加工装置及び加工方法
【課題】加工時に生じる切粉などの除去に用いるエアー出力の適正化を行う。
【解決手段】加工対象物Ｗに加工を行う工具が取り付けられる主軸５と、加工対象物Ｗに向けてエアーを放出するエアーブロー部４１を有する。制御部３０が、加工対象物Ｗを加工する際の加工負荷状態を判定して、加工負荷に応じて、エアーブロー部４１によるエアー出力を制御する。加工対象物Ｗに加工する際の加工負荷状態は、主軸５への加工指示、使用電力値等に基づいて判定する。
【解決手段】加工対象物Ｗに加工を行う工具が取り付けられる主軸５と、加工対象物Ｗに向けてエアーを放出するエアーブロー部４１を有する。制御部３０が、加工対象物Ｗを加工する際の加工負荷状態を判定して、加工負荷に応じて、エアーブロー部４１によるエアー出力を制御する。加工対象物Ｗに加工する際の加工負荷状態は、主軸５への加工指示、使用電力値等に基づいて判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工台に固定した加工対象物に対して切削などの加工を行う加工装置及び加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工装置は、主軸に工具を取り付け、この主軸と加工台とを例えば３軸（ｘ、ｙ、ｚ軸）方向に相対移動させることにより、加工台に固定した加工対象物に所定の加工を施す。このような加工装置として、加工台を固定のままとし、主軸を３軸方向に移動させる構造の他、加工台をｘ軸方向（或いはｙ軸方向）に移動させ、主軸をｚ軸方向及びｙ軸方向（或いはｘ軸方向）に移動させる構造もある。何れの場合も、加工時に生じる切粉などが生じる。一般に加工装置では、発生する切粉が加工部位に溜まって加工の障害となる場合は、エアーブローを行い切粉を除去している。
【０００３】
同様の目的で、工具による被削材の加工箇所へ切削液等のクーラントを、噴射するよう供給して加工が行われることがある。これは、切粉除去の目的以外に、工具の加工面での摩擦の低減を図り、工具による良好な加工性を維持している。しかしながら切削油の回収等の機構が必要となる。
【０００４】
そのため切削油等を必要としないドライ加工を行う場合に、特許文献１のように、工具刃先より切削用ガスを切削刃面からワーク加工面に直接ガスを噴射させ、刃先冷却と切粉排除を行う加工装置が知られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３３４４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、工具刃先より切削用ガスを切削刃面からワーク加工面に直接ガスを噴射させ、刃先冷却と切粉排除を行えるものの、加工時には、ガスを常に噴出する構成であるため省エネルギー化を行うものではない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、省エネルギー化を図ることができる加工装置及び加工方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の加工装置は、加工対象物に加工を行う工具が取り付けられる主軸を動作させる駆動手段と、前記加工対象物に向けてエアーを放出するエアー放出手段と、前記加工対象物を加工する際の加工負荷状態を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記エアー放出手段によるエアー出力を制御するエアー放出制御手段とを有する。
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の加工方法は、工具が取り付けられる主軸を移動させながら当該工具により加工対象物を加工するに際し、前記加工対象物を加工する際の加工負荷状態に応じて前記加工対象物に対するエアー出力を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、エアー出力を最適化することによって省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における加工装置の概略構成断面図。
【図２】第１の実施形態の加工台周辺及び主軸部分の概略斜視図。
【図３】第１の実施形態における加工装置の加工時における概略構成断面図。
【図４】第１の実施形態に係る加工装置のブロック図。
【図５】駆動指示によりエアーブローするか否かの判定処理の流れ図
【図６】主軸モータの電流値によりエアーブローするか否かの判定処理の流れ図
【図７】加工指示と電流値によりエアーブローするか否かの判定処理の流れ図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図５を用いて説明する。まず、本実施形態の加工装置Ａの全体構成について、図１及び図２により説明する。加工装置Ａは、加工対象物Ｗ（図２）を固定する加工台１と、ドリルなどの工具を取り付けて、不図示のスピンドルモータ等により工具を回転させる主軸５と主軸５先端に工具Ｔを支持する支持部５１を備える。これら加工台１と主軸５とをｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各方向に相対移動可能に構成されている。
【００１３】
本実施形態では、加工台１をｙ軸方向（所定方向）に、工具Ｔを把持した主軸５をｘ軸方向とｚ軸方向とに、それぞれ移動させる。このために、加工台１をｙ軸方向（所定方向）に移動させる加工台移動手段としてｙ軸駆動部２０ｙと、主軸５をｘ軸方向とｚ軸方向とにそれぞれ移動させる工具Ｔの支持部移動手段としてｘ軸駆動部２０ｘ及びｚ軸駆動部２０ｚとを備える。主軸５は、加工時のエアー放出手段としてエアーブロー部４１を備える。エアーブロー部４１のエアー放出口は、主軸５の内部に設けられている。主軸５本体または主軸５の支持部５１に設けられた工具Ｔを回転させるモータを冷却し、主軸５の外にエアーを放出する。また、エアーは、工具Ｔが加工対象Ｗに対して加工を行っている面に対して吹きつけを行い、加工時における工具Ｔの冷却とともに、堆積物ｄとなる切粉の除去を行う。そして、加工対象Ｗ（ワーク）の工具Ｔに対する加工面の状態を切粉の少ない加工を行い易い状態に保つ。エアーとしては、圧縮ガスや装置外部に設置したエアーコンプレッサーによる空気など各種のエアーを適応することができる。またエアーブロー部４１は、主軸５に備え切粉を除去する目的であればその設置位置は各種変形可能である。
【００１４】
まず、これら各駆動部２０ｘ、２０ｙ、２０ｚの共通する構造について説明する。なお、共通する構造については、それぞれの駆動部の構成であることを示す添え字を省略して、総括的に説明する。駆動部２０は、モータ２１と、送りねじ２２と、移動部材２３（ｘ軸駆動部に関しては不図示）を備える。
【００１５】
モータ２１は、加工装置Ａの躯体Ｂに固定され、例えば、外部端末などの指令に基づいて駆動される。送りねじ２２は、外周面に雄ねじ部を有し、各軸方向とそれぞれ平行に配置され、モータ２１の駆動により回転する。移動部材２３は、送りねじ２２の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有し、送りねじ２２の回転に伴い、雄ねじ部と雌ねじ部との螺合に基づいて送りねじ２２に沿って移動する。
【００１６】
次に、各駆動部のそれぞれの構成について説明する。ｙ軸駆動部２０ｙの移動部材２３ｙには、加工台１が固定されており、移動部材２３ｙと共に加工台１が、送りねじ２２ｙの配設方向であるｙ軸方向に移動する。このようなｙ軸駆動部２０ｙは、加工台１の下方に配置される。
【００１７】
ｘ軸駆動部２０ｘの移動部材２３ｘには、主軸５をｚ軸方向の移動自在に支持しており、移動部材２３ｘと共に主軸５が、送りねじ２２ｘの配設方向であるｘ軸方向に移動する。なお、ｚ軸駆動部２０ｚは、移動部材２３ｘに支持されており、ｘ軸駆動部２０ｘの駆動により主軸５と共にｘ軸方向に移動する。
【００１８】
ｚ軸駆動部２０ｚの移動部材２３ｚには、主軸５が固定されており、移動部材２３ｚと共に主軸５が、送りねじ２２ｚの配設方向であるｚ軸方向に移動する。
【００１９】
ｘ軸駆動部２０ｘとｚ軸駆動部２０ｚは、躯体Ｂと一体又は躯体Ｂに固定の覆い部材Ｃに覆われている。覆い部材Ｃは、工具による加工領域Ｓを確保できるように、段付き形状を有し、ｘ軸駆動部２０ｘ及びｚ軸駆動部２０ｚと加工領域Ｓとの間に配置される。これにより、加工時に生じる切粉などの堆積物が、ｘ軸駆動部２０ｘ及びｚ軸駆動部２０ｚに侵入しにくくしている。即ち、加工領域Ｓは、不図示の前面の開閉材、上面の覆い部材Ｃ、と不図示の左右側板または覆い部材と、底面となるカバー部材２と加工台１などで区画された加工した堆積物ｄが飛散してしまう領域である。
【００２０】
また、ｙ軸駆動部２０ｙを設置した空間を有する収納部９の上方を覆うように、シート状のカバー部材２を配置している。カバー部材２は加工領域Ｓを区画し底面の一部を構成している。即ち、収納部９は、ｙ軸駆動部２０ｙを設置した空間の周囲を囲むようにそれぞれ配置された、前側フレーム９ａ、後側フレーム９ｂ、側方フレーム９ｃ（不図示）から構成されている。そして、これら各フレーム９ａ、９ｂらの上面にカバー部材２を配置している。
【００２１】
なお、ｙ軸駆動部２０ｙのモータ２１ｙを収納部９の外に配置しても良い。したがって、収納部９内に配置される駆動部は、少なくとも加工台１を移動させる機構の一部であれば良い。また、駆動部の構成は、上述したような送りねじ機構に限らず、例えばラックアンドピニオンのような他の機構であっても良い。
【００２２】
このようなカバー部材２は、例えば、ゴムベルトやスチールベルトなどのある程度のコシがあり弾性変形可能な部材で、ベルト状の形状を有し、表面（上面）が段差や凹凸がない単一の面により構成される。なお、単一の面とは、加工装置Ａによる加工時に生じる切粉などの堆積物が入り込んだり引っ掛かったりするような、段差や凹凸がない面を指す。スチールベルトであれば、より滑らかで堆積物ｄの分離及び回収が行い易い。ドライ環境での切粉の除去が行い易い構成となっている。
【００２３】
カバー部材２は、加工台１に固定され、ｙ軸駆動部２０ｙの駆動により加工台１と共に移動する。言い換えれば、カバー部材２は、加工台１を介してｙ軸駆動部２０ｙによりｙ軸方向に駆動され加工台１とカバー部材２はともに移動しカバー付加工台として機能する。加工台１の上面は、カバー部材２の表面に露出するように固定されている。このために、カバー部材２の一部に開口部を設け、この開口部内に加工台１の上半部を挿入した状態で、加工台１とカバー部材２とを例えば接着などにより固定している。
【００２４】
また、カバー部材２は、所定方向一端部である前側（図１の左側）の端部２ａが収納部９の下方に回り込むように案内されている。一方、カバー部材２の後側（図１の右側）の端部２ｂは、躯体Ｂの後側に配置された第２のカバー収納部９４に収納される。第２のカバー収納部９４は、後側フレーム９ｂと一体に形成され、カバー部材２の厚さよりも僅かに大きな隙間を有する空間が、後側フレーム９ｂから上方に延出されるように構成されている。
【００２５】
カバー部材２の後側の端部２ｂは、カバー部材２が後側に移動すると、第２のカバー収納部９４の入り口に構成されたフレームによる立ち上がり部との間に案内されて、上述のように構成される第２のカバー収納部９４に収納される。カバー部材２は第１のカバー収納部９３と第２カバー収納部９４との間を移動しても加工領域Ｓに完全に露出しない構造となっており、弾性変形の撓みにより前側ワイパー６、後側ワイパー７と摺接する押圧力を得て堆積物が除去されやすくなっている。またカバー部材２の加工領域Ｓに露出しない部分には、目印となる段差等を設けることも可能である。
【００２６】
本実施形態の場合、このように、カバー部材２の前側の端部２ａが収納部９の下方に配置された第１のカバー収納部９３に、カバー部材２の後側の端部２ｂが躯体Ｂの後側にｚ軸方向に配置された第２のカバー収納部９４にそれぞれ収納される。このため、加工装置Ａの前後方向の寸法を小さくでき、小型化を図れる。
【００２７】
また、摺接部材である前側ワイパー６、後側ワイパー７を、それぞれ固定しカバー部材２の表面に摺接させている。これにより、カバー部材２が前側に移動した場合には、カバー部材２上の堆積物ｄが、前側ワイパー６によりカバー部材２から分離され、カバー部材２が後側に移動した場合には、カバー部材２上の堆積物ｄが、後側ワイパー７により堰き止められる。そして、カバー部材２上の堆積物ｄが各収納部９３、９４に入り込むことを防止している。後側ワイパー７は、立ち上がって収納されているカバー部材２に対して、堆積物ｄの除去を行っているため、カバー部材２の弾性変形による復元力と後側ワイパー７による分離作用で堆積物ｄを除去しやすい。また、前側ワイパー６は、カバー部材２の構成する曲面に接しているため堆積物ｄの自重と前側ワイパー６の分離作用により除去が行い易い。
【００２８】
図３は、本発明の実施形態に係るエアー放出動作の横断面図である。図３がエアーブロー部４１からエアーを放出している状態である。主軸５内を通過したエアー４１ａが工具Ｔを回転させるモータを冷却する。エアー４１ａは工具Ｔを支持している支持部５１内の把持部が工具Ｔを把持している隙間もしくは、ｚ軸方向下方に吹き出すように設けられた放出口から支持部５１の外に放出されエアー４１ｂが加工空間Ｓに放出される。
【００２９】
また、カバー部材２の前側の下方には、回収部である回収ボックス４が、躯体Ｂと着脱自在に配置されている。そして、カバー部材２が前側（所定方向一端部側）に移動して収納部９の下方に回り込む際に、前側ワイパー６により分離された堆積物ｄが回収ボックス４内に落下するようにしている。
【００３０】
このように構成される本実施形態の場合、図１に示すように、加工台１上に加工対象物Ｗを固定した状態で、主軸５の先端に設けたドリルなどの工具により加工対象物Ｗに所定の加工を施す。この際、主軸５をｘ軸駆動部２０ｘとｚ軸駆動部２０ｚによりｘ軸とｚ軸とに移動させ、加工台１をｙ軸駆動部２０ｙによりｙ軸に移動させる。この加工の際に生じた切粉などの堆積物ｄは、カバー部材２上に溜まる。また、図２に示すように、カバー部材２はｙ軸方向と直交する幅方向から落下することを防止する摺接部材３ａ、３ｂを備える。摺接部材３ａ、３ｂは堆積物落下防止手段として機能し、駆動部２０ｙに堆積物ｄが落下しないようになっている。摺接部材３ａ、３ｂは、後側ワイパー７に向かって幅方向に狭くなるように傾斜を持って設置されている。加工台１の移動方向両側にそれぞれ配置され、対向する一対の摺接部材３ａ、３ｂの間隔は他方側に沿って除々に小さくなっている。
【００３１】
＜加工装置の制御構成＞
図４は、本発明の一実施形態に係わる切削加工装置の構成を示すブロック図である。上述の加工装置Ａの制御手段である制御部３０について、図４を用いて説明する。図４に示すように、加工装置Ａは、制御部３０と加工装置本体４０とを備える。このうちの制御部３０は、演算手段であるＣＰＵ３１、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３２、各モータドライバ３３ｘ、３３ｙ、３３ｚ、主軸コントローラ３４、データ入力部３５などを備える。ＣＰＵ３１は、入力されたデータや信号に基づいて各種の演算を行う。
【００３２】
Ｉ／Ｏ３２は、加工装置本体４０のエアーブロー部４１、主軸（スピンドル）５の使用電力値を測定する電力測定手段である電流センサー５１に接続される。なお、エアーブロー部４１は、主軸５に取り付けた工具Ｔにエアーを放出し、工具を冷却すると共に工具に付着した切粉を除去するものである。また、主軸に取り付けてあれば、切粉の除去のみでも構わない。また電流センサー５１は、主軸（スピンドル）５を回転させるスピンドルモータの電流を測定し、Ｉ／Ｏ３２を介して、ＣＰＵ３１に測定結果の電流値を伝達する。この電流値から使用電力値がわかり、主軸（スピンドル）５の回転動作状態がわかる。制御部３０は、使用電力値から加工負荷状態がわかりエアーブロー部４１の適切な制御を行うことができる。即ち、制御部３０は、エアーブロー部４１のエアー放出制御手段として機能する。エアーブロー部４１の出力条件として、エアー圧力、エアー出力量またはエアー出力速度等の条件がある。制御部３０は、加工対象物Ｗの加工状況に応じて、エアー出力条件、例えば、エアー圧力、エアー出力量または、エアー出力速度の少なくともいずれか一つを制御してエアー出力を最適化する。これにより、詳細は後述するが、省エネルギー化を図ることができる。
【００３３】
主軸コントローラ３４は、主軸５を回転させる不図示のモータを制御して、主軸（スピンドル）５の回転速度を制御するためのプログラムである。また、データ入力部３５は、加工対象である被加工物の形状データ入力部３５ａと、加工データ読み込み部３５ｂと、データ記憶部３５ｃとを有する。そして、データ入力部３５ａで入力されたデータ及び読み込み部３５ｂで読み込んだデータをデータ記憶部３５ｃに記憶する。ＣＰＵ３１は、データ記憶部３５ｃに記憶されたデータに基づいて各種の演算を行い、各モータドライバ３３ｘ、３３ｙ、３３ｚなどに指令を送る。エアー出力条件や、主軸５（スピンドル）の使用電力値の閾値もデータ記憶部３５ｃに記憶され、ＣＰＵ３１に読み出され処理の実行や比較に使用される。
【００３４】
各モータ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚは、上述のように、データ入力部３５で入力されたデータに基づいてＣＰＵ３１が演算した指令により、各モータドライバ３３ｘ、３３ｙ、３３ｚにより駆動される。この時、ＣＰＵ３１は、各モータドライバ３３ｘ、３３ｙ、３３ｚに指令した各ステージ２３ｘ、２３ｙ、２３ｚの移動量（位置）をデータ記憶部３５ｃに記憶させる。これと同時に、各エンコーダ４５ｘ、４５ｙ、４５ｚにより検知した検知結果も、データ記憶部３５ｃに記憶される。
【００３５】
このように制御部３０により加工装置本体４０の各部を制御することにより、工具を回転させつつ主軸５又は加工台１を移動させながら、加工台１上に固定した加工対象物Ｗに所定の加工を施す。また、加工は、連続して行う場合と、所定量加工する毎に主軸５及び加工台１を停止させる場合がある。何れにしても、各ステージ２３ｘ、２３ｙ、２３ｚは、各モータ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚが指令に基づいて駆動されることにより移動する。
制御部３０が、エアーブロー部４１のエアー出力を制御するエアー放出制御手段及び、加工対象物Ｗを加工する際の加工負荷状態を判定する判定手段として機能する。
【００３６】
加工対象物Ｗに加工を行う工具Ｔが取り付けられる主軸５を動作させるモータである駆動手段と、加工対象物Ｗに向けてエアー４１ｂを放出するエアーブロー部４１と、加工対象物Ｗを加工する際の加工負荷状態を判定する制御部３０は判定結果に基づいて、エアーブロー部４１によるエアー出力を制御する。
【００３７】
ここで、加工負荷状態とは、スピンドルモータ等の主軸５を駆動する駆動手段に対する駆動指示情報に基づく加工負荷状態、例えば、駆動指示情報（切削加工を行う加工指示）、駆動手段の駆動状況（スピンドルモータの電流値）などを含むものである。また、本発明では、加工対象物Ｗの加工途中であっても、加工対象物Ｗを移動中等で加工していない場合であっても、加工負荷状態に応じてエアー出力を制御する。これにより、加工装置の使用状況に応じて省エネルギー化を図ることができる。特に、加工対象物Ｗの加工途中は、加工負荷が細かく変動するため、加工対象物Ｗに対して一律にエアーを放出するのではなく、加工負荷にあわせてエアー出力を最適化することにより、エアーの無駄遣いを防止できる。
また、制御部３０は、加工負荷状態に対応する所定のエアー出力条件に基づいてエアーブロー部４１を制御することができる。制御部３０は、例えば、加工対象物Ｗに対する複数の加工条件（切削条件等）とエアー出力量、エアー出力速度の少なくとも何れか一方とを対応させたテーブル情報に基づいて、エアーブロー部４１を制御する。なお、ここでいうテーブル情報は、複数の加工条件に応じたものでなくても、スピンドルモータの使用電力値に応じたものでもよい。
さらに、制御部３０は、スピンドルモータに対する駆動指示情報に基づいて加工負荷状態を判定する機能も備えている。ここで、制御部３０は、スピンドルモータの駆動状況（使用電流値や回転数等）に基づいて加工対象物Ｗの加工負荷状態を判定する。本実施形態では、スピンドルモータの電流値については、電流センサー５１により測定する。そして、制御部３０は、電流センサー５１の測定結果に基づいて、加工対象物Ｗの加工負荷状態を判定することができる。
このように、本実施形態では、スピンドルモータの電流値に基づいて、加工対象物Ｗに対する加工負荷状態を間接的に判定している。スピンドルモータの電流値によって加工負荷状態の変動を把握することができるからである。この際、切粉の発生状況も予想することができる。そして、本実施形態では、このようなスピンドルモータの電流値に応じてエアー出力を制御することにより、エアー出力を適正化でき、エアー出力に要するエネルギー消費を低減することができる。
【００３８】
＜エアー出力制御のフローチャート＞
図５も参照しつつ具体的に説明する。Ｓは制御工程のステップを表す。加工が開始されると、制御部３０は、ステージ２３を移動させながら（加工中に）、指令に基づくステージ２３の位置とエンコーダ４５の検知結果とを比較する。即ち、指令に基づく位置と検知結果とのずれ量の調整をしながら、エアーブロー判定を開始する。制御部３０は、自動加工途中か否かを判定する（Ｓ１０１）。自動加工途中でなければ、エアーブローを行わないと判定する（Ｓ１０４）。また、自動加工途中であれば制御部３０は、加工指示である加工コードが切削用コードの加工指示か否かを判断する（Ｓ１０２）。
【００３９】
なぜなら、自動加工途中に実行する加工指示は、実際に切削加工する動作に使う加工指示と、切削加工せずに位置決めするための加工指示とがあり、それらを区別する必要があるからである。一般に使われている加工装置用の加工指示はＮＣコードと呼ばれており、実際に切削加工する動作に使うＮＣコードは、例えば、Ｇ０１やＧ０２がある。そして、切削加工せずに位置決めするための加工指示としては、例えば、Ｇ００がある。制御部３０は、加工データ読み込み部３５ｂから外部のネットワークを介した入力手段や加工装置本体４０に備え付けられた不図示の入力手段により入力されたデータを受信する。制御部３０が受信したデータがＧ０１やＧ０２などの切削加工用の加工指示を実行中ならば通常通りエアーブローすると判断して終了する（Ｓ１０３）。
【００４０】
制御部３０は、Ｇ００などの加工対象物Ｗへ加工を実行する切削加工用ではない移動用などの加工指示を実行中であれば、エアーブロー部４１のエアー出力を制御すると判断する（Ｓ１０４）。本実施の形態においては、切削加工を行っていないため加工負荷状態がエアーブローの必要がないと判定できることから、エアーブローしないと判断して終了する。エアー出力を停止することによってさらに消費エネルギーを削減することができる。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
図６も参照しつつ具体的に説明する。制御の構成などの制御ブロック図は第１の実施形態と同様である。主軸（スピンドル）５の電流値によって、エアーブローの行い方を判定する処理の流れ図である。
【００４２】
主軸（スピンドル）５は主軸を回転させる駆動部である。加工が開始されると、制御部３０は、ステージ２３を移動させながら（加工中に）、指令に基づくステージ２３の位置とエンコーダ４５の検知結果とを比較する。即ち、指令に基づく位置と検知結果とのずれ量を調整しながら、制御部３０は、エアーブロー判定を開始する。
【００４３】
まず、制御部３０は、自動加工途中か否かを判定し（Ｓ２０１）、自動加工途中でなければ、エアーブローを行わないと判定する（Ｓ２０４）自動加工途中ならば、電流センサー５１により主軸（スピンドル）５に流れる電流値を測定し（Ｓ２０２）測定結果をＩ／Ｏ３２を介して制御部３０に伝達する。制御部３０は、電流センサー５１で検知した値とデータ記憶部３５ｃに予め記憶した切粉の発生量が通常のエアーを放出する必要のある電流値である所定の閾値と比較し、切粉の発生量がエアーブローを行う必要があるかを判定する（Ｓ２０３）。測定値が閾値を超えない場合は、必要なエアー出力としてエアーブロー部４１のエアー出力の閾値を超える場合に比べて少なくすると判断する（Ｓ２０４）。
【００４４】
本実施の形態においては、電流値が切粉発生のほとんどない値であれば、エアーブロー部のエアー放出を停止する。多少の切粉が発生することが見込まれる場合は、通常のエアー出力より削減する。測定値が所定値を超えたならば主軸（スピンドル）５に負荷がかかっており、切り込み量が多い可能性があり、切粉の量が多く発生していると推定できるため通常通りのエアーの放出を行う（Ｓ２０５）。また、本実施例の変形例として、基準のエアーを低い値で設定し、閾値よりも大幅に大きな値である場合は、主軸（スピンドル）５の停止やエアーの放出量を上昇させることもできる。
【００４５】
＜第３の実施形態＞
図７も参照しつつ具体的に説明する。制御の構成などの制御ブロック図は第１の実施形態と同様である。制御部３０が、切削用のデータであるかを判定した後に、電流値によって、エアーブローの行い方を判定する処理の流れ図である。
【００４６】
加工が開始されると、制御部３０は、ステージ２３を移動させながら（加工中に）、指令に基づくステージ２３の位置とエンコーダ４５の検知結果とを比較する。即ち、指令に基づく位置と検知結果とのずれ量を調整しながら、エアーブロー判定を開始する。
【００４７】
制御部３０は、自動加工途中か否かを判定する。（Ｓ３０１）。自動加工途中でなければ、エアーブローを行わないと判定する（Ｓ３０５）。また、自動加工途中であれば制御部３０は、切削用の加工指示か否かを判断する（Ｓ３０２）。切削用の加工指示でなければエアーブローを行わないと判定する（Ｓ３０５）。切削用の加工指示であれば、電流センサー５１により主軸（スピンドル）５に流れる電流値を測定し（Ｓ３０３）主軸（スピンドル）５を回転させるために流れる電流値をＩ／Ｏ３２を介して制御部３０に伝達する。と比較し、切粉の発生量がエアーブローを行う必要があるかを判定する（Ｓ３０４）。測定値が閾値を超えない場合は、エアーブロー部４１のエアー出力を制御すると判定し、必要なエアー出力として出力を削減する（Ｓ３０５）。
【００４８】
本実施の形態においては、電流値に応じて、切粉がほとんど発生しない値であれば、エアーブロー部４１のエアー放出を停止し、切粉が比較的少なく発生することが見込まれる場合は、通常のエアー出力より削減する。また、電流センサー５１で測定した値が所定値を超えるならば主軸（スピンドル）５に負荷がかかっている。そのため、切り込み量が多い可能性があり、切粉の量が多く発生していると推定できるため通常通りのエアーの放出を行う（Ｓ３０６）。また、通常より高い異常値を検出した場合は、停止やエアー出力を上昇させることもできる。
【００４９】
＜他の実施形態＞
制御部３０は、電流センサー５１で検知した値と予め記憶した電流と切り込み量の関係のあるデータから求める使用電流値をデータ記憶部３５ｃに複数記憶している場合、切り込み量から切粉の発生量等を求めた所定の閾値などからエアー出力条件を複数の条件から選択することもできる。
規定のエアーの放出量を少なめに設定し、加工データで切削量が多くなることが見込まれる場合や、電流センサー５１で測定した主軸５の使用電力値が大きい場合に、エアーの放出量を大きくする制御を行っても良い。通常の動作状態でのエアーの放出出力を抑制することから、エアーの使用量や使用エネルギーを削減できる。また、切削量が多くなることが見込まれる場合や、電流センサー５１での使用電力値が大きい場合に、エアーの放出量を大きくするように制御を行うことと、電流センサー５１での使用電力が小さい場合に、エアーの放出量を小さくする制御を行うことを組み合わせることもできる。エアーのエアーの放出量を大きくするように制御することとエアーの放出量を小さくする制御を組み合わせることで更に、エアー放出の消費量を減らすことができる。
【００５０】
例えば、データ記憶部３５ｃに、使用電力値がａ値からｂ値より小さい範囲であるときに、放出出力値をＡＢと記憶させる。さらに、データ記憶部３５ｃに、使用電力値がｂ値からｃ値より小さい範囲であるときに、放出出力値をＢＣと記憶させる。さらに、使用電力値がｃ値からｄ値より小さい範囲であるときに、放出出力値をＣＤとすることが定められたエアー出力を設定するためのテーブルを主軸５の複数の使用電力値を設定するといったことも可能である。このように、使用電力値により加工負荷状態を判定するとさらに、エアー出力を最適化することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 加工台
２ カバー部材
５ 主軸（スピンドル）
２１ モータ
２３ 移動部材（ステージ）
３０ 制御部
３１ ＣＰＵ
３２ Ｉ／Ｏ
４１ エアーブロー部
５１ 電流センサー
Ａ 加工装置
Ｂ 躯体
ｄ 堆積物（切粉）
Ｗ 加工対象物
Ｓ 加工領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工台に固定した加工対象物に対して切削などの加工を行う加工装置及び加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工装置は、主軸に工具を取り付け、この主軸と加工台とを例えば３軸（ｘ、ｙ、ｚ軸）方向に相対移動させることにより、加工台に固定した加工対象物に所定の加工を施す。このような加工装置として、加工台を固定のままとし、主軸を３軸方向に移動させる構造の他、加工台をｘ軸方向（或いはｙ軸方向）に移動させ、主軸をｚ軸方向及びｙ軸方向（或いはｘ軸方向）に移動させる構造もある。何れの場合も、加工時に生じる切粉などが生じる。一般に加工装置では、発生する切粉が加工部位に溜まって加工の障害となる場合は、エアーブローを行い切粉を除去している。
【０００３】
同様の目的で、工具による被削材の加工箇所へ切削液等のクーラントを、噴射するよう供給して加工が行われることがある。これは、切粉除去の目的以外に、工具の加工面での摩擦の低減を図り、工具による良好な加工性を維持している。しかしながら切削油の回収等の機構が必要となる。
【０００４】
そのため切削油等を必要としないドライ加工を行う場合に、特許文献１のように、工具刃先より切削用ガスを切削刃面からワーク加工面に直接ガスを噴射させ、刃先冷却と切粉排除を行う加工装置が知られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３３４４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、工具刃先より切削用ガスを切削刃面からワーク加工面に直接ガスを噴射させ、刃先冷却と切粉排除を行えるものの、加工時には、ガスを常に噴出する構成であるため省エネルギー化を行うものではない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、省エネルギー化を図ることができる加工装置及び加工方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の加工装置は、加工対象物に加工を行う工具が取り付けられる主軸を動作させる駆動手段と、前記加工対象物に向けてエアーを放出するエアー放出手段と、前記加工対象物を加工する際の加工負荷状態を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記エアー放出手段によるエアー出力を制御するエアー放出制御手段とを有する。
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の加工方法は、工具が取り付けられる主軸を移動させながら当該工具により加工対象物を加工するに際し、前記加工対象物を加工する際の加工負荷状態に応じて前記加工対象物に対するエアー出力を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、エアー出力を最適化することによって省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における加工装置の概略構成断面図。
【図２】第１の実施形態の加工台周辺及び主軸部分の概略斜視図。
【図３】第１の実施形態における加工装置の加工時における概略構成断面図。
【図４】第１の実施形態に係る加工装置のブロック図。
【図５】駆動指示によりエアーブローするか否かの判定処理の流れ図
【図６】主軸モータの電流値によりエアーブローするか否かの判定処理の流れ図
【図７】加工指示と電流値によりエアーブローするか否かの判定処理の流れ図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図５を用いて説明する。まず、本実施形態の加工装置Ａの全体構成について、図１及び図２により説明する。加工装置Ａは、加工対象物Ｗ（図２）を固定する加工台１と、ドリルなどの工具を取り付けて、不図示のスピンドルモータ等により工具を回転させる主軸５と主軸５先端に工具Ｔを支持する支持部５１を備える。これら加工台１と主軸５とをｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各方向に相対移動可能に構成されている。
【００１３】
本実施形態では、加工台１をｙ軸方向（所定方向）に、工具Ｔを把持した主軸５をｘ軸方向とｚ軸方向とに、それぞれ移動させる。このために、加工台１をｙ軸方向（所定方向）に移動させる加工台移動手段としてｙ軸駆動部２０ｙと、主軸５をｘ軸方向とｚ軸方向とにそれぞれ移動させる工具Ｔの支持部移動手段としてｘ軸駆動部２０ｘ及びｚ軸駆動部２０ｚとを備える。主軸５は、加工時のエアー放出手段としてエアーブロー部４１を備える。エアーブロー部４１のエアー放出口は、主軸５の内部に設けられている。主軸５本体または主軸５の支持部５１に設けられた工具Ｔを回転させるモータを冷却し、主軸５の外にエアーを放出する。また、エアーは、工具Ｔが加工対象Ｗに対して加工を行っている面に対して吹きつけを行い、加工時における工具Ｔの冷却とともに、堆積物ｄとなる切粉の除去を行う。そして、加工対象Ｗ（ワーク）の工具Ｔに対する加工面の状態を切粉の少ない加工を行い易い状態に保つ。エアーとしては、圧縮ガスや装置外部に設置したエアーコンプレッサーによる空気など各種のエアーを適応することができる。またエアーブロー部４１は、主軸５に備え切粉を除去する目的であればその設置位置は各種変形可能である。
【００１４】
まず、これら各駆動部２０ｘ、２０ｙ、２０ｚの共通する構造について説明する。なお、共通する構造については、それぞれの駆動部の構成であることを示す添え字を省略して、総括的に説明する。駆動部２０は、モータ２１と、送りねじ２２と、移動部材２３（ｘ軸駆動部に関しては不図示）を備える。
【００１５】
モータ２１は、加工装置Ａの躯体Ｂに固定され、例えば、外部端末などの指令に基づいて駆動される。送りねじ２２は、外周面に雄ねじ部を有し、各軸方向とそれぞれ平行に配置され、モータ２１の駆動により回転する。移動部材２３は、送りねじ２２の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有し、送りねじ２２の回転に伴い、雄ねじ部と雌ねじ部との螺合に基づいて送りねじ２２に沿って移動する。
【００１６】
次に、各駆動部のそれぞれの構成について説明する。ｙ軸駆動部２０ｙの移動部材２３ｙには、加工台１が固定されており、移動部材２３ｙと共に加工台１が、送りねじ２２ｙの配設方向であるｙ軸方向に移動する。このようなｙ軸駆動部２０ｙは、加工台１の下方に配置される。
【００１７】
ｘ軸駆動部２０ｘの移動部材２３ｘには、主軸５をｚ軸方向の移動自在に支持しており、移動部材２３ｘと共に主軸５が、送りねじ２２ｘの配設方向であるｘ軸方向に移動する。なお、ｚ軸駆動部２０ｚは、移動部材２３ｘに支持されており、ｘ軸駆動部２０ｘの駆動により主軸５と共にｘ軸方向に移動する。
【００１８】
ｚ軸駆動部２０ｚの移動部材２３ｚには、主軸５が固定されており、移動部材２３ｚと共に主軸５が、送りねじ２２ｚの配設方向であるｚ軸方向に移動する。
【００１９】
ｘ軸駆動部２０ｘとｚ軸駆動部２０ｚは、躯体Ｂと一体又は躯体Ｂに固定の覆い部材Ｃに覆われている。覆い部材Ｃは、工具による加工領域Ｓを確保できるように、段付き形状を有し、ｘ軸駆動部２０ｘ及びｚ軸駆動部２０ｚと加工領域Ｓとの間に配置される。これにより、加工時に生じる切粉などの堆積物が、ｘ軸駆動部２０ｘ及びｚ軸駆動部２０ｚに侵入しにくくしている。即ち、加工領域Ｓは、不図示の前面の開閉材、上面の覆い部材Ｃ、と不図示の左右側板または覆い部材と、底面となるカバー部材２と加工台１などで区画された加工した堆積物ｄが飛散してしまう領域である。
【００２０】
また、ｙ軸駆動部２０ｙを設置した空間を有する収納部９の上方を覆うように、シート状のカバー部材２を配置している。カバー部材２は加工領域Ｓを区画し底面の一部を構成している。即ち、収納部９は、ｙ軸駆動部２０ｙを設置した空間の周囲を囲むようにそれぞれ配置された、前側フレーム９ａ、後側フレーム９ｂ、側方フレーム９ｃ（不図示）から構成されている。そして、これら各フレーム９ａ、９ｂらの上面にカバー部材２を配置している。
【００２１】
なお、ｙ軸駆動部２０ｙのモータ２１ｙを収納部９の外に配置しても良い。したがって、収納部９内に配置される駆動部は、少なくとも加工台１を移動させる機構の一部であれば良い。また、駆動部の構成は、上述したような送りねじ機構に限らず、例えばラックアンドピニオンのような他の機構であっても良い。
【００２２】
このようなカバー部材２は、例えば、ゴムベルトやスチールベルトなどのある程度のコシがあり弾性変形可能な部材で、ベルト状の形状を有し、表面（上面）が段差や凹凸がない単一の面により構成される。なお、単一の面とは、加工装置Ａによる加工時に生じる切粉などの堆積物が入り込んだり引っ掛かったりするような、段差や凹凸がない面を指す。スチールベルトであれば、より滑らかで堆積物ｄの分離及び回収が行い易い。ドライ環境での切粉の除去が行い易い構成となっている。
【００２３】
カバー部材２は、加工台１に固定され、ｙ軸駆動部２０ｙの駆動により加工台１と共に移動する。言い換えれば、カバー部材２は、加工台１を介してｙ軸駆動部２０ｙによりｙ軸方向に駆動され加工台１とカバー部材２はともに移動しカバー付加工台として機能する。加工台１の上面は、カバー部材２の表面に露出するように固定されている。このために、カバー部材２の一部に開口部を設け、この開口部内に加工台１の上半部を挿入した状態で、加工台１とカバー部材２とを例えば接着などにより固定している。
【００２４】
また、カバー部材２は、所定方向一端部である前側（図１の左側）の端部２ａが収納部９の下方に回り込むように案内されている。一方、カバー部材２の後側（図１の右側）の端部２ｂは、躯体Ｂの後側に配置された第２のカバー収納部９４に収納される。第２のカバー収納部９４は、後側フレーム９ｂと一体に形成され、カバー部材２の厚さよりも僅かに大きな隙間を有する空間が、後側フレーム９ｂから上方に延出されるように構成されている。
【００２５】
カバー部材２の後側の端部２ｂは、カバー部材２が後側に移動すると、第２のカバー収納部９４の入り口に構成されたフレームによる立ち上がり部との間に案内されて、上述のように構成される第２のカバー収納部９４に収納される。カバー部材２は第１のカバー収納部９３と第２カバー収納部９４との間を移動しても加工領域Ｓに完全に露出しない構造となっており、弾性変形の撓みにより前側ワイパー６、後側ワイパー７と摺接する押圧力を得て堆積物が除去されやすくなっている。またカバー部材２の加工領域Ｓに露出しない部分には、目印となる段差等を設けることも可能である。
【００２６】
本実施形態の場合、このように、カバー部材２の前側の端部２ａが収納部９の下方に配置された第１のカバー収納部９３に、カバー部材２の後側の端部２ｂが躯体Ｂの後側にｚ軸方向に配置された第２のカバー収納部９４にそれぞれ収納される。このため、加工装置Ａの前後方向の寸法を小さくでき、小型化を図れる。
【００２７】
また、摺接部材である前側ワイパー６、後側ワイパー７を、それぞれ固定しカバー部材２の表面に摺接させている。これにより、カバー部材２が前側に移動した場合には、カバー部材２上の堆積物ｄが、前側ワイパー６によりカバー部材２から分離され、カバー部材２が後側に移動した場合には、カバー部材２上の堆積物ｄが、後側ワイパー７により堰き止められる。そして、カバー部材２上の堆積物ｄが各収納部９３、９４に入り込むことを防止している。後側ワイパー７は、立ち上がって収納されているカバー部材２に対して、堆積物ｄの除去を行っているため、カバー部材２の弾性変形による復元力と後側ワイパー７による分離作用で堆積物ｄを除去しやすい。また、前側ワイパー６は、カバー部材２の構成する曲面に接しているため堆積物ｄの自重と前側ワイパー６の分離作用により除去が行い易い。
【００２８】
図３は、本発明の実施形態に係るエアー放出動作の横断面図である。図３がエアーブロー部４１からエアーを放出している状態である。主軸５内を通過したエアー４１ａが工具Ｔを回転させるモータを冷却する。エアー４１ａは工具Ｔを支持している支持部５１内の把持部が工具Ｔを把持している隙間もしくは、ｚ軸方向下方に吹き出すように設けられた放出口から支持部５１の外に放出されエアー４１ｂが加工空間Ｓに放出される。
【００２９】
また、カバー部材２の前側の下方には、回収部である回収ボックス４が、躯体Ｂと着脱自在に配置されている。そして、カバー部材２が前側（所定方向一端部側）に移動して収納部９の下方に回り込む際に、前側ワイパー６により分離された堆積物ｄが回収ボックス４内に落下するようにしている。
【００３０】
このように構成される本実施形態の場合、図１に示すように、加工台１上に加工対象物Ｗを固定した状態で、主軸５の先端に設けたドリルなどの工具により加工対象物Ｗに所定の加工を施す。この際、主軸５をｘ軸駆動部２０ｘとｚ軸駆動部２０ｚによりｘ軸とｚ軸とに移動させ、加工台１をｙ軸駆動部２０ｙによりｙ軸に移動させる。この加工の際に生じた切粉などの堆積物ｄは、カバー部材２上に溜まる。また、図２に示すように、カバー部材２はｙ軸方向と直交する幅方向から落下することを防止する摺接部材３ａ、３ｂを備える。摺接部材３ａ、３ｂは堆積物落下防止手段として機能し、駆動部２０ｙに堆積物ｄが落下しないようになっている。摺接部材３ａ、３ｂは、後側ワイパー７に向かって幅方向に狭くなるように傾斜を持って設置されている。加工台１の移動方向両側にそれぞれ配置され、対向する一対の摺接部材３ａ、３ｂの間隔は他方側に沿って除々に小さくなっている。
【００３１】
＜加工装置の制御構成＞
図４は、本発明の一実施形態に係わる切削加工装置の構成を示すブロック図である。上述の加工装置Ａの制御手段である制御部３０について、図４を用いて説明する。図４に示すように、加工装置Ａは、制御部３０と加工装置本体４０とを備える。このうちの制御部３０は、演算手段であるＣＰＵ３１、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３２、各モータドライバ３３ｘ、３３ｙ、３３ｚ、主軸コントローラ３４、データ入力部３５などを備える。ＣＰＵ３１は、入力されたデータや信号に基づいて各種の演算を行う。
【００３２】
Ｉ／Ｏ３２は、加工装置本体４０のエアーブロー部４１、主軸（スピンドル）５の使用電力値を測定する電力測定手段である電流センサー５１に接続される。なお、エアーブロー部４１は、主軸５に取り付けた工具Ｔにエアーを放出し、工具を冷却すると共に工具に付着した切粉を除去するものである。また、主軸に取り付けてあれば、切粉の除去のみでも構わない。また電流センサー５１は、主軸（スピンドル）５を回転させるスピンドルモータの電流を測定し、Ｉ／Ｏ３２を介して、ＣＰＵ３１に測定結果の電流値を伝達する。この電流値から使用電力値がわかり、主軸（スピンドル）５の回転動作状態がわかる。制御部３０は、使用電力値から加工負荷状態がわかりエアーブロー部４１の適切な制御を行うことができる。即ち、制御部３０は、エアーブロー部４１のエアー放出制御手段として機能する。エアーブロー部４１の出力条件として、エアー圧力、エアー出力量またはエアー出力速度等の条件がある。制御部３０は、加工対象物Ｗの加工状況に応じて、エアー出力条件、例えば、エアー圧力、エアー出力量または、エアー出力速度の少なくともいずれか一つを制御してエアー出力を最適化する。これにより、詳細は後述するが、省エネルギー化を図ることができる。
【００３３】
主軸コントローラ３４は、主軸５を回転させる不図示のモータを制御して、主軸（スピンドル）５の回転速度を制御するためのプログラムである。また、データ入力部３５は、加工対象である被加工物の形状データ入力部３５ａと、加工データ読み込み部３５ｂと、データ記憶部３５ｃとを有する。そして、データ入力部３５ａで入力されたデータ及び読み込み部３５ｂで読み込んだデータをデータ記憶部３５ｃに記憶する。ＣＰＵ３１は、データ記憶部３５ｃに記憶されたデータに基づいて各種の演算を行い、各モータドライバ３３ｘ、３３ｙ、３３ｚなどに指令を送る。エアー出力条件や、主軸５（スピンドル）の使用電力値の閾値もデータ記憶部３５ｃに記憶され、ＣＰＵ３１に読み出され処理の実行や比較に使用される。
【００３４】
各モータ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚは、上述のように、データ入力部３５で入力されたデータに基づいてＣＰＵ３１が演算した指令により、各モータドライバ３３ｘ、３３ｙ、３３ｚにより駆動される。この時、ＣＰＵ３１は、各モータドライバ３３ｘ、３３ｙ、３３ｚに指令した各ステージ２３ｘ、２３ｙ、２３ｚの移動量（位置）をデータ記憶部３５ｃに記憶させる。これと同時に、各エンコーダ４５ｘ、４５ｙ、４５ｚにより検知した検知結果も、データ記憶部３５ｃに記憶される。
【００３５】
このように制御部３０により加工装置本体４０の各部を制御することにより、工具を回転させつつ主軸５又は加工台１を移動させながら、加工台１上に固定した加工対象物Ｗに所定の加工を施す。また、加工は、連続して行う場合と、所定量加工する毎に主軸５及び加工台１を停止させる場合がある。何れにしても、各ステージ２３ｘ、２３ｙ、２３ｚは、各モータ２１ｘ、２１ｙ、２１ｚが指令に基づいて駆動されることにより移動する。
制御部３０が、エアーブロー部４１のエアー出力を制御するエアー放出制御手段及び、加工対象物Ｗを加工する際の加工負荷状態を判定する判定手段として機能する。
【００３６】
加工対象物Ｗに加工を行う工具Ｔが取り付けられる主軸５を動作させるモータである駆動手段と、加工対象物Ｗに向けてエアー４１ｂを放出するエアーブロー部４１と、加工対象物Ｗを加工する際の加工負荷状態を判定する制御部３０は判定結果に基づいて、エアーブロー部４１によるエアー出力を制御する。
【００３７】
ここで、加工負荷状態とは、スピンドルモータ等の主軸５を駆動する駆動手段に対する駆動指示情報に基づく加工負荷状態、例えば、駆動指示情報（切削加工を行う加工指示）、駆動手段の駆動状況（スピンドルモータの電流値）などを含むものである。また、本発明では、加工対象物Ｗの加工途中であっても、加工対象物Ｗを移動中等で加工していない場合であっても、加工負荷状態に応じてエアー出力を制御する。これにより、加工装置の使用状況に応じて省エネルギー化を図ることができる。特に、加工対象物Ｗの加工途中は、加工負荷が細かく変動するため、加工対象物Ｗに対して一律にエアーを放出するのではなく、加工負荷にあわせてエアー出力を最適化することにより、エアーの無駄遣いを防止できる。
また、制御部３０は、加工負荷状態に対応する所定のエアー出力条件に基づいてエアーブロー部４１を制御することができる。制御部３０は、例えば、加工対象物Ｗに対する複数の加工条件（切削条件等）とエアー出力量、エアー出力速度の少なくとも何れか一方とを対応させたテーブル情報に基づいて、エアーブロー部４１を制御する。なお、ここでいうテーブル情報は、複数の加工条件に応じたものでなくても、スピンドルモータの使用電力値に応じたものでもよい。
さらに、制御部３０は、スピンドルモータに対する駆動指示情報に基づいて加工負荷状態を判定する機能も備えている。ここで、制御部３０は、スピンドルモータの駆動状況（使用電流値や回転数等）に基づいて加工対象物Ｗの加工負荷状態を判定する。本実施形態では、スピンドルモータの電流値については、電流センサー５１により測定する。そして、制御部３０は、電流センサー５１の測定結果に基づいて、加工対象物Ｗの加工負荷状態を判定することができる。
このように、本実施形態では、スピンドルモータの電流値に基づいて、加工対象物Ｗに対する加工負荷状態を間接的に判定している。スピンドルモータの電流値によって加工負荷状態の変動を把握することができるからである。この際、切粉の発生状況も予想することができる。そして、本実施形態では、このようなスピンドルモータの電流値に応じてエアー出力を制御することにより、エアー出力を適正化でき、エアー出力に要するエネルギー消費を低減することができる。
【００３８】
＜エアー出力制御のフローチャート＞
図５も参照しつつ具体的に説明する。Ｓは制御工程のステップを表す。加工が開始されると、制御部３０は、ステージ２３を移動させながら（加工中に）、指令に基づくステージ２３の位置とエンコーダ４５の検知結果とを比較する。即ち、指令に基づく位置と検知結果とのずれ量の調整をしながら、エアーブロー判定を開始する。制御部３０は、自動加工途中か否かを判定する（Ｓ１０１）。自動加工途中でなければ、エアーブローを行わないと判定する（Ｓ１０４）。また、自動加工途中であれば制御部３０は、加工指示である加工コードが切削用コードの加工指示か否かを判断する（Ｓ１０２）。
【００３９】
なぜなら、自動加工途中に実行する加工指示は、実際に切削加工する動作に使う加工指示と、切削加工せずに位置決めするための加工指示とがあり、それらを区別する必要があるからである。一般に使われている加工装置用の加工指示はＮＣコードと呼ばれており、実際に切削加工する動作に使うＮＣコードは、例えば、Ｇ０１やＧ０２がある。そして、切削加工せずに位置決めするための加工指示としては、例えば、Ｇ００がある。制御部３０は、加工データ読み込み部３５ｂから外部のネットワークを介した入力手段や加工装置本体４０に備え付けられた不図示の入力手段により入力されたデータを受信する。制御部３０が受信したデータがＧ０１やＧ０２などの切削加工用の加工指示を実行中ならば通常通りエアーブローすると判断して終了する（Ｓ１０３）。
【００４０】
制御部３０は、Ｇ００などの加工対象物Ｗへ加工を実行する切削加工用ではない移動用などの加工指示を実行中であれば、エアーブロー部４１のエアー出力を制御すると判断する（Ｓ１０４）。本実施の形態においては、切削加工を行っていないため加工負荷状態がエアーブローの必要がないと判定できることから、エアーブローしないと判断して終了する。エアー出力を停止することによってさらに消費エネルギーを削減することができる。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
図６も参照しつつ具体的に説明する。制御の構成などの制御ブロック図は第１の実施形態と同様である。主軸（スピンドル）５の電流値によって、エアーブローの行い方を判定する処理の流れ図である。
【００４２】
主軸（スピンドル）５は主軸を回転させる駆動部である。加工が開始されると、制御部３０は、ステージ２３を移動させながら（加工中に）、指令に基づくステージ２３の位置とエンコーダ４５の検知結果とを比較する。即ち、指令に基づく位置と検知結果とのずれ量を調整しながら、制御部３０は、エアーブロー判定を開始する。
【００４３】
まず、制御部３０は、自動加工途中か否かを判定し（Ｓ２０１）、自動加工途中でなければ、エアーブローを行わないと判定する（Ｓ２０４）自動加工途中ならば、電流センサー５１により主軸（スピンドル）５に流れる電流値を測定し（Ｓ２０２）測定結果をＩ／Ｏ３２を介して制御部３０に伝達する。制御部３０は、電流センサー５１で検知した値とデータ記憶部３５ｃに予め記憶した切粉の発生量が通常のエアーを放出する必要のある電流値である所定の閾値と比較し、切粉の発生量がエアーブローを行う必要があるかを判定する（Ｓ２０３）。測定値が閾値を超えない場合は、必要なエアー出力としてエアーブロー部４１のエアー出力の閾値を超える場合に比べて少なくすると判断する（Ｓ２０４）。
【００４４】
本実施の形態においては、電流値が切粉発生のほとんどない値であれば、エアーブロー部のエアー放出を停止する。多少の切粉が発生することが見込まれる場合は、通常のエアー出力より削減する。測定値が所定値を超えたならば主軸（スピンドル）５に負荷がかかっており、切り込み量が多い可能性があり、切粉の量が多く発生していると推定できるため通常通りのエアーの放出を行う（Ｓ２０５）。また、本実施例の変形例として、基準のエアーを低い値で設定し、閾値よりも大幅に大きな値である場合は、主軸（スピンドル）５の停止やエアーの放出量を上昇させることもできる。
【００４５】
＜第３の実施形態＞
図７も参照しつつ具体的に説明する。制御の構成などの制御ブロック図は第１の実施形態と同様である。制御部３０が、切削用のデータであるかを判定した後に、電流値によって、エアーブローの行い方を判定する処理の流れ図である。
【００４６】
加工が開始されると、制御部３０は、ステージ２３を移動させながら（加工中に）、指令に基づくステージ２３の位置とエンコーダ４５の検知結果とを比較する。即ち、指令に基づく位置と検知結果とのずれ量を調整しながら、エアーブロー判定を開始する。
【００４７】
制御部３０は、自動加工途中か否かを判定する。（Ｓ３０１）。自動加工途中でなければ、エアーブローを行わないと判定する（Ｓ３０５）。また、自動加工途中であれば制御部３０は、切削用の加工指示か否かを判断する（Ｓ３０２）。切削用の加工指示でなければエアーブローを行わないと判定する（Ｓ３０５）。切削用の加工指示であれば、電流センサー５１により主軸（スピンドル）５に流れる電流値を測定し（Ｓ３０３）主軸（スピンドル）５を回転させるために流れる電流値をＩ／Ｏ３２を介して制御部３０に伝達する。と比較し、切粉の発生量がエアーブローを行う必要があるかを判定する（Ｓ３０４）。測定値が閾値を超えない場合は、エアーブロー部４１のエアー出力を制御すると判定し、必要なエアー出力として出力を削減する（Ｓ３０５）。
【００４８】
本実施の形態においては、電流値に応じて、切粉がほとんど発生しない値であれば、エアーブロー部４１のエアー放出を停止し、切粉が比較的少なく発生することが見込まれる場合は、通常のエアー出力より削減する。また、電流センサー５１で測定した値が所定値を超えるならば主軸（スピンドル）５に負荷がかかっている。そのため、切り込み量が多い可能性があり、切粉の量が多く発生していると推定できるため通常通りのエアーの放出を行う（Ｓ３０６）。また、通常より高い異常値を検出した場合は、停止やエアー出力を上昇させることもできる。
【００４９】
＜他の実施形態＞
制御部３０は、電流センサー５１で検知した値と予め記憶した電流と切り込み量の関係のあるデータから求める使用電流値をデータ記憶部３５ｃに複数記憶している場合、切り込み量から切粉の発生量等を求めた所定の閾値などからエアー出力条件を複数の条件から選択することもできる。
規定のエアーの放出量を少なめに設定し、加工データで切削量が多くなることが見込まれる場合や、電流センサー５１で測定した主軸５の使用電力値が大きい場合に、エアーの放出量を大きくする制御を行っても良い。通常の動作状態でのエアーの放出出力を抑制することから、エアーの使用量や使用エネルギーを削減できる。また、切削量が多くなることが見込まれる場合や、電流センサー５１での使用電力値が大きい場合に、エアーの放出量を大きくするように制御を行うことと、電流センサー５１での使用電力が小さい場合に、エアーの放出量を小さくする制御を行うことを組み合わせることもできる。エアーのエアーの放出量を大きくするように制御することとエアーの放出量を小さくする制御を組み合わせることで更に、エアー放出の消費量を減らすことができる。
【００５０】
例えば、データ記憶部３５ｃに、使用電力値がａ値からｂ値より小さい範囲であるときに、放出出力値をＡＢと記憶させる。さらに、データ記憶部３５ｃに、使用電力値がｂ値からｃ値より小さい範囲であるときに、放出出力値をＢＣと記憶させる。さらに、使用電力値がｃ値からｄ値より小さい範囲であるときに、放出出力値をＣＤとすることが定められたエアー出力を設定するためのテーブルを主軸５の複数の使用電力値を設定するといったことも可能である。このように、使用電力値により加工負荷状態を判定するとさらに、エアー出力を最適化することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 加工台
２ カバー部材
５ 主軸（スピンドル）
２１ モータ
２３ 移動部材（ステージ）
３０ 制御部
３１ ＣＰＵ
３２ Ｉ／Ｏ
４１ エアーブロー部
５１ 電流センサー
Ａ 加工装置
Ｂ 躯体
ｄ 堆積物（切粉）
Ｗ 加工対象物
Ｓ 加工領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物に加工を行う工具が取り付けられる主軸を動作させる駆動手段と、
前記加工対象物に向けてエアーを放出するエアー放出手段と、
前記加工対象物を加工する際の加工負荷状態を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記エアー放出手段によるエアー出力を制御するエアー放出制御手段とを有することを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記エアー放出制御手段は、前記加工負荷状態に対応する所定のエアー出力条件に基づいて前記エアー放出手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記エアー放出制御手段は、複数の加工条件に応じて規定されたエアー出力量、エアー出力速度の少なくとも何れか一方のエアー出力条件を制御を特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記駆動手段に対する駆動指示情報に基づいて前記加工負荷状態を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記駆動手段の駆動状況に基づいて前記加工負荷状態を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記駆動手段での使用電力値に基づいて前記加工負荷状態を判定することを特徴とする請求項５に記載の加工装置。
【請求項７】
前記駆動手段の使用電力値を測定する電力測定手段をさらに有し、
前記判定手段は、前記電力測定手段の測定結果に基づいて前記駆動手段での前記加工負荷状態を判定することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の加工装置。
【請求項８】
前記電力測定手段の測定結果が所定の閾値より小さいと前記判定手段が判定した場合に、
前記エアー放出制御手段は、前記電力測定手段の測定結果が前記所定の閾値より大きい場合に比べてエアー出力を小さく制御することを特徴とする請求項７に記載の加工装置。
【請求項９】
前記エアー放出制御手段は、前記駆動手段の使用電力値に対応した所定のエアー出力条件に基づいて前記エアー放出手段を制御することを特徴とする請求項７に記載の加工装置。
【請求項１０】
前記エアー放出制御手段は、前記加工対象物の加工途中に前記加工負荷状態に応じて前記エアー放出手段でのエアー出力を制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項１１】
前記エアー放出制御手段は、前記加工対象物を加工しない場合に、前記エアー放出手段でのエアー出力を停止することを特徴とした請求項１〜９のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項１２】
工具が取り付けられる主軸を移動させながら当該工具により加工対象物を加工するに際し、前記加工対象物を加工する際の加工負荷状態に応じて前記加工対象物に対するエアー出力を制御することを特徴とする加工方法。
【請求項１】
加工対象物に加工を行う工具が取り付けられる主軸を動作させる駆動手段と、
前記加工対象物に向けてエアーを放出するエアー放出手段と、
前記加工対象物を加工する際の加工負荷状態を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記エアー放出手段によるエアー出力を制御するエアー放出制御手段とを有することを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記エアー放出制御手段は、前記加工負荷状態に対応する所定のエアー出力条件に基づいて前記エアー放出手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記エアー放出制御手段は、複数の加工条件に応じて規定されたエアー出力量、エアー出力速度の少なくとも何れか一方のエアー出力条件を制御を特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記駆動手段に対する駆動指示情報に基づいて前記加工負荷状態を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記駆動手段の駆動状況に基づいて前記加工負荷状態を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記駆動手段での使用電力値に基づいて前記加工負荷状態を判定することを特徴とする請求項５に記載の加工装置。
【請求項７】
前記駆動手段の使用電力値を測定する電力測定手段をさらに有し、
前記判定手段は、前記電力測定手段の測定結果に基づいて前記駆動手段での前記加工負荷状態を判定することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の加工装置。
【請求項８】
前記電力測定手段の測定結果が所定の閾値より小さいと前記判定手段が判定した場合に、
前記エアー放出制御手段は、前記電力測定手段の測定結果が前記所定の閾値より大きい場合に比べてエアー出力を小さく制御することを特徴とする請求項７に記載の加工装置。
【請求項９】
前記エアー放出制御手段は、前記駆動手段の使用電力値に対応した所定のエアー出力条件に基づいて前記エアー放出手段を制御することを特徴とする請求項７に記載の加工装置。
【請求項１０】
前記エアー放出制御手段は、前記加工対象物の加工途中に前記加工負荷状態に応じて前記エアー放出手段でのエアー出力を制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項１１】
前記エアー放出制御手段は、前記加工対象物を加工しない場合に、前記エアー放出手段でのエアー出力を停止することを特徴とした請求項１〜９のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項１２】
工具が取り付けられる主軸を移動させながら当該工具により加工対象物を加工するに際し、前記加工対象物を加工する際の加工負荷状態に応じて前記加工対象物に対するエアー出力を制御することを特徴とする加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１３８３８（Ｐ２０１２−２１３８３８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１３６９（Ｐ２０１１−８１３６９）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００１０４６５２）キヤノン電子株式会社 (876)
【Ｆターム（参考）】
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