JP2013240848A

JP2013240848A - 工作機械

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Publication number: JP2013240848A
Application number: JP2012114666A
Authority: JP
Inventors: Yusaku Mukai; 勇作向井; Haruka Okumura; 遥奥村
Original assignee: Tsugami Corp
Current assignee: Tsugami Corp
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: JP5891107B2

Abstract

【課題】ワークに任意の角度で加工を施すこと、及び／又は、ワークを任意の形状に輪郭制御加工することができる工作機械を提供する。
【解決手段】工作機械は、ワークＷを回転可能に保持するワーク保持部１０と、ワークＷを加工するための複数の工具が取り付けられるタレット部材２２と、ロータ２３ｂを回転させることによってタレット部材２２を回転させるダイレクトドライブモータ２３と、制御部と、を備える。平面視においてワークの回転軸Ｃとタレット部材２２の回転軸Ａとは直交し、制御部は、ダイレクトドライブモータ２３を駆動してタレット部材２２を連続的に回転させることで、複数の工具のうちいずれかの工具をワークＷに対して任意の位置及び角度に位置決めしてワークＷを加工する、及び／又は、複数の工具のうちいずれかの工具でワークＷを任意の形状に輪郭制御加工する。
【選択図】図４

Description

本発明は、工作機械に関し、詳しくは複数の工具が取付けられるタレット部材を有する工作機械に関する。

従来、この種の工作機械として、バイトやドリルなどの複数の工具が取付けられたタレット部材が基台に回転可能に取付けられ、タレット部材を回転させることにより、複数の工具のうちから被加工物（ワーク）を加工する工具を選択できるものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された工作機械では、タレット部材を回転させるモータは、タレット部材を支持するハウジングの外に設けられ、タレット部材とモータとは、多数の歯車を介して接続されている。また、タレット部材の回転軸の端部に第１の係合歯が形成され、基台に設けられたカップリング機構に第２の係合歯が形成されている。そして、モータの駆動によってタレット部材の回転位置が所望の回転位置付近に至ったときに、タレット部材の回転軸を軸方向に移動させ、タレット部材とカップリング機構との係合歯同士を係合させることでタレット部材の回転を固定している。

特開２００１−１７９５１１号公報

上述の工作機械では、タレット部材の回転軸の係合歯とカップリング機構の係合歯に従った角度でタレット部材が固定されてしまうため、割り出された（選択された）工具のワークに対する位置が間欠となり、ワークに任意の角度で加工を施すことができない（例えば、ワークに任意の角度の穴を空けることができない）という問題があった。
また、上述の工作機械では、同様の理由により、工具のワークに対する位置が間欠となってしまうため、タレット部材の回転軸を輪郭制御加工における制御軸として用いることが困難であるという問題があった。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、ワークに任意の角度で加工を施すこと、及び／又は、ワークを任意の形状に輪郭制御加工することができる工作機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る工作機械は、
ワークを回転可能に保持するワーク保持部と、
前記ワークを加工するための複数の工具が取り付けられるタレット部材と、
前記タレット部材に対して不動である不動部と、前記不動部に対して回転する回転部と、を有し、前記回転部を回転させることによって前記タレット部材を回転させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段の駆動を制御する制御手段と、を備え、
平面視において前記ワークの回転軸と前記タレット部材の回転軸とは直交し、
前記制御手段は、
前記回転駆動手段を駆動して前記タレット部材を連続的に回転させることで、前記タレット部材に取り付けられた複数の工具のうちいずれかの工具を前記ワークに対して任意の位置及び角度で位置決めして前記ワークを加工する、及び／又は、前記タレット部材に取り付けられた複数の工具のうちいずれかの工具で前記ワークを任意の形状に輪郭制御加工する、
ことを特徴とする。

前記工作機械は、
前記ワーク保持部と前記タレット部材とを相対的に移動させる機構を備え、
前記制御手段は、前記回転駆動手段と前記機構との駆動を制御して、前記タレット部材を連続的に回転させると共に、前記ワーク保持部と前記タレット部材とを相対的に移動させることで、前記タレット部材に取り付けられた複数の工具のうちいずれかの工具を前記ワークに対して任意の位置及び角度で位置決めして前記ワークを加工する、及び／又は、前記タレット部材に取り付けられた複数の工具のうちいずれかの工具で前記ワークを任意の形状に輪郭制御加工する、ようにしてもよい。

前記ワークの回転軸に沿った軸をＺ軸、前記タレット部材の回転軸に沿った軸をＸ軸、前記Ｚ軸及び前記Ｘ軸と直交する軸をＹ軸とした場合、
前記機構は、前記ワーク保持部と前記タレット部材とを相対的に、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸各々の軸方向に独立して移動させてもよい。

前記制御手段は、前記ワーク保持部の駆動も制御し、前記ワークの回転制御、前記タレット部材の回転制御、及び前記ワーク保持部と前記タレット部材とを相対的に移動させる制御を同時に行ってもよい。

前記工作機械は、
前記タレット部材と一体に回転する所定部位との摩擦力により前記タレット部材を前記不動部に対して回転不能に固定することによって、前記複数の工具のうちの１つの工具と前記ワークとを位置合わせするとともに、前記位置合わせした工具による前記ワークの加工中に前記タレット部材が前記不動部に対して回転することを禁止する固定手段をさらに備えていてもよい。

前記工作機械は、
前記タレット部材の回転位置を検出する回転位置検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記回転位置検出手段によって検出された回転位置に基づいて前記タレット部材が目標位置で停止するよう前記回転駆動手段と前記固定手段とを制御する、ようにしてもよい。

前記所定部位は、前記タレット部材と一体に回転するブレーキディスクであり、
前記固定手段は、前記ブレーキディスクを挟むブレーキパッドを含む、ようにしてもよい。

本発明によれば、ワークに任意の角度で加工を施すこと、及び／又は、ワークを任意の形状に輪郭制御加工することができる。

本発明の一実施形態に係る工作機械の平面図である。図１に示す工作機械の正面図である。図１に示す工作機械の側面図である。図３に示す工作機械のタレット装置近傍の拡大図である。（ａ）は、本実施形態に係る工作機械の効果を説明するための図である。（ｂ）は、比較例に係る工作機械におけるワーク加工上の制約を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態に係る工作機械について、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、工作機械における鉛直方向を「Ｙ軸方向」といい、ワークＷの中心線に沿った水平方向を「Ｚ軸方向」といい、Ｙ軸及びＺ軸方向に垂直な水平方向を「Ｘ軸方向」という。また、図１〜図５（ａ）の図中には、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各々の方向を示す矢印を示した。以下では、これら矢印が示す各方向において、矢印が向く方向を＋側、その反対側の方向を−側として、適宜、工作機械を構成する各部を説明する。

本実施形態に係る工作機械１は、被加工物（ワーク）Ｗを加工する多機能旋盤として構成され、図１〜図４に示すように、工作機械１全体の台であるベッドＳと、ワーク保持部１０と、タレット装置２０と、スライド機構３０と、工作機械１全体を制御する制御部４０と、操作部４１と、を備える。

ワーク保持部１０は、ワークＷ（例えば、円筒形）を保持して回転させるものであり、図１、図３等に示すように、主軸１１と、主軸１１を回転可能に支持する主軸台１２と、を備える。
なお、図１は、工作機械１の平面図（＋Ｙ軸方向から見た図）であり、図３は、工作機械１の側面図（＋Ｚ軸方向から見た図）である。

主軸１１は、図示しないチャックでワークＷを把持する。主軸台１２には、ワーク回転用モータ（図示せず）が内蔵されており、このワーク回転用モータによって主軸１１をＣ軸周りに回転させる。Ｃ軸は、Ｚ軸と平行、且つ、ワークＷの中心を通る回転軸として規定される。これにより、ワーク保持部１０は、ワークＷをＣ軸周りに回転させることができる。本実施形態では、主軸台１２は、ベッドＳに対して不動に固定されている。

タレット装置２０は、ワークＷを加工するための複数の工具Ｔ（図２参照）を有するものであり、主に図４に示すように、ハウジング２１と、ハウジング２１に回転可能に支持されたタレット部材２２と、タレット部材２２を回転させるダイレクトドライブモータ（ビルトインモータ）２３と、タレット部材２２を回転不能に固定するブレーキ機構５０と、工具回転機構６０と、を備える。
なお、図４は、工作機械１のタレット装置２０近傍の拡大図であるとともにタレット装置２０の要部断面図（詳しくは、Ｘ−Ｙ平面と平行で後述のＡ軸を含む面に沿って切った図）である。

タレット部材２２は、図２に示すように、正面視で正多角形（本実施形態では、正十角形）に形成された部材であり、ダイレクトドライブモータ２３の駆動力によって、Ａ軸周りに回転する。Ａ軸は、Ｘ軸と平行、且つ、タレット部材２２の中心を通る回転軸として規定される。
なお、図２は、工作機械１の正面図（−Ｘ軸方向から見た図）である。また、図２で点線で示した主軸１１及びワークＷは、タレット部材２２が移動してタレット部材２２が保持するドリルＤに当接した状態を示したものであり、主軸１１が移動した状態を示したものではない（本実施形態では、前述のように主軸１１は、ベッドＳに対して不動である）。

タレット部材２２は、主に図４に示すように、複数の工具Ｔを保持する工具保持部２２１と、この工具保持部２２１に連結され、軸受け２４によってハウジング２１内にＸ軸周りに回転可能に軸支された回転軸部２２２と、を有する。

工具保持部２２１には、周面にバイトＢやドリルＤなどの工具Ｔをそれぞれに着脱可能に取付けることができ、本実施形態では、正十角形を形作る十個の外周面に、バイトＢとドリルＤとが交互に取り付けられている。つまり、本実施形態に係る工具保持部２２１は、５つのバイトＢと５つのドリルＤとを保持している。
工具保持部２２１の外周面には、５つのバイトＢの各々に対応するバイトホルダｂ１〜ｂ５と、５つのドリルＤの各々に対応する５つのドリルホルダｄ１〜ｄ５とが設けられており、工具保持部２２１は、これらホルダにより複数の工具Ｔを保持している。ドリルホルダｄ１〜ｄ５の各々は、ドリルＤを回転可能に保持している。

回転軸部２２２の後方（図４中、右側）には、ブレーキディスク５１が取付けられている。ブレーキディスク５１は、回転軸部２２２からフランジ状に凸となるディスク形状に形成され、タレット部材２２と一体に回転する。

ダイレクトドライブモータ２３は、タレット部材２２をＡ軸周りに回転させるものであり、同期電動機や誘導電動機などの周知のモータで構成され、全体がハウジング２１内に設けられている。
ダイレクトドライブモータ２３は、ハウジング２１に固定されたステータ２３ａと、タレット部材２２の回転軸部２２２に直接に取付けられたロータ２３ｂとを備える。

このダイレクトドライブモータ２３では、ギヤなどを介することなくタレット部材２２に直接にロータ２３ｂが取付けられるダイレクトドライブとしているから、ギヤなどによるエネルギ損失や騒音、振動を防止して、ダイレクトドライブモータ２３からの出力によって効率よくタレット部材２２を回転させることができると共に、装置全体を小型化することができる。また、ダイレクトドライブモータ２３は、回転位置検出センサ２５を備える。

回転位置検出センサ２５は、ロータ２３ｂの回転位置、つまり、タレット部材２２の回転位置を検出するものである。回転位置検出センサ２５としては、例えば、タレット部材２２の回転軸部２２２に形成された凹凸パターンを光学的に読み込んでタレット部材２２の回転位置を検出するロータリーエンコーダや、電磁ピックアップ式、レゾルバなど、種々のセンサを用いることができる。

ブレーキ機構５０は、ハウジング２１内に設けられたブレーキパッド５２と、ブレーキパッド５２に付勢力を作用させるバネ５３と、ブレーキパッド５２に油圧を作用させる油圧機構５４と、を備える。

ブレーキパッド５２は、２つの環状の部材によって形成され、ブレーキディスク５１のＸ軸方向の両側に位置する。また、ブレーキパッド５２のブレーキディスク５１と向かい合う面と反対側には、ブレーキパッド５２とハウジング２１の内壁面とによって、油圧室２６が構成されている。

油圧室２６は、油圧機構５４に連結され、内部がオイルで満たされている。油圧機構５４は、例えば電動ポンプなどによって油圧を発生させ、発生させた油圧を継手５５から油圧室２６に作用させるように構成されている。

こうしたブレーキ機構５０では、油圧機構５４から油圧室２６に油圧を作用させていないときには、バネ５３の付勢力によってブレーキパッド５２がブレーキディスク５１から離れる方向に付勢され、ブレーキパッド５２とブレーキディスク５１は接しない。これにより、ブレーキディスク５１にはブレーキパッド５２から力は作用せず、ブレーキディスク５１及びタレット部材２２はハウジング２１に対して自由に回転できる状態となる。
一方、油圧機構５４から油圧室２６に油圧を作用させたときには、バネ５３の付勢力に抗してブレーキパッド５２がブレーキディスク５１に近付く方向に移動し、ブレーキディスク５１がブレーキパッド５２で挟まれる。これにより、ブレーキディスク５１とブレーキパッド５２とに摩擦力が作用し、ブレーキディスク５１及びタレット部材２２はハウジング２１に対して回転不能に固定される。

工具回転機構６０は、図４に示すように、第１軸部６１と、第２軸部６２と、第１軸部６１を回転させる工具回転用モータ６３と、を備える。

工具回転用モータ６３は、タレット装置２０の＋Ｘ軸方向側端部に位置し、−Ｘ軸方向に向く回転軸６３ａを有する。工具回転用モータ６３は、回転軸６３ａをＡ軸周りに回転させる。

第１軸部６１の一端部（＋Ｘ軸方向側の端部）は、回転軸６３ａと結合又は係合されている。これにより、第１軸部６１は、回転軸６３ａの回転に伴ってＡ軸周りに回転する。第１軸部６１は、その両端部各々の近傍で、ハウジング２１に対して不動な軸受け６４，６５に回転可能に軸支されている。第１軸部６１の他端部（−Ｘ軸方向側の端部）には、第１ギヤ部６１ａが設けられている。第１ギヤ部６１ａは、第２軸部６２の一端部（＋Ｙ軸方向側の端部）に設けられた第２ギヤ部６２ａと締結している。このような第１ギヤ部６１ａと第２ギヤ部６２ａとにより、第１軸部６１のＡ軸周りの回転動力が第２軸部６２に伝搬され、第２軸部６２は、Ｙ軸周りに回転する。第２軸部６２の他端部（−Ｙ軸方向側の端部）は、割り出された（選択された）回転工具（ここではドリルＤ）を保持するドリルホルダ（図２〜図４では、ドリルホルダｄ１）の端部と係合される。第２軸部６２は、その両端部各々の近傍で、工具保持部２２１に対して不動な軸受け６６，６７に回転可能に軸支されている。
なお、図４では、第１軸部６１、第２軸部６２、軸受け６４，６５及び６６，６７の断面を示すハッチングを省略している。また、回転工具であるドリルＤを含む工具Ｔの割り出しについては、後に詳述する。

本実施形態に係る工作機械１では、このような工具回転機構６０により、タレット部材２２に保持され、割り出された回転工具（ドリルＤ）をＹ軸周りに回転させることができる。

図１に示すスライド機構３０は、タレット装置２０をＸ、Ｙ、Ｚ軸各々の方向に移動させる機構であり、Ｚ軸スライド機構３１、Ｘ軸スライド機構３２、及びＹ軸スライド機構３３から構成されている。

Ｚ軸スライド機構３１は、タレット装置２０をＺ軸方向に移動させるための機構であり、ベッドＳ上に取り付けられた軸受部３１１と、この軸受部３１１に軸支されてＺ軸方向に伸びるボールねじ３１２と、このボールねじ３１２を回転させるＺ軸モータ３１３と、Ｚ軸スライド部３１４と、を備える。
なお、図２では軸受部３１１を断面図により示している。ここでのハッチングは省略した。

Ｚ軸スライド部３１４は、Ｚ軸方向に移動する台状の部材であり、ボールねじ３１２と嵌合し、ボールねじ３１２の回転によりＺ軸方向に移動するナット（図示せず）と、ベッドＳ上に設けられたＺ軸方向に伸びるレール部Ｒｚと係合するガイド溝Ｇｚと、を有する。
Ｚ軸スライド機構３１は、Ｚ軸モータ３１３でボールねじ３１２を回転させることで、ナットを移動させる（つまり、Ｚ軸スライド部３１４を移動させる）。Ｚ軸スライド部３１４は、移動する際に、レール部Ｒｚに案内され、安定してＺ軸方向に移動することができる。このような機構により、Ｚ軸スライド機構３１は、タレット装置２０をＺ軸方向に移動させる。

Ｘ軸スライド機構３２は、タレット装置２０をＸ軸方向に移動させるための機構であり、Ｚ軸スライド部３１４上に取り付けられた軸受部３２１と、この軸受部３２１に軸支されてＸ軸方向に伸びるボールねじ３２２と、このボールねじ３２２を回転させるＸ軸モータ３２３と、Ｘ軸スライド部３２４と、を備える。

Ｘ軸スライド部３２４は、Ｘ軸方向に移動する台状の部材であり、ボールねじ３２２と嵌合し、ボールねじ３２２の回転によりＸ軸方向に移動するナット（図示せず）と、Ｚ軸スライド部３１４上に設けられたＸ軸方向に伸びるレール部Ｒｘと係合するガイド溝Ｇｘと、を有する。
Ｘ軸スライド機構３２は、Ｘ軸モータ３２３でボールねじ３２２を回転させることで、ナットを移動させる（つまり、Ｘ軸スライド部３２４を移動させる）。Ｘ軸スライド部３２４は、移動する際に、レール部Ｒｘに案内され、安定してＸ軸方向に移動することができる。このような機構により、Ｘ軸スライド機構３２は、タレット装置２０をＸ軸方向に移動させる。

Ｙ軸スライド機構３３は、タレット装置２０をＹ軸方向に移動させるための機構であり、Ｘ軸スライド部３２４上に取り付けられた軸受部（図示せず）と、この軸受部に軸支されてＹ軸方向に伸びるボールねじ（図示せず）と、このボールねじを回転させるＹ軸モータ３３３と、Ｙ軸スライド部３３４と、を備える。

Ｙ軸スライド部３３４は、Ｙ軸方向に移動する台状の部材であり、前記ボールねじと嵌合し、このボールねじの回転によりＹ軸方向に移動するナット（図示せず）と、Ｘ軸スライド部３２４上に設けられたＹ軸方向に伸びるレール部Ｒｙと係合するガイド溝Ｇｙと、を有する。
Ｙ軸スライド機構３３は、Ｙ軸モータ３３３で前記ボールねじを回転させることで、ナットを移動させる（つまり、Ｙ軸スライド部３３４を移動させる）。Ｙ軸スライド部３３４は、移動する際に、レール部Ｒｙに案内され、安定してＹ軸方向に移動することができる。このような機構により、Ｙ軸スライド機構３３は、タレット装置２０をＹ軸方向に移動させる。

このように、ベッドＳに対してＺ軸方向に移動可能であるがＸ及びＹ軸方向には不動なＺ軸スライド部３１４と、このＺ軸スライド部３１４に対してＸ軸方向に移動可能であるがＹ軸方向には不動なＸ軸スライド部３２４と、このＸ軸スライド部３２４に対してＹ軸方向に移動可能なＹ軸スライド部３３４と、を備えるスライド機構３０により、Ｙ軸スライド部３３４に取り付けられたタレット装置２０は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸各々の方向に移動可能となっている。
タレット装置２０は、図１及び図２に示すように、Ｙ軸スライド部３３４の＋Ｚ方向側端部に取り付けられている。

制御部４０は、工作機械１全体を制御するものであり、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、を備える。なお、制御部４０及び操作部４１は、図１にのみ示した。

制御部４０は、操作部４１から供給されたＮＣプログラムに従い、各部を制御する。制御部４０には、例えば回転位置検出センサ２５からタレット部材２２の回転位置が入力されるなど、工作機械１の制御に必要な各種情報が入力され、ワーク回転用モータ、ダイレクトドライブモータ２３、油圧機構５４、工具回転用モータ６３、Ｚ、Ｘ及びＹ軸モータ３１３、３２３及び３３３などに制御信号を送信する。
これにより、工作機械１は、ワークＷとタレット部材２２（より詳しくは、タレット部材２２が保持する工具であるバイトＢ、ドリルＤ）との相対的位置関係を適当に設定し、ワークＷを加工することができる。

操作部４１は、オペレータからの操作情報、入力情報を受け付けるものであり、操作情報、入力情報を受け付けるための操作パネル（図示せず）を備える。

操作パネルは、起動スイッチと、停止スイッチと、テンキー等を備える。起動スイッチは、工作機械１を起動するときに操作されるスイッチであり、停止スイッチは、起動を停止するときに操作されるスイッチである。テンキーは、数値を手動で入力するためのキーである。

操作部４１は、起動スイッチ、停止スイッチが操作されると、この操作情報を受け付ける。また、操作部４１は、ＮＣプログラム（加工シーケンス）のデータが入力されると、このデータを入力情報として受け付ける。ＮＣプログラムは、ワークＷとタレット部材２２（より詳しくは、タレット部材２２が保持する工具ＴであるバイトＢ、ドリルＤ）との相対的位置関係を適当に設定し、ワークＷを加工するためのプログラムであり、オペレータによって作成される。

次に、上述のように構成された工作機械１を用いたワークＷの加工について説明する。

まず、タレット装置２０による工具Ｔの割り出し（選択、変更）について説明する。

（工具Ｔの割り出し）
ワークＷを加工する工具Ｔを割り出すときには、オペレータの操作部４１への指令に基づいて、制御部４０は、まず、油圧機構５４からの油圧がブレーキパッド５２に作用しないように油圧機構５４を駆動する。つまり、ブレーキパッド５２とブレーキディスク５１とが接していない状態となるようにブレーキ機構５０を駆動する。
これにより、ブレーキディスク５１及びタレット部材２２は、ハウジング２１に対して自由に回転することができる。

続いて、制御部４０は、ダイレクトドライブモータ２３を駆動してタレット部材２２を回転させる。このとき、制御部４０は、回転位置検出センサ２５によって検出されたダイレクトドライブモータ２３のロータ２３ｂの回転位置（つまり、タレット部材２２の回転位置）に基づいて、所望の工具ＴがワークＷを加工するための位置（目的位置）に割り出されて停止するようにタレット部材２２を回転させる。

そして、タレット部材２２が目的とする回転位置に至ったら、制御部４０は、油圧機構５４を駆動して、油圧室２６に油圧を作用させてブレーキディスク５１をブレーキパッド５２で挟む。
これにより、タレット部材２２が目的位置に割り出された状態で、ブレーキパッド５２とブレーキディスク５１との摩擦力によってブレーキディスク５１及びタレット部材２２が回転不能に固定される。

タレット装置２０によって工具Ｔを割り出したときに、割り出された工具Ｔの位置にズレが生じていたときには、オペレータによる操作部４１へ指令に基づいて、制御部４０は、タレット部材２２の回転位置を微調整する。

本実施形態に係る工作機械１は、ブレーキディスク５１をブレーキパッド５２で挟んで摩擦力によりタレット部材２２を回転不能に固定するものであり、ワークＷを割り出しして固定するときに、タレット部材２２とハウジング２１の一方に形成された凹部と他方に形成された凸部とを係合させることでタレット部材２２を回転不能に固定するものではない（つまり、例えばタレット部材２２とハウジング２１に形成された係合歯同士を係合させてカップリングによりタレット部材２２を回転不能に固定するものではない）。
そのため、本実施形態に係る工作機械１によれば、任意の角度でタレット部材２２を固定することができ、ワークＷを加工するときのワークＷと工具Ｔとの位置を微調整することができる。

工具Ｔの位置の微調整としては、例えば、オペレータが制御部４０にズレを補正するための角度を入力して制御部４０が入力された角度に応じてタレット部材２２を回転させたり、制御部４０がタレット部材２２をゆっくりと回転させてオペレータが停止指令を制御部４０に入力するなど種々の方法を用いることができる。

なお、こうしてタレット装置２０の工具Ｔの位置の微調整が完了したときには、制御部４０は、タレット部材２２の回転位置を記憶して、割り出した工具Ｔの位置を記憶することが望ましい。また、複数の工具Ｔを用いて連続してワークＷを加工する際には、予め全ての工具Ｔに対してこうした調整を行って結果を記憶し、その後、記憶した情報を用いて制御部４０がワークＷを加工すれば、加工精度を高めることができると共にスムーズに加工を行うことができる。

続いて、タレット装置２０によって割り出された工具ＴによるワークＷの加工全体の流れについて説明する。

（ワークＷの加工の流れ）
ワークＷを加工するときには、例えば、オペレータが、ワーク保持部１０のチャックにワークＷを配置してチャックによりワークＷを保持させる。

続いて、オペレータの操作部４１への指令に基づいて、制御部４０がワーク回転用モータを駆動してワークＷを回転させる。

次に、前記指令に基づいて、制御部４０は、Ｚ、Ｘ及びＹ軸モータ３１３、３２３及び３３３を駆動して（つまり、スライド機構３０を駆動して）、タレット装置２０を、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各々の方向に、適宜、移動させ、工具ＴをワークＷに当接させる。
これにより、回転するワークＷに工具Ｔが当てられてワークＷが加工される。

ここで、例えば、工具Ｔとして回転工具（ここでは、ドリルＤ）が割り出されていた場合、制御部４０は、前記指令に基づいて、工具回転用モータ６３を駆動し、回転工具を回転させる。この場合、制御部４０は、ワーク回転用モータを駆動せずにワークＷを回転させなくともよいし、ワークＷを回転させるとともに回転工具を回転させてもよい。
これにより、ワークＷに回転するドリルＤ等が当てられてワークＷが加工される。

ワークＷの加工において、例えば、図５（ａ）に示すようにワークＷに連続的に曲率が変化する曲面を形成したい場合や、ワークＷに任意の角度の穴を空けたい場合、制御部４０は、ダイレクトドライブモータ２３を駆動してタレット部材２２を回転させ、ワークＷに対する工具Ｔの位置を適宜変化させた上で、主軸１１や回転工具を回転させる。
ここで、図５（ｂ）に示すように、タレット部材の回転軸の係合歯とカップリング機構の係合歯に従った角度でタレット部材が固定される構成の比較例に係る工作機械９では、ワークＷに対する工具（同図ではドリルＤ’）の位置が、例えば、図示するＰ、Ｑ、Ｒのように間欠な位置になってしまうため、ワークに任意の角度で加工を施すことができない。
一方、本実施形態に係る工作機械１では、ダイレクトドライブモータ２３を採用し、比較例に係る工作機械９のようにカップリング機構の係合歯に従った角度でタレット部材が固定されることがないため、ワークＷに任意の角度で加工を施すことが可能である。

なお、所望の形状でワークＷを形成すべく、ワークＷに対する工具Ｔの位置を適宜変化させた後（つまり、タレット部材２２が目的とする回転位置に至り、ワークＷに対して工具Ｔが位置決めされたら）、その都度、前述と同様に、制御部４０は、油圧機構５４を駆動して、油圧室２６に油圧を作用させてブレーキディスク５１をブレーキパッド５２で挟む。これにより、タレット部材２２が目的位置に位置決めされた状態で、ブレーキパッド５２とブレーキディスク５１との摩擦力によってブレーキディスク５１及びタレット部材２２が回転不能に固定される。

ワークＷの加工が終了したら、制御部４０は、Ｚ、Ｘ及びＹ軸モータ３１３、３２３及び３３３を駆動して（つまり、スライド機構３０を駆動して）、タレット装置２０をワークＷから遠ざからせる。

タレット部材２２に設けられた他の工具Ｔで続けてワークＷを加工するときには、制御部４０は、タレット装置２０を駆動することによって工具Ｔを変更し、再びワークＷの加工を行う。また、他の工具ＴでワークＷを加工しないときには、制御部４０はワーク回転用モータを停止し、オペレータがワーク保持機構２６によるワークＷの保持を解除する。

以上説明した本実施形態に係る工作機械１は、ワークＷを回転可能に保持するワーク保持部１０と、ワークＷを加工するための複数の工具Ｔが取り付けられるタレット部材２２と、タレット部材２２に対して不動であるハウジング２１（ないしはステータ２３ａ）と、ハウジング２１に対して回転するロータ２３ｂと、を有し、ロータ２３ｂを回転させることによってタレット部材２２を回転させるダイレクトドライブモータ２３と、ダイレクトドライブモータ２３の駆動を制御する制御部４０と、を備え、平面視（Ｙ軸方向から見た場合）においてワークＷの回転軸（Ｃ軸）とタレット部材２２の回転軸（Ａ軸）とは直交し、制御部４０は、ダイレクトドライブモータ２３を駆動してタレット部材２２を連続的に回転させることで、タレット部材２２に取り付けられた複数の工具Ｔのうちいずれかの工具をワークＷに対して任意の位置及び角度で位置決めしてワークＷを加工する、及び／又は、タレット部材２２に取り付けられた複数の工具Ｔのうちいずれかの工具でワークＷを任意の形状に輪郭制御加工する。
このようにしたから、前述したようにワークＷに任意の角度で加工を施すことが可能である。また、ワークを任意の形状に輪郭制御加工することができる。
また、工具Ｔの割り出しのための回転と、工具Ｔの輪郭制御における加工のための回転とを、１つのダイレクトドライブモータ２３で実現し、両役割を共用したことから、部品点数を少なくすることが可能である。
さらには、タレット部材２２の回転軸部２２２にダイレクトドライブモータ２３のロータ２３ｂを直接に取付けるダイレクトドライブとしたから、歯車やベルトなどの間接的機構部品を必要とせず、これによっても部品点数を少なくすることができ、工作機械全体を小型化したり、工作機械の製造コストを低減することができる。

また、制御部４０の制御のもと、スライド機構３０は、ワーク保持部１０に対してタレット部材２２を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸各々の軸方向に独立して移動させることが可能であり、ダイレクトドライブモータ２３は、ロータ２３ｂを連続的に回転させることによってタレット部材２２を連続的に回転させることができる。
そのため、タレット部材２２のＡ軸周りの連続回転制御と、その他の制御軸Ｘ、Ｙ、Ｚ軸とを同時に（並行して）輪郭制御することができ、ワークＷに対する工具Ｔの位置を自由に制御できる。つまり、本実施形態に係る工作機械１によれば、ワークＷを所望の形状に加工可能である。さらには、工作機械１では、上記制御軸に加え、主軸１１の回転軸（Ｃ軸）も、同時に（並行して）輪郭制御することができるため、より自由な加工が可能である。

また、工作機械１によれば、タレット部材２２の回転軸部２２２に直接にロータ２３ｂを取付けられているため、ギヤの歯車同士に設けられた隙間（バックラッシュ）のためにズレが生じることもないから、ダイレクトドライブモータ２３を駆動してタレット部材２２の回転位置を適正に制御することができる。

さらに、工作機械１では、油圧機構５４を駆動してブレーキディスク５１をブレーキパッド５２で挟むことで摩擦力によってタレット部材２２をハウジング２１（ないしはステータ２３ａ）に対して回転不能に固定することにより、タレット部材２２に取付けられた工具Ｔのうちの１つの工具ＴとワークＷとを位置合わせすると共に、位置合わせした工具ＴによるワークＷの加工中にタレット部材２２がハウジング２１に対して回転することを禁止するから、タレット部材２２を任意の角度で固定することができ、ワークＷを加工するときにタレット部材２２の工具ＴとワークＷとの位置を細かく調整することができる。

（変形例）
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。以下に変形の一例を示す。

上述した工作機械１では、ワーク保持部１０がベッドＳに固定され、スライド機構３０により、タレット部材２２をワーク保持部１０に対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させる構成としたが、これに限られない。ワーク保持部１０とタレット部材２２とが相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動する構成であれば、工作機械１の構成を適宜変更可能である。
例えば、タレット部材２２（つまりは、保持されている工具Ｔ）がＸ、Ｙ軸の２軸に移動し、ワーク保持部１０（つまりは、ワークＷ）がＺ軸に移動する構成や、タレット装置２０がベッドＳに固定され、ワーク保持部１０がタレット部材２２に対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動する構成であってもよい。
また、上記説明では、ワーク保持部１０とタレット部材２２とを相対的に移動させる制御軸を各々直交する３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）としたが、ワーク保持部１０とタレット部材２２とが相対的に３次元的に移動できれば、制御軸は各々直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸に限られない。このような制御軸である３軸が互いに交差していればよい。

上述した工作機械１では、タレット部材２２には、ドリルホルダｄ１〜ｄ５とバイトホルダｂ１〜ｂ５が設けられるものとしたが、こうした数に限定されるものではない。また、複数のバイトＢは各々異なるバイトであっても同じバイトであってもよいし、複数のドリルＤは各々異なるドリルであっても同じドリルであってもよいし、バイトＢとドリルＤとは交互に取り付けられなくともよい。目的に応じて、バイトＢ、ドリルＤの取付順序は、適宜、変更できる。さらには、タレット部材２２に、ダイスやタップなど他の工具を取付けるホルダが設けられてもよい。

上述した工作機械１では、油圧機構５４による油圧を油圧室２６に作用させてブレーキディスク５１を２つの環状の部材で構成されたブレーキパッド５２で挟むブレーキ機構５０を備えるものとしたが、摩擦力によってタレット部材２２が回転不能に固定される構成であれば如何なる構成としてもよく、例えば、ブレーキパッド５２は、ブレーキディスク５１の一方だけの面に押し当てられるものとしたり、環状以外の形状に形成されてもよい。
また、ブレーキ機構５０は、油圧に代えてまたは加えて他の作動流体を用いてもよく、例えば、油圧に代えて空圧を用いるものでもよく、油圧と空圧を併用するものでもよい。
さらには、作動流体を用いる機構に代えてまたは加えて、電磁的な機構によってブレーキパッド５２をブレーキディスク５１に押し当てる構成としてもよい。

上記説明では、ワークＷを加工するときには、例えば、オペレータが、ワーク保持部１０のチャックにワークＷを配置してチャックによりワークＷを保持させるものとしたが、これに限られない。工作機械１がワークを自動で供給及び排出する装置をさらに備え、ワークの保持や解除を自動で行うようにしてもよい。

なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

１工作機械
１０ワーク保持部
２０タレット装置
２１ハウジング
２２タレット部材
２２１工具保持部
Ｂバイト
Ｄドリル
２２２回転軸部
２３ダイレクトドライブモータ
２３ａステータ
２３ｂロータ
２４軸受け
２５回転位置検出センサ
２６油圧室
３０スライド機構
３１Ｚ軸スライド機構
３２Ｘ軸スライド機構
３３Ｙ軸スライド機構
４０制御部
４１操作部
５０ブレーキ機構
５１ブレーキディスク
５２ブレーキパッド
５３バネ
５４油圧機構
５５継手
６０工具回転機構
６１第１軸部６１
６２第２軸部６２
６３工具回転用モータ

Claims

ワークを回転可能に保持するワーク保持部と、
前記ワークを加工するための複数の工具が取り付けられるタレット部材と、
前記タレット部材に対して不動である不動部と、前記不動部に対して回転する回転部と、を有し、前記回転部を回転させることによって前記タレット部材を回転させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段の駆動を制御する制御手段と、を備え、
平面視において前記ワークの回転軸と前記タレット部材の回転軸とは直交し、
前記制御手段は、
前記回転駆動手段を駆動して前記タレット部材を連続的に回転させることで、前記タレット部材に取り付けられた複数の工具のうちいずれかの工具を前記ワークに対して任意の位置及び角度で位置決めして前記ワークを加工する、及び／又は、前記タレット部材に取り付けられた複数の工具のうちいずれかの工具で前記ワークを任意の形状に輪郭制御加工する、
ことを特徴とする工作機械。
前記ワーク保持部と前記タレット部材とを相対的に移動させる機構を備え、
前記制御手段は、前記回転駆動手段と前記機構との駆動を制御して、前記タレット部材を連続的に回転させると共に、前記ワーク保持部と前記タレット部材とを相対的に移動させることで、前記タレット部材に取り付けられた複数の工具のうちいずれかの工具を前記ワークに対して任意の位置及び角度で位置決めして前記ワークを加工する、及び／又は、前記タレット部材に取り付けられた複数の工具のうちいずれかの工具で前記ワークを任意の形状に輪郭制御加工する、
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記ワークの回転軸に沿った軸をＺ軸、前記タレット部材の回転軸に沿った軸をＸ軸、前記Ｚ軸及び前記Ｘ軸と直交する軸をＹ軸とした場合、
前記機構は、前記ワーク保持部と前記タレット部材とを相対的に、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸各々の軸方向に独立して移動させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
前記制御手段は、前記ワーク保持部の駆動も制御し、前記ワークの回転制御、前記タレット部材の回転制御、及び前記ワーク保持部と前記タレット部材とを相対的に移動させる制御を同時に行う、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の工作機械。
前記タレット部材と一体に回転する所定部位との摩擦力により前記タレット部材を前記不動部に対して回転不能に固定することによって、前記複数の工具のうちの１つの工具と前記ワークとを位置合わせするとともに、前記位置合わせした工具による前記ワークの加工中に前記タレット部材が前記不動部に対して回転することを禁止する固定手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の工作機械。
前記タレット部材の回転位置を検出する回転位置検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記回転位置検出手段によって検出された回転位置に基づいて前記タレット部材が目標位置で停止するよう前記回転駆動手段と前記固定手段とを制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載の工作機械。
前記所定部位は、前記タレット部材と一体に回転するブレーキディスクであり、
前記固定手段は、前記ブレーキディスクを挟むブレーキパッドを含む、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の工作機械。