JP7314409B2 - クランプ装置および加工機械 - Google Patents

Description

この発明は、クランプ装置および加工機械に関する。

たとえば、特開２０１６－２１５２１８号公報には、上型支持部を有するホルダ本体と、下部を有し、ホルダ本体に締結されるクランプ部材と、クランプ部材により上型支持部および下部の間に保持される上型とを備える上型ホルダが開示されている。クランプ部材には、落下防止キーが設けられている。上型には、落下防止キーが挿入される落下防止溝が設けられている。

特開２０１６－２１５２１８号公報

上述の特許文献１に開示される上型ホルダにおいては、上型の落下を防ぐべく、落下防止溝に対する落下防止キーの係合構造が用いられている。しかしながら、クランプ部材においてクランプ不良が生じた場合、落下防止キーが落下防止溝から抜ける可能性がある。この場合、上型の落下を確実に防ぐことができない。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、クランプ不良が生じた場合であって、部材同士の連結をより確実に維持することが可能なクランプ装置と、そのようなクランプ装置を備える加工機械とを提供することである。

この発明に従ったクランプ装置は、凸部を有する第１部材と、凸部が第１方向に挿入される凹部が設けられ、第１部材に対して着脱可能に連結される第２部材と、凹部と、凹部に挿入された凸部とを相互にクランプするクランプ機構部とを備える。第１部材および第２部材のいずれか一方の一方部材は、ピン部材を有する。第１部材および第２部材のいずれか他方の他方部材には、ピン部材が第１方向に交差する第２方向に挿入されるピン挿入孔が設けられる。

このように構成されたクランプ装置によれば、ピン挿入孔に対するピン部材の挿入方向である第２方向が、凹部に対する凸部の挿入方向である第１方向に交差する方向であるため、仮に凹部と、凹部に挿入された凸部とを相互にクランプするクランプ機構部においてクランプ不良が生じた場合であっても、ピン挿入孔に挿入されたピン部材を抜け止めとして機能させることができる。これにより、凸部が凹部から抜けることを防止して、第１部材および第２部材の連結をより確実に維持することができる。

また好ましくは、第２方向は、第１方向に直交する。
このように構成されたクランプ装置によれば、ピン挿入孔に対するピン部材の挿入方向である第２方向が、凹部に対する凸部の挿入方向である第１方向に直交する方向であるため、ピン挿入孔に挿入されたピン部材を抜け止めとして機能させることができる。

また好ましくは、第１部材は、凸部として、第１凸部および第２凸部を有する。第２部材には、凹部として、第１凸部が挿入される第１凹部と、第２凸部が挿入される第２凹部とが設けられる。ピン部材およびピン挿入孔は、第１凸部および第１凹部と、第２凸部および第２凹部とを結ぶ直線上に配置される。

このように構成されたクランプ装置によれば、ピン挿入孔に挿入されたピン部材によって、第１凸部が第１凹部から抜けることと、第２凸部が第２凹部から抜けることとの双方をより確実に防ぐことができる。

また好ましくは、一方部材は、第１方向に沿って延在する第１合わせ面を有する。他方部材は、第１方向に沿って延在し、第１合わせ面と対面する第２合わせ面を有する。ピン部材は、第１合わせ面の奥側に配置される第１状態と、第１合わせ面から突出する第２状態との間で進退可能に設けられる。ピン挿入孔は、第２合わせ面に開口する。

このように構成されたクランプ装置によれば、ピン部材を第１状態としつつ、凹部に対して凸部を挿入することにより、第１合わせ面および第２合わせ面を対面させる。この際、第１合わせ面および第２合わせ面が、凹部に対する凸部の挿入方向である第１方向に沿って延在するため、第１合わせ面および第２合わせ面が相互に干渉することを防止できる。また、第１合わせ面および第２合わせ面が対面した状態で、ピン部材を第１状態から第２状態に動作させることによって、ピン部材をピン挿入孔に挿入することができる。

また好ましくは、第１部材および前記第２部材のいずれか一方は、工具主軸である。第１部材および第２部材のいずれか他方は、工具主軸に対して着脱可能に取り付けられる付加加工用ヘッドである。

このように構成されたクランプ装置によれば、クランプ機構部においてクランプ不良が生じた場合であっても、工具主軸および付加加工用ヘッドの連結をより確実に維持することができる。

この発明に従った加工機械は、上述のいずれかに記載のクランプ装置を備える。
このように構成された加工機械によれば、第１部材および第２部材の連結をより確実に維持することが可能なクランプ装置を備えた加工機械を実現することができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、クランプ不良が生じた場合であって、部材同士の連結をより確実に維持することが可能なクランプ装置と、そのようなクランプ装置を備える加工機械とを提供することができる。

この発明の実施の形態における加工機械を示す正面図である。 図１中の加工機械において、工具主軸および付加加工用ヘッドの着脱を示す斜視図である。 図１中の付加加工用ヘッドにレーザ光および材料粉末を供給するための構造を示す斜視図である。 図１中の付加加工用ヘッドにレーザ光および材料粉末を供給するための構造を示す別の斜視図である。 図１中の加工機械におけるワークの加工流れの第１ステップを模式的に示す正面図である。 図１中の加工機械におけるワークの加工流れの第２ステップを模式的に示す正面図である。 図１中の加工機械におけるワークの加工流れの第３ステップを模式的に示す正面図である。 非連結時における工具主軸および付加加工用ヘッドを示す斜視図である。 図８中の２点鎖線ＩＸで囲まれた範囲の工具主軸を示す斜視図である。 図８中の２点鎖線Ｘで囲まれた範囲の付加加工用ヘッドを示す斜視図である。 連結時における工具主軸および付加加工用ヘッドを示す斜視図である。 図１１中の２点鎖線ＸＩＩにより囲まれた範囲の工具主軸および付加加工用ヘッドを示す断面図である。 図１２中の工具主軸および付加加工用ヘッドが分離された状態を示す断面図である。 図１１中の２点鎖線ＸＩＶで囲まれた範囲の工具主軸および付加加工用ヘッドを示す斜視図である。 工具主軸および付加加工用ヘッドの連結動作の第１ステップを示す断面図である。 工具主軸および付加加工用ヘッドの連結動作の第２ステップを示す断面図である。 工具主軸および付加加工用ヘッドの連結動作の第３ステップを示す断面図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態における加工機械を示す正面図である。図１中には、加工機械の外観をなすカバー体を透視することにより、加工機械の内部が示されている。図２は、図１中の加工機械において、工具主軸および付加加工用ヘッドの着脱を示す斜視図である。

図１および図２を参照して、加工機械１００は、ワークの付加加工（ＡＭ（Additive manufacturing）加工）と、ワークの除去加工（ＳＭ（Subtractive manufacturing）加工）とが可能なＡＭ／ＳＭハイブリッド加工機である。加工機械１００は、ＳＭ加工の機能として、固定工具を用いた旋削機能と、回転工具を用いたミーリング機能とを有する。

加工機械１００は、コンピュータによる数値制御によって、ワーク加工のための各種動作が自動化されたＮＣ（Numerically Control）加工機械である。

なお、本明細書においては、加工機械１００の左右方向（幅方向）に平行で、水平方向に延びる軸を「Ｚ軸」といい、加工機械１００の前後方向（奥行き方向）に平行で、水平方向に延びる軸を「Ｙ軸」といい、鉛直方向に延びる軸を「Ｘ軸」という。図１中における右方向を「＋Ｚ軸方向」といい、左方向を「－Ｚ軸方向」という。図１中における紙面の手前方向を「＋Ｙ軸方向」といい、奥方向を「－Ｙ軸方向」という。図１中における上方向を「＋Ｘ軸方向」といい、下方向を「－Ｘ軸方向」という。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する３軸である。

まず、加工機械１００の全体構造について説明する。加工機械１００は、スプラッシュガード１８１を有する。スプラッシュガード１８１は、ワークを加工するための加工エリア１１０を区画形成している。

加工機械１００は、ベッド１５１と、第１ワーク主軸１１１と、第２ワーク主軸１１６と、刃物台（不図示）とをさらに有する。

ベッド１５１は、第１ワーク主軸１１１、第２ワーク主軸１１６および刃物台等を支持するためのベース部材であり、工場などの床面に設置されている。

第１ワーク主軸１１１および第２ワーク主軸１１６は、Ｚ軸方向において、互いに対向して配置されている。第１ワーク主軸１１１および第２ワーク主軸１１６は、ワークを保持可能なように構成されている。第１ワーク主軸１１１および第２ワーク主軸１１６には、ワークを着脱可能に保持するためのチャック機構（不図示）が設けられている。第１ワーク主軸１１１は、主に、固定工具を用いたワークの旋削加工時に、保持したワークをＺ軸に平行な回転軸５０１を中心に回転させる。第２ワーク主軸１１６は、主に、固定工具を用いたワークの旋削加工時に、保持したワークをＺ軸に平行な回転軸５０２を中心に回転させる。

第１ワーク主軸１１１は、ベッド１５１に固定されている。第２ワーク主軸１１６は、各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｚ軸方向に移動可能に設けられている。第２ワーク主軸１１６は、ベッド１５１に固定される構成であってもよい。第２ワーク主軸１１６に替わって、第１ワーク主軸１１１に保持されたワークの回転中心を支持するための心押し台が設けられてもよい。

刃物台（不図示）は、加工エリア１１０内に設けられている。刃物台は、ワークの除去加工（旋削加工）のための複数の固定工具を保持可能なように構成されている。刃物台は、図示しないサドル等を介してベッド１５１により支持されている。刃物台は、サドル等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能に設けられている。刃物台は、回転工具を回転させるミーリング機能を備えてもよい。

加工機械１００は、第１縦フレーム１５２と、第２縦フレーム１５３と、第１横フレーム１５４と、第２横フレーム３１１（後出の図３を参照）とをさらに有する。

第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３は、Ｘ軸方向（上下方向）が長手方向となる柱形状を有する。第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３は、Ｚ軸方向において、互いに離れて設けられている。第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３の下端部は、ベッド１５１に接続されている。

第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１は、Ｚ軸方向（左右方向）が長手方向となる梁形状を有する。第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１は、矩形形状の閉断面をなすパイプ材から構成されている。

第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１は、Ｙ軸方向において、互いに離れて設けられている。第１横フレーム１５４は、第２横フレーム３１１から＋Ｙ軸方向にずれた位置に設けられている。Ｚ軸方向における第１横フレーム１５４の両端部は、それぞれ、第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３の上端部に接続されている。Ｚ軸方向における第２横フレーム３１１の両端部は、それぞれ、第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３の上端部に接続されている。

第１縦フレーム１５２、第２縦フレーム１５３、第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１は、ベッド１５１上において門型のフレーム構造をなしている。

加工機械１００は、サドル１６１と、クロススライド１６２と、ラム１６３とをさらに有する。

サドル１６１は、ベッド１５１により支持されている。サドル１６１は、ベッド１５１上であって、Ｚ軸方向において、第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３の間に設けられている。サドル１６１は、ベッド１５１から第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１に向けて上方に立ち上がる形状を有する。サドル１６１は、ベッド１５１等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｚ軸方向に移動可能に設けられている。

クロススライド１６２は、サドル１６１により支持されている。クロススライド１６２は、全体として、Ｘ軸－Ｚ軸平面に平行な平板形状をなしている。クロススライド１６２は、＋Ｙ軸方向を向くサドル１６１の前面に取り付けられている。クロススライド１６２は、サドル１６１等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｘ軸方向（上下方向）に移動可能に設けられている。

ラム１６３は、クロススライド１６２により支持されている。ラム１６３は、全体として、Ｙ軸方向に沿って延びる筒形状を有する。ラム１６３は、Ｙ軸方向において、クロススライド１６２を貫通し、加工エリア１１０内に突出するように設けられている。ラム１６３は、クロススライド１６２等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｙ軸方向に移動可能に設けられている。

加工機械１００は、工具主軸１２１をさらに有する。工具主軸１２１は、加工エリア１１０内に設けられている。工具主軸１２１は、ワークの除去加工（ミーリング加工）のための回転工具を保持可能なように構成されている。工具主軸１２１には、回転工具を着脱可能に保持するためのクランプ機構（不図示）が設けられている。工具主軸１２１は、回転工具を用いたワークのミーリング加工時に、保持した回転工具をＸ軸－Ｚ軸平面に平行な回転軸５０３を中心に回転させる。

工具主軸１２１は、ラム１６３により支持されている。工具主軸１２１は、＋Ｙ軸方向におけるラム１６３の先端部に接続されている。工具主軸１２１は、Ｚ軸方向におけるサドル１６１の移動と、Ｘ軸方向におけるクロススライド１６２の移動と、Ｙ軸方向におけるラム１６３の移動とによって、加工エリア１１０内において３次元的に移動可能である。

工具主軸１２１は、さらに、Ｙ軸に平行な旋回軸５０４を中心に旋回可能に設けられている（Ｂ軸旋回）。工具主軸１２１の旋回範囲は、工具主軸１２１の主軸端面１２２が下方を向く基準姿勢（図１および図２中に示す姿勢）に対して±９０°以上の範囲であることが好ましい。一例として、工具主軸１２１の旋回範囲は、基準姿勢に対して±１２０°の範囲である。

加工機械１００は、自動工具交換装置（ＡＴＣ：Automatic Tool Changer）１４１と、工具マガジン１７１とをさらに有する。

工具マガジン１７１は、ワークのミーリング加工に用いられる複数の回転工具Ｔを収容する。工具マガジン１７１は、加工エリア１１０の外部に設けられている。工具マガジン１７１は、第１ワーク主軸１１１（第１縦フレーム１５２）を挟んで、加工エリア１１０の反対側に設けられている。第１ワーク主軸１１１（第１縦フレーム１５２）は、Ｚ軸方向において、工具マガジン１７１および加工エリア１１０の間に配置されている。

自動工具交換装置１４１は、加工エリア１１０内における工具主軸１２１と、加工エリア１１０外における工具マガジン１７１との間で工具を交換可能なように構成されている。

自動工具交換装置１４１は、第１横フレーム１５４により支持されている。自動工具交換装置１４１は、第１横フレーム１５４等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｚ軸方向に移動可能である。

より具体的には、第１横フレーム１５４には、ラック１５６と、レール１５５とが設けられている。ラック１５６およびレール１５５は、Ｚ軸方向に延びている。Ｚ軸方向においてラック１５６およびレール１５５が延びる範囲は、Ｚ軸方向における加工エリア１１０の範囲を含む。自動工具交換装置１４１には、ラック１５６と係合するピニオン（不図示）が設けられている。自動工具交換装置１４１には、レール１５５と係合しながらＺ軸方向にスライド可能なスライダー（不図示）が設けられている。

サーボモータからの回転を受けたピニオンが正方向または逆方向に回転することによって、自動工具交換装置１４１が、＋Ｚ軸方向または－Ｚ軸方向に移動する。自動工具交換装置１４１は、加工エリア１１０の内部と外部との間で移動可能である。

自動工具交換装置１４１は、加工エリア１１０の外部であって、第１ワーク主軸１１１の上方に位置し、自動工具交換装置１４１が待機する待機位置（図１中に示す自動工具交換装置１４１の位置）と、加工エリア１１０の内部であって、Ｚ軸方向における任意の座標に位置し、自動工具交換装置１４１が工具主軸１２１と工具交換を行なう機内側工具交換位置と、加工エリア１１０の外部であって、待機位置を挟んで機内側工具交換位置の反対側に位置し、自動工具交換装置１４１が工具マガジン１７１と工具交換を行なうマガジン側工具交換位置との間で移動可能である。

自動工具交換装置１４１は、昇降アーム１４３と、ダブルアーム１４４とを有する。昇降アーム１４３は、Ｘ軸方向（上下方向）が長手方向となるようにアーム状に延びている。昇降アーム１４３は、Ｘ軸方向に昇降動作が可能である。

ダブルアーム１４４は、アーム状に延び、その両端に工具を把持可能な把持部を有する。ダブルアーム１４４は、Ｚ軸に平行な旋回軸５０５を中心にして旋回可能で、かつ、旋回軸５０５の軸方向にスライド可能である。自動工具交換装置１４１は、上記の機内側工具交換位置およびマガジン側工具交換位置の各位置において、昇降アーム１４３が昇降動作し、ダブルアーム１４４が旋回およびスライド動作することによって、工具交換を行なう。

加工機械１００は、付加加工用ヘッド１３１をさらに有する。付加加工用ヘッド１３１は、ワークに対して材料粉末を吐出するとともにレーザ光を照射することにより付加加工を行なう（指向性エネルギ堆積法（Directed Energy Deposition））。材料粉末としては、ステンレス、ステライト、インコネルもしくはチタン等の金属粉末を利用することができる。なお、材料粉末は、金属粉末に限られない。

付加加工用ヘッド１３１は、ヘッド本体１３２と、レーザツール１３３とを有する。ヘッド本体１３２には、レーザ光および材料粉末が導入される。レーザツール１３３は、ワークに向けてレーザ光を出射するとともに、ワークにおけるレーザ光の照射領域を定める。付加加工用ヘッド１３１に導入された材料粉末は、ノズル（不図示）を通じてワークに向けて吐出される。

加工機械１００は、複数のレーザツール１３３を有する。複数のレーザツール１３３は、ワーク上に定められるレーザ光の照射領域の形状および／または大きさが異なる。ヘッド本体１３２には、実行する付加加工の条件に合わせて、複数のレーザツール１３３のうちいずれか１つのレーザツール１３３が選択的に装着される。

付加加工用ヘッド１３１は、円盤部１３６をさらに有する。円盤部１３６は、Ｙ軸方向が厚み方向となる円盤形状を有する。円盤部１３６は、ヘッド本体１３２に接続されている。円盤部１３６は、＋Ｙ軸方向におけるヘッド本体１３２の前端部から直角に折れ曲がった位置に設けられている。工具主軸１２１は、前面部１２４と、側面部１２３とを有する。前面部１２４は、＋Ｙ軸方向を向いている。側面部１２３は、工具主軸１２１の基準姿勢において＋Ｚ軸方向を向いている。

付加加工用ヘッド１３１は、工具主軸１２１に対して着脱可能に設けられている。付加加工用ヘッド１３１は、ヘッド本体１３２が側面部１２３と対向し、円盤部１３６が前面部１２４と対向するように、工具主軸１２１に装着される。

付加加工用ヘッド１３１（円盤部１３６）および工具主軸１２１（前面部１２４）には、バネ力等を利用したクランプ機構が内蔵されており、工具主軸１２１に対する付加加工用ヘッド１３１の装着時、そのクランプ機構が動作することによって、付加加工用ヘッド１３１が工具主軸１２１に連結される。付加加工用ヘッド１３１は、工具主軸１２１に連結されることにより、工具主軸１２１と一体となって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能である。なお、工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１を連結するクランプ機構の構造については、後で詳細に説明する。

図３および図４は、図１中の付加加工用ヘッドにレーザ光および材料粉末を供給するための構造を示す斜視図である。

図１から図４を参照して、加工機械１００は、材料粉末供給装置３４１およびレーザ発振装置３４２と、ライン体２１０とをさらに有する。

材料粉末供給装置３４１およびレーザ発振装置３４２は、加工エリア１１０の外部に設置されている。材料粉末供給装置３４１は、付加加工に用いられる材料粉末を付加加工用ヘッド１３１に向けて送り出す。レーザ発振装置３４２は、付加加工に用いられるレーザ光を発振する。

ライン体２１０は、材料粉末供給装置３４１からの材料粉末を付加加工用ヘッド１３１に供給し、レーザ発振装置３４２からのレーザ光を付加加工用ヘッド１３１に供給する。ライン体２１０は、付加加工用ヘッド１３１から延出している。ライン体２１０は、加工エリア１１０の内部から外部に引き出され、材料粉末供給装置３４１およびレーザ発振装置３４２に接続されている。

ライン体２１０は、可撓性を有しており、外力を受けた場合に曲げ変形が可能である。ライン体２１０は、レーザ光を導くための光ファイバと、材料粉末を導くための配管と、空気の流路となるエア配管と、不活性ガスの流路となるガス配管と、冷媒の流路となる冷却配管と、電気配線と、これらを収容するフレキシブルチューブ２１１とを含む。

図３および図４を参照して、スプラッシュガード１８１は、スライドカバー３５１を有する。

スライドカバー３５１は、全体として、Ｘ軸－Ｚ軸平面に平行な平板形状を有する。スライドカバー３５１は、加工エリア１１０の奥側（－Ｙ軸方向における加工エリア１１０の端部）に配置されている。ラム１６３は、Ｙ軸方向において、加工エリア１１０外からスライドカバー３５１を貫通して加工エリア１１０内に進入している。スライドカバー３５１は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向におけるラム１６３の移動に合わせてスライド変形可能である。

スライドカバー３５１には、ライン体挿入孔３５２が設けられている。ライン体挿入孔３５２は、Ｙ軸方向においてスライドカバー３５１を貫通する貫通孔からなる。ライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）は、加工エリア１１０内からライン体挿入孔３５２に挿入されることによって、加工エリア１１０外に引き出されている。

加工機械１００は、ライン体支持部２２１をさらに有する。ライン体支持部２２１は、加工エリア１１０の外部に設けられている。ライン体支持部２２１は、加工エリア１１０の外部において、加工エリア１１０内から引き出されたライン体２１０を支持している。ライン体支持部２２１は、付加加工用ヘッド１３１よりも上方に設けられている。ライン体支持部２２１は、第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１により支持されている。

ライン体支持部２２１は、基台３３１と、滑車部３３２と、コイルバネ（弾性部材）３３３とを有する。

基台３３１は、第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１上に設けられている。基台３３１は、上面視において第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１の間に跨がって設けられている。加工エリア１１０の内部から外部に引き出されたライン体２１０は、基台３３１上を配索されている。基台３３１上を配索されたライン体２１０は、Ｚ軸方向にストローク可能な図示しないケーブルベア（登録商標）に挿通された後、材料粉末供給装置３４１およびレーザ発振装置３４２に向けて延びている。

滑車部３３２は、基台３３１により支持されている。滑車部３３２は、Ｘ軸方向（上下方向）に平行な回転軸５２６を中心に回転可能で、かつ、Ｙ軸方向にスライド移動可能なように設けられている。

コイルバネ３３３の一方端は、滑車部３３２に接続されている。コイルバネ３３３の他方端は、ブラケット３３４を介して基台３３１に接続されている。コイルバネ３３３は、滑車部３３２に対して－Ｙ軸方向の弾性力を作用させている。コイルバネ３３３は、滑車部３３２に対して、上面視において加工エリア１１０から遠ざかる方向の弾性力を作用させている。

フレキシブルチューブ２１１は、可撓性を有するチューブからなる。フレキシブルチューブ２１１は、加工エリア１１０の内部と外部との間で延びている。フレキシブルチューブ２１１の一方端２１１ｐは、加工エリア１１０の内部に配置されている。フレキシブルチューブ２１１の他方端２１１ｑは、加工エリア１１０の外部に配置されている。

加工エリア１１０の内部から外部に引き出されたフレキシブルチューブ２１１は、基台３３１上において、－Ｙ軸方向に延びている。フレキシブルチューブ２１１は、滑車部３３２に掛け回され、１８０°反転して＋Ｙ軸方向に延びている。フレキシブルチューブ２１１の他方端２１１ｑは、＋Ｙ軸方向に延びるフレキシブルチューブ２１１の先端において基台３３１に固定されている。

滑車部３３２およびコイルバネ３３３は、張力付与機構３３５を構成している。張力付与機構３３５は、ライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）に対して、加工エリア１１０内の付加加工用ヘッド１３１から遠ざかる方向の張力を付与している。張力付与機構３３５は、ライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）に対して、加工エリア１１０の内部から外部に向けた引っ張り力を付与している。

このような構成によれば、加工エリア１１０内におけるライン体２１０の撓みを抑制することができる。また、滑車部３３２がＹ軸方向にスライド移動することによって、付加加工用ヘッド１３１の位置に合わせて加工エリア１１１内におけるライン体２１０の長さを自動的に調整することができる。

なお、張力付与機構３３５を構成する弾性部材は、特に限定されず、たとえば、コイルバネ３３３に替わってガススプリングが用いられてもよい。

加工機械１００は、第１案内機構３７０と、第２案内機構３６０とをさらに有する。第１案内機構３７０および第２案内機構３６０は、ライン体支持部２２１をＺ軸方向に沿って案内している。第１案内機構３７０および第２案内機構３６０は、Ｙ軸方向において互いに離れて設けられている。

ライン体支持部２２１は、ブロック３３６をさらに有する。ブロック３３６は、基台３３１に固定されている。ブロック３３６は、Ｙ軸方向において、第１横フレーム１５４と対向している。

第１案内機構３７０は、レール１５５と、スライダー３７２とを有する。第１案内機構３７０は、２組のレール１５５およびスライダー３７２を有する。レール１５５は、第１横フレーム１５４に取り付けられている。レール１５５は、Ｚ軸方向に延びている。スライダー３７２は、ブロック３３６に取り付けられている。スライダー３７２は、図示しない複数のボールを介してレール１５５と係合している。スライダー３７２は、レール１５５とともに、Ｚ軸方向における直線案内機構を構成している。

第２案内機構３６０は、第１案内機構３７０から－Ｙ軸方向に離れた位置に設けられている。第２案内機構３６０は、レール３１２を有する。レール３１２は、第２横フレーム３１１に取り付けられている。レール３１２は、Ｚ軸方向に延びている。ライン体支持部２２１（基台３３１）には、Ｙ軸方向における両側からレール３１２を挟持し、Ｘ軸方向に平行な回転軸を中心に回転可能な一対の第１ローラと、Ｘ軸方向における両側からレール３１２を挟持し、Ｙ軸方向に平行な回転軸を中心に回転可能な一対の第２ローラとが取り付けられている。

加工機械１００は、第１ガイド部材３２０をさらに有する。第１ガイド部材３２０は、付加加工用ヘッド１３１およびライン体支持部２２１の間においてライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）を案内している。第１ガイド部材３２０は、Ｚ軸に平行な第１回動軸５２２を中心に回動可能なように付加加工用ヘッド１３１に対して接続されている。第１ガイド部材３２０は、Ｚ軸に平行な第２回動軸５２１を中心に回動可能なようにライン体支持部２２１に対して接続されている。

第１ガイド部材３２０は、ライン体支持部２２１から後述する第２ガイド部材３２５に向けて斜め下方向（＋Ｙ軸方向、かつ、－Ｘ軸方向）に延びている。第１ガイド部材３２０は、第１回動軸５２２において第２ガイド部材３２５に接続され、第２回動軸５２１において基台３３１に接続されている。第１ガイド部材３２０が第１回動軸５２２および第２回動軸５２１を中心に回動することによって、第１ガイド部材３２０の傾きが変化する。

第１ガイド部材３２０は、リニアガイド部３２１と、複数のカバー体３２３とを有する。

リニアガイド部３２１は、第１回動軸５２２および第２回動軸５２１の間において直線状に延びている。リニアガイド部３２１は、ライン体支持部２２１から第２ガイド部材３２５に向けて繰り出されるライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）を下方から支持するように設けられている。リニアガイド部３２１は、第１回動軸５２２および第２回動軸５２１の間の距離が変化するように伸縮する伸縮機構として設けられている。リニアガイド部３２１は、第１回動軸５２２から第２回動軸５２１に向かう方向において伸縮可能に組み合わされた複数のリニアガイドの多段構造を有する。

複数のカバー体３２３は、リニアガイド部３２１に取り付けられている。複数のカバー体３２３は、第１回動軸５２２から第２回動軸５２１に向かう方向において互いに間隔を設けて配置されている。カバー体３２３は、リニアガイド部３２１により支持されるフレキシブルチューブ２１１をその外周から覆うように設けられている。フレキシブルチューブ２１１は、第１ガイド部材３２０によって、第１ガイド部材３２０による案内方向（第１回動軸５２２および第２回動軸５２１を結ぶ方向）に沿ってスライド可能なように支持されている。

このような構成によれば、付加加工用ヘッド１３１がＹ軸－Ｘ軸平面内で移動した場合に、第１ガイド部材３２０が第１回動軸５２２および第２回動軸５２１を中心に回動するともに、リニアガイド部３２１が伸縮動作する。これにより、第２ガイド部材３２５およびライン体支持部２２１の間におけるライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）の配索経路が、付加加工用ヘッド１３１の移動に合わせて円滑に変化するため、ライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）を過度な負荷を加えることなく円滑に引き出すことができる。

加工機械１００は、第２ガイド部材３２５をさらに有する。第２ガイド部材３２５は、ライン体２１０が配索される経路上における付加加工用ヘッド１３１および第１ガイド部材３２０の間に設けられている。第２ガイド部材３２５は、付加加工用ヘッド１３１から延出するライン体２１０を旋回軸５０４の周方向に沿って案内している。

第２ガイド部材３２５は、工具主軸１２１の旋回時に、旋回軸５０４の周方向における第２ガイド部材３２５の姿勢を維持するように工具主軸１２１に対して旋回軸５０４を中心に相対的に回動する。

円盤部１３６は、Ｙ軸方向（旋回軸５０４の軸方向）において、第２ガイド部材３２５および工具主軸１２１の間に配置されている。第２ガイド部材３２５は、付加加工用ヘッド１３１のうちの円盤部１３６により支持されている。第２ガイド部材３２５は、円盤部１３６に対して、旋回軸５０４を中心にして相対的に回動可能である。

第２ガイド部材３２５は、外周壁３２６を有する。外周壁３２６は、旋回軸５０４の周方向に沿って延在する壁形状をなしている。

円盤部１３６には、内周壁３２７が接続されている。内周壁３２７は、円盤部１３６から＋Ｙ軸方向に突出し、旋回軸５０４の周方向に沿って延在する壁形状をなしている。内周壁３２７は、外周壁３２６の内周側に配置されている。内周壁３２７および外周壁３２６の間には、旋回軸５０４の周方向に延びる空間が設けられおり、その空間にライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）が配置されている。

工具主軸１２１の旋回時、内周壁３２７は、工具主軸１２１と一体の円盤部１３６とともに旋回軸５０４を中心に旋回動作する。その一方で、第２ガイド部材３２５には第１ガイド部材３２０が接続されているため、第２ガイド部材３２５は、旋回軸５０４の周方向における第２ガイド部材３２５の姿勢を維持するように工具主軸１２１（円盤部１３６）に対して旋回軸５０４を中心に相対的に回動する。

このとき、ライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）は、内周壁３２７および外周壁３２６の間の空間において、旋回軸５０４の周方向にスライドすることによって、フレキシブルチューブ２１１の一方端２１１ｐと、ヘッド本体１３２との相対的な位置関係が維持される。これにより、旋回軸５０４を中心とするライン体２１０の配索経路が保たれるため、工具主軸１２１のＢ軸旋回に伴ってライン体２１０に過度な負荷が加わることを抑制できる。

図４を参照して、加工機械１００は、連結機構３８０をさらに有する。連結機構３８０は、エアシリンダ３８２と、ブロック３８１とを有する。

ブロック３８１は、サドル１６１に取り付けられている。ブロック３８１には、ピン挿入孔（不図示）が設けられている。エアシリンダ３８２は、ライン体支持部２２１に取り付けられている。エアシリンダ３８２は、Ｙ軸方向において進退可能なピン（不図示）を有する。エアシリンダ３８２のピンがブロック３８１に設けられたピン挿入孔に挿入されることによって、工具主軸１２１およびライン体支持部２２１の間を連結する状態が得られ、エアシリンダ３８２のピンがブロック３８１に設けられたピン挿入孔から抜かれることによって、工具主軸１２１およびライン体支持部２２１の間の連結を解除する状態が得られる。

ワークの付加加工時、連結機構３８０により工具主軸１２１およびライン体支持部２２１の間を連結することによって、ライン体支持部２２１を工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１と一体にＺ軸方向に移動させることができる。また、ワークの除去加工時、連結機構３８０による工具主軸１２１およびライン体支持部２２１の間の連結を解除することによって、ライン体支持部２２１および付加加工用ヘッド１３１を工具主軸１２１から分離させ、工具主軸１２１を単独で移動させることができる。

ライン体支持部２２１は、さらに、工具主軸１２１から分離された単独の状態においてＺ軸方向に移動可能なように構成されている（自走機構）。

より具体的には、第１横フレーム１５４には、ラック１５６が設けられている。ラック１５６は、Ｚ軸方向に延びている。ライン体支持部２２１には、サーボモータ２２２と（図３および図４中では不図示、図１を参照のこと）、サーボモータ２２２の出力軸に接続され、ラック１５６と係合するピニオン（不図示）とが設けられている。連結機構３８０による工具主軸１２１およびライン体支持部２２１の間の連結が解除された状態において、サーボモータ２２２からの回転を受けたピニオンが正方向または逆方向に回転することによって、ライン体支持部２２１が、＋Ｚ軸方向または－Ｚ軸方向に移動する。

図５から図７は、図１中の加工機械におけるワークの加工流れを模式的に示す正面図である。

図５から図７を参照して、加工機械１００は、レーザツール格納部１９１と、ヘッド格納部１９２とをさらに有する。レーザツール格納部１９１は、複数のレーザツール１３３を格納可能なように構成されている。ヘッド格納部１９２は、ワークの除去加工時に、工具主軸１２１から分離された付加加工用ヘッド１３１を格納可能なように構成されている。

レーザツール格納部１９１およびヘッド格納部１９２は、加工エリア１１０の外部に設けられている。レーザツール格納部１９１は、Ｘ軸方向（上下方向）において、第１ワーク主軸１１１と、自動工具交換装置１４１の待機位置との間に設けられている。ヘッド格納部１９２は、第２ワーク主軸１１６の上方に設けられている。

図５に示されるように、ワークＷの付加加工時、付加加工用ヘッド１３１は、工具主軸１２１に連結されている。工具主軸１２１がＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動することによって、付加加工用ヘッド１３１も、工具主軸１２１と一体となって加工エリア１１０内で移動する。これにより、付加加工用ヘッド１３１による付加加工の加工位置が３次元的に変位する。さらに、工具主軸１２１が、旋回軸５０４を中心に旋回することによって、付加加工用ヘッド１３１も工具主軸１２１と一体となって旋回軸５０４を中心に旋回する。これにより、付加加工用ヘッド１３１による付加加工の向き（ワークに対するレーザ光の照射方向）を自在に変化させることができる。

付加加工用ヘッド１３１は、Ｚ軸方向においてレーザツール格納部１９１と対向する位置に移動することによって、付加加工用ヘッド１３１に装着されたレーザツール１３３を、レーザツール格納部１９１に格納された別のレーザツール１３３と交換することが可能である。

図６に示されるように、ワークＷの付加加工に続いてワークＷの除去加工を行なう場合、工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１の連結を解除するとともに、サドル１６１に対するライン体支持部２２１の連結を解除する。ライン体支持部２２１と一体の付加加工用ヘッド１３１を、ライン体支持部２２１に備えられた自走機構によって、加工エリア１１０内から加工エリア１１０外のヘッド格納部１９２に移動させる。

一方、付加加工用ヘッド１３１が分離された工具主軸１２１を、基準姿勢から旋回軸５０４を中心に９０°旋回させる。自動工具交換装置１４１を待機位置から加工エリア１１０内における機内側工具交換位置まで移動させる。自動工具交換装置１４１によって、自動工具交換装置１４１に把持された工具Ｔａを工具主軸１２１に装着する。自動工具交換装置１４１を、機内側工具交換位置から待機位置に移動させることにより、工具主軸１２１に対する工具の装着が完了する。

なお、機内側工具交換位置は、工具交換開始時における工具主軸１２１の位置から機内側工具交換位置までの工具主軸１２１の移動量が短くなるように適切に設定される。このように設定される機内側工具交換位置は、Ｚ軸方向における任意の座標から選択されてもよいし、Ｚ軸方向における複数の座標の候補から選択されてもよい。

図７に示されるように、ワークＷの除去加工時、付加加工用ヘッド１３１がヘッド格納部１９２に格納された状態において、工具主軸１２１に保持された工具Ｔａによりワークをミーリング加工する。

この間、自動工具交換装置１４１を待機位置からマガジン側工具交換位置に移動させ、マガジン側工具交換位置において工具マガジン１７１に格納された工具Ｔｂを自動工具交換装置１４１に移す。工具Ｔｂを把持した自動工具交換装置１４１を、マガジン側工具交換位置から待機位置に移動させることにより、工具主軸１２１における次の工具交換に備える。

続いて、本実施の形態におけるクランプ装置について詳細に説明する。本実施の形態におけるクランプ装置は、工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１の連結に適用されている。

図８は、非連結時における工具主軸および付加加工用ヘッドを示す斜視図である。図８中では、図２中の付加加工用ヘッド１３１から第１ガイド部材３２０および第２ガイド部材３２５の図示が省略されている。図９は、図８中の２点鎖線ＩＸで囲まれた範囲の工具主軸を示す斜視図である。図１０は、図８中の２点鎖線Ｘで囲まれた範囲の付加加工用ヘッドを示す斜視図である。

図１１は、連結時における工具主軸および付加加工用ヘッドを示す斜視図である。図１１中では、工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１の一部がＸ－Ｙ平面により切断された断面により示されている。図１２は、図１１中の２点鎖線ＸＩＩにより囲まれた範囲の工具主軸および付加加工用ヘッド（クランプ機構部）を示す断面図である。図１３は、図１２中の工具主軸および付加加工用ヘッドが分離された状態を示す断面図である。図１４は、図１１中の２点鎖線ＸＩＶで囲まれた範囲の工具主軸および付加加工用ヘッドを示す斜視図である。

図８から図１４を参照して、本実施の形態におけるクランプ装置は、工具主軸１２１と、付加加工用ヘッド１３１と、クランプ機構部８７１（図１２および図１３を参照のこと）とを有する。

図８および図９に示されるように、工具主軸１２１は、凸部８１１を有する。凸部８１１は、前面部１２４に設けられている。凸部８１１は、前面部１２４において、＋Ｙ軸方向に突出する凸形状をなしている。凸部８１１は、工具主軸１２１の旋回軸５０４（図３および図４を参照のこと）の軸方向に突出する凸形状をなしている。

凸部８１１は、全体として、Ｙ軸に平行な中心軸９１０を中心とする円柱形状を有する。凸部８１１には、複数のボール８７４が設けられている。ボール８７４は、中心軸９１０の周方向において互いに間隔を設けて配置されている。ボール８７４は、中心軸９１０の半径方向において進退可能に設けられている。

工具主軸１２１は、複数の凸部８１１（８１１Ａ，８１１Ｂ）を有する。凸部８１１Ａおよび凸部８１１Ｂは、Ｘ軸－Ｚ軸平面上において互いに離れて設けられている。

図８および図１０に示されるように、付加加工用ヘッド１３１（円盤部１３６）は、対向板８３１を有する。対向板８３１は、Ｘ軸－Ｚ軸平面に平行な板形状を有する。対向板８３１は、付加加工用ヘッド１３１が工具主軸１２１に連結された状態において、工具主軸１２１の前面部１２４と対向して配置される。

付加加工用ヘッド１３１（円盤部１３６）には、凹部８４１が設けられている。凹部８４１は、前面部１２４と対向する側の対向板８３１の表面から凹んでいる。凹部８４１は、Ｙ軸方向において、対向板８３１を貫通する貫通孔からなる。凹部８４１は、有底の孔から構成されてもよい。凹部８４１は、凸部８１１を受け入れ可能な凹形状をなしている。凹部８４１は、全体として、Ｙ軸方向に平行な中心軸９１５を中心とする円柱形状の開口をなしている。

付加加工用ヘッド１３１には、複数の凹部８４１（８４１Ａ，８４１Ｂ）が設けられている。凹部８４１Ａおよび凹部８４１Ｂは、Ｘ軸－Ｚ軸平面上において互いに離れて設けられている。凹部８４１Ａおよび凹部８４１Ｂ間のピッチは、凸部８１１Ａおよび凸部８１１Ｂ間のピッチと等しい。

図８および図１２に示されるように、付加加工用ヘッド１３１が工具主軸１２１に連結された状態において、凸部８１１は、凹部８４１に挿入されている。凸部８１１Ａおよび凸部８１１Ｂは、それぞれ、凹部８４１Ａおよび凹部８４１Ｂに挿入されている。凹部８４１に対する凸部８１１の挿入方向は、Ｙ軸方向である。付加加工用ヘッド１３１が工具主軸１２１に連結された状態において、凸部８１１の中心軸９１０と、凹部８４１の中心軸９１５とが、互いに重なり合っている。

図１２および図１３に示されるように、クランプ機構部８７１は、凹部８４１（８４１Ａ，８４１Ｂ）と、凹部８４１（８４１Ａ，８４１Ｂ）に挿入された凸部８１１（８１１Ａ，８１１Ｂ）とを相互にクランプするように構成されている。

クランプ機構部８７１は、ピストン８７５と、ハウジング８７２と、皿バネ８７６と、複数のボール８７４とを有する。ピストン８７５、ハウジング８７２、皿バネ８７６および複数のボール８７４は、工具主軸１２１に設けられている。

ピストン８７５は、中心軸９１０を中心に延びる軸形状を有する。ピストン８７５は、中心軸９１０の軸方向にスライド可能である。ハウジング８７２は、中心軸９１０を中心とする筒形状を有し、ピストン８７５の外周上に嵌め合わされている。ハウジング８７２は、凸部８１１を構成する凸形状をなしている。

ハウジング８７２には、複数のボール挿入孔８７３が設けられている。複数のボール挿入孔８７３は、中心軸９１０の周方向において互いに間隔を設けて配置されている。複数のボール挿入孔８７３には、それぞれ、複数のボール８７４が配置されている。ピストン８７５には、窪み部８７８が設けられている。窪み部８７８は、ピストン８７５の外周面から中心軸９１０の半径方向内側に向けて窪む形状を有する。窪み部８７８は、中心軸９１０の半径方向においてボール挿入孔８７３と対向する位置に設けられている。

皿バネ８７６は、中心軸９１０の軸方向において、ピストン８７５およびハウジング８７２の間に配置されている。皿バネ８７６は、ハウジング８７２に対して、＋Ｙ軸方向の弾性力を付与している。ピストン８７５から－Ｙ軸方向に隣り合った位置には、油圧室８７７が設けられている。

クランプ機構部８７１は、突起部８７９をさらに有する。突起部８７９は、付加加工用ヘッド１３１（円盤部１３６）に設けられている。突起部８７９は、凹部８４１において、中心軸９１５の半径方向内側に向けて突出する突起形状をなしている。

図１３に示されるように、油圧室８７７に油圧が供給されることによって、ピストン８７５が、皿バネ８７６の弾性力に抗しながら＋Ｙ軸方向にスライド移動する。このとき、中心軸９１０の軸方向において窪み部８７８およびボール挿入孔８７３の位置が一致することによって、ボール８７４が窪み部８７８に落ち込む。これにより、ボール８７４が中心軸９１０の半径方向内側に向けて退き、凹部８４１に対して凸部８１１を挿抜可能な状態が得られる。

図１２に示されるように、凸部８１１が凹部８４１に挿入された状態において、油圧室８７７への油圧供給が停止されると、ピストン８７５が、皿バネ８７６の弾性力によって、－Ｙ軸方向にスライド移動する。このとき、中心軸９１０の軸方向において窪み部８７８およびボール挿入孔８７３の位置がずれることによって、ボール８７４が窪み部８７８の壁面によって押される。これにより、ボール８７４が中心軸９１０の半径方向外側に向けて押し出され、突起部８７９がボール８７４によって係止される。結果、凹部８４１と、凹部８４１に挿入された凸部８１１とが相互にクランプされる状態が得られる。

なお、クランプ機構部の構造は、凹部と、凹部に挿入された凸部とを相互にクランプ可能なものであれば、特に限定されない。

図８、図１０および図１４に示されるように、付加加工用ヘッド１３１は、ピン部材８６１と、ガイドブロック８６２と、連結プレート８５３と、連結ピン８５４と、エアシリンダ８５２とをさらに有する。

ピン部材８６１は、Ｙ軸方向において、対向板８３１を挟んで工具主軸１２１の反対側に配置されている。ピン部材８６１は、中心軸９２０を中心に延びるピン形状を有する。中心軸９２０は、凹部８４１に対する凸部８１１の挿入方向（Ｙ軸方向）に交差する方向に延びている。中心軸９２０は、凹部８４１に対する凸部８１１の挿入方向（Ｙ軸方向）に直交する方向に延びている。中心軸９２０は、図１０および図１４中に示される工具主軸１２１の基準姿勢において、Ｘ軸方向に延びている。

ガイドブロック８６２は、対向板８３１に取り付けられている。ガイドブロック８６２には、ガイド孔８６３が設けられている。ガイド孔８６３は、ガイドブロック８６２を貫通する貫通孔からなる。ガイド孔８６３は、図１０および図１４中に示される工具主軸１２１の基準姿勢において、Ｘ軸方向においてガイドブロック８６２を貫通している。ガイド孔８６３には、ピン部材８６１が挿通されている。ガイドブロック８６２は、ピン部材８６１を中心軸９２０の軸方向に沿ってスライド可能なように支持している。

エアシリンダ８５２は、ピストンロッド８５６を有する。ピストンロッド８５６は、ピン部材８６１が延びる中心軸９２０から、中心軸９２０の軸方向、および、中心軸９２０に直交する方向（Ｙ軸方向）にずれた位置に設けられている。ピストンロッド８５６は、エアシリンダ８５２に空気が供給されることによって、中心軸９２０の軸方向（工具主軸１２１の基準姿勢において、Ｘ軸方向）に進退可能である。

連結ピン８５４は、中心軸９２０の軸方向に延びるピン形状を有する。連結ピン８５４は、ピン部材８６１に接続されている。連結プレート８５３は、中心軸９２０に直交する方向（Ｙ軸方向）に延在する板形状を有し、その両端で連結ピン８５４およびピストンロッド８５６にそれぞれ接続されている。

ピストンロッド８５６は、連結プレート８５３および連結ピン８５４を介して、ピン部材８６１に連結されている。エアシリンダ８５２におけるピストンロッド８５６の進退に伴って、ピン部材８６１は、中心軸９２０の軸方向に進退可能である。ピン部材８６１は、図１０および図１４中に示される工具主軸１２１の基準姿勢において、Ｘ軸方向に進退可能である。

図１０に示されるように、付加加工用ヘッド１３１（ガイドブロック８６２）は、第１合わせ面８６６を有する。第１合わせ面８６６は、凹部８４１に対する凸部８１１の挿入方向（Ｙ軸方向）に沿って延在している。第１合わせ面８６６は、図１０中に示される工具主軸１２１の基準姿勢において、Ｙ軸－Ｚ軸平面に平行である。ガイド孔８６３は、第１合わせ面８６６に開口している。

ピン部材８６１は、第１合わせ面８６６の奥側に配置される第１状態（図１０中のピン部材８６１ｊにより示される状態）と、第１合わせ面８６６から突出する第２状態（図１０中のピン部材８６１ｋにより示される状態）との間で進退可能である。

対向板８３１には、開口部８３２が設けられている。開口部８３２は、Ｙ軸方向において対向板８３１を貫通する貫通孔からなる。第２状態（図１０中のピン部材８６１ｋにより示される状態）におけるピン部材８６１は、Ｙ軸方向において開口部８３２がなす開口面と対向している。第１状態（図１０中のピン部材８６１ｊにより示される状態）におけるピン部材８６１は、Ｙ軸方向において開口部８３２がなす開口面と対向する位置から退避している。

なお、ピン部材８６１を進退動作させるためのアクチュエータは、上記のエアシリンダ８５２に限られず、たとえば、油圧シリンダであってもよいし、電動アクチュエータであってもよい。

図８、図９、図１１および図１４に示されるように、工具主軸１２１は、ブロック８２１をさらに有する。ブロック８２１は、前面部１２４に取り付けられている。ブロック８２１は、前面部１２４において＋Ｙ軸方向に突出する凸形状をなしている。Ｙ軸方向におけるブロック８２１の突出高さは、Ｙ軸方向における凸部８１１の突出高さよりも大きい。Ｙ軸方向におけるブロック８２１の突出高さは、Ｙ軸方向における凸部８１１の突出高さ以下であってもよい。

付加加工用ヘッド１３１が工具主軸１２１に連結された状態において、ブロック８２１は、開口部８３２に挿入されている。開口部８３２に対するブロック８２１の挿入方向は、凹部８４１に対する凸部８１１の挿入方向と平行である。開口部８３２に対するブロック８２１の挿入方向は、Ｙ軸方向である。

工具主軸１２１（ブロック８２１）には、ピン挿入孔８２３が設けられている。ピン挿入孔８２３は、ピン部材８６１を受け入れ可能な孔形状をなしている。ピン挿入孔８２３は、中心軸９２５を中心に延びる孔形状をなしている。中心軸９２５は、図８および図９中に示される工具主軸１２１の基準姿勢において、Ｘ軸方向に延びている。

工具主軸１２１（ブロック８２１）は、第２合わせ面８２２を有する。第２合わせ面８２２は、凹部８４１に対する凸部８１１の挿入方向（Ｙ軸方向）に沿って延在している。第２合わせ面８２２は、図９中に示される工具主軸１２１の基準姿勢において、Ｙ軸－Ｚ軸平面に平行である。第２合わせ面８２２は、第１合わせ面８６６と平行である。ピン挿入孔８２３は、第２合わせ面８２２に開口している。

図１１および図１４に示されるように、付加加工用ヘッド１３１が工具主軸１２１に連結された状態において、ピン部材８６１は、ピン挿入孔８２３に挿入されている。ピン挿入孔８２３に対するピン部材８６１の挿入方向は、凹部８４１に対する凸部８１１の挿入方向（Ｙ軸方向）に交差する方向である。ピン挿入孔８２３に対するピン部材８６１の挿入方向は、凹部８４１に対する凸部８１１の挿入方向（Ｙ軸方向）と非平行である。ピン挿入孔８２３に対するピン部材８６１の挿入方向は、凹部８４１に対する凸部８１１の挿入方向（Ｙ軸方向）に直交する方向である。付加加工用ヘッド１３１が工具主軸１２１に連結された状態において、ピン部材８６１の中心軸９２０と、ピン挿入孔８２３の中心軸９２５とが、互いに重なり合っている。

図１５から図１７は、工具主軸および付加加工用ヘッドの連結動作を示す断面図である。

図８および図１５を参照して、工具主軸１２１に対する付加加工用ヘッド１３１の装着時、まず、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸方向における工具主軸１２１の移動、ならびに、Ｚ軸方向における付加加工用ヘッド１３１の移動によって、工具主軸１２１の前面部１２４と、付加加工用ヘッド１３１の円盤部１３６とを、Ｙ軸方向において対向配置する。工具主軸１２１を基準姿勢とする。

工具主軸１２１を＋Ｙ軸方向に移動させることによって、付加加工用ヘッド１３１に向けて近接移動させる。これにより、凸部８１１（８１１Ａ，８１１Ｂ）を凹部８４１（８４１Ａ，８４１Ｂ）に挿入しつつ、ブロック８２１を開口部８３２に挿入する。このとき、図１３に示されるように、クランプ機構部８７１における油圧室８７７に油圧が供給されている。

図１２を参照して、凸部８１１が凹部８４１に挿入されたら、油圧室８７７への油圧供給を停止する。突起部８７９がボール８７４によって係止されることによって、凹部８４１と、凹部８４１に挿入された凸部８１１とが相互にクランプされる。

図１６を参照して、ブロック８２１が開口部８３２に挿入されると、ガイドブロック８６２の第１合わせ面８６６と、ブロック８２１の第２合わせ面８２２とが、互いに対面する。第１合わせ面８６６の奥側に配置されたピン部材８６１と、第２合わせ面８２２に開口するピン挿入孔８２３とは、Ｘ軸方向において互いに対向している。本実施の形態では、第１合わせ面８６６および第２合わせ面８２２が、凹部８４１に対する凸部８１１の挿入方向（Ｙ軸方向）に沿って延在するため、＋Ｙ軸方向における工具主軸１２１の移動に伴って第１合わせ面８６６と第２合わせ面８２２とが干渉することを防止できる。

図１４および図１７を参照して、次に、エアシリンダ８５２におけるピストンロッド８５６の進退動作により、ピン部材８６１を、第１合わせ面８６６の奥側に配置される第１状態から、第１合わせ面８６６から突出する第２状態に動作させる。これにより、ピン部材８６１をピン挿入孔８２３に挿入する。

ピン挿入孔８２３に対するピン部材８６１の挿入方向は、凹部８４１に対する凸部８１１の挿入方向（Ｙ軸方向）に直交するＸ軸方向であるため、仮にクランプ機構部８７１においてクランプ不良が生じた場合であっても、ピン挿入孔８２３に挿入されたピン部材８６１を抜け止めとして機能させることができる。これにより、工具主軸１２１からの付加加工用ヘッド１３１の脱落をより確実に防ぐことができる。

図９および図１０を参照して、ピン挿入孔８２３と、ピン挿入孔８２３に挿入されたピン部材８６１（第２状態におけるピン部材８６１ｋ）とは、凸部８１１Ａ（第１凸部）および凸部８１１Ａが挿入された凹部８４１Ａ（第１凹部）と、凸部８１１Ｂ（第２凸部）および凸部８１１Ｂが挿入された凹部８４１Ｂ（第２凹部）とを結ぶ直線９６０上に配置されている。

このような構成によれば、ピン挿入孔８２３に挿入されたピン部材８６１によって、凸部８１１Ａが凹部８４１Ａから抜けることと、凸部８１１Ｂが凹部８４１Ｂから抜けることとの双方をより確実に防ぐことができる。

以上に説明した、この発明の実施の形態におけるクランプ装置の構造についてまとめると、本実施の形態におけるクランプ装置は、凸部８１１（８１１Ａ，８１１Ｂ）を有する第１部材としての工具主軸１２１と、凸部８１１（８１１Ａ，８１１Ｂ）が第１方向に挿入される凹部８４１（８４１Ａ，８４１Ｂ）が設けられ、工具主軸１２１に対して着脱可能に連結される第２部材としての付加加工用ヘッド１３１と、凹部８４１（８４１Ａ，８４１Ｂ）と、凹部８４１（８４１Ａ，８４１Ｂ）に挿入された凸部８１１（８１１Ａ，８１１Ｂ）とを相互にクランプするクランプ機構部８７１とを備える。工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１のいずれか一方の一方部材としての付加加工用ヘッド１３１は、ピン部材８６１を有する。工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１のいずれか他方の他方部材としての工具主軸１２１には、ピン部材８６１が第１方向に交差する第２方向に挿入されるピン挿入孔８２３が設けられる。

このような構成によれば、ピン挿入孔８２３に挿入されたピン部材８６１を抜け止めとして機能させることによって、クランプ機構部８７１においてクランプ不良が生じた場合であって、工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１の連結をより確実に維持することができる。

なお、本実施の形態では、雄側の凸部８１１およびピン部材８６１が、互いに異なる部材に設けられ、雌側の凹部８４１およびピン挿入孔８２３が、互いに異なる部材に設けられる構成を説明したが、これに限られず、凸部およびピン部材が、同一の部材に設けられ、凹部およびピン挿入孔が、互いに同一の部材に設けられる組み合わせであってもよい。また、本発明におけるクランプ装置は、加工機械（工作機械）におけるパレットとテーブルとの連結、または、ワークと治具との連結に適用されてもよいし、加工機械（工作機械）以外の技術分野における異なる部材間同士の連結に適用されてもよい。

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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。

この発明は、たとえば、加工機械における異なる部材同士の連結構造に適用される。

１００ 加工機械、１１０ 加工エリア、１１１ 第１ワーク主軸、１１６ 第２ワーク主軸、１２１ 工具主軸、１２２ 主軸端面、１２３ 側面部、１２４ 前面部、１３１ 付加加工用ヘッド、１３２ ヘッド本体、１３３ レーザツール、１３６ 円盤部、１４１ 自動工具交換装置、１４３ 昇降アーム、１４４ ダブルアーム、１５１ ベッド、１５２ 第１縦フレーム、１５３ 第２縦フレーム、１５４ 第１横フレーム、１５５，３１２ レール、１５６ ラック、１６１ サドル、１６２ クロススライド、１６３ ラム、１７１ 工具マガジン、１８１ スプラッシュガード、１９１ レーザツール格納部、１９２ ヘッド格納部、２１０ ライン体、２１１ フレキシブルチューブ、２１１ｐ 一方端、２１１ｑ 他方端、２２１ ライン体支持部、２２２ サーボモータ、３１１ 第２横フレーム、３２０ 第１ガイド部材、３２１ リニアガイド部、３２３ カバー体、３２５ 第２ガイド部材、３２６ 外周壁、３２７ 内周壁、３３１ 基台、３３２ 滑車部、３３３ コイルバネ、３３４ ブラケット、３３５ 張力付与機構、３３６，３８１，８２１ ブロック、３４１ 材料粉末供給装置、３４２ レーザ発振装置、３５１ スライドカバー、３５２ ライン体挿入孔、３６０ 第２案内機構、３７０ 第１案内機構、３７２ スライダー、３８０ 連結機構、３８２，８５２ エアシリンダ、５０１，５０２，５０３，５２６ 回転軸、５０４，５０５ 旋回軸、５２１ 第２回動軸、５２２ 第１回動軸、８１１，８１１Ａ，８１１Ｂ 凸部、８２２ 第２合わせ面、８２３ ピン挿入孔、８３１ 対向板、８３２ 開口部、８４１，８４１Ａ，８４１Ｂ 凹部、８５３ 連結プレート、８５４ 連結ピン、８５６ ピストンロッド、８６１，８６１ｊ，８６１ｋ ピン部材、８６２ ガイドブロック、８６３ ガイド孔、８６６ 第１合わせ面、８７１ クランプ機構部、８７２ ハウジング、８７３ ボール挿入孔、８７４ ボール、８７５ ピストン、８７６ 皿バネ、８７７ 油圧室、８７８ 窪み部、８７９ 突起部、９１０，９１５，９２０，９２５ 中心軸、９６０ 直線。

Claims (6)

1. 凸部を有する第１部材と、
   前記凸部が第１方向に挿入される凹部が設けられ、前記第１部材に対して着脱可能に連結される第２部材と、
   前記凹部と、前記凹部に挿入された前記凸部とを相互にクランプするクランプ機構部とを備え、
   前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方の一方部材は、ピン部材を有し、
   前記第１部材および前記第２部材のいずれか他方の他方部材には、前記ピン部材が前記第１方向に交差する第２方向に挿入されるピン挿入孔が設けられ、
   前記第１部材は、前記凸部として、第１凸部および第２凸部を有し、
   前記第２部材には、前記凹部として、前記第１凸部が挿入される第１凹部と、前記第２凸部が挿入される第２凹部とが設けられ、
   前記ピン部材および前記ピン挿入孔は、前記第１凸部および前記第１凹部と、前記第２凸部および前記第２凹部とを結ぶ直線上に配置される、クランプ装置。
2. 前記第２方向は、前記第１方向に直交する、請求項１に記載のクランプ装置。
3. （削除）
4. 前記一方部材は、前記第１方向に沿って延在する第１合わせ面を有し、
   前記他方部材は、前記第１方向に沿って延在し、前記第１合わせ面と対面する第２合わせ面を有し、
   前記ピン部材は、前記第１合わせ面の奥側に配置される第１状態と、前記第１合わせ面から突出する第２状態との間で進退可能に設けられ、
   前記ピン挿入孔は、前記第２合わせ面に開口する、請求項１または２に記載のクランプ装置。
5. 前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方は、工具主軸であり、
   前記第１部材および前記第２部材のいずれか他方は、前記工具主軸に対して着脱可能に取り付けられる付加加工用ヘッドである、請求項１、２および４のいずれか１項に記載のクランプ装置。
6. 請求項１、２、４および５のいずれか１項に記載のクランプ装置を備える、加工機械。

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