(57)【要約】【課題】クーラントの経路における圧力検出器の配置を不要とし、クーラントの詰まりやポンプの磨耗等の異常を早期に発見することが可能となるとともに、クーラントを有効に供給することが可能となる、クーラント供給装置及びクーラント供給方法を提供する。【解決手段】クーラント供給装置２０は、主軸１５を介して刃具１７の基端部で供給孔１７ａと連通されて、クーラントを刃具１７へと供給するポンプ２３と、ポンプ２３を駆動させるモーター２２と、モーター２２の回転数を制御するコントローラー２１と、を備え、コントローラー２１には、刃具１７の種類ａ〜ｄに対応する供給孔１７ａの断面積に応じて予め定められた、モーター２２の設定回転数Ｒａ〜Ｒｄが記憶され、コントローラー２１は、刃具１７の種類ａ〜ｄに応じて、モーター２２の回転数を設定回転数Ｒａ〜Ｒｄに制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の工具から選択した一の工具を主軸に備える工作機械に配設される、前記工具の軸心部を貫通して形成された供給孔を介して、前記工具の先端部にクーラントを供給するための、クーラント供給装置であって、
前記主軸を介して前記工具の基端部で供給孔と連通されて、クーラントを前記工具へと供給する、ポンプと、
前記ポンプを駆動させる、モーターと、
前記モーターの回転数を制御する、コントローラーと、を備え、
前記コントローラーには、前記工具の種類に対応する供給孔の断面積に応じて予め定められた、モーターの設定回転数が記憶され、
前記コントローラーは、前記工具の種類に応じて、前記モーターの回転数を前記設定回転数に制御する、
ことを特徴とする、クーラント供給装置。
【請求項２】
前記コントローラーには、前記工具の供給孔を流通するクーラントが所定の圧力となるように、前記ポンプを駆動させる前記モーターの設定回転数が予め定められて記憶される、
ことを特徴とする、請求項１に記載のクーラント供給装置。
【請求項３】
前記コントローラーは、前記工具の種類が、前記モーターの設定回転数を記憶していないものである場合には、前記モーターの回転数を、前記ポンプの最大回転数に制御する、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のクーラント供給装置。
【請求項４】
複数種類の工具から選択した一の工具を主軸に備える工作機械に配設された、
前記工具の軸心部を貫通して形成された供給孔と前記主軸を介して前記工具の基端部で連通されて、クーラントを前記工具へと供給するポンプと、該ポンプを駆動させるモーターと、該モーターの回転数を制御するコントローラーと、を備えるクーラント供給装置において、
前記供給孔を介して前記工具の先端部にクーラントを供給する、クーラント供給方法であって、
前記コントローラーは、前記工具の種類に対応する供給孔の断面積に応じて予め定めた、モーターの設定回転数を記憶し、
前記コントローラーは、前記工具の種類に応じて、前記モーターの回転数を前記設定回転数に制御する、
ことを特徴とする、クーラント供給方法。
【請求項５】
前記コントローラーは、前記工具の供給孔を流通するクーラントが所定の圧力となるように、前記ポンプを駆動させる前記モーターの設定回転数を予め定めて記憶する、
ことを特徴とする、請求項４に記載のクーラント供給方法。
【請求項６】
前記コントローラーは、工具の種類が、モーターの回転数を記憶していないものである場合には、前記モーターの回転数を、前記ポンプの最大回転数に制御する、
ことを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載のクーラント供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クーラント供給装置及びクーラント供給方法に関し、詳しくは、工作機械へのクーラントの供給効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工用工作機械において、主軸に配設される工具の軸心部を貫通して形成された供給孔を介して、前記工具の先端部にクーラントとして切削液を供給する、いわゆるセンタースルークーラントに関する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、加工用工作機械において、クーラントの経路に圧力検出器を配置し、この圧力検出器で検出したクーラントの圧力に基づいてポンプの駆動を制御することにより、クーラントの流量を調節する技術が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３４７３８号公報
【特許文献２】特開昭６１−１０９６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２のようにクーラントの経路に圧力検出器を配置する構成によれば、圧力検出器の配置コストが嵩むという問題があった。
また、経路の途中でクーラントの詰まりや漏れ等が発生してクーラントの流量が変化した場合、自動的にモーター回転数を調節して加工を続けることになる。このため、クーラントの詰まりや漏れが異常として早期に検出されず、クーラントの供給が正常化されないまま加工を継続する可能性があった。
さらに、ポンプ自体が摩耗等により供給能力が低下した場合でも異常を検知することができないため、クーラントの供給量のうち不足分を補うためにポンプの回転数が上がるだけで、ポンプ異常を早期に発見することはできないという問題があった。
【０００６】
一方、ポンプの回転数を一定の状態で維持した上で、圧力を一定にするためにクーラントの一部をリリーフバルブから放出し、残りのクーラントを刃先から供給する技術についても知られている。
本来、センタースルークーラントにおいては、工具の軸心部を貫通して形成された供給孔を介してクーラントを供給するため、この供給孔の穴径によって必要なクーラントの流量及び圧力が定まる。つまり、工具における供給孔の穴径によって、クーラントの流量や圧力を制御することが望ましいのである。
しかし、前記の方法ではクーラントの供給に際して無駄が多く、ポンプの回転数が常に上がった状態で使用するためにポンプの劣化が進行しやすいという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、上記現状に鑑み、クーラントの経路における圧力検出器の配置を不要とし、クーラントの詰まりやポンプの磨耗等の異常を早期に発見することが可能となるとともに、クーラントを有効に供給することが可能となる、クーラント供給装置及びクーラント供給方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、複数種類の工具から選択した一の工具を主軸に備える工作機械に配設される、前記工具の軸心部を貫通して形成された供給孔を介して、前記工具の先端部にクーラントを供給するための、クーラント供給装置であって、前記主軸を介して前記工具の基端部で供給孔と連通されて、クーラントを前記工具へと供給する、ポンプと、前記ポンプを駆動させる、モーターと、前記モーターの回転数を制御する、コントローラーと、を備え、前記コントローラーには、前記工具の種類に対応する供給孔の断面積に応じて予め定められた、モーターの設定回転数が記憶され、前記コントローラーは、前記工具の種類に応じて、前記モーターの回転数を前記設定回転数に制御するものである。
【００１０】
請求項２においては、前記コントローラーには、前記工具の供給孔を流通するクーラントが所定の圧力となるように、前記ポンプを駆動させる前記モーターの設定回転数が予め定められて記憶されるものである。
【００１１】
請求項３においては、前記コントローラーは、前記工具の種類が、前記モーターの設定回転数を記憶していないものである場合には、前記モーターの回転数を、前記ポンプの最大回転数に制御するものである。
【００１２】
請求項４においては、複数種類の工具から選択した一の工具を主軸に備える工作機械に配設された、前記工具の軸心部を貫通して形成された供給孔と前記主軸を介して前記工具の基端部で連通されて、クーラントを前記工具へと供給するポンプと、該ポンプを駆動させるモーターと、該モーターの回転数を制御するコントローラーと、を備えるクーラント供給装置において、前記供給孔を介して前記工具の先端部にクーラントを供給する、クーラント供給方法であって、前記コントローラーは、前記工具の種類に対応する供給孔の断面積に応じて予め定めた、モーターの設定回転数を記憶し、前記コントローラーは、前記工具の種類に応じて、前記モーターの回転数を前記設定回転数に制御するものである。
【００１３】
請求項５においては、前記コントローラーは、前記工具の供給孔を流通するクーラントが所定の圧力となるように、前記ポンプを駆動させる前記モーターの設定回転数を予め定めて記憶するものである。
【００１４】
請求項６においては、前記コントローラーは、工具の種類が、モーターの回転数を記憶していないものである場合には、前記モーターの回転数を、前記ポンプの最大回転数に制御するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１６】
本発明により、センタースルークーラントでのクーラントの供給において、クーラントの経路における圧力検出器の配置を不要とし、クーラントの詰まりやポンプの磨耗等の異常を早期に発見することが可能となるとともに、クーラントを有効に供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るクーラント供給装置が配設された工作機械を示した概略図。
【図２】（ａ）は刃具における供給孔の断面積とクーラントの流量との関係を示した図、（ｂ）はクーラントの流量とポンプの回転数との関係を示した図。
【図３】それぞれの刃具における各種データを示した図。
【図４】クーラント供給方法を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００１９】
［クーラント供給装置２０］
まず始めに、本発明の一実施形態に係るクーラント供給装置２０の概略について、図１を用いて説明する。
図１に示す如く、クーラント供給装置２０は、例えば一軸ＮＣ設備や多軸加工設備等の工作機械１０に配設されている。工作機械１０はその主軸１５の先端に、ドリルやリーマやタップ等の工具である刃具１７を備えている。
クーラント供給装置２０は主軸１５及びクーラントタンク１３と、それぞれ供給管１９ａ及び供給管１９ｂで接続されている。クーラントタンク１３は、刃具１７に供給された後に図示しない回収路を通じて回収されたクーラントを濾過し、再び供給できる状態にして貯溜している。
【００２０】
そして、クーラント供給装置２０は刃具１７の軸心部を貫通して形成された供給孔１７ａを介して（いわゆるセンタースルークーラントによって）、刃具１７の先端部にクーラントとして切削液を供給するのである。ここで、刃具１７としては、ＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｏｏｌ  Ｃｈａｎｇｅｒ：自動工具交換装置）等によって複数種類の刃具１７から選択した一の刃具１７が主軸１５に備えられている。
【００２１】
また、クーラント供給装置２０は、主軸１５を介して刃具１７の基端部で供給孔１７ａと連通されて、クーラントを刃具１７へと供給するポンプ２３と、ポンプ２３と接続されてポンプ２３を駆動させるモーター２２と、モーター２２と接続されてモーター２２の回転数を制御する、コントローラー２１と、を備えている。コントローラー２１は図示しないＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）や記憶手段を備えており、後述するようにその記憶手段に記憶されている設定回転数に基づいてモーター２２の回転数を制御する。
【００２２】
本実施形態で用いることの可能なコントローラー２１とモーター２２の組合せの種類としては、ＮＣサーボアンプとサーボモータ、ＩＰＭインバーターとＩＰＭモーター、インバーターとインダクションモーター等がある。
【００２３】
また、本実施形態におけるポンプ２３はモーター２２の回転数を制御することにより流量を調節することの可能なものであり、例えばギヤポンプ等の容積式のポンプが用いられる。従来、吐出圧力が１ＭＰａで使用されてきた刃具１７においては、センタースルー穴（供給孔１７ａ）の最大穴径における流量が２０Ｌ／ｍｉｎ程度であることから、ポンプ２３は１ＭＰａで２０Ｌ／ｍｉｎ程度の供給能力を有することが望ましい。
【００２４】
上記の如く構成した工作機械１０においては、刃具１７による加工を行う際に、クーラント供給装置２０によって刃具１７にクーラントが供給される。具体的には、図示しない制御装置から指示信号を受けたコントローラー２１がモーター２２の回転数を設定回転数に制御し、モーター２２は制御された設定回転数でポンプ２３を駆動させる。ポンプ２３は図１中の矢印Ｆ１に示す如く、クーラントタンク１３から供給管１９ａを介してクーラントを吸入し、同じく矢印Ｆ２に示す如く、供給管１９ｂを介して主軸１５へクーラントを供給する。そして、クーラントを主軸１５から供給孔１７ａへと流入させることにより、刃具１７の先端部にクーラントを供給するのである。なお、本実施形態においてはクーラントの経路上に図示しないクーラントの圧力スイッチを配設し、工作機械１０の駆動中にクーラントの圧力が上限値（下限値）になれば、圧力上限（下限）信号を出力して圧力の異常を検知できる構成としている。
【００２５】
このように刃具１７にクーラントを供給する場合において、供給孔１７ａの穴径及び断面積（ｍｍ２）の大きさは、刃具１７の種類（型式）によって決まっている。そして、図２（ａ）に示す如く、供給孔１７ａを流通するクーラントの流量（Ｌ／ｍｉｎ）は供給孔１７ａの内部が所定の圧力になるように、供給孔１７ａの断面積に対応して定められる。また、必要なクーラントの流量が定められると、図２（ａ）に示す如く、ポンプ２３の回転数（ｒ．ｐ．ｍ）が必要なクーラントの流量に対応して定められることが望ましい。つまり、刃具１７の種類が定まると、その刃具１７の種類に応じて、モーター２２が駆動させるポンプ２３の適切な回転数を予め定めることが可能となるのである。
【００２６】
本実施形態においては、図２及び図３に示す如く、刃具１７の種類に対応する供給孔１７ａの断面積Ｓに応じて、モーター２２の設定回転数Ｒが予め定められている。
具体的には図３に示す如く、それぞれの刃具１７の種類ａ〜ｄにおける供給孔１７ａの穴径をＤａ〜Ｄｄとする。そして、供給孔１７ａの穴径Ｄａ〜Ｄｄにより、供給孔１７ａの断面積Ｓａ〜Ｓｄが定まる。これに伴い、図２（ａ）に示す如く、それぞれの断面積Ｓａ〜Ｓｄにおいて供給孔１７ａを流通するクーラントの流量が、供給孔１７ａの内部が所定の圧力になるように本願出願人が行った実験結果に基づいてＦａ〜Ｆｄと定められる。さらに、図２（ｂ）に示す如く、それぞれのクーラントの流量Ｆａ〜Ｆｄに対応するポンプ２３の設定回転数が、前記実験結果に基づいてＲａ〜Ｒｄと定められる。即ち、刃具１７の供給孔１７ａを流通するクーラントが所定の圧力となるように、ポンプ２３の設定回転数が予め定められるのである。
【００２７】
このように、刃具１７の種類ａ〜ｄに対応する供給孔１７ａの断面積Ｓａ〜Ｓｄに応じて、モーター２２の設定回転数Ｒａ〜Ｒｄが予め定められるのである。また、コントローラー２１の記憶手段には、図３に示すように刃具１７の種類ａ〜ｄに対応するモーター２２の設定回転数Ｒａ〜Ｒｄが記憶されている。
【００２８】
上記の如く構成したクーラント供給装置２０において、コントローラー２１は、刃具１７の種類ａ〜ｄに応じて、モーター２２の回転数を設定回転数Ｒａ〜Ｒｄに制御する。以下、クーラント供給装置２０でモーター２２の回転数を制御する方法について、図４を用いて具体的に説明する。
【００２９】
まず、図４中のステップＳ１０に示す如く、ＡＴＣ等によって複数種類の刃具１７から選択されて現在主軸１５に装着されている刃具１７がセンタースルークーラントに対応するものか否か（供給孔１７ａが形成されているか否か）を判断する。
ステップＳ１０において、刃具１７がセンタースルークーラントに対応していないと判断された場合はステップＳ３０に進み、ポンプ２３を停止して加工を行い、ステップＳ４０に進む。換言すれば、コントローラー２１には、刃具１７の種類に対応する供給孔１７ａの断面積が０である場合には、モーター２２の設定回転数を０とするものとして記憶されているのである。
【００３０】
一方、ステップＳ１０において、刃具１７がセンタースルークーラントに対応していると判断した場合はステップＳ２１に進み、主軸１５に装着されている刃具１７が種類ａであるか否かを判断する。
ステップＳ２１において、主軸１５に装着されている刃具１７が種類ａであると判断した場合はステップＳ３１に進み、モーター２２の回転数を設定回転数Ｒａに制御し、ステップＳ４０に進む。
ステップＳ２１において、主軸１５に装着されている刃具１７が種類ａでないと判断した場合はステップＳ２２に進み、主軸１５に装着されている刃具１７が種類ｂであるか否かを判断する。
【００３１】
以下、刃具ａの場合と同様に、ステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２４において、刃具１７が種類ｂ、ｃ、ｄであると判断した場合はそれぞれステップＳ３２、Ｓ３３、Ｓ３４に進み、モーター２２の回転数を設定回転数Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄに制御し、ステップＳ４０に進むのである。
【００３２】
ステップＳ２４において、主軸１５に装着されている刃具１７が種類ｄでないと判断した場合はステップＳ３５に進み、モーター２２の回転数をポンプ２３の最大回転数に制御するのである。つまり、コントローラー２１は、刃具１７の種類が、対応するモーター２２の設定回転数を記憶していないものである場合には、モーター２２の回転数を、ポンプ２３の最大回転数に制御し、ステップＳ４０に進むのである。このように、刃具１７の種類がコントローラー２１に記憶されていないものであっても、工作機械１０による加工ができる構成としている。
【００３３】
ステップＳ４０では、加工が完了したか否かを判断する。ステップＳ４０において、加工が完了していないと判断した場合はステップＳ１０に戻って加工を継続する。このとき、ポンプ２３からのクーラントの供給量が刃具１７における供給孔１７ａの流通量を上回った場合は、経路上に配設された図示しないリリーフバルブからクーラントの一部を放出して、クーラントタンク１３に戻す構成としている。
ステップＳ４０において、加工が完了したと判断した場合はポンプ２３を停止して加工を終了する。
【００３４】
本実施形態に係るクーラント供給装置２０においては上記の如く構成することにより、クーラントの経路に圧力検出器を配置する必要がなくなる。つまり、刃具１７の種類（供給孔１７ａの穴径）に対応してクーラントの流量を調節する構成としているため、ポンプ２３の駆動を制御するために圧力検出器でクーラントの圧力を検出する必要がないのである。これにより、圧力検出器の配置コストをなくし、さらに刃具１７における供給孔１７ａの穴径に対応してクーラントの流量や圧力を適切に制御することが可能となるのである。
加えて、刃具１７の供給孔１７ａを流通するクーラントが所定の圧力となるように、ポンプ２３の設定回転数を予め定める構成とすることにより、ポンプ２３の回転数を常に適切な状態で維持できるため、クーラントの供給に際する無駄をなくすとともに、ポンプ２３の劣化を進行しにくくすることができる。
【００３５】
また、経路の途中でクーラントの詰まりや漏れ等が発生して流量が変化した場合は、クーラントの経路上に配設された圧力スイッチによって圧力上限（下限）信号を出力して圧力の異常を検知できる構成としている。このため、クーラントの詰まりや漏れを異常として早期に検出することができ、クーラントの供給が正常化されないまま加工を継続することがないのである。
さらに、ポンプ自体が摩耗等により供給能力が低下した場合にはクーラントの供給圧力が低下するため同様に早期に検知することができ、ポンプ異常を早期に発見して対応することが可能となるのである。
【００３６】
上記の如く、本実施形態に係るクーラント供給装置２０においては、クーラントの経路における圧力検出器の配置を不要とし、クーラントの詰まりやポンプ２３の磨耗等の異常を早期に発見することが可能となるとともに、クーラントを有効に供給することが可能となるのである。
【符号の説明】
【００３７】
１０    工作機械
１５    主軸
１７    刃具（工具）
１７ａ  供給孔
２０    クーラント供給装置
２１    コントローラー
２２    モーター
２３    ポンプ
【図１】
2012106292.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2012106292.tif 000006