JP2022166874A - 工作機械の主軸装置の着脱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高所作業を行うことなく、作業工数を低減できる工作機械の主軸装置の着脱方法を提供する。【解決手段】主軸装置５を保持する保持部１２０を有する着脱用治具１００を、テーブル６に設置する治具設置工程Ｓ３と、着脱用治具１００の保持部１２０により主軸装置５を保持した状態とする保持工程Ｓ６と、水平方向において保持部１２０をサドル４から離間する方向へ移動することにより、主軸装置５をサドル４から離脱させる離脱工程Ｓ８，Ｓ１０と、保持部１２０を鉛直軸線回りに旋回させて、主軸装置５を工作機械１の外部との搬入出姿勢で位置決めする旋回位置決め工程Ｓ１２とを備える。【選択図】図１０

Description

本発明は、工作機械の主軸装置の着脱方法に関する。

工作機械の主軸装置は、ハウジングと、軸部材と、軸部材を回転可能に支持する軸受とを備える。また、主軸装置の種類によっては、モータを内蔵するものもある。主軸装置は、軸受などの良好な状態を保つためにメンテナンスを行う必要がある。そこで、主軸装置は、サドルから取り外され、メンテナンス後にサドルに取り付けられる。

一般に、主軸装置は、重量物であるため、主軸装置を、サドルから取り外したり、サドルへ取り付けたりすることは、容易ではない。主軸装置の取り外し作業は、例えば、次のように行われる。まず、工作機械の機内スペースを確保するために、テーブル上の治具付きパレットを外部に払い出す。そして、工作機械の天井メンテナンスカバーを取り外して、主軸装置に吊り下げ用チェーンのフックに取り付けられたワイヤを取り付ける。

続いて、吊り下げ用チェーンのフックの位置や高さを操作しながら、工作機械の機内にて主軸装置をサドルから取り外し、主軸装置の姿勢を変更しながら工作機械の天井メンテナンスカバーを取り外した窓から機外へ出す。また、主軸装置の取り付け作業は、取り外し作業の逆順にて行う。このように、天井メンテナンスカバーの取り外し、取り付けは高所作業であり、主軸装置の着脱作業（取り外し作業および取り付け作業）は、多大な工数を要する。

そこで、特許文献１～６には、主軸装置の一部分をサドルに残した状態で、主軸装置の残りの部分をサドルから取り外すことが可能な構成が記載されている。

特開２００３－１５９２２号公報 特開２００７－１０１０号公報 特開２００７－２４５３４４号公報 特開２００６－７３２８号公報 特開２００６－７３２９号公報 特開２０１１－１６７７７５号公報

主軸装置を分解して取り外す場合にも、吊り下げ用チェーンなどを用いる場合には、やはり高所作業となり、多大な作業工数を要する。さらに、主軸装置を、機内にて一部分を分解して、外部に取り出す場合には、却って作業時間を要することもある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、高所作業を行うことなく、作業工数を低減できる工作機械の主軸装置の着脱方法を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
工作機械の主軸装置の着脱方法であって、
前記工作機械は、
サドルと、
前記サドルに着脱可能に設けられ、工具を回転可能に支持する前記主軸装置と、
工作物を支持するテーブルと、
を備え、
前記着脱方法は、
前記主軸装置を保持するための保持部を有する着脱用治具を、前記テーブルに設置する治具設置工程と、
前記着脱用治具の前記保持部により前記主軸装置を保持した状態とする保持工程と、
水平方向において前記保持部を前記サドルから離間する方向へ移動することにより、前記主軸装置を前記サドルから離脱させる離脱工程と、
前記保持部を鉛直軸線回りに旋回させて、前記主軸装置を前記工作機械の外部との搬入出姿勢で位置決めする旋回位置決め工程と、
を備える、工作機械の主軸装置の着脱方法にある。

工作機械の主軸装置の着脱方法は、テーブルに設置した着脱用治具を用いる。着脱用治具は、主軸装置を保持するように構成された保持部を有する。着脱用治具の保持部によって主軸装置を保持した状態として、水平方向において保持部をサドルから離間する方向へ移動する。この移動によって、主軸装置をサドルから水平方向に離脱させている。さらに、テーブルに設置された着脱用治具の保持部を鉛直軸線回りに旋回させることにより、保持部によって保持された主軸装置を鉛直軸線回りに旋回することができる。従って、軸方向に長さを有する主軸装置を、水平面上において旋回させることができる。作業者は、工作機械においてサドルに正対する加工領域の側方から、主軸装置を外部に取り出すことができる。

つまり、テーブルに設置した着脱用治具を用いて、着脱用治具の保持部を水平方向へスライドさせる動作と、着脱用治具の保持部を水平面上において旋回させる動作とにより、主軸装置を外部に取り出すことができる。このように、主軸装置の着脱において、高所作業を行うことはない。また、着脱用治具は、テーブルに設置するため、特別な設置場所を確保する必要はない。従って、主軸装置の着脱に要する作業工数を低減できる。

工作機械の側面図（Ｘ軸方向から見た図）である。 側面カバーを取り除いた状態の工作機械の側面から見た部分断面図（Ｘ軸方向から見た図）である。 天井カバーを取り除いた状態の工作機械の上面から見た部分断面図（Ｙ軸方向から見た図）である。 工作機械の制御装置および駆動装置を示す機能ブロック図である。 主軸装置の軸方向断面図である。 着脱用治具の正面図である。 着脱用治具の側面図である。 図７のVIII－VIII断面図であって、保持部が第一位置に位置する状態を示す。 図７のVIII－VIII断面図であって、保持部が第二位置に位置する状態を示す。 主軸装置の着脱方法のうち取り外し方法を示すフローチャートである。 図１０のＳ１の状態を示す工作機械の上面から見た部分断面図である。 図１０のＳ２～Ｓ７の状態を示す工作機械の側面から見た部分断面図である。 図１０のＳ２～Ｓ７の状態を示す工作機械の上面から見た部分断面図である。 図１０のＳ８の状態を示す工作機械の側面から見た部分断面図である。 図１０のＳ８の状態を示す工作機械の上面から見た部分断面図である。 図１０のＳ９～Ｓ１１の状態を示す工作機械の側面から見た部分断面図である。 図１０のＳ９～Ｓ１１の状態を示す工作機械の上面から見た部分断面図である。 図１０のＳ１２の途中状態を示す工作機械の上面から見た部分断面図である。 図１０のＳ１２の完了状態を示す工作機械の側面から見た部分断面図である。 図１０のＳ１２の完了状態を示す工作機械の上面から見た部分断面図である。 図１０のＳ１４の状態を示す工作機械の上面から見た部分断面図である。 主軸装置の着脱方法のうち取り外し方法を示すフローチャートである。

（１．工作機械１の構成）
工作機械１の構成について図１～図５を参照して説明する。工作機械１は、着脱対象である主軸装置５の中心軸が水平方向となる構成を対象とする。ここで、工作機械１は、主軸装置５の中心軸が水平方向に固定された構成としても良いし、主軸装置５の中心軸の角度を変更可能であって、水平方向の一致する状態を取り得る構成としても良い。前者の工作機械１は、主軸装置５の姿勢が変化しない構成であり、後者の工作機械１は、主軸装置５の姿勢を変化できる構成である。

図１には、工作機械１は、主軸装置５の中心軸が水平方向に固定された構成として、横型マシニングセンタを例にあげる。さらに、工作機械１は、一対のパレット７ａ，７ｂを鉛直軸線回りの１８０度旋回で交換可能なパレット交換装置８を備える。

図１に示すように、工作機械１は、ベッド２、コラム３、サドル４（サドルの一部に主軸装置５の主軸本体ハウジングが一体形成されていることもある）、主軸装置５、テーブル６、一対のパレット７ａ，７ｂ、パレット交換装置８、全体カバー９、作業用扉１０、加工領域区画カバー１１，１２を備える。

ベッド２は、工作機械１の設置面上に設置される。本形態においては、ベッド２は、例えば、長方形状の上面を有する。ただし、ベッド２の形状は、任意に決定される。ベッド２の上面には、Ｘ軸方向に延在するレール２１、および、Ｚ軸方向に延在するレール２２が設けられている。詳細には、レール２１は、Ｔ字状の上辺部を構成し、レール２２は、Ｔ字状の縦線部を構成するように配置されている。

コラム３は、ベッド２におけるＸ軸方向に延在するレール２１に支持され、ベッド２に対してＸ軸方向に移動可能に設けられている。コラム３は、図４に示すように、制御装置７０の指令に基づいて、ボールねじ装置やリニアモータなどのＸ軸駆動装置８１により直動駆動される。コラム３は、図１～図３に示すように、Ｚ軸方向を法線とする面に、Ｙ軸方向に延在するレール３１を備える。

サドル４は、コラム３におけるＹ軸方向に延在するレール３１に支持され、コラム３に対してＹ軸方向に移動可能に設けられている。サドル４は、図４に示すように、制御装置７０の指令に基づいて、ボールねじ装置やリニアモータなどのＹ軸駆動装置８２により直動駆動される。サドル４は、中央にＺ軸方向に貫通する孔４ａを備える。本形態においては、孔４ａは、水平方向に貫通する孔である。

主軸装置５は、サドル４の孔４ａに着脱可能に設けられている。主軸装置５は、交換可能なカートリッジを構成する。主軸装置５は、工作物Ｗａ，Ｗｂを加工するための工具Ｔを回転可能に支持する。主軸装置５は、回転中心軸方向に長さを有する長尺部材、例えば、略円柱形状を有する。主軸装置５は、図４に示すように、制御装置７０の指令に基づいて、主軸駆動装置８５により工具Ｔを回転駆動する。

本形態においては、主軸装置５は、図５に示すように、主軸本体ハウジング９１、回転主軸９２、複数の軸受９３を備える。ただし、カートリッジとして着脱可能な主軸装置は、サドル４に主軸本体ハウジング９１が一体形成されている場合において、回転主軸９２及び複数の軸受９３となり、サドル４に主軸本体ハウジング９１が一体形成されていない場合において、主軸装置５そのものとなる。なお、サドル４に主軸本体ハウジング９１の少なくとも一部が一体形成されている場合には、サドル４の部位と主軸本体ハウジング９１の部位とが明確に区画される必要はない。

主軸本体ハウジング９１は、筒状に形成されており、サドル４の孔４ａに嵌合され、かつ、サドル４にボルト（図示せず）などにより固定される。主軸本体ハウジング９１は、１つの部品要素により構成しても良いし、複数の部品要素により構成しても良い。例えば、主軸本体ハウジング９１は、分割可能な前側ハウジングと後側ハウジングとにより構成しても良い。また、主軸本体ハウジング９１は、サドル４にボルトなどにより固定するために、径方向外側に突出するフランジ（図示せず）を備える構成としても良い。

回転主軸９２は、主軸本体ハウジング９１の内周面に対して、径方向隙間を介して配置されている。回転主軸９２の外周面と主軸本体ハウジング９１の内周面との間に、複数の軸受９３が配置されている。従って、回転主軸９２は、主軸本体ハウジング９１に回転可能に支持されている。回転主軸９２は、一端でコレットチャックを使って工具Ｔを保持する。

また、本形態において、主軸装置５は、主軸駆動装置８５（図４に示す）としてのモータを構成するステータ９４及びロータ９５を備える。そして、ステータ９４およびロータ９５は、主軸装置５の軸方向の中央部に内蔵されている。ただし、主軸装置５は、主軸駆動装置８５を内蔵する構成に限られず、外部に配置される構成としても良い。

テーブル６は、工作物Ｗａ，Ｗｂの一方を支持する。ただし、本形態においては、テーブル６は、後述するパレット７ａ，７ｂの一方を介して、工作物Ｗａ，Ｗｂの一方を支持する。

テーブル６は、図２または図３に示すように、ベッド２におけるＺ軸方向に延在するレール２２に支持され、ベッド２に対してＺ軸方向に移動可能に設けられている。従って、テーブル６は、コラム３およびサドル４に対して、水平方向において相対的に接近したり離間したりする。テーブル６は、テーブル本体４１と、回転テーブル４２とを備える。テーブル本体４１は、レール２２に支持され、ベッド２に対してＺ軸方向に移動する。回転テーブル４２は、テーブル本体４１の上面に、鉛直軸線回り（Ｂ軸）に回転可能に支持されている。

テーブル本体４１は、図４に示すように、制御装置７０の指令に基づいて、ボールねじ装置やリニアモータなどのＺ軸駆動装置８３（水平駆動装置）により直動駆動される。回転テーブル４２は、図４に示すように、制御装置７０の指令に基づいて、モータなどのＢ軸駆動装置８４（旋回駆動装置）により回転駆動される。

パレット７ａ，７ｂは、図２または図３に示すように、工作物Ｗａ，Ｗｂを支持する。パレット７ａ，７ｂは、工作物取付用治具（図示せず）を介して、工作物Ｗａ，Ｗｂを支持するようにしても良い。さらに、パレット７ａ，７ｂは、テーブル６の上面に対して着脱可能に設けられている。本形態においては、パレット７ａ，７ｂは、回転テーブル４２の上面に対して着脱可能である。

パレット交換装置８は、鉛直軸線回りに旋回可能であり、一対のパレット７ａ，７ｂを保持可能である。パレット交換装置８は、鉛直軸線回りの１８０度の旋回動作によって、テーブル６への設置位置Ｐ１と段取位置Ｐ２との間で、一対のパレット７ａ，７ｂを交換する。テーブル６への設置位置Ｐ１と段取位置Ｐ２とは、パレット交換装置８の旋回軸線を中心として１８０度ずれた位置に位置する。さらに、テーブル６への設置位置Ｐ１、段取位置Ｐ２、パレット交換装置８の旋回軸線は、Ｚ軸方向に一直線上に位置する。そして、Ｚ軸方向において、テーブル６への設置位置Ｐ１が、コラム３およびサドル４寄りに位置し、段取位置Ｐ２が、コラム３およびサドル４から遠い側に位置する。

パレット交換装置８は、旋回軸部材５１、第一パレット保持部材５２、第一区画カバー５３、第二パレット保持部材５４、第二区画カバー５５を備える。旋回軸部材５１は、ベッド２の上面から鉛直方向に延在し、ベッド２に対して鉛直軸線回りに旋回可能に設けられている。旋回軸部材５１は、図４に示すように、制御装置７０の指令に基づいて、モータなどの旋回駆動装置８６により回転駆動される。

第一パレット保持部材５２および第二パレット保持部材５４は、パレット７ａ，７ｂを支持可能であって、テーブル６との間でパレット７ａ，７ｂの受け渡しを行う。第一パレット保持部材５２および第二パレット保持部材５４は、例えば、旋回軸部材５１から、旋回軸線の径方向外側に延在するフォーク形状に形成されている。なお、第一パレット保持部材５２および第二パレット保持部材５４の形状は、種々の形状を採用できる。

第一区画カバー５３および第二区画カバー５５は、平面的に見てＵ字状に形成されている。ここで、Ｕ字状とは、図３に示すような角を有するＵ字状としても良いし、角を有さない湾曲したＵ字状としても良い。第一区画カバー５３は、第一パレット保持部材５２により保持されるパレット７ａの領域を区画する。具体的には、第一区画カバー５３は、パレット７ａの水平方向の一部を囲み、かつ、パレット交換装置８の旋回軸線を中心に径方向外側に開口する。図３においては、第一区画カバー５３は、パレット７ａの水平方向の周囲のうち、コラム３およびサドル４の側（図３の右側）に開口し、残りの部分を区画する。

第二区画カバー５５は、第二パレット保持部材５４により保持されるパレット７ｂの領域を区画する。具体的には、第二区画カバー５５は、パレット７ｂの水平方向の一部を囲み、かつ、パレット交換装置８の旋回軸線を中心に径方向外側に開口する。図３においては、第二区画カバー５５は、パレット７ｂの水平方向の周囲のうち、コラム３およびサドル４とは反対側(図３の左側)に開口し、残りの部分を区画する。

全体カバー９は、ベッド２に取り付けられており、工作機械１のベッド２上の要素を囲むカバーである。特に、全体カバー９は、加工領域ＭＡを囲む。本形態においては、全体カバー９は、左前面カバー６１、右前面カバー６２、第一左側面カバー６３、第二左側面カバー６４、第一右側面カバー６５、第二右側面カバー６６、背面カバー６７、天井カバー６８を備える。

左前面カバー６１および右前面カバー６２は、工作機械１の前面（図１～図３の左側）の一部に設けられている。左前面カバー６１と右前面カバー６２との間は、段取位置Ｐ２に位置するパレット７ｂを交換する作業場所となる。なお、左前面カバー６１と右前面カバー６２とが、工作機械１の前面全体を覆い、例えば、前面扉を設けても良い。

第一左側面カバー６３および第一右側面カバー６５は、加工領域ＭＡおよびパレット７ａ，７ｂの段取領域の側方を覆う。ここで、加工領域ＭＡは、第一左側面カバー６３および第一右側面カバー６５に加えて、パレット交換装置８を構成する第一区画カバー５３または第二区画カバー５５により区画される。そこで、図３に示すように、第一左側面カバー６３および第一右側面カバー６５は、第一区画カバー５３または第二区画カバー５５におけるＵ字状の両端との隙間を小さくするように形成されている。

第一右側面カバー６５は、加工領域ＭＡの側方箇所に作業用開口６５ａを有する。つまり、作業用開口６５ａは、主軸装置５をサドル４から離脱させる方向（Ｚ軸方向）に対して側方に開口する。作業用開口６５ａは、後述するが、主軸装置５を工作機械１の機内と外部との間で搬入出する場所である。

第二左側面カバー６４および第二右側面カバー６６は、コラム３およびサドル４が配置されている非加工領域の側方を覆う。背面カバー６７は、コラム３が配置されている非加工領域の背面を覆う。天井カバー６８は、ベッド２の上方を全面に亘って覆う。

作業用扉１０は、全体カバー９の第一右側面カバー６５に設けられており、第一右側面カバー６５の作業用開口６５ａを開閉可能とする扉である。作業用扉１０は、作業者が加工領域ＭＡ内の作業を行う場合に開口させる。さらに、作業用扉１０は、主軸装置５の着脱に際して作業者が作業する場合にも開口させる。

加工領域区画カバー１１，１２は、例えば、テレスコカバーなどにより構成されている。加工領域区画カバー１１，１２は、加工領域ＭＡと、コラム３およびサドル４が配置されている非加工領域とを区画する。さらに、加工領域区画カバー１１，１２は、主軸装置５のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動に追従する。

なお、例えば、第一左側面カバー６３の外部には、工具マガジンなどを設置することもできる。この場合、第一左側面カバー６３には、工具交換装置の動作を行うための開口が形成される。

（２．着脱用治具１００の構成）
主軸装置５の着脱に用いる着脱用治具１００の構成について図６～図９を参照して説明する。主軸装置５の着脱とは、サドル４に取り付けられた状態の主軸装置５を、サドル４から取り外して、工作機械１の外部へ取り出すことと、外部に取り出した主軸装置５をサドル４に取り付けることを意味する。

着脱用治具１００は、図６～図９に示すように、治具本体１１０、および、保持部１２０を備える。治具本体１１０は、上述した工作機械１のテーブル６に取り付けられる。詳細には、治具本体１１０は、回転テーブル４２に取り付けられる。

治具本体１１０は、枠部材１１１、および、レール部材１１２を備える。ただし、枠部材１１１とレール部材１１２とを特段区別する必要はない。枠部材１１１は、例えば、矩形の枠形状に形成されており、少なくとも一方向（図７の前後方向、図８、図９の左右方向）に貫通している。レール部材１１２は、枠部材１１１の上面要素の内周面側に、枠部材１１１の貫通方向に延在するように設けられている。

保持部１２０は、治具本体１１０がテーブル６に取り付けられた状態において、治具本体１１０に対して水平方向に移動可能である。保持部１２０は、手動にて、治具本体１１０に対して移動させることができる。保持部１２０は、主軸装置５を着脱する際に、主軸装置５を保持するように構成されている。

保持部１２０は、第一保持部材１２１、第二保持部材１２２、連結部材１２３により構成される。第一保持部材１２１と第二保持部材１２２とにより、主軸装置５が挟まれる。第一保持部材１２１は、例えば、板形状に形成されており、レール部材１１２にスライド可能に支持されている。第一保持部材１２１の下面は、例えば、主軸装置５の保持部位の形状に対応した円弧凹状に形成されている。さらに、第一保持部材１２１は、ロック機構１２１ａを有する。ロック機構１２１ａは、第一保持部材１２１をレール部材１１２に対してロック状態と、ロック解除状態とを切り替えることができる。

第二保持部材１２２は、板形状に形成されており、第一保持部材１２１の下面に対して、鉛直方向（上下方向）に対向する。第二保持部材１２２の上面は、例えば、主軸装置５の保持部位の形状に対応した円弧凹状に形成されている。

連結部材１２３は、例えば、ボルトなどを用いることができ、第一保持部材１２１と第二保持部材１２２とを連結する。特に、連結部材１２３により、第一保持部材１２１と第二保持部材１２２との離間距離を調整することができるため、第一保持部材１２１および第二保持部材１２２とにより主軸装置５を強固に挟持することができる。

つまり、保持部１２０は、治具本体１１０に対して水平方向にスライド可能となる。そして、図８には、保持部１２０が治具本体１１０における第一位置、すなわち、スライド方向の一方端に位置する状態を示している。図９には、保持部１２０が治具本体１１０における第二位置、すなわち、スライド方向の他方端に位置する状態を示している。

（３．着脱方法）
次に、上述した着脱用治具１００を用いて、主軸装置５の着脱方法について説明する。主軸装置５の着脱は、上述したように、取り外しと取り付けとを含む。そこで、以下には、まず、主軸装置５の取り外し方法を説明し、その後に、主軸装置５の取り付け方法について説明する。

（３－１．取り外し方法）
主軸装置５の取り外し方法について、図１０～図２１を参照して説明する。図１０および図１１に示すように、パレット交換装置８が一対のパレット７ａ，７ｂを保持した状態で旋回駆動装置８６を駆動して、パレット交換装置８を９０度旋回させる。つまり、第一区画カバー５３および第二区画カバー５５が、Ｘ軸方向（側方）に開口する状態とする。ここで、基本状態は、第一区画カバー５３および第二区画カバー５５の一方が、サドル４の側を向く状態となる。従って、当該基本状態に対して、パレット交換装置８が９０度旋回した状態とする。つまり、保持された一対のパレット７ａ，７ｂを、テーブル６への設置位置Ｐ１および段取位置Ｐ２から９０度ずれた位置に位置決めする（パレット位置決め工程Ｓ１）。

続いて、図１２および図１３に示すように、Ｚ軸駆動装置８３を駆動して、テーブル６をサドル４に接近させる（テーブル接近工程Ｓ２）。図１２および図１３に示すように、テーブル６は、サドル４に最も接近した位置に位置決めされる。

続いて、作業者は、作業用扉１０を開口して、着脱用治具１００をテーブル６に設置する（治具設置工程Ｓ３）。詳細には、治具本体１１０を回転テーブル４２の上面に、例えばボルトなどにより取り付ける。このとき、着脱用治具１００の向きは、治具本体１１０の貫通方向が、主軸装置５の中心軸方向、すなわちＺ軸方向に一致する状態とする。このとき、主軸装置５の先端部分は、着脱用治具１００の内側に挿入された状態となる。

続いて、主軸装置５の高さが、着脱用治具１００の保持部１２０の高さに高精度に一致しているかを確認する。高さ調整の目的は、主軸装置５をサドル４から低負荷で取り外すためである。高さ調整が必要な場合には（Ｓ４：Ｙ）、例えば、Ｙ軸駆動装置８２を駆動して、主軸装置５の高さを調整する（高さ調整工程Ｓ５）。着脱用治具１００が高さ調整機能を有する場合には、作業者は、手動で着脱用治具１００の調整を行うこともできる。

続いて（Ｓ４：Ｎ）、作業者は、着脱用治具１００の保持部１２０により、主軸装置５を保持した状態とする（保持工程Ｓ６）。詳細には、作業者は、保持部１２０を第一位置、すなわち、サドル４に最も接近した位置にスライドさせる。このとき、作業者は、保持部１２０の第一保持部材１２１と第二保持部材１２２との対向空間に、主軸装置５の先端部分を挿入した状態とする。そして、作業者は、連結部材１２３を締結することで、第一保持部材１２１と第二保持部材１２２とにより主軸装置５の先端部分を挟持させる。続いて、作業者は、着脱用治具１００のロック機構１２１ａにより、保持部１２０の位置をロック状態にする（ロック工程Ｓ７）。

続いて、図１４および図１５に示すように、Ｚ軸駆動装置８３を駆動することによって、テーブル６を、水平方向においてサドル４から離間する方向へ移動する。そうすると、テーブル６に取り付けられている着脱用治具１００が、水平方向においてサドル４から離間する方向へ移動する。従って、この動作によって、保持部１２０を、水平方向においてサドル４から離間する方向へ移動することができる。この結果、主軸装置５の一部が、サドル４から離脱される（第一離脱工程Ｓ８）。

ここで、テーブル６は、パレット交換装置８の第一区画カバー５３および第二区画カバー５５に接触しない位置まで移動する。第一区画カバー５３および第二区画カバー５５がＵ字状に形成され、パレット交換装置８が基本状態に対して９０度旋回した位置に位置決めされているため、着脱用治具１００がパレット交換装置８に接触しない。

続いて、作業者は、着脱用治具１００のロック機構１２１ａにより、保持部１２０をロック解除状態にする（ロック解除工程Ｓ９）。続いて、図１６および図１７に示すように、作業者は、手動で保持部１２０を水平方向にスライドさせることにより、保持部１２０を、第二位置、すなわちサドル４から遠い側の位置に移動させる。そうすると、保持部１２０に保持されている主軸装置５は、サドル４から完全に離脱する（第二離脱工程Ｓ１０）。続いて、作業者は、着脱用治具１００のロック機構１２１ａにより、保持部１２０の位置をロック状態にする（ロック工程Ｓ１１）。

続いて、図１８に示すように、Ｂ軸駆動装置８４を駆動することによって、着脱用治具１００の保持部１２０を鉛直軸線回りに旋回させ（図１８の右旋回）、かつ、Ｚ軸駆動装置８３を駆動することによって、保持部１２０をサドル４に接近させる。そして、図１９および図２０に示すように、主軸装置５を工作機械１の外部との搬入出姿勢で位置決めする（旋回位置決め工程Ｓ１２）。

工作機械１の外部との搬入出姿勢は、主軸装置５の後端部分が作業用開口６５ａ側に向くような主軸装置５の姿勢である。つまり、作業用開口６５ａは、搬入出姿勢で位置決めされた主軸装置５を取出可能に形成されている。本形態においては、工作機械１の外部との搬入出姿勢は、主軸装置５の中心軸が、Ｘ軸方向に向く状態、すなわち、サドル４に装着された状態に対して水平面上で９０度旋回した状態である。

ここで、上記においては、Ｂ軸駆動装置８４の駆動に加えて、Ｚ軸駆動装置８３の駆動を行った。ただし、加工領域ＭＡに十分なスペースが存在する場合には、Ｂ軸駆動装置８４のみの駆動によって、主軸装置５を工作機械１の外部との搬入出姿勢で位置決めするようにしても良い。

続いて、作業者は、着脱用治具１００のロック機構１２１ａにより、保持部１２０をロック解除状態にする（ロック解除工程Ｓ１３）。続いて、図２１に示すように、作業者は、主軸装置５を搬入出姿勢で維持したまま、保持部１２０を第一位置、すなわち、保持部１２０を作業用開口６５ａ側へスライドさせる（保持部スライド工程Ｓ１４）。そうすると、保持部１２０に保持されている主軸装置５の後端部分は、作業用開口６５ａから飛び出した状態となる。

続いて、作業者は、台車（図示せず）などを準備して、保持部１２０の連結部材１２３を外し、主軸装置５を着脱用治具１００から台車に移動する（主軸装置搬出工程Ｓ１５）。このようにして、サドル４に取り付けられた状態の主軸装置５を、サドル４から取り外して、工作機械１の外部へ取り出すことができる。

（３－２．取り付け方法）
メンテナンスされた主軸装置５の取り付け方法について、図２２を参照し、適宜図１１～図２１を参照して説明する。ここで、主軸装置５の取り付けに際して、前提として、工作機械１の各部の位置および姿勢、および、着脱用治具１００の位置および姿勢は、主軸装置５の取り外しを行った最後の状態から始める。

図２１に示すように、メンテナンスされた主軸装置５を搬入する（主軸装置搬入工程Ｓ２１）。続いて、主軸装置５の先端部分を、第一位置に位置する保持部１２０により保持した状態とする（保持工程Ｓ２２）。詳細には、作業者は、保持部１２０の第一保持部材１２１と第二保持部材１２２との対向空間に、主軸装置５の先端部分を挿入した状態とする。そして、作業者は、連結部材１２３を締結することで、第一保持部材１２１と第二保持部材１２２とにより主軸装置５の先端部分を挟持させる。

続いて、図１９および図２０に示すように、作業者は、手動で保持部１２０を水平方向にスライドさせることにより、保持部１２０を、第二位置、すなわち作業用開口６５ａよりも加工領域ＭＡ側の位置に移動させる（保持部スライド工程Ｓ２３）。続いて、作業者は、着脱用治具１００のロック機構１２１ａにより、保持部１２０の位置をロック状態にする（ロック工程Ｓ２４）。

続いて、図１８に示すように、Ｂ軸駆動装置８４を駆動することによって、着脱用治具１００の保持部１２０を鉛直軸線回りに旋回させ（図１８の左旋回）、かつ、Ｚ軸駆動装置８３を駆動することによって、保持部１２０をサドル４から離間させる。そして、図１６および図１７に示すように、主軸装置５の中心軸がＺ軸方向に一致する姿勢に位置決めする（旋回位置決め工程Ｓ２５）。

ここで、主軸装置５の取り付けの際と同様に、加工領域ＭＡに十分なスペースが存在する場合には、Ｂ軸駆動装置８４のみの駆動によって、主軸装置５の中心軸がＺ軸方向に一致する姿勢に位置決めするようにしても良い。

続いて、主軸装置５の高さが、サドル４の孔４ａの高さに高精度に一致しているかを確認する。高さ調整の目的は、主軸装置５をサドル４の孔４ａに低負荷で取り付けるためである。高さ調整が必要な場合には（Ｓ２６：Ｙ）、例えば、Ｙ軸駆動装置８２を駆動して、主軸装置５の高さを調整する（高さ調整工程Ｓ２７）。着脱用治具１００が高さ調整機能を有する場合には、作業者は、手動で着脱用治具１００の調整を行うこともできる。

続いて（Ｓ２６：Ｎ）、図１４および図１５に示すように、Ｚ軸駆動装置８３を駆動することによって、テーブル６を、水平方向においてサドル４に接近する方向へ移動する。そうすると、保持部１２０に保持されている主軸装置５を、水平方向においてサドル４に接近する方向へ移動することができる。この結果、主軸装置５の一部が、サドル４の孔４ａに挿入される（第一装着工程Ｓ２８）。

続いて、作業者は、着脱用治具１００のロック機構１２１ａにより、保持部１２０をロック解除状態にする（ロック解除工程Ｓ２９）。続いて、図１２および図１３に示すように、作業者は、手動で保持部１２０を水平方向にスライドさせることにより、保持部１２０を、第一位置、すなわちサドル４に近い側の位置に移動させる。そうすると、保持部１２０に保持されている主軸装置５は、サドル４に完全に装着する（第二装着工程Ｓ３０）。

続いて、作業者は、保持部１２０の連結部材１２３を外し、着脱用治具１００から主軸装置５を取り外す。さらに、作業者は、着脱用治具１００をテーブル６から取り外す（治具取り外し工程Ｓ３１）。

続いて、旋回駆動装置８６を駆動して、パレット交換装置８を９０度旋回させる。つまり、第一区画カバー５３または第二区画カバー５５の一方が、サドル４の側を向く基本状態にする（パレット位置決め工程Ｓ３３）。

（４．効果）
上述したように、主軸装置５の着脱方法においては、テーブル６に設置した着脱用治具１００を用いる。着脱用治具１００は、主軸装置５を保持する保持部１２０を有する。着脱用治具１００の保持部１２０によって主軸装置５を保持した状態として、水平方向において保持部１２０をサドル４から離間する方向へ移動する。この移動によって、主軸装置５をサドル４から水平方向に離脱させている。さらに、テーブル６に設置された着脱用治具１００の保持部１２０を鉛直軸線回りに旋回させることにより、保持部１２０によって保持された主軸装置５を鉛直軸線回りに旋回することができる。従って、軸方向に長さを有する主軸装置５を、水平面上において旋回させることができる。作業者は、工作機械１においてサドル４に正対する加工領域ＭＡの側方から、主軸装置５を外部に取り出すことができる。

つまり、テーブル６に設置した着脱用治具１００を用いて、着脱用治具１００の保持部１２０を水平方向へスライドさせる動作と、着脱用治具１００の保持部１２０を水平面上において旋回させる動作とにより、主軸装置５を外部に取り出すことができる。このように、主軸装置５の着脱において、高所作業を行うことはない。また、着脱用治具１００は、テーブル６に設置するため、特別な設置場所を確保する必要はない。従って、主軸装置５の着脱に要する作業工数を低減できる。

また、本形態においては、主軸装置５をサドル４から離脱させるために、テーブル６の移動を利用した。これにより、主軸装置５をサドル４から離脱させる際に負荷が大きい場合であっても、Ｚ軸駆動装置８３により容易にできる。さらに、本形態においては、主軸装置５をサドル４から離脱するために、テーブル６の移動に加えて、着脱用治具１００における保持部１２０のスライドを利用した。従って、テーブル６のみの場合に比べて、Ｚ軸方向のストローク量を大きくすることができる。そのため、主軸装置５をサドル４から確実に離脱させることができる。

本形態においては、テーブル６の移動と保持部１２０のスライドの両者を利用したが、テーブル６のみで十分である場合には、テーブル６のみの移動としても良い。また、保持部１２０のスライドのみで十分である場合には、保持部１２０のスライドのみでも良い。

また、主軸装置５をサドル４から離脱させた後に、主軸装置５を旋回させた。この旋回動作を、回転テーブル４２を駆動するＢ軸駆動装置８４により行った。これにより、重量物である主軸装置５を、旋回させることが容易となる。

また、主軸装置５の着脱の際に、最初に、パレット交換装置８に保持しているパレット７ａ，７ｂを、テーブル６への設置位置Ｐ１および段取位置Ｐ２からずれた位置、特に基本状態から９０度旋回した位置に位置決めした。これにより、パレット７ａ，７ｂをパレット交換装置８から取り外すことなく、主軸装置５の着脱を行うことができる。

ただし、パレット交換装置８を基本状態から９０度旋回させた状態において、主軸装置５を着脱するための領域を確保する必要がある。そこで、パレット交換装置８において、加工領域ＭＡと段取領域とを区画するためのカバーとしての第一区画カバー５３および第二区画カバー５５を、平面的に見てＵ字状に形成した。従って、パレット交換装置８を基本状態から９０度旋回した状態において、第一区画カバー５３および第二区画カバー５５が、サドル４側に飛び出す部分が小さくなる。このように、第一区画カバー５３および第二区画カバー５５をＵ字状とすることで、パレット７ａ，７ｂをパレット交換装置８から取り外すことなく、主軸装置５の着脱を行うことができる。

また、上記のように、工作機械１の外部との間での主軸装置５の搬入出は、工作機械１の側方にて行うようにした。そこで、工作機械１の側方に作業用開口６５ａおよび作業用扉１０を設けることにより、容易に主軸装置５の着脱を行うことができる。

また、主軸装置５の取り付けは、主要な部分としては、主軸装置５の取り外しの逆順で行うものである。従って、主軸装置５の取り付けにおいても、主軸装置５の取り外しによる効果と同様の効果を奏する。

１ 工作機械
４ サドル
５ 主軸装置
６ テーブル
１００ 着脱用治具
１２０ 保持部
Ｔ 工具
Ｗａ，Ｗｂ 工作物
Ｓ３ 治具設置工程
Ｓ６ 保持工程
Ｓ８，Ｓ１０離脱工程
Ｓ１２旋回位置決め工程

Claims (9)

1. 工作機械の主軸装置の着脱方法であって、
   前記工作機械は、
   サドルと、
   前記サドルに着脱可能に設けられ、工具を回転可能に支持する前記主軸装置と、
   工作物を支持するテーブルと、
   を備え、
   前記着脱方法は、
   前記主軸装置を保持するための保持部を有する着脱用治具を、前記テーブルに設置する治具設置工程と、
   前記着脱用治具の前記保持部により前記主軸装置を保持した状態とする保持工程と、
   水平方向において前記保持部を前記サドルから離間する方向へ移動することにより、前記主軸装置を前記サドルから離脱させる離脱工程と、
   前記保持部を鉛直軸線回りに旋回させて、前記主軸装置を前記工作機械の外部との搬入出姿勢で位置決めする旋回位置決め工程と、
   を備える、工作機械の主軸装置の着脱方法。
2. 前記工作機械は、さらに、
   水平方向において前記サドルと前記テーブルとを相対的に接近離間させる水平駆動装置を備え、
   前記離脱工程は、前記水平駆動装置によって前記テーブルを前記サドルから離間する方向へ移動することによって、前記保持部を前記サドルから離間する方向へ移動する、請求項１に記載の工作機械の主軸装置の着脱方法。
3. 前記着脱用治具は、
   前記テーブルに取り付けられる治具本体と、
   前記治具本体が前記テーブルに取り付けられた状態において、前記治具本体に対して水平方向に移動可能な前記保持部と、
   を備え、
   前記離脱工程は、前記治具本体に対して前記保持部を水平方向へ移動させることによって、前記保持部を前記サドルから離間する方向へ移動する、請求項１に記載の工作機械の主軸装置の着脱方法。
4. 前記工作機械は、さらに、
   水平方向において前記サドルと前記テーブルとを相対的に接近離間させる水平駆動装置を備え、
   前記着脱用治具は、
   前記テーブルに取り付けられる治具本体と、
   前記治具本体が前記テーブルに取り付けられた状態において、前記治具本体に対して水平方向に移動可能な前記保持部と、
   を備え、
   前記離脱工程は、前記水平駆動装置によって前記テーブルを前記サドルから離間する方向へ移動することによって、かつ、前記治具本体に対して前記保持部を水平方向へ移動させることによって、前記保持部を前記サドルから離間する方向へ移動する、請求項１に記載の工作機械の主軸装置の着脱方法。
5. 前記工作機械は、さらに、前記テーブルを鉛直軸線回りに旋回させる旋回駆動装置を備え、
   前記旋回位置決め工程は、前記旋回駆動装置によって前記テーブルを鉛直軸線回りに旋回させることによって、前記保持部を鉛直軸線回りに旋回させる、請求項１～４のいずれか１項に記載の工作機械の主軸装置の着脱方法。
6. 前記工作機械は、さらに、
   前記テーブルの上面に対して着脱可能であって前記工作物を支持するパレットと、
   鉛直軸線回りに旋回可能であり、複数の前記パレットを保持可能であり、旋回動作によって前記テーブルへの設置位置と段取位置との間で前記パレットを交換するパレット交換装置と、
   を備え、
   前記着脱方法は、さらに、前記パレット交換装置が複数の前記パレットを保持した状態で、複数の前記パレットを前記テーブルへの設置位置からずれた位置に位置決めするパレット位置決め工程を備え、
   前記離脱工程は、前記パレット位置決め工程の後に、水平方向において前記保持部を前記サドルから離間する方向へ移動することにより、前記主軸装置を前記サドルから離脱させる、請求項１～５のいずれか１項に記載の工作機械の主軸装置の着脱方法。
7. 前記パレット交換装置は、さらに、
   保持する複数の前記パレットの領域を区画し、平面的に見てＵ字状に形成され、複数の前記パレットの水平方向の一部を囲み、かつ、前記パレット交換装置の旋回軸線を中心に径方向外側に開口する複数の区画カバーを備える、請求項６に記載の工作機械の主軸装置の着脱方法。
8. 前記テーブルへの設置位置と前記段取位置とは、前記パレット交換装置の旋回軸線を中心として１８０度ずれた位置に位置し、
   前記パレット位置決め工程は、複数の前記パレットを前記テーブルへの設置位置から９０度ずれた位置に位置決めする、請求項６または７に記載の工作機械の主軸装置の着脱方法。
9. 前記工作機械は、さらに、
   加工領域を囲み、かつ、前記主軸装置を前記サドルから離脱させる方向に対して側方に作業用開口を有する全体カバーと、
   前記作業用開口を開閉可能に前記全体カバーに設けられた作業用扉と、
   を備え、
   前記作業用開口は、前記搬入出姿勢で位置決めされた前記主軸装置を取出可能に形成されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の工作機械の主軸装置の着脱方法。

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