JP5442195B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関する。

ＮＣ（Numerical Control）旋盤などの工作機械を用いて、加工対象となる素材（ワーク）に対し正面加工および背面加工を施すことにより、所望の精密部品が製造される。
図１２は、従来のＮＣ旋盤１を示している。ＮＣ旋盤１は、正面加工のためにワークＷを把持する主軸２を備える正面主軸台３と、主軸２の方向（Ｚ軸方向）において正面主軸台３と相対する背面主軸台４とを備える。背面主軸台４は、背面加工のためにワークを把持する背面主軸５を備える。またＮＣ旋盤１は、工具主軸６を有する工具主軸台７を備える。ＮＣ旋盤１では、図示しないコンピュータが所定のプログラムに従い、主軸２および背面主軸５に対しては、いずれもＺ軸を中心とした回転の制御（Ｃ１軸制御）を行うことが可能である。また、工具主軸台７に対しては、Ｚ軸方向およびＺ軸方向に対して直角な方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）への移動の制御や、工具主軸６の軸を中心とした工具主軸６の回転の制御（Ｃ２軸制御）や、Ｙ軸方向の周りに工具主軸台７を旋回させる制御（Ｂ軸制御）を行うことが可能である。

かかる構成の下、主軸２に把持されたワークＷに対し、工具主軸６が装着する工具８による正面加工が施される。その後、主軸２から外されて背面主軸５に把持された正面加工後のワークＷに対し、工具主軸６が装着する工具８（工具８自体は変更される）による背面加工が施される。なお、図１２（図１３も同様。）に示したＹ軸方向は、正確には紙面に対して垂直な方向となる。

また、自動工具交換装置（ＡＴＣ）を用いて、主軸ヘッドに対し、工具と、主軸へ取り付けられた状態でワークを把持して主軸とともに回転可能な把持具とを交換して着脱することが可能な立型マシニングセンタが知られている（特許文献１参照。）。

また、工具が装着される旋回可能な工具主軸台に対し、ＡＴＣによってクランプ部材を装着し、当該クランプ部材がワークを把持することによって、ワークを装着するための主軸台に対しワークの着脱を行う工作機械が知られている（特許文献２参照。）。

また、前加工主軸に把持されたワークに対して２次加工をするための２次加工工具を自動装填する工具主軸と、前加工が終了して切断された部品を取り出して背面加工を行うための背面加工主軸と、をＬ字型の旋回ユニットの各突端部に形成した、自動旋盤における２次加工装置が知られている（特許文献３参照。）。
特許２７６０７４９号公報 特開２００２‐２６３９０９号公報 特開平１‐２４０２０１号公報

上述した従来技術においては次のような課題があった。
つまり、図１２に示したＮＣ旋盤１においては、ワークＷへの背面加工を実現するために背面主軸台４を設けている。そのため、ＮＣ旋盤１のＺ軸方向の寸法は、少なくとも、正面主軸台３、工具主軸台７および背面主軸台４の各長手方向の長さの合計に、さらにワークＷの長さと工具８の長さを加えたサイズが必要となり、装置が非常に巨大なものとなっていた。

また、上記文献１においては、主軸の動きが、軸回転と、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向への移動とに限られていた。そのため、回転軸が水平方向を向く回転テーブルにワークをセットするには、ワークを垂直方向と水平方向の２方向に回動可能な、主軸ヘッドの把持具とは別な把持装置を用意する必要があり、装置コストが上昇してしまう。また、主軸の動きが上述したように限られている分、傾斜面加工などの精緻な加工が困難であり、加工能力に問題があった。

また、上記文献２においては、エルボ形状のような両端の軸心が異なるワークを工具主軸台に装着されたクランプ部材により第１主軸台から第２主軸台へ主軸軸心と一致するように受け渡すことを可能にしている。しかしながら、ワークへの加工は常にワークを第１主軸台および第２主軸台に取り付けた状態で行うため、図１２に示した従来のＮＣ旋盤１と同様に機械が非常に巨大なものとなる問題があった。加えて、２つの主軸台と工具主軸台とを必要とするため、装置コストが高くなるといった問題もあった。

また、上記文献３においては、ワークの前加工（前加工における２次加工）と背面加工とを行うために、２つの工具主軸を各突端部に形成したＬ字型の旋回ユニットを備える必要があり、装置の構成が大掛となり、かつ高いコストを要していた。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、ワークへの背面加工を含む各種加工を、従来よりも、低コストかつ小さな装置構成にて実現することの可能な工作機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の工作機械は、ワークを把持して回転可能な主軸と、互いに直交する３軸の各方向への移動と当該３軸のうち上記主軸に直交する所定の軸を中心とした旋回とが可能な工具主軸と、上記工具主軸に対し、上記主軸に把持されたワークの加工に用いられる第１の工具とワークの把持に用いられる把持具とを着脱する自動工具交換装置と、上記工具主軸に装着された上記把持具によって把持されたワークに対する加工に用いられる第２の工具が配設された工具台と、上記ワークを搭載して移動可能なワーク移動手段と、上記把持具が装着された上記工具主軸を第１の向きとさせることにより、上記把持具により上記ワーク移動手段からワークを取上げさせ、かつ、上記工具主軸を上記所定の軸を中心に旋回させて第２の向きとさせることにより、当該取上げられたワークを上記把持具から上記主軸へ受け渡させるように構成された数値制御装置と、を備え、上記工具台は、上記３軸のうち少なくとも一つの軸の方向に移動可能に構成され、上記第１の工具および第２の工具は、上記主軸に把持されたワークを同時に加工可能に構成される。具体的には、工作機械は、上記主軸に把持されたワークに対する正面加工の少なくとも一部を、上記第１の工具および第２の工具をワークに同時に作用させることにより実行し、上記工具主軸に装着された上記把持具によって把持された上記正面加工後のワークに対する背面加工を、上記第２の工具を用いて実行する。

上記構成においては、主軸に把持されたワークに対し、工具主軸に装着した第１の工具によって正面加工を行う。そして、正面加工後のワークを、工具主軸に装着された把持具によって主軸から持ち運び、把持具で正面加工後のワークを把持した状態のままワークを工具台の第２の工具に接触させることで、ワークに対する背面加工を行うことができる。このように本発明によれば、従来のように背面加工のための背面主軸台を備えることなく、ワークに対する正面加工および背面加工を行うことができるので、装置全体の小型化および低コスト化を実現できる。また、工具主軸は上記旋回が可能であるため、正面加工および背面加工のそれぞれの場面において、ワークに対する傾斜面加工が容易となる。

本発明の他の例として、上記工具台は、上記主軸を含む所定の面において上記第２の工具を移動可能であり、上記主軸が把持するワークに対し、上記第２の工具を作用させるとしてもよい。
当該構成によれば、ワークの正面加工を第１の工具と第２の工具とを用いて行うことができる。また、棒材がワークとして主軸に供給されている場合には、棒材の正面加工後の部位を工具主軸に装着された把持具によって把持した状態で、第２の工具を棒材に作用させることにより、当該棒材の正面加工後の部位を含む所定長さの範囲を切り離し、当該切り離してなるワークを以降の背面加工の対象とすることもできる。加えて、工具主軸の工具変換の時間を利用して、第２の工具で主軸に把持されたワークに加工が施せる。

本発明の他の例として、上記工作機械は、上記工具主軸に装着された上記把持具が到達可能な範囲内へワークを移動させるワーク移動手段を更に有するとしてもよい。そして上記工具主軸は、上記ワーク移動手段によって上記範囲内へ移動されたワークの上記把持具による取り上げ、および、上記把持具によって把持されたワークの当該ワーク移動手段への受け渡しを行うとしてもよい。より具体的には、上記ワーク移動手段を、ワーク搬送用のパレットとパレットを移動させるパレット移動装置とによって構成し、上記工具主軸は、上記パレット移動装置によって上記範囲内へ移動されたパレットからのワークの取り上げ、および、ワークの当該パレットへの受け渡しを行うとしてもよい。
当該構成によれば、ワーク移動手段によってワークを工具主軸の近傍まで供給して、工具主軸でワークをワーク移動手段（パレット）から取り上げて主軸に受け渡し、また加工が終わったワークを工具主軸でワーク移動手段（パレット）に返すことができる。そのため、加工前のワークの主軸へのセット（供給）から背面加工後のワークをパレットに戻すまでの一連の作業を短時間で行うことができる。

本発明の他の例として、上記工具主軸は内部に形成した供給経路を通じて、加圧されたクーラント液を上記把持具に供給し、上記把持具は、当該クーラント液の供給に応じて開閉動作を行うとしてもよい。加圧されたクーラント液は、圧縮空気と比較して把持具に作用する圧力がはるかに高いため、強力かつ正確に把持具の開閉動作を行うことができる。

図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態にかかるＮＣ旋盤１１０の概略的構成を、一つの側面から例示している。ＮＣ旋盤１１０は工作機械の一種である。ＮＣ旋盤１１０の本体にかかる筺体１１０ａの内部は、概略、加工室７０と、クーラント液タンク８０と、パレットステーション９０とから構成される。加工室７０内には、概略、主軸台（正面主軸台）１０と、工具主軸台２０と、ＡＴＣ３０と、工具台４０と、工具マガジン５０と、中間ステーション６０とが夫々所定の位置に配設されている。

クーラント液タンク８０は、図１に示した例では加工室７０の下方に備えられており、内部にクーラント液を貯蔵している。また、図１に示した例では、加工室７０の隣にパレットステーション９０が備えられており、パレットステーション９０内には、複数のパレット９１が収容されている。パレット９１は、加工室７０の内外にワークＷを搬送する為のものであり、パレット９１上に所定数のワークＷを搭載することが可能である。
またＮＣ旋盤１１０は、筺体１１０ａの外部（ただし内部であってもよい。）にＮＣ装置１００を備えている。ＮＣ装置１００は、主にコンピュータからなり、その他にもユーザに対する表示画面としてのディスプレイ（不図示）やユーザから操作を受付けるためのボタン等の操作受付部（不図示）を有する。ＮＣ装置１００は、所定の加工プログラムに従って、上記主軸台１０や、工具主軸台２０や、ＡＴＣ３０や、工具台４０や、工具マガジン５０や、中間ステーション６０等の、筺体１１０ａ内の各構成に対して指令を送ることにより、各構成の位置や動作状態（移動、回転、旋回など）を、個別に数値制御することが可能である。以下に説明する各動作は、基本的に全てＮＣ装置１００による制御に基づいて実現される。

主軸台１０は、Ｚ軸方向を向く主軸１１を有し、主軸１１の回転制御（回転数の制御や、所謂Ｃ１軸制御と呼ばれる回転角制御）を行う。図１に示す例ではＺ軸は左右方向（水平方向）を向いている。主軸１１はその先端に有するチャック１１ａによってワークＷを把持することが可能である。

工具主軸台２０は工具主軸２１を有する。工具主軸台２０は、図１に示す初期位置（主軸１１よりも上方の所定位置）においてはその軸が上下方向（Ｘ軸方向）を向いている。工具主軸台２０は、工具主軸２１の軸心周りの回転制御（回転数の制御や、所謂Ｃ２軸制御と呼ばれる回転角制御）を行う。また工具主軸台２０は、主軸１１の軸心方向であるＺ，工具５１のワークＷへの進退方向であるＸ，Ｘ及びＺと直交するＹの各軸方向への移動が可能である。図１（図２〜１０も同様。）に示したＹ軸方向は、正確には紙面に対して垂直な方向である。さらに工具主軸台２０は、Ｙ軸を中心とした旋回角の制御（Ｂ軸制御）がなされる。言い換えると、工具主軸台２０はＹ軸方向に対して垂直な面を旋回可能である。

ＡＴＣ３０は、初期位置の工具主軸台２０の工具主軸２１に対し、ワークＷの加工に用いられる工具５１（第１の工具に該当）や、ワークＷの把持に用いられる把持具５２を適宜装着し、また、装着された工具５１や把持具５２を工具主軸２１から取り外すことが可能である。図１では簡略化しているが、工具マガジン５０には、工具５１や把持具５２がそれぞれ複数種類搭載されている。ＡＴＣ３０は、例えば、工具マガジン５０から工具５１などを旋回部３１によって取得し、当該取得した工具５１などを旋回部３１の旋回動作（図１に示す例では水平面における旋回動作）によって工具主軸２１に位置合わせして工具主軸２１に装着する。また、ＡＴＣ３０は、旋回部３１によって工具主軸２１から工具５１などを取り外し、旋回部３１を旋回させて当該取り外した工具５１などを工具マガジン５０側に戻す。なお、ＡＴＣ３０と工具マガジン５０との間には中間ステーション６０が介在している。工具マガジン５０側からＡＴＣ３０側への工具５１などの受け渡し、およびＡＴＣ３０側から工具マガジン５０側への工具５１などの受け渡しは、中間ステーション６０が実現する。

工具台４０は、ワークＷの加工などに用いられる工具４１（第２の工具に該当）を備える。図１の例では、工具台４０は主軸１１よりも下方に配置されている。工具台４０の先端（図１中右側）にはタレットが形成されている。タレットには複数の面が設けられ、各面に工具４１が備えられている。
工具４１は、固定工具であっても回転工具であってもよい。図１の例では、工具４１はＸ軸方向に向かって突出している。工具４１は、主軸１１の軸線を含みＹ軸方向に対して垂直な面（主軸１１を含む所定の面の一例）に配置されている。かかる状況において工具台４０はＸ軸方向およびＺ軸方向への移動が可能である。さらに工具台４０はＹ軸方向への移動が可能であるとしてもよい。

以下に、ＮＣ旋盤１１０によって行われるワークＷの加工処理について説明する。
先ず、ＮＣ旋盤１１０においては、工具主軸２１に対して、加工前のワークＷを把持するための把持具５２が装着される。つまり、上述したＡＴＣ３０（および中間ステーション６０）の動作によって、工具マガジン５０に用意された把持具５２であって加工前のワークＷの把持に適した把持具５２を、初期位置の工具主軸台２０の工具主軸２１に対し装着する。

次に、工具主軸２１に装着された把持具５２により加工前のワークＷが取得される。
図２は、把持具５２によって加工前のワークＷを取得する様子の一例を示している。なお図２（図３〜９も同様。）では、ＡＴＣ３０や、工具マガジン５０や、中間ステーション６０や、クーラント液タンク８０や、ＮＣ装置１００等の記載は省略している。
把持具５２によって加工前のワークＷを取得する場合、加工前のワークＷを搭載した一つのパレット９１が、パレット移動装置９２によって、パレットステーション９０から加工室７０内の所定のパレット移動位置へと移動される。パレット９１およびパレット移動装置９２は、ワーク移動手段の一例に該当する。パレット移動位置とは、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向への移動が可能である上記工具主軸台２０（工具主軸２１）に装着された把持具５２がパレット９１に搭載された各ワークＷに到達可能な空間内の所定位置を言う。

パレット移動装置９２は、パレット９１をパレットステーション９０からパレット移動位置へ移動させ、かつパレット移動位置からパレットステーション９０内へ移動させることができる機構であればよい。パレット移動装置９２は、例えばパレット９１を水平移動させる搬送機やパレットステーション９０内においてパレット９１を昇降させる昇降機などを含む。パレット移動装置９２も、その動きはＮＣ装置１００によって制御される。

把持具５２を装着した工具主軸台２０は、パレット移動位置に存在するパレット９１に搭載された加工前の一つのワークＷとＸ軸方向において相対する所定位置まで移動した上で、さらにＸ軸方向の移動を行い当該一つのワークＷに接近する。そして、把持具５２は、先端に設けたチャック爪の開閉動作によって、当該一つのワークＷを把持する。

図１１は、把持具５２を一部断面図により簡略的に示している。ただし図１１では図の見易さのため、断面部分のハッチングを省略している。把持具５２は、概略、ワークＷと直に接触するチャック爪５２ａと、工具主軸２０に装着されるチャック本体５２ｂとからなる。チャック本体５２ｂは後端部に、所定の規格に応じた形状の接続部５２ｂ７を備える。チャック本体５２ｂの後端を工具主軸２１に挿入したときに、接続部５２ｂ７が工具主軸２１側の中心部位と嵌合することにより、把持具５２が工具主軸２１に対して装着される。

チャック本体５２ｂの内部には、クーラント液流入空間５２ｂ６と、ピストン５２ｂ４と、圧縮バネ５２ｂ５と、シフター５２ｂ３と、マスタージョー５２ｂ１とが備えられている。本実施形態においては、チャック爪５２ａを開状態とするために、クーラント液流入空間５２ｂ６に対し、工具主軸２１内部に形成されたクーラント液供給用の供給経路２１ａおよび接続部５２ｂ７の内部を介し、加圧されたクーラント液（高圧クーラント液）が供給される。高圧クーラント液の圧力としては、例えば７．０ＭＰａ程度が適当である。
ピストン５２ｂ４は、チャック本体５２ｂのピストン移動空間５２ｂ８内において圧縮バネ５２ｂ５によってチャック本体５２ｂの後端側に付勢されている。クーラント液流入空間５２ｂ６に高圧クーラント液が流入していない場合、圧縮バネ５２ｂ５はピストン移動空間５２ｂ８内において最も延びた状態にあり、かつ、チャック爪５２ａは閉状態となっている。

チャック爪５２ａを開状態とするために、ＮＣ装置１００の制御によってクーラント液流入空間５２ｂ６に高圧クーラント液が流入されると、高圧クーラント液に押圧されてピストン５２ｂ４がピストン移動空間５２ｂ８内を把持具５２の先端側へと所定距離移動する。当該移動に伴い、ピストン５２ｂ４に固定されたシフター５２ｂ３もチャック本体５２ｂ内において把持具５２の先端側へ移動する。シフター５２ｂ３は、マスタージョー５２ｂ１と接触する所定の面５２ｂ２を、把持具５２の先端側から後端側へと斜めに切り落としたテーパ状としている。マスタージョー５２ｂ１は、チャック本体５２ｂ内において、工具主軸２１の軸線方向への移動を禁止されつつ当該軸線方向と直交する方向へ摺動可能に配設されている。マスタージョー５２ｂ１には上記チャック爪５２ａが固定されている。従って、把持具５２の先端側へのシフター５２ｂ３の移動に伴い、マスタージョー５２ｂ１は、上記面５２ｂ２に押し出されるようにして工具主軸２１の軸線から離れる方向に移動し、同時にチャック爪５２ａも工具主軸２１の軸線から離れる方向にそれぞれ移動する（すなわち、チャック爪５２ａが開く）。

一方、ＮＣ装置１００の制御によって高圧クーラント液の流入を停止すると、圧縮バネ５２ｂ５の付勢力によりピストン５２ｂ４がピストン移動空間５２ｂ８内を把持具５２の後端側へと移動し、クーラント液流入空間５２ｂ６から高圧クーラント液が流出する（抜かれる）。この移動に伴いシフター５２ｂ３も把持具５２の後端側へ移動し、マスタージョー５２ｂ１およびチャック爪５２ａが工具主軸２１の軸線に近づく方向に移動する（すなわち、チャック爪５２ａが閉じる）。
このように本実施形態では、高圧クーラント液のチャック本体５２ｂへの流入およびチャック本体５２ｂからの流出によってチャック爪５２ａの開閉動作を実現している。

把持具５２によって加工前のワークＷが把持されたら、次に、工具主軸台２０は当該加工前のワークＷを主軸１１に供給する。
図３は、加工前のワークＷを主軸１１に供給する様子の一例を示している。工具主軸台２０は、パレット９１から加工前のワークＷを取得した位置から主軸１１近傍の所定位置まで移動し、さらに、上記Ｂ軸制御により旋回し、把持具５２によって把持された加工前のワークＷと主軸１１とを同一軸上に位置させる。そして、ワークＷを主軸１１と同一軸上に位置させた状態のまま、工具主軸台２０は主軸台１０に接近してワークＷを主軸１１に受け渡す。主軸１１はチャック１１ａによってワークＷを把持する。

次に、工具主軸２１から把持具５２が取り外されるとともに、工具主軸２１に対し、ワークＷの正面加工を行うための工具５１が装着される。つまり工具主軸台２０は、加工前のワークＷを主軸１１に供給した位置から上記初期位置に戻る。そして、ＡＴＣ３０および中間ステーション６０の協同により、上記初期位置に戻った工具主軸台２０の工具主軸２１から把持具５２を取り外して工具マガジン５０に戻す動作と、工具マガジン５０に搭載されている工具５１であってワークＷの正面加工に適した工具５１を工具主軸２１に装着する動作とが行われる。なお、この把持具５２と工具５１の着脱動作が行われる時間に、主軸１１に把持されたワークＷに工具台４０の工具４１で正面加工を施しても良い。

次に、主軸１１が把持するワークＷに対する正面加工が行われる。
図４は、ワークＷに対して正面加工を行う様子の一例を示している。工具主軸２１に工具５１が装着されたら、工具主軸台２０は、主軸１１が把持するワークＷに工具５１が接触可能な所定位置まで移動するとともに、工具５１をワークＷに作用させて所定の加工を行う。これによりワークＷの一端側に対し、例えば、ターニング加工や、クロス穴加工や、正面穴加工などの各種加工が可能となる。また、上述したように工具主軸台２０はＢ軸制御が可能である。そのため、図４に示すように主軸１１の軸線に対し工具主軸２１の軸線を傾斜させた状態で工具５１をワークＷに作用させることにより、ワークＷの傾斜面に対する精緻な加工が可能となる。

ワークＷの正面加工は、工具主軸２１が装着する工具５１だけで行うことも可能であるし、さらに工具台４０が備える工具４１を用いて行うことも可能である。この場合、図４に示すように工具５１と工具４１とをワークＷに同時に作用させてもよいし、例えば図５の様に工具５１と工具４１とをそれぞれ異なるタイミングでワークＷに作用させてもよい。上述したように工具台４０は、主軸１１の軸線を含みＹ軸方向に対して垂直な面においてＸ軸方向およびＺ軸方向への移動が可能である。そのため、工具台４０の移動によって、主軸１１が把持するワークＷに工具４１を作用させることができる。

次に、工具主軸２１から工具５１が取り外されるとともに、工具主軸２１に対し把持具５２が装着される。つまり工具主軸台２０は、ワークＷへの正面加工を行った位置から上記初期位置に戻る。そして、ＡＴＣ３０および中間ステーション６０の協同により、上記初期位置に戻った工具主軸台２０の工具主軸２１から工具５１を取り外して工具マガジン５０に戻す動作と、工具マガジン５０に搭載されている把持具５２であって正面加工が施されたワークＷの一端側を把持するのに適した把持具５２を工具主軸２１に装着する動作とが行われる。なお、この把持具５２と工具５１の着脱動作が行われる時間に、主軸１１に把持されたワークＷに工具台４０の工具４１で正面加工を施しても良い。

次に、工具主軸台２０は、正面加工が施されたワークＷを主軸１１から取得する。
図６は、正面加工が施されたワークＷを主軸１１から取得する様子の一例を示している。工具主軸台２０は、初期位置から主軸１１近傍の所定位置まで移動するとともに、上記Ｂ軸制御により旋回し工具主軸２１と主軸１１とを同一軸上に位置させる。そして、かかる状態のまま工具主軸台２０は主軸台１０に接近するとともに、把持具５２によって、上記正面加工が施されたワークＷの一端側を把持する。このとき、主軸１１はチャック１１ａによるワークＷの把持を解除する。

次に、工具主軸２１に装着された把持具５２が正面加工後のワークＷを把持した状態のまま、当該ワークＷに対する背面加工が行われる。
図７は、ワークＷに対して背面加工を行う様子の一例を示している。主軸１１からワークＷを取得した工具主軸台２０は、把持具５２によって把持するワークＷの他端側が工具台４０の工具４１に接触する所定位置まで移動するとともに、工具４１にワークＷの他端側を接触させて所定の加工を行う。これによりワークＷの他端側に対しても、例えば旋削加工や、ターニング加工や、クロス穴加工や、正面穴加工などの各種加工が可能となる。なお、工具台４０のタレット面を旋回させることで、工具４１は一連の加工処理の場面毎に必要とされる工具に適宜変更される。工具主軸台２０はＢ軸制御が可能である。そのため、図７に示すように工具主軸２１の軸線を工具４１の軸線に対し傾斜させた状態で工具４１をワークＷに作用させることにより、ワークＷの傾斜面に対する精緻な加工も可能となる。背面加工を行う際の工具台４０の位置は基本的に、工具４１によって上記正面加工を行ったときの位置とは異なり、Ｚ軸方向に主軸台１０から離れた位置となる。

ワークＷの背面加工が終了したら、工具主軸台２０は、背面加工後のワークＷをパレット９１に戻す。
図８は、背面加工後のワークＷをパレット９１に戻す（すなわち、ワークＷをパレット９１に搭載する）様子の一例を示している。パレット９１は、加工前の一つのワークＷが工具主軸台２０によって取得されてから、当該一つのワークＷに対する背面加工が終了するまでの間、加工室７０内の上記パレット移動位置に待機していてもよい。ただし、工具主軸台２０などの動きの邪魔になりやすいことを考慮し、図２〜７に示したように、パレット移動装置９２は、加工前の一つのワークＷが工具主軸台２０によって取得された後、一旦パレットステーション９０内にパレット９１を戻し、当該一つのワークＷに対する背面加工が終了したタイミングでパレットステーション９０からパレット９１をパレット移動位置に移動するとしてもよい。

背面加工後のワークＷを把持具５２によって把持した工具主軸台２０は、パレット移動位置に存在するパレット９１上の位置であって、現在把持しているワークＷが加工前に搭載されていたパレット９１の空きスペースとＸ軸方向において相対する所定位置まで移動する。さらに工具主軸台２０は、Ｘ軸方向の移動を行いパレット９１に接近するとともに、把持具５２によるワークＷの把持を解除し、背面加工後のワークＷをパレット９１に戻す。
上述した一連の加工処理を、パレット９１によって搬送される各ワークＷに対して行うことにより、正面および背面からの六面加工が施された精密部品を量産することができる。

このように本実施形態のＮＣ旋盤１１０では、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸各方向への移動、Ｃ２軸制御およびＢ軸制御が可能な工具主軸台２０の工具主軸２１に把持具５２を着脱可能とした。そして、把持具５２によって把持した正面加工後のワークＷに対し、工具主軸台２０とＸ軸方向において略相対する工具台４０の工具４１を作用させて背面加工を施すとした。よって、従来のように背面加工のためにワークＷを把持する背面主軸台を加工室７０内に設ける必要がなくなり、その結果、ＮＣ旋盤１１０の小型化および低価格化を実現することができる。

また、従来のように背面主軸台が存在していた場合には、図１３に示したＮＣ旋盤１のように、背面主軸台４および工具主軸７を避けた遠回りの供給経路にて主軸２までワークＷを供給するロード／アンロード装置９を用いて、主軸２に対しワークＷを供給していた。しかし本実施形態では、加工室７０内に背面主軸台が存在しない。そのため、パレット移動装置９２によって工具主軸台２０近傍のパレット移動位置までパレット９１を移動させることができ、かつ、パレット９１からのワークＷの取得およびパレット９１へのワークＷの戻しを把持具５２によって行う。そのため、加工前のワークＷの供給および加工後のワークＷの戻し作業が極めてスムーズに行なわれ、ワークＷの加工がさらに短時間化される。また、ロード／アンロード装置９が不要な分、旋盤の小型化および低価格化が可能となる。

上述した実施形態のパレットステーション９０にはパレット移動装置９２を有しているが、パレット９１を例えばパレットステーション９０内に固定し、工具主軸２１に装着した把持具５２を有する工具主軸台２０の移動をパレット９１のワークＷを取上げたり戻したりすることが可能な範囲に拡大してもよい。この場合、パレット移動装置９２が不要となり、更に安価に実現できる。

本発明においては、上述した実施形態以外にも様々な変形例を採用することが可能である。上記では、一つ一つに切断されたワークＷを対象としてＮＣ旋盤１１０を用いて加工を施す場合を前提に説明を行った。しかし、加工前のワークＷが棒状の素材（棒材Ｓ）として供給される場合にもＮＣ旋盤１１０を利用することができる。
図９に示すように、棒材Ｓは、棒材供給装置１２０によって主軸台１０の一方の側（図においては左側）から主軸台１０内の中心を通ってＺ軸方向に送られる。そして、その先端部分が主軸台１０の他方の側（図においては右側）から所定長さだけ外部に出た状態で主軸１１によって把持される。

主軸１１に把持された棒材Ｓの先端部分に対し、工具主軸２１に装着された工具５１（及び又は工具台４０が備える工具４１）による正面加工が施される。次に、工具主軸２１においては、工具５１から把持具５２への付け替えが行われ、当該付け替えられた把持具５２により、図９に示すように棒材Ｓの先端が把持される。次に、工具台４０は、工具４１が主軸１１から外部に出ている棒材Ｓの先端部分の根元に当接するように移動するとともに、当該根元部分に工具４１を作用させ突っ切り加工を行う。その結果、棒材Ｓから上記先端部分が切り離される。工具主軸２１は、把持具５２で棒材Ｓの先端部分すなわちワークＷを把持した状態のまま移動し、当該ワークＷを工具台４０の工具４１に接触させ、ワークＷの背面加工を行う。なお、棒材Ｓから切り離されて背面加工が施されたワークＷは、上記パレット移動装置９２によって移動される上記パレット９１に搭載され、加工室７０外に搬送されるとしてもよい。

また他の例として、図１０に示すように、工具台４０は、その位置が加工室７０内において固定されているとともに、Ｚ軸方向を向く複数の工具４１を備えるとしてもよい。工具台４０の位置が固定された場合も、工具主軸台２０はＸ，Ｙ，Ｚ軸各方向への移動が可能である。そのため、工具主軸２１に装着された把持具５２によって正面加工後のワークＷが把持された状態で、当該ワークＷを工具台４０の各工具４１に接触させ、背面加工を行うことができる。また、上述したように工具主軸台２０はＢ軸制御が可能である。そのため、工具主軸２１の軸線をＺ軸方向を向く工具４１の軸線に対し傾斜させた状態で工具４１にワークＷを接触させることにより、ワークＷの傾斜面に対する加工が可能となる。
さらに工具台４０および工具４１の態様は図示したものに限られず、ＸＹ平面や、ＸＺ平面や、ＹＺ平面に対してそれぞれ直交する複数の工具４１を配設するとしてもよい。
また、本発明は上記の実施形態や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
また、ワーク移動手段の具体例としては、パレット９１やパレット移動装置９２を用いないで、ワークＷを単独で移動させる装置を用いてもよい。この装置としては、ベルトコンベアや、アーム式のローダ等がある。

ＮＣ旋盤の概略構成を示した説明図。 パレットからワークを取得する様子を示した説明図。 主軸にワークを供給する様子を示した説明図。 ワークに正面加工を施す様子を示した説明図。 ワークに正面加工を施す様子の他の例を示した説明図。 主軸からワークを取得する様子を示した説明図。 ワークに背面加工を施す様子を示した説明図。 ワークをパレットに戻す様子を示した説明図。 変形例にかかるＮＣ旋盤の概略構成の一部を示した説明図。 他の変形例にかかるＮＣ旋盤の概略構成を示した説明図。 把持具等の一部断面図。 従来のＮＣ旋盤の概略構成を示した説明図。 従来のＮＣ旋盤の概略構成を示した説明図。

符号の説明

１０…主軸台
１１…主軸
２０…工具主軸台
２１…工具主軸
２１ａ…供給経路
３０…ＡＴＣ
４０…工具台
４１…工具（第２の工具）
５０…工具マガジン
５１…工具（第１の工具）
５２…把持具
５２ａ…チャック爪
５２ｂ…チャック本体
５２ｂ１…マスタージョー
５２ｂ２…面
５２ｂ３…シフター
５２ｂ４…ピストン
５２ｂ５…圧縮バネ
５２ｂ６…クーラント液流入空間
５２ｂ７…接続部
６０…中間ステーション
７０…加工室
８０…クーラント液タンク
９０…パレットステーション
９１…パレット
９２…パレット移動装置
１００…ＮＣ装置
１１０…ＮＣ旋盤
１２０…棒材供給装置

Claims (5)

1. ワークを把持して回転可能な主軸と、
   互いに直交する３軸の各方向への移動と当該３軸のうち上記主軸に直交する所定の軸を中心とした旋回とが可能な工具主軸と、
   上記工具主軸に対し、上記主軸に把持されたワークの加工に用いられる第１の工具とワークの把持に用いられる把持具とを着脱する自動工具交換装置と、
   第２の工具が配設され、かつ上記３軸のうち少なくとも一つの軸の方向に移動可能に構成された工具台と、
   上記ワークを搭載して移動可能なワーク移動手段と、
   上記把持具が装着された上記工具主軸を第１の向きとさせることにより、上記把持具により上記ワーク移動手段からワークを取上げさせ、かつ、上記工具主軸を上記所定の軸を中心に旋回させて第２の向きとさせることにより、当該取上げられたワークを上記把持具から上記主軸へ受け渡させるように構成された数値制御装置と、を備え、
   上記主軸に把持されたワークに対する正面加工の少なくとも一部を、上記第１の工具および第２の工具をワークに同時に作用させることにより実行し、
   上記工具主軸に装着された上記把持具によって把持された上記正面加工後のワークに対する背面加工を、上記第２の工具を用いて実行する、ことを特徴とする工作機械。
2. 上記工具台は、上記主軸を含む所定の面において上記第２の工具を移動可能であり、上記主軸が把持するワークに対し、上記第２の工具を作用させることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 上記工具主軸は、当該工具主軸に装着された上記把持具が到達可能な範囲内へ上記ワーク移動手段によって移動されたワークの上記把持具による取り上げ、および、上記把持具によって把持されたワークの当該ワーク移動手段への受け渡しを行うことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の工作機械。
4. 上記ワーク移動手段は、ワーク搬送用のパレットとパレットを移動させるパレット移動装置とからなり、上記工具主軸は、上記パレット移動装置によって上記範囲内へ移動されたパレットからのワークの取り上げ、および、ワークの当該パレットへの受け渡しを行うことを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
5. 上記工具主軸は内部に形成した供給経路を通じて、加圧されたクーラント液を上記把持具に供給し、上記把持具は、当該クーラント液の供給に応じて開閉動作を行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の工作機械。

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