(57)【要約】【課題】工具の自動交換を短時間で実施することができる加工作業効率の良好な工作機械を提供する。【解決手段】工作機械（横形マシニングセンタ）１は、主軸３の加工空間を覆う遮蔽カバー５と、その遮蔽カバー５に設けられた開口部９を開閉するためのドア１０と、主軸３に装着する工具Ｔを自動で交換するための自動工具交換装置（ＡＴＣ）４とを備えている。そして、ＡＴＣ４が、工具Ｔを把持・開放可能な交換アーム１２を主軸３と直交する面内で回動させて加工空間内に侵入・退出させることによって主軸３に装着する工具Ｔを交換するものであるとともに、交換アーム１２の回動とドア１０の開閉動作とが同期したものとなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の加工空間を覆う遮蔽カバーと、その遮蔽カバーに設けられた開口部を開閉するためのドアと、主軸に装着する工具を自動で交換するための工具自動交換装置とを備えた工作機械であって、
前記工具自動交換装置が、工具を把持・開放可能なアームを前記主軸と直交する面内で回動させて前記加工空間内に侵入・退出させることによって主軸に装着する工具を交換するものであるとともに、
前記アームの回動と前記ドアの開閉動作とが同期していることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記主軸へアプローチするときのアームの回動方向、および、前記加工空間を開放するときのドアの動作方向が、いずれも上向きであることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械において、主軸に装着する工具を自動で交換するための工具自動交換装置を備えた工作機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタ等の一般的な工作機械には、主軸による被加工物（ワーク）の加工中に発生する切削屑や切削液の飛散を防止するために、主軸および被加工物を覆うように遮蔽カバーが設けられている。また、近年の工作機械には、主軸に装着する工具を自動で交換するための工具自動交換装置（ＡＴＣ）が付設されている。そして、そのようなＡＴＣを搭載した工作機械としては、特許文献１の如く、遮蔽カバーに開口部と、その開口部を開閉するドアとが設けられており、ドアが前後にスライドして開口部を開放するとともに、工具を把持・開放可能なアームを前後軸を中心に回転させて、開放された開口部から加工領域内へ侵入させることによって、主軸の工具を交換するものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３１８４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した工作機械では、短時間の内に被加工物を切削できることが要求されるのみならず、工具の自動交換や加工後の被加工物の交換等の非切削時間の短縮をも求められる。しかしながら、上記特許文献１の如き工作機械は、アームの動作方向と遮蔽カバーのドアの動作方向とが直交しているため、遮蔽カバーが開閉動作を概ね完了しなければ、工具を装着したアームを回転させることができない。加えて、工具の中には長尺なものも存在するため、遮蔽カバーのドアのスライド距離を短く設計することは難しい。それゆえ、上記特許文献１の如き工作機械は、工具の自動交換を短時間で行うことが困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、上記特許文献１の如き従来の工作機械が有する問題点を解消し、工具の自動交換を短時間で実施することができる加工作業効率の良好な工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内、請求項１に記載された発明は、主軸の加工空間を覆う遮蔽カバーと、その遮蔽カバーに設けられた開口部を開閉するためのドアと、主軸に装着する工具を自動で交換するための工具自動交換装置とを備えた工作機械であって、前記工具自動交換装置が、工具を把持・開放可能なアームを前記主軸と直交する面内で回動させて前記加工空間内に侵入・退出させることによって主軸に装着する工具を交換するものであるとともに、前記アームの回動と前記ドアの開閉動作とが同期していることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記主軸へアプローチするときのアームの回動方向、および、前記加工空間を開放するときのドアの動作方向が、いずれも上向きであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の工作機械は、工具自動交換装置のアームの回動と遮蔽カバーのドアの開閉動作とが同期しているので、工具自動交換装置の動作とドアの開閉動作とを同時進行させることによって工具交換に要する時間を短縮することができるので、加工作業効率が良好である。
【０００９】
請求項２に記載の工作機械は、主軸へアプローチするときのアームの回動方向、および、加工空間を開放するときのドアの動作方向がいずれも上向きであるので、長い工具に対応させたドアのスライド距離の無駄を省くことができ、非切削時間をより短縮することができるため、加工作業効率がきわめて良好である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】工作機械を示す説明図（斜視図）である。
【図２】工具自動交換装置のアームおよび遮蔽カバーのドアの作動内容を示す説明図（正面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜工作機械の構造＞
以下、本発明に係る工作機械の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る工作機械の一例を示したものであり、工作機械（横形マシニングセンタ）１は、工具Ｔを装着可能な主軸３を備えた機械本体２、工具Ｔを自動交換するための工具自動交換装置（以下、ＡＴＣという）４、主軸３による加工時に切削屑や切削液が飛散しないように機械本体２を遮蔽するための遮蔽カバー５、主軸３による被加工物（ワーク）への加工の内容を制御するための制御装置（図示せず）等を備えている。なお、以下の説明においては、図１の如く、左右方向をＸ軸方向、上下方向をＹ軸方向、前後方向をＺ軸方向として説明する。
【００１２】
機械本体２は、基台であるベッド６、主軸３をＸ軸、Ｙ軸の各方向に沿って移動可能に設けた主軸頭７、被加工物を載置するためのテーブル８等を備えており、テーブル８はＺ軸方向に沿って移動可能であり、テーブル８上の被加工物を主軸３にアプローチさせることができるようになっている。
【００１３】
また、カバー５は、金属板によって、機械本体２の前方部分（すなわち、主軸３の加工空間）を覆うように直方体状に形成されている。そして、ＡＴＣ４の設置側には、主軸３に装着される工具Ｔの自動交換を可能とするための矩形状の開口部（窓）９が設けられており、当該開口部９には、金属板等のドア（シャッター）１０が、上下動可能に設けられている。
【００１４】
一方、ＡＴＣ４は、多数の工具Ｔ，Ｔ・・を装着可能な工具マガジン１１、主軸３と工具マガジン１１との間で工具Ｔを交換するための交換アーム１２、交換アーム１２による工具Ｔの交換・ドア１０の昇降を行うための複数のリモートシリンダ（図示せず）および複数のカムを備えたカムボックス１３等を備えている。
【００１５】
交換アーム１２は、長尺で平坦なプレート状に形成されており、両端に工具を装着・脱着自在な切り欠きが設けられている（なお、図においては工具を装着・脱着するための機構の記載が省略されている）。そして、長手方向の中央の裏面に設けられた回転軸（図示せず）を中心として、機械本体２の前面と平行な鉛直面内を回動することと水平方向（Ｚ軸方向）に移動することによって、主軸３と工具マガジン１１との間で工具Ｔを交換することができるようになっている。
【００１６】
また、工具マガジン１１は、工具Ｔを装着可能な複数のホルダ１４，１４・・を、機械本体２の前面と平行な鉛直面内において、一定の楕円状に周回動させることができるようになっており、制御装置によって、所定の工具Ｔを、交換アーム１２が把持可能な位置に割り出すことができるようになっている。
【００１７】
＜工作機械の作動内容＞
以下、上記工作機械１においてＡＴＣ４が工具Ｔを自動交換する場合の作動内容について説明する。なお、工作機械１におけるＡＴＣ４による工具Ｔの自動交換は、制御装置（図示せず）によって制御される。図２は、ＡＴＣ４が工具を自動交換する様子を示したものであり、主軸３が工具Ｔ（Ｔ１）によって切削加工を実施している場合には、ドア１０は閉じた状態（下側に位置して開口部９を遮蔽した状態）になっており、交換アーム１２は、その長手方向がドア１０の板面と平行になった姿勢で待機した状態になっている（図２（ａ）参照）。
【００１８】
そして、主軸３が工具Ｔ１による加工を終了して、装着する工具Ｔ１を交換する場合には、カバー５のドア１０が上昇することによって開口部９を開放する。また、そのドア１０の上昇と同時に、交換アーム１２が所定の方向（反時計回り）に約９０度回転し、片方の切り欠きで、主軸３の工具Ｔ１を把持すると同時に、工具マガジン１１の工具Ｔ２を把持する（図２（ｂ）参照）。なお、その際には、交換アーム１２は、ドア１０の上昇動作の開始と同じタイミングで回転を開始する。
【００１９】
そのように、交換アーム１２が両端に、主軸３の工具Ｔ１と工具マガジン１１の工具Ｔ２とを把持した後には、さらに交換アーム１２が所定の方向（反時計回り）に約１８０度回転しながら、水平方向（Ｚ軸方向）に前進後退し、片方の切り欠きに把持された工具Ｔ２を主軸３に装着すると同時に、他方の切り欠きに把持された工具Ｔ１を工具マガジン１１のホルダ１４に装着する。
【００２０】
上記の如く、主軸３と工具マガジン１１との間で、工具Ｔ１，Ｔ２を交換した後には、交換アーム１２が工具交換時の回転方向と逆の方向（時計回り）に約９０度回転し、その長手方向がドア１０の板面と平行になった姿勢で待機した状態に復帰する。さらに、その交換アーム１２の回動と同時に、カバー５のドア１０が下降することによって開口部９を閉塞する（図２（ｃ）参照）。なお、その際には、ドア１０は、交換アーム１２の回転動作の開始と同じタイミングで、下降を開始する。
【００２１】
＜工作機械の効果＞
工作機械１は、主軸３の加工空間を覆う遮蔽カバー５と、その遮蔽カバー５に設けられた開口部９を開閉するためのドア１０と、主軸３に装着する工具Ｔを自動で交換するためのＡＴＣ４とを備えている。そして、工作機械１は、上記の如く、ＡＴＣ４が、工具Ｔを把持・開放可能な交換アーム１２を主軸３と直交する面内で回動させて加工空間内に侵入・退出させることによって主軸３に装着する工具Ｔを交換するものであるとともに、交換アーム１２の回動とドア１０の開閉動作とが同期しているため、ＡＴＣ４の動作とドア１０の開閉動作とを同時進行させることによって工具交換に要する時間を短縮することができるので、加工作業効率が良好である。
【００２２】
また、工作機械１は、主軸３へアプローチするときの交換アーム１２の回動方向、および、加工空間を開放するときのドア１０の動作方向が、いずれも上向きであるため、
長い工具に対応させたドア１０のスライド距離の無駄を省くことができ、非切削時間をより短縮することができるため、加工作業効率がきわめて良好である。
【００２３】
＜工作機械の変更例＞
本発明に係る工作機械の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、機械本体、主軸、ＡＴＣ、遮蔽カバー、ドア、工具マガジン、交換アーム等の形状・構造等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。たとえば、ＡＴＣの工具マガジンは、工具を装着可能な複数のホルダを機械本体の前面と平行な鉛直面内において一定の楕円状に周回動させるものに限定されず、複数のホルダを前後方向と平行な鉛直面内において一定の円状あるいは楕円状に周回動させるもの等でも良い。また、被加工物を載置するテーブルは、上記実施形態の如く、ベッドに固定されたものに限定されず、Ｘ軸方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられたもの等でも良い。
【符号の説明】
【００２４】
１・・工作機械
２・・機械本体
３・・主軸
４・・ＡＴＣ（工具自動交換装置）
５・・遮蔽カバー
１０・・ドア
１１・・工具マガジン
１２・・交換アーム
１４・・工具ホルダ
【図１】
2019010698.tif 000003
【図２】
2019010698.tif 000004