JP7355472B1 - 工作機械 - Google Patents

Abstract

工作機械（１）は、工具（Ｔ２）が着脱可能に装着される主軸（２）と、主軸（２）に装着される工具（Ｔ２）をストックする工具ストッカ（８）と、工具（Ｔ２）を着脱可能に保持する工具保持部（５９）を有していて所定経路に沿って該工具保持部（５９）を移動させる工具搬送機構（５０）と、前記工具搬送機構（５０）の駆動を制御する搬送制御部とを備えている。前記工具搬送機構（５０）は、前記工具保持部（５９）を、少なくとも、工具交換位置とストッカ位置と作業用位置とに移動可能に構成されている。前記工具交換位置は、主軸（２）と該工具保持部（５９）との間で工具（Ｔ２）を受渡し可能な位置であり、前記ストッカ位置は、前記工具ストッカ（８）と工具保持部（５９）との間で前記工具（Ｔ２）を受渡し可能な位置であり、前記作業用位置は、作業者（Ｗ）が、機外に設定された所定の作業領域から前記工具保持部（５９）にアクセスして工具（Ｔ２）を着脱可能な位置である。

Description

本発明は、工具を着脱可能に保持する主軸と、主軸に装着される工具を収容する工具ストッカと、工具を着脱可能に保持する工具保持部を有し、所定経路に沿って該工具保持部を移動させる工具搬送機構と、工具搬送機構を制御する搬送制御部とを備えた工作機械に関する。

従来、この種の工作機械の一例として、特開平１１－５８１６１号公報（下記特許文献１）に開示された工作機械が知られている。

この工作機械は、工作機械本体に付設された標準工具マガジンと、標準工具マガジンに収まらない長尺工具をストックする大型工具マガジン（工具ストッカ）と、長尺工具を搬送するための工具搬送機構とを有している。工具搬送機構は、長尺工具を保持する工具保持部を有している。工具保持部は、大型工具マガジン内の工具収容位置と加工室内の工具交換位置との間で移動可能に構成されている。長尺工具の自動交換時には、搬送制御部による制御の下、工具搬送機構の工具保持部が工具交換位置に移動される。そして、工具保持部が工具交換位置に移動された後、主軸頭のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の移動動作によって工具保持部に保持された工具と主軸に装着された工具とが交換される。

特開平１１－５８１６１号公報

しかしながら、特許文献１に示す工作機械では、工具保持部は加工室内の工具交換位置と大型工具マガジン内（工具ストッカ内）の工具収容位置（ストッカ位置）との２つの位置にしか移動することができない。このため、工具ストッカにストックされる工具の段取り作業を行う際には、作業者は工具ストッカに直接アクセスする必要があり、その作業性が悪いという問題がある。特に、特許文献１のように工具ストッカが工作機械の天井部に配置された構成においては、作業者が工具ストッカにアクセスするために梯子等を用いた高所での作業を要するため、作業性の悪さが顕著である。

この問題を回避するべく、工具ストッカ内の工具を工具搬送機構によって工具交換位置に一旦移動させた後、工具の段取り作業を行うことが考えられる。しかしこの場合、作業者は、工具交換位置が設定された加工室内に立ち入って作業を行う必要があるため、作業性及び安全性を確保する等の観点から更なる改良の余地がある。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、工具を着脱可能に保持する主軸と、主軸に装着される工具を収容する工具ストッカと、工具を着脱可能に保持する工具保持部を有し、所定経路に沿って該工具保持部を移動させる工具搬送機構と、工具搬送機構を制御する搬送制御部とを備えた工作機械であって、これに更なる改良を加えることで、工具ストッカ内に収容する工具の段取り作業を容易に且つ安全に行えるようにした工作機械の提供を、その目的とする。

前記課題を解決するための本発明は、
加工領域内に配設され、工具を着脱可能に保持する主軸と、
前記加工領域を囲んで外部から仕切る、少なくとも天井カバー及び側壁カバーから形成されるカバー体とを、少なくとも備えた工作機械であって、
前記主軸に装着される工具を収容する工具ストッカと、
前記工具を着脱可能に保持する工具保持部を有し、所定経路に沿って該工具保持部を移動させる工具搬送機構と、
前記工具搬送機構を制御する搬送制御部とを備え、
前記工具搬送機構は、前記工具保持部を、少なくとも、工具交換位置、ストッカ位置、及び作業用位置に移動可能に構成された工作機械に係る。
尚、前記工具交換位置は、前記主軸と該工具保持部との間で前記工具を受け渡しする位置であり、前記ストッカ位置は、前記工具ストッカと前記工具保持部との間で前記工具を受け渡しする位置であり、前記作業用位置は、作業者が前記加工領域の外側から前記工具保持部に対して作業する位置として設定された位置である。

この工作機械によれば、工具搬送機構の工具保持部を、搬送制御部による制御の下、少なくとも工具交換位置、ストッカ位置、及び作業用位置に移動させることができる。この作業用位置は、作業者が加工領域の外側から工具保持部に対して、例えば、工具の着脱などの作業を行う位置として設定されたものである。したがって、作業者は、工具ストッカに対して直接作業しなくても、搬送制御部による制御の下、例えば、工具搬送機構の工具保持部を作業用位置に移動させて、当該工具保持部に対して工具の着脱作業を行った後、工具保持部に保持させた工具を、工具搬送機構によって工具ストッカに格納させることで、前記工具ストッカに対する工具の段取り作業を完了させることができる。よって、作業者は、工作機械の加工領域（加工室）内に立ち入ったり、安全性に乏しい箇所（例えば高所）にアクセスしたりすることなく、機外から、工具搬送機構の動作を介して、工具ストッカに対する段取り作業を容易に且つ安全に行うことができる。

前記工具ストッカは、前記カバー体の外側、特に、天井カバー上、又は天井カバーの上方に設けられていることが好ましい。

このように、工具ストッカをカバー体の外側に配置することで、ワークの加工中に飛散したクーラント液や切屑が工具ストッカ内の工具に付着するのを防止することができる。よって、工具を常に清潔な状態に維持して主軸への工具の装着不良やワークの切削不良といった問題を回避することができる。

また、工具ストッカを天井カバー上、又は天井カバーの上方に配置することで安全対策に要するコストを低減することができる。すなわち、工具ストッカを例えば作業者と同じフロアに設置した場合、作業者が誤って工具ストッカが設置される領域内に侵入しないように安全柵を設けたり、侵入検知用の人検知センサを設けたりする必要があるが、そもそも作業者が立ち入る可能性が低い工作機械の天井カバー上、又は天井カバーの上方に工具ストッカを配置することでこのような安全対策に要するコストを削減することができる。

前記工具交換位置及び前記作業用位置は前記加工領域内に設定され、前記工具搬送機構は、前記天井カバーよりも上方に位置するように配設されるとともに、前記天井カバーには、前記工具搬送機構の工具保持部を前記工具交換位置に移動させる際に前記工具保持部が通過する第１開口部と、前記工具保持部を前記作業用位置に移動させる際に前記工具保持部が通過する第２開口部とが形成されていることが好ましい。

この態様によれば、工具搬送機構の工具保持部は、天井カバーに形成された第１開口部を介して、工具交換位置に移動することができる。また、工具搬送機構の工具保持部は、同じく天井カバーに形成された第２開口部を介して、作業用位置に移動することができる。このように天井カバーに第１開口部及び第２開口部を形成することによって、工具ストッカをカバー体の外側に配置した状態で、工具保持部の移動経路（工具交換位置とストッカ位置と作業用位置とを経由する経路）を確保することができる。

前記作業用位置は、前記側壁カバーに隣接する前記加工領域内に設定され、
前記作業用位置に隣接する前記側壁カバー及び天井カバーには、相互に繋がる第３開口部が形成されるとともに、直線状にスライド移動することで前記第３開口部を開閉する可動扉をさらに備え、前記可動扉は、側壁カバー側の第３開口部を開閉する扉本体部と、該扉本体部の上端部に接続されて前記天井カバー側の第３開口部を開閉する天井側扉部とを備え、前記第２開口部は前記天井側扉部に形成されていることが好ましい。

この態様によれば、可動扉を閉位置から開位置に移動させると、扉本体部及びその上端部に接続された天井側扉部が共にスライド移動して、工作機械の天井カバー及び側壁カバーに形成された第３開口部が開かれる。したがって、作業者は、この第３開口部からクレーン等の巻き上げ装置を用いて、適宜搬送物を加工領域内に搬入し、また、加工領域内から搬出することができる。よって、作業者は、作業用位置に移動させた工具搬送機構の工具保持部に対して工具を着脱する際に、巻き上げ装置を用いてこれを行うことができ、このようにすることで自身の腕や腰にかかる身体的な負担を軽減することができる。

前記工作機械は、前記第１開口部を開閉する第１開閉機構、及び第２開口部を開閉する第２開閉機構をさらに備えていることが好ましい。

この態様によれば、例えば、加工領域内でワークを加工しているときには、前記第１開閉機構及び第２開閉機構によって、前記第１開口部及び第２開口部をそれぞれ閉じることで、ワークの加工中に発生した切屑や、クーラント液が、加工領域外に飛散するのを防止することができる。

前記工作機械において、前記工具ストッカを第１の工具ストッカとしたとき、該第１の工具ストッカとは異なる第２の工具ストッカをさらに備え、前記第２の工具ストッカは、連接される複数の工具保持部を備えるとともに、各工具保持部にそれぞれ工具を着脱可能に保持するように構成され、前記主軸と前記第２の工具ストッカとの間で工具交換を行う工具交換装置をさらに備え、前記作業用位置は、前記主軸を挟んで、前記第２の工具ストッカとは反対側に設定されていることが好ましい。

この態様によれば、前記第２の工具ストッカに対する工具の段取り作業を邪魔することなく、第１の工具ストッカに対する工具の段取り作業を行うことができる。

また、前記第１の工具ストッカは、前記第２の工具ストッカに収容される工具よりも長尺の工具を収容可能に構成されていることが好ましい。

多くの場合、長尺の工具は標準の工具に比べて重いので、段取り作業時の作業者の肉体的な負担が大きくなる。この態様によれば、このような長尺工具の段取り作業を行う場合であっても、工具搬送機構を用いた段取り作業を行うことができるので、作業者の肉体的な負担を軽減することができる。

前記工具搬送機構の工具保持部が前記工具交換位置において前記主軸との間で前記工具の受け渡しを行う際の当該主軸の位置と、前記工具交換装置が工具交換を行う際の前記主軸の位置とは、同じ位置に設定されていることが好ましい。

この態様よれば、工具交換装置により主軸に装着された使用済み工具を抜き取った後、工具搬送機構の工具保持部を工具交換位置に移動して、次に使用する工具を主軸に装着する際に、主軸の位置を変更する必要がないので、迅速に当該工具交換を行うことができる。

以上のように、本発明に係る工作機械によれば、工具搬送機構によって工具保持部を、少なくとも、工具交換位置とストッカ位置と作業用位置とに移動可能に構成したことで、工具ストッカに対する工具の段取り作業を容易に且つ安全に行うことができる。

図１は、実施形態１に係る工作機械を示す斜視図である。 図２は、工具搬送機構の工具保持部が待機位置にある状態を示す正面図である。 図３は、工作機械の右側開口部を開閉する開閉機構を示す上側から見た平面図である。 図４は、工具搬送機構を示す右側から見た側面図である。 図５は、工具搬送機構を示す正面図である。 図６は、工具搬送機構の工具保持部が工具交換位置にある状態を示す正面図である。 図７は、工具搬送機構の工具保持部がストッカ位置にある状態を示す正面図である。 図８は、工具搬送機構の工具保持部が作業用位置にある状態を示す正面図である。 図９は、工作機械の制御系の構成を示すブロック図である。 図１０は、工具搬送機構の工具保持部が作業用位置にある状態を示す図１相当図である。 図１１は、実施形態２に係る工作機械を示す図６相当図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１における工作機械１を示す斜視図であり、図２は工作機械１をその前側から見た概略図である。以下の説明において、前側、後側、左側及び右側は、特に断らない限り、工作機械１を基準とする方向を意味する（各図の方向軸参照）。また、各図において、板材については、肉厚を省略して図示することがあり、また、その断面についてのハッチングを省略していることがある。

この工作機械１は、横型マシニングセンタであって、工作機械１の前部に設けられた加工領域である加工室Ａ内に水平に突出するように配置された主軸２と、加工室Ａ内に配置されて不図示のワークを支持するワーク支持装置３と、標準工具交換装置４と、長尺工具交換装置５と、機械全体を覆うカバー体としての外装カバー６と、機械全体の動作を制御する制御装置１００（図９にのみ示す）とを備えている。尚、図１では、工作機械１の前側の図示を省略しているが、実際には工作機械１の前側には、外装カバー６と該外装カバー６に取付けられた開閉扉（不図示）が設けられている。

図２に示すように、標準工具交換装置４は、いわゆるマガジン式の自動工具交換装置であって、工作機械１の左側端部に収容された標準工具ストッカ７と主軸２との間で工具交換を行う。長尺工具交換装置５は、後述する工具搬送機構５０を用いて、工作機械１の上面に配置された長尺工具ストッカ８と主軸２との間で工具交換を行う。長尺工具ストッカ８には、標準工具ストッカ７に収容可能な工具サイズを超えた長尺の工具Ｔ２が収容される。長尺の工具Ｔ２の一例として、例えばラインボーリングバー等が挙げられる。この長尺工具ストッカ８が第１の工具ストッカに相当し、標準工具ストッカ７が第２の工具ストッカに相当する。

主軸２は、主軸頭９に回転可能に保持されている。主軸頭９は、ベッド１１の後端部に立設された不図示のコラムに上下方向（Ｙ軸方向）に移動可能に保持されている。コラムは、ベッド１１の後端部の上面に左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に支持されている。この構成により、主軸頭９は、Ｘ軸－Ｙ軸平面内で移動する。主軸頭９のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動動作は、ボール螺子とこれを駆動するサーボモータとを含む送り駆動機構（不図示）によって実現される。

前記主軸頭９は、前記コラムの前側に配置された保護カバー１０を貫通して加工室Ａ内に突出している。保護カバー１０は、前記コラム全体及び主軸頭９の基端側部分を収容するコラム側空間（不図示）と前記加工室Ａとを区画するように配置されている。保護カバー１０は、複数のカバー板をその背面側に設けられたパンタグラフ機構（いずれも不図示）により連結して構成されている。そうして、保護カバー１０は、主軸頭９のＸ軸－Ｙ軸平面内の移動を許容しつつ前記コラム側空間と加工室Ａとを区画している。

ワーク支持装置３は、加工対象であるワーク（不図示）を支持する装置である。具体的には、ワーク支持装置３は、チルトテーブル３１と、チルトテーブル３１をＸ軸回りに揺動可能に支持する支持台３２と、チルトテーブル３１の上面に配置されたターンテーブル３３とを有している。ターンテーブル３３の上面には、ワーク装着用のパレットＰがクランプ固定されている。支持台３２は、ベッド１１の前端部の上面に前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持されている。支持台３２のＺ軸方向の移動は、ボール螺子とこれを駆動するサーボモータとを含む送り駆動機構（不図示）によって実現される。

ワークの加工に際しては、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の各送り駆動機構と、前記チルトテーブル３１及びターンテーブル３３の駆動機構とをそれぞれ制御装置１００により制御することで、ワークと、主軸２の先端に取り付けた工具Ｔ１又は工具Ｔ２との相対的な位置関係を制御する。これにより、ワークが所望の形状に加工される。

［外装カバーの構成］
外装カバー６は、加工室Ａを囲むように形成された天井カバー６１ａ及び右側の側壁カバー６１ｂを含んで構成される第１カバー部６１と、標準工具ストッカ７が収容されるストッカ収容空間Ｂを覆う第２カバー部６２と、前記コラム全体及び主軸頭９の基端側部分を収容するコラム側空間（不図示）を覆おう第３カバー部６３とを有している。

第１カバー部６１は、前側に設けられる側壁カバー（図示省略）を備えており、この前側の側壁カバーには、ワークの投入払出し等を行うための前側開口部が形成され、この前側開口部は、左右にスライドする可動扉（不図示）によって開閉される。

第１カバー部６１の右側の側壁カバー６１ｂには、長尺工具ストッカ８に収容する工具Ｔ２の段取り作業を行うための第３開口部に相当する右側開口部６１ｃ（図１０参照）が形成されている。右側開口部６１ｃは、工作機械１が設置される床面よりも高い位置に形成されている。このため、工作機械１の右側には、右側開口部６１ｃの下端位置と同じ高さに足場面を形成するための台座１２が設けられている。台座１２の前方部分には、作業者Ｗが台座１２の上面（足場面）まで上がるための階段部１２ａが形成されている。台座１２の上面が所定の作業領域に相当する。

右側開口部６１ｃは、工作機械１の右側から見て上側が開かれた矩形状をなしている（図１０参照）。右側開口部６１ｃの上端は、第１カバー部６１の天井カバー６１ａに形成された天井側開口部６１ｄに繋がっている。天井カバー６１ａは、加工室Ａの上側を覆うように配置され、天井側開口部６１ｄは、天井カバー６１ａの右側端部に形成されている。天井側開口部６１ｄは、上側から見て右側が開かれた矩形状をなしている。

右側開口部６１ｃ及び天井側開口部６１ｄは、前後方向にスライドする１つの可動扉６４によって開閉される。可動扉６４は、右側開口部６１ｃを開閉するための扉本体部６４ａと、天井側開口部６１ｄを開閉するための天井側扉部６４ｂとを有している。扉本体部６４ａは、鉛直に延びる矩形状の板材からなり、その中央部付近には透明板により閉塞された窓部６４ｄが設けられている。天井側扉部６４ｂは、矩形板状をなしていて、扉本体部６４ａの上端縁から左側に水平に突出している。

図３に示すように、可動扉６４の天井側扉部６４ｂには、後述する工具搬送機構５０の昇降スライダ５８の通過を許容する第２開口部としての開口６４ｃが形成されている。開口６４ｃは、前後方向に延びるとともに後側が開かれた矩形状に形成されている。開口６４ｃは、左右方向にスライドする開閉シャッタ１４（開閉部材の一例）により開閉される。開閉シャッタ１４は、天井側扉部６４ｂの上面にその駆動用アクチュエータと共に取付けられており、この開閉シャッタ１４及び駆動用アクチュエータが第２開閉機構を構成する。この駆動用アクチュエータは、後述する制御装置１００により作動制御される。

可動扉６４が図１に示した閉位置にある状態では、天井カバー６１ａに形成された天井側開口部６１ｄが天井側扉部６４ｂによって閉じられ、側壁カバー６１ｂに形成された右側開口部６１ｃが扉本体部６４ａによって閉じられる。一方、可動扉６４が前方に移動した図１０に示す開位置にある状態では、天井カバー６１ａに形成された天井側開口部６１ｄ、及び壁カバー６１ｂに形成された右側開口部６１ｃはそれぞれ開かれた状態となる。

前記天井カバー６１ａの上面における天井側開口部６１ｄの左側には、長尺工具ストッカ８を構成する３つの工具ポット８１が設けられている。これら３つの工具ポット８１は、左右方向に等間隔に配置されている。本例では、工具ポット８１の数は３つとされているが、これに限られたものではなく、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。

各工具ポット８１は、ポット本体と、ポット本体を下方から支持する台形支持部とを有している。ポット本体は、前側が開口した、工具Ｔ２のシャンク部を受け入れる工具挿入孔を有している。ポット本体の内部には、例えば、スプリングを用いた工具保持機構が内蔵されている。この工具保持機構は、ポット本体の工具挿入孔に挿入された工具Ｔ２のシャンク部を挿抜可能に保持する。

前記天井カバー６１ａにおける長尺工具ストッカ８の左側には、後述する工具搬送機構５０の昇降スライダ５８の通過を許容する第１開口部としての開口６１ｅが形成されている。この開口６１ｅは、前後方向にスライドする開閉シャッタ１３（開閉部材の一例）により開閉される。開閉シャッタ１３は、天井カバー６１ａの上面にその駆動用アクチュエータと共に取付けられており、この開閉シャッタ１３及び駆動用アクチュエータが第１開閉機構を構成する。この駆動用アクチュエータは、後述する制御装置１００により作動制御される。以下の説明において、天井カバー６１ａに形成された開口６１ｅを第１開口部６１ｅと称し、上述した可動扉６４の天井側扉部６４ｂに形成された開口６４ｃを第２開口部６４ｃと称する。

図２を参照して、前記第２カバー部６２により覆われたストッカ収容空間Ｂには、標準工具ストッカ７を構成する回転式の２つの工具マガジン７１が収容されている。

２つの工具マガジン７１は、左右方向に間隔を空けて互いに同軸に配置されている。各工具マガジン７１は、円板状のマガジンフレームと、マガジンフレームの外周縁に周方向に隣接して並ぶ多数の工具保持部７１ａとからなる。工具保持部７１ａは、右側に開放する溝状をなしていて、標準サイズの工具Ｔ１を係脱自在に保持するように構成されている。但し、工具マガジンの構成はこのような構成に限られるものでは無く、工具保持部を無端状のチェーンで連結して回動するように構成されたものなど、従来公知の全ての構成を適用することができる。

［標準工具交換装置の構成］
標準工具交換装置４は、制御装置１００による制御の下、各工具マガジン７１と主軸２との間で工具交換を行う。具体的には、標準工具交換装置４は、工具交換アーム４１と、搬送ユニット４２と、搬送レール４３とを有している。

工具交換アーム４１は、ストッカ収容空間Ｂと加工室Ａとの間に位置するアーム収容空間Ｃ内に収容されている。アーム収容空間Ｃと加工室Ａとは、隔壁６１ｆにより区画されている。隔壁６１ｆは、加工室Ａを囲む前記第１カバー部６１の左側の側壁を構成している。隔壁６１ｆには、アーム収容空間Ｃと加工室Ａとを連通して、工具交換アームの加工室Ａ内への進入を可能にする開口部６１ｇが形成されている。開口部６１ｇは、上下方向にスライドするＡＴＣシャッタ４４により開閉可能に閉塞される。

搬送レール４３は、左右方向に延設されていて、各工具マガジン７１における工具割り出し位置（所定角度位置）と工具交換アーム４１の左側近傍位置とに跨がって配置されている。搬送ユニット４２は、各工具マガジン７１により工具割出し位置に割り出された次工程工具Ｔ１を、工具交換アーム４１の左側に設定された搬送終端位置まで搬送する。搬送ユニット４２が搬送終端位置に到達すると、ＡＴＣシャッタ４４が開放され、工具交換アーム４１は、その中間部の支持軸を支点に回転して、搬送ユニット４２に保持された次工程工具Ｔ１と、主軸２に装着された使用済み工具Ｔ１との工具交換動作を実行する。この交換動作によって、主軸２には次工程工具Ｔ１が装着され、搬送ユニット４２には使用済み工具Ｔ１が装着される。工具交換アーム４１による工具交換動作の終了後は、ＡＴＣシャッタ４４が閉じられるとともに、搬送ユニット４２が、搬送レール４３に沿って左側に移動して使用済み工具Ｔ１を工具マガジン７１の所定の工具係合部７１ａに戻す。

［長尺工具交換装置］
長尺工具交換装置５は、長尺工具ストッカ８と主軸２との間で工具交換を行うための工具搬送機構５０を有している。工具搬送機構５０は、ＮＣプログラムに基づくワークの加工動作中は、図１に示すように工作機械１の天井カバー６１ａよりも上側に待機している。

図４は、この工具搬送機構５０を左側から見た側面図であり、図５は、工具搬送機構５０を前側から見た正面図である。工具搬送機構５０は、左右移動ベース台５１と、左右移動ベース台５１に支持された昇降進退ユニット５２と、左右移動ベース台５１を左右方向（Ｘ軸方向）に駆動するＸ軸モータＭ１（図５参照）と、昇降進退ユニット５２を前後方向（Ｚ軸方向）に駆動するＺ軸シリンダ５７と、昇降進退ユニット５２に設けられた昇降スライダ５８を上下方向（Ｙ軸方向）に伸縮駆動するＹ軸モータＭ２とを有している。

図１及び図４に示すように、左右移動ベース台５１は、前後方向に長い矩形板からなり、一対の案内レール２０に沿って左右方向に移動可能に構成されている。一対の案内レール２０は、支持部材２１の上面に形成されている。支持部材２１は、工作機械１の第３カバー部６３の上側に配置されている。支持部材２１は、第３カバー部６３の左右方向の全体に亘って延びる水平板部２１ａと、水平板部２１ａの両端部を支持する一対の脚部２１ｂとを有している。

図４に示すように、左右移動ベース台５１は、前記一対の案内レール２０に対してスライダ５３を介して支持されている。スライダ５３は、各案内レール２０に対して左右方向に移動可能に係合しており、左右移動ベース台５１は、このスライダ５３と共に一対の案内レール２０に沿って左右方向に移動する。

Ｘ軸モータＭ１は、左右移動ベース台５１の左側端部に固定されている。Ｘ軸モータＭ１は、その出力軸が鉛直下側を向く状態で配置されている。Ｘ軸モータＭ１の出力軸の先端部にはピニオンギアが取付けられている。前側の案内レール２０の側面には、その左右方向の全体に亘って延びるとともに前記ピニオンギアに噛合するラックバーが取付けられている。Ｘ軸モータＭ１は、このラックバーに噛合するピニオンギアを回転させることで、左右移動ベース台５１を該ピニオンギアと共に左右方向に駆動する。Ｘ軸モータＭ１は後述する制御装置１００によって作動制御される。

また、左右移動ベース台５１の上面には、昇降進退ユニット５２を前後方向に移動可能に案内する左右一対の案内レール５５（図４では一方のみを示す）が設けられている。一対の案内レール５５は、左右移動ベース台５１の上面において前後方向の略全体に亘って延設されている。

昇降進退ユニット５２は、左右方向から見てＬ字状をなすベース部材５４と、ベース部材５４に取付けられた昇降スライダ５８とを有している。

ベース部材５４は、前後方向に長い矩形状の水平板５４ａと、水平板５４ａの前端縁から上方に延びる鉛直板５４ｂと、水平板５４ａの左右の端縁部と鉛直板５４ｂの後側面とを接続する略台形板状の一対のリブ５４ｃ（図４では一方のみを示す）とを有している。ベース部材５４の水平板５４ａは、スライダ５６を介して、左右移動ベース台５１の上面に設けられた左右一対の案内レール５５に支持されている。スライダ５６は、各案内レール５５に対して２つずつ、合計で４つ設けられている。各スライダ５６は、各案内レール５５に対して前後方向に移動可能に係合しており、ベース部材５４は、このスライダ５６と共に一対の案内レール５５に沿って前後方向に移動可能に構成されている。

左右移動ベース台５１の上面における一対の案内レール５５の間には、昇降進退ユニット５２全体を前後方向に進退駆動するＺ軸シリンダ５７が固定されている。Ｚ軸シリンダ５７は、油圧によりロッド５７ａを前後方向（Ｚ軸方向）に駆動する油圧シリンダである。ロッド５７ａの先端部は、昇降進退ユニット５２におけるベース部材５４の下面に固定されている。Ｚ軸シリンダ５７は、制御装置１００によって不図示の油圧供給装置の油圧流路を切替えることで作動制御される。

前記昇降スライダ５８は、ベース部材５４の鉛直板５４ｂの前側面に取付けられている。本例では、昇降スライダ５８は２段ストローク機構を有している。具体的には、昇降スライダ５８は、第１スライド部５８ａと、第１スライド部５８ａの前側に重ねて配置された第２スライド部５８ｂとを有している。第１スライド部５８ａ及び第２スライド部５８ｂは共に上下方向に長い矩形板状に形成されている。第１スライド部５８ａと第２スライド部５８ｂとは、それぞれに固定された上下方向に延びるラック板の間にピニオンギアを噛合させた状態で重ね合わされている。２段ストローク機構では、第１スライド部５８ａを下降させると、該下降中の第１スライド部５８ａに対して第２スライド部５８ｂが相対的に下側にスライドして全体として伸長し、第１スライド部５８ａを上昇させると、上昇中の第１スライド部５８ａに対して第２スライド部５８ｂが相対的に上側に移動して全体として縮長する。これにより、２段ストローク機構を採用しない場合に比べて、昇降スライダ５８の縮長時の長さを増加させることなく伸長時のストローク量を２倍に増加させることができる。

Ｙ軸モータＭ２（図５参照）は、昇降スライダ５８を昇降駆動するための駆動源であって、ベース部材５４に対して上下方向に移動可能に支持されている。Ｙ軸モータＭ２は、出力軸が左右方向に水平に延びるように配置されている。Ｙ軸モータＭ２は、ギア機構を介して第１スライド部５８ａを上下方向に昇降駆動する。上述したように、第１スライド部５８ａと第２スライド部５８ｂとは２段ストローク機構を介して連結されているので、Ｙ軸モータＭ２により第１スライド部５８ａが昇降駆動されると、これに連動して第２スライド部５８ｂが昇降駆動される。Ｙ軸モータＭ２は後述する制御装置１００により作動制御される。

前記昇降スライダ５８における第２スライド部５８ｂの下端部には、長尺の工具Ｔ２を保持する工具保持部５９が設けられている。

図５に示すように、工具保持部５９は、図示右側が開口した円弧状の係合部５９ａを有する係合板５９ｂと、ロック板５９ｃを含むロック機構とを有している。ロック板５９ｃは、係合板５９ｂにおける係合部５９ａよりも上側の部分に軸部５９ｄを支点に回動可能に支持されている。ロック機構は、係合板５９ｂの内部に形成された油圧流路への油圧供給を制御することでロック板５９ｃをロック状態とアンロック状態とに切り替える。ロック状態では、ロック板５９ｃが軸部５９ｄを支点に図５の時計回り方向に回動し、工具Ｔ２がロック板５９ｃにより係合孔５９ａに脱落不能に係止される。一方、アンロック状態ではロック板５９ｃが軸部５９ｅを支点に図５の反時計回り方向に回転し、係合部５９ａの右側部分から工具Ｔ２を水平方向に出し入れ可能となる。

［待機位置、工具交換位置、ストッカ位置、及び作業用位置の説明］
工具搬送機構５０は、左右移動ベース台５１の左右方向の移動動作と、昇降スライダ５８の上下方向の昇降動作（伸縮動作）とを組合わせることにより、昇降スライダ５８の下端部に設けられた工具保持部５９を待機位置（図２参照）と工具交換位置（図６参照）とストッカ位置（図７参照）と作業用位置（図８参照）とに移動可能に構成されている。

前記待機位置は、工具搬送機構５０に対する工具Ｔ２の搬送要求がない場合に工具保持部５９を待機させておくための位置である。図２は、工具保持部５９が待機位置ある状態を示している。工具保持部５９は、待機位置において、天井カバー６１ａに形成された第１開口部６１ｅの直上に位置している。

また、この待機位置の左右方向（Ｘ軸方向）及び前後方向（Ｚ軸方向）の位置は、昇降スライダ５８により工具保持部５９を待機位置から加工室Ａ内にＹ軸方向に下降させたときに、工具保持部５９に保持された長尺の工具Ｔ２が第１開口部６１ｅを干渉無く通過できる位置に設定されている。

また、待機位置の高さ方向の位置は、工具保持部５９の下端が、長尺工具ストッカ８の各工具ポット８１よりも高い位置となるように設定されている。これにより、工具保持部５９を待機位置からストッカ位置に移動させる際の移動経路を簡素化して、この移動動作に要する時間を短縮することができる。

また、工具保持部５９が待機位置にあるときは、昇降進退ユニット５２は、Ｚ軸シリンダ５７により後退された状態にある。これにより、工具保持部５９を待機位置からストッカ位置又は工具交換位置に移動させて工具保持部５９に工具Ｔ２を保持（係合）させる際に、Ｚ軸シリンダ５７により昇降進退ユニット５２を一旦後退させる必要がなくなる。よって、工具保持部５９に工具Ｔ２を保持させる際の工具搬送機構５０の動作時間を短縮することができる。

前記工具交換位置は、主軸２と工具保持部５９との間で工具Ｔ２を受け渡しする位置である。図６は、工具保持部５９が工具交換位置にある状態を示している。工具保持部５９は、工具交換位置において、主軸２に装着された工具Ｔ２が係合部５９ａ内に進入して係合され、当該係合部５９ａは主軸２に対して同軸に配置される。工具保持部５９と主軸２との間の工具Ｔ２の受け渡し動作（挿抜動作）は、Ｚ軸シリンダ５７によるＺ軸方向の進退動作と、Ｘ軸モータＭ１によるＸ軸方向への往復移動動作によって実現される。尚、この工具交換時の主軸２の位置は予め定められている。また、この工具交換位置に対して、工具保持部５９を、その係合部５９ａが工具Ｔ２から外れるようにＸ軸左側に若干移動させた位置が、アプローチ位置として設定されている。

前記ストッカ位置は、長尺工具ストッカ８と工具保持部５９との間で工具Ｔ２を受け渡しする位置である。図７は、工具保持部５９がストッカ位置にある状態の一例を示している。工具保持部５９は、ストッカ位置において、長尺工具ストッカ８を構成する工具ポット８１に装着された工具Ｔ２が係合部５９ａ内に進入して係合され、当該係合部５９ａは工具ポット８１に対して同軸に配置される。本例では、工具ポット８１は３つ設けられているので、ストッカ位置は３つの工具ポット８１のそれぞれに対応して合計で３つ設定されている。図７の例では、最も左側の工具ポット８１に対して設定されたストッカ位置に工具保持部５９を移動させた状態を示している。工具保持部５９と工具ポット８１との間の工具Ｔ２の受け渡し動作（挿抜動作）は、上記と同様に、Ｚ軸シリンダ５７によるＺ軸方向の進退動作と、Ｘ軸モータＭ１によるＸ軸方向への往復移動動作によって実現される。また、各ストッカ位置に対して、工具保持部５９を、その係合部５９ａが工具Ｔ２から外れるようにＸ軸左側に若干移動させた位置が、アプローチ位置として設定されている。

前記作業用位置は、作業者Ｗが、工作機械１の右側に設置された前記台座１２の上面（所定の作業領域）から工具保持部５９にアクセスして工具Ｔ２を着脱可能な位置である。図８は、工具保持部５９が作業用位置にある状態を示している。工具保持部５９は、作業用位置においては、開閉扉６４の天井側扉部６４ｂに形成された第２開口部６４ｃの直下に位置している。工具保持部５９は、作業用位置において、右側開口部６１ｃから左側に僅かに離間した位置に配置される。また、工具保持部５９は、作業用位置において、一般的な成人男性の腰の高さと同程度の高さに位置していることが好ましい。

［制御系の構成］
図９は、前記工作機械１の制御系の一部を示すブロック図である。同図に示すように、工作機械１は制御装置１００を有している。制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有するコンピュータからなる。制御装置１００は、加工機構部１０１、標準工具交換装置４、長尺工具交換装置５、シャッタ駆動部１０２、主操作盤１０３、及び段取り操作部１０４に信号の授受可能に接続されている。

加工機構部１０１は、主軸２を駆動する主軸モータと、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の送り駆動機構と、チルトテーブル３１及びターンテーブル３３の駆動機構とを含んでいる。

標準工具交換装置４は、上述した通り、工具交換アーム４１により標準サイズの工具Ｔ１の交換動作を実行する装置である。制御装置１００は、標準工具交換装置４に設けられたアクチュエータ（例えば工具交換アーム４１の駆動モータ等）を駆動すること標準工具交換装置４に工具交換動作を実行させる。

長尺工具交換装置５は、前記工具搬送機構５０により長尺の工具Ｔ２の交換動作を実行する装置である。この長尺工具交換装置５は、工具交換動作に加えて後述する段取り動作を実行する。制御装置１００は、工具搬送機構５０に設けられたアクチュエータに電気的に接続されている。このアクチュエータには、例えば、左右移動ベース台５１を駆動するＸ軸モータＭ１、昇降スライダ５８を駆動するＹ軸モータＭ２、及びＺ軸シリンダ５７に接続された油圧供給装置の流路切換えバルブ等が含まれる。Ｘ軸モータＭ１及びＹ軸モータＭ２は、昇降進退ユニット５２のＸ軸－Ｙ軸平面内の位置を変更することで、昇降スライダ５８の下端に設けられた工具保持部５９のＸ軸－Ｙ軸平面内の位置を変更する。

シャッタ駆動部１０２は、天井カバー６１ａに形成された第１開口部６１ｅの開閉シャッタ１３と、可動扉６４に形成された第２開口部６４ｃの開閉シャッタ１４とのそれぞれの駆動用アクチュエータを含んでいる。制御装置１００は、この駆動用アクチュエータの作動制御を行う。

主操作盤１０３は、ＮＣプログラムの実行を開始するためのサイクルスタートボタン１０３ａや、作業者Ｗが工作機械１に対して各種設定を行うためのタッチパネル１０３ｂ等を有している。タッチパネル１０３ｂには、作業者ＷがＮＣプログラムを入力するためのソフトキーや、工作機械１の運転モードを設定するための設定ボタンが表示される。運転モードの一例として、例えば、ＮＣプログラムに基づいてワークを加工する自動運転モードや、作業者Ｗが各種の段取り作業を行うための段取りモードが挙げられる。段取り作業の一例として、例えば長尺工具ストッカ８に収容する工具Ｔ２の段取り作業が挙げられる。タッチパネル１０３ｂには、作業者Ｗが段取り対象となる工具Ｔ２が保持された工具ポット８１を指定するための操作画面が設けられている。主操作盤１０３は、前記サイクルスタートボタン１０３ａや前記タッチパネル１０３ｂを介した操作を受け付けて、その操作信号を制御装置１００へと送信する。

段取り操作部１０４は、主操作盤１０３にて段取りモードが設定された状態で、工具搬送機構５０に工具Ｔ２の搬送動作を実行させるための段取り実行ボタン１０４ａを有している。段取り実行ボタン１０４ａは、台座１２の上面に立った作業者Ｗが操作できるように工作機械１の右側面に設けられている。段取り操作部１０４は、この段取り実行ボタン１０４ａを介した操作を受け付けて、その操作信号を制御装置１００に送信する。尚、段取り操作部１０４と前記主操作盤１０３とは、図９のブロック図においてのみ図示し、他の斜視図及び正面図では図示を省略している。

制御装置１００は、主操作盤１０３よりサイクルスタートボタン１０３ａの操作信号を受信すると、不図示の記憶部に記憶されたＮＣプログラムを実行する。そして、制御装置１００は、ＮＣプログラムに基づいて加工機構部１０１にワークの加工動作を実行させる。また、制御装置１００は、ＮＣプログラムの実行中に標準サイズの工具Ｔ１の交換指令を抽出した場合には、標準工具交換装置４に工具交換動作を実行させる。この工具交換動作では、上述したように工具交換アーム４１を用いて主軸２と搬送ユニット４２との間で工具交換を実行する。

また、制御装置１００（搬送制御部の一例）は、ＮＣプログラム中に長尺の工具Ｔ２の交換指令を抽出した場合には、長尺工具交換装置５（工具搬送機構５０）に工具交換動作を実行させる。また、制御装置１００は、段取り操作部１０４より段取り実行ボタン１０４ａの操作信号を受信した場合には、長尺工具交換装置５（工具搬送機構５０）に段取り動作を実行させる。

［工具交換動作］
図２、図６及び図７を参照して、長尺工具交換装置５による工具交換動作の詳細を説明する。この工具交換動作では、図２に示すように工具保持部５９が待機位置から状態からスタートして、制御装置１００による制御の下、先ず、工作機械１の天井カバー６１ａに設けられた開閉シャッタ１３を、シャッタ駆動部１０２により開位置に移動させる。これにより、工具保持部５９の待機位置の直下にある第１開口部６１ｅが開かれる。そして、第１開口部６１ｅが開かれた状態で、Ｘ軸モータＭ１、Ｙ軸モータＭ２及びＺ軸シリンダ５７が駆動制御され、これにより工具保持部５９がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動して、工具交換動作が実行される。以下では、工具保持部５９の動作のみ説明する。まず、工具保持部５９を、前記第１開口部６１ｅを通じて所定位置まで下降させる。本例において、この降下した位置は、工具交換位置に対して設定されたアプローチ位置である。次に、工具保持部５９をＸ軸方向右側に移動させて、工具交換位置に移動させる（図６参照）。これにより、係合板５９ｂの係合部５９ａに使用済み工具Ｔ２が入り込み、ロック板５９ｃをロック状態にすることで、工具保持部５９に使用済み工具Ｔ２が保持される。次に、工具保持部５９をＺ軸方向前側に移動させることで、主軸２の工具装着孔から使用済み工具Ｔ２が前側に引き抜かれる。

ついで、工具保持部５９をＹ軸方向上方に移動させて、前記第１開口部６１ｅを通して加工室Ａから退出させた後、長尺工具ストッカ８内における収容先の空の工具ポット８１の前側（当該工具ポット８１に対して設定されたストッカ位置のＺ軸方向前側）に移動させる（図７参照）。この後、工具保持部５９をＺ軸方向後ろ側のストッカ位置に移動させることで、工具保持部５９に保持された使用済み工具Ｔ２を工具ポット８１に挿入する。ついで、工具保持部５９のロック板５９ｃをアンロック状態にした後、工具保持部５９を、収容した使用済み工具Ｔ２から離れるように、Ｘ軸方向左側のアプローチ位置に移動させる。

次に、工具保持部５９を、待機位置と同じ高さ位置になるようにＹ軸方向上側に移動させた後、次工程工具Ｔ２が収納されている他の工具ポット８１に設定されたアプローチ位置の上方に移動させる。ついで、工具保持部５９をＹ軸方向下側のアプローチ位置まで移動させた後、当該工具ポット８１に対して設定されたＸ軸右方向のストッカ位置まで移動させる。これにより、係合板５９ｂの係合部５９ａに次工程工具Ｔ２が入り込み、ロック板５９ｃをロック状態にすることで、工具保持部５９に次工程工具Ｔ２が保持される。この後、工具保持部５９をＺ軸方向前側に移動させることで、当該他の工具ポット８１から次工程工具Ｔ２が引き抜かれる。

次に、工具保持部５９を、主軸２の上方であり、且つ保持した次工程工具Ｔ２が主軸２よりＺ軸方向前側に位置する位置に移動させた後、前記第１開口部６１ｅを通して加工室Ａ内に進入させ、工具保持部５９に保持された次工程工具Ｔ２が主軸２と同軸になる位置に位置決めする。この後、工具保持部５９をＺ軸方向後側の工具交換位置に移動させることで、工具保持部５９に保持された次工程工具Ｔ２が主軸２の工具装着孔に装着される。

ついで、工具保持部５９のロック板５９ｃをアンロック状態にした後、工具保持部５９をＸ軸方向左側のアプローチ位置に移動させる。これにより、次工程工具Ｔ２が工具保持部５９から主軸２に引き渡され、当該次工程工具Ｔ２が主軸２に装着される。この後、工具保持部５９をＹ軸方向上側に移動させて待機位置に戻す（図２参照）。以上の動作により、主軸２に装着された使用済み工具Ｔ２を次工程工具Ｔ２に交換する工具交換動作が完了する。尚、工具交換動作が完了した後は、シャッタ駆動部１０２により前記開閉シャッタ１３を閉位置に戻す。これにより、第１開口部６１ｅが開閉シャッタ１３により閉じられ、加工室Ａと長尺工具ストッカ８側の空間とが完全に遮断される。

［段取り動作］
次に、図２、図７及び図８を参照して、長尺工具交換装置５の工具搬送機構５０により実行される段取り動作の詳細を説明する。段取り動作の実行に際しては、先ず、制御装置１００において、主操作盤１０３から受信した操作信号を基に、長尺工具ストッカ８を構成する３つの工具ポット８１のうち、作業者Ｗが指定した段取り対象となる工具ポット８１（搬出工具Ｔ２が収納された工具ポット８１）が特定される。そして、工具ポット８１の特定が完了すると、工具保持部５９を、前記待機位置（図２参照）から、Ｘ軸方向右側に移動させて、前記特定された工具ポット８１のアプローチ位置の上方に移動させた後、工具保持部５９をＹ軸方向下側のアプローチ位置まで移動させ、この後、当該工具ポット８１に対して設定されたＸ軸右方向のストッカ位置（図７参照）に移動させる。これにより、係合板５９ｂの係合部５９ａに段取り対象の工具Ｔ２が入り込み、工具保持部５９のロック板５９ｃをロック状態にすることで、工具保持部５９に段取り対象の搬出工具Ｔ２が保持される。ついで、工具保持部５９をＺ軸方向前側に移動させることで、当該工具ポット８１から搬出工具Ｔ２が引き抜かれる。

ついで、可動扉６４の天井側扉部６４ｂに設けられた開閉シャッタ１４を開位置に移動させることで、天井側扉部６４ｂに形成された第２開口部６４ｃを開いた後（図８参照）、工具保持部５９を前記ストッカ位置（図７参照）から前記第２開口部６４ｃの直下に位置する作業用位置（図８参照）の上方まで移動させた後、第２開口部６４ｃを通して、作業用位置まで降下させる。

尚、この工具保持部５９の作業用位置への移動が完了するまでは、制御装置１００による制御の下、開閉扉６４は不図示のロック装置により開放不能にロックされている。工具保持部５９の作業用位置への移動が完了した後は、制御装置１００よりこのロック装置のロックが解除される。これにより、作業者Ｗは可動扉６４を開方向に移動させて、作業用位置に移動した工具保持部５９に対して作業可能になる（図１０参照）。可動扉６４の天井側扉部６４ｂに形成された第２開口部６４ｃは、上述の図３に示すようにＺ軸方向後側が開かれているので、開閉扉６４を前側にスライドさせて開く際に天井側扉部６４ｂと工具搬送機構５０の昇降スライダ５８とが干渉することはない。

作業者Ｗは、作業用位置に移動した工具保持部５９から段取り対象である搬出工具Ｔ２を取外して、新たな工具Ｔ２を工具保持部５９に装着することができる。そして、作業者Ｗが工具保持部５９への新たな工具Ｔ２の装着を完了して段取り実行ボタン１０４ａを押すと、工具搬送機構５０による段取り動作（工具交換動作）が再開される。

再開された段取り動作では、工具保持部５９を、前記搬出工具Ｔ２が収容されていた工具ポット８１（前記制御装置１００が特定した工具ポット８１）の前側に移動させる。そしてこの状態で、工具保持部５９をＺ軸方向後側のストッカ位置まで移動させた後、工具保持部５９のロック板５９ｃをアンロック状態にし、ついで、工具保持部５９をＸ軸方向左側のアプローチ位置に移動させる。これにより、新たな工具Ｔ２が工具保持部５９から工具ポット８１に引き渡され、当該新たな工具Ｔ２が工具ポット８１に収容される。以上の動作により、搬出対象の工具Ｔ２を新たな工具Ｔ２と交換する段取り動作が完了する。尚、段取り対象となる工具Ｔ２が複数存在する場合には、上述した段取り動作を各工具Ｔ２ごとに実行すればよい。

作業者Ｗが段取り作業を終えて、主操作盤１０３にて段取りモードの終了操作（例えば、自動運転モードへの切り替え操作）を行うと、この操作信号が主操作盤１０３から制御装置１００に送信される。制御装置１００では、段取りモードの終了操作信号を受信すると、工具搬送機構５０のＸＹ移動アクチュエータＭｘｙを駆動して工具保持部５９を待機位置に戻す。

［本実施形態の作用効果］
以上説明したように、本実施形態では、工作機械１は、工具Ｔ２を着脱可能に保持する工具保持部５９を有していて所定経路に沿って該工具保持部５９を移動させる工具搬送機構５０を備えている。そして、工具搬送機構５０は、工具保持部５９を、少なくとも、工具交換位置とストッカ位置と作業用位置とに移動可能に構成されている。この作業用位置は、作業者Ｗが、工作機械１の右側（機外の一例）に設けられた台座１２の上面（所定の作業領域）から工具保持部５９に対して工具Ｔ２を着脱可能な位置とされている。

斯くして、作業者Ｗは、長尺工具ストッカ８に直接アクセスしなくても、制御装置１００による制御の下、工具搬送機構５０の工具保持部５９を作業用位置に移動させて、当該工具保持部５９に対して工具Ｔ２の着脱作業を行うだけで、長尺工具ストッカ８に対する工具Ｔ２の段取り作業を完了させることができる（図１０参照）。よって、作業者Ｗは、工作機械１の加工室Ａ内に立ち入ったり、工作機械１の上面に上がったりすることなく、機外から工具Ｔ２の段取り作業を容易に且つ安全に行うことができる。

また、本実施形態では、長尺工具ストッカ８は、加工室Ａを囲む第１カバー部６１の外側に設けられている。具体的には、長尺工具ストッカ８は、加工室Ａの上側を覆う天井カバー６１ａ上に設けられている。

このような構成により、加工室Ａ内にてワークの加工中に飛散したクーラント液や切屑が長尺工具ストッカ８内の工具Ｔ２に付着するのを防止することができる。よって、工具Ｔ２を常に清潔な状態に維持して、主軸２への工具Ｔ２の装着不良やワークの切削不良といった問題を回避することができる。また、長尺工具ストッカ８を天井カバー６１ａ上に配置したことで安全対策に要するコストを低減することができる。すなわち、長尺工具ストッカ８を例えば作業者Ｗと同じフロアに設置した場合、作業者Ｗが誤って長尺工具ストッカ８が設置される領域内に侵入しないように、当該領域を囲む安全柵を設けたり、侵入検知用の人検知センサを設けたりする必要があるが、そもそも作業者Ｗが立ち入る可能性が低い工作機械１の天井カバー６１ａ上に長尺工具ストッカ８を配置したので、このような安全対策に要するコストを削減することができる。

また、本実施形態では、天井カバー６１ａには、工具搬送機構５０の工具保持部５９が工具交換位置に移動する際に通過する第１開口部６１ｅが形成されている。また、天井側扉部６４ｂには、工具搬送機構５０の工具保持部５９が作業用位置に移動する際に通過する第２開口部６４ｃが形成されている。

この構成によれば、長尺工具ストッカ８を天井カバー６１ａ上に配設した状態での工具保持部５９の移動経路（工具交換位置とストッカ位置と作業用位置とに経由する経路）を確保することができる。

また、本実施形態では、工作機械１は、前記第１開口部６１ｅを開閉する開閉シャッタ１３と、前記第２開口部６４ｃを開閉する開閉シャッタ１４とを備え、各開閉シャッタ１３，１４はそれぞれシャッタ駆動部１０２により開閉駆動される。

斯くして、加工室Ａ内にてワークを加工している間、各開閉シャッタ１３，１４を駆動して、第１開口部６１ｅ及び第２開口部６４ｃをそれぞれ閉じることにより、当該第１開口部６１ｅ及び第２開口部６４ｃかを通して切屑やクーラント液飛散するのを防止することができる。

また、本実施形態では、工作機械１の右側の側壁カバー６１ｂ（つまり台座１２の上面に設定された作業領域に隣接する側壁カバー６１ｂ）、及びこれに接続される天井カバー６１ａに、それぞれ作業用開口部としての右側開口部６１ｃ、及び天井側開口部６１ｄが形成され、この右側開口部６１ｃ及び天井側開口部６１ｄが可動扉６４によって開閉されるように構成されている。

したがって、作業者Ｗが、重い工具Ｔ２を工具搬送機構５０の工具保持部５９に対して着脱する段取り作業を行う際に、可動扉６４を閉位置から前側の開位置に移動させることで、右側開口部６１ｃ及び天井側開口部６１ｄを開くことができ（図１０参照）、作業者Ｗは、開いた天井側開口部６１ｄを利用して、クレーン等の巻き上げ装置を用いて当該段取り作業を行うことができる。これにより、重い工具Ｔ２を扱う段取り作業の際に、作業者Ｗに作用する肉体的な負荷を軽減することができる。

また、本実施形態では、加工室Ａの左側には標準サイズの工具Ｔ１を収容した標準工具ストッカ７が設けられており、前記長尺工具ストッカ８に対して段取り作業を行うための前記作業用位置は、前記工具マガジン７１に対して前記主軸２を挟んで反対側（本実施形態では右側）に設定されているので、例えば、一の作業者Ｗが標準工具ストッカ７である工具マガジン７１の工具段取り作業を行い、これと同時に他の一の作業者が長尺工具ストッカ８の工具段取り作業を行うといったことが可能になる。

また、本実施形態では、長尺工具ストッカ８には、標準工具ストッカ７にストックされる工具Ｔ１よりも長尺の工具Ｔ２がストックされる。一般的に、長尺の工具Ｔ２は標準サイズの工具Ｔ１に比べて重いので、段取り作業時の作業者Ｗに対する肉体的負荷も高くなる。本実施形態の工作機械１によれば、このような長尺の工具Ｔ２の段取り作業を行う場合であっても、長尺工具ストッカ８に対して直接作業することなく、工具搬送機構５０の工具保持部５９を作業用位置に移動させて、当該工具保持部５９に対して工具Ｔ２の着脱作業を行うことで、当該段取り作業を行うことができるので、段取り作業時に作業者Ｗに作用する肉体的な負荷を軽減させることができる。

（実施形態２）
図１１は、実施形態２を示している。この実施形態では、工具搬送機構５０の工具保持部５９を工具交換位置に位置させる際の主軸２の位置が前記実施形態１とは異なっている。尚、図１１では、後述する主軸２の位置に関する説明が理解し易いように、工具搬送機構５０の工具保持部５９を工具交換位置に位置させた状態と、標準工具交換装置４の工具交換アーム４１に工具交換動作（回転動作）を実行させた状態とを重ねて示しているが、実際にはこのような状況は生じ得ない。

この実施形態２では、図１１に示すように、工具搬送機構５０の工具保持部５９が工具交換位置に移動して主軸２との間で工具Ｔ２の受け渡しを行う際の当該主軸２の位置と、標準工具交換装置４が工具交換アーム４１を介した工具交換動作を実行する際の当該主軸２の位置とが同じ位置に設定されている。

したがって、例えば、標準工具交換装置４の工具交換アーム４１により主軸２に装着された使用済み工具Ｔ１を抜き取った後、工具搬送機構５０の工具保持部５９を工具交換位置に移動して次工程工具Ｔ２を主軸２に装着する際に、主軸２の位置を変更する必要がないので、主軸２の移動量（Ｘ軸及びＹ軸の送り駆動機構の送り量）を削減してサイクルタイムを短縮することができる。

（他の実施形態）
上述した各実施形態では、長尺工具ストッカ８は、工作機械１の天井カバー６１ａの上面に載置された複数の工具ポット８１により構成されているが、このような構成に限られるものではない。長尺工具ストッカ８は、例えば、標準工具ストッカ７と同様の回転式の工具マガジンや、複数の工具保持部を無端チェーンによって連結して回動させるように構成されたものでもよい。

また、上記各実施形態では、工具搬送機構５０は、工具保持部５９を、待機位置と工具交換位置とストッカ位置と作業用位置とに移動可能に構成されているが、待機位置は必ずしも必要ではなく、例えば、ストッカ位置を待機位置として兼用するようにしてもよい。すなわち、工具搬送機構５０は、工具保持部５９を、少なくとも、工具交換位置とストッカ位置と作業用位置とに移動可能に構成されていればよい。

また、上記各実施形態では、主軸２と工具搬送機構５０の工具保持部５９との間の工具Ｔ２の受け渡し動作を、Ｚ軸シリンダ５７による昇降進退ユニット５２の前後方向の進退動作によって実現するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、工具保持部５９の位置を固定しておき、主軸２の前後方向の進退動作によって実現するようにしてもよい。

同様に、上記各実施形態では、長尺工具ストッカ８における各工具ポット８１と工具搬送機構５０の工具保持部５９との間の工具Ｔ２の受け渡し動作を、Ｚ軸シリンダ５７による昇降進退ユニット５２の前後方向の進退動作によって実現するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、工具保持部５９の位置を固定しておき、各工具ポット８１を前後方向に進退駆動することにより実現するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、工具Ｔ２の段取り作業時における工具保持部５９の移動先である作業用位置は、工作機械１の右側開口部６１ａに隣接する位置に設定されているが、これに限られるものではなく、例えば工作機械１の前側開口部（不図示）に隣接する位置に設定するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、制御装置１００は、段取りモードにおいて、工具保持部５９が作業用位置に移動するまでは、ロック装置によって可動扉６４の開閉を禁止するように構成されているが、これに限られるものではなく、例えば可動扉６４のロック装置を廃止してもよい。この場合、作業者Ｗが、工具Ｔ２の段取り作業のために可動扉６４を開くタイミングは、工具保持部５９が作業用位置に移動した後に限定されず、例えば、工具保持部５９が作業用位置に移動する前であってもよい。

また、上記各実施形態では、工作機械１は、横型マシニングセンタにより構成されているが、これに限られるものではなく、例えば、旋盤、立型マシニングセンタ、又は、旋削機能とミーリング機能とを併せ持つ複合加工装置等で構成されていてもよい。

また、上記各前記実施形態では、工具搬送機構５０による工具交換動作及び段取り動作の対象工具を長尺の工具Ｔ２としたが、これに限られるものではなく、例えば標準サイズの工具Ｔ１として、前記長尺工具ストッカ８に標準サイズの工具Ｔ１を収容するようにしてもよい。

上記各実施形態では、長尺工具ストッカ８を、工作機械１の天井カバー６１ａの上側に配置するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば工作機械１の側方に配置するようにしてもよい。

上記各実施形態における標準工具交換装置４は、工具交換アーム４１による工具交換を行う際に、工具マガジン７１と主軸２との間に搬送ユニット４２を介在させるように構成されているが、これに限られるものではなく、例えば、搬送ユニット４２を廃止して、工具マガジン７１と主軸２との間で直接、工具交換アーム４１を介した工具交換を実行するようにしてもよい。

尚、上述した実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

Ａ 加工室
Ｂ ストッカ収容空間
Ｃ アーム収容空間
Ｔ１ 工具（第２の工具ストッカに収容される工具）
Ｔ２ 工具（第１の工具ストッカに収容される工具）
Ｗ 作業者
１ 工作機械
２ 主軸
４ 標準工具交換装置（マガジン式の工具交換装置）
７ 標準工具ストッカ（第２の工具ストッカ）
８ 長尺工具ストッカ（第１の工具ストッカ）
１３ 開閉シャッタ（開閉部材）
１４ 開閉シャッタ（開閉部材）
４１ 工具交換アーム
５０ 工具搬送機構
５９ 工具保持部
６１ 外装カバー
６１ａ 天井カバー
６１ｂ 側壁カバー
６１ｃ 右側開口部（作業用開口部）
６１ｄ 天井側開口部
６１ｅ 第１開口部
６４ 可動扉
６４ａ 扉本体部
６４ｂ 天井側扉部（天井壁）
６４ｃ 第２開口部
７１ 工具マガジン
１００ 制御装置（搬送制御部）
１０２ シャッタ駆動部（駆動部）

Claims (7)

1. 加工領域内に配設され、工具を着脱可能に保持する主軸と、
   前記加工領域を囲んで外部から仕切る、少なくとも天井カバー及び側壁カバーから形成されるカバー体とを、少なくとも備えた工作機械であって、
   前記主軸に装着される工具を収容する工具ストッカと、
   前記工具を着脱可能に保持する工具保持部を有し、所定経路に沿って該工具保持部を移動させる工具搬送機構と、
   前記工具搬送機構を制御する搬送制御部とを備え、
   前記工具搬送機構は、前記工具保持部を、少なくとも、前記主軸との間で前記工具を受け渡しする工具交換位置、前記工具ストッカとの間で前記工具を受け渡しするストッカ位置、及び作業者が前記加工領域の外側から前記工具保持部に対して作業する位置として設定された作業用位置に移動させるように構成され、
   前記工具ストッカは、前記天井カバー上、又は該天井カバーよりも上方に配設されていることを特徴とする工作機械。
2. 前記工具交換位置及び前記作業用位置は前記加工領域内に設定され、
   前記工具搬送機構は、前記天井カバーよりも上方に位置するように配設されるとともに、
   前記天井カバーには、前記工具搬送機構の工具保持部を前記工具交換位置に移動させる際に前記工具保持部が通過する第１開口部と、前記工具保持部を前記作業用位置に移動させる際に前記工具保持部が通過する第２開口部とが形成されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
3. 前記作業用位置は、前記側壁カバーに隣接する前記加工領域内に設定され、
   前記作業用位置に隣接する前記側壁カバー及び前記天井カバーには、相互に繋がる第３開口部が形成されるとともに、
   直線状にスライド移動することで前記第３開口部を開閉する可動扉をさらに備え、
   前記可動扉は、前記側壁カバー側の第３開口部を開閉する扉本体部と、該扉本体部上端部に接続されて前記天井カバー側の第３開口部を開閉する天井側扉部とを備え、
   前記第２開口部は前記天井側扉部に形成されていることを特徴とする請求項２記載の工作機械。
4. 前記第１開口部を開閉する第１開閉機構、及び前記第２開口部を開閉する第２開閉機構をさらに備えていることを特徴とする請求項２又は３記載の工作機械。
5. 前記工具ストッカを第１の工具ストッカとしたとき、該第１の工具ストッカとは異なる第２の工具ストッカをさらに備え、
   前記第２の工具ストッカは、連接される複数の工具保持部を備えるとともに、各工具保持部にそれぞれ工具を着脱可能に保持するように構成され、
   前記主軸と前記第２の工具ストッカとの間で工具交換を行う工具交換装置をさらに備え、
   前記作業用位置は、前記主軸を挟んで、前記第２の工具ストッカとは反対側に設定されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
6. 前記第１の工具ストッカは、前記第２の工具ストッカに収容される工具よりも長尺の工具を収容可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載の工作機械。
7. 前記工具搬送機構の工具保持部が前記工具交換位置において前記主軸との間で工具の受け渡しを行う際の当該主軸の位置と、前記工具交換装置が前記工具交換を行う際の前記主軸の位置とが同じ位置に設定されていることを特徴とする請求項５又は６記載の工作機械。

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