(57)【要約】【課題】ドリル等の工具の内部通路へ切削油を供給する際にはエアシール形成手段から噴出する加圧エアを高圧に切換えるようにした数値制御式工作機械及び数値制御式工作機械のエア圧切換え方法を提供すること。【解決手段】主軸９に取り付けた工具２６の内部通路へ切削油を供給可能な切削油供給手段と、主軸９の端部外周から環状に噴出する加圧エアからなるエアシールを形成するエアシール形成手段とを備えた数値制御式工作機械１において、エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を、切削油供給手段の不作動中には所定の第１圧力に設定すると共に、切削油供給手段の作動中には第１圧力よりも高い第２圧力に設定するエア圧切換え手段４０を設けた。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削油を貯蔵したタンクと、該タンクから主軸に取り付けた工具の内部通路へ切削油を供給可能な切削油供給手段と、前記主軸の端部外周から環状に噴出する加圧エアからなるエアシールを形成するエアシール形成手段とを備えた数値制御式工作機械において、
前記切削油供給手段によって前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給しているか否かを検出する検出手段と、
前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を第１圧力と、該第１圧力よりも高い第２圧力とに設定可能なエア圧切換え手段と、
前記検出手段によって前記切削油供給手段が前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していないことを検出した場合、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を前記第１圧力に設定し、前記検出手段によって前記切削油供給手段が前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していることを検出した場合、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を前記第２圧力に設定するように前記エア圧力切換え手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする数値制御式工作機械。
【請求項２】
前記検出手段は、加工プログラムに含まれる制御コマンドに基づいて前記切削油供給手段が前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給しているか否かを検出することを特徴とする請求項１に記載の数値制御式工作機械。
【請求項３】
前記エア圧切換え手段は、電磁比例圧力制御弁と、この電磁比例圧力制御弁を制御する弁制御手段とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御式工作機械。
【請求項４】
前記エア圧切換え手段は、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を、前記第１圧力に設定する第１レギュレータ及び前記第２圧力に設定する第２レギュレータと、第１，第２レギュレータに接続された方向制御弁とを有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の数値制御式工作機械。
【請求項５】
主軸に取り付けた工具の内部通路へ切削油を供給可能な切削油供給手段と、前記主軸の端部外周から環状に噴出する加圧エアからなるエアシールを形成するエアシール形成手段とを備えた数値制御式工作機械のエア圧切換え方法において、
前記切削油供給手段が前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していないことを検出した場合、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を第１圧力に設定し、前記切削油供給手段が前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していることを検出した場合、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を該第１圧力よりも高い第２圧力に設定することを特徴とする数値制御式工作機械のエア圧切換え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は数値制御式工作機械及びそのエア圧切換え方法に関し、特に切削油供給手段により主軸に取り付けた工具の内部通路へ切削油を供給する際には、切削油がベアリングへ侵入するのを遮蔽する為のエアシールを高圧の加圧エアで形成するようにした技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械により切削加工する際には切削切粉が生じる。この切粉がワーク、工具及び工具ホルダに付着するので、工具交換を円滑に行う為にも、工具及び工具ホルダに付着した切粉を除去することが必要である。ワークの切削部が摩擦熱により高温になるので、切削加工中には切削部を冷却しながら行うことが必要である。そこで、工具の冷却と、摩擦の低減と、切粉の洗浄を図る為に、工具で切削する切削部に切削油を噴射する外部切削油供給手段と、ドリル等の工具の内部通路に切削油を供給する内部切削油供給手段を設ける場合が多い。
【０００３】
ところで、内部切削油供給手段がワークに対して垂直に切削油を噴射すると、主軸への切削油の吹き返しが起こる。その吹き返された切削油が、主軸の端部とベアリングカバーの間の僅かな隙間から、ベアリングの方へ侵入する。すると、その切削油がベアリングのグリースの全部又は一部を洗い流すため、ベアリングの耐久性が低下する。そこで、従来、主軸とベアリングカバーとの隙間から加圧エアを噴出してエアシールを形成するエアシール形成手段を設ける技術も公知である。
【０００４】
特許文献１の工作機械の主軸装置は、主軸の端部とベアリングカバーの間の隙間から加圧エアを噴出してエアシールを形成するエアシール形成手段と、エアシールを主軸軸心と直交する放射方向へ方向変換させる遮蔽リングとを有する。遮蔽リングは、エアシールと吹き返しの切削油を放射方向へ方向変換させる。
【特許文献１】実開平３−１３０３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の主軸装置のように、遮蔽リングを設ける場合には、部品点数が増し、製造コストが高価になる。そこで、エアシール形成手段から噴出する加圧エアのエア圧を常時高く設定することにより、エアシールのシール性能の高めることも可能である。しかし、その場合、加圧エアの消費量が増大するため、工作機械のランニングコストが高くなり、不利である。
【０００６】
本発明の目的は、ドリル等の工具の内部通路へ切削油を供給する際にはエアシール形成手段から噴出する加圧エアを高圧に切換えるようにした数値制御式工作機械及び数値制御式工作機械のエア圧切換え方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の数値制御式工作機械は、切削油を貯蔵したタンクと、該タンクから主軸に取り付けた工具の内部通路へ切削油を供給可能な切削油供給手段と、前記主軸の端部外周から環状に噴出する加圧エアからなるエアシールを形成するエアシール形成手段とを備えた数値制御式工作機械において、前記切削油供給手段によって前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給しているか否かを検出する検出手段と、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を第１圧力と、該第１圧力よりも高い第２圧力とに設定可能なエア圧切換え手段と、前記検出手段によって前記切削油供給手段が前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していないことを検出した場合、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を前記第１圧力に設定し、前記検出手段によって前記切削油供給手段が前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していることを検出した場合、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を前記第２圧力に設定するように前記エア圧力切換え手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
この数値制御式工作機械において、切削油供給手段が、切削油を貯蔵したタンクから主軸に取り付けた工具の内部通路へ切削油を供給している。エアシール形成手段が、切削油が主軸の外周部から侵入するのを遮蔽する為に主軸の端部外周から環状に噴出する加圧エアのエアシールを形成する。検出手段が、切削油を工具の内部通路に供給しているか否かを検出し、エア圧切換え手段が、エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を第１圧力と、該第１圧力よりも高い第２圧力とに設定することができる。制御手段が、検出手段によって切削油供給手段が切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していないことを検出した場合、エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を第１圧力に設定し、検出手段によって切削油供給手段が切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していることを検出した場合、エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を第２圧力に設定するように、エア圧力切換え手段を制御する。
【０００９】
請求項２の数値制御式工作機械は、請求項１の発明において、前記検出手段は、加工プログラムに含まれる制御コマンドに基づいて前記切削油供給手段が前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給しているか否かを検出することを特徴としている。
【００１０】
請求項３の数値制御式工作機械は、請求項１または２の発明において、前記エア圧切換え手段は、電磁比例圧力制御弁と、この電磁比例圧力制御弁を制御する弁制御手段とを有することを特徴としている。
【００１１】
請求項４の数値制御式工作機械は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記エア圧切換え手段は、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を、前記第１圧力に設定する第１レギュレータ及び前記第２圧力に設定する第２レギュレータと、第１，第２レギュレータに接続された方向制御弁とを有することを特徴としている。
【００１２】
請求項５の数値制御式工作機械のエア圧切換え方法は、主軸に取り付けた工具の内部通路へ切削油を供給可能な切削油供給手段と、前記主軸の端部外周から環状に噴出する加圧エアからなるエアシールを形成するエアシール形成手段とを備えた数値制御式工作機械のエア圧切換え方法において、前記切削油供給手段が前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していないことを検出した場合、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を第１圧力に設定し、前記切削油供給手段が前記切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していることを検出した場合、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を該第１圧力よりも高い第２圧力に設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、制御手段が、検出手段によって切削油供給手段が切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していないことを検出した場合、エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を第１圧力に設定し、検出手段によって切削油供給手段が切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していることを検出した場合、エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を第２圧力に設定するように、エア圧力切換え手段を制御する。こうして、工具の先端から噴出してワークから吹き返して来る切削油を高圧のエアシールでシールすることにより、主軸のベアリングの方へ侵入するのを効果的に防止することができる。
【００１４】
切削油供給手段が作動する場合に、エア圧切換え手段が第１圧力よりも高圧の第２圧力に切換える。そのため、加圧エアの消費量を抑制し、ランニングコストを低減することができる。しかも、エア圧切換え手段を追加することにより、既存の工作機械にも適用できるため、安価に実施可能である。
【００１５】
請求項２の発明によれば、検出手段は、加工プログラムに含まれる制御コマンドに基づいて切削油供給手段が切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給しているか否かを検出する。そのため、切削油供給手段の作動の有無を容易に確実に検出することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、エア圧切換え手段は、電磁比例圧力制御弁と、この電磁比例圧力制御弁を制御する弁制御手段を有するので、第１圧力、第２圧力の大きさを適宜設定することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、エア圧切換え手段は、エアシール手段に供給する加圧エアの圧力を、第１圧力に設定する第１レギュレータ及び第２圧力に設定する第２レギュレータと、第１，第２レギュレータに接続された方向制御弁とを有する。そのため、方向制御弁により、第１レギュレータ又は第２レギュレータを選択することで、第１圧力と第２圧力とを選択することができる。
請求項５の発明によれば、基本的に請求項１と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施する為の最良の形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施例１について図面に基づいて説明する。初めに、数値制御式工作機械１の概略構成について説明する。
図１に示すように、数値制御式工作機械１（以下、工作機械という）は、図示外のワークと工具とを相対移動させることによって、ワークに所望の切削加工（例えば、「中ぐり」，「フライス削り」，「穴開け」等）を施す機械である。この工作機械１は、鋳鉄製のベース２と、機械本体３と、スプラッシュカバー４等を有する。
【００２０】
先ず、ベース２について説明する。
図１，図２に示すように、ベース２は、Ｙ軸方向（機械本体３の奥行き方向）に長い略直方体状のものである。ベース２の下部の四隅には、高さ調節可能な脚部２ａを各々設けてある。これら４本の脚部２ａを工場等の床面に配置することにより、工作機械１を所定場所に配置する。
【００２１】
次に、スプラッシュカバー４について説明する。
図１に示すように、スプラッシュカバー４は、機械本体３とベース２の上部を覆う略直方体状の箱状のものである。スプラッシュカバー４はベース２の上部に固定してある。このスプラッシュカバー４の内側に、機械本体３（図２参照）の加工領域を設けてある。スプラッシュカバー４の前面に開口部（図示略）を設けてある。
【００２２】
この開口部を開閉する１対のスライド式の開閉扉５，６を設けてある。この開閉扉５，６の略中央に、矩形状のガラス窓部５ａ，６ａを夫々設けてある。開閉扉５の右端部に把手部５ｂを設け、開閉扉６の左端部に把手部６ｂを設けてある。オペレータ（作業者）が、これら把手部５ｂ，６ｂを互いに離れる方向に開くことにより開口部を開き、ベース２の上部のテーブル１０に対してワークの着脱を行うことができる。
【００２３】
正面開口部の右側に操作パネル８０を設けてある。この操作パネル８０は、マシニングセンタを操作する正面視長方形状のものである。この操作パネル８０は、テンキー、各種操作キーを備えたキーボード８１とディスプレイ８２を有する。ディスプレイ８２は、設定画面又は実行動作を表示するためのものであり、キーボード８１の上部に設けてある。オペレータは、この操作パネル８０のディスプレイ８２を確認しながらキーボード８１を操作することによって、ワークの加工を実行する為の加工プログラムや使用する工具２６の種類、工具情報、各種パラメータ等を夫々設定する。
【００２４】
次に、機械本体３について説明する。
図２に示すように、機械本体３はベース２の上側にあり、機械本体３が加工プログラムに従いワークの切削加工を行う。機械本体３は、主軸ヘッド７と、主軸９と、コラム１６と、工具交換装置（ＡＴＣ）２０と、テーブル１０などを備えている。直方体状のコラム１６は、ベース２の後部にあるコラム座部２３の上に位置し鉛直上方に延びている。コラム１６の背面に、箱状の制御ボックス１９を設けてある。この制御ボックス１９に、工作機械１の動作を制御する数値制御機能のある制御装置５０（図９参照）を設けてある。尚、制御装置５０の電気的構成については後述する。
【００２５】
次に、テーブル１０の移動機構について説明する。
図２に示すように、テーブル１０は、ベース２の上に設けてある。テーブル１０は、切削対象のワークを着脱可能に固定するものである。サーボモータからなるＸ軸モータ７１（図９参照）はテーブル１０をＸ軸方向（図１の左右方向）へ移動させる。サーボモータからなるＹ軸モータ７２（図９参照）はテーブル１０をＹ軸方向に移動させる。
【００２６】
このＸＹ移動機構について説明する。
１対のＹ軸送りガイドは、ベース２の上側においてベース２の長手方向（前後方向）に沿って延びている。この１対のＹ軸送りガイド上に直方体状の支持台１２を移動可能に支持している。テーブル１０の下側において、支持台１２の上にはＸ軸方向に延びる１対のＸ軸送りガイド（図示略）を設けてある。この１対のＸ軸送りガイドにテーブル１０を移動可能に支持している。
【００２７】
このようなＸＹ移動機構によって、Ｘ軸モータ７１がボールネジ機構を介してテーブル１０をＸ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸モータ７２が支持台１２とテーブル１０をボールネジ機構を介してＹ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動させる。
【００２８】
図２、図９に示すように、このＸ軸モータ７１を駆動するＸ軸駆動回路６１をＸ軸モータ７１に接続し、このＸ軸駆動回路６１に、制御装置５０の出力インターフェース５５を接続してある。同様に、Ｙ軸モータ７２を駆動するＹ軸駆動回路６２をＹ軸モータ７２に接続し、このＹ軸駆動回路６２に、制御装置５０の出力インターフェース５５を接続してある。こうして、制御装置５０のＣＰＵ５１の制御信号に基づいて、Ｘ軸駆動回路６１でＸ軸モータ７１を駆動し、Ｙ軸駆動回路６２でＹ軸モータ７２を駆動することで、テーブル１０をＸ軸方向とＹ軸方向へ夫々独立に移動させる。
【００２９】
図２に示すように、テーブル１０を中央に挟んで、Ｘ軸送りガイドの左右両側に、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー１３，１４を夫々設けてある。支持台１２を中央に挟んで、Ｙ軸送りガイドの前後両側に、テレスコピックカバー１５とＹ軸後ろカバー（図示略）を夫々設けてある。Ｙ軸後ろカバーは１枚の薄鋼板を断面山型に形成したものである。このＹ軸後ろカバーはコラム１６の下側に設けられたカバー収納穴（図示略）に収容してある。これら複数のカバーによって、テーブル１０がＸ軸方向及びＹ軸方向の何れかの方向に移動した場合でも、常にテレスコピックカバー１３，１４，１５及びＹ軸後ろカバーがＸ軸送りガイド及びＹ軸送りガイドを覆っている。つまり、加工領域から飛散する切粉や、切削油の飛沫等が各ガイド上に落下するのを防止している。
【００３０】
次に、主軸ヘッド７を昇降させる昇降機構について説明する。
図２，図３，図５，図６に示すように、主軸ヘッド７は、このコラム１６の前面に沿って昇降可能に設けてある。コラム１６の前面に上下方向に延びるガイドレール（図示略）を設けてある。このガイドレールが主軸ヘッド７をリニアガイド（図示略）を介して昇降自在に支持している。コラム１６の前面側に上下方向に延びるＺ軸送り用ボールネジ軸（図示略）を設けてある。このボールネジ軸のナット（図示略）を主軸ヘッド７に連結している。
【００３１】
図９に示すように、このＺ軸モータ７３を駆動するＺ軸駆動回路６３をＺ軸モータ７３に接続し、Ｚ軸駆動回路６３は、制御装置５０の出力インターフェース５５に接続してある。制御装置５０のＣＰＵ５１の制御信号に基づいて、Ｚ軸駆動回路６３によりＺ軸モータ７３を駆動することにより、ボールネジ機構を介して主軸ヘッド７を昇降移動させる。
【００３２】
次に、主軸９について説明する。
図３、図６に示すように、主軸９は上下方向に長い円筒状のものである。複数のベアリング９ａ，９ｂがこの主軸９を回転自在に支持している。主軸９はその内部に、ドローバー２５と、ドローバー２５を付勢する付勢機構２７と、ドローバー２５の先端部を工具ホルダ６０のプルスタッド６０ｃに連結するチャック機構２８などを有する。この主軸ヘッド７は主軸９を鉛直姿勢に且つ回転自在に支持している。主軸ヘッド７の上端部に設けた主軸モータ８（図２参照）が主軸９を回転駆動する。
【００３３】
図４、図６、図７に示すように、主軸９の先端側部分にはテーパ状のホルダ取付穴２９を形成してある。工具ホルダ６０のシャンク部６０ａは、テーパ状の外周面を有し、このホルダ取付穴２９は、シャンク部６０ａを密着状に収容する。
【００３４】
次に、切削油供給手段について説明する。
図６，図８に示すように、切削油供給手段は、ポンプ７８と、切削油ホース３１と、切削油通路２４ａ、２５ａとで構成されている。切削油通路２４ａは、主軸モータ８の出力軸２４に形成されている。切削油通路２５ａは、ドローバー２５内に形成されている。ポンプ７８（図９参照）は、切削油タンク７９に貯蔵された切削油を切削油ホース３１、切削油通路２４ａ、２５ａを介して、主軸９に取り付けた工具ホルダ６０及び工具２６（例えば、ドリル等）の内部の内部通路（図示略）へ高圧に加圧した切削油を供給する。連結金具３０は、ポンプ７８から延びる切削油ホース３１と主軸モータ８の出力軸２４の切削油通路２４ａとを接続する。こうして、工具２６及びワークを冷却することで、工具２６の寿命低下を防止する。
【００３５】
図２，図５，図８に示すように、工作機械は、上述した切削油供給手段とは別に外部切削油供給手段を備えている。外部切削油供給手段は、テーブル１０上のワークの切削部に向けて切削油を噴出するものである。この外部切削油供給手段は、ポンプ７６（図９参照）により加圧した切削油を主軸９の下端近傍に設けた噴出ノズル１１から吐出するように構成してある。ポンプ７６から切削油供給口１７へ供給した切削油を、切削油供給口１７からホース（図示略）を介して噴出ノズル１１へ供給し、噴出ノズル１１から切削部ヘ向けて吐出する。その切削油が、この工具２６の先端付近の切削部に堆積する切粉を洗い流す。
【００３６】
次に、エアシール形成手段について説明する。
図４、図６、図７に示すように、エアシール形成手段は、主軸９の端部外周の環状エア吐出口３２から下方へ環状に噴出する加圧エアからなるエアシールを形成するものである。この環状のエア流であるエアシールが、主軸９を支持するベアリング９ａの方へ切削油や切粉が侵入するのを防止する。
【００３７】
主軸９の先端部の外周側にはベアリングカバー３３が複数のボルト３３ａで主軸ヘッド７に固定してある。ベアリングカバー３３の内部には、ホース継手３８が連結されるエア供給口３３ｂと、環状エア通路３４とエア供給口３３ｂとを連通するエア経路３３ｃが設けてある。ベアリングカバー３３は主軸９との間に環状エア通路３４を形成している。主軸９の先端側において、主軸９とベアリングカバー３３の境界部にはラビリンス部材３５を設けてある。複数のボルト３５ａがラビリンス部材３５を主軸９の先端部に固定している。このラビリンス部材３５は環状エア通路３４に筒状エア通路３６を介して連通するラビリンス通路３７を形成している。
【００３８】
エアシール形成手段は、主軸ヘッド７のフレームに接続したホース継手３８と、加圧エア供給源（図示略）から延びてホース継手３８に接続されたエアホース３９と、エア供給口３３ｂと、エア経路３３ｃと、環状エア通路３４と、筒状エア通路３６と、ラビリンス通路３７と、ラビリンス通路３７の出口端の環状エア吐出口３２とを有する。エアホース３９からホース継手３８に供給した加圧エアを環状エア通路３４に供給する。この加圧エアは、環状エア通路３４と、筒状エア通路３６と、ラビリンス通路３７とを通って環状エア吐出口３２から下方へ環状に噴出する。
【００３９】
次に、エア圧切換え手段４０について説明する。
エア圧切換え手段４０は、エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を、切削油供給手段の不作動中には、所定の第１圧力（例えば、０．０３ＭＰａ）に設定すると共に、切削油供給手段の作動中には第１圧力よりも高い第２圧力（例えば、０．１ＭＰａ）に設定するものである。切削油供給手段が作動中であるとは、切削油供給手段が切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給している状態を示す。切削油供給手段が不作動中であるとは、切削油供給手段が切削油を主軸に取り付けた工具の内部通路に供給していない状態を示す。
【００４０】
図９、図１２に示すように、エア圧切換え手段４０は、エア供給源４９に接続した電磁比例圧力制御弁４１と、この電磁比例圧力制御弁４１を駆動する圧力制御弁駆動回路６９と、圧力制御弁駆動回路６９を制御する制御装置５０（弁制御手段に相当する）と、圧力計４７とを有する。制御装置５０は、圧力制御弁駆動回路６９を介して電磁比例圧力制御弁４１のソレノイド４２を制御することにより、出口ポート４３に供給する加圧エアの圧力を制御する。
【００４１】
次に、工具交換装置２０について説明する。
図３、図４に示すように、工具交換装置２０は、主軸９に装着された工具２６を取り付けた工具ホルダ６０を交換するものである。工具交換装置２０は、主軸ヘッド７の右側に設けてある。工具交換装置２０は、工具マガジン２１と、工具交換アーム２２とを有する。工具マガジン２１は、複数の工具付き工具ホルダ６０を格納する側面視小判型のものである。工具交換アーム２２は、主軸９側の工具ホルダ６０と工具マガジン２１側の工具ホルダ６０とを把持して搬送する。この工具交換アーム２２には、主軸９の軸線方向に平行な円筒状のアーム旋回軸２２ｃの先端部を連結してある。
【００４２】
この工具交換アーム２２は、水平方向に延びるアーム部２２ｂと、工具ホルダ６０を把持する把持部２２ａとを有する。把持部２２ａは、このアーム部２２ｂの両端部に夫々設けてある。工具交換装置２０の装置本体がアーム旋回軸２２ｃを回転可能に且つ昇降可能に支持している。工具交換アーム２２はＺ軸方向に昇降し、アーム旋回軸２２ｃを中心に回転可能である。
【００４３】
次に、工具ホルダ６０について説明する。
工具ホルダ６０は、シャンク部６０ａとフランジ部（図示略）と工具支持部（図示略）とを備えている。シャンク部６０ａは、テーパ状のホルダ取付穴２９に嵌めるためテーパ状に構成してある。フランジ部は、シャンク部６０ａの底部に形成されている。工具支持部はフランジ部から下方に突出し、この工具支持部に工具２６を支持する。この工具ホルダ６０は、シャンク部６０ａの上端部の首部６０ｂと、この首部６０ｂの先端の球形状のプルスタッド６０ｃとを有する。
【００４４】
次に、制御装置５０の電気的構成について説明する。
図９に示すように、制御装置５０は、ＣＰＵ５１とＲＯＭ５２とＲＡＭ５３とを含むマイクロコンピュータと、入出力インターフェース５４，出力インターフェース５５、これらを接続するバス５７を有する。この入出力インターフェース５４に、操作パネル８０を電気的に接続している。尚、操作パネル８０は、キーボード８１とディスプレイ８２を有する。
【００４５】
出力インターフェース５５に、Ｘ軸モータ７１を駆動するＸ軸駆動回路６１と、Ｙ軸モータ７２を駆動するＹ軸駆動回路６２と、Ｚ軸モータ７３を駆動するＺ軸駆動回路６３と、主軸モータ８を駆動する主軸駆動回路６４と、操作パネル８０のディスプレイ８２を駆動するディスプレイ駆動回路６５と、外部切削油供給手段のポンプ７６を駆動するポンプ駆動回路６６と、切削油供給手段のポンプ７８を駆動するポンプ駆動回路６８と、電磁比例圧力制御弁４１を駆動する圧力制御弁駆動回路６９とが夫々電気的に接続してある。
【００４６】
ＲＯＭ５２は、少なくとも、工作機械１の種々の加工プログラムを機能させるメインの数値制御プログラムと、図１１のフローチャートに示すエア圧切換え制御の制御プログラムと、工具交換制御プログラム等を記憶している。ＲＡＭ５３は、予め作成した複数の加工プログラムと、自動工具交換装置における工具番号・ポット番号テーブルと、工具情報テーブル等を記憶している。但し、このＲＡＭ５３は常に２次電池等でバックアップされている。
【００４７】
次に、検出手段について説明する。
検出手段は、数値制御でワークを切削加工する加工プログラム中の制御コマンドから切削油供給手段の作動の有無を検出する。切削加工中にプログラムカウンタを介して切削油供給手段の作動を指示する制御コマンド「Ｍ４９４」を検出することにより、切削油供給手段の作動を検出する。
【００４８】
図１０に示すように、操作パネル８０のディスプレイ８２に表示された加工プログラムに基づいて、制御装置５０により機械本体３の動作を制御することにより、ワークを切削加工する。この加工プログラムは所定のＮＣ言語で記述したプログラムである。この加工プログラムは複数行のブロックを有する。各ブロックは、ある特定の１つの動作（移動、停止、主軸回転等）を実行するのに必要な情報（制御コマンド）を含んでいる。それらブロックの制御コマンドに基づいて、機械本体３に種々の動作を行わせる。この加工プログラムの制御コマンドは、機械の動作モード（各種位置決定、移動等）を決定するＧコードと、動作以外の補助的な機能を指令するＭコードとを含んでいる。
【００４９】
次に主要なＧコード及びＭコード、加工プログラムの例について説明する。
「Ｇ００」，「Ｇ０１」は移動を指示するコマンドである。「Ｍ６」は工具交換を指示するコマンドである。「Ｍ３」は主軸の回転数を指示するコマンドである。「Ｍ８」 は噴射ノズル１１からの切削油（低圧切削油）の噴出を指示するコマンドである。「Ｍ９」は噴出ノズル１１からの切削油の噴出を停止させるコマンドである。「Ｍ４９４」は工具２６の先端（切削油供給手段）からの切削油（高圧切削油）の噴出を指示するコマンドである。「Ｍ４９５」は工具２６の先端からの切削油の噴出を停止させるコマンドである。「Ｍ３０」は加工プログラムの終了を指示するコマンドである。
【００５０】
次に、図１０に示す加工プログラムの例について説明する。
１行目の「Ｍ６Ｔ１」は、工具番号１に工具交換せよとの指令である。２行目の「Ｇ００Ｘ０Ｙ０Ｚ２５０」は、主軸９とテーブル１０を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を（０，０，２５０）の座標値に位置決め移動せよとの指令である。３行目の「Ｍ３Ｓ５０００」は、主軸９の回転速度を５０００ｒｐｍ／ｍｉｎにせよとの指令である。４行目の「Ｍ８」は、外部切削油供給手段の切削油（低圧切削油）を噴出せよとの指令である。５行目の「Ｍ４９４」は、切削油供給手段の切削油（高圧切削油）を噴出せよとの指令である。６行目の「Ｇ０１Ｘ１０Ｙ０Ｚ２５０Ｆ１０００」は、主軸９とテーブル１０を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を（１０，０，２５０）の座標値に送り速度１０００ｍｍ／ｍｉｎで移動せよとの指令である。７行目の「Ｍ４９５」は、切削油供給手段の切削油（高圧切削油）の噴出を停止させよとの指令である。８行目の「Ｍ９」は、外部切削油供給手段の切削油（低圧切削油）の噴出を停止せよとの指令である。９行目の「Ｍ３０」は、加工プログラムを終了せよとの指令である。
【００５１】
次に、制御装置５０のＣＰＵ５１が実行するエア圧切換え制御について、図１１のフローチャートに基づいて説明する。工作機械１が起動すると、制御装置５０がエア供給源４９を作動させ、電磁圧力制御弁４１を介して環状エア吐出口３２から低圧エア（例えば、０．０３ＭＰａ）を吐出させる。その後、オペレータが操作パネル８０により加工プログラムを選択し、ＣＰＵ５１がＲＡＭ５３から指定した加工プログラムを、ＲＡＭ５３のワークエリアに読み込むことで、加工プログラムによる処理を開始する。
【００５２】
前述したように、Ｓ１においてオペレータの加工プログラムの選択、環状エア吐出口３２から低圧エアを吐出させる初期設定が実行される。次に、ＣＰＵ５１は加工プログラムの１行分のブロックを読み込んで解釈する（Ｓ２）。次に、ＣＰＵ５１はＳ３において低圧切削油を噴出か否か、つまり、外部切削油供給手段を作動させるか否か判定する。低圧切削油の噴出を指令する「Ｍ８」のコマンドがある場合にはＳ３の判定がＹｅｓとなり、「Ｍ８」のコマンドがない場合には、Ｓ３の判定がＮｏとなる。
【００５３】
Ｓ３の判定がＹｅｓのとき、ＣＰＵ５１はＳ４において低圧切削油をＯＮとする。この場合、ＣＰＵ５１はポンプ駆動回路６６に制御信号を出力してポンプ７６を作動させ、噴出ノズル１１から低圧切削油を噴出させる。尚、通常の切削加工中には、常時噴出ノズル１１から低圧切削油を噴出させる。その後ＣＰＵ５１の制御はＳ４からＳ１３へ移行する。
【００５４】
Ｓ３の判定がＮｏの場合、ＣＰＵ５１はＳ５において、低圧切削油の噴出停止か否か判定する。「Ｍ９」のコマンドがある場合にはＹｅｓと判定し、「Ｍ９」のコマンドがない場合にはＮｏと判定する。
【００５５】
次に、Ｓ５の判定がＹｅｓの場合、ＣＰＵ５１はＳ６において低圧切削油をＯＦＦに切換える。この場合、ＣＰＵ５１はポンプ駆動回路６６へ制御信号を出力してポンプ７６を停止させる。その後ＣＰＵ５１の制御はＳ６からＳ１３へ移行する。
【００５６】
Ｓ５の判定がＮｏの場合、ＣＰＵ５１はＳ７において高圧切削油を噴出か否か、つまり、切削油供給手段を作動させるか否か判定する。高圧切削油の噴出を指令する「Ｍ４９４」のコマンドがある場合にはＳ７の判定がＹｅｓとなり、「Ｍ４９４」のコマンドがない場合には、Ｓ７の判定がＮｏとなる。
【００５７】
Ｓ７の判定がＹｅｓの場合、ＣＰＵ５１はＳ８において高圧切削油をＯＮとする。この場合、ＣＰＵ５１はポンプ駆動回路６８に制御信号を出力してポンプ７８を作動させ、工具２６の内部通路へ高圧切削油を供給し、工具２６の先端から噴出させる。さらに、ＣＰＵ５１は電磁比例圧力制御弁４１のソレノイド４２に制御信号を出力し、環状エア吐出口３２から噴出する加圧エアのエア圧を高圧（例えば、０．１ＭＰａ）に切換える。その後ＣＰＵ５１の制御はＳ６からＳ１３へ移行する。尚、高圧切削油を工具２６の先端から噴出させる場合には、それと並行的に低圧切削油を噴出ノズル１１から噴出させている。
【００５８】
Ｓ７の判定がＮｏの場合、ＣＰＵ５１はＳ９において高圧切削油の噴出停止か否か判定する。高圧切削油の噴出停止を指令する「Ｍ４９５」のコマンドがある場合には、Ｓ９の判定がＹｅｓとなり、「Ｍ４９５」のコマンドがない場合には、Ｓ９の判定がＮｏとなる。
【００５９】
Ｓ９の判定がＹｅｓの場合、ＣＰＵ５１はＳ１０において高圧切削油をＯＦＦとする。この場合、ＣＰＵ５１はポンプ駆動回路６８に制御信号を出力し、ポンプ７８を停止させる。さらに、ＣＰＵ５１は電磁比例圧力制御弁４１のソレノイド４２に制御信号を出力し、環状エア吐出口３２から噴出する加圧エアのエア圧を低圧（例えば、０．０３ＭＰａ）に切換える。その後ＣＰＵ５１の制御はＳ１０からＳ１３へ移行する。
【００６０】
次に、Ｓ９の判定がＮｏの場合、ＣＰＵ５１はＳ１１においてプログラム終了か否か判定する。「Ｍ３０」のコマンドがある場合にはＳ１１の判定がＹｅｓとなり、「Ｍ３０」のコマンドがない場合にはＳ１１の判定がＮｏとなる。Ｓ１１の判定がＹｅｓの場合、ＣＰＵ５１はこの制御を終了させる。他方、Ｓ１１の判定がＮｏの場合、ＣＰＵ５１はＳ１２において、１行分のブロックに基づくその他の処理を実行する。
【００６１】
次に、Ｓ１２の次のＳ１３において、ＣＰＵ５１はプログラムカウンタを１つインクリメントすることで、次のブロックへ移行し、Ｓ１３からＳ２へ移行する。ＣＰＵ５１は、Ｓ２以降の制御を前記と同様に実行していき、順次以上と同様に繰り返していき、最終行のブロックに「Ｍ３０」 のコマンドを検出すると、Ｓ１１の判定がＹｅｓとなって制御が終了する。
【００６２】
以上説明したように、切削油供給手段が作動していない場合には、エア圧切換え手段４０が、エアシール形成手段の環状エア吐出口３２に供給する加圧エアの圧力を所定の第１圧力に設定する。そして、切削油供給手段が作動中には、エア圧切換え手段４０が、前記加圧エアの圧力を第１圧力よりも高い第２圧力に設定する。そのため、工具２６の先端から噴出してワークから吹き返して来る切削油を高圧のエアシールでシールすることにより、主軸９のベアリング９ａの方へ侵入するのを効果的に防止することができる。
【００６３】
切削油供給手段が作動する場合だけ、エア圧切換え手段４０が、加圧エアの圧力を第１圧力よりも高圧の第２圧力に切換える。そのため、加圧エアの消費量を抑制し、ランニングコストを低減することができる。しかも、エア圧切換え手段４０を追加することにより、既存の工作機械にも適用できるため、安価に実施可能である。
【００６４】
切削油供給手段が作動するか否かは「Ｍ４９４」コマンドから判定するため、切削油供給手段の作動を確実に判定することができる。
【００６５】
エア圧切換え手段４０に設けた電磁比例圧力制御弁４１を介して、前記加圧エアのエア圧を切換えるため、第１圧力、第２圧力の大きさを必要に応じて変更することができるため、汎用性に優れる。
ここで、前記第１圧力（例えば、０．０３ＭＰａ）の圧力値と、前記第２圧力（例えば、０．１ＭＰａ）の圧力値は例示に過ぎず、適宜変更してもよい。
【実施例２】
【００６６】
この実施例２は、前記エア圧切換え手段４０を変更した例を示すものである。前記実施例と異なる構成についてのみ説明する。
図１３に示すように、このエア圧切換え手段４０Ａは、前記電磁比例圧力制御弁４１の代わりに、前記エアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を、前記第１圧力（例えば、０．０３ＭＰａ）に設定する第１レギュレータ９１及び前記第２圧力（例えば、０．１ＭＰａ）に設定する第２レギュレータ９２と、第１，第２レギュレータ９１，９２に接続された方向制御弁９３と、２つの圧力計９４，９５を備えている。
【００６７】
方向制御弁９３は、第１レギュレータ９１から出力される加圧エアを供給する第１位置と、第２レギュレータ９２から出力される加圧エアを供給する第２位置とに択一的に位置切換え可能に構成してある。制御装置５０は、方向制御弁９３のソレノイドへ制御信号を出力することにより方向制御弁９３の位置を切換える。ここで、前記第１圧力（例えば、０．０３ＭＰａ）の圧力値と、前記第２圧力（例えば、０．１ＭＰａ）の圧力値は例示に過ぎず、適宜変更してもよい。
【実施例３】
【００６８】
この実施例３は、 前記実施例１の切削油供給手段の作動の有無を検出する検出手段を変更した例を示すものであり、前記実施例１と異なる構成についてのみ説明する。
図１４に示すように、ポンプ７８から延びる切削油ホース３１を主軸モータ８の出力軸の内部の切削油通路２４ａに接続する連結金具３０に圧力計９７を設けた。この圧力計９７により、工具ホルダ６０及び工具２６の内部通路へ供給する切削油の圧力を検出するように構成した。
【００６９】
この圧力計９７の検出信号を制御装置５０へ供給する。制御装置５０は、切削油の圧力が低圧で、圧力計９７の検出信号が１Ｖ未満のときには、環状エア吐出口３２から吐出する加圧エアの圧力を低圧の第１圧力（例えば、０．０３ＭＰａ）に設定する。また、制御装置５０は、切削油の圧力が高圧で、圧力計９７の検出信号が１Ｖ以上のときには、環状エア吐出口３２から吐出する加圧エアの圧力を高圧の第２圧力（例えば、０．１ＭＰａ）に設定する。このように、圧力計９７によって切削油の圧力を検出し、その検出圧力に基づいてエアシール形成手段に供給する加圧エアの圧力を切換えるように構成した。
【実施例４】
【００７０】
この実施例４は、 前記実施例１の切削油供給手段の作動の有無を検出する検出手段を変更した例を示すものであり、前記実施例１と異なる構成についてのみ説明する。
切削油供給手段で切削油を供給する場合、工具２６のサイズや穿孔する穴の深さ等により、ワークと衝突して吹き返して来る切削油の衝撃圧が様々に変化する。そこで、図１５に示すように、主軸９の先端の外周側において、主軸ヘッド７の下端に圧力センサ９９を設ける。この圧力センサ９９はワークと衝突して吹き返して来る切削油の衝撃圧を検出するセンサであり、その検出信号を制御装置５０へ供給する。
【００７１】
上記の検出信号は０Ｖ〜５Ｖの範囲で変化し、切削油の衝撃圧の増大に応じて検出信号の電圧値が大きくなる。上記の検出信号の電圧値をＶｄ［Ｖ］とし、エアシール形成手段に供給する加圧エアのエア圧をＰＡ［ＭＰａ］として、例えば、ＰＡ＝（１／５０）×Ｖｄとするように、加圧エアのエア圧をリニアに変化させる。
このように、ワークと衝突して吹き返して来る切削油の衝撃圧の大きさに応じて、前記の加圧エアのエア圧をリニアに調整するため、加圧エアの消費量を最小限度まで節減することができるため、工作機械１のランニングコストの面で有利である。
【００７２】
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
［１］前記実施例では、加圧エアを供給する為のエアホース３９をベアリングカバー３３のエア接続口３３ｂに接続した例について説明したが、主軸ヘッド７にエア接続口とエア経路を設け、主軸ヘッド７にエアホース３９を接続するように構成しても良い。
［２］前記実施例では、切削油を切削油供給路２４ａ，２５ａを経て供給するが、出力軸２４とドローバー２５とを結合するカップリングにロータリジョイント設け、このロータリジョイントから切削油供給路２５ａを経て切削油を供給するように構成にしても良い。
［３］前記実施例は、縦型の数値制御式工作機械を例にして説明したが、本発明は横型の数値制御式工作機械にも同様に適用可能であり、また、数値制御式工作機械以外の工作機械にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例に係る数値制御式工作機械の正面図である。
【図２】工作機械の機械本体の斜視図である。
【図３】主軸ヘッド周囲の正面図である。
【図４】工具交換アームの周囲を下方から視た図である。
【図５】コラムと主軸ヘッドと主軸の正面図である。
【図６】主軸ヘッドと主軸の一部切欠き縦断側面図である。
【図７】主軸ヘッドと主軸の要部拡大断面図である。
【図８】切削油供給手段の概略構成図である。
【図９】工作機械の制御系のブロック図である。
【図１０】加工プログラムの一例を示す図である。
【図１１】エア圧切換え制御のフローチャートである。
【図１２】エア圧切換え手段としての電磁比例圧力制御弁のブロック図である。
【図１３】実施例２に係るエア圧切換え手段の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施例３に係る図６相当図である。
【図１５】実施例４に係る図６相当図である。
【符号の説明】
【００７４】
１          数値制御式工作機械
９          主軸
１１        噴出ノズル
２６        工具
３２        環状エア吐出口
３４        環状エア通路
３６        筒状エア通路
３７        ラビリンス通路
４０，４０Ａ      エア圧切換え手段
４１        電磁比例圧力制御弁
４２        ソレノイド
５０        制御装置
５１        ＣＰＵ
６６，６８  ポンプ駆動回路
７６，７８  ポンプ
９１        第１レギュレータ
９２        第２レギュレータ
９３        方向制御弁
４７，９４，９５，９７  圧力計
９９        圧力センサ
【図１】
2010023202.tif 000003
【図２】
2010023202.tif 000004
【図３】
2010023202.tif 000005
【図４】
2010023202.tif 000006
【図５】
2010023202.tif 000007
【図６】
2010023202.tif 000008
【図７】
2010023202.tif 000009
【図８】
2010023202.tif 000010
【図９】
2010023202.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2010023202.tif 000013
【図１２】
2010023202.tif 000014
【図１３】
2010023202.tif 000015
【図１４】
2010023202.tif 000016
【図１５】
2010023202.tif 000017