(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持するワークテーブルと、
前記ワークテーブルに対向配置されて前記被加工物を切削加工する加工工具を回転駆動可能に保持する主軸と、
前記ワークテーブルが往復移動するＹ軸方向上の一方側に前記ワークテーブルと一体的に前記Ｙ軸方向に往復移動するように設けられて複数の前記加工工具を前記主軸に対して着脱自在に保持するツールマガジンと、
前記主軸の回転軸方向に直交するＹ軸方向に前記ワークテーブルと前記ツールマガジンとを一体的に前記主軸に対して往復移動させるＹ軸方向移動機構と、
少なくとも前記ワークテーブル上の前記被加工物を別の前記被加工物に交換するためのワーク交換機構とを備え、
前記ワーク交換機構は、
前記ツールマガジンが前記主軸に対する前記加工工具の交換位置に位置したときの前記ワークテーブルの位置で前記被加工物を交換できる位置に設けられていることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載した工作機械において、さらに、
前記ワークテーブルと前記ツールマガジンとの間の空間を仕切る加工領域仕切体と、
前記加工領域仕切体に設けられて前記ワークテーブル側と前記ツールマガジン側とを連通する連通開口部と、
前記ツールマガジンに設けられて前記連通開口部を開閉自在に閉塞するための閉塞体とを備え、
前記加工領域仕切体は、
前記Ｙ軸方向上における前記主軸に対する前記加工工具の交換位置より前記ワークテーブル側に設けられており、
前記閉塞体は、
前記加工工具の交換位置に位置する前記主軸が保持する前記加工工具の周囲の一部を囲みつつ前記連通開口部を覆うように前記加工領域仕切体に対して前記ツールマガジン側に凹状に窪んで形成されていることを特徴とする工作機械。
【請求項３】
請求項２に記載した工作機械において、
前記閉塞体は、
前記ツールマガジン側に向かって幅が狭くなるように形成されていることを特徴とする工作機械。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載した工作機械において、
前記閉塞体は、
前記ツールマガジン側に向かって上方に傾斜する底部を有することを特徴とする工作機械。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した工作機械において、さらに、
前記ツールマガジン、前記Ｙ軸方向移動機構および前記ワーク交換機構の各作動を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記ツールマガジンを前記主軸に対する前記加工工具の交換位置に位置させて前記加工工具の交換を行うとき、前記被加工物の交換も併せて実行することを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に対して切削加工を行うことによって３次元形状を形成する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被加工物に対して切削加工を行って３次元形状を形成する工作機械においては、予め複数の加工工具を保持してこれらの加工工具を主軸に対して選択的に付け替えることができるツールマガジンを備えた工作機械がある。例えば、下記特許文献１には、ツールマガジンが被加工物を保持するワークテーブルと一体的に移動して主軸の下方に位置決めすることで工具交換用のアームを用いることなく自動工具交換を行うことができる工作機械が開示されている。この場合、ツールマガジンとワークテーブルとが一体的に移動する工作機械は、ワークテーブルが単体で移動する工作機械に比べて工具交換を考慮してワークテーブルを移動させる距離が長いという構成上の特徴を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４８７０９号公報
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示された工作機械においては、ワークテーブル上の被加工物を自動的に交換するためのワーク交換機構を設ける場合、ワークテーブルが単体で移動する工作機械と同様に、ワーク交換機構の構成上の制限の増加や被加工物の加工効率を低下させない態様での設置が常に求められるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、ツールマガジンとワークテーブルとが一体的に移動する工作機械においてもワーク交換機構の構成上の制限の増加や被加工物の加工効率を低下させない態様でワーク交換機構を備えた工作機械を提供することにある。
【発明の概要】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、被加工物を保持するワークテーブルと、ワークテーブルに対向配置されて被加工物を切削加工する加工工具を回転駆動可能に保持する主軸と、ワークテーブルが往復移動するＹ軸方向上の一方側にワークテーブルと一体的にＹ軸方向に往復移動するように設けられて複数の加工工具を主軸に対して着脱自在に保持するツールマガジンと、主軸の回転軸方向に直交するＹ軸方向にワークテーブルとツールマガジンとを一体的に主軸に対して往復移動させるＹ軸方向移動機構と、少なくともワークテーブル上の被加工物を別の被加工物に交換するためのワーク交換機構とを備え、ワーク交換機構は、ツールマガジンが主軸に対する加工工具の交換位置に位置したときのワークテーブルの位置で被加工物を交換できる位置に設けられていることにある。
【０００７】
このように構成した本発明の特徴によれば、工作機械は、ツールマガジンを主軸に対する加工工具の交換位置に位置させたときのワークテーブルの位置で被加工物を交換できる位置にワーク交換機構が設けられているため、加工工具の交換処理の前後または加工工具の交換中に被加工物の交換処理を行うことができ、被加工物の加工効率の低下を防止することができる。また、工作機械は、ワーク交換機構がワークテーブルが主軸から最も離れた位置に対して設けられるため、ワーク交換機構の構成上の自由度が広がり構成上の制限が増加することを防止することができる。なお、ワーク交換機構を設ける位置としては、ワークテーブルがツールマガジンと一体的に移動するＹ軸方向上のほか、このＹ軸方向に対してＹ軸方向およびＺ軸方向に対してそれぞれ直交するＸ軸方向側に配置することができる。
【０００８】
この場合、前記工作機械において、ワーク交換機構は、ワークテーブルが往復移動するＹ軸方向上の他方側の位置に設けることができる。これによれば、工作機械は、ワーク交換機構をワークテーブルが往復移動するＹ軸方向上の他方側の位置に設けているため、工作機械の幅方向（Ｘ軸方向）の張り出しを抑えて工場内での設置スペースを効率的に使用することができる。特に、多数の工作機械を並べて設置する場合においては、工作機械間に生じ易いデッドスペース（有効活用が困難な空間）を少なくすることができる。
【０００９】
また、これらの場合、前記工作機械において、ワーク交換機構は、ワークテーブルを交換することで被加工物を交換することができる。これによれば、工作機械は、ワーク交換機構がワークテーブルを交換することで被加工物を交換するため、この工作機械での加工およびこの工作機械の後の加工工程においてもワークテーブルを基準にすることによって精度のよい加工を行うことができる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、前記工作機械において、さらに、ワークテーブルとツールマガジンとの間の空間を仕切る加工領域仕切体と、加工領域仕切体に設けられてワークテーブル側とツールマガジン側とを連通する連通開口部と、ツールマガジンに設けられて連通開口部を開閉自在に閉塞するための閉塞体とを備え、加工領域仕切体は、Ｙ軸方向上における主軸に対する加工工具の交換位置よりワークテーブル側に設けられており、閉塞体は、加工工具の交換位置に位置する主軸が保持する加工工具の周囲の一部を囲みつつ連通開口部を覆うように加工領域仕切体に対してツールマガジン側に凹状に窪んで形成されていることにある。
【００１１】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、工作機械は、工具交換が不要な場合にツールマガジンが閉塞体を割り出しておくことで被加工物の交換処理時に主軸が保持する加工工具を凹状に形成した閉塞体内に退避させることができ、無用な工具交換、ツールマガジンおよびツールマガジンを含む周囲の汚損を防止することができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、前記工作機械において、閉塞体は、ツールマガジン側に向かって幅が狭くなるように形成されていることにある。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、前記工作機械において、閉塞体は、ツールマガジン側に向かって上方に傾斜する底部を有することにある。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、前記工作機械において、さらに、ツールマガジン、Ｙ軸方向移動機構およびワーク交換機構の各作動を制御する制御装置を備え、制御装置は、ツールマガジンを主軸に対する加工工具の交換位置に位置させて加工工具の交換を行うとき、被加工物の交換も併せて実行することにある。
【００１５】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、工作機械は、制御装置がツールマガジンを主軸に対する工具交換位置に位置させて加工工具の交換を行うとき、被加工物の交換も併せて実行するため、加工効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る工作機械の外観構成の概略を示した前方斜視図である。
【図２】図１に示す工作機械の作動を制御するための制御システムのブロック図である。
【図３】図１に示す工作機械の加工ヘッドおよびコラムを省略した内部構造を示す前方斜視図である。
【図４】図３に示す工作機械の加工領域仕切体を省略した内部構造を示す前方斜視図である。
【図５】図４に示す工作機械を上方から見た内部構造を示す平面図である。
【図６】図１に示す工作機械における加工ヘッド、Ｙ軸方向移動機構、ツールマガジンおよびワーク交換機構の位置関係および作動過程を説明するための説明図であるあり、被加工物の加工時の状態を示している。
【図７】図１に示す工作機械における加工ヘッド、Ｙ軸方向移動機構、ツールマガジンおよびワーク交換機構の位置関係および作動過程を説明するための説明図であり、ワークテーブルの交換処理時の状態を示している。
【図８】図１に示す工作機械における加工ヘッド、Ｙ軸方向移動機構、ツールマガジンおよびワーク交換機構の位置関係および作動過程を説明するための説明図であり、ツールマガジンの保持部に加工工具を挿し込んだ状態を示している。
【図９】図１に示す工作機械における加工ヘッド、Ｙ軸方向移動機構、ツールマガジンおよびワーク交換機構の位置関係および作動過程を説明するための説明図であり、ツールマガジンに保持された閉塞体を退避させた状態を示している。
【図１０】図１に示す工作機械における加工ヘッド、Ｙ軸方向移動機構、ツールマガジンおよびワーク交換機構の位置関係および作動過程を説明するための説明図であり、加工工具の交換処理時の状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る工作機械の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る工作機械１００の主要部の外観構成の概略を示す斜視図である。また、図２は、工作機械１００の作動を制御するための制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この工作機械１００は、コンピュータ制御（ＮＣ制御）によって被加工物ＷＫに対して加工工具１０４を相対移動させて切削加工を行うことにより被加工物ＷＫに３次元形状を形成する機械装置である。
【００１８】
（工作機械１００の構成）
工作機械１００は、加工ヘッド１０１を備えている。加工ヘッド１０１は、加工工具１０４を保持して回転駆動する機械装置であり、主として、主軸１０２および主軸駆動モータ１０３をそれぞれ備えている。主軸１０２は、加工工具１０４を着脱自在に保持する円錐穴状の接続部を有した金属製の円筒状の部品である。主軸駆動モータ１０３は、主軸１０２を回転駆動するための電動機であり、後述する制御装置１２０によって作動が制御される。
【００１９】
加工工具１０４は、被加工物ＷＫを切削加工するための刃物であり、具体的にはドリルやエンドミルなどの切削工具で構成されている。この加工工具１０４は、被加工物ＷＫへの加工の種類に応じた切れ刃が形成された複数種類の加工工具１０４が用意され、それぞれ後述するツールマガジン１１２に保持されている。
【００２０】
この加工ヘッド１０１は、後述するワークテーブル１０８に対して接近または離隔する方向であるＺ軸方向（工作機械１００の上下方向）およびこのＺ軸方向に直交するＸ軸方向（工作機械１００の左右方向）にそれぞれ往復移動可能な状態で工作機械１００におけるコラム１０５に支持されている。コラム１０５は、主として、加工ヘッド１０１を支持するための鋳物製の柱部材であり、ベッド１１５の上面から図示上方に起立した門型形状で構成されている。
【００２１】
この場合、コラム１０５は、加工ヘッド１０１を前記Ｚ軸方向に移動させるための駆動力を発生するＺ軸駆動モータ１０６、ネジ送り機構（図示せず）およびリニアガイド（図示せず）をそれぞれ備えており、これらを介して加工ヘッド１０１をＺ軸方向に移動可能な状態で支持している。また、コラム１０５は、加工ヘッド１０１を前記Ｘ軸方向に移動させるための駆動力を発生するＸ軸駆動モータ１０７、ネジ送り機構（図示せず）およびリニアガイド（図示せず）をそれぞれ備えており、これらを介して加工ヘッド１０１をＸ軸方向に移動可能な状態で支持している。
【００２２】
ワークテーブル１０８は、工作機械１００の切削加工対象である被加工物ＷＫをクランプなどの図示しないチャック装置を介して着脱自在に保持する部品であり、鋳物材を板状に形成して構成されている。このワークテーブル１０８は、Ｙ軸方向移動機構１１０上に着脱自在な状態で支持されている。
【００２３】
Ｙ軸方向移動機構１１０は、ワークテーブル１０８、ツールマガジン１１２および加工領域仕切体１１７を一体的に前記Ｚ軸方向および前記Ｘ軸方向にそれぞれ直交するＹ軸方向（工作機械１００の前後方向）にそれぞれ往復移動させるための機械装置であり、ベッド１１５上に設けられている。このＹ軸方向移動機構１１０は、ワークテーブル１０８およびツールマガジン１１２を一体的にＹ軸方向に移動させるための駆動力を発生するＹ軸駆動モータ１１１、ネジ送り機構（図示せず）およびリニアガイド（図示せず）がベッドに設けられて構成されている。
【００２４】
ツールマガジン１１２は、図３ないし図６にそれぞれ示すように、主軸１０２が保持する加工工具１０４を複数着脱自在に保持するとともに閉塞体１１４を固定的に保持する機械装置であり、Ｙ軸方向移動機構１１０の後端部からＹ軸方向後方かつＺ軸方向上方に延びるマガジン支柱１１３上に設けられている。このツールマガジン１１２は、加工工具１０４を保持する複数の保持部１１２ａおよび１つの閉塞体１１４を円環状に配置して有しており、制御装置１２０の作動制御によって１つの保持部１１２ａまたは閉塞体１１４を主軸１０２側に位置決めする。また、このツールマガジン１１２は、Ｙ軸方向移動機構１１０によるワークテーブル１０８のＹ軸方向の移動方向上の一方側である工作機械１００の後方側に設けられている。なお、図１，図２〜図５においては、被加工物ＷＫを二点鎖線で示している。
【００２５】
閉塞体１１４は、後述する加工領域仕切体１１７の連通開口部１１８を開閉自在に塞ぎつつＹ軸方向移動機構１１０上のワークテーブル１０８を交換する処理の実行する際における主軸１０２が保持する加工工具１０４の退避領域を確保するための鋼板製の部品であり、加工領域仕切体１１７からツールマガジン１１２側に張り出した凹状に形成されている。より具体的には、閉塞体１１４は、図７に示すように、ワークテーブル１０８の交換処理時において、主軸１０２が保持できる最大の大きさの加工工具１０４を物理的干渉なく退避できる凹状に窪んで形成されている。この場合、閉塞体１１４は、左右の側面がツールマガジン１１２側に向かって内側幅が狭まるとともに、底面がツールマガジン１１２側に向かって上方に傾斜する形状に形成されている。また、閉塞体１１４は、外縁部にゴム片などの弾性体が設けられており、連通開口部１１８に密着するようになっている。
【００２６】
ベッド１１５は、主として、コラム１０５、Ｙ軸方向移動機構１１０およびワーク交換機構１１６をそれぞれ支持して工作機械１００の基礎となる構造体であり、鋳物材や鋼板材を組み合わせて台状に形成されている。ワーク交換機構１１６は、Ｙ軸方向移動機構１１０上のワークテーブル１０８を別のワークテーブル１０８に交換することで工作機械１００が機械加工を行う被加工物ＷＫを交換するための機械装置であり、Ｙ軸方向移動機構１１０によるワークテーブル１０８のＹ軸方向の移動方向上の他方の端部である工作機械１００の前方側端部に設けられている。
【００２７】
このワーク交換機構１１６は、ワーク交換機構１１６に対してＹ軸方向上の両側に配置される２つのワークテーブル１０８、すなわち、Ｙ軸方向移動機構１１０上のワークテーブル１０８とＹ軸方向移動機構１１０上に移されるワークテーブル１０８とをそれぞれ同時に持ち上げた後、両者をワーク交換機構１１６を回転中心として１８０度だけ回転させて下降させるための油圧シリンダ（図示せず）および／または電動機（図示せず）などを備えて構成されている。
【００２８】
このワーク交換機構１１６は、図８に示すように、ツールマガジン１１２の保持部１１２ａが主軸１０２の直下の位置、すなわち、主軸１０２に対して加工工具１０４の交換処理を実行する位置に位置した際にワークテーブル１０８の交換処理が行なえる位置に設けられている。本実施形態においては、ツールマガジン１１２が主軸１０２に対して加工工具１０４の交換処理を実行する位置がＹ軸方向移動機構１１０の工作機械１００のＹ軸方向前方側への移動可能限界位置に設定されており、このＹ軸方向における移動可能限界位置に位置したワークテーブル１０８に対してワークテーブル１０８の交換処理が行なえる位置に設けられている。そして、本実施形態においては、ワーク交換機構１１６は、加工ヘッド１０１のＸ軸方向の移動可能範囲の中心位置におけるＹ軸方向上（つまり、Ｘ軸方向のセンターライン上）に設けられている。
【００２９】
加工領域仕切体１１７は、ワークテーブル１０８とツールマガジン１１２との間の空間を仕切ってワークテーブル１０８上での機械加工時における切削屑や加工液のツールマガジン１１２への飛散を防止するための壁状の部品であり、Ｙ軸方向移動機構１１０上に起立した状態でＸ軸方向に沿って延びて形成されている。この加工領域仕切体１１７は、Ｙ軸方向移動機構１１０上におけるワークテーブル１０８より後方（ツールマガジン１１２側）であって、かつツールマガジン１１２の回転駆動によってもツールマガジン１１２が保持した加工工具１０４および閉塞体１１４がそれぞれ物理的に干渉しない位置に形成されている。本実施形態においては、加工領域仕切体１１７は、鋼板をワークテーブル１０８側に張り出させてツールマガジン１１２側から見て凹状に形成されている。この加工領域仕切体１１７におけるＸ軸方向中央部には、連通開口部１１８が形成されている。
【００３０】
連通開口部１１８は、主軸１０２に対して加工工具１０４の交換処理を実行する際、またはワークテーブル１０８の交換処理を実行する際に主軸１０２が通過する部分であり、主軸１０２が保持する加工工具１０４が物理的に干渉しない正面視で長方形状の貫通孔で構成されている。
【００３１】
制御装置１２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、工作機械１００の全体の作動を総合的に制御するとともに、作業者によって用意される図示しない加工プログラム（所謂ＮＣ（Numerical Control）プログラム）を実行することにより被加工物ＷＫに対して機械加工を行う。具体的には、制御装置１２０は、主軸駆動モータ１０３、Ｚ軸駆動モータ１０６、Ｘ軸駆動モータ１０７、Ｙ軸駆動モータ１１１、ツールマガジン１１２およびワーク交換機構１１６の各作動を制御して加工工具１０４を被加工物ＷＫに対してＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向からなる直交３軸方向に相対移動させて被加工物ＷＫの切削加工、ワークテーブル１０８の交換処理および加工工具１０４の交換処理をそれぞれ実行する。
【００３２】
この制御装置１２０には、操作パネル１２１が接続されている。操作パネル１２１は、作業者からの指示を受け付けて制御装置１２０に入力するスイッチ群からなる入力装置および制御装置１２０の作動状況を表示する液晶表示装置で構成されており、工作機械１００の外表面を構成する外周カバー（図示せず）に設けられている。
【００３３】
外周カバーは、加工ヘッド１０１、コラム１０５、ワークテーブル１０８、Ｙ軸方向移動機構１１０、ツールマガジン１１２、ベッド１１５、ワーク交換機構１１６および加工領域仕切体１１７の各周囲を覆って切削屑や加工液の飛散を防止するための部品であり、金属板で構成されている。この場合、外周カバー内であって加工領域仕切体１１７よりも前方側（ワークテーブル１０８側）が加工エリアであり、加工領域仕切体１１７よりも後方側（ツールマガジン１１２側）が非加工エリアである。
【００３４】
また、この外周カバーには、工作機械１００の正面側となる前面に作業者によって開閉される図示しない開閉扉が設けられている。さらに、この工作機械１００は、主軸駆動モータ１０３、Ｚ軸駆動モータ１０６、Ｘ軸駆動モータ１０７、Ｙ軸駆動モータ１１１、ツールマガジン１１２、ワーク交換機構１１６および制御装置１２０をそれぞれ作動させるための電気を供給する電源部や制御装置１２０に外部機器を電気的に接続するための外部インターフェースなども備えているが、これらの本発明に直接関わらない構成については、その説明は省略する。
【００３５】
（工作機械１００の作動）
次に、上記のように構成した工作機械１００の作動について説明する。この工作機械１００は、被加工物ＷＫを加工する工場内に単独で配置または加工ライン内に組み込まれて被加工物ＷＫを加工する一工程を構成する。本実施形態においては、ワークテーブル１０８の交換処理および加工工具１０４の交換処理について説明し、本発明に直接関わらない加工プログラムの実行による被加工物ＷＫの切削加工についての詳しい説明を省略する。なお、図６〜図１０においては、加工工具１０４を二点鎖線で示している。
【００３６】
まず、工作機械１００が被加工物ＷＫに対して機械加工を行う場合においては、制御装置１２０はツールマガジン１１２の作動を制御して閉塞体１１４を主軸１０２側に割り出す。これにより、工作機械１００は、加工領域仕切体１１７における連通開口部１１８が閉塞体１１４によって塞がれるため、切削屑や加工液がツールマガジン１１２側に飛散することを防止しながら被加工物ＷＫの機械加工を行うことができる。
【００３７】
次に、工作機械１００が加工工具１０４の交換処理を実行する場合においては、図９に示すように、制御装置１２０はツールマガジン１１２の作動を制御して主軸１０２が保持する加工工具１０４を受け取る保持部１１２ａを主軸１０２側に割り出す。次いで、制御装置１２０は、図８に示すように、Ｘ軸駆動モータ１０７、Ｙ軸駆動モータ１１１およびＺ軸駆動モータ１０６の各作動を制御して、主軸１０２の直下位置にツールマガジン１１２の保持部１１２ａを位置させて加工工具１０４を保持部１１２ａ内に挿し込む。
【００３８】
次いで、制御装置１２０は、図１０に示すように、Ｚ軸駆動モータ１０６の作動を制御して加工ヘッド１０１を上昇させて加工工具１０４を保持部１１２ａに保持させた後、ツールマガジン１１２の作動を制御して主軸１０２が新たに保持する加工工具１０４を保持する保持部１１２ａを主軸１０２側に割り出す。次いで、制御装置１２０は、Ｚ軸駆動モータ１０６の作動を制御して加工ヘッド１０１を下降させて保持部１１２ａが保持する加工工具１０４を保持する。これにより、制御装置１２０は、加工工具１０４の交換処理が完了する。
【００３９】
この加工工具１０４の交換処理時においては、図８に示すように、ワークテーブル１０８はワーク交換機構１１６におけるワークテーブル交換位置に位置決めされている。したがって、制御装置１２０は、加工工具１０４の交換処理に際して必ずしもワークテーブル１０８の交換処理を実行する必要はないが、加工工具１０４の交換処理の前後、または同交換処理と同時にワークテーブル１０８の交換処理を実行することもできる。
【００４０】
次に、ワークテーブル１０８の交換処理について説明する。このワークテーブル１０８の交換処理においては、制御装置１２０は、前記加工工具１０４の交換処理を行なわない場合と、同交換処理を行う場合とがある。まず、ワークテーブル１０８の交換処理において加工工具１０４の交換処理を行なわない場合について説明する。
【００４１】
制御装置１２０は、加工領域仕切体１１７の連通開口部１１８を閉塞体１１４で塞いだ状態でＸ軸駆動モータ１０７、Ｙ軸駆動モータ１１１およびＺ軸駆動モータ１０６の各作動を制御して、主軸１０２の直下位置にツールマガジン１１２の保持部１１２ａを位置させる。これにより、ワークテーブル１０８はワーク交換機構１１６におけるワークテーブル交換位置に位置決めされている。また、この場合、主軸１０２に保持された加工工具１０４は、ツールマガジン１１２が閉塞体１１４を主軸１０２側に割り出しているとともにこの閉塞体１１４がツールマガジン１１２側に凹状に窪んで形成されているため、ツールマガジン１１２の保持部１１２ａや閉塞体１１４に物理的に干渉することがない。
【００４２】
次いで、制御装置１２０は、ワーク交換機構１１６の作動を制御してＹ軸方向上にワーク交換機構１１６を挟んで対峙する２つのワークテーブル１０８をそれぞれ持ち上げた後、１８０度回転させることにより両者を入れ替える（図７参照）。これにより、制御装置１２０は、ワークテーブル１０８の交換処理が完了する。なお、この場合、Ｙ軸方向移動機構１１０上に移されるワークテーブル１０８（換言すれば、工作機械１００による加工前のワークテーブル１０８）およびＹ軸方向移動機構１１０上から移されたワークテーブル１０８（換言すれば、工作機械１００による加工後のワークテーブル１０８）は、図示しない搬送装置によってワーク交換機構１１６のＹ軸方向の前方側に自動的に供給または撤去される。また、ワークテーブル１０８は、ワーク交換機構１１６のＹ軸方向の前方側に位置したとき、被加工物ＷＫのみが自動的または手動で交換される場合もある。
【００４３】
このワークテーブル１０８の交換処理において制御装置１２０は、閉塞体１１４が主軸１０２に保持された加工工具１０４に対向配置されているため、加工工具１０４の交換処理を行うことができない。このため、制御装置１２０は、ワークテーブル１０８の交換処理の前後、またはワークテーブル１０８の交換処理と同時に加工工具１０４の交換処理を実行する場合には、ツールマガジン１１２の作動を制御して保持部１１２ａを主軸１０２側に割り出した後、ワークテーブル１０８をワーク交換機構１１６側に移動するようにする。
【００４４】
これにより、制御装置１２０は、ワークテーブル１０８のワーク交換機構１１６に対する位置決めによって主軸１０２がツールマガジン１１２の保持部１１２ａに位置決めされるため、ワークテーブル１０８の交換処理とともに加工工具１０４の交換処理を実行することができる。なお、これらの加工工具１０４の交換処理およびワークテーブル１０８の交換処理は、工作機械１００の作業者が作成する被加工物ＷＫの機械加工を行うための加工プログラム（所謂ＮＣプログラム）によって実行するようにしてもよいし、作業者による操作パネル１２１の操作を介して直接単独で実行させるようにしてもよい。
【００４５】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、工作機械１００は、ツールマガジン１１２を主軸１０２に対する加工工具１０４の交換位置に位置させたときのワークテーブル１０８の位置でワークテーブル１０８を交換できる位置にワーク交換機構１１６が設けられているため、加工工具１０４の交換処理の前後または加工工具１０４の交換中に被加工物ＷＫの交換処理を行うことができ、被加工物ＷＫの加工効率の低下を防止することができる。また、工作機械１００は、ワーク交換機構１１６がワークテーブル１０８が主軸１０２から最も離れた位置に対して設けられるため、ワーク交換機構１１６の構成上の自由度が広がり構成上の制限が増加することを防止できる。
【００４６】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４７】
例えば、上記実施形態においては、ワーク交換機構１１６は、Ｙ軸方向移動機構１１０上のワークテーブル１０８およびツールマガジン１１２と同じＹ軸線上に配置した。しかし、ワーク交換機構１１６は、ツールマガジン１１２が主軸１０２に対する加工工具１０４の交換位置に位置したときのワークテーブル１０８の位置でワークテーブル１０８を交換できる位置に設けられていればよい。したがって、ワーク交換機構１１６は、Ｙ軸方向移動機構１１０上のワークテーブル１０８およびツールマガジン１１２がそれぞれ配置されたＹ軸線からＸ軸方向の両側（左右方向）にずれた位置に設けることもできる。この場合、ワーク交換機構１１６は、Ｘ軸方向上でワークテーブル１０８の交換処理を行うことができるとともに、Ｙ軸方向移動機構１１０をＸ軸方向に移動可能に構成することによって上記実施形態と同様にＹ軸方向上でワークテーブル１０８の交換処理を行うこともできる。
【００４８】
また、上記実施形態においては、ワーク交換機構１１６は、Ｙ軸方向移動機構１１０上に載置されたワークテーブル１０８と、このワークテーブル１０８に対してワーク交換機構１１６を介して対向配置されたワークテーブル１０８とを同時に持ち上げて回転移動させることによって両者を交換するように構成した。しかし、ワーク交換機構１１６は、少なくとも被加工物ＷＫを交換できるように構成されていればよい。したがって、ワーク交換機構１１６は、Ｙ軸方向移動機構１１０上のワークテーブル１０８およびツールマガジン１１２のＹ軸線上に対してワークテーブル１０８をＸ軸方向にずらす機構を設けてＸ−Ｙ軸方向に移動させてワークテーブル１０８を交換するように構成することができる。また、ワーク交換機構１１６は、ワークテーブル１０８上の被加工物ＷＫを直接ロボットハンドなどを用いて把持して交換するように構成することもできる。
【００４９】
また、上記実施形態においては、工作機械１００は、加工領域仕切体１１７、連通開口部１１８および閉塞体１１４を備えて構成した。しかし、工作機械１００は、加工領域仕切体１１７、連通開口部１１８および閉塞体１１４を省略して構成することもできる。この場合、工作機械１００は、ワークテーブル１０８の交換処理時においては、主軸１０２が保持する加工工具１０４がツールマガジン１１２に衝突しないようにワークテーブル１０８の交換処理の前に主軸１０２が保持する加工工具１０４が挿入される保持部１１２ａを割り出しておくようにする。
【符号の説明】
【００５０】
ＷＫ…被加工物、
１００…工作機械、
１０１…加工ヘッド、１０２…主軸、１０３…主軸駆動モータ、１０４…加工工具、１０５…コラム、１０６…Ｚ軸駆動モータ、１０７…Ｘ軸駆動モータ、１０８…ワークテーブル、
１１０…Ｙ軸方向移動機構、１１１…Ｙ軸駆動モータ、１１２…ツールマガジン、１１２ａ…保持部、１１３…マガジン支柱、１１４…閉塞体、１１５…ベッド、１１６…ワーク交換機構、１１７…加工領域仕切体、１１８…連通開口部、
１２０…制御装置、１２１…操作パネル。
【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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