(57)【要約】  横型工作機械（１０１）において、ベッド（１）上にＸ軸方向へ移動可能にサドル（２）が設けられ、サドル（２）上にＸ軸に直交するＺ軸方向へ移動可能に主軸ヘッド（３）が設けられ、主軸ヘッド（３）に主軸（４）が回転可能に軸支され、サドル（２）の前方に工作物（Ｗ）を設置するテーブル（６）が設けられている。また、複数の工具（Ｔ）を保持する工具マガジン（８）を有し、工具マガジン（８）に保持された所望の工具（Ｔ）と主軸（４）に装着された工具（Ｔ）とを交換する自動工具交換装置（７）が設けられている。自動工具交換装置（７）は、工具マガジン（８）の径方向と平行な基準面（８ｓ）が、Ｚ軸と平行な水平状態またはＺ軸に対して所定角度をなす傾斜状態となるように、主軸ヘッド（３）の上方に配置されている。
2016059738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドと、
水平なＸ軸方向へ移動可能に前記ベッド上に設けられたサドルと、
前記Ｘ軸に直交する水平なＺ軸方向へ移動可能に前記サドル上に設けられた主軸ヘッドと、
中心軸線が前記Ｚ軸と平行になるように前記主軸ヘッドに回転可能に軸支され、工具が装着される主軸と、
前記サドルの前方に設けられ、工作物が設置されるテーブルと、
複数の工具を保持する工具マガジンを有し、該工具マガジンに保持された所望の工具と前記主軸に装着された工具とを交換する自動工具交換装置と、を備えた横型工作機械において、
前記自動工具交換装置は、前記工具マガジンの径方向と平行な基準面が、前記Ｚ軸と平行な水平状態または前記Ｚ軸に対して所定角度をなす傾斜状態となるように、前記主軸ヘッドの上方に配置されている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載の横型工作機械において、
少なくとも工具交換時以外は、前記Ｚ軸に対する前記工具マガジンの前記基準面の角度が鋭角である、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項３】
請求項２に記載の横型工作機械において、
前記工具マガジンの前記基準面は、工具の交換位置側が反対側に比べて前記主軸ヘッドに近くなるように、前記Ｚ軸に対して前記鋭角で傾いている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記ベッド上に設けられ、前記自動工具交換装置が取り付けられる取付台をさらに備え、
前記自動工具交換装置は、前記主軸ヘッドの前記Ｚ軸方向の位置に応じて、前記工具マガジンを前記主軸に対して接近または離反させ、前記工具マガジンに保持された工具と前記主軸に装着された工具とを交換する、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項５】
請求項４に記載の横型工作機械において、
前記自動工具交換装置は、
前記取付台上に設けられた前記Ｘ軸と平行な揺動軸と、
前記揺動軸に連結され、前記工具マガジンの中央部を保持する保持部材と、
前記揺動軸を中心にして前記保持部材と前記工具マガジンとを揺動させるアクチュエータとを有する、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項６】
請求項４に記載の横型工作機械において、
前記自動工具交換装置は、
前記取付台上に設けられた前記Ｘ軸と平行な揺動軸と、
前記揺動軸に連結され、前記工具マガジンの中央部を保持する保持部材と、
前記主軸ヘッドの前記Ｚ軸方向への移動力により、前記揺動軸を中心にして前記保持部材と前記工具マガジンとを揺動させる揺動機構とを有する、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記工具マガジンは、円盤状に形成されていて、外周部に複数の工具を放射線状に保持する保持部が複数設けられている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記工具マガジンは、直交する２つの径のうち、一方の径が他方の径より長い長円盤状に形成されていて、前記一方の径と平行に工具を保持する保持部が複数設けられている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記自動工具交換装置は、前記サドルに伴って前記Ｘ軸方向に移動する、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記工具マガジンと前記サドルの間に、前記主軸ヘッドを覆うトンネルカバーを設けた、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記主軸ヘッドと前記主軸と前記工具マガジンは、少なくとも１つずつ設けられている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記サドルの前方で前記ベッドに立設された柱と、
前記柱に沿って前記テーブルを前記Ｘ軸と前記Ｚ軸の両方に直交する鉛直なＹ軸方向へ移動させるＹ軸移動機構と、をさらに備えた、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１３】
請求項１２に記載の横型工作機械において、
前記柱は、前記ベッドにおける前側の左右端部の少なくとも一方に設けられている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の横型工作機械において、
上方から前記テーブルに対して工作物を載置しまたは取り上げる工作物搬入出装置をさらに備えた、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１５】
請求項１４に記載の横型工作機械において、
前記工作物搬入出装置は、
当該横型工作機械の上方に設けられ、工作物を搬送するための軌道と、
前記軌道に沿って移動する移動体と、
前記移動体に設けられ、工作物を把持し該把持を解除するワークハンドと、を有する、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１６】
請求項１５に記載の横型工作機械において、
前記サドルの前方に、工作物を加工する加工領域を設け、
前記加工領域の上方に、工作物を搬入出する搬入出領域を設け、
前記テーブルは、前記サドルの前方で前記ベッドに立設された柱に沿って前記加工領域と前記搬入出領域へ移動可能であり、
前記搬入出領域の上方に、前記軌道を配設し、
前記移動体が前記軌道に沿って移動することにより、前記ワークハンドが前記搬入出領域に対して出入りする、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１７】
請求項１６に記載の横型工作機械において
前記軌道は、前記柱の上部に固定されている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１８】
請求項１５に記載の横型工作機械において、
前記サドルの前方に、工作物を加工する加工領域を設け、
前記加工領域の上方に、前記軌道を配設し、
前記工作物搬入出装置は、前記移動体と前記ワークハンドの間に介在し、前記Ｙ軸方向に移動するＹ軸可動ヘッドをさらに有し、
前記移動体が前記軌道に沿って移動して前記加工領域の上方で停止した後、前記Ｙ軸可動ヘッドが前記Ｙ軸方向に移動することにより、前記ワークハンドが前記加工領域に対して出入りする、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１９】
請求項１５に記載の横型工作機械において、
前記サドルの前方に、工作物を加工する加工領域を設け、
前記加工領域の上方に、工作物を搬入出する搬入出領域を設け、
前記テーブルは、前記サドルの前方で前記ベッドに立設された柱に沿って前記加工領域と前記搬入出領域へ移動可能であり、
前記自動工具交換装置の上方に、前記軌道を配設し、
前記工作物搬入出装置は、前記移動体と前記ワークハンドの間に介在し、前記Ｙ軸と前記Ｚ軸とを含むＹＺ面内で移動する可動ヘッドをさらに有し、
前記移動体が前記軌道に沿って移動して前記自動工具交換装置の上方で停止した後、前記可動ヘッドが前記ＹＺ面内で移動することにより、前記ワークハンドが前記搬入出領域に対して出入りする、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項２０】
請求項１５に記載の横型工作機械において、
前記サドルの前方に、工作物を加工する加工領域を設け、
前記自動工具交換装置の上方に、前記軌道を配設し、
前記工作物搬入出装置は、前記移動体と前記ワークハンドの間に介在し、前記Ｙ軸と前記Ｚ軸とを含むＹＺ面内で移動する可動ヘッドをさらに有し、
前記移動体が前記軌道に沿って移動して前記自動工具交換装置の上方で停止した後、前記可動ヘッドが前記ＹＺ面内で移動することにより、前記ワークハンドが前記加工領域に対して出入りする、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項２１】
請求項１９または請求項２０に記載の横型工作機械において、
前記軌道は、前記加工領域より上方に配設されており、
前記可動ヘッドは、前記Ｘ軸と平行な旋回軸を中心にして前記ＹＺ面内で旋回または斜めに移動する、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項２２】
請求項１５ないし請求項２１のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記ワークハンドは把持した工作物を、前記Ｘ軸と平行な第１回転軸を中心にして回転させ、または前記Ｘ軸に対して垂直な第２回転軸を中心にして回転させる、ことを特徴とする横型工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具を装着する主軸が横向きである横型工作機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工具を装着する主軸が横向きである横型工作機械には、主軸側が直交３軸方向に移動する構成のものがある。然るに、その構成では、各移動体の移動量の積み重ねが機械の大きさに直結するため、移動量を大きくするほど、機械全体が大きくなり、機械の設置面積が広くなってしまう。【０００３】
これに対して、特許文献１や特許文献２の横型工作機械では、主軸側が水平なＸ軸方向（左右方向）とＺ軸方向（前後方向）に移動し、工作物を載置するテーブル（キャリッジ）側がＹ軸方向（上下方向）に移動する構成になっている。これによれば、各移動体の移動量を大きくしても、機械全体が大きくなることが抑制され、しかも機械剛性が高く維持される。また、テーブル側をＹ軸方向へ移動させることで、主軸側の移動機構の設計がシンプルになるという利点もある。【０００４】
また、工作機械には、工具マガジンに複数の工具を保持し、そのうち所望の工具を割り出して、主軸に装着された工具と交換する自動工具交換装置を備えたものがある。たとえば、特許文献１や特許文献２では、自動工具交換装置が主軸を保持する主軸ヘッドの上方に配置されている。この自動工具交換装置の円盤状の工具マガジンは、径方向と平行な基準面（円盤面）が鉛直になるように、縦向きに設置され、その全部または一部が工作機械の上方に突出している。【０００５】
一方、特許文献３では、主軸が縦向きである縦型工作機械において、工具マガジンの基準面（円盤面）がＸ軸（左右軸）とＺ軸（上下軸）を含むＸＺ平面に対して傾斜するように、工具マガジンを主軸ヘッドの前方に設置している。そして、主軸ヘッドの上下動に連動して、工具マガジンを主軸に対して接近させたり離反させたりすることで、工具マガジンと主軸との間で工具交換を行う。これにより、工具交換に要する主軸ヘッドの移動距離が短縮され、工具交換の高速化が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第１３８０３８２号明細書
【特許文献２】特開２００９−２７９６９７号公報
【特許文献３】特許第２５３５４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、２のように、工具マガジンが縦向きになるように、自動工具交換装置が主軸ヘッドの上方に配置されていると、機械全体の高さが高くなり、周辺の見通しが悪くなる。横型工作機械を複数台設置した工場内において、周辺の見通しが良好であることは、機械設備の良好な監視や作業者同士の円滑な連携を実現するために必要である。【０００８】
一方、工作機械に対して工作物を搬入出するために、たとえばガントリーローダのような、上方から工作物を自動で搬入出する工作物搬入出装置がある。このような工作物搬入出装置を使用する場合、特許文献１、２のように、自動工具交換装置の工具マガジンが横型工作機械の上方に他の部分より高く突出していると、工具マガジンと干渉しないように、工作機械の上方に工作物搬入出装置を配置するのが難しい。【０００９】
なお、特許文献３では、縦型工作機械の前方に主軸ヘッドやテーブルなどが配置され、さらに主軸ヘッドの前方に工具マガジンを含む自動工具交換装置が配置されているので、工作物を上方から搬入出するには不向きであり、工作物搬入出装置の選択肢が少ない。また、縦型工作機械は、横型工作機械より高さが高いので、機械上方において周辺を見通して、機械設備の監視や作業者同士の連携を行うには不向きである。【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するものであって、その目的とするところは、高さを低くして周辺の見通しを良好にすることができ、上方から工作物を搬入出する工作物搬入出装置を容易に配置することができ、かつ、工作物搬入出装置を含む機械設備全体の高さを低くすることができる横型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】
【００１１】
本発明による横型工作機械は、ベッドと、水平なＸ軸方向へ移動可能にベッド上に設けられたサドルと、Ｘ軸に直交する水平なＺ軸方向へ移動可能にサドル上に設けられた主軸ヘッドと、中心軸線がＺ軸と平行になるように主軸ヘッドに回転可能に軸支され、工具が装着される主軸と、サドルの前方に設けられ、工作物が設置されるテーブルと、複数の工具を保持する工具マガジンを有し、該工具マガジンに保持された所望の工具と主軸に装着された工具とを交換する自動工具交換装置とを備えている。この構成において、自動工具交換装置は、工具マガジンの径方向と平行な基準面が、Ｚ軸と平行な水平状態またはＺ軸に対して所定角度をなす傾斜状態となるように、主軸ヘッドの上方に配置されている。【００１２】
上記の工具マガジンの基準面は、工具マガジンに実存する部品面でも仮想面でもよいが、曲面ではない。また、工具マガジンに実存する部品面を基準面とする場合は、その部品面に孔や凹凸があってもよい。【００１３】
上記によると、工具マガジンの基準面が横向き（水平状態または傾斜状態）になるように、自動工具交換装置が主軸ヘッドの上方に配置されているので、従来の工具マガジンの基準面が縦向きである構成よりも、横型工作機械の高さを低く抑えて、周辺の見通しを良好にすることができる。そしてこの結果、たとえば横型工作機械を複数台設置した工場内において、機械設備を良好に監視し、作業者同士の円滑な連携を行うことが可能となる。また、工具マガジンが上方に高く突出しなくなるので、上方から工作物を搬入出するガントリーローダなどの工作物搬入出装置を、工具マガジンと干渉しないように、横型工作機械の上方に容易に設置することができる。【００１４】
また、本発明では、上記横型工作機械において、少なくとも工具交換時以外は、Ｚ軸に対する工具マガジンの基準面の角度が鋭角であってもよい。この場合、工具マガジンの基準面は、工具の交換位置側が反対側に比べて主軸ヘッドに近くなるように、Ｚ軸に対して鋭角で傾いていてもよい。【００１５】
また、本発明では、上記横型工作機械において、ベッド上に設けられ、自動工具交換装置が取り付けられる取付台をさらに備え、自動工具交換装置は、主軸ヘッドのＺ軸方向の位置に応じて、工具マガジンを主軸に対して接近または離反させ、工具マガジンに保持された工具と主軸に装着された工具とを交換するようにしてもよい。【００１６】
また、本発明では、上記横型工作機械において、自動工具交換装置は、取付台上に設けられたＸ軸と平行な揺動軸と、揺動軸に連結され、工具マガジンの中央部を保持する保持部材と、揺動軸を中心にして保持部材と工具マガジンとを揺動させるアクチュエータとを有していてもよい。また、アクチュエータに代えて、主軸ヘッドのＺ軸方向への移動力により、揺動軸を中心にして保持部材と工具マガジンとを揺動させる揺動機構を設けてもよい。【００１７】
また、本発明では、上記横型工作機械において、工具マガジンは、円盤状に形成されていて、外周部に複数の工具を放射線状に保持する保持部が複数設けられていてもよい。または、工具マガジンは、直交する２つの径のうち、一方の径が他方の径より長い長円盤状に形成されていて、その一方の径と平行に工具を保持する保持部が複数設けられてもよい。【００１８】
また、本発明では、上記横型工作機械において、自動工具交換装置はサドルに伴ってＸ軸方向に移動してもよい。【００１９】
また、本発明では、上記横型工作機械において、工具マガジンとサドルの間に、主軸ヘッドを覆うトンネルカバーを設けてもよい。【００２０】
また、本発明では、上記横型工作機械において、主軸ヘッドと主軸と工具マガジンは、少なくとも１つずつ設けられていてもよい。【００２１】
また、本発明では、上記横型工作機械において、サドルの前方でベッドに立設された柱と、柱に沿ってテーブルをＸ軸とＺ軸の両方に直交する鉛直なＹ軸方向へ移動させるＹ軸移動機構とをさらに備えていてもよい。その場合、柱は、ベッドにおける前側の左右端部の少なくとも一方に設ければよい。【００２２】
また、本発明では、上記横型工作機械において、上方からテーブルに対して工作物を載置しまたは取り上げる工作物搬入出装置をさらに備えてもよい。そして、工作物搬入出装置は、横型工作機械の上方に設けられ、工作物を搬送するための軌道と、軌道に沿って移動する移動体と、移動体に設けられ、工作物を把持し該把持を解除するワークハンドを有していてもよい。【００２３】
また、本発明では、上記横型工作機械において、サドルの前方に、工作物を加工する加工領域を設け、加工領域の上方に、工作物を搬入出する搬入出領域を設け、テーブルは、サドルの前方でベッドに立設された柱に沿って加工領域と搬入出領域へ移動可能であり、搬入出領域の上方に、軌道を配設してもよい。この場合、移動体が軌道に沿って移動することにより、ワークハンドが搬入出領域に対して出入りしてもよい。また、軌道を柱の上部に固定してもよい。【００２４】
または、搬入出領域を省略して、加工領域の上方に軌道を配設してもよい。この場合、工作物搬入出装置が、移動体とワークハンドの間に介在してＹ軸方向に移動するＹ軸可動ヘッドをさらに有し、移動体が軌道に沿って移動して加工領域の上方で停止した後、Ｙ軸可動ヘッドがＹ軸方向に移動することにより、ワークハンドが加工領域に対して出入りしてもよい。【００２５】
または、自動工具交換装置の上方に軌道を配設し、工作物搬入出装置が、移動体とワークハンドの間に介在してＹ軸とＺ軸とを含むＹＺ面内で移動する可動ヘッドをさらに有していてもよい。そして、加工領域の上方に搬入出領域を設けた場合は、移動体が軌道に沿って移動して自動工具交換装置の上方で停止した後、可動ヘッドがＹＺ面内で移動することにより、ワークハンドが搬入出領域に対して出入りしてもよい。【００２６】
一方、自動工具交換装置の上方に軌道を通し、工作物搬入出装置に前記可動ヘッドを設け、搬入出領域を省略した場合は、移動体が軌道に沿って移動して自動工具交換装置の上方で停止した後、可動ヘッドがＹＺ面内で移動することにより、ワークハンドが加工領域に対して出入りしてもよい。【００２７】
また、軌道が加工領域より上方を通る場合には、可動ヘッドが、Ｘ軸と平行な旋回軸を中心にしてＹＺ面内で旋回してもよいし、またはＹＺ面内で斜めに移動してもよい。【００２８】
さらに、ワークハンドは把持した工作物を、Ｘ軸と平行な第１回転軸を中心にして回転させてもよいし、またはＸ軸に対して垂直な第２回転軸を中心にして回転させてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の横型工作機械によれば、機械設備全体の高さを低くして周辺の見通しを良好にすることができ、工作物搬入出装置を容易に配置することができ、かつ、工作物搬入出装置を含む機械設備全体の高さを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態による横型工作機械の斜視図である。
【図２】図２は、図１の横型工作機械の側面図である。
【図３】図３は、図１の横型工作機械の側面図である。
【図４】図４は、図１の横型工作機械の工具交換状態を示した側面図である。
【図５】図５は、図１の横型工作機械の工具交換状態を示した側面図である。
【図６】図６は、図１の揺動機構とスライド機構の一部を示した断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態による横型工作機械の斜視図である。
【図８】図８は、図７の横型工作機械の側面図である。
【図９】図９は、図７の横型工作機械の側面図である。
【図１０】図１０は、図７の横型工作機械の工具交換状態を示した側面図である。
【図１１】図１１は、図７の横型工作機械の工具交換状態を示した側面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３実施形態による横型工作機械の側面図である。
【図１３】図１３は、図１２の横型工作機械の斜視図である。
【図１４】図１４は、図１２の横型工作機械の工作物搬入出状態を示した斜視図である。
【図１５】図１５は、図１２の横型工作機械の工作物搬入出状態を示した斜視図である。
【図１６】図１６は、図１２の横型工作機械の工作物回転状態を示した斜視図である。
【図１７】図１７は、図１２の横型工作機械の工作物回転状態を示した側面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第４実施形態による横型工作機械の斜視図である。
【図１９】図１９は、図１８の横型工作機械の側面図である。
【図２０】図２０は、図１８の横型工作機械の工作物搬入出状態を示した斜視図である。
【図２１】図２１は、図１８の横型工作機械の工作物搬入出状態を示した斜視図である。
【図２２】図２２は、図１８の横型工作機械の工作物搬入出状態を示した側面図である。
【図２３】図２３は、図１８の横型工作機械の工作物回転状態を示した側面図である。
【図２４】図２４は、本発明の第５実施形態による横型工作機械の斜視図である。
【図２５】図２５は、本発明の第６実施形態による横型工作機械の側面図である。
【図２６】図２６は、本発明の第７実施形態による横型工作機械の斜視図である。
【図２７】図２７は、本発明の第８実施形態による横型工作機械の側面図である。
【図２８】図２８は、本発明の第９実施形態による横型工作機械の側面図である。
【図２９】図２９は、本発明の第１０実施形態による横型工作機械の側面図である。
【図３０】図３０は、本発明の第１１実施形態による横型工作機械の側面図である。
【図３１】図３１は、本発明の第１２実施形態による横型工作機械の側面図である。
【図３２】図３２は、本発明の第１３実施形態による横型工作機械の斜視図である。
【図３３】図３３は、本発明の第１４実施形態による横型工作機械の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。
【００３２】
まず、第１実施形態の構成および構造を、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００３３】
第１実施形態の横型工作機械１０１は、たとえば、工作物Ｗを切削加工する工作機械から成る。後述する他の実施形態の横型工作機械も同様である。
【００３４】
横型工作機械１０１は、工作物Ｗを切削加工しているときに出てくる切りくずや切削液などの飛散を防止するため、カバー９０により覆われている。図１〜図５では、横型工作機械１０１の構造を分かり易くするため、カバー９０を二点鎖線で示している。カバー９０の左右側面や前面には、窓９１が設けられている。各窓９１は、たとえば図示しない透明板によって開閉される。
【００３５】
後述する別の実施形態の横型工作機械にも、このようなカバー９０や窓９１が設けられる。カバー９０や窓９１の形状は、横型工作機械の形状にあわせて設計される。
【００３６】
横型工作機械１０１には、ベッド１、サドル２、主軸ヘッド３、主軸４、コラム５、テーブル６、および自動工具交換装置７が備わっている。
【００３７】
ベッド１は、上方から見て、矩形状に形成されている。ベッド１上の中央から後側には、サドル２が設けられている。サドル２は、上方から見て、Ｚ軸方向（前後方向）に長い略直方体状に形成されている。また、サドル２は、Ｘ軸移動機構２０によってＸ軸方向（左右方向）へ移動可能になっている。Ｘ軸とＺ軸は、水平面内にあって直交している。
【００３８】
Ｘ軸移動機構２０は、ガイドレール２１、スライダ２２、Ｘ軸ボールねじ（図示せず）、および駆動モータ２４などから構成されている。
【００３９】
図１に示すように、ベッド１上には、２個１対の基準台面１ａがＺ軸方向に所定の間隔で突設されている。各基準台面１ａ上には、ガイドレール２１がＸ軸と平行にそれぞれ固定されている。各ガイドレール２１には、スライダ２２がＸ軸方向へ移動可能に係合されている。つまり、ガイドレール２１とスライダ２２は、それぞれ２個１対で設けられている。各スライダ２２上には、サドル２が固定されている。
【００４０】
ガイドレール２１間には、駆動モータ２４とＸ軸ボールねじが設けられている。駆動モータ２４は、回転軸（図示省略）がＸ軸と平行になるように、ベッド１上に設置されている。
【００４１】
図示を省略しているが、Ｘ軸ボールねじは、ベッド１とサドル２の間に、Ｘ軸と平行に設けられている。Ｘ軸ボールねじの一端は、駆動モータ２４の回転軸に連結され、Ｘ軸ボールねじの他端は、軸受などを介して、ベッド１に回転可能に支持されている。また、Ｘ軸ボールねじには、ナットが螺合されていて、該ナットはサドル２に連結されている。
【００４２】
駆動モータ２４が正転または逆転して、Ｘ軸ボールねじが回転することにより、サドル２が、ガイドレール２１とスライダ２２に案内されて、Ｘ軸方向へ直進移動する。
【００４３】
サドル２上には、主軸ヘッド３が設けられている。主軸ヘッド３は、Ｚ軸移動機構３０によってＺ軸方向へ移動可能になっている。主軸ヘッド３の前側には、中心軸線４ｊ（図２）がＺ軸と平行になるように、主軸４が回転可能に軸支されている。主軸４には、前方へ突出するように、工具Ｔが装着される。主軸ヘッド３には、主軸４を軸周りに回転させる駆動源や機構が備わっている（図示省略）。
【００４４】
図１に示すように、Ｚ軸移動機構３０は、ガイドレール３１、スライダ３２、Ｚ軸ボールねじ３３、駆動モータ３４、およびナット３５などから構成されている。
【００４５】
ガイドレール３１は、Ｘ軸方向に所定の間隔をおいて２本１対で設けられていて、Ｚ軸と平行にサドル２上に固定されている。各ガイドレール３１には、スライダ３２がＺ軸方向へ移動自在に係合されている。各スライダ３２上には、主軸ヘッド３が固定されている。駆動モータ３４は、回転軸（図示省略）がＺ軸と平行になるように、サドル２の後面に固定されている。
【００４６】
Ｚ軸ボールねじ３３は、Ｚ軸と平行に設けられている。図示を省略しているが、Ｚ軸ボールねじ３３の一端は、サドル２内にある軸受などを介してサドル２に回転可能に支持されている。Ｚ軸ボールねじ３３の他端は、駆動モータ３４の回転軸に連結されている。また、Ｚ軸ボールねじ３３には、ナット３５が螺合されていて、該ナット３５は主軸ヘッド３に固定されている。
【００４７】
駆動モータ３４が正転または逆転して、Ｚ軸ボールねじ３３が回転することにより、主軸ヘッド３が、ガイドレール３１とスライダ３２に案内されて、Ｚ軸方向へ直進移動する。
【００４８】
サドル２の前方には、Ｘ軸方向に所定の間隔をおいて、コラム５が２本１対で立設されている。詳しくは、コラム５は、ベッド１における前側（前面）の左右端部に固定されている。コラム５は、本発明の「柱」の一例である。なお、コラム５を、ベッド１における前側の上面の左右端部に固定してもよい。
【００４９】
サドル２やコラム５より前方には、工作物Ｗが設置されるテーブル６が設けられている。テーブル６は、Ｙ軸移動機構４０によりコラム５に沿って、Ｘ軸とＺ軸の両方に直交する鉛直なＹ軸方向（上下方向）へ移動可能になっている。
【００５０】
Ｙ軸移動機構４０は、ガイドレール４１、スライダ４２、Ｙ軸ボールねじ４３、駆動モータ４４、ナット４５、およびキャリッジ４６から構成されている。これらの部材４１〜４６は、コラム５毎に設けられている。図１では、手前（左側）のコラム５に設けられたガイドレール４１とＹ軸ボールねじ４３とナット４５の図示を省略している。
【００５１】
各コラム５の対向する左右側面には、Ｚ軸方向に所定の間隔をおいて、Ｙ軸と平行に２本のガイドレール４１が固定されている。各ガイドレール４１には、スライダ４２がＹ軸方向へ移動自在に係合されている。左右のスライダ４２には、キャリッジ４６がそれぞれ固定されている。各キャリッジ４６は、スライダ４２とともにＹ軸方向へ移動可能になっている。
【００５２】
その１対のキャリッジ４６には、テーブル６が保持されている。詳しくは、図１で、右側のキャリッジ４６にテーブル６の右端部６ｒが保持され、左側のキャリッジ４６にテーブル６の左端部６Ｌが保持されている。テーブル６の水平面６ｃ上には、治具（図示省略）を介して工作物Ｗが固定される。
【００５３】
駆動モータ４４は、回転軸（図示省略）がＹ軸と平行になるように、各コラム５の上面に固定されている。各駆動モータ４４は、カバー９０の図示しない一部品により上方から覆われる。各駆動モータ４４には、減速機構が一体的に設けられていてもよい。
【００５４】
各コラム５のガイドレール４１間にある凹部には、Ｙ軸ボールねじ４３がＹ軸と平行に設けられている。図示を省略しているが、各Ｙ軸ボールねじ４３の一端は、各駆動モータ４４の回転軸に連結され、各Ｙ軸ボールねじ４３の他端は、軸受などを介して各コラム５に回転可能に支持されている。また、各Ｙ軸ボールねじ４３には、ナット４５が螺合されていて、該ナット４５は各キャリッジ４６に固定されている。
【００５５】
各駆動モータ４４が同期して正転または逆転し、各Ｙ軸ボールねじ４３が回転することにより、各キャリッジ４６が、ガイドレール４１とスライダ４２に案内されて、Ｙ軸方向へ同期して直進移動する。そして、キャリッジ４６に保持されたテーブル６およびテーブル６に設置された工作物Ｗが、Ｙ軸方向へ直進移動する。図２などに示すように、コラム５の前側近傍には、主軸４に装着された工具Ｔで工作物Ｗを加工する加工領域Ｒｂが設けられている。加工領域Ｒｂの大きさは、工作物Ｗの大きさに応じて設定される（後述する他の実施形態も同様）。
【００５６】
テーブル６は、Ｘ軸と平行なＡ軸（図１）周りに回転可能になっている。詳しくは、テーブル６の左端部６Ｌには、モータなどの駆動源６ｍが連結されている。テーブル６の左右端部６Ｌ、６ｒは、Ａ軸周りに回転可能に各キャリッジ４６に保持されている。駆動源６ｍの駆動力によりテーブル６の左端部６ＬがＡ軸周りに回転することで、水平部６ｃと右端部６ｒが従属的にＡ軸周りに回転し、テーブル６に設置された工作物ＷもＡ軸周りに回転する。
【００５７】
このような、テーブル６をＡ軸周りに回転させる構造に代えて、テーブルをＹ軸と平行なＢ軸（図示省略）周りに回転させる構造を採用してもよい。また、テーブルをＡ軸周りに回転させる構造とＢ軸周りに回転させる構造の両方を採用してもよい（いわゆる５軸制御の横型工作機械）。
【００５８】
いずれにしても、テーブル６の直下（加工領域Ｒｂの下方）に、切りくずを排出するための透孔８９を設ける。透孔８９は、ベッド１の前側に設置されたオイルパン８８に形成されている。また、ベッド１の下部の床面には、図示しないチップコンベア等の切りくず回収装置を設置し、切りくずがベッド１に堆積しないように、切りくずを機械の外へ排出する。
【００５９】
主軸ヘッド３の上方には、自動工具交換装置７が配置されている。自動工具交換装置７は、工具マガジン８、回転モータ９、および揺動機構１０を有している。
【００６０】
工具マガジン８は、円盤状に形成されている。工具マガジン８の下方へ向かって折れ曲がった外周部８ａの先端には、放射線状に工具Ｔを保持する保持部８ｂが複数形成されている。工具マガジン８の上部中央には、回転モータ９が取り付けられている。工具マガジン８の回転軸８ｊと回転モータ９の回転軸９ｊとは、同軸になるように連結されている。工具マガジン８と回転モータ９は、カバー９０の図示しない一部品により上方から覆われる。回転モータ９には、減速機構が一体的に設けられていてもよい。
【００６１】
回転モータ９の駆動力により、工具マガジン８は回転軸８ｊを中心にして回転し、保持部８ｂに保持された工具Ｔのうち、所望の工具Ｔが最前方の交換位置８ｃ（図２）に送り出される。
【００６２】
ベッド１上の後端部には、図１に示すように、門型の取付台１１が立設されている。取付台１１の上面部１１ｂは、水平でＸ軸方向に延びている。取付台１１の内側をサドル２がＸ軸方向へ移動できかつ主軸ヘッド３がＺ軸方向へ移動できるように、取付台１１の幅と高さは設定されている。上面部１１ｂには、揺動機構１０を介して、自動工具交換装置７が取り付けられている。
【００６３】
揺動機構１０は、スライドブロック１２、保持部材１３、揺動軸１４、ボールねじ１５、ナット１６、および駆動モータ１７などから構成されている。
【００６４】
取付台１１の上面部１１ｂの中央下部には、後方へ水平に突出するように、水平突出部１１ａが設けられている。この水平突出部１１ａの後端部上には、図示しないブラケットなどを介して、駆動モータ１７が固定されている。駆動モータ１７の回転軸（図示省略）は、Ｚ軸と平行になっている。駆動モータ１７には、減速機構が一体的に設けられている。
【００６５】
また、上面部１１ｂの中央には、スライドブロック１２と保持部材１３と揺動軸１４が設けられている。揺動軸１４は、Ｘ軸方向に所定の間隔をおいて２個１対で設けられている。各揺動軸１４は、Ｘ軸と平行になるように、軸支部材１９を介して上面部１１ｂ上に取り付けられている。
【００６６】
保持部材１３は、上方から見て枠状に形成されている。保持部材１３の中央には、各揺動軸１４の一端部が貫通状態で係合している。この構造により、保持部材１３は、揺動軸１４を中心にして揺動可能に取付台１１上に支持されている。
【００６７】
図２などに示すように、保持部材１３の前上端部には、工具マガジン８の中央部８ｍが固定されている。つまり、保持部材１３は前上端部で、工具マガジン８の中央部８ｍを下方から保持している。これにより、工具マガジン８の径方向と平行な基準面８ｓを斜め横向きにして、自動工具交換装置７は主軸ヘッド３の上方に配置されている。詳しくは、本例では、工具交換時以外は、Ｚ軸に対する工具マガジン８の基準面８ｓの角度が鋭角（４５°以下）になるように、自動工具交換装置７が主軸ヘッド３の上方に配置されている。なお、ここでは基準面８ｓが、Ｚ軸に対して所定角度をなす傾斜状態となるようにしたが、基準面８ｓが、Ｚ軸と平行な水平状態となるようにしてもよい。後述する他の実施形態においても同様である。
【００６８】
工具マガジン８の径方向とは、工具マガジン８の回転軸８ｊに対して垂直な径の方向のことである。図１では、工具マガジン８の径の一例を符号Ｄの太線矢印で示しているが、工具マガジン８が円盤状に形成されているため、工具マガジン８の径方向は、回転軸８ｊを中心とした周囲３６０°の方向のことである。そして、工具マガジン８の基準面８ｓは、その径方向と平行な（すなわち、回転軸８ｊに対して垂直な）工具マガジン８のベース部材８ｒの上面から成る。つまり、基準面８ｓは、工具マガジン８の実存する部品面である。また、基準面８ｓは、凹凸を有しているが、曲面ではない。他の例として、工具マガジン８の径方向と平行な仮想面を基準面としてもよい。
【００６９】
保持部材１３の内側には、スライドブロック１２が後方から挿入されている。スライドブロック１２の下部には、図６に示すように、係合凹部１２ｍがＺ軸と平行に設けられている。
【００７０】
図６は、揺動機構１０と後述するスライド機構５０の一部を示した断面図である。詳しくは、図６は、スライドブロック１２の周辺部分をＸ軸とＹ軸を含むＸＹ平面で切断して、該切断面を後方から見た状態を示している。
【００７１】
スライドブロック１２の係合凹部１２ｍは、ガイドレール１１ｒと係合している。ガイドレール１１ｒは、取付台１１の水平突出部１１ａから上面部１１ｂ（図１）に向かって、Ｚ軸と平行に設けられている。スライドブロック１２は、ガイドレール１１ｒに沿って、Ｚ軸方向へ移動可能になっている。
【００７２】
図２などに示すように、ボールねじ１５は、Ｚ軸と平行に水平突出部１１ａの上方に設けられている。図示を省略しているが、ボールねじ１５の一端は、軸受などを介して、取付台１１に回転可能に支持されている。ボールねじ１５の他端は、駆動モータ１７の回転軸に連結されている。また、ボールねじ１５には、ナット１６が螺合されていて、該ナット１６はスライドブロック１２に固定されている。
【００７３】
図１および図６に示すように、スライドブロック１２の左右側面には、カム溝２８が形成されている。カム溝２８は、図２に示すように、スライドブロック１２の後端の上部から前方に向かって、水平に延びた後、斜め下方に延び、スライドブロック１２の下部で水平に延びるように、略Ｓ字状に形成されている。保持部材１３の左右内側面には、１対のカムローラ２９が対向するように取り付けられている（保持部材１３の右内側面のカムローラ２９は図示せず）。各カムローラ２９は、各カム溝２８に係合している。
【００７４】
駆動モータ１７が正転または逆転して、ボールねじ１５が回転することにより、図２〜図５に示すように、スライドブロック１２がＺ軸方向へ直進移動する。そして、カムローラ２９がカム溝２８内を転動して、保持部材１３および工具マガジン８が揺動軸１４を中心にしてＹ軸とＺ軸を含むＹＺ面内で揺動する。駆動モータ１７は、本発明の「アクチュエータ」の一例である。
【００７５】
上記のように、駆動モータ１７の駆動力により工具マガジン８が揺動することで、工具マガジン８の工具交換位置８ｃが主軸４に対して接近したり離反したりする。自動工具交換装置７は、主軸ヘッド３のＺ軸方向の位置に応じて、工具マガジン８を主軸４に対して接近させたり離反させたりすることで、工具マガジン８に保持された所望の工具Ｔと主軸４に装着された工具Ｔとを交換する。
【００７６】
工具マガジン８とサドル２の間には、主軸４と主軸ヘッド３を覆うトンネルカバー５９が設けられている。トンネルカバー５９は、主軸ヘッド３とは別に、スライド機構５０によってＺ軸方向へ移動可能になっている。トンネルカバー５９の内径は、主軸ヘッド３がＺ軸方向へ移動可能な大きさに設定されている。トンネルカバー５９の外径は、工具マガジン８に保持された工具Ｔと干渉しない大きさに設定されている。
【００７７】
図１、図２、および図６に示すように、スライド機構５０は、ガイドレール５１、スライダ５２、水平部材５３、ラック５４ａ、５４ｂ、ピニオンギヤ５５ａ、５５ｂ、ブラケット５６、軸受部材５７、および揺動機構１０の一部部品などから構成されている。その揺動機構１０の一部部品には、スライドブロック１２、ボールねじ１５、ナット１６、および駆動モータ１７などが含まれている。ガイドレール５１、スライダ５２、ラック５４ａ、５４ｂ、ピニオンギヤ５５ａ、５５ｂ、ブラケット５６、および軸受部材５７は、それぞれ左右１対で設けられている（右側にあるガイドレール５１とスライダ５２は図示せず）。
【００７８】
ガイドレール５１は、サドル２の左右両端部にＺ軸と平行に固定されている。各ガイドレール５１には、スライダ５２がＺ軸方向へ移動可能に係合されている。各スライダ５２は、トンネルカバー５９の左右側面に固定されている。
【００７９】
水平部材５３は、取付台１１の内側を通って、Ｚ軸と平行に設けられている。図３に示すように、水平部材５３の前端部５３ｆは、トンネルカバー５９の後端上部に連結されている。図６に示すように、水平部材５３の上部には、係合凹部５３ｋが左右１対で設けられている。取付台１１の各水平突出部１１ａの下部には、ガイドレール１１ｓが左右１対で設けられている。各ガイドレール１１ｓと係合凹部５３ｋは、係合している。このため、水平部材５３とトンネルカバー５９は、ガイドレール１１ｓに沿って、Ｚ軸方向へ移動可能になっている。
【００８０】
水平部材５３の左右側面には、ラック５４ｂがＺ軸と平行に設けられている。各ラック５４ｂの刃先は、左右側方（ボールねじ１５と反対側）を向いている。スライドブロック１２の左右側面には、ブラケット５６がそれぞれ固定されている。各ブラケット５６の水平部５６ｈは、図２などに示すように後方へ延びている。各水平部５６ｈの下部には、図６に示すように、ラック５４ａが設けられている。各ラック５４ａの刃先は、ラック５４ｂの刃先と反対側（ボールねじ１５側）を向いている。
【００８１】
ピニオンギヤ５５ａ、５５ｂは、軸受部材５７を介して取付台１１の各水平突出部１１ａに取り付けられている。ピニオンギヤ５５ａ、５５ｂは、同一の回転軸５５ｊを有していて、該回転軸５５ｊはＹ軸と平行になっている。軸受部材５７の上方にある小ピニオンギヤ５５ａは、ラック５４ａと噛み合っている。軸受部材５７の下方にある大ピニオンギヤ５５ｂは、ラック５４ｂと噛み合っている。
【００８２】
駆動モータ１７の駆動力により、図２〜図５に示すように、スライドブロック１２がＺ軸方向へ直進移動すると、それに伴ってブラケット５６とラック５４ａがスライドブロック１２と同一方向へ直進移動し、小ピニオンギヤ５５ａが回転する。このとき、大ピニオンギヤ５５ｂが小ピニオンギヤ５５ａと同一方向に回転して、ラック５４ｂと水平部材５３をスライドブロック１２と反対方向へ送る。これにより、トンネルカバー５９が、水平部材５３に伴って、スライドブロック１２と反対の方向へ直進移動する。
【００８３】
次に、横型工作機械１０１における工具交換時の動作を説明する。
【００８４】
図２に示すように、主軸ヘッド３がＺ軸上の原点位置にあるときは、スライドブロック１２が保持部材１３の後方から大きく突出していて、カムローラ２９がカム溝２８の下部に係合している。これにより、揺動軸１４より後方にある保持部材１３の後部がほぼ水平になっていて、工具マガジン８が保持部材１３の前上端部により、主軸４から最も離反した上方位置に斜め横向きに保持されている。詳しくは、工具マガジン８の前部（交換位置８ｃ側）が後部（交換位置８ｃと反対側）に比べて主軸ヘッド３に近くなるように、工具マガジン８の基準面８ｓはＺ軸に対して、４５°以下の鋭角で傾いている。このときの工具マガジン８の基準面８ｓの、Ｚ軸に対する角度を「最離反角度」とする。
【００８５】
主軸ヘッド３がＺ軸上の原点位置より前方にある間は、たとえば図３に示すように、工具マガジン８の最離反角度が維持される。図３の状態では、Ｚ軸移動機構３０により主軸ヘッド３と主軸４が前進していて、主軸４に装着された工具Ｔがコラム５の前側近傍にある加工領域Ｒｂに到達している（図示省略）。
【００８６】
一方、主軸ヘッド３がＺ軸移動機構３０によりＺ軸上の原点位置から後退して行くと、駆動モータ１７が駆動して、スライドブロック１２とラック５４ａ（図６）がＺ軸と平行に前進して行く。これにより、カムローラ２９（図２）がカム溝２８内を後方に向かって転動し、保持部材１３の後部が押し上げられて、保持部材１３と工具マガジン８が揺動軸１４を中心に揺動して、工具マガジン８の前部が主軸４に接近して行く。また、ラック５４ａの前進により小ピニオンギヤ５５ａ（図６）が回転し、大ピニオンギヤ５５ｂが同一方向に回転して、ラック５４ｂと水平部材５３をＺ軸と平行に後方へ送る。このため、水平部材５３に伴って、トンネルカバー５９（図２）がスライドブロック１２とは反対に後退して行く。
【００８７】
そして、図４に示すように、主軸ヘッド３が工具受け渡し位置まで後退すると、カムローラ２９がカム溝２８の上部に係合して、工具マガジン８の交換位置８ｃが主軸４に最も接近し、交換位置８ｃにある保持部８ｂの工具保持部分の中心軸と、主軸４の中心軸４ｊとが一致する。このときの工具マガジン８の基準面８ｓの、Ｚ軸に対する角度（たとえば４５°）を「最接近角度」とする。駆動モータ１７の駆動により、工具マガジン８が主軸４に近づくように揺動するに連れて、トンネルカバー５９が後退するので、工具マガジン８とトンネルカバー５９が接触することはない。
【００８８】
主軸４に装着されている工具Ｔを交換する場合は、主軸ヘッド３がＺ軸上の原点位置かこれより前方にある状態（図２や図３）で、Ｘ軸移動機構２０によりサドル２とともに主軸ヘッド３を、Ｘ軸上の工具交換位置（Ｘ軸の原点＝中心）まで移動させる。また、最離反角度にある工具マガジン８では、回転モータ９を駆動して、工具Ｔを保持していない空の保持部８ｂを交換位置８ｃに位置させる。
【００８９】
そして、図４に示すように、Ｚ軸移動機構３０により主軸ヘッド３をＺ軸上の工具受け渡し位置まで後退させつつ、駆動モータ１７により工具マガジン８を最接近角度まで揺動させる。これにより、主軸４に装着された工具Ｔと、工具マガジン８の空の保持部８ｂとが係合する。この状態から、Ｚ軸移動機構３０により主軸ヘッド３をさらに後退させると、図５に示すように、主軸４から保持部８ｂへ工具Ｔが受け渡される。主軸ヘッド３が工具受け渡し位置かこれより後方まで後退したときに、駆動モータ１７は停止して、スライドブロック１２やトンネルカバー５９なども停止する。
【００９０】
主軸４から工具マガジン８へ工具Ｔを受け渡した後（図５）、回転モータ９を駆動して、所望の工具Ｔを交換位置８ｃまで移動して、該工具Ｔの中心軸を主軸４の中心軸４ｊと一致させる。そして、Ｚ軸移動機構３０により主軸ヘッド３を工具受け渡し位置まで前進させると、交換位置８ｃにある工具Ｔが主軸４に装着される（図４）。
【００９１】
この後、Ｚ軸移動機構３０により主軸ヘッド３を前進させて行く。また、駆動モータ１７によりスライドブロック１２とラック５４ａを後退させて行く。これにより、カムローラ２９がカム溝２８内を前方に向かって転動し、保持部材１３の後部が押し下げられて、保持部材１３と工具マガジン８が揺動軸１４を中心に揺動し、工具マガジン８の前部が主軸４と主軸４に装着された工具Ｔから離反して行く。また、ラック５４ａの後退により小ピニオンギヤ５５ａが回転し、大ピニオンギヤ５５ｂが同一方向に回転して、ラック５４ｂと水平部材５３をＺ軸と平行に前方へ送る。このため、水平部材５３に伴って、トンネルカバー５９がスライドブロック１２とは反対に前進して行く。以上により、工具交換は終了する。
【００９２】
上記第１実施形態によると、工具マガジン８の基準面８ｓが横向きになるように、自動工具交換装置７が主軸ヘッド３の上方に配置されている。詳しくは、工具交換時以外は、Ｚ軸に対する工具マガジン８の基準面８ｓの角度が鋭角になっている（図２および図３）。このため、従来の特許文献１、２のような工具マガジンの基準面が縦向きである構成よりも、横型工作機械１０１の高さを低く抑えて、周辺の見通しを良好にすることができる。そしてこの結果、たとえば横型工作機械１０１を複数台設置した工場内において、機械設備を良好に監視し、作業者同士の円滑な連携を行うことが可能となる。
【００９３】
また、横型工作機械１０１の高さを低く抑えることで、天井の低い工場にも設置することができる。また、横型工作機械１０１の輸送時に、背の高い機械を積載する特別なトレーラー等が不要となり、輸送費用を低く抑えることができる。さらに、搬入口の小さい工場であっても、横型工作機械１０１を分解せずに工場内に搬入することができる。
【００９４】
また、工具マガジン８が上方に高く突出しなくなるので、上方から工作物Ｗを搬入出するガントリーローダなどの工作物搬入出装置を、工具マガジン８と干渉しないように、横型工作機械１０１の上方に容易に設置することができる。
【００９５】
また、従来の特許文献１、２のような自動工具交換装置では、工具マガジンを上下動させるか、工具交換アームなどを介さなければ、工具マガジンと主軸との間で工具交換をすることができない。然るに、上記第１実施形態の自動工具交換装置７では、主軸ヘッド３のＺ軸方向への移動に伴って、駆動モータ１７により工具マガジン８が主軸４に接近または離反するように揺動し、工具マガジン８に保持された所望の工具Ｔと主軸４に装着された工具Ｔとが交換される。このため、別途工具交換アームなどを設ける必要がなく、工具マガジン８と主軸４との間で工具交換を高速に行うことができる。特に、工具マガジン８の基準面８ｓは、工具Ｔの交換位置８ｃ側（前部）が反対側（後部）に比べて主軸ヘッド３に近くなるように傾いているので、工具マガジン８の揺動時に交換位置８ｃが主軸４に最接近するまでの時間が短くなり、より迅速に工具交換を行うことが可能となる。
【００９６】
また、上記第１実施形態では、主軸ヘッド３やサドル２の左右方向の幅が狭いので、工具マガジン８で保持した工具Ｔが主軸ヘッド３やサドル２に干渉しない程度に、工具マガジン８を支持する保持部材１３の高さを容易に低く抑えることができる。またそれにより、横型工作機械１０１の工具マガジン８付近の高さも容易に低く抑えることができる。
【００９７】
また、上記第１実施形態では、主軸４側にはＹ軸方向へ移動する機構がないため、主軸４や加工領域Ｒｂを低く設定することができる。また、テーブル６がＹ軸方向へ移動可能になっているので、工作物Ｗや工作物Ｗを固定する治具の高さが異なっても、工作物Ｗのローディング高さを自由に設定することができ、テーブル６や治具の設計を変更する必要がなくなる。また、ローディング高さを低く設定することで、作業者が手動でテーブル６に工作物Ｗを取り付けるときに、踏み台などが不要となり、該取り付け作業を容易に行うことができる。
【００９８】
また、上記第１実施形態では、テーブル６がコラム５の前方に支持され、加工領域Ｒｂがコラム５の前方に配置されている。このため、作業者が横型工作機械１０１の前方から加工領域Ｒｂに対して、工作物Ｗの搬入出や着脱や保守などの各種作業を容易に行うことができる。また、横型工作機械１０１の前方に工作物搬入出装置を配置して、工作物搬入出装置と自動工具交換装置７との干渉を容易に避けることができる。
【００９９】
横型工作機械１０１の前方に工作物搬入出装置を配置した場合、機械設備全体が前後方向に大きくなる。然るに、上記第１実施形態では、コラム５をサドル２の前側近傍に立設し、テーブル６を保持するキャリッジ４６をコラム５同士の対向側で支持して、ベッド１の前後方向の大きさを小さく抑えている。このため、横型工作機械１０１および横型工作機械１０１の前方に設置した工作物搬入出装置を含む機械設備全体の、前後方向の大きさを小さく抑えることができる。
【０１００】
また、上記第１実施形態では、コラム５をベッド１の前面の左右端部に立設しているので、ベッド１によるコラム５の支持面積を大きくして、コラム５の剛性を高めることができる。
【０１０１】
さらに、上記第１実施形態では、工具マガジン８とサドル２の間に、主軸ヘッド３を覆うトンネルカバー５９を設けている。このため、工具マガジン８に保持された工具Ｔなどに付着した異物が落下して、主軸ヘッド３に備わる主軸４の回転用機構などの機械要素に付着するのを防止することができる。
【０１０２】
次に、第２実施形態の構成および構造を、図７〜図１１を参照しながら説明する。
【０１０３】
第２実施形態の横型工作機械１０２では、主に、コラム５’やテーブル６’の周辺構造と、自動工具交換装置７’の周辺構造が、第１実施形態の横型工作機械１０１と異なっている。
【０１０４】
図７に示すように、横型工作機械１０２では、主軸４の前側にあるベッド１の左右角部に、２本１対のコラム５’が立設されている。コラム５’とサドル２の間には、工作物Ｗが設置されるテーブル６’が配置されている。テーブル６’は、Ｙ軸移動機構４０’によりコラム５’に沿ってＹ軸方向へ移動可能になっている。この構造により、コラム５’の後側近傍には、主軸４に装着された工具Ｔで工作物Ｗを加工する加工領域Ｒｂ（図８など）が設けられている。コラム５’は、本発明の「柱」の一例である。
【０１０５】
Ｙ軸移動機構４０’は、図７に示すように、ガイドレール４１、スライダ４２、Ｙ軸ボールねじ４３、駆動モータ４４、ナット４５、およびキャリッジ４６’から構成されている。これらの部材４１〜４６’はコラム５’ 毎に設けられている。図７では、手前（左側）のコラム５’に設けられたナット４５の図示を省略している。
【０１０６】
各コラム５’のサドル２と対向する後面には、Ｘ軸方向に所定の間隔をおいて、Ｙ軸と平行にガイドレール４１が２つずつ固定されている。各ガイドレール４１には、スライダ４２がＹ軸方向へ移動自在に係合されている。各キャリッジ４６’は、各スライダ４２に固定されて、各コラム５’の後面側に配置されている。
【０１０７】
その１対のキャリッジ４６’には、テーブル６’が保持されている。詳しくは、右側のキャリッジ４６’にテーブル６’の右端部６ｒが保持され、左側のキャリッジ４６’にテーブル６’の左端部６Ｌが保持されている。テーブル６’の水平面６ｃ上には、治具（図示省略）を介して工作物Ｗが固定される。
【０１０８】
駆動モータ４４は、回転軸（図示省略）がＹ軸と平行になるように、各コラム５’の上面に固定されている。駆動モータ４４は、カバー９０の図示しない一部品により上方から覆われる。
【０１０９】
各コラム５’のガイドレール４１間にある凹部には、Ｙ軸ボールねじ４３がＹ軸と平行に設けられている。図示を省略しているが、各Ｙ軸ボールねじ４３の一端は、各駆動モータ４４の回転軸に連結されていて、各Ｙ軸ボールねじ４３の他端は、軸受などを介して、各コラム５’に回転可能に支持されている。また、各Ｙ軸ボールねじ４３には、ナット４５が螺合されていて、該ナット４５は各キャリッジ４６’に固定されている。
【０１１０】
各駆動モータ４４が同期して正転または逆転し、各Ｙ軸ボールねじ４３が回転することにより、各キャリッジ４６’が、ガイドレール４１とスライダ４２に案内されて、Ｙ軸方向へ同期して直進移動する。そして、テーブル６’およびテーブル６’上の工作物Ｗが、Ｙ軸方向へ直進移動する。
【０１１１】
テーブル６’は、Ｘ軸と平行なＡ軸（図７）周りに回転可能になっている。詳しくは、テーブル６’の右端部６ｒには、モータなどの駆動源６ｍ’が設けられている。テーブル６’の左右端部６Ｌ、６ｒは、Ａ軸周りに回転可能にキャリッジ４６’に保持されている。駆動源６ｍ’の駆動力によりテーブル６’の右端部６ｒがＡ軸周りに回転することで、水平部６ｃと左端部６Ｌが従属的にＡ軸周りに回転し、テーブル６’上の工作物ＷもＡ軸周りに回転する。
【０１１２】
ベッド１におけるテーブル６’の直下の箇所には、サドル２との間で切りくずを排出するための透孔８９’が設けられている。ベッド１の下部の床面には、図示しない切りくず回収装置が設置されている。
【０１１３】
主軸ヘッド３’の上方には、自動工具交換装置７’が配置されている。自動工具交換装置７’は、工具マガジン８’、回転モータ９、および揺動機構６０を有している。
【０１１４】
工具マガジン８’は、円盤状に形成されている。工具マガジン８’の外周部８ａの先端には、放射線状に工具Ｔを保持する保持部８ｂが複数形成されている。工具マガジン８’の上部中央には、回転モータ９が取り付けられている。工具マガジン８’の回転軸８ｊと回転モータ９の回転軸９ｊとは、同軸になるように連結されている。
【０１１５】
回転モータ９の駆動力により、工具マガジン８’は回転軸８ｊを中心にして回転し、保持部８ｂに保持された工具Ｔのうち、所望の工具Ｔが最前方の交換位置８ｃ（図８など）に送り出される。
【０１１６】
ベッド１上の後端部には、門型の取付台１１’が立設されている。取付台１１’の上面部１１ｂには、揺動機構６０を介して、自動工具交換装置７’が取り付けられている。
【０１１７】
揺動機構６０は、モータなどのアクチュエータを用いずに、自動工具交換装置７’の工具マガジン８’を揺動させる機構である。揺動機構６０は、図８および図９に示すように、ブラケット６１、揺動軸６２、リフトリンク６３、カムローラ６４、カム溝６５、および付勢部材６６から構成されている。
【０１１８】
図８に示すように、取付台１１’の上面部１１ｂの中央には、ブラケット６１が前方に突出するように固定されている。ブラケット６１には、揺動軸６２がＸ軸と平行でかつ回転可能に支持されている。図７に示すように、リフトリンク６３は、Ｌ字形の２つのアーム部６３ａを有している。各アーム部６３ａの前端部には、図８に示すように、揺動軸６２の両端部が固定されている。
【０１１９】
リフトリンク６３は、上端部で工具マガジン８’の中央部８ｍを保持している。図８および図１０では、工具マガジン８’の構造を示すため、工具マガジン８’の前後の保持部８ｂ以外の保持部８ｂと、取付台１１’の左側部の図示を省略している。リフトリンク６３は、本発明の「保持部材」の一例である。
【０１２０】
工具マガジン８’の中央部８ｍには、付勢部材６６の一端が引っ掛けられている。付勢部材６６の他端は、ブラケット６１に引っ掛けられている。付勢部材６６は、エアバネなどから構成されている。付勢部材６６は、工具マガジン８’を上方へ付勢して、工具マガジン８’の径方向（たとえば、図７の径Ｄの方向）と平行な基準面８ｓ’がＺ軸に対して最離反角度（４５°以下の鋭角）になるように保持している（図８）。このような保持構造により、工具マガジン８’の基準面８ｓ’が斜め横向きになるように、自動工具交換装置７’は主軸ヘッド３’の上方に配置されている。
【０１２１】
本例では、工具マガジン８’の基準面８ｓ’は、工具マガジン８’の径方向と平行な（すなわち、回転軸８ｊに対して垂直な）ベース部材８ｒ’の平坦な上面から成る。つまり、基準面８ｓ’は、工具マガジン８’の実存する部品面である。他の例として、工具マガジン８’の径方向と平行な仮想面を基準面としてもよい。
【０１２２】
図７に示すように、リフトリンク６３の各アーム部６３ａの水平部は、取付台１１’の上面部１１ｂに載置されていて、各アーム部６３ａの垂直部は、上面部１１ｂに形成された角孔１１ｈに嵌入されている。角孔１１ｈの大きさは、アーム部６３ａの径より大きくなっている。
【０１２３】
各アーム部６３ａの下端には、カムローラ６４が対向するように取り付けられている。主軸ヘッド３’の左右側面には、カムローラ６４と係合するカム溝６５が形成されている（主軸ヘッド３’の右側面のカム溝６５は図示せず）。カム溝６５は、図８などに示すように、主軸ヘッド３’の段差部３ｂの下端部から前方に向かって、若干水平に延びた後、斜め上方に延び、主軸ヘッド３’の上端部で所定長さ水平に延びるように、略Ｓ字状に形成されている。
【０１２４】
Ｚ軸移動機構３０により主軸ヘッド３’がＺ軸方向へ直進移動すると、揺動機構６０のカムローラ６４がカム溝６５内を転動する。そして、リフトリンク６３および工具マガジン８’が揺動軸６２を中心にしてＹ軸とＺ軸を含むＹＺ面内で揺動する（図１０および図１１）。つまり、揺動機構６０は、主軸ヘッド３’のＺ軸方向への移動力により、揺動軸６２を中心にして工具マガジン８’を揺動させる。
【０１２５】
次に、横型工作機械１０２の動作を説明する。
【０１２６】
図８に示すように、主軸ヘッド３’がＺ軸上の原点位置にあるときは、カムローラ６４はカム溝６５より後方に外れた位置にあり、工具マガジン８’は付勢部材６６により、主軸４から最も離反した上方位置に斜め横向きに保持されている。このときの工具マガジン８’の基準面８ｓ’の、Ｚ軸に対する角度を「最離反角度」とする。
【０１２７】
主軸ヘッド３’がＺ軸上の原点位置より前方にあるときは、たとえば図９に示すように、工具マガジン８’の最離反角度が維持される。図９の状態では、Ｚ軸移動機構３０により主軸ヘッド３’および主軸４が前進していて、主軸４に装着された工具Ｔがコラム５’の後側近傍にある加工領域Ｒｂに到達している（図示省略）。
【０１２８】
主軸４に装着されている工具Ｔを交換する場合は、図８または図９の状態から、Ｘ軸移動機構２０によりサドル２とともに主軸ヘッド３’をＸ軸上の工具交換位置まで移動させる。また、最離反角度にある工具マガジン８’では、回転モータ９を駆動して、工具Ｔを保持していない空の保持部８ｂを交換位置８ｃに位置させる。
【０１２９】
次に、Ｚ軸移動機構３０により主軸ヘッド３’を後退させて行くと、主軸ヘッド３’がＺ軸上の原点位置を過ぎた後、カムローラ６４がカム溝６５内に嵌入する。さらに、主軸ヘッド３’を後退させて行くと、カムローラ６４がカム溝６５に沿って斜め上方へ転動して、アーム部６３ａが押し上げられ、リフトリンク６３が揺動軸６２を中心に揺動して行く。このリフトリンク６３の揺動に伴って、工具マガジン８’も揺動して、工具マガジン８’の前部（交換位置８ｃ）が主軸４に接近して行く。
【０１３０】
そして、図１０に示すように、主軸ヘッド３’がＺ軸移動機構３０により工具受け渡し位置まで後退すると、カムローラ６４がカム溝６５の上部に位置して、工具マガジン８’の交換位置８ｃが主軸４に最も接近する。このとき、交換位置８ｃにある保持部８ｂの工具保持部分の中心軸と、主軸４の中心軸４ｊとが一致して、交換位置８ｃにある空の保持部８ｂと主軸４に装着された工具Ｔとが係合する。このときの工具マガジン８’の基準面８ｓ’の、Ｚ軸に対する角度を「最接近角度」とする。またこのとき、付勢部材６６は工具マガジン８’に押圧されて、圧縮状態となる。
【０１３１】
主軸４に装着された工具Ｔと工具マガジン８’の保持部８ｂとが係合した状態で、主軸ヘッド３’をさらに後退させると、図１１に示すように、主軸４から保持部８ｂへ工具Ｔが受け渡される。この際、カムローラ６４がカム溝６５の上部を水平に転動するため、工具マガジン８’の基準面８ｓ’の最接近角度は維持される。
【０１３２】
この後、回転モータ９を駆動して、工具マガジン８’にある所望の工具Ｔを交換位置８ｃまで移動して、該工具Ｔの中心軸を主軸４の中心軸４ｊと一致させる。そして、Ｚ軸移動機構３０により主軸ヘッド３’を工具受け渡し位置まで前進させると、交換位置８ｃにある工具Ｔが主軸４に装着される（図１０）。
【０１３３】
さらに、Ｚ軸移動機構３０により主軸ヘッド３’を前進させて行くと、カムローラ６４がカム溝６５に沿って斜め下方へ転動して、アーム部６３ａが押し下げられ、リフトリンク６３が揺動軸６２を中心に揺動して行く。このリフトリンク６３の揺動に伴って、工具マガジン８’も揺動して、工具マガジン８’の前部が主軸４から離反して行く。
【０１３４】
そして、主軸ヘッド３’がＺ軸上の原点位置よりも前進すると、カムローラ６４がカム溝６５から離脱し、付勢部材６６が伸張して、図８に示すように工具マガジン８’を最離反角度に保持する。以上により、工具交換が終了する。
【０１３５】
上記第２実施形態によると、主軸ヘッド３’のＺ軸方向への移動に連動して、揺動機構６０により工具マガジン８’を揺動させて、工具マガジン８’に保持された所望の工具Ｔと主軸４に装着された工具Ｔとが交換される。このため、別途、工具交換アームや揺動用のアクチュエータなどを設ける必要がなく、工具マガジン８’と主軸４との間で工具交換を高速に行うことができる。
【０１３６】
また、上記第２実施形態では、サドル２とコラム５’の間に、テーブル６’と加工領域Ｒｂを配置している。このため、たとえば、加工領域Ｒｂの上方に工作物搬入出装置を配置することによって、機械設備全体が前後方向に大きくなるのを阻止して、設置スペースが広くなるのを抑制することができる。
【０１３７】
次に、第３実施形態の構成および構造を、図１２〜図１７を参照しながら説明する。
【０１３８】
第３実施形態では、工作物搬入出装置７０が横型工作機械１０２’に備わっている。工作物搬入出装置７０は、上方から工作物Ｗを搬入出するガントリーローダから成る。
【０１３９】
横型工作機械１０２’のカバー９０やコラム５’は、工作物搬入出装置７０の構造も考慮して設計されている。これ以外の横型工作機械１０２’の各部は、第２実施形態の横型工作機械１０２と同様である。
【０１４０】
図１２などに示すように、横型工作機械１０２’のコラム５’の下部近傍には、工作物Ｗを加工する加工領域Ｒｂが設けられている。また、コラム５’の上部近傍でかつ加工領域Ｒｂの上方には、工作物Ｗを搬入出する搬入出領域Ｒｕが設けられている。コラム５’は、搬入出領域Ｒｕと加工領域Ｒｂを上下に設けることが可能な程度に、Ｙ軸方向に高く形成されている。Ｙ軸移動機構４０’は、コラム５’に沿ってテーブル６’を加工領域Ｒｂと搬入出領域Ｒｕへ移動させる。
【０１４１】
工作物搬入出装置７０は、横型工作機械１０２’のテーブル６’側において、自動工具交換装置７’より上方でかつ搬入出領域Ｒｕの近傍に配置されている。工作物搬入出装置７０は、軌道７１、移動体７２、ワークハンド７３、および駆動部７４などを有している。
【０１４２】
軌道７１は、横型工作機械１０２’と外部に対して、工作物Ｗを搬送するためのものであって、搬入出領域Ｒｕの上方に横向きに配設されている。軌道７１は、ブラケット７９を介してコラム５’上に固定されている。軌道７１はＸ軸方向に延設されているが、図１３〜図１６では、軌道７１の一部を図示している。軌道７１の図示しない部分は、床面に立設された支柱に固定されていてもよい。
【０１４３】
移動体７２は、軌道７１に係合されていて、図示しない搬送手段により軌道７１に沿って移動したり停止したりする。ワークハンド７３は、移動体７２に下向きに取り付けられていて、チャック部７３ａで工作物Ｗを把持したり、該把持を解除したりする。図１２、図１３、および図１５〜図１７は、ワークハンド７３のチャック部７３ａで工作物Ｗを挟持した状態を示し、図１４は、チャック部７３ａで何も挟持していない状態を示している。
【０１４４】
上記構造により、工作物搬入出装置７０の移動体７２は、軌道７１に沿って移動して、搬入出領域Ｒｕで停止する。つまり、横型工作機械１０２’の搬入出領域Ｒｕは、工作物搬入出装置７０が工作物Ｗを搬送する搬送経路中に設けられている。
【０１４５】
ワークハンド７３の側面に取り付けられた駆動部７４は、モータなどから成る。駆動部７４の駆動力により、ワークハンド７３のチャック部７３ａは、Ｘ軸と平行な回転軸７５（図１３）を中心にして回転する。図１２および図１３の状態から、回転軸７５を中心にしてチャック部７３ａを９０°回転させた状態を、図１６に示している。このチャック部７３ａの回転により、チャック部７３ａに把持された工作物Ｗも回転軸７５を中心にして回転し、工作物Ｗの姿勢や向きが変更される。回転軸７５は、本発明の「第１回転軸」の一例である。
【０１４６】
また、ワークハンド７３の根元には、Ｘ軸に対して垂直でかつＹ軸と平行な回転軸７６を中心にしてワークハンド７３を回転させる回転機構（図示省略）が内蔵されている。図１６の状態から、回転軸７６を中心にしてワークハンド７３を９０°回転させた状態を、図１７に示している。このワークハンド７３の回転により、ワークハンド７３に把持された工作物Ｗも回転軸７６を中心にして回転し、工作物Ｗの姿勢や向きが変更される。回転軸７６は、本発明の「第２回転軸」の一例である。
【０１４７】
カバー９０は、横型工作機械１０２’を覆っているが、工作物搬入出装置７０は覆っていない。図１２では、内部構造を見易くするため、カバー９０を二点鎖線で示している。
【０１４８】
カバー９０の左右側面には、窓９１が設けられている。カバー９０の前面にも窓を設けてもよい。また、カバー９０には、ＸＹ平面カバー９２とＸＺ平面カバー９４が含まれている。
【０１４９】
ＸＹ平面カバー９２は、Ｘ軸とＹ軸を含んだ平面上に設けられ、テーブル６’側と主軸４側とを区分する。ＸＹ平面カバー９２には、主軸４と主軸４に装着された工具ＴをＺ軸方向に通すための、開口部９２ａ（図１３）が形成されている。開口部９２ａは、両開きの扉９３がＸ軸方向に移動することによって開閉される。このようなＸＹ平面カバー９２や扉９３は、前述した第１実施形態や第２実施形態のカバー９０にも設けられる。
【０１５０】
ＸＺ平面カバー９４は、Ｘ軸とＺ軸を含んだ平面上に設けられていて、Ｚ軸方向へ移動可能になっている。図１２〜図１４、図１６、および図１７に示すように、ＸＺ平面カバー９４を閉位置に位置させることで、加工領域Ｒｂの上方が閉鎖される。ＸＺ平面カバー９４をＺ軸と平行に後方へ移動させて、図１５に示すように開位置に位置させることで、加工領域Ｒｂの上方が開放され、テーブル６’や工作物Ｗが加工領域Ｒｂと搬入出領域Ｒｕを往復可能になる。図１３などでは、カバー９０の後部が上方に開放されているが、該後部もカバー９０の図示しない別部材で覆われる。
【０１５１】
テーブル６’上に設置されている工作物Ｗを搬出する場合は、まず、工作物搬入出装置７０の移動体７２を軌道７１に沿って搬入出領域Ｒｕの上方まで移動させて、Ｘ軸方向の搬入出位置に位置決めする（図１３）。これにより、ワークハンド７３が搬入出領域Ｒｕに進入する。また、ＸＺ平面カバー９４を開き、テーブル６’上での治具による工作物Ｗの固定を解除する。そして、Ｙ軸移動機構４０’によりテーブル６’を上昇させて、搬入出領域Ｒｕ内のＹ軸方向の搬入出位置に位置決めし、ワークハンド７３のチャック部７３ａで工作物Ｗを把持する（図１５）。この後、Ｙ軸移動機構４０’によりテーブル６’をワークハンド７３より下方へ下降させて、ワークハンド７３で工作物Ｗをテーブル６’上から取り上げる。そして、移動体７２を軌道７１に沿って次の工作機械などへ向かって移動させて、ワークハンド７３を搬入出領域Ｒｕから退出させる。ＸＺ平面カバー９４は、テーブル６’が加工領域Ｒｂまで下降した後に閉じる。
【０１５２】
工作物Ｗを搬入して、テーブル６’上に設置する場合は、まず、工作物搬入出装置７０のワークハンド７３で工作物Ｗを把持した状態で、移動体７２を軌道７１に沿って搬入出領域Ｒｕの上方まで移動させ、Ｘ軸方向の搬入出位置に位置決めする（図１２、図１３）。これにより、ワークハンド７３と工作物Ｗが搬入出領域Ｒｕに進入する。次に、ＸＺ平面カバー９４を開き、Ｙ軸移動機構４０’によりテーブル６’を上昇させて、搬入出領域Ｒｕ内のＹ軸方向の搬入出位置に位置決めする。そして、ワークハンド７３のチャック部７３ａによる工作物Ｗの把持を解除し、工作物Ｗをテーブル６’上に載置する（図１５）。この後、Ｙ軸移動機構４０’によりテーブル６’を加工領域Ｒｂまで下降させて、ＸＺ平面カバー９４を閉じる。また、テーブル６’上の工作物Ｗを治具により固定する。また、移動体７２を軌道７１に沿って移動させて、ワークハンド７３を搬入出領域Ｒｕから退出させる。
【０１５３】
上記第３実施形態によると、コラム５’の下部近傍に加工領域Ｒｂが設けられ、加工領域Ｒｂの上方に搬入出領域Ｒｕが設けられている。このため、Ｙ軸移動機構４０’によりテーブル６’をＹ軸方向へ移動させることで、テーブル６’上の工作物Ｗを加工領域Ｒｂと搬入出領域Ｒｕに位置させることができる。また、ワークハンド７３の搬送経路中に搬入出領域Ｒｕを設けているので、テーブル６’を搬入出領域Ｒｕまで移動させることで、ワークハンド７３をＹ軸方向へ移動させる必要がなくなり、工作物搬入出装置７０の高さを低く抑えたり、搬入出時の動作ステップ数を低減したりすることができる。この結果、横型工作機械１０２’と工作物搬入出装置７０とを含んだ機械設備全体の高さを低く抑えて、周辺の見通しを一層良好にすることが可能となり、また工作物搬入出装置７０の動作や構造を簡素化することができる。
【０１５４】
また、上記第３実施形態では、テーブル６’をＹ軸移動機構４０’により搬入出領域Ｒｕまで移動させた後、工作物搬入出装置７０によりテーブル６’上から工作物Ｗを取り上げて、次の工作機械などへ搬送することができる。また、工作物搬入出装置７０により搬送されて来た工作物Ｗをテーブル６’上に載置して、加工領域Ｒｂまで搬入することができる。
【０１５５】
また、上記第３実施形態では、コラム５’の上部に工作物搬入出装置７０を設置しているので、自動工具交換装置７’との干渉を阻止しつつ、横型工作機械１０２’の上方を通して工作物Ｗを搬送することができる。特に、コラム５’上に軌道７１を固定しているので、横型工作機械１０２’の外側近傍に、軌道７１を設置するための支柱を別途建てなくてもよくなり、作業者の動線をよりシンプルにすることができる。なお、第３実施形態は、支柱を床に別途建てる方法を除外するものではない。コラム５’を利用せずに、別途支柱を床面に立設して、該支柱に軌道７１を固定した場合は、横型工作機械１０２’の振動等が工作物搬送装置７０に及ぶのを阻止することができる。
【０１５６】
また、上記第３実施形態では、横型工作機械１０２’の前側に工作物搬入出装置７０を配置していないので、機械設備全体が前後（Ｚ軸）方向に大きくならず、機械設備の設置スペースが広くなるのを阻止することができる。
【０１５７】
さらに、上記第３実施形態では、ワークハンド７３で把持した工作物Ｗを、回転軸７５、７６を中心にして回転させることができる。このため、工作物Ｗの向きや姿勢を自在に変えて、工作物Ｗをテーブル６’に載置し直したり、他の工作機械まで搬送したりすることが可能となる。またこの結果、横型工作機械１０２’や他の工作機械によって加工できる工作物Ｗの加工面を多くすることが可能となる。さらに、工作物Ｗの姿勢を変換するためのステーションなどの装置を別途設ける必要がなくなる。
【０１５８】
次に、第４実施形態の構成および構造を、図１８〜図２３を参照しながら説明する。
【０１５９】
第４実施形態では、工作物搬入出装置８０が横型工作機械１０２”に備わっている。工作物搬入出装置８０は、ガントリーローダから成る。
【０１６０】
横型工作機械１０２”のカバー９０とコラム５’は、工作物搬入出装置８０の構造も考慮して設計されている。これ以外の横型工作機械１０２”の各部は、第２実施形態の横型工作機械１０２と同様である。
【０１６１】
図１９などに示すように、横型工作機械１０２”のコラム５’の下部近傍には加工領域Ｒｂが設けられ、コラム５’の上部近傍でかつ加工領域Ｒｂの上方には、搬入出領域Ｒｕが設けられている。
【０１６２】
工作物搬入出装置８０は、横型工作機械１０２”の主軸４側において、自動工具交換装置７’より上方でかつ搬入出領域Ｒｕの近傍に配置されている。工作物搬入出装置８０は、軌道８１、移動体８２、ワークハンド８３、および旋回ヘッド８４などを有している。
【０１６３】
軌道８１は、横型工作機械１０２”と外部に対して、工作物Ｗを搬送するためのものであって、図示しない支柱に固定されている。その支柱は、横型工作機械１０２”のベッド１上に立設されていてもよいし、横型工作機械１０２”の外側の床面に立設されていてもよい。軌道８１は、自動工具交換装置７’の上方でかつコラム５’の上端と同じ高さの位置かそれより低い位置をＸ軸と平行に配設されている。図１８、図２０、および図２１では、軌道８１の一部を図示している。
【０１６４】
移動体８２は、軌道８１に係合されていて、図示しない搬送手段により軌道８１に沿って移動したり停止したりする。移動体８２には、ワークハンド８３と旋回ヘッド８４が設けられている。詳しくは、移動体８２に旋回ヘッド８４が取り付けられ、旋回ヘッド８４の先端にワークハンド８３が取り付けられている。つまり、移動体８２とワークハンド８３の間に、旋回ヘッド８４が介在している。ワークハンド８３は、チャック部８３ａで工作物Ｗを把持したり、該把持を解除したりする。
【０１６５】
旋回ヘッド８４は、Ｘ軸と平行な旋回軸８５（図１８）を中心にして、Ｙ軸とＺ軸とを含むＹＺ面内で９０°旋回する。旋回ヘッド８４を旋回させる駆動機構（図示省略）は、移動体８２に設けられている。旋回ヘッド８４の旋回により、ワークハンド８３は搬入出領域Ｒｕに対して出入りする。図１８〜図２０の状態から、回転軸８５を中心にして旋回ヘッド８４を９０°回転させた状態を、図２１および図２２に示している。この旋回ヘッド８４の旋回により、ワークハンド８３に把持された工作物Ｗも旋回軸８５を中心にして旋回し、搬入出領域Ｒｕに対して出入りする。旋回ヘッド８４は、本発明の「可動ヘッド」の一例である。
【０１６６】
上記構造により、工作物搬入出装置８０の移動体８２は、軌道８１に沿って移動して、搬入出領域Ｒｕと対面する自動工具交換装置７’の上方位置で停止する。つまり、横型工作機械１０２”の搬入出領域Ｒｕは、工作物搬入出装置８０が工作物Ｗを搬送する搬送経路の側方に設けられている。
【０１６７】
旋回ヘッド８４には、Ｘ軸に対して垂直な回転軸８６を中心にしてワークハンド８３を回転させる回転機構（図示省略）が内蔵されている。図１８の状態から、回転軸８６を中心にしてワークハンド８３を９０°回転させた状態を、図２３に示している。このワークハンド８３の回転により、ワークハンド８３に把持された工作物Ｗも回転軸８６を中心にして回転し、工作物Ｗの姿勢や向きが変更される。回転軸８６は、本発明の「第２回転軸」の一例である。
【０１６８】
カバー９０は、横型工作機械１０２”を覆っているが、工作物搬入出装置８０は覆っていない。図１９、図２２、および図２３では、内部構造を見易くするため、カバー９０を二点鎖線で示している。
【０１６９】
カバー９０の左右側面には、窓９１が設けられている。カバー９０の前面にも窓を設けてもよい（図示省略）。また、カバー９０には、図１９などに示すように、ＸＹ平面カバー９２と上面カバー９７と折れ曲がりカバー９５が含まれている。
【０１７０】
上面カバー９７は、工作物搬入出装置８０と干渉しないように、主軸４や工具マガジン８の上方に設けられている。上面カバー９７は、工作物搬入出装置８０により搬送されている工作物Ｗの落下から横型工作機械１０２”を保護する。図１８などでは、カバー９０の後部が上方に開放されているが、該後部もカバー９０の図示しない別部材で覆われる。
【０１７１】
折れ曲がりカバー９５は、図１９に示すように、コラム５’と工作物搬入出装置８０の間に設けられている。折れ曲がりカバー９５は、２段階に折り曲げて形成されていて、Ｘ軸とＺ軸を含むＸＺ平面部９５ｃと、Ｘ軸とＹ軸を含むＸＹ平面部９５ｅと、両平面部９５ｃ、９５ｅの間にある斜面部９５ｄとから構成されている。
【０１７２】
ＸＺ平面部９５ｃは、Ｙ軸移動機構４０’やコラム５’やテーブル６’や工作物Ｗに対して干渉しない高さに設けられている。ＸＹ平面部９５ｅは、Ｙ軸移動機構４０’やテーブル６’や工作物搬入出装置８０に対して干渉しないＺ軸上の位置に設けられている。斜面部９５ｄは、工作物搬入出装置８０に対して干渉しない位置に設けられている。
【０１７３】
折れ曲がりカバー９５には、図２０などに示すように、ワークハンド８３を搬入出領域Ｒｕに対して出入りさせるための、開口部９５ａが各面９５ｃ〜９５ｅに渡って形成されている。開口部９５ａは、両開きの折れ曲がり扉９６によって開閉される。折れ曲がり扉９６は、Ｘ軸方向に移動して開口部９５ａを開閉する。
【０１７４】
工作物Ｗを搬入して、テーブル６’上に設置する場合は、まず、工作物搬入出装置８０のワークハンド８３で工作物Ｗを把持した後、旋回ヘッド８４によりワークハンド８３を旋回させて、ワークハンド８３を上向きの鉛直な姿勢にする（図１８、図１９）。次に、移動体８２を軌道８１に沿って自動工具交換装置７’の上方まで移動させ、Ｘ軸方向の搬入出位置に位置決めする。次に、折れ曲がりカバー９５の開口部９５ａを開き（図２０）、Ｙ軸移動機構４０’によりテーブル６’を搬入出領域Ｒｕまで上昇させて、Ｙ軸方向の搬入出位置に位置決めする。
【０１７５】
そして、旋回ヘッド８４によりワークハンド８３を旋回させて、ワークハンド８３と工作物Ｗを搬入出領域Ｒｕに進入させる。そして、ワークハンド８３を横向きの水平な姿勢にして、工作物Ｗをテーブル６’上に載置して、ワークハンド８３による工作物Ｗの把持を解除する（図２１）。この後、Ｙ軸移動機構４０’によりテーブル６’を加工領域Ｒｂまで下降させて、テーブル６’上の工作物Ｗを治具により固定する。また、旋回ヘッド８４によりワークハンド８３を旋回させて、ワークハンド８３を搬入出領域Ｒｕから退出させ、折れ曲がりカバー９５の開口部９５ａを閉じる。
【０１７６】
テーブル６’上に設置されている工作物Ｗを搬出する場合は、まず、工作物搬入出装置８０のワークハンド８３を上向きの鉛直な姿勢にした状態で、移動体８２を軌道８１に沿って自動工具交換装置７’の上方まで移動させ、Ｘ軸方向の搬入出位置に位置決めする。また、折れ曲がりカバー９５の開口部９５ａを開き、Ｙ軸移動機構４０’によりテーブル６’を搬入出領域Ｒｕまで上昇させて、Ｙ軸方向の搬入出位置に位置決めする。また、テーブル６’上の治具による工作物Ｗの固定を解除する。次に、旋回ヘッド８４によりワークハンド８３を旋回させて、ワークハンド８３を搬入出領域Ｒｕに進入させる。そして、ワークハンド８３を横向きの水平な姿勢にして、ワークハンド８３でテーブル６’上の工作物Ｗを把持する（図２０）。
【０１７７】
この後、旋回ヘッド８４によりワークハンド８３を旋回させて、ワークハンド８３を搬入出領域Ｒｕから退出させ、工作物Ｗをテーブル６’上から取り上げる。そして、ワークハンド８３を上向きの鉛直な姿勢にした状態で、移動体８２を軌道８１に沿って次の工作機械へ移動させる。折れ曲がりカバー９５の開口部９５ａは、ワークハンド８３と工作物Ｗが搬入出送領域Ｒｕから退出して、テーブル６’などが加工領域Ｒｂまで下降した後に閉じる。
【０１７８】
上記第４実施形態によると、コラム５’より低い自動工具交換装置７’の上方に工作物搬入出装置８０を設けているので、機械設備全体の高さを低く抑えて、周辺の見通しを一層良好にすることができる。また、工作物搬入出装置８０の旋回ヘッド８４を旋回させて、ワークハンド８３を搬入出領域Ｒｕに対して出入りさせることで、搬入出領域Ｒｕまで上昇したテーブル６に対して工作物Ｗを載置しまたは取り上げることができる。また、ワークハンド８３がＹ軸方向に鉛直移動しないので、工作物搬入出装置８０の高さを低く抑えることができる。
【０１７９】
また、上記第４実施形態では、軌道８１が加工領域Ｒｂや搬入出領域Ｒｕから後方に外れた位置に設置されている。このため、加工領域Ｒｂの左右方向から工作物Ｗの加工状態をチェックしたいときなどに、軌道８１の高さが低くても、作業者の邪魔になることはなく、作業性を高く維持することができる。
【０１８０】
さらに、上記第４実施形態では、ワークハンド８３で把持する工作物ＷをＸ軸に対して垂直な回転軸８６を中心にして回転させることができる。このため、工作物Ｗの向きや姿勢を自在に変えて、工作物Ｗをテーブル６’に載置し直したり、他の工作機械まで搬送したりすることが可能となる。またこの結果、横型工作機械１０２”や他の工作機械によって加工できる工作物Ｗの加工面を多くすることが可能となる。さらに、工作物Ｗの姿勢を変換するためのステーションなどの装置を別途設ける必要がなくなる。
【０１８１】
なお、工作物搬入出装置８０において、ワークハンド８３に第３実施形態に示した駆動部７４と回転軸７５（図１３など）を設けて、回転軸７５を中心にしてワークハンド８３のチャック部８３ａを回転させる構造にしてもよい。
【０１８２】
本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、第４実施形態では、図１９などに示したように、上面カバー９７で工作物Ｗの落下から横型工作機械１０２”を保護する例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、図２４に示す第５実施形態のように、工作物搬入出装置８０の前後や下方に、工作物Ｗなどの落下から横型工作機械１０２”を保護するための防護部材９９などを設けてもよい。防護部材９９には、旋回ヘッド８４の旋回時にワークハンド８３を通過させる通過孔９９ａが設けられている。防護部材９９としては、網や板などを用いてもよい。然るに、工作物搬入出装置８０の下方にある防護部材９９の水平部９９ｈを孔のない板材などで構成すると、工作物Ｗに付着した冷却潤滑剤などの落下から、下方にある自動工具交換装置７’や主軸４などを保護することができる。
【０１８３】
また、第４実施形態では、図１８などに示したように、搬入出領域Ｒｕと工作物搬入出装置８０を隔てるために、２段階で折れ曲がる折れ曲がりカバー９５を設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば図２５に示す第６実施形態のように、１段階で折れ曲がる折れ曲がりカバー９８のような、他の形状のカバーを設けてもよい。つまり、横型工作機械や工作物搬入出装置の各部と干渉しないようにカバーを設けて、横型工作機械を保護できればよい。
【０１８４】
また、第１実施形態や第２実施形態では、ベッド１上に立設した取付台１１、１１’に、自動工具交換装置７、７’を取り付けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば図２６に示す第７実施形態のように、サドル２上に立設された門型の取付台１１”に、自動工具交換装置７’を取り付けてもよい。この取付構造としては、たとえば第２実施形態で示した構造を採用すればよい。
【０１８５】
これにより、自動工具交換装置７’がサドル２に伴ってＸ軸方向に移動可能になる。このため、主軸ヘッド３’がＸ軸上のいずれの位置にあっても、主軸４に装着された工具Ｔと工具マガジン８’に保持された所望の工具Ｔとを交換することができ、工具交換の高速化を実現することが可能となる。また、他の例として、自動工具交換装置を取り付ける取付台を主軸ヘッドに立設してもよい。この場合も、上記と同様の効果を得ることができる。
【０１８６】
また、第３実施形態や第４実施形態では、コラム５’の後方（サドル２側）に加工領域Ｒｂが配置された横型工作機械１０２’、１０２”（図１２、図１９）に、工作物搬入出装置７０、８０をさらに設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば図２７に示す第８実施形態や、図２８に示す第９実施形態のように、コラム５の前方（サドル２と反対側）に加工領域Ｒｂが配置された横型工作機械１０１’、１０１”に、工作物搬入出装置７０、８０をさらに設けてもよい。
【０１８７】
その場合、横型工作機械１０１’、１０１”の加工領域Ｒｂの上方に搬入出領域Ｒｕを設けて、Ｙ軸移動機構４０によりテーブル６を加工領域Ｒｂと搬入出領域Ｒｕへ移動させる。工作物搬入出装置７０、８０は、その搬入出領域Ｒｕの上方や自動工具交換装置７の上方に設置されて、搬入出領域Ｒｕにあるテーブル６に対して工作物Ｗを搬入出する。コラム５は、搬入出領域Ｒｕと加工領域Ｒｂを上下に配置しつつ、工作物搬入出装置７０、８０と干渉しないような大きさに形成する。これ以外の横型工作機械１０１’、１０１”の構造は、第１実施形態の横型工作機械１０１と同様である。
【０１８８】
また、図２９に示す第１０実施形態のように、逆Ｌ字形に屈曲した旋回ヘッド８４’を有する工作物搬入出装置８０’を、横型工作機械１０１に設けてもよい。旋回ヘッド８４’は、Ｙ軸とＺ軸を含むＹＺ平面内で逆Ｌ字形に屈曲している。旋回ヘッド８４’の根元は、旋回軸８５を介して移動体８２に保持されている。旋回ヘッド８４’の先端には、ワークハンド８３が取り付けられている。つまり、移動体８２とワークハンド８３の間に、旋回ヘッド８４’が介在している。旋回ヘッド８４’は、旋回軸８５を中心にしてＹＺ面内で旋回する。旋回ヘッド８４’を旋回させる駆動機構（図示省略）は、移動体８２に設けられている。旋回ヘッド８４’以外の工作物搬入出装置８０’構造は、前述した工作物搬入出装置８０と同様である。移動体８２が軌道８１に沿って移動して自動工具交換装置７の上方で停止した後、旋回ヘッド８４’が旋回軸８５を中心にしてＹＺ面内で旋回することにより、ワークハンド８３が加工領域Ｒｂに対して出入りする。旋回ヘッド８４’は、本発明の「可動ヘッド」の一例である。
【０１８９】
また、図３０に示す第１１実施形態のように、Ｙ軸とＺ軸を含むＹＺ面内で旋回しつつ斜めに伸縮移動する旋回伸縮ヘッド８４”を有する工作物搬入出装置８０”を、横型工作機械１０１に設けてもよい。旋回伸縮ヘッド８４”の根元は、旋回軸８５を介して移動体８２に保持されている。旋回伸縮ヘッド８４”の先端には、ワークハンド８３が取り付けられている。つまり、移動体８２とワークハンド８３の間に、旋回伸縮ヘッド８４”が介在している。旋回伸縮ヘッド８４”の中央にあるアーム部８４ａは、ＹＺ面内で斜めに伸縮する。旋回伸縮ヘッド８４”を旋回させる駆動機構（図示省略）は、移動体８２に設けられている。また、旋回伸縮ヘッド８４”のアーム部８４ａを伸縮させる駆動機構（図示省略）は、アーム部８４ａに設けられている。図３０では、旋回伸縮ヘッド８４”が上方へ旋回して、アーム部８４ａが収縮した状態を２点鎖線で示し、旋回伸縮ヘッド８４”が下方へ旋回して、アーム部８４ａが伸張した状態を実線（一部破線）で示している。旋回伸縮ヘッド８４” 以外の工作物搬入出装置８０”の構造は、前述した工作物搬入出装置８０と同様である。移動体８２が軌道８１に沿って移動して自動工具交換装置７の上方で停止した後、旋回伸縮ヘッド８４”が旋回軸８５を中心にしてＹＺ面内で旋回し、かつアーム部８４ａがＹＺ面内で斜めに伸縮する。これにより、ワークハンド８３が加工領域Ｒｂに対して出入りする。旋回伸縮ヘッド８４”は、本発明の「可動ヘッド」の一例である。
【０１９０】
また、図３１に示す第１２実施形態のように、Ｙ軸方向に移動するＹ軸可動ヘッド７７を有する工作物搬入出装置７０’を、横型工作機械１０１に設けてもよい。Ｙ軸可動ヘッド７７は、Ｙ軸方向に移動可能（上下動可能）に移動体７２’に保持されている。Ｙ軸可動ヘッド７７をＹ軸方向に移動させる駆動機構（図示省略）は、移動体７２’に設けられている。移動体７２’は軌道７１’に沿って移動する。軌道７１’は、コラム５より前方で加工領域Ｒｂの上方に横向きに配設されていて、図示しない支柱により支持されている。Ｙ軸可動ヘッド７７の下端には、ワークハンド７３が取り付けられている。つまり、移動体７２’とワークハンド７３の間に、Ｙ軸可動ヘッド７７が介在している。その他の工作物搬入出装置７０’の構造は、前述した工作物搬入出装置７０と同様である。移動体７２’が軌道７１’に沿って移動して加工領域Ｒｂの上方で停止した後、Ｙ軸可動ヘッド７７がＹ軸方向に移動することにより、ワークハンド７３が加工領域Ｒｂに対して出入りする。図３１では、Ｙ軸可動ヘッド７７が上昇して、ワークハンド７３が加工領域Ｒｂから退出した状態を実線で示し、Ｙ軸可動ヘッド７７が下降して、ワークハンド７３が加工領域Ｒｂに進入した状態を２点鎖線で示している。
【０１９１】
上記第１０〜１２実施形態によると、加工領域Ｒｂとは別に搬入出領域を設けなくても、工作物搬入出装置８０’、８０”、７０’により加工領域Ｒｂにあるテーブル６に対して工作物Ｗを搬入出することができる。このため、コラム５の高さを加工領域Ｒｂが設けられる程度に低く抑えることができ、横型工作機械１０１自体の高さも低く抑えて、周辺の見通しを良好にすることが可能となる。
【０１９２】
また、加工領域Ｒｂ内にＹ軸方向の搬入出位置を設定すればよいので、搬入出時のテーブル６の移動量を少なくすることができ、工作物Ｗの搬入出にかかる時間を短縮することが可能となる。また、加工領域Ｒｂ内でテーブル６をＹ軸方向へ移動させることなく、ヘッド８４’、８４”、７７を動作させて、ワークハンド８３、７３でテーブル６に対して工作物Ｗを載置しまたは取り上げることもできる。この場合、搬入出時の動作ステップ数を低減することが可能となる。
【０１９３】
他の例として、図２９の工作物搬入出装置８０’や図３０の工作物搬入出装置８０”を、第２実施形態の横型工作機械１０２に設けてもよい。この場合も、横型工作機械１０２に加工領域Ｒｂだけ設ければよく、上記と同様の効果を得ることができる。
【０１９４】
また、他の例として、図１９や図２８のような、加工領域Ｒｂの上方に搬入出領域Ｒｕを設けた横型工作機械１０２”、１０１”において、工作物搬入出装置８０に代えて、図３０の工作物搬入出装置８０”を設けてもよい。この場合、コラム５、５’の高さと搬入出領域Ｒｕの高さを低くして、搬入出時のテーブル６の移動量を少なくすることができ、工作物Ｗの搬入出にかかる時間を短縮することが可能となる。
【０１９５】
さらに、他の例として、旋回はしないが、ＹＺ面内で斜めに伸縮またはスライドする可動ヘッドを、工作物搬入出装置に設けて、該工作物搬入出装置を、加工領域と搬入出領域のうち少なくとも加工領域を設けた横型工作機械に適用してもよい。具体的には、図３０において、駆動モータ４４と移動体８２との間をワークハンド８３と工作物Ｗが通過できる程度に、移動体８２と軌道８１の位置を後方（図では右側）へずらす。そして、ヘッド８４”の旋回構造を省いて、ワークハンド８３が加工領域Ｒｂに出入り可能な程度に、アーム部８４ａの伸張時の長さを長くすればよい。または、移動体８２とヘッド８４”に代えて、図３１の移動体７２’とヘッド７７を、傾斜した状態で図３０の工作物搬入出装置８０”に適用してもよい。この場合は、ワークハンド８３が加工領域Ｒｂに出入り可能なように、ヘッド７７をＹＺ面内で斜めにスライド移動させればよい。
【０１９６】
第１実施形態に示したトンネルカバー５９は、他の実施形態では示されていないが、他の実施形態でも同様に、主軸ヘッドを覆うトンネルカバーを工具マガジンとサドルの間に設けるのが好ましい。その場合、工具マガジンの揺動に連動して、トンネルカバーをＺ軸方向に移動させればよい。
【０１９７】
また、第３実施形態では、工作物搬入出装置７０のワークハンド７３が、回転軸７５、７６を中心にして回転する例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、２つの回転軸７５、７６を中心とした回転構造のうち、いずれか一方または両方を省略して、工作物搬入出装置の簡素化と軽量化を実現してもよい。
【０１９８】
また、以上の実施形態では、円盤状の工具マガジン８、８’を自動工具交換装置７、７’に設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これに代えて、たとえば、図３２に示す第１３実施形態のように、直交する２つの径Ｄ１、Ｄ２のうち、一方の径Ｄ１が他方の径Ｄ２より長い長円盤状に形成された工具マガジン８”を自動工具交換装置７”に設けてもよい。
【０１９９】
図３２の工具マガジン８”では、外周部８ａ”の先端に放射線状に工具を保持する保持部８ｂ”が複数形成されている。直交する２つの径Ｄ１、Ｄ２のうち、長い方の径Ｄ１と平行に保持部８ｂ”が複数並んでいる。また、主軸４との間で工具Ｔを交換する工具マガジン８”の交換位置も、長い方の径Ｄ１と平行に工具マガジン８”の前部に複数並んでいる。図示していないが、各保持部８ｂ”はチェーンに取り付けられ、該チェーンは１対のスプロケットに架けられている。一方のスプロケットを回転モータ９”により回転させることで、各保持部８ｂ”が外周部８ａ”に沿って回転しながら移動し、保持部８ｂ”に保持された所望の工具が複数の交換位置のいずれかに送り出される。
【０２００】
工具マガジン８”は、前述の第１実施形態で示した構造により、横型工作機械１０１ａの主軸ヘッド３の上方に配置されている。詳しくは、工具マガジン８”の径Ｄ１、Ｄ２方向と平行な基準面８ｓ”がＺ軸に対して横向き（斜め横向きも含む）でかつ径Ｄ１がＸ軸と平行になるように、工具マガジン８”を主軸ヘッド３の上方に配置している。
【０２０１】
また、図３２の横型工作機械１０１ａには、主軸４、主軸ヘッド３、およびＺ軸移動機構３０が、２つずつ設けられている（図３２で右側にある主軸４は図示省略）。テーブル６”は、２つの工作物ＷをＸ軸方向に並べて設置可能な大きさになっている。各工作物Ｗは、各主軸４に装着された工具Ｔによって加工される。これら以外の横型工作機械１０１ａの構造は、第１実施形態の横型工作機械１０１と同様である。
【０２０２】
工具交換時には、たとえば、各主軸ヘッド３をＸ軸上の原点位置に戻すことなく、交換したい工具Ｔが装着された主軸４に最も近い交換位置に、工具マガジン８”にある所望の工具Ｔを移動させる。そして、Ｚ軸移動機構３０による主軸ヘッド３のＺ軸方向への移動に連動して、工具マガジン８”の各交換位置を主軸４に対して接離するように、工具マガジン８”を揺動させる。このようにすることで、主軸ヘッド３の移動量を少なくして、工具交換の高速化を実現することができる。なお、２つの主軸４に装着された２つの工具Ｔのうち、一方の工具Ｔを交換しない場合は、該一方の工具Ｔを装着した主軸４および主軸ヘッド３を、Ｚ軸移動機構３０により工具交換位置より後方に退避させておけばよい。
【０２０３】
また、他の例として、図１や図７のような、主軸４、主軸ヘッド３、３’、およびＺ軸移動機構３０が１つずつ設けられた横型工作機械１０１、１０２に対して、長円盤状の工具マガジン８”を適用してもよい。また、工具マガジン８”の長い方の径Ｄ１がＸ軸に対して垂直または所定の角度で傾斜するように、工具マガジン８”を主軸ヘッド３、３’の上方に配置してもよい。
【０２０４】
また、以上の実施形態では、１つの工具マガジンを有する自動工具交換装置を例に示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、図３３に示す第１４実施形態のように、複数（ここでは２つ）の工具マガジン８を有する自動工具交換装置７ｂを、各工具マガジン８の基準面８ｓがＺ軸に対して横向き（斜め横向きも含む）になるように、主軸ヘッド３の上方に配置してもよい。
【０２０５】
図３３の横型工作機械１０１ｂでは、自動工具交換装置７ｂに、工具マガジン８と回転モータ９と揺動機構１０が２つずつ設けられている。また、主軸４、主軸ヘッド３、およびＺ軸移動機構３０も２つずつ設けられている。そして、左側の主軸４と左側の工具マガジン８との間で工具交換が行われ、右側の主軸４と右側の工具マガジン８との間で工具交換が行われる。これら以外の横型工作機械１０１ｂの構造は、第１実施形態の横型工作機械１０１と同様である。
【０２０６】
また、他の例として、主軸４、主軸ヘッド３、３’、およびＺ軸移動機構３０が１つずつ設けられた横型工作機械１０１、１０２に対して、複数の工具マガジン８を有する自動工具交換装置７ｂを適用してもよい。また、複数の工具マガジンを同一の揺動機構で揺動させるようにしてもよい。
【０２０７】
さらに、他の例として、主軸および主軸ヘッドなどがそれぞれ２つ以上設けられた横型工作機械に対して、２つ以上の工具マガジンを有する自動工具交換装置を適用してもよい。つまり、主軸ヘッドと主軸と工具マガジンが少なくとも１つずつ設けられた横型工作機械に対して、本発明を適用することが可能である。また、円盤状または長円盤状の工具マガジンに限らず、その他の形状を有する工具マガジンを、本発明に適用することも可能である。
【０２０８】
また、以上の実施形態では、ベッド１に左右一対のコラム５、５’を立設した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、１本の柱をベッドの左右いずれかの端部に立設して、該柱に沿ってＹ軸方向へ移動可能にテーブルを設けてもよい。この場合、テーブルは片持ち状態となるが、加工領域の視認性を高めることができる。また、ベッドに２本以上のコラムなどの柱を立設してもよい。この場合、２本以上の柱の上端を桁部材などで連結すると、柱の真直剛性を高めるなどの効果を得ることができる。
【０２０９】
さらに、以上の実施形態では、切削加工を行う工作機械に本発明を適用した例を示したが、本発明はその他の加工を行う工作機械にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０２１０】
１      ベッド
２      サドル
３、３’         主軸ヘッド
４      主軸
４ｊ  中心軸線
５、５’         コラム（柱）
６、６’、６”  テーブル
７、７’、７”、７ｂ  自動工具交換装置
８、８’、８”  工具マガジン
８ａ、８ａ”  外周部
８ｂ、８ｂ”  保持部
８ｓ、８ｓ’、８ｓ”  基準面
１１、１１’、１１”  取付台
１３  保持部材
１４、６２  揺動軸
１７  駆動モータ（アクチュエータ）
４０、４０’  Ｙ軸移動機構
４６、４６’  キャリッジ
５９  トンネルカバー
６０  揺動機構
６３  リフトリンク（保持部材）
７０、８０、７０’、８０’、８０”  工作物搬入出装置
７１、７１’、８１  軌道
７２、７２’、８２  移動体
７３、８３  ワークハンド
７７  Ｙ軸可動ヘッド
８４、８４’  旋回ヘッド（可動ヘッド）
８４”  旋回伸縮ヘッド（可動ヘッド）
７５  回転軸（第１回転軸）
７６、８６  回転軸（第２回転軸）
８５  旋回軸
１０１、１０１’、１０１”、１０１ａ、１０１ｂ  横型工作機械
１０２、１０２’、１０２”  横型工作機械
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２  工具マガジンの径
Ｒｂ  加工領域
Ｒｕ  搬入出領域
Ｔ  工具
Ｗ  工作物
Ｘ  Ｘ軸
Ｙ  Ｙ軸
Ｚ  Ｚ軸
【図１】
2016059738.tif 000003
【図２】
2016059738.tif 000004
【図３】
2016059738.tif 000005
【図４】
2016059738.tif 000006
【図５】
2016059738.tif 000007
【図６】
2016059738.tif 000008
【図７】
2016059738.tif 000009
【図８】
2016059738.tif 000010
【図９】
2016059738.tif 000011
【図１０】
2016059738.tif 000012
【図１１】
2016059738.tif 000013
【図１２】
2016059738.tif 000014
【図１３】
2016059738.tif 000015
【図１４】
2016059738.tif 000016
【図１５】
2016059738.tif 000017
【図１６】
2016059738.tif 000018
【図１７】
2016059738.tif 000019
【図１８】
2016059738.tif 000020
【図１９】
2016059738.tif 000021
【図２０】
2016059738.tif 000022
【図２１】
2016059738.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2016059738.tif 000026
【図２５】
2016059738.tif 000027
【図２６】
2016059738.tif 000028
【図２７】
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【図２８】
2016059738.tif 000030
【図２９】
2016059738.tif 000031
【図３０】
2016059738.tif 000032
【図３１】
2016059738.tif 000033
【図３２】
2016059738.tif 000034
【図３３】
2016059738.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月5日(2016.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドと、
水平なＸ軸方向へ移動可能に前記ベッド上に設けられたサドルと、
前記Ｘ軸に直交する水平なＺ軸方向へ移動可能に前記サドル上に設けられた主軸ヘッドと、
中心軸線が前記Ｚ軸と平行になるように前記主軸ヘッドに回転可能に軸支され、工具が装着される主軸と、
前記サドルの前方に設けられ、工作物が設置されるテーブルと、
複数の工具を保持する工具マガジンを有し、該工具マガジンに保持された所望の工具と前記主軸に装着された工具とを交換する自動工具交換装置と、を備えた横型工作機械において、
前記自動工具交換装置は、前記工具マガジンの径方向と平行な基準面が、前記Ｚ軸と平行な水平状態または前記Ｚ軸に対して所定角度をなす傾斜状態となるように、前記主軸ヘッドの上方に配置されていて、前記主軸ヘッドの前記Ｚ軸方向への移動に伴って、前記基準面の前記Ｚ軸に対する角度を変化させながら、前記工具マガジンを前記主軸に対して、前記Ｘ軸と前記Ｚ軸の両方に直交する鉛直なＹ軸方向へ接近または離反させる、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載の横型工作機械において、
少なくとも工具交換時以外は、前記Ｚ軸に対する前記工具マガジンの前記基準面の角度が鋭角である、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項３】
請求項２に記載の横型工作機械において、
前記工具マガジンの前記基準面は、工具の交換位置側が反対側に比べて前記主軸ヘッドに近くなるように、前記Ｚ軸に対して前記鋭角で傾いている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記ベッド上に設けられ、前記自動工具交換装置が取り付けられる取付台をさらに備えた、ことを特徴とする工作機械。
【請求項５】
請求項４に記載の横型工作機械において、
前記自動工具交換装置は、
前記取付台上に設けられた前記Ｘ軸と平行な揺動軸と、
前記揺動軸に連結され、前記工具マガジンの中央部を保持する保持部材と、
前記揺動軸を中心にして前記保持部材と前記工具マガジンとを揺動させるアクチュエータとを有する、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項６】
請求項４に記載の横型工作機械において、
前記自動工具交換装置は、
前記取付台上に設けられた前記Ｘ軸と平行な揺動軸と、
前記揺動軸に連結され、前記工具マガジンの中央部を保持する保持部材と、
前記主軸ヘッドの前記Ｚ軸方向への移動力により、前記揺動軸を中心にして前記保持部材と前記工具マガジンとを揺動させる揺動機構とを有する、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記工具マガジンは、円盤状に形成されていて、外周部に複数の工具を放射線状に保持する保持部が複数設けられている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記工具マガジンは、直交する２つの径のうち、一方の径が他方の径より長い長円盤状に形成されていて、前記一方の径と平行に工具を保持する保持部が複数設けられている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記自動工具交換装置は、前記サドルに伴って前記Ｘ軸方向に移動する、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記工具マガジンと前記サドルの間に、前記主軸ヘッドを覆うトンネルカバーを設けた、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記主軸ヘッドと前記主軸と前記工具マガジンは、少なくとも１つずつ設けられている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記サドルの前方で前記ベッドに立設された柱と、
前記柱に沿って前記テーブルを前記Ｘ軸と前記Ｚ軸の両方に直交する鉛直なＹ軸方向へ移動させるＹ軸移動機構と、をさらに備えた、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１３】
請求項１２に記載の横型工作機械において、
前記柱は、前記ベッドにおける前側の左右端部の少なくとも一方に設けられている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の横型工作機械において、
上方から前記テーブルに対して工作物を載置しまたは取り上げる工作物搬入出装置をさらに備えた、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１５】
請求項１４に記載の横型工作機械において、
前記工作物搬入出装置は、
当該横型工作機械の上方に設けられ、工作物を搬送するための軌道と、
前記軌道に沿って移動する移動体と、
前記移動体に設けられ、工作物を把持し該把持を解除するワークハンドと、を有する、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１６】
請求項１５に記載の横型工作機械において、
前記サドルの前方に、工作物を加工する加工領域を設け、
前記加工領域の上方に、工作物を搬入出する搬入出領域を設け、
前記テーブルは、前記サドルの前方で前記ベッドに立設された柱に沿って前記加工領域と前記搬入出領域へ移動可能であり、
前記搬入出領域の上方に、前記軌道を配設し、
前記移動体が前記軌道に沿って移動することにより、前記ワークハンドが前記搬入出領域に対して出入りする、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１７】
請求項１６に記載の横型工作機械において
前記軌道は、前記柱の上部に固定されている、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１８】
請求項１５に記載の横型工作機械において、
前記サドルの前方に、工作物を加工する加工領域を設け、
前記加工領域の上方に、前記軌道を配設し、
前記工作物搬入出装置は、前記移動体と前記ワークハンドの間に介在し、前記Ｙ軸方向に移動するＹ軸可動ヘッドをさらに有し、
前記移動体が前記軌道に沿って移動して前記加工領域の上方で停止した後、前記Ｙ軸可動ヘッドが前記Ｙ軸方向に移動することにより、前記ワークハンドが前記加工領域に対して出入りする、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項１９】
請求項１５に記載の横型工作機械において、
前記サドルの前方に、工作物を加工する加工領域を設け、
前記加工領域の上方に、工作物を搬入出する搬入出領域を設け、
前記テーブルは、前記サドルの前方で前記ベッドに立設された柱に沿って前記加工領域と前記搬入出領域へ移動可能であり、
前記自動工具交換装置の上方に、前記軌道を配設し、
前記工作物搬入出装置は、前記移動体と前記ワークハンドの間に介在し、前記Ｙ軸と前記Ｚ軸とを含むＹＺ面内で移動する可動ヘッドをさらに有し、
前記移動体が前記軌道に沿って移動して前記自動工具交換装置の上方で停止した後、前記可動ヘッドが前記ＹＺ面内で移動することにより、前記ワークハンドが前記搬入出領域に対して出入りする、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項２０】
請求項１５に記載の横型工作機械において、
前記サドルの前方に、工作物を加工する加工領域を設け、
前記自動工具交換装置の上方に、前記軌道を配設し、
前記工作物搬入出装置は、前記移動体と前記ワークハンドの間に介在し、前記Ｙ軸と前記Ｚ軸とを含むＹＺ面内で移動する可動ヘッドをさらに有し、
前記移動体が前記軌道に沿って移動して前記自動工具交換装置の上方で停止した後、前記可動ヘッドが前記ＹＺ面内で移動することにより、前記ワークハンドが前記加工領域に対して出入りする、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項２１】
請求項１９または請求項２０に記載の横型工作機械において、
前記軌道は、前記加工領域より上方に配設されており、
前記可動ヘッドは、前記Ｘ軸と平行な旋回軸を中心にして前記ＹＺ面内で旋回または斜めに移動する、ことを特徴とする横型工作機械。
【請求項２２】
請求項１５ないし請求項２１のいずれかに記載の横型工作機械において、
前記ワークハンドは把持した工作物を、前記Ｘ軸と平行な第１回転軸を中心にして回転させ、または前記Ｘ軸に対して垂直な第２回転軸を中心にして回転させる、ことを特徴とする横型工作機械。
【国際調査報告】
2016059738.tif 000036
2016059738.tif 000037
2016059738.tif 000038
2016059738.tif 000039