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(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】P2022139886
(43)【公開日】2022-09-26
(54)【発明の名称】工作機械
(51)【国際特許分類】
B23B 7/00 20060101AFI20220915BHJP
B23Q 5/34 20060101ALI20220915BHJP
【ＦＩ】
B23B7/00
B23Q5/34 510B
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021040452
(22)【出願日】2021-03-12
(71)【出願人】
【識別番号】000001960
【氏名又は名称】シチズン時計株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000137856
【氏名又は名称】シチズンマシナリー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002343
【氏名又は名称】弁理士法人 東和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】篠原 孝哲
(72)【発明者】
【氏名】川本 学
(72)【発明者】
【氏名】小山 務
【テーマコード（参考）】
3C045
【Ｆターム（参考）】
3C045BA01
3C045BA11
3C045CA01
3C045EA12
3C045EA20
(57)【要約】
【課題】電磁クラッチの摩耗によらずワークの加工状態やワーク加工のサイクルタイムを保つ工作機械を提供する。
【解決手段】
電磁クラッチ制御手段１８０が、エンコーダー１７０の検出したカム１４０の回転位置θから刃物台１２０の位置を検出する刃物台位置検出部１８１と、エンコーダー１７０の検出したカム１４０の回転位置θからカム１４０の回転速度ωを算出するカム回転速度算出部１８２と、刃物台位置検出部１８１の検出した刃物台１２０の位置とカム回転速度算出部１８２の算出したカム１４０の回転速度ωとから電磁クラッチによるカム１４０の回転速度ωの切り替えを開始する切替開始タイミングを調整する切替開始タイミング調整部１８３とを有している。
【選択図】図１
【解決手段】
電磁クラッチ制御手段１８０が、エンコーダー１７０の検出したカム１４０の回転位置θから刃物台１２０の位置を検出する刃物台位置検出部１８１と、エンコーダー１７０の検出したカム１４０の回転位置θからカム１４０の回転速度ωを算出するカム回転速度算出部１８２と、刃物台位置検出部１８１の検出した刃物台１２０の位置とカム回転速度算出部１８２の算出したカム１４０の回転速度ωとから電磁クラッチによるカム１４０の回転速度ωの切り替えを開始する切替開始タイミングを調整する切替開始タイミング調整部１８３とを有している。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークを切削加工する切削工具を保持して前記ワークに対して進退自在に直線運動する刃物台と、該刃物台の直線運動の動力源となるモーターと、該モーターの回転運動を前記刃物台の直線運動に変換するカムと、前記カムの回転速度を切り替える電磁クラッチと、前記カムの回転位置を検出するカム位置検出手段と、前記電磁クラッチによる前記カムの回転速度の切り替えを制御する電磁クラッチ制御手段とを備えて前記ワークを切削加工する工作機械であって、
前記電磁クラッチ制御手段が、前記カム位置検出手段の検出した前記カムの回転位置から前記刃物台の位置を検出する刃物台位置検出部と、前記カム位置検出手段の検出した前記カムの回転位置から前記カムの回転速度を算出するカム回転速度算出部と、前記刃物台位置検出部の検出した前記刃物台の位置と前記カム回転速度算出部の算出した前記カムの回転速度とから前記電磁クラッチによる前記カムの回転速度の切り替えを開始する切替開始タイミングを調整する切替開始タイミング調整部とを有している、工作機械。
前記電磁クラッチ制御手段が、前記カム位置検出手段の検出した前記カムの回転位置から前記刃物台の位置を検出する刃物台位置検出部と、前記カム位置検出手段の検出した前記カムの回転位置から前記カムの回転速度を算出するカム回転速度算出部と、前記刃物台位置検出部の検出した前記刃物台の位置と前記カム回転速度算出部の算出した前記カムの回転速度とから前記電磁クラッチによる前記カムの回転速度の切り替えを開始する切替開始タイミングを調整する切替開始タイミング調整部とを有している、工作機械。
【請求項2】
前記刃物台が前記ワークに近づく場合に、前記電磁クラッチ制御手段が前記電磁クラッチに対して前記カムの回転速度を高速から低速に切り替える低速切替制御を行い、
前記刃物台が前記ワークから遠ざかる場合に、前記電磁クラッチ制御手段が前記電磁クラッチに対して前記カムの回転速度を低速から高速に切り替える高速切替制御を行い、
前記電磁クラッチ制御手段の切替開始タイミング調整部が、前記電磁クラッチによる低速切替制御を開始する低速切替開始タイミングを調整する、請求項１に記載の工作機械。
。
前記刃物台が前記ワークから遠ざかる場合に、前記電磁クラッチ制御手段が前記電磁クラッチに対して前記カムの回転速度を低速から高速に切り替える高速切替制御を行い、
前記電磁クラッチ制御手段の切替開始タイミング調整部が、前記電磁クラッチによる低速切替制御を開始する低速切替開始タイミングを調整する、請求項１に記載の工作機械。
。
【請求項3】
前記電磁クラッチ制御手段が、前記刃物台位置検出部の検出した前記刃物台の位置と前記カム回転速度算出部の算出した前記カムの回転速度とに基づいて前記電磁クラッチの摩耗状態を判断する摩耗状態判断部と、前記電磁クラッチの交換を報知する交換報知部とを有し、
前記摩耗状態判断部が前記切替開始タイミング調整部による前記切替開始タイミングの調整できないと判断した場合に、前記交換報知部が前記電磁クラッチの交換を報知する、請求項１または請求項２に記載の工作機械。
前記摩耗状態判断部が前記切替開始タイミング調整部による前記切替開始タイミングの調整できないと判断した場合に、前記交換報知部が前記電磁クラッチの交換を報知する、請求項１または請求項２に記載の工作機械。
【請求項4】
前記電磁クラッチ制御手段が、前記刃物台位置検出部の検出した前記刃物台の位置と前記カム回転速度算出部の算出した前記カムの回転速度とに基づいて前記電磁クラッチの摩耗状態を判断する摩耗状態判断部と、前記電磁クラッチの摩耗状態を報知するクラッチ状態報知部とを有し、
前記切替開始タイミング調整部が前記切替開始タイミングの調整を行った場合に、前記クラッチ状態報知部が前記電磁クラッチの摩耗状態を報知する、請求項１または請求項２に記載の工作機械。
前記切替開始タイミング調整部が前記切替開始タイミングの調整を行った場合に、前記クラッチ状態報知部が前記電磁クラッチの摩耗状態を報知する、請求項１または請求項２に記載の工作機械。
【請求項5】
前記刃物台が、複数設置され、
前記電磁クラッチ制御手段の切替開始タイミング調整部が、すべての前記刃物台の移動速度の制御を開始するタイミングを調整する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の工作機械。
前記電磁クラッチ制御手段の切替開始タイミング調整部が、すべての前記刃物台の移動速度の制御を開始するタイミングを調整する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電磁クラッチを有する工作機械に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ワークを把持して回転する主軸と、ワークを切削する回転工具を保持した刃物台と、附帯装置を作動させるカム軸と、このカム軸をクラッチを介して回転駆動するモーターを備えた自動旋盤のような工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
そして、このような工作機械において用いられるクラッチとして、伝達軸と一体に回転するローターと、このローターと離間対向してローターに磁着自在であると共に被伝達軸と一体に回転するアーマチュアとを有する摩擦式の電磁クラッチを用いることが多い。
この電磁クラッチは、電磁クラッチへ通電することで、ローターとアーマチュアとを磁着させて、伝達軸の回転を被伝達軸に伝達している。
この電磁クラッチは、電磁クラッチへ通電することで、ローターとアーマチュアとを磁着させて、伝達軸の回転を被伝達軸に伝達している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】実開昭６３－１０３９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述した電磁クラッチは、回転数の異なるローターとアーマチュアとを磁着させて伝達軸の回転を被伝達軸に伝達しているため、ローターとアーマチュアとを磁着させる際にローターとアーマチュアとの対向面が摩擦により摩耗することがある。
ローターとアーマチュアとの対向面が摩耗していくと、電磁クラッチへの通電に対する応答性（被伝達軸の回転速度が伝達軸の回転速度に到達するまでの時間）が悪化し、加工精度への影響や工具破損などが生じてしまったり、ワーク加工のサイクルタイムが長くなってしまったりする虞れがある。
ローターとアーマチュアとの対向面が摩耗していくと、電磁クラッチへの通電に対する応答性（被伝達軸の回転速度が伝達軸の回転速度に到達するまでの時間）が悪化し、加工精度への影響や工具破損などが生じてしまったり、ワーク加工のサイクルタイムが長くなってしまったりする虞れがある。
【0006】
そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、電磁クラッチの摩耗によらずワークの加工状態やワーク加工のサイクルタイムを保つ工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、第１に、ワークを切削加工する切削工具を保持して前記ワークに対して進退自在に直線運動する刃物台と、該刃物台の直線運動の動力源となるモーターと、該モーターの回転運動を前記刃物台の直線運動に変換するカムと、前記カムの回転速度を切り替える電磁クラッチと、前記カムの回転位置を検出するカム位置検出手段と、前記電磁クラッチによる前記カムの回転速度の切り替えを制御する電磁クラッチ制御手段とを備えて前記ワークを切削加工する工作機械であって、前記電磁クラッチ制御手段が、前記カム位置検出手段の検出した前記カムの回転位置から前記刃物台の位置を検出する刃物台位置検出部と、前記カム位置検出手段の検出した前記カムの回転位置から前記カムの回転速度を算出するカム回転速度算出部と、前記刃物台位置検出部の検出した前記刃物台の位置と前記カム回転速度算出部の算出した前記カムの回転速度とから前記電磁クラッチによる前記カムの回転速度の切り替えを開始する切替開始タイミングを調整する切替開始タイミング調整部とを有していることを特徴とする。
【0008】
第２に、前記刃物台が前記ワークに近づく場合に、前記電磁クラッチ制御手段が前記電磁クラッチに対して前記カムの回転速度を高速から低速に切り替える低速切替制御を行い、前記刃物台が前記ワークから遠ざかる場合に、前記電磁クラッチ制御手段が前記電磁クラッチに対して前記カムの回転速度を低速から高速に切り替える高速切替制御を行い、前記電磁クラッチ制御手段の切替開始タイミング調整部が、前記電磁クラッチによる低速切替制御を開始する低速切替開始タイミングを調整することを特徴とする。
【0009】
第３に、前記電磁クラッチ制御手段が、前記刃物台位置検出部の検出した前記刃物台の位置と前記カム回転速度算出部の算出した前記カムの回転速度とに基づいて前記電磁クラッチの摩耗状態を判断する摩耗状態判断部と、前記電磁クラッチの交換を報知する交換報知部とを有し、前記摩耗状態判断部が前記切替開始タイミング調整部による前記切替開始タイミングの調整できないと判断した場合に、前記交換報知部が前記電磁クラッチの交換を報知することを特徴とする。
【0010】
第４に、前記電磁クラッチ制御手段が、前記刃物台位置検出部の検出した前記刃物台の位置と前記カム回転速度算出部の算出した前記カムの回転速度とに基づいて前記電磁クラッチの摩耗状態を判断する摩耗状態判断部と、前記電磁クラッチの摩耗状態を報知するクラッチ状態報知部とを有し、前記切替開始タイミング調整部が前記切替開始タイミングの調整を行った場合に、前記クラッチ状態報知部が前記電磁クラッチの摩耗状態を報知することを特徴とする。
【0011】
第５に、前記刃物台が、複数設置され、前記電磁クラッチ制御手段の切替開始タイミング調整部が、すべての前記刃物台の移動速度の制御を開始するタイミングを調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、以下の効果を奏することができる。
（１）電磁クラッチ制御手段が、カム位置検出手段の検出したカムの回転位置から刃物台の位置を検出する刃物台位置検出部と、カム位置検出手段の検出したカムの回転位置からカムの回転速度を算出するカム回転速度算出部とを有していることにより、刃物台がワークの加工を行うワーク加工位置に到達した状態におけるカムの回転速度や刃物台がワークから退避した刃物台退避位置に到達した状態におけるカムの回転速度が確認可能となるため、刃物台の位置とカムの回転速度とから電磁クラッチの摩耗状態を間接的に推定することができる。
そして、電磁クラッチ制御手段が、刃物台位置検出部の検出した刃物台の位置とカム回転速度算出部の算出したカムの回転速度とから電磁クラッチによるカムの回転速度の切り替えを開始する切替開始タイミングを調整する切替開始タイミング調整部を有していることにより、刃物台がワーク加工位置または刃物台退避位置に到達した際のカムの回転速度を測定しておき、所定の回転速度に達していない場合に切替開始タイミングを調整することで刃物台がワーク加工位置または刃物台退避位置に到達した際にカムの回転速度が所定の回転速度に達するため、電磁クラッチの摩耗状態によらずワークの加工状態やワーク加工のサイクルタイムを保つことができる。
（１）電磁クラッチ制御手段が、カム位置検出手段の検出したカムの回転位置から刃物台の位置を検出する刃物台位置検出部と、カム位置検出手段の検出したカムの回転位置からカムの回転速度を算出するカム回転速度算出部とを有していることにより、刃物台がワークの加工を行うワーク加工位置に到達した状態におけるカムの回転速度や刃物台がワークから退避した刃物台退避位置に到達した状態におけるカムの回転速度が確認可能となるため、刃物台の位置とカムの回転速度とから電磁クラッチの摩耗状態を間接的に推定することができる。
そして、電磁クラッチ制御手段が、刃物台位置検出部の検出した刃物台の位置とカム回転速度算出部の算出したカムの回転速度とから電磁クラッチによるカムの回転速度の切り替えを開始する切替開始タイミングを調整する切替開始タイミング調整部を有していることにより、刃物台がワーク加工位置または刃物台退避位置に到達した際のカムの回転速度を測定しておき、所定の回転速度に達していない場合に切替開始タイミングを調整することで刃物台がワーク加工位置または刃物台退避位置に到達した際にカムの回転速度が所定の回転速度に達するため、電磁クラッチの摩耗状態によらずワークの加工状態やワーク加工のサイクルタイムを保つことができる。
【0013】
（２）刃物台がワークに近づく場合に、電磁クラッチ制御手段が電磁クラッチに対してカムの回転速度を高速から低速に切り替える低速切替制御を行い、刃物台がワークから遠ざかる場合に、電磁クラッチ制御手段が電磁クラッチに対してカムの回転速度を低速から高速に切り替える高速切替制御を行うことにより、ワークに対して加工が行われない時間のみが短縮されるため、ワークを工作機械に設置してからワークを工作機械から回収するまでの時間を短縮することができる。
そして、電磁クラッチ制御手段の切替開始タイミング調整部が、電磁クラッチによる低速切替制御を開始する低速切替開始タイミングを調整することにより、刃物台がワーク加工位置に達する際にカムの回転速度を所定の回転速度まで減速させることが可能となるため、切削工具がワークに勢いよく当接して加工精度への影響や工具破損などが発生してしまうことを防ぐことができる。
そして、電磁クラッチ制御手段の切替開始タイミング調整部が、電磁クラッチによる低速切替制御を開始する低速切替開始タイミングを調整することにより、刃物台がワーク加工位置に達する際にカムの回転速度を所定の回転速度まで減速させることが可能となるため、切削工具がワークに勢いよく当接して加工精度への影響や工具破損などが発生してしまうことを防ぐことができる。
【0014】
（３）摩耗状態判断部が切替開始タイミング調整部による切替開始タイミングの調整できないと判断した場合に、交換報知部が電磁クラッチの交換を報知することにより、電磁クラッチの摩耗状態に応じて電磁クラッチの交換の時期が報知されるため、工作機械の利用者が電磁クラッチの交換時期を容易に把握することができる。
【0015】
（４）切替開始タイミング調整部が切替開始タイミングの調整を行った場合に、クラッチ状態報知部が電磁クラッチの摩耗状態を報知することにより、電磁クラッチの摩耗状態が報知されるため、工作機械の利用者が電磁クラッチの摩耗状態を容易に把握することができる。
【0016】
（５）刃物台が、複数設置され、電磁クラッチ制御手段の切替開始タイミング調整部が、すべての刃物台の移動速度の制御を開始するタイミングを調整することにより、すべての刃物台がワーク加工位置に達する際にカムの回転速度を所定の回転速度まで減速させることが可能となるため、工作機械が複数の刃物台を有する多軸自動旋盤であっても、電磁クラッチの摩耗状態によらず、ワークの加工状態やワーク加工のサイクルタイムを保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の一実施例である工作機械の装置構成図。
【図4A】初期状態におけるカム本体の回転位置に対するカム軸の回転速度と電磁クラッチへの通電と刃物台の位置との関係を示す図。
【図4B】クラッチ摩耗状態におけるカム本体の回転位置に対するカム軸の回転速度と電磁クラッチへの通電と刃物台の位置との関係を示す図。
【図4C】電磁クラッチへの通電タイミングを調整した状態におけるカム本体の回転位置に対するカム軸の回転速度と電磁クラッチへの通電と刃物台の位置との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明は、ワークを切削加工する切削工具を保持してワークに対して進退自在に直線運動する刃物台と、この刃物台の直線運動の動力源となるモーターと、このモーターの回転運動を刃物台の直線運動に変換するカムと、カムの回転速度を切り替える電磁クラッチと、カムの回転位置を検出するカム位置検出手段と、電磁クラッチによるカムの回転速度の切り替えを制御する電磁クラッチ制御手段とを備えてワークを切削加工する工作機械であって、電磁クラッチ制御手段が、カム位置検出手段の検出したカムの回転位置から刃物台の位置を検出する刃物台位置検出部と、カム位置検出手段の検出したカムの回転位置からカムの回転速度を算出するカム回転速度算出部と、刃物台位置検出部の検出した刃物台の位置とカム回転速度算出部の算出したカムの回転速度とから電磁クラッチによるカムの回転速度の切り替えを開始する切替開始タイミングを調整する切替開始タイミング調整部とを有し、電磁クラッチの摩耗によらずワークの加工状態やワーク加工のサイクルタイムを保つものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。
【0019】
例えば、カム位置検出手段は、カムの回転位置を検出できれば、回転していることを物理的な変化量としてセンサー素子で検知するエンコーダー等、如何なるものであってもよい。
【実施例0020】
【0021】
＜１．工作機械の概要＞
まず、図１乃至図３に基づき、工作機械１００の概要について説明する。
図１は本発明の一実施例である工作機械の装置構成図であり、図２は図１に示すカムの形状およびエンコーダーによる測定点を示す図であり、図３は図１に示す刃物台の移動範囲を示す図である。
まず、図１乃至図３に基づき、工作機械１００の概要について説明する。
図１は本発明の一実施例である工作機械の装置構成図であり、図２は図１に示すカムの形状およびエンコーダーによる測定点を示す図であり、図３は図１に示す刃物台の移動範囲を示す図である。
【0022】
工作機械１００は、図１に示すように、ワークＷを回転自在に保持する主軸１１０と、このワークＷを切削加工する切削工具Ｔを保持する刃物台１２０と、この刃物台１２０の直線運動の動力源となるモーター１３０と、このモーター１３０の回転運動を刃物台１２０の直線運動に変換するカム１４０と、モーター１３０の動力を主軸１１０とカム１４０とに伝達するモーター動力伝達機構１５０と、カム１４０の回転速度を切り替える回転速度切替機構１６０と、カム１４０の回転位置を検出するエンコーダー（カム位置検出手段）１７０とを備えてワークＷを切削加工する。
【0023】
主軸１１０は、先端側でワークＷを保持し、後端側に歯車１１１が設けられている。
この歯車１１１が回転することで、ワークＷが回転する。
この歯車１１１が回転することで、ワークＷが回転する。
【0024】
刃物台１２０は、先端側には切削工具Ｔが設けられ、後端側にはカム１４０と当接するアーム１２１が設けられている。
カム１４０が回転し、このカム１４０に連結されたアーム１２１が動くことで、刃物台１２０は、ワークＷに対して進退自在に直線運動する。
カム１４０が回転し、このカム１４０に連結されたアーム１２１が動くことで、刃物台１２０は、ワークＷに対して進退自在に直線運動する。
【0025】
モーター１３０は、先端にモーター１３０と一体になって回転するプーリー１３１を有している。
【0026】
カム１４０は、カム軸１４１と、このカム軸１４１に貫挿されてカム軸１４１と一体に回転するカム本体１４２とを有している。
カム軸１４１は、先端側にギア１４１ａが設けられ、後端にはエンコーダー１７０が取り付けられている。
カム本体１４２は、図２に示すように、小半径Ｒ１と、大半径Ｒ２とを有し、その周側面１４２ａに刃物台１２０のアーム１２１が当接している。
したがって、カム軸１４１が回転することで、カム本体１４２はカム軸１４１と一体に回転し、カム本体１４２と当接するアーム１２１を有する刃物台１２０は、図３に示すように、ワークＷから完全に退避した刃物台退避位置Ｌ１とワークＷの加工を行うワーク加工位置Ｌ２との間を往復動自在に直線運動する。
カム軸１４１は、先端側にギア１４１ａが設けられ、後端にはエンコーダー１７０が取り付けられている。
カム本体１４２は、図２に示すように、小半径Ｒ１と、大半径Ｒ２とを有し、その周側面１４２ａに刃物台１２０のアーム１２１が当接している。
したがって、カム軸１４１が回転することで、カム本体１４２はカム軸１４１と一体に回転し、カム本体１４２と当接するアーム１２１を有する刃物台１２０は、図３に示すように、ワークＷから完全に退避した刃物台退避位置Ｌ１とワークＷの加工を行うワーク加工位置Ｌ２との間を往復動自在に直線運動する。
【0027】
モーター動力伝達機構１５０は、モーター１３０の動力を刃物台１２０に伝達する刃物台側伝達軸１５１と、モーター１３０の動力を主軸１１０に伝達する主軸側伝達軸１５２と、モーター１３０と刃物台側伝達軸１５１とを連結する第１伝達ベルト１５３と、刃物台側伝達軸１５１と主軸側伝達軸１５２とを連結する第２伝達ベルト１５４とを有している。
【0028】
刃物台側伝達軸１５１は、軸本体１５１ａと、この軸本体１５１ａの後端に設けられたプーリー１５１ｂと、軸本体１５１ａの先端に設けられたギア１５１ｃと、プーリー１５１ｂとギア１５１ｃとの間に設けられたかさ歯車１５１ｄとが一体となって構成されている。
【0029】
主軸側伝達軸１５２は、軸本体１５２ａと、この軸本体１５２ａの後端に設けられたプーリー１５２ｂと、軸本体１５２ａの先端に設けられて主軸１１０の歯車１１１と係合するギア１５２ｃとが一体となって構成されている。
【0030】
第１伝達ベルト１５３は、モーター１３０のプーリー１３１と刃物台側伝達軸１５１のプーリー１５１ｂとに装着され、モーター１３０の回転を刃物台側伝達軸１５１に伝達している。
第２伝達ベルト１５４は、刃物台側伝達軸１５１のプーリー１５１ｂと主軸側伝達軸１５２のプーリー１５２ｂとに装着され、モーター１３０の回転を刃物台側伝達軸１５１を介して主軸側伝達軸１５２に伝達している。
第２伝達ベルト１５４は、刃物台側伝達軸１５１のプーリー１５１ｂと主軸側伝達軸１５２のプーリー１５２ｂとに装着され、モーター１３０の回転を刃物台側伝達軸１５１を介して主軸側伝達軸１５２に伝達している。
【0031】
回転速度切替機構１６０は、カム軸１４１と刃物台側伝達軸１５１とを連結する機構であり、低速回転機構１６１と高速回転機構１６２とを有している。
カム軸１４１と刃物台側伝達軸１５１とを低速回転機構１６１で連結した場合、カム軸１４１と刃物台側伝達軸１５１とを高速回転機構１６２で連結した場合に比べてカム軸１４１の回転速度が遅くなる。
カム軸１４１と刃物台側伝達軸１５１とを低速回転機構１６１で連結した場合、カム軸１４１と刃物台側伝達軸１５１とを高速回転機構１６２で連結した場合に比べてカム軸１４１の回転速度が遅くなる。
【0032】
低速回転機構１６１は、一端が刃物台側伝達軸１５１のギア１５１ｃと係合して刃物台側伝達軸１５１の回転数を減速する減速ギア１６１ａと、一端が減速ギア１６１ａと係合する第１伝達軸１６１ｂと、一端がカム軸１４１のギア１４１ａと係合する第２伝達軸１６１ｃと、第１伝達軸１６１ｂの他端と第２伝達軸１６１ｃの他端とを接続する低速側電磁クラッチ１６１ｄとを有している。
低速側電磁クラッチ１６１ｄは、入力側の第１伝達軸１６１ｂの他端に連結されるローターと出力側の第２伝達軸１６１ｃの他端に連結されるアーマチュアとからなる摩擦式の電磁クラッチであり、ローターとアーマチュアとは磁力により接続自在となっている。
そして、低速側電磁クラッチ１６１ｄへ通電された時にローターとアーマチュアとが接続され、低速側電磁クラッチ１６１ｄへ通電されない時にローターとアーマチュアとの接続が解除される。
低速側電磁クラッチ１６１ｄは、入力側の第１伝達軸１６１ｂの他端に連結されるローターと出力側の第２伝達軸１６１ｃの他端に連結されるアーマチュアとからなる摩擦式の電磁クラッチであり、ローターとアーマチュアとは磁力により接続自在となっている。
そして、低速側電磁クラッチ１６１ｄへ通電された時にローターとアーマチュアとが接続され、低速側電磁クラッチ１６１ｄへ通電されない時にローターとアーマチュアとの接続が解除される。
【0033】
高速回転機構１６２は、一端が刃物台側伝達軸１５１のかさ歯車１５１ｄと係合する第１伝達軸１６２ａと、この第１伝達軸１６２ａの他端と一端で係合する第２伝達軸１６２ｂと、この第２伝達軸１６２ｂの他端と係合する第３伝達軸１６２ｃと、この第３伝達軸１６２ｃの一端とカム軸１４１の先端とを接続する高速側電磁クラッチ１６２ｄを有している。
高速側電磁クラッチ１６２ｄは、入力側の第３伝達軸１６２ｃの一端に連結されるローターと出力側のカム軸１４１の先端に連結されるアーマチュアとからなる摩擦式の電磁クラッチであり、ローターとアーマチュアとは磁力により接続自在となっている。
そして、高速側電磁クラッチ１６２ｄへ通電された時にローターとアーマチュアとが接続され、高速側電磁クラッチ１６２ｄへ通電されない時にローターとアーマチュアとの接続が解除される。
高速側電磁クラッチ１６２ｄは、入力側の第３伝達軸１６２ｃの一端に連結されるローターと出力側のカム軸１４１の先端に連結されるアーマチュアとからなる摩擦式の電磁クラッチであり、ローターとアーマチュアとは磁力により接続自在となっている。
そして、高速側電磁クラッチ１６２ｄへ通電された時にローターとアーマチュアとが接続され、高速側電磁クラッチ１６２ｄへ通電されない時にローターとアーマチュアとの接続が解除される。
【0034】
すなわち、低速側電磁クラッチ１６１ｄにおいて、ローターとアーマチュアとが磁力により接続されることで、第１伝達軸１６１ｂの他端と第２伝達軸１６１ｃの他端とが接続されてカム１４０が低速回転し、高速側電磁クラッチ１６２ｄにおいて、ローターとアーマチュアとが磁力により接続されることで、第３伝達軸１６２ｃの一端とカム軸１４１の先端とが接続されてカム１４０が高速回転することになり、カム１４０の回転速度は、低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄにより切り替えられることになる。
【0035】
エンコーダー１７０は、図２に示すカム本体１４２の計測点１４２ｂの位置を測定することで、カム本体１４２の回転位置θを検出する。
なお、一例としてエンコーダー１７０が検出するカム本体１４２の回転位置θは、刃物台１２０のアーム１２１とカム本体１４２と当接する位置を０度として、反時計回りを正とする。
なお、一例としてエンコーダー１７０が検出するカム本体１４２の回転位置θは、刃物台１２０のアーム１２１とカム本体１４２と当接する位置を０度として、反時計回りを正とする。
【0036】
工作機械１００は、さらに、低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄを制御して、低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄによるカム１４０の回転速度ωの切り替えを制御する電磁クラッチ制御手段１８０を備えている。
電磁クラッチ制御手段１８０は、エンコーダー１７０の検出したカム本体１４２の回転位置θから刃物台１２０の位置を検出する刃物台位置検出部１８１と、エンコーダー１７０の検出したカム本体１４２の回転位置θからカム１４０の回転速度ωを算出するカム回転速度算出部１８２と、刃物台位置検出部１８１の検出した刃物台１２０の位置とカム回転速度算出部１８２の算出したカム１４０の回転速度ωとから高速側電磁クラッチ１６２ｄによるカム１４０の回転速度ωの切り替えを開始する切替開始タイミングを調整する切替開始タイミング調整部１８３と、刃物台位置検出部１８１の検出した刃物台１２０の位置とカム回転速度算出部１８２の算出したカム１４０の回転速度ωとに基づいて低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄの摩耗状態を判断する摩耗状態判断部１８４と、低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄの摩耗状態を報知するクラッチ状態報知部１８５と、低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄの交換を報知する交換報知部１８６とを有している。
電磁クラッチ制御手段１８０は、エンコーダー１７０の検出したカム本体１４２の回転位置θから刃物台１２０の位置を検出する刃物台位置検出部１８１と、エンコーダー１７０の検出したカム本体１４２の回転位置θからカム１４０の回転速度ωを算出するカム回転速度算出部１８２と、刃物台位置検出部１８１の検出した刃物台１２０の位置とカム回転速度算出部１８２の算出したカム１４０の回転速度ωとから高速側電磁クラッチ１６２ｄによるカム１４０の回転速度ωの切り替えを開始する切替開始タイミングを調整する切替開始タイミング調整部１８３と、刃物台位置検出部１８１の検出した刃物台１２０の位置とカム回転速度算出部１８２の算出したカム１４０の回転速度ωとに基づいて低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄの摩耗状態を判断する摩耗状態判断部１８４と、低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄの摩耗状態を報知するクラッチ状態報知部１８５と、低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄの交換を報知する交換報知部１８６とを有している。
【0037】
＜２．カム軸の回転速度と電磁クラッチへの通電と刃物台の位置との関係＞
次に、図１乃至図４Ｃに基づき、カム本体１４２の回転位置θ（カム本体１４２の計測点１４２ｂの位置）に対するカム軸１４１の回転速度ωと電磁クラッチ（低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄ）への通電と刃物台１２０の位置との関係について説明する。
次に、図１乃至図４Ｃに基づき、カム本体１４２の回転位置θ（カム本体１４２の計測点１４２ｂの位置）に対するカム軸１４１の回転速度ωと電磁クラッチ（低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄ）への通電と刃物台１２０の位置との関係について説明する。
【0038】
＜２．１．初期状態＞
まず、図１乃至図４Ａに基づき、電磁クラッチのローターとアーマチュアとのあいだに摩耗が生じていない初期状態におけるカム本体１４２の回転位置θに対するカム軸１４１の回転速度ωと電磁クラッチへの通電と刃物台１２０の位置との関係について説明する。
図４Ａは、初期状態におけるカム本体の回転位置θに対するカム軸の回転速度と電磁クラッチへの通電と刃物台の位置との関係を示す図である。
カム本体１４２が、例えば図２に示すような形状である場合、図４Ａに示すように、刃物台１２０をワーク加工位置Ｌ２に留まらせるカム本体１４２の回転範囲Δ１および刃物台１２０を刃物台退避位置Ｌ１に留まらせるカム本体１４２の回転範囲Δ２が、刃物台１２０をワーク加工位置Ｌ２から刃物台退避位置Ｌ１まで移動させるカム本体１４２の回転範囲Δ３および刃物台１２０を刃物台退避位置Ｌ１からワーク加工位置Ｌ２まで移動させるカム本体１４２の回転範囲Δ４より大きくなっている。
まず、図１乃至図４Ａに基づき、電磁クラッチのローターとアーマチュアとのあいだに摩耗が生じていない初期状態におけるカム本体１４２の回転位置θに対するカム軸１４１の回転速度ωと電磁クラッチへの通電と刃物台１２０の位置との関係について説明する。
図４Ａは、初期状態におけるカム本体の回転位置θに対するカム軸の回転速度と電磁クラッチへの通電と刃物台の位置との関係を示す図である。
カム本体１４２が、例えば図２に示すような形状である場合、図４Ａに示すように、刃物台１２０をワーク加工位置Ｌ２に留まらせるカム本体１４２の回転範囲Δ１および刃物台１２０を刃物台退避位置Ｌ１に留まらせるカム本体１４２の回転範囲Δ２が、刃物台１２０をワーク加工位置Ｌ２から刃物台退避位置Ｌ１まで移動させるカム本体１４２の回転範囲Δ３および刃物台１２０を刃物台退避位置Ｌ１からワーク加工位置Ｌ２まで移動させるカム本体１４２の回転範囲Δ４より大きくなっている。
【0039】
図４Ａに示すように、カム軸１４１が回転すると、刃物台１２０のアーム１２１と当接するカム本体１４２の半径がＲ１からＲ２に増加していくと、刃物台１２０が、ワーク加工位置Ｌ２に向かって近づきはじめる。
【0040】
このカム本体１４２の半径が変わるタイミングで、電磁クラッチ制御手段１８０は、低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄに対してカム１４０の回転速度ωを高速のω２から低速のω１に切り替える低速切替制御を行う。
すなわち、電磁クラッチ制御手段１８０は、高速側電磁クラッチ１６２ｄへの通電を切って高速側電磁クラッチ１６２ｄをＯＦＦにし、低速側電磁クラッチ１６１ｄへの通電を行って低速側電磁クラッチ１６１ｄをＯＮにする。
このときのエンコーダー１７０で検出されるカム本体１４２の測定点１４２ｂの位置はθ１（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ１と当接する位置）である。
すなわち、電磁クラッチ制御手段１８０は、高速側電磁クラッチ１６２ｄへの通電を切って高速側電磁クラッチ１６２ｄをＯＦＦにし、低速側電磁クラッチ１６１ｄへの通電を行って低速側電磁クラッチ１６１ｄをＯＮにする。
このときのエンコーダー１７０で検出されるカム本体１４２の測定点１４２ｂの位置はθ１（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ１と当接する位置）である。
【0041】
低速切替制御を行うと、低速の回転速度ω１で回転している低速回転機構１６１の第１伝達軸１６１ｂに連結したローターと高速の回転速度ω２で回転している低速回転機構１６１の第２伝達軸１６１ｃに連結したアーマチュアとが磁着する。
これにより、図１に示すように、モーター１３０の動力は、刃物台側伝達軸１５１および低速回転機構１６１を介してカム１４０に伝わる。
これにより、図１に示すように、モーター１３０の動力は、刃物台側伝達軸１５１および低速回転機構１６１を介してカム１４０に伝わる。
【0042】
なお、低速側電磁クラッチ１６１ｄのローターとアーマチュアとが磁着しようとするとき、低速側電磁クラッチ１６１ｄの第１伝達軸１６１ｂと第２伝達軸１６１ｃとの回転速度が異なることから、低速側電磁クラッチ１６１ｄのローターとアーマチュアとの間で摩擦が発生する。
この低速側電磁クラッチ１６１ｄに生じる摩擦により、第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが瞬時に低速のω１に切り替わらずに、徐々に減速される。
この低速側電磁クラッチ１６１ｄに生じる摩擦により、第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが瞬時に低速のω１に切り替わらずに、徐々に減速される。
【0043】
そして、カム軸１４１が回転して、カム本体１４２の測定点１４２ｂの位置がθ２になった（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ２と当接する位置になった）とき、カム軸１４１の回転速度ωが、低速のω１となる。
さらに、カム軸１４１が回転して、カム本体１４２の測定点１４２ｂの位置がθ３になった（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ３と当接する位置になった）とき、刃物台１２０はワーク加工位置Ｌ２に到達し、ワークＷに対する加工が切削工具Ｔによって実施される。
さらに、カム軸１４１が回転して、カム本体１４２の測定点１４２ｂの位置がθ３になった（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ３と当接する位置になった）とき、刃物台１２０はワーク加工位置Ｌ２に到達し、ワークＷに対する加工が切削工具Ｔによって実施される。
【0044】
そして、カム軸１４１が回転して、刃物台１２０のアーム１２１と当接するカム本体１４２の半径がＲ２からＲ１に減少していくと、刃物台１２０が、ワークＷから遠ざかり、刃物台退避位置Ｌ１に向かって近づきはじめる。
【0045】
このカム本体１４２の半径が変わるタイミングで、電磁クラッチ制御手段１８０は、低速側電磁クラッチ１６１ｄおよび高速側電磁クラッチ１６２ｄに対してカム１４０の回転速度ωを低速のω１から高速のω２に切り替える高速切替制御を行う。
すなわち、電磁クラッチ制御手段１８０は、切削工具ＴによるワークＷに対する加工が完了したとして、低速側電磁クラッチ１６１ｄへの通電を切って低速側電磁クラッチ１６１ｄをＯＦＦにし、高速側電磁クラッチ１６２ｄへの通電を行って高速側電磁クラッチ１６２ｄをＯＮにする。
このときのエンコーダー１７０で検出されるカム本体１４２の測定点１４２ｂの位置はθ４（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ４と当接する位置）である。
すなわち、電磁クラッチ制御手段１８０は、切削工具ＴによるワークＷに対する加工が完了したとして、低速側電磁クラッチ１６１ｄへの通電を切って低速側電磁クラッチ１６１ｄをＯＦＦにし、高速側電磁クラッチ１６２ｄへの通電を行って高速側電磁クラッチ１６２ｄをＯＮにする。
このときのエンコーダー１７０で検出されるカム本体１４２の測定点１４２ｂの位置はθ４（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ４と当接する位置）である。
【0046】
高速切替制御を行うと、高速の回転速度ω２で回転している高速回転機構１６２の第３伝達軸１６２ｃに連結したローターと低速の回転速度ω１で回転しているカム軸１４１に連結したアーマチュアとが磁着する。
これにより、図１に示すように、モーター１３０の動力は、刃物台側伝達軸１５１および高速回転機構１６２を介してカム１４０に伝わる。
これにより、図１に示すように、モーター１３０の動力は、刃物台側伝達軸１５１および高速回転機構１６２を介してカム１４０に伝わる。
【0047】
なお、高速側電磁クラッチ１６２ｄのローターとアーマチュアとが磁着しようとするとき、カム軸１４１と第３伝達軸１６２ｃとの回転速度が異なることから、高速側電磁クラッチ１６２ｄのローターとアーマチュアとの間で摩擦が発生する。
この高速側電磁クラッチ１６２ｄに生じる摩擦により、第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが瞬時に高速のω２に切り替わらずに、徐々に増速される。
この高速側電磁クラッチ１６２ｄに生じる摩擦により、第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが瞬時に高速のω２に切り替わらずに、徐々に増速される。
【0048】
そして、カム軸１４１が回転して、カム本体１４２の測定点１４２ｂの位置がθ５になった（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ５と当接する位置になった）とき、カム軸１４１の回転速度ωが、低速のω１から高速のω２に増速される。
さらに、カム軸１４１が回転して、カム本体１４２の測定点１４２ｂの位置がθ６になった（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ６と当接する位置になった）とき、刃物台１２０は刃物台退避位置Ｌ１に到達し、この間にワークＷが移動したり、交換されたりする。
さらに、カム軸１４１が回転して、カム本体１４２の測定点１４２ｂの位置がθ６になった（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ６と当接する位置になった）とき、刃物台１２０は刃物台退避位置Ｌ１に到達し、この間にワークＷが移動したり、交換されたりする。
【0049】
さらに、カム軸１４１が回転して、カム本体１４２の測定点１４２ｂの位置がθ１になった（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ１と当接する位置になった）とき、高速側電磁クラッチ１６２ｄがＯＦＦになり、低速側電磁クラッチ１６１ｄがＯＮになる。
このようにカム軸１４１が一周することで、ワークＷが順次加工されていく。
このようにカム軸１４１が一周することで、ワークＷが順次加工されていく。
【0050】
＜２．２．電磁クラッチに摩耗が生じた状態＞
次に、図１乃至図３、図４Ｂに基づき、電磁クラッチのローターとアーマチュアとのあいだに摩耗が生じたクラッチ摩耗状態におけるカム本体１４２の回転位置θに対するカム軸１４１の回転速度ωと電磁クラッチへの通電と刃物台１２０の位置との関係について説明する。
図４Ｂは、クラッチ摩耗状態におけるカム本体の回転位置に対するカム軸の回転速度と電磁クラッチへの通電と刃物台の位置との関係を示す図である。
なお、図４Ｂのカム本体１４２の回転位置θとカム軸１４１の回転速度ωとの関係を示すグラフにおいて、点線は図４Ａに示した初期状態におけるカム本体１４２の回転位置θとカム軸１４１の回転速度ωとの関係である。
また、クラッチ摩耗状態においても初期状態と同様の挙動となる箇所については、説明を省略する。
次に、図１乃至図３、図４Ｂに基づき、電磁クラッチのローターとアーマチュアとのあいだに摩耗が生じたクラッチ摩耗状態におけるカム本体１４２の回転位置θに対するカム軸１４１の回転速度ωと電磁クラッチへの通電と刃物台１２０の位置との関係について説明する。
図４Ｂは、クラッチ摩耗状態におけるカム本体の回転位置に対するカム軸の回転速度と電磁クラッチへの通電と刃物台の位置との関係を示す図である。
なお、図４Ｂのカム本体１４２の回転位置θとカム軸１４１の回転速度ωとの関係を示すグラフにおいて、点線は図４Ａに示した初期状態におけるカム本体１４２の回転位置θとカム軸１４１の回転速度ωとの関係である。
また、クラッチ摩耗状態においても初期状態と同様の挙動となる箇所については、説明を省略する。
【0051】
図４Ｂに示すように、カム軸１４１が回転すると、電磁クラッチ制御手段１８０は、低速切替制御を行う。
このとき、エンコーダー１７０で検出されるカム本体１４２の測定点１４２ｂの位置はθ１（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ１と当接する位置）である。
そして、上述した初期状態と同様に、ローターとアーマチュアとの間で摩擦が発生して、第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが瞬時に低速のω１に切り替わらずに徐々に減速されるが、低速側電磁クラッチ１６１ｄのローターとアーマチュアとの対向面が初期状態よりも摩耗していることから、ローターとアーマチュアとの間の摩擦力が低下しているので、第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが低速のω１に減速されにくくなっている。
したがって、カム軸１４１が回転して、刃物台１２０がワーク加工位置Ｌ２に到達する回転位置であるθ３にカム本体１４２の測定点１４２ｂが到達しても、図４Ｂに示すように、カム軸１４１の回転速度ωは、低速ω１に到達しなくなっている。
この結果、カム軸１４１の回転速度ωが低速のω１になるのは、カム本体１４２の測定点１４２ｂがθ３よりも進んだθ３ａに到達したときである。
このとき、エンコーダー１７０で検出されるカム本体１４２の測定点１４２ｂの位置はθ１（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ１と当接する位置）である。
そして、上述した初期状態と同様に、ローターとアーマチュアとの間で摩擦が発生して、第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが瞬時に低速のω１に切り替わらずに徐々に減速されるが、低速側電磁クラッチ１６１ｄのローターとアーマチュアとの対向面が初期状態よりも摩耗していることから、ローターとアーマチュアとの間の摩擦力が低下しているので、第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが低速のω１に減速されにくくなっている。
したがって、カム軸１４１が回転して、刃物台１２０がワーク加工位置Ｌ２に到達する回転位置であるθ３にカム本体１４２の測定点１４２ｂが到達しても、図４Ｂに示すように、カム軸１４１の回転速度ωは、低速ω１に到達しなくなっている。
この結果、カム軸１４１の回転速度ωが低速のω１になるのは、カム本体１４２の測定点１４２ｂがθ３よりも進んだθ３ａに到達したときである。
【0052】
すなわち、図４Ｂに示すように、初期状態における第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが低速のω１に減速するまでのカム軸１４１の回転範囲をδ１とすると、クラッチ摩耗状態における第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが低速のω１に減速するまでのカム軸１４１の回転範囲δ１ａは、δ１よりも長くなっている。
換言すると、電磁クラッチに摩耗が生じると、切削工具ＴによるワークＷに対する加工が開始された状態（カム本体１４２の測定点１４２ｂがθ３に到達した状態。すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ３と当接する位置になった状態）でカム軸１４１の回転速度の減速が終わっていないことになる。
換言すると、電磁クラッチに摩耗が生じると、切削工具ＴによるワークＷに対する加工が開始された状態（カム本体１４２の測定点１４２ｂがθ３に到達した状態。すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ３と当接する位置になった状態）でカム軸１４１の回転速度の減速が終わっていないことになる。
【0053】
さらに、カム軸１４１が回転すると、電磁クラッチ制御手段１８０は、高速切替制御を行う。
このとき、エンコーダー１７０で検出されるカム本体１４２の測定点１４２ｂの位置はθ４（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ４と当接する位置）である。
そして、上述した初期状態と同様に、ローターとアーマチュアとの間で摩擦が発生して、カム軸１４１の回転速度ωが瞬時に高速の回転ω２に切り替わらずに徐々に増速されるが、高速側電磁クラッチ１６２ｄのローターとアーマチュアとの対向面が初期状態よりも摩耗していることから、ローターとアーマチュアとの間の摩擦力が低下しているので、カム軸１４１の回転速度ωが高速のω２に増速されにくくなっている。
したがって、カム軸１４１が回転して、刃物台１２０が刃物台退避位置Ｌ１に到達する回転位置であるθ６にカム本体１４２の測定点１４２ｂが到達しても、図４Ｂに示すように、カム軸１４１の回転速度ωは、高速のω２に到達しなくなっている。
この結果、カム軸１４１の回転速度ωが高速のω２になるのは、カム本体１４２の測定点１４２ｂがθ６よりも進んだθ６ａに到達したときである。
このとき、エンコーダー１７０で検出されるカム本体１４２の測定点１４２ｂの位置はθ４（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ４と当接する位置）である。
そして、上述した初期状態と同様に、ローターとアーマチュアとの間で摩擦が発生して、カム軸１４１の回転速度ωが瞬時に高速の回転ω２に切り替わらずに徐々に増速されるが、高速側電磁クラッチ１６２ｄのローターとアーマチュアとの対向面が初期状態よりも摩耗していることから、ローターとアーマチュアとの間の摩擦力が低下しているので、カム軸１４１の回転速度ωが高速のω２に増速されにくくなっている。
したがって、カム軸１４１が回転して、刃物台１２０が刃物台退避位置Ｌ１に到達する回転位置であるθ６にカム本体１４２の測定点１４２ｂが到達しても、図４Ｂに示すように、カム軸１４１の回転速度ωは、高速のω２に到達しなくなっている。
この結果、カム軸１４１の回転速度ωが高速のω２になるのは、カム本体１４２の測定点１４２ｂがθ６よりも進んだθ６ａに到達したときである。
【0054】
すなわち、図４Ｂに示すように、初期状態におけるカム軸１４１の回転速度ωが高速回転のω２に増速するまでのカム軸１４１の回転範囲をδ２とすると、クラッチ摩耗状態におけるカム軸１４１の回転速度ωが高速のω２に増速するまでのカム軸１４１の回転範囲δ２ａは、δ２よりも長くなっている。
換言すると、電磁クラッチに摩耗が生じると、ワークＷから刃物台１２０の退避が完了された状態（カム本体１４２の測定点１４２ｂがθ６に到達した状態）でカム軸１４１の回転速度の増速が終わっていないことになる。
換言すると、電磁クラッチに摩耗が生じると、ワークＷから刃物台１２０の退避が完了された状態（カム本体１４２の測定点１４２ｂがθ６に到達した状態）でカム軸１４１の回転速度の増速が終わっていないことになる。
【0055】
さらに、カム軸１４１が回転して、カム軸１４１が回転すると、電磁クラッチ制御手段１８０は、低速切替制御を行う。
このとき、エンコーダー１７０で検出されるカム本体１４２の測定点１４２ｂの位置は、θ１（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ１と当接する位置）である。
このとき、エンコーダー１７０で検出されるカム本体１４２の測定点１４２ｂの位置は、θ１（すなわち、図２に示すアーム１２１の先端がカム本体１４２のＰ１と当接する位置）である。
【0056】
このように、電磁クラッチに摩耗が生じると、電磁クラッチ制御手段１８０が高速切替制御を行った際に、カム軸１４１の回転速度ωが増速しにくくなっているため、ワークＷの加工に寄与しない期間（カム本体１４２の測定点１４２ｂの位置が、θ６からθ１まで変化する期間）において、カム軸１４１の回転速度が高速の回転ではないため、初期状態に比べてワーク加工のサイクルタイムが長くなってしまう。
また、電磁クラッチに摩耗が生じると、電磁クラッチ制御手段１８０が低速切替制御を行った際に、カム軸１４１の回転速度ωが減速しにくくなっているため、刃物台１２０がワーク加工位置Ｌ２に到達する際の刃物台１２０の移動速度が初期状態に比べて早くなり、切削工具ＴがワークＷに初期状態に比べて勢いよく当接して加工精度への影響や工具破損などが生じてしまうことがある。
また、電磁クラッチに摩耗が生じると、電磁クラッチ制御手段１８０が低速切替制御を行った際に、カム軸１４１の回転速度ωが減速しにくくなっているため、刃物台１２０がワーク加工位置Ｌ２に到達する際の刃物台１２０の移動速度が初期状態に比べて早くなり、切削工具ＴがワークＷに初期状態に比べて勢いよく当接して加工精度への影響や工具破損などが生じてしまうことがある。
【0057】
＜２．３．クラッチ摩耗状態への対応＞
次に、図１乃至図３、図４Ｂ、図４Ｃに基づき、電磁クラッチへの通電タイミングの調整について説明する。
図４Ｃは、電磁クラッチへの通電タイミングを調整した状態におけるカム本体の回転位置に対するカム軸の回転速度と電磁クラッチへの通電と刃物台の位置との関係を示す図である。
なお、図４Ｃのカム本体１４２の回転位置θとカム軸１４１の回転速度ωとの関係を示すグラフにおいて、点線は図４Ａに示した初期状態におけるカム本体１４２の回転位置θとカム軸１４１の回転速度ωとの関係であり、細い実線は図４Ｂに示したクラッチ摩耗状態におけるカム本体１４２の回転位置θとカム軸１４１の回転速度ωとの関係である。
さらに、図４Ｃのカム本体１４２の回転位置θと電磁クラッチへの通電との関係を示すグラフにおいて、細い実線は図４Ｂに示したクラッチ摩耗状態におけるカム本体１４２の回転位置θと電磁クラッチへの通電との関係である。
また、図４Ｃにおいても、クラッチ摩耗状態および初期状態と同様の挙動となる箇所については、説明を省略する。
次に、図１乃至図３、図４Ｂ、図４Ｃに基づき、電磁クラッチへの通電タイミングの調整について説明する。
図４Ｃは、電磁クラッチへの通電タイミングを調整した状態におけるカム本体の回転位置に対するカム軸の回転速度と電磁クラッチへの通電と刃物台の位置との関係を示す図である。
なお、図４Ｃのカム本体１４２の回転位置θとカム軸１４１の回転速度ωとの関係を示すグラフにおいて、点線は図４Ａに示した初期状態におけるカム本体１４２の回転位置θとカム軸１４１の回転速度ωとの関係であり、細い実線は図４Ｂに示したクラッチ摩耗状態におけるカム本体１４２の回転位置θとカム軸１４１の回転速度ωとの関係である。
さらに、図４Ｃのカム本体１４２の回転位置θと電磁クラッチへの通電との関係を示すグラフにおいて、細い実線は図４Ｂに示したクラッチ摩耗状態におけるカム本体１４２の回転位置θと電磁クラッチへの通電との関係である。
また、図４Ｃにおいても、クラッチ摩耗状態および初期状態と同様の挙動となる箇所については、説明を省略する。
【0058】
電磁クラッチ制御手段１８０の摩耗状態判断部１８４は、刃物台位置検出部１８１の検出した刃物台１２０の位置とカム回転速度算出部１８２の算出したカム１４０の回転速度ωとから、クラッチ摩耗状態における第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが低速のω１に減速するまでのカム軸１４１の回転範囲δ１ａを算出し、初期状態における第２伝達軸１６１ｃの回転速度ωが低速のω１に減速するまでのカム軸１４１の回転範囲δ１の量との差分Ｄ（図４Ｂ参照）を算出し、この差分Ｄに基づいて電磁クラッチの摩耗状態を判断する。
そして、電磁クラッチ制御手段１８０は、この差分Ｄが予め測定した電磁クラッチの摩耗量のデータに基づく所定値以上であれば、刃物台１２０がワーク加工位置Ｌ２に到達した際に、カム１４０の回転速度ωが所定の回転速度ω１に達していないとして、切替開始タイミング調整部１８３により下記の低速切替制御を開始する低速切替開始タイミング（高速側電磁クラッチ１６２ｄへの通電を止めて、低速側電磁クラッチ１６１ｄへの通電を行うタイミング。図４Ｂのクラッチ摩耗状態におけるθ１）の調整を行うと共にクラッチ状態報知部１８５に電磁クラッチの摩耗状態を報知させ、さらに所定値を大きく超えると切替開始タイミング調整部１８３による調整ができないと判断して、交換報知部１８６に電磁クラッチの交換を報知させる。
そして、電磁クラッチ制御手段１８０は、この差分Ｄが予め測定した電磁クラッチの摩耗量のデータに基づく所定値以上であれば、刃物台１２０がワーク加工位置Ｌ２に到達した際に、カム１４０の回転速度ωが所定の回転速度ω１に達していないとして、切替開始タイミング調整部１８３により下記の低速切替制御を開始する低速切替開始タイミング（高速側電磁クラッチ１６２ｄへの通電を止めて、低速側電磁クラッチ１６１ｄへの通電を行うタイミング。図４Ｂのクラッチ摩耗状態におけるθ１）の調整を行うと共にクラッチ状態報知部１８５に電磁クラッチの摩耗状態を報知させ、さらに所定値を大きく超えると切替開始タイミング調整部１８３による調整ができないと判断して、交換報知部１８６に電磁クラッチの交換を報知させる。
【0059】
＜２．３．１．電磁クラッチへの通電タイミングの調整＞
電磁クラッチへの低速切替開始タイミングの調整を行う場合、低速切替開始タイミングを回転位置θ１から回転位置θ１ａに変更する。
この回転位置θ１ａは、刃物台１２０がワーク加工位置Ｌ２に到達する回転位置θ３より前の回転位置θ２ａから、回転範囲δ１ａを引いた回転位置である。
すなわち、
θ１ａ＝θ２ａ－δ１ａ
となっている。
電磁クラッチへの低速切替開始タイミングの調整を行う場合、低速切替開始タイミングを回転位置θ１から回転位置θ１ａに変更する。
この回転位置θ１ａは、刃物台１２０がワーク加工位置Ｌ２に到達する回転位置θ３より前の回転位置θ２ａから、回転範囲δ１ａを引いた回転位置である。
すなわち、
θ１ａ＝θ２ａ－δ１ａ
となっている。
【0060】
このように低速切替開始タイミングを回転位置θ１から回転位置θ１ａに調整することにより、図４Ｃに示すように、刃物台１２０がワーク加工位置Ｌ２に到達している状態で、すでにカム軸１４１の回転速度ωがω１まで減速されているので、ワークＷの加工を低速で確実に行なうことができる。
すなわち、本実施例では、刃物台１２０がワークＷに近づく場合に、電磁クラッチ制御手段１８０が電磁クラッチに対して行う減速制御に対して切替開始タイミング調整部１８３が、低速切替開始タイミングを調整する。
すなわち、本実施例では、刃物台１２０がワークＷに近づく場合に、電磁クラッチ制御手段１８０が電磁クラッチに対して行う減速制御に対して切替開始タイミング調整部１８３が、低速切替開始タイミングを調整する。
【0061】
＜３．本実施例の工作機械が奏する効果＞
以上説明したように、本発明の一実施例である工作機械１００によれば、電磁クラッチ制御手段１８０が、カム位置検出手段であるエンコーダー１７０の検出したカム１４０の回転位置θから刃物台１２０の位置を検出する刃物台位置検出部１８１と、エンコーダー１７０の検出したカム１４０の回転位置θ（すなわち、すなわち、カム本体１４２の計測点１４２ｂの位置）からカム１４０の回転速度ωを算出するカム回転速度算出部１８２とを有していることにより、刃物台１２０がワークＷの加工を行うワーク加工位置Ｌ２に到達した状態におけるカム１４０の回転速度ωや刃物台１２０がワークＷから退避した刃物台退避位置Ｌ１に到達した状態におけるカム１４０の回転速度ωが確認可能となるため、刃物台１２０の位置とカム１４０の回転速度ωとから電磁クラッチ（低速側電磁クラッチ１６１ｄ、高速側電磁クラッチ１６２ｄ）の摩耗状態を間接的に推定することができる。
以上説明したように、本発明の一実施例である工作機械１００によれば、電磁クラッチ制御手段１８０が、カム位置検出手段であるエンコーダー１７０の検出したカム１４０の回転位置θから刃物台１２０の位置を検出する刃物台位置検出部１８１と、エンコーダー１７０の検出したカム１４０の回転位置θ（すなわち、すなわち、カム本体１４２の計測点１４２ｂの位置）からカム１４０の回転速度ωを算出するカム回転速度算出部１８２とを有していることにより、刃物台１２０がワークＷの加工を行うワーク加工位置Ｌ２に到達した状態におけるカム１４０の回転速度ωや刃物台１２０がワークＷから退避した刃物台退避位置Ｌ１に到達した状態におけるカム１４０の回転速度ωが確認可能となるため、刃物台１２０の位置とカム１４０の回転速度ωとから電磁クラッチ（低速側電磁クラッチ１６１ｄ、高速側電磁クラッチ１６２ｄ）の摩耗状態を間接的に推定することができる。
【0062】
また、摩耗状態判断部１８４が切替開始タイミング調整部１８３による切替開始タイミングの調整できないと判断した場合に、交換報知部１８６が電磁クラッチの交換を報知することにより、電磁クラッチの摩耗状態に応じて電磁クラッチの交換の時期が報知されるため、工作機械１００の利用者が電磁クラッチの交換時期を容易に把握することができる。
【0063】
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されるものではない。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されるものではない。
【0064】
例えば、カム本体の形状は図２に示す形状に限定されるものではなく、刃物台を進退自在にできれば、いかなる形状であってもよい。
すなわち、上述した実施例におけるカム本体の形状は、刃物台をワーク加工位置および刃物台退避位置に留まらせるカムの回転範囲が、刃物台をワーク加工位置と刃物台退避位置との間を移動させるカムの回転範囲より大きくなるような形状であったが、刃物台をワーク加工位置および刃物台退避位置に留まらせるカムの回転範囲が、刃物台をワーク加工位置と刃物台退避位置との間を移動させるカムの回転範囲より小さくなるような形状であってもよい。
すなわち、上述した実施例におけるカム本体の形状は、刃物台をワーク加工位置および刃物台退避位置に留まらせるカムの回転範囲が、刃物台をワーク加工位置と刃物台退避位置との間を移動させるカムの回転範囲より大きくなるような形状であったが、刃物台をワーク加工位置および刃物台退避位置に留まらせるカムの回転範囲が、刃物台をワーク加工位置と刃物台退避位置との間を移動させるカムの回転範囲より小さくなるような形状であってもよい。
【0065】
例えば、上述した実施例において、刃物台１２０のアーム１２１がカム本体１４２の小半径Ｒ１の部分と当接している際に刃物台１２０が刃物台退避位置Ｌ１に位置し、刃物台１２０のアーム１２１がカム本体１４２の大半径Ｒ２の部分と当接している際に刃物台１２０がワーク加工位置Ｌ２に位置していたが、刃物台のアームがカム本体の大半径の部分と当接している際に刃物台が刃物台退避位置に位置し、刃物台のアームがカム本体の小半径Ｒ１の部分と当接している際に刃物台はワーク加工位置に位置するように刃物台やアームの形状を変更してもよい。
【0066】
例えば、上述した実施例において、切替開始タイミング調整部１８３が調整する切替開始タイミングは、低速切替開始タイミングのみであったが、低速側電磁クラッチ１６１ｄへの通電をＯＦＦとし、高速側電磁クラッチ１６２ｄへの通電をＯＮにする高速切替開始タイミングを調整してもよい。
【0067】
例えば、上述した実施例において、刃物台は１つ設置されていたが、工作機械に設置される刃物台の個数は１つに限定されるものではなく、複数設置されていてもよい。
この際、電磁クラッチ制御手段の切替開始タイミング調整部は、すべての刃物台の移動速度の制御を開始するタイミング（すなわち、各刃物台に対応するカムの回転速度を切り替える２つの切替開始タイミングの少なくとも１つ）を調整する。
これにより、すべての刃物台がワーク加工位置に達する際にカムの回転速度を所定の回転速度まで減速させることが可能となるため、工作機械が複数の刃物台を有する多軸自動旋盤であっても、電磁クラッチの摩耗によらずワークの加工状態やワーク加工のサイクルタイムを保つことができる。
この際、電磁クラッチ制御手段の切替開始タイミング調整部は、すべての刃物台の移動速度の制御を開始するタイミング（すなわち、各刃物台に対応するカムの回転速度を切り替える２つの切替開始タイミングの少なくとも１つ）を調整する。
これにより、すべての刃物台がワーク加工位置に達する際にカムの回転速度を所定の回転速度まで減速させることが可能となるため、工作機械が複数の刃物台を有する多軸自動旋盤であっても、電磁クラッチの摩耗によらずワークの加工状態やワーク加工のサイクルタイムを保つことができる。
【符号の説明】
【0068】
１００ ・・・工作機械
１１０ ・・・主軸
１１１ ・・・歯車
１２０ ・・・刃物台
１２１ ・・・アーム
１３０ ・・・モーター
１３１ ・・・プーリー
１４０ ・・・カム
１４１ ・・・カム軸
１４１ａ・・・ギア
１４２ ・・・カム本体
１４２ａ・・・周側面
１４２ｂ・・・計測点
１５０ ・・・モーター動力伝達機構
１５１ ・・・刃物台側伝達軸
１５１ａ・・・軸本体
１５１ｂ・・・プーリー
１５１ｃ・・・ギア
１５１ｄ・・・かさ歯車
１５２ ・・・主軸側伝達軸
１５２ａ・・・軸本体
１５２ｂ・・・プーリー
１５２ｃ・・・ギア
１５３ ・・・第１伝達ベルト
１５４ ・・・第２伝達ベルト
１６０ ・・・回転速度切替機構
１６１ ・・・低速回転機構
１６１ａ・・・減速ギア
１６１ｂ・・・第１伝達軸
１６１ｃ・・・第２伝達軸
１６１ｄ・・・低速側電磁クラッチ
１６２ ・・・高速回転機構
１６２ａ・・・第１伝達軸
１６２ｂ・・・第２伝達軸
１６２ｃ・・・第３伝達軸
１６２ｄ・・・高速側電磁クラッチ
１７０ ・・・エンコーダー（カム位置検出手段）
１８０ ・・・電磁クラッチ制御手段
１８１ ・・・刃物台位置検出部
１８２ ・・・カム回転速度算出部
１８３ ・・・切替開始タイミング調整部
１８４ ・・・摩耗状態判断部
１８５ ・・・クラッチ状態報知部
１８６ ・・・交換報知部
Ｗ ・・・ワーク
Ｔ ・・・切削工具
Ｌ１ ・・・刃物台退避位置
Ｌ２ ・・・ワーク加工位置
θ ・・・カム本体の回転位置
１１０ ・・・主軸
１１１ ・・・歯車
１２０ ・・・刃物台
１２１ ・・・アーム
１３０ ・・・モーター
１３１ ・・・プーリー
１４０ ・・・カム
１４１ ・・・カム軸
１４１ａ・・・ギア
１４２ ・・・カム本体
１４２ａ・・・周側面
１４２ｂ・・・計測点
１５０ ・・・モーター動力伝達機構
１５１ ・・・刃物台側伝達軸
１５１ａ・・・軸本体
１５１ｂ・・・プーリー
１５１ｃ・・・ギア
１５１ｄ・・・かさ歯車
１５２ ・・・主軸側伝達軸
１５２ａ・・・軸本体
１５２ｂ・・・プーリー
１５２ｃ・・・ギア
１５３ ・・・第１伝達ベルト
１５４ ・・・第２伝達ベルト
１６０ ・・・回転速度切替機構
１６１ ・・・低速回転機構
１６１ａ・・・減速ギア
１６１ｂ・・・第１伝達軸
１６１ｃ・・・第２伝達軸
１６１ｄ・・・低速側電磁クラッチ
１６２ ・・・高速回転機構
１６２ａ・・・第１伝達軸
１６２ｂ・・・第２伝達軸
１６２ｃ・・・第３伝達軸
１６２ｄ・・・高速側電磁クラッチ
１７０ ・・・エンコーダー（カム位置検出手段）
１８０ ・・・電磁クラッチ制御手段
１８１ ・・・刃物台位置検出部
１８２ ・・・カム回転速度算出部
１８３ ・・・切替開始タイミング調整部
１８４ ・・・摩耗状態判断部
１８５ ・・・クラッチ状態報知部
１８６ ・・・交換報知部
Ｗ ・・・ワーク
Ｔ ・・・切削工具
Ｌ１ ・・・刃物台退避位置
Ｌ２ ・・・ワーク加工位置
θ ・・・カム本体の回転位置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
