(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-02
(45)【発行日】2024-05-14
(54)【発明の名称】工作機械
(51)【国際特許分類】
B23Q 5/04 20060101AFI20240507BHJP
B23B 41/02 20060101ALI20240507BHJP
B23Q 17/00 20060101ALI20240507BHJP
B23B 43/00 20060101ALI20240507BHJP
B23Q 11/10 20060101ALN20240507BHJP
【ＦＩ】
B23Q5/04 520C
B23B41/02
B23Q17/00 A
B23B43/00
B23Q11/10 D
B23Q17/00 D
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2020151224
(22)【出願日】2020-09-09
(65)【公開番号】P2022045563
(43)【公開日】2022-03-22
【審査請求日】2023-02-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000003458
【氏名又は名称】芝浦機械株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000637
【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】市岡 大志
(72)【発明者】
【氏名】杉山 武史
(72)【発明者】
【氏名】加藤 孝一
【審査官】山本 忠博
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０３７０２５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｑ ５／０４，１１／１０，１７／００；
Ｂ２３Ｂ ４１／０２，４３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ツールホルダを介して工具が装着された主軸と、前記主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドと、前記主軸を三次元移動させる機構部と、前記機構部および前記主軸を制御する制御装置と、を有し、前記ツールホルダは、前記主軸ヘッドに接続可能な固定ケースと、前記固定ケースに回転自在に保持されかつ前記主軸に接続可能なシャンク部と、前記固定ケースに回転自在に接続されかつ前記シャンク部の回転軸と交差する回動軸まわりに回動可能な回動ケースと、前記回動ケースに回転自在に保持されかつ工具を装着可能なチャック部と、前記チャック部と前記シャンク部とを連結しかつ中間が屈曲可能なジョイント部と、前記回動ケースと前記固定ケースとの角度位置を検出する角度センサと、前記回動ケースを前記固定ケースに対して回動させる角度調整モータと、を有し、
前記制御装置は、穴開け加工時に前記機構部から穴深さを取得するとともに、前記角度センサから前記穴深さごとの傾斜角度を検出して記録する角度記録部と、前記角度記録部による傾斜角度の記録に基づいて前記角度調整モータを操作して前記工具の傾斜角度を調整する角度調整部と、を有する工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は工作機械に関する。
【背景技術】
【0002】
３軸移動の工作機械を用いてワークに任意の角度の傾斜穴を加工する技術が、本願出願人により開発されている（特許文献１参照）。
特許文献１の方法では、３軸移動の工作機械に、自在継手部を有する専用のツールホルダを介してドリルを装着し、ワーク表面の穴開け位置にドリルで凹部を形成したのち、ツールホルダを回転軸と交差方向へ平行移動させ、自在継手部を屈曲させて凹部との間でツールを傾斜状態とし、その傾斜方向にドリルを送って傾斜した穴を加工する。
この加工方法によれば、３軸移動の工作機械に専用のツールホルダを追加するだけで、従来は多軸工作機械に限られていた任意角度の傾斜穴開け加工が可能となる。
特許文献１の方法では、３軸移動の工作機械に、自在継手部を有する専用のツールホルダを介してドリルを装着し、ワーク表面の穴開け位置にドリルで凹部を形成したのち、ツールホルダを回転軸と交差方向へ平行移動させ、自在継手部を屈曲させて凹部との間でツールを傾斜状態とし、その傾斜方向にドリルを送って傾斜した穴を加工する。
この加工方法によれば、３軸移動の工作機械に専用のツールホルダを追加するだけで、従来は多軸工作機械に限られていた任意角度の傾斜穴開け加工が可能となる。
【0003】
ワークに対する穴開け加工として深穴加工がある。深穴加工には、長尺のガンドリルおよび専用の深穴加工機が用いられる（特許文献２参照）。さらに、汎用の工作機械にガンドリルを装着して深穴加工を行うことも行われている。
前述した特許文献１の加工方法にガンドリルを併用することで、ワークに傾斜した深穴加工が可能である。
前述した特許文献１の加工方法にガンドリルを併用することで、ワークに傾斜した深穴加工が可能である。
【0004】
多くの工作機械では、主軸の軸心に形成されたセンタースルーホールを通してクーラントおよびエアを供給可能である。主軸から供給されるクーラントは、センタースルー対応のツールホルダおよびツールを通してツールの刃先へと供給される（特許文献３参照）。
とくに、深穴加工を行う際には、切削加工がワークの深い部位で行われるため、ガンドリルを通してのクーラント供給を行うことが好ましい。
とくに、深穴加工を行う際には、切削加工がワークの深い部位で行われるため、ガンドリルを通してのクーラント供給を行うことが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許４０６３４６０号公報
【文献】特開平０４－１１１７０８号公報
【文献】特開２００５－２４６５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前述した特許文献１のツールホルダにガンドリルを装着することで、通常の３軸移動の工作機械を用いて、ワークの表面から任意の傾斜角度の深穴加工を行うことができる。
特許文献１のツールホルダを用いた傾斜穴開け加工では、工作機械側の送り制御により、穴開け軸線の精度を確保している。
しかし、ガンドリルを用いる場合、長尺のガンドリルの先端側がワークの加工反力などにより回転軸線交差方向に変位し、ツールホルダに支持された基端側に対して振れを生じ、傾斜角度の変動が生じる可能性があった。
特許文献１のツールホルダを用いた傾斜穴開け加工では、工作機械側の送り制御により、穴開け軸線の精度を確保している。
しかし、ガンドリルを用いる場合、長尺のガンドリルの先端側がワークの加工反力などにより回転軸線交差方向に変位し、ツールホルダに支持された基端側に対して振れを生じ、傾斜角度の変動が生じる可能性があった。
【0007】
本発明の目的は、ワークの表面から任意の傾斜角度の深穴加工を高精度に行うことができる工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明のツールホルダは、主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドを有する工作機械に装着可能なツールホルダであって、前記主軸ヘッドに接続可能な固定ケースと、前記固定ケースに回転自在に保持されかつ前記主軸に接続可能なシャンク部と、前記固定ケースに回転自在に接続されかつ前記シャンク部の回転軸と交差する回動軸まわりに回動可能な回動ケースと、前記回動ケースに回転自在に保持されかつ工具を装着可能なチャック部と、前記チャック部と前記シャンク部とを連結しかつ中間が屈曲可能なジョイント部と、を有する。
【0009】
このような本発明では、深穴加工用のガンドリルなどの工具をチャック部に装着するとともに、シャンク部を主軸に装着し、固定ケースを主軸ヘッドに接続させる。この状態で、主軸ヘッドに対して主軸を回転させることで、シャンク部からジョイント部およびチャック部を経て工具が回転される。
チャック部は回動ケースに保持され、回動ケースを固定ケースに対して回動させて任意の角度で配置できる。この回動ケースの角度により、チャック部とシャンク部とが互いに傾斜角度に配置される。これらのチャック部とシャンク部とは、任意の傾斜角度であっても、ジョイント部により回転が伝達され、傾斜穴開け加工が可能である。
加工の際には、とくにガンドリルによる深穴加工など、工具の軸線方向を曲げるようなワークの反力が生じる。しかし、チャック部は回動ケースによって保持され、回動軸線が安定に維持される。その結果、深穴加工を行う際にも高精度を確保することができる。
チャック部は回動ケースに保持され、回動ケースを固定ケースに対して回動させて任意の角度で配置できる。この回動ケースの角度により、チャック部とシャンク部とが互いに傾斜角度に配置される。これらのチャック部とシャンク部とは、任意の傾斜角度であっても、ジョイント部により回転が伝達され、傾斜穴開け加工が可能である。
加工の際には、とくにガンドリルによる深穴加工など、工具の軸線方向を曲げるようなワークの反力が生じる。しかし、チャック部は回動ケースによって保持され、回動軸線が安定に維持される。その結果、深穴加工を行う際にも高精度を確保することができる。
【0010】
本発明のツールホルダにおいて、前記ジョイント部を貫通して前記シャンク部から前記チャック部まで連通するクーラント通路を有することが好ましい。
このような本発明では、主軸のセンタースルーホールからのクーラントをシャンク部で受け、ジョイント部を経てチャック部へ通し、ガンドリルに供給することができ、深穴加工におけるクーラント供給を確保することができる。
このような本発明では、主軸のセンタースルーホールからのクーラントをシャンク部で受け、ジョイント部を経てチャック部へ通し、ガンドリルに供給することができ、深穴加工におけるクーラント供給を確保することができる。
【0011】
本発明のツールホルダにおいて、前記回動ケースおよび前記固定ケースのいずれか一方に外部から視認可能な角度目盛を有し、前記回動ケースおよび前記固定ケースのいずれか他方に前記角度目盛に沿って移動する指示部を有することが好ましい。
このような本発明では、指示部から角度目盛の数値を読み取ることで、回動ケースと固定ケースとの角度位置、つまりシャンク部とチャック部との各軸線の傾斜角度を把握することができる。
このような本発明では、指示部から角度目盛の数値を読み取ることで、回動ケースと固定ケースとの角度位置、つまりシャンク部とチャック部との各軸線の傾斜角度を把握することができる。
【0012】
本発明のツールホルダにおいて、前記回動ケースおよび前記固定ケースのいずれか一方に、前記回動ケースと前記固定ケースとの角度位置を検出する角度センサを有することが好ましい。
このような本発明では、角度センサの出力値から、回動ケースと固定ケースとの角度位置、つまりシャンク部とチャック部との各軸線の傾斜角度を検出することができる。そして、工作機械の制御装置に角度センサを接続すれば、制御装置から工具の回転軸線の傾斜を検出可能となる。
このような本発明では、角度センサの出力値から、回動ケースと固定ケースとの角度位置、つまりシャンク部とチャック部との各軸線の傾斜角度を検出することができる。そして、工作機械の制御装置に角度センサを接続すれば、制御装置から工具の回転軸線の傾斜を検出可能となる。
【0013】
本発明のツールホルダにおいて、前記回動ケースおよび前記固定ケースのいずれか一方に、前記角度センサで検出した前記回動ケースと前記固定ケースとの角度位置を表示する角度表示器を有することが好ましい。
このような本発明では、角度表示器の表示を読み取ることで、角度センサで検出された回動ケースと固定ケースとの角度位置、つまりシャンク部とチャック部との各軸線の傾斜角度を把握することができる。
このような本発明では、角度表示器の表示を読み取ることで、角度センサで検出された回動ケースと固定ケースとの角度位置、つまりシャンク部とチャック部との各軸線の傾斜角度を把握することができる。
【0014】
本発明のツールホルダにおいて、前記回動ケースおよび前記固定ケースのいずれか一方に、前記回動ケースを前記固定ケースに対して回動させる角度調整モータを有することが好ましい。
このような本発明では、角度調整モータを用いて回動ケースと固定ケースとの角度位置、つまりシャンク部とチャック部との各軸線の傾斜角度を調整することができる。したがって、工作機械の制御装置に角度調整モータを接続すれば、制御装置から工具の回転軸線の傾斜を操作可能となる。
このような本発明では、角度調整モータを用いて回動ケースと固定ケースとの角度位置、つまりシャンク部とチャック部との各軸線の傾斜角度を調整することができる。したがって、工作機械の制御装置に角度調整モータを接続すれば、制御装置から工具の回転軸線の傾斜を操作可能となる。
【0015】
本発明の工作機械は、本発明のツールホルダを介して工具が装着された主軸と、前記主軸を三次元移動させる機構部と、前記機構部および前記主軸を制御する制御装置と、を有し、前記ツールホルダは、前記回動ケースと前記固定ケースとの角度位置を検出する角度センサを有し、前記制御装置は、穴開け加工時に前記機構部から穴深さを取得するとともに、前記角度センサから前記穴深さごとの傾斜角度を検出して記録する角度記録部を有する。
このような本発明では、前述した本発明のツールホルダとしての効果が得られるとともに、角度センサおよび角度記録部により、ワークの穴開け加工の深さ位置に応じた工具の傾斜角度を角度履歴として記録することができ、次回以降の穴開け加工時に前回の角度履歴を参照することで、ツールホルダの角度設定を適切に行い、高精度を確保できる。
このような本発明では、前述した本発明のツールホルダとしての効果が得られるとともに、角度センサおよび角度記録部により、ワークの穴開け加工の深さ位置に応じた工具の傾斜角度を角度履歴として記録することができ、次回以降の穴開け加工時に前回の角度履歴を参照することで、ツールホルダの角度設定を適切に行い、高精度を確保できる。
【0016】
本発明の工作機械は、本発明のツールホルダを介して工具が装着された主軸と、前記主軸を三次元移動させる機構部と、前記機構部および前記主軸を制御する制御装置と、を有し、前記ツールホルダは、前記回動ケースを前記固定ケースに対して回動させる角度調整モータを有し、前記制御装置は、穴開け加工時に前記機構部から取得した穴深さに応じて、前記角度調整モータを操作して前記工具の傾斜角度を調整する角度調整部を有する。
このような本発明では、前述した本発明のツールホルダとしての効果が得られるとともに、角度調整モータおよび角度調整部により、ワークの穴開け加工ごとに工具の振れを補正することができ、ツールホルダの傾斜角度を適切に維持し、高精度を確保できる。
このような本発明では、前述した本発明のツールホルダとしての効果が得られるとともに、角度調整モータおよび角度調整部により、ワークの穴開け加工ごとに工具の振れを補正することができ、ツールホルダの傾斜角度を適切に維持し、高精度を確保できる。
【0017】
本発明の工作機械は、本発明のツールホルダを介して工具が装着された主軸と、前記主軸を三次元移動させる機構部と、前記機構部および前記主軸を制御する制御装置と、を有し、前記ツールホルダは、前記回動ケースと前記固定ケースとの角度位置を検出する角度センサと、前記回動ケースを前記固定ケースに対して回動させる角度調整モータと、を有し、前記制御装置は、穴開け加工時に前記機構部から穴深さを取得するとともに、前記角度センサから前記穴深さごとの傾斜角度を検出して記録する角度記録部と、前記角度記録部による傾斜角度の記録に基づいて前記角度調整モータを操作して前記工具の傾斜角度を調整する角度調整部と、を有する。
このような本発明では、前述した本発明のツールホルダとしての効果が得られるとともに、角度センサおよび角度記録部により、ワークの穴開け加工の深さ位置に応じた工具の傾斜角度を角度履歴として記録しておき、角度調整モータおよび角度調整部により、ワークの穴開け加工ごとに工具の振れを補正することができ、次回以降の穴開け加工時に前回の角度履歴を参照することで、ツールホルダの傾斜角度を適切に維持し、高精度を確保できる。
このような本発明では、前述した本発明のツールホルダとしての効果が得られるとともに、角度センサおよび角度記録部により、ワークの穴開け加工の深さ位置に応じた工具の傾斜角度を角度履歴として記録しておき、角度調整モータおよび角度調整部により、ワークの穴開け加工ごとに工具の振れを補正することができ、次回以降の穴開け加工時に前回の角度履歴を参照することで、ツールホルダの傾斜角度を適切に維持し、高精度を確保できる。
【0018】
本発明の工作機械は、本発明のツールホルダを介して工具が装着された主軸と、前記主軸を三次元移動させる機構部と、前記機構部および前記主軸を制御する制御装置と、を有し、前記ツールホルダは、前記回動ケースと前記固定ケースとの角度位置を検出する角度センサを有し、前記制御装置は、前記角度センサから検出した傾斜角度と、予め設定された前記工具の傾斜角度との角度差を計算し、前記角度差を減らすように前記機構部を制御して前記工具の傾斜角度を調整する角度補正部と、を有する。
このような本発明では、前述した本発明のツールホルダとしての効果が得られるとともに、加工の際に、角度センサで工具の傾斜角度を検出するとともに、角度補正部により、検出される傾斜角度と予め設定されていた工具の傾斜角度との角度差を計算し、この角度差を減らすように機構部を制御することで、工具の傾斜角度を補正することができ、ツールホルダの傾斜角度を適切に維持し、高精度を確保できる。
このような本発明では、前述した本発明のツールホルダとしての効果が得られるとともに、加工の際に、角度センサで工具の傾斜角度を検出するとともに、角度補正部により、検出される傾斜角度と予め設定されていた工具の傾斜角度との角度差を計算し、この角度差を減らすように機構部を制御することで、工具の傾斜角度を補正することができ、ツールホルダの傾斜角度を適切に維持し、高精度を確保できる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、ワークの表面から任意の傾斜角度の深穴加工を高精度に行うことができる工作機械が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の第１実施形態である工作機械を示す斜視図。
【図2】前記第１実施形態のツールホルダを示す平面図。
【図3】前記第１実施形態のツールホルダの直線姿勢を示す側面図。
【図4】前記第１実施形態のツールホルダの傾斜姿勢を示す側面図。
【図5】前記第１実施形態のツールホルダおよび制御装置を示す図。
【図6】前記第１実施形態の角度履歴を示すグラフ。
【図7】本発明の第２実施形態のツールホルダおよび制御装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0021】
〔第１実施形態〕
図１には、本発明の第１実施形態としての工作機械１が示されている。
工作機械１は、ベッド２の上面にテーブル３およびコラム４を有する。
テーブル３は、加工対象のワークＷを載置するものであり、Ｘ軸移動機構５およびＺ軸移動機構６により、水平かつ互いに交差するＸ軸方向およびＺ軸方向へ移動可能である。
コラム４には主軸ヘッド８が昇降自在に支持され、主軸ヘッド８はコラム４に内蔵されたＹ軸移動機構７により昇降つまりＹ軸方向へ移動可能である。
主軸ヘッド８には主軸９が回転自在に支持され、主軸９は主軸ヘッド８に内蔵された主軸モータ（図５の主軸モータ８１）により所期の回転速度で駆動可能である。
図１には、本発明の第１実施形態としての工作機械１が示されている。
工作機械１は、ベッド２の上面にテーブル３およびコラム４を有する。
テーブル３は、加工対象のワークＷを載置するものであり、Ｘ軸移動機構５およびＺ軸移動機構６により、水平かつ互いに交差するＸ軸方向およびＺ軸方向へ移動可能である。
コラム４には主軸ヘッド８が昇降自在に支持され、主軸ヘッド８はコラム４に内蔵されたＹ軸移動機構７により昇降つまりＹ軸方向へ移動可能である。
主軸ヘッド８には主軸９が回転自在に支持され、主軸９は主軸ヘッド８に内蔵された主軸モータ（図５の主軸モータ８１）により所期の回転速度で駆動可能である。
【0022】
これらのＸ軸移動機構５、Ｚ軸移動機構６、Ｙ軸移動機構７により機構部１Ｍが構成され、この機構部１Ｍにより主軸ヘッド８および主軸９をテーブル３に対して三次元移動可能である。
工作機械１には制御装置２０が接続され、この制御装置２０により機構部１Ｍおよび主軸９の回転が制御される。
主軸９には、本発明に基づくツールホルダ１０を介してドリルＤ（深穴加工用のガンドリル）が装着される。
工作機械１には制御装置２０が接続され、この制御装置２０により機構部１Ｍおよび主軸９の回転が制御される。
主軸９には、本発明に基づくツールホルダ１０を介してドリルＤ（深穴加工用のガンドリル）が装着される。
【0023】
図２、図３および図４には、本発明に基づくツールホルダ１０が示されている。
ツールホルダ１０は、主軸ヘッド８に接続可能な固定ケース１１と、固定ケース１１に回転自在に保持されかつ主軸９に接続可能なシャンク部１２と、固定ケース１１に回転自在に接続されかつシャンク部１２の回転軸Ａｓと交差する回動軸Ａｆまわりに回動可能な回動ケース１３と、回動ケース１３に回転自在に保持されかつドリルＤを装着可能なチャック部１４と、チャック部１４とシャンク部１２とを連結しかつ中間が屈曲可能なジョイント部１５と、を有する。
ツールホルダ１０は、主軸ヘッド８に接続可能な固定ケース１１と、固定ケース１１に回転自在に保持されかつ主軸９に接続可能なシャンク部１２と、固定ケース１１に回転自在に接続されかつシャンク部１２の回転軸Ａｓと交差する回動軸Ａｆまわりに回動可能な回動ケース１３と、回動ケース１３に回転自在に保持されかつドリルＤを装着可能なチャック部１４と、チャック部１４とシャンク部１２とを連結しかつ中間が屈曲可能なジョイント部１５と、を有する。
【0024】
固定ケース１１は、円盤状の基部１１１を有し、基部１１１から延びるサポート１１２で主軸ヘッド８の端面に接続可能である（図３参照）。
基部１１１には、サポート１１２と反対側に、回動ケース１３と接続するための一対の支持部１１３が形成されている。
基部１１１には、サポート１１２と反対側に、回動ケース１３と接続するための一対の支持部１１３が形成されている。
【0025】
シャンク部１２は、回転軸Ａｓに沿って延びる軸部１２１を有し、軸部１２１は軸受１２２を介して固定ケース１１に回転自在に支持されている。
シャンク部１２には、ＪＩＳＢ６３３９規格に準拠したテーパーシャンク１２３が形成され、このテーパーシャンク１２３により主軸９と着脱可能である。
シャンク部１２には、その中心軸線に沿ってスルーホール１２４が形成されている。
シャンク部１２には、ＪＩＳＢ６３３９規格に準拠したテーパーシャンク１２３が形成され、このテーパーシャンク１２３により主軸９と着脱可能である。
シャンク部１２には、その中心軸線に沿ってスルーホール１２４が形成されている。
【0026】
回動ケース１３は、一対の支持部１１３の間に配置された筐体１３１を有し、筐体１３１の両側にはそれぞれ軸部１３２が形成されている。
軸部１３２は支持部１１３に支持されて回動軸Ａｆを中心に回動自在とされ、これにより回動ケース１３は固定ケース１１に対して回動軸Ａｆまわりに回動可能である。
軸部１３２は支持部１１３に支持されて回動軸Ａｆを中心に回動自在とされ、これにより回動ケース１３は固定ケース１１に対して回動軸Ａｆまわりに回動可能である。
【0027】
チャック部１４は、回転軸Ａｃに沿って延びる軸部１４１を有し、軸部１４１は軸受１４２を介して回動ケース１３に回転自在に支持されている。
チャック部１４には、軸部１４１の先端にコレットチャック１４３が形成され、このコレットチャック１４３によりドリルＤを着脱可能である。
チャック部１４には、その中心軸線に沿ってスルーホール１４４が形成されている。
チャック部１４には、軸部１４１の先端にコレットチャック１４３が形成され、このコレットチャック１４３によりドリルＤを着脱可能である。
チャック部１４には、その中心軸線に沿ってスルーホール１４４が形成されている。
【0028】
ジョイント部１５は、交差方向のピンを有するクロススパイダ１５１を用いたカルダンジョイントであり、チャック部１４とシャンク部１２とを連結して回転力を伝達可能、かつ各々の回転軸Ａｃと回転軸Ａｓとが同一線上にある直線姿勢（図３参照）から両軸が屈曲した傾斜姿勢（図４参照）まで変化しても回転力の伝達を維持可能である。
ジョイント部１５のクロススパイダ１５１には貫通孔が形成され、この貫通孔には可撓性のチューブ１５２が挿通されている。
ジョイント部１５のクロススパイダ１５１には貫通孔が形成され、この貫通孔には可撓性のチューブ１５２が挿通されている。
【0029】
チューブ１５２は、チャック部１４のスルーホール１４４とシャンク部１２のスルーホール１２４とを連通しており、シャンク部１２を主軸９に装着した際に、主軸９のセンタースルーホールからクーラントを供給することで、クーラントがスルーホール１２４からチューブ１５２およびスルーホール１４４を経てドリルＤのクーラント通路１６１へと供給される。
これらのスルーホール１２４、チューブ１５２、およびスルーホール１４４により、ツールホルダ１０のクーラント通路１６が構成される。
これらのスルーホール１２４、チューブ１５２、およびスルーホール１４４により、ツールホルダ１０のクーラント通路１６が構成される。
【0030】
図５には、本発明に基づくツールホルダ１０の他の構成および制御装置２０に追加されている構成が示されている。
ツールホルダ１０は、固定ケース１１の支持部１１３の辺縁が円弧状に形成され、この辺縁に沿って角度目盛３１が表示されている。回動ケース１３の筐体１３１の角度目盛３１に臨む表面には指示部３２が表示されている。指示部３２が示す角度目盛３１を読み取ることで、回動ケース１３が固定ケース１１に対して回動した際、回転軸Ａｃと回転軸Ａｓとのなす傾斜角度Ｓを目視で認識することができる。
ツールホルダ１０は、固定ケース１１の支持部１１３の辺縁が円弧状に形成され、この辺縁に沿って角度目盛３１が表示されている。回動ケース１３の筐体１３１の角度目盛３１に臨む表面には指示部３２が表示されている。指示部３２が示す角度目盛３１を読み取ることで、回動ケース１３が固定ケース１１に対して回動した際、回転軸Ａｃと回転軸Ａｓとのなす傾斜角度Ｓを目視で認識することができる。
【0031】
ツールホルダ１０は、固定ケース１１に角度センサ３３および角度調整モータ３４を備えている。
角度センサ３３は、固定ケース１１の支持部１１３に設置され、回動ケース１３の軸部１３２の回動角度を検出し、回転軸Ａｃと回転軸Ａｓとのなす傾斜角度Ｓを示す信号として出力可能である。
角度調整モータ３４は、固定ケース１１の支持部１１３に設置された電動モータであり、図示しない伝達機構を介して回動ケース１３の軸部１３２を回動させ、これにより回動ケース１３を回動可能である。
角度センサ３３は、固定ケース１１の支持部１１３に設置され、回動ケース１３の軸部１３２の回動角度を検出し、回転軸Ａｃと回転軸Ａｓとのなす傾斜角度Ｓを示す信号として出力可能である。
角度調整モータ３４は、固定ケース１１の支持部１１３に設置された電動モータであり、図示しない伝達機構を介して回動ケース１３の軸部１３２を回動させ、これにより回動ケース１３を回動可能である。
【0032】
制御装置２０は、工作機械１の動作制御を行うコンピュータシステムで構成され、前述した機構部１Ｍおよび主軸９を駆動する主軸モータ８１の動作制御を行うものである。制御装置２０における様々な機能はパートプログラムなどで提供され、その１つとしてドリルＤでワークＷに深穴加工を制御する深穴加工制御部２１が設けられるとともに、本発明に基づいて角度記録部２２および角度調整部２３が設けられる。
【0033】
角度記録部２２は、穴開け加工時に機構部１Ｍから穴深さｄを取得するとともに、角度センサ３３から穴深さｄごとの傾斜角度Ｓを検出して記録する。
角度調整部２３は、穴開け加工時に機構部１Ｍから取得した穴深さｄに応じて、角度調整モータ３４を操作してドリルＤの傾斜角度Ｓを調整する。
角度調整部２３は、穴開け加工時に機構部１Ｍから取得した穴深さｄに応じて、角度調整モータ３４を操作してドリルＤの傾斜角度Ｓを調整する。
【0034】
図６には、穴開け加工時に機構部１Ｍから取得される穴深さｄと、角度センサ３３で検出される穴深さｄごとの傾斜角度Ｓを示す。
図６において、基本的に傾斜角度Ｓを所期の目標値（基準角度Ｓｒ）に設定した状態で深穴加工を行う場合、ドリルＤの角度は基準角度Ｓｒで一定である。しかし、実際の深穴加工においては、ワークＷからの反力などによりドリルＤが振れ、実角度Ｓａは穴深さｄごとに変動し、例えば穴深さｄ１で許容値を超えるなどの可能性がある。
これに対し、前回の深穴加工における傾斜角度Ｓの履歴（図６の実角度Ｓａと穴深さｄとの関係）を角度記録部２２で記録しておき、次回の深穴加工の際に傾斜角度Ｓの履歴データを参照して角度調整部２３で角度調整モータ３４を動作させてドリルＤの傾斜角度Ｓを適切に補正することができる。
これらの角度記録部２２および角度調整部２３の連携は、深穴加工の際に深穴加工制御部２１が制御することができる。
図６において、基本的に傾斜角度Ｓを所期の目標値（基準角度Ｓｒ）に設定した状態で深穴加工を行う場合、ドリルＤの角度は基準角度Ｓｒで一定である。しかし、実際の深穴加工においては、ワークＷからの反力などによりドリルＤが振れ、実角度Ｓａは穴深さｄごとに変動し、例えば穴深さｄ１で許容値を超えるなどの可能性がある。
これに対し、前回の深穴加工における傾斜角度Ｓの履歴（図６の実角度Ｓａと穴深さｄとの関係）を角度記録部２２で記録しておき、次回の深穴加工の際に傾斜角度Ｓの履歴データを参照して角度調整部２３で角度調整モータ３４を動作させてドリルＤの傾斜角度Ｓを適切に補正することができる。
これらの角度記録部２２および角度調整部２３の連携は、深穴加工の際に深穴加工制御部２１が制御することができる。
【0035】
以上に説明した本実施形態によれば、以下の通りの効果が得られる。
本実施形態では、ドリルＤをチャック部１４に装着するとともに、シャンク部１２を主軸９に装着し、固定ケース１１を主軸ヘッド８に接続させる。この状態で、主軸ヘッド８に対して主軸９を回転させることで、シャンク部１２からジョイント部１５およびチャック部１４を経てドリルＤが回転される。
チャック部１４は回動ケース１３に保持され、回動ケース１３を固定ケース１１に対して回動させることで任意の角度（傾斜角度Ｓ）で配置できる。この回動ケース１３の角度により、チャック部１４とシャンク部１２とが互いに所期の傾斜角度Ｓに配置される。これらのチャック部１４とシャンク部１２とは、任意の傾斜角度Ｓであっても、ジョイント部１５により回転が伝達され、傾斜したドリルＤによる傾斜穴開け加工が可能である。
加工の際には、とくにガンドリルによる深穴加工など、ドリルＤの回転軸Ａｃ方向を曲げるようなワークＷの反力が生じる。しかし、チャック部１４は回動ケース１３によって保持され、回転軸Ａｃが安定に維持される。その結果、深穴加工を行う際にも高精度を確保することができる。
本実施形態では、ドリルＤをチャック部１４に装着するとともに、シャンク部１２を主軸９に装着し、固定ケース１１を主軸ヘッド８に接続させる。この状態で、主軸ヘッド８に対して主軸９を回転させることで、シャンク部１２からジョイント部１５およびチャック部１４を経てドリルＤが回転される。
チャック部１４は回動ケース１３に保持され、回動ケース１３を固定ケース１１に対して回動させることで任意の角度（傾斜角度Ｓ）で配置できる。この回動ケース１３の角度により、チャック部１４とシャンク部１２とが互いに所期の傾斜角度Ｓに配置される。これらのチャック部１４とシャンク部１２とは、任意の傾斜角度Ｓであっても、ジョイント部１５により回転が伝達され、傾斜したドリルＤによる傾斜穴開け加工が可能である。
加工の際には、とくにガンドリルによる深穴加工など、ドリルＤの回転軸Ａｃ方向を曲げるようなワークＷの反力が生じる。しかし、チャック部１４は回動ケース１３によって保持され、回転軸Ａｃが安定に維持される。その結果、深穴加工を行う際にも高精度を確保することができる。
【0036】
本実施形態では、ジョイント部１５を貫通してシャンク部１２からチャック部１４まで連通するクーラント通路１６を設けた。
このため、主軸９のセンタースルーホールからのクーラントをシャンク部１２で受け、ジョイント部１５を経てチャック部１４へ通し、ドリルＤに供給することができ、深穴加工におけるクーラント供給を確保することができる。
このため、主軸９のセンタースルーホールからのクーラントをシャンク部１２で受け、ジョイント部１５を経てチャック部１４へ通し、ドリルＤに供給することができ、深穴加工におけるクーラント供給を確保することができる。
【0037】
本実施形態では、固定ケース１１に外部から視認可能な角度目盛３１を設け、回動ケース１３に角度目盛３１に沿って移動する指示部３２を設けた。
このため、指示部３２から角度目盛３１の数値を読み取ることで、回動ケース１３と固定ケース１１との角度位置、つまりシャンク部１２とチャック部１４との各回転軸Ａｓ，Ａｃの傾斜角度Ｓを把握することができる。
なお、回動ケース１３に外部から視認可能な角度目盛３１を設け、固定ケース１１に角度目盛３１に臨む指示部３２を設けてもよい。
このため、指示部３２から角度目盛３１の数値を読み取ることで、回動ケース１３と固定ケース１１との角度位置、つまりシャンク部１２とチャック部１４との各回転軸Ａｓ，Ａｃの傾斜角度Ｓを把握することができる。
なお、回動ケース１３に外部から視認可能な角度目盛３１を設け、固定ケース１１に角度目盛３１に臨む指示部３２を設けてもよい。
【0038】
本実施形態では、固定ケース１１に、回動ケース１３と固定ケース１１との角度位置を検出する角度センサ３３を設けた。
このため、角度センサ３３の出力値から、回動ケース１３と固定ケース１１との角度位置、つまりシャンク部１２とチャック部１４との各回転軸Ａｓ，Ａｃの傾斜角度Ｓを検出することができる。そして、工作機械１の制御装置２０に角度センサ３３を接続すれば、制御装置２０からツールホルダ１０の傾斜角度Ｓを検出することができる。
なお、角度センサ３３は、回動ケース１３に設けてもよい。
このため、角度センサ３３の出力値から、回動ケース１３と固定ケース１１との角度位置、つまりシャンク部１２とチャック部１４との各回転軸Ａｓ，Ａｃの傾斜角度Ｓを検出することができる。そして、工作機械１の制御装置２０に角度センサ３３を接続すれば、制御装置２０からツールホルダ１０の傾斜角度Ｓを検出することができる。
なお、角度センサ３３は、回動ケース１３に設けてもよい。
【0039】
本実施形態では、固定ケース１１に、回動ケース１３を固定ケース１１に対して回動させる角度調整モータ３４を設けた。
このため、角度調整モータ３４を用いて回動ケース１３と固定ケース１１との角度位置、つまりシャンク部１２とチャック部１４との各回転軸Ａｓ，Ａｃの傾斜角度Ｓを調整することができる。したがって、工作機械１の制御装置２０に角度調整モータ３４を接続すれば、制御装置２０からツールホルダ１０の傾斜角度Ｓを操作することができる。
このため、角度調整モータ３４を用いて回動ケース１３と固定ケース１１との角度位置、つまりシャンク部１２とチャック部１４との各回転軸Ａｓ，Ａｃの傾斜角度Ｓを調整することができる。したがって、工作機械１の制御装置２０に角度調整モータ３４を接続すれば、制御装置２０からツールホルダ１０の傾斜角度Ｓを操作することができる。
【0040】
本実施形態では、制御装置２０に、穴開け加工時に機構部１Ｍから穴深さｄを取得するとともに、角度センサ３３から穴深さｄごとの傾斜角度Ｓを検出して記録する角度記録部２２と、角度記録部２２による傾斜角度Ｓの記録に基づいて角度調整モータ３４を操作してドリルＤの傾斜角度Ｓを調整する角度調整部２３とを設けた。
このため、角度センサ３３および角度記録部２２により、ワークＷの穴開け加工時の穴深さｄに応じたドリルＤの傾斜角度Ｓ（実角度Ｓａ）を角度履歴として記録しておき、角度調整モータ３４および角度調整部２３により、ワークＷの穴開け加工ごとにドリルＤの振れを補正することができ、次回以降の穴開け加工時に前回の角度履歴を参照することで、ツールホルダ１０の傾斜角度Ｓを適切に維持し、高精度を確保できる。
このため、角度センサ３３および角度記録部２２により、ワークＷの穴開け加工時の穴深さｄに応じたドリルＤの傾斜角度Ｓ（実角度Ｓａ）を角度履歴として記録しておき、角度調整モータ３４および角度調整部２３により、ワークＷの穴開け加工ごとにドリルＤの振れを補正することができ、次回以降の穴開け加工時に前回の角度履歴を参照することで、ツールホルダ１０の傾斜角度Ｓを適切に維持し、高精度を確保できる。
【0041】
〔第２実施形態〕
図７には、本発明の第２実施形態としての工作機械１Ａが示されている。
工作機械１Ａは、前記第１実施形態と同様な機構部１Ｍおよび主軸９を有する。これらの機構部１Ｍおよび主軸９の主軸モータ８１の動作を制御するために、工作機械１Ａには制御装置２０Ａが接続されている。そして、主軸９には、本発明に基づくツールホルダ１０Ａを介してドリルＤ（深穴加工用のガンドリル）が装着されている。
図７には、本発明の第２実施形態としての工作機械１Ａが示されている。
工作機械１Ａは、前記第１実施形態と同様な機構部１Ｍおよび主軸９を有する。これらの機構部１Ｍおよび主軸９の主軸モータ８１の動作を制御するために、工作機械１Ａには制御装置２０Ａが接続されている。そして、主軸９には、本発明に基づくツールホルダ１０Ａを介してドリルＤ（深穴加工用のガンドリル）が装着されている。
【0042】
ツールホルダ１０Ａは、前述した第１実施形態のツールホルダ１０と同様な構成、すなわち、図２、図３および図４に示す固定ケース１１、シャンク部１２、回動ケース１３、チャック部１４、およびジョイント部１５を有する。
前述した第１実施形態のツールホルダ１０では、図５に示す角度センサ３３および角度調整モータ３４が固定ケース１１に設置されていた。これに対し、本実施形態のツールホルダ１０Ａでは、角度センサ３３および角度調整モータ３４に代えて、回動ケース１３の上面に角度センサ３５が設置され、固定ケース１１の側面に角度表示器３６が設置されている。
前述した第１実施形態のツールホルダ１０では、図５に示す角度センサ３３および角度調整モータ３４が固定ケース１１に設置されていた。これに対し、本実施形態のツールホルダ１０Ａでは、角度センサ３３および角度調整モータ３４に代えて、回動ケース１３の上面に角度センサ３５が設置され、固定ケース１１の側面に角度表示器３６が設置されている。
【0043】
角度センサ３５は、いわゆる電子式水準器で構成され、重力に基づいて水平方向または垂直方向を検出し、これらの水平方向または垂直方向に対する回動ケース１３の上面の傾斜角度を検出し、角度信号として外部出力可能である。
角度表示器３６は、汎用のデジタル式数値表示器で構成され、外部入力された信号値を所定の数値形式で表示可能である。例えば「２２．５０度」を示す角度信号に対して、整数部２桁の「２２」および小数点以下２桁の「．５０」などの４桁のデジタル表示が可能である。
角度表示器３６は、汎用のデジタル式数値表示器で構成され、外部入力された信号値を所定の数値形式で表示可能である。例えば「２２．５０度」を示す角度信号に対して、整数部２桁の「２２」および小数点以下２桁の「．５０」などの４桁のデジタル表示が可能である。
【0044】
角度センサ３５の出力信号は、一部が角度表示器３６に接続され、角度センサ３５で検出される現在の回動ケース１３の傾斜角度、つまりドリルＤの回転軸Ａｃの傾斜角度を角度表示器３６に表示することができる。この際、シャンク部１２の回転軸Ａｓは水平方向であることが前提となる。
角度センサ３５の出力信号の一部は、制御装置２０Ａに入力されている。
角度センサ３５の出力信号の一部は、制御装置２０Ａに入力されている。
【0045】
制御装置２０Ａは、前述した第１実施形態の制御装置２０と同様な深穴加工制御部２１を有する。前述した第１実施形態の制御装置２０では、図５に示す角度記録部２２および角度調整部２３が設置されていた。これに対し、本実施形態の制御装置２０Ａでは、角度記録部２２および角度調整部２３に代えて角度補正部２４が設置されている。
角度補正部２４は、角度センサ３５で検出された傾斜角度と、予め設定されたドリルＤの傾斜角度との角度差を計算し、この角度差を減らすように機構部１Ｍを制御する。
角度補正部２４は、角度センサ３５で検出された傾斜角度と、予め設定されたドリルＤの傾斜角度との角度差を計算し、この角度差を減らすように機構部１Ｍを制御する。
【0046】
前述した図６に示した通り、ドリルＤによる穴開け加工の際に、予め設定されたドリルＤの傾斜角度の目標値（基準角度Ｓｒ）に対して、ワークＷからの反力などによりドリルＤが振れ、実角度Ｓａは穴深さｄごとに変動する。角度センサ３５では穴開け加工の進捗に伴って、現在の傾斜角度Ｓ（実角度Ｓａ）が検出され、基準角度Ｓｒとの角度差が得られる。
【0047】
角度補正部２４は、得られた角度差を参照しつつ機構部１Ｍで主軸９の上下位置を制御するＹ軸移動機構７を制御し、ドリルＤの回転軸Ａｃが基準角度Ｓｒより下向きである場合、主軸９を下方へ変位させ、ドリルＤの回転軸Ａｃを僅かに上に向くように補正し、基準角度Ｓｒに復帰させる。
逆に、ドリルＤの回転軸Ａｃが基準角度Ｓｒより下向きである場合、主軸９を上方へ変位させ、ドリルＤの回転軸Ａｃが僅かに下に向くように補正し、基準角度Ｓｒに復帰させる。
逆に、ドリルＤの回転軸Ａｃが基準角度Ｓｒより下向きである場合、主軸９を上方へ変位させ、ドリルＤの回転軸Ａｃが僅かに下に向くように補正し、基準角度Ｓｒに復帰させる。
【0048】
このような本実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様な効果が得られるほか、加工の際に、角度センサ３５でドリルＤの回転軸Ａｓの傾斜角度を検出し、角度表示器３６で読み取ることができる。
また、角度センサ３５で検出したドリルＤの傾斜角度に基づいて、角度補正部２４により、検出されるドリルＤの実角度Ｓａと予め設定されていたドリルＤの基準角度Ｓｒとの角度差を計算し、この角度差を減らすように機構部１ＭのＹ軸移動機構７を制御することで、ワークＷからの反力などによりドリルＤが振れることがあっても、ドリルＤの傾斜角度Ｓを補正して高精度を確保できる。
また、角度センサ３５で検出したドリルＤの傾斜角度に基づいて、角度補正部２４により、検出されるドリルＤの実角度Ｓａと予め設定されていたドリルＤの基準角度Ｓｒとの角度差を計算し、この角度差を減らすように機構部１ＭのＹ軸移動機構７を制御することで、ワークＷからの反力などによりドリルＤが振れることがあっても、ドリルＤの傾斜角度Ｓを補正して高精度を確保できる。
【0049】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前記実施形態では、ツールホルダ１０に角度センサ３３および角度調整モータ３４を設け、制御装置２０に角度記録部２２および角度調整部２３を設けたが、これらは一部を省略してもよい。
前記実施形態では、ツールホルダ１０に角度センサ３３および角度調整モータ３４を設け、制御装置２０に角度記録部２２および角度調整部２３を設けたが、これらは一部を省略してもよい。
【0050】
本発明の他の実施形態としては、ツールホルダ１０の角度センサ３３を省略し、制御装置２０の角度記録部２２を省略してもよい。
このような他の実施形態では、ツールホルダ１０での傾斜角度Ｓの検出は行えないが、別途準備した角度履歴などを準備することで、これを参照してツールホルダ１０の角度調整モータ３４および制御装置２０の角度調整部２３により、ツールホルダ１０の傾斜角度Ｓを適切に維持することができる。
このような他の実施形態では、ツールホルダ１０での傾斜角度Ｓの検出は行えないが、別途準備した角度履歴などを準備することで、これを参照してツールホルダ１０の角度調整モータ３４および制御装置２０の角度調整部２３により、ツールホルダ１０の傾斜角度Ｓを適切に維持することができる。
【0051】
本発明の他の実施形態としては、ツールホルダ１０の角度調整モータ３４を省略し、制御装置２０の角度調整部２３を省略してもよい。
このような他の実施形態では、ツールホルダ１０の傾斜角度Ｓの補正は行えないが、ツールホルダ１０の角度センサ３３および制御装置２０の角度記録部２２により、深穴加工時の傾斜角度Ｓの角度履歴を記録することができ、機構部１Ｍによる補正などに利用することができる。
このような他の実施形態では、ツールホルダ１０の傾斜角度Ｓの補正は行えないが、ツールホルダ１０の角度センサ３３および制御装置２０の角度記録部２２により、深穴加工時の傾斜角度Ｓの角度履歴を記録することができ、機構部１Ｍによる補正などに利用することができる。
【0052】
前記実施形態では、工具として深穴加工用のドリルＤを用いたが、長尺のガンドリルに限らず他の形式のドリルであってもよく、あるいは穴開け用以外の工具であってもよい。さらに、ワークＷの材質などによる高負荷穴開けを行うために工具の傾斜角度Ｓの変動を生じ易い工作機械１に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0053】
本発明は工作機械に利用できる。
【符号の説明】
【0054】
１，１Ａ…工作機械、１Ｍ…機構部、２…ベッド、３…テーブル、４…コラム、５…Ｘ軸移動機構、６…Ｚ軸移動機構、７…Ｙ軸移動機構、８…主軸ヘッド、８１…主軸モータ、９…主軸、１０，１０Ａ…ツールホルダ、１１…固定ケース、１１１…基部、１１２…サポート、１１３…支持部、１２…シャンク部、１２１…軸部、１２２…軸受、１２３…テーパーシャンク、１２４…スルーホール、１３…回動ケース、１３１…筐体、１３２…軸部、１４…チャック部、１４１…軸部、１４２…軸受、１４３…コレットチャック、１４４…スルーホール、１５…ジョイント部、１５１…クロススパイダ、１５２…チューブ、１６…クーラント通路、１６１…クーラント通路、２０，２０Ａ…制御装置、２１…深穴加工制御部、２２…角度記録部、２３…角度調整部、２４…角度補正部、３１…角度目盛、３２…指示部、３３…角度センサ、３４…角度調整モータ、３５…角度センサ、３６…角度表示器、Ａｃ…回転軸、Ａｆ…回動軸、Ａｓ…回転軸、Ｄ…ドリル、Ｓ…傾斜角度、Ｓａ…実角度、Ｓｒ…基準角度、Ｗ…ワーク。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】