特許 7372456 加工機械

(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】

(24)【登録日】2023-10-23

(45)【発行日】2023-10-31

(54)【発明の名称】加工機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/00 20060101AFI20231024BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20231024BHJP

   B23P 23/04 20060101ALI20231024BHJP

   B23Q 11/08 20060101ALI20231024BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20231024BHJP

【ＦＩ】

B23Q1/00 D

B22F3/105

B23P23/04

B23Q11/08 Z

B33Y30/00

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022516812

(86)(22)【出願日】2020-04-24

(86)【国際出願番号】 JP2020017781

(87)【国際公開番号】W WO2021215000

(87)【国際公開日】2021-10-28

【審査請求日】2022-10-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大多和 毅

(72)【発明者】

【氏名】西 修一

【審査官】中田 善邦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／２０３８２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１８９８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５１５３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０１７７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】英国特許出願公開第２５６２５９６（ＧＢ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０３３９７３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １／００

Ｂ２３Ｐ ２３／０４

Ｂ２３Ｑ １１／０８

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ３３Ｙ ３０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの付加加工および除去加工が可能な加工機械であって、
加工エリアを区画形成するスプラッシュガードと、
ワークの除去加工のための回転工具を保持し、前記加工エリアの内部において、水平方向に平行な第１軸の軸方向と、水平方向に平行で、かつ、前記第１軸と直交する第２軸の軸方向とに移動可能な工具主軸と、
前記工具主軸に接続され、ワークに対して材料粉末を吐出するとともにレーザ光を照射する付加加工用ヘッドと、
前記付加加工用ヘッドから延出し、前記加工エリアの内部から外部に引き出され、前記付加加工用ヘッドに材料粉末およびレーザ光を供給するライン体とを備え、
前記第２軸の軸方向における前記工具主軸の最大移動量は、前記第１軸の軸方向における前記工具主軸の最大移動量よりも短く、
前記加工エリアの内部から外部への前記ライン体の引き出し方向は、上面視において前記第１軸の軸方向に交差する方向である、加工機械。

【請求項2】

前記加工エリアの内部から外部への前記ライン体の引き出し方向は、上面視において前記第１軸の軸方向に直交する方向である、請求項１に記載の加工機械。

【請求項3】

ワークを保持し、前記第１軸に平行な回転軸を中心にワークを回転させるワーク主軸をさらに備える、請求項１または２に記載の加工機械。

【請求項4】

前記加工エリアの外部で前記ライン体を支持し、前記第１軸の軸方向に移動可能な支持部をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の加工機械。

【請求項5】

前記第２軸の軸方向において互いに離れて設けられ、前記支持部を前記第１軸の軸方向に沿って案内する第１案内機構および第２案内機構をさらに備える、請求項４に記載の加工機械。

【請求項6】

前記付加加工用ヘッドは、前記工具主軸に対して着脱可能に設けられ、
前記付加加工用ヘッドが前記工具主軸に装着され、ワークの付加加工を行なう場合に、前記工具主軸および前記支持部の間を連結する第１状態と、前記工具主軸から前記付加加工用ヘッドが取り外され、ワークの除去加工を行なう場合に、前記工具主軸および前記支持部の間の連結を解除する第２状態との間で動作可能な連結機構をさらに備える、請求項４または５に記載の加工機械。

【請求項7】

前記支持部に搭載され、前記ライン体に対して前記付加加工用ヘッドから遠ざかる方向の張力を付与する張力付与機構をさらに備える、請求項４から６のいずれか１項に記載の加工機械。

【請求項8】

前記工具主軸は、上下方向に平行な第３軸の軸方向にさらに移動可能であり、さらに、
前記第１軸に平行な第１回動軸を中心に回動可能なように前記付加加工用ヘッドに対して接続され、前記第１軸に平行な第２回動軸を中心に回動可能なように前記支持部に対して接続され、前記付加加工用ヘッドおよび前記支持部の間で前記ライン体を案内する第１ガイド部材を備える、請求項４から７のいずれか１項に記載の加工機械。

【請求項9】

前記第１ガイド部材は、前記第１回動軸および前記第２回動軸の間の距離が変化するように伸縮する伸縮機構を有する、請求項８に記載の加工機械。

【請求項10】

前記工具主軸は、前記第２軸の軸方向に平行な旋回軸を中心に旋回可能であり、さらに、
前記ライン体が配索される経路上における前記付加加工用ヘッドおよび前記第１ガイド部材の間に設けられ、前記付加加工用ヘッドから延出する前記ライン体を前記旋回軸の周方向に沿って案内する第２ガイド部材を備え、
前記第２ガイド部材は、前記工具主軸の旋回時に、前記旋回軸の周方向における姿勢を維持するように前記工具主軸に対して前記旋回軸を中心に相対的に回動する、請求項８または９に記載の加工機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、加工機械に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、特開２０１７－１８９８４３号公報（特許文献１）には、除去加工用ヘッドと、除去加工用ヘッドに接続される付加加工用ヘッドと、付加加工用ヘッドに材料粉末およびレーザ光を供給するためのケーブルとを備える加工機械が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１８９８４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の特許文献１に開示される加工機械においては、ワークの付加加工時、除去加工用ヘッド（工具主軸）に付加加工用ヘッドが装着されることによって、付加加工用ヘッドが除去加工用ヘッドと一体となって加工エリア内で移動する。このような構成を備える加工機械においては、付加加工用ヘッドが加工エリアを区画形成するスプラッシュガードに直接繋がっていないため、材料粉末およびレーザ光の供給路をなすケーブルを、付加加工用ヘッドに接続し、加工エリアの内部から外部に引き出す必要がある。

【0005】

しかしながら、加工エリアの内部から外部へのケーブルの引き出し方向によっては、加工エリア内における付加加工用ヘッドの移動に伴って、加工エリア内で延びるケーブルの全長が長くなってしまう。この場合に、加工エリア内のケーブルがその自重によって大きく撓む可能性がある。

【0006】

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、加工エリア内において、付加加工用ヘッドに材料粉末およびレーザ光を供給するためのライン体に撓みが生じることを抑制する加工機械を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明に従った加工機械は、ワークの付加加工および除去加工が可能な加工機械である。加工機械は、加工エリアを区画形成するスプラッシュガードと、ワークの除去加工のための回転工具を保持し、加工エリアの内部において、水平方向に平行な第１軸の軸方向と、水平方向に平行で、かつ、第１軸と直交する第２軸の軸方向とに移動可能な工具主軸と、工具主軸に接続され、ワークに対して材料粉末を吐出するとともにレーザ光を照射する付加加工用ヘッドと、付加加工用ヘッドから延出し、加工エリアの内部から外部に引き出され、付加加工用ヘッドに材料粉末およびレーザ光を供給するライン体とを備える。第２軸の軸方向における工具主軸の最大移動量は、第１軸の軸方向における工具主軸の最大移動量よりも短い。加工エリアの内部から外部へのライン体の引き出し方向は、上面視において第１軸の軸方向に交差する方向である。

【0008】

このように構成された加工機械によれば、加工エリアの内部から外部へのライン体の引き出し方向が、上面視において第１軸の軸方向に交差する方向である一方、第１軸と直交する第２軸の軸方向における工具主軸の最大移動量が、第１軸の軸方向における工具主軸の最大移動量よりも短い。このため、工具主軸とともに付加加工用ヘッドを第２軸の軸方向に移動させた場合であっても、ライン体の引き出し方向が上面視において第１軸の軸方向に平行な方向である構成と比較して、加工エリア内で延びるライン体の全長を短くすることができる。これにより、加工エリア内においてライン体に撓みが生じることを抑制できる。

【0009】

また好ましくは、加工エリアの内部から外部へのライン体の引き出し方向は、上面視において第１軸の軸方向に直交する方向である。

【0010】

このように構成された加工機械によれば、工具主軸とともに付加加工用ヘッドを第２軸の軸方向に移動させた場合に、加工エリア内で延びるライン体の全長をさらに短くすることができる。

【0011】

また好ましくは、加工機械は、ワークを保持し、第１軸に平行な回転軸を中心にワークを回転させるワーク主軸をさらに備える。

【0012】

このように構成された加工機械によれば、加工エリアの内部から外部へのライン体の引き出し方向が、ワーク主軸におけるワークの回転軸の軸方向と交差する方向となるため、加工エリア内におけるライン体の経路を、ワーク主軸、または、ワーク主軸に保持されるワークから遠ざけることができる。これにより、ライン体と、ワーク主軸、または、ワーク主軸に保持されるワークとが干渉することを抑制できる。

【0013】

また好ましくは、加工機械は、加工エリアの外部でライン体を支持し、第１軸の軸方向に移動可能な支持部をさらに備える。

【0014】

このように構成された加工機械によれば、加工エリア内において第１軸の軸方向に移動する付加加工用ヘッドとともに、加工エリア外においてライン体を支持する支持部を第１軸の軸方向に移動させることができる。これにより、加工エリアの内部と外部との間においてライン体に過度な負荷が加わることを防止できる。

【0015】

また好ましくは、加工機械は、第２軸の軸方向において互いに離れて設けられ、支持部を第１軸の軸方向に沿って案内する第１案内機構および第２案内機構をさらに備える。

【0016】

このように構成された加工機械によれば、第１案内機構および第２案内機構によって、支持部を第１軸の軸方向により円滑に移動させることができる。

【0017】

また好ましくは、付加加工用ヘッドは、工具主軸に対して着脱可能に設けられる。付加加工用ヘッドが工具主軸に装着され、ワークの付加加工を行なう場合に、工具主軸および支持部の間を連結する第１状態と、工具主軸から付加加工用ヘッドが取り外され、ワークの除去加工を行なう場合に、工具主軸および支持部の間の連結を解除する第２状態との間で動作可能な連結機構をさらに備える。

【0018】

このように構成された加工機械によれば、ワークの付加加工時、連結機構により工具主軸および支持部の間を連結することによって、簡易な構成により、支持部を工具主軸および付加加工用ヘッドと一体に第１軸の軸方向に移動させることができる。また、ワークの除去加工時、連結機構により工具主軸および支持部の間の連結を解除することによって、支持部および付加加工用ヘッドと分離された工具主軸によりワークの除去加工を行なうことができる。

【0019】

また好ましくは、加工機械は、支持部に搭載され、ライン体に対して付加加工用ヘッドから遠ざかる方向の張力を付与する張力付与機構をさらに備える。

【0020】

このように構成された加工機械によれば、張力付与機構によりライン体に張力を付与することによって、加工エリア内でライン体の撓みが生じることをさらに効果的に抑制できる。

【0021】

また好ましくは、工具主軸は、上下方向に平行な第３軸の軸方向にさらに移動可能である。加工機械は、第１軸に平行な第１回動軸を中心に回動可能なように付加加工用ヘッドに対して接続され、第１軸に平行な第２回動軸を中心に回動可能なように支持部に対して接続され、付加加工用ヘッドおよび支持部の間でライン体を案内する第１ガイド部材をさらに備える。

【0022】

このように構成された加工機械によれば、付加加工用ヘッドが第２軸－第３軸平面内で移動した場合に、第１ガイド部材が、付加加工用ヘッドに対して第１回動軸を中心に回動動作し、支持部に対して第２回動軸を中心に回動動作する。これにより、付加加工用ヘッドおよび支持部の間におけるライン体の配索経路が、付加加工用ヘッドの移動に合わせて円滑に変化するため、ライン体に過度な負荷が加わることを抑制できる。

【0023】

また好ましくは、第１ガイド部材は、第１回動軸および第２回動軸の間の距離が変化するように伸縮する伸縮機構を有する。

【0024】

このように構成された加工機械によれば、付加加工用ヘッドが第２軸－第３軸平面内で移動した場合に、第１ガイド部材の伸縮機構が第１回動軸および第２回動軸の間の距離が変化するように伸縮する。これにより、ライン体に過度な負荷が加わることをさらに効果的に抑制できる。

【0025】

また好ましくは、工具主軸は、第２軸の軸方向に平行な旋回軸を中心に旋回可能である。加工機械は、ライン体が配索される経路上における付加加工用ヘッドおよび第１ガイド部材の間に設けられ、付加加工用ヘッドから延出するライン体を旋回軸の周方向に沿って案内する第２ガイド部材をさらに備える。第２ガイド部材は、工具主軸の旋回時に、旋回軸の周方向における姿勢を維持するように工具主軸に対して旋回軸を中心に相対的に回動する。

【0026】

このように構成された加工機械によれば、工具主軸が旋回動作した場合にも、旋回軸の周方向に沿って延びるライン体の配索経路が一定に保たれるため、ライン体に過度な負荷が加わることを抑制できる。

【発明の効果】

【0027】

以上に説明したように、この発明に従えば、加工エリア内において、付加加工用ヘッドに材料粉末およびレーザ光を供給するためのライン体に撓みが生じることを抑制する加工機械を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】この発明の実施の形態における加工機械を示す正面図である。

【図2】図１中の加工機械において、工具主軸および付加加工用ヘッドの着脱を示す斜視図である。

【図3】図１中の付加加工用ヘッドにレーザ光および材料粉末を供給するための構造を示す斜視図である。

【図4】図１中の付加加工用ヘッドにレーザ光および材料粉末を供給するための構造を示す別の斜視図である。

【図5】図１中の付加加工用ヘッドにレーザ光および材料粉末を供給するための構造を示すさらに別の斜視図である。

【図6】図１中の加工機械におけるワークの加工流れの工程を模式的に示す正面図である。

【図7】図１中の加工機械におけるワークの加工流れの次の工程を模式的に示す正面図である。

【図8】図１中の加工機械におけるワークの加工流れのさらに次の工程を模式的に示す正面図である。

【図9】図１中の加工機械を部分的に示す上面図である。

【図10】加工エリア内における工具主軸の最大移動量を示す斜視図である。

【図11】図３中の２点鎖線ＸＩで囲まれた範囲を示す断面図である。

【図12】図３中の２点鎖線ＸＩＩで囲まれた範囲を示す断面図である。

【図13】図５中の２点鎖線ＸＩＩＩで囲まれた範囲を示す断面図である。

【図14】図３中の２点鎖線ＸＩＶで囲まれた範囲を示す斜視図である。

【図15】図１４中の加工機械を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0030】

図１は、この発明の実施の形態における加工機械を示す正面図である。図１中には、加工機械の外観をなすカバー体を透視することにより、加工機械の内部が示されている。図２は、図１中の加工機械において、工具主軸および付加加工用ヘッドの着脱を示す斜視図である。

【0031】

図１および図２を参照して、加工機械１００は、ワークの付加加工（ＡＭ（Additive manufacturing）加工）と、ワークの除去加工（ＳＭ（Subtractive manufacturing）加工）とが可能なＡＭ／ＳＭハイブリッド加工機である。加工機械１００は、ＳＭ加工の機能として、固定工具を用いた旋削機能と、回転工具を用いたミーリング機能とを有する。

【0032】

加工機械１００は、コンピュータによる数値制御によって、ワーク加工のための各種動作が自動化されたＮＣ（Numerically Control）加工機械である。

【0033】

なお、本明細書においては、加工機械１００の左右方向（幅方向）に平行で、水平方向に延びる軸を「Ｚ軸（第１軸）」といい、加工機械１００の前後方向（奥行き方向）に平行で、水平方向に延びる軸を「Ｙ軸（第２軸）」といい、鉛直方向に延びる軸を「Ｘ軸」という。図１中における右方向を「＋Ｚ軸方向」といい、左方向を「－Ｚ軸方向」という。図１中における紙面の手前方向を「＋Ｙ軸方向」といい、奥方向を「－Ｙ軸方向」という。図１中における上方向を「＋Ｘ軸方向」といい、下方向を「－Ｘ軸方向」という。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する３軸である。

【0034】

まず、加工機械１００の全体構造について説明する。加工機械１００は、スプラッシュガード１８１を有する。スプラッシュガード１８１は、ワークを加工するための加工エリア１１０を区画形成している。

【0035】

加工機械１００は、ベッド１５１と、第１ワーク主軸１１１と、第２ワーク主軸１１６と、刃物台（不図示）とをさらに有する。

【0036】

ベッド１５１は、第１ワーク主軸１１１、第２ワーク主軸１１６および刃物台等を支持するためのベース部材であり、工場などの据付け面に設置されている。

【0037】

第１ワーク主軸１１１および第２ワーク主軸１１６は、Ｚ軸方向において、互いに対向して配置されている。第１ワーク主軸１１１および第２ワーク主軸１１６は、ワークを保持可能なように構成されている。第１ワーク主軸１１１および第２ワーク主軸１１６には、ワークを着脱可能に保持するためのチャック機構（不図示）が設けられている。第１ワーク主軸１１１は、主に、固定工具を用いたワークの旋削加工時に、保持したワークをＺ軸に平行な回転軸５０１を中心に回転させる。第２ワーク主軸１１６は、主に、固定工具を用いたワークの旋削加工時に、保持したワークをＺ軸に平行な回転軸５０２を中心に回転させる。

【0038】

第１ワーク主軸１１１は、ベッド１５１に固定されている。第２ワーク主軸１１６は、各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｚ軸方向に移動可能に設けられている。第２ワーク主軸１１６は、ベッド１５１に固定される構成であってもよい。第２ワーク主軸１１６に替わって、第１ワーク主軸１１１に保持されたワークの回転中心を支持するための心押し台が設けられてもよい。

【0039】

刃物台（不図示）は、加工エリア１１０内に設けられている。刃物台は、ワークの除去加工（旋削加工）のための複数の固定工具を保持可能なように構成されている。刃物台は、図示しないサドル等を介してベッド１５１により支持されている。刃物台は、サドル等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能に設けられている。刃物台は、回転工具を回転させるミーリング機能を備えてもよい。

【0040】

加工機械１００は、第１縦フレーム１５２と、第２縦フレーム１５３と、第１横フレーム１５４と、第２横フレーム３１１（後出の図３を参照）とをさらに有する。

【0041】

第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３は、Ｘ軸方向（上下方向）が長手方向となる柱形状を有する。第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３は、Ｚ軸方向において、互いに離れて設けられている。第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３の下端部は、ベッド１５１に接続されている。

【0042】

第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１は、Ｚ軸方向（左右方向）が長手方向となる梁形状を有する。第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１は、矩形形状の閉断面をなすパイプ材から構成されている。

【0043】

第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１は、Ｙ軸方向において、互いに離れて設けられている。第１横フレーム１５４は、第２横フレーム３１１から＋Ｙ軸方向にずれた位置に設けられている。Ｚ軸方向における第１横フレーム１５４の両端部は、それぞれ、第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３の上端部に接続されている。Ｚ軸方向における第２横フレーム３１１の両端部は、それぞれ、第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３の上端部に接続されている。

【0044】

第１縦フレーム１５２、第２縦フレーム１５３、第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１は、ベッド１５１上において門型のフレーム構造をなしている。

【0045】

加工機械１００は、サドル１６１と、クロススライド１６２と、ラム１６３とをさらに有する。

【0046】

サドル１６１は、ベッド１５１により支持されている。サドル１６１は、ベッド１５１上であって、Ｚ軸方向において、第１縦フレーム１５２および第２縦フレーム１５３の間に設けられている。サドル１６１は、ベッド１５１から第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１に向けて上方に立ち上がる形状を有する。サドル１６１は、ベッド１５１等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｚ軸方向に移動可能に設けられている。

【0047】

クロススライド１６２は、サドル１６１により支持されている。クロススライド１６２は、全体として、Ｘ軸－Ｚ軸平面に平行な平板形状をなしている。クロススライド１６２は、＋Ｙ軸方向を向くサドル１６１の前面に取り付けられている。クロススライド１６２は、サドル１６１等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｘ軸方向（上下方向）に移動可能に設けられている。

【0048】

ラム１６３は、クロススライド１６２により支持されている。ラム１６３は、全体として、Ｙ軸方向に沿って延びる筒形状を有する。ラム１６３は、Ｙ軸方向において、クロススライド１６２を貫通し、加工エリア１１０内に突出するように設けられている。ラム１６３は、クロススライド１６２等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｙ軸方向に移動可能に設けられている。

【0049】

加工機械１００は、工具主軸１２１をさらに有する。工具主軸１２１は、加工エリア１１０内に設けられている。工具主軸１２１は、ワークの除去加工（ミーリング加工）のための回転工具を保持可能なように構成されている。工具主軸１２１には、回転工具を着脱可能に保持するためのクランプ機構（不図示）が設けられている。工具主軸１２１は、回転工具を用いたワークのミーリング加工時に、保持した回転工具をＸ軸－Ｚ軸平面に平行な回転軸５０３を中心に回転させる。

【0050】

工具主軸１２１は、ラム１６３により支持されている。工具主軸１２１は、＋Ｙ軸方向におけるラム１６３の先端部に接続されている。工具主軸１２１は、Ｚ軸方向におけるサドル１６１の移動と、Ｘ軸方向におけるクロススライド１６２の移動と、Ｙ軸方向におけるラム１６３の移動とによって、加工エリア１１０内において３次元的に移動可能である。

【0051】

工具主軸１２１は、さらに、Ｙ軸に平行な旋回軸５０４を中心に旋回可能に設けられている（Ｂ軸旋回）。工具主軸１２１の旋回範囲は、工具主軸１２１の主軸端面１２２が下方を向く基準姿勢（図１および図２中に示す姿勢）に対して±９０°以上の範囲であることが好ましい。一例として、工具主軸１２１の旋回範囲は、基準姿勢に対して±１２０°の範囲である。

【0052】

加工機械１００は、自動工具交換装置（ＡＴＣ：Automatic Tool Changer）１４１と、工具マガジン１７１とをさらに有する。

【0053】

工具マガジン１７１は、ワークのミーリング加工に用いられる複数の回転工具Ｔを収容する。工具マガジン１７１は、加工エリア１１０の外部に設けられている。工具マガジン１７１は、第１ワーク主軸１１１（第１縦フレーム１５２）を挟んで、加工エリア１１０の反対側に設けられている。第１ワーク主軸１１１（第１縦フレーム１５２）は、Ｚ軸方向において、工具マガジン１７１および加工エリア１１０の間に配置されている。

【0054】

自動工具交換装置１４１は、加工エリア１１０内における工具主軸１２１と、加工エリア１１０外における工具マガジン１７１との間で工具を交換可能なように構成されている。

【0055】

自動工具交換装置１４１は、第１横フレーム１５４により支持されている。自動工具交換装置１４１は、第１横フレーム１５４等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｚ軸方向に移動可能である。

【0056】

より具体的には、第１横フレーム１５４には、ラック１５６と、レール１５５とが設けられている。ラック１５６およびレール１５５は、Ｚ軸方向に延びている。Ｚ軸方向においてラック１５６およびレール１５５が延びる範囲は、Ｚ軸方向における加工エリア１１０の範囲を含む。自動工具交換装置１４１には、ラック１５６と係合するピニオン（不図示）が設けられている。自動工具交換装置１４１には、レール１５５と係合しながらＺ軸方向にスライド可能なスライダー（不図示）が設けられている。

【0057】

サーボモータからの回転を受けたピニオンが正方向または逆方向に回転することによって、自動工具交換装置１４１が、＋Ｚ軸方向または－Ｚ軸方向に移動する。自動工具交換装置１４１は、加工エリア１１０の内部と外部との間で移動可能である。

【0058】

自動工具交換装置１４１は、加工エリア１１０の外部であって、第１ワーク主軸１１１の上方に位置し、自動工具交換装置１４１が待機する待機位置（図１中に示す自動工具交換装置１４１の位置）と、加工エリア１１０の内部であって、Ｚ軸方向における任意の座標に位置し、自動工具交換装置１４１が工具主軸１２１と工具交換を行なう機内側工具交換位置と、加工エリア１１０の外部であって、待機位置を挟んで機内側工具交換位置の反対側に位置し、自動工具交換装置１４１が工具マガジン１７１と工具交換を行なうマガジン側工具交換位置との間で移動可能である。

【0059】

自動工具交換装置１４１は、昇降アーム１４３と、ダブルアーム１４４とを有する。昇降アーム１４３は、Ｘ軸方向（上下方向）が長手方向となるようにアーム状に延びている。昇降アーム１４３は、Ｘ軸方向に昇降動作が可能である。

【0060】

ダブルアーム１４４は、アーム状に延び、その両端に工具を把持可能な把持部を有する。ダブルアーム１４４は、Ｚ軸に平行な旋回軸５０５を中心にして旋回可能で、かつ、旋回軸５０５の軸方向にスライド可能である。自動工具交換装置１４１は、上記の機内側工具交換位置およびマガジン側工具交換位置の各位置において、昇降アーム１４３が昇降動作し、ダブルアーム１４４が旋回およびスライド動作することによって、工具交換を行なう。

【0061】

加工機械１００は、付加加工用ヘッド１３１をさらに有する。付加加工用ヘッド１３１は、ワークに対して材料粉末を吐出するとともにレーザ光を照射することにより付加加工を行なう（指向性エネルギ堆積法（Directed Energy Deposition））。材料粉末としては、ステンレス、ステライト、インコネルもしくはチタン等の金属粉末を利用することができる。なお、材料粉末は、金属粉末に限られない。

【0062】

付加加工用ヘッド１３１は、ヘッド本体１３２と、レーザツール１３３とを有する。ヘッド本体１３２には、レーザ光および材料粉末が導入される。レーザツール１３３は、ワークに向けてレーザ光を出射するとともに、ワークにおけるレーザ光の照射領域を定める。付加加工用ヘッド１３１に導入された材料粉末は、ノズル（不図示）を通じてワークに向けて吐出される。

【0063】

加工機械１００は、複数のレーザツール１３３を有する。複数のレーザツール１３３は、ワーク上に定められるレーザ光の照射領域の形状および／または大きさが異なる。ヘッド本体１３２には、実行する付加加工の条件に合わせて、複数のレーザツール１３３のうちいずれか１つのレーザツール１３３が選択的に装着される。

【0064】

付加加工用ヘッド１３１は、円盤部１３６をさらに有する。円盤部１３６は、Ｙ軸方向が厚み方向となる円盤形状を有する。円盤部１３６は、ヘッド本体１３２に接続されている。円盤部１３６は、＋Ｙ軸方向におけるヘッド本体１３２の前端部から直角に折れ曲がった位置に設けられている。工具主軸１２１は、前面部１２４と、側面部１２３とを有する。前面部１２４は、＋Ｙ軸方向を向いている。側面部１２３は、工具主軸１２１の基準姿勢において＋Ｚ軸方向を向いている。

【0065】

付加加工用ヘッド１３１は、工具主軸１２１に対して着脱可能に設けられている。付加加工用ヘッド１３１は、ヘッド本体１３２が側面部１２３と対向し、円盤部１３６が前面部１２４と対向するように、工具主軸１２１に装着される。

【0066】

付加加工用ヘッド１３１（円盤部１３６）および工具主軸（前面部１２４）には、バネ力等を利用したクランプ機構が内蔵されており、工具主軸１２１に対する付加加工用ヘッド１３１の装着時、そのクランプ機構が動作することによって、付加加工用ヘッド１３１が工具主軸１２１に接続される。付加加工用ヘッド１３１は、工具主軸１２１に接続されることにより、工具主軸１２１と一体となって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能である。

【0067】

図３から図５は、図１中の付加加工用ヘッドにレーザ光および材料粉末を供給するための構造を示す斜視図である。

【0068】

図１から図５を参照して、加工機械１００は、材料粉末供給装置３４１およびレーザ発振装置３４２と、ライン体２１０とをさらに有する。

【0069】

材料粉末供給装置３４１およびレーザ発振装置３４２は、加工エリア１１０の外部に設置されている。材料粉末供給装置３４１は、付加加工に用いられる材料粉末を付加加工用ヘッド１３１に向けて送り出す。レーザ発振装置３４２は、付加加工に用いられるレーザ光を発振する。

【0070】

ライン体２１０は、材料粉末供給装置３４１からの材料粉末を付加加工用ヘッド１３１に供給し、レーザ発振装置３４２からのレーザ光を付加加工用ヘッド１３１に供給する。ライン体２１０は、付加加工用ヘッド１３１から延出している。ライン体２１０は、加工エリア１１０の内部から外部に引き出され、材料粉末供給装置３４１およびレーザ発振装置３４２に接続されている。

【0071】

ライン体２１０は、可撓性を有しており、外力を受けた場合に曲げ変形が可能である。ライン体２１０は、レーザ光を導くための光ファイバと、材料粉末を導くための配管と、空気の流路となるエア配管と、不活性ガスの流路となるガス配管と、冷媒の流路となる冷却配管と、電気配線と、これらを収容するフレキシブルチューブ２１１とを含む。

【0072】

加工機械１００は、支持部２２１をさらに有する。支持部２２１は、加工エリア１１０の外部において、加工エリア１１０内から引き出されたライン体２１０を支持している。支持部２２１は、付加加工用ヘッド１３１よりも上方に設けられている。支持部２２１は、第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１により支持されている。

【0073】

支持部２２１は、第１横フレーム１５４等に設けられた各種の案内機構により、Ｚ軸方向に沿って案内されている。支持部２２１は、サドル１６１に対して着脱可能に設けられている。支持部２２１は、サドル１６１に対して接続されることによって、サドル１６１と一体となってＺ軸方向に移動する。

【0074】

さらに、支持部２２１は、第１横フレーム１５４等に設けられた各種の送り機構およびサーボモータなどにより、単独でＺ軸方向に移動可能である（自走機構）。支持部２２１には、第１横フレーム１５４に設けられたラック１５６と係合するピニオン（不図示）が設けられている。サドル１６１に対する支持部２２１の接続が解除された状態において、サーボモータからの回転を受けたピニオンが正方向または逆方向に回転することによって、支持部２２１が、＋Ｚ軸方向または－Ｚ軸方向に移動する。

【0075】

このような構成において、自動工具交換装置１４１および支持部２２１は、Ｚ軸方向における移動を可能とするための案内機構（レール１５５）および送り機構（ラック１５６）を共用している。

【0076】

なお、付加加工用ヘッド１３１にレーザ光および材料粉末を供給するための構造については、後で詳細に説明する。

【0077】

図６から図８は、図１中の加工機械におけるワークの加工流れを模式的に示す正面図である。

【0078】

図６から図８を参照して、加工機械１００は、レーザツール格納部１９１と、ヘッド格納部１９２とをさらに有する。レーザツール格納部１９１は、複数のレーザツール１３３を格納可能なように構成されている。ヘッド格納部１９２は、ワークの除去加工時に、工具主軸１２１から分離された付加加工用ヘッド１３１を格納可能なように構成されている。

【0079】

レーザツール格納部１９１およびヘッド格納部１９２は、加工エリア１１０の外部に設けられている。レーザツール格納部１９１は、Ｘ軸方向（上下方向）において、第１ワーク主軸１１１と、自動工具交換装置１４１の待機位置との間に設けられている。ヘッド格納部１９２は、第２ワーク主軸１１６の上方に設けられている。

【0080】

図６に示されるように、ワークＷの付加加工時、付加加工用ヘッド１３１は、工具主軸１２１に装着される。工具主軸１２１がＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動することによって、付加加工用ヘッド１３１も、工具主軸１２１と一体となって加工エリア１１０内で移動する。これにより、付加加工用ヘッド１３１による付加加工の加工位置が３次元的に変位する。さらに、工具主軸１２１が、旋回軸５０４を中心に旋回することによって、付加加工用ヘッド１３１も工具主軸１２１と一体となって旋回軸５０４を中心に旋回する。これにより、付加加工用ヘッド１３１による付加加工の向き（ワークに対するレーザ光の照射方向）を自在に変化させることができる。

【0081】

付加加工用ヘッド１３１は、Ｚ軸方向においてレーザツール格納部１９１と対向する位置に移動することによって、付加加工用ヘッド１３１に装着されたレーザツール１３３を、レーザツール格納部１９１に格納された別のレーザツール１３３と交換することが可能である。

【0082】

図７に示されるように、ワークＷの付加加工に続いてワークＷの除去加工を行なう場合、工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１の接続を解除するとともに、サドル１６１に対する支持部２２１の接続を解除する。支持部２２１と一体の付加加工用ヘッド１３１を、支持部２２１に備えられた自走機構によって、加工エリア１１０内から加工エリア１１０外のヘッド格納部１９２に移動させる。

【0083】

一方、付加加工用ヘッド１３１が分離された工具主軸１２１を、基準姿勢から旋回軸５０４を中心に９０°旋回させる。自動工具交換装置１４１を待機位置から加工エリア１１０内における機内側工具交換位置まで移動させる。自動工具交換装置１４１によって、自動工具交換装置１４１におけるダブルアーム１４４に把持された工具Ｔａを工具主軸１２１に装着する。自動工具交換装置１４１を、機内側工具交換位置から待機位置に移動させることにより、工具主軸１２１に対する工具の装着が完了する。

【0084】

なお、機内側工具交換位置は、工具交換開始時における工具主軸１２１の位置から機内側工具交換位置までの工具主軸１２１の移動量が短くなるように適切に設定される。このように設定される機内側工具交換位置は、Ｚ軸方向における任意の座標から選択されてもよいし、Ｚ軸方向における複数の座標の候補から選択されてもよい。

【0085】

図８に示されるように、ワークＷの除去加工時、付加加工用ヘッド１３１がヘッド格納部１９２に格納された状態において、工具主軸１２１に保持された工具Ｔａによりワークをミーリング加工する。

【0086】

この間、自動工具交換装置１４１を待機位置からマガジン側工具交換位置に移動させ、マガジン側工具交換位置において工具マガジン１７１に格納された工具Ｔｂを自動工具交換装置１４１に移す。工具Ｔｂを把持した自動工具交換装置１４１を、マガジン側工具交換位置から待機位置に移動させることにより、工具主軸１２１における次の工具交換に備える。

【0087】

続いて、付加加工用ヘッド１３１にレーザ光および材料粉末を供給するための構造について、より詳細に説明する。

【0088】

図９は、図１中の加工機械を部分的に示す上面図である。図３および図９を参照して、スプラッシュガード１８１は、スライドカバー３５１を有する。

【0089】

スライドカバー３５１は、全体として、Ｘ軸－Ｚ軸平面に平行な平板形状を有する。スライドカバー３５１は、加工エリア１１０の奥側（－Ｙ軸方向における加工エリア１１０の端部）に配置されている。ラム１６３は、Ｙ軸方向において、加工エリア１１０外からスライドカバー３５１を貫通して加工エリア１１０内に進入している。スライドカバー３５１は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向におけるラム１６３の移動に合わせてスライド変形可能である。

【0090】

スライドカバー３５１には、ライン体挿入孔３５２が設けられている。ライン体挿入孔３５２は、Ｙ軸方向においてスライドカバー３５１を貫通する貫通孔からなる。ライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）は、加工エリア１１０内からライン体挿入孔３５２に挿入されることによって、加工エリア１１０外に引き出されている。

【0091】

加工エリア１１０の内部から外部へのライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）の引き出し方向は、上面視においてＺ軸方向に交差する方向である。

【0092】

加工エリア１１０の内部から外部へのライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）の引き出し方向は、上面視においてＺ軸方向に直交する方向である。加工エリア１１０の内部から外部へのライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）の引き出し方向は、上面視において－Ｙ軸方向である。ライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）は、上面視において－Ｙ軸方向に延びながらライン体挿入孔３５２に挿通されている。

【0093】

図１０は、加工エリア内における工具主軸の最大移動量を示す斜視図である。図１０を参照して、Ｙ軸方向における工具主軸１２１の最大移動量Ｙｍａｘは、Ｚ軸方向における工具主軸１２１の最大移動量Ｚｍａｘよりも短い（Ｙｍａｘ＜Ｚｍａｘ）。Ｘ軸方向における工具主軸１２１の最大移動量Ｘｍａｘは、Ｚ軸方向における工具主軸１２１の最大移動量Ｚｍａｘよりも短い（Ｘｍａｘ＜Ｚｍａｘ）。Ｙ軸方向における工具主軸１２１の最大移動量Ｙｍａｘは、Ｘ軸方向における工具主軸１２１の最大移動量Ｘｍａｘ以上であってもよいし、Ｘ軸方向における工具主軸１２１の最大移動量Ｘｍａｘよりも小さくてもよい。

【0094】

Ｚ軸方向における工具主軸１２１の最大移動量Ｚｍａｘは、たとえば、４０００ｍｍ以上であってもよい。

【0095】

このような構成において、仮に付加加工用ヘッド１３１から延出するライン体２１０が、上面視において＋Ｚ軸方向に向けて延びながら加工エリア１１０の外部に引き出される場合、－Ｚ軸方向における工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１の移動に伴って、加工エリア１１０内で延びるライン体２１０の全長が相当に長くなってしまう。この場合に、加工エリア１１０内のライン体２１０がその自重によって大きく撓んでしまう懸念が生じる。加えて、加工エリア内１１０内でライン体２１０が大きく撓むと、ライン体２１０が第２ワーク主軸１１６に保持されたワークと干渉したり、第２ワーク主軸１１６がＺ軸方向に移動可能な構成である場合には、ライン体２１０が第２ワーク主軸１１６自身と干渉したりする懸念が生じる。

【0096】

図９および図１０を参照して、これに対して、本実施の形態における加工機械１００では、加工エリア１１０の内部から外部へのライン体２１０の引き出し方向が、上面視においてＹ軸方向（－Ｙ軸方向）であり、Ｙ軸方向における工具主軸１２１の最大移動量ＹｍａｘがＺ軸方向における工具主軸１２１の最大移動量Ｚｍａｘよりも短い。このような構成により、付加加工用ヘッド１３１が工具主軸１２１とともにＹ軸方向に移動した場合であっても、加工エリア１１０内で延びるライン体２１０の全長を短く抑えることができる。これにより、加工エリア１１０内におけるライン体２１０の撓みを抑制しつつ、ライン体２１０と、第２ワーク主軸１１６、または、第２ワーク主軸１１６に保持されたワークとの干渉を防ぐことができる。

【0097】

図３から図５および図９を参照して、支持部２２１は、基台３３１と、滑車部３３２と、コイルバネ（弾性部材）３３３とを有する。

【0098】

基台３３１は、第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１上に設けられている。基台３３１は、上面視において第１横フレーム１５４および第２横フレーム３１１の間に跨がって設けられている。加工エリア１１０の内部から外部に引き出されたライン体２１０は、基台３３１上を配索されている。基台３３１上を配索されたライン体２１０は、Ｚ軸方向にストローク可能な図示しないケーブルベア（登録商標）に挿通された後、材料粉末供給装置３４１およびレーザ発振装置３４２に向けて延びている。

【0099】

滑車部３３２は、基台３３１により支持されている。滑車部３３２は、Ｘ軸方向（上下方向）に平行な回転軸５２６を中心に回転可能で、かつ、Ｙ軸方向にスライド移動可能なように設けられている。

【0100】

コイルバネ３３３の一方端は、滑車部３３２に接続されている。コイルバネ３３３の他方端は、ブラケット３３４を介して基台３３１に接続されている。コイルバネ３３３は、滑車部３３２に対して－Ｙ軸方向の弾性力を作用させている。コイルバネ３３３は、滑車部３３２に対して、上面視において加工エリア１１０から遠ざかる方向の弾性力を作用させている。

【0101】

フレキシブルチューブ２１１は、可撓性を有するチューブからなる。フレキシブルチューブ２１１は、加工エリア１１０の内部と外部との間で延びている。フレキシブルチューブ２１１の一方端２１１ｐは、加工エリア１１０の内部に配置されている。フレキシブルチューブ２１１の他方端２１１ｑは、加工エリア１１０の外部に配置されている。

【0102】

ライン体挿入孔３５２を通じて加工エリア１１０の内部から外部に引き出されたフレキシブルチューブ２１１は、基台３３１上において、－Ｙ軸方向に延びている。フレキシブルチューブ２１１は、滑車部３３２に掛け回され、１８０°反転して＋Ｙ軸方向に延びている。フレキシブルチューブ２１１の他方端２１１ｑは、＋Ｙ軸方向に延びるフレキシブルチューブ２１１の先端において基台３３１に固定されている。

【0103】

滑車部３３２およびコイルバネ３３３は、張力付与機構３３５を構成している。張力付与機構３３５は、ライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）に対して、加工エリア１１０内の付加加工用ヘッド１３１から遠ざかる方向の張力を付与している。張力付与機構３３５は、ライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）に対して、加工エリア１１０の内部から外部に向けた引っ張り力を付与している。

【0104】

このような構成によれば、加工エリア１１０内におけるライン体２１０の撓みをさらに効果的に抑制することができる。また、滑車部３３２がＹ軸方向にスライド移動することによって、付加加工用ヘッド１３１の位置に合わせて加工エリア１１１内におけるライン体２１０の長さを自動的に調整することができる。

【0105】

なお、張力付与機構３３５を構成する弾性部材は、特に限定されず、たとえば、コイルバネ３３３に替わってガススプリングが用いられてもよい。

【0106】

図１１は、図３中の２点鎖線ＸＩで囲まれた範囲を示す断面図である。図１２は、図３中の２点鎖線ＸＩＩで囲まれた範囲を示す断面図である。

【0107】

図３から図５、図１１および図１２を参照して、加工機械１００は、第１案内機構３７０と、第２案内機構３６０とをさらに有する。第１案内機構３７０および第２案内機構３６０は、支持部２２１をＺ軸方向に沿って案内している。第１案内機構３７０と、第２案内機構３６０は、Ｙ軸方向において互いに離れて設けられている。

【0108】

図３、図４および図１１に示されるように、支持部２２１は、ブロック３３６をさらに有する。ブロック３３６は、基台３３１に固定されている。ブロック３３６は、Ｙ軸方向において、第１横フレーム１５４と対向している。

【0109】

第１案内機構３７０は、レール１５５と、スライダー３７２とを有する。第１案内機構３７０は、２組のレール１５５およびスライダー３７２を有する。レール１５５は、第１横フレーム１５４に取り付けられている。レール１５５は、Ｚ軸方向に延びている。スライダー３７２は、ブロック３３６に取り付けられている。スライダー３７２は、図示しない複数のボールを介してレール１５５と係合している。スライダー３７２は、レール１５５とともに、Ｚ軸方向における直線案内機構を構成している。

【0110】

図３から図５および図１２に示されるように、第２案内機構３６０は、第１案内機構３７０から－Ｙ軸方向に離れた位置に設けられている。第２案内機構３６０は、レール３１２と、一対の第１ローラ３６１，３６２と、一対の第２ローラ３６３，３６４とを有する。第２案内機構３６０は、２組の一対の第１ローラ３６１，３６２および一対の第２ローラ３６３，３６４を有する。

【0111】

レール３１２は、第２横フレーム３１１に取り付けられている。レール３１２は、Ｚ軸方向に延びている。一対の第１ローラ３６１，３６２と、一対の第２ローラ３６３，３６４とは、基台３３１により支持されている。

【0112】

第１ローラ３６１および第１ローラ３６２は、それぞれ、Ｘ軸方向に平行な回転軸５３１および回転軸５３２を中心に回転可能に設けられている。第１ローラ３６１および第１ローラ３６２は、Ｙ軸方向における両側からレール３１２を挟持している。第２ローラ３６３および第２ローラ３６４は、それぞれ、Ｙ軸方向に平行な回転軸５３３および回転軸５３４を中心に回転可能に支持されている。第２ローラ３６３および第２ローラ３６４は、Ｘ軸方向における両側からレール３１２を挟持している。

【0113】

このような構成によれば、支持部２２１がＹ軸方向において互いに離れた位置で第１案内機構３７０および第２案内機構３６０により案内されるため、支持部２２１をＺ軸方向に円滑に移動させることができる。

【0114】

図１３は、図５中の２点鎖線ＸＩＩＩで囲まれた範囲を示す断面図である。図５および図１３を参照して、加工機械１００は、連結機構３８０をさらに有する。

【0115】

連結機構３８０は、付加加工用ヘッド１３１が工具主軸１２１に装着され、ワークの付加加工を行なう場合に、工具主軸１２１および支持部２２１の間を連結する第１状態と、工具主軸１２１から付加加工用ヘッド１３１が取り外され、ワークの除去加工を行なう場合に、工具主軸１２１および支持部２２１の間の連結を解除する第２状態との間で動作可能である。

【0116】

連結機構３８０は、エアシリンダ３８２と、ブロック３８１とを有する。ブロック３８１は、サドル１６１に取り付けられている。ブロック３８１には、ピン挿入孔３８６が設けられている。ピン挿入孔３８６は、Ｙ軸方向に延び、＋Ｙ軸方向を向いて開口している。

【0117】

エアシリンダ３８２は、支持部２２１に取り付けられている。エアシリンダ３８２は、ピン３８４を有する。ピン３８４は、エアシリンダ３８２の駆動により、Ｙ軸方向において進退可能である。ピン３８４がピン挿入孔３８６に挿入されることによって、工具主軸１２１および支持部２２１の間を連結する第１状態が得られる。ピン３８４がピン挿入孔３８６から抜かれることによって、工具主軸１２１および支持部２２１の間の連結を解除する第２状態が得られる。

【0118】

このような構成によれば、ワークの付加加工時、連結機構３８０により工具主軸１２１および支持部２２１の間を連結することによって、支持部２２１を工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１と一体にＺ軸方向に移動させる。これにより、支持部２２１を工具主軸１２１および付加加工用ヘッド１３１と同期させてＺ軸方向に移動させる構造を、簡易な構成により実現することができる。また、ワークの除去加工時、連結機構３８０により工具主軸１２１および支持部２２１の間の連結を解除することによって、支持部２２１および付加加工用ヘッド１３１と分離された工具主軸１２１によりワークの除去加工を行なうことができる。

【0119】

図３および図４を参照して、加工機械１００は、第１ガイド部材３２０をさらに有する。第１ガイド部材３２０は、付加加工用ヘッド１３１および支持部２２１の間においてライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）を案内している。第１ガイド部材３２０は、Ｚ軸に平行な第１回動軸５２２を中心に回動可能なように付加加工用ヘッド１３１に対して接続されている。第１ガイド部材３２０は、Ｚ軸に平行な第２回動軸５２１を中心に回動可能なように支持部２２１に対して接続されている。

【0120】

第１ガイド部材３２０は、支持部２２１から後述する第２ガイド部材３２５に向けて斜め下方向（＋Ｙ軸方向、かつ、－Ｘ軸方向）に延びている。第１ガイド部材３２０は、第１回動軸５２２において第２ガイド部材３２５に接続され、第２回動軸５２１において基台３３１に接続されている。第１ガイド部材３２０が第１回動軸５２２および第２回動軸５２１を中心に回動することによって、第１ガイド部材３２０の傾きが変化する。

【0121】

第１ガイド部材３２０は、リニアガイド部３２１と、複数のカバー体３２３とを有する。

【0122】

リニアガイド部３２１は、第１回動軸５２２および第２回動軸５２１の間において直線状に延びている。リニアガイド部３２１は、支持部２２１から第２ガイド部材３２５に向けて繰り出されるライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）を下方から支持するように設けられている。リニアガイド部３２１は、第１回動軸５２２および第２回動軸５２１の間の距離が変化するように伸縮する伸縮機構として設けられている。リニアガイド部３２１は、第１回動軸５２２から第２回動軸５２１に向かう方向において伸縮可能に組み合わされた複数のリニアガイドの多段構造を有する。

【0123】

複数のカバー体３２３は、リニアガイド部３２１に取り付けられている。複数のカバー体３２３は、第１回動軸５２２から第２回動軸５２１に向かう方向において互いに間隔を設けて配置されている。カバー体３２３は、リニアガイド部３２１により支持されるフレキシブルチューブ２１１をその外周から覆うように設けられている。フレキシブルチューブ２１１は、第１ガイド部材３２０によって、第１ガイド部材３２０による案内方向（第１回動軸５２２および第２回動軸５２１を結ぶ方向）に沿ってスライド可能なように支持されている。

【0124】

このような構成によれば、付加加工用ヘッド１３１がＹ軸－Ｘ軸平面内で移動した場合に、第１ガイド部材３２０が第１回動軸５２２および第２回動軸５２１を中心に回動するともに、リニアガイド部３２１が伸縮動作する。これにより、第２ガイド部材３２５および支持部２２１の間におけるライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）の配索経路が、付加加工用ヘッド１３１の移動に合わせて円滑に変化するため、ライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）を過度な負荷を加えることなく円滑に引き出すことができる。

【0125】

図１４は、図３中の２点鎖線ＸＩＶで囲まれた範囲を示す斜視図である。図１５は、図１４中の加工機械を示す正面図である。

【0126】

図１４および図１５を参照して、加工機械１００は、第２ガイド部材３２５をさらに有する。第２ガイド部材３２５は、ライン体２１０が配索される経路上における付加加工用ヘッド１３１および第１ガイド部材３２０の間に設けられている。第２ガイド部材３２５は、付加加工用ヘッド１３１から延出するライン体２１０を旋回軸５０４の周方向に沿って案内している。

【0127】

第２ガイド部材３２５は、工具主軸１２１の旋回時に、旋回軸５０４の周方向における第２ガイド部材３２５の姿勢を維持するように工具主軸１２１に対して旋回軸５０４を中心に相対的に回動する。

【0128】

円盤部１３６は、Ｙ軸方向（旋回軸５０４の軸方向）において、第２ガイド部材３２５および工具主軸１２１の間に配置されている。第２ガイド部材３２５は、付加加工用ヘッド１３１のうちの円盤部１３６により支持されている。第２ガイド部材３２５は、円盤部１３６に対して、旋回軸５０４を中心にして相対的に回動可能である。

【0129】

第２ガイド部材３２５は、外周壁３２６を有する。外周壁３２６は、旋回軸５０４の周方向に沿って延在する壁形状をなしている。

【0130】

円盤部１３６には、内周壁３２７が接続されている。内周壁３２７は、円盤部１３６から＋Ｙ軸方向に突出し、旋回軸５０４の周方向に沿って延在する壁形状をなしている。内周壁３２７は、外周壁３２６の内周側に配置されている。内周壁３２７および外周壁３２６の間には、旋回軸５０４の周方向に延びる空間が設けられおり、その空間にライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）が配置されている。

【0131】

工具主軸１２１の旋回時、内周壁３２７は、工具主軸１２１と一体の円盤部１３６とともに旋回軸５０４を中心に旋回動作する。その一方で、第２ガイド部材３２５には第１ガイド部材３２０が接続されているため、第２ガイド部材３２５は、旋回軸５０４の周方向における第２ガイド部材３２５の姿勢を維持するように工具主軸１２１（円盤部１３６）に対して旋回軸５０４を中心に相対的に回動する。

【0132】

このとき、ライン体２１０（フレキシブルチューブ２１１）は、内周壁３２７および外周壁３２６の間の空間において、旋回軸５０４の周方向にスライドすることによって、フレキシブルチューブ２１１の一方端２１１ｐと、ヘッド本体１３２との相対的な位置関係が維持される。これにより、旋回軸５０４を中心とするライン体２１０の配索経路が保たれるため、工具主軸１２１のＢ軸旋回に伴ってライン体２１０に過度な負荷が加わることを抑制できる。

【0133】

以上に説明した、この発明の実施の形態における加工機械１００の構造についてまとめると、本実施の形態における加工機械１００は、ワークの付加加工および除去加工が可能な加工機械である。加工機械１００は、加工エリア１１０を区画形成するスプラッシュガード１８１と、ワークの除去加工のための回転工具を保持し、加工エリア１１０の内部において、水平方向に平行な第１軸としてのＺ軸の軸方向と、水平方向に平行で、かつ、Ｚ軸と直交する第２軸としてのＹ軸の軸方向とに移動可能な工具主軸１２１と、工具主軸１２１に接続され、ワークに対して材料粉末を吐出するとともにレーザ光を照射する付加加工用ヘッド１３１と、付加加工用ヘッド１３１から延出し、加工エリア１１０の内部から外部に引き出され、付加加工用ヘッド１３１に材料粉末およびレーザ光を供給するライン体２１０とを備える。Ｙ軸の軸方向における工具主軸１２１の最大移動量は、Ｚ軸の軸方向における工具主軸１２１の最大移動量よりも短い。加工エリア１１０の内部から外部へのライン体２１０の引き出し方向は、上面視においてＺ軸の軸方向に交差する方向である。

【0134】

このように構成された、この発明の実施の形態における加工機械１００によれば、加工エリア１１０内において、付加加工用ヘッド１３１に材料粉末およびレーザ光を供給するためのライン体２１０に撓みが生じることを抑制できる。

【0135】

なお、本実施の形態では、旋削機能とミーリング機能とを有する複合加工機をベースにＡＭ／ＳＭハイブリッド加工機を構成した場合について説明したが、このような構成に限られず、たとえば、ミーリング機能を有するマシニングセンタをベースにＡＭ／ＳＭハイブリッド加工機を構成してもよい。

【0136】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0137】

この発明は、主に、ワークの付加加工および除去加工が可能なＡＭ／ＳＭハイブリッド加工機に適用される。

【符号の説明】

【0138】

１００ 加工機械、１１０ 加工エリア、１１１ 第１ワーク主軸、１１６ 第２ワーク主軸、１２１ 工具主軸、１２２ 主軸端面、１２３ 側面部、１２４ 前面部、１３１ 付加加工用ヘッド、１３２ ヘッド本体、１３３ レーザツール、１３６ 円盤部、１４１ 自動工具交換装置、１４３ 昇降アーム、１４４ ダブルアーム、１５１ ベッド、１５２ 第１縦フレーム、１５３ 第２縦フレーム、１５４ 第１横フレーム、１５５，３１２ レール、１５６ ラック、１６１ サドル、１６２ クロススライド、１６３ ラム、１７１ 工具マガジン、１８１ スプラッシュガード、１９１ レーザツール格納部、１９２ ヘッド格納部、２１０ ライン体、２１１ フレキシブルチューブ、２１１ｐ 一方端、２１１ｑ 他方端、２２１ 支持部、３１１ 第２横フレーム、３２０ 第１ガイド部材、３２１ リニアガイド部、３２３ カバー体、３２５ 第２ガイド部材、３２６ 外周壁、３２７ 内周壁、３３１ 基台、３３２ 滑車部、３３３ コイルバネ、３３４ ブラケット、３３５ 張力付与機構、３３６，３８１ ブロック、３４１ 材料粉末供給装置、３４２ レーザ発振装置、３５１ スライドカバー、３５２ ライン体挿入孔、３６０ 第２案内機構、３６１，３６２ 第１ローラ、３６３，３６４ 第２ローラ、３７０ 第１案内機構、３７２ スライダー、３８０ 連結機構、３８２ エアシリンダ、３８６ ピン挿入孔、５０１，５０２，５０３，５２６，５３１，５３２，５３３，５３４ 回転軸、５０４，５０５ 旋回軸、５２１ 第２回動軸、５２２ 第１回動軸。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】