(57)【要約】【課題】手動操作が可能な汎用的なクランプ機構のクランプ状態の切り替えを自動的に行なうことができる工作機械を提供する。【解決手段】工作機械１０は、工具１００を、クランプ機構５１を介して保持するタレット１９と、ワークを回転可能に保持するワーク主軸装置と、ワーク主軸装置の回転トルクを用いてクランプ機構５１のクランプ状態切替を行なう切替ユニット６０と、切替ユニット６０を移動させる機内ロボット２０と、を備え、クランプ機構５１は、回転トルクが付加されることでクランプ状態が切り替わるトルク入力穴５８を有し、切替ユニット６０は、ワーク主軸装置に連結される入力軸６２と、クランプ機構５１のトルク入力穴５８に連結されて、トルク入力穴５８にトルクを出力する出力軸６４と、入力軸６２を介して入力されたワーク主軸装置の回転トルクを、出力軸６４に伝達する伝達機構７０と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を、クランプ機構を介して保持する第一保持装置と、
工具またはワークを回転可能に保持する第二保持装置と、
前記第二保持装置の回転トルクを用いて前記クランプ機構のクランプ状態切替を行なう切替ユニットと、
前記切替ユニットを移動させる移動装置と、
を備え、
前記クランプ機構は、トルク入力部を有し、前記トルク入力部に回転トルクが付加されることでクランプ状態が切り替わり、
前記切替ユニットは、
前記第二保持装置に連結されて、前記第二保持装置により回転される入力部材と、
前記入力部材が前記第二保持装置に連結された状態で、前記クランプ機構のトルク入力部に連結されて、前記トルク入力部にトルクを出力する出力部材と、
前記入力部材を介して入力された前記第二保持装置の回転トルクを、前記出力部材に伝達する伝達機構と、
を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械であって、
前記切替ユニットは、さらに、前記出力部材が前記トルク入力部に接続された状態で、前記クランプ機構から前記対象物を離脱または前記クランプ機構に前記対象物を挿入する挿脱機構を備える、ことを特徴とする工作機械。
【請求項３】
請求項２に記載の工作機械であって、
前記切替ユニットは、前記挿脱機構を２以上、有しており、
前記切替ユニットを移動させることなく、前記クランプ機構で保持される前記対象物の交換が可能である、
ことを特徴とする工作機械。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の工作機械であって、
前記切替ユニットは、前記出力部材から出力される回転トルクを制限するトルクリミッタを含む、ことを特徴とする工作機械。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の工作機械であって、さらに、
前記出力部材から出力される回転トルクが上限値以下となるように前記第二保持装置をトルク制限制御する制御装置を備える、ことを特徴とする工作機械。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の工作機械であって、
前記対象物は、工具であり、
前記第一保持装置は、前記工具を、前記クランプ機構を内蔵したホルダを介して保持するタレットであり、
前記第二保持装置は、ワークを保持するワーク主軸装置、心押台、工具主軸装置、他のタレットのいずれか、であ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】
本明細書は、クランプ機構を介して対象物を保持する第一保持装置を備えた工作機械であって、クランプ機構のクランプ状態の切り替えを自動で行なえる工作機械を開示する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械では、さらなる高効率化を目的として、さらなる自動化が求められている。ここで、工作機械には、汎用的なクランプ機構を介して、対象物を保持する保持装置が設けられている。工作機械のさらなる自動化のために、こうした保持装置で保持された対象物を自動的に交換できることが求められている。
【０００３】
例えば、タレット旋盤（ターニングセンタ）では、汎用的なクランプ機構を内蔵したツールホルダを介して、工具が保持されている。工作機械のさらなる自動化のためには、こうしたホルダに取り付けられる工具を自動的に交換することが求められている。
【０００４】
ここで、多くの汎用的なクランプ機構は、クランプ状態の切り替え操作を、作業者が手動で行なうことを前提としている。例えば、汎用的なクランプ機構が内蔵されたツールホルダでは、作業者が、当該ツールホルダに設けられた所定の六角穴に六角レンチを挿入し、この六角レンチを回転させることで、工具のクランプ／アンクランプが切り替えられる。しかし、上述したとおり、工作機械のさらなる効率化のために、こうしたクランプ機構のクランプ状態の切り替えも自動で行なえることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１４４８５３号公報
【特許文献２】特開２０１６−５５３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、一部では、クランプ機構のクランプ状態を自動的に切り替え、これにより、工具を自動交換する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、タレットに内蔵された工具回転用の動力を利用して、当該タレットに連結されたツールホルダのクランプ機構のクランプ状態を切り替える技術が開示されている。かかる技術によれば、クランプ機構のクランプ状態の切り替えを自動的に行なうことができる。しかし、特許文献１では、工具回転用のモータに連結可能な、特殊構造のツールホルダ（クランプ機構）を使用しなければならず、手動操作が可能な汎用的なツールホルダを使用できない。
【０００７】
また、特許文献２には、工作機械の加工室内に多関節アームロボットを設け、当該多関節アームロボットで、工具を交換する技術が開示されている。この多関節アームロボットは、先端に工具を把持する複数の爪部を有しており、この爪部で工具を把持した状態で、多関節アームロボットを移動させることで工具を着脱できる。しかし、特許文献２では、工具を着脱するために、工具を移動させる技術については、開示されているものの、工具を保持するクランプ機構のクランプ状態の切り替えをどのように行なうかについては、何ら説明がない。したがって、特許文献２の技術では、手動操作が可能な汎用的なツールホルダにおいて、クランプ状態の切り替えを自動的に行なうことはできない。
【０００８】
そこで、本明細書では、手動操作が可能な汎用的なクランプ機構のクランプ状態の切り替えを自動的に行なうことができる工作機械を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書で開示する工作機械は、対象物を、クランプ機構を介して保持する第一保持装置と、工具またはワークを回転可能に保持する第二保持装置と、前記第二保持装置の回転トルクを用いて前記クランプ機構のクランプ状態切替を行なう切替ユニットと、前記切替ユニットを移動させる移動装置と、を備え、前記クランプ機構は、トルク入力部を有し、前記トルク入力部に回転トルクが付加されることでクランプ状態が切り替わり、前記切替ユニットは、前記第二保持装置に連結されて、前記第二保持装置により回転される入力部材と、前記入力部材が前記第二保持装置に連結された状態で、前記クランプ機構のトルク入力部に連結されて、前記トルク入力部にトルクを出力する出力部材と、前記入力部材を介して入力された前記第二保持装置の回転トルクを、前記出力部材に伝達する伝達機構と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成とすることで、手動操作を想定した汎用的なクランプ機構であっても、自動的にクランプ状態を切り替えることができる。
【００１１】
また、前記切替ユニットは、さらに、前記出力部材が前記トルク入力部に接続された状態で、前記クランプ機構から前記対象物を離脱または前記クランプ機構に前記対象物を挿入する挿脱機構を備えてもよい。
【００１２】
かかる構成とすれば、対象物を自動的に交換できる。
【００１３】
この場合、前記切替ユニットは、前記挿脱機構を２以上、有しており、前記切替ユニットを移動させることなく、前記クランプ機構で保持される前記対象物の交換が可能であってもよい。
【００１４】
かかる構成とすれば、出力部材とトルク入力部との連結を維持したまま、交換前の対象物の離脱と、新たな対象物の挿入と、が可能であり、対象物の交換をより効率的に行なえる。
【００１５】
また、前記切替ユニットは、前記出力部材から出力される回転トルクを制限するトルクリミッタを含んでもよい。あるいは、前記出力部材から出力される回転トルクが上限値以下となるように前記第二保持装置をトルク制限制御する制御装置を備えてもよい。
【００１６】
かかる構成とすれば、クランプ機構に過大なトルクが入力されることが防止される。
【００１７】
また、前記対象物は、工具であり、前記第一保持装置は、前記工具を、前記クランプ機構を内蔵したホルダを介して保持するタレットであり、前記第二保持装置は、ワークを保持するワーク主軸装置、心押台、工具主軸装置、他のタレットのいずれか、であってもよい。
【００１８】
かかる構成とすることで、汎用的なホルダを使用しつつも、ホルダのクランプ状態を自動的に切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本明細書で開示する工作機械によれば、手動操作を想定した汎用的なクランプ機構であっても、自動的にクランプ状態を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】工作機械の構成を示す図である。
【図２】ツールホルダの構成を示す図である。
【図３】切替ユニットの構成を示す図である。
【図４】工具交換の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、工作機械１０の構成について図面を参照して説明する。図１は、工作機械１０の構成を示す図である。以下の説明では、ワーク主軸３２の回転軸Ｒｗと平行な方向をＺ軸、刃物台１８のＺ軸と直交する移動方向と平行な方向をＸ軸、Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸と呼ぶ。
【００２２】
この工作機械１０は、ワーク主軸３２で保持されたワーク１１０を、刃物台１８で保持した工具１００で加工する。より具体的には、この工作機械１０は、ＮＣ制御されるとともに、複数の工具１００を保持するタレット１９を備えたターニングセンタである。工作機械１０の加工室の周囲は、カバーで覆われている。加工室の前面には、大きな開口部が形成されており、この開口部は、ドア（図１では図示せず）により開閉される。オペレータは、この開口部を介して、加工室内の各部にアクセスする。加工中、開口部に設けられたドアは、閉鎖される。これは、安全性や環境性等を担保するためである。
【００２３】
工作機械１０は、ワーク１１０の一端を自転可能に保持するワーク主軸装置と、工具１００を保持する刃物台１８と、ワーク１１０の他端を支える心押台１６と、を備えている。ワーク主軸装置は、ワーク１１０を回転可能に保持する第二保持装置として機能するもので、駆動用モータ等を内蔵した主軸台（他部材に隠れて見えず）と、当該主軸台に取り付けられたワーク主軸３２と、を備えている。ワーク主軸３２は、ワーク１１０を着脱自在に保持するチャック３３やコレットを備えており、保持するワーク１１０を適宜、交換できる。また、ワーク主軸３２およびチャック３３は、水平方向（図１におけるＺ軸方向）に延びるワーク回転軸Ｒｗを中心として自転する。
【００２４】
心押台１６は、Ｚ軸方向に、ワーク主軸３２と対向して配置されており、ワーク主軸３２で保持されたワーク１１０の他端を支える。心押台１６は、その中心軸が、ワーク回転軸Ｒｗと一致するような位置に設置されている。心押台１６には、先端が円錐形に尖った心押台センタ１２０が取り付けられており、加工中は、当該心押台センタ１２０の先端を、ワーク１１０の中心点に当接させる。心押台１６は、ワーク１１０に対して接離できるように、Ｚ軸方向に移動可能となっている。
【００２５】
刃物台１８は、工具１００を保持する。ここで、保持される工具１００は、旋削用工具（例えばバイト等）でもよいし、転削用工具（回転工具、例えばエンドミル等）でもよい。この刃物台１８は、Ｚ軸、すなわち、ワーク１１０の軸と平行な方向に移動可能となっている。また、刃物台１８は、Ｘ軸と平行な方向、すなわち、ワーク１１０の径方向に延びるガイドレールに載置されており、Ｘ軸と平行な方向にも進退できるようになっている。なお、図１から明らかな通り、Ｘ軸は、加工室の開口部からみて、奥側に進むにつれ上方に進むように、水平方向に対して傾いている。
【００２６】
刃物台１８の端部には、複数の工具１００を保持可能なタレット１９が設けられている。このタレット１９は、対象物である工具１００を、後述するツールホルダ５０（図２参照）に内蔵されたクランプ機構５１を介して保持する第一保持装置として機能する。タレット１９は、略円柱状であり、Ｚ軸に平行な軸を中心として回転可能となっている。タレット１９の周面には、ツールホルダ５０を取り付けるためのインロウ穴４８が複数、形成されている。ツールホルダ５０は、その一部が、このインロウ穴４８に挿入されたうえで、ボルトによりタレット１９に締結される。ツールホルダ５０の内部には、工具１００をクランプまたはアンクランプするクランプ機構５１が設けられている。このクランプ機構５１は、後述するとおり、そのクランプ状態を、手動で切り替えることを想定した汎用的なクランプ機構５１である。このクランプ機構５１により、工具１００（より正確には、工具を保持するツールアダプタ１０２）が、ツールホルダ５０に着脱自在に保持される。本例では、このクランプ機構５１のクランプ／アンクランプの切り替えを、工作機械１０において自動的に行なうが、これについては、後述する。
【００２７】
いずれにしても、タレット１９には、ツールホルダ５０を介して複数の工具１００が保持される。そして、タレット１９が回転することで、ワーク１１０の加工に用いられる工具１００が適宜、変更できる。刃物台１８を、Ｚ軸と平行な方向に移動させることで、このタレット１９に保持された工具１００は、Ｚ軸と平行な方向に移動する。また、刃物台１８をＸ軸と平行な方向に移動させることで、タレット１９に保持された工具１００は、Ｘ軸に平行な方向に移動する。そして、刃物台１８をＸ軸に平行な方向に移動させることで、工具１００によるワーク１１０の切り込み量等が変更できる。
【００２８】
加工室内には、さらに、機内ロボット２０が設けられている。この機内ロボット２０は、後述する切替ユニット６０（図３参照）を移動させる移動装置として機能する。本例において、機内ロボット２０は、先端のエンドエフェクタが適宜、交換可能な多関節アームロボットである。図１では、エンドエフェクタとしてハンド機構２２が取り付けられている。上述したクランプ機構５１のクランプ状態を切り替える際には、機内ロボット２０の先端に後述する切替ユニット６０が取り付けられる。
【００２９】
この機内ロボット２０は、切替ユニット６０を、所望の位置に移動できるのであれば、その設置位置や構成は、特に限定されない。そのため、機内ロボット２０は、多関節アームロボットに限らず、ガントリレールや、パラレルリンクを有したロボット等でもよい。さらに、切替ユニット６０を移動させることができるのであれば、機内ロボット２０に替えて、他の移動装置、例えば、直動機構等を組み合わせた搬送機構を設けてもよい。
【００３０】
制御装置３４は、オペレータからの指示に応じて、工作機械１０の各部の駆動を制御する。この制御装置３４は、例えば、各種演算を行うＣＰＵと、各種制御プログラムや制御パラメータを記憶するメモリと、で構成される。また、制御装置３４は、通信機能を有しており、他の装置との間で各種データ、例えば、ＮＣプログラムデータ等を授受できる。この制御装置３４は、例えば、工具１００やワーク１１０の位置を随時演算する数値制御装置を含んでもよい。また、制御装置３４は、単一の装置でもよいし、複数の演算装置を組み合わせて構成されてもよい。
【００３１】
次に、クランプ機構５１を有したツールホルダ５０について、図２を参照して説明する。ツールホルダ５０は、上述したとおり、工具１００を保持するもので、その内部に、手動操作を想定したクランプ機構５１が内蔵されている。このクランプ機構５１の構成としては、種々考えられるが、図２の例では、クランプ機構５１は、バネ（図示せず）で一方向に付勢されたドローバ５２と、当該ドローバ５２の進退に応じて揺動するクランプ爪５４と、を有する。ドローバ５２は、クランプ爪５４の一部と当接するテーパ面を有しており、ドローバ５２が進退する際に、当該テーパ面がクランプ爪５４を押圧／押圧解除することで、クランプ爪５４が、径方向に揺動する。そして、クランプ爪５４が径方向に揺動することで、クランプ爪５４とツールアダプタ１０２との係合／係合解除、ひいては、クランプ機構５１のクランプ／アンクランプが切り替わる。
【００３２】
ツールアダプタ１０２は、工具１００を保持するもので、その基端は、ツールホルダ５０に設けられた工具挿入孔（図示せず）に挿入される。このツールアダプタ１０２の基端は、各種規格に沿った形状を有しており、当該基端には、クランプ爪５４が係合する溝または突起が設けられている。このツールアダプタ１０２の溝または突起にクランプ爪５４が係合することで、工具１００がツールホルダ５０にクランプされる。また、ツールアダプタ１０２の溝または突起と、クランプ爪５４との係合が解除されることで、アンクランプ状態に切り替わり、工具１００（ツールアダプタ１０２）の挿脱が許容される。
【００３３】
ツールホルダ５０には、さらに、回転体５６が設けられている。回転体５６は、外部からアクセス可能なトルク入力穴５８が形成されている。このトルク入力穴５８は、六角形の穴で、六角レンチが挿入可能となっている。そして、このトルク入力穴５８に挿入した六角レンチを回転させることで回転体５６がトルク入力穴５８の軸Ａｔを中心に回転する。この回転体５６の回転は、直接、または、カムやスクリュー等の伝達機構を介して、ドローバ５２に直進運動として伝達される。そして、これにより、ドローバ５２が進退し、クランプ機構５１のクランプ状態が切り替わる。
【００３４】
従来、こうしたクランプ状態の切り替え作業、すなわち、六角レンチを用いた回転体５６の回転作業は、手動で行なっていた。しかし、この場合、工具交換のたびに、オペレータが、作業を行なう必要があり、工作機械１０の更なる効率化、自動化の妨げとなっていた。もちろん、モータや油圧機構を用いて、クランプ状態を自動的に切り替える自動クランプ機構も一部で提案されている。かかる自動クランプ機構を用いた場合、工具交換を自動で行なうことができる。しかし、かかる自動クランプ機構を有するツールホルダは、高価であり、汎用性に乏しいという別の問題があった。
【００３５】
そこで、本明細書では、機内ロボット２０の先端に、クランプ機構５１のクランプ状態を切り替えるための切替ユニット６０を取り付け、当該切替ユニット６０により、クランプ機構５１のクランプ状態の自動切換を行なっている。これについて、図３、図４を参照して説明する。
【００３６】
図３は、切替ユニット６０の構成を示す図である。切替ユニット６０は、入力軸６２と、出力軸６４と、入力軸６２の動きを出力軸６４に伝達する伝達機構７０と、工具１００を挿脱させる挿脱機構７２と、を有している。入力軸６２は、その一端が外部に突出した軸部材であり、軸受６６により回転可能に軸支されている。この入力軸６２の一端は、ワーク主軸装置（第二保持装置）に連結可能、すなわち、チャック３３により把持可能となっている。そして、入力軸６２が、ワーク主軸装置に連結されることで、入力軸６２は、ワーク主軸装置により回転できる。
【００３７】
出力軸６４は、入力軸６２と略９０度交差した方向に延びる軸部材であり、その一端は、外部に突出している。この出力軸６４は、ツールホルダ５０のトルク入力穴５８に連結される軸部材であり、トルク入力穴５８に対応した形状、すなわち、断面六角形の軸部材となっている。この出力軸６４も、軸受６８により回転可能に軸支されている。
【００３８】
伝達機構７０は、種々の構成が考えられるが、本例において、伝達機構７０は、入力軸６２の他端および出力軸６４の他端に設けられ、互いに噛み合う一対のベベルギヤ７０ａ，７０ｂを有する。この一対のベベルギヤ７０ａ，７０ｂを介して、入力軸６２の回転運動が、９０度、角度変換されて、出力軸６４に伝達される。なお、ここで説明した伝達機構７０の構成は一例であり、入力軸６２の運動を、所望の形態に変換して出力軸６４に伝達できるのであれば、その他の構成でもよい。
【００３９】
挿脱機構７２は、アンクランプ状態になったツールホルダ５０から工具１００（ツールアダプタ１０２含む）を離脱、または、ツールホルダ５０に工具１００を挿入する機構である。かかる挿脱機構７２としては、種々、考えられるが、本例の挿脱機構７２は、ツールアダプタ１０２を把持するグリッパ７４と、当該グリッパ７４を進退させるガイド付エアシリンダ７６と、を有している。この場合、工具１００をツールホルダ５０から離脱させる際には、グリッパ７４でツールアダプタ１０２を把持した状態で、グリッパ７４をツールホルダ５０から離れる方向に移動させればよい。また、工具１００をツールホルダ５０に挿入する際には、グリッパ７４でツールアダプタ１０２を把持した状態で、グリッパ７４をツールホルダ５０に近づく方向に移動させればよい。
【００４０】
次に、こうした切替ユニット６０を用いた工具交換の流れについて図４を参照して説明する。図４は、切替ユニット６０を用いて工具交換をする様子を示す図である。工具交換を行なう場合には、まず、制御装置３４は、機内ロボット２０を駆動して、切替ユニット６０の入力軸６２を、ワーク主軸装置と連結させる。具体的には、制御装置３４は、入力軸６２を、チャック３３近傍まで搬送させた上で、チャック３３を駆動して、入力軸６２を保持させる。このとき、制御装置３４は、機内ロボット２０を駆動して、入力軸６２の軸Ａｉｎが、ワーク回転軸Ｒｗと一致し、出力軸６４の軸ＡｏｕｔがＸ軸と平行になるように、切替ユニット６０の姿勢を調整する。入力軸６２がワーク主軸装置に連結されれば、続いて、制御装置３４は、出力軸６４とトルク入力穴５８と、を連結させる。具体的には、まず、制御装置３４は、タレット１９を旋回させて、交換対象の工具１００に対応するトルク入力穴５８の軸Ａｔを、Ｘ軸と平行、すなわち、出力軸６４の軸Ａｏｕｔと平行にさせる。続いて、制御装置３４は、トルク入力穴５８の軸Ａｔと出力軸６４の軸ＡｏｕｔとがＸ方向に一直線に並ぶ位置まで、刃物台１８をＺ方向に移動させる。トルク入力穴５８および出力軸６４が、Ｘ方向に一直線に並べば、続いて、制御装置３４は、刃物台１８をＸ方向に移動させ、出力軸６４をトルク入力穴５８に挿入させる。
【００４１】
なお、本例において、出力軸６４は断面六角形であり、トルク入力穴５８は、六角穴であるため、両者の回転位相が一致していなければ、出力軸６４をトルク入力穴５８に挿入できない。そのため、出力軸６４をトルク入力穴５８に挿入する際には、制御装置３４は、必要に応じて、出力軸６４を回転させ、出力軸６４の位相と、トルク入力穴５８の位相と、を一致させておく。具体的には、制御装置３４は、ワーク主軸装置を駆動して、入力軸６２を回転させる。この入力軸６２の回転は、ベベルギヤ７０ａ，７０ｂを介して出力軸６４に伝達され、出力軸６４が回転し、その位相が、トルク入力穴５８と一致させられる。そして、これにより、出力軸６４が、トルク入力穴５８に連結可能となる。
【００４２】
入力軸６２がワーク主軸装置に連結され、出力軸６４がトルク入力穴５８に連結されれば、続いて、制御装置３４は、ワーク主軸装置を駆動して、入力軸６２を、所定の方向に回転させる。この入力軸６２の回転は、上述したとおり、ベベルギヤ７０ａ，７０ｂを介して出力軸６４に伝達され、出力軸６４が回転する。出力軸６４が回転することで、回転トルクが、トルク入力穴５８を介して回転体５６に伝達される。すなわち、六角レンチを用いた手動操作と同様に、回転体５６が回転する。これにより、ドローバ５２が進退し、クランプ機構５１が、アンクランプ状態に切り替わる。
【００４３】
なお、通常、ツールホルダ５０には、回転体５６の回転量を規制するストッパ（図示せず）が設けられている。このストッパの破壊を防止するために、切替ユニット６０には、出力軸６４からの出力トルクを制限するトルクリミッタが内蔵されていることが望ましい。すなわち、回転体５６の回転がストッパにより規制され、回転体５６から受ける抗力が増加した場合には、出力軸６４からのトルク出力を無効化する機構を設けることが望ましい。また、トルクリミッタを設けるのではなく、ワーク主軸装置において、トルク制限制御を行なうようにしてもよい。例えば、一般に、モータが出力するトルクは、電流に比例するため、ワーク主軸装置から出力されるトルクが、制限値以下になるように、駆動モータに印加する電流を制限するようにしてもよい。
【００４４】
いずれにしても、ワーク主軸装置の回転を、入力軸６２、伝達機構７０、出力軸６４を介して、ツールホルダ５０の回転体５６に伝達することで、手動操作の場合と同様に、ツールホルダ５０のクランプ状態を切り替えることができる。
【００４５】
ツールホルダ５０がアンクランプ状態に切り替われば、制御装置３４は、続いて、挿脱機構７２を駆動させて、工具１００をツールホルダ５０から離脱させる。具体的には、制御装置３４は、ガイド付エアシリンダ７６およびグリッパ７４を駆動して、グリッパ７４で、ツールアダプタ１０２を把持させる。そして、ガイド付エアシリンダ７６を駆動して、ツールアダプタ１０２を把持したグリッパ７４を、ツールホルダ５０から離れる方向に移動させる。その結果、図４に示すように、ツールホルダ５０から工具１００が離脱される。なお、このときのグリッパ７４の移動量は、ツールアダプタ１０２の形状にもよるが、通常、数ｍｍ〜数十ｍｍ程度で十分である。
【００４６】
工具１００がツールホルダ５０から離脱されれば、続いて、制御装置３４は、刃物台１８を移動させて、トルク入力穴５８と出力軸６４との連結を解除し、さらに、チャック３３を解除して、入力軸６２とワーク主軸装置との連結を解除する。その後、制御装置３４は、機内ロボット２０を駆動して、グリッパ７４で把持した工具１００を、所定の工具収容部（図示せず）に搬送する。工具収容部は、加工室内に設けられてもよいし、加工室の外部に設けられてもよい。
【００４７】
工具１００の離脱作業が完了すれば、制御装置３４は、続いて、新たな工具１００の装着作業を開始する。具体的には、制御装置３４は、機内ロボット２０およびグリッパ７４を駆動して、新たな工具１００を、グリッパ７４に把持させる。そして、上述と同様の手順で、入力軸６２をワーク主軸装置に、出力軸６４をトルク入力穴５８に連結させる。そして、その状態で、ガイド付エアシリンダ７６を駆動して、グリッパ７４で把持された工具１００を、ツールホルダ５０の工具挿入孔に挿入する。
【００４８】
この状態になれば、制御装置３４は、ワーク主軸装置を駆動させて、入力軸６２をクランプ方向に回転させる。この入力軸６２の回転が、伝達機構７０、出力軸６４を介して回転体５６に伝達され、ツールホルダのクランプ機構５１が、クランプ状態に切り替わる。クランプ状態になれば、制御装置３４は、グリッパ７４によるツールアダプタ１０２の把持を解除する。そして、制御装置３４は、出力軸６４とトルク入力穴５８との連結、および、入力軸６２とワーク主軸装置との連結を、順次、解除していく。最後に、機内ロボット２０を駆動して、切替ユニット６０を、所定の退避位置に退避させれば、工具交換作業は、終了となる。
【００４９】
以上の説明から明らかなとおり、本例では、トルク入力穴５８に連結可能な出力軸６４を回転させることで、クランプ機構５１のクランプ状態を自動的に切り替えることができる。換言すれば、クランプ機構５１を内蔵した安価かつ汎用的なツールホルダ５０を用いた場合でも、自動的に、クランプ機構５１の状態切替、ひいては、工具交換を行なうことができる。結果として、工作機械１０をより効率化できる。
【００５０】
また、クランプ機構５１の状態切替に必要なトルクとして、本例では、ワーク主軸装置から出力されるトルクを利用している。そのため、クランプ機構５１の状態切替のために、専用の駆動源を設ける必要がなく、切替ユニット６０を小型化できる。そして、切替ユニット６０を小型化することで、当該切替ユニット６０を移動させる機内ロボット２０の出力も小さくてすむため、機内ロボット２０の小型化、コスト低減も可能となる。
【００５１】
なお、これまで説明した構成は、一例であり、少なくとも、第一保持装置に取り付けられたクランプ機構５１のトルク入力穴５８に連結可能な出力軸６４と、第二保持装置に連結可能な入力軸６２と、入力軸６２の運動を出力軸６４に伝達可能な伝達機構７０と、を備えた切替ユニット６０を有するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、上述の説明では、切替ユニット６０は、挿脱機構７２を一つしか有していないが、一つの切替ユニット６０に複数の挿脱機構７２を設けてもよい。かかる構成とすることで、切替ユニット６０を２往復移動させることなく、第一保持装置に保持される対象物（上述の例では工具１００）を交換することができる。
【００５２】
また、これまでの説明では、ワーク主軸装置の回転トルクを利用して、クランプ機構５１の状態を切り替えているが、利用するトルクは、他の装置の出力トルクでもよい。例えば、工作機械１０の中には、刃物台１８およびタレット１９に加えて、転削加工用の工具主軸装置を備えた複合加工機がある。かかる複合加工機においては、工具主軸装置の回転トルクを利用して、クランプ機構５１のクランプ状態を切り替えてもよい。すなわち、回転工具に替えて、切替ユニット６０の入力軸６２を工具主軸装置に保持（連結）させてもよく、この場合、工具主軸装置が、第二保持装置として機能する。また、別の形態として、工作機械１０の中には、２以上のタレットや、ワーク主軸装置に対向して設けられた対向主軸装置を有したものがある。かかる工作機械においては、タレットの旋回トルクや、対向主軸装置の回転トルクを利用して、クランプ機構５１の状態を切り替えてもよい。すなわち、タレットや対向主軸に、切替ユニット６０の入力軸６２を連結させてもよい。
【００５３】
また、これまでの説明では、タレット１９に取り付けられたクランプ機構５１のクランプ状態を切り替える例のみを挙げたが、本明細書で開示の技術は、手動操作が可能なクランプ機構５１であれば、他のクランプ機構の状態切替に利用されてもよい。例えば、心押台１６は、手動操作が可能なクランプ機構を介して、心押台センタを保持している。この心押台１６のクランプ機構のクランプ状態切替に、本明細書で開示の技術を適用してもよい。すなわち、この場合、心押台１６が、第一保持装置として機能する。また、マシニングセンタでは、ワーク１１０は、ワークテーブル上に載置された状態で、複数のジグ（クランプ機構）でクランプされている。こうしたジグは、通常、六角レンチ等を用いた手動作業により、クランプ状態が切り替えられている。本明細書で開示した切替ユニット６０は、このワークを保持するジグ（クランプ機構）のクランプ状態切替に利用されてもよい。すなわち、この場合、ワークテーブルが、第一保持装置として機能する。
【符号の説明】
【００５４】
１０  工作機械、１６  心押台、１８  刃物台、１９  タレット、２０  機内ロボット、２２  ハンド機構、３２  ワーク主軸、３３  チャック、３４  制御装置、４８  インロウ穴、５０  ツールホルダ、５１  クランプ機構、５２  ドローバ、５４  クランプ爪、５６  回転体、５８  トルク入力穴、６０  切替ユニット、６２  入力軸、６４  出力軸、６６，６８  軸受、７０  伝達機構、７２  挿脱機構、７４  グリッパ、７６  ガイド付エアシリンダ、１００  工具、１０２  ツールアダプタ、１１０  ワーク、１２０  心押台センタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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