(57)【要約】      （修正有）【課題】発泡スチロール等のワークを好適に加工できる工具を提供する。【解決手段】機械本体の主軸１７に着脱可能な工具５は、発電機２９から供給される電力によって発熱し、ワークを熱切断するヒータ３１と、ヒータ３１の温度を目標温度に制御する温度制御部３３とを有する。【選択図】図２
2012192464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業用機械本体の主軸に着脱可能な工具であって、
所定の電源からの電力によって発熱し、ワークを熱切断する電熱体と、
前記電熱体の温度を目標温度に制御する温度制御部と、
を有する工具。
【請求項２】
前記温度制御部は、温度上昇に伴うバイメタルの変形によって前記電源と前記電熱体との接続を遮断するサーモスタットスイッチを有する
請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記温度制御部は、
温度を検出する温度検出器と、
検出された温度と前記目標温度との差に応じた電圧制御信号を出力する電圧制御部と、
前記電圧制御信号に応じた電圧を前記電熱体に印加するドライバと、を有する
請求項１に記載の工具。
【請求項４】
前記温度制御部は、前記主軸の回転数の変化に応じて前記目標温度を変化させる
請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具。
【請求項５】
前記温度制御部は、
前記主軸によって回転され、回転数の変化に伴う遠心力の変化によって可動接点が径方向において変位する可動接点機構と、
前記径方向に複数の固定接点を有し、前記可動接点が変位することによって前記可動接点と接触する前記固定接点が変化する固定接点部材と、
前記可動接点に接触する前記固定接点の変化に応じて前記目標温度を変化させる温度設定部と、を有する
請求項４に記載の工具。
【請求項６】
前記温度制御部は、
前記主軸の回転数を検出する回転検出器と、
検出された回転数に応じて前記目標温度を変化させる温度設定部と、を有する
請求項４に記載の工具。
【請求項７】
前記温度制御部は、前記主軸の回転方向の変化に応じて前記目標温度を変化させる
請求項１〜６のいずれか１項に記載の工具。
【請求項８】
前記電源としての、前記主軸の回転によって発電を行う発電機を更に有する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の工具。
【請求項９】
前記電源としての、当該工具に送り込まれる流体によってタービンを回転させて発電を行う発電機を更に有する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の工具。
【請求項１０】
前記ワークは発泡スチロールにより形成されている
請求項１〜９のいずれか１項に記載の工具。
【請求項１１】
主軸を有する機械本体と、
前記主軸に着脱される工具と、
を有し、
前記工具は、
所定の電源から供給される電力によって発熱し、ワークを熱切断する電熱体と、
前記電熱体の温度を目標温度に制御する温度制御部と、を有する
産業用機械。
【請求項１２】
前記機械本体は、
前記ワークと前記主軸とを相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する送り制御部と、
前記目標温度を指定する信号を前記工具に対して出力する温度指定部と、を有する
請求項１１に記載の産業用機械。
【請求項１３】
前記機械本体は、
前記ワークと前記主軸とを相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する送り制御部と、
を有し、
前記温度制御部は、温度を検出する温度検出器を有し、
前記送り制御部は、前記温度検出器の検出した温度が高いほど前記ワークと前記主軸との相対移動の速度を速くするように前記移動機構を制御する
請求項１１に記載の産業用機械。
【請求項１４】
工具交換マガジンを有し、前記工具の前記主軸に対する着脱及び前記工具交換マガジンへの収納を行う自動工具交換装置を更に有し、
前記工具は、前記電源としての二次電池を有し、
前記工具交換マガジンは、前記工具が収納されたときに前記二次電池を充電する充電器を有する
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の産業用機械。
【請求項１５】
発泡スチロールにより形成されたワークの加工方法であって、所定の電源からの電力によって発熱し、前記ワークを熱切断可能な電熱体と、前記電熱体の温度を目標温度に制御する温度制御部とを有する工具を産業用機械本体の主軸に装着し、前記主軸に装着された工具によって前記ワークを加工する
加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具、産業用機械及び加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工作機械等の産業用機械においては、ワークを特定の形状に加工する場合、エンドミルなどの刃具によって素材を切削している（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６７５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、刃具によるワークの加工は、粉塵が大量に発生する等の種々の短所を有する。特に、ワークが発泡スチロール等の密度の低い材料によって形成されている場合には、粉塵が大気中に舞い上がり易く、清掃処理等の負担が大きい。
【０００５】
本発明の目的は、ワークを好適に加工できる工具、産業用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】
【０００６】
本発明の一態様に係る工具は、産業用機械本体の主軸に着脱可能な工具であって、所定の電源からの電力によって発熱し、ワークを熱切断する電熱体と、前記電熱体の温度を目標温度に制御する温度制御部と、を有する。
【０００７】
好適には、前記温度制御部は、温度上昇に伴うバイメタルの変形によって前記電源と前記電熱体との接続を遮断するサーモスタットスイッチを有する。
【０００８】
好適には、前記温度制御部は、温度を検出する温度検出器と、検出された温度と前記目標温度との差に応じた電圧制御信号を出力する電圧制御部と、前記電圧制御信号に応じた電圧を前記電熱体に印加するドライバと、を有する。
【０００９】
好適には、前記温度制御部は、前記主軸の回転数の変化に応じて前記目標温度を変化させる。
【００１０】
好適には、前記温度制御部は、前記主軸によって回転され、回転数の変化に伴う遠心力の変化によって可動接点が径方向において変位する可動接点機構と、前記径方向に複数の固定接点を有し、前記可動接点が変位することによって前記可動接点と接触する前記固定接点が変化する固定接点部材と、前記可動接点に接触する前記固定接点の変化に応じて前記目標温度を変化させる温度設定部と、を有する。
【００１１】
好適には、前記温度制御部は、前記主軸の回転数を検出する回転検出器と、検出された回転数に応じて前記目標温度を変化させる温度設定部と、を有する。
【００１２】
好適には、前記温度制御部は、前記主軸の回転方向の変化に応じて前記目標温度を変化させる。
【００１３】
好適には、前記電源としての、前記主軸の回転によって発電を行う発電機を更に有する。
【００１４】
好適には、前記電源としての、当該工具に送り込まれる流体によってタービンを回転させて発電を行う発電機を更に有する。
【００１５】
好適には、前記ワークは発泡スチロールにより形成されている。
【００１６】
本発明の一態様に係る産業用機械は、主軸を有する機械本体と、前記主軸に着脱される工具と、を有し、前記工具は、所定の電源から供給される電力によって発熱し、ワークを熱切断する電熱体と、前記電熱体の温度を目標温度に制御する温度制御部と、を有する。
【００１７】
好適には、前記機械本体は、前記ワークと前記主軸とを相対移動させる移動機構と、前記移動機構を制御する送り制御部と、前記目標温度を指定する信号を前記工具に対して出力する温度指定部と、を有する。
【００１８】
好適には、前記機械本体は、前記ワークと前記主軸とを相対移動させる移動機構と、前記移動機構を制御する送り制御部と、を有し、前記温度制御部は、温度を検出する温度検出器を有し、前記送り制御部は、前記温度検出器の検出した温度が高いほど前記ワークと前記主軸との相対移動の速度を速くするように前記移動機構を制御する。
【００１９】
好適には、工具交換マガジンを有し、前記工具の前記主軸に対する着脱及び前記工具交換マガジンへの収納を行う自動工具交換装置を更に有し、前記工具は、前記電源としての二次電池を有し、前記工具交換マガジンは、前記工具が収納されたときに前記二次電池を充電する充電器を有する。
【００２０】
本発明の一態様の加工方法（生産方法）は、発泡スチロールにより形成されたワークの加工方法であって、所定の電源からの電力によって発熱し、前記ワークを熱切断可能な電熱体と、前記電熱体の温度を目標温度に制御する温度制御部とを有する工具を産業用機械本体の主軸に装着し、前記主軸に装着された工具によって前記ワークを加工する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ワークを好適に加工できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る工作機械の要部の構成を模式的に示す正面図。
【図２】図１の工作機械の主軸部及び工具を示す断面図。
【図３】図２の工具の温度制御部の構成を示す模式的な回路図。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は図２の工具による加工例を示す斜視図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る工作機械の構成を示すブロック図。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は図５の工作機械において機械本体から工具へ信号を出力する方法を示す模式図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る工作機械の構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る工作機械の構成を示すブロック図。
【図９】工具のケースに係る変形例を示す図。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は工具の電源に係る変形例を示す断面図。
【図１１】工具の電源に係る他の変形例を示す断面図。
【図１２】図１２（ａ）は回転検出器の変形例を示す平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂの断面図。
【図１３】目標温度設定部に係る変形例を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、複数の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態以降において、既に説明された実施形態と同様若しくは類似の構成については、既に説明された実施形態と同様の符号を用いることがあり、また、説明を省略することがある。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る工作機械１の要部の構成を模式的に示す正面図である。
【００２５】
工作機械１は、機械本体３と、機械本体３に着脱される工具５とを有している。
【００２６】
機械本体３は、その概略は、公知の適宜な構成とされてよい。図１では、機械本体３として、いわゆる門型マシニングセンタを例示している。機械本体３は、例えば、ワークＷ（図１では不図示。図４参照）が載置されるテーブル７と、工具５が着脱される主軸部９と、テーブル７（ワークＷ）と主軸部９（工具５）とを相対移動させるための移動機構１１と、主軸部９に対する各種工具（工具５を含む）の着脱を行う自動工具交換装置（ＡＴＣ）１３と、これら各部の制御を行うＮＣ装置１５とを有している。
【００２７】
主軸部９の主軸１７（図２参照）は、主軸モータ１９によって回転駆動される。移動機構１１は、例えば、ねじ軸２１と、当該ねじ軸２１を回転駆動する送りモータ（電動機）２３とを複数組有している。送りモータ２２（ねじ軸２１）が回転されると、ねじ軸２１に螺合されるとともに各種の部材（クロスレール、サドル、テーブル７等）に固定された不図示のナットがＸ軸、Ｙ軸若しくはＺ軸方向に移動する。これにより、工具５は、ワークＷに対して３軸方向に移動する。ＮＣ装置１５は、主軸モータ１９、複数の送りモータ２２及びＡＴＣ１３に制御信号を出力し、これらの動作を制御する。
【００２８】
図２は、主軸部９及び工具５を示す断面図である。
【００２９】
主軸部９は、主軸１７と、主軸１７を回転可能に支持するスリーブ２３とを有している。なお、スリーブ２３は、主軸モータ１９の回転によっては回転しない非回転部を構成している。スリーブ２３は、絶対座標系に対して主軸１７回りに回転不可能なものであってもよいし、主軸モータ１９とは別個のモータによって絶対座標系に対して主軸１７回りに回転可能なものであってもよい。
【００３０】
工具５は、主軸１７に着脱される被装着部２５と、被装着部２５を回転可能に支持するケース２７と、ケース２７に収容され、被装着部２５の回転によって発電する発電機２９と、発電機２９の発電した電力によって発熱するヒータ３１と、ヒータ３１の温度制御を行う温度制御部３３とを有している。
【００３１】
被装着部２５は、例えば、主軸１７に挿入されるシャンク２５ａと、ＡＴＣ１３によって把持される被把持部２５ｂと、被把持部２５ｂから延びる軸部２５ｃとを有している。シャンク２５ａ及び被把持部２５ｂの形状、並びに、主軸１７によるシャンク２５ａの保持方法及びＡＴＣ１３による被把持部２５ｂの把持方法は、一般的な工具及び工作機械（若しくは他の産業機械）に関する公知の適宜なものとされてよい。
【００３２】
ケース２７は、ボールベアリング等を介して被装着部２５の軸部２５ｃを回転可能に支持している。ケース２７は、被装着部２５が主軸１７に装着されたときに、スリーブ２３に設けられた係合部２３ａに挿入される被係合部２７ａを有している。従って、ケース２７の回転は規制されており、主軸１７が回転すると、被装着部２５はケース２７に対して相対回転する。
【００３３】
発電機２９は、交流発電機、直流発電機、同期発電機、誘導発電機等の公知の適宜な発電機により構成されてよい。交流発電機は、２相発電機、３相発電機など、適宜な相の発電機であってよい。好適には、発電機２９は、３相同期発電機により構成されている。
【００３４】
発電機２９は、例えば、発電機本体２９ａと、発電機本体２９ａから延び出る入力軸２９ｂとを有している。発電機２９は、例えば、被装着部２５と同軸状に配置されている。そして、発電機本体２９ａはケース２７に固定され、入力軸２９ｂは被装着部２５の軸部２５ｃに挿入されて固定されている。
【００３５】
発電機本体２９ａは、特に図示しないが、界磁及び電機子の一方を構成するステータと、ステータに対して回転可能であり、界磁及び電機子の他方を構成するロータとを有している。ステータは、発電機用のケースに収容されてケース２７に固定され、ロータは、入力軸２９ｂに固定されている。
【００３６】
従って、被装着部２５がケース２７に対して相対回転すると、その回転が入力軸２９ｂを介して発電機本体２９ａに入力され、発電機本体２９ａは発電する。なお、入力軸２９ｂと軸部２５ｃとは一体化されていてもよい。
【００３７】
ヒータ３１は、電熱線（例えばニクロム線）によって構成されている。電熱線の両端は不図示の導線を介して発電機２９と接続されている。従って、ヒータ３１は、発電機２９から供給される電力により発電する。なお、ヒータ３１に供給される電力は、直流電力であってもよいし、交流電力であってもよい。ヒータ３１の材料及び寸法（電熱線の径等）は、ワークＷの種類、要求される加工精度、発電機２９の性能等の種々の事情に応じて適宜に設定されてよい。
【００３８】
ヒータ３１は、例えば、両端がケース２７に対して固定され、適宜な形状の半ループを構成している。半ループの形状は、適宜な形状とされてよく、図２では、概ねＵ字の半ループを例示している。
【００３９】
図３は、温度制御部３３の構成を示す模式的な回路図である。
【００４０】
温度制御部３３は、バイメタルを利用したサーモスタット（サーモスタットスイッチ）３５を有している。サーモスタット３５は、公知の適宜な構成とされてよい。サーモスタット３５は、バイメタル３７と、バイメタル３７の変形によって切断されるスイッチ３９とを有している。
【００４１】
バイメタル３７は、特に図示しないが、原理的には、材質の異なる２枚の金属を貼り合わせたものであり、温度が上昇すると、２枚の金属の膨張率の相違によって撓み変形を生じるものである。バイメタル３７は、ヒータ３１の近傍に配置される。
【００４２】
スイッチ３９は、固定接点３９ａと可動接点３９ｂとを有しており、これら接点の接触又は離間により接続又は切断される。スイッチ３９は、発電機２９とヒータ３１とを接続する経路に設けられている。
【００４３】
バイメタル３７が変形していないときには、固定接点３９ａと可動接点３９ｂとは接触している。すなわち、発電機２９とヒータ３１とは接続されている。温度上昇に伴ってバイメタル３７が変形すると、その変形が可動接点３９ｂに伝達されて可動接点３９ｂが変位し、固定接点３９ａと可動接点３９ｂとは離れる。すなわち、発電機２９とヒータ３１との接続は遮断される。
【００４４】
なお、サーモスタット３５は、適宜な操作部材（ダイヤル、スライド部材等）を変位させることにより、バイメタル３７のスイッチ３９に対する相対位置を変化させ、スイッチ３９が切断されるときのバイメタル３７の変形量を変化させることができる（目標温度を変化させることができる）ものであってもよいし、そのような操作ができないものであってもよい。また、図３では、バイメタル３７と可動接点３９ｂとを別個のものとして図示しているが、バイメタル３７は、可動接点３９ｂそのものであってもよい。
【００４５】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、工具５によるワークＷの加工例を示す斜視図である。
【００４６】
ＮＣ装置１５からの制御信号に従って主軸１７が回転されると、発電機２９は発電を開始する。その電力はヒータ３１に供給されてヒータ３１は発熱する。そして、ＮＣ装置１５からの制御信号に従って移動機構１１が駆動され、ヒータ３１がワークＷに近接若しくは当接すると、その近接部分若しくは当接部分が熱によって欠損される。欠損は、例えば、固体から液体への溶融（更には液体から気体への蒸発）、固体から気体への昇華、化学変化（例えば燃焼による酸化）によって生じる。
【００４７】
そして、更にヒータ３１をワークＷに対して移動させていくことにより、欠損部分を切断面として、ワークＷを切断することができる。なお、以下では、このような熱によって一部を欠損させることによる切断を熱切断（溶断含む）ということがあるものとする。
【００４８】
図４（ａ）では、ヒータ３１をそのループの開口方向に往復移動させることにより、板状の複数（図４（ａ）では一つのみ図示）の不要部分Ｗａを切り出し、ワークＷに凹部を形成している例が示されている。
【００４９】
図４（ｂ）では、ヒータ３１をそのループの開口方向を変化させながら開口方向に移動させることにより、適宜に屈曲した長尺状の不要部分Ｗａを切り出し、ワークＷに溝部を形成している例が示されている。
【００５０】
熱切断されるワークＷの材料としては、例えば、発泡スチロール等の樹脂性の発泡材が挙げられる。発泡材は、例えば、鋳型を作製するための外型模型に利用される。鋳型（砂型）は、例えば、外型模型の周囲に砂を配置し、その後、砂及び外型模型を熱して外型模型を溶融若しくは蒸発させ、外型模型を除去することにより形成される。
【００５１】
温度制御部３３においては、ヒータ３１が発熱すると、その周囲に配置されたバイメタル３７の温度も上昇し、バイメタル３７は変形する。そして、バイメタル３７の変形量が所定量に到達すると（ヒータ３１の温度が所定の温度に到達すると）、スイッチ３９が切断され、ヒータ３１への電力供給は停止される。従って、ヒータ３１の温度は徐々に低下していく。
【００５２】
ヒータ３１の温度が低下していくと、バイメタル３７の温度も低下し、バイメタル３７の変形量は縮小されていく。そして、バイメタル３７の変形量が所定量を下回ると（ヒータ３１の温度が所定の温度を下回ると）、スイッチ３９が再度接続され、ヒータ３１への電力供給が再開される。従って、ヒータ３１の温度は再度上昇していく。
【００５３】
このような動作が繰り返されることにより、ヒータ３１の温度は、目標温度を若干超える温度と若干下回る温度との間で上昇と下降とを繰り返す。換言すれば、ヒータ３１の温度は、目標温度に制御される。
【００５４】
以上の実施形態によれば、機械本体３の主軸１７に着脱可能な工具５は、発電機２９から供給される電力によって発熱し、ワークＷを熱切断するヒータ３１と、ヒータ３１の温度を目標温度に制御する温度制御部３３とを有する。
【００５５】
従って、上述したように、主軸１７に着脱される工具５によって、熱切断という新たな加工が実現される。このようなワークＷの加工は、従来の刃具を用いたワークＷの切削加工に比較して、例えば、粉塵が生じない、滑らかで光沢のある切断面が得られる、主軸１７等に加わる荷重が小さい、不要部分Ｗａを大きく切り取ることにより加工時間を短縮できる等の種々の効果が期待される。また、実施形態では、Ｕ字のヒータ３１を例示したが、例えば、ヒータ３１形状を逆Ｔ字にしてワークＷにＴ溝を形成するなど、ヒータ３１の形状を開口形状に応じた適宜なものとすることにより、加工の効率化を簡単に図ることができる。
【００５６】
そして、このような加工を行うヒータ３１は、その温度が工具５に設けられた温度制御部３３によって制御されるから、機械本体３においてヒータ３１の温度を制御する必要が無い。その結果、工具５の既設の機械本体３（その他の産業機械）に対する汎用性が向上する。換言すれば、主軸１７に取り付けられた工具５による熱切断の広い普及が期待される。
【００５７】
温度制御部３３は、温度上昇に伴うバイメタル３７の変形によって発電機２９とヒータ３１との接続を遮断するサーモスタット３５を有する。
【００５８】
従って、発電機２９がヒータ３１に印加する電圧の大きさ等に関わらず、ヒータ３１は好適な温度に維持される。その結果、例えば、作業者においては、主軸１７の回転数（発電機２９の回転数）をある程度の大きさ以上で適当（任意）に設定してよく、作業者の負担が軽減され、工具５の既設の機械本体３に対する汎用性が一段と向上する。発電機２９の設計の自由度も向上し、また、発電機２９の電力を適宜な電圧の電力に変換する電源装置も必要ない（ただし、設けられてもよい。）。さらに、機械的に制御系を構成することから、制御系が簡素であり、コスト削減も期待される。
【００５９】
工具５は、電源としての、主軸１７の回転によって発電を行う発電機２９を有する。従って、工具５に電力を供給するために機械本体３において配線を行う必要がなく、工具５の汎用性が一段と向上する。
【００６０】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態に係る工作機械２０１の構成を示すブロック図である。
【００６１】
工作機械２０１の機械本体２０３及び工具２０５の機械的構造は、図１及び図２と概ね同様である。工作機械２０１は、ヒータ３１の温度制御に関わる構成（温度制御部２３３等）が第１の実施形態と相違する。具体的には、以下のとおりである。
【００６２】
工具２０５は、発電機２９の発電した電力から所望の電力を取り出す（所望の電力に変換する）電源回路２４１と、電源回路２４１からの電力により駆動される制御装置２４３と、電源回路２４１からの電力をヒータ３１に印加するドライバ２４５と、ヒータ３１の温度を検出する温度検出器２３７とを有している。
【００６３】
電源回路２４１は、整流回路、電力逆変換回路、変圧器等、適宜な回路を含んで構成されている。制御装置２４３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置等を含むコンピュータ（マイクロコンピュータ）により構成され、ＣＰＵがＲＯＭ及び外部記憶装置に記憶されているプログラムを実行することにより、電圧制御部２４９が構成される。ドライバ２４５は、増幅器等を含んでＩＣ等により構成されている。温度検出器２３７は、例えば、サーミスタを含んで構成されており、温度に応じた検出信号を電圧制御部２４９に出力する。
【００６４】
電圧制御部２４９は、温度検出器２３７の検出した温度に基づいて、当該温度を所定の目標温度に収束させるように、制御信号をドライバ２４５に出力する。ドライバ２４５は、その制御信号に応じた電圧でヒータ３１に電圧を印加する。すなわち、温度制御部２３３は、ヒータ３１の温度を目標温度に制御するフィードバック制御系を構成している。制御方式は、ＰＤ制御、ＰＩＤ制御など、公知の適宜なものとされてよい。
【００６５】
機械本体２０３は、例えば、シーケンスプログラムに従って制御信号を出力する回転制御部２６１と、回転制御部２６１からの制御信号に応じた電圧を主軸モータ１９に印加するドライバ２６３と、シーケンスプログラムに従って制御信号を出力する送り制御部２６５と、送り制御部２６５からの制御信号に応じた電圧を送りモータ２２に印加するドライバ２６７とを有している。これらの構成は、公知の機械本体のものと同様でよい。
【００６６】
さらに、機械本体２０３は、シーケンスプログラムに従って工具２０５に対して目標温度を指定する温度指定部２６９を有している。温度指定部２６９は、回転制御部２６１及び送り制御部２６５と同様に、例えば、ＮＣ装置１５に設けられている。
【００６７】
温度指定部２６９の指定した温度は、工具２０５の電圧制御部２４９に入力される。そして、電圧制御部２４９は、入力された目標温度と、温度検出器２３７により検出された温度とを比較して、その偏差を縮小するようにドライバ２４５に制御信号を出力する。
【００６８】
なお、温度指定部２６９は、一定サイクルで目標温度を工具２０５に対して出力していてもよいし、目標温度を変化させるときのみにおいて、変化後の目標温度を工具５に対して出力してもよい。
【００６９】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、機械本体２０３から工具２０５へ信号を出力する方法を示す模式図である。
【００７０】
図６（ａ）では、係合部２３ａ及び被係合部２７ａに互いに接続される端子が設けられており、当該端子を介して工具２０５の制御装置２４３と、機械本体２０３のＮＣ装置１５とが電気的に接続されている例が示されている。
【００７１】
図６（ｂ）では、工具２０５及び機械本体２０３のＮＣ装置１５にそれぞれ電波を利用する無線部２７１及び２７３が設けられ、これら無線部２７１及び２７３を介して信号の送受信が行われる例が示されている。
【００７２】
なお、これら以外にも、光を介して工具２０５と機械本体２０３との間で送受信が行われるなどしてもよい。
【００７３】
以上の第２の実施形態によれば、工具２０５は、ヒータ３１及び温度制御部２３３を有することから、第１の実施形態と同様の効果が奏される。
【００７４】
また、温度制御部２３３は、温度を検出する温度検出器２３７と、検出された温度と目標温度との差に応じた電圧制御信号を出力する電圧制御部２４９と、電圧制御信号に応じた電圧をヒータ３１に印加するドライバ２４５とを有する。
【００７５】
従って、ヒータ３１の微小な温度変化に応じて適宜にヒータ３１に印加される電圧を変化させ、精度よくヒータ３１の温度制御を行うことができる。
【００７６】
機械本体２０３は、ワークＷと主軸１７とを相対移動させる移動機構１１と、移動機構１１を制御する送り制御部２６５と、目標温度を指定する信号を工具２０５に対して出力する温度指定部２６９と、を有する。
【００７７】
従って、例えば、送り速度とヒータ３１の温度とを機械本体２０３側において一括管理し、送り速度とヒータ３１の温度との組み合わせを好適なものとすることができる。その結果、例えば、送り速度に比較してヒータ３１の温度が低く、ワークＷの溶融等が進んでいないにも関わらず工具２０５とワークＷとの相対移動が行われることを抑制したり、ヒータ３１の高い温度に対応して送り速度を速くして、作業効率を向上させたりすることができる。
【００７８】
また、例えば、ワークＷと工具２０５との相対移動に連動して、ヒータ３１の温度を変化させることができる。その結果、例えば、ワークＷが複数の材質が組み合わされて構成されている場合において、材質が変化する毎に、その材質に適した温度及び送り速度とすることができる。
【００７９】
＜第３の実施形態＞
図７は、第３の実施形態に係る工作機械３０１の構成を示すブロック図である。
【００８０】
工作機械３０１の機械本体３及び工具３０５の機械的構造は、図１及び図２と概ね同様である。また、工具３０５においては、第２の実施形態の工具２０５と同様に、ヒータ３１、温度検出器２３７、電圧制御部２４９及びドライバ２４５によってフィードバック系が構成されている。ただし、工作機械３０１は、目標温度の設定方法が第２の実施形態と相違する。具体的には、以下のとおりである。
【００８１】
工具３０５は、主軸１７（発電機２９等でもよい）の回転（回転数及び／又は回転方向）を検出する回転検出器３７１を有している。回転検出器３７１は、例えば、光学式若しくは磁気式のロータリーエンコーダにより構成されており、主軸１７の回転数及び／又は回転方向に応じた信号を制御装置３４３に出力する。
【００８２】
制御装置３４３は、回転検出器３７１の検出した回転に応じて目標温度を設定する温度設定部３６９を有している。温度設定部３６９は、第２の実施形態の温度指定部２６９に代わって電圧制御部２４９に対して温度を指定するものである。なお、機械本体３においては、第２の実施形態の温度指定部２６９は設けられていない。換言すれば、機械本体３は、第１の実施形態の機械本体３と同様でよい。
【００８３】
温度設定部３６９は、例えば、主軸１７の回転数が高くなるほど目標温度を高く設定する。当該目標温度の変化は、回転数に比例するような連続的なものであってもよいし、低温・高温の２段階で変化するなど、段階的に変化するものであってもよい。及び／又は、温度設定部３６９は、主軸１７の回転方向に応じて目標温度を切り換える。すなわち、温度設定部３６９は、回転方向が一方側のときは目標温度を低温段階とし、回転方向が他方側のときは目標温度を高温段階とする。
【００８４】
以上の第３の実施形態によれば、温度制御部３３３は、主軸１７の回転数の変化及び／又は主軸の回転方向の変化に応じて目標温度を変化させることから、主軸１７の回転を介して、機械本体３から工具３０５に対して、ヒータ３１の目標温度を指定することができる。従って、第２の実施形態と同様に、送り速度とヒータ３１の温度との好適な組み合わせを実現したり、ワークＷと工具３０５との相対移動に連動して、ヒータ３１の温度を変化させることができる。
【００８５】
さらに、工具３０５と機械本体３との間で、図６に例示したような信号の送受信を行う必要が無い。その結果、機械本体３は、公知の機械本体と同様とすることができ、工具３０５の汎用性が向上する。
【００８６】
＜第４の実施形態＞
図８は、第４の実施形態に係る工作機械４０１の構成を示すブロック図である。
【００８７】
工作機械４０１の機械本体４０３及び工具４０５の機械的構造は、図１及び図２と概ね同様である。また、工具４０５においては、第２及び第３の実施形態と同様に、ヒータ３１、温度検出器２３７、電圧制御部２４９及びドライバ２４５によってフィードバック系が構成されている。ただし、工作機械３０１は、目標温度の設定方法及び送り制御部４６５による制御が第２及び第３の実施形態と相違する。具体的には、以下のとおりである。
【００８８】
制御装置４４３の温度設定部４６９は、工具４０５に設けられた不図示の入力装置からの信号に応じて目標温度を決定し、その目標温度を電圧制御部２４９に出力する。なお、入力装置は、例えば、スライド部材若しくはダイヤル等の操作部材を含んで構成され、その操作に応じた信号を出力する。また、温度設定部４６９の設定する目標温度は、操作量に応じて連続的に変化してもよいし、低温・高温の２段階で変化するなど、複数段階で変化してもよい。
【００８９】
一方、機械本体４０３の送り制御部４６５は、温度検出器２３７の検出した温度に応じて送り速度を設定する。具体的には、送り制御部４６５は、検出された温度が高いほど送り速度を高速とする。なお、この温度の変化に応じた送り速度の温度の変化は、連続的なものであってもよいし、低速・高速の２段階など、複数段階のものであってもよい。
【００９０】
なお、温度検出器２３７から送り制御部４６５へ信号を出力する方法は、図６に例示した方法と同様でよい。
【００９１】
第４の実施形態によれば、送り制御部４６５は、温度検出器２３７の検出した温度が高いほどワークＷと主軸１７との相対移動の速度を速くするように移動機構１１を制御することから、ヒータ３１の温度が高く、速やかにワークＷの切断が行われるときには送り速度を速くして、作業効率を向上させることができる。換言すれば、ワークＷが溶融していないにも関わらず工具５とワークＷとを相対移動させる力が工具５及びワークＷに加えられることが抑制される。
【００９２】
＜変形例＞
以下では、工具の各部材について、変形例を示す。各変形例は、いずれの実施形態に適用されてもよいし、変形例同士も組み合わされてよい。
【００９３】
＜工具のケースに係る変形例＞
図９の工具５０５は、先端（ヒータ３１）の向きを変化させることが可能な、いわゆるユニバーサル型の工具として構成されている。例えば、工具５０５のケース５２７は、被係合部２７ａを有する第１ケース部材５２７ａと、第１ケース部材５２７ａに対して被装着部２５の軸ＡＸ１回りに回転可能な第２ケース部材５２７ｂと、第２ケース部材５２７ｂに対して軸ＡＸ１に直交する軸ＡＸ２回りに回転可能な第３ケース部材５２７ｃと、第３ケース部材５２７ｃの延び出る方向に延びる軸ＡＸ３回りに回転可能な第４ケース部材５２７ｄとを有している。なお、各ケース部材は、ボルトを締結することなどにより、作業者によって適宜に位置決めされる。
【００９４】
発電機２９は、例えば、第２ケース部材５２７ｂに収容されている。なお、第２ケース部材５２７ｂが第１ケース部材５２７ａに対して回転されても、入力軸２９ｂが発電機本体２９ａに対して回転するだけであり、電動スピンドルのように、配線が捩れるような不都合は生じない。
【００９５】
工具５０５は、刃具を回転させるユニバーサル型工具と違い、第４ケース部材５２７ｄを有している。すなわち、刃具は、軸ＡＸ回りに回転されて使用されるものであるので、軸ＡＸ回りの向きの概念はなく、刃具を回転させるユニバーサル型工具には第４ケース部材５２７ｄは不要である。工具５０５は、第４ケース部材５２７ｄの回転が追加されることにより、ヒータ３１を任意の方向に向けることができる。
【００９６】
＜工具の電源に係る変形例＞
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）においては、発電機２９は、主軸１７の回転によってではなく、工具に送り込まれる流体によって回転される。すなわち、発電機２９の入力軸２９ｂには翼６７５若しくは６７７が設けられており、タービンＴが構成されている。そして、工具に送り込まれた流体によってタービンＴが回転することにより、発電機２９は発電する。
【００９７】
図１０（ａ）の例では、流体は、主軸６１７及び被装着部６２５を介して工具のケース内に送り込まれている。また、図１０（ｂ）の例では、流体は、スリーブ６２３の係合部２３ａ及び被係合部２７ａを介して工具のケース内に送り込まれている。なお、流体は、気体であっても液体であってもよい。
【００９８】
図１１においては、発電機は設けられず、電源として二次電池７２９が設けられている。二次電池７２９は、例えば、工具がＡＴＣのＡＴＣマガジン７１４に収納されたときに、ＡＴＣマガジン７１４に設けられた充電器７１４ａによって充電される。二次電池７２９と充電器７１４ａとの接続は、例えば、係合部２３ａを介して行われる。
【００９９】
＜回転検出器に係る変形例＞
図１２（ａ）は回転検出器８７１を主軸１７の軸方向に見た平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂの断面図である。ただし、これらは原理を説明するための模式図である。
【０１００】
回転検出器８７１は、可動接点機構８７３と、固定接点部材８７５とを有している。
【０１０１】
可動接点機構８７３は、リング形状を複数に分割した部材片８７７と、部材片８７７の外方への変位を規制するリング状の弾性部材８７９とを有している。これら部材片８７７及び弾性部材８７９は、被装着部若しくは発電機の入力軸に対して取り付けられており、主軸の回転によって回転される。そして、回転数が増加すると、図１２（ｂ）において２点鎖線で示すように、部材片８７７は、遠心力によって、弾性部材８７９の復元力に抗して外周側へ変位する。
【０１０２】
また、可動接点機構８７３には、回転不可能（部材片８７７に対して相対回転可能）、且つ、部材片８７７とともに径方向へ変位可能な可動接点８８１が設けられている。一方、固定接点部材８７５には、径方向の複数位置に固定接点８８３が設けられている。従って、主軸の回転数の変化によって、可動接点８８１に接触する固定接点８８３が変化する。
【０１０３】
そして、例えば、第３の実施形態（図７）の回転検出器３７１に代えて回転検出器８７１が設けられると、温度設定部３６９においては、可動接点８８１に接触する固定接点８８３の変化に伴う信号の変化（スイッチの切り換え）に応じて、目標温度を変化させる。
【０１０４】
＜目標温度設定部に係る変形例＞
図１３の温度制御部９３３は、バイメタル３７を加熱可能なバイメタル用ヒータ９７１がヒータ３１に対して並列に設けられている。従って、バイメタル３７は、ヒータ３１及びバイメタル用ヒータ９７１の双方の熱を受けて変形する。従って、バイメタル用ヒータ９７１の温度を調整することにより、スイッチ３９が切断されるヒータ３１の温度を変化させることができる（目標温度を変化させることができる。）。
【０１０５】
また、温度制御部９３３は、複数のスイッチ９７５のいずれかを選択的に接続することにより、バイメタル用ヒータ９７１に対して直列に任意の数で抵抗９７３を接続し、バイメタル用ヒータ９７１の発熱量を変化させることが可能である。複数のスイッチ９７５の切り換えは、図１２に例示した、回転検出器８７１の接触位置の変化と同一とされ、主軸の回転に伴って機械的に行われてもよいし、回転検出器３７１又は回転検出器８７１からの信号に応じて複数のスイッチ９７５を制御する制御装置によって行われてもよい。
【０１０６】
本発明は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１０７】
産業用機械は、工作機械に限定されない。ティーチングシステムによって動作が規定される産業用ロボットであってもよいし、パラレルリンクを用いて工具を移動させる産業用機械であってもよい。工作機械は、門型マシニングセンタに限定されず、例えば、中ぐり盤、フライス盤、ボール盤であってもよい。工作機械は、ＮＣ化されていてもよいし、ＮＣ化されていなくてもよい。また、工作機械は、ＡＴＣを有していてもよいし、ＡＴＣを有していなくてもよい。産業用ロボットは、水平多関節ロボット（スカラロボット）であってもよいし、垂直多関節ロボットであってもよいし、直交ロボット（ガントリーロボット）であってもよい。
【０１０８】
電熱体は、電熱線により構成されたものに限定されず、電力の供給によって発熱すればよい。また、電熱線の断面形状は適宜に設定されてよい。電熱線は、ループ形状を構成するものに限定されず、直線状に延びるものであってもよい。
【０１０９】
電源は、工具に設けられるものに限定されず、機械本体に設けられるものであってもよい。また、電源は、電熱体（電熱線）の両端に接続されていなくてもよい。すなわち、電熱体の一端は、ワークを挟んで工具とは反対側に配置され、基準電位が付与される部材に接続（接地）されていてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１…工作機械（産業用機械）、３…機械本体、５…工具、１７…主軸、２９…発電機（電源）、３１…ヒータ（電熱体）、３３…温度制御部、Ｗ…ワーク。
【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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【図６】
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【図７】
2012192464.tif 000009
【図８】
2012192464.tif 000010
【図９】
2012192464.tif 000011
【図１０】
2012192464.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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