(57)【要約】【課題】切削具の振れを利用可能な変速装置を提供する。【解決手段】  変速装置６１は、主軸４６と一体的に回転する回転部６５と、回転部６５の回転によって発電する発電機６６と、発電機６６の発電した電力によって回転駆動される電動機６７と、電動機６７によって回転駆動され、加工具Ｔを保持する加工具保持部６８とを備え、アジャスタボルト７８は、回転部６５の軸心６５ｏを主軸４６の回転軸ＣＡ１に対してずらすように回転部６５の位置を調整可能であり、ケース６９は、回転部６５を軸支するボールベアリング７２と、ケース６９の回転を規制するためのピン７５とを有し、回転部６５の軸心６５ｏからずれた位置を回転軸とする回転部６５の回転に伴って円運動可能であり、加工具保持部６８は、ケース６９の円運動に伴って円運動しつつ、電動機６７によって回転部６５よりも高速で回転する。【選択図】図２
2007054916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物を加工する加工手段を保持し、第１の回転部に取り付けられる変速装置であって、
前記第１の回転部と一体的に回転する第２の回転部と、
前記第２の回転部の回転によって発電する発電機と、
前記発電機の発電した電力によって回転駆動される電動機と、
前記電動機によって回転駆動され、前記加工手段を保持する保持部と、
前記第２の回転部、前記発電機、前記電動機及び前記保持部を保持するケースと、
前記第２の回転部の前記第１の回転部に対する位置を調整する調整手段と、
を備え、
前記調整手段は、前記第２の回転部の軸心を前記第１の回転部の回転軸に対してずらすように前記第２の回転部の位置を調整可能であり、
前記ケースは、前記第２の回転部を軸支する軸受部と、当該ケースの回転を規制するための被回転規制部とを有し、前記第２の回転部の軸心からずれた位置を回転軸とする前記第２の回転部の回転に伴って円運動可能であり、
前記保持部は、前記ケースの円運動に伴って円運動しつつ、前記電動機によって前記第２の回転部よりも高速で回転可能である
変速装置。
【請求項２】
前記保持部の回転軸は、前記第１の回転部の回転軸と平行である
請求項１に記載の変速装置。
【請求項３】
前記保持部の回転軸は、前記第１の回転部の回転軸に対して平行な方向と、直交する方向との間で移動可能である
請求項１に記載の変速装置。
【請求項４】
前記第１の回転部に取り付けられ、前記第２の回転部を保持するシャンクを更に備え、
前記シャンクには、前記第２の回転部が前記第１の回転部の軸方向に挿入される穴部と、前記第１の回転部の径方向に延びて、前記穴部に連通するねじ孔とが開口し、
前記調整手段は、前記ねじ孔に螺入されるボルトを有する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の変速装置。
【請求項５】
前記調整手段は、電力によって動力を発生し、当該動力を前記第２の回転部に付与して前記第２の回転部の位置を調整する駆動手段を有する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の変速装置。
【請求項６】
前記駆動手段は、前記発電機の発電した電力により動力を発生する
請求項５に記載の変速装置。
【請求項７】
前記第１の回転部に取り付けられ、前記第２の回転部を保持するシャンクを更に備え、
前記シャンクには、前記第２の回転部が前記第１の回転部の軸方向に挿入される穴部と、前記第１の回転部の径方向に延びて、前記穴部に連通するねじ孔とが開口し、
前記調整手段は、前記ねじ孔に螺入されるボルトを含み、
前記駆動手段は、前記ボルトの先端と前記第２の回転部との間に配置された圧電素子である
請求項５又は６に記載の変速装置。
【請求項８】
前記第２の回転部の軸心と前記第１の回転部の回転軸とのずれ量を検出するための検出素子を更に備えた請求項１〜７のいずれか１項に記載の変速装置。
【請求項９】
前記第１の回転部に取り付けられ、前記第２の回転部を保持するシャンクを更に備え、
前記シャンクには、前記第２の回転部が前記第１の回転部の軸方向に挿入される穴部と、前記第１の回転部の径方向に延びて、前記穴部に連通するねじ孔とが開口し、
前記調整手段は、前記ねじ孔に螺入されるボルトを有し、
前記検出素子は、前記ボルトに設けられた歪ゲージである
請求項８に記載の変速装置。
【請求項１０】
前記調整手段は、
前記第２の回転部の軸心と前記第１の回転部の回転軸とのずれ量を検出するセンサと、
前記第２の回転部に動力を付与して前記第２の回転部の位置を調整する駆動手段と、
前記センサの検出結果に基づいて前記駆動手段の動作を制御する制御手段と、
を有する請求項１〜９のいずれか１項に記載の変速装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記第１の回転部の回転中に前記ずれ量が変化するように前記駆動手段の動作を制御する
請求項１０に記載の変速装置。
【請求項１２】
加工対象物を加工する加工手段を保持し、第１の回転部に取り付けられる変速装置であって、
前記第１の回転部に取り付けられるシャンクと、
前記シャンクに対して固定され、前記第１の回転部と一体的に回転する第２の回転部と、
前記第２の回転部の回転によって発電する発電機と、
前記発電機の発電した電力によって回転駆動される電動機と、
前記電動機によって回転駆動され、前記加工手段を保持する保持部と、
前記第２の回転部、前記発電機、前記電動機及び前記保持部を保持するケースと、
前記第２の回転部の前記シャンクに対する位置を調整する調整手段と、
を備え、
前記シャンクには、前記第２の回転部が前記第１の回転部の軸方向に挿入される穴部と、前記第１の回転部の径方向に延びて、前記穴部に連通するねじ孔とが開口し、
前記調整手段は、前記ねじ孔に螺入されるボルトを有する
変速装置。
【請求項１３】
加工手段を回転させて加工対象物を加工する工作機械であって、
主軸と、
前記主軸を軸支するラムと、
前記主軸と一体的に回転する回転部と、
前記回転部の回転によって発電する発電機と、
前記発電機の発電した電力によって回転駆動される電動機と、
前記電動機によって回転駆動され、前記加工手段を保持する保持部と、
前記回転部、前記発電機、前記電動機及び前記保持部を保持するケースと、
前記回転部の前記主軸に対する位置を調整する調整手段と、
を備え、
前記調整手段は、前記回転部の軸心を前記主軸の回転軸に対してずらすように前記回転部の位置を調整可能であり、
前記ケースは、前記回転部を軸支する軸受部と、当該ケースの回転を規制するための被回転規制部とを有し、
前記ラムは、前記ケースの回転を規制する回転規制部を有し、
前記回転規制部は、前記回転部の軸心からずれた位置を回転軸とする前記回転部の回転に伴う前記ケースの円運動を許容可能に、前記被回転規制部に対して前記主軸の周方向においてのみ係合し、
前記保持部は、前記ケースの円運動に伴って円運動しつつ、前記電動機によって前記回転部よりも高速で回転可能である
工作機械。
【請求項１４】
工作機械本体と、工作機械本体に着脱される変速装置とを備え、変速装置に保持された加工手段を回転させて加工対象物を加工する工作機械であって、
前記工作機械本体は、
主軸と、
前記主軸を軸支するラムと、
当該工作機械の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記変速装置は、
前記主軸と一体的に回転する回転部と、
前記回転部の回転によって発電する発電機と、
前記発電機の発電した電力によって回転駆動される電動機と、
前記電動機によって回転駆動され、前記加工手段を保持する保持部と、
前記回転部、前記発電機、前記電動機及び前記保持部を保持するケースと、
前記回転部の前記主軸に対する位置を調整する駆動手段と、
を備え、
前記ケースは、前記回転部を軸支する軸受部と、当該ケースの回転を規制するための被回転規制部とを有し、
前記ラムは、前記ケースの回転を規制する回転規制部を有し、
前記回転規制部は、前記回転部の軸心からずれた位置を回転軸とする前記回転部の回転に伴う前記ケースの円運動を許容可能に、前記被回転規制部に対して前記主軸の周方向においてのみ係合し、
前記駆動手段は、前記制御手段によって動作が制御される
工作機械。
【請求項１５】
前記回転規制部には、前記制御手段に接続された本体側端子が設けられ、
前記被回転規制部には、前記駆動手段に接続されたツール側端子が設けられ、
前記変速装置の前記主軸への着脱に伴って、前記本体側端子と、前記ツール側端子とが接続されることにより、前記駆動手段と前記制御手段とが電気的に接続される
請求項１４に記載の工作機械。
【請求項１６】
第１の回転部の回転により加工手段を回転させて加工対象物を加工する加工方法であって、
前記第１の回転部と一体的に回転する第２の回転部と、
前記第２の回転部の回転によって発電する発電機と、
前記発電機の発電した電力によって回転駆動される電動機と、
前記電動機によって回転駆動され、前記加工手段を保持する保持部と、
前記第２の回転部、前記発電機、前記電動機及び前記保持部を保持するケースと、
を配置し、
前記第２の回転部の軸心を前記第１の回転部の回転軸に対してずらすように前記第２の回転部の位置を調整し、
前記ケースの回転を規制しつつ、前記第２の回転部の軸心からずれた位置を回転軸とする前記第２の回転部の回転に伴って前記ケースを円運動させ、
前記保持部を、前記ケースの円運動に伴って円運動させつつ、前記電動機によって前記第２の回転部よりも高速で回転させる
加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速装置、工作機械及び加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
刃物（エンドミルやドリル等）や砥石等の加工具を主軸に取り付け、加工具を回転させて加工対象物に対して切削や研磨等の加工を行う工作機械では、主軸の回転軸（回転中心）と加工具の軸心（軸の中心、断面中心）とが一致していないと、加工具に振れが生じ、加工精度が低下することが知られている。従って、加工具の振れを防止する技術が種々提案されている（例えば特許文献１）。なお、主軸の回転によって発電する発電機と、発電機の発電した電力によって回転駆動される電動機と、電動機によって加工具を回転させる工作機械も知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２８３１０４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４１０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
主軸の回転軸と加工具の軸心とのずれによって生じる加工具の振れを、加工対象物の加工の際に利用することについては着想されていなかった。
本発明の目的は、加工具の振れを利用可能な変速装置、工作機械及び加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の観点の変速装置は、加工対象物を加工する加工手段を保持し、第１の回転部に取り付けられる変速装置であって、前記第１の回転部と一体的に回転する第２の回転部と、前記第２の回転部の回転によって発電する発電機と、前記発電機の発電した電力によって回転駆動される電動機と、前記電動機によって回転駆動され、前記加工手段を保持する保持部と、前記第２の回転部、前記発電機、前記電動機及び前記保持部を保持するケースと、前記第２の回転部の前記第１の回転部に対する位置を調整する調整手段と、を備え、前記調整手段は、前記第２の回転部の軸心を前記第１の回転部の回転軸に対してずらすように前記第２の回転部の位置を調整可能であり、前記ケースは、前記第２の回転部を軸支する軸受部と、当該ケースの回転を規制するための被回転規制部とを有し、前記第２の回転部の軸心からずれた位置を回転軸とする前記第２の回転部の回転に伴って円運動可能であり、前記保持部は、前記ケースの円運動に伴って円運動しつつ、前記電動機によって前記第２の回転部よりも高速で回転可能である。
【０００５】
好適には、前記保持部の回転軸は、前記第１の回転部の回転軸と平行である。
【０００６】
好適には、前記保持部の回転軸は、前記第１の回転部の回転軸に対して平行な方向と、直交する方向との間で移動可能である。
【０００７】
好適には、前記第１の回転部に取り付けられ、前記第２の回転部を保持するシャンクを更に備え、前記シャンクには、前記第２の回転部が前記第１の回転部の軸方向に挿入される穴部と、前記第１の回転部の径方向に延びて、前記穴部に連通するねじ孔とが開口し、前記調整手段は、前記ねじ孔に螺入されるボルトを有する。
【０００８】
好適には、前記調整手段は、電力によって動力を発生し、当該動力を前記第２の回転部に付与して前記第２の回転部の位置を調整する駆動手段を有する。
【０００９】
好適には、前記駆動手段は、前記発電機の発電した電力により動力を発生する。
【００１０】
好適には、前記第１の回転部に取り付けられ、前記第２の回転部を保持するシャンクを更に備え、前記シャンクには、前記第２の回転部が前記第１の回転部の軸方向に挿入される穴部と、前記第１の回転部の径方向に延びて、前記穴部に連通するねじ孔とが開口し、前記調整手段は、前記ねじ孔に螺入されるボルトを含み、前記駆動手段は、前記ボルトの先端と前記第２の回転部との間に配置された圧電素子である。
【００１１】
好適には、前記第２の回転部の軸心と前記第１の回転部の回転軸とのずれ量を検出するための検出素子を更に備える。
【００１２】
好適には、前記第１の回転部に取り付けられ、前記第２の回転部を保持するシャンクを更に備え、前記シャンクには、前記第２の回転部が前記第１の回転部の軸方向に挿入される穴部と、前記第１の回転部の径方向に延びて、前記穴部に連通するねじ孔とが開口し、前記調整手段は、前記ねじ孔に螺入されるボルトを有し、前記検出素子は、前記ボルトに設けられた歪ゲージである。
【００１３】
好適には、前記調整手段は、前記第２の回転部の軸心と前記第１の回転部の回転軸とのずれ量を検出するセンサと、前記第２の回転部に動力を付与して前記第２の回転部の位置を調整する駆動手段と、前記センサの検出結果に基づいて前記駆動手段の動作を制御する制御手段とを有する。
【００１４】
好適には、前記制御手段は、前記第１の回転部の回転中に前記ずれ量が変化するように前記駆動手段の動作を制御する。
【００１５】
本発明の第２の観点の変速装置は、加工対象物を加工する加工手段を保持し、第１の回転部に取り付けられる変速装置であって、前記第１の回転部に取り付けられるシャンクと、前記シャンクに対して固定され、前記第１の回転部と一体的に回転する第２の回転部と、前記第２の回転部の回転によって発電する発電機と、前記発電機の発電した電力によって回転駆動される電動機と、前記電動機によって回転駆動され、前記加工手段を保持する保持部と、前記第２の回転部、前記発電機、前記電動機及び前記保持部を保持するケースと、前記第２の回転部の前記シャンクに対する位置を調整する調整手段と、を備え、前記シャンクには、前記第２の回転部が前記第１の回転部の軸方向に挿入される穴部と、前記第１の回転部の径方向に延びて、前記穴部に連通するねじ孔とが開口し、前記調整手段は、前記ねじ孔に螺入されるボルトを有する。
【００１６】
本発明の第３の観点の工作機械は、加工手段を回転させて加工対象物を加工する工作機械であって、主軸と、前記主軸を軸支するラムと、前記主軸と一体的に回転する回転部と、前記回転部の回転によって発電する発電機と、前記発電機の発電した電力によって回転駆動される電動機と、前記電動機によって回転駆動され、前記加工手段を保持する保持部と、前記回転部、前記発電機、前記電動機及び前記保持部を保持するケースと、前記回転部の前記主軸に対する位置を調整する調整手段と、を備え、前記調整手段は、前記回転部の軸心を前記主軸の回転軸に対してずらすように前記回転部の位置を調整可能であり、前記ケースは、前記回転部を軸支する軸受部と、当該ケースの回転を規制するための被回転規制部とを有し、前記ラムは、前記ケースの回転を規制する回転規制部を有し、前記回転規制部は、前記回転部の軸心からずれた位置を回転軸とする前記回転部の回転に伴う前記ケースの円運動を許容可能に、前記被回転規制部に対して前記主軸の周方向においてのみ係合し、前記保持部は、前記ケースの円運動に伴って円運動しつつ、前記電動機によって前記回転部よりも高速で回転可能である。
【００１７】
本発明の第４の観点の工作機械は、工作機械本体と、工作機械本体に着脱される変速装置とを備え、変速装置に保持された加工手段を回転させて加工対象物を加工する工作機械であって、前記工作機械本体は、主軸と、前記主軸を軸支するラムと、当該工作機械の動作を制御する制御手段と、を備え、前記変速装置は、前記主軸と一体的に回転する回転部と、前記回転部の回転によって発電する発電機と、前記発電機の発電した電力によって回転駆動される電動機と、前記電動機によって回転駆動され、前記加工手段を保持する保持部と、前記回転部、前記発電機、前記電動機及び前記保持部を保持するケースと、前記回転部の前記主軸に対する位置を調整する駆動手段と、を備え、前記ケースは、前記回転部を軸支する軸受部と、当該ケースの回転を規制するための被回転規制部とを有し、前記ラムは、前記ケースの回転を規制する回転規制部を有し、前記回転規制部は、前記回転部の軸心からずれた位置を回転軸とする前記回転部の回転に伴う前記ケースの円運動を許容可能に、前記被回転規制部に対して前記主軸の周方向においてのみ係合し、前記駆動手段は、前記制御手段によって動作が制御される。
【００１８】
好適には、前記回転規制部には、前記制御手段に接続された本体側端子が設けられ、前記被回転規制部には、前記駆動手段に接続されたツール側端子が設けられ、前記変速装置の前記主軸への着脱に伴って、前記本体側端子と、前記ツール側端子とが接続されることにより、前記駆動手段と前記制御手段とが電気的に接続される。
【００１９】
本発明の第５の観点の加工方法は、第１の回転部の回転により加工手段を回転させて加工対象物を加工する加工方法であって、前記第１の回転部と一体的に回転する第２の回転部と、前記第２の回転部の回転によって発電する発電機と、前記発電機の発電した電力によって回転駆動される電動機と、前記電動機によって回転駆動され、前記加工手段を保持する保持部と、前記第２の回転部、前記発電機、前記電動機及び前記保持部を保持するケースとを配置し、前記第２の回転部の軸心を前記第１の回転部の回転軸に対してずらすように前記第２の回転部の位置を調整し、前記ケースの回転を規制しつつ、前記第２の回転部の軸心からずれた位置を回転軸とする前記第２の回転部の回転に伴って前記ケースを円運動させ、前記保持部を、前記ケースの円運動に伴って円運動させつつ、前記電動機によって前記第２の回転部よりも高速で回転させる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、加工具の振れを利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
第１の実施形態
図１は、本発明を適用したマシニングセンタ１の構成を示す概略図である。マシニングセンタ１はいわゆる複合加工の可能な数値制御工作機械として構成され、工作機械本体２と、工作機械本体２に取り付けられる変速装置６１とを備えている。工作機械本体２は、駆動部３と、数値制御装置（ＮＣ装置）５１と、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）５２とを備えている。
【００２２】
駆動部３は、２本のコラム３８の各軸によって両端部を移動可能に支持されたクロスレール３７を備えており、このクロスレール３７上を移動可能に支持されたサドル４４を介してラム４５が鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられている。
【００２３】
サドル４４には、水平方向にクロスレール３７内を通じて図示しないねじ部が形成されており、これに外周にねじ部が形成された送り軸４１が螺合している。送り軸４１の一端部には、サーボモータ１９が接続されており、送り軸４１はサーボモータ１９によって回転駆動される。送り軸４１の回転駆動によって、サドル４４はＹ軸方向に移動可能となり、これによってラム４５のＹ軸方向の移動および位置決めが行われる。
【００２４】
さらに、サドル４４には、鉛直方向に図示しないねじ部が形成されており、これに外周にねじ部が形成された送り軸４２がねじ込まれている。送り軸４２の端部には、サーボモータ２０が接続されている。サーボモータ２０によって送り軸４２が回転駆動され、これによりサドル４４に移動可能に設けられたラム４５のＺ軸方向の移動および位置決めが行われる。
【００２５】
ラム４５内には、主軸モータ３１が内蔵され、この主軸モータ３１はラム４５に回転自在に保持された主軸（第１の回転部）４６を回転駆動する。主軸４６の先端には、刃物（エンドミルやドリル等）や砥石等の加工具を保持する変速装置６１が取り付けられる。なお、以下では、加工具や加工具が取り付けられた変速装置６１を単に工具ということがある。また、図などにおいて、加工具として刃物を例示する。
【００２６】
ラム４５の下方には、加工すべきワークが固定されるテーブル３５がＸ軸方向に移動可能に設けられている。テーブル３５には、図示しないねじ部が形成されており、これにＸ軸方向に沿って設けられた図示しない送り軸が螺合しており、この図示しない送り軸にサーボモータ１８が接続されている。テーブル３５は、サーボモータ１８の回転駆動によってＸ軸方向の移動および位置決めが行われる。
【００２７】
また、２本のコラム３８には、図示しないねじ部がそれぞれ形成されており、これに螺合する送り軸３２ａをクロスレール昇降用サーボモータ３２によって回転駆動することによりクロスレール３７は昇降する。自動工具交換装置（ＡＴＣ）３９は、主軸４６に対して各種工具を自動交換する。自動工具交換装置３９は、例えば、不図示のマガジンに各種加工具及び変速装置６１を収納しており、不図示の交換アームによって主軸４６に取り付けられている工具と、マガジンに収納されている工具とを交換する。
【００２８】
ＮＣ装置５１は、上記のサーボモータ１８，１９，２０およびクロスレール昇降用サーボモータ３２の駆動制御を行う。ＮＣ装置５１は、具体的には、予め加工プログラムで規定された位置指令（例えばＧコードやＦコード）に従って、サーボモータ１８，１９，２０による変速装置６１とワークとの間の位置および速度制御を行う。また、ＮＣ装置５１は、加工プログラムにおいて、たとえば、Ｓコードで規定された主軸モータ３１の回転数（単位時間当りの回転数）を解読することにより主軸４６の回転数の制御を行う。
【００２９】
ＰＬＣ５２は、ＮＣ装置５１および不図示の操作パネルと接続されている。このＰＬＣ５２は、予め決められたシーケンスプログラムに従って、マシニングセンタ１の起動、停止を行ったり、不図示の表示部を点灯、消灯する信号を出力する等の各種シーケンス制御を行う。
【００３０】
また、ＰＬＣ５２は、主軸モータ３１を駆動制御する不図示のモータドライバと接続されている。ＰＬＣ５２は、主軸モータ３１の起動、停止および速度制御を行うための制御指令をモータドライバに出力する。
【００３１】
図２は、変速装置６１の外観を示す図である。変速装置６１は、エンドミル等の加工具Ｔを保持するとともに主軸４６に取り付けられ、主軸４６の回転を増速して加工具Ｔに伝達するツールとして構成されている。変速装置６１は、主軸４６に取り付けられるシャンク６２と、加工具Ｔを保持するとともにシャンク６２の回転を加工具Ｔに伝達する変速部６３とを備えている。
【００３２】
シャンク６２は、例えばテーパシャンクにより構成されており、ＡＴＣ３９の交換アームによって把持される被把持部６２ａと、主軸４６のテーパスリーブ４６ａに挿入されるテーパ部６２ｂと、主軸４６に内蔵された不図示のクランプ機構によりクランプされるプルスタッド６２ｃとを有している。
【００３３】
被把持部６２ａは例えば概ね円盤状に形成され、外周面には円周方向に延びる溝が設けられている。ＡＴＣ３９により被把持部６２ａが把持される際には、交換アームの把持部が当該溝に嵌合することにより、被把持部６２ａの抜けが防止される。
【００３４】
テーパ部６２ｂは、被把持部６２ａを底面側とする円錐状に概ね形成されている。プルスタッド６２ｃは、テーパ部６２ｂの先端に設けられている。プルスタッド６２ｃがクランプ機構により引き込まれ、テーパ部６２ｂがテーパスリーブ４６ａに密着することにより、シャンク６２の軸心は主軸４６の回転軸ＣＡ１に略一致する。
【００３５】
図３（ａ）は、図２のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線矢視方向における断面図であり、図３（ｂ）は、図２と同一方向から見た断面図である。
【００３６】
変速装置６１の変速部６３は、シャンク６２と連結される回転部（第２の回転部）６５と、回転部６５の回転によって発電する発電機６６と、発電機６６の発電した電力によって回転駆動される電動機６７と、電動機６７によって回転駆動され、加工具Ｔを保持する加工具保持部６８と、回転部６５、発電機６６、電動機６７及び加工具保持部６８を保持するケース６９とを備えている。
【００３７】
回転部６５は、シャンク６２に対して固定されている。具体的には、回転部６５は、被把持部６２ａと略同径の円盤部６５ａと、円盤部６５ａからシャンク６２側へ突出する円柱状の突出部６５ｂとを有しており、主軸４６の軸方向に開口するシャンク６２の穴部６２ｄに、被把持部６２ａ側からテーパ部６２ｂ側へ突出部６５ｂが嵌合挿入されている。穴部６２ｄには、プルスタッド６２ｃ側から被把持部６２ａ側へボルト７１が挿通され、ボルト頭がテーパ部６２ｂに係合するとともに、ボルトねじが突出部６５ｂに形成されたねじ孔に螺合している。なお、この他、回転部６５のシャンク６２に対する回転を阻止するための突条部及び当該突条部に勘合する溝部が突出部６５ｂの外周面及び穴部６２ｄの内周面に設けられていてもよい。
【００３８】
一方、回転部６５は、ケース６９側へ突出する円柱状の突出部６５ｃを有しており、突出部６５ｃは、例えばボールベアリング（軸受部）７２を介してケース６９に軸支されている。従って、主軸４６の回転により、回転部６５はケース６９に対して回転する。
【００３９】
発電機６６は、たとえば単体の同期発電機により構成され、入力軸６６ａと、本体６６ｂとを備えている。入力軸６６ａは、回転部６５の突出部６５ｃの軸心に設けられた穴部に圧入されることにより回転部６５と連結され、シャンク６２及び回転部６５を介した主軸４６の回転を本体６６ｂに入力する。
【００４０】
発電機６６の本体６６ｂは、電機子、界磁、これらを収納するカバー部材等を備えて構成されており、カバー部材はケース６９に対して固定され、電機子及び界磁の一方は固定子としてカバー部材に対して固定され、他方は回転子として入力軸６６ａに対して固定されている。発電機６６は、回転子が回転することにより発電し、固定子に接続されたケーブル７３を介して発電した電力を供給する。
【００４１】
電動機６７は、たとえば単体の誘導電動機により構成され、本体６７ａと、出力軸６７ｂとを備えている。本体６７ａは、電機子、界磁、これらを収納するカバー部材等を備えて構成されており、カバー部材はケース６９に対して固定され、電機子及び界磁の一方は固定子としてカバー部材に対して固定され、他方は回転子として出力軸６７ｂに対して固定されている。固定子にはケーブル７３が接続されており、ケーブル７３を介して供給される電力によって回転子及び出力軸６７ｂは回転する。出力軸６７ｂの先端はカップリング７４を介して加工具保持部６８と連結されている。
【００４２】
加工具保持部６８は、全体として概ね軸状に形成されており、ケース６９にベアリングを介して軸支されている。加工具保持部６８は、ケース６９からケース外側へ突出しており、突出した部分には加工具を保持するための保持機構が設けられている。
【００４３】
ケース６９は、例えば金属により形成されており、全体として概ね円筒状に形成されている。ケース６９には、ケース６９の回転を規制するための被回転規制部としてのピン７５が設けられている。
【００４４】
図４は、ピン７５周辺を変速装置６１と主軸４６とを取り外した状態で示す図である。ピン７５は、例えば、シャンク６２の側方において主軸４６に平行に延びる。一方、ラム４５には、ピン７５に係合してケース６９の回転を規制する回転規制部材としてのブロック７６が設けられている。ブロック７６は、例えば、主軸４６の側方においてラム４５の端面から変速装置６１側に突出している。ブロック７６には、ピン７５が挿入される凹部７６ａが形成されている。凹部７６ａは、主軸４６の径方向に延びる溝状に形成されている。
【００４５】
従って、ピン７５は、主軸４６の周方向においてはブロック７６に係合してラム４５に対する移動が規制される。これにより、ケース６９のラム４５に対する回転は規制される。一方、主軸４６の径方向へのラム４５に対する移動及びピン７５自体の回転はブロック７６によっては規制されない。従って、ケース６９は、ピン７５をブロック７６に対して摺動及び回転させつつ、主軸４６の回転軸周りに円運動（円周上を移動する運動）可能である。
【００４６】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、変速装置６１には、回転部６５の軸心の位置を調整するためのアジャスタボルト７８が設けられている。アジャスタボルト７８は、例えば、被把持部６２ａに開口するねじ孔６２ｅに螺合されている。ねじ孔６２ｅは、被把持部６２ａの径方向（主軸の径方向）に延び、被把持部６２ａの外周側に開口するとともに、穴部６２ｄに連通する。従って、アジャスタボルト７８を螺入させることにより、アジャスタボルト７８の先端により回転部６５の突出部６５ｂを押圧して回転部６５の軸心位置を調整することができる。アジャスタボルト７８は、例えば突出部６５ｄの周囲に等間隔で４つ設けられており、回転部６５の軸心を任意の位置に調整できる。従って、回転部６５の軸心をシャンク６２の軸心に一致させることも、所定量だけずらすこともできる。
【００４７】
以上の構成を有するマシニングセンタ１の動作について説明する。なお、以下では、三相同期発電機及び三相誘導電動機により発電機６６及び電動機６７を構成した場合を例示して説明する。
【００４８】
主軸４６を回転速度（回転数）Ｎ０で回転させると、シャンク６２及び回転部６５が回転し、主軸４６の回転力が発電機６６に伝達される。これにより、発電機６６は、三相交流電力を発電する。発電機６６の発生する交流電力の周波数ｆは、発電機６６の極数をＰ１とし、主軸４６の回転速度をＮ０〔ｒｐｍ〕とすると、次式（１）によって表される。
ｆ＝Ｐ１×Ｎ０／１２０〔Ｈｚ〕      …（１）
【００４９】
したがって、主軸４６を回転速度Ｎ０で回転すると、上記（１）式で表される周波数ｆの交流電力が電動機６７に供給される。ここで、電動機６７の極数がＰ２とすると、電動機６７は交流の１サイクルで２／Ｐ２回転することから、電動機６７の回転速度Ｎ１は、次式（２）で表される。
Ｎ１＝１２０×ｆ／Ｐ２〔ｒｐｍ〕    …（２）
【００５０】
したがって、主軸４６の回転速度Ｎ０に対する加工具Ｔの回転速度Ｎ１は次式（３）によって表される。
Ｎ１＝Ｎ０×Ｐ１／Ｐ２〔ｒｐｍ〕    …（３）
【００５１】
（３）式からわかるように、主軸４６の回転速度Ｎ０は、上記（３）式で表される回転速度Ｎ１に変速される。また、発電機６６の極数Ｐ１と電動機６７の極数Ｐ２との比を適宜設定することにより、主軸４６の回転速度Ｎ０に対する加工具Ｔの回転速度Ｎ１の変速比を任意に設定できることが分かる。
【００５２】
すなわち、主軸４６の回転速度Ｎ０を増速したい場合には、極数比Ｐ１／Ｐ２を１より大きくし、減速したい場合には、極数比Ｐ１／Ｐ２を１より小さくなるように、発電機６６の極数Ｐ１および電動機６７の極数Ｐ２を予め選択すればよい。たとえば、マシニングセンタ１の主軸４６の回転速度３０００ｒｐｍを３００００ｒｐｍに増速させる場合には、極数比Ｐ１／Ｐ２が１０となるように発電機６６及び電動機６７を構成する。
【００５３】
図５（ａ）は、回転部６５の軸心６５ｏの位置の設定例を示しており、回転部６５の軸心６５ｏを距離ｄＬだけ主軸４６の回転中心ＣＡ１からずらした場合を例示している。
【００５４】
この状態で主軸４６を回転させると、回転部６５は、軸心６５ｏからずれた位置（主軸４６の回転軸）を回転軸として回転する。ケース６９は、ピン７５及びブロック７６により回転が規制されているから主軸４６が回転しても回転しないが、回転部６５を軸支しているから、回転部６５の回転による回転部６５の外周の位置変化に伴って距離ｄＬを半径とする円運動を行う。加工具保持部６８は、ケース６９に軸支されているから、ケース６９の円運動に伴って円運動を行うとともに、電動機６７によってケース６９に対して回転駆動される。
【００５５】
図５（ｂ）は、図５（ａ）のように設定した場合の加工具Ｔの軌跡を、図２のＶｂ−Ｖｂ線矢視方向において示す図である。従来のように、回転部６５の軸心を主軸４６の回転軸に一致させた場合、加工具Ｔは回転軸ＣＡ２を中心として回転する。従って、加工具Ｔの半径Ｔｒと同等の半径の円形領域が切削される。なお、回転軸ＣＡ２は主軸の回転軸ＣＡ１と同軸上であってもよいし、同軸上でなくてもよい。
【００５６】
図５（ａ）のように、回転部６５の軸心６５ｏを主軸４６の回転軸ＣＡ１から距離ｄＬだけずらした場合には、加工具Ｔの回転軸ＣＡ３は回転軸ＣＡ２から距離ｄＬだけずれ、さらに、回転軸ＣＡ３は、ケース６９の半径ｄＬの円運動に伴って回転軸ＣＡ２の周りを移動する。従って、ワークＷは、半径Ｔｒよりも距離ｄＬだけ長い半径Ｈｒの円形領域ＡＲ１が切削されることになる。なお、厳密には、回転部６５の傾き等の種々の要因により、円形領域ＡＲ１は真円ではない。
【００５７】
ここで、主軸４６の回転速度と、加工具Ｔの回転速度とが同じ場合、加工具Ｔの外周の点Ｔａは、軌跡ＲＴ１で示すように、回転軸ＣＡ２を中心とする半径Ｈｒの円周上を移動する。換言すれば、点Ｔａだけがワークに常に接触した状態で加工具Ｔが回転し、他の部分はワークに接触しないことになる。従って、点Ｔａのみに負担が集中し、加工具Ｔの寿命を短くすることになる。また、１回転で円形領域ＡＲ１を切削することになり、加工具Ｔに加わるモーメントも大きい。
【００５８】
一方、変速装置６１により主軸４６の回転を増速して加工具Ｔを回転させた場合、点Ｔａは、軌跡ＲＴ２で示すように、螺旋を描くように移動する。換言すれば、点Ｔａ以外の部分も順次ワークに接触させながら、加工具Ｔが回転することになる。従って、負担が加工具Ｔ全体に分散される。また、複数回転で円形領域ＡＲ１を切削することから、加工具Ｔに加わるモーメントも軽減される。
【００５９】
図６は、マシニングセンタ１により、ワークＷを切削している状況を例示しており、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は上面図である。
【００６０】
図６（ａ）の矢印ｙ１で示すように、ワークＷに対して加工具Ｔを回転軸に対して直交する方向に移動させつつ切削し、溝Ｗａを形成する場合、加工具Ｔは、溝Ｗａの側壁Ｗｂから抵抗を受けることになる。しかし、上述のように、回転部６５の軸心６５ｏが主軸４６の回転軸ＣＡ１に対してずらされることにより、加工具Ｔは円運動しながら回転して切削を行うことから、図６（ｂ）に示すように、加工具Ｔは、加工具Ｔの直径ＴＤよりも大きい幅ＨＤの溝Ｗａを形成することになる。従って、加工具Ｔと側壁Ｗｂとの間には余裕が生じ、側壁Ｗｂから受ける抵抗が減少し、加工具Ｔの負担が軽減される。
【００６１】
なお、加工具Ｔが円運動することによる加工精度の低下は、距離ｄＬに対応する量だけ主軸４６の位置指令を補正することにより補償できる。例えば、主軸４６の位置を距離ｄＬだけ切削領域内側へ移動させるように補正すればよい。位置指令の補正は、ＮＣ装置５１に入力されるＣＡＤデータを予めユーザが補正することにより行ってもよいし、入力されたＣＡＤデータ又は当該ＣＡＤデータに基づく位置指令をＮＣ装置５１が補正することにより行ってもよい。ただし、加工具Ｔが円運動することによる加工精度の低下が、要求される精度に対して問題ない大きさであれば、位置指令を補正しなくてもよい。また、正面フライス削りによりワークの一面全体を平面にする場合等、加工具Ｔの円運動が加工精度に及ぼす影響が比較的小さいのであれば補正しなくてもよい。
【００６２】
回転部６５の軸心６５ｏと、主軸４６の回転軸とのずれ量の調整は、例えば、図２に示すように、ダイヤルゲージ８０を用いて行う。ダイヤルゲージ８０は、例えば、標準型のダイヤルゲージであり、測定子８１を測定対象に突き当て、スピンドル８２のステム８３に対する押し込み量に応じた指針８４の回転位置を読み取ることにより、測定対象の振れを測定するものである。具体的には以下のように調整する。
【００６３】
まず、変速装置６１を主軸４６に取り付けるとともに、主軸４６を手動で回転可能にする。そして、ダイヤルゲージ８０をケース６９に突き当て、手動で主軸４６を回転させる。上述のように、回転部６５の軸心６５ｏと主軸４６の回転軸とがずれていれば、そのずれ量を半径としてケース６９は円運動するから、ずれ量の２倍の大きさの振れ量が最大の振れ量（測定子８１が最も突出する位置と最も引き込まれた位置との差）としてダイヤルゲージ８０により検出される。そこで、最大の振れ量が、目標とするずれ量の２倍の大きさになるように、アジャスタボルト７８を適宜に締め込み、又は緩めて調整する。
【００６４】
なお、厳密には、回転部６５やケース６９の傾き等の種々の要因により、図５（ｂ）に示した円形領域ＡＲの半径Ｈｒと加工具Ｔの半径Ｔｒとの差（最大の振れ量の１／２）は、図５（ａ）に示した回転部６５の軸心６５ｏと主軸４６の回転軸とのずれ量とは異なる。従って、円形領域ＡＲの大きさを目標の大きさに精度よく設定するためには、ダイヤルゲージ８０をケース６９に突き当てる位置は、加工具Ｔ寄りにすることが望ましく、例えば、図２に示すように、加工具保持部６８の突出位置付近とする。なお、加工具保持部６８や加工具Ｔにダイヤルゲージ８０を突き当ててもよい。
【００６５】
以上の第１の実施形態によれば、アジャスタボルト７８により回転部６５の軸心６５ｏを主軸４６の回転軸ＣＡ１からずらし、ケース６９を円運動させることにより、加工具Ｔを主軸４６と同一の周期で円運動させ、その一方で、発電機６６及び電動機６７により加工具Ｔを主軸４６よりも高速で回転させることにより、加工具Ｔが螺旋を描くように移動するから、加工具Ｔへの負担が軽減される。このような加工具Ｔの螺旋を描くような軌跡を、主軸４６の移動により実現しようとすると、ＮＣ装置のプログラムが複雑化するが、そのような不都合も生じない。
【００６６】
また、アジャスタボルト７８をシャンク６２に挿通し、回転部６５のシャンク６２に対する位置を調整することにより、回転部６５の主軸４６に対する軸心位置を調整可能としたことから、主軸４６側は従来どおりの構成でよい。また、シャンク６２と回転部６５との位置を一度調整すれば、主軸４６に対して変速装置６１を複数回着脱しても、再度回転部６５の軸心位置を調整する必要がない。
【００６７】
第２の実施形態
図７は、第２の実施形態の変速装置１６１を示す、一部に断面図を含む側面図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については第１の実施形態と同一符号を付す。
【００６８】
変速装置１６１は、第１の実施形態の変速装置６１と同様に、加工具Ｔを保持するとともに、マシニングセンタ１の主軸４６（図７では不図示）に取り付けられ、主軸４６の回転を増速して加工具Ｔに伝達するツールとして構成されている。また、変速装置１６１は、第１の実施形態と同様に、アジャスタボルト７８により、回転部６５のシャンク６２に対する位置を調整し、回転部６５の軸心を主軸４６の回転軸に対してずらすことが可能に構成されている。
【００６９】
変速装置１６１は、加工具保持部６８をシャンク６２に対して矢印ｙ１１で示す方向へ回転可能に構成されている。例えば、加工具保持部６８の回転軸が主軸４６の回転軸と平行になる位置から主軸４６に対して直交する位置（図７で示す位置）までの９０°に亘って回転可能である。具体的には以下の通りである。
【００７０】
ケース１６９は、回転部６５を軸支する第１ケース１８１と、加工具保持部６８を軸支する第２ケース１８２とを備えている。第１ケース１８１には、回転部６５の回転が入力される発電機６６が固定されている。第２ケース１８２には、加工具保持部６８を回転駆動する電動機６７が固定されている。発電機６６と電動機６７とは、第１ケース１８１から延出して第２ケース１８２に引き込まれるケーブル１７３により接続されている。そして、第２ケース１８２は、第１ケース１８１に軸支されており、矢印ｙ１１で示す方向へ回転可能である。
【００７１】
なお、第２ケース１８２は、ボルト１８５等により、第２ケース１８１に対して適宜な角度で固定される。また、第１ケース１８１は、被回転規制部材としてのピン１７５に対して回転部６５の軸周りに３６０°回転可能に、２以上の部材から構成されている。従って、変速装置１６１は、加工具Ｔをマシニングセンタ１に対して適宜な姿勢とすることができる。
【００７２】
図８（ａ）は、加工具Ｔを主軸４６に対して直交する位置（図７に示す状態）とし、図５（ａ）に示すように、回転部６５の軸心６５ｏを主軸４６の回転軸ＣＡ１から距離ｄＬだけずらした場合の加工具Ｔの軌跡を、図７のＶＩＩＩａ−ＶＩＩＩａ線矢視方向において示す図である。
【００７３】
加工具Ｔは、先端の点Ｔｂに代表させて示すように、回転部６５の軸心を主軸４６の回転軸に一致させた場合の位置を中心として、半径ｄＬで円運動を行う。従って、加工具Ｔの直径ＴＤよりも距離２×ｄＬだけ幅広の幅ＨＤの溝が切削される。また、当該溝は、回転部６５の軸心を主軸４６の回転軸に一致させた場合よりも距離ｄＬだけ加工具Ｔの軸方向に長い。
【００７４】
図８（ｂ）は、図８（ａ）の加工具Ｔの軌跡を、図８（ａ）のＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線矢視方向において見た図である。従来のように、回転部６５の軸心を主軸４６の回転軸に一致させた場合には、加工具Ｔは回転軸ＣＡ２を中心として回転し、加工具Ｔの半径Ｔｒと略同等の半径の円形領域が切削される。
【００７５】
図５（ａ）に示すように、回転部６５の軸心６５ｏを主軸４６の回転軸ＣＡ１から距離ｄＬだけずらした場合には、加工具Ｔの回転軸ＣＡ３は、点Ｐ１−Ｐ２間において往復直線運動を行う。点Ｐ１及び点Ｐ２は、回転軸ＣＡ２から距離ｄＬだけ離れた点である。従って、ワークＷは、短軸が加工具Ｔの直径ＴＤと同等で、長軸が加工具Ｔの直径ＴＤよりも２×ｄＬだけ長いＨＤの長円形領域ＡＲ１２に亘って切削されることになる。なお、厳密には、回転部６５の傾き等の種々の要因により、加工具Ｔの往復運動は直線運動ではない。
【００７６】
ここで、主軸４６の回転速度と、加工具Ｔの回転速度とが同じ場合、加工具Ｔの外周の点Ｔａは、軌跡ＲＴ１１で示すように、長円の周上を移動する。換言すれば、点Ｔａだけがワークに常に接触した状態で加工具Ｔが回転し、他の部分はワークに接触しないことになる。従って、点Ｔａのみに負担が集中し、加工具Ｔの寿命を短くすることになる。また、１回転で長円形領域ＡＲ１２を切削することになり、加工具Ｔに加わるモーメントも大きい。
【００７７】
一方、変速装置１６１により主軸４６の回転を増速して加工具Ｔを回転させた場合、点Ｔａは、軌跡ＲＴ１２で示すように、螺旋を描くように移動する。換言すれば、点Ｔａ以外の部分も順次ワークに接触させながら、加工具Ｔが回転することになる。従って、負担が加工具Ｔ全体に分担される。また、複数回転で長円形領域ＡＲ１２を切削することから、加工具Ｔに加わるモーメントも軽減される。
【００７８】
また、図６（ａ）に示すように、加工具Ｔを加工具Ｔに直交する方向へ移動させつつ切削する場合、図８（ａ）に示すように、加工具Ｔは、側壁Ｗｂとの間に余裕があるだけでなく、加工具Ｔの先端側の面Ｗｃとの間にも余裕がある。従って、加工具Ｔを主軸４６に直交させた状態では、加工具Ｔを主軸４６に平行にした状態よりも、加工具Ｔに直交する方向への移動における負担が軽減される。
【００７９】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、加工具Ｔの主軸４６に対する姿勢を変化可能であることから、回転部６５の軸心のずれに基づく加工具Ｔの振れを、加工具Ｔに対して適宜な方向に生じさせ、利用することができる。
【００８０】
第３の実施形態
図９は、第３の実施形態の変速装置２６１を示す断面図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については第１の実施形態と同一符号を付す。
【００８１】
変速装置２６１は、第１の実施形態の変速装置６１と同様に、加工具Ｔ（図９では不図示）を保持するとともに、マシニングセンタ１の主軸４６（図９では不図示）に取り付けられ、主軸４６の回転を増速して加工具Ｔに伝達するツールとして構成されている。また、変速装置２６１は、第１の実施形態と同様に、アジャスタボルト２７８により、回転部２６５のシャンク２６２に対する位置を調整し、回転部２６５の軸心を主軸４６の回転軸に対してずらすことが可能に構成されている。
【００８２】
変速装置２６１は、回転部２６５の軸心のずれ量を計測するためのセンサ２８１と、センサ２８１の計測結果に基づいて、回転部２６５の軸心のずれ量を調整するための圧電素子（駆動手段）２８２とを備えている。
【００８３】
センサ２８１は、例えば、変形量に応じて抵抗値が変化する歪ゲージ（検出素子）２８３と、その抵抗値の変化を電圧の変化として検出するアンプ２８４とを含んで構成されている。歪ゲージ２８３は、アジャスタボルト２７８に取り付けられ、アジャスタボルト２７８の変形量に応じて抵抗値が変化する。これにより、例えば、アジャスタボルト２７８の所定の初期状態からの変形量を回転部２６５の軸心のずれ量として検出することができる。初期状態は、例えば、回転部２６５の軸心が主軸４６の回転軸に一致する状態である。なお、アンプ２８４は、適宜な位置に設けてよく、変速装置２６１のうち、回転部２６５等の回転する部材に設けられてもよいし、図９のように、ケース２６９内の非回転の位置に設けられてもよいし、工作機械本体２に設けられ、後述するケーブル２８７を介して歪ゲージ２８３と接続されてもよい。
【００８４】
圧電素子２８２は、例えばセラミックにより構成され、ドライバ２９６により印加される電圧の変化に応じて膨張又は縮小する。圧電素子２８２は、アジャスタボルト２７８の先端と回転部２６５の突出部２６５ｂとの間に配置されており、膨張することによりアジャスタボルト２７８から反力を受けつつ回転部２６５を押圧する。なお、ドライバ２９６は、アンプ２８４と同様に、適宜な位置に設けてよい。
【００８５】
歪ゲージ２８３（アンプ２８４）及び圧電素子２８２（ドライバ２９６）は、互いに接続された第１ケーブル２８５、第２ケーブル２８６、第３ケーブル２８７により、ＰＬＣ２５２と接続されている。第１ケーブル２８５は、シャンク２６２及び回転部２６５の内部に設けられ、第２ケーブル２８６は、ケース２６９内部に設けられ、第３ケーブル２８７は、工作機械本体２に設けられている。
【００８６】
第１ケーブル２８５と第２ケーブル２８６とは、例えばスリップリング２８８により接続されており、回転部２６５とケース２６９とを回転させても導通状態が保たれる。スリップリング２８８は、例えば、回転部２６５の突出部２６５ｃに固定され、第１ケーブル２８５に接続されたリング部２８９と、ケース２６９に固定され、第２ケーブル２８６に接続されたブラシ部２９０とを備えている。ブラシ部２９０は、回転部２６５のケース２６９に対する回転に伴って、リング部２８９に対して摺動する。
【００８７】
第２ケーブル２８６と、第３ケーブル２８７とは、例えば、被回転規制部としてのピン２７５に設けられ、第２ケーブル２８６に接続されたツール側端子２９１と、回転規制部としてのブロック２７６に設けられ、第３ケーブル２８７に接続された本体側端子２９２とにより接続されている。ツール側端子２９１と本体側端子２９２とは、変速装置２６１を主軸４６に取り付けることにより互いに接触して接続される。なお、ツール側端子２９１と本体側端子２９２とを確実に接触させるために、ツール側端子２９１又は本体側端子２９２を接触方向に付勢するばね等の付勢手段が設けられることが望ましい。
【００８８】
ＰＬＣ２５２は、センサ２８１の検出結果に基づいて、回転部２６５の軸心の位置が主軸４６の回転軸に対して所定量だけずれるように、ドライバ２９６を介して圧電素子の動作を制御する。なお、ずれ量は、予めＰＬＣ２５２に記憶されていてもよいし、不図示の操作パネルを介してユーザが適宜に入力してもよい。また、ＰＬＣ２５２は、主軸４６の停止時にずれ量を調整してもよいし、主軸４６の回転中にずれ量を調整してもよい。主軸４６の回転中にずれ量を調整する場合には、主軸４６が停止するまでずれ量を一定にしてもよいし、作業内容に適したずれ量となるように、作業の進行に伴ってずれ量を変化させてもよい。ＰＬＣ２５２は、作業の進行状況等を、例えば実行中のプログラムから判断すればよい。
【００８９】
なお、アンプ２８４やドライバ２９６への電力供給は、第２ケーブル２８６や第３ケーブル２８７を介して、工作機械本体２の不図示の電源回路から供給されてもよいし、発電機６６から供給されてもよい。
【００９０】
第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、センサ２８１により回転部２６５のずれ量を検出し、検出結果に基づいて圧電素子２８３の動作をＰＬＣ２５２により制御してずれ量を調整することから、ずれ量の調整を自動的に行うことができる。
【００９１】
アジャスタボルト２７８の先端と回転部２６５との間に設けられていることから、例えば、第１の実施形態と同様に、予めアジャスタボルト２７８を回転させることにより回転部２６５の軸心を主軸４６の回転軸からずらしておき、その後、主軸４６の回転に伴うずれ量の変動を圧電素子２８２により微調整することができる。
【００９２】
主軸４６の回転中にもずれ量を調整できることから、例えば、切削領域の内部側を切削する際にはずれ量を大きくして加工具Ｔの負担を小さくし、切削領域の輪郭を切削する際にはずれ量を小さくして加工精度を向上させることができる。
【００９３】
また、ピン２７５に設けられたツール側端子２９１と、ブロック２７６に設けられた本体側端子２９２とにより、歪ゲージ２８３及び圧電素子２８２と、ＰＬＣ２５２とを接続することから、変速装置２６１の主軸４６への着脱に伴って簡単に接続することができ、ＡＴＣ３９による自動交換も可能となる。
【００９４】
第４の実施形態
図１０は、第４の実施形態の変速装置３６１を示す断面図である。なお、第１及び第３の実施形態と同様の構成については第１及び第３の実施形態と同一符号を付す。
【００９５】
変速装置３６１は、第３の実施形態と同様に、回転部２６５の軸心のずれ量を検出するためのセンサ２８１と、回転部２６５の軸心のずれ量を調整するための圧電素子２８２とを備えている。
【００９６】
さらに、変速装置３６１は、センサ２８１の検出結果に基づいて、圧電素子２８２の動作を制御するための制御部３５２を備えている。制御部３５２は、例えばＩＣにより構成されており、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有している。制御部３５１は、アンプ２８４及びドライバ２９６に接続されている。制御部３５１は、第３の実施形態のＰＬＣ２５２と同様に、回転部２６５の軸心の位置が主軸４６の回転軸に対して、予めＲＯＭ等に記憶されたずれ量だけずれるように、ドライバ２９６を介して圧電素子２８２の動作を制御する。なお、作業の進行等に伴ってずれ量を変化させる場合、例えば、回転部６５の回転数を検出するセンサを設け、検出された回転数に応じてずれ量を変化させるように制御部３５１を動作させればよい。
【００９７】
アンプ２８４、ドライバ２９６、制御部３５２への電力供給は、発電機６６によりなされる。なお、主軸４６の停止時にもずれ量を調整可能とするためには、発電機６６から供給される電力を蓄える２次電池を変速装置３６１に設ければよい。
【００９８】
第４の実施形態によれば、第１及び第３の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、制御部３５２が変速装置３６１に設けられ、アンプ２８４等への電力供給が発電機６６によってなされるため、変速装置３６１を工作機械本体２と電気的に接続する必要がない。従って、変速装置３６１を工作機械本体２から独立した工具として取り扱うことができ、変速装置３６１の互換性が向上する。
【００９９】
本発明は以上の第１〜第４の実施形態に限定されず、種々の態様で実施してよい。例えば、上記第１〜第４の実施形態は適宜に組み合わせてよく、第２の実施形態のような加工具保持部の回転軸の方向を主軸の回転軸の方向に対して適宜に位置決めできる変速装置において、第３の実施形態や第４の実施形態のように、回転部の軸心のずれ量を検出、調整するためのセンサや駆動手段を設けてもよい。
【０１００】
加工具は、回転することにより加工対象物を加工するものであればよい。いずれにせよ、円運動により種々の効果が得られる。例えば、加工具が、主軸と平行な軸回りの回転により主軸に直交する面を研磨する砥石である場合、砥石の回転中心が円運動しつつ研磨が行われることにより、砥石の回転中心と砥石の外周側との速度差による研磨のばらつきが緩和される。
【０１０１】
発電機及び電動機は、交流発電機及び交流電動機の組み合わせに限定されず、直流発電機及び直流電動機の組み合わせ、交流発電機及び直流電動機の組み合わせ、直流発電機及び交流電動機との組み合わせであってもよい。なお、交流発電機及び直流電動機の組み合わせの場合には整流回路を、直流発電機及び交流電動機の組み合わせの場合には逆変換回路を設ければよい。
【０１０２】
調整手段は、回転部の軸心の位置を主軸の回転軸に対してずらすように調整可能であればよく、回転部とシャンクとの位置を調整するアジャスタボルトや、アジャスタボルトと回転部との間に配置された圧電素子に限定されない。例えば、主軸に螺入され、シャンクを押圧可能なボルトを設けてもよい。なお、この場合、シャンクが回転部として機能する。
また、例えば、変速装置にアジャスタボルトを設けずに、圧電素子をシャンクと回転部との間に直接設けてもよい。
【０１０３】
ずれ量の検出及び検出結果に基づく調整は適宜に行ってよく、レベルゲージの計測値に基づくアジャスタボルトの調整や、制御手段による、センサの検出結果に基づく駆動手段の動作の制御に限定されない。例えば、センサの検出結果をモニタなどに表示し、作業者がモニタを視認して、アジャスタボルトを調整してもよいし、レベルゲージの計測結果に基づいて作業者が駆動手段を制御してもよい。回転部のずれ量が所定値になったときに互いの位置が一致するマーキングをアジャスタボルト及びシャンクに付してもよい。ずれ量の最大値を規制するために、アジャスタボルトの可動範囲を制限する部材をアジャスタボルト又はシャンクに設け、適宜な大きさのずれ量としてもよい。
【０１０４】
なお、回転部の軸心が主軸の回転軸に対してずらすように調整されているか否かは、例えば、要求される加工精度及び調整手段の精度により判断できる。例えば、回転部の軸心と主軸の回転軸とのずれ量が、要求される加工精度及び調整手段の精度よりも大きければ、回転部の軸心が主軸の回転軸に対してずらされていると判断できる。また、例えば、回転部の軸心を一の位置に設定して切削や研磨を行い、その後、回転部の軸心を他の位置に設定しなおして切削や研磨が行われれば、少なくともいずれか一方の位置においては、回転部の軸心は主軸の回転軸からずれていると判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施形態の工作機械の全体構成を示す概略図。
【図２】図１の工作機械の変速装置の外観を示す図。
【図３】図２の変速装置の断面図。
【図４】図２の変速装置の一部を示す概観斜視図。
【図５】図２の変速装置の軸心位置の設定例と加工具の軌跡を示す図。
【図６】図２の変速装置に保持された加工具による切削の様子を示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態の変速装置を示す一部に断面図を含む側面図。
【図８】図７の変速装置に保持された加工具による切削の様子を示す図。
【図９】本発明の第３の実施形態の変速装置を示す断面図。
【図１０】本発明の第４の実施形態の変速装置を示す断面図。
【符号の説明】
【０１０６】
１…工作機械、４６…主軸（第１の回転部）、６１…変速装置、６５…回転部（第２の回転部）、６５ｏ…回転部の軸心、６６…発電機、６７…電動機、６８…加工具保持部、６９…ケース、７２…ボールベアリング（軸受部）、７５…ピン（被回転規制部）、７８…アジャスタボルト（調整手段）、Ｗ…ワーク（加工対象物）、Ｔ…加工具（切削手段）、ＣＡ１…主軸の回転軸。
【図１】
2007054916.tif 000003
【図２】
2007054916.tif 000004
【図３】
2007054916.tif 000005
【図４】
2007054916.tif 000006
【図５】
2007054916.tif 000007
【図６】
2007054916.tif 000008
【図７】
2007054916.tif 000009
【図８】
2007054916.tif 000010
【図９】
2007054916.tif 000011
【図１０】
2007054916.tif 000012