特開 2017-177310 ワーク保持装置およびワーク保持装置を備える工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-177310(P2017-177310A)

(43)【公開日】2017年10月5日

(54)【発明の名称】ワーク保持装置およびワーク保持装置を備える工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/02 20060101AFI20170908BHJP

   B23Q 1/00 20060101ALI20170908BHJP

   B23Q 1/01 20060101ALI20170908BHJP

   B23B 31/02 20060101ALI20170908BHJP

   B23Q 7/00 20060101ALI20170908BHJP

   B23B 41/12 20060101ALI20170908BHJP

【ＦＩ】

   B23Q3/02 Z

   B23Q1/00 H

   B23Q1/01 T

   B23B31/02 601B

   B23Q7/00 E

   B23B41/12

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-71635(P2016-71635)

(22)【出願日】2016年3月31日

(11)【特許番号】特許第6099790号(P6099790)

(45)【特許公報発行日】2017年3月22日

(71)【出願人】

【識別番号】000154990

【氏名又は名称】株式会社牧野フライス製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100130133

【弁理士】

【氏名又は名称】曽根 太樹

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(72)【発明者】

【氏名】角田 直哉

(72)【発明者】

【氏名】小黒 智也

【テーマコード（参考）】

3C016

3C032

3C033

3C036

3C048

【Ｆターム（参考）】

3C016BA01

3C016BA08

3C032DD00

3C033AA00

3C033BB10

3C036AA11

3C048BC01

(57)【要約】

【課題】中ぐり加工を行う工作機械に取り付けられ、工作機械の小型化を図ることができるワーク保持装置を提供する。
【解決手段】ワーク保持装置４０は、工作機械１０のテーブル１４に取り付けられる。ワーク保持装置４０は、周方向の表面に刃部を有する棒状の工具２にて貫通穴１ａの内面が加工されるワーク１を保持する。ワーク保持装置４０は、ワーク１が固定されるベース部材４１と、工具２を支持する工具支持部材４２と、ベース部材４１に対して工具支持部材４２を移動可能に支持する支持部４３とを備える。支持部４３は、工具支持部材４２にて工具２を支持したときの工具２の長手方向に沿って、工具支持部材４２がベース部材４１に対して移動可能に形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械のテーブルに取り付けられ、周方向の表面に刃部を有する棒状の工具にて貫通穴の内面が加工されるワークを保持するワーク保持装置であって、
前記ワークが固定されるベース部材と、
前記工具を支持する工具支持部材と、
ベース部材に対して工具支持部材を移動可能に支持する支持手段とを備え、
工具支持部材は、前記工具の先端側の端部を支持する先端側支持部と、先端側支持部から離れて配置され、前記工具の基端側の端部を支持する基端側支持部と、先端側支持部および基端側支持部を連結する連結部とを含み、
支持手段は、工具支持部材にて前記工具を支持したときの前記工具の長手方向に沿って、ベース部材に対して工具支持部材を移動可能に支持することを特徴とする、ワーク保持装置。

【請求項2】

ベース部材は、工作機械のパレット交換装置にてテーブルに着脱可能に形成されており、
ベース部材に前記ワークが固定され、更に前記ワークの貫通穴に挿通された前記工具が工具支持部材に支持された状態で、テーブルに着脱可能に形成されている、請求項１に記載のワーク保持装置。

【請求項3】

先端側支持部および基端側支持部は、互いに離れる方向に独立して移動可能に形成されており、
工具支持部材は、先端側支持部と基端側支持部とが互いに離れる方向に、先端側支持部および基端側支持部のうち少なくとも一方を付勢する付勢手段を含む、請求項１または２に記載のワーク保持装置。

【請求項4】

請求項１に記載のワーク保持装置と、
ワーク保持装置を固定するテーブルと、
工具を支持する主軸と、
テーブルと主軸とを直線状に相対移動させる移動装置とを備え、
ワーク保持装置は、テーブルに固定された時に、前記工具の長手方向がテーブルと主軸とを相対移動させる方向と平行になるように形成されていることを特徴とする、工作機械。

【請求項5】

主軸は、前記工具が挿入される挿入部を有し、
移動装置がテーブルと主軸とを相対的に移動することにより、工具支持部材と主軸とが接近し、主軸の挿入部に前記工具が挿入されるように形成されており、
前記ワークを加工する時に、主軸が前記工具を回転する共に移動装置がテーブルと主軸とを相対的に移動することにより、前記ワークに対する前記工具の相対位置が変化して前記ワークに形成された貫通穴の内面が加工される、請求項４に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークを保持するワーク保持装置およびワーク保持装置を備える工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来からワークに形成された穴部の内径を広げる中ぐり加工が知られている。中ぐり加工では、穴部の径を大きくする他にも穴部の芯出しを行うことができる。ここで、ワークに形成された複数の穴部が所定の方向に並んで配置されている場合がある。この場合には、ワークを切削する工具を複数の穴部に通した状態にして、工具を回転すると共に工具を移動させることにより、複数の穴部の内面を加工することができる。

【0003】

例えば、内燃機関のシリンダブロックにおいて、クランクシャフトが配置される貫通穴を加工する場合がある。シリンダブロックには、互いに離間して下穴となる複数の貫通穴が予め形成されている。そして、外周面に複数の刃部を有する棒状の工具を貫通穴の内部に配置する。次に、工具を回転すると共に工具を移動することにより複数の貫通穴の内面を同時に加工することができる。このような加工方法は、ラインボーリング加工と称される。ラインボーリング加工では、複数の貫通穴が同軸状になるように加工することができる。

【0004】

特開２０１０−５２０６９号公報においては、内燃機関のシリンダブロックに形成されたクランクシャフトを挿通する穴部を加工する工作機械が開示されている。この工作機械は、円柱状の工具と、工具により加工が行われる加工対象物と、工具の先端部を回転可能に支持し、工具の軸方向に動作可能である支持手段とを備えることが開示されている。

【0005】

実開平３−８２１３０号公報においては、ラインボーリング加工を行う工具を自動的に交換する自動交換機が開示されている。この自動交換機は、加工ユニットの側方に配置されたマガジン装置と、グリッパー付き挿入装置とを備えることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−５２０６９号公報

【特許文献2】実開平３−８２１３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

工作機械にてラインボーリング加工を行う場合には、上記の特開２０１０−５２０６９号公報に開示されているように、予め主軸に工具の一方の端部をクランプさせる。次に、ワークをテーブルに固定する。そして、工作機械がワークまたは工具を移動することによりワークの貫通穴に工具を挿入する。そして、工具の他方の端部を支持した後に貫通穴の加工を行う。

【0008】

このように、ワークをテーブルに固定した後にワークの複数の貫通穴に工具を挿入するために、工作機械は、少なくとも工具の長さにおいて、ワークまたは工具を移動させる必要がある。たとえば、工具の長手方向に沿って延びるＺ軸の方向において、工具またはワークを長距離にて移動させる必要がある。このために、工作機械が大型になるという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のワーク保持装置は、工作機械のテーブルに取り付けられ、周方向の表面に刃部を有する棒状の工具にて貫通穴の内面が加工されるワークを保持するワーク保持装置であって、ワークが固定されるベース部材と、工具を支持する工具支持部材と、ベース部材に対して工具支持部材を移動可能に支持する支持手段とを備える。工具支持部材は、工具の先端側の端部を支持する先端側支持部と、先端側支持部から離れて配置され、工具の基端側の端部を支持する基端側支持部と、先端側支持部および基端側支持部を連結する連結部とを含む。支持手段は、工具支持部材にて工具を支持したときの工具の長手方向に沿って、ベース部材に対して工具支持部材を移動可能に支持する。

【0010】

上記発明においては、ベース部材は、工作機械のパレット交換装置にてテーブルに着脱可能に形成されており、ベース部材にワークが固定され、更にワークの貫通穴に挿通された工具が工具支持部材に支持された状態で、テーブルに着脱可能に形成されることができる。

【0011】

上記発明においては、先端側支持部および基端側支持部は、互いに離れる方向に独立して移動可能に形成されており、工具支持部材は、先端側支持部と基端側支持部とが互いに離れる方向に、先端側支持部および基端側支持部のうち少なくとも一方を付勢する付勢手段を含むことができる。

【0012】

本発明の工作機械は、前述のワーク保持装置と、ワーク保持装置を固定するテーブルと、工具を支持する主軸と、テーブルと主軸とを直線状に相対移動させる移動装置とを備える。ワーク保持装置は、テーブルに固定された時に、工具の長手方向がテーブルと主軸とを相対移動させる方向と平行になるように形成されている。

【0013】

上記発明においては、主軸は、工具が挿入される挿入部を有し、移動装置がテーブルと主軸とを相対的に移動することにより、工具支持部材と主軸とが接近し、主軸の挿入部に工具が挿入されるように形成されており、ワークを加工する時に、主軸が工具を回転する共に移動装置がテーブルと主軸とを相対的に移動することにより、ワークに対する工具の相対位置が変化してワークに形成された貫通穴の内面が加工されることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、棒状の工具をワークの貫通穴に挿通して中ぐり加工を行う工作機械に取り付けられ、工作機械の小型化を図ることができるワーク保持装置およびワーク保持装置を備える工作機械を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態における工作機械の概略部分断面図である。

【図2】実施の形態におけるワーク保持装置の概略破断図である。

【図3】実施の形態における工作機械のブロック図である。

【図4】実施の形態における工作機械にワーク保持装置を配置した時の工作機械の概略部分断面図である。

【図5】実施の形態における他のワーク保持装置の概略部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１から図５を参照して、実施の形態におけるワーク保持装置およびワーク保持装置を備える工作機械について説明する。本実施の形態においては、数値制御式の工作機械を例示して説明する。本実施の形態の工作機械は、棒状に延びる工具を用いて下穴の内面を切削する中ぐり加工を行う。

【0017】

図１は、実施の形態における工作機械の概略部分断面図である。工作機械１０は、工場等の床面に設置されるベッド１２と、ベッド１２の表面に立設するコラム１６と、コラム１６に支持された主軸ヘッド１８とを備える。工作機械１０は、工具２とワーク１とを相対移動させる移動装置を備える。

【0018】

本実施の形態の移動装置は、ワーク１に対して工具２をＺ軸方向に相対移動させるＺ軸移動装置を含む。ベッド１２の上面には、Ｚ軸ガイドレール３６が固定されている。本実施の形態におけるＺ軸ガイドレール３６は、Ｚ軸方向（図１において左右方向）に延びるように配置されている。

【0019】

Ｚ軸ガイドレール３６は、テーブル１４を支持する。テーブル１４にはＺ軸ガイドレール３６と係合するスライダ３７が固定されている。スライダ３７は、Ｚ軸ガイドレール３６に沿って移動する。このために、テーブル１４は、Ｚ軸ガイドレール３６に沿ってＺ軸方向に移動する。テーブル１４の上面には、ワーク１を保持するワーク保持装置４０が取り外し可能なように固定される。Ｚ軸移動装置は、テーブル１４をＺ軸方向に移動するためのサーボモータを含む。本実施の形態のＺ軸移動装置は、テーブル１４と主軸２０とを直線状に相対移動させる移動装置として機能する。

【0020】

移動装置は、ワーク１に対して工具２をＸ軸方向に相対移動させるＸ軸移動装置を備える。ベッド１２の上面には、Ｘ軸ガイドレール３２が固定されている。本実施の形態におけるＸ軸は、Ｚ軸に直交し、更に水平方向（図１の紙面に垂直方向）に延びる。Ｘ軸ガイドレール３２には、スライダ３３を介してコラム１６を支持している。コラム１６は、Ｘ軸ガイドレール３２に沿ってＸ軸方向に移動する。Ｘ軸移動装置は、コラム１６をＸ軸の方向に移動させるサーボモータを含む。

【0021】

移動装置は、ワーク１に対して工具２をＹ軸方向に相対移動させるＹ軸移動装置を備える。コラム１６において、ワーク１に対向する前面には、Ｙ軸ガイドレール３４が固定されている。Ｙ軸ガイドレール３４には、スライダ３５を介して主軸ヘッド１８が支持されている。スライダ３５は、主軸ヘッド１８に固定されている。主軸ヘッド１８は、Ｙ軸ガイドレール３４に沿って、Ｙ軸方向に移動する。主軸ヘッド１８は、主軸２０を回転自在に支持する。また、Ｙ軸移動装置は、主軸ヘッド１８をＹ軸の方向に移動させるサーボモータを含む。

【0022】

主軸２０には工具２が装着される。主軸２０には、工具２を回転させるためのモータが接続されている。このモータが駆動することにより主軸２０が回転する。主軸２０の回転力が工具２に伝達され、工具２を回転させることができる。本実施の形態における工作機械１０は、工具２を回転させながら、コラム１６、主軸ヘッド１８、およびテーブル１４の少なくとも一つの部材を、各軸の方向に移動させることにより、ワーク１を所望の形状に切削することができる。

【0023】

図２に、本実施の形態におけるワーク保持装置の概略破断図を示す。本実施の形態の工作機械１０は、中ぐり加工のうちラインボーリング加工を実施する。図１および図２を参照して、工作機械１０は、ワーク１を保持するワーク保持装置４０を備える。ワーク１は、ワーク保持装置４０を介してテーブル１４に固定される。

【0024】

本実施の形態におけるワーク１は、内部にピストンが配置される内燃機関のシリンダブロックである。ワーク１には、ピストンを支持するためのクランクシャフトが挿通される。本実施の形態においては、クランクシャフトを挿通する貫通穴１ａの内面を切削する。複数の貫通穴１ａは、互いに離間して形成されている。ワーク１には、下穴として、予め定められた径の貫通穴１ａが形成されている。ワークとしては、この形態に限られず、中ぐり加工を行う任意のワークを採用することができる。

【0025】

本実施の形態の工具２は、棒状に形成されているラインボーリング工具である。工具２は、棒状に延びる工具本体２１と、工具本体２１の周方向の表面に配置された刃部２２とを有する。複数の刃部２２は、互いに離れて配置されている。本実施の形態の複数の刃部２２は、ワーク１の複数の貫通穴１ａに対応する位置に配置されている。

【0026】

ワーク保持装置４０は、ワーク１が固定されるベース部材４１を含む。ベース部材４１は、ワーク１の高さを調整する為の架台４９を含む。ワーク１は、架台４９に固定されている。ワーク１を加工する場合には、ベース部材４１はテーブル１４に固定される。本実施の形態におけるベース部材４１は、ワーク１が固定されるパレットとしての機能を有する。ワーク保持装置４０は、パレット交換装置にてテーブル１４から着脱可能に形成されている。

【0027】

本実施の形態におけるワーク保持装置４０は、ワーク１を保持するとともに工具２を支持する。ワーク保持装置４０は、工具２を支持する工具支持部材４２を備える。工具支持部材４２は、工具２の先端側の端部を支持する先端側支持部４６と、工具の基端側の端部を支持する基端側支持部４７を有する。先端側支持部４６と基端側支持部４７とは、互いに離れて配置されている。工具支持部材４２は、先端側支持部４６と基端側支持部４７とを連結する連結部４８を含む。先端側支持部４６および基端側支持部４７は、連結部４８から立設するように形成されている。

【0028】

先端側支持部４６には、挿入穴４６ａが形成されている。挿入穴４６ａには、軸受け５１が配置されている。軸受け５１は、工具２の先端側の端部を回転可能に支持する。軸受け５１は、工具２の先端の端部を取り外し可能にクランプするように形成されている。一方で、軸受け５１は、工具２を取りつけた後に工具２の抜ける方向に力が加わっても、工具支持部材４２から抜けないように形成されている。

【0029】

基端側支持部４７には、挿入穴４７ａが形成されている。挿入穴４７ａには、工具２を挿通する軸受け５３が配置されている。軸受け５３の嵌合穴５３ａは、工具本体２１のテーパ形状の部分が嵌合するように形成されている。工具本体２１は、軸受け５３により、基端側支持部４７に回転可能に支持されている。本実施の形態では、テーパ形状により嵌合される例を説明しているが、この形態に限られず、例えば、嵌合する部分は円筒形状の嵌合穴を有する軸受けと、肩形状を有する工具本体とを組み合わせて形成されていても構わない。

【0030】

ワーク保持装置４０は、ベース部材４１に対して工具支持部材４２を移動可能に支持する支持手段として、支持部４３を備える。支持部４３は、ベース部材４１に固定されたガイドレール４４と、ガイドレール４４に係合し、ガイドレール４４に沿って移動するスライダ４５とを含む。スライダ４５は、工具支持部材４２に固定されている。ガイドレール４４は、ワーク保持装置４０がテーブル１４に取り付けられた時に、Ｚ軸方向に延びるように形成されている。支持部４３は、工具支持部材４２が工具２を支持したときの工具２の軸方向に沿って、工具支持部材４２がベース部材４１に対して移動するように形成されている。

【0031】

このように、工具支持部材４２は、ベース部材４１に対して移動可能に形成されている。または、ベース部材４１は、矢印８１に示すように、停止した工具支持部材４２に対して移動できるように形成されている。工具支持部材４２は、ワーク保持装置４０がテーブル１４に固定されたときに、工具２の長手方向がテーブル１４の移動方向と平行になるように形成されている。本実施の形態においては、ベース部材４１がベッド１２に対して停止した状態である時に、工具支持部材４２がＺ軸方向に移動するように形成されている。

【0032】

ワーク保持装置４０は、ベース部材４１に対して工具支持部材４２が移動しないように工具支持部材４２を一時的に固定したり固定を解除したりする固定機構を備える。工具２にてワーク１の切削を行う時に、固定機構は、固定を解除する。また、工具２にてワーク１の切削を行う時以外は、ベース部材４１に対して工具支持部材４２が移動しないように、固定機構により工具支持部材４２を固定することができる。

【0033】

本実施の形態における工具２は、継手２３を介して工具ホルダ２４に連結されている。工具ホルダ２４は、主軸２０に形成された挿入部２０ａに挿入される。そして、主軸２０は、工具ホルダ２４を保持する。本実施の形態では、工具ホルダ２４と工具本体２１との間には、継手２３が配置されている。本実施の形態の継手２３は、オルダム継手である。継手２３は、工具本体２１の中心軸と主軸２０の回転軸とが一致しない場合でも主軸２０の回転力を工具２に伝達する機能を有する。

【0034】

継手２３としては、オルダム継手に限られず、工具２が工具支持部材４２にて支持された時の工具２の中心軸と、主軸２０の回転軸とがずれていても、主軸２０の回転力を工具２に伝達することができる任意の継手を採用することができる。また、工具２の中心軸を主軸２０の回転軸に一致させることができる場合には、継手２３は配置されていなくても構わない。

【0035】

図３に、本実施の形態における工作機械のブロック図を示す。工作機械１０は、各軸に取り付けられた各軸サーボモータ３９を制御する制御装置１１を備える。制御装置１１は、バスを介して互いに接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する演算処理装置を含む。制御装置１１には、加工プログラム７１が入力される。制御装置１１は、加工プログラム７１に基づいて、各軸サーボモータ３９を駆動する。そして、工作機械１０は、ワーク１に対する工具２の相対位置を変更しながらワーク１を加工することができる。

【0036】

本実施の形態における工作機械１０は、ワークを自動的に交換する自動交換装置としてのパレット交換装置４を備える。パレット交換装置４は、制御装置１１に制御されている。パレット交換装置４は、予め定められた場所に配置されているワーク保持装置４０を搬送して、テーブル１４に固定する。また、パレット交換装置４は、テーブル１４に固定されているワーク保持装置４０をテーブル１４から取り外して、予め定められた場所まで搬送することができる。

【0037】

本実施の形態におけるベース部材４１は、パレットとして機能するために、パレット交換装置４は、ベース部材４１をテーブル１４に取り付けたり、テーブル１４から取り外したりすることができる。特に、本実施の形態において、パレット交換装置４は、ベース部材４１にワーク１が固定され、さらに、工具支持部材４２に工具２が取り付けられた状態にて、ベース部材４１をテーブル１４に取り付けたりテーブル１４から取り外したりすることができる。

【0038】

本実施の形態における工作機械１０では、ワーク保持装置４０をテーブル１４に固定する前に、ワーク１および工具２をワーク保持装置４０に取り付ける。例えば、作業者は、工作機械１０から離れた作業場所において、ワーク１をベース部材４１に固定するとともに、工具２を工具支持部材４２に取りつける。

【0039】

始めに、ワーク保持装置４０の固定機構は、ベース部材４１に対して工具支持部材４２が移動しないように、工具支持部材４２を固定する。作業者は、ワーク保持装置４０の架台４９の上面にワーク１を固定する。架台４９の高さは、ワーク１の貫通穴１ａの中心軸の高さと、工具２の中心軸の高さとが一致するように形成されている。次に、作業者は、工具支持部材４２に配置された軸受け５３の嵌合穴５３ａに工具２を挿通する。作業者は、工具２をワーク１の複数の貫通穴１ａに挿通する。工具２には、継手２３および工具ホルダ２４が連結されている。そして、作業者は、挿入穴４６ａに配置されている軸受け５１に工具２の先端を配置する。工具本体２１の先端側の端部を軸受け５１にて支持する。工具２は、工具支持部材４２に回転可能に支持される。

【0040】

ワーク１および工具２をワーク保持装置４０に取り付ける作業では、作業者は、ワーク１の貫通穴１ａの中心軸と、工具２の中心軸とが一致するように位置合わせの調整を実施する。例えば、作業者は、架台４９の上面におけるワーク１の位置を調整することができる。

【0041】

次に、パレット交換装置４は、工具２およびワーク１が配置されたワーク保持装置４０をテーブル１４の上面に配置して、ワーク保持装置４０をテーブル１４に固定する。工具２の長手方向（工具２の延びる方向）がテーブル１４の移動方向と平行になる。

【0042】

図４は、テーブルにワーク保持装置を配置したときの加工前の工作機械の概略図である。工具２に連結された工具ホルダ２４は、主軸２０から離れている。Ｚ軸移動装置は、工具ホルダ２４と主軸２０とが近接するように、テーブル１４を配置することが好ましい。

【0043】

次に、Ｚ軸移動装置は、矢印８３に示すように、テーブル１４を移動する。工具支持部材４２と主軸２０とが接近する。工具支持部材４２に支持された工具２は、主軸２０に向かって移動する。そして、矢印８４に示すように、工具ホルダ２４が主軸２０の挿入部２０ａに挿入される。そして、主軸２０は、工具ホルダ２４を保持する。工具２は、主軸２０に連結される。この後に、ワーク保持装置４０の固定機構は、工具支持部材４２の固定を解除する。ベース部材４１は、工具支持部材４２に対してＺ軸方向に自由に移動する状態になる。

【0044】

次に、図１を参照して、主軸ヘッド１８が主軸２０を回転することにより、工具２が中心軸の周りに自転する。継手２３が配置されていることにより、工具２の中心軸と主軸２０の回転軸とが厳密に一致にしていなくても、工具２を回転させることができる。

【0045】

次に、Ｚ軸移動装置は、矢印８２に示す様に、テーブル１４をＺ軸方向に移動することにより、工具２の刃部２２にて、ワーク１の貫通穴１ａの内面を加工することができる。テーブル１４がＺ軸方向に移動することにより、ベース部材４１に固定されたワーク１が矢印８１に示すＺ軸方向に移動する。ところが、工具２は、主軸２０に連結されているために、工具支持部材４２および工具２は移動せずに、Ｚ軸方向においては一定の位置に維持される。このために、工具２に対してワーク１が相対的にＺ軸方向に移動して、貫通穴１ａの内面を切削することができる。このように、加工する時に、移動装置がテーブル１４と主軸２０とを相対的に移動することにより、ワーク１に対する工具２の相対位置が変化して、貫通穴１ａの加工を行うことができる。

【0046】

このように、本実施の形態の工作機械１０は、ワーク１を加工する時に、主軸２０が工具２を回転する共にＺ軸移動装置がテーブル１４を移動することにより、工具２に対してワーク１が直線状に移動してワーク１に形成された貫通穴１ａの内面を加工することができる。

【0047】

工具２の位置は工具支持部材４２にて定められる。また、工具支持部材４２に対するワーク１の位置合わせは、工作機械１０にワーク保持装置４０が配置される前に行われている。このために、高い精度でワーク１の貫通穴１ａを加工することができる。また、本実施の形態においては、複数の刃部２２は、複数の貫通穴１ａの位置に対応して配置されているために、複数の貫通穴１ａを一度に加工することができる。また、複数の貫通穴１ａの中心軸が揃うように加工することができる。

【0048】

図４を参照して、ワーク１の加工が完了した時には、Ｚ軸移動装置は、矢印８５に示すように、テーブル１４をコラム１６から離れる向きに移動する。主軸２０は、工具ホルダ２４の連結を解除する。工具ホルダ２４は、図４に示す様に、主軸２０から離れた位置に配置される。

【0049】

次に、パレット交換装置４は、ワーク保持装置４０のベース部材４１を保持する。パレット交換装置４は、テーブル１４からワーク保持装置４０を取り外す。そして、パレット交換装置４は、ワーク保持装置４０を工作機械１０から離れた予め定められた場所に移動することができる。そして、作業者は、ワーク保持装置４０から工具２およびワーク１を取り外すことができる。

【0050】

本実施の形態における工作機械１０では、ワーク保持装置４０においてワーク１に工具２を予め挿通する。そして、この状態で、ワーク保持装置４０を工作機械１０に配置する。このために、ワークをテーブルに固定した後に、工具の延びる方向に長い距離にてワークまたは工具を移動させる必要がなく、工作機械を小型にすることができる。例えば、従来の技術の工作機械においては、工具を主軸に取り付けた後に、テーブルに取り付けたワークを移動することにより、ワークの貫通穴に工具を挿通する。このために、テーブルは、工具の延びる方向に長い距離にて移動する必要がある。しかしながら、本実施の形態のワーク保持装置を用いた場合には、テーブルの移動距離は、工具を主軸に連結させる長さと、刃部にてワークを加工できる長さを考慮すれば良い。このために、テーブルの移動距離を短くすることができる。

【0051】

また、本実施の形態のワーク保持装置を用いることにより、ワークの貫通穴に工具を挿通する作業を工作機械において実施する必要がないため、工作機械にて要する加工時間を短くすることができる。すなわち、工具をワークに挿通させる時間を削減することができて、工作機械におけるワークの加工時間を短くすることができる。このため、工作機機械は、多くのワークを加工することができる。

【0052】

本実施の形態における工作機械は、パレット交換装置がテーブルにワーク保持装置を着脱するように形成されているが、この形態に限られず、作業者が、テーブルにワーク保持装置を取り付けたり、テーブルからワーク保持装置を取り外したりしても構わない。

【0053】

図５に、本実施の形態における他のワーク保持装置の概略部分断面図を有する。他のワーク保持装置５５は、連結部４８が凹部を有する第１の部分４８ａと、凹部に嵌合する嵌合部を有する第２の部分４８ｂとを含む。工具支持部材４２において、先端側支持部４６および基端側支持部４７は、互いに離れる方向に独立して移動可能に形成されている。ワーク保持装置５５は、先端側支持部４６および基端側支持部４７のうち少なくとも一方を付勢する付勢手段としての付勢部材６１を備える。本実施の形態における付勢部材６１は、コイルスプリングにより構成されている。付勢部材６１は、第１の部分４８ａの凹部の内部に配置されている。

【0054】

先端側支持部４６および基端側支持部４７は、付勢部材６１により、矢印８６に示すように互いに離れる向きに付勢されている。先端側支持部４６は、基端側支持部４７から離れる向きに付勢される。ところが、工具２の先端側の端部が軸受け５１に支持されているために、先端側支持部４６から工具２が抜けることが防止される。また、工具本体２１のテーパ形状の部分が嵌合穴５３ａに接触することにより、工具２が基端側支持部４７から抜けることが防止される。工具２には両端が引っ張られる向きに力が加わる。このために、工具２および工具支持部材４２の剛性を向上させることができる。この結果、工具２を回転させた時に、工具２が振動したり、がたついたりすることを抑制できる。そして、工作機械１０は、ワーク１の加工精度を向上させることができる。

【0055】

また、本実施の形態の他のワーク保持装置５５は、ワーク１に加えて工具２が取り付けられた状態で搬送される。このために、搬送途中に工具２が振動したりがたついたりすることを抑制できる。たとえば、パレット交換装置４は、付勢部材６１の付勢力により安定した状態にてワーク保持装置５５を搬送することができる。

【0056】

なお、付勢手段としては、コイルスプリングに限られず、基端側支持部および先端側支持部のうち少なくとも一方を付勢する任意の手段を採用することができる。例えば、付勢手段は、油圧により基端側支持部および先端側支持部を付勢しても構わない。

【0057】

本実施の形態の工作機械１０は、加工期間中に、工具２の長手方向（Ｚ軸方向）にテーブル１４が移動する一方で、主軸２０は工具２の長手方向に移動しないように形成されている。工作機械は、この形態に限られず、工具の長手方向に沿って主軸とテーブルとが相対移動するように形成されていれば構わない。すなわち、工作機械は、テーブルと主軸とを直線状に相対移動させる移動装置を備えていれば構わない。ワーク保持装置は、テーブルに固定された時に、工具の長手方向がテーブルと主軸とを相対移動させる方向と平行になるように形成することができる。

【0058】

そして、ワーク保持装置をテーブルに配置した後に、移動装置がテーブルと主軸とを相対的に移動することにより、工具支持部材と主軸とが接近し、主軸の挿入部に工具が挿入されるように形成することができる。ワークの加工期間中には、主軸が工具を回転する共に移動装置がテーブルと主軸とを相対的に移動することにより、ワークに対する工具の相対位置が変化してワークに形成された貫通穴の内面を加工することができる。

【0059】

例えば、工作機械は、主軸をＺ軸方向に移動可能に形成し、テーブルはＺ軸方向には移動しないように形成することができる。この工作機械では、ワークおよび工具を配置したワーク保持装置をテーブルに固定する。移動装置が主軸をＺ軸方向に移動することにより、主軸の挿入部に工具が挿入されて、工具が主軸に支持される。そして、ワークを加工する時には、テーブルはＺ軸方向の位置が維持された状態で、主軸をＺ軸方向に移動する。テーブルは移動せずに、工具が工具支持部材と共にＺ軸方向に移動する。ワークに対する工具の相対的な位置が変化して、ワークの貫通穴の内面を加工することができる。または、工作機械は、主軸をＺ軸方向に移動可能に形成し、更に、テーブルをＺ軸方向に移動可能に形成しても構わない。移動装置が主軸およびテーブルのうち少なくとも一方を移動することにより、テーブルと主軸とを直線状に相対移動させることができる。

【0060】

本実施の形態の工作機械は、３個の直動軸を有するが、この形態に限られず、主軸に工具を装着したときに、工具の長手方向に沿ってテーブルおよび主軸の少なくとも一方が移動可能に形成されている任意の工作機械を採用することができる。

【0061】

上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

【符号の説明】

【0062】

１ ワーク
１ａ 貫通穴
２ 工具
４ パレット交換装置
１０ 工作機械
１４ テーブル
２０ 主軸
２０ａ 挿入部
２２ 刃部
２４ 工具ホルダ
３６ Ｚ軸ガイドレール
３９ 各軸サーボモータ
４０，５５ ワーク保持装置
４１ ベース部材
４２ 工具支持部材
４３ 支持部
４４ ガイドレール
４５ スライダ
４６ 先端側支持部
４７ 基端側支持部
４８ 連結部
６１ 付勢部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】