加工液供給装置
【課題】与圧気体をワークや砥石に吹き付けてスラッジの除去に有効利用する。
【解決手段】蓋２６で密閉された密閉タンク２７に貯留された加工液２８を、空圧源１７から与圧気体導入管１９および与圧気体導入弁１８を介して導入される与圧気体で加圧し、加工液吐出管２５、加工液吐出弁２４を介して排気先端部２３ｂから加工部１２に供給し、加工機本体１０Ａの加工部１２の下部に配置された桶１６で回収して、給液配管２１および給液弁２０を介して密閉タンク２７に還流させる。桶１６から密閉タンク２７に加工液２８を還流させる際に密閉タンク２７を大気開放して減圧する排気管２３は、排気先端部２３ｂを通じて密閉タンク２７の内部の与圧気体をワークや砥石に吹き付る。
【解決手段】蓋２６で密閉された密閉タンク２７に貯留された加工液２８を、空圧源１７から与圧気体導入管１９および与圧気体導入弁１８を介して導入される与圧気体で加圧し、加工液吐出管２５、加工液吐出弁２４を介して排気先端部２３ｂから加工部１２に供給し、加工機本体１０Ａの加工部１２の下部に配置された桶１６で回収して、給液配管２１および給液弁２０を介して密閉タンク２７に還流させる。桶１６から密閉タンク２７に加工液２８を還流させる際に密閉タンク２７を大気開放して減圧する排気管２３は、排気先端部２３ｂを通じて密閉タンク２７の内部の与圧気体をワークや砥石に吹き付る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工液供給技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、工作機械では、加工部における摩擦、発熱、振動、騒音等の緩和、加工屑の除去の促進等の目的で、加工部へ加工液を供給することが行われている。
図２は、このような加工液の供給技術に関して考えられる第１の従来技術を示す概念図である。なお、図２においては、レンズの加工に適用した場合を示した。
【０００３】
タンク１００内に収容された加工液を、ポンプ１０４が吸出し、吐出水管１２５を通じて、加工部１２に供給する。
吐出水管１２５の経路中には、吐出量を調整するための３方弁１０１が設けられ、バイパス管１０２と、吐出水管１２５とを切り替える。バイパス管１０２は、バイパス弁１０３を介して、その先端がタンク１００に接続され、加工液がタンク１００に戻るように配管してあるが、タンク１００に戻る加工液の量は、バイパス弁１０３で任意に設定できる。また、吐出水管１２５の管路中には、吐出水弁１２４があり、加工部１２への流量を設定できる。
【０００４】
砥石１３は、砥石軸１１の先端に備えられた砥石保持具（図示しない）に固定され、砥石軸１１により任意に回転している。
ワーク１４は、ワーク軸１５の先端に構成されたワーク保持具（図示しない）に保持され、ワーク軸１５により回転しながら、図上で右側にある砥石１３に向かって移動する。このとき、ワーク軸１５と砥石軸１１は、所定の相対傾斜角で対峙した状態にある。
【０００５】
空圧源１１７からは圧縮気体が供給され、排気弁１２２により排気管１２３内を流れる流量を制御され、加工部１２の付近に配設位置が自在にされた排気管１２３の先端より吹き出す。
【０００６】
加工部１２の下方には、桶１１６が設けられ、吐出水管１２５により加工部に供給された加工液を受け、その後、給水配管１２１を介して、タンク１００に戻す。
一方、別の第２の従来技術としては、特許文献１に記載された技術が知られている。
【０００７】
図３は、従来の液供給装置の構成を示す概念図である。
処理液供給用タンク１１０には、制御弁１５０を介して吐出用配管１３０が接続され、その先端部には加工部１６０に開口するノズル１６１が接続されている。
【０００８】
処理液供給用タンク１１０には、制御弁１５１、補充用配管１３２を介して補充用タンク１２０が接続されている。
さらに、処理液供給用タンク１１０には、制御弁１５２を介して加圧ガス導入用配管１３４が接続され、さらに、制御弁１５３を介して減圧用配管１３６が接続されている。
【０００９】
このような構成において、減圧用配管１３６の制御弁１５３を閉じた後、加圧ガス導入用配管１３４の制御弁１５２を開き、加圧ガス導入用配管１３４を介して処理液供給用タンク１１０内を加圧する。
【００１０】
そして、処理液供給用タンク１１０が加圧された状態で、吐出用配管１３０の制御弁１５０を開き、吐出用配管１３０を介して、加工部１６０へと加工液が送られ、ノズル１６１から加工部に供給される。
【００１１】
また、この従来技術による処理液供給用タンク１１０への液補充方法としては、加圧ガス導入用配管１３４の制御弁１５２を閉じた後、減圧用配管１３６の制御弁１５３を開き、減圧用配管１３６を介して、処理液供給用タンク１１０内を真空ポンプやアスピレータ等の図示しない強制排気機構により減圧する。
【００１２】
処理液供給用タンク１１０内が大気圧より減圧された状態で、補充用配管１３２の制御弁１５１は開けられ、補充用配管１３２を介して補充用タンク１２０の液が処理液供給用タンク１１０へ補充される。なお、補充用タンク１２０の内部は大気圧に保たれているというものである。
【００１３】
ところが、上述の第１の従来技術には、以下のような技術的課題がある。
第１に、装置の小型化が進む昨今において、ポンプ１０４の存在は大きく邪魔である。特に加工液の供給圧力を高くしたい場合には、より強力で大型のポンプ１０４が必要となり、ポンプ１０４の占有スペースが増大するものである。
【００１４】
第２に、加工精度の高度化が進む昨今において、加工機本体１０Ａの直ぐ横に置かれるポンプ１０４の振動は、加工部への振動が伝播しないよう防振対策が必要となり、設計や構造が複雑化する。
【００１５】
第３に、加工液の一定圧もしくは一定流量での供給の安定化、および電源のＯＮ／ＯＦＦにともなう突入電流によるポンプの負荷低減によるポンプ長寿命化などのために、加工していない時にもポンプを常時運転している必要があるが、ワークの着脱などの際に、加工部１２に加工液がかかっていると着脱作業の邪魔になる等の不都合がある。
【００１６】
このために、バイパス回路で加工液を加工部１２からタンク１００に直接戻す必要があり、昨今の省エネルギー化の推進において、エネルギー消費や本来加工機に必要な機能以外の配管等が必要となり、非経済的である。
【００１７】
一方、上述の第２の従来技術には、以下のような技術的課題がある。
第１に、補充用タンク１２０が必要であり、スペースを多く必要とする。
第２に、加工液を供給した後の処理液供給用タンク１１０内の残圧をただ廃棄するしかなく、しかも排気後に真空引きして、新しい加工液を吸引するという手間やエネルギーの更なる消費が必要である。
【００１８】
第３に、この第２の従来技術では、加工部にて供給された加工液はそのまま廃棄されるが、有効活用するには、再度循環させることが望ましい。
しかし、そのまま循環させたのでは、加工に伴って生じたゴミ等の異物がそのまま循環してしまうので、次の加工において、この異物に起因した不良が生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特許第３５４２８８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、工作機械等における加工部に加工液を供給する際に、低圧から高圧まで多様な供給圧による加工液の供給を、省スペースで、加工機に振動の影響を与えず、省エネルギーにて実現することが可能な加工液供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、ワークの加工部へ加工液を供給する加工液供給装置であって、
前記加工液を貯める密閉タンクと、
前記密閉タンクへ与圧気体を供給制御する給気管と、
前記密閉タンクに接続され、該密閉タンクの圧力を排気制御する排気管と、
前記加工部で使用された加工液を回収する開放タンクと、
前記開放タンクから前記密閉タンクへの前記加工液の供給制御を行う給液配管と、
前記加工部に前記密閉タンクの加工液を吐出制御させる加工液吐出管と、
を備える加工液供給装置を提供する。
【００２２】
上述の本発明の加工液供給装置によれば、密閉タンク内に、任意の圧力の圧縮気体を任意の流量で供給することが可能であり、これにより、ポンプを使用しなくても、従来比でポンプの吐出圧力や吐出量を上回る性能の加工液の供給が可能であり、空になった密閉タンクへの加工液の供給も、密閉タンク内への加工液の流し込みで対応することができる。
【００２３】
また、ポンプを使用しないため、加工部への振動の影響の懸念がなく、無駄な連続運転等も不要になり、省エネルギーな稼働を実現できる。
また、前記排気管の前記基端部とは逆側の開放端が、前記加工部の近傍に設けられた構成とすることで、加工液の供給に際して、加工液と入れ代わるように密閉タンク内にたまる与圧気体を、加工が終わったワークや砥石に吹きつけることができる。
【００２４】
これにより、別途、与圧気体を生成することなく、密閉タンク内の与圧気体を利用することで、余計なエネルギーを使用せずにワークや砥石に付着した加工液もしくは削りカス等のゴミを吹き飛ばす清掃作用を実現できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、工作機械等における加工部に加工液を供給する際に、低圧から高圧まで多様な供給圧による加工液の供給を、省スペースで、加工機に振動の影響を与えず、省エネルギーにて実現することが可能な加工液供給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態である加工液供給装置を備えた加工装置の構成の一例を示す概念図である。
【図２】加工液の供給技術に関して考えられる従来技術を示す概念図である。
【図３】従来の液供給装置の構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である加工液供給装置を備えた加工装置の構成の一例を示す概念図である。
【００２８】
なお、以下の説明では、加工液供給装置が装着される加工装置の一例として、レンズ研磨装置に適用した場合を例示する。ただし、加工部への加工液の供給を必要とするのであればどのような加工に適用してもよい。
【００２９】
本実施の形態の加工装置１０は、加工機本体１０Ａと加工液供給装置１０Ｂを備えている。
加工機本体１０Ａは、本実施形態では重力方向に対し水平に設けられ、一端にレンズ等のワーク１４が着脱自在に固定されたワーク軸１５と、このワーク軸１５の回転軸に対し傾斜して配置され、一方の先端にカップ形の砥石１３が交換可能に装着された砥石軸１１を備えている。
【００３０】
すなわち、砥石軸１１は、砥石１３が配置される他端に構成された砥石保持具（図示しない）に固定され、砥石１３は、砥石軸１１により任意に回転される。なお、本実施形態では加工機本体１０Ａは水平に設けられているが、垂直や斜め方向など加工機に応じて水平でない場合もある。
【００３１】
ワーク軸１５は、ワーク１４が配置される他端に設けられた図示しないワーク保持具に保持され、ワーク１４は、ワーク軸１５により回転しながら、砥石１３に向かって相対的に移動可能に構成されている。このとき、ワーク軸１５と砥石軸１１は、所定の相対角で対向して配置されている。
【００３２】
一方、この加工機本体１０Ａに装着される本実施形態の加工液供給装置１０Ｂは、加工機本体１０Ａが備える加工部１２の重力方向に対して下方に配置され、加工時に使用した加工液を回収する開放タンクとしての桶１６と、この桶１６の重力方向に対し下方の位置に配置された密閉タンク２７を備えている。
【００３３】
密閉タンク２７は、加工部１２へ供給する加工液２８を貯めるタンクであり、上部が着脱自在な蓋２６によって密閉されている。なお、蓋２６は、例えば、ネジやラッチなどにより密閉タンク２７本体に固定されることで密閉を保つように構成されている。
【００３４】
桶１６の底部と密閉タンク２７の上部（蓋２６）との間は、給液配管２１を介して接続され、この給液配管２１には、桶１６から密閉タンク２７に自重で流入する加工液２８の流量を制御したり、給液配管２１の開閉を制御するための給液弁２０が設けられている。
【００３５】
加工液２８を加工部１２へ供給する加工液吐出管２５が、密閉タンク２７から加工部１２へ配置されている。詳しくは、密閉タンク２７の蓋２６には、加工液吐出管２５の一端である吐出基端部２５ａが当該密閉タンク２７の底部近傍（少なくとも加工液２８の液面下）に開口し、加工液吐出管２５の他端である吐出先端部２５ｂが加工部１２の近傍に当該加工部１２に向かって開口する姿勢で配置された加工液吐出管２５が接続されている。つまり、吐出基端部２５ａは密閉タンク２７から加工液２８を吸い上げる口であり，吐出先端部２５ｂは吐出基端部２５ａが吸い上げた加工液２８を加工部１２に供給する口である。
【００３６】
この加工液吐出管２５には、加工液吐出弁２４が設けられ、吐出先端部２５ｂから吐出する加工液２８の流量が制御可能になっている。
さらに、密閉タンク２７の上部（蓋２６）は、密閉タンク２７に対して圧力を導入する与圧気体導入管１９を介して空圧源１７に接続され、この与圧気体導入管１９の途中には、与圧気体導入管１９の開閉や、与圧気体１９ａの流入量を制御する与圧気体導入弁１８が設けられている。
【００３７】
さらに、密閉タンク２７の上部（蓋２６）には、ワーク１４もしくは砥石１３に付着した加工屑、加工液２８などを除去する排気管２３の一端である排気基端部２３ａが接続され、この排気管２３の他端である排気先端部２３ｂは、加工部１２の近傍に当該加工部１２に向かって開口する姿勢で配置されている。つまり、排気管は、密閉タンクの気体を排気基端部２３ａより吸い上げ、吸い上げた気体を加工部１２に吹き付けるよう排気先端部２３ｂより排出することでワーク１４もしくは砥石１３に付着した加工屑、加工液２８などを除去する。
【００３８】
このように、密閉タンク２７は、例えばネジやラッチなどにより任意に開閉もしくは固定等が自在な蓋２６により、密閉されている。この密閉タンク２７または蓋２６には、圧力計を設けて、密閉タンク２７の内圧が外部から確認できるようにしてもよい。
【００３９】
また、密閉タンク２７の容量は、ワーク１４の加工時間に応じて任意設定することができる。本実施の形態においては、ワーク１４としてレンズの加工を想定しているので、たとえば、最低の１リットル程度から１０リットル程度の容量を持つ密閉タンク２７を使用することができる。
【００４０】
密閉タンク２７に対する与圧気体導入管１９，給液配管２１，排気管２３，加工液吐出管２５の接続は、上述のように蓋２６に対してではなく、密閉タンク２７自体の側面、底面等に対して行ってもよい。
【００４１】
上述のように、与圧気体導入管１９，給液配管２１，排気管２３，加工液吐出管２５にそれぞれ配置された与圧気体導入弁１８，給液弁２０，排気弁２２，加工液吐出弁２４は、圧力（圧力弁）や流用（絞り弁）もしくはその両方を任意に制御可能なものである。
【００４２】
与圧気体導入管１９および与圧気体導入弁１８を介して密閉タンク２７に接続された上述の空圧源１７は、圧縮空気等の与圧気体１９ａの供給源であり、常時一定レベルの圧を確保した与圧気体１９ａが与圧気体導入弁１８の上流側に供給されている。
【００４３】
密閉タンク２７の上部に配置された桶１６には、加工液吐出管２５の吐出先端部２５ｂから加工部１２に供給された加工液２８が回収され、給液配管２１および給液弁２０を介して密閉タンク２７に還流する。
【００４４】
なお、桶１６と給液弁２０との間における給液配管２１の経路には、桶１６に回収された加工液２８から異物を除去する遠心分離機２１ａを介在させてもよい。また、これは遠心分離機でなくても、フィルターや浮遊分離、沈殿など、どのような分離でもかまわない。
【００４５】
加工部１２の近傍に配置された排気管２３の排気先端部２３ｂは、加工部１２に対する開口位置が微調整可能な機構で固定されている。
加工機本体１０Ａの加工部１２の付近に配置された加工液吐出管２５の吐出先端部２５ｂは、加工部１２に対する開口位置の微調整可能な機構で固定されている。なお、加工液吐出管２５の経路中にゴミを除去するためのフィルター２５ｃを配置してもよい。
【００４６】
以上のように、本願発明の構成によれば、従来必要であった加工液を吸い上げるポンプが不要となり、また、ポンプにより加工液を吸い上げる場合においては、ポンプが空気を吸い上げないよう加工液を貯蔵するタンク（本願発明では密閉タンクが該当）を従来よりも小さく構成できるため、装置全体が省スペースに配置できる。
【００４７】
（作用）
（ステップＳ１）加工液の加工部への供給
まず、密閉タンク２７には、所定量の加工液２８が貯留され、密閉タンク２７の底部近傍に開口した加工液吐出管２５の吐出基端部２５ａは、加工液２８の液面下に没している。
【００４８】
次に、給液弁２０、排気弁２２、加工液吐出弁２４を閉めた状態で与圧気体導入弁１８から所定の圧力の与圧気体１９ａを、蓋２６により密閉された密閉タンク２７内に送る。これにより密閉タンク２７内の圧力は、所定の圧まで上昇し、密閉タンク２７の内部の加工液２８の液面は加圧される。
【００４９】
この状態で加工液吐出弁２４を任意の設定値で開放することで、密閉タンク２７と加工部１２との差圧により、密閉タンク２７の内部で加圧されている加工液２８は加工液吐出管２５を通って、加工部１２に圧送されて放出される。
【００５０】
なお、加工部１２に供給された加工液２８は、下方の桶１６に滴下して回収される。
加工液吐出管２５の吐出基端部２５ａは、密閉タンク２７の底部付近、例えば底部に対し数ｍｍという極僅かな隙間を空けて開口されているので、密閉タンク２７内の加工液２８をあますところなく、加工部１２に供給する。
【００５１】
（ステップＳ２）密閉タンク２７内の圧力開放
加工が終了すると、自動搬送機もしくは作業者によるワーク１４の交換作業が行われる。これに先立ち、与圧気体導入弁１８と加工液吐出弁２４を閉め、排気弁２２を所定の設定値で開放する。
【００５２】
これにより、密閉タンク２７内の与圧気体１９ａは、排気管２３を通って、加工部１２付近に噴出し、ワーク１４もしくは砥石１３に付着した加工屑、加工液２８などを除去する。それと同時に、密閉タンク２７内の圧力は排気管２３を通じて大気開放される。
【００５３】
（ステップＳ３）密閉タンク２７内への加工液２８の供給
給液弁２０を開放すると、桶１６の内部、および桶１６と給液弁２０との間の給液配管２１の内部に滞留していた加工液２８が、密閉タンク２７に流れ込むことで供給(補充)する。
【００５４】
ワーク１４の加工の進展に伴い循環している加工液２８は、長期的に見ると蒸発等により減少してくるが、外部から桶１６への追加投入や、給液配管２１の配管経路中に、別途給液専用管を接続して適宜供給するようにすればよい。
【００５５】
（効果）
本実施の形態の加工液供給装置１０Ｂによれば、与圧気体導入弁１８による密閉タンク２７への与圧気体１９ａの供給圧力および供給量の制御により、ポンプを用いる以上の幅広い供給性能を発揮し、しかも省スペース化が図れる。
【００５６】
さらに、加工液２８の供給用に密閉タンク２７に供給された圧縮空気等の与圧気体１９ａは、排気管２３を通じてワーク１４等のスラッジ除去に流用可能であり、与圧気体１９ａの生成エネルギーの有効利用を実現できる。
【００５７】
この排気管２３を通じて密閉タンク２７からの与圧気体１９ａの放出によるスラッジ除去にともない、大気開放された密閉タンク２７の内部には、加工液２８の自重のみで、次の加工に必要な加工液２８が流れ込むことが可能となり、密閉タンク２７への加工液２８の供給専用のエネルギーや、そのための付随タンク等の周辺機器も不要になる。
【００５８】
また、ポンプなどの振動原がなくなるので、密閉タンク２７を加工装置１０の内部に組み込むことも可能となり、加工液吐出管２５、排気管２３等の配管長を短くすることも可能になる。
【００５９】
加工液２８の供給（循環）経路に、遠心分離機２１ａやフィルター２５ｃを組み込んだ場合には、加工液２８への異物の混在に起因する加工精度の低下を防止して、ワーク１４のより高精度な加工を実現できる。
【００６０】
本実施の形態の加工液供給装置１０Ｂによれば、高効率、省エネ、省スペース、高精度加工の加工装置１０を実現できる、という効果が得られる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００６１】
たとえば、ワーク１４としてはレンズに限らず、一般の機械加工に広く適用できる。
［付記１］
工作機械に付随して、ワークの加工部へ加工液を供給する装置のうち、加工液を圧縮した気体で供給する技術に関するものであり、フタの開閉が可能な密閉タンクと、密閉タンクへの圧縮気体を供給可能な給気管と、給気管内の気体の圧力か流量もしくはその両方を制御可能な給気弁と、密閉タンク上方部に、密閉タンク内と外部を繋ぐように構成された排気管と、排気管の経路に設けられた圧力か流量もしくはその両方を制御可能な排気弁と、密閉タンクへの加工液の供給を行う給液配管と、給液管路に設けられた給液弁と、タンクの底部に開口するよう配管された、加工液吐出管と、加工液吐出管に設けられた圧力か流量もしくはその両方を制御可能な加工液吐出弁と、を構成することを特徴とする、加工液供給装置。
［付記２］
付記１記載の加工液供給装置において、排気管の密閉タンクとは逆側の一端が、加工部付近に設けられていることを特徴とする、加工液供給装置。
［付記３］
付記１および２記載の加工液供給装置において、加工液の循環経路中にスラッジ除去機構を設けたことを特徴とする加工液供給装置。
［付記４］
付記３記載のスラッジ除去機構が、遠心分離機であることを特徴とする加工液供給装置。
［付記５］
付記３記載のスラッジ除去機構が、フィルターであることを特徴とする加工液供給装置。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 加工装置
１０Ａ 加工機本体
１０Ｂ 加工液供給装置
１１ 砥石軸
１２ 加工部
１３ 砥石
１４ ワーク
１５ ワーク軸
１６ 桶
１７ 空圧源
１８ 与圧気体導入弁
１９ 与圧気体導入管
１９ａ 与圧気体
２０ 給液弁
２１ 給液配管
２１ａ 遠心分離機
２２ 排気弁
２３ 排気管
２３ａ 排気基端部
２３ｂ 排気先端部
２４ 加工液吐出弁
２５ 加工液吐出管
２５ａ 吐出基端部
２５ｂ 吐出先端部
２５ｃ フィルター
２６ 蓋
２７ 密閉タンク
２８ 加工液
１００ タンク
１０１ ３方弁
１０２ バイパス管
１０３ バイパス弁
１０４ ポンプ
１１０ 処理液供給用タンク
１１６ 桶
１１７ 空圧源
１２０ 補充用タンク
１２１ 給水配管
１２２ 排気弁
１２３ 排気管
１２４ 吐出水弁
１２５ 吐出水管
１３０ 吐出用配管
１３２ 補充用配管
１３４ 加圧ガス導入用配管
１３６ 減圧用配管
１５０ 制御弁
１５１ 制御弁
１５２ 制御弁
１５３ 制御弁
１６０ 加工部
１６１ ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工液供給技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、工作機械では、加工部における摩擦、発熱、振動、騒音等の緩和、加工屑の除去の促進等の目的で、加工部へ加工液を供給することが行われている。
図２は、このような加工液の供給技術に関して考えられる第１の従来技術を示す概念図である。なお、図２においては、レンズの加工に適用した場合を示した。
【０００３】
タンク１００内に収容された加工液を、ポンプ１０４が吸出し、吐出水管１２５を通じて、加工部１２に供給する。
吐出水管１２５の経路中には、吐出量を調整するための３方弁１０１が設けられ、バイパス管１０２と、吐出水管１２５とを切り替える。バイパス管１０２は、バイパス弁１０３を介して、その先端がタンク１００に接続され、加工液がタンク１００に戻るように配管してあるが、タンク１００に戻る加工液の量は、バイパス弁１０３で任意に設定できる。また、吐出水管１２５の管路中には、吐出水弁１２４があり、加工部１２への流量を設定できる。
【０００４】
砥石１３は、砥石軸１１の先端に備えられた砥石保持具（図示しない）に固定され、砥石軸１１により任意に回転している。
ワーク１４は、ワーク軸１５の先端に構成されたワーク保持具（図示しない）に保持され、ワーク軸１５により回転しながら、図上で右側にある砥石１３に向かって移動する。このとき、ワーク軸１５と砥石軸１１は、所定の相対傾斜角で対峙した状態にある。
【０００５】
空圧源１１７からは圧縮気体が供給され、排気弁１２２により排気管１２３内を流れる流量を制御され、加工部１２の付近に配設位置が自在にされた排気管１２３の先端より吹き出す。
【０００６】
加工部１２の下方には、桶１１６が設けられ、吐出水管１２５により加工部に供給された加工液を受け、その後、給水配管１２１を介して、タンク１００に戻す。
一方、別の第２の従来技術としては、特許文献１に記載された技術が知られている。
【０００７】
図３は、従来の液供給装置の構成を示す概念図である。
処理液供給用タンク１１０には、制御弁１５０を介して吐出用配管１３０が接続され、その先端部には加工部１６０に開口するノズル１６１が接続されている。
【０００８】
処理液供給用タンク１１０には、制御弁１５１、補充用配管１３２を介して補充用タンク１２０が接続されている。
さらに、処理液供給用タンク１１０には、制御弁１５２を介して加圧ガス導入用配管１３４が接続され、さらに、制御弁１５３を介して減圧用配管１３６が接続されている。
【０００９】
このような構成において、減圧用配管１３６の制御弁１５３を閉じた後、加圧ガス導入用配管１３４の制御弁１５２を開き、加圧ガス導入用配管１３４を介して処理液供給用タンク１１０内を加圧する。
【００１０】
そして、処理液供給用タンク１１０が加圧された状態で、吐出用配管１３０の制御弁１５０を開き、吐出用配管１３０を介して、加工部１６０へと加工液が送られ、ノズル１６１から加工部に供給される。
【００１１】
また、この従来技術による処理液供給用タンク１１０への液補充方法としては、加圧ガス導入用配管１３４の制御弁１５２を閉じた後、減圧用配管１３６の制御弁１５３を開き、減圧用配管１３６を介して、処理液供給用タンク１１０内を真空ポンプやアスピレータ等の図示しない強制排気機構により減圧する。
【００１２】
処理液供給用タンク１１０内が大気圧より減圧された状態で、補充用配管１３２の制御弁１５１は開けられ、補充用配管１３２を介して補充用タンク１２０の液が処理液供給用タンク１１０へ補充される。なお、補充用タンク１２０の内部は大気圧に保たれているというものである。
【００１３】
ところが、上述の第１の従来技術には、以下のような技術的課題がある。
第１に、装置の小型化が進む昨今において、ポンプ１０４の存在は大きく邪魔である。特に加工液の供給圧力を高くしたい場合には、より強力で大型のポンプ１０４が必要となり、ポンプ１０４の占有スペースが増大するものである。
【００１４】
第２に、加工精度の高度化が進む昨今において、加工機本体１０Ａの直ぐ横に置かれるポンプ１０４の振動は、加工部への振動が伝播しないよう防振対策が必要となり、設計や構造が複雑化する。
【００１５】
第３に、加工液の一定圧もしくは一定流量での供給の安定化、および電源のＯＮ／ＯＦＦにともなう突入電流によるポンプの負荷低減によるポンプ長寿命化などのために、加工していない時にもポンプを常時運転している必要があるが、ワークの着脱などの際に、加工部１２に加工液がかかっていると着脱作業の邪魔になる等の不都合がある。
【００１６】
このために、バイパス回路で加工液を加工部１２からタンク１００に直接戻す必要があり、昨今の省エネルギー化の推進において、エネルギー消費や本来加工機に必要な機能以外の配管等が必要となり、非経済的である。
【００１７】
一方、上述の第２の従来技術には、以下のような技術的課題がある。
第１に、補充用タンク１２０が必要であり、スペースを多く必要とする。
第２に、加工液を供給した後の処理液供給用タンク１１０内の残圧をただ廃棄するしかなく、しかも排気後に真空引きして、新しい加工液を吸引するという手間やエネルギーの更なる消費が必要である。
【００１８】
第３に、この第２の従来技術では、加工部にて供給された加工液はそのまま廃棄されるが、有効活用するには、再度循環させることが望ましい。
しかし、そのまま循環させたのでは、加工に伴って生じたゴミ等の異物がそのまま循環してしまうので、次の加工において、この異物に起因した不良が生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特許第３５４２８８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、工作機械等における加工部に加工液を供給する際に、低圧から高圧まで多様な供給圧による加工液の供給を、省スペースで、加工機に振動の影響を与えず、省エネルギーにて実現することが可能な加工液供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、ワークの加工部へ加工液を供給する加工液供給装置であって、
前記加工液を貯める密閉タンクと、
前記密閉タンクへ与圧気体を供給制御する給気管と、
前記密閉タンクに接続され、該密閉タンクの圧力を排気制御する排気管と、
前記加工部で使用された加工液を回収する開放タンクと、
前記開放タンクから前記密閉タンクへの前記加工液の供給制御を行う給液配管と、
前記加工部に前記密閉タンクの加工液を吐出制御させる加工液吐出管と、
を備える加工液供給装置を提供する。
【００２２】
上述の本発明の加工液供給装置によれば、密閉タンク内に、任意の圧力の圧縮気体を任意の流量で供給することが可能であり、これにより、ポンプを使用しなくても、従来比でポンプの吐出圧力や吐出量を上回る性能の加工液の供給が可能であり、空になった密閉タンクへの加工液の供給も、密閉タンク内への加工液の流し込みで対応することができる。
【００２３】
また、ポンプを使用しないため、加工部への振動の影響の懸念がなく、無駄な連続運転等も不要になり、省エネルギーな稼働を実現できる。
また、前記排気管の前記基端部とは逆側の開放端が、前記加工部の近傍に設けられた構成とすることで、加工液の供給に際して、加工液と入れ代わるように密閉タンク内にたまる与圧気体を、加工が終わったワークや砥石に吹きつけることができる。
【００２４】
これにより、別途、与圧気体を生成することなく、密閉タンク内の与圧気体を利用することで、余計なエネルギーを使用せずにワークや砥石に付着した加工液もしくは削りカス等のゴミを吹き飛ばす清掃作用を実現できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、工作機械等における加工部に加工液を供給する際に、低圧から高圧まで多様な供給圧による加工液の供給を、省スペースで、加工機に振動の影響を与えず、省エネルギーにて実現することが可能な加工液供給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態である加工液供給装置を備えた加工装置の構成の一例を示す概念図である。
【図２】加工液の供給技術に関して考えられる従来技術を示す概念図である。
【図３】従来の液供給装置の構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である加工液供給装置を備えた加工装置の構成の一例を示す概念図である。
【００２８】
なお、以下の説明では、加工液供給装置が装着される加工装置の一例として、レンズ研磨装置に適用した場合を例示する。ただし、加工部への加工液の供給を必要とするのであればどのような加工に適用してもよい。
【００２９】
本実施の形態の加工装置１０は、加工機本体１０Ａと加工液供給装置１０Ｂを備えている。
加工機本体１０Ａは、本実施形態では重力方向に対し水平に設けられ、一端にレンズ等のワーク１４が着脱自在に固定されたワーク軸１５と、このワーク軸１５の回転軸に対し傾斜して配置され、一方の先端にカップ形の砥石１３が交換可能に装着された砥石軸１１を備えている。
【００３０】
すなわち、砥石軸１１は、砥石１３が配置される他端に構成された砥石保持具（図示しない）に固定され、砥石１３は、砥石軸１１により任意に回転される。なお、本実施形態では加工機本体１０Ａは水平に設けられているが、垂直や斜め方向など加工機に応じて水平でない場合もある。
【００３１】
ワーク軸１５は、ワーク１４が配置される他端に設けられた図示しないワーク保持具に保持され、ワーク１４は、ワーク軸１５により回転しながら、砥石１３に向かって相対的に移動可能に構成されている。このとき、ワーク軸１５と砥石軸１１は、所定の相対角で対向して配置されている。
【００３２】
一方、この加工機本体１０Ａに装着される本実施形態の加工液供給装置１０Ｂは、加工機本体１０Ａが備える加工部１２の重力方向に対して下方に配置され、加工時に使用した加工液を回収する開放タンクとしての桶１６と、この桶１６の重力方向に対し下方の位置に配置された密閉タンク２７を備えている。
【００３３】
密閉タンク２７は、加工部１２へ供給する加工液２８を貯めるタンクであり、上部が着脱自在な蓋２６によって密閉されている。なお、蓋２６は、例えば、ネジやラッチなどにより密閉タンク２７本体に固定されることで密閉を保つように構成されている。
【００３４】
桶１６の底部と密閉タンク２７の上部（蓋２６）との間は、給液配管２１を介して接続され、この給液配管２１には、桶１６から密閉タンク２７に自重で流入する加工液２８の流量を制御したり、給液配管２１の開閉を制御するための給液弁２０が設けられている。
【００３５】
加工液２８を加工部１２へ供給する加工液吐出管２５が、密閉タンク２７から加工部１２へ配置されている。詳しくは、密閉タンク２７の蓋２６には、加工液吐出管２５の一端である吐出基端部２５ａが当該密閉タンク２７の底部近傍（少なくとも加工液２８の液面下）に開口し、加工液吐出管２５の他端である吐出先端部２５ｂが加工部１２の近傍に当該加工部１２に向かって開口する姿勢で配置された加工液吐出管２５が接続されている。つまり、吐出基端部２５ａは密閉タンク２７から加工液２８を吸い上げる口であり，吐出先端部２５ｂは吐出基端部２５ａが吸い上げた加工液２８を加工部１２に供給する口である。
【００３６】
この加工液吐出管２５には、加工液吐出弁２４が設けられ、吐出先端部２５ｂから吐出する加工液２８の流量が制御可能になっている。
さらに、密閉タンク２７の上部（蓋２６）は、密閉タンク２７に対して圧力を導入する与圧気体導入管１９を介して空圧源１７に接続され、この与圧気体導入管１９の途中には、与圧気体導入管１９の開閉や、与圧気体１９ａの流入量を制御する与圧気体導入弁１８が設けられている。
【００３７】
さらに、密閉タンク２７の上部（蓋２６）には、ワーク１４もしくは砥石１３に付着した加工屑、加工液２８などを除去する排気管２３の一端である排気基端部２３ａが接続され、この排気管２３の他端である排気先端部２３ｂは、加工部１２の近傍に当該加工部１２に向かって開口する姿勢で配置されている。つまり、排気管は、密閉タンクの気体を排気基端部２３ａより吸い上げ、吸い上げた気体を加工部１２に吹き付けるよう排気先端部２３ｂより排出することでワーク１４もしくは砥石１３に付着した加工屑、加工液２８などを除去する。
【００３８】
このように、密閉タンク２７は、例えばネジやラッチなどにより任意に開閉もしくは固定等が自在な蓋２６により、密閉されている。この密閉タンク２７または蓋２６には、圧力計を設けて、密閉タンク２７の内圧が外部から確認できるようにしてもよい。
【００３９】
また、密閉タンク２７の容量は、ワーク１４の加工時間に応じて任意設定することができる。本実施の形態においては、ワーク１４としてレンズの加工を想定しているので、たとえば、最低の１リットル程度から１０リットル程度の容量を持つ密閉タンク２７を使用することができる。
【００４０】
密閉タンク２７に対する与圧気体導入管１９，給液配管２１，排気管２３，加工液吐出管２５の接続は、上述のように蓋２６に対してではなく、密閉タンク２７自体の側面、底面等に対して行ってもよい。
【００４１】
上述のように、与圧気体導入管１９，給液配管２１，排気管２３，加工液吐出管２５にそれぞれ配置された与圧気体導入弁１８，給液弁２０，排気弁２２，加工液吐出弁２４は、圧力（圧力弁）や流用（絞り弁）もしくはその両方を任意に制御可能なものである。
【００４２】
与圧気体導入管１９および与圧気体導入弁１８を介して密閉タンク２７に接続された上述の空圧源１７は、圧縮空気等の与圧気体１９ａの供給源であり、常時一定レベルの圧を確保した与圧気体１９ａが与圧気体導入弁１８の上流側に供給されている。
【００４３】
密閉タンク２７の上部に配置された桶１６には、加工液吐出管２５の吐出先端部２５ｂから加工部１２に供給された加工液２８が回収され、給液配管２１および給液弁２０を介して密閉タンク２７に還流する。
【００４４】
なお、桶１６と給液弁２０との間における給液配管２１の経路には、桶１６に回収された加工液２８から異物を除去する遠心分離機２１ａを介在させてもよい。また、これは遠心分離機でなくても、フィルターや浮遊分離、沈殿など、どのような分離でもかまわない。
【００４５】
加工部１２の近傍に配置された排気管２３の排気先端部２３ｂは、加工部１２に対する開口位置が微調整可能な機構で固定されている。
加工機本体１０Ａの加工部１２の付近に配置された加工液吐出管２５の吐出先端部２５ｂは、加工部１２に対する開口位置の微調整可能な機構で固定されている。なお、加工液吐出管２５の経路中にゴミを除去するためのフィルター２５ｃを配置してもよい。
【００４６】
以上のように、本願発明の構成によれば、従来必要であった加工液を吸い上げるポンプが不要となり、また、ポンプにより加工液を吸い上げる場合においては、ポンプが空気を吸い上げないよう加工液を貯蔵するタンク（本願発明では密閉タンクが該当）を従来よりも小さく構成できるため、装置全体が省スペースに配置できる。
【００４７】
（作用）
（ステップＳ１）加工液の加工部への供給
まず、密閉タンク２７には、所定量の加工液２８が貯留され、密閉タンク２７の底部近傍に開口した加工液吐出管２５の吐出基端部２５ａは、加工液２８の液面下に没している。
【００４８】
次に、給液弁２０、排気弁２２、加工液吐出弁２４を閉めた状態で与圧気体導入弁１８から所定の圧力の与圧気体１９ａを、蓋２６により密閉された密閉タンク２７内に送る。これにより密閉タンク２７内の圧力は、所定の圧まで上昇し、密閉タンク２７の内部の加工液２８の液面は加圧される。
【００４９】
この状態で加工液吐出弁２４を任意の設定値で開放することで、密閉タンク２７と加工部１２との差圧により、密閉タンク２７の内部で加圧されている加工液２８は加工液吐出管２５を通って、加工部１２に圧送されて放出される。
【００５０】
なお、加工部１２に供給された加工液２８は、下方の桶１６に滴下して回収される。
加工液吐出管２５の吐出基端部２５ａは、密閉タンク２７の底部付近、例えば底部に対し数ｍｍという極僅かな隙間を空けて開口されているので、密閉タンク２７内の加工液２８をあますところなく、加工部１２に供給する。
【００５１】
（ステップＳ２）密閉タンク２７内の圧力開放
加工が終了すると、自動搬送機もしくは作業者によるワーク１４の交換作業が行われる。これに先立ち、与圧気体導入弁１８と加工液吐出弁２４を閉め、排気弁２２を所定の設定値で開放する。
【００５２】
これにより、密閉タンク２７内の与圧気体１９ａは、排気管２３を通って、加工部１２付近に噴出し、ワーク１４もしくは砥石１３に付着した加工屑、加工液２８などを除去する。それと同時に、密閉タンク２７内の圧力は排気管２３を通じて大気開放される。
【００５３】
（ステップＳ３）密閉タンク２７内への加工液２８の供給
給液弁２０を開放すると、桶１６の内部、および桶１６と給液弁２０との間の給液配管２１の内部に滞留していた加工液２８が、密閉タンク２７に流れ込むことで供給(補充)する。
【００５４】
ワーク１４の加工の進展に伴い循環している加工液２８は、長期的に見ると蒸発等により減少してくるが、外部から桶１６への追加投入や、給液配管２１の配管経路中に、別途給液専用管を接続して適宜供給するようにすればよい。
【００５５】
（効果）
本実施の形態の加工液供給装置１０Ｂによれば、与圧気体導入弁１８による密閉タンク２７への与圧気体１９ａの供給圧力および供給量の制御により、ポンプを用いる以上の幅広い供給性能を発揮し、しかも省スペース化が図れる。
【００５６】
さらに、加工液２８の供給用に密閉タンク２７に供給された圧縮空気等の与圧気体１９ａは、排気管２３を通じてワーク１４等のスラッジ除去に流用可能であり、与圧気体１９ａの生成エネルギーの有効利用を実現できる。
【００５７】
この排気管２３を通じて密閉タンク２７からの与圧気体１９ａの放出によるスラッジ除去にともない、大気開放された密閉タンク２７の内部には、加工液２８の自重のみで、次の加工に必要な加工液２８が流れ込むことが可能となり、密閉タンク２７への加工液２８の供給専用のエネルギーや、そのための付随タンク等の周辺機器も不要になる。
【００５８】
また、ポンプなどの振動原がなくなるので、密閉タンク２７を加工装置１０の内部に組み込むことも可能となり、加工液吐出管２５、排気管２３等の配管長を短くすることも可能になる。
【００５９】
加工液２８の供給（循環）経路に、遠心分離機２１ａやフィルター２５ｃを組み込んだ場合には、加工液２８への異物の混在に起因する加工精度の低下を防止して、ワーク１４のより高精度な加工を実現できる。
【００６０】
本実施の形態の加工液供給装置１０Ｂによれば、高効率、省エネ、省スペース、高精度加工の加工装置１０を実現できる、という効果が得られる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００６１】
たとえば、ワーク１４としてはレンズに限らず、一般の機械加工に広く適用できる。
［付記１］
工作機械に付随して、ワークの加工部へ加工液を供給する装置のうち、加工液を圧縮した気体で供給する技術に関するものであり、フタの開閉が可能な密閉タンクと、密閉タンクへの圧縮気体を供給可能な給気管と、給気管内の気体の圧力か流量もしくはその両方を制御可能な給気弁と、密閉タンク上方部に、密閉タンク内と外部を繋ぐように構成された排気管と、排気管の経路に設けられた圧力か流量もしくはその両方を制御可能な排気弁と、密閉タンクへの加工液の供給を行う給液配管と、給液管路に設けられた給液弁と、タンクの底部に開口するよう配管された、加工液吐出管と、加工液吐出管に設けられた圧力か流量もしくはその両方を制御可能な加工液吐出弁と、を構成することを特徴とする、加工液供給装置。
［付記２］
付記１記載の加工液供給装置において、排気管の密閉タンクとは逆側の一端が、加工部付近に設けられていることを特徴とする、加工液供給装置。
［付記３］
付記１および２記載の加工液供給装置において、加工液の循環経路中にスラッジ除去機構を設けたことを特徴とする加工液供給装置。
［付記４］
付記３記載のスラッジ除去機構が、遠心分離機であることを特徴とする加工液供給装置。
［付記５］
付記３記載のスラッジ除去機構が、フィルターであることを特徴とする加工液供給装置。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 加工装置
１０Ａ 加工機本体
１０Ｂ 加工液供給装置
１１ 砥石軸
１２ 加工部
１３ 砥石
１４ ワーク
１５ ワーク軸
１６ 桶
１７ 空圧源
１８ 与圧気体導入弁
１９ 与圧気体導入管
１９ａ 与圧気体
２０ 給液弁
２１ 給液配管
２１ａ 遠心分離機
２２ 排気弁
２３ 排気管
２３ａ 排気基端部
２３ｂ 排気先端部
２４ 加工液吐出弁
２５ 加工液吐出管
２５ａ 吐出基端部
２５ｂ 吐出先端部
２５ｃ フィルター
２６ 蓋
２７ 密閉タンク
２８ 加工液
１００ タンク
１０１ ３方弁
１０２ バイパス管
１０３ バイパス弁
１０４ ポンプ
１１０ 処理液供給用タンク
１１６ 桶
１１７ 空圧源
１２０ 補充用タンク
１２１ 給水配管
１２２ 排気弁
１２３ 排気管
１２４ 吐出水弁
１２５ 吐出水管
１３０ 吐出用配管
１３２ 補充用配管
１３４ 加圧ガス導入用配管
１３６ 減圧用配管
１５０ 制御弁
１５１ 制御弁
１５２ 制御弁
１５３ 制御弁
１６０ 加工部
１６１ ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの加工部へ加工液を供給する加工液供給装置であって、
前記加工液を貯める密閉タンクと、
前記密閉タンクへ与圧気体を供給制御する給気管と、
前記密閉タンクに接続され、該密閉タンクの圧力を排気制御する排気管と、
前記加工部で使用された加工液を回収する開放タンクと、
前記開放タンクから前記密閉タンクへの前記加工液の供給制御を行う給液配管と、
前記加工部に前記密閉タンクの加工液を吐出制御させる加工液吐出管と、
を備えることを特徴とする加工液供給装置。
【請求項２】
前記排気管の排気が、前記加工部に吹き付ける位置に、当該排気管の排気口が設けられていることを特徴とする請求項１記載の加工液供給装置。
【請求項３】
前記開放タンク、前記給液配管、前記密閉タンク、前記給液配管を含む前記加工液の循環経路に、前記加工液を浄化するスラッジ除去機構を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の加工液供給装置。
【請求項４】
前記スラッジ除去機構が、遠心分離機であることを特徴とする請求項３記載の加工液供給装置。
【請求項５】
前記スラッジ除去機構が、フィルターであることを特徴とする請求項３記載の加工液供給装置。
【請求項１】
ワークの加工部へ加工液を供給する加工液供給装置であって、
前記加工液を貯める密閉タンクと、
前記密閉タンクへ与圧気体を供給制御する給気管と、
前記密閉タンクに接続され、該密閉タンクの圧力を排気制御する排気管と、
前記加工部で使用された加工液を回収する開放タンクと、
前記開放タンクから前記密閉タンクへの前記加工液の供給制御を行う給液配管と、
前記加工部に前記密閉タンクの加工液を吐出制御させる加工液吐出管と、
を備えることを特徴とする加工液供給装置。
【請求項２】
前記排気管の排気が、前記加工部に吹き付ける位置に、当該排気管の排気口が設けられていることを特徴とする請求項１記載の加工液供給装置。
【請求項３】
前記開放タンク、前記給液配管、前記密閉タンク、前記給液配管を含む前記加工液の循環経路に、前記加工液を浄化するスラッジ除去機構を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の加工液供給装置。
【請求項４】
前記スラッジ除去機構が、遠心分離機であることを特徴とする請求項３記載の加工液供給装置。
【請求項５】
前記スラッジ除去機構が、フィルターであることを特徴とする請求項３記載の加工液供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１６７５１１（Ｐ２０１０−１６７５１１Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１００２５（Ｐ２００９−１００２５）
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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