特開 2024-122331 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024122331

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/157 20060101AFI20240902BHJP

   B23Q 11/08 20060101ALI20240902BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/157 C

B23Q11/08 Z

B23Q17/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023029814

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104178

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 尚

(72)【発明者】

【氏名】天野 真仁

【テーマコード（参考）】

3C002

3C011

3C029

【Ｆターム（参考）】

3C002AA03

3C002BB07

3C002DD14

3C002GG02

3C002HH06

3C002KK04

3C011DD00

3C029EE01

(57)【要約】

【課題】工具交換領域と加工領域とを隔てる隔壁の開閉部材を開閉する駆動装置の不具合を抑制できる工作機械を提供する。
【解決手段】マガジンカバー１０の底壁１１０は、第１底壁１１１と第２底壁１１２を有する。第２底壁１１２は、第１底壁１１１よりも高い位置にあり、両者間には段差を有する。底壁１１０は工具交換時に工具９１を保持する主軸がマガジンカバー１０内に進入する開口部を有する。開口部を開閉するシャッタを駆動するエアシリンダは、上下方向において第２底壁１１２に対応する位置に配置される。工具マガジン３１の回転や主軸の移動に伴う衝撃で、工具９１に付着するクーラントや切粉はマガジンカバー１０内に落ち、第１底壁１１１に堆積する。クーラントや切粉は段差を超えて第１底壁１１１から第２底壁１１２に乗り上げにくく、エアシリンダに付着しにくい。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具を装着する主軸を回転可能に支持し、前記工具で被削材の加工を行う加工領域と、前記加工領域の上方において前記工具の交換を行う工具交換領域との間で移動する主軸ヘッドと、
前記工具交換領域に配置され、前記主軸への装着対象となる複数の前記工具を保持するマガジンを有する工具交換装置と
を備える工作機械において、
前記工具交換装置は、
前記工具交換領域と前記加工領域とを隔てる底壁を有し、前記マガジンを覆うカバーと、
前記底壁に設けられた開口部と、
前記開口部を開放する開放状態又は閉塞する閉塞状態に移動可能な開閉部材と、
前記開閉部材を前記開放状態又は前記閉塞状態に移動させる駆動装置と
を備え、
前記底壁は、
第１底壁と、
前記第１底壁よりも上方に位置する第２底壁と
を有し、
前記駆動装置は、上下方向において前記第２底壁に対応する位置に配置されたこと
を特徴とする工作機械。

【請求項2】

前記第１底壁は、前記マガジンが保持する複数の前記工具が配置される領域の下方に位置し、
前記第２底壁は、工具交換時に前記工具を装着する前記主軸が配置される領域の下方に位置すること
を特徴とする請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記底壁は、前記第１底壁と前記第２底壁とを接続する接続壁を更に有し、
前記接続壁は、前記上下方向に沿って延びていること
を特徴とする請求項２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記カバーは、前記第２底壁に接続しており、前記マガジンの側方に配置される側壁を更に有し、
前記駆動装置は前記第２底壁よりも上方の位置において前記側壁に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。

【請求項5】

前記開口部は、前記底壁と前記側壁とを含む部分に開口され、
前記開閉部材は、
前記底壁における前記開口部を開放又は閉塞する第１部と、
前記側壁における前記開口部を開放又は閉塞する第２部と
を有し、
前記駆動装置の駆動部は、前記開閉部材の前記第２部に固定すること
を特徴とする請求項４に記載の工作機械。

【請求項6】

前記開閉部材の前記開放状態又は前記閉塞状態を検出する検出部を備え、
前記検出部は、前記上下方向において前記第２底壁に対応する位置に配置されたこと
を特徴とする請求項１に記載の工作機械。

【請求項7】

前記主軸は、水平方向を回転軸として前記主軸ヘッドに支持されたこと
を特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工具交換装置を備えた工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械は、主軸に装着した工具を交換する工具交換装置を備える。工具交換装置は複数の工具を保持するマガジンを有する。被削材の加工時に飛散するクーラントや切粉からマガジンを保護するため、マガジンの周囲にはマガジンカバーが設けられる。マガジンカバーの底部には開口部が形成されており、工具交換時、工具を装着した主軸が開口部を介してマガジンカバー内に進入する。開口部にはシャッタが設けられる。シャッタは、工具交換時に開口部を開放し、加工時には閉塞する。

【0003】

例えば特許文献１に記載のシャッタは、加工作業室の入口を開閉する。シャッタを駆動するシリンダと、シャッタの開閉状態を検出するリミットスイッチは、加工作業室入口の開口部の周囲近傍に設けられるシャッタのレールに沿って配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７－３００６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

工具交換装置は、工具交換時にマガジンカバー内に移動する主軸に装着した工具を、マガジンに保持する工具と交換する。交換後の工具にはクーラントや切粉が付着している場合がある。マガジンの回転や主軸ヘッドの移動に伴う振動で、クーラントや切粉は工具から剥がれ、マガジンカバー内に堆積する。特許文献１において堆積したクーラントや切粉がシリンダやリミットスイッチに付着した場合、クーラントによる油没故障や切粉による破損等を生ずる可能性があった。

【0006】

本発明の目的は、工具交換領域と加工領域とを隔てる隔壁の開閉部材を開閉する駆動装置の不具合を抑制できる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】

本発明の一態様によれば、工具を装着する主軸を回転可能に支持し、前記工具で被削材の加工を行う加工領域と、前記加工領域の上方において前記工具の交換を行う工具交換領域との間で移動する主軸ヘッドと、前記工具交換領域に配置され、前記主軸への装着対象となる複数の前記工具を保持するマガジンを有する工具交換装置とを備える工作機械において、前記工具交換装置は、前記工具交換領域と前記加工領域とを隔てる底壁を有し、前記マガジンを覆うカバーと、前記底壁に設けられた開口部と、前記開口部を開放する開放状態又は閉塞する閉塞状態に移動可能な開閉部材と、前記開閉部材を前記開放状態又は前記閉塞状態に移動させる駆動装置とを備え、前記底壁は、第１底壁と、前記第１底壁よりも上方に位置する第２底壁とを有し、前記駆動装置は、上下方向において前記第２底壁に対応する位置に配置されたことを特徴とする工作機械が提供される。被削材の加工時に工具に付着したクーラントや切粉は、工具交換時に主軸と共にカバー内に進入し、工具から剥がれ落ちる。クーラントや切粉は、第２底壁よりも下方に位置する第１底壁に堆積する。開閉部材の駆動装置は第２底壁に対応する位置に配置される。故に第１底壁に堆積したクーラントや切粉は、第２底壁に対応する位置に配置される駆動装置に付着しにくい。よって工作機械は、クーラントや切粉が駆動装置に付着することによる油没や破損等の不具合の発生を抑制できる。

【0008】

本態様の前記第１底壁は、前記マガジンが保持する複数の前記工具が配置される領域の下方に位置し、前記第２底壁は、工具交換時に前記工具を装着する前記主軸が配置される領域の下方に位置してもよい。マガジンに保持する工具から剥がれ落ちたクーラントや切粉は、下方に位置する第１底壁に堆積する。第１底壁と第２底壁との間には段差があるので、マガジンの回転や主軸ヘッドの移動に伴う振動があっても、クーラントや切粉は、第１底壁から第２底壁に乗り上げにくく、第２底壁に堆積しにくい。開閉部材の駆動装置は、第２底壁に対応する位置に配置されているため、クーラントや切粉が付着しにくい。

【0009】

本態様の前記底壁は、前記第１底壁と前記第２底壁とを接続する接続壁を更に有し、前記接続壁は、前記上下方向に沿って延びていてもよい。接続壁は上下方向に延びる。故に接続壁は、第１底壁に堆積したクーラントや切粉が第２底壁に乗り上げないようにせき止めることができる。

【0010】

本態様の前記カバーは、前記第２底壁に接続しており、前記マガジンの側方に配置される側壁を更に有し、前記駆動装置は前記第２底壁よりも上方の位置において前記側壁に固定されていてもよい。駆動装置は第２底壁よりも上方の位置で側壁に固定されている。故にクーラントや切粉は、工具交換時に工具から剥がれて第２底壁に落ちても、駆動装置に付着しにくい。

【0011】

本態様の前記開口部は、前記底壁と前記側壁とを含む部分に開口され、前記開閉部材は、前記底壁における前記開口部を開放又は閉塞する第１部と、前記側壁における前記開口部を開放又は閉塞する第２部とを有し、前記駆動装置の駆動部は、前記開閉部材の前記第２部に固定してもよい。側壁に固定した駆動装置は、側壁における開口部を閉塞する第２部に駆動部を容易に固定できる。故にクーラントや切粉は、駆動装置の駆動部が開閉部材に固定される部分にも付着しにくい。

【0012】

本態様は、前記開閉部材の前記開放状態又は前記閉塞状態を検出する検出部を備え、前記検出部は、前記上下方向において前記第２底壁に対応する位置に配置されてもよい。検出部は第２底壁に対応する位置に配置する。故にクーラントや切粉は、検出部にも付着しにくい。

【0013】

本態様の前記主軸は、水平方向を回転軸として前記主軸ヘッドに支持されてもよい。工作機械は、主軸の回転軸が水平方向に配置される、所謂横型の工作機械である。横型の工作機械では、加工時に、クーラントや切粉が主軸の周方向に飛散する場合があり、加工領域上方の工具交換領域に設けられる工具交換装置を保護するため、カバーが設けられる。このため、工具に付着したクーラントや切粉は、工具交換時に主軸と共にカバー内に進入した場合に、底壁に堆積する。故に、底壁の開口部を開閉する開閉部材の駆動装置を、底壁のうち上段に位置する第２底壁に対し上下方向に対応する位置に配置する。これにより、底壁に堆積したクーラントや切粉は、駆動装置に付着しにくい。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】前方右上方から見た工作機械１の斜視図である。

【図2】後方右上方から見た工作機械１の斜視図である。

【図3】工作機械１の右側面図である。

【図4】図１のＩ－Ｉ線で矢視方向に見た工具交換装置３０の断面図である。

【図5】グリップアーム３５の斜視図である。

【図6】シャッタ１２０が閉塞状態であるマガジンカバー１０の斜視図である。

【図7】前壁１０１の下部を切断視したマガジンカバー１０の正面図である。

【図8】シャッタ１２０が開放状態であるマガジンカバー１０の斜視図である。

【図9】工具交換動作の往路を示す図である。

【図10】工具交換動作の復路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の一実施形態を説明する。以下説明は図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。工作機械１の左右方向、上下方向、前後方向は夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。図１に示す工作機械１は、主軸７の回転軸が前後方向（Ｚ軸方向）に延びる横形であり、コラム５がＸ軸方向とＺ軸方向に移動するコラムトラバース型の工作機械である。

【0016】

図１～図３を参照し、工作機械１の構造を説明する。工作機械１は基台２、コラム５、Ｘ軸移動機構１１、Ｚ軸移動機構１２、Ｙ軸移動機構１３（図１参照）、主軸ヘッド６、主軸７（図３参照）、制御箱８、回転テーブル９、工具交換装置３０（図４参照）、マガジンカバー１０等を備える。

【0017】

基台２はＺ軸方向に長い略直方体状の鉄製土台である。Ｘ軸移動機構１１は基台２の上面後部に設けられ、移動体１５をＸ軸方向に移動可能に支持する。Ｚ軸移動機構１２は移動体１５の上面に設けられる。Ｚ軸移動機構１２はコラム５をＺ軸方向に移動可能に支持する。コラム５は上下方向に延びる立柱である。コラム５には、前後方向に貫通する縦長矩形状の貫通口５Ａ（図２参照）が形成される。枠カバー２０はコラム５の前面に取り付ける。枠カバー２０は正面視縦長矩形状の枠体であり、コラム５と主軸ヘッド６の間を覆う。Ｙ軸移動機構１３はコラム５の前面に設けられ、主軸ヘッド６をＹ軸方向に移動可能に支持する。Ｘ軸移動機構１１、Ｚ軸移動機構１２、Ｙ軸移動機構１３は例えばガイド、ボール螺子、モータ（Ｘ軸モータ、Ｚ軸モータ、Ｙ軸モータ）を各々備え、該モータの動力で夫々、移動体１５、コラム５、主軸ヘッド６をガイドに沿って移動させる。

【0018】

主軸ヘッド６はＺ軸方向に延び、Ｙ軸移動機構１３によりコラム５の前面に沿ってＹ軸方向に移動可能に設けられる。主軸ヘッド６はＹ軸方向において加工領域と工具交換領域（図３参照）の間を移動可能である。加工領域はＹ軸原点よりも基台２側（下側）の空間に設けられる。Ｙ軸原点はＹ軸の機械座標が０の位置である。工具交換領域は、Ｙ軸原点に対して加工領域とは反対側（上側）の空間に設けられる。加工領域は回転テーブル９に固定された被削材の加工を行う領域である。工具交換領域は工具交換装置３０による工具交換を行う領域である。工具交換領域はＹ軸方向において加工領域の上側で、且つＺ軸方向にて加工領域と重なる位置に設けられる。

【0019】

主軸ヘッド６は上部カバー２８と鎧カバー８５を備える。上部カバー２８は主軸ヘッド６の上面後端部に固定される。上部カバー２８は正面視略矩形状の金属板であり、主軸ヘッド６上面後端部から上方に延出する。鎧カバー８５は主軸ヘッド６に下面後端部に吊り下げた状態で固定される。鎧カバー８５は複数の金属板を上下方向に並べて備え、上下方向に入れ子状に伸縮する。上部カバー２８は主軸ヘッド６と一体に上下動することで、コラム５前面の主軸ヘッド６よりも上側の領域を常時覆う。鎧カバー８５は主軸ヘッド６の上下動に応じて上下方向に伸縮することで、コラム５前面の主軸ヘッド６よりも下側の領域を常時覆う。

【0020】

主軸７は主軸ヘッド６内にて主軸ヘッド６と同軸上に設けられる。即ち主軸７の回転軸は、前後方向（Ｚ軸方向）に延びる。主軸ヘッド６は主軸７を回転可能に支持する。主軸ヘッド６の後部にはモータ保持箱２７（図３参照）が固定される。モータ保持箱２７は主軸ヘッド６の後部から後方に延び、主軸モータ２６を内側に保持する。モータ保持箱２７はコラム５の貫通口５Ａから後方に突出する。主軸モータ（図示略）の出力軸は前方に延び、主軸７の後端部と同軸上に連結する。

【0021】

主軸７は工具装着穴４０、ホルダ保持部材１９を備える。工具装着穴４０は主軸７の先端部（前端部）に設けられる。工具装着穴４０は主軸７の先端部に向けて略円錐状に拡径する。ホルダ保持部材１９は工具装着穴４０の奥側に設けられる。工具装着穴４０には、工具ホルダ９０（図４参照）が着脱自在に装着される。工具ホルダ９０は一端側に工具９１を保持し、他端側にテーパ部とプルスタッド９３（図４参照）を備える。テーパ部は略円錐状であり、主軸７の工具装着穴４０に密着する。プルスタッド９３はテーパ部の頂上部から軸方向に突出する。工具装着穴４０にテーパ部を装着すると、ホルダ保持部材１９はプルスタッド９３を保持し、主軸７に工具ホルダ９０を固定する。

【0022】

基台２の後部には一対の支持部材１７，１８が設けられる。支持部材１７，１８は左右方向に互いに離間し且つ上方に延び、制御箱８を下方から支持する。制御箱８は内部に制御盤（図示略）を収納する。制御盤は工作機械１の動作を制御する。基台２の上面前側には工作台１６が設けられる。回転テーブル９は工作台１６に組み付けられる。回転テーブル９は主軸ヘッド６の前方に位置する。回転テーブル９は上面に被削材を治具（図示略）で固定し、Ｙ軸方向に平行な回転軸を中心に３６０度回転可能である。

【0023】

基台２の上面前側で、且つ左右両側には、一対の支持柱２１，２２が設けられる。図２に示すように、支持柱２１と２２の互いに対向する夫々の上部の間には連結板２３が固定される。図４に示すように、工具交換装置３０は連結板２３の前面に固定される。故に工具交換装置３０は支持柱２１，２２により、コラム５と回転テーブル９の間で且つ主軸ヘッド６の上方に位置する。工具交換装置３０は工具マガジン３１、減速機３２、マガジンモータ３３等を備える。工具マガジン３１はマガジンベース３７と複数のグリップアーム３５を備える。マガジンベース３７は略円盤状であり、前後方向に延び前側が後側に対して下方に傾斜する回転軸３７Ａを中心に連結板２３の前面において回転可能に支持される。減速機３２とマガジンモータ３３は、工具マガジン３１に取り付けられる。マガジンモータ３３の出力軸（図示略）は、減速機３２を介してマガジンベース３７の回転軸３７Ａに噛合する。マガジンモータ３３の動力は、減速機３２を介してマガジンベース３７の回転軸に伝達される。

【0024】

複数のグリップアーム３５はマガジンベース３７の外周部に沿って並んで設けられ、径方向外側に向けて放射状に延びる。グリップアーム３５は、工具ホルダ９０を水平に寝かせた姿勢で、工具ホルダ９０に直交するＹ軸方向から工具ホルダ９０を把持する。図５に示すように、グリップアーム３５は、基台３５１、一対の爪部材３５２，３５３、バネ部材３５５を備える。基台３５１は上下方向に延びる。基台３５１の上端部は、マガジンベース３７の外周部に複数の螺子で固定される。基台３５１の下端部には係合部３５４が形成される。係合部３５４は工具ホルダ９０と係合する部分である。

【0025】

一対の爪部材３５２，３５３は上下方向に延び、左右方向に並べて配置される。爪部材３５２，３５３は夫々、上下方向略中央において、前後方向を回転軸として回動可能に基台３５１に支持される。爪部材３５２，３５３の下端部には、前後方向を回転軸とするローラ部３５６，３５７が設けられる。バネ部材３５５は、爪部材３５２，３５３の夫々の上端部間に配置され、ローラ部３５６とローラ部３５７とが互いに接近する方向に付勢する。

【0026】

工具ホルダ９０が係合部３５４に係合した状態で、一対の爪部材３５２，３５３は、工具ホルダ９０を係合部３５４との間に挟み込んで把持する。主軸７と工具交換を行うグリップアーム３５は工具マガジン３１の工具交換位置Ｃ（図９参照）に移動する。工具交換位置Ｃは工具マガジン３１の最下部の位置である。工具交換位置Ｃにおいて、グリップアーム３５の上下方向、左右方向、前後方向は夫々、工作機械１のＹ軸方向、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向に配置される。

【0027】

図２に示すように、支持柱２１，２２の夫々の上部の前面には、マガジンカバー１０が固定される。マガジンカバー１０は工具マガジン３１の周囲を覆う。マガジンカバー１０は被削材の加工時に切粉とクーラント（切削液）の飛沫が工具マガジン３１に付着するのを防止する。

【0028】

図４、図６～図８に示すように、マガジンカバー１０は正面視で右下角部を面取りした矩形の箱状である。マガジンカバー１０は、前壁１０１、後壁１０２、左壁１０３、右壁１０４、天壁１０５、底壁１１０、斜壁１０６、シャッタ１２０、エアシリンダ１３０、センサ１４０を有する。

【0029】

前壁１０１は左右方向に延びる上板と下板を上下に並べて螺子で連結した壁部であり、前壁１０１は工具マガジン３１が保持する工具９１と干渉しないように、工具マガジン３１の前方に離れて配置される。前壁１０１の下板には工具交換位置Ｃを目視可能な覗き窓（図１参照）が設けられる。前壁１０１の左端、右端、上端及び下端は夫々、左壁１０３、右壁１０４、天壁１０５及び底壁１１０の前端に螺子で固定される。後壁１０２は、左右方向に延びる下板の上部に、上側が前方へ向けて傾斜する２枚の上板を左右に並べ、夫々螺子で下板に連結した壁部である。後壁１０２は工具マガジン３１の後方に配置される。後壁１０２の左右の上板の夫々には、支持柱２１，２２にマガジンカバー１０を取り付ける取付部が設けられる。左壁１０３は後壁１０２の左上板と一体に形成され、左上板の左端から前方へ向けて屈曲する壁部である。左壁１０３は工具マガジン３１の左方に配置される。右壁１０４は後壁１０２の右上板と一体に形成され、右上板の右端から前方へ向けて屈曲する壁部である。右壁１０４は工具マガジン３１の右方に配置される。天壁１０５は左右方向に並ぶ左天板と右天板を有する。天壁１０５の左天板は後壁１０２の左上板と一体に形成され、左上板の上端から前方へ向けて屈曲する壁部である。天壁１０５の右天板は後壁１０２の右上板と一体に形成され、右上板の上端から前方へ向けて屈曲する壁部である。天壁１０５は工具マガジン３１の上方に配置される。

【0030】

底壁１１０は後壁１０２の下板と一体に形成され、下板の前端から前方へ向けて屈曲する壁部である。底壁１１０の左端は左壁１０３の下端に螺子で固定される。底壁１１０は段状に形成され、第１底壁１１１、第２底壁１１２及び接続壁１１３を有する。第２底壁１１２の後端は、後壁１０２の下板に接続する。第１底壁１１１は第２底壁１１２の前方に形成され、第２底壁１１２よりも下方に位置する。マガジンカバー１０内で、第１底壁１１１は、工具マガジン３１の複数のグリップアーム３５が夫々把持する工具９１が配置される領域の下方に位置する。第２底壁１１２は、工具交換時にマガジンカバー１０内に進入する主軸７が、マガジンカバー１０内において配置される領域の下方に位置する。即ち第１底壁１１１は、工具交換位置Ｃよりも前側の領域に対応する位置の下方にある。また、第２底壁１１２は、工具交換位置Ｃよりも後側の領域に対応する位置の下方にある。なお、工具９１のうち、工具ホルダ９０に保持されている部分については第１底壁１１１に対応する領域の対象としない。第１底壁１１１と第２底壁１１２の左右方向の長さは同じ長さであり、第１底壁の前後方向の長さは第２底壁１１２よりも長い。第１底壁１１１と第２底壁１１２との間には、接続壁１１３が形成される。接続壁１１３は上下方向に沿って延び、第１底壁１１１の後端と第２底壁１１２の前端とに接続する。底壁１１０は工具マガジン３１の下方に配置される。

【0031】

底壁１１０と後壁１０２とを含む部分には、開口部１１５が形成される。開口部１１５は、右壁１０４寄りの位置に形成される。開口部１１５は、第１底壁１１１、接続壁１１３、第２底壁１１２及び後壁１０２に亘って矩形状に開口する。開口部１１５の大きさは、主軸ヘッド６の前端部と、主軸７に保持する工具９１とが底壁１１０及び後壁１０２の下板の一部を上下方向に通過してマガジンカバー１０内に進入可能な大きさである。開口部１１５は、工具マガジン３１の最下部である工具交換位置Ｃの直下に位置する。工具交換領域は、上下方向において、マガジンカバー１０内で、開口部１１５の上方の位置を含む。後述するシャッタ１２０が開放状態の時、主軸７は工具９１を保持した状態で開口部１１５を通過し、工具交換位置Ｃに移動することができる。なお、本実施形態における開放状態は、主軸７が工具９１を保持した状態で開口部１１５を通過可能な程度にシャッタ１２０が開口部１１５を開放した状態であればよい。即ちシャッタ１２０は、開放状態において開口部１１５を完全に開放した状態であれば好ましいが、必ずしも開口部１１５を完全に開放した状態でなくともよい。また、シャッタ１２０が閉塞状態の時、主軸７は開口部１１５を通過して工具交換位置Ｃに移動することができない。本実施形態における閉塞状態は、シャッタ１２０が開口部１１５の少なくとも一部を塞ぎ、主軸７が開口部１１５を通過できない状態であればよい。即ちシャッタ１２０は、閉塞状態において開口部１１５を完全に閉塞した状態であれば好ましいが、主軸７が通過不可能であれば、必ずしも開口部１１５を完全に閉塞した状態でなくともよい。

【0032】

斜壁１０６は、底壁１１０と一体に形成され、底壁１１０の右端から右斜め上方へ向けて屈曲する壁部である。斜壁１０６の上端は、右壁１０４の下端に螺子で固定される。斜壁１０６の中央部分は開口し、開閉扉１０６Ａ（図３参照）が設けられる。ユーザは開閉扉１０６Ａを開放し、マガジンカバー１０内のメンテナンスを行うことができる。

【0033】

シャッタ１２０は、底壁１１０の開口部１１５を開放又は閉塞する。シャッタ１２０は１枚の鉄板を折り曲げて形成される。シャッタ１２０は、第１部１２１と第２部１２２を有する。第１部１２１は開口部１１５のうち、第１底壁１１１、第２底壁１１２及び接続壁１１３の開口部分を開放又は閉塞する。第１部１２１は、第１扉部１２１Ａ、第２扉部１２１Ｂ及び第３扉部１２１Ｃを有する。第１扉部１２１Ａは開口部１１５のうち、第１底壁１１１の開口部分の大きさに対応する部分である。第２扉部１２１Ｂは開口部１１５のうち、第２底壁１１２の開口部分の大きさに対応する部分である。第３扉部１２１Ｃは開口部１１５のうち、接続壁１１３の開口部分の大きさに対応する部分である。第１扉部１２１Ａと第２扉部１２１Ｂは水平方向に延び、第３扉部１２１Ｃは上下方向及び左右方向に延びる。第１扉部１２１Ａの後端と第２扉部１２１Ｂの先端は、第３扉部１２１Ｃを介して接続する。第２部１２２は開口部１１５のうち、後壁１０２の開口部分を開放又は閉塞する。第２部１２２は上下方向及び左右方向に延び、後壁１０２の開口部分の大きさに対応する。第２部１２２の下端は第１部１２１の第２扉部１２１Ｂの後端に接続する。

【0034】

第１底壁１１１の上面における開口部１１５の前側の縁部には、左右方向に延びるガイド部材１１６が螺子で固定されている。ガイド部材１１６は、シャッタ１２０の第１部１２１の前端を左右方向にスライド可能に位置決めする。後壁１０２の前面における開口部１１５の上側の縁部にも、左右方向に延びるガイド部材１１７が螺子で固定されている。ガイド部材１１７は、シャッタ１２０の第２部１２２の上端を左右方向にスライド可能に位置決めする。

【0035】

エアシリンダ１３０は、外筒１３２内に送り込まれるエアの圧力でロッド１３１を駆動する。外筒１３２は筒軸の方向を左右方向に向け、右端部から右方へ向けてロッド１３１を伸縮する向きで、上下方向において第２底壁１１２に対応する位置に配置される。「上下方向において第２底壁１１２に対応する位置」とは、前後方向及び左右方向において第２底壁１１２と重なる位置であり、且つ上下方向において第２底壁１１２の上面上又は第２底壁１１２よりも上方の位置をいう。なお、前後方向及び左右方向において、エアシリンダ１３０は、その全体が、必ずしも第２底壁１１２の範囲内に含まれていなくてもよい。固定部材１３３は、後壁１０２の左端部前面に螺子で固定される。エアシリンダ１３０の外筒１３２の左端は、第２底壁１１２の上面よりも上方の位置において、固定部材１３３に螺子で固定されている。固定部材１３４は、シャッタ１２０の第２部１２２の左端部前面に螺子で固定される。エアシリンダ１３０のロッド１３１の先端１３１Ａは、第２底壁１１２の上面よりも上方の位置において、固定部材１３４に螺子で固定される。従ってエアシリンダ１３０は、第２底壁１１２の上面との間に間隙を有した状態で第２底壁１１２の上面よりも上方の位置に配置され、第１底壁１１１の上面及びその上方には配置されない。エアシリンダ１３０の駆動によってロッド１３１が右方に伸長すると、シャッタ１２０はガイド部材１１６，１１７に案内されて右方に移動し、開口部１１５を閉塞する。ロッド１３１が左方に縮退すると、シャッタ１２０はガイド部材１１６，１１７に案内されて左方に移動し、開口部１１５を開放する（図８参照）。

【0036】

センサ１４０は、例えば磁性体のロッド１３１が外筒１３２内にあることを検知可能な磁気センサである。センサ１４０は、外筒１３２の左端部に固定される。センサ１４０が固定される位置は、上下方向において第２底壁１１２に対応する位置である。即ち、センサ１４０は、第２底壁１１２の上面との間に間隙を有した状態で第２底壁１１２の上面よりも上方の位置に配置され、第１底壁１１１の上面及びその上方には配置されない。センサ１４０は、ロッド１３１が外筒１３２に対して左方に縮退した状態を検出する。即ちセンサ１４０は、シャッタ１２０が開口部１１５を開放した状態であるか否かを検出する。

【0037】

図９、図１０を参照し、工具交換動作の概要について説明する。工作機械１が被削材Ｗを切削する加工状態では、主軸７は加工領域に位置する。主軸７に装着した工具９１による加工が終了した後、工作機械１は工具交換動作を実行する。工具交換動作は、使用した工具９１を工具マガジン３１に収納する工具収納動作と、次に使用する次工具９２を主軸７に装着し、加工を開始する位置へ移動する工具装着動作を含む。主軸７が工具収納時に移動する経路を往路とし、工具装着時に移動する経路を復路とする。なお、本実施形態において「主軸７を移動する」とは、「主軸ヘッド６を移動する」と同義である。

【0038】

往路は、主軸７を加工終了位置Ｑ１から原点位置Ｄまで移動する経路（図９参照）である。復路は、主軸７を原点位置Ｄから加工開始位置Ｑ２まで移動する経路（図１０参照）である。加工終了位置Ｑ１は、ＮＣプログラムに従って被削材Ｗの加工が終了した時の主軸７の位置である。原点位置Ｄは、工具交換領域に設けられる工具交換時の基準点であり、工具マガジン３１が回転可能な位置である。加工開始位置Ｑ２は、ＮＣプログラムに従って被削材Ｗの加工を開始する時の主軸７の位置であり、工具交換後に主軸７を移動させる目標位置である。

【0039】

往路について説明する。図９に示すように、工作機械１は、主軸７を加工終了位置Ｑ１からＺ軸＋方向に移動し、第１復帰位置Ａ１を経由して、交換準備位置Ｂまで移動する。第１復帰位置Ａ１は、加工終了位置Ｑ１に対してＺ軸＋方向に離れ、主軸７に装着した工具９１が回転テーブル９上に固定した被削材Ｗ及び治具に接触しない位置に設定される。なお、第１復帰位置Ａ１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、加工終了位置Ｑ１と同一座標の位置である。交換準備位置Ｂは、工具交換位置ＣとＸ軸方向及びＺ軸方向において同一座標の位置である。工具交換位置Ｃは、工具マガジン３１のグリップアーム３５が工具９１を保持する工具ホルダ９０を把持する位置である。交換準備位置Ｂは、工具交換位置Ｃに対してＹ軸－方向に離れ、グリップアーム３５による工具ホルダ９０の把持及び解放をＹ軸方向に行うため主軸７を配置する位置である。

【0040】

エアシリンダ１３０の駆動によって、マガジンカバー１０のシャッタ１２０は開放状態となる。工作機械１は、主軸７を交換準備位置Ｂから工具交換位置Ｃまで上昇する。工具交換位置Ｃは、マガジンカバー１０内にある。このとき、工具マガジン３１の直下にある空のグリップアーム３５に対して、主軸７に装着した工具ホルダ９０が下方から係合する。この状態で、工作機械１は、主軸７を工具交換位置ＣからＺ軸＋方向に後進し、原点位置Ｄまで移動する。このとき、主軸７から工具ホルダ９０が引き抜かれる。これにより工具収納時における主軸７の往路の移動が完了する。マガジンカバー１０の第１底壁１１１は、工具マガジン３１が保持する工具９１の下方に位置する。故に、被削材Ｗの加工において工具９１に付着したクーラントや切粉は、工具交換時の衝撃や工具マガジン３１の駆動に伴う振動等により工具９１から剥がれ落ちた場合、第１底壁１１１に堆積する。第２底壁１１２は第１底壁１１１より高い位置にあり、第１底壁１１１と第２底壁１１２との間で上下方向に延びる接続壁１１３によって、第１底壁１１１に堆積したクーラントや切粉はせき止められる。故に第１底壁１１１に堆積したクーラントや切粉は、第２底壁１１２に乗り上げにくく、エアシリンダ１３０及びセンサ１４０に付着しにくい。

【0041】

復路について説明する。工作機械１は工具マガジン３１を回転し、次に装着する次工具９２を保持するグリップアーム３５を工具マガジン３１直下に位置決めする。このとき、次工具９２が主軸７の前方に位置する。この状態で、図１０に示すように、工作機械１は、原点位置Ｄにある主軸７をＺ軸－方向に前進し、工具交換位置Ｃまで移動する。これにより、主軸７に次工具９２が装着される。

【0042】

主軸７に次工具９２が装着されると、工作機械１は、主軸７を工具交換位置Ｃから交換準備位置Ｂまで下降する。エアシリンダ１３０の駆動によって、マガジンカバー１０のシャッタ１２０は閉塞状態となる。工作機械１は、主軸７を交換準備位置Ｂから第２復帰位置Ａ２まで移動した後、加工開始位置Ｑ２に移動する。第２復帰位置Ａ２は、加工開始位置Ｑ２に対してＺ軸＋方向に離れ、主軸７に装着した工具９１が回転テーブル９上に固定した被削材Ｗ及び治具に接触しない位置に設定される。なお、第２復帰位置Ａ２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、加工開始位置Ｑ２と同一座標の位置である。これにより工具装着時における主軸７の復路の移動が完了し、一連の工具交換動作が完了する。マガジンカバー１０内の工具マガジン３１に保持される工具９１に付着するクーラントや切粉は、工作機械１の加工動作に伴う振動等により工具９１から剥がれ落ちた場合、第１底壁１１１に堆積するので第２底壁１１２に乗り上げにくく、エアシリンダ１３０及びセンサ１４０に付着しにくい。

【0043】

以上説明したように、被削材Ｗの加工時に工具９１に付着したクーラントや切粉は、工具交換時に主軸７と共にマガジンカバー１０内に進入し、工具９１から剥がれ落ちる。クーラントや切粉は、第２底壁１１２よりも下方に位置する第１底壁１１１に堆積する。シャッタ１２０を駆動するエアシリンダ１３０は第２底壁１１２に対応する位置に配置される。故に第１底壁１１１に堆積したクーラントや切粉は、第２底壁１１２に対応する位置に配置されるエアシリンダ１３０に付着しにくい。よって工作機械１は、クーラントや切粉がエアシリンダ１３０に付着することによる油没や破損等の不具合の発生を抑制できる。

【0044】

工具マガジン３１に保持する工具９１から剥がれ落ちたクーラントや切粉は、下方に位置する第１底壁１１１に堆積する。第１底壁１１１と第２底壁１１２との間には段差があるので、工具マガジン３１の回転や主軸７ヘッドの移動に伴う振動があっても、クーラントや切粉は、第１底壁１１１から第２底壁１１２に乗り上げにくく、第２底壁１１２に堆積しにくい。シャッタ１２０のエアシリンダ１３０は、第２底壁１１２に対応する位置に配置されているため、クーラントや切粉が付着しにくい。

【0045】

接続壁１１３は上下方向に延びる。故に接続壁１１３は、第１底壁１１１に堆積したクーラントや切粉が第２底壁１１２に乗り上げないようにせき止めることができる。

【0046】

エアシリンダ１３０は第２底壁１１２よりも上方の位置で後壁１０２に固定されている。故にクーラントや切粉は、工具交換時に工具９１から剥がれて第２底壁１１２に落ちても、エアシリンダ１３０に付着しにくい。

【0047】

後壁１０２に固定したエアシリンダ１３０は、開口部１１５の後壁１０２において開口する部分を閉塞するシャッタ１２０の第２部１２２に、ロッド１３１の先端１３１Ａの固定を容易に行える。故にクーラントや切粉は、エアシリンダ１３０のロッド１３１の先端１３１Ａがシャッタ１２０に固定される部分にも付着しにくい。

【0048】

センサ１４０は第２底壁１１２に対応する位置に配置する。故にクーラントや切粉は、センサ１４０にも付着しにくい。

【0049】

工作機械１は、主軸７の回転軸が水平方向（本実施形態では前後方向）に配置される、所謂横型の工作機械１である。横型の工作機械１では、加工時に、クーラントや切粉が主軸７の周方向に飛散する場合があり、加工領域上方の工具交換領域に設けられる工具交換装置３０を保護するため、マガジンカバー１０が設けられる。このため、工具９１に付着したクーラントや切粉は、工具交換時に主軸７と共にマガジンカバー１０内に進入した場合に、底壁１１０に堆積する。故に、底壁１１０の開口部１１５を開閉するシャッタ１２０のエアシリンダ１３０を、底壁１１０のうち上段に位置する第２底壁１１２に対し上下方向に対応する位置に配置する。これにより、底壁１１０に堆積したクーラントや切粉は、エアシリンダ１３０に付着しにくい。

【0050】

上記説明において、工具マガジン３１は、本発明の「マガジン」の一例である。マガジンカバー１０は、本発明の「カバー」の一例である。シャッタ１２０は、本発明の「開閉部材」の一例である。エアシリンダ１３０は、本発明の「駆動装置」の一例である。ロッド１３１は、本発明の「駆動部」の一例である。センサ１４０は、本発明の「検出部」の一例である。

【0051】

本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更を加えることができる。工作機械１は横形の工作機械であるが、主軸の軸方向が上下方向である縦形の工作機械であってもよい。この場合、第１底壁１１１は工具マガジン３１に対応する位置の下方に配置し、第２底壁１１２は、エアシリンダ１３０のみに対応する位置として形成してもよい。エアシリンダ１３０は、上下方向において第２底壁１１２に対応する位置に配置されるが、第２底壁１１２との間に間隙を有さず、第２底壁１１２の上面上に配置されてもよい。工作機械１は、コラム５をＸ軸方向、主軸７をＺ軸方向、主軸７をＹ軸方向に移動することで、被削材Ｗと工具９１を相対的にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に移動するが、これ以外の構造であってもよく、例えば、コラム５をＸ軸方向とＺ軸方向の２軸方向に移動し、主軸７をＹ軸方向に移動するようにしてもよい。

【0052】

第１底壁１１１と第２底壁１１２とを接続する接続壁１１３は、前方を向き上下方向に延びる面であるが、例えば前方且つ上方を向き斜め方向に延びる傾斜面であってもよい。シャッタ１２０の開閉をエアシリンダ１３０で行ったが、モータ、あるいはその他の駆動装置による開閉を行ってもよい。エアシリンダ１３０の外筒１３２の左端は固定部材１３３で後壁１０２に固定したが、第２底壁１１２に固定してもよいし、左壁１０３に固定してもよい。ロッド１３１の先端１３１Ａは固定部材１３４でシャッタ１２０の第２部１２２に固定したが、第１部１２１の第２扉部１２１Ｂに固定してもよい。センサ１４０は磁気センサを一例としたが、光電センサ、マイクロスイッチ等、その他のセンサを用いてもよい。また、センサ１４０はシャッタ１２０の開放状態の有無を検出するが、センサ１４０を２つ用い、シャッタ１２０の閉鎖状態を検出できてもよい。センサ１４０はエアシリンダ１３０の外筒１３２に固定したが、検出対象を検出可能な範囲において、第２底壁１１２に固定してもよいし、後壁１０２に固定してもよい。シャッタ１２０は左右方向にスライド移動することによって開口部１１５の開閉を行ったが、前後方向にスライド移動してもよい。また、シャッタ１２０の開閉方法はスライド式に限らず、縁部にヒンジを設け、ヒンジを支点に回動することによって開閉してもよいし、アームに接続し、アームの移動によって開口部１１５を閉塞する位置と開放する位置との間を移動することで開閉してもよい。

【符号の説明】

【0053】

１ 工作機械
６ 主軸ヘッド
７ 主軸
１０ マガジンカバー
３０ 工具交換装置
３１ 工具マガジン
９１ 工具
１０２ 後壁
１１０ 底壁
１１１ 第１底壁
１１２ 第２底壁
１１３ 接続壁
１１５ 開口部
１２０ シャッタ
１２１ 第１部
１２２ 第２部
１３０ エアシリンダ
１３１ ロッド
１４０ センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】