JP2003340662A

JP2003340662A - 工作機械、及び、工作機械内の振動絶縁方法

Info

Publication number: JP2003340662A
Application number: JP2002145489A
Authority: JP
Inventors: Akira Watanabe; 亮渡邉; Tsuneo Sugimoto; 常男杉本; Hiroaki Sasai; 浩昭笹井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2003-12-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】工具数の増大に対応し高精度化と加工サイクル
の短縮をする工作機械及び工作機械内の振動絶縁方法を
提供する。【解決手段】床面に支持される振動絶縁ベース１８が設
けられている。振動絶縁ベース１８に支持され多数の工
具を位置決めして収容する工具マガジン２と、床面に支
持される加工機１の工具主軸９と、工具マガジン２と工
具主軸９との間で工具を移送し振動絶縁ベースに支持さ
れる移送器３とから構成されている。振動絶縁ベース１
８は、移送器３と収容器２２との間の相互作用に基づい
て発生する振動を工具主軸９に対して絶縁する振動絶縁
特性を有している。工具数が増大し頻繁に工具交換の準
備をする工具マガジン２と移送器３とが相互作用してい
る間にその相互作用により生じる振動を受けずに高精度
に加工を継続することができ、且つ、加工の休止を伴わ
ないで工具交換の準備を行うので、加工サイクルを短縮
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械、及び、
工作機械内の振動絶縁方法に関し、特に、高精度化と加
工サイクルの短縮化が求められる次世代型の工作機械、
及び、工作機械内の振動絶縁方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタのような工作機械又は
工具マガジンを有する工作機械は、１つのワークに対し
て旋削、穴開け、荒削り、仕上研削のような多様な加工
を行うために多様に多数である工具を収容している工具
マガジンを形成している。工具マガジンは、無端状に周
回するチェーン式のコンベアが主流である。工具数の増
大と加工サイクルの短縮が要求される最近の工具マガジ
ンは、特開２００１−３８５５８号に示されるように、
縦横に多数の工具がマトリックス状に並ぶ静置式に移行
している。静置式の工具マガジンは、収納される工具の
単位面積当たりの数が多い点で有利であるが、工具の収
納と取り出しのために用いられる工具キャリアの運動と
把持機構とが複雑である。

【０００３】今後の工作機械では、工具数が益々に増大
し、加工サイクルが益々に短縮し、更に、加工が益々に
高精度化する。工具数の増大に対応しながら高精度化が
求められる。更には、加工サイクルの短縮化が望まれ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、工具
数の増大に対応しながら高精度化が可能である技術確立
することができる工作機械、及び、工作機械内の振動絶
縁方法を提供することにある。本発明の他の課題は、更
に加工サイクルを短縮することができる工作機械、及
び、工作機械内の振動絶縁方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。

【０００６】本発明による工作機械は、床面に支持され
る振動絶縁ベース（１８）と、振動絶縁ベース（１８）
に支持され多数の工具を位置決めして収容する工具マガ
ジン（２）と、床面に支持される加工機（１）の工具主
軸（９）と、工具マガジン（２）と工具主軸（９）との
間で工具を移送し振動絶縁ベースに支持される移送器
（３）とから構成されている。振動絶縁ベース（１８）
は、移送器（３）と収容器（２２）との間の相互作用に
基づいて発生する振動を工具主軸（９）に対して絶縁す
る振動絶縁特性を有している。

【０００７】工具数が増大し頻繁に工具交換の準備をす
る工具マガジン（２）と移送器（３）とが相互作用して
いる間にその相互作用により生じる振動を受けずに高精
度に加工を継続することができ、且つ、加工の休止を伴
わないで工具交換の準備を行うので、加工サイクルを短
縮することができる。

【０００８】工具マガジン（２）を駆動するマガジン駆
動器（２５）が追加されている。振動絶縁ベース（１
８）は、駆動器（２５）の駆動に基づいて発生する振動
を工具主軸（９）に対して絶縁する振動絶縁特性を更に
有している。電動機又は空気圧アクチェータにより構成
される駆動器（２５）が発生する振動は、振動絶縁され
て加工機に伝播しない。

【０００９】床面に支持され工具マガジン（２）を位置
決めして支持する位置決めベース（１７，７７）が更に
追加されることが重要である。位置決めベース（７７）
は、工具マガジン（２）に対して固着される第１位置決
め剛体（９９）と、床面に対して昇降する第２位置決め
剛体（８６）を形成し、第２位置決め剛体（８６）を昇
降させる剛体駆動器（９７）を更に形成している。第２
位置決め剛体（８６）は、第１位置決め剛体（９９）に
接合して第１位置決め剛体（９９）を支持する支持位置
と、第１位置決め剛体（９９）から遊離して第１位置決
め剛体（９９）を自由にする自由位置との間で選択的に
昇降する。

【００１０】移送器（３）と工具マガジンとは常時に振
動絶縁ベース（１８）に支持されて同一座標系で相対的
に固定されている固定関係にあるが、移送器（３）と加
工機（１）との間で工具交換を行う時間帯では、移送器
と加工機は同一座標系で記述され、移送器（３）と加工
機（１）との間の工具の受け渡しは、高精度に位置決め
された状態で確実に実行される。

【００１１】第１位置決め剛体（９９）は、第２位置決
め剛体（９９）に接合する第１位置決め面（１０２）を
有し、第２位置決め剛体（８６）は、第１位置決め剛体
（９９）に接合する第２位置決め面（１０３）を有して
いる。第１位置決め面（１０２）は第１円錐面であり、
第２位置決め面（１０３）は第１円錐面（１０２）に合
致して接合する第２円錐面である。円錐面接合は、位置
決めを高精度化し、その位置を安定化する。

【００１２】第２位置決め剛体（８６）は、動作流体の
圧力変動に基づいて２位置間で昇降する。２つの座標系
モードの切換が迅速に行われる。

【００１３】位置決めベース（７７）は、床面に固定さ
れている第３位置決め剛体（８１）を更に形成し、第３
位置決め剛体（８１）は、床面に対してアンカーボルト
（８３）で固定され、第２位置決め剛体（８６）は、動
作流体の流入を受けて第３位置決め剛体（８１）の中で
昇降し、第２位置決め剛体（８６）が上昇した上昇位置
で第３位置決め剛体（８１）が第２位置決め剛体（８
６）に接合する第３位置決め接合面（１０８）が第２位
置決め剛体（８６）と第３位置決め剛体（８１）とに形
成され、位置決めの高精度化が十分に実現される。

【００１４】工具マガジン（２）と振動絶縁ベース（１
８）又は位置決めベース（１７）との間に介設される工
具マガジンベース（１６）が更に追加される。第１位置
決め剛体（９９）は、工具マガジンベース（１６）にボ
ルト（２３）で固定されている。工具マガジンベース
（１６）は、工具マガジン（２）と移送器（３）とを搭
載し、相互の位置関係を機械的精度の点で更に確実にす
る。

【００１５】工具マガジン（２）と加工機（１）と移送
器（３）とを搭載する工具マガジンベース（１６）及び
位置決めベース（１７）が所定の位置関係で床面の上に
設置され、加工機（１）と工具マガジン（２）と移送器
（３）の３つの間の関係を非加工モードで同一座標系化
することができる。振動絶縁ベース（１８）は、空気
袋、又は、空気圧スプリングが用いられる。コイルスプ
リングは、弾性的であり大きな振動（低周波振動）を吸
収するが、剛性材料でできていて、数μｍオーダーの精
度が要請される加工機に要請される高周波振動を吸収す
ることが困難である。

【００１６】工具を清掃する清掃器（６４）が更に追加
される。清掃器（６４）は、振動絶縁ベース（１８）に
支持される。工具交換後の清掃と同時に加工機の運転が
可能である。

【００１７】本発明による工作機械内の振動絶縁方法
は、加工機（１）の工具主軸（９）と、工具マガジン
（２）と、工具主軸（９）と工具マガジン（２）との間
で多数の工具の内の２つを交換自在に移送する移送器
（３）を更に具える工作機械の中の振動を絶縁する工作
機械内の振動絶縁方法であり、複数のステップの集合か
ら構成されている。その集合は、工具を用いて加工機
（１）でワークを加工するステップ、工具主軸（９）と
工具マガジン（２）との間で工具を移送するステップ、
工具マガジン（２）と加工機（１）を支持する共通の剛
体的床（７８）に対して工具マガジン（２）を振動減衰
器（１８）で支持して、工具マガジン（２）と移送器
（３）との間の相互作用に基づいて工具マガジン（２）
に発生し剛体的床（７８）を介して加工機（１）に伝達
される振動を減衰させるステップを含んでいる。

【００１８】その集合は、工具マガジン（２）と移送器
（３）とを剛体の共通ベース（７７）に固定するステッ
プを更に含んでいる。振動を減衰させるステップは、加
工機（１）の工具交換動作中に実行される。振動を減衰
させるステップは、加工機（１）の工具交換動作中には
実行されない。振動を減衰させるステップは、相互作用
が存在し、且つ、加工機（１）が動作中である期間では
必ず実行される。工具を移送するステップが実行されて
いる間は、工具マガジン（２）は剛体的床（７８）に固
定される。

【００１９】

【発明の実施の形態】図に対応して、本発明による工作
機械の実施の形態は、加工領域に配置される加工機が工
具収納領域に配置される工具マガジンとともに設けられ
ている。その加工機１と工具マガジン２との間には、図
１に示されるように、移送機（移送器又は移送ユニッ
ト）３が配置されている。

【００２０】加工機１は、床面に強固に支持される固定
ベッド４を形成している。ベッド４の上面側に案内面５
を介して移動ベッド６が移動可能に載置されている。主
軸ヘッド７は、固定ベッド４に立ち上がっている主軸台
８に支持されて配置されている。主軸９は、主軸ヘッド
７に回転自在に支持されている。

【００２１】主軸台８には、工具交換アーム１１が配置
されている。工具交換アーム１１は、主軸ヘッド７に支
持される回転軸１２と、回転軸１２と同体に回転する両
側アーム１３と、両側把持指１４とから形成されてい
る。両側把持指１４は、同一円周上で同一円周方向に開
いていて後述される工具を把持することができるフォー
ク状指１５を有している。両側アーム１３が１８０度の
角度で回転すれば、一方のフォーク状指１５は回転前の
他方のフォーク状指１５の位置間で回転し、両側のフォ
ーク状指１５は、１８０度の回転位相で回転方向に離隔
している。

【００２２】工具マガジン２は、図２に示されるよう
に、床面上に支持されるベースフレーム１６を形成して
いる。Ｘ軸方向に延びるベースフレーム１６は、床面に
位置決め支持用ベース１７、又は、振動絶縁用ベース１
８を介して支持されている。ベースフレーム１６の両側
端部でベースフレーム１６から２本の支柱１９がＹ軸方
向（鉛直上方向）に立ち上がっている。天井フレーム２
１は、支柱１９の上端面で支持されている。天井フレー
ム２１は、Ｘ軸方向に延びている。

【００２３】ベースフレーム１６と天井フレーム２１と
の間で複数の工具収納回転板２２が、回転自在に支持さ
れている。それぞれの工具収納回転板２２の下端部位
は、支持用回転軸２３を介してベースフレーム１６に回
転自在に支持されている。それぞれの工具収納回転板２
２の上端部位は、回転駆動用回転軸２４に結合してい
る。天井フレーム２１に、複数の回転２位置制御モータ
２５が配置されている載置されている。回転２位置制御
モータ２５は、回転２位置拘束ロータリエアシリンダに
代替され得る。複数の回転２位置制御モータ２５のそれ
ぞれの出力軸は、既述の回転駆動用回転軸２４にそれぞ
れに一致している。工具収納回転板２２の表裏面は、と
もに鉛直面として形成されている。

【００２４】複数枚の工具収納回転板２２は、互いに独
立しそれぞれに反転的に回転し、１８０度で異なる２回
転位置のみを採ることができる。１枚の工具収納回転板
２２には、その表側で鉛直方向に等間隔で並ぶ多数の工
具収納器２６が固定されている。１枚の工具収納回転板
２２には、図１に示されるように、その裏側で鉛直方向
に等間隔で並ぶ多数の工具収納器２６が固定されてい
る。４枚の工具収納回転板２２にそれぞれに裏表に配置
されている工具収納器２６は、ベースフレーム１６に与
えられている基準面２７に対して定められる高さ方向定
位置を有している。全ての工具は、同一の直径の工具側
基準部分円筒面を有し、工具収納器２６は工具側基準部
分円筒面に合致する同一の直径の収納器側円筒面を有し
ている。

【００２５】全ての工具収納器２６の収納器側部分円筒
面の中心軸心線２８（図２参照）は、基準面２７に対し
てそれぞれに規定された高さ位置を有している。基準面
２７は厳密に２次元的に水平方向に向き付けられてお
り、全ての工具収納器２６の収納器側部分円筒面の中心
軸心線は、互いに平行であり、且つ、それぞれに水平方
向に向き付けられ、特には、Ｘ軸方向に平行である。全
ての工具収納器２６は、互いに合同形である。

【００２６】図３は、工具収納器２６の詳細を示してい
る。工具収納器２６は、工具収納回転板２２の工具配列
面（ＸＹ平面に平行）２９に対して直交する方向（Ｚ軸
方向）に延びる第１板部分３１と、図４（ａ），（ｂ）
に示されるように、Ｘ軸方向に延びる第２板部分３２と
から形成されている。第２板部分３２は、第１板部分３
１に一体的に成形されて結合している。

【００２７】工具Ｔの構成は、図４に示されるように従
来通りであり、刃物部分３３と、移送時に把持される把
持部分３４と、主軸ヘッドに装着される装着部分３５
と、心出し部分３６とが一体化されて構成されている。
刃物部分３３は、多様な工具の一つ一つで多様に様々で
あり互いに異なっている。心出し部分３６は、刃物部分
３３を除く工具Ｔの全部分のうちで最小直径を持つ部分
である。

【００２８】図３に示されるように、第１板部分３１に
は、心出し部分３６が通ることができないが心出し部分
３６と装着部分３５の間の最小径部分３７（図４参照）
が通ることができる小径穴３８と、心出し部分３６が通
ることができる大径穴３９と、小径穴３８と大径穴３９
をＺ軸方向に接続し最小径部分３７が通ることができる
接続穴３９’とが開けられている。小径穴３８の中心と
大径穴３９の中心点とを結ぶ直線は、工具配列面２９に
直交する方向（Ｚ軸方向）に向いている。

【００２９】図４（ａ）に示される収納位置の工具Ｔ
は、工具収納回転板２２から遠ざかる方向（Ｚ軸方向）
に移動した後に、Ｘ軸方向に移動して、工具収納器２６
から抜き出ることができる。工具Ｔの収容位置は、第１
板部分３１の裏面であり装着部分３５の端面が面接する
第１位置決め面４１と、把持部分３４の外周面である円
筒面が線接触し第２板部分３２に対して規定されている
第２位置決め面４２とにより厳密に規定されている。

【００３０】図４（ａ）に示されるように、把持部分３
４の端面が押さえ板４３によりＸ軸方向に押さえられて
いて、装着部分５の端面は必ず第１板部分３１の裏面に
面接して突き当たっており、工具Ｔの重力作用により把
持部分３４の円筒面は必ず第２板部分３２に対して規定
されている第２位置決め面４２に接している。押さえ板
４３は、工具Ｔを前進させるために十分に大きい力を有
しているが、弾性的に変形して工具Ｔが工具収納回転板
２２に対して前進し後退する前進後退運動を阻害するこ
とはない。押さえ板４３は、変形式でなく開閉式に提供
され得る。

【００３１】工具移送柱４５が、図２に示されるよう
に、ベースフレーム１６から立ち上がってベースフレー
ム１６に支持されている。工具移送柱４５は、天井フレ
ーム２１の上面又は側面に固定されＸ軸方向に延びる上
側Ｘ軸方向案内軌道４６（図１参照）と、ベースフレー
ム１６の上面に固定されＸ軸方向に延びる下側Ｘ軸方向
案内軌道４７（図１参照）とに支持されている。上側Ｘ
軸方向案内軌道４６は、ラック付きレールとして提供さ
れている。

【００３２】工具移送柱４５の頂部に、Ｘ軸方向駆動サ
ーボモータ４８が配置されている。Ｘ軸方向駆動サーボ
モータ４８の出力軸は、減速用機器（図示されず）と歯
車（図示されず）とを介して、上側Ｘ軸方向案内軌道４
６のラックに噛み合っている。工具移送柱４５は、Ｘ軸
方向駆動サーボモータ４８の数値制御出力に基づいて、
Ｘ軸方向に前進後退し、Ｘ軸方向の任意に位置で固定的
に停止することができる。

【００３３】工具移送柱４５には、工具移送アーム４９
が昇降自在に配置されている。工具移送アーム４９は、
工具移送柱４５に固定されているＹ軸方向案内軌道（図
示されず）に案内されて鉛直方向に（Ｙ軸方向に）昇降
する昇降体５１と、昇降体５１に支持されているＺ軸方
向サーボモータ５２（図１参照）と、Ｚ軸方向サーボモ
ータ５２に駆動されＺ軸方向に前進後退することができ
る工具把持アーム５３とから構成されている。

【００３４】工具移送柱４５の上方部位に、図２に示さ
れるように、Ｙ軸方向駆動サーボモータ５４が配置され
ている。工具移送柱４５の下方部位に、遊動プーリ５５
が配置されている。Ｙ軸方向駆動サーボモータ５４の出
力軸に減速機を介して結合する駆動側プーリ（図示され
ず）と遊動プーリ５５との間で、ベルト（図示されず）
が周回している。そのベルトの一部位が、昇降体５１に
結合している。

【００３５】昇降体５１は、Ｙ軸方向駆動サーボモータ
５４の数値制御出力に基づいて、Ｙ軸方向に前進後退し
（昇降し）、Ｙ軸方向の任意の位置で固定的に停止する
ことができる。工具把持アーム５３の先端部位には、工
具Ｔを受容して把持することができる移送用把持部分５
６が形成されている。工具Ｔは、移送用把持部分５６に
容易に侵入し移送用把持部分５６から容易に離脱するこ
とができる。

【００３６】支柱１９の側面に、図１に示されるよう
に、転送アーム５７が配置されている。転送アーム５７
は、図１又は図２に示される支柱１９の側面に固定され
ている固定ベース６０と、固定ベース６０に支持されて
いる固定シャフト５８と、固定シャフト５８に回転自在
に支持されている回転アーム６１とから構成されてい
る。回転アーム６１は、図５、図６、図７、又は、図８
に示される固定シャフト５８に回転自在に支持されてい
る回転軸５９を形成している。回転軸５９は、固定ベー
ス６０の中に設置される４位置制御モータ（図示され
ず）により位置制御されて回転する。回転軸５９には、
放射状に配置される４枚の遮蔽板９０が取り付けられて
いる。回転アーム６１の両先端部位には、転置用把持部
分６２が形成されている。転置用把持部分６２は、工具
Ｔの装着部分３５を積極的に把持し積極的にその把持を
解消することができる。

【００３７】回転アーム６１は、Ｘ軸方向に向く回転軸
心線のまわりで９０度毎に順送りで回転し停止すること
ができる。転置位置で停止する２つの転置用把持部分６
２のＸ軸方向に向く２つの中心線位置は、同一水平面上
にある。

【００３８】回転アーム６１は、工具Ｔの清掃のために
９０度の旋回のために９０度の旋回の後の垂直位置で停
止する。図２に示されるように、清掃領域６３が設けら
れている。図５は、清掃領域６３に配置されている清掃
器６４を後の示している。清掃器６４は、回転アーム６
１を囲うケーシング６５と、ケーシング６５に固定され
る昇降用シリンダ６６と、昇降用シリンダ６６の昇降部
分に支持されて昇降する昇降体６７と、昇降体６７に支
持される清掃用モータ６８と、清掃用モータ６８の出力
軸に結合する清掃用ブラシ６９と、昇降用シリンダ６６
と昇降体６７と清掃用モータ６８を囲う蓋ケーシング７
１とから構成されている。図６は、清掃位置を示してい
る。昇降体６７が上昇して、清掃用ブラシ６９は清掃位
置に上昇している。清掃対象の工具Ｔは、最低位置であ
る清掃位置に回転的に降下している。

【００３９】清掃用ブラシ６９は、図７と図８に示され
るように、Ｘ軸方向に並ぶ２体１組のブラシ回転体とし
て形成されている。ケーシング６５は、部分円筒体に形
成され、その部分円筒体の一部は、天井蓋７２として形
成されている。ケーシング６５の軸方向端面（Ｘ軸方向
両端面）には、図６に示される奥側カバー７３と図５に
示される前面側カバー７１と、回転アーム６１の回転軸
５９と、４枚の遮蔽板９０とが配置されている。回転ア
ーム６１の回転に伴って、遮蔽板９０も同時に回転し、
相対する２つの転置用把持部分６２を挟む２枚の遮蔽板
９０と奥側カバー７３と前面カバーとケーシング６５と
で閉じられた空間を作ることができる。９０度の旋回の
後の清掃位置（図９のＴ−ｊの位置）ではこの閉じられ
た空間が形成され、清掃中の切り屑の飛散を防止するこ
とができる。既述の４位置制御モータから回転力を受け
て、回転アーム６１と同体に回転する回転軸５９は、図
８に示されるように、固定軸５８に回転自在に支持され
ている。

【００４０】清掃部ケーシング７５は、図７と図８に示
されるように、ケーシング６５を形成する部分円筒体に
結合して配置されている。昇降体６７は、清掃部ケーシ
ング７５に囲まれてＹ軸方向に昇降する。清掃液排出ダ
クト７６は、その開放頂部が清掃部ケーシング７５の底
部で接続している。

【００４１】図９は、位置決め支持用ベース１７の詳細
を示している。位置決め用支持ベース１７は、振動絶縁
自在型固定的支持器７７として構成されている。振動絶
縁自在型固定的支持器７７は、コンクリート床７８にア
ンカーボルトセット７９で強固に固定されるベース本体
８１を構成している。アンカーボルトセット７９は、コ
ンクリート床中に埋め込まれているアンカー８２と、ア
ンカー８２にねじ込まれ頭部のナット（ボルト頭）８３
の下面でベース本体８１を床面に強力に押さえ込むアン
カーボルト８４とから構成されている。

【００４２】ベース本体８１は、これに一体にシリンダ
本体８５を形成している。シリンダ本体８５の中で鉛直
方向（Ｙ軸方向）に摺動的に移動可能であるプランジャ
（ピストン）８６が、シリンダ本体８５の中に嵌め込ま
れている。プランジャ８６は、大径部分と小径部分とか
ら構成されている。シリンダ本体蓋８７は、プランジャ
８６の小径部分の上面との間で排出側シリンダ室８８を
形成する下面を有している。

【００４３】案内支柱８９は、プランジャ８６を鉛直方
向に貫通して、ベース本体８１にねじ込まれている。シ
リンダ本体８５の内周面とプランジャ８６の大径部分の
外周面の間に、第１Ｏリング９１が嵌め込まれている。
プランジャ８６の内周面と案内支柱８９の外周面との間
に、第２Ｏリング９２が嵌め込まれている。

【００４４】プランジャ８６の下面とベース本体８１の
上面との間に作動流体が導入される導入口９３が形成さ
れている。導入口９３に連通しベース本体８１の側面で
開口する作動流体導入路９４が、ベース本体８１の中に
形成されている。作動流体導入路９４の外側開口に接続
する接続口９５を有する作動流体供給用チューブ９６
は、ポンプ９７の吐出口に接続している。ポンプ９７
は、電動モータ９８により駆動され、作動流体を一方の
口から吐出し他方の口から吸引する。

【００４５】ベースフレーム１６の側には、位置決め基
準剛体９９が配置されている。位決め基準剛体９９は、
ベースフレーム１６の下面に複数の固着用ボルト１０１
により強固に取り付けられている。案内支柱８９は、ベ
ースフレーム１６と位決め基準剛体９９とを貫通してい
る。位決め基準剛体９９の下面とプランジャ８６の小径
部分の上面は、それぞれに、第１接合面１０２と第２接
合面１０３とに形成されている。第２接合面１０３は鉛
直上方に向かって凸状面（凸状円錐面）に形成され、第
１接合面１０２は鉛直上方に向かって凹状面（凹状円錐
面）に形成されている。第１接合面１０２は、第２接合
面１０３に合致して互いに接合することができる。

【００４６】排出側シリンダ室８８から作動流体が排出
される作動流体排出路１０５が、シリンダ本体蓋８７の
中に形成されている。作動流体排出路１０５の外側開口
に接続する接続口１０６を有する作動流体排出用チュー
ブ１０７は、ポンプ９７の吸入口に接続している。

【００４７】電動モータ９８によりポンプ９７が駆動さ
れれば、ポンプ９７から吐出される作動流体は、作動流
体供給用チューブ９６を介してベース本体８１に導入さ
れ、排出側シリンダ室８８の中の作動流体は作動流体排
出用チューブ１０７を介してポンプ９７の吸入側に吸入
され、プランジャ８６は、その下面がベース本体８１の
中の圧力に押されて、シリンダ本体８５の中で重力に逆
らって上昇する。

【００４８】プランジャ８６は、図１０に示されるよう
に、プランジャ８６の大径部分の上面がシリンダ本体蓋
８７の下面に接触した上昇位置（固定位置）から上方に
上昇することはない。プランジャ８６の下面は、鉛直方
向（Ｙ軸方向）固定位置を規定する位置決め面１０８と
して重要である。

【００４９】ベースフレーム１６は、位決め基準剛体９
９を介して位置決めされたプランジャ８６に載置されて
支持され、その支持位置である固定位置に固定される。
このような振動絶縁自在型固定的支持器７７が複数箇所
（少なくとも３箇所）に配置され、ベースフレーム１６
は固定位置に３次元的に固定される。このような固定位
置の工具マガジン２に既述の３次元直交座標系ＸＹＺが
固定的に設定される。

【００５０】加工中に用いられた使用済み工具Ｔ−ｊ
は、主軸９から離脱され、工具交換アーム１１の一方側
の両側把持指１４に把持されて、回転的に移送され、転
送アーム５７の待機位置（図１と図７の位置）の一方の
転置用把持部分６２に受け渡される。このような受け渡
しは、公知である。この時には既に、加工機１で次に使
用される未使用工具Ｔ−（ｊ＋１）が、転送アーム５７
の待機位置の他方の転置用把持部分６２に存在してい
る。

【００５１】工具交換アーム１１が図１に示される始動
前の待機位置に戻った後に、転送アーム５７の回転アー
ム６１は、規定された回転方向（今の例では、図１では
時計方向）に回転する。その回転角度は、９０度に設定
されている。回転アーム６１は、このような９０度の時
計方向の回転により、図６に示される清掃位置に回転し
て、その清掃位置で停止している。清掃位置では、使用
済み工具Ｔ−ｊは下方に位置し、未使用工具Ｔ−（ｊ＋
１）は、上方位置に存在する。

【００５２】使用済み工具Ｔ−ｊが図８に示され清掃位
置に位置変換されれば、昇降用シリンダ６６が動作し
て、昇降体６７が上昇し、清掃用ブラシ６９が規定位置
である清掃位置まで上昇する。清掃用モータ６８が始動
し、使用済み工具Ｔ−ｊは清掃用ブラシ６９の対の両側
のブラシに挟まれて清掃される。その清掃のためには、
清掃液が使用される。回転するブラシにより遠心力で吹
き飛ばされる清掃液滴は、ケーシング６５と蓋ケーシン
グ７１と清掃部ケーシング７５とから構成される防護壁
の外側に飛散することはない。

【００５３】規定された時間の清掃の後に、昇降用シリ
ンダ６６が逆方向に動作し、清掃用モータ６８は停止
し、昇降体６７が待機位置まで下降する。清掃液は、清
掃部ケーシング７５の底部から清掃液排出ダクト７６を
通されて清掃液回収用循環タンクに戻される。清掃液
は、清掃用ブラシ６９の上方から吐出器（図示されず）
から吐出的に清掃用ブラシ６９の中央線領域に供給され
る。

【００５４】清掃完了後に、回転アーム６１は、更に９
０度の回転角度で時計方向に回転する。待機位置から供
給位置まで１８０の総回転角度で回転して渡し位置に転
送された未使用工具Ｔ−（ｊ＋１）は、工具交換アーム
１１の回転動作による受け動作により工具交換アーム１
１に受け取られて、加工機１に提供される。このような
受け渡しと時間的に概ね同期して、待機位置から戻し位
置まで１８０の総回転角度で回転して渡し位置に転送さ
れた使用済み工具Ｔ−ｊは、工具移送アーム４９に渡さ
れることになる。

【００５５】未使用工具Ｔ−（ｊ＋１）が加工機１に渡
される時刻以前は、又は、未使用工具Ｔ−（ｊ＋１）が
工具交換アーム１１に渡される時刻以前は、位置決め用
支持ベース１７（振動絶縁自在型固定的支持器７７）が
動作し、電動モータ９８が駆動状態を維持していて、プ
ランジャ８６が上昇し、第２接合面１０３が第１接合面
１０２に接合し、ベースフレーム１６はシリンダ本体蓋
８７で高さ方向（Ｙ軸方向）に位置決めされたプランジ
ャ８６に支持されている。

【００５６】上昇位置のプランジャ８６で支持されるベ
ースフレーム１６は、プランジャ８６に対して幾何学的
に且つ機械的に位置決めされている。その位置決め状態
で、ベースフレーム１６に載置されている工具マガジン
２と移送器３とは、ベースフレーム１６に対して固定さ
れる３次元直交座標で絶対的に記述され得る。加工機１
とベースフレーム１６は共に床に対して固定されている
ので、このようにベースフレーム１６に固定される３次
元座標系は、加工機１を完全に記述することができる。
従って、ベースフレーム１６に支柱１９を介して支持さ
れている転送アーム５７と加工機１とは絶対的に同一の
座標系で記述されており、既述の受け渡し動作は高精度
な位置決め精度で実行されている。

【００５７】このような受け渡し動作の終了時には、工
具移送アーム４９は既に規定位置で待機している。工具
把持アーム５３が、前方（Ｚ軸正方向）に規定前進位置
まで前進する。工具交換アーム１１の転置用把持部分６
２が把持している工具部位と異なる工具部位が、その転
置用把持部分６２に侵入する。転置用把持部分６２と工
具把持アーム５３の移送用把持部分５６の相対的侵入に
より、工具は機械的に自動的にその移送用把持部分５６
に把持される。

【００５８】移送用把持部分５６の前進がセンサ（図示
されず）により検出され、そのセンサの検出信号が制御
装置（図示されず）を介して、転送アーム５７の転置用
把持部分６２の把持爪（図示されず）に把持解消信号を
送信する。転置用把持部分６２は、その把持解消信号に
基づいてその把持爪を後退させる。把持爪の把持解消動
作により、その工具は転置用把持部分６２から離脱する
ことが可能になる。工具把持アーム５３が始動前の待機
位置まで後退する。その工具は、後退する工具把持アー
ム５３の移送用把持部分５６に把持されている。

【００５９】この時点で、電動モータ９８が停止する。
電動モータ９８が停止した停止信号が電動モータ９８か
ら加工機１に送信される。その停止信号は、加工機１の
加工を禁止する禁止信号を解除する加工禁止解除信号に
一致している。電動モータ９８の停止により、ベース本
体８１の圧力が降下し、ベースフレーム１６の位決め基
準剛体９９はプランジャ８６を押し下げる。ベースフレ
ーム１６は、振動絶縁用ベース１８を介して床に支持さ
れる。振動絶縁用ベース１８は、床とベースフレーム１
６の間を振動的に絶縁する振動絶縁機能を有している。
振動絶縁機能の発現時刻は、加工禁止解除信号の発生時
刻に一致している。振動絶縁状態で、加工機１は未使用
工具Ｔ−（ｊ＋１）を用いて改めて次工程の加工を開始
する。

【００６０】加工機１から振動絶縁されているベースフ
レーム１６に支持されている移送器３が加工機１の動作
中に動作することは可能である。加工機１の加工が仕上
げ加工のように高精度を必要としない前工程の加工の際
には、このような振動絶縁は必要ではない。振動絶縁動
作中に、移送器３による工具取り替え準備動作が実行さ
れる。

【００６１】工具把持アーム５３の移送用把持部分５６
は、工具Ｔの刃物部分３３を把持する。Ｘ軸方向駆動サ
ーボモータ４８とＹ軸方向駆動サーボモータ５４の同期
的複動により、工具移送アーム４９は、マトリックス的
に配置されている全ての工具のそれぞれの基準位置のう
ちの任意の１つの基準位置であるＸＹ座標点まで移動す
ることができる。使用済み工具Ｔ−ｊは、工具マガジン
２にもともとに配置されていたが現在は空き番地になっ
ている座標点（Ｘ，Ｙ）まで移送される。

【００６２】Ｘ軸方向に移動する工具移送柱４５に支持
されＹ軸方向駆動サーボモータ５４によりＹ軸方向に上
下動する工具把持アーム５３は、目標座標点（Ｘ，Ｙ）
で停止する。工具把持アーム５３は、目標座標点（Ｘ，
Ｙ）でＺ軸負方向に後退し、次に、Ｘ軸負方向に工具移
送柱４５と同体に後退し、工具Ｔ−ｊの心出し部分３６
と最小径部分３７が、図３に示される大径穴３９に侵入
し、次に、工具Ｔ−ｊは、Ｚ軸負方向に後退する工具把
持アーム５３と同体に後退し、工具Ｔ−ｊの最小径部分
３７は接続穴３９’を通って小径穴３８まで後退し、工
具収納器２６で安定的に支持される。

【００６３】次に、工具把持アーム５３はＸ軸正方向に
前進する。この工具把持アーム５３のＸ軸方向前進の際
には、工具Ｔの心出し部分３６は工具収納器２６の小径
穴３８に阻まれていて、その工具Ｔ−ｊは前進すること
ができず、工具把持アーム５３から抜け出して、工具収
納器２６でその収納位置を保持することができる。収納
位置に向かう既述の移動路とは逆順の移動路で、ＸＹ平
面に平行であるＸＹ２次元移動面に戻った工具把持アー
ム５３は、次に指定される工具Ｔ（ｊ＋２）が収容され
ている他の目標座標点に向かう。

【００６４】工具把持アーム５３のＺ軸負方向運動と、
新工具Ｔ（ｊ＋２）の把持と、Ｚ軸正方向運動と、Ｘ軸
正方向運動と、Ｙ軸方向運動との組合せ運動により、工
具把持アーム５３は、転送アーム５７に対して規定され
ている待機位置に戻って、次の工具交換の時点まで待機
している。このような工具把持アーム５３の運動により
もたらされ工具マガジン２に発生する振動は、振動絶縁
用ベース１８により絶縁されていて、加工機１に伝達さ
れることはない。

【００６５】工具群が配列されているＸＹ工具配列面２
９は、工具収納回転板２２の表裏面として形成されてい
る。工具収納回転板２２の表側の工具配列面２９に収納
する工具群を支持して収納する工具収納器２６の基準座
標点は、工具収納回転板２２の裏側の工具配列面２９に
収納する工具群を支持して収納する工具収納器２６の基
準座標点との関係では、１８０度の互いの回転に対して
回転対称である（裏側の工具収納器２６は１８０度に回
転すれば、表側の工具収納器２６に合同に幾何学的に重
なる。）。全ての工具収納器２６が持つ固有的座標点
は、工具把持アーム５３を移動させる移動機構を制御す
る制御装置（図示されず）に入力されている。

【００６６】全ての工具収納回転板２２は、個々に独立
的に回転２位置制御モータ２５により回転制御されるの
で、回転２位置制御モータ２５の制御変数（回転位置指
令値変数）に独立に設定値を与えることができ、制御回
転位置の調整は個々に実行されるので、全ての工具収納
回転板２２の機械的調整を連鎖的に行う必要がなく、調
整が容易である。新たな工具収納回転板２２を追加的に
増設する場合にも、増設される工具収納回転板２２に対
してのみ機械的調整を行い、それに対応する回転２位置
制御モータ２５の制御変数に値を設定することにより、
増設分のみを容易に調整することができ、増設分の調整
が他の工具収納回転板２２と回転２位置制御モータ２５
に影響を与えることがない。増設のこのような簡易さ
は、工程の変更、工具の変更、加工対象の多様な変化が
予想される次世代マシニングセンタ又は工具マガジンを
有する工作機械の進化を促進させる。

【００６７】

【発明の効果】本発明による工作機械、及び、工作機械
内の振動絶縁方法は、高精度の要求に有効に対応するこ
とができ、特に、工具数が増大する工具マガジンを有す
る工作機械として有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による工作機械の実施の形態を
示す左側面図である。

【図２】図２は、図１の正面図である。

【図３】図３は、支持器具を示す右側面図である。

【図４】図４（ａ），（ｂ）は、収容器具の２収容状態
をそれぞれに示す正面図である。

【図５】図５は、清掃器を示す正面断面図である。

【図６】図６は、清掃器の動作位置を示す正面断面図で
ある。

【図７】図７は、清掃器を示す右側面図である。

【図８】図８は、清掃器の動作位置を示す右側面断面図
である。

【図９】図９は、支持器を示す断面図である。

【図１０】図１０は、支持器の動作位置を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１…加工機２…工具マガジン３…移送器９…工具主軸１６…工具マガジンベース１７，７７…位置決めベース１８…振動絶縁ベース２２…収容器２３…ボルト２５…マガジン駆動器８１…第３位置決め剛体８３…アンカーボルト８６…第２位置決め剛体９９…第１位置決め剛体１０２…第１位置決め面１０３…第２位置決め面１０８…第３位置決め接合面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笹井浩昭滋賀県栗東市六地蔵130番地三菱重工業株式会社工作機械事業部内Ｆターム(参考） 3C002 BB08 DD07 HH01 LL01 3C011 AA04 3C048 AA01 AA03 BB01 DD00 EE10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】床面に支持される振動絶縁ベースと、前記振動絶縁ベースに支持され多数の工具を位置決めし
て収容する工具マガジンと、前記床面に支持される加工機の工具主軸と、前記工具マガジンと前記工具主軸との間で工具を移送し
前記振動絶縁ベースに支持される移送器とを具え、前記振動絶縁ベースは、前記移送器と前記収容器との間
の相互作用に基づいて発生する振動を前記工具主軸に対
して絶縁する振動絶縁特性を有している工作機械。
【請求項２】前記工具マガジンを駆動するマガジン駆動
器を更に具え、前記振動絶縁ベースは、前記駆動器の駆動に基づいて発
生する振動を前記工具主軸に対して絶縁する振動絶縁特
性を更に有している請求項１の工作機械。
【請求項３】前記床面に支持され前記工具マガジンを位
置決めして支持する位置決めベースを更に具え、前記位置決めベースは、前記工具マガジンに対して固着される第１位置決め剛体
と、前記床面に対して昇降する第２位置決め剛体を備え、前記第２位置決め剛体を昇降させる剛体駆動器を更に具
え、前記第２位置決め剛体は、前記第１位置決め剛体に接合
して前記第１位置決め剛体を支持する支持位置と、前記
第１位置決め剛体から遊離して前記第１位置決め剛体を
自由にする自由位置との間で選択的に昇降する請求項１
又は２の工作機械。
【請求項４】前記第１位置決め剛体は、前記第２位置決
め剛体に接合する第１位置決め面を有し、前記第２位置
決め剛体は、前記第１位置決め剛体に接合する第２位置
決め面を有している請求項３の工作機械。
【請求項５】前記第１位置決め面は第１円錐面であり、
前記第２位置決め面は前記第１円錐面に合致して接合す
る第２円錐面である請求項４の工作機械。
【請求項６】前記第２位置決め剛体は、動作流体の流路
切替に基づいて昇降する請求項３〜５から選択される１
請求項の工作機械。
【請求項７】前記位置決めベースは、前記床面に固定さ
れている第３位置決め剛体を更に備え、前記第３位置決め剛体は、前記床面に対してアンカーボ
ルトで固定され、前記第２位置決め剛体は、前記動作流体の流入を受けて
前記第３位置決め剛体の中で昇降し、前記第２位置決め剛体が上昇した上昇位置で前記第３位
置決め剛体が前記第２位置決め剛体に接合する第３置決
め接合面が前記第２位置決め剛体と前記第３位置決め剛
体とに形成されている請求項６の工作機械。
【請求項８】前記工具マガジンと前記振動絶縁ベース又
は前記位置決めベースとの間に介設される工具マガジン
ベースを更に具え、前記第１位置決め剛体は、前記工具マガジンベースにボ
ルトで固定されている請求項７の工作機械。
【請求項９】前記工具マガジンと前記移送器とを囲うボ
ックスを更に具え、前記ボックスと前記加工機とは、前記床面の上に固定さ
れる請求項１〜８から選択される１請求項の工作機械。
【請求項１０】前記振動絶縁ベースは空気袋である請求
項１〜９から選択される１請求項の工作機械。
【請求項１１】前記振動絶縁ベースは空気圧スプリング
である請求項１〜９から選択される１請求項の工作機
械。
【請求項１２】前記工具を清掃する清掃器を更に具え、前記清掃器は、前記振動絶縁ベースに支持される請求項
１〜１１から選択される１請求項の工作機械。
【請求項１３】加工機の工具主軸と、工具マガジンと、
前記工具主軸と前記工具マガジンとの間で多数の工具の
内の２つを交換自在に移送する移送器を具える工作機械
の中の振動を絶縁する工作機械内の振動絶縁方法であ
り、下記複数のステップの集合：前記工具を用いて前記
加工機でワークを加工するステップ、前記工具主軸と前記工具マガジンとの間で前記工具を移
送するステップ、前記工具マガジンと前記加工機を支持する共通の剛体的
床に対して前記工具マガジンを振動減衰器で支持して、
前記工具マガジンと前記移送器との間の相互作用に基づ
いて前記工具マガジンに発生し前記剛体的床を介して前
記加工機に伝達される振動を減衰させるステップを具え
る工作機械内の振動絶縁方法。
【請求項１４】前記集合は、前記工具マガジンと前記移送器とを剛体の共通ベースに
固定するステップを更に備える請求項１３の工作機械内
の振動絶縁方法。
【請求項１５】前記振動を減衰させるステップは、前記
加工機の工具交換動作中に実行される請求項１３の工作
機械内の振動絶縁方法。
【請求項１６】前記振動を減衰させるステップは、前記
加工機の工具交換動作中には実行されない請求項１５の
工作機械内の振動絶縁方法。
【請求項１７】前記振動を減衰させるステップは、前記
相互作用が存在し、且つ、前記加工機が動作中である期
間では必ず実行される請求項１３の工作機械内の振動絶
縁方法。