(57)【要約】【課題】  常に加工機械の加工部に適量の液体を供給できる装置等を提供すること。【解決手段】  本装置は、加工機械１の加工部１１に切削液等を供給する装置であって、一軸方向に往復移動するロッド５４の位置、速度及び加速度の少なくとも１つの制御が可能な直進ユニット５と、この直進ユニット５のロッド５４に連結されたピストン６３でシリンダ５４内の切削液等を吐出することにより、この切削液等を加工部１１に供給する往復動式ポンプ６とを備えている。【選択図】      図１
2006142442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工機械の加工部に加工用の液体を供給する装置であって、
一軸方向に往復移動する移動部材の位置、速度及び加速度の少なくとも１つの制御が可能な単軸ロボットと、
この単軸ロボットの移動部材に連結されたピストンでシリンダに液体を吸引して吐出することにより、該液体を加工部に供給する往復動式ポンプと
を備えたことを特徴とする液体供給装置。
【請求項２】
上記単軸ロボットは、上記加工機械による加工条件を設定するための設定部と、加工機械からの加工情報を受信する受信部と、上記設定した加工条件と上記受信した加工情報とに基づいて移動部材の位置、速度及び加速度の少なくとも１つを演算する演算部と、この演算値に基づいて移動部材を制御する制御部とを有する制御装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
【請求項３】
加工機械の加工部に加工用の液体を供給する方法であって、
加工機械に設置したセンサからの加工に関する情報に基づいて、単軸ロボットをフィードバック制御することにより、
該単軸ロボットに連結された往復動式ポンプの駆動速度を可変制御することを特徴とする液体供給方法。
【請求項４】
さらに加工条件に関する設定値に基づいて、単軸ロボットを制御することを特徴とする請求項３記載の液体供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工機械の加工部に加工用の液体を供給する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は従来の液供給装置の一例における全体構成を示す図である。図８に示すように、従来のＮＣ工作機械５５１では、ＮＣ装置５５２において、ＮＣプログラム記憶部に記憶した記憶データを解析し、この解析値に基づいて工作機械本体のＸＹＺスピンドル駆動モータを制御する一方、ＮＣ工作機械５５１には加工部５１１に切削液を供給する回転型ポンプ５５４が設置され、そのポンプ５５４の切削液の供給ラインＬ５１に設けた電磁弁５５５をオンオフ制御するものが知られている。
【０００３】
なお、５５３はタンクであって、ＮＣ工作機械５５１の加工部５１１に供給された切削液は、戻りラインＬ５２を通りこのタンク５５３に戻される。そして、ポンプ５５４で吸入ラインＬ５３から吸引されて、供給ラインＬ５１から上記加工部５１１に供給される。また、５５６は流量調整用の絞り弁であって、上記供給ラインＬ５１中を流れる切削液の流量を手動で調整するものである。
【０００４】
しかし、上記ＮＣ工作機械５５１では、回転型ポンプ５５４が工作物の切削量や発熱量に関係なく、常に一定量の切削液を供給しているため、切削量が少ない場合などに、ポンプモータが必要以上の回転数で駆動されるという無駄がある。また工作物の切削点以外の箇所、例えば主軸台、ベッドなどにまで切削液が飛散するといった不具合があった。
【０００５】
また、ポンプ５５４として、通常は必要最大量の切削液を供給するために、大型のポンプを採用しており、そのポンプモータの回転数を高く設定しているので、スペース的に不利となり、消費電力がかさむばかりでなく、長時間運転時に大量の切削液がポンプ５５４で常時攪拌されて温度が上昇し、切削点での本来の冷却効果が低下するとともに、ポンプ５５４の騒音が大きいといった不具合もあった。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１では、回転型ポンプのモータ回転数をＮＣプログラムで変えることにより、加工条件に応じて適量の切削液を供給することを図っている。
【特許文献１】特開平７−２６６１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記特許文献１のように、ＮＣプログラムにより回転型ポンプのモータ回転数を制御するだけでは、そのポンプの吐出量を正確に制御することができず、常に加工機械の加工部に適量の切削液を供給することは困難である。
【０００８】
例えば加工条件によっては、加工機械の加工部に断続的に切削液を供給する必要がある。その場合、ＮＣプログラムはポンプモータを直ちに停止させるのに対し、ポンプ本体はベーン等の慣性力により回転し続けて切削液が吐出されることがある。その逆に、ＮＣプログラムはポンプモータを直ちに始動させるのに対し、ポンプ本体はベーン等の慣性力により直ちに回転せず切削液が吐出されないことがある。
【０００９】
すなわち、経過時間ｔに対するポンプの吐出量Ｑの変化は、図５中に破線で示すような緩やかな曲線Ａをなす。これでは、加工機械の加工部に断続的に切削液を供給したい場合でも、その供給の間隔が小さいときには、前の曲線Ａの立下り部分と後の曲線Ａの立ち上がり部分とが互いにオーバーラップしてしまうので、断続的な切削液の供給が不可能となる。
【００１０】
なお、単純に回転型ポンプに代えて、往復動式ポンプを設け、その往復式ポンプを、クランク機構等を介してモータ駆動したとしても、その往復動式ポンプのピストンやクランク機構に慣性力が働くので、上記と同様の問題がある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、常に加工機械の加工部に適量の液体を供給できる装置及び方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、加工機械の加工部に加工用の液体を供給する装置であって、一軸方向に往復移動する移動部材の位置、速度及び加速度の少なくとも１つの制御が可能な単軸ロボットと、この単軸ロボットの移動部材に連結されたピストンでシリンダに液体を吸引して吐出することにより、該液体を加工部に供給する往復動式ポンプとを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明のように、上記単軸ロボットは、上記加工機械による加工条件を設定するための設定部と、加工機械からの加工情報を受信する受信部と、上記設定した加工条件と上記受信した加工情報とに基づいて移動部材の位置、速度及び加速度の少なくとも１つを演算する演算部と、この演算値に基づいて移動部材を制御する制御部とを有する制御装置を備えたこととしてもよい。
【００１４】
第２の発明は、加工機械の加工部に加工用の液体を供給する方法であって、加工機械に設置したセンサからの加工に関する情報に基づいて、単軸ロボットをフィードバック制御することにより、該単軸ロボットに連結された往復動式ポンプの駆動速度を可変制御することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載の発明のように、さらに加工条件に関する設定値に基づいて、単軸ロボットを制御することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、加工の状況に応じて、単軸ロボットの移動部材の位置、速度及び加速度の少なくとも１つが制御され、この単軸ロボットの移動部材に連結されたピストンでシリンダ内の液体を吐出することにより、該液体が加工部へ供給されるので、ピストンの位置、速度及び加速度の少なくとも１つが、加工の途中でもプログラマブルに設定され、加工の状況に応じて最適の流量が供給される。
【００１７】
また、請求項２記載の発明によれば、上記単軸ロボットの制御装置の設定部により上記加工機械による加工条件が設定され、受信部により加工機械からの加工情報が受信され、演算部により上記設定した加工条件と上記受信した加工情報とに基づいて移動部材の位置、速度及び加速度の少なくとも１つが演算され、制御部によりこの演算値に基づいて移動部材が制御されるので、この移動部材に連結された往復移動式ポンプの正確な制御が可能となる。
【００１８】
第２の発明によれば、加工機械に設置したセンサからの加工に関する情報に基づいて、単軸ロボットがフィードバック制御されることにより、該単軸ロボットに連結された往復動式ポンプの駆動速度が可変制御されるので、加工の状況に応じて最適の流量が供給される。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、さらに加工条件に関する設定値に基づいて、単軸ロボットが制御されるので、加工の状況に応じてより最適な流量が供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の一実施形態に係る液体供給装置（液体吐出時）の全体構成を示す図、図２は本発明の一実施形態に係る液体供給装置（液体吸入時）の全体構成を示す図、図３は図１，２の液体供給装置の制御ブロック図である。
【００２１】
図１〜３において、１は加工機械、２は加工機械制御装置、３はタンク、４は制御装置としての直進ユニット制御装置、５は単軸ロボットとしての直進ユニット、６は往復動式ポンプ、Ｌ１は供給ライン、Ｌ２は戻りライン、Ｌ３は吸入ラインである。
【００２２】
加工機械１は、例えばＮＣ工作機械であって、図示しない工具及び被加工物を加工部１１にセットしているものとする。
【００２３】
加工機械制御装置２は、加工機械１に設置した各種センサ２１からの加工に関する各種情報（例えば位置、加工速度等）を検出して、そのうちの特定の情報（加工情報）を直進ユニット制御装置４に出力するものである。
【００２４】
タンク３は、必要量の切削液等を貯留しており、加工機械１の加工部１１に供給された切削液等を戻りラインＬ２経由で回収して再利用するものである。そのために、回収された切削液等に含まれる気泡やゴミ等を除去するためのバッフル板等が適宜設けられている。
【００２５】
直進ユニット制御装置４は、設定部４１と表示部４２とを備えており、設定部４１で設定された加工条件に関する各種設定値、例えば加工材質係数（被加工物の材質に応じた係数）、加工寸法係数（加工部分の寸法に応じた係数）、ポンプ型式係数（ポンプの内径、ストローク等の諸元に応じた係数）、使用液銘柄係数（粘性、比重等に応じた係数等）を記憶する記憶部４３と、加工機械制御装置２から出力された加工情報を受信する受信部４４と、記憶部４３に記憶された各種設定値及び受信部４４で受信した加工情報に基づいて、直進ユニット５の移動量、移動速度及び加速度等を演算する演算部４５と、この演算値に基づいて直進ユニット５の動作を制御する制御部４６と、設定部４１及び表示部４２に対して記憶部４３の情報の入出力を行う情報入出力部４７とを有するものである。表示部４２は、ポンプ６の吐出流量、ピストン位置、ピストン速度、ピストン加速度等を例えばＣＲＴ上に表示するものである。
【００２６】
なお、演算部４５における演算方法としては、加工条件に関する各種設定値と、加工情報と、直進ユニット５の移動量、移動速度及び加速度等との関係を示す数式又はマトリックスを用意しておき、この数式又はマトリックスに設定部４１で設定した各種設定値と、受信部４４で受信した加工情報とを代入して上記直進ユニット５の移動量、移動速度及び加速度を演算する方法を採用できる。
【００２７】
直進ユニット５は、例えばサーボモータからなるモータ５１と、モータ５１で回転駆動されるボールネジ軸５２と、ボールネジ軸５２に平行な固定レール５２ａと、固定レール５２ａ上で、ボールネジ軸５２に螺合してその回転力により一軸方向に往復移動するスライドユニット５３と、スライドユニット５３の往復移動を外部に伝達するロッド（移動部材に相当する。）５４と、ロッド５４を外部に連結するジョイント５５と、ロッド５４の移動終端位置を検出する光学センサ５６とを備えており、直進ユニット制御装置４からの指令により、そのロッド５４を往復移動させて往復動式ポンプ６を駆動するものである。
【００２８】
往復動式ポンプ６は、ここでは吸入側及び吐出側にそれぞれ設けた逆止弁６１，６２と、ピストン６３と、シリンダ６４とを備えた単動式のポンプであって、ピストンロッド６３ａの後端が上記ジョイント５５を介して直進ユニット５のロッド５４の先端に連結されている。そして、ピストン１を図中の左側に移動させて、タンク３に充填された切削液等の液体を吸入ラインＬ３経由で吸入し、その後図中の右側に移動させて、その切削液等を供給ラインＬ１から吐出することにより、その切削液等を加工機械１の加工部１１に供給するものである。
【００２９】
図４は本装置の動作を示すフローチャートであって、（ａ）はメインルーチン、（ｂ）はサブルーチンである。この動作を通じて本発明の液体供給方法が具体化される。
【００３０】
図４（ａ）（ｂ）において、まず設定部４１で加工材質係数、加工寸法係数、ポンプ型式係数、使用液銘柄係数等の加工条件に関わる各種設定値が設定され、この設定値は情報入出力部４７を介して記憶部４３に記憶される（ステップＳ１）。また、加工機械１の各種センサ２１で検出された位置、加工速度等の加工情報が加工機械制御装置２を介して出力され、その出力情報が直進ユニット制御装置４の受信部４４で受信される（ステップＳ２）。
【００３１】
すると、直進ユニット制御装置４の演算部４５は、これらの各種設定値と加工情報とを前述の数式等に代入すること等により、直進ユニット５の移動量、移動速度及び加速度を演算し（ステップＳ３）、制御部４６は、この演算値に基づいて直進ユニット５の動作を制御する（ステップＳ４）。
【００３２】
例えば、直進ユニット５は、最初に往復動式ポンプ６のピストン６３が図１に示すように左側に位置する状態にあるときは、この状態から、図２に示すようにロッド５４で往復動式ポンプ６のピストン６３を右側に引き込んだ状態とすることにより、そのシリンダ６４内に、タンク３から切削液等が吸入ラインＬ３、逆止弁６１を経由して吸引される（ステップＳ４１）。なお、既に図２に示す状態にあるときは、ステップＳ４１が省略される。
【００３３】
ついで、直進ユニット５は、図２に示すように、ロッド５４で往復動式ポンプ６のピストン６３を右側に引き込んだ状態から、図１に示すように、ロッド５４で往復動式ポンプ６のピストン６３を左側に押した状態となることで、そのシリンダ６４内の切削液等が、加工機械１の加工部１１に供給ラインＬ１、逆止弁６２を経由して供給される（ステップＳ４２）。
【００３４】
この場合に、ステップＳ３での演算結果に応じて直進ユニット５の移動量等が制御される。例えば、加工機械１の加工部１１に断続的に切削液を供給する必要がある場合には、単軸ロボット５は往復動式ポンプ６を始動して図２に示す状態から図１に示す状態となる途中で一旦停止し、また始動して停止するといったように、断続的に駆動して、加工機械１の加工部１１に断続的に切削液を供給することができる。その場合には、経過時間ｔに対するポンプの吐出量Ｑの変化は、図５の実線で示すような矩形Ｂの繰り返しとなる。
【００３５】
この間に、制御部４６は、演算部４５による演算値に基づいて単軸ロボット５の移動部材５４の移動が終了したか否かを判断し（ステップＳ４３）、移動が終了したと判断すると、メインルーチンのステップＳ４の直後にリターンする。一方、移動が終了していないと判断すると、さらにセンサ５６がロッド５４に刻んだマーク（不図示）を検出したか否かを判断し（ステップＳ４４）、検出したと判断するまでは、上記ステップＳ４２を繰り返す。一方、制御部４６は、センサ５６がロッド５４に刻んだマーク（不図示）を検出したと判断すると、これ以上往復動式ポンプ６のシリンダ６４から切削液等を吐出することができないので、上記ステップＳ４１にリターンする。
【００３６】
このようにして、ピストン６３の位置、速度及び加速度等が制御されることにより、任意の吐出タイミングと吐出流量とが得られる。ピストン６３の加工機械１の加工部１１に供給された切削液等は、タンク３に戻りラインＬ２を経由して重力で回収される。これらの動作が繰り返される。
【００３７】
そして、表示部４２は、演算部４５から記憶部４３及び情報入出力部４７を介して取り出した吐出流量、ピストン位置、ピストン速度、ピストン加速度等の各種情報を表示し（ステップＳ５）、ステップＳ２の直前に戻る。なお、このステップＳ５を上記ステップＳ４の前に実行するか、或いは、両ステップを同時に実行してもよい。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、加工の状況に応じて、直進ユニット５の往復移動するロッド５４の位置、速度及び加速度の少なくとも１つが制御され、直進ユニット５のロッド５４に連結されたピストン６３でシリンダ６４内の切削液を吐出することにより、この切削液が加工部１１へ供給されるので、ピストン６３の位置、速度及び加速度の少なくとも１つが、加工の途中でもプログラマブルに設定され、加工の状況に応じて最適の流量が供給される。
【００３９】
なお、上記実施形態では、往復動式ポンプ６として単動式のポンプを使用している。しかし、単動式のポンプでは、タンク３から切削液等を吸入しているときには、加工部１１への液体の供給ができない。
【００４０】
そこで、往復動式ポンプ６として、図６に示すような複動式のポンプ６ａを使用することができる。同図中、シリンダ６４はピストン６３の左右両側の区画６３ａ，６３ｂに、供給ラインＬ１と吸入ラインＬ３とがそれぞれ接続され、その接続位置に逆止弁６１，６２，６５，６６が装着されている。
【００４１】
このようにすれば、両区画６３ａ，６３ｂに相互に切削液等が吸引され、吐出されることとなり、タンク３から切削液等を吸入しているときでも、加工部１１への切削液等の供給をほぼ連続的に行うことができるので、必要なときに切削液を供給できるようになる。
【００４２】
或いは、直進ユニット５と往復動式ポンプ６とを２対設けて、それらを互いに反対向きに動作させることによっても、タンク３から切削液等を吸入しているときでも、加工部１１への切削液等の供給をほぼ連続的に行うことができる。その場合でも直進ユニット制御装置４は１台で済む。
【００４３】
また、上記実施形態では、直進ユニット５と往復動式ポンプ６とを別体で構成しているが、図７に示すように、直進ユニット５と往復動式ポンプ６とを一体化してもよい。
【００４４】
同図中、シリンダ６４はピストン６３の左右両側の区画６３ａ，６３ｂに、供給ラインＬ１と吸入ラインＬ３とがそれぞれ接続され、その接続位置に逆止弁６１，６２，６５，６６が装着されている。さらに、シリンダ６４内でピストン６３ａは直進ユニット５のボールネジ軸５２に直接螺合して往復移動可能となっている。その場合には、ロッド５４等を省略して、さらにコンパクトな構成となる。
【００４５】
また、上記実施形態では、加工用の液体として、切削液等としているが、その他の液体、例えば冷却液、洗浄液等であってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体供給装置（液体吐出時）の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液体供給装置（液体吸入時）の全体構成を示す図である。
【図３】図１，２の液体供給装置の制御ブロック図である。
【図４】本装置の動作を示すフローチャートであって、（ａ）はメインルーチン、（ｂ）はサブルーチンである。
【図５】経過時間に対するポンプ吐出量の変化の様子を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一変形例に係る液体供給装置の往復動式ポンプの概念図である。
【図７】本発明の他の変形例に係る液体供給装置の往復動式ポンプの概念図である。
【図８】従来の液体供給装置の一例における全体構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    加工機械
１１  加工部
２    加工機械制御装置
３    タンク
４    直進ユニット制御装置（制御装置に相当する。）
４１  設定部
４２  表示部
４３  記憶部
４４  受信部
４５  演算部
４６  制御部
４７  情報入出力部
５    直進ユニット（単軸ロボットに相当する。）
５４  ロッド（移動部材に相当する。）
６    往復動式ポンプ
６３  ピストン
６４  シリンダ
【図１】
2006142442.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006142442.tif 000008
【図７】
2006142442.tif 000009
【図８】
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