JP7311428B2 - 回転工具装置及び工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、回転工具装置、及び回転工具装置を有する工作機械に関する。

特許文献１には、一端に回転工具が装着された工具軸を動力により回転させて、回転工具によってワークを加工する回転工具装置を有する工作機械が記載されている。

図１（ａ）は特許文献１に記載される刃物台の部分拡大斜視図であり、図１（ｂ）はタレットが旋回可能位置にあるときの工具軸の係合状態を示す図であり、図１（ｃ）はタレットが固定位置にあるときの工具軸の係合状態を示す図である。

刃物台９００は、タレット９６０を駆動軸９３０の延伸方向に移動することで、タレット９６０が旋回可能な旋回可能位置と、タレット９６０が固定される固定位置とを切り替える。

タレット９６０が旋回可能位置にあるとき、タレット９６０は、カップリング９１２及び９６１が離隔することで、タレット旋回軸９６２の回転に応じて回転する。また、歯車９６７の歯溝は、係止部材９５２の端部である突出部９５３に係合されて固定される。歯車９６７は、軸受９６４ａを介して不旋回部材９４０に回転可能に配置され回転工具軸９６４の一端に配置される。回転工具軸９６４は、回転工具９９０を回転可能に保持する。係止部材９５２は、軸受９５０ａを介して不旋回部材９４０に回転可能に保持される旋回プレート９５０に挿入されて固定される。旋回プレート９５０は、タレット９６０が旋回するときにタレット９６０と共に旋回する。旋回プレート９５０がタレット９６０と共に旋回することで、歯車９６７に接続された回転工具９９０は、タレット９６０が旋回する間、タレット９６０に対して固定される。

タレット９６０が固定位置にあるとき、タレット９６０は、カップリング９１２及び９６１が噛合することで、保持部材９１１に固定される。また、歯車９６７は、突出部９５３から離隔し、且つ、駆動軸９３０の回転に応じて回転する歯車９４３と噛合する。歯車９４３は、軸受９４２ａを介して不旋回部材９４０に回転可能に配置される中間駆動軸９４２の一端に配置される。タレット９６０が固定位置にあるとき、歯車９６７が歯車９４３と噛合することで、回転工具９９０は、駆動軸９３０の回転に応じて、歯車９６７及び歯車９４３を介して回転する。

また、割り出しされていない回転工具軸９６６の一端に配置される歯車９６７は、タレット９６０が旋回可能位置及び固定位置の何れの位置にあるときも係止部材９５４の突起部９５５等により、タレット９６０に対して固定される。

特許文献１に記載される工作機械は、タレット９６０が旋回可能位置にあるときに歯車９６７の歯溝に突出部９５３を挿入することで、簡易な構造で容易に回転工具軸の回転を抑止することができる。

特許第５２６９６３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載される刃物台では、タレット９６０が旋回可能位置にあるときに、突出部９５３に係合されて固定される回転工具に接続される歯車９６７と、動力源に接続されている歯車９４３とが離隔して配置される。特許文献１に記載される刃物台は、固定される歯車９６７と歯車９４３とが離隔して配置されるため、動力源側の位相と、回転工具の位相関係を一定に保つことは容易ではない。

本開示は、回転工具の回転を停止したときの動力源の駆動軸の位相と回転工具を回転する回転軸の位相関係を一定に保つことができる回転工具装置を提供することを目的とする。

実施形態に係る回転工具装置は、動力源に係合され且つ互いに噛合して配置される複数の歯車を有し、動力源から動力が伝達される動力伝達機構と、ワークを加工する回転工具を着脱可能に保持する工具装着部が設けられ、且つ、動力伝達機構によって伝達された動力により回転する回転軸と、回転軸の回転を規制する際に、動力伝達機構が動力源と係合された状態で、複数の歯車の何れかを係止する係止部材とを有する。

さらに、実施形態に係る回転工具装置では、係止部材は、回転軸が延伸する軸方向に直交する移動方向に移動することで、複数の歯車の何れか１つの歯溝に噛合して、回転軸の回転を規制することが好ましい。

さらに、実施形態に係る回転工具装置では、複数の歯車は、移動方向に沿って配置され、係止部材は、端部に位置する歯車に係合することが好ましい。

さらに、実施形態に係る回転工具装置では、回転規制機構は、軸方向に延伸し且つ軸方向及び移動方向の何れとも相違する方向に延伸する溝部が形成されたピストンを備えるシリンダと、一端が係止部材に固定され且つ他端が溝部に挿入された連結部材とを更に有し、係止部材は、シリンダが軸方向に移動することに応じて、移動方向に移動することが好ましい。

また、実施形態に係る工作機械は、動力源に係合され且つ互いに噛合して配置される複数の歯車を有し、動力源から動力が伝達される動力伝達機構と、ワークを加工する回転工具を着脱可能に保持する工具装着部が設けられ、且つ、動力伝達機構によって伝達された動力により回転する回転軸と、回転軸の回転を規制する際に、動力伝達機構が動力源と係合された状態で、複数の歯車の何れかを係止する係止部材とを有する回転工具装置と、回転工具を交換するときに、回転軸の回転を規制することを示す回転規制指令を出力する制御装置とを有する。

一実施形態に係る回転工具装置及び工作機械は、回転工具の回転を停止したときの動力源側の位相と回転工具の位相関係を一定に保つことができる。

従来技術を示す図である。 第１実施形態に係る工作機械の斜視図である。 （ａ）は図２に示す回転工具装置の正面図であり、（ｂ）は図２に示す回転工具装置の背面図である。 （ａ）は図２に示す回転工具装置の平面図であり、（ｂ）は図２に示す回転工具装置の底面図である。 （ａ）は図２に示す回転工具装置の左側面図であり、（ｂ）は図２に示す回転工具装置の右側面図である。 図３（ｂ）に示すＡ－Ａ‘線に沿う断面図である。 （ａ）は図５（ｂ）に示すＥ－Ｅ´線に沿う断面図であり、（ｂ）は（ａ）において矢印Ｇで示す領域の部分拡大図であり、（ｃ）は（ａ）において矢印Ｈで示す領域の部分拡大図であり、（ｄ）は図３（ｂ）に示すＢ－Ｂ´線に沿う断面図である。 図５（ｂ）に示すＦ－Ｆ´線に沿う断面図である。 図５（ａ）に示すＤ－Ｄ´線に沿う断面図である。 図２に示す工作機械の機能ブロック図である。 図１０に示すＮＣ装置により実行される回転工具交換処理のフローチャートである。 Ｓ１０３の処理が実行される前の回転工具装置の状態を示す図であり、（ａ）は回転工具装置の断面図及び部分拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ´線に沿う断面図及び部分拡大断面図である。 Ｓ１０３の処理が実行された後の回転工具装置の状態を示す図であり、（ａ）は回転工具装置の断面図及び部分拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ´線に沿う断面図及び部分拡大断面図である。 Ｓ１０４の処理が実行された後の回転工具装置の状態を示す図であり、（ａ）は回転工具装置の断面図及び部分拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ´線に沿う断面図及び部分拡大断面図である。 Ｓ１０５の処理が実行された後の回転工具装置の状態を示す図であり、（ａ）は回転工具装置の断面図及び部分拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ´線に沿う断面図及び部分拡大断面図である。 Ｓ１０７の処理が実行された後の回転工具装置の状態を示す図であり、（ａ）は回転工具装置の断面図及び部分拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ´線に沿う断面図及び部分拡大断面図である。 Ｓ１０８の処理が実行された後の回転工具装置の状態を示す図であり、（ａ）は回転工具装置の断面図及び部分拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ´線に沿う断面図及び部分拡大断面図である。 Ｓ１０９の処理が実行された後の回転工具装置の状態を示す図であり、（ａ）は回転工具装置の断面図及び部分拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ´線に沿う断面図及び部分拡大断面図である。 第２実施形態に係る工作機械の斜視概要図である。 図１９に示す工作機械の機能ブロック図である。 回転工具装置と自動工具交換装置とを含む図２０に示す工作機械の部分側面図である。 図２０に示す自動工具交換装置の透視斜視図である。 図２０に示す自動工具交換装置の機能ブロック図である。 （ａ）は図２２に示す回転工具保持装置の斜視図であり、（ｂ）は図２２に示す回転工具保持装置の正面図であり、（ｃ）は回転工具保持装置の部分側面図であり、（ｄ）は（ｂ）の矢印Ａで示される部分の拡大図である。 図２３に示すＮＣ装置により実行される加工処理及び回転工具交換処理のフローチャートである。 Ｓ２０１の処理が実行される前の回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２０１の処理が実行された後の回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２０２の処理が実行された後の回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２０３の処理が実行された後の回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２０８の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その１）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２０８の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その２）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２０８の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その３）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２１０の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その１）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２１０の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その２）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２１２の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その１）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２１２の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その２）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２１４及びＳ２１５の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その１）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２１４及びＳ２１５の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その２）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２１４及びＳ２１５の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その３）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２１４及びＳ２１５の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その４）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２１４及びＳ２１５の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その５）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２１４及びＳ２１５の処理が実行されるときの回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図（その６）であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。 Ｓ２１８の処理が実行された後の回転工具装置及び自動工具交換装置の状態を示す図であり、（ａ）は第１の斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は第２の斜視図である。

以下、添付図を参照して、実施形態に係る回転工具装置及び工作機械について詳細に説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図面の縮尺等は説明のため適宜変更している。

（第１実施形態に係る回転工具装置及び工作機械の構成及び機能）
第１実施形態に係る回転工具装置及び工作機械の構成及び機能を図２～１０を参照して説明する。また、図１０において、エア配管は破線で示され、電気配線は一点鎖線で示される。

工作機械１００は、左右に対向して正面主軸部１１０と、背面主軸部１３０とを有し、前後に刃物台１２０と、背面工具保持部１４０と設けている。

右側の正面主軸部１１０は、正面主軸を回転可能に支持する。左側の背面主軸部１３０は、背面主軸を回転可能に支持する。正面主軸及び背面主軸は、チャックを介してワークを一体的に保持する。後方側の刃物台１２０は、正面主軸に保持されたワークを加工する工具を保持する。刃物台１２０は、第１回転工具２６１及び第２回転工具２６２を含む回転工具を回転可能に保持する回転工具装置１を有する。前方側の背面工具保持部１４０は、背面主軸に保持されたワークを加工する工具を保持する。工作機械１００は正面主軸部１１０、背面主軸部１３０及び刃物台１２０を移動させることによって、正面主軸に保持されたワークを刃物台１２０に保持された工具によって加工し、背面主軸に保持されたワークを背面工具保持部１４０に保持された工具によって加工することができる。工作機械１００に対して正面主軸及び背面主軸の軸線方向がＺ方向、Ｚ方向に直交する鉛直方向がＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向に直交する水平方向がＸ方向と規定されている。正面主軸部１１０、背面主軸部１３０及び背面工具保持部１４０の構成及び機能は、従来公知であり詳細な説明は省略する。

回転工具装置１は、回転工具装置１に保持された回転工具に動力を供給する回転装置１２１にＹ方向を軸心として旋回自在に支持されている。回転装置１は、ＸＹテーブル１２２に一体的に装着されている。回転工具装置１を旋回する動力を供給する旋回モータ１２３が回転装置１２１に設けられている。

図３～６に示すように、回転工具装置１は、筐体１０内に、駆動軸２０、第１回転軸２１、第２回転軸２２及び動力伝達機構２３が収容されている。

駆動軸２０は、Ｘ方向に延伸する軸部材であり、軸受１０３を介して筐体１０に回転可能に支持される。駆動軸２０の一端は動力源としてのモータ１６１（図１０参照）が発生した動力を駆動軸２０に伝達する伝達部材１０４（図１０参照）にベベルギヤを介して連結され、駆動軸２０の他端は動力伝達機構２３に連結されている。モータ１６１の動力は、駆動軸２０を介して動力伝達機構２３に伝達される。

第１回転軸２１は、第１軸部２１ａの一端に第１工具装着部２１ｂが設けられ、軸受１０３を介して筐体１０により回転可能に支持されている。第１軸部２１ａは、Ｘ方向に延伸する軸部材であり、第１工具装着部２１ｂは第１回転工具２６１を保持する。

図７に示すように、第２回転軸２２は、軸部２２ａを有する。軸部２２ａは、軸線方向に貫通する中空を有し、工具保持部２２ｂと、弾性部材２２ｃと、固定部材２２ｄが中空内部に設置されている。軸部２２ａは、一端に工具装着部２２ｆが設けられ、他端がシリンダ室２６５内に突出している。軸部２２ａは、工具装着部２２ｆによって、第２回転工具ユニット２６３を保持する。第２回転工具ユニット２６３に第２回転工具２６２が着脱可能に設けられている。第２回転工具ユニット２６３は、一端から第２回転工具２６２が突出し、他端からアンカー２６４が突出している。工具保持部２２ｂは、空気孔２２ｅが貫通して設けられ、工具側の一端でアンカー２６４と係合し、他端が固定部材２２ｄに係合されている。固定部材２２ｄと軸部２２ａの間に弾性部材２２ｃが工具保持部２２ｂに外嵌されて設けられている。固定部材２２ｄは、径が異なる２つ円筒部を有する部材であり、径が大きい円筒部の周面が軸部２２ａの内面と擦接する。

筐体１０の側面には、第１エア供給部１１、第２エア供給部１２及び第３エア供給部１３、並びに第４エア供給部１４、第５エア供給部１５及び第６エア供給部１６が配置される。

シリンダ室２６５内にピストン２６６が収容され、第１エア供給部１１はシリンダ室２６５内のピストン２６６を挟んだ軸部２２ａの反対側に連通している。第２エア供給部１２はシリンダ室２６５内の軸部２２ａ側に連通している。第１エア供給部１１からエアが供給されるとピストン２６６を介して固定部材２２ｄがＸ方向に移動することによって、第２回転工具ユニット２６３が開放（アンロック）される。弾性部材２２ｃは、工具保持部２２ｂ及び固定部材２２ｄの押圧に応じて収縮する。また、第２エア供給部１２からエアが供給されるとピストンがＸ方向に戻り、固定部材２２ｄが弾性部材２２ｃの弾性力によって戻り、第２回転工具ユニット２６３が係止（ロック）される。ピストン２６６は、第１エア供給部１１へのエアの供給による移動中に、ピストン２６６に形成されたエア供給路が第３エア供給部１３と連通し、固定部材２２ｄと当接することによってエア供給路と空気孔２２ｅとが連通する。第２回転軸２２の内部は、第２回転工具ユニット２６３が開放される間に、第３エア供給部１３からエアが供給されると、空気孔２２ｅの内部を介して供給されたエアによりブローされることで工具装着箇所に付着した切粉等を除去する。

なお第６エア供給部１６から工具装着部２２ｆ内にエアを供給し、工具装着部２２ｆ内部のエアの圧力を検出することで、第２回転工具ユニット２６３が工具装着部２２ｆに正常に装着されていることを確認するように構成してもよい。

図８に示すように、動力伝達機構２３は、第１歯車２３ａと、第１歯車２３ａと噛合される第２歯車２３ｂと、第２歯車２３ｂと噛合される第３歯車２３ｃと、第３歯車２３ｃと噛合される第４歯車２３ｄとを有する。第１歯車２３ａ～第４歯車２３ｄは、Ｙ方向に沿って配置される。第１歯車２３ａは、キー等の係合部材２３ｅを介して駆動軸２０に係合される。第３歯車２３ｃは、係合部材２３ｅを介して第１回転軸２１に係合される。第４歯車２３ｄは、係合部材２３ｅを介して第２回転軸２２に係合される。

第１歯車２３ａは、係合された駆動軸２０がモータ１６１からの動力により回転することに応じて回転する。第２歯車２３ｂは、第１歯車２３ａが回転することに応じて回転する。第３歯車２３ｃは、第２歯車２３ｂが回転することに応じて回転する。第３歯車２３ｃが回転することで第１回転軸２１が回転し、第１回転軸２１が回転することで、第１回転工具２６１が回転する。第４歯車２３ｄは、第３歯車２３ｃが回転することに応じて回転する。第４歯車２３ｄが回転することで第２回転軸２２が回転し、第２回転軸２２が回転することで、第２回転工具２６２が回転する。

第４歯車２３ｄの下方に形成されたＸ方向に延伸するシリンダ室２４ｆ内に、ピストン２４ａが挿入されている。ピストン２４ａは、Ｘ方向及びＹ方向と交差する方向に延伸する溝部２４ｄが形成される。溝部２４ｄは、工具先端側に向かって下方側に傾斜して形成される。

第４歯車２３ｄの直下にシリンダ室２４ｆと交差して形成される収容室の内部に、係止部材２４ｂが摺動可能に収容されている。係止部材２４ｂは、突起状の係止部２４ｅを上端に有し、ピストン内に挿入されている。両端が溝部２４ｄに挿入されている連結部材２４ｃが係止部材２４ｂを貫通している。係止部材２４ｂと連結部材２４ｃは延伸方向が互いに直交している。

筐体１０には、シリンダ室２４ｆのピストン２４ａを挟んだ反工具側と第４エア供給部１４とを接続する第１シリンダ配管２４ｈが形成され、シリンダ室２４ｆのピストン２４ａを挟んだ工具側と第５エア供給部１５とを接続する第２シリンダ配管２４ｉが形成されている。ピストン２４ａは、第４エア供給部１４からエアが供給されるとシリンダ室２４ｆ内を工具側に移動し、連結部材２４ｃを介して係止部材２４ｂを第４歯車２３ｄ側に移動させる。また、ピストン２４ａは、第５エア供給部１５からエアが供給されるとシリンダ室２４ｆ内を反工具側に移動し、連結部材２４ｃを介して係止部材２４ｂを第４歯車２３ｄ側から離隔する方向に移動させる。

第４歯車２３ｄの歯溝と係止部２４ｅとが対向するように、第４歯車２３ｄの回転位置を位置決めし、係止部材２４ｂを第４歯車２３ｄ側に移動することで、係止部２４ｅを第４歯車２３ｄの歯溝に噛合させることができる。係止部２４ｅを第４歯車２３ｄの歯溝に噛合させ、係止部材２４ｂを第４歯車２３ｄに係止させることで、第４歯車２３ｄの回転位置が固定される。係止部材２４ｂを第４歯車２３ｄ側から離隔する方向に移動させることによって、第４歯車２３ｄの歯溝に噛合された係止部２４ｅを第４歯車２３ｄの歯溝から離隔させることができる。係止部２４ｅを第４歯車２３ｄの歯溝から離隔させることで、第４歯車２３ｄの回転が許容される。

図１０に示すように、工作機械１００は、駆動軸２０を回転させるモータ１６１と、エア供給装置１７０と、自動工具交換装置１８０と、制御装置とも称されるＮＣ（Numerical Control）装置１９０とを更に有する。モータ１６１は電源回路から供給される電力に応じて回転し、モータ１６１の回転軸１６２が、モータ１６１の回転に応じて回転して、モータ１６１が発生した動力を伝達部材１０４及び駆動軸２０を介して動力伝達機構２３に伝達する。モータ１６１の回転軸１６２の位相を検出する位相検出センサ１６３が設けられている。位相検出センサ１６３はエンコーダからなり、回転軸１６２の位相を示す位相信号を電気配線１０５を介してＮＣ装置１９０に出力する。

エア供給装置１７０は、第１エア配管１７１～第６エア配管１７６と、本体部１７７とを有する。第１エア配管１７１～第３エア配管１７３のそれぞれは、第１エア供給部１１、第２エア供給部１２及び第３エア供給部１３に接続される。第４エア配管１７４～第６エア配管１７６のそれぞれは、第４エア供給部１４、第５エア供給部１５及び第６エア供給部１６に接続される。本体部１７７は、コンプレッサ、空気バルブ及び制御回路等を備え、ＮＣ装置１９０から電気配線１０５を介して入力される空気制御信号に応じて、第１エア配管１７１～第６エア配管１７６のそれぞれにエアを供給する。

ＮＣ装置１９０は、インターフェース部１９１と、記憶部１９２と、入力部１９３と、出力部１９４と、処理部１９５とを有する。

インターフェース部１９１は、電気配線１０５を介して、モータ１６１、位相検出センサ１６３、エア供給装置１７０及び自動工具交換装置１８０等と通信を行う。記憶部１９２は、例えば、半導体記憶装置を備え、処理部１９５での処理に用いられるプログラム及びデータ等を記憶する。例えば、記憶部１９２は、自動工具交換装置１８０によって第２回転工具２６２が設けられた第２回転工具ユニット２６３を交換する回転工具交換処理を処理部１９５に実行させるための回転工具交換プログラム等を記憶する。回転工具交換プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部１９２にインストールされてもよい。

入力部１９３は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、オペレータによる操作に対応する信号を生成し、生成された信号は、オペレータの指示として、処理部１９５に供給される。出力部１９４は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、処理部１９５から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。

処理部１９５は、工作機械１００の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。処理部１９５は、記憶部１９２に記憶されている回転工具交換プログラムに基づいて、第２回転工具ユニット２６３を交換する回転工具交換処理を実行することができる。

処理部１９５は、加工指令部１９５０と、交換指令取得部１９５１と、停止指令部１９５２と、工具ロック指令部１９５３と、工具交換指令部１９５４と、ブロー指令部１９５５と、停止解除指令部１９５６とを有する。これらの各部は、処理部１９５が備えるプロセッサで実行される回転工具交換プログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとしてＮＣ装置１９０に実装されてもよい。加工指令部１９５０は、ワークを加工するための種々の処理を実行することができる。加工指令部１９５０は、第２回転工具ユニット２６３を交換することを示す回転工具交換指令を交換指令取得部１９５１に出力することができる。

（ＮＣ装置１９０による回転工具交換処理）
図１１～１８を参照して、ＮＣ装置１９０による回転工具交換処理を説明する。図１１に示す回転工具交換処理は、予め記憶部１９２に記憶されている回転工具交換プログラムに基づいて、主に処理部１９５によりＮＣ装置１９０の各要素と協働して実行される。

まず、交換指令取得部１９５１は、加工指令部１９５０から回転工具交換指令を取得する（Ｓ１０１）。次いで、停止指令部１９５２は、モータ１６１に第２回転軸２２が所定の位相で停止することを示す停止指令を出力し（Ｓ１０２）、モータ１６１は、停止指令の入力に応じて第２回転軸２２の位相が所定の位相となる位置で回転軸１６２を停止する。第２回転軸２２の位相が所定の位相となる位置で回転軸１６２が停止することで、第４歯車２３ｄの所定の歯溝と係止部２４ｅとが対向する。次いで、停止指令部１９５２は、第２回転軸２２の回転を規制することを示す回転規制指令をエア供給装置１７０に出力する（Ｓ１０３）。

図１２及び１３に示すように、Ｓ１０３において回転規制指令が入力されると、エア供給装置１７０は、第４エア配管１７４を介して第４エア供給部１４にエアを供給する。第４エア供給部１４にエアが供給されることにより、第４歯車２３ｄの歯溝に係止部材２４ｂが噛合される。第４歯車２３ｄの歯溝に係止部材２４ｂが噛合することで、駆動軸２０、第１回転軸２１及び第２回転軸２２の回転が規制される。

次いで、工具ロック指令部１９５３は、第２回転工具ユニット２６３を開放することを示す開放指令をエア供給装置１７０に出力する（Ｓ１０４）。

図１４に示すように、Ｓ１０４において、エア供給装置１７０は、第１エア配管１７１を介して第１エア供給部１１にエアを供給する。第１エア供給部１１にエアが供給されることにより、第２回転工具ユニット２６３が開放される。

次いで、工具交換指令部１９５４は、第２回転工具ユニット２６３を引き抜くことを示す引抜指令を自動工具交換装置１８０に出力する（Ｓ１０５）。

Ｓ１０５において、図１５に示すように、第２回転軸２２に保持されていた第２回転工具ユニット２６３は、自動工具交換装置１８０によって第２回転軸２２から引き抜かれる。

次いで、ブロー指令部１９５５は、第２回転工具ユニット２６３が外された第２回転軸２２の内部を供給されたエアでブローすることを示すブロー指令をエア供給装置１７０に出力する（Ｓ１０６）。Ｓ１０６においてブロー指令が入力されると、エア供給装置１７０は、第３エア配管１７３を介して第３エア供給部１３にエアを供給する。第３エア供給部１３から供給されたエアは、空気孔２２ｅに到達して、第２回転軸２２の内部は、エアによりブローされる。

次いで、工具交換指令部１９５４は、第２回転工具ユニット２６３の代わりに第２回転工具ユニット２６３´を挿入することを示す挿入指令をエア供給装置１７０に出力する（Ｓ１０７）。自動工具交換装置１８０と回転工具装置１は、挿入指令が入力されることに応じて、第２回転工具ユニット２６３´を協働して第２回転軸２２に挿入する。

Ｓ１０７において、図１６に示すように、第２回転工具ユニット２６３´は、自動工具交換装置１８０によって第２回転軸２２に挿入され、第２回転工具ユニット２６３は、自動工具交換装置１８０側に収容される。

一般的に、自動工具交換装置は、回転工具ユニットを所定の位相で保持するため、第２回転工具ユニット２６３が自動工具交換装置１８０に保持可能となる第２回転軸２２の位相で、第４歯車２３ｄの歯溝に係止部２４ｅを噛合させることによって、自動工具交換装置１８０と回転工具装置１との間で、回転工具ユニットの交換を行うことができる。

次いで、工具ロック指令部１９５３は、第２回転工具ユニット２６３´を係止することを示す係止指令をエア供給装置１７０に出力する（Ｓ１０８）。

図１７に示すように、Ｓ１０８において工具ロック指令が入力されると、工具ロック指令部１９５３は、第２エア配管１７２を介して第２エア供給部１２にエアを供給する。第２エア供給部１２にエアが供給されると、第２回転工具ユニット２６３´が係止される。これにより、第２回転工具２６２が、第２回転工具２６２と異なる第２回転工具２６２´に交換される。

そして、停止解除指令部１９５６は、第２回転軸２２を回転可能にすることを示す回転規制解除指令をエア供給装置１７０に出力する（Ｓ１０９）。

図１８に示すように、Ｓ１０９において回転規制解除指令が入力されると、エア供給装置１７０は、第５エア配管１７５を介して第５エア供給部１５にエアを供給する。第５エア供給部１５にエアが供給されることにより、駆動軸２０、第１回転軸２１及び第２回転軸２２は回転可能になる。

（第１実施形態に係る回転工具装置及び工作機械の作用効果）
回転工具装置１は、動力伝達機構２３がモータ１６１の回転軸１６２と係合された状態で、第２回転軸２２の回転を規制するので、第２回転軸２２の回転が規制される間、モータ１６１の回転軸１６２と第２回転軸２２の位相関係が維持される。

また、回転工具装置１では、ピストン２４ａ、係止部材２４ｂ及び連結部材２４ｃを有する回転規制機構２４の係止部材２４ｂによって動力伝達機構２３の歯車を係止する。回転工具装置１は、係止部材２４ｂが動力伝達機構２３の歯車の歯溝に噛合して、第２回転軸２２の回転を規制するという簡便な構成で、第２回転軸２２の回転を確実に規制することができる。

また、回転工具装置１では、動力伝達機構２３の歯車は係止部材２４ｂの移動方向に沿って配置され、係止部材２４ｂは端部に位置する歯車に係合するので、回転規制機構２４が小型化されて、回転工具装置１の大きさを小さくできる。

また、回転工具装置１では、係止部材２４ｂは、ピストン２４ａが第２回転軸２２の軸方向に移動することに応じて、軸方向に直交する移動方向に移動することで動力伝達機構２３の端部に位置する歯車を係止するので、回転規制機構２４及び回転工具装置１の大きさを更に小さくできる。

（第２実施形態に係る回転工具装置及び工作機械の構成及び機能）
第２実施形態に係る回転工具装置及び工作機械の構成及び機能を図１９～２４を参照して説明する。図１９において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、直交する矢印で示される。図２０において、エア配管は破線で示され、電気配線は一点鎖線で示される。また、図２１～２２において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図１９に示されるＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向と対応する方向である。

工作機械２００は、自動工具交換装置２８０及びＮＣ装置２９０を自動工具交換装置１８０及びＮＣ装置１９０の代わりに有することが工作機械１００と相違する。自動工具交換装置２８０及びＮＣ装置２９０以外の工作機械２００の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された工作機械１００の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

図２０及び２１に示すように、自動工具交換装置２８０は、工作機械２００において、回転工具装置１の後方に配置される。

自動工具交換装置２８０は、筐体２８６を有し、筐体２８６は、架台２８００にＸ方向に進退移動可能に支持されている。筐体２８６内には、回転工具保持装置２８１と、回転工具抜差装置２８２が収容されている。回転工具保持装置２８１は、保持装置駆動装置２８３によって駆動される。回転工具抜差装置２８２は、抜差装置駆動装置２８４によって駆動される。保持装置駆動装置２８３及び抜差装置駆動装置２８４は、電源装置２８５によって電源が供給される。筐体２８６には、自動工具交換装置２８０内に収容される交換用の第２回転工具ユニット２６３ａ～２６３ｊを回転工具装置１に対して交換する際、第２回転工具ユニット２６３ａ～２６３ｊを搬出及び搬入するために開閉するシャッタ２８６０が配置される。

図２４に示すように、回転工具保持装置２８１は、円形状の第１保持板２８１０と、第１保持回転軸２８１１と、第２保持回転軸２８１２と、軸接続部２８１３と、保持底板部２８１４と、第２保持板２８１５と、マガジン２８１６とを有する。第１保持回転軸２８１１及び第２保持回転軸２８１２は、軸接続部２８１３を介して接続される。第１保持回転軸２８１１は、第１保持板２８１０を介して保持底板部２８１４に回転可能に支持される。第２保持回転軸２８１２は、第２保持板２８１５を介して第２保持板２８１５に回転可能に支持される。第１保持回転軸２８１１及び第２保持回転軸２８１２は、保持装置駆動装置２８３から伝達される動力に応じて回転駆動される。

マガジン２８１６は、マガジン基材２８１６ａと、ホゾ部材２８１６ｂとを有する。マガジン基材２８１６ａは、第２保持回転軸２８１２の端部に一体的に固定される円形状の部材であり、外縁に沿って第２回転工具ユニット２６３ａ～２６３ｊを保持する凹部が形成される。ホゾ部材２８１６ｂは、外縁にホゾ２６１６ｅが形成された略円形状の部材であり、マガジン基材２８１６ａの端面に一体的に固定される。第２回転工具ユニット２６３ａ～２６３ｊはそれぞれ、溝部２６３０にホゾ２６１６ｅが係合された状態で凹部に保持される。

前記凹部内に、一端がマガジン基材２８１６ａに固定された弾性部材からなる固定留め具２８１６ｄが設けられ、各固定留め具２８１６ｄは、第２回転工具ユニット２６３ａ～２６３ｊのそれぞれを凹部内で押圧する。第２回転工具ユニット２６３ａ～２６３ｊのそれぞれは、固定留め具２８１６ｄによって前記凹部内に弾力的に保持される。

回転工具抜差装置２８２は、抜差基部２８２０と、第１腕部２８２１と、第２腕部２８２２とを有する。抜差基部２８２０は、抜差装置駆動装置２８４によってＸ方向及びＹ方向に移動制御自在に設けられている。第１腕部２８２１及び第２腕部２８２２は、抜差基部２８２０から回転工具装置１の方向に向けて延伸する一対の腕部であり、互いに接近するように移動することで第２回転工具ユニット２６３を挟持し、離間するように移動することで第２回転工具ユニット２６３の挟持を解除する。

保持装置駆動装置２８３は、モータ等を有し、回転工具保持装置２８１及び回転工具抜差装置２８２と共に筐体２８６をＸ方向に移動し、第１保持回転軸２８１１及び第２保持回転軸２８１２を回転することで、マガジン２８１６を回転する。抜差装置駆動装置２８４は、モータ等を有し、回転工具抜差装置２８２をＸ方向及びＹ方向に移動する。

ＮＣ装置２９０は、処理部２９５を処理部１９５の代わりに有することがＮＣ装置１９０と相違する。処理部２９５は、加工指令部２９５０と、交換指令取得部２９５１と、停止指令部２９５２と、工具ロック指令部２９５３と、工具交換指令部２９５４と、ブロー指令部２９５５と、停止解除指令部２９５６とを有する。これらの各部は、処理部２９５が備えるプロセッサで実行される加工プログラム及び回転工具交換プログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとしてＮＣ装置２９０に実装されてもよい。

（ＮＣ装置２９０による加工処理及び回転工具交換処理）
図２５～４３を参照して、ＮＣ装置２９０による回転工具交換処理を説明する。図２５に示す回転工具交換処理は、予め記憶部２９２に記憶されている加工プログラム及び回転工具交換プログラムに基づいて、主に処理部２９５によりＮＣ装置２９０の各要素と協働して実行される。

まず、加工指令部２９５０は、図２６に示す初期位置に配置された刃物台１２０を、加工位置移動指令をＸＹテーブル１２２に出力することによって（Ｓ２０１）、図２７に示す加工開始位置に移動する。

次いで、加工指令部２９５０は、加工を実施することを示す加工指令をモータ１６１及びＸＹテーブル１２２に出力することによって（Ｓ２０２）、図２７に示すようにＸＹテーブル１２２に固定的に装着されたバイト１２Ｘによりワークの加工を行い、次いで図２８に示すようにＸＹテーブル１２２に回転可能に装着された回転工具によりワークの加工を行う。

図２９に示すように、加工指令によって、回転工具装置１の第１回転工具２６１又は第２回転工具２６２によりワークの加工が行われ、次工程で回転工具装置１の第２回転工具ユニット２６３を交換する場合、工具交換指令部２９５４は、自動工具交換装置２８０の筐体２８６をスタンバイ位置に移動することを示すスタンバイ位置移動指令を保持装置駆動装置２８３に出力する（Ｓ２０３）。保持装置駆動装置２８３は、スタンバイ位置移動指令が入力されたことに応じて、第２回転工具２６２によるワークの加工の妨げにならない場合、筐体２８６を図２９に示すようにスタンバイ位置に移動する。

次いで、加工指令部２９５０は、第２回転工具ユニット２６３を交換することを示す回転工具交換指令を交換指令取得部２９５１に出力し（Ｓ２０４）、交換指令取得部２９５１は、加工指令部２９５０から回転工具交換指令を取得する（Ｓ２０５）。次いで、前記第２回転工具２６２による加工終了後、停止指令部２９５２は、モータ１６１にモータ停止指令を出力する（Ｓ２０６）と共に、回転規制指令をエア供給装置１７０に出力する（Ｓ２０７）。

次いで、工具交換指令部２９５４は、回転工具装置１をＢ軸方向に回転すると共に、回転工具装置１を所定の工具交換位置に移動することを示す工具交換位置移動指令をＸＹテーブル１２２及び旋回モータ１２３に出力する（Ｓ２０８）。

Ｓ２０８において、図３０～３２に示すように、まず、旋回モータ１２３は、図３０に示すように、回転工具装置１をＹ軸方向に上方から見て反時計回りに９０°Ｂ軸旋回する。次いで、ＸＹテーブル１２２は、図３１に示すように、回転工具装置１をＸ方向に筐体２８６に接近させるように移動する。そして、旋回モータ１２３は、図３２に示すように、回転工具装置１を更に反時計回りに９０°Ｂ軸旋回し、ＸＹテーブル１２２は、第２回転工具ユニット２６３と回転工具抜差装置２８２が対向し、第２回転工具ユニット２６３と第１腕部２８２１及び第２腕部２８２２とが同一の高さになるように回転工具装置１を移動する。このとき回転工具装置１では、回転規制機構２４が有する係止部材２４ｂによって動力伝達機構２３の歯車が係止される。

次いで、工具ロック指令部２９５３は、第２回転工具ユニット２６３を開放することを示す開放指令をエア供給装置１７０に出力する（Ｓ２０９）。Ｓ１０３の処理と同様な処理をエア供給装置１７０が実行することで、第２回転工具ユニット２６３が開放される。次いで、工具交換指令部２９５４は、第２回転工具ユニット２６３を引き抜くことを示す引抜指令を自動工具交換装置１８０、ＸＹテーブル１２２に出力する（Ｓ２１０）。

Ｓ２１０において、図３３に示すように、まず、シャッタ２８６０が開くと共に、自動工具交換装置２８０は、第２回転工具ユニット２６３が第１腕部２８２１と第２腕部２８２２との間に挿入されるように筐体２８６を移動し、第１腕部２８２１及び第２腕部２８２２によって第２回転工具ユニット２６３を挟持する。次いで、図３４に示すように、回転工具抜差装置２８２は、筐体２８６に対してＸ方向に移動し、第１腕部２８２１及び第２腕部２８２２によって挟持された第２回転工具ユニット２６３を回転工具装置１から引き抜く。

次いで、ブロー指令部２９５５は、第２回転工具ユニット２６３が外された第２回転軸２２の内部をブローすることを示すブロー指令をエア供給装置１７０に出力する（Ｓ２１１）。次いで、工具交換指令部２９５４は、第２回転工具ユニット２６３の代わりに第２回転工具ユニット２６３ｃを挿入することを示す挿入指令をエア供給装置１７０及び保持装置駆動装置２８３に出力する（Ｓ２１２）。

Ｓ２１２において、図３５に示すように、まず、マガジン２８１６は、第２回転工具ユニット２６３ｃ（第２回転工具ユニット２６３´に相当）がマガジン２８１６の頂部に配置されるように回転する。一方、ＸＹテーブル１２２は、第２回転軸２２の高さがマガジン２８１６の頂部に配置される第２回転工具ユニット２６３ｃの軸の高さと一致するように、回転工具装置１をＹ方向に移動する。次いで、図３６に示すように、ＸＹテーブル１２２は、回転工具装置１をＸ方向に移動して、第２回転工具ユニット２６３ｃを第２回転軸２２に挿入する。

次いで、工具ロック指令部２９５３は、第２回転工具ユニット２６３ｃを係止することを示す係止指令をエア供給装置１７０に出力する（Ｓ２１３）。このとき回転工具装置１では、第２回転工具ユニット２６３ｃが保持されると共に、回転規制機構２４が有する係止部材２４ｂによる動力伝達機構２３の歯車の係止が解除される。次いで、工具交換指令部２９５４は、回転工具装置１を初期位置に移動することを示す初期位置移動指令をＸＹテーブル１２２及び旋回モータ１２３に出力する（Ｓ２１４）。次いで、工具交換指令部２９５４は、第２回転工具ユニット２６３をマガジン２８１６に収容することを示す工具収容指令を自動工具交換装置２８０に出力する（Ｓ２１５）。

Ｓ２１４において、まず、図３７に示すように、ＸＹテーブル１２２は、回転工具装置１をＹ方向に移動して、マガジン２８１６から第２回転工具ユニット２６３ｃを、固定留め具２８１６ｄの付勢力に抗して上方に引き抜く。次いで、図３８に示すように、自動工具交換装置２８０及び刃物台１２０は、互いに離間するようにＸ方向に移動して、第２回転工具ユニット２６３ｃを自動工具交換装置２８０から離隔させると共に、シャッタ２８６０が閉じる。次いで、図３９及び４０に示すように、旋回モータ１２３は、回転工具装置１をＹ軸方向に上面から見て時計方向に９０°Ｂ軸旋回し、次いで、ＸＹテーブル１２２は、回転工具装置１を正面主軸に向かってＸ方向に移動する。そして、図４１に示すように、旋回モータ１２３は、回転工具装置１を更に時計方向に９０°Ｂ軸旋回し、回転工具装置１を初期位置に待機させる。

一方、Ｓ２１５において、まず、図３９に示すように、回転工具抜差装置２８２は、第２回転工具ユニット２６３の溝部２６３０がホゾ２６１６ｅに対向するように、Ｘ方向に移動する。Ｓ２０６のモータ停止指令によって第２回転工具ユニット２６３は、溝部２６３０がホゾ２６１６ｅと対向する位相で停止している。次いで、図４０に示すように、回転工具抜差装置２８２は、Ｙ方向に移動して、第２回転工具ユニット２６３の溝部２６３０にホゾ２６１６ｅを係合させて、第２回転工具ユニット２６３をマガジン２８１６の頂部に装着する。次いで、図４１に示すように、回転工具抜差装置２８２は、Ｙ方向に移動して、マガジン２８１６の頂部から離脱する。そして、図４２に示すように、回転工具装置１は、Ｘ方向に移動して、交換された第２回転工具ユニット２６３ｃによりワークの加工を行う。第２回転工具ユニット２６３ｃによる加工終了後、図４３に示すように、ＸＹテーブル１２２の移動によって、加工を完了したワークを突っ切る。

（第２実施形態に係る回転工具装置及び工作機械の作用効果）
工作機械２００は、自動工具交換装置２８０と回転工具装置１との間において、第２回転工具ユニット２６３の溝部２６３０が±Ｙ方向すなわち鉛直方向に並ぶ位相でマガジン２８１６のホゾ２６１６ｅと合う位相で第２回転工具ユニット２６３が停止するので、自動工具交換装置２８０のマガジン２８１６のホゾ２６１６ｅと第２回転工具ユニット２６３の溝部２６３０とを容易に係合できる。

また、工作機械２００は、回転工具装置１及び自動工具交換装置２８０の双方を互いに近接する方向に移動することで工具を交換するので、工具交換に必要なスペースを小さくすることができる。

また、工作機械２００は、自動工具交換装置２８０の内部に移動可能に配置される回転工具抜差装置２８２を介して第２回転工具ユニット２６３を交換するので、自動工具交換装置２８０をコンパクトにすることができる。さらに、工作機械２００は、自動工具交換装置２８０のコンパクト化が可能なので、工作機械２００への自動工具交換装置２８０を容易に搭載することができる。

Claims (5)

1. 工作機械に搭載される回転工具装置であって、
   モータに係合され且つ互いに噛合して配置される複数の歯車を有し、前記モータから動力が伝達される動力伝達機構と、
   ワークを加工する回転工具を着脱可能に保持する工具装着部が設けられ、且つ、前記動力伝達機構によって伝達された動力により回転する回転軸と、
   前記回転軸の回転を規制する際に、前記動力伝達機構が前記モータと係合された状態で、前記複数の歯車の何れかを係止する係止部材と、を有し、
   前記回転軸は、前記回転工具を交換するときに、回転を規制される、ことを特徴とする回転工具装置。
2. 前記係止部材は、前記回転軸が延伸する軸方向に直交する移動方向に移動することで、前記複数の歯車の何れか１つの歯溝に噛合して、前記回転軸の回転を規制する、請求項１に記載の回転工具装置。
3. 前記複数の歯車は、前記移動方向に沿って配置され、
   前記係止部材は、端部に位置する歯車に係合する、請求項２に記載の回転工具装置。
4. 前記軸方向に延伸し且つ前記軸方向及び前記移動方向の何れとも相違する方向に延伸する溝部が形成されたピストンを備えるシリンダと、一端が前記係止部材に固定され且つ他端が前記溝部に挿入された連結部材とを更に有し、
   前記係止部材は、前記ピストンが前記軸方向に移動することに応じて、前記移動方向に移動する、請求項２又は３に記載の回転工具装置。
5. 動力を出力するモータと、
   モータに係合され且つ互いに噛合して配置される複数の歯車を有し、前記モータから動力が伝達される動力伝達機構と、ワークを加工する回転工具を着脱可能に保持する工具装着部が設けられ、且つ、前記動力伝達機構によって伝達された動力により回転する回転軸と、前記回転軸の回転を規制する際に、前記動力伝達機構が前記モータと係合された状態で、前記複数の歯車の何れかを係止する係止部材と、を有する回転工具装置と、
   前記回転工具を交換するときに、前記回転軸の回転を規制することを示す回転規制指令を出力する制御装置と、
   を有することを特徴とする工作機械。

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