JPS6232068B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の対象・産業上の利用分野） 本発明は、工作機械における切削油等の供給装
置に関するもので、特に多種類の工具が自動交換
されるマシニングセンタにおいて切削油等を効果
的に供給し、切削油又は圧縮空気の消費量を軽減
するために好適に用いられる。

（従来技術） 工作機械においては、切削時の工具と被切削物
との摩擦により発生する熱を冷却するために、切
削部分に切削油を注ぎ又は圧縮空気を吹き付ける
ことが行われている。これらの流体をノズルから
切削部分に適切に噴出させると、これによる冷却
作用の他に、これらの流体によつて切屑が流し去
られ又は吹き飛ばされて切削部を清浄に保ことが
でき、さらに切削油の場合はその潤滑作用も働い
て一層切削の改善が行われる。

然して、使用する工具の長さが変わつても切削
部分に対する切削油等の供給を支障なく確実に行
えるように種々の工夫が成された。例えば実開昭
57−91543号によつて開示された従来の給油装置
では、ノズルをスピンドル軸方向（工具長さ方
向）に駆動手段で自在に移動させ得るように構成
している。この方法は唯一つのノズルを使用する
だけで済む利点があるが、工具の交換作業や被切
削物の取り付け取り外し作業を行うとき、或いは
直径の大きなチヤツクや工具を使用するときに、
前記ノズルが邪魔にならないように、当該ノズル
を工具位置から横側方に充分に離しておかなけれ
ばならない。

即ち、上記の実施例では、工具の長さに応じて
ノズルの位置を昇降させてノズルを常に切削部分
に対向させることが出来ても、ノズルを切削部分
に充分に接近させておくことが出来ないので、等
該ノズルから噴出する切削油が拡散し、切削部分
に対し効率良く切削油を集中供給させることが出
来ないばかりでなく、切削油の勢いが弱まつて切
屑を流し去る効果が小さいという欠点があり、特
に切削油に代えて圧縮空気を使用するときには、
この傾向は顕著である。

（発明の目的） 本発明は、上述の難点に鑑みて成されたもの
で、多数のノズルを必要とせず、切削油等を切削
部分に効果的に供給し、少量の切削油等によつて
充分に切削の改善を行うことのできる切削油等の
供給装置を提供することを目的とする。

（発明の構成及び作用） 本発明の工作機械における切削油等の供給装置
は、スピンドル軸方向に移動するスピンドルヘツ
ドに位置決め手段を介してアームを取り付け、こ
のアームの先端部に切削油等を噴出するノズル手
段を取り付け、前記位置決め手段を、前記アーム
をスピンドル軸方向に駆動する駆動部と、前記ア
ームをスピンドル軸方向に対する垂直方向に駆動
する駆動部とから構成すると共に、これら両駆動
部を前記スピンドルヘツドに取り付けた点に特徴
を有する。

このような本発明の供給装置によれば、前記位
置決め手段に於ける両駆動部を稼動させることに
より、前記ノズル手段をスピンドル軸方向だけで
なくスピンドル軸方向に対し垂直な方向にも移動
させることが出来る。従つて、スピンドル先端に
取り付けられる工具の長さや太さが変わつてもノ
ズル手段の先端を常に切削部分に充分に接近させ
て対向させることが出来る。又、工具の交換や被
切削物の取り付け取り外し等を行うときは、これ
ら作業に全く邪魔にならない位置にノズル手段を
離しておくことが出来る。

更に前記位置決め手段の両駆動部は、ノズル手
段を保持するアームと共に、スピンドル軸方向に
移動するスピンドルヘツド、即ち工具と一体に移
動する部分に取り付けられているので、工具と一
体に移動しない機械本体フレーム（ラムヘツド
等）に前記位置決め手段の駆動部を取り付ける場
合と比較して当該駆動部を極めて簡単な機構によ
り構成することが出来る。

（実施例） 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図及び第２図において、１はマシニングセ
ンタのスピンドルヘツド、２はスピンドル、３は
スピンドル２に装着された工具、４はスピンドル
ヘツド１に取付けられた位置決め装置である。位
置決め装置４は、アーム５をスピンドル２の軸方
向（第１図の上下方向）及びこれと垂直な方向
（第１図の左右方向）に移動させ位置決めするも
ので、２個の平行なガイドロツド６，６の両端が
基板７ａ，７ｂにより固定され、一方の基板７ａ
はボルト８によりスピンドルヘツド１の側面に固
定され、他方の基板７ｂには両基板７ａ，７ｂ間
に回転可能に設けたボールネジ９を回転させるた
めのステツプモータ１０が取付けられている。ガ
イドロツド６，６に摺動可能に外嵌するとともに
ボールネジ９に螺合するナツトを内蔵して両基板
７ａ，７ｂ間を移動する移動ブロツク１１が設け
られており、この移動ブロツク１１には、一側面
にラツク１２が形成されその両側面に凹溝１３，
１３が設けられたアーム５が、移動ブロツク１１
に軸着され凹溝１３に転動可能に嵌入するローラ
１４…により案内されて上下方向移動可能に挿通
されている。移動ブロツク１１の上面には、ブラ
ケツト１６によつて上下方向位置決め用のステツ
プモータ１７が取付けられており、その回転軸に
取付けられた歯車１８が上述のラツク１２と噛み
合つている。

したがつてステツプモータ１０の回転によつ
て、ボールネジ９及び移動ブロツク１１を介して
アーム５が左右方向に移動して位置決めされ、ス
テツプモータ１７の回転によつて、歯車１８及び
ラツク１２を介してアーム５が上下方向に移動し
て位置決めされ、これら両者によつてアーム５は
垂直面内の任意の位置に移動し位置決めされる。

一方、アーム５の下端には、取付けブロツク１
９がボルト２０によつて取付けられており、ねじ
部２１を有する固定具２２が取付ブロツク１９に
水平方向に設けた穴に挿通され、ナツト２１ａに
よつて取付けられている。固定具２２には挿通孔
２２ａが設けられており、この挿通孔２２ａにノ
ズル２３が挿通され固定ねじ２２ｂにより固定さ
れている。したがつてノズル２３は、ボルト２
０、ナツト２１ａ及び固定ねじ２２ｂによつて、
アーム５へ着脱可能且つ取付姿勢及び位置が調整
可能に取付けられている。

さて、ノズル２３は、上述の固定具２２に固定
された継手部２４と、この継手部２４の先端にナ
ツト２４ａによつて固定されるパイプ２４ｂとか
ら成つており、継手部２４の後端には可撓性を有
するチユーブ２５が接続され、ポンプ２７ａ及び
切換弁２７によつて切削油が圧送されてパイプ２
４ｂの先端から噴出するようになつている（第３
図参照）。

第３図において２６はマシニングセンタの公知
の数値制御装置であつて、これの指令によつてス
ピンドル２の回転、切削油の供給・停止を切換え
る電磁式の切換弁のオン・オフ、及び工具の選定
等、公知のマシニングセンタに必要な制御を行う
ものである。本発明に係る制御装置２８は、入出
力インタフエース２９、バスライン３０、CPU
（中央処理装置）３１、記憶部３２、キーボード
等の入力部３３、表示部３４及びステツプモータ
１０，１７の駆動出力部３５から成つており、上
述の数値制御装置２６から切換弁２７に出力され
る信号、すなわち切削を行い切削油を噴出する間
オンとなつている信号Ｓが、入出力インタフエー
ス２９に入力されるように構成している。

制御装置２８は、設定モードと実行モードとの
２種類の動作モードを有しており、これらは入力
部３３によつて切換えることができる。設定モー
ドは、スピンドル２に取付けるべき多種類の工具
３の選択順序を、工具番号を順次入力部３３から
入力して設定する第一の設定と、スピンドル２に
取付けられる多種類の工具３毎にその切削開始時
におけるノズル２３の位置を、入力部３３のキー
スイツチを押し位置決め装置４のインチング操作
等を行つてテイーチングし設定する第二の設定
と、工具３毎にその工具により深孔ドリル加工を
行うのであればその工具が被切削物Ｗに進入する
距離ｌとそれに要する時間ｔとを入力部３３から
入力し、それらの工具３毎の進入速度すなわちノ
ズル２３の位置を補正するためにノズル２３を上
方へ移動させるべき速度を設定する第三の設定と
の３種類の設定フアンクシヨンを有しており、こ
れらは入力部３３により選択することができる。
これら設定モードによる設定は、数値制御装置２
６によつてスピンドル２に装着される工具３の種
類とその順序及びこれらによる切削方法等に対応
してあらかじめ行つておく。

実行モードは、工具３により被切削物Ｗを実際
に切削し切削油を自動的に切削部分に供給するた
めのもので、そのフローチヤートを第４図にした
がつて説明すると、まず最初に、P₁でノズル２３
を工具３の交換又は被切削物Ｗの移動時にこれら
との干渉を防ぐためこれらから充分離れた位置で
ある原位置A₁（第１図参照）に移動復帰させ、
P₂で切換弁２７をオンする信号すなわち信号Ｓが
オンとなるまでその状態で待機する。この間に工
具３の交換又は被切削物Ｗの移動等の切削準備が
行われることになる。

数値制御装置２６の指令によりスピンドル２が
回転し被切削物Ｗが工具３に接近して切削を開始
する状態となり、切削油を供給するために信号Ｓ
がオンとなると、P₃でノズルが設定位置A₂へ移
動するとともに切換弁２７がオンしてノズル２３
の先端開口部から切削部分に向けて切削油が噴出
する。P₄で現在切削中の工具３による被切削物Ｗ
の切削が、深孔ドリル加工であるか否かを判定
し、イエスであればP₅へ、ノーであればP₆へ進
む。P₅ではノズル２３から噴出する切削油が常に
切削部分に向けて噴出するように、工具３が被切
削物Ｗに進入する速度と同一であるあらかじめ設
定された速度でノズル２３が上方のA₃位置に向
かつて位置補正移動を行う。この補正移動は、あ
らかじめ設定された距離又は時間だけ行われる
が、信号Ｓのオフによつて割込みをかけるように
してもよい。

P₆では信号Ｓがオフか否かを判定し、信号Ｓが
オフとなれば、P₇でノズルが原位置A₁に復帰す
るとともに切換弁２７がオフして切削油の供給が
停止する。P₈では被切削物Ｗに対する切削工程ス
テツプが終了か否かを判断し、イエスであれば停
止、ノーであればP₂で戻る。これらのステツプの
繰返しは、あらかじめ設定された工具番号の順
に、それぞれの工具に対して設定されたノズル設
定位置、深孔ドリル加工の有無及びノズル位置補
正移動速度を参照しながら実行される。

上述のフローチヤート等で説明した制御内容
は、記憶部３２にプログラムとして記憶され、
CPU３１によつて順次実行されるように構成さ
れている。表示部３４は、モード、工具番号又は
入力した数値等を表示するほか、エラーの発生又
は警報発生時にランプ又はブザーにより報知する
ものである。駆動出力部３５は、CPU３１から
の指令を受けステツプモータ１０，１７を駆動す
るのに必要な信号変換及び電力増幅を行うもので
ある。

上述のように構成した装置は、工具３の交換、
被切削物Ｗの取付け取外し若しくは移動又はアイ
ドリング状態においては、制御装置２８の信号に
よつてステツプモータ１０，１７がノズル２３を
原位置A₁に移動させ且つその位置に位置決め
し、切削が開始され信号Ｓが入力されれば、ノズ
ル２３をその先端開口部が切削部分に向かい且つ
接近した位置に移動させるとともに、ノズル２３
から切削部分に向かつて切削油を噴出する。そし
て、工具３による切削が深孔ドリル加工であれ
ば、工具３が被切削物Ｗに進入するにしたがいそ
の速度と同一の速度でノズル２３を上方へ移動さ
せ、ノズル２３が被切削物Ｗと干渉することなく
常に切削部分に接近した位置から切削部分に向け
て切削油を噴出する。切削が終了して信号Ｓがオ
フとなれば、ノズル２３を原位置A₁に復帰させ
るとともに切削油の噴出を停止する。

上述の実施例によれば、長い工具３によつて深
孔ドリル加工を行う場合であつても、単一のノズ
ル２３のみによつて常に切削部分に切削油を供給
することができ、しかも切削部分に極く接近した
位置から供給することができる。したがつて少量
の切削油であつても充分な冷却作用、洗浄作用及
び潤滑作用を得ることができ、切削油の消費量並
びに切削油を供給するポンプ２７ａ、切換弁２７
及びチユーブ２５等の容量を大幅に軽減すること
ができる。また切削油の噴出量の少なく且つ切削
部分に極く接近した位置から噴出しているので、
切削油の飛散が大幅に軽減されて環境を汚染する
ことがない。

上述の実施例では、ノズル２３を水平方向にも
移動可能な構成としているので、マシニングセン
タのスピンドル２の工具３を自動交換する場合で
あつてもノズル２３を干渉しない位置に移動させ
ておくことができ、また工具３のチヤツク形状又
は刃物の太さに応じて適切な位置にノズル２３を
移動させ切削油を噴出することができる。また、
ノズル２３は、アーム５に対して着脱可能且つ取
付姿勢及び位置が調整可能に取付けられているの
で、切削油を最も効果的に噴出させることができ
るとともに、ノズル２３を形状の異るものと簡単
に取換えることができる。

上記実施例では、アーム５をスピンドル軸方向
に駆動する駆動部を、ステツプモータ１７、歯車
１８、及びラツク１２等から構成し、前記アーム
５をスピンドル軸方向に対する垂直方向に駆動す
る駆動部を、ガイドロツド６、ボールネジ９、ス
テツプモータ１０、移動ブロツク１１、凹溝１
３、及びローラ１４等から構成したが、これに限
定されない。例えば各駆動部の駆動源としてステ
ツプモータ１０，１７を用いたが、これに代えて
DCサーボモータ又は小型のACギヤモータと回転
数検出用のエンコーダ等とを組合せたものを用い
てもよい。ステツプモータ１０，１７によるアー
ム５の送り機構としては、ボールネジ、歯車とラ
ツク又はスプロケツトとチエーン等種々の組合せ
とすることができる。また、前記アーム５をスピ
ンドル軸方向に対する垂直方向に駆動する駆動部
は、工具３の太さが略一定である場合等にはスト
ロークが一定の流体圧シリンダー又は電磁ソレノ
イド等を使用して構成することも出来る。勿論、
多関節式の駆動機構を利用して構成することも可
能である。

本実施例においては、ノズル２３から切削油を
噴出する場合について説明したが、切削油以外に
例えばタツプオイル又は圧縮空気等を噴出するよ
うにすることも可能である。また、ポンプ２７ａ
に代えて真空ポンプを取付け、ノズル２３によつ
て切屑を吸引するようにすることも可能である。

本実施例においては、制御装置２８をマイクロ
コンピユータ等を用いプログラムにより制御する
ようにしたが、ハード的な回路によつて制御する
ように構成することも可能である。また、設定モ
ードを設けて種々の設定を行うようにしている
が、設定を行う代わりにそれに必要な情報、例え
ば工具３の進入速度情報等を数値制御装置２６か
ら直接入力するようにしてもよく、ノズル２３の
設定位置A₂はテイーチングすることなくあらか
じめ工具３に関するデータとして入力しておき、
必要時にそのデータを読み込むようにしておいて
もよい。さらに、ノズル２３を設定位置A₂へ移
動させるためのタイミング信号として、数値制御
装置２６から切換弁２７へ出力される信号Ｓを用
いており、このようにすると従来のマシニングセ
ンタに本発明の装置を簡単に追加することが可能
であるが、本発明に係る制御装置２８を当初から
数値制御装置２６内に一体的に（したがつて
CPU、記憶装置等を共用して）組込み、且つ数
値制御装置２６のためのプログラム中に本発明に
係る制御装置２８のためのプログラムを組入れて
おくことにより、全体としてより操作を行い易く
することも可能である。

（発明の効果） 本発明によれば、単一のノズル手段をスピンド
ル軸方向だけでなく当該スピンドル軸方向に対す
る垂直方向にも移動させて、使用する工具の長さ
や太さ等に関係なく常に当該工具による切削部分
にノズル手段の先端を充分に接近させ、切削部分
に極近い位置から切削油等を供給することが出来
る。したがつて少量の切削油等を効果的に作用さ
せることができ、切削油等の消費量が軽減すると
ともに、良好な冷却、洗浄又は潤滑作用によつて
切削能率及び工具の寿命の向上を期待することが
できる。また、切削油等の飛散が減少し、環境を
汚染するおそれが少なくなる。

又、切削作業時には前記のようにノズル手段を
工具の切削部分に充分に接近させているにも拘わ
らず、工具の交換や被切削物の取り付け取り外し
等の作業を行うときにはノズル手段を工具位置か
ら横側方へ充分に離して、これら各種作業を支障
なく容易に行うことが出来る。

更に本発明の構成によれば、アームの位置決め
手段に於ける二つの駆動部がスピンドル軸方向に
移動するスピンドルヘツドに取り付けられること
になるので、ノズルをスピンドル軸方向に駆動す
る駆動部を機械本体フレームに取り付けた従来例
と比較して、位置決め手段の各駆動部を極めて簡
単な機構によりコンパクトに構成することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は位置決め装置及びノズル部分の正面図、第
２図は第１図の矢視部分拡大図、第３図は制御
装置および制御装置に入力される信号との関係を
示すブロツク図、第４図は制御装置のフローチヤ
ートである。 １……スピンドルヘツド、２……スピンドル、
４……位置決め装置（位置決め手段）、５……ア
ーム、２３……ノズル（ノズル手段）、２８……
制御装置（制御手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スピンドル軸方向に移動するスピンドルヘツ
   ドに位置決め手段を介してアームを取り付け、こ
   のアームの先端部に切削油等を噴出するノズル手
   段を取り付け、前記位置決め手段を、前記アーム
   をスピンドル軸方向に駆動する駆動部と、前記ア
   ームをスピンドル軸方向に対する垂直方向に駆動
   する駆動部とから構成すると共に、これら両駆動
   部を前記スピンドルヘツドに取り付けて成る工作
   機械における切削油等の供給装置。