ミスト供給装置
【課題】 複数の外部ノズルやスピンドルスルーの工作機械に、簡易構成によって効率よくオイルミストを供給可能とする。
【解決手段】 気体と液体との混合によってミストを発生する複数のミスト発生部１６、１７と、気体供給源から前記各ミスト発生部毎にミスト用気体を供給する複数のミスト用気体供給路５、６と、液体供給源からミスト用液体を取り入れて圧送する液体ポンプ１０ａと、液体ポンプから圧送される液体を前記各ミスト発生部毎に供給する複数のミスト用液体供給路１１、１１ａ、１１ｂと、前記各液体供給路にそれぞれ介設されてミスト１ショット用の定量液体を送出する複数の定量バルブ１２、１３を備える。定量バルブの増設によって供給先の増加に対応でき、ミストも安定して効率よく供給できる。
【解決手段】 気体と液体との混合によってミストを発生する複数のミスト発生部１６、１７と、気体供給源から前記各ミスト発生部毎にミスト用気体を供給する複数のミスト用気体供給路５、６と、液体供給源からミスト用液体を取り入れて圧送する液体ポンプ１０ａと、液体ポンプから圧送される液体を前記各ミスト発生部毎に供給する複数のミスト用液体供給路１１、１１ａ、１１ｂと、前記各液体供給路にそれぞれ介設されてミスト１ショット用の定量液体を送出する複数の定量バルブ１２、１３を備える。定量バルブの増設によって供給先の増加に対応でき、ミストも安定して効率よく供給できる。
【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用いられるミストを効率よく生成して複数箇所に供給するミスト供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セミドライ加工を行う場合には加工油剤をミスト化してエアと混合して加工点に供給する必要がある。従来は、ミストを加工液タンク内でミスト化する方法とミキシングブロックで混合する方法の２通りが主流である。
タンク内でミスト化する方法は、ベンチュリ効果を応用したものが多く、ノズルからポンプで微少量の加工油剤を供給してエアによりミスト化しそれを配管によって切削液ノズルに導いている。図５にその一例を示すと、エアをフィルタレギュレータ４０で圧調整した後、ベンチュリ４１に供給するとともに、油槽４２からポンプ４３、４４によって油を同じくベンチュリ４１に供給し、該ベンチュリ４１においてベンチュリ効果によってミストを生成し、ミスト吐出口４５から外部に供給する。
【０００３】
また、ミキシングブロックによるものは、機械本体に設けたミキシングブロックまで油剤とエアを別々に配管してブロックで初めて混合ミスト化するものである（例えば特許文献１）。図６にその一例を示す。エアをフィルタレギュレータ５０で圧調整した後、切換ソレノイド５１によってエア供給をスピンドルスルーの主軸工具５６側と外部のノズル６８、６９側とで切り替えする。主軸工具５６側では、エア供給は、流量調整弁５２側と、パルスジェネレータ５３に分岐し、流量調整弁５２の出力側はミストを生成するミキシングブロック５５に接続され、パルスジェネレータ５３の出力側は定量ポンプ５４の駆動源側に接続されている。また定量ポンプ５４の取り入れ側は潤滑油タンク６５に接続され、定量ポンプ５４の吐出側が前記ミキシングブロック５５に接続されている。ミキシングブロック５５の出力側（ミスト放出側）は主軸工具５６に接続されている。
【０００４】
一方、ノズル側では、エア供給は、流量調整弁６０、６１側と、パルスジェネレータ６２側に分岐しており、パルスジェネレータ６２の下流側は、定量ポンプ６３、６４の駆動源側が接続されている。流量調整弁６０と定量ポンプ６３の出力側はミキシングブロック６６に接続され、流量調整弁６１と定量ポンプ６４の出力側はミキシングブロック６７に接続されている。また定量ポンプ６３、６４の取り入れ側は潤滑油タンク６５に接続されており、ミキシングブロック６６はノズル６８、ミキシングブロック６７はノズル６９に接続されている。
なお、上記したどちらの方法も専用の微少量対応ポンプにて間欠的に油剤を吐出するものである。
【特許文献１】特開２０００−２３７６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、実際の工場でのセミドライ化は、加工主軸数が多かったり、スピンドルスルー給油と外部ノズル給油とが混在していたりするため、ミストの供給部としては４本以上必要な場合が多い。しかし、前者の従来例のようにタンク内でミスト化する場合は、配管経路が非常に長くなり損失が大きく効率が悪い。また、後者の従来例のようにミキシンブロックを用いる方法では、ノズルを増設した場合に、定量ポンプをノズルおよびスピンドルスルーの軸数分だけ増やさなければならず、既設機械の改造には対応しづらかった。また、上記ミスト供給に対応するためには専用の設計が必要になり、改造費用の増大に直結するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、複数のノズルやスピンドルスルーへのミスト供給を簡易な装置構成によって行うことができ、また、装置の増設も容易に行うことができるミスト間欠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】
【０００７】
すなわち本発明のミスト間欠供給装置のうち、請求項１記載の発明は、気体と液体との混合によってミストを発生させる複数のミスト発生部と、気体供給源から前記各ミスト発生部毎にミスト用気体を供給する複数のミスト用気体供給路と、液体供給源からミスト用液体を取り入れて圧送する液体ポンプと、前記液体ポンプから圧送される液体を前記各ミスト発生部毎に供給する複数のミスト用液体供給路と、前記各液体供給路にそれぞれ介設されてミスト１ショット用の定量液体を移送可能とする複数の定量バルブとを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１記載の発明において、前記定量バルブが、前記液体ポンプによって圧送される液体の圧力変動によって定量の液体の移送動作をするものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項２記載の発明において、前記ミスト発生部におけるミストの噴射に対応して前記液体ポンプのオンオフ制御を行うポンプ制御部を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記ミスト用液体供給路の一部または全部には、主となる定量バルブと、増量用の定量バルブとが並列に接続されており、該増量用の定量バルブについて通常時閉、増量時の開の設定が可能になっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記液体ポンプは、前記気体供給源から供給される気体によって駆動されるものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記ミスト用液体供給路および前記ミスト用気体供給路には、それぞれ個別に開閉操作が可能な開閉手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記ミスト発生部は、セミドライ加工用の外部ノズルまたはセミドライ加工に用いられるスピンドルスルーの工作機械に接続されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記ミスト発生部は、前記ミスト用液体供給路に接続されるミスト用液体流路と、該ミスト液体流路に連結され該流路からミスト用液体が供給される多孔質体と、前記ミスト用気体供給路に接続され、前記多孔質体の液流出表面に気体流を接触させて流出液を液滴化して気体に混入させる気体流路と、前記気体と液滴の混合により生成されたミストを移送して外部に放出するミスト放出路とを有することを特徴とする。
【００１５】
すなわち本発明によれば、各ミスト発生部では、ミスト用気体供給路を通して個別にミスト用の気体が供給され、また、液体ポンプによって圧送されるミスト用の液体は、各ミスト用液体供給路において定量バルブで定量化されて上記ミスト発生部に間欠的に供給される。ミスト発生部では、上記気体と液体との混合によってミストが生成され、該ミストがセミドライ加工用の外部ノズルやスピンドルスルーの工作機械などに間欠的に供給される。なお、ミスト用の気体は、ミストの供給時のみならず、ミスト停止時に単独で供給するようにしてもよい。
【００１６】
上記構成では、ミスト発生部の数に応じてミスト用気体供給路やミスト用液体供給路および定量バルブが用いられる。ただし、液体ポンプは、その吐出容量と定量バルブの合計容量の関係から、通常は液体ポンプの吐出容量に余裕があるため液体ポンプを複数必要としない。また、液体ポンプの吐出容量が不足する場合にも、少ない数の液体ポンプによって装置全体を構築することが可能になる。例えば、セミドライ加工では、通常は、定量バルブの吐出量は０．０１ｃｃ〜０．０５ｃｃ／ショットあれば十分である。この定量バルブを用いることによって、液体ポンプの必要吐出量は大幅に低減される。例えば上記定量バルブにおいて、０．０３ｃｃ／ショットのものを使用して４秒に１回エアポンプを駆動すると、１時間あたり２７ｃｃの吐出量となり、液体ポンプへの負担は小さい。なお、定量バルブによる液体の時間当たりの供給量は、間欠時間の調整により可変とすることができる。本発明の構成では、ノズルなどの軸数が増加しても定量バルブを増設するだけでノズルを増設できる。例えばエアポンプ容量（５ｃｃ程度）の７０％を使うとすると、０．０３ｃｃ／Ｓｈｏｔの定量バルブを使用した場合は１００本以上のノズルを使用できる。
【００１７】
また、複数のミスト発生部において必要な動作時期が異なる場合には、前記ミスト用液体供給路および前記ミスト用気体供給路にそれぞれ設けられた開閉手段を操作することで個別に動作時期を設定することが可能になる。すなわち、ミストの供給対象毎に気体供給のＯＮ／ＯＦＦと定量バルブ手前での液体のＯＮ／ＯＦＦができれば、例えば複数の機械のセミドライ化も１台の供給装置で行うことが可能となる。ＯＮ／ＯＦＦのタイミングは、ＮＣ工作機械の場合はＮＣ装置から信号を受け取ることが可能である。また、汎用機の場合やＮＣ機でも信号が出せない場合などはタイマにより設定することで対応する。
【００１８】
なお、本発明のミスト用の気体としては通常は空気が設けられるが、必要に応じて、窒素、酸素、二酸化炭素などの気体を用いることができ、本発明としては特定の気体に限定されない。気体源としては好適には工場エア等を用いる。該気体源に接続されるミスト用気体供給路は、各ミスト発生部に気体を供給できるように用意される。好適には、各ミスト発生部に個別に対応したミスト用気体供給路を設けるのが望ましい。該ミスト用気体供給路では、一括して、または特定の数毎に統括して、もしくは個別に、気体の供給をオンオフする。また、ミスト発生部に対し異なる圧力で気体を供給できるように、所望によりミスト用気体供給路に気体の減圧手段や増圧手段を設けることができる。該減圧手段や増圧手段には既知のものを用いることができる。
【００１９】
前記ミスト用の液体としては、代表的には潤滑油が挙げられるが、本発明としてはこれに限定されるものではなく塗料、接着剤などをミスト化することができる。該ミスト用の液体は、液体ポンプによって各ミスト発生部に圧送されるが、該液体ポンプの構造は、本発明としては特に限定されるものではない。液体ポンプから圧送される液体は、ミスト用液体供給路を通して各ミスト発生部に個別に供給される。このミスト用液体供給路には、それぞれ定量バルブが備えられており、該定量バルブで定まる定量の液体がミスト１ショット毎に該定量バルブを通ってミスト発生部に移動する。該定量バルブの構成は本発明としては特に限定されるものではなく、所望の量の液体が移動するように規制できるものであればよい。該定量バルブの動作も特に限定されるものではなく、制御入力を受けて開閉動作を行うものでもよいが、好適には液体ポンプで圧送される液体の圧力変動によって定量の液体が移送されるものが好ましい。これにより、各定量バルブの動作を制御するために複雑な制御装置を用意する必要がなくなる。
【００２０】
ミスト発生部は、上記したミスト用気体供給路から供給される気体と、ミスト用液体供給路から供給される液体とを混合してミストを発生するものであればよく、特定の構造に限定されない。ただし、本発明者が既に提案しているように、多孔質体からミスト用の液体を流出させて、この液体に気体流を接触させて流出液を液滴化して気体に混入させるものが好適である。
【００２１】
上記流出液は、気体流に巻き込まれて、微小液滴のまま、またはさらに液滴が分割されて微小化されて気体に混入される。これにより粒径の大きな液滴が発生することなく安定したミストが得られる。また気体流への液滴への巻き込みを確実にするためには気体流の速度を大きくするのが望ましい。また液滴をより微小化するために、気体流の速度を大きくして液滴に対する剪断力を高めることも可能である。
【００２２】
なお、多孔質液流出部と気体流が移動する気体流路とは同軸状に配置して、周面状の液流出表面に沿って気体流を移動させることでより安定したミスト発生が可能になる。多孔質液流出部と気体流路とはそれぞれ内周側、外周側のいずれに位置しても良く、外周側に位置するものを筒状に配置することができる。
【００２３】
なお、本発明で用いられる多孔質体には、発泡金属、発泡セラミックス、焼結フィルタ、樹脂フィルタあるいは金属繊維によるフィルタなどを用いることができる。但し、本発明としては、上記した多孔質体材料に限定されるものではなく、その他材質の多孔質体であっても良い。ただし、多孔質体は、ミスト用液体供給路から供給される液体が該流出部の液流出表面に移動できることが必要であり、多孔に連続性を有することで液の移動が達成される。
【００２４】
また、上記多孔質体に形成されている孔の大きさや密度は特定のものに限定されないが、液流出表面に均等に液滴用の液が流出して十分に微小な液滴や液膜を形成するように定めればよい。例えば孔の大きさとしては円相当径で０．０５〜０．１ｍｍを例示することができる。このような大きさの多孔から液滴用の液として油が流出して油膜を形成すると、０．０１〜０．０５ｍｍ程度の厚さになることが期待される。この厚さは、気体流の吹きつけによって維持されることが期待される厚さである。
【００２５】
気体流の流速は本発明としては特に限定されるものではない。８００〜１２００ｍ／ｓｅｃ程度の流速で問題はない。絞りは、これをさらに増速するものであり、例えば１倍超〜１０倍に達するほどに速度を増大させることも可能である。
【００２６】
上記多孔質体から吹き飛ばされて気体流中に混入する液滴は、上記の大きさ程度の多孔からは剥離時で０．０５〜０．１ｍｍ径程度と考えられる。また、気体流中で剪断力を受けてさらに１／５程度の０．０１〜０．０２ｍｍ径程度になることが期待される。
但し、上記した数値は例示であって、本発明を特定の範囲に限定するものではないことは勿論である。
【００２７】
本発明は、前記でミスト用液体およびミスト用気体の種別について言及したように、特定の用途に限定されるものではないが、特にセミドライ加工に際し、オイルミストを供給する装置として用いるのに好適である。セミドライ加工においては、必要に応じて、加工具の外側からノズルによって加工点に対しオイルミストを噴射したり、スピンドルスルーの工作機械の主軸を通して加工点に対しオイルミストを噴射したりしており、本発明の装置はいずれにおいても良好にオイルミストを供給することができる。特に少量のオイル使用によって確実に定量のオイル分を供給するのに適している。また、本発明は、１台の工作機械を対象にするだけでなく、複数の工作機械を対象にしてもオイルミストを正確に供給することができ、対象とする工作機械の増減にも容易に対応することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上、説明したように本発明のミスト間欠供給装置によれば、気体と液体との混合によってミストを発生する複数のミスト発生部と、気体供給源から前記各ミスト発生部毎にミスト用気体を供給する複数のミスト発生用気体供給路と、液体供給源からミスト用液体を取り入れて圧送する液体ポンプと、前記液体ポンプから圧送される液体を前記各ミスト発生部毎に供給する複数のミスト用液体供給路と、前記各液体供給路にそれぞれ介設されてミスト１ショット用の定量液体を移送可能とする複数の定量バルブとを備えるので、簡易な構成（定量バルブと液体ポンプをベースユニットとして、周辺部品を組み合わせることで構築できる）によって複数のミスト発生部でミストを生成して複数箇所に供給することができる。また、供給対象の増減に対しても、装置の一部変更によって容易に対応することができ、装置としての汎用性に優れており、工作機械の多軸化にも容易に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
この実施形態のミスト間欠供給装置は、セミドライ加工用オイルミスト間欠供給装置として用意される。
図示しない工場エアが気体供給源とされ、該気体供給源に気体供給主管１によってメインソレノイドバルブ２が接続されている。該ソレノイドバルブ２の下流側に分岐部３が設けられ、前記気体供給路１は、駆動用気体供給路４と、ミスト用気体供給路５、６とに分岐している。
【００３０】
駆動用気体供給路４には、フィルタレギュレータ７が介設され、その下流にポンプ用ソレノイドバルブ８が介設されている。ポンプ用ソレノイドバルブ８には、該ソレノイドバルブ８のオンオフを制御するポンプ用タイマ９が制御部として接続されている。前記ポンプ用ソレノイドバルブ８の下流には、潤滑油ユニット１０が設置されている。潤滑油ユニット１０は、主構成として液体ポンプ１０ａと貯油槽１０ｂとを備えており、前記ポンプ用ソレノイドバルブ８を介して供給されるエアが液体ポンプ１０ａの駆動源として用いられる。潤滑油ユニット１０の潤滑油吐出側には、ミスト用液体供給主管１１が接続されており、該ミスト用液体供給主管１１には、定量バルブ１２、１３が並列に接続されている。定量バルブ１２、１３の放出側には、それぞれミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂが接続されている。なお、定量バルブ１２、１３は既知の構成からなり、ミスト用液体供給主管１１から液体が圧送される際に、定量の液体が蓄積されて待機し、前記圧送が解除されることで、下流側のミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂに前記で蓄積した定量の液体が放出されるように構成されている。
【００３１】
前記ミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂは、下流側でミキシングブロック１４、１５にそれぞれ接続されている。また、前記したミスト用気体供給路５、６もこれらミキシングブロック１４、１５にそれぞれ接続されている。
次に、上記ミキシングブロック１４の一例を図２に示す。
ミキシングブロック１４は、筒状のブロック本体１４０を有し、その内部軸心に潤滑油管１４１がミスト用液体流路として配置されている。また、潤滑油管１４１の先端には多孔質体１４２が連結固定されている。潤滑油管１４１は、前記ミスト用液体供給管１１ａに接続されており、潤滑油管１４１によって多孔質体１４２への潤滑油の供給が可能になっている。
また、ブロック本体１４０内周面と潤滑油管１４１の外周面との隙間がミスト用気体流路１４４に割り当てられ、多孔質体１４２の下流側のブロック本体１４０内部がミスト放出路１４５に割り当てられている。なお、ミスト用気体流路１４４は、前記したミスト用気体供給管５に接続されている。該ミキシングブロック１４は、上記したミスト放出路１４５を介してセミドライ加工用の外部ノズル１６に接続されている。なお、本発明としては、上記ミキシングブロック１４が外部ノズル１６内に設けられているものであってもよい。
ミキシングブロック１５は、上記ミキシングブロック１４と同様の構成を有しており、その説明を省略する。ミキシングブロック１５のミスト放出路は、ミキシングブロック１４と同様に、セミドライ加工用の外部ノズル１７に接続されている。
【００３２】
次に、上記ミスト間欠供給装置の動作について説明する。
工場エアなどを気体供給源として気体供給主管１にエアを供給する。該エアの供給に際し、メインソレノイドバルブ２を開にしてエアを供給装置に導入する。エアは分岐部３に至り、ここで駆動用気体供給路４と、ミスト用気体供給路５、６とに分岐する。ミスト用気体供給路５、６に導入されたエアは、該供給路５、６を通ってミキシングブロック１４、１５に導入される。例えばミキシングブロック１４では、エアは、ブロック本体１４０内において、ミスト用気体流路１４４、ミスト放出路１４５を通ってノズル１６へと移動し、ノズル１６から外部に放出される。また、ミキシングブロック１５においても同様にしてミスト用気体供給路６からエアが導入されノズル１７から放出される。該ミキシングブロック１４、１５では、ミスト用液体が供給されない状態では、エアはそのまま放出される。したがって、この実施形態１では、ミストの供給の如何にかかわらず、常時、エアがノズル１６、１７から放出されている。機械加工装置では、ミストを噴射しないときにもエアの噴射によって切り屑など加工屑の排除がなされる。
【００３３】
一方、駆動用気体供給路４では、フィルタレギュレータ７でエアの圧調整がなされ、また、ミストの噴射時期などに対応したポンプ用タイマ９の制御によってポンプ用ソレノイドバルブ８が開とされることで、エアが潤滑油ユニット１０に導入される。なお、ポンプ用タイマ９では、ミストの噴射時に一旦ポンプ用ソレノイドバルブ８を開とし、短時間で再びポンプ用ソレノイドバルブ８を閉にするようを制御する。
【００３４】
ポンプ用ソレノイドバルブ８が開の場合、駆動用のエアが潤滑ユニット１０に導入され、液体ポンプ１０ａが動作して、貯油槽１０ｂからミスト用液体として潤滑油を取り入れてミスト用液体供給主管１１に圧送する（例えば５ｃｃ程度）。圧送された潤滑油は、定量バルブ１２、１３にそれぞれ定量宛蓄積され、該定量バルブ１２、１３は待機状態になる。この状態では、ミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂへの潤滑油の供給はなされない。前記したポンプ用タイマ９は、上記潤滑油の待機に合わせてポンプ用ソレノイドバルブ８を閉とする。これにより、液体ポンプ１０ａが停止し、ミスト用液体供給主管１１では潤滑油の圧送が解除されて定量バルブ１２、１３に加わる潤滑油圧力が低下する。これら定量バルブ１２、１３では、導入側の圧力変動によって蓄積されていた潤滑油が定量宛、ミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂに放出される（例えば０．０１〜０．０５ｃｃ程度／１ショット）。ポンプ用タイマ９では、次回のミスト供給時期になると、再度ポンプ用ソレノイドバルブ８を開にして、液体ポンプ１０ａからの潤滑油圧送によって定量バルブ１２、１３を定量の潤滑油を蓄積した待機状態にし、再度ポンプ用ソレノイドバルブ８を閉にして定量バルブ１２、１３から定量の潤滑油を移送する。これを繰り返すことにより、潤滑油を定量宛、間欠的に移送することができる。
【００３５】
定量の潤滑油が移送されたミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂでは、潤滑油がミキシングブロック１４、１５に送られて、前記したエアと混合される。
ミキシングブロック１４での動作を説明すると、定量バルブ１２から吐出された微少量の潤滑油は、ミスト用液体供給管１１ａ、潤滑油管１４１を通して供給され、多孔質体１４２の多孔を通して表面に流出して微小液滴や液膜を形成する。また前記多孔が十分な密度で形成されていると、液流出表面に流出した微小液滴は隣接する穴から流出した微小液滴と結合し、これが液流出表面の広い範囲で起こることにより、液流出表面に薄い液膜が形成される。
【００３６】
一方、ミスト用気体流出路１４４には、ミスト用気体供給管５を通して供給されたエアが流れて上記多孔質体１４２の周囲を通りながら前方に移動する。この際に、上記流出液は、気体流に巻き込まれて、微小液滴のまま、またはさらに液滴が分割・微小化されてエアに混入される。これにより粒径の大きな液滴が発生することなく安定したミストが得られる。ミストはミスト放出路１４５を通ってノズル１６に移動し、ノズルの噴射口から加工面などに噴射される。ミキシングブロック１５においても同様に作用し、ノズル１７の先端から加工面などにミストが噴射される。上記により簡易な構成によってミストを確実に複数箇所に供給することができる。なお、上記実施形態では、ミストを噴射する以外の時期には、ミスト用の気体を常時ノズルから噴射するように構成しているが、ミストの噴射に同期させて、ミスト用気体供給路５、６の開閉を行うようにしてミスト噴射時にのみミスト用気体を供給するものとしてもよい。
また、上記実施形態で、ミストの噴射箇所を増やす場合には、ミスト用気体供給路、ミキシングブロック、ノズルを増やし、さらに定量バルブ、ミスト用液体供給路を増やすことで対応でき、装置の複雑化、高コスト化を招くことなく噴射箇所の数を変更することができる。
【００３７】
（実施形態２）
次に、他の実施形態を図３に基づいて説明する。この実施形態は、ミストの供給対象としてノズルの他に、スピンドルスルーの工作機械２９を対象としたものである。なお、前記実施形態１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
工場エアに接続された気体供給主管１は、メインソレノイドバルブ２を介して、駆動用気体供給管４と、内部／外部給油切換ソレノイドバルブ２０とに分岐している。内部／外部給油切換ソレノイドバルブ２０は、出力側の接続を、分岐部３とミスト用気体供給路２１とに切り替える動作をする。
【００３８】
ミスト用気体供給路２１は、エア増圧ユニット２２を介してミキシングブロック２８に接続されている。該ミキシングブロック２８は、前記したミキシングブロック１４、１５と同様の構成を有しており、ミキシングブロック２８のミスト放出路（図示しない）は、スピンドルスルーの工作機械２９の主軸穴（図示しない）に接続されている。
また、分岐部３では、前記実施形態１と同様に、ミスト用気体供給路５、６が接続されており、該ミスト用供給路５、６にはミキシングブロック１４、１５が接続され、ミキシングブロック１４、１５には、ノズル１６、１７が接続されている。
【００３９】
駆動用気体供給路４には、前記実施形態１と同様に、フィルタレギュレータ４、ポンプ用ソレノイドバルブ８、ポンプ用タイマ９、潤滑油ユニット１０（液体ポンプ１０ａ、貯油槽１０ｂを含む）が接続されている。なお、潤滑油ユニット１０の潤滑油吐出側には、ミスト用液体供給主管１１とミスト用液体供給管２４とが並列して接続されている。ミスト用液体供給管１１には、外部給油用ソレノイドバルブ２６が介設されて前記実施形態１と同様に、定量バルブ１２、１３が接続されている。さらに定量バルブ１２、１３にはミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂが接続され、該ミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂの他端はミキシングブロック１４、１５に接続されている。
ミスト用液体供給管２４には、内部給油用ソレノイドバルブ２５が介設されて定量バルブ２７が接続されている。該定量バルブ２７では、スピンドルスルーの工作機械２９に給油することから適切な量の潤滑油を蓄積、放出できるものを選定する。定量バルブ２７の放出側は、前記したミキシングブロック２８が接続されている。
【００４０】
以下に、この実施形態２のミスト間欠供給装置の動作について説明する。
この実施形態において、外部ノズル側にミストの供給を行う場合、内部／外部給油切換ソレノイドバルブ２０を切り替えて、気体供給主管１と分岐部３側とを連通させ、ミスト用気体供給管２１側を閉じる。また、外部給油用ソレノイドバルブ２６を開き、内部給油用ソレノイドバルブ２５を閉じる。この状態で、気体供給主管１からエアを供給すると、前記実施形態１と同様に、ノズル１６、１７からミストが噴出される。
【００４１】
一方、工作機械２９の内部側にミストの供給を行う場合、内部／外部給油切換ソレノイドバルブ２０を切り替えて、気体供給主管１とミスト用気体供給管２１側とを連通させ、分岐部３側を閉じる。また、内部給油用ソレノイドバルブ２５を開き、外部給油用ソレノイドバルブ２６を閉じる。この状態で、気体供給主管１からエアを供給すると、エアは、ミスト用気体供給管２１に導入され、エア増圧ユニット２２で所定圧に増圧された後、ミキシングノズル２８のミスト用気体流路（図示しない）に供給される。
【００４２】
また、気体供給主管１から供給されるエアは、駆動用気体供給管４に導入され、前記実施形態１と同様に、ポンプ用ソレノイドバルブ８が開とされて液体ポンプ１０ａが駆動して、潤滑油ユニット１０から潤滑油を吐出する。潤滑油は、ミスト用液体供給管２４を通り、定量バルブ２７に供給される。定量バルブ２７に所定量の潤滑油が蓄積された後、前記実施形態と同様に、ポンプ用タイマ９によってポンプ用ソレノイドバルブ８を閉じると、液体ポンプ１０ａが停止し、定量バルブ２７に加わっている潤滑油の圧力が低下して、定量バルブ２７に蓄積されていた定量の潤滑油がミスト用液体供給管２４を通してミキシングブロック２８に送出される。ミキシングブロック２８では、前記ミキシングブロック１４、１５と同様に、微細な液滴を有するミストが生成されて、工作機械２９の主軸穴に供給され、工具先端から加工面にミストが噴射される。このミストには、増圧されたエアが用いられており、主軸穴を通して加工面にまで確実にミストを噴射することができる。エアの増圧によってミストの搬送性能並びに切り屑等の排出性能が向上する。このときの圧力としては例えば１Ｍｐａ程度にすることができる。さらに難削材の深穴加工の場合には、高圧コンプレッサを使用してエア圧力を２〜４Ｍｐａとして使用することができる。なお、本発明としては、通常の気体圧力や増圧時の気体圧力の数値が具体的に限定されるものではない。
【００４３】
なお、工作機械２９においても、ミストが噴射されていない時期には、ミキシングブロック２８を通して増圧されたエアが供給されているが、ミストの噴射に同期させて、ミスト用気体供給路２１の開閉を行うようにしてミスト噴射時にのみミスト用気体を供給するものとしてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、外部ノズル１６、１７とスピンドルスルーの工作機械２９において、時期を異にしてミストの供給を行うものとしているが、それぞれに対し同時期にミストを供給するようにしてもよい。その場合には、内部／外部給油切換ソレノイドバルブ２０において、工場エア側と、ミスト用気体供給管２１および分岐部３側を同時期に連通させ、さらに、内部給油用ソレノイドバルブ２５と外部給油用ソレノイドバルブ２６とを同時期に開とする。
【００４５】
（実施形態３）
さらに、他の実施形態を図４に基づいて説明する。この実施形態３においても、供給装置は、外部のノズルとスピンドルスルーの工作機械とをミストの供給対象としており、前記実施形態１、２と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
実施形態３において、前記実施形態２と異なる点は、前記定量バルブ２７と並列して前記したミスト用液体供給路２４に、大容量定量バルブ３０と大容量用ソレノイドバルブ３１が介設されている点である。すなわち、定量バルブ２７が主となる定容量バルブに位置付けられ、前記大容量定量バルブ３０が増量用定量バルブに位置付けられている。定量バルブ２７としては、例えば、１ショットあたり０．０１ｃｃ〜０．０３ｃｃ程度の容量のものを用いる。もう一方の大容量定量バルブ３０には、１ショットあたり０．１ｃｃ程度以上の吐出量の大きいものを用いる。大容量定量バルブ３０の回路には専用の大容量用ソレノイドバルブ３１が接続されており、適宜の信号により大容量用ソレノイドバルブ３１を断続して大容量の潤滑油を放出できるように構成されている。該信号は、後述するＡＴＣによって送出されるものであってもよい。
【００４６】
なお、工具先端から潤滑油を吐出するスピンドルスルーの場合、マシニングセンタツールホルダ内部に空間があり、この空間にミストが遠心力で流れ込んでしまう。このため、ミストを供給した際に、加工具先端からのミスト吐出のタイムラグが大きくなってしまう。ツールホルダ内部に一定の油量を保持できれば、セミドライのオンオフに対してレスポンスよく噴射できる。
【００４７】
したがってＡＴＣ(Auto Tool Changer)による工具交換時など、新しい工具を取り付けた場合に、工具内部の空間の潤滑油が抜けている可能性がある。このため、大容量用ソレノイドバルブ３１を開にして、定量バルブ２７とともに大容量定量バルブ３０からも潤滑油を放出するようにして、ミキシングブロック２８で生成されるミストの量を一時的に多くして、工作機械２９に供給することで加工液の噴射レスポンスを向上させる。
一方、工具交換時などにミスト量を一時的に多くして供給した後は、同じ工具で加工を行う限りは、工具内部の空間に潤滑油が入り込んでいるため、大容量用ソレノイドバルブ３１を閉じて通常の低容量の定量バルブ２７のみで潤滑油を供給してもミストの噴射はレスポンスよく良好になされる。上記構成により工具交換を行っても安定したセミドライ加工を行うことができる。
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲において変更したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態の供給装置の概略を示す図である。
【図２】同じく、ミスト発生部の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態の供給装置の概略を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態の供給装置の概略を示す図である。
【図５】従来のミスト供給装置の概略を示す図である。
【図６】さらに従来の他のミスト供給装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 気体供給主管
４ 駆動用気体供給管
５ ミスト用気体供給管
６ ミスト用気体供給管
８ ポンプ用ソレノイドバルブ
９ ポンプ用タイマ
１０ 潤滑油ユニット
１０ａ 液体ポンプ
１０ｂ 貯油槽
１１ ミスト用液体供給主管
１１ａ ミスト用液体供給管
１１ｂ ミスト用液体供給管
１２ 定量バルブ
１３ 定量バルブ
１４ ミキシングブロック
１５ ミキシングブロック
１６ ノズル
１７ ノズル
２０ 内部／外部給油切換ソレノイドバルブ
２１ ミスト用気体供給管
２２ 増圧ユニット
２４ ミスト用液体供給管
２５ 内部給油用ソレノイドバルブ
２６ 外部給油用ソレノイドバルブ
２７ 定量バルブ
２８ ミキシングブロック
２９ 工作機械
３０ 大容量定量バルブ
３１ 大容量用ソレノイドバルブ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、セミドライ加工などに用いられるミストを効率よく生成して複数箇所に供給するミスト供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セミドライ加工を行う場合には加工油剤をミスト化してエアと混合して加工点に供給する必要がある。従来は、ミストを加工液タンク内でミスト化する方法とミキシングブロックで混合する方法の２通りが主流である。
タンク内でミスト化する方法は、ベンチュリ効果を応用したものが多く、ノズルからポンプで微少量の加工油剤を供給してエアによりミスト化しそれを配管によって切削液ノズルに導いている。図５にその一例を示すと、エアをフィルタレギュレータ４０で圧調整した後、ベンチュリ４１に供給するとともに、油槽４２からポンプ４３、４４によって油を同じくベンチュリ４１に供給し、該ベンチュリ４１においてベンチュリ効果によってミストを生成し、ミスト吐出口４５から外部に供給する。
【０００３】
また、ミキシングブロックによるものは、機械本体に設けたミキシングブロックまで油剤とエアを別々に配管してブロックで初めて混合ミスト化するものである（例えば特許文献１）。図６にその一例を示す。エアをフィルタレギュレータ５０で圧調整した後、切換ソレノイド５１によってエア供給をスピンドルスルーの主軸工具５６側と外部のノズル６８、６９側とで切り替えする。主軸工具５６側では、エア供給は、流量調整弁５２側と、パルスジェネレータ５３に分岐し、流量調整弁５２の出力側はミストを生成するミキシングブロック５５に接続され、パルスジェネレータ５３の出力側は定量ポンプ５４の駆動源側に接続されている。また定量ポンプ５４の取り入れ側は潤滑油タンク６５に接続され、定量ポンプ５４の吐出側が前記ミキシングブロック５５に接続されている。ミキシングブロック５５の出力側（ミスト放出側）は主軸工具５６に接続されている。
【０００４】
一方、ノズル側では、エア供給は、流量調整弁６０、６１側と、パルスジェネレータ６２側に分岐しており、パルスジェネレータ６２の下流側は、定量ポンプ６３、６４の駆動源側が接続されている。流量調整弁６０と定量ポンプ６３の出力側はミキシングブロック６６に接続され、流量調整弁６１と定量ポンプ６４の出力側はミキシングブロック６７に接続されている。また定量ポンプ６３、６４の取り入れ側は潤滑油タンク６５に接続されており、ミキシングブロック６６はノズル６８、ミキシングブロック６７はノズル６９に接続されている。
なお、上記したどちらの方法も専用の微少量対応ポンプにて間欠的に油剤を吐出するものである。
【特許文献１】特開２０００−２３７６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、実際の工場でのセミドライ化は、加工主軸数が多かったり、スピンドルスルー給油と外部ノズル給油とが混在していたりするため、ミストの供給部としては４本以上必要な場合が多い。しかし、前者の従来例のようにタンク内でミスト化する場合は、配管経路が非常に長くなり損失が大きく効率が悪い。また、後者の従来例のようにミキシンブロックを用いる方法では、ノズルを増設した場合に、定量ポンプをノズルおよびスピンドルスルーの軸数分だけ増やさなければならず、既設機械の改造には対応しづらかった。また、上記ミスト供給に対応するためには専用の設計が必要になり、改造費用の増大に直結するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、複数のノズルやスピンドルスルーへのミスト供給を簡易な装置構成によって行うことができ、また、装置の増設も容易に行うことができるミスト間欠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】
【０００７】
すなわち本発明のミスト間欠供給装置のうち、請求項１記載の発明は、気体と液体との混合によってミストを発生させる複数のミスト発生部と、気体供給源から前記各ミスト発生部毎にミスト用気体を供給する複数のミスト用気体供給路と、液体供給源からミスト用液体を取り入れて圧送する液体ポンプと、前記液体ポンプから圧送される液体を前記各ミスト発生部毎に供給する複数のミスト用液体供給路と、前記各液体供給路にそれぞれ介設されてミスト１ショット用の定量液体を移送可能とする複数の定量バルブとを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１記載の発明において、前記定量バルブが、前記液体ポンプによって圧送される液体の圧力変動によって定量の液体の移送動作をするものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項２記載の発明において、前記ミスト発生部におけるミストの噴射に対応して前記液体ポンプのオンオフ制御を行うポンプ制御部を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記ミスト用液体供給路の一部または全部には、主となる定量バルブと、増量用の定量バルブとが並列に接続されており、該増量用の定量バルブについて通常時閉、増量時の開の設定が可能になっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記液体ポンプは、前記気体供給源から供給される気体によって駆動されるものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記ミスト用液体供給路および前記ミスト用気体供給路には、それぞれ個別に開閉操作が可能な開閉手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記ミスト発生部は、セミドライ加工用の外部ノズルまたはセミドライ加工に用いられるスピンドルスルーの工作機械に接続されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載のミスト間欠供給装置の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記ミスト発生部は、前記ミスト用液体供給路に接続されるミスト用液体流路と、該ミスト液体流路に連結され該流路からミスト用液体が供給される多孔質体と、前記ミスト用気体供給路に接続され、前記多孔質体の液流出表面に気体流を接触させて流出液を液滴化して気体に混入させる気体流路と、前記気体と液滴の混合により生成されたミストを移送して外部に放出するミスト放出路とを有することを特徴とする。
【００１５】
すなわち本発明によれば、各ミスト発生部では、ミスト用気体供給路を通して個別にミスト用の気体が供給され、また、液体ポンプによって圧送されるミスト用の液体は、各ミスト用液体供給路において定量バルブで定量化されて上記ミスト発生部に間欠的に供給される。ミスト発生部では、上記気体と液体との混合によってミストが生成され、該ミストがセミドライ加工用の外部ノズルやスピンドルスルーの工作機械などに間欠的に供給される。なお、ミスト用の気体は、ミストの供給時のみならず、ミスト停止時に単独で供給するようにしてもよい。
【００１６】
上記構成では、ミスト発生部の数に応じてミスト用気体供給路やミスト用液体供給路および定量バルブが用いられる。ただし、液体ポンプは、その吐出容量と定量バルブの合計容量の関係から、通常は液体ポンプの吐出容量に余裕があるため液体ポンプを複数必要としない。また、液体ポンプの吐出容量が不足する場合にも、少ない数の液体ポンプによって装置全体を構築することが可能になる。例えば、セミドライ加工では、通常は、定量バルブの吐出量は０．０１ｃｃ〜０．０５ｃｃ／ショットあれば十分である。この定量バルブを用いることによって、液体ポンプの必要吐出量は大幅に低減される。例えば上記定量バルブにおいて、０．０３ｃｃ／ショットのものを使用して４秒に１回エアポンプを駆動すると、１時間あたり２７ｃｃの吐出量となり、液体ポンプへの負担は小さい。なお、定量バルブによる液体の時間当たりの供給量は、間欠時間の調整により可変とすることができる。本発明の構成では、ノズルなどの軸数が増加しても定量バルブを増設するだけでノズルを増設できる。例えばエアポンプ容量（５ｃｃ程度）の７０％を使うとすると、０．０３ｃｃ／Ｓｈｏｔの定量バルブを使用した場合は１００本以上のノズルを使用できる。
【００１７】
また、複数のミスト発生部において必要な動作時期が異なる場合には、前記ミスト用液体供給路および前記ミスト用気体供給路にそれぞれ設けられた開閉手段を操作することで個別に動作時期を設定することが可能になる。すなわち、ミストの供給対象毎に気体供給のＯＮ／ＯＦＦと定量バルブ手前での液体のＯＮ／ＯＦＦができれば、例えば複数の機械のセミドライ化も１台の供給装置で行うことが可能となる。ＯＮ／ＯＦＦのタイミングは、ＮＣ工作機械の場合はＮＣ装置から信号を受け取ることが可能である。また、汎用機の場合やＮＣ機でも信号が出せない場合などはタイマにより設定することで対応する。
【００１８】
なお、本発明のミスト用の気体としては通常は空気が設けられるが、必要に応じて、窒素、酸素、二酸化炭素などの気体を用いることができ、本発明としては特定の気体に限定されない。気体源としては好適には工場エア等を用いる。該気体源に接続されるミスト用気体供給路は、各ミスト発生部に気体を供給できるように用意される。好適には、各ミスト発生部に個別に対応したミスト用気体供給路を設けるのが望ましい。該ミスト用気体供給路では、一括して、または特定の数毎に統括して、もしくは個別に、気体の供給をオンオフする。また、ミスト発生部に対し異なる圧力で気体を供給できるように、所望によりミスト用気体供給路に気体の減圧手段や増圧手段を設けることができる。該減圧手段や増圧手段には既知のものを用いることができる。
【００１９】
前記ミスト用の液体としては、代表的には潤滑油が挙げられるが、本発明としてはこれに限定されるものではなく塗料、接着剤などをミスト化することができる。該ミスト用の液体は、液体ポンプによって各ミスト発生部に圧送されるが、該液体ポンプの構造は、本発明としては特に限定されるものではない。液体ポンプから圧送される液体は、ミスト用液体供給路を通して各ミスト発生部に個別に供給される。このミスト用液体供給路には、それぞれ定量バルブが備えられており、該定量バルブで定まる定量の液体がミスト１ショット毎に該定量バルブを通ってミスト発生部に移動する。該定量バルブの構成は本発明としては特に限定されるものではなく、所望の量の液体が移動するように規制できるものであればよい。該定量バルブの動作も特に限定されるものではなく、制御入力を受けて開閉動作を行うものでもよいが、好適には液体ポンプで圧送される液体の圧力変動によって定量の液体が移送されるものが好ましい。これにより、各定量バルブの動作を制御するために複雑な制御装置を用意する必要がなくなる。
【００２０】
ミスト発生部は、上記したミスト用気体供給路から供給される気体と、ミスト用液体供給路から供給される液体とを混合してミストを発生するものであればよく、特定の構造に限定されない。ただし、本発明者が既に提案しているように、多孔質体からミスト用の液体を流出させて、この液体に気体流を接触させて流出液を液滴化して気体に混入させるものが好適である。
【００２１】
上記流出液は、気体流に巻き込まれて、微小液滴のまま、またはさらに液滴が分割されて微小化されて気体に混入される。これにより粒径の大きな液滴が発生することなく安定したミストが得られる。また気体流への液滴への巻き込みを確実にするためには気体流の速度を大きくするのが望ましい。また液滴をより微小化するために、気体流の速度を大きくして液滴に対する剪断力を高めることも可能である。
【００２２】
なお、多孔質液流出部と気体流が移動する気体流路とは同軸状に配置して、周面状の液流出表面に沿って気体流を移動させることでより安定したミスト発生が可能になる。多孔質液流出部と気体流路とはそれぞれ内周側、外周側のいずれに位置しても良く、外周側に位置するものを筒状に配置することができる。
【００２３】
なお、本発明で用いられる多孔質体には、発泡金属、発泡セラミックス、焼結フィルタ、樹脂フィルタあるいは金属繊維によるフィルタなどを用いることができる。但し、本発明としては、上記した多孔質体材料に限定されるものではなく、その他材質の多孔質体であっても良い。ただし、多孔質体は、ミスト用液体供給路から供給される液体が該流出部の液流出表面に移動できることが必要であり、多孔に連続性を有することで液の移動が達成される。
【００２４】
また、上記多孔質体に形成されている孔の大きさや密度は特定のものに限定されないが、液流出表面に均等に液滴用の液が流出して十分に微小な液滴や液膜を形成するように定めればよい。例えば孔の大きさとしては円相当径で０．０５〜０．１ｍｍを例示することができる。このような大きさの多孔から液滴用の液として油が流出して油膜を形成すると、０．０１〜０．０５ｍｍ程度の厚さになることが期待される。この厚さは、気体流の吹きつけによって維持されることが期待される厚さである。
【００２５】
気体流の流速は本発明としては特に限定されるものではない。８００〜１２００ｍ／ｓｅｃ程度の流速で問題はない。絞りは、これをさらに増速するものであり、例えば１倍超〜１０倍に達するほどに速度を増大させることも可能である。
【００２６】
上記多孔質体から吹き飛ばされて気体流中に混入する液滴は、上記の大きさ程度の多孔からは剥離時で０．０５〜０．１ｍｍ径程度と考えられる。また、気体流中で剪断力を受けてさらに１／５程度の０．０１〜０．０２ｍｍ径程度になることが期待される。
但し、上記した数値は例示であって、本発明を特定の範囲に限定するものではないことは勿論である。
【００２７】
本発明は、前記でミスト用液体およびミスト用気体の種別について言及したように、特定の用途に限定されるものではないが、特にセミドライ加工に際し、オイルミストを供給する装置として用いるのに好適である。セミドライ加工においては、必要に応じて、加工具の外側からノズルによって加工点に対しオイルミストを噴射したり、スピンドルスルーの工作機械の主軸を通して加工点に対しオイルミストを噴射したりしており、本発明の装置はいずれにおいても良好にオイルミストを供給することができる。特に少量のオイル使用によって確実に定量のオイル分を供給するのに適している。また、本発明は、１台の工作機械を対象にするだけでなく、複数の工作機械を対象にしてもオイルミストを正確に供給することができ、対象とする工作機械の増減にも容易に対応することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上、説明したように本発明のミスト間欠供給装置によれば、気体と液体との混合によってミストを発生する複数のミスト発生部と、気体供給源から前記各ミスト発生部毎にミスト用気体を供給する複数のミスト発生用気体供給路と、液体供給源からミスト用液体を取り入れて圧送する液体ポンプと、前記液体ポンプから圧送される液体を前記各ミスト発生部毎に供給する複数のミスト用液体供給路と、前記各液体供給路にそれぞれ介設されてミスト１ショット用の定量液体を移送可能とする複数の定量バルブとを備えるので、簡易な構成（定量バルブと液体ポンプをベースユニットとして、周辺部品を組み合わせることで構築できる）によって複数のミスト発生部でミストを生成して複数箇所に供給することができる。また、供給対象の増減に対しても、装置の一部変更によって容易に対応することができ、装置としての汎用性に優れており、工作機械の多軸化にも容易に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
この実施形態のミスト間欠供給装置は、セミドライ加工用オイルミスト間欠供給装置として用意される。
図示しない工場エアが気体供給源とされ、該気体供給源に気体供給主管１によってメインソレノイドバルブ２が接続されている。該ソレノイドバルブ２の下流側に分岐部３が設けられ、前記気体供給路１は、駆動用気体供給路４と、ミスト用気体供給路５、６とに分岐している。
【００３０】
駆動用気体供給路４には、フィルタレギュレータ７が介設され、その下流にポンプ用ソレノイドバルブ８が介設されている。ポンプ用ソレノイドバルブ８には、該ソレノイドバルブ８のオンオフを制御するポンプ用タイマ９が制御部として接続されている。前記ポンプ用ソレノイドバルブ８の下流には、潤滑油ユニット１０が設置されている。潤滑油ユニット１０は、主構成として液体ポンプ１０ａと貯油槽１０ｂとを備えており、前記ポンプ用ソレノイドバルブ８を介して供給されるエアが液体ポンプ１０ａの駆動源として用いられる。潤滑油ユニット１０の潤滑油吐出側には、ミスト用液体供給主管１１が接続されており、該ミスト用液体供給主管１１には、定量バルブ１２、１３が並列に接続されている。定量バルブ１２、１３の放出側には、それぞれミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂが接続されている。なお、定量バルブ１２、１３は既知の構成からなり、ミスト用液体供給主管１１から液体が圧送される際に、定量の液体が蓄積されて待機し、前記圧送が解除されることで、下流側のミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂに前記で蓄積した定量の液体が放出されるように構成されている。
【００３１】
前記ミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂは、下流側でミキシングブロック１４、１５にそれぞれ接続されている。また、前記したミスト用気体供給路５、６もこれらミキシングブロック１４、１５にそれぞれ接続されている。
次に、上記ミキシングブロック１４の一例を図２に示す。
ミキシングブロック１４は、筒状のブロック本体１４０を有し、その内部軸心に潤滑油管１４１がミスト用液体流路として配置されている。また、潤滑油管１４１の先端には多孔質体１４２が連結固定されている。潤滑油管１４１は、前記ミスト用液体供給管１１ａに接続されており、潤滑油管１４１によって多孔質体１４２への潤滑油の供給が可能になっている。
また、ブロック本体１４０内周面と潤滑油管１４１の外周面との隙間がミスト用気体流路１４４に割り当てられ、多孔質体１４２の下流側のブロック本体１４０内部がミスト放出路１４５に割り当てられている。なお、ミスト用気体流路１４４は、前記したミスト用気体供給管５に接続されている。該ミキシングブロック１４は、上記したミスト放出路１４５を介してセミドライ加工用の外部ノズル１６に接続されている。なお、本発明としては、上記ミキシングブロック１４が外部ノズル１６内に設けられているものであってもよい。
ミキシングブロック１５は、上記ミキシングブロック１４と同様の構成を有しており、その説明を省略する。ミキシングブロック１５のミスト放出路は、ミキシングブロック１４と同様に、セミドライ加工用の外部ノズル１７に接続されている。
【００３２】
次に、上記ミスト間欠供給装置の動作について説明する。
工場エアなどを気体供給源として気体供給主管１にエアを供給する。該エアの供給に際し、メインソレノイドバルブ２を開にしてエアを供給装置に導入する。エアは分岐部３に至り、ここで駆動用気体供給路４と、ミスト用気体供給路５、６とに分岐する。ミスト用気体供給路５、６に導入されたエアは、該供給路５、６を通ってミキシングブロック１４、１５に導入される。例えばミキシングブロック１４では、エアは、ブロック本体１４０内において、ミスト用気体流路１４４、ミスト放出路１４５を通ってノズル１６へと移動し、ノズル１６から外部に放出される。また、ミキシングブロック１５においても同様にしてミスト用気体供給路６からエアが導入されノズル１７から放出される。該ミキシングブロック１４、１５では、ミスト用液体が供給されない状態では、エアはそのまま放出される。したがって、この実施形態１では、ミストの供給の如何にかかわらず、常時、エアがノズル１６、１７から放出されている。機械加工装置では、ミストを噴射しないときにもエアの噴射によって切り屑など加工屑の排除がなされる。
【００３３】
一方、駆動用気体供給路４では、フィルタレギュレータ７でエアの圧調整がなされ、また、ミストの噴射時期などに対応したポンプ用タイマ９の制御によってポンプ用ソレノイドバルブ８が開とされることで、エアが潤滑油ユニット１０に導入される。なお、ポンプ用タイマ９では、ミストの噴射時に一旦ポンプ用ソレノイドバルブ８を開とし、短時間で再びポンプ用ソレノイドバルブ８を閉にするようを制御する。
【００３４】
ポンプ用ソレノイドバルブ８が開の場合、駆動用のエアが潤滑ユニット１０に導入され、液体ポンプ１０ａが動作して、貯油槽１０ｂからミスト用液体として潤滑油を取り入れてミスト用液体供給主管１１に圧送する（例えば５ｃｃ程度）。圧送された潤滑油は、定量バルブ１２、１３にそれぞれ定量宛蓄積され、該定量バルブ１２、１３は待機状態になる。この状態では、ミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂへの潤滑油の供給はなされない。前記したポンプ用タイマ９は、上記潤滑油の待機に合わせてポンプ用ソレノイドバルブ８を閉とする。これにより、液体ポンプ１０ａが停止し、ミスト用液体供給主管１１では潤滑油の圧送が解除されて定量バルブ１２、１３に加わる潤滑油圧力が低下する。これら定量バルブ１２、１３では、導入側の圧力変動によって蓄積されていた潤滑油が定量宛、ミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂに放出される（例えば０．０１〜０．０５ｃｃ程度／１ショット）。ポンプ用タイマ９では、次回のミスト供給時期になると、再度ポンプ用ソレノイドバルブ８を開にして、液体ポンプ１０ａからの潤滑油圧送によって定量バルブ１２、１３を定量の潤滑油を蓄積した待機状態にし、再度ポンプ用ソレノイドバルブ８を閉にして定量バルブ１２、１３から定量の潤滑油を移送する。これを繰り返すことにより、潤滑油を定量宛、間欠的に移送することができる。
【００３５】
定量の潤滑油が移送されたミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂでは、潤滑油がミキシングブロック１４、１５に送られて、前記したエアと混合される。
ミキシングブロック１４での動作を説明すると、定量バルブ１２から吐出された微少量の潤滑油は、ミスト用液体供給管１１ａ、潤滑油管１４１を通して供給され、多孔質体１４２の多孔を通して表面に流出して微小液滴や液膜を形成する。また前記多孔が十分な密度で形成されていると、液流出表面に流出した微小液滴は隣接する穴から流出した微小液滴と結合し、これが液流出表面の広い範囲で起こることにより、液流出表面に薄い液膜が形成される。
【００３６】
一方、ミスト用気体流出路１４４には、ミスト用気体供給管５を通して供給されたエアが流れて上記多孔質体１４２の周囲を通りながら前方に移動する。この際に、上記流出液は、気体流に巻き込まれて、微小液滴のまま、またはさらに液滴が分割・微小化されてエアに混入される。これにより粒径の大きな液滴が発生することなく安定したミストが得られる。ミストはミスト放出路１４５を通ってノズル１６に移動し、ノズルの噴射口から加工面などに噴射される。ミキシングブロック１５においても同様に作用し、ノズル１７の先端から加工面などにミストが噴射される。上記により簡易な構成によってミストを確実に複数箇所に供給することができる。なお、上記実施形態では、ミストを噴射する以外の時期には、ミスト用の気体を常時ノズルから噴射するように構成しているが、ミストの噴射に同期させて、ミスト用気体供給路５、６の開閉を行うようにしてミスト噴射時にのみミスト用気体を供給するものとしてもよい。
また、上記実施形態で、ミストの噴射箇所を増やす場合には、ミスト用気体供給路、ミキシングブロック、ノズルを増やし、さらに定量バルブ、ミスト用液体供給路を増やすことで対応でき、装置の複雑化、高コスト化を招くことなく噴射箇所の数を変更することができる。
【００３７】
（実施形態２）
次に、他の実施形態を図３に基づいて説明する。この実施形態は、ミストの供給対象としてノズルの他に、スピンドルスルーの工作機械２９を対象としたものである。なお、前記実施形態１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
工場エアに接続された気体供給主管１は、メインソレノイドバルブ２を介して、駆動用気体供給管４と、内部／外部給油切換ソレノイドバルブ２０とに分岐している。内部／外部給油切換ソレノイドバルブ２０は、出力側の接続を、分岐部３とミスト用気体供給路２１とに切り替える動作をする。
【００３８】
ミスト用気体供給路２１は、エア増圧ユニット２２を介してミキシングブロック２８に接続されている。該ミキシングブロック２８は、前記したミキシングブロック１４、１５と同様の構成を有しており、ミキシングブロック２８のミスト放出路（図示しない）は、スピンドルスルーの工作機械２９の主軸穴（図示しない）に接続されている。
また、分岐部３では、前記実施形態１と同様に、ミスト用気体供給路５、６が接続されており、該ミスト用供給路５、６にはミキシングブロック１４、１５が接続され、ミキシングブロック１４、１５には、ノズル１６、１７が接続されている。
【００３９】
駆動用気体供給路４には、前記実施形態１と同様に、フィルタレギュレータ４、ポンプ用ソレノイドバルブ８、ポンプ用タイマ９、潤滑油ユニット１０（液体ポンプ１０ａ、貯油槽１０ｂを含む）が接続されている。なお、潤滑油ユニット１０の潤滑油吐出側には、ミスト用液体供給主管１１とミスト用液体供給管２４とが並列して接続されている。ミスト用液体供給管１１には、外部給油用ソレノイドバルブ２６が介設されて前記実施形態１と同様に、定量バルブ１２、１３が接続されている。さらに定量バルブ１２、１３にはミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂが接続され、該ミスト用液体供給管１１ａ、１１ｂの他端はミキシングブロック１４、１５に接続されている。
ミスト用液体供給管２４には、内部給油用ソレノイドバルブ２５が介設されて定量バルブ２７が接続されている。該定量バルブ２７では、スピンドルスルーの工作機械２９に給油することから適切な量の潤滑油を蓄積、放出できるものを選定する。定量バルブ２７の放出側は、前記したミキシングブロック２８が接続されている。
【００４０】
以下に、この実施形態２のミスト間欠供給装置の動作について説明する。
この実施形態において、外部ノズル側にミストの供給を行う場合、内部／外部給油切換ソレノイドバルブ２０を切り替えて、気体供給主管１と分岐部３側とを連通させ、ミスト用気体供給管２１側を閉じる。また、外部給油用ソレノイドバルブ２６を開き、内部給油用ソレノイドバルブ２５を閉じる。この状態で、気体供給主管１からエアを供給すると、前記実施形態１と同様に、ノズル１６、１７からミストが噴出される。
【００４１】
一方、工作機械２９の内部側にミストの供給を行う場合、内部／外部給油切換ソレノイドバルブ２０を切り替えて、気体供給主管１とミスト用気体供給管２１側とを連通させ、分岐部３側を閉じる。また、内部給油用ソレノイドバルブ２５を開き、外部給油用ソレノイドバルブ２６を閉じる。この状態で、気体供給主管１からエアを供給すると、エアは、ミスト用気体供給管２１に導入され、エア増圧ユニット２２で所定圧に増圧された後、ミキシングノズル２８のミスト用気体流路（図示しない）に供給される。
【００４２】
また、気体供給主管１から供給されるエアは、駆動用気体供給管４に導入され、前記実施形態１と同様に、ポンプ用ソレノイドバルブ８が開とされて液体ポンプ１０ａが駆動して、潤滑油ユニット１０から潤滑油を吐出する。潤滑油は、ミスト用液体供給管２４を通り、定量バルブ２７に供給される。定量バルブ２７に所定量の潤滑油が蓄積された後、前記実施形態と同様に、ポンプ用タイマ９によってポンプ用ソレノイドバルブ８を閉じると、液体ポンプ１０ａが停止し、定量バルブ２７に加わっている潤滑油の圧力が低下して、定量バルブ２７に蓄積されていた定量の潤滑油がミスト用液体供給管２４を通してミキシングブロック２８に送出される。ミキシングブロック２８では、前記ミキシングブロック１４、１５と同様に、微細な液滴を有するミストが生成されて、工作機械２９の主軸穴に供給され、工具先端から加工面にミストが噴射される。このミストには、増圧されたエアが用いられており、主軸穴を通して加工面にまで確実にミストを噴射することができる。エアの増圧によってミストの搬送性能並びに切り屑等の排出性能が向上する。このときの圧力としては例えば１Ｍｐａ程度にすることができる。さらに難削材の深穴加工の場合には、高圧コンプレッサを使用してエア圧力を２〜４Ｍｐａとして使用することができる。なお、本発明としては、通常の気体圧力や増圧時の気体圧力の数値が具体的に限定されるものではない。
【００４３】
なお、工作機械２９においても、ミストが噴射されていない時期には、ミキシングブロック２８を通して増圧されたエアが供給されているが、ミストの噴射に同期させて、ミスト用気体供給路２１の開閉を行うようにしてミスト噴射時にのみミスト用気体を供給するものとしてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、外部ノズル１６、１７とスピンドルスルーの工作機械２９において、時期を異にしてミストの供給を行うものとしているが、それぞれに対し同時期にミストを供給するようにしてもよい。その場合には、内部／外部給油切換ソレノイドバルブ２０において、工場エア側と、ミスト用気体供給管２１および分岐部３側を同時期に連通させ、さらに、内部給油用ソレノイドバルブ２５と外部給油用ソレノイドバルブ２６とを同時期に開とする。
【００４５】
（実施形態３）
さらに、他の実施形態を図４に基づいて説明する。この実施形態３においても、供給装置は、外部のノズルとスピンドルスルーの工作機械とをミストの供給対象としており、前記実施形態１、２と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
実施形態３において、前記実施形態２と異なる点は、前記定量バルブ２７と並列して前記したミスト用液体供給路２４に、大容量定量バルブ３０と大容量用ソレノイドバルブ３１が介設されている点である。すなわち、定量バルブ２７が主となる定容量バルブに位置付けられ、前記大容量定量バルブ３０が増量用定量バルブに位置付けられている。定量バルブ２７としては、例えば、１ショットあたり０．０１ｃｃ〜０．０３ｃｃ程度の容量のものを用いる。もう一方の大容量定量バルブ３０には、１ショットあたり０．１ｃｃ程度以上の吐出量の大きいものを用いる。大容量定量バルブ３０の回路には専用の大容量用ソレノイドバルブ３１が接続されており、適宜の信号により大容量用ソレノイドバルブ３１を断続して大容量の潤滑油を放出できるように構成されている。該信号は、後述するＡＴＣによって送出されるものであってもよい。
【００４６】
なお、工具先端から潤滑油を吐出するスピンドルスルーの場合、マシニングセンタツールホルダ内部に空間があり、この空間にミストが遠心力で流れ込んでしまう。このため、ミストを供給した際に、加工具先端からのミスト吐出のタイムラグが大きくなってしまう。ツールホルダ内部に一定の油量を保持できれば、セミドライのオンオフに対してレスポンスよく噴射できる。
【００４７】
したがってＡＴＣ(Auto Tool Changer)による工具交換時など、新しい工具を取り付けた場合に、工具内部の空間の潤滑油が抜けている可能性がある。このため、大容量用ソレノイドバルブ３１を開にして、定量バルブ２７とともに大容量定量バルブ３０からも潤滑油を放出するようにして、ミキシングブロック２８で生成されるミストの量を一時的に多くして、工作機械２９に供給することで加工液の噴射レスポンスを向上させる。
一方、工具交換時などにミスト量を一時的に多くして供給した後は、同じ工具で加工を行う限りは、工具内部の空間に潤滑油が入り込んでいるため、大容量用ソレノイドバルブ３１を閉じて通常の低容量の定量バルブ２７のみで潤滑油を供給してもミストの噴射はレスポンスよく良好になされる。上記構成により工具交換を行っても安定したセミドライ加工を行うことができる。
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲において変更したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態の供給装置の概略を示す図である。
【図２】同じく、ミスト発生部の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態の供給装置の概略を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態の供給装置の概略を示す図である。
【図５】従来のミスト供給装置の概略を示す図である。
【図６】さらに従来の他のミスト供給装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 気体供給主管
４ 駆動用気体供給管
５ ミスト用気体供給管
６ ミスト用気体供給管
８ ポンプ用ソレノイドバルブ
９ ポンプ用タイマ
１０ 潤滑油ユニット
１０ａ 液体ポンプ
１０ｂ 貯油槽
１１ ミスト用液体供給主管
１１ａ ミスト用液体供給管
１１ｂ ミスト用液体供給管
１２ 定量バルブ
１３ 定量バルブ
１４ ミキシングブロック
１５ ミキシングブロック
１６ ノズル
１７ ノズル
２０ 内部／外部給油切換ソレノイドバルブ
２１ ミスト用気体供給管
２２ 増圧ユニット
２４ ミスト用液体供給管
２５ 内部給油用ソレノイドバルブ
２６ 外部給油用ソレノイドバルブ
２７ 定量バルブ
２８ ミキシングブロック
２９ 工作機械
３０ 大容量定量バルブ
３１ 大容量用ソレノイドバルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体と液体との混合によってミストを発生させる複数のミスト発生部と、気体供給源から前記各ミスト発生部毎にミスト用気体を供給する複数のミスト用気体供給路と、液体供給源からミスト用液体を取り入れて圧送する液体ポンプと、前記液体ポンプから圧送される液体を前記各ミスト発生部毎に供給する複数のミスト用液体供給路と、前記各液体供給路にそれぞれ介設されてミスト１ショット用の定量液体を移送可能とする複数の定量バルブとを備えることを特徴とするミスト間欠供給装置。
【請求項２】
前記定量バルブは、前記液体ポンプによって圧送される液体の圧力変動によって定量の液体の移送動作をするものであることを特徴とする請求項１記載のミスト間欠供給装置。
【請求項３】
前記ミスト発生部におけるミストの噴射に対応して前記液体ポンプのオンオフ制御を行うポンプ制御部を備えることを特徴とする請求項２記載のミスト間欠供給装置。
【請求項４】
前記ミスト用液体供給路の一部または全部には、主となる定量バルブと、増量用の定量バルブとが並列に接続されており、該増量用の定量バルブについて通常時閉、増量時の開の設定が可能になってい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間欠供給装置。
【請求項５】
前記液体ポンプは、前記気体供給源から供給される気体によって駆動されるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のミスト間欠供給装置。
【請求項６】
前記ミスト用液体供給路および前記ミスト用気体供給路には、それぞれ個別に開閉操作が可能な開閉手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のミスト間欠供給装置。
【請求項７】
前記ミスト発生部は、セミドライ加工用の外部ノズルまたはセミドライ加工に用いられるスピンドルスルーの工作機械に接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のミスト間欠供給装置。
【請求項８】
前記ミスト発生部は、前記ミスト用液体供給路に接続されるミスト用液体流路と、該ミスト液体流路に連結され該流路からミスト用液体が供給される多孔質体と、前記ミスト用気体供給路に接続され、前記多孔質体の液流出表面に気体流を接触させて流出液を液滴化して気体に混入させる気体流路と、前記気体と液滴の混合により生成されたミストを移送して外部に放出するミスト放出路とを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のミスト間欠供給装置。
【請求項１】
気体と液体との混合によってミストを発生させる複数のミスト発生部と、気体供給源から前記各ミスト発生部毎にミスト用気体を供給する複数のミスト用気体供給路と、液体供給源からミスト用液体を取り入れて圧送する液体ポンプと、前記液体ポンプから圧送される液体を前記各ミスト発生部毎に供給する複数のミスト用液体供給路と、前記各液体供給路にそれぞれ介設されてミスト１ショット用の定量液体を移送可能とする複数の定量バルブとを備えることを特徴とするミスト間欠供給装置。
【請求項２】
前記定量バルブは、前記液体ポンプによって圧送される液体の圧力変動によって定量の液体の移送動作をするものであることを特徴とする請求項１記載のミスト間欠供給装置。
【請求項３】
前記ミスト発生部におけるミストの噴射に対応して前記液体ポンプのオンオフ制御を行うポンプ制御部を備えることを特徴とする請求項２記載のミスト間欠供給装置。
【請求項４】
前記ミスト用液体供給路の一部または全部には、主となる定量バルブと、増量用の定量バルブとが並列に接続されており、該増量用の定量バルブについて通常時閉、増量時の開の設定が可能になってい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間欠供給装置。
【請求項５】
前記液体ポンプは、前記気体供給源から供給される気体によって駆動されるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のミスト間欠供給装置。
【請求項６】
前記ミスト用液体供給路および前記ミスト用気体供給路には、それぞれ個別に開閉操作が可能な開閉手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のミスト間欠供給装置。
【請求項７】
前記ミスト発生部は、セミドライ加工用の外部ノズルまたはセミドライ加工に用いられるスピンドルスルーの工作機械に接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のミスト間欠供給装置。
【請求項８】
前記ミスト発生部は、前記ミスト用液体供給路に接続されるミスト用液体流路と、該ミスト液体流路に連結され該流路からミスト用液体が供給される多孔質体と、前記ミスト用気体供給路に接続され、前記多孔質体の液流出表面に気体流を接触させて流出液を液滴化して気体に混入させる気体流路と、前記気体と液滴の混合により生成されたミストを移送して外部に放出するミスト放出路とを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のミスト間欠供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２８９５９０（Ｐ２００６−２８９５９０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１７１０５（Ｐ２００５−１１７１０５）
【出願日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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