JP2001212735A - オイルミスト噴射装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 噴射ノズルの噴射位置の調整や切削屑の除去
を自動的に行うとともに、切削加工に最適な状態でオイ
ルミストを切削部位に向けて噴射できるようにする。 【解決手段】 オイルミストを発生するオイルミスト発
生装置１８と、このオイルミスト発生装置１８から延び
るチューブ２０の先端に接続されてオイルミスト２２を
切削部位に向けて噴射する噴射ノズル２４と、噴射ノズ
ル２４を上下動及び揺動自在に保持する制御可能な噴射
ノズル保持機構２６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削あるいは研削
加工を行う際に、切削油剤をミスト状にしたオイルミス
トを切削部位に向けて噴射することによって、使用切削
油剤の量を大幅に削減するようにしたオイルミスト噴射
装置及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、砥石を高速回転させて金属の表
面を研磨加工したり、工作機械を使用して工作物の切削
加工を行う際には、切削部位に切削油剤を供給すること
が広く行われている。この切削油剤には、主に潤滑作
用、冷却作用及び洗浄作用があり、一般に液状のものが
使用され、切削部位に直接注ぐようにしていた。この場
合、多量の切削油剤が必要となって、コストアップに繋
がってしまうばかりでなく、多量の廃液ができ、劣悪な
環境でこの処理を行う必要がある。

【０００３】このため、オイルミスト発生装置と噴射ノ
ズルとを備え、切削油剤をミスト状にしたオイルミスト
を噴射ノズルから切削部位に向けて噴射することで、使
用切削油剤の量を削減するようにしたオイルミスト噴射
装置が開発されている。このオイルミスト噴射装置にあ
って、噴射ノズルの噴射位置及び方向と、多くの切削屑
が出る場合には、この処理が問題となる。

【０００４】これに対処するため、従来、伸縮及び屈曲
自在なフレキシブルチューブの先端に噴射ノズルを接続
して、このフレキシブルチューブの基部を加工テーブル
の側方に立てたスタンド等で保持し、このフレキシブル
チューブを手で操作することで、切削開始時及び切削中
における噴射ノズルの噴射位置及び方向を調整するよう
にしていた。また、オイルミストが遮られるまで切削屑
が堆積した時は、加工者が手作業で加工テーブル上の切
削屑を除去するようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、噴射ノズルの噴射位置を調整したり、
切削屑を除去する作業を手作業で行っていたため、この
作業が、かなり面倒で、かつ危険を伴うばかりでなく、
切削加工に最適な状態でオイルミストを切削部位に向け
て噴射することができないといった問題があった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みて為されたもの
で、噴射ノズルの噴射位置の調整や切削屑の除去を自動
的に行うとともに、切削加工に最適な状態でオイルミス
トを切削部位に向けて噴射できるようにしたオイルミス
ト噴射装置及びその制御方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、オイルミストを発生するオイルミスト発生装置と、
このオイルミスト発生装置から延びるチューブの先端に
接続されてオイルミストを切削部位に向けて噴射する噴
射ノズルと、この噴射ノズルを上下動及び揺動自在に保
持する制御可能な噴射ノズル保持機構とを有することを
特徴とするオイルミスト噴射装置である。

【０００８】これにより、噴射ノズルを保持する噴射ノ
ズル保持機構を介して該噴射ノズルの噴射位置と方向を
自動的に変化させて、噴射ノズルからオイルミストを切
削部位に向けて噴射することができる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、オイルミストを
発生するオイルミスト発生装置と、高圧空気を発生する
高圧空気発生源と、前記オイルミスト発生装置及び高圧
空気発生源から延びるチューブの先端に接続されてオイ
ルミストまたは高圧空気を切削部位に向けて選択的に噴
射する噴射ノズルと、この噴射ノズルを上下動及び揺動
自在に保持する制御可能な噴射ノズル保持機構とを有す
ることを特徴とするオイルミスト噴射装置である。

【００１０】これにより、必要時に噴射ノズルから高圧
空気をオイルミストと切換えて噴射することで、噴射ノ
ズルから噴射する高圧空気で切削屑を自動的に吹き飛ば
して除去することができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
オイルミスト噴射装置を制御するにあたり、切削開始時
における噴射ノズルの刃物に対する噴射位置を刃物毎に
予め設定し、噴射ノズルが前記設定位置に位置するよう
に噴射ノズル保持機構を介して該噴射ノズルの噴射位置
を制御して切削を開始し、切削開始後における切削状況
を監視して、予め設定した切削条件に合致するように刃
物に対する噴射ノズルの上下方向の相対位置及び相対角
度を前記噴射ノズル保持機構を介して制御することを特
徴とするオイルミスト噴射装置の制御方法である。

【００１２】この切削条件としては、例えば切削抵抗
（または回転トルクや工作機電力）、刃物先端加工部の
表面温度、ワークの加工表面温度、刃物の振動の等が挙
げられる。これらの内の少なくとも１つが予め設定した
値以下のなるように噴射ノズルの位置を制御すること
で、切削加工に最適な状態でオイルミストを噴射するこ
とができる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項２記載の
オイルミスト噴射装置を制御するにあたり、定期的及び
／または切削状況を監視して予め設定した切削条件に合
致するように、前記噴射ノズルからのオイルミストの噴
射を高圧空気の一定時間の噴射に切換えることを特徴と
するオイルミスト噴射装置の制御方法である。

【００１４】請求項５に記載の発明は、前記噴射ノズル
から高圧空気を噴射する時に、前記噴射ノズル保持機構
を介して前記噴射ノズルを左右及び／または上下方向に
揺動または移動させることを特徴とする請求項４記載の
噴射ノズル噴射装置の制御方法である。これにより、切
削屑を高圧空気で効果的に吹き飛ばして除去することが
できる。

【００１５】請求項６に記載の発明は、切削加工の途中
で切削加工を一次中止して刃物あるいはワークを移動
し、前記噴射ノズルからワークに向けて高圧空気を一定
時間噴射し、再び刃物あるいはワークを元の位置に戻し
て切削加工を継続することを特徴とする請求項４または
５記載のオイルミスト噴射装置の制御方法である。これ
により、切削屑を高圧空気で吹き飛ばして除去する際
に、刃物が邪魔となることを防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１乃至図３は、本発明の第１の
実施の形態のオイルミスト噴射装置を示すもので、これ
は、例えば前後及び左右に移動自在な加工テーブル１０
を備え、この加工テーブル１０で保持したワーク１２の
上面を高速回転する研磨具（刃物）１４で研磨するよう
にした、切削屑の処理が問題とならない工作機械１６に
適用した例を示す。

【００１７】この噴射装置は、切削油剤をミスト状にし
たオイルミストを発生するオイルミスト発生装置１８
と、このオイルミスト発生装置１８から延びるチューブ
２０と、このチューブ２０の先端に接続されてオイルミ
スト２２を切削部位、すなわちワーク１２と研磨具１４
との接触部に向けて噴射する噴射ノズル２４と、この噴
射ノズル２４を着脱自在に保持する噴射ノズル保持機構
２６と、この噴射ノズル保持機構２６の動きを制御する
ことで噴射ノズル２４の噴射位置等を制御する制御盤２
８とから構成されている。

【００１８】噴射ノズル保持機構２６は、互いに屈曲自
在に連結された第１アーム３０と第２アーム３２の２本
のアームを有し、その第１アーム３０の基端側でブラケ
ット３４を介して工作機械１６に取付けられて下方に垂
下し、第２アーム３２の自由端側で噴射ノズル２４を保
持するようになっている。

【００１９】図３は、噴射ノズル保持機構２６を詳細に
示すもので、同図に示すように、第１アーム３０の基端
は、上下動用サーボモータ４０の出力軸に連結されてい
る。また、第１アーム３０の基部に上下動用補助サーボ
モータ４２が一体に取付けられているとともに、第１ア
ーム３０の自由端には、第２アーム３２の基端に固着し
た枢軸４４が遊嵌され、前記上下動用補助サーボモータ
４２の出力軸に固着したプーリ４６と枢軸４４の端部に
固着したプーリ４８との間にベルト５０が掛け渡されて
いる。

【００２０】これによって、上下動用サーボモータ４０
の回転に伴って第１アーム３０が上下方向に、上下動用
補助サーボモータ４２の回転に伴って第２アーム３２が
上下方向にそれぞれ回転し、これらのサーボモータ４
０，４２の回転を制御することで、噴射ノズル２４の噴
射位置を制御できるようになっている。

【００２１】更に、第２アーム３２の基端には、鉛直揺
動用サーボモータ５２が固着されているとともに、自由
端には、取付け具５４の軸部５６が遊嵌され、前記鉛直
揺動用サーボモータ５２の出力軸に固着したプーリ５８
と軸部５６に固着したプーリ６０との間にベルト６２が
掛け渡されている。また、前記取付け具５４には水平揺
動用サーボモータ６４が下方に向けて取付けられ、この
サーボモータ６４の出力軸に噴射ノズル２４を着脱自在
に保持するチャック６６が連結されている。

【００２２】これにより、鉛直揺動用サーボモータ５２
の回転に伴って、噴射ノズル２４が鉛直方向に、水平揺
動用サーボモータ６４の回転に伴って、噴射ノズル２４
が水平方向にそれぞれ揺動し、これらのサーボモータ５
２，６４の回転を制御することで、噴射ノズル２４の切
削部位に対する向きが制御できるようになっている。な
お、この実施の形態における噴射ノズル保持機構２６に
にあっては、サーボモータ４２，５２の一方を省略する
ようにしても良い。

【００２３】次に、この実施の形態のオイルミスト噴射
装置の制御例を図４を参照して説明する。なお、この例
では、切削条件として切削抵抗を選定し、これが所定の
値以上とならないように噴射ノズル２４の位置を制御す
ることで、切削加工に最適な状態でオイルミスト２２を
切削部位に向けて噴射するようにした例を示している
が、回転トルクや工作機電力、更には刃物先端加工部の
表面温度、ワークの加工表面温度、刃物の振動等の少な
くとも１つ、或いはこれらを組合わせて切削条件を設定
しても良いことは勿論である。

【００２４】先ず、工場のレイアウト、機械本体や刃
物、ワーク及び取付け具等との干渉防止、作業者の安全
保護等から噴射ノズル２４の進入禁止区域を設定し、更
に、噴射ノズル２４の待機位置を設定する。次に、使用
する刃物に合わせて、噴射ノズル２４の噴射位置を設定
し、切削抵抗の上限値を設定する。これらの設定値は、
制御盤２８から入力して記憶しておく。

【００２５】そして、加工準備信号の入力を待って、噴
射ノズル２４を待機位置に移動させ、しかる後、オイル
ミスト発生装置１８のミスト入口弁を開き、例えばタイ
マーを介して０〜１０秒間、オイルミスト２２を噴射ノ
ズル２４から噴射させる。この時のオイルミストの循環
流量を測定し、これが規定値より少ない場合には、オイ
ルミスト異常警報を発する。

【００２６】オイルミストの循環流量が規定値より多い
場合には、加工準備完了信号を工作機本体に入力し、噴
射ノズル２４を予め設定した噴射位置に移動させた後、
加工を開始する。

【００２７】そして、切削開始後においては、常にオイ
ルミストの循環流量を常時監視して、これが規定値より
も少ないときにオイルミスト異常警報を発し、同時に切
削抵抗を常時監視して、これが上限を越えたときに、先
ずサーボモータ４０，４２の少なくとも一方をその回転
を制御しつつ駆動して、噴射ノズル２４の噴射位置をワ
ーク１２に近づけ、更にサーボモータ５２，６４の少な
くとも一方をその回転を制御しつつ駆動して、噴射ノズ
ル２４の角度を変える。これによって、切削抵抗が上限
を越えないように噴射ノズル２４の位置及び向きを自動
的に制御する。

【００２８】なお、この例では、噴射ノズル２４の噴射
位置をワーク１２に近づけるようにしているが、切削条
件によっては、遠ざけるようにしても良く、また、サー
ボモータの駆動の順序を任意に設定しても良いことは勿
論である。

【００２９】そして、工作機械１６からの停止信号を受
けて、噴射ノズル２４を待機位置に移動させ、オイルミ
スト発生装置１８のオイルミスト入口弁を閉じて、一連
の加工を終了する。

【００３０】このように、噴射ノズル保持機構２６を介
して噴射ノズル２４の噴射位置と方向を、例えば切削抵
抗等、予め設定した切削条件に合致するように制御する
ことで、切削加工に最適な状態で噴射ノズル２４からオ
イルミスト２２を切削部位に向けて噴射することができ
る。

【００３１】図５及び図６は、本発明の第２の実施の形
態のオイルミスト噴射装置を示すもので、これは、例え
ばドリル（刃物）７０を使用してワーク７２に穴開け加
工を施す時のように、多量の切削屑７４が発生し、この
切削屑７４でオイルミスト２２の噴射が遮られてしまう
ような工作機械１６に適するようにした例を示す。

【００３２】このオイルミスト噴射装置にあっては、高
圧空気を発生する高圧空気発生源８０と、この高圧空気
発生源８０から延びるチューブ８２とオイルミスト発生
装置１８から延びるチューブ２０とを切換える、例えば
３方切換弁を内蔵した切換装置８４とが備えられ、この
切換装置８４から延びるチューブ８６の先端に噴射ノズ
ル２４が接続されている。これによって、通常は、オイ
ルミスト発生装置１８で発生したオイルミスト２２を噴
射ノズル２４から切削部位に向けて噴射し、必要時に、
切換装置８４を介して、オイルミスト発生装置１８から
延びるチューブ２０から高圧空気発生源８０から延びる
チューブ８２に切換えることで、高圧空気発生源８０で
発生した高圧空気８８を噴射ノズル２４から切削部位に
向けて噴射するようになっている。その他の構成は、前
記第１の実施の形態のものと同様である。

【００３３】この実施の形態のオイルミスト噴射装置に
あっては、図６に示すように、高圧空気発生源８０で発
生した高圧空気８８をオイルミストに変えて噴射ノズル
２４から切削部位に向けて噴射することで、ワーク７２
に貯まった切削屑７４を高圧空気８８で吹き飛ばして自
動的に除去することができる。なお、この図は、切削加
工を一次中止して、ドリル（刃物）７０を上方に持ち上
げた状態を示している。

【００３４】このオイルミスト噴射装置にあっては、例
えば、切削を開始してから設定期間を経過する度に、噴
射ノズル２４から高圧空気８８をオイルミストに切換え
て噴射するようにしても良く、また、前記第１の実施の
形態の場合と同様で、例えば切削抵抗（または回転トル
クや工作機電力）、刃物先端加工部の表面温度、ワーク
の加工表面温度、刃物の振動の等が切削条件を予め設定
しておき、これら内の少なくとも１つが予め設定した値
以下のなるように、噴射ノズル２４から高圧空気８８を
オイルミストに切換えて噴射するようにしても良い。

【００３５】また、噴射ノズル２４から高圧空気８８を
噴射する時に、例えばサーボモータ４０，４２を介して
噴射ノズル２４を上下に移動させたり、サーボモータ５
２，６４を介して噴射ノズル２４を鉛直方向または水平
方向に揺動させることで、切削屑７４を高圧空気８８で
効果的に吹き飛ばして除去することができる。

【００３６】更に、切削加工の途中で切削加工を一次中
止して、刃物７０あるいはワーク７２を移動し、噴射ノ
ズル２４からワーク７２に向けて高圧空気８８を一定時
間噴射し、再び刃物７０あるいはワーク７２を元の位置
に戻して切削加工を継続することにより、切削屑７４を
高圧空気で吹き飛ばして除去する際に、刃物７０が邪魔
となることを防止することができる。

【００３７】なお、この実施の形態にあっては、オイル
ミスト発生装置と高圧空気発生源を別体で構成した例を
示しているが、これを一体に構成して、オイルミストと
高圧空気を選択的に流通させるようにしたチューブの先
端に噴射ノズルを接続するようにしても良い。

【００３８】図７乃至図９は、サーボモータの数を減ら
して、構造のより簡素化を図った、噴射ノズル保持機構
２６の変形例を示す。すなわち、この噴射ノズル保持機
構２６は、第２アーム３２の基部に固着した枢軸４４に
２個のプーリ４８，５８を固着して、枢軸４４と２個の
プーリ４８，５８が一体となって回転するよう構成する
とともに、このプーリ５８と第２アーム３２の先端部に
遊嵌した軸９０との間にベルト６２を掛け渡し、この軸
９０に保持具９２を該軸９０と一体に回転するように取
付け、この保持具９２で噴射ノズル２４を着脱自在に保
持するチャック９４の軸部９６を保持するようにしたも
のである。他の構成は、前記各実施の形態におけるもの
と同様である。

【００３９】この噴射ノズル保持機構２６によれば、上
下動用サーボモータ４０の回転によって、第１アーム３
０が第２アーム３２と一体となって上下方向に回転し、
上下動用補助サーボモータ４２の回転によって、枢軸４
４が回転して第２アーム３２が上下方向に回転し、同時
にプーリ５８，６０及びベルト６２を介して軸９０が第
２アーム３２に対して相対的に回転することで、噴射ノ
ズル２４は、その向きを変えることなく、図９に示す動
作範囲Ａ内を移動することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
オイルミストを噴射する噴射ノズルの噴射位置の調整や
切削屑の除去を手動ではなく自動的に行って、この作業
を容易かつ安全に行うことができる。しかも、切削加工
に最適な状態でオイルミストを切削部位に向けて噴射す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のオイルミスト噴射
装置及び該装置を備えた工作機械の斜視図である。

【図２】同じく、噴射ノズルの取付け部を拡大して示す
要部拡大図である。

【図３】同じく、噴射ノズル保持機構を拡大して示す拡
大正面図である。

【図４】同じく、制御ブロック図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態のオイルミスト噴射
装置及び該装置を備えた工作機械の斜視図である。

【図６】同じく、切削加工を中断して切削屑除去作業を
行っている時の要部斜視図である。

【図７】本発明のオイルミスト噴射装置に使用される噴
射ノズル保持機構の変形例を示す側面図である。

【図８】同じく、正面図である。

【図９】同じく、動作範囲の説明に付する図である。

【符号の説明】

１０ 加工テーブル １２，７２ ワーク １４ 研磨具（刃物） １６ 工作機械 １８ オイルミスト発生装置 ２０，８２，８６ チューブ ２２ オイルミスト ２４ 噴射ノズル ２６ 噴射ノズル保持機構 ２８ 制御盤 ３０，３２ アーム ４０，４２，５２，６４ サーボモータ ４６，４８，５８，６０ プーリ ５０，６２ ベルト ６６ チャック ７０ ドリル（刃物） ７４ 切削屑 ８０ 高圧空気発生源 ８４ 切換装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市原 堅治 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 佐藤 登左エ門 山形県山形市鋳物町44番地 大蔵精機株式 会社内 (72)発明者 鈴木 孝雄 山形県山形市鋳物町44番地 大蔵精機株式 会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オイルミストを発生するオイルミスト発
   生装置と、 このオイルミスト発生装置から延びるチューブの先端に
   接続されてオイルミストを切削部位に向けて噴射する噴
   射ノズルと、 この噴射ノズルを上下動及び揺動自在に保持する制御可
   能な噴射ノズル保持機構とを有することを特徴とするオ
   イルミスト噴射装置。
2. 【請求項２】 オイルミストを発生するオイルミスト発
   生装置と、 高圧空気を発生する高圧空気発生源と、 前記オイルミスト発生装置及び高圧空気発生源から延び
   るチューブの先端に接続されてオイルミストまたは高圧
   空気を切削部位に向けて選択的に噴射する噴射ノズル
   と、 この噴射ノズルを上下動及び揺動自在に保持する制御可
   能な噴射ノズル保持機構とを有することを特徴とするオ
   イルミスト噴射装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のオイルミスト噴射装置を
   制御するにあたり、 切削開始時における噴射ノズルの刃物に対する噴射位置
   を刃物毎に予め設定し、 噴射ノズルが前記設定位置に位置するように噴射ノズル
   保持機構を介して該噴射ノズルの噴射位置を制御して切
   削を開始し、 切削開始後における切削状況を監視して、予め設定した
   切削条件に合致するように刃物に対する噴射ノズルの上
   下方向の相対位置及び相対角度を前記噴射ノズル保持機
   構を介して制御することを特徴とするオイルミスト噴射
   装置の制御方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載のオイルミスト噴射装置を
   制御するにあたり、 定期的及び／または切削状況を監視して予め設定した切
   削条件に合致するように、前記噴射ノズルからのオイル
   ミストの噴射を高圧空気の一定時間の噴射に切換えるこ
   とを特徴とするオイルミスト噴射装置の制御方法。
5. 【請求項５】 前記噴射ノズルから高圧空気を噴射する
   時に、前記噴射ノズル保持機構を介して前記噴射ノズル
   を左右及び／または上下方向に揺動または移動させるこ
   とを特徴とする請求項４記載の噴射ノズル噴射装置の制
   御方法。
6. 【請求項６】 切削加工の途中で切削加工を一次中止し
   て刃物あるいはワークを移動し、前記噴射ノズルからワ
   ークに向けて高圧空気を一定時間噴射し、再び刃物ある
   いはワークを元の位置に戻して切削加工を継続すること
   を特徴とする請求項４または５記載のオイルミスト噴射
   装置の制御方法。