JP7574168B2 - クーラント供給装置及び工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、クーラント供給装置及び工作機械に関する。

例えば自動旋盤によって加工された製品（ワーク）は、突切り加工により、材料である丸棒等から切り離される。そして、切り離された製品は、所定の位置に配置された回収部に回収される。回収部としては、例えば、突切り加工を行う突切りバイトの刃先がワークに接している加工点の近くまで移動して、切り離されたワークを受け取る受け箱（ワーク回収カゴ）などがある（例えば、特許文献１参照）。

また、工作機械において、加工点に供給するクーラントの量を、大流量と小流量とに切り替える技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００－０６１７０４号公報 特許第５４２８６２６号公報

上述した突切り加工により、材料からワークを切り離すとき、突切り加工を行う突切りバイトの刃先がワークに接している加工点に吹き付けているクーラントの流れにより、切り離されたワークが吹き飛ばされて、回収位置に設けられた受け箱等に回収することができない場合がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、突切り加工により材料から切り離されたワークが、加工点に吹き付けるクーラントによって、不測の場所に飛ばされるのを抑制することができるクーラント供給装置及び工作機械を提供することを目的とする。

本発明の第１は、主軸に保持された材料に工具を接触させる加工点にクーラントを供給しつつ前記材料を加工する工作機械、に使用され、前記クーラントを送出するクーラントポンプと、前記クーラントポンプによって送出された前記クーラントを前記加工点に供給する、互いに独立した２系統の流路と、を備え、前記クーラントポンプは、前記材料を加工する加工工程に応じて、駆動と停止とを切り替えられ、前記２系統の流路のうち一方の流路は、１又は並列に設けられた２以上の管路を有し、前記２系統の流路のうち他方の流路は、管路と、前記他方の流路における前記管路から供給された前記クーラントを貯留する、前記加工点よりも高い位置に設けられた貯留槽と、前記貯留槽に貯留された前記クーラントを絞って前記加工点に供給する絞り管路と、を有するクーラント供給装置である。

本発明の第２は、材料を保持する主軸と、前記主軸に保持された前記材料に、加工点で接触させる工具と、前記加工点にクーラントを供給する本発明に係るクーラント供給装置と、前記主軸、前記工具及び前記クーラント供給装置の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記材料を加工する加工工程に応じて、前記クーラントポンプの駆動と停止とを切り替える工作機械である。

本発明に係るクーラント供給装置及び工作機械によれば、突切り加工により材料から切り離されたワークが、加工点に吹き付けるクーラントによって、不測の場所に飛ばされるのを抑制することができる。

本発明に係るクーラント供給装置の一例であるクーラント供給装置を含む工作機械の一例である自動旋盤を示す斜視図である。 自動旋盤の加工室に設けられたクーラント供給装置を示す斜視図である。 クーラント供給装置を、図１に示した自動旋盤の正面側から見た正面図である。 自動旋盤及びクーラント供給装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係るクーラント供給装置及び工作機械の一実施形態であるクーラント供給装置１００及び自動旋盤２００について、図面を参照して説明する。

（構成）
図１は本発明に係るクーラント供給装置の一例であるクーラント供給装置１００を含む自動旋盤２００を示す斜視図、図２は自動旋盤２００の加工室２２０に設けられたクーラント供給装置１００を示す斜視図、図３はクーラント供給装置１００を、図１に示した自動旋盤２００の正面側から見た正面図である。

図示の自動旋盤２００は、本発明に係る工作機械の一例である。自動旋盤２００は、数値制御によるコンピュータ制御の自動旋盤であり、少なくとも制御部２１０と、制御部２１０によって制御される正面主軸２３１、背面主軸２３２及び工具２５０（切削バイト、突切りバイト、ドリル刃等）を有する加工室２２０と、クーラント供給装置１００と、を備えている。

制御部２１０は、予め設定されたプログラムを実行することにより、正面主軸２３１、背面主軸２３２、工具２５０及びクーラント供給装置１００の動作を制御する。

正面主軸２３１は、加工対象の材料である丸棒をチャック（保持）して軸（Ｚ軸）回りに回転するとともに、軸方向への送りや軸に直交するＸＹ面（Ｘ方向（Ｚ軸に直交する水平方向）とＹ方向（Ｚ軸に直交する鉛直方向）とを含む鉛直面）内で移動し、加工室２２０において、工具２５０のうち、加工工程に応じた工具（切削バイト、突切りバイト、ドリル刃等）選択して、選択された工具を丸棒に接触させることによって丸棒を加工する。

背面主軸２３２は、正面主軸２３１にチャックされた状態で加工された後のワーク（丸棒の加工された後の部分）を、加工室２２０において正面主軸２３１から受け取るようにチャック（保持）し、チャックしたワークを軸回りに回転させたり、軸に直交する面内で移動したりする。

なお、本実施形態においては、図２，３に示すように、背面主軸２３２の先端（正面主軸２３１に対向した側の端部）に、シュータ２４０が固定されている。シュータ２４０は、背面主軸２３２に対して着脱自在である。

シュータ２４０は、背面主軸２３２でワークをチャックする処理手順が無く、正面主軸２３１でチャックされた状態で加工され、突切りバイトによる突切り加工で正面主軸２３１にチャックされた丸棒から切り離されたワークを回収する手順の場合に、背面主軸２３２に取り付けられ、その他の場合は背面主軸２３２から取り外されている。

シュータ２４０は、図２，３に示すように、受け箱２４１と傾斜通路２４２とを備えている。受け箱２４１は、上方が開口し、底部が、水平面に対して背面主軸２３２の軸方向の後方に下がるように傾斜し、傾斜した底部の最下端部に出口が形成された樋状に形成されている。受け箱２４１は、正面主軸２３１にチャックされた丸棒から突切り加工により切り離されるワークの直下に配置され、丸棒から切り離されて下方に落下したワークを、上方の開口を介して底部で受ける。

傾斜通路２４２は、樋状に形成されて、水平面に対して所定の角度で傾斜した通路であり、その傾斜の上端側が受け箱２４１の底部の出口に接続されている。そして、受け箱２４１の底部で受けられたワークは、底部の傾斜によって出口に到達し、出口に接続された傾斜通路２４２に載り、傾斜通路２４２の傾斜に沿って下方に移動するように搬送される。

クーラント供給装置１００は、本発明に係るクーラント供給装置の一例である。クーラント供給装置１００は、加工室２２０において、工具２５０が加工対象の丸棒に接触して丸棒を加工する加工点Ｐ付近にクーラントを供給する。クーラント供給装置１００は、クーラントポンプ１１０と、供給管路１２０と、第１系統流路１３０（一方の流路の一例）と、第２系統流路１４０（他方の流路の一例）と、を備えている。

クーラントポンプ１１０は、クーラントを送出する。クーラントポンプ１１０は、制御部２１０の制御により、クーラントを送出動作する駆動とクーラントの送出動作を停止する停止とが切り替えられる。制御部２１０は、丸棒を加工する加工の種類に応じて、クーラントポンプ１１０に対する駆動と停止との動作の切り替えを制御する。

供給管路１２０は、クーラントポンプ１１０に接続されていて、クーラントポンプ１１０から送出されたクーラントを流す。クーラントポンプ１１０が停止したときは、供給管路１２０を流れていたクーラントの流れも停止する。

第１系統流路１３０と第２系統流路１４０とは、いずれも供給管路１２０に接続されて、クーラントポンプ１１０によって送出されたクーラントを加工点Ｐ付近に供給する。第１系統流路１３０と第２系統流路１４０とは、互いに独立している。

第１系統流路１３０は、例えば、４つの管路１３１，１３２，１３３，１３４で構成されている。４つの管路１３１～１３４は同一の管路であり、いずれも可撓性を有し、各管路１３１～１３４の一端（基端）は供給管路１２０に接続され、他端（先端）は、供給管路１２０に接続された部分よりも下方に位置する加工点Ｐ付近に向けられている。

これにより、各管路１３１～１３４は、供給管路１２０を通じて供給されたクーラントを、加工点Ｐ付近に吹き付ける。

第１系統流路１３０は、上述した４つの管路１３１～１３４で構成されたものに限定されるものではなく、１つの管路１３１で構成されたものであってもよいし、２つ以上の任意の数の管路で構成されたものであってもよい。

つまり、第１系統流路１３０は、突切り加工以外の加工の際に適した量であって、後述する第２系統流路１４０の側の、絞り管路１４４から供給されるクーラントに比べて大量のクーラントを、加工点Ｐ付近に供給することができるものであればよい。

第２系統流路１４０は、管路１４１と、油槽１４２（貯留槽）と、絞り管路１４４と、を備えている。管路１４１は、第１系統流路１３０の４つの管路１３１～１３４のそれぞれと同じ構造であり、可撓性を有し、一端（基端）は供給管路１２０に接続され、他端（先端）は油槽１４２に向けられている。

管路１３１，１３２，１３３，１３４，１４１は同一であるため、部品の共通化を図ることができる。管路１３１，１３２，１３３，１３４，１４１が同一であることにより、供給管路１２０から各管路１３１，１３２，１３３，１３４，１４１には、略同一の流量のクーラントが流れる。したがって、第１系統流路１３０は第２系統流路１４０に比べて、略４倍の流量のクーラントが流れる。管路１３１～１３４，１４１は可撓性を有するものでなくてもよい。

なお、管路１４１は管路１３１～１３４と同じものである必要は無く、管路１３１～１３４と異なるものであってもよい。

管路１４１の先端は油槽１４２に向けられているため、管路１４１を流れたクーラントは、油槽１４２に供給される。

油槽１４２は、加工点Ｐ付近よりも高い位置に設けられている。なお、本実施形態においては、油槽１４２は、供給管路１２０と略同じ高さ位置又は供給管路１２０よりも高い位置に設けられているが、供給管路１２０よりも低い位置に設けられていてもよい。

油槽１４２は、管路１４１から供給されたクーラントを貯留する。油槽１４２の底部には、油槽１４２の底部よりも低い位置に配置された絞り管路１４４が接続されている。絞り管路１４４は、接続管路１４５と、絞り弁１４６と、滴下管路１４７と、を備えている。接続管路１４５は、油槽１４２の底部に接合されていて、油槽１４２に貯留されたクーラントが、自然落下により流れ込む。

絞り弁１４６は、接続管路１４５に接続されて、接続管路１４５を流れたクーラントを、例えば一滴ずつ滴下する程度に流量を絞る。滴下管路１４７は、接続管路１４５及び絞り弁１４６よりも下方に配置されていて、一端が絞り弁１４６に接続され、他端（先端）が加工点Ｐ付近の上方に配置されている。

これにより滴下管路１４７は、油槽１４２から自然落下して、絞られたクーラントを、先端から加工点Ｐ付近に滴下させて供給する。滴下管路１４７の先端から加工点Ｐ付近に供給されるクーラントの量は、絞り弁１４６の絞り程度に応じたものとなる。滴下管路１４７から加工点Ｐ付近に供給されるクーラントの量は、一滴ずつ滴下する程度の量に限定されるものではなく、突切り加工時に、丸棒の材料から切り離されたワークを、クーラントによって吹き飛ばさない程度の量であればよい。

したがって、絞り管路１４４は、必ずしもクーラントを滴下して供給する滴下管路１４７を備えたものに限定されず、ワークを吹き飛ばさない程度（例えば、クーラントが細い糸を引く程度）に、クーラントを絞り弁１４６で絞って加工点Ｐ付近に連続して供給するものであってもよい。

これにより、本実施形態においては、第２系統流路１４０から加工点Ｐ付近に供給されるクーラントの量は、例えば、第１系統流路１３０から加工点Ｐ付近に供給されるクーラントの量の、１／１００～１／１０００程度の量に設定されている。

なお、上述したように、油槽１４２には、管路１４１から各管路１３１～１３４と同様に多量のクーラントが供給されるが、絞り管路１４４を通じて油槽１４２から排出されるクーラントは極少量となる。したがって、油槽１４２へのクーラントの出入の収支は供給過多となり、油槽１４２に溜められるクーラントの量は増加し続ける。そして、油槽１４２に溜められたクーラントが満杯になると、クーラントは、油槽１４２から溢れて、上方の開口から外に流れ落ちる。

ここで、油槽１４２の上縁のうち、加工点ＰからＸ方向において遠い側の領域には、切り欠き１４３が形成されている。したがって、油槽１４２から溢れるクーラントは、この切り欠き１４３の部分から流れ落ち始めるため、油槽１４２から流れ落ちたクーラントが、加工点Ｐ付近に降り注ぐのを抑制することができる。

制御部２１０は、自動旋盤２００による加工の制御において、正面主軸２３１によってチャックされた丸棒を加工室２２０において、突切り加工（工具２５０のうち例えば突切りバイトによって丸棒からワークを切り離す加工工程）以外の通常の加工（工具２５０のうち突切りバイト以外の工具による加工工程（例えば、切削バイトによる切削の加工工程やドリル刃による穴あけの加工工程等））を開始するのに先立って、クーラントポンプ１１０が送出動作となるようにクーラントポンプ１１０を制御する。

これにより、クーラントポンプ１１０が駆動されて送出動作を開始して、クーラントを供給管路１２０に供給する。供給管路１２０に供給されたクーラントは、第１系統流路１３０の各管路１３１～１３４及び第２系統流路１４０の管路１４１に流れる。第１系統流路１３０の各管路１３１～１３４の各先端及び第２系統流路１４０の管路１４１の先端からは、それぞれ、供給管路１２０を通じて送出されたクーラントが吐出する。

第１系統流路１３０の各管路１３１～１３４の先端は、加工点Ｐ付近に向いて設定されているため、加工点Ｐ付近には各管路１３１～１３４から吐出された大量のクーラントが吹き付けられる。

また、第２系統流路１４０の管路１４１の先端から吐出したクーラントは油槽１４２に供給され、油槽１４２から接続管路１４５及び絞り弁１４６を介して滴下管路１４７に極少量のクーラントが流れて、滴下管路１４７から加工点Ｐ付近に極少量のクーラントが滴下する。

このように、突切り加工以外の通常の加工工程が開始される前に、第１系統流路１３０からの大量のクーラントと、第２系統流路１４０からの極少量のクーラントとが、加工点Ｐ付近に供給される。その後、制御部２１０は、正面主軸２３１および工具２５０を制御して、自動旋盤２００は、加工点Ｐにおいて、正面主軸２３１でチャックされた丸棒の加工動作を開始する。

この通常の加工工程中は、上述したように大量のクーラントが加工点Ｐ付近に供給されことで、加工によって発生する熱を冷却したり、加工で発生した切粉を流し落としたり、また、工具２５０と丸棒との摩擦を低減することができる。

なお、通常の加工工程中は、加工対象の丸棒は、正面主軸２３１にチャックされているため、加工点Ｐ付近に大量のクーラントが吹き付けた場合であっても、吹き付けた大量のクーラントによって丸棒が吹き飛ばされることは無い。

一方、上述した通常の加工工程の後に、丸棒から加工後のワークを切り離す突切り加工工程の際は、制御部２１０は、突切り加工工程を開始するのに先立って、クーラントポンプ１１０が停止するようにクーラントポンプ１１０を制御する。

これにより、クーラントポンプ１１０は停止して、供給管路１２０へのクーラントの供給は停止する。この結果、供給管路１２０にはクーラントが流れず、第１系統流路１３０の各管路１３１～１３４及び第２系統流路１４０の管路１４１にクーラントは供給されない。この結果、管路１３１～１３４，１４１の各先端からクーラントは吐出しない。

この結果、加工点Ｐ付近には管路１３１～１３４からの大量のクーラントが吹き付けられることがない。

一方、第２系統流路１４０の管路１４１の先端からもクーラントは吐出されないが、第２系統流路１４０の油槽１４２には、通常の加工工程において管路１４１から吐出していた多量のクーラントが供給されて、絞り管路１４４から排出されるからクーラントの量は極少量であったため、油槽１４２には、ある程度の量のクーラントが溜められた状態となっている。

そして、クーラントポンプ１１０が停止している状態においても、油槽１４２に溜められているクーラントが、自然落下により、絞り管路１４４を通じて極少量ずつ排出され、加工点Ｐ付近に供給される。

このように、突切り加工工程では、加工点Ｐ付近に大量のクーラントが供給されることは無く、滴下管路１４７から滴下する程度の極少量のクーラントだけが供給される。

突切り加工工程では、ワークが、正面主軸２３１にチャックされた丸棒から切り離されるため、仮に、通常の加工工程と同様の大量のクーラントが加工点Ｐ付近に吹き付けられると、丸棒から切り離されたワークが、吹き付けられた大量のクーラントによって、予期しない方向、場所に飛ばされてしまう。特に、ワークのサイズが小さい場合は、ワークの重量も軽いため、大量のクーラントによって飛ばされ易い。

そして、そのようにワークが予期しない方向、場所に飛ばされた場合、切り離されたワークを回収するために、加工点Ｐの直下の位置に予め配置されていた受け箱２４１にワークが入らず、受け箱２４１でワークを回収することができない恐れがある。

これに対して本実施形態のクーラント供給装置１００及び自動旋盤２００は、突切り加工工程では、加工点Ｐ付近に供給されるクーラントが滴下する程度の少量であるため、この滴下するクーラントによって、ワークが予期しない方向や場所に飛ばされることがない。

したがって、本実施形態のクーラント供給装置１００は、突切り加工工程によって切り離されたワークを、予め設定された所定の位置に配置された受け箱２４１に回収することができる。

このように、本実施形態のクーラント供給装置１００及び自動旋盤２００は、材料である丸棒を加工する加工工程に応じて、クーラントポンプ１１０の駆動と停止とを切り替えることで、通常の加工工程でのクーラントの機能を十分に発揮させつつ、突切り加工工程でのワークの飛ばされを抑制することができる。

なお、「加工工程に応じて」とは、一例として「加工の種類や内容に応じて」という意味である。

図４は自動旋盤２００及びクーラント供給装置１００の動作を示すフローチャートである。以上のように構成された自動旋盤２００及びクーラント供給装置１００の動作を、図４に示したフローチャートを参照して説明する。

自動旋盤２００の制御部２１０が、予め設定されたプログラムを読み込んで、正面主軸２３１及び工具２５０を制御し、正面主軸２３１でチャックされた丸棒に対して、通常の加工動作を行い、通常の加工動作の後に、加工して得られたワークを突切り加工により丸棒から切り離して、シュータ２４０によりワークを回収する。この一連の加工動作において、制御部２１０がクーラント供給装置１００の動作を制御する。

具体的には、図４に示すように、自動旋盤２００の制御部２１０は、通常の加工動作の開始に先立って、クーラントポンプ１１０を駆動するように制御して送出動作を開始（ＯＮ）させる（Ｓ１）。これにより、第１系統流路１３０と第２系統流路１４０とにより、加工点Ｐ付近には、大量のクーラントが吹き付けられる。

クーラントポンプ１１０が送出動作を開始した後、制御部２１０は、正面主軸２３１及び工具２５０の切削バイトやドリル刃等の動作を制御して、丸棒に対して、突切り加工以外の通常の加工動作を行う（Ｓ２）。丸棒に対する通常の加工が終了すると、制御部２１０は、正面主軸２３１及び工具２５０に対して動作を停止させる制御を行う（Ｓ３）。

次いで、制御部２１０は、クーラントポンプ１１０を停止させる制御を行う（Ｓ４）。これにより、第１系統流路１３０の管路１３１～１３４及び第２系統流路１４０の管路１４１からのクーラントの吐出が停止する。しかし、油槽１４２に溜められたクーラントが、絞り管路１４４に流れて、滴下管路１４７からクーラントが加工点Ｐ付近に滴下する。

次に、通常の加工が終了したワークが丸棒から切り離される加工点Ｐの直下に、シュータ２４０の受け箱２４１が配置されるように、制御部２１０が背面主軸２３２を移動させる制御を行う（Ｓ５）。

次いで、制御部２１０は、正面主軸２３１及び工具２５０のうち突切りバイトの動作を制御して、ワークを丸棒から切り離す突切り加工を開始する（Ｓ６）。突切り加工によって、ワークは、通常、非常に短時間（例えば、１［秒間］以内）で丸棒から切り離される。制御部２１０は、正面主軸２３１及び突切り工具に対して動作を停止させる制御を行う（Ｓ７）。

ここで、加工点Ｐ付近には、クーラントが極少量だけ供給されていて、このクーラントが、突切り加工時の発熱を抑制し、突切りバイトとワークとの摩擦を低減する。一方、加工点Ｐ付近に滴下したクーラントは、極少量であり、しかも、滴下管路１４７から自然落下したものであるため、丸棒から切り離されたワークに衝突しても、ワークを吹き飛ばすほどのエネルギを有していない。

したがって、丸棒から切り離されたワークは、加工点Ｐ付近に供給されているクーラントに拘わらず、シュータ２４０の受け箱２４１に回収される。そして、受け箱２４１に回収されたワークは、傾斜通路２４２を通って所定の位置に集められる。

次いで、制御部２１０は、背面主軸２３２を制御して、受け箱２４１が加工点Ｐの直下に移動する前の元の位置に移動させ、処理を終了する。

以上、詳細に説明したように、本実施形態のクーラント供給装置１００及び自動旋盤２００によれば、突切り加工により材料から切り離されたたワークが、加工点Ｐ付近に吹き付けるクーラントによって、不測の場所に飛ばされるのを抑制することができる。

１００ クーラント供給装置
１１０ クーラントポンプ
１３０ 第１系統流路（一方の流路の一例）
１３１，１３２，１３３，１３４，１４１ 管路
１４０ 第２系統流路（他方の流路の一例）
１４２ 油槽
１４４ 絞り管路
２００ 自動旋盤（工作機械の一例）
２３１ 正面主軸（主軸の一例）
２５０ 工具
Ｐ 加工点

Claims (5)

1. 主軸に保持された材料に工具を接触させる加工点にクーラントを供給しつつ前記材料を加工する工作機械、に使用され、
   前記クーラントを送出するクーラントポンプと、
   前記クーラントポンプによって送出された前記クーラントを前記加工点に供給する、互いに独立した２系統の流路と、を備え、
   前記クーラントポンプは、前記材料を加工する加工工程が突切り加工のとき停止に切り替えられ、前記加工工程が前記突切り加工以外の加工のとき駆動に切り替えられ、
   前記２系統の流路のうち一方の流路は、１又は並列に設けられた２以上の管路を有し、
   前記２系統の流路のうち他方の流路は、管路と、前記他方の流路における前記管路から供給された前記クーラントを貯留する、前記加工点よりも高い位置に設けられた貯留槽と、前記貯留槽に貯留された前記クーラントを絞って前記加工点に供給する絞り管路と、を有するクーラント供給装置。
2. 前記一方の流路における前記管路と前記他方の流路における前記管路とは、可撓性を有する同一の管路である、請求項１に記載のクーラント供給装置。
3. 前記絞り管路は、前記加工点に、前記クーラントを滴下して供給する、請求項１又は２に記載のクーラント供給装置。
4. 前記貯留槽は、上縁のうち、前記加工点から、前記主軸に直交する水平方向において遠い側の領域に、切り欠きが形成されている、請求項１から３のうちいずれか１項に記載のクーラント供給装置。
5. 材料を保持する主軸と、
   前記主軸に保持された前記材料に、加工点で接触させる工具と、
   前記加工点にクーラントを供給する請求項１から４のうちいずれか１項に記載のクーラント供給装置と、
   前記主軸、前記工具及び前記クーラント供給装置の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記クーラントポンプを、前記材料を加工する加工工程が突切り加工のとき停止に切り替え、前記加工工程が前記突切り加工以外の加工のとき駆動に切り替える工作機械。