(57)【要約】【課題】工具交換装置と主軸ヘッドの干渉を防ぎつつコンパクトにできる工作機械を提供する。【解決手段】工作機械１は、工具交換動作時に主軸ヘッド６を移動する工具交換位置Ｋを、ＸＹＺ軸の各機械ストローク範囲の端部であって、ＡＴＣ装置４０側の端部に設定する。故にＡＴＣ装置４０は、主軸ヘッド６の移動範囲の外側の位置で、主軸の工具交換を行うことができる。工作機械１は、工具交換用の移動ストローク範囲が不要になるので、主軸ヘッド６を移動するＸＹＺ軸を最適な長さにできる。ＸＹＺ軸を最適な長さにできるので、例えばＸ軸移動機構、Ｙ軸移動機構、Ｚ軸移動機構１０３、これらの土台となる基台部２、各移動機構を覆う保護カバー１５、１６等についても最適な大きさにできる。故に工作機械１は、ＡＴＣ装置４０と主軸ヘッド６の干渉を防ぎつつコンパクトにできる。【選択図】図３
2019059005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を着脱可能に装着する主軸と、
互いに直交する三軸方向に移動可能に設けられ、当該三軸方向のうち一軸方向に向けて前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、
前記主軸ヘッドに設けられ、前記主軸に装着する前記工具のクランプ及びアンクランプを行うクランプ機構を駆動する為に外力が加えられる可動部と、
前記主軸ヘッドの移動範囲に近接して設けられ、前記主軸の工具交換を行う工具交換装置と、
前記工具交換装置に設けられ、前記工具交換により、前記主軸ヘッドが工具交換位置に移動したときに駆動して前記可動部に外力を加えるレバーと
を備えた工作機械において、
前記工具交換位置は、前記移動範囲を構成する前記三軸方向の夫々の移動軸における移動ストローク範囲のうち、前記工具交換装置に近接する側の端部に配置され、
前記工具交換装置は、前記移動範囲内にて、前記主軸ヘッドと前記レバーが干渉しない位置に配置したこと
を特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記三軸方向とは、左右方向であるＸ軸方向、前後方向であるＹ軸方向、上下方向であるＺ軸方向であって、
前記工作機械は、前記主軸がＺ軸方向に延びる縦型の工作機械であって、
前記可動部は、前記主軸ヘッドから前記Ｙ軸方向の後方に延びる棒状に形成され、後方に向く先端部が後方から前方へ押下されることによって、前記クランプ機構を駆動するものであって、
前記レバーは、前記主軸ヘッドが前記工具交換位置に移動したときの前記可動部の後方に位置し、前方に移動駆動することによって、前記可動部を前方へ押下すること
を特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記可動部は、前記主軸の延びる方向に対して直交する所定方向に押下されることによって、前記クランプ機構を駆動するものであって、
前記レバーは、前記主軸の延びる方向に対して平行に延びる基本姿勢から、その長さ方向の一端部が、他端部側に設けられた揺動軸を中心に揺動駆動するものであって、
前記基本姿勢である前記レバーの前記一端部は、前記主軸ヘッドが前記工具交換位置に位置したときの前記可動部に対して、前記所定方向とは反対方向に隙間を空けた位置に配置され、前記揺動軸を中心に前記所定方向側に揺動駆動することによって、前記可動部を前記所定方向に押下すること
を特徴とする請求項１又は２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、工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の工作機械は、工具交換時、工具交換装置が有するレバーを用いて主軸ヘッドへ外力を与え、主軸における工具ホルダのクランプ／アンクランプを行う。工作機械は、主軸ヘッドの移動範囲にて、主軸ヘッドと工具交換装置のレバーが干渉しないように工具交換装置を配置する必要がある。故に工作機械は、例えば加工時には使用しない工具交換の為の機械移動ストローク範囲を設けることで、主軸ヘッドと工具交換装置のレバーの干渉を避けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０６８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加工時には使用しない工具交換の為の機械移動ストローク範囲を設けると、主軸ヘッドの移動機構、それらの土台となる構造物、それらを覆うカバー等も大きくなる。その結果、工作機械全体が大きくなることから、工作機械の製造費用は増大し、設置面積も広くなる等の問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、工具交換装置と主軸ヘッドの干渉を防ぎつつコンパクトにできる工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の工作機械は、工具を着脱可能に装着する主軸と、互いに直交する三軸方向に移動可能に設けられ、当該三軸方向のうち一軸方向に向けて前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドに設けられ、前記主軸に装着する前記工具のクランプ及びアンクランプを行うクランプ機構を駆動する為に外力が加えられる可動部と、前記主軸ヘッドの移動範囲に近接して設けられ、前記主軸の工具交換を行う工具交換装置と、前記工具交換装置に設けられ、前記工具交換により、前記主軸ヘッドが工具交換位置に移動したときに駆動して前記可動部に外力を加えるレバーとを備えた工作機械において、前記工具交換位置は、前記移動範囲を構成する前記三軸方向の夫々の移動軸における移動ストローク範囲のうち、前記工具交換装置に近接する側の端部に配置され、前記工具交換装置は、前記移動範囲内にて、前記主軸ヘッドと前記レバーが干渉しない位置に配置したことを特徴とする。工具交換時、主軸ヘッドは工具交換位置に移動する。工具交換位置は、各移動軸の移動ストローク範囲の端部である。故に工具交換装置は、主軸ヘッドの移動範囲の外側の位置で、主軸の工具交換を行うことができる。従来の工具交換用の移動ストローク範囲は不要になるので、工作機械は移動軸を最適な長さに設計できる。移動軸を最適な長さにできるので、本発明は工作機械の大きさをコンパクトにできる。移動軸を最適な長さにできるので、例えば主軸ヘッドを三軸方向に夫々ガイドする為のガイド機構、それらの土台となる構造物、それらを覆うカバー等も最適な大きさにできる。本発明は工作機械の大きさをコンパクトにできるので、工作機械の製造費用を削減でき、工作機械の設置面積も最適な大きさに縮小出来る。工具交換装置は、主軸ヘッドの移動範囲内にて、主軸ヘッドとレバーが干渉しない位置に配置する。故に工作機械は、主軸ヘッドが移動範囲内を移動する時、工具交換装置のレバーに主軸ヘッドが干渉するのを防止できる。工具交換時、工具交換装置のレバーは駆動し、主軸ヘッドの可動部に外力を加え、クランプ機構は駆動する。故に工作機械は、工具交換時に工具のクランプ及びアンクランプを行うことができる。「工具を着脱可能に装着する」とは、工具を支持する「工具ホルダを着脱可能に装着する」と同意義である。「工具交換位置」とは、例えば異なる三軸方向の夫々の移動ストローク範囲内において機械座標で表される座標位置であり、工具交換時に移動する主軸ヘッドの座標位置を意味する。
【０００７】
請求項２の工作機械において、前記三軸方向とは、左右方向であるＸ軸方向、前後方向であるＹ軸方向、上下方向であるＺ軸方向であって、前記工作機械は、前記主軸がＺ軸方向に延びる縦型の工作機械であって、前記可動部は、前記主軸ヘッドから前記Ｙ軸方向の後方に延びる棒状に形成され、後方に向く先端部が後方から前方へ押下されることによって、前記クランプ機構を駆動するものであって、前記レバーは、前記主軸ヘッドが前記工具交換位置に移動したときの前記可動部の後方に位置し、前方に移動駆動することによって、前記可動部を前方へ押下するとよい。故に縦型の工作機械は、主軸ヘッドを移動する移動軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の夫々の移動ストローク範囲を最適な長さに設計できる。
【０００８】
請求項３の工作機械の前記可動部は、前記主軸の延びる方向に対して直交する所定方向に押下されることによって、前記クランプ機構を駆動するものであって、前記レバーは、前記主軸の延びる方向に対して平行に延びる基本姿勢から、その長さ方向の一端部が、他端部側に設けられた揺動軸を中心に揺動駆動するものであって、前記基本姿勢である前記レバーの前記一端部は、前記主軸ヘッドが前記工具交換位置に位置したときの前記可動部に対して、前記所定方向とは反対方向に隙間を空けた位置に配置され、前記揺動軸を中心に前記所定方向側に揺動駆動することによって、前記可動部を前記所定方向に押下するとよい。工具交換時、基本姿勢のレバーは、主軸の延びる方向に対して平行に延びている。故に工作機械は、可動部の近くにレバーの一端部を配置できるので、レバーを所定方向側に揺動駆動することで、可動部を速やかに押下できる。故に工作機械は工具交換時間を短縮化できる。
【０００９】
上述した請求項１−３の発明は、任意に組み合わせることができる。例えば請求項１の全部又は一部を備えずに他の請求項２、３の少なくとも何れか１つの構成を備えたものとしても良い。但し特に、請求項１の構成を備えて、請求項２、３の少なくとも何れか１つの構成と組み合わせを備えると良い。請求項１−３の任意の構成要素を抽出し、組み合わせても良い。本出願人はこれらのような構成についても特許権を取得する意思を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】工作機械１の斜視図。
【図２】工作機械１の平面図。
【図３】工作機械１の正面図。
【図４】工作機械１の右側面図。
【図５】図３に示すＩ−Ｉ線矢視方向断面図。
【図６】図１に示すＷ領域内の部分拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を説明する。以下説明は図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。図１に示す工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。工作機械１は、主軸７がＺ軸方向に延びる縦型工作機械である。工作機械１は、工具を装着した主軸７を回転し、該主軸７と、被削材を上面に固定した回転テーブル１１とをＸＹＺ軸方向に相対移動することで、被削材を加工する機械である。工作機械１の動作は数値制御装置(図示略）で制御する。
【００１２】
図１〜図４を参照し、工作機械１の構造を説明する。工作機械１は、基台部２、コラム５、主軸ヘッド６、主軸７、テーブル装置１０、ＡＴＣ装置４０等を備える。
【００１３】
基台部２は、Ｙ軸方向に延びる平面視略矩形状の鉄製部材である。基台部２は、上面後部側に台座部２０（図４参照）を備える。台座部２０は略直方体状である。台座部２０は上面にＸ軸移動機構１０１を備える。Ｘ軸移動機構１０１は、運搬体１２（図１，図４参照）をＸ軸方向に移動可能に支持する。Ｘ軸移動機構１０１は、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ軸レール（図示略）、Ｘ軸ボールネジ（図示略）、Ｘ軸モータ２１等を備える。一対のＸ軸レールは、台座部２０上面に設ける。Ｘ軸ボールネジはＸ軸方向に延び、一対のＸ軸レールの間に設ける。運搬体１２は、Ｘ軸レールに沿って移動可能である。運搬体１２は底部にナット（図示略）を備える。ナットはＸ軸ボールネジに螺合する。Ｘ軸モータ２１はＸ軸ボールネジを回転することにより、運搬体１２をナットと共にＸ軸方向に移動する。
【００１４】
運搬体１２は、上面にＹ軸移動機構（図示略）を備える。Ｙ軸移動機構は、コラム５をＹ軸方向に移動可能に支持する。Ｙ軸移動機構は、Ｙ軸方向に延びる一対のＹ軸レール、Ｙ軸ボールネジ、Ｙ軸モータ等を備える。Ｙ軸ボールネジはＹ軸方向に延び、一対のＹ軸レールの間に設ける。コラム５は一対のＹ軸レールに沿って移動可能である。コラム５は下部にナット（図示略）を備える。ナットはＹ軸ボールネジに螺合する。Ｙ軸モータはＹ軸ボールネジを回転することにより、コラム５をナットと共にＹ軸方向に移動する。コラム５は運搬体１２を介してＸ軸方向に移動可能である。即ちコラム５は、Ｘ軸移動機構１０１、運搬体１２、Ｙ軸移動機構等により、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動可能である。
【００１５】
運搬体１２は、右側部に保護カバー１５、左側部に保護カバー１６、後部に保護カバー１７を備える。保護カバー１５は、運搬体１２右側部から右側方において露出するＸ軸移動機構１０１を覆う。保護カバー１６は、運搬体１２左側部から左側方において露出するＸ軸移動機構１０１を覆う。保護カバー１７は、運搬体１２後部から後方において露出するＹ軸移動機構を覆う。保護カバー１５〜１７は運搬体１２の移動に追従して移動する。保護カバー１５〜１７は、Ｘ軸移動機構１０１とＹ軸移動機構内に切粉及び切削液が侵入するのを防止する。運搬体１２は、Ｙ軸移動機構が露出する上面にカバー部材１８を備える。カバー部材１８の基端部（後端部）は、コラム５下部の前端部に固定する。カバー部材１８の前端部は、運搬体１２の前側に垂れ下る。運搬体１２の上部に設けたローラ（図示略）は、カバー部材１８の下面をＹ軸方向に摺動可能に支持する。カバー部材１８は、コラム５と共にＹ軸方向に移動する。故にカバー部材１８は、コラム５前方において露出するＹ軸移動機構を常時覆うことができる。
【００１６】
コラム５は前面に、Ｚ軸移動機構１０３（図２，図３，図５参照）を備える。Ｚ軸移動機構１０３は、主軸ヘッド６をＺ軸方向に移動可能に支持する。Ｚ軸移動機構１０３は、Ｚ軸方向に延びる一対のＺ軸レール３５，３５、Ｚ軸ボールネジ３６（図５参照）、Ｚ軸モータ１９等を備える。Ｚ軸ボールネジ３６はＺ軸方向に延び、Ｚ軸レール３５，３５の間に配置する。主軸ヘッド６は、Ｚ軸レール３５，３５に沿って移動可能である。主軸ヘッド６は背面に、ナット６８（図５参照）を備える。ナット６８はＺ軸ボールネジ３６に螺合する。Ｚ軸モータ１９は、コラム５前面上部に支持する。Ｚ軸モータ１９はＺ軸ボールネジ３６を回転することにより、主軸ヘッド６をナット６８と共にＺ軸方向に移動する。コラム５は前面に、Ｚ軸シャッタ３０（図３，図５参照）を備える。Ｚ軸シャッタ３０は主軸ヘッド６の上下動に従い伸縮する。Ｚ軸シャッタ３０は、Ｚ軸移動機構１０３内に切粉及び切削液が侵入するのを防止する。
【００１７】
図５に示す如く、主軸ヘッド６は、内部に主軸７を回転可能に支持する。主軸７はＺ軸方向に延びる。主軸ヘッド６は、上部に主軸モータ８を固定する。主軸７は、主軸モータ８の下方に延びる駆動軸８Ａとカップリング２５で連結する。主軸７は、テーパ装着穴(図示略）、ホルダ挟持部（図示略）、ドローバ７０等を備える。テーパ装着穴は主軸７下端部に設ける。テーパ装着穴は主軸ヘッド６下部に位置する。ホルダ挟持部は主軸７の中心を通る軸穴（図示略）内で且つテーパ装着穴上方に設ける。ドローバ７０は、主軸７の軸孔内に同軸上に挿入する。ドローバ７０はバネで上方に常時付勢する。工具ホルダは、主軸７のテーパ装着穴に装着する。工具ホルダは工具を支持する。テーパ装着穴に工具ホルダを装着すると、ホルダ挟持部は工具ホルダをクランプする。ドローバ７０がホルダ挟持部を下方に押圧すると、ホルダ挟持部は工具ホルダのクランプを解除する。
【００１８】
図５に示す如く、主軸ヘッド６は、後方上部内側にスイングアーム６０を備える。スイングアーム６０は略Ｌ字型で支軸６１を中心に揺動自在である。支軸６１は主軸ヘッド６内部を左右方向に延び、主軸ヘッド６の左右両側壁に固定する。スイングアーム６０は、縦アーム部６３と横アーム部６２を備える。縦アーム部６３は、支軸６１からコラム５側に対して斜め上方に延びる。横アーム部６２は、支軸６１からコラム５前方に略水平に延びる。横アーム部６２の先端部６２Ａは、ドローバ７０の上端部に直交して突設したピン７１に上方から係合可能である。スイングアーム６０を左側方から見た場合、引張バネ（図示略）は、スイングアーム６０を反時計回りに常時付勢する。故にスイングアーム６０は、横アーム部６２によるピン７１の下方向への押圧を常時解除する。
【００１９】
図５，図６に示す如く、主軸ヘッド６は上部におけるＡＴＣ装置４０側に、ロッド支持部９１を備える。ロッド支持部９１は、プッシュロッド９２を前後方向に移動可能に支持する。プッシュロッド９２は前後方向に延びる。スイングアーム６０の縦アーム部６３は、上端部（先端部）の右側面に当接部６３Ａを備える。当接部６３Ａはプッシュロッド９２の前端部に当接し、引張バネにより常時後方に付勢する。故にプッシュロッド９２の後端部は、ロッド支持部９１から後方に向けて所定距離だけ常時突出する。後述するが、プッシュロッド９２の後端部を前方に押圧すると、工具ホルダは主軸７のテーパ装着穴から取り外し可能となる。
【００２０】
図１，図２に示す如く、テーブル装置１０は、基台部２上面における台座部２０前方に設ける。テーブル装置１０は上部に、回転テーブル１１を備える。回転テーブル１１は、テーブルモータ（図示略）により、Ｚ軸方向に平行な回転軸線を中心に３６０°高速回転可能に設ける。回転テーブル１１上面は平面視略長方形状且つ水平に調整する。回転テーブル１１は上面において回転軸線を中央に挟み、回転テーブル１１の長手方向に並ぶ位置にパレットＰ１，Ｐ２を備える。被削材はパレットＰ１，Ｐ２の一方、又は両方に冶具（図示略）等を用いて固定できる。テーブル装置１０は被削材の加工中、回転テーブル１１の長手方向がＹ軸方向に対して平行になるように、回転テーブル１１の位置を固定する。テーブル装置１０は、パレットＰ１，Ｐ２の何れか一方を、主軸ヘッド６の下方に配置する。
【００２１】
例えばパレットＰ１に固定した被削材の加工中、作業者はパレットＰ２に未加工の被削材を固定する。パレットＰ１に固定した被削材の加工終了後、テーブル装置１０は、回転テーブル１１を１８０°回転し、パレットＰ１とＰ２の位置を入れ替える。工作機械１は、パレットＰ２に固定した未加工の被削材の加工を開始し、その間、作業者は、パレットＰ１に固定した加工済みの被削材を取り外し、別の未加工の被削材を固定する。故に工作機械１は回転テーブル１１を用いて複数の被削材の連続加工が可能である。
【００２２】
ＡＴＣ装置４０は、基台部２上面右側に設けた一対の支柱３１，３２により、主軸ヘッド６の右側方に支持する。支柱３１，３２は前後方向に互いに離間し、基台部２上面から上方に延びる。ＡＴＣ装置４０は、数値制御装置からの制御信号を受け、主軸７のテーパ装着穴に装着する工具を、ＮＣプログラムで指定した他の工具と入れ替え交換する。ＡＴＣ装置４０は、本体部４０１、工具マガジン４１、マガジンモータ４２、旋回軸４３、工具交換アーム４４、工具交換モータ４５等を備える。
【００２３】
本体部４０１は略直方体状の金属製の箱体であり、支柱３１，３２で支持する。本体部４０１は、レバー部材４７、レバー駆動機構（図示略）等を内部に備える。レバー部材４７は、Ｚ軸方向に対して平行に延びる棒状部材である。レバー部材４７の上端部は、本体部４０１の上面に設けた開口部（図示略）から上方に突出する。レバー部材４７の下端部は、揺動軸４９を中心に揺動可能に軸支する。揺動軸４９は、本体部４０１内部を左右方向に延び、本体部４０１の左右両側壁に固定する。故にレバー部材４７の上端部は、揺動軸４９を中心に、前後方向に移動可能である。本実施形態は、レバー部材４７がＺ軸方向に平行に延びる姿勢を基本姿勢とする。レバー駆動機構は、数値制御装置からの制御信号を受け、モータ又はエアシリンダ等により、レバー部材４７を基本姿勢の状態から前方に揺動駆動する。レバー部材４７は上端部の左側面に当接部４８を備える。当接部４８は左側方に突出する略円筒形状である。後述するが、工具交換を行う為、主軸ヘッド６が工具交換位置Ｋ(図２，図３参照）に移動した時、図６に示す如く、レバー部材４７の当接部４８の前方に、主軸ヘッド６に設けたロッド支持部９１が支持するプッシュロッド９２の後端部が位置するようになっている。
【００２４】
図１，図４に示す如く、工具マガジン４１は、本体部４０１の右側面に固定し、側面視Ｙ軸方向に長い略楕円形状である。工具マガジン４１は、内側に略楕円形状の工具通路を有し、該工具通路内に沿って複数の工具ポット４１Ａを収納する。工具ポット４１Ａは、工具ホルダを着脱可能に装着する。工具マガジン４１は下部前側に、下方へ開口する工具交換部（図示略）を備える。マガジンモータ４２は、工具マガジン４１の上部前側に支持する。複数の工具ポット４１Ａは、マガジンモータ４２の駆動により工具通路内を移動する。数値制御装置は、工具マガジン４１の工具交換部に、所定の工具を支持する工具ホルダが搬送したことを検出すると、マガジンモータ４２の駆動を停止し、所定の工具を工具交換部に位置決めする。
【００２５】
図３〜図５に示す如く、旋回軸４３は、本体部４０１の下部から下方に突出する円筒状に形成し、軸線回りに回転可能及び上下動可能に支持する。工具交換アーム４４は、旋回軸４３の下端部に直交し且つ水平方向に延びる。工具交換アーム４４は両端部に、把持部４４Ａ，４４Ａを備える。把持部４４Ａ，４４Ａは、工具ホルダを着脱可能に把持する旋回軸４３は、本体部４０１内に設けた運動伝達装置（図示略）を介して、工具交換モータ４５に連結する。工具交換モータ４５は、本体部４０１の上面における前後方向略中央部に支持する。運動伝達装置は、例えば第一伝達機構と第二伝達機構を備える。第一伝達機構は、工具交換モータ４５の回転力を旋回軸４３に伝達する。第二伝達機構は、工具交換モータ４５の回転力を上下方向への直線運動力に変換して旋回軸４３に伝達する。数値制御装置は、工具交換モータ４５或いはこれによって駆動する駆動軸が１回転する間に、把持部４４Ａ，４４Ａの把持動作、工具交換アーム４４の上下動作及び旋回動作を制御する。
【００２６】
ＡＴＣ装置４０による工具交換動作を説明する。説明の便宜上、本実施形態は「工具ホルダ」を「工具」と略して呼ぶことがある。数値制御装置からの制御信号を受け、主軸ヘッド６は、後述する工具交換位置Ｋに移動する。主軸ヘッド６に設けたプッシュロッド９２の後端部は、ＡＴＣ装置４０に設けたレバー部材４７の当接部４８の前方に離間して位置する。レバー駆動機構は、レバー部材４７を揺動駆動する。レバー部材４７は前方に揺動し、当接部４８はプッシュロッド９２の後端部に当接し前方に押圧する。プッシュロッド９２は前方に移動し、スイングアーム６０の縦アーム部６３の当接部６３Ａを前方に付勢する。すると、スイングアーム６０は引張バネの付勢力に抗して、支軸６１を中心に時計回りに回転する。横アーム部６２はピン７１に対して上方から係合し、主軸７内部に設けたバネの付勢力に抗してドローバ７０を下方に押圧する。ドローバ７０はホルダ挟持部を下方に付勢する。ホルダ挟持部は工具のクランプを解除する。工具は主軸７のテーパ装着穴から取り外し可能となる。
【００２７】
次いで、ＡＴＣ装置４０の工具交換アーム４４は原点に上昇した状態で旋回軸４３を中心に旋回し、工具マガジン４１の工具交換部に位置する工具と、主軸７のテーパ装着穴に装着した工具を把持部４４Ａ，４４Ａで把持する。把持部４４Ａ，４４Ａが工具を把持した状態で、工具交換アーム４４は旋回軸４３と共に下降し、工具マガジン４１と主軸７から工具を抜く。その後、工具交換アーム４４は、旋回軸４３と共に１８０°旋回する。主軸７側の工具と工具マガジン４１側の工具が入れ替わる。工具交換アーム４４は旋回軸４３と共に上昇する。把持部４４Ａ，４４Ａが把持する工具は、工具マガジン４１の工具ポット４１Ａ及び主軸７のテーパ装着穴に夫々装着する。
【００２８】
レバー駆動機構は、レバー部材４７の当接部４８を後方に揺動し、基本姿勢に戻る。レバー部材４７の当接部４８は、プッシュロッド９２の後端部から離れる。スイングアーム６０は、プッシュロッド９２による押圧が無くなるので、引張バネの付勢力により、支軸６１を中心に反時計回りに回転する。横アーム部６２の先端部６２Ａは上方に移動し、ピン７１から離れる。主軸７内部に設けたドローバ７０は、バネの付勢力で上方に移動する。故にホルダ挟持部も上方に移動するので、主軸７のテーパ装着穴に装着した工具をクランプする。工具交換アーム４４が旋回軸４３と共に所定角度旋回することにより、把持部４４Ａ，４４Ａは工具を開放する。こうして工具交換動作は終了する。
【００２９】
図２，図３を参照し、主軸ヘッド６の工具交換位置Ｋと、ＸＹＺ軸の夫々の機械ストローク範囲との位置関係を説明する。本実施形態の主軸ヘッド６の座標位置は、主軸ヘッド６の下端部であり、主軸７下端部の中心の座標位置とする。工作機械１は、主軸ヘッド６の移動軸であるＸＹＺ軸において、機械ストローク範囲を夫々設定する。機械ストローク範囲とは、被削材の加工時に主軸ヘッド６が移動可能な範囲である。ＸＹＺ軸の各機械ストローク範囲によって囲まれた領域は、主軸ヘッド６の移動範囲である。Ｘ軸の機械ストローク範囲はＸ軸ストローク範囲、Ｙ軸の機械ストローク範囲はＹ軸ストローク範囲、Ｚ軸の機械ストローク範囲はＺ軸ストローク範囲である。
【００３０】
工作機械１は、回転テーブル１１のパレットＰ１，Ｐ２のうち、主軸ヘッド６側であるパレット（図２ではパレットＰ１）に固定する被削材を加工する。故にＸ軸ストローク範囲とＹ軸ストローク範囲は、回転テーブル１１の主軸ヘッド６側のパレットＰ１上面に位置するように設定するとよい。本実施形態は例えば、Ｘ軸ストローク範囲のＡＴＣ装置４０側である右端部の座標位置をＸ０、その反対側の左端部の座標位置をＸｍａｘとする。Ｙ軸ストローク範囲の主軸ヘッド６側である後端部の座標位置をＹ０、その反対側である前端部の座標位置をＹｍａｘとする。
【００３１】
Ｚ軸ストローク範囲は、回転テーブル１１上に固定する被削材や冶具の高さを考慮して設定するとよい。Ｚ軸ストローク範囲の上端部は、例えばＡＴＣ装置４０の工具交換アーム４４の位置に設定するとよい。Ｚ軸ストローク範囲の下端部は、回転テーブル１１上面よりも上方に設定するとよい。本実施形態は例えば、Ｚ軸ストローク範囲の上端部の座標位置をＺ０、回転テーブル１１側である下端部の座標位置をＺｍａｘとする。
【００３２】
上記のようなＸＹＺ軸の各機械ストローク範囲を有する工作機械１において、工具交換位置Ｋの座標位置は、ＸＹＺ軸の各機械ストローク範囲の端部のうちＡＴＣ装置４０側に位置する端部に設定する。即ち、本実施形態の工具交換位置Ｋ（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）に設定する。工具交換時、主軸ヘッド６が工具交換位置Ｋに移動した状態では、主軸ヘッド６に設けたプッシュロッド９２の後端部は、ＡＴＣ装置４０に設けたレバー部材４７の当接部４８の前方に離間して位置する。故にレバー部材４７とプッシュロッド９２は互いに最も近接した位置で干渉しないようになっている。工作機械１は、基本姿勢のレバー部材４７を前方に揺動することで、プッシュロッド９２を押下することができ、主軸７に装着する工具のクランプを解除できる。主軸ヘッド６がＡＴＣ装置４０に最も近接する工具交換位置Ｋで、レバー部材４７とプッシュロッド９２が干渉しないので、主軸ヘッド６が移動範囲内の何れの位置に移動しても、レバー部材４７とプッシュロッド９２は常に離れた位置にあるので、互いに干渉しない。
【００３３】
以上説明の如く、工作機械１は、工具交換動作時に主軸ヘッド６を移動する工具交換位置Ｋを、ＸＹＺ軸の各機械ストローク範囲の端部であって、ＡＴＣ装置４０側の端部に設定する。故にＡＴＣ装置４０は、主軸ヘッド６の移動範囲の外側の位置で、主軸７の工具交換を行うことができる。工作機械１は、工具交換用の移動ストローク範囲が不要になるので、主軸ヘッド６を移動するＸＹＺ軸を最適な長さにできる。ＸＹＺ軸を最適な長さにできるので、例えばＸ軸移動機構１０１、Ｙ軸移動機構、Ｚ軸移動機構１０３、これらの土台となる基台部２、各移動機構を覆う保護カバー１５〜１７等についても最適な大きさにできる。故に工作機械１は、ＡＴＣ装置４０と主軸ヘッド６の干渉を防ぎつつコンパクトにできる。故に工作機械１の設置面積も最適な大きさに出来る。本実施形態は工作機械１を構成する各種部品を適切な大きさにできるので、各種部品の費用削減も期待できる。ＡＴＣ装置４０は、主軸ヘッド６の移動範囲内にて、主軸ヘッド６とレバー部材４７が干渉しない位置に配置したので、工作機械１は、主軸ヘッド６が移動範囲内を移動するときに、ＡＴＣ装置４０のレバー部材４７に主軸ヘッド６が干渉するのを防止できる。工具交換動作時に、ＡＴＣ装置４０のレバー部材４７が揺動駆動することによって、主軸ヘッド６のプッシュロッド９２に外力が加えられ、スイングアーム６０が揺動する。スイングアーム６０の揺動により、主軸７内部のドローバ７０を押し下げ、テーパ装着穴に装着する工具のクランプを解除できる。
【００３４】
上記実施形態では更に、ＡＴＣ装置４０に設けたレバー部材４７は、Ｚ軸方向に対して平行に延びる姿勢を基本姿勢とし、その基本姿勢から、下端側に設けられた揺動軸４９を中心に前方に揺動駆動するものである。基本姿勢であるレバー部材４７の上端部に設けた当接部４８は、主軸ヘッド６が工具交換位置Ｋに位置したときのプッシュロッド９２の後端部に対して、後方に隙間を空けた位置に配置する。故にレバー部材４７が揺動軸４９を中心に前方に揺動駆動することによって、レバー部材４７の当接部４８がプッシュロッド９２を前方に押下できる。このように、工具交換動作時、基本姿勢のレバー部材４７は、Ｚ軸方向に対して平行に延びているので、プッシュロッド９２の後端部の近くにレバー部材４７の当接部４８を配置できる。故にレバー部材４７を前方に揺動駆動することによって、プッシュロッド９２を速やかに押下できるので、工具交換時間を短縮化できる。
【００３５】
上記説明にて、ホルダ挟持部、ドローバ７０、スイングアーム６０は、本発明のクランプ機構の一例である。プッシュロッド９２は本発明の可動部の一例である。レバー部材４７は本発明のレバーの一例である。揺動軸４９は本発明の揺動軸の一例である。
【００３６】
本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能なことはいうまでもない。上記実施形態の工作機械１は、主軸がＺ軸方向に延びる縦型工作機械であるが、本発明は主軸が水平方向に延びる横型工作機械にも適用できる。
【００３７】
テーブル装置１０は回転テーブル１１を備えるが、回転しない固定のテーブルであってもよい。
【００３８】
ＡＴＣ装置４０は、上記実施形態のような工具交換アーム４４の旋回動作で工具交換を行うものに限らず、他の方式で工具交換を行うＡＴＣ装置であってもよい。ＡＴＣ装置４０は、主軸ヘッド６の右側に支持するが、主軸ヘッド６の左側に支持してもよい。その場合、工具交換位置Ｋは、例えば図２，図３とは左右対称の位置に設定するとよい。
【００３９】
上記実施形態のプッシュロッド９２は、スイングアーム６０とは別体であるが、例えば、スイングアーム６０の縦アーム部６３と一体化して作製してもよい。
【００４０】
レバー部材４７の形状は、上記実施形態のように上方に延びる棒状でなくてもよい。レバー部材４７は、下端側に設けた揺動軸４９を中心に前方に揺動駆動するものであるが、レバー部材４７を例えば前方に平行移動させ、プッシュロッド９２を押下するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１    工作機械
６    主軸ヘッド
７    主軸
４０    ＡＴＣ装置
４７    レバー部材
４８    当接部
６０    スイングアーム
７０    ドローバ
９２    プッシュロッド
【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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