JP2003170327A

JP2003170327A - 工具、工具ホルダおよび工作機械

Info

Publication number: JP2003170327A
Application number: JP2001367428A
Authority: JP
Inventors: Koji Katsumata; 宏司勝又; Masaru Adachi; 賢足立
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】通常の工具と同様に工作機械の主軸に着脱自在
に装着され、外部から電力を供給することなく工作機械
の主軸よりも高い回転数を得ることができ、外部の電源
等と結線することなく駆動可能で、加えて、自動工具交
換が可能なように小型化された工具を提供する。【解決手段】ワークを加工する刃具１００と、工作機械
の主軸４６から供給される回転力によって発電する発電
機７０と、発電機７０が発電した電力により駆動され、
刃具１００を回転させる電動機８０と、発電機７０によ
って発電された電力の一部を用いて、電動機８０の駆動
によって発生する熱を外部に放出するペルチェ素子４０
０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、工作機械の主軸に
装着されるワークを加工する工具、エンドミル等の加工
具を保持する工具ホルダ、この工具または工具ホルダが
主軸に着脱される工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、マシニングセンタ等の主軸を
備えた工作機械では、主軸の最大回転数（単位時間当た
り）は主軸を回転自在に保持するメインベアリングの構
造や潤滑方式によって決定されるため、この最大回転数
より増速した回転数で工具を回転させたい場合には、増
速装置を用いている。増速装置としては、工具を保持し
主軸に着脱可能となっており、主軸の回転力を遊星歯車
等の歯車機構によって工具の回転数を増速させるものが
知られている。たとえば、マシニングセンタにおいて、
一時的に主軸の最大回転数よりも工具の回転数を増速さ
せたい場合には、上記のような増速装置を主軸に対して
通常の工具と同様に装着し、工具を高い回転数で回転さ
せている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な歯車機構による増速装置によって工具を主軸の回転数
よりも増速する場合に、数万回転〜数十万回転の超高速
で回転させると、増速装置の発熱が増大し、加工精度に
影響することがある。また、数万回転〜数十万回転の超
高速回転では、増速装置からの騒音も増大する。さら
に、増速装置を数万回転〜数十万回転の回転に耐えうる
信頼性の高い構造にするため、比較的製造コストが高騰
するという不利益も存在した。また、歯車機構による増
速装置の場合、歯車や軸受の潤滑が必要であり、潤滑油
の供給経路および排出経路を増速装置内に設けるため、
装置が大型化し、自動工具交換装置による自動交換が難
しいという不利益も存在した。また、他の増速方法とし
て、主軸を駆動するモータに高周波モータを使用し、こ
の高周波モータに特別に用意された制御装置から駆動電
流を供給し、主軸を高速回転させる方法が採られる場合
がある。しかしながら、この方法では、電力を外部から
供給するケーブルが存在するため、工具の自動交換を通
常の工具と同様に行うことが難しく、また、設備コスト
が比較的高いという不利益が存在する。

【０００４】本発明は、上述の問題に鑑みて成されたも
のであって、その目的は、通常の工具と同様に工作機械
の主軸に着脱自在に装着され、外部から電力を供給する
ことなく工作機械の主軸よりも高い回転数を得ることが
でき、外部の電源等と結線することなく駆動可能で、加
えて、自動工具交換が可能なように小型化された工具、
工具ホルダおよびこれらを備えた工作機械を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の工具は、工作機
械の主軸に着脱可能に装着される工具であって、ワーク
を加工する加工具と、前記工作機械の主軸から供給され
る回転力によって発電する発電機と、前記発電機が発電
した電力により駆動され、前記加工具を回転させる電動
機と、前記発電機によって発電された電力の一部を用い
て、前記電動機の駆動によって発生する熱を外部に放出
する冷却手段とを有する。

【０００６】前記冷却手段は、ペルチェ素子を有する。

【０００７】本発明の工具ホルダは、ワークを加工する
加工具を保持可能で、工作機械本体の主軸に着脱可能に
装着される工具ホルダであって、前記加工具を回転自在
に保持する工具保持部と、前記工作機械の主軸から供給
される回転力によって発電する発電機と、前記発電機が
発電した電力により駆動され、前記加工具を回転させる
電動機と、前記発電機によって発電された電力の一部を
用いて、前記電動機の駆動によって発生する熱を外部に
放出する冷却手段とを有する。

【０００８】本発明の工作機械は、主軸と、前記主軸を
駆動する駆動手段と、前記主軸とワークとの相対位置を
変更する少なくとも一つの制御軸とを備える工作機械本
体と、ワークを加工する加工具、前記工作機械の主軸か
ら供給される回転力によって発電する発電機、および、
前記発電機が発電した電力により駆動され、前記加工具
を回転させる電動機を備え、前記主軸に着脱される工具
と、前記駆動手段および前記制御軸を加工プログラムに
したがって駆動制御する制御装置とを有する工作機械で
あって、前記工具は、前記発電機によって発電された電
力の一部を用いて、前記電動機の駆動によって発生する
熱を外部に放出する冷却手段をさらに有する。

【０００９】本発明では、主軸に着脱される工具に発電
機および電動機を備え、主軸の回転力を利用して発電
し、発電した電力で電動機を駆動して加工具を回転させ
る。これにより、外部の電源等と結線することなく工具
の駆動が可能となり、自動工具交換も可能となる。この
ように、本発明の工具は主軸や外部機器から完全に独立
しているが、一方で、電動機を駆動させると発熱する。
このため、冷却手段を工具に設け、発電機によって発電
された電力の一部を用いて電動機の駆動によって発生す
る熱を外部に放出する。これにより、発電機の駆動によ
り発生する熱による影響を避けることができるととも
に、外部の電源等と結線する必要がない本発明の工具の
特徴を維持できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明が適用され
る工作機械の一例としてのマシニングセンタの構成図で
ある。なお、マシニングセンタはいわゆる複合加工の可
能な数値制御工作機械である。

【００１１】マシニングセンタ１は、工作機械本体２
と、数値制御装置（ＮＣ装置）２５０と、プログラマブ
ルロジックコントローラ（ＰＬＣ）１５０とを備えてい
る。図１において、工作機械本体２は、門型のコラム３
８の各軸によって両端部を移動可能に支持されたクロス
レール３７を備えており、このクロスレール３７上を移
動可能に支持されたサドル４４を介してラム４５が鉛直
方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられている。

【００１２】サドル４４には、水平方向にクロスレール
３７内を通じて図示しないねじ部が形成されており、こ
れに外周にねじ部が形成された送り軸４１が螺合してい
る。送り軸４１の一端部には、サーボモータ１９が接続
されており、送り軸４１はサーボモータ１９によって回
転駆動される。送り軸４１の回転駆動によって、サドル
４４はＹ軸方向に移動可能となり、これによってラム４
５のＹ軸方向の移動および位置決めが行われる。

【００１３】さらに、サドル４４には、鉛直方向に図示
しないねじ部が形成されており、これに外周にねじ部が
形成された送り軸４２がねじ込まれている。送り軸４２
の端部には、サーボモータ２０が接続されている。サー
ボモータ２０によって送り軸４２が回転駆動され、これ
によりサドル４４に移動可能に設けられたラム４５のＺ
軸方向の移動および位置決めが行われる。

【００１４】ラム４５内には、主軸モータ３１が内蔵さ
れ、この主軸モータ３１はラム４５に回転自在に保持さ
れた主軸４６を回転駆動する。主軸４６の先端には、エ
ンドミルなどの加工具とこの加工具を保持する工具ホル
ダからなる工具Ｔが装着され、主軸４６の回転によって
工具Ｔが駆動される。ラム４５の下方には、加工すべき
ワークが固定されるテーブル３５がＸ軸方向に移動可能
に設けられている。テーブル３５には、図示しないねじ
部が形成されており、これにＸ軸方向に沿って設けられ
た図示しない送り軸が螺合しており、この図示しない送
り軸にサーボモータ１８が接続されている。テーブル３
５は、サーボモータ１８の回転駆動によってＸ軸方向の
移動および位置決めが行われる。

【００１５】また、２本の門型コラム３８には、図示し
ないねじ部がそれぞれ形成されており、これに螺合する
送り軸３２ａをクロスレール昇降用モータ３２によって
回転駆動することによりクロスレール３７は昇降する。
自動工具交換装置（ＡＴＣ）３９は、主軸４６に対して
各種工具Ｔを自動交換する。この自動工具交換装置３９
は、たとえば、図示しないマガジンにエンドミル、ドリ
ル等の各種加工具を工具ホルダによって保持した工具Ｔ
を収納しており、主軸４６に装着された工具Ｔを図示し
ない工具交換アームによってマガジンに収納し、必要な
工具Ｔを主軸４６に工具交換アームによって装着する。

【００１６】ＮＣ装置２５０は、上記のサーボモータ１
８，１９，２０、および、クロスレール昇降用モータ３
２の駆動制御を行う。ＮＣ装置２５０は、具体的には、
予め加工プログラムで規定されたワークの加工手順にし
たがって、サーボモータ１８，１９，２０による工具Ｔ
とワークとの間の位置および速度制御を行う。また、Ｎ
Ｃ装置２５０は、加工プログラムにおいて、たとえば、
Ｓコードで規定された主軸モータ３１の回転数（単位時
間当りの回転数）を解読することにより主軸４６の回転
数の制御を行う。さらに、ＮＣ装置２５０は、ＮＣプロ
グラムにおいて、たとえば、Ｍコードで規定れた工具Ｔ
の交換を動作を解読することにより、各種工具Ｔの自動
交換を実行する。

【００１７】ＰＬＣ１５０は、ＮＣ装置２５０および操
作パネル２００と接続されている。このＰＬＣ１５０
は、予め決められたシーケンスプログラムにしたがっ
て、マシニングセンタ１の起動、停止を行ったり、操作
パネル２００の表示部を点灯、消灯する信号を出力する
等の各種シーケンス制御を行う。また、ＰＬＣ１５０
は、主軸モータ３１を駆動制御する主軸モータドライバ
１５７と接続されている。ＰＬＣ１５０は、主軸モータ
３１の起動、停止および速度制御を行うための制御指令
を主軸モータドライバ１５７に出力する。なお、ＰＬＣ
１５０は各種シーケンス制御を行う。

【００１８】図２は、本発明の工具の一実施形態の構成
を示す断面図である。図２において、工具６０は、刃具
１００と、この刃具１００を保持する工具ホルダ部６１
とから構成される。なお、刃具１００は本発明の加工具
の一実施態様である。また、本実施形態に係る工具６０
は、上記した通常の工具Ｔと同様に自動工具交換装置３
９によって主軸４６に着脱される。

【００１９】工具ホルダ部６１は、装着部６２と、ケー
ス部材６６，６７，６８および６９からなるケース６５
と、発電機７０と、電動機８０と、工具保持部９０と、
回り止め部材８５とを備えている。ケース部材６６，６
７，６８および６９は、たとえば、ボルト等の締結手段
によって互いに連結されており、これらケース部材６
６，６７，６８および６９がケース６５を構成してい
る。ケース部材６６，６７，６８および６９は、ステン
レス等の金属材料で形成されている。

【００２０】装着部６２は、把持部６２ａと、上記の主
軸４６の先端部に形成されたテーパスリーブ４６ａに装
着されるテーパシャンク部６２ｂと、このテーパシャン
ク部６２ｂの先端部に設けられたプルスタッド６２ｃ
と、ケース６５内に複数の軸受７２および７３を介して
回転自在に保持される軸部６２ｄとを備えている。

【００２１】装着部６２の把持部６２ａは、上記した自
動工具交換装置３９の工具交換アームによって、自動工
具交換装置３９のマガジンから主軸４６に装着される際
および主軸４６から自動工具交換装置３９のマガジンへ
搬送される際に把持される。

【００２２】装着部６２のテーパシャンク部６２ｂは、
主軸４６のテーパスリーブ４６ａに装着されることによ
って、中心軸が主軸４６の中心軸と同心になる。

【００２３】装着部６２のプルスタッド６２ｃは、装着
部６２が主軸４６のテーパスリーブ４６ａに装着される
と、主軸４６に内蔵された図示しないクランプ機構のコ
レットによってクランプされる。なお、主軸４６に内蔵
されたクランプ機構は周知技術であるので詳細について
は省略する。

【００２４】装着部６２の軸部６２ｄには、後述する発
電機７０のロータ７０ａが固定されている。

【００２５】ケース部材６７の内周には、発電機７０の
ステータ７０ｂがロータ７０ａに対向する位置に固定さ
れている。発電機７０は、装着部６２の軸部６２ｄに固
定されたロータ７０ａが回転することにより発電する。
この発電機７０には、たとえば、三相同期発電機が用い
られる。

【００２６】ケース部材６９の内周には、ペルチェ素子
４００が固定されている。このペルチェ素子４００は、
円筒状に形成されており、外周面がケース部材６９の内
周面に接触している。なお、ペルチェ素子４００の構成
については後述する。

【００２７】ペルチェ素子４００の内周には、電動機８
０のステータ８０ｂが固定されている。一方、電動機８
０の回転軸８１は、ケース部材６８およびケース部材６
９の内周に複数の軸受ＢＲを介して回転自在に保持され
ている。この電動機８０の回転軸８１には、ロータ８０
ａがステータ８０ｂに対向して固定されている。電動機
８０のステータ８０ｂの巻線に電流を供給することによ
り、回転軸８１が回転する。電動機８０には、たとえ
ば、三相誘導電動機を用いることができる。

【００２８】工具保持部９０は、回転軸９１と、この回
転軸９１と電動機８０の回転軸８１とを連結するカップ
リング９３と、回転軸９１の先端部に固定された工具装
着部材９５とを有する。

【００２９】回転軸９１は、ケース部材６９の内周に複
数の軸受９２を介して回転自在に保持されている。回転
軸９１の先端側は、ケース部材６９に抜け止め部材９４
によって抜け止めされている。

【００３０】刃具１００は、工具装着部材９５に保持さ
れており、この刃具１００はワークを加工する。なお、
工具装着部材９５は本発明の工具保持部の一実施態様で
ある。刃具１００は、具体的には、ドリル、エンドミル
等の各種の刃具である。

【００３１】ケース部材６７の外周には、回り止め部材
８５が設けられている。回り止め部材８５は、装着部６
２が主軸４６のテーパスリーブ４６ａに装着されること
により、主軸４６側の、たとえば、ラム４５等の非回転
部４７に形成された嵌合穴４７ａに先端８５ａが挿入さ
れる。これにより、ケース部材６７、すなわち、ケース
６５は、主軸４６が回転しても回転が規制される。

【００３２】図３は、上記構成の工具６０の電気系の機
能ブロック図である。図３に示すように、工具６０は、
発電機７０、電動機８０およびペルチェ素子４００に加
えて、整流回路４５０を備えている。この整流回路４５
０は、たとえば、上記したケース６５内の所定箇所に配
置されている。発電機７０は、複数の導電ケーブルＷ
ｘ，Ｗｙ，Ｗｚによって電動機８０と電気的に接続され
ている。これら導電ケーブルＷｘ，Ｗｙ，Ｗｚを通じて
発電機７０が発電した三相交流が電動機８０の供給され
る。

【００３３】整流回路４５０には、発電機７０が発電し
た三相交流の一部が供給される。整流回路４５０は、こ
の三相交流を所定電圧Ｖの直流に変換し、ペルチェ素子
４００に供給する。電圧Ｖは、たとえば、数ボルト〜数
十ボルト程度である。

【００３４】図４は、上記したペルチェ素子の概略構造
を示す断面図である。図４に示すペルチェ素子４００
は、絶縁体４０１と、接合用金属部材４０２と、Ｎ型の
熱伝素子４０３Ｎと、Ｐ型の熱伝素子４０３Ｐと、絶縁
体４０４とを有している。

【００３５】絶縁体４０１は、たとえば、セラミックス
で形成されており、この絶縁体４０１の外表面４０１ａ
はケース６５（ケース部材６９）の内周に接触する。

【００３６】Ｎ型の熱伝素子４０３ＮおよびＰ型の熱伝
素子４０３Ｐは、絶縁体４０１上に接合用金属部材４０
２を介して交互に配列されている。熱伝素子４０３Ｎお
よび熱伝素子４０３Ｐは、半導体材料で形成されてお
り、電流が流れることによって熱を所定の向きに移動さ
せる。熱伝素子４０３Ｎと熱伝素子４０３Ｐとでは、電
流が同じ向きに流れたとしたときに、熱を移動させる向
きが互いに逆向きである。

【００３７】絶縁体４０４は、接合用金属部材４０２を
介してＮ型の熱伝素子４０３ＮおよびＰ型の熱伝素子４
０３Ｐの上に設けられている。絶縁体４０４は、たとえ
ば、セラミックスで形成されており、この絶縁体４０４
の外表面４０４ａは、電動機８０のステータ８０ｂの外
周面に接触している。

【００３８】接合用金属部材４０２は、交互に配列され
たＮ型の熱伝素子４０３ＮおよびＰ型の熱伝素子４０３
Ｐを電気的に直列に接続している。

【００３９】上記構成のペルチェ素子４００において整
流回路４５０から出力される所定電圧Ｖを一端に位置す
る熱伝素子４０３Ｎから他端に位置する熱伝素子４０３
Ｐの間に印加すると、図４において点線で示す経路で直
流電流ｉが流れる。この電流ｉが流れることにより、熱
伝素子４０３Ｎおよび熱伝素子４０３Ｐは、矢印Ｈの向
き、すなわち、電動機８０側の絶縁体４０４からケース
６５側の絶縁体４０１に向けて熱を移動する。これによ
り、電動機８０の駆動により発生した熱をケース６５を
通じて外部に放出することが可能となる。

【００４０】次に、本実施形態に係る工具６０の動作の
一例について説明する。まず、自動工具交換装置３９に
よって、工具装着部９５に刃具１００を保持した工具６
０を工作機械本体２の主軸４６に装着する。工具６０
は、回り止め部材８５の先端部８５ａが非回転部４７の
嵌合穴４７ａに嵌合挿入され、ケース６５の回転が規制
される。

【００４１】この状態から、主軸４６を回転数Ｎ₀ で回
転させると、工具６０の装着部６２が回転し、主軸４６
の回転力が発電機７０に伝達される。これにより、発電
機７０は、たとえば、三相同期発電機を用いた場合に
は、三相交流電力を発電する。

【００４２】三相同期発電機の発生する三相交流電力の
周波数ｆは、三相同期発電機の極数をＰ₁ とし、主軸４
６の回転数をＮ₀ 〔ｍｉｎ^-1〕とすると、次式（１）に
よって表される。

【００４３】

【数１】ｆ＝Ｐ₁ ×Ｎ₀ ／１２０〔ｍｉｎ^-1〕 …（１）

【００４４】したがって、主軸４６を回転数Ｎ₀ で回転
させると、上記（１）式で表される周波数ｆの三相交流
電力が電動機８０に供給される。

【００４５】ここで、電動機８０に三相誘導電動機を用
いたとすると、この三相誘導電動機の極数がＰ₂ とする
と、三相誘導電動機は三相交流の１サイクルで２／Ｐ₂
回転することから、すべりがないときの三相誘導電動機
の同期速度Ｎ₁ は、次式（２）で表される。

【００４６】

【数２】Ｎ₁ ＝１２０×ｆ／Ｐ₂ 〔ｍｉｎ^-1〕 …（２）

【００４７】したがって、主軸４６の回転数Ｎ₀ に対す
る工具の回転数Ｎ₁ は次式（３）によって表される。

【００４８】

【数３】Ｎ₁ ＝Ｎ₀ ×Ｐ₁ ／Ｐ₂ 〔ｍｉｎ^-1〕 …（３）

【００４９】（３）式からわかるように、主軸４６の回
転数Ｎ₀ は、上記（３）式で表される回転数Ｎ₁ に変速
される。（３）式で示すように、三相同期発電機の極数
Ｐ₁ と三相誘導電動機の極数Ｐ ₂ との比を適宜設定する
ことにより、主軸４６の回転数Ｎ₀ に対する工具の回転
数Ｎ₁ の変速比を任意に設定することが分かる。すなわ
ち、主軸４６の回転数Ｎ₀ を増速したい場合には、極数
比Ｐ₁ ／Ｐ₂ を１より大きくし、減速したい場合には、
極数比Ｐ₁ ／Ｐ₂ を１より小さくなるように、三相同期
発電機の極数Ｐ₁ および三相誘導電動機の極数Ｐ₂ を予
め選択すればよい。

【００５０】たとえば、主軸４６の最大回転数Ｎmax が
３０００ｍｉｎ^-1であるとすると、通常の工具を用いた
ワークの加工では、主軸４６の回転数は上記の最大回転
数Ｎmax の範囲で十分である場合が多い。一方、主軸４
６の最大回転数Ｎmax が３０００ｍｉｎ^-1のマシニング
センタ１を使用し、たとえば、ワークにアルミニウム合
金材を用いてこれを高速加工するには、工具の回転数
を、たとえば、３００００ｍｉｎ^-1に増速させたいよう
な場合がある。このような場合のために、マシニングセ
ンタ１の自動工具交換装置３９のマガジンに工具６０を
予め収容しておく。なお、工具６０は、増速比が１０と
なるように、上記の極数比Ｐ₁ ／Ｐ₂ が１０である三相
同期発電機および三相誘導電動機を内蔵させる。

【００５１】自動工具交換装置３９によって、主軸４６
に通常の工具と同様に工具６０を自動装着する。主軸４
６を主軸モータ３１を駆動して回転させるが、工具６０
に保持された工具の回転数は、主軸４６の回転数によっ
て制御する。すなわち、ＮＣ装置２５０にダウンロード
するＮＣプログラムにおいて、主軸４６の回転数をＳコ
ードで指定することにより、工具６０の刃具１００の回
転数を規定しておく。したがって、ＮＣ装置２５０は、
主軸４６の回転数を制御することにより、工具６０の刃
具１００の回転数を制御する。たとえば、工具６０の刃
具１００を３００００ｍｉｎ^-1で回転させたい場合に
は、ＮＣプログラムにおいてＳコードで主軸４６の回転
数を３０００ｍｉｎ^-1に指定しておく。

【００５２】主軸４６を３０００ｍｉｎ^-1で回転させる
と、発電機７０は主軸４６の回転数および極数Ｐ₁ に応
じた周波数の三相交流を発生する。電動機８０は、発電
機７０から供給される三相交流によって駆動され、工具
６０の刃具１００は、約３００００ｍｉｎ^-1の回転数で
回転する。

【００５３】上記のように刃具１００が増速された状態
で、テーブル３５に固定されたワークと刃具１００（主
軸４６）とを加工プログラムにしたがって相対移動させ
ることにより、ワークの切削加工が行われる。

【００５４】これにより、たとえば、主軸の最大回転数
が制限されるマシニングセンタ１を使用した場合に、主
軸の最大回転数を越える回転数で刃具１００を回転させ
てワークの高速加工が可能となる。

【００５５】一方、発電機７０で発電された三相交流の
一部は、整流回路４５０に供給され、整流回路４５０に
おいて所定電圧Ｖの直流に変換されたのち、ペルチェ素
子４００に供給される。ペルチェ素子４００は、電動機
８０の駆動によって発生した熱をケース部材６９に向け
て移動させる。ケース部材６９は、金属材料で形成され
ているため、熱伝導率が比較的高く、電動機８０側から
ペルチェ素子４００によって移動された熱は、ケース部
材６９を通じて工具６０の外部に放出される。これによ
り、電動機８０の駆動、特に、高速回転させた場合に発
生する多量の熱を工具６０の外部に効率良く放出するこ
とができ、電動機８０の過熱および工具全体の温度上昇
を抑制することができる。

【００５６】以上のように、本実施形態によれば、通常
の工具と同様にユニット化された工具６０に発電機７０
および電動機８０を内蔵し、発電機７０で発生した電力
で電動機８０を駆動することで、主軸４６に対する工具
の回転速度を増速させるため、主軸４６を高速回転させ
ても歯車装置のように発熱が増大せず、加工精度の低下
が抑制される。

【００５７】さらに、本実施形態によれば、電動機８０
のイナーシャを主軸４６のイナーシャよりも小さくでき
るため、主軸４６を直接に高速回転させる場合に比べ
て、刃具１００の応答性を向上できる。

【００５８】また、本実施形態によれば、主軸４６の回
転速度を増速させる工具６０を主軸４６に対して着脱自
在とし、かつ、自動工具交換装置３９によって通常の工
具と同様に交換可能となっているため、通常の回転速度
の範囲での加工を行いながら、高速加工の要求に対して
即座に対応することができる。また、本実施形態によれ
ば、主軸４６の回転によって発電した電力で刃具１００
を駆動するため、外部から駆動電流を供給する必要がな
く、この結果、電源供給のための配線が必要ない。

【００５９】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れない。上述した実施形態では、ケース部材６９の内周
にペルチェ素子４００を設け、ケース部材６９を通じて
熱を外部に放出する構成とした。さらに効率的に熱を工
具６０の外部に放出するためには、ケース部材６９の外
周にヒートシンクを設けてもよい。また、ケース部材６
９自体をヒートシンクとしてもよい。また、ヒートシン
ク以外にも、ケース部材６９の外周に冷却ジャケットを
設けることも可能である。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、通常の工具と同様に工
作機械の主軸に着脱自在に装着され、外部から電力を供
給することなく工作機械の主軸よりも高い回転数を得る
ことができ、外部の電源等と結線することなく駆動可能
で、加えて、自動工具交換が可能なように小型化された
工具、工具ホルダおよびこれらを備えた工作機械が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される工作機械の一例としてのマ
シニングセンタの構成図である。

【図２】本発明の工具の一実施形態の構成を示す断面図
である。

【図３】工具の電気系の機能ブロック図である。

【図４】ペルチェ素子の概略構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１…マシニングセンタ２…工作機械本体３１…主軸モータ３９…自動工具交換装置４６…主軸６０…工具６１…工具ホルダ部６２…装着部６５…ケース６６，６７，６８，６９…ケース部材７０…発電機８０…電動機９０…工具保持部９５…工具装着部１００…刃具２５０…ＮＣ装置４００…ペルチェ素子４５０…整流回路

フロントページの続きＦターム(参考） 5H607 AA12 AA14 BB01 BB02 BB06 BB07 BB14 BB26 CC03 CC05 DD01 DD03 DD08 DD19 EE24 EE50 FF10 FF21 FF33 FF36 GG01 GG08 5H609 BB02 BB03 BB12 PP01 PP05 QQ02 QQ25 RR65 RR67 RR73

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械の主軸に着脱可能に装着される工
具であって、ワークを加工する加工具と、前記工作機械の主軸から供給される回転力によって発電
する発電機と、前記発電機が発電した電力により駆動され、前記加工具
を回転させる電動機と、前記発電機によって発電された電力の一部を用いて、前
記電動機の駆動によって発生する熱を外部に放出する冷
却手段とを有する工具。
【請求項２】前記冷却手段は、ペルチェ素子を有する請
求項１に記載の工具。
【請求項３】ワークを加工する加工具を保持可能で、工
作機械本体の主軸に着脱可能に装着される工具ホルダで
あって、前記加工具を回転自在に保持する工具保持部と、前記工作機械の主軸から供給される回転力によって発電
する発電機と、前記発電機が発電した電力により駆動され、前記加工具
を回転させる電動機と、前記発電機によって発電された電力の一部を用いて、前
記電動機の駆動によって発生する熱を外部に放出する冷
却手段とを有する工具ホルダ。
【請求項４】前記冷却手段は、ペルチェ素子を有する請
求項３に記載の工具ホルダ。
【請求項５】主軸と、前記主軸を駆動する駆動手段と、
前記主軸とワークとの相対位置を変更する少なくとも一
つの制御軸とを備える工作機械本体と、ワークを加工する加工具、前記工作機械の主軸から供給
される回転力によって発電する発電機、および、前記発
電機が発電した電力により駆動され、前記加工具を回転
させる電動機を備え、前記主軸に着脱される工具と、前記駆動手段および前記制御軸を加工プログラムにした
がって駆動制御する制御装置とを有する工作機械であっ
て、前記工具は、前記発電機によって発電された電力の一部
を用いて、前記電動機の駆動によって発生する熱を外部
に放出する冷却手段をさらに有する工作機械。