JP7301241B2 - 取り外し可能なワーク支持体を備えた工作機械 - Google Patents

Description

本開示は、工作機械に関し、より具体的にはスイス型工作機械に関する。

スイス型工作機械は、ワークを軸回りに回転させる主軸装置と、回転するワークに接触させてワークを加工する工具とを有する。スイス型工作機械の主軸装置は、ワークの一端を自由端とし、その反対側の他端を固定するシャフトを含む。スイス型工作機械の主軸モータは、シャフト及びシャフトに固定されたワークを回転させる。スイス型工作機械は、シャフトを軸方向に移動させることで、ワークを軸方向に移動させる。これにより、スイス型工作機械は、切削工具によって加工されるワークの一部を位置決めすることができる。典型的には、スイス型工作機械は、工具ホルダに取り付けられた切削工具を複数並列配置させる刃物台を備える。この刃物台は、ワークに機械加工させるため、ワークを把持する主軸装置に対してX軸およびY軸に移動する。また、ワークを把持する主軸装置は、複数の工具が並列に配置された刃物台に対してZ軸方向に移動する。

主軸装置は、ワークを回転させながら軸方向に移動させるときにワークを支持するためのガイドブッシュを有する。刃物台は、ワークの回転軸に沿ってガイドブッシュの近くにある。そのため、ワークが比較的長い場合であっても、ワークの一部のみがワークを支持するガイドブッシュを越えて突出し、加工されるワークの部分がガイドブッシュの近くに設けられる。このように、スイス型工作機械は、長尺部品の加工に特に有効である。

スイス型工作機械によってワークを加工させる前に、ユーザは、刃物台を構成する工具の位置をプログラミングすることを含めて、工作機械をセットアップする。１つの方法として、ユーザは工具を複数の工具が並列に配置された刃物台に取り付け、ダミーワークを工作機の主軸装置に取り付ける。ユーザは、キーボードを利用して、ダミーワークに関する情報(例えば、直径及び長さ)を入力し、主軸装置にダミーワークを回転させ、工具のうちの1つを近づけてダミーワークと接触させる。ユーザは、工具によりダミーワークに切り込みを入れた後、主軸の回転を停止させる。その後、ダミーワークの切り込みの深さを測定し、キーボードを使ってダミーワークの深さの測定値を工作機械に入力する。

工作機械は、ダミーワークの切り込みの深さと工具の移動距離とを用いて、主軸装置に対する工具の位置を学習する。次いで、ユーザは、ワークを機械加工するために使用される刃物台内の他の工具に対してプロセスを繰り返す。従来のスイス型工作機械は、20個以上の複数の工具ホルダを備えているため、セットアップに多くの時間を費やしている。そのため製造効率が下がる。

本開示の一態様によれば、管状シャフトと、外管状シャフトと、外管状シャフトによって支持されるワークを加工可能な少なくとも1つの工具を保持するための工具ホルダとを含むスイス型工作機械が提供される。工作機械は、管状シャフト及び外管状シャフトを軸の周りに回転させる駆動装置を備えている。管状シャフトは、ワークを把持するように構成されたコレットなどのワークホルダを有する。管状シャフトと外管状シャフトとは、外管状シャフトに対するワークの位置を調整するために、相対的に軸方向に移動可能である。工作機械は、外管状シャフトに分離可能に取り付けられ、それとともに回転するように取り付けられたガイドブッシュなどのワーク支持体をさらに含む。ワーク支持体は、ワークに摺動可能に接触し、ワーク支持体に対するワークの軸方向移動を可能にする。ユーザは、外管状シャフトからワーク支持体を取り外すことで、管状シャフトへアクセスすることができる。さらに、外管状シャフトからワーク支持体を除いた状態で、管状シャフトを外管状シャフトに対して軸方向に延在された位置に移動させることで、プローブを管状シャフトに装着できる。このようにして、外管状シャフトと工具ホルダとが軸方向に近接していても、プローブを使用して工作機械のプリセットプロセスを自動化することができる。

本開示はまた、主軸と、主軸に取り付けられたワークを加工可能な工具を保持するための少なくとも1つの工具ホルダと、軸の周りで主軸を回転させるように動作可能な駆動装置とを含む工作機械を対象とする。主軸は、中空部およびワークホルダを含む。工作機械は、主軸のワークホルダに装着できるように取り付けられ、主軸の中空部に合う大きさのプローブをさらに含む。ワークホルダは、ワークホルダがプローブを取り付けられるように配置される第２位置と、プローブの少なくとも一部がスピンドルアセンブリの中空部内にある第１位置とを有する。第２位置にあるワークホルダは、プローブのワークホルダへの取り付けを容易にする。プローブがワークホルダに接続されると、ワークホルダは引っ込められ、プローブの少なくとも一部が主軸内に位置する。主軸の中空部内にプローブの少なくとも一部を挿入することによって、プローブが主軸の前方に突出する軸方向距離は、最小限にされることができ、プローブの感知部分が、軸に沿って主軸に隣接し得る工具ホルダと該軸に対する径方向に一致させることを可能にする。

別の態様では、管状シャフトと、外管状シャフトと、管状シャフトのワークホルダとを含む工作機械が開示される。工作機械は、管状シャフト及び外管状シャフトを軸周りに回転させる少なくとも1つの駆動装置を備える。駆動装置はさらに、管状シャフトおよび外管状シャフトを相対的に軸方向に移動させるように動作可能である。工作機械は、外管状シャフトよって支持されるワークを加工可能な少なくとも1つの工具を保持するための工具ホルダと、工具ホルダを移動させる工具ホルダ駆動装置とを備えている。工作機械は、ユーザがワークを機械加工するために特定の工具を使用するように工作機械を設定したい場合などに、設定コマンドを受信するためのユーザインタフェースを有する。工作機械は、ユーザインタフェースを介してセットアップコマンドを受信すると、駆動装置に管状シャフトを第２位置に移動させて、プローブを管状シャフト501に接続させるよう指令するコントローラをさらに含む。コントローラは、工具ホルダ駆動装置に工具ホルダを移動させて工具をプローブと接触させるようにさらに構成される。次いで、コントローラは、プローブからの信号および工具ホルダの移動情報に基づいて工具セットアップデータを決定する。このようにして、工作機械は、工具を移動させてプローブと接触させることにより、工具ホルダとプローブとの相対位置を自律的に学習し、プローブが取り外されてワークと交換された後に、工作機械をセットアップしてワークを加工することができる。そのため20以上の工具を使用する工作機械において迅速なプリセット設定が容易である。

本開示はまた、機械加工動作中に軸を中心に回転可能な管状シャフト及び外管状シャフトを有する工作機械を動作させる方法を対象とする。この方法は、管状シャフトを外管状シャフトに対して軸方向に延出された第２位置に位置決めするために、管状シャフトと外管状シャフトとを相対的に軸方向に移動させることを含む。管状シャフトは、管状シャフトが第２位置にある状態でプローブを受け入れるように配置されたワークホルダを含む。この方法は、管状シャフトを外管状シャフトに対して軸方向に引っ込んだ第１位置に位置決めするために、プローブがワークホルダに接続された状態で、管状シャフトおよび外管状シャフトを相対的に軸方向に移動させることを含む。工作機械の工具ホルダを移動させて、工具ホルダに支持された工具をプローブの感知部分に接触させる。さらに、本方法は、プローブからの信号と工具ホルダの移動とのうちの少なくとも一部に基づいて、工具のセットアップデータを決定することを含む。プローブはワークホルダに接続されているので、プローブは管状シャフトと共に第１位置に移動する。プローブを第１位置に引き込めることによって、プローブの軸方向の長さがプローブの径方向の長さの2倍以上の場合でも、プローブの感知部分が管状シャフトを越えた短い距離で位置決めできる。

別の態様では、本開示は、工作機械のプロセッサによって実行されると、工作機械に、工作機械の管状シャフト及び外管状シャフトを相対的に軸方向に移動させて、管状シャフトを外管状シャフトに対して延出された第２位置に位置決めすることを含む動作を実行させる命令を記憶したコンピュータ読み取り可能な媒体を含む。管状シャフトは、管状シャフトが第２位置にある状態でプローブを受け入れるように配置されたワークホルダを含む。さらに、プローブをワークホルダに連結した状態で、管状シャフトと外管状シャフトとを軸方向に相対移動させて、管状シャフトを外管状シャフトに対して引っ込んだ第１位置に移動する。工作機械の工具ホルダを移動させ、工具ホルダの工具をプローブに接触させる。さらに、動作は、プローブからの信号と工具ホルダの移動とのうちのに少なくとも一部に基づいて、工具のセットアップデータを決定することを含む。管状シャフトの第１位置への軸方向移動は、プローブを前方の第２位置から工具ホルダに対して後方に移動させ、プローブの感知部分と工具ホルダとを一致させることができる。工作機械は、マクロを利用して、工具を自動で移動させてプローブの感知部分と接触させ、工具をプローブの感知部分と接触させるために使用される移動パラメータを記憶することができる。自動工具学習プロセスは、上述のようにダミーワークを使用してスイス型工作機械をセットアップするための集中的に発生する大きな時間を要する従来の方法を避ける。

本開示はまた、管状シャフトと、外管状シャフトと、少なくとも1つの工具を保持するための外管状シャフトに対応する工具ホルダとを有する工作機械を提供する。工作機械は、管状シャフトおよび外管状シャフトのいずれか一方を軸周りに回転させる駆動装置を有する。工作機械は、管状シャフトおよび外管状シャフトの一方の回転を管状シャフトおよび外管状シャフトの他方の回転に伝達するように構成された管状シャフトおよび外管状シャフトのボールスプライン結合をさらに含む。ボールスプライン結合は、管状シャフトおよび外管状シャフトの相対的に軸方向の移動を可能にして、外管状シャフトに対するワークの位置を軸方向に調整する一方で、回転方向においてワークを正確に位置決めする。ワークの正確な回転位置決めを提供する。

図１は、高速スイス型工作機械の斜視図である。 図２は、図１の破線のボックスで全体的に示された図１のスイス型工作機械の加工領域であって、ワークを受け入れて第1の刃物台及び第2の刃物台に対してワークを回転させる第1及び第2の主軸台を有する加工領域の内部の図である。 図３は、図１の工作機械の第1の刃物台の正面図であり、第1の主軸台によって支持されたワークを機械加工するための第1の刃物台の工具を示している。 図４は、第2の主軸台によって支持されたワークを機械加工するための第2の刃物台の工具を示す、図1の工作機械の第2の刃物台の正面図である。 図５Aは、第1の主軸台のコレットに接続されるアダプタを有するプローブの側面図であり、プローブ30は、工具プリセット動作中に第1の刃物台の工具に接触するためのボール先端を備えたスタイラスを有する。図５Bは、図５Aのプローブとともに使用されるスタイラスの別の構成の側面図である。 図６は、図1の工作機械の第1の主軸台の断面図であり、第1の主軸台のスピンドルシャフトと、スピンドルシャフトに接続された取り外し可能なガイドブッシュと、スピンドルシャフトに対して軸方向に移動可能であり且つスピンドルシャフトと共に回転可能な主軸のスプラインシャフトと、スプラインシャフトのコレットとを含む主軸を示す。 図７は、図６の取り外し可能なガイドブッシュの拡大断面図であり、ガイドブッシュをスピンドルシャフトに固定するか、非固定にするかを変更できる戻り止め機構を示す。 図８は、図１の工作機械のプリセット動作のフロー図である。 図９は、引っ込んだ位置にあるスプラインシャフトおよびスピンドルシャフトに固定されたガイドブッシュを示す、主軸の一部の断面図である。 図１０は、図９と同様の図であり、スピンドルシャフトの内部へのアクセスを可能にするためにガイドブッシュが取り外されたスピンドルシャフトを示す。 図１１は、第２位置にあるスプラインシャフトと、スプラインシャフトに接続された図５Aのプローブとを示す、図10と同様の図である。 図１２は、図１１と同様の図であり、第２位置から第１位置まで引っ込んだ位置にあるスプラインシャフトと、スピンドルシャフトの内部に引っ込んだプローブと、第1の刃物台の切削工具と径方向に一致した、スピンドルシャフトから突出されたスタイラスのボール先端とを示す。 図１３は、図１２と同様の図であり、切削工具をスピンドルシャフトの中心軸に対する径方向の下方に移動させてプローブのボール先端に接触させた状態を示す図である。 図１４は、図６の第1主軸台の概略図であり、スピンドルシャフトを直接回転させるとともに、スピンドルシャフトとスプラインシャフトとの間のスプラインアダプタを介してスプラインシャフトを間接的に回転させる第１主軸台の主軸モータを示す図である。 図１５は、スピンドルシャフトの回転をスリーブの回転に変換するためにスピンドルシャフトと主軸台のスリーブとの間に第1のギヤ接続を有するスイス型工作機械用の別の主軸台の概略図である。 図１６は、スピンドルシャフトの回転をスリーブの回転に変換するためにスピンドルシャフトと主軸台のスリーブとの間に第2のギヤ接続を有するスイス型工作機械用の別の主軸台の概略図である。 図１７は、主軸台のスピンドルシャフトを駆動する第1の主軸モータと主軸台のスリーブを駆動する第2の主軸モータとを有するスイス型工作機械用の別の主軸台の概略図である。 図１８は、スプラインナット、ボールベアリング、およびボールスプライン結合のスプラインシャフトを示すために接続の一部が非表示にされたボールスプライン結合の斜視図である。 図１９は、スプラインナットと、スプラインシャフトと、スプラインナットおよびスプラインシャフトのスプラインの側面部に係合するボールベアリングとを含むボールスプライン結合の断面図である。

図1には、加工領域を有する工作機械、例えば高速スイス型工作機械10が示されている。工作機械10は、工作機械を動作させるために、工作機械10の様々な主軸モータおよび構成要素に操作できるように繋がれたコントローラ11を有する。工作機械10は、ユーザからの入力を受けて、ユーザに情報を伝えるために、スクリーン、キーボード、マイクロフォン、および/またはスピーカなどのユーザインタフェース13を有する。コントローラ11は、1つまたは複数のマクロなど、工作機械を動作させるための命令を記憶するメモリ115と、命令を実行するプロセッサ17とを含む。工作機械10は、機械のツーリングの迅速なプリセット設定またはセットアップを可能にし、いくつかの実施形態では、工作機械ツーリングの自動セットアップを可能にする。工作機械10は、プローブ30を第1の主軸装置14のスプラインシャフト104に接続できるようにするために第1の主軸装置14のスピンドルシャフト102(図6参照)から取り外し可能な、ガイドブッシュ70(図7参照)などのワーク支持体を含む第1の主軸装置14を有する。工作機械10は、プローブ30を利用して、第1の主軸装置14の回転軸に対する工具のワーク係合部分の位置を特定することの一部として、第1の主軸装置14に対応する工具がプローブ30に接触するときを検出する。

より具体的には、工作機械10は、例えばそのコントローラ11を介して、第1主軸装置14に関連付けられた工具に関する工具データを、工作機械10及びそのコントローラ11のユーザインタフェース13又は通信回路19を介して受信する。通信回路19は、例えば、ローカル有線または無線ネットワークに接続するためのネットワーク接続、工具のRFIDタグを読み取るためのRFIDリーダ等の短距離無線インタフェース、各工具のメモリからデータを受信するための有線インタフェース、および/または工具のバーコード等の機械読み取り可能な表示情報を検出するための光学リーダのうちの1つ以上を含んでもよい。コントローラ11は、1つまたは複数の工具ホルダ駆動装置18Aに、第1の主軸装置14に対応する工具ホルダ18Bを工具の退避位置である初期位置から、工具ホルダ18Bの工具18Cが第1の主軸装置14に取り付けられたワークの機械加工位置またはその近傍に位置するプローブ30に接触するまで進み寄せるように動作させることができる。コントローラ11は、工具18Cを初期位置から移動させてプローブ30と接触させることに関連する工具セットアップデータを学習し、その後、工具をその初期位置に戻す。工作機械10は、機械加工動作のために利用されるべき第1の主軸装置14に対応する1つまたは複数の他の工具について進み寄せおよび学習プロセスを繰り返す。コントローラ11が工具セットアップデータを決定すると、ガイドブッシュ70はスプラインシャフト104上に再度取り付けられる。工作機械10は、材料および直径などのワークに関するデータ、ならびにワークを機械加工するためのプロセス命令を受信する。コントローラ11は、工具設定データを用いて加工指令を実行し、ワークを加工する。

図2を参照すると、加工領域12の内部が示されている。工作機械10は、第1主軸装置14と第2主軸装置16とを備えている。第1の主軸装置14は、細長いワーク、典型的にはロッドを受け取り、ワークを第1の刃物台18(図3も参照)の工具によって機械加工できるようにワークを回転させる。第2主軸装置16は、第1主軸装置14に保持されたワークの端部を支持して加工を補助したり、第１主軸装置14と独立して単独で加工することもできる。第2の主軸装置16内に受け入れられたワークは、第2の刃物台20(図4参照)の工具によって機械加工することができる。第1及び第2の刃物台18、20の正面図を図3及び図4に示す。

図2を参照すると、工作機械10は、第2の刃物台20の工具を利用して第2の主軸装置16内でワークを機械加工するために工作機械10をセットアップするのに利用されるプローブ32を有する。コントローラ11は、第1主軸装置14のプリセット処理と同様に、工具ホルダ駆動装置20Aにより工具ホルダ20Bを移動させ、プローブ30の先端ボール40に工具20Cを接触させる。プロセッサは、工具が先端ボール40に接触すると、工具ホルダ20Bの移動およびプローブ32からの信号に基づいてセットアップデータを決定する。

プローブ30、32は類似しており、図5Aを参照すると、プローブ30、32のそれぞれが、感知および通信回路を含む本体36と、スタイラス38と、第1または第2の主軸装置14、16のコレットによって固定されるように構成されたプローブアダプタ42とを含む。スタイラス38は細長く、その先端部に先端ボール40を有する。本体36およびスタイラス38は、着脱可能に接続されてもよい。図5Bを参照すると、特定の用途に応じて使用することができる異なるスタイラス38Aが設けられている。プローブ30、32は、Renishaw RLP 40などの既製品であってもよい。

工作機械10のセットアップ中、プローブ30、32は第1および第2の主軸装置14、16に接続される。 工具ホルダ駆動装置18A、20Aは、第1および第2の刃物台18、20をそれぞれの平面内でX1、Y1およびX2、Y2方向に移動させるように操作可能である。いくつかの実施形態では、工具ホルダ駆動装置18A、20Aは、1つまたは複数の工具ホルダ18Bを枢動させて、ワークに接触するように工具ホルダ18Bの工具を位置決めする。コントローラ11は、第1および第2の刃物台18、20を自動的に移動させ、第1および第2の刃物台18、20の工具をプローブ30、32の先端ボール40のそれぞれと接触させるようにプログラムされる。工具が先端ボール40に接触すると、プローブ30、32は、接触を示す無線通信を通信回路19に送信する。一実施形態では、無線通信はBluetooth(登録商標)プロトコルを使用して実行される。

コントローラ11は、工具が先端ボール40と接触する位置の変化を求め、次いで、コントローラは、ワークが第1または第2の主軸装置14、16内に挿入されると、その変化を利用して工具をワークと接触させるために必要とされる位置を決定する(設定を完了することは、ユーザが、ワークの材料、ワークの長さ、およびロッドの外径等のワークに関する情報を入力することを意味する)。コントローラ11は、先端ボール40の外径などのプローブ30、32のパラメータを利用して、特定の直径を有する球体に接触するためにコントローラ11が工具をX方向およびY方向にどれだけ移動させなければならないかを決定する。次に、コントローラ11は、先端ボール40の直径よりも大きさが異なる外径を有するワークに接触するように工具をX方向及びY方向にどれだけ移動させるかを決定することができる。センサ球体直径を含むプローブ30、32のパラメータは、ユーザがプローブ30、32の製造業者およびモデル番号を入力すること、および/またはプローブ30、32がそれらのパラメータをコントローラ11に無線で通信することなどによって、コントローラ11に伝達される。

より具体的には、図6を参照すると、第1の主軸装置14は、ワークを回転させ、軸方向に移動させるための少なくとも1つの駆動装置を含む。一実施形態では、少なくとも1つの駆動装置は、モータ100を有する第1の駆動装置97を含む。第1の主軸装置14は、スピンドルシャフト102の形態のワーク支持シャフト（外管状シャフト）およびスプラインシャフト104の形態のワーク保持シャフト（管状シャフト）を含む主軸アセンブリ99と、スプラインシャフト104の内面と係合するコレットアセンブリ106とをさらに含む。スプラインシャフト104のうち、コレットアセンブリ106が係合される部分を第１端、回転軸15に沿う軸方向において前記第１端と反対の端を第２端と呼ぶ。コレットアセンブリ106は、スプラインシャフト104の径方向内面に係合するためのコレットアダプタ107などのアダプタと、ワークに係合するためのコレット109などのワークホルダとを含む。スプラインシャフト104は、ワークを受け入れる内部スリーブ108を有する。モータ100は、10,000 RPM以上などの高速でスピンドルシャフト102およびスプラインシャフト104を回転させることができる。

工作機械10は、スピンドルシャフト102およびスプラインシャフト104の一方または両方などの主軸アセンブリ99の位置を検出するように構成された回転位置センサ199(図1参照)を含む。回転位置センサ199は、いくつかの例として、モータ100の構成要素または別個の構成要素であってもよい。コントローラ11は、回転位置センサ199からのデータを利用してワークの回転位置を決定し、モータ100を動作させてワークの回転位置を調整する。したがって、工作機械10は、モータ100を動作させて、自動運転中に第1の刃物台18の工具に対して高速でワークを回転させるとともに、第1の刃物台18の工具に対するワークの高精度の回転位置決めを提供する。

一実施形態では、回転位置センサ199は、アブソリュートエンコーダおよび/またはインクリメンタルエンコーダなどのエンコーダを含む。エンコーダは、いくつかの例として、角度エンコーダおよび/またはロータリエンコーダを含み得る。回転位置センサ199は、1つ以上のセンサを含んでもよい。例えば、回転位置センサ199は、エンコーダ及びレーザ測定装置を含むことができる。レーザ測定装置は、スピンドルシャフト102のインデクサと、レーザ光源と、レーザ検出器とを含む。レーザ源はレーザをインデクサに向け、レーザはインデクサから反射し、反射されたレーザはレーザ検出器で受光される。

一実施形態では、コントローラ11は、レーザ源及びレーザ検出器からのデータを利用して入力値を決定する。コントローラ11は、エンコーダからのデータと入力補正値とのうちの少なくとも一部に基づいて、主軸アセンブリ99およびその中に固定されたワークの位置を決定する。入力補正値は、いくつかの例として、機械セットアップ動作、工具交換、または主軸アセンブリ99の回転方向の変化ごとなどに、連続的または周期的に計算され得る。

第1の主軸装置14は、スプラインシャフト104の回転を可能にする軸受アセンブリ112を有する支持アセンブリ110を含む。支持アセンブリ110は、キャリッジ114などの支持体をさらに含む。工作機械10は、工作機械10のフレーム124のレール122に沿って方向118、120にキャリッジ114を軸方向に移動させるように操作可能な第2の駆動装置109を含む。第2の駆動装置109は、一例として、モータ及びボールねじ伝動装置を含むことができる。スプラインシャフト104は、支持アセンブリ110に回転可能に取り付けられているが、スプラインシャフト104は、回転軸15に沿った方向118、120にも支持アセンブリ110を移動できるように支持アセンブリ110に取り付けられている。したがって、支持アセンブリ110が方向118、120へ移動すると、スプラインシャフト104、コレット109、およびその中に保持されたワークもそれに伴って方向118、120へ移動する。

スピンドルシャフト102およびスプラインシャフト104は、それらの間に、スプラインシャフト104がスピンドルシャフト102に対して方向118、120に軸方向に移動することを可能にするスライド接続部130を有する。しかしながら、スピンドルシャフト102及びスプラインシャフト104の軸方向に延在するスプラインを含む。スピンドルシャフト102及びスプラインシャフト104のスプラインによって、スピンドルシャフト102とスプラインシャフト104とが互いに軸方向に摺動可能であるように係合されるが、スピンドルシャフト102とスプラインシャフト104とが一体的に回転するように固定される。このようにして、スピンドルシャフト102の回転は、スプラインシャフト104の回転を引き起こす。したがって、スプラインシャフト104は、スピンドルシャフト102と一緒に回転しながら、支持アセンブリ110の移動を介して方向118、120に軸方向に移動できる。

図6および図7に見られるように、ガイドブッシュ70は、スピンドルシャフト102の貫通孔142に嵌合するような大きさの本体140を含む。ガイドブッシュ70は、径方向外方に突出してガイドブッシュ70をスピンドルシャフト102内に着脱可能に留めるロック144を有する。ロック144は、ボール146などの1つまたは複数の戻り止め部材を含む戻り止め機構145を含む。ロック144は、ボール146が半径方向外側に付勢されてガイドブッシュ70をスピンドルシャフト102内に固定する固定位置と、ボール146が半径方向内側に移動してガイドブッシュ70をスピンドルシャフト102から引き出して取り外すことができる固定解除位置とを有する。ボール146が半径方向外側の固定位置にあるとき、ボール146は、スピンドルシャフト102の半径方向内方に向いた環状溝204(図9参照)に係合し、ガイドブッシュ70をスピンドルシャフト102にこれらの間の相対的な軸方向運動に対して動かないように固定する。戻り止め機構145は、ボール146を半径方向外側の固定位置に固定するために締め付けられる止めねじ（押圧部材）148を含む。一実施形態では、止めねじ148は、テーパ付きカム面148Aを備えた先端部を有し、その結果、止めねじ148が螺入されると、テーパ付きカム面148Aは、ボール146の外面に係合してボール146を径方向外方に押し出し、スピンドルシャフト102の溝204内においてボールを止めねじ148のテーパ付きカム面148Aとスピンドルシャフト102とのそれぞれに押し付けてガイドブッシュ70を固定する。止めねじ148を緩めて退出させ、ボール146を半径方向内方に固定解除位置まで移動させ、ガイドブッシュ70をスピンドルシャフト102から取り外すことができる。

ガイドブッシュ70は、ワークを受け入れる中空部152を備えたガイドコレット150を更に有している。スプラインシャフト104のコレット109は、ワークを相対的な軸方向および回転運動に抗してスプラインシャフト104に固定するために利用される。ガイドブッシュ70のガイドコレット150は、所望の長さのガイドがガイドブッシュ70から露出して第1の刃物台18の工具によって加工できるように、スプラインシャフト104の軸方向移動を介してワークが中空部152内で軸方向に移動することを可能にする。

工作機械10を用いてワークを加工する前に、ユーザは、工作機械10をセットアップしてワークを加工する。最初に、ユーザは、ガイドブッシュ70をスピンドルシャフト102から取り外す。次に、ユーザは、工作機械10のユーザインタフェース13を操作し、スプラインシャフト104内のコレット109がスピンドルシャフト102の前端210（貫通孔142の一端）に隣接するまで、第2の主軸装置16に対して、方向120に支持アセンブリ110をジョグ移動させる。方向120を前方、方向118を後方と呼び、方向120に移動することを前進、方向118に移動することを後退と呼んでもよい。次に、ユーザは、プローブ30のプローブアダプタ42をコレット109に挿入し取り付ける。ユーザはまた、プローブ32を第2の主軸装置16に接続する。

プローブアダプタ42がコレット109を介してスプラインシャフト104に固定されると、ユーザはセットアッププロセスを開始し、工作機械10のコントローラ11は、プローブ30の先端ボール40が図13に示される位置にくるまで支持アセンブリ110およびスプラインシャフト104を方向118に後退させ、先端ボール40は第1の刃物台18の工具と径方向に位置合わせされる。そして、工作機械10のコントローラ11は、第1の刃物台18をX方向及びY方向に自動的に移動させて、各工具を先端ボール40に接触させる。コントローラは、第1の刃物台18が移動して各工具を先端ボール40と接触させ、各工具とプローブ30、具体的には先端ボール40の外面との間の距離を決定する際に、第1の刃物台18の位置の変化を監視する。コントローラは、同様のプロセスを実行して、第2の刃物台20の工具とプローブ32の先端ボール40との相対位置を決定する。第1および第2の刃物台18、20およびプローブ30、32の各工具の相対位置を決定するコントローラの自動化されたプロセスによって、前述したように、ユーザのかなりの時間を節約できる。

プローブ30の本体36は、ガイドブッシュ70の中空部152(従来のガイドブッシュの中空部と同様のサイズを有する)の直径よりも大きい直径を有し、その結果、プローブ30は、ガイドブッシュ70の中空部152を通ってコレット109に嵌合することができず、スピンドルシャフト102の貫通孔142内に移動することができない。しかしながら、ガイドブッシュ70を取り外すことにより、プローブ30の本体36は、プローブ30の先端ボール40が第1の刃物台18の工具206と径方向に一致するまでスピンドルシャフト102の貫通孔142内に引っ込めることができる。したがって、取り外し可能なガイドブッシュ70は、プローブ30が第1の主軸装置14に装着することを可能にし、工作機械10の自動化されたプリセット設定を容易にする。

図8を参照すると、工作機械10をプリセット設定する方法200が提供され、図9～図13に関して説明される。方法200は、工具データおよびプローブデータを受信するステップ202を含む。データを受信するステップ202は、ユーザがユーザインタフェース13を使用して工作機械10のコントローラ11に1つまたは複数の工具およびプローブ30に関するデータを入力することを含むことができる。工具データは、例えば、工具のタイプ、サイズ、材料、および製造業者を識別する情報を含み得る。プローブデータは、例えば、プローブ30の製造業者、型番、スタイラス、及び/又は無線通信プロトコルに関する情報を含むことができる。いくつかの実施形態では、工作機械10またはそのコントローラ11は、有線通信または無線通信を介して、工具データおよびプローブデータを受信する。例えば、工具のRFIDタグから工具データを受信し、Bluetooth(登録商標)接続を使用することなどによってプローブ30とペアリングしてプローブデータを受信する。

図9を参照すると、ガイドブッシュ70は、スピンドルシャフト102に固定された状態で示されており、ガイドブッシュ70の戻り止め機構145は、ボール146が径方向外方に付勢されて部分的にガイドブッシュ70に対して径方向外方に突出し、部分的にスピンドルシャフト102の溝204内に入ってスピンドルシャフト102とガイドブッシュ70との両方から押し込まれてスピンドルシャフト102とガイドブッシュ70とを固定するような固定形態にある。ボール146の上半分は、溝204の径方向に延びる溝側面215と径方向に重なる。溝側面215は、環状溝204を構成する面のうち、貫通孔142から径方向に延びる面である。ガイドブッシュ70の軸方向内端部217がスピンドルシャフト102の着座面219に着座するようにガイドブッシュ70が貫通孔142に挿入され、ボール146が溝204の径方向に延びる溝側面215に係合した状態でロック144が固定位置にあるとき、ガイドブッシュ70は、スピンドルシャフト102に対する軸方向移動に移動しないように固定される。さらに、第1の刃物台18の工具206は、そのワーク係合または切削部分208がスピンドルシャフト102の前端210に近接するように配置される。

方法200は、ガイドブッシュ70を取り外すステップ212を含む。例えば、ガイドブッシュ70を取り外すステップ212は、ユーザが止めねじ148を緩めてボールから離して、ボール146が径方向内向きに移動して溝204から出ることを可能にするステップを含む。スピンドルシャフト102は、ガイドブッシュ70とスピンドルシャフト102との間の相対回転をさらに抑制するために、ガイドブッシュ70の軸方向キー溝216(図7参照)に係合するキー214を含むことができる。したがって、ガイドブッシュ70を取り外すステップ212はまた、キー214を軸方向キー溝216から係合解除することを含むことができる。図10を参照すると、スピンドルシャフト102およびスプラインシャフト104は、ガイドブッシュ70が取り外された状態で示されている。

方法200は、図11に示すように、スプラインシャフト104をスピンドルシャフト102に対して延出された第２位置に移動させるステップ220を含む。第２位置では、スプラインシャフト104は、スピンドルシャフト102の前端210と同じ高さであるか、又はわずかに軸方向外側若しくは内側にある前端222を有する。

方法200は、プローブ30をスプラインシャフト104に接続するステップ224を含む。プローブ30を接続するステップ224は、プローブ30のプローブアダプタ42をスプラインシャフト104のコレット109内に固定するステップを含むことができる。図11は、プローブアダプタ42がコレット109内に固定された後のスプラインシャフト104を示す。

方法200は、図12に示されるように、スプラインシャフト104を第２位置から第１位置まで引っ込めるステップ230を含む。第１位置では、スプラインシャフト104は、それに取り付けられたプローブ30がスピンドルシャフト102の貫通孔142内に部分的に引き込まれるように位置決めされる。図12に示されるように、プローブ30の本体36の全体は、スピンドルシャフト102の貫通孔142内に受容され、先端ボール40を含むスタイラス38の前方部分232は、スピンドルシャフト102の前端210の前方に突出する。スプラインシャフト104が第１位置にある状態で、プローブ30の先端ボール40は、工具206のワーク係合又は切削部分208と径方向に位置合わせされる。

方法200は、工具206を工具の退避位置である初期位置から進み寄せてプローブ30の先端ボール40と接触させるステップ240を含む。ユーザは、ユーザインタフェースを使用して、工具206をプローブ30と接触させるように第1の刃物台18の移動を指示することなどによって、ステップ240の操作を行ってもよい。一実施形態では、工具206を支持する工具ホルダは、第1の刃物台18と共にX軸方向及びY軸方向(図2参照)に移動するように構成され、その結果、工具206は、第1の刃物台18をX方向及び/又はY方向に移動させることによってプローブ30と接触する。工具206がプローブ30に接触すると、プローブ30は、通信回路19によって受信される無線通信242(図11参照)を送信する。通信は、プローブ30が先端ボール40に接触する工具206を検出したことを示す。

方法200は、工具セットアップデータを決定するステップ250を含む。工具セットアップデータを決定するステップ250は、工作機械10が工具206を進み寄せてプローブ30と接触させる際に工具ホルダ18Bが受けたX座標、Y座標および/またはZ座標の変化を利用する。

方法200は、工具206を初期位置に戻すステップ252を任意選択的に含む。工具206を戻すステップ252は、第1の刃物台18の別の工具をプローブ30と接触させることができるように、工具206を邪魔にならないように取り外す。

方法200は、別の工具をセットアップするかどうかを決定するステップ254を含む。その場合、方法200は、進み寄せるステップ240、決定するステップ250、および第1の刃物台18の次の工具とともに戻るステップ252の動作を実行する。

ワークを機械加工するために利用されることになる第1の刃物台18の工具がセットアップされると、方法200は、スプラインシャフト104を図11に示される位置などのスピンドルシャフト102に対して延出された第２位置に移動するステップ256を含む。例えば、プローブ30の本体36がスピンドルシャフト102の前端210を越えるまでスプラインシャフト104を移動させることによって、プローブ30がスプラインシャフト104から取り外しやすいようにスプラインシャフト104を第２位置に移動させる。

方法200は、スプラインシャフト104からプローブ30を分離するステップ258と、スピンドルシャフト102にガイドブッシュ70を再度取り付けるステップ260とをさらに含む。方法200が完了すると、工作機械10は、機械加工命令を受信してワークを機械加工する準備が整う。

方法200の1つまたは複数のステップまたは動作は、工作機械10のプリセット設定を自動化するために工作機械10のコントローラ11によって実行されてもよい。一実施形態では、コントローラ11は、方法200の動作を実行し、ステップ212、224、258、および260においてユーザの介入を報知する。これらのステップは、ガイドブッシュ70の取り外しおよび取り付けならびにプローブ30の取り付けおよび取り外しを含む。残りの動作は、ユーザの介入なしに自動化された又は自律的な方法で実行されてもよく、これは、工作機械10をプリセット設定する時間を短縮することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ11はまた、ロボットアームの動作を調整して、ガイドブッシュ70を取り外し/取り付け、プローブ30を接続/切断することなどによって、ステップ212、224、258、260を実行してもよい。

図14を参照すると、上述した第1の主軸装置14に多くの点で類似する主軸装置300が示されている。主軸装置300は、スピンドルシャフト304およびスプラインシャフト306を含む主軸302を含む。主軸302は、締結具などによってスピンドルシャフト304に固定されたスプラインアダプタ308を含む。スプラインアダプタ308は、スプラインシャフト306が貫通する中空部314を有する。スプラインアダプタ308は、スプラインシャフト306の雄スプライン312と係合する雌スプライン310を有する。雌スプライン310と雄スプライン312との間の係合により、スプラインシャフト306は、スピンドルシャフト304に対して軸方向内方の引っ込み方向316及び軸方向外方の伸長方向318に軸方向に移動することができる。雌スプライン310と雄スプライン312との間の係合は、スプラインシャフト306とスプラインアダプタ308との相対回転運動を阻止する。主軸装置300は、モータ320のロータをスピンドルシャフト304上に焼嵌めすることなどによってスピンドルシャフト304に接続されたモータ320を含む駆動装置301を有する。モータ320はスピンドルシャフト304を回転させ、スピンドルシャフト304はスプラインアダプタ308を介してスプラインシャフト306を回転させる。

主軸装置300は、スピンドルシャフト304に取り付けられ、それと共に回転する、上述のガイドブッシュ70と同様のガイドブッシュ322を含む。ガイドブッシュ70は、コレットアセンブリ324と協働してワーク326を支持する。コレットアセンブリ324は、スプラインシャフト306の内面に係合するコレットアダプタ328と、ワーク326に係合するコレット330とを有する。ガイドブッシュ322も同様に、ガイドブッシュアダプタ(ワーク支持アダプタ)332と、ガイドコレット334などのワークホルダとを含む。コレットアセンブリ324は、ワーク326に対して軸方向及び回転方向に把持され、一方、ガイドコレット334は、ガイドブッシュ322に対するワーク326の軸方向に摺動可能である。主軸装置300は、スピンドルシャフト304を支持する軸受340、342と、スプラインシャフト306およびそれに固定されたワーク326を軸方向316、318に移動させるために方向316、318に軸方向に移動可能な支持アセンブリ350とを含む。支持アセンブリ350は、スプラインシャフト306の回転を可能にする軸受352を有する。

図15を参照すると、上述した主軸装置300と多くの点で類似する主軸装置400が示されており、相違点が描写されている。主軸装置400は、モータ402を含む駆動装置401と、スピンドルシャフト404と、スピンドルシャフト404に対して軸方向に移動可能なスリーブ406とを有する。モータ402は、スピンドルシャフト404を回転させる。

スリーブ406は、ワーク410と係合するコレットアセンブリ408を有し、スピンドルシャフト404は、上述したガイドブッシュ70と同様の取り外し可能なガイドブッシュ412を有する。主軸装置400は、スリーブ406を回転可能に支持するためのベアリング416を有する支持アセンブリ414を有する。支持アセンブリ414は、スリーブ406を軸方向420、422に移動させるように軸方向に移動可能である。

スピンドルシャフト404の回転をスリーブ406の回転に変換するために、主軸装置400は、スピンドルシャフト404の端部（第２端）に取り付けられて共に回転するスピンドルギヤ424を含む。主軸装置400はさらに、スリーブ406の外側面に取り付けられたスリーブギヤ430と、スピンドルギヤ424とスリーブギヤ430とを接続する中間または中間伝達ギヤアセンブリ432とを含む。一実施形態では、中間ギヤアセンブリ432は、第1のギヤ434と、第2のギヤ436と、一緒に回転するように相互接続されるように取り付けられた第1および第2のギヤ434、436を有する回転ギヤシャフト438とを含む。

モータ402は、スピンドルシャフト404を回転させ、その回転により、スピンドルシャフト404に取り付けられたスピンドルギヤ424も回転させる。スピンドルギヤ424の回転は、第1ギヤ434、シャフト438、第2ギヤ436、スリーブギヤ430、およびスリーブ406に伝達され、第1ギヤ434、シャフト438、第2ギヤ436、スリーブギヤ430、およびスリーブ406を回転させる。スリーブギヤ430および第2ギヤ436は、ギヤ430、436の歯の間の係合を維持しながら、方向420、422へのスリーブ406を有するスリーブギヤ430の軸方向移動を可能にするように構成される。

図16を参照すると、上述した主軸装置400と同様の主軸装置500が示されており、相違点が描写されている。主軸装置500は、スピンドルシャフト504を回転させるモータ502を含む駆動装置501と、スピンドルシャフト504の端部（第２端）に取り付けられたスピンドルギヤ506とを有する。主軸装置500は、スリーブ506の外側面に取り付けられたスリーブ508をさらに含む。スピンドルシャフト504は、コレットアダプタ514およびコレット516を有するコレットアセンブリ512を含む。コレット516は、ワーク518に係合し、スピンドルシャフト504に対して被ワーク518を回転方向及び軸方向に相対的に回転しないように把持する。主軸装置500は、モータ502およびスピンドルシャフト504を軸方向520、522に移動させることによって、ワーク518の軸方向位置を調整する。

主軸装置500は、上述したガイドブッシュ70と同様のガイドブッシュ530を備えたスリーブ508を有している。ガイドブッシュ530は、ガイドコレット534を有する。ガイドブッシュ530は、ワークを支持しながら、ワーク518がスリーブ508に対して軸方向に移動することを可能にする。

スピンドルシャフト506とともにスリーブ508を回転させるために、主軸装置500は、スピンドルギヤ506と係合する第1ギヤ542と、スリーブギヤ510と係合する第2ギヤ544と、第1ギヤ542と第2ギヤ544とを接続する回転ギヤシャフト546とを含む中間ギヤアセンブリまたは中間伝達ギヤアセンブリ540を含む。このようにして、スピンドルシャフト504の回転は、スピンドルギヤ506、第1ギヤ542、回転ギヤシャフト546、第2ギヤ544、スリーブギヤ510、およびスリーブ508に伝達され、第スピンドルギヤ506、第1ギヤ542、回転ギヤシャフト546、第2ギヤ544、スリーブギヤ510、およびスリーブ508を回転させる。第2ギヤ544およびスリーブギヤ510は、スピンドルシャフト504が方向520、522に移動されると、スリーブギヤ510に対する第2ギヤ544の軸方向移動を可能にするように構成される。図16では、支持アセンブリ550は静止していてもよく、スリーブ508の回転を可能にする軸受552を含む。

図17を参照すると、上述した主軸装置と多くの点で類似する主軸装置600が示されており、相違点が描写されている。主軸装置600は、スピンドルシャフト604およびスリーブ610を含む。主軸装置600は、コレットアセンブリ606を含むスピンドルシャフト604を回転させるように操作可能な第1モータ602を含む駆動装置605を有する。コレットアセンブリ606は、ワーク608を把持し、スピンドルシャフト604に対して回転方向及び軸方向に回転しないように固定する。第1モータ602およびスピンドルシャフト604は、ワーク608の軸方向位置を調整するために軸方向607、609に軸方向に移動可能である。

主軸装置600の駆動装置605は、プーリ618と係合するタイミングベルト616を駆動する駆動プーリ614を有する第2モータ612を含む。プーリ618はスリーブ610に取り付けられている。したがって、第2モータ612はスリーブ610を回転させ、第1モータ602はスピンドルシャフト604を回転させる。第1および第2モータ602、614は、特定の用途に必要とされるように、同一または異なる速度で動作されてもよい。

スリーブ610は、上述したガイドブッシュ70と同様のガイドブッシュ630を支持する。ガイドブッシュ630は、ワーク608がスリーブ610に対して軸方向に移動することを可能にする。主軸装置600は、静止したままであり、スリーブ610を回転可能に支持するベアリング634を含む支持アセンブリ632を有する。

図6及び図18を参照すると、スピンドルシャフト102とスプラインシャフト104との間のスライド接続部130は、様々な構成を有することができる。一実施形態では、スライド接続部130は、スプラインシャフト104およびスピンドルシャフト102のスプラインナット702を含むボールスプライン結合700を含む。例えば、スプラインナット702は、スピンドルシャフト102の管状部材に取り付けられてもよい。

スプラインナット702は、スプラインナット702の内壁部分に形成されるスプライン704を含む。スプラインシャフト104は、その外周面にスプライン708を有する。ボールスプライン結合700は、スピンドルシャフト102とスプラインナット702との間に形成されたポケット712内に受け入れられたボールベアリング710のような複数のローラ要素を有している。ボールベアリング710は、ポケット712内で転動して、スピンドルシャフト102およびスプラインシャフト104が相対的に軸方向に移動することを可能にすることができる。

スプラインナット702は、ボールベアリング710に対して径方向内向きに圧縮力を加える。一手法では、スプラインナットを加熱してスプラインナットを膨張させ、スプラインシャフトとボールベアリングが組まれた後に冷却する。そのあと、常温状態になるとスプラインナットがわずかに(例えば、数ミクロン)収縮するため、ボールベアリングに圧縮力が発生する。

スプラインシャフト104、ボールベアリング710、およびスプラインナット702とがしっかりと係合されると、スプラインシャフト104およびスプラインナット702を相対的に回転しないようにしっかりと固定される。そのようなしっかりとした係合によって、ボールスプライン結合700を介してスピンドルシャフト102の回転をバックラッシュなしにスプラインシャフト104に伝達することができる。ボールベアリング710は、スプラインシャフト104及びスプラインナット702としっかりと係合しているにもかかわらず、ポケット712の表面に沿って転動してスプラインシャフト104及びスプラインナット702の相対的な軸方向運動を可能にすることができる。バックラッシュのないボールスプライン結合700によって、スプラインシャフト104に固定されたワークの非常に正確な回転位置を決定することを可能にする。

いくつかの実施形態では、ボールスプライン結合700は、スナップリング720、シール722、およびリテーナ724などのスペーサを含む。リテーナ724は、ボールベアリング710間の接触を制限する。

図19を参照すると、上述のボールスプライン結合700と多くの点で同様であり、工作機械10又は本明細書に開示される別の工作機械と共に利用することができるボールスプライン結合800の断面が示されている。ボールスプライン結合800は、スプラインナット802と、スプラインシャフト804と、ボールベアリング806とを備えている。スプラインナット802はその内周面にスプライン810を有し、スプラインシャフト804は、スプラインシャフト804の凹部814間の凸部に設けられたスプライン812を有する。スプラインナット802の内周とスプラインシャフト804の外周との間に、ポケット816が設けられ、その中で、ボールベアリング806は、スプラインナット802およびスプラインシャフト804の相対的な軸方向移動時に転動する。

スプラインナット802のスプライン810は、テーパ側面部分820A、820Bなどのテーパ側面部分820を有し、スプラインシャフト804のスプライン812は、表面部分824を有する。ボールベアリング806は、スプラインシャフト804およびスプラインナット802の相対的な回転軸に沿う軸方向移動に伴って、テーパ側面部分820A、820Bおよび表面部分820に沿って転動する外面822を有する。

スプラインナット802が方向830に回転すると、テーパ側面部分820Aはボールベアリング806Aの外面822に係合する。テーパ状側面部分820Aは、ボールベアリング806Aを径方向内方にカム作用で付勢してスプラインシャフト804とより隙間なく係合させる。ボールベアリング806Aは、カム作用に強固に抵抗し、スプラインシャフト804を、スプラインナット802と共に方向830に回転させる。逆に、スプラインナット802を方向832に回転させると、テーパ状側面部分820Bがボールベアリング806Bと係合し、ボールベアリング806Bをカム作用により径方向内方に付勢してスプラインシャフト804とより隙間なく係合させる。ボールベアリング806Bは、カム作用に強固に抵抗し、スプラインシャフト804を、スプラインナット802と共に方向832に回転させる。

単数形の用語の使用は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈と明らかに矛盾しない限り、単数形および複数形の両方を包含することが意図される。「含む」、「有する」、「含有する」という用語は、オープンエンドの用語として解釈されるべきである。本明細書で使用される場合、「～のうちの少なくとも1つ」という語句は、別々に解釈されることが意図される。例えば、語句「AおよびBのうちの少なくとも1つ」は、A、B、またはAおよびBの両方を包含することが意図される。

上述の実施形態では、本発明の特定の実施形態が図示および説明された。しかし、本発明が上記実施形態の添付の特許請求の範囲内に入るすべての変更および修正を包含することは、当業者には当然理解されるべきである。

Claims (43)

1. 回転軸に沿う軸方向に延びる貫通孔を有する主軸装置と、
   前記貫通孔を通り前記軸方向に移動可能な管状シャフトと、
   前記貫通孔の一端に着脱可能で、ワークを前記軸方向に移動可能に支持するように構成されるワーク支持体と、
   を備え、
   前記管状シャフトは、前記貫通孔の前記一端に向けられた第１端と、前記第１端に対して前記軸方向の反対の第２端とを有し、
   前記ワーク支持体を前記一端から取り外して、前記第１端にプローブが装着可能である、
   工作機械。
2. 前記管状シャフトが前記主軸装置に対して第１位置と第２位置とに前記軸方向に移動可能であって、
   前記第１位置における前記第１端と前記一端との前記軸方向の第１距離は、前記第２位置における前記第１端と前記一端との前記軸方向の第２距離よりも長く、
   前記第１位置における前記第１端は、前記貫通孔の内部に位置し、
   前記管状シャフトを前記第２位置に設けることは、前記ワーク支持体を前記主軸装置から除いて前記プローブを前記管状シャフトに装着することを可能にし、
   前記管状シャフトを前記第１位置に設けることは、工具が接触するように前記プローブを位置決めすることを可能にする、
   請求項１に記載の工作機械。
3. 前記管状シャフトに着脱可能な前記プローブをさらに備え、
   前記プローブは、前記管状シャフトに接続されるプローブアダプタと、感知部分とを有し、
   前記管状シャフトが前記第１位置に設けられるとき、前記プローブアダプタは、前記貫通孔の内部にあり、前記感知部分は、前記貫通孔の外部にある、
   請求項２に記載の工作機械。
4. 前記管状シャフトに接続され、前記管状シャフトに前記ワークを固定するように構成されるワークホルダと、
   前記ワークホルダに接続されるように構成され、前記貫通孔に合うように寸法決めされた前記プローブと、
   をさらに備え、
   前記ワークホルダは、前記管状シャフトとともに移動可能であり、
   前記管状シャフトが前記第２位置に設けられるとき、前記ワークホルダが前記プローブを受け入れることが可能であり、
   前記管状シャフトが前記第１位置に設けられるとき、前記プローブの少なくとも一部が前記貫通孔内にある、
   請求項２または３に記載の工作機械。
5. 前記プローブは、前記ワークホルダに接続するように構成されたプローブアダプタと、スタイラスと、前記プローブアダプタと前記スタイラスとを仲介する本体とを含み、
   前記プローブアダプタ及び前記本体の少なくとも一部は、前記管状シャフトが前記第１位置に設けられるとき、前記貫通孔内にある、
   請求項４に記載の工作機械。
6. 前記スタイラスの少なくとも一部は、前記管状シャフトが前記第１位置に設けられるとき、前記貫通孔内にある、請求項５に記載の工作機械。
7. 前記管状シャフトを前記回転軸の回りに回転させるように構成される駆動装置と、
   前記管状シャフトに接続され、前記管状シャフトにワークを固定するように構成されるワークホルダと、
   をさらに備え、
   前記主軸装置は、前記貫通孔を含み、前記管状シャフトを摺動可能に支持する外管状シャフトを含み、
   前記駆動装置は、前記外管状シャフトを前記回転軸の回りに回転させるように構成され、
   前記ワーク支持体は、前記外管状シャフトに分離可能に接続され、前記外管状シャフトとともに回転するように構成される、
   請求項１に記載の工作機械。
8. 前記ワーク支持体は、
   前記貫通孔に合うように寸法決めされたワーク支持アダプタと、
   固定解除位置と固定位置との間で移動可能な戻り止め部材と、
   を含み、
   前記固定解除位置において、前記戻り止め部材は、前記ワーク支持アダプタを前記外管状シャフトの前記貫通孔に位置決めできるようにし、
   前記固定位置において、前記戻り止め部材は、前記ワーク支持体を前記外管状シャフトに固定する、請求項７に記載の工作機械。
9. 前記ワーク支持体は、前記戻り止め部材を前記固定位置に固定するように構成される押圧部材をさらに備える、請求項８に記載の工作機械。
10. 前記外管状シャフト及び前記ワーク支持体は、前記外管状シャフトに対する前記ワーク支持体の回転に抵抗するように構成されたキー溝及びキーを含む、
    請求項７から９のいずれかに記載の工作機械。
11. 前記管状シャフトと前記外管状シャフトは、前記管状シャフト及び前記外管状シャフトの一方の回転を前記管状シャフト及び前記外管状シャフトの他方に伝達するスプライン結合を前記管状シャフトと前記外管状シャフトとの間に含む、請求項７から９のいずれかに記載の工作機械。
12. 前記管状シャフトは第１ギヤを有し、
    前記外管状シャフトは第２ギヤを有し、
    前記第１ギヤと前記第２ギヤとに係合して、前記管状シャフト及び前記外管状シャフトの一方の回転を前記管状シャフト及び前記外管状シャフトの他方に伝達する回転ギヤシャフトを有する、
    請求項７から９のいずれかに記載の工作機械。
13. 前記ワーク支持体は、凹部を含み、
    前記固定位置において、前記戻り止め部材が前記凹部内に延在して前記ワーク支持体の前記主軸装置に対する移動を制限し、
    前記固定解除位置において、前記戻り止め部材が前記凹部内にあまり延在せず前記戻り止め部材が前記ワーク支持体及び前記主軸装置に対する移動を許容する、請求項８または９に記載の工作機械。
14. 前記管状シャフト及び前記外管状シャフトの一方は、雌スプラインを有し、
    前記管状シャフトおよび前記外管状シャフトの他方は、前記雌スプラインに係合する雄スプラインを有する、
    請求項７から９のいずれかに記載の工作機械。
15. 工具を保持するための工具ホルダと、
    前記管状シャフトに接続され、前記管状シャフトに前記ワークを固定するように構成されるワークホルダと、
    前記管状シャフトを前記回転軸周りに回転させるように動作可能であって、前記主軸装置に対する前記ワークの位置を調整するために、前記管状シャフトを前記主軸装置に対して前記軸方向に移動させるように動作可能な少なくとも１つの駆動装置と、
    前記工具ホルダを移動させるよう動作可能な工具ホルダ駆動装置と、
    セットアップコマンドを受信するためのユーザインタフェースと、
    前記少なくとも１つの駆動装置、前記工具ホルダ駆動装置、及び前記ユーザインタフェースに操作可能に結合されたコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、前記ユーザインタフェースを介して前記セットアップコマンドを受信すると、
    前記プローブを前記管状シャフトに接続するために、前記少なくとも１つの駆動装置に、前記管状シャフトを前記第２位置に移動させ、
    前記工具ホルダ駆動装置に前記工具ホルダを移動させて前記工具を前記プローブに接触させ、
    前記プローブからの信号および前記工具ホルダの移動に基づいて工具セットアップデータを決定する、
    請求項２または３に記載の工作機械。
16. 前記ユーザインタフェースは、ワーク支持体を取り外すようにユーザに報知し、前記ワーク支持体が取り外されたことを示すユーザ入力を受信するように動作可能であって、
    前記コントローラは、前記ワークが取り外されたことを示す前記ユーザインタフェース及び前記ユーザ入力があると、前記少なくとも１つの駆動装置に、前記管状シャフトを前記第２位置に移動させるように構成されている、
    請求項１５に記載の工作機械。
17. 前記コントローラは、前記少なくとも１つの駆動装置に、前記管状シャフトを前記第１位置に移動させて前記プローブによって接触されるように前記プローブを位置決めするように構成される、
    請求項１５に記載の工作機械。
18. 前記ユーザインタフェースは、前記プローブが前記管状シャフトに接触されていることを示すユーザ入力を受信するように動作可能であって、
    前記コントローラは、前記少なくとも１つの駆動装置に、前記管状シャフトを前記第２位置から前記第１位置に移動させるように構成される、
    請求項１５に記載の工作機械。
19. 感知部分を有する前記プローブをさらに備え、
    前記コントローラは、前記少なくとも１つの駆動装置に、前記管状シャフトを、前記プローブの前記感知部分が前記工具と前記回転軸に対する径方向に位置合わせされる、前記第１位置に移動させるように構成される、
    請求項１５に記載の工作機械。
20. 感知部分を有する前記プローブをさらに備え、
    前記コントローラは、前記工具ホルダ駆動装置に前記工具ホルダを移動させるように構成され、
    前記工具ホルダを移動させることは、前記管状シャフトが前記第１位置にある状態で、前記感知部分と交差する平面内で前記工具ホルダを移動させることを含む、
    請求項１５に記載の工作機械。
21. 前記主軸装置は、前記貫通孔を含み、前記管状シャフトを摺動可能に支持する外管状シャフトを含み、
    前記少なくとも１つの駆動装置は、前記外管状シャフトを前記回転軸の回りに回転させるように構成され、
    前記少なくとも１つの駆動装置は、
    前記管状シャフト及び前記外管状シャフトを回転させるように動作可能な第１駆動装置と、
    前記管状シャフトをガイドレールに沿って軸方向前後に移動させる第２駆動装置と、
    を含む、請求項１５に記載の工作機械。
22. 前記管状シャフトおよび前記外管状シャフトの一方の回転を前記管状シャフトおよび前記外管状シャフトの他方の回転に伝達するように構成された、前記管状シャフトおよび前記外管状シャフトのボールスプライン結合をさらに備え、
    前記ボールスプライン結合は、前記管状シャフトと前記外管状シャフトとを前記軸方向に相対的に移動させて、前記外管状シャフトに対するワークの位置を前記軸方向に調整し、前記ワークの正確な回転位置決めをできるようにする、
    請求項７から９のいずれかに記載の工作機械。
23. 前記管状シャフトおよび前記外管状シャフトの一方または両方の位置を検出するように構成される回転位置センサと、
    少なくとも1つの工具を保持するための工具ホルダと、
    前記工具ホルダを移動させるように構成される工具ホルダ駆動装置と、
    前記駆動装置、前記回転位置センサ、及び前記工具ホルダ駆動装置に操作可能に結合されたコントローラと、
    をさらに備え、
    前記コントローラは、
    前記回転位置センサからのデータの少なくとも一部に基づいて前記ワークの位置を決定し、
    前記回転位置センサからの前記データの少なくとも一部に基づいて決定された前記ワークの前記位置の少なくとも一部に基づいて、前記工具ホルダ駆動装置が前記工具ホルダを移動させ、前記少なくとも1つの工具を前記ワークと接触させる、
    請求項２２に記載の工作機械。
24. 前記管状シャフトおよび前記外管状シャフトの一方または両方の位置を検出するように構成される回転位置センサと、
    少なくとも1つの工具を保持するための工具ホルダと、
    前記駆動装置および前記回転位置センサに操作可能に結合されたコントローラと、
    をさらに備え、
    前記コントローラは、
    前記回転位置センサからのデータの少なくとも一部に基づいて前記ワークの位置を決定し、
    前記駆動装置に前記管状シャフト及び前記外管状シャフトを回転させて前記工具ホルダの前記少なくとも1つの工具に対する前記ワークの位置を決定する、
    請求項２２に記載の工作機械。
25. 前記ボールスプライン結合は、
    前記管状シャフトと前記外管状シャフトとのうちの一方のスプラインと、
    前記管状シャフトと前記外管状シャフトとのうちの他方のスプラインナットと、を含み、
    前記ボールスプライン結合は、前記スプラインと前記スプラインナットとに係合するボールベアリングを含む、
    請求項２２に記載の工作機械。
26. 前記スプラインナットはスプラインを含み、
    前記ボールベアリングは、前記管状シャフトと前記外管状シャフトとのうちの一方のスプラインと、前記スプラインナットのスプラインとに係合する、
    請求項２５に記載の工作機械。
27. 前記ボールスプライン結合は、前記管状シャフトと前記外管状シャフトとのうちの一方の第１のスプラインと、前記管状シャフト及び前記外管状シャフトとのうちの他方のスプラインナットとを含み、
    前記スプラインナットは、第２のスプラインを有し、
    前記第１のスプラインおよび前記第２のスプラインは、テーパ状側面部分を有し、
    前記ボールスプライン結合は、前記スプラインナットの回転時に前記テーパ状側面部分によってカム係合されるボールベアリングを含む、
    請求項２２に記載の工作機械。
28. 回転軸に沿う軸方向に延びる主軸装置の貫通孔に挿入された管状シャフトの第１端を前記貫通孔の一端に近づけることによって、前記管状シャフトを前記軸方向に第２位置に移動させてプローブを前記管状シャフトに取り付け、
    前記管状シャフトの前記第１端が前記貫通孔の内部に位置するように前記管状シャフトの前記第１端を前記貫通孔の前記一端から前記軸方向に離間させることによって、前記管状シャフトを、前記プローブが工具に接触する第１位置に位置決めし、
    前記位置決めすることによって得られたデータに基づいて前記工具のためのセットアップデータを決定することを含む、
    工作機械のセットアップの方法。
29. 前記管状シャフトを前記第１位置に位置決めすることは、前記工作機械の工具ホルダを移動させて、前記工具ホルダの前記工具を前記プローブに接触させることを含み、
    前記セットアップデータは、前記プローブからの信号と前記工具ホルダの前記移動との少なくとも一部に基づいて決定される、請求項２８に記載の方法。
30. 前記管状シャフトを前記第１位置に位置決めすることは、前記プローブのプローブアダプタを前記貫通孔内に位置決めし、前記プローブの感知部分を前記貫通孔外に位置決めすることを含む、
    請求項２８または２９に記載の方法。
31. 前記管状シャフトを前記第１位置に位置決めすることは、前記プローブの一部を前記貫通孔内に進入させることを含む、
    請求項２８または２９に記載の方法。
32. 前記管状シャフトを前記第２位置に移動させる前に、ワークを前記軸方向に移動可能に支持するように構成されるワーク支持体の取り外しを促すことをさらに含む、請求項２８または２９に記載の方法。
33. 前記ワーク支持体の取り外しを促すことは、前記工作機械のユーザインタフェースに報知することを含む、請求項３２に記載の方法。
34. 前記管状シャフトを前記第２位置に移動することは、前記管状シャフトを前記軸方向のうちの第１方向に移動させることを含み、
    前前記管状シャフトを前記第１位置に位置させることは、前記管状シャフトを、前記軸方向のうちの、前記第１方向とは反対の第２方向に軸方向に移動させることを含む、請求項２８または２９に記載の方法。
35. 前記管状シャフトを前記第１位置に位置決めすることは、前記プローブの感知部分を前記工具が移動可能な平面内に位置させることを含む、
    請求項２８または２９に記載の方法。
36. 前記プローブから、前記工具と前記プローブとの接触を示す前記信号を受信することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
37. 前記位置決めの後、前記管状シャフトを前記第２位置に移動し、
    前記プローブの取り外しを促し、
    前記ワーク支持体の設置を促すことをさらに含む、
    請求項３２に記載の方法。
38. 通信回路およびユーザインタフェースのうちの少なくとも１つを介して工具データおよびプローブデータを受信することをさらに含み、
    前記管状シャフトを前記第１位置に位置決めすることは、前記工具を移動させて、前記工具を前記プローブに接触させることを含み、
    前記プローブからの前記信号、前記工具の前記移動、および前記工具データの少なくとも一部に基づいて、前記工具についての前記セットアップデータを決定する、請求項２９に記載の方法。
39. 前記プローブに接触した後、前記工具を待機位置に移動させ、
    前記工作機械の前記工具ホルダを移動させて他の工具を前記プローブに接触させ、
    他の工具ホルダの前記移動の少なくとも一部に基づいて、前記他の工具のためのセットアップデータを決定すること
    をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
40. 前記貫通孔の前記一端から、ワークを前記軸方向に移動可能に支持するように構成されるワーク支持体を取り外すことをさらに含む、
    請求項２８または２９に記載の方法。
41. 前記プローブを前記管状シャフトに取り付けることは、前記管状シャフトに接続され、前記管状シャフトに前記ワークを固定するように構成されるワークホルダに前記プローブを連結することを含む、請求項４０に記載の方法。
42. 工作機械のプロセッサによる実行時に、請求項２８または２９に記載の方法を前記プロセッサに実行させる指示を備える、プログラム。
43. 工作機械のプロセッサによる実行時に、請求項２８または２９に記載の方法を前記プロセッサに実行させる指示を備える、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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