JP2006082224A - ツールマガジン - Google Patents

Abstract

【課題】デスクトップサイズに好適であり、しかもワークに対して連続的に加工を施すことが可能な卓上サイズの加工装置を用いて連続加工を行う際に用いられるツールマガジンを提供すること。
【解決手段】ワーク１２の切削加工に際して加工装置１０のスピンドル５３に装着されるワーク保持部材６０又は切削工具を保持するツールマガジン１２０であり、回転軸１１１が挿入される軸受孔１２６を有する中心部１２１と、中心部１２１から延伸すると共に、ワーク保持部材６０又は切削工具が位置するツール保持部１２２を有する複数の延伸部１２３と、延伸部１２３に対応する個数分設けられると共に、中心部１２１から延伸し、かつツール保持部１２２に位置しているワーク保持部材６０又は切削工具を付勢力を有した状態で押さえ付ける撓み保持部１２４と、を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ツールマガジンに関する。

各種工業製品の生産が中国やアジア等、日本以外の国にシフトし、国内製造業の空洞化が深刻な問題となっている。特に、近年のような、大競争時代においては、人件費等のコストが高い日本国内では、付加価値が低い、大量生産品を製造することが困難となっている。

そこで、近年、少量多品種の生産に対応した生産体系の構築が試みられている。その１つとして、１９８０年代に出現した、マイクロマシン、マイクロファクトリーといった概念を具現化する試みが為されている。これらのうち、マイクロファクトリーにおいては、加工対象物が一般に微細であると共に、加工装置の小型化も図られている。

また、一般的な旋盤やフライス盤等の各種加工装置では、装置寸法が大きく、工場等の大きな設置スペースを要している。さらに、加工装置の重量も大きく、配置変更等により当該装置を移動させるためには、大掛かりな作業が必要となっている。そのため、小型かつ軽量な加工装置を具現化することにより、かかる問題の解決を図っている。また、加工装置が小さいため、少量多品種生産に対応させ易くなっている。

なお、現状では、マイクロファクトリー関連の先行技術としては、特許文献１および非特許文献１がある。このうち、特許文献１には、化学分野において、マイクロファクトリーが用いられるものについて記載されている。また、非特許文献１には、マイクロファクトリーの一種としての、デスクトップファクトリーの概略について、紹介している。

特開２００３−２３０８２９号公報（段落番号０００３参照） ２００２年１０月１８日付け日経産業新聞第１３面

上述の特許文献１に示されているように、マイクロファクトリーは、現状においては、主に化学分野において用いられている。そのため、切削加工等を行う加工装置に、マイクロファクトリーが適用された事例は、少ない。また、非特許文献１には、新しい概念であるデスクトップファクトリーの概略が記載されているのみで、具体的な加工装置を提示するには至っていない。

ところで、上述したマイクロファクトリー（デスクトップファクトリー）の概念を具現化する小型の加工装置は、設置スペースの問題から、旋盤やフライス盤等、複数の加工装置の機能を備える、複合機であることが望ましい。しかしながら、旋盤やフライス盤は、回転させる対象が夫々異なるため、１つの加工装置で両方の機能を実現することは困難である。

すなわち、上述したようなマイクロファクトリーに用いられる小型の加工装置においては、例えばデスクトップサイズ（卓上サイズ）とする必要がある等、設置スペースが限られているので、その実現は困難である。

さらに、一度、ワークに対し、加工装置を用いて切削加工を施した後に、別の加工装置を用いて新たな切削加工を施すことがある。この場合、現状では、最初の切削加工終了後に、その加工装置のチャックからワークを取り外し、その後に再び新たな加工装置のチャックにワークを保持させ、該加工装置で切削加工を行っている。しかしながら、その際に、ワークのチャックに対する保持位置が微小距離ずれるのが通常であり、精度の良い切削加工を行うことが困難となっている。

特に、小型の加工装置を用いて切削加工を行う場合、ワークもマイクロパーツのように小型であることが多く、該ワークの小型化に伴なって切削加工を精度良く行わなければならないケースが増大する。ワークが小型である場合、切削加工に際して要求される精度も高いことが多く、そのような要求下で、チャックからチャックへとワークを付け替えるのでは、精度良い切削加工を行うことは困難である。

また、マイクロパーツの如き小型のワークは、チャックに保持させること自体が困難であり、チャックにワークを保持させるに際して、ワークを落下させて紛失する等の問題が発生することがある。

さらに、現状の大型のマシニングセンタやターニングセンタでは、切削工具やワークを自動的に付け替えるための、ＡＴＣ機能を備えるタイプも存在する。しかしながら、小型（卓上サイズ）の加工装置においては、小型化の要請があるため、大型化の要因となるＡＴＣ機能を取り付けることは困難である。

本発明は、上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、デスクトップサイズに好適であり、しかもワークに対して連続的に加工を施すことが可能な卓上サイズの加工装置を用いて連続加工を行う際に用いられるツールマガジンを提供しよう、とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、ワークの切削加工に際して加工装置のスピンドルに装着されると共にワークを保持するワーク保持部材又は切削工具を保持するツールマガジンにおいて、回転軸が挿入される軸受孔を有する中心部と、中心部から延伸すると共に、ワーク保持部材又は切削工具が位置するツール保持部を有する複数の延伸部と、延伸部に対応する個数分設けられると共に、中心部から延伸し、かつツール保持部に位置しているワーク保持部材又は切削工具を付勢力を有した状態で押さえ付ける撓み保持部と、を具備するものである。

このように構成した場合には、ツール保持部に対してワーク保持部材又は切削工具を位置させると、該ワーク保持部材又は切削工具が、撓み保持部によって、付勢力を有した状態で押さえ付けられる。それにより、ワーク保持部材又は切削工具を、ツール保持部と撓み保持部との間で挟持させて、保持させることが可能となる。また、延伸部および撓み保持部は、複数設けられているので、同時に複数のワーク保持部材又は切削工具を保持させることが可能となる。それにより、当該ツール保持部に位置しているワーク保持部材又は切削工具を順次自動的に取り替えて切削加工を行うことができ、ワークの自動加工を実現することが可能となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、バネ特性に優れた材質からなる一枚部材を用いてツールマガジンが形成されているものである。このように構成した場合には、撓み保持部が優れたバネ特性を奏する状態にすることができる。それにより、ワーク保持部材又は切削工具を、撓み保持部とツール保持部との間で良好に挟持させることができる。

また、他の発明のツールマガジンは、ワーク保持部材又は切削工具を保持するツールマガジンにおいて、回転軸が挿入される軸受孔を有する中心部と、中心部から延伸すると共に、ワーク保持部材又は切削工具が位置するツール保持部を有する複数の延伸部と、延伸部に対応する個数分設けられると共に、中心部から延伸し、かつツール保持部に位置しているワーク保持部材又は切削工具を付勢力を有した状態で押さえ付ける撓み保持部と、を有し、中心部と延伸部と撓み保持部とを、バネ特性に優れた材質からなる一枚部材を用いて形成している。

このように構成した場合には、ツール保持部に対してワーク保持部材又は切削工具を位置させると、該ワーク保持部材又は切削工具が、撓み保持部によって、付勢力を有した状態で押さえ付けられる。それにより、ワーク保持部材又は切削工具を、ツール保持部と撓み保持部との間で挟持させて、保持させることが可能となる。また、延伸部および撓み保持部は、複数設けられているので、同時に複数のワーク保持部材又は切削工具を保持させることが可能となる。それにより、当該ツール保持部に位置しているワーク保持部材又は切削工具を順次自動的に取り替えて切削加工を行うことができ、ワークの自動加工を実現することが可能となる。また、このように構成した場合には、撓み保持部が優れたバネ特性を奏する状態にすることができる。それにより、ワーク保持部材又は切削工具を、撓み保持部とツール保持部との間で良好に挟持させることができる。

さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、ワーク保持部材又は切削工具の外周面には、ラジアル方向の全周に亘って嵌合溝が設けられていると共に、ツール保持部には、嵌合溝の窪み部分に嵌め込まれる突起部と、嵌合溝のフランジ部分に当接する台座部とが設けられていて、窪み部分に突起部が嵌め込まれ、かつ撓み保持部で付勢力を有した状態でフランジ部分の外周面を押さえ付けることによって、ワーク保持部材又は切削工具が保持されるものである。

このように構成した場合には、ワーク保持部材又は切削工具がツール保持部に位置する場合、突起部が嵌合溝の窪み部分に嵌め込まれ、台座部が嵌合溝のフランジ部分に当接する。また、フランジ部分の外周面が、撓み保持部で押さえ付けられる。それにより、ワーク保持部材又は切削工具は、嵌合溝を介してツールマガジンに保持される。このようにすれば、ワーク保持部材又は切削工具の保持に際して、位置ずれを来たすことを防止でき、良好にこれらをツールマガジンに保持させることができる。また、位置ずれを来たすことが防止されるので、加工装置に対するワーク又は切削工具を、加工装置に確実に保持させることができる。

本発明によると、デスクトップサイズでありながら、ワークに対して多彩な加工を施すことが可能な卓上サイズの加工装置を実現できる。また、ワーク保持部材を用いることにより、ワークを確実に保持することができると共に、ワークの加工精度の向上を図ることができる。さらに、ツールマガジンを用いることにより、加工装置がデスクトップサイズでありながら、ワークに対して連続的に加工を施すことが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態に係る卓上サイズの加工装置（以下、加工装置という。）について、図１から図９に基づいて説明する。図１は、本発明の位置実施の形態に係る、加工装置１０の構成を示す斜視図である。また、図２は、加工装置１０の構成を示す正面図である。さらに、図３は、加工装置１０の構成を示す側面図である。また、図４は、加工装置１０の構成を示す平面図である。

加工装置１０は、デスクトップサイズとなるように形成されており、例えば作業台１１（図２、図３参照）の上部に設置可能となっている。この加工装置１０は、平面形状が略矩形の基台２０を有している。基台２０には、その上面部２１に各種構成要素が取り付けられている。また、上面部２１の一部には、開口２２（図１および図４参照）が設けられていて、この開口２２を介してワーク１２の切り粉等が落とし込まれる。

なお、開口２２から落とし込まれる切り粉を受け止めるために、基台２０の下面側には、トレイ（不図示）を配置可能となっている。また、基台２０には、計４つの脚部２３が設けられている。この脚部２３は、加工装置１０を設置する作業台１１側に向かって延伸している。

このような基台２０に対して、本実施の形態では、ワーク１２と切削工具との間の相対位置を変化させるための、合計３つの駆動機構が設けられている。以下の説明では、基台２０に最も近接すると共に、当該基台２０の上面部２１に対して平行な方向（図１におけるＺ軸方向；第１の方向に対応）に、主軸台３１およびスピンドル３２（第１のスピンドルに対応）を移動させるための、第１の駆動機構に対応する駆動機構を、Ｚ駆動機構３０とする。

また、基台２０の上面部２１の法線方向（Ｚ軸に垂直な方向であって、上面部２１に平行な方向；図１におけるＸ軸方向；第３の方向に対応）に、次に述べるＹ駆動機構５０を移動させるための、第３の駆動機構に対応する駆動機構を、Ｘ駆動機構４０とする。さらに、上面部２１に対して垂直方向（図１におけるＹ方向；第２の方向に対応）に、主軸台５２およびスピンドル５３等を移動させるための、第２の駆動機構に対応する駆動機構を、Ｙ駆動機構５０とする。

このうち、Ｚ駆動機構３０では、Ｚ軸に沿うように、不図示のボールネジが配置される。そして、このボールネジに不図示のナット部が螺合している。ナット部は、主軸台３１と一体的に設けられている。また、ボールネジと同一軸線となるように、当該ボールネジを回転させるモータ３３が設けられている。また、主軸台３１は、摺動ガイド３４によって、Ｚ方向へのスライドがガイドされる。このため、ボールネジが回転駆動されると、主軸台３１は、摺動ガイド３４によってＺ方向へのスライドがガイドされる。

なお、上述のボールネジおよびナット部を覆うように、Ｚ駆動機構３０には、カバー部材３５が設けられている。カバー部材３５は、主軸台３１等がスライドしても、伸縮自在となるような、例えば蛇腹状の部材から構成されている。なお、蛇腹部は、摺動ガイド３４を覆う状態に設けられても良く、また摺動ガイド３４を覆わない状態に設けられても良い。

また、Ｚ駆動機構３０には、主軸台３１に入り込む状態で、スピンドル３２が設けられている。このスピンドル３２は、上述の主軸台３１を貫通する状態で設けられている。また、主軸台３１の後端側は、スピンドル３２の他端側が突出するように構成されている。かかるスピンドル３２の突出部分には、不図示の歯車プーリが取り付けられている。この歯車プーリには、不図示の歯車ベルトが掛け渡される。また、歯車ベルトは、スピンドル３２を回転させるモータ３６側の歯車プーリにも掛け渡される。それによって、モータ３６が回転駆動されると、その駆動が歯車プーリを介して、スピンドル３２側に伝達される。

なお、主軸台３１の内部には、不図示の軸受が、複数配置されている。また、主軸台３１の内部に歯車を配置し、モータ３６からの駆動力が減速される構成を採用しても良い。

主軸台３１の一端側における内部には、ツール取付部３７（図４参照）が設けられている。ツール取付部３７は、後述するツールシャンク６０および切削工具を取り付けるための部分である。また、ツール取付部３７のうち、スピンドル３２の軸線方向に沿う部分には、差込孔３８が形成されている。差込孔３８は、ツールシャンク６０を差し込むための部分である。なお、差込孔３８には、後述するワーク１２を保持するツールシャンク６０や切削工具を保持するツールシャンク６０やツールシャンク６０と外形が同じとなる切削工具のテーパ部６７に当接するテーパ孔部３８ａが設けられている。また、挿入されたツールシャンク６０等の脱落を防止する、不図示のロック機構が設けられている。

続いて、差込孔３８に差し込まれる、ワーク保持部材としてのツールシャンク６０の構成について、図５から図７に基づいて説明する。図５に示すように、ツールシャンク６０は、円筒状の本体部６１と、円筒状のコレットチャック６２と、円筒状のプルロッド６３と、コイルバネとなるバネ６４と、円筒状のロッドガイド６５と、を有している。これらのうち、本体部６１の外周面には、軸線方向の中途部分に、プーリ状の嵌合溝６６が設けられている。嵌合溝６６は、本体部６１の全周に亘る状態で、リング状に設けられている。この嵌合溝６６を介して、ツールシャンク６０は、後述するツールマガジン１２０のツール保持部１２２に保持される。

さらに、本体部６１の外周面のうち、嵌合溝６６よりも他端側（図５中右側）の部位には、円錐状となるテーパ部６７が設けられている。テーパ部６７は、上述したテーパ孔部３８ａに当接する部分である。このテーパ部６７と、ロッドガイド６５とが、装着部に対応する。

なお、後述するように、切削工具付きのツールシャンク６０やツールシャンク６０と外形が同じとなる切削工具も、差込孔３８に差し込み可能となっている。このため、切削工具用のツールシャンク６０やツールシャンク６０と外形が同じとなる切削工具にも、当該差込孔３８への差し込みに対応した部分（テーパ部）が設けられている。そのため、以下の説明では、切削工具付きのツールシャンク６０や切削工具自体のテーパ部も、テーパ部６７と同一の形状であることから、それらもテーパ部６７に含めて説明する。

また、本体部６１には、その軸線方向に向かう孔部６８が貫通している。この孔部６８には、チャック差込部６９、小径孔部７０、バネ差込部７１およびガイド差込部７２が設けられている。これらのうち、孔部６８の一端側（図５において、左側の部位）は、コレットチャック６２が差し込まれるチャック差込部６９となっている。なお、チャック差込部６９には、その開放端部側（図５において、左側の部位）に、後述するチャック爪７５と当接するテーパ面６９ａが設けられている。

また、孔部６８のうち、チャック差込部６９に隣接する他端側（図５において、チャック差込部６９の右側の部位）には、その内壁面から内径側に向かって突出する突出部７３が設けられている。かかる突出部７３の存在により、チャック差込部６９よりも狭められた小径孔部７０が形成されている。また、突出部７３は、付勢手段としてのバネ６４を受け止めるバネ受けとなっている。さらに、小径孔部７０に隣接する他端側（図５において、小径孔部７０の右側の部位）には、バネ差込部７１が設けられている。バネ差込部７１には、バネ６４と、後述するプルロッド６３のロッド部およびバネ受け部８１が位置する。

さらに、孔部６８のうち、バネ差込部７１に隣接する他端側（図５において、バネ差込部７１の右側の部位）には、ガイド差込部７２が設けられている。ガイド差込部７２には、ロッドガイド６５が差し込まれる。そのため、ガイド差込部７２の径は、バネ差込部７１の外径よりも、僅かに大きくなるように設けられている。

なお、ロッドガイド６５は、ガイド差込部７２に対して、例えばカシメ加工によって固定された状態となっている。しかしながら、ロッドガイド６５を適切に固定可能であれば、カシメ加工に限られずに、例えば溶接やネジ固定といった手法を用いて、ロッドガイド６５をガイド差込部７２（本体部６１）に対して固定した状態としても良い。

また、チャック差込部６９に差し込まれる、チャック部材としてのコレットチャック６２は、図５に示すように、ワーク１２を挿入するための挿入孔７４と、図５の左側部に配置されるチャック爪７５と、右側部に配置されるコレット基体部７７とを有している。また、チャック爪７５は、かかる挿入孔７４を覆う状態で設けられている。チャック爪７５は、本実施の形態では、当該挿入孔７４を覆う状態で３つ設けられている。すなわち、夫々のチャック爪７５は、コレットチャック６２のラジアル方向に沿って、略１２０度の角度範囲に亘って設けられていて、中心が切り取られた略扇形の正面形状を為すように設けられている。

また、３つのチャック爪７５によって、上述の挿入孔７４を覆う状態に構成されるが、かかるチャック爪７５のうち、ワーク１２を保持する保持部７６が存在する部位は、チャック爪７５の他の部分よりも、厚肉となるように設けられている。また、ワーク１２を良好に保持するために、保持部７６が存在する部位の挿入孔７４は、チャック爪７５の他の部分（後述するコレット基体部７７側の部分）により構成される挿入孔７４と比較して、その内径が小さくなるように設けられている。

なお、チャック爪７５の個数は、３つに限られるものではなく、２つ以上設ける構成であれば、例えば４つ等のように、その個数を種々変更可能である。なお、ワーク１２の取り外し性を考慮すると、チャック爪７５を３つ以上設けるようにするのが好ましい。

また、夫々のチャック爪７５は、コレット基体部７７と一体的に設けられている。しかも、チャック爪７５は、テーパ面６９ａから抜けた状態では、コレット基体部７７に対して、略垂直とはならずに、夫々のチャック爪７５が互いに離間する方向に向かって開くように、弾性力を有した状態で設けられている。

すなわち、チャック爪７５の先端部分（図５で左側）がテーパ面６９ａに当接している状態では、チャック爪７５は、テーパ面６９ａによって内径側に向かって押さえ付けられる。それにより、図５に示すように、チャック爪７５とコレット基体部７７とが略垂直となる。このとき、チャック爪７５は、コレット基体部７７に対して弾性的に曲げられて、撓んだ状態となる。しかしながら、チャック爪７５がチャック差込部６９（テーパ面６９ａ）から離れた状態では、当該押さえ付けた状態が解除され、上述の撓みによる弾性力によってチャック爪７５が互いに離間する方向に移動する。それによって、チャック爪７５部分、特に保持部７６の部分の挿入孔７４が拡がり、ワーク１２の保持が解除される。

また、図５に示すように、コレット基体部７７には、その径方向の中心部分を貫通する孔部７８が設けられている。この孔部７８には、プルロッド６３の一端側が挿入される。さらに、孔部７８に直交するように、ピン挿入孔７９が設けられている。ピン挿入孔７９には、ワークストッパピン８０が挿入される。それにより、小径のワーク１２が挿入孔７４に挿入された場合、このワーク１２が孔部７８側に移動するのを規制している。

また、図５に示すように、ロッド部材としてのプルロッド６３は、略棒状部材であり、その一端側が孔部７８に挿入された状態で取り付けられている。それにより、プルロッド６３とコレットチャック６２とが、一体的に設けられている。このプルロッド６３のうち、バネ差込部７１の他端側に配置される部分には、プルロッド６３の他の部分よりも外径側に向かって突出しているリング状のバネ受け部８１が設けられている。バネ受け部８１は、バネ差込部７１に挿入されているバネ６４の他端側を受け止めるための部分である。

また、プルロッド６３は、他端側（図５において右側）に向かって延出していて、ロッドガイド６５の内部の後述する貫通孔８２を貫通している。さらに、プルロッド６３の先端部分６３ａは、貫通孔８２の開口部分８２ａから突出可能となっている。すなわち、図５に示すように、プルロッド６３の先端部分６３ａは、ロッドガイド６５よりも他端側に向かって突出可能となっている。この先端部分６３ａは、通常は、バネ６４がバネ受け部８１を押す付勢力により、当該開口部分８２ａから突出している。そのため、先端部分６３ａは、後述する押し当て部１０１ａに押し当てられた場合、貫通孔８２の内部に押し込められる。

ロッドガイド６５には、その軸線方向を貫くように、貫通孔８２が設けられている。また、ロッドガイド６５のうち、一端側の部位（図５において左側の部位）は、上述のガイド差込部７２に差し込まれる、内挿部８３となっている。内挿部８３は、ガイド差込部７２への差込に対応した内径を有している。この内挿部８３がガイド差込部７２に挿入され、例えばカシメ加工が施されることにより、ロッドガイド６５が本体部６１に固定される。また、ロッドガイド６５のうち、他端側の部位（図５において右側の部位）は、先端ガイド部８４となっている。この先端ガイド部８４の外径は、ガイド差込部７２の外径よりも小さく設けられている。

また、先端ガイド部８４のうち、他端側の部分（図５において右側の部位）は、他の部分よりも外径の大きな係止部８５となっている。係止部８５は、後述する治具９０のシャンク差込孔９２の内部に存在するボール９９によって係止される部分である。

なお、内挿部８３と先端ガイド部８４との間の境界部分には、ガイド受け部８６が設けられている。ガイド受け部８６は、ガイド差込部７２の内径よりも大きく設けられている。そのため、ロックガイド６５の内挿部８３がガイド差込部７２に差し込まれた場合、ガイド受け部８６が本体部６１の他端側の端面で受け止められる状態で、ロックガイド６５が本体部６１に取り付けられる。

また、上述のツールシャンク６０にワーク１２を保持させる場合に用いる治具９０について、図６および図７に基づいて説明する。図６および図７に示すように、治具９０は、本体部９１を有していて、この本体部９１には、シャンク差込孔９２が形成されている。このシャンク差込孔９２には、その一端側に向かって内径が拡くなる、円錐状のテーパ孔部９３が設けられている。テーパ孔部９３には、上述したツールシャンク６０のテーパ部６７が受け止められる。また、シャンク差込孔９２には、テーパ孔部９３に続いて、一定の内径を有するガイド孔部９４が設けられている。

さらに、ガイド孔部９４の中途部分には、ボール逃がし溝９５が設けられている。ボール逃がし溝９５の内壁面は、ガイド孔部９４の他の内壁面よりも、外径側に向かうように設けられている。このボール逃がし溝９５には、後述するボール９９が位置することを可能としている。

また、図６および図７に示すように、ガイド孔部９４には、引き抜きキャップ９６が挿入される。引き抜きキャップ９６は、図６および図７に示すように、一端側が開放した有底円筒状のキャップ状部材である。この引き抜きキャップ９６には、内筒孔９７が設けられていて、上述した先端ガイド部８４を挿入可能としている。また、引き抜きキャップ９６の一端側には、ボール孔９８が設けられている。ボール孔９８は、引き抜きキャップ９６の筒部分を貫く状態で設けられており、少なくとも４つ以上設けられている。

また、図６および図７に示すように、１つのボール孔９８には、１つのボール９９が挿入される。なお、ボール孔９８のうち、内筒孔９７側すなわち中心側の開口直径Ｌ１は、その外周側の開口直径Ｌ２およびボール９９の直径よりも小さく設けられている。そのため、ボール孔９８にボール９９が位置した状態でも、当該ボール９９の内筒孔９７（中心側）に向かう移動が規制される。また、引き抜きキャップ９６が、ガイド孔部９４の奥側（図６，７において左側）に向かって挿入されると、ボール９９がボール逃がし溝９５に位置する状態となる。

また、図６に示すように、引き抜きキャップ９６には、当該引き抜きキャップ９６を貫く状態で、ロッド挿入孔１００が形成されている。ロッド挿入孔１００には、押し当てロッド１０１が挿入される。ここで、引き抜きキャップ９６をガイド孔部９４で所定距離だけ摺動させた場合に、当該引き抜きキャップ９６と押し当てロッド１０１とが干渉しないように、ロッド挿入孔１００は、該押し当てロッド１０１の直径よりも長さの長い長孔状に形成されている。

図６に示すように、治具本体部９１には、シャンク差込孔９２に対して直交する方向に向かって、貫通孔１０２が形成されている。上述の押し当てロッド１０１は、ロッド挿入孔１００と共に、貫通孔１０２にも挿入される。また、押し当てロッド１０１には、押し当て部１０１ａが設けられている。押し当て部１０１ａは、図６に示すように、引き抜きキャップ９６の内筒孔９７に対応する部分に形成されている。この押し当て部１０１ａに、プルロッド６３の先端部分６３ａが押し当て可能となっている。

また、引き抜きキャップ９６には、連結部材１０３を介して、シリンダ１０４が連結されている。このシリンダ１０４が治具本体部９１に対して接離することにより、引き抜きキャップ９６がシャンク差込孔９２の内部で摺動可能となっている。なお、シリンダ１０４と治具本体部９１の間には、シリンダ１０４の摺動をガイドするガイド部材１０５が設けられている。

図１〜図４に戻り、全体構成についての説明を続ける。図１に示すように、上面部２１から上方に向かい、支持フレーム２４が立設されている。支持フレーム２４は、例えば略箱型状となるように設けられていて、かかる箱型状の内部に、後述するＸ駆動機構４０のボールネジが収納される。

続いて、Ｘ駆動機構４０について、説明する。Ｘ駆動機構４０は、図１〜図４に示すように、基台２０のうち、Ｙ駆動機構５０よりも外縁側に位置している。このＸ駆動機構４０も、上述のＺ駆動機構３０と同様に、不図示のボールネジおよびナット部を有している。また、ボールネジと同一軸線上となるように、上述の支持フレーム２４には、当該ボールネジを回転させるためのモータ４１（図３および図４参照）が設けられている。また、ナット部は、Ｙ駆動機構５０に対して一体的に設けられている。さらに、Ｘ駆動機構４０にも、摺動ガイド（不図示）が設けられていて、ボールネジが回転すると、ナット部およびＹ駆動機構５０が、Ｘ方向に移動することを可能としている。

続いて、Ｙ駆動機構５０について説明する。Ｙ駆動機構５０は、上述したように、Ｘ駆動機構４０のモータ４１の駆動により、Ｘ方向に移動可能に設けられている。このＹ駆動機構５０は、プレート５１を有していて、かかるプレート５１の上部に、主軸台５２、スピンドル５３（第２のスピンドルに対応）、不図示のボールネジを回転させるモータ５４、およびスピンドル５３を回転させるモータ５５が固定的に設けられている。なお、主軸台５２、スピンドル５３、モータ５４，５５といった、Ｙ駆動機構５０の構成要素は、上述のＺ駆動機構３０の構成要素と同様となっているため、その詳細についての説明は省略する。

長尺状のプレート５１には、刃物台５６が取り付けられている。刃物台５６は、切削工具としての長尺状のバイト５７を取り付ける部分である。また、刃物台５６には、複数のバイト５７（図２〜図４参照）を取り付けるための取付用溝５８（図１および図２参照）および複数のネジ孔（図示省略）が設けられている。かかる取付用溝５８およびネジ孔の存在により、バイト５７の刃部を支持する支持部を当該取付用溝５８に差し込むと共に、バイト５７を固定する固定具（図示省略）をネジによって固定可能となる。それにより、刃物台５６にバイト５７が取り付けられる。

なお、本実施の形態では、スピンドル５３に取り付けられる切削工具（フライス）の中心軸と、バイト５７の刃先とが、Ｙ軸において同一直線上に配置されている。かかる同一直線上となる配置は、本実施の形態においては、正面（図２参照）から見た場合に、Ｙ軸において同一直線上となるように配置されている。しかも、側面（図３参照）から見た場合、バイト５７の刃先がフライスの刃先から図３において右側にずれている。このため、フライス加工のためにＹ駆動機構５０が上下動してもバイト５７が邪魔にならない。なお、例えば側面（図３参照）から見た場合に、フライスの先端部分とバイト５７の先端部分とが、Ｙ軸において同一直線上となるように、しかもバイト５７が図３においてより奥側となるように配置しても良い。

続いて、ＡＴＣユニット１１０について説明する。ＡＴＣ（Automatic Tool Changer）ユニット１１０は、自動交換ユニットに対応するものである。このＡＴＣユニット１１０は、ツールマガジン１２０を有していて、このツールマガジン１２０によって、ツールシャンク６０の外形と同一な外形を有する切削工具や、切削工具を保持したツールシャンク６０や、ワーク１２を保持した状態のツールシャンク６０が保持される。

ツールマガジン１２０は、例えばベリリウム銅（ＢｅＣｕ）といった、優れたバネ特性を有する材質の、一枚部材によって形成されている。ツールマガジン１２０が、かかる一枚部材から形成されることにより、ツールマガジン１２０のサイズの極小化（小型化）が図られている。なお、ツールマガジン１２０の材質は、ベリリウム銅に限られるものではなく、リン青銅等、バネ特性に優れた材質であれば、どのような材質を用いても良い。

図８に示すように、ツールマガジン１２０は、その平面形状が略六角形状の中心部１２１を有していると共に、この中心部１２１から外部に向かう複数（本実施の形態では、計６つ）のツール保持部１２２を有している。このツール保持部１２２は、延伸部１２３に設けられている。

延伸部１２３は、中心部１２１から外方に向かうように設けられている。そして、この延伸部１２３には、当該延伸部１２３の外径側から内径側に向かい、半円形状に切り欠かれると共に切り欠かれた残余部分が略Ｊ字形状とされたツール保持部１２２を有している。すなわち、本実施の形態では、延伸部１２３の一側辺Ｍ１は、中心部１２１から離れる状態で長く突出しているが、延伸部１２３の他側辺Ｍ２は、当該一側辺Ｍ１よりも長くは突出していない。また、ツール保持部１２２と一側辺Ｍ１との間の延伸部１２３の肉厚寸法（周方向の長さ）は、該ツール保持部１２２と他側辺Ｍ２との間の肉厚寸法（周方向の長さ）よりも大きくなるように設けられている。

なお、延伸部１２３の断面形状を、図９に示す。なお、図９（Ａ）は、ツールシャンク６０が取り付けられた状態における、図８におけるＡ−Ａ線の断面形状を示す図で、図９（Ｂ）は、Ｂ−Ｂ線の断面形状を示す図である。この図９（Ａ）に示すように、ツール保持部１２２は、突起部１２３ａと、突起根元部１２３ｂと、台座部１２３ｃと、を有している。突起部１２３ａは、ツール保持部１２２の幅方向の中央部分に位置していて、台座部１２３ｃよりも突出している部分である。この突起部１２３ａと突起根元部１２３ｂとは、ツールシャンク６０および切削工具の嵌合溝６６の窪み部分６６ａに嵌め込まれる。また、突起部１２３ａと突起根元部１２３ｂが窪み部分６６ａに嵌め込まれた場合、当該嵌合溝６６のフランジ部分６６ｂの外周面が、台座部１２３ｃに当接する状態となる。

また、延伸部１２３の近傍には、スリット１２５を隔てて撓み保持部１２４が設けられている。すなわち、スリット１２５の存在により、延伸部１２３と撓み保持部１２４とが分離している。撓み保持部１２４は、幅が狭く、撓み変形することが可能な弾性片部１２４ａと、この弾性片部１２４ａの突出の先端部分に設けられている当接部１２４ｂと、を有している。

これらのうち、当接部１２４ｂは、弾性片部１２４ａよりも周方向に幅が拡くなるように設けられていて、しかも、当接部１２４ｂよりもツール保持部１２２の円弧中心に対して突出している。そのため、ツール保持部１２２に上述のツールシャンク６０等を押し込む場合、この当接部１２４ｂが押されて弾性変形するが、当該ツール保持部１２２に押し込まれて、保持状態となった場合には、当接部１２４ｂは、一度撓んだ弾性片部１２４ａの復元により、ツールシャンク６０のフランジ部分６６ｂに当接し（図９（Ｂ）参照）、ツールのシャンク６０等の脱落を防止する。それにより、ツールシャンク６０等は、ツール保持部１２２に良好に保持される状態となる。

なお、上述のスリット１２５は、本実施の形態では、上述の延伸部１２３および撓み保持部１２４の付け根部分と同程度の位置まで、切り欠かれている。

このようなツールマガジン１２０が、ＡＴＣ回転軸１１１（回転軸に対応）に取り付けられている。なお、図８に示すように、中心部１２１の中央には、当該中心部１２１を貫通する軸受孔１２６が形成されている。また、この軸受孔１２６の周囲には、複数（本実施の形態では４つ）のネジ孔が形成されている。この軸受孔１２６にＡＴＣ回転軸１１１を差し込み、さらにカバー部材を介してネジを捻じ込むことにより、ＡＴＣユニット１１０のＡＴＣ駆動機構１１２に、ツールマガジン１２０が取り付けられる。また、ＡＴＣ回転軸１１１は、Ｘ軸と平行に設けられている。

なお、ＡＴＣ駆動機構１１２は、図１、図３および図４に示すように、モータ（ステップモータ）１１３を有していて、このモータ１１３によって、ツールマガジン１２０が回転駆動させられる。なお、この際のモータ１１３の駆動制御は、この実施の形態では、ステップモータを用いることから、フィードバックを行わないオープンループ制御となっているが、他のモータ又はステップモータを用いた閉ループ制御としても良い。

また、ＡＴＣ駆動機構１１２は、ＡＴＣ回転軸１１１を保持する支持部材１１４を有していて、この支持部材１１４に設けられている軸受孔（不図示）の内部にＡＴＣ回転軸１１１が、例えばベアリングを介して取り付けられている。また、ＡＴＣ回転軸１１１とモータ１１３との間には、複数の歯車から構成されるギヤ輪列（図示省略）が設けられていて、当該モータ１１３の駆動を減速可能となっている。

なお、かかる歯車の介在と共に、該歯車のギヤ数を適切に設定する。この設定は、ｎパルス（ｎは整数）のパルスがモータ１１３に与えられたときに、ツールマガジン１２０が具備するツール保持部１２２に装着されている切削工具やツールシャンク６０に対応した、適切な割り出し角度（図８では、３６０度÷６個で６０度間隔）となるように設定されている。すなわち、ｎパルス（ｎは整数）×１パルス当たりの回転角度＝割り出し角度となるように、１パルス当たりの回転角度が、歯車によって調整されている。

ここで、図８に示すツールマガジン１２０は、ツール保持部１２２を合計６個備えている。しかしながら、ツールマガジン１２０は、ツール保持部１２２を６個備える構成には限られず、例えば８個や１２個等の、単数又は複数のツール保持部１２２を備える構成を採用することも、勿論可能である。この場合も、３６０度をツール保持部１２２の個数で割った割り出し角度について、ｎパルス（ｎは整数）×１パルス当たりの回転角度＝割り出し角度となるように、１パルス当たりの回転角度を、歯車によって調整すればよい。

さらに、支持部材１１４は、ＡＴＣテーブル１１５上に、摺動自在に取り付けられている。このＡＴＣテーブル１１５の摺動方向は、上述したＺ駆動機構３０の摺動方向（Ｚ軸方向）と、同一である。また、支持部材１１４をかかるＺ軸方向に摺動させるために、不図示のボールネジ、モータおよび摺動ガイド等が設けられているが、上述のＺ駆動機構３０、Ｘ駆動機構４０およびＹ駆動機構５０と同様の構成のため、その詳細については説明を省略する。

また、モータ３３，３６，４１，５４，５５，１１３は、制御装置１３０（図１参照）に接続されている。この制御装置１３０は、記憶部１３１を具備していて、この記憶部１３１には、制御プログラムが記憶されている。制御プログラムは、制御装置１３０が具備するＲＡＭに読み出され、さらに当該制御装置１３０が具備する中央演算処理手段（不図示）に読み込まれることにより、ワーク１２の多彩な切削加工パターンに対応させて、各モータ３３，３６，４１，５４，５５，１１３を制御作動させることを可能としている。この実施の形態では、ワーク１２や切削工具の移動分解能は、０．５ミクロン（μｍ）とされているが、０．１ミクロンや０．１ミクロン未満とすることも可能である。

なお、本実施の形態では、制御装置１３０として、加工装置１０と別体のパーソナルコンピュータを用いているが、制御装置１３０を加工装置１０内に組み込んでも良い。その場合、基台２０の上部又は基台２０の下部に制御装置１３０を組み込むか、基台２０の側方に取り付けるのが好ましい。

また、上述した各構成要素の主要な構成要素の寸法値について、従来の構成要素の寸法値と比較しながら説明する。上述したツールマガジン１２０は、その外径が、約１０８ｍｍとなっている。これに対して、従来の一般的な大きさの加工装置における、ＡＴＣ装置（例えばチェーン駆動式のもの）の大きさとしては、例えば４０〜８０個等の切削工具を取り付けるため、高さ寸法が１ｍ、幅寸法が１ｍ、厚み方向の寸法が１ｍのものがある。そのため、本実施の形態のツールマガジン１２０においては、かなりの小型化が達成されている。

また、チェーン駆動式のＡＴＣ装置以外にも、切削工具を多数取り付けることが可能な円盤状の下刃物台を具備する構成も存在する。この下刃物台は、その直径が５０ｃｍ〜１ｍ程度の大きさとなっていることが、一般的である。これに対して、かかる下刃物台のように切削工具を取付可能な、本実施の形態のツールマガジン１２０は、上述したように外径が約１０８ｍｍである。同様に、下刃物台のように切削工具を取り付け可能な、刃物台５６の幅寸法も、かかるツールマガジン１２０の直径と同程度となっている。

また、上述したツールシャンク６０の大きさは、嵌合溝６６のフランジ部分の外周面の直径が２３．５ｍｍ、嵌合溝６６の内周面の直径が１６ｍｍとなっている。これに対して、従来の一般的な加工装置のＡＴＣ装置で用いられているツールシャンクには、その大きさが、例えばビール用の大瓶サイズのものがある。しかも、ツールシャンクのうち、切削工具を取り付ける取付部分に、該切削工具を回転駆動させるためのモータを具備する構成も存在し、大型化の要因となっている。かかる従来の構成と比較して明らかなように、本実施の形態のツールマガジン１２０に取り付けられるツールシャンク６０は、非常に小さくなるように設けられている。

なお、上述したツールマガジン１２０およびツールシャンク６０の寸法は、卓上サイズに適するものとしての一例であり、その寸法の値は、上述の値に限られるものではない。すなわち、卓上サイズに適する寸法値であれば、上述の寸法値は適宜変更可能である。

以上のような構成を有する加工装置１０の作用（動作）について、以下に説明する。

まず、ワーク１２をツールシャンク６０に取り付ける動作について説明する。なお、この場合、ツールシャンク６０に取り付けられるワーク１２は、細径の円柱状部材である。まず、作業者がツールシャンク６０を、治具９０のシャンク差込孔９２に差し込む。この場合、プルロッド６３の先端部分６３ａが、押し当てロッド１０１の押し当て部１０１ａに当接するまで、ツールシャンク６０が差し込まれる（図６参照）。このとき、係止部８５がボール９９を外周方向に押しながらボール逃がし溝９５を通過し、係止部８５以外の先端ガイド部８４が、ボール逃がし溝９５に位置する状態となる。

また、このとき、引き抜きキャップ９６を、ツールシャンク６０のシャンク差込孔９２への挿入に先立って、当該シャンク差込孔９２に挿入しておく。すると、係止部８５が、ボール孔９８を通過する状態で内筒孔９７に挿入される。なお、この引き抜きキャップ９６のシャンク差込孔９２への挿入と共に、押し当てロッド１０１を貫通孔１０２およびロッド挿入孔１００に挿入しておく。

続いて、引き抜きキャップ９６をシャンク差込孔９２の後端側から引っ張る。すると、ボール孔９８に嵌め込まれているボール９９が押され、ボール逃がし溝９５から外れて係止部８５にぶつかるが、その状態でさらに引き抜きキャップ９６を引っ張る。それによって、プルロッド６３の先端部分６３ａが、押し当てロッド１０１の押し当て部１０１ａに強く衝突する。すると、係止部８５はボール９９によって押されて、シャンク差込孔９２の後端側に向かって移動する。

ここで、先端部分６３ａが押し当て部１０１ａに強くぶつかっても、押し当てロッド１０１は、貫通孔１０２に差し込まれているため、治具９０に対して移動しない。それにより、係止部８５と一体的に設けられている、先端ガイド部８４および本体部６１が、ボール９９の移動に伴なって、シャンク差込孔９２の後端側に向かって移動する。この移動が進行すると、図７に示すように、先端部分６３ａが、ロッドガイド６５の貫通孔８２に押し込められる。

なお、このとき、突出部７３がバネ６４を押し縮める一方、バネ受け部８１は、バネ６４の弾性力に抗しながら、当該バネ６４を突出部７３と協働し押し縮める。すなわち、先端部分６３ａが押し当て部１０１ａにぶつかった後に、さらに引き抜きキャップ９６によって移動させられる場合、バネ６４の弾性力に抗しながら、貫通孔８２に先端部分６３ａが押し込められる。

一方、プルロッド６３は、治具本体部９１に対して移動しないため、かかるプルロッド６３と一体的に設けられているコレットチャック６２も、治具本体部９１に対して移動しない。このため、チャック爪７５の保持部７６の外周面が、テーパ面６９ａに当接している状態が解かれ、当該チャック爪７５が、僅かに一端側に向かって飛び出る（図７参照）。このとき、チャック爪７５は、コレット基体部７７に対して弾性力を有して撓んでいる状態が開放され、挿入孔７４の内径（図７の左側の部分の内径）が拡げられる。

そして、かかる挿入孔７４が拡げられた状態で、ワーク１２を挿入孔７４に差し込む。この後に、引き抜きキャップ９６をシャンク差込孔９２の一端側（図６および図７において左側）に向かって押し戻す。それにより、先端部分６３ａが、押し当て部１０１ａに強く押し当てられた状態から開放される。このとき、バネ６４が突出部７３を押す力により、本体部６１とロットガイド６５は押し戻される。それにより、先端部分６３ａが再び貫通孔８２から露出する状態となる。

また、バネ６４の復元力により、本体部６１が元に戻る（図７で左側へ進行する）ことにより、プルロッド６３と一体的に設けられているコレットチャック６２のチャック爪７５も、再びテーパ面６９ａに押し当てられる。それにより、チャック爪７５は、拡開しようとする弾性力に抗しながら、互いに狭まる方向に移動する。このように、挿入孔７４の内径が狭まると、ワーク１２が保持部７６によって強く保持される。

以上のようにして、ツールシャンク６０は、ワーク１２のスラスト方向およびラジアル方向への移動を規制する状態で、当該ワーク１２を保持する。なお、ワーク１２をツールシャンク６０から取り外す場合も、同様にツールシャンク６０をシャンク差込孔９２に差し込めば良いが、その手順は共通するため、詳細については説明を省略する。

続いて、作業者は、ツールシャンク６０を治具９０から引き抜いて取り外す。その後、ワーク１２付きのツールシャンク６０をツール取付部３７の差込孔３８から差し込む状態で、取り付ける。また、かかるツールシャンク６０の取り付けに前後して、作業者は、切削工具付きのツールシャンク６０又はツールシャンク６０の外形と同外形の切削工具を、ツールマガジン１２０のツール保持部１２２に複数保持させる。この場合、作業者が切削工具自体又は切削工具付きのツールシャンク６０の嵌合溝６６を、ツール保持部１２２に押し込むと、撓み保持部１２４が弾性変形するが、さらに押し込むと、撓みの変極点を通過して、撓み保持部１２４が戻ろうとする。それにより、突起部１２３ａと突起根本部１２３ｂが嵌合溝６６の窪み部分６６ａに嵌め込まれると、当接部１２４ｂがフランジ部分６６ｂの外周面を押さえ付けると共に、台座部１２３ｃにフランジ部分６６ｂの外周面が接触する状態となる。このようにして、切削工具が、ツールマガジン１２０に複数個保持される。

なお、切削工具のツールシャンク６０への取り付け、取り外しは、先のワーク１２の代わりに切削工具となることが相違するのみで、ワーク１２の取り付け、取り外しと全く同様に行われる。また、切削工具をツールシャンク６０へ取り付ける場合には、コレットチャック６２の構造を異ならせても良い。

次に、ツールマガジン１２０に保持されている切削工具が、Ｙ駆動機構５０に設けられている主軸台５２の差込孔（不図示）に差し込まれる際の動作について説明する。まず、モータ１１３の回転等により、切削工具付きのツールシャンク６０又は切削工具自体を保持している特定のツール保持部１２２が、チャッキングを行うために適切な角度となるように、予めツールマガジン１２０を回転させておく。この後に、不図示のモータが作動して、支持部材１１４およびツールマガジン１２０が、Ｚ軸方向の一端側（図１および図２において左側）に向かって移動させられる。

また、Ｙ駆動機構５０に設けられている主軸台５２の差込孔が、ツール保持部１２２に対応した高さ位置となるように、予めモータ５４を作動させておく。その状態で、モータ４１を作動させ、主軸台５２をＹ軸方向の一端側に向かって移動させる。そして、主軸台５２が所定距離進行すると、差込孔に切削工具付きのツールシャンク６０又は切削工具自体のテーパ部６７および先端部分が差し込まれる。なお、所定だけ差し込みが進行した後に、当該切削工具付きのツールシャンク６０又は切削工具自体が確実に保持されると、不図示のモータが作動して、ツールマガジン１２０および支持部材１１４を、Ｚ軸方向の他端側に向けて退避させる。それにより、切削工具付きのツールシャンク６０又は切削工具自体がツール保持部１２２から外れ、ワーク１２の切削加工を行える状態となる。

ここで、切削工具が、フライス（不図示）である場合には、ワーク１２の回転を停止したまま、フライスを回転駆動させつつ、Ｘ駆動機構４０、Ｙ駆動機構５０およびＺ駆動機構３０を駆動させる。それにより、ワーク１２に対して、３軸加工を行うことができる。例えば、Ｙ駆動機構５０およびＺ駆動機構３０の作動により、ワーク１２および細径のフライスを適切な位置となるように設定した後に、モータ４１の作動により、フライスをＸ軸方向の一端側に向けて移動させた場合、ワーク１２に対して穴開け加工を行うことができる。また、主軸台５２にドリルを取り付けて、ワーク１２に対して穴開け加工を行うことも可能である。

また、作業者がツールマガジン１２０に切削工具付きのツールシャンク６０又は切削工具自体を保持させずに、バイト５７を用いてワーク１２に対して切削加工を行うことも可能である。この場合、上述と同様に、主軸台３１にワーク１２を取り付けると共に、刃物台５６の取付用溝５８にバイト５７を差し込んで、当該バイト５７を不図示の固定具で固定する。

その後に、モータ３６を駆動させ、スピンドル３２およびワーク１２を回転駆動させる。その状態で、Ｚ駆動機構３０、Ｙ駆動機構５０（Ｘ駆動機構４０）を適宜駆動させ、バイト５７の刃先をワーク１２に押し当てる。そして、モータ４１を作動させて切り込み量の調整を行ったり、モータ３３を作動させてワーク１２を移動させる等により、ワーク１２に対して、外径削り、溝入れ、テーパ削り、突っ切り等の種々の切削加工を行うことができる。

このような構成の加工装置１０、ツールシャンク６０およびツールマガジン１２０によると、卓上サイズでありながら、Ｚ駆動機構３０、Ｘ駆動機構４０およびＹ駆動機構５０の作動により、ＸＹＺの３方向に、ワーク１２とバイト５７、又はワーク１２とフライスとの間の相対位置を変化させながら、ワーク１２を切削加工することができる。

なお、本実施の形態では、Ｚ駆動機構３０およびＸ駆動機構４０は、基台２０に取り付けられると共に、Ｙ駆動機構５０は、Ｘ駆動機構４０に取り付けられている。このため、スピンドル５３および刃物台５６は、Ｘ駆動機構４０およびＹ駆動機構５０の駆動によって形成されるＸＹ平面方向に移動させることができる。また、Ｚ駆動機構３０により、スピンドル３２がＺ方向に移動されるので、ワーク１２とバイト５７又はワーク１２とフライスとの間の相対位置を３軸方向で変化させながら、ワーク１２を自在に切削加工させることができる。

また、バイト５７が取り付けられる刃物台５６と、フライスやツールシャンク６０が取り付けられるスピンドル５３とが、プレート５１を介して一体的に設けられている。そのため、刃物台５６とスピンドル５３とを別個独立して設ける場合と比較して、省スペース化を実現することが可能となる。すなわち、フライスを具備するフライス盤と、バイト５７を具備する旋盤との両方の機能を兼ね備える複合機を、省スペース化を図りながら、実現することができる。

さらに、ツールシャンク６０を用いてワーク１２を保持させる構成を採用している。この場合、プルロッド６３の先端部分６３ａを押し込むことによって、チャック爪７５がテーパ面６９ａに付勢されている状態が解除され、挿入孔７４を容易に拡げることができる。それにより、ワーク１２の差し込み、およびワーク１２の取り外しを容易に行うことができる。また、ワーク１２の代わりにフライスなどの切削工具をツールシャンク６０に保持させると、切削工具の取り外しも容易に行うことができると共に部品の共通化により低コスト化が達成される。さらに、切削工具自体の外形をツールシャンク６０の外形と同一とすると、ワーク１２付きのツールシャンク６０と切削工具自体とを、同一感覚で使用でき、扱いやすいものとなると共に、部品の共通化が図れ、低コスト化が達成される。

また、プルロッド６３の先端部分６３ａを押し込まない場合には、バネ６４の付勢力によって、チャック爪７５がテーパ面６９ａに付勢される。それにより、チャック爪７５が孔部６８の内径側に移動し、挿入孔７４が狭められる。そのため、ワーク１２が挿入孔７４に挿入されている場合には、当該ワーク１２がチャック爪７５によって挟持され、このワーク１２を確実に保持することができる。また、切削工具の保持に際し、ツールシャンク６０を利用すると、同様の効果が発生する。

さらに、上述のツールシャンク６０にワーク１２を保持させた状態で、加工装置１０のスピンドル３２，５３に、当該ツールシャンク６０を取り付けることができる。そのため、例えばマイクロパーツといった小さなワーク１２を、加工装置１０の外部において装着させることができる。それにより、当該小さなワーク１２を、加工装置１０の内部において装着する際に生じていた、ワーク１２を落下させて紛失する等の問題が生じなくなる。また、マイクロパーツを加工する切削工具自体も小さくなるので、切削工具の保持に際し、ツールシャンク６０を利用すると、紛失する等の問題が生じなくなる。

また、ワーク１２を取り外さずに、ツールシャンク６０ごと、加工装置１０に着脱されるので、最初の加工装置のチャックからワーク１２を取り外した後に、再び新たな加工を行う加工装置のチャックにワーク１２を保持させる、といったことを行わなくて済む。そのため、ワーク１２が小さい場合でも、スピンドル３２，５３とワーク１２との間で微小な位置ずれが生じるのを極力抑えることができ、精度の良い切削加工を行うことができる。

また、本体部６１の他端側には、貫通孔８２を有するロッドガイド６５が取り付けられている。このため、プルロッド６３は、ロッドガイド６５の貫通孔８２によって、その摺動が良好にガイドされる。また、プルロッド６３は、ロッドガイド６５の貫通孔８２に差し込まれると共に、プルロッド６３の先端部分６３ａが、貫通孔８２から突出可能となっている。このため、先端部分６３ａを押し込めば、プルロッド６３は、バネ６４の付勢力に抗して、貫通孔８２の内部に押し込められる。それにより、チャック爪７５がテーパ面６９ａによって付勢された状態を解除させることができ、ワーク１２等の挿入孔７４に対する挿脱を、容易に行うことが可能となる。

さらに、ロッドガイド６５の先端側には、係止部８５が設けられている。このため、治具９０のシャンク差込孔９２に、ロッドガイド６５およびテーパ部６７を差し込んだ後に、引き抜きキャップ９６をシャンク差込孔９２の他端側に向けて移動させると、ボール９９と係止部８５との係合により、ロッドガイド６５および本体部６１を、その他端側に向けて移動させることができる。それにより、先端部分６３ａを、シャンク差込孔９２の他端側に移動しない押し当て部１０１ａに強く押しつけて、プルロッド６３を貫通孔８２に押し込めることができる。

また、本体部６１の外周面には、嵌合溝６６が形成されている。このため、ワーク１２付きのツールシャンク６０を、嵌合溝６６を介してツールマガジン１２０に対して保持させることができる。それにより、多数のワーク１２を連続的、かつ自動的に加工させることができる。

さらに、スピンドル３２およびスピンドル５３のいずれも、ツールシャンク６０を着脱自在としている。このため、スピンドル３２，５３のいずれか一方にワーク１２付きのツールシャンク６０を取り付けて、いずれか他方に切削工具付きのツールシャンク６０又は切削工具自体を取り付けることにより、例えばワーク１２に対してフライス穴開け加工を行うことができる。

また、ツールマガジン１２０を用いているため、ツールシャンク６０に保持された切削工具（フライス）又はツールシャンク６０と同外形の切削工具を、当該ツールマガジン１２０のツール保持部１２２に複数保持させることができる。このため、ＡＴＣユニット１１０にツールマガジン１２０を取り付けると、切削工具自体又は切削工具付きのツールシャンク６０を順次取り替えて、スピンドル５３に装着させることができ、ワーク１２の連続的な切削加工を実現することが可能となる。すなわち、ワーク１２の自動加工を実現することが可能となる。

また、ツールマガジン１２０は、ツール保持部１２２の他に、撓み保持部１２４を具備しているので、切削工具自体（フライスなど）又は切削工具（フライスなど）付きのツールシャンク６０を、付勢力を有した状態で押さえ付けて、確実に保持させることができる。特に、ツールマガジン１２０は、ベリリウム銅等の、バネ特性に優れた材質を用いて形成されているため、ツール保持部１２２と撓み保持部１２４との間で、切削工具自体又は切削工具付きのツールシャンク６０を、一層良好に挟持させることができる。なお、ツールマガジン１２０にワーク１２を保持したツールシャンク６０を取り付けるようにしても良い。このようにすれば、多数のワーク１２をスピンドル３２に取り付けたフライスなどの切削工具で連続的に加工することができる。

また、ツールマガジン１２０のツール保持部１２２には、突起部１２３ａ、突起根本部１２３ｂおよび台座部１２３ｃが設けられている。そのため、上述の嵌合溝６６の窪み部分６６ａに突起部１２３ａと突起根本部１２３ｂを嵌め込み、フランジ部分６６ｂの外周面を台座部１２３ｃに当接させることで、ツールシャンク６０やツールシャンク６０と同外形の切削工具の保持に際して、位置ずれを来たすことを防止できる。それにより、ツールマガジン１２０にツールシャンク６０やツールシャンク６０と同外形の切削工具を良好に保持させることができる。また、位置ずれを来たすことが防止されるので、ワーク１２又は切削工具を、加工装置１０に対して確実に装着させ、又は外すことができる。

さらに、刃物台５６に取り付けられるバイト５７の刃先と、スピンドル５３に取り付けられるフライスの中心軸とは、正面から見た場合に、Ｙ軸に沿う同一直線上に配置されている。このため、ワーク１２に対するフライス加工と、該ワーク１２に対する旋盤加工とを切り替える際に、フライスとバイト５７との間の切り替え時間が短くて済み、切削加工における作業時間を短縮することができる。

また、バイト５７の刃先と、フライスの中心軸とが、同じＹ軸に沿う同一直線上に配置されるため、バイト５７又はフライスが、他方に対して不必要に突出するのを抑えることができる。特に正面から見た場合以外に、側面から見た場合に、バイト５７の刃先とフライスの先端部分とが、Ｙ軸において同一直線上となるように配置される場合には、一層不必要な突出を抑えることができる。それにより、卓上サイズの加工装置１０のコンパクト化を達成することができる。

また、上述のように、フライス加工と旋盤加工の両方を行えるコンパクトな加工装置１０を実現することができるので、例えば個人で複合的な切削加工を行える工作機械を所有したい、といった新たなニーズを開拓することができる。すなわち、現状の工作機械の市場は、業務用のみであるが、一般消費者を対象として市場を拡大することが可能となる。そのため、かつてのコンピュータのように、大きな市場を開拓する可能性があり、その点でも、本発明は有用である。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

上述の実施の形態では、ＡＴＣユニット１１０は、Ｙ駆動機構５０に存在する、スピンドル５３に対して、ワーク１２を保持するツールシャンク６０や切削工具（フライス）を保持するツールシャンク６０やツールシャンク６０と同外形の切削工具を着脱させるために設けられている。しかしながら、スピンドル５３に加え、Ｚ駆動機構３０に存在するスピンドル３２に対しても、ワーク１２や切削工具を保持するツールシャンク６０又は切削工具自体を着脱させるために、上述のＡＴＣユニット１１０と同様のＡＴＣユニットを設けるようにしても良い。また、Ｚ駆動機構３０に存在するスピンドル３２に対してのみ、上述のＡＴＣユニット１１０と同様のＡＴＣユニットを設けるようにしても良い。

なお、スピンドル５３やスピンドル３２にワーク１２や切削工具を供給するＡＴＣユニット１１０又は同様のＡＴＣユニットを、切削工具（フライス）を保持するツールシャンク６０のみを着脱するものとしたり、ツールシャンク６０と同外形の切削工具のみを着脱するものとしたり、両者を混在させ両者を着脱するものとしても良い。また、ＡＴＣユニット１１０又は同様のＡＴＣユニットを、ワーク１２を保持するツールシャンク６０や切削工具を保持するツールシャンク６０やツールシャンク６０と同外形の切削工具の中のいずれか２種又は３種を着脱させるために使用しても良い。このような使用方法は、スピンドル５３やスピンドル３２についても適用できる。

また、上述の実施の形態では、プレート５１を介して、刃物台５６とスピンドル５３とが一体的に設けられている。しかしながら、刃物台５６と同様の刃物台を、スピンドル３２に対して、例えばプレート５１と同様の板状部材を介して、一体的に設けるようにしても良い。また、スピンドル３２に対してのみ、上述の刃物台５６と同様の刃物台を、一体的に設けるようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、ワーク１２に対する切削工具の相対位置を、ＸＹＺの３軸方向に移動させることを可能としている。しかしながら、３軸方向に移動させるのみならず、ワーク１２と切削工具との間の相対位置を、１方向から３方向の間で回転させるようにしても良い。また、２軸方向のみに移動させるように構成しても良い。

さらに、上述の実施の形態では、スピンドル３２およびスピンドル５３を、夫々第１のスピンドルおよび第２のスピンドルとして用いる場合について説明している。しかしながら、スピンドル３２およびスピンドル５３のいずれか一方のみしか存在しない構成を採用しても良い。また、第１のスピンドルをスピンドル５３とし、第２のスピンドルをスピンドル３２として用いると、スピンドル３２を、Ｚ軸方向以外のＸ軸又はＹ軸方向に移動させることができる。また、主軸台３１，５２と平行かつ別体にモータ３６，５５を設けているが、モータ３６，５５を主軸台３１，５２の内部又は直列に設けても良い。

また、上述の実施の形態では、第１の駆動機構、第２の駆動機構および第３の駆動機構として、夫々Ｚ駆動機構３０、Ｘ駆動機構４０およびＹ駆動機構５０を用いている。しかしながら、第１の駆動機構をＸ駆動機構４０又はＹ駆動機構５０としても良く、第２の駆動機構をＹ駆動機構５０又はＺ駆動機構３０としても良く、また第３の駆動機構をＸ駆動機構４０又はＺ駆動機構３０としても良い。また、基台２０を下側にするのではなく、支持フレーム２４が下側にくるようにして使用しても良い。すなわち、Ｚ軸が机面に対して垂直となるようにしても良い。

さらに、上述の実施の形態では、ロッド部材として、プルロッド６３を用いた場合について説明している。しかしながら、ロッド部材は、コレットチャック６２と一体的に摺動する棒状の部材であれば、どのような構成であっても良い。また、上述の実施の形態では、付勢手段として、スプリング状のバネ６４を用いた場合について説明している。しかしながら、付勢手段は、バネ６４には限られず、例えば板バネ等、一定の付勢力を生じさせる部材であれば、どのような部材を用いても良い。さらに、上述の実施の形態では、ワーク１２は、円柱状部材としている。しかしながら、ワーク１２は、円柱状部材に限られるものではなく、例えば四角柱形状等、種々のワーク１２を適用することが可能である。

また、上述の実施の形態では、いわゆるデスクトップサイズ（卓上サイズ）の加工装置を示したが、卓上サイズより大型の加工装置やデスクトップより小型の加工装置にも各発明を適用することができる。

本発明のツールマガジンは、工作機械を製造する産業、工作機械を用いる産業において利用することができる。特に、加工装置をデスクトップサイズ（卓上サイズ）とする必要がある等、設置スペースが限られている場合に好適となる。

本発明の位置実施の形態に係る加工装置の構成を示す斜視図である。 図１の加工装置の側面から見た状態を示す側面図である。 図１の加工装置の正面から見た状態を示す正面図である。 図１の加工装置の上面から見た状態を示す平面図である。 図１の加工装置の主軸台に装着されるツールチャックの構成を示す側断面図である。 図５のツールチャックが治具のシャンク差込孔に差し込まれた状態を示す側断面図である。 図５のツールチャックが治具のシャンク差込孔に差し込まれると共に、プルロッドの先端部分が押し当てロッドの押し当て部に押し当てられた状態を示す断面図で、図６の紙面に垂直な線で切断した断面図である。 図１の加工装置のＡＴＣユニットに装着されるツールマガジンの構成を示す正面図である。 図８のツールマガジンにツールシャンクが取り付けられた状態における部分断面図で、（Ａ）はＡ−Ａ線に沿う断面形状を示す図で、（Ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面形状を示す図である。

符号の説明

１０…加工装置（卓上サイズの加工装置）
１１…作業台
１２…ワーク
２０…基台
２１…上面部
２２…開口
３０…Ｚ駆動機構（第１の駆動機構）
３１，５２…主軸台
３２…スピンドル（第１のスピンドル）
３３，３６，４１，５４，５５，１１３…モータ
３７…ツール取付部
３８…差込孔
４０…Ｘ駆動機構（第３の駆動機構）
５０…Ｙ駆動機構（第２の駆動機構）
５３…スピンドル（第２のスピンドル）
５６…刃物台
５７…バイト（切削工具の一種）
６０…ツールシャンク（ワーク保持部材）
６１…本体部
６２…コレットチャック（チャック部材）
６３…プルロッド（ロッド部材）
６３ａ…先端部分
６４…バネ（付勢手段）
６５…ロッドガイド（装着部の一部）
６６…嵌合溝
６７…テーパ部（装着部の一部）
６８…孔部
６９…チャック差込部
６９ａ…テーパ面
７４…挿入孔
７５…チャック爪
８４…先端ガイド部
８５…係止部
１０１…押し当てロッド
１１０…ＡＴＣユニット（自動交換ユニット）
１１１…ＡＴＣ回転軸
１２０…ツールマガジン
１２２…ツール保持部
１２３…延伸部
１２４…撓み保持部
１３０…制御装置

Claims (4)

1. ワークの切削加工に際して加工装置のスピンドルに装着されると共にワークを保持するワーク保持部材又は切削工具を保持するツールマガジンにおいて、
   回転軸が挿入される軸受孔を有する中心部と、
   上記中心部から延伸すると共に、上記ワーク保持部材又は上記切削工具が位置するツール保持部を有する複数の延伸部と、
   上記延伸部に対応する個数分設けられると共に、上記中心部から延伸し、かつ上記ツール保持部に位置している上記ワーク保持部材又は上記切削工具を付勢力を有した状態で押さえ付ける撓み保持部と、
   を具備することを特徴とするツールマガジン。
2. バネ特性に優れた材質からなる一枚部材を用いていることを特徴とする請求項１記載のツールマガジン。
3. ワーク保持部材又は切削工具を保持するツールマガジンにおいて、
   回転軸が挿入される軸受孔を有する中心部と、
   上記中心部から延伸すると共に、上記ワーク保持部材又は上記切削工具が位置するツール保持部を有する複数の延伸部と、
   上記延伸部に対応する個数分設けられると共に、上記中心部から延伸し、かつ上記ツール保持部に位置している上記ワーク保持部材又は上記切削工具を付勢力を有した状態で押さえ付ける撓み保持部と、を有し、
   上記中心部と上記延伸部と上記撓み保持部とを、バネ特性に優れた材質からなる一枚部材を用いて形成したことを特徴とするツールマガジン。
4. 前記ワーク保持部材又は前記切削工具の外周面には、ラジアル方向の全周に亘って嵌合溝が設けられていると共に、前記ツール保持部には、上記嵌合溝の窪み部分に嵌め込まれる突起部と、上記嵌合溝のフランジ部分に当接する台座部とが設けられていて、
   上記窪み部分に上記突起部が嵌め込まれ、かつ前記撓み保持部で付勢力を有した状態で上記フランジ部分の外周面を押さえ付けることによって、前記ワーク保持部材又は前記切削工具が保持されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のツールマガジン。

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