(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械においてワーク固定台やこれに固定されたワークなどの必要箇所に切り屑洗い流しのための処理液を間欠的に供給する際、ワーク固定台上の適当高さにサブタンクを設け、該サブタンク内へ切り屑洗い流しに必要な一回供給量に概ね合致した量の処理液を貯留させ、該処理液を切り屑洗い流しに必要な瞬間最大流量で重力作用により前記必要箇所へ流下させて切り屑を洗い流すと共に主タンク内に回収し、この主タンク内の処理液をポンプで前記サブタンクへ移送するように実施することを特徴とする工作機械における処理液供給方法。
【請求項２】
サブタンク内に切り屑洗い流しに必要な一回供給量に概ね合致した量の処理液が蓄えられたとき、ポンプによる処理液の移送を停止させることを特徴とする請求項１記載の工作機械における処理液供給方法。
【請求項３】
処理液供給必要箇所へ切り屑洗い流しのための処理液を供給する際の必要なその瞬間最大流量をＱ１、処理液の一回供給量がサブタンクからワークへ向けて流出するための流出時間をＴ１，そして前記一回供給量の処理液の流出から次の一回供給量の処理液の流出までの時間をＴ２としたとき、ポンプの吐出流量Ｑが、数式Ｑｍｉｎ＝Ｑ１ＸＴ１/Ｔ２で算出される値以上であり、しかも前記一回の供給量の処理液の瞬間最大流量よりも小さくなされていることを特徴とする請求項１又は２記載の工作機械における処理液供給方法。
【請求項４】
ワーク固定台やこれに固定されたワークの処理液供給必要箇所に供給された切り屑洗い流しのための処理液が流れ込むものとした主タンクと、ワーク固定台上の適当高さ位置で切り屑の洗い流しのために必要な一回供給量に概ね合致した量の処理液を貯留させるものとしたサブタンクと、該サブタンクに対し前記主タンク内の処理液を送り込むためのポンプと、サブタンク内の処理液を必要箇所に向け任意に重力作用により流出させるものとした通液路開閉手段とを備えたものとなしたことを特徴とする工作機械における処理液供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械における処理液供給方法と、その装置に関する。ここに、処理液とは切りくず洗い流しのためのものをいう。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の工作機械における処理液供給装置の一例を示しており、ワーク固定台やこれに固定されたワークｗなどの処理液供給必要箇所に供給された処理液ｓを回収するためのタンク１９と、このタンク１９内の処理液ｓを移送するためのポンプ２１と、このポンプ２１から移送された処理液ｓを前記処理液供給必要箇所に任意時に供給するための通液路手段２２ａとを備えている。
【０００３】
工作機械による機械加工で生じた切り屑はワークｗやワーク固定台などに付着したり堆積したりするが、これら切り屑は次のワークｗをワーク固定台上に正確に固定するなどため、ワークｗの加工が終了したときにワーク固定台上に残存させないことが必要であり、この必要に応じるため、ワークｗの加工中や加工終了時に、機械加工により生じた切り屑をタンク１９の流入部へ向けて洗い流すべく、適当圧力の処理液ｓを必要な瞬間最大流量以上の流量で、ポンプ２１及び通液路手段２２ａを経ることにより連続的に供給するのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のポンプ２１及び通液路手段２２ａによる処理液ｓの供給においては、ポンプ２１の吐出能力は、少なくとも切り屑を洗い流す上で必要となる瞬間最大流量以上の流量で連続的に供給することのできる大きさであることが要請されるのである。
【０００５】
いま、上記瞬間最大流量がＱ１であり、処理液通路手段２２ａの先端から流出するときの圧力がＰ０であり、ポンプ２１の出口から通液路手段２２ａの末端までの圧力損失がＰ１であるとすれば、ポンプ２１の消費動力Ｗ１は、次の数式、即ち、ｗ１＝ｋ・Ｑ１・（Ｐ０＋Ｐ１）で表される。ここに、ｋは定数であり、（Ｐ０＋Ｐ１）はポンプ２１の吐出圧力である。
【０００６】
実際の工作機械例においては、上記Ｑ１は凡そ２００Ｌ／ｍｉｎ程度で、上記（ＰＯ＋Ｐ１）は凡そ０．３ＭＰａ程度であり、従って上記ポンプの消費動力は比較的大きなものとなり、１台の工作機械全体の消費動力の凡そ２５％を超えることも少なくないのである。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、機械加工により生じる切り屑の洗い流し能力を維持した上で、処理液の供給に要する動力を低減させることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の方法では、請求項１に記載したように、工作機械においてワーク固定台やこれに固定されたワークなどの必要箇所に切り屑洗い流しのための処理液を間欠的に供給する際、ワーク固定台上の適当高さにサブタンクを設け、該サブタンク内へ切り屑洗い流しに必要な一回供給量に概ね合致した量の処理液を貯留させ、該処理液を切り屑洗い流しに必要な瞬間最大流量で重力作用により前記必要箇所へ流下させて切り屑を洗い流すと共に主タンク内に回収し、この主タンク内の処理液をポンプで前記サブタンクへ移送するように実施する。
【０００９】
この発明において、サブタンクには一回毎の処理液供給の開始時にその一回供給量に概ね合致した量の処理液が蓄えられる。そして、この蓄えられた処理液が重力作用により、ワーク固定台やこれに固定されたワークなどに、必要吐出圧力に相当する全揚程（例えば０．５〜１０ｍ程度）を保有した状態の下で且つ必要な瞬間最大流量以上で流動する状態を維持されつつ供給される。このような供給はワーク固定台やワークに付着した切り屑の洗い流しに特に効果的に作用する。
【００１０】
またサブタンクからワーク固定台やワークへの処理液の供給が停止された状態でも、ポンプによるサブタンクへの処理液の移送が可能となり、従って比較的小さな吐出能力のポンプであっても、必要量の処理液が必要な時までにサブタンク内に移送されるものとなる。
【００１１】
従って、この発明では、ポンプが比較的小さな吐出能力しか有さず、しかもサブタンク内の任意点の処理液の全揚程が比較的小さくても、切り屑の洗い流しが従来と同様に的確に行われる。これにより、従来の処理液の効用が維持された上で、ポンプの消費動力が従来に較べて大幅に低減されるのである。
【００１２】
この際、請求項２に記載したように、サブタンク内に切り屑洗い流しに必要な一回供給量に概ね合致した量の処理液が蓄えられたときに、ポンプによる処理液の移送を停止させるようになすのがよい。このようにすれば、余分な処理液がサブタンク内に移送されることがなくなり、一層、ポンプの消費動力量は少なくて済むものとなる。
【００１３】
次に本発明では、請求項３に記載したように、処理液供給必要箇所へ切り屑洗い流しのための処理液を供給する際の必要なその瞬間最大流量をＱ１、処理液の一回供給量がサブタンクからワークへ向けて流出するための流出時間をＴ１，そして前記一回供給量の処理液の流出から次の一回供給量の処理液の流出までの時間をＴ２としたとき、ポンプの吐出流量Ｑが、数式Ｑｍｉｎ＝Ｑ１ＸＴ１/Ｔ２で算出される値以上であり、しかも前記一回の供給量の処理液の瞬間最大流量よりも小さくなされるように実施する。
【００１４】
これによれば、ポンプは一回供給量の処理液の流出後、タンク内の処理液を次のその供給開始時までにサブタンクに移送するものとなる。この際、ポンプの吐出流量Ｑが一回供給量の処理液の瞬間最大流量よりも小さいことは、ポンプの無駄な動力消費を低減させる上で寄与する。
【００１５】
この発明は次のように具体化することができる。即ち、請求項４に記載したように、ワーク固定台やこれに固定されたワークの処理液供給必要過所に供給された切りくず洗い流しのための処理液が流れ込むものとしたタンクと、ワーク固定台の適当高さ位置で一回供給量に概ね合致した量の処理液を貯留させるものとしたサブタンクと、該サブタンクに対し前記タンク内の処理液を送り込むためのポンプと、サブタンク内の処理液を必要箇所に向け任意に重力作用により流出させるものとした通液路開閉手段とを備えた構成とする。
【００１６】
この発明においては、サブタンク内に蓄えられた一回供給量に概ね合致した量の処理液が通液路手段を経ることにより、比較的小さな全揚程を有する状態の下で且つ必要な瞬間最大流量以上で流出する状態で処理液供給必要箇所に供給される。このような供給は既述のように、ワーク固定台やワークに付着した切り屑の洗い流しに効果的に作用する。
【００１７】
サブタンク内の一回供給量の処理液が流出した後には、サブタンク内からの処理液の供給は一時停止されるが、このような間欠的な処理液供給の一方で、ポンプはタンク内の処理液をサブタンク内に連続的又は非連続的に移送する。この際、ポンプによるサブタンク内への移送はサブタンクからの処理液供給が停止されているときにも行えるため、比較的小さな吐出能力のポンプであっても、サブタンクはこのポンプにより一回供給量以上の処理液をその供給開始時までに移送されるものとなる。
【００１８】
従って、この発明でも請求項１記載の発明の場合と同様に、ポンプが比較的小さな吐出能力しか有さず、しかもサブタンク内の処理液の全揚程が比較的小さくても、切り屑の洗い流しが従来と同様に的確に行われるのであり、この結果、従来の処理液の効用が維持された上で、ポンプの消費動力が従来に較べて大幅に低減されるのである。
【００１９】
なお、本発明の実施では、サブタンクを、これの底面がワーク固定台の上面より凡そ０．５ｍから１０ｍ程度高くなるように設置した構成となす。このようにすれば、ポンプがタンクからサブタンクに処理液を移送する際のその吐出圧力が従来の例えば１／１０程度までに減少されるものとなり、この場合にも、処理液供給必要箇所への処理液供給は支障なく行われる。そして、この際のポンプの吐出圧力の低減化はポンプは消費動力の低減に大きく寄与するのである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明に係る工作機械における処理液供給装置を示し、図１は一部を省略した正面図、図２は側面図、図３は処理液供給系統を示した図である。
【００２１】
これらの図に於いて、１は基礎台、２は基礎台１上に固定されたワーク固定台、３はワークｗをワーク固定台２上に固定するための治具、そして４は基礎台１上に形成されたワーク加工手段である。
【００２２】
上記ワーク固定台２は上面にワークｗを支持するための受け部材５、５を固定され、上面に流れ落ちた処理液ｓである処理液を重力作用により集めて他所へ流出させる構造となされている。
【００２３】
上記治具３は、左右の起立部材６、６とこれら部材６、６の上端間に軸７及び締結手段８を介して架設された水平部材９とで門型の押え構造を形成すると共に、水平部材９の長さ中央の下面に前後向きの押え梁部材１０を係着し、この押え梁部材１０の前後端部にワーク当接部材１１、１１を枢着し、ワークｗをワーク固定台２上に固定させるときは前記締結手段８を締結操作してワーク当接部材１１、１１をワークｗ上面に圧接させ、一方、ワークｗをワーク固定台２上に搬入し或いは搬出するときは水平部材９を軸７回りへ揺動させてワークｗを吊り移動可能になす構成となされている。
【００２４】
そして上記ワーク加工手段４は、基礎台１上に固定された前後向きの案内軌道１２と、この案内軌道１２に案内されて前後へ移動されるギャングヘッド１３とを備えており、ギャングヘッド１３は多数の前後向きスピンドル１４を回転自在に装着し、これらスピンドル１４を同時に回転駆動するためのモータ１５を備えると共に、各スピンドル１４に刃具１６を固定したものとなされている。
【００２５】
１７は前記ワーク固定台２の上面や前記ワーク固定台２上に固定されたワークｗの処理液供給必要箇所に処理液を供給するものとした処理液供給装置であり、ワーク加工により生じた切り屑の洗い流しを行うためのものである。
【００２６】
この処理液供給装置１７は、ワーク固定台２に固定されたワークｗに供給された処理液ｓ及び切り屑が流れ込むフィルタボックス１８と、このフィルタボックス１８で切り屑を除去された処理液ｓが流れ込むものとした主タンク１９と、ワーク固定台２より特定距離だけ高い位置に設置されワークｗへの処理液ｓの一回供給量に概ね合致した量の処理液ｓを蓄えるものとしたサブタンク２０と、前記主タンク１９内の処理液ｓを前記サブタンク２０へ送り込むためのポンプ２１と、サブタンク２０内の処理液ｓを重力作用により前記処理液供給必要箇所に向けて任意時に流出させるものとした通液路手段２２とを備えている。
【００２７】
そして、２３はフィルタボックス１８と主タンク１９とを連通させた管路で、フィルタボックス１８内の処理液ｓを重力作用で主タンク１９内に流入させるものとなされている。そして２４はポンプ２１の吸引管であり、２５は吸引管２４の下端に固定されたベルマウスである。
【００２８】
上記ポンプ２１の吐出流量Ｑは次のように決定されるのであり、即ち、処理液供給必要箇所への間欠的な処理液供給が行われる際の処理液ｓの一回供給量の瞬間最大流量をＱ１、この一回供給量の処理液ｓがサブタンク２０からワークｗへ向けて流出するための流出時間をＴ１、そして前記一回供給量の処理液ｓの流出から次の前記一回供給量の処理液ｓの流出までの時間をＴ２としたとき、数式Ｑｍｉｎ＝Ｑ１×Ｔ１／Ｔ２で算出されるＱｍｉｎ値よりも大きく、しかも前記一回供給量の処理液の瞬間最大流量よりも小さくなすのであり、好ましくは、Ｑｍｉｎ値にほぼ合致した大きさとなす。
【００２９】
２６はポンプ２１の吐出口からサブタンク２０まで導かれた管路であり、この管路２６の終端にはフロート開閉弁２７が装着されている。このフロート開閉弁２７はサブタンク２０内の処理液ｓの量が概ね前記一回供給量に達したときにポンプ２１からサブタンク２０内への処理液流入を停止させるためのものである。２８はサブタンク２０内に処理液ｓが過度に供給されたときに余分な処理液ｓをタンク１９へオーバーフローさせるための管路である。
【００３０】
上記サブタンク２０は、上面が大気に開放されると共に、その底面２０ａがワーク固定台２上面から凡そ０．５ｍ〜１０ｍ程度の距離ｈだけ高い位置となるように左右一対の支柱２９、２９を介して装設されるのであり、実際上はこの距離ｈはポンプ２１の消費動力の低減のため凡そ２．５ｍ〜３ｍ程度となされ、またその容量は凡そ１０Ｌ〜１００Ｌ程度となされる。
【００３１】
上記通液路手段２２は、サブタンク２０の底面２０ａに形成された通液路開閉手段３０と、この通液路開閉手段３０の流出孔ａから下方へ延出された管路３１と、この管路３１を二股に分岐させて形成した一対の分岐管路３２、３２と、各分岐管路３２の末端に形成されたノズル３３とを備え、前記通液路開閉手段３０が開状態のとき、サブタンク２０内の一回供給量の処理液ｓが重力作用により管路３１及び分岐管路３２、３２内を流下して各ノズル３３から数十秒間に亘って噴出され、また通液路開閉手段３０が閉状態のときサブタンク２０内の処理液ｓが管路３１へ流出するのを阻止するものとなしてある。
【００３２】
この際、通液路開閉手段３０は、サブタンク２０の底面２０ａに形成された流出孔ａを閉鎖するための弁体３４と、この弁体３４を固定されたロッド３５と、このロッド３５を上下駆動するための空気圧シリンダ装置３６とを備え、空気圧シリンダ装置３６の短縮作動により弁体３４が上昇変位されて、流出孔ａが開放された開状態となり、また空気圧シリンダ装置３６の伸張作動により弁体３４が下降変位されて、流出孔ａが閉鎖された閉状態となるものとなされている。
【００３３】
上記空気圧シリンダ装置３６は図示しない空気供給切換弁を通じて圧縮空気を供給されるもので、この空気供給切換弁を基礎台１後端部に装設された制御装置３７の制御作動により切換作動されて伸縮作動するものである。そして各ノズル３３は直径６〜８ｍｍの円形噴口を有す丸ノズルとか、縦４ｍｍ横８０ｍｍなどとなされた長方形噴口を有する平ノズルなどとなされる。
【００３４】
次に上記した本発明装置の使用例及び作動について説明する。この例では、複数のワークｗを順次に加工するものとする。また各作動部の作動は制御装置３７の制御作動により自動的に行わせるも或いは人為的に行わせるも任意である。最初のワークｗを治具３を介してワーク固定台２に固定させた後、ポンプを常時、回転させると共に、ワーク加工のための作動を開始させる。これにより、各スピンドル１４が回転され、ギャングヘッド１３が図２中、左方向へ変位されるものとなり、各スピンドル１４に固定された刃具１６がワークｗの切削を開始する。
【００３５】
刃具１６がワークｗの切削を開始する直前に、通液路手段２２の通液路開閉手段３０が開作動される。これにより、サブタンク２０内に予め蓄えられている処理液ｓが重力作用により流出孔ａ、管路３１及び分岐管路３２、３２を通じて各ノズル３３から流出しワーク固定台２やこれに固定されたワークｗの処理液供給必要箇所に向け連続的に供給される。ここに、処理液供給必要箇所とは刃具１６によるワークｗの切削により生じた切り屑を洗い流すために処理液ｓの供給が必要となる箇所をいう。この処理液ｓの供給中のその流量は常に、従来の処理液供給必要箇所への処理液ｓの供給において必要とされる瞬間最大流量に概ね合致したものとなされるのであり、この処理液ｓの供給は刃具１６によるワークｗの切削中、連続して行われる。
【００３６】
この供給された処理液ｓはワーク固定台２やこれに固定されたワークｗなどに付着した切り屑をフィルタボックス１８内に洗い流すものとなる。フィルタボックス１８内に流入した切り屑及び処理液ｓはここで切り屑を分離除去されるのであり、切り屑を除去された後の処理液ｓは主タンク１９内に流入し、再び、ポンプ２１でサブタンク２０内に移送される。
【００３７】
そして刃具１６によるワークｗの切削が終了したとき、通液路開閉手段３０が閉作動され、サブタンク２０内の処理液ｓの供給は停止される。上記のような処理液ｓの供給において、先の通液路開閉手段３０の開作動からその閉作動までの間、サブタンク２０内の処理液ｓは連続して流出するが、この連続した一回の流出量が前記一回供給量を意味するものである。処理液ｓの供給が停止されたとき、治具３によるワークｗの固定を解除して加工済みのワークｗを次行程へ搬出させ、その後、次のワークｗをワーク固定台２上に搬入し、治具３を介して、先のワークｗと同様に、このワークｗを固定させる。以後は同様の処理が繰り返される。
【００３８】
上記実施例において、サブタンク２０から流出する処理液ｓの必要とされる瞬間最大流量Ｑ１が２００Ｌ／ｍｉｎであり、サブタンク２０から流出する処理液ｓの一回供給量がサブタンク２０から流出するに要する時間Ｔ１は２０秒、そして前記一回供給量の処理液の流出から次の前記一回供給量の処理液の流出までの時間Ｔ２は１００秒であったとする。そしてポンプ２１の吐出能力Ｑは、数式Ｑｍｉｎ＝Ｑ１×Ｔ１／Ｔ２で算出されるＱｍｉｎ値、即ち、４０Ｌ／ｍｉｎに合致したものであり、またポンプ２１の吐出圧力（管路の抵抗を含めたもの）は０．０６ＭＰａであったとする。
【００３９】
一方、上記実施例に対応した図４に示す従来の処理液供給装置においては、処理液供給必要箇所へ処理液ｓを供給する際の流量は常に、瞬間最大流量Ｑ１である２００Ｌ／ｍｉｎとなされ、またポンプ２１の吐出圧力は０．３ＭＰａ程度となされる。
【００４０】
このような条件の下で、ポンプ２１の消費動力を、上記実施例の場合と従来の場合とで比較してみると、次のとおりである。ポンプ２１の消費動力Ｗ（ｋｗ）は、ポンプ２１の吐出圧力をＰｔ（ＭＰａ）とし、その流量をＱｔ（Ｌ／ｍｉｎ）とすると、数式Ｗ＝ｋ・Ｐｔ・Ｑｔで表される。
【００４１】
従って、従来のポンプの消費動力Ｗ１と、上記実施例のポンプの消費動力Ｗ２との比は、 Ｗ１ ： Ｗ２＝（ｋ×０．３×２００） ： （ｋ×０．０６×４０） ＝６０：２．４となる。この結果から明らかなように、上記実施例のポンプの消費動力Ｗ２は従来のポンプの消費動力Ｗ１の４％で済むものとなる。
【００４２】
ワークｗと刃具１６の摩擦箇所の潤滑を全く行わないドライ切削などでは、切り屑の洗い流しに必ずしも潤滑性の重視される処理液ｓを使用する必要はないのであり、この場合は処理液として洗浄性の重視される公知の洗浄液を使用することもできる。
【００４３】
またポンプ２１の吐出流量が上記Ｑｍｉｎより大きいときは、工作機械使用中におけるポンプ２１の常時回転の必要はなくなるのであり、この場合は、サブタンク２０内に蓄えられた処理液ｓがサブタンク２０からの処理液供給の一回供給量より適当な量だけ多い量に達したとき自動的にその回転作動を停止させ、またその一回供給量より少なくなったとき自動的にその回転作動を開始させるようにすることもできる。なお、このようになすときはフロート開閉弁２７は不要となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように構成した請求項１記載の本発明によれば、ポンプが比較的小さな吐出能力しか有さず、しかもサブタンク内の処理液の任意点の全揚程が比較的小さくても、切り屑の洗い流しが従来同様に的確に行われるのであり、従って、従来の処理液の洗い流し作用を維持した上で、ポンプの定格出力やその消費動力及び消費動力量を従来に較べて大幅に低減させることができる。
【００４５】
請求項２記載の発明によれば、余分な処理液がサブタンク内に移送されることがなくなるため、ポンプの消費動力量を一層低減させることができる。
【００４６】
請求項３記載の発明によれば、サブタンク内の一回供給量の処理液の流出後から次の処理液の流出開始までに、タンク内から一回供給量以上の処理液をサブタンクに移送させることができると共に、ポンプの無駄な動力消費を低減させることができる。この際、ポンプの吐出流量が前記Ｑｍｉｎに近づく程、動力消費を大きく低減させることができる。
【００４７】
請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明の場合と同様に、従来の処理液の効用を維持した上で、ポンプの定格出力や、その消費動力及び消費動力量を従来に較べて大幅に低減させることができる。
【００４８】
さらにポンプが主タンクからサブタンクに処理液を移送する際のその吐出圧力を、処理液による切り屑洗い流しに支障を生じることなく、従来の例えば１／１０程度にまで減少させることができるのであり、このことがポンプの定格出力や、その消費動力及び消費動力量を大きく低減させるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る工作機械における処理液供給装置の一部を省略した正面図である。
【図２】前記工作機械における処理液供給装置の側面図である。
【図３】前記工作機械の処理液供給系統を示した図である。
【図４】従来の工作機械の処理液供給系統を示す図である。
【符号の説明】
２ ワーク固定台
１９主タンク
２０ サブタンク
２１ ポンプ
Ｑ  ポンプの吐出流量
Ｑ１ 瞬間最大流量
Ｔ１ 時間
Ｔ２ 時間
ｓ 処理液
ｗ ワーク
【図１】
0003861235.tif 000002
【図２】
0003861235.tif 000003
【図３】
0003861235.tif 000004
【図４】
0003861235.tif 000005