JP7194990B2

JP7194990B2 - 割出装置および工作機械

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Publication number: JP7194990B2
Application number: JP2019005269A
Authority: JP
Inventors: 太一郎北浦; 隆司二宮
Original assignee: Pascal Engineering Corp
Current assignee: Pascal Engineering Corp
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2022-12-23
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Description

本開示は、割出装置および工作機械に関する。

ワークが固定された治具をゆりかご状に回転可能に支持する回転支持装置が従来から知られている。このような回転支持装置として、たとえば、特開２００１－２５９２５号公報（特許文献１）、特開２０１４－４６３８０号公報（特許文献２）、特開２００５－２２０１４号公報（特許文献３）に記載のものが挙げられる。

特許文献１ないし特許文献３に記載の装置においては、治具がゆりかご状に回転するとともに、治具上においてワークが回転可能に支持されている。これにより、治具に支持されたワークの５面加工が可能となる。

特開２００１－２５９２５号公報特開２０１４－４６３８０号公報特開２００５－２２０１４号公報

生産性の更なる向上が求められる。１つの観点では、各工程の自動化により生産性を向上させることが考えられる。他の観点では、工作機械をコンパクトにして、限られたスペースにおいて設置台数を増大させることにより生産性を向上させることが考えられる。

本開示に係る割出装置は、工作機械の主軸の動作によってワークを任意の角度に回転させることが可能なものである。

１つの態様では、割出装置は、流体圧の第１ポートを有する本体と、流体圧の第２ポートを有し、上記本体に対して回転可能な回転部分と、上記本体に収納され、上記第１ポートと上記第２ポートとを接続する流体圧流路を有し、上記本体と上記回転部分とを相互回転可能に接合するロータリジョイントとを備える。

１つの態様では、割出装置は、エア通路を有する本体と、上記本体に対して回転可能な回転部分と、上記本体の内部に形成され、上記本体に対する上記回転部分の回転をロックすることが可能なロック機構と、上記回転部分が上記ロック機構により制限されない第１状態と、上記回転部分の回転が上記ロック機構によりロックされた第２状態と、上記ロック機構は作動しているが上記回転部分の回転が完全にはロックされていない第３状態とを検知可能なロック状態検知機構とを備える。

１つの態様では、割出装置は、本体と、上記本体に対して回転可能な回転部分と、上記回転部分に固定され上記ワークを保持可能な保持部とを備え、上記保持部は、上記主軸に取付けられたツールと係合可能な係合部を含む。

１つの態様では、割出装置は、本体と、上記本体に対して回転可能な回転部分と、上記本体に対する上記回転部分の回転の位置決めを行なう位置決め機構とを備え、上記位置決め機構は、上記本体に固定される第１部分と、上記回転部分に固定される第２部分と、上記第１部分および上記第２部分に対して係合可能な第３部分と、上記第３部分を上記第１部分および上記第２部分に対して進退させる動作機構とを含む。

１つの態様では、割出装置は、本体と、上記本体に対して回転可能な回転部分と、上記本体に対する上記回転部分の回転位置を検知可能な回転位置検知機構とを備え、上記回転位置検知機構は、加圧エアが供給される複数の検知穴と、上記複数の検知穴を大気圧に連通させる排気口と、上記回転部分とともに回転し、回転部分が所定の回転位置にあるときに上記複数の検知穴のいずれかを塞ぐことが可能な閉塞部材とを含む。

１つの態様では、割出装置は、流体圧の第１ポートおよびエア通路を有する本体と、流体圧の第２ポートを有し、上記本体に対して回転可能な回転部分と、上記本体に収納され、上記第１ポートと上記第２ポートとを接続する流体圧流路を有し、上記本体と上記回転部分とを相互回転可能に接合するロータリジョイントと、上記本体の内部に形成され、上記本体に対する上記回転部分の回転をロックすることが可能なロック機構と、上記回転部分が上記ロック機構により制限されない第１状態と、上記回転部分の回転が上記ロック機構によりロックされた第２状態と、上記ロック機構は作動しているが上記回転部分の回転が完全にはロックされていない第３状態とを検知可能なロック状態検知機構と、上記回転部分に固定され上記ワークを保持可能な保持部とを備え、上記保持部は、上記主軸に取付けられたツールと係合可能な係合部を含み、上記割出装置はさらに、上記本体に対する上記回転部分の回転の位置決めを行なう位置決め機構を備え、上記位置決め機構は、上記本体に固定される第１部分と、上記回転部分に固定される第２部分と、上記第１部分および上記第２部分に対して係合可能な第３部分と、上記第３部分を上記第１部分および上記第２部分に対して進退させる動作機構とを含み、上記割出装置はさらに、上記本体に対する上記回転部分の回転位置を検知可能な回転位置検知機構を備え、上記回転位置検知機構は、加圧エアが供給される複数の検知穴と、上記複数の検知穴を大気圧に連通させる排気口と、上記回転部分とともに回転し、回転部分が所定の回転位置にあるときに上記複数の検知穴のいずれかを塞ぐことが可能な閉塞部材とを含む。

１つの態様では、割出装置は、流体圧の第１ポートおよびエア通路を有する本体と、流体圧の第２ポートを有し、上記本体に対して回転可能な回転部分と、上記本体に収納され、上記第１ポートと上記第２ポートとを接続する流体圧流路を有し、上記本体と上記回転部分とを相互回転可能に接合するロータリジョイントと、上記本体の内部に形成され、上記本体に対する上記回転部分の回転をロックすることが可能なロック機構と、上記回転部分が上記ロック機構により制限されない第１状態と、上記回転部分の回転が上記ロック機構によりロックされた第２状態と、上記ロック機構は作動しているが上記回転部分の回転が完全にはロックされていない第３状態とを検知可能なロック状態検知機構と、上記回転部分に固定され上記ワークを保持可能な保持部とを備え、上記保持部は、上記主軸に取付けられたツールと係合可能な係合部を含み、上記割出装置はさらに、上記本体に対する上記回転部分の回転位置を検知可能な回転位置検知機構を備え、上記回転位置検知機構は、加圧エアが供給される複数の検知穴と、上記複数の検知穴を大気圧に連通させる排気口と、上記回転部分とともに回転し、回転部分が所定の回転位置にあるときに上記複数の検知穴のいずれかを塞ぐことが可能な閉塞部材とを含む。

１つの態様では、割出装置において、上記本体は、第１軸まわりに回転するテーブル上に固定され、上記回転部分は、上記本体に対して、上記第１軸に直交する第２軸まわりに回転可能である。

本開示に係る工作機械は、上述の割出装置と、上記テーブルを上記第１軸まわりに回転可能に指示する回転支持装置と、上記主軸を含む切削加工部とを備える。

本開示に係る割出装置によれば、１つの効果として各工程を自動化することができ、他の効果として、装置をコンパクトにすることで限られたスペースにおける工作機械の設置台数を増加させることが可能となる。上述の効果のうち、少なくとも１つが実現されることにより、生産性の向上を図ることができる。

本開示の１つの態様に係る割出装置を含む工作機械を示す図である。図１に示す工作機械に含まれる回転支持装置および主軸を示す図である。図１に示す工作機械によりワークを機械加工する一連の工程を示す図である。図１に示す工作機械に含まれる回転支持装置の構成をより詳細に示す図である。図４に示す回転支持装置に固定される割出装置の構成をより詳細に示す図である。図５に示す割出装置におけるアンロック状態（第１状態）を示す図である。図６の第１状態におけるロック状態検知装置を示す図である。図６の第１状態におけるアンロック状態検知装置を示す図である。図５に示す割出装置におけるロック状態（第２状態）を示す図である。図９の第２状態におけるロック状態検知装置を示す図である。図９の第２状態におけるアンロック状態検知装置を示す図である。図５に示す割出装置におけるロックミス状態（第３状態）を示す図である。図１２の第３状態におけるロック状態検知装置を示す図である。図１２の第３状態におけるアンロック状態検知装置を示す図である。図５に示す割出装置における回転位置検知機構の構成を示す図である。図１５に示す回転位置検知機構の構成をより詳細に示す断面図である。図１５に示す回転位置検知機構の構成をより詳細に示す上面図である。

以下に、本開示の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本開示の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本開示にとって必ずしも必須のものではない。

図１は、１つの態様に係るマシニングセンタ１（工作機械）の構成を示す図である。図１に示すように、マシニングセンタ１は、主軸２と、マガジン３と、切削用ツール４と、回転用ツール５とを含む。マシニングセンタ１は、ワークＷ（被加工物）を支持するインデクサ装置１００（回転支持装置）をさらに含む。

主軸２は、切削用ツール４および回転用ツール５を保持可能である。マガジン３は、切削用ツール４および回転用ツール５のうち使用されていないものを収納する。図１に示す例では、回転用ツール５がマガジン３に収納されている。切削用ツール４は、インデクサ装置１００に支持されたワークＷに切削加工を施すための工具である。回転用ツール５は、インデクサ装置１００に支持されたワークＷを回転させるための治具である。

図２は、インデクサ装置１００および主軸２を示す図である。図２に示すように、インデクサ装置１００は、インデックステーブル１１０と、サポートテーブル１２０と、割出装置１３０と、治具１４０と、ベース１５０と、チャック１６０と、保持部１７０と、ホース群１８０とを含む。

インデックステーブル１１０とサポートテーブル１２０は、ベース１５０上に設けられる。割出装置１３０は、ゆりかご状の治具１４０に支持される。治具１４０は、インデックステーブル１１０およびサポートテーブル１２０によって回転（後述の「Ａ軸回転」）可能に支持される。チャック１６０はワークＷを固定する。チャック１６０は、保持部１７０を介して割出装置１３０に接続されている。割出装置１３０は、チャック１６０および保持部１７０を所定の角度に回転させることが可能である。これにより、治具１４０上に固定されたワークＷを回転（後述の「Ｃ軸回転」）させることができる。

次に、図３を用いて、マシニングセンタ１によりワークＷを切削加工（機械加工）する一連の工程について説明する。図３は、治具１４０に支持された割出装置１３０を図２中の矢印IIIの方向から見た状態を示す。

図３（ａ）に示す工程では、チャック１６０に固定されたワークＷに対して、切削用ツール４を用いて切削加工を施す。

次に、図３（ｂ）に示す工程では、インデックステーブル１１０およびサポートテーブル１２０によって割出装置１３０を回転（本明細書では、この回転を「Ａ軸回転」と称する場合がある。）させた後、切削用ツール４を用いてワークＷの他の面に切削加工を施す。

次に、図３（ｃ）に示す工程では、割出装置１３０が元の方向に戻され、主軸２に回転用ツール５が取り付けられ、回転用ツール５がチャック１６０を保持する保持部１７０に係合させられる。この状態で、図３（ｄ）に示すように、保持部１７０が、チャック１６０およびワークＷとともに所定角度（図３の例では９０°だが必ずしも９０°に限定されない。）回転させられる（本明細書では、この回転を「Ｃ軸回転」と称する場合がある。）。

次に、図３（ｅ）に示す工程では、インデックステーブル１１０およびサポートテーブル１２０によって割出装置１３０をＡ軸回転させた後、切削用ツール４を用いてワークＷのさらに他の面に切削加工を施す。

上述の工程を繰り返すことによって、ワークＷの任意の面（チャックに固定される面を除く）に切削加工を施すことが可能である。

図４を用いて、インデクサ装置１００の構成についてより詳細に説明する。インデクサ装置１００に含まれるインデックステーブル１１０は、ロータリジョイント１１１およびベアリング１１２を含む。インデックステーブル１１０は、ロータリジョイント１１１およびベアリング１１２を介して治具１４０をＡ軸回転可能に支持する。サポートテーブル１２０の内部にもロータリジョイント１２１およびベアリング１２２が設けられている。サポートテーブル１２０も、ロータリジョイント１２１およびベアリング１２２を介して治具１４０をＡ軸回転可能に支持する。インデックステーブル１１０の内部に設けられたサーボモータ１１３の動力により治具１４０がＡ軸回転させられる。なお、インテックステーブル１１０として、摩擦ブレーキを用いずにサーボモータ１１３のみで回転支持することが可能なローラギアインデックステーブルを用いることにより、ブレーキ時間を削減して生産性の向上に寄与し得る。

治具１４０上に固定された割出装置１３０は、チャック１６０および保持部１７０を回転可能に支持する。保持部１７０には回転用ツール５が係合可能な係合部１７０Ａが設けられている。回転用ツール５の先端に設けられたカムフォロワ５Ａが係合部１７０Ａに係合する。カムフォロワ５Ａが係合部１７０Ａに係合した状態で主軸２を所定方向移動させることで、保持部１７０がチャック１６０とともに回転する。

インデックステーブル１１０およびサポートテーブル１２０には、チャック１６０がワークを固定するための油圧が供給される。上記油圧は、インデックステーブル１１０およびサポートテーブル１２０内のロータリジョイントから、治具１４０内に設けられた油路、およびホース群１８０内の流路を経由して、割出装置１３０内に供給される。割出装置１３０内にもロータリジョイントが設けられており（詳細は後述する。）、このロータリジョイントを経由した油圧は、保持部１７０内の油路を経由してチャック１６０に供給される。

また、後述するアンロック状態（第１状態）、ロック状態（第２状態）、ロックミス状態（第３状態）の検知に用いるための加圧エアもホース群１８０内の流路を経由して割出装置１３０に供給される。

回転用ツール５には、他の部分よりも径が小さい細径部分５Ｂが設けられている。細径部分５Ｂは応力集中部として機能し、主軸２を動かしているにも拘わらず、何らかの理由でチャック１６０および保持部１７０が回転しないときに、細径部分５Ｂが先に損傷することで、主軸２が損傷することを抑制することができる。

回転用ツール５には、その軸方向に延びるエア通路５Ｃが設けられている。エア通路５Ｃから加圧エアを噴出させることで、係合部１７０Ａなどに堆積した切粉を吹き飛ばすことができる。

図５を用いて、割出装置１３０の構成をより詳細に説明する。割出装置１３０は、本体１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃと、本体１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃに対して回転可能な回転軸１３１（回転部分）と、内輪１３２Ａ、転動体１３２Ｂ、および外輪１３２Ｃを含むベアリング１３２と、回転軸１３１に固定されるカバー１３３と、ハウジング１３４Ａ、軸部分１３４Ｂ、および油路１３４Ｃを含むロータリジョイント１３４と、外輪凸部１３５Ａ（第１部分）、内輪凸部１３５Ｂ（第２部分）、および凹部１３５Ｃ（第３部分）を含むハースカップリング１３５（ロック機構／位置決め機構）と、ピストン１３６（ロック機構／動作機構）と、ロック状態検知装置１３７と、アンロック状態検知装置１３８と、回転位置検知機構１３９とを含む。

本体１３０Ｃには、チャック１６０を駆動するための油圧（流体圧）を供給する油圧供給路１３０αに接続される第１ポート１３０Ｄが形成される。回転軸１３１には、ロータリジョイント１３４内の油路１３４Ｃを介して第１ポート１３０Ｄと接続される第２ポート１３０Ｅが形成される。

ベアリング１３２の内輪１３２Ａは、回転軸１３１に固定される。外輪１３２Ｃは本体１３０Ａに固定される。カバー１３３は回転軸１３１に固定される。ロータリジョイント１３４のハウジング１３４Ａは、回転軸１３１を介してベアリング１３２の内輪１３２Ａに固定される。回転軸１３１と、内輪１３２Ａと、カバー１３３と、ロータリジョイント１３４のハウジング１３４Ａとが一体的に回転する。ロータリジョイント１３１の軸部分１３４Ｂは、本体１３０Ｃに固定される。すなわち、ロータリジョイント１３４は、本体１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃに収納され、本体１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃと回転軸１３１とを相互回転可能に接合する。

ハースカップリング１３５は、本体１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃの内部に形成され、本体１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃに対する回転軸１３１の回転をロックするとともに、本体１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃに対する回転軸１３１の回転の位置決めを行なうことが可能なものである。

ハースカップリング１３５の外輪凸部１３５Ａは、ベアリング１３２の外輪１３２Ｃに形成されているため、本体１３０Ａに固定される。ハースカップリング１３５の内輪凸部１３５Ｂは、ベアリング１３２の内輪１３２Ａに形成されているため、回転軸１３１に固定される。ハースカップリング１３５の凹部１３５Ｃは、外輪凸部１３５Ａおよび内輪凸部１３５Ｂに同時に係合可能である。ピストン１３６は、割出装置１３０に供給された油圧（流体圧）により駆動され、ハースカップリング１３５の凹部１３５Ｃを外輪凸部１３５Ａおよび内輪凸部１３５Ｂに対して進退させる。

ロック状態検知装置１３７およびアンロック状態検知装置１３８（ロック状態検知機構）は、回転軸１３１の回転がハースカップリング１３５により制限されないアンロック状態（第１状態）と、回転軸１３１の回転がハースカップリング１３５によりロックされたロック状態（第２状態）と、ハースカップリング１３５を動作させるピストン１３６は作動しているが回転軸１３１の回転が完全にはロックされていないロックミス状態（第３状態）とを検知するために設けられる。図６～図１４を用いてロック状態検知装置１３７およびアンロック状態検知装置１３８の動作について説明する。

図６は、アンロック状態（第１状態）を示す図である。図７は、図６の状態におけるロック状態検知装置１３７を示す図であり、図８は、図６の状態におけるアンロック状態検知装置１３８を示す図である。

図６に示すように、アンロック油室１３６Ａに油圧が供給されることにより、ピストン１３６は図６中の下方に駆動され、ハースカップリング１３５の凹部１３５Ｃは、外輪凸部１３５Ａおよび内輪凸部１３５Ｂから離間する。この結果、ベアリング１３２の内輪１３２Ａと外輪１３２Ｃとの間の相互回転は阻害されないため、回転軸１３１の回転がハースカップリング１３５により制限されないアンロック状態が実現される。

図７に示すように、ロック状態検知装置１３７は、弁体１３７Ａと、エア通路１３７Ｂ１，１３７Ｂ２と、流体通路１３７Ｃと、背圧室１３７Ｄと、キャップ部材１３７Ｅと、環状部材１３７Ｆとを含む。

エア通路１３７Ｂ１は、本体１３０Ｂに形成される。エア通路１３７Ｂ１には加圧エアが供給される。エア通路１３７Ｂ２は、キャップ部材１３７Ｅに形成され、外気（大気圧）に連通する。環状部材１３７Ｆには、エア通路１３７Ｂ１とエア通路１３７Ｂ２とを連通させるエア通路１３７Ｂ３が形成される。

流体通路１３７Ｃは弁体１３７Ａの軸方向に延びるように形成される。背圧室１３７Ｄは弁体１３７Ａの背面側とキャップ部材１３７Ｅとの間に形成される。流体通路１３７Ｃは、ピストン１３６を上方に駆動するためのロック油室１３６Ｂ（図９参照）と背圧室１３７Ｄとを連通させる。これにより、ロック油室１３６Ｂに供給された油圧が背圧室１３７Ｄにも供給され、弁体１３７Ａを上方へ付勢する。なお、流体通路１３７Ｃ及び背圧室１３７Ｄに代えて、弁体１３７Ａを上方に付勢する弾性部材（コイルばね等）を設けてもよい。また、流体通路１３７Ｃ及び背圧室１３７Ｄに加えて、弁体１３７Ａを上方に付勢する弾性部材を設けてもよい。背圧室１３７Ｄの油圧と弾性部材の弾性力とを組み合わせることにより、より確実に弁体１３７Ａを付勢することが可能となる。

アンロック状態においては、弁体１３７Ａがピストン１３６の下面によってキャップ部材１３７Ｅ側に押し込まれる。この結果、弁体１３７Ａが環状部材１３７Ｆから離れ、エア通路１３７Ｂ１とエア通路１３７Ｂ２とが連通する状態となる。すなわち、ロック状態検知装置１３７の弁機構は、開弁状態にある。

図８に示すように、アンロック状態検知装置１３８は、弁体１３８Ａと、エア通路１３８Ｂ１，１３８Ｂ２と、流体通路１３８Ｃと、背圧室１３８Ｄと、キャップ部材１３８Ｅと、環状部材１３８Ｆとを含む。

エア通路１３８Ｂ１は、本体１３０Ｂに形成される。エア通路１３８Ｂ１には加圧エアが供給される。エア通路１３８Ｂ２は、キャップ部材１３８Ｅに形成され、外気（大気圧）に連通する。環状部材１３８Ｆには、エア通路１３８Ｂ１とエア通路１３８Ｂ２とを連通させるエア通路１３８Ｂ３が形成される。

流体通路１３８Ｃは弁体１３８Ａの軸方向に延びるように形成される。背圧室１３８Ｄは弁体１３８Ａの背面側とキャップ部材１３８Ｅとの間に形成される。流体通路１３８Ｃは、ピストン１３６を上方に駆動するためのロック油室１３６Ｂ（図９参照）と背圧室１３８Ｄとを連通させる。これにより、ロック油室１３６Ｂに供給された油圧が背圧室１３８Ｄにも供給され、弁体１３８Ａを上方へ付勢する。なお、流体通路１３８Ｃ及び背圧室１３８Ｄに代えて、弁体１３８Ａを上方に付勢する弾性部材（コイルばね等）を設けてもよい。また、流体通路１３８Ｃ及び背圧室１３８Ｄに加えて、弁体１３８Ａを上方に付勢する弾性部材を設けてもよい。背圧室１３８Ｄの油圧と弾性部材の弾性力とを組み合わせることにより、より確実に弁体１３８Ａを付勢することが可能となる。

アンロック状態においては、弁体１３８Ａがピストン１３６の下面によってキャップ部材１３８Ｅ側に押し込まれる。この結果、弁体１３８Ａがキャップ部材１３８Ｅに形成されたエア通路１３８Ｂ２を塞ぎ、エア通路１３８Ｂ１とエア通路１３８Ｂ２との連通が遮断される。すなわち、アンロック状態検知装置１３８の弁機構は、閉弁状態にある。

このとき、加圧エアが供給されるエア通路１３７Ｂ１,１３８Ｂ１のエア圧を測定すると、ロック状態検知装置１３７のエア通路１３７Ｂ１は、エア通路１３７Ｂ２と連通して大気圧のままであるのに対し、アンロック状態検知装置１３８のエア通路１３８Ｂ１は、エア通路１３８Ｂ２との連通が遮断されるため、エア圧が上昇した状態となる。エア圧測定の結果、アンロック状態検知装置１３８の弁機構が閉弁状態にあることが検知され、これに基づいて、回転軸１３１の回転がハースカップリング１３５により制限されないアンロック状態（第１状態）にあることが検知される。

図９は、ロック状態（第２状態）を示す図である。図１０は、図９の状態におけるロック状態検知装置１３７を示す図であり、図１１は、図９の状態におけるアンロック状態検知装置１３８を示す図である。

図９に示すように、ロック油室１３６Ｂに油圧が供給されることにより、ピストン１３６は図９中の上方に駆動され、ハースカップリング１３５の凹部１３５Ｃは、外輪凸部１３５Ａおよび内輪凸部１３５Ｂに係合する。この結果、ベアリング１３２の内輪１３２Ａと外輪１３２Ｃとの間の相互回転が阻害され、回転軸１３１の回転がハースカップリング１３５によりロックされたロック状態が実現される。

ロック状態においては、ロック油室１３６Ｂの油圧が、ロック状態検知装置１３７およびアンロック状態検知装置１３８の背圧室１３７Ｄ，１３８Ｄに供給されることにより、弁体１３７Ａ，１３８Ａが上方側に突出する。この結果、ロック状態検知装置１３７の弁体１３７Ａが環状部材１３７Ｆに当接し、エア通路１３７Ｂ１とエア通路１３７Ｂ２との連通が遮断される。すなわち、ロック状態検知装置１３７の弁機構は、閉弁状態にある。他方、アンロック状態検知装置１３８の弁体１３８Ａはキャップ部材１３８Ｅから離れ、エア通路１３８Ｂ１とエア通路１３８Ｂ２とが連通する状態となる。すなわち、アンロック状態検知装置１３８の弁機構は、開弁状態にある。

このとき、加圧エアが供給されるエア通路１３７Ｂ１,１３８Ｂ１のエア圧を測定すると、ロック状態検知装置１３７のエア通路１３７Ｂ１は、エア通路１３７Ｂ２との連通が遮断されるため、エア圧が上昇した状態となるのに対し、アンロック状態検知装置１３８のエア通路１３８Ｂ１は、エア通路１３８Ｂ２と連通して大気圧のままである。エア圧測定の結果、ロック状態検知装置１３７の弁機構が閉弁状態にあることが検知され、これに基づいて、回転軸１３１の回転がハースカップリング１３５によりロックされたロック状態（第２状態）にあることが検知される。

図１２は、ロックミス状態（第３状態）を示す図である。図１３は、図１２の状態におけるロック状態検知装置１３７を示す図であり、図１４は、図１２の状態におけるアンロック状態検知装置１３８を示す図である。

図１２に示すように、ロック油室１３６Ｂに油圧が供給されることにより、ピストン１３６は図１２中の上方に駆動され、ハースカップリング１３５の凹部１３５Ｃは、外輪凸部１３５Ａおよび内輪凸部１３５Ｂに係合しようとするが、回転方向の若干の位置ずれ等に起因して、完全に係合していない。この結果、ベアリング１３２の内輪１３２Ａと外輪１３２Ｃとの間の相互回転が阻害されるが完全なロック状態とはならない。すなわち、ハースカップリング１３５を動作させるピストン１３６は作動しているが回転軸１３１の回転が完全にはロックされていないロックミス状態となる。

ロックミス状態においては、ロック油室１３６Ｂの油圧が、ロック状態検知装置１３７およびアンロック状態検知装置１３８の背圧室１３７Ｄ，１３８Ｄに供給されることにより、弁体１３７Ａ，１３８Ａが上方側に突出する。しかし、ロック状態検知装置１３７の弁体１３７Ａの突出量が十分でないため、弁体１３７Ａが環状部材１３７Ｆに当接せず、エア通路１３７Ｂ１とエア通路１３７Ｂ２との連通が遮断されるまでには至らない。すなわち、ロック状態検知装置１３７の弁機構は、開弁状態にある。他方、アンロック状態検知装置１３８の弁体１３８Ａはキャップ部材１３８Ｅから離れ、エア通路１３８Ｂ１とエア通路１３８Ｂ２とが連通する状態となる。すなわち、アンロック状態検知装置１３８の弁機構も開弁状態にある。

このとき、加圧エアが供給されるエア通路１３７Ｂ１,１３８Ｂ１のエア圧を測定すると、いずれも大気圧のままである。エア圧測定の結果、ロック状態検知装置１３７およびアンロック状態検知装置１３８の弁機構がいずれも開弁状態にあることが検知され、これに基づいて、ハースカップリング１３５を動作させるピストン１３６は作動しているが回転軸１３１の回転が完全にはロックされていないロックミス状態（第３状態）にあることが検知される。

次に、図１５～図１７を用いて回転位置検知機構１３９について説明する。図１５は、回転位置検知機構１３９の構成を示す図であり、図１６、図１７は、各々、当該構成をより詳細に示す断面図、上面図である。

回転位置検知機構１３９は、本体１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃに対する回転軸１３１の回転位置を検知するためのものである。回転位置検知機構１３９は、Ｏリング１３９Ａと、位置決めピン１３９Ｂと、リング状の検知部材１３９Ｃ（閉塞部材）と、複数（図１７の例では９０°間隔で４つ設けられているが間隔、設置数はこれに限定されない。）の検知穴１３９Ｄ１～Ｄ４と、検知穴１３９Ｄ１～Ｄ４を大気圧に連通させる排気口１３９βとを含む。

Ｏリング１３９Ａは、ロータリジョイント１３４のハウジング１３４Ａの外周に設けられ、検知部材１３９Ｃをロータリジョイント１３４の軸部分１３４Ｂに向けて押し付ける。位置決めピン１３９Ｂは、検知部材１３９Ｃの回転方向の位置決めを行なう。ハウジング１３４Ａと、Ｏリング１３９Ａと、位置決めピン１３９Ｂと、検知部材１３９Ｃとが回転軸１３１とともに一体的に回転する。

検知部材１３９Ｃの一部には、径方向内方に突出する突出部分１３９Ｃ１が形成されている。突出部分１３９Ｃ１は、回転軸１３１が所定の回転位置にあるときに検知穴１３９Ｄ１～Ｄ４のいずれか（図１７の例では検知穴１３９Ｄ１）を塞ぐように形成されている。

検知穴１３９Ｄ１～Ｄ４には、各々加圧エアが供給される。たとえば検知穴１３９Ｄ１には、図１５に示す検知エア供給部１３９αより加圧エアが供給される。検知穴１３９Ｄ１が閉塞されていないときは、検知エア供給部１３９αに供給された加圧エアは、図１５に示す検知エア排出部１３９βより外気に排出されるため、検知エア供給部１３９αのエア圧は上昇しない。しかし、検知穴１３９Ｄ１が検知部材１３９Ｃにより閉塞されたときは、検知エア供給部１３９αのエア圧が上昇する。これを検知することにより、回転軸１３１が所定の回転角度にあること、すなわち検知部材１３９Ｃが検知穴１３９Ｄ１を塞ぐような位置にあることを検知することができる。

次に、本態様に係る割出装置１３０およびそれを備えたマシニングセンタ１の主な利点について説明する。まず、マシニングセンタ１において、Ｃ軸回転を主軸２の動作により行なっているため、Ｃ軸回転用の駆動機構（モータ等）や動力伝達機構（減速機等）を設ける必要がなく、装置全体が小型化（コンパクト化）される。

さらに、割出装置１３０においては、本体１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃの内部に収納されたロータリジョイント１３４により回転軸１３１をＣ軸回転可能に支持しているため、ロータリジョイント１３４を介してチャック１６０に油圧を供給することができる。このため、インデックステーブル１１０およびサポートテーブル１２０とチャック１６０とを直接繋ぐホース類を設ける必要がなく、治具１４０の回転方向および回転角度がホース類によって制限されることがなく、同一方向の連続回転も可能となる。

次に、割出装置１３０においては、ロック状態検知装置１３７およびアンロック状態検知装置１３８によって、アンロック状態、ロック状態、ロックミス状態を容易に検知することができるので、工程を自動化によるサイクルタイムの短縮に寄与するとともに、Ｃ軸回転時の誤動作によるマシニングセンタ１の主軸２の損傷を抑制することが可能となる。

さらに、保持部１７０に回転用ツール５と係合可能な係合部１７０Ａを設けるとともに、回転用ツール５の先端にカムフォロワ５Ａを設けているため、回転用ツール５を用いたＣ軸回転を容易に行なうことが可能である。

さらに、回転軸１３１のロックおよび位置決めにハースカップリングを用いることにより、高剛性、高精度のロックないし位置決めを行なうことが可能である。なお、ハースカップリングに代えてカービックカップリングを用いてもよい。

さらに、図４に示すように、ホース群１８０を治具１４０の下方に集約することも、装置全体の小型化（コンパクト化）に寄与する。

このように、本態様に係る割出装置１３０およびそれを備えたマシニングセンタ１によれば、各工程を自動化した上で装置を確実に動作させ、さらに、装置全体をコンパクトにすることで単位面積あたりの設置台数を増加させることもできるので、生産性が向上し得る。

以上、本開示の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべ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。本開示の範囲は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すべての変更が含まれることが意図される。

１マシニングセンタ、２主軸、３マガジン、４切削用ツール、５回転用ツール、５Ａカムフォロア、５Ｂ細径部分、５Ｃエア通路、１００インデクサ装置、１１０インテックステーブル、１１１ロータリジョイント、１１２ベアリング、１１３サーボモータ、１２０サポートテーブル、１２１ロータリジョイント、１２２ベアリング、１３０割出装置、１３１回転軸、１３２ベアリング、１３２Ａ内輪、１３２Ｂ転動体、１３２Ｃ外輪、１３３カバー、１３４ロータリジョイント、１３４Ａハウジング、１３４Ｂ軸部分、１３５ハースカップリング、１３５Ａ外輪凸部、１３５Ｂ内輪凸部、１３５Ｃ凹部、１３６ピストン、１３７ロック状態検知装置、１３７Ａ弁体、１３７Ｂ１，１３７Ｂ２エア通路、１３７Ｃ流体通路、１３７Ｄ背圧室、１３７Ｅキャップ部材、１３７Ｆ環状部材、１３８アンロック状態検知装置、１３８Ａ弁体、１３８Ｂ１，１３８Ｂ２エア通路、１３８Ｃ流体通路、１３８Ｄ背圧室、１３８Ｅキャップ部材、１３８Ｆ環状部材、１３９回転位置検知装置、１３９ＡＯリング、１３９Ｂ位置決めピン、１３９Ｃ検知部材、１３９Ｄ１，１３９Ｄ２，１３９Ｄ３，１３９Ｄ４検知穴、１３９α 検知エア供給部、１３９β 検知エア排出部、１４０治具、１５０ベース、１６０チャック、１７０保持部、１８０ホース群。

Claims

工作機械の主軸の動作によってワークを任意の角度に回転させることが可能な割出装置であって、
流体圧の第１ポートを有する本体と、
流体圧の第２ポートを有し、前記本体に対して回転可能な回転部分と、
前記本体に収納され、前記第１ポートと前記第２ポートとを接続する流体圧流路を有し、前記本体と前記回転部分とを相互回転可能に接合するロータリジョイントと、
前記本体に対する前記回転部分の回転位置を検知可能な回転位置検知機構とを備え、
前記回転位置検知機構は、加圧エアが供給される複数の検知穴と、前記複数の検知穴を大気圧に連通させる排気口と、前記回転部分とともに回転し、回転部分が所定の回転位置にあるときに前記複数の検知穴のいずれかを塞ぐことが可能な閉塞部材とを含む、割出装置。
工作機械の主軸の動作によってワークを任意の角度に回転させることが可能な割出装置であって、
エア通路を有する本体と、
前記本体に対して回転可能な回転部分と、
前記本体の内部に形成され、前記本体に対する前記回転部分の回転をロックすることが可能なロック機構と、
前記回転部分が前記ロック機構により制限されない第１状態と、前記回転部分の回転が前記ロック機構によりロックされた第２状態と、前記ロック機構は作動しているが前記回転部分の回転が完全にはロックされていない第３状態とを検知可能なロック状態検知機構と、
前記本体に対する前記回転部分の回転位置を検知可能な回転位置検知機構とを備え、
前記回転位置検知機構は、加圧エアが供給される複数の検知穴と、前記複数の検知穴を大気圧に連通させる排気口と、前記回転部分とともに回転し、回転部分が所定の回転位置にあるときに前記複数の検知穴のいずれかを塞ぐことが可能な閉塞部材とを含む、割出装置。
前記回転部分に固定され前記ワークを保持可能な保持部をさらに備え、
前記保持部は、前記主軸に取付けられたツールと係合可能な係合部を含む、請求項１または請求項２に記載の割出装置。
工作機械の主軸の動作によってワークを任意の角度に回転させることが可能な割出装置であって、
本体と、
前記本体に対して回転可能な回転部分と、
前記本体に対する前記回転部分の回転の位置決めを行なう位置決め機構と、
前記本体に対する前記回転部分の回転位置を検知可能な回転位置検知機構とを備え、
前記位置決め機構は、前記本体に固定される第１部分と、前記回転部分に固定される第２部分と、前記第１部分および前記第２部分に対して係合可能な第３部分と、前記第３部分を前記第１部分および前記第２部分に対して進退させる動作機構とを含み、
前記回転位置検知機構は、加圧エアが供給される複数の検知穴と、前記複数の検知穴を大気圧に連通させる排気口と、前記回転部分とともに回転し、回転部分が所定の回転位置にあるときに前記複数の検知穴のいずれかを塞ぐことが可能な閉塞部材とを含む、割出装置。
工作機械の主軸の動作によってワークを任意の角度に回転させることが可能な割出装置であって、
エア通路を有する本体と、
前記本体に対して回転可能な回転部分と、
前記本体の内部に形成され、前記本体に対する前記回転部分の回転をロックすることが可能なロック機構と、
前記回転部分が前記ロック機構により制限されない第１状態と、前記回転部分の回転が前記ロック機構によりロックされた第２状態と、前記ロック機構は作動しているが前記回転部分の回転が完全にはロックされていない第３状態とを検知可能なロック状態検知機構とを備え、
前記ロック状態検知機構は、第１のエア通路および前記第１のエア通路を開閉可能な第１の弁体と、第２のエア通路および前記第２のエア通路を開閉可能な第２の弁体とを含み、
前記第１の弁体による前記第１のエア通路の開閉状態と、前記第２の弁体による前記第２のエア通路の開閉状態との組み合わせにより、前記第１状態、前記第２状態、および前記第３状態のいずれにあるかが検知される、割出装置。
工作機械の主軸の動作によってワークを任意の角度に回転させることが可能な割出装置であって、
流体圧の第１ポートおよびエア通路を有する本体と、
流体圧の第２ポートを有し、前記本体に対して回転可能な回転部分と、
前記本体に収納され、前記第１ポートと前記第２ポートとを接続する流体圧流路を有し、前記本体と前記回転部分とを相互回転可能に接合するロータリジョイントと、
前記本体の内部に形成され、前記本体に対する前記回転部分の回転をロックすることが可能なロック機構と、
前記回転部分が前記ロック機構により制限されない第１状態と、前記回転部分の回転が前記ロック機構によりロックされた第２状態と、前記ロック機構は作動しているが前記回転部分の回転が完全にはロックされていない第３状態とを検知可能なロック状態検知機構と、
前記回転部分に固定され前記ワークを保持可能な保持部とを備え、
前記保持部は、前記主軸に取付けられたツールと係合可能な係合部を含み、前記割出装置はさらに、
前記本体に対する前記回転部分の回転の位置決めを行なう位置決め機構を備え、
前記位置決め機構は、前記本体に固定される第１部分と、前記回転部分に固定される第２部分と、前記第１部分および前記第２部分に対して係合可能な第３部分と、前記第３部分を前記第１部分および前記第２部分に対して進退させる動作機構とを含み、前記割出装置はさらに、
前記本体に対する前記回転部分の回転位置を検知可能な回転位置検知機構を備え、
前記回転位置検知機構は、加圧エアが供給される複数の検知穴と、前記複数の検知穴を大気圧に連通させる排気口と、前記回転部分とともに回転し、回転部分が所定の回転位置にあるときに前記複数の検知穴のいずれかを塞ぐことが可能な閉塞部材とを含む、割出装置。
工作機械の主軸の動作によってワークを任意の角度に回転させることが可能な割出装置であって、
流体圧の第１ポートおよびエア通路を有する本体と、
流体圧の第２ポートを有し、前記本体に対して回転可能な回転部分と、
前記本体に収納され、前記第１ポートと前記第２ポートとを接続する流体圧流路を有し、前記本体と前記回転部分とを相互回転可能に接合するロータリジョイントと、
前記本体の内部に形成され、前記本体に対する前記回転部分の回転をロックすることが可能なロック機構と、
前記回転部分が前記ロック機構により制限されない第１状態と、前記回転部分の回転が前記ロック機構によりロックされた第２状態と、前記ロック機構は作動しているが前記回転部分の回転が完全にはロックされていない第３状態とを検知可能なロック状態検知機構と、
前記回転部分に固定され前記ワークを保持可能な保持部とを備え、
前記保持部は、前記主軸に取付けられたツールと係合可能な係合部を含み、前記割出装置はさらに、
前記本体に対する前記回転部分の回転位置を検知可能な回転位置検知機構を備え、
前記回転位置検知機構は、加圧エアが供給される複数の検知穴と、前記複数の検知穴を大気圧に連通させる排気口と、前記回転部分とともに回転し、回転部分が所定の回転位置にあるときに前記複数の検知穴のいずれかを塞ぐことが可能な閉塞部材とを含む、割出装置。
前記本体は、第１軸まわりに回転するテーブル上に固定され、
前記回転部分は、前記本体に対して、前記第１軸に直交する第２軸まわりに回転可能である、請求項１から請求項７のいずれかに記載の割出装置。
請求項８に記載の割出装置と、
前記テーブルを前記第１軸まわりに回転可能に指示する回転支持装置と、
前記主軸を含む切削加工部とを備えた、工作機械。