TW201906683A - 彈性複數工作台裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題在於：在工作機械中(主要是門型加工中心機)中，可與工件的加工內容相對應而對加工機基座彈性地換裝兩個以上的工作台。
彈性複數工作台裝置1構成為：在工作機械2中，對加工機基座3的線性滑軌4以移動自如的方式設置兩個以上的工作台5，並使齒輪14與加工機基座3的齒條13咬合，而在各工作台5的進給移動時，利用載設於各工作台5的進給馬達15來驅動齒輪14，且藉由工作台控制單元21控制進給馬達15，從而使工作台5進給移動；在工作台單獨模式時，獨立地控制各工作台5的移動，而在工作台連動模式時，將兩個以上的工作台5的進給移動以相同方向、相同速度設為相同移動量在同步狀態下進行控制。

Description

彈性複數工作台裝置
本發明關於一種在工作機械(例如門型加工中心機(double column type machining center))中，可與工件(work)的加工內容相對應而對加工機基座靈活地換裝兩個以上的工作台的工作台裝置。
一般而言，在工作機械中，工作台的進給移動手段是由依各工作台設置的進給螺桿單元或滾珠式進給螺桿單元所構成。而且，在多數的工作機械中，對於工件的加工位置進行的工件的供應、取出是利用托盤裝置來進行，以使這些作業效率化。
例如，專利文獻1揭示了：在門型加工中心機中，將兩台工作台以可進給移動的狀態放置在加工機基座的X軸方向的線性滑軌(linear way)，而使各工作台上的工件單獨地進給移動，或藉由夾套(collet)式的連結機構將兩台工作台設為機械性連結狀態，在連結狀態的工作台上固定較長的共同的工件，使連結狀態的工作台同時地進給移動。
此外，專利文獻2揭示了：在工作機械中， 利用複數個托盤交換裝置，並在三台雙柱式加工中心(加工單元)以可進給移動的狀態配置三台工作台，且藉由夾套式的裝卸裝置將這些工作台設為機械性連結狀態，並使共同的工件進給移動。這種托盤交換裝置是附屬於工作機械，可有效率地進行工件的供應、取出，從加工效率的觀點來看甚為有效，但另一面，由於佔有較大的安裝空間，因此除了會造成使工作機械的附屬裝置大型化並使設備費用大幅地提升的結果之外，還會使複數個托盤的搬入、搬出的控制複雜化。
專利文獻1及專利文獻2的技術，皆是依各工作台採用進給螺桿單元或滾珠式進給螺桿單元，以作為工作台的進給移動裝置。這些進給螺桿單元以下述方式組裝：將工作台側的進給螺帽螺入至加工機基座側的進給螺桿而組合，且依每個進給螺桿連結加工機基座側的進給馬達。
在專利文獻1及專利文獻2的技術中，當進給螺桿單元或工作台等故障時，會從工作機械移除這些構件，通常而言，這些構件的移除、組裝作業必須在從加工機基座移除工作台、進給螺桿、以及進給馬達後，將進給螺帽螺入至新的進給螺桿，並且安裝進給馬達，將進給馬達連結於進給螺桿。
如此的移除、組裝作業由於不得不進行進給移動裝置的麻煩而且繁雜的分解、組裝，所以當進給螺桿單元或工作台等的故障時，別無他法只能照做，並非是 可對應工件的加工內容的變化而簡易地積極進行的作業。因此，在門型工作機械或門型加工中心機的製作階段、或者這些機械安裝於工場之後，幾乎不會與工件的加工內容相對應來對加工機基座進行工作台的追加和/或拆除、或者工作台的替換等作業。
此外，在專利文獻1及專利文獻2的技術中，進給螺桿單元及進給螺桿驅動用的進給馬達在每一台工作台都需要，所以當工作台的台數增加時，進給螺桿單元及進給螺桿驅動用的進給馬達會在製作階段都被安裝在加工機基座側，且以平行的狀態配置複數個在加工機基座的線性滑軌之間。因此，工作台的設置台數會受到線性滑軌之間的空間所限制，並且，複數個進給螺桿單元的設置位置還會自工作台的中心位置朝側方偏靠，因而成為流暢的進給動作的障礙。
另一方面，專利文獻3揭示了：在工作機械等的運送裝置中，以齒條/齒輪(rack/pinion gear)方式的裝置作為工作台進給裝置。根據齒條/齒輪方式的工作台進給裝置，工作台具有進給用的驅動馬達及齒輪，且使齒輪與床側的齒條咬合，以將工作台構成為自走式。由於齒條/齒輪方式的工作台進給手段可無需使進給螺桿貫穿進給螺帽來作為螺旋對，所以相比於進給螺桿單元，可說是可容易地對加工機基座追加或拆除工作台的構成。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開平05-293731號公報
專利文獻2：日本特開2009-220217號公報
專利文獻3：日本特開平01-55936號公報
本發明的課題在於：於工作機械(主要是門型加工中心機)中，可與工件的加工內容相對應而對加工機基座彈性地換裝複數個工作台。
基於上述的課題，本發明是著眼在齒條/齒輪方式，採用齒條/齒輪方式作為工作機械的工作台的進給手段，對於工作機械的加工機基座以移動自如的方式組建複數個工作台，而可與工件的加工內容相對應自由地進行複數個工作台的換裝。順帶一提，前述的專利文獻3，雖是採用齒條/齒輪方式作為工作台的進給手段，但並沒有記載關於與工件的加工內容相對應而對加工機基座組合複數個工作台的技術解決手段，而且也沒有暗示這樣的想法。
本發明，是以工作機械(2)的存在為前提，該工作機械(2)係藉由加工機基座(3)的長邊方向的線性滑軌(4)而在工件加工位置與工件交換位置之間移動自如地支持工作台(5)，且設置有可相對於加工機基座(3)在工件加工位置朝多軸方向移動的一個或兩個以上的加工頭部(6)，並在工件交換位置將工件(7)固定在工作台(5)，在工 件加工位置藉由加工頭部(6)將固定於工作台(5)的工件(7)進行加工，而在工件交換位置移除已加工的工件(7)。
並且，本發明的彈性複數工作台裝置(1)在上述的工作機械(2)中構成為：對線性滑軌(4)以移動自如的方式設置兩個以上的工作台(5)，使安裝於各工作台(5)的齒輪(14)與固定於加工機基座(3)的長邊方向的齒條(13)咬合，且在各工作台(5)的進給移動時，藉由載設在各工作台(5)的進給馬達(15)來驅動齒輪(14)，且藉由工作台控制單元(21)來控制進給馬達(15)，從而使工作台(5)進給移動。
本發明的彈性複數工作台裝置(1)的特徵在於：在工作台單獨模式時，藉由工作台控制單元(21)將各工作台(5)的移動獨立地控制，而並行地交替地進行：在工件加工位置藉由加工頭部(6)將固定於各工作台(5)的工件(7)進行加工的步驟、在工件交換位置將未加工的工件(7)固定於各工作台(5)的步驟以及在工件交換位置移除固定於各工作台(5)的已加工的工件(7)的步驟；而且，在工作台連動模式時，在工件交換位置將共同的較大工件(7)固定於兩個以上的工作台(5)，且藉由工作台控制單元(21)將兩個以上的工作台(5)的進給移動朝相同方向設為相同移動量在同步狀態下進行控制，而在工件加工位置藉由加工頭部(6)將固定於兩個以上的工作台(5)的共同的較大工件(7)進行加工後，在工件交換位置移除固定於兩個以上的工作台(5)的已加工的較大工件(7)。
在此，上述的「工作台連動模式」的內容 為：並非機械性連結複數個工作台，而是使複數個工作台以一定的間隔接近，且在控制程式的範圍中，一面固定著工作台(5)的間隔一面將複數個工作台(5)以相同方向、相同速度設為相同移動量在同步狀態下進行控制。
本發明的特徵為：在彈性複數工作台裝置(1)中，對線性滑軌(4)件以裝卸自如的方式設置兩個以上的工作台(5)，且藉由對於線性滑軌(4)進行工作台(5)的追加、拆除，從而將複數個工作台(5)設為預定的組合而進行換裝。
此外，本發明的特徵為：在彈性複數工作台裝置(1)中，在工作台連動模式時，在兩個以上的工作台(5)架設共同的副工作台(16)，且在藉由工作台控制單元(21)將兩個以上的工作台(5)的移動朝相同方向設為相同移動量而在同步狀態下進行控制的過程中，藉由摩擦、嵌合及鎖固的任一種方式拘束兩個以上的工作台(5)與副工作台(16)。再者，本發明的特徵為：於各工作台(5)的移動方向的相對邊安裝托架(17)，且藉由托架(17)支撐工作台(5)，並且在相對邊的附近形成空間。
本發明的特徵為：在彈性複數工作台裝置(1)中，將齒條(13)的齒部設為朝向上方或朝向水平並安裝於加工機基座(3)，使齒輪(14)可自上下方向或水平方向對齒條(13)進行咬合。
本發明的特徵為：在彈性複數工作台裝置(1)中，對滑體(11)附加設置自動頭部交換裝置，而可選擇 適合於工件(7)的切削條件的心軸頭部或心軸(12)。
本發明的特徵為：在彈性複數工作台裝置(1)中，使兩個以上的加工頭部(6)的加工內容不同，且在兩個以上的工作台(5)從加工機基座(3)的一方往另一方進給移動的過程中，依序執行依各個加工頭部(6)不同的加工。
另外，本發明的特徵為：在彈性複數工作台裝置(1)中，在加工機基座(3)的線性滑軌(4)的頂面設置線性滑軌蓋件(18)，防止切削粉和/或冷卻、切削液侵入至線性滑軌(4)，而且以加工機蓋件(19)圍繞工作機械(2)整體，防止加工時的切削粉和/或冷卻、切削液的飛散。
根據本發明的彈性複數工作台裝置(1)可以獲得：藉由基座(3)的齒條(13)與各工作台(5)的齒輪(14)的咬合，可基於簡單的作業進行工作台(5)的換裝，並且可簡單地設定工作台(5)的進給移動；由於依各工作台(5)安裝有進給馬達(15)，所各個工作台(5)成為自走式，而可獨立地進給移動；而在工作台單獨模式時，由於各工作台(5)的移動可藉由工作台控制單元(21)獨立地控制，所以可對應各種加工態樣，特別是即使不具有托盤裝置，還是可在一方的工作台(5)的工件(7)的加工中並行地對另一方的工作台(5)進行工件(7)的搬入(安裝)、搬出(移除)，而可大幅地改善加工效率；而且，工作台連動模式時，可在兩個以上的工作台(5)載設共同的較大工件(7)；在工作台連動模式時，由於兩個以上的工作台(5)藉由工作台控制單元(21)而一面 固定工作台(5)的間隔一面以相同速度、相同方向設為相同移動量在同步狀態下進行控制，所以兩個以上的工作台(5)之間不需要機械性複雜的連結構造，其構造簡單且能夠以低價格製造；等特有的效果。
在本發明的彈性複數工作台裝置(1)中，對線性滑軌(4)以裝卸自如的方式設置兩個以上的工作台(5)，而可自由地對於線性滑軌(4)進行工作台(5)的追加、拆除，所以除了機械的製作階段之外，就連在機械的製作後的工件(7)的加工階段也可彈性地換裝複數個工作台(5)，且可選擇各種大小的工作台(5)，而且可與加工內容相對應而適當地選定所需性能的進給馬達(15)，結果，變得容易對應工件(7)的加工程序進行工作台(5)的設置台數的變更或組合，而且，複數個工作台(5)的齒輪(14)與共同的齒條(13)咬合，所以即使在工作台(5)的增加、減少時，也不需要針對工作台(5)側的齒輪(14)及線性滑軌(4)側的齒條(13)等進給手段進行變更，可在工作台(5)的換裝時省略繁雜的作業。
在工作台連動模式時，只要在兩個以上的工作台(5)架設共同的副工作台(16)，並藉由摩擦、嵌合及鎖固的任一種方式拘束兩個以上的工作台(5)與副工作台(16)，就會使兩個以上的工作台(5)的連動進給確實進行。而且，只要在各工作台(5)的相對邊安裝托架(17)，就會使使工作台(5)輕量化、且使副工作台(16)的支持穩定，另外，還可使托架(17)的下方的空間作為線性滑軌蓋件(18)的安 裝、收納空間而有效地利用。
只要齒條(13)為使齒部朝向上方或朝向水平，並使齒輪(14)自上下方向或水平方向對齒條(13)進行咬合，則可在工作台(5)的裝卸時簡單地進行齒條(13)與齒輪(14)的咬合。
只要滑體(11)的自動頭部交換裝置選擇適合於工件(7)的切削條件的心軸頭部，則能夠藉由適用於工件(7)的心軸頭部或心軸(12)以適用於工件(7)的材質的切削速度和/或切削進給來進行各式各樣的加工。可藉由自動頭部交換裝置選擇適合於工件(7)的切削條件的心軸頭部或心軸(12)，從而進行：如鋁之類的高速加工用的高速心軸頭部(心軸)和/或如鈦之類的難削材的加工所需的低速高轉矩的心軸頭部(心軸)的選擇；並藉由適用於各加工的進給速度的進給馬達的選定，而可適當地對應於各式各樣的工件的加工。
若設置有兩個以上的加工頭部(6)，且使其各自的加工內容不同，則在複數個工作台(5)沿著線性滑軌(4)進給移動的過程中，可有效率地依序執行依各加工頭部(6)不同的加工。
只要在加工機基座(3)的線性滑軌(4)的頂面設置線性滑軌蓋件(18)，即可防止切削粉和/或冷卻、切削液侵入至線性滑軌(4)，另外，只要以加工機蓋件(19)圍繞工作機械(2)整體，即可防止隨著高速加工所產生的加工時的切削粉和/或冷卻、切削液的飛散於未然。
1‧‧‧彈性複數工作台裝置
2‧‧‧工作機械
3‧‧‧加工機基座
4‧‧‧線性滑軌
5‧‧‧工作台
6‧‧‧加工頭部
7‧‧‧工件
8‧‧‧柱體
9‧‧‧橫樑
10‧‧‧滑動座架
11‧‧‧滑體
12‧‧‧心軸
13‧‧‧齒條
14‧‧‧齒輪
15‧‧‧進給馬達
16‧‧‧副工作台
17‧‧‧托架
18‧‧‧線性滑軌蓋件
19‧‧‧加工機蓋件
20‧‧‧控制裝置
21‧‧‧工作台控制單元
22‧‧‧加工頭部控制單元
23‧‧‧附有門扉的窗
24‧‧‧滑門式門扉
25‧‧‧閘門
26‧‧‧壓板
27‧‧‧安裝螺栓
28‧‧‧定位銷
29‧‧‧定位孔
30‧‧‧固定螺栓
31‧‧‧螺孔
32‧‧‧滑動引導
33‧‧‧馬達軸
34‧‧‧單開式門
A、B、C、D‧‧‧工作台
第1圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，工作台單獨模式時的俯視圖。
第2圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，工作台連動模式時的俯視圖。
第3圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，工作台連動模式時的工作台及副工作台的側面圖。
第4圖是具有本發明的彈性複數工作台裝置的門型工作機械的放大正視圖。
第5圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，工作台的引導構造的另一例的部分放大正視圖。
第6圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，齒條/齒輪的咬合狀態的放大俯視圖。
第7圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，齒條/齒輪的另一咬合狀態的放大俯視圖。
第8圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，工作台連動模式時的工作台與其上方的副工作台的定位狀態及鎖固狀態的一部分的放大剖面圖。
第9圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，控制裝置的方塊圖。
第10圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，線性滑軌蓋件的概略性的側視圖。
第11圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，加工機 蓋件的概略性的側面圖。
第12圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，對一台加工單元設置三台工作台的狀態的俯視圖。
第13圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，對一台加工單元設置四台工作台的狀態的俯視圖。
第14圖是在本發明的彈性複數工作台裝置中，對兩台加工單元設置四台工作台的狀態的俯視圖。
第1圖至第9圖顯示本發明的彈性複數工作台裝置1的基本構成例。彈性複數工作台裝置1是以工作機械2的存在為前提。工作機械2例如為門型加工中心機，且為了將加工物(亦即工件7)保持為可朝進給方向移動，而藉由加工機基座3的長邊方向(通常為X軸方向)的兩條平行的線性滑軌4，從而於圖式的例中，在加工頭部6的下方的工件加工位置與位於加工機基座3的端部的工件交換位置之間移動自如地支持兩台相同大小的工作台5。
此外，工作機械2是相對於加工機基座3在工件加工位置具有圖示的例子為Z軸方向的一台加工頭部6，且藉由該加工頭部6對固定於工作台5的工件7進行期望的加工。未加工的工件7在工件交換位置供應至各工作台5，且在工件加工位置藉由加工頭部6接受期望的加工。在該加工結束後，已加工的工件7是與各個工作台5一併移動至工件交換位置，且在該位置自工作台5移除。另外，加工頭部6亦可稱為心軸頭部(spindle head)，且具 備有工具裝設用的心軸12。
如第4圖所示，加工頭部6是安裝於兩側的柱體8、兩柱體8之間的Y軸方向的橫樑9、可相對於橫樑9朝Y軸方向移動的滑動座架(saddle)10、以及可相對於滑動座架10朝Z軸方向移動的滑體(ram)11的下端，將心軸12以例如可進行多軸(茲舉一例為5軸)控制的狀態保持。另外，雖然圖未顯示，但適用於加工的工具是藉由機外的自動工具交換裝置的工具交換動作來裝卸自如地安裝在心軸12。
此外，滑體11還對應需求而具有自動頭部交換裝置。自動頭部交換裝置是藉由選擇適合於工件7的切削條件的心軸頭部(例如鋁之類的高速加工用的高速心軸頭部、或如鈦之類的難削材的加工所需的低速高轉矩的心軸頭部)，以設定適用於各加工的切削條件。控制裝置20會對應於各種心軸頭部的選擇，在加工時選定適用的切削進給速度，且對進給馬達15加以設定。如此，可適當地對應各式各樣的工件7的加工。
並且，在第1圖、第2圖及第4圖中，彈性複數工作台裝置1是以沿加工機基座3的長邊方向(亦即X軸方向)移動自如的方式在線性滑軌4具備A及B兩台工作台5。這些工作台5是相對於線性滑軌4裝卸自如，且形成為可與工件7的加工內容相對應而對線性滑軌4追加、或拆除。
加工機基座3具有沿X軸方向固定的齒條 13，而且，各工作台5載設有進給馬達15，且利用進給馬達15的馬達軸33使齒輪14旋轉。齒輪14與齒條13咬合，在各工作台5的進給移動時，進給馬達14會驅動齒輪14而使工作台5進給移動。如此，各個工作台5載設有進給馬達15而形成為自走式。
如第4圖及第6圖所示，齒條13與齒輪14是藉由使齒輪14對於朝向側方(水平)的齒條13朝齒條13的齒溝方向(上下方向)接近而使兩者咬合，但此例亦可代換成如第7圖所示，將齒條13設為朝向上方，藉由使齒輪14對於齒條13的齒部朝上下方向接近而使兩者咬合。
進給馬達15是由第9圖所示的控制裝置20的工作台控制單元21所控制。兩個工作台控制單元21是對應於各進給馬達15，在工作台單獨模式時，根據工作台單獨模式的程式將各個進給馬達15獨立地控制，而在工作台連動模式時，根據工作台運動模式的程式以同步狀態控制兩進給馬達15。
工作台連動模式時的控制，是使複數個工作台5接近至預定的間隔且保持在未機械性連結的狀態，在控制程式的範圍中一面固定工作台5的間隔一面使複數個工作台5朝相同方向設為相同移動量在同步狀態下進給移動。另外，各個進給馬達15通常為伺服馬達或附有減速機的伺服馬達(servomotor)，且具備有編碼器(encoder)而構成為可數值控制。
在第4圖的例子中，線性滑軌4與工作台5 的滑動引導32設為由凹凸引導面所形成的開放式的引導構造。由於此開放式的引導構造，工作台5形成為可藉由從線性滑軌4上提而簡單地自加工機基座3移除的構造。採用開放式的引導構造，是為了可與工件7的加工內容相對應，藉由工作台5相對於線性滑軌4的簡單的裝卸作業從而容易地進行工作台5的追加、拆除。
工作台5的裝卸作業或追加、拆除，主要是在工作機械2的製作階段中，由熟練的技術者一面確認、調整工作台5的平行度、直角度、以及齒條13/齒輪14的咬合程度等一面進行，但只要可進行上述的確認、調整，則工作台5的裝卸作業或追加、拆除也可在工作機械2的製作階段之後(例如在工件7的加工階段)中由熟練的技術者來進行。藉由工作台5的裝卸，從而可實現適用於加工的形狀、尺寸的工作台5和/或安裝於工作台5的適當旋轉速度、轉矩的進給馬達15的選定和/或組合。
第5圖顯示另一引導構造的單側的一部分。第5圖的引導構造是在由凹凸引導面所形成的滑動引導構造附加壓板26及安裝螺栓27而將引導構造設為拘束式，以防止工作台5的浮起的具體例。工作台5相對於線性滑軌4的裝卸以下述方式進行：鬆開安裝螺栓27，將壓板26由滑動引導32的底面移除，並將工作台5自線性滑軌4往上方提起。
另外，引導構造亦可構成為如方型形狀、楔形形狀、或鳩尾槽形狀等的拘束式的構造。在如方型形 狀、楔形形狀、鳩尾槽形狀等的拘束式的引導構件中，工作台5相對於線性滑軌4的裝卸藉由下述方式進行：在線性滑軌4的端部，朝線性滑軌4的引導方向以抽屜式插入拔出工作台5。該引導構造不限定於滑動引導，亦可設為藉由滾珠或滾輪進行的滾動引導。
第9圖顯示控制裝置20的具體性構成。控制裝置20是以電腦數值控制方式所構成，如上所述，具有與工作台5的台數相對應的數量的工作台控制單元21用以控制工作台5的進給，而且具有數值控制方式的加工頭部控制單元22用以於加工時控制加工頭部6的加工運動及工作台5的進給運動。工作台控制單元21中，為了使兩台工作台5設為不同動作而個別地以單獨狀態移動，內建有工作台單獨模式的程式，而且，為了使兩台工作台5朝相同方向設為相同移動量在同步狀態下移動，內建有工作台連動模式的程式。此外，加工頭部控制單元22是與工件7的加工種類和/或加工材料相對應而內建有各種加工內容的加工程式。因此，在工作台單獨模式、工作台連動模式下的工作台5的進給運動(進給移動)及各種的加工內容，均可在程式的範圍中容易地變更。
第1圖顯示工作台單獨模式時的兩台工作台5的原點位置。在圖上分別有A工作台5位於線性滑軌4的左側，以及B工作台5位於線性滑軌4的右側，A及B工作台5的位置是各工作台5的原點位置，同時也是工件交換位置。因此，未加工的工件7是在各個工件交換位 置藉由作業員或圖未顯示的工件處理(work handling)裝置來供應至工作台5的預定位置，且藉由圖未顯示的夾持手段來固定，而被載設在工作台5。
在工作台單獨模式的加工時，工作台控制單元21首先僅使A工作台5移動至加工頭部6下方的工件加工位置，且在該位置對加工頭部控制單元22給予動作指令。此時，加工頭部控制單元22會根據內建的加工程式來使加工頭部6作動，而對工件7進行期望的加工，並且在加工中，對應需求使工作台5與工件7一併往X軸方向移動，進行工件7的加工進給。
在A工作台5的工件7的加工完成後，加工頭部控制單元22對工作台控制單元21傳送加工完成的指令。工作台控制單元21使已加工的工件7與A工作台5一併往左側的工件交換位置移動，等待工件交換。在此，作業員或圖未顯示的工件處理裝置會在該位置將已加工的工件7從A工作台5移除，並將未加工的工件7供應至左側的A工作台5，以備於後續的加工。
在左側的A工作台5的工件7加工的期間，作業員或圖未顯示的工件處理裝置將未加工的工件7供應至右側的B工作台5，藉由圖未顯示的夾持手段將未加工的工件7載設至B工作台5。因此，在左側的A工作台5的工件7的加工完成且A工作台5復位至原點位置之後，右側的B工作台5的工件7會緊接著往加工頭部6的下方位置移動，形成可加工的狀態。在工作台5的移動中，為 了使兩台工作台5不會同時動作而衝突，只要一方的工作台5未復位到其原點，則控制裝置2就將另一方的工作台5禁止移動以使其不作動。據此，左右的工作台5不會錯誤移動而衝突。
如此，工作台單獨模式會藉由使一方的工件7的加工動作、和另一方的工件7的供應或移除的作業交替地反覆進行，從而依序有效率地對工件7進行所需的加工。通常，工件7的供應或移除的作業比工件7的加工時間還短，所以會在工件7的加工中結束。因此，工件7的供應或移除或裝卸的作業時間不會插入到工件7的加工時間中，而不會實質地佔用工作機械2的稼動時間。因此，會相應地使稼動率提高，而且生產性也會大幅地提升。
在前述的步驟中，複數個工作台5執行與托盤相同的功能。因此，在本發明的彈性複數工作台裝置1中，無須複數個托盤和/或托盤交換裝置、以及這些構件的廣大設置空間和/或設置費用等等，即可基於廉價並且簡易的構成，藉由複數個工作台5的進給移動從而獲得與托盤交換裝置相同的功能。當然，由於沒有托盤交換器，因此不需要其複雜的構造及控制，也不用托盤交換時間。
接著，第2圖是顯示工作台連動模式時的兩台工作台5的原點位置。如第2圖所示，A工作台5與第1圖同樣地位於線性滑軌4的左側，B工作台5沿著線性滑軌4朝左方向移動而接近於左側的工作台5，而形成在其接近狀態下的隔著一定距離、或距離為零的抵接狀 態。在該接近狀態下，兩台工作台5各自位於原點位置，且將跨越兩台工作台5的一個較長較大的工件7保持在原點位置(亦即工件交換位置)。
在此，工作台控制單元21是根據工作台連動模式的程式，使A及B工作台5以相同方向、相同速度在同步狀態下移動達相同移動量至加工頭部6下方的工件加工位置。在該位置，加工頭部控制單元22使加工頭部6作動，對一個較長的工件7進行期望的加工。在加工完成後，工作台控制單元21使已加工的工件7與A及B工作台5一併移動至左側的工件交換位置(亦即原點位置)。在該位置，進行已加工的工件7與未加工的工件7的交換。另外，工件交換位置亦可不是左側，而是設定於右側。兩台工作台5移動時，通常兩個齒輪14的相位不同，所以齒條13與齒輪14之間的齒隙(backlash)可藉由相位的差異來防止於未然。
如此，A及B工作台5是朝同一方向在同步狀態下移動達相同的移動量，從而即便未加以機械性拘束，也可在被稱為移動的同步控制的程式的範圍中，使其以在兩者之間無相對性接近或分離的狀態移動。而且，較大的工件7其重量也會增加，且會在移動時或加工進給時為了加減速而需要較大的動力，不過，由於兩台工作台5各自具有進給馬達15，所以即便不進行進給馬達15的輸出變更，也不會有進給移動時的動力不足。兩個進給馬達15會進行快速的加減速而減少移動時的時間損失，有助於 加工效率的提升。如此，在工作台連動模式中，自走式的複數個工作台5恆常地藉由相應連動數份量的進給馬達15進行驅動，所以可對於較大的工件7適當地進行處理。此點為自走式工作台5的一大有利點。
第3圖顯示的例子，是在工作台連動模式時，對應需求將板狀的副工作台16載放於兩台工作台5的頂面，並藉由工作台5的頂面與副工作台16的底面的摩擦力來拘束兩台工作台5。各個工作台5於移動方向的前後位置具有複數個(例如兩個)托架17，且藉由這些托架17來支撐副工作台16的底面。這些托架17會抑制工作台5重量的增加並擴大工作台5的頂面面積、確保工件7的載設面、消除副工作台16的撓曲、穩定地支持工件7，並且在工作台5之間形成所需的空間(收納空間)。
如第8圖(1)所例示的方式，工作台5與副工作台16也可對應需求藉由副工作台16的定位銷28與工作台5的定位孔29的嵌合，從而正確地組合為定位狀態，另外，如第8圖(2)所例示的方式，也可藉由自副工作台16插入的固定螺栓30與工作台5的螺孔31的螺紋鎖固組合為鎖固狀態。在工作台連動模式中，這樣的組合會在受到非預期的外部干擾而於一方的工作台5發生進給移動的同步偏差時，確保兩台工作台5的進給移動的同步控制，所以很有效。如此，在工作台連動模式時，兩台工作台5不需要夾套式之類的機械性連結構造，當然也沒有連結作業，即可在控制程式的範圍中以同步狀態連動而使共同的 工件7進給移動。
接著，第10圖顯示的例子，是在工作機械2的加工機基座3的頂面設置用以防止切削粉和/或切削液的侵入的線性滑軌蓋件18。線性滑軌蓋件18由複數個頂板型的板材所構成，且以藉由疊合而伸縮自如的方式構成，設置在加工機基座3的端部與工作台5之間、及工作台5彼此之間，隨著工作台5的移動而根據疊合程度的變化伸縮，以防止切削粉和/或切削液侵入至線性滑軌4於未然。工作台5的托架17在工作台5的端部和工作台5彼此之間支撐副工作台16，並且在下方形成空間。在線性滑軌蓋件18的縮小狀態時，這些空間也被利用作為收納重疊狀態的線性滑軌蓋件18的空間。
另外，第11圖顯示的例子，是為了防止切削粉和/或切削液的飛散，而以加工機蓋件19覆蓋工作機械2的周圍。加工機蓋件19設置在加工機基座3的上空間，且以容許加工頭部6的運動的狀態覆蓋柱體8、橫樑9、滑動座架10、滑體11及加工頭部6，而在一方側面具有附有門扉的窗23，用以進行加工頭部6的運動的確認和/或資料設定，而且在加工機基座3的一方或雙方的側面具有滑門式門扉24，用以進行工件7的放入取出或工作台5的追加、拆除，並在左右的中間位置具有升降自如的閘門25。另外，為了較長的工件7的放入取出，加工機蓋件19對應需求在柱體8的靠近中心處具有單開式門扉34。
閘門25位於工件交換位置與工件加工位置 之間，在平常時下降，而在加工中防止來自工件加工位置的切削粉和/或切削液的飛散，從而防止在工件交換位置的待機中的工件7受到切削粉和/或切削液的汙染。工件7從工件交換位置往工件加工位置移動時，或反之從工件加工位置往工件交換位置移動時，閘門25藉由氣壓缸等圖未顯示的致動器從下降位置上昇，允許工作台5及其上的工件7的通過，而使工作台5及工件7成為可往目標位置移動的狀態。
接著，第12圖例示：於加工機基座3設置A、B及C的三台工作台5，且使各個工作台5位於原點位置的狀態。這些工作台5的原點位置也是工件交換位置，工件7在各個工件交換位置固定在工作台5。
第12圖中，在工作台單獨模式時，以一個例子而言，工作台控制單元21最初使圖面上左側的A工作台5朝右方向移動，在工件加工位置將工件7加工，並在加工後使該工作台5返回至原點位置，接著，使中間的B工作台5朝左方向移動，在工件加工位置將B工作台5的工件7加工，在加工後使該工作台5朝左方向移動並待機，最後，使右側的C工作台5朝左方向移動，在工件加工位置將工件7加工，在加工後使該工作台5返回至原點位置，然後使待機中的B工作台5朝右方向移動而返回至原點位置。
此外，第12圖中，在工作台連動模式時，較大的工件7是利用兩台工作台5或三台工作台5來加 工。因此，工作台控制單元21將B工作台5對於A工作台5設為連接狀態、或將B及C工作台5對於A工作台5設為連接狀態，且將連接狀態的位置設為加工的原點位置，使這些工作台5在同步狀態基於相同方向、相同速度、相同移動量移動，來進行較大的工件7的加工。此時，副工作台16也對應需求放置於兩台或三台工作台5之上，且將較大的工件7予以固定。另外，也可僅將B及C工作台5設為連接狀態，假設連接狀態的B及C工作台5為一個工作台，並在連接狀態的B及C工作台5(一個工作台)與A工作台5之間交替地進行加工與工件交換。
有關工作台5相對於加工機基座3的裝卸作業(也就是工作台5的追加/拆除的作業)，若為工作台5的追加作業，只要使用起重機或升降機等將追加對象的工作台5放置在加工機基座3的線性滑軌4之上，並使齒條13與齒輪14咬合即可，此外，若為工作台5的拆除作業，只要將拆除對象的工作台5自加工機基座3的線性滑軌4之上提起，並使齒條13與齒輪14解除咬合即可。因此，相比於進給螺桿單元方式的進給裝置，此種工作台5的追加/拆除的作業可簡單地在短時間之中進行。另外，當齒輪14朝齒溝方向對齒條13的齒溝接近並咬合時，若齒條13及齒輪14的齒形在咬合開始側為前端較細的形狀，則齒條13及齒輪14的咬合可以流暢地進行。
在第12圖中，工作台5為三台，但也可設為三台以上的台數。第13圖是於加工機基座3的線性滑軌 4設置A、B、C及D的四台工作台5作為一例的例子。在四台工作台5的配置中，工作台單獨模式及工作台連動模式也可以與第12圖同樣的方式設定。如此，在加工階段中預測到會有工作台5台數的追加時，可有備於其追加，將加工機基座3於工作機械2的製造、組裝階段中製作成尺寸沿X軸方向較長。
在將加工機基座3製作成尺寸沿X軸方向較長的情況中，在工作台單獨模式時，四台工作台5例如於右側端依序排列，且根據四步驟的加工從右側端往加工位置移動，於在加工位置進行的加工之後朝左側端依序移動。因此，四個工件7會在從右側端往左側端依序移動的過程中，依序在加工位置接受相同的加工或藉由工具交換接受不同的加工。
如上述，工作台5台數的增加僅藉由沿X軸方向充分夠長的加工機基座3的存在即可達成，因此無需如托盤交換裝置般的空間即可進行。而且，即便工作台5的台數增加、工件7變大且其重量也增加，由於進給馬達15的台數也會因為工作台5的數量增加而增加，所以無論增加重量為何，工件7的進給速度或動力均不會降低。
而且，第14圖顯示：於一台加工機基座3設置兩台加工頭部6，並且於加工機基座3配置A、B、C及D的四台工作台5的狀態。在工作台單獨模式時，A及B的兩台工作台5的工件7依序從左往右方向移動，由對應的左側的加工頭部6來加工，而右側的C及D的兩台工 作台5的工件7依序從右往左方向移動，由對應的右側的加工頭部6來加工。兩台加工頭部6的加工內容可為相同，或也可為不同內容。
此外，第14圖中，在工作台連動模式時，工件7與第1圖同樣將A及B的兩台工作台5設為連動狀態，而且將C及D的兩台工作台5設為連動狀態，且對應需求藉由適當長度的副工作台16來加以固定，以藉由兩台加工頭部6個別地、或同時地接受所需的加工。工作台連動模式也可將三台工作台5或四台工作台5設定為連動狀態。
在第14圖中，若加工機基座3充分夠長，而可使四台或四台以上台數的工作台5例如配置在比左側的加工頭部6還靠左側處，則這些工作台5之上的工件7也會形成為：在從左端往右端移動的過程中，藉由兩台加工頭部6依序接受相同的加工、或不同的加工的狀態。
在以上的具體例中，加工頭部6具備有可藉由自動頭部交換裝置對滑體11進行交換，且可裝設切削、研削、研磨等加工工具的心軸12，但也可構成為無頭部交換裝置的型式、或不可進行工具交換的型式的心軸12。這些型式的心軸是基於來自控制裝置20的加工頭部控制單元22的指令，藉由自動頭部交換裝置或機外的自動工具交換裝置所供應，並與加工內容相對應來對於滑體11安裝、或被移除。另外，如已記載的方式，心軸12也可藉由圖未顯示的滑體11的自動頭部交換裝置進行交換、選 擇。
補充說明1：如以上方式，本發明是對大型的門型加工中心機等工作機械沿X軸的方向附加複數個工作台，且為了使這些工作台各自移動、或者一併同時地移動而依各工作台安裝進給馬達，且各自地控制這些進給馬達，從而成為可在安裝於其他工作台之上的工件的加工時間中進行積載在各工作台的工件的裝卸的狀態。因此，根據本發明，工件相對於工作台的裝卸作業可有效率地進行，藉此提升生產性。
以本發明的特徵而言，藉由於各工作台安裝進給馬達，從而可不附加對於高速加工的對應及對於高輸出高轉矩加工的對應複雜的構造，而且還可獲得下述有利點：於工作台連動模式時，還藉由在齒條與齒輪的兩個以上的咬合位置的相位的差異，從而消除了由齒條與齒輪的咬合所產生的齒隙的問題。
此外，還可建構：藉由使複數個工作台連動，使加工範圍(工件的長度)也倍增，且可藉由加工機蓋件確保在高速加工下的安全作業，並且還附加自動化的彈性的工作機械用的加工機工作台機構。
從使用者觀點(user side)所見的極為新穎的大型工作機械是一台機械中不採用複雜的構造就達成生產性的大幅提升、維護作業的簡單化及加工範圍的大幅擴大，但本發明可提供一種彈性複數工作台裝置，其不但能夠達成所述效果，而且還可對應工件的材質、粗、精細等 加工程序，並且可一面確保其對應一面將購入時的成本提升抑制至最小限度。本發明在可滿足上述課題的觀點方面很有意義。
大型的門型加工中心機等工作機械非常高單價，所以一台機械如何可有效率地使用會對總加工步驟時間的增減帶來很大的影響。因此，特別是對如大型航空機的構造零件般具複合角度的複雜加工，一般使用安裝有可傾斜及旋轉的兩軸加工頭部且整體為五軸的加工機。就五軸加工機而言，因工件較大、自身重量重，所以開發的目標在於：除了可在一次的工件設置中藉由三軸控制進行加工的能力之外，還可藉由可傾斜及旋轉的兩軸加工頭部的存在而對應三維的複雜及複合角度加工，從而提升效率。
另外，為了能夠對應多樣化的工件材質，具有主軸交換裝置的大型機也普及化，且選擇具有可對應加工內容的主軸馬達的主軸銑頭(milling head)來進行加工。在對如此的大型五軸機安裝大型工件的胚(blank)材時、及在一次加工結束而遷移至二次加工時，要由工作台移除已完成一次加工的工件，且為了進行二次加工而將進行過複雜加工的工件的在加工機工作台上設置成正確的姿勢、位置會耗費相當的精力與時間，一般而言會耗費全加工步驟的25至30%或其以上的時間，而使機械加工的實際時間成為淨75至70%左右。尤其一般認為：在因為高單價的機械造成工件交換時間與其安裝時間增多時，會使得生產性大幅下降而成為瓶頸。
就其對策而言，藉由附加自動托盤交換系統，能夠於機械正在進行加工時進行工件的移除，使托盤本身的交換時間以外的時間全部僅成為工件的加工時間，而能夠使生產性提升。然而，自動托盤交換系統會由於費用增加而延緩其導入。
自動托盤交換裝置由在機械工作台安裝托盤的雙重構造構成。托盤安裝在設置於機械工作台上的定位銷，托盤夾持裝置於機械工作台上將托盤予以夾持與解除夾持，由於此種構造，使得工作機械的機械構造的剛性降低，也增加了製造成本。在該自動托盤交換裝置中，將一方的托盤交換為另一方的托盤的順序，必須在使一方的托盤從機械工作台移動至機械的外側後，將另一方的托盤移動至位於機內的機械工作台上並予以夾持，所以需要兩個托盤以上的更大空間，且必然需耗費兩個托盤放入取出的移動時間。本發明中，托盤交換的動作可藉由複數個機械工作台的同時位置移動所進行的動作來進行，因此不須交換時間，而且是工作台上沒有托盤的構造，所以也沒有機械剛性的損失。
自動大型托盤交換機，需要有將載置有自身重量重的大型工件的托盤工作台予以由機械內放入取出的構造，因而其製作費用也會增加，且無法省去托盤交換時間。此外，要加工的工件的長度也被限制在與托盤工作台的長度大致相同的大小，所以為了要將其範圍以上的較長工件加工，而被迫要導入更加大型的機械，需要進一步 的大規模投資。
如上述的專利文獻1(日本特開平05-293731號公報)所示，已提案有一種機械性構造，可藉由卡止桿和夾套進行連結以連結兩台工作台，而且，如專利文獻2(日本特開2009-220217號公報)所示，採用相同的機械性連結構造以連結兩台工作台，並且還附加托盤交換系統從而達成其目的。
然而，如上陳述，這些機械性工作台的連結方法會由於複雜的構造使得維護的問題隨之而來，且在托盤型式中依然還殘留有托盤交換時間的必要性及其機械性構造的維護問題。
本發明未在各工作台設有機械性連結系統，而是在各工作台安裝X軸方向的進給馬達，並採用藉由齒條與齒輪的咬合所形成的進給構造，從而不附加高單價的自動托盤交換機就能以一台大型五軸門型加工中心機獲得與其同等的效果，並且不須托盤交換時間，而且連工件長度也可藉由使複數個工作台連動的控制來加工為一台工作台的兩倍(兩個工作台連動的情形)或與連動的工作台的數量相對應的倍數的工件長度。
再者，在使用鋁材的大型航空機的構造零件等的加工中，所採用的加工方法，是以高輸出的主軸馬達使主軸(心軸)的速度上升至兩萬轉前後來進行高速加工，藉此縮短加工時間。為了以其高速心軸進行銑削加工，必須具有使安裝於工作台上的工件以每分25公尺前後的 高速進給的功能。
就其對策而言，一般而言，不但要附加大型進給馬達，而且必須還要考慮加工機基座構造的強化，以承受因為使重量增加的工作台及積載工件的總重量急遽加減速所產生的大應力，這也會招致其對應費用的增加。
本發明是使工作台自身重量輕量化，且以最低限度的費用附加可涵蓋到機械的X軸移動量的最大限度的副工作台，從而可藉由不僅可對應高速進給加工、而且還可對應到各工作台移動量的兩倍(兩個工作台連動的情形)的副工作台的附加而使機械加工範圍倍增，並且也能夠將其製作費用抑制為最小限度，此外，由於在各工作台載設有進給馬達，且在使工作台連動的狀態下同時地驅動與工作台同數量的進給馬達，故而可獲得與其倍數相對應的進給馬達的推力，即便工作台的重量增加，也可得到利用一個工作台獲得的高速進給速度，以及適當的增加減速。
藉由複數個進給馬達的同步狀態的驅動，使複數個進給馬達對安裝於一個心軸的切削工具同時動作，而獲得了相應複數個進給馬達份量的推力，所以會增大切削能力。特別是，若對於大型工件的切削能力提升，其加工時間的節約就會大幅地改善。而且，還可升級(upgrading)成符合其進給方向推力的大輸出的主軸馬達，進一步提升生產性。
齒條/齒輪的進給裝置的缺點在於會有因齒輪間的咬合的欠佳所造成的齒隙問題，就其對策而言，如 專利文獻3採取利用組合軸承等而成的構造來予以消除的方法、以及並列排列兩個齒輪而從兩個齒輪中的不同齒輪的齒接觸面解決齒隙的問題的方法等。或者，還有藉由齒輪的雙重構造來去除齒隙的方法。
在兩個以上的工作台為藉由副工作台一體化而成的狀態(也就是工作台連動模式)中，是在兩個以上的齒輪與齒條咬合時，驅動齒條使其分別與齒輪中的不同的齒面接觸，所以可防止在兩個以上的齒輪間的齒隙，也不須附加複雜的構造。
本發明的工作機械具有加工機蓋件功能。加工機蓋件功能是將因高速加工所切削出的高速且大量飛散的切削粉收納在機內，可簡易地對應由工作台連動模式所形成的加工長度倍增的功能。此系統能夠排除複雜的構造，並以簡易的構造進一步應用組合以往使用的構造物來將系統製作成本抑制於最低限度，且能夠實現機械加工的生產性的大幅提升、以及使機械加工範圍倍增，因此可使滿足機械使用者所需的要求得以實現。
補充說明2：本發明有助於生產性的提升、加工範圍的增大。也就是本發明可實現三軸或五軸控制的大型門型加工中心機的生產性的效率化、以及自此衍生的切削切粉/切削冷卻水的處理對策的自動化，且可一面確保安全性一面達成生產性的提升。當然，本發明也可應用於小型、中型機，但是在大型機中產生的優點最大。
為了加工大型工件，一般而言，普遍使用 大型且門型的銑削加工機或加工中心機，但在工件為大型工件時，會在工件的裝卸耗費相當的時間，且高價的大型門型工作機械實際進行加工的時間與工件裝卸的時間的比率一般來說為3：1至2：1，在以單機使用大型門型機時，機械實際未進行加工的時間相對於總步驟時間的比率會比一般的工作機械變多。這是一種非效率的狀態，且為以單機使用門型機時的現狀。
自動托盤交換機是為了解決上述的現狀，而將工作台予以托盤化，且將托盤的搬出、搬入設為自動化。然而，將大型的工件及積載該工件用的大型工作台/托盤移動至機外、並將載積有新工件的托盤移動至機內用的機構必須有可承受其重量和/或動作的移動滑件及動力，而使其成本增加，而且自動托盤交換機的設置空間必須增加為托盤大小的數倍，且必須是機械安裝空間的倍數或者其以上的空間。再者，托盤交換時間大致需要10分鐘至15分鐘前後。
本發明中，全部的機床工作台都可藉由工作台控制裝置進行控制，利用安裝於在各機械工作台所安裝的獨立的進給馬達的齒條與齒輪驅動系統，不但可單獨移動，也可同時移動。
依據此功能，在安裝有兩個工作台(A與B)的情況，在A工作台的加工完成後，A工作台會朝其原點的位置也就是工件的交換位置開始移動，與此同時，裝設有新工件的另一個B工作台會從B工作台的原點也就是工件切換位置 朝位於心軸之下的加工開始位置移動。藉由雙方工作台的同時移動動作進行的工作台位置交換動作不會耗費時間。這是因為藉由本發明可達成：在機械加工步驟結束後，全部的機械工作台必須復位到這些機械工作台的原點，而且在其原點復位的動作進行時，同時使另一方的機械工作台移動到加工位置。換言之，藉由本發明，托盤的交換時間會成為零。
托盤交換裝置的長處在於：在將裝設於一個托盤的工件在機械內進行加工時，可利用另一個位於機外的托盤進行工件的裝卸，從而提升生產性。
本發明在沿著X軸方向的線性滑軌上依兩台以上的每個工作台裝設各自的進給裝置(齒條/齒輪與齒輪驅動用的進給馬達的組合)，並且，在工作台單獨模式時使複數個工作台個別地進給移動，而在工作台連動模式時使複數個工作台在同步狀態下設為相同移動量進給移動，本發明藉由上述的手段使生產生提升，而且還可在製造成本暨機械安裝空間方面進行節約。
在各工作台移送至X軸方向的各原點時可進行工件的裝卸，所以在本發明中具有不需要如托盤交換裝置之類的托盤移動動作的優點，在成本方面也由於僅有各工作台的原點移動的動作就完成，所以製造成本也成為最小限度。
本發明中，在構造上藉由僅有對加工機基座追加的齒條與安裝於在各工作台所安裝的進給馬達的齒 輪的組合的簡單構成，從而省去如托盤交換器般利用將托盤向機外搬出並予以搬入的複雜且高價的構造，所以不僅製作成本，就連維護檢驗方面也具有無需特別檢查事項的優點。該兩台工作台可以作為第一步驟用及第二步驟用來進行使用，或者亦可將相同工件以兩工作台進行加工。將三台工作台配置在X軸上時，適合需要第一、二、三步驟的工件。
此外，在工作台連動模式中，複數台工作台是藉由控制裝置的控制而使工作台的間隔固定化並進行同步，藉此在工作台上支持較大的工件。可支持的工件的長度是工作台的長度加上工作台的相對邊的托架的長度後的長度，較大的工件可穩定地在複數台工作台積載於共同的副工作台上。工件的大小可以根據連動的工作台的台數及副工作台的長度的選定對應需求擴張，而且，加工可針對副工作台上的工件連續地對應複數個步驟。
補充說明3：在本發明中，進給馬達的規格可根據工件的加工內容而自由地選擇，藉此提升生產性。一般的加工中心機是選定與其機械特性相對應的進給馬達而予以安裝於加工中心機。為了獲取加工時間，在粗切削加工中，如鈦或不鏽鋼之類堅硬、具有黏性的難削材的加工會利用大型徑的切削工具進行加工。在利用大型徑的銑刀(milling cutter)或鑽頭(drill)進行的加工中，要求強力的馬力及轉矩。
因此，在機械的主軸(心軸)的驅動需要可獲 得大輸出(馬力)、強力的轉矩的馬達。然而，在精細加工中，為了提升加工表面的精細加工程度，必須使用小徑切削工具且使心軸的轉速高速化。同時，在利用高速心軸進行的高速切削中，工作台的進給速度也必須高速化。就可獲得這樣的低速高轉矩加工及高速加工的心軸馬達而言，已有研發一種雙繞組型式馬達。
再者，針對高速加工用，也已有研發一種個別地預備了安裝有高速主軸馬達的銑頭、和安裝有產生高輸出、高轉矩的馬達的銑頭，並可自動地對於滑體軸(Z軸)進行交換的裝置(自動頭部交換裝置)，可根據工件的材質積載最適當的馬達進行對應。
然而，高速加工中，藉由使進給馬達的進給速度也與主軸馬達的高速化併行而高速化，可期望加工能力的倍增，並且為了要快速清除銑刀的各齒所切削出的切削粉，還要求較快的進給速度。因此，有一種不僅提升進給馬達的轉數而且還使連結於進給馬達的滾珠螺桿的螺紋的節距(pitch)加粗，以達成其目的的方法已經普及地施行。
然而，若採用上述的方法，會有減少進給馬達的推進力(轉矩)的缺點。因此，為了要切削如鈦之類的堅硬且具有黏性的難削材，即使安裝多麼高轉矩規格的主軸馬達，若進給馬達的轉矩無法對應主軸馬達，還是會有無法反映出高轉矩主軸馬達的特性的問題，即使利用自動頭部交換裝置或自動心軸交換裝置來交換頭部或心軸， 若無法選擇符合其頭部的特性的進給馬達，還是會有無法充分運用其特性的問題。
在進給馬達也會有進給馬達的安裝空間的問題，在雙繞組中，由於馬達的大小增大，因此一般而言會在進給馬達以高速用或低速用來進行設定。另外，針對高速進給，雖然一般使用將滾珠螺桿的節距加大以提升速度的方法，但轉矩會有大幅地下降的傾向，而無法靈活地對應工件的加工內容，而藉由使用產生粗切削用的轉矩的機械、及可高速加工的精細加工用機械的兩種機械來謀求各步驟的效率化以進行對應。
雖也還有使用線性馬達的技術，但無法對應上述兩種要求，尤其是，與滾珠螺桿比較時，線性馬達有無法獲得同等的高轉矩的傾向，而在滾珠螺桿方面，則會隨著螺桿的長度愈長而愈產生螺桿的扭曲，而且在使螺桿旋轉的型式中，其進給馬達也無法選擇複數個。(在齒條與齒輪的進給裝置中並無此問題點)。而且，在托盤交換型式中，由於是托盤被積載、保持在工作台上的構造，所以要加工安裝在托盤的工件時的進給速度及推力會全部受限於工作台的進給裝置的特性及其進給馬達的特性。
相對於此，在本發明中，可組成一種在X軸上設置複數個工作台並配合加工步驟而決定工作台數量的系統。例如第13圖所示，藉由四台工作台的構成，可設想為下述情形：可考慮在A工作台進行工件頂面的粗切削加工、在B工作台進行工件底面的粗切削加工、在C工作 台進行工件頂面的精細加工、在D工作台進行工件底面的精細加工。於此情形，在被要求粗切削加工的A及B工作台，會為了粗切削而希望藉由大口徑的切削工具提升加工能力，並縮短加工時間。
因此，可選定主軸馬達的低速高轉矩範圍，並在A及B工作台的進給馬達選定並安裝產生高輸出及高轉矩型式者。而且，在加工頭部交換機也可採用：可對滑體軸自動地安裝組建有適應於工件素材的主軸馬達和主軸頭構成(軸承等)的銑頭的型式。
C及D工作台是精細加工用，為了提升加工面的表面的精細度，可將主軸馬達設為高速範圍，而且在C及D工作台的進給馬達方面，能夠使用可選定可獲得高速旋轉及高增加減速的型式而安裝的具有與其加工目的相對應的最適當特性的進給馬達，也可與工件及其加工內容相對應而對進給馬達的選定加以自由地選定，藉此形成彈性的系統。
粗切削加工的情形，是藉由盡可能地將以X軸的動作為中心的工件的安裝姿勢、及加工步驟予以程式化，從而可最大化地獲得其優點。工作台連動模式也可藉由該進給馬達的選擇而獲得很大的優點，這也是本發明的特徵。
A、B、C及D的四個工作台與進給馬達的構成中，在工作台連動模式中藉由軟體將A及B工作台利用副工作台來連動而且藉由軟體將C及D工作台利用副工 作台來連動，而組裝成可加工兩倍長度的工件的工作台構成的情況，於將一方的工作台設定為粗切削、另一方的工作台設定為精細加工用時，在A及B工作台可藉由兩組高輸出、高轉矩的進給馬達將工件對大口徑的切削工具進給，而獲得近兩倍的輸出及轉矩，並且，藉由安裝在分別安裝於兩處的進給馬達的齒輪的進給，從而還可自動地避免齒隙，因而可獲得很大的優點。
藉由軟體使C及D工作台利用副工作台進行連動時，在兩工作台安裝有高速精細加工用的可獲得高速進給、高增加減速的進給馬達，由於有兩個高速進給馬達，所以具有即使工作台長倍增也可獲得與工作台為一台的進給時相同的高速進給、高增加減速的速度的優點。
兩台工作台時，由於兩組的高速進給馬達分別在副工作台的前後安裝於兩處，所以對增加減速也有很大的助益。這也是與根據汽車的兩輪驅動時起步加速度較快的事實同樣的概念。
第14圖中，利用A、B、C、D的四組工作台，單獨模式或連動模式中伴隨時間經過而來的工作台的位置變化時間可藉由同時移動控制而刪減到零。在單獨模式運轉中，最初的動作為：A工作台移動到心軸之下開始進行加工。此階段中，其他全部的三個B、C、D工作台位在機械的右側也就是這些工作台的第一原點，在A工作台的加工作業和在B、C、D工作台的工件交換作業會同時進行。A工作台的加工結束時，A工作台會朝其第一原點也 就是X軸方向的左端移動，與此同時，B工作台會朝向位於心軸之下的加工位置同時向左移動，並開始進行加工。當對於B工作台的工件的加工結束時，B工作台會朝左側移動並停止在其第二原點也就是A工作台的右側，與此同時，C工作台會同時朝向加工位置向左移動，在心軸之下開始進行機械加工。當對於C工作台的工件的加工結束時，C工作台會朝其第二原點也就是B工作台的右側移動，與此同時，D工作台會朝向位於心軸之下的加工位置同時向左移動，開始進行加工。當對於D工作台的工件的加工結束時，D工作台會朝位於X軸右端的其第一原點移動，與此同時，A、B、C工作台會朝右方向移動，而B、C工作台會在最初的第一原點停止，A工作台會同時在位於心軸之下的加工位置停止而開始進行加工。
這個循環將作為具備組合了四個不同機械加工步驟、或一個機械加工步驟的四組工作台的完整的自動循環重複執行，而在這些循環中不會有因工作台位置的變更造成的損失時間。藉此，若工件交換所耗費的時間與加工時間相同或為其以下，則工件交換時間會成為零。在全部為相同工件、相同機械加工步驟的情況，會在加工完成後為了將完成的加工物交換成新的工件，而使其機械工作台朝其原點位置移動。在工件需要四個不同加工步驟的情況，為了要使其連續步驟自動化，需要依各工作台機械工作台建立一組半完成品的庫存，以便對其連續供給半完成品。尤其是在大型門型機械中，會在機械加工完成之後，為了進行 工件交換而使機械工作台回到原點，利用本發明，可使工作台回到原始位置，並同時使其他工作台移動至加工位置。與具有複數個托盤的自動托盤交換裝置相比，該複數個托盤必須進行藉由機械複雜構造操作的托盤的交換移動，本發明可獲得總加工步驟時間的大幅節約。
作為多樣化的加工對策，為了進一步提升彈性，在各工作台的左端或右端安裝有進給裝置(進給馬達及齒輪)，但進給裝置(進給馬達及齒輪)也可安裝在各工作台的左端及右端兩方。此時，在一方安裝高速進給用的進給馬達，在另一方安裝高轉矩用的進給馬達，且藉由增加控制裝置的軸數(控制對象的馬達的控制系統)並對控制裝置進行控制對象的選擇指令、以及記憶進給裝置的位置及特性，從而可將工作台的進給速度及進給力區分使用。即使在此情形，也藉由安裝於各工作台端的托架來預備用以進行進給馬達的安裝的空間。
補充說明4：本發明也可應對並適用於高速加工。近年來，由於新的切削工具的發展和/或機械的進給機構的提升，使得高速重切削加工愈普及，並且，由於切削工具的切削能力的增加使得大量的切削切粉會高速地飛散，而且為了防止因高速加工所引起的切削工具的發熱，還必須對加工部分流通大量且高壓的切削水，因此，需要進行切削粉處理，且切削水會大量、而且強力地飛散，結果會發生危險狀態，如此，為了避免作業者的危險性及防止破壞工廠環境，加以適當處理就會成為課題。
因此，本發明在例如使兩台工作台移動並使任何一台停止在左右端的原點而進行工件的裝卸的作業時，藉由可移動型特殊的加工機蓋件的功能，不論在工作台單獨模式的作業、或在工作台連動模式的作業均以同一加工機蓋件來防止切削粉的飛散及切削水的噴濺。因此，作業者可安全地進行所需的作業，而且也可保持機械工廠的環境美化。
於本發明上述的系統化中，在工作機械(特別是具有複數工作台的大型門型加工中心機或銑削加工機等)中，能夠藉由：在工作台單獨模式下的工件加工位置及工件交換位置交替進給移動而進行無浪費時間的工件供應、工件加工、工件交換；藉由在工作台連動模式下的同步控制對應複數倍大小(長度)的工件；還有加工機蓋件的採用；而具有生產生性提升、確保安全性的複合特性，所以可基於節省空間以低成本實現高速加工系統的自動化。
本發明主要適用於門型加工機械而有所助益，而且也可適用於複合型的工作機械、泛用型的工作機械、專用型的工作機械。

Claims (9)

  1. 一種彈性複數工作台裝置(1)，在工作機械(2)中，該工作機械(2)係藉由加工機基座(3)的長邊方向的線性滑軌(4)而在工件加工位置與工件交換位置之間移動自如地支持工作台(5)，且設置有可相對於加工機基座(3)在工件加工位置朝多軸方向移動的一個或兩個以上的加工頭部(6)，並在工件交換位置將工件(7)固定在工作台(5)，在工件加工位置藉由加工頭部(6)將固定於工作台(5)的工件(7)進行加工，而在工件交換位置移除已加工的工件(7)，其中該彈性複數工作台裝置(1)構成為：對線性滑軌(4)以移動自如的方式設置兩個以上的工作台(5)，使安裝於各工作台(5)的齒輪(14)與固定於加工機基座(3)的長邊方向的齒條(13)咬合，且在各工作台(5)的進給移動時，藉由載設在各工作台(5)的進給馬達(15)來驅動齒輪(14)，且藉由工作台控制單元(21)來控制進給馬達(15)，從而使工作台(5)進給移動；並且在工作台單獨模式時，藉由工作台控制單元(21)將各工作台(5)的移動獨立地控制，而並行地交替地進行：在工件加工位置藉由加工頭部(6)將固定於各工作台(5)的工件(7)進行加工的步驟、在工件交換位置將未加工的工件(7)固定於各工作台(5)的步驟、以及在工件交換位置移除固定於各工作台(5)的已加工的工件(7)的步驟；而且 在工作台連動模式時，在工件交換位置將共同的較大工件(7)固定於兩個以上的工作台(5)，且藉由工作台控制單元(21)將兩個以上的工作台(5)的進給移動以相同方向、相同速度設為相同移動量在同步狀態下進行控制，而在工件加工位置藉由加工頭部(6)將固定於兩個以上的工作台(5)的共同的較大工件(7)進行加工後，在工件交換位置移除固定於兩個以上的工作台(5)的已加工的較大工件(7)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的彈性複數工作台裝置(1)，其中，在線性滑軌(4)以裝卸自如的方式設置兩個以上的工作台(5)，且藉由對於線性滑軌(4)進行工作台(5)的追加、拆除，從而將複數個工作台(5)設為預定的組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的彈性複數工作台裝置(1)，其中，在工作台連動模式時，在兩個以上的工作台(5)架設共同的副工作台(16)，且在藉由工作台控制單元(21)將兩個以上的工作台(5)的移動以相同方向、相同速度設為相同移動量而在同步狀態下進行控制的過程中，藉由摩擦、嵌合及鎖固的任一種方式拘束兩個以上的工作台(5)與副工作台(16)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的彈性複數工作台裝置(1)，其中，於各工作台(5)的移動方向的相對邊安裝托架 (17)，且藉由托架(17)支撐工作台(5)，並且在相對邊的附近形成空間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的彈性複數工作台裝置(1)，其中，將齒條(13)的齒部設為朝向上方或朝向水平並安裝於加工機基座(3)，使齒輪(14)可自上下方向或水平方向對齒條(13)進行咬合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的彈性複數工作台裝置(1)，其中，對滑體(11)附加設置自動頭部交換裝置，而可選擇適合於工件(7)的切削條件的心軸頭部或心軸(12)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的彈性複數工作台裝置(1)，其中，使兩個以上的加工頭部(6)的加工內容不同，且在兩個以上的工作台(5)從加工機基座(3)的一方往另一方進給移動的過程中，依序執行依各個加工頭部(6)不同的加工。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的彈性複數工作台裝置(1)，其中，在加工機基座(3)的線性滑軌(4)的頂面設置線性滑軌蓋件(18)，防止切削粉和/或冷卻、切削液侵入至線性滑軌(4)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的彈性複數工作台裝置(1)，其中， 以加工機蓋件(19)圍繞工作機械(2)整體，防止加工時的切削粉和/或冷卻、切削液的飛散。
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