JP7344420B1 - 工作機械、工作機械の制御方法、および工作機械の制御プログラム - Google Patents

Abstract

工作機械は、貫通路が形成されている工具が装着された際に貫通路に接続される連通路を有している主軸（１８０）と、連通路に接続されている第１流路にクーラントを圧送するためのポンプ（５６）と、第１流路または連通路に設けられた第１バルブ（５８Ａ）と、第１流路においてポンプ（５６）と第１バルブ（５８Ａ）との間から分岐する第２流路に対して、第２流路の分岐点よりも第１バルブ（５８Ａ）側にあるクーラントを戻すかどうかを少なくとも切り替え可能な第２バルブ（５８Ｂ）とを備える。工作機械の制御部は、工具から外部へのクーラントの吐出を停止させる場合に、第２バルブ（５８Ｂ）を開け、少なくとも第１バルブ（５８Ａ）から工具の先端側の開口までにある分量のクーラントが第２流路へと戻される処理と、第１バルブ（５８Ａ）を閉じ、ポンプ（５６）と第１バルブ（５８Ａ）との間における第１流路をクーラントで満たす処理とを実行する。

Description

本開示は、工作機械、工作機械の制御方法、および工作機械の制御プログラムに関する。

特開２０１３－０１３９６８号公報（特許文献１）は、工具の先端からクーラントを吐出しながらワークを加工することが可能な工作機械を開示している。当該工作機械は、クーラント供給路が内部に形成されている主軸および工具を備えており、当該クーラント供給路を介して工具の先端からクーラントを吐出する。

また、上記工作機械は、ワークの加工終了後において、上記クーラント供給路に残っているクーラントを吸い込むドローバック処理を実行する。これにより、当該工作機械は、クーラントが工具の先端から垂れることを防ぐ。

特開２０１３－０１３９６８号公報

ドローバック処理が実行されると、流路に残っているクーラントが吸い込まれる。そのため、次にクーラントが工具の先端から吐出されるまでに時間がかかってしまう。したがって、当該時間を短縮するための技術が望まれている。

本開示の一例では、貫通路が形成されており、当該貫通路の先端側の開口からクーラントを外部に吐出可能に構成された工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械が提供される。当該工作機械は、上記工具を装着可能に構成されており、当該工具が装着された際に上記貫通路に接続される連通路を有している主軸と、上記連通路に接続されている第１流路にクーラントを圧送するためのポンプと、上記第１流路または上記連通路に設けられた第１バルブと、上記第１流路において上記ポンプと上記第１バルブとの間から分岐する第２流路に対して、上記第２流路の分岐点よりも上記第１バルブ側にあるクーラントを戻すかどうかを少なくとも切り替え可能な第２バルブと、上記工作機械を制御するための制御部とを備える。上記制御部は、上記工具から外部へのクーラントの吐出を停止させる場合に、上記第２バルブを開け、少なくとも上記第１バルブから上記工具の先端側の上記開口までにある分量のクーラントが上記第２流路へと戻されるドローバック処理と、上記ドローバック処理の実行後において上記第１バルブを閉じ、上記ポンプと上記第１バルブとの間における上記第１流路をクーラントで満たす充填処理とを実行する。

本開示の一例では、上記第１バルブは、上記第１流路上に設けられている。上記第１バルブと上記主軸との間における流路の長さは、上記第２バルブと上記主軸との間における流路の長さよりも短い。

本開示の一例では、上記工作機械は、さらに、上記第１流路において上記ポンプと上記第１バルブの間から分岐している第３流路に設けられた第３バルブを備える。上記充填処理は、上記第３バルブを開く処理を含む。

本開示の一例では、上記第１バルブは、上記第１流路上に設けられている。上記第１バルブと上記主軸との間における流路の長さは、上記第３バルブと上記主軸との間における流路の長さよりも短い。

本開示の一例では、上記第１流路と上記第３流路との分岐点は、上記第１流路と上記第２流路との分岐点よりも上記主軸側に設けられている。

本開示の一例では、上記制御部は、上記ドローバック処理の実行を開始してから所定時間が経過した後に、上記充填処理の実行を開始する。

本開示の他の例では、貫通路が形成されており、当該貫通路の先端側の開口からクーラントを外部に吐出可能に構成された工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御方法が提供される。上記工作機械は、上記工具を装着可能に構成されており、当該工具が装着された際に上記貫通路に接続される連通路を有している主軸と、上記連通路に接続されている第１流路にクーラントを圧送するためのポンプと、上記第１流路または上記連通路に設けられた第１バルブと、上記第１流路において上記ポンプと上記第１バルブとの間から分岐する第２流路に対して、上記第２流路の分岐点よりも上記第１バルブ側にあるクーラントを戻すかどうかを少なくとも切り替え可能な第２バルブとを備える。上記制御方法は、上記工具から外部へのクーラントの吐出を停止させる場合に、上記第２バルブを開け、少なくとも上記第１バルブから上記工具の先端側の上記開口までにある分量のクーラントを上記第２流路へ戻すステップと、上記戻すステップの実行後において上記第１バルブを閉じ、上記ポンプと上記第１バルブとの間における上記第１流路をクーラントで満たすステップとを備える。

本開示の他の例では、貫通路が形成されており、当該貫通路の先端側の開口からクーラントを外部に吐出可能に構成された工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムが提供される。上記工作機械は、上記工具を装着可能に構成されており、当該工具が装着された際に上記貫通路に接続される連通路を有している主軸と、上記連通路に接続されている第１流路にクーラントを圧送するためのポンプと、上記第１流路または上記連通路に設けられた第１バルブと、上記第１流路において上記ポンプと上記第１バルブとの間から分岐する第２流路に対して、上記第２流路の分岐点よりも上記第１バルブ側にあるクーラントを戻すかどうかを少なくとも切り替え可能な第２バルブとを備える。上記制御プログラムは、上記工作機械に、上記工具から外部へのクーラントの吐出を停止させる場合に、上記第２バルブを開け、少なくとも上記第１バルブから上記工具の先端側の上記開口までにある分量のクーラントを上記第２流路へ戻すステップと、上記戻すステップの実行後において上記第１バルブを閉じ、上記ポンプと上記第１バルブとの間における上記第１流路をクーラントで満たすステップとを実行させる。

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

工作機械の外観を示す図である。 クーラント機構の一例を示す図である。 ステップＳ１，Ｓ２におけるクーラント機構の制御フローを示す図である。 ステップＳ３，Ｓ４におけるクーラント機構の制御フローを示す図である。 制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。 工具交換の前処理の流れを示すフローチャートである。 ワークの加工処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

＜Ａ．工作機械１００＞
まず、図１を参照して、実施の形態に従う工作機械１００について説明する。図１は、工作機械１００の外観を示す図である。

本明細書でいう「工作機械」とは、ワークを加工する機能を備えた種々の装置を包含する概念である。工作機械は、横形のマシニングセンタであってもよいし、立形のマシニングセンタであってもよい。あるいは、工作機械は、旋盤であってもよいし、その他の切削機械、研削機械、複合加工機、５軸加工機などであってもよい。また、工作機械は、除去加工のみを行うものに限られず、除去加工に加えて付加加工を行うものであってもよい。

工作機械１００は、工具収納部４０Ａと、加工機本体４０Ｂとを有する。工具収納部４０Ａおよび加工機本体４０Ｂのそれぞれは、カバーによって区画化されている。

工具収納部４０Ａには、マガジン１５０と、ＡＴＣ（Automatic Tool Changer）１６０とが設けられている。加工機本体４０Ｂには、主軸頭１７０が設けられている。

主軸頭１７０は、主軸筒１７５と、主軸１８０とを含む。主軸１８０は、その軸方向を回転中心として主軸筒１７５に回転可能に支持されている。

主軸１８０にはマガジン１５０から選択された一の工具が装着される。より具体的には、工作機械１００は、マガジン１５０を駆動し、加工工程に応じた一の工具（以下、「次使用工具」ともいう。）を第１の工具交換位置に移動する。また、工作機械１００は、主軸頭１７０を駆動し、主軸１８０に装着されている工具（以下、「使用済工具」ともいう。）を第２の工具交換位置に移動する。その後、ＡＴＣ１６０は、第１の工具交換位置で待機している次使用工具と、第２の工具交換位置で待機している使用済工具とを交換する。工具の交換は、加工機本体４０Ｂと工具収納部４０Ａとの間の仕切に設けられているドアＤを介して行なわれる。ドアＤは、スライド式のドアであり、モータなどの駆動源により開閉される。その後、工作機械１００は、主軸１８０に装着された次使用工具を用いてワークを加工する。

また、工作機械１００には、操作盤４００が設けられている。操作盤４００は、加工に関する各種情報を表示するためのディスプレイ４０５と、工作機械１００に対する各種操作を受け付ける操作キー４０６とを含む。

＜Ｂ．クーラント機構＞
次に、図２を参照して、工作機械１００の内部に設けられているクーラント機構について説明する。図２は、クーラント機構の一例を示す図である。

図２に示されるように、工作機械１００は、クーラントの流路Ｆ１～Ｆ３と、制御部５０と、クーラントタンク５２と、モータドライバ５４と、ポンプ５６と、保圧バルブ５８Ａ（第１バルブ）と、ドローバックバルブ５８Ｂ（第２バルブ）と、オリフィスバルブ５８Ｃ（第３バルブ）と、主軸１８０とを有する。なお、各バルブの名称については流路Ｆ１～Ｆ３の各々が主に担う機能に基づいて各バルブを識別しやすくするためにつけたものであり、必ずしも各バルブ単体でその機能を有しているものとして限定的に解釈されるべきではない。たとえばドローバックバルブ５８Ｂについては、単体でドローバック機能を実現するものであってもよいし、他のエゼクタなどの流体機器と共同してドローバック機能を実現するものであってもよい。また、オリフィスバルブ５８Ｃについても任意の開度に制御できるものであり、単体でオリフィスとしての機能を実現できるものであってもよいし、別途設けられたオリフィスなどの流体機器と共同してその機能を実現するものであってもよい。

流路Ｆ１の一端は、クーラントタンク５２に接続されている。流路Ｆ１の他端は、主軸１８０内に形成されている連通路Ｌ１に接続されている。説明の便宜のために、クーラント流路上においてクーラントタンク５２により近い側を「上流側」とも称し、クーラント流路上において主軸１８０により近い側を「下流側」とも称する。

流路Ｆ２は、分岐点Ｐ２において流路Ｆ１から分岐している。すなわち、流路Ｆ２の一端は、流路Ｆ１と接続されている。流路Ｆ２の他端の接続先は任意である。図２の例では、流路Ｆ２の他端は、クーラントタンク５２に接続されている。他の例として、流路Ｆ２の他端は、クーラントタンク５２とは別の貯蔵部に接続されてもよい。

流路Ｆ３は、分岐点Ｐ３において流路Ｆ１から分岐している。異なる言い方をすれば、流路Ｆ３の一端は、流路Ｆ１と接続されている。流路Ｆ３の他端の接続先は任意である。図２の例では、流路Ｆ３の他端は、クーラントタンク５２に接続されている。他の例として、流路Ｆ３の他端は、クーラントタンク５２とは別の貯蔵部に接続されてもよい。

主軸１８０の内部には、連通路Ｌ１が形成されている。連通路Ｌ１は、主軸１８０の軸方向に沿って主軸１８０の内部を貫通している。

主軸１８０には、様々な種類の工具が装着され得る。図２の例では、貫通路Ｌ２が形成された工具Ｔが主軸１８０に装着されている。貫通路Ｌ２は、工具Ｔと主軸１８０との接続面から工具Ｔの先端に延在しており、主軸１８０の軸方向に沿って工具Ｔを貫通している。なお、工具Ｔ内に形成される貫通路Ｌ２の開口は、工具Ｔの基端面または先端面に形成されるものに限られず、たとえば工具Ｔの側面部に開口するものであってもよい。

工具Ｔの内部の貫通路Ｌ２は、工具Ｔが主軸１８０に装着された際に、主軸１８０の内部の連通路Ｌ１と接続される。

制御部５０は、工作機械１００内の各種装置を制御する。制御部５０の装置構成は、任意である。制御部５０は、単体の制御ユニットで構成されてもよいし、複数の制御ユニットで構成されてもよい。一例として、制御部５０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）と、ＣＮＣ（Computer Numerical Control）との少なくとも１つを含む。

制御部５０による制御対象は、たとえば、ポンプ５６と、保圧バルブ５８Ａと、ドローバックバルブ５８Ｂと、オリフィスバルブ５８Ｃと含む。

ポンプ５６は、流路Ｆ１に設けられており、クーラントタンク５２から流路Ｆ１にクーラントを圧送する。クーラントを圧送する力は、制御部５０によって制御される。

より具体的には、ポンプ５６には、モータ５５が接続されている。モータ５５は、モータドライバ５４によって駆動される。モータドライバ５４は、制御回路およびインバータなどで構成される。モータドライバ５４は、制御部５０から制御信号の入力を受け、当該制御信号に応じた周波数の交流電流をモータ５５に出力する。これにより、モータ５５の回転数が変化し、流路Ｆ１に圧送されるクーラントの流量が制御される。

保圧バルブ５８Ａは、流路Ｆ１または連通路Ｌ１に設けられている。図２の例では、保圧バルブ５８Ａは、流路Ｆ１に設けられている。また、保圧バルブ５８Ａは、ポンプ５６よりも下流側に設けられている。

保圧バルブ５８Ａは、制御部５０からの制御指令に応じて、開状態と閉状態との少なくとも２つの状態の間で切り換え可能に構成される。保圧バルブ５８Ａの開度は、調整可能であってもよいし、一定であってもよい。

保圧バルブ５８Ａが閉状態である場合、分岐点Ｐ３と主軸１８０との間におけるクーラントの流れが止められる。一方で、保圧バルブ５８Ａが開状態である場合、クーラントは、分岐点Ｐ３と主軸１８０との間を流れることができる。この場合、ポンプ５６によって圧送されたクーラントは、流路Ｆ１、連通路Ｌ１および貫通路Ｌ２の順に流れ、工具Ｔの先端から加工対象のワークに吐出される。このようなクーラントの吐出機能を備えた主軸１８０は、クーラントスルースピンドルとも呼ばれる。

なお、図２の例では、保圧バルブ５８Ａは、流路Ｆ１に設けられているが、保圧バルブ５８Ａの設置位置は、流路Ｆ１上に限定されない。一例として、保圧バルブ５８Ａは、主軸１８０内の連通路Ｌ１上に設けられてもよい。

ドローバックバルブ５８Ｂは、たとえば、流路Ｆ１から分岐している流路Ｆ２上に設けられている。ドローバックバルブ５８Ｂは、流路Ｆ１においてポンプ５６と保圧バルブ５８Ａとの間から分岐する流路Ｆ２に対して、分岐点Ｐ２よりも保圧バルブ５８Ａ側にあるクーラントを戻すかどうかを少なくとも切り替え可能なバルブである。

一例として、ドローバックバルブ５８Ｂは、制御部５０からの制御指令に応じて、開状態と閉状態との少なくとも２つの状態の間で切り換え可能に構成される。ドローバックバルブ５８Ｂの開度は、調整可能であってもよいし、一定であってもよい。

ドローバックバルブ５８Ｂが閉状態である場合、流路Ｆ２におけるクーラントの流れが止められる。一方で、ドローバックバルブ５８Ｂが開状態である場合、クーラントは、流路Ｆ２を流れることができる。

典型的には、ドローバックバルブ５８Ｂは、保圧バルブ５８Ａよりも上流側に設けられている。異なる言い方をすれば、保圧バルブ５８Ａと主軸１８０との間におけるクーラント流路の長さは、ドローバックバルブ５８Ｂと主軸１８０との間におけるクーラント流路の長さよりも短い。

オリフィスバルブ５８Ｃは、分岐点Ｐ３において流路Ｆ１から分岐している流路Ｆ３上に設けられており、流路Ｆ３におけるクーラントの流れを制御する。なお、流路Ｆ３にはオリフィスバルブ５８Ｃの上流側に流体抵抗ＦＲとしてオリフィスが別途設けてある。つまり、オリフィスバルブ５８Ｃの開閉により流路Ｆ３を流れるクーラントに対して流体抵抗ＦＲを作用させるかどうかを切換え可能に構成されている。流路Ｆ２と流路Ｆ３との分岐点Ｐ３は、流路Ｆ１と流路Ｆ２との分岐点Ｐ２よりも下流側に設けられている。

オリフィスバルブ５８Ｃは、制御部５０からの制御指令に応じて、開状態と閉状態との少なくとも２つの状態の間で切り換え可能に構成される。オリフィスバルブ５８Ｃの開度は、調整可能であってもよいし、一定であってもよい。

オリフィスバルブ５８Ｃが閉状態である場合、流路Ｆ３におけるクーラントの流れが止められる。一方で、オリフィスバルブ５８Ｃが開状態である場合、クーラントは、流路Ｆ３を流れることができる。

典型的には、オリフィスバルブ５８Ｃは、保圧バルブ５８Ａよりも上流側に設けられている。異なる言い方をすれば、保圧バルブ５８Ａと主軸１８０との間におけるクーラント流路の長さは、オリフィスバルブ５８Ｃと主軸１８０との間におけるクーラント流路の長さよりも短い。

なお、上述では、ドローバックバルブ５８Ｂが流路Ｆ２上に設けられており、オリフィスバルブ５８Ｃが流路Ｆ３上に設けられている例について説明を行ったが、ドローバックバルブ５８Ｂが流路Ｆ３上に設けられ、オリフィスバルブ５８Ｃが流路Ｆ２上に設けられてもよい。

＜Ｃ．クーラント機構の制御態様＞
次に、図３および図４を参照して、上述のポンプ５６、上述の保圧バルブ５８Ａ、上述のドローバックバルブ５８Ｂ、および上述のオリフィスバルブ５８Ｃなどのクーラント機構の制御態様について説明する。図３は、ステップＳ１，Ｓ２におけるクーラント機構の制御フローを示す図である。図４は、ステップＳ３，Ｓ４におけるクーラント機構の制御フローを示す図である。なお、本実施形態における保圧バルブ５８Ａ、ドローバックバルブ５８Ｂ、オリフィスバルブ５８Ｃは電圧が印加されていない状態において閉鎖された状態となるノーマルクローズタイプのバルブである。つまり、各バルブは常時閉鎖された状態であるが、制御部５０の指令信号が入力されている場合には開放される。言うまでもないことであるが、各バルブについて電圧が印加されていない状態において開放された状態となるノーマルオープンタイプのバルブであったとしても、制御信号を適切に設定することで本実施形態と同様の機能を発揮させることは可能である。

ステップＳ１は、ワークの加工中におけるクーラント機構の状態を示す。ステップＳ１においては、制御部５０は、保圧バルブ５８Ａのみを開状態にする。つまり、ドローバックバルブ５８Ｂおよびオリフィスバルブ５８Ｃは、閉状態から変更されない。その上で、制御部５０は、クーラントを流路Ｆ１に圧送するようにポンプ５６を制御する。流路Ｆ１を圧送されたクーラントは、連通路Ｌ１および貫通路Ｌ２を介して工具Ｔの先端から吐出される。

その後、制御部５０は、工具Ｔからクーラントが吐出されることを停止させる指令、または、工具Ｔの交換指令を受けたとする。これにより、制御部５０は、ポンプ５６の駆動を停止し、ステップＳ２に示されるドローバック処理を実行する。

より具体的には、ステップＳ２において、制御部５０は、ドローバックバルブ５８Ｂを閉状態から開状態に切り換える。また、制御部５０は、保圧バルブ５８Ａを開状態に維持する。オリフィスバルブ５８Ｃは閉状態に維持される。そして、制御部５０は、少なくとも保圧バルブ５８Ａから工具Ｔの先端側の開口までにある分量のクーラントを流路Ｆ２へ戻す。典型的には、連通路Ｌ１、貫通路Ｌ２および流路Ｆ１に残っているクーラントが流路Ｆ２から排出される。これにより、クーラントが工具Ｔまたは主軸１８０から垂れることを防止することができる。

好ましくは、分岐点Ｐ２または流路Ｆ２においてエゼクタ（図示しない）などの吸引機構が設けられる。ドローバック処理時において当該エゼクタには、たとえばポンプ５６から供給される所定流量または所定圧力のクーラントが流れこむことにより、分岐点Ｐ２よりも下流側に対して吸引作用が発揮される。これにより、分岐点Ｐ２よりも下流側にあるクーラントは、流路Ｆ１から逆流して流路Ｆ２に流れる。

制御部５０は、ドローバック処理の実行後においてステップＳ３に示される充填処理を実行する。より具体的には、ステップＳ３において、制御部５０は、保圧バルブ５８Ａを開状態から閉状態にする。その後、制御部５０は、ポンプ５６を駆動し、ポンプ５６と保圧バルブ５８Ａとの間における流路Ｆ１をクーラントで満たす。これにより、貫通路Ｌ２を有する工具Ｔが新たに主軸１８０に装着された際に、クーラントが工具Ｔの先端から吐出されるまでの時間が短縮される。

なお、ステップＳ３におけるクーラントの充填処理時には、図４の例に示すように制御部５０は、ドローバックバルブ５８Ｂを閉状態にしている。これにより、クーラントが流路Ｆ２から流れることを防止することができる。

また、ステップＳ３におけるクーラントの充填処理時には、オリフィスバルブ５８Ｃは、開状態であってもよいし、閉状態であってもよい。図４の例に示すように、制御部５０は、オリフィスバルブ５８Ｃを開状態にしている。オリフィスバルブ５８Ｃが開状態であれば、ポンプ５６を完全に停止させずに、最低駆動周波数で動かし続けたとしても流路内のクーラントの圧力が所定値よりも上昇しすぎるのを防ぐことができる。したがって、クーラントの吐出および停止が繰り返される場合であっても、従来のようにポンプ５６を完全停止、起動を繰り返すことによる消費電力の増大を防ぐことができる。

好ましくは、保圧バルブ５８Ａは、流路Ｆ１上の主軸１８０側に設けられる。当該主軸１８０側とは、流路Ｆ１上おける主軸１８０の近傍を示す。一例として、当該主軸１８０側は、流路Ｆ１の中心と主軸１８０との間の流路を表わす。他の例として、当該主軸１８０側は、分岐点Ｐ２または分岐点Ｐ３と主軸１８０との間の流路を表わす。保圧バルブ５８Ａが主軸１８０側に設けられることで、クーラントは、主軸１８０の近傍まで充填される。その結果、クーラントが工具Ｔの先端から吐出されるまでの時間をより短縮することができる。また、このようなクーラント吐出開始までの時間短縮を実現しながら、ポンプ５６の発停の繰り返しを無くして省エネも実現できる。

制御部５０は、クーラントの充填処理の実行後においてステップＳ４に示される処理を実行する。より具体的には、ステップＳ４において、制御部５０は、オリフィスバルブ５８Ｃを開状態から閉状態にする。また、保圧バルブ５８Ａは閉状態に維持され、ドローバックバルブ５８Ｂは閉状態に維持される。その後、制御部５０は、ポンプ５６を停止する。

なお、上述では、ステップＳ４においてポンプ５６を停止する例について説明を行ったが、ポンプ５６がインバータ駆動の可変容量ポンプである場合には、制御部５０は、最低駆動周波数でポンプ５６を駆動し続ける必要がある。この場合には、ステップＳ４において、制御部５０は、オリフィスバルブ５８Ｃを開状態に維持しつつ、ポンプ５６を最低駆動周波数で駆動する。当該最低駆動周波数は、ステップＳ３におけるポンプ５６の駆動周波数よりも低い。

＜Ｄ．制御部５０のハードウェア構成＞
図５を参照して、上述の図２に示される制御部５０のハードウェア構成について説明する。図５は、制御部５０のハードウェア構成の一例を示す図である。

制御部５０は、制御回路１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、通信インターフェイス１０４と、補助記憶装置１２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス１０９に接続される。

制御回路１０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

制御回路１０１は、制御プログラム１２２などの各種プログラムを実行することで制御部５０の動作を制御する。制御プログラム１２２は、上述の図３および図４に示される各種処理を実現するためのプログラムである。制御回路１０１は、制御プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、補助記憶装置１２０またはＲＯＭ１０２からＲＡＭ１０３に制御プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

通信インターフェイス１０４は、フィールドネットワークを用いて外部機器と定周期通信を行なうためのインターフェイスである。当該外部機器は、たとえば、上述のポンプ５６と、上述の保圧バルブ５８Ａと、上述のドローバックバルブ５８Ｂと、上述のオリフィスバルブ５８Ｃとを含む。フィールドネットワークとしては、たとえば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ（登録商標）、ＣＣ－Ｌｉｎｋ（登録商標）、またはＣｏｍｐｏＮｅｔ（登録商標）などが採用される。

補助記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置１２０は、制御プログラム１２２などを格納する。なお、制御プログラム１２２の格納場所は、補助記憶装置１２０に限定されず、制御回路１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

また、制御プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う各種の処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で制御部５０が構成されてもよい。

＜Ｅ．工具交換の前処理に係るフローチャート＞
次に、図６を参照して、上述のＡＴＣ１６０による工具交換の前処理に係るフローチャートについて説明する。図６は、工具交換の前処理の流れを示すフローチャートである。

図６に示される処理は、工作機械１００の制御部５０が上述の制御プログラム１２２を実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、ＣＮＣ、回路素子、またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。

ステップＳ１１０において、制御部５０は、上述の工具Ｔ（図２参照）を主軸１８０から取り外す工具交換指令を受けたか否かを判断する。制御部５０は、当該工具交換指令を受けたと判断した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１１２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御部５０は、図６に示される処理を終了する。

ステップＳ１１２において、制御部５０は、工具Ｔからのクーラントの吐出を停止するように上述のポンプ５６を制御する。ここでポンプ５６は、たとえば最低駆動周波数で駆動し続けさせてもよいし、完全に停止させてもよい。

ステップＳ１１４において、制御部５０は、クーラントのドローバック処理を開始する。より具体的には、制御部５０は、保圧バルブ５８Ａを開状態にし、ドローバックバルブ５８Ｂを開状態にし、オリフィスバルブ５８Ｃを閉状態にする。これにより、連通路Ｌ１、貫通路Ｌ２および流路Ｆ１に残っているクーラントが流路Ｆ２から排出される。

制御部５０は、ステップＳ１１４におけるドローバック処理を開始してから所定時間が経過した後に制御をステップＳ１１４からステップＳ１１６に切り替える。当該所定時間は、予め設定されていてもよいし、ユーザによって任意に設定されてもよい。一例として、当該所定時間は、保圧バルブ５８Ａから工具Ｔの先端側の開口までにある分量のクーラントを流路Ｆ２に戻すのに要する時間以上に設定される。これにより、クーラントが工具Ｔまたは主軸１８０から垂れることを確実に防止することができる。

ステップＳ１１６において、制御部５０は、クーラントの充填処理を開始する。より具体的には、制御部５０は、保圧バルブ５８Ａを閉状態にし、ドローバックバルブ５８Ｂを閉状態にし、オリフィスバルブ５８Ｃを開状態にする。その後、制御部５０は、ポンプ５６を駆動し、上述の流路Ｆ１にクーラントを圧送する。これにより、クーラントは、クーラントタンク５２から保圧バルブ５８Ａまでの間の流路において充填される。

制御部５０は、ステップＳ１１６における充填処理を開始してから所定時間が経過した後に制御をステップＳ１１６からステップＳ１１８に切り替える。当該所定時間は、予め設定されていてもよいし、ユーザによって任意に設定されてもよい。一例として、クーラントタンク５２から保圧バルブ５８Ａまでの間の流路にクーラントを充填するのに要する時間以上に設定される。

ステップＳ１１８において、制御部５０は、ＡＴＣ１６０を制御し、工具交換処理を実行する。より具体的には、制御部５０は、主軸１８０に装着されている工具Ｔを取り外すとともに、加工プログラムで指定された次使用工具を主軸１８０に装着する。

＜Ｆ．加工処理に係るフローチャート＞
次に、図７を参照して、ワークの加工処理に係るフローチャートについて説明する。図７は、ワークの加工処理の流れを示すフローチャートである。

図７に示される処理は、工作機械１００の制御部５０が上述の制御プログラム１２２を実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、ＣＮＣ、回路素子、またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。

ステップＳ１５０において、制御部５０は、たとえばワークを加工するための加工プログラムであるＮＣプログラムの入力を受け付けたか否かを判断する。制御部５０は、ＮＣプログラムを受け付けたと判断した場合（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１６０に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１５０においてＮＯ）、制御部５０は、図７に示される処理を終了する。

ステップＳ１６０において、制御部５０は、貫通路Ｌ２が形成されている上述の工具Ｔ（図２参照）を用いた加工であるか否かを判断する。一例として、制御部５０は、予め登録されている工具が加工プログラムで呼び出された場合に、あるいは、加工プログラム内にスルースピンドルクーラントをオンにするＭコードなどを検出した場合には、貫通路Ｌ２が形成されている工具Ｔを用いた加工であると判断する。制御部５０は、上述の工具Ｔを用いた加工であると判断した場合（ステップＳ１６０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１６２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１６０においてＮＯ）、制御部５０は、制御をステップＳ１６６に切り替える。

ステップＳ１６２において、制御部５０は、保圧バルブ５８Ａを開状態にし、ドローバックバルブ５８Ｂを閉状態にし、オリフィスバルブ５８Ｃを閉状態にする。

ステップＳ１６４において、制御部５０は、工具Ｔからクーラントが吐出されるようにポンプ５６を駆動する。

ステップＳ１６６において、制御部５０は、加工プログラムに従って主軸１８０を駆動し、ワークの加工処理を実行する。

＜Ｇ．その他＞
前述した実施形態のクーラント機構は流路Ｆ３およびオリフィスバルブ５８Ｃが設けられていたが、たとえばポンプ５６を常時駆動し続けなくてもよい場合には、流路Ｆ３およびオリフィスバルブ５８Ｃを省略した構成であってもよい。あるいはポンプ５６を最も吐出容量の小さくなる最低駆動周波数で常時駆動し続けなくてはならない場合であっても、保圧バルブ５８Ａが閉じられた状態では、流路Ｆ２上のドローバックバルブ５８Ｂを開き、ポンプ５６から吐出されるクーラントの一部について流路Ｆ２を介してクーラントタンク５２へ戻すようにしてもよい。なお、このような変形例においては、ドローバックバルブ５８Ｂは開閉バルブではなく、その開度を調節できる制御バルブであるのが好ましい。ドローバック処理時には、ドローバックバルブ５８Ｂをドローバック用の開度に開放し、充填処理時にはドローバックバルブ５８Ｂの開度をドローバック用の開度よりも小さい充填開度に制御してもよい。このようにすれば、充填処理時には流路Ｆ２に所定の流路抵抗を発生させることができる。つまり、ポンプ５６から吐出されたすべてのクーラントが流路Ｆ２を介してクーラントタンク５２に戻されるのを防ぎ、ポンプ５６から吐出された一部のクーラントだけを流路Ｆ２からクーラントタンク５２に戻すことができる。したがって、流路Ｆ１において流路Ｆ２の分岐点よりも下流側であり、保圧バルブ５８Ａがある部分までの部分に対してポンプ５６を駆動し続けながら充填処理を行うことが可能となる。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

４０Ａ 工具収納部、４０Ｂ 加工機本体、５０ 制御部、５２ クーラントタンク、５４ モータドライバ、５５ モータ、５６ ポンプ、５８Ａ 保圧バルブ、５８Ｂ ドローバックバルブ、５８Ｃ オリフィスバルブ、１００ 工作機械、１０１ 制御回路、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ 通信インターフェイス、１０９ 内部バス、１２０ 補助記憶装置、１２２ 制御プログラム、１５０ マガジン、１７０ 主軸頭、１７５ 主軸筒、１８０ 主軸、４００ 操作盤、４０５ ディスプレイ、４０６ 操作キー、Ｄ ドア、Ｆ１ 流路、Ｆ２ 流路、Ｆ３ 流路、ＦＲ 流体抵抗、Ｌ１ 連通路、Ｌ２ 貫通路、Ｐ２ 分岐点、Ｐ３ 分岐点、Ｔ 工具。

Claims (8)

1. 貫通路が形成されており、当該貫通路の先端側の開口からクーラントを外部に吐出可能に構成された工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械であって、
   前記工具を装着可能に構成されており、当該工具が装着された際に前記貫通路に接続される連通路を有している主軸と、
   前記連通路に接続されている第１流路にクーラントを圧送するためのポンプと、
   前記第１流路または前記連通路に設けられた第１バルブと、
   前記第１流路において前記ポンプと前記第１バルブとの間から分岐する第２流路に対して、前記第２流路の分岐点よりも前記第１バルブ側にあるクーラントを戻すかどうかを少なくとも切り替え可能な第２バルブと、
   前記工作機械を制御するための制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記工具から外部へのクーラントの吐出を停止させる場合に、前記第２バルブを開け、少なくとも前記第１バルブから前記工具の先端側の前記開口までにある分量のクーラントが前記第２流路へと戻されるドローバック処理と、
   前記ドローバック処理の実行後において前記第１バルブを閉じ、前記ポンプと前記第１バルブとの間における前記第１流路をクーラントで満たす充填処理とを実行する、工作機械。
2. 前記第１バルブは、前記第１流路上に設けられており、
   前記第１バルブと前記主軸との間における流路の長さは、前記第２バルブと前記主軸との間における流路の長さよりも短い、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記工作機械は、さらに、前記第１流路において前記ポンプと前記第１バルブの間から分岐している第３流路に設けられた第３バルブを備え、
   前記充填処理は、前記第３バルブを開く処理を含む、請求項１または２に記載の工作機械。
4. 前記第１バルブは、前記第１流路上に設けられており、
   前記第１バルブと前記主軸との間における流路の長さは、前記第３バルブと前記主軸との間における流路の長さよりも短い、請求項３に記載の工作機械。
5. 前記第１流路と前記第３流路との分岐点は、前記第１流路と前記第２流路との分岐点よりも前記主軸側に設けられている、請求項３に記載の工作機械。
6. 前記制御部は、前記ドローバック処理の実行を開始してから所定時間が経過した後に、前記充填処理の実行を開始する、請求項１または２に記載の工作機械。
7. 貫通路が形成されており、当該貫通路の先端側の開口からクーラントを外部に吐出可能に構成された工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御方法であって、
   前記工作機械は、
   前記工具を装着可能に構成されており、当該工具が装着された際に前記貫通路に接続される連通路を有している主軸と、
   前記連通路に接続されている第１流路にクーラントを圧送するためのポンプと、
   前記第１流路または前記連通路に設けられた第１バルブと、
   前記第１流路において前記ポンプと前記第１バルブとの間から分岐する第２流路に対して、前記第２流路の分岐点よりも前記第１バルブ側にあるクーラントを戻すかどうかを少なくとも切り替え可能な第２バルブとを備え、
   前記制御方法は、
   前記工具から外部へのクーラントの吐出を停止させる場合に、前記第２バルブを開け、少なくとも前記第１バルブから前記工具の先端側の前記開口までにある分量のクーラントを前記第２流路へ戻すステップと、
   前記戻すステップの実行後において前記第１バルブを閉じ、前記ポンプと前記第１バルブとの間における前記第１流路をクーラントで満たすステップとを備える、制御方法。
8. 貫通路が形成されており、当該貫通路の先端側の開口からクーラントを外部に吐出可能に構成された工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムであって、
   前記工作機械は、
   前記工具を装着可能に構成されており、当該工具が装着された際に前記貫通路に接続される連通路を有している主軸と、
   前記連通路に接続されている第１流路にクーラントを圧送するためのポンプと、
   前記第１流路または前記連通路に設けられた第１バルブと、
   前記第１流路において前記ポンプと前記第１バルブとの間から分岐する第２流路に対して、前記第２流路の分岐点よりも前記第１バルブ側にあるクーラントを戻すかどうかを少なくとも切り替え可能な第２バルブとを備え、
   前記制御プログラムは、前記工作機械に、
   前記工具から外部へのクーラントの吐出を停止させる場合に、前記第２バルブを開け、少なくとも前記第１バルブから前記工具の先端側の前記開口までにある分量のクーラントを前記第２流路へ戻すステップと、
   前記戻すステップの実行後において前記第１バルブを閉じ、前記ポンプと前記第１バルブとの間における前記第１流路をクーラントで満たすステップとを実行させる、制御プログラム。

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