特許 7473451 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】

(24)【登録日】2024-04-15

(45)【発行日】2024-04-23

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 7/00 20060101AFI20240416BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20240416BHJP

【ＦＩ】

B23Q7/00 E

B23Q17/00 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020184405

(22)【出願日】2020-11-04

(65)【公開番号】P2022074402

(43)【公開日】2022-05-18

【審査請求日】2023-09-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000191180

【氏名又は名称】新日本工機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100178582

【弁理士】

【氏名又は名称】行武 孝

(72)【発明者】

【氏名】堀江 利治

(72)【発明者】

【氏名】片岡 奈緒也

【審査官】山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－２４９２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－００５５５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０２－１００８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０４０１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５０５４１７５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １／００－１／７６，７／００－７／１８，

１７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上方向を向く支持面を有するベッドと、
前記支持面の上方に配置され、ワークを加工することが可能な加工部と、
上方向を向く載置面を有し、前記加工部の下方において前後方向に沿って移動可能なように前記ベッドの前記支持面に支持されたテーブルと、
前記テーブルと一体で前後方向に移動可能なように前記テーブルの前記載置面に着脱可能に載置され、ワークを保持するパレットと、
前記加工部が前記ワークを加工することが可能な領域である加工領域において前記テーブルを前後方向に移動させることが可能であるとともに、前記加工領域よりも更に前方の位置であって前記テーブルに対して前記パレットを着脱することが可能な位置であるパレット交換位置と前記加工領域との間で前記テーブルを前後方向に移動させることが可能なテーブル駆動部と、
前後方向に延びるように前記テーブルに装着され、前後方向に等間隔に配置された目盛部を有するスケールと、
前記テーブルの前後方向への移動に伴って前記スケールの前記目盛部を検出し当該目盛部に対応する情報を出力することが可能なように前記ベッドに装着される検出ユニットと、
を備え、
前記検出ユニットは、加工側検出位置および当該加工側検出位置よりも前方の交換側検出位置のそれぞれにおいて前記目盛部を検出することが可能であり、前記加工側検出位置は、前記検出ユニットが前記スケールの前記目盛部を検出することで前記テーブルが前記加工領域に配置されていることを検出可能な位置であって、前記交換側検出位置は、前記検出ユニットが前記スケールの前記目盛部を検出することで前記テーブルが前記パレット交換位置に配置されていることを検出可能な位置であり、前後方向における前記加工側検出位置から前記交換側検出位置までの距離が、前後方向における前記スケールの長さよりも短く設定されている、工作機械。

【請求項2】

前記加工領域は、当該加工領域の後端部である加工後端領域と前記加工領域の前端部である加工前端領域とを含み、
前記スケールの前記目盛部は、当該目盛部の後端部に配置される後端目盛部と前記後端目盛部とは反対側で前記目盛部の前端部に配置される前端目盛部とを含み、
前記検出ユニットが前記加工側検出位置において前記スケールの前記前端目盛部を検出することで前記テーブルが前記加工後端領域に配置されていることを検出可能であるとともに前記スケールの前記後端目盛部を検出することで前記テーブルが前記加工前端領域に配置されていることを検出可能であって、前記検出ユニットが前記交換側検出位置において前記スケールの前記後端目盛部を検出することで前記テーブルが前記パレット交換位置に配置されていることを検出可能なように、前記検出ユニットが前記ベッドに装着されている、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記検出ユニットは、
前記目盛部を検出することが可能な一つの検出部と、
前記一つの検出部を前記加工側検出位置から前記交換側検出位置に及び前記交換側検出位置から前記加工側検出位置に移動させることが可能な検出部移動機構と、
を有する、請求項１または２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記検出ユニットは、
前記ベッドにおいて前記加工側検出位置に固定される第１検出部と、
前記ベッドにおいて前記交換側検出位置に固定される第２検出部と、
を有する、請求項１または２に記載の工作機械。

【請求項5】

前後方向と直交する方向において前記テーブルと前記スケールとを互いに接続し、前記テーブルと前記スケールとの間での熱伝達を促進する熱伝達促進部材を更に備える、請求項１乃至４の何れか１項に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パレットを交換することが可能な工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ベッドと、当該ベッド上に配置されワークを支持するテーブルと、加工領域において前記ワークを加工することが可能な工具を含む主軸と、前記ワークが前記工具の下方を通過するように前記テーブルを前記ベッドに対して前後方向に相対移動させるテーブル駆動部と、を有する工作機械が知られている。

【0003】

特許文献１には、前後方向において前記テーブルと同等の長さ寸法を有し前記テーブルに固定されたスケールと、前記ベッド（特許文献１のサドル）に装着され前記スケールの目盛部を検出可能な検出部とを更に有する工作機械が開示されている。前記テーブル駆動部が前記テーブルを前記ベッドに対して前後方向に移動させると、前記検出部が前記スケールの目盛部を検出することで前記ベッドに対する前記テーブルの相対位置が検出される。当該工作機械では、ワークおよびスケールが共にテーブルに配置されているため、工具がワークを加工する際の発熱などによって機械内部の温度が上昇してもワークおよびスケールの熱変位量が近似していることによって、スケールの各目盛部とワークとの相対位置が変化しにくくワークの加工精度が低下することを抑止することができる。

【0004】

また、特許文献２および３には、パレット交換機能を有する工作機械がそれぞれ開示されている。当該技術では、前記テーブル上にワークを保持するパレットが載置され、テーブル駆動部が前記テーブルを前記加工領域から離れたパレット交換位置まで移動させることが可能とされている。テーブルがパレット交換位置まで移動されると、テーブル上のパレットが新しいワークを保持するパレットに交換される。その後、テーブルが再び加工領域に移動されると、新しいワークに対する加工が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平２－１００８５６号公報

【文献】特開昭６１－２４９２４３号公報

【文献】実開昭６１－００５５５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された工作機械のようにスケールがテーブルに装着されている構成において、パレット交換位置までテーブルを移動させパレットを交換する場合、テーブルの移動に伴ってスケールが工作機械の周辺機器と干渉する問題や工作機械のサイズが大型化するという問題がある。具体的に、特許文献１に記載された工作機械において、テーブルの位置を管理しながら当該テーブルをパレット交換位置まで移動させるためには、前記スケールがテーブルからパレット交換位置とは反対側に向かって突出するように前記スケールを延長することが想定される。この場合、スケールのうちテーブルから突出した部分がテーブルの移動に伴って工作機械の周辺機器と干渉する、または、当該干渉を回避するために加工領域の周辺に余分な空間を設ける必要が生じ工作機械のサイズが大型化する。

【0007】

本発明は、テーブルが加工領域内のみを移動する場合と比較してスケールの長さを延長することなく加工領域から離れたパレット交換位置においてパレットを交換することが可能な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】

【0008】

本発明の一の局面に係る工作機械は、上方向を向く支持面を有するベッドと、前記支持面の上方に配置され、ワークを加工することが可能な加工部と、上方向を向く載置面を有し、前記加工部の下方において前後方向に沿って移動可能なように前記ベッドの前記支持面に支持されたテーブルと、前記テーブルと一体で前後方向に移動可能なように前記テーブルの前記載置面に着脱可能に載置され、ワークを保持するパレットと、前記加工部が前記ワークを加工することが可能な領域である加工領域において前記テーブルを前後方向に移動させることが可能であるとともに、前記加工領域よりも更に前方の位置であって前記テーブルに対して前記パレットを着脱することが可能な位置であるパレット交換位置と前記加工領域との間で前記テーブルを前後方向に移動させることが可能なテーブル駆動部と、前後方向に延びるように前記テーブルに装着され、前後方向に等間隔に配置された目盛部を有するスケールと、前記テーブルの前後方向への移動に伴って前記スケールの前記目盛部を検出し当該目盛部に対応する情報を出力することが可能なように前記ベッドに装着される検出ユニットを備え、前記検出ユニットは、加工側検出位置および当該加工側検出位置よりも前方の交換側検出位置のそれぞれにおいて前記目盛部を検出することが可能であり、前記加工側検出位置は、前記検出ユニットが前記スケールの前記目盛部を検出することで前記テーブルが前記加工領域に配置されていることを検出可能な位置であって、前記交換側検出位置は、前記検出ユニットが前記スケールの前記目盛部を検出することで前記テーブルが前記パレット交換位置に配置されていることを検出可能な位置であり、前後方向における前記加工側検出位置から前記交換側検出位置までの距離が、前後方向における前記スケールの長さよりも短く設定されている。

【0009】

本構成によれば、検出ユニットが前記加工側検出位置に加え当該加工側検出位置よりも前方の交換側検出位置においてもスケールの目盛部を検出することが可能であるため、テーブルが加工領域内のみを移動する場合と比較してスケールを延長せずとも、テーブルの位置を管理しながらテーブルを加工領域とパレット交換位置との間で移動させパレット交換位置においてテーブル上のパレットを他のパレットに交換することができる。また、前後方向における加工側検出位置から交換側検出位置までの距離が、前後方向におけるスケールの長さよりも短く設定されており、常に加工側検出位置および交換側検出位置のうちの少なくとも一方において検出ユニットがスケールの目盛部を検出可能であるため、前記検出部がテーブルの位置を見失うことなく、その位置を精度良く把握することができる。この結果、パレットの交換前後においてテーブルの位置を安定して管理し、パレット上のワークに対する加工精度を高く維持することが可能となる。

【0010】

上記の構成において、前記加工領域は、当該加工領域の後端部である加工後端領域と前記加工領域の前端部である加工前端領域とを含み、前記スケールの前記目盛部は、当該目盛部の後端部に配置される後端目盛部と前記後端目盛部とは反対側で前記目盛部の前端部に配置される前端目盛部とを含み、前記検出ユニットが前記加工側検出位置において前記スケールの前記前端目盛部を検出することで前記テーブルが前記加工後端領域に配置されていることを検出可能であるとともに前記スケールの前記後端目盛部を検出することで前記テーブルが前記加工前端領域に配置されていることを検出可能であって、前記検出ユニットが前記交換側検出位置において前記スケールの前記後端目盛部を検出することで前記テーブルが前記パレット交換位置に配置されていることを検出可能なように、前記検出ユニットが前記ベッドに装着されていることが望ましい。

【0011】

本構成によれば、加工領域の加工前端領域および加工後端領域のそれぞれに対応してスケールに後端目盛部および前端目盛部が設定されているため、加工側検出位置において加工領域におけるテーブルの最大ストローク分の移動を安定して検出することができる一方、テーブルが加工領域を離れパレット交換位置に至るまでの間は、交換側検出位置においてテーブルの移動を安定して検出することができる。更に、加工側検出位置と交換側検出位置との間の距離を最大限に利用して、その距離に対応してパレット交換位置を加工領域から離れた位置に設けることができる。

【0012】

上記の構成において、前記検出ユニットは前記目盛部を検出することが可能な一つの検出部と、前記一つの検出部を前記加工側検出位置から前記交換側検出位置に及び前記交換側検出位置から前記加工側検出位置に移動させることが可能な検出部移動機構とを有することが望ましい。

【0013】

本構成によれば、一つの検出部を加工側検出位置と交換側検出位置との間で移動させることで、テーブルの位置を管理しながらテーブルを加工領域とパレット交換位置との間で移動させることができる。このため、加工側検出位置および交換側検出位置のそれぞれに検出部を配置する場合と比較して、検出部の数を抑えることが可能となり、当該検出部の損傷や故障頻度を低減することができる。

【0014】

上記の構成において、前記検出ユニットは、前記ベッドにおいて前記加工側検出位置に固定される第１検出部と、前記ベッドにおいて前記交換側検出位置に固定される第２検出部とを有することが望ましい。

【0015】

本構成によれば、第１検出部および第２検出部を加工側検出位置および交換側検出位置のそれぞれに固定することで、テーブルの位置を管理しながらテーブルを加工領域とパレット交換位置との間で移動させることができる。このため、検出部を移動させる移動機構を有する場合と比較して、簡易な構造でテーブルの位置を管理することができる。

【0016】

上記の構成において、前後方向と直交する方向において前記テーブルと前記スケールとを互いに接続し、前記テーブルと前記スケールとの間での熱伝達を促進する熱伝達促進部材を更に備えることが望ましい。

【0017】

本構成によれば、熱伝達促進部材が、ワークを支持するテーブルとスケールとの間での熱伝達を促進することができるため、加工中に生じる発熱や周辺の温度変化などによって機内の温度が変化した場合でもスケールとワークとの熱変位量を近似させることが可能となり、スケールの各目盛部とワークとの相対的な位置関係が崩れにくく、ワークに対して更に高い精度で加工することが可能となる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、テーブルが加工領域内のみを移動する場合と比較してスケールの長さを延長することなく加工領域から離れたパレット交換位置においてパレットを交換することが可能な工作機械が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態に係る工作機械の斜視図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る工作機械のテーブルの移動範囲を説明するための平面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る工作機械のテーブル位置検出部の斜視図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る工作機械の検出ユニットの側面図である。

【図5】図４の領域Ｖの拡大側面図である。

【図6】図５の矢印ＶＩ－ＶＩ位置における正断面図である。

【図7】本発明の第１実施形態に係る工作機械の固定部の側断面図である。

【図8】本発明の第１実施形態に係る工作機械の固定部の側断面図である。

【図9】本発明の第１実施形態に係る工作機械の固定部の側断面図である。

【図10】本発明の第１実施形態に係る工作機械のブロック図である。

【図11】本発明の第１実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図12】本発明の第１実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図13】本発明の第１実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図14】本発明の第１実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図15】本発明の第１実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図16】本発明の第１実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図17】本発明の第１実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図18】本発明の第１実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図19】本発明の第２実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図20】本発明の第２実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図21】本発明の第２実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図22】本発明の第２実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図23】本発明の第２実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図24】本発明の第２実施形態に係る工作機械においてテーブルが加工領域とパレット交換位置との間で移動する様子を示す工程図である。

【図25】本発明の第２実施形態に係る工作機械のブロック図である。

【図26】本発明の一実施形態に係る工作機械のスケールおよびスケールヘッドの配置を示す模式図である。

【図27】ピッチずれを測定する一対のセンサの配置を示す模式的な平面図である。

【図28】本発明の一実施形態に係る工作機械におけるピッチずれの測定結果である。

【図29】本発明の一実施形態に係る工作機械におけるテーブルとスケールとの相対的な長さ関係を示す模式的な側面図である。

【図30】本発明の一実施形態に係る工作機械と比較される他の工作機械のスケールおよびスケールヘッドの配置を示す模式図である。

【図31】本発明の一実施形態に係る工作機械と比較される他の工作機械におけるピッチずれの測定結果である。

【図32】本発明の一実施形態に係る工作機械と比較される他の工作機械におけるテーブルとスケールとの相対的な長さ関係を示す模式的な側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の各実施形態について詳述する。図１は、本発明の第１実施形態に係る工作機械１の斜視図である。工作機械１は、ワークＷ（加工対象物）（図６）に所定の加工を施すものであって、一例として自動パレット交換機能付き門型工作機械である。図１を参照して、工作機械１は、ベッド１０と、左右一対の受け台１１と、テーブル２０と、テーブル駆動部２１と、パレット３０と、フレーム４０と、加工部４１と、サドル４２とを備える。なお、図１では、テーブル２０の移動方向を基準として前後方向が定義され、当該前後方向と直交する水平な方向が左右方向と定義される。更に、前後方向および左右方向とそれぞれ直交する方向が上下方向と定義される。これらの方向の定義は、工作機械１の構造、機能および使用態様を説明するためのものであり、本発明に係る工作機械を限定するものではない。また、図１に示すように、工作機械１の前側部分には、パレット交換部１００が配置されている。

【0021】

ベッド１０は、左右方向に所定の幅を有するとともに前後方向に長く延びる矩形形状を有しており、工作機械１のベース部分を構成する。ベッド１０は、工作機械１の作業現場に設置（固定）される。ベッド１０は上方向を向く上面部（支持面）を有する。

【0022】

加工部４１は、ベッド１０の上面部の上方に配置され、ワークＷを加工することが可能とされている。なお、本実施形態のような門型工作機械では、加工部４１は、フレーム４０によって支持される。加工部４１は、上下方向に延びる主軸（図１では不図示）を有する。当該主軸には不図示の加工アタッチメントが着脱可能に装着される。

【0023】

テーブル２０は、前後方向および左右方向に延びる板状部材である。テーブル２０は、上方向を向く載置面を有し、加工部４１の下方において前後方向に沿って移動可能なようにベッド１０の前記上面部に支持されている。テーブル２０は、鉄などの金属材料から構成される。

【0024】

テーブル駆動部２１は、テーブル２０を前後方向に沿って移動させる。テーブル駆動部２１は、モータ２２と、ボールねじ２３とを有する。ボールねじ２３は、前後方向に延びるようにベッド１０に装着されており、モータ２２の回転駆動力を受けて回転するとともに、テーブル２０を前後方向に沿って移動させる。このため、テーブル２０は、ボールねじ２３のねじ部と係合する不図示のナット部を有する。

【0025】

パレット３０は、テーブル２０と一体で前後方向に移動可能なようにテーブル２０の前記載置面に着脱可能に載置され、ワークＷを保持する。

【0026】

フレーム４０は、図１に示すように門型形状を有しており、加工部４１が上下方向および左右方向を含む移動面上で移動可能なように加工部４１を支持する。フレーム４０は、左右一対のコラム４０Ａと、当該左右一対のコラム４０Ａ同士を左右方向に沿って互いに接続するクロスレール４０Ｂとを有する。

【0027】

サドル４２は、フレーム４０のクロスレール４０Ｂに左右方向に移動可能に支持されており、前述の加工部４１を支持している。

【0028】

更に、工作機械１は、左右一対のモータ４５１およびボールねじ４５２と、モータ４６１およびボールねじ４６２と、モータ４７１およびボールねじ４７２と、操作部４８、ＡＡＣ（Ａｕｔｏ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ Ｃｈａｎｇｅｒ）装置５５とを有する。

【0029】

左右一対のモータ４５１およびボールねじ４５２は、クロスレール４０Ｂを左右一対のコラム４０Ａに対して上下に移動させる。また、モータ４６１およびボールねじ４６２は、クロスレール４０Ｂ上においてサドル４２を左右方向に移動させる。更に、モータ４７１およびボールねじ４７２は、サドル４２に対して加工部４１を上下方向に移動させる。なお、本実施形態では、上記の各モータは公知のサーボモータから構成される。また、各モータが駆動させる駆動対象には、前述のテーブル２０と同様に各ボールねじと係合する不図示のナット部が配置されている。

【0030】

操作部４８は、工作機械１にＮＣプログラムによる加工指令や各種の手動操作を行うために、作業者（機械オペレータ）によって操作される。操作部４８は、作業者の移動とともに移動可能なように、フレーム４０に揺動可能に支持されている。

【0031】

ＡＡＣ装置５５は、図１に示すように、左側のコラム４０Ａの前方に配置されている。ＡＡＣ装置５５は、加工部４１の主軸に加工アタッチメントを自動着脱することが可能であり、複数の加工アタッチメントを格納している。

【0032】

図２は、本実施形態に係る工作機械１のテーブル２０の移動範囲を説明するための平面図である。前述のように、テーブル駆動部２１がテーブル２０を前後方向に移動させる。テーブル駆動部２１は、加工部４１がワークＷを加工することが可能な領域である加工領域においてテーブル２０を前後方向に移動させることが可能である。加工領域は、当該加工領域の後端部である加工後端領域Ｐ１と加工領域の前端部である加工前端領域Ｐ２とを含む。図２では、加工後端領域Ｐ１に配置されたテーブル２０が破線で示され、加工前端領域Ｐ２に配置されたテーブル２０が二点鎖線で示されている。すなわち、テーブル２０上にパレット３０が載置され、テーブル２０が図２の加工前端領域Ｐ２から加工後端領域Ｐ１まで移動する間、加工部４１がパレット３０上のワークＷに対して加工することができる。この際、ワークＷの形状に応じて前述のように加工部４１が上下および左右方向にも移動される。

【0033】

更に、テーブル駆動部２１は、加工領域よりも更に前方の位置であってテーブル２０に対してパレット３０を着脱することが可能な位置であるパレット交換位置Ｐ３と加工領域との間でテーブル２０を前後方向に移動させることが可能である。図２では、パレット交換位置Ｐ３に配置されたテーブル２０が実線で示されている。本実施形態では、テーブル２０がパレット交換位置Ｐ３に配置されると、テーブル２０に対して左右方向に沿ってパレット３０を交換することができる。パレット交換位置Ｐ３の左右両側には、パレット３０を支持可能な左右一対の受け台１１が配置されている（図１）。なお、図２のＳ１はテーブル２０が加工前端領域Ｐ２と加工後端領域Ｐ１との間で移動するための加工用移動ストロークを示しており、Ｓ２はテーブル２０が加工領域とパレット交換位置Ｐ３との間で移動するための交換用移動ストローク（交換用移動距離）を示している。

【0034】

一例として、図２に示すようにテーブル２０上にパレット３０が載置されている場合、当該パレット３０が図１の左側（図１の方向指示を参照）の受け台１１に受け渡されると、図２の右側のパレット３０Ｂをテーブル２０に載置することができる。同様に、パレット３０が図１の右側の受け台１１に受け渡されると、図２の左側のパレット３０Ａをテーブル２０に載置することができる。また、図２に示す状態において、テーブル２０上のパレット３０が前方に脱離されると、パレット３０Ａおよびパレット３０Ｂのいずれのパレットがテーブル２０上に載置されてもよい。本実施形態では、工作機械１がパレット移動部３５を有している。パレット移動部３５は、左右一対の受け台１１間でパレット３０（３０Ａ、３０Ｂ）を移動させる（受け渡す）ことが可能なコンベア構造を有している。また、図２に示すように、テーブル２０が加工前端領域Ｐ２に配置された状態では、ＡＡＣ装置５５が左右方向においてテーブル２０に対向して配置される。換言すれば、ＡＡＣ装置５５が邪魔であるため、テーブル２０に対してパレット３０を左右方向に沿って交換することができない。一方、テーブル２０がパレット交換位置Ｐ３に配置されると、テーブル２０の左右両側が開放されるため、上記のように左右方向に沿ってパレット３０を交換することが可能である。

【0035】

なお、本実施形態では、加工後端領域Ｐ１が、テーブル２０の前後移動における原点に相当する（前後方向における機械原点）。なお、ワークＷに対する加工時には、上記の機械原点を含む機械座標系ではなく、ワークＷに基準面、加工原点を設定するワーク座標系に基づいて加工が行われる。

【0036】

図３および図４は、本実施形態に係る工作機械１のテーブル位置検出部２の斜視図および側面図である。図５は、図４の領域Ｖの拡大側面図である。図６は、図５の矢印ＶＩ－ＶＩ位置における正断面図である。なお、図３に示されるテーブル位置検出部２は、図１において矢印ＩＩＩで示す方向から見たものであり、ベッド１０の右側面に配置されている。工作機械１は、更にテーブル位置検出部２（検出ユニット）と、左右一対のリニアガイド１１０と、スケール２５０（図５）と、スケール防塵ケース２５１と、スケール支持部２５２と、を備える。テーブル位置検出部２は、前後に移動するテーブル位置検出部２の位置を検出する機能を有する。

【0037】

左右一対のリニアガイド１１０は、図３に示すように、ベッド１０の上面部において左右方向に間隔をおいて配置され、それぞれ前後方向に延びている。左右一対のリニアガイド１１０は、テーブル２０を前後方向に沿って案内する。

【0038】

スケール２５０（図５）は、前後方向に延びるようにテーブル２０に装着され、前後方向に等間隔に配置された目盛部（複数の目盛）を有する。当該目盛部は、テーブルの位置を検出するための分解能に応じて、例えば１ミリ間隔で形成されている。スケール２５０は、スチールなどの金属材料等から構成される。本実施形態では、スケール２５０は、スケール支持部２５２（図６）に支持されている。なお、スケール２５０および後記のスケールヘッド１１１は、公知のリニアスケール（リニアエンコーダ）から構成される。スケール２５０の目盛部は、スケール２５０に実際に描かれた目盛部をスケールヘッド１１１が光学的に読み取るもの（光学式）に限定されるものではない。スケール２５０に配置された導体目盛部をスケールヘッド１１１が電磁誘導によって読み取るもの（電磁誘導式）またはスケール２５０に着磁された磁気目盛部を磁性素子で読み取るもの（磁気式）など、その他の方式を採用することができる。

【0039】

なお、スケール２５０に形成された目盛部は、当該目盛部の後端部に配置される後端目盛部２５０Ｒ（図１２）と、前記後端目盛部２５０Ｒとは反対側で前記目盛部の前端部に配置される前端目盛部２５０Ｆ（図１１）とを含む。なお、後端目盛部２５０Ｒおよび前端目盛部２５０Ｆは、それぞれ更に複数の目盛（補助目盛部）を含んでもよい。

【0040】

スケール防塵ケース２５１は、スケール２５０を覆うようにスケール支持部２５２に装着されており、スケール２５０に塵や埃が付着することを防止する。スケール防塵ケース２５１は、アルミニウムなどの金属部材から構成される。また、複数のスケールヘッド６１、６２を設置する場合は、スケール防塵ケースの側面をのれん式カーテンやエアカーテンなどの防塵効果を有しながら、スケールヘッド６１、６２を通過できる構造にしてもよい。

【0041】

スケール支持部２５２は、上記のようにスケール２５０およびスケール防塵ケース２５１を支持する。スケール支持部２５２は、スチールなどの金属材料から構成される。図６に示すように、スケール支持部２５２の右側面にスケール２５０およびスケール防塵ケース２５１が支持されている。スケール支持部２５２の上面部は他の部材を介してテーブル２０の下面部に固定されている。この結果、スケール支持部２５２は、前記方向と直交する方向においてテーブル２０とスケール２５０とを互いに接続し、テーブル２０とスケール２５０との間での熱伝達を促進する熱伝達促進部材として機能する。このように、本実施形態では、スケール２５０はテーブル２０に固定されており、テーブル２０とともに前後方向に移動する。

【0042】

テーブル位置検出部２（図３）（検出ユニット）は、スケールヘッド１１１（一つの検出部）と、移動体１１２と、エアシリンダ１１３（検出部移動機構）と、シリンダ供給ライン１１４と、後側固定部１２１と、前側固定部１２２とを有する。

【0043】

スケールヘッド１１１は、上下方向においてスケール２５０に対向して配置されるようにベッド１０に装着されている。スケールヘッド１１１は、テーブル２０の前後方向への移動に伴ってスケール２５０の前記目盛部を検出し当該目盛部に対応する情報を出力することが可能とされている。

【0044】

移動体１１２は、スケールヘッド１１１を支持するとともに、前後方向に沿って移動可能なようにベッド１０に支持されている。移動体１１２は、ベッド１０に固定された移動体ガイド１１２Ｓ（図３）に沿って前後方向に沿って移動する。図６に示すように、移動体１１２の上面部にスケールヘッド１１１が固定されている。移動体１１２の前後方向における位置は、後側固定部１２１および前側固定部１２２によって拘束される。後側固定部１２１が移動体１１２を固定（ロック）すると、スケールヘッド１１１が加工側検出位置Ｑ１（図１１）に配置される。一方、前側固定部１２２が移動体１１２を固定すると、スケールヘッド１１１が前記加工側検出位置Ｑ１よりも前方の交換側検出位置Ｑ２（図１３）に配置される。このように、本実施形態では、スケールヘッド１１１は移動体１１２を介して前後方向に沿って移動可能なようにベッド１０に支持（装着）されている。

【0045】

前記加工側検出位置Ｑ１は、スケールヘッド１１１がスケール２５０の前記目盛部を検出することでテーブル２０が加工領域（図２）に配置されていることを検出可能な位置であって、前記交換側検出位置Ｑ２は、スケールヘッド１１１がスケール２５０の前記目盛部を検出することでテーブル２０がパレット交換位置Ｐ３（図２）に配置されていることを検出可能な位置である。

【0046】

より詳しくは、前記加工側検出位置Ｑ１は、テーブル位置検出部２のスケールヘッド１１１がスケール２５０の前端目盛部２５０Ｆを検出することでテーブル２０が加工後端領域Ｐ１に配置されていることを検出可能であるとともに、スケールヘッド１１１がスケール２５０の後端目盛部２５０Ｒを検出することでテーブル２０が加工前端領域Ｐ２に配置されていることを検出可能な位置である。また、前記交換側検出位置Ｑ２は、テーブル位置検出部２のスケールヘッド１１１がスケール２５０の後端目盛部２５０Ｒを検出することでテーブル２０がパレット交換位置Ｐ３に配置されていることを検出可能な位置である。また、本実施形態では、前後方向における前記加工側検出位置Ｑ１から前記交換側検出位置Ｑ２までの距離は、前後方向におけるスケール２５０の長さよりも短く設定されている。

【0047】

エアシリンダ１１３は、空気圧によって伸縮するシリンダであって、スケールヘッド１１１（移動体１１２）を、上記の前記加工側検出位置Ｑ１から前記交換側検出位置Ｑ２に及び前記交換側検出位置Ｑ２から前記加工側検出位置Ｑ１に移動させる。このために、エアシリンダ１１３は、不図示のシリンダ本体と、当該シリンダ本体に対して伸縮可能なシリンダロッドとを有し、前記シリンダロッドの先端部に移動体１１２が固定されている。

【0048】

シリンダ供給ライン１１４は、エアシリンダ１１３に対してエアを給排するための管路などを含み、移動体１１２の移動に追従してエアシリンダ１１３とともに前後方向に移動可能なようにベッド１０に支持されている。

【0049】

図７乃至図９は、本実施形態に係る工作機械１の固定部（後側固定部１２１）の側断面図である。なお、図３、図４に示される後側固定部１２１および前側固定部１２２の構造は同じであるため、以下では後側固定部１２１を例にして説明する。前側固定部１２２は、後側固定部１２１の構造を前後方向において反転させたものに相当する。

【0050】

後側固定部１２１（図７）は、ピストン１３０と、テーパコーン１３１と、複数の鋼球１３２と、締結用油路１３５と、開放用油路１３６とを有する。また、テーブル位置検出部２は、油圧源１５０と、コントロールバルブ１５１とを更に有する。

【0051】

また、移動体１１２は、ロケートリング１１５を有する。ロケートリング１１５は、前後方向に延びる中心線を有する円筒形状を備えており、図７に示すように複数のボルトによって移動体１１２に固定されている。

【0052】

ピストン１３０は、後側固定部１２１の内部、より詳しくは、ベッド１０に形成された断面凹部状のピストン装着部１０５（図７）に囲まれるように配置されている。ピストン１３０は、ピストンロッド１３０Ａと、ピストンフランジ１３０Ｂとを有する。ピストンロッド１３０Ａは、ピストン１３０の先端側部分であり、前後方向に延びる中心線を有する円柱形状を備えている。ピストンロッド１３０Ａの先端部には、リング状の溝部１３０Ｃが形成されている。溝部１３０Ｃの断面は、鋼球１３２の外径に対応する内径を有する半円形状からなる。ピストンフランジ１３０Ｂは、ピストンロッド１３０Ａの基端部に配置されており、ピストンフランジ１３０Ｂの外径はピストンロッド１３０Ａの外径よりも大きく設定されている。

【0053】

テーパコーン１３１は、ピストンフランジ１３０Ｂを挟んでピストン装着部１０５の凹部部分を覆うように当該ピストン装着部１０５に固定されている。テーパコーン１３１の中心には、ピストン１３０のピストンロッド１３０Ａが挿通されることを許容する貫通孔１３１Ｓが前後方向に沿って形成されている。図７に示すように、ピストンロッド１３０Ａの先端部は、テーパコーン１３１の外側（図７の前側）に露出している。

【0054】

一方、ピストン装着部１０５の内部では、当該ピストン装着部１０５とテーパコーン１３１との間の空間をピストンフランジ１３０Ｂが２つの油室に仕切っている。具体的に、ピストンフランジ１３０Ｂとピストン装着部１０５の内壁とによってヘッド側油室１３０Ｈが画定され、ピストンフランジ１３０Ｂとテーパコーン１３１とによってロッド側油室１３０Ｒが画定される。

【0055】

複数の鋼球１３２は、ピストン１３０のピストンロッド１３０Ａの先端部周辺に保持されており、ピストン１３０の前後移動に伴って溝部１３０Ｃに嵌合または溝部１３０Ｃから脱離する。

【0056】

油圧源１５０は、ピストン装着部１０５内に供給される作動油を吐出する。一例として油圧源１５０は油圧ポンプからなる。コントロールバルブ１５１は、油圧源１５０から吐出される作動油の供給先を上記のヘッド側油室１３０Ｈとロッド側油室１３０Ｒとの間で切り換えるとともに、当該作動油の供給を受けない油室を不図示のタンクに連通させる。

【0057】

締結用油路１３５は、コントロールバルブ１５１とロッド側油室１３０Ｒとを互いに連通する油路であり、開放用油路１３６はコントロールバルブ１５１とヘッド側油室１３０Ｈとを互いに連通する油路である。

【0058】

図７に示す状態では、ピストン１３０の溝部１３０Ｃから脱離した複数の鋼球１３２がテーパコーン１３１の先端部よりも前方に配置されている。この際、各鋼球１３２の外周面がロケートリング１１５の係合面１１５Ｓに係合することで、スケールヘッド１１１を支持した移動体１１２の前方向への移動が規制されている（移動体１１２がロックされている）。すなわち、スケールヘッド１１１が前述の加工側検出位置Ｑ１に拘束される。

【0059】

図７の状態において、油圧源１５０から作動油が吐出されコントロールバルブ１５１が当該作動油の供給先をヘッド側油室１３０Ｈに切り換えると、油圧によってピストン１３０が図８の矢印のように前方に移動する。そして、ピストン１３０のピストンロッド１３０Ａの先端部がテーパコーン１３１の貫通孔１３１Ｓから更に前方に突出し、複数の鋼球１３２が溝部１３０Ｃにそれぞれ嵌まり込む。この結果、鋼球１３２の外周面がロケートリング１１５の係合面１１５Ｓの径方向内側に移動する。この状態で、エアシリンダ１１３が伸長されると、図９の矢印に示すようにスケールヘッド１１１およびロケートリング１１５を含む移動体１１２の前方への移動が許容される。すなわち、移動体１１２に対するロックが解除される。

【0060】

上記とは逆に、スケールヘッド１１１を支持する移動体１１２が前方から後側固定部１２１に近づいてきた場合には、図９、図８の順に、ロケートリング１１５とテーパコーン１３１とが互いに嵌合する。そして、油圧源１５０から作動油が吐出されコントロールバルブ１５１が当該作動油の供給先をロッド側油室１３０Ｒに切り換えると、油圧によってピストン１３０が図８の矢印とは反対の後方に移動する。この結果、図７に示すように、ピストン１３０のピストンロッド１３０Ａの先端部がテーパコーン１３１の貫通孔１３１Ｓに沿って後方に移動し、複数の鋼球１３２が溝部１３０Ｃからそれぞれ前方に脱離する。この結果、前述のように、各鋼球１３２の外周面がロケートリング１１５の係合面１１５Ｓに係合することで、スケールヘッド１１１を支持した移動体１１２の前方向への移動が再び規制される（移動体１１２が再びロックされる）。なお、前側固定部１２２における移動体１１２のロック、すなわち、スケールヘッド１１１の交換側検出位置Ｑ２における拘束についても上記と同様である。

【0061】

図１０は、本実施形態に係る工作機械１のブロック図である。工作機械１は、更に、制御部５０を備える。制御部５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＮＣプログラムを記憶するメモリ、ＣＰＵの作業領域として使用されるメモリ等から構成されている。制御部５０は、前記ＣＰＵがＮＣプログラムを実行することにより、駆動制御部５０１、数値制御部５０２および記憶部５０３を備えるように機能する。また、図１０に示すように、制御部５０には、前述のスケールヘッド１１１と、テーブル駆動部２１と、エアシリンダ１１３と、各固定部（後側固定部１２１、前側固定部１２２）とが接続されている。

【0062】

駆動制御部５０１は、テーブル駆動部２１、エアシリンダ１１３、後側固定部１２１および前側固定部１２２に対してそれぞれ指令信号を入力し、これらの駆動機構の作動を制御する。具体的に、駆動制御部５０１は、テーブル駆動部２１のモータ２２に指令信号を入力して、テーブル２０を前後方向に移動させる。なお、図１０には現れていないが、駆動制御部５０１は、前述のモータ４５１、４６１、４７１のそれぞれのモータに対して指令信号を入力し、加工部４１を上下および左右方向に移動させる。また、駆動制御部５０１は、エアシリンダ１１３に接続された電磁弁（不図示）にパイロット信号を入力し、スケールヘッド１１１を含む移動体１１２を前記加工側検出位置Ｑ１と前記交換側検出位置Ｑ２との間で行き来させる（移動させる）。更に、駆動制御部５０１は、後側固定部１２１および前側固定部１２２にそれぞれ接続される油圧源１５０およびコントロールバルブ１５１を制御することで、後側固定部１２１（加工側検出位置Ｑ１）および前側固定部１２２（交換側検出位置Ｑ２）における移動体１１２のロックおよびロック解除をそれぞれ切り換える。

【0063】

数値制御部５０２は、テーブル２０の前後移動動作における各種の判定動作を実行する。一例として、数値制御部５０２は、スケールヘッド１１１が加工側検出位置Ｑ１に配置された状態で、スケールヘッド１１１がスケール２５０の前端目盛部２５０Ｆを検出すると、テーブル２０が加工後端領域Ｐ１に至ったと判定し、スケールヘッド１１１がスケール２５０の後端目盛部２５０Ｒを検出すると、テーブル２０が加工前端領域Ｐ２に至ったと判定する。また、数値制御部５０２は、スケールヘッド１１１が交換側検出位置Ｑ２に配置された状態で、スケールヘッド１１１がスケール２５０の後端目盛部２５０Ｒを検出すると、テーブル２０がパレット交換位置Ｐ３に至ったと判定する。

【0064】

記憶部５０３は、テーブル２０の前後移動、移動体１１２のロック動作、エアシリンダ１１３の伸縮動作などに関連して、駆動制御部５０１および数値制御部５０２が参照する各種の閾値、パラメータなどを予め記憶している。

【0065】

図１１乃至図１８は、本実施形態に係る工作機械１においてテーブル２０が加工領域（Ｐ１～Ｐ２）とパレット交換位置Ｐ３との間で移動する様子を示す工程図である。

【0066】

図１１に示すように、テーブル２０上にパレット３０が載置された状態で、パレット３０上の不図示のワークＷに対する加工が終了した場合、パレット３０は前述の加工領域の任意の位置（図２）に配置されている。この時、ＮＣプログラムや作業者からパレット交換信号が発せられると、テーブル２０上のパレット３０を他のパレット（図２のパレット３０Ａまたはパレット３０Ｂ）に交換するために、テーブル駆動部２１を制御して、テーブル２０を図１１の矢印Ｄ１１で示すように前方に移動させる。やがて、スケールヘッド１１１が後端目盛部２５０Ｒを検出し、対応する情報を含む信号を制御部５０に入力すると、駆動制御部５０１はテーブル駆動部２１を制御してテーブル２０の移動を停止させる。この結果、図１２に示すように、テーブル２０が加工前端領域Ｐ２に配置される。

【0067】

次に、駆動制御部５０１は、後側固定部１２１を制御して移動体１１２のロックを解除するとともに、エアシリンダ１１３を制御して、図１２の矢印Ｄ１２で示すように移動体１１２を交換側検出位置Ｑ２に移動させる。そして、前側固定部１２２を制御してスケールヘッド１１１を含む移動体１１２を交換側検出位置Ｑ２にロックする（図１３）。

【0068】

次に、駆動制御部５０１は、テーブル駆動部２１を制御して、図１３の矢印Ｄ１３で示すようにテーブル２０を更に前方に移動させる。やがて、スケールヘッド１１１が後端目盛部２５０Ｒを検出し、対応する情報を含む信号を制御部５０に入力すると、駆動制御部５０１はテーブル駆動部２１を制御してテーブル２０の移動を停止させる。この結果、図１４に示すように、テーブル２０がパレット交換位置Ｐ３に配置される。なお、記憶部５０３は、図１３から図１４に示す状態までの間のテーブル２０の移動量（リニアスケールによる移動量）を記憶する。その後、図１４の矢印Ｄ１４で示すようにパレット交換部１００においてテーブル２０上のパレット３０が取り外されるとともに、図１５の矢印Ｄ１５Ａで示すように新たなパレット３０Ａがテーブル２０上に載置される（図１５）。

【0069】

次に、駆動制御部５０１は、テーブル駆動部２１を制御して、図１５の矢印Ｄ１５Ｂで示すようにテーブル２０を後方に移動させる。やがて、テーブル２０の移動量が前述のように記憶部５０３に格納された移動量と一致したと数値制御部５０２が判定すると、駆動制御部５０１はテーブル駆動部２１を制御してテーブル２０の移動を停止させる。この結果、図１６に示すように、テーブル２０が加工前端領域Ｐ２に配置される。なお、上記とは異なり、スケールヘッド１１１がスケール２５０の特定の目盛部を読み取ることに伴って、テーブル２０の移動が停止されてもよい。

【0070】

次に、駆動制御部５０１は、前側固定部１２２を制御して移動体１１２のロックを解除するとともに、エアシリンダ１１３を制御して、図１６の矢印Ｄ１６で示すように移動体１１２を交換側検出位置Ｑ２から加工側検出位置Ｑ１に移動させる（図１７）。そして、駆動制御部５０１は、後側固定部１２１を制御してスケールヘッド１１１を含む移動体１１２を加工側検出位置Ｑ１にロックする。

【0071】

図１７は、テーブル２０上のパレット３０Ａに支持されたワークＷに対する加工部４１による加工が開始される状態である。駆動制御部５０１は、テーブル駆動部２１を制御して、図１７の矢印Ｄ１７で示すようにテーブル２０を加工領域内で前後に移動させるとともに、モータ４５１、４６１、４７１（図１）を制御して加工部４１を上下左右に移動させることで、ワークＷに所定の加工を施す。やがて、図１８に示すように、ワークＷに対する加工が終了し、再び図１１以降の工程が繰り返される。

【0072】

次に、本発明の第２実施形態に係る工作機械１について説明する。なお、本実施形態では、先の第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。図１９乃至図２４は、本実施形態に係る工作機械１においてテーブル２０が加工領域（Ｐ１～Ｐ２）とパレット交換位置Ｐ３との間で移動する様子を示す工程図である。また、図２５は、本実施形態に係る工作機械１のブロック図である。

【0073】

本実施形態では、工作機械１は、検出ユニットとして、第１スケールヘッド６１（第１検出部）および第２スケールヘッド６２（第２検出部）を有する。第１スケールヘッド６１は、ベッド１０における前述の加工側検出位置Ｑ１に固定されており、第２スケールヘッド６２は、ベッド１０における前述の交換側検出位置Ｑ２に固定されている。第１スケールヘッド６１および第２スケールヘッド６２は、テーブル２０に装着されたスケール２５０の目盛部を検出するとともに、当該目盛部に対応する情報を含む信号を出力し制御部５０に入力する。なお、本実施形態では、先の第１実施形態の移動体１１２、エアシリンダ１１３などのように検出部を移動させる構造は備えられていない。

【0074】

また、図２５に示すように、第１スケールヘッド６１および第２スケールヘッド６２は、制御部５０に接続されており、上記の信号を制御部５０に入力する。また、制御部５０の駆動制御部５０１は、先の第１実施形態と同様にテーブル駆動部２１の作動を制御する。

【0075】

ワークＷに対する加工処理中、制御部５０は第１スケールヘッド６１から出力される信号を受け取るとともに、第２スケールヘッド６２から出力される信号の受け取りを遮断するように機能する。そして、加工領域においてワークＷに対する加工が終了しテーブル２０が加工領域内の任意の位置に配置されると、ＮＣプログラムや作業者からパレット交換信号が発せられ、先の第１実施形態と同様に、駆動制御部５０１がテーブル駆動部２１を制御して、図１９に示すようにテーブル２０を加工前端領域Ｐ２に移動させる。この時、スケール２５０の後端目盛部２５０Ｒを第１スケールヘッド６１が検出することで、テーブル２０の移動が停止する。

【0076】

次に、制御部５０は、第１スケールヘッド６１から出力される信号を遮断するとともに、第２スケールヘッド６２から出力される信号を受け取るように機能する。すなわち、制御部５０は、テーブル２０の位置を検出するためのスケールヘッドを第１スケールヘッド６１から第２スケールヘッド６２に切り換える。

【0077】

次に、駆動制御部５０１がテーブル駆動部２１を制御して図２０の矢印Ｄ２０で示すようにテーブル２０を前方に移動させる。やがて、図２１に示すように、第２スケールヘッド６２がスケール２５０の後端目盛部２５０Ｒを検出し、テーブル２０の移動が停止される。この結果、テーブル２０がパレット交換位置Ｐ３に配置され、テーブル２０上のパレット３０が交換される。

【0078】

次に、制御部５０は、第１スケールヘッド６１から出力される信号を受け取るとともに、第２スケールヘッド６２から出力される信号を遮断する。すなわち、制御部５０は、テーブル２０の位置を検出するためのスケールヘッドを第２スケールヘッド６２から第１スケールヘッド６１に切り換える。更に、駆動制御部５０１はテーブル駆動部２１を制御して図２１の矢印Ｄ２１で示すようにテーブル２０を後方に移動させる。やがて、図２２に示すように、第１スケールヘッド６１がスケール２５０の後端目盛部２５０Ｒを検出することで、テーブル２０の移動が停止され、テーブル２０が加工前端領域Ｐ２に配置される。

【0079】

次に、駆動制御部５０１がテーブル駆動部２１を制御して図２３の矢印２３で示すようにテーブル２０を加工領域内で前後に移動させ、ワークＷに対する加工を開始する（図２４）。やがて、ワークＷに対する加工が終了する。以後は、図１９以降の動作が繰り返される。

【0080】

以上のように、本発明の第１実施形態および第２実施形態のそれぞれに係る工作機械１では、検出ユニットが加工側検出位置Ｑ１よりも前方の交換側検出位置Ｑ２においてスケール２５０の目盛部を検出することが可能であるため、テーブル２０が加工領域内のみを移動する場合と比較してスケール２５０を延長せずとも、テーブル２０の位置を把握しながらテーブル２０を加工領域とパレット交換位置Ｐ３との間で移動させることができる。この結果、テーブル２０をパレット交換位置Ｐ３に配置しテーブル２０上のパレット３０を他のパレット３０Ａなどに交換することができる。また、前後方向における加工側検出位置Ｑ１から交換側検出位置Ｑ２までの距離は、前後方向におけるスケール２５０の長さよりも短く設定されているため、常に加工側検出位置Ｑ１または交換側検出位置Ｑ２において検出ユニットがスケール２５０の目盛部を検出可能であるため、検出ユニットがテーブル２０の位置を見失うことなく、その位置を精度良く把握することができる。この結果、パレット３０の交換前後においても、テーブル２０の位置を安定して管理しながら、パレット３０上のワークＷに対する加工精度を高く維持することが可能となる。したがって、パレット３０の交換機能を備えるためにスケール２５０を延長する必要がないため、当該延長部分がテーブルの移動に伴って工作機械の周辺機器と干渉することがなく、また、当該干渉を回避するために加工領域の周辺に余分な空間を設ける必要が生じず、工作機械のサイズが大型化することが抑止される。

【0081】

また、加工領域の加工前端領域Ｐ２および加工後端領域Ｐ１のそれぞれに対応してスケール２５０に後端目盛部２５０Ｒおよび前端目盛部２５０Ｆが設定されているため、検出ユニットが加工側検出位置Ｑ１において加工領域におけるテーブル２０の移動を安定して検出することができるとともに、加工側検出位置Ｑ１から交換側検出位置Ｑ２までの距離分だけ、パレット交換位置Ｐ３を加工領域から離れた位置に設けることができる。

【0082】

また、上記の第１実施形態に係る工作機械１では、スケールヘッド１１１を加工側検出位置Ｑ１と交換側検出位置Ｑ２との間で移動させることで、テーブル２０の位置を把握しながらテーブル２０を加工領域とパレット交換位置Ｐ３との間で移動させることができる。このため、スケールヘッドの数を抑えることが可能となり、当該スケールヘッドの損傷や故障頻度を低減することができる。

【0083】

また、上記の第２実施に係る工作機械１では、第１スケールヘッド６１および第２スケールヘッド６２を加工側検出位置Ｑ１および交換側検出位置Ｑ２のそれぞれに固定することで、テーブル２０の位置を把握しながらテーブル２０を加工領域とパレット交換位置Ｐ３との間で移動させることができる。このため、スケールヘッド１１１を移動させる移動機構を有する場合と比較して、当該移動機構の故障などによって工作機械１の使用が制限されることを抑止することができる。

【0084】

更に、上記の各実施形態では、スケール支持部２５２が、ワークＷを支持するテーブル２０とスケール２５０との間での熱伝達を促進することができるため、加工中に生じる発熱や周辺の環境温度などによって機内の温度が変化した場合でも、スケール２５０の目盛部とワークＷの長さとの相関が崩れにくく、ワークＷに対して更に高い精度で加工することが可能となる。

【0085】

＜ピッチずれの比較について＞
次に、上記の各実施形態およびこれらと比較される他の工作機械におけるピッチずれについて説明する。図２６は、本発明の一実施形態に係る工作機械１のスケール２５０およびスケールヘッド１１１の配置を示す模式図である。図２７は、ピッチずれを測定する一対のセンサの配置を示す模式的な平面図である。図２８は、本発明の一実施形態に係る工作機械１におけるピッチずれの測定結果である。図２９は、本発明の一実施形態に係る工作機械におけるテーブル２０とスケール２５０との相対的な長さ関係を示す模式的な側面図である。図３０は、本発明の一実施形態に係る工作機械１と比較される他の工作機械のスケール２５０およびスケールヘッド１１１の配置を示す模式図である。図３１は、本発明の一実施形態に係る工作機械１と比較される他の工作機械におけるピッチずれの測定結果である。図３２は、本発明の一実施形態に係る工作機械１と比較される他の工作機械におけるテーブル２０とスケール２５０との相対的な長さ関係を示す模式的な側面図である。

【0086】

図２６に示すように、先の第１実施形態および第２実施形態に係る工作機械１では、スケール２５０がテーブル２０に固定され、スケールヘッド１１１がテーブル２０に装着されている。一方、図３０に示される他の工作機械では、スケール２５０がベッド１０に装着されており、スケールヘッド１１１がテーブル２０に装着されている。

【0087】

上記の本発明の各実施形態に係る工作機械１および他の工作機械のそれぞれにおいて、ワークＷに対する加工処理を実施することで機械内部、特に加工領域の環境温度が変化する状態で、図２７に示すようにテーブル２０を前後方向に移動させ、加工部４１（主軸）に装着されたプローブと第１センサ８１および第２センサ８２を順に接触させることで、各センサの前後方向における座標値をプローブで読み取り、２つのセンサ間のピッチ（距離）を測定した。なお、Ｌ１はテーブル２０の前後方向の長さを示し、Ｌ２はテーブル２０の左右方向の幅を示している。各センサは、テーブル２０（パレット３０）上のワークＷが載置可能な領域において、前後左右の斜めの角部にそれぞれ配置されている。上記の測定の結果、本発明の各実施形態に係る工作機械１では、図２８に示すように、センサ間のピッチずれがほとんど検出されなかったが、上記の他の工作機械では、図３１に示すように、センサ間のピッチずれが発生する結果となった。

【0088】

上記の他の工作機械のようにベッド１０にスケール２５０が固定されテーブル２０にスケールヘッド１１１が装着されている場合、加工部４１の工具がワークＷを加工する際の発熱や動力部、摺動部の発熱など、更には、周辺の環境温度の変化などによって機械内部の温度が変化すると、ワークＷおよびスケールヘッド１１１を支持するテーブル２０と、スケール２５０が固定されたベッド１０との間の熱変位量が異なることに起因して、上記のようなピッチずれが発生しやすくなる。この場合、スケール２５０とテーブル２０上のワークＷとの相対的な寸法関係が変化してしまい、ワークＷの加工精度が低下するという問題がある。

【0089】

一方、本発明の各実施形態に係る工作機械１では、ワークＷおよびスケール２５０がテーブル２０に集約されているため、たとえ機械内部の温度が変化した場合でも、それぞれの熱変位量が近似するため、スケール２５０とテーブル２０上のワークＷとの相対的な寸法関係が変化しにくく、ワークＷに対する高い加工精度が維持される。

【0090】

また、本発明の各実施形態に係る工作機械１とは異なり加工側検出位置Ｑ１のみにスケールヘッド１１１（第１スケールヘッド６１）が配置され、当該スケールヘッド１１１によってテーブル２０の位置を検出しながら、テーブル２０を加工領域とパレット交換位置Ｐ３との間で移動させることを想定する。この場合、スケールヘッド１１１がテーブル２０の位置を常に検出するためには、図３２に示すように、テーブル２０の前後に設けられたスケール支持部２５２を更に後方に延長し、延長部２５２Ｍを設けるとともに、スケール２５０も、延長部２５２Ｍに応じて後方に延長する必要がある。この結果、テーブル２０が加工領域を超えて更に前方のパレット交換位置Ｐ３まで移動した場合でも、スケールヘッド１１１がスケール２５０の延長部分を検出することで、テーブル２０の位置を検出し続けることができる。しかしながら、上記のように、テーブル２０の一部およびスケール２５０を後方に大きく延長した場合、テーブル２０の移動に伴ってスケール２５０が工作機械の周辺機器と干渉する問題や当該干渉を回避するために加工領域の周辺に空間（空きスペース）を設けることによって工作機械のサイズが大型化するという問題がある。

【0091】

一方、本発明の第１実施形態に係る工作機械１では、一つのスケールヘッド１１１が加工側検出位置Ｑ１および交換側検出位置Ｑ２間を移動可能であり、第２実施形態に係る工作機械１では、第１スケールヘッド６１が加工側検出位置Ｑ１に固定される一方、第２スケールヘッド６２が交換側検出位置Ｑ２に固定されている。この結果、上記のように想定される他の工作機械のようにスケール２５０を後方に大きく延長することなく、テーブル２０と同等の長さのスケール２５０でもテーブル２０を加工領域とパレット交換位置Ｐ３との間で移動させながら、その位置を精度よく検出し続けることができる。この結果、テーブル２０上のパレット３０の交換前後においても、テーブル２０の位置を安定して管理しながら、テーブル２０（パレット３０）上のワークＷに対する加工精度を高く維持することが可能となる。

【0092】

以上、本発明に係る工作機械について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、下記のような変形例が可能である。

【0093】

（１）上記の実施形態では、工作機械１が門型の工作機械である場合に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構造からなる工作機械でもよい。

【0094】

（２）また、上記の実施形態では、テーブル２０を加工領域（加工後端領域Ｐ１、加工前端領域Ｐ２）とパレット交換位置Ｐ３との間を移動させるテーブル駆動部２１がモータ２２およびボールねじ２３から構成される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。テーブル駆動部は、複数のモータやボールねじなどを含むもので良いし、ボールねじ構造とは異なる他の駆動伝達構造を有するものでもよい。また、パレット交換装置が後側加工領域に設置されてもよい。

【符号の説明】

【0095】

１ 工作機械
１０ ベッド
１００ パレット交換部
１１０ リニアガイド
１１１ スケールヘッド（検出部、検出ユニット）
１１２ 移動体
１１３ エアシリンダ（検出部移動機構、検出ユニット）
１２１ 後側固定部
１２２ 前側固定部
２ テーブル位置検出部
２０ テーブル
２１ テーブル駆動部
２２ モータ
２３ ボールねじ
２５０ スケール
２５０Ｆ 前端目盛部
２５０Ｒ 後端目盛部
２５１ スケール防塵ケース
２５２ スケール支持部（熱伝達促進部材）
３０、３０Ａ、３０Ｂ パレット
４０ フレーム
４０Ａ コラム
４０Ｂ クロスレール
４１ 加工部
４２ サドル
４８ 操作部
５０ 制御部
５０１ 駆動制御部
５０２ 数値制御部
５０３ 記憶部
６１ 第１スケールヘッド（検出ユニット、第１検出部）
６２ 第２スケールヘッド（検出ユニット、第２検出部）
Ｐ１ 加工後端領域
Ｐ２ 加工前端領域
Ｐ３ パレット交換位置
Ｓ１ 加工用移動ストローク
Ｓ２ 交換用移動ストローク
Ｗ ワーク

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】