JP6622077B2

JP6622077B2 - 工作機械

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Publication number: JP6622077B2
Application number: JP2015241732A
Authority: JP
Inventors: 宏之堂丸; 誠江草; 剛木地
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machine Tool Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machine Tool Co Ltd
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2019-12-18
Anticipated expiration: 2035-12-11
Also published as: JP2017104953A

Description

本発明は、主軸の回転運動を利用したアタッチメントの割出が可能な工作機械に関する。

横中ぐり盤や門型加工機等の工作機械においては、アタッチメントを装着して主軸の回転運動を当該主軸と異なる軸方向の回転運動として伝達し、加工方向を変換することができる（例えば、特許文献１参照）。また、一つのアタッチメント（例えば、主軸の回転運動を９０°変換するもの）であっても、当該アタッチメントの装着向きを変えること（割出）によって、アタッチメントにおける工具の向き（加工方向）を主軸の回転軸回りに変え、ワークに対して種々の加工を行うことができる。

このようなアタッチメントの割出を行う方法として、主軸の回転運動を利用するものがある。主軸の回転運動を利用したアタッチメントの割出動作について、図５Ａおよび図５Ｂを参照して説明する。ここで、図５Ａおよび図５Ｂは、工作機械におけるアタッチメントの装着状態を示す説明図であり、図５Ａは加工時の装着状態、図５Ｂは割出時の装着状態をそれぞれ示している。

まず、図５Ａに示すように、アタッチメント１１７は、加工時の装着状態において、アーバ１４４ａおよびクランプ軸１３０ａがそれぞれ主軸１１６およびラム１１５に固定されており、ハースカップリング１１５ｂ，１４１ｂの噛み合いによって、ラム１１５に対するアタッチメント１１７の装着向き（旋回部１４０の位相）が決められている。

そして、アタッチメント１１７の割出を行う際には、クランプ軸１３０ａのクランプを解除（アンクランプ）することにより、固定部１３０および旋回部１４０がラム１１５から離脱（離間）し、アタッチメント１１７は、アーバ１４４ａによって主軸１１６のみに支持された状態となる（図５Ｂ参照）。

このとき、旋回部１４０内に設けられたキー部材１４６とジョイント部材１４５（キー溝１４５ａ）とが係合し、主軸１１６の回転軸Ｃ回りの回転駆動によって旋回部１４０を同軸（回転軸Ｃ）回りに回転することができるようになる。つまり、旋回部１４０を固定部１３０に対して回転することにより、アタッチメント１１７の割出を行うことができる。

実開昭６２−３２７４０号公報

しかし、上述したアタッチメント１１７の割出動作においては、アタッチメント１１７が加工時の装着状態（図５Ａ参照）から割出時の装着状態（図５Ｂ参照）へと移行する際に、アタッチメント１１７（旋回部１４０）がラム１１５または主軸１１６に位置決めされていない状態（ニュートラル状態）が存在してしまう。

このニュートラル状態は、クランプ軸１３０ａをアンクランプし、ハースカップリング１１５ｂ，１４１ｂの噛み合いが外れてからキー部材１４６とキー溝１４５ａとが係合するまでの間に生じるものである。そして、アタッチメント１１７に装着された工具（図５Ａおよび図５Ｂにおいては、不図示）が重量物である場合には、上述のニュートラル状態において旋回部１４０が固定部１３０（ラム１１５および主軸１１６）に対して回転してしまうことがある。

このようにニュートラル状態において旋回部１４０が回転してしまった状態では、キー部材１４６とキー溝１４５ａとが係合されず、アタッチメント１１７の割出を行うことができない。また、キー部材１４６とキー溝１４５ａとの位相がずれているため、キー部材１４６とジョイント部材１４５とが干渉し、キー部材１４６およびジョイント部材１４５が折損してしまう虞がある。

なお、クランプ軸１３０ａをアンクランプしたときに、ハースカップリング１１５ｂ，１４１ｂの噛み合いが外れると同時（または、外れる前）に、キー部材１４６とキー溝１４５ａとが係合するような構造とすることは、設計上不可能である。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、工作機械におけるアタッチメントの割出を確実に行うことを目的とする。

上記課題を解決する第一の発明に係る工作機械は、ラムに対して摺動および回転可能に支持される主軸と、前記ラムおよび前記主軸に装着されるアタッチメントと、前記アタッチメントの割出動作を制御する制御装置とを備えた工作機械であって、前記アタッチメントが、前記主軸に対して摺動および回転可能な本体部と、前記ラムと前記本体部との軸方向における相対的な移動によって係脱可能に前記ラムと前記本体部とを係合する第一係合手段と、前記主軸と前記本体部との前記軸方向における相対的な移動によって係脱可能に前記主軸と前記本体部とを係合する第二係合手段とを備えたものであり、前記制御装置が、前記アタッチメントの割出動作において、前記第一係合手段による係合がなされて前記本体部が前記ラムに回転不能に位置決めされた状態で前記主軸を前記ラムに対して前記軸方向の一方側へ移動することによって前記第二係合手段による係合をなした後、前記本体部を前記ラムから離脱させることによって前記第一係合手段による係合を解除するように制御するものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第二の発明に係る工作機械は、第一の発明に係る工作機械において、前記第二係合手段が、前記主軸に固定される主軸側係合部と前記本体部に固定される本体部側係合部とを備え、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との噛み合いによって前記主軸と前記本体部とを係脱可能に係合するものであり、前記制御装置が、前記第一係合手段による係合がなされた状態で前記主軸を一方側へ移動した際に、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との噛み合いがなされていないことを検出すると、前記主軸の一方側への移動を停止するよう制御するものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第三の発明に係る工作機械は、第二の発明に係る工作機械において、前記制御装置が、前記主軸を移動する際の抵抗を検出することによって、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との噛み合いがなされているか否かを判断するものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第四の発明に係る工作機械は、第二または第三の発明に係る工作機械において、前記制御装置が、前記主軸の一方側への移動を停止した後、前記主軸を他方側へ移動し、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との相対的な位相のずれを補正するよう制御するものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第五の発明に係る工作機械は、第四の発明に係る工作機械において、前記アタッチメントが、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との相対的な位相を検出する位相検出手段を備えたものであり、前記制御装置が、前記位相検出手段による検出結果に基づいて、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との相対的な位相のずれを補正するよう制御するものであることを特徴とする。

第一の発明に係る工作機械によれば、主軸を一方側へ移動することにより、第一係合手段による係合がなされた状態で第二係合手段による係合をなすことができる。よって、アタッチメントの割出動作において、本体部は第一係合手段または第二係合手段のいずれか一方による係合がなされ、ラムまたは主軸の少なくとも一方に位置決めされているので、本体部がラムおよび主軸に対して動く（回転する）ことはない。つまり、工作機械におけるアタッチメントの割出を確実に行うことができる。

第二の発明に係る工作機械によれば、主軸側係合部と本体部側係合部との噛み合いがなされていない場合に、主軸の一方側への移動を停止することにより、主軸側係合部および本体部側係合部の損傷等を防止することができる。

第三の発明に係る工作機械によれば、主軸の移動抵抗によって主軸側係合部と本体部側係合部との噛み合いの有無（干渉の有無）を検出することにより、当該構成を簡易なものとすることができる。

第四の発明に係る工作機械によれば、主軸側係合部と本体部側係合部との位相ずれを補正することにより、第二係合手段による係合動作、すなわち、主軸側係合部と本体部側係合部との噛み合わせ動作を再度行うことができる。

第五の発明に係る工作機械によれば、位相検出手段の検出結果に基づいて主軸側係合部と本体部側係合部との位相ずれを補正することにより、主軸側係合部と本体部側係合部とを確実に噛み合わせることができる。

実施例１に係る工作機械の構造を示す説明図である。実施例１に係る工作機械におけるアタッチメントの装着状態（加工時）を示す説明図である。実施例１に係る工作機械におけるアタッチメントの装着状態（割出準備時）を示す説明図である。実施例１に係る工作機械におけるアタッチメントの装着状態（割出時）を示す説明図である。実施例１に係る工作機械におけるアタッチメントのキー部材とキー溝との位相ずれ量の検出方法を示す説明図である。実施例１に係る工作機械におけるアタッチメントの割出動作を示すフローチャートである。従来の工作機械におけるアタッチメントの装着状態（加工時）を示す説明図である。従来の工作機械におけるアタッチメントの装着状態（割出時）を示す説明図である。

以下に、本発明に係る工作機械の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。以下に示す実施例は、本発明に係る工作機械を横中ぐり盤に採用したものであり、本発明は以下の実施例に限定されず、例えば、門型加工機等に採用しても良い。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の実施例１に係る工作機械の構造について、図１および図２Ａを参照して説明する。

図１に示すように、横形中ぐり盤である工作機械１には、床面（基礎）に固定されるベッド１１が設けられている。ベッド１１の上面には、水平なＸ軸方向に摺動可能なコラムベース１２が設けられ、このコラムベース１２の上面には、コラム１３が立設されている。コラム１３の前面には、鉛直なＹ軸方向に摺動可能なサドル１４が設けられており、このサドル１４には、水平なＺ軸方向に摺動可能なラム１５が設けられている。ラム１５内には、水平な回転軸Ｃ₁回りに回転可能、且つ、Ｚ軸と平行なＷ軸方向に摺動可能な主軸１６が支持されている。

図２Ａに示すように、ラム１５および主軸１６には、アタッチメント１７が着脱可能に装着されるようになっている。アタッチメント１７は、主軸１６の回転運動を所定角度（本実施例においては、９０°）変換して工具Ｔに伝達するだけでなく、主軸１６の回転運動を利用して、当該アタッチメント１７の装着向き（工具Ｔによる加工方向）を変換することができるものである。アタッチメント１７の構造については、後に詳述する。

図１に示すように、ベッド１１の側方には、床面（基礎）に固定されるテーブルベッド２１が設けられており、このテーブルベッド２１の上面には、鉛直な回転軸Ｂ₁回りに回転可能な回転テーブル２２が支持されている。そして、回転テーブル２２の上面には、被加工物であるワークＷが着脱可能に装着（載置）されるようになっている。

よって、工作機械１は、コラムベース１２、サドル１４、ラム１５、主軸１６および回転テーブル２２を動作することによって、ワークＷに対して水平方向からの加工を行うことができるだけでなく、ラム１５および主軸１６にアタッチメント１７（図２Ａ参照）を装着することによってワークＷに対して他の方向（例えば、鉛直方向）からの加工を行うことができるようになっている。

そして、工作機械１には、工作機械１全体を制御するＮＣ装置（制御装置）１００が備えられており（図１参照）、このＮＣ装置１００によって、工作機械１におけるワークＷの加工動作およびアタッチメント１７の割出動作等の種々の制御がなされるようになっている。

アタッチメント１７の構造について、図２Ａから図２Ｃを参照して詳細に説明する。ここで、図２Ａから図２Ｃは、ラム１５および主軸１６とアタッチメント１７との装着状態を示す説明図であり、図２Ａは加工時の装着状態、図２Ｂは割出準備時の装着状態、図２Ｃは割出時の装着状態をそれぞれ示している。

図２Ａに示すように、アタッチメント１７には、ラム１５の端面１５ａに当接して固定される固定部３０と、この固定部３０の内側において回転可能に支持される旋回部４０とが設けられている。工作機械１においては、主軸１６の回転運動を利用して、旋回部４０が固定部３０に対して回転軸Ｃ₁回りに回転されることにより、アタッチメント１７の割出がなされる。

固定部３０には、一方側（図２Ａにおいては、右方側）へ突出するクランプ軸３０ａが設けられており、このクランプ軸３０ａがラム１５内に設けられた図示しないクランプ装置によってクランプされることにより、固定部３０はラム１５側に引き付けられるようにして固定されている。

なお、アタッチメント１７の割出動作においては、クランプ軸３０ａがクランプまたはアンクランプされることにより、固定部３０は、ラム１５と当接した位置（加工時または割出準備時の装着状態であって、図２Ａおよび図２Ｂに示す位置）とラム１５から離間した位置（割出時の装着状態であって、図２Ｃに示す位置）との間を軸方向に移動されるようになっている。

図２Ａに示すように、旋回部４０には、固定部３０に嵌入されて当該固定部３０に対して水平な回転軸Ｃ₁回りに回転可能な旋回本体部（本体部）４１が設けられている。旋回本体部４１の端面（図２Ａにおいては、右方側端面）４１ａには、ハースカップリング（第一係合手段）４１ｂが設けられており、このハースカップリング４１ｂが、ラム１５の端面１５ａに設けられたハースカップリング（第一係合手段）１５ｂと噛み合う（係合する）ことにより、旋回本体部４１は、ラム１５に位置決めされている。

なお、旋回本体部４１は、固定部３０と共に軸方向に移動されるようになっており、アタッチメント１７の割出動作においては、クランプ軸３０ａがクランプまたはアンクランプされることにより、旋回本体部４１は、固定部３０と共に、ラム１５と当接した位置（加工時または割出準備時の装着状態であって、図２Ａおよび図２Ｂに示す位置）とラム１５から離間した位置（割出時の装着状態であって、図２Ｃに示す位置）との間を軸方向に移動されるようになっている。

そして、クランプ軸３０ａのアンクランプによって、旋回本体部４１がラム１５から離脱（離間）した位置にあるときには（図２Ｃ参照）、ハースカップリング１５ｂ，４１ｂが噛み合っておらず、旋回本体部４１を固定部３０に対して回転軸Ｃ₁回りに回転することができる。

図２Ａに示すように、旋回本体部４１内には、当該旋回本体部４１に対して主軸１６と同軸（回転軸Ｃ₁）回りに回転可能な水平軸部４２と、旋回本体部４１に対して回転軸Ｃ₁と直交する回転軸Ｂ₂（アタッチメント１７の割出によって方向が変えられる軸であり、例えば、鉛直軸）回りに回転可能な直交軸部４３とが設けられている。水平軸部４２および直交軸部４３には、それぞれかさ歯車４２ａ，４３ａが設けられており、アタッチメント１７においては、これらかさ歯車４２ａ，４３ａの噛み合いにより、水平軸部４２と直交軸部４３との直交する二軸間における動力の伝達がなされるようになっている。

水平軸部４２には、主軸１６と同軸（Ｗ軸）方向（図２Ａにおいては左右方向）に摺動可能な動力伝達軸部４４が嵌入されている。動力伝達軸部４４の一端側（主軸１６側であって、図２Ａにおける右方側）には、当該動力伝達軸部４４を主軸１６に固定するためのアーバ４４ａが設けられており、このアーバ４４ａが主軸１６内に設けられた図示しないクランプ装置によってクランプされることにより、動力伝達軸部４４は主軸１６に引き付けられるようにして固定されている。

また、動力伝達軸部４４の他端側（主軸１６と反対の側であって、図２Ａにおける左方側）には、外歯車４４ｂが形成されており、この外歯車４４ｂが水平軸部４２に形成された内歯車４２ｂと噛み合うことにより、動力伝達軸部４４と水平軸部４２とは周方向に拘束されている。

よって、主軸１６が回転軸Ｃ₁回りに回転駆動されると、動力伝達軸部４４および水平軸部４２が同軸（回転軸Ｃ₁）回りに回転駆動されると共に、かさ歯車４２ａ，４３ａを介して直交軸部４３が回転軸Ｂ₂回りに回転駆動されるようになっている。直交軸部４３には、図示しないクランプ装置によって工具Ｔが着脱可能に装着されており、前述した直交軸部４３の回転駆動によって、工具Ｔが回転駆動される。

また、動力伝達軸部４４には、水平軸部４２よりも主軸１６側に位置して略円盤形状のジョイント部材（第二係合手段、主軸側係合部）４５が設けられている。ジョイント部材４５には、周方向外側に臨んで切り欠かれた溝（キー溝）４５ａが形成されており、このキー溝（第二係合手段、主軸側係合部）４５ａは、旋回本体部４１に設けられたキー部材（第一係合手段、本体部側係合部）４６と係合可能な形状から成る。

キー部材４６とキー溝４５ａとは、主軸１６と旋回本体部４１との軸方向における相対的な移動によって、係脱可能に係合される（噛み合う）ようになっており、主軸１６と旋回本体部４１とが軸方向において相対的に移動され、このキー部材４６とキー溝４５ａとが噛み合うことにより、主軸１６と旋回本体部４１とが係合される、すなわち、旋回本体部４１が主軸１６に位置決めされる。ここで、主軸１６と旋回本体部４１との軸方向における相対的な移動としては、主軸１６が移動される場合と、クランプ軸３０ａのアンクランプによって旋回本体部４１（回転部３０）が移動される場合とがある。

このようにキー部材４６とキー溝４５ａとが係合した状態においては、主軸１６の回転運動が、アーバ４４ａ、動力伝達軸部４４、ジョイント部材４５（キー溝４５ａ）およびキー部材４６を介して、旋回本体部４１に伝達され、アタッチメント１７を割出することができるようになっている。

本発明の実施例１に係る工作機械の動作について、図１から図４を参照して説明する。

ワークＷに対して加工を行う場合には、主軸１６に直接またはアタッチメント１７を介して工具Ｔを装着し、ＮＣ装置１００によって、コラムベース１２、サドル１４、ラム１５、主軸１６および回転テーブル２２の動作を制御する（図１および図２Ａ参照）。そして、アタッチメント１７を用いた加工において、アタッチメント１７の装着向き、すなわち、工具Ｔによる加工方向を変える場合には、アタッチメント１７の割出を行う。

工作機械１におけるアタッチメント１７の割出は、アタッチメント１７を加工時の装着状態（図２Ａ参照）から割出準備時の装着状態（図２Ｂ参照）へと移行し、さらに、割出準備時の装着状態（図２Ｂ参照）から割出時の装着状態（図２Ｃ参照）へと移行して行われる。アタッチメント１７の割出動作（装着状態の移行および割出）について、図４に示すフローチャートに沿って説明する。

まず、ステップＳ１において、キー部材４６とキー溝４５ａとの位相合わせを行う。つまり、アタッチメント１７が加工時の装着状態である場合において、主軸１６を回転軸Ｃ₁回りに回転駆動する。この主軸１６の回転運動により、アーバ４４ａおよび動力伝達軸部４４を介して、ジョイント部材４５が同軸（回転軸Ｃ₁）回りに回転され、当該ジョイント部材４５に設けられたキー溝４５ａの位相が旋回本体部４１に固定されたキー部材４６の位相に合わせられる。

ここで、キー部材４６の位相すなわち旋回本体部４１の位相、および、キー溝４５ａの位相すなわちジョイント部材４５（動力伝達軸部４５、アーバ４４ａおよび主軸１６）の位相は、図示しないエンコーダ等を用いてＮＣ装置１００によって制御されている。

次に、ステップＳ２において、キー部材４６とキー溝４５ａとの係合動作を開始する。つまり、キー部材４６とキー溝４５ａとの位相が合わされた状態である場合において、主軸１６をラム１５に対してＷ軸方向の一方側（図２Ａにおいては、右方側）へ移動する。この主軸１６の移動により、アーバ４４ａおよび動力伝達軸部４４を介して、ジョイント部材４５が同方向（Ｗ軸方向の一方側）へ移動される。

このとき、クランプ軸３０ａは、ラム１５内に設けられた図示しないクランプ装置にクランプされており、ハースカップリング１５ｂ，４１ｂは、噛み合っている。よって、アタッチメント１７は、ラム１５に位置決めおよび固定された状態であり、アタッチメント１７に装着された工具Ｔが重量物であっても、旋回部４０が動く（回転する）ことはない。

次に、ステップＳ３において、キー部材４６とジョイント部材４５との干渉はないか否かを判断する。この判断は、ＮＣ装置１００によって主軸１６の摺動抵抗を監視し、主軸１６の摺動抵抗の異常（抵抗値の急な上昇）を検出することによって行われる。

ステップＳ３において、主軸１６の摺動抵抗の異常（抵抗値の急な上昇）を検出しなかった場合には、キー部材４６とジョイント部材４５とが干渉していない（ＹＥＳ）と判断し、後述するステップＳ８に移行する。

一方、ステップＳ３において、主軸１６の摺動抵抗の異常（抵抗値の急な上昇）を検出した場合には、キー部材４６とジョイント部材４５とが干渉した（ＮＯ）と判断し、ステップＳ４において、キー部材４６とキー溝４５ａとの係合動作を停止する。

ここで、キー部材４６とジョイント部材４５との干渉は、キー部材４６とキー溝４５ａとの位相がずれていることが原因であり、キー部材４６とキー溝４５ａとの係合動作、すなわち、主軸１６の一方側への移動を停止することにより、キー部材４６およびジョイント部材４５の折損等を防ぐことができる。

そして、ステップＳ５において、主軸１６を元位置へ復帰する。つまり、主軸１６をラム１５に対してＷ軸方向の他方側（図２Ａにおいては、左方側）へ移動する。この主軸１６の移動により、アーバ４４ａおよび動力伝達軸部４４を介して、ジョイント部材４５が同方向（Ｗ軸方向の他方側）へ移動され、キー部材４６から離間される。

その後、ステップＳ６においてキー部材４６とキー溝４５ａとの位相ずれ量を検出し、ステップＳ７において位相ずれ量を補正する。

ここで、アタッチメント１７においては、キー部材４６の一端面（ジョイント部材４５と対向する面であって、図３においては左方側端面）に、近接センサ（位相検出手段）４７が設けられている。よって、主軸１６（ジョイント部材４５）を回転駆動することにより（図３における矢印参照）、近接センサ４７の検出結果に基づいて、キー部材４６とジョイント部材４５（キー溝４５ａ）との相対的な位相を検出することができると共に、キー部材４６とジョイント部材４５（キー溝４５ａ）との位相ずれ量を演算し、工作機械１における当該位相ずれ量を補正することができる。

その後、ステップＳ１に戻って前述した手順（ステップＳ１からステップＳ３）を繰り返す。

前述したステップＳ８においては、キー部材４６とキー溝４５ａとが係合したか否かを判断する。この判断は、主軸１６のＷ軸方向における位置（または、主軸１６のＷ軸方向における移動量）を監視（検出）することによって行われる。

ステップＳ８において、主軸１６が所定位置に至っていない（または、主軸１６の移動量が所定量に達していない）場合には、キー部材４６とキー溝４５ａとが係合していない（ＮＯ）と判断し、ステップＳ３に戻る。

一方、ステップＳ８において、主軸１６が所定位置に至った（または、主軸１６の移動量が所定量に達した）場合には、キー部材４６とキー溝４５ａとが係合した（ＹＥＳ）と判断し、ステップＳ９において、キー部材４６とキー溝４５ａとの係合動作を終了する。

つまり、主軸１６が所定位置に至り（または、主軸１６の移動量が所定量に達し）、キー部材４６およびキー溝４５ａの一部が係合するまで、ステップＳ３における判断が繰り返される。

以上の手順（ステップＳ１からステップＳ９）により、キー部材４６およびキー溝４５ａの一部が係合し、アタッチメント１７の加工時の装着状態（図２Ａ参照）から割出準備時の装着状態（図２Ｂ参照）への移行が完了する。なお、この間（ステップＳ１からステップＳ９まで）においては、前述したように、クランプ軸３０ａがクランプされ、ハースカップリング１５ｂ，４１ｂが噛み合っている。よって、アタッチメント１７は、ラム１５に位置決めされているので、アタッチメント１７に装着された工具Ｔが重量物であっても、旋回部４０が動く（回転する）ことはない。

そして、ステップＳ１０において、クランプ軸３０ａをアンクランプする。つまり、アタッチメント１７が割出準備時の装着状態である場合において、ラム１５内に設けられた図示しないクランプ装置によって、クランプ軸３０ａをアンクランプする。このクランプ軸３０ａのアンクランプにより、固定部３０および旋回本体部４１がラム１５から離脱（離間）し、アタッチメント１７は、アーバ４４ａによって主軸１６のみに支持された状態となる（図２Ｃ参照）。

以上の手順（ステップＳ１０）により、キー部材４６およびキー溝４５ａの全部が係合し、アタッチメント１７の割出準備時の装着状態（図２Ｂ参照）から割出時の装着状態（図２Ｃ参照）への移行が完了する。なお、この間（ステップＳ１０）においては、クランプ軸３０ａがアンクランプされてハースカップリング１５ｂ，４１ｂが噛み合っていないが、キー部材４６およびキー溝４５ａの少なくとも一部が係合している。よって、アタッチメント１７は、主軸１６に位置決めされているので、アタッチメント１７に装着された工具Ｔが重量物であっても旋回部４０が動く（回転する）ことはない。

そして、ステップＳ１１において、アタッチメント１７の割出を開始する。つまり、アタッチメント１７が割出時の装着状態である場合において、主軸１６を回転軸Ｃ₁回りに回転駆動する。この主軸１６の回転運動により、アーバ４４ａ、動力伝達軸部４４、ジョイント部材４５（キー溝４５ａ）およびキー部材４６を介して、旋回本体部４１（旋回部４０）が同軸（回転軸Ｃ₁）回りに回転駆動され、アタッチメント１７（旋回部４０）が所望の向きとなる。

このとき、水平軸部４２と動力伝達軸部４４との相対的な移動によって、外歯車４４ｂと内歯車４２ｂとは、離脱されて噛み合いが外された状態であり、主軸１６の回転運動は、水平軸部４２に伝達されないようになっている。

そして、ステップＳ１２において、アタッチメント１７の割出を終了する。つまり、前述した手順（ステップＳ１からステップＳ１０）の逆の手順を行えば良く、アタッチメント１７が所望の向きとなった状態で、クランプ軸３０ａをラム１５内に設けられた図示しないクランプ装置によってクランプすることによって割出準備時の装着状態（図２Ｂ参照）に戻し、その後、主軸１６をラム１５に対してＷ軸方向における他方側（図２Ｂにおいては、左方側）へ移動することによって加工時の装着状態（図２Ａ参照）に戻す。

このとき、水平軸部４２と動力伝達軸部４４との相対的な移動によって、外歯車４４ｂと内歯車４２ｂとが噛み合わされ、主軸１６の回転運動は、水平軸部４２に伝達されるようになる。

もちろん、この間（ステップＳ１１およびステップＳ１２）においても、ハースカップリング１５ｂ，４１ｂの噛み合いまたはキー部材４６とキー溝４５ａとの係合により、アタッチメント１７は、ラム１５または主軸１６に位置決めされているので、アタッチメント１７に装着された工具Ｔが重量物であっても旋回部４０が動く（回転する）ことはない。

本実施例に係る工作機械１においては、ハースカップリング１５ｂ，４１ｂが、ラム１５と旋回本体部４１との軸方向における相対的な移動によって係脱可能にラム１５と旋回本体部４１とを係合する第一係合手段であり、キー部材４６およびジョイント部材４５（キー溝４５ａ）が、主軸１６と旋回本体部４１との軸方向における相対的な移動によって係脱可能に主軸１６と旋回本体部４１とを係合する第二係合手段であり、ＮＣ装置１００が、ハースカップリング１５ｂ，４１ｂが噛み合ってラム１５と旋回本体部４１とが係合した状態で主軸１６を一方側へ移動し、キー部材４６とジョイント部材４５とを噛み合わせた（係合させた）後、クランプ軸３０ａのアンクランプによって旋回本体部４１を一方側へ移動し、ハースカップリング１５ｂ，４１ｂの噛み合わせを外してラム１５と旋回本体部４１との係合を解除するよう制御する制御装置である。

本実施例に係る工作機械１によれば、アタッチメント１７の割出動作において、アタッチメント１７（旋回部４０）がラム１５または主軸１６に位置決めされていない状態（ニュートラル状態）が存在せず、アタッチメント１７（旋回部４０）は常にラム１５または主軸１６の少なくとも一方に位置決めされているので、アタッチメント１７に装着された工具Ｔが重量物であっても旋回部４０が動く（回転する）ことはない。よって、キー部材４６およびジョイント部材４５等の損傷を防ぐことができ、アタッチメント１７の割出を確実に行うことができる。また、ＮＣ装置１００におけるステップＳ４からステップＳ７までの手順（係合動作のリトライ機能）により、アタッチメント１７の割出をより確実に行うことができる。

１工作機械
１１ベッド
１２コラムベース
１３コラム
１４サドル
１５ラム
１５ａラムの端面
１５ｂハースカップリング（第一係合手段）
１６主軸
１７アタッチメント
２１テーブルベース
２２回転テーブル
３０固定部
３０ａクランプ軸
４０旋回部
４１旋回本体部（本体部）
４１ａ旋回本体部の端面
４１ｂハースカップリング（第一係合手段）
４２水平回転軸部
４２ａかさ歯車
４３直交回転軸部
４３ａかさ歯車
４４動力伝達軸部
４４ａアーバ
４４ｂ外歯車
４５ジョイント部材（第二係合手段、主軸側係合部）
４５ａキー溝（第二係合手段、主軸側係合部）
４６キー部材（第二係合手段、本体部側係合部）
４７近接センサ（位相検出手段）
１００ＮＣ装置（制御装置）
Ｔ工具
Ｗワーク

Claims

ラムに対して摺動および回転可能に支持される主軸と、前記ラムおよび前記主軸に装着されるアタッチメントと、前記アタッチメントの割出動作を制御する制御装置とを備えた工作機械であって、
前記アタッチメントが、前記主軸に対して摺動および回転可能な本体部と、前記ラムと前記本体部との軸方向における相対的な移動によって係脱可能に前記ラムと前記本体部とを係合する第一係合手段と、前記主軸と前記本体部との前記軸方向における相対的な移動によって係脱可能に前記主軸と前記本体部とを係合する第二係合手段とを備えたものであり、
前記制御装置が、前記アタッチメントの割出動作において、前記第一係合手段による係合がなされて前記本体部が前記ラムに回転不能に位置決めされた状態で前記主軸を前記ラムに対して前記軸方向の一方側へ移動することによって前記第二係合手段による係合をなした後、前記第二係合手段による係合を維持したまま前記本体部を前記ラムから離脱させることによって前記第一係合手段による係合を解除するように制御するものであることを特徴とする工作機械。
前記第二係合手段が、前記主軸に固定される主軸側係合部と前記本体部に固定される本体部側係合部とを備え、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との噛み合いによって前記主軸と前記本体部とを係脱可能に係合するものであり、
前記制御装置が、前記第一係合手段による係合がなされた状態で前記主軸を一方側へ移動した際に、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との噛み合いがなされていないことを検出すると、前記主軸の一方側への移動を停止するよう制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記制御装置が、前記主軸を移動する際の抵抗を検出することによって、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との噛み合いがなされているか否かを判断するものであることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
前記制御装置が、前記主軸の一方側への移動を停止した後、前記主軸を他方側へ移動し、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との相対的な位相のずれを補正するよう制御するものであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の工作機械。
前記アタッチメントが、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との相対的な位相を検出する位相検出手段を備えたものであり、
前記制御装置が、前記位相検出手段による検出結果に基づいて、前記主軸側係合部と前記本体部側係合部との相対的な位相のずれを補正するよう制御するものであることを特徴とする請求項４に記載の工作機械。