JP2019013987A - フレキシブル複数テーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械、主として門型のマシニングセンターにおいて、ワークの加工内容に応じて、マシンベースに対して２以上のテーブルをフレキシブルに組み換えられるようにする。【解決手段】フレキシブル複数テーブル装置１は、工作機械２において、マシンベース３のリニアウエイ４に対し２以上のテーブル５を移動自在に設け、マシンベース３のラック１３にピニオンギヤ１４をかみ合わせ、各テーブル５の送り移動時に、ピニオンギヤ１４を各テーブル５に搭載されている送りモータ１５で駆動し、送りモータ１５をテーブル制御ユニット２１により制御することにより、テーブル５の送り移動させる構成とし、テーブル単独モードのとき、各テーブル５の移動を単独に制御し、テーブル連動モードのとき、２以上のテーブル５の送り移動を同一方向、同一速度で同じ移動量として同期状態で制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械、例えば門型のマシニングセンターにおいて、ワークの加工内容に応じ、マシンベースに対して２以上のテーブルを柔軟に組み換え可能なテーブル装置に関する。

一般に、工作機械において、テーブルの送り移動手段は、各テーブル毎に設けられた送りねじユニットまたはボール式の送りねじユニットにより構成されている。また、多くの工作機械において、ワークの加工位置に対してワークの供給、取り出しは、それらの作業を効率化するために、パレット装置を利用して行われる。

例えば、特許文献１は、門型のマシニングセンターにおいて、マシンベースのＸ軸方向のリニアウエイに２台のテーブルを送り移動可能な状態として置き、各テーブル上のワークを単独で送り移動させるか、または２台のテーブルをコレット式の連結機構により機械的に連結状態とし、連結状態のテーブルの上に長い共通のワークを固定し、連結状態のテーブルを同時に送り移動させる、ことを開示している。

また、特許文献２は、工作機械において、複数のパレット交換装置を利用しながら、３台の門型マシニングセンター（加工ユニット）に３台のテーブルを送り移動可能な状態として配置し、それらのテーブルをコレット式の着脱装置により機械的に連結状態として、共通のワークを送り移動させる、ことを開示している。この種のパレット交換装置は、工作機械に付属して、ワークの供給、取り出しを能率的に進め、加工効率の観点から有効であるが、その反面で、大きな据え付け空間を占めるために、工作機械の付属装置を大型化し、設備費用を大幅に引き上げる結果となるほか、複数のパレットの搬入、搬出の制御を複雑化する。

特許文献１および特許文献２の技術は、何れもテーブルの送り移動装置として各テーブル毎に送りねじユニットまたはボール式の送りねじユニットを採用している。これらの送りねじユニットは、マシンベース側の送りねじにテーブル側の送りナットをねじ込んで組み合わせられ、送りねじ毎にマシンベース側の送りモータを連結して、組み立てられている。

特許文献１および特許文献２の技術において、送りねじユニットやテーブルなどが故障したときに、それらが工作機械から取り外されるが、それらの取り外し・組み付け作業は通常、テーブル、送りねじ、さらに送りモータをマシンベースから取り外した上で、新しい送りねじに送りナットをねじ込み、送りモータを取付け、送りねじに送りモータを連結しなければならない。

このような外し取し・組み付け作業は、送り移動装置の面倒で煩雑な分解、組み立てを余儀なくされるため、送りねじユニットやテーブルなどの故障のときに、やむを得ず行われているだけであり、ワークの加工内容の変化に応じて簡易に積極的に行われる作業となっていない。したがって、門型の工作機械や門型のマシニングセンターの製作段階、あるいはそれらの工場への据え付け後において、ワークの加工内容に応じ、マシンベースに対してテーブルの追加や取り除き、あるいはテーブルの取り換えなどの作業は、ほとんど行われていない。

また、特許文献１および特許文献２の技術において、送りねじユニットおよび送りねじ駆動用の送りモータは、１台のテーブルごとに必要となるため、テーブルの台数が増加するときに、送りねじユニットおよび送りねじ駆動用の送りモータは、製作段階において、共にマシンベース側に取り付けられ、マシンベースのリニアウエイの間に、平行な状態として複数配置される。このため、テーブルの設置台数は、リニアウエイの間の空間に制約を受けることになり、さらに、複数の送りねじユニットの設置位置は、テーブルの中心位置から側方に偏ることになるため、滑らかな送り動作の障害となる。

一方、特許文献３は、工作機械などの搬送装置において、テーブル送り装置としてラック・ピニオンギヤ方式の装置を開示している。ラック・ピニオンギヤ方式のテーブル送り装置によると、テーブルは、送り用の駆動モータおよびピニオンギヤを具え、ピニオンギヤをベッド側のラックにかみ合わせ、テーブルを自走式として構成される。ラック・ピニオンギヤ方式のテーブル送り手段は、送りねじに送りナットをねじ対偶として貫通させなくてもよいことから、送りねじユニットに比較して、マシンベースに対してテーブルを容易に追加でき、また取り除けられる構成といえる。

特開平０５−２９３７３１号公報 特開２００９−２２０２１７号公報 特開平０１−５５９３６号公報

本発明の課題は、工作機械、主として門型のマシニングセンターにおいて、ワークの加工内容に応じて、マシンベースに対して複数のテーブルをフレキシブルに組み換えられるようにすることである。

上記の課題のもとに本発明は、ラック・ピニオンギヤ方式に着目し、工作機械のテーブルの送り手段としてラック・ピニオンギヤ方式を採用し、工作機械のマシンベースに対して複数のテーブルを移動自在に組み込み、ワークの加工内容に応じ、複数のテーブルの組み換えを自由にできるようにしている。ちなみに、前掲の特許文献３は、テーブルの送り手段としてラック・ピニオンギヤ方式のものを採用しているが、ワークの加工内容に応じて、マシンベースに対して複数のテーブルを組み合わせるという技術的な解決手段を記載しておらず、また、そのような発想を示唆することもしていない。

本発明は、マシンベース（３）の長手方向のリニアウエイ（４）によってテーブル（５）をワーク加工位置とワーク交換位置との間で移動自在に支持し、マシンベース（３）に対しワーク加工位置で多軸方向に移動可能な１または２以上の加工ヘッド（６）を設け、ワーク交換位置でテーブル（５）にワーク（７）を固定し、ワーク加工位置でテーブル（５）に固定されているワーク（７）を加工ヘッド（６）によって加工し、加工済みのワーク（７）をワーク交換位置で取り外す工作機械（２）の存在を前提としている。

そして、本発明のフレキシブル複数テーブル装置（１）は、上記の工作機械（２）において、リニアウエイ（４）に対して２以上のテーブル（５）を移動自在として設置し、マシンベース（３）の長手方向に固定されているラック（１３）に各テーブル（５）に取付けられているピニオンギヤ（１４）をかみ合わせ、各テーブル（５）の送り移動時に、ピニオンギヤ（１４）を各テーブル（５）に搭載されている送りモータ（１５）により駆動し、送りモータ（１５）をテーブル制御ユニット（２１）により制御することによって、テーブル（５）を送り移動させる構成としている。

本発明のフレキシブル複数テーブル装置（１）は、テーブル単独モードのときに、各テーブル（５）の移動をテーブル制御ユニット（２１）によって独自に制御し、各テーブル（５）に固定されているワーク（７）をワーク加工位置で加工ヘッド（６）によって加工する工程と、各テーブル（５）に未加工のワーク（７）をワーク交換位置で固定する工程および各テーブル（５）に固定されている加工済みのワーク（７）をワーク交換位置で取り外す工程とを交互に並行して行い、またテーブル連動モードのときに、２以上のテーブル（５）に共通の大きなワーク（７）をワーク交換位置で固定し、２以上のテーブル（５）の送り移動をテーブル制御ユニット（２１）によって同一方向に同じ移動量として同期状態で制御し、２以上のテーブル（５）に固定されている共通の大きなワーク（７）をワーク加工位置で加工ヘッド（６）によって加工した後、２以上のテーブル（５）に固定されている加工済の大きなワーク（７）をワーク加工位置で取り外す、ことを特徴としている。

ここで上記の「テーブル連動モード」は、複数のテーブルを機械的に連結するものではなく、複数のテーブルを一定の間隔で接近させ、制御プログラムの分野で、テーブル（５）の間隔を固定しながら、複数のテーブル（５）を同一方向、同一速度で同じ移動量として同期状態で制御する、ことを内容としている。

本発明は、フレキシブル複数テーブル装置（１）において、リニアウエイ（４）に対して２以上のテーブル（５）を着脱自在として設置し、リニアウエイ（４）に対するテーブル（５）の追加、取り除きによって、複数のテーブル（５）を所定の組み合わせとして組み換える、ことを特徴としている。

また、本発明は、フレキシブル複数テーブル装置（１）において、テーブル連動モードのときに、２以上のテーブル（５）に共通のサブテーブル（１６）を架け渡し、２以上のテーブル（５）の移動をテーブル制御ユニット（２１）によって同一方向に同じ移動量として同期状態で制御する過程で、２以上のテーブル（５）とサブテーブル（１６）とを摩擦、嵌まり合いおよび締結の何れかにより拘束する、ことを特徴としている。さらに本発明は、各テーブル（５）の移動方向の対向辺にブラケット（１７）を取り付け、ブラケット（１７）によってテーブル（５）を支えるとともに、対向辺の近くに空間を形成する、ことを特徴としている。

本発明は、フレキシブル複数テーブル装置（１）において、ラック（１３）の歯を上向きないし水平向きとしてマシンベース（３）に取付け、ラック（１３）に対してピニオンギヤ（１４）を上下方向ないし水平方向からかみ合わせ可能とする、ことを特徴としている。

本発明は、フレキシブル複数テーブル装置（１）において、ラム（１１）に自動ヘッド交換装置を付設し、ワーク（７）の切削条件に適合するスピンドルヘッドまたはスピンドル（１２）を選択できるようにする、ことを特徴としている。

本発明は、フレキシブル複数テーブル装置（１）において、２以上の加工ヘッド（６）の加工内容を異ならせ、マシンベース（３）の一方から他方への２以上のテーブル（５）の送り移動の過程において、それぞれの加工ヘッド（６）ごとに異なる加工を順次に実行する、ことを特徴としている。

さらに、本発明は、フレキシブル複数テーブル装置（１）において、マシンベース（３）のリニアウエイ（４）の上面に、リニアウエイカバー（１８）を設け、リニアウエイ（４）への切り粉や冷却・切削液の侵入を防止しており、また、工作機械（２）の全体をマシンカバー（１９）で包囲し、加工時の切り粉や冷却・切削液の飛散を防止している。

本発明のフレキシブル複数テーブル装置（１）によると、ベース（３）のラック（１３）と各テーブル（５）のピニオンギヤ（１４）とのかみ合わせによって、テーブル（５）の組み換えが簡易な作業のもとに行え、かつテーブル（５）の送り移動が簡単に設定できること、各テーブル（５）ごとに送りモータ（１５）が取り付けられているから、それぞれのテーブル（５）が自走式となり、独自に送り移動可能となること、テーブル単独モードのときに、各テーブル（５）の移動がテーブル制御ユニット（２１）によって独自に制御できるから、各種の加工態様に対応でき、特にパレット装置なしでも、一方のテーブル（５）のワーク（７）の加工中に、他方のテーブル（５）に対しワーク（７）の搬入（取り付け）、搬出（取り外し）が並行してでき、加工能率が大幅に改善できること、また、テーブル連動モードのとき、２以上のテーブル（５）に共通の大きなワーク（７）が搭載できること、テーブル連動モードのときに、２以上のテーブル（５）がテーブル制御ユニット（２１）によってテーブル（５）の間隔を固定しながら同一速度、同一方向で同じ移動量として同期状態で制御するため、２以上のテーブル（５）の間に機械的に複雑な連結構造が不要となり、構造が簡単で、低価格での製造が可能となること、などの特有の効果がえられる。

本発明のフレキシブル複数テーブル装置（１）において、リニアウエイ（４）に対して２以上のテーブル（５）が着脱自在として設置され、リニアウエイ（４）に対するテーブル（５）の追加、取り除きが自由にできるから、機械の製作段階のほかに機械の製作後のワーク（７）の加工段階でも、複数のテーブル（５）がフレキシブルに組み換えられ、各種のサイズのテーブル（５）が選択でき、また必要な性能の送りモータ（１５）が加工内容に応じて適切に選定でき、この結果、ワーク（７）の加工工程に応じて、テーブル（５）の設置台数の変更や組み合わせが容易となり、さらに複数のテーブル（５）のピニオンギヤ（１４）が共通のラック（１３）にかみ合うから、テーブル（５）の増加、減少のときでも、テーブル（５）側のピニオンギヤ（１４）およびリニアウエイ（４）側のラック（１３）などの送り手段について変更の必要がなく、テーブル（５）の組み換えの時に、煩雑な作業が省略できる。

テーブル連動モードのときに、２以上のテーブル（５）に共通のサブテーブル（１６）が架け渡されており、２以上のテーブル（５）とサブテーブル（１６）とが摩擦、嵌まり合いおよび締結の何れかにより拘束されておれば、２以上のテーブル（５）の連動送りが確実となる。また、各テーブル（５）の対向辺にブラケット（１７）が取り付けられておれば、テーブル（５）が軽量化し、サブテーブル（１６）の支持が安定となり、さらに、に、ブラケット（１７）の下方の空間がリニアウエイカバー（１８）の取り付け・収納スペースとして有効に利用できる。

ラック（１３）が歯を上向きないし水平向きとして、ラック（１３）に対しピニオンギヤ（１４）が上下方向ないし水平方向からかみ合わせれば、テーブル（５）の着脱のときにラック（１３）とピニオンギヤ（１４）とのかみ合いが簡単に行える。

ラム（１１）の自動ヘッド交換装置がワーク（７）の切削条件に適合するスピンドルヘッドを選択すれば、ワーク（７）に適切なスピンドルヘッドまたはスピンドル（１２）でワーク（７）の材質に適切な切削速度や切削送りで多種多様な加工が可能となる。自動ヘッド交換装置によって、ワーク（７）の切削条件に適合するスピンドルヘッドまたはスピンドル（１２）を選択できることにより、アルミニウムのような高速加工用の高速スピンドルヘッド（スピンドル）や、チタンのような難削材の加工に必要な低速高トルクのスピンドルヘッド（スピンドル）の選択と、各加工に適切な送り速度の送りモータの選定により多種多様なワークの加工に適切に対応ができる。

２以上の加工ヘッド（６）が設けられ、それらの加工内容が異なっておれば、複数のテーブル（５）がリニアウエイ（４）にそって送り移動する過程において、各加工ヘッド（６）ごとに異なる加工を順次に能率よく実行できる。

マシンベース（３）のリニアウエイ（４）の上面に、リニアウエイカバー（１８）が設けられておれば、リニアウエイ（４）への切り粉や冷却・切削液の侵入が防止でき、また工作機械（２）の全体がマシンカバー（１９）で包囲されておれば、高速加工にともなう加工時の切り粉や冷却・切削液の飛散が未然に防止できる。

本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、テーブル単独モードのときの平面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、テーブル連動モードのときの平面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、テーブル連動モードのときのテーブルおよびサブテーブルの側面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置を有する門型の工作機械の拡大正面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、テーブルの案内構造の他の例の一部の拡大正面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、ラック・ピニオンギヤのかみ合い状態の拡大平面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、ラック・ピニオンギヤの他のかみ合い状態の拡大平面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、テーブル連動モードのときのテーブルとその上のサブテーブルとの位置決め状態および締結状態の一部の拡大断面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、制御装置のブロック線図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、リニアウエイカバーの概略的な側面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、マシンカバーの概略的な側面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、１台の加工ユニットに対して３台のテーブルを設置した状態の平面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、１台の加工ユニットに対して４台のテーブルを設置した状態の平面図である。 本発明のフレキシブル複数テーブル装置において、２台の加工ユニットに対して４台のテーブルを設置した状態の平面図である。

図１ないし図９は、本発明のフレキシブル複数テーブル装置１の基本的な構成例を示している。フレキシブル複数テーブル装置１は、工作機械２の存在を前提としいる。工作機械２は、例えば門型のマシニングセンターであり、加工物すなわちワーク７を送り方向に移動可能に保持するために、マシンベース３の長手方向、通常、Ｘ軸方向の２条の平行なリニアウエイ４によって、図示の例で、２台の同一サイズのテーブル５を加工ヘッド６の下方のワーク加工位置とマシンベース３の端部でのワーク交換位置との間で移動自在に支持している。

また、工作機械２は、マシンベース３に対してワーク加工位置で、図示の例で、Ｚ軸方向の１台の加工ヘッド６を有し、この加工ヘッド６によって、テーブル５に固定されているワーク７に所望の加工を行う。未加工のワーク７は、ワーク交換位置で各テーブル５に供給され、ワーク加工位置において、加工ヘッド６によって所望の加工を受ける。この加工の完了後に、加工済のワーク７は、それぞれのテーブル５とともにワーク交換位置に移動し、その位置でテーブル５から取り外される。なお、加工ヘッド６は、スピンドルヘッドともいわれ、工具装着用のスピンドル１２を備えている。

図４に示すように、加工ヘッド６は、両側のコラム８、両コラム８の間のＹ軸方向のクロスビーム９、クロスビーム９に対しＹ軸方向に移動可能なサドル１０およびサドル１０に対しＺ軸方向に移動可能なラム１１の下端に取付けられており、例えばスピンドル１２を多軸、一例として５軸制御可能な状態で保持している。なお、図示しないが、加工に適切な工具は、機外の自動工具交換装置の工具交換動作によってスピンドル１２に着脱自在に取り付けられる。

また、ラム（１１）は、必要に応じて自動交換ヘッド装置を有している。自動交換ヘッド装置は、ワーク７の切削条件に適合するスピンドルヘッド、例えばアルミニウムのような高速加工用の高速スピンドルヘッドや、チタンのような難削材の加工に必要な低速高トルクのスピンドルヘッドを選択することによって、各加工に適切な切削条件を設定する。制御装置２０は、各種のスピンドルヘッドの選択に対応して、加工の時に、適切な切削の送り速度を選定し、送りモータ１５に設定する。このようにして、多種多様なワーク７の加工に適切な対応ができる。

そして、図１、図２および図４において、フレキシブル複数テーブル装置１は、リニアウエイ４に対してＡおよびＢの２台のテーブル５をマシンベース３の長手方向すなわちＸ軸方向に移動自在に備えている。これらのテーブル５は、リニアウエイ４に対して着脱自在であり、ワーク７の加工内容に応じてリニアウエイ４に追加したり、取り除いたりできるようになっている。

マシンベース３は、Ｘ軸方向に固定されているラック１３を有し、また、各テーブル５は、送りモータ１５を搭載しており、送りモータ１５のモータ軸３３でピニオンギヤ１４を回転させる。ピニオンギヤ１４は、ラック１３にかみ合っており、各テーブル５の送り移動時に、送りモータ１５は、ピニオンギヤ１４を駆動して、テーブル５を送り移動させる。このように、それぞれのテーブル５は、送りモータ１５を搭載しており、自走式となっている。

図４および図６に示すように、ラック１３とピニオンギヤ１４とは、側方（水平）向きのラック１３に対してピニオンギヤ１４をラック１３の歯溝方向（上下方向）に接近させることによって、両者をかみ合わせているが、この例に代えて、図７に示すように、ラック１３を上方向きとして、ラック１３の歯に対してピニオンギヤ１４を上下方向に接近させることによって、両者をかみ合わせることもできる。

送りモータ１５は、図９に示す制御装置２０のテーブル制御ユニット２１により制御される。２つのテーブル制御ユニット２１は、各送りモータ１５に対応し、テーブル単独モードのときに、テーブル単独モードのプログラムにもとづいて、それぞれの送りモータ１５を独自に制御し、またテーブル連動モードのときに、テーブル連動モードのプログラムにもとづいて、両送りモータ１５を同期状態で制御する。

テーブル連動モードのときの制御は、複数のテーブル５を所定の間隔まで接近させ、機械的に連結しないまま、制御プログラムの分野で、テーブル５の間隔を固定しながら、複数のテーブル５を同一方向に同じ移動量として同期状態で送り移動させる。なお、それぞれの送りモータ１５は、通常、サーボモータ、または減速機付きサーボモータであり、エンコーダを備え、数値制御可能なものとして構成されている。

図４の例において、リニアウエイ４とテーブル５のスライデイングガイド３２とは、凹凸案内面による開放式の案内構造としてある。この開放式の案内構造のために、テーブル５は、リニアウエイ４からの引き上げによって、マシンベース３から簡単に外せる構造となっている。開放式の案内構造は、ワーク７の加工内容に応じてリニアウエイ４に対するテーブル５の簡単な着脱作業によって、テーブル５の追加・取り除きを容易にできるようにするために採用されている。

テーブル５の着脱作業や追加・取り除きは、主に工作機械２の製作段階で、熟練の技術者によって、テーブル５の平行度、直角度、さらにラック１３・ピニオンギヤ１４のかみ合い度合いなどを確認、調整しながら行われるが、その確認、調整が可能であれば、テーブル５の着脱作業や追加・取り除きは、工作機械２の製作段階の後においても、例えばワーク７の加工段階で、熟練の技術者によって行える。テーブル５の着脱によって、加工に適切な形状、寸法のテーブル５やテーブル５に取り付けられている適切な回転速度・トルクの送りモータ１５の選定や組み合わせが実現できる。

図５は、他の案内構造の片側の一部を示している。図５の案内構造は、凹凸案内面による滑り案内構造に、押さえ板２６および取り付けボルト２７を付加して案内構造を拘束式とし、テーブル５の浮き上がりを防止する具体例である。リニアウエイ４に対するテーブル５の着脱は、取り付けボルト２７を弛め、押さえ板２６をスライデングガイド３２の下面から取り外し、テーブル５をリニアウエイ４から上方へ持ち上げて行う。

なお、案内構造は、角型形状、くさび形状、またはあり溝形状のような拘束式の構造として構成することもできる。角型形状、くさび形状や、あり溝形状のような拘束式の案内構造では、リニアウエイ４に対するテーブル５の着脱は、リニアウエイ４の端部においてテーブル５をリニアウエイ４の案内方向に引き出し式に抜き差しすることによって行われる。この案内構造は滑り案内に限らず、ボールやローラによる転がり案内とすることもできる。

図９は、制御装置２０の具体的な構成を示している。制御装置２０は、コンピュータ数値制御方式として構成され、既述のように、テーブル５の送りを制御するために、テーブル５の台数に応じた数のテーブル制御ユニット２１を有しており、また、加工時に加工ヘッド６の加工運動およびテーブル５の送り運動を制御するために、数値制御方式の加工ヘッド制御ユニット２２を有している。テーブル制御ユニット２１は、２台のテーブル５を個別に単独状態で異なる動きとして移動させるために、テーブル単独モードのプログラムを内蔵し、また、２台のテーブル５を同一方向に同じ移動量として同期状態で移動させるために、テーブル連動モードのプログラムを内蔵している。また、加工ヘッド制御ユニット２２は、ワーク７の加工種類や加工材料に応じて、各種の加工内容の加工プログラムを内蔵している。したがって、テーブル単独モード、テーブル連動モードでのテーブル５の送り運動（送り移動）および各種の加工内容は、ともにプログラムの分野で容易に変更できる。

図１は、テーブル単独モードのときの２台のテーブル５の原点位置を示している。図上でＡのテーブル５は、リニアウエイ４の左側に、Ｂのテーブル５は、リニアウエイ４の右側にそれぞれあり、それらの位置は、各テーブル５の原点位置であるが、同時にワーク交換位置でもある。したがって、未加工のワーク７は、それぞれのワーク交換位置で、作業員または図示しないワークハンドリング装置によって、テーブル５の所定の位置に供給され、図示しないクランプ手段により固定され、テーブル５に搭載される。

テーブル単独モードの加工時に、テーブル制御ユニット２１は、まず、Ａのテーブル５のみを加工ヘッド６の下方のワーク加工位置に移動させ、その位置で加工ヘッド制御ユニット２２に動作指令を与える。この時、加工ヘッド制御ユニット２２は、内蔵の加工プログラムにしたがって加工ヘッド６を作動させ、ワーク７に所望の加工を行うとともに、加工中に、必要に応じて、テーブル５をワーク７とともにＸ軸方向へ移動させ、ワーク７の加工送りを行わせる。

Ａのテーブル５のワーク７の加工完了後に、加工ヘッド制御ユニット２２は、テーブル制御ユニット２１に加工完了の指令を送る。テーブル制御ユニット２１は、加工済のワーク７をＡのテーブル５とともに左側のワーク交換位置に移動させ、ワーク交換を待つ。ここで、作業員または図示しないワークハンドリング装置は、その位置で加工済のワーク７をＡのテーブル５から外し、未加工のワーク７を左側のＡのテーブル５に供給し、この後の加工に備える。

左側のＡのテーブル５のワーク７の加工の間に、作業員または図示しないワークハンドリング装置は、未加工のワーク７を右側のＢのテーブル５に供給し、図示しないクランプ手段により未加工のワーク７をＢのテーブル５に搭載する。したがって、左側のＡのテーブル５のワーク７の加工が完了し、Ａのテーブル５が原点位置に復帰した後に、右側のＢのテーブル５のワーク７は、直ちに加工ヘッド６の下方位置へ移動して、加工できる状態となる。テーブル５の移動中に、２台のテーブル５が同時に動き、衝突しないように、一方のテーブル５がその原点に復帰しない限り、制御装置２０は、他方のテーブル５を作動しないように、移動を禁止している。したがって、左右のテーブル５は、誤って移動して衝突することはない。

このように、テーブル単独モードは、一方のワーク７の加工の動作と他方のワーク７の供給または取り外しの作業とを交互に繰り返すことによって、ワーク７に必要な加工を順次に能率よく行う。通常、ワーク７の供給または取り外しの作業は、ワーク７の加工時間よりも短いため、ワーク７の加工中に終了する。このため、ワーク７の供給または取り外しや着脱の作業時間は、ワーク７の加工時間に割り込まず、工作機械２の稼働時間を実質的に占めなくなる。したがって、その分、稼働率が高まり、しかも、生産性も大幅に向上することになる。

このような工程において、複数のテーブル５は、パレットと同じ機能を営んでいる。このため、本発明のフレキシブル複数テーブル装置１では、複数のパレットやパレット交換装置、それらの大きな設置空間や設置費用などなどが必要とされず、複数のテーブル５の送り移動によって、パレット交換装置と同じ機能が安価にかつ簡単な構成のもとに得られる。もちろん、パレットチェンジャーがないことから、その複雑な構造や制御は、不要であり、パレット交換時間も無しとなる。

つぎに、図２は、テーブル連動モードのときの２台のテーブル５の原点位置を示している。図２のように、Ａのテーブル５は、図１と同様に、リニアウエイ４の左側にあり、Ｂのテーブル５は、リニアウエイ４に沿って左方向に移動し、左側のテーブル５に接近し、この接近状態での一定の距離を置いて、または距離０の当たり状態となっている。この接近状態で２台のテーブル５は、それぞれ原点位置にあり、２台のテーブル５にまたがる１つの長く大きなワーク７を原点位置つまりワーク交換位置で保持している。

ここで、テーブル制御ユニット２１は、テーブル連動モードのプログラムにしたがってＡおよびＢのテーブル５を同一方向、同一速度で同じ移動量だけ同期状態で加工ヘッド６の下方のワーク加工位置に移動させる。その位置で、加工ヘッド制御ユニット２２は、加工ヘッド６を作動させて、１つの長いワーク７に所望の加工を行う。加工完了後に、テーブル制御ユニット２１は、加工済のワーク７をＡおよびＢのテーブル５とともに左側のワーク交換位置つまり原点位置に移動させる。この位置で加工済のワーク７と未加工のワーク７との交換が行われる。なお、ワーク交換位置は、左側でなく、右側に設定することもできる。２台のテーブル５が移動する時に、通常、２つのピニオンギヤ１４の位相が異なっているため、ラック１３とピニオンギヤ１４との間のバックラッシは、位相の相違によって未然に防止できる。

このように、ＡおよびＢのテーブル５は、同一方向に同じ移動量だけ同期状態で移動することにより、機械的に拘束されていなくても、移動の同期制御というプログラムの分野で両者の間で相対的な近づきや離れのない状態で移動させ得ることになる。しかも、大きなワーク７は、重量も増え、移動時や加工送りの時に、加減速のために大きな動力を必要とているが、２台のテーブル５は、それぞれ送りモータ１５を具備しているため、送りモータ１５の出力変更なしでも、送り移動時の動力不足は、無くなる。２つの送りモータ１５は、速やかな加減速を行って、移動時のタイムロスを減らし、加工能率の向上に大きく寄与する。このように、自走式の複数のテーブル５は、テーブル連動モードにおいて、常に、連動数分の送りモータ１５による駆動となるため、大きなワーク７に適切に対処できる。この点は、自走式のテーブル５の大きな利点である。

図３は、テーブル連動モードのときに、２台のテーブル５の上面に必要に応じて板状のサブテーブル１６を載せ、テーブル５の上面とサブテーブル１６の下面との摩擦力により２台のテーブル５を拘束する例を示している。それぞれのテーブル５は、移動方向の前後位置に複数例えば２個のブラケット１７を有しており、それらのブラケット１７によりサブテーブル１６の下面を支えている。これらのブラケット１７は、テーブル５の重量の増加を抑えながら、テーブル５の上面積を大きくし、ワーク７の搭載面を確保し、サブテーブル１６のたわみを無くし、ワーク７を安定に支持するとともに、テーブル５の間に必要な空間（収納スペース）を形成している。

テーブル５とサブテーブル１６とは、図８の（１）に例示するように、必要に応じてサブテーブル１６の位置決めピン２８とテーブル５の位置決め穴２９との嵌まり合いによって、正確に位置決め状態として組み合わせることもでき、さらに図８の（２）に例示するように、サブテーブル１６からの固定ボルト３０とテーブル５のねじ孔３１とのねじ締めによって締結状態として組み合わせることもできる。このような組み合わせは、テーブル連動モード中に、予期しない外乱によって、一方のテーブル５に送り移動の同期ずれを起こしたとき、２台のテーブル５の送り移動の同期制御を確保することから有効である。このように、テーブル連動モードのときに、２台のテーブル５は、コレット式のような機械的な連結構造を必要とせず、もちろん連結作業無しで、制御ブログラムの分野で同期状態で連動し、共通のワーク７を送り移動させることになる。

次に、図１０は、工作機械２のマシンベース３の上面に、切り粉や切削液の侵入防止用のリニアウエイカバー１８を設ける例を示している。リニアウエイカバー１８は、複数の屋根型の板材からなり、重なり合いによって伸縮自在に構成され、マシンベース３の端部とテーブル５との間、テーブル５どうしの間に設けられ、テーブル５の移動にともなって重なり度合いの変化により伸縮し、リニアウエイ４への切り粉や切削液の侵入を未然に防止している。テーブル５のブラケット１７は、テーブル５の端部やテーブル５どうしの間でサブテーブル１６を支えるとともに、下方に空間を形成している。これらの空間は、リニアウエイカバー１８の縮小状態のときに、重なり状態のリニアウエイカバー１８を納める空間としても利用されている。

さらに、図１１は、切り粉や切削液の飛散を防止するために、工作機械２の周囲をマシンカバー１９で覆う例を示している。マシンカバー１９は、マシンベース３の上空間に設けられており、加工ヘッド６の運動を許容する状態でコラム８、クロスビーム９、サドル１０、ラム１１および加工ヘッド６を覆い、一方の側面で加工ヘッド６の運動の確認やデータ設定のために、ドア付き窓２３を有し、またマシンベース３の一方または双方の側面でワーク７の出し入れやテーブル５の追加、取り除きのために、引き戸式のドア２４を有しており、さらに左右の中間位置で昇降自在のシャッター２５を有している。なお、長いワーク７の出し入れのために、マシンカバー１９は、必要に応じて、コラム８の中心寄りで片開きドア３４を備えている。

シャッター２５は、ワーク交換位置とワーク加工位置との間にあって、常時、下降しており、加工中に、ワーク加工位置からの切り粉や切削液の飛散を防止することにより、ワーク交換位置での待機中のワーク７を切り粉や切削液による汚染を防止している。ワーク７がワーク交換位置からワーク加工位置へ移動するとき、あるいはその逆に、ワーク加工位置からワーク交換位置へ移動するときに、シャッター２５は、エアシリンダーなどの図示しないアクチュエータによって下降位置から上昇し、テーブル５およびその上のワーク７の通過を許し、それらを目標の位置へ移動できる状態とする。

つぎに、図１２は、マシンベース３にＡ、ＢおよびＣの３台のテーブル５を設け、それぞれのテーブル５を原点位置にある状態を例示している。それらのテーブル５の原点位置は、ワーク交換位置でもあり、ワーク７は、それぞれのワーク交換位置でテーブル５に固定される。

図１２において、テーブル単独モードのときに、テーブル制御ユニット２１は、最初に一例として図面上、左側のＡのテーブル５を右方向に移動させ、ワーク加工位置でワーク７を加工し、加工後に、そのテーブル５を原点位置に戻し、次に、中間のＢのテーブル５の左方向に移動させ、ワーク加工位置でＢのテーブル５のワーク７を加工し、加工後にそのテーブル５を左方向に移動させて待機させ、最後に、右側のＣのテーブル５を左方向に移動させ、ワーク加工位置でワーク７を加工し、加工後にそのテーブル５を原点位置に戻してから、待機中のＢのテーブル５の右方向に移動させて原点位置に戻す。

また、図１２において、テーブル連動モードのときに、大きなワーク７は、２台のテーブル５または３台のテーブル５を利用して加工される。このため、テーブル制御ユニット２１は、Ａのテーブル５に対してＢのテーブル５を連接状態とするか、またはＡのテーブル５に対してＢおよびＣのテーブル５を連接状態とし、連接状態の位置を加工の原点位置とし、それらのテーブル５を同期状態で同一方向、同一速度、同じ移動量のもとに移動させて、大きなワーク７の加工を行う。このときも、サブテーブル１６は、必要に応じて、２台または３台のテーブル５の上に置かれ、大きなワーク７を固定する。なお、ＢおよびＣのテーブル５のみを連接状態とし、連接状態のＢおよびＣのテーブル５を１つのテーブルと仮定して、連接状態のＢおよびＣのテーブル５（１つのテーブル）とＡのテーブル５との間で、加工とワーク交換とを交互に行うこともできる。

マシンベース３に対するテーブル５の着脱作業、すなわちテーブル５の追加・取り除きの作業は、テーブル５の追加の作業ならば、クレーンやリフトなどを用いて、追加対象のテーブル５をマシンベース３のリニアウエイ４の上に置いて、ラック１３とピニオンギヤ１４とをかみ合わせればよく、また、テーブル５の取り除きの作業ならば、取り除き対象のテーブル５をマシンベース３のリニアウエイ４の上から持ち上げて、ラック１３とピニオンギヤ１４とをかみ合わせを外せばよい。したがって、このようなテーブル５の追加・取り除きの作業は、送りねじユニット方式の送り装置に比較して簡単に短時間のうちに行える。なお、ラック１３の歯溝に対してピニオンギヤ１４が歯溝方向に接近してかみ合うときに、ラック１３およびピニオンギヤ１４の歯形がかみ合い始め側で先細り形状であれば、それらのかみ合いは滑らかに行える。

図１２において、テーブル５は、３台であるが、それ以上の台数とすることもできる。図１３は、マシンベース３のリニアウエイ４に、一例としてＡ、Ｂ、ＣおよびＤの４台のテーブル５を設けた例である。４台のテーブル５の配置でも、テーブル単独モードおよびテーブル連動モードは、図１２と同様に設定できる。このように、加工段階で、テーブル５の台数の追加が予測されるとき、マシンベース３は、その追加に備えて、工作機械２の製造、組み立て段階において、Ｘ軸方向に長い寸法のものとして製作される。

マシンベース３がＸ軸方向に長い寸法のものとして製作されている場合において、テーブル単独モードのときに、４台のテーブル５は、例えば、右側端に順次並べられ、４工程の加工にしたがって右側端から加工位置に移動し、加工位置での加工の後に、左側端に順次に移動する。したがって、４個のワーク７は、右側端から左側端に順次に移動する過程において、加工位置で同じ加工または工具交換によって異なる加工を順次に受けることになる。

上記のように、テーブル５の台数の増加は、Ｘ軸方向に充分に長いマシンベース３の存在のみで可能となるから、パレット交換装置のようなスペースを必要とせずに行えることになる。しかも、テーブル５の台数が増え、ワーク７が大きくなり、その重量も増加しても、テーブル５の数の増加によって、送りモータ１５の台数も増えるため、ワーク７の送り速度や動力は、増加重量にかかわらず、低下することはない。

さらに、図１４は、１台のマシンベース３に２台の加工ヘッド６を設けるとともに、マシンベース３にＡ、Ｂ、ＣおよびＤの４台のテーブル５を配置した状態を示している。テーブル単独モードのときに、ＡおよびＢの２台のテーブル５のワーク７は、順次に左から右方向に移動し、対応の左側の加工ヘッド６により加工され、右側のＣおよびＤの２台のテーブル５のワーク７は、順次に右から左方向に移動し、対応の右側の加工ヘッド６により加工される。２台の加工ヘッド６の加工内容は、同一でも、また異なるものであってもよい。

また、図１４において、テーブル連動モードのとき、ワーク７は、図１と同様に、ＡおよびＢの２台のテーブル５を連動状態とし、さらにＣおよびＤの２台のテーブル５を連動状態とし、必要に応じて適当な長さのサブテーブル１６によって固定され、２台の加工ヘッド６によって個別に、あるいは同時に必要な加工を受ける。テーブル連動モードは、３台のテーブル５または４台のテーブル５を連動状態とすることでも設定できる。

図１４においても、マシンベース３が充分に長く、４台またはそれ以上の台数のテーブル５が例えば左側の加工ヘッド６よりも左側に配置できるならば、それらのテーブル５の上のワーク７は、左端から右端へ移動する過程において、２台の加工ヘッド６によって同じ加工、または異なる加工を順次に受けられる状態となる。

以上の具体例において、加工ヘッド６は、自動ヘッド交換装置によってラム１１に対し交換でき、切削、研削、研磨などの加工工具の装着可能なスピンドル１２を具備しているが、ヘッド交換装置なしのタイプとして、あるいは工具交換できないタイプのスピンドル１２として構成することもできる。これらは、制御装置２０の加工ヘッド制御ユニット２２からの指令のもとに、自動ヘッド交換装置または機外の自動工具交換装置によって供給され、加工内容に応じてラム１１に取り付けられ、また取り外される。なお、スピンドル１２は、既に記載したように、図示しないが、ラム１１の自動ヘッド交換装置によっても交換し、選択できる。

付記１；以上のように、本発明は、大型の門型マシニングセンターなどの工作機械に複数のテーブルをＸ軸の方向に付加して、それらのテーブルを個々に動かすか、または共に同時に動かすために、各テーブルごとに送りモータを取り付けており、それらの送りモータを個々に制御することにより、各テーブルに積載されるワークの着脱を、他のテーブルの上に取りつけられたワークの加工時間中にできる。このため、本発明によると、テーブルに対するワークの着脱の作業が能率よくでき、これによって生産性が向上する。

本発明の特徴として各テーブルに送りモータが取り付けられていることで、高速加工への対応および高出力高トルク加工への対応が複雑な構造を付加せずに可能となり、さらにテーブル連動モードきときに、ラックとピニオンギヤとの２以上のかみ合い位置での位相の差異によって、ラックとピニオンギヤとのかみ合いから生ずるバックラッシュの問題をも解消するという利点も得られる。

さらに、複数のテーブルを連動させることにより、加工範囲（ワークの長さ）をも倍増させ、マシンカバーによって、高速加工下での安全作業を確保しながら、自動化をも付加したフレキシブルな工作機械用のマシンテーブル機構が構築できる。

ユーザーサイドから見た究極の新たな大型工作機械とは、１台の機械にて複雑な構造を用いずに、生産性の大幅向上、保守作業の簡素化および加工範囲の大幅拡大であるが、本発明は、それらを可能としながら、ワークの材質、荒、仕上げなどの加工プロセスに対応でき、その対応をも確保しながら、購入時のコストアップを最小限に抑えることのできるフレキシブル複数テーブル装置を提供できる。本発明は、上記の課題を満足さ得るという意味で有意義である。

大型の門型マシニングセンターなどの工作機械は、非常に高価であるために１台の機械で、いかに効率良く使用できるかにより、総加工工程時間の増減に大きな影響を与える。そのために、特に大型航空機の構造部品のような複合角度の付いた複雑な加工には、チルトおよび回転ができる２軸加工ヘッドを取り付け、全体として５軸の加工機が一般に使用されている。５軸の加工機は、ワークが大きく、自重が張るために、１回のワークのセットアップで３軸制御によって加工できる能力に加えて、チルトおよび回転可能な２軸加工ヘッドの存在によって、３次元の複雑で複合角度加工も対応できることにより、効率を上げることを目指して開発されている。

さらに、多様なワークの材質に対応できるように、主軸交換装置を持つ大型機も普及しており、加工内容に対応できる主軸モータを持つ主軸ミーリングヘッドを選択して加工する。このような大型５軸機に、大型ワークのブランク材を取り付ける時および１次加工が終了して、２次加工に移行すると時は、１次加工が完了されたワークをテーブルより外して、新たに複雑加工がなされたワークを二次加工のために、マシンテーブル上に正しい姿勢、位置にセットすることは、相当なる注意と時間が掛かり、一般に全加工工程の２５−３０％またはそれ以上の時間を費やすと言われており、機械が加工している実時間は、正味７５−７０％位となる。特に高価な機械のために、ワーク交換時間とその据え付け時間が膨らむと、生産性が大きく下がることがネックとなっていると認識されている。

その対策として、自動パレット交換システムを付加することにより、機械が加工している最中に、ワークの取り外しをすることが可能となり、パレット自体の交換時間以外は全てワークの加工時間のみとなり、生産性向上を可能としている。しかしながら、自動パレット交換システムは値が嵩むために導入が遅れている。

自動大型パレット交換機は、重量の張る大型ワークを載せたパレットテーブルを機械内より、出し入れする構造が必要となるために、その製作費用も嵩み、パレット交換時間は省くことができない。また、加工するワークの長さもパレットテーブルの長さとほぼ同じサイズに制約されるために、その範囲以上の長いワークを加工するためには、さらに大型の機械の導入が強いられ、さらなる大型投資が必要となる。

前掲の特許文献１（特開平０５−２９３７３１号公報）のように、２台のテーブルを連結するために、係止ロッドとコレットとによる連結が可能となるメカニカルな構造が発案されており、また、特許文献２（特開２００９−２２０２１７号公報）のように、２台のテーブルを連結するために、同じメカニカルな連結構造を用いて、さらにパレット交換システムを付加することにより、その目的を達成している。

ところが、既述のように、これらのメカニカルなテーブルの連結方法は、複雑な構造から、メンテナンスの問題は付いて回り、パレットタイプでは、パレット交換時間の必要性およびそのメカニカルな構造のメンテナンスの問題が残っている。

本発明は、各テーブルをメカニカルな連結システムを有せず、各テーブルにＸ軸方向の送りモータを取り付けて、ラックとピニオンギヤとのかみ合いによる送り構造を採用することにより、１台の大型５軸門型マシニングセンターにて、高価な自動パレット交換機を付加せずに、それと同等の効果を得ながら、パレット交換時間を皆無とし、さらにワーク長も、複数のテーブルを連動する制御によって、１台のテーブルの２倍（２個のテーブルの連動の場合）または連動するテーブルの数に応じた倍数のワーク長まで加工できる。

さらに、アルミニウム材が使用されている大型航空機の構造部品等の加工では、高出力の主軸モータにて、主軸（スピンドル）のスピードを２万回転前後まで上げて、高速加工することにより加工時間を短縮する加工方法を採用している。この高速スピンドルでミーリング加工をするためには、テーブル上に取り付けられたワークを、毎分２５メーター前後の高速にて送る機能が必要とされる。

その対応として、一般には大型送りモータを付加するのみならず、重量の張るテーブルおよび積載ワークの総重量を急加減速することによって発生する大きな応力に耐えるように、マシンベースの構造の強化も考慮する必要が有り、その対応費用の増加を招くことにもなる。

本発明は、そのテーブル自重量を軽量化し、最低限の費用にて、機械のＸ軸の移動量の最大限までカバーできるサブテーブルを付加することにより、高速送り加工のみならず、各テーブルの移動量の２倍（２個のテーブルの連動の場合）まで対応できるサブテーブルの付加にて機械加工範囲の倍増を可能とし、かつその製作費用も最小限に抑えることを可能とし、さらに、送りモータを各テーブルに搭載しており、テーブルを連動させた状態でテーブルと同数の送りモータが同時に駆動されるために、その倍数に応じた送りモータの推力を得られ、ワークの重量が増加しても、１個のテーブルで得られる高速送り速度、さらに適切な増加減速が得られる。

複数の送りモータの同期状態の駆動により、１個のスピンドルに取り付けられている切削工具に対して複数の送りモータが同時に動作し、複数の送りモータ分の推力が得られるため、切削能力が増大する。特に、大型ワークに対しての切削能力が上がれば、その加工時間の節約は大幅に改善される。また、この送り方向の推力に見合う大出力の主軸モータにアップグレードすることができ、さらなる生産性の向上となる。

ラック・ピニオンギヤの送り装置の欠点は、ギヤ間のかみ合いの不具合からくるバックラッシュの問題で有り、その対策として特許文献３のような、ベアリング等を組み合わせた構造にて、取り去る方法と、ピニオンギヤを２個並列に並べて２個のギヤの異なったギヤの歯接触面からバックラッシュの問題を解決する方法等がとられている。あるいはピニオンギヤの２重構造をもって、バックラシュを除去する方法も有る。

２以上のテーブルがサブテーブルによって一体化した状態、つまりテーブル連動モードでは、２以上のピニオンギヤがラックとかみ合うとき、それぞれギヤの異なった歯面に接してラックを駆動するために、２以上のギヤ間でのバックラッシュを防ぐことができ、複雑な構造を付加する必要もない。

本発明の工作機械は、マシンカバー機能を有している。マシンカバー機能は、高速加工により切り出される高速で大量に飛び散る切粉を機内に収め、テーブル連動モードによる加工長倍増の機能に、簡易に対応できる。このシステムは、複雑な構造を排除してシンプルな構造にて、さらに従来使われている構造物を応用して組み合わせることによりシステム製作コストを最低限に抑えることを可能とし、機械加工の生産性の大幅向上と、機械の加工範囲を倍増することから、機械ユーザーの必要な要望を満足させることを実現可能としている。

付記２；本発明は、生産性の向上、加工範囲の増大に寄与する。すなわち本発明は、３軸または５軸制御の大型門型マシニングセンターの生産性の効率化、そこから派生する切削切粉・切削冷却水の処理対策の自動化を実現でき、安全性を確保しながら、生産性の向上を達成できる。もちろん、本発明は、小型、中型機にも応用は可能であるが、大型機において一番メリットが生ずる。

大型ワークを加工するためには、一般に大型で門型のミーリングマシンやマシニングセンターを使用することが一般であるが、ワークが大型すると、ワークの脱着に相当の時間が掛かり、高価な大型の門型工作機械が実際に加工している時間と、ワークの脱着との時間の比率は、一般に３：１から２：１と言われており、大型門型機単体で使用した時、総工程の時間に対して、実際に機械が加工していない時間の割合が一般の工作機械に比べて多くなる。これは、非効率な状態であり、門型機単体で使用した時の現状である。

自動パレット交換機は、上記の現状を解消するために、テーブルをパレット化し、パレットの搬出、搬入を自動化している。しかし、大型のワークおよびそれを積載するための大型テーブル・パレットを機外に移動させ、新たなワークを積載したパレットを機内に移動させるための機構は、その重量や動きに耐えうる移動スライドと動力とを必要とされ、そのコストは嵩み、また自動パレット交換機の設置スペースは、パレットサイズの数倍増え、機械の据え付けスペースの倍、またはそれ以上のスペースを必要とされる。さらに、パレット交換時間は、ほぼ１０分から１５分前後を要すると言われる。

パレット交換装置の長所は、１つのパレットに装着されたワークが機械内で加工されている最中に、もう１つの機外にあるパレットで、ワークの脱着ができることにより、生産性を向上させうることである。

本発明は、Ｘ軸方向のリニアウエイ上に２台以上のテーブルごとに、それぞれの送り装置（ラック・ピニオンギヤと、ピニオンギヤ駆動用の送りモータとの組み合わせ）を装着して、テーブル単独モードのときに、複数のテーブルを個別に送り移動させ、またテーブル連動モードのときに、複数のテーブルを同期状態で同じ移動量として送り移動させるという手段により、生産性を向上させるとともに、製造コスト並びに機械据え付けスペース面でも節約を可能としている。

各テーブルがＸ軸方向の各原点に移送された時に、ワークの脱着ができることから、本発明においては、パレット交換装置のようなパレット移動動作の必要が無いとうメリットが有り、コスト面でも、各テーブルの原点移動のみの動きで完了するために、製造コストも最小限となる。

本発明において、構造的には、マシンベースに追加されたラックと、各テーブルに取り付けられている送りモータに取り付けられたピニオンギヤとの組合せのみのシンプルな構成により、パレットチェインジャーのようなパレットを機外に搬出・搬入させる複雑で高価な構造が省けるために、製作コストのみならず、保守点検面も特別なチェック事項は無いというメリットも有る。この２台のテーブルは、第１工程用と、第２工程用として使用でき、または同じワークを両テーブルにて加工することもできる。３台のテーブルをＸ軸上に配置した場合は、第１、２、３工程が必要なワークに向く。

また、テーブル連動モードにおいて、複数台のテーブルは、制御装置による制御によって、テーブルの間隔を固定化し、同期させることにより、テーブル上に大きなワークを支持する。支持可能なワークの長さは、テーブルの長さにテーブルの対向辺のブラケットの長さを加えた長さとなり、大きなワークは、複数台のテーブルに共通のサブテーブル上に安定に積載できる。ワークの大きさは、連動させるテーブルの台数とサブテーブルの長さの選定によって、必要に応じて拡張でき、しかも、加工は、サブテーブル上のワークに対して連続的に複数の工程に対応できる。

付記３；本発明において、送りモータの仕様は、ワークの加工内容により自由に選択でき、これによって生産性を向上させる。一般のマシニングセンターでは、その機械の特性に応じた送りモータを選定し、マシニングセンターに取り付ける。チタンやステンレススチールのような固く、粘りのある難削材の加工で、粗削り加工では、加工時間を稼ぐために、大型径の切削工具にて加工する。大型径のミーリングカッターやドリルでの加工では、強力な馬力やトルクが要求される。

そのために、機械の主軸（スピンドル）、大出力（馬力）、強力なトルクが得られるモータが必要とされる。しかしながら、仕上げ加工では、加工表面の仕上げ度合いを上げるために、小径切削工具を使用し、スピンドルスピードを高速化する必要がある。同時に、高速スピンドルでの高速切削には、テーブルの送り速度も高速化する必要がある。この低速高トルク加工と、高速加工を得ることができるスピンドルモータとして２重巻き線タイプのモータが開発されている。

さらに、高速加工用に、高速主軸モータを取り付けたミーリングヘッドと、高出力、高トルクを出すモータを取り付けたミーリングヘッドとを個別に用意して、ラム軸（Ｚ軸）へ自動的に交換できる装置（自動ヘッド交換装置）も、開発されており、ワークの材質により、最適なモータを積載して対応することが可能となっている。

しかしながら、高速加工には、主軸モータの高速化と並行して、送りモータの送り速度も高速化をすることで、加工能力の倍増が見込め、さらにミーリングカッターの各歯が切り出す切粉を早く振り払うためには、速い送り速度が要求される。よって、送りモータの回転数を上げるのみならず、送りモータに連結されているボールスクリューのねじのピッチも荒くすることで、その目的を果たすという方法が普及している。

ところが、上記の方法を採用すると、送りモータの推進力（トルク）が減少するデメリットがある。よって、チタンのような固く粘りのある難削材を切削するには、いくら高トルク仕様の主軸モータを取り付けても、送りモータのトルクが主軸モータに対応できなければ、高トルク主軸モータの特性を反映できない問題が有り、自動ヘッド交換装置または自動スピンドル交換装置で、ヘッドやスピンドルを交換しても、そのヘッドの特性に合わせた送りモータが選択できなければ、その特性を十分に生かすことができない問題がそこに有る。

送りモータには、送りモータの取り付けスペースの問題もあり、２重巻き線では、モータの大きさが増大するために、一般に送りモータでは、高速用または低速用にて設定している。さらに、高速送りには、ボールスクリューのピッチを大きくして速度を上げる方法が一般であるが、トルクは大幅に下がる嫌いがあり、ワークの加工内容に柔軟に対応することができず、粗削り用のトルクの出る機械と、高速加工ができる仕上げ用機械の２種類の機械を使用して、各工程の効率化を図ることで対応している。

リニア―モータを使用する技術もあるが、上記の２種類の要求には対応できず、特に、リニア―モータは、ボールスクリューと比較すると、同等の高トルクが得られない嫌いがあり、ボールスクリューでは、スクリューの長さが長くなればなるほど、スクリューの捻じれが発生し、また、スクリューを回転するタイプでは、その送りモータを複数選択することもできない。（この問題点は、ラックとピニオンギヤの送り装置では無い。）また、パレット交換タイプでは、パレットがテーブル上に積載、保持される構造のために、パレットに取り付けられたワークが加工される時の送り速度および推力は、全てテーブルの送り装置の特性およびその送りモータの特性に拘束される。

これに対して、本発明では、Ｘ軸上に複数のテーブルを設置して、加工工程に合わせてテーブルの数を決定したシステムを組むことができる。例えば図１３のように、４台のテーブルの構成によると、Ａのテーブルにはワーク上面の粗削り加工、Ｂのテーブルにはワーク下面の粗削り加工、Ｃのテーブルにはワーク上面の仕上げ加工、Ｄのテーブルにはワーク下面の仕上げ加工という、形態のプロセスが考えられる場合が想定できる。この場合に、粗削り加工を要求されるＡおよびＢのテーブルでは、粗削りのために、大口径の切削工具にて、加工能力を増やして、加工時間を短縮することが望まれる。

そのために、主軸モータの低速高トルクレンジを選定し、ＡおよびＢのテーブルの送りモータには、高出力で高トルクが出るタイプを選定し取り付けることができる。また、加工ヘッド交換機にて、ワークの素材に適応した主軸モータと主軸頭構成（ベアリング等）を組み込んだミーリングヘッドをラム軸に自動的に取り付けることができるタイプも採用できる。

ＣおよびＤのテーブルは、仕上げ加工用であり、加工面の表面の仕上げ度を向上するために、主軸モータを高速レンジにて、また、ＣおよびＤのテーブルの送りモータには高速回転および高増加減速の得られるタイプを選定して据え付けることができるという、その加工目的に応じた最適な特性を持った送りモータを使用することを可能とし、ワークとその加工内容とに応じて、送りモータの選定も自由に選定でき、これによってフレキシブルなシステムとなる。

粗削り加工の場合は、できる限り、Ｘ軸の動きを中心としたワークの取り付け姿勢、および加工工程をプログラムすることによって、このメリットを最大に得ることができる。本発明の特徴でもある、テーブル連動モードでも、この送りモータの選択によって、大きなメリットを得ることができる。

Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの４個のテーブルと送りモータの構成において、テーブル連動モードで、ＡおよびＢのテーブルをサブテーブルでソフトウエアにより連動させ、また、ＣおよびＤのテーブルをサブテーブルでソフトウエアにより連動させ、２倍の長さのワークを加工できるテーブル構成を組み上げた場合において、一方のテーブルを粗削りに、他方のテーブルを仕上げ加工用と設定したとき、ＡおよびＢのテーブルでは、２組の高出力、高トルクの送りモータによりワークを大口径の切削工具に対して送ることができ、２倍に近い出力およびトルクが得られ、さらに２か所に別々に取り付けられた送りモータに取り付けられたピニオンギヤの送りによって、自動的にギヤバックラッシュも回避できることから、大きなメリットが得られる。

ＣおよびＤのテーブルをサブテーブルでソフトウエアにより連動させたとき、両テーブルには、高速仕上げ加工用として、高速送り、高増加減速が得られる送りモータが取り付けられており、２個の高速送りモータのため、テーブル長が倍となってもテーブル１台の送りの時と同じ高速送り、高増加減速のスピードが得られるメリットが有る。

２台のテーブルの場合、２セットの高速送りモータが、別々にサブテーブルの前後に２か所にて取り付けられているため、増加減速にも大きなプラスとなる。これは、自動車の両輪駆動によると、発進加速度が速い事実と同様なコンセプトでもある。

多種多様な加工対策として、さらなるフレキシビリテイを向上させるために、各テーブルの左端または右端に送り装置（送りモータおよびピニオンギヤ）が取り付けられているが、送り装置（送りモータおよびピニオンギヤ）は、各テーブルの左端および右端の両方に取り付けることもできる。この場合、高速送り用の送りモータを一方に、高トルク用の送りモータを他方に取り付け、制御装置の軸数（制御対象のモータの制御系）を増加して制御装置に制御対象の選択指令をすることと、送り装置の位置および特性を記憶させることによって、テーブルの送り速度や送り力の使い分けが可能となる。この場合でも、各テーブル端に取り付けられているブラケットによって、送りモータの取り付けのための空間が用意されている。

付記４；本発明は、高速加工にも適切に対策できる。近年では、新たな切削工具の発展や、機械の送り機構の向上から、高速重切削加工が普及してきており、切削工具の切削能力の増加から、大量の切削切粉が高速で飛び散り、また、高速加工に起きる切削工具の発熱を防ぐために、大量、かつ高圧の切削水を加工部分に流すことが必要となり、そのために、切粉処理および切削水が大量に、また強く飛び散ることとなり、この結果、危険な状態が発生しており、作業者の危険性の回避、工場の環境を破壊の防止のために、適切な処理が課題となる。

そのために、本発明は、例えば２台のテーブルを移動させて、どちらかのものを左右端の原点に停止させて、ワークの脱着をする作業の際に、移動可能型特殊なマシンカバーの機能によって、テーブル単独モードでの作業でも、また、テーブル連動モードでの作業でも、同一のマシンカバーにて切粉の飛散および切削水の散水を防いでいる。したがって、作業者は、必要な作業を安全行え、また、機械工場の環境美化をも保つこともできる。

本発明の上記のようなシステム化において、工作機械、特に、複数テーブル付大型門型マシニングセンターやミーリングマシンなどにおいて、テーブル単独モードでのワーク加工位置とワーク交換位置と交互送り移動による無駄時間のないワークの供給、ワークの加工、ワークの交換を可能としており、また、テーブル連動モードでの同期制御によって複数倍の大きさ（長さ）のワークにも対処でき、さらにマシンカバーの採用によって、生産性向上、安全性を確保すると言う、複合性を持たせたために、高速加工のシステムの自動化を低コストでスペースセービングのもとに可能となる。

本発明は、主として門型のマシニングセンタに適用して有益であるが、複合型の工作機械、汎用型の工作機械、専用型の工作機械にも適用できる。

１ フレキシブル複数テーブル装置
２ 工作機械
３ マシンベース
４ リニアウエイ
５ テーブル
６ 加工ヘッド
７ ワーク
８ コラム
９ クロスビーム
１０ サドル
１１ ラム
１２ スピンドル
１３ ラック
１４ ピニオンギヤ
１５ 送りモータ
１６ サブテーブル
１７ ブラケット
１８ リニアウエイカバー
１９ マシンカバー
２０ 制御装置
２１ テーブル制御ユニット
２２ 加工ヘッド制御ユニット
２３ ドア付き窓
２４ 引き戸式のドア
２５ シャッター
２６ 押さえ板
２７ 取り付けボルト
２８ 位置決めピン
２９ 位置決め穴
３０ 固定ボルト
３１ ねじ孔
３２ スライデングガイド
３３ モータ軸
３４ 片開きドア

また、ラム（１１）は、必要に応じて自動ヘッド交換装置を有している。自動ヘッド交換装置は、ワーク７の切削条件に適合するスピンドルヘッド、例えばアルミニウムのような高速加工用の高速スピンドルヘッドや、チタンのような難削材の加工に必要な低速高トルクのスピンドルヘッドを選択することによって、各加工に適切な切削条件を設定する。制御装置２０は、各種のスピンドルヘッドの選択に対応して、加工の時に、適切な切削の送り速度を選定し、送りモータ１５に設定する。このようにして、多種多様なワーク７の加工に適切な対応ができる。

付記１；以上のように、本発明は、大型の門型マシニングセンターなどの工作機械に複数のテーブルをＸ軸の方向に付加して、それらのテーブルを個々に動かすか、または共に同時に動かすために、各テーブルごとに送りモータを取り付けており、それらの送りモータを個々に制御することにより、各テーブルに積載されるワークの着脱を、他のテーブルの上に取りつけられたワークの加工時間中にできる状態とする。このため、本発明によると、テーブルに対するワークの着脱の作業が能率よくでき、これによって生産性が向上する。

本発明の特徴として各テーブルに送りモータが取り付けられていることで、高速加工への対応および高出力高トルク加工への対応が複雑な構造を付加せずに可能となり、さらにテーブル連動モードのときに、ラックとピニオンギヤとの２以上のかみ合い位置での位相の差異によって、ラックとピニオンギヤとのかみ合いから生ずるバックラッシュの問題をも解消するという利点も得られる。

そのために、機械の主軸（スピンドル）の駆動に、大出力（馬力）、強力なトルクが得られるモータが必要とされる。しかしながら、仕上げ加工では、加工表面の仕上げ度合いを上げるために、小径切削工具を使用し、スピンドルの回転スピードを高速化する必要がある。同時に、高速スピンドルでの高速切削には、テーブルの送り速度も高速化する必要がある。この低速高トルク加工と、高速加工を得ることができるスピンドルモータとして２重巻き線タイプのモータが開発されている。

Claims (9)

1. マシンベース（３）の長手方向のリニアウエイ（４）によってテーブル（５）をワーク加工位置とワーク交換位置との間で移動自在に支持し、マシンベース（３）に対してワーク加工位置で多軸方向に移動可能な１または２以上の加工ヘッド（６）を設け、ワーク交換位置でテーブル（５）にワーク（７）を固定し、ワーク加工位置でテーブル（５）に固定されているワーク（７）を加工ヘッド（６）によって加工し、加工済みのワーク（７）をワーク交換位置で取り外す工作機械（２）において、
   リニアウエイ（４）に対して２以上のテーブル（５）を移動自在に設置し、マシンベース（３）の長手方向に固定されているラック（１３）に各テーブル（５）に取付けられているピニオンギヤ（１４）をかみ合わせ、各テーブル（５）の送り移動時に、ピニオンギヤ（１４）を各テーブル（５）に搭載されている送りモータ（１５）により駆動し、送りモータ（１５）をテーブル制御ユニット（２１）により制御することによって、テーブル（５）を送り移動させる構成とし、
   テーブル単独モードのときに、各テーブル（５）の移動をテーブル制御ユニット（２１）によって独自に制御し、各テーブル（５）に固定されているワーク（７）をワーク加工位置で加工ヘッド（６）によって加工する工程と、各テーブル（５）に未加工のワーク（７）をワーク交換位置で固定する工程および各テーブル（５）に固定されている加工済みのワーク（７）をワーク交換位置で取り外す工程とを交互に並行して行い、
   また、テーブル連動モードのときに、２以上のテーブル（５）に共通の大きなワーク（７）をワーク交換位置で固定し、２以上のテーブル（５）の送り移動をテーブル制御ユニット（２１）によって同一方向、同一速度で同じ移動量として同期状態で制御し、２以上のテーブル（５）に固定されている共通の大きなワーク（７）をワーク加工位置で加工ヘッド（６）によって加工した後、２以上のテーブル（５）に固定されている加工済の大きなワーク（７）をワーク加工位置で取り外す、ことを特徴とするフレキシブル複数テーブル装置（１）。
2. リニアウエイ（４）に対して２以上のテーブル（５）を着脱自在として設置し、リニアウエイ（４）に対するテーブル（５）の追加、取り除きによって、複数のテーブル（５）を所定の組み合わせとする、ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル複数テーブル装置（１）。
3. テーブル連動モードのときに、２以上のテーブル（５）に共通のサブテーブル（１６）を架け渡し、２以上のテーブル（５）の移動をテーブル制御ユニット（２１）によって同一方向、同一速度で同じ移動量として同期状態で制御する過程で、２以上のテーブル（５）とサブテーブル（１６）とを摩擦、嵌まり合いおよび締結の何れかにより拘束する、ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル複数テーブル装置（１）。
4. 各テーブル（５）の移動方向の対向辺にブラケット（１７）を取り付け、ブラケット（１７）によってテーブル（５）を支えるとともに、対向辺の近くに空間を形成する、ことを特徴とする請求項３記載のフレキシブル複数テーブル装置（１）。
5. ラック（１３）の歯を上向きないし水平向きとしてマシンベース（３）に取付け、ラック（１３）に対してピニオンギヤ（１４）を上下方向ないし水平方向からかみ合わせ可能とする、ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル複数テーブル装置（１）。
6. ラム（１１）に自動ヘッド交換装置を付設し、ワーク（７）の切削条件に適合するスピンドルヘッドまたはスピンドル（１２）を選択できるようにする、ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル複数テーブル装置（１）。
7. ２以上の加工ヘッド（６）の加工内容を異ならせ、マシンベース（３）の一方から他方への２以上のテーブル（５）の送り移動の過程において、それぞれの加工ヘッド（６）ごとに異なる加工を順次に実行する、ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル複数テーブル装置（１）。
8. マシンベース（３）のリニアウエイ（４）の上面に、リニアウエイカバー（１８）を設け、リニアウエイ（４）への切り粉や冷却・切削液の侵入を防止する、ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル複数テーブル装置（１）。
9. 工作機械（２）の全体をマシンカバー（１９）で包囲し、加工時の切り粉や冷却・切削液の飛散を防止する、ことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル複数テーブル装置（１）。

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