机床和控制机床的方法

专利名称：机床和控制机床的方法
技术领域：
本发明涉及一种配置有多个机床的机床，以及控制机床的方法，在机床 上布置有用于保持加工工件所需的多个工具的架，其中每个机床具有可以在 垂直面中旋转的旋转臂、及在旋转臂的附近水平地取向的加工主轴。进一步地讲，本发明涉及通过机床生产不同类型的部件所使用的工件定 位台和配置有这样的定位台的机床。
背景技术：
在机床中，从提高安装空间效率、传送工件至邻近的机床、及操作人员 的操作性的视角来讲，优选的是所占用的区域要小，并且特别地，希望从前 部看去的宽度要小。为了使以这种方式所占用的区域小的目的，例如，在专 利文献l中，提出了一种机床，其中两个主轴单元布置在一列上，其可以沿 水平方向向前或向后移动，而主轴单元能够向上和向下及水平地移动。专利文献1的机床就降低成本和节省空间而言是有利的。另外，在专利文献2中，提出了数字控制的NC车床，通过主轴垂直地取 向的结构，节省了空间并且提高了每单元面积的配置数目，由此提高了生产力。然而，参考文献1和参考文献2中公开的机床结构复杂，这是因为提供了 从前部看去垂直地布置的双轴滑动机构。此外，由于要移动重的滑动构件， 为了获得充足的稳定性，必须提供和安装基座部分，因此使得设备的整体重 量变得特别重。为此，在专利文献3中，提供了相对于水平导向的滑动机构在垂直面内 转动的臂。依据这种类型的机床，从前部看去，滑动机构使用单个轴就够了， 因此能够有利地实现简单的结构。专利文献l:曰本专利第3278135号 专利文献2:日本专利第2003-266203号专利文献3:日本专利第05-002446号专利文献日本专利第2004-314203号专利文献5:日本专利第63-063757号专利文献6:日本专利第55-112753号专利文献7:曰本专利第07-251333号 尽管前面提到的专利文献3中公开的机床具有简单的构造，机床包括与 水平面相交的双轴滑动^L构(X工作台和Z工作台)，并且由此所占的面积无 论如何也不算不上小。而且，从前部看去，因为提供了X轴方向的滑动机构， 机床的宽度也不小。而且，由于包括加工主轴的单元沿X方向水平地滑动，产生了相对于底 板的力矩力(moment force),其趋向于绕支撑点横向地摇振设备。包括加工 主轴的单元相对地较重，因此力矩也较大，这样以获得足够的稳定性，基座 部分必须实质上地安装，使得增加了结构的整体重量。而且，与专利文献2 中公开的实例类似，基座必须以悬垂或突出的方式设置，并且在多个机床横 向地布置的实例中，其直线长度增加。若专利文献3中的机床的水平X方向滑动机构被转动90。以成为垂直取 向，在采用这样的结构时，从前部看去，机床的宽度变得相当小。而且，采用专利文献3的配置，即使机床宽度变得更小，由于旋转臂的 长度没有变化，在多个机床彼此邻近布置的情况下，机床必须在定位的同时 充分地分离使得它们的旋转臂不会彼此干扰，由此又带来了对进一步提高空 间效率的障碍。而且，采用专利文献3的结构，即使机床的宽度及其安装面积可较小， 由于工件在每个机床之间的传送并非自动的，并且此外，即使如果提供了这 样的自动系统，由于采用緩慢的传送机构，使得加工时间变得更长，并且效 率变得更低。另外，当所提供的工件传送机构与固定工件并对其进行加工的机构分离 时，需要在两个机构之间传递工件，使得机构和加工工序变得复杂。而且， 采用这样的复杂机构，总体尺寸增加，这样就不能顾及使机床本身变得更小 的要求。此外，采用这样的机床，进行加工时需要相对于工件联接和分离多个工 具，优选的是存储多个工具，这能够应用于不同类型的工件。但是，当机床
所占面积较小时，用于存储这样的多个工具的空间也变小。当另外相对于机床提供用于存储多个工具的机构时，机床所占据的面积 被放大，并且抵消了使机床本身尺寸变得更小的各种努力。当采用如上所述的在专利文献3中的机床的水平X方向滑动机构转动90。以变成垂直取向的机构时，因为机床具有更长的形状而非宽的形状，如果添 加机构用于存储工具，则会使滑块处于不平衡状态并由于振动等的产生而变 差，并且加工精度会降低。而且，在提供了用于存储工具的机构的实例中，给操作人员增加了负担， 操作人员要确认全部的工具正常并适当，并且在进行加工之前，优选的是提供自动形式的确认。而且，在用于生产发动机部件的机床中，例如，希望设置尺寸显著小的 机床，这节省了空间，并且使成本的降低变得容易。在这种类型的机床中，在专利文献l中，对于用于在构成发动机的缸头 中加工阀孔的加工设备，发明的申请人提出了用于执行以预定角度倾斜旋转 单元的构造，在所述旋转单元上安装了形成工件的气缸。依据这种加工设备， 可以减小设备尺寸并总体上简化设备，同时节省空间并减小它的成本。在专利文献4中，公开了一种机床，其包括用以代替前述旋转单元的具有在水平表面上旋转的圆形旋转台的旋转台设备，其中主轴设置在旋转台 上，主轴安装到滚子轴承的内圈并由滚子轴承的内圈可旋转地支撑。 然而，在前述的发动机部件中，在气缸体、缸头等中，提供了不同的形式和模子。依据例如，比如直列式和V型、或4缸和6缸类型等这些类型中的 差异，存在大量的具有不同形状的零件。因此，采用前述的传统配置，在工件中提供了用于定位的两个或多个参 考孔，并且工件的定位通过在托板(pallet)上提供对应于参考孔的销进行， 所述托板构成工件安装所依托的安装基座。已装载有被定位的工件的托板被固定到机床的工作台上。尽管如此，因为存在如上所述的大量的工件形状，必须准备大量的对应 于工件的各种形状的托板，并且因此与工作台及其存储位置等相关的生产成 本会造成问题。而且，就前述的定位销而言，在参考文献3中，公开了对应于每个各个 类型的工件形状的可移动型销及销定位装置， 但是，采用在前述专利文献5中公开的销定位装置，由于待定位的工件 是待检测的印制线路板，不能将比如在机床加工过程中产生的切割阻力等大 的负载(例如，径向载荷等)加在定位销和用于它的移动元件上。而且，在对前述发动机部件进行机加工的机床的实例中，因为产生了工 件的机加工碎屑(切屑)，其能够在前述移动元件的密封中引起问题，将难 以转用前述定位销设备来为机床定位工件。采用前述的传统机床，在工件中提供了两个或多个定位参考孔，并且在 托板中提供对应于参考孔的销来进行工件的定位，所述托板构成了用于安装 工件的安装基座，并且已装载了经过定位的工件的托板被构造成固定到机床 的工作台上。然而，由于工件的形状的数目重多，必须对应于各个工件的形状准备多 个不同的托板。因此，与工作台及其存储位置等相关的生产成本趋向于造成问题。而且，对于这些类型的定位销，在参考文献5中公开了对应每个各个类 型的工件形状的可移动销及销定位装置。但是，采用这样的销定位装置，由 于待定位的工件是待检测的印制线路板，无法预想它的与机床的使用。而且， 在这个销定位装置中，提供了通过螺旋弹簧的推动力采用两个销定位印制线 路板的结构。更具体地说，提供了用于定位印制电路板时销被移动并保持在 预定位置处的结构，并且因此工件的定位并不精确，且关于它的自动化较为 困难。在另一方面，采用作为机床中的支撑体的工作台，希望重量减轻以及用 于它的较小的尺寸结构。在专利文献6中，公开了数控机床，其中托板传递 工具通过装配有主轴的移动单元进行操作，并且依靠布置有定位工件的托板 的托板支撑基座，托板在水平地可移位的工作台上向内和向外传递。然而，采用在前述专利文献6中公开的机床，使用了定位工件的托板和 托板支撑基座，并且此外，机床构造成托板在工作台上向内和向外传递的结 构。因为需要托板支撑基座和工作台移位机构等，工作台及工作台周边的其 它装置难以尺寸变小。此外，在总体上，当待机加工的物体，例如，比如气缸体、缸头等的发 动机部件由才几床加工时，这样的加工在4几加工物体已经定位在所需的位置的 条件下执行。
在这样的实例中，例如，除了在机加工物体中提供用于定位的两个参考 孔，通过在形成用于机加工物体的安装基座的托板上提供对应于参考孔的定 位销(参考构件)，机加工物体被适当地定位在所需的位置。另外，在已经 定位和安装有机加工物体的托板被安装到机床的工作台并且在其上进行加工。因此，在专利文献7中，与用于定位形成工件的印制基板的工作台相关 的，公开了提供两个移动的工作台，在工作台上固定地安装有印制基板的两 个边缘部分并且所述工作台可以沿X轴方向移动，且在两个移动的工作台之 间布置有固定销和移动销。另外，固定销安装在工作台的表面上，并且通过 构造移动销使其能够沿X轴方向移动，使得销对应于安装在移动的工作台上 的印制基板的两个参考孔，由此进行定位。但是，采用如上所述的这种类型的发动机部件，用于定位的参考孔的位 置依据部件的形状而有所不同。因此，对应于依据上述传统配置的在工件定 位台上的固定销的工件的参考孔的位置并不局限于固定的位置，并且特别 地，当在工件的侧表面上进行加工时，难以使加工的表面朝向工具的前部， 并且因此难以进行精确和快速的加工。目的，希望工作台的结构得以简化并且希望工作台的重量得以减轻。但是， 采用上述传统技术的工作台，则需包括总共三个移动装置，即，用于移动两 个移动工作台的两个移动装置，及用于移动前述移动销的一个移动装置。因 此，工作台的结构复杂并且其重量较重。发明公开本发明的目的在于提供机床，其具有紧凑的结构、高的空间效率、还要 重量轻和高度稳定。而且，本发明的目的在于提供机床，其中能够储存多个工具，同时具有 紧凑的结构，并且稳定性高。而且，本发明的目的在于提供控制方法，其中能够在进行加工之前以合 适的定时自动地进行确认是否工具是适当的。再另外，本发明的目的在于提供具有紧凑的结构并具有高的空间效率的 机床。
本发明另外的目的在于提供具有紧凑结构的机床，其中能够高效地在机 床之间传送工件。本发明的目的在于提供用于将工件定位在机床上的工件定位台，其能够 适应各种不同工件的形状，并且在机加工过程中响应负载。的控制方法，其使得能够简化工作台的结构并减轻重量，同时在其上进行工 件的精确定位。本发明的目的在于提供工件定位台及装配有具有紧凑结构的工件定位 台的机床，工件定位台能够以所需的姿态定位不同类型的工件，并且具有优 秀的生产效率。依据本发明的用于机床的控制方法包括如下的步骤在由主轴头单元支 撑使得主轴能够移动和旋转至预定三维位置的主轴上安装固定部分移动构 件，所述固定部分移动构件用于移动接合工件的定位构件的固定部分；通过 移动主轴使固定部分移动构件接合固定部分；和对应于定位构件的位置移动 固定部分，以通过在固定部分移动构件接合固定部分的状态下移动主轴而定 位工件在所需的姿态。依据如上的方法，通过移动使用主轴头单元的工作台的固定部分，能够 可靠地并以高的精度进行工件的定位。而且，能够省略用于驱动被利用用于 在工作台上进行定位的固定部分的驱动源，由此简化了工作台的结构并使重 量更轻。下面，提供了用于依据本发明的机床的控制方法，其中机床包括Z工 作台，其可以沿构成水平面中的一个方向的Z方向可滑动地移动；布置在Z 工作台上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体；布置在支撑体上的主轴单 元；用于测量安装在主轴单元的加工主轴上的工具的长度的传感器；主架， 保持用于执行至少一个预定工件的加工所需要的多个工具，并且相对于加工 主轴联接和分离所保持的工具；及子架(sub-stocker),包括和保持执行另一 个工件的加工所需要的工具，并且相对于加工主轴联接和分离所保持的工 具，在其中，该方法包括当从子架提供至加工主轴的工具被移动到主架时通 过传感器测量工具的长度，以及当长度不同于先前记录的长度时输出预定的 报警的步骤。以先前的方式，当工具从子架移动至主架时，工具的长度由传感器自动
确认，并且因此在进行加工之前，能够发现比如工具的错误的安装或断裂， 使得不必停止加工，并且能够提高机床的生产率和操作效率。依据本发明的机床包括Z工作台，其沿形成为水平面中的一个方向的Z方向可滑动地移动；布置在Z工作台上并沿垂直方向地可滑动地移动的支撑 体；支撑在支撑体上并可以在面向沿Z方向取向的垂直面中360。旋转的旋转 臂；用于转动旋转臂的臂驱动源；加工主轴，其布置在偏离旋转臂的旋转中 心的位置处布置并相对于旋转臂可旋转地支撑并沿Z方向指向；用于旋转加 工主轴的主轴驱动源；和装配有主架的自动加工工具更换机构，在主架中存 储可联接到加工主轴以及可以从加工主轴分离的多个工具，其中旋转臂的旋 转中心轴和主架的旋转轴布置在同一垂直面上。以这种方式，通过在机床的上部提供主架，能够存储较多数目的工具， 而不用增大安装面积。而且，由于旋转臂的旋转中心轴和主架的旋转轴布置 在同一垂直面上，伴随旋转臂的上升和下降所产生的力矢量指向主架的方 向，并且因此不会产生力矩，增加了稳定性。在这一实例中，存储有多个加工工具的子架包括在沿X方向的侧表面上， 在水平面中X方向垂直于Z方向。子架另外可以具有保持臂，在其中工具 被保持并指向X方向；工具传递和转换机构，用于从保持臂提取一个工具， 改变所提取工具的方向至Z方向，并传递工具至加工主轴；和分度4几构，用 于间歇地移动保持臂。依据这样的子架，能够存储更大量的工具，虽然所占 用的宽度至多增加到工具的长度。由于这些原因，不必要专用的联接/分离机构，使得系统简单并更为方便。而且，可以包括传感器，用于测量安装在加工主轴上的工具的长度。依 据这样的传感器，能够检测到工具的错误安装或断裂等，使得能够进行特定 的对策。依据本发明的机床包括Z工作台，其沿在水平面中的一个方向可滑动 地移动；布置在Z工作台上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体；支撑在支 撑体上并可以在垂直面中360。旋转的旋转臂，所述垂直面朝向沿一个方向取 向的工件；用于转动旋转臂的臂驱动源；布置在偏离旋转臂的旋转中心的位 置处的加工主轴，其相对旋转臂被可旋转地支撑并指向Z方向；及用于转动 力口工主轴的主轴驱动源。
以这种方式，采用本发明的机床，在垂直面内移动的是沿垂直方向可 滑动地移动的支撑体和两个旋转臂的轴，并且因为不存在沿横向移动的轴， 能够提供窄的并且紧凑的结构，由此提高了空间效率。而且，支撑体沿垂直方向可滑动地移动，并不会产生相对于所安装的部 分横向摇振的力矩力。而且，由于旋转臂重量轻，即使在旋转臂在转动时， 也不会失去或扰乱稳定性。在这个实例中，当旋转臂的旋转中心轴和主轴驱动源的驱动轴布置在同 一垂直面中时，能够提供更为窄的结构。而且，臂驱动源可以包括中空的转轴并可以布置在支撑体上，主轴驱动 源通过穿过空的转轴用于传递动力的传动构件连接于加工主轴，并且布置在 支撑体的后表面侧，使得臂驱动源和主轴驱动源同轴地布置。依据这样的结 构，臂驱动源和主轴驱动源能够一体地构造成为紧凑的单元。当提供了自动工具更换机构，装配了在其中存储了可联接到加工主轴以及可以从加工主轴分离的多个工具的旋转工具座(rotating magazine )，并且旋转臂的旋转中心轴和旋转工具座的转轴布置在同 一垂直面中时，能够提供 更为窄的结构。当从前部看去，支撑体沿垂直方向的可移动距离是从旋转臂的旋转中心 到加工主轴的距离的1.7到20.0倍，或者当从前部看去，支撑体沿垂直方向的 可移动距离是设备安装表面的宽度的0.66到IO.O倍时，在其中能够进行加工 的范围(面积)变大。而且，固定部分可以在未锁定状态下移动，并对应于工件的定位部分， 当固定部分移动构件安装在加工主轴上且固定部分的锁定被释放并使得固 定部分移动构件接合固定部分时，每个固定部分可以对应于各个定位部分的 位置移动，以定位工件在预定姿态。以这种方式，当固定部分由加工主轴的 移动而直接移动时，能够容易地进行这样的移动。而且，不必要提供单独的 用于固定部分的移动装置，因此能够以紧凑的方式构成机床。依据本发明的机床包括第 一机床和第二机床，及用于控制第 一机床和第 二机床的控制器，其中第一机床和第二机床平行地邻近布置，并且第一机床 和第二机床各自分别包括Z工作台，其沿形成为水平面中的一个方向的Z 方向可滑动地移动；布置在Z工作台上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体； 支撑在支撑体上并在垂直面中可360。旋转的旋转臂，其中垂直面面向沿Z方 向取向的工件；用于转动旋转臂的臂驱动源；加工主轴，其布置在偏离旋转臂的旋转中心的位置处，并相对于旋转臂被可旋转地支撑且指向Z方向；用 于旋转加工主轴的主轴驱动源；和自动工具更换机构，装配有在其中存储了多个可联接到加工主轴上并可从加工主轴分离的工具的旋转工具座，其中旋 转臂的旋转中心轴和旋转工具座的转轴布置在同一垂直面上。依据本发明的机床包括第 一机床和第二机床，及用于控制第 一机床和第 二机床的控制器，其中第一机床和第二机床平行地邻近布置，并且第一机床和第二机床各自分别包括Z工作台，其沿形成为水平面中的一个方向的Z 方向可滑动地移动；布置在Z工作台上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体； 支撑在支撑体上并在垂直面中可360。旋转的旋转臂，其中垂直面面向沿Z方 向取向的工件；用于转动旋转臂的臂驱动源；加工主轴，其布置在偏离旋转 臂的旋转中心的位置处，并相对于旋转臂被可旋转地支撑且指向Z方向；用 于旋转加工主轴的主轴驱动源，其中，沿Z方向从前部看去，在第一机床和 第二机床的旋转臂的旋转中心之间的水平宽度方向的距离比旋转臂的总的 长度短，并且其中，在支撑体或旋转臂中的一个移动的情况中，控制器比较 旋转臂在移动目的地处的位置与其它旋转臂的位置，当在它们之间产生相互 干扰时， 一个旋转臂的移动被停止，或优先执行前一个工序的操作。以这个方式，第一机床和第二机床被一体和协同地控制，并且同时确认 每个旋转臂的位置，在其间产生相互干扰的情况中，旋转臂中的一个的运动 被停止，或前一个工序的操作优先执行。由此，机床能够紧凑地构成，并提 高空间效率，同时避免了机床之间的干扰。在这个实例中，当控制器将每个臂的移动范围划分为多个区域，并且在 每个区域单元中确定每个旋转臂的位置时，不论其间是否存在干扰，均能简 化操作。而且，当第 一机床和第二机床的旋转臂沿Z方向的位置移彼此不同时， 控制器可以使得在最靠近工件的一侧上的旋转臂不受限制，而限制距离工件最远的一侧上的旋转臂向内转动。由此，即使在旋转臂的沿z方向的位置彼 此不同的情况中，能够防止一个机床的旋转臂与另 一个机床的支撑体或z工 作台的干扰。而且，由于在最靠近工件的一侧上的旋转臂的运动不受限制， 操作不会受到不适当的约束，并且能够在仍可以进行操作的范围内继续加工。
而且，当旋转臂的旋转中心轴和主轴驱动源的驱动轴布置在同一垂直面 上时，机床能够更窄地构造。而且，臂驱动源可以包括中空的转轴并布置在支撑体上，且主轴驱动源 可以通过穿过用于传递动力的空的转轴连接到加工主轴，并布置在支撑体的 背部表面侧，其中臂驱动源和主轴驱动源同轴地布置。依据这种结构，臂驱 动源和主轴驱动源能够一体地构造为紧凑的单元。而且，当自动工具更换机构配备旋转工具座时，机床能够更窄地构造， 其中在旋转工具座中存储多个可联接到加工主轴上并可从加工主轴上分离 的工具，使得旋转臂的旋转中心轴和旋转工具座的转轴布置在同一垂直面 上。而且，因为旋转臂的旋转中心轴和旋转工具座的转轴布置在同一垂直面 上，伴随旋转臂的上升和下降产生的力矢量朝向旋转工具座的方向取向，并 且由于不产生力矩而具有高的稳定性。可以提供一种自动工具更换机构，其配备有旋转工具座，在旋转工具座 中存储多个可联接到加工主轴上并可以从加工主轴分离的工具，其中，从前 部沿Z方向看去，旋转工具座的转轴布置在第 一机床和第二机床的旋转臂的 中心之间的水平宽度方向的距离的范围内。由此，旋转工具座能够以良好平 衡的方式布置。而且，单个旋转工具座能够通用于第一机床和第二机床。依据本发明的机床包括第一机床和第二机床，及用于保持由第一机床和第二机床加工的工件的工件移动装置。第一机床和第二机床各自分别包括 Z工作台，其沿形成为水平面中的一个方向的Z方向可滑动地移动；布置在Z 工作台上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体；支撑在支撑体上并在垂直面 中可360。旋转的旋转臂，其中垂直面面向沿Z方向取向的工件；用于转动旋 转臂的臂驱动源；加工主轴，其布置在偏离旋转臂的旋转中心的位置处，并 相对于旋转臂被可旋转地支撑且指向Z方向；用于旋转加工主轴的主轴驱动 源。工件移动装置包括能够在水平面中旋转的转台；多个布置在转台上的辅 助旋转机构，其在水平面中旋转，并设置待加工的工件的表面以朝向加工主 轴；主旋转机构，用于间歇地转动转台，使得辅助旋转机构中的一个布置在 朝向第一机床的加工主轴的第一保持位置，而辅助旋转机构中的另一个布置 在朝向第二机床的加工主轴的第二保持位置。而且，依据本发明的机床包括第一机床和第二机床，及用于保持由第一 机床和第二机床加工的工件的工件移动装置。第 一机床和第二机床各自分别 包括主轴头单元，其支撑加工主轴使得主轴由驱动源驱动而可以移动和旋 转到预定的三维位置。工件移动装置包括能够在水平面中旋转的转台，其 通过对应于各个定位构件的多个固定部分定位提供有多个定位构件的工件； 多个辅助旋转机构，其布置在转台上，在水平面中旋转，并设置工件待加工 的表面以朝向加工主轴；和主旋转机构，用于间歇地旋转转台，使得辅助旋 转机构中的一个布置在朝向第一机床的加工主轴的第一保持位置，而辅助旋 转机构中的另 一个布置在朝向第二机床的加工主轴的第二保持位置，每个固 定部分可移动地布置转台上。机床还包括用于对应于每个定位构件的位置移 动每个固定部分使得能够定位工件在预定姿态的固定部分移动构件，其中固 定部分移动构件包括安装部分，其可拆卸地安装在加工主轴上代替工具，及 接合固定部分的接合部分。工件由工具进行加工，工具可拆卸地安装在加工 主轴上。主轴头单元包括Z工作台，其沿形成为水平面中的一个方向的Z 方向可滑动地移动；布置在Z工作台上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体； 支撑在支撑体上并在垂直面中可360。旋转的旋转臂，其中垂直面面向沿Z方 向取向的工件；用于转动旋转臂的臂驱动源；加工主轴，其布置在偏离旋转 臂的旋转中心的位置处，并相对于旋转臂被可旋转地支撑且指向Z方向；用 于旋转加工主轴的主轴驱动源。采用前述方式，通过由主旋转机构间歇地转动转台，并由辅助旋转机构 设置工件在预定的取向，则除了紧凑的结构，还能够提高各个机床之间的工 件传送效率。在这个实例中，当第 一机床和第二机床的Z工作台彼此平行地布置时， 能够较窄地设置机床的横向宽度。依据本发明的机床包括主轴头单元，其上支撑加工主轴使得主轴由驱 动源可移动和旋转到预定的三维位置；和用于通过对应于定位构件的多个固定部分来定位装配有多个定位构件的工件的工作台，其中工件由工具进行加 工，工具能够联接到加工主轴并可以从主轴分离，且每个固定部分可移动地 布置在工作台上。机床还包括用于对应于每个定位构件的位置移动每个固定 部分以使得能够以预定的姿态定位工件的固定部分，其中固定部分移动构件 包括安装部分及接合固定部分的接合部分，安装部分可拆卸地安装在加工主 轴上代替工具。依据这样的结构，通过使用主轴头单元并由此移动工作台的固定部分， 能够高度精确地并可靠地定位工件。而且，能够减少用于驱动被用于进行工 作台上的定位的固定部分的驱动源，由此使得能够简化工作台的结构并使工 作台重量轻。而且，通过移动加工主轴4吏固定部分移动构件接合固定部分，并且本发 明优选地提供有用于通过在固定部分移动构件接合一个固定部分的状态下 移动加工主轴来控制主轴头单元移动固定部分的控制装置。另外，当提供制动器用于固定固定部分时，能够更为可靠地进行工件的定位。依据本发明的机床包括主轴头单元，其上支撑加工主轴使得主轴能够 由驱动源移动和旋转至预定的三维位置；和用于通过对应于定位构件的多个 固定部分而定位装配有多个定位构件的工件的工作台，其中工件由工具加 工，工具能够联接到加工主轴并从加工主轴分离。固定部分安装到工件定位 台，并由接合多个定位构件中的 一个的第 一 固定部分和接合多个定位构件中 的另 一个的第二固定部分组成。机床还包括用于旋转工作台的表面的旋转装 置，及用于沿直线移动第二固定部分的线性移动装置，其中线性移动装置包 括旋转构件；基于所接收到的来自旋转构件的旋转驱动力线性地移动的移 动构件；布置在移动构件上的第二参考构件；用于检测移动构件或第二参考 构件的移动量或位置的第一检测装置；安装有用于可旋转地驱动旋转构件的 旋转工具的加工主轴，以对应于定位构件的位置线性地相对移动固定部分， 从而以预定的姿态定位工件。旋转工具包括安装构件，其可拆卸地安装在 加工主轴上代替后部；和接合构件，其接合旋转构件。另外，机床还包括 用于检测工件定位台的相位的第二检测装置；和用于控制驱动主轴和旋转装 置的控制器，其中控制器使移动构件的移动方向匹配于加工主轴的轴向，并 且，在通过由旋转工具旋转地驱动旋转构件而移动第二参考构件至预定位置 之后，工件定位台旋转至预定位置。依据如上的结构，能够线性地移动第二参考构件，而线性移动装置不用 装配任何比如电机等的驱动源。因此，工件定位台的结构能够得以简化并减 轻重量。本发明的工件定位台构成用于定位具有第一参考部分和第二参考部分 的工件的工件定位台，并包括用于接合第一参考部分的安装至工作台表面 的第一参考构件；用于接合第二参考部分的可移动地布置在工作台表面上的 第二参考构件；线性移动装置，其线性地移动第二参考构件；可拆卸地安装 到工作台表面的安装基座，在工作台表面上安装了由第一参考构件和第二参 考构件定位的工件；及用于转动工作台表面的旋转装置。依据如上的结构，能够利用简单的结构以所需的姿态定位多种不同形状 的工件，该结构具有由线性移动轴和用于工作台的转轴组成的两个轴，第二 参考构件沿所述线性移动轴线性地移动。由此，能够4吏得工件定位台更为简 单并且重量更轻。而且，线性移动装置包括弹性体，其弹性地沿移动方向支撑第二参考构 件，使得当定位工件时，允许第二参考构件有少量移动。由此，基本不会被 工件的第一和第二参考部分处的节距误差等影响，并能够容易地定位工件。而且，当工件定位台由包括旋转装置的驱动部及可单独地连接到驱动部 并包括台表面的旋转单元构成时，旋转单元能够与驱动部分离，驱动部包括 旋转装置并且较重。因此，利用这样的分离，包括台表面的旋转单元重量变 轻，并且由此旋转单元能够用作工件传递托板用于传递工件。而且，本发明的机床，为了定位具有第一参考部分和第二参考部分的工 件，包括布置在台表面上并接合第 一参考部分的第 一参考构件和可移动地布 置在台表面上并接合第二参考部分且配置有工件装载在其上的工件定位台 的第二参考构件，工件由第一参考构件和第二参考构件定位在台表面上，并且还包括可线性滑动地支撑第二参考构件的线性滑动装置；检测第二参考 构件的移动量或位置的第一检测装置；用于可旋转地并轴向地支撑工件定位 台的轴支撑装置；用于定位和固定工件定位台的制动装置；检测工件定位台 的相位的第二检测装置；使用所安装的移动工具移动第二参考构件的加工主 轴；和用于控制加工主轴的移动操作的控制器，其中，利用控制器通过使安 装有移动工具的加工主轴移动而移动第二参考构件至预定位置。依据如上的结构，能够以简单的结构提供工件定位台，其中，第二参考 构件由线性滑动装置可线性滑动地支撑，并且通过安装和装在加工主轴上的 移动工具使得能够进行高度精确的第二参考构件的定位运动。因此，工件定 位台的结构得以简化并使得重量更轻。本发明的工件定位台包括用于定位包括多个定位构件的工件的旋转机 构，定位利用了对应于定位构件的多个固定部分，并且其中旋转机构包括 第一旋转构件，其由在框架的内侧上的轴承可旋转地支撑并具有在工件安装
表面上的第一固定部分；第二旋转构件，其由框架的内部上的轴承可旋转地 支撑并具有具有在工件安装表面上的第二固定部分；用于可旋转地驱动第一 旋转构件的第一驱动源；用于可旋转地驱动第二旋转构件的第二驱动源；用 于固定第 一旋转构件的第 一制动器；和用于固定第二旋转构件的第二制动器。依据这样的结构，能够容易地移动第一固定部分和第二固定部分，并且 利用第一制动器和第二制动器，能够固定第一旋转构件和第二旋转构件。由 此，即使对于在机加工期间经受大的切割抗力的机床，也能够进行具有不同 形状的工件的定位，并且此外，即使在它的机加工期间，能够可靠地保持和 维护工件。而且，当在所提供的结构中，通过旋转第 一旋转构件和/或第二旋转构件， 且然后旋转地移动第一固定部分和/或第二固定部分，改变了第一固定部分和 第二固定部分之间的距离或它们的位置，并对工件进行定位，能够更为容易 地定位工件。而且，本发明的工件定位台装配有用于通过对应于定位构件的多个固定 部分而定位包括多个定位构件的工件的旋转机构。旋转机构包括由框架内 侧上的轴承可旋转地支撑并具有在工件安装表面上的第一固定部分的外侧表面上的第二固定部分的内侧旋转构件；用于驱动外侧旋转构件旋转的第一 驱动源；用于驱动内侧旋转构件旋转的第二驱动源；用于固定外侧旋转构件 的第 一 制动器；用于固定内侧旋转构件的第二制动器。依据这种结构，第一固定部分和第二固定部分能够容易地移动，并且此 外，利用第一制动器和第二制动器，外侧旋转构件和内侧旋转构件能够固定。 由此，即使机床在机加工期间经受大的切割抗力，也能够定位具有多种形状 的工件，并且此外，在其机加工期间，能够可靠在保持和维护工件。而且，当结构如下提供时，能够更为容易地进行工件的定位，在结构中， 通过旋转外侧旋转构件和/或内侧旋转构件，并且然后旋转地移动第 一 固定部 分和/第二固定部分，第一固定部分和第二固定部分之间的距离或它们的位置 得以改变，并且由此进行工件的定位。而且，当旋转机构配备有多个旋转机构时，可以提供控制器，在控制器 中，通过旋转在每个旋转机构中的每个外侧旋转构件和/或每个内侧旋转构件，并且然后旋转地移动每个第一固定部分和/或每个第二固定部分，控制器 改变了每个第一固定部分和每个第二固定部分之间的距离或它们的位置，并 有选择地改变了每个第 一 固定部分和/或每个第二固定部分中的两个或多个 的固定部分的距离或位置。附图简述图1是依据第 一 实施例的机床的透视图；图2是依据第 一 实施例的机床的正视图；图3是依据第 一 实施例的机床的侧面视图；图4是支撑体的侧面截面图；图5是立柱、旋转工具座及其周围的放大透视图；图6是工具更换过程中的加工主轴、支撑臂和释放块(unclamping block)的侧面视图；图7是张力调整机构的示意图；图8是用于显示加工主轴的坐标的机床的示意性正视图；图9是依据修改的实例的机床的透视图；图10是移动工具的透视图；图ll是台的透视图；图12是台的平面视图；图13是沿图12中的线xni-xm的侧面截面视图；图14是所述台中的制动构件的局部省略平面图；图15是用于描述布置在台上的顶杆通过移动工具的旋转运动的平面视图；图16是用于描述移动工具接合顶杆的状态的侧面视图； 图17是依据第二实施例的机床的透视图和局部剖视图； 图18是依据第二实施例的机床的正视图； 图19是依据第二实施例的机床的侧面视图；图20是在工具更换期间的加工主轴、支撑臂和释放块的透视和局部截面 视图；图21A是旋转臂的旋转中心轴线和旋转工具座的转轴布置在同一垂直面 上的机构的模型图21B是旋转臂的旋转中心轴线和旋转工具座的转轴布置在并非在同一垂直面上的位置上的机构的模型图；图22是工具容纳和传送机构的示意性平面视图； 图23是刀具长度检测机构的侧面视图； 图24是控制器的方框图；图25是用于显示加工主轴的坐标的机床的示意性正视图； 图26是示出了依据第二实施例的控制方法的工序的流程图； 图27是示出了工具安装在支撑臂上的情况的透视图； 图28是控制器的方框图；图29是示出了左旋转臂和右旋转臂从前部看去的移动范围的示意图；图30是示出了依据第二实施例的机床的操作的工序的一部分的流程图；图31是示出了左旋转臂和右旋转臂及对应的加工主轴的各自的厚度的 范围重叠的实例的示意性平面视图；图32是示出了左旋转臂和右旋转臂从前部看去的操作范围、及一个旋转 臂在沿逆时针方向旋转时移动的操作过程的示意视图；图33是示出了左旋转臂和右旋转臂从前部看去的操作范围、及一个旋转 臂在沿顺时针方向旋转时移动的操作过程的示意视图；图34是示出了左旋转臂和右旋转臂及对应的加工主轴的各自的厚度的 范围不重叠的实例的示意性平面视图；图35是单个旋转工具座布置在第 一机床和第二机床之间时的机床的正 视图；图36是工件移动装置的放大剖切透视图；图37是工件挤压和固定装置的外形结构视图；图38是控制器的方框图；图39是两个机床沿径向形式布置时的机床的示意性平面视图； 图40是沿反向取向的两个机床以平行和偏移方式布置时的机床的示意 性平面视图；图41是提供了配备有四个辅助旋转机构的工件移动装置的机床的示意 性平面视图；图42是依据第三实施例的安装有工件定位台的机床的局部剖切透视图； 图43是依据第三实施例的安装有工件定位台的机床的平面视图44依据第三实施例的安装有工件定位台的机床的正视图； 图45是工件的透视图；图46是依据第三实施例的设置在安装有工件定位台的机床上的工件更换单元的操作的说明性示图；图4 7是依据第三实施例的工件定位台的侧面截面视图； 图48是依据第三实施例的在工件定位台中的驱动部分的局部省略平面视图；图49是依据第三实施例的第 一修改实例的工件定位台的透视图； 图50是依据第三实施例的第 一修改实例的工件定位台的平面视图； 图51是沿图50中线LI-LI的侧面截面^^图； 图52是依据第三实施例的第二修改实例的工件定位台的透视图； 图53是依据第三实施例的第二修改实例的台的平面视图； 图54是依据第四实施例的机床的局部剖切透视图； 图55是依据第四实施例的机床的平面视图； 图56是在第四实施例中使用的移动工具的透视图； 图57是为了解释移动工具接合顶杆的状态的侧面视图； 图58示出了依据第三实施例的第一修改实例的驱动系统被从工件定位 台省略的结构的侧面截面图；图59是在第四实施例的修改实例中使用的台的平面视图； 图60是沿图59中线LX-LX的截面视图；图61是依据第五实施例的安装有工件定位台的机床的局部剖切透视图； 图62是依据第五实施例的安装有工件定位台的机床的平面视图； 图63是依据第五实施例的安装有工件定位台的机床的正视图； 图64是在依据第五实施例的机床中使用的台的透视图； 图65是在依据第五实施例的机床中使用的台的平面视图； 图66是沿图65中线LXVI-LXVI的截面视图； 图67是沿图66中线LXVII-LXVII的局部省略垂直截面视图； 图68是用于解释由依据第五实施例的机床进行的工件加工的工序的流 程图；图69是用于解释工件被定位在依据第五实施例中的机床的台上的状态 的局部省略垂直截面视图70A是用于解释工件被定位在台上的状态的平面视图； 图70B是用于解释台表面从图70A的状态旋转并且工件被布置在所需的加工姿态的状态的平面视图；图71是依据第五实施例的第一修改实例的工件定位台的垂直截面视图； 图72是用于解释使用在第五实施例的第 一修改实例中的旋转工具的局部省略透^L图；和图73是依据第五实施例的第二修改实例的工件定位台的垂直截面视图。
具体实施方式
下面将参考


本发明的实施例。图1到3是依据第一实施例的机床的透视、正视和侧面视图。如图1到3中 所示，依据第一实施例的机床执行比如对工件的铣、钻、及攻丝的加工，并 构造成从前部看去具有窄的宽度(见图2)。下面，为指定机床10的取向，在 图2中，左和右4黄向方向表示为X方向，高度方向表示为Y方向，并且垂直于 Y和Y方向的深度方向表示为Z方向(见图3)。每个X和Y方向是水平面中的 预定的一个方向，并且X和Y方向相互垂直。在机床10中，机床台板13构成安装到地面的基座。多个调平腿13a螺旋 联接到机床台板13的下表面，以使得机床10能够水平地布置，调平腿通常至 少设置在机床台板13的四角处。在机床10安装在能够使得机床10被充分水平 地安装的地表面上的情况中，调平腿13a是不必要的。机床台板13具有沿X 方向的窄的宽度和沿Y方向的低的形状。固定基座14和框架15被装配到机床 台板13上。固定基座14用于安装工件W,使得待加工表面面向后(沿箭头Z2 的方向)，并被设置在机床台板13的上表面上的前侧(箭头Z1侧)的附近。框架15用于支撑后面将要描述的旋转工具座(自动工具更换机构)80(及 80a、 80b),并包括从机床台板13的两端沿箭头Z的方向向上延伸的四个支撑 柱15a,及经由支撑柱15a支撑的板15b。机床10包括控制器12;布置在机床台板13的上表面上并沿Z方向延伸 的一对Z轨道16;沿Z方向滑动同时由Z轨道16导向的立柱(Z台)18;在立 柱18的前表面上沿Y方向延伸的一对Y轨道20;及沿Y方向滑动同时由Y轨道 20导向的支撑体22。在向后布置在机床台板13上的Z电机24的作用下，立柱 18通过滚珠丝杠机构26沿Z方向移动。支撑体22在Y电机28的作用下通过滚
珠丝杠机构30沿Y方向往复运动，所述电机28布置在机床台板13的内部、立 柱18的下端部分。Y电才几28也可以布置在立柱18的上端部分上。除了滚3朱丝 杠机构30、 26,作为用于线性和往复地移动支撑体22或立柱18的装置，可以 使用例如利用线性电机的线性往复运动机构。在沿Y方向有大量的运动的情 况中，优选地使用线性电机。更具体地，在使用具有滚珠丝杠机构的线性往 复运动机构的情况中，尽管滚珠丝杠的优选的导程螺距要大，以提高运动速 度，但在这样的情况中，位置检测编码器的分辨能力降低并且定位精度下降。 而且，容易产生滚珠丝杠机构的侧隙(backlash)和扭转并且其精度相当的 低。然而，这样的现象在线性电机中不会产生。而且，在使用线性电机运动 装置代替伺服电机的Z电机24的情况中，能够进行高速的珩磨加工。立柱18在Z电机24的作用下通过滚珠丝杠机构2026沿Z方向移动，所述Z 电机24向后地布置在机床台板13上。支撑体22在Y电机28的作用下通过滚珠 丝杠30沿Y方向往复运动，所述Y电机向内定位在机床台板13上。已经示出 了滚珠丝杠的实例，但是，也可使用线性机构代替滚珠丝杠。因此，运动速 度更高并且运动能够以更高的精度进行。立柱18和Y轨道20沿Y方向形成适 合的长度形状，这样使得支撑体22能够在相当长的距离内移动。如图4中所示，支撑体22包括沿Z1方向取向的旋转臂32,其在朝向工 件W的垂直面中旋转；旋转旋转臂32的臂电机(臂驱动源)34;布置在旋转 臂32的末端的附近并相对于旋转臂32可旋转支撑且指向Z1方向的加工主轴 36;和用于旋转加工主轴36的主轴电机(主轴驱动源)38。臂电机34例如是 直流电4几。加工主轴36包4舌主轴单元。支撑体22基于框架40构成，并且臂电机34布置在框架40的内部。臂电机 34包括安装到框架40的定子34a和布置在定子34a的内侧的空心转子34b。旋转臂34沿箭头Zl的方向安装到转子34b的端部上并在臂电机34的作用 下旋转。如另外根据图4可以清楚明了的，尽管旋转臂32能够不断地旋转， 但最少需要360。的旋转能力。加工主轴36定位在与旋转臂32的旋转中心C相 距R的位置处。平衡器42布置在旋转臂32的与布置有加工主轴36的一侧相对 的一侧上(图4的上侧)。平衡器42是液体容器，引入了冷却液等，其中，能 够通过改变所容纳的液体量来提供与安装到加工主轴36上的工具相对应的 平衡。平衡器42也可以是金属重物。除设置了平衡器42的位置之外，旋转臂 32的内部具有中空的结构。旋转臂32与支撑体22相比相当轻，这样使得即使 在旋转时也不会失去相对于支撑体22和机床10的稳定性。旋转^#32相对于支 撑体22的角度由角度传感器41测量并提供给控制器12。从旋转中心C至旋转 臂32的外侧末端的长度表示为L。
主轴电机38沿箭头Z2的方向突出，并相对于框架40的背表面安装到支撑 体22上，这样使得主轴电机38与臂电机34同轴。因为主轴电机38和臂电机34 同轴地布置，支撑体22能够构造为紧凑单元。更具体地，主轴电机38并不位 于与加工主轴36相同的轴上，并且当主轴电机38位于接近旋转臂32的中心的 位置时，平衡器42的质量和尺寸能够较小，并且能够使得支撑体22总体上紧 凑。因此，主轴电机38的轴和旋转臂32的轴优选的是同轴地布置。
而且，如图4中所示，旋转臂32、沿Z轴方向从前部和后部夹持旋转臂32 的加工主轴36和主轴电机38布置成沿Z方向相对于支撑体22适当地平衡重 量。因此，整个支撑体22的重心基本上定位在与Y轨道20和滚珠丝杠机构30 的布置的垂直面相同的面中，并且因此适合地，支撑体22能够沿Y方向平滑 地往复运动。
设置有轴(动力传输单元)44,其穿过转子34b的空心部分。轴44的一 端安装到主轴电机38的转轴，而另一端从框架40突出并且一侧沿箭头Z1的方 向到达旋转臂32的侧板。轴44由轴承45a、 45b、 45c在三个位置处支撑，即 在旋转臂32的箭头Z1末端侧处、在其箭头Z2的末端侧处、及在框架40的箭头 Z2的末端侧处。
带轮机构46包括固定在轴承45a和轴承45b之间的轴44上的驱动轮46a; 沿箭头Z2的方向固定到加工主轴36的末端的从动轮46b;及支撑和拉伸在驱 动轮46a和从动轮46b之间的带46c。提供有带轮机构46的动力传递机构适合 使得旋转臂32的重量得以减轻。
而且，作为动力传递机构，除了带轮机构46，例如可以使用无声链传动 机构，驱动轮46a由齿轮代替并且从动轮46b由副齿轮代替。在这个实例中， 驱动力可以通过多个齿轮等在齿轮和副齿轮之间传递。当然，也可以利用这 些之外的其它类型的动力传递机构。
带轮机构46布置在旋转臂32内的空的部分内，带46c的张力调整由张力 调整机构100进行(见图7)。利用这样的结构，主轴电机38的旋转被通过轴 44和带轮46传递至力口工主轴36。
加工主轴36容纳在主轴盖48内，与旋转臂32—体地布置，并且工具头50
沿箭头Z1的方向设置在加工主轴36的末端部分上，工具T安装在工具头50上。 而且，在它的沿箭头Z2的方向的端部上，提供有释放杠杆52，其解除工具T 相对于工具头50的夹紧状态并使能工具T脱离。释放杠杆52具有从旋转中心C 看去略微向外突出的形状，并利用随后将要描述的释放模块78沿旋转中心C 的方向施压释放杠杆52而进行操作，由此工具T能够被释放。而且，通过分 离释放模块78,释放杠杆52通过未示出的弹性体恢复到它的初始位置，由此 工具T能够-故夹在工具头50内。
固定装置64布置在旋转臂32的背表面侧(箭头Z2侧)上，由板弹簧等制 成的盘62通过固定装置64由螺钉60紧固，并且固定装置64在预定位置固定旋 转臂32。固定装置64包括邻接在盘62的背表面侧上的接受座66、及将盘62紧 固在施压件68和接受座66之间的施压件68。施压件68布置在杆72的末端上， 杆72由盘簧70沿紧固方向压紧。通过逆着盘簧70的阻力向前压紧杆72,紧固 状态的盘62被释放，由此使得旋转臂32能够旋转。
在第一实施例中，由于盘32由板弹簧构成，通过夹紧盘62，能够可靠地 防止旋转臂32旋转而不下降。
如图5中所示，在机床10上的立柱18的上端部分上的箭头Z1侧上的表面 上，释放模块78布置用于压紧前述释放杠杆52。因此，在旋转臂32向上伸出 状态中，通过提升支撑体22,释放杠杆52由释放模块78操作，由此能够释放 工具头50中的工具T。
存储多个工具T的旋转工具座80布置在框架15上的板15b的上表面52上， 所存储的工具T能够与加工主轴36联接和分离。旋转工具座80包括沿箭头Z 的方向延伸的转轴82;用于驱动转轴82的工具座电机83;和支撑臂84,从前 部看去，其以转轴82为中心在大略270。范围内以径向形式布置(见图2)。在 支撑臂84的端部设置C形夹持器以保持工具T。夹持器由弹性体形成，其中通 过从C形夹持器的开口施压插入工具T,夹持器弹性地扩张和打开，这使得工 具T能够受压被插入其中。在被插入其中后，夹持器关闭，由此工具T被夹持 及保持。而且，被保持的工具T能够被从C形夹持器的开口拉出。支撑臂84 的数目可以是例如16个这样的数量级。
通常，旋转工具座80的大略90。的无支撑臂84的部分向下取向，并且旋 转工具座80整体上定位高于板15b，因此不会形成立柱18和支撑体22的操作 的障碍。当要更换工具头50的工具T时，旋转工具座80旋转，并且预定的一
个支撑臂84从板15b (见图5)向下取向。
更具体地，不包含工具T的空的支撑臂84向下取向，并且在调整立柱18 的2维位置之后，支撑体22被提升。如此使得，如图6中所示，工具T由支撑 臂84保持，并与此一起，进行操作使得释放杠杆52抵靠在释放模块78上，由 此工具T相对于工具头50释放。因此，通过沿箭头Z2的方向收回立柱18,从 工具头50拉出工具T。
取向，由此立柱18沿箭头Z1的方向前进。因此，由于所需的工具T被插入工 具头50，通过降低支撑体22，释放杠杆52从释放模块78分离且工具T被夹紧。 之后，旋转工具座80旋转，使得在板15b向上位置合适地设置所有的支撑臂 84。
采用这种方式，在旋转工具座80和加工主轴36之间，没有才几构存在，以 用于容纳和传递工具T，并且能够过操作立柱18、支撑体22和旋转臂32直接 进行工具T的联接/分离操作。由此，因为不需要专用的联接/分离机构，结构 得以简化并且缩短了联接和分离所要求的时间。
如图7中所示，张力调整机构100包括布置在驱动轮46a和从动轮46b之 间的杆102;和用于可旋转地保持杆102的支架104。而且，张力调整机构IOO 包括第一旋转支撑体106a,其通过前向螺紋螺旋联接于杆102的一端；轴 向地支撑在第一支撑体106a上用于扩张带46c的一部分的第一张紧轮108a; 第二旋转支撑体106b，其通过反向螺紋螺旋联接于杆102的一端；轴向地支 撑在第二支撑体106b上用于扩张带46c的另一部分的第二张紧轮108b。在杆 102上的支架104支撑杆102的位置处切割有滚花(切口 )。
依据这样的张力调整机构IOO，通过沿前向方向旋转杆102，第一旋转支 撑体106a和第二旋转支撑体106b向外突出，由此增加带46c的张力。而且， 通过反向旋转杆102,第一旋转支撑体106a和第二旋转支撑体106b向内收回， 由此可释放带46c的张力。以这种方式，利用张力调整机构IOO，采用单个操 作，就能够进行带46c的张力调整，同时保持横向(左和右)平衡，并能够 稳定其横向张力。因此，为了减轻旋转臂32重量使用了带轮机构46，并且因 为提供了张力调整机构(张力调整机构IOO)，旋转臂32的重量能够变轻，带 的寿命也由于稳定它的张力而能够得以延长，且主轴电机38的驱动力能够可 靠地传递到加工主轴36 。
Z电机24、 Y电机28、臂电机34、主轴电机38和工具座电机83在未示出 的控制器的操作下旋转。立柱18、支撑体22、旋转臂32、和旋转工具座80的 位置由未示出的传感器检测并提供给控制器。参考这些信号，控制器高度精 确地控制立柱18、支撑体22、旋转臂32、和旋转工具座80以获得预定的位置。
依据采用前述方式构成的机床IO，加工主轴36的水平位置X由在臂电机 34的旋转动作的作用下倾斜旋转臂32而改变，并且例如图8中所示，由 X-R^cose表示，其是相对于0。水平取向的角度e的函数。而且，加工主轴36 的垂直位置Y由旋转臂32的倾斜和支撑体22的高度Y0改变，并表示为 Y=YO+R*sin0。因此，通过旋转臂32和支撑体22的运动，加工主轴36能够布 置在相对于安装到固定基座14的工件W的所需的位置，并且在加工主轴36定 位之后，在加工主轴36由主轴电机38转动的同时，通过4吏立柱18沿箭头Z1 的方向前进，工具T被驱动接近工件W，由此能够进行比如铣、钻、攻丝等 的切削加工及珩磨等的加工。
而且，依据如第二实施例的机床IO，在垂直面中移动的部件是沿垂直方 向滑动地移动的支撑体22和旋转臂32的两个轴，并且因为没有轴沿横向方向 移动，机床10具有窄且极紧凑的结构，并且能够提高空间效率。因为机床IO 的正面宽度较小，容易将工件传递到另外的邻近的机床，同时加强了机床IO 的可操作性。
而且，支撑体22沿垂直方向可滑动地移动，并且不产生引起绕基座的横 向摇振的力矩。而且，因为旋转臂32重量轻，即使在旋转时，也不会失去其 稳定性或受到不利影响。因此，机床10能够以轻的重量构成，且仍获得高的 稳定性。
因为机床10高度稳定，机床沿箭头Y1方向较高的结构是可能的，并且支 撑体22的移动范围能够设置得更宽。具体来讲，支撑体22的高度Y0的优选范 围应该参考机床10的从前部看去的安装表面宽度D、及从旋转中心C到加工 主轴36的距离R (见图4)进行解释。这里，机床10的从前部看去的安装表面 宽度D，如图2中所示，对于提供了调平腿13a的实例，其被定义为从最左侧 调平腿13a的轴心到最右侧调平腿13a的轴心的宽度Dl，而对于没有提供调平 腿13a的实例，其被定义为机床台板13坐落在地面所需要的最大宽度D2。
初始，在0.3D^R^0.5D时，以安装表面宽度D作为参考，支撑体22的高 度Y0可以设置为Y(^0.66D-IO.OD。而且，当RX).5W时，以距离R作为参考，
高度Y0可以设置为Y0-1.7R到20.0R。当高度YO设置在这些范围内时，能够 合适地加大进行加工的区域。设定上限值是因为当工件W具有过高的形状 时，由固定基座14进行的固定较为困难，并且工件W有可能^C歪斜或弯曲。而且，采用机床IO，因为旋转工具座80的转轴82和旋转臂32的旋转中心 C布置在同一垂直面上，当工具T储存在旋转工具座80中、或当工具T安装在 加工主轴36上时，由于旋转臂32通常垂直向上地取向(即，沿0。角度)，它 能够沿Y方向稳定地移动，并且因此机床10能够构造具有窄的宽度。此时， 假设旋转臂32保持在绕垂直方向的士7。的范围内，旋转臂32能够稳定地移动， 并且如果旋转工具座80的转轴82也处于这个范围内，其也是优选的。在前述的实例中，主轴电机38和臂电机34同轴地布置。但是，即使不同 轴，如果两个转轴布置在同一垂直面上，机床10能够构造为窄的宽度。下面，将参考图9到图16说明依据机床10的修改实例的机床200。如图9 中所示，在机床200中，机床10中的固定基座14由台202代替，其中在台202 上利用移动工具(固定部分移动构件)204进行操作，移动工具204安装到加 工主轴36上。在机床200中，除台202之外的部分采用与机床10中相同的方式 构成，并因此用相同的参考序号标识这些特征且省略对它们的详细说明。如图10中所示，移动工具204构成以4吏能够通过安装部分204a可拆卸地 安装在加工主轴36的安装孔36b中，并配置有形成有接合台202的顶杆(固定 部分)262、 264的孔204b的接合部分204c，这将在随后描述。移动工具204 的接合部分204c插入工具保持架206内并与之形成一体，其中接合部分204c 和工具保持架206由未示出的定位构件定位。工具保持架206具有商业化的、 通用结构。另外，键204d设置在工具保持架206的安装部分204a上，这样使得当移 动工具204联接到加工主轴36时，孔204b沿顶杆262定位到适当位置(向下)。 即，通过键204d接合进加工主轴36的键槽36a中，接合部分204c被向下取向。如图11和图12中所示，台202包括在其上布置有两个顶杆262、 264的 旋转部分266,顶杆262、 264用作用于插入到设置在工件W中作为定位构件 的两个孔(定位参考构件)Wa中的固定部分，由此定位工件W;和装配在旋的旋转运动的制动部分272,这将在后面描述。如图13中所示，旋转部分266包括布置在最外侧上的柱形框架274;外
侧旋转构件268 (第一旋转构件)，其由轴承276同轴轴向可旋转地支撑在框 架274的内侧上，并且顶杆262 (第一固定部分)在构件268上表面(工件W 安装表面)上突出；及内侧旋转构件270 (第二旋转构件)，其由轴承278同 轴轴向可旋转地支撑在外侧旋转构件268的内侧上，并且顶杆264 (第二固定 部分)在构件270上表面(工件W安装表面)上突出。各个密封件280、 282向上地布置于轴承276、 278。提供了密封件280、 282，目的是防止来自台202的一个端部表面上的工件W的切屑、切削液等从件270之间的间隙进入，并由此在轴承276、 278中引起缺陷，工件W在台202 上由顶杆262、 264被安装到框架274、外侧旋转构件268和内侧旋转构件270上。为此，可使用各种类型的顶杆262、 264,对应工件W中的孔Wa的尺寸和形状。另一方面，制动部分272包括具有底部柱形的基座286,基座286通过 其接合部分可拆卸地接合前述框架274。而且，如图13和14中所示，制动部 分272包括 一对第一制动器304 (制动器)，其通过把垫302压紧在外侧旋转 构件268的环形转子300上及由此产生的摩擦使外侧旋转构件268固定和/或停 止；和一对第二制动器310 (制动器)，其通过把垫308压紧在内侧旋转构件 270的环形转子306上及由此产生的摩擦使外侧旋转构件270固定和/或停止。第 一制动器304把垫302压紧在转子300上，从而在给定控制器的作用下 根据柱体机构312的杆312a的伸展/收缩通过压紧作用而停止或固定外侧旋转 构件268的旋转。而且，第二制动器3104巴垫308压紧在转子306上，从而在控 制器的作用下根据柱体机构314的杆314a、 314b的伸展/收缩通过压紧作用而 停止或固定内侧旋转构件270的旋转。更具体地，尽管在下面将更详细地描述，在控制器的作用下，顶杆262 由于顶杆262由移动工具204经由外侧旋转构件268旋转地移动而被移动到所 需的位置，并由第一制动器304固定在适合的位置。同样地，顶杆264由于顶 杆264由移动工具204经由内侧旋转构件270旋转地移动而被移动到所需的位 置，并由第二制动器310固定在适合的位置。由此，采用台202,在控制器的作用下，当工件W中的孔Wa的位置或工 件W本身被定位在所需的姿态时，顶杆262、 264能够容易地由移动工具204
移动到所需的位置，移动工具204装配在可沿X轴、Y轴和Z轴方向移动及能 够旋转的加工主轴36上。因此，可以容易地将不同类型的工件定位在所需的姿态。而且，通过使用主轴头单元来移动顶杆262、 264，能够以高的精度和可 靠性进行工件W的定位。而且，因为台202由移动工具204被动地操作，免除 了用于驱动顶杆262、 264的驱动源，由此简化了结构并使结构的重量更轻。此外，采用前述的方式，台202被构造使得旋转部分266和制动部分272 能够通过接合部分284联接和分离。由此，旋转部分266和制动部分272能够 被分离，并且简单和重量轻的不带制动部件的旋转部分266可以用作定位和 固定工件W的托板。可以准备多个这种的旋转部分266用作托板，由此可通 过必要时相对制动部分272更换托板来更换工件。在这个实例中，利用未示 出的锁紧机构，外侧旋转构件268和内侧旋转构件270可以被锁定以使得彼此 不能进行相对旋转。而且，如图14中所示，第一制动器304和第二制动器310具有转子300、 306表面，其沿台202的转轴方向相互平行。因为第一制动器304和第二制动 器310的垫302、 308均各自从径向方向邻接转子300、 306,当不受第一制动 器304和第二制动器310的柱体机构312、 314的作用时，制动部分272能够容 易地离开旋转部分266而没有干扰。而且，在台202中，在基座286的中心底部，形成接合孔316。接合孔316 可旋转地接合未示出的台驱动电机。在工件W定位在台202上的状态下，通 过台驱动电机旋转台202,能够容易地改变工件W的姿态。下面，将解释一种控制方法，应用于由基本上采用前述方式构成的机床200进行对工件W的加工的实例。首先，移动工具20W殳置在加工主轴36中。在这个实例中，移动工具204 经由键204d设置在加工主轴36中(参见图16),这样使得它的接合部分204c (接合孔204b)向下取向。另外，主轴电机38旋转使得在旋转臂32旋转时接 合部分204c (接合孔204b)依据加工主轴36的方向维持为向下的取向状态。在控制器的操作下，通过驱动加工主轴36中的臂电机34、 Z电机24、和 Y电机28,已经设置了移动工具204的加工主轴36沿X轴、Y轴和Z轴方向移动。 另外，移动工具204在通过接合部分204c接合(图15中的双点划线)顶杆262 的状态下被停止，顶杆262位于图15中由双点划线示出的位置(起始点)处(见图16)。顶杆262的位置(起始点)能够由编码器315a确定。下面，如图15和16中所示，利用加工主轴36并且同时保持移动工具204 接合顶杆262的状态，移动工具204沿着绕台202的中心O的弧形路径沿箭头 Cl (X轴和Z轴方向)的方向移动，并停止在由图15中实线所示的位置处。 由此，顶杆262由移动工具204沿箭头A ( X轴和Z轴方向)的方向旋转地移动， 并移动到在图15中由虛线示出的位置(终点)。在这样的运动之后，外侧旋 转构件268被第一制动器304可靠地停止。另外，前述终点的检测能够由编码 器315a进行。与前述关于顶杆262的实例类似，顶杆264也由移动工具204的作用而从 起始点沿着箭头B (X轴和Z轴方向)的方向旋转地移动并移动到由实线示出 的位置(终点)，起始点即在图15中由双点划线示出的位置，其由编码器315b 检测。在这样的运动之后，内侧旋转构件270由第二制动器310可靠地停止(固 定)。另外，前述终点的检测能够由编码器315b进行。如此，由实线示出的顶杆262、 264的位置(终点)，即顶杆262的中心和 顶杆264的中心之间的距离(位置)，被设置为在工件W能够以所需的姿态定 位的距离(位置)。换句话说，为了使得工件W能够定位在所需的姿态，顶 杆262、 264的对应于孔Wa的位置成为前述的终点。下面，工件W通过孔Wa定位在顶冲干262、 264上，由此工件W以加工所需 的姿态设置在台202上。下面，通过预定的装置，移动工具204由给定的工具T代替并且在工件W 上进行加工。此时，因为外侧旋转构件268和内侧旋转构件270在工件W的加 工期间由第一制动器304和第二制动器310可靠地锁定，能够防止由于比如切 削抗力等的负载而出现的顶杆262、 264的偏移。而且，工件W的上表面也可 以由预定的压紧和固定装置得以固定。此后，必要时，在保持工件W在台202上的定位的状态下，台202由台驱 动电机旋转，并且工件W移动进入能够在下一加工位置处进行加工的姿态， 并且以与上述相同的方式，在工件W上进行预定加工。以前述方式，依据机床200,使用移动工具204，顶杆262、 264能够直接 并容易地移动到对应于工件W的孔Wa的位置，并且移动到用于将工件W定位 在所需的姿态的适合位置。由此，在可以容易地将具有多种工件形状的工件 定位在所需的姿态的状态下，能够关于工件W进行加工。而且，不必分别地
提供用于顶杆262、 264的移动装置，这样使得机床200能够以紧凑的方式构成。而且，由于所控制的前述移动工具204的运动能够由才几床200的加工主轴 36进行控制，顶杆262、 264的定位能够通过NC (数字控制)轴得以高度精 确地进行。下面，将参考图17到27示出和解释依据本发明的机床的实施例。图17到19依据第二实施例的机床1010的透视图、正视图和侧面视图。如 图17到19中所示，机床1010使得能够相对于工件W进行比如铣、钻、辨磨等 加工。从前部看去(见图18)，机床1010构造为窄的宽度。从前部看去，机床1010包括左侧第一机床lla和右侧第二机床llb，及用 于集成和配合地控制第一机床lla和第二机床llb的控制器12。第一机床lla 和第二机床llb彼此邻近地平行布置，并且共用机床台板13、工件移动装置 1014和框架15。但是，当然机床台板13、工件移动装置1014和框架15可以由 第一机床lla或第二机床llb以专用的方式使用。第一机床lla或第二机床llb 具有相同的结构，并且在下文中，将代表性地仅描述第一机床lla。第 一机床11 a构造在安装到地面的机床台板13上。机床台板13沿X方向较 窄并且沿Y方向具有低的形式。工件移动装置1014和框架15装配在机床台板 13上。工件移动装置1014布置在机床台板13上的上表面的前侧(沿箭头Z1 的方向)的附近，并且通过工件移动装置1014,工件W被安装使得待加工的 工件表面向后取向(沿箭头Z2的方向)。在工件移动装置1014上面，布置有 工件压紧和固定装置1017a、 1017b(见图19)。为能够看到支撑体22、旋转臂32，在图17、 18、 20和25中省略了工件压 紧和固定装置1017a、 1017b。工件移动装置1014和工件压紧和固定装置1017a、 1017b的详细说明将在 后面描述。框架15用于可旋转地支撑工具座(自动工具更换机构，主架)80a、 80b, 子架1100a、 1100b，及工具长度检测装置llOla.llOlb，其将在下面描述，并 且包括/人机床台板13的两个端部沿箭头Z的方向向上延伸的四个支撑柱 15a;和经由支撑柱15a支撑的板15b。第一机床lla包括 一对布置在机床台板13的上表面上并沿Z方向延伸的 Z轨道16;沿Z方向滑动同时由Z轨道16引导的立柱18; —对在立柱18的前表
面上沿Y方向延伸的Y轨道20;和沿Y方向滑动同时由Y轨道20引导的支撑体 22。在Z轨道16上的立柱18的沿Z方向的位置由Z位置传感器16a纟企测，而在Y 轨道20上的支撑体22的沿Y方向的位置由Y位置传感器20a检测，其结果分别 提供至控制器12。在滚珠丝杠机构被用作用于立柱18的Z方向移动装置的实例中，Z位置传 感器的功能由通常装配在Z电机24内的编码器执行，其检测滚珠丝杠机构相 对于标准位置的转角。在另一方面，在线性电机机构被用作用于立柱18的Z方向移动装置的实 例中，Z位置传感器包括在通常固定的Z轨道16的一侧上的线性刻度，而检测 器头设置在可移动立柱18的一侧上，用于检测作为相对标准位置的位移的位 置。在Y轨道20上的支撑体22的沿Y方向的位置由Y位置传感器20a检测。在滚珠丝杠机构用作支撑体22的Y方向运动装置，Y位置传感器的机构 由通常地配置在Y电机28内的编码器执行，其4全测滚珠丝杠才几构距离标准位 置的转角。在另一方面，在线性电机机构被用作用于支撑体22的Y方向运动装置的 实例中，Y位置传感器包括在通常固定的Y轨道20的一侧上的线性刻度，同 时检测器头设置在可移动支撑体22的一侧上，用于检测作为相对标准位置的 位移的位置。由位置传感器16a、 20a检测的位置信号分别被传递到控制器12。如图20中所示，存储多个可联接到加工主轴36并可从加工主轴36分离的 工具T的旋转工具座80a对应于第一机床lla布置，并稍微朝向框架15上的板 15b的上表面的左侧。而且，具有与旋转工具座80a相同的结构的旋转工具座 80b对应于第二机床llb布置，并稍微朝向框架15上的板15b的上表面的右侧。 将在下面描述旋转工具座80a作为示例。旋转工具座80a和80b具有与前面所描述的旋转工具座80相同的结构，并 且因此应略去对于它的详细说明。如图18可见，旋转工具座80a布置在第一机床lla的上部上，并且能够存 储多个工具T,而不增大安装面积。而且，当旋转工具座80a的转轴定位在与 旋转臂32的旋转中心轴相同的垂直面中时，伴随旋转臂32的上升和下降产生 的力矢量指向旋转工具座80a的方向，并且由此并不产生力矩。将根据在图 21A和21B中示出的模型对这个特性进行研究。在图21A和21B中的质点M1 标识旋转工具座80a的重心，质点M2标识支撑体22的重心，并且连接质点M1
和M2的摩擦阻尼D表示在旋转工具座80a和支撑体22之间的轨道20和框架15 等的连接部分的等效机构。虽然质点M2由于旋转臂32的角度而变化，因为 旋转臂32的质量与支撑体22的质量相比较小，变化的范围较小并且因此从这 个才莫型中忽略。如图21A中所示，当质点M和质点M2布置在同一垂直面中时，以质点 M2标识支撑体22，其沿着轨道20沿垂直方向行动，并且由这些移动点标识 的矢量V朝向质点M1。另外，矢量V产生仅用于伸展和收缩摩擦阻尼D的力， 未由此产生力矩，并且未产生可能旋转该模型的力。与此相比，如图21B中所示，当质点M1和质点M2未布置在同一垂直面 中时，由于标识质点M2的运动的矢量V未从垂直取向发生改变，因此产生用 于伸展和收缩摩擦阻尼D的力F1、及使模型旋转的力矩]V^F2.a。力F2是由矢 量V标识的力的分力，并垂直于摩擦阻尼D的延伸方向取向，而参数a代表那 个时刻的摩擦阻尼D的长度。换句话说，依据这些模型，可以看出当旋转臂32的旋转中心和旋转工具 座80a的转轴82不在同一垂直面内时，产生了有可能转动第一机床lla的力矩 M并出现第 一机床11 a的振动。但是，当旋转臂32的旋转中心和旋转工具座80a 的转轴82在同一垂直面内时，并不产生这样的力矩和随之出现的振动，并且 因此机床具有高的稳定性。下面，将给出关于子架1100a和1100b的说明。如图17中所示，在框架15 的左侧表面上布置有子架1100a,其中存储有多个可联接到加工主轴36并从 加工主轴36分离的工具T,加工主轴36对应于第一机床lla。类似地，在框架 15的右侧表面上提供有子架1100b,其对应于第二机床llb并具有与子架 11 OOa横向对称的机构。子架11 OOa和子架11 OOb横向对称并因此具有良好的平 衡。下面，将作为示例给出子架1100a的说明。子架1100a包括由链条或同步带等制成的循环旋转装置1102;在四角 支撑循环旋转装置1102的由带轮或链轮等形成的引导环1104;布置在循环旋 转装置1102上的多个(例如，40)支撑臂1106;相对于加工主轴36联d妻和分 离由支撑臂1106保持的工具T的工具传送机构1108 (见图22);和间歇地驱动 引导环1104并在工具传送机构1108处定位任何一个支撑臂1106的电机(分度 (indexing )机构)。从侧面看去，子架l 100a沿Z方向沿侧壁具有长的形状(见 图19)。另外，从前部看去，子架1100a沿X方向具有窄的宽度(见图18)，并
且沿X方向的宽度大体等于所支撑的工具T的长度。支撑臂1106具有与前述支撑臂1084相同的结构，并保持工具T使得工具T沿X箭头方向突出。
如图22中所示，工具传送机构1108布置在子架1100a的沿Zl箭头方向的 末端部分的附近，并包括气缸lllO,其可摆动支撑在基座(未编号)上的 支架1103上；和布置在气缸1110的杆1110a的末端处的叉柱(chuck) 1111。 在工具传送机构1108上，布置在子架1100a的沿Zl箭头方向的末端处的支撑 臂1106的一部分由叉柱1111紧固，其中通过伸展/收缩杆1110a，支撑臂1106 和工具T能够旋转90。。如此，支撑臂1106沿箭头X的方向取向，由此工具T 沿箭头Z的方向取向。在这个条件下，通过沿Z1箭头方向送进加工主轴36, 工具T能够得以安装。而且，通过逆向作用，能够从加工主轴36拉出工具T 并能够使之返回进入支撑臂1106。
利用包括工具传送机构1108的子架11 OOa,因为所提供的纵向工具轴方 向沿着一个方向，能够适合地存储多个工具T。而且，由于采用简单的工具 传送机构，工具轴方向能够改变并沿Z1箭头方向取向，能够处理更大量的工 具，由此增强了子架1100a的安装定位的自由度。
尽管旋转工具座80a和子架1100a能够一起用以存^f诸工具，它们也可以依 据预期的使用有选择地使用。例如，可以在子架1100a中存储要用于一周的 操作的工具T,而在这一周期间的一天的操作需要的其它工具T可以存储在旋 转工具座80a中。在这个实例中，在旋转工具座80a和子架1100a之间的工具T 的传送能够通过工具传送机构1108和加工主轴36进行，并且例如这样的传送 能够在晚上当不进行操作时自动完成。
下面，将给出关于工具长度检测装置1101a和1101b的说明。对应于第一 机床lla并检测安装在加工主轴36中的工具T的长度的工具长度检测装置 1101a布置在板15b的左侧下表面上。对应于第二机床llb并具有与工具长度 检测装置1101a相同的结构的工具长度检测装置1101b布置在板15b的右侧下 表面上。下面，将作为示例给出工具长度检测装置1101a的说明。
如图23中所示，工具长度检测装置1101a包括沿Z方向延伸的滚珠丝杠 1202;连接到滚珠丝杠1202的末端的电机1204;布置在滚珠丝杠1202的另一 端上的轴承体1206;螺紋连接在滚^朱丝杠1202上并由电机1204的转动而沿Z 方向往复运动的螺母1208;沿着Z方向引导螺母1208的轨道1210;和非接触 型传感器1212,其被连接到螺母1208并向下取向。未示出的线性位移传感器
布置在轨道1210上，其检测非接触型传感器1212的Z方向位置并提供其信息 至控制器12。当第一机床lla的立柱18、支撑体22和旋转臂32移动到预定的参考测量 位置，非接触型传感器1212能够布置在安装于加工主轴36中的工具T的上部 附近的位置处。参考测量位置可以设置在例如加工主轴36的末端与轴承体 1206的末端表面的Z方向位置匹配的位置，支撑体22最大程度地向上定位， 并且旋转臂32从前部看去向左倾斜45。。而且，非接触型传感器1212位于旋 转臂32的移动范围之外，并且不用担心它与旋转臂32、加工主轴36、工具T 出现彼此干扰。参考来自线性位移传感器的信号，控制器12能够移动非接触型传感器 1212至预定位置，并在这样的位置下，检测工具T是否正好出现在非接触型 传感器1212的下面。而且，在控制器12中，对应于加工流程(process flow)安装在加工主轴 36中的工具T的标准长度TL被登记，这样使得当非接触型传感器1212在沿Z1 方向超越标准长度TL移动了微小位置a的位置1220a处未检测到工具T,且此 外，在沿Z2方向距离标准长度TL移动了微小位置a的位置1220b处检测到工 具T时，能够确认工具T具有正常的长度。在非接触型传感器1212在位置1220a 处检测到工具，或在位置1220b处不能检测到工具T的情况中，可以判断误安 装了不同的工具，或工具T已经损坏。作为用于检测工具T的长度的装置，在工具长度检测装置1101 a操作下， 可以实时进行测量，同时非接触型传感器1212沿Z方向移动超过标准工具长 度TL士a范围，以更为精确地检查工具T的长度。而且，为了通过单个非接触 型传感器1212检测工具T的长度TL，由于非接触型传感器1212和工具T沿Z方 向的相对移动是足够的，非接触型传感器1212可以固定到板15b的下表面上， 并且立柱18可以在Z电才几和滚珠丝杠机构1026的作用下移动。通过沿Z方向移 动立柱18，加工主轴36和工具T一体地沿Z方向移动，因此实现相对于非4妾触 型传感器1212的相对运动，由此能够检测工具T的长度TL。如图24中所示，控制器12包括用于控制第一机床lla和第二机床llb和 第一机床控制单元1300a和第二机床控制单元1300b;用于控制工件移动装置 1014的工件保持控制单元1302;用于控制旋转工具座80a和80b的工具座控制 单元1304;用于控制子架1100a和1100b的子架控制单元1306;用于控制工件
压紧和固定装置1017a和1017b的压紧控制单元1308;用于控制工具长度检测 装置1101a和1101b并确定工具T是否适当的工具确定单元1310;和用于当工 具确定单元1310检测到工具T异常时输出预定报警的报警单元1312。依据采用前述方式构成的第一机床lla，类似于机床IO (见图8)，加工 主轴36的水平位置X由旋转臂32在臂电机34的旋转作用下的倾斜而改变，并 且，例如，如图25中所示，表示为X二R^cos，角度0为距离O。的水平取向的角 度。而且，加工主轴36的垂直位置Y由旋转臂32的倾斜和支撑体22的高度Y0 而改变，并表示为Y二YO+R.sine。已经作为示例给出了第一机床lla的说明，但是，因为第二机床llb具有 与第 一机床11 a相同的结构，略去关于它的详细说明。下面，将参考图26说明由采用前述方式构成的机床1010进行的控制方法 的说明，当从子架1100a^是供至加工主轴36的工具T移动到旋转工具座80a时， 由工具长度检测装置1101a检测工具T的长度TL,并且当工具长度TL与所登 记的长度不同时输出预定报警。在已经连续加工了预定数目的第一工件W1或在给定时间单元内，执行 这个工序以为加工单独的第二工件W2作准备，并且可以例如正好在午l木之 前或在晚上操作之前进行。因此，即使在午休或晚上期间操作人员不在场的情况中，系统也保持在 线，并且能够提高系统的曰操作效率。而且，考虑到工具的使用寿命，对子架的支撑臂1106进行编号，这样使 得已经完成预定加工数目的工具T能够被移动到子架，而备用工具被自动提 供至旋转工具座。对旋转工具座的支撑臂1084也进行编号，并且对应于编号 或其代码的记忆装置设置在工具座控制单元1304和子架控制单元1306中，其 中存储在各个支撑臂中的工具T的固有编号，及每个工具T所进行的加工的累 积数目或累积使用次数被存储在上述记忆装置中。当加工的累积数目或累积 使用次数超过预定加工数目或预定使用次数时，备用工具经由加工主轴36从 子架1100a提供至旋转工具座。加工的累积数目或累积使用次数超过预定加 工数目或预定使用次数的工具接受与刚说明的操作相反的操作，其经由加工 主轴36从旋转工具座返回子架1100a。在子架1100a中，提供了对应于支撑臂 1106的灯(未示出)，使得当超过预定的加工数目或加工时间时，对应于返 回的工具T的灯被照明为例如红色或黄色，由此使得操作人员识别出需要替
换工具T。而且，如前面所讨论的，如果提供了其它具有相同规格的工具，当工具在子架1100a中的工具并重新操作，这样能够防止系统的停滞。下面描述的工序将以第 一 机床11 a为实例进行说明，并且对于第二机床 llb的工序也是相同的。首先，在图26的步骤S1中，在这一点处，每个存储在旋转工具座80a中 的工具T被取回并安装在加工主轴36上(见图6)。这里，安装在加工主轴36 中的工具T已经被用于直到当前时间 一直对于第 一工件Wl进行加工，并且这 样的工具不会被接着用于进行对于第二工件W2的加工。下文中，这些工具 将参考为工具TI。在步骤S2中，立柱18、支撑体22和旋转臂32移动到预定的更换位置，并 且每个工具Tl经由工具传送机构1108安装在子架1100a的每个预定支撑臂 1106中。如此使得已经存储在旋转工具座80A中的预定工具T1移动到子架 l腦a。当已经全部传递所预期数目的工具T1时，工序进行到步骤S4，并且如果仍未 完成，工序返回步骤S1。在步骤S4中，用于加工后续第二工件W2的工具(下文中参考为工具T2) 被安装在子架1100a上的预定支撑臂1106中。这种安装过程由操作人员进行， 其中，如图27中所示，确认显示在工具T2上的代码1400与显示在支撑臂1106 上的识别码1402匹配，并且安装工具T2。代码1402提供用于识别工具，使得 进行加工第二工件W2之前工具被安装在旋转工具座80a上的正确的位置中。用于安装工具T2的支撑臂1106处于打开状态，其中无工具Tl,或在那个 时刻，安装工具T2时所安装的工具T1被更换并被替代。在支撑臂1106也对应 于工具T1的情况中，在其上也刻有用于识别第一工件W1的代码1404。而且，在步骤S4中，第一机床lla在前述步骤Sl之前进行第一工件Wl的 加工时，可以同步和平行地进行工具T2的安装过程。在所有工具T2已经安装在子架1100a上后，操作人员进行预定的对于控 制器12的输入操作，并且控制器12基于这些输入进行到步骤S5 。在步骤S5中，立柱18、支撑体22和旋转臂32移到预定的更换位置，并且存储在子架1100a的支撑臂1106中的工具T2经由工具传送机构1108安装在主 轴36上。在步骤S6中，立柱18、支撑体22和旋转臂32移到到前述的标准测量位置， 并且工具T2的长度TL由工具长度检测装置1101a检测。此时，由于多个工具 T2具有各自的不同长度，在工具长度检测装置1101a中存储了工具T2的长度 TL并提供作为在工具确定单元1310中的标准值，并且如图23中所示，非接触 型传感器1212沿Z1和Z2方向移动过微小的距离并进行检测。在步骤S7中，工具确定单元1310确认工具长度检测装置1101 a的检测结 果是否正常或异常。即，当非接触型传感器1212在位置1220a (见图23)处 检测到工具T2，而在位置1220b处未检测到工具T2时，判定工具T2正常，并 在除此之外的情况中判定工具异常。如果工具T2正常，工序进行到步骤SIO， 并且如果异常，工序进行到步骤S8。在步骤S8中，工具确定单元1310通过报警单元1312进行报警处理。具体 地，在这种情况中，由于考虑到工具T2可以被不适当地安装或损坏，向操作 人员发出更换工具的确认及提醒。对于报警处理，例如，作为实例可以给出 的有声音输出、图像输出、灯光照明及报告至外部计算机等。而且，此时， 第一机床lla临时停止。另外，为避免这样的临时停止并提高操作效率，也 可以进行提供如上讨论的备用工具的方法。在步骤S9中，工具S2的确认由获知报警的操作人员进行，并且在发生误 安装或损坏的情况中，用正确的工具T2进行替代。在工具T2的确认/替代之 后，操作人员对于控制器12进行预定的输入操作，然后控制器12基于输入进 行到步骤SIO。在步骤S10中，安装在加工主轴36上的工具T2安装在旋转工具座80a上的 预定支撑臂1084。由此，基于代码1400和1402,安装在子架1100a中的预定 工具T2安装到旋转工具座80a上的对应的支撑臂1084上。在步骤S11中，确认预期数目的工具T2是否已经全部传送到旋转工具座 80a。当已经被传送了所预期数目的工具T2时，图26中示出的过程被完成并 且进行对于第二工件W2的加工，或者如果仍未传送全部工具T2，工序返回 步骤S5。下文中，第二工件W2的加工时，采用与加工第一工件W1相同的方式， 对应于加工位置和处理工序，来自;^走转工具座80a的对应工具T2安装在加工
主轴36上，并且立柱18、支撑体22和旋转臂32根据加工位置移动，并且通过以这种方式，采用机床1010使用的控制方法，当工具T2从子架1100a移 动至旋转工具座80a时，工具长度TL由非接触型传感器1212自动确认，由此 在进行加工之前，能够检测比如误安装或断裂等的异常。因此，能够防止由 错误的工具对于第二工件W2的加工或无法进行加工的情况。而且，利用该控制方法，在开始加工第二工件W2之前，由于加工所必 需的全部工具T2的工具长度TL得以检测并且能够确认它们是正常的，当开 始加工时，在第二工件W2的加工过程中，不必要由于异常的工具T2而停止 加工，并且能够提高操作效率和第一机床的生产率。参考图28从不同的视角对图24中示出的控制器12的结构再次进行说明。如图28中所示，控制器12包括臂位置确定单元2120a和臂位置确定单元 2120b,其基于来自Z位置传感器16a、 Y位置传感器20a和角度传感器41的信 号确定旋转臂32a和旋转臂32b的位置，以及用于控制第一机床lla和第二机 床1 lb的操作的第 一机床控制单元1300a和第二机床控制单元1300b。由臂位 置确定单元2120a确定的旋转臂32a的位置信息被传递到第一机床控制单元 1300a，而由臂位置确定单元2120b确定的旋转臂32b的位置信息被传递到第 二机床控制单元13OOb 。第 一机床控制单元13 OOa和第二机床控制单元13 OOb 控制相应的第一机床lla和第二机床llb的Z电机24、 Y电机28、臂电机34及主 轴电才几38。在图28中的箭头从第二机床控制单元13OOb延伸至Z电机24、 Y电机28、 臂电机34和主轴电机38。即，信号从第一机床控制单元1300a输出以控制Z电 机24、 Y电机28、臂电机34和主轴电机38。作为控制方法，可以使用已知类 型的电流控制、电压控制、频率控制等。当然，此时，可以对每个电机24、 28、 34和38的电流、电压、频率等进行反馈控制。即，从每个电机24、 28、 34和38获得的信号到达第一机床控制单元1300a，从而对于电机24、 28、 34 和3 8的驱动的控制可以根据这些信号的值进行。第一机床控制单元1300a、第二机床控制单元1300b、工件保持控制单元 1302、和工具座控制单元1304相互连接并协同进行操作。特别地，在旋转臂 32a和32b的沿Z方向的偏移彼此相等的情况中，第一机床控制单元1300a和第 二机床控制单元1300b操作使得当一个旋转臂移动时，另一个旋转臂的位置
被确认，并且在两者产生相互干扰时，停止一个臂的运动，或进行提前某一 个工序的操作。下面，将参考图29到34说明通过控制器12的作用防止旋转臂32a和旋转 臂32b之间的干扰的操作。如图29中所示，从Z方向前部看去，关于旋转臂32a的移动范围2130a和 旋转臂32b的移动范围2130b，其重叠部分由阴影表示，并且在第一和第二旋 转臂32a和32b的Z方向偏移彼此相等的情况中，旋转臂之间在这个部分将发 生相互干扰。在第 一机床11 a的旋转中心C和第二机床11 b的旋转中心C之间的 水平距离Xc比旋转臂32a和32b的组合距离2L (臂的长度也可以彼此不同)短 的情况中，会产生这样的干扰。当旋转臂32a位于由参考序号2140a标识的位 置处并且旋转臂32b位于由参考序号2142标识的位置处时，能够看出旋转臂 的末端在阴影区域内彼此干扰。因此，在控制器12中，将由下面的方式防止 旋转臂32a和旋转臂32b之间的相互干扰。首先，在图30中的步骤S101中，检查了旋转臂32a的截面位置。更具体 地讲，如图29中所示，以支撑体22的沿Y方向的移动范围的中心点Oa作为参 考，左侧旋转臂32a的移动范围2130a被预先设置为各个区域，包括以顶部上 侧为0。，顺时针从0。旋转至90。的区域Aa、从90。至180。的区域Ba、从180。至 270。的区域Ca、及从270。至360。 (=0。)的区域Da。基于从臂位置确定单元 2120a获得的数据，确定了旋转臂32a位于这些区域中的哪一个。例如，在支撑体22a高于中心点Oa (朝向箭头Y1侧)的情况中，如果旋 转臂32a的角度覆盖了0。至180。的范围，则设定区域Aa，并且如果旋转臂32a 的角度覆盖了270。至360。的范围，则设定区域Da。另外，在支撑体22a低于 中心点Oa(朝向箭头Y2侧)的情况中，如果旋转臂32a的角度覆盖了90。至180。 的范围，则设定区域Ba,并且如果旋转臂32a的角度覆盖了180。至270。的范 围，则设定区域Ca。另外，如图29中所示，在由参考序号2140a示出的位置 处，结果为区域Aa，而在参考序号2140b示出的位置处，结果为区域Ca。旋转臂32a的位置不必要仅设定在单个区域内。例如，在由参考序号 2140c标识的位置处，当支撑体22a相对于中心点Oa略微向上，并且旋转臂32a 在大约120。时，旋转臂32a的加工主轴36位于区域Ba内，但是，旋转臂32a的 一部分仍位于区域Aa内。在这样的情况中，旋转臂32a的位置被设置为在区 域Aa和区域Ba。
在步骤S102中，检查了旋转臂32b的截面位置。更具体地讲，如图29中 所示，以支撑体22的沿Y方向的移动范围的中心点Ob作为参考，右侧:旋转臂 32b的移动范围2130b被预先设置为各个区域，包括以顶部上侧为0。，顺时针 从0。旋转至90。的区域Db、从90。至180。的区域Cb、从180。至270。的区域Bb、 及从270。至360。 ( =0。)的区域Ab。基于从臂位置确定单元2120b获得的数据， 确定了旋转臂32b位于这些区域中的哪一个。如图29中清楚明了的，移动范 围2130a的区域和移动范围2130b的区域左/右对称。而且，在区域Aa和Ab之 间或区域Ba和Bb之间会发生旋转臂32a和旋转臂32b之间的干扰。旋转臂32b 的区域的设置以与在步骤S101中的旋转臂32a的区域的设置相同的方式处 理，并且因此略去关于它的详细说明。在步骤S103中，系统等待旋转臂32a或旋转臂32b处于运动中的定时 (timing)。由旋转臂32a和旋转臂32b对工件W进行多次加工，并且当这些加 中的一个完成时，进行在另一个位置处的加工或在同一位置处使用不同工具 的力口工。例如，考虑利用下面的工序进行旋转臂32b对工件W的加工。工序l:用于钻第一孔2150a的加工，工序2:用于钻第二孔2150b的加工， 工序3:用于钻第二孔2150c的加工，工序4:更换工具，工序5:用于珩磨第 一孔2150a的加工，工序6:用于珩磨第二孔2150b的加工，及工序7:用于珩 磨第三孔2150c的加工(对于孔的位置，参考图29)。而且，关于旋转臂32a，基于多个工序进行加工，并且在步骤S103中， 系统等待直到旋转臂32a、 32b中的至少一个移动至下一工序的定时。在步骤S104中，确认由下一工序进行的加工位置的区域。例如，在旋转 臂32b从第一工序转移至第二工序的情况中，确认第二孔2150b的位置，并且 如从图29所清楚的，确认了旋转臂32b位于区域Ab中。而且，在进行更换的情况中，如在第四工序中，工具更换位置2160(例 如，沿Y1方向的顶点处的0。位置)被认为是加工位置，其可以作为区域Db 处理。在步骤S105中，控制器12比较旋转臂32a的Z方向位置与旋转臂32b的Z 方向位置，并且在两个转臂32a、 32b具有相同的Z方向位置的情况中，工序 进行到步骤S106,而如果它们不同，工序转移至步骤Slll。在这个实例中， 沿Z方向的相等定位不仅意味着位置彼此严格匹配，而且例如，如图31中所
示，还包括旋转臂32和加工主轴36的总的厚度Dz的各自的范围通过第一机床 11 a和第二机床11 b重叠的情况。在步骤S106，进行旋转臂32a和旋转臂32b的干扰确认。这样的干扰确认 是通过比较所移动的一个旋转臂的移动目的地的区域与继续操作的另 一个 旋转臂的当前区域进行。在两个区域是Aa和Ab的情况或在两个区域是Ba和 Bb的情况中，确认发生了干扰，并且工序进行到步骤SllO。在其它情况中， 工序进行到步骤S107。例如，如图29中所示，在旋转臂32a位于参考序号2140a的位置处的区域 Aa内的情况中，当旋转臂32b从第一工序转移至第二工序时，由于正准备进 行第二孔2150b的加工，旋转臂32b移动进入区域Ab，并且由于将由此产生干 扰，工序进行到SllO。在步骤S107中，确认其它继续操作的旋转臂的当前区域。在这个区域是 Ca、 Cb、 Da或Db的情况中，这样的情况表明，不管通过什么样的路径，将 不会产生干扰，并且由此加工工序进行到步骤S108。另一方面，在其它旋转 臂的当前区域是Aa、 Ab、 Ba或Bb的情况中，则基于所进行操作的路径的行 进情况，可能产生干扰，并且加工工序进行到步骤S109。在步骤S108中，比较一个正在执行操作的旋转臂的当前位置与运动目的 位置，并且具有最短时间的路径被设置且沿其运动。例如，如图32中所示， 对于旋转臂32位于区域Da内的情况，当意图从区域Db中的第 一孔2150a移动 旋转臂32b至区域Bb中的第三孔2150c时，同时考虑到支撑体22b的沿Y方向 的运动速度和旋转臂32b的转速，设置能够在最短时间内到达目的地的路径 并沿其运动。在这种情况中，支撑体22b可以从由参考序号2152a示出的位置 向下移动，并逆时针转动旋转臂32b,以移动至由参考序号2152b示出的位置。 如此使得旋转臂32b横截由箭头2154示出的路径。在另一方面，在步骤S109 (在移动期间发生干扰的情况中)中，与移动 目的位置比较正在进行操作的一个旋转臂的当前位置，并且路径被设置使得 运动的另外的旋转臂不经过上述一个旋转臂所在的区域而运动。例如，如图 33中所示，对于旋转臂32a位于区域Aa内的情况，当意图从区域Db中的第一 孔2150a移动旋转臂32b至区域Bb中的第三孔2150c时，支撑体22b可以从由参 考序号2152a示出的位置向下移动，同时顺时针转动旋转臂32b,移至由参考 序号2152b示出的位置。如此使得旋转臂32b横截由箭头Z156示出的路径。
例如采用下面的方式设置路径，以能够确定未横截其它臂所在的区域。 即，在旋转臂32b将要移动的情况中，当运动原点和运动目的地位于同一区域时，能够毫无限制地设定具有最短时间的路径。在旋转臂32b移动进入不 同区域的情况中，旋转臂32b可以沿不经过270。位置(即，朝向其它旋转臂 最大地进入的角)的方向旋转。换句话说，在从第一孔2150a移向第二孔2150b 的情况中，旋转臂32b顺时针旋转，而在相反的情况中，逆时针旋转。而且， 关于旋转臂32a的运动，在移动到不同的区域的情况中，旋转臂32a可以沿不 经过90。位置的方向旋转。而且，在步骤S110(即，在移动目的地发生干扰的情况中)中，跳过了 发生干扰的下一个工序，并且优选进行提前一个步骤的工序。然后，基于进 行的另外的干扰检查，返回步骤S104。在这个情况中，本应下一步进行的工 序被切换到下一次。例如，在判定从第一工序转移至第二工序时发生干扰的 情况中，操作跳到第三工序，并且流程被改变以使得第二工序在第三工序后 得以执行。而且，即使在第二工序在第三工序之后执行的情况中，当第二工序的运 动目的地处将发生干扰时，第三工序跳过工具更换第四工序并插入在第五工 序之后。此时，因为用于绗磨的工具在第四工序中安装，在第五工序和插入 的第二工序之间，可以提供子工序以返回用于钻的工具，并且在所插入的第 二工序和第六工序之间，可以提供子工序以更换用于珩磨的工具。而且，为了减少工具更换的数目的目的，第二工序钻孔加工可以引入在作为珩磨加工的工序的最后一步的第六工序之后。而且，在运动目的地处发生千扰的情况中，在所希望移动侧上的旋转臂 的运动可以停止，以等待直到旋转臂移动进入另一个区域。而且，在步骤S111中(在Z方向位置不同的情况中)，确认将要移动的旋 转臂32是否在最接近工件W的一侧上。由于在旋转臂32在最接近工件W的一 侧上(即，沿箭头Z1方向前进的一侧)运动时不用担心干扰，因此其运动不 受限制。换句话说，在距离工件W最远侧上(即，沿箭头Z2的方向收缩的一侧) 的旋转臂32可以干扰另外的机床的立柱18或支撑体22,并且因此其向内的操 作受到限制。例如，如图34中所示，当旋转臂32a在比旋转臂32b更接近工件W的一侧
上时，旋转臂32a的运动范围2130a不会重叠于旋转臂32b的运动范围2130b, 并且可以理解不用担心旋转臂32a遇到干扰。对比于此，由于旋转臂32b的运 动范围2130b重叠于立柱18a和支撑体22a，需要担心干扰，并且因此可以理 解有必要限制旋转臂32b的运动。这里，至于对这样的运动的限制，在下一工序发生在区域Aa、 Ba、 Ab 或Bb内的情况中，类似于前述的在步骤S110中的过程，对次序进行改变以4吏 得该工序发生在下一工序之后，由此返回步骤S104，并且进行另外的干扰检 查。而且，也可以等待直到在预期运动侧上的旋转臂沿箭头Z1方向比其它旋 转臂前进的更远。而且，在沿箭头Z1方向比其它旋转臂前进的更远的旋转臂沿Z2箭头方向 收缩的情况中，比其它旋转臂前进的更远使该旋转臂的运动不受限制，在旋 转臂中被移动到外侧区域，以避免与其它侧的立柱18和支撑体22的干扰。对于在距离工件W最远侧上的旋转臂32，另外侧的立柱18和支撑体22可 以沿箭头X方向足够的窄，并且当不产生干扰(例如，在较窄的情况中，如 图34的立柱18，)时，不必要限制运动。在这个情况中，在前述步骤S105中， 在两个Z方向位置相等的情况中，对运动进行预定的限制，并且如果Z方向位 置不相等，两侧上的运动不受限制。采用前述的方式，依据机床IOIO,第一机床lla和第二机床llb被一体和 协同地控制，在其间产生相互干扰的情况中， 一个旋转臂的运动被停止，或 优选进行提前一个步骤的工序操作，使得干扰能够得以避免。而且，安装区 域能够使得更小，同时机床1010构造得更为紧凑，由此能够提高空间效率。 另外，控制器12划分旋转臂32的运动范围2130a、 2130b为多个区域，并且由 于为每个区域单元确定臂的位置及存在或无干扰，简化了通过控制器12进行 6勺力口工。在上面的实例中，所作的说明假设了第 一机床lla和第二机床llb都装配 专用的旋转工具座80a、 80b。但是，例如，如图35中所示，从Z方向前部看 去，沿着第 一机床11 a的旋转中心C和第二机床11 b的旋转中心C之间的水平宽 度方向，单个旋转工具座80的转轴82可以布置以定位在距离Xc的范围内。由 此，旋转工具座80的布置能够具有良好的平^f，并且单个旋转工具座80能够 由第一机床lla和第二机床llb共同使用。而且，在上面的实例中，已经给出第一机床lla和第二机床llb加工单独
的各个工件W的说明。但是，如图25中所示，从前部看去，可以加工延伸穿过运动范围2130aA运动范围2130b的单个大的工件W。在下面，给出了依据本发明的机床的另外的实施例，并将参考图17到41进行说明。下面，将对机床1010的工件移动装置1014进行说明。如图17到19中所示，工件移动装置1014在以120。步幅间歇地转动的同 时，面对第一机床lla和第二机床llb安装两个各自的工件W,并旋转以使得 待加工的表面面向下(即，沿箭头Z2的方向)。工件移动装置1014定位在前 侧(沿Z1箭头方向的一侧)附近，在机床台板13的上表面上。通过工件移动 装置1014的旋转，工件W安装在Zl箭头侧的位置2154c处，并通过其沿平面 视图的顺时针方向的间歇转动，在被第一机床lla和第二机床llb加工之后， 工件W返回位置2154c并^皮卸下。如图36中所示，工件移动装置1014包括能够在水平面中转动的转台 1150;可以在水平面中旋转以翻转和设置工件W的加工表面面对加工主轴36 的三个辅助旋转机构3152;及主旋转机构3156,其间歇地转动转台1150，这 样使得辅助旋转机构3152中的一个布置在朝向第一机床lla的加工主轴36的 第一保持位置3154a中，并且辅助旋转机构3152中的另一个布置在朝向第二 机床llb的加工主轴36的第二保持位置3154b中。转台1150具有矩形板由其径 向地沿三个方向延伸的形状，并且向上延伸部分3151设置在矩形板之间。在主旋转机构3156中，在转台1150沿平面视图中的顺时针方向以120。步 幅间歇地旋转的同时，两个工件W被相对于第 一机床11 a和第二机床11 b安 装。主角度传感器3160设置在主旋转机构3156上，用于检测转台1150的角度 并将其提供给控制器12。具的销3158，并以相等间隔(120。)布置在转台1150上。当在第一保持位置 3154a和第二保持位置3154b处时，辅助旋转机构3152被操作旋转使得工件W 的待加工的表面面向后(沿箭头Z2的方向)。辅助角度传感器3162设置在辅 助旋转机构3152上，用于检测它的旋转角度并提供给控制器12。而且，在辅 助旋转机构3152中，当在朝向箭头Zl的方向的第三保持位置3154c处时，工 件W能够得以从销3158释放，由此卸下所加工的工件W，同时安装待加工的 另一个工件W。
下面，将参考图37给出关于工件压紧和固定装置1017a和1017b的说明。 工件压紧和固定装置1017a包括固定板3170，其被升高和降低以在工件W 加工期间从上部压紧和固定工件W，工件W布置在工件移动装置1014的第一 保持位置3154a中。工件压紧和固定装置1017b具有与工件压紧和固定装置 1017a相同的结构，并且对应于第二保持位置3154b布置。下面，将以工件压 紧和固定装置1017 a作为示例进行描述。如图37中所示，工件压紧和固定装置1017a提升和降低固定板3170，以 在工件W加工期间从上部压紧和安装工件W，工件W布置在工件移动装置 1014的第一保持位置3154a中。工件压紧和固定装置1017a包括固定板3170，其邻接和压紧工件W的 上表面上；用较大的力以短的冲程提升和降低固定板3170的气缸3172;快速 地以大的冲程提升和降低气缸3172的滚珠丝杠机构3174;检测固定板3170的 上限位置的上限开关3176;检测固定板3170的下限位置的下限开关3178;及 固定和释放气缸3172的筒3172a的锁定机构3180。滚珠丝杠3174包括伺服电机3174a;由伺服电机3174a转动的滚珠丝杠 3174b;和带螺紋的并在滚珠丝杠3174b上上升和降低的螺母构件3174c。螺 母构件3174c安装到气缸3172的筒3172a。锁定机构3180例如可以配置有水平 地旋转的臂3180a，使得当固定板3170被降低并操作下限开关3178时，臂 3180a旋转并移动至用于保持气缸3172的部分的位置。采用工件压紧和固定装置1017a，如由虚线所示，固定板3170处于初始 状态中的向上提升状态，并且在工件W被安装并定位在第 一保持位置3154a 和/或第二保持位置3154b之后，气缸3172和固定板3170在滚珠丝杠机构3174 的搡作下降低，并且当^r测到固定板3170已经操作下限开关3178时，停止降 低固定板3170。此时，伺服电机3174a上的负载大略是气缸3172和固定板3170 的重量，这样使得能够实现小电流的高速操作。下面，气缸3172由锁定机构3180固定并且终止对伺服电机3174a的供压。而且，在气缸3172的操作下，固定板3170被降低并邻接和压紧工件W。 此时，气缸3172已经被充分降低，这样使得小的冲程足以降低固定板3170。 而且，气缸3172是大型气缸并产生足够大的力，这样使得工件W能够得以可 靠在压紧和固定。此后，工件W由固定板3170保持在固定状态，同时由第一 机床11 a和第二机床11 b进行工件W的加工。
加工完成之后，操作锁定机构3180并释放气缸3172。而且，气缸3172由 滚珠丝杠机构3174提升，同时在气缸3172的操作下提升固定板3170。当检测 到固定板3170已经操作上限开关3176时，停止提升固定板3170。采用这样的工件压紧和固定装置1017a (和1017b)，固定板3170的快速 传递由伺服电机3174a充分进行，由此循环时间能够得以缩短。尽管如此， 固定板3170能够由气缸3172以足够的压紧强度压紧。因为伺服电机3174a不 用于压紧工件，消除了对于咬死的担心，并且小的型号(scale)就足够了。 由于气缸3172以小的冲程被用，为此短的尺寸就已经足够。如图38中所示，机床1010中的控制器2包括第一机床控制单元1300a 和第二机床控制单元1300b，其用于控制第一机床lla和第二机床llb;用于 控制工件移动装置1014的工件保持控制单元1302;用于控制旋转工具座80a 和80b的工具座控制单元1304;用于控制子架1100a和1100b的子架控制单元 1306;用于控制工件压紧和固定装置1017a和1017b的压紧控制单元1308。工 件保持控制单元1302包括用于控制主旋转机构3156的主旋转控制器1302a; 和用于控制三个辅助旋转机构3152的辅助旋转控制器1302b到1302d。第一机床控制单元1300a、第二机床控制单元1300b、工件保持控制单元 1302、工具座控制单元1304、子架控制单元1306、压紧控制单元1308相互连 接同时在其间进行信息传递，使得各个控制单元能够协同交互。工件W的加工由机床1010以如下的方式进行。首先，已经在工件移动装置1014的第三位置中的完成加工的工件W被取 出并移开，同时装载未加工的工件W。此时，通过用销3158定位，工件W呈标准取向。下面，通过控制器12的操作，工件移动装置1014从平面看去沿顺时针方 向旋转120。，并且未加工的工件W被移动到第一保持位置3154a。此时， 一直 位于第 一保持位置3154a的工件W被移动到第二保持位置3154b。加工的第一 阶单元已经在移动到第二保持位置3154b的工件W上完成。而且， 一直位于 第二保持位置3154b的工件W被移动到第三保持位置3154c。移动到第三保持个步骤)。而且，在第一保持位置3154a和第二保持位置3154b的辅助旋转机构3152 中，其转台1150被转动以使工件W的待加工的表面沿第 一机床11 a和第二机
床llb的加工主轴36的方向取向。而且，在工件的上表面已经通过工件压紧和固定装置1017a、 1017b得以 压紧和固定之后，通过第一机床lla和第二机床llb在工件W上进行第一和第 二步骤的加工。之后，释放工件压紧和固定装置1017a、 1017b对工件W的压紧，并且工 件移动装置1014在平面中看去沿顺时针方向旋转120。。釆用这种方式，在工件移动装置1014中，可以通过重复简单并间歇的动 作进行工件的移动。而且，因为第一保持位置3154a和第二保持位置3154b能 够布置在相对于第一机床lla和第二机床llb的位置中，转台1150的外径能够 被设置为窄的宽度，而不会从第一机床l 1 a和第二机床l lb的横向端部明显突 出。而且，由于主旋转机构3156被布置在转台1150下面，工件移动装置1014 能够设置为窄的轮廓。如上所述，依据机床IOIO,转台1150由主旋转机构3156间歇地旋转，并 且工件W由辅助旋转机构3152沿预定取向设置。因此，由于筒单的构造，工 件在机床之间传送的效率能够得以提高。而且，在工件移动装置1014中，利用简单的旋转运动，能够在第一机床 lla和第二机床llb之间传送工件W，并且用于加工的定位能够得以进行，由 此缩短了循环时间，而传送过程仍较简单。因为第一机床lla和第二机床llb的立柱18平行地布置，能够较窄地设置 机床1010的水平宽度。并不要求第一机床lla和第二机床llb必须平行地邻近布置。例如，如图 39中所示，工件移动装置1014可以设置成绕其中心以径向形式延伸。在这个 情况中，假设由第一机床lla和第二机床llb加工工件W的同一平面，待加工 的工件W的平面能够向外取向，因此不需要辅助旋转机构3152,并且布置比 较简单。而且，如图40中所示，第一机床lla和第二机床llb可以反向取向布置， 彼此平行并偏离。在这种情况中，通过向内定位子架1100a，机床1010的宽 度Xd变得适当地更窄。而且，如图41中所示，四个辅助旋转机构3152可以相等的间隔(90。) 设置在工件移动装置1014上。在这个情况中，能够在朝向第一机床lla和第 二机床llb的第二保持位置3320b和第三保持位置3320c处进行工件W的加
工，未加工工件的安装能够在第一保持位置3320a处进行，并且能够在第四 保持位置3320d处进行已经完成加工的工件W的卸载。换句话说，工件W的 安装和卸载能够同步并平行进行，由此提高了效率。下面，将参考附图详细描述依据本发明的工件定位台的实施例及其与安 装有工件定位台的机床之间的关系。图42是依据第三实施例的安装有工件定位台4010的机床4012的局部剖 切透视图，图43是机床4012的平面视图，并且图44是机床4012的正视图。机 床4012是所谓的数字控制机床(NC机床)，其能够高度精确地定位工具T。机床4012包括基座4014，带有用作工件定位台的台4010;主轴头单元 4018,其轴向支撑主轴单元4016旋转，并且另外，使其可以移动到给定的三 维位置，包括两个水平方向(箭头Z轴方向，和垂直于Z轴方向的箭头X轴方 向)和垂直方向(箭头Y轴方向)；和工具更换单元4020。由机床4012加工的 工件W (见图45)定位并安装到台4010。作为工件W的实例，可以给出铸造 缸体或缸头等，其中可以根据发动机类型安装不同的形状。而且，在机床4012的附近提供了控制器4023，其用作用于控制驱动机床 4012的各个可移动部件、或用于进行工件W的加工步骤的控制的控制装置。主轴头单元4018包括可移动立柱4026，其可以通过第一驱动电机4024 和未示出的滚珠丝杠装置在基座4014上沿水平方向(Z轴方向)移动；可提 升和可降低的台4032,其接合一对垂直取向(Y轴方向)的导轨4028并布置 在可移动立柱4026的前表面4026a上，其中可提升和可降低的台4032被支撑 而通过第二驱动电机4030和未示出的滚珠丝杠装置被提升和降低；及可移动 台4040，其接合一对水平取向(X轴方向)的导轨4038并布置在可提升和可 降低的台4032的前表面4032a上，并被支撑而通过第三驱动电机4034和滚珠 丝杠装置4036沿X轴方向位移。而且，在可移动台4040的前表面4040a上，布置了主轴单元4016,其朝 向台4010耳又向并从可移动台4040突出。工具T通过工具保持架4042可拆卸地 安装在主轴单元4016的主轴4046的末端上。主轴4046以可转动状态通过主轴 驱动电机4047支撑在可移动台4040上。第一驱动电4几4024、第二驱动电;fc/L 4030、第三驱动电机4034和主轴驱动电机4047由例如伺服电机构成。采用这种方式，主轴头单元4018包括可移动立柱4026，其布置在基座 4014上并可以沿Z轴方向移动；可提升和可降低的台4032，其被支撑而在可
移动立柱4026的前表面4026a上沿Y轴方向提升和降低；及可移动台4040，其 被支撑而在提升和可降低的台4032上沿X轴方向位移。由此，在可移动台4040的前表面4040a上突出的主轴单元4016的主轴 4046及在主轴4046的末端上的工具T被支撑并在控制器4023的操作下沿X 轴、Y轴和Z轴方向旋转和移动。而且，如上所讨论的，因为机床4012是NC 机床，能够以高的精度进行控制主轴单元4016的运动。如图43、图44和图46中所示，工具更换单元4020包括联接到支撑基座 4048的臂驱动电机4050;及旋转臂4052，旋转臂4052的一端联接到臂驱动电 机4050并由其驱动旋转。弧形导向槽4054布置在旋转臂4052的臂驱动电机 4050的附近。导向销4056布置在支撑基座4048上，其可滑动地接合导向槽 4054。另外，旋转臂4052在由导向槽4054和导向销4056引导的同时，具有一摆 动角范围，使得旋转臂4052由此被调整到图46中所示的位置，从实线位置调 整到双点划线的位置。类似于前述的第一驱动电机4024等，臂驱动电机4050 由例如伺服电机构成。而且，在另外一端侧上，即在旋转臂4052的臂驱动电机4050的相对侧上， 多个例如四个单独的夹持装置4058布置在机床4012上，用于从工具保持架 4042拉出可拆卸地安装在主轴单元4016上的工具保持架4042中的工具T并用 于提供新的工具(例如，工具Tb)至工具保持架4042。工具夹持装置4058分别包括 一对爪构件4060a、 4060b，由此通过爪构 件4060a、 4060b的打开/关闭运动，工具保持架4042被夹持用于进行用于工具 T或随后将要讨论的移动工具5044的接合操作。具体地讲，在机床4012上， 在控制器4023的操作下，主轴单元4016通过主轴头单元4018被移动到预定的 工具更换位置，与此同时，当旋转臂4052以由图46中的实线所示的角度转动 时，通过夹持装置4058的打开/关闭操作及主轴单元4016沿X轴方向的运动进 行工具更换操作。关于台4010,其具有与图11和12示出的台202的结构相同的结构的位置 标注为相同的参考序号，并且略去这些特性的详细说明。下面，将参考附图详细给出和说明用于依据本发明的机床的控制方法的 优选的实施例、及其与执行该控制方法的机床的相互关系。图54是依据本发明的第四实施例的机床5012的局部剖切透视图，图55是 机床5012的平面视图。机床5012是所谓的数字控制机床(NC机床)，其能够 高度精确地定位工具T。在机床5012中，前述机床4012的台4010由前述台202 代替，并且移动工具5044设置在其上。为了这个目的，由控制器4023控制，在可移动台4040的前表面4040a上 突出的主轴单元4016的主轴4046、及安装到主轴4046的末端部分上的可移动 工具5044可以沿X轴、Y轴和Z轴方向移动，并通过用作主轴头单元4018的驱 动源的第一驱动电机4024、第二驱动电机4030、第三驱动电机4034和主轴驱 动电机4047可旋转地支撑。而且，如上所讨论的，因为机床5012是NC机床， 高精确度地控制主轴单元4016的运动。如图56中所示，移动工具5044具有与前述移动工具204的结构(见图IO) 基本上相同的结构，仅其末端部分5045的长度具有不同的尺寸，这种不同是 为了与机床5012上的相应的长度一致。移动工具5044构成为能够通过安装部分204a安装在主轴4046的安装孔 4046b中，并配置有形成有接合台202的顶杆262、 264的孔204b的接合部分 204c。移动工具5044的接合部分204c插入并与工具保持架206组成一体，其 中接合部分204c和工具保持架206由未示出的定位构件定位。采用依据第四实施例的机床5012,在控制器4023的作用下，顶杆262由 移动工具5044经由外侧旋转构件268旋转地移动至所需的位置，并且顶杆262 由第一制动器304固定在适当的位置。类似地，顶杆264由移动工具5044经由 外侧旋转构件270旋转地移动至所需的位置，并且顶杆264由第二制动器310 固定在适当的位置如图55和56中所示，移动工具5044通过键204d设置在主轴4046中，这样 使得其接合部分204c取向向下。而且，之后，主轴驱动电才几4047停止使得接 合部分204c (和孔204b)维持在向下取向的状态。采用机床5012，使用移动工具5044，类似于使用机床10中的移动工具204 的情况，台202的顶杆262和264能够移动到合适的与工件W的孔Wa—致的位 置。而且，工具更换单元4020的旋转臂40524^转并固定于图46中实线示出的 角度处。而且，此时，通过驱动在主轴头单元4018上的第一驱动电才几4024、 第二驱动电才几4030、第三驱动电机4034，主轴单元4016沿X轴、Y轴和Z轴方 向移动并停止在预定的工具更换位置处。
另外，通过旋转臂4052上的预定夹持装置4058的打开/关闭操作，及主轴 单元4016沿X轴等方向的运动，移动工具5044被进行工件W的加工所需要的 工具T代替。再次，利用主轴头单元4018，主轴单元4016沿X轴、Y轴和Z轴方向移动， 并停止在工具T邻近于工件W上的加工位置处的位置。下面，工具T由主轴驱动电机4047驱动旋转，并且在工具T沿X轴、Y轴 和Z轴方向由主轴头单元4018驱动移动的同时，对工件W进行预定加工。此 时，因为外侧旋转构件268和内侧旋转构件270每个由第 一制动器304和第二 制动器310可靠地锁定在适当的位置，因此在加工工件W的过程中，能够防 止由于比如切削抗力等负载所导致的顶杆262、 264的偏移的发生。之外，需要时，在维持工件W在台202上的定位状态的同时，台202由台 驱动电机4118转动，并且工件W移动进入能够在下一加工位置处进行加工的 姿态，并且采用如上的相同的方式，对工件进行预定加工。采用前述的方式，依据如第四实施例的机床5012,使用移动工具5044, 顶杆262、 264能够直接并容易地移动到对应于工件W的孔Wa的位置，并移动 到用于定位工件W在所需的姿态的适合的位置。由此，能够在可以容易地以 所需的姿态定位多种工件形状的条件下，对工件进行加工。而且，由于所控制的前述移动工具5044的运动能够由机床5012的主轴头 单元4018控制，因此能够通过NC (数字控制)轴高度精确地进行顶杆262、 264的定位。而且，外侧旋转构件268和内侧旋转构件270每个具有如前所述的圆柱形 状并通过轴承276、 278得以布置，并且另外，当进行工件W的加工时，旋转 构件268、 270由第一制动器304和第二制动器310可靠在固定。由此，在工件 W的加工期间，能够防止由于比如切削抗力等负载导致的顶杆262、 264的偏 移的发生。另外，尽管未包括在机床5012中，在由齿轮驱动旋转的示例性实 例中，能够防止齿隙等的影响。采用机床5012，因为利用了使用轴承276、 278的旋转台202，与图59中示出的线性滑动配置相比，能够充分抑制在工件 W加工过程中由切削抗力等导致的径向负载。而且，轴承276、 278由密封件280、 282而得以可靠地密封，免受工件W 的切屑及切削液的影响。由此，台202的耐用性能够得到相当大的提高。在前面的描述中，当定位顶杆262、 264时，顶杆262、 264—起转动。但
是，自然地，可以仅由顶杆262和顶杆264中的一个旋转移动来进行定位工件。 而且，使用移动工具5044进行的顶杆262、 264的定位也可以应用到例如图49到51所示出的台4122，或应用到在图52和53中示出的台4136。在这个实例中，用于旋转地移动顶杆262、 264的驱动系统，例如，用于旋转地驱动外侧旋转构件268和内侧旋转构件270 (即，图47中的外侧旋转构件驱动电机4092,和内侧旋转构件驱动电机4098)是不必要的，并且因此台4122和4136的结构能够得以简化(并减轻重量)。关于台4122 (见图49到51 )，在使用移动工具5044进行顶杆262、 264的定位的情况中，在图58中示出结构，略去了驱动系统。下面，将参考图59和60描述依据第四实施例的修改实例的台5154。 关于台154，与前述的台202相比，不同之处在于，提供了具有第一滑动机构5150和第二滑动机构5152的台5154,用以代替外侧S走转构件268和内侧旋转构件270。台5154包括框架5156，并且如图59中所示，槽5158、 5156在框架5156中 沿相互垂直的方向形成。第 一滑动机构5150配备了具有顶杆5162的滑动构件5164,其中在滑动构 件5164的顶杆5162的相对侧上的末端接合在槽5158中，如图60中所示。类似 地，第二滑动机构5152配备了具有顶杆5166的滑动构件5168，其中在滑动构 件5168的顶杆5166的相对侧上的末端接合在槽5160中，其方式与前述第一滑 动才几构5150的方式相同。由此，滑动构件5164、 5168能够在各个槽5158、 5160内推进和收回。而且，在第一滑动机构5150中，提供了一对制动器5176，利用由垫5174 相对于形成在滑动构件5164的末端上的移动构件5170的压紧邻接所产生的 摩擦，滑动构件5164的运动被停止并且滑动构件5164被固定到适当的位置。 类似地，在在第二滑动机构5152中，提供了一对制动器5182，利用由垫5180 相对于形成在滑动构件5168的末端上的移动构件5178的压紧邻接所产生的 摩擦，滑动构件5168的运动被停止并且滑动构件5168被固定到适当的位置。 接合孔5188形成在台5154上的框架5156的底部中心处。在控制器4023的操作下，制动器5176、 5182在气缸机构5184、 5186中的 杆5184a、 5186a的伸展和收缩及垫5174、 5180压紧移动构件5170、 5178的作 用下而受到压力操作，由此滑动构件5164、 5168停止并固定在适当的位置。 以上面的方式，因为台5154配备有第 一滑动机构5150和第二滑动机构 5152,利用机床5012中的移动工具5044,顶杆5162、 5166能够容易地前后移 动。而且，利用制动器5176、 5182，滑动构件5164、 5168能够可靠地停止(固 定)在预定位置处。因此，能够在具有不同形状的工件容易地定位于所需的 姿态的条件中，对工件进行所需的加工。而且，采用台5154,作为用于定位工件的固定部件，使用第一滑动机构 5150和第二滑动机构5152上的顶杆5162、 5166。由此，台5154的结构得以简 化，并且依照各种机床5052的使用状态及各种工件类型得以工作。本发明并不局限如上的实施例，并且能够采用多种其它的配置，当然不 应偏离本发明的本质和要点。例如，作为定位在如上的台202、 5154上的工件，自然地，本发明并不 局限于在上述实施例中示出的工件W、 5132、 5134，并且可以定位和加工具 有多种不同形状的工件。而且，作为用于这些工件W、 5132、 5134的定位的 方法，替代工件W、 5132、 5134的孔Wa、 5132a、 5134a和顶杆262、 264、 5162、 5166之间的接合，可以分别地在工件W、 5132、 5134上提供突起构件(销)， 并且替代顶杆262、 264、 5162、 5166，可以通过在每个台202、 5154上形成 各个凹孔而完成定位。在这个实例中，移动工具5044的末端可以形成为与每 个台202 、 5154中分别地形成的凹孔接合的形状。而且，希望移动工具5044能够移动用于定位工具W的固定部件。轴头单元4018、工具更换单元4020等。而且，主轴单元4016的主轴4046沿三 维方向的移动并不局限于依照前述X轴、Y轴和Z轴系统的笛卡尔坐标系统。 也可以使用包括转轴的极坐标系统配置进行控制。而且，在如上的台202、 5154中，优选的是具有能够使顶杆262、 264、 5162、 5166转动并停止(固定)在适当的位置的结构，虽然本发明并局限于 所提到的用于如上的实施例的结构。成，但是，自然地也可以提供包括三个或多个单元的组合。类似地，在台5454 中，可以提供包括多个第一滑动机构5150和第二滑动机构5152的结构。下面，关于依据本发明的工件定位台，将参考附图详细给出并说明它的 优选实施例、及与安装有工件定位台的机床的相互关系。
图61是机床6012的局部剖切透视图，安装有台6010，其构成了依据第五 实施例的工件定位台，图62是机床6012的平面视图，及图63是机床6012的正 视图。机床6012是所谓的数字控制机床(NC机床)，其能够高度精确地定位 主轴4046 (加工主轴)。在机床6012中，用于前述的机床4012的台4010被替 代为台6010。如图61到63所示，安装基座6021对应于工件W的下表面(即，邻接在基 座6021的顶部的表面)的形状，用于可靠地安装工件W。安装基座6021还包 括安装板6021 b装配在四个腿6021 a上的结构，四个腿6021 a可拆卸地安装到 台表面6010a的上部。而且，在安装基座6021上，六个突出6021c布置在安装 板6021b的上部，对应于未示出的形成在工件W的底表面中的凹陷。而且，在基座6021上，形成了两个避开部分6021d、 6021e，其构成向内 弯曲(湾形)的孔部分。避开部分6021d用于避开固定销6062。另外，可移 动销6064从避开部分6021e (见图64和65)朝向内。由移动销6064所朝向的 避开部分6021e具有细长的形状，其使得可移动销6064能够在预定范围内移 动。如图64到66中所示，台6010包括具有台表面601 Oa的旋转部分6066及取l 接到旋转部分6066下用于可旋转地(旋转地)驱动旋转部分6066的驱动单元 6068 (旋转装置)。驱动单元6068的底表面直接或通过未示出的构件安装在 机床6012的基座的顶部上。旋转部分6066是具有台表面6010a的阶梯状、柱形构件，带有设置在其 底部中心中的接合孔6070,其接合将在后面讨论的驱动单元6068的旋转部分 驱动电4几6069的驱动轴6069a。而且，在台表面6010a的顶部上，布置了固定 销6062 (第一参考构件)和可移动销6064 (第二参考构件)，其构成各个用 于接合限定工件W的定位部分的两个参考孔Wa、 Wb(第一和第二参考部分； 见图45)的顶杆，并进行工件的定位。而且，在旋转部分6066的台表面6010a的顶部上，线性移动装置6072布 置用于线性地移动可移动销6064。将参考图64到66做出详细说明在第五实施例中使用的线性移动装置 6072。如上所提到的，线性移动装置6072构成用于线性地移动可移动销6064 的移动装置，并布置以沿着穿过台表面6010a的中心的轴沿直线形状延伸。如图66中所示，线性移动装置6072包括可移动构件(移动部分)6074， 在其上部突出布置可移动销6064;及具有穿过可移动构件6074的孔6074a的 螺杆部分6078a的滚珠丝杠(旋转构件)6078。通过穿过连接到其底部的滑 块6080支撑在线性引导件6082上(见图67)，可移动构件6074可以沿图66中 的箭头A的方向线性地移动。而且，能够螺紋接合螺杆部分6078a的螺母构件 6084 (移动部分)介于可移动构件6074的孔6074a和穿过孔6074a的螺杆部分 6078a之间，其中可移动构件6074和螺母构件6084通过弹性体6085连接在一 起。弹性体6085能够利用任何具有良好弹性的材料，例如，橡胶、盘簧(disc spring )、螺旋弹簧等。而且，线性移动装置6072配置有内置轴承6086的支撑构件6088,其轴向 地支撑滚珠丝杠6078的一端(在图66中的箭头A2方向)，及旋转驱动电机 6090，其通过未示出的驱动轴连接到滚珠丝杠6078的另一端(箭头A1方向)。 而且，沿旋转驱动电机6090的箭头A1方向，并在略微偏离旋转驱动电机6090 的位置处，提供了支撑构件6094，支撑滚珠丝杠6078的轴承6092安装在里面。在台表面6010a的顶部上，沿支撑构件6088的箭头A1方向，固定构件6096 被平行布置，固定销6062突出在其上部上。另外，如图68中所示，设置基座 6021的高度高于固定构件6096和可移动构件6074，而仍低于固定销6062和可 移动销6064。因此，采用线性移动装置6072,通过旋转驱动电机6090的旋转驱动力旋 转滚珠丝杠6078，可移动构件6074与螺母构件6084—起线性移动，螺母构件 6084螺纹接合螺杆部分6078a。由此，可移动销6064能够线性地移动，并且 可移动销6064和固定销6062之间的距离L能够改变至预定的距离。此时，可 移动构件6074的移动距离可以由光学传感器6098 (第一检测装置)检测到， 上述传感器指向可移动构件6074的方向并在支撑构件6088旁定位。而且，未 示出的线性编码器头可以装配到滑块6080上，其在线性引导件6082的顶部上 滑动，并且线性编码器的带刻度(ribbon scale )可以装配到未示出的线性引 导件的一侧上，即，在台表面6010a—侧上，由此能够检测到可移动构件6074 的移动距离。此时，如上所述，由于避开部分6021e设置在安装基座6021中，可移动 销6064能够在足够的范围内移动(沿图66的箭头A的方向)，用于定位工件W。而且，以前述的方式，可移动构件6074通过弹性体6085安装到螺母构件 6084。由此，在可移动构件6074 (可移动销6064)固定在预定位置的状态中，
更具体地讲，在螺杆部分6078a和螺母构件6084螺紋接合并安装在预定位置 处的情况中，因为可移动构件6074 (可移动销6064)由弹性体6085弹性地支 撑，其沿轴向方向(图66的箭头A的方向)可小量移动(精细移动)。通过这 样的弹性体6085的操作，当可移动构件6074(可移动销6064)的运动范围(运 动宽度)设置成大于由于滚珠丝杠6078的螺杆部分6078a和螺母构件6084之 间的螺紋接合产生的松弛时，能够弹性地支撑可移动构件6074 (可移动销 6064)并使其具有足够的移动量。可移动销6064突出于其上的可移动构件6074被弹性地支撑使得，如上所 述，沿轴向(移动方向)的小量移动由弹性体6085而得以允许。但是，沿台 表面6010a的旋转方向(垂直于前述的轴向的方向；见图71A)，可移动构件 6074被支撑并具有高的刚性，而不是弹性地支撑在弹性体6085上。因此，在 台6010上，由于节距误差等由于沿可移动销6064的轴向弹性地支撑而被吸 收，能够容易地定位工件，并且此外，能够以高的精度进行定位。在另一方面，驱动单元6068形成大体为底部柱形的形状，具有基座部分 6102，旋转部分6066通过接合部分61004皮可分离地接合基座部分6102,并且 如上所述，驱动单元6068的底表面安装到基座4014上。另夕卜，在驱动单元6068中，旋转部分6066利用布置在基座部分6102的内 圓周部分上的轴承6104 (轴支撑装置)而可旋转并轴向地支撑，并且在基座 部分6102的内部中心部分处，提供了旋转部分驱动电机6069。旋转部分6066 的接合孔6070与用于驱动旋转部分6066的旋转(转向)的旋转部分驱动电^/L 6070的驱动轴6069a接合。驱动轴6069a的旋转位置和旋转量能够由编码器 6108 (第二^r测装置)4全测到，编码器6108环绕驱动轴6069a的圆周表面布 置。而且，密封构件6016布置在轴承6104的上部上。这样的密封构件6016提 供以防止加工工件W时切屑和切削液进入接合部分6100处的间隙，从而避免 导致轴承6104中的缺陷。而且，因为基座部分6102具有底部柱形的形状，与 密封构件6016的作用一致，切屑、切削液等不能混合进入编码器6108，且能 够防止编码器6108的错误操作等。如此，采用台6010,构成线性移动装置6072的旋转驱动电机6090在控制 器4023的控制下净皮取向，其中通过驱动滚^^丝杠6078的44转驱动，可移动销 6064沿图66中的箭头A的方向移动至预定位置。如此使得固定销6062和可移
动销6064之间的距离L (见图65)能够匹配于工件W的两个参考孔Wa、 Wb 的节距，两个参考孔Wa、 Wb用于定位工件W，并且工件能够以适合地定位 的状态被装载到安装基座6021上(见图69、 70A和70B)。而且，在控制器4023 的控制下，台表面601 Oa也由驱动单元6068的旋转部分驱动电机6069所驱动 的旋转部分6066的有效旋转而得以转动，由此工件W能够以所需的姿态面对 工具T。以这种方式，在台6010上，通过改变所需的固定销6062和可移动销6064 之间的对应于工件W的参考孔Wa、 Wb的位置(节距)的距离，工件W能够 得以容易地定位并装载到基座6021的顶部上。而且，通过旋转部分6066，定 位和装载在台表面6010a的顶部上的工件W能够容易地旋转移动进入所需的 姿态。因此，通过使用台表面6010，并未使用比前述传统结构的配置更复杂 的配置，并且采用由包括线性移动装置6072和旋转装置的驱动单元6068所构 成的简单结构，能够容易地在所需的姿态定位具有多种形状的工件。此外，如上所述，在台6010中，旋转部分6066和驱动单元6068可以容易 地通过"l妻合部分6100分离。由此，旋转部分6066和驱动单元6068能够-故分离， 并且重量轻的不带有驱动部件的旋转部分6066可以用作定位和固定工件W 以传送工件W的托板。而且，可以准备多个这样的用作托板的旋转部分6066, 由此能够根据需要通过相对于驱动单元6068更换托板来更换工件W。下面，基于图68的流程图，给出关于示例性操作，在该示例性操作的实 例中，在所关注的工件W上的加工表面6110上进行加工，加工利用了配置有 基本上如上描述地构成的台6010的机床6012 。首先，在步骤S201中，在控制器4023的控制下，线性移动装置6072的旋 转驱动电才几6090被驱动，由此通过驱动滚珠丝杠6078旋转，可移动销6064线 性地移动。另外，旋转驱动电机6090的旋转被停止在预定的位置处，即，可 移动销6064和固定销6062之间的距离L(见图65)匹配于工件W的参考孔Wa、 Wb的节距。如此，可移动销6064和固定销6062安装在能够将工件对应于工件W的参 考孔Wa、 Wb的位置定位的位置中。此时，可移动销6064的位置和移动量由 光学传感器6098检测。可移动销6064的位置的检测并不局限于使用光学传感 器6098。例如，能够通过在旋转驱动电机6090的驱动轴上提供未示出的编码 器进行检测。而且，也能够通过提供前述的未示出的线性编码器进行检测。
下面，在步骤S6010中，如图68所示，可移动销6064和固定销6062接合 在工件W的参考孔Wa、 Wb中，并且工件W以被定位的状态安装在安装基座 6021上。另外，采用依据第五实施例的台6010，如前所述，可移动销6064突出于 其上的可移动构件6074被弹性地支撑以能够由弹性体6085沿轴向方向弹性 地移动，同时另外沿台表面6010a的旋转方向(沿垂直于前述轴向的方向) 被高度刚性地支撑。由此，利用台6010，当固定销6062和可移动销6064相对于工件W的参考 孔Wa、 Wb接合时，可移动销6064沿轴向弹性地移动。因此，工件W的定位 能够得以进行，同时参考孔Wa和参考孔Wb之间或固定销6062和可移动销 6064之间的节距误差由上述可移动销6064的弹性移动所吸收。而且，即使在 引入工件W时可能发生的姿态错误的情况中(例如，其中工件W有略微倾斜 等的情况)，通过可移动销6064的弹性移动，能够防止接合缺陷(定位缺陷) 等的产生。因此，能够防止在工件定位缺陷的情形下导致机床6012的整体操 作被停止的情况。而且，在台6010上，如以前所述的，可移动构件6074被沿台表面6010a 的旋转方向高度刚性地支撑。因此，采用台6010，由于沿可移动销6064的旋 转方向的高度刚性支撑，及固定销6062的固定支撑，能够高度精确地进行工 件W的定位，节距误差等通过沿轴向弹性地支撑可移动销6064而得以吸收。另夕卜，在上述的步骤S6010中，在例如以图70A中示出的姿态定位和装载 在台表面6010a的顶部上的工件W上，卩降加工的加工表面6110并不面对安装 在主轴4046中的工具Ta。因此，在这样的状态中，不能适当地进行相关加工 表面6110的加工。因此，下面，在步骤S203中，在控制器4023的控制下，台6010的驱动单 元6068的旋转部分驱动电4几606射皮驱动，由此驱动台表面6010a (旋转部分 6066 )旋转。换句话说，定位并安装在台表面601 Oa的顶部上的工件W净皮旋 转(沿图70A的箭头B方向)。另外，如图70B中所示，旋转部分驱动电机6069停止在工件W处于所需 的姿态的位置，即，其相关的加工表面6110面向主轴4046 (工具Ta)的姿态。 因此，工件W被定位在所需的姿态用于加工。此时，由安装在驱动单元6068 中的编码器61084企测工件W (旋转部分6066)的旋转位置和旋转量的^f企测。 而且，关于工件W的旋转位置和旋转量的检测，除了使用编码器6108的方法， 例如，可以在台6010的附近布置检测台6010的旋转量的传感器，并且由此能够进行检测。下面，在步骤S204中，当此时进行加工时，在判定能够使用当前安装在 主轴4046中的工具Ta进行加工的情况中，4妄下来进行步-骤S206。在另一方面， 在判定有必要更换工具的情况中，接下来执行步骤S205。更具体地讲，在步骤S204中，当确定需要更换工具时，执行步骤S205, 由此，首先，工具更换单元4020的旋转臂4052被转动，并且旋转爿曽4052固定 在图46中实线示出的位置处。此时，通过在主轴头单元4018中的第一驱动电 机4024、第二驱动电机4030、第三驱动电机4034的旋转，主轴单元4016沿X 轴、Y轴、及Z轴方向移动，并停止在预定的工具更换位置。另外，当旋转臂4052上的预定夹持装置4058被打开和关闭，并通过沿X 轴方向等移动主轴单元4016时，加工工件所需的工具，例如，工具Tb，被经 由工具保持架4042装配到主轴4046。再次，利用主轴头单元4018,主轴单元4016沿X轴、Y轴、及Z轴方向移 动，并停止在使得工具Tb接近相对于工件W进行加工的位置的位置处。另外，在步冬聚S206中，在由主轴驱动电4几4047驱动和4t转工具Tb (4044a),并且由主轴头单元4018驱动工具Tb (4044a)沿X轴、Y轴、及Z 轴方向移动的同时，对工件W进行预定加工。之后，如需要，当台表面6010a由旋转部分驱动电机6069转动，同时定 位在台6010上的工件W保持原样的状态中，工件W容易地移动为能够加工其 待加工位置并且执行预定加工的姿态。采用前述的方式，利用依据第五实施例的台6010和配置了这样的台6010 的机床6012,提供了简化的结构，其中由控制器4023控制位置的轴由两个轴 构成，包括线性移动装置6072的线性轴(A轴)；及旋转部分6066的转轴(B 轴)。由此，在台6010的结构得以简化并使得重量轻的同时，能够以所需的 姿态定位具有多种类型和形状的工件。而且，由控制器4023以所需的姿态定 位工件W的基本控制仅包括前述两个轴的位置控制。因此，在机床6012中， 能够显著减少控制器4023的控制负荷。在第五实施例中，当固定销6062和可移动销6064各自可分离地相对于固 定构件6096和可移动构件6074装配时，能够使用多种类型的固定销6062和可 移动销6064,适合地对应于工件W的参考孔Wa、 Wb的形状和尺寸。下面，参考图71和72,将给出关于第五实施例的第一修改实例的说明。 在图71和72中，与图61到70中示出的参考序号相同的参考序号用于标识相同 的或类似的结构，并且因此，由于元件提供相同的或类似功能和效果，略去 只于于这些特性的"^细i兌明。在依据第五实施例的第一修改实例的台6112 (工件定位台)中，与前述 的台6010相比，替代线性移动装置6072，提供了不同的线性移动装置6114。如图71中所示，在线性移动装置6114中，省略了在线性移动装置6072中 使用的旋转驱动电机6090，并且在滚珠丝杠6078的布置了旋转驱动电才几6090 的部分处的末端上，提供了头部分6078b。因此，当台6112上的可移动销6064 移动时，例如，接合头部分6078b的预定工具被使用，由此滚J朱丝杠6078可 以手动旋转。采用线性移动装置6114,具有能够接合头部分6078b的形状的旋转工具 6116安装在机床6012的主轴4046中，并通过由主轴驱动电机4047驱动旋转工 具6116旋转，可移动销6064的运动也能够自动进行。在图72中，示出了这样 的旋转工具6116的局部省略透视图。如图72中所示，旋转工具6116构造成经由工具保持架4042的安装部分 4042a可分离地装配到主轴4046的安装孔4046a中，并包括形成有接合滚J朱丝 杠6078的头部分6078b的孔6116a的接合部分6116b。旋转工具6116的接合部 分6116b插入并组合进入工具保持架4042,并与其形成一体，并且通过未示 出的定位构件，接合部分6116b和工具保持架4042被一起定位。另外，当使用旋转工具6116驱动滚珠丝杠6078旋转时，在控制器4023的 控制下，首先，利用如在前述实施例中的步骤S205中的工具更换操作，旋转 工具6116经由工具保持架4042安装到主轴4046。下面，通过驱动主轴4046,使得旋转工具6116的轴方向和滚珠丝杠6078 的轴方向一致(见图71 )。另外，在接合部分6116b已经接合滚珠丝杠6078的 头部分6078b之后，通过由主轴驱动电才几4047转动万走4争工具6116，漆J朱丝—工 6078#皮驱动旋转，由此得以进行可移动销6064的移动(定位)。以前述方式，在台6112上，由于线性移动装置6114不具有旋转驱动电机 6090，能够进一步简化线性移动装置6114的结构。因此，与台6010相比，台 6112能够进一步简化并且使得重量更轻。
下面，参考图73和56，将给出关于第五实施例的第二修改实例的说明。与前述的台6010相比，依据第五实施例的第二修改实例的台6118 (工件 定位台)不同之处在于，替代线性移动装置6072，提供了线性滑动装置6120。如图73中所示，在线性滑动装置6120中，提供引导杆6122以替代用在线 性移动装置6072中的滚珠丝杠6078,并且替代螺母构件6084，提供了滑动构 件6124，引导杆6122以可滑动方式穿过滑动构件6124。引导杆6122形成为圓杆形状，其两端由支撑构件6126、 6128固定支撑。 因此，利用滑动构件6124、滑块6080及线性引导件6082，可移动构件6074(可 移动销6064)沿箭头A方向可滑动。而且，能够相对于引导杆6122锁定滑动构件6124的制动装置6130连接到 线性滑动装置6120的滑动构件6124。作为制动装置6130，任何能够相对于引 导杆6122锁定滑动构件6124的结构都是适合的。例如，可以使用利用未示出 的气缸和气缸杆的伸展/收缩操作相对于引导杆6122压紧和固定未示出的制 动垫的结构。在台6118上，构造以能够相对于引导杆6122滑动并被锁定的可移动销 6064 (可移动构件6074)由安装在主轴4046中并且能够接合可移动销6064的 移动工具5044 (见图56)线性地移动。另外，当可移动销6064使用移动工具5044移动时，在控制器4023的4喿作 下，首先，利用在前述实施例中的步骤S205中描述的工具更换操作，移动工 具5044通过工具保持架4042安装到主轴4046。下面，通过移动主轴4046， -使得移动工具5044的孔5044a的轴方向和可 移动销6064的轴方向一致(见图73)。另外，在孔5044a和可移动销60644皮此 接合后，通过沿图73中的箭头A的方向移动主轴单元4016而移动可移动销 6064,由此进行可移动销6064的移动(定位)。当可移动销6064已经移动到 预定位置时，利用控制器4023,制动装置6130被驱动，并且可移动销6064的 位置被可靠地固定。以前述的方式，在台6118上，由于线性滑动装置6120不具有旋转驱动电 机6090或轴承6086、 6092,能够进一步简化线性滑动装置6120的结构。因此， 与台6010相比，台6118能够得以简化并使得重量更轻。例如，作为定位在台6010、 6112和6118上的工件，自然地，本发明并不 局限于工件W，并且可以定位和加工具有多种不同形状的工件。而且，作为
用于定位工件的方法，替代在如上实施例中所述的设置在工件W中用于接合固定销6062和可移动销6064的参考孔Wa、 Wb,可以分别在工件W上设置突 出构件(销)，由此可以通过在台6010、 6112和6118中的每一个上形成各凹孔而完成定位。而且，旋转工具6116是足够的，只要它能够旋转滚珠丝杠6078,类似地， 移动工具5044是足够的，只要它能够移动可移动销6064.而且，本发明当然并不局限于如上实施例的机床6012中使用的主轴头单 元4018和工具更换单元4020。而且，主轴单元4016的主轴4046在三维空间的 运动并不局限于依据前述X轴、Y轴和Z轴系统的笛卡尔坐标系统配置。也可 以使用包括转动轴的极坐标系统配置进行控制。而且，台6010、 6112和6118中的驱动部分6068是足够的，只要它能够转 动旋转部分6066。例如，不必要提供基座部分6102,并且也可以〗吏用直^妻^走 转部分驱动电机6069布置在基座4014上的结构。
权利要求
1、一种用于机床的控制方法，包括如下步骤将用于移动接合工件的定位构件的固定部分(262，264)的固定部分移动构件(204，5044)安装在由主轴头单元(18)支撑的加工主轴(36)上，使得主轴(36)能够移动和旋转到预定的三维位置；通过移动加工主轴(36)，使固定部分移动构件(204，5044)接合固定部分(262，264)；和通过在固定部分移动构件(204，5044)接合固定部分(262，264)的状态下移动加工主轴(36)，对应于定位构件的位置移动固定部分(262，264)，以将工件定位为所需的姿态。
2、 如权利要求l所述的用于机床的控制方法，其中还包括步骤在加工 主轴(36)已经被移动从而移动固定部分(262， 264)后，利用制动器(304、 310)固定固定部分(262, 264)。
3、 一种用于机床的控制方法，其中该机床包括沿形成为水平面中的一个方向的Z方向可滑动地移动的Z工作台(18); ^布置在所述Z工作台(18)上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体(22); 布置在所述支撑体(22)上的主轴单元；用于测量安装在所述主轴单元的加工主轴(36)上的工具的长度的传感器；用于保持对至少一个预定工件进行加工所需的多个工具并且相对于加 工主轴(36)联接和分离所保持的工具的主架(80a、 80b);和用于包括和保持对另外的工件进行加工所需的工具并且相对于加工主 轴(36) 4关接和分离所保持的工具的子架(llOOa、 1100b)，所述方法包括如下步骤当从所述子架(U00a、 U00b)提供至所述加 工主轴(36)的工具被移动到所述主架(80a、 80b)时，由传感器测量所述 工具的长度；以及当所述长度不同于先前所记录的长度时，输出预定报警。
4、 一种才几床，包4舌沿形成为水平面中的一个方向的Z方向可滑动地移动的Z工作台(18); 布置在所述Z工作台(18 )上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体(22 ); 支撑在所述支撑体(22)上并能够在面向沿Z方向取向的工件的垂直面 中360。旋转的旋转臂(32);用于转动所述旋转臂(32)的臂驱动源(34);加工主轴(36)，布置在与所述旋转臂(32)的旋转中心偏离的位置处， 且相对于所述旋转臂(32)被可旋转地支撑并沿Z方向指向；和 用于旋转所述加工主轴(36)的主轴驱动源(38)。
5、 如权利要求4所述的机床，其中所述旋转臂(32)的旋转中心轴和所 述主轴驱动源(38)的驱动轴布置在同一垂直面上。
6、 如权利要求5所述的机床，其中所述臂驱动源(34)包括中空的转轴并布置在所述支撑体(22)上； 所述主轴驱动源(38)通过穿过所述中空的转轴以传递动力的传动构件连接到所述加工主轴(36),并布置在所述支撑体(22)的后表面侧上；并且其中所述臂驱动源(34)和主轴驱动源(38)同轴地布置。
7、 如权利要求4到6中任一项所述的机床，其中还包括配置有旋转工具 座(80)的自动的工具更换机构，在旋转工具座(80)中存储了可联接到所 述加工主轴(36)以及可与所述加工主轴(36)分离的多个工具，其中所述旋转臂(32)的旋转中心轴和所述旋转工具座(80)的转轴布 置在同一垂直面上。
8、 如权利要求4到7中的任一项所述的机床，其中，从前部看去，所述 支撑体(22)沿垂直方向的可移动距离是从所述旋转臂(32)的旋转中心到 所述加工主轴(36)的距离的1.7到20.0倍。
9、 如权利要求4到7中的任一项所述的机床，其中，从前部看去，所述 支撑体(22)沿垂直方向的可移动距离是设备安装表面的宽度的0.66到10.0 倍。
10、 如权利要求4到9中的任一项所述的机床，其中还包括台，配置有在未锁定状态下可移动并对应于所述工件的标准定位部分的 固定部分(262、 264);和固定部分移动构件(204, 5044),能够与所述固定部分(262、 264)接 合并且可拆卸地安装在所述加工主轴(36)上以替代所述工具，其中，在固定部分移动构件(204， 5044 )安装在所述加工主轴(36) 上并且所述固定部分(262、 264)的锁定被解锁时，使得所述固定部分移动构件(204， 5044 )接合所述固定部分(262、 264)，并且每个固定部分(262、 264)对应于各个定位部分的位置移动，以将所述工件定位为预定的姿态。
11、 如权利要求4所述的机床，其中还包括配置有主架(80a、 80b) 的自动工具更换机构，在所述主架中存储了可联接到所述加工主轴(36)以 及可与所述加工主轴(36)分离的多个工具，其中旋转臂(32)的旋转中心轴和所述主架(80a、 80b)的转轴布置在 同一垂直面上。
12、 如权利要求ll所述的机床，其中还包括子架(1100a、 1100b)， 其中存储了多个工具并沿水平面中的垂直于Z方向的X方向布置在侧表面上，所述子架(1100a、 1100b)包括 保持臂，工具被保持在所述保持臂中并指向X方向； 工具传递和更换机构，用于从所述保持臂取出一个工具，改变所取出工 具的方向为Z方向，并传递工具至所加工主轴(36);和 分度机构，用于间歇地移动所述保持臂。
13、 如权利要求11或12所述的机床，其中所述加工主轴(36)直接进行 工具相对于所述主架(80a, 80b)的联接和分离。
14、 如权利要求11到13中的任一项所述的机床，其中还包括传感器，用 于测量安装在所述加工主轴(36)中的工具的长度。
15、 一种机床，包括第一机床(lla)和第二机床(lib);和 用于控制所述第一机床(lla)和第二机床(lib)的控制器， 其中第一机床(lla)和第二机床(lib)邻近地平行布置，并且 所述第一机床(lla)和第二机床(lib)均包括 沿形成为水平面中的一个方向的Z方向可滑动地移动的Z工作台(18); 布置在所述Z工作台(18)上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体(22 ); 支撑在所述支撑体(22)上并在面向沿Z方向取向的工件的垂直面中可 360。旋转的旋转臂(32);用于转动所述旋转臂(32)的臂驱动源(34);加工主轴(36)，布置在与所述旋转臂(32)的旋转中心偏离的位置处， 且相对于所述旋转臂(32)被可旋转地支撑并沿Z方向指向；用于旋转加工主轴(36)的主轴驱动源(38);和自动的工具更换机构，其配置有旋转工具座(80)，在旋转工具座(80) 中存储了可联接到所述加工主轴(36)以及可与所述加工主轴(36)分离的 多个工具，其中旋转臂(32)旋转中心轴和所述旋转工具座(80)的转轴布置在同 一垂直面上。
16、 一种才几床，包4舌第一机床(lla)和第二机床(lib);和 用于控制所述第一机床(lla)和第二机床(lib)的控制器， 其中第一机床(lla)和第二机床(lib)邻近地平行布置，并且 所述第一机床(lla)和第二机床(lib)均包括 沿形成为水平面中的一个方向的Z方向可滑动地移动的Z工作台(18); 布置在所述Z工作台(18)上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体(22); 支撑在所述支撑体(22)上并在面向沿Z方向取向的工件的垂直面中可 360。旋转的旋转臂(32);用于转动所述旋转臂(32)的臂驱动源(34);加工主轴(36),布置在与所述旋转臂(32)的旋转中心偏离的位置处， 且相对于所述旋转臂(32)被可旋转地支撑并沿Z方向指向； 用于旋转加工主轴(36)的主轴驱动源(38);其中，沿Z方向从前部看去，所述第一机床(lla)和第二机床(lib) 的旋转臂(32)的旋转中心之间沿水平宽度方向的距离短于旋转臂(32)的 总的长度，并且其中，在所述支撑体(22)或旋转臂(32)中的一个移动的情况中，所 述控制器比较在移动目的地的旋转臂(32)的位置与其它旋转臂(32)的位 置，并且当两者间存在相互干扰时，停止所述一个旋转臂的移动，或优先进 行前一个工序的4喿作。
17、 如权利要求15或16所述的机床，其中所述控制器将每个所述旋转臂 (32 )的运动范围划分为多个区域，并在每个区域单元确定每个旋转臂(32 )的位置及旋转臂之间是否存在干扰。
18、 如权利要求15或16所述的机床，其中，当所述第一机床(lla)和 第二机床(lib)的旋转臂(32)沿Z方向的位移彼此不同时，所述控制器使位于最接近工件一侧上的旋转臂(32)不受限制，而距离工件最远一侧上的旋转臂(32)的面向内受到限制。
19、 如权利要求16所述的机床，其中旋转臂(32)的旋转中心轴和所述 主轴驱动源(38)的驱动轴布置在同一垂直面上。
20、 如权利要求17所述的机床，其中所述臂驱动源(34)包括中空的转轴并布置在所述支撑体(22)上； 所述主轴驱动源(38)通过穿过所述中空的转轴以传递动力的传动构件 连接到所述加工主轴(36)，并布置在所述支撑体(22)的后表面侧上；和 其中所述臂驱动源(34)和主轴驱动源(38)同轴地布置。
21、 如权利要求16到20中的任一项所述的机床，其中还包括自动的工具 更换机构，配置有旋转工具座(80)，在旋转工具座(80)中存储了可联接 到所述加工主轴(36)以及可与所述加工主轴(36)分离的多个工具，其中所述旋转臂(32)的旋转中心轴和所述旋转工具座(80)的转轴布 置在同一垂直面上。
22、 如权利要求15到19中的任一项所述的机床，其中还包括自动的工具 更换机构，配置有旋转工具座(80),在旋转工具座(80)中存储了可联接 到所述加工主轴(36)以及可与所述加工主轴(36)分离的多个工具，其中，沿Z方向从前部看去，所述旋转工具座(80)的转轴布置在所述 第一机床(lla)和第二机床(lib)的旋转臂(32)的旋转中心之间沿水平 宽度方向的距离的范围内。
23、 一种才几床，包括第一机床(lla)和第二机床(lib);和保持经由所述第一机床(lla)和第二机床(lib)加工的工件的工件移 动装置；所述第一机床(lla)和第二机床(lib)均包括 沿形成为水平面中的一个方向的Z方向可滑动地移动的Z工作台(18); 布置在所述Z工作台(18)上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体(22 ); 支撑在所述支撑体(22)上并在面向沿Z方向取向的工件的垂直面中可 360。旋转的旋转臂(32);用于转动所述旋转臂(32)的臂驱动源(34);加工主轴(36)，布置在与所述旋转臂(32)的旋转中心偏离的位置处 并相对于所述旋转臂(32)被可旋转地支撑并沿Z方向指向； 用于旋转加工主轴(36)的主轴驱动源(38)， 所述工件移动装置包括 能够在水平面中旋转的转台；布置在转台上、在水平面中旋转并设置工件的待加工的表面使其朝向加 工主轴(36)的多个辅助旋转机构(3152);和主旋转机构(3156 )，用于间歇地转动转台以使所述辅助旋转机构(3152 ) 中的一个布置在朝向所述第一机床(lla)的加工主轴(36)的第一保持位 置处，而所述辅助旋转机构(3152)中的另一个布置在面向所述第二机床 (lib)的加工主轴(36)的第二保持位置处。
24、 如权利要求23所述的机床，其中所述第一机床(lla)和第二机床 (lib)的Z工作台(18)彼此平行地布置。
25、 一种机床，包括支撑加工主轴(36)使得所述加工主轴(36)在 驱动源作用下可移动和旋转至预定的三维位置的主轴头单元(18);和配置 有多个定位构件并且利用对应于定位构件的多个固定部分(262、 264)定位 工件的台，其中所述工件由能够联接到加工主轴(36)以及能够与加工主轴(36) 分离的工具加工，每个所述固定部分(262、 264)可移动地布置在所述台上，还包括固定部分移动构件(204， 5044)，用于对应于每个定位构件的位 置移动每个固定部分(262、 264)，从而能够以预定的姿态定位工件，并且其中所述固定部分移动构件(204, 5044 )包括安装部分，可拆卸地 安装在所述加工主轴(36)上以替代所述工具；以及接合所述固定部分(262、 264 )的接合部分。
26、 如权利要求25所述的机床，其中通过移动所述加工主轴(36)而使所述固定部分移动构件(204， 5044 )接合所述固定部分(262、 264)，并且还包括控制装置，所述控制装置通过在固定部分移动构件(204， 5044)接合 一个固定部分(262， 264)的状态下移动加工主轴(36)，控制主轴头单元 (18)以移动所述固定部分(262、 264)。
27、 如权利要求25或26所述的机床，其中还包括用于固定所述固定部分 (262、 264)的制动器(304, 310 )。
28、 如权利要求25所述的机床，其中所述固定部分(262， 264)对应于 所述工件的标准定位部分，并且在未锁定状态下能够移动，并且，其中，当固定部分移动构件(204， 5044)安装在加工主轴(36)上并 且所述固定部分(262， 264)处于解锁状态时，使固定部分移动构件(204， 5044)接合所述固定部分(262, 264)，并且所述固定部分(262, 264 )寻皮 对应于所述定位构件的位置移动，从而以预定的姿态定位工件。
29、 如权利要求28所述的机床，其中所述主轴头单元(18)包括 沿形成为水平面中的一个方向的Z方向可滑动地移动的Z工作台(18); 布置在所述Z工作台(18)上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体(22 ); 支撑在所述支撑体(22)上并在面向沿Z方向取向的工件的垂直面中可360。旋转的旋转臂(32);用于转动所述旋转臂(32)的臂驱动源(34);和 用于旋转加工主轴(36)的主轴驱动源(38)，其中所述加工主轴(36)布置在与所述旋转臂(32)的旋转中心偏离的 位置处，并相对于所述旋转臂(32)被可旋转地支撑并沿Z方向指向。
30、 如权利要求29所述的机床，其中所述旋转臂(32)的旋转中心轴和 所述主轴驱动源(38)的驱动轴布置在同一垂直面上。
31、 如权利要求30所述的机床，其中所述臂驱动源(34)包括中空的转轴并布置在所述支撑体(22)上； 所述主轴驱动源(38)通过穿过所述中空的转轴以传递动力的传动构件连接到所述加工主轴(36),并布置在所述支撑体(22)的后表面侧上；并且其中所述臂驱动源(34)和主轴驱动源(38)同轴地布置。
32、 如权利要求29到31中的任一项所述的机床，其中还包括自动的工具 更换机构，配置有旋转工具座(80),在旋转工具座(80)中存储了可联接 到所述加工主轴(36)以及可与所述加工主轴(36)分离的多个工具，其中所述旋转臂(32)的旋转中心轴和所述旋转工具座(80)的转轴布 置在同一垂直面上。
33、 如权利要求29到32中的任一项所述的机床，其中，从前部看去，所 述支撑体(22)沿垂直方向的可移动距离是从所述旋转臂(32)的旋转中心 到所述加工主轴(36)的距离的1.7到20.0倍。
34、 如权利要求29到32中的任一项所述的机床，其中，从前部看去，所 述支撑体(22)沿垂直方向的可移动距离是设备安装表面的宽度的0.66到10.0倍。
35、 一种才几床，其包括第一机床(lla)和第二机床(lib);和保持由所述第一机床(lla)和第二机床(lib)加工的工件的工件移动装置，其中所述第一机床(lla)和第二机床(lib)均包括主轴头单元(18)， 在所述主轴头单元上支撑加工主轴(36)使得主轴(36)由驱动源驱动而能 够移动和旋转至预定的三维位置，所述工件移动装置包括能够在水平面中旋转的转台，用于利用对应于每个所述定位构件的多个 固定部分(262， 264)定位设置有多个定位构件的工件；布置在转台上、在水平面中旋转并设置工件的待加工的表面使其朝向加 工主轴(36)的多个辅助旋转机构(3152);和主旋转机构(3156 )，用于间歇地转动转台以使所述辅助旋转机构(3152 ) 中的一个布置在朝向所述第一机床(lla)的加工主轴(36)的第一保持位 置处，而所述辅助旋转机构(3152)中的另一个布置在面向所述第二机床 (lib)的加工主轴(36)的第二保持位置处；每个所述固定部分(262, 264)可移动地布置在所述转台上；还包括固定部分移动构件(204, 5044)，用于对应于每个定位构件的位 置移动每个固定部分(262、 264)，从而能够以预定的姿态定位工件；其中所述固定部分移动构件(204， 5044 )包括安装部分，可拆卸地 安装在所述加工主轴(36 )上以替代工具；及接合所述固定部分(262、 264 ) 的接合部分，所述工件由可拆卸地安装在所述加工主轴(36)上的所述工具加工， 所述主轴头单元(18)包括沿形成为水平面中的一个方向的Z方向可滑动地移动的Z工作台(18); 布置在所述Z工作台(18 )上并沿垂直方向可滑动地移动的支撑体(22 ); 支撑在所述支撑体(22)上并在面向沿Z方向取向的工件的垂直面中可360。旋转的旋转臂(32);用于转动所述旋转臂(32)的臂驱动源(34);加工主轴(36),其布置在与所述旋转臂(32)的旋转中心偏离的位置 处并相对于所述旋转臂(32)被可旋转地支撑并沿Z方向指向；和 用于旋转加工主轴(36)的主轴驱动源(38)。
36、 如权利要求35所述的机床，其中所述第一机床(lla)和第二机床 (lib)的Z工作台(18)彼此平行地布置。
37、 一种机床，包括主轴头单元(18)，在所述主轴头单元上支撑加 工主轴(36)使得所述加工主轴(36)由驱动源作用而能够移动和旋转至预 定的三维位置；和用于利用对应于所述定位构件的多个固定部分(262、 264) 定位配置有多个定位构件的工件的工件定位台，其中所述工件由能够联接到加工主轴(36)以及能够与加工主轴(36) 分离的工具加工，其中所述固定部分(262、 264)安装到所述工件定位台，并由接合所述 多个定位构件中的一个的第一固定部分(262)和接合所述多个定位构件中 的另一个的第二固定部分(264)构成，所述机床还包括用于旋转所述工件定位台的表面的旋转装置；和用于沿着直线移动所述第二固定部分(264)的线性移动装置(6072)， 其中所述线性移动装置(6072)包括旋转构件；基于所接收到的来自所述旋转构件的旋转驱动力而线性地移动的移动构件，第二参考构件布置在所述移动构件上；用于检测所述移动构件或所述第二参考构件的移动量或位置的第一检 测装置；加工主轴(36 ),安装有用于驱动所述旋转构件旋转的旋转工具(6116 ), 以对应于所述定位构件的位置线性地相对移动所述固定部分(262、 264)， 从而以预定的姿态定位所述工件，所述旋转工具(6116)包括安装构件，可拆卸地安装在所述加工主轴上以替代后部；和接合所述旋转构件的接合构件；用于检测所述工件定位台的相位的第二检测装置；和 用于控制驱动所述主轴和所述旋转装置的控制器，其中所述控制器匹配所述移动构件的运动方向与所述加工主轴(36)的 轴向，和其中，在所述第二参考构件由所述旋转工具(6116)驱动旋转构件旋转 而移动到预定位置后，所述工件定位台被转动至预定位置。
38、 如权利要求37所述的机床，其中还包括可拆卸地安装到所述工件定 位台的安装基座，在所述工件定位台上安装了由所述第一固定部分(262) 和所述第二固定部分(264)定位的工件。
39、 如权利要求38所述的机床，其中所述线性移动装置(6072 )包括弹 性体(6085 )，所述弹性体(6085 )沿运动方向弹性地支撑所述第二参考构 件。
40、 如权利要求38或39所述的机床，其中所述工件定位台由包括所述旋 转装置的驱动部和包括台表面的单独地连接到所述驱动部的旋转单元构成。
41、 如权利要求25所述的机床，其中 所述工件包括第一参考部分和第二参考部分；并且所述固定部分(262、 264)包括布置在所述台表面上并接合所述 第一参考部分的第一参考构件；和可移动地布置在所述台表面上并接合所述 第二参考部分以定位所述工件的第二参考构件，并且所述机床还包括线性滑动装置(6120),线性地和可滑动地支撑所述第二参考构件； 检测所述第二参考构件的移动量或位置的第一检测装置(6098 ); 用于可旋转地以及轴向地支撑所述工件定位台的轴向支撑装置(6104 ); 用于定位和固定所述工件定位台的制动器(304, 310); 用于检测所述工件定位台的相位的第二检测装置(6108);和 用于控制所述加工主轴(36)的运动操作的控制器， 其中，利用所述控制器，通过移动安装有所述固定部分移动构件(204, 5044)的加工主轴(36)，所述第二参考构件被移动到预定位置。
42、 如权利要求25所述的机床，其中所述台包括用于利用对应于所述定 位构件的多个固定部分(262、 264)定位具有多个定位构件的所述工件的旋 转机构，所述旋转机构包括 由框架的内侧上的轴承可旋转地支撑并在工件安装表面上具有第一固定部分(262)的第一旋转构件(268 );由框架的内侧上的轴承可旋转地支撑并在工件安装表面上具有第二固 定部分(264)的第二旋转构件(270);用于驱动所述第一旋转构件旋转的第一驱动源(4092 );用于驱动所述第二旋转构件旋转的第二驱动源(4098 );用于固定所述第一旋转构件的第一制动器(304);和用于固定所述第二旋转构件的第二制动器(310)。
43、 如权利要求42所述的机床，其中通过旋转所述第一旋转构件和/或第 二旋转构件并随后旋转地移动所述第一固定部分(262)和/或第二固定部分(264)，所述第一固定部分(262)和第二固定部分(264)的位置或两者之 间的距离被改变，并且得以进行所述工件的定位。
44、 如权利要求25所述的机床，其中所述台包括旋转^L构，所述旋转积j 构用于利用对应于定位构件的多个固定部分(262、 264)定位具有多个定位 构件的工件，所述旋转机构包括由框架的内侧上的轴承可旋转地支撑并在工件安装表面上具有第一固 定部分(262 )的外侧旋转构件；由外侧旋转构件的内侧上的轴承可旋转地支撑并在工件安装表面上具 有第二固定部分(264)的内侧旋转构件；用于驱动所述外侧旋转构件旋转的第一驱动源(4092 );用于驱动所述内侧旋转构件旋转的第二驱动源(4098 );用于固定所述外侧旋转构件的第一制动器(304);和用于固定所述内侧旋转构件的第二制动器(310)。
45、 如权利要求44所述的机床，其中通过旋转所述外侧旋转构件和/或内 侧旋转构件并随后旋转地移动所述第一固定部分(262)和/或第二固定部分(264)，所述第一固定部分(262)和第二固定部分(264)的位置或两者之 间的距离被改变，且所述工件的定位得以进行。
46、 如权利要求44所述的机床，所述旋转机构包括多个旋转机构，还包括控制器，通过旋转在每个所述旋转机构中的每个所述外侧旋转构 件和/或每个所述内侧旋转构件并随后旋转地移动每个所述第 一 固定部分 (262)和/或每个所述第二固定部分(264),所述控制器改变所述第一固定 部分(262)和第二固定部分(264)的位置或两者之间的距离，并有选择地 改变每个第一固定部分(262)和/或每个第二固定部分(264)中的两个或多 个的固定部分的距离或位置。
全文摘要
一种机床(10)，其具有沿水平面中的Z方向滑动的Z工作台(18)；设置在Z工作台(18)上并沿垂直方向滑动的支撑体(22)；支撑在支撑体(22)上并在朝向工件(W)的垂直面中可连续旋转的旋转臂(32)；用于转动旋转臂(32)的臂电机(34)；被可旋转地支撑并设置在与旋转臂(32)的旋转中心C的距离为R的位置处的加工主轴(36)；及用于转动加工主轴(36)的主轴电机(38)。
文档编号B23Q1/54GK101400478SQ20078000771
公开日2009年4月1日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月3日
发明者中村太郎, 内川元纪, 宫城朋良, 小泉达哉, 山浦佑纪, 本岛尚幸, 田中龙彦, 稻木克旨, 荒川修吾, 谷崎弘一 申请人:本田技研工业株式会社