(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能であり、ワーク又は工具の何れか一方を保持する移動体と、ワーク又は工具の他方を保持し、該ワークに対する加工領域及び非加工領域のそれぞれに下方クランプ手段により着脱可能にクランプされている少なくとも２つの下方ユニットと、前記移動体に前記下方ユニットを係脱可能に設ける下方係合手段とからなり、
前記移動体が、下方係合手段により係合した状態を維持して下方ユニットを加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により故障した又は段取り換えをする下方ユニットを、加工領域から非加工領域にある他の下方ユニットに交換可能とした事を特徴とするＮＣ工作機械。
【請求項２】
ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能であり、ワーク又は工具の何れか一方を保持する上方ユニットを上方クランプ手段により着脱可能に設けた移動体と、
ベースの加工領域前側側面に取り付けられワーク又は工具の何れか他方を保持する下方ユニットと、
前記ワークに対する非加工領域に少なくとも２つの前記上方ユニットを取り付ける取付架台を設けるとともに、
該取付架台に前記上方ユニットを係脱可能に取り付ける上方係合手段を設けることにより、
移動体の移動機能を用いて加工領域と非加工領域間で上方ユニットの移動を行い、自動診断機能により故障した又は段取り換えをする上方ユニットと、非加工領域の取付架台に取り付けられた他の上方ユニットとを、移動体の前記少なくとも２軸線方向の移動位置決めを用いて交換する事を特徴とするＮＣ工作機械。
【請求項３】
ベースの水平長手方向に移動可能なサドルと、該サドルの移動方向に直交する水平方向に移動可能なコラムと、該コラム側面で鉛直方向に移動可能な中台とからなり該中台を互いに直交する３軸線方向に位置決めできる移動体と、該移動体の前記中台に上方クランプ手段により着脱可能に設けられワークを保持するチャックを有した主軸を回転可能に設けた主軸台ユニットと、前記ベースの加工領域前側側面に設けた下方クランプ手段により前記ベースに着脱可能に設けられた刃物台ユニットと、
移動体に刃物台ユニットを係脱可能に設ける下方係合手段と、
前記ベースの非加工領域に、前記中台から離脱させた前記主軸台ユニットを上方係合手段により係脱させる少なくとも２つのユニット取付架台とを設け、
前記刃物台ユニットを前記ベースの非加工領域の前側側面に設けた下方クランプ手段により係脱させる少なくとも２つのステーションとを設けることにより、
主軸台ユニットを上方クランプ手段により係合した状態を維持し、又は、刃物台ユニットを下方係合手段により係合した状態を維持し、移動体の移動位置決めを用いて加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により故障した又は段取り換えをする主軸台ユニット又は刃物台ユニットと、非加工領域の取付架台又はステーションに取り付けられた他の主軸台ユニット又は刃物台ユニットとを、移動体の移動位置決めを用いて交換する事を特徴とする旋盤加工機能を有するＮＣ工作機械。
【請求項４】
前記主軸台ユニット及び前記刃物台ユニットの他に、工具を先端に着脱可能に備える主軸を回転可能に設け上方クランプ手段により前記中台に着脱可能な工具ユニット、及び上面にワークを載置し下方クランプ手段により前記ベースに着脱可能なテーブルユニットを備え、
前記取付架台に上方係合手段により前記工具ユニットを係脱可能に取り付け、
前記非加工領域のステーションに下方クランプ手段により前記テーブルユニットを係脱可能に取り付けてなり、
主軸台ユニット若しくは工具ユニットを上方クランプ手段により係合した状態を維持し、又は、刃物台ユニット若しくはテーブルユニットを下方係合手段により係合した状態を維持して、移動体の移動位置決めを用いて加工領域と非加工領域間で往復動させ、
自動診断機能により段取り換えをする又は故障した主軸台ユニット若しくは工具ユニットと非加工領域の取付架台に取り付けられた他の主軸台ユニット若しくは工具ユニットとを、又は段取り換えをする又は故障した刃物台ユニット若しくはテーブルユニットと非加工領域のステーションに取り付けられた他の刃物台ユニット若しくはテーブルユニットとを、移動体の移動位置決めを用いて交換する事を特徴とするマシニング加工機能を有する請求項３記載のＮＣ工作機械。
【請求項５】
前記ベースの非加工領域に、移動体の動作範囲内で、複数の工具を保持できる装置を設けることにより、工具の自動交換が可能になった事を特徴とする請求項４記載のＮＣ工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＮＣ工作機械、特に、ワークを保持する主軸台及び工具を保持する刃物台を有する旋盤加工並びにワークを保持する主軸台及び工具を保持するテーブルを有するマシニング加工を両用できる構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＮＣ旋盤には、ベースの水平長手方向に移動可能なサドルと、該サドルの長手方向に直交する水平方向に移動可能なコラムと、該コラム側面で鉛直方向に移動可能な中台とからなり該中台を３軸線方向に位置決めできる移動体に対し、該移動体の該中台に、ワークを保持するチャックを有した主軸を回転可能に設けた主軸台ユニットと、該ベツドの前側側面に設けられたの刃物台ユニットとをコンパクトにベース上にまとめたものがある。
このようなＮＣ旋盤では、多種多量生産の加工システムの中で、主軸台ユニットや刃物台ユニットを頻繁に別のものに交換することは面倒である。また、ユニットに故障が生じて交換を要する場合、加工システム全体を中断させなければならず、加工システムのダウン時間が生産性向上の問題となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、複数の主軸台ユニット若しくは工具ユニット又は刃物台ユニット若しくはテーブルユニットを備え、それらのユニットを自動診断機能により故障の検知及び段取り換えで別のものに自動交換することにより、無人加工や多種少量生産に適したＮＣ工作機械を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明の請求項１に記載するＮＣ工作機械は、ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能であり、ワーク又は工具の何れか一方を保持する移動体と、ワーク又は工具の他方を保持し、該ワークに対する加工領域及び非加工領域のそれぞれに下方クランプ手段により着脱可能にクランプされている少なくとも２つの下方ユニット、具体的には工具を保持する刃物台ユニット又はワークを保持するテーブルユニットと、前記移動体に前記下方ユニットを係脱可能に設ける下方係合手段とからなるものである。
つまり、ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能であり、ワーク又は工具の何れか一方を保持する移動体と、ワーク又は工具の他方を保持し、該ワークに対する加工領域及び非加工領域のそれぞれに下方クランプ手段により着脱可能にクランプされている少なくとも２つの下方ユニットと、前記移動体に前記下方ユニットを係脱可能に設ける下方係合手段とからなり、
前記移動体が、下方係合手段により係合した状態を維持して下方ユニットを加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により故障した又は段取り換えをする下方ユニットを、加工領域から非加工領域にある他の下方ユニットに交換可能とした事を特徴とするＮＣ工作機械である。
これにより、下方係合手段により係合した状態を維持し移動体により下方ユニットを加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により故障を検知したした下方ユニットを加工領域から非加工領域にある他の下方ユニットに交換することができる上、段取り換えをする下方ユニットを、加工領域から非加工領域にある次の下方ユニットに交換することができる。
なお、互いに直交する３軸線方向に位置決め可能な移動体であっても、ユニットを交換させる場合、移動体をベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向だけに移動し位置決めをさせることができる。つまり、この２次平面が下方ユニットの下方クランプ手段の軌跡を形成するように下方ユニットの下方クランプ手段を設置するとともに、ユニットと移動体とが摺動する該２次平面に、該下方クランプ手段が突出して障害とならないように出没可能に設ける必要がある。これは上方ユニットについても同じである。また、自動診断機能は、ＮＣ装置に入力される主軸台ユニット、工具ユニット、下方ユニット、駆動モーターの回転数等の状態、移動体の位置等の情報を、段取り情報と比較しつつ、適正範囲や磨耗予測範囲を外れた場合には、そのユニットを故障と判断したり、段取り情報に従い段取り換えの時期と判断して、ユニットの交換指令を発するものである。
請求項２に記載のＮＣ工作機械は、ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能であり、ワーク又は工具の何れか一方を保持する上方ユニットを上方クランプ手段により着脱可能に設けた移動体と、該ワークに対する非加工領域に、少なくとも２つの前記上方ユニットを取り付ける架台を少なくとも１つ設けるとともに、該取付架台に、該上方ユニットを係脱可能に取り付ける上方係合手段を設ける構成である。
つまり、ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能であり、ワーク又は工具の何れか一方を保持する上方ユニットを上方クランプ手段により着脱可能に設けた移動体と、
ベースの加工領域前側側面に取り付けられワーク又は工具の何れか他方を保持する下方ユニットと、
前記ワークに対する非加工領域に少なくとも２つの前記上方ユニットを取り付ける取付架台を設けるとともに、
該取付架台に前記上方ユニットを係脱可能に取り付ける上方係合手段を設けることにより、
移動体の移動機能を用いて加工領域と非加工領域間で上方ユニットの移動を行い、自動診断機能により故障した又は段取り換えをする上方ユニットと、非加工領域の取付架台に取り付けられた他の上方ユニットとを、移動体の前記少なくとも２軸線方向の移動位置決めを用いて交換する事を特徴とするＮＣ工作機械である。
これにより、移動体の移動機能を用いて加工領域と非加工領域間で上方ユニットの移動を行い、自動診断機能により故障を検知したした上方ユニットは加工領域から非加工領域にある他の上方ユニットに交換することができる上、段取り換えをする上方ユニットを、加工領域から非加工領域にある次の上方ユニットに交換することができる。
なお、取付架台は、移動体に対しベースの両端に設ける他、ベースの片端のみに設けることもできる。また、１の取付架台に１の上方ユニットを取り付ける他に、１の取付架台に２以上の上方ユニットを収容するために、複数の上方ユニットを１部材のラックに小分けし、そのラックを複数、取付架台に取り付ける手段を利用できる。
また、請求項１に記載のＮＣ工作機械と同様に、ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能な移動体においては、移動体の上方又は下方クランプ手段の一方軌跡により形成される２次平面に上方及び下方ユニットの上方及び下方クランプ手段の他方を設置する必要はある。
更に、具体的な工作機械には、ワークを保持する上方ユニットを主軸台として、工具を保持する下方ユニットを刃物台ユニットとして備えるのは旋盤加工機能を有するＮＣ工作機械であり、一方、工具を保持する上方ユニットを主軸台として、ワークを保持する下方ユニットをテーブルユニットとして備えるのはマシニング加工機能を有するＮＣ工作機械である。
また、複数のユニットを移動体により往復動可能とし、加工領域及び非加工領域でそれぞれ係脱可能に設ける場合、各ユニットには、移動体との取付手段１，加工領域での取付手段２及び非加工領域での取付手段３が必要となる。ここで、請求項１に記載のＮＣ工作機械は、下方ユニットの移動体との取付手段１が下方係合手段で、下方クランプ手段は取付手段２及び取付手段３を兼用している。また、請求項２に記載のＮＣ工作機械は、上方ユニットの移動体との取付手段１が、取付手段２を兼用する上方クランプ手段であり、上方係合手段は取付手段３に相当する。これにより、取付手段を３箇所では無く、兼用させることにより各ユニットの小型化をすることができ、ＮＣ装置の簡易化、駆動装置の小型化、処理速度の向上が図れる。
【０００５】
請求項３に記載のＮＣ工作機械は、特に旋盤加工機能を有するものであって、ベースの水平長手方向に移動可能なサドルと、該サドルの移動方向に直交する水平方向に移動可能なコラムと、該コラム側面で鉛直方向に移動可能な中台とからなり該中台を互いに直交する３軸線方向に位置決めできる移動体と、該移動体の前記中台に、ワークを保持するチャックを有した主軸を回転可能に設けた上方ユニットである主軸台ユニットと、該ベツドの前側側面に設けられた少なくとも２つの下方ユニットである刃物台ユニットとからなる工作機械において、前記主軸台ユニットを、上方クランプ手段により前記中台から着脱可能に設け、前記刃物台ユニットを下方クランプ手段により前記ベースから着脱可能に設けるとともに、前記ベースの非加工領域に、前記中台から離脱させた前記主軸台ユニットを上方係合手段により係脱させる少なくとも２つのユニット取付架台と、前記ベツドから離脱させた前記刃物台ユニットを下方係合手段により係脱させる少なくとも２つの刃物台ステーションとを設ける構成である。
つまり、ベースの水平長手方向に移動可能なサドルと、該サドルの移動方向に直交する水平方向に移動可能なコラムと、該コラム側面で鉛直方向に移動可能な中台とからなり該中台を互いに直交する３軸線方向に位置決めできる移動体と、該移動体の前記中台に上方クランプ手段により着脱可能に設けられワークを保持するチャックを有した主軸を回転可能に設けた主軸台ユニットと、前記ベースの加工領域前側側面に設けた下方クランプ手段により前記ベースに着脱可能に設けられた刃物台ユニットと、
移動体に刃物台ユニットを係脱可能に設ける下方係合手段と、
前記ベースの非加工領域に、前記中台から離脱させた前記主軸台ユニットを上方係合手段により係脱させる少なくとも２つのユニット取付架台とを設け、
前記刃物台ユニットを前記ベースの非加工領域の前側側面に設けた下方クランプ手段により係脱させる少なくとも２つのステーションとを設けることにより、
主軸台ユニットを上方クランプ手段により係合した状態を維持し、又は、刃物台ユニットを下方係合手段により係合した状態を維持し、移動体の移動位置決めを用いて加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により故障した又は段取り換えをする主軸台ユニット又は刃物台ユニットと、非加工領域の取付架台又はステーションに取り付けられた他の主軸台ユニット又は刃物台ユニットとを、移動体の移動位置決めを用いて交換する事を特徴とする旋盤加工機能を有するＮＣ工作機械である。
これにより、主軸台係合手段又は下方係合手段により係合した状態を維持し移動体により主軸台ユニット又は刃物台ユニットを加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により故障を検知したした主軸台ユニットは加工領域から非加工領域にある他の主軸台ユニットに交換することができる上、段取り換えをする主軸台ユニットを、加工領域から非加工領域にある次の主軸台ユニットに交換することができる。
上方クランプ手段及び下方クランプ手段にはグリッパ部材を逆Ｔ字状の凹部部材に嵌挿させるクランプ手段を用いているが、係脱及び着脱が自在な取付手段を含む。また、クランプ手段だけでは精度よく取付できない場合、自動位置決めをするため芯出し装置を併用することが望ましい。
また、請求項４に記載のＮＣ工作機械は、特にマシニング加工機能を有するものであって、請求項３に記載の主軸台ユニット及び前記刃物台ユニットの他に、前記移動体の前記中台に、工具を先端に着脱可能に備える主軸を回転可能に設けた工具ユニットを上方ユニットとして及び上面にワークを載置するテーブルユニットを下方ユニットとして追加して備え、前記工具ユニットを上方クランプ手段により前記中台から着脱可能に設け、前記テーブルユニットを下方クランプ手段により前記ベースから着脱可能に設けるとともに、前記ベースの非加工領域に、前記中台から離脱させた前記工具ユニットを上方係合手段により係脱させる少なくとも２つのユニット取付架台と、前記ベツドから離脱させた前記テーブルユニットを下方係合手段により係脱させる少なくとも２つのテーブルステーションとを設ける構成である。
つまり、請求項３に記載の前記主軸台ユニット及び前記刃物台ユニットの他に、工具を先端に着脱可能に備える主軸を回転可能に設け上方クランプ手段により前記中台に着脱可能な工具ユニット、及び上面にワークを載置し下方クランプ手段により前記ベースに着脱可能なテーブルユニットを備え、
前記取付架台に上方係合手段により前記工具ユニットを係脱可能に取り付け、
前記非加工領域のステーションに下方クランプ手段により前記テーブルユニットを係脱可能に取り付けてなり、
主軸台ユニット若しくは工具ユニットを上方クランプ手段により係合した状態を維持し、又は、刃物台ユニット若しくはテーブルユニットを下方係合手段により係合した状態を維持して、移動体の移動位置決めを用いて加工領域と非加工領域間で往復動させ、
自動診断機能により段取り換えをする又は故障した主軸台ユニット若しくは工具ユニットと非加工領域の取付架台に取り付けられた他の主軸台ユニット若しくは工具ユニットとを、又は段取り換えをする又は故障した刃物台ユニット若しくはテーブルユニットと非加工領域のステーションに取り付けられた他の刃物台ユニット若しくはテーブルユニットとを、移動体の移動位置決めを用いて交換する事を特徴とするマシニング加工機能を有する請求項３記載のＮＣ工作機械である。
これにより、主軸台係合手段又は下方係合手段により係合した状態を維持し移動体により工具ユニット又はテーブルユニットを加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により段取り換えをする工具ユニット又はテーブルユニットを加工領域から非加工領域にある次の段取りの主軸台ユニット若しくは刃物台ユニットに交換し旋盤加工をできる。また、自動診断機能により故障を検知した場合、その故障した工具ユニット又はテーブルユニットを加工領域から非加工領域に予備として備えた他の主軸台ユニット若しくは刃物台ユニットに交換できる。
なお、少なくとも２つのユニット取付架台及び少なくとも２つのテーブルステーションとは、加工処理中の主軸台ユニット又は工具ユニット及び刃物台ユニット又はテーブルユニットを１組に対し、予備の組を１又は２以上備えたものである。
更に、請求項５に記載のＮＣ工作機械にあっては、請求項４記載のベースの非加工領域に、移動体の動作範囲内で、複数の工具保持手段を設けることにより、工具の自動交換を可能にするものである。ユニット取付架台の動作範囲内とは、ユニット取付架台に工具ユニットを取り付けるために移動する移動体の動作範囲をいう。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１はマシニング加工機能を有するＮＣ工作機械の正面図を示し、図２及び図３は図１のＡ−Ａ線における断面図及び図１の平面図を示す。１は横長手のベースであり、このベース１の水平長手方向に全幅まで延びるＸ軸１１にサドル２が結合され、Ｘ軸１１はベース１の上端面端に設置したＸ軸サーボモータ１２に連結されていて、Ｘ軸モータ１２の回転に伴いサドル２はベース１上で移動する。３はサドル２の移動方向又はＸ軸１１の長手方向に直交する水平方向に移動可能なコラムであり、サドル２の前端まで延びるＹ軸２１に結合され、Ｙ軸２１の後端はＹ軸サーボモータ２２に連結されている。４はコラム３の垂立した前側面で鉛直方向に移動可能な中台であり、垂直に延びるＺ軸３１に結合され、Ｚ軸３１はコラム３の頂上に設置したＺ軸モータ３２の回転に伴い移動する。そして中台４は、Ｘ軸モーター１２、Ｙ軸モーター２２及びＺ軸モータ３２がＮＣ装置により制御され、それぞれ直交する３軸線方向に位置決めされる。
５は中台４に上方クランプ手段Ｕ１により着脱自在に設けられた工具ユニットであって、工具５１を先端にコレットにより保持する主軸５２を、内蔵した駆動モータにより回転可能に取り付けている。またベツド１の前側面におけるほぼ中央の、矢印で示すステーションＥに、ワークＷを上面に載置するテーブルユニット６を下方クランプ手段Ｄ１により係脱自在に設けており、この加工領域において主軸５２を回動させて工具５１によりテーブルユニット６のワークＷにマシニング加工ができる。特に、上方に工具ユニットを横長手方向へ配列し、その下方に、テーブルユニットなどの下方ユニットを配置しているから、加工中のチップフローがよく熱影響が小さく高精度な加工を実現できる。
図２の４５は、下方係合手段Ｄ２としてのクランプ装置のグリッパであり、工具５１の加工動作の障害とならない位置で中台４の下端に固定されている。このグリッパ４５が嵌挿される凹部材６２は、上面に開口部を設けた断面形状が逆Ｔ字状溝が形成され、テーブルユニット６の上端部に固着されている。そして、グリッパ４５と凹部材６２との位置あわせをＹ・Ｚ軸方向で行った後、移動体４をＸ軸方向へ移動し、グリッパ４５を凹部材６２に嵌挿して係着させるものである。離脱は、その逆にテーブルユニット６を固定してから、移動体４をＸ軸方向へ移動して行う。
【０００７】
図４（ａ）は中台４の、工具ユニット５を摺動させる面を、中台４を省略して示す上方クランプ手段Ｕ１の説明図であり、図４（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線における中台４の部分断面図である。なお、（ｂ）のＥ−Ｅ線は（ａ）の切断線である。
中台４には、基端を、内蔵されたクランプシリンダ４１に連結された断面Ｔ字状のクランプレール４２が上下にそれぞれ突設されている。クランプレール４２の一端は嵌挿し易く角を削られ、工具ユニット５の裏面に穿設されたクランプ受け５３に嵌合されて工具クランプ手段を構成している。上下のクランプレール４２，４２の間には、位置決めを行う芯出し装置４３として、芯出しブロック４３ｂを突出させる出入りシリンダ４３ａを中台４に内蔵し、その芯出しブロック４３ｂを工具ユニット５の裏面に突設されたテーパコン４３ｃに嵌合することで位置合わせが行われる。
また、図５は図４の中台４に当接する結合ブロック５４を拡大した説明図であり、工具ユニット５から中台４との摺動面に突設され、ストッパを兼ねて工具ユニット５に当接する中台４の面には、シリンダ４１，４３ｃを駆動する流体、例えば圧縮空気を供給する流体カップリング４４ａ、及び制御信号の配線を接続する電磁コイルを利用した非接触センサー４４ｂが取り付けられている。これにより、シリンダ４１，４３ｃを駆動する流体が供給され、非接触センサー４４ｂを介してＮＣ装置と接続される。
同様に、図２のテーブルユニット６も、ベース１のクランプシリンダ１３・クランプレール１４及びクランプ受け６１からなる下方クランプ手段Ｄ１によりベース１から着脱可能に取り付けられ、芯出し装置１５により位置調整がされている。
【０００８】
図１〜３の７は中台４に取り付けるために待機している主軸台ユニットであって、ワークを保持するチャック７１を嵌着した主軸７２を、内蔵された駆動モータによって回動可能に備えている。またベツド１の前側側面の加工領域に刃物台ユニット８を待機させており、ベース１のほぼ中央である加工領域に設置された場合には、主軸７２により回動させたワークを、刃物台ユニット８のタレットに取り付けた工具のうち割出されたバイトで旋盤加工ができる。
サドル２が移動する範囲の非加工領域となるベース１の両端には、中台４から離脱させた工具ユニット５，主軸台ユニット７をそれぞれ二点鎖線で示すステーションＡ、ステーションＢで取り付けるユニット取付架台９，９が立設されている。工具ユニット５及び主軸台ユニット７の外側端には、上方係合手段Ｕ２としてクランプ装置の工具グリッパ５４及び主軸台グリッパ７３がそれぞれ突設され、これらの同一形状の工具グリッパ５４及び主軸台グリッパ７３を係脱する開口部を上方に設ける横断面Ｔ字状溝のクランプ受け５５，７４がユニット取付架台９，９に設けられている。
また、ベース１の片端には、工具５１ａを複数収納したＡＴＣ装置１０が備えられ、工具ユニット５の工具５１を段取り換え及び故障した時に他のものに自動交換できる。
【０００９】
更に、ＮＣ装置は、３軸線方向のサーボモータ１２，２２，３２にそれぞれ接続され通常の加工処理を制御する他に、工具ユニット５及び主軸台ユニット７並びにテーブルユニット６及び刃物台ユニット８の下方ユニットに二点鎖線で示すように接続され、その加工時の作動状況を把握する機能や、また、回転力の低下や工具刃先の欠損をビデオ検視により故障を発見する機能や、加工したワークの個数を積算し所定個数を越えれば工具の精度が低下したものとして段取り換えを行う機能を備えている。ＰはＮＣ装置の指令によりクランプ装置を駆動させる流体駆動装置である。
【００１０】
上記のように構成した実施の形態１のＮＣ工作機械の取扱いを説明する。
図１〜図３に示すようにステーションＡのユニット取付架台９に収納される工具ユニット５と、ステーションＣに収納されるテーブルユニット６とが加工領域で移動体の中台４及びステーションＥに取り付けられている状態で、フローチャートを示す図１０のＮＣ加工指令（ステップ１、以下ＳＴＰ．１  と略す。）が実行され、マシニング加工が行われる。
この工程の概略は、自動段取り換え機能工程（ＳＴＰ．２１）  で旋盤加工に段取り換えする場合、主軸台ユニットに交換するため（ＳＴＰ．３１）、ＳＴＰ．３２〜ＳＴＰ．３５で工具ユニット５をステーションＡに戻した後、ＳＴＰ．３６〜ＳＴＰ．３９で空にした移動体にステーションＢに待機されている主軸台ユニット７を取り付けるという２つの大工程となっている。
詳しくは、まず工具ユニット５を装着した移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．３２）、工具ユニット５を戻すステーションＡに到達し位置決めをし（ＳＴＰ．３３）、工具グリッパ５４をクランプ受け５５の開口部に挿入し、中台４を下降させＴ字状溝の底部にグリッパ５４を固定させる。そこで、移動体から工具ユニット５をアンクランプすると同時に（ＳＴＰ．３４）、ステーションＡのクランプを締結し工具ユニット５を固定する（ＳＴＰ．３５）。次に、予備の主軸台ユニット７を移動体に装着するために、空になった移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．３６）、主軸台ユニット７を待機させたステーションＢに到達する（ＳＴＰ．３７）。そして、ステーションＢのクランプを解除すると同時に（ＳＴＰ．３８）、主軸台ユニット７を移動体にクランプさせる（ＳＴＰ．３９）。これにより、工具ユニット５を収容し、次の段取りの主軸台ユニット７の準備が完了する（ＳＴＰ．４）  。ここで、下方ユニットの交換は終わっていないので、再度交換作業をする警告音を発し（ＳＴＰ．６）  、ＳＴＰ．３１に戻る。
【００１１】
次に、加工領域であるステーションＥに取り付けられたテーブルユニット６を刃物台ユニット８に交換する場合（ＳＴＰ．７１）、加工領域でテーブルユニット６は移動体に取り付けられていないので、移動体にテーブルユニット６を取り付ける工程（ＳＴＰ．４２〜ＳＴＰ．４５）が多くなる。つまり、加工中はグリッパ４５が空になっていた移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．４２）、ステーションＥに到達し（ＳＴＰ．４３）、テーブルユニット６に対し位置決めをする。そこで、ステーションＥのクランプを解除すると同時に（ＳＴＰ．４４）、移動体のクランプを締結しテーブルユニット６を固定する（ＳＴＰ．４５）。次に，  テーブルユニット６を装着した移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．５２）、テーブルユニット６を戻すステーションＣに到達し（ＳＴＰ．５３）、テーブルユニット６の位置決めをする。そこで、移動体からテーブルユニット６をアンクランプすると同時に（ＳＴＰ．５４）、ステーションＣのクランプを締結しテーブルユニット６を固定する（ＳＴＰ．５５）。そして、次の刃物台ユニット８を移動体に装着するために、クランプ２が再び空になった移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．５６）、刃物台ユニット８を待機させたステーションＤに到達する（ＳＴＰ．５７）。そして、ステーションＤのクランプを解除すると同時に（ＳＴＰ．５８）、刃物台ユニット８を移動体にクランプさせる（ＳＴＰ．５９）。
これにより、下方ユニットを刃物台ユニット８に交換し、旋盤加工する準備が完了し（ＳＴＰ．４）  、次のＮＣ加工指令を続行できる（ＳＴＰ．５）  。なお、準備が完了していない場合警告音を発し（ＳＴＰ．６）  、作業員により異常を解除されるまでＮＣ加工指令の実行は中断される。
【００１２】
上記の説明は、マシニング加工機能を旋盤加工機能に段取り換えする場合であるが、逆に、旋盤加工機能をマシニング加工機能に段取り換えする場合は、ＳＴＰ．３１及びＳＴＰ．４１がスキップされＳＴＰ．６１以下及びＳＴＰ．７１以下の工程を実施することとなる。
また、図１以下ではマシニング加工機能及び旋盤加工機能を１組ずつ備えたＮＣ工作機械であるが、それらの機能を複数組ずつ備えている場合には、故障した組を別の組に自動交換し、工作機械のダウン時間を短縮させることができるとともに、無人化による連続運転を実行できる。
更に、旋盤加工セット及びマシニング加工セットが２組以上備えられているＮＣ工作機械にあって、診断機能で故障を発見した場合でも、下方ユニットを移動体に取り付ける大工程（ＳＴＰ．４２−４５，７２−７５）  の後、故障した上方ユニット及び下方ユニットの組を元に戻す大工程（ＳＴＰ．３２−３５，５２−５５，６２−６５，７２−７５）  、予備の主軸台ユニット及び下方ユニットを加工領域に移動させる大工程（ＳＴＰ．３６−３９，５６−５９，６６−６９，８６−８９）  により行うことは同じである。
【００１３】
（実施の形態２）
旋盤加工機能を有するＮＣ工作機械の正面図を示す図７、側面を示す説明図の図８及び図７の平面図を示す図９において、ベース１並びにサドル２、コラム３及び中台４からなる移動体は実施の形態１と同じである。
７は中台４に取り付けた主軸台ユニットであって、中台４の、主軸台ユニット７を摺動させる面の構造は実施の形態１と同じである。また、ベツド１の前側側面の加工領域のステーションＥには刃物台ユニット８を取り付け、非加工領域には刃物台ユニット８を戻すステーションＣを設けるとともに、ステーションＤ，Ｆには他の刃物台ユニット８ａ，８ｂを待機させている。ベース１のほぼ中央である加工領域では主軸７２により回動させたワークＷを、刃物台ユニット８のタレットに取り付けた工具のうち割出されたバイトで旋盤加工ができる。
サドル２が移動する範囲の非加工領域となるベース１の両端には、中台４から離脱させた主軸台ユニット７を二点鎖線で示すように戻し、他の主軸台ユニット７ａを取り付けたユニット取付架台９，９が立設されている。主軸台ユニット７，７ａの外側端には、上方係合手段としてグリッパ７３，７３が突設され、このグリッパ７３，７３を係脱するクランプ受け７４，７４がユニット取付架台９，９に設けられている。
【００１４】
図８は刃物台ユニット８をベース１から離脱させ移動させる状態を示す説明図であり、ステーションＦの刃物台ユニット８ｂを避けステーションＣに戻るためにコラム３はＹ軸方向へ移動しながらＸ軸方向へ往復動をする。６１はクランプレール１４が嵌挿されるクランプ受けであり、１５ｂは、芯出し装置１５の、ベース１に内蔵された出入りシリンダ１５ａにより突出される芯出しブロック１５ｂを嵌合するテーパコンである。なお、図８では刃物台ユニット８の移動のためにＹ軸方向にもサドル３を移動させているが、ユニット取付架台９，９及びステーションＣ，Ｄを加工領域に対し両端に設置するとともに、これらの取り付け位置を、サドル２が移動するＸ軸及び中台４が上下動するＺ軸と平行になるように設置し、サドル２にコラム３を固定することで、主軸台ユニット及び刃物台ユニットの交換をＹ軸方向に動かすことなく、Ｘ・Ｚ軸の少なくとも２軸線方向のみで行うことができるから、Ｙ軸の作動が減りユニットの交換作業が迅速化できるとともにＹ軸の作動機構に対する負荷を減少できる。
【００１５】
上記のように２軸線方向に往復動させ交換できるように構成したＮＣ工作機械の取扱いを説明する。
主軸台ユニット７に、段取り換えしない状態で（ＳＴＰ．２１）故障が発見された場合（ＳＴＰ．２２）、故障した主軸台ユニット７を装着した移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．３２）、主軸台ユニット７を戻すステーションＡに到達し（ＳＴＰ．３３）、主軸台ユニット７のグリッパ７３をクランプ受け７４に位置決めをする。そこで、移動体から主軸台ユニット７をアンクランプすると同時に（ＳＴＰ．３４）、ステーションＡのクランプ受け７４を締結し主軸台ユニット７を固定する（ＳＴＰ．３５）。
次に、予備の主軸台ユニット７ａを移動体に装着するために、空になった移動体をＸ・Ｚ軸の反対方向へ移動させ（ＳＴＰ．３６）、その主軸台ユニット７ａを待機させたステーションＢに到達する（ＳＴＰ．３７）。そして、ステーションＢのクランプ受け７４を解除すると同時に（ＳＴＰ．３８）、主軸台ユニット７ａを移動体にクランプさせる（ＳＴＰ．３９）。
これにより、故障した主軸台ユニット７をユニット交換し、正常な主軸台ユニット７ａの取り付け準備が完了し（ＳＴＰ．４）  、ＮＣ加工指令を続行できる（ＳＴＰ．５）  。なお、準備が完了していない場合警告音を発し（ＳＴＰ．６）  、作業員により異常を解除されるまでＮＣ加工指令の実行は中断される。
また、刃物台ユニット８が故障した場合には、ＳＴＰ．４２以下の工程で同様な処理がされる。
【００１６】
なお、この発明は上記実施の形態１・２に限定されるものではなく、主軸台ユニット及び刃物台ユニット並びに主軸台ユニット及びテーブルユニットの数は、組で同数である必要は無く、故障交換や段取り換えの頻度により小数対多数であってもよい。また、各ユニットと、移動体の中台やベースとの取り付け手段は、グリッパによるクランプ装置に限定するものではなく係脱及び脱着が容易な取り外し手段を適用するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成を適宜に変更して具体化することも可能である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１に記載のＮＣ工作機械によれば、下方ユニットを下方係合手段により係合した状態を維持した移動体を加工領域と非加工領域間で往復動させることにより、自動診断機能により故障や段取り換えをする下方ユニットを、他の下方ユニットに交換することができるから、多種少量生産の加工処理を自動化するとともに、工作機械のダウンタイムを最小にして復旧が可能となり、加工処理の無人化を達成する。
請求項２に記載のＮＣ工作機械は、上記と同様な効果に加え、下方ユニットと組として使われる上方ユニットについても、移動体の移動機能を用いて加工領域と非加工領域間で上方ユニットの移動を行い、自動診断機能により故障や段取り換えをする下方ユニットと組となる上方ユニットを、他の上方ユニットに交換することができるから、多種少量生産の加工処理を自動化するとともに、工作機械のダウンタイムを最小にして復旧が可能となり、加工処理の無人化を達成する。
【００１８】
また、請求項３に記載のＮＣ工作機械は、請求項１記載のＮＣ工作機械と同様な効果に加え、旋盤加工機能に特化した加工処理を行うことができる。同様に、請求項４に記載のＮＣ工作機械は、請求項１記載のものと同様な効果に加え、マシニング加工機能を有するものであるから、更に高度な多種少量生産の加工処理を自動的に行うことができる。
更に、請求項５に記載のＮＣ工作機械にあっては、工具ユニットの工具を自動に交換可能にするものであるから、工具自体の故障や段取り換えにあわせて工具の自動取付けが行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としてマシニング加工機能を有するＮＣ工作機械の正面図である。
【図２】図１のＮＣ工作機械におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のＮＣ工作機械の平面図である。
【図４】中台と主軸台ユニットとの摺動面の説明図である。
【図５】結合ブロックとそのＢ−Ｂ線における断面を示す説明図である。
【図６】フローチャートである。
【図７】旋盤加工機能を有するＮＣ工作機械の正面図である。
【図８】刃物台ユニットを移動しているＮＣ工作機械の説明図である。
【図９】図７のＮＣ工作機械の平面図である。
【図１０】フローチャートである。
【符号の説明】
１・・ベース、Ｄ１・・下方クランプ手段、Ｄ２・・下方係合手段、Ｕ１・・上方クランプ手段、Ｕ２・・上方係合手段、５・・工具ユニット、５１・・工具、５２・・主軸、６・・テーブルユニット、７・・主軸台ユニット、７１・・チャック、７２・・主軸、８・・刃物台ユニット、９・・ユニット取付架台、１０・・ＡＴＣ装置、Ｗ・・ワーク。
【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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