(57)【要約】【課題】工具の受け渡しを安定して行うことができ、ワークの加工精度の低下や騒音の発生を抑制することができる工作機械システムを提供する。【解決手段】工作機械システム１０は、ワークＷを加工する工具Ｔが着脱され、旋回アーム３２を介してワークＷの所望の部位への加工を行う加工主軸３６と、加工主軸３６に対して着脱可能な工具Ｔを複数保持し、回転動作により前記工具を割り出すメインストッカ８０ａ、８０ｂと、メインストッカ８０ａ、８０ｂとの間で工具Ｔを受け渡し可能に複数保持するサブストッカ１００と、メインストッカ８０ａ、８０ｂとサブストッカ１００との間で前記工具を受け渡す工具受渡機構１４０とを備え、加工主軸３６の旋回中心Ｃ１と、メインストッカ８０ａ、８０ｂの回転中心Ｃ２と、サブストッカ１００における工具受渡機構１４０との工具Ｔの受け渡し位置とが、実質的に同一鉛直平面ＹＺ内にある。【選択図】図２２
2010131708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工する工具が着脱され、旋回アームを介して前記ワークの所望の部位への加工を行う加工主軸と、
前記加工主軸に対して着脱可能な工具を複数保持し、回転動作により前記工具を割り出す第１工具ストッカと、
前記第１工具ストッカとの間で前記工具を受け渡し可能に複数保持する第２工具ストッカと、
前記第１工具ストッカと前記第２工具ストッカとの間で前記工具を受け渡す工具受渡機構と、
を備え、
前記加工主軸の旋回中心と、前記第１工具ストッカの回転中心と、前記第２工具ストッカにおける前記工具受渡機構との前記工具の受け渡し位置とが、実質的に同一鉛直平面内にあることを特徴とする工作機械システム。
【請求項２】
請求項１記載の工作機械システムにおいて、
さらに、前記第１工具ストッカにおける前記工具受渡機構との受け渡し位置が、前記同一鉛直平面内にあることを特徴とする工作機械システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の工作機械システムにおいて、
前記第２工具ストッカにおける前記工具受渡機構との受け渡し位置が、前記第１工具ストッカにおける前記工具受渡機構との受け渡し位置よりも上方であることを特徴とする工作機械システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械システムにおいて、
前記加工主軸に装着された前記工具を回転駆動する回転駆動源が、前記旋回アームの旋回中心と同軸に配置されていることを特徴とする工作機械システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械システムにおいて、
前記第１工具ストッカには、回転中心から放射状に延びて前記工具を保持する第１保持器が複数設けられ、
前記第２工具ストッカには、前記工具を保持する第２保持器が複数設けられ、
前記工具を受け渡す際、前記第１保持器及び前記第２保持器は、前記第１保持器の前記工具を保持する開口の向きと前記第２保持器の前記工具を保持する開口の向きとが、前記同一鉛直平面内で対向するように配置されることを特徴とする工作機械システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークへの加工を行う加工主軸に対して着脱可能な工具を複数保持する工具ストッカを備える工作機械システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の着脱可能な工具を保持する工具ストッカを備え、加工主軸に装着される工具を交換しながらワークに対する各種加工を行う工作機械システムが使用されている。このような工作機械システムでは、設置スペースの効率向上や隣接する工作機械へのワークの搬送等の観点から占有面積が小さいことが好ましい。特に、工場内等での他の装置との関係を考慮すると、正面視での幅が小さいことが好ましいが、当然、工具ストッカの大きさや工具格納数も必要十分に確保する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、設置スペースを拡大することなく工具収納本数を増加させるため、メイン工具ストッカと共に、それより収納本数の少ないサブ工具ストッカを備えた工作機械システムが開示されている。この場合、メイン工具ストッカから加工主軸に対する工具交換は、該メイン工具ストッカの工具ポットを９０度旋回させた後、旋回アームによって工具を引き抜くと共に、１８０度旋回させて加工主軸に挿入（装着）することで実施される。なお、サブ工具ストッカからも同様にして加工主軸との間で工具の受け渡しが行われる。
【０００４】
【特許文献１】特許２００７−１２５６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載の装置では、メイン工具ストッカやサブ工具ストッカから加工主軸へと受け渡す際、工具ポットからの引き抜き、旋回アームによる旋回及び加工主軸への挿入という、少なくとも３アクションからなる動作を要する。
【０００６】
このため、工具の受け渡しに係る動作が煩雑であり、しかも前記の旋回動作を必要とすることから、十分な重量を持つ工作機械であっても当該旋回動作による横揺れや振動を生じ、それがワークの加工精度の低下や騒音の発生を惹起する可能性がある。特に、正面視での幅を小さくした省スペースなシステムでは、前記横揺れ等の影響を可及的に抑えることが望ましい。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を考慮してなされたものであり、工具の受け渡しを安定して行うことができ、ワークの加工精度の低下や騒音の発生を抑制することができる工作機械システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る工作機械システムは、ワークを加工する工具が着脱され、旋回アームを介して前記ワークの所望の部位への加工を行う加工主軸と、前記加工主軸に対して着脱可能な工具を複数保持し、回転動作により前記工具を割り出す第１工具ストッカと、前記第１工具ストッカとの間で前記工具を受け渡し可能に複数保持する第２工具ストッカと、前記第１工具ストッカと前記第２工具ストッカとの間で前記工具を受け渡す工具受渡機構とを備え、前記加工主軸の旋回中心と、前記第１工具ストッカの回転中心と、前記第２工具ストッカにおける前記工具受渡機構との前記工具の受け渡し位置とが、実質的に同一鉛直平面内にあることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、前記旋回中心と前記回転中心と前記受け渡し位置とを実質的に同一鉛直平面内に設定したことにより、工具の受け渡しを前記鉛直平面内で直線的に安定して行うことができ、しかも回転要素や旋回要素の中心軸線が横方向にずれていないことから、装置全体としての横揺れや振動を抑制し、騒音の発生を抑えることができる。さらに、加工主軸によるワークの加工への前記横揺れ等の影響を抑えることができるため、加工精度も確保することができる。
【００１０】
さらに、前記第１工具ストッカにおける前記工具受渡機構との受け渡し位置が、前記同一鉛直平面内にあるようにすると、前記横揺れ等の発生を一層確実に抑えることができる。
【００１１】
また、前記第２工具ストッカにおける前記工具受渡機構との受け渡し位置が、前記第１工具ストッカにおける前記工具受渡機構との受け渡し位置よりも上方であると、システム全体としての設置スペースを有効に小さくすることができる。この場合、第２工具ストッカが上方に設置されることにより装置の重心が高くなるが、上記のように横揺れ等が防止されているため、システム全体としての安定性を確保することができる。
【００１２】
さらにまた、前記加工主軸に装着された前記工具を回転駆動する回転駆動源が、前記旋回アームの旋回中心と同軸に配置されていると、前記横揺れ等の発生をより一層確実に抑えることができる。
【００１３】
またさらに、前記第１工具ストッカには、回転中心から放射状に延びて前記工具を保持する第１保持器が複数設けられ、前記第２工具ストッカには、前記工具を保持する第２保持器が複数設けられ、前記工具を受け渡す際、前記第１保持器及び前記第２保持器は、前記第１保持器の前記工具を保持する開口の向きと前記第２保持器の前記工具を保持する開口の向きとが、前記同一鉛直平面内で対向するように配置されることで、前記横揺れ等の発生を抑えつつ、工具受渡機構による工具の受け渡しを前記鉛直平面内で容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加工主軸の旋回中心、第１工具ストッカの回転中心、及び第２工具ストッカにおける工具受渡機構との工具の受け渡し位置を実質的に同一鉛直平面内に設定する。これにより、工具の受け渡しを前記鉛直平面内で直線的に安定して行うことができ、しかも回転要素や旋回要素の中心軸線が横方向にずれていないことから、装置全体としての横揺れや振動を抑制し、騒音の発生を抑えることができる。さらに、加工主軸によるワークの加工への前記横揺れ等の影響を抑えることができるため、加工精度も確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る工作機械システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る工作機械システム１０の一部切欠斜視図である。図２は、図１に示す工作機械システム１０の正面図である。図３は、図１に示す工作機械システム１０の側面図である。この工作機械システム１０は、ワークＷに対してドリル加工、中ぐり加工及びホーニング加工等を行うものである。以下、工作機械システム１０の向きを特定するために、図２での左右方向をＸ方向（Ｘ１、Ｘ２方向）、高さ方向をＹ方向（Ｙ１、Ｙ２方向）とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する奥行き方向をＺ方向（Ｚ１、Ｚ２方向）（図３参照）とする。Ｘ方向及びＹ方向は、水平面内の所定の一方向であって直交している。
【００１７】
工作機械システム１０は、図２に示す正面視で左側（矢印Ｘ１側）の第１工作機械１０ａと、右側（矢印Ｘ２側）の第２工作機械１０ｂと、これらの第１工作機械１０ａ及び第２工作機械１０ｂを統合的に且つ協調的に制御するコントローラ１２と、着脱可能な工具Ｔを複数保持する工具ストッカ１１とを有する。第１工作機械１０ａと第２工作機械１０ｂとは隣接して平行に設けられており、定盤１３、ワーク移動装置１４及びフレーム１５は共用となっている。これらの定盤１３、ワーク移動装置１４及びフレーム１５は、第１工作機械１０ａ及び第２工作機械１０ｂに専用のものを用いてもよい。なお、本実施形態の場合、第１工作機械１０ａと第２工作機械１０ｂは同構造であり、以下では第１工作機械１０ａを代表的に説明する。
【００１８】
第１工作機械１０ａは、床に固定された定盤１３をベースとして構成されている。定盤１３はＸ方向に幅狭で、Ｙ方向に低い形状である。定盤１３の上面には、ワーク移動装置１４及びフレーム１５が取り付けられている。
【００１９】
ワーク移動装置１４は、定盤１３の上面の正面側（矢印Ｚ１側）に設けられたワークテーブル１９ａ〜１９ｃを備える。該ワーク移動装置１４の上方には、ワークテーブル１９ａ〜１９ｃ上に載置されたワークＷを上部から押圧固定するワーク押圧固定装置１７ａ、１７ｂ（図３参照）が設けられている。本実施形態の場合、ワークテーブル１９ａ〜１９ｃは、１２０°間隔で配置された回転テーブルとして構成される。なお、図１、図２及び図５では、後述する支持体２２、旋回アーム３２等を視認できるように、ワーク押圧固定装置１７ａ、１７ｂを省略して図示している。
【００２０】
図１に示すように、フレーム１５には、工具Ｔを複数収納する工具ストッカ１１として、第１工作機械１０ａ及び第２工作機械１０ｂにそれぞれ対応するメインストッカ（第１工具ストッカ）８０ａ、８０ｂと、これらメインストッカ８０ａ、８０ｂのＺ２側上方に配置されたサブストッカ（第２工具ストッカ）１００とが支持されている。
【００２１】
このようなフレーム１５は、定盤１３の矢印Ｚ方向の両端から上方に延在する４本の支柱１５ａと、これら支柱１５ａ上部で支えられたプレート１５ｂとを有する。前記サブストッカ１００は、プレート１５ｂのＺ２側で立脚した脚部１０５によって支持され、Ｚ方向にやや長い矩形型（楕円型）に構成されている。また、フレーム１５を構成するＺ方向の２本の支柱１５ａが２組、その２本の支柱１５ａの間にはシャッター１０７が設けられ、それぞれの組でシャッター１０７が設けられる。当該シャッター１０７はワークＷの加工の際、切削屑や切削油が左右に装置外へと飛散することを防止している。シャッター１０７は、工具ＴによりワークＷへの加工を行う加工主軸３６のメンテナンス時等に開放される。
【００２２】
第１工作機械１０ａは、定盤１３の上面に設けられたＺ方向に延在する一対のＺレール１６、１６と、Ｚレール１６に案内されてＺ方向にスライドするコラム１８と、コラム１８の正面においてＹ方向に延在する一対のＹレール２０、２０と、Ｙレール２０に案内されてＹ方向にスライドする支持体２２とを有する（図２参照）。Ｚレール１６上でのコラム１８のＺ方向位置はＺ位置センサ１６ａによって検出され、Ｙレール２０上での支持体２２のＹ方向位置はＹ位置センサ２０ａによって検出され、それぞれコントローラ１２に供給される。
【００２３】
コラム１８は、定盤１３の後方に設けられたＺモータ２４の作用下にボールねじ機構２６を介してＺ方向に往復移動する（図３参照）。また、Ｚモータ２４には図示しないロータリエンコーダが取り付けられ、ボールねじ機構２６のボールねじの回転角度を該ロータリエンコーダが検出し、コラム１８のＺ方向位置として前記検出されたボールねじの回転角度が、それぞれのコントローラ１２に送信されるように構成してもよい。
【００２４】
支持体２２は、定盤１３の内部に配置されたＹモータ２８の作用下にボールねじ機構３０を介してＹ方向に往復移動する（図２参照）。また、Ｙモータ２８には図示しないロータリエンコーダが取り付けられ、ボールねじ機構３０のボールねじの回転角度を該ロータリエンコーダが検出し、支持体２２のＹ方向位置として前記検出されたボールねじの回転角度が、それぞれのコントローラ１２に送信されるように構成してもよい。コラム１８及びＹレール２０は、Ｙ方向に適度に長い形状であり、支持体２２を比較的長距離移動させることができる。
【００２５】
図４に示すように、支持体２２は、Ｚ１方向に向いたワークＷに臨む鉛直平面（ＸＹ平面）内で旋回（回転）する旋回アーム３２と、該旋回アーム３２を旋回させるアームモータ３４と、旋回アーム３２の遠心方向端部近傍に設けられ、旋回アーム３２に対して回転自在に支承されてＺ１方向を指向する加工主軸３６と、該加工主軸３６を回転させるスピンドルモータ（回転駆動源）３８とを有する。アームモータ３４は、例えば、ダイレクトモータである。支持体２２は、枠体４０をベースに構成されており、該枠体４０の内部にアームモータ３４が設けられている。アームモータ３４は、枠体４０に固定されたステータ３４ａと、該ステータ３４ａの内側に設けられた中空のロータ３４ｂとを有する。
【００２６】
旋回アーム３２は、ロータ３４ｂの矢印Ｚ１側端部に固定されており、アームモータ３４の作用下に旋回する。支持体２２に対する旋回アーム３２の角度は、角度センサ４１（図１参照）によって計測されコントローラ１２に供給される。
【００２７】
なお、図４からも明らかなように、旋回アーム３２はエンドレスに旋回が可能であるが、最低限１回転（３６０度）の旋回が可能であればよい。加工主軸３６は、旋回アーム３２の旋回中心Ｃ１から距離Ｒだけ離れた箇所に設けられている。
【００２８】
旋回アーム３２において、加工主軸３６が設けられた側と反対側（図４では上側）にはバランサ４２が設けられている。バランサ４２は、クーラント等の液体が入った液体タンクであり、加工主軸３６に取り付けられる工具に応じて、内部の液量を変化させてバランスをとることができる。バランサ４２は金属製の錘であってもよい。該バランサ４２が設けられている箇所以外の旋回アーム３２の内部は中空構造となっている。旋回アーム３２は、支持体２２と比較すると相当に軽量であり、旋回させたときにも支持体２２や第１工作機械１０ａに対する安定性を損なうことがない。
【００２９】
スピンドルモータ３８は矢印Ｚ２方向に突出しており、アームモータ３４と同軸となるように、支持体２２における枠体４０の後面に固定されている。このようにスピンドルモータ３８とアームモータ３４とを同軸上に配置し、つまり旋回アーム３２の旋回中心Ｃ１とスピンドルモータ３８の回転中心とを同軸とすることにより、支持体２２をコンパクトなユニットとして構成することができる。このように、加工主軸３６の軸線上にスピンドルモータ３８が存在せず、旋回アーム３２の中心に近い箇所にスピンドルモータ３８があると、前記のバランサ４２の質量及び大きさが小さくてすみ、支持体２２を全体的にコンパクトにすることができる。
【００３０】
シャフト４４は、ロータ３４ｂの中空部を貫通して設けられ、一端がスピンドルモータ３８の回転軸に固定され、他端が枠体４０から突出して旋回アーム３２の矢印Ｚ１側の側板まで達している。シャフト４４は、旋回アーム３２の矢印Ｚ１側端部及び矢印Ｚ２側端部、並びに枠体４０の矢印Ｚ２側端部の３箇所で、順にベアリング４５ａ、４５ｂ及び４５ｃによって軸支されている。
【００３１】
プーリ機構４６は、ベアリング４５ａとベアリング４５ｂとの間でシャフト４４に固定された駆動プーリ４６ａと、加工主軸３６の矢印Ｚ２方向端部に固定された従動プーリ４６ｂと、これら駆動プーリ４６ａと従動プーリ４６ｂとの間に張架されたベルト４６ｃとから構成される。このようにプーリを用いた駆動機構は旋回アーム３２を軽量化できて好適である。なお、プーリを用いた駆動機構以外にも、例えば、駆動プーリ４６ａをギアへ置換するとともに、従動プーリ４６ｂをピニオンに置換し、サイレントチェーンを利用した駆動伝達機構を用いてもよい。この場合、ギアとピニオンとの間を複数のギア等を介して駆動力を伝達してもよい。
【００３２】
前記プーリ機構４６は、旋回アーム３２内の中空部に設けられており、所定のテンション機構によってベルト４６ｃの張り調整がなされている。このような構造により、スピンドルモータ３８の回転は、シャフト４４及びプーリ機構４６を介して加工主軸３６に伝達される。
【００３３】
加工主軸３６は、旋回アーム３２と一体的に設けられた主軸カバー４８内に収納されており、矢印Ｚ１方向の先端部には工具Ｔが装着されるツールヘッド５０が設けられている。また、矢印Ｚ２方向端部には、ツールヘッド５０に対する工具Ｔのクランプ状態を解除して、工具Ｔを離脱可能にするアンクランプレバー５２が設けられている。アンクランプレバー５２は、旋回中心Ｃ１から見て外向きにやや突出する形状であり、アンクランプブロック５３（図６参照）によって回転中心Ｃの方向に押圧されることにより操作され、工具Ｔをアンクランプすることができる。また、アンクランプレバー５２は、前記アンクランプブロック５３が離れることにより図示しない弾性体によって元の位置に戻され、ツールヘッド５０内の工具Ｔをクランプすることができる。当然、ツールヘッド５０での工具Ｔのクランプ及びアンクランプは、電動で工具Ｔをクランプする機構とすることもできる。
【００３４】
旋回アーム３２の背面側（矢印Ｚ２側）には、ねじ６０によって板ばね等からなるディスク６２を挟持して旋回アーム３２を所定位置に固定する固定装置６４が設けられている。該固定装置６４はディスク６２の背面側と当接する受け座６６と、該受け座６６との間でディスク６２を挟持する押圧片６８とから構成される。前記押圧片６８は皿ばね７０によって挟持方向に付勢されるロッド７２先端部に設けられ、皿ばね７０に抗してロッド７２を前方に押すことでディスク６２の挟持状態を解除し、旋回アーム３２の旋回が可能となる。本実施形態の場合、ディスク６２を板ばねにて構成したため、ディスク６２を挟持した状態で旋回アーム３２が倒れることがなく、該旋回アーム３２の旋回を確実に阻止することができる。
【００３５】
図１に戻り、プレート１５ｂの上面やや左側（Ｘ１側）には、第１工作機械１０ａに対応し、加工主軸３６に着脱自在な複数の工具Ｔを収納した前記メインストッカ８０ａが設けられている。なお、フレーム１５において、プレート１５ｂの上面やや右側（Ｘ２側）には、第２工作機械１０ｂに対応し、メインストッカ８０ａと同機構のメインストッカ８０ｂが設けられている。以下、メインストッカ８０ａを代表的に説明する。
【００３６】
図１及び図６に示すように、メインストッカ８０ａは、矢印Ｚ方向に延在する回転軸８２と、該回転軸８２を駆動するマガジンモータ８３と、回転軸８２を中心として正面視（図２参照）で約２７０度の範囲で放射状に設けられた保持アーム８４とを有する回転マガジンである。各保持アーム８４の先端には工具Ｔを挟持する略Ｃ字状のグリップ（第１保持器）８５が設けられている。グリップ８５は弾性体であって、Ｃ字の開口部から工具Ｔを押し込むことにより弾性的に拡開して工具Ｔが挿入可能となり、挿入された後には閉じて工具Ｔを挟持・保持することができる。また、保持された工具Ｔは、Ｃ字の開口部から引き抜きが可能である。保持アーム８４の数は、例えば１６本程度とするとよい。グリップ８５は、工具Ｔに形成された鍔状の溝部を介して直接的に把持することができ、後述する工具ポット１２６が介在しない。
【００３７】
メインストッカ８０ａは、通常時（加工時や非使用時）、保持アーム８４のない約９０度（保持アーム８４が設けられた前記２７０度の範囲以外）の部分が下向きとされ（図２参照）、全体がプレート１５ｂよりも上方にあるため、コラム１８及び支持体２２の動作の支障とならない。一方、加工主軸３６の工具Ｔを交換する際には、メインストッカ８０ａを回転させて、プレート１５ｂの端から所定の保持アーム８４を下方に指向させる（図５参照）。
【００３８】
具体的には、工具Ｔを保持していない空の保持アーム８４を下方に指向させておき、コラム１８のＺ方向位置を調整した後に、支持体２２を上昇させる。これにより、図６に示すように、工具Ｔが保持アーム８４に保持されるとともに、アンクランプレバー５２がコラム１８上部から垂下されたアンクランプブロック５３に当接して操作され、工具Ｔはツールヘッド５０に対してアンクランプされる。従って、コラム１８を矢印Ｚ２方向に後退させることで、工具Ｔはツールヘッド５０から抜き取られる。
【００３９】
次いで、メインストッカ８０ａを回転させて、これから使用する予定の工具Ｔが保持されている保持アーム８４を下方に指向させ、コラム１８を矢印Ｚ１方向に進出させる。これにより目的の工具Ｔがツールヘッド５０に挿入されるので、支持体２２を下降させることにより、アンクランプレバー５２がアンクランプブロック５３から離間して工具Ｔをクランプすることができる。この後、メインストッカ８０ａを回転させて、図２に示すように、全ての保持アーム８４がプレート１５ｂよりも上方に配置されるように設定する。
【００４０】
このように、メインストッカ８０ａと加工主軸３６との間では、途中で工具Ｔを受け渡すために介在する機構がなく、また保持アーム８４は工具Ｔを直接把持するため、コラム１８、支持体２２及び旋回アーム３２の動作作用下に工具Ｔの着脱操作を直接的に行うことができる。従って、専用の着脱機構等が不要であることから構造が簡素化され、しかも工具の脱着に要する時間が短縮される。
【００４１】
図１〜図３に示すように、サブストッカ１００は、メインストッカ８０ａ、８０ｂのＺ２側で、プレート１５ｂから立脚した脚部１０５によって支持されており、メインストッカ８０ａ、８０ｂの保持アーム８４よりも上方で工具Ｔを保持している。すなわち、サブストッカ１００は、図２の正面視で両メインストッカ８０ａ、８０ｂを跨ぐように設けられることで、２台のメインストッカ８０ａ、８０ｂに同時に対応可能な矩形型（楕円型）の回転マガジンであり、水平平面（ＸＺ平面）内で回転し、工具Ｔの割り出しを行う。
【００４２】
このようなサブストッカ１００は、脚部１０５に固定された略矩形状の枠体であるベースフレーム１１０と、ベースフレーム１１０の外側面を周回するように巻き掛けられたチェーン（移動機構）１１２と、チェーン１１２の下方（Ｙ２方向）で該チェーン１１２と平行してベースフレーム１１０の外側面を周回するように固定されたレール（工具移動レール）１１４とを有する。
【００４３】
前記チェーン１１２は、その矩形状の四隅のうち、１つの隅の内側がモータ（駆動源）１２０により駆動される駆動ギア１２２と噛み合い、他の３つの隅の内側が従動ギア１２４と噛み合い、これによりベースフレーム１１０の外側面に沿うようにして循環駆動可能である。
【００４４】
さらに、チェーン１１２には、その延在方向に沿って複数の保持アーム１１８が並設され固定されている。保持アーム１１８は、前記保持アーム８４と略同形状の略Ｙ字状であるが、工具ポット１２６に係合することで該工具ポット１２６に装着された工具Ｔを間接的に保持するものである。
【００４５】
前記保持アーム１１８は、一端側の狭幅な棒状部分がチェーン１１２に固定され、他端側のフォーク（第２保持器）１１６が垂下された状態で下方（Ｙ２方向）に開口している（図１及び図８参照）。フォーク１１６は、前記保持アーム８４のグリップ８５と異なり、弾性的な機構や可動部等を持たない二又部材である。すなわち、保持アーム１１８は、フォーク１１６の二又部分に挿入された工具ポット１２６（工具Ｔ）を、前記レール１１４との間で囲繞することで、当該工具ポット１２６（工具Ｔ）を保持するものである。これにより、サブストッカ１００は複数の工具Ｔを収納することができる。保持アーム１１８の数は、例えば８０本程度とするとよく、該保持アーム１１８での工具ポット１２６及び工具Ｔの交換は、例えばシステム背面側（Ｚ２側）のレール１１４に図示しない可動部を設け、この可動部を介して作業者が人手により行えばよい。
【００４６】
このように、サブストッカ１００では、モータ１２０を駆動源として、駆動ギア１２２、チェーン１１２及び従動ギア１２４が、保持アーム１１８を介して工具ポット１２６（工具Ｔ）をレール１１４に摺接させつつ移動させる移動機構として機能する。なお、該駆動機構としては、例えば、チェーン１１２に代えてベルト・プーリ機構を用いた構成や、駆動源としてリニアモータを用いた構成等でもよく、要は保持アーム１１８を円滑に移動可能な構成であればよい。
【００４７】
図７に示すように、工具ポット１２６は、フォーク１１６に保持される姿勢での上下左右の面に軸線方向に沿う平面部１２６ａが形成された略円筒形状の容器であり、その端面（前面）には工具Ｔが着脱される装着孔１２８が設けられている。また、左右両側面の平面部１２６ａには、それぞれ軸線方向に直交してＹ方向に延びた左右一対の溝部１３０、１３２が設けられている。
【００４８】
従って、図６及び図７から諒解されるように、一対の溝部１３０、１３０の延在方向（Ｙ２方向）に沿って保持アーム１１８のフォーク１１６が挿入されることにより、工具ポット１２６の上面及び左右側面が保持され、さらに下面がレール１１４に当接されることにより、当該工具ポット１２６（工具Ｔ）全体が確実に保持される。この状態で、モータ１２０によってチェーン１１２が循環駆動されると、フォーク１１６の間に係合された工具ポット１２６（工具Ｔ）は、下面側の平面部１２６ａがレール１１４に摺接しつつ、当該チェーン１１２と共に移動する。そこで、レール１１４は、工具ポット１２６が円滑に摺接可能な材質で構成されることが好ましく、例えば、ナイロン（ポリアミド）やフッ素樹脂等の樹脂性材料が好適である。
【００４９】
図２及び図８に示すように、上記のようにして工具ポット１２６が摺接するレール１１４には、メインストッカ８０ａ、８０ｂにそれぞれ対応するＺ１側位置に一対の切欠き１３４ａ、１３４ｂが形成されている。
【００５０】
図８に示す正面視において、切欠き１３４ａ、１３４ｂは、それぞれメインストッカ８０ａ、８０ｂの回転軸８２とＸ方向位置が一致している。つまり、メインストッカ８０ａ、８０ｂの回転中心Ｃ２と、切欠き１３４ａ、１３４ｂの幅方向（Ｘ方向）の中心位置Ｃ４とがＹ方向で一致している。従って、切欠き１３４ａ、１３４ｂと回転軸８２とが共に同一の鉛直平面（図２２のＹＺ平面）内にあるため、メインストッカ８０ａ、８０ｂの各保持アーム８４は、Ｙ方向に沿った最高位置に割り出された際、切欠き１３４ａ、１３４ｂに対応することになる。この状態で、サブストッカ１００の保持アーム１１８を切欠き１３４ａ、１３４ｂに対応した位置に割り出すことにより、保持アーム１１８と保持アーム８４とを切欠き１３４ａ、１３４ｂを挟んでＹ方向に対向配置させることができる。
【００５１】
このように、工具ストッカ１１では、図８に示す正面視で、グリップ８５及びフォーク１１６の開口同士を鉛直方向（Ｙ方向）に互いに向かい合わせに設定することができる。
【００５２】
そこで、工具ストッカ１１では、各切欠き１３４ａ、１３４ｂに対応するように、つまり、図８に示すように、切欠き１３４ａ、１３４ｂの中心位置Ｃ４とＹ方向で一致した動作中心Ｃ３を持つ工具受渡機構（工具交換装置）１４０を配設している。なお、図８では図面の簡略化のため、切欠き１３４ａ、１３４ｂの中心位置Ｃ４をやや下げた位置に図示しているが、当然、当該中心位置Ｃ４はＹ方向の高さ位置がレール１１４と同一位置である。これにより、グリップ８５及びフォーク１１６の開口同士が互いに向かい合った状態で工具受渡機構１４０を駆動制御することにより、メインストッカ８０ａ、８０ｂとサブストッカ１００との間で工具Ｔの受け渡しを容易に且つ安定して行うことができる。
【００５３】
図９は、工具受渡機構１４０の斜視図であり、図１０Ａは、図９に示す工具受渡機構１４０の側面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示す状態から工具受渡機構１４０のハンド１４６を下降させた状態を示す側面図である。図９、図１０Ａ及び図１０Ｂは、一方のメインストッカ８０ｂ及び切欠き１３４ｂに対応する工具受渡機構１４０を示すものであるが、他方のメインストッカ８０ａ及び切欠き１３４ａに対応する機構は略左右対称に構成される点以外は基本的に同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００５４】
図９及び図１０に示すように、工具受渡機構１４０は、上方（Ｙ１方向）に延び、工具ポット１２６の一対の溝部１３２に係合可能な一対の爪部１４２、１４２を有する略Ｕ字状の係合部材（第２移動部材）１４４と、爪部１４２、１４２間に配置された側面視で略扁平Ｃ字状のハンド（第１移動部材）１４６とを備え、これらがフレーム１４８で支持されている。
【００５５】
前記係合部材１４４は、Ｚ方向に進退するシリンダ機構１５０のロッド１５２に連結された一対のガイドロッド１５４により、Ｚ方向に進退可能である。
【００５６】
前記ハンド１４６は、水平平面（ＸＺ平面）に平行な上板１５６と、該上板１５６のＹ２側に平行して設けられ、上板１５６よりもＺ１方向に突出した下板１５８とを有した扁平Ｃ字状である。上板１５６と下板１５８との間の間隔は、保持アーム１１８で移動する工具ポット１２６がＸ方向から挿通され保持するのに適した距離に設定されている（図１０Ａ参照）。
【００５７】
上板１５６と下板１５８の対向する内面には、例えば、前記レール１１４と同様に工具ポット１２６が円滑に摺接可能な材料からなるものを選択し、さらに詳細には、例えば、ナイロン（ポリアミド）やフッ素樹脂等の樹脂材料や、銅合金やアルミ合金等からなる摺接部材１５６ａ、１５８ａが配設されている。一方、上板１５６及び下板１５８を連結する鉛直方向（Ｙ方向）に沿う背面には、スライダ１６０が固着されている。スライダ１６０は、フレーム１４８に固定されてＹ方向に延在するレール１５９に対し、上下動可能に係合されている。
【００５８】
このようなハンド１４６の側面（図９ではＸ１側）には、Ｘ１方向に延びたシャフト１６２が突設されると共に、図１０Ａに示す側面視で屈曲した形状のリンク１６４が配置されている。リンク１６４は、略中央の屈曲部に形成された貫通孔がフレーム１４８から突出したヒンジピン１６６に軸支されると共に、一端側に形成された長孔１６８にシャフト１６２が挿通される一方、他端側にはＸ１方向に延びたピン１７０が突設されている。ピン１７０は、シリンダ機構１７２によってＺ方向に進退可能なロッド１７４先端のレバー部材１７５の貫通孔に支承されている。また、リンク１６４の屈曲部の背面（Ｚ２側）には、ストッパ１７６が設けられ、該ストッパ１７６に対応するストッパボルト１７８がフレーム１４８から突出している。
【００５９】
従って、シリンダ機構１７２が駆動され、レバー部材１７５がＺ２方向に進退されると、リンク１６４はヒンジピン１６６を支点として揺動し、シャフト１６２が長孔１６８内を移動しつつＹ方向に上下動し、すなわちスライダ１６０を介してハンド１４６がＹ方向に移動する。具体的には、図１０Ａに示すように、ロッド１７４がＺ１方向に前進されると、リンク１６４は上方に揺動し、ハンド１４６がＹ１方向に上昇する。一方、図１０Ａに示す状態からロッド１７４がＺ２方向に後退されると、図１０Ｂに示すように、リンク１６４は下方（矢印θ方向）に揺動し、ハンド１４６がＹ２方向に下降する。リンク１６４の揺動によるシャフト１６２の上下位置（Ｙ方向位置）は、上限位置及び下限位置に設置されたセンサ（近接センサ）１７９ａ、１７９ｂによって検出される。なお、ハンド１４６の上限位置は、ストッパ１７６とストッパボルト１７８との当接によっても規制され、ハンド１４６の下限位置は、ロッド１７４の縮退位置によっても規制される。
【００６０】
このような工具受渡機構１４０は、ハンド１４６がＹ１方向で上限位置にある際、当該ハンド１４６の下板１５８の上面側（摺接部材１５８ａ）がレール１１４と略面一となるように設定され、フレーム１４８がベースフレーム１１０の下面（Ｙ２側）に吊り下げられるようにして固定される（図３、図６、図８及び図１０Ａ参照）。このため、通常時、工具Ｔの受け渡しがなされない状態では、図８に示すように、ハンド１４６がＹ１方向で上限位置に設定されていることにより、上板１５６と下板１５８との間をチェーン１１２によって移動される工具ポット１２６（工具Ｔ）がＸ方向に円滑に通過することができる。すなわち、下板１５８（摺接部材１５８ａ）が切欠き１３４ａ、１３４ｂを補完し、レール１１４の一部として機能する。
【００６１】
次に、基本的には以上のように構成される工作機械システム１０において、工具ストッカ１１を構成するメインストッカ８０ａとサブストッカ１００との間での工具Ｔの受け渡し動作につき、主に図１１〜図２１を参照して説明する。なお、他方のメインストッカ８０ｂとサブストッカ１００との間での工具Ｔの受け渡し動作も略同様であるため、以下では説明を省略する。
【００６２】
図１１〜図２１は、コントローラ１２の制御下に、メインストッカ８０ａとサブストッカ１００との間で工具Ｔの受け渡しを行う動作の各状態を示す説明図である。ここで、図１１Ａは、工具ストッカ１１の切欠き１３４ａ近傍を模式的に示す平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの正面図であり、図１１Ｃは図１１Ａの側面図であり、図１２〜図２１でも同様である。
【００６３】
これら図１１〜図２１では、理解の容易のため、各構成要素を図１等に比べて模式的に図示しており、例えば、工具受渡機構１４０を構成するシリンダ機構１７２は、図１０Ａでは横置き（軸線方向が矢印Ｚ方向）であるのに対し、図１１Ｃでは縦置き（軸線方向が矢印Ｙ方向）で図示し、その機能を明確にしている。また、図１１Ａ等では、サブストッカ１００に保持された各工具ポット１２６に対して便宜上Ａ〜Ｄの符号を付しており、以下の説明では、工具ポット１２６Ａ〜１２６Ｄと称する場合がある。なお、図１１Ｃ等において斜線を付した線で示された領域は、加工主軸３６によりワークＷを加工する領域（加工区）であり、プレート１５ｂ（図１参照）等によって工具ストッカ１１の領域と仕切られており、当該工具ストッカ１１側に切削屑や切削油が混入することを防止している。
【００６４】
先ず、図１１〜図１７を参照し、メインストッカ８０ａの不要な工具Ｔ（交換対象の工具Ｔ）をサブストッカ１００へと移送（返却）する動作を説明する。以下では、予め、メインストッカ８０ａの全ての保持アーム８４に工具Ｔが保持された状態であり、サブストッカ１００の少なくとも１つの保持アーム１１８に保持された工具ポット１２６は工具Ｔが装着されていない空の状態であるものとして説明する。なお、メインストッカ８０ａ及びサブストッカ１００では、工具Ｔに記された図示しない識別アドレスにより、コントローラ１２の制御下に所望の工具Ｔを容易に且つ迅速に割り出すことができる。
【００６５】
この場合、図１１Ａ〜図１１Ｃに示すように、先ず、メインストッカ８０ａを回転させて、保持アーム８４のない上記した約９０度の部分（保持アーム８４が設けられた約２７０度の範囲以外）を上向き（Ｙ１側）に設定し、切欠き１３４ａに対応させる。同時に、サブストッカ１００のチェーン１１２を循環駆動し、工具Ｔが装着されていない空の工具ポット１２６Ｂを割り出し、切欠き１３４ａに対応させる。これにより、所望の工具ポット１２６Ｂが、工具受渡機構１４０のハンド１４６内（上板１５６と下板１５８の間）に配置される。
【００６６】
なお、図１１Ｃにおいて、参照符号１８０、１８２、１８４はセンサ（近接センサ）であり、工具Ｔの有無を検出するためのものである。センサ１８０は、サブストッカ１００で所望の工具Ｔが切欠き１３４ａに対応した位置に割り出されたことや、メインストッカ８０ａ側から所望の工具Ｔを受け取ったことを検出する。センサ１８２は、メインストッカ８０ａで所望の工具Ｔが切欠き１３４ａに対応する位置に割り出されたこと等を検出する。センサ１８４は、メインストッカ８０ａで所望の工具Ｔが加工主軸３６との受け渡し位置（図５及び図６参照）に割り出されたことや、加工主軸３６に工具Ｔが装着された際、当該工具Ｔが保持アーム８４から離脱したこと等を検出する。
【００６７】
続いて、図１２Ａ〜図１２Ｃに示すように、工具受渡機構１４０のシリンダ機構１７２を駆動してハンド１４６を下降させる。これにより、ハンド１４６の上板１５６と下板１５８の間に保持されている工具ポット１２６Ｂが、先ず溝部１３０及びフォーク１１６との間での係合作用下に、次に溝部１３２と爪部１４２との間での係合作用下に、矢印Ｙ２方向へと円滑に案内されつつ下降される。
【００６８】
そうすると、図１２Ｂ及び図１２Ｃに示すように、空の工具ポット１２６Ｂが、切欠き１３４ａを通過して保持アーム１１８から完全に抜け、工具受渡機構１４０のハンド１４６及び係合部材１４４に保持された状態となる。
【００６９】
次に、図１３Ａ〜図１３Ｃに示すように、工具受渡機構１４０のシリンダ機構１５０を駆動して工具ポット１２６Ｂの溝部１３２に爪部１４２が係合した状態の係合部材１４４を矢印Ｚ２方向に後退させ、これにより工具ポット１２６Ｂを後退させる。
【００７０】
なお、図１３Ｃでは、理解の容易のため、シリンダ機構１５０によって工具ポット１２６Ｂがハンド１４６と共に後退されるように図示しているが、図１０Ｂ等から諒解されるように、本実施形態の場合、ハンド１４６はＺ方向に変位せず、Ｕ字の係合部材１４４がＺ方向に変位して、工具ポット１２６Ｂが当該ハンド１４６内を摺接して後退するものである。この点、ハンド１４６の上板１５６及び下板１５８には、レール１１４と略同様な材料からなる摺接部材１５６ａ、１５８ａが設けてあるため、工具ポット１２６Ｂを一層円滑に移動させることができる。勿論、シリンダ機構１５０によって、係合部材１４４と共にハンド１４６が移動するように構成することもできる。
【００７１】
次に、図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、メインストッカ８０ａを回転させて交換対象の工具Ｔを保持した保持アーム８４を割り出し、切欠き１３４ａ及び工具受渡機構１４０に対応させる。そうすると、図１４Ａ及び図１４Ｃから諒解されるように、交換対象の工具Ｔと空の工具ポット１２６Ｂとの軸線が一致して配置される。同時に、図１４Ｂから諒解されるように、メインストッカ８０ａの保持アーム８４のグリップ８５の開口方向と、サブストッカ１００の保持アーム１１８のフォーク１１６の開口方向とが、鉛直方向（Ｙ方向）に沿って、つまり鉛直平面内で向かい合う。
【００７２】
そこで、図１５Ａ〜図１５Ｃに示すように、シリンダ機構１５０を駆動して係合部材１４４をＺ１方向に前進させ、工具ポット１２６Ｂを前進させる。これにより、上記のように軸線が一致されている交換対象の工具Ｔと工具ポット１２６Ｂとが容易に且つ確実に装着される。
【００７３】
続いて、図１６Ａ〜図１６Ｃに示すように、シリンダ機構１７２を駆動してハンド１４６を上昇させる。これにより、ハンド１４６に上下面が保持された工具ポット１２６Ｂ及びこれに装着された交換対象の工具Ｔは、溝部１３２が爪部１４２で案内され、さらに溝部１３０がフォーク１１６で案内されて矢印Ｙ１方向へと円滑に上昇される。
【００７４】
この際、工具ストッカ１１では、図１６Ｃに示すように、サブストッカ１００を構成する保持アーム１１８のフォーク１１６先端（Ｙ２側下端）と、工具受渡機構１４０を構成する係合部材１４４の爪部１４２の先端（Ｙ１側上端）との間の鉛直方向（Ｙ方向）での間隔ＹＣが、溝部１３０、１３２の鉛直方向（Ｙ方向）長さよりも短く設定されている。これにより、工具ポット１２６は、ハンド１４６による上昇及び下降動作中、フォーク１１６及び爪部１４２の少なくとも一方と常に溝部１３０、１３２で係合された状態となる。従って、ハンド１４６は上下面のみを保持するだけで工具ポット１２６を安定して上下動させることができ、図１１〜図１２に示す空の工具ポット１２６の移送についても同様である。
【００７５】
換言すれば、工具受渡機構１４０は、このような構造を有するため、ハンド１４６に工具ポット１２６の左右側面を保持するための部材を設けておく必要がなく、工具Ｔの受け渡しを行わない状態では切欠き１３４ａ、１３４ｂに配置したハンド１４６をレール１１４の一部として容易に利用することができる。さらに、保持アーム１１８と保持アーム８４とが図１６Ｃに示す工具Ｔ（工具ポット１２６）の受け渡し位置に設定された状態では、保持アーム８４のグリップ８５先端（Ｙ１側上端）も爪部１４２の先端と略同一高さになるように設定されているため、工具Ｔも工具ポット１２６の場合と同様に円滑に案内することができる。
【００７６】
そして、工具ポット１２６Ｂ及び工具Ｔの上昇が完了すると、図１７Ａ〜図１７Ｃに示すように、工具ポット１２６Ｂは、工具Ｔが装着された状態でサブストッカ１００の保持アーム１１８に保持される。工具ストッカ１１では、このように空の工具ポット１２６Ｂを利用して、メインストッカ８０ａからサブストッカ１００へと工具Ｔを容易に受け渡すことができる。
【００７７】
次に、図１８〜図２１を参照して、上記のように不要な工具Ｔが取り外されたメインストッカ８０ａの空の保持アーム８４に、サブストッカ１００から所望の工具Ｔを移送する動作を説明する。
【００７８】
この場合、図１８Ａ〜図１８Ｃに示すように、先ず、サブストッカ１００を駆動して所望の工具Ｔが装着された工具ポット１２６Ｃを割り出し、切欠き１３４ａに対応させる。つまり、所望の工具Ｔを装着した工具ポット１２６Ｃを、工具受渡機構１４０のハンド１４６内に配置する。なお、図１８Ａ〜図１８Ｃは、上記した図１７Ａ〜図１７Ｃの動作に続く状態を説明しているため、メインストッカ８０ａでは既に空の保持アーム８４が切欠き１３４ａに対応する所定の受け渡し位置に設定されているが、勿論、必要に応じてメインストッカ８０ａ側で割り出し動作を行ってもよい。
【００７９】
次に、図１９Ａ〜図１９Ｃに示すように、シリンダ機構１７２を駆動してハンド１４６を下降させる。これにより、ハンド１４６に上下面が保持された工具ポット１２６Ｃ（及びこれに装着された所望の工具Ｔ）は、溝部１３０がフォーク１１６で案内され、さらに溝部１３２が爪部１４２で案内されて矢印Ｙ２方向へと円滑に下降される。
【００８０】
そして、工具ポット１２６Ｃ及び工具Ｔの下降が完了すると、図２０Ａ〜図２０Ｃに示すように、工具ポット１２６Ｃは保持アーム１１８から完全に離脱し、溝部１３２を介して係合部材１４４に保持される一方、工具ポット１２６Ｃに装着された所望の工具Ｔは、メインストッカ８０ａを構成する保持アーム８４のグリップ８５に保持される。
【００８１】
そこで、図２１Ａ〜図２１Ｃに示すように、シリンダ機構１５０を駆動して係合部材１４４をＺ２方向に後退させ、工具ポット１２６Ｃを後退させる。そうすると、保持アーム８４で保持された工具Ｔが工具ポット１２６Ｃから離脱されつつ、工具ポット１２６Ｃのみが矢印Ｚ２方向に後退し、これにより、所望の工具Ｔのメインストッカ８０ａへの受け渡しが完了する。
【００８２】
以降の動作については、上記したものと略同様であり、工具Ｔが離脱された空の工具ポット１２６Ｃをサブストッカ１００へと返却すると共に、必要に応じて、メインストッカ８０ａの他の工具Ｔの交換等を行えばよい。
【００８３】
図２２は、本実施形態に係る工作機械システム１０を構成する各要素の軸中心や動作中心の配置関係を模式的に示す説明図である。
【００８４】
図２２に示すように、工作機械システム１０では、加工主軸３６を旋回させる旋回アーム３２の旋回中心Ｃ１と、メインストッカ８０ａ、８０ｂの回転中心Ｃ２と、工具受渡機構１４０の動作中心Ｃ３と、レール１１４に設けた切欠き１３４ａ、１３４ｂの中心位置Ｃ４とが、同一の鉛直平面ＹＺ内に配置されている。
【００８５】
すなわち、前記旋回中心Ｃ１は、旋回アーム３２の旋回中心と加工主軸３６の回転中心（スピンドルモータ３８の回転中心）であり、旋回アーム３２は支持体２２及びコラム１８によって鉛直平面ＹＺ内でＹ方向及びＺ方向に動作する。前記回転中心Ｃ２は、メインストッカ８０ａ、８０ｂの回転中心であり、保持アーム８４と加工主軸３６との工具Ｔの受け渡し位置、及び保持アーム８４と工具受渡機構１４０との工具Ｔの受け渡し位置が鉛直平面ＹＺ内に設定されている。前記動作中心Ｃ３は、ハンド１４６及び係合部材１４４の幅中心であり、ハンド１４６及び係合部材１４４は鉛直平面ＹＺ内でそれぞれＹ方向及びＺ方向に動作する。前記中心位置Ｃ４は、切欠き１３４ａ、１３４ｂの幅中心であり、該切欠き１３４ａ、１３４ｂを介した保持アーム１１８と工具受渡機構１４０との受け渡し位置が鉛直平面ＹＺ内に設定されている。
【００８６】
以上のように、工作機械システム１０では、実質的に装置の幅方向（Ｘ方向）に動作する要素がなく、各要素の軸中心や動作中心及び動作方向が同一の鉛直平面ＹＺ内に設定されているため、Ｘ方向での横揺れや振動、騒音の発生を有効に抑制することができる。そこで、例えば、加工主軸３６によるワークＷへの加工時に、サブストッカ１００とメインストッカ８０ａとの間で工具Ｔの受け渡しを実施したとしても、加工主軸３６に対して前記横揺れ等の影響がないことから、高精度な加工を行うことができる。なお、工作機械システム１０では、旋回アーム３２による加工主軸３６の旋回によってＸ方向への動作を補完しており、これによりワークＷの所望の部位へと適切な加工を施すことを可能としている。
【００８７】
さらに、本実施形態では、サブストッカ１００をメインストッカ８０ａ、８０ｂを跨ぐように後方上部に設置している。このため、例えばサブストッカ１００をメインストッカ８０ａ、８０ｂの側方等に設置する場合に比べ、工作機械システム１０のＸ方向に狭幅な設置スペースを損なうことなく、極めて多数の工具を収納しておくことができる。そして、上記のように、工具Ｔの受け渡しに係る動作等が基本的に全て前記鉛直平面ＹＺ内で行われるため、サブストッカ１００を上部に持つやや縦長な構成からなる工作機械システム１０であっても、工具の受け渡し時に横揺れを生じることを有効に防止できる。換言すれば、サブストッカ１００を上方に配置した工作機械システム１０では、その重心がやや高くなりがちであるが、各要素の動作を図２２に示すように同一の鉛直平面ＹＺ内に集約し、これにより横揺れ等を効果的に抑制し、システム全体としての安定性を十分に確保することができる。
【００８８】
また、工作機械システム１０では、工具ストッカ１１を構成するメインストッカ８０ａ（８０ｂ）とサブストッカ１００との間で工具Ｔを受け渡す際、保持アーム８４のグリップ８５と保持アーム１１８のフォーク１１６の開口同士が切欠き１３４ａ（１３４ｂ）を挟んで前記鉛直平面ＹＺ内で対向するように配置されると共に、該切欠き１３４ａ（１３４ｂ）に対応して工具受渡機構１４０が配設されている。そして、サブストッカ１００では工具Ｔが移動容器である工具ポット１２６に保持される一方、メインストッカ８０ａ（８０ｂ）では工具ポット１２６を介在せず、工具Ｔが直接的に保持される。
【００８９】
従って、実質的に、工具受渡機構１４０で工具ポット１２６を鉛直方向に上下動させるだけで、工具Ｔをメインストッカ８０ａ（８０ｂ）とサブストッカ１００との間で受け渡すことができる（例えば、図１８〜図２０参照）。例えば、サブストッカ１００の保持アーム１１８からの工具ポット１２６（工具Ｔ）の引き抜き動作が、そのままメインストッカ８０ａ（８０ｂ）の保持アーム８４への工具Ｔの装着（挿着）動作となり、実質的に１アクションの直線的な動作で工具Ｔの受け渡しを行うことができる。このため、上記従来構成のように、引き抜き、旋回及び挿入の３アクションからなる動作に比べて、単純な動作で迅速且つ確実に工具の受け渡しを行うことができる。
【００９０】
すなわち、工具ストッカ１１では、サブストッカ１００のレール１１４に切欠き１３４ａを設けたことにより、サブストッカ１００でレール１１４に沿って移動保持される工具Ｔを、該レール１１４上から旋回動作等によって移動させることなく、直接的にメインストッカ８０ａ、８０ｂとの間で受け渡すことができる。従って、工具Ｔの受け渡し時に旋回動作が介在しないことから、位置ずれや脱落等の受け渡し不良を生じることを防止することができ、工具Ｔの安定した受け渡しが可能となる。
【００９１】
さらに具体的には、工具Ｔの受け渡しを行う工具受渡機構１４０は、工具Ｔの受け渡し方向（Ｙ方向）へと工具ポット１２６を移動させると共に、切欠き１３４ａ、１３４ｂ内に配置されてレール１１４を補完する移動部材として機能するハンド１４６と、工具ポット１２６への工具Ｔの着脱方向（Ｚ方向）に沿って工具ポット１２６を移動させる移動部材として機能する係合部材１４４とを有し、直線的な動作のみで工具Ｔの受け渡しを行うことができる。これにより、工具ストッカ１１では、工具Ｔの受け渡しに際しての旋回動作を行う機構が不要なため、機構を可及的に簡素化することができ、その結果、信頼性や耐久性を向上させることができる。
【００９２】
この場合、例えば、メインストッカ８０ａ、８０ｂに加工中のワークＷに使用する所定の工具Ｔを保持しておき、当該加工中のワークＷに使用しない工具Ｔは、サブストッカ１００に保持しておくことで、メインストッカ８０ａ、８０ｂを必要最小限の大きさに構成することができる。すなわち、メインストッカ８０ａ、８０ｂの工具保持数を必要十分且つ最小に設定することができるため、メインストッカ８０ａ、８０ｂでの工具選択速度を高めることができ、メインストッカ８０ａ、８０ｂと加工主軸３６との間での自動工具交換に要する時間を短縮することができる。
【００９３】
また、メインストッカ８０ａ、８０ｂとサブストッカ１００との間でも、工具受渡機構１４０を介して自動的に且つ迅速に工具交換を行うことができる。このため、例えば、現在ロット生産中の機種のワーク加工中であっても、次回ロット生産予定の機種のワークに使用予定の複数の工具を、メインストッカ８０ａ、８０ｂとサブストッカ１００との間で、順次入れ替えることができる。
【００９４】
以上、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００９５】
例えば、サブストッカ１００と工具Ｔを受け渡すメインストッカは１台であってもよく、当然、工作機械も１台であってもよい。また例えば、工具Ｔを受け渡すメインストッカは３台以上であってもよく、当然、工作機械が３台以上並んだもの、例えばトランスファマシンのようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施形態に係る工具ストッカを搭載した工作機械システムの一部切欠斜視図である。
【図２】図１に示す工作機械システムの正面図である。
【図３】図１に示す工作機械システムの側面図である。
【図４】図１に示す工作機械システムを構成する支持体及び加工主軸の断面側面図である。
【図５】図１に示す工作機械システムにおいて、メインストッカにより工具交換を行う状態を示す一部断面斜視図である。
【図６】図５に示す工具交換をする際のコラム、メインストッカ及びその周辺部の拡大側面図である。
【図７】工具ポットの斜視図である。
【図８】本実施形態に係る工具ストッカを拡大した正面図である。
【図９】図８に示す工具受渡機構の斜視図である。
【図１０】図１０Ａは、図９に示す工具受渡機構の側面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示す状態から工具受渡機構のハンドを下降させた状態を示す側面図である。
【図１１】図１１Ａは、工具ストッカの切欠き近傍を模式的に示す平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの正面図であり、図１１Ｃは図１１Ａの側面図である。
【図１２】図１２Ａは、工具ストッカの切欠き近傍を模式的に示す平面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａの正面図であり、図１２Ｃは図１２Ａの側面図である。
【図１３】図１３Ａは、工具ストッカの切欠き近傍を模式的に示す平面図であり、図１３Ｂは、図１３Ａの正面図であり、図１３Ｃは図１３Ａの側面図である。
【図１４】図１４Ａは、工具ストッカの切欠き近傍を模式的に示す平面図であり、図１４Ｂは、図１４Ａの正面図であり、図１４Ｃは図１４Ａの側面図である。
【図１５】図１５Ａは、工具ストッカの切欠き近傍を模式的に示す平面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａの正面図であり、図１５Ｃは図１５Ａの側面図である。
【図１６】図１６Ａは、工具ストッカの切欠き近傍を模式的に示す平面図であり、図１６Ｂは、図１６Ａの正面図であり、図１６Ｃは図１６Ａの側面図である。
【図１７】図１７Ａは、工具ストッカの切欠き近傍を模式的に示す平面図であり、図１７Ｂは、図１７Ａの正面図であり、図１７Ｃは図１７Ａの側面図である。
【図１８】図１８Ａは、工具ストッカの切欠き近傍を模式的に示す平面図であり、図１８Ｂは、図１８Ａの正面図であり、図１８Ｃは図１８Ａの側面図である。
【図１９】図１９Ａは、工具ストッカの切欠き近傍を模式的に示す平面図であり、図１９Ｂは、図１９Ａの正面図であり、図１９Ｃは図１９Ａの側面図である。
【図２０】図２０Ａは、工具ストッカの切欠き近傍を模式的に示す平面図であり、図２０Ｂは、図２０Ａの正面図であり、図２０Ｃは図２０Ａの側面図である。
【図２１】図２１Ａは、工具ストッカの切欠き近傍を模式的に示す平面図であり、図２１Ｂは、図２１Ａの正面図であり、図２１Ｃは図２１Ａの側面図である。
【図２２】本実施形態に係る工作機械システムを構成する各要素の軸中心や動作中心の配置関係を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…工作機械システム                １１…工具ストッカ
１２…コントローラ                    ３６…加工主軸
８０ａ、８０ｂ…メインストッカ        ８４、１１８…保持アーム
８５…グリップ                        １００…サブストッカ
１１６…フォーク                      １２０…モータ
１２６…工具ポット                    １３０、１３２…溝部
１３４ａ、１３４ｂ…切欠き            １４０…工具受渡機構
１４２…爪部                          １４４…係合部材
１４６…ハンド                        １５０、１７２…シリンダ機構
Ｃ１…旋回中心                        Ｃ２…回転中心
Ｃ３…動作中心                        Ｃ４…中心位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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