工作機械及び工作機械のクーラント液監視方法
【課題】クーラント液の液質の劣化による種々の悪影響を防止することができる工作機械及び工作機械のクーラント液監視方法を提供する。
【解決手段】ｐＨセンサ９１、水質硬度センサ９２、及び濃度センサ９３により、切削加工時の冷却や工具交換時の洗浄に用いるクーラント液の液質を検出する。センサ９１，９２，９３の検出値としきい値とを比較し、検出値が正常範囲内であればＣＲＴ８２で正常表示を行い、検出値が要注意範囲内であればＣＲＴ８２で警告表示を行う。検出値が異常範囲内であれば、機械本体３による切削加工を禁止する。
【解決手段】ｐＨセンサ９１、水質硬度センサ９２、及び濃度センサ９３により、切削加工時の冷却や工具交換時の洗浄に用いるクーラント液の液質を検出する。センサ９１，９２，９３の検出値としきい値とを比較し、検出値が正常範囲内であればＣＲＴ８２で正常表示を行い、検出値が要注意範囲内であればＣＲＴ８２で警告表示を行う。検出値が異常範囲内であれば、機械本体３による切削加工を禁止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具を用いて被加工物に対する切削加工を行う工作機械及び工作機械のクーラント液監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に工作機械においては、工具による被加工物の切削箇所にクーラント液を噴射することにより、工具の冷却や切粉の洗浄を行い、加工精度や工具寿命の向上を図っている。また工具の交換時にも交換箇所にクーラント液を噴射して切粉の洗浄を行い、切粉が工具交換に支障を来すことを防止する。
【０００３】
このように、工作機械におけるクーラント液は重要な役割を果たすものであるため、従来、クーラント液の粘度を測定し、その測定結果に応じてクーラント液の流量を制御する工作機械が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７３６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に工作機械におけるクーラント液の液質が劣化すると、様々な悪影響が生じるおそれがある。例えばクーラント液のｐＨが上昇すると雑菌が繁殖してクーラント液が腐敗し、冷却機能の低下や悪臭等による不快感を与えるという問題がある。クーラント液のｐＨが低下すると腐食によりサビが発生し、工具や工作機械各部の耐久性の低下や加工精度の低下等を招くおそれがある。クーラント液の硬度が上昇すると溶解成分析出によるクーラント液の流通不全や配管の劣化、閉塞等を招くおそれがある。クーラント液の硬度が低下すると発泡しやすくなり冷却機能が低下するおそれがある。クーラント液の濃度が高すぎると洗浄機能の低下等を招くおそれがあった。クーラント液の濃度が低すぎると潤滑不全等を招くおそれがある。
【０００６】
このような種々の悪影響を回避するためには、クーラント液の液質を継続的に監視する必要がある。しかしながら、上記従来技術ではクーラント液の粘度のみしか監視しておらず、液質を充分に監視しているとは言えなかった。
【０００７】
本発明の目的は、クーラント液の液質に異常がないかどうかを継続的に監視することにより、クーラント液の液質の劣化による種々の悪影響を防止することができる工作機械及び工作機械のクーラント液監視方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１発明の工作機械は、工具を用いて被加工物に対する切削加工を行う機械本体と、前記機械本体で使用する前記工具を交換する工具交換機構と、前記機械本体による前記切削加工時の冷却、及び、前記工具交換機構による前記工具交換時の洗浄のために用いる、クーラント液を供給する洗浄機構とを有する工作機械において、前記クーラント液の液質を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した検出値と所定の第１しきい値との比較結果に応じ、正常範囲内である旨の正常表示と要注意範囲内である旨の警告表示とを切り替え表示可能な表示手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
本願第１発明の工作機械は、検出手段を有する。検出手段は、切削加工時の冷却や工具交換時の洗浄に用いるクーラント液の液質を検出する。検出手段の検出値と第１しきい値とを比較し、検出値が正常範囲内であれば表示手段は正常表示を行い、検出値が要注意範囲内であれば表示手段は警告表示を行う。
【００１０】
これにより、クーラント液の液質に異常がないかどうかを継続的に監視することができ、液質が劣化しつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換等の対策をとることで、液質の劣化による、工作機械各部の耐久性及び加工精度への悪影響、加工品への悪影響、不快感等を防止することができる。
【００１１】
第２発明の工作機械は、上記第１発明において、前記検出手段が検出した検出値と、前記第１しきい値よりも液質劣化側に相当する所定の第２しきい値との比較結果に応じ、前記機械本体による前記切削加工の禁止制御を行う禁止制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
本願第２発明の工作機械は、禁止制御手段を有する。検出手段の検出値と第２しきい値とを比較し、検出値が第２しきい値よりも液質劣化側の範囲内であれば、禁止制御手段が機械本体の切削加工を禁止する。これにより、劣悪な液質のクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００１３】
第３発明の工作機械は、上記第２発明において、前記検出手段は、前記液質として前記クーラント液のｐＨ値を検出するｐＨ検出手段であり、前記表示手段は、前記ｐＨ検出手段が検出したｐＨ値が、前記第１しきい値が画定する正常ｐＨ値範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、前記禁止制御手段は、前記ｐＨ検出手段が検出したｐＨ値が、前記第２しきい値が画定する異常ｐＨ値範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
本願第３発明の工作機械では、ｐＨ検出手段がクーラント液のｐＨを検出し、検出値が正常ｐＨ範囲内であれば表示手段が正常表示を行い、検出値が異常ｐＨ範囲内であれば禁止制御手段が切削加工を禁止する。
【００１５】
これにより、クーラント液のｐＨ値を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化してｐＨ値が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、ｐＨ値が高すぎることによる雑菌の発生や、ｐＨ値が低すぎることによるサビの発生等、種々の不都合を防止することができる。さらに、ｐＨ値が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００１６】
第４発明の工作機械は、上記第２発明において、前記検出手段は、前記液質として前記クーラント液の水質硬度を検出する硬度検出手段であり、前記表示手段は、前記硬度検出手段が検出した水質硬度が、前記第１しきい値が画定する正常硬度範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、前記禁止制御手段は、前記硬度検出手段が検出した水質硬度が、前記第２しきい値が画定する異常硬度範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
本願第４発明の工作機械では、硬度検出手段がクーラント液の水質硬度を検出し、検出値が正常硬度範囲内であれば表示手段が正常表示を行い、検出値が異常硬度範囲内であれば禁止制御手段が切削加工を禁止する。
【００１８】
これにより、クーラント液の水質硬度を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化して水質硬度が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、水質硬度が高すぎたり低すぎたりすることによる、泡立ちや溶解成分析出によるクーラント液の流通不全や配管の劣化・閉塞等、種々の不都合を防止することができる。さらに、水質硬度が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００１９】
第５発明の工作機械は、上記第２発明において、前記検出手段は、前記液質として前記クーラント液の濃度を検出する濃度検出手段であり、前記表示手段は、前記濃度検出手段が検出したクーラント液濃度が、前記第１しきい値が画定する正常濃度範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、前記禁止制御手段は、前記濃度検出手段が検出したクーラント液濃度が、前記第２しきい値が画定する異常濃度範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
本願第５発明の工作機械では、濃度検出手段がクーラント液の濃度を検出し、検出値が正常濃度範囲内であれば表示手段が正常表示を行い、検出値が異常濃度範囲内であれば禁止制御手段が切削加工を禁止する。
【００２１】
これにより、クーラント液の濃度を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化して濃度が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、クーラント液濃度が高すぎたり低すぎたりすることによる、潤滑・洗浄不全や配管の劣化等、種々の不都合を防止することができる。さらに、濃度が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００２２】
上記目的を達成するために、第６発明の工作機械のクーラント液監視方法は、工作機械の切削加工時や工具洗浄時に用いるクーラント液の液質を監視する工作機械のクーラント液監視方法において、前記クーラント液の前記液質を検出し、その検出値が、所定の正常範囲内である場合には、対応する正常表示を行い、前記検出値が、前記正常範囲よりも液質劣化側に相当する所定の異常範囲内である場合には、前記切削加工を禁止し、前記検出値が、前記正常範囲よりも液質劣化側でかつ前記異常範囲よりも液質良好側に相当する要注意範囲内である場合には、対応する警告表示を行うことを特徴とする。
【００２３】
本願第６発明の工作機械のクーラント液監視方法は、液質の検出値に応じて、正常表示、警告表示、及び切削加工の禁止を行う。これにより、クーラント液が劣化しつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、液質の劣化による、工作機械各部の耐久性及び加工精度への悪影響、加工品への悪影響、不快感等を防止することができる。また、クーラント液が著しく劣化した場合には、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、クーラント液の液質の劣化による種々の悪影響を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の工作機械の一実施形態であるマシニングセンタの正面図である。
【図２】マシニングセンタの機械本体の斜視図である。
【図３】機械本体の主軸ヘッド周囲の正面図である。
【図４】機械本体の工具交換アーム周囲を下側から見た図である。
【図５】クーラント液の供給系統を表す図である。
【図６】マシニングセンタの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】クーラント液の監視を行う際にＣＰＵによって実行される制御内容を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の工作機械の一実施形態であるマシニングセンタ１の正面図であり、図２は、機械本体３の斜視図であり、図３は、主軸ヘッド７周囲の正面図であり、図４は、工具交換アーム２２周囲を下側から見た図であり、図５は、クーラント液の供給系統を表す図であり、図６は、マシニングセンタ１の制御装置５０の電気的構成を示すブロック図であり、図７は、クーラント液の監視を行う際にＣＰＵ５１によって実行される制御内容を表すフローチャートである。なお、以下の説明においてマシニングセンタ１の前後及び左右の方向は、図１乃至図３中の矢印に示す方向とする。
【００２７】
図１に示すように、マシニングセンタ１（工作機械に相当）は、図示しないワーク（被加工物に相当）と工具とを相対移動させることによって、ワークに所望の機械加工（例えば、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等）を施すことができる工作機械である。このマシニングセンタ１は、基台となる鉄製のベース２と、このベース２の上部に設けられ、工具を用いてワークに対する切削加工を行う機械本体３と、ベース２の上部に固定され、機械本体３及びベース２の上部を覆う箱状のスプラッシュカバー４とを主体に構成されている。
【００２８】
まず、ベース２について説明する。図１，図２に示すように、ベース２はＹ軸方向（機械本体３の前後方向）に長い略直方体状に形成され、鋳型内に鋳鉄等の金属材料を流し込むことによって成型されている。さらにその芯部は、軽量化、高強度化及び低コスト化のため、いわゆる肉抜き成形（リブによる骨組構造）されている。ベース２の下部の四隅には高さ調節が可能な脚部２ａが各々設けられ、これら４本の脚部２ａが工場等の床面に設置されることにより、マシニングセンタ１が所定場所に設置される。
【００２９】
次に、スプラッシュカバー４について説明する。図１に示すように、スプラッシュカバー４は略直方体状のボックス型に形成され、その内側には機械本体３（図２参照）の加工領域が設けられている。スプラッシュカバー４の前面には開口部（図示せず）が設けられ、この開口部には一対のスライド式の開閉扉５，６が設けられている。この開閉扉５，６の略中央には、矩形状のガラス窓部５ａ，６ａが各々設けられ、開閉扉５の右端部には取っ手部５ｂが設けられ、開閉扉６の左端部には取っ手部６ｂが設けられている。これら取っ手部５ｂ，６ｂを互いに離れる方向に開くことにより開口部が開口され、オペレータ（作業者）はベース２の上部に固定されたテーブル１０（図２参照）に対してワークの着脱を行うことができる。
【００３０】
正面開口部の右側には、マシニングセンタ１を操作する正面視長方形状の操作パネル８０が設けられている。この操作パネル８０には、テンキー及び各種操作キーを備えたキーボード８１が設けられ、その上部には設定画面、実行動作、及び機械本体３による切削加工時の冷却、及び、後述する工具交換機構２０による工具交換時の洗浄のために用いるクーラント液の液質に係わる表示等を行うためのＣＲＴ８２（表示手段に相当）が設けられている。オペレータは、この操作パネル８０のＣＲＴ８２を確認しながらキーボード８１を操作することによって、ワーク加工を実行するための加工プログラムや、使用される工具２６の種類、工具情報、各種パラメータ等を各々設定することができる。
【００３１】
次に、機械本体３について説明する。図２に示すように、機械本体３は、ベース２の上部後方に配置されたコラム座部２３の上面に固定され、垂直上方に延設された直方体状のコラム１６と、このコラム１６の前面に沿って昇降可能に設けられた主軸ヘッド７と、この主軸ヘッド７の下部から鉛直下方に延設された主軸９と、主軸ヘッド７の右側に設けられ、主軸９の先端に工具２６の工具ホルダ６０（図３参照）を取り付けて交換する工具交換機構２０と、ベース２の上部に設けられ、ワークを着脱可能に固定するテーブル１０とを主体に構成されている。コラム１６の背面側には、箱状の制御ボックス１９が設けられ、この制御ボックス１９の内側には、マシニングセンタ１の動作を制御する制御装置５０が設けられている。なお、制御装置５０の電気的構成については後述する。
【００３２】
次に、テーブル１０の移動機構について説明する。図２に示すように、テーブル１０は、サーボモータからなるＸ軸モータ７１（図６参照）及びＹ軸モータ７２（図６参照）により、Ｘ軸方向（機械本体３の左右方向）及びＹ軸方向（機械本体３の前後方向）に移動制御される。この移動機構は以下のように構成されている。テーブル１０の下側には直方体状の支持台１２が設けられている。その支持台１２の上面にはＸ軸方向に沿って延設された一対のＸ軸送りガイド（図示せず）が設けられ、この一対のＸ軸送りガイド上にテーブル１０が移動可能に支持されている。支持台１２は、ベース２の上部に設けられ、このベース２の長手方向に沿って延設された一対のＹ軸送りガイド上に移動可能に支持されている。このような機構によって、テーブル１０は、ベース２上に設けられたＸ軸モータ７１が駆動すると、Ｘ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動し、同じくベース２上に設けられたＹ軸モータ７２が駆動すると、Ｙ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動できる。
【００３３】
Ｘ軸モータ７１には、このＸ軸モータ７１を駆動させるＸ軸駆動回路６１（図６参照）が接続され、このＸ軸駆動回路６１は、後述する制御装置５０の出力インタフェイス５５（図６参照）に接続されている。Ｙ軸モータ７２には、このＹ軸モータ７２を駆動させるＹ軸駆動回路６２が接続され、このＹ軸駆動回路６２は、後述する制御装置５０の出力インタフェイス５５に接続されている。後述する制御装置５０のＣＰＵ５１（図６参照）の制御信号に基づいて、Ｘ軸駆動回路６１及びＹ軸駆動回路６２がＸ軸モータ７１及びＹ軸モータ７２を各々駆動させることで、テーブル１０を所望の場所に移動させることができる。
【００３４】
Ｘ軸送りガイドには、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー１３，１４がテーブル１０を中央に挟んで左右両側に各々設けられている。Ｙ軸送りガイドには、テレスコピックカバー１５とＹ軸後ろカバー（図示せず）とが、支持台１２を中央に挟んで前後に各々設けられている。Ｙ軸後ろカバーは一枚の板金からなる断面山型に形成され、コラム１６の下側に設けられたカバー収納穴（図示せず）に収容される。これら複数のカバーによって、テーブル１０がＸ軸方向及びＹ軸方向のいずれの方向に移動した場合でも、Ｘ軸送りガイド及びＹ軸送りガイドは、常にテレスコピックカバー１３，１４，１５及びＹ軸後ろカバー（図示せず）によって覆われている。つまり、加工領域から飛散する切粉や、クーラント液の飛沫等が各レール上に落下するのを防止できる。
【００３５】
次に、主軸ヘッド７の昇降機構について説明する。図２，図３に示すように、主軸ヘッド７は、コラム１６の前面側の上下方向に延設されたガイドレール（図示せず）に対してリニアガイド（図示せず）を介して昇降自在に支持されている。主軸ヘッド７は、コラム１６の前面側の上下方向に延設された送りネジ（図示せず）に対してナット（図示せず）で連結されている。その送りネジがＺ軸モータ７３（図６参照）の駆動によって正逆方向に回転することで、主軸ヘッド７が上下方向に昇降移動することができる。Ｚ軸モータ７３には、このＺ軸モータ７３を駆動させるＺ軸駆動回路６３が接続され、このＺ軸駆動回路６３は、後述する制御装置５０の出力インタフェイス５５に接続されている。後述する制御装置５０のＣＰＵ５１の制御信号に基づいて、Ｚ軸駆動回路６３がＺ軸モータ７３を駆動させることによって、主軸ヘッド７が昇降移動する。
【００３６】
なお、主軸ヘッド７下部のコラム１６側の部分には、コラム１６の前面側に設けられた主軸ヘッド７の昇降機構を覆い隠すための正面視縦長長方形状のＺ軸カバー１８が連結されている。Ｚ軸カバー１８は、コラム１６の前面を覆い隠しながら主軸ヘッド７と一体的に昇降する。
【００３７】
次に、主軸９について説明する。図３に示す主軸９は、上下方向に長い円筒状に形成され、その内側にはスピンドル（図示せず）が回転自在に設けられている。このスピンドルは、主軸ヘッド７の上部に設けられた主軸モータ８の駆動によって回転駆動される。スピンドルには、このスピンドルの軸線に沿って形成され、先端に向かって拡径するホルダ取付穴２９が設けられている。このホルダ取付穴２９は、後述する工具ホルダ６０のシャンク部６０ａのテーパ状の外周面を密着して嵌合させるためにテーパ状の内周面を備えている。そのホルダ取付穴２９の縮径する上部には、ホルダ取付穴２９の内周面に連続するとともに、径がやや広くなった広径部（図示せず）が設けられ、この広径部の上部には、複数の鋼球を介して後述する工具ホルダ６０の首部６０ｂを把持するチャック機構部（図示せず）が設けられている。
【００３８】
図４に示すように、主軸９の先端には、工具ホルダ６０の上部に向かってクーラント液を噴射し、その上部に付着する切粉を洗い流すためのリング状の洗浄ノズル３２が設けられている。この洗浄ノズル３２は、図５に示すように、クーラント液中の切粉等を取り除くフィルタ１０９、切換弁１０６、及びベース２の後端部に設けられたクーラント液供給口１７（図２も参照）を介し、ポンプ７８（図６も参照）に接続されている。ポンプ７８が運転すると、クーラントタンク１０２内に貯留されたクーラント液が加圧して吐出され、フィルタ１０９により清浄されて洗浄ノズル３２から工具ホルダ６０の上部に向かって噴射されるようになっている。なお、上記切換弁１０６は、ポンプ７６，７８から、後述する噴射ノズル１１が接続された第１の吐出系と、洗浄ノズル３２が接続された第２の吐出系とに対するクーラント液の供給の有無を切り換えるためのものである。
【００３９】
ポンプ７８には、このポンプ７８を運転させるポンプ制御回路６８（図６参照）が接続され、このポンプ制御回路６８は、後述する制御装置５０の出力インタフェイス５５に接続されている。後述する制御装置５０のＣＰＵ５１の制御信号にしたがって、ポンプ制御回路６８がポンプ７８を運転させることによって、所望のタイミングで工具ホルダ６０の上部にクーラント液を噴射することができる。この様な工具洗浄動作は、工具交換機構２０による工具交換の際に実行される。
【００４０】
主軸９の近傍には、テーブル１０上のワークの切削箇所に向かってクーラント液を噴射する一対の噴射ノズル１１（図２参照）が設けられている。この噴射ノズル１１は、図５に示すように、切換弁１０６及びクーラント液供給口１７を介してポンプ７６（図６も参照）に接続されている。ポンプ７６が運転すると、クーラントタンク１０２内に貯留されたクーラント液が加圧して吐出され、一対の噴射ノズル１１からテーブル１０上のワークの切削箇所に向かって噴射され、工具及びワークを冷却すると共に、切削箇所に堆積する切粉を洗い流すことができる。
【００４１】
ポンプ７６には、上記ポンプ７８と同様に、このポンプ７６を運転させるポンプ制御回路６６（図６参照）が接続され、このポンプ制御回路６６は、後述する制御装置５０の出力インタフェイス５５に接続されている。後述する制御装置５０のＣＰＵ５１の制御信号にしたがって、ポンプ制御回路６６がポンプ７６を運転させることによって、所望のタイミングでテーブル１０上のワークの切削箇所に向かってクーラント液を噴射することができる。
【００４２】
なお、図５に示すように、上述のクーラントタンク１０２、ポンプ７６，７８、クーラント液供給口１７、切換弁１０６、フィルタ１０９、噴射ノズル１１、及び洗浄ノズル３２等が、洗浄機構１１０を構成する。
【００４３】
次に、工具ホルダ６０について説明する。図３に示すように、工具ホルダ６０は、工具交換機構２０により搬送され、主軸９のスピンドルに形成されたホルダ取付穴２９（図４参照）に挿脱されるものである。この工具ホルダ６０は、ホルダ取付穴２９のテーパ状の内周面に密接して嵌合するためのテーパ状（円錐台形状）のシャンク部６０ａと、シャンク部６０ａの底面にフランジ状に形成された略円柱状のフランジ部（図示せず）と、このフランジ部の下面の中心部から下方に突出され、その先端部に工具２６を支持する工具支持部（図示せず）とを備える。シャンク部６０ａの縮径する上部に設けられた首部６０ｂと、この首部６０ｂの先端に設けられた球形状の頭部６０ｃとを主体に構成されている。この工具ホルダ６０の首部６０ｂ及び頭部６０ｃが、主軸９のホルダ取付穴２９に設けられたチャック機構によってチャッキング（把持）されるようになっている。
【００４４】
次に、工具交換機構２０について説明する。図３，図４に示すように、工具交換機構２０は、工具２６を支持する工具ホルダ６０を複数格納する側面視小判型の工具マガジン２１と、主軸９に取り付けられた工具ホルダ６０と他の工具ホルダ６０とを把持して搬送するための工具交換アーム２２とを備えている。工具交換アーム２２は、主軸９の軸線方向に対して平行に延設された円筒状のアーム旋回軸２２ｃと、このアーム旋回軸２２ｃの先端部（下端部）に連結されるとともに、水平方向に延設されたアーム部２２ｂと、このアーム部２２ｂの長手方向両端部に各々設けられ、工具ホルダ６０を把持する把持部２２ａ，２２ａとを主体に構成されている。アーム旋回軸２２ｃは、工具交換機構２０の装置本体に回転可能、かつ昇降可能に支持されている。工具交換アーム２２はＺ軸方向（機械本体３の上下方向）に昇降されて、アーム旋回軸２２ｃを中心に回転することができる。
【００４５】
工具マガジン２１について説明する。図２，図３に示す工具マガジン２１の内側には、工具ホルダ６０を支持する複数の工具ポット（図示せず）と、この工具ポットを工具マガジン２１内で搬送する搬送機構とが設けられている。この搬送機構は、図示しないが、工具マガジン２１の内側に回転可能に配設された一対のスプロケットと、このスプロケットの間に掛け渡された無端状のチェーンと、このチェーンの外周側に固着されたブラケット等を備えている。複数の工具ポットはそれぞれブラケットに取り付けられ、一方のスプロケットが回転駆動された際に、チェーンとともに循環する経路を搬送されるようになっている。この工具マガジン２１内において、工具ホルダ６０に取り付けられた工具２６は、工具ポットに支持された状態では横方向（水平方向）に向けられた状態（以下、格納状態という）で保持されている。
【００４６】
工具マガジン２１の下端側には、工具交換位置となる割出口が形成されている。この割出口には、格納状態である工具ポットを水平から下方に向かって９０°まで回動させて工具交換可能状態にするポット上昇機構が設けられている。工具マガジン２１に格納された工具２６は、現在の格納位置から工具交換位置の割出口まで搬送され、水平に保持された格納状態から回動されて工具交換可能状態に移行される。工具マガジン２１には、これら工具ポットを個々に識別する識別センサ（図示せず）が設けられている。この識別センサは、工具マガジン２１の割出口に何れの工具ポットが搬送されたかを検出するものである。その識別センサによって搬送されたことが検出されると、搬送機構によって搬送されている所定の工具２６が割出口に位置決めされるようになっている。
【００４７】
次に、工具交換機構２０による工具交換動作について説明する。図３，図４に示すように、工具交換アーム２２が上昇して原点に位置している状態において、工具交換アーム２２が旋回する。次いで、工具マガジン２１側の工具ホルダ６０と、主軸９に取り付けられている工具ホルダ６０とが把持部２２ａ，２２ａにそれぞれ把持される。工具交換アーム２２が下降することによって、工具抜脱動作が行われる。工具交換アーム２２が再度旋回することによって、主軸９側の工具ホルダ６０と、工具マガジン２１側の工具ホルダ６０とが入れ替わる。すなわち、このとき工具交換アーム２２は１８０度回転することになる。その後、工具交換アーム２２が上昇し、工具交換アーム２２に把持された一対の工具ホルダ６０の一方は、工具マガジン２１側の工具ポット（図示せず）に装着され、他方は主軸９に取り付けられる。工具交換アーム２２が所定角度旋回し、工具交換アーム２２のアーム旋回動作の１サイクルが終了する。こうして、工具交換機構２０による工具交換動作が終了する。
【００４８】
なお、前述したように、工具交換機構２０による工具交換が行われる際は、主軸９の洗浄ノズル３２からクーラント液が工具ホルダ６０の上部（シャンク部６０ａ、首部６０ｂ，頭部６０ｃ）に噴射されて工具洗浄が行われる。これは、主軸９に取り付けられる工具ホルダ６０のシャンク部６０ａ、首部６０ｂ、頭部６０ｃに切粉が付着した状態で工具交換されるのを防止するためである。
【００４９】
次に、制御装置５０の電気的構成について説明する。制御装置５０は、工作機械であるマシニングセンタ１に設けられるものであって、ＲＡＭ５３に記憶された加工プログラムやクーラント液監視プログラム（後述の図７参照）を実行することによって、マシニングセンタ１によるワークの加工動作を制御したり、マシニングセンタ１の切削加工時や工具洗浄時に用いるクーラント液の液質を監視するものである。図６に示すように、制御装置５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２及びＲＡＭ５３からなるマイクロコンピュータと、入力インタフェイス５４、出力インタフェイス５５、及びＡ／Ｄコンバータ５６を基本に構成されている。入力インタフェイス５４には、操作パネル８０のキーボード８１が電気的に接続され、Ａ／Ｄコンバータ５６には、クーラントタンク１０２に設けられ（図５参照）、クーラント液の液質としてｐＨ値を検出するｐＨセンサ９１（検出手段、ｐＨ検出手段）と、同様にクーラントタンク１０２に設けられ（図５参照）、クーラント液の液質として水質硬度を検出する水質硬度センサ９２（検出手段、硬度検出手段）と、同様にクーラントタンク１０２に設けられ（図５参照）、クーラント液の液質として濃度（例えば油脂濃度等）を検出する濃度センサ９３（検出手段、濃度検出手段）とが電気的に各々接続されている。各センサ９１，９２，９３から出力された検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ５６でデジタル信号に変換されて、ＣＰＵ５１に入力される。なお、各センサ９１，９２，９３としてデジタル出力式のセンサを用いてもよい。その場合にはＡ／Ｄコンバータ５６は不要となる。
【００５０】
出力インタフェイス５５には、Ｘ軸モータ７１を駆動させるＸ軸駆動回路６１と、Ｙ軸モータ７２を駆動させるＹ軸駆動回路６２と、Ｚ軸モータ７３を駆動させるＺ軸駆動回路６３と、主軸モータ８を駆動させる主軸駆動回路６４と、操作パネル８０のＣＲＴ８２を駆動させるためのＣＲＴ駆動回路６５と、噴射ノズル１１にクーラント液を供給するポンプ７６を運転させるためのポンプ制御回路６６と、洗浄ノズル３２にクーラント液を供給するポンプ７８を運転させるためのポンプ制御回路６８とが各々電気的に接続されている。
【００５１】
上記ＣＰＵ５１は、各センサ９１，９２，９３が検出した検出値と所定の第１しきい値（詳細後述）との比較結果に応じ、ＣＲＴ８２において、正常範囲内である旨の正常表示と要注意範囲内である旨の警告表示とを切り替え表示するように制御する。さらに、各センサ９１，９２，９３が検出した検出値と、上記第１しきい値よりも液質劣化側に相当する所定の第２しきい値（詳細後述）との比較結果に応じ、機械本体３による切削加工の禁止制御を行う。次に、この具体的制御内容について図７を用いて説明する。なお、図７のフローチャートは制御装置５０の電源が投入された際に開始される。
【００５２】
図７に示すように、ステップＳ５では、クーラント液の液質に関する情報を取得する。すなわち、ｐＨセンサ９１よりクーラント液のｐＨ値を取得し、水質硬度センサ９２よりクーラント液の水質硬度を取得し、濃度センサ９３よりクーラント液の濃度を取得する。
【００５３】
ステップＳ１０では、クーラント液の液質が正常範囲内であるか否かを判定する。具体的には、ｐＨセンサ９１が検出したｐＨ値が８．８±０．４以内の範囲内であるか否かを判定する。なおこの場合において、８．４及び９．２が特許請求の範囲に記載の第１しきい値に相当し、８．８±０．４以内の範囲が第１しきい値が画定する正常ｐＨ値範囲に相当する。水質硬度センサ９２が検出した水質硬度が２０ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌの範囲内であるか否かを判定する。このとき、２０ｍｇ／Ｌ及び１００ｍｇ／Ｌが特許請求の範囲に記載の第１しきい値に相当し、２０ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌ以内の範囲が第１しきい値が画定する正常硬度範囲に相当する。濃度センサ９３が検出した濃度が３％〜５％以内の範囲内であるか否かを判定する。このとき、３％及び５％が特許請求の範囲に記載の第１しきい値に相当し、３％〜５％以内の範囲が第１しきい値が画定する正常濃度範囲に相当する。なお、上記正常範囲はいずれも一例であり、装置仕様や使用環境等に応じて適宜変更されるものである。
【００５４】
上記ｐＨ値、水質硬度、及び濃度の全てが正常範囲内である場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、ステップＳ１５に移り、ＣＲＴ駆動回路６５に制御信号を出力してＣＲＴ８２にクーラント液の液質が正常範囲内である旨を表す正常表示を行う。その後上記ステップＳ５に戻る。上記ｐＨ値、水質硬度、及び濃度のうち少なくとも１つが正常範囲外である場合（ステップＳ１０でＮＯ）、ステップＳ２０に移る。
【００５５】
ステップＳ２０では、クーラント液の液質が異常範囲内であるか否かを判定する。具体的には、ｐＨセンサ９１が検出したｐＨ値が８．８±０．８より外の範囲内（言い換えると８．８±０．８以内の範囲を除いた範囲内）であるか否かを判定する。なおこの場合において、８．０及び９．６が特許請求の範囲に記載の第２しきい値に相当し、８．８±０．８より外の範囲が第２しきい値が画定する異常ｐＨ値範囲に相当する。水質硬度センサ９２が検出した水質硬度が１５ｍｇ／Ｌ〜１３０ｍｇ／Ｌより外の範囲内であるか否かを判定する。このとき、１５ｍｇ／Ｌ及び１３０ｍｇ／Ｌが特許請求の範囲に記載の第２しきい値に相当し、１５ｍｇ／Ｌ〜１３０ｍｇ／Ｌより外の範囲が第２しきい値が画定する異常硬度範囲に相当する。濃度センサ９３が検出した濃度が４％±２％より外の範囲内であるか否かを判定する。このとき、２％及び６％が特許請求の範囲に記載の第２しきい値に相当し、４％±２％より外の範囲が第２しきい値が画定する異常濃度範囲に相当する。なお、上記異常範囲はいずれも一例であり、装置仕様や使用環境等に応じて適宜変更されるものである。
【００５６】
上記ｐＨ値、水質硬度、及び濃度の全てが異常範囲内ではない場合（ステップＳ２０でＮＯ）、ステップＳ２５に移り、ＣＲＴ駆動回路６５に制御信号を出力してＣＲＴ８２にクーラント液の液質が要注意範囲内である旨を表す警告表示を行う。なお、ここで要注意範囲とは、上記正常範囲よりも液質劣化側でかつ上記異常範囲よりも液質良好側に相当する、正常範囲でも異常範囲でもない範囲のことであり、例えば上記ｐＨ値の例では８．０以上８．４未満の範囲と９．２より上且つ９．６以下の範囲のことをいう。ステップＳ３０に移り、オペレータによりリセットキー（キーボード８１に含まれる）が操作されたか否かを判定する。リセットキーが操作されない場合（ステップＳ３０でＮＯ）、ステップＳ２５及びステップＳ３０を繰り返して警告表示を継続する。リセットキーが操作された場合（ステップＳ３０でＹＥＳ）、先のステップＳ５に戻る。なお、上記警告表示がなされた状態では、後述する異常表示の場合と異なり、機械本体３による切削加工を行うことは可能である。上記ｐＨ値、水質硬度、及び濃度のうち少なくとも１つが異常範囲内である場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、ステップＳ３５に移る。
【００５７】
ステップＳ３５では、ＣＲＴ駆動回路６５に制御信号を出力してＣＲＴ８２にクーラント液の液質が異常範囲内である旨を表す異常表示（例えば「ｐＨ異常です。クーラント液を交換してください」等）を行う。
【００５８】
ステップＳ４０では、Ｘ軸駆動回路６１、Ｙ軸駆動回路６２、Ｚ軸駆動回路６３、及び主軸駆動回路６４に停止信号を出力し、Ｘ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２、Ｚ軸モータ７３、及び主軸モータ８を停止する。それ故、オペレータがキーボード８１を用いてマシニングセンタ１の起動操作を行っても起動が禁止（ロック）される。
【００５９】
ステップＳ４５では、オペレータによりリセットキーが操作されたか否かを判定する。リセットキーが操作されない場合（ステップＳ４５でＮＯ）、ステップＳ３５〜ステップＳ４５を繰り返して異常表示及び起動ロックを継続する。リセットキーが操作された場合（ステップＳ４５でＹＥＳ）、ステップＳ５０に移る。
【００６０】
ステップＳ５０では、制御装置５０の電源がＯＦＦにされたか否かを判定する。電源がＯＮの状態である場合（ステップＳ５０でＮＯ）、先のステップＳ５に戻り、同様の手順を繰り返す。電源がＯＦＦにされた場合（ステップＳ５０でＹＥＳ）、本フローを終了する。
【００６１】
上記において、ステップＳ４０は、特許請求の範囲に記載の機械本体による切削加工の禁止制御を行う禁止制御手段を構成する。
【００６２】
以上のような制御により、クーラント液の液質が正常範囲内である場合には、上記ステップＳ５〜ステップＳ１５が繰り返され、ＣＲＴ８２には正常表示が行われる。クーラント液の液質が劣化して要注意範囲内となった場合には、上記ステップＳ５、ステップＳ１０、ステップＳ２０〜ステップＳ３０が繰り返され、ＣＲＴ８２には警告表示が行われる。このとき、マシニングセンタ１を起動して機械本体３による切削加工を行うことは可能であるので、オペレータはクーラント液の補充・交換準備を行いつつ切削加工を行うことができる。そして、クーラント液の補充・交換等の対策をとった後にリセットキーを操作すると、クーラント液の液質は正常範囲内となるため、再びステップＳ５〜ステップＳ１５が繰り返され、ＣＲＴ８２には正常表示が行われることになる。
【００６３】
クーラント液の補充・交換等を行わず、クーラント液の液質がさらに劣化して異常範囲内となった場合には、上記ステップＳ５、ステップＳ１０、ステップＳ２０、ステップＳ３５〜ステップＳ５０が繰り返され、ＣＲＴ８２には異常表示が行われると共に、マシニングセンタ１の起動がロックされる。この状態では、オペレータがクーラント液の補充・交換等を行わずにリセットキーを操作しても、液質が異常範囲内であるためマシニングセンタ１の起動はロックされたままとなる。したがって、オペレータは、クーラント液の補充・交換等の対策をとった後にリセットキーを操作する必要がある。これにより、クーラント液の液質は正常範囲内となるため、再びステップＳ５〜ステップＳ１５が繰り返され、ＣＲＴ８２には正常表示が行われ、ロックが解除されて機械本体３による切削加工を行うことが可能となる。
【００６４】
以上の実施形態におけるマシニングセンタ１は、ｐＨセンサ９１、水質硬度センサ９２、及び濃度センサ９３を有する。これらのセンサ９１，９２，９３は、切削加工時の冷却や工具交換時の洗浄に用いるクーラント液の液質を検出する。センサ９１，９２，９３の検出値としきい値とを比較し、検出値が正常範囲内であればＣＲＴ８２は正常表示を行い、検出値が要注意範囲内であればＣＲＴ８２は警告表示を行う。
【００６５】
これにより、クーラント液の液質に異常がないかどうかを継続的に監視することができ、液質が劣化しつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換等の対策をとることで、液質の劣化による、マシニングセンタ１各部の耐久性及び加工精度への悪影響、加工品への悪影響、不快感を防止することができる。
【００６６】
また、本実施形態では特に、センサ９１，９２，９３の検出値としきい値とを比較し、検出値が異常範囲内であれば、機械本体３の切削加工を禁止する。これにより、劣悪な液質のクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００６７】
また、本実施形態では特に、ｐＨセンサ９１がクーラント液のｐＨを検出し、検出値が正常ｐＨ範囲内であればＣＲＴ８２が正常表示を行い、検出値が異常ｐＨ範囲内であればマシニングセンタ１の起動をロックして切削加工を禁止する。これにより、クーラント液のｐＨ値を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化してｐＨ値が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、ｐＨ値が高すぎることによる雑菌の発生、クーラント液の腐敗等による不快感、及び冷却機能の低下や、ｐＨ値が低すぎることによるサビの発生等、種々の不都合を防止することができる。さらに、ｐＨ値が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００６８】
また、本実施形態では特に、水質硬度センサ９２がクーラント液の水質硬度を検出し、検出値が正常硬度範囲内であればＣＲＴ８２が正常表示を行い、検出値が異常硬度範囲内であればマシニングセンタ１の起動をロックして切削加工を禁止する。これにより、クーラント液の水質硬度を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化して水質硬度が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、水質硬度が高すぎたり低すぎたりすることによる、泡立ちや溶解成分析出によるクーラント液の流通不全や配管の劣化・閉塞等、種々の不都合を防止することができる。さらに、水質硬度が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００６９】
また、本実施形態では特に、濃度センサ９３がクーラント液の濃度を検出し、検出値が正常濃度範囲内であればＣＲＴ８２が正常表示を行い、検出値が異常濃度範囲内であればマシニングセンタ１の起動をロックして切削加工を禁止する。これにより、クーラント液の濃度を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化して濃度が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、クーラント液濃度が高すぎたり低すぎたりすることによる、潤滑・洗浄不全や配管の劣化等、種々の不都合を防止することができる。さらに、濃度が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００７０】
なお、以上においては、クーラント液の液質として、ｐＨ値、水質硬度、濃度を監視する場合を説明したが、これら以外の液質、例えば粘度、電気伝導度、溶存酸素、残留塩素等を監視するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１ マシニングセンタ（工作機械）
３ 機械本体
２０ 工具交換機構
２６ 工具
８２ ＣＲＴ（表示手段）
９１ ｐＨセンサ（検出手段、ｐＨ検出手段）
９２ 水質硬度センサ（検出手段、硬度検出手段）
９３ 濃度センサ（検出手段、濃度検出手段）
１１０ 洗浄機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具を用いて被加工物に対する切削加工を行う工作機械及び工作機械のクーラント液監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に工作機械においては、工具による被加工物の切削箇所にクーラント液を噴射することにより、工具の冷却や切粉の洗浄を行い、加工精度や工具寿命の向上を図っている。また工具の交換時にも交換箇所にクーラント液を噴射して切粉の洗浄を行い、切粉が工具交換に支障を来すことを防止する。
【０００３】
このように、工作機械におけるクーラント液は重要な役割を果たすものであるため、従来、クーラント液の粘度を測定し、その測定結果に応じてクーラント液の流量を制御する工作機械が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７３６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に工作機械におけるクーラント液の液質が劣化すると、様々な悪影響が生じるおそれがある。例えばクーラント液のｐＨが上昇すると雑菌が繁殖してクーラント液が腐敗し、冷却機能の低下や悪臭等による不快感を与えるという問題がある。クーラント液のｐＨが低下すると腐食によりサビが発生し、工具や工作機械各部の耐久性の低下や加工精度の低下等を招くおそれがある。クーラント液の硬度が上昇すると溶解成分析出によるクーラント液の流通不全や配管の劣化、閉塞等を招くおそれがある。クーラント液の硬度が低下すると発泡しやすくなり冷却機能が低下するおそれがある。クーラント液の濃度が高すぎると洗浄機能の低下等を招くおそれがあった。クーラント液の濃度が低すぎると潤滑不全等を招くおそれがある。
【０００６】
このような種々の悪影響を回避するためには、クーラント液の液質を継続的に監視する必要がある。しかしながら、上記従来技術ではクーラント液の粘度のみしか監視しておらず、液質を充分に監視しているとは言えなかった。
【０００７】
本発明の目的は、クーラント液の液質に異常がないかどうかを継続的に監視することにより、クーラント液の液質の劣化による種々の悪影響を防止することができる工作機械及び工作機械のクーラント液監視方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１発明の工作機械は、工具を用いて被加工物に対する切削加工を行う機械本体と、前記機械本体で使用する前記工具を交換する工具交換機構と、前記機械本体による前記切削加工時の冷却、及び、前記工具交換機構による前記工具交換時の洗浄のために用いる、クーラント液を供給する洗浄機構とを有する工作機械において、前記クーラント液の液質を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した検出値と所定の第１しきい値との比較結果に応じ、正常範囲内である旨の正常表示と要注意範囲内である旨の警告表示とを切り替え表示可能な表示手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
本願第１発明の工作機械は、検出手段を有する。検出手段は、切削加工時の冷却や工具交換時の洗浄に用いるクーラント液の液質を検出する。検出手段の検出値と第１しきい値とを比較し、検出値が正常範囲内であれば表示手段は正常表示を行い、検出値が要注意範囲内であれば表示手段は警告表示を行う。
【００１０】
これにより、クーラント液の液質に異常がないかどうかを継続的に監視することができ、液質が劣化しつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換等の対策をとることで、液質の劣化による、工作機械各部の耐久性及び加工精度への悪影響、加工品への悪影響、不快感等を防止することができる。
【００１１】
第２発明の工作機械は、上記第１発明において、前記検出手段が検出した検出値と、前記第１しきい値よりも液質劣化側に相当する所定の第２しきい値との比較結果に応じ、前記機械本体による前記切削加工の禁止制御を行う禁止制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
本願第２発明の工作機械は、禁止制御手段を有する。検出手段の検出値と第２しきい値とを比較し、検出値が第２しきい値よりも液質劣化側の範囲内であれば、禁止制御手段が機械本体の切削加工を禁止する。これにより、劣悪な液質のクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００１３】
第３発明の工作機械は、上記第２発明において、前記検出手段は、前記液質として前記クーラント液のｐＨ値を検出するｐＨ検出手段であり、前記表示手段は、前記ｐＨ検出手段が検出したｐＨ値が、前記第１しきい値が画定する正常ｐＨ値範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、前記禁止制御手段は、前記ｐＨ検出手段が検出したｐＨ値が、前記第２しきい値が画定する異常ｐＨ値範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
本願第３発明の工作機械では、ｐＨ検出手段がクーラント液のｐＨを検出し、検出値が正常ｐＨ範囲内であれば表示手段が正常表示を行い、検出値が異常ｐＨ範囲内であれば禁止制御手段が切削加工を禁止する。
【００１５】
これにより、クーラント液のｐＨ値を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化してｐＨ値が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、ｐＨ値が高すぎることによる雑菌の発生や、ｐＨ値が低すぎることによるサビの発生等、種々の不都合を防止することができる。さらに、ｐＨ値が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００１６】
第４発明の工作機械は、上記第２発明において、前記検出手段は、前記液質として前記クーラント液の水質硬度を検出する硬度検出手段であり、前記表示手段は、前記硬度検出手段が検出した水質硬度が、前記第１しきい値が画定する正常硬度範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、前記禁止制御手段は、前記硬度検出手段が検出した水質硬度が、前記第２しきい値が画定する異常硬度範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
本願第４発明の工作機械では、硬度検出手段がクーラント液の水質硬度を検出し、検出値が正常硬度範囲内であれば表示手段が正常表示を行い、検出値が異常硬度範囲内であれば禁止制御手段が切削加工を禁止する。
【００１８】
これにより、クーラント液の水質硬度を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化して水質硬度が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、水質硬度が高すぎたり低すぎたりすることによる、泡立ちや溶解成分析出によるクーラント液の流通不全や配管の劣化・閉塞等、種々の不都合を防止することができる。さらに、水質硬度が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００１９】
第５発明の工作機械は、上記第２発明において、前記検出手段は、前記液質として前記クーラント液の濃度を検出する濃度検出手段であり、前記表示手段は、前記濃度検出手段が検出したクーラント液濃度が、前記第１しきい値が画定する正常濃度範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、前記禁止制御手段は、前記濃度検出手段が検出したクーラント液濃度が、前記第２しきい値が画定する異常濃度範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
本願第５発明の工作機械では、濃度検出手段がクーラント液の濃度を検出し、検出値が正常濃度範囲内であれば表示手段が正常表示を行い、検出値が異常濃度範囲内であれば禁止制御手段が切削加工を禁止する。
【００２１】
これにより、クーラント液の濃度を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化して濃度が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、クーラント液濃度が高すぎたり低すぎたりすることによる、潤滑・洗浄不全や配管の劣化等、種々の不都合を防止することができる。さらに、濃度が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００２２】
上記目的を達成するために、第６発明の工作機械のクーラント液監視方法は、工作機械の切削加工時や工具洗浄時に用いるクーラント液の液質を監視する工作機械のクーラント液監視方法において、前記クーラント液の前記液質を検出し、その検出値が、所定の正常範囲内である場合には、対応する正常表示を行い、前記検出値が、前記正常範囲よりも液質劣化側に相当する所定の異常範囲内である場合には、前記切削加工を禁止し、前記検出値が、前記正常範囲よりも液質劣化側でかつ前記異常範囲よりも液質良好側に相当する要注意範囲内である場合には、対応する警告表示を行うことを特徴とする。
【００２３】
本願第６発明の工作機械のクーラント液監視方法は、液質の検出値に応じて、正常表示、警告表示、及び切削加工の禁止を行う。これにより、クーラント液が劣化しつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、液質の劣化による、工作機械各部の耐久性及び加工精度への悪影響、加工品への悪影響、不快感等を防止することができる。また、クーラント液が著しく劣化した場合には、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、クーラント液の液質の劣化による種々の悪影響を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の工作機械の一実施形態であるマシニングセンタの正面図である。
【図２】マシニングセンタの機械本体の斜視図である。
【図３】機械本体の主軸ヘッド周囲の正面図である。
【図４】機械本体の工具交換アーム周囲を下側から見た図である。
【図５】クーラント液の供給系統を表す図である。
【図６】マシニングセンタの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】クーラント液の監視を行う際にＣＰＵによって実行される制御内容を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の工作機械の一実施形態であるマシニングセンタ１の正面図であり、図２は、機械本体３の斜視図であり、図３は、主軸ヘッド７周囲の正面図であり、図４は、工具交換アーム２２周囲を下側から見た図であり、図５は、クーラント液の供給系統を表す図であり、図６は、マシニングセンタ１の制御装置５０の電気的構成を示すブロック図であり、図７は、クーラント液の監視を行う際にＣＰＵ５１によって実行される制御内容を表すフローチャートである。なお、以下の説明においてマシニングセンタ１の前後及び左右の方向は、図１乃至図３中の矢印に示す方向とする。
【００２７】
図１に示すように、マシニングセンタ１（工作機械に相当）は、図示しないワーク（被加工物に相当）と工具とを相対移動させることによって、ワークに所望の機械加工（例えば、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等）を施すことができる工作機械である。このマシニングセンタ１は、基台となる鉄製のベース２と、このベース２の上部に設けられ、工具を用いてワークに対する切削加工を行う機械本体３と、ベース２の上部に固定され、機械本体３及びベース２の上部を覆う箱状のスプラッシュカバー４とを主体に構成されている。
【００２８】
まず、ベース２について説明する。図１，図２に示すように、ベース２はＹ軸方向（機械本体３の前後方向）に長い略直方体状に形成され、鋳型内に鋳鉄等の金属材料を流し込むことによって成型されている。さらにその芯部は、軽量化、高強度化及び低コスト化のため、いわゆる肉抜き成形（リブによる骨組構造）されている。ベース２の下部の四隅には高さ調節が可能な脚部２ａが各々設けられ、これら４本の脚部２ａが工場等の床面に設置されることにより、マシニングセンタ１が所定場所に設置される。
【００２９】
次に、スプラッシュカバー４について説明する。図１に示すように、スプラッシュカバー４は略直方体状のボックス型に形成され、その内側には機械本体３（図２参照）の加工領域が設けられている。スプラッシュカバー４の前面には開口部（図示せず）が設けられ、この開口部には一対のスライド式の開閉扉５，６が設けられている。この開閉扉５，６の略中央には、矩形状のガラス窓部５ａ，６ａが各々設けられ、開閉扉５の右端部には取っ手部５ｂが設けられ、開閉扉６の左端部には取っ手部６ｂが設けられている。これら取っ手部５ｂ，６ｂを互いに離れる方向に開くことにより開口部が開口され、オペレータ（作業者）はベース２の上部に固定されたテーブル１０（図２参照）に対してワークの着脱を行うことができる。
【００３０】
正面開口部の右側には、マシニングセンタ１を操作する正面視長方形状の操作パネル８０が設けられている。この操作パネル８０には、テンキー及び各種操作キーを備えたキーボード８１が設けられ、その上部には設定画面、実行動作、及び機械本体３による切削加工時の冷却、及び、後述する工具交換機構２０による工具交換時の洗浄のために用いるクーラント液の液質に係わる表示等を行うためのＣＲＴ８２（表示手段に相当）が設けられている。オペレータは、この操作パネル８０のＣＲＴ８２を確認しながらキーボード８１を操作することによって、ワーク加工を実行するための加工プログラムや、使用される工具２６の種類、工具情報、各種パラメータ等を各々設定することができる。
【００３１】
次に、機械本体３について説明する。図２に示すように、機械本体３は、ベース２の上部後方に配置されたコラム座部２３の上面に固定され、垂直上方に延設された直方体状のコラム１６と、このコラム１６の前面に沿って昇降可能に設けられた主軸ヘッド７と、この主軸ヘッド７の下部から鉛直下方に延設された主軸９と、主軸ヘッド７の右側に設けられ、主軸９の先端に工具２６の工具ホルダ６０（図３参照）を取り付けて交換する工具交換機構２０と、ベース２の上部に設けられ、ワークを着脱可能に固定するテーブル１０とを主体に構成されている。コラム１６の背面側には、箱状の制御ボックス１９が設けられ、この制御ボックス１９の内側には、マシニングセンタ１の動作を制御する制御装置５０が設けられている。なお、制御装置５０の電気的構成については後述する。
【００３２】
次に、テーブル１０の移動機構について説明する。図２に示すように、テーブル１０は、サーボモータからなるＸ軸モータ７１（図６参照）及びＹ軸モータ７２（図６参照）により、Ｘ軸方向（機械本体３の左右方向）及びＹ軸方向（機械本体３の前後方向）に移動制御される。この移動機構は以下のように構成されている。テーブル１０の下側には直方体状の支持台１２が設けられている。その支持台１２の上面にはＸ軸方向に沿って延設された一対のＸ軸送りガイド（図示せず）が設けられ、この一対のＸ軸送りガイド上にテーブル１０が移動可能に支持されている。支持台１２は、ベース２の上部に設けられ、このベース２の長手方向に沿って延設された一対のＹ軸送りガイド上に移動可能に支持されている。このような機構によって、テーブル１０は、ベース２上に設けられたＸ軸モータ７１が駆動すると、Ｘ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動し、同じくベース２上に設けられたＹ軸モータ７２が駆動すると、Ｙ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動できる。
【００３３】
Ｘ軸モータ７１には、このＸ軸モータ７１を駆動させるＸ軸駆動回路６１（図６参照）が接続され、このＸ軸駆動回路６１は、後述する制御装置５０の出力インタフェイス５５（図６参照）に接続されている。Ｙ軸モータ７２には、このＹ軸モータ７２を駆動させるＹ軸駆動回路６２が接続され、このＹ軸駆動回路６２は、後述する制御装置５０の出力インタフェイス５５に接続されている。後述する制御装置５０のＣＰＵ５１（図６参照）の制御信号に基づいて、Ｘ軸駆動回路６１及びＹ軸駆動回路６２がＸ軸モータ７１及びＹ軸モータ７２を各々駆動させることで、テーブル１０を所望の場所に移動させることができる。
【００３４】
Ｘ軸送りガイドには、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー１３，１４がテーブル１０を中央に挟んで左右両側に各々設けられている。Ｙ軸送りガイドには、テレスコピックカバー１５とＹ軸後ろカバー（図示せず）とが、支持台１２を中央に挟んで前後に各々設けられている。Ｙ軸後ろカバーは一枚の板金からなる断面山型に形成され、コラム１６の下側に設けられたカバー収納穴（図示せず）に収容される。これら複数のカバーによって、テーブル１０がＸ軸方向及びＹ軸方向のいずれの方向に移動した場合でも、Ｘ軸送りガイド及びＹ軸送りガイドは、常にテレスコピックカバー１３，１４，１５及びＹ軸後ろカバー（図示せず）によって覆われている。つまり、加工領域から飛散する切粉や、クーラント液の飛沫等が各レール上に落下するのを防止できる。
【００３５】
次に、主軸ヘッド７の昇降機構について説明する。図２，図３に示すように、主軸ヘッド７は、コラム１６の前面側の上下方向に延設されたガイドレール（図示せず）に対してリニアガイド（図示せず）を介して昇降自在に支持されている。主軸ヘッド７は、コラム１６の前面側の上下方向に延設された送りネジ（図示せず）に対してナット（図示せず）で連結されている。その送りネジがＺ軸モータ７３（図６参照）の駆動によって正逆方向に回転することで、主軸ヘッド７が上下方向に昇降移動することができる。Ｚ軸モータ７３には、このＺ軸モータ７３を駆動させるＺ軸駆動回路６３が接続され、このＺ軸駆動回路６３は、後述する制御装置５０の出力インタフェイス５５に接続されている。後述する制御装置５０のＣＰＵ５１の制御信号に基づいて、Ｚ軸駆動回路６３がＺ軸モータ７３を駆動させることによって、主軸ヘッド７が昇降移動する。
【００３６】
なお、主軸ヘッド７下部のコラム１６側の部分には、コラム１６の前面側に設けられた主軸ヘッド７の昇降機構を覆い隠すための正面視縦長長方形状のＺ軸カバー１８が連結されている。Ｚ軸カバー１８は、コラム１６の前面を覆い隠しながら主軸ヘッド７と一体的に昇降する。
【００３７】
次に、主軸９について説明する。図３に示す主軸９は、上下方向に長い円筒状に形成され、その内側にはスピンドル（図示せず）が回転自在に設けられている。このスピンドルは、主軸ヘッド７の上部に設けられた主軸モータ８の駆動によって回転駆動される。スピンドルには、このスピンドルの軸線に沿って形成され、先端に向かって拡径するホルダ取付穴２９が設けられている。このホルダ取付穴２９は、後述する工具ホルダ６０のシャンク部６０ａのテーパ状の外周面を密着して嵌合させるためにテーパ状の内周面を備えている。そのホルダ取付穴２９の縮径する上部には、ホルダ取付穴２９の内周面に連続するとともに、径がやや広くなった広径部（図示せず）が設けられ、この広径部の上部には、複数の鋼球を介して後述する工具ホルダ６０の首部６０ｂを把持するチャック機構部（図示せず）が設けられている。
【００３８】
図４に示すように、主軸９の先端には、工具ホルダ６０の上部に向かってクーラント液を噴射し、その上部に付着する切粉を洗い流すためのリング状の洗浄ノズル３２が設けられている。この洗浄ノズル３２は、図５に示すように、クーラント液中の切粉等を取り除くフィルタ１０９、切換弁１０６、及びベース２の後端部に設けられたクーラント液供給口１７（図２も参照）を介し、ポンプ７８（図６も参照）に接続されている。ポンプ７８が運転すると、クーラントタンク１０２内に貯留されたクーラント液が加圧して吐出され、フィルタ１０９により清浄されて洗浄ノズル３２から工具ホルダ６０の上部に向かって噴射されるようになっている。なお、上記切換弁１０６は、ポンプ７６，７８から、後述する噴射ノズル１１が接続された第１の吐出系と、洗浄ノズル３２が接続された第２の吐出系とに対するクーラント液の供給の有無を切り換えるためのものである。
【００３９】
ポンプ７８には、このポンプ７８を運転させるポンプ制御回路６８（図６参照）が接続され、このポンプ制御回路６８は、後述する制御装置５０の出力インタフェイス５５に接続されている。後述する制御装置５０のＣＰＵ５１の制御信号にしたがって、ポンプ制御回路６８がポンプ７８を運転させることによって、所望のタイミングで工具ホルダ６０の上部にクーラント液を噴射することができる。この様な工具洗浄動作は、工具交換機構２０による工具交換の際に実行される。
【００４０】
主軸９の近傍には、テーブル１０上のワークの切削箇所に向かってクーラント液を噴射する一対の噴射ノズル１１（図２参照）が設けられている。この噴射ノズル１１は、図５に示すように、切換弁１０６及びクーラント液供給口１７を介してポンプ７６（図６も参照）に接続されている。ポンプ７６が運転すると、クーラントタンク１０２内に貯留されたクーラント液が加圧して吐出され、一対の噴射ノズル１１からテーブル１０上のワークの切削箇所に向かって噴射され、工具及びワークを冷却すると共に、切削箇所に堆積する切粉を洗い流すことができる。
【００４１】
ポンプ７６には、上記ポンプ７８と同様に、このポンプ７６を運転させるポンプ制御回路６６（図６参照）が接続され、このポンプ制御回路６６は、後述する制御装置５０の出力インタフェイス５５に接続されている。後述する制御装置５０のＣＰＵ５１の制御信号にしたがって、ポンプ制御回路６６がポンプ７６を運転させることによって、所望のタイミングでテーブル１０上のワークの切削箇所に向かってクーラント液を噴射することができる。
【００４２】
なお、図５に示すように、上述のクーラントタンク１０２、ポンプ７６，７８、クーラント液供給口１７、切換弁１０６、フィルタ１０９、噴射ノズル１１、及び洗浄ノズル３２等が、洗浄機構１１０を構成する。
【００４３】
次に、工具ホルダ６０について説明する。図３に示すように、工具ホルダ６０は、工具交換機構２０により搬送され、主軸９のスピンドルに形成されたホルダ取付穴２９（図４参照）に挿脱されるものである。この工具ホルダ６０は、ホルダ取付穴２９のテーパ状の内周面に密接して嵌合するためのテーパ状（円錐台形状）のシャンク部６０ａと、シャンク部６０ａの底面にフランジ状に形成された略円柱状のフランジ部（図示せず）と、このフランジ部の下面の中心部から下方に突出され、その先端部に工具２６を支持する工具支持部（図示せず）とを備える。シャンク部６０ａの縮径する上部に設けられた首部６０ｂと、この首部６０ｂの先端に設けられた球形状の頭部６０ｃとを主体に構成されている。この工具ホルダ６０の首部６０ｂ及び頭部６０ｃが、主軸９のホルダ取付穴２９に設けられたチャック機構によってチャッキング（把持）されるようになっている。
【００４４】
次に、工具交換機構２０について説明する。図３，図４に示すように、工具交換機構２０は、工具２６を支持する工具ホルダ６０を複数格納する側面視小判型の工具マガジン２１と、主軸９に取り付けられた工具ホルダ６０と他の工具ホルダ６０とを把持して搬送するための工具交換アーム２２とを備えている。工具交換アーム２２は、主軸９の軸線方向に対して平行に延設された円筒状のアーム旋回軸２２ｃと、このアーム旋回軸２２ｃの先端部（下端部）に連結されるとともに、水平方向に延設されたアーム部２２ｂと、このアーム部２２ｂの長手方向両端部に各々設けられ、工具ホルダ６０を把持する把持部２２ａ，２２ａとを主体に構成されている。アーム旋回軸２２ｃは、工具交換機構２０の装置本体に回転可能、かつ昇降可能に支持されている。工具交換アーム２２はＺ軸方向（機械本体３の上下方向）に昇降されて、アーム旋回軸２２ｃを中心に回転することができる。
【００４５】
工具マガジン２１について説明する。図２，図３に示す工具マガジン２１の内側には、工具ホルダ６０を支持する複数の工具ポット（図示せず）と、この工具ポットを工具マガジン２１内で搬送する搬送機構とが設けられている。この搬送機構は、図示しないが、工具マガジン２１の内側に回転可能に配設された一対のスプロケットと、このスプロケットの間に掛け渡された無端状のチェーンと、このチェーンの外周側に固着されたブラケット等を備えている。複数の工具ポットはそれぞれブラケットに取り付けられ、一方のスプロケットが回転駆動された際に、チェーンとともに循環する経路を搬送されるようになっている。この工具マガジン２１内において、工具ホルダ６０に取り付けられた工具２６は、工具ポットに支持された状態では横方向（水平方向）に向けられた状態（以下、格納状態という）で保持されている。
【００４６】
工具マガジン２１の下端側には、工具交換位置となる割出口が形成されている。この割出口には、格納状態である工具ポットを水平から下方に向かって９０°まで回動させて工具交換可能状態にするポット上昇機構が設けられている。工具マガジン２１に格納された工具２６は、現在の格納位置から工具交換位置の割出口まで搬送され、水平に保持された格納状態から回動されて工具交換可能状態に移行される。工具マガジン２１には、これら工具ポットを個々に識別する識別センサ（図示せず）が設けられている。この識別センサは、工具マガジン２１の割出口に何れの工具ポットが搬送されたかを検出するものである。その識別センサによって搬送されたことが検出されると、搬送機構によって搬送されている所定の工具２６が割出口に位置決めされるようになっている。
【００４７】
次に、工具交換機構２０による工具交換動作について説明する。図３，図４に示すように、工具交換アーム２２が上昇して原点に位置している状態において、工具交換アーム２２が旋回する。次いで、工具マガジン２１側の工具ホルダ６０と、主軸９に取り付けられている工具ホルダ６０とが把持部２２ａ，２２ａにそれぞれ把持される。工具交換アーム２２が下降することによって、工具抜脱動作が行われる。工具交換アーム２２が再度旋回することによって、主軸９側の工具ホルダ６０と、工具マガジン２１側の工具ホルダ６０とが入れ替わる。すなわち、このとき工具交換アーム２２は１８０度回転することになる。その後、工具交換アーム２２が上昇し、工具交換アーム２２に把持された一対の工具ホルダ６０の一方は、工具マガジン２１側の工具ポット（図示せず）に装着され、他方は主軸９に取り付けられる。工具交換アーム２２が所定角度旋回し、工具交換アーム２２のアーム旋回動作の１サイクルが終了する。こうして、工具交換機構２０による工具交換動作が終了する。
【００４８】
なお、前述したように、工具交換機構２０による工具交換が行われる際は、主軸９の洗浄ノズル３２からクーラント液が工具ホルダ６０の上部（シャンク部６０ａ、首部６０ｂ，頭部６０ｃ）に噴射されて工具洗浄が行われる。これは、主軸９に取り付けられる工具ホルダ６０のシャンク部６０ａ、首部６０ｂ、頭部６０ｃに切粉が付着した状態で工具交換されるのを防止するためである。
【００４９】
次に、制御装置５０の電気的構成について説明する。制御装置５０は、工作機械であるマシニングセンタ１に設けられるものであって、ＲＡＭ５３に記憶された加工プログラムやクーラント液監視プログラム（後述の図７参照）を実行することによって、マシニングセンタ１によるワークの加工動作を制御したり、マシニングセンタ１の切削加工時や工具洗浄時に用いるクーラント液の液質を監視するものである。図６に示すように、制御装置５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２及びＲＡＭ５３からなるマイクロコンピュータと、入力インタフェイス５４、出力インタフェイス５５、及びＡ／Ｄコンバータ５６を基本に構成されている。入力インタフェイス５４には、操作パネル８０のキーボード８１が電気的に接続され、Ａ／Ｄコンバータ５６には、クーラントタンク１０２に設けられ（図５参照）、クーラント液の液質としてｐＨ値を検出するｐＨセンサ９１（検出手段、ｐＨ検出手段）と、同様にクーラントタンク１０２に設けられ（図５参照）、クーラント液の液質として水質硬度を検出する水質硬度センサ９２（検出手段、硬度検出手段）と、同様にクーラントタンク１０２に設けられ（図５参照）、クーラント液の液質として濃度（例えば油脂濃度等）を検出する濃度センサ９３（検出手段、濃度検出手段）とが電気的に各々接続されている。各センサ９１，９２，９３から出力された検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ５６でデジタル信号に変換されて、ＣＰＵ５１に入力される。なお、各センサ９１，９２，９３としてデジタル出力式のセンサを用いてもよい。その場合にはＡ／Ｄコンバータ５６は不要となる。
【００５０】
出力インタフェイス５５には、Ｘ軸モータ７１を駆動させるＸ軸駆動回路６１と、Ｙ軸モータ７２を駆動させるＹ軸駆動回路６２と、Ｚ軸モータ７３を駆動させるＺ軸駆動回路６３と、主軸モータ８を駆動させる主軸駆動回路６４と、操作パネル８０のＣＲＴ８２を駆動させるためのＣＲＴ駆動回路６５と、噴射ノズル１１にクーラント液を供給するポンプ７６を運転させるためのポンプ制御回路６６と、洗浄ノズル３２にクーラント液を供給するポンプ７８を運転させるためのポンプ制御回路６８とが各々電気的に接続されている。
【００５１】
上記ＣＰＵ５１は、各センサ９１，９２，９３が検出した検出値と所定の第１しきい値（詳細後述）との比較結果に応じ、ＣＲＴ８２において、正常範囲内である旨の正常表示と要注意範囲内である旨の警告表示とを切り替え表示するように制御する。さらに、各センサ９１，９２，９３が検出した検出値と、上記第１しきい値よりも液質劣化側に相当する所定の第２しきい値（詳細後述）との比較結果に応じ、機械本体３による切削加工の禁止制御を行う。次に、この具体的制御内容について図７を用いて説明する。なお、図７のフローチャートは制御装置５０の電源が投入された際に開始される。
【００５２】
図７に示すように、ステップＳ５では、クーラント液の液質に関する情報を取得する。すなわち、ｐＨセンサ９１よりクーラント液のｐＨ値を取得し、水質硬度センサ９２よりクーラント液の水質硬度を取得し、濃度センサ９３よりクーラント液の濃度を取得する。
【００５３】
ステップＳ１０では、クーラント液の液質が正常範囲内であるか否かを判定する。具体的には、ｐＨセンサ９１が検出したｐＨ値が８．８±０．４以内の範囲内であるか否かを判定する。なおこの場合において、８．４及び９．２が特許請求の範囲に記載の第１しきい値に相当し、８．８±０．４以内の範囲が第１しきい値が画定する正常ｐＨ値範囲に相当する。水質硬度センサ９２が検出した水質硬度が２０ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌの範囲内であるか否かを判定する。このとき、２０ｍｇ／Ｌ及び１００ｍｇ／Ｌが特許請求の範囲に記載の第１しきい値に相当し、２０ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌ以内の範囲が第１しきい値が画定する正常硬度範囲に相当する。濃度センサ９３が検出した濃度が３％〜５％以内の範囲内であるか否かを判定する。このとき、３％及び５％が特許請求の範囲に記載の第１しきい値に相当し、３％〜５％以内の範囲が第１しきい値が画定する正常濃度範囲に相当する。なお、上記正常範囲はいずれも一例であり、装置仕様や使用環境等に応じて適宜変更されるものである。
【００５４】
上記ｐＨ値、水質硬度、及び濃度の全てが正常範囲内である場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、ステップＳ１５に移り、ＣＲＴ駆動回路６５に制御信号を出力してＣＲＴ８２にクーラント液の液質が正常範囲内である旨を表す正常表示を行う。その後上記ステップＳ５に戻る。上記ｐＨ値、水質硬度、及び濃度のうち少なくとも１つが正常範囲外である場合（ステップＳ１０でＮＯ）、ステップＳ２０に移る。
【００５５】
ステップＳ２０では、クーラント液の液質が異常範囲内であるか否かを判定する。具体的には、ｐＨセンサ９１が検出したｐＨ値が８．８±０．８より外の範囲内（言い換えると８．８±０．８以内の範囲を除いた範囲内）であるか否かを判定する。なおこの場合において、８．０及び９．６が特許請求の範囲に記載の第２しきい値に相当し、８．８±０．８より外の範囲が第２しきい値が画定する異常ｐＨ値範囲に相当する。水質硬度センサ９２が検出した水質硬度が１５ｍｇ／Ｌ〜１３０ｍｇ／Ｌより外の範囲内であるか否かを判定する。このとき、１５ｍｇ／Ｌ及び１３０ｍｇ／Ｌが特許請求の範囲に記載の第２しきい値に相当し、１５ｍｇ／Ｌ〜１３０ｍｇ／Ｌより外の範囲が第２しきい値が画定する異常硬度範囲に相当する。濃度センサ９３が検出した濃度が４％±２％より外の範囲内であるか否かを判定する。このとき、２％及び６％が特許請求の範囲に記載の第２しきい値に相当し、４％±２％より外の範囲が第２しきい値が画定する異常濃度範囲に相当する。なお、上記異常範囲はいずれも一例であり、装置仕様や使用環境等に応じて適宜変更されるものである。
【００５６】
上記ｐＨ値、水質硬度、及び濃度の全てが異常範囲内ではない場合（ステップＳ２０でＮＯ）、ステップＳ２５に移り、ＣＲＴ駆動回路６５に制御信号を出力してＣＲＴ８２にクーラント液の液質が要注意範囲内である旨を表す警告表示を行う。なお、ここで要注意範囲とは、上記正常範囲よりも液質劣化側でかつ上記異常範囲よりも液質良好側に相当する、正常範囲でも異常範囲でもない範囲のことであり、例えば上記ｐＨ値の例では８．０以上８．４未満の範囲と９．２より上且つ９．６以下の範囲のことをいう。ステップＳ３０に移り、オペレータによりリセットキー（キーボード８１に含まれる）が操作されたか否かを判定する。リセットキーが操作されない場合（ステップＳ３０でＮＯ）、ステップＳ２５及びステップＳ３０を繰り返して警告表示を継続する。リセットキーが操作された場合（ステップＳ３０でＹＥＳ）、先のステップＳ５に戻る。なお、上記警告表示がなされた状態では、後述する異常表示の場合と異なり、機械本体３による切削加工を行うことは可能である。上記ｐＨ値、水質硬度、及び濃度のうち少なくとも１つが異常範囲内である場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、ステップＳ３５に移る。
【００５７】
ステップＳ３５では、ＣＲＴ駆動回路６５に制御信号を出力してＣＲＴ８２にクーラント液の液質が異常範囲内である旨を表す異常表示（例えば「ｐＨ異常です。クーラント液を交換してください」等）を行う。
【００５８】
ステップＳ４０では、Ｘ軸駆動回路６１、Ｙ軸駆動回路６２、Ｚ軸駆動回路６３、及び主軸駆動回路６４に停止信号を出力し、Ｘ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２、Ｚ軸モータ７３、及び主軸モータ８を停止する。それ故、オペレータがキーボード８１を用いてマシニングセンタ１の起動操作を行っても起動が禁止（ロック）される。
【００５９】
ステップＳ４５では、オペレータによりリセットキーが操作されたか否かを判定する。リセットキーが操作されない場合（ステップＳ４５でＮＯ）、ステップＳ３５〜ステップＳ４５を繰り返して異常表示及び起動ロックを継続する。リセットキーが操作された場合（ステップＳ４５でＹＥＳ）、ステップＳ５０に移る。
【００６０】
ステップＳ５０では、制御装置５０の電源がＯＦＦにされたか否かを判定する。電源がＯＮの状態である場合（ステップＳ５０でＮＯ）、先のステップＳ５に戻り、同様の手順を繰り返す。電源がＯＦＦにされた場合（ステップＳ５０でＹＥＳ）、本フローを終了する。
【００６１】
上記において、ステップＳ４０は、特許請求の範囲に記載の機械本体による切削加工の禁止制御を行う禁止制御手段を構成する。
【００６２】
以上のような制御により、クーラント液の液質が正常範囲内である場合には、上記ステップＳ５〜ステップＳ１５が繰り返され、ＣＲＴ８２には正常表示が行われる。クーラント液の液質が劣化して要注意範囲内となった場合には、上記ステップＳ５、ステップＳ１０、ステップＳ２０〜ステップＳ３０が繰り返され、ＣＲＴ８２には警告表示が行われる。このとき、マシニングセンタ１を起動して機械本体３による切削加工を行うことは可能であるので、オペレータはクーラント液の補充・交換準備を行いつつ切削加工を行うことができる。そして、クーラント液の補充・交換等の対策をとった後にリセットキーを操作すると、クーラント液の液質は正常範囲内となるため、再びステップＳ５〜ステップＳ１５が繰り返され、ＣＲＴ８２には正常表示が行われることになる。
【００６３】
クーラント液の補充・交換等を行わず、クーラント液の液質がさらに劣化して異常範囲内となった場合には、上記ステップＳ５、ステップＳ１０、ステップＳ２０、ステップＳ３５〜ステップＳ５０が繰り返され、ＣＲＴ８２には異常表示が行われると共に、マシニングセンタ１の起動がロックされる。この状態では、オペレータがクーラント液の補充・交換等を行わずにリセットキーを操作しても、液質が異常範囲内であるためマシニングセンタ１の起動はロックされたままとなる。したがって、オペレータは、クーラント液の補充・交換等の対策をとった後にリセットキーを操作する必要がある。これにより、クーラント液の液質は正常範囲内となるため、再びステップＳ５〜ステップＳ１５が繰り返され、ＣＲＴ８２には正常表示が行われ、ロックが解除されて機械本体３による切削加工を行うことが可能となる。
【００６４】
以上の実施形態におけるマシニングセンタ１は、ｐＨセンサ９１、水質硬度センサ９２、及び濃度センサ９３を有する。これらのセンサ９１，９２，９３は、切削加工時の冷却や工具交換時の洗浄に用いるクーラント液の液質を検出する。センサ９１，９２，９３の検出値としきい値とを比較し、検出値が正常範囲内であればＣＲＴ８２は正常表示を行い、検出値が要注意範囲内であればＣＲＴ８２は警告表示を行う。
【００６５】
これにより、クーラント液の液質に異常がないかどうかを継続的に監視することができ、液質が劣化しつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。また、その後にクーラント液の補充・交換等の対策をとることで、液質の劣化による、マシニングセンタ１各部の耐久性及び加工精度への悪影響、加工品への悪影響、不快感を防止することができる。
【００６６】
また、本実施形態では特に、センサ９１，９２，９３の検出値としきい値とを比較し、検出値が異常範囲内であれば、機械本体３の切削加工を禁止する。これにより、劣悪な液質のクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００６７】
また、本実施形態では特に、ｐＨセンサ９１がクーラント液のｐＨを検出し、検出値が正常ｐＨ範囲内であればＣＲＴ８２が正常表示を行い、検出値が異常ｐＨ範囲内であればマシニングセンタ１の起動をロックして切削加工を禁止する。これにより、クーラント液のｐＨ値を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化してｐＨ値が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、ｐＨ値が高すぎることによる雑菌の発生、クーラント液の腐敗等による不快感、及び冷却機能の低下や、ｐＨ値が低すぎることによるサビの発生等、種々の不都合を防止することができる。さらに、ｐＨ値が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００６８】
また、本実施形態では特に、水質硬度センサ９２がクーラント液の水質硬度を検出し、検出値が正常硬度範囲内であればＣＲＴ８２が正常表示を行い、検出値が異常硬度範囲内であればマシニングセンタ１の起動をロックして切削加工を禁止する。これにより、クーラント液の水質硬度を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化して水質硬度が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、水質硬度が高すぎたり低すぎたりすることによる、泡立ちや溶解成分析出によるクーラント液の流通不全や配管の劣化・閉塞等、種々の不都合を防止することができる。さらに、水質硬度が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００６９】
また、本実施形態では特に、濃度センサ９３がクーラント液の濃度を検出し、検出値が正常濃度範囲内であればＣＲＴ８２が正常表示を行い、検出値が異常濃度範囲内であればマシニングセンタ１の起動をロックして切削加工を禁止する。これにより、クーラント液の濃度を継続的に監視することができる。クーラント液が劣化して濃度が高く（又は低く）なりつつある場合にはクーラント液の補充・交換準備を行うことができる。その後にクーラント液の補充・交換を行うことで、クーラント液濃度が高すぎたり低すぎたりすることによる、潤滑・洗浄不全や配管の劣化等、種々の不都合を防止することができる。さらに、濃度が著しく高く（又は低く）なった場合に、そのようなクーラント液を引き続き使用することによる悪影響を確実に防止することができる。
【００７０】
なお、以上においては、クーラント液の液質として、ｐＨ値、水質硬度、濃度を監視する場合を説明したが、これら以外の液質、例えば粘度、電気伝導度、溶存酸素、残留塩素等を監視するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１ マシニングセンタ（工作機械）
３ 機械本体
２０ 工具交換機構
２６ 工具
８２ ＣＲＴ（表示手段）
９１ ｐＨセンサ（検出手段、ｐＨ検出手段）
９２ 水質硬度センサ（検出手段、硬度検出手段）
９３ 濃度センサ（検出手段、濃度検出手段）
１１０ 洗浄機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を用いて被加工物に対する切削加工を行う機械本体と、
前記機械本体で使用する前記工具を交換する工具交換機構と、
前記機械本体による前記切削加工時の冷却、及び、前記工具交換機構による前記工具交換時の洗浄のために用いる、クーラント液を供給する洗浄機構と
を有する工作機械において、
前記クーラント液の液質を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した検出値と所定の第１しきい値との比較結果に応じ、正常範囲内である旨の正常表示と要注意範囲内である旨の警告表示とを切り替え表示可能な表示手段と
を有することを特徴とする工作機械。
【請求項２】
請求項１記載の工作機械において、
前記検出手段が検出した検出値と、前記第１しきい値よりも液質劣化側に相当する所定の第２しきい値との比較結果に応じ、前記機械本体による前記切削加工の禁止制御を行う禁止制御手段をさらに備える
ことを特徴とする工作機械。
【請求項３】
請求項２記載の工作機械において、
前記検出手段は、
前記液質として前記クーラント液のｐＨ値を検出するｐＨ検出手段であり、
前記表示手段は、
前記ｐＨ検出手段が検出したｐＨ値が、前記第１しきい値が画定する正常ｐＨ値範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、
前記禁止制御手段は、
前記ｐＨ検出手段が検出したｐＨ値が、前記第２しきい値が画定する異常ｐＨ値範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行う
ことを特徴とする工作機械。
【請求項４】
請求項２記載の工作機械において、
前記検出手段は、
前記液質として前記クーラント液の水質硬度を検出する硬度検出手段であり、
前記表示手段は、
前記硬度検出手段が検出した水質硬度が、前記第１しきい値が画定する正常硬度範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、
前記禁止制御手段は、
前記硬度検出手段が検出した水質硬度が、前記第２しきい値が画定する異常硬度範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行う
ことを特徴とする工作機械。
【請求項５】
請求項２記載の工作機械において、
前記検出手段は、
前記液質として前記クーラント液の濃度を検出する濃度検出手段であり、
前記表示手段は、
前記濃度検出手段が検出したクーラント液濃度が、前記第１しきい値が画定する正常濃度範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、
前記禁止制御手段は、
前記濃度検出手段が検出したクーラント液濃度が、前記第２しきい値が画定する異常濃度範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行う
ことを特徴とする工作機械。
【請求項６】
工作機械の切削加工時や工具洗浄時に用いるクーラント液の液質を監視する工作機械のクーラント液監視方法において、
前記クーラント液の前記液質を検出し、
その検出値が、所定の正常範囲内である場合には、対応する正常表示を行い、
前記検出値が、前記正常範囲よりも液質劣化側に相当する所定の異常範囲内である場合には、前記切削加工を禁止し、
前記検出値が、前記正常範囲よりも液質劣化側でかつ前記異常範囲よりも液質良好側に相当する要注意範囲内である場合には、対応する警告表示を行う
ことを特徴とする工作機械のクーラント液監視方法。
【請求項１】
工具を用いて被加工物に対する切削加工を行う機械本体と、
前記機械本体で使用する前記工具を交換する工具交換機構と、
前記機械本体による前記切削加工時の冷却、及び、前記工具交換機構による前記工具交換時の洗浄のために用いる、クーラント液を供給する洗浄機構と
を有する工作機械において、
前記クーラント液の液質を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した検出値と所定の第１しきい値との比較結果に応じ、正常範囲内である旨の正常表示と要注意範囲内である旨の警告表示とを切り替え表示可能な表示手段と
を有することを特徴とする工作機械。
【請求項２】
請求項１記載の工作機械において、
前記検出手段が検出した検出値と、前記第１しきい値よりも液質劣化側に相当する所定の第２しきい値との比較結果に応じ、前記機械本体による前記切削加工の禁止制御を行う禁止制御手段をさらに備える
ことを特徴とする工作機械。
【請求項３】
請求項２記載の工作機械において、
前記検出手段は、
前記液質として前記クーラント液のｐＨ値を検出するｐＨ検出手段であり、
前記表示手段は、
前記ｐＨ検出手段が検出したｐＨ値が、前記第１しきい値が画定する正常ｐＨ値範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、
前記禁止制御手段は、
前記ｐＨ検出手段が検出したｐＨ値が、前記第２しきい値が画定する異常ｐＨ値範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行う
ことを特徴とする工作機械。
【請求項４】
請求項２記載の工作機械において、
前記検出手段は、
前記液質として前記クーラント液の水質硬度を検出する硬度検出手段であり、
前記表示手段は、
前記硬度検出手段が検出した水質硬度が、前記第１しきい値が画定する正常硬度範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、
前記禁止制御手段は、
前記硬度検出手段が検出した水質硬度が、前記第２しきい値が画定する異常硬度範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行う
ことを特徴とする工作機械。
【請求項５】
請求項２記載の工作機械において、
前記検出手段は、
前記液質として前記クーラント液の濃度を検出する濃度検出手段であり、
前記表示手段は、
前記濃度検出手段が検出したクーラント液濃度が、前記第１しきい値が画定する正常濃度範囲内であるかどうかに応じて、前記切り替え表示を行い、
前記禁止制御手段は、
前記濃度検出手段が検出したクーラント液濃度が、前記第２しきい値が画定する異常濃度範囲内であるかどうかに応じて、前記禁止制御を行う
ことを特徴とする工作機械。
【請求項６】
工作機械の切削加工時や工具洗浄時に用いるクーラント液の液質を監視する工作機械のクーラント液監視方法において、
前記クーラント液の前記液質を検出し、
その検出値が、所定の正常範囲内である場合には、対応する正常表示を行い、
前記検出値が、前記正常範囲よりも液質劣化側に相当する所定の異常範囲内である場合には、前記切削加工を禁止し、
前記検出値が、前記正常範囲よりも液質劣化側でかつ前記異常範囲よりも液質良好側に相当する要注意範囲内である場合には、対応する警告表示を行う
ことを特徴とする工作機械のクーラント液監視方法。
【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２０１０−１８８４８０（Ｐ２０１０−１８８４８０Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３６２３５（Ｐ２００９−３６２３５）
【出願日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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