JP2023049230A - 工作機械用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型バッテリを搭載する必要のない工作機械用装置を提供する。【解決手段】工作機械用装置は、工作機械の取り付け部に着脱可能かつ回転可能に取り付けられる工作機械用装置であって、取り付け部に対して回転可能に取り付けられる回転部と、外部とデータのやり取りが可能な電気回路を備え、取り付け部に対して固定して取り付けられる固定部と、電気回路と接続し、電気回路によって制御される機能が実行可能であり、回転部の回転とともに回転部の回転方向と同じ方向に回転する機能部と、を備え、機能部は、回転部に対して着脱可能である。【選択図】図４

Description

この発明は、工作機械に着脱可能かつ回転可能な工作機械用装置等に関する。

工作機械には、工具を主軸に取り付けワークを加工する機械、複数の工具をタレットに取り付けワークを回転させて加工する機械、材料をレーザで溶かしながら加工する付加加工の機械、これらを複合的に備えた複合加工機などがある。

近年、加工だけではなく、工作機械にカメラを取り付け、ワークを観察するなど工作機械で実行できる機能が増えている。これらの機能を実現するために、工作機械に着脱可能な工作機械用装置の開発が行われている（特許文献１）。

特許第６６５６７０７号公報

特許文献１では、工作機械に着脱可能な工作機械用装置として工作機械用カメラが開示されている。特許文献１においては、工作機械の工具を取り付ける取り付け部に、電力供給を行う電源がないため、工作機械用カメラ内にバッテリを内蔵している。そのため、工作機械用カメラが大型化しやすい。

そこで、本発明は、請求項に記載の装置等を提供するものである。

本発明によれば、大型バッテリを搭載する必要のない工作機械用装置の提供が可能になる。

工作機械内部の外観図である。 工作機械に着脱可能かつ回転可能な工作機械用装置の一例の斜視図である。 主軸と工作機械用装置の取り付け機構および回転機構に関する断面図である。 工作機械用装置内の配線、電気部品および光学部品に関する断面図である。 回転角度０度におけるケーブル収容部と巻付部の断面図である。 回転角度３６０度におけるケーブル収容部と巻付部の断面図である。 主軸および工作機械用装置に含まれる電気回路の構成図である。 交換可能な機能部を示す図である。 工作機械の外観図である。 変形例１における工作機械用装置内の断面図である。

以下に、図面を参照して実施形態に係る工作機械に着脱可能かつ回転可能な工作機械用装置および工作機械について説明する。以下の説明では、同一の構成について、同一の符号を付して説明する。

≪工作機械≫
本実施形態では、ＮＣ（Numerical Control）プログラムに基づいて加工を行う過程で、ＮＣプログラムに基づいて工具を交換する際に、次に使う工具を工具交換装置（ＡＴＣ（Automatic Train Control））によって、自動的に工作機械の取り付け部（例えば、主軸やタレットなど）に工具を取り付けできる工作機械を用いて説明する。

図１は、工作機械内部の外観図である。
図示した工作機械の例は、立形マシニングセンタである。工作機械は、ベッド８０２と、ベッド８０２上に設置されるコラム８０４を有する。コラム８０４には主軸頭８０６が取り付けられる。主軸頭８０６は、Ｚ軸方向（上下方向）に移動可能である。主軸頭８０６には主軸１００が取り付けられる。主軸１００は、Ｚ軸を中心として回転可能に主軸頭８０６に取り付けられる。主軸１００の先端に工具（図示せず）が取り付けられる。主軸１００には工作機械用装置６００を取り付けることもできる。

ベッド８０２は、Ｙ方向に移動可能なサドル８１０を搭載する。サドル８１０の上には、Ｘ方向に移動可能なテーブル８１４が設置される。テーブル８１４の上に、加工対象および計測対象となるワークが載せられる。工作機械は、サドル８１０およびテーブル８１４をＸＹ方向に移動させることで、ワークと工作機械用装置６００の相対位置を変化させる。同様にして、工作機械は、主軸頭８０６を上下動させることにより、ワークと主軸１００の距離を変化させる。

主軸１００は、工作機械用装置６００が取り付けられる「工作機械の取り付け部」の例である。工作機械がターニングセンタの場合には、タレットが「工作機械の取り付け部」に相当する。タレットに工作機械用装置６００を取り付けて、ワークを撮像するようにしてもよい。また、複合加工機において、工作機械用装置６００を取り付けるようにしてもよい。いずれの場合も、工作機械用装置６００は、「工作機械の取り付け部」に着脱可能かつ回転可能に取り付けられる。主軸１００に取り付けられた工作機械用装置６００は、所定機能（例えば、撮像、タッチ計測、レーザスキャンなど）を発揮する。

本実施形態における工作機械は、工作機械用装置を着脱可能かつ回転可能に取り付ける取り付け部（例えば、主軸やタレットなど）を備える。つまり、工作機械に着脱可能かつ回転可能な工作機械用装置６００を、工具交換装置によって自動的に工作機械の取り付け部に着脱できる構成となっている。また、工作機械は、取り付け部（例えば、主軸やタレットなど）の移動を制御する制御部を有する。本実施形態の工作機械は、一例であり、上述の構成に限定されるものではない。

≪工作機械用装置６００≫
工作機械に着脱可能な工作機械用装置は、撮像装置、タッチプローブ、レーザスキャナ、アングルヘッド、アングルヘッド付き工具、電動工具、機能付き工具、超音波発生装置、レーザ発振装置など、がある。
本実施形態の工作機械用装置６００は、上述の工作機械用装置のうち、工作機械に着脱可能かつ回転可能に取り付けることができる工作機械用装置である。

工作機械用装置６００は、例えば、イメージセンサ（撮像素子）、温度センサや圧電センサなど各種センサ、レーザ発振器やミリ波発振器のような発振器などの電気部品を備えている。また、工作機械用装置６００は、アクチュエーターやモーターのような機械部品を備えていてもよい。もちろん、工作機械用装置６００は、これらの電気部品の１つだけ備える形態でも、複数個備える形態でも、電気部品と機械部品とを備える形態でもよい。さらに、工作機械用装置６００は、これらの電気部品や機械部品から出力される信号を処理するＬＳＩ（Large Scale Integration）やＣＰＵ（Central Processing Unit）などの回路をあわせて備えるモジュールとして備える形態でもよい。

工作機械用装置６００を使用する場合に、電力で駆動される電気部品や機械部品に電力を供給する必要がある。工作機械用装置６００が撮像装置である場合、イメージセンサ（例えば、ＣＭＯＳ（Complementary MOS））とイメージセンサ制御用の電気回路などを含む撮像ユニットを、機能部として有する。つまり、撮像ユニット内のイメージセンサと電気回路とは、外部から供給される電力に基づいて動作する。外部から供給される電力は、イーサネットの配線で利用されるケーブルを通じてデータと電力とを伝送する技術（ＰｏＥ（Power Over Ethernet）技術）を用いて供給されることが好ましい。撮像ユニットでの撮像は、前述のケーブルから伝送されてきた撮像の動作指示を電気回路であるＣＰＵが受け、ＣＰＵからイメージセンサへ電荷伝送制御信号を送信することで行う。撮像された画像データは、前述のケーブルを介して工作機械用装置６００の外部の装置（例えば、工作機械内のコンピュータ、工作機械外のサーバ）に送信される。

工作機械用装置６００に上述のＰｏＥ技術を用いることにより、バッテリ内蔵型の工作機械用装置やワイヤレス給電方式の工作機械用装置よりも装置を小型化することが可能になる。工作機械用装置は、大きくなると、工作機械内で干渉が起きる可能性が高くなるため、小型化できるのであれば、小型化することが好ましい。

また、工作機械用装置６００に上述のＰｏＥ技術（有線であるケーブルを介してデータ通信を行う）を用いることにより、無線通信よりも通信が安定する。

（工作機械用装置のバッテリ方式、ワイヤレス方式、無線通信方式）
以下で、他の構成との違いについて述べる。
まず、工作機械用装置の内部にバッテリを設けて、バッテリを蓄電しておくことによって電力を供給する方式について述べる。このようなバッテリ内蔵方式であれば、工作機械と工作機械用装置との間に電気的な接点を設ける必要がない。ただし、バッテリを内蔵するために、工作機械用装置自体が大型になる。また、バッテリが切れると動作しないため、工作機械用装置の運転時間に制限がある。

次に、電磁誘導を利用してワイヤレスで給電を行う方式について述べる。ワイヤレス給電方式であれば、工作機械と工作機械用装置との間に電力供給のための機械接点を設ける必要がない。ただし、工作機械と工作機械用装置との双方にコイルを設ける必要があり、十分な電力を得るためにはコイルの専有体積が大きくなり、工作機械用装置が大きくなる恐れがある。

さらに、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）による無線通信方式について述べる。Ｗｉ－Ｆｉは、無線ＬＡＮの例である。Ｗｉ－Ｆｉでは、工作機械用装置と通信する装置との間で無線での通信路を確立するまでに時間がかかる。また、工作機械用装置とＷｉ－Ｆｉ経由で通信を行う装置との間に他の装置などがある電波への影響もある。また、信号やデータの送受信に時間がかかることもあるため、外部から工作機械用装置を操作する場合の通信のリアルタイム性が低い。

以上の説明のように、工作機械用装置６００に送るデータや信号と工作機械用装置６００から出力されるデータや信号とをＰｏＥ技術を用いて、工作機械用装置６００に接続することにより、工作機械用装置６００の小型化が可能になる。

［実施形態］
図２は、工作機械に着脱可能かつ回転可能な工作機械用装置６００の一例の斜視図である。
（工作機械用装置６００の概要）
本実施形態の工作機械用装置６００は、工作機械に装着されてワークの撮像に使用される画像プローブである。工作機械用装置６００は、後述するように工作機械とコネクタで電気的に接続されるので、有線による給電および通信が可能である。

工作機械用装置６００は、取り付け部である主軸側にシャンク２０２を有する。シャンク２０２を工作機械であるマシニングセンタの主軸１０６に嵌めることによって、工作機械用装置６００が主軸１００に取り付けられる。取り付け方法は、工具の場合と同様である。工作機械の工具交換装置が把持部２０４をつかんで、工作機械用装置６００を移動させ、主軸１０６に取り付けることも可能である。

（機能部４００の概要）
工作機械用装置６００は、取り付け部に取り付けられた際の取り付け側と反対の反対側に機能部４００を備える。機能部４００は、所定機能（例えば、撮像、タッチ計測、レーザスキャンなど）を実行可能な部のことである。本実施形態の機能部４００は、撮像素子と光学系（例えば、レンズ、ミラー、スプリッタ）とを備え、撮像の指示を受けると撮像素子での撮像を行う撮像機能を有する。なお、工作機械用装置６００は、図２で示されていない連結部３００を有する。連結部３００については図３に関連して後述する。機能部４００は、連結部３００に対して着脱可能であって、連結部３００と接合する部分を接合部４０１といい、接合部４０１以外の部分を本体部４０３という。本体部４０３は、工作機械用装置６００の所定機能を発揮させる動作部を含む。この例で、本体部４０３は、円柱形である。ただし、本体部４０３は、円柱形でなくてもよい。

主軸１０６が回転軸を中心として０度から３６０度の範囲で回転すると、一緒に、シャンク部２００、連結部３００、機能部４００とが回転し、固定部５００は回転しない。これにより、機能部４００は、光軸を中心として０度から３６０度の範囲で向きを変えることができる。つまり、０度から３６０度の範囲で向きを変えて撮像できる。なお、主軸１０６の回転軸は、円柱形の主軸１０６における中心線である。機能部４００の光軸は、主軸１０６の回転軸の延長線と一致する。

（固定部５００の概要）
工作機械用装置６００は、固定部５００を備える。固定部５００は、主軸１００（「工作機械の取り付け部」の例）に対して固定して取り付けられる。したがって、主軸１０６が回転したときに、固定部５００は、シャンク部２００と連結部３００とを有する回転部６０１（図３参照）と一緒には回転しない。固定部５００の円筒形の支持部５０２は、回転部６０１が回転できるように支持するハウジングとして機能する。そのため、固定部５００は、回転部６０１の回転軸に沿ってみた場合に、回転部６０１を囲むように配置されている。

（係止ブロック１０８の概要）
主軸１００の固定部５００は、円筒形の支持部５０２の側面から突き出た延長部５０８を有する。延長部５０８は、主軸１００の前カバー１０２から突き出た係止ブロック１０８に係止される（係わり合わせて止められる）。係止ブロック１０８は、主軸１００において回転しない部材である。係止ブロック１０８を、固定部、非回転部あるいは係止部と言ってもよい。延長部５０８と係止ブロック１０８によって、固定部５００の共回りが阻止される。つまり、固定部５００は、主軸１００（「工作機械の取り付け部」の例）に対して固定して取り付けられる。係止の手段については、図３に関連して説明する。

また、係止ブロック１０８と延長部５０８には、電気的な接点手段が設けられる。この接点手段によって、信号線および給電線（電力線）が確保される。接点手段については、図３に関連して説明する。なお、この例における通信および電力供給は、ＰｏＥ（Power over Ethernet）の規格に従うものとする。ＰｏＥには、Ｅｔｈｅｒｎｅｔをベースとして、電力の供給を行える仕様が定められている。Ｅｔｈｅｒｎｅｔとは、有線ＬＡＮ（Local Area Network）の標準の一種である。

（回転部位と非回転部位）
回転可能な部位と回転しない部位について整理しておく。主軸１０６の回転に伴って、工作機械用装置６００のシャンク２０２と把持部２０４と機能部４００は、回転する。また、後述する工作機械用装置６００の連結部３００（図３参照）も回転する。シャンク２０２と把持部２０４と連結部３００と機能部４００のそれぞれ回転軸は、主軸１０６の回転軸の延長線と一致する。一方、工作機械の前カバー１０２とハウジング１０４と係止ブロック１０８、工作機械用装置６００の固定部５００（円筒形の支持部５０２と延長部５０８）は、回転しない。

図示するように、機能部４００の径Ｄｙは、固定部５００の外径Ｄｘよりも短い。従って、工作機械用装置６００が主軸１００（「工作機械の取り付け部」の例）に取り付けられた状態で、回転部６０１（図３参照）の回転軸に沿った方向から見て、機能部４００の外周が、固定部５００の外周の内側に位置している。ここでいう固定部５００の外径Ｄｘは、具体的には円筒形の支持部５０２の外径であり、固定部５００の外周は、円筒形の支持部５０２の外周である。また、ここでいう機能部４００の径Ｄｙは、具体的には本体部４０３の径であり、機能部４００の外周は、本体部４０３の外周である。後述するように、機能部４００内に電気回路基板を設けるのではなく、固定部５００内に電気回路基板を設けるので、機能部４００を小型化することができる。

図３は、主軸１００と工作機械用装置６００の取り付け機構および回転機構に関する断面図である。
主に、取り付け機構および回転機構を示し、電気的な構成および光学的な構成については省略している。工作機械用装置６００内の配線、電気部品および光学部品などについては、図４に関連して後述する。

（主軸１００の構成）
主軸１０６は、ハウジング１０４によって回転可能に支持され、サーボモータの駆動によって回転する。前カバー１０２は、主軸１００の前端部に設けられ、ハウジング１０４を覆っている。主軸１０６の前端は、前カバー１０２の穴から出ている。サーボモータで主軸１０６を所定の回転角度に回転させることによって、機能部４００を所定の回転角度に合わせることができる。

（回転部６０１）
工作機械用装置６００は、シャンク部２００と連結部３００からなる回転部６０１を備える。回転部６０１は、主軸１００（「工作機械の取り付け部」の例）に対して回転可能に取り付けられる。また、回転部６０１には、機能部４００が取り付けられている。したがって、機能部４００は、回転部６０１の回転とともに回転部６０１の回転方向と同じ方向に回転する。

具体的には、シャンク部２００は、主軸１０６に固定されるシャンク２０２と工具交換装置につかまれる把持部２０４を備えている。連結部３００は、工具ホルダ取付ボルト３０２によってシャンク部２００に固定されている。連結部３００は、固定部５００の内側で、回転するように支持されている。

機能部４００は、ボルト４０２によって連結部３００に固定されている。したがって、機能部４００は、回転部６０１に対して着脱可能である。ボルト４０２よる固定方法以外の方法として、メカ機構のはめ込み機構によって機能部４００を着脱できるようにしてもよい。なお、連結部３００は、機能部４００と接する面に第３コネクタ３４０を有し、機能部４００は、第３コネクタ３４０と対峙する位置に第４コネクタ４４０を有する。機能部４００を連結部３００に固定すると、第３コネクタ３４０と第４コネクタ４４０が接合する。第３コネクタ３４０と第４コネクタ４４０は、いずれもＵＳＢ（Universal Serial Bus）用のコネクタである。第３コネクタ３４０と第４コネクタ４４０として、スプリングコネクタを用いてもよい。但し、接点パーツは、この例に限定されない。ＵＳＢの配線については、後述する。なお、第４コネクタ４４０と、ボルト４０２を通す穴は、接合部４０１に含まれる。

（固定部５００）
工作機械用装置６００は、円筒形の支持部５０２と延長部５０８からなる固定部５００を備える。固定部５００の支持部５０２は、第１ベアリング５０４と第２ベアリング５０６によって、連結部３００を回転可能に支持する。つまり、支持部５０２は、機械要素として、回転する連結部３００を収容するハウジングに相当する。

固定部５００の延長部５０８には、円筒形の位置決め部５１０が設けられている。位置決め部５１０は、主軸１００の係止ブロック１０８に形成されている非回転部位１１０にはまり、装着時のガイドの役割を果たすと共に、固定部５００が回転しないように固定する。また、係止ブロック１０８は、延長部５０８と接する面に第１コネクタ１２０を有し、延長部５０８は、第１コネクタ１２０と対峙する位置に第２コネクタ５２０を有し、位置決め部５１０を非回転部位１１０に挿入すると、第１コネクタ１２０と第２コネクタ５２０が接合する。第１コネクタ１２０と第２コネクタ５２０は、いずれもＥｔｈｅｒｎｅｔ用のコネクタである。第１コネクタ１２０と第２コネクタ５２０として、スプリングコネクタを用いてもよい。但し、接点パーツは、この例に限定されない。詳しくは、図７に関連して後述する。

主軸１０６が回転すると、回転部６０１（シャンク部２００と連結部３００）と機能部４００が一体として回転するが、係止ブロック１０８に係止されている固定部５００は、回転しない。

図４は、工作機械用装置６００内の配線、電気部品および光学部品に関する断面図である。
（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ配線の概要）
Ｅｔｈｅｒｎｅｔによる通信およびＰｏＥによる給電のための配線として、ＥｔｈｅｒｎｅｔケーブルとＥｔｈｅｒｎｅｔコネクタが使用される。ＥｔｈｅｒｎｅｔケーブルとＥｔｈｅｒｎｅｔコネクタの仕様は、規格として定められている。上述したように、第１コネクタ１２０および第２コネクタ５２０は、いずれもＥｔｈｅｒｎｅｔ用のコネクタであって、Ｅｔｈｅｒｎｅｔケーブルに接続している。第１コネクタ１２０および第２コネクタ５２０として、スプリングコネクタを用いてもよい。但し、接点パーツは、この例に限定されない。

本実施形態の第２コネクタ５２０は、８本の接点ピンを備えたオスのコネクタである。第１コネクタ１２０は、８個の接点穴を備えたメスのコネクタである。工作機械用装置６００が工具交換装置によって主軸１００に近づけられるとき、第２コネクタ５２０と第１コネクタ１２０は、各接点ピンが各接点穴にはまるように接近する。工作機械用装置６００が主軸１００に装着されると、第２コネクタ５２０と第１コネクタ１２０は連結する。ここでは、８ピンのコネクタの例を示すが、９以上のピン数のコネクタを用いてもよいし、７以下のピン数のコネクタを用いてもよい。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ通信及びＰｏＥは、最低限４線で実現可能であるので、４以上のピン数のコネクタを採用することができる。例えば、４ピンのコネクタを用いてもよい。

工作機械側の第１コネクタ１２０がメスのコネクタであれば、金屑などの異物が引っ掛かりにくいという面がある。ただし、オスとメスの関係が逆でもよい。つまり、第２コネクタ５２０が、８個の接点穴を備えたメスのコネクタであり、第１コネクタ１２０が、８本の接点ピンを備えたオスのコネクタであってもよい。接点ピンと接点穴は、電力端子と通信端子の機能を備える。Ｅｔｈｅｒｎｅｔケーブルは、給電線（電力線）と通信線を含み、Ｅｔｈｅｒｎｅｔコネクタに含まれる接点は、給電線（電力線）に接続する給電端子（電力端子）および通信線に接続する通信端子として機能する。

この配線によって、主軸１００側のＰＳＥ（Power sourcing equipment）モジュールと機能部４００側のＰＤ（Powered device）モジュールが電気的に接続することになる。ＰＳＥとは、ＰｏＥにおける給電機器を指す。この例では、主軸１００がＰＳＥである。ＰＳＥモジュールは、ＰＳＥの給電機能および通信機能を実現するための電気回路である。ＰＤとは、ＰｏＥにおける受電機器を指す。この例では、工作機械用装置６００がＰＤである。ＰＤモジュールは、ＰＤの受電機能および通信機能を実現するための電気回路である。ＰＳＥモジュールとＰＤモジュールについては、図７に関連して後述する。

ＰＳＥモジュールとつながるＥｔｈｅｒｎｅｔケーブル１２２は、係止ブロック１０８の内部を通って第１コネクタ１２０に接続している。第１コネクタ１２０と接合する第２コネクタ５２０に接続するＥｔｈｅｒｎｅｔケーブル５２１は、配線路５２３を通って電気回路基板５４４の内部へつながる。このように、固定部５００は、主軸１００（「工作機械の取り付け部」の例）とつながるＥｔｈｅｒｎｅｔケーブル５２１（給電線を含む）を配置する。

Ｅｔｈｅｒｎｅｔケーブル５２１に含まれる各伝送線は、電気回路基板５４４内のＰＤモジュールに接続する。したがって、主軸１００の第１コネクタ１２０と工作機械用装置６００の第２コネクタ５２０とが接合すると、ＰＤモジュールとＰＳＥモジュールが電気的に接続される。これにより、ＰＳＥモジュールはＰＤモジュールを検出し、ＰＳＥモジュールとＰＤモジュールにおける初期化動作が行われ、ＰＳＥモジュールとＰＤモジュールの間で電力供給と通信が可能になる。

（ＵＳＢ配線の概要）
電気回路基板５４４と撮像ユニット４４６の間で、ＵＳＢによる通信および給電のための配線として、ＵＳＢケーブルとＵＳＢコネクタが使用される。具体的には、ＵＳＢケーブル５２５、第３コネクタ３４０、第４コネクタ４４０およびＵＳＢケーブル４４５を介して電気回路基板５４４と撮像ユニット４４６が接続される。ＵＳＢケーブルとＵＳＢコネクタの仕様は、規格として定められている。第３コネクタ３４０と第４コネクタ４４０は、いずれもＵＳＢ用のコネクタであって、ＵＳＢケーブルに接続している。第３コネクタ３４０と第４コネクタ４４０として、スプリングコネクタを用いてもよい。但し、接点パーツは、この例に限定されない。また、図４に示していないが、同軸落射照明４５４およびリング照明４５６も、ＵＳＢケーブル５２５、第３コネクタ３４０、第４コネクタ４４０およびＵＳＢケーブル４４５を介して電気回路基板５４４と接続する。このように、機能部４００は、ＵＳＢケーブル５２５、第３コネクタ３４０、第４コネクタ４４０およびＵＳＢケーブル４４５による通信路を介して、電気回路基板５４４と接続する。

第３コネクタ３４０と第４コネクタ４４０は、どちらがオスでどちらがメスでもよい。但し、接点ピンと接点穴の数は、ＵＳＢの規格で定まる。また、ＵＳＢケーブルは、給電線（電力線）と通信線を含み、ＵＳＢコネクタに含まれる接点は、給電線（電力線）に接続する給電端子（電力端子）および通信線に接続する通信端子として機能する。

（ケーブル収容部５２６）
固定部５００は、ケーブル収容部５２６を備える。ケーブル収容部５２６は、電気回路基板５４４と第３コネクタ３４０を結ぶ配線の経路中にある。ケーブル収容部５２６は、固定部５００における回転部６０１との境に回転部６０１の回転軸を中心とする環状空間を形成する（図５、図６参照）。ケーブル収容部５２６は、複数周巻かれたＵＳＢケーブル５２５を収容する。図５に関連して後述するように、ＵＳＢケーブル５２５の複数の周回に、余裕も持たせている。つまり、ケーブル収容部５２６では、回転部６０１の回転角に応じて、複数周巻かれたＵＳＢケーブル５２５の形状を変えられるように、隙間が開けられている。

（巻付部３０４）
連結部３００は、掴持部３０６を有する巻付部３０４を備える。ケーブル収容部５２６から連結部３００の内部へつながるＵＳＢケーブル５２５の途中箇所が、連結部３００の掴持部３０６に掴持される（つかんだ状態で保持される）。掴持部３０６は、ケーブル収容部５２６と一体の環状空間を形成する巻付部３０４内に設けられており、回転部６０１の一部として回転する。これにより、掴持部３０６は、ＵＳＢケーブル５２５の途中箇所を円状に移動させるように働く。掴持部３０６に固定されているＵＳＢケーブル５２５の先は、巻付部３０４から前方向につながる配線路３２４を通って、連結部３００の端面に設けられた第３コネクタ３４０に接続している。ケーブル収容部５２６、掴持部３０６および巻付部３０４の詳細については、図５及び図６に関連して後述する。

第３コネクタ３４０と接合する第４コネクタ４４０に接続しているＵＳＢケーブル４４５は、配線路４２５を通って撮像ユニット４４６、同軸落射照明４５４およびリング照明４５６につながる。

（光学部品）
機能部４００は、光学部品として、撮像ユニット４４６とレンズ４４８を有する。撮像ユニット４４６は、受光を映像化するイメージセンサ（例えば、ＣＭＯＳ）を備える。レンズ４４８は、例えばテレセントリックレンズである。機能部４００の先端には、ボルト４５２によってレンズカバー４５０が取り付けられている。機能部４００には、さらに同軸落射照明４５４とリング照明４５６が設けられている。同軸落射照明４５４とリング照明４５６のいずれか一方または両方が撮像の際に発光する。撮像ユニット４４６、同軸落射照明４５４およびリング照明４５６は、ＵＳＢで供給される電力によって動作する。このように、機能部４００の一例としては、撮像素子（ＣＭＯＳ）とレンズとを含む撮像部であり、いわゆるカメラである。

上述のように、本実施形態では、機能部４００内に電気回路基板５４４を設けるのではなく、固定部５００内に電気回路基板５４４を設ける。したがって、機能部４００を小型化することができる。

図５は、回転角度０度におけるケーブル収容部５２６と巻付部３０４の断面図である。図５は、主軸１００側から見たケーブル収容部５２６と巻付部３０４の断面を示している。

（ケーブル収容部５２６）
ケーブル収容部５２６は、上述したように、固定部５００における回転部６０１との境に回転部６０１の回転軸を中心とする環状空間を形成する。ケーブル収容部５２６は、複数周（この例では５周）巻かれたＵＳＢケーブル５２５を収容する。固定部５００に設けられたケーブル収容部５２６の空間は、ＵＳＢケーブル５２５をおよそ１０周程度収容できるだけの幅を有している。つまり、ＵＳＢケーブル５２５の複数の周回に、余裕の空間も持たせている。

（巻付部３０４）
連結部３００に設けられた巻付部３０４は、ケーブル収容部５２６の空間と隔ての無い環状の空間を形成している。巻付部３０４の空間には、ＵＳＢケーブル５２５を１周収容できる。巻付部３０４に設けられている掴持部３０６は、ＵＳＢケーブル５２５の途中箇所を掴持する。ケーブル収容部５２６は回転しないが、巻付部３０４は回転部６０１の一部として回転する。したがって、回転部６０１と機能部４００が３６０度回転すると、掴持部３０６は円上を一周する。

（ＵＳＢケーブル５２５の形状）
固定部５００の配線路５２７側から連結部３００の配線路３２４側への流れに沿って、ＵＳＢケーブル５２５の形状について説明する。配線路５２７から入ってきたＵＳＢケーブル５２５は、空間内の外側から内側に向かってケーブル収容部５２６内を５周めぐる。ＵＳＢケーブル５２５は、ケーブル収容部５２６内において余裕を持ってたわむことができる。５周まわって巻付部３０４内に移った箇所が、掴持部３０６で掴持される。その先は、向きを変えて配線路３２４の中を通って、第３コネクタ３４０につながる。

（回転角度０度）
図５に示すように、掴持部３０６が配線路５２７からの入口に最も寄っているときに、回転角度は０度であるものとする。回転角度が０度の場合、ケーブル収容部５２６内のＵＳＢケーブル５２５が外寄りに位置しており、巻付部３０４内にＵＳＢケーブル５２５が巻き付けられていない。

（反時計方向の回転）
回転部６０１と機能部４００が主軸１００側から見て反時計方向へ回ると、回転角度が増加するものとする。回転角度が増加すると、掴持部３０６が反時計方向に回り、ケーブル収容部５２６内のＵＳＢケーブル５２５を内側へ引っ張る。そして、引っ張られたＵＳＢケーブル５２５が巻付部３０４に巻き付けられる。その分、ケーブル収容部５２６内のＵＳＢケーブル５２５が短くなるので、全体として内側に引き寄せられる。

（回転角度１８０度）
図示していないが、回転角度が１８０度になると、掴持部３０６は、０度の場合と反対の右側まで移動する。したがって、掴持部３０６に半周だけＵＳＢケーブル５２５が巻き付く。このとき、図４に示した第３コネクタ３４０、第４コネクタ４４０、配線路４２５およびＵＳＢケーブル４４５は、図４の右側に移る。

（回転角度３６０度）
図６は、回転角度３６０度におけるケーブル収容部５２６と巻付部３０４の断面図である。
回転角度が３６０度になると、第３コネクタ３４０、第４コネクタ４４０、配線路４２５およびＵＳＢケーブル４４５は、図４と同様に元の左側に戻る。このとき、巻付部３０４には、ＵＳＢケーブル５２５が１周巻き付けられている。また、ケーブル収容部５２６内のＵＳＢケーブル５２５は、内側に寄る。ＵＳＢケーブル５２５はゆとりを持って巻かれているので、回転部６０１が回転しても、ＵＳＢケーブル５２５のいずれの部位にも過度な張力は生じない。

（時計方向の回転）
回転部６０１と機能部４００を主軸１００側から見て時計方向に回転させて、回転角度が減少する場合には、掴持部３０６が時計方向に回り、ＵＳＢケーブル５２５をケーブル収容部５２６内へ押し込む。そのため、巻付部３０４に巻き付く部分は短くなり、その分ケーブル収容部５２６に収容される部分が長くなる。その結果、ケーブル収容部５２６の中のＵＳＢケーブル５２５は、元のように外側へ寄る。このように、回転部６０１と機能部４００を（主軸１００側から見て）時計方向に回転させるときにも、ＵＳＢケーブル５２５に過度な負荷はかからない。

（ケーブル収容部５２６の働き）
ケーブル収容部５２６は、図５に示したように、複数周巻かれたＵＳＢケーブル５２５に隙間を開けているので、図６に示したように、回転部６０１の回転角に応じて複数周巻かれたＵＳＢケーブル５２５の形状を変えられる。したがって、ＵＳＢケーブル５２５に無理な力を加えることなく、回転部６０１と機能部４００を０度から３６０度の範囲で回転させることが可能となる。なお、回転部６０１と機能部４００が回転しても、配線路５２７内のＵＳＢケーブル５２５と配線路３２４内のＵＳＢケーブル５２５と配線路４２５内のＵＳＢケーブル４４５は、形を変えない。回転に伴って形状が変わるのは、ＵＳＢケーブル５２５のうちケーブル収容部５２６と巻付部３０４に含まれる部分だけである。

図７は、主軸１００および工作機械用装置６００に含まれる電気回路の構成図である。
（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ配線（伝送路））
上述の通り、主軸１００がＰＳＥであり、ＰＳＥモジュール７６０を有する。ＰＳＥモジュール７６０は、ＰＳＥの給電機能および通信機能を実現するための電気回路である。また、工作機械用装置６００がＰＤであり、ＰＤモジュール５６０を有する。ＰＤモジュール５６０は、ＰＤの受電機能および通信機能を実現するための電気回路である。ＰＳＥモジュール７６０とＰＤモジュール５６０は、上述の配線（Ｅｔｈｅｒｎｅｔケーブル１２２、第１コネクタ１２０、第２コネクタ５２０およびＥｔｈｅｒｎｅｔケーブル５２１によって接続する。この配線を通じて、ＰＳＥモジュール７６０とＰＤモジュール５６０の間の双方向の通信と、ＰＳＥモジュール７６０からＰＤモジュール５６０への電力供給が行われる。各Ｅｔｈｅｒｎｅｔケーブルの伝送線数および各コネクタのピン数は、同一である。伝送線数およびピン数は、例えば８本である。ただし、９本以上でもよいし、７本以下でもよい。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ通信及びＰｏＥの規格によれば、４本以上であればよい。なお、図７では、便宜的に太線で示した給電線と細線で示した通信線の２本のみを描いているが、実装としてはそれ以上の数の伝送線を有している。

（ＰＳＥモジュール７６０）
ＰＳＥモジュール７６０は、通信回路７６２と給電回路７６４を備える。通信回路７６２は、主にＥｔｈｅｒｎｅｔ通信の規格に従って通信の制御を行う。通信回路７６２は、通信線を介して外部装置７０３（例えば、情報処理装置）に接続している。給電回路７６４は、主にＰｏＥの規格に従って給電の制御を行う。給電回路７６４は、給電線（電力線）を介して外部電源７０１に接続している。

（ＰＤモジュール５６０）
ＰＤモジュール５６０は、通信回路５６２と受電回路５６４を備える。通信回路５６２は、主にＥｔｈｅｒｎｅｔ通信の規格に従って通信の制御を行う。受電回路５６４は、主にＰｏＥの規格に従って受電の制御を行う。ＰＤモジュール５６０は、固定部５００の電気回路基板５４４に設けられている。

（電気回路基板５４４）
電気回路基板５４４には、ＰＤモジュール５６０の他に、電源回路５８０とメイン回路５７０が設けられている。電源回路５８０は、ＰｏＥによって得られた電源電圧を、メイン回路５７０用の電源電圧に変換して、メイン回路５７０に供給する。さらに電源回路５８０は、ＰｏＥによって得られた電源電圧を、ＵＳＢの電源電圧に変換して、ＵＳＢケーブル５２５の給電線へ出力する。メイン回路５７０は、ＣＰＵ５７２とメモリ５７４を備え、機能部４００の機能（例えば、リモートコントロールに応じたワークの撮影）を実現するための制御処理を行う。メイン回路５７０（電気回路の例）は、ＵＳＢケーブル５２５と第３コネクタ３４０による通信路を介して、機能部４００と接続する。

（電力の流れ）
工作機械用装置６００が主軸１００に取り付けられると、主軸１００のＰＳＥモジュール７６０が工作機械用装置６００のＰＤモジュール５６０を検出し、ＰＳＥモジュール７６０とＰＤモジュール５６０において所定の初期化動作が行われる。その後、ＰＳＥモジュール７６０からＰＤモジュール５６０への電力供給が開始される。ＰＳＥモジュール７６０の給電回路７６４は、外部電源７０１から電力を得て、ＰｏＥの規格に従った直流電力を上記の配線（伝送路）を通じて出力する。ＰＤモジュール５６０は、上記の配線を通じて、上記の直流電力を入力する。電源回路５８０は、受電回路５６４から直流電力を受けて、メイン回路５７０と撮像ユニット４４６と同軸落射照明４５４とリング照明４５６へそれぞれに適合した直流電力を分配する。つまり、電源回路５８０は、機能部４００内に含まれる各装置内モジュールにおいて必要な電力を供給する。このように、機能部４００は、固定部５００に配置されたＥｔｈｅｒｎｅｔケーブル５２１（給電線を含む）および固定部５００と連結部３００に配置されたＵＳＢケーブル５２５（給電線を含む）を介して電力供給を受ける。

（通信の流れ）
工作機械用装置６００は、外部装置７０３から撮像指示の信号を受けて、それに応じて撮像した画像データを外部装置７０３へ送る。具体的には、ＰＳＥモジュール７６０の通信回路７６２は、外部装置７０３から受信した撮像指示の信号を上記の配線（伝送路）を用いてＰＤモジュール５６０へ送信する。ＰＤモジュール５６０の通信回路５６２が撮像指示の信号を受信すると、撮像指示の信号をメイン回路５７０のＣＰＵ５７２へ渡す。メイン回路５７０は、外部装置７０３からの撮影指示に応じて、ＵＳＢを介して機能部４００の撮像ユニット４４６、同軸落射照明４５４およびリング照明４５６を制御して撮像および照明（機能の例）を行い、撮像ユニット４４６から画像データを得る。メイン回路５７０の動作は、メモリ５７４に記憶されているプログラムをＣＰＵ５７２が逐次実行することによって実現される。メイン回路５７０は、画像データをＰＤモジュール５６０から外部装置７０３へ送信させる。このとき、ＰＤモジュール５６０の通信回路５６２は、上記の配線を用いて画像データをＰＳＥモジュール７６０へ送信する。ＰＳＥモジュール７６０の通信回路７６２は、画像データを受信して、外部装置７０３へ送信する。

上述のように、固定部５００に備えられるメイン回路５７０（電気回路の例）は、外部（例えば、外部装置７０３）とデータのやり取りが可能である。主軸１００（「工作機械の取り付け部」の例）は、外部（例えば、外部装置７０３）とデータのやり取りが可能なメイン回路５７０（電気回路の例）を備える工作機械用装置６００の固定部５００を固定して取り付ける（図２参照）。

さらに、機能部４００は、メイン回路５７０（電気回路の例）に接続し、メイン回路５７０（電気回路の例）によって制御され、撮像や照明などの機能を実行可能である。主軸１００（「工作機械の取り付け部」の例）は、メイン回路５７０（電気回路の例）によって制御される機能が実行可能な工作機械用装置６００の機能部４００を一体として回転させる工作機械用装置６００の回転部６０１を回転可能に取り付ける（図２参照）。

図８は、交換可能な機能部４００を示す図である。
機能部４００ａは、長さＬａと最大径Ｄａのレンズ４４８ａを備える撮像装置であって、本体部４０３ａの長さがＬ１で表され、本体部４０３ａの径（直径）がＤ１で表される。機能部４００ａは、ボルト４０２（図３参照）を外すことによって回転部６０１から分離可能である。そして、機能部４００ｂと交換可能である。機能部４００ｂは、ボルト４０２で回転部６０１に固定することができる。あるいは、メカ機構のはめ込み機構によって機能部４００ｂを回転部６０１に固定してもよい。このように、異なる機能部４００と交換ができる。

機能部４００ｂは、長さＬｂと最大径Ｄｂのレンズ４４８ｂを備える撮像装置であって、本体部４０３ｂの長さがＬ２で表され、本体部４０３ｂの径（直径）がＤ２で表される。レンズ４４８ｂは、レンズ４４８ａよりも長さが短く（Ｌｂ＜Ｌａ）、最大径が小さい（Ｄｂ＜Ｄａ）。また、機能部４００ｂは、機能部４００ａよりも本体部４０３ｂの長さが短く（Ｌ２＜Ｌ１）、同じく径が小さい（Ｄ２＜Ｄ１）。このように、回転部６０１は、外周の径が異なる複数種類の機能部４００を交換して着脱可能である。

図９は、工作機械の外観図である。
工作機械は、正面に開閉可能なドアを有する。この図は、ドアが開いている状態を示している。工作機械は、操作盤を含む。また、工作機械には、外部装置７０３（例えば、情報処理装置）が接続されている。工作機械に外部装置７０３（たとえば、情報処理装置）を接続する形態は、一例である。工作機械内に外部装置７０３と同等の情報処理装置の機能が含まれる形態であってもよい。

ドアを開けて工具交換ができる。加工途中で、撮像装置でワークを撮像することができ、撮像画像からワークのエッジや面を特徴点として抽出する使い方がある。たとえば、ドアを閉めた状態で加工を一時停止し、ドアを開けることなく撮像装置でワークを撮像してもよい。さらに、その後に扉を開けることなく、操作盤で工具の補正値を修正し、加工を再開させることができる。また、操作盤で工具の補正値を修正するだけでなく、工具の回転数なども変更することが可能である。

本実施形態によれば、有線による電力供給路を設けたので、大型バッテリを搭載する必要のない工作機械用装置を提供できる。特に、固定部５００内に電気回路基板５４４を設けることにより、機能部４００内に電気回路基板５４４を設ける必要がなくなり、機能部４００を小型化することができる。

［変形例１］
実施形態では、延長部５０８側のＵＳＢケーブル５２５がつながる第３コネクタ３４０と、機能部４００側のＵＳＢケーブル４４５がつながる第４コネクタ４４０とを連結させて、電力供給と通信を行う例を示した。変形例１では、非接触方式で電力供給と通信を行う例を示す。

図１０は、変形例１における工作機械用装置６００内の断面図である。
支持部５０２内の機能部４００に近い面付近に給電通信部５９０を設ける。給電通信部５９０は、非接触方式の給電を行う給電部を含む。給電通信部５９０の給電部は、電気回路基板５４４につながるケーブル５９２に含まれる給電線と接続している。

機能部４００内の支持部５０２に近い面付近に受電通信部４９０を設ける。受電通信部４９０は、リング形状である。機能部４００は、支持部５０２に近い位置に円盤状の張出部を有し、その張出部の内部に受電通信部４９０が設置される。受電通信部４９０の通信は、回転部６０１の回転軸と一致する。受電通信部４９０は、非接触方式の受電を行う受電部を含む。受電通信部４９０の受電部は、撮像ユニット４４６、同軸落射照明４５４およびリング照明４５６につながるケーブル４９２に含まれる給電線と接続している。

工作機械用装置６００が主軸１００に取り付けられると、給電通信部５９０の給電部と受電通信部４９０の受電部が接近する。給電通信部５９０の給電部と受電通信部４９０の受電部が接近すると、給電通信部５９０の給電部は、受電通信部４９０の受電部に対して非接触方式で電力の供給を行う。非接触方式の給電は、たとえば電磁誘導式の給電である。

撮像ユニット４４６、同軸落射照明４５４およびリング照明４５６は、受電通信部４９０の受電部で受けた電力によって動作する。受電通信部４９０がリング状なので、回転部６０１の向きによらずに常に電力の供給が可能である。

また、給電通信部５９０は、非接触方式の通信を行う通信部を含む。給電通信部５９０の通信部は、ケーブル５９２に含まれる通信線と接続している。受電通信部４９０は、非接触方式の通信を行う通信部を含む。受電通信部４９０の通信部は、ケーブル４９２に含まれる通信線と接続している。

工作機械用装置６００が主軸１００に取り付けられると、給電通信部５９０の通信部と受電通信部４９０の通信部が接近する。給電通信部５９０の通信部と受電通信部４９０の通信部が接近すると、非接触方式による双方向の通信が可能になる。非接触方式による双方向の通信は、たとえばミリ波無線通信である。

電気回路基板５４６は、ケーブル５９２、給電通信部５９０の通信部、受電通信部４９０の通信部及びケーブル４９２を含む通信路を介して、撮像ユニット４４６、同軸落射照明４５４およびリング照明４５６と接続する。この通信路を介して、電気回路基板５４４は、撮像ユニット４４６、同軸落射照明４５４およびリング照明４５６と双方向の通信が可能になる。受電通信部４９０がリング状なので、回転部６０１の向きによらずに常に双方向の通信が可能である。

双方向通信の例を示したが、電気回路基板５４６から撮像ユニット４４６、同軸落射照明４５４またはリング照明４５６へ向けて一方向の通信を行ってもよい。また、撮像ユニット４４６、同軸落射照明４５４またはリング照明４５６から電気回路基板５４６へ向けて一方向の通信を行ってもよい。なお、ケーブル５９２とケーブル４９２は、実施形態と同様にＵＳＢケーブルであってもよい。

［その他の変形例］
実施形態では、機能部４００の例として、例えばＣＭＯＳなどのイメージセンサ（撮像素子）、レンズおよび照明装置などを有する撮像部を示したが、機能部４００は、この例に限定されない。機能部４００である撮像部は、計測用の撮像部（計測用プローブ）でもよいし、観察用の撮像部でもよい。また、機能部４００は、レーザスキャナ部、レーザ発生部、アングルヘッドなどでもよい。さらに、機能部４００は、工具でもよい。

ＥｔｈｅｒｎｅｔやＵＳＢ以外の方式によって有線通信を行ってもよい。ＰｏＥやＵＳＢ以外の方式によって有線の電力供給を行ってもよい。また、電力手段としてワイヤレス給電やバッテリを用いて、通信のみを有線で行ってもよい。あるいは、通信手段としてＷｉ－Ｆｉなどの無線媒体を用いて、電力供給のみを有線で行ってもよい。

工作機械用装置６００が工作機械と有線で接続されるので、外部からの給電（例えば、１０Ｗ以上）と、外部と安定的な高速通信（１００Ｍｂｐｓ～）が可能である。これにより、通信が途切れず、また遅延が生じることなく、工作機械用装置６００を使用できる。

特に、計測用の画像プローブの場合、観察用の画像プローブに比べて大きいレンズを使うことになり、画像プローブが大型化するが、有線接続によってバッテリを省くようにすれば、画像プローブの小型化に貢献できる。画像プローブが大きいと画像プローブとワークとの距離が短くなり、撮像範囲を狭めるという問題が生じるが、そのような不具合を阻止できる意義は大きい。

機能部４００としてカメラ（撮像部）を使用する場合、主軸１００とカメラ光軸の位置ずれを補正するために、カメラのキャリブレーション（カメラ校正）を行う必要がある。一般的に、所定パターンが印刷されたキャリブレーションプレートが使用される。このキャリブレーションプレートとカメラの相対的な位置関係を求めることによって、主軸１００とカメラ光軸の位置ずれを補正する。

具体的には、工作機械の加工室（主軸１００とワークを含む空間）内の任意の位置にキャリブレーションプレートを設定しておく。但し、キャリブレーションプレートの位置と向きは特定されているものとする。そして、カメラで、このように設定されているキャリブレーションプレートを撮像する。その結果得られる撮像画像に映りこんでいるキャリブレーションプレートの所定パターンを抽出し、抽出された所定パターンを映像解析して、所定パターンの形状の変形具合などに基づいて、カメラのアングル、つまりカメラ光軸の方向を特定する。このときの主軸１００の位置がわかっているので、主軸１００とカメラとの相対的な位置関係を割り出すことができる。そして、実際にカメラを測定に用いるときに、そのときの主軸１００との位置に基づいて、カメラの位置やカメラ光軸の方向を特定して、その時々のカメラの姿勢を考慮した上での測定値の補正が可能になる。

このようなキャリブレーションの動作において、従来のように主軸１００をキャリブレーションプレートの位置まで移動させるのではなく、ツールプリセッタアームのようにキャリブレーションプレートをカメラの近くの所定位置まで運び出す移動機構を設けるようにしてもよい。例えば、回転自在な軸にアームを固定し、アームの先に所定の姿勢でキャリブレーションプレートを保持させる。そして、軸を回転させることによって、キャリブレーションプレートをカメラの近くの所定の位置に移動させ、所定の方向を向くように静止させる。したがって、カメラを移動させる必要がない。カメラの位置と向きはわかっているので、所定の方向を向いて所定の位置にて静止しているキャリブレーションプレートを撮像し、その撮像画像に映りこんでいる所定パターンの映像解析を行うことによって、カメラ光軸の方向の特定が可能である。

このようにすれば、移動機構の動作だけで済み、主軸１００の移動に要する時間を省けるので、カメラのキャリブレーションの所要時間を短縮できる。

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施形態および上記変形例を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。

本開示の工作機械、工作機械用装置６００やその他の装置は、機械要素の他、ハードウェア資源、例えば、プロセッサ、メモリ、及びプログラムとの協働などによって、実現される。

実施形態では、回転部６０１に対して機能部４００を着脱可能としたので、１つの回転部６０１に対して複数の機能部４００を取り換えて使用することができる。例えば、ある工作機械Ａに適合した回転部６０１Ａに対して、機能部４００Ｘを取り付けたり、機能部４００Ｙを取り付けたりすることができる。したがって、通常は、頻繁に使う機能部４００Ｘを回転部６０１Ａに取り付けて使用し、稀にしか使わない機能部４００Ｙを使う場合には、機能部４００Ｘから機能部４００Ｙへ取り換えて使用する運用形態などが考えられる。１つの回転部６０１Ａを使いまわせるので、機能の種類毎に工作機械用装置６００（工作機械Ａ用の機能Ｘの装置、工作機械Ａ用の機能Ｙの装置）を揃えるよりもユーザの費用負担が少ない。

１つの機能部４００を２つの工作機械で共用することもできる。例えば、機能部４００Ｘを工作機械Ａと工作機械Ｂで共用するケースでは、機能部４００Ｘの他に、工作機械Ａに適合した回転部６０１Ａと工作機械Ｂに適合した回転部６０１Ｂを用意しておく。工作機械Ａで機能部４００Ｘを使用する場合には、機能部４００Ｘを回転部６０１Ａに取り付ける。反対に、工作機械Ｂで機能部４００Ｘを使用する場合には、機能部４００Ｘを回転部６０１Ｂに取り付ける。１つの機能部４００Ｘを使いまわせるので、工作機械毎に工作機械用装置６００（工作機械Ａ用の機能Ｘの装置、工作機械Ｂ用の機能Ｘの装置）を揃えるよりもユーザの費用負担が少ない。

また、メンテナンス性も向上する。例えば回転部６０１の耐久性が高く、機能部４００の耐久性が低い場合、１つの回転部６０１に対して２つの機能部４００を用意しておく。そして、機能部４００の点検時期に、他方の機能部４００に取り換えるようにすれば、工作機械用装置６００を使い続けることができる。また、工作機械用装置６００を２つ用意するよりも、安価に対応できる。

また、部品を共通化できるので、製造現場における負担も減る。例えば、工作機械Ａに適合した回転部６０１Ａと工作機械Ｂに適合した回転部６０１Ｂを在庫として確保し、さらに機能部４００Ｘと機能部４００Ｙも在庫として確保しておく。そして、工作機械Ａ用の機能Ｘの装置を受注したときには、回転部６０１Ａに機能部４００Ｘを取り付けて出荷する。また、工作機械Ｂ用の機能Ｙの装置を受注したときには、回転部６０１Ｂに機能部４００Ｙを取り付けて出荷する。他にも、工作機械Ａ用の機能Ｙの装置や工作機械Ｂ用の機能Ｘの装置にも対応できる。このようにすれば、例えば多品種少量生産にも柔軟に対応することができる。

交換する機能部４００の組み合わせは任意である。異なる機能部４００と交換するだけでなく、メンテナンスの例のように同じ機能部４００で交換してもよい。異なる機能部４００と交換する例としては、計測用の撮像部と観測用の撮像部を交換してもよい。ある計測用の撮像部を、異なる型の計測用の撮像部と交換してもよい。ある観測用の撮像部を、異なる型の観測用の撮像部と交換してもよい。撮像部を、撮像部以外の機能部４００と交換してもよい。撮像部以外の機能部４００同士で交換してもよい。

また、実施形態では、回転部６０１の回転角に応じてＵＳＢケーブルの形状を変えられるように隙間を開けて複数周巻かれたＵＳＢケーブルを収容するケーブル収容部を設けたので、ＵＳＢケーブルにダメージを与えることなく機能部４００を回転させることができる。

１００ 主軸、１０２ 前カバー、１０４ ハウジング、１０６ 主軸、１０８ 取り付け部、１１０ 非回転部位、１２０ 第１コネクタ、１２２ Ｅｔｈｅｒｎｅｔケーブル、２００ シャンク部、２０２ シャンク、２０４ 把持部、３００ 連結部、３０２ 工具ホルダ取付ボルト、３０４ 巻付部、３０６ 掴持部、３２４ 配線路、３４０ 第３コネクタ、４００ 機能部、４０１ 接合部、４０３ 本体部、４０２ ボルト、４２５ 配線路、４４０ 第４コネクタ、４４５ ＵＳＢケーブル、４４６ 撮像ユニット、４４８ レンズ、４５０ レンズカバー、４５２ ボルト、４５４ 同軸落射照明、４５６ リング照明、４９０ 受電通信部、４９２ ケーブル、５００ 固定部、５０２ 支持部、５０４ 第１ベアリング、５０６ 第２ベアリング、５０８ 延長部、５１０ 位置決め部、５２０ 第２コネクタ、５２１ Ｅｔｈｅｒｎｅｔケーブル、５２３ 配線路、５２５ ＵＳＢケーブル、５２６ ケーブル収容部、５２７ 配線路、５４４ 電気回路基板、５６０ ＰＤモジュール、５６２ 通信回路、５６４ 受電回路、５７０ メイン回路、５７２ ＣＰＵ、５７４ メモリ、５８０ 電源回路、５９０ 給電通信部、５９２ ケーブル、６００ 工作機械用装置、６０１ 回転部、７０１ 外部電源、７０３ 外部装置、７６０ ＰＳＥモジュール、７６２ 通信回路、７６４ 給電回路

工作機械用装置６００は、取り付け部である主軸側にシャンク２０２を有する。シャンク２０２を工作機械であるマシニングセンタの回転部材１０６に嵌めることによって、工作機械用装置６００が主軸１００に取り付けられる。取り付け方法は、工具の場合と同様である。工作機械の工具交換装置が把持部２０４をつかんで、工作機械用装置６００を移動させ、回転部材１０６に取り付けることも可能である。

回転部材１０６が回転軸を中心として０度から３６０度の範囲で回転すると、一緒に、シャンク部２００、連結部３００、機能部４００とが回転し、固定部５００は回転しない。これにより、機能部４００は、光軸を中心として０度から３６０度の範囲で向きを変えることができる。つまり、０度から３６０度の範囲で向きを変えて撮像できる。なお、回転部材１０６の回転軸は、円柱形の回転部材１０６における中心線である。機能部４００の光軸は、回転部材１０６の回転軸の延長線と一致する。

（固定部５００の概要）
工作機械用装置６００は、固定部５００を備える。固定部５００は、主軸１００（「工作機械の取り付け部」の例）に対して固定して取り付けられる。したがって、回転部材１０６が回転したときに、固定部５００は、シャンク部２００と連結部３００とを有する回転部６０１（図３参照）と一緒には回転しない。固定部５００の円筒形の支持部５０２は、回転部６０１が回転できるように支持するハウジングとして機能する。そのため、固定部５００は、回転部６０１の回転軸に沿ってみた場合に、回転部６０１を囲むように配置されている。

（回転部位と非回転部位）
回転可能な部位と回転しない部位について整理しておく。回転部材１０６の回転に伴って、工作機械用装置６００のシャンク２０２と把持部２０４と機能部４００は、回転する。また、後述する工作機械用装置６００の連結部３００（図３参照）も回転する。シャンク２０２と把持部２０４と連結部３００と機能部４００のそれぞれ回転軸は、＃回転部材１０６＄の回転軸の延長線と一致する。一方、工作機械の前カバー１０２とハウジング１０４と係止ブロック１０８、工作機械用装置６００の固定部５００（円筒形の支持部５０２と延長部５０８）は、回転しない。

（主軸１００の構成）
回転部材１０６は、ハウジング１０４によって回転可能に支持され、サーボモータの駆動によって回転する。前カバー１０２は、主軸１００の前端部に設けられ、ハウジング１０４を覆っている。回転部材１０６の前端は、前カバー１０２の穴から出ている。サーボモータで回転部材１０６を所定の回転角度に回転させることによって、機能部４００を所定の回転角度に合わせることができる。

具体的には、シャンク部２００は、回転部材１０６に固定されるシャンク２０２と工具交換装置につかまれる把持部２０４を備えている。連結部３００は、工具ホルダ取付ボルト３０２によってシャンク部２００に固定されている。連結部３００は、固定部５００の内側で、回転するように支持されている。

回転部材１０６が回転すると、回転部６０１（シャンク部２００と連結部３００）と機能部４００が一体として回転するが、係止ブロック１０８に係止されている固定部５００は、回転しない。

１００ 主軸、１０２ 前カバー、１０４ ハウジング、１０６ 回転部材、１０８ 取り付け部、１１０ 非回転部位、１２０ 第１コネクタ、１２２ Ｅｔｈｅｒｎｅｔケーブル、２００ シャンク部、２０２ シャンク、２０４ 把持部、３００ 連結部、３０２ 工具ホルダ取付ボルト、３０４ 巻付部、３０６ 掴持部、３２４ 配線路、３４０ 第３コネクタ、４００ 機能部、４０１ 接合部、４０３ 本体部、４０２ ボルト、４２５ 配線路、４４０ 第４コネクタ、４４５ ＵＳＢケーブル、４４６ 撮像ユニット、４４８ レンズ、４５０ レンズカバー、４５２ ボルト、４５４ 同軸落射照明、４５６ リング照明、４９０ 受電通信部、４９２ ケーブル、５００ 固定部、５０２ 支持部、５０４ 第１ベアリング、５０６ 第２ベアリング、５０８ 延長部、５１０ 位置決め部、５２０ 第２コネクタ、５２１ Ｅｔｈｅｒｎｅｔケーブル、５２３ 配線路、５２５ ＵＳＢケーブル、５２６ ケーブル収容部、５２７ 配線路、５４４ 電気回路基板、５６０ ＰＤモジュール、５６２ 通信回路、５６４ 受電回路、５７０ メイン回路、５７２ ＣＰＵ、５７４ メモリ、５８０ 電源回路、５９０ 給電通信部、５９２ ケーブル、６００ 工作機械用装置、６０１ 回転部、７０１ 外部電源、７０３ 外部装置、７６０ ＰＳＥモジュール、７６２ 通信回路、７６４ 給電回路

Claims (5)

1. 工作機械の取り付け部に着脱可能かつ回転可能に取り付けられる工作機械用装置であって、
   前記取り付け部に対して回転可能に取り付けられる回転部と、
   外部とデータのやり取りが可能な電気回路を備え、前記取り付け部に対して固定して取り付けられる固定部と、
   前記電気回路と接続し、前記電気回路によって制御される機能が実行可能であり、前記回転部の回転とともに前記回転部の回転方向と同じ方向に回転する機能部と、を備え、
   前記機能部は、前記回転部に対して着脱可能である、工作機械用装置。
2. 前記固定部は、前記回転部を囲み、前記取り付け部とつながる給電線を配置し、
   前記機能部は、前記給電線を介して電力供給を受ける、請求項１に記載の工作機械用装置。
3. 前記回転部は、外周の径が異なる前記機能部を交換して着脱可能である、請求項１又は２に記載の工作機械用装置。
4. 前記回転部の回転軸に沿った方向から見て、前記機能部の外周が、前記固定部の外周の内側に位置している、請求項１又は２に記載の工作機械用装置。
5. 工作機械用装置を着脱可能かつ回転可能に取り付ける取り付け部を備える工作機械であって、
   前記取り付け部の移動を制御する制御部を有し、
   前記取り付け部は、外部とデータのやり取りが可能な電気回路を備える前記工作機械用装置の固定部を固定して取り付け、前記電気回路によって制御される機能が実行可能な前記工作機械用装置の機能部を一体として回転させる前記工作機械用装置の回転部を回転可能に取り付ける、工作機械。

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