特許 7443470 工具支持装置、及び該工具支持装置を備えた工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-26

(45)【発行日】2024-03-05

(54)【発明の名称】工具支持装置、及び該工具支持装置を備えた工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23F 5/22 20060101AFI20240227BHJP

   B23Q 3/155 20060101ALI20240227BHJP

   B23C 9/00 20060101ALI20240227BHJP

【ＦＩ】

B23F5/22

B23Q3/155 K

B23C9/00 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022183241

(22)【出願日】2022-11-16

【審査請求日】2023-02-15

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001531

【氏名又は名称】弁理士法人タス・マイスター

(74)【代理人】

【識別番号】100104662

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 智司

(72)【発明者】

【氏名】西木 孝浩

【審査官】中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－０１７０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４２８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０２７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５４３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０１８６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０７９７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２５０７０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０４６５７４４７（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７４０５７０７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５４３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４７５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０４５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－０８９５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４５９０６６１（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１３６７２２６６（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２０２４６１７０３（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｆ １／００－２３／１２

Ｂ２３Ｑ ３／１５５

Ｂ２３Ｃ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホブ工具を保持する工具主軸と、
前記工具主軸を回転可能に保持する工具主軸台と、
前記ホブ工具を前記工具主軸に保持させる保持機構と、
前記工具主軸を回転させる工具主軸駆動部と、
ワークを保持するワーク主軸と、
前記ワーク主軸を回転可能に保持するワーク主軸台と、
前記ワーク主軸を回転させるワーク主軸駆動部と、
前記工具主軸台とワーク主軸台とを相対的に移動させる送り駆動部と、
前記工具主軸駆動部、ワーク主軸駆動部及び送り駆動部を制御する制御装置とを備えた工作機械であって、
前記工具主軸台に対して着脱可能に設けられ、前記保持機構により前記工具主軸に保持された前記ホブ工具の非保持側の端部を、前記工具主軸台に装着された状態で回転可能に支持する支持フレームと、
前記工具主軸台に装着された前記支持フレームを、前記ホブ工具を介さないで前記工具主軸台に固定する固定機構とを有し、
前記固定機構は、前記支持フレームを前記工具主軸台に対して取外し不可に固定した固定状態と、該固定を解除した固定解除状態とに切替え可能に構成され、
前記制御装置は、前記保持機構を駆動して前記ホブ工具を前記工具主軸に保持させた後、前記ホブ工具の非保持側の端部を支持し、且つ前記工具主軸台に装着された状態の前記支持フレームを、前記固定機構を駆動して前記工具主軸台に固定し、この後、前記工具主軸駆動部、ワーク主軸駆動部及び送り駆動部を制御して、前記ワーク主軸に保持されたワークを加工するように構成された工作機械。

【請求項2】

前記制御装置は、前記固定機構を前記固定解除状態にした状態で、前記工具主軸台を所定方向に移動させることにより、その移動に伴う動作力を利用して、前記支持フレームを前記工具主軸台に対して着脱させるように構成された請求項１記載の工作機械。

【請求項3】

前記支持フレームは、
前記工具主軸台に装着された状態で、前記工具主軸台に形成された被係合部に係合し、且つ前記工具主軸に保持された前記ホブ工具の周囲を囲む環状をした環状部と、
軸受を有し、前記工具主軸に保持された前記ホブ工具の非保持側の端部を前記軸受によって回転可能に支持する支持部と、
前記支持部と前記環状部とを連結する連結部と、から構成されている請求項１又は２記載の工作機械。

【請求項4】

前記工具主軸台に設けられる前記被係合部は、前記工具主軸の軸線と同芯状に形成された環状テーパ面を有し、
前記支持フレームの前記環状部は、前記軸受の軸線と同芯状に形成された環状テーパ面を有し、
前記被係合部の環状テーパ面に、前記環状部の環状テーパ面が嵌合するように構成された請求項３記載の工作機械。

【請求項5】

前記固定機構は、前記支持フレームが前記工具主軸台に装着された状態において、前記工具主軸台の内部に形成された流体通路を介して供給される流体圧の作用により、前記固定状態と前記固定解除状態とに切替え可能に構成されている請求項１又は２記載の工作機械。

【請求項6】

前記工具主軸台は、その外面に形成された被装着部を備え、該被装着部は、前記工具主軸の軸線方向から見て、該工具主軸から半径方向にオフセットした位置に取付座面を有するとともに、該取付座面に設けられた被係合部を有し、
前記支持フレームは、
前記工具主軸台の被装着部に装着された状態で、前記被装着部の取付座面に形成された被係合部に係合するとともに、前記取付座面に当接する座面当接部と、
軸受を有し、前記工具主軸に保持された前記ホブ工具の非保持側の端部を前記軸受によて回転可能に支持する支持部と、
前記支持部と前記座面当接部とを連結する連結部と、から構成されている請求項１又は２記載の工作機械。

【請求項7】

前記工具主軸に装着可能な前記ホブ工具を含む複数の工具を収容する工具マガジン、及び工具交換アームを有し、前記工具マガジンに保持された工具と前記工具主軸に保持された工具とを前記工具交換アームにより交換する工具交換装置と、
前記支持フレームを収容する収容部と、を更に備え、
前記送り駆動部は、前記工具主軸台を、前記工具交換装置との間で工具交換が可能な工具交換位置と、前記収容部との間で前記支持フレームの着脱を行うことが可能な着脱位置とに移動させるように構成され、
前記制御装置は、前記工具マガジンに収容された前記ホブ工具を前記工具主軸に装着する際には、前記送り駆動部により前記工具主軸台を工具交換位置に移動させた後、前記工具交換装置によって、前記工具マガジンに収容された前記ホブ工具を前記工具主軸に装着させ、装着後、前記送り駆動部により前記工具主軸台を前記工具交換位置から前記着脱位置まで移動させ、その移動に伴う動作力を利用して、前記工具主軸台に、前記固定機構が固定解除状態にある前記支持フレームを装着させ、装着後、前記固定機構を固定状態に切替えるように構成されている請求項１記載の工作機械。

【請求項8】

前記制御装置は、前記ホブ工具によるワークの加工完了後、前記工具主軸台に固定された前記支持フレームを取り外す際に、先ず、前記送り駆動部により、前記工具主軸台を前記着脱位置に移動させて、前記支持フレームを前記収容部に収容した後、前記固定機構による前記支持フレームの固定を解除し、この後、前記送り駆動部により前記工具主軸台を前記着脱位置から離反するように移動させることで、前記支持フレームを前記工具主軸台から取り外すように構成されている請求項７記載の工作機械。

【請求項9】

前記収容部に収容された前記支持フレームを移動不能に係止する係止状態と、係止が解除された係止解除状態とに切替え可能な係止装置を更に備えている請求項８記載の工作機械。

【請求項10】

前記収容部は、前記工具マガジンに対して前記工具主軸台を挟んで反対側に配置されている請求項７から９のいずれか１項に記載の工作機械。

【請求項11】

前記工具主軸が位置する空間である加工エリアと、前記工具マガジンが収容されるマガジン収容空間とを区画する区画壁を有し、前記収容部は、前記マガジン収容空間内に設けられている請求項７から９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、工具支持装置、及び該工具支持装置を備えた工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、工具主軸に保持されたホブ工具と、ワーク主軸に保持されたワークとを同期回転させることでワークの周面に歯形を創生加工する工作機械が知られている。このホブ工具は、工具主軸と共に工具主軸台に片持ち支持されている。

【0003】

この種の工作機械においては、工具主軸に保持された工具の自動交換を可能にするべく工具交換装置を備える場合がある（例えば、特許文献１参照）。工具交換装置は、工具マガジンと工具主軸との間で工具交換動作を実行する。工具マガジンには、ホブ工具の他に、エンドミルやフライス工具等の様々な工具がストックされている。工具交換装置は、制御部からの指令を受けて、工具マガジンにストックされた複数の工具の中から次工程工具を選択し、選択した次工程工具と、工具主軸に保持されている加工完了工具との交換動作を実行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２２－０１７０８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に示す工作機械では、ホブ工具が工具主軸（第１支持部）と共に工具主軸台（第１支持部）に片持ち支持されているため、ホブ工具の剛性が不足して歯形の加工精度が低下する可能性がある。

【0006】

そこで、ホブ工具を高剛性の支持フレームに両持ち支持させた工具アッセンブリを用意し、この工具アッセンブリごと工具回転部材に保持させることが考えられる。

【0007】

しかしこの場合、工具交換を行う際に、工具交換装置によって工具アッセンブリごと交換する必要があるので、工具交換装置が大型化する。すなわち、工具アッセンブリは工具単体に比べて重たいので、例えば、回転式の工具交換アームを用いて工具交換を行う場合には、工具交換アームを回転させるためのモータを大型化せざるを得ない。

【0008】

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであって、ホブ工具を両持ち支持可能な工具支持装置及び該工具支持装置を備えた工作機械を安価に提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するための本発明の一局面は、
ホブ工具を回転可能に支持する第１支持部と、
前記ホブ工具における前記第１支持部に支持される側とは反対側を回転可能に支持する第２支持部とを備え、
前記第２支持部は、
前記第１支持部に前記ホブ工具が支持された状態で、該第１支持部に着脱可能に装着される回転支持ユニットと、
前記第１支持部に装着された前記回転支持ユニットを当該第１支持部に固定するための固定機構部とを有し、
前記固定機構部は、前記回転支持ユニットを前記第１支持部に固定された固定状態と該固定が解除された固定解除状態とに切替え可能に構成され、
前記回転支持ユニットは、
前記第１支持部に装着された装着状態において当該第１支持部に設けられた被係合部に係合する第１支持係合部と、
前記ホブ工具の先端部にその回転を許容する状態で係合するホブ先端係合部と、
を有している工具支持装置に係る。

【0010】

この工具支持装置によれば、第１支持部に回転支持ユニットを装着することで、回転支持ユニットに設けられた第１支持係合部が第１支持部に設けられた被係合部に係合し、ホブ先端係合部がホブ工具の先端部にその回転を許容する状態で係合する。この結果、第１支持部と回転支持ユニットとによってホブ工具が両持ち状態で支持される。すなわち、ホブ工具の基端部は第１支持部によって支持され、ホブ工具の先端部は回転支持ユニットのホブ先端係合部によって支持される。第１支持部に回転支持ユニットを装着した後は、固定機構部により回転支持ユニットを第１支持部に固定してホブ加工を開始すればよい。このホブ加工は、上述したようにホブ工具が第１支持部と回転支持ユニットとによって両持ち支持された状態で行われる。したがって、ホブ工具を第１支持部のみで片持ち支持する場合に比べて、ホブ工具の剛性を高めて歯形の加工精度を向上させることができる。

【0011】

また、前記工具支持装置よれば、回転支持ユニットはホブ工具から分離可能な別ユニットで構成されている。したがって、交換用のホブ工具が複数存在する場合であっても、これら複数のホブ工具に対して共通の１つの回転支持ユニットを用意すればよい。よって、回転支持ユニットをホブ工具の数だけ用意する必要がないので、部品点数を抑制して、安価な構成によりホブ工具の両端支持化を実現することができる。

【0012】

前記第１支持部は、所定方向に移動可能に構成され、前記回転支持ユニットは、前記固定機構部が前記固定解除状態にある状態で前記第１支持部が行う予め定めた移動動作の動作力を利用して前記第１支持部に着脱可能に構成されていることが好ましい。

【0013】

この構成によれば、第１支持部に対する回転支持ユニットの着脱動作を、第１支持部が行う予め定めた移動動作を利用して自動的に行うことができる。したがって、作業者が第１支持部に回転支持ユニットを手作業で装着する必要がなく、このため、作業者の肉体的負担を低減することができるとともに、ホブ工具への切替えを迅速に行うことができる。

【0014】

前記回転支持ユニットは、前記第１支持部に装着された装着状態において前記ホブ工具の長さ方向に沿って延設される支持フレームと、前記支持フレームに軸受を介して支持された前記ホブ先端係合部としての自由回転部材とを有し、前記支持フレームは、その延設方向の一端部を構成し、前記第１支持係合部を有するとともに、前記回転支持ユニットの装着状態において前記ホブ工具の周囲を環状に囲む環状部と、前記延設方向の他端部を構成し、前記軸受を保持する軸受保持部と、前記軸受保持部と前記環状部とを連結する連結部と、を有していることが好ましい。

【0015】

この構成によれば、回転支持ユニットを第１支持部に装着する際には、支持フレームの一端部を構成する環状部の内側にホブ工具が貫通するように、第１支持部又は回転支持ユニットを移動させればよい。そして、支持フレームの環状部に設けられた第１支持係合部を、第１支持部に設けられた被係合部に係合させるとともに、支持フレームに支持されたホブ先端係合部としての自由回転部材とを、ホブ工具の先端部に係合させることで、第１支持部への回転支持ユニット（支持フレーム）の装着が完了する。したがって、第１支持部に対する回転支持ユニットの装着を簡単な直線移動により実現することができる。また、回転支持ユニットが、ホブ工具に対して径方向外側にオフセットすることもないので周辺のスペース効率を向上させることができる。

【0016】

前記第１支持部に設けられる前記被係合部は、前記第１支持部の軸線と同芯状に形成された環状テーパ面からなり、前記回転支持ユニットに設けられる前記第１支持係合部は、前記自由回転部材との軸線と同芯状に形成された環状テーパ面からなることが好ましい。

【0017】

この構成によれば、回転支持ユニットを第１支持部に装着した際に、回転支持ユニットに設けられた第１支持係合部としての環状テーパ面と、第１支持部に設けられた被係合部としての環状テーパ面とが係合する。この結果、第１支持部の支持軸線と、回転支持ユニットに設けられた自由回転部材との軸線とが同軸に位置決めされる。これにより、ホブ工具の回転軸線が傾くのを防止し、延いては、ホブ工具による歯形の加工精度を向上させることができる。

【0018】

前記固定機構部は、前記回転支持ユニットに設けられていて、前記回転支持ユニットが前記第１支持部に装着された状態において、前記第１支持部の内部に形成された流体通路を介して供給される流体圧を基に、前記固定状態と前記固定解除状態とを切替え可能に構成されていることが好ましい。

【0019】

これによれば、固定機構部を回転支持ユニットに設けるようにしたことで、既存の第１支持部の構造を大幅に変更することなく、回転支持ユニットを第１支持部に固定することができる。したがって、ホブ工具の両持ち支持を実現するための第１支持部の改造工数を最小限に止めてコストを低減することができる。

【0020】

前記回転支持ユニットは、第１支持部に取付けた外付け部材に装着するようにしてもよい。すなわち、前記工具支持装置において、前記第１支持部は、刃物台と、該刃物台に回転自在に支持される工具回転部材と、該刃物台の外側面に取付固定される外付け部材を含み、前記外付け部材は、前記工具回転部材の軸線方向から見て、該工具回転部材の側方にオフセットした位置にユニット取付座面を有し、前記回転支持ユニットは、前記第１支持部に装着された装着状態において前記ホブ工具の長さ方向に沿って延設される支持フレームと、前記支持フレームに軸受を介して支持された前記ホブ先端係合部としての自由回転部材とを有し、前記支持フレームは、その延設方向の一端部を構成し、前記第１支持係合部を有するとともに、前記回転支持ユニットの装着状態において前記外付け部材の前記ユニット取付座面に当接する座面当接部と、前記延設方向の他端部を構成し、前記軸受を保持する軸受保持部と、前記軸受保持部と前記座面当接部とを連結する連結部と、を有している態様を採用することができる。

【0021】

これによれば、第１支持部に設けられた外付け部材によって、工具回転部材からオフセットした位置にユニット取付座面を確保することができる。したがって、第１支持部のうち、構造が複雑になりがちな工具回転部材の周辺部分にユニット取付座面を確保する必要がない。よって、第１支持部の構成を簡素化してコストを低減することができる。

【0022】

本発明の他の局面は、
前記工具支持装置を備えた前記工作機械であって、
前記第１支持部に装着可能な複数の工具をストックする工具マガジン、及び、工具交換アームを有していて、前記工具マガジンに保持された工具と前記第１支持部に保持された工具とを前記工具交換アームにより交換する工具交換装置と、
前記回転支持ユニットを収容するユニット収容部と、
前記第１支持部を、前記工具交換装置との間で工具交換が可能な工具交換位置と、前記ユニット収容部との間で前記回転支持ユニットの着脱を行うことが可能なユニット着脱位置とに移動可能な第１支持駆動部と、
前記第１支持駆動部、前記工具交換装置、及び前記固定機構部の作動を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記工具交換装置によって前記ホブ工具への工具交換を行う際には、前記第１支持駆動部により前記第１支持部を前記工具交換位置に位置させた後、該工具交換装置によって、前記第１支持部に支持された前記第１支持部に前記ホブ工具を装着させ、該装着後に、前記固定機構部を前記固定解除状態にした状態で、前記第１支持駆動部により前記第１支持部を前記工具交換位置から前記ユニット着脱位置まで移動させることで、該移動動作時の移動動作力を利用して、当該第１支持部に前記回転支持ユニットを装着させ、該装着後は、前記固定機構部を前記固定状態に切替えるように構成されている工作機械に係る。

【0023】

この工作機械によれば、ホブ工具を使用する際には、制御部による制御の下、工具交換装置により第１支持部にホブ工具が装着され、その後、第１支持駆動部により第１支持部がユニット着脱位置に移動される。これにより、第１支持部に回転支持ユニットが装着され、ホブ工具が、該第１支持部と回転支持ユニットとによって両持ち支持される。第１支持部への回転支持ユニットの装着が完了した後は、固定機構部が固定解除状態から固定状態に切替ることで第１支持部に回転支持ユニットが固定される。前記第１支持部への回転支持ユニットの装着には、第１支持部のユニット着脱位置への移動動作力が利用される。したがって、第１支持部に回転支持ユニットを装着するための専用装置（例えばロボット等）を別途設けることなく、既存設備（第１支持駆動部）を利用して第１支持部に回転支持ユニットを装着することができる。

【0024】

前記制御部は、前記ホブ工具によるワークの加工完了後に、前記第１支持部に固定された前記回転支持ユニットを脱着する際には、先ず、前記第１支持駆動部によって、前記第１支持部を前記ユニット着脱位置に移動させることで前記回転支持ユニットを前記ユニット収容部に収容し、次いで、前記固定機構部により前記回転支持ユニットの固定を解除するとともに、前記第１支持駆動部により前記第１支持部を所定方向に沿って前記ユニット着脱位置から離間移動させることで、該離間移動時の移動動作力を利用して前記回転支持ユニットを前記第１支持部から脱着させるように構成されていることが好ましい。

【0025】

これによれば、ホブ工具によるワークの加工完了後は、制御部による制御の下、第１支持駆動部により第１支持部がユニット着脱位置に移動される。これにより、第１支持部に装着されている回転支持ユニットがユニット収容部に収容される。ユニット収容部に回転支持ユニットが収容された後は、固定機構部が固定解除状態に切替って第１支持部に対する回転支持ユニットの固定が解除され、該固定解除後に、第１支持駆動部により第１支持部がユニット着脱位置から所定方向に離間移動される。これにより、第１支持部から回転支持ユニットが脱着される。この回転支持ユニットの脱着には、第１支持部の離間移動時の移動動作力が利用される。したがって、第１支持部から回転支持ユニットを脱着するための専用装置（例えばロボット等）を別途設けることなく、既存設備（第１支持駆動部）を利用して第１支持部から回転支持ユニットを脱着することができる。

【0026】

前記工作機械は、前記ユニット収容部に収容された前記回転支持ユニットを移動不能に係止する係止状態と該係止が解除された係止解除状態とに切替え可能な係止装置をさらに備えていることが好ましい。

【0027】

これによれば、例えば、第１支持駆動部により第１支持部をユニット着脱位置まで移動させる際、及び、ユニット着脱位置から離間移動させる際に、係止装置によって回転支持ユニットをユニット収容部に移動不能に係止しておくことで、第１支持部に対する回転支持ユニットの装着及び脱着を円滑に且つ確実に行うことができる。

【0028】

前記ユニット収容部は、前記工具マガジンに対して前記第１支持部を挟んで反対側に配置されていることが好ましい。

【0029】

この構成によれば、工具マガジンに対して第１支持部を挟んで反対側に位置するデッドスペースを利用してユニット収容部を配置することができる。

【0030】

前記工作機械は、前記第１支持部が収容される加工エリアと、前記工具マガジンが収容されるマガジン収容空間とを区画する区画壁を有しており、前記ユニット収容部は、前記マガジン収容空間内に設けられていてもよい。

【0031】

これによれば、ユニット収容部をマガジン収容空間内に設けることで、工具交換時の第１支持部の移動先である工具交換位置と、第１支持部に回転支持ユニットを着脱する際の第１支持部の移動先であるユニット着脱位置とを極力近づけることができる。よって、第１支持部にホブ工具を装着してから、第１支持部をユニット着脱位置に移動するまでの時間を短縮することができる。延いては、サイクルタイムを短縮して生産性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0032】

以上のように、本発明によれば、第１支持部にホブ工具が保持された状態で、該第１支持部に着脱可能に装着される回転支持ユニットと、回転支持ユニットを第１支持部に固定された固定状態と該固定が解除された固定解除状態とに切替える固定機構部とを備えるとともに、回転支持ユニットには、第１支持部に形成された被係合部に係合する第１支持係合部と、ホブ工具の先端部にその回転を許容する状態で係合するホブ先端係合部とを設けるようにしたことで、ホブ工具を両持ち可能な工具支持装置及び該工具支持装置を備えた工作機械が安価に提供される。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】図１は、実施形態１における工具支持装置が適用される工作機械を示す全体斜視図である。

【図2】図２は、工具主軸台を示す正面図である。

【図3】図３は、工具支持装置を示す右側から見た側面図である。

【図4】図４は、回転支持ユニットを示す斜視図である。

【図5】図５は、図４におけるＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】図６は、ユニット収容部の構成を示す概略図である。

【図7】図７は、工作機械の制御系の構成を示すブロック図である。

【図8A】図８Ａは、工具交換制御の内容を説明するための説明図である。

【図8B】図８Ｂは、工具交換制御の内容を説明するための説明図である。

【図8C】図８Ｃは、工具交換制御の内容を説明するための説明図である。

【図8D】図８Ｄは、ユニット装着制御の内容を説明するための説明図である。

【図8E】図８Ｅは、ユニット装着制御の内容を説明するための説明図である。

【図8F】図８Ｆは、ユニット装着制御の内容を説明するための説明図である。

【図8G】図８Ｇは、ユニット装着制御の内容を説明するための説明図である。

【図8H】図８Ｈは、ユニット装着制御の内容を説明するための説明図である。

【図8I】図８Ｉは、ユニット装着制御の内容を説明するための説明図である。

【図9】図９は、実施形態２における工具支持装置を示す斜視図である。

【図10】図１０は、図９において回転支持ユニットを取外した状態を示す斜視図である。

【図11】図１１は、工具主軸台の外付け部材に設けられたユニット取付座面を示す平面図である。

【図12】図１２は、実施形態２において、ホブ工具の先端がユニット収容部側を向くように工具主軸台を旋回させた状態を示す斜視図である。

【図13】図１３は、実施形態２の変形例を示す図１２相当図である。

【図14】図１４は、実施形態３を示す図３相当図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0035】

（実施形態）
図１は、実施形態における工具支持装置５００（図３参照）が適用される工作機械１を示す全体斜視図である。尚、以下の説明において、前側、後側、左側及び右側は、工作機械１を基準とする方向であって図１の方向軸に示す通りである。

【0036】

工作機械１は、５軸制御の複合旋盤であって、ベッド２と、該ベッド２上にＺ軸方向（左右方向）に対向するように配置された第１ワーク主軸台３及び第２ワーク主軸台４と、第１ワーク主軸台３及び第２ワーク主軸台４の間にＸ軸方向（上下方向）及びＺ軸方向に移動可能に配置されたタレット刃物台５と、ベッド２上にＸ軸方向，Ｙ軸方向（前後方向）及びＺ軸方向に移動可能に配置された工具主軸台６（刃物台の一例）と、工具主軸台６に保持されて工具９を回転駆動する工具主軸７（工具回転部材の一例）と、工作機械１の各部の動作を制御する制御部１００（図７参照）とを備えている。工具主軸７には、工具９としてホブ工具９０やエンドミル及びフライス工具など様々な工具を装着可能になっている。以下の説明において、これらの工具を特に区別しない場合には、工具９と称するものとする。また、前記工具主軸台６及び工具主軸７が第１支持部を構成している。

【0037】

ベッド２上におけるワークＷの加工エリアＳ１の左側には、前記工具主軸７に装着された工具９と、次工程で使用する工具９とを交換する工具交換装置８が配置されている。
工具交換装置８は、後述するように２つの工具マガジン８ａを有している。２つの工具マガジン８ａは、加工エリアＳ１の左側に隣接するマガジン収容空間Ｓ２内に収容されている。

【0038】

加工エリアＳ１とマガジン収容空間Ｓ２とは、前後方向に沿って鉛直に配置された区画壁１６により区画されている。区画壁１６の中央部には、工具交換用の開口部１６ａと、開口部１６ａを開閉するスライド式のＡＴＣシャッタ１７とが設けられている。本例では、ＡＴＣシャッタ１７は、上下方向にスライド可能に構成されているが、これに限ったものではなく、例えば左右方向にスライド可能に構成されていてもよい。

【0039】

また、工具交換装置８に対して工具主軸台６を挟んで反対側には、ユニット収容部２０が設けられている。ユニット収容部２０には、ホブ加工を行う際に工具主軸台６に装着される後述の回転支持ユニット４０が収容されている。

【0040】

前記第１ワーク主軸台３は、ベッド２の上面に固定されていて、第１ワーク主軸１０をＺ軸と平行なＣ軸回りに回転自在に保持する。一方、前記第２ワーク主軸台４は、第２ワーク主軸１１を、前記第１ワーク主軸１０と同軸に保持してＣ軸回りに回転自在に保持する。第２ワーク主軸台４は、送りモータ３３ａ及び送りねじ（図示しない）によって前記Ｚ軸方向に移動する。第１ワーク主軸１０は第１主軸モータ（図示しない）によって駆動され、第２ワーク主軸１１は第２主軸モータ（図示しない）によって駆動される。ホブ加工時には、ワークＷを第１ワーク主軸１０と第２ワーク主軸１１とによって両端支持しながらＣ軸回りに回転させる。

【0041】

タレット刃物台５は、Ｚ軸と平行な軸線回りに旋回可能なタレット５ａを有していて、送りモータ及び送りねじ（いずれも図示しない）によってＺ軸方向及びＸ軸方向に移動可能に構成されている。タレット５ａの外周部には、工具５ｂが周方向に間隔を空けて放射状に配置されている。

【0042】

工具主軸台６は、ベッド２の上面に立設されたコラム１２に、サドル１３、スライダ１４、及びラム１５を介して連結されている。

【0043】

コラム１２は、ベッド２の上面の左右両端部に跨がる門型状をなしている。前記サドル１３は、コラム１２の前側面に設けられた一対のガイドレール（図示しない）に摺動可能に係合することでＺ軸方向に移動自在に構成されている。サドル１３は、上下一対の送りねじ３１（図１では一方のみを示す）及び一対の送りモータ３０ｂによって前記Ｚ軸方向に駆動される。

【0044】

前記スライダ１４は、サドル１３の前側面に設けられた左右一対のガイドレール（図示しない）に摺動可能に係合することでＸ軸方向に移動自在に構成されている。スライダ１４は、一対の送りねじ３２（図１では一方のみを示す）及び一対の送りモータ３０ｃによってＸ軸方向に駆動される。

【0045】

前記ラム１５は、スライダ１４に形成されたラム案内穴１４ａに挿入された状態で図示しない案内板によりＹ軸方向に移動可能に支持されている。そして、このラム１５は、スライダ１４の下端部に配置された１つの送りねじと送りモータ（いずれも図示しない）とによってＹ軸方向に駆動される。

【0046】

また、前記工具主軸台６は、ラム１５に回転自在に支持された旋回駆動シャフト（図示しない）に固定されている。そして、工具主軸台６は、該旋回駆動シャフトに連結された旋回モータ（図示しない）によって、Ｙ軸と平行なＢ軸回りに旋回可能に構成されている。

【0047】

［工具交換装置］
図１に示すように、工具交換装置８は、前後方向に並ぶ２つの工具マガジン８ａと、工具交換アーム（図示しない）とを有している。各工具マガジン８ａは、上下方向に長い楕円形状のフレームと、このフレームに沿って周回するチェーンと、このチェーンに取付けられた複数の工具ポットとを有している。各工具ポットには、ホブ工具９０やエンドミル及びフライス工具などの様々な工具９が着脱可能に保持されている。ホブ工具９０は、摩耗時の交換目的や、異なる形状の歯形を形成する目的で工具マガジン８ａ内に複数ストックされている。

【0048】

工具交換アームは、図示しないモータによってＺ軸と平行な軸線回りに回転駆動される。工具交換時には、ＡＴＣシャッタ１７が開放するとともに、工具主軸台６が工具交換位置（後述の図８Ｂ参照）に移動する。これにより、工具主軸７に保持された工具９がマガジン収容空間Ｓ２内に水平に進入する。そして、この進入した工具９と、工具マガジン８ａにより所定位置に割り出された次工程工具９とが工具交換アームによって交換される。

【0049】

［工具主軸台］
図２に示すように、工具主軸台６は、旋回ハウジング６ａ及び主軸ハウジング６ｂを有している。

【0050】

旋回ハウジング６ａは、外観視で矩形箱状をなしている。旋回ハウジング６ａの背面には、円弧板状の取付板部６ｃが一体形成されている。取付板部６ｃの周縁部には、複数の貫通孔６ｄが周方向に間隔を空けて形成されている。取付板部６ｃは、各貫通孔６ｄに挿通されたボルト（図示しない）により前記旋回駆動シャフトに回転一体に固定されている。

【0051】

主軸ハウジング６ｂは、その回転軸線が旋回ハウジング６ａの回転軸線（Ｂ軸）と直交する状態で該旋回ハウジング６ａに固定されている。主軸ハウジング６ｂは、軸対称の筒状に形成されている。主軸ハウジング６ｂの内部には、工具主軸７を回転可能に支持する軸受や、工具主軸７を駆動するビルトインモータ、及び、工具９を工具主軸７に固定するためのドローバ機構（いずれも図示しない）などが収容されている。

【0052】

主軸ハウジング６ｂは、その先端側の一部が外部に露出するように旋回ハウジング９ａに取付けられている。すなわち、主軸ハウジング６ｂは、旋回ハウジング６ａの内部に収容された円筒状の非露出部６ｅと、旋回ハウジング６ａの外部に露出した外部露出部６ｆとからなる。

【0053】

外部露出部６ｆは、主軸ハウジング６ｂの基端側から先端側に向かって並ぶフランジ部６ｇ及び大径円筒部６ｈ及び小径円筒部６ｉを有している。フランジ部６ｇは、旋回ハウジング６ａの下面に図示しないボルトにより固定されている。

【0054】

大径円筒部６ｈと小径円筒部６ｉとの境界に位置する段差面６ｊには、周方向の全周に亘って延びる環状溝６ｋが形成されている。環状溝６ｋの内周面は、先端側ほど縮径する環状テーパ面６ｌとされている。この環状テーパ面６ｌが、刃物台に形成された被係合部に相当する。

【0055】

小径円筒部６ｉは、その外周面の先端部に環状係合突部６ｍを有している。環状係合突部６ｍは、小径円筒部６ｉの外周面から径方向外側に僅かに突出している。

【0056】

［工具主軸］
図２に示すように、工具主軸７は、主軸ハウジング６ｂの内側に図示しない軸受を介して支持されている。工具主軸７の先端部には、工具９を装着するための工具装着孔７ａ（後述する図５にのみ示す）が形成されている。図２の例では、工具装着孔７ａに装着される工具９の一例としてホブ工具９０を図示している。

【0057】

［ホブ工具］
ホブ工具９０は、第１ワーク主軸１０及び第２ワーク主軸１１に支持されたワークＷ（図１参照）の周面に歯形を形成するホブ加工用の工具である。

【0058】

図２に示すように、ホブ工具９０は、工具本体部９１とホルダ部９２とを有している。工具本体部９１は、軸部９１ａと、軸部９１ａと同軸に形成された大径の刃部９１ｂとを有している。軸部９１ａの先端部は、先端側ほど縮径するテーパ軸状に形成されている。刃部９１ｂは、ワークＷを加工する部位である。刃部９１ｂは、加工する歯形に応じた複数条の刃列を有している。

【0059】

ホルダ部９２は、ホブ工具９０を含む全ての工具９において同一形状とされている。ホルダ部９２は、フランジ部９２ａ、シャンク部９２ｂ及びプルボルト９２ｃを有している。

【0060】

フランジ部９２ａは、工具交換時において工具交換装置８の工具交換アームに把持される部位である。フランジ部９２ａは、シャンク部９２ｂの先端部に接続されている。フランジ部９２ａは、シャンク部９２ｂよりも径方向外側に鍔状に突出している。フランジ部９２ａの外周面には、周方向に延びるＶ字状の把持溝９２ｄが全周に亘って形成されている。工具交換時には、工具交換アーム（図示しない）の両端部に形成された把持爪がこのＶ字状の把持溝９２ｄに係合することで、工具交換アームにホブ工具９０が把持される。

【0061】

シャンク部９２ｂは、前記工具装着孔７ａに嵌合するテーパ軸状に形成されている。プルボルト９２ｃは、シャンク部９２ｂと同軸にその基端部に接続されている。このプルボルト９２ｃは、主軸ハウジング６ｂの内部に収容されたドローバ機構によって軸方向の基端側に引き込まれる。これにより、ホブ工具９０のシャンク部９２ｂが工具装着孔７ａの内壁面に着脱不能に固定される。そうして、ホブ工具９０は、工具主軸７に対して片持ち状態（基端側の部分のみが工具主軸７に固定された状態）で保持される。

【0062】

ここで、本例の工作機械１では、ホブ加工を行う際には、工具主軸台６に回転支持ユニット４０を装着固定することで、ホブ工具９０を片持ち状態から両持ち状態に変換可能になっている。この回転支持ユニット４０と後述する固定機構部６０とが第２支持部を構成している。

【0063】

［回転支持ユニット］
図３は、工具主軸台６に回転支持ユニット４０を装着した状態を示す右側から見た側面図であり、図４は、回転支持ユニット４０を示す外観斜視図である。

【0064】

回転支持ユニット４０は、工具主軸台６に着脱可能に装着される支持フレーム５０と、支持フレーム５０を工具主軸台６に着脱不能に固定するための固定機構部６０（後述する図５参照）と、支持フレーム５０に軸受７０を介して保持されたホブ先端係合部としての自由回転部材８０とを有している。

【0065】

支持フレーム５０は、工具主軸台６に装着された装着状態においてホブ工具９０の長さ方向に沿って延設されている。

【0066】

具体的には、支持フレーム５０は、環状部５１、軸受保持部５２及び連結部５３を有している。

【0067】

環状部５１は、支持フレーム５０の延設方向の一端部においてホブ工具９０の周囲を囲むように形成されている。環状部５１は、環状本体部５１ａと、環状本体部５１ａの端部に装着された端部装着リング５１ｂとで構成されている。環状本体部５１ａは、前記軸受保持部５２及び連結部５３と一体形成されている。

【0068】

端部装着リング５１ｂは、図５に示すように、環状本体部５１ａとは別部材で構成されている。端部装着リング５１ｂは、円筒部５１ｃ、インロー部５１ｄ及び環状突出部５１ｅを有している。インロー部５１ｄ及び環状突出部５１ｅは、円筒部５１ｃと同軸にその内側縁部に沿って形成されており、インロー部５１ｄは軸方向の先端側に突出し、環状突出部５１ｅは軸方向の基端側に突出している。インロー部５１ｄは、環状本体部５１ａの内周面に嵌合している。環状突出部５１ｅは、環状テーパ面５１ｆ（第１支持係合部の一例）を有している。環状テーパ面５１ｆは、環状突出部５１ｅの内周面を構成していて、軸方向の基端側から先端側に向かって縮径している。環状テーパ面５１ｆは、工具主軸台６側に設けられた環状テーパ面６ｌに係合する。

【0069】

前記軸受保持部５２は、環状部５１に対して軸方向に間隔を空けて配置されている。軸受保持部５２は、環状部５１の軸線に対して垂直に配置されている。軸受保持部５２には、軸受装着孔５２ａが貫通形成されている。軸受装着孔５２ａは、環状部５１と同軸に形成されている。軸受装着孔５２ａには、軸方向に間隔を空けて並ぶ一対の軸受７０が嵌装されている。

【0070】

自由回転部材８０は、一対の軸受７０の内輪の内側に挿入される円柱部８０ａと、該円柱部８０ａの下端部に形成されたフランジ部８０ｂとからなる。フランジ部８０ｂは、一対の軸受７０に対する自由回転部材８０の軸方向位置を規制している。自由回転部材８０は、一対の軸受７０に対してフランジ部８０ｂとは反対側に設けられたナット８１により脱落不能に固定されている。そうして、自由回転部材８０は、一対の軸受７０を介して軸受保持部５２に回転可能に保持されている。自由回転部材８０における環状部５１側の端面には、ホブ工具９０の先端部に係合する先端係合孔８０ｃが形成されている。先端係合孔８０ｃは、ホブ工具９０の先端部の形状に対応するテーパ孔状に形成されている。

【0071】

前記連結部５３は、環状部５１と軸受保持部５２とを連結する部位である。具体的には、連結部５３は、環状部５１の軸線と平行に延びる矩形柱によりに構成されている。そして、連結部５３は、環状部５１の周方向の１カ所と軸受保持部５２の端縁部とを連結している。尚、本例では、連結部５３は１つの矩形柱で構成されているが、これに限ったものではない。すなわち、連結部５３は、矩形柱に限らず例えば台形板状や円弧状であってもよく、また、連結部５３の数も１つに限ったものではなく２つ以上であってもよい。

【0072】

［固定機構部］
図５に示すように、固定機構部６０は、前記支持フレーム５０における環状部５１の内側に設けられている。

【0073】

固定機構部６０は、端部装着リング５１ｂの内側ガイド面５１ｇに沿って軸方向に摺動する摺動リング６１と、端部装着リング５１ｂの先端面に固定された環状の固定リング６２と、摺動リング６１の内側に配置された可撓リング６３と、可撓リング６３を脱落不能に保持する保持リング６４とを有している。

【0074】

そして、端部装着リング５１ｂと固定リング６２と摺動リング６１とによって環状の油圧室Ｕ０が形成されている。この油圧室Ｕ０は、摺動リング６１の外周面に形成されたピストン突部６１ａを挟んで対向する第１油圧室Ｕ１と第２油圧室Ｕ２とからなる。

【0075】

可撓リング６３は、リング本体部６３ａと、基端部がリング本体部６３ａに接続された複数の可撓片部６３ｂと、各可撓片部６３ｂの先端部に形成された係合爪部６３ｃとを有している。リング本体部６３ａは、保持リング６４に形成された保持溝６４ａに嵌合して保持されている。可撓片部６３ｂは、摺動リング６１の内周面に当接している。

【0076】

そして、第１油圧室Ｕ１に油圧が供給されると、摺動リング６１に設けられたピストン突部６１ａが図５の右側に押されて摺動リング６１全体が右側に移動する。これにより、可撓片部６３ｂがその基端部を支点に径方向内側に倒れる。この結果、可撓片部６３ｂの先端部に形成された係合爪部６３ｃが、主軸ハウジング６ｂの先端に形成された環状係合突部６ｍに係合する。これにより、主軸ハウジング６ｂと回転支持ユニット４０とが軸方向に分離不能に連結（固定）される。

【0077】

一方、第２油圧室Ｕ２に油圧が供給されると、摺動リング６１に設けられたピストン突部６１ａが図５の左側に押されて摺動リング６１全体が左側に移動する。これにより、可撓片部６３ｂが復元力によりその基端部を支点として径方向外側に広がる。この結果、図５の実線で示すように、可撓片部６３ｂの先端部に形成された係合爪部６３ｃと、主軸ハウジング６ｂの先端に形成された環状係合突部６ｍとの係合が解除される。これにより、主軸ハウジング６ｂと回転支持ユニット４０との軸方向の連結（固定）が解除される。

【0078】

このように、固定機構部６０は、回転支持ユニット４０を、工具主軸台６（詳しくは主軸ハウジング６ｂ）に固定された固定状態と、該固定が解除された固定解除状態とに切替え可能に構成されている。

【0079】

第１油圧室Ｕ１及び第２油圧室Ｕ２への油圧供給経路Ｌ１，Ｌ２は、回転支持ユニット４０を主軸ハウジング６ｂに装着することによって確立される。すなわち、主軸ハウジング６ｂには、各油圧室Ｕ１，Ｕ２に作動油を供給するための２つの油圧供給流路（図示しない）が形成され、回転支持ユニット４０を主軸ハウジング６ｂに装着すると、この２つの油圧供給流路が、回転支持ユニット４０の端部装着リング５１ｂに形成された２つの油圧供給路（図示しない）に連通する。これにより、前記油圧供給経路Ｌ１，Ｌ２が確立される。

【0080】

［ユニット収容部］
回転支持ユニット４０は、ホブ加工の非実行中は前記ユニット収容部２０に収容されている。回転支持ユニット４０は、後述するように工具主軸台６の左右方向の移動動作によって工具主軸台６に装着される。

【0081】

ユニット収容部２０は、矩形箱状に形成されていて、第２ワーク主軸台４の上側に配置されている。ユニット収容部２０は、連結板２１を介して工作機械１のベッド２に固定されている。連結板２１とユニット収容部２０の下面とは補強リブ２２により連結されている。

【0082】

図６に示すように、ユニット収容部２０の底壁２０ｃには、回転支持ユニット４０を支持する第１支持部２３及び第２支持部２４が立設されている。

【0083】

回転支持ユニット４０は、環状部５１の軸線がＺ軸と平行で且つ連結部５３が工作機械１の正面から見て手前側に位置する状態で第１支持部２３及び第２支持部２４の上側に載置される。

【0084】

また、ユニット収容部２０内には、第１支持部２３及び第２支持部２４の上側に載置された回転支持ユニット４０を係止するためのユニット係止装置２５が設けられている。

【0085】

ユニット係止装置２５は、一対の係合ピン２５ａと、一対の係合ピン２５ａを保持する保持板２５ｂと、保持板２５ｂ進退させるシリンダ２５ｃとを有している。保持板２５ｂは、シリンダ２５ｃによって係止位置と係止解除位置との間で移動される。係止位置では、一対の係合ピン２５ａが支持フレーム５０に形成された一対の係合孔２５ｄに係合する。これにより、支持フレーム５０を含む回転支持ユニット４０全体が左右方向（Ｚ軸方向）に移動不能に係止される。一方、係止解除位置では、一対の係合ピン２５ａが支持フレーム５０から離間することで、回転支持ユニット４０が左右方向（Ｚ軸方向）に移動可能になる。

【0086】

ユニット収容部２０の左側壁２０ａには、矩形状の開口部２０ｂが形成されている。回転支持ユニット４０は、この開口部２０ｂを介してユニット収容部２０に出し入れされる。

【0087】

［制御系の構成］
図７に示すように、工作機械１は、その全体動作を制御する制御部１００を有している。制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有するコンピュータからなる。

【0088】

制御部１００は、主軸回転駆動部１０１、送り駆動部１０２、主軸旋回駆動部１０３、前記工具交換装置（ATC：Automatic tool changer）８、シャッタ駆動部１０４、油圧供給装置１０５、及び前記ユニット係止装置２５に信号の授受可能に接続されている。

【0089】

主軸回転駆動部１０１は、上述した工具主軸７を駆動するためのビルトインモータを含んで構成されている。

【0090】

送り駆動部１０２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向におけるワークＷと工具９との相対移動を実現するための送りモータ（例えば上述した送りモータ３０ａ～３０ｃ）を含んで構成されている。送り駆動部１０２が第１支持駆動部に相当する。

【0091】

主軸旋回駆動部１０３は、上述した工具主軸台６をＢ軸回りに旋回駆動するための旋回モータを含んで構成されている。

【0092】

シャッタ駆動部１０４は、ＡＴＣシャッタ１７を開閉駆動するためのモータを含んで構成されている。

【0093】

油圧供給装置１０５は、前記油圧供給経路Ｌ１，Ｌ２（図５参照）への作動油の供給制御を行うことで、固定機構部６０を固定状態と固定解除状態とに切替える。

【0094】

制御部１００は、ＲＯＭ等に記憶されたＮＣプログラムに基づいてワークＷの加工制御を実行する。制御部１００は、実行中のＮＣプログラム中から工具交換指令を抽出した場合には、工具交換装置８に工具交換制御を実行させる。この工具交換制御では、上述したように工具交換アームを用いて工具主軸７と工具マガジン８ａとの間で工具交換を実行する。

【0095】

また、制御部１００は、ＮＣプログラム中から工具９の交換指令を抽出した場合において、当該工具交換指令により指定される次工程工具がホブ工具９０であると判定したときには、工具交換制御の実行後、工具主軸台６に回転支持ユニット４０を装着固定するためのユニット装着制御を実行する。制御部１００は、ホブ工具９０を用いた加工動作が終了した後は、工具主軸台６から回転支持ユニット４０を脱着するユニット脱着制御を実行する。

【0096】

［工具交換制御及びユニット装着制御］
図８Ａ～図８Ｉは、ホブ工具９０への工具交換制御（図８Ａ～図８Ｃ）及びユニット装着制御（図８Ｄ～図８Ｉ）の内容を説明するための説明図である。各図中の太矢印は、次に実行するべき動作を示している。

【0097】

図８Ａは、工具主軸台６に支持された工具主軸７（図２参照）にホブ工具９０以外の所定工具９５が装着された状態を示している。

【0098】

ホブ工具９０への工具交換制御では、制御部１００による制御の下、ＡＴＣシャッタ１７をシャッタ駆動部１０４により開位置に移動させるとともに、工具主軸台６を、送り駆動部１０２及び主軸旋回駆動部１０３により上述の工具交換位置に移動させる（図８Ｂ参照）。

【0099】

そして、この移動完了後に、工具交換装置８により、工具マガジン８ａ内に収容された次工程工具であるホブ工具９０と、工具主軸７に装着されている所定工具９５との工具交換を実行する。そして、工具交換により工具主軸７に装着されたホブ工具９０を、前記ドローバ機構により工具主軸７に固定する（図８Ｃ参照）。

【0100】

工具主軸７へのホブ工具９０の装着固定が完了した後は、図８Ｄ～図８Ｉに示すようにユニット装着制御が実行される。ユニット装着制御では、先ず、制御部１００による制御の下、工具主軸台６を、送り駆動部１０２により右側に退避移動させるとともに、ＡＴＣシャッタ１７をシャッタ駆動部１０４により閉位置に移動させる（図８Ｄ参照）。

【0101】

次いで、工具主軸台６を、主軸旋回駆動部１０３により図８Ｄの反時計回り方向に１８０°回転させる。これにより、ホブ工具９０の先端がユニット収容部２０の開口部２０ｂに対向する状態になる（図８Ｅ）。図８Ｅの状態では、ホブ工具９０の軸心は、ユニット収容部２０内に収容された回転支持ユニット４０の環状部５１と同軸になる。尚、装置構成によっては同軸にならないこともあり得るが、その場合には、送り駆動部１０２により工具主軸台６の位置を調整すればよい。

【0102】

そうして、ホブ工具９０の軸心と回転支持ユニット４０の環状部５１の軸心とが同軸になった後、固定機構部６０を、油圧供給装置１０５により固定解除状態（図５の状態）に維持しつつ、工具主軸台６を送り駆動部１０２により右側に水平移動させてユニット着脱位置（図８Ｆ参照）まで移動させる。

【0103】

この工具主軸台６のユニット着脱位置への移動動作により、回転支持ユニット４０の環状部５１に設けられた環状テーパ面５１ｆ（図５参照）が、工具主軸台６に設けられた環状テーパ面６ｌに係合する。また、ホブ工具９０の先端部が環状部５１の内側を貫通して自由回転部材８０の先端係合孔８０ｃに係合する。そして、この係合完了後に（換言すると、工具主軸台６への回転支持ユニット４０の装着完了後に）、固定機構部６０を油圧供給装置１０５により固定状態に切り替える。これにより、回転支持ユニット４０が工具主軸台６に対して分離不能に固定される。

【0104】

工具主軸台６に対する回転支持ユニット４０の固定が完了した後は、ユニット係止装置２５によって保持板２５ｂを係止解除位置に移動させる（図８Ｇ参照）。この状態で、工具主軸台６を、送り駆動部１０２により左側に向かって退避移動させることで、回転支持ユニット４０がユニット収容部２０から引出される。これにより、工具主軸台６への回転支持ユニット４０の装着が完了する。

【0105】

尚、回転支持ユニット４０の装着完了後は、工具主軸台６を主軸旋回駆動部１０３により反時計回り方向に回転させる（図８Ｉ参照）。そして、工具主軸７をワークＷと同期回転させることで当該ワークＷの周面に歯形を形成する。

【0106】

以上、ユニット装着制御について説明したが、ユニット脱着制御（工具主軸台６から回転支持ユニット４０を取外す制御）については、ユニット装着制御とは逆の順序の動作、（つまり図８Ｉ→図８Ｈ→図８Ｇ→…図８Ａの順に進む動作）を実行するだけでよいので、ここでは詳細な説明を省略する。

【0107】

［作用効果］
以上説明したように、本実施形態の工具支持装置５００（図９参照）は、回転支持ユニット４０を含み、該回転支持ユニット４０は、工具主軸台６に設けられた環状テーパ面６ｌ（被係合部の一例）に係合する環状テーパ面５１ｆ（第１支持係合部の一例）と、ホブ工具９０の先端部にその回転を許容する状態で係合する自由回転部材８０（ホブ先端係合部の一例）とを有している。

【0108】

これによれば、工具主軸台６と回転支持ユニット４０に設けられた自由回転部材８０とによってホブ工具９０が両持ち状態で支持される。したがって、ホブ工具９０を工具主軸台６のみで片持ち支持する場合に比べて、ホブ工具９０の剛性を高めて歯形の加工精度を向上させることができる。また、回転支持ユニット４０はホブ工具９０とは分離された別ユニットであるため、工具マガジン８ａ内にストックされた複数のホブ工具９０に対して共通の１つの回転支持ユニット４０を用意すればよい。よって、回転支持ユニット４０をホブ工具９０の数だけ用意する必要がないので、部品点数を抑制して、安価な構成によりホブ工具９０の両端支持化を実現することができる。

【0109】

また、工具主軸台６は、左右方向（所定方向の一例）に移動可能に構成されている。そして、回転支持ユニット４０は、固定機構部６０が固定解除状態にある状態で工具主軸台６が行う右側への直線移動動作（予め定めた移動動作）の動作力を利用して該工具主軸台６に着脱可能に構成されている（図８Ｅ～図８Ｈ参照）。

【0110】

これによれば、工具主軸台６に対する回転支持ユニット４０の着脱動作を、工具主軸台６が行う右側への直線移動動作を利用して自動的に行うことができる。したがって、作業者が工具主軸台６に回転支持ユニット４０を手作業で装着する必要がない。このため、作業者の肉体的負担を低減することができるとともに、ホブ工具９０への切替えを迅速に行うことができる。また、工具主軸台６に回転支持ユニット４０を装着するための専用ロボットなどを別途設ける必要もないので、工具主軸台６への回転支持ユニット４０の装着を安価な構成により行うことができる。

【0111】

本実施形態では、回転支持ユニット４０は、工具主軸台６に装着された装着状態においてホブ工具９０の長さ方向に沿って延設される支持フレーム５０と、支持フレーム５０に軸受７０を介して支持された前記自由回転部材８０とを有している。支持フレーム５０は、その延設方向の一端部を構成し、前記環状テーパ面５１ｆを有するとともに、前記ホブ工具９０の周囲を環状に囲む環状部５１と、その延設方向の他端部を構成し、前記軸受７０を保持する軸受保持部５２と、軸受保持部５２及び環状部５１を連結する連結部５３とを有している。

【0112】

これによれば、回転支持ユニット４０を工具主軸台６に装着する際には、支持フレーム５０の一端部を構成する環状部５１の内側をホブ工具９０が貫通するように、工具主軸台６を移動させればよい。したがって、工具主軸台６に対する回転支持ユニット４０の装着を簡単な直線移動により実現することができる。また回転支持ユニット４０が、ホブ工具９０に対して径方向外側にオフセットすることもないので工具周辺のスペース効率を向上させることができる。

【0113】

前記工具主軸台６に設けられる環状テーパ面６ｌは、工具主軸７の軸線と同芯状に形成されている。また、支持フレーム５０に設けられる環状テーパ面５１ｆは、自由回転部材８０の軸線と同芯状に形成されている。

【0114】

これによれば、工具主軸台６に回転支持ユニット４０を装着した際に、工具主軸台６に設けられた環状テーパ面６ｌと、支持フレーム５０に設けられる環状テーパ面５１ｆとが係合する。この結果、工具主軸台６に設けられた工具主軸７の軸線と、回転支持ユニット４０に設けられた自由回転部材８０の軸線とが同軸に位置決めされる。これにより、ホブ工具９０の回転軸線が傾くのを防止し、延いては、ホブ工具９０による歯形の加工精度を向上させることができる。

【0115】

また、前記固定機構部６０は、回転支持ユニット４０に設けられている。そして、固定機構部６０は、回転支持ユニット４０が工具主軸台６に装着された状態において、工具主軸台６の内部に形成された油圧供給路（流体通路の一例）を介して供給される作動油の油圧を基に、固定状態と固定解除状態とを切替え可能に構成されている。

【0116】

これによれば、固定機構部６０を回転支持ユニット４０に設けるようにしたことで、既存の工具主軸台６の構造を大幅に変更することなく、回転支持ユニット４０を工具主軸台６に固定することができる。したがって、ホブ工具９０の両持ち支持を実現するための工具主軸台６の改造工数を最小限に止めてコストを低減することができる。

【0117】

また、ユニット収容部２０内にはユニット係止装置２５が設けられている。ユニット係止装置２５は、回転支持ユニット４０を移動不能に係止する係止状態と該係止が解除された係止解除状態とに切替え可能に構成されている。

【0118】

これによれば、送り駆動部１０２によって工具主軸台６をユニット着脱位置まで移動させる際、及び、ユニット着脱位置から離間移動させる際に、ユニット係止装置２５によって回転支持ユニット４０をユニット収容部２０に移動不能に係止しておくことで、工具主軸台６に対する回転支持ユニット４０の装着及び脱着を円滑に且つ確実に行うことができる。

【0119】

また、ユニット収容部２０は工具マガジン８ａに対して工具主軸台６を挟んで反対側に配置されている。

【0120】

これによれば、工具マガジン８ａに対して工具主軸台６を挟んで反対側に位置するデッドスペース（本実施形態では第２ワーク主軸台４の上側のスペース）を利用してユニット収容部２０を配置することができる。よって、ユニット収容部２０を追加することにより工作機械１が大型化するのを防止することができる。

【0121】

（実施形態２）
図９は、実施形態２を示している。この実施形態では、回転支持ユニット２４０を工具主軸台６の外付け部材６ｐに装着する点が前記実施形態１とは異なっている。尚、以下の実施形態において、実施形態１と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0122】

すなわち、本実施形態の工具主軸台６は、オプションで取付けられる外付け部材６ｐ
を有しており、回転支持ユニット２４０はこの外付け部材６ｐにプルボルト２０３を介して装着固定される。

【0123】

［外付け部材］
図１０に示すように、外付け部材６ｐは、工具主軸台６の旋回ハウジング６ａの前側面にボルトで固定されている。旋回ハウジング６ａの前側面には、外付け部材６ｐを取付けるための円板状の取付座部６ｎが設けられている。

【0124】

外付け部材６ｐは、前後方向に厚みを有する略６角形状の角柱からなる。外付け部材６ｐは、工具主軸７の軸線が鉛直を向く基準状態において、外付け部材６ｐの下端面が水平になるように配置されている。この下端面は、回転支持ユニット２４０を取付けるためのユニット取付座面６ｑとして機能する。ユニット取付座面６ｑは、工具主軸７の軸線方向から見て前側にオフセットした位置に配置されている。

【0125】

図１１に示すように、ユニット取付座面６ｑには、４つのクランプ孔６ｒが設けられている。

【0126】

各クランプ孔６ｒは、外付け部材６ｐに内蔵された４つのクランプ装置６５のそれぞれに設けられている。各クランプ装置６５は、ボールロック式の油圧クランプ装置であって、クランプ孔６ｒに挿入されるプルボルト２０３（図１２参照）を油圧駆動のボールロック機構により引き込んでクランプする。

【0127】

外付け部材６ｐの内部には、各クランプ装置６５に油圧を供給するための油圧供給流路（図示しない）が形成されている。各クランプ装置６５への作動油の供給制御は、制御部１００からの指令を受けた油圧供給装置１０５により実行される。尚、各クランプ装置６５への油圧供給を停止すると、図示しない付勢部材によりボールロックが解除されてアンクランプ状態となる。

【0128】

［回転支持ユニット］
図１２に示すように、回転支持ユニット２４０は、不使用時（ホブ加工非実行時）には実施形態１と同様にユニット収容部２０に収容されている。尚、図１２では、見易さを考慮して、ユニット収容部２０内に設けられるユニット係止装置２５を省略して示している。

【0129】

図９及び図１２に示すように、回転支持ユニット２４０は、支持フレーム２５０及び自由回転部材２６０を有している。

【0130】

支持フレーム２５０は、外付け部材６ｐのユニット取付座面６ｑに当接する矩形ブロック状の座面当接部２５１と、自由回転部材２６０を保持する矩形板状の軸受保持部２５２と、座面当接部２５１と軸受保持部２５２とを連結する傾斜梁状の連結部２５３とを有している。

【0131】

座面当接部２５１は、前記ユニット取付座面６ｑに当接する当接座面２５１ａ（図１２参照）を有している。当接座面２５１ａの四隅にはプルボルト２０３が突設されている。

【0132】

軸受保持部２５２及び自由回転部材２６０の構成は、実施形態１で説明した軸受保持部５２及び自由回転部材８０の構成と同様であるため詳細な説明を省略する。

【0133】

［ユニット装着制御］
本実施形態のユニット装着制御の基本的な動作は、実施形態１と同様であるため相違点についてのみ説明する。本例では、図１２に示す状態（実施形態１の図８Ｅに相当する状態）から、工具主軸台６を右側に駆動してユニット着脱位置まで移動させると、回転支持ユニット２４０の当接座面２５１ａに突設された４つのプルボルト２０３が、工具主軸台６の外付け部材６ｐに形成されたクランプ孔６ｒに係合する。この係合後に、各クランプ装置６５によってプルボルト２０３をクランプすることで、回転支持ユニット２４０が外付け部材６ｐに分離不能に固定される。

【0134】

そうして、本実施形態では、クランプ孔６ｒが、刃物台である工具主軸台６に形成された被係合部に相当し、プルボルト２０３が刃物台に形成された被係合部に係合する第１支持係合部に相当する。また、クランプ装置６５が固定機構部に相当する。

【0135】

尚、ユニット脱着制御については、ユニット装着制御とは逆の順序の動作を実行するだけでよいので、ここでは詳細な説明を省略する。

【0136】

［作用効果］
以上説明したように、本実施形態では、工具主軸台６は、その外側面に取付固定される外付け部材６ｐを有している。そして、外付け部材６ｐは、工具主軸７の軸線方向から見て、前側（工具主軸７の側方の一例）にオフセットした位置にユニット取付座面６ｑを有している。

【0137】

これによれば、工具主軸台６に設けられた外付け部材６ｐによって、工具主軸７からオフセットした位置にユニット取付座面６ｑを確保することができる。したがって、工具主軸台６のうち、構造が複雑になりがちな工具主軸７の周囲にユニット取付座面６ｑを確保する必要がない。よって、工具主軸台６の改造や追加工を最小限に止めてコストを抑制することができる。

【0138】

（実施形態２の変形例）
図１３は、実施形態２の変形例を示している。この変形例では、外付け部材６ｐのユニット取付座面６ｑに保護板３００を装着可能に構成されている点が実施形態２とは異なる。

【0139】

保護板３００は矩形板状をなしている。保護板３００の四隅には、プルボルト３０１が突設されている。

【0140】

保護板３００は、ホブ加工の実行中は、ユニット収容部２０の下側に設けられた保護板収容部２６に収容されている。ホブ加工が終了して回転支持ユニット２４０をユニット収容部２０に収容した後は、工具主軸台６を図１３の二点鎖線矢印で示す経路で移動させる。これにより、前記ユニット取付座面６ｑの各クランプ孔６ｒと、保護板３００に設けられた各プルボルト３０１とが係合する。この状態で各クランプ装置６５によりプルボルト３０１をクランプすることで、ユニット取付座面６ｑに保護板３００が装着固定される。尚、保護板収容部２６内には、回転支持ユニット４０の係止装置と同様の考え方で、保護板３０を係止するための係止装置（図示しない）が設けられている。

【0141】

本変形例によれば、ホブ加工の非実行中は、外付け部材６ｐのユニット取付座面６ｑに保護板３００が装着固定される。したがって、ホブ加工以外の加工が実行されているときに、ユニット取付座面６ｑに切屑が付着したり、クランプ孔６ｒ内に切屑が侵入したりするのを防止することができる。

【0142】

（実施形態３）
図１４は、実施形態３を示している。この実施形態では、ユニット収容部２０の設置箇所が前記実施形態１及び２とは異なる。

【0143】

すなわち、本実施形態では、ユニット収容部２０は、マガジン収容空間Ｓ２内に設けられている。図中の実線は、工具主軸台６を工具交換位置に移動させた状態を示し、図中の２点鎖線は、工具主軸台６をユニット着脱位置に移動させた状態を示している。

【0144】

この図からも分かるように、本実施形態では、工具交換位置とユニット着脱位置とを極力近付けることができるので、工具主軸７にホブ工具９０を装着した後に、工具主軸台６に回転支持ユニット２４０を装着するまでの時間を短縮することができる。よって、加工サイクルタイムを短縮して生産性を向上させることができる。

【0145】

（他の実施形態）
前記実施形態では、工具主軸台６に支持された工具主軸７にホブ工具９０を保持させるようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、タレット刃物台５に支持された工具主軸にホブ工具を保持させるようにしてもよい。この場合、例えば、タレット刃物台５を前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に構成し、タレット刃物台５の前側又は後側にユニット収容部２０を配置することが考えられる。これにより、タレット刃物台５の前後方向の移動動作によって該タレット刃物台５に対する回転支持ユニット２４０の着脱を行うことができる。尚、この場合は、タレット刃物台５が本発明における刃物台に相当する。

【0146】

また、前記実施形態では、ホブ工具９０の先端部に係合するホブ先端係合部は、軸受７０に支持された自由回転部材８０により構成されているが、これに限ったものではなく、例えば円錐状の係合固定部材で構成されていてもよい。この場合、例えば係合固定部材の頂部を、ホブ工具９０の先端面に形成した小径孔に係合させるなどすればよい。これにより、ホブ工具９０と係合固定部材との接触面積を極力低減して摩擦抵抗を抑えつつ、ホブ工具９０の先端部を係合固定部材によって回転可能に支持することができる。

【0147】

前記実施形態では、固定機構部６０は、回転支持ユニット２４０に取付けられているが、これに限ったものではなく、例えば工具主軸台６に取付けられていてもよい。また、固定機構部６０は、前記実施形態で説明したような油圧駆動式に限らず、例えば電動式アームを使用した構成を採用してもよいし、磁気吸引力を使用した構成を採用してもよい。

【0148】

前記実施形態では、支持フレーム５０の環状部５１は、環状本体部５１ａと端部装着リング５１ｂとの２つの部材で構成されているが、これに限ったものではなく、例えば端部装着リング５１ｂを環状本体部５１ａに一体形成するようにしてもよい。

【0149】

尚、上述した実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

【符号の説明】

【0150】

１ ：工作機械
６ ：工具主軸台（刃物台、第１支持部）
７ ：工具主軸（第１支持部）
６ｌ ：環状テーパ面（被係合部）
６ｐ ：外付け部材
６ｑ ：ユニット取付座面
６ｒ ：クランプ孔（被係合部）
８ ：工具交換装置
８ａ ：工具マガジン
９ ：工具
１６ ：区画壁
２０ ：ユニット収容部
４０ ：回転支持ユニット（第２支持部）
５０ ：支持フレーム
５１ ：環状部
５１ｆ ：環状テーパ面（第１支持係合部）
５２ ：軸受保持部
５３ ：連結部
６０ ：固定機構部
６５ ：クランプ装置（固定機構部、第２支持部）
７０ ：軸受
８０ ：自由回転部材
９０ ：ホブ工具
１００ ：制御部
１０２ ：送り駆動部（第１支持駆動部）
２０３ ：プルボルト（第１支持係合部）
２４０ ：回転支持ユニット
２５０ ：支持フレーム
２５１ ：座面当接部
２５２ ：軸受保持部
２５３ ：連結部
２６０ ：自由回転部材
５００ ：工具支持装置
Ｓ１ ：加工エリア
Ｓ２ ：マガジン収容空間
Ｗ ：ワーク

【要約】

【課題】ホブ工具を両持ち支持可能な工具支持装置及び該工具支持装置を備えた工作機械を安価に提供する。
【解決手段】工具支持装置５００は、工具回転部材７にホブ工具９０が保持された状態で、刃物台６に着脱可能に装着される回転支持ユニット４０と、回転支持ユニット４０を刃物台６に固定された固定状態と該固定が解除された固定解除状態とに切替える固定機構部とを備えている。回転支持ユニット４０には、刃物台６に形成された被係合部に係合する第１支持係合部と、ホブ工具９０の先端部にその回転を許容する状態で係合するホブ先端係合部８０とが設けられている。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図8F】

【図8G】

【図8H】

【図8I】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】