JP5519719B2 - 工作機械用冷却装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削工具を有する工作機械におけるこのような切削工具の冷却の分野に関する。

工作機械においては、切削工具に噴霧しこれを潤滑する冷却装置を使用して、工具の摩耗を制限し破損や工作機械の停止の危険性を削減することが一般に実践されている。

工具が機械加工対象の部品と接触する領域内に機械加工液流を送出することによって、摩擦を削減し、発生する熱を冷却液流中に放散させることが可能である。

このような冷却装置の使用にも関わらず、工作機械は、摩耗、工具破損又は切削屑の詰まりの結果として停止され続けている。

本発明の目的は、工作機械が停止される時間の短縮を可能し、切削条件を改善すると同時に工具の耐用年限も改善することのできる解決法を提供することにある。

この目的を達成するために、切削工具が取付けられた工作機械のためのこのような切削工具の冷却用の冷却装置を制御する方法が提供されている。冷却装置には、
機械加工液供給源と、
供給源に連結されたポンプと、
ポンプを駆動するための駆動モータと、
工具を冷却するための冷却ノズルと、
ポンプをノズルの入口に連結する少なくとも１本の機械加工液移送ダクトと、を備えている。

この方法はさらに、
第１の流量設定点Ｄに等しい一定の流量Ｄ１でポンプがノズルに機械加工液を補給するような形でポンプを駆動するようにモータを制御するステップと、
ノズルの流体出口圧力を表わすパラメータＰを測定するステップと、
パラメータＰから推定される推定上の出口圧力と、第１の既定の圧力閾値Ｐｓ１とを比較し、推定出口圧力が第１の圧力閾値Ｐｓ１より低くなった場合にポンプによって送出される流体流量Ｄ１を増加させるようにモータを制御するステップと、を備えている。

本発明を理解するためには、流体流量が既定の流量値の±５％以内にとどまっている場合に、その流体流量は一定であること考えるべきである。

こうして、現流体圧力Ｄ１を表わす前記測定上のパラメータＰを使用することによって、現流体圧力Ｄ１が第１の規定圧力閾値Ｐｓ１より低くなっていることが判明した場合には、ポンプモータは、流量を増大させるように制御される。この流量増加の目的は、機械加工切削屑に対する冷却液の衝撃力の降下を発生させると思われる圧力低下を補償することにある。

ノズル補給圧力パラメータは、それがノズルの出口における衝撃力を決定しその結果機械加工対象部品からの切削屑の分離を促すことから重要である。衝撃力を制御することにより摩耗が削減されかつ工具の加熱も削減されるのと同時に、過度に長い切削屑片に付随する工具の詰まりも減少する。

こうして本発明の制御方法は、機械加工中に生成される切削屑を除去し粉砕するための一部の能力を維持するのに役立つ。

本発明の方法を用いると、切削工具を冷却するために本発明の方法が使用されない状況と比べて、切削屑片の統計的平均長が一般に削減されるということがわかっている。

冷却液の衝撃により切削屑片を分離し、切削屑片の統計的平均長を短縮することによって、以下の結果が得られることが判明している。
工具及び工具キャリヤのまわりに切削屑が巻き付く傾向が少なくなり、こうして、工作機械内の切削屑の詰まりに付随する工作機械の停止の回数及び持続時間が削減される、そして
冷却液の衝撃の影響で切削屑が工具の切削面から遠くに移動させられるため、切削屑がこの切削面に対し押しつけられる傾向が少なくなり、その結果、工具の摩耗及び機械加工中の工具の加熱が削減される。

ノズル補給速度の変動に付随する過渡的現象が回避されて衝撃力に関するより良い制御が得られることになるという理由から、ポンプが一定の流量でノズルに補給するようにモータを制御することが有利であることがわかるはずである。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の添付図面を参照しながら非限定的な指示として提供される以下の記述から明確になる。

本発明の方法による制御を可能にするその調節ループと共に本発明の工具冷却装置を示す。 測定上の現圧力Ｐと第１の規定圧力閾値Ｐｓ１の間にみられる差異の関数として、生成されるさまざまな警報及びノズル出口で一般に観察されるジェット衝撃力を示す表である（指示された力及び警報は、具体的にはＰであるノズルの出口における圧力を表わすパラメータに応じて本発明の方法を実施することによって生成される）。 本発明の方法を実施するために用いられるデータベースの一部分を示す表である。

図１は、本発明の方法を実施するための冷却装置１と切削工具２を有する工作機械３を示す。

冷却装置１は、図１中の囲み内で詳細に示されている冷却ノズル６を有する。

ノズルは、工作機械３の工具キャリヤ８上に組立てられており、それはプログラミングされた指令にしたがって工具と工具キャリヤを移動させるためのアクチュエータを備えている。工具２、具体的には旋削作業を行なうための機械加工チップが、工具キャリヤ８上に締結される。ノズルの出口６ｂは、その切削面を直接冷却するように切削工具２の一部分に向けられている。

ノズル６には、少なくとも部分的に工具キャリヤ８の内部に延在している流体移送ダクト７により補給が行なわれ、この内部延在部分は鎖線で表わされている。工具キャリヤ８は有孔金属ブロックを備え、穿孔は流体移送ダクト７の一部分を形成し、ノズル６は、そのノズル入口６ａが金属ブロックの内部で流体移送ダクト７の出口と連通するような形で金属ブロックと組立てられる。

ノズル出口６ｂと工具２の間の距離を削減しながら、しかも工具キャリヤを周回するために流体移送ダクトを延長させる必要なく、工具キャリヤ内にノズルが直接組立てられることから、この組立て技術は優れている。ノズル６の補給圧力Ｐは高いものであってよく（一般に、これはおよそ１７ＭＰａ(１７０ｂａｒ）〜２４ＭＰａ（２４０ｂａｒ）であり、この圧力は機械加工対象材料及び実施される切削条件に関連づけされる）、流体移送ダクト７の長さも同様に小さいことからヘッドロスは小なく維持されている。

ノズル６は、剛性で、摩耗を無視すれば一定の流体フロー断面を有する。このフロー断面Ｓは、直径Ｄの円形で、面積Ｓ＝πＤ²／４の断面を提供する。

冷却装置１は同様に、機械加工液供給源４に連結された流体入口と流体移送ダクト７を介してノズルの入口６ａに連結された出口を有する一定のシリンダー容積の油圧ポンプ５も備えている。ポンプ５は、電動モータＭにより回転駆動されている。モータＭに対する電源は、ポンプが送出する流量Ｄ１が流量設定点Ｄに向かう傾向となるような形でモータを制御するように適応された周波数変換器（変速駆動機構）１２によって提供される。

この周波数変換器（変速駆動機構）１２には、モータが消費する電力Ｐｗ及びその回転速度を測定するための手段が取付けられている。モータＭには、単位時間あたりに実施されるポンプサイクル数を測定するためのタコメータが取付けられてよい。同様に、周波数変換器により測定される内部変数の１つを使用し、モータの回転速度の測定値としてそれを処理することも可能である。ノズル６のポンプにより送出されつつある現流体流量Ｄ１は、Ｄ１＝ポンプのシリンダー容積×ポンプサイクル回数（回転周波数）により求められる。

冷却装置は同様に、ポンプ５とノズル６の間の機械加工液の圧力Ｐを表わす信号を生成するように適応された圧力センターＣをも備えている。圧力センサーＣは、ノズル６の入口６ａに可能なかぎり近いところで、前記移送ダクト上に設置される。こうして、好ましくは、圧力センサーＣとノズルの入口６ａの間のダクトの長さが、ポンプ５とセンサーＣの間のダクトの長さの１／１０未満となるように配置が行なわれる。ノズル６の上流側でこのノズルに可能なかぎり近いところで圧力Ｐを測定し、較正されたノズル６が誘発するヘッドロスが分かれば、ノズルの出口における流体の圧力Ｐｅｓｔｉｍをかなり正確に推定することが可能である。この推定値の精度は、Ｐがノズルにより近いところで測定されると共に増大する（これは、測定とノズルの出口の間の距離に関連する干渉現象が推定値に及ぼす影響がこれにより削減されるからである）。

冷却装置は同様に２位置制御弁も備えている。一方の位置において、それは流体がポンプ５からノズル６まで移行するのを防ぎ、こうしてポンプが停止された場合に回路が空になるのを防ぐ。他の位置では、弁１０のスライドはポンプ５を直接ノズル６と連通させ、この第２の位置は、工具が冷却されている間に使用される位置である。最後に、冷却装置は、回路内の圧力が過度に高くなった場合に流体がダクト７からサンプに戻ることができるように調整されている圧力制限装置１１を備えている。この圧力制限装置１１は、安全装置を構成する。

上述の通り、切削工具冷却装置１を制御するための本発明の方法は、主として以下のステップから成る。
第１の流量設定点Ｄに等しい一定の流量Ｄ１でポンプ５がノズル６に機械加工液を補給するような形でモータＭを制御するステップと、
ノズル６の流体出口における圧力を表わすパラメータＰを測定するステップ（具体的には、このパラメータPは、ポンプとノズルの間のダクト７内で測定されている現圧力Pである）と、
測定されたパラメータＰを用いて推定される出口圧力Ｐｅｓｔｉｍと、第１の既定の圧力閾値Ｐｓ１とを比較するステップと、
推定出口圧力が第１の圧力閾値（Ｐｓ１）より低くなった場合にポンプ５によって送出される流体流量Ｄ１を増加させるような形でモータＭを制御するステップ（具体的には、この流量Ｄ１を増加させるために、流量設定点（Ｄ）は増大させられ、モーター５は修正された設定点Ｄを追跡するために制御され続ける）。

さらに、図１の調節ループを見ればわかるように、この方法は、パラメータＰを用いて推定される出口圧力Ｐｅｓｔｉｍと第２の規定圧力閾値Ｐｓ２とを比較するステップを備えている。推定出口圧力Ｐｅｓｔｉｍが第２の規定圧力閾値Ｐｓ２より低くなった場合には、警報Ａｌａｒｍ１が生成されてノズルの摩耗を表示する。

摩耗を無視すればノズル６は一定の流体フロー断面を有することから、（ノズルに一定の流量Ｄ１で補給が行なわれている間、圧力Ｐを用いて）ノズルの出口における推定流体圧力Ｐｅｓｔｉｍを監視することで、ノズル６内の摩耗を検出することが可能となる。

ノズルの出口圧力Ｐｅｓｔｉｍが過度に降下した、すなわち具体的には第２の規定圧力閾値Ｐｓ２より低く降下したことがわかった場合、これはすなわち、ノズル６が摩耗状態となった結果として、又はおそらくは回路からの漏洩（例えばその構成要素の１つを介した漏洩）の結果として、ノズル内の流体のための最小フロー断面Ｓが増大し、これによりノズルの出口６ａにおける流体圧力の減少及び機械加工切削屑に対する流体の衝撃力Ｆの低下が導かれるということを意味している。

このノズル摩耗警報Ａｌａｒｍ１を用いて、オペレータは、冷却装置１を停止させる必要なくノズル６の摩耗を推定する。

ノズル摩耗標示警報Ａｌａｒｍ１がひとたび発生したならば、オペレータはノズル６の実際の状態を確認するための行動をとってよい。任意には、摩耗が無く正常な流体流量で所望の衝撃力Ｆを生成するのに適しているノズルと交換してもよい。

図１を見ればわかるように、この方法は、推定出口圧力Ｐｅｓｔｉｍを第３の規定圧力閾値Ｐｓ３と比較する別のステップを備えている。

推定出口圧力Ｐｅｓｔｉｍが規定圧力閾値Ｐｓ３より高くなった場合には、警報２が生成されて、ノズルの閉塞を標示する。この警報Ａｌａｒｍ２には任意には、装置の破壊を回避する目的でモータを停止させる行動が随伴していてよい。

一定の流量Ｄ１で補給を受けている間ノズルの出口における流体圧力を監視するために推定圧力Ｐｅｓｔｉｍを使用することによって、ノズル６全体を通してあるいはより一般的には回路内部の任意の場所で流体フロー断面Ｓのあらゆる減少を検出することが可能である。こうして、推定ノズル出口圧力が第３の既定閾値Ｐｓ３より高く増大した場合には、ノズルが例えば切削屑によって少なくとも部分的に遮断されていることがわかり、かつノズルの出口における衝撃力Ｆが確実に劣化していることがわかる。

警報Ａｌａｒｍ２による警告を受けたオペレータは、例えばノズルから障害物を一掃することなどの措置を講じることができ、こうして切削屑に対する冷却液の衝撃力Ｆは所望の公称レベルに戻ることになる。

有利には、この方法は、図３に示されたデータベースＢを用いて第１の流量設定点Ｄを決定するステップを備えている。

このデータベースＢは、複数の所与のノズルフロー断面Ｓに適用され、ノズル６の出口における理論上の衝撃力レベルＦｔｈを生成するのに必要とされる冷却液圧力及び流量値（Ｐ，Ｑ）の対を提供する。

このようなデータベースＢを使用することによって、冷却装置の制御速度を改善することが可能である（計算のための所要時間は、設定点値がすでに一部分計算されデータベースＢ内に記憶されていることから、短縮される）。

データベースＢを生成する技術は、いくつか存在する。比較的近似である第１の技術は、理論的計算によるものである。より正確なものである第２の技術は、冷却装置の挙動を試験しその挙動を測定することによるものである。

第１の技術においては、以下の複数の式を用いてデータベースＢを生成することが可能である。
Ｑ＝０．４５４×Ｄｉａ²×Ｐ^1/2
なお式中、
毎分リットル数（Ｌ／ｍｉｎ）単位のＱは流量の値であり、
０．４５４は、冷却液の粘度及び冷却装置内のヘッドロスの関数として決定される係数であり、
ミリメートル（ｍｍ）単位のＤｉａは、ノズル内の流体フロー断面の直径であり、
ｂａｒ単位のＰは、フロー断面Ｓ＝π×Ｄｉａ²／４を有する所与のノズルを用いて流量Ｑを生成するために必要とされる理論上の補給圧力である。
Ｆｔｈ＝０．０７９×Ｐ×Ｄｉａ²
なお式中、
０．０７９は、冷却装置及び使用されるノズルのタイプに特定的な定数であり、
ニュートン（Ｎ）単位のＦｔｈは、ｂａｒ単位で測定された圧力Ｐで冷却液が補給された場合の、直径Ｄｉａの円筒フロー断面を有するノズルの出口におけるジェットの理論上の衝撃力である。
Ｐｗ＝Ｐ×Ｑ／（６００×０．９）
なお式中
キロワット（ｋＷ）単位のＰｗは、圧力Ｐ及び流量Ｑで冷却液流をノズル入口まで送出するためにモータに補給される理論上の電力であり、
０．９は、冷却装置に応じて決定される係数である。

より正確である第２の技術には、切削工具冷却装置１に対して連続するステップを行うことによりデータベースＢを生成するステップが関与する。各々の試験について、所与の直径のノズルが設置され、ノズルにさまざまな圧力Ｐ及び流量Ｑで補給が行われる。

所与の直径Ｄｉａの各ノズルについて、定常な条件に達した時点で直ちに、補給圧力Ｐの値、補給流量Ｑの値及びモータＭの消費電力Ｐｗが測定され、ノズルの出口における理論上の衝撃力Ｆｔｈが推定／計算される。

こうして、各々の記録された流量値Ｑについて、データベースＢは、対応するノズルフロー断面（具体的には一意的にＳを定義する直径Ｄｉａ）、対応する測定上の圧力値Ｐ、及び消費電力Ｐｗを含む。

こうして、ノズルの出口において得られる衝撃力Ｆは、ノズルの流体フロー断面、流量Ｄ及びノズルへの冷却液補給圧力の関数であるノズルの出口における理論上の衝撃力Ｆｔｈとして表現される。

このデータベースＢを用いて、かつ測定上の現流量Ｄ１及び測定上の現補給圧力Ｐに応じて、ノズルの現断面Ｓを評価することが可能である。

こうして、断面Ｓの経時的変化及びノズルの摩耗状態を推定することが可能である。

さらに、この現フロー断面Ｓと所望の理論上の衝撃力Ｆｔｈ（所望の衝撃力は、除去されるべき切削屑断面に応じて及び機械加工されつつある材料に応じてプログラマーによって与えられる）の両方がわかっているため、この所望の理論上の衝撃力Ｆｔｈを得るためにノズルに適用されるべき圧力及び理論的流量値（Ｐ，Ｑ）の対を決定することが可能である。

流量の理論値Ｑがデータベース内でひとたび特定されたならば、Ｑの関数として第１の流量設定点Ｄが設定される。例えば、Ｄ＝Ｑという関係を使用することが可能である。

同様にして、データベースＢから得た対（Ｐ，Ｑ）内の圧力値Ｐの関数として、第１、第２及び第３の圧力閾値Ｐｓ１、Ｐｓ２及びＰｓ３が事前定義法則を適用して設定される。

その後、ポンプ５はそのモータＭを介して、流量Ｄが可能なかぎり設定点Ｄに近くなるように制御され、ポンプとノズルの間の現圧力Ｐを測定することにより演繹される推定現圧力は、これらの閾値Ｐｓ１、Ｐｓ２及びＰｓ３の各々と比較される。

推定圧力Ｐｅｓｔｉｍ＜Ｐｓ１である場合には、流量設定点Ｄの値が増大させられて、所要公称力Ｆｔｈに近い力Ｆを獲得することが可能となる。

Ｐｅｓｔｉｍ＜Ｐｓ２である場合には、ノズル摩耗警報Ａｌａｒｍ１が生成される。具体的には、図２の例において、以下の法則が適用される。
Ｐｓ２＝Ｐｓ１−４０ｂａｒ
Ｐｅｓｔｉｍ＞Ｐｓ３である場合には、ノズル詰まり警報Ａｌａｒｍ２が生成される。具体的には、図２の例において、以下の法則が適用される。
Ｐｓ２＝Ｐｓ１＋４０ｂａｒ
好ましくは、推定出口圧力Ｐｅｓｔｉｍ＜Ｐｓ１である場合にＤに対して適用する必要のある流体流量の増加を決定するために、
ａ）データベースＢ、及び
現流量Ｄ１及びノズルの出口における推定現圧力Ｐｅｓｔｉｍの推定値
を用いて、ノズル全体を通して最小現流体フロー断面Ｓが評価され、次に
ｂ）データ評価された現最小断面Ｓの関数として、データベースＢを用いて、既定最小衝撃閾値よりも大きいジェットについての理論上の衝撃力レベルＦｔｈを生成するためにポンプ５が供給すべき値Ｐ及びＱの理想的な対が決定され、次に
ｃ）前記理想対の流量値Ｑに応じて、第１の流量設定点Ｄに対して新しい値が提供される。

理想的には、第１、第２及び第３の規定圧力閾値Ｐｓ１、Ｐｓ２及びＰｓ３のうちの少なくとも１つが、データベースＢから取られた圧力と流量値（Ｐ，Ｑ）の理想的な対を用いて決定される。

上述した通り、ポンプは一定のシリンダー容積を有することから、ポンプの駆動速度を測定するタコメータを使用するだけで、機械加工液の送達流量Ｄ１を評価することが可能である。

特定の一実施形態においては、一定の流量Ｄ１でノズルに補給を行なうためにポンプが消費する機械的動力を表わすパラメータＰｗを測定することによって、ノズルの出口圧力Ｐｅｓｔｉｍを推定することが可能である。

ポンプが消費する機械的動力及び定流量を用いて流体出口圧力Ｐｅｓｔｉｍを推定することは、圧力センサーを用いて直接圧力を測定することの代替案を提供する。これにより、ポンプとノズルの間に圧力センサーを設置する結果としてのヘッドロスの生成を回避することが可能となる。

実際には、ポンプとノズルの間に設置された圧力センサーＣを用いることと同時にモータの回転速度と相関してモータの消費電力を測定することにより、圧力を推定することも同様に可能である。

モータが消費する電力に基づいてノズル出口圧力Ｐｅｓｔｉｍを推定することは、ノズル詰まり警報Ａｌａｒｍ２を生成するために圧力の増加を検出することが望まれる場合に、特に有利である。圧力の増加は、直接圧力を測定することによってよりも（モータ又はポンプにより）消費される電力及びポンプからの流量を用いることによって、さらに迅速に検出可能である。さらに、冷却が停止したことを検出する上で冗長性を得るためには、
流量と相関された電力消費量を介して圧力を推定することと、
センサーを用いて直接圧力を測定することと、
の組合せが有利であるかもしれない。

図１の例において、モータＭは電動モータであり、ポンプが消費する機械的動力Ｐｗを表わすパラメータは、モータが消費する電力Ｐｗである。

消費電力Ｐｗを観察することにより流体出口圧力を評価することは、特にコスト削減になる圧力測定センサーＣの回避か又はセンサーＣを使用することによる測定の冗長性の提供のいずれかに役立つかもしれない。

好ましい実施においては、各々独自の最大切削力を生成するさまざまなタイプの機械加工作業を行なうように適応された工作機械について、最小設定点値と最大設定点値の間の複数の相異なる値を含む、最小設定点値から最大設定点値までの設定点値範囲の中から第１の流量設定値Ｄを選択するようになっている。この実施において、第１の流量設定点Ｄのための特定の値は、着手される機械加工作業のタイプに応じて選択される。

この実施により、着手される機械加工作業のタイプに応じて複数の値の中から第１の流量設定点を選択することが可能となる。これは、破断すべき切削屑のタイプに応じてジェットの力レベルＦを調整するのに役立つ。こうして、ちょうど充分な力にジェットの衝撃力を限定し、それによりノズルの摩耗及び冷却装置の摩耗を削減することが可能である。

圧力設定点を機械加工作業のタイプに適応させることができるように、潤滑方法は、機械加工プログラムの生成ステップを備えている。機械加工プログラムには、さまざまなタイプの機械加工作業を実施するための指令、及び機械加工作業タイプの少なくとも一部に関連づけされる第１の流量設定点Ｄについての値を表わすパラメータが含まれる。

典型的には、一部の特定のタイプの機械加工作業を実施するための指令は、次のものを組合わせた指令である。
所与の走行経路に沿って工具を移動させる命令、
前記経路に沿った工具の走行速度を決定するための命令、及び、
この機械加工作業中に第１の流量設定点に与えられるべき値を表わすデータ。

第１の流量設定点Ｄに与えられるべき値を表わすこのデータは、圧力Ｐの形か又はノズルの出口において所望される流体衝撃力Ｆｔｈの形で表現されてよい。

こうして、プログラミングの時点で、プログラマーは、ノズルの出口において流体ジェットが生成するべき衝撃力Ｆを選択でき、かつ、それをプログラム中で所望の機械加工作業と関連づけすることができる。この実施において、工作機械は、機械加工プログラムに応じて工具の移動を制御し、冷却装置を制御するように適応されたプロセッサを備えている。このプロセッサは、機械加工作業中に第１の流量設定点に与えられるべき値を表わすプログラムデータ（Ｆ又はＤ）と、少なくともノズルの現フロー断面Ｓを含めた、ノズルの物理的特性と、の関数として第１の流量設定点Ｄと第１の圧力閾値Ｐｓ１を決定するように適応されている。

工具キャリヤ、工具２及び適切なノズル６を冷却装置１上に設置した後、オペレータは、プロセッサに接続されたメモリー内に現フロー断面Ｓを入力する。

プロセッサは次に、本発明の方法を実施しかつ、プログラミングされた機械加工作業の各々に対し適用するため、さまざまな第１の流量設定点Ｄとさまざまな第１の冷却圧力閾値を計算する。

プロセッサは同様に、ノズルの現フロー断面Ｓを推定するために本発明の方法を用いてノズルに対して試験を行なうかもしれない。その後、プロセッサは第１の流量設定点と第１の冷却圧力閾値を、それがすでに推定したフロー断面Ｓの関数として計算するかもしれない。

本発明の実施は、以下の実施例によって例示される。
１．７ｍｍの直径すなわちフロー断面Ｓ＝π×１．７²／４平方ミリメートル（ｍｍ²）を有するノズルを用いて切削屑上に５２Ｎの力を生成することが望まれる。
その後、図３に示されているデータベースＢの抜粋を参照して、直径１．７ｍｍのノズルを用いてこのような５２Ｎの力を生成するには、１９．９Ｌ／分の流量Ｑで２３ＭＰａ（２３０ｂａｒ）のノズル向けの補給圧力Ｐを生成することが必要であるということが分かる。
次に、流量設定点Ｄを１９．９Ｌ／分に設定し（この例における一定の流量設定点Ｄは、データベースＢにより与えられる値（Ｐ，Ｑ）の対の中の流量値Ｑに等しい。すなわちＤ＝Ｑ）、第１の圧力閾値Ｐｓ１を２３ＭＰａ（２３０ｂａｒ）に設定する（Ｐｓ１は、データベースＢにより与えられる値の対における圧力値Ｐに等しくなるように選択される。すなわちデータベースにより提供されている通りＰｓ１＝Ｐ）。
データベースＢから、直径１．７ｍｍのノズルとＱ＝１９．９Ｌ／ｍｉｎ及びＰ＝２３ＭＰａ（２３０ｂａｒ）という値対の場合、ポンプを駆動する電動モータは理論的に、８．５ｋｗという電力Ｐｗの供給を受けるべきであることが分かる。
短時間一定の流量Ｄ１＝Ｄで冷却した後、すなわち流量設定点Ｄを一定に保ちながら冷却した後、定流量がなおも約１９．９Ｌ／分であるのに、圧力が１８ＭＰａ（１８０ｂａｒ）に変化したことがわかる。
データベースＢを使用して、次に、１８ＭＰａ（１８０ｂａｒ）の圧力及び約１９．９Ｌ／ｍｉｎの流量では、対応するノズルの直径が１．８ｍｍであるはずであること（直径Ｄｉａ＝１．８ｍｍのノズルと１８ＭＰａ（１８０ｂａｒ）の圧力の場合、データ上の流量が１９．９Ｌ／ｍｉｎに近い値であるＱ＝１９．７１Ｌ／ｍｉｎであることがわかる）が演繹され、そこから、摩耗の影響下で、ノズルのフロー断面が直径１．７ｍｍから直径１．８ｍｍまで移行したことが演繹される。
ノズルの出口において５２Ｎの力を生成することがなおも所望されることから、データベースＢをもう一度使用して直径１．８ｍｍのノズルを使用しながらＦｔｈ＝５２Ｎを得るために生成すべき流量と圧力の値（Ｑ，Ｐ）の新たな対を計算する、１．８ｍｍのノズルで５２Ｎに対し最も近いデータベース中の値は、Ｐ＝２０ＭＰａ（２００ｂａｒ）とＱ＝２０．８Ｌ／ｍｉｎという圧力及び流量値対に対応するＦｔｈ＝５１．２Ｎである、１．８ｍｍのノズルでこの値対を得るために生成する必要のある新たな理論的電力は、１．７ｍｍのノズルについて生成される必要のある８．５ｋｗに代ってＰｗ＝７．７ｋｗである、そして、
新たな流量設定点Ｄ＝Ｑ＝２０．８Ｌ／ｍｉｎ及び新たな第１の規定圧力閾値Ｐｓ１＝２０ＭＰａ（２００ｂａｒ）（Ｐｓ１＝データベースＢからの値）を決定し、以下の値を設定する。
Ｐｓ２＝Ｐｓ１−４０ｂａｒ＝１６０ｂａｒ
Ｐｓ３＝Ｐｓ１＋４０ｂａｒ＝２４０ｂａｒ

その後、新たな設定点Ｄ＝Ｑに可能なかぎり近いものである流量Ｄ１でポンプが流体を送出するように、モータを調節する。回路内の現圧力Ｐを（圧力センサーを用いた圧力測定によって及び／又は流量と相関させてモータの電力消費を測定することによって）観察する。

圧力が１６ＭＰａ（１６０ｂａｒ）のＰｓ１についての既定の閾値より低くなった場合には、ノズル摩耗警報Ａｌａｒｍ１が生成される。現圧力の降下は、このような状況下では、ポンプとノズルの間に設置された圧力センサーを介して監視される。

現圧力が２４ＭＰａ（２４０ｂａｒ）の閾値を上回った場合には、ノズル詰まり警報Ａｌａｒｍ２が生成される。

この実施例では、圧力増加は、以下の相関関係に基づいて監視される。
ポンプを駆動するモータによる電力消費、及び、
現流量Ｄ１。

したがって、本発明の方法により、切削屑に対する衝撃力Ｆは、ノズルの現フロー断面を考慮に入れながら、進行中の機械加工作業と整合するように調整され得る。こうして、この方法は、工作機械の停止及び冷却装置の機能不良の危険性を削減する。

本発明の方法は、フライス加工などの機械加工作業を実施する切削工具と同様、バリ取り中の切削工具を冷却するために使用されてよい。

Claims (10)

1. 切削工具（２）が取付けられた工作機械（３）のためのこのような切削工具（２）の冷却用の冷却装置（１）を制御する方法において、冷却装置（１）には、
   機械加工液供給源（４）と、
   供給源（４）に連結されたポンプ（５）と、
   ポンプ（５）を駆動するための駆動モータ（Ｍ）と、
   工具を冷却するための冷却ノズル（６）と、
   ポンプ（５）をノズルの入口（６ａ）に連結する少なくとも１本の機械加工液移送ダクト（７）とを備えている、方法において、
   第１の流量設定点（Ｄ）に等しい一定の流量（Ｄ１）でポンプ（５）がノズル（６）に機械加工液を補給するような形でポンプ（５）を駆動するようにモータ（Ｍ）を制御するステップと、
   ノズル（６）からの流体出口圧力を表わすパラメータ（Ｐ）を測定するステップと、
   パラメータ（Ｐ）から推定される推定上の出口圧力（Ｐｅｓｔｉｍ）と、第１の既定の圧力閾値（Ｐｓ１）とを比較し、推定出口圧力が第１の圧力閾値（Ｐｓ１）より低くなった場合にポンプ（５）によって送出される流体流量（Ｄ１）を増加させるようにモータ（Ｍ）を制御するステップと、を備えている方法。
2. パラメータから推定される出口圧力（Ｐｅｓｔｉｍ）と第２の規定圧力閾値（Ｐｓ２）とを比較し、推定出口圧力（Ｐｅｓｔｉｍ）が第２の規定圧力閾値（Ｐｓ２）より低くなった場合にノズル摩耗警報（Ａｌａｒｍ１）を生成するステップを備えている、請求項１に記載の方法。
3. パラメータ（Ｐ）から推定される出口圧力（Ｐｅｓｔｉｍ）と第３の規定圧力閾値（Ｐｓ３）とを比較し、推定出口圧力（Ｐｅｓｔｉｍ）が第３の規定圧力閾値（Ｐｓ３）より低くなった場合にノズル詰まり警報（Ａｌａｒｍ２）を生成するステップを備えている、請求項１に記載の方法。
4. 複数の所与のノズルフロー断面（Ｓ）について、ノズル（６）の出口で所与の理論上の流体ジェット衝撃力レベル（Ｆｔｈ）を生成するのに必要な冷却液のための圧力及び流量値（Ｐ，Ｑ）対を含んでいるデータベース（Ｂ）から第１の流量設定点（Ｄ）を決定するステップを備えている、請求項１に記載の方法。
5. データベース（Ｂ）が、切削工具冷却装置（１）の連続的試験中に生成されるデータベースであり、このデータベース（Ｂ）には、冷却液流量（Ｑ）についての複数の測定値が含まれ、データベース中の各々の測定上の流量値（Ｑ）について、データベースには関連するノズルフロー断面（Ｓ）と関連する測定上の圧力値（Ｐ）が含まれている、請求項４に記載の方法。
6. 推定出口圧力（Ｐｅｓｔｉｍ）が第１の圧力閾値（Ｐｓ１）より低くなった場合に適用すべき流体流量（Ｄ）の増加を決定するために、
   ａ）データベース（Ｂ）と、
   ポンプ（５）により送出されつつある流体の現流量（Ｄ１）及び現流体出口圧力（Ｐｅｓｔｉｍ）の推定値と、を用いてノズルを通る現最小流体フロー断面（Ｓ）を評価するステップと、次に
   ｂ）このように評価されたこの現最小流体フロー断面（Ｓ）に応じて既定の最小衝撃閾値より大きい理論上の流体ジェット衝撃力レベル（Ｆｔｈ）を生成する目的で、ポンプ（５）が送出すべき圧力と流量値（Ｐ，Ｑ）の理想的対を決定するステップと、次に
   ｃ）このように決定された理想的対の流量値（Ｑ）に応じて第１の流量設定点（Ｄ）に新しい値を与えるステップと、が行われる、請求項４又は５に記載の方法。
7. ポンプ（５）がノズル（６）に一定の流量（Ｄ）で機械加工液を補給するような形でモータ（Ｍ）を制御できるようにするために、ポンプが一定のシリンダー容積を有するポンプであり、前記ポンプにより実際に送出される機械加工液流量（Ｄ１）が、所与の時限にわたるポンプ（５）のサイクル数を測定するタコメータを用いかつポンプのシリンダー容積にタコメータにより測定されたサイクル数を乗じることにより評価されるようになっている、請求項１に記載の方法。
8. ノズルの流体出口圧力（Ｐｅｓｔｉｍ）を推定するために測定されるパラメータが、定流量（Ｄ）でノズルに機械加工液を補給するためにポンプが消費する機械的動力を表わすパラメータ（Ｐｗ）である、請求項１に記載の方法。
9. モータ（Ｍ）が電動モータであり、定流量（Ｄ）でノズルに機械加工液を補給するためにポンプが消費する機械的動力を表わすパラメータが、モータによって消費される電力（Ｐｗ）の値である、請求項８に記載の方法。
10. 工作機械が、各々その独自の最大切削力を生成するさまざまなタイプの機械加工作業を実施するように適応されており、第１の流量設定点（Ｄ）が、最小設定点値から最大設定点値までの設定点値範囲から選択され、前記範囲が、前記最小設定点値と最大設定点値の間の複数の相異なる値を含んでおり、第１の流量設定点（Ｄ）のために選択された値が、進行中の機械加工作業タイプに応じて選択される、請求項１に記載の方法。

Images