JP2013129054A

JP2013129054A - 切削液噴射装置

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Publication number: JP2013129054A
Application number: JP2012233315A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shirahama; 真白▲浜▼; Yoshikazu Nakatsuka; 由一中束
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2032-10-22
Also published as: CN103128597A; DE102012111355B4; CN103128597B; US9193088B2; US20130134238A1; JP5792142B2; DE102012111355A1

Abstract

【課題】工作機械に備わるツールやワークに付着した切粉を効率良く除去可能で廉価な切削液噴射装置を提供する。
【解決手段】工作機械６０によるワークの加工時に該工作機械に備わった工具やワークに切削液を供給する切削液噴射ノズル１０と、切削液噴射ノズルの噴射角度を調整可能な駆動モータ２１と、駆動モータを制御する制御手段３０を有する切削液噴射装置において、制御手段は、切粉を除去する切粉除去動作モード制御が可能であることを特徴としている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばＮＣ旋盤やフライス盤やボール盤等の工作機械のツールや加工対象となるワークに付着した切粉を除去する切削液噴射装置に関する。

例えばＮＣ旋盤やフライス盤やボール盤等の工作機械のツール（工具）やワークに付着した切粉を除去する切削液噴射装置が従来から知られている（例えば特許文献１参照）。
この切削液噴射装置の構成は、クーラント供給用ノズルとクーラント供給用ノズルを回転駆動させるモータを備えている。

特開平８−２４３８７６号公報

上述した切削液噴射装置では、クーラント供給用ノズルが回転駆動すると共に切削液をツールやワークに供給することで、工作機械のツールやワークに付着した切粉を除去するようになっている。しかしながら、複雑な形状の切粉がツールやワークに絡まったり、引っ掛ったりした場合、切削液噴射装置を含む工作機械の運転を一旦停止し、作業者が切粉を手作業で除去する余分な作業が発生する。そのため、工作機械の連続運転ができず、加工時間の短縮化を図れないという問題が生じる。

そこで、このような切粉がツールやワークに絡まったり引っ掛ったりした場合にも、切削液噴射装置及び工作機械を停止しないでこの切粉を除去可能な切削液噴射装置が知られている（例えば、特開平１０−１１８８８４号公報参照）。この切削液噴射装置の構成は、クーラント供給用ノズルと、クーラント供給用ノズルを回転駆動するモータと、切削液供給用のポンプとを備えている。そして、この切削液噴射装置では、クーラント供給用ノズルが回転駆動すると共にポンプ圧を調整することで、切削液の噴射圧力を調整し、切粉を除去するようになっている。しかしながら、この切削液噴射装置は、切削液の噴射圧力調整のための大掛かりなポンプを必要とし、設備費が嵩みコスト低減が図れないという問題が生じている。

図５は、このような従来の切削液噴射装置の一般的な構成を示す概略的なブロック図である。係る切削液噴射装置５は、ＮＣ旋盤６０からなる工作機械のツール５１にクーラント液を兼ねた切削液９０（以下単に「切削液９０」とする）を供給すると共に、工作機械のツール５１に付着した切粉を除去する装置である。そして、この切削液噴射装置５は、切削液９０を噴射する切削液噴射ノズル１０を回転駆動することで、切削液噴射ノズル先端１０ａを所定の角度範囲内において一定速度Ｖｏで移動させる切削供給装置２０と、切削供給装置２０に内蔵されたモータの駆動及び切削液９０の噴射を制御する制御部３０とを有している。なお、ツール５１は、ツール保持部５０に保持されている。

係る切削液噴射装置５は、その切削液噴射ノズル先端１０ａを所定の角度範囲内において一定速度Ｖｏで移動させるようになっているため、切削液をツール５１に噴射しても、ツール５１で切削したワーク６１から生じた形状の複雑な切粉がこのツール５１に引っ掛かったまま取り除くことができなくなることがある。

本発明の目的は、工作機械のツールやワークに付着した切粉を効率良く除去可能で廉価な切削液噴射装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の切削液噴射装置は、
工作機械によるワークの加工時に該工作機械に備わった工具やワークに切削液を供給する切削液噴射ノズルと、
前記切削液噴射ノズルの噴射角度を調整可能な駆動モータと、
前記駆動モータを制御する制御手段を有する切削液噴射装置において、
前記制御手段は、切粉を除去する切粉除去動作モード制御が可能であることを特徴としている。

請求項１に係る切削液噴射装置がこのような構成を有することで、作業者の手によらず短時間で、ツールやワークに絡みついた複雑な形状の切粉を一気に払い除く（除去する）ことができる。その結果、ツールやワークが様々な形状を有していたり様々な材質でできていても、係るツールやワークに絡まったり引っ掛ったり付着した切粉を効果的に除去することが可能になる。そのため、特許文献１のように切削液噴射装置を含む工作機械の運転を一旦停止して、作業者が手作業で切粉を除去する面倒な作業が発生せず、工作機械の連続運転が可能となるためワーク加工時間の短縮化を図ることができる。

また、上述した後者の従来技術における切削液の噴出圧調整用ポンプ等の大掛かりな設備を必要としない。また、切削液の流速についても積極的に変化させる必要がなく、切削液の流速管理に必要な流量制御弁やその制御部等の複雑な装置を必要としない。そのため、切削液噴射装置の製造コストの低減を図ることができる。

また、本発明の請求項２に係る切削液噴射装置は、請求項１に記載の切削液噴射装置において、前記切粉除去動作モードは、前記噴射角度の調整範囲内で、前記切削液噴射ノズルの角度移動速度を変化させることを特徴としている。

請求項２に係る切削液噴射装置がこのような構成を有することで、切削液噴射ノズルから噴射した切削液の噴射力の大きさや方向が瞬間的に変化する。このため、ツールやワークに絡みついた複雑な形状の切粉を除去することが可能になる。

また、本発明の請求項３に係る切削液噴射装置は、請求項２に記載の切削液噴射装置において、工具やワークに切粉が付着したときに、該付着した前記切粉に前記切削液が当たる時点の前記切削液噴射ノズルの噴射角度を速度切換地点とし、該速度切換地点の近傍で前記角度移動速度が変化することを特徴としている。

請求項３に係る切削液噴射装置がこのような構成を有することで、ツールやワークに絡まったり引っ掛ったり付着した切粉の位置の近傍で、切削液の噴射力の大きさや方向が瞬間的に変化するため、様々なツールやワークに付着等した切粉をより効率的に除去することができる。

また、本発明の請求項４に係る切削液噴射装置は、請求項３に記載の切削液噴射装置において、前記切削液噴射ノズルが動作を開始する動作開始地点及び動作を終了する動作終了地点、前記速度切換地点、前記角度移動速度および前記切粉除去動作モードの反復回数は、前記制御手段に予め設定可能であることを特徴としている。

請求項４に係る切削液噴射装置がこのような構成を有することで、ツールやワークの形状や材質に応じて切削液噴射ノズルの移動開始地点及び移動終了地点、速度切換地点を切粉除去に関して最も効果を上げる最適な条件となるように制御手段で簡単に設定できる。また、除去したい切粉の種類や量に合わせて角度移動速度、反復回数を最適な条件となるように制御手段で簡単に設定できる。そのため、様々なツールやワークを変わるがわる使用する際に、切粉除去に伴う条件設定の変更にかかる時間を短縮でき、加工効率を高めて製品の生産性を向上させることができる。

また、本発明の請求項５に係る切削液噴射装置は、請求項４に記載の切削液噴射装置において、前記切削液噴射ノズルの前記動作開始地点から前記速度切換地点までの速度を第１速度とし、前記速度切換地点から前記動作終了地点までの速度を第２速度とし、前記第１速度と前記第２速度は、相対的に異なる速度であることを特徴としている。

請求項５に係る切削液噴射装置がこのような構成を有することで、制御手段において容易に設定することができることに加え、様々な形状や材質のツールやワークに付着等した切粉に対応した切粉の除去が可能になる。

また、本発明の請求項６に係る切削液噴射装置は、請求項４に記載の切削液噴射装置において、前記切削液噴射ノズルが前記動作終了地点に近づくにつれ、前記切削液噴射ノズルの前記角度移動速度を徐々に減速させることを特徴としている。

請求項６に係る切削液噴射装置がこのような構成を有することで、モータやシステムに過大な負荷が生じることがないためモータやシステムが損傷する危険性を回避できる。

また、本発明の請求項７に係る切削液噴射装置は、請求項４に記載の切削液噴射装置において、前記切削液噴射ノズルは往復運動が可能であり、前記切粉除去動作モード制御は、往路において前記切削液噴射ノズルが動作終了地点に到達した後に、復路においては、前記往路での動作開始地点を動作終了地点に、前記往路での動作終了地点を動作開始地点に、それぞれ置き換えて、前記切削液噴射ノズルの往復運動を行うことを特徴としている。

請求項７に係る切削液噴射装置がこのような構成を有することで、往路から復路への移行が円滑に行え、より短時間で切粉の除去を行うことができる。

本発明によると、工作機械のツールやワークに付着した切粉を効率良く除去可能で廉価な切削液噴射装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る切削液噴射装置の概略を示すブロック図である。図１に示した切削液噴射装置の切粉除去動作モードの動作説明をするフローチャートである。図１に示した切削液噴射装置の切粉除去動作モードの動作説明のための図であり、ノズル先端の移動開始地点（図３（ａ）、（ｂ）におけるＰｓ）から移動終了地点（図３（ａ）、（ｂ）におけるＰｅ）への動きを説明する説明図である。本実施形態に係る好適な一実施例の動作説明のためのフローチャートである。従来の切削液噴射装置を示す概略的なブロック図である。本実施形態に係る切削液噴射ノズルの第１の動作特性を示す図である。本実施形態に係る切削液噴射ノズルの第２の動作特性を示す図である。本実施形態に係る切削液噴射ノズルの第３の動作特性を示す図である。本実施形態に係る切削液噴射ノズルの第４の動作特性を示す図である。本実施形態に係る切削液噴射ノズルの第５の動作特性を示す図である。本実施形態に係る切削液噴射ノズルの第６の動作特性を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る切削液噴射装置について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る切削液噴射装置の概略を示す正面図である。

本発明の一実施形態に係る切削液噴射装置１は、工作機械の一つであるＮＣ旋盤６０に装着されたツール５１にクーラント液を兼ねた切削液９０（以下単に「切削液９０」とする）を供給すると共に、ＮＣ旋盤６０のツール５１に付着した切粉６５を除去する装置である。そして、この切削液噴射装置１は、切削液９０を噴射する切削液噴射ノズル１０及び切削液噴射ノズル１０の向きを変えるモータ２１を有し切削液噴射ノズル１０の切削液噴射ノズル先端１０ａを所定の角度範囲内で移動させる切削液供給装置２０と、モータ２１の駆動及び動作モードの切り換え並びに切削液９０の噴射を制御する制御部３０とを有している。そして、制御部３０は、モータ２１のモータ駆動回路３１、モータ制御部３２、及び工作機械制御部３３を有している。

切削液噴射ノズル１０は、その基端が切削液供給装置２０を介してここでは図示しない切削液供給源に繋がっており、切削液供給装置２０から供給された切削液９０をツール５１に噴射するようになっている。そして、モータ２１の駆動に伴って切削液噴射ノズル１０が所定の角度範囲内でその向きを変え、これにあわせて切削液噴射ノズル先端１０ａが所定の角度移動速度で移動するようになっている。なお、本実施形態及び後述する好適な実施例では、切削液噴射ノズル先端１０ａにおける速度を本発明における角度移動速度として扱う。また、切削液噴射ノズル先端１０ａにおける角度移動速度Ｖは、モータ２１によって回転駆動される切削液噴射ノズル１０の角速度をω、切削液噴射ノズル１０の回転中心から切削液噴射ノズル先端１０ａまでの距離をｒとすると、Ｖ＝ω×ｒで表される。

モータ２１は、切削液噴射装置１の筐体内部に搭載され、制御部３０からの指令信号及び供給電力によって駆動するようになっている。そして、本実施形態ではＤＣモータを使用している。なお、本実施形態におけるＤＣモータはブラシ付きモータであってもブラシレスモータであっても良い。一方、本実施形態のようなＤＣモータを用いる代わりにサーボモータやステッピングモータ等を使用しても良い。

制御部３０は、モータ２１に駆動電力を供給するモータ駆動回路３１と、モータ駆動回路３１に駆動制御信号を送ってモータ２１の駆動を制御するモータ制御部３２と、切削液供給モードに基いてＮＣ旋盤６０の動作制御を行うと共に、切削液供給モードと切粉除去動作モードの切り換えと、切粉除去動作モードにおける切削液噴出の制御を行う工作機械制御部３３を有している。なお、図１においては、工作機械制御部３３のうち、本発明を実施する機能を有する一部のみを表示している。ここで、切削液供給モードとは、切削液噴射ノズル１０が、静止している状態若しくは一定の速度で所定の角度範囲内を往復運動している状態において、切削液噴射ノズル１０から切削液９０を噴射させるモードをいい、切粉除去動作モードとは、ツールやワークに絡まったり引っ掛ったり付着した切粉をツールやワークから効率的に除去するモードをいう。切粉除去動作モードの動作原理については後述する。

そして、モータ制御部３２には、図３に示すような予め切削液噴射ノズル先端１０ａの動作開始地点及び動作終了地点、速度切換地点、第１速度（Ｖ１）及び第２速度（Ｖ２）、切粉除去動作モードにおける切削液噴射ノズル１０の反復回数等の切粉除去に必要な各種設定値を記憶するメモリが備わっている。なお、ここでいう第１速度（Ｖ１）及び第２速度（Ｖ２）は切削液噴射ノズル先端１０ａの角度移動速度をいう。また、モータ制御部３２は、モータ２１の回転数（切削液噴射ノズル１０の所定の角速度での回転）の制御も行うようになっている。一方、工作機械制御部３３には、ＮＣ旋盤６０の操作に必要な制御の他に、切削液供給モードと切粉除去動作モードに関する動作モードの選択信号、それぞれのモードの開始や終了の指令信号をモータ制御部３２に送るようになっている。

続いて、本実施形態に係る切削液噴射装置１の切粉除去動作モードの動作原理をフローチャートに基いて説明をする。図２は、図１に示した切削液噴射装置１の切粉除去動作モードの動作説明をするフローチャートである。なお、切粉除去動作モードに基づく動作を行なうに先立ち、モータ制御部３２のメモリには予め上述した各種設定値、即ち動作開始地点、動作終了地点、速度切換地点、角度移動速度などの設定値や後に説明する本実施形態の好適な実施例におけるテーブル値を入力しておく。

本実施形態に係る切削液噴射装置１のモードを切削液供給モードから切粉除去動作モードへ切り換えると、切粉除去機能動作を開始する（ステップＳ１０）。次いで、モータ２１を駆動して切削液噴射ノズル先端１０ａを動作開始地点まで既定の角度移動速度で移動させる（ステップＳ１１）。次いで、モータ制御部３２のメモリに予め設定した角度移動速度（切削液噴射ノズル先端１０ａが低速で向きを変える第１速度Ｖ１及び高速で向きを変える第２速度Ｖ２）をモータ制御部３２の制御回路に読み込ませる（ステップＳ１２）。そして、切削液噴射ノズル先端１０ａが、一定量の切削液を噴射させながら低速で向きを変える第１速度Ｖ１にて移動するようにモータ駆動を開始する（ステップＳ１３）。次いで、切削液噴射ノズル先端１０ａが速度切換地点Ｐｃに到達したか否かを判断する（ステップＳ１４）。ここで、切削液噴射ノズル先端１０ａが速度切換地点Ｐｃに到達していない場合は、切削液噴射ノズル先端１０ａが低速の第１速度Ｖ１を維持しながら移動するようにモータ２１の駆動動作を継続する（ステップＳ１５）。一方、切削液噴射ノズル先端１０ａが速度切換地点Ｐｃに到達した場合は、切削液噴射ノズル先端１０ａが高速である第２速度Ｖ２で移動するようにモータ２１の回転数を上げてモータ駆動を行う（ステップＳ１６）。これによって、切削液噴射ノズル先端１０ａが高速の角度移動速度Ｖ２で移動することになる。これら切削液噴射ノズル１０の移動中においても、一定量の切削液を切削液噴射ノズル先端１０ａからツール５１に噴射し続ける。次いで、切削液噴射ノズル先端１０ａが動作終了地点に到達したか否かを判断する（ステップＳ１７）。ここで、切削液噴射ノズル先端１０ａが動作終了地点に到達していない場合は、切削液噴射ノズル先端１０ａが高速である第２速度Ｖ２で移動するようにモータ２１の回転数を変えることなくモータ駆動を継続する（ステップＳ１８）。一方、切削液噴射ノズル先端１０ａが動作終了地点に到達した場合は、モータ２１の駆動を停止し、切削液噴射ノズル先端１０ａの一方向への移動ルーチンが終了する（ステップＳ１９）。

続いて、本実施形態に係る切削液噴射ノズル１０の実際の動作の一形態を説明する。図３は、図１に示した切削液噴射装置１の切粉除去動作モードの動作説明を行うための図である。図３（ａ）は、ノズル先端の移動開始地点（図３（ａ）において点線で示すノズル１０の先端の位置Ｐｓ）から移動終了地点（図３（ａ）において実線で示すノズル１０の先端の位置Ｐｅ）への動きを説明する説明図であり、切削液噴射ノズル１０の往路の動きを示している。また、図３（ｂ）は、ノズル先端の移動開始地点（図３（ｂ）において点線で示すノズル１０の先端の位置Ｐｓ）から移動終了地点（図３（ｂ）において実線で示すノズル１０の先端の位置Ｐｅ）への動きを説明する説明図であり、切削液噴射ノズル１０の復路の動きを示している。

ＮＣ旋盤６０に備わるチャック６２に把持されたワーク６１は、チャック６２の回転運動に伴い回転する。また、ＮＣ旋盤６０に備わるツール保持部５０に支持されたツール５１は、回転するワーク６１に押し付けられてワーク６１を所望の形状に切削加工する。このワーク加工工程において、ツール５１に細かい切粉や形状の複雑な切粉６５が付着する。なお、細かい切粉は加工中ツール５１に供給される切削液９０によって除去されるが、形状が複雑であるが故にツール５１に引っ掛った切粉６５は、加工中切削液９０をツール５１に勢い良く当ててもツール５１に付着したままとなることがある。

本実施形態においては、ワーク６１の加工作業が所定回数（所定時間）行われると、切削液供給モードから切粉除去動作モードに自動的に移行するように工作機械制御部３３が制御している（オートマチックモード切り換え）。一方、切削液供給モードと切粉除去動作モードの切り換えをワーク６１の加工作業を或る程度行い、切粉６５がツール５１に或る程度付着したころを見計らって、又は切粉６５の付着を作業者の目視により確認することで、切削液供給モードから切粉除去動作モードに切り換える（マニュアルモード切り換え制御を行なう）ことも可能である。なお、図３においては、このモード切り換えに伴い二点鎖線で示すワーク６１をＮＣ旋盤６０のチャック６２から外しているが、ワーク６１をチャック６２に付けたまま、上述したオートマチックモード切り換えやマニュアルモード切り換えを行っても良い。

切粉除去動作モードに移行すると、モータ制御部３２からの信号に基づいてモータ駆動回路３１がモータ２１を駆動し、切削液噴射ノズル先端１０ａを動作開始地点Ｐｓに移動させる（図２におけるステップＳ１１に相当）。なお、図３（ａ）に示す往路の動作においては、動作開始地点Ｐｓは、切削液噴射ノズル先端１０ａがツール５１の先端側に向く位置をいい、ノズル動作終了地点Ｐｅは、切削液噴射ノズル先端１０ａがツール５１の基端側（ツール保持部５０に把持されている側）に向く位置をいう。また、速度切換地点Ｐｃは、切削液９０がツール５１の長手方向中央部に付着している切粉に当たるように切削液噴射ノズル先端１０ａが向く位置をいう。

この切削液噴射ノズル先端１０ａの図３（ａ）に示す往路の移動においては、ノズル動作開始地点Ｐｓからこの速度切換地点Ｐｃまで切削液噴射ノズル先端１０ａを低速の第１速度Ｖ１で移動させる。これは、図２のステップＳ１３〜Ｓ１５に相当する。ここでノズル先端１０ａが速度切換地点Ｐｃに達したときノズル先端１０ａの角度移動速度を高速のＶ２に変更する。そして、速度切換地点Ｐｃからノズル動作終了地点Ｐｅまで高速の第２速度Ｖ２で切削液噴射ノズル先端１０ａを移動させる。これは、図２のステップＳ１６〜Ｓ１８に相当する。速度切換地点Ｐｃにおける切削液噴射ノズル先端１０ａの角度移動速度については間断なく（途切れることなく）変化させる。このようにして、切削液噴射ノズル先端１０ａを、一定量の切削液９０を噴射させたまま動作開始地点Ｐｓから動作終了地点Ｐｅまで連続的に移動させ、切削液噴射ノズル先端１０ａが動作終了地点Ｐｅに達したら、モータ駆動操作を停止して切削液噴射ノズル先端１０ａの往路の移動を終了する。これは、図２（ａ）におけるステップＳ１７及びＳ１８に相当する。上述したルーチンでは、図２に示すフローチャートは、この動作開始地点Ｐｓから動作終了地点Ｐｅまでの切削液噴射ノズルの一方向（往路）の動作に対応している。

続いて、復路の移動動作において説明する。切削液噴射ノズル先端１０ａが動作終了地点Ｐｅに到達すると、動作終了地点Ｐｅを動作開始地点Ｐｓに置き換える。したがって、図３（ｂ）に示す復路の動作においては、往路とは反対に、動作開始地点Ｐｓは、切削液噴射ノズル先端１０ａがツール５１の基端側に向く位置になり、動作終了地点Ｐｅは、切削液噴射ノズル先端１０ａがツール５１の先端側に向く位置になる。また、速度切換地点Ｐｃは、往路と同様に、切削液９０がツール５１の長手方向中央部に付着している切粉に当たるように切削液噴射ノズル先端１０ａが向く位置になる。なお、復路においては、往路の動作開始地点Ｐｓと動作終了地点Ｐｅを置き換えて、上述した往路の動作と同様の動作制御を行うことになるため、復路の動作原理の説明は省略する。

そして、復路の動作において、切削液噴射ノズル先端１０ａが動作終了地点Ｐｅに到達すると、再度、動作終了地点Ｐｅを動作開始地点Ｐｓに置き換え、切削液噴射ノズル先端１０ａの往路の移動動作を開始する。

このようにして、一定量の切削液９０をツール５１に噴射させながら、切削液噴射ノズル先端１０ａを動作開始地点Ｐｓから動作終了地点Ｐｅまで移動させる往復運動が、制御部３０で設定された回数だけ行われることになる。

なお、本実施形態の場合、上述したようにこの切削液噴射ノズル先端１０ａの往路及び復路の動きの際には、切削液噴射ノズル先端１０ａから噴射される切削液９０は常に一定量となっている。

次に、本実施形態の作用について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る切削液噴射ノズルの第１の動作特性を示す図である。なお、切粉除去動作モードにおける動作に加えて、比較のために切削液供給モードの動作についても破線で示している（図９、図１０も同様）。本実施形態に係る切削液噴射装置１が上述のような構成を有することで、図６に示すように切削液噴射ノズル先端１０ａの角度移動速度が速度切換地点Ｐｃにおいて、低速の第１速度Ｖ１から高速の第２速度Ｖ２に瞬間的に変化するように加速する。これに伴い、切削液噴射ノズル１０からの噴射した切削液９０の噴射力の大きさ及び方向が急激に変化するため、様々なツール５１に絡みついた切粉６５を一気に払い除くことができる。その結果、ツール５１が様々な形状を有していたり様々な材質でできていても、係るツール５１に絡まったり引っ掛ったり付着した複雑な形状の切粉６５を除去することができる。そのため、特許文献１のように工作機械や切削液噴射装置を一旦停止して、作業者が手作業で切粉６５を除去する面倒な作業が発生せず、工作機械の連続運転が可能となるためワーク加工時間の短縮化を図ることができる。

また、上述した後者の従来技術における切削液９０の噴出圧調整用ポンプ等の大掛かりな設備を必要としない。また、切削液９０の流速の管理が不要であるため、切削液９０の流速管理に必要な流量制御弁やその制御部等の複雑な装置を設ける必要はない。そのため、切削液噴射装置１の製造コストの低減を図ることができる。

なお、本実施形態では速度切換地点Ｐｃを切削液９０がツール５１の長手方向中央部に当たる位置を切削液噴射ノズル先端１０ａの位置として設定しているが、切粉６５の付着位置に合わせて位置を適宜変更しても良い。

続いて、本実施形態に係る好適な一実施例の動作原理を、図２とは異なるフローチャートに基いて説明をする。なお、この好適な一実施例は、モータ２１にステッピングモータを用いた場合の実施例である。図４は、本実施形態に係る好適な一実施例の動作説明をするフローチャートである。

切粉除去機能動作を開始すると（ステップＳ２０）、ステッピングモータ２１を駆動して切削液噴射ノズル先端１０ａを動作開始地点Ｐｓまで既定の角度移動速度で移動させる（ステップＳ２１）。次いで、予め設定したステッピングモータ駆動用のテーブル値及びこれに対応する具体的なパルス数をモータ制御部３２のメモリからモータ制御回路に読み込ませて（ステップＳ２２）、切削液噴射ノズル先端１０ａがテーブル値に基く角度移動速度になるようにモータ駆動を開始してモータ２１を駆動させる（ステップＳ２３、ステップＳ２４）。この際、テーブル値は２段階から構成され、その前半はステッピングモータ２１を低速で回転させて切削液噴射ノズル１０が低速の角度移動速度Ｖ１で移動するようになっている。そして、テーブル値の後半は、ステッピングモータ２１を高速で回転させて切削液噴射ノズル１０が高速の角度移動速度Ｖ２で移動するようになっている。なお、テーブル値の切り換え箇所は、切削液噴射ノズル１０の速度切換地点Ｐｃに対応している。

次いで、最終テーブル値まで動作が完了したか否か判断する（ステップＳ２５）。ここで、最終テーブル値まで動作が完了していない場合は、切削液噴射ノズル先端１０ａがテーブル値に基く角度移動速度になるようにモータ２１は駆動を継続する（ステップＳ２６）。一方、最終テーブル値まで動作が完了した場合は、モータ２１の動作を停止し、切削液噴射ノズル先端１０ａの一方向への移動ルーチンが終了する（ステップＳ２７）。

続いて、上述した実施例の実際の動作の一形態をテーブル値に具体的な値を当てはめて説明する。なお、この値は発明の理解の容易化を図るために簡略化した値となっている。

本実施例においては、モータ制御部３２のメモリに上述したテーブル値として１〜１０の値が記憶されている。１０個のテーブル値について、テーブル値１乃至５まではステッピングモータの駆動パルスが１０Ｈｚに設定され、テーブル値６乃至１０まではステッピングモータの駆動パルス１００Ｈｚに設定されている。このようにしてテーブル値１乃至５までは低速の速度Ｖ１で切削液噴射ノズル先端１０ａを移動させ、テーブル値６乃至１０までは高速の速度Ｖ２でノズルを移動させるようになっている。また、テーブル値１が動作開始地点Ｐｓに、テーブル値１０がノズル動作終了地点Ｐｅに、テーブル値５から６に切り換わる地点が速度切換地点Ｐｃにそれぞれ対応するようになっている。

この切削液噴射ノズル先端１０ａの往路の移動中において、動作開始地点Ｐｓから速度切換地点Ｐｃまでは、ステッピングモータの駆動パルスを１０Ｈｚに設定しテーブル値１乃至５に基づいて、切削液噴射ノズル先端１０ａを低速の第１速度Ｖ１で移動させる。そして、速度切換地点Ｐｃからノズル動作終了地点Ｐｅまでは、ステッピングモータの駆動パルスを１００Ｈｚに設定しテーブル値６乃至１０に基づいて、高速の第２速度Ｖ２で切削液噴射ノズル先端１０ａを移動させる。なお、速度切換地点Ｐｃにおける切削液噴射ノズル先端１０ａの角度移動速度については間断なく変化させる。このようにして切削液噴射ノズル先端１０ａからツール５１に切削液９０を噴射しながら切削液噴射ノズル１０ａは動作開始地点Ｐｓから動作終了地点Ｐｅまで移動することになる。なお、図４に示すフローチャートは、この動作開始地点Ｐｓから動作終了地点Ｐｅまでの切削液噴射ノズル１０の一方向の動作を示している。

次に、切削液噴射ノズル先端１０ａが動作終了地点Ｐｅに到達すると動作終了地点Ｐｅを動作開始地点Ｐｓに置き換え、切削液噴射ノズル先端１０ａの複路の移動動作を開始する。なお、復路においては、往路の動作開始地点Ｐｓと動作終了地点Ｐｅを置き換えて、上述した往路の動作と同様の動作制御を行うことになるため、復路の動作原理の説明は省略する。

このようにして、上述した実施形態と同様に切削液噴射ノズル先端１０ａが往復運動することになる。これによって、上述した実施形態と同等の作用効果、即ち、切削液噴射ノズル先端１０ａの角度移動速度が速度切換地点Ｐｃにおいて瞬間的に加速し、切削液噴射ノズル１０からの噴射した切削液９０の噴射力の大きさ及び方向が急激に変化することで、ツール５１に絡まったり引っ掛ったり付着した複雑な形状の切粉６５を一気に払い除く（除去する）ことができる。

また、本実施例の場合、動作開始地点及び動作終了地点、速度切換地点の具体的位置は、モータ制御部３２のメモリに記憶されたテーブル値に基いて設定されている。そのため、上述の効果に加えて、プログラムの変更で動作開始地点及び動作終了地点、速度切換地点を簡単に変更できる。その結果、除去したい切粉６５の位置に合わせて切削液噴射ノズル先端１０ａの動作開始地点及び動作終了地点、速度切換地点を簡単に設定でき、切粉６５を除去することができる。

続いて、本実施形態に係る切削液噴射ノズルの別異の動作特性について、図７から図１１を用いて説明する。図７から図１１は、本実施形態に係る切削液噴射ノズルの第２から第６の動作特性を示す図である。

図７に示すように、切削液噴射ノズル１０の往復運動に伴って、この速度切換地点を異なる位置、即ち、Ｐｃ１からＰｃ２、そしてＰｃ２からＰｃ３へと徐々に遷移するように設定しても良い。このように設定することにより、切粉６５が切削液９０の噴出力により最初の付着位置からずれた場合であっても、切削液噴射ノズル先端１０ａが切粉６５の存在する位置に追随するため、切粉６５を短時間で除去することが可能になる。また、ツール５１の形状や材質に応じて、切削液噴射ノズル先端１０ａの速度切換地点を切粉除去に関して最も効果を上げる最適な条件となるようにモータ制御部３２で簡単に設定することができる。

なお、図７では、速度切換地点のみを切粉６５の位置に合わせて変更している場合を示しているが、図８に示すように、切粉の位置に合わせて動作開始地点や動作終了地点を変更しても良い。これにより、切削液噴射ノズル１０の往復運動時間の短縮が図れ、ツール５１の形状や材質のみならず切粉６５の形状や引っ掛かり具合に応じて、切粉６５のより好適な除去が可能になる。このように、除去したい切粉６５の量に合わせて、第１速度Ｖ１及び第２速度Ｖ２、反復回数を最適な条件となるようにモータ制御部３２で簡単に設定できるため、多様な状況に対応した切粉６５の除去が可能になる。

また、以上の実施例では、往路から復路あるいは復路から往路に移行する場合に、動作終了地点Ｐｅにおいて瞬時に切り換わっているが、図９に示すように、動作終了地点Ｐｅに近づくにつれ徐々に減速し動作終了地点Ｐｅで一旦停止した後に、移行する制御を行うことも可能である。切削液噴射ノズル１０を、往路から復路あるいは復路から往路に移行させる場合は、モータ２１の回転方向を反対方向に回転させる必要があるが、モータ２１を急激に反対方向に回転させると、モータやシステムに過大な負荷がかかり故障の原因につながる。そこで、以上のような構成にすることにより、モータやシステムに過大な負荷をかけることなく、切削液噴射ノズル１０を往復運動させることが可能になるため、モータやシステムの耐久性に優れるという利点を有する。

また、以上においては、速度切換地点Ｐｃにおいて、低速から高速に切換を行っているが、図１０に示すように、速度切換地点Ｐｃの近傍においてモータ２１の回転数を急に上昇させて、切削液噴射ノズル先端１０ａの角度移動速度を瞬間的に速くし、その後、往路と復路の切り換え地点（動作開始地点Ｐｓ又は動作終了地点Ｐｅ）に至るまで徐々に低速になるように設定することも可能である。このように設定することにより、切粉６５が付着している位置の近傍で切削液噴射ノズル１０ａが瞬間的に加速されるため、これに伴い切削液噴射ノズル１０から噴射した切削液９０の噴射力の大きさや方向も瞬間的に変化する。このため、切削液９０の噴射力が速度切換地点Ｐｃの近傍において瞬間的に増大し、ツールやワークに絡み付いたり付着した切粉をより効果的に払い除く（除去する）ことが可能になる。さらに、速度切換地点Ｐｃの近傍以外の箇所では、徐々に減速されながら動作開始地点Ｐｓ又は動作終了地点Ｐｅに到達するため、往路から復路あるいは復路から往路に移行する場合に、モータ２１が急に反対方向に回転することによる過負荷の影響を受けることがない。

また、上述の実施形態及びその好適な実施例では、切粉除去動作モードの動作開始地点から動作終了地点までの動き、即ち往路又は復路の動きにおいては、切削液噴射ノズル先端１０ａは連続的に移動するようになっているが、図１１に示すように、切粉６５の種類によっては、切削液噴射ノズル先端１０ａの速度切換地点Ｐｃで切削液噴射ノズル１０が一旦停止するようにしても良い。このようにすることにより、切削液噴射ノズル１０の向きを切粉６５の位置に合わせて切削液９０を噴出することができるため、切粉６５を効率的に除去することができ、上述した実施形態及びその好適な実施例と同等の作用効果を発揮することができる。

なお、本発明の適用範囲は、動作開始地点から速度切換地点を一定の低速で移動し、そして速度切換地点から動作終了地点までを一定の高速で移動する場合に限られない。即ち、本発明の適用範囲として低速から徐々に高速になるように設定することも、それとは逆に、高速から徐々に低速になるように設定することも可能である。これにより、ツールやワーク、切粉の種類及び切粉の付着状況などに応じた多様な切粉の除去が可能になる。

さらに、上述の実施形態及びその好適な実施例では、除去する切粉の対象をＮＣ旋盤のツールに付着した切粉で説明したが、上述の形態に限定されずフライス盤やボール盤等の工作機械のツールや加工対象となるワークに付着した切粉も除去できることは言うまでもない。

なお、切削液噴射ノズルの動作開始地点及び動作終了地点は本実施形態及びその好適な一実施例に限定されないことは言うまでもない。具体的には、特に切粉６５が引っ掛ったり、付着し易いワーク６１の場合、切削液噴射ノズルの移動開始地点及び移動終了地点の少なくとも何れか一方を加工すべきワーク上に設定することで、ワーク加工後にワーク６１をチャックに装着したまま切粉除去動作モードに移行させ、ツール５１に引っ掛ったり付着した切粉６５のみならずワーク６１に付着した切粉６５を効率的に除去するようにしても良い。従って、上述した実施形態及びその好適な実施例では、ツール５１に引っ掛ったり付着したりした切粉６５の除去のみについて説明したが、これらの説明において切粉除去動作モードの切削液９０の噴射対象をツール５１とワーク６１又はワーク６１のみ置き換えても、本発明の作用を発揮することが可能になる。

また、上述の実施形態及びその好適な実施例では、切削液噴射ノズル１０から切削液９０が常に供給されるようになっているが、例えば往路だけ切削液９０を供給したり、復路だけ切削液９０を供給したりしても良い。これによって、ツール５１やワーク６１が特別な形状や材質からなり、切粉のツール５１に対する引っ掛かり具合が通常の切粉６５の引っ掛かり具合と異なる場合、このような切削液９０の噴射方法によって特殊な切粉の除去が可能になる。

また、上述の実施形態で紹介した各構成要素の形状や寸法、数値、材質はあくまで例示的なもので、本発明の範囲を逸脱しない限り、様々な形状や寸法、数値、材質を適宜選択できることは言うまでもない。

１切削液噴射装置
５切削液噴射装置
１０切削液噴射ノズル
１０ａ切削液噴射ノズル先端
２０切削液供給装置（切削液供給駆動部）
２１モータ
３０（切削液供給）制御部
３１モータ駆動回路
３２モータ制御部
３３工作機械制御部
５０ツール保持部
５１ツール（工具）
６０ＮＣ旋盤（工作機械）
６１ワーク
６２チャック
６５切粉
９０切削液

Claims

工作機械によるワークの加工時に該工作機械に備わった工具やワークに切削液を供給する切削液噴射ノズルと、
前記切削液噴射ノズルの噴射角度を調整可能な駆動モータと、
前記駆動モータを制御する制御手段を有する切削液噴射装置において、
前記制御手段は、切粉を除去する切粉除去動作モード制御が可能であることを特徴とする切削液噴射装置。
前記切粉除去動作モードは、前記噴射角度の調整範囲内で、前記切削液噴射ノズルの角度移動速度を変化させることを特徴とする請求項１記載の切削液噴射装置。
工具やワークに切粉が付着したときに、該付着した前記切粉に前記切削液が当たる時点の前記切削液噴射ノズルの噴射角度を速度切換地点とし、該速度切換地点の近傍で前記角度移動速度が変化することを特徴とする請求項２に記載の切削液噴射装置。
前記切削液噴射ノズルが動作を開始する動作開始地点及び動作を終了する動作終了地点、前記速度切換地点、前記角度移動速度および前記切粉除去動作モードの反復回数は、前記制御手段に予め設定可能であることを特徴とする請求項３記載の切削液噴射装置。
前記切削液噴射ノズルの前記動作開始地点から前記速度切換地点までの速度を第１速度とし、前記速度切換地点から前記動作終了地点までの速度を第２速度とし、前記第１速度と前記第２速度は、相対的に異なる速度であることを特徴とする請求項４記載の切削液噴射装置。
前記切削液噴射ノズルが前記動作終了地点に近づくにつれ、前記切削液噴射ノズルの前記角度移動速度を徐々に減速させることを特徴とする請求項４に記載の切削液噴射装置。
前記切削液噴射ノズルは往復運動が可能であり、前記切粉除去動作モード制御は、
往路において前記切削液噴射ノズルが動作終了地点に到達した後に、復路において、前記往路での動作開始地点を動作終了地点に、前記往路での動作終了地点を動作開始地点に、それぞれ置き換えて、前記切削液噴射ノズルの往復運動を行うことを特徴とする請求項４に記載の切削液噴射装置。