JP7128975B1 - 工作機械、制御方法、および制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】回転テーブルの回転軸方向においてワークの位置を調整するための技術を提供する。【解決手段】ワークを加工することが可能な工作機械は、回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、回転軸を中心として回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、回転テーブルに支持されており、ワークを保持可能に構成されている保持機構と、保持機構の駆動態様を第１駆動態様と第２駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備える。第１駆動態様では、駆動部による回転テーブルの回転駆動力が、回転軸方向における保持機構の直線運動に利用される。第２駆動態様では、駆動部による回転テーブルの回転駆動力が、回転軸方向を中心とする保持機構の回転運動に利用される。【選択図】図２

Description

本開示は、工作機械、制御方法、および制御プログラムに関する。

実開平０７－０３３５０６号公報（特許文献１）は、棒材のワークを固定することが可能な回転テーブルを開示している。当該回転テーブルの回転中心には、回転軸方向に延びる孔が形成されている。棒状のワークは、当該孔に挿入された状態でチャックによって固定される。

実開平０７－０３３５０６号公報

特許文献１は、回転テーブルの回転軸方向においてワークの位置を調整する機構については開示していない。この点に鑑み、回転テーブルの回転軸方向においてワークの位置を調整するための技術が望まれている。

本開示の一例では、ワークを加工することが可能な工作機械は、回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、上記回転軸を中心として上記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、上記回転テーブルに支持されており、上記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、上記保持機構の駆動態様を第１駆動態様と第２駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備える。上記第１駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向における上記保持機構の直線運動に利用される。上記第２駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向を中心とする上記保持機構の回転運動に利用される。

本開示の一例では、上記回転テーブルは、上記回転軸を中心として回転する回転部と、上記回転軸を中心として回転しない非回転部とを含む。上記切換機構は、上記保持機構に繋がっており、上記回転部の回転に伴って上記回転軸方向に移動可能に構成されているねじ軸と、上記ねじ軸に螺合しており、上記非回転部に繋がっているナットと、上記ねじ軸と上記ナットとを互いに固定する状態と、上記ねじ軸と上記ナットとを互いに固定しない状態との一方から他方に切り換えることが可能な第１固定機構とを含む。上記第１固定機構は、上記第１駆動態様において、上記ねじ軸と上記ナットとを互いに固定せず、上記第２駆動態様において、上記ねじ軸と上記ナットとを互いに固定する。

本開示の一例では、上記工作機械は、さらに、上記非回転部と上記ナットとを互いに固定する状態と、上記非回転部と上記ナットとを互いに固定しない状態との一方から他方に切り換えることが可能な第２固定機構を備える。上記第２固定機構は、上記第１駆動態様において、上記非回転部と上記ナットとを互いに固定し、上記第２駆動態様において、上記非回転部と上記ナットとを互いに固定しない。

本開示の一例では、上記工作機械は、さらに、当該工作機械を制御するための制御部を備える。上記制御部は、上記ワークの非加工中において上記工作機械を上記第１駆動態様で制御し、上記ワークの加工中において上記工作機械を上記第２駆動態様で制御する。

本開示の一例では、上記駆動部は、ダイレクトドライブモータを含む。

本開示の他の例では、ワークを加工することが可能な工作機械の制御方法が提供される。上記工作機械は、回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、上記回転軸を回転中心として上記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、上記回転テーブルに支持されており、上記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、上記保持機構の駆動態様を第１駆動態様と第２駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備える。上記第１駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向における上記保持機構の直線運動に利用される。上記第２駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向を中心とする上記保持機構の回転運動に利用される。上記制御方法は、上記ワークの非加工中において上記工作機械を上記第１駆動態様で制御するステップと、上記ワークの加工中において上記工作機械を上記第２駆動態様で制御するステップとを備える。

本開示の他の例では、ワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムが提供される。は、上記工作機械は、回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、上記回転軸を回転中心として上記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、上記回転テーブルに支持されており、上記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、上記保持機構の駆動態様を第１駆動態様と第２駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備える。上記第１駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向における上記保持機構の直線運動に利用される。上記第２駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向を中心とする上記保持機構の回転運動に利用される。上記制御プログラムは、上記工作機械に、上記ワークの非加工中において上記工作機械を上記第１駆動態様で制御するステップと、上記ワークの加工中において上記工作機械を上記第２駆動態様で制御するステップとを実行させる。

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

工作機械の外観を示す図である。 加工エリアに設けられている加工機構を側面方向から示す図である。 図２とは異なる方向から加工機構を表す図である。 工作機械の駆動機構の一例を示す図である。 回転軸に沿うワーク主軸の断面図を示す図である。 回転軸に沿うワーク主軸の断面図を示す図である。 切換機構および固定機構の制御例を概略的に示す図である。 ＣＮＣ（Computer Numeric Control）ユニットのハードウェア構成の一例を示す図である。 回転テーブルの制御態様の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

＜Ａ．工作機械１００の外観＞
図１を参照して、実施の形態に従う工作機械１００について説明する。図１は、工作機械１００の外観を示す図である。

本明細書でいう「工作機械」とは、ワークを加工する機能を備えた種々の装置を包含する概念である。一例として、工作機械１００は、横形のマシニングセンタであってもよいし、立形のマシニングセンタであってもよいし、旋盤であってもよいし、付加加工機であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよいし、これらを複合した複合機であってもよい。

図１に示されるように、工作機械１００は、カバー１３０と、操作盤１４０とを含む。カバー１３０は、スプラッシュガードとも呼ばれ、工作機械１００の外観を成すとともに、ワークＷの加工エリアＡＲ（図２および図３参照）を区画形成している。

操作盤１４０は、汎用のコンピュータであり、加工に関する各種情報を表示するためのディスプレイ１４２を有する。ディスプレイ１４２は、たとえば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、またはその他の表示機器である。また、ディスプレイ１４２は、タッチパネルで構成されており、工作機械１００に対する各種操作をタッチ操作で受け付ける。

＜Ｂ．工作機械１００の加工機構＞
次に、図２および図３を参照して、工作機械１００内の加工エリアＡＲに設けられている加工機構について説明する。図２は、加工エリアＡＲに設けられている加工機構を側面方向から示す図である。図３は、図２とは異なる方向から加工機構を表す図である。

加工機構の一例として、図２および図３には、工具主軸１０と、ワーク主軸１３とが示されている。ワーク主軸１３は、保持機構１５と、回転テーブル２０とを含む。

説明の便宜のために、以下では、回転テーブル２０の回転軸ＡＸＣ方向をＺ軸方向とも称する。また、Ｚ軸方向に直交する一方向をＸ軸方向とも称する。また、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の両方に直交する方向をＹ軸方向とも称する。図２および図３の例では、Ｚ軸方向が鉛直方向（重力方向）を表し、Ｘ軸方向およびＺ軸方向がそれぞれ水平方向を表している。

また、Ｘ軸方向を中心とした回転方向をＡ軸回りとも称する。また、Ｙ軸方向を中心とした回転方向をＢ軸回りとも称する。また、Ｚ軸方向を中心とした回転方向をＣ軸回りとも称する。

加工エリアＡＲには、工具主軸１０が設けられている。工具主軸１０には、工具１１が装着され得る。後述のように、工具主軸１０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能に構成されるとともに、Ｃ軸回りに回転可能に構成される。工作機械１００は、工具主軸１０を回転しながら工具１１をワークに当てることでワークを転削加工することができる。

また、加工エリアＡＲには、ワーク主軸１３が設けられている。ワーク主軸１３は、保持機構１５と、回転テーブル２０とを含む。

回転テーブル２０には、ワークＷの保持機構１５が装着されている。保持機構１５は、回転テーブル２０に設けられている孔に挿入され得る。当該孔は、回転テーブル２０の回転中心である回転軸ＡＸＣに沿って形成されている。保持機構１５は、当該孔に挿入された状態で回転テーブル２０に支持される。保持機構１５は、中空になっており、棒材のワークＷを固定可能に構成される。ワークＷは、チャックによって固定される。

工作機械１００は、回転軸ＡＸＣを中心として回転テーブル２０を回転しながら工具１１をワークＷに当てることでワークＷを旋削加工することができる。これにより、回転テーブル２０は、ワーク主軸として機能する。

回転テーブル２０は、Ｃ軸テーブル８０に支持されている。Ｃ軸テーブル８０は、その内部にモータ１２２Ｃを備える。モータ１２２Ｃは、回転テーブル２０に接続されている。モータ１２２Ｃは、回転軸ＡＸＣを中心として回転テーブル２０を回転駆動する。モータ１２２Ｃは、たとえば、ダイレクトドライブモータであり、減速機構を使用せずに回転テーブル２０を直接的に回転駆動する。ダイレクトドライブモータが用いられることで、モータ１２２Ｃの駆動力が回転テーブル２０に直接的に伝達され、力の伝達効率が向上する。

なお、モータ１２２Ｃは、必ずしもダイレクトドライブモータである必要はない。一例として、モータ１２２Ｃは、減速機構を使用しているモータ（たとえば、サーボモータ）であってもよい。

Ｃ軸テーブル８０には、Ｂ軸テーブル８２が繋がっている。Ｂ軸テーブル８２がＸＹ平面に対して平行または略平行に延在しているのに対して、Ｃ軸テーブル８０は、ＸＺ平面に対して平行または略平行に延在している。Ｂ軸テーブル８２は、たとえば、Ｃ軸テーブル８０と一体的に構成されている。

Ｂ軸テーブル８２は、支持機構８４に繋がっている。支持機構８４は、工作機械１００内で固定されている不動体である。モータ１２２Ｂは、Ｂ軸テーブル８２に接続されている。モータ１２２Ｂは、Ｙ軸方向と平行な回転軸ＡＸＢを中心としてＢ軸テーブル８２を回転駆動する。Ｂ軸テーブル８２が回転駆動することにより、回転テーブル２０は、Ｂ軸テーブル８２と連動して回転軸ＡＸＢを中心として回転駆動する。

モータ１２２Ｂは、たとえば、ダイレクトドライブモータであり、減速機構を使用せずにＢ軸テーブル８２を直接的に回転駆動する。ダイレクトドライブモータが用いられることで、モータ１２２Ｂの駆動力がＢ軸テーブル８２に直接的に伝達され、力の伝達効率が向上する。

なお、モータ１２２Ｂは、必ずしもダイレクトドライブモータである必要はない。一例として、モータ１２２Ｂは、減速機構を使用しているモータ（たとえば、サーボモータ）であってもよい。

＜Ｃ．概要＞
引き続き、図２および図３を参照して、保持機構１５の駆動態様の概要について説明する。

回転テーブル２０の内部には、保持機構１５の駆動態様を第１駆動態様と第２駆動態様との間で切り換えるための切換機構が設けられる。切換機構の詳細については後述する。

第１駆動態様では、モータ１２２Ｃ（駆動部）による回転テーブル２０の回転駆動力が、回転軸ＡＸＣ方向における保持機構１５の直線運動に利用される。工作機械１００は、保持機構１５を第１駆動態様で駆動することで、回転軸ＡＸＣ方向における保持機構１５の位置を調整することができる。これにより、工作機械１００は、回転軸ＡＸＣ方向の任意の位置にワークＷを移動することができる。以下では、当該第１駆動態様を「位置合わせモード」とも称する。

第２駆動態様では、モータ１２２Ｃ（駆動部）による回転テーブル２０の回転駆動力が、回転軸ＡＸＣを中心とする保持機構１５の回転運動に利用される。工作機械１００は、保持機構１５を第２駆動態様で駆動することで、回転軸ＡＸＣを中心として保持機構１５を回転することができ、保持機構１５をワーク主軸として機能させることができる。以下では、当該第２駆動態様を「加工モード」とも称する。

このように、工作機械１００は、回転軸ＡＸＣ方向における保持機構１５の直線駆動と、回転軸ＡＸＣを中心とした保持機構１５の回転駆動とを１つのモータ１２２Ｃで実現することができる。これにより、回転テーブル２０を小型化することができる。

＜Ｄ．工作機械１００の駆動機構＞
次に、図４を参照して、工作機械１００の各種構成について説明する。図４は、工作機械１００の駆動機構の一例を示す図である。

図４に示されるように、工作機械１００は、工具主軸１０と、回転テーブル２０と、制御部５０と、駆動部１１０と、駆動部１２０とを含む。

制御部５０は、工作機械１００を制御するための装置である。制御部５０の装置構成は、任意である。制御部５０は、単体の制御ユニットで構成されてもよいし、複数の制御ユニットで構成されてもよい。一例として、制御部５０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などのＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニットや、ＣＮＣユニットなどで構成される。

制御部５０は、たとえば、予め設計されている加工プログラムに従って、駆動部１１０，１２０を駆動し、ワークを加工する。

駆動部１１０は、工具主軸１０を駆動するための駆動機構である。駆動部１１０の装置構成は、任意である。駆動部１１０は、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図４の例では、駆動部１１０は、モータドライバ１１１Ｃ，１１１Ｘ，１１１Ｙ，１１１Ｚと、モータ１１２Ｃ，１１２Ｘ，１１２Ｙ，１１２Ｚとで構成されている。

モータドライバ１１１Ｃは、制御部５０から目標回転速度の入力を逐次的に受け、モータ１１２Ｃを制御する。モータ１１２Ｃは、工具主軸１０の軸方向（すなわち、Ｚ軸方向）を中心として工具主軸１０を回転駆動する。モータ１１２Ｃは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

モータ１１２Ｃがサーボモータである場合、モータドライバ１１１Ｃは、モータ１１２Ｃの回転角度を検知するためのエンコーダ（図示しない）のフィードバック信号からモータ１１２Ｃの実回転速度を算出する。そして、モータドライバ１１１Ｃは、算出した実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合にはモータ１１２Ｃの回転速度を上げ、算出した実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合にはモータ１１２Ｃの回転速度を下げる。このように、モータドライバ１１１Ｃは、モータ１１２Ｃの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながらモータ１１２Ｃの回転速度を目標回転速度に近付ける。

モータドライバ１１１Ｘは、制御部５０から目標位置の入力を逐次的に受け、モータ１１２Ｘを制御する。モータ１１２Ｘは、Ｘ軸方向に延在しているボールネジ（図示しない）を介して工具主軸１０を送り駆動し、Ｘ軸方向の任意の位置に工具主軸１０を移動する。モータ１１２Ｘは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。モータドライバ１１１Ｘによるモータ１１２Ｘの制御方法は、モータドライバ１１１Ｃと同様であるので、その説明については繰り返さない。

モータドライバ１１１Ｙは、制御部５０から目標位置の入力を逐次的に受け、モータ１１２Ｙを制御する。モータ１１２Ｙは、Ｙ軸方向に延在しているボールネジ（図示しない）を介して工具主軸１０を送り駆動し、Ｙ軸方向の任意の位置に工具主軸１０を移動する。モータ１１２Ｙは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。モータドライバ１１１Ｙによるモータ１１２Ｙの制御方法は、モータドライバ１１１Ｃと同様であるので、その説明については繰り返さない。

モータドライバ１１１Ｚは、制御部５０から目標位置の入力を逐次的に受け、モータ１１２Ｚを制御する。モータ１１２Ｚは、Ｚ軸方向に延在しているボールネジ（図示しない）を介して工具主軸１０を送り駆動し、Ｚ軸方向の任意の位置に工具主軸１０を移動する。モータ１１２Ｚは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。モータドライバ１１１Ｚによるモータ１１２Ｚの制御方法は、モータドライバ１１１Ｃと同様であるので、その説明については繰り返さない。

駆動部１２０は、回転テーブル２０を駆動するための駆動機構である。駆動部１２０の装置構成は、任意である。駆動部１２０は、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図４の例では、駆動部１２０は、モータドライバ１２１Ｂ，１２１Ｃと、モータ１２２Ｂ，１２２Ｃとで構成されている。

モータドライバ１２１Ｂは、制御部５０から目標位置の入力を逐次的に受け、モータ１２２Ｂを制御する。モータ１２２Ｂは、上述のＢ軸テーブル８２（図２参照）を介して、上述の回転軸ＡＸＢ（図２参照）を中心として回転テーブル２０を回転駆動する。モータ１２２Ｂは、ダイレクトドライブモータであってもよいし、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

モータドライバ１２１Ｂは、モータ１２２Ｂの回転角度を検知するためのエンコーダ（図示しない）のフィードバック信号からモータ１２２Ｂの実回転速度を算出する。そして、モータドライバ１２１Ｂは、算出した実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合にはモータ１２２Ｂの回転速度を上げ、算出した実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合にはモータ１２２Ｂの回転速度を下げる。このように、モータドライバ１２１Ｂは、モータ１２２Ｂの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながらモータ１２２Ｂの回転速度を目標回転速度に近付ける。

モータドライバ１２１Ｃは、制御部５０から目標位置の入力を逐次的に受け、モータ１２２Ｃを制御する。モータ１２２Ｃは、上述の回転軸ＡＸＣ（図２参照）を中心として回転テーブル２０を回転駆動する。モータ１２２Ｃは、ダイレクトドライブモータであってもよいし、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。モータドライバ１２１Ｃによるモータ１２２Ｃの制御方法は、モータドライバ１２１Ｂと同様であるので、その説明については繰り返さない。

＜Ｅ．ワーク主軸１３の内部構造＞
次に、図５を参照して、ワーク主軸１３の内部構造について説明する。図５は、回転軸ＡＸＣ（図２参照）に沿うワーク主軸１３の断面図を示す図である。

図５に示されるように、ワーク主軸１３は、保持機構１５と、回転テーブル２０と、切換機構３０と、固定機構４０とを含む。

保持機構１５は、棒材のワークを固定するための機構である。図５の例では、保持機構１５は、棒材のワークＷ１を保持している。保持機構１５は、回転テーブル２０に設けられている挿入口１４に挿入されることで、回転テーブル２０内で支持される。

保持機構１５は、ハウジング１６と、可動部１７とを含む。ハウジング１６は、保持機構１５の外観を成すとともに、可動部１７を収容する。可動部１７は、回転軸ＡＸＣ方向において移動可能に構成される。ワークＷ１は、ハウジング１６内において可動部１７に支持されており、可動部１７と連動する。

回転テーブル２０は、回転部２１Ａと、非回転部２１Ｂと、ベアリング２２とを含む。回転部２１Ａは、たとえば、非回転部２１Ｂの内部に設けられている。回転部２１Ａおよび非回転部２１Ｂは、ベアリング２２を介して互いに隣接している。

ベアリング２２は、その中心が回転軸ＡＸＣを通るように回転テーブル２０内に設けられている。ベアリング２２は、内輪と、外輪と、ボールとで構成される。当該ボールは、当該内輪と当該外輪との間に設けられている。

回転部２１Ａは、ベアリング２２の内輪に接している。これにより、回転部２１Ａは、回転軸ＡＸＣを中心として回転可能に構成される。一方で、非回転部２１Ｂは、ベアリング２２の外輪に接しており、当該外輪とともに回転テーブル２０内で固定されている。これにより、非回転部２１Ｂは、回転部２１Ａとは異なり、回転軸ＡＸＣを中心として回転しないように構成される。

切換機構３０は、保持機構１５の駆動態様を、上述の位置合わせモードと上述の加工モードとの間で切り換えるための機構である。一例として、切換機構３０は、ねじ軸３１と、ねじ軸３１に螺合しているナット３２と、固定機構３３とを含む。

ねじ軸３１は、保持機構１５の可動部１７に繋がっている。また、ねじ軸３１は、回転軸ＡＸＣを中心とする回転部２１Ａの回転に伴って、当該回転軸ＡＸＣ方向に昇降可能に構成されている。ねじ軸３１が昇降する際に、キー溝４２がピン４３に嵌まり込むことで、可動部１７は、回転せずに回転軸ＡＸＣ方向に移動する。

ねじ軸３１の外周面には、螺旋状の外ねじ溝が形成されている。また、ナット３２の内周面には、螺旋状の内ねじ溝が形成されている。ナット３２の外ねじ溝と、ナット３２の内ねじ溝は、複数の転動体を介して互いにはまり合っている。また、ナット３２は、回転テーブル２０の非回転部２１Ｂに繋がっている。

固定機構３３（第１固定機構）は、ねじ軸３１とナット３２とを互いに固定する固定状態と、ねじ軸３１とナット３２とを互いに固定しない非固定状態との一方から他方に切り換えることが可能な機構である。固定機構３３には、ねじ軸３１とナット３２と固定可能な任意の機構が採用され得る。

一例として、固定機構３３として、油圧機構が採用される。当該油圧機構は、たとえば、油圧供給源と、バルブと、油圧の流路とを含む。当該流路の一端は、ナット３２の周囲に設けられている油圧室に繋がっており、当該流路の他端は、バルブに繋がっている。バルブが開閉制御されることによって、油圧供給源からの油圧が、当該流路を介して当該油圧室に供給される。これにより、ナット３２が回転軸ＡＸＣの径方向内側に締め付けられ、ねじ軸３１とナット３２とが互いに固定される。バルブの開閉制御は、たとえば、工作機械１００の制御部５０によって制御される。

固定機構４０（第２固定機構）は、非回転部２１Ｂに繋がっている。固定機構４０は、非回転部２１Ｂとナット３２とを互いに固定する固定状態と、非回転部２１Ｂとナット３２とを互いに固定しない非固定状態との一方から他方に切り換えることが可能な機構である。固定機構４０には、非回転部２１Ｂとナット３２とを固定可能な任意の機構が採用され得る。

一例として、固定機構４０として、ロトクランプが採用される。ロトクランプは、エアー機器に接続されている。当該エアー機器は、エアーの供給源と、エアーの流路と、バルブとを含む。当該流路の一端は、ロトクランプに繋がっており、当該流路の他端は、当該バルブに繋がっている。バルブが開閉制御されることによって、エアー供給源からのエアーが、当該流路を介して当該ロトクランプに供給される。エアーがロトクランプに供給されると、当該ロトクランプは、回転軸ＡＸＣの径方向内側にナット３２を締め付け、非回転部２１Ｂとナット３２とを互いに固定する。エアーの供給制御は、たとえば、工作機械１００の制御部５０によって制御される。

＜Ｆ．ワーク主軸１３の駆動態様＞
引き続き図５を参照しつつ、図６および図７を参照して、ワーク主軸１３の駆動態様について説明する。図６は、回転軸ＡＸＣに沿うワーク主軸１３の断面図を示す図である。

上述の図５の例では、保持機構１５は、棒材のワークＷ１を保持していた。これに対して、図６の例では、保持機構１５は、棒材のワークＷ２を保持している。長手方向におけるワークＷ２の長さは、同方向におけるワークＷ１の長さよりも短い。

上述のように、保持機構１５の駆動態様は、ワークＷ１，Ｗ２の位置合わせモードと、ワークＷ１，Ｗ２の加工モードとを含む。位置合わせモードでは、工作機械１００は、回転軸ＡＸＣ方向における保持機構１５の位置を調整することができる。加工モードでは、工作機械１００は、回転軸ＡＸＣを中心として保持機構１５を回転させながらワークＷ１，Ｗ２を加工することができる。

図５に示されるように、工作機械１００は、より長い棒材のワークＷ１を加工する場合には、保持機構１５内の可動部１７を下げ、Ｚ軸方向におけるワーク保持部分の深さをより深くする。図６に示されるように、工作機械１００は、より短い棒材のワークＷ２を加工する場合には、保持機構１５内の可動部１７を上げ、Ｚ軸方向におけるワーク保持部分の深さをより浅くする。

工作機械１００の制御部５０は、保持機構１５の駆動態様に合わせて、切換機構３０および固定機構４０のそれぞれを制御する。図７は、切換機構３０および固定機構４０の制御例を概略的に示す図である。

図７に示されるように、ワークの位置合わせモードでは、制御部５０は、ねじ軸３１とナット３２とを互いに固定しないように固定機構３３を制御するとともに、非回転部２１Ｂとナット３２とを互いに固定するように固定機構４０を制御する。これにより、ねじ軸３１とナット３２とが非固定状態になるとともに、非回転部２１Ｂとナット３２とが固定状態になる。この場合、モータ１２２Ｂから回転部２１Ａに与えられた回転駆動力は、ハウジング１６を介してねじ軸３１に伝えられる。その祭、ナット３２は非回転部２１Ｂに固定されているので、ねじ軸３１がＺ軸方向に移動する。これにより、可動部１７が移動し、Ｚ軸方向におけるワークの位置が調整される。

一方で、ワークの加工モードでは、制御部５０は、ねじ軸３１とナット３２とを互いに固定するように固定機構３３を制御するとともに、非回転部２１Ｂとナット３２とを互いに固定しないように固定機構４０を制御する。これにより、ねじ軸３１とナット３２とが固定状態になるとともに、非回転部２１Ｂとナット３２とが非固定状態になる。この場合、ナット３２が非回転部２１Ｂから解放され、回転部２１Ａともに回転可能になる。その際、ねじ軸３１とナット３２とが固定されているため、モータ１２２Ｂから回転部２１Ａに与えられた回転駆動力は、保持機構１５の回転運動に利用される。これにより、回転テーブル２０がワーク主軸として機能する。

＜Ｇ．ＣＮＣユニット３００のハードウェア構成＞
次に、図８を参照して、図４に示される制御部５０の一例であるＣＮＣユニット３００のハードウェア構成について説明する。図８は、ＣＮＣユニット３００のハードウェア構成の一例を示す図である。

ＣＮＣユニット３００は、制御回路３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、通信インターフェイス３０４と、補助記憶装置３２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス３０９に接続される。

制御回路３０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

制御回路３０１は、制御プログラム３２２などの各種プログラムを実行することでＣＮＣユニット３００の動作を制御する。制御プログラム３２２は、たとえば、ワークの加工プログラムなどを含む。制御回路３０１は、制御プログラム３２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、ＲＯＭ３０２からＲＡＭ３０３に制御プログラム３２２を読み出す。ＲＡＭ３０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム３２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

通信インターフェイス３０４は、有線または無線で他の装置との通信を実現するためのインターフェイスである。一例として、ＣＮＣユニット３００は、通信インターフェイス３０４を介して、ワークの加工を実現するための各種駆動ユニット（たとえば、上述の駆動部１１０，１２０など）と通信を行う。

補助記憶装置３２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置３２０は、制御プログラム３２２などを格納する。制御プログラム３２２の格納場所は、補助記憶装置３２０に限定されず、制御回路３０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

また、制御プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、制御プログラム１２２に規定されている制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で工作機械１００が構成されてもよい。

＜Ｈ．フローチャート＞
次に、図９を参照して、上述の回転テーブル２０の制御フローについて説明する。図９は、回転テーブル２０の制御態様の一例を示すフローチャートである。

図９に示される処理は、工作機械１００の制御部５０が上述の制御プログラム１２２を実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。

ステップＳ１１０において、制御部５０は、工作機械１００の駆動態様が位置合わせモードに切り換えられたか否かを判断する。一例として、制御部５０は、ワークの非加工中（たとえば、旋盤加工を開始する前）に工作機械１００の駆動態様を位置合わせモードに切り換える。

他の例として、工作機械１００の駆動態様は、上述の操作盤１４０に対するユーザ操作に応じて位置合わせモードに切り換えられる。

さらに他の例として、制御プログラム１２２における所定の命令コードが実行されたことに基づいて、工作機械１００の駆動態様が位置合わせモードに切り換えられる。

さらに他の例として、制御部５０は、ワークの自動搬送ロボット（図示しない）が回転テーブル２０にワークをセットしたことに基づいて、工作機械１００の駆動態様が位置合わせモードに切り換える。

制御部５０は、工作機械１００の駆動態様が位置合わせモードに切り換えられたと判断した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１１２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御部５０は、制御をステップＳ１２０に切り替える。

ステップＳ１１２において、制御部５０は、上述のねじ軸３１と上述のナット３２とを互いに固定しないように切換機構３０を制御する。これにより、ねじ軸３１がナット３２に対して可動となる。

ステップＳ１１４において、制御部５０は、上述の非回転部２１Ｂと上述のナット３２とを互いに固定するように固定機構４０を制御する。これにより、非回転部２１Ｂとナット３２とが固定状態になる。非回転部２１Ｂおよびナット３２が相対的に不動となる。

ステップＳ１１２の処理とステップＳ１１４の処理とが実行されることにより、モータ１２２Ｂによる回転テーブル２０の回転駆動力が、回転軸ＡＸＣ方向における保持機構１５の直線運動に変換されるようになる。

ステップＳ１１６において、制御部５０は、Ｚ軸方向において可動部１７の位置を調整する。一例として、当該位置は、上述の操作盤１４０に対するユーザ操作に応じて調整される。他の例として、当該位置は、制御プログラム１２２や設定ファイルにおいて予め規定されていてもよい。さらに他の例として、当該位置は、長手方向におけるワークの長さに応じて自動で調整されてもよい。長手方向におけるワークの長さは、加工スケジュールなどにおいて予め規定されていてもよいし、カメラなどの撮影手段を用いて自動で認識されもよい。

ステップＳ１２０において、制御部５０は、工作機械１００の駆動態様が加工モードに切り換えられたか否かを判断する。制御部５０は、ワークの加工中において工作機械１００を加工モードで制御する。一例として、制御部５０は、加工プログラムの実行が開始されたことに基づいて、工作機械１００の駆動態様を加工モードに切り換える。

制御部５０は、工作機械１００の駆動態様が加工モードに切り換えられたと判断した場合（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１２０においてＮＯ）、制御部５０は、制御をステップＳ１１０に戻す。

ステップＳ１２２において、制御部５０は、上述のねじ軸３１と上述のナット３２とを互いに固定するように切換機構３０を制御する。これにより、ねじ軸３１およびナット３２が相対的に不動となる。

ステップＳ１２４において、制御部５０は、上述の非回転部２１Ｂと上述のナット３２とを互いに固定しないように固定機構４０を制御する。これにより、ナット３２が非回転部２１Ｂに対して可動となる。

ステップＳ１２６において、制御部５０は、加工プログラムに従って、ワークの旋盤加工処理を実行する。

なお、上述では、ステップＳ１１２の処理が実行された後にステップＳ１１４の処理が実行される例について説明を行ったが、ステップＳ１１４の処理が実行された後にステップＳ１１２の処理が実行されてもよい。

同様に、上述では、ステップＳ１２２の処理が実行された後にステップＳ１２４の処理が実行される例について説明を行ったが、ステップＳ１２４の処理が実行された後にステップＳ１２２の処理が実行されてもよい。

＜Ｉ．まとめ＞
以上のように、回転テーブル２０の内部には、保持機構１５の駆動態様を位置合わせモードと加工モードとの間で切り換えるための切換機構３０が設けられている。

位置合わせモードでは、モータ１２２Ｃによる回転テーブル２０の回転駆動力が、回転軸ＡＸＣ方向における保持機構１５の直線運動に利用される。工作機械１００は、保持機構１５を位置合わせモードで駆動することで、回転軸ＡＸＣ方向における保持機構１５の位置を調整することができる。これにより、工作機械１００は、回転軸ＡＸＣ方向の任意の位置にワークＷを移動することができる。

一方で、加工モードでは、モータ１２２Ｃによる回転テーブル２０の回転駆動力が、回転軸ＡＸＣを中心とする保持機構１５の回転運動に利用される。工作機械１００は、保持機構１５を加工モードで駆動することで、回転軸ＡＸＣを中心として保持機構１５を回転することができ、保持機構１５をワーク主軸として機能させることができる。

このように、工作機械１００は、回転軸ＡＸＣ方向における保持機構１５の直線駆動と、回転軸ＡＸＣを中心とした保持機構１５の回転駆動とを１つのモータ１２２Ｃで実現することができる。これにより、回転テーブル２０を小型化することができる。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０ 工具主軸、１１ 工具、１３ ワーク主軸、１４ 挿入口、１５ 保持機構、１６ ハウジング、１７ 可動部、２０ 回転テーブル、２１Ａ 回転部、２１Ｂ 非回転部、２２ ベアリング、３０ 切換機構、３１ ねじ軸、３２ ナット、３３ 固定機構、４０ 固定機構、４２ キー溝、４３ ピン、５０ 制御部、８０ Ｃ軸テーブル、８２ Ｂ軸テーブル、８４ 支持機構、１００ 工作機械、１１０ 駆動部、１１１Ｃ モータドライバ、１１１Ｘ モータドライバ、１１１Ｙ モータドライバ、１１１Ｚ モータドライバ、１１２Ｃ モータ、１１２Ｘ モータ、１１２Ｙ モータ、１１２Ｚ モータ、１２０ 駆動部、１２１Ｂ モータドライバ、１２１Ｃ モータドライバ、１２２ 制御プログラム、１２２Ｂ モータ、１２２Ｃ モータ、１３０ カバー、１４０ 操作盤、１４２ ディスプレイ、３００ ＣＮＣユニット、３０１ 制御回路、３０２ ＲＯＭ、３０３ ＲＡＭ、３０４ 通信インターフェイス、３０９ 内部バス、３２０ 補助記憶装置、３２２ 制御プログラム。

Claims (6)

1. ワークを加工することが可能な工作機械であって、
   回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、
   前記回転軸を中心として前記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、
   前記回転テーブルに支持されており、前記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、
   前記保持機構の駆動態様を第１駆動態様と第２駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備え、
   前記第１駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向における前記保持機構の直線運動に利用され、
   前記第２駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向を中心とする前記保持機構の回転運動に利用され、
   前記回転テーブルは、
   前記回転軸を中心として回転する回転部と、
   前記回転軸を中心として回転しない非回転部とを含み、
   前記切換機構は、
   前記保持機構に繋がっており、前記回転部の回転に伴って前記回転軸方向に移動可能に構成されているねじ軸と、
   前記ねじ軸に螺合しており、前記非回転部に繋がっているナットと、
   前記ねじ軸と前記ナットとを互いに固定する状態と、前記ねじ軸と前記ナットとを互いに固定しない状態との一方から他方に切り換えることが可能な第１固定機構とを含み、
   前記第１固定機構は、
   前記第１駆動態様において、前記ねじ軸と前記ナットとを互いに固定せず、
   前記第２駆動態様において、前記ねじ軸と前記ナットとを互いに固定する、工作機械。
2. 前記工作機械は、さらに、前記非回転部と前記ナットとを互いに固定する状態と、前記非回転部と前記ナットとを互いに固定しない状態との一方から他方に切り換えることが可能な第２固定機構を備え、
   前記第２固定機構は、
   前記第１駆動態様において、前記非回転部と前記ナットとを互いに固定し、
   前記第２駆動態様において、前記非回転部と前記ナットとを互いに固定しない、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記駆動部は、ダイレクトドライブモータを含む、請求項１または２に記載の工作機械。
4. ワークを加工することが可能な工作機械であって、
   回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、
   前記回転軸を中心として前記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、
   前記回転テーブルに支持されており、前記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、
   前記保持機構の駆動態様を第１駆動態様と第２駆動態様との間で切り換えるための切換機構と、
   前記工作機械は、さらに、当該工作機械を制御するための制御部とを備え、
   前記第１駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向における前記保持機構の直線運動に利用され、
   前記第２駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向を中心とする前記保持機構の回転運動に利用され、
   前記制御部は、
   前記ワークの非加工中において前記工作機械を前記第１駆動態様で制御し、
   前記ワークの加工中において前記工作機械を前記第２駆動態様で制御する、工作機械。
5. ワークを加工することが可能な工作機械の制御方法であって、
   前記工作機械は、
   回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、
   前記回転軸を回転中心として前記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、
   前記回転テーブルに支持されており、前記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、
   前記保持機構の駆動態様を第１駆動態様と第２駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備え、
   前記第１駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向における前記保持機構の直線運動に利用され、
   前記第２駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向を中心とする前記保持機構の回転運動に利用され、
   前記制御方法は、
   前記ワークの非加工中において前記工作機械を前記第１駆動態様で制御するステップと、
   前記ワークの加工中において前記工作機械を前記第２駆動態様で制御するステップとを備える、制御方法。
6. ワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムであって、
   前記工作機械は、
   回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、
   前記回転軸を回転中心として前記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、
   前記回転テーブルに支持されており、前記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、
   前記保持機構の駆動態様を第１駆動態様と第２駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備え、
   前記第１駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向における前記保持機構の直線運動に利用され、
   前記第２駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向を中心とする前記保持機構の回転運動に利用され、
   前記制御プログラムは、前記工作機械に、
   前記ワークの非加工中において前記工作機械を前記第１駆動態様で制御するステップと、
   前記ワークの加工中において前記工作機械を前記第２駆動態様で制御するステップとを実行させる、制御プログラム。

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