JP4349308B2 - 工作機械の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工プログラムで指定された加工条件に基づいて工作機械の動作指令を生成し、前記工作機械を構成する各部の動作を制御する工作機械の制御装置に関する。

工作機械には、当該工作機械から排出される使用済みクーラントを回収し濾過フィルタにて切粉などを除去した後、前記工作機械に戻すクーラント濾過装置を備えたものがある。
前記濾過フィルタが目詰まりすると、工作機械から回収したクーラントを工作機械に戻すためのポンプ装置に負荷が掛かり過ぎるため、前記濾過フィルタを適宜、洗浄したり交換したりする必要がある。このため、クーラント濾過装置には、濾過フィルタを洗浄するための洗浄機構が設けられている。
このような洗浄機構による濾過フィルタの洗浄作業は、ＮＣプログラムと称される加工プログラムに組み込まれた洗浄指令コードや、加工動作の終了コードに基づいて行われる（例えば特許文献１参照）。

従って、加工プログラムに洗浄指令コードを組み込むことを忘れると、加工プログラムにより全ての加工動作が終了するまで洗浄作業が行われない。このため、加工プログラムが長い場合は一連の加工動作が終了するまでに切粉が濾過フィルタに詰まり、加工動作が緊急停止してしまうことがあった。また、加工動作によっては切粉が発生し易く、洗浄指令コードや終了コードに基づき洗浄作業が行われる前に切粉がフィルタに詰まってしまう場合もある。
特開２００４−７４３８０号公報

ところが、工作機械による加工動作の途中で濾過フィルタの目詰まり検知がなされ工作機械を停止させて濾過フィルタの洗浄作業を行った場合は、加工サイクルを一からやり直さなければならない。つまり、濾過フィルタの目詰まり検知がなされるまでに工作機械により行われた加工動作が無駄になるという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工動作の途中で濾過フィルタが目詰まりすることを未然に防止できる工作機械の制御装置を提供することである。

本発明は、複数のブロックからなる加工プログラムを１ブロックずつ解釈することにより複数の加工動作を順に実行する工作機械と、前記工作機械から排出される使用済みクーラントを回収し、濾過フィルタにて濾過した後、前記工作機械に戻すクーラント濾過装置と、前記濾過フィルタを洗浄する洗浄手段とを備える工作機械の制御装置において、前記濾過フィルタの目詰まり状態を検出する目詰まり検出手段と、前記目詰まり検出手段により前記濾過フィルタの目詰まりの兆候が検出された回数が所定回数以下の場合は、前記工作機械が実行中の１ブロック分の加工動作が終了した時点で前記工作機械の加工動作を停止させるブロック停止手段と、前記目詰まり検出手段により前記濾過フィルタの目詰まりの兆候が検出された回数が前記所定回数よりも大きい場合は、前記工作機械の加工動作を停止させる停止手段と、前記ブロック停止手段により前記工作機械の加工動作が停止された後、前記洗浄手段に洗浄動作を実行させて前記濾過フィルタを復旧させるフィルタ復旧手段と、前記フィルタ復旧手段による前記濾過フィルタの復旧動作が行われた後、停止されたブロックの次のブロックから加工動作を再開させる加工復帰手段とを設けたことを特徴とする。

本発明によれば、濾過フィルタが目詰まりする前の状態、つまり目詰まりの兆候を検出するように構成したため、濾過フィルタが完全に目詰まりしたことにより加工動作が緊急停止することを未然に防止できる。また、濾過フィルタに目詰まりの兆候がみられると、加工動作を中断して濾過フィルタの復旧動作が行われるが、復旧動作の後、中断した加工動作を再開させるように構成したため、濾過フィルタの復旧動作が行われるまでの加工動作が無駄になることがない。特に、濾過フィルタの目詰まりの兆候が検出されたときに実行中の１ブロック分の加工動作を終了させてから濾過フィルタを復旧させるための処理を行うように構成したので、同じ内容の加工動作を途中で中断させずに済むため、加工プログラムの途中で復旧動作が行われることにより加工精度が低下することはない。

以下、本発明の一実施例について図１ないし図４を参照しながら説明する。本実施例に係る工作機械は、制御装置を一体的に備えるものである。即ち、図１において、工作機械１は、図示しないワーク(被工作物)を載置するためのＸＹテーブル２、主軸（図示せず）を回転駆動する主軸モータ３、前記主軸に装着される工具４を保持する工具マガジン（図示せず）等を備えている。工作機械１は、当該工作機械１から排出される使用済みクーラントを回収し、前記クーラントに含まれる切り屑等を除去した後、前記工作機械１に戻すクーラント濾過装置５を備えている。

前記クーラント濾過装置５から工作機械１に供給されたクーラントは、主軸の内部を貫通する穴を経由して、主軸に装着された工具４の先端から吐出されるようになっている。
前記クーラント濾過装置５は、工作機械１から排出される使用済みクーラントを回収槽（図示せず）を介して回収し貯溜するクーラントタンク６、クーラントタンク６内のクーラントを吸い上げる中圧ポンプ７（吐出圧１．５〜７．０ＭＰａ）、前記中圧ポンプ７の吐出口７ａに接続された第１の還流パイプ８、前記第１の還流パイプ８にフィルタ装置９を介して接続された第２の還流パイプ１０を備えている。
中圧ポンプ７の吸込口７ｂに接続されたパイプ１１は、前記クーラントタンク６の内部まで延びている。前記パイプ１１の下端部には円筒状のサクションフィルタ１２が接続されている。

前記フィルタ装置９は、液入口１３ａ、液出口１３ｂ、液排出口１３ｃを備えたハウジング１３と、前記ハウジング１３内に収容された中空円筒状の濾過フィルタ１４とから構成されている。濾過フィルタ１４の外周面とハウジング１３との間には空間が形成されており、液入口１３ａ及び液排出口１３ｃは前記空間に連通し、液出口１３ｂは前記濾過フィルタ１４の内部に連通している。
第１及び第２の還流パイプ８及び１０は、それぞれハウジング１３の液入口１３ａ及び液出口１３ｂに接続されている。第１及び第２の還流パイプ８及び１０には両者の圧力に基づいて濾過フィルタ１４の目詰まりを検出する差圧スイッチ１５が接続されている。

また、第２の還流パイプ１０の端部は、モータ３の上部において回転継手１６を介して主軸の貫通穴に接続されている。第２の還流パイプ１０のうち前記回転継手１６の手前部には圧力センサ１７及びバルブＡが取付けられ、前記フィルタ装置９の近傍にはバルブＢを介してエア源１８が接続されている。更に、第２の還流パイプ１０のうちエア源１８よりも工作機械１側の部分にはラインフィルタ１９が配設されていると共に、前記ラインフィルタの前後の圧力に基づいてラインフィルタ１９の目詰まりを検出する差圧スイッチ２０が接続されている。

一方、ハウジング１３の液排出口１３ｃには排液用パイプ２１が接続されている。排液用パイプ２１の途中部にはバルブＣが取り付けられている。また、排液用パイプ２１の下端部は、クーラントタンク６の内部に配置されている。
前記バルブＡ〜Ｃはいずれもノーマルクローズタイプのもので、オフ状態で閉鎖され、オン状態で開放されるようになっている。本実施例では、中圧ポンプ７、エア源１８から洗浄手段が構成される。

図２は、工作機械１の電気的構成を概略的に示す図である。この図２において、制御手段を構成するＣＰＵ２５に接続された入出力バス２６には、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８、操作パネル２９、ディスプレイ３０、ブザー３１が接続されている。
前記操作パネル２９は、工作機械１に指令を与えたり、各種の設定を行ったりするための種々のキーを備えている。前記ディスプレイ３０は、工作機械１の運転状況等を表示する。前記ＲＯＭ２７には、ＣＰＵ２５が解読、実行する基本的なプログラムが予め格納されている。また、前記ＲＡＭ２８には、加工プログラム、濾過フィルタの目詰まりチェックプログラム、逆洗条件テーブル(いずれも詳しくは後述する)等が記憶保持されている。

前記入出力バス２６には、Ｉ／Ｏインターフェース３２を介して中圧ポンプ７、差圧スイッチ１５、２０、圧力センサ１７、バルブＡ，Ｂ，Ｃが接続されている。さらに、入出力バス２６には、主軸モータアンプ３３、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸モータアンプ３４がそれぞれ接続されている。前記モータアンプ３３，３４には、それぞれ主軸モータ３及びＸ，Ｙ，Ｚ軸モータ３５が接続されている。尚、図示しないが、前記入出力バス２６には、各軸モータアンプ３３，３４の他、工具マガジンの回転用のモータアンプ等も接続されている。

ＣＰＵ２５は、操作パネル２９や差圧スイッチ１５，２０、圧力センサ１７からの入力信号、ＲＯＭ２７やＲＡＭ２８に記憶されたプログラムや種々のデータに基づいてディスプレイ３０、ブザー３１、中圧ポンプ７、バルブＡ，Ｂ，Ｃや各軸モータ３，３０等、工作機械１全体の制御を行う。

加工プログラムには、ワーク加工に必要な複数の加工動作に関する情報、例えば加工内容を示すコード、使用する工具種類や主軸の回転数、Ｚ軸の送り速度(工具の移動速度)、加工を行う座標等が加工順に記載されている。１個の加工動作を示す情報の集合は「ブロック」と称される。ＣＰＵ２５は、加工プログラムの内容を１ブロックずつ解釈することにより、工作機械１の各部を駆動して工具の交換処理や主軸の座標移動処理、ワークの加工などを行う。また、ワークの加工時には、ＣＰＵ２５は、中圧ポンプ７をオンすると共にバルブＡを開放し、主軸に装着されている工具４にクーラントを供給する。この結果、工具４の先端からクーラントが吐出される。このとき、ＣＰＵ２５は濾過フィルタ１４の前後の圧力差を検出する差圧スイッチ１５の入力信号に基づき濾過フィルタ１４の目詰まり状態を監視し、濾過フィルタ１４に目詰まりの兆候が見られるときは前記濾過フィルタ１４の復旧処理を行うようになっている。従って、本実施例では、ＣＰＵ２５及び差圧スイッチ１５から目詰まり検出手段が構成される。また、後述するように、ＣＰＵ２５はブロック停止手段、停止手段、フィルタ復旧手段、加工復帰手段としても機能する。

次に、ＣＰＵ２５が実行する目詰まりチェック処理について図３のフローチャートを参照しながら説明する。図３のフローチャートは、ワーク加工のメモリ運転が開始されるとスタートし、まず、ステップＳ１にてカウンタＰがクリアされる（カウンタＰが「０」にセットされる）。カウンタＰは、１ブロックの加工処理を実行する間に目詰まりの兆候が検知された回数を示す。

次に、ＣＰＵ２５は、加工プログラムの内容を１ブロックずつ読み込み、実行する（ステップＳ２）と共にクーラントが工具４に供給されているか否かを判断する（ステップＳ３）。クーラントが工具４に供給されているか否かの判断は、例えば圧力センサ１７の入力信号に基づき行われる。

クーラントが工具４に供給されている場合（ステップＳ３にてＹＥＳ）、ＣＰＵ２５は差圧スイッチ１５の入力信号に基づき濾過フィルタ１４の目詰まり状態を監視し、目詰まりの兆候が見られるか否かを判断する（ステップＳ４）。ここで「目詰まりの兆候」とは、例えばフィルタ装置９（濾過フィルタ１４）を通過するクーラント量が、濾過フィルタ１４に全く切り屑が付着していないときのクーラント通過量の半分程度に低下している状態をいい、濾過フィルタ１４に目詰まりの兆候が見られるか否かは、差圧スイッチ１５の検出値と設定値と比較することにより判断される。フィルタ装置９のクーラント通過量は、濾過フィルタ１４に付着している切り屑の量に依存するため、上記方法により、濾過フィルタ１４にどの程度の量の切り屑が付着しているか否か、また、目詰まりの兆候が見られるか否かを判断することができる。

ステップＳ４にて目詰まりの兆候が見られると判断された場合（ＹＥＳ）は、カウンタＰを「１」増加し（ステップＳ５）、カウンタＰとパラメータＰとを比較する(ステップＳ６)。そして、カウンタＰがパラメータＰ以下である場合（ＮＯ）は、復旧処理を行う（ステップＳ７）。

ここで、復旧処理について図４のフローチャートを参照しながら説明する。復旧処理ルーチンでは、まず、ステップＴ１にてカウンタＱをクリアし、続いてステップＴ２にてカウンタＱとパラメータＱとを比較する。そして、カウンタＱがパラメータＱ以下である場合（ステップＴ２にてＮＯ）は、カウンタＱを「１」増加すると共に（ステップＴ３）、現在実行中のブロックが終了した時点で加工動作を中断する（ステップＴ４）。

続いて、バルブＡ，Ｂ，Ｃをオフすると共に中圧ポンプ７を停止してクーラントの工作機械１への供給を停止した後（ステップＴ５）、逆洗処理を実行する(ステップＴ６)。
逆洗処理は図５のフローチャートに従って実行される。即ち、ステップＵ１にて、逆洗処理におけるエア流入時間ｔ１及びフィルタ内洗浄時間ｔ２を逆洗条件テーブルから取得する。ここでは、エア流入時間ｔ１として「０．３秒」、フィルタ内洗浄時間ｔ２として「１．７秒」が取得されたものとする。

ステップＵ２では、中圧ポンプ７をオフすると共にバルブＢ及びＣをオンする。すると、バルブＡは閉状態のままバルブＢ及びＣが開状態となる。これにより、エア源１８からの加圧された空気（圧力０．４〜０．６ＭＰａ）が液出口１３ｂを通ってハウジング１３内に流入する。このエア圧により濾過フィルタ１４内のクーラントが濾過フィルタ１４を内側から外側に向かって噴出する。この結果、濾過フィルタ１４に付着していた切り屑等が剥離されて濾過フィルタ１４とハウジング１３との間の空間に落とされる。

そして、ステップＵ１で取得したエア流入時間（０．３秒間）が経過すると、ステップＵ３に移行して、バルブＢをオフした後、中圧ポンプ７をオンする。これにより、バルブＢが閉状態になり、エア源１８からの加圧空気の供給が停止され、クーラントタンク６内のクーラントが再びフィルタ装置９へ供給される。この結果、ハウジング１３内に落とされた切り屑等は、クーラントと共に液排出口１３ｃから排液用パイプ２１を通り、クーラントタンク６へ排出される。

ステップＵ１にて取得したフィルタ内洗浄時間（１．７秒間）が経過すると、ステップＵ４に移行して、バルブＣをオフすると共に中圧ポンプ７をオフする。これにより、バルブＣは閉状態になり、クーラントタンク６からフィルタ装置９へのクーラントの供給が停止される。以上により、逆洗処理が終了する。

ステップＴ６の逆洗処理が終了すると、バルブＢ，ＣをオフするとともにバルブＡをオンし、中圧ポンプ７を駆動してクーラントを工作機械１に供給する（ステップＴ７）。続いて、差圧スイッチ１５の入力信号に基づいて濾過フィルタ１４の目詰まり状態を検出し、目詰まり状態が解消されたか否か、即ち、濾過フィルタ１４に付着していた切り屑が洗い落とされたか否かが判断される（ステップＴ８）。そして、目詰まり状態が解消されていない場合は（ＹＥＳ）、ステップＴ２に戻り、解消されている場合は（ＮＯ）、工作機械１を起動し、ステップＴ４にて停止したブロックの次のブロックを読み込み、実行する
（ステップＴ９）。これにて、加工動作が再開される。

一方、ステップＴ２にてカウンタＱがパラメータＱよりも大きいと判断されると（ＹＥＳ）、ＣＰＵ２５は、加工動作を停止すると共にクーラントの供給動作を終了し（ステップＴ１０，Ｔ１１）、ブザー３１を鳴らしてアラームを発生させる（ステップＴ１２）。即ち、逆洗処理を予め設定された回数（「Ｑ」回）行っても、濾過フィルタ１４の目詰まりの兆候が解消されないときは、加工動作を再開させることなく工作機械１を停止させる。以上により復旧処理が終了する。

ステップＳ７の復旧処理が終了すると、その復旧処理でアラームが発生したか否かを判断する（ステップＳ８）。このアラーム発生は図４のフローチャートのステップＴ１２の処理に相当する。そして、アラームが発生していない場合（ＮＯ）はステップＳ９に移行し，アラームが発生している場合（ＹＥＳ）はチェック処理を終了する。

一方、ステップＳ３で読み込んだブロックの加工内容が、例えば工具交換処理のように工具４へのクーラントの供給を伴わないものである場合（ＮＯ）、及びステップＳ４にて濾過フィルタ１４に目詰まりの兆候が検出されない場合（ＮＯ）も、ステップＳ９に移行する。そして、ステップＳ９では、プログラムの終了を指定するコード「Ｍ３０」であるか否かが判断され、「Ｍ３０」である場合は、処理を終了し、「Ｍ３０」ではない場合、例えば工具交換処理のようにプログラムの終了ではないが工具４へのクーラントの供給を伴わない処理を示すコードである場合には、ステップＳ２に戻る。

また、カウンタＰがパラメータＰよりも大きい場合(ステップＳ６にてＹＥＳ)は、加工動作を停止すると共にクーラントの供給動作を終了し(ステップＳ１０、Ｓ１１)、ブザー３１を鳴らしてアラームを発生させる（ステップＳ１２）。即ち、１ブロックの加工処理の間に、濾過フィルタ１４に何回も目詰まりの兆候が検出された場合は、復旧処理を行うことなく工作機械１を停止させる。以上が濾過フィルタ１４の目詰まりチェック処理の内容である。

このように本実施例では、濾過フィルタ１４の目詰まり状態を監視し、目詰まりの兆候が見られるか否かを判断するようにした。従って、濾過フィルタ１４が完全に目詰まりしてしまうことにより加工動作が緊急停止されてしまうことを未然に防止できる。また、濾過フィルタ１４に目詰まりの兆候が見られたときは、実行中のブロック分の加工動作を終了させた後、加工動作を中断して濾過フィルタ１４の復旧処理を行うように構成した。従って、加工内容が同じ１ブロック分の加行動作を中断しなくても済むため、加工動作の途中で復旧処理を行うことにより加工精度が低下することがない。

しかも、復旧処理では、濾過フィルタ１４の逆洗処理を行った後、次のブロックから加工動作を再開するように構成した。従って、濾過フィルタを洗浄した後、加工動作を一からやり直していた従来構成と異なり、加工動作の途中で復旧処理を行ったことによる加工動作時間の延長をなくすことができる。

更に、本実施例では、１回の逆洗処理では濾過フィルタ１４の目詰まりの兆候を解消できないときは再度、逆洗処理を行うように構成した。従って、復旧処理によって加工動作を再開させたにもかかわらず、直ぐに、濾過フィルタ１４に目詰まりの兆候が検出されてしまうことがない。

また、本実施例では、１ブロック分の加工動作が行われる間に、目詰まりの兆候が所定回数検出されたときは、工作機械１を停止させてアラームを発生させるように構成した。更に、復旧処理の際に逆洗処理を所定回数行っても、濾過フィルタの目詰まりの兆候を解消できないときは、工作機械１を停止させてアラームを発生させるように構成した。これは、復旧処理のために加工動作を中断させる頻度が多いと、また、復旧処理の際に行われる逆洗処理の回数が多くて復旧処理に要する時間が長いと、加工動作を中断している時間が長くなり、加工プログラムをなかなか終了させることができず、かえって不具合が生じるからである。このような場合には、例えばクーラントや濾過フィルタを交換するといった濾過フィルタの復旧処理とは別の対策をとった方が有効となる。したがって、上記構成を採用したことにより、濾過フィルタ１４の目詰まり状態が良好ではないことを作業者に十分認識させることができる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。
上記実施例では、濾過フィルタ１４の目詰まりの兆候が検出されたときは、実行中のブロックが終了した時点で加工動作を中断するように構成したが、直ちに加工動作を中断するように構成しても良い。この場合、ＣＰＵ２５は、中断した加工動作の内容を記憶し、濾過フィルタ１４の逆洗処理が終了すると記憶している内容から加工動作を再開する。

上記実施例では差圧スイッチ１５の検出結果に基づいて濾過フィルタ１４の目詰まり状態を検出するように構成したが、圧力センサ１７や差圧スイッチ２０の検出結果に基づき目詰まり状態を検出するようにしても良い。
加圧エアを用いて濾過フィルタを洗浄する方式に代えて、例えば濾過フィルタを回転させてダストをふるい落とす方式、フィルタの外周部をスクレーパでこすり落とす方式でも良い。
工作機械の動作を制御する制御装置は、工作機械とは別に構成されていても良い。

本発明の一実施例に係る工作機械の全体構成を概略的に示す図 電気的構成を示す図 フィルタの目詰まりチェック処理の内容を示すフローチャート 復旧処理の内容を示すフローチャート 逆洗処理の内容を示すフローチャート

図面中、１は工作機械、４は工具、５はクーラント濾過装置、７は中圧ポンプ(洗浄手段)、１４は濾過フィルタ、１５は差圧スイッチ（目詰まり検出手段）、１８はエア源(洗浄手段)、２５はＣＰＵ(洗浄手段、目詰まり検出手段、停止手段、フィルタ復旧手段、加工復帰手段)、３１はブザー（報知手段）を示す。

Claims (3)

1. 複数のブロックからなる加工プログラムを１ブロックずつ解釈することにより複数の加工動作を順に実行する工作機械と、前記工作機械から排出される使用済みクーラントを回収し、濾過フィルタにて濾過した後、前記工作機械に戻すクーラント濾過装置と、前記濾過フィルタを洗浄する洗浄手段とを備える工作機械の制御装置において、
   前記濾過フィルタの目詰まり状態を検出する目詰まり検出手段と、
   前記目詰まり検出手段により前記濾過フィルタの目詰まりの兆候が検出された回数が所定回数以下の場合は、前記工作機械が実行中の１ブロック分の加工動作が終了した時点で前記工作機械の加工動作を停止させるブロック停止手段と、
   前記目詰まり検出手段により前記濾過フィルタの目詰まりの兆候が検出された回数が前記所定回数よりも大きい場合は、前記工作機械の加工動作を停止させる停止手段と、
   前記ブロック停止手段により前記工作機械の加工動作が停止された後、前記洗浄手段に洗浄動作を実行させて前記濾過フィルタを復旧させるフィルタ復旧手段と、
   前記フィルタ復旧手段による前記濾過フィルタの復旧動作が行われた後、停止されたブロックの次のブロックから加工動作を再開させる加工復帰手段とを設けたことを特徴とする工作機械の制御装置。
2. 前記目詰まり検出手段は、前記フィルタ復旧手段による前記濾過フィルタの復旧動作後の目詰まり状態を検出するように構成され、
   前記フィルタ復旧手段は、前記濾過フィルタの復旧動作後の前記目詰まり検出手段の検出結果に基づき前記濾過フィルタが復旧されていないと判断したときは、再度、前記濾過フィルタの復旧動作を実行することを特徴とする請求項１記載の工作機械の制御装置。
3. 前記フィルタ復旧手段による前記濾過フィルタの復旧動作の実行回数が所定の設定回数に達したときは、エラー報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項２記載の工作機械の制御装置。

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