JP6376440B2

JP6376440B2 - 工作機械

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Publication number: JP6376440B2
Application number: JP2014104052A
Authority: JP
Inventors: 仁康矢野; 利夫鈴木; 哲次栗田; 宗弘村上; 和重両角
Original assignee: Enshu Co Ltd
Current assignee: Enshu Co Ltd
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: JP2015217492A; DE112015002391T5; WO2015178096A1

Description

本発明は、加工工具を用いて被加工物を切削加工する工作機械に関する。

従来から、被加工物に対する加工工具の位置をＮＣ（Numerical Control）制御によって変化させて被加工物を切削加工する工作機械が知られている。この場合、ＮＣ制御とは、被加工物に対する加工工具の位置や送り速度を数値情報で指令するプログラム制御方式である。例えば、下記特許文献１には、加工ヘッドを支持する門型コラムの両脚間に複数の加工工具を保持するツールマガジンが加工ヘッドに対して進退可能に設けられた門型マシニングセンタ（工作機械）が開示されている。

特開昭６１−９５８４４号公報

しかしながら、上記特許文献１に示された工作機械においては、ツールマガジンがシリンダによって所定の工具交換位置と待機位置との間を常に往復変位するため、加工ヘッドに対する加工工具の交換処理に時間が掛かって加工処理全体の効率が低いという問題があった。すなわち、従来の工作機械においては、ツールマガジンの変位時における位置や速度が制御対象とされていないため、変位するツールマガジンがワークテーブルや被加工物に衝突することを避けるためのワークテーブルの退避処理に時間が掛かるという問題がある。また、従来の工作機械においては、ツールマガジンは工作機械の加工エリアの外側に設定された待機位置に位置決めされるため、工具交換位置との間の変位に時間が掛かるという問題があった。

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、加工工具の交換処理を短時間に行うことによって加工効率を向上させることができる工作機械を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、被加工物を着脱自在に保持するワークテーブルと、被加工物を加工する加工工具を着脱自在に保持する加工ヘッドと、加工ヘッドをワークテーブルに対して相対的に変位させる加工工具変位手段と、加工ヘッドが保持する加工工具を複数着脱自在に保持することができるツールマガジンと、ツールマガジンを加工ヘッドに対して相対的に変位させるマガジン変位手段と、ワークテーブルとツールマガジンとの間に開閉自在に設けられてツールマガジンが保持する加工工具への飛散物を阻止するマガジンカバーと、マガジンカバーを開閉するマガジンカバー開閉手段と、加工工具変位手段およびマガジン変位手段をそれぞれ数値制御して加工ヘッドおよびツールマガジンを相対変位させるＮＣ制御装置とを備え、マガジンカバーは、ツールマガジンに設けられて同ツールマガジンと一体的に変位するものであり、ＮＣ制御装置は、開閉手段の作動を制御してマガジンカバーを開閉することにある。

このように構成した本発明の特徴によれば、工作機械は、ＮＣ制御装置がツールマガジンを数値制御により変位させることができるため、加工工具の交換処理を効率的に行うことができる。具体的には、工作機械は、ワークテーブルの退避処理または退避位置からの復帰処理と同時にツールマガジンを変位させることができるとともに、被加工物の加工中においてもツールマガジンを物理的な接触や衝突が生じない最低限の位置に位置決めすることによって工具交換位置との間の変位に要する時間を短縮することができる。また、工作機械は、ワークテーブルとの相対的な位置関係に応じてツールマガジンの変位の速度を変化、例えば、ワークテーブルとの間の距離が所定量以上の場合にはツールマガジンの変位速度を速めることによっても工具交換位置との間の変位に要する時間を短縮することができる。

また、本発明の特徴によれば、工作機械は、ワークテーブルとツールマガジンとの間に開閉自在なマガジンカバーが設けられているため、被加工物の加工中におけるツールマガジンおよびこのツールマガジンが保持する加工工具への切粉や加工油などの飛散物の付着を防止することができる。

また、本発明の特徴によれば、工作機械は、マガジンカバーがツールマガジンとともに一体的に変位するため、マガジンカバーが固定的に設けられている場合に比べてツールマガジンの変位のバリエーションが増加する。具体的には、工作機械は、被加工物の加工中であってもツールマガジンを変位させることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記工作機械において、ＮＣ制御装置は、ワークテーブルとの相対的な位置に応じてマガジン変位手段の作動を制御してツールマガジンの位置決めを行うことにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、工作機械は、ＮＣ制御装置がツールマガジンをワークテーブルとの相対的な位置関係に応じて位置決めするため、加工工具の交換処理を効率的に行うことができる。例えば、工作機械は、ＮＣ制御装置がワークテーブルとツールマガジンとの相対的な距離に応じて、より具体的には、ツールマガジンがワークテーブルに接触や衝突が生じない間隔を維持するようにツールマガジンの位置決め位置および変位速度を決定して作動させることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記工作機械において、ＮＣ制御装置は、加工ヘッドに対して加工工具の交換処理を行う場合にワークテーブルの変位と同時にツールマガジンを変位させることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、工作機械は、ＮＣ制御装置が加工ヘッドに対して加工工具の交換処理を行う場合にワークテーブルの変位と同時にツールマガジンを変位させるため、加工工具の交換処理を効率的に行うことができる。

また、本発明の他の特徴は、前記工作機械において、さらに、ワークテーブルおよびツールマガジンの周囲を囲む外装カバーを備え、外装カバーは、ツールマガジンの周囲のうちのワークテーブルに対向する側以外の壁面に開閉自在のマガジン開口部が設けられていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、工作機械は、ワークテーブルおよびツールマガジンの周囲を囲む外装カバーを備えるとともに、この外装カバーはワークテーブルに対向する側以外の壁面に開閉自在のマガジンス開口部が設けられているため、被加工物の加工中であっても作業者がツールマガジンのメンテナンスやツールマガジンに対して加工工具の交換などの作業を行うことができる。

また、上記目的を達成するため、本発明の特徴は、被加工物を着脱自在に保持するワークテーブルと、被加工物を加工する加工工具を着脱自在に保持する加工ヘッドと、加工ヘッドをワークテーブルに対して相対的に変位させる加工工具変位手段と、加工ヘッドが保持する加工工具を複数着脱自在に保持することができるツールマガジンと、ツールマガジンを加工ヘッドに対して相対的に変位させるマガジン変位手段と、ワークテーブルおよびツールマガジンの周囲を囲む外装カバーと、加工工具変位手段およびマガジン変位手段をそれぞれ数値制御して加工ヘッドおよびツールマガジンを相対変位させるＮＣ制御装置とを備え、外装カバーは、ツールマガジンの周囲のうちのワークテーブルに対向する側以外の壁面にツールマガジンに面してアクセス可能な開閉自在のマガジン開口部が設けられていることにある。

このように構成した本発明の特徴によれば、工作機械は、ＮＣ制御装置がツールマガジンを数値制御により変位させることができるため、加工工具の交換処理を効率的に行うことができる。具体的には、工作機械は、ワークテーブルの退避処理または退避位置からの復帰処理と同時にツールマガジンを変位させることができるとともに、被加工物の加工中においてもツールマガジンを物理的な接触や衝突が生じない最低限の位置に位置決めすることによって工具交換位置との間の変位に要する時間を短縮することができる。また、工作機械は、ワークテーブルとの相対的な位置関係に応じてツールマガジンの変位の速度を変化、例えば、ワークテーブルとの間の距離が所定量以上の場合にはツールマガジンの変位速度を速めることによっても工具交換位置との間の変位に要する時間を短縮することができる。また、本発明の特徴によれば、工作機械は、ワークテーブルおよびツールマガジンの周囲を囲む外装カバーを備えるとともに、この外装カバーはワークテーブルに対向する側以外の壁面に開閉自在のマガジンス開口部が設けられているため、被加工物の加工中であっても作業者がツールマガジンのメンテナンスやツールマガジンに対して加工工具の交換などの作業を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る工作機械の全体構成の概略を模式的に示す一部破断側面断面図である。図１に示す２−２線から見た工作機械の全構成の概略を模式的に示す正面断面図である。図１に示す工作機械の全体構成の概略を模式的に示す背面図である。図１に示す工作機械の作動を制御するための制御システムのブロック図である。図１に示す工作機械における工具交換時の状態を模式的に示す一部破断側面断面図である。図１に示す工作機械におけるツールマガジンユニットを加工ヘッドに近づけた状態で被加工物の機械加工を行う状態を模式的に示す一部破断側面断面図である。

（工作機械１００の構成）
以下、本発明に係る工作機械の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る工作機械１００の主要部の構成を模式的に示した側面断面図である。また、図２は、図１に示す２−２線から見た工作機械１００の全構成の概略を模式的に示す正面断面図である。また、図３は、図１に示す工作機械１００の全体構成の概略を模式的に示す背面図である。また、図４は、図１に示す工作機械１００の作動を制御するための制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この工作機械１００は、コンピュータ制御（ＮＣ制御）によって被加工物ＷＫに対して機械加工（例えば、切削、穴開け、フライス削り、中ぐりなど）を行う機械装置である。

工作機械１００は、加工ヘッド１０１を備えている。加工ヘッド１０１は、被加工物ＷＫに対して切削加工を行う加工工具１０２を着脱自在に保持するとともに保持した加工工具１０２を回転駆動する機械装置である。加工工具１０２は、被加工物ＷＫに対して切削加工を行うフライス、エンドミル、ドリルまたはタップなどの金属加工用の刃物である。この加工ヘッド１０１は、主として、スピンドル１０３、スピンドル駆動モータ１０４およびヘッド本体部１０５をそれぞれ備えて構成されている。

スピンドル１０３は、加工工具１０２を着脱自在に保持する図示しないツールチャックを内蔵してスピンドル駆動モータ１０４によって回転駆動する金属製の軸状部品である。スピンドル駆動モータ１０４は、後述するＮＣ制御装置１４０によって作動が制御されるアクチュエータである。ヘッド本体部１０５は、スピンドル１０３およびスピンドル駆動モータ１０４をそれぞれ支持する金属製の構造体である。この加工ヘッド１０１は、ヘッド本体部１０５を介してヘッド支持体１０６に支持されている。

ヘッド支持体１０６は、ヘッド本体部１０５を図示上下方向であるＺ軸方向に変位可能な状態で支持する金属製の構造体であり、主としてＺ軸方向に延びて形成されている。このヘッド支持体１０６は、ヘッド本体部１０５をＺ軸方向に変位させるための図示しない送りネジ機構およびこの送りネジ機構を駆動するためのＺ軸駆動モータ１０７をそれぞれ備えている。この場合、送りネジ機構とは、軸状体の外周面に雄ネジが形成されたネジ軸（図示せず）とこの雄ネジに噛み合う雌ネジが形成された可動体（図示せず）とで構成されており、ネジ軸を回転駆動させることにより可動体をネジ軸の軸線方向に沿って直線的に駆動させる機械装置である。Ｚ軸駆動モータ１０７は、ＮＣ制御装置１４０によって作動が制御されるアクチュエータである。このヘッド支持体１０６は、コラム１０８に支持されている。

コラム１０８は、ヘッド支持体１０６をＺ軸方向に直交する図１の紙面に対して垂直方向（図２において左右方向）であるＸ軸方向に変位可能な状態で支持する金属製の構造体であり、主としてＸ軸方向に延びて形成されている。このコラム１０８は、主として、ヘッド支持体１０６をＸ軸方向に変位させるための送りネジ機構１０９ａおよびこの送りネジ機構１０９ａを駆動するためのＸ軸駆動モータ１０９ｂをそれぞれ備えている。Ｘ軸駆動モータ１０９ｂは、ＮＣ制御装置１４０によって作動が制御されるアクチュエータである。このコラム１０８は、２つのコラムベース１１０ａ，１１０ｂにそれぞれ支持されている。

コラムベース１１０ａ，１１０ｂは、コラム１０８を固定的に支持するとともにツールマガジンユニット１２０をＺ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ直交する図１の左右方向であるＹ軸方向に変位可能な状態で支持する左右一対の金属製の構造体であり、主としてＺ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ延びる柱状に形成されている。すなわち、工作機械１００は、２つのコラムベース１１０ａ，１１０ｂ上にコラム１０８が架設された所謂門型で構成されている。これら２つのコラムベース１１０ａ，１１０ｂの各上端部には、ツールマガジンユニット１２０が支持されている。

ツールマガジンユニット１２０は、加工ヘッド１０１が使用する加工工具１０２を複数保持することができる機械装置であり、主として、可動支持ベース１２１、マガジンカバー１２４およびツールマガジン１２５をそれぞれ備えている。可動支持ベース１２１は、マガジンカバー１２４およびツールマガジン１２５を支持する金属製の部品であり、図示下方から上方に向かって広がる空洞の錐体状に形成されるとともに同錐体の上端部がフランジ状に張り出して形成されている。この可動支持ベース１２１は、フランジ状に張り出した上端部が２つのコラムベース１１０ａ，１１０ｂ間にＹ軸方向に沿って摺動自在な状態で架設されている。

そして、この可動支持ベース１２１には、ツールマガジン１２５をＹ軸方向に変位させるための図示しない送りネジ機構、この送りネジ機構を駆動するためのマガジン駆動モータ１２２、およびツールマガジン１２５を回転駆動するための割出駆動モータ１２３をそれぞれ備えている。マガジン駆動モータ１２２および割出駆動モータ１２３は、ＮＣ制御装置１４０によってそれぞれ作動が制御されるアクチュエータである。また、可動支持ベース１２１には、マガジンカバー１２４が設けられている。

マガジンカバー１２４は、被加工物ＷＫの加工によって飛散する切粉や切削油などの飛散物のツールマガジン１２５への飛来を防止するための板状の部品であり、後述するワークテーブル１３２とツールマガジン１２５との間で可動支持ベース１２１から下垂した状態で設けられている。このマガジンカバー１２４は、ＮＣ制御装置１４０によって作動制御されるエアシリンダ１２４ａによってＸ軸方向に開閉可能な左右２つで一対を構成するスライドドア１２４ｂをそれぞれ備えている。

ツールマガジン１２５は、加工ヘッド１０１に対して受け渡しする加工工具１０２を着脱自在に保持する機械装置であり、複数の加工工具１０２を１つずつ保持するチャックが円周方向に複数配置されて構成されている。このツールマガジン１２５は、可動支持ベース１２１内に設けられた割出駆動モータ１２３に連結された状態で可動支持ベース１２１の下面から下垂して設けられている。

そして、これらの２つのコラムベース１１０ａ，１１０ｂは、基台１３０上に起立した状態で取り付けられている。基台１３０は、工作機械１００の各構成部品および各種機器を支持する土台となる金属製の構造体であり、主としてＹ軸方向に延びて形成されている。この基台１３０には、コラム１０８の下方に受け板１３１が設けられるとともに加工ヘッド１０１の下方にワークテーブル１３２が設けられる。受け板１３１は、ツールマガジン１２５の下方における工作機械１００の部品や機器の汚損を防止するための金属製の板状部品である。

ワークテーブル１３２は、被加工物ＷＫを着脱自在に保持する金属製の板状部材であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延びる平面視方形状に形成されている。このワークテーブル１３２は、送りネジ機構１３３およびＹ軸駆動モータ１３４によって加工ヘッド１０１に対してＹ軸方向に変位可能な状態で支持されている。送りネジ機構１３３は、軸状体の外周面に雄ネジが形成されたネジ軸１３３ａとこの雄ネジに噛み合う雌ネジが形成された可動体１３３ｂとで構成されており、ネジ軸１３３ａを回転駆動させることにより可動体１３３ｂが設けられたワークテーブル１３２をネジ軸１３３ａの軸線方向、すなわちＹ軸方向に沿って直線的に駆動させる機械装置である。Ｙ軸駆動モータ１３４は、ＮＣ制御装置１４０によって作動が制御されるアクチュエータである。また、ワークテーブル１３２と送りネジ機構１３３との間には、送りネジ機構１３３への飛散物の飛来を防止するための蛇腹状の底部カバー１３５が設けられている。

基台１３０の周囲には外装カバー１３６が設けられている。外装カバー１３６は、加工ヘッド１０１、コラム１０８およびワークテーブル１３２などを四方および上方を覆って工作機械１００の筐体を構成する金属製の板状部品である。この外装カバー１３６には、工作機械１００の前面となる面に前面開口部１３７が形成されるとともに、工作機械１００の背面となる面にマガジン開口部１３８が形成されている。前面開口部１３７は、作業者がワークテーブル１３２に対して作業を行なったり、工作機械１００のメンテナンスを行うために開閉する部分であり、両開きのスライドドアによって構成されている。また、マガジン開口部１３８は、作業者がツールマガジン１２５に対して作業を行なったり、工作機械１００のメンテナンスを行うために開閉する部分であり、図３において破線矢印に示すように、開閉可能なスライドドアによって構成されている。

また、外装カバー１３６における背面には、ＮＣ制御装置１４０が設けられている。ＮＣ制御装置１４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、工作機械１００の全体の作動を総合的に制御するとともに、作業者によって用意される図示しない加工プログラム（所謂ＮＣ（Numerical Control）プログラム）に従ってスピンドル駆動モータ１０４、Ｚ軸駆動モータ１０７、Ｘ軸駆動モータ１０９ｂ、マガジン駆動モータ１２２、割出駆動モータ１２３、エアシリンダ１２４ａおよびＹ軸駆動モータ１３４の各作動を制御して被加工物ＷＫに対して加工ヘッド１０１を相対変位させることにより被加工物ＷＫへの切削加工を制御する。また、このＮＣ制御装置１４０には、ＮＣ制御装置１４０に対して作業者からの指示を入力するとともにＮＣ制御装置１４０の作動状況を表示する液晶表示装置を備えた操作パネル１４１を備えている。この操作パネル１４１は、外装カバー１３６の前面に設けられている。

（工作機械１００の作動）
次に、上記のように構成した工作機械１００の作動について説明する。まず、作業者は、工作機械１００の電源をＯＮにする。これにより、工作機械１００は、ＮＣ制御装置１４０内のＲＯＭに予め記憶されている図示しない所定の制御プログラムを実行することにより、加工ヘッド１０１を原点復帰させた後、作業者からの指示を待つ待機状態となる。

次に、作業者は、工作機械１００のワークテーブル１３２上に被加工物ＷＫをセットするとともに、この被加工物ＷＫの加工に必要な加工工具１０２をツールマガジン１２５にセットする。この場合、作業者は、工作機械１００の前面開口部１３７を開くことによりこの前面開口部１３７を介して被加工物ＷＫをワークテーブル１３２にセットするとともに、マガジン開口部１３８を介して複数の加工工具１０２をそれぞれツールマガジン１２５にセットする

次に、作業者は、被加工物ＷＫに対して３次元的に切削加工するための加工プログラム（ＮＣプログラム）をＮＣ制御装置１４０に入力した後、この加工プログラムの実行をＮＣ制御装置１４０に指示する。この場合、被加工物ＷＫに対して３次元的な切削加工を行うための加工プログラムには、加工内容に応じた加工工具１０２を選択して加工ヘッド１０１に対して工具交換を行う指令、すなわち、マガジン駆動モータ１２２、割出駆動モータ１２３およびエアシリンダ１２４ａの作動を制御する指令が含まれている。

この指示に応答して、ＮＣ制御装置１４０は、スピンドル駆動モータ１０４、Ｚ軸駆動モータ１０７、Ｘ軸駆動モータ１０９ｂ、マガジン駆動モータ１２２、割出駆動モータ１２３、エアシリンダ１２４ａおよびＹ軸駆動モータ１３４の各作動を制御することにより被加工物ＷＫに対する加工ヘッド１０１が保持する加工工具１０２の先端部（刃先）の位置を変化させる。これにより、ワークテーブル１３２上に保持された被加工物ＷＫは、加工工具１０２によって３次元的に切削加工される。

この被加工物ＷＫに対する切削加工においては、ＮＣ制御装置１４０は、被加工物ＷＫの加工状況に応じてツールマガジンユニット１２０を変位させる。以下に典型的なツールマガジンユニット１２０の変位態様例１，２をそれぞれ示す。なお、以下の変形態様例においては、ツールマガジンユニット１２０の待機位置とは加工中の加工工具１０２、被加工物ＷＫおよびワークテーブル１３２がそれぞれツールマガジンユニット１２０に接触しない位置（例えば、工作機械１００におけるＹ軸方向の最奥端位置（図１参照））であり、工具交換位置とは加工ヘッド１０１がＸ軸方向中央部に位置した状態で加工ヘッド１０１の真下の位置にツールマガジン１２５における最前部のチャックを位置させる位置であり（図５参照）、ワークテーブル１３２の退避位置とは工作機械１００におけるＹ軸方向の最前端である（図５参照）。

（変位態様例１）
ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１に対する加工工具１０２の工具交換時にワークテーブル１３２の変位とともにツールマガジンユニット１２０を変位させることができる。具体的には、ＮＣ制御装置１４０は、図５に示すように、加工ヘッド１０１に対して工具交換を行う際、ワークテーブル１３２の退避位置への変位と同時にツールマガジンユニット１２０を待機位置から前進させて工具交換位置に位置決めすることができる。また、ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１に対して工具交換を行った後、ワークテーブル１３２を退避位置から加工位置に復帰させる変位と同時にツールマガジンユニット１２０を工具交換位置から待機位置に後退させることができる。これらによれば、工作機械１００は、ワークテーブル１３２の変位の完了の後にツールマガジンユニット１２０を変位させる場合に比べて早期に工具交換処理を終えることができる。

なお、加工ヘッド１０１における工具交換処理は、ＮＣ制御装置１４０が以下のサブステップ１〜７を実行することによって行われる。
サブステップ１：ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１を工具交換可能なＺ軸方向の位置に位置決めする。
サブステップ２：ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１が保持する加工工具１０２を掴むツールマガジン１２５におけるチャックを割り出す。
サブステップ３：ＮＣ制御装置１４０は、ツールマガジンユニット１２０を工具交換位置に位置決めしてツールマガジン１２５によって加工工具１０２を把持させる。
サブステップ４：ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１をＺ軸方向に上昇させて加工工具１０２を加工ヘッド１０１から抜く。
サブステップ５：ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１が新たに保持する加工工具１０２を保持するツールマガジン１２５のチャックを割り出す。
サブステップ６：ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１をＺ軸方向に下降させて新たな加工工具１０２を加工ヘッド１０１に保持させる。
サブステップ７：ＮＣ制御装置１４０は、ツールマガジンユニット１２０を退避させる。

そして、この工具交換処理においては、ＮＣ制御装置１４０は、ツールマガジンユニット１２０を加工ヘッド１０１側に変位させる際、加工ヘッド１０１とマガジンカバー１２４との間隔が所定量に達したときにエアシリンダ１２４ａの作動を制御することにより左右一対のスライドドア１２４ｂを開いて加工ヘッド１０１がマガジンカバー１２４を通過できるようにする。また、ＮＣ制御装置１４０は、工具交換処理後においては、ツールマガジンユニット１２０を加工ヘッド１０１から離隔させる際、加工ヘッド１０１とマガジンカバー１２４との間隔が所定量以上に達したときにエアシリンダ１２４ａの作動を制御することによりスライドドア１２４ｂを閉じて加工によって生じる飛散物がツールマガジン１２５に飛散しないようにする。なお、割出駆動モータ１２３の駆動によるツールマガジン１２５における加工工具１０２を保持するチャックの選択は、ツールマガジンユニット１２０の変位の前または変位中に行うことができる。

このような、ワークテーブル１３２の変位に同期したツールマガジンユニット１２０を変位は、加工プログラムにマガジン駆動モータ１２２、割出駆動モータ１２３およびエアシリンダ１２４ａの各作動を制御する指令を含ませておくことで実現できる。なお、この場合、ＮＣ制御装置１４０は、ツールマガジンユニット１２０の変位速度をワークテーブル１３２の相対位置に応じて変化させることができる。例えば、ＮＣ制御装置１４０は、ワークテーブル１３２とツールマガジンユニット１２０とのＹ軸方向での間隔が所定の間隔以上に離れている場合にはツールマガジンユニット１２０を早送りするとともに前記間隔が所定の間隔未満の場合にはツールマガジンユニット１２０の変位速度をワークテーブル１３２の変位速度以下にすることができる。

（変位態様例２）
ＮＣ制御装置１４０は、被加工物ＷＫの加工中における位置に応じた待機位置にツールマガジンユニット１２０を位置決めすることができる。具体的には、ＮＣ制御装置１４０は、図６に示すように、被加工物ＷＫの加工中における被加工物ＷＫおよびワークテーブル１３２に接触しない領域における最も被加工物ＷＫまたはワークテーブル１３２に近い位置を待機位置としてツールマガジンユニット１２０を位置決めする。この場合、ツールマガジンユニット１２０の待機位置は、作業者が予め加工プログラム中に指示しておいてもよいし、ＮＣ制御装置１４０が加工プログラムをコンピュータ上で実行して自動的に算出するようにしてもよい。これらの場合、工作機械１００は、被加工物ＷＫに対する加工工程全体でツールマガジンユニット１２０の待機位置を設定してもよいし、被加工物ＷＫに対する加工工程における加工工具１０２ごとにツールマガジンユニット１２０の待機位置を設定してもよい。これによれば、工作機械１００は、加工ヘッド１０１に対して最短距離の待機位置から工具交換処理を行なえるため、早期に工具交換処理を終えることができる。

また、上記各変位態様例１，２においては、工作機械１００は、被加工物ＷＫの加工中にツールマガジンユニット１２０が待機位置に位置する状態でマガジン駆動モータ１２２および割出駆動モータ１２３の作動を停止させることにより作業者にツールマガジンユニット１２０のメンテナンスをさせることができる。この場合、作業者は、ツールマガジンユニット１２０への動力供給の停止状態においてマガジン開口部１３８を開口することによってツールマガジンユニット１２０自体やツールマガジン１２５が保持する加工工具１０２のメンテナンスを行うことができる。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、工作機械１００は、ＮＣ制御装置１４０がツールマガジン１２５を数値制御により変位させることができるため、加工工具１０２の交換処理を効率的に行うことができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、工作機械１００は、加工ヘッド１０１がワークテーブル１３２に対してＸ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ変位するとともに、ワークテーブル１３２が加工ヘッド１０１に対してＹ軸方向に変位するように構成されている。すなわち、Ｚ軸駆動モータ１０７、Ｘ軸駆動モータ１０９ｂおよびＹ軸駆動モータ１３４が本発明に係る加工工具変位手段に相当する。しかし、加工工具変位手段は、加工ヘッド１０１をワークテーブル１３２に対して相対的に変位させるよう構成されていれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。したがって、工作機械１００は、加工ヘッド１０１をワークテーブル１３２に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に変位させるように構成することもできるとともに、ワークテーブル１３２を加工ヘッド１０１に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に変位させるように構成することもできる。

また、上記実施形態においては、工作機械１００は、ツールマガジンユニット１２０が加工ヘッド１０１に対してＹ軸方向に変位するように構成されている。すなわち、マガジン駆動モータ１２２が本発明に係るマガジン変位手段に相当する。しかし、マガジン変位手段は、ツールマガジン１２５を加工ヘッド１０１に対して相対的に変位させるよう構成されていれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。したがって、工作機械１００は、加工ヘッド１０１をツールマガジン１２５に対してＹ軸方向、さらには、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に変位させるように構成することもできる。

また、上記実施形態においては、ツールマガジンユニット１２０は、マガジンカバー１２４を備えて構成されている。しかし、マガジンカバー１２４は、ツールマガジン１２５およびツールマガジン１２５が保持する加工工具１０２への飛散物の飛来を防止するためのものであり、これらへの飛散物の飛来が許容される場合には不要である。また、上記実施形態においては、マガジンカバー１２４は、ツールマガジンユニット１２０に設けてツールマガジン１２５と一体的に変位するように構成した。しかし、マガジンカバー１２４は、ツールマガジン１２５とは別体、例えば、コラム１０８に固定的に設けることもできる。

また、上記実施形態においては、外装カバー１３６における背面にマガジン開口部１３８を設けた。しかし、マガジン開口部１３８は、ツールマガジン１２５にアクセスできる位置、換言すれば、ツールマガジン１２５の周囲のうちのワークテーブル１３２に対向する側以外の壁面に形成されていれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。したがって、マガジン開口部１３８は、例えば、外装カバー１３６における左右の側面の少なくとも一方に設けることもできる。また、マガジン開口部１３８は、ツールマガジン１２５へのアクセスが不要の場合には、省略することもできる。

ＷＫ…被加工物、
１００…工作機械、
１０１…加工ヘッド、１０２…加工工具、１０３…スピンドル、１０４…スピンドル駆動モータ、１０５…ヘッド本体部、１０６…ヘッド支持体、１０７…Ｚ軸駆動モータ、１０８…コラム、１０９ａ…送りネジ機構、１０９ｂ…Ｘ軸駆動モータ、１１０ａ，１１０ｂ…コラムベース、
１２０…ツールマガジンユニット、１２１…可動支持ベース、１２２…マガジン駆動モータ、１２３…割出駆動モータ、１２４…マガジンカバー、１２４ａ…エアシリンダ、１２４ｂ…スライドドア、１２５…ツールマガジン、
１３０…基台、１３１…受け板、１３２…ワークテーブル、１３３…送りネジ機構、１３３ａ…ネジ軸、１３３ｂ…可動体、１３４…Ｙ軸駆動モータ、１３５…底部カバー、１３６…外装カバー、１３７…前面開口部、１３８…マガジン開口部、
１４０…ＮＣ制御装置、１４１…操作パネル。

Claims

被加工物を着脱自在に保持するワークテーブルと、
前記被加工物を加工する加工工具を着脱自在に保持する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを前記ワークテーブルに対して相対的に変位させる加工工具変位手段と、
前記加工ヘッドが保持する前記加工工具を複数着脱自在に保持することができるツールマガジンと、
前記ツールマガジンを前記加工ヘッドに対して相対的に変位させるマガジン変位手段と、
前記ワークテーブルと前記ツールマガジンとの間に開閉自在に設けられて前記ツールマガジンが保持する前記加工工具への飛散物を阻止するマガジンカバーと、
前記マガジンカバーを開閉するマガジンカバー開閉手段と、
前記加工工具変位手段および前記マガジン変位手段をそれぞれ数値制御して前記加工ヘッドおよび前記ツールマガジンを相対変位させるＮＣ制御装置とを備え、
前記マガジンカバーは、
前記ツールマガジンに設けられて同ツールマガジンと一体的に変位するものであり、
前記ＮＣ制御装置は、
前記開閉手段の作動を制御して前記マガジンカバーを開閉することを特徴とする工作機械。
請求項１に記載した工作機械において、
前記ＮＣ制御装置は、
前記ワークテーブルとの相対的な位置に応じて前記マガジン変位手段の作動を制御して前記ツールマガジンの位置決めを行うことを特徴とする工作機械。
請求項１または請求項２に記載した工作機械において、
前記ＮＣ制御装置は、
前記加工ヘッドに対して前記加工工具の交換処理を行う場合に前記ワークテーブルの変位と同時に前記ツールマガジンを変位させることを特徴とする工作機械。
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した工作機械において、さらに、
前記ワークテーブルおよび前記ツールマガジンの周囲を囲む外装カバーを備え、
前記外装カバーは、
前記ツールマガジンの周囲のうちの前記ワークテーブルに対向する側以外の壁面に開閉自在のマガジン開口部が設けられていることを特徴とする工作機械。
被加工物を着脱自在に保持するワークテーブルと、
前記被加工物を加工する加工工具を着脱自在に保持する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを前記ワークテーブルに対して相対的に変位させる加工工具変位手段と、
前記加工ヘッドが保持する前記加工工具を複数着脱自在に保持することができるツールマガジンと、
前記ツールマガジンを前記加工ヘッドに対して相対的に変位させるマガジン変位手段と、
前記ワークテーブルおよび前記ツールマガジンの周囲を囲む外装カバーと、
前記加工工具変位手段および前記マガジン変位手段をそれぞれ数値制御して前記加工ヘッドおよび前記ツールマガジンを相対変位させるＮＣ制御装置とを備え、
前記外装カバーは、
前記ツールマガジンの周囲のうちの前記ワークテーブルに対向する側以外の壁面に前記ツールマガジンに面してアクセス可能な開閉自在のマガジン開口部が設けられていることを特徴とする工作機械。