JP2006289579A - 多軸ヘッド交換式工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 多軸ヘッド交換式工作機械による生産能力を向上させる。
【解決手段】 環状レール１３を、第１本体部６５に取付けた第１固定レール１１と、第２本体部６６に取付けた第２固定レール１２と、加工ユニット３５に取付けた第３固定レール４３とに分割自在に連結し、インデックステーブル２８に、それぞれの多軸ヘッド２１〜２６に係止離間自在な複数の係止部材７８，７９，１０６〜１０９を備え、これらのうちの係止部材１０６〜１０９を同時に多軸ヘッド２３〜２６に係止離間自在とするカム機構を含む係止部材作動機構を備え、第１固定レール１１及び第３固定レール４３を第２固定レール１２から分離させることで、これらの第１固定レール１１及び第３固定レール４３に少数の多軸ヘッド２１，２２を残し、これらの多軸ヘッド２１，２２の一つを所定加工位置にインデックステーブル２８により移動させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、多軸ヘッド交換式工作機械の改良に関するものである。

従来の多軸ヘッド交換式工作機械として、複数のギャングヘッド（多軸ヘッド）を備え、これらのギャングヘッドをインデックステーブルにそれぞれ係合させて環状レール上を移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６３−１１４８０７号公報

特許文献１のＦＩＧ．２に示される通り、多軸工作機械３０は、上下に配置した環状レール４０ａ，４０ｂに多軸ヘッドとしてのギャングヘッド４２ａ〜４２ｄを移動自在に取付け、これらのギャングヘッド４２ａ〜４２ｄを、環状レール４０ａの上方に配置したインデックステーブル４４に係合させ、回転駆動源４６によりインデックステーブル４４を回転させて、ギャングヘッド４２ａ〜４２ｄを回転させ、治具台９０に載せたワークＷにギャングヘッド４２ａ〜４２ｄのうちの１台を臨ませることにより、ワークＷを加工するギャングヘッド４２ａ〜４２ｄを順次交換する。

ギャングヘッド４２ａ〜４２ｄは、多数の工具を備えるために重量であり、ギャングヘッド４２ａ〜４２ｄを回転させて所定角度位置に移動させる場合に、ギャングヘッド４２ａ〜４２ｄの台数が多くなれば、それだけ重量も増加するから、インデックステーブル４４の回転速度を小さくしなければならない。回転速度が小さくなれば、各ギャングヘッド４２ａ〜４２ｄでワークＷを加工する間隔も長くなり、生産能力の低下を招く。

本発明の目的は、多軸ヘッド交換式工作機械による生産能力を向上させることにある。

請求項１に係る発明は、インデックス駆動源を有する本体部と、この本体部を囲む環状レールと、この環状レールに移動自在に取付けるとともに、インデックス駆動源により駆動されるインデックステーブルに係止自在とした複数の多軸ヘッドと、これらの多軸ヘッドから選択した一つの多軸ヘッドに備える複数の工具を駆動するために多軸ヘッドに着脱自在とした加工ユニットとを備えた多軸ヘッド交換式工作機械において、本体部を、第１本体部と、この第１本体部に設けた駆動源により第１本体部と相対移動自在とした第２本体部とから構成し、環状レールを、第１本体部に取付けた第１固定レールと、第２本体部に取付けた第２固定レールと、加工ユニットに取付けた第３固定レールとに分割自在に連結し、インデックステーブルに、それぞれの多軸ヘッドに係止離間自在な複数の係止部材を備え、第１本体部の上部にインデックステーブルを回転自在に取付け、複数の係止部材のうちの一部を同時に多軸ヘッドに係止離間自在とするカム機構を含む係止部材作動手段を備え、第１固定レール及び第３固定レールを第２固定レールから分離させることで、これらの第１固定レール及び第３固定レールに少数の多軸ヘッドを残し、これらの多軸ヘッドの一つを所定加工位置にインデックステーブルにより移動させることを特徴とする。

第１本体部と第２本体部とを相対移動させ、第１固定レールと第２固定レールとを分離して複数の多軸ヘッドを第１固定レール側と第２固定レール側とに分け、例えば、第１固定レール側の多軸ヘッドを加工ユニットで駆動する。

第１固定レール側の多軸ヘッドは台数が少なくなるから重量が小さくなり、これらの多軸ヘッドをインデックステーブルに係止してインデックス駆動源で駆動するときに、第１固定レール上の多軸ヘッドの移動を速めることが可能になる。

請求項２に係る発明は、第１本体部の環状レールの内側に、一端を支軸に揺動自在に取付けるとともに他端に第１カム溝を有する第１カム部材を含み且つ可動レールを外側部に備える拡開部材と、第１本体部の中央部近傍に設けたブラケット部材と、このブラケット部材に一つの頂点を揺動自在に取付けるとともに他の二つの頂点にそれぞれ第１・第２軸部材を設け且つこの第１軸部材を拡開部材の第１カム溝に移動自在に挿入したほぼ三角形状のリンクプレートと、を備え、第２本体部の環状レールの内側に、第１本体部と第２本体部とが相対移動する方向に延びるストレート溝部及びこのストレート溝部からブラケット部材側に接近するように第２本体部の中央側に屈曲した屈曲溝部からなるほぼＬ字形状の第２カム溝が形成され且つこの第２カム溝にリンクプレートの第２軸部材が移動自在に挿入された第２カム部材を備え、第１本体部と第２本体部とを近接させて第１固定レールと第２固定レールとを連結したときには、第２軸部材が第２カム部材のストレート溝部内に位置して可動レールが第１本体部内に格納され、第１本体部と第２本体部とを相対移動させて第１固定レールと第２固定レールとを離したときには、第２軸部材が第２カム部材の屈曲溝部内へ移動して、第１軸部材がブラケット部材を支点にして外側方へスイングし、第１カム部材が支軸を中心にして拡開するように外側方へスイングすることで可動レールが第１固定レールの延長上に移動することを特徴とする。

第１本体部と第２本体部とが近接して第１固定レールと第２固定レールとが連結したときには、リンクプレートの第２軸部材が第２カム部材のストレート溝部内に位置し、リンクプレートの第１軸部材は第１カム部材の第１カム溝内に位置し、この第１カム部材を含む拡開部材の外側部に備える可動レールは第１本体部内に格納される。

第１本体部と第２本体部とが相対移動してリンクプレートの第２軸部材が第２カム部材のストレート溝部内を移動するときには、ストレート溝部が第１本体部と第２本体部とが相対移動する方向に延びるから、リンクプレートの第２軸部材は第１本体部上で静止した状態にあり、ブラケット部材に対してリンクプレートはスイングしないから、リンクプレートに第１軸部材を介して連結した拡開部材もスイングしない。

第１本体部と第２本体部とが相対移動して第１固定レールと第２固定レールとが離れ、リンクプレートの第２軸部材が、第２カム部材のストレート溝部からブラケット部材側に接近するように第２本体部の中央側に屈曲した屈曲溝部内へ移動するときには、第２軸部材は第２本体部の中央側に移動するので、リンクプレートの第１軸部材はブラケット部材を支点にして第２本体部の外側方へスイングする。従って、第１軸部材に連結した第１カム部材は支軸を中心にして第２本体部の外側方へスイングし、このカム部材を含む拡開部材は拡開するように外側方へスイングするため、可動アームは外側方へ移動し、第１固定レールに連結して第１固定レールの延長部材となる。

請求項３に係る発明は、第１本体部の環状レールの内側に、一端を支軸に揺動自在に取付けるとともに可動レールを外側部に有する拡開部材を備え、第１本体部と第２本体部とを近接させて第１固定レールと第２固定レールとを連結したときには、可動レールが第１本体部内に格納され、第１本体部と第２本体部とが相対移動して第１固定レールと第２固定レールとが離れたときには、可動レールが第１固定レールの延長上に移動し、可動レールの移動は、拡開部材を、駆動源による第１本体部と第２本体部との相対移動を動力として揺動させることにより行うことを特徴とする。

駆動源により第１本体部と第２本体部とを相対移動させ、この相対移動を動力として拡開部材を揺動させて、拡開部材の外側部に有する可動レールを、第１本体部内の格納状態から第１固定レールの延長上に移動させる。

請求項１に係る発明では、環状レールを、第１本体部に取付けた第１固定レールと、第２本体部に取付けた第２固定レールと、加工ユニットに取付けた第３固定レールとに分割自在に連結し、インデックステーブルに、それぞれの多軸ヘッドに係止離間自在な複数の係止部材を備え、第１本体部の上部にインデックステーブルを回転自在に取付け、複数の係止部材のうちの一部を同時に多軸ヘッドに係止離間自在とするカム機構を含む係止部材作動手段を備えたので、第１本体部と第２本体部とを相対移動させて第１固定レールと第２固定レールとを分離したときには、第１固定レール及び第３固定レールには少数の多軸ヘッドが残るため、多軸ヘッドの総重量が軽減され、多軸ヘッドの移動速度を高めることができる。従って、多軸ヘッドの所定位置への位置決めの時間を短縮することができ、サイクルタイムを短縮することができて、生産能力を向上させることができる。

請求項２に係る発明では、第１固定レールと第２固定レールとを分離しても、第１固定レールの延長上に可動レールを配置するので、第１固定レール側の多軸ヘッドの移動範囲を確保することができる。

請求項３に係る発明では、第１本体部と第２本体部との相対移動を動力として、可動レールを移動させるので、第１本体部に設けた駆動源以外に、特別に独立して可動レール移動用動力源を必要とせず、簡便且つ軽量な装置となる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の斜視図であり、多軸ヘッド交換式工作機械１０は、Ｘ軸方向に第１固定レール１１（アッパ第１固定レール１１ａとこのアッパ第１固定レール１１ａの下方に設けたロア第１レール１１ｂとからなる。）と第２固定レール１２（アッパ第２固定レール１２ａとこのアッパ第２固定レール１２ａの下方に設けたロア第２レール１２ｂとからなる。）とに分割可能な環状レール１３（アッパ環状レール１３ａとこのアッパ環状レール１３ａの下方に設けたロア環状レール１３ｂとからなる。）に複数の多軸ヘッド（ギャングヘッドとも呼ばれる。）２１〜２６を移動自在に取付け、第１固定レール１１と第２固定レール１２とを連結した際には、環状レール１３の上方中央に設けたインデックステーブル２８を回転駆動源３１により回転駆動することで多軸ヘッド２１〜２６を環状レール１３に沿って移動させ、第１固定レール１１と第２固定レール１２とを分離した際には、第１固定レール１１側に位置する、例えば、多軸ヘッド２１，２２を第１固定レール１１及びこの第１固定レール１１に連結した可動レール３３（アッパ可動レール３３ａとこのアッパ可動レール３３ａの下方に設けたロア可動レール３３ｂとからなる。詳細は後述する。）上で移動させ、これらの多軸ヘッド２１，２２のうちの１台、例えば、多軸ヘッド２１を加工ユニット３５に連結し、この加工ユニット３５に設けた駆動源（不図示）の動力で多軸ヘッド２１に備える複数の回転工具（説明の都合上、回転工具の一部に符号３６〜３８を記す。）を駆動し、図示せぬ治具台に載せたワークを加工するものである。

図２は本発明に係る加工ユニットを説明する斜視図であり、加工ユニット３５は、回転工具を駆動させる駆動源３９を備え、基台４１に設けたＸ軸方向に延びるレール４１ａ，４１ａに移動自在に取付けたものであり、基台４１の後部に取付けた回転駆動源４２によりボールねじ４５を回転させることでこのボールねじ４５にねじ結合するナット部材４６を備える加工ユニット３５をＸ軸方向に移動させる。

また、加工ユニット３５は、第１レール１１（図１参照）に連結されるとともに環状レール１３（図１参照）の一部を構成する第３固定レール４３を支持するために上部に左右一対のアッパシリンダ装置４７Ａ，４７Ｂ、下部に左右一対のロアシリンダ装置４８Ａ，４８Ｂを備える。

第３固定レール４３は、アッパ第３固定レール４３ａとこのアッパ第３固定レール４３ａの下方に設けたロア第３固定レール４３ｂとからなり、アッパシリンダ装置４７Ａ，４７Ｂに備えるロッド５１，５１の先端にアッパ第３固定レール４３ａを取付け、ロアシリンダ装置４８Ａ，４８Ｂに備えるロッド５２，５２の先端にロア第３固定レール４３ｂを取付ける。

図３は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の断面図であり、多軸ヘッド交換式工作機械１０は、基台４１と、この基台４１に設けた本体部６１と、この本体部６１に設けた環状レール１３と、この環状レール１３に移動自在に取付けた多軸ヘッド２１〜２６（多軸ヘッド２１のみ示す。）と、これらの多軸ヘッド２１〜２６を移動させるために本体部６１の上部に設けたインデックス機構６２と、前述の加工ユニット３５とからなる。

本体部６１は、ワークを載せる治具台側（図の左方）に位置する第１本体部６５と、基台４１に移動自在に取付けた第２本体部６６とからなる。
第１本体部６５は、前述の第１固定レール１１と、内部に加工ユニット３５を収納するとともに上部にインデックス機構６２を設けたかまくら形のハウジング６８と、回転駆動源７１を支持する駆動源支持部７２とを備え、基台４１に固定した部分である。

第２本体部６６は、上部に第２固定レール１２を取付け、下部にナット部材７３を取付けたものであり、このナット部材７３を第１本体部６５側の回転駆動源７１に取付けたボールねじ７４にねじ結合することで、回転駆動源７１を作動させてボールねじ７４を回転させたときにナット部材７３を介して第２本体部６６を第１本体部６５に対してＸ軸方向に移動させる。

インデックス機構６２は、ハウジング６８の天井部６８ａに取付けた回転駆動源３１と、天井部６８ａに軸部（不図示）を介して回転自在に取付けるとともに回転駆動源３１によって回転駆動されるインデックステーブル２８と、このインデックステーブル２８を多軸ヘッド２１〜２６に係止する係止機構７６とからなる。この係止機構７６については後で詳述する。

図４は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の平面図であり、第１本体部６５に対して第２本体部６６を離れる方向に移動させ、第１本体部６５側の第１固定レール１１と、第２本体部６６側の第２固定レール１２とを分離した状態を示す。なお、多軸ヘッド２１〜２６の回転工具は省略する（以下同じ）。

第１本体部６５側は、第１固定レール１１及び第３固定レール４３に多軸ヘッド２１，２２が残り、これらの多軸ヘッド２１，２２の上部中央に設けたそれぞれの被係止片８１をインデックス機構６２の係止機構７６で係止し、多軸ヘッド２１，２６を所定位置に位置決めした状態にあり、多軸ヘッド２１は加工位置にある。
係止機構７６は、多軸ヘッド２１，２２のそれぞれの被係止片８１を係止する係止部材７８，７９を備える。

また、第２本体部６６側は、第２固定レール１２の所定位置に多軸ヘッド２３〜２６が固定された状態にある。なお、８３，８４は一対のレールであり、第２本体部６６が移動するためのものである。

図中の８７，８７，８８，８８（符号８７，８７のみ示す。符号８８については図３参照。）は、多軸ヘッド２１〜２６をそれぞれ環状レール１３及び可動レール３３に懸架するためのアーム部である（アーム部８７，８７はアッパ環状レール１３ａ及びアッパ可動レール３３ａ側、アーム部８８，８８はロア環状レール１３ｂ及びロア可動レール３３ｂ側にそれぞれ設けた部材である。）。

図５は図４の５矢視図であり、第１本体部６５の駆動源支持部７２に回転駆動源７１を取付け、第１本体部６５に取付けたレール８３，８４にそれぞれ滑り部材８６を移動自在に嵌合させ、これらの滑り部材８６，８６に第２本体部６６を取付けたことを示す。

図６は本発明に係る係止機構の平面図であり、係止機構７６は、ハウジング６８の天井部６８ａ（図３参照）の中央に取付けた軸部材９１と、この軸部材９１で回転自在に支持した多角形状の係止カム部材９２と、この係止カム部材９２の各頂点に接近するように形成した円弧状のカム溝９２ａ〜９２ｄ内にそれぞれ設けたピン９４〜９７と、これらのピン９４〜９７に一端を連結するとともにハウジング６８に突出形成した凸部９８の溝９８ａに移動自在に挿入したロッド部材１０１〜１０４と、これらのロッド部材１０１〜１０４のそれぞれの他端に設けた鉤部１０１ａ〜１０４ａに一端を係合させるとともに他端に多軸ヘッド２１〜２６（図１参照）の被係止片８１に係止する係止用切欠き１０６ｂ〜１０９ｂを形成した係止部材１０６〜１０９と、係止カム部材９２を回転させる駆動力を発生させるためにハウジング６８の外壁に設けたブラケット部６８ｂに一端を揺動自在に取付けるとともに他端を係止カム部材９２に取付ブラケット１１２を介して取付けたカム駆動シリンダ装置１１３と、係止カム部材９２の回転を規制するストッパ部材１１４とからなる。

カム溝９２ａ〜９２ｄは、一端９２ｅが軸部材９１に近く、他端９２ｆ（この図でピン９４〜９７が位置する側である。）が一端９２ｅよりも軸部材９１から遠くなるように形成した部分である。

以上の係止カム部材９２及びピン９４〜９７はカム機構１１１を構成する部材であり、係止機構７６から係止部材１０６〜１０９を除いたものは、係止部材作動機構１１５を構成するものである。

係止部材１０６〜１０９は、図３に戻って、ロッド部材１０１〜１０４（ロッド部材１０２のみ示す。）の鉤部１０１ａ〜１０４ａ（鉤部１０２ａのみ示す。）に掛ける鉤部１０６ａ〜１０９ａ（鉤部１０７ａのみ示す。）を備え、インデックステーブル２８の下部に移動自在に取付けたものである。

図６において、カム駆動シリンダ装置１１３は、シリンダ部１１６と、このシリンダ部１１６に作用させた油圧でシリンダ部１１６から出入りするロッド部材１１７とからなる。ここで、１２１，１２２は左右一対のアッパ第１固定レール１１ａ，１１ａを支持するためにハウジング６８から延ばした腕部である。なお、左右一対のロア第１固定レール１１ｂ，１ｂ（図２参照）を支持する腕部は省略する。

図７は本発明に係る第２本体部の要部を示す平面図であり、第２本体部６６は、隣り合う多軸ヘッド２３，２４の第２固定レール１２上の移動をロックする移動ロック機構１３１を設けたものである。

移動ロック機構１３１は、多軸ヘッド２３，２４のアーム部８７，８７，８８，８８（符号８７のみ示す。）に設けたインナサイドローラ部材１３３に係合する係合凹部１３４ａ，１３４ａを形成したロックプレート１３４を備える。

インナサイドローラ部材１３３は、アッパ第２固定レール１２ａ及びロア第２固定レール１２ｂ（図１参照）のそれぞれの内周面を転がることで多軸ヘッド２３，２４を第２固定レール１２に移動自在に取付けるものであり、他の多軸ヘッド２１，２２，２５，２６（図４参照）の端部にも備える。

また、図中の１３５はアーム部８７，８７，８８，８８に設けたアッパローラ部材であり、アッパ第２固定レール１２ａ及びロア第２固定レール１２ｂのそれぞれの上面を転がることで多軸ヘッド２３，２４を第２固定レール１２に移動自在に取付けるものである。このアッパローラ部材１３５は、他の多軸ヘッド２１，２２，２５，２６の端部にも備える。

また、多軸ヘッド２１〜２６は、アッパ第２固定レール１２ａ及びロア第２固定レール１２ｂのそれぞれの外周面を転がることで多軸ヘッド２３，２４を第２固定レール１２に移動自在に取付けるアウタサイドローラ部材（不図示）を備える。

これらのインナサイドローラ部材１３３、アッパローラ部材１３５、アウタサイドローラ部材及びアーム部８７，８７，８８，８８は、環状レール１３に多軸ヘッド２１〜２６を移動自在に懸架する懸架機構１３０を構成するものであり、この懸架機構１３０は、多軸ヘッド２１〜２６のそれぞれに備える。

上記したように、移動ロック機構１３１を設けることで、インデックス機構６２によって多軸ヘッド２３，２４及び多軸ヘッド２５，２６（図１参照）が係止されていないときに、多軸ヘッド２３，２４，２５，２６の第２固定レール１２上での移動を防止して所定位置に停止させておくことができる。

図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る移動ロック機構の説明図であり、（ａ），（ｂ）共に図７の８−８線断面図に相当するものである。
（ａ）において、移動ロック機構１３１は、ロックプレート１３４と、このロックプレート１３４を上下動させるために第２本体部６６の枠体６６ａに取付けたシリンダ装置１３６と、ロックプレート１３４の上限位置と下限位置とを検出するために枠体６６ａにＬ字形ブラケット１３７を介して取付けた位置検出センサ１４１，１４２と、ロックプレート１３４の移動をガイドするガイドロッド（不図示）とからなる。

シリンダ装置１３６は、シリンダ部１４４と、このシリンダ部１４４に供給した油圧によりシリンダ部１４４から出入りするロッド部材１４５とからなり、ロッド部材１４５の先端にナット部材１４６〜１４８でロックプレート１３４を取付けたものである。

図では、ロックプレート１３４が上限に位置し、係合凹部１３４ａ，１３４ａ（一方の符号１３４ａのみ示す。）がインナサイドローラ部材１３３，１３３（一方の符号１３３のみ示す。）に係合した状態にある。

（ｂ）は、シリンダ装置１３６が作動し、ロックプレート１３４が下降して下限に位置する状態を示す。これにより、移動ロック機構１３１によるインナサイドローラ部材１３３，１３３（一方の符号１３３のみ示す。）のロックが解除される。

図９は本発明に係る可動レールを駆動する可動レール駆動機構を示す平面図であり、可動レール３３を駆動する可動レール駆動機構１５０は、ハウジング６８に取付けた一対の左駆動機構１５１及び右駆動機構１５２からなり、これらの左駆動機構１５１と右駆動機構１５２とは中心線１５３に対して対称であり、基本構造は同一であるため、以降は右駆動機構１５２のみ説明する。

右駆動機構１５２は、ハウジング６８の腕部１２２に取付けた支軸１５５と、この支軸１５５に一端をスイング自在に取付けるとともに他端にコ字形状の第１カム部材１５６を取付け且つ可動レール３３（即ち、アッパ可動レール３３ａ及びロア可動レール３３ｂ（図１参照））を外側部に備えた拡開部材１５７と、ハウジング６８の側壁６８ｃに取付けたブラケット部材１５８と、このブラケット部材１５８に設けた支軸１６１に一つの頂点１６６ａ近傍をスイング自在に取付けるとともに他の二つの頂点１６６ｂ，１６６ｃ近傍にそれぞれ第１軸部材１６３及び第２軸部材１６４を取付け且つ第１軸部材１６３を拡開部材１５７のカム部材１５６に設けた第１カム溝１５６ａに移動自在に挿入した三角形状のリンクプレート１６６と、第２本体部６６の枠体６６ａに取付けられるとともに第２カム溝１６７ａが形成され且つこの第２カム溝１６７ａ内にリンクプレート１６６の第２軸部材１６４が移動自在に挿入されたほぼＬ字形状の第２カム部材１６７とからなる。
図９から分かる通り、第２カム溝１６７ａは、第２カム部材１６７の外形と同様なほぼＬ字形状の溝である。

アッパ可動レール３３ａは、円弧形状の部材であり、アッパ第１固定レール１１ａの延長上に位置することでアッパ第１固定レール１１ａと共に円の一部を構成する。
ロア可動レール３３ｂは、円弧形状の部材であり、ロア第１固定レール１１ｂの延長上に位置することでロア第１固定レール１１ｂと共に円の一部を構成する。
カム部材１５６の第１カム溝１５６ａは、支軸１５５から見て拡開部材１５７の他端向き、即ち遠心方向にストレートに設けた部分である。
拡開部材１５７及びリンクプレート１６６は、第１本体部６５を構成する部材である。

第２カム部材１６７の第２カム溝１６７ａは、中心線１５３と平行に延びるストレート溝部１６７ｂと、このストレート溝部１６７ｂの一端側でブラケット部材１５８に近接するように中心線１５３側に屈曲した屈曲溝部１６７ｃとからなり、この屈曲溝部１６７ｃの端部に第２軸部材１６４が移動したときに、アッパ可動レール３３ａ及びロア可動レール３３ｂはアッパ第１固定レール１１ａ及びロア第１固定レール１１ｂのそれぞれの延長上に移動する。

第１本体部６５側の支軸１５５の軸心とブラケット部材１５８の支軸１６１の軸心とを通る直線１７０は中心線１５３に平行であり、図では、第２軸部材１６４の軸心も直線１７０上に位置する。

図中の１１ｃ，１１ｃはアッパ第１固定レール１１ａ及びロア第１固定レール１１ｂのそれぞれの端面、１２ｃ，１２ｃは円弧形状としたアッパ第２固定レール１２ａ及びロア第２固定レール１２ｂのそれぞれの端面であり、第２本体部６６が第１本体部６５に移動したときに、端面１１ｃ，１１ｃに端面１２ｃ，１２ｃがそれぞれ連結する。

以上に述べた多軸ヘッド交換式工作機械１０の各部の作用を次に説明する。
図１０は本発明に係る係止機構の作用を示す作用図である。
図６の状態から図１０に示すように、カム駆動シリンダ装置１１３を作動させてロッド部材１１７を伸ばすと、係止カム部材９２が軸部材９１を中心にして時計回りに回転し、カム溝９２ａ〜９２ｄに挿入したピン９４〜９７がそれぞれカム溝９２ａ〜９２ｄの他端９２ｆから一端９２ｅに移動するため、ロッド部材１０１〜１０４はピン９４〜９７の移動に伴って軸部材９１に近づくように移動し、ロッド部材１０１〜１０４に連結した係止部材１０６〜１０９が多軸ヘッド２３〜２６（図４参照）の被係止片８１から外れる。

図１１は本発明に係る可動レール駆動機構の作用を示す第１作用図である。
第１本体部６５に第２本体部６６を近接させて、第１固定レール１１に第２固定レール１２を連結した状態を示す。

拡開部材１５７の第１カム溝１５６ａ及びリンクプレート１６６の第１軸部材１６３の軸心は直線１７０上に位置し、リンクプレート１６６の第２軸部材１６４は第２カム部材１６７のストレート溝部１６７ｂの端部に位置する。

図１２は本発明に係る可動レール駆動機構の作用を示す第２作用図である。
第１本体部６５に対して第２本体部６６が中心線１５３の延びる方向であって第１本体部６５から離れる方向に移動し始めると、リンクプレート１６６の第２軸部材１６４は、第２カム部材１６７の中心線１５３と平行なストレート溝部１６７ｂ内を移動する。従って、リンクプレート１６６はスイングせず、拡開部材１５７もスイングせず、静止したままの状態である。

図１３は本発明に係る可動レール駆動機構の作用を示す第３作用図である。
第１本体部６５に対して第２本体部６６が中心線１５３の延びる方向であって第１本体部６５から離れる方向に移動し続け、リンクプレート１６６の第２軸部材１６４が、第２カム部材１６７のストレート溝部１６７ｂから屈曲溝部１６７ｃ内へ移動すると、第２軸部材１６４は中心線１５３側に近づくから、スイングプレート１６６は、矢印Ａで示すように、ブラケット部材１５８の支軸１６１を中心にして時計回りにスイングし、スイングプレート１６６の第１軸部材１６３の移動に伴って、拡開部材１５７が、矢印Ｂで示すように、支軸１５５を中心にして反時計回りにスイングする。

第１本体部６５に対して第２本体部６６が更に離れるように移動すれば、リンクプレート１６６の第２軸部材１６４は屈曲溝部１６７ｃの端部側に移動するため、リンクプレート１６６が更に矢印Ａの向きにスイングし、拡開部材１５７は更に矢印Ｂの向きにスイングして、図９に示した状態となる。即ち、可動レール３３が第１固定レール１１に連結する。

以上に述べた多軸ヘッド交換式工作機械１０の多軸ヘッド２１〜２６の割出し及び交換を以下に順に説明する。
図１４（ａ），（ｂ）は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第１作用図である。
（ａ）において、第１固定レール１１と第２固定レール１２とを連結した状態で、インデックス機構６２により、例えば、多軸ヘッド２１〜２６（位置の把握を容易にするためにそれぞれの多軸ヘッド２１〜２６に１〜６の番号を付けた。）のうちの多軸ヘッド２１を中心線１５３上に移動させ、この位置から加工ユニットとともに矢印Ｃの方向に前進させ、ワークＷの加工を行う。ワークＷの加工が終了したら、多軸ヘッド２１を元の位置に後退させ、多軸ヘッド２３〜２６のうちの少なくとも１台を交換するためにインデックス機構６２により多軸ヘッド２１〜２６を環状レール１３上で、矢印Ｄで示すように、反時計回りに移動させる。このとき、インデックス機構６２の係止部材７８，７９，１０６〜１０９で多軸ヘッド２１〜２６のそれぞれの被係止片８１を係止した状態にある。

（ｂ）は、多軸ヘッド２１〜２６が、（ａ）に示した位置に対して、隣り合う多軸ヘッドのなす角度の半分、即ち３０°だけ移動した状態を示す。
この状態で、第２固定レール１２側に位置する多軸ヘッド２３〜２６が第２固定レール１２上で移動しないように、多軸ヘッド２３，２４を一方の移動ロック機構１３１でロックし、多軸ヘッド２５，２６を他方の移動ロック機構１３１でロックする。なお、アーム部８７については、説明に必要な部分のみ図示し、他は省略した（以下同じ）。

図１５（ａ），（ｂ）は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第２作用図である。
（ａ）において、係止機構７６（図６参照）を作動させ、係止部材１０６〜１０９による多軸ヘッド２３〜２６の被係止片８１の係止を解除する。なお、係止部材７８，７９と多軸ヘッド２１，２２の被係止片８１とは係止した状態にある。

ここで、被係止片８１の係止を解除しても、多軸ヘッド２３〜２６は移動ロック機構１３１，１３１でロックされているため、第２固定レール１２上を移動することはない。
次に、矢印Ｅで示す向きに第２本体部６６を第１本体部６５に対して移動させる。

（ｂ）は第２本体部６６の移動後の状態である。第２本体部６６の移動に伴って、第１本体部６５の内側に格納してあった可動レール３３（クロスハッチングを施した部分である。）が第１固定レール１１の延長上に移動する。

図１６（ａ），（ｂ）は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第３作用図である。
（ａ）において、係止機構７６（図６参照）を作動させ、係止部材１０６〜１０９を突出させる。これは、係止部材１０６〜１０９を突出させないと、インデックス機構６２が作動しない、即ち、インデックステーブル２８が回転しないからであり、例えば、第１固定レール１１と第２固定レール１２とを連結した状態で、多軸ヘッド２３〜２６の被係止片８１に係止部材１０６〜１０９が係止されないでインデックステーブル２８が回転した場合に、インデックステーブル２８と多軸ヘッド２３〜２６との位置関係が異なってしまうのを防止する。次に、インデックス機構６２を作動させて、多軸ヘッド２１，２２を、矢印Ｆに示すように、反時計回りに回転させる。

（ｂ）において、多軸ヘッド２２を中心線１５３上に移動させ、この位置から加工ユニットとともに矢印Ｇの方向に前進させ、ワークＷの加工を行う。
多軸ヘッド２２でワークＷを加工中に、多軸ヘッド２３〜２６のうちの少なくとも１台を第２固定レール１２から外して、別の多軸ヘッドに交換し、回転工具の段取り替えをする。

多軸ヘッド２２によるワークＷの加工が終了したら、多軸ヘッド２２を元の位置に後退させる。この後は、次に多軸ヘッド２１を中心線１５３上に移動させ、前述と同様にワークＷの加工を行ってもよいし、図１６（ａ）→図１５（ｂ）→図１５（ａ）→図１４（ｂ）というような工程を経て、図１４（ａ）に戻ってもよい。

以上の図１、図３及び図４に示したように、本発明は第１に、インデックス駆動源としての回転駆動源３１を有する本体部６１と、この本体部６１を囲む環状レール１３（図１１参照）と、この環状レール１３に移動自在に取付けるとともに、回転駆動源３１により駆動されるインデックステーブル２８に係止自在とした複数の多軸ヘッド２１〜２６と、これらの多軸ヘッド２１〜２６から選択した一つの多軸ヘッド２１に備える複数の工具としての回転工具３６〜３８を駆動するために多軸ヘッド２１に着脱自在とした加工ユニット３５とを備えた多軸ヘッド交換式工作機械１０において、本体部６１を、第１本体部６５と、この第１本体部６５に設けた回転駆動源７１により第１本体部６５に対して相対移動自在とした第２本体部６６とから構成し、環状レール１３を、第１本体部６５に取付けた第１固定レール１１と、第２本体部６６に取付けた第２固定レール１２と、加工ユニット３５に取付けた第３固定レール４３とに分割自在に連結し、インデックステーブル２８に、それぞれの多軸ヘッド２１〜２６に係止離間自在な複数の係止部材７８，７９，１０６〜１０９を備え、第１本体部６５の上部にインデックステーブル２８を回転自在に取付け、複数の係止部材７８，７９，１０６〜１０９のうちの一部である係止部材１０６〜１０９を同時に多軸ヘッド２３〜２６に係止離間自在とするカム機構１１１（図６参照）を含む係止部材作動手段としての係止部材作動機構１１５（図６参照）を備え、第１固定レール１１及び第３固定レール４３を第２固定レール１２から分離させることで、これらの第１固定レール１１及び第３固定レール４３に少数の多軸ヘッド２１，２２を残し、これらの多軸ヘッド２１，２２の一つを所定加工位置にインデックステーブル２８により移動させることを特徴とする。

環状レール１３を、第１本体部６５に取付けた第１固定レール１１と、第２本体部６６に取付けた第２固定レール１２と、加工ユニット３５に取付けた第３固定レール４３とに分割自在に連結し、インデックステーブル２８に、それぞれの多軸ヘッド２１〜２６に係止離間自在な複数の係止部材７８，７９，１０６〜１０９を備え、第１本体部６５の上部にインデックステーブル２８を回転自在に取付け、複数の係止部材７８，７９，１０６〜１０９のうちの一部の係止部材１０６〜１０９を同時に多軸ヘッド２３〜２６に係止離間自在とするカム機構１１１を含む係止部材作動機構１１５を備えたので、第１本体部６５と第２本体部６６とを相対移動させて第１固定レール１１と第２固定レール１２とを分離したときには、第１固定レール１１及び第３固定レール４３には少数の多軸ヘッド２１，２２が残るため、インデックステーブル２８上の多軸ヘッド２１，２２の総重量が軽減され、多軸ヘッド２１，２２の移動速度を高めることができる。従って、多軸ヘッド２１，２２の所定位置への位置決めの時間を短縮することができ、サイクルタイムを短縮することができて、生産能力を向上させることができる。

本発明は第２に、図４及び図９に示したように、第１本体部６５の環状レール１３の内側に、一端を支軸１５５にスイング自在に取付けるとともに他端に第１カム溝１５６ａを有する第１カム部材１５６を含み且つ可動レール３３を外側部に備える拡開部材１５７と、第１本体部６５の中央部近傍に設けたブラケット部材１５８と、このブラケット部材１５８に一つの頂点１６６ａ近傍をスイング自在に取付けるとともに他の二つの頂点１６６ｂ，１６６ｃ近傍にそれぞれ第１軸部材１６３、第２軸部材１６４を設け且つこの第１軸部材１６３を拡開部材１５７の第１カム溝１５６ａに移動自在に挿入したほぼ三角形状のリンクプレート１６６と、を備え、第２本体部６６の環状レール１３の内側に、第１本体部６５と第２本体部６６とが相対移動する方向に延びるストレート溝部１６７ｂ及びこのストレート溝部１６７ｂからブラケット部材１５８側に接近するように第２本体部６６の中央側に屈曲した屈曲溝部１６７ｃからなるほぼＬ字形状の第２カム溝１６７ａが形成され且つこの第２カム溝１６７ａにリンクプレート１６６の第２軸部材１６４が移動自在に挿入された第２カム部材１６７を備え、第１本体部６５と第２本体部６６とを近接させて第１固定レール１１と第２固定レール１２とを連結したときには、第２軸部材１６４が第２カム部材１６７のストレート溝部１６７ｂ内に位置して可動レール３３が第１本体部６５内に格納され、第１本体部６５と第２本体部６６とを相対移動させて第１固定レール１１と第２固定レール１２とを離したときには、第２軸部材１６４が第２カム部材１６７の屈曲溝部１６７ｃ内へ移動して、第１軸部材１６３がブラケット部材１５８を支点にして外側方へスイングし、第１カム部材１５６が支軸１５５を中心にして拡開するように外側方へスイングすることで可動レール３３が第１固定レール１１の延長上に移動することを特徴とする。

第１固定レール１１と第２固定レール１２とを分離しても、第１固定レール１１の延長上に可動レール３３を配置するので、第１固定レール１１側の多軸ヘッド２１，２２の移動範囲を確保することができる。

本発明は第３に、第１本体部６５の環状レール１３の内側に、一端を支軸１５５に揺動自在に取付けるとともに可動レール３３を外側部に有する拡開部材１５７を備え、第１本体部６５と第２本体部６６とを近接させて第１固定レール１１と第２固定レール１２とを連結したときには、可動レール３３が第１本体部６５内に格納され、第１本体部６５と第２本体部６６とが相対移動して第１固定レール１１と第２固定レール１２とが離れたときには、可動レール３３が第１固定レール１１の延長上に移動し、可動レール３３の移動は、拡開部材１５７を、回転駆動源７１による第１本体部６５と第２本体部６６との相対移動を動力として揺動させることにより行うことを特徴とする。

第１本体部６５と第２本体部６６との相対移動を動力として、可動レール３３を移動させるので、第１本体部６５に設けた回転駆動源７１以外に、特別に独立して可動レール移動用動力源を必要とせず、簡便且つ軽量な装置となる。

尚、本実施形態では、図４に示したように、環状レール１３上に多軸ヘッド２１〜２６を６台懸架したが、これに限らず、環状レール１３上に多軸ヘッドを３台〜５台、あるいは、更に多く懸架してもよい。

本発明の多軸ヘッド交換式工作機械は、多軸ヘッドを移動させる環状レールを分割式としたものに好適である。

本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の斜視図である。 本発明に係る加工ユニットを説明する斜視図である。 本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の断面図である。 本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の平面図である。 図４の５矢視図である。 本発明に係る係止機構の平面図である。 本発明に係る第２本体部の要部を示す平面図である。 本発明に係る移動ロック機構の説明図である。 本発明に係る可動レールを駆動する可動レール駆動機構を示す平面図である。 本発明に係る係止機構の作用を示す作用図である。 本発明に係る可動レール駆動機構の作用を示す第１作用図である。 本発明に係る可動レール駆動機構の作用を示す第２作用図である。 本発明に係る可動レール駆動機構の作用を示す第３作用図である。 本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第１作用図である。 本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第２作用図である。 本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第３作用図である。

符号の説明

１０…多軸ヘッド交換式工作機械、１１…第１固定レール、１２…第２固定レール、１３…環状レール、２１〜２６…多軸ヘッド、２８…インデックステーブル、３１…インデックス駆動源（回転駆動源）、３３…可動レール、３５…加工ユニット、３６〜３８…工具（回転工具）、４３…第３固定レール、６１…本体部、６５…第１本体部、６６…第２本体部、７１…駆動源（回転駆動源）、７８，７９，１０６〜１０９…係止部材、１１１…カム機構、１１５…係止部材作動手段（係止部材作動機構）、１５５…支軸、１５６…第１カム部材、１５６ａ…第１カム溝、１５７…拡開部材、１５８…ブラケット部材、１６３…第１軸部材、１６４…第２軸部材、１６６…リンクプレート、１６６ａ，１６６ｂ，１６６ｃ…頂点、１６７…第２カム部材、１６７ａ…第２カム溝、１６７ｂ…ストレート溝部、１６７ｃ…屈曲溝部。

Claims (3)

1. インデックス駆動源を有する本体部と、
   この本体部を囲む環状レールと、
   この環状レールに移動自在に取付けるとともに、前記インデックス駆動源により駆動されるインデックステーブルに係止自在とした複数の多軸ヘッドと、
   これらの多軸ヘッドから選択した一つの多軸ヘッドに備える複数の工具を駆動するために前記多軸ヘッドに着脱自在とした加工ユニットとを備えた多軸ヘッド交換式工作機械において、
   前記本体部は、第１本体部と、この第１本体部に設けた駆動源により第１本体部と相対移動自在とした第２本体部とからなり、
   前記環状レールは、前記第１本体部に取付けた第１固定レールと、前記第２本体部に取付けた第２固定レールと、前記加工ユニットに取付けた第３固定レールとに分割自在に連結にされ、
   前記インデックステーブルは、それぞれの前記多軸ヘッドに係止離間自在な複数の係止部材を備え、
   前記第１本体部は、上部に前記インデックステーブルを回転自在に取付け、複数の前記係止部材のうちの一部を同時に前記多軸ヘッドに係止離間自在とするカム機構を含む係止部材作動手段を備え、
   前記第１固定レール及び第３固定レールを前記第２固定レールから分離させることで、これらの第１固定レール及び第３固定レールに少数の多軸ヘッドを残し、これらの多軸ヘッドの一つを所定加工位置に前記インデックステーブルにより移動させることを特徴とする多軸ヘッド交換式工作機械。
2. 前記第１本体部は、前記環状レールの内側に、
   一端を支軸に揺動自在に取付けるとともに他端に第１カム溝を有する第１カム部材を含み且つ可動レールを外側部に備える拡開部材と、
   前記第１本体部の中央部近傍に設けたブラケット部材と、
   このブラケット部材に一つの頂点を揺動自在に取付けるとともに他の二つの頂点にそれぞれ第１・第２軸部材を設け且つこの第１軸部材を前記拡開部材の前記第１カム溝に移動自在に挿入したほぼ三角形状のリンクプレートと、を備え、
   前記第２本体部は、前記環状レールの内側に、前記第１本体部と前記第２本体部とが相対移動する方向に延びるストレート溝部及びこのストレート溝部から前記ブラケット部材側に接近するように前記第２本体部の中央側に屈曲した屈曲溝部からなるほぼＬ字形状の第２カム溝が形成され且つこの第２カム溝に前記リンクプレートの前記第２軸部材が移動自在に挿入された第２カム部材を備え、
   前記第１本体部と前記第２本体部とを近接させて前記第１固定レールと前記第２固定レールとを連結したときには、前記第２軸部材が前記第２カム部材のストレート溝部内に位置して前記可動レールが第１本体部内に格納され、
   前記第１本体部と前記第２本体部とが相対移動して前記第１固定レールと前記第２固定レールとが離れたときには、前記第２軸部材が前記第２カム部材の屈曲溝部内へ移動して、前記第１軸部材がブラケット部材を支点にして外側方へスイングし、第１カム部材が前記支軸を中心にして拡開するように外側方へスイングすることで前記可動レールが前記第１固定レールの延長上に移動することを特徴とした請求項１記載の多軸ヘッド交換式工作機械。
3. 前記第１本体部は、前記環状レールの内側に、
   一端を支軸に揺動自在に取付けるとともに可動レールを外側部に有する拡開部材を備え、
   前記第１本体部と前記第２本体部とを近接させて前記第１固定レールと前記第２固定レールとを連結したときには、前記可動レールが第１本体部内に格納され、
   前記第１本体部と前記第２本体部とが相対移動して前記第１固定レールと前記第２固定レールとが離れたときには、前記可動レールが前記第１固定レールの延長上に移動し、
   前記可動レールの移動は、前記拡開部材を、前記駆動源による前記第１本体部と前記第２本体部との相対移動を動力として揺動させることにより行うことを特徴とする請求項１記載の多軸ヘッド交換式工作機械。

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