WO2010137409A1 - 工作機械の切削液供給装置 - Google Patents

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槇山　正
淳史 前田
真弥 武田
卓也 河本
邦弘 池田
貞晴 橘高
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ホーコス株式会社
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    • Y10T409/303976—Milling with means to control temperature or lubricate
    • Y10T409/304032—Cutter or work

Definitions

  • the present invention relates to a cutting fluid supply device for a machine tool.
  • a machine tool that uses a cutting fluid as a mist from a spindle tip is known as a machine tool that reduces the amount of cutting fluid used.
  • the cutting fluid is ejected as a mist from the tip of the tool according to the cutting process, but if the ejection of the cutting fluid is delayed, it will lead to defects due to seizure or damage. Has been.
  • Patent Document 2 is not a machine tool that ejects mist, but relates to monitoring of the lubricant, which discloses a device that detects pressure by attaching a monitoring device to a pipe to which the lubricant is pumped from a pump. When the pressure is lower than the alarm pressure, the fact that there is a pipe leak is displayed to prevent bearing seizure due to the pipe leak.
  • the pump that supplies the cutting fluid supplies a small amount of cutting fluid of about 10 ⁇ l / s (microliter / second).
  • the amount of the cutting fluid increases in accordance with the path length of the cutting fluid existing in the path length of the supply line.
  • the minute supply capacity of the pump is absorbed, and the responsiveness from when the pump is activated until mist is ejected is reduced. Since the operation time of the pump corresponds to the machining time of the main spindle, the pump is often stopped and started repeatedly at intervals of 5 to 10 seconds. Therefore, the supply delay of mist affects the quality of the product which is a processing object.
  • the problem of the present invention is to remove the gas mixed in the cutting fluid supply line and improve the responsiveness until the mist is ejected.
  • the cutting fluid supply device of the present invention measures the pressure of the cutting fluid supplied from the pump in a machine tool having a supply line for supplying the cutting fluid from the pump to the mist generating device in the rotary spindle through the rotary joint.
  • a pressure sensor that is provided in the supply line at a higher position than the rotary joint, and opens / closes the supply line to atmospheric pressure, and a detection signal is input from the pressure sensor, After the pump stops supplying the cutting fluid to the cutting fluid supply line, when it is detected that the pressure of the cutting fluid does not drop below a predetermined threshold, the cutting fluid supply line is opened to atmospheric pressure with respect to the air venting device. And a control panel for instructing.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a piping system of a machine tool 1. It is a figure which shows the pressure in a cutting fluid supply line. It is a figure which shows the flow of the monitor program 70d.
  • FIG. 1 shows a machine tool 1 according to this embodiment.
  • the X direction will be described as the left-right direction, the front-rear direction as the Y direction, and the vertical direction as the Z direction as an XYZ three-dimensional coordinate system.
  • the machine tool 1 according to this embodiment includes a Y slide 300 that slides in the Y direction on the base 200, an X slide 400 that slides in the X direction on the Y slide 300, and a Z slide on the X slide 400.
  • a Z slide 500 that slides in the direction is included, and the spindle unit 2 is mounted on the Z slide 500.
  • Such a machine tool 1 is known as a vertical machine tool.
  • the spindle unit 2 includes a spindle motor 20, a spindle 21 having a mist generating device 24, and a holder 22 that holds a tool 23.
  • a rotation main shaft 29 extending from the spindle motor 20 to the spindle 21 and the holder 22 at the lowermost end portion is oriented in the vertical direction, and a cutting fluid supply passage 27 and a compressed air supply passage 26 are provided inside thereof. .
  • the machine tool 1 further includes a gas supply device 50 that receives compressed air from a compressed air source 80, a cutting fluid tank 60, a supply control device 40 provided on the Z slide, a control panel 70, and an operation panel 90.
  • a rotary joint 28 is provided in the rotary main shaft 29 so as to communicate with the cutting fluid supply passage 27 and the compressed air supply passage 26.
  • the piping 3 from the tank 60 to the supply control device 40, the piping 4 from the supply control device 40 to the rotary joint 28, and the cutting fluid supply passage 27 in the rotating main shaft constitute a cutting fluid supply line.
  • Such a machine tool 1 is called a vertical machine tool because the rotation spindle 29 of the spindle unit 2 is directed downward in the Z direction, and the rotary joint 28 is the uppermost part of the spindle unit 2, that is, the machine tool. It will be located at the height of 1.
  • the air vent device 30 is provided above the rotary joint 28 which is the highest position in the cutting fluid supply line.
  • the control panel 70 controls the gas supply device 50 and the supply control device 40 by detection signals from a level meter 61 and a pressure sensor 47 described later in FIG. Further, the detection result is displayed on the operation panel 90 and receives an instruction from the operator. These controls are realized by the processing device 70b executing a program 70c stored in the storage device 70a in the control panel 70.
  • FIG. 2 is a diagram showing a piping system of the machine tool 1.
  • a mist generating device 24 is installed in the spindle 21 to make the cutting fluid mist with compressed air.
  • the mist generating device 24 includes a nozzle 24a, a sphere 24b, and a compression spring 24c.
  • the nozzle 24a is provided at the tip of the cutting fluid supply passage 27 that passes from the rotary joint 28 through the rotary main shaft 29, and the compressed air of the compressed air supply passage 26 is introduced from the side surface. Further, a spherical body 24b is disposed in the center by a compression spring 24c biased toward the cutting fluid supply passage 27, and the cutting fluid supply passage 27 is closed. When the cutting fluid in the cutting fluid supply passage 27 reaches a certain pressure or more, the spherical body 24b is displaced downward against the elasticity of the compression spring 24c, and the cutting fluid supply passage 27 is opened.
  • the air vent device 30 is provided with a piston 30b in a cylinder chamber 30a, and the cutting fluid pipe 4 is closed by a compression spring 30d through a spherical body 30c.
  • a compression spring 30d through a spherical body 30c.
  • the supply control device 40 includes a pump 42, a suction / discharge device 41, and a pressure sensor 47.
  • the pressure sensor 47 measures the pressure of the pipe 4 between the supply control device 40 and the rotary joint 28 and sends it to the control panel 70 shown in FIG.
  • the pump 42 has a cylinder chamber 42a for cutting fluid and a cylinder chamber 42b for compressed air facing each other.
  • the two cylinder chambers 42a and 42b are respectively provided with connected pistons 42c and 42d.
  • the pistons 42c and 42d are always urged in one direction by the compression spring 42e.
  • Check valves 45 and 46 are provided on the inflow side and the discharge side of the pump 42, respectively.
  • the direction switching valve 43 intermittently sends compressed air to the pump 42 to drive the pump 42.
  • compressed air is sent to the cylinder chamber 42b of the pump 42, cutting fluid is pumped by the piston 42c, and when the compressed air is stopped, the piston 42d is returned by the compression spring 42e in the pump, and the gas in the pinton chamber 42b is excluded. .
  • the excluded gas is discharged to the atmosphere via the direction switching valve 43 and the silencer 43a.
  • the suction / discharge device 41 has a cylinder chamber 41a for cutting fluid and a cylinder chamber 41b for compressed air facing each other. Connected pistons 41c and 41d are provided in the two cylinder chambers 41a and 41b, respectively. The pistons 41c and 41d are always urged in one direction by the compression spring 41e.
  • the direction switching valve 44 sends compressed air to the air vent device 30.
  • the gas in the pinton chamber 30a of the air vent device 30 is discharged to the atmosphere via the silencer 44a.
  • the gas supply device 50 includes a pressure adjustment valve 51 for adjusting the supply pressure of compressed air, a direction switching valve 52, and a check valve that allows the compressed air in the compressed air supply line to flow toward the direction switching valve. 53.
  • the direction switching valve 52 has a silencer 52a that sends compressed air to the compressed air supply pipe 5 and exhausts the compressed air in the pipe 5 to the atmosphere.
  • the compressed air source 80 is provided with pipes 9 and 8 that send the compressed air directly to the direction switching valves 44 and 43.
  • the above-described direction switching valves 44, 52 and 43 are supplied with compressed air from the same compressed air source 80 and are controlled by the control panel 70 shown in FIG.
  • the control panel 70 transitions to a “pump ON” state when cutting is performed by the tool 23, but during the “pump ON”, the direction switching valve 43 is configured to intermittently send compressed air to the pump. To control. In the “pump OFF” state, the operation of intermittently sending the compressed air to the pump is stopped.
  • the cutting fluid tank 60 is provided with a level meter 61 for measuring the level of the stored cutting fluid, and the detected fluid level is sent to the control panel 70 in FIG.
  • the direction switching valve 52 When the direction switching valve 52 is switched to the compressed air supply side, the compressed air is sent to the mist generating device 24 via the rotary joint 28 and the compressed air supply passage 26 of the rotary main shaft 29.
  • the compressed air flows into the compressed air cylinder chamber 41b of the suction / discharge device 41, and the piston 41d is pressed and displaced against the other piston 41c side against the elasticity of the compression spring 41e. Thereby, the volume of the cylinder chamber 41a on the cutting fluid side is minimized.
  • the direction switching valve 43 is repeatedly reciprocally displaced at two positions on the compressed air supply side and the compressed air outflow side intermittently.
  • the direction switching valve 43 When the direction switching valve 43 is positioned on the compressed air supply side, the compressed air is supplied to the compressed air cylinder chamber 42b, so that the piston 42d is pressed toward the other piston 42c against the elasticity of the compression spring 42e.
  • the direction switching valve 43 when the direction switching valve 43 is positioned on the compressed air outflow side, the compressed air in the cylinder chamber 42b of compressed air flows out of the direction switching valve 43, so that the piston 42b is pressed by the elasticity of the compression spring 42e. Displaced in the direction. Since the piston 42c of the cylinder chamber 42a for cutting fluid is displaced each time this is repeated, the cylinder chamber 42a repeatedly sucks and sends out the cutting fluid in the cutting fluid tank 60. This is the state of “pump ON”.
  • the cutting fluid thus sent reaches the mist generator 24 through the rotary joint 28 and the cutting fluid supply passage 27.
  • the spherical body 24b is pushed downward against the urging force of the compression spring 24c by the pressure of the cutting fluid, and the cutting fluid supply passage 27 is opened.
  • the cutting fluid is mixed and agitated with compressed air to become mist, and flows out from the opening of the tip through the center hole of the holder 22 and the center hole of the tool 22.
  • the compressed air is supplied to the mist generator 24 via the pipe 5 as described above.
  • the supplied compressed air is supplied to the compressed air cylinder chamber 41b of the suction / discharge device 41, and the piston 41d is pressed and displaced toward the other piston 41c against the elasticity of the compression spring 41e. This pressing displacement pushes out the cutting fluid staying in the cylinder chamber 41a for cutting fluid, and this pushed cutting fluid is supplied into the cutting fluid supply line.
  • FIG. 3A shows a waveform detected by the pressure sensor 47 in a normal state.
  • the pressure when the pump 42 is OFF is within the normal pressure range from P1 to P2, the pressure rises sharply after the pump is turned ON, and is within the normal pressure range from P3 to P4 when the pump 42 is ON.
  • the pump 42 is intermittently driven to exhibit a pulsating pressure waveform, and when it is turned off, the pump 42 suddenly falls within the normal pressure range.
  • the cause can be predicted.
  • the storage device 70a of the control panel 70 stores a monitor program 70d that monitors these abnormalities, takes countermeasures, displays a warning on the operation panel 90, and notifies the operator.
  • the monitor program 70d is activated when the control panel 70 is in the “pump ON” state (S100).
  • step S101 the pressure before the pump 42 sends out the cutting fluid is measured by the pressure sensor 47, and it is inspected whether or not the upper limit threshold P2 is exceeded. If it exceeds, flag NG1 is set as abnormal. If not, in step S105, compressed air is sent to the pump 42, and the cutting fluid is discharged from the pump 42. In step S106, it is inspected whether the pressure sensor 47 does not exceed the upper threshold P4 when ON after a predetermined time. If it exceeds, the flag NG2 is set as abnormal. If not, the process proceeds to step S108, and it is inspected whether the pressure sensor 47 is below the lower limit threshold value P3 when ON. If it is below, the flag NG3 is set. If not, the process proceeds to step S110, in which it is checked whether or not the control panel 70 has transitioned to the “pump OFF” state, and the process returns to step 108 as long as it does not enter the “pump OFF” state.
  • step S111 When transitioning to the “pump OFF” state, in step S111, it is checked whether step S108 has never passed in an OK state. If it has passed even once, the pump 42 is stopped in step S114.
  • step S115 the pressure sensor 47 measures the pressure after a predetermined time has elapsed after the pump is turned off, and checks whether it exceeds the upper limit value P2. If it exceeds, flag NG4 is set as abnormal. If not, in step S119, it is inspected whether the pressure sensor 47 is below the lower threshold P1. If it is below, flag NG5 is set as abnormal. If not, in step S123, step S119 is repeated until a transition is made again to “pump ON”.
  • the abnormality flags NG1 to NG5 are stored in the storage device 70a of the control panel 70. A countermeasure and warning when the abnormality flags NG1 to NG5 are set in the step of the monitor program 70d will be described below.
  • step 101 When the abnormality flag NG1 is set in step 101, the air venting device 30 is operated for a predetermined time in step S102, and the pressure in the cutting fluid supply line is detected again in step 101.
  • step S103 when steps S101 and S102 are repeated N1 times, the process proceeds to step S104, where “abnormal air bleeding operation” is warned on the operation panel 90 and the machine tool 1 is stopped.
  • step S106 when the abnormality flag NG2 is set, “On-high abnormality” is warned on the operation panel 90 and the machine tool 1 is stopped. Based on this warning, the operator confirms whether the cutting fluid supply line is clogged and restarts with the compressed air pressure lowered.
  • step S108 when the abnormality flag NG3 is set, in step S109, the pump 42 is driven earlier and the discharge amount is increased. By this operation, the pressure of the cutting fluid is recovered. However, when it is confirmed in step S112 that the abnormality flag NG3 is continuously raised several times, an “ON-low abnormality” is warned on the operation panel 90 in step S113. Then, the machine tool 1 is stopped. Based on this warning, the operator manually operates the air vent device 30 or confirms the discharge amount of the pump 42.
  • step S115 when the abnormality flag NG4 is set, air removal by the air removal device 30 is performed in step S116.
  • an “OFF-high abnormality” is warned on the operation panel 90 in step S118, and the machine tool is stopped. The operator manually operates the air vent device 30 based on this warning.
  • step S119 when the abnormality flag NG5 is set, the pump 42 is operated until the lower limit pressure P1 is reached in step S120. If it is determined in step S121 that the lower limit pressure P1 has not been reached even if T1 seconds have elapsed after the pump 42 is operated, an "OFF-low abnormality" is warned on the operation panel 90 in step S122 and the machine tool 1 is stopped. . Based on this warning, the operator confirms the pump discharge amount or the leakage of the cutting fluid supply line.
  • the monitor program 70d stops the machine tool 1 when automatic repair is attempted several times as shown in steps S103, S112, and S117, or automatically as shown in step S121. This is the case when a predetermined time has elapsed after attempting repair.
  • Step S109 if the pressure does not exceed P3 when “pump ON” and an abnormality is detected in the responsiveness at the start of mist ejection (“ON-low abnormality”), Since the air is not only caused by the fact that air is in the cutting fluid supply line, the discharge amount of the pump 42 is increased (step S109). On the other hand, if an abnormality is detected in which the pressure does not drop below P2 when “pump is OFF” (“OFF-high abnormality”), this abnormality itself does not cause cutting defects but drives the air venting device 30. (Step S116). In the case of “OFF-high abnormality”, there is almost no mistake that air is caught in the cutting fluid supply line, so this operation almost always restores the mist ejection response at the next “pump ON”. .
  • the pump 42 may be a pump such as a valve pump, a gear pump, a piston pump, or a screw pump.
  • the installation place of the air vent device 30 is a high place in the cutting fluid supply line, but it is effective to provide it at a high place between the pump 42 and the rotary joint 28 and at a position higher than the rotary joint 28.

Abstract

切削液供給ライン内に混入している気体を除去し、ミストが噴出するまでの応答性を向上させる。 工作機械（１）は、ポンプ（４２）から回転継手（２８）を経て回転主軸（２９）内のミスト発生装置（２４）へ切削液を供給される。ポンプ（４２）から供給される切削液の圧力は、圧力センサ（４７）により計測されている。 回転継手（２８）よりも高所位置には、切削液を供給する配管（３）を大気圧に開放／閉塞する空気抜き装置（３０）が設けられる。 制御盤（７０）は、圧力センサ（４７）から検出信号を入力し、ポンプ（４２）が配管（３）への切削液供給を停止した後、切削液の圧力が所定の閾値より低下しないことを検出すると、空気抜き装置（３０）に対して、配管（４）を大気圧に開放するよう指示する。

Description

工作機械の切削液供給装置
　本発明は、工作機械の切削液供給装置に関する。
　環境に対応するため、切削液の使用量を削減した工作機械として、主軸先部から切削液をミストとして噴出する工作機械が知られている。この工作機械は、切削加工に応じて、工具の先端から切削液をミスト状として噴出させるが、切削液の噴出が遅れると焼きつき或いは破損による不良につながるため、ミスト噴出の応答性に対する検討がされている。
　例えば、特許文献１に開示された工作機械においては、切削液供給ポンプの切削液供給が停止されたとき、切削液供給ライン内の一定量の切削液を吸引して漏れを防止するものであるが、切削液供給が開始されたときに吸引した切削液を再度切削液供給ラインに戻して、応答性の遅れを解消している。
　特許文献２はミストを噴出する工作機械ではないが、潤滑剤の監視に関し、ポンプから潤滑剤が圧送されている配管にモニタリング装置を付けて圧力を検出するものが開示されており、圧力が下限警報圧力よりも低いときに配管漏れがある旨を表示し、配管漏れによる軸受けの焼きつきを予防している。
特許第３０８７１１９号公報 特開平６－２０１０９４号公報
　切削液を供給するポンプは、１０μｌ/ｓ(マイクロリットル／秒)程度の微量な切削液を供給する。これに対して、切削液の量は、供給ラインの経路長に存在する切削液はその経路長に従い多くなる。切削液に混入した気体は、気体の状態であるとポンプの微少な供給能力を吸収し、ポンプを起動してからミストを噴出させるまでの応答性を低下させる。ポンプの稼動時間は、主軸の加工時間に対応しているため、５乃至１０秒の間隔で、停止、起動を繰り返すことが多い。したがって、ミストの供給遅延は、加工対象物である製品の品質に影響する。
　切削液供給ラインに漏れがあると、圧力上昇が遅れる、発明者らの検討では、ミストが噴出するまでの応答性が悪くなる場合があることが確認された。
主軸先部からミストを噴出する工作機械では、主軸の後方の回転継手から主軸内部に切削液を導入する。主軸を水平方向に配置した場合、主軸の後方の回転継ぎ手は、切削液供給ポンプとほぼ水平位置に位置する。一方、主軸を鉛直方向に配置した場合、回転継手は主軸後方の高い位置に配置されることになり、切削液供給ライン中に高所が存在するようになる。
　応答性が悪くなる原因を検討している過程で、これは切削液供給ラインの取り回し経路中に高所が存在する場合であり、切削液供給ライン内に混入している気体が切削液供給ライン中の高所に集まっていることが判明した。
　本願発明の課題は、切削液供給ライン内に混入している気体を除去し、ミストが噴出するまでの応答性を向上させることにある。
　本発明の切削液供給装置は、ポンプから回転継手を経て回転主軸内のミスト発生装置へ切削液を供給する供給ラインを有する工作機械に於いて、前記ポンプから供給される切削液の圧力を計測する圧力センサと、前記供給ライン中であって前記回転継手よりも高所位置に設けられ、前記供給ラインを大気圧に開放／閉塞する空気抜き装置と、前記圧力センサから検出信号を入力し、前記ポンプが切削液供給ラインへの切削液供給を停止した後、切削液の圧力が所定の閾値より低下しないことを検出すると、前記空気抜き装置に対して、切削液供給ラインを大気圧に開放するよう指示する制御盤とを有することを特徴とする。
本実施例に係る工作機械１を示す図である。 工作機械１の配管系統を示す図である。 切削液供給ライン中の圧力を示す図である。 モニタプログラム７０ｄのフローを示す図である。
１　工作機械
２　主軸ユニット
２４　ミスト発生装置
２６　圧縮空気供給通路
２７　削液供給通路
２８　回転継手
３０　空気抜き装置
４０　供給制御装置
４２　ポンプ
５０　気体供給装置
６０　タンク
７０　制御盤
９０　操作パネル
　図１は本実施例に係る工作機械１を示す。以降の説明において、ＸＹＺの３次元座標系としてＸ方向を左右方向、前後方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向として説明する。
図１に示すように、本実施例に係る工作機械１は、ベース２００上をＹ方向にスライドするＹスライド３００、Ｙスライド３００上をＸ方向にスライドするＸスライド４００、Ｘスライド４００上をＺ方向にスライドするＺスライド５００を有しており、主軸ユニット２はＺスライド５００上に搭載されている。このような、工作機械１は、縦型工作機械として知られている。尚、Ｙスライド３００、Ｘスライド４００、Ｚスライド５００のベース２００上の積層順は如何なるものでもよい。主軸ユニット２は、スピンドルモータ２０と、ミスト発生装置２４を有するスピンドル２１と、工具２３を把持するホルダ２２とを有している。スピンドルモータ２０から、スピンドル２１及び最下部端部のホルダ２２に至る回転主軸２９は鉛直方向に向けられており、その内側には、切削液供給通路２７と圧縮空気供給通路２６が設けられている。
　工作機械１はさらに、圧縮空気源８０から圧縮空気を受ける気体供給装置５０、切削液タンク６０、Ｚスライドに設けられた供給制御装置４０、制御盤７０、及び操作パネル９０を有している。スピンドルモータ２０の上には、回転主軸２９内に切削液供給通路２７と圧縮空気供給通路２６に連通させる回転継手２８が設けられている。タンク６０から供給制御装置４０に至る配管３および供給制御装置４０から回転継手２８までの配管４、そして回転主軸内の切削液供給通路２７が、切削液供給ラインを構成する。
　このような工作機械１は、主軸ユニット２の回転主軸２９が、Ｚ方向下側に向けているため、縦型工作機械と呼ばれ、回転継手２８は、主軸ユニット２の最上部、すなわち工作機械１の高所に位置することになる。空気抜き装置３０は、切削液供給ラインの最も高い位置となる回転継手２８の上方に設けられている。
　制御盤７０は、図2において後述するレベル計６１や圧力センサ４７からの検出信号により、気体供給装置５０および供給制御装置４０を制御する。また、検出結果を操作パネル９０上に表示し、操作者からの指示を受けるものである。これらの制御は制御盤７０中の記憶装置７０ａに格納されたプログラム７０ｃを、処理装置７０ｂにより実行することにより実現している。
　図２は、工作機械１の配管系統を示す図である。スピンドル２１内には、切削液を圧縮空気によりミスト状にするミスト発生装置２４が設置される。ミスト発生装置２４は、ノズル２４ａと、球体２４ｂ、圧縮スプリング２４ｃとを有している。
　ノズル２４ａは、回転継手２８から回転主軸２９を通る切削液供給通路２７の先端部に設けられており、圧縮空気供給通路２６の圧縮空気が側面から導入される。また、中心部には切削液供給通路２７側に向けて付勢された圧縮スプリング２４ｃにより球体２４ｂが配置され、切削液供給通路２７を閉鎖している。切削液供給通路２７の切削液が一定圧力以上になると、球体２４ｂが圧縮スプリング２４ｃの弾力に抗して下方変位されて切削液供給通路２７が開放される。逆に切削液供給通路２７内の切削液が一定圧力以下になると、球体２４ｂが圧縮スプリング２４ｃの弾力により上方変位されて切削液供給通路２７が閉鎖される。ノズル２４ａ先端には、圧縮空気供給通路２６により圧縮空気が供給されており、圧縮空気と激しく攪拌された切削液はミストとして、ホルダ２２及び工具２３の中心孔を経由して、工具２３先端から吐出する。
　空気抜き装置３０は、シリンダ室３０ａ内にピストン３０ｂを設け、球体３０ｃを介して圧縮スプリング３０ｄにより切削液の配管４を閉塞している。シリンダ室３０ａ内に圧縮空気が入ると圧縮スプリング３０ｄに抗して、ピストン３０ｂが上方変位し、切削液の配管４を大気圧とする。
　供給制御装置４０は、ポンプ４２と、吸引吐出装置４１と、圧力センサ４７を有している。圧力センサ４７は、供給制御装置４０と回転継手２８との間の配管４の圧力を計測し、図1に示した制御盤７０へ送る。
　ポンプ４２は、切削液用のシリンダ室４２ａと圧縮空気用のシリンダ室４２ｂとを対向状に有している。この二つのシリンダ室４２ａ、４２ｂには、連結されたピストン４２ｃ、４２ｄを夫々設けている。ピストン４２ｃ、４２ｄは、圧縮スプリング４２ｅにより常に一方向に付勢されている。ポンプ４２流入側，吐出側には、夫々逆止弁４５、４６が設けられている。方向切換弁４３は、圧縮空気をポンプ４２へ間欠的に送り、ポンプ４２を駆動する。ポンプ４２のシリンダ室４２ｂに圧縮空気を送ると、ピストン４２ｃにより切削液が圧送され、圧縮空気を止めるとポンプ内の圧縮スプリング４２ｅにより、ピストン４２ｄが戻り、ピントン室４２ｂ内の気体が排除される。排除された気体は、方向切替弁４３、サイレンサ４３ａを介して大気に排出される。
　吸引吐出装置４１は、切削液用のシリンダ室４１ａと圧縮空気用のシリンダ室４１ｂとを対向状に有している。この二つのシリンダ室４１ａ、４１ｂ内には、連結されたピストン４１ｃ、４１ｄが夫々設けられる。ピストン４１ｃ、４１ｄは、圧縮スプリング４１ｅにより常に一方向に付勢されている。
　方向切替弁４４は、圧縮空気を空気抜き装置３０へ送るものであり、圧縮空気を止めると空気抜き装置３０のピントン室３０ａ内の気体を、サイレンサ４４ａを介して大気に排出する。
　気体供給装置５０は、圧縮空気の供給圧力を調整するための圧力調整弁５１と、方向切換弁５２と、圧縮空気供給ライン内の圧縮空気が方向切換弁側へ流れるのを許容する逆止弁５３とを有している。方向切換弁５２は、圧縮空気供給配管５へ圧縮空気を送ったり、配管５内の圧縮空気を大気中に排気するサイレンサ５２ａを有している。圧縮空気源８０からは、直接圧縮空気を方向切替弁４４、４３へ送る配管９、８が設けられている。
　上記した方向切替弁４４、５２、４３は同じ圧縮空気源８０から圧縮空気の供給を受けており、図1に示した制御盤７０により制御される。制御盤７０は、工具２３により切削加工が行う際には「ポンプＯＮ」の状態に遷移するが、「ポンプＯＮ」の最中は間欠的にポンプに圧縮空気を送るように、方向切替弁４３を制御する。「ポンプＯＦＦ」の状態は、この間欠的にポンプに圧縮空気を送る動作は停止される。
　切削液タンク６０には、貯留された切削液の液位を計測するレベル計６１が設けられており、検出された液位は、図1の制御盤７０へ送られる。
　次に上記工作機械１の作動について説明する。方向切換弁５２を圧縮空気供給側に切り換えると、圧縮空気は回転継手２８、及び、回転主軸２９の圧縮空気供給通路２６を介してミスト発生装置２４に送られる。圧縮空気は吸引吐出装置４１の圧縮空気用のシリンダ室４１ｂ内に流入し、ピストン４１ｄを他方のピストン４１ｃ側へ圧縮スプリング４１ｅの弾力に抗して押圧変位させる。これにより、切削液側のシリンダ室４１ａの容積は最小化される。
　方向切換弁４３が間欠的に圧縮空気供給側と圧縮空気流出側との二位置で繰り返し往復変位される。方向切換弁４３が圧縮空気供給側に位置したときは圧縮空気のシリンダ室４２ｂに圧縮空気が供給されるため、ピストン４２ｄが圧縮スプリング４２ｅの弾力に抗して他側のピストン４２ｃ側へ向け押圧され、一方、方向切換弁４３が圧縮空気流出側に位置したときは圧縮空気のシリンダ室４２ｂ内の圧縮空気が方向切換弁４３から流出されるため、ピストン４２ｂが圧縮スプリング４２ｅの弾力によりその押圧方向へ変位される。これが繰り返され度に切削液用のシリンダ室４２ａのピストン４２ｃが変位するため、シリンダ室４２ａは切削液タンク６０内の切削液を吸引しては送り出すことを繰り返す。これが、「ポンプＯＮ」の状態である。
　こうして送り出された切削液は回転継手２８及び切削液供給通路２７を通じてミスト発生装置２４に達する。切削液の圧力により圧縮スプリング２４ｃの付勢に抗して、球体２４ｂは下方へ押され、切削液供給通路２７は開放状態となる。これにより切削液は圧縮空気と混合撹拌されてミストとなり、ホルダ２２の中心孔及び、工具２２の中心孔を経てその先端開口から外部へ流出される。
　方向切換弁５２を圧縮空気流出側に変位させて圧縮空気の供給を停止すると、ミスト発生装置２４への圧縮空気の供給は停止され、またポンプ４２の作動も停止されて、切削液供給ラインへの切削液の供給が停止される。
　吸引吐出装置４１ではシリンダ室内４１ｂの圧縮空気が方向切換弁５２から流出するため、圧縮スプリング４１ｅの弾力でピストン４１ｃが変位し配管４内の切削液が吸引される。この作用により、切削液供給通路２７内の切削液が工具２３から漏れ出すことが抑制される。
　次に圧縮空気の供給が停止された状態の下で、再び、方向切換弁５２が圧縮空気の供給側に変位されると、圧縮空気は前述同様に配管５を経てミスト発生装置２４に供給される。この供給された圧縮空気は吸引吐出装置４１の圧縮空気用のシリンダ室４１ｂに供給され、そのピストン４１ｄを圧縮スプリング４１ｅの弾力に抗して他のピストン４１ｃの側へ押圧変位させる。この押圧変位は切削液用のシリンダ室４１ａ内に滞留している切削液を押し出し、この押し出された切削液が切削液供給ライン内に供給される。
　このような、工作機械１において、切削液供給ライン中の異常について図３を引用して説明する。圧力センサ４７により検出できる異常は、次の４つに大別できる。尚、図３Ａは正常時における圧力センサ４７による検出波形である。ポンプ４２がＯＦＦ時における圧力がＰ１からＰ２までの正常圧力の範囲内であり、ポンプがＯＮしてから圧力が急峻に立ち上がり、ポンプ４２がＯＮ時のＰ３からＰ４までの正常圧力の範囲内に達し、ポンプ４２が間欠駆動されて脈流状の圧力波形を呈し、ＯＦＦされると正常圧力範囲内に急峻に立下がる様子を示している。
　１．ポンプＯＮ後、圧力が高すぎる状態（図３Ｂ）
ポンプ４２を「ポンプＯＮ」とし駆動した後、正常圧力範囲Ｐ３からＰ４の範囲を超えて、圧力が上がる状態である。
　２．ポンプＯＮ時の立ち上がりの遅れ(図３Ｃ)
ポンプ４２を「ポンプＯＮ」とし駆動した後、正常圧力範囲Ｐ３からＰ４の範囲に到達するまでに、正常時と比較して、時間を要する場合である。
　３．ポンプＯＦＦ後の立下りの遅れ（図３Ｄ）
ポンプ４２をＯＦＦした後、正常圧力範囲Ｐ１からＰ２の範囲に到達するまでに、正常時と比較して、時間を要する場合である。
　４．ポンプＯＦＦ後、圧力が低すぎる状態（図３Ｅ）
ポンプ４２をＯＦＦした後、正常圧力範囲Ｐ１からＰ２の範囲を超えて、圧力が下がる状態である。
　これらの異常の個々に対して夫々ひとつの原因があるものではないが、原因を予想することができる。
　上記１．の状態のとき、圧縮空気の圧力が高すぎてポンプ４２が多くの切削液を送り出している場合、切削液供給ラインが詰まっている場合が想定される。
　上記２．の状態のとき、切削液供給ラインに空気が噛んでいる場合、切削液供給ラインに漏れが生じている場合、切削液供給通路２７が故障している場合、回転継手２８からの漏れが生じている場合が想定される。
　上記３．の状態のとき、切削液供給ラインに空気が噛んでいる場合が想定される。
上記４．の状態のとき、切削液供給ラインに漏れが生じている場合、ポンプ４２に吐出不良が生じている場合が想定される。
　制御盤７０の記憶装置７０ａには、これらの異常についてモニタし、対応を講じるとともに操作パネル９０に対して警告を表示して操作者に通知するモニタプログラム７０ｄが格納されている。
　以下、モニタプログラム７０ｄついて図４を参照して説明する。
モニタプログラム７０ｄは、制御盤７０が「ポンプＯＮ」状態のときに起動される（Ｓ１００）。
　ステップＳ１０１において、ポンプ４２が切削液を送り出す前の圧力を圧力センサ４７により計測し、上限閾値Ｐ２を超えているかどうか検査する。超えていれば、異常としてフラグＮＧ１を立てる。超えていなければ、ステップＳ１０５において、ポンプ４２に対して圧縮空気を送り、ポンプ４２から切削液を吐出させる。ステップＳ１０６において、所定時間後に圧力センサ４７がＯＮ時の上限閾値Ｐ４を越えていないか検査する。超えていれば、異常としてフラグＮＧ２を立てる。超えていなければ、ステップＳ１０８に移り、圧力センサ４７がＯＮ時の下限閾値Ｐ３を下回っていないか検査する。下回っていれば、フラグＮＧ３を立てる。超えていなければ、ステップＳ１１０に移り、制御盤７０が「ポンプＯＦＦ」の状態に遷移したかどうかを検査して、「ポンプＯＦＦ」の状態とならない限りにおいて、ステップ１０８に戻る。
　「ポンプＯＦＦ」の状態に遷移すると、ステップＳ１１１において、ステップＳ１０８が一度もＯＫの状態で通過しなかったかどうかを検査する。一度でも通過したのであれば、ステップＳ１１４において、ポンプ４２を停止する。
　ステップＳ１１５において、ポンプＯＦＦの後所定時間経過後の圧力を圧力センサ４７により計測し、上限値Ｐ２を超えているかどうか検査する。超えていれば、異常としてフラグＮＧ４を立てる。超えていなければ、ステップＳ１１９において、圧力センサ４７が下限閾値Ｐ１を下回っていないか検査する。下回っていれば、異常としてフラグＮＧ５を立てる。超えていなければ、ステップＳ１２３において、再び「ポンプＯＮ」に遷移するまで、ステップＳ１１９を繰り返す。
　異常フラグＮＧ１からＮＧ５は、制御盤７０の記憶装置７０ａ内に記憶される。モニタプログラム７０ｄのステップにおいて、異常フラグＮＧ１からＮＧ５が立てられた場合の対処と警告について、次に述べる。
　ステップと１０１において、異常フラグＮＧ１が立てられた場合、ステップＳ１０２において、空気抜き装置３０を所定時間稼動させ、再度ステップ１０１において切削液供給ライン内の圧力を検出する。ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１とＳ１０２とをＮ１回繰り返した段階で、ステップＳ１０４に移り、「エア抜き動作異常」を操作パネル９０上に警告して工作機械１を停止する。
　ステップＳ１０６において、異常フラグＮＧ２が立ったときには、「Ｏｎ―ｈｉｇｈ異常」を操作パネル９０上に警告して工作機械１を停止する。操作者は、この警告に基づき、切削液供給ラインに詰まりが生じているかの確認、及び圧縮空気圧を下げた状態で再起動を行う。
　ステップＳ１０８において、異常フラグＮＧ３が立ったときには、ステップＳ１０９においてポンプ４２の駆動周期早め吐出量を増加させる。この動作により、切削液の圧力を回復させるが、ステップＳ１１２により異常フラグＮＧ３が連続して何回も立つことが確認されると、ステップＳ１１３により「ＯＮ－ｌｏｗ異常」を操作パネル９０上に警告して工作機械１を停止する。操作者は、この警告に基づき、空気抜き装置３０を手動で動作させたり、ポンプ４２の吐出量を確認する。
　ステップＳ１１５において、異常フラグＮＧ４が立ったときには、ステップＳ１１６において空気抜き装置３０による空気抜きが行われる。ステップＳ１１７において、空気抜きが所定回数連続して実施されたことを確認すると、ステップＳ１１８において「ＯＦＦ－hiｇｈ異常」を操作パネル９０上に警告して工作機械を停止する。操作者は、この警告に基づき、空気抜き装置３０を手動で動作させる。
　ステップＳ１１９において、異常フラグＮＧ５が立ったときには、ステップＳ１２０において下限圧力Ｐ１となるまでポンプ４２を稼動する。ステップＳ１２１においてポンプ４２を稼動させてＴ１秒経過しても下限圧力Ｐ１に到達しないと判断すると、ステップS１２２おいて「ＯＦＦ－ｌｏｗ異常」を操作パネル９０上に警告して工作機械１を停止する。操作者は、この警告に基づき、ポンプの吐出量を確認したり、切削液供給ラインの液漏れを確認する。
　上記のように、モニタプログラム７０ｄが工作機械１を停止させるのは、ステップＳ１０３、Ｓ１１２、Ｓ１１７に示すように何回か自動的に修復を試みた場合や、或いはステップＳ１２１に示すように自動的に修復を試みて所定時間を経過した場合となっている。
　本実施例においては、「ポンプＯＮ」のときに圧力がＰ３を超えず、ミスト噴出開始時点の応答性に異常が検出された場合（「ＯＮ－ｌｏｗ異常」）には、想定される要因としては、空気が切削液供給ラインに空気が噛んでいることのみがその要因とはならないので、ポンプ４２の吐出量を増加して対応している（ステップＳ１０９）。一方、「ポンプＯＦＦ」のときに圧力がＰ２より下がらない異常が検出された場合（「ＯＦＦ－hiｇｈ異常」）、この異常自体は切削加工の不良をもたらすものではないが、空気抜き装置３０を駆動させている（ステップＳ１１６）。「ＯＦＦ－hiｇｈ異常」の場合は、切削液供給ラインに空気が噛んでいることにほぼ間違いは無いので、この操作によりほとんどの場合、次回「ポンプＯＮ」時のミスト噴出の応答性が回復する。
　上記実施例に於いて、アラーム判定の回数（Ｎ）及び時間（Ｔ）は任意に設定できる。又、ポンプ４２として弁ポンプ、ギアポンプ、ピストンポンプ、スクリューポンプ等のポンプを使用しても良い。
空気抜き装置３０の設置場所は、切削液供給ライン中の高所であるが、ポンプ４２と回転継手２８の間の高所位置、回転継手２８よりも高い位置に設けることが効果的である。
 

Claims (4)

  1. 　ポンプからミスト発生装置へ切削液を供給する供給ラインを有する工作機械に於いて、
    前記ポンプから供給される切削液の圧力を計測する圧力センサと、
    前記供給ライン中であって前記回転継手よりも高所位置に設けられ、前記供給ラインを大気圧に開放／閉塞する空気抜き装置と、
    前記圧力センサから検出信号を入力し、前記ポンプが切削液供給ラインへの切削液供給を停止した後、切削液の圧力が所定の閾値より低下しないことを検出すると、前記空気抜き装置に対して、切削液供給ラインを大気圧に開放するよう指示する制御盤とを有することを特徴とする工作機械の切削液供給装置。
  2. 　請求項１の工作機械の切削液供給装置において、前記工作機械は、前記回転主軸を鉛直方向に向け、当該回転主軸の下側に工具を装着するホルダを、上側に前記回転継手を設けた工作機械であり、前記空気抜き装置は、前記回転継手の上方に設けられていることを特徴とする工作機械の切削液供給装置。
  3. 　請求項１の工作機械の切削液供給装置において、前記工作機械はさらに操作パネルを有し、前記制御盤は、前記ポンプが切削液の供給と停止を繰り返した際に、切削液の圧力が所定の閾値より低下しないことが継続的に発生した場合には、操作パネルに警報を表示することを特徴とする工作機械の切削液供給装置。
  4. 　請求項１の工作機械の切削液供給装置において、前記制御盤は、ポンプが切削液供給ラインへの切削液供給を開始した後、切削液の圧力が所定の閾値に達しないことを検出すると、前記ポンプに対して、切削液吐出量を増加するよう指示することを特徴とする工作機械の切削液供給装置。
     
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