(57)【要約】【課題】通常のアタッチメントをそのまま使用でき、主軸の回転を利用してアタッチメントを任意の向きに変更できる主軸アタッチメント方向調整装置および工作機械を提供する。【解決手段】主軸アタッチメント方向調整装置３０は、主軸１０を回転自在に支持する主軸ヘッド１１と、主軸ヘッド１１に設置された係止ブロック１３とを有する工作機械１に設置され、シャンク部２１が主軸１０に接続されかつ係止ピン２４が係止ブロック１３に係合されたアングルヘッド２０の主軸１０回りの向きを調整する。そのために、係止ブロック１３を支持しかつ主軸ヘッド１１に支持されて主軸１０回りに旋回可能なブロックホルダ３１と、ブロックホルダ３１を主軸１０回りの任意の位置で主軸ヘッド１１に固定可能なホルダ固定機構３６と、ブロックホルダ３１と主軸１０とが一体に回転するように連結可能な連結機構３５と、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドに設置された回り止め用の係止ブロックとを有する工作機械に設置され、
シャンク部が前記主軸に接続されかつ係止ピンが前記係止ブロックに係合されたアタッチメントの、前記主軸回りの向きを調整する主軸アタッチメント方向調整装置であって、
前記係止ブロックを支持しかつ前記主軸ヘッドに支持されて前記主軸回りに旋回可能なブロックホルダと、
前記ブロックホルダを前記主軸回りの任意の位置で前記主軸ヘッドに固定可能なホルダ固定機構と、
前記ブロックホルダが前記主軸と一体に回転するように連結可能な連結機構と、を有することを特徴とする主軸アタッチメント方向調整装置。
【請求項２】
前記ブロックホルダは、前記主軸と同心のリング状の部材であり、
前記ホルダ固定機構は、前記ブロックホルダの任意の部位をクランプするクランプ機構であることを特徴とする請求項１に記載の主軸アタッチメント方向調整装置。
【請求項３】
前記アタッチメントは、前記係止ピンが前記主軸の軸線方向に変位した際に前記シャンク部の回転を規制するロック機構を有し、
前記連結機構は、前記ブロックホルダを前記主軸の軸線方向に変位させ、前記係止ブロックを介して前記係止ピンを前記主軸の軸線方向に変位させて前記ロック機構で前記シャンク部をロックさせる補助ロック機構を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の主軸アタッチメント方向調整装置。
【請求項４】
前記補助ロック機構は、前記主軸の周囲に設置されて前記ブロックホルダを前記主軸回りに旋回可能に支持するホルダベースと、前記ホルダベースを前記主軸ヘッドに対して前記主軸の軸線方向へ変位させるホルダ変位機構と、を有することを特徴とする請求項３に記載の主軸アタッチメント方向調整装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の主軸アタッチメント方向調整装置を有す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、主軸アタッチメント方向調整装置および工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、切削加工分野ではマシニングセンタ等の工作機械が多用されている。
工作機械では、切削工具（ツール）が装着された主軸を高速回転させるとともに、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸駆動系でツールの刃物位置を正確に制御し、ワークに対する高精度の加工を実現している。
工作機械の主軸にツールを装着する際には、主軸の規格に応じたシャンクを有するツールホルダが利用されるほか、加工に応じた加工方向を変化させるなどの目的で、様々なアタッチメントが利用される。
【０００３】
通常の工作機械では、主軸は主軸ヘッドに支持されて一定の方向を向いている。従って、主軸に装着されたツールの向きも一定である。しかし、近年の多様な加工要求にあっては、ツールの向きを主軸の回転軸線に対して交差方向、たとえば直角に向けることが求められることがある。
このような要求に応えるものとして、アングルヘッド工具（アングルヘッドアタッチメント）が利用されている（特許文献１参照）。
【０００４】
アングルヘッド工具は、円筒状あるいは箱状のケーシングの一端に主軸と接続可能なテーパーシャンクを有する。ケーシングの他端にはテーパーシャンクの回転軸線と交差方向の軸線で回転可能なツールが設置され、ケーシングの内部にはテーパーシャンクの回転をツールに伝達する伝達機構が設置される。さらに、ケーシングには、廻り止め用として、テーパーシャンクを主軸に装着した際に主軸ヘッドと係合する係合機構が設置される。
このようなアングルヘッド工具では、テーパーシャンクを主軸に装着することで、係合機構によりケーシングと主軸ヘッドとが一体化され、この状態で主軸が回転することでテーパーシャンク、伝達機構およびツールが回転し、主軸と交差方向のツールによる切削加工（アングルヘッド加工）を行うことができる。
【０００５】
ところで、アングルヘッド工具におけるツールの向き（主軸軸線を中心としたツールの回転軸線の向き）は、ケーシングと主軸ヘッドとの廻り止め用の係合機構により規定される。例えば、主軸とツールとが直角をなすものであれば、ケーシングの主軸軸線回りの角度位置により、ツールの軸線は主軸直交平面内の任意の方向に設定が可能である。
しかし、従来のアングルヘッド工具では、前述した廻り止め用の係合機構により、ケーシングと主軸ヘッドとの係合は基本的に所定の角度位置に限定されていた。基本的な角度位置に対して、手動操作による角度調整が行われることがあるが、これは２０度以下の微調整であった。
これに対し、工作機械に設置され、複数の角度位置を選択して自動的に係合可能な割り出し位置決め装置が提案されている（特許文献２参照）。
また、旋回機構を設け、主軸の回転によりツールの向きを変更可能にしたアングルヘッド工具が提案されている（特許文献３参照）。
【０００６】
特許文献２の割り出し位置決め装置は、テーパーシャンクの外周の複数位置に、ケーシングと主軸ヘッドとを係合させる廻り止め用の係合機構を有する。そして、係合機構を解除した際にケーシングとテーパーシャンクとが係合される構造とされ、係合機構を解除した状態で主軸を微速で回転させることでケーシングの主軸軸線まわりに回転させ、テーパーシャンクの外周の何れかの係合機構で係合させることで、ツールの向きを複数の角度位置から選択できる。
【０００７】
特許文献２の割り出し位置決め装置が、主軸の回転を利用してアングルヘッドの主軸ヘッドに対する取付角度を調整するのに対し、特許文献３のアングルヘッド工具は、アングルヘッド工具自体の主軸ヘッドに対する取付角度は一定としておき、この角度一定の部分に対して回動する部分をアングルヘッド工具に設け、この回転部分を主軸で回転させることでツールの姿勢調整を行えるようにする。これにより、特許文献２のように工作機械の側の廻り止め用の係合機構を簡素化し、複数の係合機構への配管類を解消して主軸ヘッド周辺への張り出しを解消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１３０４２３号公報
【特許文献２】特公平３−４３３９号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４５６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した特許文献２の構成では、工作機械に割り出し位置決め装置を追加し、主軸の回転を利用してアングルヘッドの向きを変更するとともに、主軸ヘッドの外周に設置された複数の廻り止め用の係合機構のいずれかを選択して位置決めしていた。
このような係合機構の選択により向きを調整していたため、係合機構が設置された角度位置（例えば９０度ごと）以外には向きを設定できず、任意の向きに設定することはできなかった。
一方、前述した特許文献３の構成では、工作機械の側には追加機構などが必要ないものの、アングルヘッド工具などのアタッチメントごとに旋回機構を組み込むことが必要になり、既存のアタッチメントが活用できないとともに、旋回機構を組み込むことでアタッチメントの個々のコストが高騰するという問題があった。
このため、通常のアタッチメントをそのまま使用できるとともに、アタッチメントの向きが廻り止め用の係合機構に限定されない主軸アタッチメント方向調整装置が求められていた。
【００１０】
本発明の目的は、通常のアタッチメントをそのまま使用でき、主軸の回転を利用してアタッチメントを任意の向きに変更できる主軸アタッチメント方向調整装置および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】
【００１１】
本発明の主軸アタッチメント方向調整装置は、主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドに設置された回り止め用の係止ブロックとを有する工作機械に設置され、シャンク部が前記主軸に接続されかつ係止ピンが前記係止ブロックに係合されたアタッチメントの、前記主軸回りの向きを調整する主軸アタッチメント方向調整装置であって、前記係止ブロックを支持しかつ前記主軸ヘッドに支持されて前記主軸回りに旋回可能なブロックホルダと、前記ブロックホルダを前記主軸回りの任意の位置で前記主軸ヘッドに固定可能なホルダ固定機構と、前記ブロックホルダが前記主軸と一体に回転するように連結可能な連結機構と、を有することを特徴とする。
【００１２】
このような本発明では、所望のツールを備えたアタッチメントのシャンク部が主軸に接続され、係止ピンが係止ブロックに係合される。ホルダ固定機構によりブロックホルダを主軸ヘッドに固定することで、係止ブロックおよび係止ピンの係合によりアタッチメントの回り止めが行われる。この状態では、主軸の回転がアタッチメントのシャンク部からツールへと伝達され、ワークの加工を行うことができる。
ここで、アタッチメントの主軸回りの向きを変更したい場合、ホルダ固定機構によるブロックホルダの固定を解除し、係止ピンおよび係止ブロックの係合によるアタッチメントの回り止めを解除するとともに、連結機構により、主軸がブロックホルダと一体に（同期して）回転する状態にする。この状態では、主軸の回転がブロックホルダおよび係止ブロックへと伝達され、アタッチメントが主軸と一体に回転する。回転によりアタッチメントが所望の向きに達したら、主軸による回転を停止し、その位置でホルダ固定機構によりブロックホルダを固定する。これにより、主軸の回転を利用してアタッチメントを任意の向きに変更することができる。
この後、連結機構による主軸とブロックホルダとの連結を解除し、主軸によるツールの回転駆動を再開することで、任意の向きに変更したアタッチメントによる加工を行うことができる。
【００１３】
このような本発明によれば、主軸回りに旋回可能なブロックホルダにより、回り止め用の係止ブロックを、主軸回りの任意の向きに配置することができる。また、連結機構により主軸とシャンク部とを一体に（同期して）回転可能となり、主軸の回転を利用してアタッチメントの向きを変更できる。そして、ホルダ固定機構でブロックホルダを任意の角度位置で固定することで、アタッチメントの向きを任意の向きとすることができる。
このため、アタッチメントの向きの調整は、主軸の割り出し機能の分解能に基づいて任意に設定でき、特許文献２のような廻り止め用の係合機構に制約されることがない。
そして、本発明のアタッチメントの方向調整装置は、専ら工作機械の主軸ヘッド側に構成されるため、アタッチメント側に特段の加工などは必要がなく、通常のアタッチメントをそのまま利用できる。
以上により、本発明のアタッチメントの方向調整装置においては、通常のアタッチメントをそのまま使用でき、主軸の回転を利用してアタッチメントを任意の向きに変更することができる。
【００１４】
本発明の主軸アタッチメント方向調整装置において、前記ブロックホルダは、前記主軸と同心のリング状の部材であり、前記ホルダ固定機構は、前記ブロックホルダの任意の部位をクランプするクランプ機構であることが好ましい。
このような本発明では、ブロックホルダがリング状であり、アタッチメントの向きを主軸回りの全方向から選択することができる。
また、クランプ機構はブロックホルダの任意の部位をクランプするため、ブロックホルダに沿った任意の位置に設置すればよく、占有スペースを抑制できる。
【００１５】
本発明の主軸アタッチメント方向調整装置において、前記アタッチメントは、前記係止ピンが前記主軸の軸線方向に変位した際に前記シャンク部の回転を規制するロック機構を有し、前記連結機構は、前記ブロックホルダを前記主軸の軸線方向に変位させ、前記係止ブロックを介して前記係止ピンを前記主軸の軸線方向に変位させて前記ロック機構で前記シャンク部をロックさせる補助ロック機構を有することが好ましい。
【００１６】
本発明において、アタッチメントのロック機構としては、前述した特許文献２に開示される構造などが利用できる。すなわち、シャンク部の外周面に形成されたロック溝と、係止ピンと一体に移動するロックレバーとを凹凸嵌合させ、この凹凸嵌合によりシャンク部を係止ピンに対してロックするとともに、係止ピンが係止ブロックで主軸の軸線方向へ押された際に凹凸嵌合が解除され、シャンク部と係止ピンとのロックが解除される構造などが利用できる。
このような本発明によれば、補助ロック機構によりロック機構を作動させ、シャンク部をロックすることにより、主軸とブロックホルダとが、シャンク部、ロック機構、係止ピンおよび係止ブロックを介して、一体に回転するように連結可能である。
従って、アタッチメントを主軸に装着し、ホルダ固定機構を解除した状態で、補助ロック機構によりロック機構を作動させ、この状態で主軸を回転させることでブロックホルダを一体に回転させることができ、主軸の回転によりアタッチメントの向きを変更することができる。
【００１７】
本発明の主軸アタッチメント方向調整装置において、前記補助ロック機構は、前記主軸の周囲に設置されて前記ブロックホルダを前記主軸回りに旋回可能に支持するホルダベースと、前記ホルダベースを前記主軸ヘッドに対して前記主軸の軸線方向へ変位させるホルダ変位機構と、を有することが好ましい。
このような本発明では、ホルダ変位機構によりホルダベースを変位させることで、ブロックホルダを介して係止ブロックを係止ピンに対して変位させ、アタッチメントのロック機構のロックおよび解除を切り替えることができる。
また、ホルダベースがブロックホルダを主軸回りに旋回可能に支持するため、アタッチメントの向きの調整のためブロックホルダを主軸回りに回転させる動作に干渉することがなく、簡単な構造で所期の機能を確保することができる。
【００１８】
本発明の工作機械は、前述した本発明の主軸アタッチメント方向調整装置を有することを特徴とする。
このような本発明では、前述した本発明の主軸アタッチメント方向調整装置で説明した通りの効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、通常のアタッチメントをそのまま使用でき、主軸の回転を利用してアタッチメントを任意の向きに変更できる主軸アタッチメント方向調整装置および工作機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態のアタッチメントの分離状態を示す断面図。
【図２】前記実施形態のアタッチメントの装着状態を示す断面図。
【図３】前記実施形態の補助ロック機構の解除状態を示す断面図。
【図４】前記実施形態の補助ロック機構のロック状態を示す断面図。
【図５】前記実施形態のアタッチメントの方向調整状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２において、工作機械１は門型マシニングセンタなどであり、主軸１０は主軸ヘッド１１に下向きに支持され、回転軸線ＡＳ回りに回転可能である。
主軸１０の先端にはチャック部１２が形成され、チャック部１２にはアタッチメントであるアングルヘッド２０を装着可能である。
【００２２】
アングルヘッド２０は、主軸１０に接続されて回転軸線ＡＳまわりに回転可能なシャンク部２１と、シャンク部２１を回転自在に支持するケース部２２とを有する。ケース部２２のシャンク部２１と反対側には、回転軸線ＡＳと直交する回転軸線ＡＴに沿って延びるツール部２３が回転自在に支持されている。ツール部２３とシャンク部２１とはケース部２２に格納された図示しない伝達機構を介して連結され、主軸１０でシャンク部２１を回転させるとツール部２３が回転される。
【００２３】
アングルヘッド２０には、ケース部２２を主軸ヘッド１１に対して回り止めするための係止ピン２４を有する。
係止ピン２４は、ケース部２２からシャンク部２１と平行（回転軸線ＡＳ方向）に延びている。係止ピン２４は、ケース部２２に対して回転軸線ＡＳ方向へ所定ストローク移動可能に支持されているが、コイルばね２５で付勢されて通常はケース部２２から離れる側に保持されている。
【００２４】
係止ピン２４には、シャンク部２１に向かって延びるロックレバー２６が接続されている。シャンク部２１の外周には、周方向の所定位置にロック溝２７が形成されている。
係止ピン２４がケース部２２から離れた側の移動限界にある状態（図１参照）では、ロックレバー２６の先端がロック溝２７に係合され、シャンク部２１はケース部２２に対して回転規制される。
係止ピン２４がケース部２２に近づく側に移動された状態（図２参照）では、ロックレバー２６の先端がロック溝２７から離脱し、シャンク部２１はケース部２２に対して回転可能となる。
これらのロックレバー２６およびロック溝２７により、アングルヘッド２０のロック機構２８が形成されている。
【００２５】
主軸ヘッド１１には、アングルヘッド２０の回り止め用に、係止ピン２４と係合可能な係止ブロック１３が設置されている。
係止ブロック１３を支持するために、主軸ヘッド１１の周囲には、それぞれ主軸１０と同心のリング状に形成されたブロックホルダ３１、ホルダベース３２、ホルダケース３３が同心円状に設置されている。係止ブロック１３は、支持アーム１３１を介してブロックホルダ３１に接続されている。
【００２６】
図３および図４において、ブロックホルダ３１は、軸受３１１を介してホルダベース３２に旋回自在に支持されている。ホルダベース３２は、主軸ヘッド１１の外周面に沿って主軸１０の回転軸線ＡＳ方向へ変位可能である。ホルダケース３３は、ホルダベース３２の外周を囲むように配置され、主軸ヘッド１１に対して固定されている。
ホルダケース３３には内フランジ３３１が形成され、主軸ヘッド１１には段差１１１が形成されており、ホルダベース３２は変位可能な範囲が内フランジ３３１に当接する位置から段差１１１に当接する位置までの間に限られている。
【００２７】
ブロックホルダ３１には、全周にわたって外向きのブレード３１２が形成され、ホルダベース３２の内周面には所定の角度間隔で複数の（例えば９０度間隔で４つの）ブレード３１２を挟持可能なクランプ機構３２１が設置されている。
クランプ機構３２１は、例えばソレノイドあるいはエアシリンダなどで駆動され、一対のパッドでブレード３１２を挟持して拘束可能である。
【００２８】
ホルダベース３２には、係止ブロック１３が支持される側とは反対側に、所定の角度間隔で複数の（例えば９０度間隔で４つの）ホルダ変位機構３３２が設置されている。
ホルダ変位機構３３２は、ホルダベース３２を係止ブロック１３が支持される側に付勢するコイルばね３３３と、このコイルばね３３３に抗してホルダベース３２を係止ブロック１３が支持される側と反対側に向けて駆動可能なソレノイド３３４とを有する。
ソレノイド３３４に通電していない状態（図３参照）では、ホルダベース３２はコイルばね３３３により、係止ブロック１３が支持される側の移動限界（内フランジ３３１と当接する位置）に保持される。
ソレノイド３３４に通電した状態（図４参照）では、ホルダベース３２はコイルばね３３３に抗して駆動され、係止ブロック１３が支持される側とは反対側の移動限界（段差１１１に当接する位置）に保持される。
このようなソレノイド３３４の通電および停止により、ホルダベース３２は係止ブロック１３が支持される側の移動限界から反対側の移動限界まで、変位量Ｄ（図３および図４参照）だけ変位可能である。
【００２９】
変位量Ｄは、前述したアングルヘッド２０において、ロック機構２８のロックおよび解除に必要な係止ピン２４の変位量よりも大きな値とされている。
このため、ホルダ変位機構３３２によりホルダベース３２および係止ブロック１３を変位させることで、係止ピン２４を変位させてロック機構２８のロックおよび解除を切り替えることができる。
【００３０】
図２に戻って、ホルダ変位機構３３２のソレノイド３３４に通電がないと、ホルダベース３２は係止ブロック１３が支持される側の移動限界（内フランジ３３１と当接する位置）に保持される。この状態で、主軸１０にアングルヘッド２０が装着されると、係止ピン２４が係止ブロック１３に係合されるとともに、係止ブロック１３で押されてロック機構２８が解除状態となる。
その結果、アングルヘッド２０において、シャンク部２１はケース部２２および係止ピン２４に関わりなく自由に回転可能な状態となり、主軸１０の回転を受けてツール部２３を回転させることができる。そして、クランプ機構３２１による係止ブロック１３の回り止めされた状態であれば、ツール部２３による加工を行うことができる。
【００３１】
図５において、ホルダ変位機構３３２のソレノイド３３４に通電すると、ホルダベース３２は係止ブロック１３が支持される側と反対側の移動限界（段差１１１と当接する位置）に保持される。この状態では、係止ピン２４を押していた係止ブロック１３が主軸ヘッド１１の側へ後退し、係止ピン２４の変位によりロック機構２８がロック状態となる。
その結果、アングルヘッド２０において、シャンク部２１は係止ピン２４およびケース部２２を含むアングルヘッド２０の全体と一体に回転可能な状態となり、主軸１０の回転によりブロックホルダ３１を所望の向きに変更可能な状態となる。
【００３２】
具体的には、クランプ機構３２１による回り止めを解除し、ブロックホルダ３１をホルダベース３２ないし主軸ヘッド１１に対して旋回可能な状態としておく。そして、主軸１０を、低速もしくは微小な角度ずつ回転させる。主軸１０の回転は、アングルヘッド２０のシャンク部２１からロック機構２８、係止ピン２４を経て、係止ブロック１３およびブロックホルダ３１に伝達され、ブロックホルダ３１は主軸１０の回りで旋回される。ブロックホルダ３１の旋回により、係止ブロック１３ないしアングルヘッド２０の向きが変更される。
【００３３】
アングルヘッド２０の向き（ツール部２３の向き）が所望の状態になったら、主軸１０の回転を停止する。また、クランプ機構３２１によりブロックホルダ３１をクランプして係止ブロック１３および係止ピン２４によるケース部２２の回り止めを再開する。
そして、ホルダ変位機構３３２のソレノイド３３４の通電を停止することで、コイルばね３３３でホルダベース３２を係止ブロック１３が支持される側の移動限界（内フランジ３３１と当接する位置）に移動させる（図２の状態）。
これにより、係止ブロック１３により係止ピン２４が押されてロック機構２８のロックが解除され、シャンク部２１は再び係止ピン２４およびケース部２２に対して回転可能な状態となる。
この状態で、主軸１０を回転させることで、シャンク部２１ないしツール部２３が回転し、所望の向きとされたアングルヘッド２０によるワークの加工を行うことができる。
【００３４】
このように、アングルヘッド２０のロック機構２８は、アングルヘッド２０が主軸１０に装着された際に自動的にロック解除されるが、ホルダ変位機構３３２でホルダベース３２を主軸１０の回転軸線ＡＳ方向に変位させることで、アングルヘッド２０が主軸１０に装着された状態のままロック機構２８をロック状態とすることができる。これらのホルダ変位機構３３２およびホルダベース３２により、補助ロック機構３４が構成されている。
【００３５】
さらに、補助ロック機構３４により、主軸１０に装着された状態のアングルヘッド２０のロック機構２８をロック状態とすることで、アングルヘッド２０を経由して主軸１０の回転をブロックホルダ３１に伝達し、ブロックホルダ３１を主軸１０の回りに旋回させることができる。このようなアングルヘッド２０のロック機構２８を利用する補助ロック機構３４により、ブロックホルダ３１が主軸１０と一体に回転するように連結する連結機構３５が構成されている。
そして、ブロックホルダ３１のブレード３１２およびこれを挟持可能なクランプ機構３２１により、ブロックホルダ３１のホルダ固定機構３６が構成されている。
以上のブロックホルダ３１、連結機構３５およびホルダ固定機構３６により、主軸アタッチメント方向調整装置３０が構成されている。
【００３６】
このような本実施形態の主軸アタッチメント方向調整装置３０によれば、次のような効果を得ることができる。
本実施形態では、ツール部２３に所望のツールを備えたアングルヘッド２０（アタッチメント）のシャンク部２１が主軸１０に接続され、係止ピン２４が係止ブロック１３に係合される。ホルダ固定機構３６によりブロックホルダ３１を主軸ヘッド１１に固定することで、係止ブロック１３および係止ピン２４の係合によりアングルヘッド２０の回り止めが行われる。この状態では、主軸１０の回転がアングルヘッド２０のシャンク部２１からツール部２３へと伝達され、ワークの加工を行うことができる。
【００３７】
本実施形態において、アングルヘッド２０の主軸１０回りの向きを変更したい場合、ホルダ固定機構３６によるブロックホルダ３１の固定を解除し、係止ピン２４および係止ブロック１３の係合によるアングルヘッド２０の回り止めを解除するとともに、連結機構３５により、主軸１０がブロックホルダ３１と一体に（同期して）回転する状態にする。この状態では、主軸１０の回転が係止ブロック１３およびブロックホルダ３１へと伝達され、主軸１０およびアングルヘッド２０の全体が一体に回転する。回転によりアングルヘッド２０が所望の向きに達したら、主軸１０による回転を停止し、その位置でホルダ固定機構３６によりブロックホルダ３１を固定する。これにより、主軸１０の回転を利用してアングルヘッド２０を任意の向きに変更することができる。
この後、連結機構３５による主軸１０とブロックホルダ３１との連結を解除し、主軸１０によるツール部２３の回転駆動を再開することで、任意の向きに変更したアングルヘッド２０による加工を行うことができる。
【００３８】
従って、本実施形態によれば、主軸１０回りに旋回可能なブロックホルダ３１により、回り止め用の係止ブロック１３を、主軸１０回りの任意の向きに配置することができる。また、連結機構３５により主軸１０とシャンク部２１を一体に（同期して）回転可能となり、主軸１０の回転を利用してアングルヘッド２０の向きを変更できる。そして、クランプ機構３２１でブロックホルダ３１を任意の角度位置で固定することで、アングルヘッド２０の向きを任意の向きとすることができる。
このため、アングルヘッド２０の向きの調整は、主軸１０の割り出し機能の分解能に基づいて任意に設定でき、複数の係止ブロック１３を選択して向きを変える構成のような廻り止め用の係合機構に制約されることがない。
そして、本発明のアングルヘッド２０の方向調整装置は、専ら工作機械の主軸ヘッド側に構成されるため、アングルヘッド２０側に特段の加工などは必要がなく、通常のアングルヘッド２０をそのまま利用できる。
以上により、本実施形態の主軸アタッチメント方向調整装置３０においては、通常のアングルヘッド２０をそのまま使用でき、主軸の回転を利用してアングルヘッド２０を任意の向きに変更することができる。
【００３９】
本実施形態では、ブロックホルダ３１を主軸１０と同心のリング状の部材とし、その外周のブレード３１２の任意の部位をクランプ可能なクランプ機構３２１を設けてホルダ固定機構３６を構成した。このため、ブロックホルダ３１を任意の向きで主軸ヘッド１１に対して固定することができ、アングルヘッド２０の向きを主軸１０回りの全方向から選択することができる。
また、クランプ機構３２１は、ブロックホルダ３１の任意の部位をクランプすればよいため、ブロックホルダ３１に沿った任意の位置に設置すればよく、主軸ヘッド１１の周辺における占有スペースを抑制できる。
【００４０】
本実施形態では、アングルヘッド２０がロック機構２８を有し、係止ピン２４が主軸１０の回転軸線ＡＳ方向に変位した際にシャンク部２１の回転を規制できることを利用して、連結機構３５に補助ロック機構３４を設け、ブロックホルダ３１を主軸１０の回転軸線ＡＳ方向に変位させ、係止ブロック１３を介して係止ピン２４を変位させることで、アングルヘッド２０が主軸１０に装着された状態でもロック機構２８によりシャンク部２１をロックできるようにした。
このため、本実施形態の連結機構３５では、補助ロック機構３４によりロック機構２８を作動させ、シャンク部２１をロックすることにより、主軸１０とブロックホルダ３１とが、シャンク部２１、ロック機構２８、係止ピン２４および係止ブロック１３を介して、一体に回転するように連結可能である。
従って、アングルヘッド２０を主軸１０に装着し、ホルダ固定機構３６を解除した状態で、補助ロック機構３４によりロック機構２８を作動させ、この状態で主軸１０を回転させることでブロックホルダ３１を一体に回転させることができ、主軸１０の回転によりアングルヘッド２０の向きを変更することができる。
【００４１】
本実施形態では、補助ロック機構３４として、主軸１０の周囲に設置されてブロックホルダ３１を主軸１０回り（回転軸線ＡＳ回り）に旋回可能に支持するホルダベース３２と、ホルダベース３２を主軸ヘッド１１に対して主軸１０の回転軸線ＡＳ方向へ変位させるホルダ変位機構３３２とを設けた。
このため、ホルダ変位機構３３２によりホルダベース３２を変位させることで、ブロックホルダ３１を介して係止ブロック１３を係止ピン２４に対して変位させ、アングルヘッド２０のロック機構２８のロックおよび解除を切り替えることができる。
また、ホルダベース３２がブロックホルダ３１を主軸１０回りに旋回可能に支持するため、アングルヘッド２０の向きの調整のためブロックホルダ３１を主軸１０回りに回転させる動作に干渉することがなく、簡単な構造で所期の機能を確保することができる。
【００４２】
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、ブロックホルダ３１、ホルダベース３２およびホルダケース３３をリング状に形成し、同心円状に配置した。しかし、これらは全てをリング状に形成しなくてもよい。例えば、円弧状のブロックホルダ３１をリング状のホルダベース３２の内側に支持し、全周にわたって旋回させてもよい。一方、リング状のブロックホルダ３１を所定角度間隔で配置されたホルダベース３２で旋回可能に支持してもよい。
さらに、アングルヘッド２０の向きの調整範囲が３６０度全周に及ぶ必要がない場合、ブロックホルダ３１およびホルダベース３２はその範囲だけに形成されてもよい。
【００４３】
前記実施形態では、補助ロック機構３４を、ホルダ変位機構３３２でホルダベース３２を変位させる構成としたが、係止ブロック１３を介して係止ピン２４を変位させうる他の構造としてもよい。例えば、ブロックホルダ３１と係止ブロック１３との間に主軸１０の回転軸線ＡＳ方向に変位する変位機構を設けてもよい。しかし、主軸１０回りを旋回するブロックホルダ３１に変位機構に至る配線あるいは配管を接続する必要があり、周囲との干渉などに配慮が必要である。従って、前記実施形態のようにホルダ変位機構３３２を主軸ヘッド１１に固定的に設置できる補助ロック機構３４とすることが好ましい。
【００４４】
前記実施形態では、連結機構３５として、アングルヘッド２０のロック機構２８を利用して、主軸１０からシャンク部２１、係止ピン２４、係止ブロック１３およびブロックホルダ３１が連結される構成としていた。しかし、連結機構３５は、主軸１０と係止ブロック１３およびブロックホルダ３１を一体に回転させる他の構成としてもよい。
例えば、主軸１０の端面にロック溝を形成しておき、ブロックホルダ３１や係止ブロック１３あるいは支持アーム１３１の一部からロック溝に向けて延びるロックレバーを形成し、ホルダ変位機構３３２でホルダベース３２を変位させることでロックレバーとロック溝とを係合させ、これにより主軸１０とブロックホルダ３１とを一体に回転可能に連結してもよい。このように主軸１０とブロックホルダ３１ないし係止ブロック１３とを直接連結可能とすれば、アングルヘッド２０を経由して主軸１０の回転を伝達する必要がなく、アングルヘッド２０が主軸１０に装着されていない状態でも係止ブロック１３の向きを調整できる。ただし、自動工具交換装置を利用する際には、係止ブロック１３の主軸１０回りの角度位置は所定の着脱位置にある必要がある。
【００４５】
前記実施形態において、主軸１０に装着されるアタッチメントは、アングルヘッド２０に限らず、主軸１０回りの向きを変更することが必要になる他の種類のアタッチメントであってもよい。
例えば、前記実施形態のアングルヘッド２０では、主軸１０の回転軸線と加工方向（ツール部２３の回転軸線）とを直交方向へ変化させていたが、６０度あるいは４５度など他の角度に変更させるものであってもよい。
また、主軸１０の回転軸線と加工軸線とを変化させるもののほか、増速アタッチメントなど他の目的を有する様々なアタッチメントに適用することができる。増速アタッチメントは、ツールの回転軸線が主軸１０と同じであるが、ツールの回転速度を主軸１０の回転速度よりも増速する機能を有する。このような増速アタッチメントは、本発明の主軸アタッチメント方向調整装置３０によりツールの回転軸線の向きが変更されることはない。しかし、アタッチメント本体を主軸ヘッド１１に回り止めする係止ブロック１３および係止ピン２４がワークと干渉する場合など、主軸アタッチメント方向調整装置３０によりアタッチメント本体の向きを変更することで、係止ブロック１３および係止ピン２４を別の方向に向けることで、ワークとの干渉を解消することができる。
このように、本発明は、主軸１０回りの向きを変更することが必要になる多様なアタッチメントに適用することができ、それぞれにおいて優れた効果を得ることができる。
また、工作機械１は門型マシニングセンタなどであり、主軸１０は主軸ヘッド１１に下向きに支持されているとしたが、横中ぐり盤など主軸１０が水平方向に向けられているものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、主軸アタッチメント方向調整装置および工作機械に利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１…工作機械、１０…主軸、１１…主軸ヘッド、１１１…段差、１２…チャック部、１３…係止ブロック、１３１…支持アーム、２０…アングルヘッド、２１…シャンク部、２２…ケース部、２３…ツール部、２４…係止ピン、２５…コイルばね、２６…ロックレバー、２７…ロック溝、２８…ロック機構、３０…主軸アタッチメント方向調整装置、３１…ブロックホルダ、３１１…軸受、３１２…ブレード、３２…ホルダベース、３２１…クランプ機構、３３…ホルダケース、３３１…内フランジ、３３２…ホルダ変位機構、３３３…コイルばね、３３４…ソレノイド、３４…補助ロック機構、３５…連結機構、３６…ホルダ固定機構、ＡＳ…主軸の回転軸線、ＡＴ…ツール部の回転軸線、Ｄ…変位量。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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