JP2756405B2 - 多軸ヘッドの自動交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の多軸ヘッドを循
環搬送し任意の多軸ヘッドを加工位置に対応して割出す
工作機械と、複数の多軸ヘッドを循環搬送するストック
装置と、の間で前記多軸ヘッドを自動的に交換するため
の多軸ヘッドの自動交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】単一の工具ヘッドに複数の工具を装着し
て構成された多軸ヘッドを用い、種々の加工作業を同時
に行う多軸ヘッド型工作機械が、従来より広く採用され
ている。この種の多軸ヘッド型工作機械では、種々の異
なる被加工物に対応すべく、複数の多軸ヘッドを収容す
るストック装置が機外に配設され、このストック装置の
任意の一の多軸ヘッドが交換装置を介して加工位置に対
応して移送され、駆動ユニットの作用下に該多軸ヘッド
を介して所望の加工作業を行うように構成されたものが
知られている。

【０００３】例えば、実公昭５８−５２００３号公報に
開示されているように、工作機械とマガジン（ストック
装置）にそれぞれ装着されている工具ヘッド（多軸ヘッ
ド）を一対のアーム部材で挟持した後、上昇して１８０
°旋回し、さらに下降することによって前記工具ヘッド
を自動的に交換する交換装置が使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、交換装置に設けられた一対のアーム部材
が、工作機械とマガジンの上方で工具ヘッドを挟持した
状態で１８０°旋回している。このため、アーム部材の
旋回用スペースが大きなものとなってしまい、交換装置
全体が相当に大型化するという問題が指摘されている。

【０００５】本発明は、この種の問題を解決するための
ものであり、装置全体の占有スペースを容易に削減する
ことができるとともに、多軸ヘッドの交換作業を短時間
でかつ効率的に行うことが可能な多軸ヘッドの自動交換
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、複数の多軸ヘッドを環状搬送路に沿っ
て循環搬送するとともに任意の多軸ヘッドを加工位置に
対応して割出して加工を行う工作機械と、前記環状搬送
路と並設され該環状搬送路と略同一構成のストック用環
状搬送路を有するストック装置と、の間に介装される多
軸ヘッドの自動交換装置であって、前記環状搬送路と前
記ストック用環状搬送路の間に配置される昇降テーブル
と、前記昇降テーブルの両端側に設けられ前記環状搬送
路と前記ストック用環状搬送路に配置されている各多軸
ヘッドの底部に係合自在な支持ローラと、前記昇降テー
ブルの中央部分に設けられ回転駆動源の作用下に旋回可
能な旋回テーブルと、前記旋回テーブルに対し互いに異
なる方向に進退可能に設けられ該環状搬送路と該ストッ
ク用環状搬送路に配置されている各多軸ヘッドを前記旋
回テーブルの中央側に同時に搬送するための移送手段
と、を備えることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記の本発明に係る多軸ヘッドの自動交換置で
は、昇降テーブルが上昇されて工作機械の環状搬送路と
ストック装置のストック用環状搬送路に配置された各多
軸ヘッドが支持ローラ上に載置された後、移送手段の作
用下に前記多軸ヘッドが前記昇降テーブルの中央部分に
設けられた旋回テーブル側に搬送される。そして、回転
駆動源を介して旋回テーブルが１８０°旋回された後、
移送手段の作用下に各多軸ヘッドがストック用環状搬送
路および環状搬送路に移送され、昇降テーブルが下降さ
れることにより、前記環状搬送路と前記ストック用環状
搬送路に新たな多軸ヘッドが装着される。このため、旋
回テーブルの旋回に必要なスペースが一挙に削減され、
自動交換装置全体を有効に小型化することができる。し
かも、多軸ヘッドが旋回テーブルの中央側に移送される
ため、前記多軸ヘッドが重量物であってもイナーシャを
有効に小さくすることが可能になり、この旋回テーブル
を比較的高速で旋回させることができ、該多軸ヘッドの
交換作業が迅速かつ効率的に遂行される。

【０００８】

【実施例】本発明に係る多軸ヘッドの自動交換装置につ
いて実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細
に説明する。

【０００９】図１乃至図３において、参照数字１０は、
本実施例に係る自動交換装置を組み込む多軸ヘッド型工
作機械を示す。この工作機械１０は、コラム１２と、多
数の工具１４を装着した複数の多軸ヘッド１６を鉛直面
に沿って循環搬送するとともに任意の多軸ヘッド１６を
加工位置に対応して割出すための環状搬送路１８と、前
記コラム１２の側面１２ａに水平方向（矢印Ａ方向）に
対して進退可能に配設される治具テーブル２２と、この
治具テーブル２２に設けられ被加工物Ｗを取り付けるた
めのロータリ治具２４とを備える。

【００１０】コラム１２は、基台２６上に載置されてお
り（図１参照）、このコラム１２の側面１２ａの端部か
ら水平方向に膨出部３４が突出形成され、この膨出部３
４に環状搬送路１８が装着される。

【００１１】図４および図５に示すように、環状搬送路
１８は、上下に平行に配設されるそれぞれ一対の上側固
定レール３６ａ、３６ｂおよび下側固定レール３８ａ、
３８ｂと、この上側固定レール３６ａ、３６ｂおよび下
側固定レール３８ａ、３８ｂの加工位置側（矢印Ａ
₁ 側）の端部同士を連結するとともに水平方向に進退可
能な一対の円弧状の可動レール４２ａ、４２ｂと、前記
膨出部３４に配設され前記可動レール４２ａ、４２ｂに
保持された前記多軸ヘッド１６を位置決め保持しかつ該
多軸ヘッド１６の複数の工具１４を回転駆動させる駆動
ユニット４４と、回転駆動源４６の作用下に環状搬送路
１８に沿って周回走行可能な一対のチェーン４８ａ、４
８ｂと、前記チェーン４８ａ、４８ｂに設けられ前記多
軸ヘッド１６のフック部材５０ａ、５０ｂに係合して該
多軸ヘッド１６を循環搬送させるとともに前記フック部
材５０ａ、５０ｂから離脱可能なそれぞれ複数の搬送ロ
ーラ５２ａ、５２ｂとを備える。

【００１２】上側固定レール３６ａ、３６ｂの他端側
（矢印Ａ₂ 側）には、所定の長さにわたって上部を切り
欠いて切欠部位６０ａ、６０ｂが設けられる（図４およ
び図５参照）。上側固定レール３６ｂおよび下側固定レ
ール３８ｂの矢印Ａ₂ 側端縁部には、回転駆動源４６が
装着され（図５参照）、この回転駆動源４６に軸方向を
交差させて回転軸６２が連結される。この回転軸６２
は、取付部材６４ａ、６４ｂに回転自在に支持されてお
り、前記回転軸６２にスプロケット６６ａ、６６ｂが固
着される。スプロケット６６ａ、６６ｂには、チェーン
４８ａ、４８ｂが係合するとともに、このチェーン４８
ａ、４８ｂが、取付部材６４ａ、６４ｂおよび膨出部３
４に設けられて上下方向に平行しかつ加工位置側端部で
円弧状に湾曲するチェーンガイド７０ａ、７０ｂに保持
される（図４参照）。チェーン４８ａ、４８ｂは、連結
板７２を介して互いに連結されており、このチェーン４
８ａ、４８ｂには、それぞれ外方に突出しかつ所定間隔
ずつ離間して複数の搬送ローラ５２ａ、５２ｂが装着さ
れる（図５参照）。

【００１３】駆動ユニット４４は、可動レール４２ａ、
４２ｂを水平方向に進退変位させるためのリング状ピス
トン７４を備え、このピストン７４が、流体圧を介して
矢印Ａ方向に進退自在に配設される。このピストン７４
の先端に連結板７６を介して可動レール４２ａ、４２ｂ
が固着される。膨出部３４には、ピストン７４と同軸的
に回転駆動源８０が装着され、この回転駆動源８０の回
転軸（図示せず）にスプラインクラッチ８２が進退自在
に設けられる。

【００１４】図４に示すように、多軸ヘッド１６を構成
するハウジング８４の底部には、上側固定レール３６
ａ、３６ｂ、下側固定レール３８ａ、３８ｂおよび可動
レール４２ａ、４２ｂに係合するそれぞれ一対のガイド
ローラ８６ａ、８６ｂが回転自在に装着される。各ガイ
ドローラ８６ａ、８６ａの間および各ガイドローラ８６
ｂ、８６ｂの間には、チェーン４８ａ、４８ｂの搬送ロ
ーラ５２ａ、５２ｂを把持する一対の爪部材からなるフ
ック部材５０ａ、５０ｂが固着される。ハウジング８４
の底部略中心には、スプライン付回転軸８８が配設さ
れ、このスプライン付回転軸８８は、スプラインクラッ
チ８２に噛合することにより、複数の工具１４を一体的
に回転駆動する（図５参照）。図６に示すように、ハウ
ジング８４の側部には、矢印Ａ方向に長尺な係止部材９
０が固着され、この係止部材９０は、下方に突出する爪
形状を有している。

【００１５】図１および図３に示すように、コラム１２
の側面１２ａには、上下方向に所定間隔離間してガイド
レール９１ａ、９１ｂが配設され、下方のガイドレール
９１ｂに近接して回転駆動源９２が装着される。回転駆
動源９２には、矢印Ａ方向に延びるボールねじ９４が連
結され、このボールねじ９４が、治具テーブル２２に設
けられたナット部材９６に噛合する。

【００１６】治具テーブル２２は、鉛直姿勢に保持され
ており、コラム１２側の面部には、ロータリ治具２４を
回転させるための駆動モータ９８が固着される。ロータ
リ治具２４は、水平方向に突出する取付板部１００を備
え、この取付板部１００に被加工物Ｗが位置決め保持さ
れる。

【００１７】図２に示すように、基台２６上には、環状
搬送路１８と並設され該環状搬送路１８と略同一構成の
ストック用環状搬送路１１０を有するストック装置１１
２が装着される。このストック用環状搬送路１１０は、
複数の多軸ヘッド１６ａを循環搬送するものであり、そ
の構成は環状搬送路１８と同様であってその詳細な説明
は省略する。

【００１８】ストック装置１１２の多軸ヘッド交換位置
１１４と、環状搬送路１８を構成する上側固定レール３
６ａ、３６ｂの切欠部位６０ａ、６０ｂの間には、本実
施例に係る自動交換装置１２０が配設され、この自動交
換装置１２０は、環状搬送路１８の多軸ヘッド１６とス
トック用環状搬送路１１０の多軸ヘッド１６ａを自動的
に交換する機能を有する。

【００１９】図６乃至図８に示すように、自動交換装置
１２０は、環状搬送路１８とストック用環状搬送路１１
０の間に配置される昇降テーブル１２２と、この昇降テ
ーブル１２２の両端側に設けられ前記環状搬送路１８と
前記ストック用環状搬送路１１０に配置されている各多
軸ヘッド１６、１６ａの底部に係合自在なそれぞれ複数
の支持ローラ１２４ａ、１２４ｂと、前記昇降テーブル
１２２の中央部分に設けられ油圧モータ（回転駆動源）
１２６の作用下に旋回可能な旋回テーブル１２８と、こ
の旋回テーブル１２８に対し互いに異なる方向に進退可
能に設けられ該環状搬送路１８と該ストック用環状搬送
路１１０に配置されている各多軸ヘッド１６、１６ａを
前記旋回テーブル１２８の中央側に同時に搬送するため
の移送手段１３０とを備える。

【００２０】図６および図８に示すように、昇降テーブ
ル１２２は、基台２６に設けられたシリンダ１３２から
上方に延在するロッド１３４に固着されるとともに、四
本のガイドバー１３６に案内される。支持ローラ１２４
ａ、１２４ｂは、多軸ヘッド１６、１６ａを、矢印Ａ方
向に交差する矢印Ｃ方向に搬送するためにそれぞれの軸
方向が矢印Ａ方向に指向する。

【００２１】旋回テーブル１２８には、複数のガイドロ
ーラ１３８ａ、１３８ｂが矢印Ｃ方向に互い平行に整列
され、このガイドローラ１３８ａ、１３８ｂが、支持ロ
ーラ１２４ａ、１２４ｂに近接しかつ矢印Ｃ方向に直線
的に配置可能である。ガイドローラ１３８ａ、１３８ｂ
の間に、移送手段１３０を構成するシリンダ１４０ａ、
１４０ｂが互いに異なる方向に向かって固着される。

【００２２】図７および図８に示すように、シリンダ１
４０ａ、１４０ｂから互いに反対方向に延在するロッド
１４２ａ、１４２ｂにシフト爪１４４ａ、１４４ｂが装
着される。このシフト爪１４４ａ、１４４ｂは、シリン
ダ１４０ａ、１４０ｂと平行に配置されたガイドレール
１４６ａ、１４６ｂを上下方向から挟持して転動自在な
それぞれ複数組のガイドローラ１４８ａ、１４８ｂを備
える。

【００２３】次に、このように構成される本実施例に係
る自動交換装置１２０の動作について、工作機械１０と
の関連で説明する。

【００２４】まず、ロータリ治具２４の取付板部１００
に被加工物Ｗが保持された後、治具テーブル２２を介し
て前記被加工物Ｗが所望の加工位置かつ加工姿勢に調整
される。すなわち、回転駆動源９２が駆動されてボール
ねじ９４が回転されると、治具テーブル２２がガイドレ
ール９１ａ、９１ｂに沿って矢印Ａ方向に移動する。ま
た、駆動モータ９８が駆動されると、ロータリ治具２４
が回転し、取付板部１００が所望の角度姿勢に配置され
る。これにより、被加工物Ｗの位置調整が行われる。

【００２５】一方、駆動ユニット４４を構成する回転駆
動源８０の作用下にスプラインクラッチ８２が回転され
ると、このスプラインクラッチ８２に噛合するスプライ
ン付回転軸８８が回転し、図示しない歯車列を介して複
数の工具１４が一体的に回転する。従って、上記の動作
を選択的に行うことにより、被加工物Ｗに対して所望の
加工作業が遂行されることになる。

【００２６】次いで、上記加工作業に使用された多軸ヘ
ッド１６と異なる多軸ヘッド１６を使用する際には、回
転駆動源８０の駆動が停止された状態で、駆動ユニット
４４を構成するピストン７４が、流体圧を介して矢印Ａ
₁ 方向に移動される。このため、ピストン７４に連結板
７６によって連結された可動レール４２ａ、４２ｂが、
矢印Ａ₁ 方向に移動して上側固定レール３６ａ、３６ｂ
と下側固定レール３８ａ、３８ｂの端部と一致する。

【００２７】そこで、回転駆動源４６の作用下に回転軸
６２が回転されると、スプロケット６６ａ、６６ｂが、
図４中、矢印Ｂ方向に回転してこのスプロケット６６
ａ、６６ｂに係合するチェーン４８ａ、４８ｂが矢印Ｂ
方向に周回走行する。そして、所定の多軸ヘッド１６が
加工位置、すなわち可動レール４２ａ、４２ｂに対応し
て配置された時、回転駆動源４６の駆動が停止される。

【００２８】所望の多軸ヘッド１６が可動レール４２
ａ、４２ｂに配置された後、ピストン７４が、流体圧を
介して矢印Ａ₂ 方向に移動される。このため、可動レー
ル４２ａ、４２ｂが矢印Ａ₂ 方向に移動し、この可動レ
ール４２ａ、４２ｂに保持されている多軸ヘッド１６が
加工位置に対して位置決め保持されるとともに、該多軸
ヘッド１６のスプライン付回転軸８８がスプラインクラ
ッチ８２に噛合する。従って、駆動ユニット４４を構成
する回転駆動源８０が駆動されると、新たな多軸ヘッド
１６に設けられている複数の工具１４により被加工物Ｗ
に新たな加工作業が遂行される。

【００２９】ところで、例えば多種類の異なる被加工物
Ｗの加工を行う際、環状搬送路１８に装着されている多
軸ヘッド１６と、ストック用環状搬送路１１０に収容さ
れている多軸ヘッド１６ａとを交換する作業が以下の手
順で行われる。

【００３０】まず、環状搬送路１８において、交換され
る多軸ヘッド１６が上側固定レール３６ａ、３６ｂの切
欠部位６０ａ、６０ｂに対応して配置される一方、スト
ック装置１１２の多軸ヘッド交換位置１１４に対応して
交換される多軸ヘッド１６ａが配置される。

【００３１】そこで、自動交換装置１２０を構成するシ
リンダ１３２が駆動されてロッド１３４が上方に延びる
と、昇降テーブル１２２がガイドバー１３６に案内され
て上昇する。このため、環状搬送路１８に配置されてい
る多軸ヘッド１６が支持ローラ１２４ａに載置されると
ともに、この多軸ヘッド１６の係止部材９０に移送手段
１３０を構成するシフト爪１４４ａが係合する（図６参
照）。その際、多軸ヘッド１６は、上側固定レール３６
ａ、３６ｂの切欠部位６０ａ、６０ｂに対応して配置さ
れており、この多軸ヘッド１６に設けられているガイド
ローラ８６ａ、８６ｂが前記上側固定レール３６ａ、３
６ｂに当接することがなく、前記多軸ヘッド１６を確実
に上昇させることができる。

【００３２】また、ストック用環状搬送路１１０に配置
されている多軸ヘッド１６ａも同様に、この多軸ヘッド
１６ａが支持ローラ１２４ｂに載置されるとともに、該
多軸ヘッド１６ａの係止部材９０にシフト爪１４４ｂが
係合する。

【００３３】次いで、移送手段１３０を構成するシリン
ダ１４０ａ、１４０ｂが駆動され、ロッド１４２ａ、１
４２ｂが内方（旋回テーブル１２８の中央側）に移動す
ると、シフト爪１４４ａ、１４４ｂが多軸ヘッド１６、
１６ａと一体的に旋回テーブル１２８の中央側に搬送さ
れる（図６中、二点鎖線参照）。そして、油圧モータ１
２６の作用下に旋回テーブル１２８が１８０°旋回され
た後、移送手段１３０を構成するシリンダ１４０ａ、１
４０ｂの作用下に多軸ヘッド１６ａが支持ローラ１２４
ａ上に移送される一方、多軸ヘッド１６が支持ローラ１
２４ｂ上に移送される。

【００３４】その後、シリンダ１３２が駆動されて昇降
テーブル１２２が下降されることにより、環状搬送路１
８に新たな多軸ヘッド１６ａが装着されるとともに、ス
トック用環状搬送路１１０に使用済の多軸ヘッド１６が
装着される。

【００３５】この場合、本実施例では、環状搬送路１８
に装着されている多軸ヘッド１６およびストック用環状
搬送路１１０に装着されている多軸ヘッド１６ａが、移
送手段１３０の作用下に昇降テーブル１２２の内方に移
送された後、旋回テーブル１２８を介して１８０°旋回
され、さらに前記移送手段１３０を介してそれぞれスト
ック用環状搬送路１１０および環状搬送路１８に移送さ
れる。このため、多軸ヘッド１６、１６ａを環状搬送路
１８およびストック用環状搬送路１１０上に取り出した
状態で旋回させる従来の構成に比べ、旋回テーブル１２
８の旋回に必要なスペースが一挙に削減される。これに
より、自動交換装置１２０の全体構成を有効に小型化か
つ簡素化することができるという効果が得られる。

【００３６】しかも、各多軸ヘッド１６、１６ａが旋回
テーブル１２８の中央側に移送されるため、前記多軸ヘ
ッド１６、１６ａが相当に重量物であってもこの旋回テ
ーブル１２８を比較的高速で旋回させることが可能にな
る。多軸ヘッド１６、１６ａの重心が旋回中心に近接す
るため、イナーシャが小さくなるからである。従って、
多軸ヘッド１６、１６ａの交換作業が迅速かつ効率的に
遂行されるという利点がある。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係る多軸ヘッドの自動交換装置
によれば、以下の効果乃至利点が得られる。

【００３８】工作機械の環状搬送路とストック装置のス
トック用環状搬送路に配置された多軸ヘッドが、移送手
段の作用下に昇降テーブルの中央側に設けられた旋回テ
ーブル上に搬送された後、回転駆動源を介して前記旋回
テーブルが１８０°旋回されるため、該旋回テーブルの
旋回に必要なスペースが一挙に削減され、自動交換装置
全体の小型化が容易に可能になる。しかも、多軸ヘッド
が旋回テーブルの中央側に移送されるため、前記多軸ヘ
ッドが重量物であってもイナーシャを有効に小さくする
ことができ、この旋回テーブルを比較的高速で旋回させ
ることにより該多軸ヘッドの交換作業が迅速かつ効率的
に遂行される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る多軸ヘッドの自動交換装
置を組み込む工作機械の概略正面図である。

【図２】前記工作機械の概略平面図である。

【図３】前記工作機械の概略側面図である。

【図４】前記自動交換装置を構成する環状搬送路および
駆動ユニットの一部断面正面図である。

【図５】前記環状搬送路および駆動ユニットの一部断面
平面図である。

【図６】前記自動交換装置の正面説明図である。

【図７】前記自動交換装置の平面説明図である。

【図８】前記自動交換装置を構成する移送手段を説明す
る概略側面図である。

【符号の説明】

１０…工作機械 １２…コラム １２ａ…側面 １４…工具 １６、１６ａ…多軸ヘッド １８…環状搬送
路 ２２…治具テーブル ３４…膨出部 ３６ａ、３６ｂ…上側固定レール ３８ａ、３８ｂ
…下側固定レール ４２ａ、４２ｂ…可動レール ４４…駆動ユニ
ット ４８ａ、４８ｂ…チェーン ５２ａ、５２ｂ
…搬送ローラ ８６ａ、８６ｂ…ガイドローラ ８８…スプライ
ン付回転軸 ９０…係止部材 １１０…ストッ
ク用環状搬送路 １１２…ストック装置 １２０…自動交
換装置 １２２…昇降テーブル １２４ａ、１２
４ｂ…支持ローラ １２６…油圧モータ １２８…旋回テ
ーブル １３０…移送手段 １３２…シリン
ダ １３８ａ、１３８ｂ…ガイドローラ １４０ａ、１４
０ｂ…シリンダ １４４ａ、１４４ｂ…シフト爪 １４６ａ、１４
６ｂ…ガイドレール

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の多軸ヘッドを環状搬送路に沿って循
   環搬送するとともに任意の多軸ヘッドを加工位置に対応
   して割出して加工を行う工作機械と、前記環状搬送路と
   並設され該環状搬送路と略同一構成のストック用環状搬
   送路を有するストック装置と、の間に介装される多軸ヘ
   ッドの自動交換装置であって、 前記環状搬送路と前記ストック用環状搬送路の間に配置
   される昇降テーブルと、 前記昇降テーブルの両端側に設けられ前記環状搬送路と
   前記ストック用環状搬送路に配置されている各多軸ヘッ
   ドの底部に係合自在な支持ローラと、 前記昇降テーブルの中央部分に設けられ回転駆動源の作
   用下に旋回可能な旋回テーブルと、 前記旋回テーブルに対し互いに異なる方向に進退可能に
   設けられ該環状搬送路と該ストック用環状搬送路に配置
   されている各多軸ヘッドを前記旋回テーブルの中央側に
   同時に搬送するための移送手段と、 を備えることを特徴とする多軸ヘッドの自動交換装置。