム。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の液浄化システムを備えた工作機械であって、
ワークに加工処理を施す際に同ワークが浸漬される加工液を貯める作業槽と、
前記作業槽内に設けられ、前記フィルタで濾過処理後の加工液を噴出させるノズルと、
をさらに備え、
前記回収槽は、前記作業槽から不純物を含む加工液を回収するものである
ことを特徴とする工作機械。
【請求項７】
請求項６記載の液浄化システムを備えた工作機械であって、
前記回収槽から前記中間槽に至る液経路の流量は、前記中間槽から前記フィルタに至る液経路の流量よりも多くなるように設定される
ことを特徴とする工作機械。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の液浄化システムを備えた工作機械であって、
前記前処理手段は、前記フィルタとは独立して稼働される
ことを特徴とする工作機械。
【請求項９】
請求項６〜８のうちいずれか一項に記載の液浄化システムを備えた工作機械であって、
前記回収槽から前記中間槽に至る液経路に、前記前処理手段で不純物が除去された液の供給先を切り換える三方弁をさらに設け、
前記ワークに対する加工作業の開始に先だって、前記作業槽には、前記三方弁を介して前記前処理手段で不純物が除去された液が供給される
ことを特徴とする工作機械。
【請求項１０】
請求項６〜９のうちいずれか一項に記載の液浄化システムを備えた工作機械であって、
前記工作機械は、ワイヤカット放電加工機であり、
前記ワークとの間で放電を行うためのワイヤ電極をさらに備え、
前記加工処理は、前記ノズルからワークに向けて加工液を噴出させながら、ワークと前記ワイヤ電極間に放電を生じさせることで行われる
ことを特徴とする液浄化システムを備えたワイヤカット放電加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、工作機械における加工液に含まれる切削粉などの不純物を濾過処理するためのフィルタを有する液浄化システムに係り、特に、フィルタの交換頻度を大幅に低減することで、作業効率の低下を招来することなく、コスト的にも有利な液浄化システム、液浄化システムを備えた工作機械、及び液浄化システムを備えたワイヤカット放電加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークを加工するための工作機械では、加工液中にワークを浸漬させて加工処理を施すものがある。その一例として、例えば、ワイヤカット放電加工機では、純水等の加工液中にワークを浸漬させ、ワークとワイヤ電極間に放電を生じさせることで、高精度かつ微細なワークの切断加工を行う（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この加工の際にワークの切削粉が発生し、この粉屑が加工液中に拡散してゆく。この粉屑量が所定量を越えると、ワイヤカット放電加工機におけるワイヤノズルの詰まりを招来し、ワイヤカット加工に係る精度を低下させるという問題がある。このため、加工液を液浄化システム内の液流路に設けたフィルタへと導き、フィルタにおいて濾過処理を施すことで加工液から粉屑を除去するようにしている。また、フィルタの濾過能力を担保することで、加工精度維持を図るため、液流路におけるフィルタ前後の圧力差を常時監視し、この圧力差に基づきフィルタの寿命を判定し、この判定の結果、フィルタの寿命が到来した旨の判定が下されたとき、フィルタの交換時期である旨をメンテナンス員に報知するようにしている。かかる報知を受けたメンテナンス員が、フィルタの交換作業を行うことで、フィルタの濾過能力は常時所定値以上に維持され、これによって、加工精度も所定値以上に維持されることになる。
【０００４】
しかしながら、上述した従来の液浄化技術では、フィルタの目詰まりに由来してフィルタの寿命が到来した旨の判定が下されたとき、例えワイヤカット加工作業の途中であっても、加工精度維持の観点から、加工作業を中断して速やかなるフィルタの交換作業が必要となる。また、一般にフィルタは高価格であって、再使用不能の使い捨てとされることが多い。従って、フィルタ交換作業は非常に煩雑であって、加工作業の効率低下を招来するとともに、コスト的にも不利を強いられていたのである。
【０００５】
しかも、この問題は、特に、チタン合金やアルミニウム合金等の素材を対象として加工を行ったときに顕著に生じる。すなわち、この場合には、短時間の加工処理であるにもかかわらず、加工の途中でフィルタの交換を要することが多い。このため一般に、チタン合金やアルミニウム合金等の素材では、それ以外の素材加工の場合と比較して、加工に係る工数が大きくなりがちであった。
【０００６】
なお、かかる問題を解決するための技術について、公知文献は見当らない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３５８５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、従来の液浄化技術では、フィルタ交換作業は非常に煩雑であって、作業効率の低下を招来するとともに、コスト的にも不利を強いられていた点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、フィルタの目詰まりを効果的に抑制し、その交換頻度を大幅に低減することで、作業効率の低下を招来することなく、コスト的にも有利な液浄化システムを得ることを目的として、不純物を含む液を回収する回収槽と、前記回収槽に回収された液に対して濾過処理を施すフィルタと、を有する液浄化システムであって、前記回収槽から前記フィルタに至る液経路に、不純物を除去するための前処理手段を設けたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る液浄化システムは、不純物を含む液を回収する回収槽と、前記回収槽に回収された液に対して濾過処理を施すフィルタと、を有する液浄化システムであって、前記回収槽から前記フィルタに至る液経路に、不純物を除去するための前処理手段を設けたので、これにより、フィルタには、前処理手段で不純物が除去された液が供給されて、フィルタにおける濾過処理の負荷が著しく軽減される結果として、フィルタの交換頻度を大幅に低減することで、作業効率の低下を招来することなく、コスト的にも有利な液浄化システムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
フィルタの交換頻度を大幅に低減することで、作業効率の低下を招来することなく、コスト的にも有利な液浄化システムを得るといった目的を、回収槽からフィルタに至る液経路に、不純物を除去するための前処理手段を設けることによって実現した。
【実施例１】
【００１２】
［実施例１に係る液浄化システム、及び同液浄化システムを備えたワイヤカット放電加工機の全体構成］
以下に本発明に係る液浄化システム、及び同液浄化システムを備えた工作機械の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる本発明実施例において、工作機械としてワイヤカット放電加工機を採用した例をあげて説明を進めるものとする。図１は本発明実施例１に係る液浄化システムを備えたワイヤカット放電加工機の概略構成図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明実施例１に係るワイヤカット放電加工機に搭載された液浄化システム１１は、ワーク（不図示）に加工処理を施す際に同ワークが浸漬される加工液を貯める作業槽１３と、作業槽１３の加工液を回収する回収槽１５と、回収槽１５に回収された液に対し、後述する前処理を施すことで不純物が除去された加工液を貯める中間槽１６と、中間槽１６に貯められた加工液に対して濾過処理を施すフィルタ１７と、フィルタ１７で濾過処理後の加工液を貯める清浄槽１８と、を備えて構成されている。なお、作業槽１３、回収槽１５、中間槽１６、及び清浄槽１８の鉛直方向における位置関係は、作業槽１３が最も高位に位置し、清浄槽１８、中間槽１６、回収槽１５の順序で、順次低位に配置されている。
【００１４】
ワイヤカット放電加工機では、純水等の加工液中にワークを浸漬させ、かつ、ノズル１９からワークに向けて加工液を噴出させながら、ワークとワイヤ電極２１間に放電を生じさせることで、高精度かつ微細なワークの切断加工を行う。ここで、加工液は、ワークとワイヤ電極２１間で生じた放電現象を絶縁する役割を果たす。作業槽１３内には、フィルタ１７で濾過処理後の加工液を噴出させるためのノズル１９が設けられている。ノズル１９から噴出した加工液は、作業槽１３にたまる。ここで、作業槽１３は、回収槽１５と比較して高位に配置されいる。従って、作業槽１３でオーバーフローした加工液は、切削粉と共に回収槽１５で回収される。また、加工液を回収槽１５へと導くために、作業槽１３の底壁には、第１液導管２３が設けられている。この第１液導管２３には、加工液の流通を遮断／開放するための二方弁２５が設けられている。さらに、回収槽１５に貯められた加工液を作業槽１３へと汲み上げるために、作業槽１３と回収槽１５との間には、第２液導管２７が設けられている。この第２液導管２７には、加工液を回収槽１５から作業槽１３まで汲み上げるための第１ポンプ２９が設けられている。なお、第１ポンプ２９は、ワークに対する加工作業の開始に先だって駆動されることで、作業槽１３内の液面レベルを所定レベルまで満たす役割を果たす。
【００１５】
回収槽１５に貯められた加工液を中間槽１６へと導くために、回収槽１５と中間槽１６との間には、第３液導管３１が設けられている。この第３液導管３１には、加工液を回収槽１５から中間槽１６へと送り出すための第２ポンプ３３と、加工液中の切削粉等の粉屑を含む不純物を除去するための前処理手段として機能する遠心分離機３５と、がそれぞれ設けられている。遠心分離機３５は、回収槽１５に貯められている、加工液中の切削粉等の粉屑を含む不純物を除去する機能を果たす。その作用機序は、加工液から固形分（切削粉等の粉屑を含む不純物）を遠心分離によって除去することに基づく。遠心分離機３５では、ここで除去した加工液中の切削粉等の粉屑を含む不純物を濃縮した状態で貯めておくことができる。そして、そのメンテナンス頻度は、通常の使用状態において例えば半年に一回程度と、フィルタ１７のメンテナンス頻度と比較してきわめて長い。従って、このようにメンテナンス頻度の低い遠心分離機３５を前処理手段として採用することで不純物が除去された加工液を、フィルタ１７に供給することが可能となる結果として、フィルタ１７の濾過処理に係る負荷を著しく軽減することができる。なお、第３液導管３１における第２ポンプ３３及び遠心分離機３５を含む遠心分離機回路では、制御装置において適切な時間帯を設定したタイマ制御を行うことにより、ワイヤカット放電加工機が稼働していない時間帯であっても必要なときは、第４液導管３７における第３ポンプ３９及びフィルタ１７を含むフィルタ回路を停止させた状態で、同遠心分離機回路のみを稼動するように構成してもよい。このようにすれば、回収槽１５又は中間槽１６に貯められている加工液では、そこに含まれる切削粉屑をどんどん除去して清浄化することができる。
【００１６】
ところで、中間槽１６は、回収槽１５の内側に設けられている。従って、中間槽１６においてオーバーフローした加工液は、回収槽１５で回収される。ただし、中間槽１６の液面は、回収槽１５の液面よりも常に高く維持されている。これは、例えば、回収槽１５から中間槽１６に至る第３液導管３１の流量が、中間槽１６からフィルタ１７に至る第４液導管３７の流量よりも多くなるように、後述する制御装置において、各ポンプ２９，３３，３９，４５の吐出流量を制御することで実現される。また、中間槽１６における縁の高さを、回収槽１５における縁の高さよりも高く設定することで実現される。これによって、粉屑等の不純物を含む加工液が、回収槽１５から中間槽１６へと逆流することを未然に防止している。
【００１７】
中間槽１６に貯められた、不純物が除去された加工液を清浄槽１８へと導くために、中間槽１６と清浄槽１８との間には、第４液導管３７が設けられている。この第４液導管３７には、加工液を回収槽１５から中間槽１６へと送り出すための第３ポンプ３９と、加工液に対して濾過処理を施すフィルタ１７と、がそれぞれ設けられている。
【００１８】
フィルタ１７は、ノズル１９に送られる加工液の清浄度を確保する機能を果たす。このため、フィルタ１７は、ワイヤカット放電加工の際に加工液中に拡散した切削粉を除去するのに適したものが適宜採用される。フィルタ１７は、使用を継続することで徐々に切削粉がつまり、その通過抵抗を増大させてゆく。すると、フイルタ１７の前後に所定値以上の圧力差を生じる。そこで、第４液導管３７には、フィルタ１７前後の圧力差を検知する差圧センサ４１が設けられている。この差圧センサ４１は、液浄化システム１１の制御装置（不図示）に接続されている。同制御装置は、第４液導管３７におけるフィルタ１７前後の圧力差を常時監視し、この圧力差に基づきフィルタ１７の寿命を判定し、この判定の結果、フィルタ１７の寿命が到来した旨の判定が下されたとき、フィルタ１７の交換時期である旨をメンテナンス員等に報知する機能を備えている。かかる報知を受けたメンテナンス員が、フィルタの交換作業を行うことで、フィルタの濾過能力は常時所定値以上に維持され、これによって、加工精度も所定値以上に維持されることになる。
【００１９】
清浄槽１８に貯められた加工液を、作業槽１３内におけるノズル１９へと導くために、清浄槽１８と作業槽１３内におけるノズル１９との間には、第５液導管４３が設けられている。この第５液導管４３には、加工液を清浄槽１８から作業槽１３へと送り出すための第４ポンプ４５が設けられている。清浄槽１８は、中間槽１６と同様に、回収槽１５の内側に設けられている。従って、清浄槽１８においてオーバーフローした加工液は、回収槽１５で回収される。ただし、中間槽１６のケースと同様に、清浄槽１８の液面は、回収槽１５の液面よりも常に高く維持されている。これは、中間槽１６から清浄槽１８に至る第４液導管３７の流量が、清浄槽１６からノズル１９に至る第５液導管４３の流量よりも多くなるように、後述する制御装置において、各ポンプ２９，３３，３９，４５の吐出流量を制御することで実現される。また、清浄槽１８における縁の高さを、回収槽１５における縁の高さよりも高く設定することで実現される。これによって、粉屑等の不純物を含む加工液が、回収槽１５から清浄槽１８へと逆流することを未然に防止している。
【００２０】
［実施例１に係る液浄化システムの作用効果］
一般に、フィルタ１７は高価格であって、再使用不能の使い捨てとされている。したがって、頻繁に交換が必要となると、多大なランニングコストが発生する。
【００２１】
特に、チタン合金やアルミニウム合金等を加工する場合、非常に短期間でフィルタ１７の寿命が到来し、フィルタ１７の交換頻度が多大となって、多大なランニングコストが発生する。このため、チタン合金やアルミニウム合金等の素材を対象としたワイヤカット放電加工では、その加工料が高額となって、経済性の観点から釣り合わないものとされていた。
【００２２】
これに対し、実施例１に係る液浄化システム１１、及び同液浄化システムを備えたワイヤカット放電加工機では、不純物を含む液を回収する回収槽１５と、回収槽１５に回収された液に対して濾過処理を施すフィルタ１７と、を有する液浄化システムであって、回収槽１５からフィルタ１７に至る液経路に、不純物を除去するための遠心分離機３５（前処理手段）を設けたので、これにより、フィルタ１７には、遠心分離機３５で不純物が除去された液が供給されて、フィルタ１７における濾過処理の負荷が著しく軽減される結果として、フィルタ１７の交換頻度を大幅に低減することで、作業効率の低下を招来することなく、コスト的にも有利となる。
【００２３】
なお、ワイヤカット加工の終了時には、二方弁２５が開放位置に付勢されて、作業槽１３に貯められていた切削粉屑を含む加工液が、回収槽１５へと一度に排出される。かかる場合において、制御装置は、回収槽１５の液量を適切に制御することによって、その液位が中間槽１６の縁を超えて中間槽１６へと逆流することを防止する。また、この逆流防止は、中間槽１６における縁の高さが、回収槽１５における縁の高さよりも高く設定されていることによっても実現される。こうした場合において、第３液導管３１における第２ポンプ３３及び遠心分離機３５を含む遠心分離機回路を、第４液導管３７における第３ポンプ３９及びフィルタ１７を含むフィルタ回路とは独立して稼働することができる。すなわち、前記フィルタ回路を停止させた状態で、前記遠心分離機回路を稼動させれば、回収槽１５又は中間槽１６に貯められている加工液では、そこに含まれる切削粉屑をどんどん除去して清浄化することができる。
【００２４】
表１は、実施例１に係る液浄化システムでのフィルタ交換頻度と、従来技術でのフィルタ交換頻度とを比較したものである。ここでは、加工対象となるワークの素材として、一般に加工が困難とされている、チタン合金を用いた。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１に示すように、従来技術でのフィルタ交換頻度は、２０時間の加工作業で一回程度であったのに対し、実施例１に係る液浄化システムでのフィルタ交換頻度は、２００時間の加工作業で一回程度であった。これは、実施例１に係る液浄化システムでは、従来技術と比較して、フィルタ寿命を約１０倍に延長させることができたことを意味している。これによって、実施例１が、従来技術と比較して、フィルタ寿命延長の観点からきわめて優れた効果を奏することがわかる。
【実施例２】
【００２７】
［実施例２に係る液浄化システムの全体構成］
次に、実施例２に係る液浄化システムについて、図面に基づいて説明する。図２は本発明の実施例２に係る液浄化システムを備えたワイヤカット放電加工機の構成図である。なお、実施例２に係る液浄化システム５１は、実施例１に係る液浄化システム１１と比較して、ほぼ同等の構成部材を備えて構成されている。そこで、実施例１と実施例２間の相違点に着目して、その説明を行うこととする。
【００２８】
図２に示すように、実施例２に係る液浄化システム５１は、第３液導管３１における遠心分離機３５の下流側に、遠心分離機３５で不純物が除去された液の供給先を切り換える三方弁５３をさらに設け、この三方弁５３で切り換えられた、不純物除去後の加工液を、作業槽１３へと導くために、三方弁５３と作業槽１３との間に、第６液導管５５を設けて構成されている。なお、第６液導管５５の設定に伴って、実施例１１１における第２液導管２７及びこれに設けられる第１ポンプ２９が省略されている。ワークに対する加工作業の開始に先だって、これら部材による回収槽１５から作業槽１３への加工液の汲み上げに代えて、遠心分離機３５で不純物除去後の加工液を、作業槽１３へと汲み上げるようにしたためである。これによって、ワークに対する加工作業の開始に先だって、作業槽１３には、三方弁５３を介して遠心分離機３５で不純物が除去された液が供給されることになる。なお、この構成は、請求項１３の記載に対応する。
【００２９】
［実施例２の作用効果］
本実施例２に係る液浄化システム５１、及び同液浄化システムを備えたワイヤカット放電加工機によれば、ワークに対する加工作業の開始に先だって、作業槽１３には、三方弁５３を介して遠心分離機３５で不純物が除去された液が供給されるので、作業槽１３は清浄な加工液で満たされる結果として、加工作業に支障を来すことを未然に防止することができる。また、実施例２では、実施例１と比較して、フィルタ１７への加工液の流通量が減少することで濾過負荷を軽減することが可能となる結果として、フィルタ１７の交換頻度をより一層低減することができる。
【００３０】
なお、三方弁５３経由で加工液を作業槽１３へと導く態様に代えて、中間槽１６又は清浄槽１８経由で加工液を作業槽１３へと導く態様を採用してもよい。
【００３１】
［その他］
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは技術思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液浄化システム、液浄化システムを備えた工作機械、及び液浄化システムを備えたワイヤカット放電加工機もまた、本発明における技術的範囲の射程に包含されるものである。
【００３２】
すなわち、本発明実施例において、中間槽１６を、回収槽１５の内側に設ける例をあげて説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、例えば、中間槽１６を、回収槽１５の外側に設けた場合であっても、本発明を適用可能である。なお、ここで言う外側とは、中間槽１６でオーバーフローした加工液が、そのままでは回収槽１５に回収されないような位置関係をいう。
【００３３】
同様に、本発明実施例において、清浄槽１８を、回収槽１５の内側に設ける例をあげて説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、例えば、清浄槽１８を、回収槽１５の外側に設けた場合であっても、本発明を適用可能である。なお、ここで言う外側とは、清浄槽１８でオーバーフローした加工液が、そのままでは回収槽１５に回収されないような位置関係をいう。
【００３４】
さらに、本発明実施例において、加工液の一例として純水を採用する例をあげて説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、工作加工の際に一般に使用可能な液体であれば、いかなるものをも使用可能である。
【００３５】
しかも、本発明実施例において、中間槽１６における縁の高さが、回収槽１５における縁の高さよりも高く設定される例をあげて説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、本発明実施例１で開示した流量制御等の逆流防止手段を採用すれば、中間槽１６における縁の高さを、回収槽１５における縁の高さよりも低く設定してもよい。
【００３６】
同様に、本発明実施例において、清浄槽１８における縁の高さが、回収槽１５における縁の高さよりも高く設定される例をあげて説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、本発明実施例１で開示した流量制御等の逆流防止手段を採用すれば、清浄槽１８における縁の高さを、回収槽１５における縁の高さよりも低く設定してもよい。
【００３７】
最後に、本発明実施例において、工作機械としてワイヤカット放電加工機を例示して説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、例えば、歯車研磨盤、超音波加工機、又は電解加工機などの広範な工作機械に、本発明を適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明実施例１に係る液浄化システムを備えたワイヤカット放電加工機の概略構成図である。
【図２】本発明実施例２に係る液浄化システムを備えたワイヤカット放電加工機の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１  実施例１に係る液浄化システム
１３  作業槽
１５  回収槽
１６  中間槽
１７  フィルタ
１８  清浄槽
１９  ノズル
２１  ワイヤ電極
２３  第１液導管
２５  二方弁
２７  第２液導管
２９  第１ポンプ
３１  第３液導管
３３  第２ポンプ
３５  遠心分離機（前処理手段）
３７  第４液導管３７
３９  第３ポンプ
４１  差圧センサ
４３  第５液導管
４５  第４ポンプ
５１  実施例２に係る液浄化システム
５３  三方弁
５５  第６液導管
【図１】
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【図２】
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