(57)【要約】【課題】複数の切削液ノズルから切削液を供給する数値制御工作機械において、ワークの大きさ、形状に応じて切削液を供給する。【解決手段】加工過程におけるワーク１０１の形状と切削液ノズル１０７の切削液の吐出範囲との関係に基づき、切削液ノズル１０７ごとに、そのノズルの吐出範囲にワーク１０１があるか、およびワーク１０１がある場合その高さの情報を取得する。ワークが吐出範囲にない切削液ノズル（ｎ＝１，２，９，１０）は、ワークがあるノズルに比べて吐出量を少なくする。また、吐出範囲にあるワークの高さが高い切削液ノズル（ｎ＝７，８）、中程度の切削液ノズル（ｎ＝４，５，６）、低いノズル（ｎ＝３）の順に吐出量を少なくする。【選択図】図７
2017113849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークと切削工具を相対移動させてワークに対して機械加工する数値制御工作機械であって、
ワークと切削工具を相対移動させる少なくとも1つの送り軸と、
ワークに対して切削液を供給するために切削液を吐出する複数の切削液ノズルと、
プログラム指令または手動指令に従い送り軸の移動量および各切削液ノズルの吐出量を制御する数値制御装置と、
を有し、
数値制御装置は、
送り軸の移動量と、初期状態のワーク形状および切削工具の形状に基づき、加工過程のワーク形状を取得するワーク形状取得手段と、
あらかじめ記憶されている各切削液ノズルの吐出範囲と、取得された加工過程のワーク形状とに基づき、各切削液ノズルの吐出範囲内のワーク面の状況を取得するワーク面状況取得手段と、
取得された切削液ノズルごとのワーク面の状況に基づき、当該切削液ノズルの吐出量を決定する吐出量決定手段と、
決定された吐出量にて切削液ノズルごとに切削液の吐出量を制御する吐出量制御手段と、
を含む、
数値制御工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載の数値制御工作機械であって、切削液ノズルの吐出範囲内のワーク面の状況が、吐出範囲内のワーク面の有無および吐出範囲内のワーク面の高さの一方または両方である、数値制御工作機械。
【請求項３】
請求項２に記載の数値制御工作機械であって、吐出量決定手段は、吐出範囲内にワーク面がない場合、ワーク面がある場合に比べて吐出量を少なくする、数値制御工作機械。
【請求項４】
請求項２または３に記載の数値制御工作機械であって、吐出量決定手段は、ワーク面の高さが低い場合、高い場合に比べて吐出量を少なくする、数値制御工作機械。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の数値制御工作機械であって、
数値制御装置は、送り軸の移動量と、初期状態のワーク形状および切削工具の形状に基づき、単位時間当たりに削られるワークの体積である切削量を取得する切削量取得手段を有し、
吐出量決定手段は、切削量が少ない場合、多い場合に比べて吐出量を少なくする、
数値制御工作機械。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の数値制御工作機械であって、
各切削液ノズルに切削液を供給する切削液ポンプを有し、切削液ポンプは、各切削液ノズルの吐出量の総和に基づき出力が制御される、
数値制御工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数値制御工作機械に関し、特に、切粉の除去、あるいは工具とワークの冷却や潤滑のために使用する切削液の吐出制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械ではワークの切削加工を行う際に、工具とワークの冷却や潤滑を目的に水や油などの切削液を用いている。一般的な工作機械では、ワークが工具によって切削されている部分に切削液がかかるように、切削液ノズルの方向を調節している(以降、切削加工のことを加工と記す。)。
【０００３】
一方で、切粉が大量に発生するような加工を行う大型の工作機械では、冷却や潤滑の他に、加工時に発生する切粉の除去も切削液を用いる目的となる。このような工作機械では、複数の切削液ノズルから切削液が吐出される。
【０００４】
一般的な数値制御工作機械では、操作盤上から切削液の吐出の開始／停止を切り替えるボタンや、加工プログラムから切削液の吐出の開始／停止を制御する指令が用意されており、切削液の吐出を制御できるようになっている。
【０００５】
切削液の吐出制御に関する特許文献１は、切削液を吐出している状態で、工具位置とワーク加工位置の距離が所定の値より大きくなった場合に、あるいは、あらかじめ設定したワークの領域の外に工具が出た場合に、切削液の供給を停止することで、無駄な切削液の吐出を抑える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３１７７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複数の切削液ノズルを備えた数値制御工作機械による従来の加工では、複数ある切削液ノズルの全てから常時切削液を吐出している。しかし、全ての切削液ノズルから吐出される切削液が常時ワークにかかるわけではなく、切削液ノズルとワークの位置関係によっては、切削液ノズルから吐出された切削液がワークにかからない切削液ノズルが存在する。言い換えれば、ワークが存在する領域（以下、ワーク領域と記す。）以外へ切削液を吐出する切削液ノズルがある。
【０００８】
テーブル外へ切粉を排出するためにワーク領域以外にも切削液を吐出する必要があるが、ワーク領域以外に飛散する切粉の量はワーク領域と比較して少ないため、ワーク領域以外への切削液の吐出量は少量でよい。
【０００９】
また、切削液がワーク領域にかかる状況において、例えばワークに高低差がある場合は、高い位置にかけた切削液は低い位置へと流れるため、低い位置への吐出量は少量でよい。このように、複数の切削液ノズルにより切削液を供給する場合、各切削液ノズルが対象とする範囲のワークの有無、形状等により、各切削液ノズルに要求される吐出量は異なる。
【００１０】
本発明は、複数の切削液ノズルの吐出量を制御し、適量の切削液を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る数値制御工作機械は、ワークと切削工具を相対移動させる少なくとも１つの送り軸と、ワークに対して切削液を供給するために切削液を吐出する複数の切削液ノズルと、プログラム指令または手動指令に従い送り軸の移動量および各切削液ノズルの吐出量を制御する数値制御装置と、を有する。数値制御装置は、加工過程のワーク形状を取得するワーク形状取得手段と、各切削液ノズルの吐出範囲内のワーク面の状況を取得するワーク面状況取得手段と、切削液ノズルごとにその吐出量を決定する吐出量決定手段と、決定された吐出量にて切削液ノズルごとに切削液の吐出量を制御する吐出量制御手段とを有する。
【００１２】
ワーク形状取得手段は、送り軸の移動量と、初期状態のワーク形状および切削工具の形状とに基づき加工過程のワーク形状を取得する。例えば、送り軸の制御プログラムまたは制御指令から送り軸の時々刻々の位置を取得し、またあらかじめ記憶されているまたは入力された工具及びワークの三次元モデルデータを用いて加工シミュレーションを行い、ワークの三次元モデルデータ、つまり加工過程のワークの形状を時々刻々更新していく。加工過程のワーク形状は、加工を開始する前にシミュレーションを行ってあらかじめ取得することも、また加工中に、並行してシミュレーションを行ってその時点のワーク形状を取得することもできる。
【００１３】
ワーク面状況取得手段は、あらかじめ記憶されている各切削液ノズルの吐出範囲と、取得された加工過程のワーク形状とに基づき、ワーク面の状況を取得する。切削液ノズルの吐出範囲とは、切削液ノズルの先端を頂点とする円錐形状の範囲である。この吐出範囲は、切削液ノズルの数値制御工作機械上での位置、吐出方向、及び吐出範囲角により定まる。数値制御工作機械上での位置は、吐出範囲の円錐の頂点の位置を定め、吐出方向は円錐の中心軸を、吐出範囲角は円錐の頂角を定める。数値制御工作機械上での位置、吐出方向、及び吐出範囲角は、切削液ノズルごとにあらかじめ記憶されている。この切削液ノズルの吐出範囲と加工過程のワーク形状に基づき切削液ノズルごとのワーク面の状況を取得する。例えば、吐出範囲にワーク面が存在するか、ワーク面が存在する場合には、その高さはどの程度かを加工の制御プログラムを用いてシミュレーションを行って切削液ノズルごとに取得する。なお、ワーク面の高さとは、重力の方向における位置のことである。
【００１４】
吐出量決定手段は、取得されたワーク面の状況に応じて各切削液ノズルの吐出量を決定する。例えば、ワーク面の状況と吐出量の関係を対応づけて表形式であらかじめ記憶しておき、この対応表に基づき吐出量を決定する。また、吐出量とワーク面の状況の関係を表す数式を記憶しておき、この数式を用いて吐出量を算出し、決定することもできる。吐出量は、具体的な数値として決定してもよく、またその切削液ノズルの最大吐出量に対する比率として決定してもよい。
【００１５】
切削液ノズルの吐出範囲内のワーク面の状況は、吐出範囲内のワーク面の有無および吐出範囲内のワーク面の高さの一方または両方とすることができる。ワーク面の高さは、吐出範囲内のワーク面各点の最高点とすることができる。また、ワーク面の高さは吐出範囲内のワーク面各点の高さの平均値、最低点、最高点と最低点の中間点、または吐出範囲を規定する円錐の中心軸がワーク面に交差する点の高さとしてもよい。
【００１６】
吐出量決定手段は、吐出範囲内にワーク面がない場合、ワーク面がある場合に比べて吐出量を少なくするようにできる。
【００１７】
また、吐出量決定手段は、ワーク面の高さが低い場合、高い場合に比べて吐出量を少なくするようにできる。ワーク面の高さについて、複数の段階を定め、その段階ごとに吐出量を定めておき、これに基づき吐出量を決定することができる。また、ワーク面の高さと吐出量の関係を数式で定めておき、この数式を用いて吐出量を算出するようにしてもよい。吐出量は、高さの増加に対して段階的に増加するように定めてもよく、単調に増加するように定めてもよい。
【００１８】
数値制御装置は、さらに、送り軸の移動量と、初期状態のワーク形状および切削工具の形状に基づき、単位時間当たりに削られるワークの体積である切削量を取得する切削量取得手段を有するものとすることができ、吐出量決定手段は、切削量が少ない場合、多い場合に比べて吐出量を少なくすることができる。
【００１９】
数値制御装置は、所定のプログラムに従い動作することで、ワーク形状取得手段、ワーク面状況取得手段、吐出量決定手段、および吐出量制御手段として機能する。したがって、数値制御装置は、加工過程のワーク形状を取得し、各切削液ノズルの吐出範囲内のワーク面の状況を取得し、切削液ノズルごとにその吐出量を決定し、決定された吐出量にて切削液ノズルごとに切削液の吐出量を制御する。
【００２０】
また、数値制御装置は、所定のプログラムに従い動作することで、切削量取得手段として機能する。したがって、数値制御装置は、単位時間当たりに削られるワークの体積である切削量を取得する。
【発明の効果】
【００２１】
複数の切削液ノズルの吐出量を、個々の切削液ノズルの吐出範囲に対応するワーク面の状況に応じて決定することにより、適量の切削液を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の数値制御工作機械の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態の制御にかかる構成を示すブロック図である。
【図３】切削液の吐出量（吐出比率）決定にかかるフローチャートである。
【図４】切削液の吐出量（吐出比率）決定にかかるフローチャートである。
【図５】図１に示す数値制御工作機械の正面図である。
【図６】切削液ノズル情報管理テーブルの一具体例である。
【図７】図５の正面図のワーク１０１とテーブル１０２と切削液ノズル１０７の部分を抜き出して見た図である。
【図８Ａ】ワークの有無状況と吐出比率の対応関係を示す図である。
【図８Ｂ】ワークの高さ状況と吐出比率の対応関係を示す図である。
【図８Ｃ】切削量と吐出比率の対応関係を示す図である。
【図９】切削液ノズルごとの各条件による暫定吐出比率、および、吐出比率dcr_nをまとめた表である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、数値制御工作機械の一例を示す斜視図である。数値制御工作機械１は、ワーク１０１を載せるテーブル１０２、工具１０３を装着する主軸ユニット１０４、主軸ユニット１０４を保持するコラム１０５、およびクロスレール１０６を備える。テーブル１０２は第１の送り軸であるＸ軸、主軸ユニット１０４は第２及び第３の送り軸であるＹ軸とＺ軸、クロスレール１０６は第４の送り軸であるＷ軸の各駆動装置とリンクしており、数値制御装置２からの軸移動指令により各軸の位置制御が行われる。主軸ユニット１０４の先端に装着された工具１０３によって、テーブル１０２上に配置されたワーク１０１の加工を行う。
【００２４】
切削液ポンプ１０８で汲み上げた切削液を、図１の点線で示す配管を通して切削液ノズル１０７から吐出することで、加工中のワーク１０１に切削液をかけ、切粉の除去を行う。切削液ノズル１０７は、加工で発生した切粉をテーブル外のチップコンベア１０９まで排出するために、切削されている部分以外にも切削液がかけられるようにクロスレール１０６に複数が一列に設置されている。
【００２５】
図２は、本実施形態の機能構成の一例を示すブロック図である。数値制御工作機械１の構成は図１で示したとおりであり、図２において、図１と同じ構成要素には同じ記号を付してある。図３、４は、図２に示すワーク面状況取得部８および吐出量決定部９の処理手順を示したフローチャートである。まず、前半で図２〜４を用いて本発明の機能のあらましを説明する。後半では具体的な数値例を使って動作を詳しく説明する。
【００２６】
図２の数値制御主要部３は、加工プログラムに書かれた種々の指令(図示せず)をブロック順に解釈し、そのうち軸送り指令Ｄ１を軸送り指令部４へ、それを実行すべきタイミングで送る。これは、一般的な数値制御装置が持つ通常の機能である。
【００２７】
軸送り指令部４は、受け取った軸送り指令Ｄ１を実行、つまり、軸送り指令Ｄ１に従って関数発生を行い、時々刻々(より正確には一定周期ごと)の送り軸位置Ｄ２を生成する。生成した送り軸位置Ｄ２を順次、軸駆動制御部５に出力すると同時に、ワーク形状取得部６にも渡す。
【００２８】
軸駆動制御部５は、工具１０３が送り軸位置Ｄ２に移動するようＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｗ軸を駆動する。送り軸位置Ｄ２は指令形状に沿って時々刻々変化するので、ワーク１０１に対して工具１０３が指令形状通りに移動していく。加工プログラムの全ブロックの指令(図示せず)を順に実行するので、最終的には、工具１０３によってワーク１０１が所望の形状に削り取られる。以上の機能も、一般的な数値制御装置が持つ通常の機能である。
【００２９】
ワーク形状取得部６は、ワークの加工を加工プログラムに従ってシミュレーションし、加工過程の、つまり時々刻々のワークの形状を取得する。加工シミュレーションとは、ワーク形状取得部６の内部で管理している工具三次元モデルデータとワーク三次元モデルデータから、それぞれの三次元モデルを構築し、これらを仮想的に動作させ、実際の加工での削り取りを次のようにしてシミュレーションするものである。軸送り指令部４から受け取った送り軸位置Ｄ２に従って、時々刻々、工具三次元モデルを移動させる。ワーク三次元モデルと工具三次元モデルが重なった部分を検出し、この部分を削り取りとみなす。削り取りとみなされた部分はワーク三次元モデルから取り除き、ワーク三次元モデルデータを更新していく。この更新も時々刻々行われる。このような加工シミュレーションの機能は、最近では多くの数値制御装置が持つ機能である。更新されたワーク三次元モデルデータＤ３は、後段のワーク面状況取得部８で使われる。また、この削り取りとみなされた部分の単位時間ごとの体積を切削量Ｄ６とする。切削量Ｄ６は、吐出量決定部９で使われる。切削液ノズル情報記憶部７は、各切削液ノズル１０７の、数値制御工作機械１上での位置座標と吐出方向と吐出範囲角とからなる切削液ノズル情報Ｄ４を記憶している。これらの情報により切削液の吐出範囲を規定する円錐形状が画定される。詳細は後半で説明する。図２のワーク面状況取得部８と吐出量決定部９について、図３，４のフローチャートも併用して説明する。
【００３０】
ワーク面状況取得部８では、切削液吐出シミュレーションを行い(ステップＳ１)、その結果から、「切削液がかかるワーク面の状況」を各切削液ノズル個別に判断する(ステップＳ２〜Ｓ８)。切削液吐出シミュレーションとは、切削液ノズル１０７からワーク１０１に切削液が吐出される様子を仮想的に再現するもので、図５に一具体例を示すが、詳細な説明は後半で行う。
【００３１】
「切削液がかかるワーク面の状況」とは、一つの切削液ノズル１０７から吐出された切削液がワーク１０１にかかっているか／かかっていないかという状況(以降、これをワークの有無状況とする)情報と、切削液がかかっている部分のワークの高さ(以降、これをワークの高さ状況とする)情報の総称である。便宜上、ノズル番号ｎのワークの有無状況の符号をexs_n、全ての切削液ノズルのワークの有無状況をまとめた情報の符号をEXSと記す。ワークの高さ状況の符号についても、同様に、個々の切削液ノズルに関する情報をhei_n、これらをまとめた情報をHEIと記す。
【００３２】
このような「切削液がかかるワーク面の状況」を時々刻々判断するために、ステップＳ１の切削液吐出シミュレーションでは、ワーク形状取得部６から得られる更新されたワーク三次元モデルデータＤ３を用いる。切削液ノズル１０７に対するワーク１０１の位置も時々刻々変化するので、ワーク形状取得部６からは、送り軸位置Ｄ２も取得しておく。また、切削液ノズル１０７から切削液が吐出される様子をシミュレートするために、上記の切削液ノズル情報Ｄ４も参照する。これらの情報を用いて、図５のような切削液吐出シミュレーションを行う。
【００３３】
各切削液ノズル個別に「切削液がかかるワーク面の状況」を判断する処理手順を説明する。ステップＳ２とステップＳ７とステップＳ８は、各切削液ノズル個別にステップＳ３〜Ｓ６を繰り返し実行させるための手続きである。処理対象の切削液ノズル１０７のノズル番号をｎとした。ノズル番号ｎについて、まず、切削液吐出シミュレーションの結果から、吐出された切削液がワーク１０１にかかっているか／かかっていないか、すなわち、吐出範囲にワークがあるか／ないかを判断する(ステップＳ３)。
【００３４】
ワークがある場合には、ステップＳ４で、ワークの有無状況exs_nを「有」と記憶しておく。そして、ステップＳ５で、これも切削液吐出シミュレーションの結果から、吐出された切削液がワーク１０１にかかっている部分の高さを判断し、これをワークの高さ状況hei_nに記憶しておく。逆に、ワークがない場合には、ステップＳ６で、ワークの有無状況exs_nを「無」と記憶しておく。
【００３５】
ノズル番号ｎについての状況判断は以上である。そして、ワーク面状況取得部８で判断された切削液ノズル個別のワークの有無状況exs_nとワークの高さ状況hei_nは、全ての切削液ノズルについて取りまとめられ、ワークの有無状況EXS、ワークの高さ状況HEIとされる。このふたつの状況データをさらにとりまとめたものが、図２において、ワーク面状況取得部８から吐出量決定部９に渡される「切削液がかかるワーク面の状況Ｄ５」である。
【００３６】
吐出量決定部９では、吐出量を各切削液ノズルの最大吐出量に対する比率として扱い、この比率を所定の処理に従い決定する。この比率を以降、吐出比率（％）と記す。吐出量決定部９では、ワーク面状況取得部８で取得されたワークの有無状況EXS、ワークの高さ状況HEI、および、ワーク形状取得部６で算出した切削量Ｄ６を、各条件による吐出量管理テーブルに当てはめて、ノズル番号ごとの各条件による暫定吐出比率を決定する。そして、決定した暫定吐出比率の中で、最も低い値を各切削液ノズルの吐出比率とする。暫定吐出比率とは、各切削液ノズルの吐出比率を決定するために、ワークの有無状況、ワークの高さ状況、および、ワーク形状取得部６で算出した切削量Ｄ６の各条件で求める吐出比率のことである。各条件に対応した暫定吐出比率に基づき、実際の切削液ノズルの吐出比率が決定される。吐出比率管理テーブルとは、条件別に暫定吐出比率を規定している対応表のことであり、吐出量決定部９で管理している。ワークの有無状況についてのテーブルは、「有」と「無」のそれぞれ場合での暫定吐出比率を規定するものであり、「有」である場合よりも「無」である場合の方が、暫定吐出比率が小さくなるようにあらかじめ規定してある。ワークの高さ状況についてのテーブルは、ワークの高さに応じた暫定吐出比率を規定するものであり、ワークの高さが低いとき、高いときに比べて暫定吐出比率が小さくなるようにあらかじめ規定してある。切削量Ｄ６についてのテーブルは、切削量に応じた暫定吐出比率を規定するものであり、切削量Ｄ６が少ないとき、多い時に比べて暫定吐出比率が小さくなるようにあらかじめ規定してある。粗加工のような切削量の多い加工では切粉が大量に発生するが、仕上げ加工のような切削量の少ない加工では切粉が少量しか発生しないため、切削液の吐出量は少量でよい。本実施形態ではテーブルを用いているが、テーブルの代わりに数式を用いて暫定吐出比率を求める方法でもよい。
【００３７】
図３，４においては、ノズル番号ｎの吐出比率の符号をdcr_n、全ての切削液ノズルの吐出比率をまとめた情報の符号をDCRと記す。同様に、ワークの有無状況による暫定吐出比率の符号をeir_n、EIR、ワークの高さ状況による暫定吐出比率の符号をhir_n、HIR、切削量Ｄ６による暫定吐出比率の符号をcir_n、CIRと記す。
【００３８】
全ての切削液ノズルの吐出比率DCRは、図２において、吐出量決定部９から吐出量制御部１１と切削液ポンプ制御部１２に渡される「吐出比率Ｄ７」のことである。
【００３９】
各条件による暫定吐出比率を決定するために、切削液がかかるワーク面の状況Ｄ５(すなわち、ワークの有無状況EXSとワークの高さ状況HEI)、および、切削量Ｄ６を取得する。ワークの有無状況EXSとワークの高さ状況HEIについてはワーク面状況取得部８において既に判断しているため、ステップＳ９ではワーク形状取得部６から切削量Ｄ６を取得する。
【００４０】
吐出量決定部９における各切削液ノズル個別に吐出比率を決定する処理手順は、次のようになる。
【００４１】
ステップＳ１０とステップＳ１６とステップＳ１７は、各切削液ノズル個別にステップＳ１１〜Ｓ１５を繰り返し実行させるための手続きである。処理対象の切削液ノズル１０７のノズル番号をｎとした。ノズル番号ｎについて、まず、ステップＳ１１でワークの有無状況による暫定吐出比率eir_nを決定する。ワークの有無状況exs_nを前述した吐出比率管理テーブルに当てはめて、ワークの有無状況による暫定吐出比率eir_nを決定する。
【００４２】
次のステップＳ１２では、ワークの有無状況exs_nによって処理が分岐する。ワークの有無状況exs_nが「有」であれば、ステップＳ１３でワークの高さ状況による暫定吐出比率hir_nを決定する。ワークの高さ状況hei_nを前述した吐出比率管理テーブルに当てはめて、ワークの高さ状況による暫定吐出比率hir_nを決定する。ワークの有無状況exs_nが「無」であれば、ワークの高さ状況hei_nが規定されていないため、何も処理を行わない。
【００４３】
そしてもうひとつ、ステップＳ１４で切削量Ｄ６による暫定吐出比率cir_nを決定する。切削量Ｄ６を前述した吐出比率管理テーブルに当てはめて、切削量Ｄ６による暫定吐出比率cir_nを決定する。
【００４４】
ステップＳ１５ではステップＳ１１〜Ｓ１４で決定したノズル番号ｎのワークの有無状況による暫定吐出比率eir_n、ワークの高さ状況による暫定吐出比率hir_n、切削量Ｄ６による暫定吐出比率cir_nを比較し、最も小さい値をノズル番号ｎの吐出比率dcr_nと決定する。
【００４５】
ノズル番号ｎについての吐出比率dcr_nを決定する処理は以上である。全ての切削液ノズルに対して、ステップＳ１１〜Ｓ１５が完了した後、決定した吐出比率dcr_nは全ての切削液ノズルに対してDCRとして取りまとめられ、吐出比率Ｄ７とされる。
【００４６】
図２に戻って残りのブロックを説明する。
【００４７】
上述の吐出比率Ｄ７は切削液吐出量制御装置１０へ出力される。切削液吐出量制御装置１０は吐出量制御部１１と切削液ポンプ制御部１２を有しており、それぞれに吐出比率Ｄ７が渡される。正確には、ノズル番号ｎと吐出比率dcr_nから成る切削液吐出命令という形で吐出量決定部９から切削液吐出量制御装置１０に出力されるが、本質データを明確にするために単に吐出比率Ｄ７が渡されるように表現した。
【００４８】
吐出量制御部１１は、受け取った吐出比率Ｄ７になるように、各切削液ノズルの絞りを絞るなど、切削液ノズルの機構に合った公知の方法で各切削液ノズル１０７の切削液の吐出量を制御する。
【００４９】
切削液ポンプ制御部１２では、受け取った吐出比率Ｄ７に応じた必要な出力電力量Ｄ８を決定する。あらかじめ、切削液ポンプの最大出力電力を切削液ノズルの本数で割り、各切削液ノズルの液吐出比率が１００％であった場合の基本出力電力を求めておく。この基本出力電力に各切削液ノズルの吐出比率Ｄ７を乗算することで、各切削液ノズルが必要とする出力電力を求める。これら出力電力の総和を切削液ポンプの出力電力量Ｄ８とする。この出力電力量Ｄ８で切削液ポンプ１０８を運転する。
【００５０】
ここからは、ブロック図やフローチャートを用いて説明した本発明の実施形態の動作を、具体的な数値を用いて詳細に説明する。
【００５１】
図５は図１に示す数値制御工作機械１において、切削液ノズル１０７からワーク１０１に切削液をかけている状態を正面から見た図である。この図５では、以降の説明の簡単化のために、真下に切削液を吐出するように、全ての切削液ノズル１０７は真下に向けてある。また、高低差のあるワーク１０１を対象としている。点線は各切削液ノズル１０７から吐出される切削液の吐出範囲を示している。点線の吐出範囲に記載されている角度は、各切削液ノズルから吐出される切削液が、円錐状に吐出される場合の頂角の角度を表している。例えば、ノズル番号４は頂角が８°である。図５では正面から見ているため、切削液の吐出範囲は２次元で描かれているが、実際の吐出範囲は三次元である。なお、吐出範囲は円錐に限らず、楕円錘、角錐など他の形状とすることもできる。異なる吐出範囲の形状を有する複数の切削液ノズルを組み合わせて用いることもできる。
【００５２】
ワーク面状況取得部８では、切削液ノズル情報記憶部７に記憶された情報と数値制御工作機械１の送り軸位置Ｄ２を用いて、各切削液ノズルの三次元の吐出範囲を求め、図４のような切削液の吐出範囲を再現する。
【００５３】
この吐出範囲を求めるために、各切削液ノズルの位置座標、吐出方向、吐出範囲角をあらかじめ測定して切削液ノズル情報記憶部７に記憶しておく。図６の切削液ノズル情報管理テーブルは、図１の数値制御工作機械１に設置している１０本の切削液ノズルの切削液ノズル情報Ｄ４を表す。
【００５４】
位置座標は、時々刻々の各切削液ノズルの位置座標を求めるための値である。図１の数値制御工作機械１の構成では、各切削液ノズル１０７のＸ軸の位置座標は、数値制御装置の送り軸位置のＸ軸座標値と切削液ノズル情報管理テーブルの位置座標のＸ軸の値の和である。各切削液ノズル１０７のＹ軸の位置座標は、切削液ノズル１０７がクロスレール１０６に固定されているので、切削液ノズル情報管理テーブルの位置座標のＹ軸の値そのままである。各切削液ノズル１０７のＺ軸の位置座標は、クロスレール１０６がＷ軸として動くので、数値制御装置の送り軸位置のＷ軸座標値と切削液ノズル情報管理テーブルの位置座標のＺ軸の値の和である。
【００５５】
吐出方向は切削液が吐出される方向、つまり、切削液ノズルの向いている方向を表すものであり、本実施形態では、各切削液ノズルの軸線とＸ軸方向およびＹ軸方向とが成す角度として規定される。前述のように、この数値制御工作機械１では、全ての切削液ノズルは、真下を向いているので、全ての吐出方向の値はＸ軸、Ｙ軸ともに０°と設定されている。
【００５６】
吐出範囲角は、各切削液ノズル１０７から吐出される切削液が円錐状に吐出されるときの円錐の頂角を表している。例えば、図５でノズル番号４の切削液ノズルは頂角が８°なので、ノズル番号４の吐出範囲角は８°と設定されている。ノズル番号１の切削液ノズルは頂角が１０°なので吐出範囲角は１０°と設定されている。時々刻々の各切削液ノズルの吐出範囲角は変わらないので切削液ノズル情報管理テーブルの値がそのまま用いられる。
【００５７】
以上の手段を用いて時々刻々の各切削液ノズルの位置座標、吐出方向、吐出範囲角を決定し、各切削液ノズルから吐出される切削液がどのように広がるかの計算を行い、図５のような各切削液ノズルの切削液の吐出範囲を再現する。これが切削液吐出シミュレーションである(ステップＳ１)。
【００５８】
ワーク面状況取得部８では、次に、求めた切削液ノズルの吐出範囲とワーク三次元モデルデータから、切削液ノズルの吐出範囲のワークの有無状況exs_nやワークの高さ状況hei_nを含む、切削液がかかるワーク面の状況Ｄ５を取得する(ステップＳ２〜Ｓ８)。
【００５９】
図５では、ノズル番号３〜８の切削液吐出範囲にワーク１０１があるので、ノズル番号３〜８のワークの有無状況exs_3〜exs_8は「有」となり、ノズル番号１,２,９,１０のワークの有無状況exs_1, exs_2, exs_9, exs_10は「無」と判断される。
【００６０】
図７は、ワークの高さ状況についての説明のために、図５の正面図のワーク１０１とテーブル１０２と切削液ノズル１０７の部分を抜き出して示した図である。横点線は、ワークの高さ状況を「高」、「中」、「低」に分ける閾値を示している。本具体例では、ワークの最大の高さの２/３以上の高さは「高」、ワークの最大の高さの２/３未満で１/３以上の高さは「中」、ワークの最大の高さの１/３未満の高さは「低」として、高さを区分してある。もちろん本実施形態よりも区分が細かくても良く、閾値も実情に合わせて定めておけばよい。ワークの高さ状況判断(ステップＳ５)では、切削液吐出範囲にワーク１０１があるノズル番号３〜８について行う。例えばノズル番号３の切削液吐出範囲のワークの高さは「低」の範囲にあるので、ノズル番号３のワークの高さ状況hei_3を「低」と決定する。ノズル番号７であれば、切削液吐出範囲のワークの高さは「高」の範囲にあるため、ノズル番号７のワークの高さ状況hei_7を「高」と決定する。参考のため、図７には、切削液がワーク１０１にかかる全ての切削液ノズルに個別に、ワークの高さの判断結果をノズル番号の上に記載してある。
【００６１】
図８Ａはワークの有無状況に、図８Ｂはワークの高さ状況に、図８Ｃは加工シミュレーションで算出した切削量に、それぞれ基づいた暫定吐出比率を決定するための吐出比率管理テーブルである。
【００６２】
図７、図８Ａ〜８Ｃを参照しながら、各切削液ノズルの吐出比率を決定していく過程を説明する(ステップＳ１０〜Ｓ１７)。まず、ワークの有無状況による暫定吐出比率eir_nを決定する(ステップＳ１１)。ワーク１０１に対するノズル番号３〜８のワークの有無状況exs_3〜exs_8は「有」であるので、図８Ａのワークの有無状況が「有」の行からノズル番号３〜８のワークの有無状況による暫定吐出比率eir_3〜eir_8を１００％と決定する。ノズル番号１,２,９,１０のワークの有無状況exs_1, exs_2, exs_9 exs_10は「無」であるので、図８Ａのワークの有無状況が「無」の行からワークの有無状況による暫定吐出比率eir_1, eir_2, eir_9, eir_10を２５％と決定する。
【００６３】
ワークの有無状況が「有」の場合は、引き続き、ワークの高さ状況による暫定吐出比率hir_nを決定する(ステップＳ１３)。例えば、ノズル番号３のワークの高さ状況hei_3は「低」であるので、図８Ｂのワークの高さ状況が「低」の行からワークの高さ状況による暫定吐出比率hir_3を３０％と決定する。ノズル番号４〜６のワークの高さ状況hei_4〜hei_6は「中」であるので、図８Ｂのワークの高さ状況が「中」の行からワークの高さ状況による暫定吐出比率hir_4〜hir_6を６０％とし、また、ノズル番号７,８のワークの高さ状況hei_7, hei_8は「高」であるので、図８Ｂのワークの高さ状況が「高」の行からワークの高さ状況による暫定吐出比率hir_7,hir_8を１００％と決定する。
【００６４】
もうひとつ、切削量Ｄ６による暫定吐出比率cir_nを決定する(ステップＳ１４)。例えば、加工シミュレーションでの切削量Ｄ６が５０cm3/minであった場合、図８Ｃの切削量が３０cm3/min以上となっている行から、各切削液ノズルの切削量Ｄ６による暫定吐出比率cir_1〜cir_10を８０％と決定する。
【００６５】
最後に、切削液ノズルごとに各条件による暫定吐出比率を比較し、最も低い暫定吐出比率をその切削液ノズルの吐出比率dcr_nとする(ステップＳ１５)。図９は吐出比率の決定の説明のため、ノズル番号ごとの各条件による暫定吐出比率、および、各条件から決定した吐出比率を表にまとめたものである。例えば、ノズル番号１では、ワークの有無状況による暫定吐出比率eir_1が最も低いため、吐出比率dcr_1は２５％となる。ノズル番号５では、ワークの高さ状況による暫定吐出比率hir_5が最も低いため、吐出比率dcr_5は６０％となる。ノズル番号７では、切削量Ｄ６による暫定吐出比率cir_7が最も低いため、吐出比率dcr_7は８０％となる。なお、本実施形態では最も低い暫定吐出比率を吐出比率dcr_nとしたが、算術平均を取ってもよく、各条件の暫定吐出率の積を吐出比率dcr_nとしてもよい。
【００６６】
このようにして求めた各切削液ノズルの吐出比率dcr_nをまとめてDCR、すなわち吐出比率Ｄ７とし、切削液吐出量制御装置１０に出力する。
【００６７】
以上が各切削液ノズルの吐出比率Ｄ７を求める手順の説明である。
ここからは、切削液ポンプ制御部１２が切削液ポンプの出力電力量Ｄ８を決定する処理について、具体的な数値を用いて説明する。
【００６８】
あらかじめ、各切削液ノズルの吐出比率が１００％のときの出力電力である基本出力電力を求めておく。例えば、切削液ポンプの最大出力電力が８００Ｗであった場合、数値制御工作機械１は１０本の切削液ノズルを備えているので、各切削液ノズル１本の基本出力電力は８００(Ｗ)÷１０(本)＝８０(Ｗ)となる。加工時には、上述の図９の結果を例にとると、各切削液ノズルの吐出比率は２５％,３０％,６０％,８０％の切削液ノズルがある。各吐出比率の必要な出力電力は、８０(Ｗ)×２５％＝２０ (Ｗ)、８０(Ｗ)×３０％＝２４(Ｗ)、８０(Ｗ)×６０％＝４８(Ｗ)、８０(Ｗ)×８０％＝６４(Ｗ)となる。また、各吐出比率の切削液ノズルの本数は４本,１本,３本,２本であるため、切削液ポンプの出力電力量Ｄ８は、２０(Ｗ)×４(本)＋２４(Ｗ)×１(本)＋４８(Ｗ)×３(本)＋６４(W)×２(本)＝３７６(Ｗ)と算出する。この算出した電力で切削液ポンプ１０８を運転する。もちろん装備しているポンプの特性に合わせて、出力電力量Ｄ８を求める方法を変えてもよい。
【００６９】
以上説明してきたように、本実施形態によれば、切削液がワーク面にかかる状況を各切削液ノズル個別に判断し、ワークが存在しない部分に吐出する場合は、ワークが存在する部分に吐出する場合よりも吐出比率が小さくなるように、各切削液ノズル個別に吐出比率を変更する。また、前記の判断から、ワークの高さが低いときには高いときよりも吐出比率が小さくなるように、各切削液ノズル個別に吐出比率を変更する。また、加工シミュレーションの結果から算出した切削量が少ないときには多いときよりも吐出比率が小さくなるように、各切削液ノズル個別に吐出比率を変更する。このように各切削液ノズル個別に吐出比率を変更するので、必要な量の切削液を吐出しながらも切削液の量を抑えることができる。このように、切削液がかかるワーク面の状況に応じて切削液の量を減らすように作用するので、必要な切削液の量を吐出しながらも切削液の吐出量を抑えることができる。また、吐出比率に応じた出力電力量で切削液ポンプを運転することができ、不要な電力を抑えることができる。
【００７０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を変更して実施できる。例えば、本発明の詳細な説明として切削液ノズルが横一列に並んだ場合を用いたが、本発明の趣旨は切削液ノズルの並び方に影響を受けるものではない。また、切削液ノズルは固定的に真下を向いている場合を用いたが、本発明の趣旨は切削液ノズルの方向制御の有無に影響を受けるものではない。
【符号の説明】
【００７１】
１  数値制御工作機械、２  数値制御装置、３  数値制御主要部、４  軸送り指令部、５  軸駆動制御部、６  ワーク形状取得部、７  切削液ノズル情報記憶部、８  ワーク面状況取得部、９  吐出量決定部、１０  吐出量制御装置、１１  吐出量制御部、１２  切削液ポンプ制御部、１０１  ワーク、１０２  テーブル、１０３  工具、１０４  主軸ユニット、１０５  コラム、１０６  クロスレール、１０７  切削液ノズル、１０８  切削液ポンプ、１０９  チップコンベア、Ｄ１  軸送り指令、Ｄ２  送り軸位置、Ｄ３  更新されたワーク三次元モデルデータ、Ｄ４  切削液ノズル情報、Ｄ５  切削液がかかるワーク面の状況、Ｄ６  切削量、Ｄ７  吐出比率、Ｄ８  出力電力量、exs_n  ノズル番号ｎのワークの有無状況、EXS  全ての切削液ノズルのワークの有無状況をまとめた情報、hei_n  ノズル番号ｎのワークの高さ状況、HEI  全ての切削液ノズルのワークの高さ状況をまとめた情報、dcr_n  ノズル番号ｎの吐出比率、DCR  全ての切削液ノズルの吐出比率をまとめた情報、eir_n  ノズル番号ｎのワークの有無状況による暫定吐出比率、EIR  全ての切削液ノズルのワークの有無状況による暫定吐出比率、hir_n  ノズル番号ｎのワークの高さ状況による暫定吐出比率、HIR  全ての切削液ノズルのワークの高さ状況による暫定吐出比率、cir_n  ノズル番号ｎの切削量Ｄ６による暫定吐出比率、CIR  全ての切削液ノズルの切削量Ｄ６による暫定吐出比率。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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