(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアーとの共通配管によって冷却液をノズルに送り、当該ノズルからエアーにより冷却液をワークへ噴射させながら工具で加工するワークの加工方法であって、前記ノズルからの冷却液の噴射を停止した後、前記共通配管内の冷却液をエアーにより排出させる第１の工程と、当該第１の工程で冷却液を排出させた後、エアーを前記配管内に断続的に供給することにより残った冷却液を排出させる第２の工程と、当該第２の工程で冷却液を排出させた後、エアーを前記配管内に供給し、当該配管内を乾燥させる第３の工程と、を備え、前記第１の工程では、エアーを予め定められたＴ１時間噴出した後、予め定められたＴ２時間停止し、前記第２の工程では、エアーを予め定められたＴ３時間噴出した後、予め定められたＴ４時間停止するというサイクルを予め設定された回数繰り返し、前記第３の工程では、エアーを予め定められたＴ５時間噴出させ、前記エアーの噴出時間はＴ５＞Ｔ１≧Ｔ３の関係に設定したことを特徴とするワークの加工方法。
【請求項２】
エアーとの共通配管によって冷却液をノズルに送り、当該ノズルからエアーにより冷却液をワークへ噴射させながら工具で加工するワークの加工装置であって、前記共通配管に前記エアーを供給するエアー供給手段と、前記共通配管に前記冷却液を供給する冷却液供給手段と、前記エアー供給手段及び前記冷却液供給手段と前記共通配管との間に設置され、前記各供給手段から前記共通配管へのエアー供給経路及び冷却液供給経路をそれぞれ開閉する開閉手段と、前記開閉手段の開閉状態を制御する制御手段とを備え、当該制御手段は、前記ノズルからの冷却液の噴射を停止した後、予め定められたＴ１時間前記共通配管にエアーを噴出させ、その後予め定められた時間休止してから、予め定められたＴ３時間前記共通配管にエアーを噴出させた後、予め定められた時間停止するというサイクルを予め設定された回数繰り返し、その後予め定められたＴ５時間前記共通配管にエアーを噴出させるよう前記開閉手段を制御し、前記エアーの噴出時間はＴ５＞Ｔ１≧Ｔ３の関係に設定されていることを特徴とするワークの加工装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワークの加工方法及びワークの加工装置に係り、より詳細にはクーラント液でワークを冷却しながら工具で加工するワークの加工方法、及びこのワークの加工方法を実施するためのワークの加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ワークに丸穴や長穴を加工する際には、ドリルやルータビットなどの工具が用いられている。このような加工では、工具とワークの接触摩擦により高熱が発生して加工品質が著しく低下する場合、ワークが高熱を帯びないように冷却用の溶液（以下、クーラント液と称する。）をワークと工具の接触部分に噴射しながら加工を行っている。しかしながら、クーラント液の噴射を停止しても、配管中に残されたクーラント液がノズルから液だれしていた。そのため、通常は配管中のクーラント液をエアーで押し出していた。
【０００３】
なお、クーラント液を使用して冷却することは通常実施されているが、本発明に関連するようなクーラント液の排出に関する発明は知られていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
配管中に残されたクーラント液に対してエアー圧を付加してノズルから排出するものでは、配管中のクーラント液を十分に排出できないだけでなく、ノズルから噴出するエアーによりテーブル上に付着したクーラント液(又は液滴)や切り粉が飛散して機械内部に飛び散り、機械の色々な場所が汚れてしまっていた。また、飛び散らないように、エアー圧を弱めて徐々に流れ出すようにすると、完全に流れ出るまで時間が掛かり、かつ、クーラント液を十分に排出することができず、配管中にクーラント液が残留してしまった。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、冷却液が垂れ出し、また、冷却液が飛散して加工装置内を汚すことがないように短時間での冷却液の排出を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、第１の手段は、エアーとの共通配管によって冷却液をノズルに送り、当該ノズルからエアーにより冷却液をワークへ噴射させながら工具で加工するワークの加工方法であって、前記ノズルからの冷却液の噴射を停止した後、前記共通配管内の冷却液をエアーにより排出させる第１の工程と、当該第１の工程で冷却液を排出させた後、エアーを前記配管内に断続的に供給することにより残った冷却液を排出させる第２の工程と、当該第２の工程で冷却液を排出させた後、エアーを前記配管内に供給し、当該配管内を乾燥させる第３の工程と、を備え、前記第１の工程では、エアーを予め定められたＴ１時間噴出した後、予め定められたＴ２時間停止し、前記第２の工程では、エアーを予め定められたＴ３時間噴出した後、予め定められたＴ４時間停止するというサイクルを予め設定された回数繰り返し、前記第３の工程では、エアーを予め定められたＴ５時間噴出させ、前記エアーの噴出時間はＴ５＞Ｔ１≧Ｔ３の関係に設定したことを特徴とする。
【０００８】
第２の手段は、エアーとの共通配管によって冷却液をノズルに送り、当該ノズルからエアーにより冷却液をワークへ噴射させながら工具で加工するワークの加工装置であって、前記共通配管に前記エアーを供給するエアー供給手段と、前記共通配管に前記冷却液を供給する冷却液供給手段と、前記エアー供給手段及び前記冷却液供給手段と前記共通配管との間に設置され、前記各供給手段から前記共通配管へのエアー供給経路及び冷却液供給経路をそれぞれ開閉する開閉手段と、前記開閉手段の開閉状態を制御する制御手段とを備え、当該制御手段は、前記ノズルからの冷却液の噴射を停止した後、予め定められたＴ１時間前記共通配管にエアーを噴出させ、その後予め定められた時間休止してから、予め定められたＴ３時間前記共通配管にエアーを噴出させた後、予め定められた時間停止するというサイクルを予め設定された回数繰り返し、その後予め定められたＴ５時間前記共通配管にエアーを噴出させるよう前記開閉手段を制御し、前記エアーの噴出時間はＴ５＞Ｔ１≧Ｔ３の関係に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
なお、後述の実施形態では、共通配管はクーラント液供給配管３８に、冷却液はクーラント液に、ノズルは符号３９に、ワークは符号１８に、工具は符号１５に、ワーク加工装置は符号６０に、第１の工程はステップＳ２ないしステップＳ４の処理に、第２工程はステップＳ５ないしステップＳ９の処理に、第３工程はステップＳ１０及びステップＳ１１の処理に、エアー供給手段はブロア２０３に、冷却液供給手段はポンプ２０１に、エアー供給経路はエアー供給管３７ａに、冷却液供給経路はクーラント供給管３６ａに、開閉手段はエアー供給制御バルブ３７及びクーラント供給制御バルブ３６に、制御手段は制御装置１４に、それぞれ対応する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷却液非使用時の配管からの冷却液の垂れ出しを防止し、加工装置内に冷却液が飛散するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るワーク加工装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るワーク加工装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態における冷却構成を示す説明図である。
【図４】図２の制御装置によって実行されるエアー供給制御バルブの開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】図２の制御装置によって実行されるワーク加工時のワーク冷却手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態に係るワーク加工装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、ワーク加工装置６０は、ベッド４、コラム６、テーブル１９、スライダ２３及びスピンドル３１から基本的に構成されている。
【００１４】
ベッド４の両側には門型のコラム６が固定され、ベッド４の上面にはワーク１８が載置され、固定されるテーブル１９が一対のガイド３に沿ってベッド４の奥行き方向（Ｙ軸方向）に往復動可能に設けられている。テーブル１９の下面には図示しないボールねじが配置され、このボールねじをサーボモータ１５１によって回転駆動することにより当該ボールねじと螺合したテーブル１９はＹ軸方向に移動する。
【００１５】
コラム６の水平部の前面には、テーブル１９の表面に対して平行に一対のガイド８が設けられ、このガイド８にスライダ２３が移動可能に支持されている。スライダ２３の背面側にはボールねじ２５が配置され、このボールねじ２５をサーボモータ２６によって回転駆動することにより当該ボールねじ２６と螺合したスライダ２３がガイド８に沿って水平方向（Ｘ軸方向）に移動する。スライダ２３の前面には一対のガイド１０が垂直方向（Ｚ軸方向）に設けられ、ベース２７が当該ガイド１０に移動可能に支持されている。ベースの背面側にはボールねじ２９が配置され、このボールねじ２９をサーボモータ３０によって回転駆動することにより当該ボールねじ２９と螺合したベース２７がガイド１０に沿ってＺ軸方向に移動する。
【００１６】
ベース２７にはスピンドル３１を支持するサドル１３１が固定されている。スピンドル３１の下端にはコレットチャック３２が取り付けられ、ワーク１８と対向した位置で、ドリルあるいはルータビットなどの工具１５がコレットチャック３２に着脱可能に保持される。また、テーブル１９上には、工具測定装置１が設置され、測定された工具径および工具長の測定結果が制御装置１４に出力される。制御装置１４は、前記３軸方向のサーボモータ２６（Ｘ軸），１５１（Ｙ軸），３０（Ｚ軸）を駆動制御する。なお、工具測定装置１は投光手段と受光手段とを備え（図示を省略）、投光手段からの平行光により形成された工具の像が受光素子で受光されることで工具径および工具長が測定される。
【００１７】
この構成により工具１５とテーブル１９を相対的に移動させ、工具１５をテーブル１９の任意の加工位置に精度良く位置決めし、ワーク１８に対して加工することができる。
【００１８】
図２は制御装置１４の制御構成を示すブロック図である。制御装置１４は、入出力部４０、演算装置（演算部）４５、記憶装置（記憶部）５０から基本的に構成されている。入出力部４０はＦＤ入力装置４２、ＣＲＴ（若しくは液晶表示パネル）４４及びキーボード４３を含み、記憶装置５０には工具番号、工具格納場所番号、工具寿命設定値、工具使用回数、後部異常来歴、工具径及び加工条件データをそれぞれ記憶したデータテーブル５１〜５７が設定されている。また、制御装置１４には、工具測定装置１からの測定結果が入力される工具長測定結果入力部５８及び工具径測定結果入力部５９も設けられ、各測定結果は演算装置４５に入力される。
【００１９】
ＦＤ入力装置４２はフレキシブルディスク（ＦＤ）４１に記憶された加工プログラムを読み込み、演算装置４５に出力する。演算装置４５はＦＤ入力装置４２から入力された加工プログラムにしたがってワーク加工装置６０を制御する。その際、キーボード４３からフレキシブルディスク４１に記憶されていないデータがオペレータ操作により入力され、入力データ、記憶装置５０に記憶されたデータの内容などはＣＲＴ４４に表示される。なお、演算装置４５は、入力された各種データを比較し必要な演算処理を行い、ワーク加工装置６０を制御するとともに、ＣＲＴ４４に必要な情報を表示する。
【００２０】
工具番号テーブル５１には、格納された工具１５の工具径毎に割り当てられた工具番号が記憶され、工具格納場所番号テーブル５２には、図示しない工具格納装置に格納されたそれぞれの工具１５に対応した工具格納場所が記憶される。工具寿命設定値テーブル５３には、個々の工具の寿命までの使用可能数が記憶され、後部使用回数テーブル５４には、工具１５毎にその使用回数が記憶される。工具異常来歴テーブル５５には、工具１５についての異常発生の来歴が記憶され、工具径テーブル５６には、格納された工具１５の工具径が記憶される。また、加工条件データテーブル５７には、工具番号に対応する加工条件が記憶される。演算装置４５は、ワーク加工装置６０を制御する際に、必要に応じて各データテーブル５１〜５７に記憶されたデータを読み出し、読み出したデータを参照して制御の詳細を決定する。
【００２１】
図３は本実施形態における冷却構成を示す説明図である。同図において、本実施形態における冷却構成は、クーラントユニット２０４、ノズル３９、及び制御装置１４からなる。
【００２２】
クーラントユニット２０４は、クーラント液（ＣａｓｔｒｏｌＳｙｎｔｉｌｏ９９５４・ＢＰジャパン株式会社）を貯蔵したタンク２０２と、タンク２０２からクーラント液を吸い出し、ノズル３９側に供給するポンプ２０１と、エアーを送風し、ノズル３９に供給するブロア（送風装置）２０３とを含み、一体構成となっている。ノズル３９にクーラント液を供給するクーラント液供給配管３８に接続され、当該クーラント液供給配管３８にクーラント液を供給するクーラント供給管３６ａ、及び前記クーラント液供給配管３８にエアーを供給するエアー供給管３７ａには、クーラント供給制御バルブ３６及びエアー供給制御バルブ３７がそれぞれ設けられている。クーラント供給制御バルブ３６及びエアー供給制御バルブ３７は制御回路１４からの制御信号により開閉制御及び流量制御が行われる。
【００２３】
ノズル３９はクーラント液供給配管３８の先端に接続され、サドル１３１の下側に突設されたプレッシャフット３５に固定されている。プレッシャフット３５はサドル１３１に固定されたエアシリンダー３３のロッド３３ａに取り付けられている。これにより、ポンプ２０１から供給されるクーラント液、及びブロア２０３から送風されるエアーはクーラント液供給配管３８内部を気液２相状態で圧送され、クーラント液およびエアーがノズル３９からワーク１８の加工領域に対して噴射される。なお、図３から分かるように工具１５はスピンドル３１によって回転駆動され、工具１５の外周部にプレッシャフット３５が位置し、加工時にワーク１８の加工部位の外周部をプレッシャフット３５が押圧保持できるようになっている。
【００２４】
ワーク１８を加工する際に、ワーク１８が工具１５との摩擦により高熱を帯びないようクーラント液をワーク１８の加工位置に吹き付けるが、クーラント液の吹き付けはクーラント供給制御バルブ３６とエアー供給制御バルブ３７を同時に開放することにより行う。クーラント液の使用停止時には、クーラント供給制御バルブ３６を閉じてクーラント液の供給を遮断する。その際、単にクーラント供給制御バルブ３６とエアー供給制御バルブ３７を閉じただけでは、クーラント供給制御バルブ３６からノズル３９の間のクーラント液供給配管３８に残っているクーラント液が自重によりノズル３９から垂れ出し、機械内部を汚すことになる。そこで、本実施形態では、クーラント供給制御バルブ３６を閉じた後に、エアー供給制御バルブ３７を開き、クーラント液供給配管３８内にエアーを通し、エアーの力によってクーラント液を吹き飛ばし、かつ乾燥させるようにした。
【００２５】
しかし、単にエアー供給制御バルブ３７を開き続け、クーラント液供給配管３８内にエアーを通しただけでは、クーラント液を十分に吹き飛ばすことができなかった。そのため、次のワークの加工工程に移り工具径や工具長を測定する場合、クーラント液が垂れて工具測定装置１の投光手段や受光素子に付着してしまうために工具径や工具長を正確に測定できなかった。また、テーブル上に付着したクーラント液や切り粉がエアーの力によって飛散してしまい、機械内部を汚す結果となる。そこで、本実施形態では、クーラント液を大部分排出させる第１工程、残ったクーラント液を最後まで少量ずつ排出させる第２工程、クーラント液の供給配管を乾燥させる第３工程の３工程で、前記事態の発生を防止するようにした。
【００２６】
具体的には、第１工程では、最初に、エアー供給制御バルブ３７を所定時間開放してクーラント液供給配管３８に残されたクーラント液を強く押し出し、その後、第２工程で、配管３８内に残ったクーラント液の排出を微調整するためエアー供給制御バルブ３７を断続的に開閉してエアーを供給し、断続的に少量ずつクーラント液を排出させるようにした。その後、第３工程で、配管３８内に長時間エアーを通し、乾燥させるようにした。このような３つの工程を踏むことにより、クーラント液が機械の各部に飛び散らない程度にクーラント液を吹き飛ばし、その後、十分に乾燥させることができる。また、クーラント液供給配管３８内に付着したクーラント液にエアーを断続的に噴射することができるため、クーラント液を振動させて十分に吹き飛ばすことができる。
【００２７】
図４は、この工程におけるエアー供給制御バルブ３７の開閉タイミングを示すタイミングチャート、図５は本実施形態で実行されるワーク加工時のワーク冷却手順を示すフローチャートである。
【００２８】
制御装置１４から出力される制御パルスに基づいて図４のタイミングチャートに示すようなタイミングでエアー供給制御バルブ３７の開閉制御が実行される。この制御パルスは、第１工程では、Ｔ１時間開放、Ｔ２時間閉鎖するパルスであり、第２工程では、Ｔ３時間開放、Ｔ４時間閉鎖という１つのサイクルを１パルスとしてＮ回繰り返すパルスであり、第３工程では、Ｔ５時間開放という１つのサイクルを１パルスとして実行させるパルスである。全てのパルスのＯＮ／ＯＦＦ時間は可変タイマＴ１〜Ｔ５として設けられ、加工タイマ及びクーラント液供給配管３８の長さ、太さ、キーボード４３からのオペレータ入力等に応じて制御装置１４が前記各可変タイマＴ１〜Ｔ５の時間を決定し、クーラント液の排出乾燥制御を実行する。
【００２９】
このように本実施形態におけるクーラント液の排出乾燥制御は、ステップＳ１〜Ｓ１１の各手順を踏んで実行される。すなわち、キーボード４３から第２工程における噴射回数の設定値が入力される（ステップＳ１）。初期の設定値はそれぞれのワーク加工装置によって決まっており、制御に必要なクーラント液供給配管３８の長さ、太さなどの値はＦＤ４１からデータとして入力されるので、初期設定値で処理する場合には、プログラムの設定値が、初期の設定値とは異なる値に基づいて制御する場合にはキーボードからオペレータが操作入力した設定値が入力される。
【００３０】
次いで、工具１５によるワーク１８の加工終了に伴ってクーラント液の噴射を停止する（ステップＳ２）。そして、時間Ｔ１だけエアー供給制御バルブ３７を開放し（ステップＳ３）、時間Ｔ１が経過した時点でエアー供給制御バルブ３７を時間Ｔ２だけ閉じる（ステップＳ４）。この時間Ｔ１及び時間Ｔ２を１サイクル１パルスとして、２サイクル目、すなわち２パルス目の処理に入り、回数ｎを２として（ステップＳ５）時間Ｔ３だけエアー供給制御バルブ３７を開放し（ステップＳ６）、時間Ｔ３が経過した時点でエアー供給制御バルブ３７を時間Ｔ４だけ閉じる（ステップＳ７）。
【００３１】
そして、回数ｎが予め設定された回数Ｎ（４以上の偶数）になったか否かをチェックし（ステップＳ８）、回数ｎが回数Ｎになっていなければ（ステップＳ９）、ｎに１を加算してステップＳ６に戻り、ステップＳ６ないしＳ８の処理を繰り返し、予め設定された回数Ｎに達すると（ステップＳ８−Ｙ）、予め設定された時間Ｔ５エアー供給制御バルブ３７を開放して（ステップＳ１０）エアーを連続的に吹き出させ、その後、エアー供給制御バルブ３７を停止させる（ステップＳ１１）。
【００３２】
ここでは、第１工程はステップＳ２ないしＳ４の処理に、第２工程はステップＳ５ないしＳ９の処理に、第３工程はステップＳ１０及びＳ１１の処理にそれぞれ対応する。また、ステップＳ６〜Ｓ９の処理で、時間Ｔ３，Ｔ４の短時間のエアー供給を断続的に行う。
【００３３】
前記各時間は、時間Ｔ２は１〜２秒、時間Ｔ４は０．３〜２秒、Ｔ５＞Ｔ１≧Ｔ３、繰り返し回数Ｎは１５〜２５回、トータル３５〜１２７秒とすればよいことがわかった。３５秒未満だとクーラント液を十分に排出できず、１２７秒を越えると全体の作業時間が長くなり加工効率が低下するためである。時間Ｔ５は乾燥用なので長めに設定、時間Ｔ１〜Ｔ４は任意に変更可能である。時間Ｔ１＝Ｔ３の場合には、第２工程の繰り返し回数の設定により、第１工程の時間Ｔ１の排出時間を補償する。前記各時間は、例えば、時間Ｔ１は５秒、時間Ｔ２は１秒、時間Ｔ３は０．５秒、時間Ｔ４は０．５秒、時間Ｔ５は２０秒、繰り返し回数Ｎ＝２０、トータル４６秒である。
【００３４】
また、第３工程における乾燥時間Ｔ５も、連続的に吹き付けると、溜まったクーラント液や切り粉が飛散する場合には、エアーの噴出時間Ｔ５を連続的ではなく、断続的に行うことも有効である。その場合、エアーの噴出時間の合計がＴ５となる。従って、その分、乾燥時間が長くなることになる。
【００３５】
このような工程でエアブローを制御することにより、比較的短時間で、クーラント液の液だれと飛散を防止するとともに、切り粉の飛散も防止することができる。
【００３６】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲により規定される範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１４  制御装置
１５  工具
１８  ワーク
２８クーラント液供給配管
３６  クーラント供給制御バルブ
３６ａ  クーラント供給管
３７  エアー供給制御バルブ
３７ａ  エアー供給管
３９  ノズル
６０  ワーク加工装置
２０１  ポンプ
２０３  ブロア
【図１】
0005901888.tif 000002
【図２】
0005901888.tif 000003
【図３】
0005901888.tif 000004
【図４】
0005901888.tif 000005
【図５】
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