JP2008105173A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】機台フレームから加工機ユニットを容易に分離することができ、機台フレーム又は加工機ユニットを異なる仕様のもの交換でき、機種の変更を容易に行うことが
できる工作機械を提供する。
【解決手段】機台フレーム１０を構成する左右一対のサイドフレーム１１，１１の取付面１１ｂに対し、加工機ユニット４０を構成する加工機フレーム５５をボルト５６により固定する。機台フレーム１０には加工域空間Ｅが形成され、加工域空間Ｅに位置するようにワークテーブル１４が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、機台フレーム又は加工機ユニットを異なる仕様のものに交換して機種の変更を容易に行うことができる工作機械に関する。

従来、マシニングセンタとして、特許文献１に開示されたものが提案されている。このマシニングセンタにおいては、ベッド上に左右にまたがって門型のコラムが設置され、このコラムの上部には工具を着脱可能に装着したスピンドルを有するスピンドルヘッドが上下方向及び左右方向に移動可能に装着されている。前記ベッドの上面には、ワークを支持するテーブルが装設されている。

一方、立形工作機械として、特許文献２に開示されたものが提案されている。この立形工作機械は、ベッドの左右両側部に直立側壁が一体形成され、両側壁の上端部間にクロスレールを介してサドルがＸ軸（左右）及びＹ軸（前後）方向の往復動可能に装着され、前記サドルに主軸を備えた主軸頭がＺ軸（上下）方向の往復動可能に装着されている。
特開昭６１−８６１４４号公報 特開平１−１４６６３１号公報

特許文献１に記載されたマシニングセンタは、ベッドの上面に門型のコラムが配設され、コラムの上部に主軸が装着され、ベッド及びコラムよりなる機台フレームと、主軸装置及び該主軸装置を軸方向に移動する移動機構及び主軸の回転機構等よりなる加工機ユニットとが分離不能に形成されていたので、次のような問題があった。すなわち、機台フレーム又は加工機ユニットの交換を容易に行うことができないので、機種変更の際には、マシニングセンタ全体を交換しなければならないという問題があった。

特許文献２に開示された立形工作機械も、上記特許文献１に開示されたマシニングセンタと同様に機台フレームと加工機ユニットとを交換することができる構成ではないので、該マシニングセンタの問題と同様の問題があった。

本発明は、上記従来の問題を解消して、機台フレームから加工機ユニットを容易に分離することができ、機台フレーム又は加工機ユニットを異なる仕様のものに交換して機種の変更を容易に行うことができる工作機械を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、左右一対のサイドフレームと、前記両サイドフレームを連結する連結フレームとにより加工域空間を有する機台フレームを形成し、該機台フレームに対し前記加工域空間に位置するようにワークテーブルを設け、前記機台フレームの上部に主軸装置を有する加工機ユニットを設け、前記機台フレームに対し前記加工機ユニットが連結手段により取り外し可能に装着されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記機台フレームは複数の仕様の機台フレームの中から選択されるように構成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記機台フレームは、上下に二分割可能に構成されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２において、前記機台フレームと加工機ユニット間には前記加工域空間を外部と遮蔽する加工域カバーが設けられ、該加工域カバーは前記主軸装置の移動を許容するように構成されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記加工域カバーは、前記ワークテーブルを囲繞するように配設されたカバー本体と、該カバー本体の上端開口縁に分離可能に装着され、前記主軸装置の移動を許容するように構成されている天井カバーと、前記カバー本体の下端開口縁に分離可能に装着される下部カバーとにより構成されていることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４において、前記加工域カバーは前記加工域空間の前面、左右両側面及び後面のうち少なくとも前記前面を覆い、ワーク出入れ用に開口した前面窓に開閉扉を設けてなるカバー本体と、該カバー本体の上部で前記加工域空間の上面を覆い、前記主軸装置の移動を許容するように構成されている天井カバーとにより構成され、前記天井カバーの前記主軸装置より前方側のカバー部を支持する水平状の前枠体が、昇降案内機構により前記前面窓に面して前記加工域空間の上面位置より上方へ所定距離移動可能に設けられ、前記前枠体を上方へ移動することにより前記カバー本体の前面窓で開放される加工域空間の開放空間と連続する上方開放空間を形成するように構成されていることを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記前枠体を昇降させて前方側のカバー部を開閉動作する機構と、前記開閉扉を左右方向に移動させて前面窓を開閉動作する機構とは、カム機構を介して連結され、前記開閉扉の開閉動作と前記カバー部の開閉動作が同期して行われるように構成されていることを要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７において、前記前枠体は、前記カバー部を形成するカバーシートを巻取り収容する収容ケースであることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項において、前記ワークテーブルより後方位置で前記加工域空間と開閉可能に連通する後方空間には工具マガジンが配設され、この工具マガジンと前記主軸装置との間で工具交換を可能としたことを要旨とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９において、前記工具マガジンは外周に複数の工具把持部を有する円盤状を呈し、このマガジンの一部に前記工具把持部を欠除した凹部が形成され、この凹部に対応する前記後方空間の下側固定部に前記主軸装置の工具取付状態を検知する検知装置を設けたことを要旨とする。

本発明によれば、機台フレームに対し、加工機ユニットを取り外し可能に装着したので、機台フレームから加工機ユニットを分離することができ、機台フレーム又は加工機ユニットを仕様の異なるものと交換して、工作機械の機種を容易に変更することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した立形工作機械の第１実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。

この第１実施形態の工作機械は、概略的に見て、図１及び図４に示す機台フレーム１０と、この機台フレーム１０の上端面に図１及び図２に示すように取り外し可能に装着された加工機ユニット４０と、図２に示すように前記機台フレーム１０に装着された工具交換装置４１と、図１及び図２に示すように前記機台フレーム１０の内側に形成された加工域空間Ｅに装設された加工域カバー６１と、該加工域カバー６１の下方に配設された切屑回収装置６５とにより構成されている。

そこで、前記機台フレーム１０、加工機ユニット４０、工具交換装置４１、加工域カバー６１及び切屑回収装置６５について順次説明する。
（機台フレーム１０）
前記機台フレーム１０は、互いに平行な左右一対のサイドフレーム１１，１１と、両サイドフレーム１１間の上部に一体的に架橋連結された連結フレームとしての上部連結フレーム１２と、両サイドフレーム１１間の上下方向の中間部に一体に架橋連結された同じく連結フレームとしての下部連結フレーム１３とによって構成されている。この両サイドフレーム１１間における前記下部連結フレーム１３の前方には上下方向に開放された前記加工域空間Ｅが形成されている。前記下部連結フレーム１３の前面には、ワークを装着するためのワークテーブル１４が取り付けられている。図１に示すように、前記サイドフレーム１１の前側には、図示しないワーク搬送装置によりワークをワークテーブル１４に搬入出するための凹部１１ａがそれぞれ形成されている。
（加工機ユニット４０）
前記加工機ユニット４０は、前記機台フレーム１０のサイドフレーム１１上端の取付面１１ｂに対し取り外し可能に装着されている。図４に示すように前記取付面１１ｂには複数箇所にネジ孔１１ｃが形成され、図１に示すように平面視コ字状の加工機フレーム５５が複数のボルト５６によって所定位置に装着されている。図４に示すように、加工機フレーム５５の下部に形成されたフランジ５５ａに形成されたボルト挿通孔５５ｂには、前記ボルト５６が貫通され、各ボルト５６は前記ネジ孔１１ｃに螺合されている。この実施形態では前記サイドフレーム１１のネジ孔１１ｃ、加工機フレーム５５のフランジ５５ａ、ボルト挿通孔５５ｂ及びボルト５６によりサイドフレーム１１と加工機フレーム５５を連結する連結手段が構成されている。

図１に示すように、前記加工機フレーム５５の左右両側上面には、Ｙ軸ガイドレール１５がそれぞれＹ軸（水平：前後）方向に互いに平行に敷設されている。このＹ軸ガイドレール１５には、Ｙ軸サドル１６がスライダ１７を介して、Ｙ軸方向の往復動可能に装着されている。図２に示すように前記加工機フレーム５５の後部には、Ｙ軸サーボモータ１８が一体的に固着され、その回転軸にはカップリングを介してボールねじ１９が直列に連結され、このボールねじ１９は、前記Ｙ軸サドル１６にブラケット２０を介して取り付けられたボールねじナット２１に螺合されている。そして、前記Ｙ軸サーボモータ１８によりボールねじ１９が回転されると、ナット２１を介してＹ軸サドル１６がＹ軸（前後）方向に往復動されるようになっている。

前記Ｙ軸サドル１６は、図１及び図３に示すように左右一対の可動枠１６ａ，１６ｂと、可動枠１６ａ，１６ｂの後端部間に連結された可動取付枠１６ｃとによって、平面視コ字状に形成されている。前記可動取付枠１６ｃの前面には、上下一対のＸ軸ガイドレール２２がＸ（水平：左右）軸方向に、かつ互いに平行に敷設されている。このＸ軸ガイドレール２２には、Ｘ軸サドル２３がスライダ２４を介して、Ｘ軸方向の往復動可能に装着されている。前記Ｙ軸サドル１６の可動取付枠１６ｃの背面側には図３に示すようにＸ軸サーボモータ２５が配置され、その回転軸にはカップリングを介してボールねじ２６が連結され、このボールねじ２６は、前記Ｘ軸サドル２３にブラケット２７を介して取り付けられたボールねじナット２８に螺合されている。そして、前記Ｘ軸サーボモータ２５によりボールねじ２６が回転されると、ナット２８を介してＸ軸サドル２３がＸ軸（左右）方向に往復動されるようになっている。

図２及び図３に示すように、前記Ｘ軸サドル２３の前面には、左右一対の案内部材２９がＺ軸（上下）方向に指向するように取り付けられ、各案内部材２９には、Ｚ軸サドル３０の左右両側後部にＺ軸方向に互いに平行に敷設した左右一対のＺ軸ガイドレール３１がＺ軸方向の往復動可能に装着されている。前記Ｘ軸サドル２３の上端部にはＺ軸サーボモータ３２が取り付けられ、この回転軸にはカップリングを介してボールねじ３３が連結され、このボールねじ３３は、前記Ｚ軸サドル３０にブラケット３４を介して取り付けられたボールねじナット３５に螺合されている。そして、前記Ｚ軸サーボモータ３２によりボールねじ３３が回転されると、ナット３５を介して、Ｚ軸サドル３０がＺ軸方向に往復動されるようになっている。

前記Ｚ軸サドル３０には、主軸装置３６が下向きに装着され、その主軸３７の下端部には、ワークを加工するための工具３８が工具交換可能に取り付けられている。前記Ｚ軸サドル３０には前記主軸３７を回転するためのサーボモータ３９が装着されている。この実施形態では、前記加工機フレーム５５、Ｙ軸サドル１６、Ｙ軸サーボモータ１８、Ｘ軸サドル２３、Ｘ軸サーボモータ２５、Ｚ軸サドル３０、Ｚ軸サーボモータ３２、主軸装置３６及びサーボモータ３９等によって加工機ユニット４０が構成されている。
（工具交換装置４１）
図２に示すように、前記下部連結フレーム１３の背面側には、前記主軸３７に装着された工具３８を交換するための工具交換装置４１が装着されている。前記下部連結フレーム１３には、ブラケット４２を介して、サーボモータ４３が上向きに取り付けられ、その回転軸にはマガジン４４が垂直軸線の周りで回動可能に支持されている。前記マガジン４４の外周部には、工具３８を工具ホルダと共に把持する工具把持部４５が複数箇所に図３に示すように半円環状に装着されている。そして、前記サーボモータ４３によって、マガジン４４の所定の工具把持部４５を工具交換位置に割り出し回転すると共に、前記Ｙ軸サーボモータ１８、Ｘ軸サーボモータ２５及びＺ軸サーボモータ３２を作動することにより、主軸装置３６をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向にそれぞれ移動して、マガジン４４との間で直接使用済みの工具３８と新しい工具３８の交換を行うことができるようになっている。
（加工域カバー６１）
加工域カバー６１は、図１及び図２に示すように機台フレーム１０及び加工機フレーム５５に対し、前記加工域空間Ｅを外部と遮蔽するように装着されている。この加工域カバー６１は図５に示すようにほぼ四角筒状のカバー本体６２と、その上端開口縁６２ａを遮蔽する天井カバー６３と、カバー本体６２の下端開口縁６２ｂに接続され、かつ切屑及びクーラントを切屑回収装置６５に落出するシュータ状の下部カバー６４とにより構成されている。

前記カバー本体６２の前側板には、ワークの加工中は図示しない開閉扉によって閉鎖され、ワークを搬入出する際に開放される前面窓６２ｃが形成されている。前記カバー本体６２の背面部にはワークの加工中は閉鎖され、工具交換時は開放されて工具交換装置４１が出入りできる後面窓６２ｄが形成されている。前記天井カバー６３は、前記加工機ユニット４０の加工機フレーム５５に装着される。この天井カバー６３は、前後一対の水平状のカバー布収容ケース６６，６７と、両ケース６６，６７から巻き戻されたカバー布６８，６９の先端縁に連結され、かつＸ軸方向に移動される平面視長四角形状の可動枠７０と、この可動枠７０の内部に設けられたスライドカバー７１と、このスライドカバー７１の途中に連結され、かつＹ軸方向に移動される可動取付板７２とにより構成されている。そして、前記可動取付板７２にＺ軸サドル３０の下端を連結し、主軸装置３６を前記穴７２ａに上下方向の移動可能に挿入させて、該主軸装置３６がＸ，Ｙ，Ｚ軸の三軸方向に移動されるようにしている。前記スライドカバー７１をカバー布を用いたロールカバーとしてもよい。

この第１実施形態では、前記カバー布収容ケース６６を前枠体とし、前記カバー布６８を主軸装置３６より前方のカバー部及びカバーシートとしている。
前記下部カバー６４はシュータ部６４ａと、そのシュータ部６４ａの後側板に形成され、かつ前記ワークテーブル１４を進入させるための凹部６４ｂと、切屑等を次に延べる前記切屑回収装置６５に落出する開口６４ｃとを備えている。
（切屑回収装置６５）
図６に示すように、前記切屑回収装置６５は、本体ケース７５と、この本体ケース７５内に収容された一対のプーリ７６，７７に掛け渡された図示しない多数の羽根を有する搬送コンベア７８と、該搬送コンベア７８の内側に設けられ、かつクーラントから切屑を選別するための横円筒状のフィルター７９とにより構成されている。そして、本体ケース７５の上側板に形成された開口７５ａから搬送コンベア７８上に移動された切屑を工作機械の後方に搬送して、チップバケット５１に回収するようにしている。又、前記フィルター７９により濾過されたクーラントは、本体ケース７５の側面に形成された排出口７５ｂからクーラントタンクＴに導かれ、このタンクＴのクーラントはポンプＰにより工作機械のワークの加工部に供給されるようになっている。

次に、前記のように構成された工作機械の動作について説明する。
前記ワークテーブル１４の上面にワークを載置し、図示しないワーククランプ機構によって、所定位置にワークをクランプする。前記サーボモータ３９を作動させて、主軸３７を回転すると共に、Ｙ軸サーボモータ１８、Ｘ軸サーボモータ２５及びＺ軸サーボモータ３２を作動して、工具３８によりワークを加工する。ワークの加工中に発生する切屑は図４に示すように前記ワークテーブル１４の外周に形成された排出空間５２を通して直接下方の切屑回収装置６５に落下される。

ワークの加工作業が所定時間行われて、工具３８の交換が必要になった場合には、前記カバー本体６２の後面窓６２ｄが図示しない開閉手段により開放され、前記工具交換装置４１のサーボモータ４３が作動されてマガジン４４の工具把持部４５が前記後面窓６２ｄを通して工具交換位置に割り出し回転され、主軸装置３６の前記３軸方向への移動により使用済みの工具３８が新しい工具３８と交換される。

上記第１実施形態の立形工作機械によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記第１実施形態では、機台フレーム１０のサイドフレーム１１の取付面１１ｂに対し加工機ユニット４０全体を取り外し可能に装着したので、異なる仕様の加工機ユニット４０を容易に交換することができる。又、標準化された加工機ユニット４０に対して、異なる仕様の機台フレーム１０に容易に交換することもできる。従って、工作機械の機種の変更を容易に行うことができる。

（２）上記第１実施形態では、機台フレーム１０の加工域空間Ｅに加工域カバー６１を設けたので、ワークの加工中に発生する切屑及びクーラントが加工域空間Ｅの外に飛散するのを防止することができるとともに、工作機械の全体カバーを省略することもできる。

（３）上記第１実施形態では、加工域カバー６１の下端部に切屑回収装置６５を配設し、切屑回収装置６５の先端部にチップバケット５１を設けたので、切屑を工作機械の後方のチップバケット５１に回収することができる。

（４）上記第１実施形態では、サイドフレーム１１に凹部１１ａを設けたので、加工域カバー６１の側面に図示しないが窓を設け、該窓を開閉扉により開放可能に構成して機台フレーム１０の側方からワークを搬入出することもできる。又、凹部１１ａは、回転治具やシュータ等を取り付けるための支持部として用いることもできる。

以下、この発明の第２〜第６実施形態を図７〜図１５に基づいて順次説明する。なお、以下の各実施形態において、前記第１実施形態と同じ機能を有する部材については、同一の符号を付して説明を簡略又は省略する。
（第２実施形態）
図７〜図１０に示す第２実施形態の工作機械は、第１実施形態に用いた加工域カバー６１のカバー本体６２の前面カバープレート７３が左右及び上方にやや大きめに別体で形成され、この前面カバープレート７３に開口されたワーク出入れ用の前面窓７３ａを開閉する開閉扉８１，８２の開放動作に連動して、前記加工域カバー６１の天井カバー６３のカバー布収容ケース６６及びカバー布６８を上方向へ開放することによりワークテーブル１４へのワークの脱着作業及び点検作業を容易に行うようにしたものである。

図７及び図８に示すように、前記カバー本体６２の前面カバープレート７３の前面窓７３ａには該前面窓７３ａを開閉するための左右一対の開閉扉８１，８２が水平方向の往復移動可能に装着されている。前記開閉扉８１，８２の上端部及び下端部は図示しないローラを介して前記前面カバープレート７３の前面裏側に水平方向に敷設された上下一対のＸ軸方向案内レール８３によって左右水平方向に案内されるようになっている。

前記サイドフレーム１１の上面には支持プレート８４が上下方向に立設固定されている。この支持プレート８４の前面には図８に示すようにＸ軸方向案内レール８５が左右水平方向に敷設され、このＸ軸方向案内レール８５にＸ軸方向移動体８６が往復移動可能に装着されている。前記Ｘ軸方向移動体８６は前記支持プレート８４にＸ軸方向に取り付けられたシリンダ８７のピストンロッドによって往復動されるようになっている。前記支持プレート８４の前面には左右一対のスプロケットホイール８８，８９が取り付けられ、前記Ｘ軸方向移動体８６に両端を連結したチェーン９０の中間部が前記スプロケットホイール８８，８９に掛装されている。前記Ｘ軸方向移動体８６は連結プレート９１及び後述するカムプレート９３を介して前記開閉扉８１と連結されている。前記チェーン９０には前記開閉扉８２に連結された連結プレート９２の上端部が連結されている。

一方、前記支持プレート８４の前面には図８に示すように、左右両側位置に一対のＺ軸方向案内レール９４が上下方向に敷設されている。このＺ軸方向案内レール９４には上下方向に昇降動作される昇降案内機構を構成するＺ軸方向昇降体９５が装着され、該Ｚ軸方向昇降体９５はそれぞれ連結部材９６によって前記天井カバー６３のカバー布収容ケース６６の両端に連結されている。左側の前記Ｚ軸方向昇降体９５にはカムフォロア９７が取り付けられ、前記連結プレート９１に連結されたカムプレート９３に形成されたカム溝９３ａに前記カムフォロア９７が係合されている。前記カムプレート９３及びカムフォロア９７によりカム機構が構成されている。カムプレート９３は前記開閉扉８１の裏面側で該開閉扉８１と一体的に連結されている。

この第２実施形態においては、前記Ｘ軸方向案内レール８５、Ｘ軸方向移動体８６、シリンダ８７、スプロケットホイール８８，８９、連結プレート９１，９２、カムプレート９３、Ｚ軸方向案内レール９４、Ｚ軸方向昇降体９５、連結部材９６及びカムフォロア９７等によって前記カバー布６８の開閉動作と、開閉扉８１，８２の開閉動作とを同期して行う同期開閉機構９８を構成している。そして、この同期開閉機構９８は図７に示す前記支持プレート８４に取り付けられた保護カバー９９により被覆されている。

次に、前記のように構成された第２実施形態の動作について説明する。
図７及び図８は開閉扉８１，８２によりカバー本体６２の前面カバープレート７３の前面窓７３ａが閉鎖されるとともに、カバー布収容ケース６６が最下端位置にあって、カバー布６８が水平の閉鎖位置すなわち加工域空間Ｅの上面位置に保持された状態を示す。この状態において前記シリンダ８７のピストンロッドが左方向に伸長されると、Ｘ軸方向移動体８６が同じく左方向に移動され、チェーン９０が反時計回り方向に周回される。このため連結プレート９１がＸ軸方向移動体８６によって左方向に移動されて開閉扉８１が左方向に開放されるとともに、チェーン９０によって連結プレート９２が右方向に移動されて開閉扉８２が右方向に開放される。この結果、左右一対の開閉扉８１，８２が開放されるので、前面カバープレート７３の前面窓７３ａが開口される。

一方、前記開閉扉８１の左方向への移動とともに、カムプレート９３が同じく左方向に移動されるので、カム溝９３ａに収容されたカムフォロア９７がカム溝９３ａの傾斜溝に沿って上方向に移動され、Ｚ軸方向昇降体９５がＺ軸方向案内レール９４に沿って上方向に移動される。この結果、連結部材９６を介して天井カバー６３のカバー布収容ケース６６が上方向に持ち上げられ、カバー布収容ケース６６に連なっているカバー布６８が図１０に示すように上方向に傾斜した状態で持ち上げられ、加工域空間Ｅの上面位置より上方に開放空間が拡張形成される。

次に、この第２実施形態の工作機械の作用効果について説明する。
（１）第２実施形態においては、図１０に示すように、前記前面カバープレート７３の前面窓７３ａが開放されるとともに、天井カバー６３のカバー布収容ケース６６が上方向に持ち上げられてカバー布６８は引き出されつつ傾斜状に張られた状態で加工域空間Ｅの天井に、前方に拡がった開放空間が形成される。このため、作業者は前記カバー布収容ケース６６及びカバー布６８が障害になることなく開放された前面窓７３ａを利用して加工域空間Ｅに対し無理なく近寄ることができ、ワークの搬入出作業や主軸３７の工具交換などの作業を余裕を持って行うことができる。又、天井カバー６３のカバー布収容ケース６６及びカバー布６８を取り外す必要もなく、天井カバー６３の上方への開放動作を迅速に行うことができる。

（２）第２実施形態においては、前記カバー布収容ケース６６が上方に持ち上げられると、図１０に示すように前記カバー布６８が傾斜されるので、該カバー布６８に付着していた油滴や切屑が傾斜面に沿って後部下方に流動され、落下される。この結果、カバー布６８に付着した油滴や切屑の除去作業を手作業により行う回数を少なくすることができる。

（３）第２実施形態においては、同一のシリンダ８７により前記カバー布６８の開放動作と開閉扉８１，８２の開放動作とを連動して行うようにしたので、一つのアクチュエータでそれぞれの開閉動作を迅速に行うことができるとともに、それらの駆動機構の部品点数を低減し、製造及び組付作業を容易に行い、コストを低減することができる。特に、加工域空間Ｅの高さをできるだけ小さくするように、天井カバー６３の位置を低い位置においた工作機械について、作業性の向上に大いに貢献できるものである。
（第３実施形態）
次に、図１１及び図１２に基づいてこの発明の工作機械を加工システムに適用した第３実施形態について説明する。

この加工システムは、前述した工作機械を図１１に示すようにＸ軸方向に指向する加工ラインに沿って複数台直列に配設している。各工作機械の機台フレーム１０には、図１２に示すように、前記サイドフレーム１１の凹部１１ａの下端面１１ｆに対し、加工域空間Ｅに収容されるシュータ１１１の左右のフランジ部１１１ａが支持されている。前記各工作機械の下方には、加工システムに共通の切屑回収装置６５が加工ラインに沿って配設されている。この切屑回収装置６５の本体ケース７５の上側板に形成された複数の開口７５ａに前記シュータ１１１の下端部が接続されている。

前記各工作機械にはロボットアーム方式のワーク搬送装置１１２が設けられ、各工作機械にワークを順次搬入出するようにしている。前記各工作機械の外側には、全ての工作機械を包囲する機械カバー１１３が装着されている。この機械カバー１１３の上流側及び下流側の側板には、ワークの加工中は閉鎖され、ワークの搬入時及び搬出時に開放される開閉窓１１３ａ，１１３ｂが形成されている。

上記実施形態の加工システムにおいては、各工作機械に共通の切屑回収装置６５を設けたので、構造を簡素化することができる。又、全工作機械が機械カバー１１３により覆われているので、各工作機械専用の加工域カバー６１を省略することができる。
（第４実施形態）
この第４実施形態においては、図１３に示すように、両サイドフレーム１１の凹部１１ａの底部に対し、軸受１２１を介して水平軸線の周りでチルトモータ１２２により往復旋回される旋回台１２３を装着し、両旋回台１２３にワークテーブルとしてのチルトテーブル１４Ａを装着し、これにワークを装着するようにしている。この実施形態において、前記チルトテーブル１４Ａに対し図示しないがワークテーブルとしてのインデックステーブルをチルト軸と直交する軸の周りで旋回可能に装着してもよい。
（第５実施形態）
この第５実施形態においては、図１４に示すように、サイドフレーム１１を上下二つに分割し、下部の分割フレーム１２４の上端面に対し、上部分割フレーム１２５をボルト１２６とナット１２７により取り外し可能に連結するようにしている。

この実施形態では、サイドフレーム１１が上下に分割されているので、サイドフレーム１１の高さを容易に変更することができる。
（第６実施形態）
この第６実施形態においては、図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように加工システムの全工作機械の機械カバー１１３の前面に形成され、かつ各工作機械毎に設けられた開閉窓１１３ｃを通してワークをワークテーブル１４に搬入出するワーク搬入出装置１３１を装着している。
（第７実施形態）
この第７実施形態においては、図１６に示すように前記機台フレーム１０に対し前記加工域空間Ｅよりも後方に位置する後方空間Ｂに、前記工具交換装置４１が収容され、後方空間Ｂ内で工具３８の交換が行われるようにしている。この工具交換装置４１の工具マガジン４４は外周に複数の工具把持部４５を有する円盤状を呈し、このマガジン４４の一部に前記工具把持部４５を欠除した凹部４４ａが形成されている。さらに、カバー本体６２の後面窓６２ｄの図示しないシャッタを開放した状態で前記主軸装置３６が前記後方空間Ｂ内の工具交換位置Ｐｔに移動されるように前記主軸装置３６のＹ軸方向の駆動機構及び前記天井カバー６３を構成している。

又、前記工具交換位置Ｐｔ付近において、前記後方空間Ｂの下側固定部、つまり下部連結フレーム１３には、図１７（ａ）に示すように前記主軸３７に新たに装着された工具３８の取付状態の良否を検知するための検知装置Ｓが固定され、該検知装置Ｓにはエア噴射ノズル１２８が上向きに連結されている。このエア噴射ノズル１２８には圧縮空気供給源１２９からエア配管Ｌを通して一定圧力のエアが供給され、エア噴射ノズル１２８に形成された噴射孔１２８ａからエアを水平方向に噴射するようになっている。又、前記エア配管Ｌには圧力計１３０が接続されている。

この実施形態においては、図１６に鎖線で示すように、前記主軸装置３６を後方空間Ｂ内で工具交換を行った後で、工具マガジン４４を回転させて凹部４４ａを工具交換位置Ｐｔに割り出した状態で主軸装置３６を前記検知装置Ｓと対応する位置に移動する。その位置で、図１７（ａ）に示すように工具３８を主軸装置３６とともに下方に移動して、工具３８の中央部に形成された凹部３８ａの中心に前記エア噴射ノズル１２８を進入する。この状態で、主軸３７ととともに工具３８を回転させながらエア噴射ノズル１２８の噴射孔１２８ａからエアを凹部３８ａの内径部に噴射し、圧力計１３０により工具３８が回転されたときの圧力を測定する。この測定圧力が基準値を超えて変動した場合には、工具３８の振れが検出され、主軸３７に対する工具３８の取付状態が不良と判定され、図示しない報知装置により作業者に報知される。主軸３７に装着される工具３８が例えばドリルような軸状の場合には、図１７（ｂ）に示すように、工具３８外径部をエア噴射ノズル１２８の側方に近づけ、工具３８を回転させる。そして、前記圧力計１３０により工具３８が回転されたときの圧力変動を測定し、工具３８の取付状態の良否を検出する。

この第７実施形態では、マガジン４４の凹部４４ａの位置にて、工具３８の検知空間を形成することができるので、工具交換装置４１を後方に退避させた配置にすることなく、工具交換のための主軸装置３６の移動も少なくて済む。そして、後方空間Ｂ内において、工具交換直後に、主軸３７に対する工具３８の装着の良否を判定することができる。又、加工域空間Ｅ内で工具３８の交換及び取付状態を検出する構成と比較して、工具の交換動作及び検出動作を迅速に行うことができるとともに、クーラントや切屑等によって汚損されていない後方空間Ｂ内で工具３８の取付状態の検出を行うので、検出精度を向上することができる。

なお、上記実施形態はさらに以下のように変更してもよい。
・図１８（ａ）に示すように、機台フレーム１０を簡素化してもよい。図１８（ｂ）に示すようにサイドフレーム１１に窓１１ｄを形成してもよい。図１８（ｃ）に示すようにサイドフレーム１１の後側下部に凹部１１ｅを形成し、前記切屑回収装置６５の本体ケース７５が進入できるようにしてもよい。又、図１８（ｃ）において鎖線で示すように凹部１１ａを形成したり、前記窓１１ｄを形成したりしてもよい。さらに、図１８（ｄ）に示すように、機台フレーム１０のサイドフレーム１１の前端部の下部を連結フレーム１３２により連結してもよい。又、図１８（ｄ）に鎖線で示すように機台フレーム１０のサイドフレーム１１の前側全体を連結フレーム１３３により連結するようにしてもよい。前記（ａ）〜（ｃ）の機台フレーム１０に対し連結フレーム１３２を形成してもよい。

・図１９に示すように前記機台フレーム１０のサイドフレーム１１を側面から見て階段状に形成するとともに、前記加工機フレーム５５にもサイドフレーム部を形成した構成としてもよい。前記サイドフレーム１１の上端面には前記加工機フレーム５５のサイドフレーム部下端面を接合した状態でボルトによって連結されるようになっている。そして前記機台フレーム１０にシュータ１３４を予め一体に形成或いは取り付けておき、このシュータ１３４の上方に切粉落下空間が形成されるようにワークテーブル１４を支持するようにしてもよい。この別例では加工域カバー６１の下部カバー６４を省略することができる。

・図１に示す第１実施形態において、前記カバー本体６２の後面窓６２ｄの開閉手段としてマガジン４４を支持する前記機台フレーム１０の開口部に対して、図示しないがワークの加工領域と工具交換装置４１との間に、加工領域より発生する切屑あるいはクーラントの工具交換装置４１側への飛散を防止するための例えば開閉扉を有するシャッター等を設けてもよい。

・図５に示す第１実施形態の加工域カバー６１のカバー本体６２、天井カバー６３及び下部カバー６４を一体的に構成してもよい。又、加工域カバー６１の下部カバー６４のみを省略してもよい。この場合、図１９に示す機台フレーム１０が用いられる。さらに、カバー本体６２を前面カバープレート７３と側面カバープレートとの組み合わせで構成し、仕様に応じた組み合わせにすることもできる。

・図５に示す加工域カバー６１のカバー本体６２及び下部カバー６４の左右両側板に対しワーク搬入及び搬出用の開閉窓を設けてもよい。
・図８に示す第２実施形態において、開閉扉８１，８２を開閉駆動するシリンダ８７に代えてモータ等他のアクチュエータを用いてもよい。

・天井カバー６３のシート収容ケース６６は、カバー布６８の前端から巻き取るように加工域カバー６１の前端位置に設けたが、カバー布収容ケース６６を前記可動枠７０側の前端位置に設けることもできる。この場合、前枠体はカバー布６８の前端部を支持しているのみとなる。同様にカバー布収容ケース６７を可動枠７０の後端位置に設けてもよい。

・図１１に示す第３実施形態において、各工作機械毎に切屑回収装置６５を設けてもよい。
・図１３に示す第４実施形態の機台フレーム１０として、図１８（ａ）に示すタイプのもの以外に図１８（ｂ）又は同図（ｃ）のタイプのものを用いてもよい。又、図１５に示す第６実施形態の機台フレーム１０として、図１８（ｃ）又は同図（ｄ）に示すタイプのものを用いてもよい。

・前記加工域カバー６１のカバー本体６２を、前記加工域空間Ｅの前面、左右両側面及び後面のうち少なくとも前記前面を覆い、ワーク出入れ用に開口した前面窓６２ｃに開閉扉を設けて構成してもよい。

・図示しないが、前記下部連結フレーム１３に対し、ワークを支持するインデックステーブルをインデックスモータを含むインデックス機構によって前記Ｚ軸方向の中心軸線の周りで旋回可能に装着するようにしてもよい。

・前記上部連結フレーム１２及び下部連結フレーム１３を一体に形成したり、連結フレームを三箇所以上に形成したりしてもよい。
・ワークテーブル１４をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能にし、主軸装置３６をＺ軸方向のみに移動可能に構成してもよい。

・前記機台フレーム１０を例えば、二つのサイドフレーム１１と、一つ又は複数の連結フレームとにより分離可能に構成してもよい。

この発明の工作機械の第１実施形態を示す斜視図。 第１実施形態の工作機械の中央部縦断面図。 第１実施形態の工作機械の平断面図。 第１実施形態の機台フレーム、加工機フレーム及びＹ軸サドルを示す正面図。 第１実施形態の加工域カバーを示す分解斜視図。 第１実施形態の切屑回収装置を示す斜視図。 この発明の第２実施形態の工作機械の縦断面図。 第２実施形態の開閉扉の閉鎖状態を示す簡略正面図。 第２実施形態の開閉扉の開放状態を示す簡略正面図。 第２実施形態の開閉扉の開放状態を示す簡略側面図。 この発明を加工システムに適用した第３実施形態を示す正断面図。 第３実施形態の工作機械の部分斜視図。 この発明の第４実施形態のワークテーブルを示す正断面図。 この発明の第５実施形態の機台フレームを示す分離正断面図。 （ａ），（ｂ）は、この発明の工作機械を加工システムに適用した第６実施形態を示し、（ａ）は、正断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図で、機械カバーの前面部分と、ワーク搬入出装置を示す図である。 この発明の第７実施形態の機台フレーム及び工具交換装置を示す平断面図。 （ａ），（ｂ）は、第７実施形態の工具の取付不良を検知する検知装置を示す説明図。 （ａ）〜（ｄ）は、この発明の機台フレームの別の実施形態を示す略体斜視図。 この発明の別の実施形態を示す機台フレームと加工機フレームの分離状態を示す斜視図。

符号の説明

Ｂ…後方空間、Ｅ…加工域空間、Ｓ…検知装置、１０…機台フレーム、１１…サイドフレーム、１４…ワークテーブル、３６…主軸装置、４０…加工機ユニット、４４…工具マガジン、４４ａ…凹部、６１…加工域カバー、６２…カバー本体、６２ａ…上端開口縁、６２ｂ…下端開口縁、６２ｃ，７３ａ…前面窓、６３…天井カバー、６４…下部カバー、６４ｃ，７５ａ…開口、７３…前面カバープレート、８１，８２…開閉扉、１３２，１３３…連結フレーム。

Claims (10)

1. 左右一対のサイドフレームと、前記両サイドフレームを連結する連結フレームとにより加工域空間を有する機台フレームを形成し、該機台フレームに対し前記加工域空間に位置するようにワークテーブルを設け、前記機台フレームの上部に主軸装置を有する加工機ユニットを設け、前記機台フレームに対し前記加工機ユニットが連結手段により取り外し可能に装着されていることを特徴とする工作機械。
2. 請求項１において、前記機台フレームは複数の仕様の機台フレームの中から選択されるように構成されていることを特徴とする工作機械。
3. 請求項１又は２において、前記機台フレームは、上下に二分割可能に構成されていることを特徴とする工作機械。
4. 請求項１又は２において、前記機台フレームと加工機ユニット間には前記加工域空間を外部と遮蔽する加工域カバーが設けられ、該加工域カバーは前記主軸装置の移動を許容するように構成されていることを特徴とする工作機械。
5. 請求項４において、前記加工域カバーは、前記ワークテーブルを囲繞するように配設されたカバー本体と、該カバー本体の上端開口縁に分離可能に装着され、前記主軸装置の移動を許容するように構成されている天井カバーと、前記カバー本体の下端開口縁に分離可能に装着される下部カバーとにより構成されていることを特徴とする工作機械。
6. 請求項４において、前記加工域カバーは前記加工域空間の前面、左右両側面及び後面のうち少なくとも前記前面を覆い、ワーク出入れ用に開口した前面窓に開閉扉を設けてなるカバー本体と、該カバー本体の上部で前記加工域空間の上面を覆い、前記主軸装置の移動を許容するように構成されている天井カバーとにより構成され、前記天井カバーの前記主軸装置より前方側のカバー部を支持する水平状の前枠体が、昇降案内機構により前記前面窓に面して前記加工域空間の上面位置より上方へ所定距離移動可能に設けられ、前記前枠体を上方へ移動することにより前記カバー本体の前面窓で開放される加工域空間の開放空間と連続する上方開放空間を形成するように構成されていることを特徴とする工作機械。
7. 請求項６において、前記前枠体を昇降させて前方側のカバー部を開閉動作する機構と、前記開閉扉を左右方向に移動させて前面窓を開閉動作する機構とは、カム機構を介して連結され、前記開閉扉の開閉動作と前記カバー部の開閉動作が同期して行われるように構成されていることを特徴とする工作機械。
8. 請求項６又は７において、前記前枠体は、前記カバー部を形成するカバーシートを巻取り収容する収容ケースであることを特徴とする工作機械。
9. 請求項１〜８のいずれか一項において、前記ワークテーブルより後方位置で前記加工域空間と開閉可能に連通する後方空間には工具マガジンが配設され、この工具マガジンと前記主軸装置との間で工具交換を可能としたことを特徴とする工作機械。
10. 請求項９において、前記工具マガジンは外周に複数の工具把持部を有する円盤状を呈し、このマガジンの一部に前記工具把持部を欠除した凹部が形成され、この凹部に対応する前記後方空間の下側固定部に前記主軸装置の工具取付状態を検知する検知装置を設けたことを特徴とする工作機械。

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