(57)【要約】【課題】オイルミストの噴射量を加工状況に合わせて最適となるように制御できるようにする。【解決手段】オイルミスト２６を発生するオイルミスト発生装置２２と、オイルミスト発生装置２２で発生したオイルミスト２６を加工部位に向けて噴射する噴射ノズル２８と、加工に使用している工具１４または被削材１２に実際に生じる現象を示す物理量を検知する検知センサ６０と、この検知センサ６０の検出値に基づいて噴射ノズル２８から噴射するオイルミスト２６の噴射量を制御するコントローラ５８を有する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルミストを発生するオイルミスト発生装置と、
前記オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを加工部位に向けて噴射する噴射ノズルと、
加工に使用している工具または被削材に実際に生じる現象を示す物理量を検知する検知センサと、
前記検知センサの検出値に基づいて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御するコントローラを有することを特徴とするオイルミスト噴射装置。
【請求項２】
前記検知センサは、前記工具の刃先温度、被削材の温度または機械加工の際に発生する切り屑の温度を検知する温度センサ、前記工具または被削材の振動加速度を検知する振動センサ、または加工中の被削材に生じるアコースチックエミッションを検知するＡＥセンサのいずれか一つであることを特徴とする請求項１記載のオイルミスト噴射装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記検出値が予め設定された閾値を超えたときにオイルミストの噴射を開始するように制御することを特徴とする請求項１または２記載のオイルミスト噴射装置。
【請求項４】
オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを、噴射ノズルから加工部位に向けて噴射するにあたり、
加工に使用している工具の刃先温度、被削材の温度または機械加工の際に発生する切り屑の温度を検知し、この検出値の絶対値または変化量に対応させて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御することを特徴とするオイルミスト噴射装置の制御方法。
【請求項５】
オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを、噴射ノズルから加工部位に向けて噴射するにあたり、
加工に使用している工具または被削材の振動加速度、または加工中の被削材に生じるアコースチックエミッションを検知し、この検出値の絶対値または変化量に対応させて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御することを特徴とするオイルミスト噴射装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削あるいは研削加工を行う際に、切削油をミスト状にしたオイルミストを被削材（ワーク）の加工部位に向けて噴射することによって、加工部の潤滑と工具の冷却を行いつつ、使用切削油の量を大幅に削減するようにしたオイルミスト噴射装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、砥石を高速回転させて金属の表面を研磨加工したり、工作機械を使用して工作物の切削加工を行ったりする際には、加工部位に切削油を供給することが広く行われている。この切削油には、主に潤滑作用、冷却作用及び洗浄作用があり、一般に液状のものを使用して加工部位に直接注ぐようにしていた。この場合、多量の切削油が必要となって、コストアップに繋がってしまうばかりでなく、多量の廃液が発生し、劣悪な環境でこの処理を行う必要がある。
【０００３】
このため、オイルミスト発生装置と噴射ノズルとを備え、切削油をミスト状にしたオイルミストを噴射ノズルから加工部位に向けて噴射して付着させることで、使用切削油の量を大幅に削減するようにしたオイルミスト噴射装置が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のオイルミスト噴射装置にあっては、噴射ノズルから加工部位に向けて噴射されるオイルミストの噴射量を自動で制御する手段が何ら備えられていなかった。このため、加工の際に、必要に応じて加工部の状況を目視しながらオイルミストの噴射量を手作業で調整する必要があり、この作業に熟練を要するばかりでなく、加工品のばらつきや、切削油や研削油の使用量の増大による環境汚染に繋がってしまうといった問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、オイルミストの噴射量を加工状況に合わせて最適となるように制御できるようにしたオイルミスト噴射装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、オイルミストを発生するオイルミスト発生装置と、前記オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを加工部位に向けて噴射する噴射ノズルと、加工に使用している工具または被削材に実際に生じる現象を示す物理量を検知する検知センサと、前記検知センサの検出値に基づいて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御するコントローラを有することを特徴とするオイルミスト噴射装置である。
【０００７】
これにより、切削刃物あるいは研削砥石等の工具表面等で実際に発生している現象を示す物理量、例えば刃物や砥石の刃面で実際に生じる温度上昇を検知して切削あるいは研削状況を把握し、この切削あるいは研削状況に合わせてオイルミスト噴射量（噴霧量）を調整することで、オイルミストの噴射量を加工状況に合わせて最適となるように制御することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記検知センサは、前記工具の刃先温度、被削材の温度または機械加工の際に発生する切り屑の温度を検知する温度センサ、前記工具または被削材の振動加速度を検知する振動センサ、または加工中の被削物に生じるアコースチックエミッションを検知するＡＥセンサのいずれか一つであることを特徴とする請求項１記載のオイルミスト噴射装置である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記コントローラは、前記検出値が予め設定された閾値を超えたときにオイルミストの噴射を開始するように制御することを特徴とする請求項１または２記載のオイルミスト噴射装置である。これにより、噴射ノズルから切削部位に向けたオイルミストの噴射を、必要時に自動的に開始することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを、噴射ノズルから加工部位に向けて噴射するにあたり、加工に使用している工具の刃先温度、被削材の温度または機械加工の際に発生する切り屑の温度を検知し、この検出値の絶対値または変化量に対応させて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御することを特徴とするオイルミスト噴射装置の制御方法である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、オイルミスト発生装置で発生したオイルミストを、噴射ノズルから加工部位に向けて噴射するにあたり、加工に使用している工具または被削材の振動加速度、または加工中の被削材に生じるアコースチックエミッションを検知し、この検出値の絶対値または変化量に対応させて前記噴射ノズルから噴射するオイルミストの噴射量を制御することを特徴とするオイルミスト噴射装置の制御方法である。
【００１２】
ここで、前記検出値が予め設定した閾値を超えたときに前記噴射ノズルからのオイルミストの噴射を開始するようにしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の実施の形態のオイルミスト噴射装置及び工作機械による一加工例を示すもので、これは、例えば前後動自在で、バイス１０ａを有する加工テーブル１０を備え、この加工テーブル１０のバイス１０ａで左右から挟持して保持したワーク（被削材）１２に高速回転するフライス（切削工具）１４でフライス削りを行うようにした工作機械（フライス盤）１６に適用した例を示す。切削工具１４は、工具駆動装置１８内に収容した電動機の駆動で回転する駆動軸（主軸）２０の下端に着脱自在に保持されている。
【００１４】
オイルミスト噴射装置は、切削油をミスト状にしたオイルミストを発生するオイルミスト発生装置２２と、このオイルミスト発生装置２２から延びるオイルミスト供給チューブ２４と、このチューブ２４の先端に接続されてオイルミスト２６を切削加工部位、すなわちワーク１２と切削工具１４との接触部に向けて噴射する噴射ノズル２８とを有している。この噴射ノズル２８は、アーム用モータ３０を介して揺動かつ屈曲自在なアーム３２の自由端に着脱自在で、噴射ノズル揺動モータ３４を介して揺動自在に保持されている。更に、制御盤３６が備えられ、この制御盤３６とオイルミスト発生装置２２とは制御ケーブル３８で接続されている。
【００１５】
オイルミスト発生装置２２は、図２に示すように、下部に切削油４０を溜める密閉された油槽４２を有しており、この油槽４２の内部にオイルミスト発生器４４が配置されている。このオイルミスト発生器４４には、圧力空気源４６から延び、途中にオイルミスト生成圧力調整弁４８を介装した圧力空気供給管５０が接続され、オイルミスト発生器４４から下方に延びる切削油吸上管５２が油槽４２に溜められた切削油４０の内部に達するようになっており、この切削油吸上管５２の途中に油量調整弁５４が介装されている。更に、オイルミスト発生器４４の圧力空気供給管５０に対向する位置に油槽４２の内部に向けて開口するオイルミスト噴射口５６が設けられている。
【００１６】
ワーク１２を挟持して保持するバイス１０ａには、加工中のワーク１２に発生してバイス１０ａに伝えられるアコースチックエミッション（超音波振動）を検出するＡＥセンサ６０が取付けられ、この検出信号が制御盤３６（図１参照）内のコントローラ５８に入力され、このコントローラ５８からの制御信号がオイルミスト生成圧力調整弁４８及び油量調整弁５４に入力される。つまり、コントローラ５８に入力され、例えば高周波帯通過用のフィルタを通過することで低周波域が除去された振動の高周波域のみのオーバオール値の絶対値（振動値）または時間変化に伴う増減によって、現在の加工進行状況を直接的に検知し、実際に検知した加工進行状況に応じてオイルミスト生成圧力調整弁４８及び油量調整弁５４をコントローラ５８で制御してオイルミスト噴射量（噴霧量）を調整することで、オイルミスト２６の噴射量を各加工状況に最適となるように制御することができるようになっている。
【００１７】
更に、このコントローラ５８には、振動の高周波域のみのオーバオール値の閾値が設定されている。そして、コントローラ５８は、ＡＥセンサ６０で検出され、低周波域が除去された振動の高周波域のみのオーバオール値の絶対値（振動値）がこの閾値を超えたときにオイルミスト２６の噴射を開始するように、オイルミスト生成圧力調整弁４８及び油量調整弁５４を制御するようになっている。これにより、噴射ノズル２８からワーク１２の切削部位に向けたオイルミスト２６の噴射を、必要時に自動的に開始することができる。
【００１８】
この実施の形態によれば、圧力空気源４６からの圧力空気をオイルミスト発生器４４に供給すると、この供給した空気の流れで切削油４０が切削油吸上管５２から吸い上げられ、空気と混和してオイルミスト２６となり、オイルミスト噴射口５６から噴出して油槽４２内に充満する。そして、油槽４２内に充満したオイルミスト２６が、切削工具１４とワーク１２との接触部等の切削加工部位に向けて噴射ノズル２８から噴射される。この時、ＡＥセンサ６０からの出力信号（検知信号）によって現在の加工進行状況を検知し、例えば加工開始後、ＡＥセンサ６０で検出され、低周波域が除去された振動の高周波域のみのオーバオール値の絶対値（振動値）が予め設定した閾値を超えたときにオイルミスト２６の噴射を開始し、低周波域が除去された振動の高周波域のみのオーバオール値の絶対値（振動値）または時間変化に伴う増加（または減少）に伴って、オイルミスト２６の噴射量を増加（または減少）する等、オイルミスト生成圧力調整弁４８及び油量調整弁５４を制御してオイルミスト噴射量を調整することで、オイルミスト２６の噴射量を各加工状況に最適となるように制御することができる。これによって、最適な量のオイルミスト２６を噴射ノズル２８から切削加工部位に向けて噴射することができる。
【００１９】
なお、この例では、オイルミスト生成圧力調整弁４８と油量調整弁５４とを備え、双方を制御するようにした例を示しているが、どちらか一方を備えて、一方のみを制御するようにしても良い。
【００２０】
図３は、切削工具としてバイト７０を備えてワーク７２の外丸削りを行うようにした旋盤に適用した例を示すもので、この例は、加工部位であるワーク７２と切削工具（バイト）７０との接触部に向けて噴射ノズル２８からオイルミスト２６を噴射するとともに、ワーク７２の切削部位乃至該切削部位近傍の温度を、遠隔に配置した温度センサ７４で計測するようにしたものである。
【００２１】
そして、この温度センサ７４で検知されたワーク７２の切削部位乃至該切削部位近傍の温度の検出信号は、前述と同様に、コントローラ５８に入力され、このコントローラ５８からの制御信号がオイルミスト生成圧力調整弁４８及び油量調整弁５４に入力され（図２参照）、この検出値に基づいて、ワーク７２の切削部位乃至該切削部位近傍の温度の絶対値（計測値）または時間変化に伴う増減によって、現在の加工進行状況を直接的に検知し、オイルミスト噴射量（噴霧量）を調整することで、オイルミスト２６の噴射量を各加工状況に最適となるように制御することができるようになっている。更に、この例にあっては、コントローラ５８には、ワーク７２の切削部位乃至該切削部位近傍の温度の閾値が設定され、温度センサ７４で検出された計測値がこの閾値を超えたときにオイルミスト２６の噴射を開始するようになっている。
【００２２】
なお、この例では、温度センサ７４でワーク７２の切削部位乃至該切削部位近傍の温度を検出するようにしているが、このワーク７２の切削部位乃至該切削部位近傍の温度の代わりに、機械加工の際に発生する切り屑７６の温度を検出し、この検出値を基に、前述と同様にして、コントローラ５８でオイルミスト生成圧力調整弁４８及び油量調整弁５４を制御するようにしてもよい。
【００２３】
図４は、切削工具としてバイト７０を備えてワーク７２の外丸削りを行うようにした旋盤に適用した他の例を示すもので、この例は、加工部位であるワーク７２と切削工具（バイト）７０との接触部に向けて噴射ノズル２８からオイルミスト２６を噴射するとともに、加工に使用している切削工具７０の刃先温度を、切削工具７０の刃部近傍に溶着した、熱電対からなる温度センサ７８で計測するようにしたものである。
【００２４】
この例にあっても、温度センサ７８で検知した切削工具７０の刃先温度の検出信号は、コントローラ５８に入力され、このコントローラ５８からの制御信号がオイルミスト生成圧力調整弁４８及び油量調整弁５４に入力され（図２参照）、これによって、この検出値に基づいて、切削工具７０の刃先温度の絶対値（計測値）または時間変化に伴う増減によって、現在の加工進行状況を直接的に検知し、オイルミスト噴射量（噴霧量）を調整することで、オイルミスト２６の噴射量を各加工状況に最適となるように制御することができる。更に、この例にあっては、コントローラ５８には、切削工具７０の刃先温度の閾値が設定され、温度センサ７８で検出された計測値がこの閾値を超えたときにオイルミスト２６の噴射を開始するようになっている。
【００２５】
図５は、切削工具としてバイト７０を備えてワーク７２の外丸削りを行うようにした旋盤に適用した他の例を示すもので、この例は、加工部位であるワーク７２と切削工具（バイト）７０との接触部に向けて噴射ノズル２８からオイルミスト２６を噴射するとともに、加工に使用している切削工具７０の振動加速度を、切削工具７０の刃部近傍に取付けた振動センサ（小型振動ピックアップ）８０で計測するようにしたものである。
【００２６】
この例にあっても、振動センサ８０で検知した切削工具７０の振動加速度の検出信号は、コントローラ５８に入力され、このコントローラ５８からの制御信号がオイルミスト生成圧力調整弁４８及び油量調整弁５４に入力され（図２参照）、これによって、この検出値に基づいて、切削工具７０の振動加速度の絶対値（計測値）または時間変化に伴う増減によって、現在の加工進行状況を直接的に検知し、オイルミスト噴射量（噴霧量）を調整することで、オイルミスト２６の噴射量を各加工状況に最適となるように制御することができる。更に、この例にあっては、コントローラ５８には、切削工具７０の振動加速度の閾値が設定され、振動センサ８０で検出された計測値がこの閾値を超えたときにオイルミスト２６の噴射を開始するようになっている。
【００２７】
なお、この例では、振動センサ８０で切削工具７０の振動加速度を検出するようにしているが、この切削工具７０の代わりにワーク７２の切削部位乃至該切削部位近傍の振動加速度を検出し、この検出値を基に、前述と同様にして、コントローラ５８でオイルミスト生成圧力調整弁４８及び油量調整弁５４を制御するようにしてもよい。
【００２８】
その他の加工例として、回転する砥石でワークを研削加工する場合もあるが、いずれの場合も、工具（砥石）の刃面温度や被削材の温度等を介して、現在の加工状態を直接的に検知し、この検出値に基づいてオイルミストの噴射量を最適値にすることで、オイルミストの噴射量を加工状況に最適となるように制御することができる。
なお、この実施の形態にあっては、工作機械に適用した例を示しているが、オイルミストを使用して加工を行うものであれば、全て適用可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、オイルミストの噴射量を加工状況に合わせて最適となるように制御することができ、加工部の状況を目視しながらオイルミストの噴射量を調整する必要がなくなり、非熟練者でも加工が容易となる。これにより、加工部の品質のばらつきを減少させるとともに、切削油や研削油の使用量を減少させて環境汚染に繋がることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のオイルミスト噴射装置及び工作機械による一加工例を示す斜視図である。
【図２】同じく、オイルミスト噴射装置のフロー図である。
【図３】本発明の他の実施の形態のオイルミスト噴射装置及び工作機械による他の加工例の要部を示す図である。
【図４】本発明の更に他の実施の形態のオイルミスト噴射装置及び工作機械による更に他の加工例の要部を示す図である。
【図５】本発明の更に他の実施の形態のオイルミスト噴射装置及び工作機械による更に他の加工例の要部を示す図である。
【符号の説明】
１０　加工テーブル
１２，７２　ワーク（被削材）
１４　切削工具（フライス）
２２　オイルミスト発生装置
２４　オイルミスト供給チューブ
２６　オイルミスト
２８　噴射ノズル
３６　制御盤
４０　切削油
４２　油槽
４４　オイルミスト発生器
４６　圧力空気源
４８　オイルミスト生成圧力調整弁
５０　圧力空気供給管
５２　切削油吸上管
５４　油量調整弁
５６　オイルミスト噴射口
５８　コントローラ
６０　ＡＥセンサ
７０　切削工具（バイト）
７４，７８　温度センサ
７６　切り屑
８０　振動センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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