JP6181709B2 - 工作機械の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械を用いた切削加工における内部給油式オイルミストエアーとセンタースルークーラント併用時の工具交換制御を行う工作機械の制御装置に関する。

工作機械を用いた切削加工において、特許文献１に示すようなセンタースルー主軸を経由して工具先端の貫通孔（油穴、オイルホールと呼ばれるもの）からクーラントを直接刃先に供給する切削方法があり、一般的にセンタースルー加工と呼ばれる。センタースルー加工は切削点における冷却性と潤滑性を飛躍的に向上させることが可能であり、工作機械によってはセンタースルー主軸の配管内にクーラントではなく、特許文献２に示すようなオイルミストエアーを供給し、オイルミストエアーを刃先に供給することも可能である。一方、特許文献３（図２（ｄ）のターレット式工具交換装置）、特許文献４（図１０のスイングアーム式工具交換装置）には工作機械に備わった工具交換装置の例が開示されている。

特開平２−２５０７０２号公報 ＷＯ９８／２３３８４号公報 特開２００７−２９０１１３号公報 特開２００８−２９６３２２号公報

クーラントとオイルミストエアーを併用する配管を用いた場合、オイルミストエアー吐出時に、配管内に残存したクーラントが工具先端の貫通孔から先に吐出されてしまい、オイルミストエアー用の切削条件にもかかわらずクーラントで加工してしまう問題がある。オイルミストエアーはクーラントでの加工と切削条件が異なることが多いため、配管内のクーラントが吐出されている状態でオイルミストエアー用の切削条件（クーラントに適合しない切削条件）で加工してしまうと、結果として刃先を傷めてしまうことになる。

この問題を解決するために、従来は残存クーラントを吐出しきるまで一定時間加工を待機する手法が取られていたが、配管の長さと工具の油穴径次第では長時間に渡り残存クーラントが吐出されてしまい、待機時間が長くなる。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、クーラントとオイルミストエアーの両方を同一の主軸に供給できるように配管を併用する工作機械において、クーラントからオイルミストエアーに交換する際に前記配管内に残留するクーラントを、工具交換に連動して除去可能な工作機械の制御装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、クーラントを貯蔵するクーラント装置と、オイルミストエアーを生成するオイルミストエアー装置を備え、前記クーラントと前記オイルミストエアーの両方が同一の主軸へ供給されるように配管がなされ、前記主軸に装着された工具に設けられた貫通穴からクーラント液とオイルミストエアーの両方を吐出することが可能であって、前記クーラント液と前記オイルミストエアーの何れか一方の吐出を加工プログラムで指令可能な工作機械の制御装置において、前記加工プログラム中の工具交換指令の有無を確認する工具交換確認手段と、前記工具交換指令時に次の工具交換指令との間のオイルミストエアー吐出指令の有無を確認するオイルミストエアー指令確認手段と、前記オイルミストエアー指令確認手段により前記オイルミストエアー吐出指令を確認した場合、工具交換時に、予め定められた時間、前記工具が前記主軸から離れた状態を維持するとともに、前記オイルミストエアー装置から前記オイルミストエアーを吐出し、前記配管内のクーラントを該予め定められた時間に除去する工具交換時吐出手段と、を有することを特徴とする工作機械の制御装置である。

請求項２に係る発明は、クーラントを貯蔵するクーラント装置と、オイルミストエアーを生成するオイルミストエアー装置を備え、前記クーラントと前記オイルミストエアーの両方が同一の主軸へ供給されるように配管がなされ、前記主軸に装着された工具に設けられた貫通穴からクーラント液とオイルミストエアーの両方を吐出することが可能であって、前記クーラント液と前記オイルミストエアーの何れか一方の吐出を加工プログラムで指令可能な工作機械の制御装置において、前記配管に残留した前記クーラントを吸引することが可能な吸引装置と、前記加工プログラム中の工具交換指令の有無を確認する工具交換確認手段と、前記工具交換指令時に次の工具交換指令との間のオイルミストエアー吐出指令の有無を確認するオイルミストエアー指令確認手段と、前記オイルミストエアー指令確認手段により前記オイルミストエアー吐出指令を確認した場合、工具交換時に、予め定められた時間、前記工具が前記主軸から離れた状態を維持するとともに、前記吸引装置により前記配管内のクーラントを吸引し、前記配管内のクーラントを該予め定められた時間に除去する工具交換時吸引手段と、を有することを特徴とする工作機械の制御装置である。

本発明により、クーラントとオイルミストエアーの両方を同一の主軸に供給できるように配管を併用する工作機械において、クーラントからオイルミストエアーに交換する際に前記配管内に残留するクーラントを、工具交換に連動して除去可能な工作機械の制御装置を提供できる。

センタースルークーラントとオイルミストエアーを併用する配管経路を有し、配管内のクーラントを吐出する場合の構成を説明する図である。 工具交換中にセンタースルークーラント配管内のクーラントを吐出する制御を行うフローチャートである。 センタースルークーラントとオイルミストエアーを併用する配管経路を有し、配管内のクーラントを吸引する場合の構成を説明する図である。 工具交換中にセンタースルークーラント配管内のクーラントを吸引する制御を行うフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１はセンタースルークーラントとオイルミストエアーを併用する配管経路を有し、配管内のクーラントを吐出する場合の構成を説明する図である。工作機械本体１に隣接して設置されたクーラントタンク２には、センタースルークーラントポンプ３が備え付けられており、クーラントタンク２に充填されたクーラント液を吸い上げることができる。制御装置１４は、工作機械本体１を制御し加工プログラムに従って、ワークの加工を行う。また、制御装置１４は、工具交換装置１３、センタースルークーラントポンプ３、オイルミストエアー装置４などの周辺装置を全体的に制御する。

加工プログラムによりセンタースルークーラント指令を行うことで、制御装置１４は、センタースルークーラントポンプ３が回転駆動し、クーラントタンク２内のクーラント液を吸い上げ、吸い上げられたクーラント液は第１逆止弁６と第１電磁弁５を経由し、センタースルークーラント配管１０に至る。

センタースルークーラント指令を実行する時は、オイルミストエアー装置４側のオイルミストエアー配管９に備え付けられた第２電磁弁７を閉じる制御を行い、オイルミストエアー装置４への逆流を防止する。念のため、オイルミストエアー配管９上に第２逆止弁８を取り付けることで、万が一第２電磁弁７が動作不良を起こしても逆流を防止することができる。クーラントタンク２から吸い上げられたクーラント液は、主軸１１内の配管を経由して工具１２の先端から吐出される。

オイルミストエアー指令を実行する時は、センタースルークーラントポンプ３側のセンタースルークーラント配管１０に備え付けられた第１電磁弁５を閉じる制御を行い、センタースルークーラントポンプ３への逆流を防止した上で、オイルミストエアー装置４からオイルミストエアーを吐出する。念のため、センタースルークーラント配管１０上に第１逆止弁６を取り付けることで、万が一第１電磁弁５が動作不良を起こしても逆流を防止することができる。

オイルミストエアー装置４から供給されたオイルミストエアーは、主軸１１内の配管を経由して工具１２の先端から吐出される。但し、オイルミストエアー指令時は、直前の加工がセンタースルークーラント加工である場合、配管内にクーラント液が残存している可能性が高く、暫くの間は残存クーラントが吐出されてしまう。

この問題を解決するため、本発明では、クーラントとオイルミストエアーの両方を同一の主軸に供給できるように配管を併用する工作機械において、クーラントからオイルミストエアーに交換する際に前記配管内に残留するクーラントを、工具交換に連動して除去する。以下、前記配管内に残留するクーラントを工具交換装置１３による工具交換に連動して除去する例を説明する。

オイルミストエアー装置４から供給されたオイルミストエアーにより、センタースルークーラント配管１０からクーラントを除去するために必要な予め定められた時間である第１所定時間（Ｔ１）、工具交換サイクル中に工具１２が主軸１１から離れた状態を維持するように工具交換装置１３を制御する。工具１２が主軸１１から離れた状態を第１所定時間（Ｔ１）維持するには、工具１２が主軸１１から離れている状態で工具の相対的な移動が停止したり、工具１２の相対的な移動が通常の工具交換の動作より遅くすることでもよい。工具１２が主軸１１から離れた状態とは、これまで使っていた工具１２を主軸１１から取り外す時、あるいは、これから使う工具１２を主軸１１に取り付ける時でもよい。

工具１２が主軸１１からいつ離れた状態となったと制御装置１４が認識するには、主軸内に設けられた工具近傍の近接スイッチによる信号や、工具交換装置のターレットの角度を表す信号などを用いることで可能である。
少なくともその間（第１所定時間（Ｔ１））、オイルミストエアー装置４はオイルミストエアーをセンタースルークーラント配管１０内に供給する。センタースルークーラント配管１０に供給されたオイルミストエアーにより、センタースルークーラント配管１０内の残存クーラントを管外に吐出させる。主軸１１に工具１２が取り付けられていないため、工具１２内の配管の管径よりセンタースルークーラント配管１０の管径が大きいので、主軸１１の配管の開口部から一気に吐出される。

クーラントからオイルミストに変更する場合は、少なくとも第１所定時間（Ｔ１）経過後、工具１２が主軸１１に装着される。なお、オイルミストエアー装置４は、第１所定時間（Ｔ１）経過後、オイルミストエアーの供給を一旦停止してもよいし、オイルミストエアーの供給を継続してもよい。第１所定時間（Ｔ１）は予め定められた時間である。

ここで、第１所定時間（Ｔ１）について説明する。クーラントを用いる加工からオイルミストエアーを用いる加工に移行する場合、主軸１１から工具１２を離した状態で、オイルミストエアー装置４から吐出されるオイルミストエアーにより、センタースルークーラント配管１０内に溜まったクーラントを、管路外に吐出するのに必要な時間である。

図２は工具交換中にセンタースルー配管内のクーラントを吐出する制御を行うフローチャートである。このフローチャートに基づく制御を用いることにより、工具交換中にセンタースルー配管１０内に残存するクーラントを吐出する必要があるかどうかを判定することが可能となる。

以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＡ０１］加工プログラムを起動する。つまり、工作機械でワークの加工を開始する。
●［ステップＳＡ０２］１ブロック毎に工具交換指令かどうかを判定する。工具交換指令の場合ステップＳＡ０３へ移行する。工具交換指令ではない場合ステップＳＡ０６へ移行する。
●［ステップＳＡ０３］工具交換指令の場合は、次の工具交換指令との間にオイルミストエアーＯＮの指令があるかどうかを判定する。オイルミストエアーＯＮ指令がある場合はステップＳＡ０４へ移行する。オイルミストエアーＯＮ指令がない場合はステップＳＡ０５へ移行する。
●［ステップＳＡ０４］工具交換サイクル中に、予め定められた第１所定時間（Ｔ１）工具が主軸から離れた状態を維持しつつ、その間にオイルミストエアーを吐出し、工具交換を完了する。
●［ステップＳＡ０５］通常の工具交換サイクルで工具交換を行い、ステップＳＡ０６へ移行する。
●［ステップＳＡ０６］プログラム終了かどうかを判定し、プログラム終了の場合はサイクルを終了、終了ではない場合はステップＳＡ０２へ移行し、再度、工具交換指令かどうかを判定する。

図３はセンタースルークーラントとオイルミストエアーを併用する配管経路を有し、配管内のクーラントを吸引する場合の構成を説明する図である。図１と相違する点のみを記載する。図３の構成では、配管内のクーラントを吸引する吸引装置１５がセンタースルークーラント配管１０に接続されている。図３に示される構成では、オイルミストエアーの吐出ではなく、吸引装置１５などの既知の吸引方法で、第２所定時間（Ｔ２）、残存クーラントを吸引することにより、センタースルークーラント配管１０内からクーラントを除去することができる。

ここで、第２所定時間（Ｔ２）について説明する。クーラントを用いる加工からオイルミストエアーを用いる加工に移行する場合、主軸１１から工具１２を離した状態で、吸引装置１５によりセンタースルークーラント配管１０内に溜まったクーラントを吸引し、管路内から除去するのに必要な時間である。

図４は工具交換中にセンタースルー配管内のクーラントを吸引する制御を行うフローチャートである。このフローチャートに基づく制御を用いることにより、工具交換中にセンタースルークーラント配管内に残存するクーラントを吸引する必要があるかどうかを判定することが可能となる。

以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＢ０１］加工プログラムを起動する。つまり、工作機械でワークの加工を開始する。
●［ステップＳＢ０２］１ブロック毎に工具交換指令かどうかを判定する。工具交換指令の場合ステップＳＢ０３へ移行する。工具交換指令ではない場合ステップＳＢ０６へ移行する。
●［ステップＳＢ０３］工具交換指令の場合は、次の工具交換指令との間にオイルミストエアーＯＮの指令があるかどうかを判定する。オイルミストエアーＯＮ指令がある場合はステップＳＢ０４へ移行する。オイルミストエアーＯＮ指令がない場合はステップＳＢ０５へ移行する。
●［ステップＳＢ０４］工具交換サイクル中に、予め定められた第２所定時間（Ｔ）工具１２が主軸１１から離れた状態を維持し、その間にクーラントを吸引し、工具交換を完了し、ステップＳＢ０６へ移行する。
●［ステップＳＢ０５］通常の工具交換サイクルで工具交換を行い、ステップＳＢ０６へ移行する。
●［ステップＳＢ０６］プログラム終了かどうかを判定し、プログラム終了の場合はサイクルを終了し、終了ではない場合はステップＳＢ０２へ移行し、再度、工具交換指令かどうかを判定する。

本発明により、配管内に残留したクーラントを工具交換時に自動的に吐出することが出来るため、吐出のためにプログラミングに費やす手間と時間を省くことが出来る。また、前述のように、プログラミングミスなどで、配管内のクーラントを抜くための指令を入れ忘れた場合、オイルミストエアーを指令しても、暫くの間は配管内に留まっているクーラントが吐出されてしまう問題を防ぐことが出来る。工具交換時に、工具が外れた状態で一定時間だけオイルミストエアーを吐出するか、配管内の残存クーラントを吸引することで、吐出や吸引に掛かる時間を短縮して配管内を空にすることができ（主軸の配管の口径が工具の貫通孔の口径より大きいため）、トラブルを回避することが出来る。
工作機械の工具交換装置としては特許文献３（ターレット式）や特許文献４（スイングアーム式）に開示されるように種々の構成のものが存在する。本発明はいずれの工具交換装置にも適用でき、工具が主軸から離れた状態で、配管内の残留クーラントを除去することで、本発明の効果を達成できる。

１ 工作機械本体
２ クーラントタンク
３ センタースルークーラントポンプ
４ オイルミストエアー装置
５ 第１電磁弁
６ 第１逆止弁
７ 第２電磁弁
８ 第２逆止弁
９ オイルミストエアー配管
１０ センタースルークーラント配管
１１ 主軸
１２ 工具
１３ 工具交換装置
１４ 制御装置
１５ 吸引装置

Claims (2)

1. クーラントを貯蔵するクーラント装置と、オイルミストエアーを生成するオイルミストエアー装置を備え、前記クーラントと前記オイルミストエアーの両方が同一の主軸へ供給されるように配管がなされ、前記主軸に装着された工具に設けられた貫通穴からクーラント液とオイルミストエアーの両方を吐出することが可能であって、前記クーラント液と前記オイルミストエアーの何れか一方の吐出を加工プログラムで指令可能な工作機械の制御装置において、
   前記加工プログラム中の工具交換指令の有無を確認する工具交換確認手段と、
   前記工具交換指令時に次の工具交換指令との間のオイルミストエアー吐出指令の有無を確認するオイルミストエアー指令確認手段と、
   前記オイルミストエアー指令確認手段により前記オイルミストエアー吐出指令を確認した場合、工具交換時に、予め定められた時間、前記工具が前記主軸から離れた状態を維持するとともに、前記オイルミストエアー装置から前記オイルミストエアーを吐出し、前記配管内のクーラントを該予め定められた時間に除去する工具交換時吐出手段と、
   を有することを特徴とする工作機械の制御装置。
2. クーラントを貯蔵するクーラント装置と、オイルミストエアーを生成するオイルミストエアー装置を備え、前記クーラントと前記オイルミストエアーの両方が同一の主軸へ供給されるように配管がなされ、前記主軸に装着された工具に設けられた貫通穴からクーラント液とオイルミストエアーの両方を吐出することが可能であって、前記クーラント液と前記オイルミストエアーの何れか一方の吐出を加工プログラムで指令可能な工作機械の制御装置において、
   前記配管に残留した前記クーラントを吸引することが可能な吸引装置と、
   前記加工プログラム中の工具交換指令の有無を確認する工具交換確認手段と、
   前記工具交換指令時に次の工具交換指令との間のオイルミストエアー吐出指令の有無を確認するオイルミストエアー指令確認手段と、
   前記オイルミストエアー指令確認手段により前記オイルミストエアー吐出指令を確認した場合、工具交換時に、予め定められた時間、前記工具が前記主軸から離れた状態を維持するとともに、前記吸引装置により前記配管内のクーラントを吸引し、前記配管内のクーラントを該予め定められた時間に除去する工具交換時吸引手段と、
   を有することを特徴とする工作機械の制御装置。