WO2016013307A1

WO2016013307A1 - 工作機械、工具ユニット、及び加工方法

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Publication number: WO2016013307A1
Application number: PCT/JP2015/066157
Authority: WO
Inventors: 正史石原
Original assignee: 村田機械株式会社
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2016-01-28
Also published as: EP3173168A4; CN106573310A; KR20170021318A; EP3173168A1; JPWO2016013307A1; US20170197252A1

Abstract

　本発明は、工具ユニットの交換の手間を低減することが可能であり、また、回転工具などの他の工具に容易に切り替え可能な工作機械、及び容易に交換可能な工具ユニットを提供することを目的としており、工具ユニット（２４）は、第１タレット（２３）に着脱可能な基部（４０）と、切削工具（Ｔ１）の直線切刃（Ｔｈ）の方向をＸ方向から見てＺ方向に対して所定角度傾けた状態で切削工具（Ｔ１）を保持しかつ基部（４０）に設けられてＸ方向とＺ方向とのいずれにも直交するＹ方向に移動可能なスライダ（５０）と、基部（４０）に設けられかつ工具駆動部（３０）に接続してスライダ（５０）を移動させる駆動伝達部（６０）と、を備える。

Description

工作機械、工具ユニット、及び加工方法

　本発明は、工作機械、工具ユニット、及び加工方法に関する。

　工作機械の１つである旋盤は、加工対象であるワークを回転軸（スピンドル）に保持し、ワークを回転させながらバイト等の切削工具により切削加工等を行う。このような旋盤を用いた加工法として、例えば、ワークの接線方向（回転軸と交差する方向）にバイトを送りながらワークを切削する加工法がある。この加工法では、バイトをワークの接線方向に移動させるための駆動系が必要になる。従って、例えば、バイトをワークの接線方向に移動させるための駆動伝達部を刃物台の内部に形成する工具ユニットの構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許２０１３－２４４５８２号公報

　しかしながら、特許文献１に示す工具ユニットは、駆動伝達部が刃物台の内部にあるため刃物台からの取り外しが面倒であり、工具の交換に時間がかかるという問題があった。また、例えば、ドリル等の回転工具を刃物台に装着する場合は、上記工具ユニットを取り外し、その位置に回転工具を装着して回転駆動力の伝達経路を確保するため、両者のうちいずれか一方しか刃物台に装着できないといった問題もある。

　以上のような事情に鑑み、本発明は、工具ユニットの交換の手間を低減することが可能であり、また、回転工具などの他の工具に容易に切り替え可能な工作機械、及び容易に交換可能な工具ユニット、並びに加工方法を提供することを目的とする。

　本発明に係る工作機械は、ワークを保持して回転する主軸と、ワークを切削する切削工具を保持する工具ユニットが装着され、かつ内部に工具駆動部を備える刃物台と、切削工具によるワークの切削量を規定するＸ方向、及び主軸の軸線に沿ったＺ方向に、主軸と刃物台とを相対的に移動させる移動装置と、を備え、工具ユニットは、刃物台に着脱可能な基部と、切削工具の直線切刃の方向をＸ方向から見てＺ方向に対して所定角度傾けた状態で切削工具を保持しかつ基部に設けられてＸ方向とＺ方向とのいずれにも直交するＹ方向に移動可能なスライダと、基部に設けられかつ工具駆動部に接続してスライダを移動させる駆動伝達部と、を備える。

　また、刃物台は、Ｚ方向と平行の回転軸周りに回転可能であり、かつ外周に複数の工具ユニットまたは切削工具を装着可能であり、刃物台が回転して工具ユニットがワークに対向した際に、工具駆動部と駆動伝達部とを接続する接続機構を備えてもよい。また、基部は、刃物台に備える開口部に挿入して工具ユニットを位置決めするインロー部を備えてもよい。また、駆動伝達部は、インロー部を用いて工具駆動部と接続されてもよい。また、工具駆動部は、刃物台に保持された回転工具を回転駆動させるための回転モータが用いられてもよい。また、駆動伝達部は、回転モータの駆動により回転するピニオンギアと、スライダにＹ方向に沿って設けられかつピニオンギアと噛み合うラックギアと、を備えてもよい。

　本発明に係る工具ユニットは、内部に工具駆動部を備える刃物台に装着され、主軸に保持されたワークを切削する切削工具を保持可能な工具ユニットであって、刃物台に着脱可能な基部と、切削工具によるワークの切削量を規定する方向をＸ方向としかつ主軸の軸線に沿った方向をＺ方向とする場合、切削工具の直線切刃の方向をＸ方向から見てＺ方向に対して所定角度傾けた状態で切削工具を保持しかつ基部に設けられてＸ方向とＺ方向とのいずれにも直交するＹ方向に移動可能なスライダと、基部に設けられかつ工具駆動部に接続可能であり、工具駆動部の駆動によりスライダを移動させる駆動伝達部と、を備える。

　本発明に係る加工方法は、主軸に保持されて回転するワークを加工する方法であって、　スライダを介して切削工具を刃物台に保持することと、切削工具によるワークの切削量を規定するＸ方向、及び主軸の軸線に沿ったＺ方向に、主軸と刃物台とを相対的に移動させることと、スライダに、切削工具の直線切刃の方向をＸ方向から見てＺ方向に対して所定角度傾けた状態で切削工具を保持させることと、スライダを、Ｘ方向とＺ方向とのいずれにも直交するＹ方向に移動させることと、を含む。

　本発明によれば、工具ユニットの基部が刃物台に対して着脱可能に設けられ、駆動伝達部が基部に設けられるため、工具ユニットを交換する場合、基部と駆動伝達部とを一体で刃物台に対して着脱させることができる。これにより、工具ユニットの交換の手間を低減することが可能となり、回転工具などの他の工具に切り替えることも容易となる。

　また、刃物台が、Ｚ方向と平行の回転軸周りに回転可能であり、かつ外周に複数の工具ユニットまたは切削工具を装着可能であり、刃物台が回転して工具ユニットがワークに対向した際に、工具駆動部と駆動伝達部とを接続する接続機構を備えるものでは、ワークを加工する工具ユニットの駆動伝達部に工具駆動部が接続されることになるため、工具駆動部の動力を無駄なく使用することができる。また、基部が、刃物台に備える開口部に挿入して工具ユニットを位置決めするインロー部を備えるものでは、インロー部を開口部に挿入することで位置決めを行うことができるため、工具ユニットの装着を容易に行うことができる。また、駆動伝達部が、インロー部を用いて工具駆動部と接続されるものでは、伝達駆動部を精度よく工具駆動部に接続することができる。また、工具駆動部が、刃物台に保持された回転工具を回転駆動させるための回転モータが用いられるものでは、スライダを移動させるための駆動源を別途設ける必要が無いため、高コスト化を防ぐことができる。また、駆動伝達部が、回転モータの駆動により回転するピニオンギアと、スライダにＹ方向に沿って設けられかつピニオンギアと噛み合うラックギアと、を備えるものでは、回転モータの駆動力をＹ方向への移動に効率的に伝達することができる。

　また、本発明に係る工具ユニットは、基部に設けられかつ工具駆動部に接続可能であり、工具駆動部の駆動によりスライダを移動させる駆動伝達部が設けられるため、刃物台に対して基部と駆動伝達部とを一体で着脱させることができる。これにより、容易に交換可能となる。

　また、本発明に係る加工方法によれば、切削工具を保持するスライダの移動、及び刃物台と主軸との相対的な移動により、ワークを効率よく切削することができる。また、切削工具はスライダに保持されるので、スライダを交換することにより、切削工具を容易に交換することができる。

第１実施形態に係る工作機械の要部の一例を示す図である。第１タレットの一例を示す斜視図である。工具ユニットの一例を示す斜視断面図である。第１タレットの一例を示す図である。第１タレットの一例を示す図である。工作機械の動作の一例を示す図である。工作機械の動作の一例を示す図である。変形例に係る第１タレットの一例を示す図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、水平面に平行な平面をＹＺ平面とする。このＹＺ平面において主軸７（対向軸８）の回転軸方向をＺ方向と表記し、Ｚ方向に直交する方向をＹ方向と表記する。また、ＹＺ平面に垂直な方向はＸ方向と表記する。Ｘ軸は、Ｚ方向に直交し、かつ、ワークに対する切削量を規定する方向である。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が－方向であるものとして説明する。また、以下の各実施形態では、主軸に保持されて回転するワークを加工する方法であって、スライダを介して切削工具を刃物台に保持することと、切削工具によるワークの切削量を規定するＸ方向、及び主軸の軸線に沿ったＺ方向に、主軸と刃物台とを相対的に移動させることと、スライダに、切削工具の直線切刃の方向をＸ方向から見てＺ方向に対して所定角度傾けた状態で切削工具を保持させることと、スライダを、Ｘ方向とＺ方向とのいずれにも直交するＹ方向に移動させることと、を含む加工方法を実施している。

　本実施形態に係る工作機械１００について、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る工作機械１００の要部の一例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。図１に示す工作機械１００は、旋盤である。図１において、工作機械１００の＋Ｙ側が正面であり、－Ｙ側が背面である。また、工作機械１００の±Ｚ側は側面であり、Ｚ方向は工作機械１００の左右方向である。

　図１に示すように、工作機械１００は、ベース１を有している。ベース１には、主軸台２と心押し台４とが設けられる。主軸台２は、不図示の軸受け等により主軸７を回転可能な状態で支持している。なお、主軸台２は、ベース１に固定されるが、Ｚ方向、Ｘ方向、Ｙ方向等に移動可能に形成され、モータ等の駆動によって移動するものでもよい。主軸７の＋Ｚ側の端部には、チャック駆動部９が設けられている。チャック駆動部９は、複数の把握爪９ａを主軸７の径方向に移動させてワークＷを保持させる。図１では、主軸７の回転軸周りに等間隔に配置された３つの把握爪９ａを用いてワークＷを把持しているが、これに限定されず、把握爪９ａの個数や形状は、ワークＷを保持可能な任意の構成のものが用いられる。なお、把握爪９ａによって保持されるワークＷは、円筒面Ｗａを有する形状（例えば円柱形など）に形成されている。

　主軸７の－Ｚ側の端部は主軸台２から－Ｚ方向に突出しており、この端部にプーリ１１が取り付けられる。プーリ１１と、ベース１に設けられたモータ１２の回転軸との間にはベルト１３が掛け渡されている。これにより、主軸７は、モータ１２の駆動によりベルト１３を介して回転する。モータ１２は、不図示の制御部からの指示により回転数等が制御される。モータ１２としては、例えば、トルク制御機構を備えたモータが用いられる。また、主軸７は、モータ１２及びベルト１３によって駆動されることに限定されず、モータ１２の駆動を歯車列等で主軸７に伝達するものや、モータ１２によって直接主軸７を回転させるものでもよい。

　心押し台４は、ベース１上に設置されたＺ方向ガイド３に沿って移動可能に形成される。心押し台４は、不図示の軸受け等により対向軸８を回転可能な状態で支持している。主軸７の回転軸方向と、対向軸８の回転軸方向とはＺ方向に一致した状態となっている。心押し台４の－Ｚ側の端部には、センタ１０が取り付けられている。なお、対向軸８は、心押し台４に固定され、デッドセンタとして使用されてもよい。

　図１（ｂ）の一点鎖線で示すように、ワークＷが長尺である場合（Ｚ方向に長い場合）は、ワークＷの＋Ｚ側の端部を心押し台４のセンタ１０で保持する。これにより、長尺のワークＷは主軸７と対向軸８とに挟まれた状態で回転するため、切削加工時に安定してワークＷを回転させることができる。ワークＷが短尺の場合（Ｚ方向に短い場合）、ワークＷは、主軸７の把握爪９ａのみにより保持されて回転する。この場合には、心押し台４を用いなくてもよい。

　続いて、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース１にはＺ方向に配置されたＺ方向ガイド５が設けられる。また、Ｚ方向ガイド５の－Ｘ位置には、Ｚ方向ガイド５と同様にＺ方向に配置されたＺ方向ガイド５Ａが設けられる。Ｚ方向ガイド５、５Ａのそれぞれには、Ｚ方向ガイド５、５Ａに沿ってＺ方向に移動可能なＺ軸スライド１７、１７Ａが設けられる。Ｚ軸スライド１７は、図１（ｂ）に示すように、Ｚ方向駆動系（移動装置）Ｍ１の駆動によりＺ方向に移動し、所定位置で保持される。なお、Ｚ方向駆動系Ｍ１は、例えば、電気モータや油圧等が用いられる。また、Ｚ軸スライド１７Ａは、上記したＺ方向駆動系Ｍ１と同様の駆動系を有しており、この駆動系の駆動によりＺ方向に移動して所定位置で保持される。Ｚ軸スライド１７Ａの駆動系は、Ｚ方向駆動系Ｍ１と同一の構成であってもよく、また、異なる構成であってもよい。

　Ｚ軸スライド１７、１７Ａには、それぞれＸ方向ガイド１８、１８Ａが形成される。また、Ｚ軸スライド１７、１７Ａには、それぞれＸ方向ガイド１８、１８Ａに沿って移動可能なＸ軸スライド１５、１５Ａが設けられる。Ｘ軸スライド１５は、Ｘ方向駆動系（移動装置）Ｍ２の駆動によりＸ方向に移動し、所定位置で保持される。なお、Ｘ方向駆動系Ｍ２は、例えば、電気モータや油圧等が用いられる。また、Ｘ軸スライド１５Ａは、上記したＸ方向駆動系Ｍ２と同様の駆動系を有しており、この駆動系の駆動によりＸ方向に移動して所定位置で保持される。Ｘ軸スライド１５Ａの駆動系は、Ｘ方向駆動系Ｍ２と同一の構成であってもよく、また、異なる構成であってもよい。

　Ｘ軸スライド１５、１５Ａには、刃物台駆動部２１、２１Ａが設けられる。刃物台駆動部２１、２１Ａのそれぞれには、モータ等の回転駆動装置（不図示）が収容されている。刃物台駆動部２１には、第１タレット２３が取り付けられている。第１タレット２３は、回転駆動装置の駆動によりＺ方向と平行の回転軸周りに回転可能となっている。同様に、刃物台駆動部２１Ａには、第２タレット２３Ａが取り付けられている。第２タレット２３Ａは、回転駆動装置の駆動によりＺ方向と平行の回転軸周りに回転可能となっている。第１タレット２３は、ワークＷの上方（＋Ｘ側）に配置され、第２タレット２３Ａは、ワークＷの下方（－Ｘ側）に配置される。これら第１及び第２タレット２３、２３ＡでワークＷを挟むように配置される。

　第１及び第２タレット２３、２３Ａの周面には、切削工具Ｔを保持するための複数の保持部が設けられる。これら保持部の全部または一部には切削工具Ｔが保持される。従って、第１及び第２タレット２３、２３Ａを回転させることにより、所望の切削工具Ｔが選択される。第１及び第２タレット２３、２３Ａの保持部に保持される切削工具Ｔは、各保持部に対して交換可能である。切削工具Ｔとしては、ワークＷに対して切削加工を施すバイト等の他、ドリルやエンドミル等の回転工具が用いられてもよい。

　第１及び第２タレット２３、２３Ａには、複数の保持部の１つとして工具ユニット２４、２４Ａが装着されている。工具ユニット２４と２４Ａとは、同一の構成であってもよく、また、異なる構成であってもよい。また、第２タレット２３Ａには、工具ユニット２４Ａが設けられなくてもよい。

　工具ユニット２４には、ホルダ２５（図２参照）を介して切削工具Ｔ１が取り付けられている。一方、工具ユニット２４Ａには、不図示のホルダを介して、切削工具Ｔが取り付けられている。この切削工具Ｔは、工具ユニット２４に取り付けられる切削工具Ｔ１と同一でもよく、また、異なってもよい。

　図１に示す工作機械１００では、ワークＷに対して±Ｘ側に、ワークＷを挟むように切削工具Ｔ、Ｔ１が配置されているが、いずれか一方であってもよい。また、切削工具Ｔ、Ｔ１は、ワークＷに対してＸ方向（上下方向）に配置されているが、これに代えて、ワークＷに対する切削工具Ｔの配置をＸ方向としてもよい。また、切削工具Ｔ、Ｔ１によるワークＷへの切削は、不図示の制御部によって行われ、いずれか一方によりワークＷを切削させてもよく、また両者を交互に使用する場合や、両者を同時に使用する場合など、いずれであってもよい。

　また、図１では刃物台として第１及び第２タレット２３、２３Ａが用いられるが、これに限定されず、くし歯状の刃物台が用いられてもよい。くし歯状の刃物台は、複数のくし歯部分のそれぞれに切削工具Ｔが保持され、くし歯が並ぶ方向に移動することにより複数の切削工具Ｔのうちいずれか１つを選択する。

　図２は、第１タレット２３を含む要部を拡大して示す斜視図である。　
　図２に示すように、第１タレット２３は、筒状に形成されており、工具ユニット２４等の保持部を装着可能な複数の装着面２３ａを外周に有している。複数の装着面２３ａは、Ｚ軸周りに並んで配置される。図２では、装着面２３ａが６面形成される例が示されているが、これに限定するものではなく、第１タレット２３が７面以上または５面以下の装着面２３ａを有する構成であってもよい。各装着面２３ａには、開口部２３ｂ及びボルト穴２３ｃが形成される。開口部２３ｂは、第１タレット２３の内外を径方向に貫通して形成される。また、第１タレット２３には、ドリルやエンドミルなどの回転工具を駆動するための後述の工具駆動部３０（図４等参照）が設けられている。

　工具ユニット２４は、第１タレット２３のうち一の装着面２３ａ（例えば、－Ｘ側の装着面２３ａ）に装着される。工具ユニット２４は、第１タレット２３に対して着脱可能に設けられている。なお、工具ユニット２４が複数の装着面２３ａに装着されてもよい。

　図３は、図２のうち平面Ａに沿った断面斜視図であり、工具ユニット２４と、第１タレット２３の－Ｘ側の装着面２３ａとの断面を示している。なお、図３では、ホルダ２５及び切削工具Ｔ１の図示を省略している。　
　図３に示すように、工具ユニット２４は、基部４０と、スライダ５０と、駆動伝達部６０とを有している。

　基部４０は、第１タレット２３に着脱可能に設けられ、スライダ５０及び駆動伝達部６０を保持する。基部４０は、第１部材４１と、第２部材４２と、第３部材４３とを有している。第１部材４１、第２部材４２及び第３部材４３は、それぞれ矩形のブロック状に形成され、Ｘ方向に重ねて配置される。基部４０は、不図示のボルトなどの固定部材によって第１タレット２３に固定される。

　第１部材４１は、第１タレット２３に対向配置される。第１部材４１には、インロー部４４が設けられる。インロー部４４は、第１部材４１から＋Ｘ側に突出して設けられる。インロー部４４は、第１タレット２３の開口部２３ｂに挿入される。インロー部４４は、ほぼ隙間なく開口部２３ｂに挿入される寸法に形成されている。このため、インロー部４４が開口部２３ｂに挿入されることにより、工具ユニット２４が第１タレット２３に対して位置決めされる。第１部材４１には、収容部４１ａが形成される。収容部４１ａは、第１部材４１をＸ方向に貫通して形成される。収容部４１ａには、上記のインロー部４４の一部や、後述の駆動伝達部３０の一部が収容される。

　第２部材４２は、第１部材４１の－Ｘ側に配置される。第２部材４２には、収容部４２ａが形成される。収容部４２ａは、第２部材４２をＸ方向に貫通して形成されており、収容部４１ａに接続されている。収容部４２ａには、後述の駆動伝達部３０の一部が収容される。

　第３部材４３は、第２部材４２の－Ｘ側に配置される。第３部材４３には、収容部４３ａと、ガイド挿入部４３ｂとが形成されている。収容部４３ａには、後述の駆動伝達部３０の一部が収容される。ガイド挿入部４３ｂには、後述のスライダ５０の一部（ガイド部５２）が挿入される。ガイド挿入部４３ｂは、第３部材４３をＹ方向に貫通するように直線状に形成される。ガイド挿入部４３ｂは、平面Ａによる断面が台形状であり、＋Ｘ側が長辺、－Ｘ側が短辺となるように形成される。

　スライダ５０は、基部４０の第３部材４３に取り付けられる。スライダ５０は、基部４０に対してＹ方向に移動可能に設けられる。スライダ５０は、ベース部５１と、ガイド部５２とを有している。ベース部５１は、第３部材４３の－Ｘ側の面上に配置される。ベース部５１の－Ｘ側には、ホルダ２５を装着する装着部５１ａが設けられる。なお、ホルダ２５は、切削工具Ｔ１を保持する。工具ユニット２４が第１タレット２３の－Ｘ側に配置される場合、切削工具Ｔ１は、直線切刃ＴｈがＹＺ平面に沿うように設定される。

　ガイド部５２は、ベース部５１と一体で形成される。ガイド部５２は、Ｙ方向に沿って直線状に形成される。図２では、Ｙ方向においてガイド部５２の一部が基部４０からはみ出すように形成された例が示されているが、これに限定するものではなく、基部４０からはみ出さない構成であってもよい。ガイド部５２は、上記のガイド挿入部４３ｂに挿入される。なお、ガイド部５２は、平面Ａによる断面がガイド挿入部４３ｂに対応するように台形状に形成されており、スライダ５０が－Ｘ方向に抜けないようになっている。

　駆動伝達部６０は、第１タレット２３の工具駆動部３０に接続される。駆動伝達部６０は、工具駆動部３０の駆動力をスライダ５０に伝達して、スライダ５０を移動させる。駆動伝達部６０は、第１シャフト６１と、第１ギア６２と、第２ギア６３と、第２シャフト６４と、ピニオンギア６５と、ラックギア６６とを有している。

　第１シャフト６１は、基部４０の第１部材４１及び第２部材４２に収容される。第１シャフト６１は、例えばベアリング６７ａ及び６７ｂを介して第１部材４１及び第２部材４２に支持され、Ｘ方向と平行の回転軸周りに回転可能に設けられる。

　第１シャフト６１は、第１部材４１から＋Ｘ側に突出して設けられる。第１シャフト６１の＋Ｘ側端部は、上記のインロー部４４の内部に配置される。第１シャフト６１の＋Ｘ側端部は、インロー部４４と共に開口部２３ｂに挿入される。第１シャフト６１の＋Ｘ側端部とインロー部４４との間には、例えば不図示のニードルベアリングが配置される。これにより、第１シャフト６１がインロー部４４に回転可能に支持される。このように駆動伝達部６０は、インロー部４４を用いて工具駆動部３０と接続される。第１シャフト６１の＋Ｘ側の端面には、突起部６１ａが形成される。突起部６１ａは、第１タレット２３の内部側に突出して形成される。突起部６１ａは、端面上に直線状に形成されている。第１シャフト６１は、例えば不図示のガイド等により、突起部６１ａの向きがＹ方向に保持されるように配置される。後述するように、第１シャフト６１は、突起部６１ａを介して工具駆動部３０に接続される。

　第１ギア６２は、第１シャフト６１の－Ｘ側の端部に固定され、第１シャフト６１と一体でＸ方向と平行の回転軸周りに回転する。第１ギア６２は、第２部材４２の収容部４２ａに収容される。

　第２ギア６３は、第１ギア６２と噛み合うように配置され、第１ギア６２の回転に伴ってＸ方向と平行の回転軸周りに回転する。第２ギア６３は、第１部材４１の収容部４１ａと第２部材４２の収容部４２ａとに跨って配置される。第２ギア６３は、例えばベアリング６７ｃ及び６７ｄを介して第１部材４１及び第２部材４２に支持される。

　第２シャフト６４は、第２ギア６３をＸ方向に貫通するように配置され、第２ギア６３と一体でＸ方向と平行の回転軸周りに回転する。第２シャフト６４は、第１部材４１の収容部４１ａと、第２部材４２の収容部４２ａと、第３部材４３の収容部４３ａとに跨って配置される。なお、第２シャフト６４の－Ｘ側の端部は、収容部４３ａに配置される。

　ピニオンギア６５は、第２シャフト６４の－Ｘ側の端部に形成され、収容部４３ａに配置される。ピニオンギア６５は、第２シャフト６４と共にＸ方向と平行の回転軸周りに回転する。ピニオンギア６５は、回転方向に所定のピッチで配置される複数の歯を外周に有している。

　ラックギア６６は、Ｙ方向に沿って直線状に配置される。ラックギア６６は、上記ガイド部５２の＋Ｘ側の面に固定される。ラックギア６６の＋Ｚ側の面には、Ｙ方向に所定のピッチで配置される複数の歯が形成されている。ラックギア６６は、この複数の歯がピニオンギア６５の歯と噛み合うように配置されている。

　上記のように、ピニオンギア６５は、第２ギア６３及びベアリング６７ｃ、６７ｄを介して第１部材４１及び第２部材４２に支持されている。また、ラックギア６６は、ガイド部５２によってＹ方向に移動可能に設けられる。したがって、ピニオンギア６５が回転すると、ラックギア６６がピニオンギア６５に対してＹ方向に移動し、これによりスライダ５０がＹ方向に移動する。

　図４は、第１タレット２３の内部を＋Ｚ方向に見たときの図である。図５（ａ）は、図４におけるＢ－Ｂ線に沿った断面図である。図４及び図５（ａ）に示すように、工具駆動部３０は、刃物台駆動部２１から第１タレット２３の内部にかけての範囲に設けられる。工具駆動部３０は、モータ３１と、ウォームギア３２と、伝達軸３３と、ベベルギア３４、３５とを有している。

　モータ３１は、第１タレット２３の＋Ｚ側に配置されており、例えば刃物台駆動部２１に取り付けられている。モータ３１は、Ｙ方向に平行な出力軸３１ａを有している。出力軸３１ａは、Ｙ方向に平行な回転軸を中心として回転する。ウォームギア３２は、出力軸３１ａに取り付けられたねじ歯車３２ａと、伝達軸３３に取り付けられたはす歯歯車３２ｂとを有している。ウォームギア３２は、出力軸３１ａの回転を伝達軸３３に伝達する。
伝達軸３３は、Ｚ方向に平行な回転軸を中心として、例えばベアリング３３ａ、３３ｂによって回転可能に支持されている。伝達軸３３の＋Ｚ側の端部には、はす歯歯車３２ｂが取り付けられている。伝達軸３３の－Ｚ側の端部には、ベベルギア３４が取り付けられている。ベベルギア３４は、ベベルギア３５とかみ合っている。ベベルギア３５は、伝達シャフト３６に取り付けられている。ベベルギア３４、３５は、伝達軸３３の回転を伝達シャフト３６に伝達する。

　伝達シャフト３６は、Ｘ方向と平行の回転軸周りに回転する。伝達シャフト３６は、例えばベアリング３７ａ、３７ｂによって回転可能に支持されている。伝達シャフト３６の－Ｘ側端面は、－Ｘ側に向けられる。この伝達シャフト３６の－Ｘ側の端面には、凹部３６ａが形成される。凹部３６ａは、Ｙ方向に沿って直線状に形成される。

　図５（ｂ）は、伝達シャフト３６の凹部３６ａを拡大して示す斜視図である。なお、図５（ｂ）では、第１シャフト６１の突起部６１ａについても示している。また、図５（ｂ）では、各部の構成を示すため、凹部３６ａと突起部６１ａとがＸ方向に離れた状態で示している。図５（ｂ）に示すように、凹部３６ａは、突起部６１ａを挿入可能な寸法に形成されている。

　本実施形態では、上記の伝達シャフト３６及び第１シャフト６１は、工具ユニット２４が第１タレット２３の－Ｘ側に配置される場合に、凹部３６ａに突起部６１ａが挿入されるように配置されている。凹部３６ａに突起部６１ａが挿入された場合、Ｘ方向と平行の回転軸周りの方向について、伝達シャフト３６と第１シャフト６１とが係合される。このため、該Ｘ方向と平行の回転軸周りの方向に伝達シャフト３６が回転する場合、この回転が第１シャフト６１に伝達可能な状態となる。このように、突起部６１ａ及び凹部３６ａは、工具ユニット２４がワークＷに対向する－Ｘ側に配置される際に、工具駆動部３０と駆動伝達部６０とを接続する接続機構３８を構成する。

　続いて、以上のように構成された工作機械１００の動作について説明する。先ず、加工対象であるワークＷを主軸７に保持させる。ワークＷを把持した後、モータ１２を駆動して主軸７を回転させることにより、ワークＷを回転させる。なお、主軸７と対向軸８とでワークＷを把持する場合には、主軸７と対向軸８とを同期させて回転させる。また、ワークＷの回転数は、加工処理に応じて適宜設定される。

　続いて、第１タレット２３を回転させて切削工具Ｔ１を選択する。なお、切削工具Ｔ１を選択するのに先立ち、第１タレット２３の一の装着面２３ａに工具ユニット２４を装着する。この場合、図６（ａ）に示すように、工具ユニット２４の基部４０に設けられるインロー部４４を第１タレット２３の開口部２３ｂに挿入する。これにより、基部４０が装着されると共に位置決めが行われる。また、上記のように駆動伝達部６０が基部４０に設けられるため、駆動伝達部６０が基部４０と一体で第１タレット２３に装着される。このように、少ない手間で工具ユニット２４を装着することができる。基部４０を装着した後、不図示の固定部材により工具ユニット２４を第１タレット２３に固定する。その後、切削工具Ｔ１をホルダ２５に装着し、そのホルダ２５を工具ユニット２４の装着部５１ａに装着する。これにより、直線切刃Ｔｈは、ＹＺ平面に平行な方向に配置され、かつＸ方向から見てＺ方向に対して傾いた状態に配置される。

　その後、第１タレット２３をＺ方向と平行な回転軸周りに回転させる際に、工具ユニット２４が第１タレット２３の－Ｘ側の位置に近づく場合には、例えば図６（ｂ）に示すように、第１シャフト６１の突起部６１ａが第１タレット２３の回転に沿ってＹ方向に移動する。本実施形態では、上記のように凹部３６ａ及び突起部６１ａがそれぞれ直線状に形成され、Ｙ方向に沿って配置されるため、凹部３６ａと突起部６１ａとが干渉することなく第１タレット２３が回転し、突起部６１ａが凹部３６ａに挿入される。このように、第１タレット２３が回転し、工具ユニット２４がワークＷに対向する位置（第１タレット２３の－Ｘ側の位置）に配置されることで、伝達シャフト３６と第１シャフト６１との間で回転の伝達が可能な状態となる。

　続いて、切削工具Ｔ１のＸ方向の位置が調整される。この調整では、切削工具Ｔ１の直線切刃ＴｈがワークＷの円筒面Ｗａに対応するように、Ｘ方向駆動系Ｍ２によって刃物台駆動部２１をＸ方向に移動させる。直線切刃ＴｈのＸ方向の位置は、ワークＷの円筒面Ｗａに対する切削量を規定する。切削量は、制御部ＣＯＮＴによって予め設定された値に設定されてもよく、また、作業者のマニュアル操作によって行われてもよい。

　続いて、ワークＷの回転が安定した段階で、切削工具Ｔ１によりワークＷの円筒面Ｗａに対して切削を行う。切削加工において、切削工具Ｔ１の直線切刃Ｔｈが移動するＺ座標位置は、例えば、Ｚ軸スライド１７のＺ方向への移動によって設定される。この設定は、制御部ＣＯＮＴの制御に基づき、それぞれＺ方向駆動系Ｍ１駆動によって行われる。

　また、切削工具Ｔ１の直線切刃Ｔｈが移動するＹ座標位置は、図７（ａ）に示すように、スライダ５０のＹ方向への移動によって設定される。この設定は、制御部ＣＯＮＴが工具駆動部３０のモータ３１の回転を制御することで行われる。モータ３１が回転すると、モータ３１の回転がウォームギア３２、伝達軸３３及びベベルギア３４、３５を介して伝達シャフト３６に伝達され、伝達シャフト３６がＸ方向と平行の回転軸周りに回転する。伝達シャフト３６の回転は、凹部３６ａ及び突起部６１ａを介して第１シャフト６１（駆動伝達部６０）に伝達され、第１シャフト６１がＸ方向と平行の回転軸周りに回転する。第１シャフト６１の回転は、第１ギア６２、第２ギア６３、第２シャフト６４、ピニオンギア６５を介してラックギア６６に伝達され、ラックギア６６がスライダ５０と一体でＹ方向に移動する。

　次に、本実施形態の一例では、切削工具Ｔ１の直線切刃Ｔｈを、ワークＷの円筒面Ｗａの接線方向であるＹ方向に移動させて加工を行う。このような、Ｙ方向への切削工具Ｔ１の移動は、例えば、不図示の制御部に備える記憶部等に予め設定された加工情報（加工レシピ）に基づいて行われる。ただし、切削工具Ｔ１の移動を、作業者がマニュアル操作してもよい。

　切削工具Ｔ１の直線切刃Ｔｈは、ワークＷの円筒面Ｗａの接平面に沿って－Ｙ側から＋Ｙ側に移動する。図７（ａ）に示すように、直線切刃Ｔｈの＋Ｚ側の端部が円筒面Ｗａに当たることにより切削加工が開始され、図７（ｂ）に示すように、直線切刃Ｔｈの－Ｚ側の端部がワークＷから離れた段階で切削加工が完了する。この間、スライダ５０のＹ方向への移動は、制御部ＣＯＮＴによって制御される。

　なお、上記では第１タレット２３の工具ユニット２４を用いた切削加工を示しているが、第２タレット２３Ａの工具ユニット２４Ａ（図１参照）を加えて、ワークＷの切削を行ってもよい。この場合、第２タレット２３Ａ及び工具ユニット２４Ａを、上記の第１タレット２３及び工具ユニット２４と同様の構成とし、工具ユニット２４Ａに設けられるスライダをＹ方向に移動させることで切削工具ＴをＹ方向に移動させてもよい。切削工具Ｔ１、Ｔの双方で円筒面Ｗａを切削する場合、円筒面Ｗａの同一周回部分を異なる切削量で行ってもよく、また、円筒面Ｗａの異なる部分をそれぞれ切削させてもよい。ワークＷの切削加工が終了すると、把握爪９ａによる保持を解除し、ワークＷを取り出す。なお、工具ユニット２４を第１タレット２３から取り外す場合には、インロー部４４を開口部２３ｂから抜き取ることにより、駆動伝達部６０を基部４０と一体で取り外すことができる。このため、工具ユニット２４の交換を容易に行うことができる。

　以上のように、本実施形態によれば、工具ユニット２４の基部４０が第１タレット２３に対して着脱可能に設けられ、駆動伝達部６０が基部４０に設けられるため、工具ユニット２４を交換する場合、基部４０と駆動伝達部６０とを一体で第１タレット２３に対して着脱させることができる。これにより、工具ユニット２４の交換の手間を低減することが可能となり、回転工具などの他の工具に切り替えることも容易となる。また、第１タレット２３の工具駆動部３０を用いてスライダ５０をＹ方向に移動する構成であるため、小型の駆動機構によって切削工具Ｔ１をＹ方向に移動させることができる。

　以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。　
　図８は、変形例に係る第１タレット２３の一例を示す図である。図８に示すように、工具ユニット２４に加えて、ドリル等の回転工具Ｔ２を保持する工具ユニット１２４を第１タレット２３の他の装着面２３ａに装着してもよい。

　この場合、工具ユニット１２４には、工具駆動部３０の駆動力を回転工具Ｔ２に伝達可能な駆動伝達部１６０が設けられる。駆動伝達部１６０には、上記実施形態の突起部６１ａと同様の突起部１６１ａを有するシャフト１６１が設けられている。また、突起部１６１ａと伝達シャフト３６の凹部３６ａとにより接続機構１３８が構成されている。このため、第１タレット２３が回転して工具ユニット１２４がワークＷに対向する位置（第１タレット２３の－Ｘ側の位置）に配置される際に、工具駆動部３０と駆動伝達部１６０とが接続される。このように、第１タレット２３を回転させるだけで工具駆動部３０が回転工具Ｔ２に接続されるため、工具ユニット２４を取り外して工具ユニット１２４を新たに装着し直さなくても済む。よって、工具ユニット２４及び工具ユニット１２４の両方を第１タレット２３に装着し、各工具ユニットを用いてワークＷを加工することができる。

　また、上記実施形態では、Ｙ方向を水平面に沿った方向として説明したが、これに限定するものではなく、Ｙ方向を水平面に垂直な方向としてもよい。この場合、ワークＷを切削する時には、工具ユニット２４のスライダ５０が水平面に垂直な方向（例、重力方向）に移動することになる。

　また、上記実施形態の構成に加えて、スライダ５０の位置を検出するための位置検出用デジタルゲージが工具駆動部３０又は駆動伝達部６０の一部に設けられてもよい。

　また、上記各実施形態では、切削加工の際、ワークＷ（主軸７等）に対して切削工具Ｔ１を移動させているが、これに代えて、切削工具Ｔ１に対してワークＷを移動させるものや、切削工具Ｔ１及びワークＷの双方を移動させて切削加工を行ってもよい。

　また、上記実施形態では、切削工具Ｔ１を、Ｙ方向に移動させる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば切削工具Ｔ１の移動方向を、Ｙ方向とＺ方向とを合成した方向として切削加工を行ってもよい。この場合についても、切削工具Ｔ１をＹ方向に移動させる際には、上記スライダ５０をＹ方向に移動させるようにすればよい。

　Ｗ…ワーク　Ｍ１…Ｚ方向駆動系（移動装置）　Ｍ２…Ｘ方向駆動系（移動装置）　Ｔ、Ｔ１…切削工具　Ｔｈ…直線切刃　７…主軸　２１、２１Ａ…刃物台駆動部　２３…第１タレット（刃物台）　２３Ａ…第２タレット（刃物台）　２３ａ…装着面　２３ｂ…開口部　２４、２４Ａ…工具ユニット　２５…ホルダ　３０…工具駆動部　３１…モータ（回転モータ）　３６…伝達シャフト　３６ａ…凹部　３８…接続機構　４０…基部　４４…インロー部　５０…スライダ　６０…駆動伝達部　６５…ピニオンギア　６６…ラックギア　１００…工作機械

Claims

　ワークを保持して回転する主軸と、
　前記ワークを切削する切削工具を保持する工具ユニットが装着され、かつ内部に工具駆動部を備える刃物台と、
　前記切削工具による前記ワークの切削量を規定するＸ方向、及び前記主軸の軸線に沿ったＺ方向に、前記主軸と前記刃物台とを相対的に移動させる移動装置と、を備え、
　前記工具ユニットは、前記刃物台に着脱可能な基部と、前記切削工具の直線切刃の方向を前記Ｘ方向から見て前記Ｚ方向に対して所定角度傾けた状態で前記切削工具を保持しかつ前記基部に設けられて前記Ｘ方向と前記Ｚ方向とのいずれにも直交するＹ方向に移動可能なスライダと、前記基部に設けられかつ前記工具駆動部に接続して前記スライダを移動させる駆動伝達部と、を備える、
　工作機械。
　前記刃物台は、前記Ｚ方向と平行の回転軸周りに回転可能であり、かつ外周に複数の前記工具ユニットまたは前記切削工具を装着可能であり、
　前記刃物台が回転して前記工具ユニットが前記ワークに対向した際に、前記工具駆動部と前記駆動伝達部とを接続する接続機構を備える請求項１記載の工作機械。
　前記基部は、前記刃物台に備える開口部に挿入して前記工具ユニットを位置決めするインロー部を備える請求項１または請求項２記載の工作機械。
　前記駆動伝達部は、前記インロー部を用いて前記工具駆動部と接続される請求項３記載の工作機械。
　前記工具駆動部は、前記刃物台に保持された回転工具を回転駆動させるための回転モータが用いられる請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の工作機械。
　前記駆動伝達部は、前記回転モータの駆動により回転するピニオンギアと、前記スライダに前記Ｙ方向に沿って設けられかつ前記ピニオンギアと噛み合うラックギアと、を備える請求項５記載の工作機械。
　内部に工具駆動部を備える刃物台に装着され、主軸に保持されたワークを切削する切削工具を保持可能な工具ユニットであって、
　前記刃物台に着脱可能な基部と、
　前記切削工具による前記ワークの切削量を規定する方向をＸ方向としかつ前記主軸の軸線に沿った方向をＺ方向とする場合、前記切削工具の直線切刃の方向を前記Ｘ方向から見て前記Ｚ方向に対して所定角度傾けた状態で前記切削工具を保持しかつ前記基部に設けられて前記Ｘ方向と前記Ｚ方向とのいずれにも直交するＹ方向に移動可能なスライダと、
　前記基部に設けられかつ前記工具駆動部に接続可能であり、前記工具駆動部の駆動により前記スライダを移動させる駆動伝達部と、を備える工具ユニット。
　主軸に保持されて回転するワークを加工する方法であって、
　スライダを介して切削工具を刃物台に保持することと、
　前記切削工具による前記ワークの切削量を規定するＸ方向、及び前記主軸の軸線に沿ったＺ方向に、前記主軸と前記刃物台とを相対的に移動させることと、
　前記スライダに、前記切削工具の直線切刃の方向を前記Ｘ方向から見て前記Ｚ方向に対して所定角度傾けた状態で前記切削工具を保持させることと、
　前記スライダを、前記Ｘ方向と前記Ｚ方向とのいずれにも直交するＹ方向に移動させることと、を含む加工方法。