特許 7381754 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/10 20060101AFI20231108BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/10 E

B23Q11/10 D

B23Q17/00 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022533926

(86)(22)【出願日】2021-06-24

(86)【国際出願番号】 JP2021023887

(87)【国際公開番号】W WO2022004538

(87)【国際公開日】2022-01-06

【審査請求日】2023-01-19

(31)【優先権主張番号】P 2020112684

(32)【優先日】2020-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】石川 龍太郎

【審査官】城野 祐希

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２１２７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０５８００４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １１／１０

Ｂ２３Ｑ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸に装着された工具の先端から吐出させる切削液を供給する切削液供給部と、
前記工具の先端への前記切削液の到達を判定するための情報を検出する検出部と、
該検出部により検出された前記情報に基づいて前記切削液の到達を判定し、前記切削液供給部を制御する制御部とを備え、
該制御部が、前記切削液供給部による前記切削液の供給開始後、前記切削液が到達したと判定されるまでの前記切削液の供給速度を、前記判定後の供給速度よりも高くする工作機械。

【請求項2】

前記検出部が、前記切削液供給部と前記工具の先端とを結ぶ流路内の圧力を検出し、
前記制御部が、前記検出部により検出された圧力のピーク値となった時点で、前記切削液が前記工具の先端に到達したと判定する請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記検出部が、前記切削液供給部による前記切削液の供給開始からの流量を検出し、
前記制御部が、前記検出部により検出された流量の積算値と前記切削液供給部と前記工具の先端とを結ぶ流路の容積との差分が所定の閾値以下となった時点で、前記切削液が前記工具の先端に到達したと判定する請求項１に記載の工作機械。

【請求項4】

前記工具の交換前に、前記切削液供給部と前記工具の先端とを結ぶ流路内の前記切削液を除去する切削液除去部を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、工作機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ツールの中心軸内を通じて切削液をツールの先端に供給する工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この工作機械では、加工作業を開始する初期運転時間における切削液供給量を、その後の定常運転時間における切削液供給量よりも多くする供給条件をツール毎に予め記憶している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－３３４４３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

供給条件をツール毎に記憶する場合、さらに、初使用のツールか既使用のツールかに応じてそれぞれ記憶しておく場合には、使用するツールが増えるほど、設定作業に要する労力が増大する。また、同じツールを使用する場合であっても、切削液の種類を変更する場合、あるいは、切削液の温度が変化する場合には、切削液の粘度が変化するので、同じ時間であっても供給される切削液供給量が変化する。
したがって、切削液供給量の設定作業に要する労力を低減し、かつ、諸条件が変化しても適正な量の切削液を迅速に供給することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、主軸に装着された工具の先端から吐出させる切削液を供給する切削液供給部と、前記工具の先端への前記切削液の到達を判定するための情報を検出する検出部と、該検出部により検出された前記情報に基づいて前記切削液の到達を判定し、前記切削液供給部を制御する制御部とを備え、該制御部が、前記切削液供給部による前記切削液の供給開始後、前記切削液が到達したと判定されるまでの前記切削液の供給速度を、前記判定後の供給速度よりも高くする工作機械である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本開示の一実施形態に係る工作機械を示す全体構成図である。

【図2】図１の工作機械の主軸、チャックおよび工具に設けられた流路を説明する縦断面図である。

【図3】図２のチャックに工具が装着された状態を示す縦断面図である。

【図4】図１の工作機械を模式的に示すブロック図である。

【図5】図１の工作機械に備えられた圧力センサにより検出される圧力値と、ポンプの回転数との関係を説明する図である。

【図6】図５の変形例であって、圧力センサに代えて流量センサが装着された場合の、流量センサにより検出された流量値と、ポンプの回転数との関係を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本開示の一実施形態に係る工作機械１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る工作機械１は、図１に示されるように、ワークを載置して水平方向に移動させるテーブル２と、ワークを加工するための工具Ｓを着脱可能に支持して回転させる主軸３と、主軸３を上下方向に移動させる昇降機構４と、複数の工具Ｓを交換可能に支持するターレット５とを備えている。

【0008】

また、工作機械１は、クーラント（切削液）Ｌを貯留するクーラントタンク６と、クーラントタンク６内のクーラントＬを汲み上げるポンプ（切削液供給部）７と、ポンプ７と主軸３とを接続する配管（流路）８とを備えている。また、工作機械１は、配管８内の圧力（情報）を検出する圧力センサ（検出部）９と、圧力センサ９により検出された圧力に基づいてポンプ７を制御する制御部１０とを備えている。

【0009】

主軸３は、図２に示されるように、下端に工具交換機構を備えるチャック１１と、チャック１１を鉛直軸線回りに回転駆動するモータ１２とを備えている。チャック１１およびモータ１２のロータ１２ａにはそれらの中央に、鉛直方向に貫通する貫通孔（流路）１３が設けられ、ロータ１２ａの貫通孔１３の上端には、ロータリジョイント１４によって、クーラントＬを貫通孔１３に供給するための配管８が接続されている。

【0010】

チャック１１に装着される工具Ｓにも、工具Ｓの先端から基端まで中心軸に沿って貫通する貫通孔（流路）１５が設けられている。図３に示されるように、工具Ｓがチャック１１に装着されると、工具Ｓの貫通孔１５とチャック１１の貫通孔１３とが接続される。これにより、配管８を経由して供給されたクーラントＬが、チャック１１の貫通孔１３および工具Ｓの貫通孔１５を経由して工具Ｓの先端から吐出させられる。

【0011】

配管８には、図４に示されるように、ポンプ７からロータリジョイント１４に向かうクーラントＬの流動を許容し、逆流を禁止する第１チェックバルブ１６と、第１チェックバルブ１６とロータリジョイント１４との間に加圧空気を供給するエア供給路（切削液除去部）１７とが設けられている。エア供給路１７には、空気圧源（切削液除去部）１８から配管８内への加圧空気の流入を許容し、エア供給路１７への逆流を禁止する第２チェックバルブ１９と、空気圧源１８からの加圧空気の供給・供給停止を切り替える電磁弁２０とが設けられている。

【0012】

ポンプ７は回転数制御可能な遠心ポンプである。
制御部１０は、少なくとも１つのプロセッサとメモリとを備えている。メモリには、クーラントＬの供給開始時のポンプ７の第１回転数と、その後のポンプ７の定常運転時の第２回転数とが記憶されている。第１回転数は、第２回転数よりも十分に大きな値、例えば、２倍に設定されている。

【0013】

制御部１０は、予め教示されたプログラムによる加工開始の指令に応じてポンプ７を第１回転数で回転させ、圧力センサ９により所定のサンプリング時間間隔で検出された圧力値を監視する。そして、制御部１０は、図５に示されるように、圧力がピーク値となった時点で、ポンプ７の回転数を第２回転数に切り替え、ワークの加工を開始する。これにより、工具Ｓの先端からクーラントＬを吐出させながら工具Ｓによるワークの加工を行うことができる。

【0014】

また、制御部１０は、工具Ｓの交換指令に応じて、電磁弁２０を制御して、エア供給路１７からの加圧空気を配管８内に供給する。これにより、第１チェックバルブ１６から工具Ｓの先端までの流路８，１３，１５に加圧空気が供給され、流路８，１３，１５内に残留しているクーラントＬを工具Ｓの先端から排出させることができる。
制御部１０は、クーラントＬが排出された後に、ターレット５を作動させて工具Ｓを交換する。

【0015】

このように、本実施形態に係る工作機械１によれば、配管８から主軸３内の貫通孔１３および工具Ｓの貫通孔１５に残留していたクーラントＬを工具Ｓの交換前に除去する。これにより、工具Ｓを取り外したチャック１１の把持面およびチャック１１から取り外された工具Ｓのテーパシャンク等の外面にクーラントＬが付着することを防止できる。

【0016】

チャック１１の把持面あるいは工具Ｓの外面へのクーラントＬの付着を防止することにより、工具Ｓをチャック１１に装着したときの摩擦力の低下を防止して、工具Ｓがチャック１１に対して滑ることを防止できる。また、クーラントＬに混入している切粉により、工具Ｓのチャック１１への装着不良が発生したり、チャック１１の把持面や工具Ｓの外面が傷ついたりする不都合を防止することができる。さらに、クーラントＬの付着による錆や異常摩耗の発生を抑制することができる。

【0017】

また、チャック１１に新しい工具Ｓを取り付けるときには、主軸３の貫通孔１３，１５内にクーラントＬが残留していないので、上述した不都合を生じることなく、より確実に取り付けることができる。
そして、チャック１１に新たな工具Ｓを取り付けた時点では、第１チェックバルブ１６から工具Ｓの先端までの流路８，１３，１５内にクーラントＬが存在しないので、即座に加工を開始することはできない。

【0018】

本実施形態によれば、加工開始の指令により、定常運転時の第２回転数よりも高い第１回転数によりポンプ７が動作させられるので、空の流路８，１３，１５に迅速にクーラントＬを満たして工具Ｓの先端から吐出させ、加工を開始することができる。そして、工具Ｓの先端からクーラントＬが吐出された後には、第１回転数よりも低い定常運転時の第２回転数によってポンプ７を動作させることにより、消費電力を低減し、クーラントＬの圧力を低減して各部に係る負荷を軽減することができる。

【0019】

この場合において、本実施形態によれば、第１回転数から第２回転数への切替を圧力センサ９による検出結果に基づいて工具Ｓの先端からクーラントＬが吐出されたものと判定される時点において行う。これにより、工具Ｓが変更されたり、クーラントＬの種類が変更されたり、クーラントＬの温度が変化したりするなど、切削液の供給条件が変動しても、工具Ｓの先端からクーラントＬが吐出するまで高い第１回転数によってポンプ７を駆動することができる。

【0020】

その結果、クーラントＬの供給条件を工具Ｓ毎に設定する作業が不要となり、かつ、供給条件が変動しても、工具Ｓの先端からクーラントＬを迅速に吐出させて、工具Ｓによる加工を迅速に開始することができるという利点がある。また、工具Ｓの先端からクーラントＬが吐出された後には、ポンプ７の回転数を低下させて、第２回転数により定常運転し、消費電力の削減および各部にかかる負荷の低減を図ることができるという利点がある。

【0021】

なお、本実施形態に係る工作機械１においては、検出部として、ポンプ７から工具Ｓの先端までの流路８，１３，１５内の圧力を検出する圧力センサ９を採用した。圧力センサ９は、流路８，１３，１５内の任意の位置に配置してよい。また、圧力センサ９に代えて、流量センサをポンプ７の吐出口近傍の流路に設置してもよい。流量センサを用いる場合には、図６に示されるように、制御部１０が流量センサから逐次送られてくる流量値を積算すればよい（図中、ハッチング部分）。そして、制御部１０が、流量値の積算値とポンプ７の吐出口から工具Ｓの先端までの流路８，１３，１５の容積との差分が所定の閾値以下になった時点で第１回転数から第２回転数に切り替えればよい。また、流量センサを用いずに、モータの回転数と電流値とから流量を推測してもよい。

【0022】

また、本実施形態においては、ポンプ７として、回転数制御可能な遠心ポンプを採用したが、これに代えて、回転数制御可能な定容量ポンプを採用してもよい。
また、本実施形態においては、切削液除去部として、エア供給路１７から流路８，１３，１５に加圧空気を供給して流路８，１３，１５内のクーラントＬを排出することとしたが、空気圧源１８に代えて、吸引ポンプを採用し、流路８，１３，１５内のクーラントＬを吸引除去することにしてもよい。

【符号の説明】

【0023】

１ 工作機械
３ 主軸
７ ポンプ（切削液供給部）
８ 配管（流路）
９ 圧力センサ（検出部）
１０ 制御部
１３ 貫通孔（流路）
１５ 貫通孔（流路）
１７ エア供給路（切削液除去部）
１８ 空気圧源（切削液除去部）
Ｌ クーラント（切削液）
Ｓ 工具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】