特許 6862637 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6862637

(24)【登録日】2021年4月5日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/157 20060101AFI20210412BHJP

【ＦＩ】

   B23Q3/157 C

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-47159(P2017-47159)

(22)【出願日】2017年3月13日

(65)【公開番号】特開2018-149622(P2018-149622A)

(43)【公開日】2018年9月27日

【審査請求日】2020年2月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100130188

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜一

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(74)【代理人】

【識別番号】100190333

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 群司

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大木 稔

(72)【発明者】

【氏名】山崎 光洋

(72)【発明者】

【氏名】仲 正貴

(72)【発明者】

【氏名】小川 史樹

【審査官】 久保田 信也

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３０４１６９７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−０３４９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１３７１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１２３０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０３６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４１９６５０６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ ３／１５５ − ３／１５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベッドと、
前記ベッド上に設けられ、工具を着脱可能で且つ前記ベッドの前後方向に平行な軸線周りに回転可能に保持する主軸と、
前記ベッドに設けられ、前記工具をそれぞれ保持する複数の工具保持部を循環可能に備え、前記複数の工具保持部の循環面が前記主軸の軸線に平行である前記ベッドの基準側面側を向くように配置される工具マガジンと、
を備え、
前記工具マガジンは、
前記循環面が鉛直平面で形成されるとともに、前記基準側面に対して傾斜し、
前記複数の工具保持部は、前記循環面において、前記工具の軸線が前記循環面に直交する方向に一致する状態で前記工具を保持し、
前記複数の工具保持部の割り出し位置として、前記ベッドの手前側に位置する前記主軸との工具交換位置と、前記ベッドの奥側に位置する機外取り外し位置とを備えるとともに、
前記工具の軸線が前記循環面に直交する方向と前記主軸の軸線に平行な方向との角度範囲にて、前記循環面における前記工具交換位置のうちの第一工具交換位置に位置する前記工具保持部を、前記循環面とは異なる位置に位置する前記工具交換位置のうちの第二工具交換位置まで旋回させる旋回機構を備え、
前記工具交換位置と前記基準側面との距離は、前記機外取り外し位置と前記基準側面との距離より長く、
前記旋回機構による旋回角度は、前記循環面が前記基準側面に対する傾斜角度分だけ直角より小さく、
前記旋回機構による旋回面は、水平面である、工作機械。

【請求項2】

前記工作機械は、前後方向において、前記工具マガジンより奥側に配置される構造物を備え、
前記機外取り外し位置は、横方向において、前記構造物より前記ベッドの前記基準側面側に位置する、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記主軸は、前記ベッドに対して移動可能に設けられ、
前記工具マガジンは、上下方向において、前記主軸の上方に配置され、
前記主軸の移動エリアは、上方から見た場合に、
前記工具マガジンに対して重複する工作物の加工エリアと、
前記加工エリアより後方に位置し、且つ、前記工具マガジンに対して重複しない主軸メンテナンスエリアと、
を備える、請求項１又は２に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の工具を保持する工具マガジンを備え、工作物の加工内容に応じて、主軸に装着される工具と工具マガジンに保持される工具とを工具交換装置により自動で交換しながら加工を行なう工作機械（例えば、マシニングセンタ）がある。例えば、特許文献１では、工具マガジンが工作機械のベッドの側面側に設けられている。詳細には、工具マガジンにおいて、工具が保持される工具保持部が循環される軌道が、主軸の軸線と平行で、且つベッドの側面の近傍に配置されている。また、別の公知の工作機械として、工具マガジンにおける工具保持部が循環される軌道が、主軸の軸線と平行で、且つベッドの幅方向中央近傍に設けられているものもある。なお、その他、工具マガジンを備える工作機械として、特許文献２〜４に記載の技術もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００−８４７７９号公報

【特許文献2】特開２０１３−１７６８３２号公報

【特許文献3】特開２００２−６６８５６号公報

【特許文献4】特開平５−２２８７６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に示す工作機械では、工具マガジンが、ベッドの側面近傍に配置されるので、工作機械の機外（側面）から工具マガジンまでの距離は近い。従って、作業者が工具マガジンに保持される工具を取り外すための機外取り外し位置も工作機械の機外から近い位置に配置できる。このため、作業者と工具マガジンの機外取り外し位置との間に、工具を受け渡すための工具受け渡し装置がなくても、作業者が工具マガジンの工具を容易に取り外すことができるという利点がある。しかし、上記構成では、同様の理由によって、主軸に装着される工具と工具マガジンに保持される工具と、を工具交換装置によって交換するための工具マガジンにおける工具交換位置もベッドの側面近傍となる。このため、工具交換を行なうために、主軸が、工具交換位置に接近する際、主軸の移動距離が大きくなる場合もあり、工具交換に時間がかかってしまう虞がある。

【0005】

また、工具マガジンにおける工具保持部が循環される軌道が、主軸の軸線と平行で、且つベッドの幅方向中央近傍に設けられている場合には、上記と逆となる。つまり、作業者と工具マガジンの機外取り外し位置との間の距離が大きくなるので、工具を受け渡すための工具受け渡し装置が必要となる虞がある。しかし、逆に工具交換位置はベッドの幅方向中央近傍となるため、工具交換のために、主軸が工具交換位置に接近する際、移動距離は相対的に小さくて済み、工具交換を短時間で行なうことができるという利点がある。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、工具交換位置においては、工具交換時に主軸の移動距離が短くて済み、且つ機外取り外し位置においては、工具交換装置を使用しなくても簡易に工具の交換が可能な工具マガジンを備えた工作機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、請求項１の工作機械は、ベッドと、前記ベッド上に設けられ、工具を着脱可能で且つ前記ベッドの前後方向に平行な軸線周りに回転可能に保持する主軸と、前記ベッドに設けられ、前記工具をそれぞれ保持する複数の工具保持部を循環可能に備え、前記複数の工具保持部の循環面が前記主軸の軸線に平行である前記ベッドの基準側面側を向くように配置される工具マガジンと、を備え、前記工具マガジンは、前記循環面が鉛直平面で形成されるとともに、前記基準側面に対して傾斜し、前記複数の工具保持部は、前記循環面において、前記工具の軸線が前記循環面に直交する方向に一致する状態で前記工具を保持し、前記複数の工具保持部の割り出し位置として、前記ベッドの手前側に位置する前記主軸との工具交換位置と、前記ベッドの奥側に位置する機外取り外し位置とを備えるとともに、前記工具の軸線が前記循環面に直交する方向と前記主軸の軸線に平行な方向との角度範囲にて、前記循環面における前記工具交換位置のうちの第一工具交換位置に位置する前記工具保持部を、前記循環面とは異なる位置に位置する前記工具交換位置のうちの第二工具交換位置まで旋回させる旋回機構を備え、前記工具交換位置と前記基準側面との距離は、前記機外取り外し位置と前記基準側面との距離より長く、前記旋回機構による旋回角度は、前記循環面が前記基準側面に対する傾斜角度分だけ直角より小さく、前記旋回機構による旋回面は、水平面である。

【0008】

このように、ベッドの基準側面に対し、工具マガジンの循環面が、傾斜して配置されている。詳細には、工具マガジンの工具交換位置における工具交換位置と基準側面との間の距離が、工具マガジンの機外取り外し位置における機外取り外し位置と基準側面との間の
距離より長くなるよう傾斜して配置されている。このため、機外取り外し位置においては、作業者の手が、機外取り外し位置における工具マガジンの工具に届くため、工具の受け渡し装置を要することなく、作業者が工具の交換を行なうことができる。また、工具交換位置が、ベッドの幅方向中央寄りの位置に配置されるので、主軸は短距離の移動により工具の交換位置に到達できる。このため、工具交換の時間も短縮される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態である工作機械を前面側から見たときの全体構成図である。

【図2】図１の工作機械を側面側から見たときの一部透視図を含む全体構成図である。

【図3】図２の工作機械を上面側から見たときの工具マガジン等を除く、一部透視図を含む全体構成図である。

【図4】図２の工作機械を上面側から見たときの工具マガジンを説明するための第一の全体構成図である。

【図5】図２の工作機械を上面側から見たときの工具マガジンを説明するための第二の全体構成図である。

【図6】図２の工作機械を上面側から見たときの加工エリアと主軸メンテナンスエリアとを説明する第三の全体構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（１．工作機械の構成）
工作機械の一例として、４軸横形マシニングセンタを例に挙げ、図１〜図６を参照して説明する。本実施形態において工作機械１は、駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ軸（水平方向），Ｙ軸（鉛直方向），Ｚ軸（水平方向））及び１つの揺動回転軸（Ａ軸（Ｘ軸に平行））を有する。具体的には、Ｘ軸線方向は、工作機械１の横方向（幅方向）、Ｚ軸方向は、工作機械１の前後方向（図２において左方を前、右方を後とする）、Ｙ軸線方向は、工作機械１の上下方向（高さ方向）とする。なお、工作機械１で加工される工作物Ｗは、どのようなものでもよく限定はしない。

【0011】

図１〜図４に示すように、工作機械１は、ベッド２と，主軸サドル３と，主軸台４と，主軸４０と，テーブル支持台５と、テーブル６と，チルト装置７と，工具マガジン８と、工具交換装置９と、制御装置（図示せず）と、構造物１０と、を備える。なお、構造物１０としては、どのような装置を適用してもよいが、本実施形態において構造物１０は、制御盤，油圧装置、空気圧装置等である。

【0012】

ベッド２は、直方体状であり、床上に配置される。ベッド２は、図１，図３，図４に示すように、幅方向における側面に基準側面Ｐを備える。ここで、基準側面Ｐは、ベッド２の側面のうち、ベッド２の幅方向において最も外側にある面または点を含み、主軸４０の軸線ＣＬと平行な鉛直面であるものとする。ベッド２上のやや後方（図２の右方）である奥側には、主軸サドル３が、Ｘ軸線方向（図２の紙面奥行き方向）に移動可能に設けられる。主軸サドル３は、直方体状であり、ベッド２上に設けられるＸ軸線方向に延びる一対のガイド部材３１，３１に沿ってＸ軸線方向に移動可能に設けられる。一対のガイド部材３１，３１の間には、主軸サドル３をＸ軸線方向に移動させるボールネジ機構３２を有するＸ軸モータ３３が備えられる。

【0013】

主軸サドル３上には、主軸台４が設けられる。主軸台４は、主軸サドル３上に設けられるＺ軸線方向に延びる一対のガイド部材４１，４１に沿ってＺ軸線方向に移動可能に設けられる。一対のガイド部材４１，４１の間には、ボールネジ機構４２を有するＺ軸モータ４３が備えられる。ボールネジ機構４２は、主軸台４をＺ軸線方向に移動させる。主軸台４には、回転可能に支持される主軸４０、及び主軸４０をＺ軸線周りで回転させるギヤ機構を有する主軸モータ４４が内蔵される。つまり、主軸４０は、主軸サドル３及び主軸台４によってＸ軸線方向及びＺ軸線方向に移動可能である。また、主軸４０は、ベッド２の前後方向に平行な軸線周りに工作物Ｗを加工する工具Ｔを着脱可能、且つ回転可能に保持する。

【0014】

主軸４０に装着される工具Ｔの着脱は、後述する工具交換装置９によって行なわれる。つまり、工具マガジン８に保持される工具Ｔと、主軸４０の先端に装着される工具Ｔとが、工具交換装置９の作動によって、交換される。なお、工具交換装置９は、公知の工具交換装置であるので、詳細な説明については、省略する。

【0015】

図１に示すように、テーブル支持台５は、ベッド２の前面（図２における左側）にＹ軸線方向に移動可能に設けられる。ベッド２の前面にはＹ軸線方向に延びる一対のガイド部材２１，２１が設けられ、テーブル支持台５は、一対のガイド部材２１，２１と係合し、一対のガイド部材２１，２１に沿って移動する。テーブル支持台５は、ボールネジ機構２２の作動によって、昇降される。

【0016】

ボールネジ機構２２は、一対のガイド部材２１，２１の間に設けられる。そして、ボールネジ機構２２が備えるＹ軸モータ２３が、図略の制御装置によって回転制御されることにより、Ｙ軸線方向におけるテーブル支持台５の昇降が制御される。

【0017】

図４に示すように、チルト装置７は、一対のチルト装置本体７１，７１、及び一対のクレードル７２，７２を備える。一対のチルト装置本体７１，７１は、直方体形状で形成され、Ｘ軸線方向におけるテーブル支持台５の上面５ａの両端に配置される。また、一対のクレードル７２，７２は、それぞれチルト装置本体７１，７１の間においてＡ軸線周りで揺動（回転）可能となるよう各チルト装置本体７１，７１にそれぞれ設けられる（図４参照）。チルト装置本体７１，７１の一方には、クレードル７２，７２及びテーブル６をＡ軸線周りで回転（揺動）させるギヤ機構（図略）を有するＡ軸モータ７３が設けられる（図１参照）。

【0018】

工作物Ｗが固定されるテーブル６は、チルト装置７の一対のクレードル７２，７２の上面に溶接やボルト連結等の所定の手段により固定される。これにより、テーブル支持台５の昇降に伴い、テーブル６が、チルト装置７とともに、Ｙ軸線方向に移動（昇降）可能となる。

【0019】

（２．工具マガジンについて）
工具マガジン８は、図２に示すようにベッド２上に、複数の支持脚１０１に支持される支持板１００上に固定される。工具マガジン８は、主軸４０に装着される交換用の複数の工具Ｔを供給する装置である。工具マガジン８は、複数の工具Ｔを工具保持部８１に保持する。工具保持部８１は、楕円軌道を循環可能に構成される。そして、複数の工具Ｔを保持する工具保持部８１の循環面８１ａ（図４参照）が、ベッド２の基準側面Ｐ側を向くように配置される。このとき、工具マガジン８の循環面８１ａとは、複数の工具Ｔを保持する工具マガジン８の工具保持部８１が、各工具Ｔを保持する位置（または点）同士をつないで形成した仮想面である。

【0020】

なお、上記において、「工具マガジン８の循環面８１ａが、ベッド２の基準側面Ｐ側を向くように配置される」とは、本実施形態においては、循環面８１ａを鉛直平面とした状態で、循環面８１ａがベッド２の基準側面Ｐ側に面する（向く）よう配置されることをいう。言い換えると、循環面８１ａを鉛直平面とし、循環面８１ａが、基準側面Ｐ側から視認可能となるよう配置されることをいう。そして、工具マガジン８の循環面８１ａは、図４に示すように、ベッド２の基準側面Ｐに対して所定の傾斜角度α°だけ傾斜して設けられる。なお、循環面８１ａの傾斜については、後に詳述する。

【0021】

図１、図４、図５に示すように、工具マガジン８は、複数の工具保持部８１の割り出し位置として、工具交換位置Ｑと、機外取り外し位置Ｒと、を備える。工具交換位置Ｑは、ベッド２の前方側（手前側に相当）に位置し、主軸４０に装着される工具Ｔとの交換を可能とする工具保持部８１の位置である。また、機外取り外し位置Ｒは、ベッド２の後方側（奥側に相当）に位置し、工具マガジン８が有する工具保持部８１から工具Ｔを取り外すことを可能とする位置である。これらの位置の割り出しは、図略の制御装置によって制御される。

【0022】

前述したように、工具マガジン８の循環面８１ａは、ベッド２の基準側面Ｐに対して所定の傾斜角度α°だけ傾斜して設けられる。このときの傾斜の方向は、図５に示すように、工具交換位置Ｑと基準側面Ｐとの距離Ｌ１が、機外取り外し位置Ｒと基準側面Ｐとの距離Ｌ２より長くなるよう配置される（Ｌ１＞Ｌ２）。なお、所定の傾斜角度α°は、任意に設定すればよい。本実施形態では、所定の傾斜角度α°は、例えば１０ｄｅｇ〜２０ｄｅｇの間である。ただし、この態様には限らず、傾斜角度α°は、何度でもよい。

【0023】

図４に示すように、工具マガジン８の循環面８１ａを循環する複数の工具保持部８１では、保持する各工具Ｔの軸線ｃｌが、循環面８１ａと直交する方向に一致する状態で各工具Ｔを保持する。また、工具マガジン８は、図４，図５に示すように、工具Ｔの軸線ｃｌが、循環面８１ａに直交する方向と主軸４０の軸線に平行な方向との角度範囲にて、工具交換位置Ｑに配置される工具保持部８１を旋回する旋回機構８２を備える。

【0024】

本実施形態においては、旋回機構８２により旋回された後における工具保持部８１に保持される工具Ｔの軸線は、主軸４０の軸線と平行となる。このため、旋回機構８２による旋回角度β°は、工具マガジン８の循環面８１ａが、基準側面Ｐに対する傾斜角度α°分だけ、直角より小さな角度となる。なお、旋回機構８２の作動は、図略のリンク機構によって行なわれ、リンク機構（図略）は、図略の制御装置によって制御される。また、以降の説明においては、説明の都合上、工具交換位置Ｑにおいて、旋回機構８２によって旋回される前に割り出された工具保持部８１の位置を工具交換位置Ｑ１とし、旋回機構８２によって旋回された後における工具保持部８１の位置を工具交換位置Ｑ２として説明する。

【0025】

図１、図２、図４に示す工具交換装置９は、工具マガジン８の複数の工具Ｔのうち、旋回機構８２の作動により、工具交換位置Ｑ１から工具交換位置Ｑ２に移動される工具Ｔと、主軸４０に装着されている工具Ｔとを交換する公知の装置である。公知であるため、詳細な説明は省略する。図４に示すように、本実施形態において、工具交換装置９は、ベッド２の幅方向（Ｘ軸線方向）のほぼ中央に配置される。

【0026】

工具交換装置９は、旋回アーム９０と、旋回アーム９０を回転軸周りに回転させるモータ９３と、を備える。旋回アーム９０は、両端に把持部９１及び把持部９２を備える。把持部９１、９２にいずれかの把持部は、工具マガジン８において、工具交換位置Ｑ１に割り出され、旋回機構８２によって旋回された後、工具交換位置Ｑ２に位置する工具Ｔの溝部Ｔｍ１を把持する（図２参照）。また、把持部９１、９２のうち残った把持部は、主軸４０に装着されている工具Ｔの溝部Ｔｍ２を把持する（図２、破線参照）。

【0027】

把持部９１と、把持部９２とは、旋回アーム９０の軸線周りにおいて、１８０度位相がずれた状態で配置される。また、モータ９３は、把持部９１及び把持部９２の中間位置に回転軸が配置されるよう設けられる。

【0028】

なお、工具交換装置９は、モータ９３によって、把持部９１，９２を、軸線周りに回転させるだけではない。工具交換装置９は、把持部９１，９２によって、軸線方向前方に移動し各工具Ｔを各保持部から引き抜く動作、及び軸線方向後方に後退し各工具Ｔを各保持部に差し込む動作も行なう。

【0029】

前述したように、工具交換装置９では、主軸４０の軸線と、工具交換位置Ｑ２に移動された工具マガジン８の工具Ｔの軸線との間の中間点に工具交換装置９のモータ９３の回転軸が一致するよう構成される。そして、このとき、工具交換位置Ｑ１から工具交換位置Ｑ２に移動された工具マガジン８の工具Ｔの軸線は、主軸４０の軸線の鉛直方向上方に配置される（図１参照）。ただし、これはあくまで一例であって、この態様には限らない。交換される工具マガジン８の工具Ｔは、主軸４０の軸線に対して相対的に上方にあればよく、鉛直方向上方に有る必要はない。なお、上記において、主軸４０の工具Ｔと工具マガジン８の工具Ｔとの間で各工具Ｔの交換が行なわれる際における、主軸４０の位置を主軸工具交換位置ＳＱと称して、以後、説明する。

【0030】

そして、このように構成された工具マガジン８と主軸４０とを上方からみると、図６に示すように、主軸４０が移動可能な移動エリアは、工具マガジン８に対して上下方向で重複する工作物Ｗの加工エリアである図６左方のＡｒ１（前方の斜線部）、及び加工エリアＡｒ１より後方に位置し、且つ、工具マガジン８に対して上下方向で重複しない主軸メンテナンスエリアである図６右方のＡｒ２（斜め後方の斜線部）である。

【0031】

なお、図６では、加工エリアＡｒ１、及び主軸メンテナンスエリアＡｒ２をわかりやすく説明するため、長方形の組み合わせによって簡素化し二点鎖線で描いた主軸４０を表した。そして、主軸４０の工具Ｔが加工エリアＡｒ１に配置された第一位置Ｆ１と、主軸４０が工具マガジン８と重複しない主軸メンテナンスエリアＡｒ２に配置された第二位置Ｆ２との状態を同時に記載してある。

【0032】

さらに、工作機械１では、図１〜図４に示すように、構造物１０が、工作機械１（ベッド２）の前後方向において、工具マガジン８より奥側に配置される。そして、工具マガジン８の機外取り外し位置Ｒは、図４に示すように、ベッド２の幅方向（横方向に相当）において、構造物１０よりベッド２の基準側面Ｐ側に位置する。このため、作業者は、構造物１０よりベッド２の基準側面Ｐ側の空間Ａｒ３（斜線部参照）で、機外取り外し位置Ｒに割り出された工具Ｔの交換を、工具受け渡し装置を用いず素手で行なうことができる。

【0033】

（３．作用について）
次に、作用について説明する。説明の前提として、主軸４０に工具Ｔ１が装着されているものとする。そして、主軸４０が、加工エリアＡｒ１のうち、図６に示すＦ１位置で、工作物Ｗの加工を実施しているものとする。このとき、工具交換装置９は、加工エリアＡｒ１内で、且つ主軸４０の上方に配置される。より詳細には、工具交換装置９の回転軸、即ちモータ９３の回転軸は、ベッド２の幅方向中央に配置されている。

【0034】

このような状態において、主軸４０が、装着された工具Ｔ１によって加工エリアＡｒ１で加工を行なっている。そして、プログラムされた工具Ｔ１による加工が終了すると、次の工具Ｔ２への交換処理が図略の制御装置によって実行される。制御装置は、工具マガジン８が保持する複数の工具保持部８１が備える各工具Ｔの現在の位置を記憶している。そこで、制御装置は、循環面８１ａにおいて、工具Ｔ２を保持する工具保持部８１を循環させ、工具交換位置Ｑ１（Ｑ）に割り出す。その後、制御装置は、工具マガジン８が有する旋回機構８２を作動させる。これにより、工具Ｔ２を保持する工具保持部８１をβ°旋回させ、工具Ｔ２の軸線ｃｌを主軸４０の軸線と平行として工具保持部８１を工具交換位置Ｑ２（Ｑ）に移動させる。

【0035】

なお、このとき同時に、加工エリアＡｒ１において、工具Ｔ１による工作物Ｗへの加工が終了した主軸４０も、制御装置によって、工具交換位置Ｑ２の鉛直方向下方に設定される主軸工具交換位置ＳＱに移動される。このとき、主軸工具交換位置ＳＱは、工具交換装置９と同様、加工エリアＡｒ１内に位置する。このため、主軸４０は、加工直後、主軸サドル３及び主軸台４の作動によって短時間で主軸工具交換位置ＳＱに到達可能である。

【0036】

工具Ｔ２が工具交換位置Ｑ２（Ｑ）に移動し、主軸４０が主軸工具交換位置ＳＱに移動すると、制御装置は、工具交換装置９を作動させる。制御装置は、旋回アーム９０を図１において時計回りに１８０度回転させ、把持部９１で工具Ｔ２の溝部Ｔｍ１を把持させるとともに、把持部９２で主軸４０の工具Ｔ１の溝部Ｔｍ２を把持させる。

【0037】

その後、制御装置は、旋回アーム９０を軸線方向前方に移動させ、工具Ｔ１、Ｔ２を各保持部から引き抜く。制御装置は、工具Ｔ１、Ｔ２を各保持部から引き抜いた後、旋回アーム９０を、さらに時計回りに１８０度回転させる。そして、１８０度回転させた後、後退移動することで、工具Ｔ１を、先ほどまで工具Ｔ２が保持されていた工具保持部８１に差込み、工具Ｔ２を、主軸４０の保持部に差込む。

【0038】

これにより、工具Ｔ１とＴ２との交換が完了する。この後、工具Ｔ１は、工具マガジン８が備える旋回機構８２の作動によって−β°旋回され、工具マガジン８の循環面８１ａに移動される。そして、工具Ｔ１の位置は、制御装置によって記憶される。

【0039】

また、制御装置によって、工具マガジン８に保持される工具Ｔが不要と判断された場合、または、工具マガジン８に新たな工具Ｔの追加が必要と判断された場合、制御装置は、不要となる工具Ｔが保持される工具保持部８１、または追加が必要となる工具保持部８１を循環面８１ａに沿って作動させ、図４に示す機外取り外し位置Ｒに割り出す。

【0040】

このとき、本実施形態では、機外取り外し位置Ｒの奥、つまり機外取り外し位置Ｒの後方で、且つ構造物１０の基準側面Ｐ側には、空間Ａｒ３が設けられている。空間Ａｒ３は、機外取り外し位置Ｒと非常に近い位置にあり、作業者の手が、機外取り外し位置Ｒにおける工具マガジン８の工具Ｔに届く位置である。このため、作業者は、空間Ａｒ３において、工具Ｔの受け渡し装置を使用せずとも、工具Ｔの補充または交換を素手で簡易に行なうことができる。

【0041】

なお、上記態様に限らず、機外取り外し位置Ｒにおいては、ベッド２の基準側面Ｐ側からでも、作業者の手は、工具マガジン８の工具Ｔに十分届く。このため、空間Ａｒ３だけでなく、基準側面Ｐ側から、工具Ｔの受け渡し装置を使用することなく、工具Ｔの補充または交換を素手で行なってもよい。

【0042】

また、本実施形態において、主軸４０を取り外し、主軸４０のメンテナンスを行なう場合、図６に示すように、主軸４０を主軸メンテナンスエリアＡｒ２まで移動させればよい。このエリアは、上方から見たとき、主軸４０と工具マガジン８とが全く重複しないエリアである。これにより、主軸４０を上方に持ち上げ取り外すことができる。

【0043】

（４．本実施形態による効果）
上記実施形態によれば、工作機械１は、ベッド２と、ベッド２上に設けられ、工具Ｔを着脱可能に保持する主軸４０と、ベッド２に設けられ、工具Ｔをそれぞれ保持する複数の工具保持部８１を循環可能に備え、複数の工具保持部８１の循環面８１ａがベッド２の基準側面Ｐ側を向くように配置される工具マガジン８と、を備える。工具マガジン８は、複数の工具保持部８１の割り出し位置として、ベッド２の手前側に位置する主軸４０との工具交換位置Ｑと、ベッド２の奥側に位置する機外取り外し位置Ｒとを備える。そして、循環面８１ａは、基準側面Ｐに対して傾斜し、工具交換位置Ｑと基準側面Ｐとの距離Ｌ１は、機外取り外し位置Ｒと基準側面Ｐとの距離より長い。

【0044】

このように、ベッド２の基準側面Ｐに対し、工具マガジン８の循環面８１ａが、傾斜して配置される。そして、この傾斜は、工具マガジン８の工具交換位置Ｑと基準側面Ｐとの間の距離Ｌ１が、工具マガジン８の機外取り外し位置Ｒと基準側面との間の距離Ｌ２より長くなる傾斜である。このため、機外取り外し位置Ｒにおいては、作業者の手が、工具マガジン８の工具Ｔに届くため、工具Ｔの受け渡し装置を使用することなく、作業者が工具Ｔの交換を行なうことができる。また、工具交換位置Ｑが、ベッド２の幅方向中央寄りの位置に配置されるので、主軸４０は短距離の移動により工具Ｔの交換位置に素早く到達できる。このため、工具交換の時間も短縮される。

【0045】

また、上記実施形態によれば、主軸４０は、ベッド２の前後方向に平行な軸線周りに工具Ｔを回転可能に保持する。また、複数の工具保持部８１は、工具Ｔの軸線が循環面８１ａに直交する方向に一致する状態で工具Ｔを保持する。さらに、工具マガジン８は、工具Ｔの軸線が循環面８１ａに直交する方向と主軸４０の軸線に平行な方向との角度範囲にて、工具交換位置Ｑに位置する工具保持部８１を旋回する旋回機構８２を備え、旋回機構８２による旋回角度β°は、循環面８１ａが基準側面Ｐに対する傾斜角度α°分だけ、直角より小さい。これにより、旋回機構８２による旋回時間は、９０ｄｅｇ旋回される場合と比較して短縮されるので、工具交換時間もその分短縮される。

【0046】

また、上記実施形態によれば、工作機械１は、前後方向において、工具マガジン８より奥側に配置される構造物１０を備え、機外取り外し位置Ｒは、横方向（幅方向）において、構造物１０よりベッド２の基準側面Ｐ側に位置する。これにより、作業者は、機外取り外し位置Ｒの奥側で、且つ構造物１０の基準側面Ｐ側のエリアにおいて、工具マガジン８の機外取り外し位置に位置する工具Ｔの取り外し作業を行なうことができる。つまり、作業者は、ベッド２の側面に立つことなく、機外取り外し位置に位置する工具Ｔの取り外し作業を行なうことができる。これにより、工場などの生産ライン中で複数の工作機械を隣接して並べる場合に、隣接する工作機械との間である工作機械１の側方に作業者が工具取り外し作業を行なうために必要な作業スペースを設ける必要がなく、側方に作業スペースを設ける場合よりも隣接する工作機械間の距離を小さくできる。従って、工場において、工作機械１の設置スペースを縮小することができる。

【0047】

また、上記実施形態によれば、主軸４０は、ベッド２に対して移動可能に設けられ、工具マガジン８は、上下方向において、主軸４０の上方に配置される。主軸４０の移動エリアは、上方から見た場合に、工具マガジン８に対して重複する工作物Ｗの加工エリアＡｒ１と、加工エリアＡｒ１より後方に位置し、且つ、工具マガジン８に対して重複しない主軸メンテナンスエリアＡｒ２と、を備える。これにより、主軸４０を主軸メンテナンスエリアＡｒ２に移動させることで、主軸４０を上方から吊り上げ、容易にメンテナンスができる。

【0048】

なお、上記実施形態においては、複数の工具保持部８１は、工具保持部８１が保持する工具Ｔの軸線が循環面８１ａに直交する方向に一致する状態で工具Ｔを保持した。しかし、この態様には限らない。工具Ｔの軸線は、循環面８１ａに直交していなくてもよい。この場合、旋回機構８２を、循環面８１ａに直交しない工具Ｔに対応させるよう変更する必要がある。しかし、この態様によっても、機外取り外し位置Ｒにおける工具Ｔの受け渡し装置の廃止、及び工具交換位置Ｑにおける工具交換時間の短縮については、十分効果が得られる。

【0049】

また、上記実施形態においては、工具マガジン８の循環面８１ａを鉛直平面とした状態で、循環面８１ａがベッド２の基準側面Ｐ側に面する（向く）よう工具マガジン８を配置した。しかし、この態様には、限らない。循環面８１ａは、鉛直平面に対し、所定の傾きを有した状態でベッド２の基準側面Ｐ側に向かって配置してもよい。この場合においても上記と同様、旋回機構８２を、所定の傾きを有して配置された循環面８１ａと直交する工具Ｔに対応させるよう変更する必要がある。しかし、この態様によっても、機外取り外し位置Ｒにおける工具Ｔの受け渡し装置の廃止、及び工具交換位置Ｑにおける工具交換時間の短縮については、十分効果が得られる。

【符号の説明】

【0050】

１・・・工作機械、 ２・・・ベッド、 ３・・・主軸サドル、 ４・・・主軸台、 ６・・・テーブル、 ８・・・工具マガジン、 ９・・・工具交換装置、 １０・・・構造物、 ４０・・・主軸、 ８１・・・工具保持部、 ８１ａ・・・循環面、 ８２・・・旋回機構、 ９０・・・旋回アーム、 ９１、９２・・・把持部、 Ａｒ１・・・加工エリア、 Ａｒ２・・・主軸メンテナンスエリア、 Ａｒ３・・・空間、 ＣＬ・・・軸線、 ｃｌ・・・工具の軸線、 Ｆ１・・・第一位置、 Ｆ２・・・第二位置、 Ｌ１、Ｌ２・・・距離、 Ｐ・・・基準側面、 Ｑ、Ｑ１、Ｑ２・・・工具交換位置、 Ｒ・・・機外取り外し位置、 ＳＱ・・・主軸工具交換位置、 Ｔ・・・工具、 Ｗ・・・工作物、 α・・・傾斜角度、 β・・・旋回角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】