(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃物台本体を有し、該刃物台本体に工具用主軸を、ベアリング支持手段を介して軸回転自在に支持して設け、該工具用主軸の先端側には、旋削工具又は回転工具が選択的に着脱自在となっている工作機械において、
前記工具用主軸と前記刃物台本体の間に、前記工具用主軸に設けられた主軸側カップリング部材及び、前記刃物台本体に設けられた刃物台本体側カップリング部材及び、これら主軸側カップリング部材と刃物台本体側カップリング部材に対して同時に噛合する主軸クランプ位置と、これら主軸側カップリング部材と刃物台本体側カップリング部材のうち少なくとも一方と噛合解除する主軸アンクランプ位置との間で移動自在になったクランプ部材を設け、
前記主軸側カップリング部材の、前記クランプ部材が設けられた側の工具軸心における反対側に、バランス押圧部材を前記主軸側カップリング部材に対して当接係合自在に設けて構成した、工作機械。
【請求項２】
前記クランプ部材のアンクランプに際して、前記クランプ部材とバランス押圧部材を同期的に駆動する同期駆動手段を設けて構成した、請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
前記同期駆動手段は、
前記バランス押圧部材の外周部に、移動駆動自在に設けられたリターンリングを有し、
前記リターンリングと前記クランプ部材との間に、該リターンリングの工具軸心方向の移動を前記クランプ部材に伝達し得る駆動力伝達手段を設け、
前記リターンリングと前記バランス押圧部材との間に、前記リターンリングと前記バランス押圧部材を互いに逆方向に駆動し得る、駆動手段を設けて構成した、請求項２記載の工作機械。
【請求項４】
前記主軸側カップリング部材と前記刃物台本体側カップリング部材の係合部を、前記工具が装着される前記工具用主軸の端部に対して背向する形で形成して構成した、請求項１記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、旋削工具・回転工具共用の主軸を有した工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばＣＮＣ旋盤等の工作機械においては、その工具用主軸に、各種の旋削工具或いは各種の回転工具が、ＡＴＣ（自動工具交換）等により着脱自在になっており、しかもこの工具用主軸が、旋削工具・回転工具共用の主軸となっているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述したような工作機械では、旋削工具・回転工具共用の工具用主軸は、刃物台本体側に軸回転自在に支持されているため、旋削工具による旋削加工時においては、該旋削工具を支持する前記工具用主軸において剛性を確保することが課題となっている。また、工具用主軸により旋削工具を高精度に支持することが望まれている。
【０００４】
そこで出願人は、特開平１０−３２８９０５において、工具用主軸と刃物台本体の間に、工具用主軸に設けられた主軸側カップリング部材及び、刃物台本体に設けられた刃物台本体側カップリング部材及び、これら主軸側カップリング部材と刃物台本体側カップリング部材に対して同時に噛合し得るクランプ部材からなる３枚カップリングクランプ機構を設けた、主軸構造を提案している。
【０００５】
しかし、こうした３枚カップリングクランプ機構は、クランプ部材のカップリング時に、クランプ部材による主軸側カップリング部材に対する係合力がスラスト力となって、主軸を回転自在に支持するベアリングに伝達され、ベアリング寿命などに悪影響を与える不都合が生じる。
【０００６】
また、従来の３枚カップリングでは、加工時に加工に伴う切削力がスラスト荷重となってベアリングに作用することから、ベアリングの弾性変形が生じ、カップリングがかみ合うおそれがあるので、切削能力を落とした形で加工する場合があった。しかし、これでは、切削効率が落ちてしまう不都合がある。
【０００７】
上記事情に鑑み、工具主軸を支持するベアリングに、工具主軸クランプ時のスラスト荷重を作用させることのない工作機械を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、刃物台本体（３１）を有し、該刃物台本体に工具用主軸（３２）を、ベアリング支持手段（３７）を介して軸回転自在に支持して設け、該工具用主軸の先端側には、旋削工具（６０Ａ）又は回転工具（６０Ｂ）が選択的に着脱自在となっている工作機械（１）において、
前記工具用主軸（３２）と前記刃物台本体（３１）の間に、前記工具用主軸に設けられた主軸側カップリング部材（４２）及び、前記刃物台本体に設けられた刃物台本体側カップリング部材（４５）及び、これら主軸側カップリング部材と刃物台本体側カップリング部材に対して同時に噛合する主軸クランプ位置（ＳＣ１）と、これら主軸側カップリング部材と刃物台本体側カップリング部材のうち少なくとも一方と噛合解除する主軸アンクランプ位置（ＳＣ２）との間で移動自在になったクランプ部材（４３）を設け、
前記主軸側カップリング部材（４２）の、前記クランプ部材（４３）が設けられた側の工具軸心（ＣＴ３）における反対側に、バランス押圧部材（５０）を前記主軸側カップリング部材に対して当接係合自在に設けて構成される。
【０００９】
請求項２の発明は、前記クランプ部材のアンクランプに際して、前記クランプ部材とバランス押圧部材を同期的に駆動する同期駆動手段（３１ｂ、５１、５２）を設けて構成される。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記同期駆動手段は、前記バランス押圧部材の外周部に、移動駆動自在に設けられたリターンリング（５１）を有し、
前記リターンリング（５１）と前記クランプ部材（４３）との間に、該リターンリングの工具軸心方向の移動を前記クランプ部材に伝達し得る駆動力伝達手段（５２）を設け、
前記リターンリングと前記バランス押圧部材との間に、前記リターンリングと前記バランス押圧部材を互いに逆方向に駆動し得る、駆動手段（３１ｂ）を設けて構成される。
【００１１】
請求項４の発明は、前記主軸側カップリング部材と前記刃物台本体側カップリング部材の係合部（４２ｂ、４５ｂ）を、前記工具が装着される前記工具用主軸の端部（３２ａ）に対して背向する形（即ち、図４矢印Ｇ方向に向いた形）で形成して構成される。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のうち第１の発明は、工具用主軸において回転工具を装着して回転加工を行う際には、クランプ部材を主軸アンクランプ位置に移動させて該工具用主軸を軸回転させるようにし、また工具用主軸において旋削工具を装着して旋削加工を行う際には、クランプ部材を主軸クランプ位置に移動させて該工具用主軸を刃物台本体に対してクランプ固定するようにする。また、バランス押圧部材により、クランプ部材により、主軸クランプ時に工具主軸に作用するスラスト荷重を打ち消すことが出来るので、ベアリングに何ら負担を掛けることなく工具主軸のクランプが可能となり、ベアリングの弾性変形に伴う主軸の移動が防止でき、精度の高い加工が可能となる。
【００１３】
また本発明のうち第２の発明は、同期駆動手段により、クランプ部材とバランス押圧部材の同期的な係合解除が可能となるので、工具主軸のアンクランプ時に、どちらか一方が先に主軸側カップリング部材から離れることによる不用意なスラスト荷重のベアリングへの作用が未然に防止され、信頼性の高い工作機械の提供が可能となる。
【００１４】
また本発明のうち第３の発明は、リターンリングを駆動するだけでクランプ部材とバランス押圧部材の駆動が可能となるので、簡単な構成で同期駆動手段を実現することが出来る。
【００１５】
また本発明のうち第４の発明は、係合部（４２ｂ、４５ｂ）が、工具が装着される前記工具用主軸の端部（３２ａ）に対して背向する形で形成されるので、切り粉などが侵入しても、係合部に達することを困難にし、工具主軸のクランプに際して係合部に切り粉が噛み込まれてしまい、クランプ不良となる事態の発生を未然に防止することが出来る。
【００１６】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
【００１８】
図１は、本発明による工作機械の一例を示した斜視図、
図２は、図１に示す工作機械のフロントドア内側を示した斜視図、
図３は、図２の刃物台における工具主軸周辺の詳細を示した側断面図、
図４は、図３のクランプ部の詳細を示す側断面図である。
【００１９】
ＣＮＣ旋盤等である工作機械１は、図１に示すように、水平なＺ軸方向である図１の矢印Ｈ、Ｉ方向に伸延した直方体状のフレーム２を有しており、フレーム２の前面側（即ち、図１の紙面手前側）にはフロントドア３が前記矢印Ｈ、Ｉ方向に開閉駆動自在に設けられている。フレーム２の内部には、図１に示すように、主軸台６が設置されており、主軸台６にはワーク主軸７が、Ｚ軸方向である矢印Ｈ、Ｉ方向にその軸心ＣＴ１を平行に配置した形で、かつ該軸心ＣＴ１を中心に図の矢印Ｑ、Ｒ方向に軸回転駆動自在に軸支されている。ワーク主軸７の矢印Ｉ側には、チャック９が、加工しようとするワーク１０を複数のチャック爪９ｂにより把持し得る形で設けられている。即ち、該ワーク主軸７に設けられたチャック９（及び該チャック９に把持されるワーク１０）は矢印Ｑ、Ｒ方向に軸回転駆動自在になっている。
【００２０】
また、フレーム２の内部には、図２に示すように、前記ワーク主軸７の矢印Ｉ側の位置に、矢印Ｈ、Ｉ方向に伸延した形の第１直動案内装置２０が敷設されており、第１直動案内装置２０にはテールストック２１が矢印Ｈ、Ｉ方向に、即ちＺ軸方向に摺動移動駆動自在に設けられている。テールストック２１には、加工すべきワーク１０の大きさや形状或いは加工の態様に応じて、前記チャック９で把持したワーク１０の矢印Ｉ側を支持し得る心押軸２２が設けられている。
【００２１】
更に、フレーム２内には、ワーク主軸７等よりも図１紙面奥側等に公知のツールマガジン５が設置されており、該ツールマガジン５には複数種類の旋削工具ユニット６０Ａや回転工具ユニット６０Ｂ等の工具ユニットが保持貯蔵されている。また、このツールマガジン５の近傍には公知の自動工具交換装置１７（ＡＴＣ装置）が、ツールマガジン５に保持貯蔵されていた工具ユニットを取り出して後述する工具主軸３２に装着させ得る形で、また該工具主軸３２に装着されていた工具ユニットを取り外してツールマガジン５に保持させ得る形で設置されている。
【００２２】
また、フレーム２の内部には、図２に示すように、前記ワーク主軸７の矢印Ｉ側の位置で、前記第１直動案内装置２０の図２紙面斜め上方奥側で、かつツールマガジン５や自動工具交換装置１７よりも図１紙面手前側の位置に、矢印Ｈ、Ｉ方向に伸延した形の第２直動案内装置１１が敷設されており、第２直動案内装置１１には刃物台ベース１２が矢印Ｈ、Ｉ方向に、即ちＺ軸方向に摺動移動駆動自在に設けられている。一方、刃物台ベース１２には、前記Ｚ軸方向に直角で、かつ鉛直方向からやや傾斜した方向となるＸ軸方向である図１及び図２の矢印Ｄ、Ｅ方向に伸延した形の第３直動案内装置１５が敷設されており（従って第３直動案内装置１５は図１及び図２で紙面奥側に向かって傾斜している）、第３直動案内装置１５には刃物台１３が矢印Ｄ、Ｅ方向に、即ちＸ軸方向に摺動移動駆動自在に設けられている。
【００２３】
刃物台１３の矢印Ｄ側の先端側には、図２に示すように、主軸取付部３０が形成されており、主軸取付部３０には、前記Ｘ軸方向（矢印Ｄ、Ｅ方向）及びＺ軸方向（矢印Ｈ、Ｉ方向）に対して直角なＹ軸方向である図の矢印Ａ、Ｃ方向に平行な軸心ＣＴ２を中心に図の矢印Ｔ、Ｕ方向（Ｂ軸方向）に回動自在に軸支されたヘッドストック３１が刃物台１３の本体の一部を構成する形で設けられている。なお、刃物台１３内には図示しない適宜な回動駆動用モータが内蔵されており、該回動駆動用モータと前記ヘッドストック３１の間には、歯車やシャフト等からなる適宜な動力伝達手段（図示せず）が、前記回動駆動用モータからの動力を伝達することにより、前記ヘッドストック３１を前記軸心ＣＴ２を中心に図の矢印Ｔ、Ｕ方向（Ｂ軸方向）に所定の割り出し角度で回動駆動自在に設けられている。
【００２４】
更に、主軸取付部３０とヘッドストック３１の間には、該主軸取付部３０側に対してヘッドストック３１側を固定・固定解除自在な、適宜な固定手段（図示せず）が設けられている。つまり、ヘッドストック３１は、動力伝達手段及び固定手段等により、図の矢印Ｔ、Ｕ方向に所定の割り出し角度で回動駆動・位置決め自在になっている。
【００２５】
ヘッドストック３１は、図３に示すように、少なくとも矢印Ｆ方向に開口した略筒状の形状をなしており、ヘッドストック３１内部には、ベアリングユニット３７を介して支持された工具主軸３２が設けられている（なお、ヘッドストック３１は図３で示すとおり、複数の部品が組み合わさってできた１つのケーシング体である）。工具主軸３２は、ヘッドストック３１内で図の矢印Ｆ、Ｇ方向（工具主軸３２の軸方向）に伸延した形状をしており、上述したベアリングユニット３７を介して支持されることにより矢印Ｆ、Ｇ方向の軸心ＣＴ３を中心に図の矢印Ｊ、Ｋ方向に軸回転自在になっている。なおベアリングユニット３７は、工具主軸３２の先端側である矢印Ｆ側に配置されたスラストベアリング装置３７ａと工具主軸３２の後端側である矢印Ｇ側に配置されたころ軸受装置３７ｂを有している。
【００２６】
上述したようにヘッドストック３１は主軸取付部３０に対して矢印Ｔ、Ｕ方向に所定の割り出し角度で回動駆動・位置決め自在となっているのであるから、該ヘッドストック３１に設けられた工具主軸３２も同様に矢印Ｔ、Ｕ方向に所定の割り出し角度で回動駆動自在となっている。従って工具主軸３２は、この工具主軸３２の先端が図の矢印Ｈ方向を向くような位置や、図の矢印Ｄ方向を向くような位置、或いはその他、前記Ｂ軸に沿った各種各様の方向を向くような位置で位置決め自在になっている。
【００２７】
工具主軸３２の先端側（即ち図の矢印Ｆ側）は、図３乃至図４に示すように、基本的に略円錐状に形成された工具装着部３３となっており、該工具装着部３３には、旋削工具ユニットが、或いは回転工具ユニットが着脱自在になっている（なお、図３及び図４では工具主軸３２に旋削工具ユニット６０Ａや回転工具ユニット６０Ｂがいずれも装着されていない状態を示している。）。
【００２８】
また、主軸駆動用モータ７０は工具主軸３２に直結された、所謂ビルトインタイプとなっており、主軸駆動用モータ７０を駆動することにより、工具主軸３２を軸心ＣＴ３を中心に、図の矢印Ｊ、Ｋ方向に軸回転駆動自在になっている。つまり工具主軸３２の先端に回転工具ユニット６０Ｂを装着して該工具主軸３２を矢印Ｊ、Ｋ方向に軸回駆動させることによりミル加工などの回転加工が行えるようになっている。
【００２９】
また、ヘッドストック３１と工具主軸３２の間には、上述したスラストベアリング装置３７ａの近傍で、かつこれよりも矢印Ｆ側の位置において、カップリングクランプ機構４０が設けられている。即ち、カップリングクランプ機構４０は、図４に示すように、工具主軸３２に固定して設けられた主軸カップリング４２を有している。主軸カップリング４２は工具主軸３２の外周側に、フランジ状に、従って矢印Ｆ、Ｇ方向に略垂直な環状の板状に形成されたベース部４２ａを有しており、ベース部４２ａのうち矢印Ｇ方向、即ち主軸端部３２ａに対して背向した面には、該矢印Ｇ方向に突出した形で複数の突起部４２ｂが設けられている。各突起部４２ｂは前記軸心ＣＴ３を中心に放射状に伸延した筋状に形成されている。
【００３０】
また、カップリングクランプ機構４０は、ヘッドストック３１に設けられた固定用カップリング４５を有している。固定用カップリング４５は、上述した主軸カップリング４２の外周側に対応して配置され、前記ヘッドストック３１に固定されたベース部４５ａを有しており、ベース部４５ａは矢印Ｆ、Ｇ方向に略垂直な、前記主軸カップリング４２の外側を囲む環状の板状に形成されている。ベース部４５ａのうち矢印Ｇ方向に向いた面には、該矢印Ｇ方向に突出した形で複数の突起部４５ｂが設けられている。各突起部４５ｂは前記軸心ＣＴ３を中心に放射状に伸延した筋状に形成されている。
【００３１】
更に、ヘッドストック３１のうち上述した固定用カップリング４５よりも矢印Ｇ側、即ち、主軸端面３２ａとは反対側の位置には、該ヘッドストック３１内に設けられ形で中空のシリンダ４１が形成されている。シリンダ４１は、工具主軸３２の放射方向外側に配置され、該工具主軸３２と同心状の環形状をなしている。そして前記カップリングクランプ機構４０は、このシリンダ４１を介してヘッドストック３１に支持された形でクランプカップリング４３を有している。即ち、クランプカップリング４３は、シリンダ４１内で油圧オイル等により矢印Ｆ、Ｇ方向に移動駆動自在になった基本的にピストン体となっている。クランプカップリング４３の矢印Ｆ側には、該矢印Ｆ方向に向いた平板状の対向部４３ａが形成されている。上述したようにシリンダ４１は前記工具主軸３２と同心状の環形状をなしていることから、対向部４３ａも前記工具主軸３２と同心状の環形状をなしており、更に対向部４３ａは、その矢印Ｆ方向に主軸カップリング４２及び固定用カップリング４５に対向する大きさで形成されている。対向部４３ａのうち矢印Ｆ方向に向いた面には、該矢印Ｆ方向に突出した形で複数の突起部４３ｂが設けられている。各突起部４３ｂは前記軸心ＣＴ３を中心に放射状に伸延した筋状に形成されている。
【００３２】
また、主軸カップリング４２の図４左方、即ち、クランプカップリング４３が設けられた側の軸心ＣＴ３方向における反対側には、環状に形成されたバランスリング５０が、ヘッドストック３１に形成されたシリンダ３１ａに矢印Ｆ、Ｇ方向に所定のストロークに渡り摺動自在に設けられており、バランスリング５０の図中右方には押圧面５０ａが、主軸カップリング４２の側面４２ｃと当接係合自在に形成されている。
【００３３】
バランスリング５０の図４外周部には、リターンリング５１が、ヘッドストック３１に形成されたシリンダ３１ｂに矢印Ｆ、Ｇ方向に所定のストロークに渡り摺動自在に設けられており、リターンリング５１は、固定用カップリング４５に矢印Ｆ、Ｇ方向に貫通穿設された穴４５ｃに遊嵌されたピン５２と当接係合自在に形成されている。
【００３４】
つまり、工具主軸３２のクランプに際して、油路５５を介してシリンダ４１に供給される圧油により、クランプカップリング４３が矢印Ｆ方向に移動駆動され、図４下半分に示すように所定の主軸クランプ位置ＳＣ１に配置されると、対向部４３ａに設けられた複数の突起部４３ｂが、主軸カップリング４２の複数の突起体４２ｂ及び固定用カップリング４５の複数の突起部４５ｂに噛合し、公知の３枚カップリングの要領で、固定用カップリング４５に対して主軸カップリング４２がクランプされる。つまり、主軸カップリング４２が設けられている工具主軸３２は、その矢印Ｊ、Ｋ方向の回転を拘束する形でヘッドストック３１側にクランプ固定される。
【００３５】
この際、バランスリング５０も、油路５３を介してシリンダ３１ａに供給される圧油により、矢印Ｇ方向に押圧駆動され、押圧面５０ａと主軸カップリング４２の側面４２ｃが所定の押圧力で当接する。主軸カップリング４２の突起部４２ｂ側は、既に述べたようにクランプカップリング４３により図中Ｆ方向に所定のクランプ力が作用することから、主軸カップリング４２は、クランプカップリング４１からの矢印Ｆ方向のクランプ力とバランスリング５０からの矢印Ｇ方向の押圧力が作用して、結果的にクランプカップリング４３からの矢印Ｆ方向のクランプ力はバランスリング５０の押圧力により打ち消される。
【００３６】
通常、クランプカップリング４３から主軸カップリング４２を介して工具主軸３２に作用する矢印Ｆ方向のクランプ力は、工具主軸３２を支持するスラストベアリング３７ａに対してスラスト荷重として作用するが、このスラスト荷重が、バランスリング５０により主軸カップリング４２に作用する押圧力により打ち消され、工具主軸３２には、クランプカップリング４３の主軸カップリング４２及び固定用カップリング４５との係合に起因するスラスト荷重が作用することは無くなる。
【００３７】
工具主軸３２のアンクランプに際しては、油路５３、５５がドレーンされると共にリターンリング５１の図中左方のシリンダ３１ｂに圧油が供給される。すると、リターンリング５１が矢印Ｇ方向に移動駆動されると共に、バランスリング５０が、逆方向である矢印Ｆ方向に押圧駆動される。これにより、リターンリング５１が固定用カップリング４５の穴４５ｃに遊嵌されたピン５２と当接し、該ピン５２を矢印Ｇ方向に押圧して矢印Ｇ方向に移動させ、更に、ピン５２が矢印Ｇ方向に移動すると、ピン５２によりクランプカップリング４３は矢印Ｇ方向に押圧駆動される。すると、クランプカップリング４３は、図４上半分に示すように所定の主軸アンクランプ位置ＳＣ２に配置される。
【００３８】
すると、クランプカップリング４３の突起部４３ｂの、主軸カップリング４２の突起体４２ｂ及び固定用カップリング４５の突起部４５ｂに対する噛合が解除され、固定用カップリング４５に対して主軸カップリング４２がアンクランプされる。即ち、工具主軸３２は、その矢印Ｊ、Ｋ方向の回転に対する拘束が解除され、該矢印Ｊ、Ｋ方向に回転可能な状態になる。
【００３９】
また、リターンリング５１のシリンダ３１ｂへの圧油の供給により、クランプカップリング４１の開放動作と同期する形でバランスリング５０が矢印Ｆ方向に押圧駆動され、それまで当接状態にあったバランスリング５０と主軸カップリング４２との当接関係は、クランプカップリング４１の開放動作と同期する形で解除される。すると、それまでバランスリング５０から主軸カップリング４２作用していた押圧力の作用が無くなり、主軸カップリング４２はクランプカップリング４３及び主軸カップリング４２の両方との係合が解除され、それまで主軸カップリング４２に作用していた軸心ＣＴ３方向の押圧力及びクランプ力は共に作用しなくなり、工具主軸３２は、スラストベアリング３７ａに主軸カップリング４２及びバランスリング５０からのスラスト荷重が何ら作用することが無く、円滑に回転可能な状態となる。
【００４０】
このように、リターンリング５１の駆動用シリンダ３１ｂをバランスリング５０の駆動用シリンダと共用させることにより、リターンリング５１を駆動させるだけでクランプカップリング４３とバランスリング５０の同期的な開放動作を可能とすることが出来る。これにより、工具主軸３２の固定状態からから回転可能状態への切り換えに際して、主軸カップリング４２に軸心ＣＴ３方向にアンバランスなスラスト力が作用して主軸カップリング４２を変形破損させたり、またベアリング３７に過度のスラスト荷重が作用する事を未然に防止することが出来、信頼性の高い主軸構造となる。
【００４１】
なお、リターンリング５１とクランプカップリング４３の同期解放機構は、上述の駆動用シリンダ３１ｂのような共用シリンダを用いるほかに、互いのシリンダを連通させて開放用の油圧を同時に供給できるようしたり、適宜な機械的な連動機構を用いて駆動するなど、どのような構成を用いてもよい。
【００４２】
工作機械１等は以上のように構成されているので、該工作機械１によりワーク１０の加工を行うには、まずワーク１０をチャック９で把持（或いは、該チャック９で把持したワーク１０の矢印Ｉ側を心押軸２２で支持）する形で設置する。次いで、旋削工具ユニット６０Ａ或いは回転工具ユニット６０Ｂを装着した工具主軸３２を、主軸取付部３０に対するヘッドストック３１の矢印Ｔ、Ｕ方向における回転・位置決めにより、所望の方向に配置して、刃物台ベース１２の矢印Ｈ、Ｉ方向での移動駆動及び刃物台１３の矢印Ｄ、Ｅ方向での移動駆動により、工具主軸３２に装着した旋削工具ユニット６０Ａ或いは回転工具ユニット６０Ｂの先端と前記ワーク１０との相対位置をＸ軸方向或いはＺ軸方向に変化させながら加工を進める。
【００４３】
なお、工具主軸３２に旋削工具ユニット６０Ａが装着されている際には、ワーク主軸７のＣ軸制御状態を解除して通常の回転数制御状態とし、ワーク主軸７を矢印Ｑ、Ｒ方向に軸回転駆動させて、チャック９で把持したワーク１０を矢印Ｑ、Ｒ方向に回転駆動させておく。一方、刃物台１３側では工具主軸３２を回転させず、またカップリングクランプ機構４０において、図４下半分に示すようにクランプカップリング４３を矢印Ｆ方向に移動駆動させて主軸クランプ位置ＳＣ１に配置すると共に、バランスリング５０を矢印Ｇ方向に移動させる。これにより、クランプカップリング４３と主軸カップリング４２及び固定用カップリング４５を、バランスリング５０により矢印Ｆ方向のクランプ力を打ち消した状態で噛合させ、固定用カップリング４５に対して前記主軸カップリング４２をクランプする。
【００４４】
すると、工具主軸３２は、その矢印Ｊ、Ｋ方向の回転を拘束された形でヘッドストック３１側にクランプ固定される。こうして、工具主軸３２に装着された旋削工具ユニット６０Ａの先端を主軸取付部３０等に対して固定した状態にしてワーク１０の旋削加工（外径加工や端面加工等）を行うようにする。
【００４５】
旋削加工ユニット６０Ａによる旋削加工に際しては、既に述べたように、クランプカップリング４３からの矢印Ｆ方向のクランプ力がバランスリング５０による矢印Ｇ方向の押圧力で打ち消されるので、工具主軸３２を回転自在に支持するスラストベアリング３７ａには余分なスラスト荷重が作用することなく、旋削加工に際してスラストベアリングが弾性変形することが防止され、精度の高い加工が可能となる。
【００４６】
また、工具主軸３２に回転工具ユニット６０Ｂが装着されている際には、ワーク主軸７を回転角度制御状態、即ちＣ軸制御状態にしておく。また、刃物台１３側では、カップリングクランプ機構４０において、リターンリング５１及びピン５２により、クランプカップリング４３を矢印Ｇ方向に移動駆動させて主軸アンクランプ位置ＳＣ２に配置し、該クランプカップリング４３と主軸カップリング４２及び固定用カップリング４５の噛合を解除する。
【００４７】
これにより、固定用カップリング４５に対して前記主軸カップリング４２をアンクランプし、工具主軸３２を、その矢印Ｊ、Ｋ方向に回転可能な状態にした上で、該工具主軸３２を矢印Ａ、Ｂ方向に軸回転駆動させて、該工具主軸３２に装着された回転工具ユニット６０Ｂの先端を矢印Ｊ、Ｋ方向に回転駆動させるようにしてワーク１０の回転加工（ミル加工等）を行うようにする。
【００４８】
なお、加工の途中などで、工具主軸３２に装着する工具ユニットを交換する際には、上述した自動工具交換装置１７により、ツールマガジン５に保持貯蔵されていた所望の工具ユニットを取り出すと共に、工具主軸３２に装着していた工具ユニットを取り外し、これらを取り替える形で、該工具主軸３２に前記所望の工具ユニットを装着するようにする。
【００４９】
このように本実施例によると、旋削加工時における工具主軸３２のヘッドストック３１に対するクランプ固定が、上述したように固定側、回転側及び接続用の３枚のカップリング及びスラスト荷重打ち消し用のバランスリング５０を用いたカップリングクランプ機構４０により実現されているので、例えばディスクブレーキのような機構で主軸をクランプ固定するよりも、高剛性で工具主軸３２をクランプ固定できる。つまり、旋削工具ユニット６０Ａを支持する工具主軸３２において剛性を良好に確保することができる。また、従来の３枚カップリングクランプ機構のように、工具主軸３２の固定時に、クランプカップリング４３からのスラスト力が工具主軸３２を回転支持するベアリング３７に作用することが、バランスリング５０の作用により防止することが出来るので、クランプカップリング４３のクランプ力を強固なものにしても、ベアリング３７に悪影響を与えることが防止され、大きなスラスト荷重が作用する旋削加工などにも容易に対応することが出来る。
【００５０】
また、カップリング機構４０の、主軸カップリング４２及び固定用カップリング４５の係合部である、突起部４２ｂ及び４５ｂが、工具が装着される工具主軸３２の端部３２ａに対して背向する形で形成されているので、加工に際して生じる切り粉などが、端部３２ａ側から侵入して突起部４２ｂ、４５ｂ部分に達することを極力防止することが出来る。これにより、主軸カップリング４２及び固定用カップリング４５の係合部と、クランプカップリング４３の係合部である突起部４３ｂとの間に切り粉が噛み込まれてしまい、クランプ不良となる事態の発生を未然に防止することが出来る。
【００５１】
なお、クランプ部材であるクランプカップリング４３と対向配置されるバランスリング５０などのバランス押圧部材は、実施例のように円環状に限らず、クランプカップリング４３のクランプ力を打ち消すことが出来る限りどのような形状でも良く、例えば、矢印Ｆ、Ｇ方向に移動駆動自在に設けられた複数の押圧部材などから構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による工作機械の一例を示した斜視図、
【図２】図２は、図１に示す工作機械のフロントドア内側を示した斜視図、
【図３】図３は、図２の刃物台における工具主軸周辺の詳細を示した側断面図、
【図４】図４は、図３のクランプ部の詳細を示す側断面図である。
【符号の説明】
１……工作機械
３１……刃物台本体（ヘッドストック）
３１ｂ……同期駆動手段、駆動手段（シリンダ）
３２……工具用主軸（工具主軸）
３７……ベアリング支持手段（ベアリングユニット）
４２……主軸側カップリング部材（主軸カップリング）
４２ｂ、４５ｂ……係合部（突起部）
４３……クランプ部材（クランプカップリング）
４５……刃物台本体側カップリング部材（固定用カップリング）
５０……バランス押圧部材（バランスリング）
５１……同期駆動手段（リターンリング）
５２……同期駆動手段、動力伝達手段（ピン）
６０Ａ……旋削工具（旋削工具ユニット）
６０Ｂ……回転工具（回転工具ユニット）
ＳＣ１……主軸クランプ位置
ＳＣ２……主軸アンクランプ位置
ＣＴ３……工具軸心（軸心）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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