JP7035431B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は工作機械に関する。

特許文献１に開示の工作機械は主軸ヘッド、工具交換装置、タンク、工具洗浄ノズルを備える。主軸ヘッドは、工具を装着可能な主軸を支持し、加工領域とＡＴＣ領域（工具交換領域）との間で移動する。工具交換装置は、ＡＴＣ領域にある主軸に装着された工具を交換する。タンクは、工具洗浄ノズルに供給される洗浄液を貯留する。工具洗浄ノズルから噴射される洗浄液は、主軸に装着される前の工具のシャンク表面を洗浄する。

特開２０１４－２４１７６号公報

上記工作機械では、切粉等の異物が洗浄液に混入する場合がある。この場合、工具洗浄ノズルから噴射される洗浄液が工具を洗浄した後も、異物が工具の表面に付着する虞がある。異物が表面に付着した状態で、工具が主軸に装着されると、工作機械は高精度なワーク加工を実行できない虞がある。

本発明の目的は、主軸に装着する前の工具に異物が付着するのを抑制する工作機械を提供することである。

本発明の一態様である工作機械は、筒孔の一端に工具を装着可能な中空の主軸を回転可能に支持し、ワーク加工を前記工具で行う加工領域と、前記工具の交換を行う工具交換領域との間で移動する主軸ヘッドと、前記主軸への装着対象となる複数の前記工具を保持する回転可能なマガジンを有し、前記マガジンの所定の回転位置である割出位置にて保持される前記工具と前記主軸に装着された前記工具と交換する工具交換装置と、前記主軸ヘッドと前記工具交換装置を駆動する駆動部と、前記駆動部を制御して、前記主軸ヘッドを前記工具交換領域に移動し、前記マガジンが保持する複数の前記工具の何れかを前記割出位置に回転移動する交換制御部と、前記筒孔の他端と接続する特定流路と、前記特定流路と接続する洗浄液供給流路を有し、前記洗浄液供給流路から前記特定流路を経由して前記筒孔に洗浄液を供給可能な特定洗浄液供給部とを備える工作機械において、前記特定流路に空気を供給可能な供給源と、前記特定流路を開閉する第一作動部と、前記交換制御部が前記駆動部を制御する場合、前記特定洗浄液供給部による前記筒孔への前記洗浄液の供給を停止した状態で、前記第一作動部を制御して前記特定流路を開放し、前記筒孔の前記一端から空気を噴射する空気噴射制御部と、前記洗浄液を貯留するメインタンクと、前記メインタンクと接続するクーラント流路と、前記クーラント流路と接続し、前記マガジンが保持する複数の前記工具のうち、前記割出位置にある前記工具を間にして互いに隣接する二つの前記工具の一方に対して前記洗浄液を噴射可能な第一ノズルと、前記クーラント流路と接続し、隣接する二つの前記工具の他方に対して前記洗浄液を噴射可能な第二ノズルと、前記メインタンクで貯留した前記洗浄液を前記クーラント流路に供給する洗浄液供給部と、前記洗浄液供給部を制御して、前記メインタンクに貯留した前記洗浄液を、前記第一ノズルと前記第二ノズルの夫々に供給して噴射させる洗浄液噴射制御部とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、工具交換装置による工具交換時、供給源から供給される空気は筒孔の一端から噴射される。工作機械は、主軸に装着される工具に付着した異物を除去できる。故に工作機械は、主軸に装着する前の工具に異物が付着するのを抑制できる。

工作機械は、割出位置に到達する前の工具を洗浄液で洗浄できる。故に、工作機械は、主軸に装着する前の工具に異物が付着するのを更に抑制できる。

前記工作機械は、前記メインタンクから供給される前記洗浄液を貯留するサブタンクと、前記サブタンクに接続し、前記供給源からの空気を前記サブタンクに供給可能な空気流路と、前記空気噴射制御部による前記第一作動部の制御に伴い、前記空気流路を開閉する第二作動部と、前記サブタンクと接続する供給流路と、前記主軸ヘッドに設け、前記供給流路と接続し、前記サブタンクから前記供給流路を経由して供給される前記洗浄液を、前記筒孔の前記一端に装着される前記工具に向けて噴射可能な洗浄ノズルとを備え、前記空気噴射制御部が前記第一作動部を制御して前記特定流路を開放したことに伴い、前記第二作動部が前記空気流路を開放することにより、前記供給源から前記空気流路を経由して前記サブタンクに空気が供給されて前記サブタンクの内部の圧力が大気圧よりも上昇し、前記サブタンクに貯留される前記洗浄液は、前記サブタンクの前記内部の圧力と大気圧との気圧差で、前記供給流路を経由して前記洗浄ノズルに供給されてもよい。工作機械は、洗浄ノズルから洗浄液を勢い良く噴射できる。故に、工作機械は、主軸に装着する前の工具に異物が付着するのを更に抑制できる。

工作機械１の外観斜視図である。 工作機械１の他の外観斜視図である。 工作機械１の上部を拡大した右側面図である。 主軸ヘッド７の一部破断拡大図である。 主軸ヘッド７及びグリップアーム７３を拡大した右側面図である。 ワーク加工中における主軸９、主軸モータ５４、工具４等の概念図である（主軸ヘッド７の図示省略） 清掃システム１００を示す空気回路図である。 工作機械１の電気ブロック図である。 メイン処理のフローチャートである。 メイン処理の実行時、清掃システム１００の各バルブの状態をまとめた一覧表である。 工具４の交換時における主軸９、主軸モータ５４、工具４等の概念図である（主軸ヘッド７の図示省略）

本発明の一実施形態である工作機械１について、図面を参照して説明する。工作機械１の構成を説明する。以下説明では図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。工具交換装置２０の向きもこれに倣う。以下説明で、「主軸９に工具ホルダ１７を装着する」は「主軸９に工具４を装着する」と同じ意味である。

図１及び図２に示すように、工作機械１は、鋳鉄製のベース２、ベース２の上部に位置してワークを切削する機械本体３、機械本体３の上部に位置して主軸９に装着する工具４の交換を行う工具交換装置２０、機械本体３及び工具交換装置２０の周囲を取り囲むカバー（図示省略）等を備える。カバーの前面に、操作パネル（図示省略）が設けてある。操作パネルは、入力部２４及び表示器２５を備える（図８参照）。作業者は、表示器２５の表示情報を確認し、入力部２４を用いて加工プログラム、工具の種類、工具情報、及び各種パラメータ等を入力する。加工プログラムは、ワークの加工内容を複数のブロックで定義したプログラムであり、ＲＡＭ３３（図８参照）に記憶する。該ブロックは予め定められた指令（例えば、Ｇコード、Ｍコード）で構成している。

機械本体３の構成を説明する。図１～図３に示すように、機械本体３は、コラム５、主軸ヘッド７（図４参照）、フレーム７８、主軸９、テーブル１０、清掃システム１００、等を備える。コラム５は、ベース２の上部後方に立設して、主軸ヘッド７をコラム５の前面に沿って昇降可能に支持する。フレーム７８は、コラム５の上部から前方に延びる板状部材である。フレーム７８は、後述の工具交換装置２０をコラム５に支持する。フレーム７８は、主軸ヘッド７を挟んで左右方向に対向し、テーブル１０の上方で前方に延びる一対の支持板７８ａ、７８ｂを含む。主軸ヘッド７は、Ｚ軸モータ５３（図８参照）の駆動により、Ｚ軸方向（本例では上下方向）に移動する。主軸９は、主軸ヘッド７の下部に設けてある。主軸９には、工具４が装着され、主軸モータ５４の駆動により回転する。

テーブル１０は、ベース２の上部中央に設けてある。テーブル１０は、Ｘ軸モータ５１（図８参照）、Ｙ軸モータ５２（図８参照）、ガイド機構（図示省略）によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に移動する。コラム５の背面側に位置する制御箱６は、数値制御装置３０（図８参照）を格納する。清掃システム１００は、フレーム７８に設ける。清掃システム１００は、工具４及び主軸ヘッド７に付着した切粉等の異物を、洗浄液又は空気で除去する。清掃システム１００の構成は後述する。

テーブル１０の移動機構を説明する。図１及び図２に示すように、テーブル１０は、下部に直方体状の支持台１２が設けてある。支持台１２は、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ軸送りガイド（図示省略）を上面に備える。一対のＸ軸送りガイドは、テーブル１０を移動可能に支持する。

ベース２は、Ｙ軸方向に延びる一対のＹ軸送りガイド（図示省略）を上部に備える。一対のＹ軸送りガイドは、ベース２の前後方向に沿って延設する。一対のＹ軸送りガイドは、支持台１２を移動可能に支持する。ベース２は、上部にＹ軸モータ５２（図８参照）を備える。Ｙ軸モータ５２は、テーブル１０をＹ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動駆動する。支持台１２は、上部にＸ軸モータ５１（図８参照）を備える。Ｘ軸モータ５１は、テーブル１０をＸ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動駆動する。Ｘ軸モータ５１及びＹ軸モータ５２は、サーボモータである。

テーブル１０の左右両側は移動方向に収縮可能なカバー１３、１４を備える。支持台１２の前側は移動方向に収縮可能なカバー１５を備える。支持台１２の後側はＹ軸後ろカバーを備える。カバー１３～１５及びＹ軸後ろカバーは、Ｘ軸送りガイド及びＹ軸送りガイドを常に覆う。故に工作機械１は、加工領域から飛散する切粉、及び洗浄液の飛沫等が各軸送りガイド上に落下するのを防止できる。

図４を参照し、主軸ヘッド７の昇降機構を説明する。コラム５の前面側（図４における左側）で上下方向に延設するガイドレール（図示外）は、リニアガイドを介して主軸ヘッド７を昇降自在に支持する。主軸ヘッド７の上部には、主軸９を回転させる主軸モータ５４が固定してある。主軸モータ５４は、上下方向に開口した連通孔５６（図６参照）を備える。連通孔５６は主軸モータ５４の上下方向に亘って形成する。

コラム５の前面では、上側軸受部２７と下側軸受部２８が、上下方向に延設したボールねじ２６を回転可能に支持する。主軸ヘッド７の背面に固定したナット２９に対して、ボールねじ２６がねじ込まれて挿通する。ボールねじ２６の上端部は、カップリング（図示外）を介して上側軸受部２７の上部に固定したＺ軸モータ５３（図８参照）の駆動軸に連結する。ボールねじ２６は、Ｚ軸モータ５３の駆動によって正逆両方向に回転する。ボールねじ２６が正逆方向に回転すると、ボールねじ２６に螺合するナット２９が昇降し、ナット２９に連結する主軸ヘッド７がＺ軸方向（図４の矢印Ａ方向）に昇降移動する。

テーブル１０（図１参照）上に固定したワーク（被加工物）に対して、主軸ヘッド７が昇降すると共に、主軸９が回転して、工具４は切削加工を行う。具体的には、図５に示すように、主軸ヘッド７は、Ｚ軸の機械原点であるＺ軸原点よりも下方の加工領域で加工動作を行う。主軸ヘッド７は、Ｚ軸原点よりも上方の工具交換領域（ＡＴＣ領域）で、工具４の交換動作を行う。尚、機械原点とは、Ｘ軸、Ｙ軸の機械座標が０である位置、及びＺ軸の機械座標が加工可能な上限位置である。

図４、図５を参照し、工具４の詳細構造を説明する。工具４は、工具本体１６と、工具本体１６を装着した工具ホルダ１７とを有する。工具ホルダ１７は、シャンク１７ａとプルスタッド１７ｂとを有する。シャンク１７ａは、主軸９の後述のテーパ穴１８に対応するテーパ面を有する。プルスタッド１７ｂは、シャンク１７ａの上端から側面視でＴ字型に上方に突出する。

主軸ヘッド７の内部構造を説明する。主軸ヘッド７の前方下部の内側では、上下方向に回転軸を有する主軸９が回転可能に支持してある。主軸９は、上下方向に延びる略円筒状である。主軸９は、主軸ヘッド７の上部に固定した主軸モータ５４の駆動軸に、カップリング２３を介して連結する。主軸９は主軸モータ５４の回転駆動によって回転する。主軸９の筒孔１１（図５参照）は、主軸モータ５４の連通孔５６（図６参照）と連通する。筒孔１１の下端部には、工具ホルダ１７のシャンク１７ａを装着するためのテーパ穴１８が形成されている。テーパ穴１８にシャンク１７ａを装着すると、主軸９の筒孔１１内部に設けたホルダ挟持部材１９がプルスタッド１７ｂを挟持する。主軸９は筒孔１１内部にドローバー８１を備える。ドローバー８１がホルダ挟持部材１９を下方に押圧すると、ホルダ挟持部材１９はプルスタッド１７ｂの挟持を解除する。

主軸ヘッド７の後方上部の内側では、逆Ｌ字型（図４参照）のクランクレバー６０が支軸６１を介して揺動自在に軸支してある。クランクレバー６０は、垂直方向に延びる垂直レバー６０ｂと、垂直レバー６０ｂの下端部から前方に向かって略水平に延びる水平レバー６０ａを主体に構成してある。水平レバー６０ａの先端部は、ドローバー８１に直交して突設するピン６５に係合可能である。垂直レバー６０ｂの背面上部には、板カム体６６が固定してある。板カム体６６は、上側軸受部２７に固定したカムフォロア６７と接離可能である。垂直レバー６０ｂと主軸ヘッド７の間には、引張コイルバネが弾力的に介装する。クランクレバー６０を右側面から見た場合、クランクレバー６０は支軸６１を中心に時計回りに常時付勢してあるので、工具交換動作時以外、水平レバー６０ａはピン６５から離れている。

例えば、主軸９のテーパ穴１８に工具ホルダ１７のシャンク１７ａを装着した状態では、主軸ヘッド７が上昇すると、クランクレバー６０に設けた板カム体６６がカムフォロア６７に摺動する。この場合、クランクレバー６０は、右側面から見た場合に、支軸６１を中心に反時計回りに回転する。水平レバー６０ａはピン６５に係合しつつ下方に押圧するので、ドローバー８１がホルダ挟持部材１９を下方に付勢し、ホルダ挟持部材１９がプルスタッド１７ｂの挟持を解除する。故に工具４は主軸９に対して着脱可能である。

図１、図４、図６を参照し、工具交換装置２０の構造を説明する。工具交換装置２０は、工具マガジン２１を備える。工具マガジン２１は、鍔付き円筒状のマガジン本体７１と、マガジン本体７１の鍔部７２の裏面の外周に沿って揺動可能に列設した複数のグリップアーム７３を主体に構成してある。フレーム７８に固定したマガジン支持台８７は、工作機械１の前側に向かって斜め下方に延びる支軸７５を回転可能に支持する。マガジン本体７１は支軸７５に外挿してある。マガジン本体７１は、工作機械１の前方に、円形状の鍔部７２の正面を向けて配置してあり、回転可能に支持してある。

マガジン本体７１は、支軸７５を内挿した筒状のボス部７４と、ボス部７４の外周面の前端側に鍔状に設けた鍔部７２を主体に構成してある。ボス部７４の後端部には、支軸７５を中心とする割出円板７７が外挿して固定してある。割出円板７７の背面側（主軸ヘッド７に対向する面）には、ローラ形状のカムフォロア（図示外）が複数のグリップアーム７３の配設位置に対応して各々設けてある。

マガジン支持台８７の上部には、ケーシング８２が固定してある。ケーシング８２の上部には、マガジン本体７１の回転割出用のマガジンモータ５５が固定してある。ケーシング８２の内側では、マガジンモータ５５の回転軸に対して、複数のギヤ（図示外）とカム（図示外）からなる回転割出機構の一部が連結する。この回転割出機構のカムに形成したカム溝（図示外）に対して、割出円板７７の複数のカムフォロアが順次嵌合する。割出円板７７は間欠的な割出回転を行うことができ、複数のグリップアーム７３の中の１つをマガジン本体７１の最下方に位置決めできる。

複数のグリップアーム７３の先端側に、工具ホルダ１７を保持可能な把持部７３ａ（図５参照）が設けてある。換言すると、複数の把持部７３ａは夫々、主軸９のテーパ穴１８への装着対象となる工具４を保持する。複数のグリップアーム７３のうち、マガジン本体７１の最下方位置に割り出された１本のグリップアーム７３のみが、図示外のカム機構を利用することで、主軸ヘッド７の昇降動作に伴って揺動する。最下方位置のグリップアーム７３の把持部７３ａは、主軸９に近接する「近接位置」と、主軸９から離間する「退避位置」との間を揺動する。把持部７３ａの最下方位置は、グリップアーム７３の割出位置である。以下、マガジン本体７１の回転方向において、割出位置にあるグリップアーム７３に対して隣接する二つのグリップアーム７３によって保持される二つの工具４の位置を、夫々「第一位置」と「第二位置」と称す。第一位置と第二位置は、マガジン本体７１の回転方向に沿って、最下方位置を間にして互いに隣接する位置である。第一位置は第二位置よりも右側にある。

図７を参照し、清掃システム１００を説明する。清掃システム１００は、センタ供給システム１１０、サイド洗浄システム１３０、特定供給システム１２０を備える。

センタ供給システム１１０は、テーパ穴１８に装着される工具４を、洗浄液によって工具交換中に洗浄するシステムである。センタ供給システム１１０は、第一供給源１５１、連結流路１５８、第一電磁バルブ１７１、第一クーラント流路１５２、第一バルブ１１１、第二クーラント流路１５３、第三クーラント流路１５４、第一クーラントタンク１０１、第一ポンプ１９１を備える。

第一供給源１５１は空気を供給可能な供給源である。第一供給源１５１は一例としてコンプレッサである。連結流路１５８は、第一供給源１５１と第一電磁バルブ１７１を連結する。第一電磁バルブ１７１は、第一クーラント流路１５２の一端に設ける。励磁状態の第一電磁バルブ１７１は第一クーラント流路１５２を開放し、非励磁状態の第一電磁バルブ１７１は第一クーラント流路１５２を閉鎖する。第一クーラント流路１５２の他端は、第一バルブ１１１に連結する。第一バルブ１１１は、第二クーラント流路１５３の一端に設ける。第一バルブ１１１は、第二クーラント流路１５３を開閉可能な機械式のバルブである。第一電磁バルブ１７１が励磁状態のとき、第一供給源１５１が第一クーラント流路１５２に空気を供給することで、第一バルブ１１１は第二クーラント流路１５３を開放する。第一電磁バルブ１７１が非励磁状態のとき、第一バルブ１１１は第二クーラント流路１５３を閉鎖する。第二クーラント流路１５３の他端は、連結流路１０８に連結する。連結流路１０８は、主軸モータ５４の連通孔５６上端に連結する。第三クーラント流路１５４は、第一バルブ１１１と第一クーラントタンク１０１を連結する。第一クーラントタンク１０１は洗浄液を貯留する。第一ポンプ１９１は第三クーラント流路１５４に設ける。第一バルブ１１１が第二クーラント流路１５３を開放したとき、第一ポンプ１９１は、第一クーラントタンク１０１の洗浄液を連通孔５６に供給する。

サイド洗浄システム１３０は、第一位置にある工具４と第二位置にある工具４の夫々を洗浄液によって洗浄するシステムである。サイド洗浄システム１３０は、第二クーラントタンク１０２、クーラント流路１３５、第一ノズル１３１、第二ノズル１３２、第二ポンプ１９２を備える。

第二クーラントタンク１０２は洗浄液を貯留する。クーラント流路１３５は、第二クーラントタンク１０２と、第一ノズル１３１及び第二ノズル１３２とを連結する。第一ノズル１３１はフレーム７８の支持板７８ａに設け、第二ノズル１３２は支持板７８ｂに設ける。第一ノズル１３１は第一位置に向けて開口し、第二ノズル１３２は第二位置に向けて開口する。第二ポンプ１９２はクーラント流路１３５に設ける。第二ポンプ１９２は、第二クーラントタンク１０２の洗浄液を第一ノズル１３１と第二ノズル１３２に供給する。故に、第一ノズル１３１は第一位置にある工具４に向けて洗浄液を噴射し、第二ノズル１３２は第二位置にある工具４に向けて洗浄液を噴射する。尚、図２では、支持板７８ｂに設けた第二ノズル１３２の図示を省略する。

特定供給システム１２０は、工具交換装置２０による工具４の交換中に、テーパ穴１８に装着される工具４を空気と洗浄液とで清掃するシステムである。特定供給システム１２０は、第二供給源１５９と、分岐空気流路１２１と、特定流路１２２と、サブタンク１０３とを備える。

第二供給源１５９は、空気を供給可能な供給源であり、第一供給源１５１と同一の構成である。分岐空気流路１２１は第二供給源１５９と接続する。分岐空気流路１２１は、第二供給源１５９からの空気が流れる方向の下流側で三つの流路に分岐する。分岐空気流路１２１の下流側で分岐する第一の流路は第二電磁バルブ１７３に接続し、分岐する第二の流路は第三電磁バルブ１７４に接続し、分岐する第三の流路は第三バルブ１１６に接続する。

特定流路１２２は、第一特定流路１２２Ａ、第二特定流路１２２Ｂ、第三特定流路１２２Ｃを備える。第一特定流路１２２Ａの一端は、第二電磁バルブ１７３と連結する。励磁状態の第二電磁バルブ１７３は第一特定流路１２２Ａを開放し、非励磁状態の第二電磁バルブ１７３は第一特定流路１２２Ａを閉鎖する。第一特定流路１２２Ａは、空気流路１２３を介して上述の第三バルブ１１６に連結する。第三バルブ１１６は、後述のサブタンク１０３と連結する空気流路１９９を開閉可能な機械式のバルブである。第二特定流路１２２Ｂの一端は、第一特定流路１２２Ａの他端に連結し、第二特定流路１２２Ｂの他端は、第四バルブ１１７と連結する。第四バルブ１１７は、第一供給流路１２７を介して後述のサブタンク１０３に連結し、且つ、第二供給流路１２８を介して第一洗浄ノズル１４１及び第二洗浄ノズル１４２に連結する。第一洗浄ノズル１４１と第二洗浄ノズル１４２は、主軸ヘッド７の下端に固定する。第一洗浄ノズル１４１と第二洗浄ノズル１４２は、テーパ穴１８を間にして前後方向に並ぶ（図５参照）。第四バルブ１１７は、第二供給流路１２８を開閉可能な機械式のバルブである。第三特定流路１２２Ｃは、第一特定流路１２２Ａ及び第二特定流路１２２Ｂの接続部と、第三クーラント流路１５４及び連結流路１０８の接続部とに連結する。故に、励磁状態の第二電磁バルブ１７３が第一特定流路１２２Ａを開放して第二供給源１５９が特定流路１２２に空気を供給したとき、第三バルブ１１６は空気流路１９９を開放し、第四バルブ１１７は第二供給流路１２８を開放する。

サブタンク１０３は、供給流路１９５を介して第二クーラントタンク１０２に連結する。供給流路１９５には、第三ポンプ１９３が設けられる。第三ポンプ１９３は、第二クーラントタンク１０２内の洗浄液をサブタンク１０３に供給する。故に、サブタンク１０３は第二クーラントタンク１０２から供給される洗浄液を貯留可能である。サブタンク１０３は、第一排液流路１２４を介して第二バルブ１１５に連結する。第二バルブ１１５は、第二排液流路１２９を介して第二クーラントタンク１０２に連結する。第二バルブ１１５は空気流路１２５を介して上述の第三電磁バルブ１７４に連結する。励磁状態の第三電磁バルブ１７４は空気流路１２５を開放し、非励磁状態の第三電磁バルブ１７４は空気流路１２５を閉塞する。励磁状態の第三電磁バルブ１７４が空気流路１２５を開放して第二供給源１５９が空気流路１２５に空気を供給したとき、第二バルブ１１５は第二排液流路１２９を閉塞する。非励磁状態の第三電磁バルブ１７４が空気流路１２５を閉塞して、第二バルブ１１５を開放する。

また、第三バルブ１１６と第四バルブ１１７が夫々空気流路１９９と第二供給流路１２８を開放して第二供給源１５９がサブタンク１０３内に空気を供給したとき、サブタンク１０３内部の圧力と大気圧との気圧差で、サブタンク１０３内部の洗浄液は、第一洗浄ノズル１４１と第二洗浄ノズル１４２に流れる。

図８を参照し、工作機械１の電気的構成を説明する。工作機械１は数値制御装置３０を備える。数値制御装置３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、入力インタフェース３４、出力インタフェース３５、駆動回路２０１～２１２等を備える。ＲＯＭ３２は、加工プログラムを解析して実行する制御プログラム等を記憶している。ＲＡＭ３３は、後述のメイン処理の実行中に算出した値等を一時的に記憶する。

ＣＰＵ３１は、出力インタフェース３５を介して駆動回路２０１～２１２に接続している。駆動回路２０１～２１２は、各々の制御対象であるＸ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４、マガジンモータ５５、第一ポンプ１９１、第二ポンプ１９２、第三ポンプ１９３、表示器２５、第一電磁バルブ１７１、第二電磁バルブ１７３、第三電磁バルブ１７４に接続している。Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４、マガジンモータ５５は、エンコーダ５１ａ～５５ａを備える。入力部２４およびエンコーダ５１ａ～５５ａは、入力インタフェース３４を介して、ＣＰＵ３１に接続している。エンコーダ５１ａ～５５ａは、Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４、マガジンモータ５５の駆動軸の回転位置を検出し、検出結果をＣＰＵ３１に出力する。ＣＰＵ３１は、駆動回路２０１～２１２の夫々に所定の制御信号を送信することで、Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４、マガジンモータ５５、第一ポンプ１９１、第二ポンプ１９２、第三ポンプ１９３、表示器２５、第一電磁バルブ１７１、第二電磁バルブ１７３、第三電磁バルブ１７４を制御する。

図６、図９～図１１を参照し、工作機械１のメイン処理を説明する。本実施形態のメイン処理では、公知の工具交換動作を実行するとともに、工具４を洗浄する。数値制御装置３０のＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２の制御プログラムに基づいてメイン処理を実行する。メイン処理開始時、サブタンク１０３には所定量の洗浄液が貯留されており、第一電磁バルブ１７１、第二電磁バルブ１７３は何れも非励磁状態であり、第三電磁バルブ１７４は励磁状態である。またメイン処理開始時、第一ポンプ１９１、第三ポンプ１９３、第一供給源１５１、第二供給源１５９は駆動している。図１０は、メイン処理の中の各処理における、清掃システム１００の各バルブの状態の一覧表である。

図９に示すように、メイン処理では、ＲＡＭ３３に記憶してある加工プログラムの１ブロックを読み込む（Ｓ１）。ＣＰＵ３１は、読み込んだ１ブロックがプログラム終了指令であるか否かを判断する（Ｓ３）。読み込んだ１ブロックがプログラム終了指令でない場合（Ｓ３：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、第二ポンプ１９２を駆動することでサイド洗浄処理を開始する（Ｓ４）。サイド洗浄処理は、サイド洗浄システム１３０（図７参照）が第一ノズル１３１と第二ノズル１３２の夫々から洗浄液を噴射する処理である。ＣＰＵ３１は第二ポンプ１９２（図７参照）を駆動し、第二クーラントタンク１０２に貯留される洗浄液を、第一ノズル１３１と第二ノズル１３２の夫々に供給する。第一ノズル１３１と第二ノズル１３２は夫々洗浄液を噴射する（Ｓ４）。故に、サイド洗浄システム１３０は、第一位置で保持される工具４と第二位置で保持される工具４とを洗浄液によって洗浄する（図６参照）。

ＣＰＵ３１は読み込んだ１ブロックが工具交換指令であるか否かを判断する（Ｓ５）。読み込んだ１ブロックが工具交換指令である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、主軸モータ５４を制御して主軸９の回転を停止し、且つＺ軸モータ５３を駆動して加工領域にある主軸ヘッド７を上昇させる（Ｓ１１）。尚、主軸９の回転がＳ１１で既に停止している場合、ＣＰＵ３１は主軸モータ５４の駆動停止状態を維持する。Ｓ１１の実行後、ＣＰＵ３１は、エンコーダ５３ａの検出結果に基づき、主軸ヘッド７がＺ軸原点に到達したか否かを判断する（Ｓ１３）。ＣＰＵ３１は、主軸ヘッド７がＺ軸原点に到達するまで（Ｓ１３：ＮＯ）、待機する。

主軸ヘッド７がＺ軸原点に到達した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は処理をＳ１５に移行する。この時、割出位置にある把持部７３ａは、主軸ヘッド７の上昇に伴い退避位置から近接位置に移動する。また、水平レバー６０ａはピン６５を下方に押圧し、ホルダ挟持部材１９がプルスタッド１７ｂの挟持を解除する。主軸９に装着されていた工具４は、近接位置にある把持部７３ａに渡される（図５参照）。

ＣＰＵ３１は、空気噴射処理、空気供給処理、及びセンタ洗浄処理を開始する（Ｓ１５）。ＣＰＵ３１は、第二電磁バルブ１７３と第三電磁バルブ１７４を夫々励磁状態する。空気噴射処理は、テーパ穴１８から空気を下方に噴射する処理である。第二供給源１５９から供給される空気が、第三特定流路１２２Ｃ、連結流路１０８、連通孔５６を順に経由して、筒孔１１に流入する。故にＣＰＵ３１はテーパ穴１８から空気を下方に噴射し、空気噴射処理が開始される。空気供給処理は、サブタンク１０３に空気を供給する処理である。第二電磁バルブ１７３が励磁状態であるので、第二供給源１５９から供給される空気は空気流路１２３を流れ、第三バルブ１１６は空気流路１９９を開放する。第二供給源１５９から供給される空気は、分岐空気流路１２１の第三の流路と空気流路１９９を順に経由してサブタンク１０３に流入する。故にＣＰＵ３１はサブタンク１０３に空気を供給し、空気供給処理が開始される。サブタンク1０３内部の圧力は、大気圧よりも上昇する。センタ洗浄処理は、第一洗浄ノズル１４１と第二洗浄ノズル１４２から洗浄液を噴射する処理である。第二電磁バルブ１７３が励磁状態であるので、第二供給源１５９から供給される空気は、第二特定流路１２２Ｂを流れ、第四バルブ１１７は第二供給流路１２８を開放する。サブタンク１０３内の圧力と大気圧との気圧差により、サブタンク１０３内の洗浄液は、第一洗浄ノズル１４１と第二洗浄ノズル１４２に流れる。故に、ＣＰＵ３１は第一洗浄ノズル１４１と第二洗浄ノズル１４２から洗浄液を噴射し、センタ洗浄処理が開始される（図１１参照）。尚、このとき、第三電磁バルブ１７４が励磁状態であるので、第二バルブ１１５は第二排液流路１２９を閉鎖している。故に、サブタンク１０３内の洗浄液は、第一排液流路１２４へ流出しない。尚、ＣＰＵ３１がＳ１５を実行する間も、主軸ヘッド７は継続して上方へ移動する。

ＣＰＵ３１はエンコーダ５３ａの検出結果に基づき主軸ヘッド７がＡＴＣ原点に到達したか否かを判断する（Ｓ１７）。主軸ヘッド７がＡＴＣ原点に到達するまで（Ｓ１７：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は待機する。主軸ヘッド７がＡＴＣ原点に到達した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１はマガジンモータ５５を制御して工具マガジン２１を回転し、別の工具４を保持するグリップアーム７３を割出位置に位置決めする（Ｓ１９）。使用済みの工具４を保持したグリップアーム７３は割出位置から離間する方向に回転し、且つ、別の工具４を保持したグリップアーム７３が割出位置に向けて移動する。工具マガジン２１の回転に伴い第一位置又は第二位置を通過する工具４は、第一ノズル１３１又は第二ノズル１３２から噴射される洗浄液によって洗浄される。

ＣＰＵ３１はエンコーダ５５ａの検出結果に基づき工具マガジン２１の位置決めが完了した否かを判断する（Ｓ２１）。位置決めが完了するまで（Ｓ２１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は待機する。位置決めが完了した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、別の工具４が最下方位置に位置する。ＣＰＵ３１はＺ軸モータ５３を制御して、主軸ヘッド７をＡＴＣ原点から下降する（Ｓ２３）。主軸ヘッド７の下降に伴い、クランクレバー６０（図４参照）は右側面視で時計回りに回転する。

Ｓ２３の実行後、ＣＰＵ３１はエンコーダ５３ａの検出結果に基づき主軸ヘッド７がＺ軸原点に到達したか否かを判断する（Ｓ２５）。主軸ヘッド７がＺ軸原点に到達するまで（Ｓ２５：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は待機する。主軸ヘッド７は、最下方位置にある別の工具４に徐々に近接する。この場合、空気噴射処理（Ｓ１５）の実行によりテーパ穴１８から噴射される空気は、最下方位置にある別の工具４のシャンク１７ａに付着した異物を除去する（図５、図１１参照）。また、センタ洗浄処理（Ｓ１５）の実行により第一洗浄ノズル１４１と第二洗浄ノズル１４２から噴射される洗浄液は、最下降位置にある別の工具４のシャンク１７ａに付着した異物を除去する。

主軸ヘッド７が、Ｚ軸原点に到達した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、別の工具４はテーパ穴１８に挿入され、ホルダ挟持部材１９がドローバー８１の押圧を中断してプルスタッド１７ｂを挟持する。別の工具４は主軸９に装着される。故に、工具交換装置２０は、主軸９に装着されていた工具４を、割出位置に移動したグリップアーム７３が保持する別の工具４と交換する。清掃システム１００が、装着される工具４のシャンク１７ａから異物を除去しているので、工作機械１はシャンク１７ａとテーパ穴１８との間に異物が介在するのを抑制する。ＣＰＵ３１は、空気噴射処理、空気供給処理、センタ洗浄処理を終了する（Ｓ２７）。ＣＰＵ３１は、第二電磁バルブ１７３と第三電磁バルブ１７４を夫々非励磁状態にする。第三電磁バルブ１７４が非励磁状態になるので、第二供給源１５９から供給される空気が空気流路１２５に流入し、第二バルブ１１５は第二排液流路１２９を閉塞する。ＣＰＵ３１は処理をＳ１０に移行する。

読込んだ１ブロックが工具交換指令でない場合（Ｓ５：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は洗浄液供給処理を開始する（Ｓ６）。洗浄液供給処理は、サブタンク１０３に洗浄液を供給する処理である。ＣＰＵ３１は、第三電磁バルブ１７４を非励磁状態にして空気流路１２５を閉塞する。第二供給源１５９から供給される空気が空気流路１２５に流入しないので、第二バルブ１１５は第二排液流路１２９を開放する。サブタンク１０３内の空気は、第一排液流路１２４と第二排液流路１２９を経由して第二クーラントタンク１０２に排出される。その後、ＣＰＵ３１は、第三電磁バルブ１７４を非励磁状態にして空気流路１２５を開放して、第二バルブ１１５を閉じる。第三ポンプ１９３は、第二クーラントタンク１０２の洗浄液を、供給流路１９５を経由してサブタンク１０３に流す。洗浄液はサブタンク１０３に供給される。本実施形態では、所定時間の経過後に、ＣＰＵ３１は第三電磁バルブ１７４を非励磁状態から励磁状態にする。第二バルブ１１５が第二排液流路１２９を閉鎖することで、第二クーラントタンク１０２からのサブタンク１０３への洗浄液の供給は、停止する。

ＣＰＵ３１は、主軸冷却処理を開始する（Ｓ７）。主軸冷却処理は、筒孔１１に洗浄液を供給する処理である。ＣＰＵ３１は第一電磁バルブ１７１を励磁状態にする。第一供給源１５１から供給される空気が第一クーラント流路１５２を流れることで、第一バルブ１１１は第二クーラント流路１５３を開放する。第一ポンプ１９１により供給される洗浄液は、第三クーラント流路１５４、第二クーラント流路１５３、第三特定流路１２２Ｃ、連通孔５６を順に経由して主軸９の筒孔１１に流入する。故に、洗浄液が主軸９に供給され、主軸冷却処理が開始される。

読み込んだ１ブロックが示す他の指令を実行する（Ｓ８）。その後、ＣＰＵ３１は、主軸洗冷却処理を終了する（Ｓ９）。ＣＰＵ３１が第一電磁バルブ１７１を非励磁状態することで、第一バルブ１１１は第二クーラント流路１５３を閉鎖する。ＣＰＵ３１は主軸冷却処理は終了する。

Ｓ７又はＳ２７の実行後、ＣＰＵ３１は加工プログラムの次のブロックに移行して（Ｓ１０）、移行した１ブロックを読み込む（Ｓ１）。読み込んだ１ブロックがプログラム終了指令でなく（Ｓ３：ＮＯ）、工具交換指令がある場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は再びＳ１１～Ｓ２７、Ｓ１０を順に実行する。一方、読み込んだ１ブロックがプログラム終了指令である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、第二ポンプ１９２を駆動停止して、サイド洗浄液処理を終了する（Ｓ２９）。ＣＰＵ３１はメイン処理を終了する。メイン処理の終了時、ＣＰＵ３１は、第一ポンプ１９１、第三ポンプ１９３、第一供給源１５１、第二供給源１５９を駆動停止する。

以上説明したように、工具交換装置２０による工具４の交換時（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、空気噴射処理を開始する（Ｓ１５）。テーパ穴１８から噴射される空気は、最下方位置にある工具４のシャンク１７ａに付着した異物を除去する。工作機械１は、主軸９に装着する工具４に付着した異物を除去できる。故に工作機械１は、主軸９に装着する前の工具４に異物が付着するのを抑制できる。工作機械１がシャンク１７ａとテーパ穴１８との間に異物が介在するのを抑制するので、工具４は適正な姿勢でテーパ穴１８に装着される。故に工作機械１は、ワークに対する加工精度を維持できる。

ＣＰＵ３１がサイド洗浄処理を実行することで（Ｓ４、Ｓ２９）、第一ノズル１３１と第二ノズル１３２は洗浄液を噴射する。工作機械１は、最下方位置に向けて第一位置を通過する工具４と、最下方位置に向けて第二位置を通過する工具４とを洗浄液によって洗浄できる。故に、工作機械１は、主軸９に装着する前の工具４に異物が付着するのを更に抑制できる。

ＣＰＵ３１は、空気供給処理（Ｓ１５）を実行することで、サブタンク１０３内の圧力を上昇させる。故に、センタ洗浄処理の実行時（Ｓ１５）、ＣＰＵ３１は、第一洗浄ノズル１４１と第二洗浄ノズル１４２から洗浄液を勢い良く噴射できる。また、本例では、サブタンク１０３に空気を送る第一特定流路１２２Ａと第二特定流路１２２Ｂに、第三特定流路１２２Ｃを加えるだけで、空気噴射処理を実行可能な構成が実現する。故に、工作機械１は、清掃システム１００の構成を簡易化できる。

上記実施形態では、主軸モータ５４、マガジンモータ５５は本発明の駆動部の一例である。第二供給源１５９は本発明の供給源の一例である。第二電磁バルブ１７３は本発明の第一作動部の一例である。第二クーラントタンク１０２は本発明のメインタンクの一例である。第二ポンプ１９２は本発明の洗浄液供給部の一例である。分岐空気流路１２１、空気流路１９９は「空気流路」の一例である。第三バルブ１１６は本発明の「第二作動部」の一例である。第一供給流路１２７と第二供給流路１２８は本発明の供給流路の一例である。第一洗浄ノズル１４１と第二洗浄ノズル１４２は本発明の洗浄ノズルの一例である。第二クーラント流路１５３、第三クーラント流路１５４は、本発明の洗浄液供給流路の一例である。第二クーラント流路１５３、第三クーラント流路１５４、第一クーラントタンク１０１、第一ポンプ１９１は、本発明の特定洗浄液供給部の一例である。Ｓ１５を実行するＣＰＵ３１は、本発明の空気噴射部、の一例である。Ｓ４を実行するＣＰＵ３１は、本発明の洗浄液噴射制御部の一例である。

本発明の工作機械は、上記実施形態に限定されない。第二ポンプ１９２は、メイン開始処理の開始と共に駆動を開始してもよい。工作機械１は、サブタンク１０３内の洗浄液の液面を検出する液面センサを備えてもよい。この場合、ＣＰＵ３１は、所定時間が経過したことを契機とする代わりに、所定高さに到達した洗浄液の液面を液面センサが検出したことを契機として、洗浄液供給処理（Ｓ６）を終了してもよい。清掃システム１００は、センタ供給システム１１０を備えなくてもよい。第一洗浄ノズル１４１と第二洗浄ノズル１４２は、テーパ穴１８を間にして前後方向に並ぶ代わりに、テーパ穴１８を間にして左右方向に並んでもよい。

１ 工作機械
４ 工具
７ 主軸ヘッド
９ 主軸
１１ 筒孔
２０ 工具交換装置
３１ ＣＰＵ
５４ 主軸モータ
５５ マガジンモータ
７１ マガジン本体
１０１ 第一クーラントタンク
１０２ 第二クーラントタンク
１０３ サブタンク
１２２Ａ 第一特定流路
１２２Ｂ 第二特定流路
１２７ 第一供給流路
１２８ 第二供給流路
１３１ 第一ノズル
１３２ 第二ノズル
１４１ 第一洗浄ノズル
１４２ 第二洗浄ノズル
１５３ 第二クーラント流路
１５４ 第三クーラント流路
１５９ 第二供給源
１７３ 第二電磁バルブ
１９１ 第一ポンプ
１９２ 第二ポンプ
１３５ クーラント流路
１９５ 供給流路

Claims (2)

1. 筒孔の一端に工具を装着可能な中空の主軸を回転可能に支持し、ワーク加工を前記工具で行う加工領域と、前記工具の交換を行う工具交換領域との間で移動する主軸ヘッドと、
   前記主軸への装着対象となる複数の前記工具を保持する回転可能なマガジンを有し、前記マガジンの所定の回転位置である割出位置にて保持される前記工具と前記主軸に装着された前記工具と交換する工具交換装置と、
   前記主軸ヘッドと前記工具交換装置を駆動する駆動部と、
   前記駆動部を制御して、前記主軸ヘッドを前記工具交換領域に移動し、前記マガジンが保持する複数の前記工具の何れかを前記割出位置に回転移動する交換制御部と、
   前記筒孔の他端と接続する特定流路と、
   前記特定流路と接続する洗浄液供給流路を有し、前記洗浄液供給流路から前記特定流路を経由して前記筒孔に洗浄液を供給可能な特定洗浄液供給部と
   を備える工作機械において、
   前記特定流路に空気を供給可能な供給源と、
   前記特定流路を開閉する第一作動部と、
   前記交換制御部が前記駆動部を制御する場合、前記特定洗浄液供給部による前記筒孔への前記洗浄液の供給を停止した状態で、前記第一作動部を制御して前記特定流路を開放し、前記筒孔の前記一端から空気を噴射する空気噴射制御部と、
   前記洗浄液を貯留するメインタンクと、
   前記メインタンクと接続するクーラント流路と、
   前記クーラント流路と接続し、前記マガジンが保持する複数の前記工具のうち、前記割出位置にある前記工具を間にして互いに隣接する二つの前記工具の一方に対して前記洗浄液を噴射可能な第一ノズルと、
   前記クーラント流路と接続し、隣接する二つの前記工具の他方に対して前記洗浄液を噴射可能な第二ノズルと、
   前記メインタンクで貯留した前記洗浄液を前記クーラント流路に供給する洗浄液供給部と、
   前記洗浄液供給部を制御して、前記メインタンクに貯留した前記洗浄液を、前記第一ノズルと前記第二ノズルの夫々に供給して噴射させる洗浄液噴射制御部と
   を備えることを特徴とする工作機械。
2. 前記メインタンクから供給される前記洗浄液を貯留するサブタンクと、
   前記サブタンクに接続し、前記供給源からの空気を前記サブタンクに供給可能な空気流路と、
   前記空気噴射制御部による前記第一作動部の制御に伴い、前記空気流路を開閉する第二作動部と、
   前記サブタンクと接続する供給流路と、
   前記主軸ヘッドに設け、前記供給流路と接続し、前記サブタンクから前記供給流路を経由して供給される前記洗浄液を、前記筒孔の前記一端に装着される前記工具に向けて噴射可能な洗浄ノズルと
   を備え、
   前記空気噴射制御部が前記第一作動部を制御して前記特定流路を開放したことに伴い、前記第二作動部が前記空気流路を開放することにより、前記供給源から前記空気流路を経由して前記サブタンクに空気が供給されて前記サブタンクの内部の圧力が大気圧よりも上昇し、
   前記サブタンクに貯留される前記洗浄液は、前記サブタンクの前記内部の圧力と大気圧との気圧差で、前記供給流路を経由して前記洗浄ノズルに供給されることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。

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