JP5880201B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工具ホルダに保持した工具を回転する主軸に選択的に着脱し、夫々の工具による加工を実行する工作機械に関する。

マシニングセンタは、主軸に装着される工具を自動交換しながら、夫々の工具による多種類の加工を実行する工作機械である。主軸は、上昇、下降可能な主軸ヘッドに支持してあり、主軸モータの駆動により中心軸回りに回転する。マシニングセンタによる加工は、主として、穴あけ加工、ねじ立て加工、フライス加工等の回転工具による加工である。これらの加工に使用する回転工具（ドリル、タップ、エンドミル等）は、主軸ヘッドから突出する主軸の下端部に工具ホルダを介して装着され、該主軸と共に上昇、下降しながら回転することで被加工物を加工する。

一部のマシニングセンタは、旋削工具を交換用の工具として備えている。旋削工具は、回転する被加工物に先端を押し付けることにより、該被加工物の表面を旋削加工する工具である。このような旋削工具は、回転工具と同様、工具ホルダを介して主軸に装着して使用され、この際には、主軸モータをロックして主軸の回転による旋削工具の回転を拘束している。

しかしながら、加工中の旋削工具には、被加工物への押し付けに伴って種々の方向の力が作用しており、主軸モータのロックだけでは十分な回り止め効果が得られないという問題がある。この問題に対応するため、この種の工作機械において、旋削工具を回り止めするための種々の構成が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

特許文献１に記載の工作機械においては、旋削工具を保持する工具ホルダに円板状のフランジを周設し、該フランジの外周の径方向に相対向する２箇所にキー溝を設ける一方、主軸を支持する主軸ヘッドにキーを突設し、旋削工具を主軸に装着したとき、前記キー溝が夫々のキーに係合して、工具ホルダの回転を拘束することで、旋削工具の回り止めを実現している。

特許文献２に記載の工作機械においては、旋削工具を保持する工具ホルダにピンを突設する一方、主軸ヘッドに、前記ピンと係合可能な位置決めブロックを設けてある。位置決めブロックは、油圧シリンダにより進出し、主軸に装着した工具ホルダのピンに係合することで旋削工具を回り止めしている。

特許文献３に記載の工作機械においては、主軸ヘッドの内部で、多数の噛合歯を形成したカップリングを、主軸の外周及び主軸ヘッドの内周に夫々取付け、両カップリングの噛合歯に噛合可能な結合カップリングを、両カップリングの対向位置に、油圧又は空圧による進出動作可能に設けてある。結合カップリングは、旋削工具の装着時に進出し、主軸及び主軸ヘッドのカップリングに噛合することで主軸の回転を拘束し、旋削工具の回り止めを実現している。

特開２００５−３２９４９３号公報 実開平５−７０８４２号公報 特開平１１−１０４８５号公報

以上のような従来の工作機械において、特許文献３に記載の工作機械は、主軸ヘッドの内部に、高精度の噛合歯を有するカップリング及び結合カップリングと、結合カップリングを油圧又は空圧で動作させるためのシリンダとを組み込んだ複雑な構成を有しており、製品コストの増大を招来するという問題がある。

特許文献１、２に記載の工作機械においては、主軸ヘッドの外部で回り止めを実現しており、簡素な構成にて回り止め効果が得られるが、特許文献２においては、ピン及び係合ブロックが、工具ホルダの周方向の１箇所で係合しているだけであり、十分な回り止め効果が得られない上、加工中に旋削工具にラジアル方向に加わる力に対する剛性を強化し、ラジアル力による旋削工具の移動を防止することが難しく、旋削工具による安定した加工を実現することは難しい。

特許文献１に記載の工作機械においては、キー及びキー溝の係合が工具ホルダの周方向の２箇所で生じており、十分な回り止め効果が得られるが、キー溝を備えるフランジが工具ホルダの全周に張り出しており、工具交換時に工具ホルダを把持するグリップに干渉する虞れがある。また工具ホルダに保持された旋削工具は、キーとキー溝との間の係合隙間の範囲内での微小な回動が生じ、該旋削工具による加工の精度が低下する虞れがある。特許文献１においては、旋削工具の装着時に主軸モータを一方向に回転駆動し、キーとキー溝とを押し付け状態に保つようにしているが、加工中に旋削工具に加わる回転力の方向は不可避に変動するため、微小な回動を抑えることは難しい。またキー及びキー溝は、径方向に相対向する２箇所で係合しており、キー溝の深さ方向の力に対する拘束機能を有しない。従って、加工中の旋削工具は、種々の方向に加わるラジアル力によりキー溝の深さ方向に移動し、前述した微小な回動との相乗作用により、加工精度が低下するという問題がある。

また特許文献１に記載の工作機械においては、回転工具を主軸に装着して加工が実行されている際には、主軸ヘッドに突設されたキーは露出しており、加工により生じた切削屑が付着する虞れがある。キーに切削屑が付着した状態で旋削工具への工具交換が行われると、キーがキー溝に納まらずに旋削工具の取付けに失敗するという問題がある。また、キーがキー溝に嵌合する際に付着した切削屑が嵌合面を損傷してしまうという問題がある。

また特許文献１に記載の工作機械においては、工具ホルダ側の２つのキー溝の精度を踏まえると、主軸ヘッド側に分割して配置された２つのキー夫々に、高い寸法精度及び位置精度が要求されることになり、製品コストの増大を招来するという問題がある。

本発明の目的は、回転可能な主軸に工具ホルダを介して装着される旋削工具の回転及び移動を、簡素な構成により確実に防止することができ、高い加工精度での旋削加工が可能となる工作機械を提供することである。

本発明に係る工作機械は、主軸ヘッドに回転自在に支持されている主軸の端部に、回転工具と旋削工具とを各別の工具ホルダを介して選択的に着脱し、前記主軸に装着された回転工具又は旋削工具により被加工物を加工する工作機械において、前記旋削工具を保持する工具ホルダに、係合穴が開設されたフランジが設けてあり、前記主軸ヘッドに、前記係合穴に係合する係合突起、及び該係合突起に対して洗浄液を噴射する第１ノズルを設けてあり、前記フランジは前記係合穴を２つ有し、前記主軸ヘッドに前記２つの係合穴に夫々係合する２つの前記係合突起が設けてあり、前記２つの係合突起に対して夫々洗浄液を噴射する２つの第１ノズルが形成されているノズルヘッドを備え、前記第１ノズル夫々と前記第１ノズルが夫々洗浄液を噴射する前記係合突起との間の距離が、等しくなるように前記ノズルヘッドが配してあることを特徴とする。

本発明にあっては、工作機械により、主軸ヘッドに回転自在に支持されている主軸の端部に、回転工具と旋削工具とを各別の工具ホルダを介して選択的に着脱し、主軸に装着された回転工具又は旋削工具により被加工物を加工する。旋削工具を保持する工具ホルダには、係合穴が開設されたフランジが設けてある。主軸ヘッドには、工具ホルダ側の係合穴に係合する係合突起が設けてあり、工具ホルダ側の係合穴と、主軸ヘッド側の係合突起が係合することによって、旋削工具の回転及び移動を防止する。第１ノズルは、主軸ヘッド側の係合突起に対して洗浄液を噴射し、該係合突起に付着した切削屑などの異物を除去する。
またフランジに設けてある２つの係合穴夫々に係合する２つの係合突起が主軸ヘッドに設けてある。ノズルヘッドに形成してある２つの第１ノズル夫々と、第１ノズルが夫々洗浄液を噴射する前記係合突起との間の距離が、ほぼ等しくなるように前記ノズルヘッドが配してある。これにより、ノズルから噴射する洗浄液の流速を等しくすることができ、主軸ヘッドに設けてある２つの係合突起を均等に洗浄することができる。

本発明に係る工作機械は、前記工具ホルダのキー溝（又はキー）に嵌合するキー（又はキー溝）が前記端部に形成されており、前記主軸ヘッドに、前記キー（又はキー溝）に対して洗浄液を噴射する第２ノズルを設けてあることを特徴とする。

本発明にあっては、工具ホルダのキー溝（又はキー）に嵌合するキー（又はキー溝）が主軸の端部に形成されている。主軸ヘッドに設けてある第２ノズルにより、主軸の端部に形成されているキー（又はキー溝）に対して洗浄液を噴射し、該キー（又はキー溝）を洗浄し、工具ホルダを確実に主軸に装着することができる。

本発明に係る工作機械は、前記第１ノズル及び前記第２ノズルが形成されているノズルヘッドを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、ノズルヘッドに第１ノズル及び第２ノズルを形成してあり、該ノズルヘッドを主軸ヘッドに設けてある。これにより簡潔な構成によって、主軸ヘッド側の係合突起を第１ノズルからの洗浄液により洗浄し、主軸の端部に形成されているキー（又はキー溝）を第２ノズルからの洗浄液により洗浄することができる。

本発明に係る工作機械は、前記工具ホルダを把持し、前記主軸に交差する方向の一方側から前記端部へ接近し、前記一方側へ離反する把持手段を備え、前記第１ノズルは、前記一方側と反対側に設けてあることを特徴とする。

本発明にあっては、工具を把持する把持手段が主軸に交差する方向の一方側から前記端部へ接近し、該一方側へ離反する。第１ノズルは前記一方側と反対側に設けてあるので、第１ノズルを把持手段と干渉しないように配置することができ、工具交換を確実に行うことができる。

本発明によれば、工作機械により、主軸ヘッドに回転自在に支持されている主軸の端部に、回転工具と旋削工具とを各別の工具ホルダを介して選択的に着脱し、主軸に装着された回転工具又は旋削工具により被加工物を加工する。旋削工具を保持する工具ホルダには、係合穴が開設されたフランジが設けてある。主軸ヘッドには、工具ホルダ側の係合穴に係合する係合突起が設けてある。工具ホルダ側の係合穴と、主軸ヘッド側の係合突起が係合することによって、旋削工具の回転及び移動を防止することができる。第１ノズルは、主軸ヘッド側の係合突起に対して洗浄液を噴射し、該係合突起に付着した切削屑などの異物を除去するので、工具を確実に装着して高い加工精度での旋削加工が可能となる。

工作機械の側面図である。 工具を装着した状態の主軸ヘッドの背面側斜視図である。 工具を取り外した状態の主軸ヘッドの前方側斜視図である。 工具ホルダの背面側斜視図である。 係合突起部の背面側斜視図である。 係合突起部の底面図である。 ピンの支持構造を説明する説明図である。 主軸ヘッドの下端部の底面図である。 ノズルヘッドの正面図である。 ノズルヘッドからのクーラントの噴射方向を示す説明図である。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。図１は工作機械１００の側面図であり、図２は工具４を装着した状態の主軸ヘッド３の背面側斜視図であり、図３は工具４を取り外した状態の主軸ヘッド３の前方側斜視図である。

工作機械１００は、基台１０の上面にＹ方向移動装置（図示略）を配置し、Ｙ方向移動装置によりＹ方向移動可能にＹ方向移動台１１を支持する。Ｙ方向移動台の上面にＸ方向移動装置（図示略）を配置し、Ｘ方向移動装置によりＸ方向移動可能にコラム１２を支持する。コラム１２は柱状をなし、前面にＺ方向移動装置（図示略）を配置し、Ｚ方向移動装置の前側に主軸ヘッド３をＺ方向移動可能に支持する。Ｚ方向移動装置は、例えばＺ軸モータ１３の出力軸に連結され、上下方向に延びる送りねじ軸と、該送りねじ軸に螺合するナットと、コラム１２の前面に上下方向に延びるガイドレールと、該ガイドレールに嵌合するブロックとを備える。主軸ヘッド３は前記ナット及び前記ブロックに固定する。主軸ヘッド３はＺ軸モータ１３の駆動による前記送りねじ軸の回転に応じて上昇、下降する。

工作機械１００はワーク支持装置１５によりワーク（被加工物）を支持し、主軸ヘッド３に装着された工具４によりワークを加工する。ワーク支持装置１５はワークをクランプさせるワーク台１６を有する。ワーク支持装置１５はワークを２軸回りに回転可能としてある。一般に、主軸ヘッド３を移動させる軸であるＸ、Ｙ、Ｚの各軸に平行な軸回りにワークを回転させるとき、ワークの回転軸は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対応してＡ、Ｂ、Ｃ軸と呼ばれている。本実施形態に係るワーク支持装置１５はＡ軸回りに揺動する揺動体（図示略）上にワーク台１６を設けており、該揺動体の揺動によりワークがＡ軸回りに回転可能である。また前記揺動体に固定してあるＣ軸駆動部１５ａの出力軸にワーク台１６が連結されており、ワーク台１６にクランプしたワークをＣ軸回りに高速回転可能としてある。

主軸ヘッド３は内部に主軸３４を支持している。主軸３４は主軸ヘッド３の上部に固定した主軸モータ３１に連結してあり、該主軸モータ３１の駆動により上下方向の中心軸周りに回転する。主軸３４の下端部は主軸ヘッド３の下方に突出しており、後述するように装着される工具４を保持する。工具４は主軸ヘッド３と共に上昇及び下降する。

工具４は工具マガジン２に複数収納されている。工具４はドリル、タップ、エンドミル等の回転工具だけでなく、旋削工具を含む。工具マガジン２は支持梁２１、レール２２、チェーン２３、複数の把持アーム２４、マガジン駆動部２５等を備える。支持梁２１は上側を斜辺として前方へ下方傾斜した三角形状をなす板状の構造部材であり、コラム１２の左右に片持ちに固定してある。支持梁２１はコラム１２の左右に固定した部分から主軸ヘッド３の両側部分まで下方傾斜して延設してある。支持梁２１の上側端面は前方下方から後方上方へ、水平面から略３０°傾斜している。

レール２２は長円形の環状部材であり、コラム１２及び主軸ヘッド３を囲むように支持梁２１に固定して設けてある。チェーン２３はレール２２に嵌合してレール２２上を転動するローラを有する複数の移動台を無端状に連結して構成してある。各移動台には把持アーム２４が取り付けてあり、把持アーム２４は工具４を保持する工具ホルダ４０を把持する。マガジン駆動部２５の駆動によりチェーン２３がレール２２に沿って循環する。工具４を交換する場合、マガジン駆動部２５の駆動によりチェーン２３を循環し、所望の工具４を把持する把持アーム２４が主軸ヘッド３の前方下方の交換位置（レール２２における前方下端部）に搬送される。

工具４は公知の工具ホルダ４０に保持されている。把持アーム２４は二股に分岐した先端把持部２４ａを工具ホルダ４０外周の保持溝４４（図４参照）に押し込むことで、工具ホルダ４０を介して工具４を把持する。

図１において主軸ヘッド３の前方下方の交換位置にある把持アーム２４は、把持していた工具４を主軸３４に装着した後、主軸３４から前方へ離反して待機している姿勢となっている。把持アーム２４は上側端部にアーム枢軸が挿入されるアーム軸孔（図示略）を有する。アーム枢軸の軸線方向は把持アーム２４が主軸ヘッド３の前方下方の交換位置にあるときにＸ軸方向に平行となり、アーム枢軸回りに把持アーム２４が回転することにより、先端把持部２４ａが主軸３４に接近し、離反する。主軸ヘッド３の前側の側面にはカム３２が前方に張り出すように上下方向に延設されている。把持アーム２４はカム３２に当接するカムフォロワ（図示略）を有する。

主軸ヘッド３は、加工時には、図１に示す原点位置から下降し、工具交換時には、図１に示す原点位置から上昇する。主軸ヘッド３の前方下方の交換位置にある把持アーム２４は、主軸ヘッド３の上昇、下降に追随して揺動する。主軸ヘッド３が上昇した場合、把持アーム２４の先端把持部２４ａが主軸３４に接近し、前方から工具ホルダ４０を把持する。主軸ヘッド３は、工具ホルダ４０の把持完了後に更に上昇する。把持アーム２４が把持した工具ホルダ４０は、相対的に下方に移動して工具４と共に主軸３４から外れる。チェーン２３は、この状態で回転し、次に使用する工具４を保持した把持アーム２４が主軸ヘッド３の前方下方の交換位置に割り出される。

工具４は、主軸ヘッド３が下降し、主軸３４の下端部に工具ホルダ４０が嵌め込まれることで、該主軸３４に装着される。主軸３４に装着した工具４は主軸ヘッド３が原点位置に下降することで、図１に示す状態となり、加工に備えて待機する。

以上の動作により、主軸３４と工具マガジン２との間で工具４を交換することができる。主軸３４に装着した工具４は主軸ヘッド３と共に原点位置から下降し、ワーク台１６上にクランプされたワークを加工する。

工具４が回転工具である場合、主軸３４に装着した工具４は主軸モータ３１の駆動により主軸３４と共に回転する。ワークはＡ軸及びＣ軸回りに回転して位置決めしてある。主軸３４と共に回転する工具４は主軸ヘッド３と共に上下、左右、及び前後に移動し、ワークを加工する。

工具４が旋削加工用の旋削工具である場合、主軸３４は非回転状態にロックする。ワーク台１６がＣ軸駆動部１５ａによって回転駆動されることにより、ワークが回転する。工具４は主軸ヘッド３と共に下降し、回転するワークに先端を押し付けることにより、ワークの表面を旋削加工する。

図２には主軸３４に旋削加工用の工具４が装着された状態が示してある。該工具４の工具ホルダ４０は後方に向けて張り出す回り止めフランジ４１を備えている。主軸３４を支持する主軸ヘッド３の下面には、主軸３４の突出部の後位置に下方に向けて突出する係合突起部５が設けられており、係合突起部５の下端部には、ピン５１，５１の先端部が突起している。回り止めフランジ４１とピン５１，５１の先端部とは、主軸３４に工具４が装着されることで図示の如く係合し、該工具４の中心軸回りの回転、及びラジアル方向に加わる力による工具の移動を防止して、高い加工精度での旋削加工を安定して実施できるように作用する。

また図２に示すように、主軸ヘッド３は下端部に主軸３４を支持する軸受を保持する軸受押え３３を有する。軸受押え３３には後方にエア管８１及びクーラント管８２が連結されている。軸受押え３３の内部にはエアを通流するエア流路と、クーラント液を通流するクーラント流路とが形成されている。エアは主軸３４内部に切削屑が入り込むことを防止する。クーラント（洗浄液）はピン５１，５１、後述するキー３６等の洗浄に用いられる。

図３には主軸３４に工具４が装着されていない状態が示してある。主軸３４は下端部に下方に向かって内径が大きくなるテーパ穴３５が形成してある。工具ホルダ４０は上部に形成したテーパ装着部４２（図４参照）をテーパ穴３５に嵌合させて主軸３４に装着される。主軸３４の下端部の周縁に径方向の対向する位置に２つのキー３６，３６が突設されており、工具ホルダ４０側のキー溝（図示略）に嵌合する。軸受押え３３の下端面にはノズルヘッド６が突設されている。ノズルヘッド６は係合突起５１，５１等を洗浄するクーラントを噴射する。

以下、回り止めフランジ４１、係合突起部５、及びノズルヘッド６の構成について説明する。図４は工具ホルダ４０の背面側斜視図であり、図５は係合突起部５の背面側斜視図であり、図６は係合突起部５の底面図であり、図７はピン５１の支持構造を説明する説明図である。図８は主軸ヘッド３の下端部の底面図である。

回り止めフランジ４１は円環状の基板４１ａ、基板４１ａの外周の約半周部分で径方向外側に拡幅するように突設されて台形状をなす係合板４１ｂにより形成されている。基板４１ａは工具ホルダ４０の下面に複数本の固定ボルト４５で固定してある。係合板４１ｂは、工具ホルダ４０と同軸をなす周上であって係合板４１ｂの２つの頂部に夫々形成された係合穴４３，４３を有している。図示の係合穴４３，４３は一側を切り欠いた長穴をなし、係合板４１ｂの外周に開口しているが、この開口は必須ではなく、係合板４１ｂ内で閉じた長穴又は円形の穴であってもよい。

係合穴４３，４３は工具４及び工具ホルダ４０の中心を通る夫々の中心線が、主軸３４への装着時に後向きとなる側に略９０°の開き角度を有する位置に設けてある。尚、係合穴４３，４３の開き角度は９０°に限らず、回り止めフランジ４１の形成範囲内で適宜に設定することができる。即ち、開き角度は０°よりも大きく、１８０°未満であればよいが、８５°以上、１００°未満とするのが望ましい。

係合突起部５は基台５０、ピン５１，５１等により一体的に構成されている。基台５０は支持台５０ａ，５０ａ、連結部５０ｂを備える。支持台５０ａ，５０ａは柱状をなし、上端面が主軸ヘッド３の下端面に当接する。連結部５０ｂは板状をなし、支持台５０ａ，５０ａの側面を連結する。支持台５０ａ，５０ａの上端部には上下方向の通し穴が設けてある。該通し穴に螺子を挿通し、主軸ヘッド３の下端面に設けてある螺子穴３７ａ，３７ａ（図８参照）に螺合させることにより、係合突起部５が主軸ヘッド３に固定される。また支持台５０ａ，５０ａの上端面にはピン穴が形成されており、該ピン穴に位置決めピンを挿入し、主軸ヘッド３の下端面に設けてあるピン穴３７ｂ，３７ｂ（図８参照）に嵌合させることにより、係合突起部５が位置決めされる。

係合突起部５は主軸ヘッド３の下端面に取り付けられた状態で貫通孔５０ｃを有する（図２参照）。貫通孔５０ｃには主軸ヘッド３に連結されるエア管８１及びクーラント管８２等の配管が挿通される。また図６に示すように、係合突起部５は平面視（及び主軸と直交する断面）がＵ字状をなし、開いた側が前方を向き、Ｕ字状の内部であって、ピン５１，５１間（支持台５０ａ，５０ａ間）にノズルヘッド６が位置するように主軸ヘッド３に配置されている。

ピン５１，５１は支持台５０ａ，５０ａから突出しており、先端部が支持台５０ａ，５０ａの下端面の下方に突起する。ピン５１，５１の突設位置は、回り止めフランジ４１の係合穴４３，４３との係合を可能とするために、工具ホルダ４０が装着される主軸３４と同軸をなす円周上で、該主軸３４の中心を通り、後側に略９０°の開き角度を有して開く線上に夫々設定してある。

図７に示す如く、ピン５１は中空の丸棒であり、支持台５０ａに設けた上下方向の支持孔５４ａ内に支持され、軸長方向に摺動自在である。ピン５１の中空部内には、ストッパボルト５２が上方から挿通されている。ストッパボルト５２は下端の螺子部によりピン５１の下部に結合され、ストッパボルト５２の頭部は、支持孔５４ａの中間部内周に設けた段部５４ｂの上面に当接している。段部５４ｂの下面はピン５１の上端部に対向しており、これらの間には、押しばね５３が介装されている。尚、押しばね５３の下端がピン５１の中空内部の下端面に当接している構成としてもよい。

以上の構成により、ピン５１は押しばね５３による下方の付勢を、ストッパボルト５２の頭部が段部５４ｂに当接する位置で止め、支持台５０ａの下方に適長突出した状態で支持される。支持台５０ａの下方へ突起したピン５１の先端部５１ａは先端に向けてテーパ状に縮径する。このように支持されたピン５１は図７中に白抜矢符により示す如く、先端部５１ａに加わる上向きの力の作用により、押しばね５３の付勢に抗して上方に移動することができる。ピン５１は図中に２点鎖線により示すように、下方から係合する回り止めフランジ４１の係合穴４３に先端部５１ａのいずれかの位置で当たり、上方に適長押し上げられた状態で密に係合する。

図２に示すように、回り止めフランジ４１の２つの係合穴４３，４３は、夫々のピン５１，５１に係合し、係合突起部５が取り付けられた主軸ヘッド３に対する回転を拘束される。従って、回り止めフランジ４１を備える工具ホルダ４０、及び該工具ホルダ４０に保持された旋削加工用の工具４は、加工中に加わる周方向の作用力によっては回転しない。

次にノズルヘッド６について説明する。図９はノズルヘッド６の正面図である。図１０はノズルヘッド６からのクーラントの噴射方向を説明する説明図である。図１０にはクーラントの噴射方向を白抜き矢印で示す。ノズルヘッド６は円柱状の基部６０に円錐台状の第１噴射部６１、第２噴射部６２、第３噴射部６３を基部６０に同軸に積層した構成としてある。軸心にはクーラントを下端部まで通流する主流路６０ａが形成されている。主流路６０ａの上端開口は軸受押え３３内に形成されているク−ラント流路の開口に接続されており、クーラント管８２に連なる。

第１噴射部６１には斜め下向きの２つのノズル６１ａ，６１ａが開口しており、主流路６０ａからノズル６１ａ，６１ａに連通する流路６１ｂが内部に形成されている。流路６１ｂは軸線方向が第１噴射部６１の側面に直交するように形成されている。ノズル６１ａ，６１ａは、第１噴射部６１の周側面上の径方向にほぼ対向する左右の位置に開設している。図１０を参照し、左側のノズル６１ａが左側のピン５１の先端部５１ａの方向Ｓ１にクーラントを噴射し、右側のノズル６１ａが右側のピン５１の先端部５１ａの方向Ｓ２にクーラントを噴射することにより、ピン５１，５１の先端部５１ａ，５１ａを洗浄する。左側のノズル６１ａと左側のピン５１の先端部５１ａとの間の距離と、右側のノズル６１ａと右側のピン５１の先端部５１ａとの間の距離とは、ほぼ等しくしてあり、ピン５１，５１の先端部５１ａ，５１ａに注がれるクーラントの流速がほぼ同じになるようにしてある。これにより、ピン５１，５１の先端部５１ａ，５１ａに対する洗浄効果は同等となる。

第２噴射部６２には斜め上向きの３つのノズル６２ａ，６２ａ，６２ａが開口しており、主流路６０ａからノズル６２ａ，６２ａ，６２ａに連通する流路６２ｂが内部に形成されている。流路６２ｂは軸線方向が第２噴射部６２の側面に直交するように形成されている。３つのノズル６２ａ，６２ａ，６２ａのうち中央のノズル６２ａは前方を向いている。左右のノズル６２ａ，６２ａは夫々前方側の左右に向いている。図１０を参照し、第２噴射部６２に設けられているノズル６２ａ，６２ａ，６２ａは、前方のキー３６及びその周辺（主軸３４の端面）の方向Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３にクーラントを噴射し、前方のキー３６及びその周辺を洗浄する。

第３噴射部６３には斜め上向きの２つのノズル６３ａ，６３ａが開口しており、主流路６０ａからノズル６３ａ，６３ａに連通する流路６３ｂが内部に形成されている。流路６３ｂは軸線方向が第３噴射部６３の側面に直交するように形成されている。２つのノズル６３ａ，６３ａは、前方側の左右に向いている。図１０を参照し、第３噴射部６３に設けられているノズル６３ａ，６３ａは、後方のキー３６周辺（主軸３４の端面）の方向Ｒ１，Ｒ２にクーラントを噴射し、後方のキー３６周辺を洗浄する。

以上のとおり、本実施形態によれば、主軸ヘッド３に回転自在に支持されている主軸３４の端部に、回転工具と旋削工具とを各別の工具ホルダ４０を介して選択的に着脱し、主軸３４に装着された回転工具又は旋削工具によりワークを加工する。旋削工具を保持する工具ホルダ４０には、係合穴４３，４３が開設された回り止めフランジ４１が設けてある。主軸ヘッド３には、工具ホルダ４０の係合穴４３，４３に係合するピン５１，５１が設けてあり、工具ホルダ４０側の係合穴４３，４３と、主軸ヘッド３４側のピン５１，５１が係合することによって、旋削工具の回転及び移動を防止する。

係合穴４３，４３は、前述したように、工具ホルダ４０及び工具４の中心を通る夫々の中心線が、略９０°の開き角度を有する位置に設けてある。従って、旋削加工中の工具４に種々の方向のラジアル力が加わったとしても、これらのラジアル力は、少なくとも一方の係合穴４３とピン５１との当接部により支えられ、該工具４の径方向の移動を確実に防止することができる。同様の移動防止効果は、回り止めフランジ４１の形成範囲内で適宜に設けられた複数の係合穴４３によっても得られるが、実施の形態に示すように、９０°の開き角度を有する位置に２つの係合穴４３，４３を設けることにより良好な移動防止効果が得られるので、好適である。

このように旋削加工用の工具４は、加工中に加わるいかなる力によっても移動することがなく、該工具４は、被加工物を、安定して高精度に加工することができる。

また本実施形態によれば、第１噴射部６１に設けられたノズル６１ａ，６１ａは、主軸ヘッド側のピン５１，５１の先端部５１ａ，５１ａに対してクーラントを噴射し、先端部５１ａ，５１ａに付着した切削屑などの異物を除去するので、工具４を確実に装着して高い加工精度での旋削加工が可能となる。

また本実施形態によれば、主軸３４の下端部に、工具ホルダ４０のキー溝に嵌合するキー３６，３６が形成されている。ノズルヘッド６に設けてあるノズル６２ａ，６２ａ，６２ａ、及びノズル６３ａ，６３ａにより、主軸３４の下端部に形成されているキー３６，３６に対してクーラントを噴射して洗浄するので、工具ホルダ４０を確実に主軸３４に装着することができる。尚、キー３６，３６はキー溝であってもよく、この場合、工具ホルダ４０にはキーが設けられることになる。

また本実施形態によれば、主軸ヘッド３に設けてあるノズルヘッド６に、ノズル６１ａ，６１ａと、ノズル６２ａ，６２ａ，６２ａと、ノズル６３ａ，６３ａとが形成してある。これにより簡潔な構成によって、係合突起部５のピン５１，５１の先端部５１ａ，５１ａをノズル６１ａ，６１ａからのクーラントにより洗浄し、主軸３４の下端部に形成されているキー３６，３６をノズル６２ａ，６２ａ，６２ａ及びノズル６３ａ，６３ａからのクーラントにより洗浄することができる。

また本実施形態によれば、回り止めフランジ４１に設けてある２つの係合穴４３，４３夫々に係合する２つのピン５１，５１が主軸ヘッド３に設けてある。ノズルヘッド６に形成してある２つのノズル６１ａ，６１ａ夫々と、ノズル６１ａ，６１ａが夫々クーラントを噴射するピン５１，５１の先端部５１ａ，５１ａとの間の距離が、ほぼ等しくなるように前記ノズルヘッド６が配してある。これにより、ノズル６１ａ，６１ａから噴射するクーラントの流速を等しくすることができ、主軸ヘッド３に設けてある２つのピン５１，５１の先端部５１ａ，５１ａを均等に洗浄することができる。

また本実施形態によれば、工具ホルダ４０が主軸３４に装着されている状態で、回り止めフランジ４１は台形状の係合板４１ｂが後方に張り出すように配置される。従って、前方から接近し、前方へ離反する把持アーム２４の先端把持部２４ａは、回り止めフランジ４１に干渉することなく工具ホルダ４０を確実に把持することができる。また、係合突起部５及びノズルヘッド６は、主軸３４の下端部よりも後方側に配置されているので、同様に、把持アーム２４の先端把持部２４ａが係合突起部５及びノズルヘッド６に干渉することなく工具ホルダ４０を確実に把持することができる。よって、主軸３４と工具マガジン２との間での工具４の交換を確実に行わせることができる。

また本実施形態によれば、主軸ヘッド３には、工具ホルダ４０側の係合穴４３，４３に係合する複数のピン５１，５１が配してある基台５０を設けてある。複数のピン５１，５１は１つの基台５０によって位置が決められているので、簡素な構成により位置精度が得られ、旋削工具の回転及び移動を防止することができる。

また本実施形態によれば、複数のピン５１，５１は夫々、押しばね５３により先端方向へ付勢されており、回り止めフランジ４１の係合穴４３，４３が、押しばね５３による付勢に抗してピン５１，５１を押し上げることで、ピン５１，５１と隙間なく密に係合して、旋削工具の回転及び移動を確実に防止する。

また本実施形態によれば、連結部５０ｂにより複数のピン５１，５１夫々を支持する複数の柱状の支持台５０ａ，５０ａ間を連結してあるので、簡潔な構成により基台５０が形成されており、製造性が良い。

また本実施形態によれば、板状の連結部５０ｂにより、２つのピン５１，５１夫々を支持する２つの柱状の支持台５０ａ，５０ａ間を連結してあり、支持台５０ａ，５０ａの軸方向に交差する基台５０の断面がＵ字状をなすので、Ｕ字状の内部に主軸３４下端部に配置されるべき部品、例えばピン５１，５１を洗浄するノズルヘッド６を配置することができる。

また本実施形態によれば、主軸ヘッド３に連結されるエア管８１及びクーラント管８２等の配管を挿通する貫通孔５０ｃが基台５０に設けてあるので、主軸ヘッド３における部品、例えば前記２つのピン５１，５１、主軸３４の下端部に形成されているキー３６，３６等の洗浄機能を阻害しない。

以上に説明した実施の形態を部分的に変更した変更形態について説明する。
１）工具マガジン２は、実施の形態に示す構成及び配置に限らず、公知の適宜の構成及び配置とすることができる。
２）回り止めフランジ４１は、実施の形態に示す円環状の基板４１ａと台形状の係合板４１ｂによる構成に限らず、工具ホルダ４０の外周に、半円周よりも小さい角度範囲内で径方向外側に張り出すという条件を満たす適宜の形状とすることができる。
３）ピン５１，５１を該ピンの先端方向に付勢する付勢手段は、押しばね５３に限らず、空圧シリンダ等の他の付勢手段であってもよい。
４）ノズルヘッド６は円柱状の基部６０に円錐台状の噴射部を同軸に積層した構成に限らず、ピン５１，５１及びキー３６，３６に対してクーラントを噴射するノズルが形成されていれば、形状・構成が任意の形状、例えば角柱や角錐台状等に変形することができる。

１００ 工作機械
２４ 把持アーム（把持手段）
３ 主軸ヘッド
３４ 主軸
３６ キー
４ 工具
４０ 工具ホルダ
４１ 回り止めフランジ（フランジ）
４３，４３ 係合穴
５１，５１ ピン（係合突起）
６ ノズルヘッド
６１ａ，６１ａ ノズル（第１ノズル）
６２ａ，６２ａ，６２ａ ノズル（第２ノズル）
６３ａ，６３ａ ノズル（第２ノズル）

Claims (4)

1. 主軸ヘッドに回転自在に支持されている主軸の端部に、回転工具と旋削工具とを各別の工具ホルダを介して選択的に着脱し、前記主軸に装着された回転工具又は旋削工具により被加工物を加工する工作機械において、
   前記旋削工具を保持する工具ホルダに、係合穴が開設されたフランジが設けてあり、
   前記主軸ヘッドに、前記係合穴に係合する係合突起、及び該係合突起に対して洗浄液を噴射する第１ノズルを設けてあり、
   前記フランジは前記係合穴を２つ有し、
   前記主軸ヘッドに前記２つの係合穴に夫々係合する２つの前記係合突起が設けてあり、
   前記２つの係合突起に対して夫々洗浄液を噴射する２つの第１ノズルが形成されているノズルヘッドを備え、
   前記第１ノズル夫々と前記第１ノズルが夫々洗浄液を噴射する前記係合突起との間の距離が、等しくなるように前記ノズルヘッドが配してあること
   を特徴とする工作機械。
2. 前記工具ホルダのキー溝（又はキー）に嵌合するキー（又はキー溝）が前記端部に形成されており、
   前記主軸ヘッドに、前記キー（又はキー溝）に対して洗浄液を噴射する第２ノズルを設けてあることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記第１ノズル及び前記第２ノズルが形成されているノズルヘッドを備えることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
4. 前記工具ホルダを把持し、前記主軸に交差する方向の一方側から前記端部へ接近し、前記一方側へ離反する把持手段を備え、
   前記第１ノズルは、前記一方側と反対側に設けてあることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の工作機械。

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