JP6044910B1 - Ｎｃ制御によるチョッピング加工制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力源ポンプを２気筒以上の複筒シリンダとピストン（プランジャー）との複筒ポンプとし、上記複筒ポンプの各複筒シリンダと流体供給タンクとを繋ぐ各管路の各逆止弁の１つの逆止弁に逆止機能のオンオフ操作部材を設け、流体の流量制御と流体脈動圧制御とを可能なチョッピング加工制御装置に関する。【解決手段】 チョッピング工具ホルダ１０の筒内に流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２を供給して工具軸１４を砥石先端側へ微動させる流体脈動圧を生成する流体供給器６０を備えたチョッピング工具ホルダの駆動装置とし、上記流体供給器は２気筒以上の複筒シリンダ６４，６５とピストン（プランジャー）６２，６３からなる複筒ポンプＰ、上記複筒ポンプの各複筒シリンダと流体供給タンク６８とを繋ぐ各管路Ｂ１，Ｂ２に設けた各逆止弁６６，６７の少なくとも１つの逆止弁に逆止機能のオンオフ操作部材ＯＳを設け、上記圧力流体の流量制御と流体脈動圧制御とを可能とした。【選択図】図１

Description

本発明は、軸芯方向に小さなストロークで往復動させて加工するチョッピング加工装置に係わり、特に、チョッピング加工の動力源ポンプを２気筒以上の複筒シリンダとピストン（プランジャー）からなる複筒ポンプとし、上記複筒ポンプの各複筒シリンダと流体供給タンクとを繋ぐ各管路に設けた各逆止弁の少なくとも１つの逆止弁に逆止機能のオンオフ操作部材を設け、上記圧力流体の流量制御と流体脈動圧制御とを可能とし、ＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置に関する。

近年、切削加工や研削加工分野において、加工面や研削面に削り筋（線条痕）や研削筋（線条痕）等の発生を抑制すべく、加工ヘッドや研削ヘッドを高速オシレートする従来技術において、更に高速度で微細に往復動させる技術（高速回転のもとに軸芯方向に微細なストロークで往復動するチョッピング加工）が普及している。このチョッピングの駆動源を圧力変動（流体圧力の脈動現象）する圧縮空気供給源（エアーコンプレッサ）や切削液供給源（プランジャーポンプ）に求め、刃具や砥石のビビリ現象を抑制して高精密な加工面精度）が得られるようにしたチョッピング工具ホルダとそのチョッピング駆動装置が提供されている。

上記加工ヘッドや研削ヘッドを高速オシレートする公知例を紹介する。その第一は、研削盤テーブル軸の高速オシレーションを低コストで実現する制御システムと制御方法であり、その構成の主体となる制御システムは、ＮＣ装置と、外部パルス発生コントローラとを有する。ＮＣ装置は、研削盤の運転制御プログラムを内蔵したＮＣ部と、このＮＣ部からの指令に基づいて研削盤の各軸を動かすサーボ部と、同期制御機能を備えたＰＭＣ部とを含む。外部パルス発生コントローラは、研削盤のテーブル軸を往復動させるためのパルスを発生する。パルス発生コントローラは発生パルスをサーボ部へ直接入力し、該サーボ部はＰＭＣ部の同期制御の下にこのパルスに従って研削盤のテーブル軸を往復動させるものである（例えば、特許文献１参照。）。

更に、加工機の主軸に装着されたチョッピング工具ホルダとこのチョッピングユニットを備えたものがある。上記チョッピングユニットは、工具ホルダの把持部から後端側に開けられた装着穴に対して先端部に通孔を設けた中腹部を挿入把持される回転筒体と、上記回転筒体の空間内に後端側を膨張させた摺動環部を気密に摺動可能に嵌合する工具軸と、上記工具軸の先端部は回転筒体の通孔から外部へ突出され該先端部に付設される研削砥石又は切削刃具の加工具と、上記工具軸の摺動環部は上記回転筒体内に位置するとともに上記回転筒体の先端部と摺動環部との間に介在して工具軸を後退させる弾性体と、上記回転筒体の後端空間内に上記工具ホルダの軸芯に貫通させたセンター孔から装着穴を介して工具軸の後端に脈動供給する研削液又は切削液と、を備えたチョッピング工具ホルダである。
そして、上記チョッピング工具ホルダには、ピストン（プランジャー）の進退運動により脈動して研削液又は切削液を高圧吐出するピストンポンプ又はプランジャーポンプを駆動源とし、上記研削液又は切削液の耐圧機能を発揮する配管を介して上記チョッピング工具ホルダの回転筒体の後側空間内に供給するチョッピング駆動装置を備えている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００５−１８６２５５号公報 実用新案登録第３１８１１９０号

上記特開２００５−１８６２５５号公報は，研削盤テーブル軸を高速オシレーションさせた制御システムと制御方法である。これにより、研削砥石は、比較的ゆっくりした往復運動と比較的大きなストロークとなるステッピング加工の範疇である。即ち、チョッピング加工の条件は、ステッピング加工の１０倍以上の往復運動と０．０５ｍｍ〜１ｍｍ前後のストロークである。従って、本考案のチョッピング工具とは、技術範疇を異にする。

上記実用新案登録第３１８１１９０号のチョッピング工具ホルダは、チョッピング加工の条件となるステッピング加工の１０倍以上の速い往復運動と、０．０５ｍｍ〜１ｍｍ前後のストロークは、脈動供給される研削液や切削液により自由な往復運動制御の元に実施できる。これにより、線条痕の無い被研削面の表面粗さＲａ０．１μｍ以上の円滑・平滑面が得られる。
然し乍ら、ピストン（プランジャー）の進退運動により脈動して研削液又は切削液を高圧吐出（〜０．５ＭＰａ）するピストンポンプ又はプランジャーポンプは、工作機械に附設して各部材装置を駆動させる為のものである。この為、その脈動供給される研削液や切削液の吐出圧は、〜０．５ＭＰａ程度の一定した低圧力であるから、被加工ワークの表面状況や要求仕上面の精度要求に対応した吐出圧が低圧から超高圧（１０ＭＰａ）までの幅広く調節できない。従って、加工条件等に対応したチョッピング工具の幅広いチョッピング加工運動が期待できない。だからと言って、無駄に研削液や切削液の吐出圧を高圧ポンプにより７ＭＰａ前後に脈動供給すると、配管や各部のシールを早期に痛め漏れ原因を招く他、無駄なエネルギー消費を招き、エコ運転できない。即ち、チョッピング工具の幅広いチョッピング加工運動の制御がワークの加工条件により合理的に行われていない。
また、工具軸の後端から先端部に付設した研削砥石又は切削刃具に向けて通孔が開けられ、該通孔の後端から研削液又は切削液を研削砥石又は切削刃具に向けて供給するから、研削砥石又は切削刃具とワーク面の間に脈動する研削液又は切削液が噴射され、より優れた研削塵と研削液等の排除効果が発揮され、優れた表面粗度が得られる。
然し乍ら、研削液又は切削液の吐出圧は、〜０．５ＭＰａ程度の一定した低圧力であるから、被加工ワークの表面状況や要求仕上面の精度要求に対応したクーラント供給圧が精密に調節できないから、チョッピング加工において要求される加工仕上げ条件に適合した精密加工が期待できない。

また、上記チョッピング駆動装置は、ピストン（プランジャー）の進退運動により脈動する研削液又は切削液を高圧吐出するピストンポンプ又はプランジャーポンプにより生成しており、上記研削液又は切削液の耐圧機能を発揮する配管を介してチョッピング工具の回転筒体の後側空間内や工具軸に開けた通孔に供給するから、従来の必須条件であった圧力を一定に安定させる貯留タンクを不要とし、脈動する研削液又は切削液を安価に供給できる。
然し乍ら、チョッピング駆動装置は、ピストン（プランジャー）の進退運動により脈動する研削液又は切削液を低圧吐出（〜０．５ＭＰａ）の一定圧としたから、被加工ワークの表面状況や要求仕上面の精度要求に対応したクーラント供給圧が精密に調節供給できない。また、高圧クラントは常に必要ではなく、ワークの加工精度に対応しての幅広い様々な圧力制御が要求される。例えば、常圧ではなく、間欠波動で圧力を変動させたり、クーラントの砥石への噴射態様も砥石内や砥石外からのも要求される。更に、砥石の切削状況（切り粉の絡み付きの有無、砥石温度や砥石振動の変動、等の加工条件）に対応したクーラント液量や圧力の繊細な制御がなされていない。即ち、砥石に噴射されるクーラント液の繊細な制御の要求も無かった。

本発明は、上記チョッピング工具ホルダとそのチョッピング駆動装置に見られる問題点に鑑みて研究開発を続けた結果、下記のような具体的な解決策が必須であることが判明した。即ち、
（１）加工状況により、２気筒以上からなるピストンポンプ又はプランジャーポンプの駆動を経済的に最適に行うべく吐出するクーラント液の繊細な流量制御を行うべく、単気筒運転・多気筒運転を多角的に切換えられること。
（２）モーター回転をインバーター制御する方式とするとともに、エコ運転を可能とすべく、複数筒ポンプにおいて、単動・複動の切換えをＮＣ制御弁で行い最小から最大脈動圧を得る方式であること。
（３）アキュムレータをバイパス（回避）する切換えをＮＣ制御弁で脈動の有り無しが得る方式であること。これにより、砥石クーラントにおいて、脈動の無い一定圧力の流体吐出圧が得られる。
（４）チョッピング／ハイパー研削（砥石内クーラント噴射方式を言う）のクーラント回路とノズル回路（砥石外に配置のノズル手段）とをＮＣ制御弁で切換える方式であること。等々である。

本発明は、上記チョッピング工具駆動装置において、具体的に（１）〜（４）の解決策を包括的に纏めると、下記２つの目的に集約される。
その第１の目的は、クーラント液の繊細な流量制御を行うべく、チョッピング加工の動力源ポンプを単筒駆動と複筒駆動とに任意に切換え可能とし、この切り替えによりエコ運転や加工効率の向上を図ったＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置を提供する。
また、第２の目的は、クーラント液によるワーク加工点の冷却に際して、流量制御によりクーラント（水、油、エアー等）の吐出を（間欠）と（波動）（合成波動）（一定）とし、省エネルギー及びエコ運転を可能としたＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置を提供するものである。

上記目的を達成する本発明の請求項１のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置は、加工機である工作機械の主軸穴に装着されるチョッピング工具ホルダと、該チョッピング工具ホルダの筒内で軸心方向に微動進退可能に軸心後端側へ弾圧微動されている工具軸と、上記チョッピング工具ホルダの筒内の工具軸後端に圧力流体の流体脈動圧を供給して工具軸を砥石先端側へ微動させる流体脈動圧を生成する流体供給器とからなるチョッピング工具ホルダの駆動装置において、上記流体供給器は少なくとも２気筒以上の複筒シリンダとピストン（プランジャー）からなる複筒ポンプ、上記複筒ポンプの各複筒シリンダと流体供給タンクとを繋ぐ各管路に設けた各逆止弁の少なくとも１つの逆止弁に逆止機能のオンオフ操作部材を設け、上記圧力流体の流量制御と流体脈動圧制御とを可能としたことを特徴とする。

本発明の請求項２は、請求項１記載のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置において、上記各逆止弁のオンオフ操作部材は、手動操作部でマニュアル操作されることを特徴とする。

本発明の請求項３は、請求項１記載のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置において、上記各逆止弁のオンオフ操作部材は、工作機械の運転を司るＮＣ制御装置に入力される加工状況を感知する各種センサーからの指令信号又は予めプログラムされた指令信号でオンオフ操作されることを特徴とする。

本発明の請求項４は、請求項１又は３記載のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置において、上記オンオフ操作部材は、逆止弁を電磁式逆止弁とし、ＮＣ制御装置からの指令信号でオンオフ制御されることを特徴とする。

本発明の請求項５は、請求項１〜４のいずれか一に記載のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置において、チョッピング工具ホルダの先端外部にクーラント手段を設け、上記クーラント手段には上記流体供給器からの圧力流体を砥石に向けて間欠波動流体又は合成間欠波動流体又は平坦な連続波形流体として噴射することを特徴とする。

本発明の請求項６は、請求項１〜４のいずれか一に記載のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置において、工作機械の主軸穴に開けたセンタースルーからチョッピング工具ホルダの先端内部にクーラント液を供給するクーラント手段を設け、上記クーラント手段には上記流体供給器からの圧力流体を砥石に向けて間欠波動流体又は合成間欠波動流体又は平坦な連続波形流体として噴射することを特徴とする。

本発明のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置は、例えば、プランジャー式の複数筒ポンプにおいて、負荷状況に応じて単複切換えをＮＣ制御弁（又は、手動操作も可能）で行い最大脈動圧から最小脈動圧まで連続してチョッピング工具のチョッピング運動が得られる。然して、クーラント量の最適化で省エネルギー運転が得られる。更に、クーラント脈動は、クーラント液の噴射圧と噴射量を「間欠、波動、合成波動、一定」に切替え可能となり、チョッピング加工の加工状況に応じて、適時にクーラント制御により、冷却、潤滑効果の向上と切粉粉砕力が得られる。

更に、本発明のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置は、（１）予め設定された各ワークの加工条件や加工状況のセンサー信号に応じて経済的に最適なモーター回転を行うインバーターをＮＣ制御できる。（２）プランジャー式の複数筒ポンプにおいて、単複切換えをＮＣ制御弁で行い最小から最大脈動圧が幅広く得られる。更に、（３）アキュムレータをバイパス（回避）する切換えをＮＣ制御弁（又は、手動操作弁）で脈動の有り無しが得られる。即ち、間欠波動流体及び合成間欠波動流体又は平坦な連続波形流体をクーラント液として噴射できる。（４）上記ＮＣ制御は、Ｍコード信号で加工制御装置の部材を指令する普及汎用的な方式となる。

これにより、チョッピング加工の動力源ポンプを工作機械のＮＣ制御装置で最適化してエコ運転と加工効率の向上が図れる。更に、クーラント（水、油、エアー等）の吐出は、（間欠）（波動）（合成波動）（一定）がモード切替弁を介して必要時のみ冷却潤滑効果を高めて切粉粉砕力が得られるから、省エネルギー可能な運転を可能としたＮＣ制御によるチョッピング加工の経済的効果も発揮できる。

本発明の第１の実施の形態を示し、ＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置の全体構成図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、プランジャー式の複数筒ポンプの断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、電磁式逆止弁の作用断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、手動式逆止弁の作用断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、複数筒ポンプの複筒運転時の作用断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、複数筒ポンプの単筒運転時の作用断面図である。 複数筒ポンプによる流体脈動圧の断面図である。 複数筒ポンプによる流体脈動圧の断面図である。 複数筒ポンプによる連続波形流体圧の断面図である。 複数筒ポンプによる各流体脈動圧の作用波形図である。 流体脈動圧による水玉効果の作用図である。

以下、図１乃至図１１を参照して本発明の各実施の形態となるＮＣ制御による単複筒切換えとチョッピング加工制御装置を順次に説明する。

本発明の第１の実施の形態となるＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置１００とこれに使用されるチョッピング工具ホルダ１０，２０を図１〜図１１に示す。

上記ＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置１００の全体構成を図１に示す。
第１実施形態のチョッピング工具ホルダ１０は、図１に示すように、加工機（フライス盤、マシニングセンタ等）や研削盤、バフ盤、ホーニング盤等からなる工作機械３０の主軸１の先端１Ａのテーパー穴に装着され、この内部にチョッピングユニット４０を備えている。上記チョッピングユニット４０の構成は、テーパー状のホルダ１１の把持部１１Ａから後端側に開けられた装着穴１２に対し、先端部に通孔１３Ｂを設けた中腹部１３Ｃを挿入把持される回転筒体１３と、上記回転筒体１３にはこの空間内に後端側を膨張させた摺動環部１４Ａを気密に摺動のみ可能に嵌合（ルーズなキー係合又はスプライン結合）する工具軸１４と、上記工具軸１４の先端部１４Ｂは回転筒体の通孔１３Ｂから外部へ突出され該先端部に付設される研削砥石Ｇ又は切削刃具Ｃの加工具と、上記工具軸１４の摺動環部は上記回転筒体１３内に位置する。そして、上記回転筒体１３の先端部と摺動環部との間に介在して工具軸１４を後退させる弾性体（コイルバネ）１５と、上記回転筒体の後端空間Ｓ内に上記主軸３１の軸芯方向に貫通させたセンタースルーのセンター孔ｈ１と工具ホルダ１１のセンター孔ｈ２と装着穴１２を介して工具軸１４の後端に脈動供給される研削液ＧＯ又は切削液ＣＯとからなる。

続いて、上記チョッピング加工制御装置１００の全体構成を説明する。工作機械３０の運転を司るＮＣ制御装置５０には、加工状況を感知する各種センサーＳ０からの検知信号ｅ１、加工点砥石の切粉状態他を監視するカメラＣａからの監視情報ｅ２やその他の加工情報が送り込まれる。この情報により、流体供給器６０は流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２を作り出し、更に、研削液ＧＯ又は切削液ＣＯの流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３、Ｖ４として最適化する流体圧制御部７０を備えている。上記流体圧制御部７０は、本発明の中枢部となる上記流体供給器６０（２気筒以上からなり、単複筒切換え運転可能）から吐出する流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２を最適化すべく各検知信号ｅ１，ｅ２に基づいてＮＣ制御装置５０内で演算処理された指令信号ｅ３，ｅ４により、流体ポンプ（複筒式プランジャーポンプ）ＰのモーターＭをインバーターＩＶで回転制御する。

尚、上記ＮＣ制御装置５０内には、予め加工物毎にプログラムされた加工条件を保存しており、各加工物の加工時にＮＣ制御装置５０からのＭコードによる指令信号ｅ３，ｅ４で流体ポンプＰの単複筒切換とモーターＭを回転制御する。流体圧制御部７０は上記流体供給器６０から吐出する流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２を最適化する。更に、上記ＮＣ制御装置５０は加工状況を感知する各種センサーＳ０及び監視カメラＣａからの検知信号ｅ１，ｅ２と予め加工物毎にプログラムされた加工条件を保存し、これらの総合情報により、各加工物の加工時にＮＣ制御装置５０からのＭコードによる指令信号ｅ４で流体ポンプのモーターＭを回転制御し、指令信号ｅ３，ｅ５で流体圧制御部７０は上記流体供給器６０から吐出する流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２を最適化する。

尚、加工条件に応じた細かいクーラント供給指示をプログラムで行うようにする。
このプログラム方法は、各工作機械共通の汎用言語Ｍコードで行う。
例えば、Ｍ００１０：０２０は圧力１０ＭＰａに変更。
Ｍ００２０：０１０は切替弁 右。
Ｍ００２０：０２０は切替弁 左。
・・・・・・
上記各Ｍコードが流体圧制御部７０や上記流体供給器６０等に伝わると、
・ポンプは加工条件に合わせた最適な反応が可能となる。
・不要時のポンプＰは、ＥＣＯモード運転（単筒運転とする）に切り替え指令する。
・また、様々なセンサーから入力される値でＮＣが判断し最適なポンプ運転を行う。
・例えば、切粉を画像処理し想定パターンより異常成長したらポンプ圧力を高め切粉粉砕する。加工点温度によりポンプ圧力を高くし冷却能力を比例向上させる。等である。

ここで、単筒運転と複筒運転の切換えにより、流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２を作り出す上記流体供給器６０の中枢部となる流体ポンプ（複筒式プランジャーポンプ）Ｐと逆止弁６７の詳細構成を説明する。先ず、図２〜図４において、上記流体ポンプ（複筒式プランジャーポンプ）Ｐは、少なくとも２気筒以上の複筒シリンダ６４，６５とピストン（プランジャー）６２，６３からなる複筒（２気筒ポンプ）である。上記各複筒シリンダ６４，６５と流体供給タンク６８とを繋ぐ各管路Ｂ１，Ｂ２には、逆止弁６６，６７が介在されており、流体供給タンク６８から複筒シリンダ６４，６５に汲み上 げた研削液ＧＯ又は切削液ＣＯがタンク側への逆流を阻止する。しかし、少なくとも１つの逆止弁６７に、逆止機能のオンオフ操作部材ＯＳを設け、上記圧力流体となる研削液ＧＯ又は切削液ＣＯの流量制御と流体脈動圧制御とを可能としている。上記逆止弁６７のオンオフ操作部材ＯＳは、逆止弁を電磁式逆止弁６７Ａとし、ＮＣ制御装置からの指令信号でオンオフ制御される。

その詳細は、図３（ａ）〜（ｄ）に示す。即ち、図３（ａ）において、電磁式逆止弁６７Ａは、本体６７Ｂ内には吸引口（イ）と吐出口（ロ）とを繋ぐ通路６７Ｃが開口され、その中腹に弁座６７Ｄを備える。弁座を開閉するピストン（プランジャー）状の弁体６７Ｅが支持筒６７Ｆに嵌合して進退可能になっている。弁体内のバネ６７Ｇで弁体は弁座に押圧され、通路６７Ｃを閉塞している。しかし、複筒シリンダ６５のピストン（プランジャー）６３が後退時に通路６７Ｃが負圧になるとバネ６７Ｇを圧縮して流体供給タンク６８内の研削液ＧＯ又は切削液ＣＯをシリンダ６５内に吸入し、ピストン（プランジャー）６３が前進時に通路６７Ｃが高圧になるとバネ６７Ｇが伸長して弁体を弁座に当接して通路を閉塞し、シリンダ６５内の研削液ＧＯ又は切削液ＣＯを外部へ吐出する。この電磁式逆止弁６７Ａの状態で複筒動作する。しかし、複筒シリンダ６４，６５の片側６４のみを有効動作させた単筒運転とするには、ハウジング６７Ｈの電磁ソレノイドＭＳを付勢して破線矢方向へ進退棒６７ｉを吸引し、進退棒の先端に繋がるバネ６７Ｇを縮めた状態で弁体６７Ｅが弁座６７Ｄから離反した状態に保持され、逆止作用を無効とする。上記電磁ソレノイドＭＳの進退棒６７ｉの操作は、工作機械の運転を司るＮＣ制御装置に入力される加工状況を感知する各種センサーからの指令信号叉は予めプログラムされた指令信号でオンオフ操作される。
尚、図３（ａ）（ｂ）は、電磁ソレノイドＭＳが消勢状態を示し、逆止弁機能が働いている状態。また、図３（ｃ）（ｄ）は、電磁ソレノイドＭＳが付勢状態を示し、逆止弁機能が停止している状態を示す。

また、図４（ａ）〜（ｄ）は、電磁ソレノイドＭＳの進退棒６７ｉに替えて、手動逆止弁６７Ｓとしたものである。そして、進退棒６７Ｊの進退操作で手動操作可能とした。尚、筒体６７Ｍに嵌る進退棒６７Ｊの先端ピンＰＮは、弁体６７Ｅを押圧して後退させる関係となっている。進退棒６７Ｊの進退移動は、筒体６７ＭのＬ孔６７Ｋの前角（引掛部）に進退棒６７Ｊの摘み６７Ｌを係・脱させ、この係・脱位置の調節で行う。これにより、工作機械の運転状況に対応して、任意に手動操作が可能である。勿論、上記電磁式逆止弁６７Ａを手動操作可能に手動・自動の切換スイッチを設けても良い。尚、図４（ａ）（ｂ）は、進退棒６７Ｊを後退させた逆止弁機能が働いている状態。また、図４（ｃ）（ｄ）は、進退棒６７Ｊを前進させて弁体６７Ｅを押圧して後退させて逆止弁機能を停止した状態を示す。

しかして、図５に示すように、複筒運転が行われる。即ち、図５（ａ）は、電磁式逆止弁６７Ａの電磁ソレノイドＭＳを無勢状態として、逆止作用を確保している。ここで、クランク軸６１が０°〜１８０°へ半回転すると、複筒シリンダ６５のピストン（プランジャー）６３が前進してシリンダ内の研削液ＧＯ又は切削液ＣＯを負荷側へ吐出させ、複筒シリンダ６４のピストン（プランジャー）６２が後退して流体供給タンク６８内の研削液ＧＯ又は切削液ＣＯをシリンダ６４内に吸引する工程を示す。図５（ｂ）は、クランク軸６１が１８０°〜３６０°へ半回転し、複筒シリンダ６４のピストン（プランジャー）６２が前進してシリンダ内の研削液ＧＯ又は切削液ＣＯを負荷側へ吐出させ、複筒シリンダ６５のピストン（プランジャー）６３が後退して流体供給タンク６８内の研削液ＧＯ又は切削液ＣＯをシリンダ６４内に吸引する工程を示す。以上で、クランク軸６１が１回転「０°〜３６０°」する。以下、クランク軸６１が２回転目「０°〜３６０°」を実行する。図５（ａ）と図５（ｃ）、図５（ｂ）と図５（ｄ）とは同一作用を繰り返す。

また、図６（ａ）〜図６（ｄ）により単筒運転が行われる。即ち、図６（ａ）は、電磁式逆止弁６７Ａの電磁ソレノイドＭＳを付勢してバネ６７Ｇを圧縮して進退棒６７ｉを吸引し、進退棒が弁体を弁座から離反した状態に保持され、逆止作用を無効とする。この状態で、クランク軸６１が０°〜１８０°へ半回転すると、複筒シリンダ６５のピストン（プランジャー）６３が前進してシリンダ内の研削液ＧＯ又は切削液ＣＯを流体供給タンク６８内へ戻し、複筒シリンダ６４のピストン（プランジャー）６２が後退して流体供給タンク６８内の研削液ＧＯ又は切削液ＣＯをシリンダ６４内に吸引する工程を示す。図５（ｂ）は、クランク軸６１が１８０°〜３６０°へ半回転し、複筒シリンダ６４のピストン（プランジャー）６２が前進してシリンダ内の研削液ＧＯ又は切削液ＣＯを負荷側へ吐出させ、複筒シリンダ６５のピストン（プランジャー）６３が後退して流体供給タンク６８内の研削液ＧＯ又は切削液ＣＯをシリンダ６４内に吸引する工程を示す。以上で、クランク軸６１が１回転「０°〜３６０°」する。以下、クランク軸６１が２回転目「０°〜３６０°」を実行する。図５（ａ）と図５（ｃ）、図５（ｂ）と図５（ｄ）とは同一作用を繰り返す。従って、シリンダ６４のみ吐出機能し、シリンダ６５は吐出機能しない。

しかして、ＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置１００において、チョッピング工具ホルダ１０の先端外部にクーラント手段となるノズルＮを設け、上記流体供給器６０を単筒運転させることで、複筒運転が自在に行えるから、流体圧制御部７０と相まって圧力流体を砥石に向けて間欠波動流体Ｖ１，Ｖ２（図７にその構成を示す。）叉は、合成間欠波動流体Ｖ３（図８にその構成を示す。）又は平坦な連続波形流体Ｖ４（図９にその構成を示す。）として噴射される。また、工作機械の主軸穴に開けたセンタースルーからチョッピング工具ホルダの先端内部にクーラント液を供給するクーラント手段を設け、上記流体供給器からの圧力流体を砥石に向けて間欠波動流体又は合成間欠波動流体又は平坦な連続波形流体として噴射される（図１にその構成を示す）。

続いて、各プランジャーポンプの間欠波動流体Ｖ１，Ｖ２が作る合成間欠波動流体Ｖ３をチョッピング工具ホルダ１０とクーラントノズルＮへの吐出力する構成を説明する。上記流体供給器６０と上記流体圧制御部７０と上記波形切替器８０において、図８に示すように、シリンダ６４の吐出口から噴出する流体脈動圧Ｖ１の流れは逆止弁６９を介して波形切替器８０の切替弁７３に繋がれる。叉、シリンダ６５の吐出口から噴出する流体脈動圧Ｖ２の流れも切替弁７１と逆止弁７２を介して波形切替器８０の切替弁７３に繋がれる。この切替弁７３において流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２が合成された合成間欠波動流体Ｖ３となる。この合成間欠波動流体Ｖ３は、一本の配管に纏まれた切替弁７４に送られ、ここでチョッピング工具ホルダ１０とクーラントノズルＮに繋がれた管Ｂに合成間欠波動流体Ｖ３が送出する管路となる。

更に、上記合成間欠波動流体Ｖ３は、アキュムレータを介して平坦な連続波形流体Ｖ４としてクーラントノズルＮへの吐出力する構成は、以下の如くである。上記流体供給器６０と上記流体圧制御部７０と上記波形切替器８０において、この切替弁７３により流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２が合成された合成間欠波動流体Ｖ３は、アキュムレータＡに送られる。このアキュムレータＡにより、上記合成間欠波動流体Ｖ３は、平坦な連続波形流体Ｖ４となり、逆止弁７５を介して一本の配管に纏まれた切替弁７４に送られ、ここでクーラントノズルＮにだけ平坦な連続波形流体Ｖ４が送出する管路となる。

以上の如く、上記流体供給器６０と上記流体圧制御部７０と上記波形切替器８０との構成によると、図１０に示すように、二つのシリンダ６４，６５における各々の単独波形である流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２と合成波形となる合成間欠波動流体Ｖ３の３種類の波形が得られる。また、アキュムレータＡを介在させると、平坦な連続波形流体Ｖ４を含めた４種類の波形が得られる。

これらの各波形は、個別選択又は双方同時選択を可能とする波形切替器８０を介してチョッピング工具ホルダ１０とクーラントノズルＮに多彩なバリエーションとして、各種の加工条件や加工監視情報ｅ１，ｅ２等によりＮＣ制御装置５０内で演算処理された指令信号ｅ４，ｅ５により、流体ポンプ（複筒式プランジャーポンプ）ＰのモーターＭをインバーターＩＶで回転制御し、最適化したチョッピング工具ホルダ１０の微動振動やノズルＮへのクーラント液の供給が行われるから、省エネ，冷却、潤滑効果の向上と切粉粉砕力が得られる優れた作用効果が発揮される。

図１１において、平坦な連続波形流体Ｖ４を流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２に切替えてクーラントノズルＮからワークＷに噴射される時に得られる（水玉効果）を説明する。図１１（ａ）は、一定圧の平坦な連続波形流体Ｖ４のクーラント冷却では、ワークＷの表面に形成される水膜Ｘに遮られているから、後から噴射される水流が水膜Ｘ上を滑る現象を起こすから、冷却効果が弱められる。これに対して、図１１（ｂ）は、流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２をワークＷに噴射すると、間欠噴射による水玉Ｙが不連続にワーク表面に叩き付けるから、ワークＷの表面に形成される水膜Ｘを破壊する。これにより、常に、後から噴射される水流（水玉Ｙ）が不連続にワーク表面に叩き付けから、優れた冷却の作用効果（水玉効果）が得られる。

しかして、上記構成からなる上記流体供給器６０と上記流体圧制御部７０と上記波形切替器８０は、各種の加工条件や研削及び切削点の加工監視情報ｅ１，ｅ２等に基づき、ＮＣ制御装置５０内で演算処理された指令信号ｅ４，ｅ５により最適化された流体脈動圧Ｖ１，Ｖ２叉は合成間欠波動流体Ｖ３叉は平坦な連続波形流体Ｖ４をとなりチョッピング工具ホルダ１０の微動振動やセンタースルークラントや外部設置のノズルＮへのクーラント液が供給される。

本発明は、その対象物を工作機械用の研削盤やミーリングマシン（フライス盤等の加工機）に使用されるチョッピング工具ホルダ及びチョッピング加工制御装置の実施例で説明したものであるが、回転工具となる穴加工砥石、バフ、リーマ、ドリル、エンドミル、ホーニング砥石、等による直進加工や横引き加工、斜め加工も対象にできる。
チョッピング工具ホルダの駆動源として、プランジャー式のピストン（プランジャー）ポンプは、２筒式で示したが、３気筒、４気筒の多気筒で脈動圧縮される研削液ＧＯ又は切削液ＣＯに求めても良い。更に、圧縮空気供給源（エアーコンプレッサ）の脈動する圧縮空気に求めてもよい。この場合は、圧縮空気により研削砥石や切削工具を冷却する。

１ 主軸
１Ａ 先端
１０，２０ チョッピング工具ホルダ
１１ 工具ホルダ
１１Ａ 把持部
１２ 装着穴
１３ 回転筒体
１３Ａ 先端部
１３Ｂ 通孔
１３Ｃ 中腹部
１４ 工具軸
１４Ａ 摺動環部
１５ 弾性体（コイルバネ）
３０ 加工機（工作機械）
４０ チョッピングユニット
５０ ＮＣ制御装置
５１ 環体
５２ 接続箱
５３ 接続リング
６０ 流体供給器
６１ クランク軸
６２，６３ プランジャー（ピストン（プランジャー））
６４，６５ 複筒シリンダ
６６，６７ 逆止弁
６７Ａ 電磁式逆止弁
６７Ｂ 本体
６７Ｃ 通路
６７Ｄ 弁座
６７Ｅ 弁体
６７Ｆ 支持筒
６７Ｇ バネ
６７Ｈ ハウジング
６７ｉ 進退棒
６７Ｋ Ｌ孔
６７Ｓ 手動逆止弁
６７Ｊ 進退棒
６７Ｍ 筒体
６７Ｌ 摘み
６８ クーラントタンク
６９，７２ 逆止弁
７０ 流体圧制御部
７３ 切替弁
７４ 分配弁
７５ 逆止弁
８０ 波形切替器
１００ チョッピング加工制御装置
Ａ アキュムレータ
Ｂ 管路
Ｃ 切削刃具
Ｃａ 監視カメラ
ＣＯ 切削液
Ｇ 研削砥石
ＧＯ 研削液
ｅ１ 検知信号
ｅ２ 監視情報（検知信号）
ｅ３ 指令信号
ｅ４ 指令信号
ｅ５ 指令信号
ＩＶ インバーター
Ｎ 噴射ノズル
Ｍ１，Ｍ２ リング状磁石（マグネット）
ＭＳ 電磁ソレノイド
ｈ１，ｈ２ センター孔
ｈ４ 内孔
ＯＳ オンオフ操作部材
Ｐ 流体ポンプ
ＰＮ 先端ピン
Ｓｏ 各種センサー
Ｖ 逆止弁
Ｖ１ 流体脈動圧
Ｖ２ 流体脈動圧
Ｖ３ 合成間欠波動流体
Ｖ４ 平坦な連続波形流体
Ｘ 水膜
Ｙ 水玉
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. 加工機である工作機械の主軸穴に装着されるチョッピング工具ホルダと、該チョッピング工具ホルダの筒内で軸心方向に微動進退可能に軸心後端側へ弾圧微動されている工具軸と、上記チョッピング工具ホルダの筒内の工具軸後端に圧力流体の流体脈動圧を供給して工具軸を砥石先端側へ微動させる流体脈動圧を生成する流体供給器とからなるチョッピング工具ホルダの駆動装置において、上記流体供給器は少なくとも２気筒以上の複筒シリンダとピストン（プランジャー）からなる複筒ポンプ、上記複筒ポンプの各複筒シリンダと流体供給タンクとを繋ぐ各管路に設けた各逆止弁の少なくとも１つの逆止弁に逆止機能のオンオフ操作部材を設け、上記圧力流体の流量制御と流体脈動圧制御とを可能としたことを特徴とするＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置。
2. 請求項１記載のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置において、上記各逆止弁のオンオフ操作部材は、手動操作部でマニュアル操作されることを特徴とするＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置。
3. 請求項１記載のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置において、上記各逆止弁のオンオフ操作部材は、工作機械の運転を司るＮＣ制御装置に入力される加工状況を感知する各種センサーからの指令信号又は予めプログラムされた指令信号でオンオフ操作されることを特徴とするＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置。
4. 請求項１又は３記載のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置において、上記オンオフ操作部材は、逆止弁を電磁式逆止弁とし、ＮＣ制御装置からの指令信号でオンオフ制御されることを特徴とするＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一に記載のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置において、チョッピング工具ホルダの先端外部にクーラント手段を設け、上記クーラント手段には上記流体供給器からの圧力流体を砥石に向けて間欠波動流体又は合成間欠波動流体又は平坦な連続波形流体として噴射することを特徴とするＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置。
6. 請求項１〜４のいずれか一に記載のＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置において、工作機械の主軸穴に開けたセンタースルー又はサイドスルーからチョッピング工具ホルダの先端内部にクーラント液を供給するクーラント手段を設け、上記クーラント手段には上記流体供給器からの圧力流体を砥石（工具）に向けて間欠波動流体又は合成間欠波動流体又は平坦な連続波形流体として噴射することを特徴とするＮＣ制御によるチョッピング加工制御装置。