特開 2024-125826 回転工具装置及び工作機械

(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】P2024125826

(43)【公開日】2024-09-19

(54)【発明の名称】回転工具装置及び工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23B 21/00 20060101AFI20240911BHJP

   B23B 3/26 20060101ALI20240911BHJP

   B23B 29/24 20060101ALI20240911BHJP

【ＦＩ】

B23B21/00 C

B23B3/26

B23B29/24 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023033914

(22)【出願日】2023-03-06

(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】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(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】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100160716

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 力

(72)【発明者】

【氏名】青柳 厚志

【テーマコード（参考）】

3C045

3C046

【Ｆターム（参考）】

3C045GA10

3C046NN03

(57)【要約】

【課題】旋回可能な複数の工具保持部を有すると共に、高精度な加工が可能な回転工具装置を提供することを目的とする。
【解決手段】回転工具装置１は、工具を回転可能に保持する第１及び第２工具保持部と、第１及び第２工具保持部を旋回する旋回駆動力を生成する旋回駆動力生成部と、第１工具保持部を保持し、旋回駆動力が供給されることに応じて、主軸の延伸方向に直交する旋回方向に第１工具保持部を旋回する第１旋回機構と、第２工具保持部を保持し、旋回駆動力が供給されることに応じて旋回方向に第２工具保持部を旋回する第２旋回機構と、第１工具保持部に供給された旋回駆動力を第２工具保持部に伝達する旋回駆動力伝達部材とを有し、第１旋回機構は、及び旋回駆動力生成部から旋回駆動力が供給される旋回駆動力供給部を更に有し、旋回駆動力供給部は、第１工具保持部から旋回方向に最も離隔した第１旋回機構の端部と第１工具保持部との間に配置される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸に保持されたワークを加工する工具を回転可能に保持する第１工具保持部及び第２工具保持部と、
前記第１工具保持部及び前記第２工具保持部を旋回する旋回駆動力を生成する旋回駆動力生成部と、
前記第１工具保持部を保持し、前記旋回駆動力が供給されることに応じて、前記第１工具保持部を前記主軸の延伸方向に直交する旋回方向に旋回する第１旋回機構と、
前記第２工具保持部を保持し、前記旋回駆動力が供給されることに応じて前記旋回方向に前記第２工具保持部を旋回する第２旋回機構と、
前記第１工具保持部に供給された前記旋回駆動力を前記第２工具保持部に伝達する旋回駆動力伝達部材と、を有し、
前記第１旋回機構は、前記旋回駆動力生成部から前記旋回駆動力が供給される旋回駆動力供給部を有し、
前記旋回駆動力供給部は、前記第１工具保持部から旋回方向に最も離隔した前記第１旋回機構の端部と前記第１工具保持部との間に配置される、
ことを特徴とする回転工具装置。

【請求項2】

前記第２工具保持部を所望の旋回角度で固定する固定部を更に有し、
前記第２旋回機構は、前記固定部によって固定される被固定部を有し、
前記被固定部は、前記第２工具保持部から旋回方向に最も離隔した前記第２旋回機構の端部と前記第２工具保持部との間に配置される、請求項１に記載される回転工具装置。

【請求項3】

前記旋回駆動力生成部は、前記旋回駆動力供給部に回転駆動力を供給するローラギアカムを有する、請求項１に記載される回転工具装置。

【請求項4】

前記第１工具保持部及び前記第２工具保持部に保持される工具を回転する回転駆動力を生成する回転駆動力生成部と、
前記回転駆動力生成部から前記回転駆動力が供給される供給歯車、前記供給歯車を介して前記回転駆動力を前記第１工具保持部に供給する第１供給軸、及び前記供給歯車を介して前記回転駆動力を前記第２工具保持部に供給する第２供給軸を有する回転駆動力供給機構と、を更に有し、
前記供給歯車は、前記第１供給軸と前記第２供給軸との間に配置される、請求項１に記載される回転工具装置。

【請求項5】

前記旋回駆動力生成部は、前記第１工具保持部と前記回転駆動力生成部との間に水平方向に延伸するように配置される、請求項４に記載される回転工具装置。

【請求項6】

前記第１工具保持部及び前記第２工具保持部の少なくとも一方は、着脱可能である、請求項１に記載される回転工具装置。

【請求項7】

前記第１旋回機構は、前記旋回駆動力伝達部材に係合される第１係合部を更に有し、
前記第１係合部は、前記第１工具保持部から旋回方向に最も離隔した第１旋回機構の端部と前記第１工具保持部との間に配置される、請求項１に記載される回転工具装置。

【請求項8】

前記第２旋回機構は、前記旋回駆動力伝達部材に係合される第２係合部を更に有し、
前記第２係合部は、前記第２工具保持部から旋回方向に最も離隔した第２旋回機構の端部と前記第２工具保持部との間に配置される、請求項７に記載される回転工具装置。

【請求項9】

前記第１工具保持部及び前記第２工具保持部によって保持される工具は、棒状の基部、及び前記基部の先端に配置される切削部を有し、
前記第１工具保持部に保持される前記工具の基部の延伸方向は、前記第２工具保持部に保持される前記工具の基部の延伸方向と相違する、請求項１～８の何れか一項に記載される回転工具装置。

【請求項10】

ワークを回転可能に保持する主軸と、
前記主軸に回転可能に保持されたワークを加工する工具を回転可能に保持する回転工具装置と、を有し、前記回転工具装置は、
前記主軸に保持されたワークを加工する工具を回転可能に保持する第１工具保持部及び第２工具保持部と、
前記第１工具保持部及び前記第２工具保持部を旋回する旋回駆動力を生成する旋回駆動力生成部と、
前記第１工具保持部を保持し、前記旋回駆動力が供給されることに応じて、前記第１工具保持部を前記主軸の延伸方向に直交する旋回方向に旋回する第１旋回機構と、
前記第２工具保持部を保持し、前記旋回駆動力が供給されることに応じて前記旋回方向に前記第２工具保持部を旋回する第２旋回機構と、
前記第１工具保持部に供給された前記旋回駆動力を前記第２工具保持部に伝達する旋回駆動力伝達部材と、を有し、
前記第１旋回機構は、前記旋回駆動力生成部から前記旋回駆動力が供給される旋回駆動力供給部を更に有し、
前記旋回駆動力供給部は、前記第１工具保持部から旋回方向に最も離隔した第１旋回機構の端部と前記第１工具保持部との間に配置される、
ことを特徴とする工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転工具装置及び工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

主軸の延伸方向に直交する一対の旋回軸線に沿って旋回する一対の旋回ホルダを有する工作機械が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載される工作機械は、回転工具ユニットホルダと、スレッドワーリングホルダと、旋回用モータと、工具回転用モータと、ベース本体と有する。

【0003】

特許文献１に記載される工作機械では、回転工具ユニットホルダはベース本体の下方に配置され、複数の回転工具ユニットが装着され、スレッドワーリングホルダはベース本体の下方に配置され、ねじ切用のスレッドワーリング工具が装着される。工具回転用モータは、ベース本体の上方に配置され、ベース本体に配置される旋回駆動伝達機構を介して回転工具ユニットホルダ及びスレッドワーリングホルダを旋回する。旋回用モータ及び工具回転用モータは、ベース本体の上方に配置され、ベース本体に配置される工具回転機構を介して回転工具ユニット及びスレッドワーリングを回転する。ベース本体は、旋回駆動伝達機構及び工具回転機構を収納する。

【0004】

特許文献１に記載される工作機械は、単一の旋回用モータによって回転工具ユニットホルダ及びスレッドワーリングホルダを旋回すると共に、単一の工具回転用モータによって回転工具ユニット及びスレッドワーリングを旋回することで小型化が可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２２－１８２４１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載される工作機械では、回転工具ユニットホルダが旋回用モータから離隔して配置されるため、回転工具ユニットホルダの剛性に応じて旋回位置がずれて、回転工具ユニットに装着される工具による加工精度が低下するおそれがある。

【0007】

本発明は、このような課題を解決するものであり、旋回可能な複数の工具保持部を有すると共に、高精度な加工が可能な回転工具装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る回転工具装置は、主軸に保持されたワークを加工する工具を回転可能に保持する第１工具保持部及び第２工具保持部と、第１工具保持部及び第２工具保持部を旋回する旋回駆動力を生成する旋回駆動力生成部と、第１工具保持部を保持し、旋回駆動力が供給されることに応じて、第１工具保持部を主軸の延伸方向に直交する旋回方向に旋回する第１旋回機構と、第２工具保持部を保持し、旋回駆動力が供給されることに応じて旋回方向に第２工具保持部を旋回する第２旋回機構と、第１工具保持部に供給された旋回駆動力を第２工具保持部に伝達する旋回駆動力伝達部材とを有し、第１旋回機構は、旋回駆動力生成部から旋回駆動力が供給される旋回駆動力供給部を有し、旋回駆動力供給部は、第１工具保持部から旋回方向に最も離隔した第１旋回機構の端部と第１工具保持部との間に配置される。

【0009】

さらに、本発明に係る回転工具装置は、第２工具保持部を所望の旋回角度で固定する固定部を更に有し、第２旋回機構は、固定部によって固定される被固定部を有し、被固定部は、第２工具保持部から旋回方向に最も離隔した第２旋回機構の端部と第２工具保持部との間に配置されることが好ましい。

【0010】

さらに、本発明に係る回転工具装置は、第１工具保持部及び第２工具保持部に保持される工具を回転する回転駆動力を生成する回転駆動力生成部と、回転駆動力生成部から回転駆動力が供給される供給歯車、供給歯車を介して回転駆動力を第１工具保持部に供給する第１供給軸、及び供給歯車を介して回転駆動力を第２工具保持部に供給する第２供給軸を有する回転駆動力供給機構とを更に有し、供給歯車は、第１供給軸と第２供給軸との間に配置されることが好ましい。

【0011】

さらに、本発明に係る回転工具装置では、旋回駆動力生成部は、第１工具保持部と回転駆動力生成部との間に水平方向に延伸するように配置されることが好ましい。

【0012】

さらに、本発明に係る回転工具装置では、第１工具保持部及び第２工具保持部の少なくとも一方は、着脱可能であることが好ましい。

【0013】

さらに、本発明に係る回転工具装置では、第１旋回機構は、旋回駆動力伝達部材に係合される第１係合部を更に有し、第１係合部は、第１工具保持部から旋回方向に最も離隔した第１旋回機構の端部と第１工具保持部との間に配置されることが好ましい。

【0014】

さらに、本発明に係る回転工具装置では、第２旋回機構は、旋回駆動力伝達部材に係合される第２係合部を更に有し、第２係合部は、第２工具保持部から旋回方向に最も離隔した第２旋回機構の端部と第２工具保持部との間に配置されることが好ましい。

【0015】

さらに、本発明に係る回転工具装置は、第１工具保持部及び第２工具保持部によって保持される工具は、棒状の基部、及び基部の先端に配置される切削部を有し、第１工具保持部に保持される工具の基部の延伸方向は、第２工具保持部に保持される工具の基部の延伸方向と相違することが好ましい。

【0016】

また、本発明に係る工作機械は、ワークを回転可能に保持する主軸と、主軸に回転可能に保持されたワークを加工する工具を回転可能に保持する回転工具装置とを有し、回転工具装置は、主軸に保持されたワークを加工する工具を回転可能に保持する第１工具保持部及び第２工具保持部と、第１工具保持部及び第２工具保持部を旋回する旋回駆動力を生成する旋回駆動力生成部と、第１工具保持部を保持し、旋回駆動力が供給されることに応じて、第１工具保持部を主軸の延伸方向に直交する旋回方向に旋回する第１旋回機構と、第２工具保持部を保持し、旋回駆動力が供給されることに応じて旋回方向に第２工具保持部を旋回する第２旋回機構と、第１工具保持部に供給された旋回駆動力を第２工具保持部に伝達する旋回駆動力伝達部材とを有し、第１旋回機構は、旋回駆動力生成部から旋回駆動力が供給される旋回駆動力供給部を更に有し、旋回駆動力供給部は、第１工具保持部から旋回方向に最も離隔した前記第１旋回機構の端部と第１工具保持部との間に配置される。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る回転工具装置は、旋回可能な複数の工具保持部を有すると共に、高精度な加工が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態に係る工作機械の斜視図である。

【図2】（ａ）は図１に示す第１工具保持部の正面図であり、（ｂ）は図１に示す第１工具保持部の側面図である。

【図3】（ａ）は図１に示す第１工具保持部の平面図であり、（ｂ）は図１に示す第１工具保持部の底面図である。

【図4】図２（ａ）に示すＢ－Ｂ線に沿う断面図である。

【図5】図１に示すＡ―Ａ線に沿う断面図である。

【図6】図１に示す工作機械によるワーク加工処理の一例を示すフローチャートである。

【図7】（ａ）は図６に示すワーク移動工程を示す図であり、（ｂ）は図６に示す第１正面加工工程を示す図である。

【図8】（ａ）は図６に示す切断工程を示す図あり、（ｂ）は図６に示す切断工程を示す図である。

【図9】（ａ）は図６に示す第１背面加工工程を示す図であり、（ｂ）は図６に示す第２背面加工工程を示す図である。

【図10】変形例に係る第１旋回機構及び第２旋回機構を収容する機構収容部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して、本発明に係る回転工具装置及びに工作機械について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

【0020】

（実施形態に係る回転工具装置及び工作機械の構成及び機能）
図１は、実施形態に係る工作機械の斜視図である。

【0021】

工作機械１００は、左右に対向して正面主軸部１１０と、背面主軸部１３０とを有し、前後に刃物台１２０と、背面工具保持部１４０と設けられる。正面主軸部１１０、刃物台１２０、及び背面主軸部１３０の移動及び動作は、制御部とも称されるＮＣ（Numerical Control）装置１５０によって制御される。ＮＣ装置１５０は、ワーク加工処理を実行させるためのワーク加工処理プロクラムを記憶する記憶装置、及びワーク加工処理プログラムを実行する演算装置を有する。

【0022】

右側の正面主軸部１１０は、単に主軸とも称される正面主軸１１１を回転可能に支持する。左側の背面主軸部１３０は、背面主軸１３１を回転可能に支持する。正面主軸１１１及び背面主軸１３１は、チャックを介してワークを一体的に保持する。後方側の刃物台１２０は、回転工具装置１を有し、正面主軸１１１に保持されたワークを加工する工具を保持する。前方側の背面工具保持部１４０は、背面主軸１３１に保持されたワークを加工する工具を保持する。工作機械１００は、正面主軸部１１０、背面主軸部１３０及び刃物台１２０を移動させることによって、正面主軸１１１に保持されたワークを刃物台１２０に保持された工具によって加工する。また、工作機械１００は、背面主軸部１３０を移動させることによって、背面主軸１３１に保持されたワークを背面工具保持部１４０に保持された工具によって加工する。工作機械１００に対して正面主軸１１１及び背面主軸１３１の軸線方向がＺ方向、Ｚ方向に直交する鉛直方向がＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向に直交する水平方向がＸ方向と規定される。正面主軸部１１０、背面主軸部１３０、背面工具保持部１４０及びＮＣ装置１５０の構成及び機能は、従来公知であり詳細な説明は省略する。

【0023】

回転工具装置１は、第１工具保持部１１と、第２工具保持部１２と、旋回駆動力生成部１３と、回転駆動力生成部１４と、機構収容部１５とを有する。第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２は、水平方向に離隔して配置され、Ｙ方向を軸心方向として機構収容部１５に旋回自在に支持される。第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２は、正面主軸１１１に保持されたワークを加工する第１工具１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄ並びに第２工具１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄを回転可能に保持する。第１工具保持部１１は主軸の延伸方向に直交する旋回方向に延伸する第１旋回軸を中心に旋回し、第２工具保持部１２は主軸の延伸方向に直交する旋回方向に延伸する第２旋回軸を中心に旋回する。第１工具保持部１１の旋回軸である第１旋回軸及び第２工具保持部１２の旋回軸である第２旋回軸は、互いに相違する。第１工具保持部１１は回転工具である第１工具１１ａ～１１ｄを保持し、第２工具保持部１２は回転工具である第２工具１２ａ～１２ｄを保持する。

【0024】

図２（ａ）は第１工具保持部１１の正面図であり、図２（ｂ）は第１工具保持部１１の側面図であり、図３（ａ）は第１工具保持部１１の平面図であり、図３（ｂ）は第１工具保持部の底面図である。図４は図２（ａ）に示すＢ－Ｂ線に沿う断面図である。

【0025】

第１工具保持部１１は、工具筐体２０と、駆動軸２１と、駆動力伝達機構２２と、第１回転軸２３と、第２回転軸２４と、第３回転軸２５と、第４回転軸２６とを有し、機構収容部１５の下面に機構収容部１５から着脱可能に配置される。第１工具保持部１１は、第１回転軸２３に保持された第１工具１１ａ、第２回転軸２４に保持された第１工具１１ｂ、第３回転軸２５に保持された第３工具１１ｃ、第４回転軸２６に保持された第４工具１１ｄを回転させる。

【0026】

第１工具１１ａ～１１ｄのそれぞれは、棒状の基部１１ａ１～１１ｄ１、及び棒状の基部１１ａ１～１１ｄ１の先端に配置される切削部１１ａ２～１１ｄ２を有するドリル及びエンドミル等の回転工具である。

【0027】

工具筐体２０は、挿入孔２０ａが上面に形成され、駆動軸２１～第４回転軸２６を収容する。挿入孔２０ａは、回転駆動力生成部１４によって生成された駆動力を伝達する供給軸が挿入される。駆動軸２１は、Ｘ方向に延伸する軸部材であり、挿入孔２０ａを介して挿入される供給軸と篏合し、篏合した供給軸の回転に応じて回転する。

【0028】

駆動力伝達機構２２は、駆動軸２１、第１回転軸２３、第２回転軸２４、第３回転軸２５及び第４回転軸２６に螺合する歯車列であり、駆動軸２１が回転することに応じて回転し、回転することで生じる駆動力を第１回転軸２３、第２回転軸２４、第３回転軸２５及び第４回転軸２６に伝達する。

【0029】

第１回転軸２３は、駆動力伝達機構２２を形成する歯車列の１つの歯車に螺合し、螺合した歯車が回転することに応じて回転する。第１回転軸２３が回転することで、第１回転軸２３に保持される第１工具１１ａが回転する。第２回転軸２４は、駆動力伝達機構２２を形成する歯車列の２つの歯車に螺合し、螺合した歯車が回転することに応じて回転する。第２回転軸２４が回転することで、第２回転軸２４に保持される第１工具１１ｂが回転する。第３回転軸２５は、駆動力伝達機構２２を形成する歯車列の２つの歯車に螺合し、螺合した歯車が回転することに応じて回転する。第３回転軸２５が回転することで、第３回転軸２５に保持される第１工具１１ｃが回転する。第４回転軸２６は、駆動力伝達機構２２を形成する歯車列の１つの歯車に螺合し、螺合した歯車が回転することに応じて回転する。第４回転軸２６が回転することで、第４回転軸２６に保持される第１工具１１ｄが回転する。

【0030】

第２工具保持部１２は、第１工具保持部１１と同様に、機構収容部１５の下面に機構収容部１５から着脱可能に配置される。第２工具保持部１２の構成及び機能は、第１工具保持部１１の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。第２工具保持部１２は、第２工具１２ａ～１２ｄを保持する。第２工具１２ａ～１２ｄのそれぞれは、第１工具１１ａ～１１ｄと同様に、ドリル及びエンドミル等の回転工具である。なお、第１工具保持部１１と第２工具保持部は第１工具１１ａ～１１ｄや第２工具１２ａ～１２ｄの方向とは逆の方向への工具の装着が可能である。

【0031】

旋回駆動力生成部１３は、サーボモータと、一例ではローラギアカムである減速機とを有し、第１工具保持部１１と回転駆動力生成部１４との間に、Ｘ軸方向すなわち水平方向に延伸するように配置される。旋回駆動力生成部１３のサーボモータは、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２をＹ軸方向に延伸する第１軸旋回軸及び第２旋回軸を中心に旋回させる旋回駆動力を生成する。旋回駆動力生成部１３は、生成された旋回駆動力を一例ではローラギアカムである減速機を介して第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２に供給する。

【0032】

回転駆動力生成部１４は、サーボモータと、減速機と、回転軸とを有する。回転駆動力生成部１４は、Ｙ軸方向に延伸するように配置され、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２に保持される第１工具１１ａ～１１ｄ及び第２工具１２ａ～１２ｄを回転する回転駆動力を生成する。回転駆動力生成部１４のサーボモータは、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２に保持される第１工具１１ａ～１１ｄ及び第２工具１２ａ～１２ｄを回転させる回転駆動力を生成する。回転駆動力生成部１４は、生成された回転駆動力を減速機及び回転軸を介して第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２に供給する。

【0033】

図５は、図１に示すＡ―Ａ線に沿う断面図である。

【0034】

機構収容部１５は、筐体３０と、第１旋回機構３１と、第２旋回機構３２と、旋回駆動力伝達部材３３と、第１上部軸受３４と、第１下部軸受３５と、第２上部軸受３６と、第２下部軸受３７と、固定部３８と、回転駆動力供給機構３９とを有する。筐体３０は、第１旋回機構３１、第２旋回機構３２、旋回駆動力伝達部材３３、第１上部軸受３４、第１下部軸受３５、第２上部軸受３６、第２下部軸受３７、固定部３８及び回転駆動力供給機構３９を収容する。

【0035】

第１旋回機構３１は、第１軸体４０と、第１係合部４１と、旋回駆動力供給部４２と、第１接続部４３とを有し、延伸方向に貫通孔が形成される中空の軸体である。第１軸体４０は、第１工具保持部１１を保持し、旋回駆動力生成部１３から旋回駆動力が供給されることに応じて、第１工具保持部１１を正面主軸１１１の延伸方向に直交する方向である旋回方向に旋回する。第１係合部４１は、第１軸体４０の上端に配置され、旋回駆動力伝達部材３３と係合する。第１係合部４１が配置される第１軸体４０の上端は、第１旋回機構３１及び第１軸体４０の第１工具保持部１１から旋回方向に最も離隔した端部である。旋回駆動力供給部４２（例えばローラフォロア）は、第１軸体４０の中央部に配置され、旋回駆動力生成部１３のローラギアカム１３ａに螺合し、旋回駆動力生成部１３のサーボモータで生成された旋回駆動力により、ローラギアカム１３ａが回転することで旋回する。第１接続部４３は、第１軸体４０の下部に配置され、第１工具保持部１１に接続される。第１接続部４３によって第１旋回機構３１に接続される第１工具保持部１１は、第１工具１１ａ～１１ｄの延伸方向が第１旋回機構３１と第２旋回機構３２との隣接する方向である隣接方向に平行となるように配置される。

【0036】

旋回駆動力供給部４２は、第１係合部４１と、ワークを加工する第１工具１１ａ～１１ｄを保持する第１工具保持部１１に接続される第１接続部４３との間に配置されるので、第１係合部４１と第１工具１１ａ～１１ｄとの間に配置される。旋回駆動力供給部４２は、第１係合部４１と第１工具１１ａ～１１ｄとの間に配置されるので、第１工具１１ａ～１１ｄとの間の距離が第１係合部４１よりも近い。

【0037】

第２旋回機構３２は、第２軸体４５と、第２係合部４６と、被固定部４７と、第２接続部４８とを有し、第１軸体４０と同様に延伸方向に貫通孔が形成される中空の軸体である。第２軸体４５は、第２工具保持部１２を保持し、旋回駆動力生成部１３から旋回駆動力が供給されることに応じて、第２工具保持部１２を正面主軸１１１の延伸方向に直交する方向である旋回方向に旋回する。第２係合部４６は、第２軸体４５の上端に配置され、旋回駆動力伝達部材３３と係合する。第２係合部４６が配置される第２軸体４５の上端は、第２旋回機構３２及び第１軸体４５の第２工具保持部１２から旋回方向に最も離隔した端部である。被固定部４７は、第２軸体４５の中央部に配置され、固定部３８によって挟持可能である。被固定部４７が固定部３８によって挟持されることで、第２工具保持部１２は、所望の旋回角度で固定される。第２接続部４８は、第２軸体４５の下部に配置され、第２工具保持部１２に接続される。第２接続部４８によって第２旋回機構３２に接続される第２工具保持部１２は、第２工具１２ａ～１２ｄの延伸方向が第１旋回機構３１と第２旋回機構３２とが隣接する方向に直交するように配置される。

【0038】

第１工具保持部１１は、第１工具１１ａ～１１ｄの延伸方向が第１旋回機構３１及び第２旋回機構３２の隣接方向に平行となるように配置される。また、第２工具保持部１２は、第２工具１２ａ～１２ｄの延伸方向が第１旋回機構３１及び第２旋回機構３２の隣接方向に直交するように配置される。例示的に示される本実施形態では、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２は、第１工具１１ａ～１１ｄの延伸方向が第２工具１２ａ～１２ｄの延伸方向に直交するように配置される。例えば第１工具１１ａ～１１ｄの延伸方向が第２工具１２ａ～１２ｄの延伸方向に直交するように配置される場合には、第１工具１１ａ～１１ｄの延伸方向と第２工具１２ａ～１２ｄの延伸方向との間のシフト角は９０°である。

【0039】

被固定部４７は、第２係合部４６と、第２工具保持部１２に接続される第２接続部４８との間に配置されるので、第２係合部４６と、第２工具１２ａ～１２ｄを保持する第２工具保持部１２の第１回転軸２３及び第２回転軸２４との間に配置される。

【0040】

旋回駆動力伝達部材３３は、ベルト及びチエーン等の可撓性を有する部材で形成され、第１旋回機構３１の第１係合部４１及び第２旋回機構３２の第２係合部４６に係合される。旋回駆動力伝達部材３３は、ローラギアカム１３ａと旋回駆動力供給部４２を介して旋回駆動力生成部１３から第１旋回機構３１に供給された旋回駆動力を第２旋回機構３２に伝達する。

【0041】

第１上部軸受３４及び第１下部軸受３５は、筐体３０と第１旋回機構３１との間に配置され、第１旋回機構３１を旋回可能に支持する。第１上部軸受３４は第１係合部４１と旋回駆動力供給部４２との間に配置され、第１下部軸受３５は旋回駆動力供給部４２と第１接続部４３との間に配置される。第１上部軸受３４及び第１下部軸受３５は、旋回駆動力供給部４２を挟むように配置されるので、旋回駆動力供給部４２は、第１上部軸受３４と第１下部軸受３５との間に配置される。

【0042】

第２上部軸受３６及び第２下部軸受３７は、筐体３０と第２旋回機構３２との間に配置され、第２旋回機構３２を旋回可能に支持する。第２上部軸受３６は第２係合部４６と被固定部４７との間に配置され、第２下部軸受３７は被固定部４７と第２接続部４８との間に配置される。第２上部軸受３６及び第２下部軸受３７は、被固定部４７を挟むように配置されるので、被固定部４７は、第２上部軸受３６と第２下部軸受３７との間に配置される。

【0043】

固定部３８は、被固定部４７を挟持することで、第２旋回機構３２の旋回を停止して、第２工具保持部１２を所望の旋回角度で固定するブレーキである。固定部３８が被固定部４７を挟持することで、第２工具保持部１２に保持される第２工具１２ａ～１２ｄによりワークを加工するときに、第２工具１２ａ～１２ｄの旋回角度位置がずれて加工精度が低下するおそれが低くなる。旋回駆動力伝達部材３３がベルト及びチエーン等の可撓性を有する部材で形成されるため、固定部３８によって第２工具保持部１２が固定されないとき、第２工具保持部１２は、固定されないので、第２工具１２ａ～１２ｄによりワークを加工するときに第２工具１２ａ～１２ｄがワークに接触することで第２工具保持部１２が旋回方向にぶれるおそれがある。固定部３８によって第２工具保持部１２が固定されることで、第２工具１２ａ～１２ｄによりワークを加工するときに２工具保持部１２が旋回方向にぶれることが防止され、第２工具１２ａ～１２ｄの旋回角度位置がずれて加工精度が低下するおそれが低くなる。

【0044】

回転駆動力供給機構３９は、第１歯車５１と、第２歯車５２と、第１供給軸５３と、第２供給軸５４とを有し、回転駆動力生成部１４によって生成された回転駆動力を第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２に供給する。

【0045】

第１歯車５１は、供給歯車とも称され、回転駆動力生成部１４の回転軸１４１の先端と係合して、回転駆動力生成部１４によって生成された回転駆動力を回転駆動力生成部１４から供給される。第１歯車５１は、第１供給軸５３の上端に形成される第１供給歯車５３ａ及び第２歯車５２に螺合する。第２歯車５２は、第１歯車５１に螺合すると共に、第２供給軸５４の上端に形成される第２供給歯車５４ａに螺合することで、第１歯車５１に供給された回転駆動力を第２供給軸５４に供給する。

【0046】

第１供給軸５３は、上端に第１供給歯車５３ａが形成されると共に、下端に第１供給螺合部５３ｂが形成され、第１供給歯車５３ａ及び第１供給螺合部５３ｂを除く部分が第１旋回機構３１の内部に収容される。第１供給歯車５３ａは第１歯車５１に螺合し、第１供給螺合部５３ｂは第１工具保持部１１の駆動軸２１に螺合する。第１供給軸５３は、第１供給歯車５３ａを介して第１歯車５１から供給された回転駆動力を第１供給螺合部５３ｂを介して第１工具保持部１１の駆動軸２１に供給する。

【0047】

第２供給軸５４は、上端に第２供給歯車５４ａが形成されると共に、下端に第２供給螺合部５４ｂが形成され、第２供給歯車５４ａ及び第２供給螺合部５４ｂを除く部分が第２旋回機構３２の内部に収容される。第２供給歯車５４ａは第２歯車５２に螺合し、第２供給螺合部５４ｂは第２工具保持部１２の駆動軸２１に螺合する。第２供給軸５４は、第２供給歯車５４ａを介して第２歯車５２から供給された回転駆動力を第２供給螺合部５４ｂを介して第２工具保持部１２の駆動軸２１に供給する。

【0048】

図６は、工作機械１００によるワーク加工処理の一例を示すフローチャートである。図７（ａ）は図６に示すワーク移動工程を示す図であり、図７（ｂ）は図６に示す第１正面加工工程を示す図であり、図８（ａ）は図６に示す第２正面加工工程を示す図であり、図８（ｂ）は図６に示す切断工程を示す図である。図９（ａ）は図６に示す第１背面加工工程を示す図であり、図９（ｂ）は図６に示す第２背面加工工程を示す図である。図６に示すワーク加工処理は、ＮＣ装置１５０の記憶部に予め記憶されているワーク加工プログラムに基づいて、主にＮＣ装置１５０の処理部により、工作機械１００の各要素と協働して実行される。なお、図７、８は正面加工工程と背面加工工程を行うため、第１工具、第２工具と第１工具保持部と第２工具保持部の前後に配置した例で説明する。

【0049】

まず、図７（ａ）に示すようにワーク移動工程において、ＮＣ装置１５０は、正面主軸１１１に保持されるワークＷを所定の加工位置に移動する（Ｓ１０１）。ＮＣ装置１５０は、刃物台１２０をＸ軸やＹ軸方向に移動することで、第１工具保持部１１と第２工具保持部１２を加工位置に移動する。

【0050】

次いで、図７（ｂ）に示すように第１正面加工工程において、ＮＣ装置１５０は、第１工具保持部１１に保持される第１工具１１ａによるワークＷの切削加工処理を実行する（Ｓ１０２）。ＮＣ装置１５０は、刃物台１２０をＸ方向及びＹ方向に移動すると共に、Ｙ軸方向に延伸する第１軸旋回軸を中心に第１工具保持部１１を所望の旋回角度に旋回させる。また、ＮＣ装置１５０は、固定部３８によって被固定部４７を挟持することで、第２工具保持部１２を所望の旋回角度で固定する。工作機械１００において、一例として第１工具保持部１１が旋回可能な旋回角θ_１は、ワークＷの延伸方向に直交する角度からワークＷの延伸方向までの間の９０°に、ワークＷの延伸方向に直交する角度から反対方向に向けた４５°を加えた１３５°である。

【0051】

次いで、図８（ａ）に示すように第２正面加工工程において、ＮＣ装置１５０は、第２工具保持部１２に保持される第２工具１２ａによるワークＷの切削加工処理を実行する（Ｓ１０３）。ＮＣ装置１５０は、刃物台１２０をＸ方向及びＹ方向に移動すると共に、Ｙ軸方向に延伸する第２軸旋回軸を中心に第２工具保持部１２を旋回させる。また、ＮＣ装置１５０は、固定部３８によって被固定部４７を挟持することで、第２工具保持部１２を所望の旋回角度で固定する。工作機械１００において、一例として第２工具保持部１２が旋回可能な旋回角θ_２は、第１工具保持部１１が旋回可能な旋回角θ_１と同様に、１３５°である。

【0052】

次いで、図８（ｂ）に示すように切断工程において、ＮＣ装置１５０は、ワークＷを背面主軸１３１に保持させて、不図示の切削工具によって、ワークＷを切断する（Ｓ１０４）。

【0053】

次いで、図９（ａ）に示すように第１背面加工工程において、ＮＣ装置１５０は、第２１工具保持部１２に保持される第２工具１２ａによるワークＷの切削加工処理を実行する（Ｓ１０５）。そして、図９（ｂ）に示すように第２背面加工工程において、ＮＣ装置１５０は、第１工具保持部１１に保持される第１工具１１ａによるワークＷの切削加工処理を実行する（Ｓ１０６）。第１背面加工工程及び第２背面加工工程は、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２に保持される反対側の工具を使用する以外は、ワークＷが正面主軸１１１ではなく、背面主軸１３１に保持される以外第１正面加工工程及び第２正面加工工程と同様である。また、第１正面加工工程及び第２正面加工工程並びに第１背面加工工程及び第２背面加工工程において使用される工具の順番及び方向は、ワーク加工処理によって成形される成形物に応じて適宜設定される。

【0054】

（実施形態に係る回転工具装置及び工作機械の作用効果）
回転工具装置１では、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２を有することで、自動工具交換装置（Automatic Tool Changer、ＡＴＣ）を配置することなく、多くの回転工具を使用できるので、ＡＴＣを省略することで工作機械の小型化が可能になる。工作機械が小型化できることにより、部品点数（駆動源等）が減ることで消費電力の削減と環境にやさしい工作機械とすることが可能となる。

【0055】

また、回転工具装置１では、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２は、水平方向に離隔して配置されるので、鉛直方向に離隔して配置される場合よりも剛性が高くなり、高精度な加工が可能になる。

【0056】

また、回転工具装置１では、旋回駆動力供給部４２は、第１工具１１ａ～１１ｄを保持する第１工具保持部１１と旋回駆動力伝達部材３３と係合する第１係合部４１との間に配置されるので、旋回駆動力供給部４２と第１工具１１ａ～１１ｄとの間の距離が短い。回転工具装置１では、旋回駆動力供給部４２と第１工具１１ａ～１１ｄとの間の距離が短いので、第１軸体４０の剛性に応じて旋回位置がずれるおそれが低く、第１工具１１ａ～１１ｄによる高精度な加工が可能になる。

【0057】

また、回転工具装置１では、旋回駆動力供給部４２は、第１上部軸受３４と第１下部軸受３５との間に配置されるので、旋回駆動力供給部４２が第１上部軸受３４の上方に配置される場合よりも旋回駆動力供給部４２と第１工具１１ａ～１１ｄとの間の距離が短い。回転工具装置１では、旋回駆動力供給部４２が第１上部軸受３４の上方に配置される場合よりも旋回駆動力供給部４２と第１工具１１ａ～１１ｄとの間の距離が短いので、第１軸体４０の剛性に応じて旋回位置がずれるおそれが低く、高精度な加工が可能になる。

【0058】

また、回転工具装置１では、被固定部４７は、第２工具１２ａ～１２ｄを保持する第２工具保持部１２と旋回駆動力伝達部材３３と係合する第２係合部４６との間に配置されるので、被固定部４７と第２工具１２ａ～１２ｄとの間の距離が短い。回転工具装置１では、被固定部４７と第２工具１２ａ～１２ｄとの間の距離が短いので、第２軸体４５の剛性に応じて旋回位置がずれるおそれが低く、第２工具１２ａ～１２ｄによる高精度な加工が可能になる。

【0059】

また、回転工具装置１では、被固定部４７は、第２上部軸受３６と第２下部軸受３７との間に配置されるので、被固定部４７が第２上部軸受３６の上方に配置される場合よりも、被固定部４７と第２工具１２ａ～１２ｄとの間の距離が短い。回転工具装置１では、被固定部４７が第２上部軸受３６の上方に配置される場合よりも、被固定部４７と第２工具１２ａ～１２ｄとの間の距離が短いので、第２軸体４５の剛性に応じて旋回位置がずれるおそれが低く、高精度な加工が可能になる。

【0060】

また、回転工具装置１では、旋回駆動力生成部１３は、ローラギアカム１３ａによって旋回駆動力供給部４２に螺合するので、バックラッシュが発生せず、第１旋回機構３１に保持される第１工具保持部１１の旋回角度を高速且つ高精度に設定することができる。

【0061】

また、回転工具装置１では、旋回駆動力生成部１３は、第１工具保持部１１と回転駆動力生成部１４との間に水平方向に延伸するように配置されるので、工作機械１００の高さ方向に延伸する部材の数を少なくできる。回転工具装置１では、工作機械１００の高さ方向に延伸する部材の数が少なくなるので、高さ方向の設計上の自由度を高くすることができる。

【0062】

また、回転工具装置１では、回転駆動力生成部１４から回転駆動力が供給される第１歯車５１が第１供給軸５３と第２供給軸５４との間に配置されるので、第１歯車５１と第１供給軸５３及び第２供給軸５４の間に配置される歯車の数を抑制することができる。回転工具装置１では、第１歯車５１と第１供給軸５３及び第２供給軸５４の間に配置される歯車の数を抑制することで、回転駆動力供給機構３９における回転駆動力の損失やバックラッシュが抑制される。

【0063】

また、回転工具装置１では、第１供給軸５３及び第２供給軸５４の一部が第１旋回機構３１及び第２旋回機構３２の内部に収容されるので、第１旋回機構３１、第２旋回機構３２及び回転駆動力供給機構３９を収容する機構収容部１５の小型化が可能である。

【0064】

また、回転工具装置１では、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２は、機構収容部１５から着脱可能なので、形状が異なる種々の工具を保持可能な工具保持部を単一の回転工具装置１で実装することができる。

【0065】

また、回転工具装置１では、第１工具１１ａ～１１ｄの延伸方向と第２工具１２ａ～１２ｄの延伸方向との間のシフト角は９０°であり、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２の旋回角θ_１及びθ_２は１３５°である。また、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２の旋回角θ_１及びθ_２は、４５°に亘って重なる。第１工具１１ａ～１１ｄ及び第２工具１２ａ～１２ｄによって加工可能な角度は、１３５°である旋回角θ_１及びθ_２を加算した２７０°から旋回角θ_１及びθ_２が重なる４５°を減算した２２５°である。回転工具装置１では、第１工具１１ａ～１１ｄ及び第２工具１２ａ～１２ｄによって加工可能な角度が１８０°以上であるので、ワークの周面の対向する部分に凹部を形成する等の種々の加工が可能になる。

【0066】

（実施形態に係る回転工具装置及び工作機械の変形例）
回転工具装置１では、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２の双方が機構収容部１５から着脱可能であるが、実施形態に係る回転工具装置では、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２の少なくとも一方が機構収容部１５から着脱可能であればよい。

【0067】

また、回転工具装置１は、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２を有するが、実施形態に係る回転工具装置は、３つ以上の工具保持部を有してもよい。実施形態に係る回転工具装置は、３つ以上の工具保持部を有するときでも、旋回駆動力は単一の旋回駆動力生成部により生成され、回転駆動力は単一の回転駆動力生成部により生成される。

【0068】

また、回転工具装置１では、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２は、切削工具である第１工具１１ａ～１１ｄの延伸方向と第２工具１２ａ～１２ｄを保持する。しかしながら、実施形態に係る回転工具装置では、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２は、切削工具以外の回転工具を有してもよい。また、実施形態に係る回転工具装置では、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２に代えてスレッドワーリング工具が保持されてもよい。

【0069】

また、回転工具装置１では、第１工具１１ａ～１１ｄの延伸方向と第２工具１２ａ～１２ｄの延伸方向との間のシフト角は９０°であるが、実施形態に係る回転工具装置では、シフト角は０°及び１８０°等の９０°以外の角度であってもよい。シフト角が０°であるとき、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２は、第１工具１１ａ～１１ｄの延伸方向が第２工具１２ａ～１２ｄの延伸方向と平行になるように配置される。シフト角が１８０°であるとき、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２は、第１工具１１ａ～１１ｄが第２工具１２ａ～１２ｄに対向するように配置される。

【0070】

また、回転工具装置１では、旋回角θ_１及びθ_２とシフト角との合計の角度は、２２５°であるが、実施形態に係る回転工具装置では、旋回角θ_１及びθ_２とシフト角との合計の角度は、２２５°以外の角度であってもよい。

【0071】

また、回転工具装置１では、旋回駆動力伝達部材３３に係合する第１係合部４１及び第２係合部４６は、第１旋回機構３１及び第２旋回機構３２の第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２から旋回方向に最も離隔した端部に配置される。しかしながら、実施形態に係る回転工具装置では、旋回駆動力伝達部材３３に係合する係合部は、第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２から旋回方向に最も離隔した端部以外に配置されてもよい。

【0072】

図１０は、変形例に係る第１旋回機構及び第２旋回機構を収容する機構収容部の断面図である。図１０に示す断面図は、図２（ａ）に示すＢ－Ｂ線に沿う断面図に対応する。

【0073】

機構収容部６０は、第１旋回機構６１及び第２旋回機構６２を第１旋回機構３１及び第２旋回機構３２の代わりに有することが機構収容部１５と相違する。第１旋回機構６１は第１係合部６３を第１係合部４１の代わりに有し、第２旋回機構６２は第２係合部６４を第２係合部４２の代わりに有する。第１係合部６３及び第２係合部６４以外の機構収容部６０に収容される構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された機構収容部１５に収容される構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0074】

第１係合部６３は、第１工具保持部１１から旋回方向に最も離隔した第１旋回機構６１の端部と第１工具保持部１１との間に配置され、旋回駆動力伝達部材３３に係合される。より具体的には、第１係合部６３は、第１上部軸受３４及び旋回駆動力供給部４２と第１下部軸受３５との間に配置される。

【0075】

第２係合部６４は、第２工具保持部１２から旋回方向に最も離隔した第２旋回機構６２の端部と第２工具保持部１２との間に配置され、旋回駆動力伝達部材３３に係合される。より具体的には、第２係合部６４は、第２上部軸受３６及び被固定部４７と第２下部軸受３７との間に配置される。

【0076】

第１旋回機構６１及び第２旋回機構６２では、第１係合部６３及び第２係合部６４は、第１係合部４１及び第２係合部４６よりも第１工具保持部１１及び第２工具保持部１２の近くに配置され、回転工具装置１より剛性が高くなり、更に高精度な加工が可能になる。

【0077】

旋回駆動力伝達部材３３は、ベルト及びチエーン等の可撓性を有する部材で形成されるが、実施形態に係る回転工具装置では、旋回駆動力伝達部材は、可撓性を有しない歯車のような部材による輪列で構成されてもよい。

【符号の説明】

【0078】

１ 回転工具装置
１１ 第１工具保持部
１２ 第２工具保持部
１３ 旋回駆動力生成部
１４ 回転駆動力生成部
１５、６０ 機構収容部
３０ 筐体
３１、６１ 第１旋回機構
３２、６２ 第２旋回機構
３３ 旋回駆動力伝達部材
３４ 第１上部軸受
３５ 第１下部軸受
３６ 第２上部軸受
３７ 第２下部軸受
３８ 固定部
３９ 回転駆動力供給機構
１１０ 正面主軸部
１２０ 刃物台
１３０ 背面主軸部
１４０ 背面工具保持部
１５０ ＮＣ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】