JP2018034232A

JP2018034232A - 流体噴射装置

Info

Publication number: JP2018034232A
Application number: JP2016168218A
Authority: JP
Inventors: 光越石; Hikaru Koshiishi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2018-03-08
Also published as: US20180056465A1; DE102017008151A1; CN107791094A

Abstract

【課題】切削液の吐出対象部位に対して適切に切削液を吐出することができる流体噴射装置を提供する。【解決手段】流体噴射装置２０は、多関節ロボット１６のアーム８８の先端に取り付けられ、工具ホルダ４２または工具３２に向けて切削液を吐出するための吐出孔９０が形成されたロボットハンド１４と、主軸３０の軸方向（Ｚ方向）に沿って主軸３０を移動させる送り動作に同期して、ロボットハンド１４が主軸３０の軸方向（Ｚ方向）に沿って移動するように、多関節ロボット１６の関節７０、７２、７４を制御する制御装置１８と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械による加工対象物の加工中に、工作機械の主軸に取り付けられた工具近傍に切削液を吐出する流体噴射装置に関する。

工作機械を用いて行う切削加工および研削加工においては、加工液の一種である切削液（クーラント液）を用いることが一般的である。この切削液は、切削工具の潤滑、加工対象物の冷却、および、切削加工によって生じた切り屑の除去等の重要な役割を果たす。切削液が貯蔵されたタンクと、切削液を吐出するノズル（クーラントノズル）とは配管によって接続されており、タンクの貯蔵された切削液は、吐出ポンプ等の駆動手段によって配管を流れ、ノズルから吐出される。

切削工具に向けて切削液を吐出するために、ノズルの位置調整を行う必要がある。現在市販されているノズルは、手動で位置調整を行うものが多く、切削工具の長さ、切削工具の位置が変わる度に、ノズルの位置を調整しなくてはならず、時間を要する。

このような問題を解決するための、下記に示す特許文献１には、自動的にノズルの位置調整を行う技術が開示されている。簡単に説明すると、加工時に加工プログラムと連動して自動的にノズルの角度を変更して切削液の吐出対象位置を変えるというものである。

特許第４０８０１４５号公報

しかしながら、上記特許文献１では、ノズルの角度を変更しているだけなので、ノズルの角度によっては、ノズルと吐出対象部位（切削液を供給すべき切削工具上の部位）との距離が長くなる。ノズルと切削液の吐出対象部位との距離が長くなればなる程、切削液が供給される領域が定まり難くなる。そのため、吐出対象部位に切削液を適切に吐出することができなくなり、潤滑効果、冷却効果、および、切り屑除去効果が激減する。

そこで、本発明は、切削液の吐出対象部位に対して適切に切削液を吐出することができる流体噴射装置を提供することを目的とする。

本発明は、工具ホルダを介して工具が取り付けられた工作機械の主軸の周辺から、前記工具ホルダまたは前記工具に向けて切削液を吐出する流体噴射装置であって、多関節ロボットのアームの先端に取り付けられ、前記工具ホルダまたは前記工具に向けて前記切削液を吐出するための吐出孔が形成されたロボットハンドと、前記主軸の軸方向に沿って前記主軸を移動させる送り動作に同期して、前記ロボットハンドが前記主軸の軸方向に沿って移動するように、前記多関節ロボットの関節を制御する制御装置と、を備える。

この構成により、主軸の送り動作に同期して、主軸の移動方向（軸方向）に沿ってロボットハンドが移動するので、主軸に取り付けられた工具および工具ホルダとロボットハンドの相対的な位置関係を維持することができる。したがって、主軸が移動した場合であっても、工具または工具ホルダに切削液を供給することができ、潤滑効果、冷却効果、および、切り屑除去効果が低下することを防止することができる。多関節ロボットのアームに取り付けられたロボットハンドを用いて切削液を吐出するので、工具の交換によって工具の長さが変わった場合でも、容易に対応することができる。

本発明は、前記流体噴射装置であって、前記制御装置は、前記吐出孔から吐出された前記切削液が前記工具ホルダまたは前記工具の予め決められた特定部位に前記吐出孔からの前記切削液が供給された状態を維持しながら、前記ロボットハンドが前記主軸の軸方向に沿って移動するように、前記多関節ロボットの前記関節を制御してもよい。これにより、主軸の送り動作に同期して、主軸の移動方向に沿ってロボットハンドを移動させた場合であっても、適切に特定部位に切削液を供給することができ、潤滑効果、冷却効果、および、切り屑除去効果が低下することを防止することができる。

本発明は、前記流体噴射装置であって、前記ロボットハンドは、前記主軸に取り付けられた前記工具を囲むように形成され、前記吐出孔は、前記ロボットハンドに複数形成されていてもよい。これにより、工具または工具ホルダに向けて異なる方向から切削液を吐出することができ、潤滑効果、冷却効果、および、切り屑除去効果が低下することを防止することができる。

本発明は、前記流体噴射装置であって、複数の前記吐出孔は、予め決められた所定の空間領域に向けて加工液が吐出されるように前記ロボットハンドに形成され、前記制御装置は、前記所定の空間領域が前記工具ホルダまたは前記工具の予め決められた特定部位と重なる状態を維持しながら、前記ロボットハンドが前記主軸の軸方向に沿って移動するように、前記多関節ロボットの前記関節を制御してもよい。これにより、主軸の送り動作に同期して、主軸の移動方向に沿ってロボットハンドを移動させた場合であっても、複数の吐出孔から吐出対象部位である特定部位に切削液を供給することができる。したがって、潤滑効果、冷却効果、および、切り屑除去効果が低下することを防止することができる。

本発明は、前記流体噴射装置であって、前記所定の空間領域は、主軸の軸方向と直行する平面上において、前記特定部位の径より小さい領域であってもよい。これにより、確実に吐出対象部位である特定部位に向けて切削液を吐出することができる。

本発明は、前記流体噴射装置であって、前記ロボットハンドは、リング状に形成されており、前記所定の空間領域は、前記ロボットハンドの内側に設定されていてもよい。これにより、特定部位には、特定部位の周囲から切削液が供給されるので、潤滑効果、冷却効果、および、切り屑除去効果が低下することを防止することができる。

本発明によれば、主軸の送り動作に同期して、主軸の移動方向（軸方向）に沿ってロボットハンドが移動するので、主軸に取り付けられた工具および工具ホルダとロボットハンドの相対的な位置関係を維持することができる。したがって、主軸が移動した場合であっても、工具または工具ホルダに切削液を供給することができ、潤滑効果、冷却効果、および、切り屑除去効果が低下することを防止することができる。多関節ロボットのアームに取り付けられたロボットハンドを用いて切削液を吐出するので、工具の交換によって工具の長さが変わった場合でも、容易に対応することができる。

工作システムの構成図である。図１に示す工作機械の主軸およびテーブルの駆動系を説明する図である。図１に示すロボットハンドおよび工具が取り付けられた主軸周辺の拡大斜視図である。図１に示す制御装置の動作を示すフローチャートである。図５Ａは、図４のステップＳ３でロボットハンドが位置決めされたときの状態の一例を示す図、図５Ｂは、図４のステップＳ６で主軸の送り動作に同期して、ロボットハンドがＺ方向に沿って移動したときの状態の一例を示す図である。

本発明に係る流体噴射装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、工作システム１０の構成図である。工作システム１０は、工作機械１２と、ロボットハンド１４が取り付けられた多関節ロボット１６と、工作機械１２および多関節ロボット１６を制御する制御装置１８とを備える。このロボットハンド１４、多関節ロボット１６、および、制御装置１８は、流体噴射装置２０を構成する。

工作機械１２は、主軸３０に取り付けられた工具（切削工具）３２により加工対象物（ワーク、被加工物）Ｗを加工する。工作機械１２は、主軸３０と、Ｚ方向に平行な回転軸を中心に主軸３０を回転駆動する主軸頭３４と、主軸頭３４をＺ方向（上下方向）に移動させるコラム３６と、加工対象物Ｗを固定して支持するテーブル３８と、テーブル３８をＸ方向およびＹ方向に移動させるテーブル駆動装置４０とを備える。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直交している。

工具３２は、工具ホルダ４２に保持されており、主軸３０に着脱可能な工具ホルダ４２を介して主軸３０に取り付けられる。工具ホルダ４２が主軸３０の先端部に設けられた装着穴（図示略）に挿入されることによって、工具３２が主軸３０に取り付けられる。工具３２は、主軸３０と一緒に回転する。工作機械１２は、主軸３０に取り付ける工具３２を自動工具交換装置４４により交換可能なマシニングセンタとして構成されている。自動工具交換装置４４は、各々が工具ホルダ４２に保持された複数の工具３２を収納（保持）可能なツールマガジン４６を有する。工具３２としては、例えば、ヘール工具、ドリル、エンドミル、フライス等が挙げられる。

テーブル３８は、主軸３０の下方に配置されている。テーブル３８の上面には、Ｘ方向に直線状に延びたロック溝４８がＹ方向に沿って所定の間隔をあけて形成されている。加工対象物Ｗは、図示しないワーク固定治具を介してテーブル３８に固定される。ワーク固定治具は、ロック溝４８を利用してテーブル３８の上面に固定できるように構成されている。

テーブル３８は、テーブル駆動装置４０によって支持されている。テーブル駆動装置４０は、テーブル３８をＸ方向に移動させる第１スライド部５０と、テーブル３８をＹ方向に移動させる第２スライド部５２とを有する。

図２は、主軸３０およびテーブル３８の駆動系を説明する図である。主軸頭３４は、主軸３０を回転駆動する主軸回転用モータ５４を有する。主軸回転用モータ５４は、主軸３０にエンドミル等の回転用の工具３２が取り付けられた場合は、主軸３０を回転させるが、ヘール工具のような固定用の工具３２が取り付けられた場合は、主軸３０の位相（回転位置）を制御するために用いられる。主軸回転用モータ５４には、主軸回転用モータ５４の回転位置を検出するためのエンコーダ５５が設けられている。

コラム３６は、主軸頭３４をＺ方向に沿って移動させる昇降機構としての主軸送り機構５６と、主軸送り機構５６を駆動する主軸送り用モータ５８とを有する。主軸送り用モータ５８には、主軸送り用モータ５８の回転位置を検出するためのエンコーダ５９が設けられている。

テーブル駆動装置４０の第１スライド部５０は、テーブル３８をＸ方向に移動させるＸ軸送り機構６０と、Ｘ軸送り機構６０を駆動するＸ軸送り用モータ６２とを有する。Ｘ軸送り用モータ６２には、Ｘ軸送り用モータ６２の回転位置を検出するためのエンコーダ６３が設けられている。

テーブル駆動装置４０の第２スライド部５２は、第１スライド部５０（テーブル３８）をＹ方向に移動させるＹ軸送り機構６４と、Ｙ軸送り機構６４を駆動するＹ軸送り用モータ６６とを有する。Ｙ軸送り用モータ６６には、Ｙ軸送り用モータ６６の回転位置を検出するためのエンコーダ６７が設けられている。

このようにテーブル駆動装置４０を構成することによって、テーブル３８をＸ方向およびＹ方向に移動させることができる。このテーブル３８のＸ方向およびＹ方向への移動と、主軸３０のＺ方向への移動によって、加工対象物Ｗに対して３次元に加工を施すことができる。なお、主軸回転用モータ５４、主軸送り用モータ５８、Ｘ軸送り用モータ６２、および、Ｙ軸送り用モータ６６は、制御装置１８の制御によって回転（駆動）する。

図１の説明に戻り、多関節ロボット１６は、回転軸の軸方向が互いに平行する３つ以上の関節を有する。本実施の形態の多関節ロボット１６は、少なくとも３つの関節（第１関節〜第３関節）７０、７２、７４を有する。関節７０、７２、７４の回転軸の軸方向は、Ｙ方向と平行している。多関節ロボット１６は、取付台であるベース８０、関節（第１関節）７０を介してベース８０に取り付けられた第１リンク部８２、関節（第２関節）７２を介して第１リンク部８２に取り付けられた第２リンク部８４、および、関節（第３関節）７４を介して第２リンク部８４に取り付けられた第３リンク部８６を備える。

第１リンク部８２は、第１関節７０によってＹ方向と平行な軸（回転軸）Ｊ１を中心にベース８０に対して回転可能となっている。第２リンク部８４は、第２関節７２によって軸Ｊ１と平行な軸（回転軸）Ｊ２を中心に第１リンク部８２に対して回転可能となっている。第３リンク部８６は、第３関節７４によって軸Ｊ２と平行な軸（回転軸）Ｊ３を中心に第２リンク部８４に対して回転可能となっている。この第１関節７０〜第３関節７４および第１リンク部８２〜第３リンク部８６は、アーム（多関節アーム）８８を構成する。この軸Ｊ１〜Ｊ３は、主軸３０の軸方向（Ｚ方向）と交差し、理想的には、直交する。

第１関節７０には、第１リンク部８２をベース８０に対して軸Ｊ１回りに回転させるための第１関節用モータ７０ａが設けられている。同様に、第２関節７２には、第２リンク部８４を第１リンク部８２に対して軸Ｊ２回りに回転させるための第２関節用モータ７２ａが設けられ、第３関節７４には、第３リンク部８６を第２リンク部８４に対して軸Ｊ３回りに回転させるための第３関節用モータ７４ａが設けられている。

第１関節用モータ７０ａ〜第３関節用モータ７４ａには、第１関節用モータ７０ａ〜第３関節用モータ７４ａの回転位置を検出するためのエンコーダ７１、７３、７５が設けられている。なお、第１関節用モータ７０ａ〜第３関節用モータ７４ａは、制御装置１８の制御によって回転（駆動）する。

アーム８８の先端、つまり、第３リンク部８６の先端部にロボットハンド１４が取り付けられている。図３に示すように、ロボットハンド１４には、主軸３０に取り付けられた工具３２または工具ホルダ４２に向けて切削液（加工液）を吐出するための吐出孔９０が形成されている。ロボットハンド１４は、主軸３０に取り付けられた工具３２を囲むように形成され、吐出孔９０は、ロボットハンド１４に複数形成されている。複数の吐出孔９０の各々からの切削液が工具３２または工具ホルダ４２に向けて吐出されるように、ロボットハンド１４が位置決めされている。図示はしないが、吐出孔９０と切削液を貯蔵するタンクとは、配管によって接続されており、ポンプ等によってタンクに貯蔵された切削液が配管を流れ、吐出孔９０から切削液が吐出する。

複数の吐出孔９０は、予め決められた所定の空間領域に向けて加工液が吐出されるようにロボットハンド１４に形成されている。そして、所定の空間領域が工具３２または工具ホルダ４２の予め決められた特定部位（吐出対象部位）と重なるように、ロボットハンド１４が位置決めされている。これにより、複数の吐出孔９０からの加工液が、工具３２または工具ホルダ４２の予め決められた特定部位に供給される。なお、特定部位とは、工具３２または工具ホルダ４２上における切削液を当てるべき（供給すべき）吐出対象部位のことをいう。

本実施の形態では、ロボットハンド１４はリング状に形成され、複数の吐出孔９０は、リング状に形成されたロボットハンド１４の内側、つまり、ロボットハンド１４の工具３２または工具ホルダ４２と対向する側に形成されている。また、複数の吐出孔９０は、リング状に形成されたロボットハンド１４の内側に沿って、工具３２または工具ホルダ４２を囲むように形成されている。複数の吐出孔９０は、リング状に形成されたロボットハンド１４の内側に設定された所定の空間領域に向けて切削液を突出する。リング状とは、Ｏ字形状（環形状）を含む他、一部が切欠けたＣ字形状、Ｕ字形状等も含む。つまり、リング状とは、一部が円形状に湾曲しているものも含む。

なお、所定の空間領域は、主軸３０の軸方向（Ｚ方向と平行する方向）と直交する平面（ＸＹ平面）上において、特定部位（工具３２または工具ホルダ４２）の径より小さい領域であってもよい。これにより、特定部位は、所定の空間領域より大きいので、複数の吐出孔９０から吐出された切削液は、全て工具３２または工具ホルダ４２の特定部位に供給されることになる。ロボットハンド１４は、ロボットハンド１４に設けられた基端部１５を介して、第３リンク部８６の先端部に取り付けられる（図１、図３参照）。

この吐出対象領域となる所定の空間領域のＸＹ平面上における中心位置を所定位置とする。この所定位置は、リング状に形成されたロボットハンド１４の略中心位置であってもよい。この所定位置（例えば、ロボットハンド１４の略中心位置）を主軸３０（工具３２）の軸方向上に位置させることで、吐出対象領域となる所定の空間領域が工具３２または工具ホルダ４２の予め決められた特定部位と重なることになる。

複数の吐出孔９０が形成された面１４ａは、吐出孔９０からの切削液が下方に向かって、工具３２または工具ホルダ４２に吐出されるように傾斜していてもよい。これにより、所定の空間領域は、ロボットハンド１４より下方側に位置することになる。

制御装置１８は、ＣＰＵ等のプロセッサと基本プログラムとが記憶された記憶媒体とを有し、プロセッサが基本プログラムを実行することで本実施の形態の制御装置１８として機能する。また、制御装置１８は、図示はしないが、オペレータが情報および指令等を入力するための入力部およびオペレータに必要な情報を表示する表示部等を有する。

制御装置１８は、前記記憶媒体に記憶された加工プログラムを解析し、その解析結果に基づいて、主軸回転用モータ５４、主軸送り用モータ５８、Ｘ軸送り用モータ６２、および、Ｙ軸送り用モータ６６をフィードバック制御する。なお、エンコーダ５５、５９、６３、６７が検出した回転位置は、主軸回転用モータ５４、主軸送り用モータ５８、Ｘ軸送り用モータ６２、および、Ｙ軸送り用モータ６６のフィードバック制御に用いられる。

また、制御装置１８は、主軸送り用モータ５８を駆動して主軸３０をＺ方向に軸送りする際には、主軸３０の送り動作に同期して、ロボットハンド１４が主軸３０の軸方向に沿って移動するように、第１関節用モータ７０ａ〜第３関節用モータ７４ａをフィードバック制御する。つまり、制御装置１８は、主軸３０とロボットハンド１４との相対的な位置関係が維持されるように、主軸３０の送り動作に同期して、ロボットハンド１４をＺ方向に沿って移動させる。なお、エンコーダ７１、７３、７５が検出した回転位置は、第１関節用モータ７０ａ〜第３関節用モータ７４ａのフィードバック制御に用いられる。

次に、制御装置１８の動作を、図４に示すフローチャートにしたがって説明する。ステップＳ１で、制御装置１８は、オペレータの前記入力部の操作によって、同期モードがオンにされたか否かを判断する。ステップＳ１で同期モードがオンにされていないと判断すると本動作を終了する。

ステップＳ１で、同期モードがオンにされていると判断すると、ステップＳ２に進み、制御装置１８は、主軸３０のＺ方向における位置と、主軸３０に取り付けられた工具３２の長さ（Ｚ方向における長さ）とを取得する。

制御装置１８は、エンコーダ５９が検出した回転位置に基づいて主軸３０のＺ方向における位置を取得してもよいし、主軸３０のＺ方向における位置を検出する図示しない位置センサから主軸３０のＺ方向における位置を取得してもよい。制御装置１８は、オペレータの前記入力部の操作によって入力された工具３２（主軸３０に取り付けられた工具３２）の種類を示す情報から工具３２の長さを取得してもよい。また、制御装置１８は、オペレータの前記入力部の操作によって入力された工具３２（主軸３０に取り付けられた工具３２）の長さをそのまま取得してもよい。

次いで、ステップＳ３で、制御装置１８は、ステップＳ２で取得した主軸３０の位置および工具３２の長さから、ロボットハンド１４を位置決めする。具体的には、制御装置１８は、取得した主軸３０の位置および工具３２の長さから、吐出対象部位となる工具３２または工具ホルダ４２の特定部位を特定する。そして、制御装置１８は、ロボットハンド１４に形成された複数の吐出孔９０による切削液の吐出対象領域である所定の空間領域と、工具３２または工具ホルダ４２の特定部位とが重なるように、第１関節７０〜第３関節７４を制御する。このとき、所定の空間領域の所定位置（ＸＹ平面上における所定の空間領域の中心位置）が、主軸３０の軸方向上に位置していることが好ましい。

これにより、複数の吐出孔９０は、工具３２または工具ホルダ４２の特定部位に向けて切削液を吐出することができる。図５Ａは、ステップＳ３でロボットハンド１４が位置決めされたときの状態の一例を示す図である。なお、第１関節７０〜第３関節７４の制御とは、具体的には、第１関節用モータ７０ａ〜第３関節用モータ７４ａのフィードバック制御を意味する。

次いで、ステップＳ４で、制御装置１８は、加工プログラムの実行を開始する。つまり、制御装置１８は、加工プログラムを解析し、その解析結果に基づいてテーブル３８および主軸３０の駆動を制御する。これにより、加工対象物Ｗに対する加工が開始される。加工プログラムが実行されると、加工プログラムに応じて、テーブル３８がＸ方向、Ｙ方向に移動したり、主軸３０（工具３２）がＺ方向に移動したりする。このとき、制御装置１８は、前記ポンプを制御することで、吐出孔９０からの切削液の吐出を開始させる。これにより、工具３２または工具ホルダ４２の特定部位に切削液が供給される。

次いで、ステップＳ５で、制御装置１８は、加工プログラムに基づいてこれから行う動作が主軸３０の送り動作であるか否かを判断する。ステップＳ５で、これから行う動作が主軸３０の送り動作であると判断すると、制御装置１８は、主軸３０の送り動作に同期して、ロボットハンド１４が主軸３０の軸方向（Ｚ方向）に沿って移動するように、第１関節７０〜第３関節７４を制御して（ステップＳ６）、ステップＳ７に進む。

制御装置１８は、加工プログラムに基づいて決定された主軸３０の送り動作の終点位置、速度等に基づいて、ロボットハンド１４が主軸３０の送り動作に同期してＺ方向に移動するように第１関節７０〜第３関節７４を制御する。図５Ｂは、ステップＳ６で主軸３０の送り動作に同期して、ロボットハンド１４がＺ方向に沿って移動したときの状態の一例を示す図である。図５Ａ、図５Ｂからわかるように、主軸３０がＺ方向に軸送り動作された場合であっても、主軸３０（工具３２、工具ホルダ４２）とロボットハンド１４（吐出孔９０）との相対的な位置関係は変わらない。

また、制御装置１８は、主軸３０の送り動作に同期してロボットハンド１４をＺ方向に沿って移動させる場合は、吐出孔９０による切削液の吐出対象領域である所定の空間領域と、工具３２または工具ホルダ４２の特定部位とが重なる状態を維持しながら、ロボットハンド１４をＺ方向に沿って移動させる。したがって、主軸３０がＺ方向に移動した場合であっても、複数の吐出孔９０は、工具３２または工具ホルダ４２の特定部位に切削液を供給し続けることができる。このとき、所定の空間領域の所定位置（ＸＹ平面上における所定の空間領域の中心位置）が主軸３０の軸方向上に位置した状態を維持するように、主軸３０の送り動作に同期してロボットハンド１４がＺ方向に移動してもよい。

一方、ステップＳ５で、これから行う動作が主軸３０の送り動作でないと判断すると、そのままステップＳ７に進む。

ステップＳ７に進むと、制御装置１８は、加工プログラムの実行が終了したか否かを判断する。制御装置１８は、加工プログラムに記述されたコードを全て実行すると、加工プログラムの実行が終了したと判断する。ステップＳ７で、加工プログラムの実行が終了していないと判断すると、ステップＳ５に戻り、上記した動作を繰り返す。一方、ステップＳ７で、加工プログラムの実行が終了したと判断すると、本動作を終了する。本動作の終了に伴って、制御装置１８は、前記ポンプを制御することで、吐出孔９０からの切削液の吐出を終了させる。

以上のように、本実施の形態の流体噴射装置２０は、工具ホルダ４２を介して工具３２が取り付けられた工作機械１２の主軸３０の周辺から、工具ホルダ４２または工具３２に向けて切削液を吐出するものである。流体噴射装置２０は、多関節ロボット１６のアーム８８の先端に取り付けられ、工具ホルダ４２または工具３２に向けて切削液を吐出するための吐出孔９０が形成されたロボットハンド１４と、主軸３０の軸方向（Ｚ方向）に沿って主軸３０を移動させる送り動作に同期して、ロボットハンド１４が主軸３０の軸方向（Ｚ方向）に沿って移動するように、多関節ロボット１６の関節７０、７２、７４を制御する制御装置１８と、を備える。

このように、主軸３０の送り動作に同期して、主軸３０の移動方向（Ｚ方向）に沿ってロボットハンド１４を移動させるので、主軸３０に取り付けられた工具３２および工具ホルダ４２とロボットハンド１４の相対的な位置関係を維持することができる。したがって、主軸３０が移動した場合であっても、工具３２または工具ホルダ４２に切削液を供給することができ、潤滑効果、冷却効果、および、切り屑除去効果が低下することを防止することができる。その結果、切削能力を最大限に活かすことができ、高速切削または重切削の加工も安定する。

また、切削能力を最大限に活かすことができるので、加工時間を短縮することができ、工作機械の台数を削減することができる。多関節ロボット１６のアーム８８に取り付けられたロボットハンド１４を用いて切削液を吐出するので、工具３２の交換によって工具３２の長さが変わった場合でも、容易に対応することができる。

ロボットハンド１４は、主軸３０に取り付けられた工具３２を囲むように形成され、吐出孔９０は、ロボットハンド１４に複数形成されている。このように、吐出孔９０を複数設けたので、工具３２または工具ホルダ４２に向けて異なる方向から切削液を吐出することができる。したがって、潤滑効果、冷却効果、および、切り屑除去効果が低下することを防止することができる。

複数の吐出孔９０は、予め決められた所定の空間領域に向けて加工液が吐出されるようにロボットハンド１４に形成されている。制御装置１８は、所定の空間領域が工具ホルダ４２または工具３２の予め決められた特定部位と重なる状態を維持しながら、ロボットハンド１４が主軸３０の軸方向に沿って移動するように、多関節ロボット１６の関節７０、７２、７４を制御する。これにより、主軸３０の送り動作に同期して、主軸３０の移動方向（Ｚ方向）に沿ってロボットハンド１４を移動させた場合であっても、複数の吐出孔９０から吐出対象部位である特定部位に切削液を供給することができる。したがって、潤滑効果、冷却効果、および、切り屑除去効果が低下することを防止することができる。

所定の空間領域は、主軸３０の軸方向と直行する平面（ＸＹ平面）上において、特定部位の径より小さい領域である。これにより、確実に吐出対象部位である特定部位に切削液を供給することができる。

ロボットハンド１４は、リング状に形成されており、所定の空間領域は、ロボットハンド１４の内側に設定されている。これにより、特定部位には、特定部位の周囲から切削液が供給されるので、潤滑効果、冷却効果、および、切り屑除去効果が低下することを防止することができる。

なお、上記実施の形態では、主軸３０は、主軸３０の軸方向（Ｚ方向）にしか移動しない構成としたが、主軸３０を、Ｘ方向、Ｙ方向に移動させてもよい。この場合は、ロボットハンド１４が主軸３０のＸＹ平面上における移動に追従できるように、多関節ロボット１６を構成してもよい。例えば、アーム８８がベース８０に対してＸＹ平面上で旋回できる（アーム８８がＺ方向と平行する回転軸を中心に回転できる）ように多関節ロボット１６を構成してもよい。具体的には、ベース８０は、第１部材８０ａと第１部材８０ａの＋Ｚ方向側に設けられた第２部材８０ｂとを有し（図１参照）、第１関節７０を介してアーム８８（第１リンク部８２）が接続された第２部材８０ｂが、第１部材８０ａに対してＺ軸方向と平行な軸Ｊ４を中心に回転するように多関節ロボット１６を構成してもよい。また、アーム８８がベース８０に対してＸ方向、Ｙ方向に移動できるように多関節ロボット１６を構成してもよい。

また、工作機械１２と多関節ロボット１６を１つの制御装置１８で制御するようにしたが、工作機械用の制御装置と多関節ロボット用の制御装置との計２つの制御装置を設けてもよい。この場合は、主軸３０のＺ方向への移動に同期してロボットハンド１４をＺ方向に移動しなければならないので、工作機械用の制御装置と多関節ロボット用の制御装置とは互いに通信できるようにしておく。工作機械用の制御装置は、主軸３０をＺ方向に移動させる場合は、送り動作の終点位置および移動速度等の情報（送り動作情報）を多関節ロボット用の制御装置に送信し、多関節ロボット用の制御装置は、送り動作情報に基づいて、ロボットハンド１４を移動させる。

また、関節７０、７２、７４の回転軸Ｊ１〜Ｊ３と、主軸３０の軸方向（Ｚ方向）とが交差（理想的には直交）するように多関節ロボット１６を構成したが、関節７０、７２、７４の回転軸Ｊ１〜Ｊ３は、主軸３０の軸方向（Ｚ方向）と平行していてもよい。要は、主軸Ｚの送り方向と同期して、ロボットハンド１４を主軸３０の送り方向に移動させることができるような多関節ロボット１６であればよい。

１０…工作システム１２…工作機械
１４…ロボットハンド１６…多関節ロボット
１８…制御装置２０…流体噴射装置
３０…主軸３２…工具
３８…テーブル４０…テーブル駆動装置
４２…工具ホルダ５４…主軸回転用モータ
５６…主軸送り機構５８…主軸送り用モータ
６０…Ｘ軸送り機構６２…Ｘ軸送り用モータ
６４…Ｙ軸送り機構６６…Ｙ軸送り用モータ
７０、７２、７４…関節８８…アーム
９０…吐出孔

Claims

工具ホルダを介して工具が取り付けられた工作機械の主軸の周辺から、前記工具ホルダまたは前記工具に向けて切削液を吐出する流体噴射装置であって、
多関節ロボットのアームの先端に取り付けられ、前記工具ホルダまたは前記工具に向けて前記切削液を吐出するための吐出孔が形成されたロボットハンドと、
前記主軸の軸方向に沿って前記主軸を移動させる送り動作に同期して、前記ロボットハンドが前記主軸の軸方向に沿って移動するように、前記多関節ロボットの関節を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする流体噴射装置。
請求項１に記載の流体噴射装置であって、
前記制御装置は、前記吐出孔から吐出された前記切削液が前記工具ホルダまたは前記工具の予め決められた特定部位に前記吐出孔からの前記切削液が供給された状態を維持しながら、前記ロボットハンドが前記主軸の軸方向に沿って移動するように、前記多関節ロボットの前記関節を制御する
ことを特徴とする流体噴射装置。
請求項１または２に記載の流体噴射装置であって、
前記ロボットハンドは、前記主軸に取り付けられた前記工具を囲むように形成され、
前記吐出孔は、前記ロボットハンドに複数形成されている
ことを特徴とする流体噴射装置。
請求項３に記載の流体噴射装置であって、
複数の前記吐出孔は、予め決められた所定の空間領域に向けて加工液が吐出されるように前記ロボットハンドに形成され、
前記制御装置は、前記所定の空間領域が前記工具ホルダまたは前記工具の予め決められた特定部位と重なる状態を維持しながら、前記ロボットハンドが前記主軸の軸方向に沿って移動するように、前記多関節ロボットの前記関節を制御する
ことを特徴とする流体噴射装置。
請求項４に記載の流体噴射装置であって、
前記所定の空間領域は、主軸の軸方向と直行する平面上において、前記特定部位の径より小さい領域である
ことを特徴とする流体噴射装置。
請求項４または５に記載の流体噴射装置であって、
前記ロボットハンドは、リング状に形成されており、
前記所定の空間領域は、前記ロボットハンドの内側に設定されている
ことを特徴とする流体噴射装置。