(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具が装着された主軸をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動してワークを加工する工作機械において、
前記主軸を回転可能に支持し、床面に立設された基台上をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動可能に設けられた主軸頭を有する主軸支持側構造体と、
前記主軸支持側構造体に対向して設けられ、背中合わせに２つのパレットを取付けるパレット着脱手段を有し、前記Ｘ軸方向に平行な軸線を中心として回転割出し可能に支持されたパレット取付台を有するワーク支持側構造体と、
前記ワーク支持側構造体に設けられ、パレット交換時には前記パレット取付台に接着されたパレットのワーク取付面がそれぞれ略水平上向きになるように前記パレット取付台を回転位置決めし、ワーク加工時には前記パレット取付台に装着されたパレットのワーク取付面がそれぞれ垂直横向きになるように前記パレット取付台を回転位置決めする回転割出手段と、
前記ワーク支持側構造体に離間して設けられ、前記ワークが取付けられるパレットを略水平上向きに載置して前記ワークの取付け取外しを行うパレットストッカと、
前記パレットを吊下げて保持するパレット保持手段と、前記ワーク支持側構造体のパレット取付台に装着されたパレットのワーク取付面を略水平上向きにした位置と前記パレットストッカの上面位置との間で前記パレット保持手段を移動する際、前記パレット保持手段を案内する案内手段と、前記パレット保持手段を前記案内手段に沿って水平方向及び垂直方向に移動させる駆動手段とを有して、前記パレットの授受、搬送を行うパレット交換手段と、
を具備することを特徴とした工作機械。
【請求項２】
工具が装着された主軸をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動してワークを加工する工作機械において、
前記主軸を回転可能に支持し、床面に立設された基台上をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動可能に設けられた主軸頭を有する主軸支持側構造体と、
前記主軸支持側構造体に対向して設けられ、背中合わせに２つのパレットを取付けるパレット着脱手段を有し、前記Ｘ軸方向に平行な軸線を中心として回転割出し可能に支持されたパレット取付台を有するワーク支持側構造体と、
前記ワーク支持側構造体に設けられ、パレット交換時には前記パレット取付台に接着されたパレットのワーク取付面がそれぞれ略水平上向きになるように前記パレット取付台を回転位置決めし、ワーク加工時には前記パレット取付台に装着されたパレットのワーク取付面がそれぞれ垂直横向きになるように前記パレット取付台を回転位置決めする回転割出手段と、
前記ワーク支持側構造体に離間して設けられ、前記ワークが取付けられるパレットを略水平上向きに載置して前記ワークの取付け取外しを行うパレットストッカと、
前記パレットストッカに離間して設けられ、前記パレットを複数個収納するパレットマガジンと、
前記パレットを吊下げて保持するパレット保持手段と、前記ワーク支持側構造体のパレット取付台に装着されたパレットのワーク取付面を略水平上向きにした位置と前記パレットストッカの上面位置と前記パレットマガジンのパレット収納位置とのそれぞれの間で前記パレット保持手段を移動する際、前記パレット保持手段を案内する案内手段と、前記パレット保持手段を前記案内手段に沿って水平方向及び垂直方向に移動させる駆動手段とを有して、前記パレットの授受、搬送を行うパレット交換手段と、
を具備することを特徴とした工作機械。
【請求項３】
前記パレット交換手段の案内手段は、骨組構造体と、前記骨組構造体に設けられ、前記パレット保持手段を挟んで対向する案内面を有して構成された請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記主軸支持側構造体と前記ワーク支持側構造体との間に設けられ、加工によって発生した切屑を加工領域外へ排出する切屑排出手段を更に具備する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項５】
工作機械のパレット取付台とパレットストッカとの間でパレットを授受、搬送する工作機械のパレット交換システムにおいて、
前記工作機械のパレット取付台に離間して設けられ、前記ワークが取付けられるパレットを略水平上向きに載置して前記ワークの取付け取外しを行うパレットストッカと、
前記パレットを吊下げて保持するパレット保持手段と、前記パレット保持手段を移動可能に取付ける骨組構造体と、前記骨組構造体に設けられ、前記工作機械のパレット取付台の略水平上向き位置と前記パレットストッカの上面位置との間で前記パレット保持手段を移動する際、前記パレット保持手段を対向する案内面に挟んで案内する案内手段と、前記パレット保持手段を前記案内手段に沿って水平方向及び垂直方向に移動させる駆動手段とを有して、前記パレットの授受、搬送を行うパレット交換手段と、
を具備することを特徴とした工作機械のパレット交換システム。
【請求項６】
工作機械のパレット取付台とパレットストッカとの間でパレットを授受、搬送する工作機械のパレット交換システムにおいて、
前記工作機械のパレット取付台に離間して設けられ、前記ワークが取付けられるパレットを略水平上向きに載置して前記ワークの取付け取外しを行うパレットストッカと、
前記パレットストッカに離間して設けられ、前記パレットを複数個収納するパレットマガジンと、
前記パレットを吊下げて保持するパレット保持手段と、前記パレット保持手段を移動可能に取付ける骨組構造体と、前記骨組構造体に設けられ、前記工作機械のパレット取付台の略水平上向き位置と前記パレットストッカの上面位置と前記パレットマガジンのパレット収納位置とのそれぞれの間で前記パレット保持手段を移動する際、前記パレット保持手段を対向する案内面に挟んで案内する案内手段と、前記パレット保持手段を前記案内手段に沿って水平方向及び垂直方向に移動させる駆動手段とを有して、前記パレットの授受、搬送を行うパレット交換手段と、
を具備することを特徴とした工作機械のパレット交換システム。
【請求項７】
主軸がＹ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動可能に構成された主軸支持側構造体と、前記主軸支持側構造体に対向して設けられ、背中合わせに２つのパレットを取付け所望位置に回転割出し可能に支持したパレット取付台と、パレットにワークの取付け取外しを行うパレットストッカと、前記パレット取付台と前記パレットストッカとの間でパレットの交換を行うパレット交換手段とを具備し、パレットに取付けられたワークを加工し、パレット交換を行う工作機械のパレット交換方法であって、
（ａ）前記パレット取付台の１つのパレット取付面を略水平上向き位置に位置決めしてワークが取付けられたパレットを前記パレット交換手段によって装着する工程、
（ｂ）前記ワークの加工終了後に、前記パレット取付台の他のパレット取付面を略水平上向き位置に位置決めして他のワークが取付けられたパレットを前記パレット交換手段によって装着する工程、
（ｃ）前記装着したパレットを垂直横向き位置に位置決めして前記ワークを加工する工程、
（ｄ）前記他のワークが取付けられたパレットを垂直横向き位置に位置決めして前記他のワークを加工する工程、
（ｅ）加工済みのワークが取付けられたパレットを略水平上向き位置に位置決めして前記パレット取付台から該パレットを前記パレット交換手段によって取外す工程、
（ｆ）加工済みの他のワークが取付けられたパレットを略水平上向き位置に位置決めして前記パレット取付台から該パレットを前記パレット交換手段によって取外す工程、
を含むことを特徴とした工作機械のパレット交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具が装着された主軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向へ移動してワーク取付台に取り付けられた航空機部品等の大形のワークを加工する工作機械、パレット交換システム、及びパレット交換方法、すなわち主軸がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向へ移動可能に構成された主軸支持側構造体と、主軸支持側構造体に対向して設けられ、２つのパレットを装着し、そのパレットのワーク取付面を所望の位置に回転割り出し可能に支持したパレット取付台とを具備したマシニングセンタ等の工作機械であって、大形ワークでも高効率で、しかも高速且つ高精度な加工が行え、且つ設置面積をコンパクトにできる新規の工作機械、パレット交換システム及びパレット交換方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機の機体の構成部品は細分化して加工し、それらをボルトやリベット等で接合して機体を形成する方法がとられてきた。しかしながら、近年、これらの部品をできる限り一体化し、接合部分を少なくする傾向がある。そのため、加工する部品が大形化、複雑形状化してきており、このような部品を加工するための新規の工作機械が要求されるようになってきている。
こうした工作機械に要求される固有の性能は、加工する大形ワークを取り付けることが可能なテーブルを備えること、大形ワークを加工するのに十分な送り軸ストロークを備えること、大形で複雑な形状の部品のあらゆる箇所及び形状の加工を全て一回の段取りで行うことが可能になっていることである。さらには、こうした部品の加工を効率よく、しかも高速且つ高精度に行える必要がある。また、加工するワークのサイズは工作機械のユーザ毎に異なるので、各ユーザの要求するサイズの工作機械を適時にしかも迅速に製造して工場に設置できることが好ましい。
【０００３】
ところで、大形ワークを固定するためには工作機械のテーブルを大形にせざるを得ないが、この大形テーブルをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交送り軸に沿った方向やＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の回転送り軸に沿った方向に移動可能な構成にすることは、高速、高精度加工を行う観点からは不利となることを考慮する必要がある。すなわち、通常の工作機械と異なり、大形ワークを加工するための工作機械は、加工時にテーブルを固定（静止状態）にしてワークを加工することを可能にするために、工具を把持して回転する主軸側が直交送り手段や回転送り手段を備え、各直交送り軸の方向及び各回転送り軸の方向に移動可能になっていることが要求される。
ここで、Ｘ軸及びＹ軸は垂直平面内で互いに直交し、ぞれぞれ水平方向及び垂直方向に延び、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸に対して垂直に水平方向に延びているものとする。また、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸方向とは、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心とした回転方向を指すものとする。
【０００４】
さらに、ワークが大形化してワークの段取り作業の効率が悪化する傾向があることから、ワークの交換を自動で行う手段を設けて段取り作業の効率及び工作機械の稼働率を向上させることが要求される。
一般的に、マシニングセンタ等の工作機械で所望の形状にワークを加工する場合は、パレットにワークを取り付け、テーブルなどを含む工作機械のワーク取付台とパレットストッカとの間でパレット交換を行いながら、効率よく所望のワークの加工を行うようにしている。
【０００５】
このような効率的なパレット交換を行うためには、段取り作業を行うための段取りステーションとしてのパレットストッカ、ワークが取り付けられたパレットを授受、搬送して交換するためのパレット交換手段、ワークが取り付けられた複数のパレットを収納するためのパレットマガジン、及びパレットマガジンとパレットストッカとの間でパレットの転送を行うためのパレット転送手段等の構成要素が必要となる。したがって、比較的大形のワークが取り付けられたパレットを取り扱う大形の工作機械では、上記構成要素の配置を工夫しないと工作機械全体の設置面積がいたずらに大きくなってしまう。
【０００６】
また、このような大形ワークは、バキューム方式でパレットに取り付けられることが多く、パレットを垂直状態で搬送すると、パレットからワークが外れ、最悪の場合には作業者に危害を加える恐れがある。加えて、垂直状態のパレットは搬送時のバランスも悪く、パレットに取り付けられたワークの形状によっては、パレットが傾いてしまい工作機械のワーク取付台へのパレットの装着が非常に困難となってしまう。したがって、大形ワークが取り付けられたパレットは水平状態で扱うのが望ましい。
【０００７】
さらに、大形ワークを加工する場合には、そのワークをパレットに取り付ける段取り作業とパレットの交換作業とにかかる時間が、工作機械を作動させて実際にそのワークを加工する時間とほぼ同じ程度になることが多い。したがって、段取り時間やパレット交換時間が１つのワークを加工するのに必要とされる時間の相当な割合を占めており、段取り時間やパレット交換時間を短くすることが高速加工及び機械稼働率の向上の実現に直結する。
【０００８】
上記の要求の実現に利用可能な第１の従来技術として、特許文献１に開示されている対称多軸リニアモータ工作機械がある。この工作機械は、上下に対向するフレーム上をＸ軸方向に移動可能な垂直ガントリと、垂直ガントリ上をＹ軸方向に移動可能なサドルと、サドル上をＺ軸方向に移動するラムと、ラムの前端部に設けられ工具を装着する主軸を回転支持する主軸頭と、フレームの前方に固定されワークを載置するテーブルとを具備し、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向の各送り方向にはリニアモータによって駆動される構成になっている。また、垂直ガントリはフレームに対して上部と下部の２カ所で案内されてリニアモータによって駆動され、そのリニアモータの固定子及び移動子は、固定子の移動子に対する吸引力が上下で互いに相殺されるように、上下対称に取り付けられている。
【０００９】
また、上記要求の実現に利用可能な第２の従来技術として、特許文献２に開示されている工作機械がある。この工作機械は、正面視中央に貫通穴を有する矩形枠状の垂直ベッドと、垂直ベッドの前面をＸ軸方向に移動可能で、正面視中央に貫通穴を有する矩形枠状のＸスライドと、Ｘスライドの貫通穴内で支持、案内されＹ軸方向に移動可能なＹスライドと、Ｙスライドに支持、案内されＺ軸方向に移動可能なＺスライドと、Ｚスライドの前端部に設けられ工具を装着する主軸を回転支持する主軸頭と、垂直ベッドの前方に固定されワークを載置するテーブルとを具備し、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向の各送り方向には、それぞれ、一対のレール状ガイドで案内され、一対のリニアモータによって駆動される構成になっている。
【００１０】
さらに、利用可能な第３の従来技術として、特許文献３に開示されているワークパレット交換方法がある。ここに開示されているパレット交換装置付きの工作機械は、工具を装着する主軸を回転支持する主軸頭とワークを載置するテーブルとの間でＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向の相対移動を行い、ワークを加工する機械本体と、機械本体に隣接して設けられ、テーブルとの間でパレットを授受交換するパレット交換装置とから構成されている。また、このパレット交換装置はパレットを取り付ける面が複数個あり、水平な回転軸線を中心として回転して、パレット交換位置、待機位置、又はワーク洗浄位置に割り出しされる構造になっている。
【００１１】
さらに、利用可能な第４の従来技術として、特許文献４に開示されているパレット交換装置がある。このパレット交換装置は、所望の加工終了後、工作機械のテーブルからパレットストッカへシャトル式のパレット交換装置により加工済みのワークが取り付けられたパレットを搬出した後に、パレットストッカから工作機械のテーブルへ上記パレット交換装置により段取り済みの新しいワークが取り付けられたパレットを搬入するものである。パレットへのワークの取り付け・取り外しの際には、パレットに取り付けられたイケールを９０度旋回させて水平状態にしてからクレーン等により加工済みのワークを取り外し、その後に段取り済みの新しいワークをイケールに取り付けるようにしている。
【００１２】
さらに、利用可能な第５の従来技術として、特許文献５に開示されている空中搬送装置がある。この搬送装置は、工作機械の上方に設けられた搬送用のレールの長手方向、上下方向、及びこれらの方向に直交する方向に移動可能な移動装置と、移動装置に懸架されワークが取り付けられたパレットを保持する保持装置とを具備し、保持装置で保持したパレットが工作機械の所定位置に搬送されるようにしたものである。
【００１３】
さらに、利用可能な第６の従来技術として、特許文献６に開示されている自動加工装置がある。この自動加工装置は、工作機械の前方に設置された立体倉庫と段取りステーションとしての搬入台との間、及び立体倉庫と工作機械のワーク交換装置との間でワークを搬送する搬送台車と、ホイストクレーンとを具備し、搬送台車が故障した場合には、ホイストクレーンにより、立体倉庫と段取りステーションとしての搬入台との間、及び立体倉庫と工作機械のワーク交換装置との間で、ワークを搬送するようにしたものである。
【００１４】
【特許文献１】特開平８−３１８４４５公報
【特許文献２】特開平９−２６２７２７公報
【特許文献３】特開昭６０−２９２６１公報
【特許文献４】特開平１０−１２８６４０公報
【特許文献５】実開昭６０−１２０７５１公報
【特許文献６】実開平４−５７３５８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したように、大形部品を加工するための大形工作機械、例えば航空機部品加工用工作機械では、一般的に、加工の際、大形ワークを取り付けるワーク取付台が静止しているので、工具を装着して回転する主軸側が直交送り手段や回転送り手段を備え、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の移動、Ａ軸、Ｂ軸及びＣ軸方向の回転が可能となるように構成されている。また、かかる工作機械は、一般的に横形主軸を有し、比較的長いＸ軸及びＹ軸方向ストロークを有しているので、背の高い大形のコラムがベッド上の水平Ｘ軸方向に沿って案内されて移動し、主軸を回転支持した主軸頭がコラム上をＹ軸方向に移動するように構成されている。
【００１６】
主軸支持側構造体の移動体がこのように大形且つ大重量となる前述の問題点を解決する方法としては、第１及び第２の従来技術のように、基台を枠状構造にしてその上下の２カ所にＸ軸方向ガイドを設け、同様に枠状構造にしたＸ軸スライダをその上下のガイドで案内して移動させることが考えられる。上下２カ所で案内、駆動すれば移動体は片持ち状態とはならないので、移動体に対して要求される剛性が低くなり、移動体を比較的軽量としながらも必要な剛性を確保することが可能となる。また、移動体の送り駆動手段としてリニアモータを使用すれば、高速送りも実現可能となる。
【００１７】
しかしながら、通常の工作機械と比較して長いＸ軸方向ストロークを必要とする工作機械に特有の新たな問題が発生する。それは、Ｘ軸方向のストロークが長くなるに伴って、ワークの加工により発生した切屑から保護するために、Ｘ軸方向のガイドや送り機構を覆うテレスコピック式や巻き取り式の可動カバーも長くならざるを得ず、この可動カバーの故障が発生しやすくなることである。
第１及び第２の従来技術は、Ｘ軸方向のストロークが比較的長い工作機械を対象としたものではないことから、この問題が指摘されていない。さらに、Ｘ軸スライダが軽量化されたとは言え、Ｙ軸方向ストロークもまた長くなることから、Ｘ軸方向ガイドにはある程度の荷重がかかり、その寿命に対する安全率を確保する必要が生じるという問題点もある。
【００１８】
また、ワーク自体が大形になる結果、テーブルへワークを取り付けたり、加工後にワークの切屑を除去したり、取り外したりする段取り作業に時間がかかるようになる。したがって、段取り作業の間、工作機械を停止させることになり、機械の稼働率が低下するという問題が生じる。また、Ｘ軸方向に移動する移動体（主軸頭及びコラム）は大形大重量とならざるを得ない。このため、高速送りが困難になり、Ｘ軸方向に移動する移動体の重量による摩擦抵抗などによりＸ軸方向の位置精度を高く維持することが困難になるという問題も生じる。
【００１９】
こうした段取り作業に時間がかかることによる作業効率及び機械の稼働率の低下の問題に対する解決方法としては、第３の従来技術のようなパレット交換装置を工作機械に付属させる方法がある。しかしながら、大形ワークを取り扱う場合には、大きな設置スペースが必要となり大がかりな構成とならざるを得ず、必要とされる費用が相当に高くなるという別の問題を引き起こしてしまう。
【００２０】
パレットのワーク取付面を水平にして段取り作業を行って、段取り作業の効率を向上させ且つその安全性を高めるためには、第４の従来技術を利用することができる。しかしながら、第４の従来技術は、パレット交換装置及びパレットストッカを単に平面内に配置したものであり、大形ワークが取り付けられたパレットの交換を行う場合には、工作機械の設置面積が非常に大きくなってしまうという問題点がある。
さらに、第４の従来技術は、所望の加工が終了した後、加工済みのワークが取り付けられたパレットをシャトル式のパレット交換装置により工作機械のテーブルからパレットストッカに搬出すること、工作機械のテーブルを他のパレットストッカの対面位置に移動させ、段取り済みの新しいワークが取り付けられたパレットをパレット交換装置によりパレットストッカから工作機械のテーブルへ搬入することを順次行わなければならない。このため、第４の従来技術には、パレットの交換時間が非常にかかるという別の問題点もある。
【００２１】
また、第４の従来技術では、加工済みのワークが取り付けられたパレットを工作機械のテーブルから搬出しないと、段取り済みの新しいワークが取り付けられたパレットを工作機械のテーブルに搬入することができない。このため、その間は工作機械における加工を停止せざるを得ず、結果として、１つの加工に要する全体的な時間が長くなるという問題点もある。
さらに、第４の従来技術は、所望の加工終了後、ワークが取り付けられたパレットを平面内で搬送するために、操作者による加工済みワークの確認作業などは、非常に危険を伴い、ワークへの接近性も悪くなる。よって、加工済みのワークの確認作業や洗浄作業を行う上での作業性を低下させ、直接的な段取りができないという問題点もある。
【００２２】
これらの問題点から、工作機械の省スペース化を図るには、パレットを平面内で搬送するのではなく、空間的にパレットを搬送するのが理想的である。
そこで、第５の従来技術を利用すれば、第４の従来技術のようにパレットが平面内で搬送されるのではなく、パレットが工作機械の上方空間を搬送されるようにすることが可能となる。しかしながら、この場合、移動装置に懸架された保持装置に保持したパレットの位置決めが問題となる。これは、吊具で懸架された物体はその移動中に揺動してしまい、所定の位置に位置決めするのは非常に困難となるからである。
さらに、第５の従来技術は、懸架したパレットの工作機械に対する位置決めを工作機械側に設けられた位置決め手段で行うものであり、工作機械側に位置決め手段を設けなければならず、工作機械のコストアップに繋がってしまう。また、工作機械側でパレットの位置決めを行っても、パレットストッカ等に位置決めのための手段を設ける必要があり、その構成が非常に複雑化するという問題点もある。
【００２３】
第６の従来技術は、第５の従来技術と同様に、パレットが工作機械の上方空間を搬送されるものであり、パレットの搬送に特にホイストクレーンを用いている。懸架されたパレットの位置決めが重要な問題であることは上述の通りであるが、第６の従来技術では、ホイストクレーンに懸架されたワークの位置決めについては何らその対策がなされていない。したがって所定の位置にパレットを搬送し、正確に位置決めを行うことは非常に困難であるという問題点がある。
このことから、工作機械の省スペース化を図るために空間的にパレットを搬送するだけでなく、簡単且つ確実に懸垂保持されたパレットの所定の位置への位置決めを行い、高効率且つ高精度な加工を実現することが究極の方法であると言える。
【００２４】
本発明の目的は、上述の問題点を解決することであり、大形ワークを高速且つ高精度で加工することが可能であり、大形ワークの段取り作業を容易にした工作機械、パレット交換システム及びパレット交換方法を提供することである。
本発明の他の目的は、機械の稼働率の高い大形ワークの加工のための工作機械、パレット交換システム及びパレット交換方法を提供することである。
本発明の他の目的は、設置面積をコンパクトにできる工作機械、パレット交換システム及びパレット交換方法を提供することである。
【００２５】
本発明の他の目的は、ワークの交換時間を短縮して、高効率で加工を行うことができる工作機械、パレット交換システム及びパレット交換方法を提供することである。
本発明の他の目的は、ワークへの接近性を向上させ、直接的な段取りが行える工作機械、パレット交換システム及びパレット交換方法を提供することである。
本発明の他の目的は、ワークの加工中であっても、加工済みワークの確認作業を安全かつ容易に行うことができる工作機械、パレット交換システム及びパレット交換方法を提供することである。
本発明の他の目的は、切屑処理の容易な大形ワークのための工作機械、パレット交換システム及びパレット交換方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的に鑑みて、本発明は、主軸がＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動可能に構成された主軸支持側構造体と、その主軸支持側構造体に対向して設けられ、背中合わせに２つのパレットを取付け、そのパレットを回転割り出し可能に支持したパレット取付台とを具備した工作機械において、パレット取付台の１つのパレットのワーク取付面を略水平状態にした回転位置でパレットを取り付けた後、そのパレットを垂直状態に位置決めしてワークを加工するようにしたものである。
【００２７】
本発明によれば、工具が装着された主軸をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動してワークを加工する工作機械において、
前記主軸を回転可能に支持し、床面に立設された基台上をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動可能に設けられた主軸頭を有する主軸支持側構造体と、前記主軸支持側構造体に対向して設けられ、背中合わせに２つのパレットを取付けるパレット着脱手段を有し、前記Ｘ軸方向に平行な軸線を中心として回転割出し可能に支持されたパレット取付台を有するワーク支持側構造体と、前記ワーク支持側構造体に設けられ、パレット交換時には前記パレット取付台に接着されたパレットのワーク取付面がそれぞれ略水平上向きになるように前記パレット取付台を回転位置決めし、ワーク加工時には前記パレット取付台に装着されたパレットのワーク取付面がそれぞれ垂直横向きになるように前記パレット取付台を回転位置決めする回転割出手段と、前記ワーク支持側構造体に離間して設けられ、前記ワークが取付けられるパレットを略水平上向きに載置して前記ワークの取付け取外しを行うパレットストッカと、前記パレットを吊下げて保持するパレット保持手段と、前記ワーク支持側構造体のパレット取付台に装着されたパレットのワーク取付面を略水平上向きにした位置と前記パレットストッカの上面位置との間で前記パレット保持手段を移動する際、前記パレット保持手段を案内する案内手段と、前記パレット保持手段を前記案内手段に沿って水平方向及び垂直方向に移動させる駆動手段とを有して、前記パレットの授受、搬送を行うパレット交換手段とを具備する工作機械が提供される。
【００２８】
また、本発明によれば、工具が装着された主軸をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動してワークを加工する工作機械において、前記主軸を回転可能に支持し、床面に立設された基台上をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動可能に設けられた主軸頭を有する主軸支持側構造体と、前記主軸支持側構造体に対向して設けられ、背中合わせに２つのパレットを取付けるパレット着脱手段を有し、前記Ｘ軸方向に平行な軸線を中心として回転割出し可能に支持されたパレット取付台を有するワーク支持側構造体と、前記ワーク支持側構造体に設けられ、パレット交換時には前記パレット取付台に接着されたパレットのワーク取付面がそれぞれ略水平上向きになるように前記パレット取付台を回転位置決めし、ワーク加工時には前記パレット取付台に装着されたパレットのワーク取付面がそれぞれ垂直横向きになるように前記パレット取付台を回転位置決めする回転割出手段と、前記ワーク支持側構造体に離間して設けられ、前記ワークが取付けられるパレットを略水平上向きに載置して前記ワークの取付け取外しを行うパレットストッカと、前記パレットストッカに離間して設けられ、前記パレットを複数個収納するパレットマガジンと、前記パレットを吊下げて保持するパレット保持手段と、前記ワーク支持側構造体のパレット取付台に装着されたパレットのワーク取付面を略水平上向きにした位置と前記パレットストッカの上面位置と前記パレットマガジンのパレット収納位置とのそれぞれの間で前記パレット保持手段を移動する際、前記パレット保持手段を案内する案内手段と、前記パレット保持手段を前記案内手段に沿って水平方向及び垂直方向に移動させる駆動手段とを有して、前記パレットの授受、搬送を行うパレット交換手段とを具備する工作機械が提供される。
【００２９】
前記パレット交換手段の案内手段は、骨組構造体と、前記骨組構造体に設けられ、前記パレット保持手段を挟んで対向する案内面を有して構成されていることが好ましい。
【００３０】
前記工作機械は、前記主軸支持側構造体と前記ワーク支持側構造体との間に設けられ、加工によって発生した切屑を加工領域外へ排出する切屑排出手段を更に具備することが好ましい。
【００３１】
また、本発明によれば、工作機械のパレット取付台とパレットストッカとの間でパレットを授受、搬送する工作機械のパレット交換システムにおいて、前記工作機械のパレット取付台に離間して設けられ、前記ワークが取付けられるパレットを略水平上向きに載置して前記ワークの取付け取外しを行うパレットストッカと、前記パレットを吊下げて保持するパレット保持手段と、前記パレット保持手段を移動可能に取付ける骨組構造体と、前記骨組構造体に設けられ、前記工作機械のパレット取付台の略水平上向き位置と前記パレットストッカの上面位置との間で前記パレット保持手段を移動する際、前記パレット保持手段を対向する案内面に挟んで案内する案内手段と、前記パレット保持手段を前記案内手段に沿って水平方向及び垂直方向に移動させる駆動手段とを有して、前記パレットの授受、搬送を行うパレット交換手段とを具備する工作機械のパレット交換システムが提供される。
【００３２】
また、本発明によれば、工作機械のパレット取付台とパレットストッカとの間でパレットを授受、搬送する工作機械のパレット交換システムにおいて、前記工作機械のパレット取付台に離間して設けられ、前記ワークが取付けられるパレットを略水平上向きに載置して前記ワークの取付け取外しを行うパレットストッカと、前記パレットストッカに離間して設けられ、前記パレットを複数個収納するパレットマガジンと、前記パレットを吊下げて保持するパレット保持手段と、前記パレット保持手段を移動可能に取付ける骨組構造体と、前記骨組構造体に設けられ、前記工作機械のパレット取付台の略水平上向き位置と前記パレットストッカの上面位置と前記パレットマガジンのパレット収納位置とのそれぞれの間で前記パレット保持手段を移動する際、前記パレット保持手段を対向する案内面に挟んで案内する案内手段と、前記パレット保持手段を前記案内手段に沿って水平方向及び垂直方向に移動させる駆動手段とを有して、前記パレットの授受、搬送を行うパレット交換手段とを具備する工作機械のパレット交換システムが提供される。
【００３３】
また、本発明によれば、主軸がＹ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動可能に構成された主軸支持側構造体と、前記主軸支持側構造体に対向して設けられ、背中合わせに２つのパレットを取付け所望位置に回転割出し可能に支持したパレット取付台と、パレットにワークの取付け取外しを行うパレットストッカと、前記パレット取付台と前記パレットストッカとの間でパレットの交換を行うパレット交換手段とを具備し、パレットに取付けられたワークを加工し、パレット交換を行う工作機械のパレット交換方法であって、（ａ）前記パレット取付台の１つのパレット取付面を略水平上向き位置に位置決めしてワークが取付けられたパレットを前記パレット交換手段によって装着する工程、（ｂ）前記ワークの加工終了後に、前記パレット取付台の他のパレット取付面を略水平上向き位置に位置決めして他のワークが取付けられたパレットを前記パレット交換手段によって装着する工程、（ｃ）前記装着したパレットを垂直横向き位置に位置決めして前記ワークを加工する工程、（ｄ）前記他のワークが取付けられたパレットを垂直横向き位置に位置決めして前記他のワークを加工する工程、（ｅ）加工済みのワークが取付けられたパレットを略水平上向き位置に位置決めして前記パレット取付台から該パレットを前記パレット交換手段によって取外す工程、（ｆ）加工済みの他のワークが取付けられたパレットを略水平上向き位置に位置決めして前記パレット取付台から該パレットを前記パレット交換手段によって取外す工程を含む工作機械のパレット交換方法が提供される。
【００４２】
上述したような構成により、主軸支持側構造体においては、静止した基台に対して移動可能な移動体の構成要素の１つであるＸ軸スライダをその上下縁部で案内、支持することによって、Ｘ軸スライダに作用する力（推力及び支持力）が略対称的な箇所に加えられるようになる。したがって、従来の工作機械のような片持ち支持の場合のように回転モーメントの発生による遠位端部の曲がり及び撓みを防止するべくＸ軸スライダを構造部材で補強する必要がなくなり、軽量化して高速移動させることが可能となる。一般に、工作機械、特に大形ワークを加工するための工作機械では、Ｘ軸方向のストロークが長くなるので、Ｘ軸方向に移動する移動体を高速移動可能にすることは、工作機械全体の加工速度の高速化及び作業時間の短縮化に大きく寄与し、加工作業の効率を向上させることになる。
【００４３】
さらに、Ｘ軸方向の水平軸線を中心として回転割り出し可能に支持されたパレット取付台を具備しているので、装着されたパレットのワーク取付面を上向き又は好ましくは水平にすることができ、ワークがワーク取付面から落下する危険がなくなり作業者の安全性を確保することが可能になり、段取り作業またはパレット交換作業が容易になる。
また、パレット取付台の背中合わせの２つのパレット取付面の１つのパレット取付面を回転割出手段により水平状態又は垂直状態に位置決め可能に構成したので、水平状態でパレット交換した後、垂直状態にしてすぐにワークの加工が行え、機械の稼働率を向上させ、ワークの交換時間を短縮して、高能率な加工を行うことができる。
【００４４】
さらに、ワークが取り付けられたパレットの搬送は操作者や作業者の頭上で行われるので、機械の設置面積をコンパクトにでき、作業者のワークへの接近性を向上させ、直接的な段取りを行うことが可能となる。
さらに、切屑排出手段は、加工領域で発生して自然落下した切屑や切削液を所定の場所に排出して切屑除去作業の軽減を図っている。切屑排出手段によって主軸支持側構造体とワーク支持側構造体とが分離した構造となり、大形工作機械の製造、据付けを容易にして、主軸支持側構造体及びワーク支持側構造体のモジュール化を可能とさせる。
以上の構成が奏する効果を組み合わせることによって、本発明の工作機械、パレット交換システム及びパレット交換方法は段取り作業時間及び加工時間を短縮させ、加工作業全体の効率を向上させることを可能としている。
【００４５】
また、前述の従来技術と本発明とを比較対比すると、第１及び第２の従来技術は、Ｘ軸方向のストロークが比較的短い工作機械を開示したものであり、本発明の工作機械のように、大形ワークを加工するためにＸ軸方向のストロークが比較的長い工作機械ではなく、可動カバーの故障やＸ軸方向ガイドの寿命の問題を何ら解決していない。第３及び第４の従来技術は、パレット交換装置及びパレットストッカを単に平面内に配置したものであるのに対して、本発明の工作機械、パレット交換システムは、パレットを空中搬送するようにしたものであり、機械の設置面積が大きくなるという問題は発生しない。第５の従来技術は空中搬送したパレットの機械に対する位置決めを機械側で行うもの、第６の従来技術はパレットをホイストクレーンにより単に吊下搬送するものであるのに対して、本発明の工作機械は、パレット交換装置側に機械へのパレットの位置決め手段を設けたものであり、工作機械側に何ら細工をする必要がなく、機械の構造を簡素化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
図１は本発明の工作機械１１の全体構成を示している斜視図であり、図１に示される工作機械１１は、主軸支持側構造体１３と、ワーク支持側構造体１５と、これら主軸支持側構造体１３とワーク支持側構造体１５との間に設けられた切屑排出手段１７とによって構成されている。図２は、図１に示される主軸支持側構造体１３の斜視図である。
以下の説明において、特に説明のない限り、前側とは加工機能を有する面側を指し、背面側とは加工機能を有する面とは反対側を指すものとする。また、図１に示されるように、工作機械の長手方向をＸ軸方向、垂直に延びる方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向として定義する。
【００４７】
図１及び図２を参照すると、主軸支持側構造体１３は、床面に立設された基台１９と移動体２１とを具備する。基台１９は、さらに、上部に設けられたビーム２３と、下部に設けられたベッド２５と、背面側に設けられこれらの間を接続するコラム２７とを含んで成り、側面から見てＣ字形状断面を有している。また、ビーム２３とベッド２５にはそれぞれその前部にＸ軸方向に延びる溝状長手空間２９が形成されている。好ましくは、上記溝状長手空間２９は図１及び図２に示されるように下向きに開放して形成される。
【００４８】
コラム２７はビーム２３とベッド２５を接続し、ビーム２３がＸ軸方向に変形しないよう支持してビーム２３の剛性を補っている。しかしながら、ビーム２３にＸ軸方向の変形を生じさせない程度の剛性を保ち得る限りにおいては、図１及び図２に示されるように、開口部分３１を設けてコラム２７を構成する、若しくは、互いに離間して設けられた複数の柱部材からコラム２７を構成してもよい。こうして開口部分３１を設けることによって、主軸支持側構造体１３の軽量化がなされ得る。もちろん、大きな剛性を得る必要のある場合、開口部分３１は不要である。
【００４９】
図２を参照すると、移動体２１は、基台１９の長手空間２９に沿って左右方向であるＸ軸方向に案内されて移動可能なＸ軸スライダ３３と、Ｘ軸スライダ３３上を上下方向であるＹ軸方向に案内されて移動可能なＹ軸スライダ３５と、Ｙ軸スライダ３５上を前後方向であるＺ軸方向に案内されて移動可能なＺ軸スライダ３７とを含んで成る。
【００５０】
Ｘ軸スライダ３３は、正面視中央にＹ軸方向に細長い貫通開口部３９を有した枠形状に形成されており、その上側部分及び下側部分からは基台１９の溝状長手空間２９へ延びる延長部４１ａ、４１ｂが突出している。Ｘ軸送り手段は、この延長部４１ａ、４１ｂを介してＸ軸スライダ３３を長手空間２９に沿って移動させる。Ｘ軸送り手段は、例えばモータとボールねじの組合せやリニアモータなどである。
【００５１】
図２の基台１９の下部（ベッド２５）の前端部分の側面図である図３を参照すると、ベッド２５の前端部には長手空間２９の開放部を挟んで平行してＸ軸方向に延びる２本のレール状Ｘ軸ガイド４３が設けられている。Ｘ軸スライダ３３の延長部４１ｂにはこのＸ軸ガイド４３と係合する転動体を有した複数のＸ軸滑動子４５がＺ軸方向に離間して具備されており、これらＸ軸ガイド４３とＸ軸滑動子４５を介してＸ軸スライダ３３がＸ軸方向に案内される。
【００５２】
一方、延長部４１ｂからベッド２５の長手空間２９内に延びる部分の先端部にはＸ軸送り手段であるリニアモータの移動子４７が設けられ、ベッド２５の長手空間２９の内部には移動子４７と対向するようにしてリニアモータの固定子４９が設けられている。
長手空間２９の開放部を挟んで平行して延びるＸ軸ガイド４３を設けることによって、延長部４１ｂが片持ち支持になることを回避し、それによって延長部４１ｂに必要とされる剛性を確保している。
【００５３】
Ｘ軸スライダ３３の上側部分の延長部４１ａ及び基台１９の上部のビーム２３に設けられた長手空間２９においても、同様にして、Ｘ軸ガイド４３及びＸ軸滑動子４５とリニアモータの移動子４７及び固定子４９が設けられている。
上記実施態様においては、長手空間２９の開放部を挟んで２本のＸ軸ガイド４３が設けられているが、単一のＸ軸ガイドのみを設けることも可能である。また、レール状Ｘ軸ガイド４３に代わって摺動面など他のタイプのガイドを使用することも可能である。さらに、Ｘ軸送り手段としては、リニアモータに代えて、モータとボールねじの組合せを使用することも可能である。
【００５４】
このように構成されることによって、移動体２１は、ビーム２３及びベッド２５に設けられたＸ軸ガイド４３に案内、支持されながら、同じく長手空間２９内に設けられたＸ軸送り手段によって駆動されて基台１９上をＸ軸方向に移動することが可能となる。
また、基台１９上を移動する移動体２１のＸ軸スライダ３３は、上部及び下部の２カ所を支持、案内されて移動するので、１カ所で支持、案内される片持ち支持の場合と異なり、Ｘ軸スライダ３３に回転モーメントが作用することはなく、Ｘ軸スライダ３３の剛性を確保しやすくなり、Ｘ軸スライダ３３の軽量化が達成される。この結果、移動体２１の軽量化が達成され、移動体２１はＸ軸方向に高速に移動し得るようになる。
【００５５】
さらに、長手空間２９を下向きに開放して形成してその内部にＸ軸ガイド４３やＸ軸送り手段を含む案内駆動機構部を収容することで、加工領域において発生する切屑やその他の塵埃や切削液がＸ軸方向の案内駆動機構部に侵入しにくくなる。
ビーム２３及びベッド２５の前端部に形成された溝状長手空間２９を下方に開放させる場合には、図３に示されるように、長手空間２９の幅が下方へ行くほど拡がっており、その垂直断面が対称な傾斜面を有する台形形状となっており、長手空間２９に位置するＸ軸スライダ３３の延長部４１ａ、４１ｂの先端部もまた同様の台形形状となっていることが好ましい。このとき、延長部４１ａ、４１ｂの台形状先端部の両斜面に沿ってリニアモータの固定子４９が配置され、Ｘ軸スライダ３３に設けられたリニアモータの移動子４７がこれと対向するようにして配置される。
【００５６】
このように延長部４１ａ、４１ｂの先端部及び長手空間２９の対称な斜面にリニアモータの移動子４７及び固定子４９が配置されていれば、リニアモータの移動子４７と固定子４９との間に作用する吸引力によって、Ｘ軸スライダ３３には重力と反対方向の力が作用する。したがって、Ｘ軸スライダ３３にはそれに作用する重力と反対方向の力が作用し、Ｘ軸スライダ３３からそこに設けられたＸ軸滑動子４５を介してベッド２５に設けられたＸ軸ガイド４３に作用する荷重が軽減される。このため、Ｘ軸滑動子４５とＸ軸ガイド４３との間の摩擦抵抗が軽減され、Ｘ軸スライダ３３はより高速に移動することが可能となる。さらに、位置決め精度が向上する。
【００５７】
また、リニアモータが取り付けられる延長部４１ａ、４１ｂの先端部及び長手空間２９の傾斜面の傾斜角度を変えることによって、リニアモータのＸ軸方向の推力を変えることなく、Ｘ軸滑動子４５に作用する重力を軽減する力の程度を調節することができる。よって、Ｘ軸スライダ３３からＸ軸滑動子４５を介してＸ軸ガイド４３に作用する力を適正値にすることも可能となり、またＸ軸滑動子４５の寿命を延ばすことができる。
【００５８】
代替的には、図１及び図２に示されるビーム２３の長手空間２９のように、ビーム２３及びベッド２５の長手空間２９を方形断面として、Ｘ軸スライダ３３の延長部４１ａ、４１ｂの先端部もまた同様の方形形状としてもよい。この場合には、長手空間２９の頂部表面に沿ってリニアモータの固定子４９が配置され、リニアモータの移動子４７がこれと対向するようにしてＸ軸スライダ３３上に配置される。このように配置しても、Ｘ軸スライダ３３にはこれに作用する重力と反対方向の力が作用するので、Ｘ軸スライダ３３からＸ軸滑動子４５を介してＸ軸ガイド４３に作用する重力方向の力を軽減することが可能となる。
【００５９】
図２のＸ軸スライダ３３及びＹ軸スライダ３５を線ＩＶ−ＩＶに沿って切った断面図である図４を参照すると、枠形状のＸ軸スライダ３３の内側には、Ｙ軸送り手段であるモータ（不図示）及びボールねじ５５の組合せと、レール状Ｙ軸ガイド５１とが設けられている。一方、Ｙ軸スライダ３５には、Ｘ軸スライダ３３に設けられたレール状Ｙ軸ガイド５１と係合するＹ軸滑動子５３が左右対称に具備されており、このＹ軸ガイド５１とＹ軸滑動子５３とによってＹ軸スライダ３５がＹ軸方向に案内される。また、図４を参照すると、Ｙ軸送り手段のボールねじ５５が、Ｙ軸スライダ３５を貫通して延びる左右対称に配置されたナット部５７のねじ穴（図中においてナット部はねじ穴のみが示されている）に螺合している。したがって、モータ（不図示）によってボールねじ５５が回転させられると、ボールねじ５５の回転がナット部５７を介してＹ軸スライダ３５に伝達され、Ｙ軸スライダ３５がＹ軸ガイド５１及びＹ軸滑動子５３によって案内され貫通開口部３９内をＹ軸方向に移動することになる。
【００６０】
図２の矢印Ｖの方向から見たＹ軸スライダ３５の矢視背面図である図５を参照すると、Ｙ軸スライダ３５にはＺ軸方向に貫通して延びる空間が形成されており、その内部にはＺ軸スライダ３７が収容されている。また、空間内には、２つのレール状Ｚ軸ガイド５９とＺ軸送り手段であるＺ軸モータ６３が固定的に設けられている。
一方、Ｚ軸スライダ３７は、Ｙ軸スライダ３５の内側の空間内に設けられたＺ軸ガイド５９と係合するＺ軸滑動子６１を具備しており、上記Ｙ軸スライダ３５と同様に、Ｙ軸スライダ３５に取り付けられたＺ軸モータ６３の回転がボールねじ（不図示）を介して伝達され、Ｙ軸スライダ３５の内側の空間内をＺ軸方向に移動する。
【００６１】
このようにして、移動体２１はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動することが可能となる。
なお、Ｙ軸及びＺ軸の送り手段はモータとボールねじの組合せとして説明したが、リニアモータを使用することもできる。また、Ｙ軸スライダ３５の上下の貫通開口部３９はそれぞれテレスコピックカバー（不図示）で覆われており、内部への切屑や切削液の侵入が防止されている。
【００６２】
図６は図３に示されるレール状Ｘ軸ガイド４３及びＸ軸滑動子４５の構造を説明するための模式図であり、図７は図３に示されるリニアモータの移動子４７及び固定子４９の構造を説明するための模式図である。
図６及び図７に示されるように、Ｘ軸スライダ３３のＸ軸方向の両端部に位置するＸ軸滑動子４５及びリニアモータの移動子４７の最外側にはＸ軸ガイド４３又はリニアモータの固定子４９上に付着した切屑及び切削液を除去するためのワイパ手段がそれぞれ取り付けられ得る。好ましくは、ワイパ手段はＸ軸滑動子４５又はリニアモータの移動子４７の先端部側に配置された非接触ワイパ６５、６７とその内側に離間して配置された接触ワイパ６９、７１とを含んで成る。非接触ワイパ６５、６７はＸ軸ガイド４３又はリニアモータの固定子４９と直接的には接触しておらず、それらに付着した大きな切屑を除去する働きをするのに対して、接触ワイパ６９、７１はＸ軸ガイド４３又はリニアモータの固定子４９と直接的に接触してそれらに付着した細かい切屑及び切削液を除去する働きをする。接触ワイパ６９、７１には例えば潤滑のために油を含浸させたポリウレタンなどの高分子材料などが使用される。非接触ワイパ６５、６７には適宜の材料が使用される。
【００６３】
係るワイパ手段を各Ｘ軸滑動子４５及びリニアモータ移動子４７の前後両端部に設けることができるのはもちろんである。
また、Ｘ軸ガイド４３及びリニアモータの固定子４９のＸ軸ストローク端部では、図６及び図７に一点鎖線で示されるように、接触ワイパ６９、７１がＸ軸ガイド４３又はリニアモータの固定子４９の端部まで移動し、非接触ワイパ６５、６７はＸ軸ガイド４３又はリニアモータの固定子４９の端部を通り越した位置まで移動し得るようにしてもよい。このように構成することで、接触ワイパ６９、７１及び非接触ワイパ６５、６７によって掃拭されたＸ軸ガイド４３上又はリニアモータの固定子４９上の切屑や切削液がそれらの端部から外部へ除去可能となる。
【００６４】
さらに、Ｘ軸滑動子４５又はリニアモータの移動子４７から圧縮空気を噴出させて、Ｘ軸ガイド４３又はリニアモータの固定子４９上に付着した切屑及び切削液を補助的に吹き飛ばすようにしてもよい。
接触ワイパ、非接触ワイパ、圧縮空気の噴出部等のワイパ手段を具備することによって、Ｘ軸ガイド４３とＸ軸滑動子４５の間又はリニアモータの移動子４７と固定子４９の間に切屑や切削液が巻き込まれてＸ軸滑動子４５又はリニアモータの移動子４７がＸ軸ガイド４３又はリニアモータの固定子４９に沿って滑らかに移動することが阻害されることを防止することが可能となり、案内機構又は駆動機構における故障の頻度を低減させ工作機械の稼働率が向上する。
【００６５】
また、従来、Ｘ軸方向の案内駆動機構部には切屑侵入防止用の可動カバーが設けられおり、この可動カバーが長期の使用においてはかじりや摩耗等の故障の原因となりやすかった。しかし、上記のような下向きに開放した長手空間内にＸ軸ガイド４３、Ｘ軸滑動子４５、リニアモータの移動子４７及び固定子４９を収容してＸ軸滑動子４５及びリニアモータの移動子４７に上記ワイパ手段を設けることで、可動カバーは不要になる。したがって、可動カバーを原因とした故障による機械停止が回避され、工作機械の稼働率が向上し得るようになる。また、可動カバーは送り動力の損失の原因となっていたが、この動力損失を軽減する利点も有している。
【００６６】
図２及び図４を参照すると、移動体２１のＺ軸スライダ３７の前端部には工具が装着された主軸７５を回転支持する主軸頭７３が保持されている。
主軸頭７３を含む部分の詳細図である図８に示されるように、主軸頭７３は、Ｚ軸方向と垂直な回転軸線７７を中心としてＡ軸方向に回転可能に旋回台７９に枢支されており、この旋回台７９に固定された旋回モータ８１によって歯車８３を介して回転させられる。一方、旋回台７９はＺ軸スライダ３７に固定されたＣ軸モータ８５に接続されており、Ｃ軸モータ８５によって、Ｚ軸方向に延びる回転軸線８７を中心としてＣ軸方向に回転可能となっている。したがって、主軸頭７３はＡ軸及びＣ軸方向への回転が可能となり、複雑な加工に対応できる。また、歯車８３と同じ歯車列が旋回台７９の反対側にも設けられ、Ａ軸の回転送り駆動は左右両側で行われており、精度の高い回転送りを可能としている。
【００６７】
主軸頭７３は、Ｚ軸スライダ３７に固定的に取り付けられ、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸方向のいずれにも回転し得ないようになっていてもよい。また、主軸７５が主軸頭７３に対してＺ軸方向（いわゆるＷ軸方向）に移動可能となっていてもよい。
次に、ワーク支持側構造体１５について説明する。
図９は、図１の線ＩＸ−ＩＸに沿ったワーク支持側構造体１５の部分断面図である。
【００６８】
図１及び図９を参照すると、ワーク支持側構造体１５は、ベース９１と、そのＸ軸方向の両端部にそれぞれ立設された２つの軸支持手段９３と、回転軸９５を介して軸支持手段９３に接続されてＸ軸方向に延びる水平な回転軸線９７を中心として回転可能に支持された略直方体形状のワーク取付台９９と、歯車やベルトを含む伝動装置（不図示）を介してワーク取付台９９を割り出し可能に回転させる割出モータ１００とを含んで成る。請求項に記載のパレット取付台は、このワーク取付台９９のことである。ワーク取付台９９は割出モータ１００や歯付きクラッチ（不図示）などによって複数位置に回転割り出し可能になっている。ここで、割出モータとは、サーボモータに代表される割り出し可能なモータを指す。
【００６９】
ワーク取付台９９は、回転軸線９７の周りで反対側に配置された２つのパレット取付面１０３を有している。パレット取付面１０３とは、装着されるパレット１０５の底面と対面する面のことであり、本実施形態では、パレット取付面１０３とパレット１０５のワーク取付面とは平行である。このパレット取付面１０３には、直接又はパレット１０５を介してワーク８９が取り付けられる。なお、後述するように、ワーク取付台９９のパレット取付面１０３にはワーク８９又はパレット１０５を解放可能に支持、固定するためのパレット着脱手段１０６（図１２参照）が設けられている。また、説明の簡易化のために、以下の説明ではワーク８９を取り付けたパレット１０５がパレット取付面１０３に取り付けられるものとして記載されているが、上述したようにパレット取付面１０３に直接的にワーク８９を取り付けることも可能である。
【００７０】
図１及び図９に示されているように、ワーク支持側構造体１５は、２つのパレット取付面１０３を有しているので、主軸支持側構造体１３と対向して位置する一方のパレット取付面１０３で加工が行われている間に、他方のパレット取付面１０３で加工と併行してワーク８９の段取り作業を行うことが可能である。
【００７１】
また、ワーク取付台９９は、割出モータ１００によって、対向して位置する２つのパレット取付面１０３が水平状態になる位置及び垂直状態になる位置をとることを許容する少なくとも４つの回転位置に位置決めされ得るようになっている。すなわち、ワーク８９を加工するときには、パレット取付面１０３を垂直状態にし、パレット取付面１０３に対してワーク８９が取り付けられたパレット１０５を脱着するときには、パレット取付面１０３を水平状態にすることが可能になっている。したがって、ワーク８９を垂直方向に支持した状態で加工を行う場合でも、段取り作業の際にはパレット１０５を水平にして、パレット取付面１０３に対する（ワーク８９を取り付けた）パレット１０５の脱着作業を含む段取り作業を容易且つ安全に行うことが可能であり、ワーク８９の交換時間が短縮され得る。
【００７２】
ところで、加工の際には、主軸支持側構造体１３からワーク支持側構造体１５に大きな力が作用する。この力の作用点がワーク取付台９９の回転軸線９７から偏倚（オフセット）しているときには、ワーク取付台９９に回転モーメントが発生する。この回転モーメントによるワーク取付台９９の回転はワーク８９を加工する際の精度を低下させる。しかしながら、ワーク取付台９９の回転を阻止する機能を果たすのは、割出モータ１００の保持トルク及び歯付きクラッチのみであり、十分とは言えない。
【００７３】
そこで、本発明の工作機械１１のワーク支持側構造体１５は、加工の際にパレット取付面１０３が垂直状態になっている回転位置を保持するために、ベース９１に設けられた、上方へ延びる伸縮可能な２つのロケートピン１０２ａを備えたロケートピン装置１０２と、軸支持手段９３に設けられた、回転軸９５の回転をロックするための軸ロック装置１０４とをさらに具備している。
【００７４】
ワーク取付台９９は、回転軸線９７の周りでパレット取付面１０３に対して垂直な位置に配置された２つの側面に、ロケートピン装置１０２と対応する２つのロケートブラケット１０１を備えている。各ロケートブラケット１０１は、パレット取付面１０３が垂直になっているときに、ロケートピン装置１０２の各ロケートピン１０２ａの先端部と対向する位置に設けられており、その先端部にロケートピン１０２ａを受容する穴１０１ａを備えている。好ましくは、穴１０１ａの形状は切頭円錐形であり、対応して、ロケートピン１０２ａの先端部の形状も切頭円錐形となっている。
【００７５】
ロケートピン装置１０２の作用は、ワーク取付台９９の回転割り出しが行われる間は、ロケートピン１０２ａがベース９１に向かって後退してワーク取付台９９の回転を妨害しないようにする一方、ワーク取付台９９を回転割り出しした後、すわなち加工を行う際には、ロケートピン１０２ａがロケートブラケット１０１の穴１０１ａに嵌挿され、ワーク取付台９９の回転を防止する。
【００７６】
ロケートピン１０２ａは、ワーク取付台９９に対して上向きの押圧力を付与することによって、ワーク取付台９９がＸ軸方向に長くなると生じやすくなるＸ軸方向の変形を防止するので、ワーク８９に対する高精度の加工を可能にする効果も奏し得る。
ロケートピン装置１０２でロケートピン１０２ａを伸縮させるための機構としては、シリンダ装置を使用してもよく、サーボモータと歯車やナットやボールねじを利用した機構などを含む他の適宜の機構を使用してもよい。
【００７７】
また、ロケートピン装置１０２は、図９に示されるように、ベース９１の内部に収容されていることが好ましく、ロケートピン装置１０２に切屑や切削液等が侵入しないように、ロケートピン１０２ａのみが貫通し得るように開口部が設けられたシャッタ１０２ｂで覆われていることがさらに好ましい。シャッタ１０２ｂが開閉式になっていて、パレット取付面１０３が垂直状態になったときに閉鎖されるようにしてもよい。
【００７８】
軸ロック装置１０４は、例えば、軸ロックピン（不図示）と、シリンダ装置、サーボモータと歯車などを組み合わせて構成した適宜のピン駆動機構とを含んで構成される。軸ロックピンを使用する場合、回転軸９５には、複数の回転止め穴（不図示）が回転軸線９７を中心として離間して設けられ、この穴に軸ロック装置１０４の軸ロックピン（不図示）が嵌挿される。なお、回転止め穴は、パレット取付面１０３が少なくとも水平状態になる位置及び垂直状態になる位置でロックされることが可能となるように設けられる。好ましくは、４つの回転止め穴が回転軸線９７を中心として９０度間隔で設けられる。
【００７９】
軸ロック装置１０４の上記実施態様の作用は、割出モータ１００によってワーク取付台９９の回転割り出しが行われる間は、ワーク取付台９９の回転を妨害しないように、軸ロック装置１０４の軸ロックピンは回転軸９５の回転止め穴から離脱している。一方、パレット取付面１０３が水平状態になる位置又は垂直状態になる位置に、ワーク取付台９９の回転割り出しが行われると、軸ロック装置１０４の軸ロックピンが回転止め穴に嵌挿され、ワーク取付台９９の回転が防止される。
【００８０】
軸ロック装置１０４は、電磁式ブレーキなどを含むブレーキ装置として構成されてもよい。
ロケートピン装置１０２及び軸ロック装置１０４は、少なくともワーク８９の加工中、すなわちワーク取付台９９のパレット取付面１０３が垂直状態になる位置に割り出されたときにのみ作動させるようにしてもよい。
【００８１】
図１及び図９に示される実施態様では、ワーク取付台９９の回転を防止するために、構造の簡単性と安定性を考慮して２つのロケートブラケット１０１及びそれに対応する２つのロケートピン１０２ａを使用しているが、１つのロケートブラケット及びロケートピンや３つ以上のロケートブラケット及びロケートピンを使用してもよい。また、ワーク取付台９９にロケートブラケット１０１を設ける代わりに、ワーク取付台９９の側面にロケートピン１０２ａの先端部を受容する穴を直接設けてもよい。同様に、ワーク取付台９９にロケートブラケットを設けず、ロケートピン１０２ａの先端の表面をワーク取付台９９の側面（パレット取付面１０３と略直角をなす面）に当接させ、その間に作用する摩擦力でワーク取付台９９の回転を防止するように構成することも可能である。
【００８２】
なお、ロケートブラケット１０１及びロケートピン装置１０２を使用せず、軸ロック装置１０４のみを使用している場合には、ワーク加工時にパレット取付面１０３を垂直にせず、傾斜させて位置決めして、斜め部分の加工を行うことも可能になる。
このように、本発明の工作機械１１のワーク支持側構造体１５は、割出モータ１００と、ロケートブラケット１０１及びそれと組み合わせたロケートピン装置１０２と、軸ロック装置１０４とから構成される回転割出手段を具備しており、パレット取付面１０３が水平となる位置及び垂直となる位置でワーク取付台９９をロックして、高精度の加工を保証している。なお、回転割出手段のうち、ロケットブラケット１０１及びそれと組み合わせたロケートピン装置１０２又は軸ロック装置１０４のいずれか１つを省略することも可能である。
【００８３】
以上で説明した主軸支持側構造体１３とワーク支持側構造体１５は、図１に示されるように、切屑排出手段１７を挟んで設置される。図１に示される実施態様においては、この切屑排出手段１７としてリフトアップチップコンベアが使用されており、これが略Ｘ軸方向に駆動され、加工領域で発生した切屑を加工領域外へ排出する。なお、リフトアップチップコンベアは公知のものであるので、図中においては簡略化して示されている。
【００８４】
加工領域で発生したワーク８９の切屑は切屑排出手段１７であるリフトアップチップコンベアの水平走行部上に自然落下した後、持ち上げられて切削液と分離され、加工領域外に順次排出されるので、ワーク８９の加工後における加工領域からの切屑の除去作業が軽減される。
また、主軸支持側構造体１３とワーク支持側構造体１５とは切屑排出手段１７を挟んで設置されるので、一体として構成される必要はない。したがって、主軸支持側構造体１３とワーク支持側構造体１５は、各個、ユニット化することが可能となり、Ｘ軸方向に整列して接続すれば、より長いＸ軸方向のワーク８９に対応することが可能となる。
【００８５】
図１０は、モジュール化され、個別のユニットから構成された実施態様による本発明の工作機械１１′を示している。
この実施態様においては、図１に示される主軸支持側構造体１３の単位長さの基台１９をＸ軸方向に複数連接して延長基台１９′が構成され、延長基台１９′の上部及び下部の延長長手空間２９′内に設けられたＸ軸ガイド４３及びリニアモータの固定子４９、すなわちＸ軸スライダ３３の軌道がＸ軸方向に延長される。この延長された軌道に沿って単一の移動体２１を移動させるようにすることで、延長主軸支持側構造体１３′が構成される。一方、図１に示される単位長さのワーク支持側構造体１５をそのワーク取付台９９の回転軸線９７を整列させてＸ軸方向に複数連接して延長ワーク支持側構造体１５′が構成される。こうして構成された延長主軸支持側構造体１３′と延長ワーク支持側構造体１５′とを切屑排出手段１７を挟んで設置することで、Ｘ軸方向に延長された工作機械１１′が容易に構成される。なお、切屑排出手段１７も水平走行部をユニット化して延長することができるのである。
【００８６】
したがって、工作機械のユーザからの要求に適したサイズの工作機械が容易且つ迅速に製造できるようになり、また１つ１つの工作機械の構成要素がいたずらに大形になることも回避され、工作機械の据え付け作業も容易になる。
なお、図１０に示される実施態様においては、複数のユニット化されたワーク取付台９９にまたがってワーク８９が取り付けられ、軸支持手段９３の存在によってワーク８９の回転方向が制限されるので、一方のパレット取付面１０３に取り付けられたワーク８９の加工中に他方のパレット取付面１０３でワーク８９の段取り作業を行うことができることによる機械稼働率を向上させる利点が失われてしまう。しかしながら、この問題は、連接するワーク支持側構造体１５の最も外側に配置されるもの以外の軸支持手段９３を除去し、接続部材によってワーク取付台９９を接続し、ロケートピン装置１０２及びロケートブラケット１０１をＸ軸方向に複数箇所設けてたわみ防止を図ることによって解決し得ることである。
【００８７】
次に、図１１〜図１３を参照して、ワーク８９を取り付けたパレット１０５を工作機械１１のワーク取付台９９に取り付ける作業を効率良く、簡単且つ迅速に行うために本発明の工作機械１１と共に使用するパレット搬送装置１１１について説明する。
図１１〜図１３は、ワーク取付台９９を具備したワーク支持側構造体１５と組み合わせられたパレット搬送装置１１１を示している。なお、図１に示されている主軸支持側構造体１３は、簡単化のために省略されているが、図中左側にワーク支持側構造体１５と対向して配置されているものとする。
【００８８】
図１１〜図１３を参照すると、パレット搬送装置１１１は、ワーク支持側構造体１５と離間して設けられ、パレット１０５を水平状態で載置するためのパレットストッカ１１３と、パレット交換手段とを含んで成り、該パレット交換手段は、ワーク支持側構造体１５とパレットストッカ１１３との間に設けられた骨組構造体１１５と、この骨組構造体１１５に移動可能に支持されたパレット保持手段１１７とを含んで成る。
【００８９】
パレットストッカ１１３は段取りステーションを兼てもよく、好ましくは隆起した滑動台やローラなどの滑動を容易にする手段１１９をその表面に具備している。また、パレットストッカ１１３とは別に段取りステーションが設けられてもよく、パレットストッカ１１３を隔離された部屋の中に設け、洗浄ステーションとして使用してもよい。
【００９０】
骨組構造体１１５には、ワーク支持側構造体１５の上方をワーク支持側構造体１５とパレットストッカ１１３との間に延びる水平部分と、この水平部分からそれぞれワーク支持側構造体１５及びパレットストッカ１１３へ向かって下方に延びる垂直部分とを含む２つの案内手段１２１が対向して設けられている。この対向する案内手段１２１に沿ってパレット保持手段１１７がワーク支持側構造体１５とパレットストッカ１１３との間で移動する。案内手段１２１自体が骨組構造体となっていてもよい。
【００９１】
図１１〜図１３に示されている実施態様において、パレット保持手段１１７は、対向する案内手段１２１に沿って移動する略方形状の搬送ベース１２３と、搬送ベース１２３の側面に対向して設けられたパレット１０５を把持するためのアーム１２５とを含んで構成されている。
搬送ベース１２３には歯車（ピニオン）（不図示）と接続された駆動用モータ１２７（図１３参照）が設けられており、この歯車が案内手段１２１に沿って設置されたラック（不図示）と係合している。こうして、搬送ベース１２３は案内手段１２１に沿ってラック・ピニオン方式で移動する。大形ワークを搬送する場合にモータにかかる負荷を軽減するために、各案内手段１２１に対して１つ駆動用モータ１２７が設けられることが好ましいが、パレット保持手段１１７全体で１つの駆動用モータ１２７を共有してもよい。
【００９２】
パレット保持手段１１７が停止されるべき場所である案内手段１２１の両端部には、パレット保持手段１１７が到達したことを検出するための手段（不図示）が設けられる。さらに、ワーク支持側構造体１５の上方の位置（図１１においてパレット保持手段１１７が停止している位置）にもパレット保持手段１１７が到達したことを検出するための手段が設けられることが好ましい。この検出手段としては、例えば、フォトセンサ、リミットスイッチなどが使用される。検出手段によってパレット保持手段１１７の到達が検出されると、駆動用モータ１２７の作動が停止するようになっている。ストッパ等を設けて機械的にパレット保持手段１１７を停止させたり、骨組構造体１１５の一部に凹部または凸部を設けてパレット保持手段１１７の対応部と嵌め合うようにして位置決めを行うこともできる。
【００９３】
パレット１０５を把持するための各アーム１２５は、コ字形状（Ｃ字形状）の部材によって形成されており、基端部が搬送ベース１２３に対して旋回可能に支持され、シリンダ装置１２９の伸縮によってアーム１２５の先端部が開閉するようになっている。シリンダ装置１２９が収縮すると、アーム１２５の先端部間の距離が縮まり、アーム１２５の先端部がパレット１０５の下に入ってアーム１２５の間でパレット１０５を把持することができる。逆にシリンダ装置１２９が延伸すると、アーム１２５の先端部間の距離が拡がり、その間からパレット１０５を解放することができるようになる。
【００９４】
各アーム１２５をシリンダ装置などによって搬送ベース１２３の側面に対して平行移動し、平行状態を保ったままアーム間の間隔を拡張、短縮することもできる。また、アーム１２５に代えて、搬送ベース１２３に旋回可能に接続された複数の爪部材を駆動して開閉させ、パレット１０５を把持するようにしてもよい。このように、上述したパレット保持手段１１７に代えて、他のタイプのパレット保持手段を使用することも可能である。
【００９５】
また、上記実施態様では、搬送ベース１２３を移動させるための駆動機構としてモータ１２７を使用しているが、他の駆動機構を用いることが可能であることは言うまでもない。例えば、シリンダ装置を利用することも可能である。また、モータを骨組構造体１１５側に設け、チェーンを利用して搬送ベース１２３を駆動することも可能である。加減速の慣性により発生する揺動を減少させるために、上記駆動機構に加えて、搬送ベース１２３の移動に関して加速度制御を行ってもよい。
【００９６】
さらに、図１１〜図１３に示されているように、ワーク支持側構造体１５のパレット搬送装置１１１側（主軸支持側構造体１３と反対側）に、フェンス１３１を設け、ワーク支持側構造体１５が回転割り出し動作を行う間、加工済みのワーク８９の確認や洗浄等のために作業スペースに人が侵入することを防止するようにしてもよい。例えばワーク支持側構造体１５が回転割り出し動作を行う場合には、警報ライト１３３を点滅させたり、一対のフェンス１３１間に赤外線センサ等を張るようにしてもよい。また、作業スペースの床面に圧力検出器を設置して、人が作業スペースに居る間は、ワーク支持側構造体１５の回転割り出し動作を行えなくしてもよい。このようにすれば、ワーク支持側構造体１５付近で作業する際に、作業者の安全性を確保することができる。
【００９７】
図１１〜図１３に示されているパレット搬送装置１１１では、パレット１０５を搬送、保持するためのパレット交換手段として、２つの対向する案内手段１２１の間に支持されたパレット保持手段１１７が用いられているが、パレット１０５の搬送を行うためだけに使用されるのであれば、代わって、１つの案内手段に懸垂保持されたパレット保持手段から構成される従来の一般的なクレーン型パレット交換装置を用いてもよい。
【００９８】
図１４は、図１１〜図１３に示されているパレットストッカ１１３との間でワーク８９が取り付けられたパレット１０５の供給又は収納を行うための立体パレットマガジン１３５と、パレットストッカ１１３と立体パレットマガジン１３５との間でパレット１０５を転送するためのパレット転送手段１３７とをさらに含んだパレット搬送装置１１１を示している。
立体パレットマガジン１３５は、パレットストッカ１１３と離間して設けられており、段取り済みのパレット１０５又は加工済みのワーク８９が取り付けられたパレット１０５を複数個収納することができるように立体的な多層階構造を有している。各階に収納されたパレット１０５はスライド台１３９の上に載置されている。
【００９９】
パレット転送手段１３７は、パレットストッカ１１３と立体パレットマガジン１３５との間に設けられており、設置面に立設された４つの梁部材でその４隅を垂直方向に案内されて、駆動手段（不図示）によって上下方向に移動することが可能になっている。しかしながら、パレット転送手段１３７の移動は垂直方向に限定されず、例えば、設置面上を水平方向に移動することも可能である。また、パレット転送手段１３７は、パレット１０５を搬入、搬出するために駆動ローラなどのパレット移載手段１４１を具備している。
【０１００】
パレット搬送装置１１１において、図１４に示されている立体パレットマガジン１３５を横に２つ併設して利用する場合には、１つの転送手段を垂直方向及び水平方向に移動可能となるように構成すればよい。この場合、パレット転送手段１３７を搬送車として構成することもできる。
また、立体パレットマガジン１３５に代えて平置きパレットマガジンを組合せてもよい。
【０１０１】
図１４に示されているように、骨組構造体１１５とパレット保持手段１１７とを含むパレット交換手段と、パレットストッカ１１３と、パレット転送手段１３７と、立体パレットマガジン１３５とを含んで成るパレット搬送装置１１１を併用しているワーク支持側構造体１５のパレット交換の流れを以下に説明する。
最初に、立体パレットマガジン１３５の所定の階層にパレット転送手段１３７を移動させ、パレット転送手段１３７に設けられたパレット移載手段１４１によって、前記階層に収納されていたワーク８９が取り付けられたパレット１０５をパレット転送手段１３７に搬入する。次に、パレット転送手段１３７はパレットストッカ１１３へ向かって（図１４では、垂直方向下方に）移動し、パレット移載手段１４１によってパレット１０５をパレットストッカ１１３へ搬入する。
【０１０２】
パレットストッカ１１３を段取りステーションとして機能させる場合、パレットストッカ１１３上で必要とされる段取り作業が行われる。
次に、パレット保持手段１１７がパレットストッカ１１３上のパレット１０５を保持して、骨組構造体１１５の案内手段１２１に沿ってワーク支持側構造体１５へ向かって移動する（図１１参照）。
【０１０３】
この移動の際、パレット１０５は揺動又は傾斜する可能性があるが、パレット保持手段１１７は対向する２カ所で案内手段１２１によって支持されているので、その揺動又は傾斜はパレット保持手段１１７の支持点を結ぶ旋回軸線周りの回転に限定される。したがって、ワーク８９又はパレット１０５が吊り下げ状態となっていることから多軸の揺動又は傾斜が発生し得る一般のクレーンと比較して、ワーク８９又はパレット１０５のより正確な位置決めを行うことが可能となる。
【０１０４】
パレット保持手段１１７は、ワーク支持側構造体１５の上方の図１１に示される位置に到達すると、その到達を前述の位置センサによって検出され、その位置で待機させられる。
その後、ワーク取付台９９にパレット１０５が取り付けられていない状態の図１５Ａ参照に示される回転位置から、ワーク取付台９９が９０度回転させられ、パレット取付面１０３ａが上方に向けられ、水平状態になる（図１２及び図１５Ｂ参照）。このとき、ワーク支持側構造体１５の軸ロック装置１０４によって、回転軸９５の回転がロックされることが好ましい。
【０１０５】
その後、パレット保持手段１１７が図１１に示される位置から下方に移動させられ、パレット保持手段１１７に保持されるパレット１０５が、パレット保持手段１１７のアーム１２５を開くことによって解放され、パレット取付面１０３ａ上に配置される。パレット保持手段１１７によって保持されるワーク８９及びパレット１０５は、上述したように案内手段１２１による２つの支持点を通る旋回軸線を中心として傾動している又は傾いていることがあるが、パレット１０５は、回転割り出しされて水平になったパレット取付面１０３ａに当接することによって、水平状態を回復し、所望の位置に配置される。したがって、パレット１０５のパレット取付面１０３への高精度の位置決めが可能となる効果を奏する。軸ロック装置１０４で回転軸９５、すなわちワーク取付台９９がロックされることによってこの効果がさらに高められ得ることが分かる。
【０１０６】
次に、パレット取付面１０３ａのパレット着脱手段１０６によって、パレット１０５がパレット取付面１０３ａに取り外し可能に装着された後、ワーク取付台９９が反時計回りに９０度回転させられる（図１３及び図１５Ｃ参照）。この回転位置で、ワーク支持側構造体１５の軸ロック装置１０４の軸ロックピンが回転軸９５の回転止め穴に嵌挿されることによって、回転軸９５がロックされ、ベース９１内に設けられたロケートピン装置１０２の２つのロケートピン１０２ａが上方に延伸して、それぞれワーク取付台９９の側面に設けられたロケートブラケット１０１の穴１０１ａに嵌挿され、ワーク取付台９９の回転を防止する。
【０１０７】
ワーク取付台９９はこうして回転することが防止されるので、ワーク８９の加工が開始されて、主軸支持側構造体１３がワーク取付台９９に回転モーメントを発生させるような力を加えても、ワーク取付台９９及びワーク８９が回転軸線９７を中心として回転することはなく、高精度の加工が行われ得る。
パレット取付面１０３ａに取り付けられたパレット１０５のワーク８９が主軸支持側構造体１３によって加工されている間に、パレット保持手段１１７は、図１３に示されているように、パレットストッカ１１３へ戻り、上記手順と同様にして、次のパレット１０５を保持して、ワーク支持側構造体１５の上方の図１１に示される位置に待機する。
【０１０８】
ワーク８９の加工が終了すると、ワーク取付台９９は反時計回りに９０度回転させられ、パレット取付面１０３ｂが上方に向けられる。このとき、加工済みのワーク８９に付着した切屑や切削液が下方へ落下することとなる。次に、パレット保持手段１１７が図１１に示される位置から下方に移動させられ、上記と同様にして、次のパレット１０５がパレット取付面１０３ｂに取り外し可能に装着される（図１５Ｄ参照）。その後、ワーク取付台９９が時計回りに１８０度回転させられてパレット取付面１０３ａが上方に向けられ、パレット着脱手段１０６による係合を解いてパレット１０５を離脱可能な状態にした後、加工済みのワーク８９が取り付けられたパレット１０５がパレット保持手段１１７によってパレット取付面１０３ａから除去される（図１５Ｅ参照）。
【０１０９】
加工済みワーク８９が取り付けられたパレット１０５が除去された後、ワーク取付台９９は時計回りに９０度回転させられ、パレット取付面１０３ｂが主軸支持側構造体１３と対向する位置になり（図１５Ｆ参照）、パレット取付面１０３ｂに取り付けられたパレット１０５の未加工のワーク８９の加工が開始される。なお、図１５Ｆに示される回転位置にワーク取付台９９が回転割り出しされた後、加工の開始に先立って、上述したように、ロケートブラケット１０１及びロケートピン装置１０２によるワーク取付台９９の回転防止と、軸ロック装置１０４による回転軸９５のロックが行われることは言うまでもない。
【０１１０】
このようにワークの加工中に段取りが済んだ他のワークをワーク取付台の上方に待機させておくこと及び回転割り出し可能なワーク取付台が２つのパレット取付面を有することにより、ワーク（パレット）交換を短時間で行うことができ、工作機械の稼働率を大幅に向上させることが可能となる。
【０１１１】
図１６に示されるワーク支持側構造体１５の別の実施態様によるワーク取付台９９′は半円形状断面をしており、単一のパレット取付面１０３を有している。パレット取付面１０３の上面にはパレット着脱手段（図示せず）が設けられる。この場合には、パレット取付面１０３を水平にしてワーク８９が取り付けられたパレット１０５の段取り作業が行われた後、ワーク取付台９９′が９０度回転され、図１６に一点鎖線で示される加工位置に回転割り出しされる。したがって、パレット１０５の段取り作業が行いやすくなって、その結果、パレット１０５の段取り作業に必要とされる時間が短縮され、加工効率の向上に寄与し得るようになる。なお、ワーク８９の加工時にパレット取付面１０３を垂直状態にせず、傾斜状態で位置決めして、斜め部分の加工を行うことも可能である。
【０１１２】
また、図１６のロケートピン装置１０２のロケートピンは先端部にローラ１０７を枢支しており、ワーク取付台９９′の半円形状の外周面とこのローラ１０７を介して常に接触して押圧するようになっている。これは、図１６のワーク取付台９９′は上述したように９０度回転することができればよく、ロケートピン装置１０２がワーク取付台９９′の外周面と常に接触していても、ロケートピン装置１０２はワーク取付台９９′の回転割り出しを妨害することがないからである。
【０１１３】
図１６にはワーク支持側構造体１５のワーク取付台９９′にパレット取付面１０３が１面しかない場合を示しているが、このようなワーク支持側構造体１５を有した工作機械に、パレットストッカ１１３、骨組構造体１１５、パレット保持手段１１７、立体パレットマガジン１３５、パレット転送手段１３７等で成る本発明のパレット搬送装置１１１を適宜付属させることもできる。このようにすれば、パレット１０５を作業者や操作者の頭上で搬送することができ、作業者や操作者の工作機械への接近性や安全性を確保し、さらに工作機械の設置面積をコンパクトにできる。
【０１１４】
また、ワーク支持側構造体１５のワーク取付台を３つのパレット取付面を有する正三角形断面の三角柱形状に構成することもできる。このようなワーク取付台は、水平面から３０度上向きになった第１のパレット取付面においてワークの段取り作業を行い、垂直になった第２のパレット取付面においてワークの加工を行うことができるので、ワークの加工を行っている間に次のワークの段取り作業が行え、また第１のパレット取付面はほぼ上向き面なので段取り作業は比較的容易に行える。さらに、水平面から３０度下向きになった第３のパレット取付面でワークの加工後の洗浄を行えば、切屑や切削液を下方へ容易に自然落下させて回収できるという利点を有しており、加工効率はさらに向上される。ワーク取付台が４つ以上のパレット取付面を有する多角柱形状に形成されていてもよく、この場合にもワーク取付台に３つのパレット取付面を有する場合と同様の利点を有し得ることとなる。
【０１１５】
このようなワーク支持側構造体１５を有した工作機械に、パレットストッカ１１３、骨組構造体１１５、パレット保持手段１１７、立体パレットマガジン１３５、パレット転送手段１３７等で成る本発明のパレット搬送装置１１１を適宜付属させることができることは言うまでもない。
【０１１６】
以上、１台の工作機械１１に対してパレット搬送装置１１１を１つ設けた実施態様を説明したが、複数台の工作機械１１を併設してそれらの工作機械１１にまたがってパレット１０５の交換が可能な１つのパレット搬送装置１１１を設けることも可能である。この場合、パレット搬送装置１１１が故障等何らかのトラブルで使用不可能になったとすると、パレット１０５の交換作業が一切行えなくなってしまう可能性がある。したがって、複数台の工作機械１１を併設する場合には、それぞれの工作機械１１に対してパレット搬送装置１１１を設けることが好ましい。このような構成を採ることにより、あるパレット搬送装置１１１が使用不可能になったとしても、そのパレット搬送装置１１１に対応した工作機械１１におけるパレット１０５の交換作業が行えなくなるだけで済み、他の工作機械１１におけるパレット１０５の交換作業には何ら影響を与えない。すなわち一部がダウンしても全体が死なない加工効率の良い加工システムを構築することができる。
【０１１７】
また、１台の工作機械と１台のパレット搬送装置とからなるブロックを複数併設し、複数のブロックで単数又は複数の立体パレットマガジン１３５を共用できるようにした加工システムを構成することも可能である。かかる加工システムの例が図１７〜図１９に示されている。図１７はかかる加工システムの一例を示している斜視図、図１８は図１７の加工システムの平面図、図１９は図１７の加工システムの側面図である。
【０１１８】
図１７を参照すると、本発明による工作機械１１″とパレット搬送装置１１１′とからなるブロックを２つ併設した加工システムが示されている。
図１７〜図１９に示されている各工作機械１１″は、加工液や切屑などの飛散を防止するため及び工作機械を周囲環境から隔離するために、その周囲を壁及び天井によって覆われている点を除いて、図１に示されている工作機械１１と同様のものである。
【０１１９】
また、各パレット搬送装置１１１′は、図１４に示されているパレット搬送装置１１１と同様に、パレットストッカ１１３と、骨組構造体１１５と、この骨組構造体１１５に移動可能に支持されたパレット保持手段１１７と、骨組構造体１１５と対応させて設けられている立体パレットマガジン１３５と、上下方向に移動可能なパレット転送手段１３７とを含んでいる。図１７に示されているパレット搬送装置１１１′は、さらに、パレットストッカ１１３と立体パレットマガジン１３５との間に搬送車１３７′を含んでおり、この搬送車１３７′は隣接する複数のパレットストッカ１１３及び立体パレットマガジン１３５にまたがって延びるレールなどの軌道１４３に沿って水平方向に移動可能になっている。かかる搬送車１３７′は公知のものであるのでここでは詳しく説明しない。
【０１２０】
上記の上下方向（垂直方向）に移動可能なパレット転送手段１３７及び水平方向に移動可能な搬送車１３７′により、１つの立体パレットマガジン１３５と複数のパレットストッカ１１３及び複数の工作機械１１″との間でワーク８９及びパレット１０５の転送を行うことが可能になる。例えば、１つのブロックの立体パレットマガジン１３５が異なるブロックの工作機械１１″との間でワーク８９及びパレット１０５の供給及び収納を行うことができるようになる。これにより、他の立体パレットマガジン１３５へのワーク８９及びパレット１０５の移送を伴うことなく、直接的に他のブロックのパレットストッカ１１３へワークを供給することができる。したがって、加工システムのうちの１台の工作機械１１″の作動が停止していても、他の工作機械を用いて加工作業を継続することができ、作業効率の向上が図られる。
【０１２１】
また、複数のパレットマガジンと１組のパレットストッカ１１３及び工作機械１１″との間でワーク８９及びパレット１０５の転送を行うことも可能になる。この結果、工作機械１１″は、水平方向の複数の異なる位置に設けられた立体パレットマガジン又は平置きのパレットマガジン（水平方向の異なる位置にワークが平置きで載置されているパレットマガジンを含む）を利用することが可能となる。
【０１２２】
図１７〜図１９に示されている加工システムは２組の工作機械及びパレット搬送装置を併設したものであるが、３組以上の工作機械１１″及びパレット搬送装置１１１′を併設させてもよい。また、搬送車１３７′を設けなくても、上述したようにパレット転送手段１３７が上下方向のみならず水平方向にも移動できるように構成されていれば、同様の効果が得られるのはもちろんである。
以上、本発明を添付の図面に示す幾つかの実施態様について説明したが、これら実施態様はもっぱら説明上のものであり、制約的なものではない。例えば、本発明のパレット搬送装置は上述した実施態様の工作機械に限定されることはなく、適宜その他の実施態様の工作機械にも採用可能である。また、本発明の範囲は、請求の範囲によって限定されるものであるから、請求の範囲から逸脱することのない修正及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の工作機械の全体構成を示している斜視図である。
【図２】図１に示される工作機械の主軸支持側構造体に関する斜視図である。
【図３】図２に示される主軸支持側構造体の基台下部の前端部分の側面図である。
【図４】図２に示される主軸支持側構造体のＸ軸スライダ及びＹ軸スライダを線ＩＶ−ＩＶで切って上から見た断面図である。
【図５】図２の矢印Ｖの方向から見た主軸支持側構造体のＹ軸スライダの矢視背面図である。
【図６】図３に示されるＸ軸ガイド及びＸ軸滑動子の構造を説明するための模式図である。
【図７】図３に示されるリニアモータの固定子及び移動子の構造を説明するための模式図である。
【図８】図２に示される旋回台及び主軸頭を含む部分の詳細図である。
【図９】図１の線ＩＸ−ＩＸに沿ったワーク支持側構造体の断面図である。
【図１０】モジュール化された本発明の工作機械の実施態様を示している斜視図である。
【図１１】本発明の工作機械のワーク支持側構造体、パレットストッカ、パレット交換手段を示している斜視図であり、ワークの加工時の状態を表したものである。
【図１２】本発明の工作機械のワーク支持側構造体、パレットストッカ、パレット交換手段を示している斜視図であり、パレットの交換を行うときの状態を表したものである。
【図１３】本発明の工作機械のワーク支持側構造体、パレットストッカ、パレット交換手段を示している斜視図であり、パレットストッカへパレットを搬出するときの状態を表したものである。
【図１４】本発明の工作機械のワーク支持側構造体、パレットストッカ、パレット交換手段、立体パレットマガジン、及びパレット転送手段を示している斜視図である。
【図１５Ａ】本発明のパレット交換方法を説明するための模式図である。
【図１５Ｂ】本発明のパレット交換方法を説明するための模式図である。
【図１５Ｃ】本発明のパレット交換方法を説明するための模式図である。
【図１５Ｄ】本発明のパレット交換方法を説明するための模式図である。
【図１５Ｅ】本発明のパレット交換方法を説明するための模式図である。
【図１５Ｆ】本発明のパレット交換方法を説明するための模式図である。
【図１６】ワーク支持側構造体のワーク取付台の別の実施態様を示している断面図である。
【図１７】本発明の工作機械を用いた加工システムの構成の一例を示している斜視図である。
【図１８】図１７の加工システムの平面図である。
【図１９】図１７の加工システムの側面図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１１、１１′、１１″    工作機械
１３    主軸支持側構造体
１３′    延長主軸支持側構造体
１５    ワーク支持側構造体
１５′    延長ワーク支持側構造体
１７    切屑排出手段
１９    基台
１９′    延長基台
２１    移動体
２３    ビーム
２５    ベッド
２７    コラム
２９    長手空間
２９′    延長長手空間
３１    開口部
３３    Ｘ軸スライダ
３５    Ｙ軸スライダ
３７    Ｚ軸スライダ
３９    貫通開口部
４１ａ、４１ｂ    延長部
４３    Ｘ軸ガイド
４５    滑動子
４７    移動子
４９    固定子
５１    Ｙ軸ガイド
５３    Ｙ軸滑動子
５５    ボールねじ
５７    ナット部
５９    Ｚ軸ガイド
６１    Ｚ軸滑動子
６３    Ｚ軸モータ
６５    非接触ワイパ
６７    非接触ワイパ
６９    接触ワイパ
７１    接触ワイパ
７３    主軸頭
７５    主軸
７７    回転軸線
７９    旋回台
８１    旋回モータ
８３    歯車
８５    Ｃ軸モータ
８７    回転軸線
８９    ワーク
９１    ベース
９３    軸支持手段
９５    回転軸
９７    回転軸線
９９    ワーク取付台
９９′    ワーク取付台
１００    割出モータ
１０１    ロケートブラケット
１０１ａ    穴
１０２    ロケートピン装置
１０２ａ    ロケートピン
１０２ｂ    シャッタ
１０３、１０３ａ、１０３ｂ    パレット取付面
１０４    軸ロック装置
１０５    パレット
１０６    パレット着脱手段
１０７    ローラ
１１１、１１１′    パレット搬送装置
１１３    パレットストッカ
１１５    骨組構造体
１１７    パレット保持手段
１１９    滑動を容易にする手段
１２１    案内手段
１２３    搬送ベース
１２５    アーム
１２７    モータ
１２９    シリンダ装置
１３１    フェンス
１３３    警報ライト
１３５    立体パレットマガジン
１３７    パレット転送手段
１３７′    搬送車
１３９    スライド台
１４１    パレット移載手段
１４３    軌道
【図１】
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【図２】
0004463257.tif 000003
【図３】
0004463257.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004463257.tif 000014
【図１４】
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【図１５Ａ】
0004463257.tif 000016
【図１５Ｂ】
0004463257.tif 000017
【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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