JP2538644Y2 - 工作機械の多軸ヘッド交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、工作機械の多軸ヘッド
交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被加工物に対して複数種類の
ドリル加工などを連続して行う工作機械においては、各
種多軸ヘッド（ドリルヘッド）を択一的に選択して主軸
ユニットに着脱することにより交換できるように構成さ
れている。しかして、多軸ヘッドや治具交換部品たる治
具プレートは個々に主軸ユニットや治具に取付けられ、
多軸ヘッドの運搬作業などはチェンブロックやフォーク
リフトなどを用いて行われている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上述の如く
多軸ヘッドや治具プレートを個々に主軸ユニットや治具
に取付ける方法は、主軸ユニットと多軸ヘッドとの位置
合せが難しく、段取り作業が面倒であるため、段取り作
業に長時間を要し、多軸ヘッドを迅速に交換することが
できないという欠点を有していた。しかも、チェンブロ
ックやフォークリフトが必要となるから、設備費が嵩
み、経済的にも不利であった。

【０００４】本考案はこのような実状に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、治具プレートの多軸ヘッド
と治具本体に対する取り合いが容易となり、段取り時間
を短縮させることが可能な工作機械の多軸ヘッド交換装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するために本考案においては、機械本体上の送
りユニットに軸方向へ移動可能に設けられる主軸ユニッ
トと、該主軸ユニットの駆動ヘッドに着脱自在に装着さ
れる多軸ヘッドと、前記主軸ユニットに関連して機械本
体および運搬台車の上に配置される交換用の多軸ヘッド
とをそれぞれ備え、前記主軸ユニットの多軸ヘッドと前
記機械本体上又は運搬台車上の交換用の多軸ヘッドとを
択一的に選択して交換する際、前記多軸ヘッドに治具交
換部品を取付けた状態で、前記主軸ユニットの多軸ヘッ
ドを前記駆動ヘッドの軸方向に対して直交する方向に移
動させ、前記駆動ヘッドと位置合わせしてクランプする
ことにより着脱するようにした工作機械の多軸ヘッド交
換装置において、前記交換用の多軸ヘッドに、非使用時
に工具軸と平行な方向へ伸縮自在なガイドロッドを設
け、該ガイドロッドの先端で前記治具交換部品の治具プ
レートを保持し、前記駆動ヘッドに結合している多軸ヘ
ッドの工具と対向する位置に前記治具プレートを位置決
めして、クランプする機構を有する治具本体を配設し、
前記送りユニットの移動と前記ガイドロッドの伸縮とに
よって前記治具本体への治具プレートの着脱を行うよう
に構成している。

【０００６】

【作用】本考案に係る工作機械の多軸ヘッド交換装置で
は、交換用の多軸ヘッドに、非使用時に工具軸と平行な
方向へ伸縮自在なガイドロッドを設け、該ガイドロッド
の先端で治具交換部品の治具プレートを保持し、駆動ヘ
ッドに結合している多軸ヘッドの工具と対向する位置に
治具プレートを位置決めして、クランプする機構を有す
る治具本体を配設し、送りユニットの移動とガイドロッ
ドの伸縮とによって治具本体への治具プレートの着脱を
行うように構成しているため、多軸ヘッドと治具プレー
トとを組み合わせて交換する構成ながら、多軸ヘッドと
治具本体に対して治具プレーを容易に取り合うことが可
能となる。

【０００７】

【実施例】以下、本考案を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

【０００８】図１〜図５は本考案の一実施例を示すもの
で、図において１は被加工物Ｗに対して複数種類の多軸
ドリル加工を同時に行う多軸ヘッド交換式の工作機械で
あり、この工作機械１は、機械本体２上の送りユニット
３に固定され、該送りユニット３にて機械本体２上を軸
方向へ移動可能に設けられる主軸ユニット４と、該主軸
ユニット４に着脱自在に装着される第１多軸ヘッド５
と、主軸ユニット４に関連して機械本体２および運搬台
車６の上に配置される交換用の第２および第３多軸ヘッ
ド７，８とをそれぞれ備え、これら多軸ヘッド５，７，
８はほぼ同様の構造であり、被加工物Ｗに応じて択一的
に選択して交換するように構成されている。

【０００９】上記主軸ユニット４は駆動ヘッド９および
駆動モータ１０からなり、駆動ヘッド９には多軸ヘッド
５，７，８を載置するテーブル１１が形成されている。
また、駆動ヘッド９内には、駆動軸（主軸）１２が伝達
機構１３を介して接続された駆動モータ１０により回転
自在に配設されている。そして、駆動軸１２の前端側に
は駆動クラッチ１４が設けられており、この駆動クラッ
チ１４は、クラッチレバー１５の回動操作により回転駆
動させたクラッチアーム１６を介して継続され、これに
より多軸ヘッド５内の従動軸（図示せず）は駆動軸１２
と着脱自在に連結されるようになっている。なお、図３
において１７はアームロックピンである。

【００１０】また、駆動ヘッド９の内部には、多軸ヘッ
ド５を位置決めする位置決めピン１８が主軸ユニット４
の軸方向（移動方向）に沿って設けられており、その先
端は多軸ヘッド５を装着した状態で多軸ヘッド５との結
合面９ａより突出すべく配置されている。このため、位
置決めピン１８の基端には油圧シリンダ１９が配設さ
れ、該油圧シリンダ１９を作動させることにより位置決
めピン１８が軸方向に沿って移動可能に設けられてい
る。

【００１１】一方、上記第１多軸ヘッド５における駆動
ヘッド９との結合面５ａ側には、位置決めピン１８と係
合するピン穴２０が設けられており、該ピン穴２０は位
置決めピン１８の先端が挿入できる大きさに形成されて
いる。また、第１多軸ヘッド５の前面５ｂ側には、被加
工物Ｗの複数箇所に所定の穴明け加工を行う多軸ドリル
２１が回転自在に取付けられており、該多軸ドリル２１
は図示しない従動軸によって回転するように構成されて
いる。そして、この従動軸は駆動クラッチ１４を介して
駆動軸１２に連結され、当該駆動軸１２によって回転駆
動させられる。

【００１２】また、多軸ヘッド５の上下部には、治具交
換部品たる治具プレート２２を取付けるためであって、
多軸ドリル２１の軸方向と平行な方向へ伸縮自在なガイ
ドロッド２３が軸方向に沿って移動可能に設けられてお
り、治具プレート２２の取付け時にはガイドロッド２３
が第１多軸ヘッド５の前面５ｂより引き出せるように構
成されている。しかして、ガイドロッド２３の前端に
は、ネジ穴２４を有する小径部２５が形成されており、
小径部２５を治具プレート２２のパイロット孔２６内に
嵌入し、ボルト２７をワッシャ２８を介してネジ穴２４
に螺入することによって治具プレート２２がガイドロッ
ド２３に締付け固定されるようになっている。また、ガ
イドロッド２３の後端には、ストッパピン２９と係合す
る周溝３０が形成されており、該ストッパピン２９はス
プリング３１の弾撥力によりガイドロッド２３の径方向
へ向って常時付勢されている。

【００１３】さらに、上記主軸ユニット４を構成する駆
動ヘッド９の結合面９ａと第１多軸ヘッド５の結合面５
ａには、これら両ヘッド９，５を結合するヘッドクラン
プ３２が上下左右の４ヶ所に配設されており、該ヘッド
クランプ３２は、駆動ヘッド９側に設けられるクランプ
フック３３と、第１多軸ヘッド５側に設けられるクラン
ププレート３４とを備えている。クランプフック３３
は、主軸ユニット４の移動方向に沿って設けられてお
り、先端は第１多軸ヘッド５を装着した状態で該第１多
軸ヘッド５との結合面９ａより突出すべく配置されてい
る。このため、クランプフック３３の基端には油圧シリ
ンダ３５が配設され、該油圧シリンダ３５を作動させる
ことによりクランプフック３３が軸方向に沿って移動可
能に設けられている。そして、クランプフック３３の先
端外周面には、径方向へ延びる断面コ字状の凹部３６が
設けられており、該凹部３６がクランププレート３４と
係合しうる大きさに形成されている。

【００１４】第１多軸ヘッド５の結合面５ａには、クラ
ンプフック３３と対応して凹溝３７が主軸ユニット４の
移動方向に対し直交する方向に沿って設けられ、該凹溝
３７内にクランプフック３３の先端が収納されるように
なっている。しかして、クランププレート３４が凹溝３
７に沿って固設され、その一部が凹溝３７内に突出すべ
く径方向に配置されている。また、クランププレート３
４の外側面は、第１多軸ヘッド５の結合面５ａと面一に
なるように配設されている。

【００１５】一方、上記主軸ユニット４および第１多軸
ヘッド５の前方に位置する機械本体２上には、治具プレ
ート取付面３８ａおよびワーク取付面３８ｂを有し、か
つ駆動ヘッド９に結合している多軸ヘッド５の多軸ドリ
ル２１と対応する位置に位置決めして、クランプする機
構を有する治具本体３８が立設されており、この治具本
体３８に治具プレート２２および被加工物Ｗがクランプ
装置（図示せず）を用いて固定されるようになってい
る。そして、さらに治具本体３８の前方側には、被加工
物Ｗを治具本体３８まで搬送するコンベア３９が設けら
れている。

【００１６】また、機械本体２上には、送りユニット３
を間に置いて搬送手段４０およびガイドレール４１が左
右両側に配設されており、これら搬送手段４０およびガ
イドレール４１は主軸ユニット４の軸方向に対して直交
する方向に沿って設けられている。さらに、運搬台車６
上にも搬送手段４２が機械本体２上の搬送手段４０と同
様に設けられており、運搬台車６の高さは機械本体２と
同一に形成されている。

【００１７】しかして、多軸ヘッド５，７，８の下面に
は、ガイドレール４１と係合するガイド溝４３，４４，
４５がそれぞれ軸方向と直交する方向に沿って形成され
ており、多軸ヘッド５，７，８はガイド溝４３，４４，
４５によってガイドレール４１に案内されつつ搬送手段
４０上を移動するように構成されている。なお、図にお
いて４６は第１および第３多軸ヘッド５，８の移動を阻
止する第１ストッパ部材、４７は第２多軸ヘッド７の移
動を阻止する第２ストッパ部材である。

【００１８】また、使用頻度の高い第１および第２多軸
ヘッド５，７は、シフト操作のみで駆動ヘッド９に着脱
できるように機械本体２上に設置され、使用頻度の低い
第３多軸ヘッド８は運搬台車６上に設置され、当該運搬
台車６より載せたり機械本体２から降したりする作業を
含めて着脱することになる。そして、交換用の第２およ
び第３多軸ヘッド７，８は、治具プレート２２をセット
した状態で配置されており、非使用時においてこの治具
プレート２２はボルト２７でガイドロッド２３に締付け
固定されている。さらに、機械本体２上の第１および第
２多軸ヘッド５，７は、ヘッド移動止めピン４８によっ
て機械本体２から落下しないように固定されている。

【００１９】また、上記駆動ヘッド９のテーブル１１の
上面には、フリーベアリング４９を有する複数の支持台
５０が配設されており、これら支持台５０によって多軸
ヘッド５，７，８がテーブル１１上を円滑に移動せきる
ように構成されている。一方、多軸ヘッド５，７，８の
片側側面には、これら多軸ヘッド５，７，８を移動させ
るときに使用する一対の把手５１，５２，５３がそれぞ
れ前後に間隔を置いて取付けられている。

【００２０】いま、別種の被加工物Ｗを穴明け加工する
にあたり、第１多軸ヘッド５と第３多軸ヘッド８とを交
換する場合、まず２本のガイドロッド２３を第１多軸ヘ
ッド５の前面５ｂより一杯に引き出し、送りユニット３
を作動させて第１多軸ヘッド５と駆動ヘッド９を共に前
進させる。すると、ガイドロッド２３の小径部２５は治
具プレート２２のパイロット孔２６内に嵌入するため、
ガイドロッド２３と治具プレート２２とは互いに連結さ
れる。なお、第１多軸ヘッド５を送り過ぎたときは、ガ
イドロッド２３がその分だけ縮むことになる。

【００２１】次いで、治具プレート２２を固定している
クランプ装置（図示せず）を作動させて治具プレート２
２に対するクランプを解除する。そして、再び送りユニ
ット３を作動させて第１多軸ヘッド５と駆動ヘッド９を
共に後退させると、治具プレート２２も一緒に付いて来
るから、ボルト２７をネジ穴２４に螺入して治具プレー
ト２２をガイドロッド２３に締付け固定し、該ガイドロ
ッド２３を第１多軸ヘッド５内に押し込んで縮め、スト
ッパピン２９と係合させて固定する。なお、この作業は
これ以降いつでも良い。

【００２２】続いて、クラッチレバー１５を手動で回動
操作して駆動軸１２を後退させ、駆動クラッチ１４を切
る。また、油圧シリンダ１９を作動させて位置決めピン
１８を後退させると共に、油圧シリンダ３５を作動させ
てクランプフック３３を前進させ、ヘッドクランプ３２
による第１多軸ヘッド５と駆動ヘッド９とのクランプを
解除する。しかる後、図２においてＡ位置にする第１多
軸ヘッド５を主軸ユニット４の軸方向に対して直交する
方向に手で移動させ、Ｂ位置の搬送手段４０を経て、予
めＣ位置に設置された空状態の運搬台車６上に搬送手段
４２を介して載置する。そして、図示しないヘッド移動
止めピンによって第１多軸ヘッド５を運搬台車６に固定
し、作業者がこの運搬台車６を保管場所まで運搬する。

【００２３】次に、第３多軸ヘッド８を載せた運搬台車
６をＣ位置まで運搬して設置する。そして、図示しない
ヘッド移動止めピンを取外し、上記した手順と逆の操作
で第３多軸ヘッド８をＡ位置にある駆動ヘッド９のテー
ブル１１まで移動させ、クランプフック３３の先端を凹
溝３７内に挿入し、凹部３６を介してクランプフック３
３とクランププレート３４とを係合させると共に、駆動
ヘッド９の結合面９ａに密着させる。この状態で、位置
決めピン１８を油圧シリンダ１９にて前進させてピン穴
２０に挿入することにより第３多軸ヘッド８を位置決め
すると共に、クランプフック３３を油圧シリンダ３５に
て後退させ、ヘッドクランプ３２のクランプ作用により
第３多軸ヘッド８を駆動ヘッド９に装着する。そして、
駆動軸１２をクラッチレバー１５にて前進させ、駆動ク
ラッチ１４をかみ合せて従動軸（図示せず）と接続す
る。

【００２４】続いて、ガイドロッド２３を一杯に引き出
し、ボルト２７を治具プレート２２およびガイドロッド
２３から取外す。この状態で、第３多軸ヘッド８を送り
ユニット３により前進させて治具プレート２２を治具本
体３８の取付面３８ａに合せ、当該治具プレート２２を
クランプ装置（図示せず）にて治具本体３８に固定す
る。その後、送りユニット３を後退させると、第３多軸
ヘッド８のみが後退するため、ヘッド交換作業は終了
し、工作機械１は使用可能となり、多軸ドリル２１によ
って被加工物Ｗを穴明け加工できる状態になる。

【００２５】また、第１多軸ヘッド５と第２多軸ヘッド
７とを交換する場合も、上記手順とほぼ同じ操作で行わ
れる。但し、このヘッド交換では、Ａ位置の第１多軸ヘ
ッド５を機械本体２上のＢ位置に移動させ、Ｄ位置にあ
る第２多軸ヘッド７をＡ位置に移動させることになる。

【００２６】以上、本考案の一実施例につき述べたが、
本考案は既述の実施例に限定されるものではなく、本考
案の技術的思想に基づいて各種の変形および変更が可能
である。

【００２７】例えば、既述の実施例において、ヘッドク
ランプ３２はクランプフック３３およびクランププレー
ト３４によって構成されているが、多軸ヘッド５，７，
８を駆動ヘッド９に迅速かつ確実にクランプできれば、
他の構造のものでもよい。

【００２８】

【考案の効果】以上の如く、本考案に係る工作機械の多
軸ヘッド交換装置は、機械本体上の送りユニットに軸方
向へ移動可能に設けられる主軸ユニットと、該主軸ユニ
ットの駆動ヘッドに着脱自在に装着される多軸ヘッド
と、前記主軸ユニットに関連して機械本体および運搬台
車の上に配置される交換用の多軸ヘッドとをそれぞれ備
え、前記主軸ユニットの多軸ヘッドと前記機械本体上又
は運搬台車上の交換用の多軸ヘッドとを択一的に選択し
て交換する際、前記多軸ヘッドに治具交換部品を取付け
た状態で、前記主軸ユニットの多軸ヘッドを前記駆動ヘ
ッドの軸方向に対して直交する方向に移動させ、前記駆
動ヘッドと位置合わせしてクランプすることにより着脱
するようにしたものであって、前記交換用の多軸ヘッド
に、非使用時に工具軸と平行な方向へ伸縮自在なガイド
ロッドを設け、該ガイドロッドの先端で前記治具交換部
品の治具プレートを保持し、前記駆動ヘッドに結合して
いる多軸ヘッドの工具と対向する位置に前記治具プレー
トを位置決めして、クランプする機構を有する治具本体
を配設し、前記送りユニットの移動と前記ガイドロッド
の伸縮とによって前記治具本体への治具プレートの着脱
を行うように構成したので、多軸ヘッドと治具プレート
とを組み合わせて交換する構成ながら、多軸ヘッドと治
具本体に対して治具プレーを容易に取り合うことがで
き、これにより段取り作業が簡単となり、被加工物に対
応させて多軸ヘッドを容易勝つ確実に交換することがで
き、段取り時間の短縮によって作業能率の向上が図れ
る。

【００２９】また、本考案の多軸ヘッド交換装置では、
多軸ヘッドの運搬などにあたりチェンブロックやフォー
クリフト等が不要となり、これら運搬手段を廃止できる
ため、設備費を大幅に低減させることができ、経済的に
有利である。しかも、治具交換部品を取付けたまま交換
用の多軸ヘッドを運搬台車に設置しているため、これら
部品を一括して保管することが可能となり、保管スペー
スを削減できると共に、ヘッド交換ミスを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る工作機械の多軸ヘッド
交換装置を示す側面図である。

【図２】上記工作機械の多軸ヘッド交換装置を示す平面
図である。

【図３】上記工作機械の主軸ユニットを構成する駆動ヘ
ッドを示す断面図である。

【図４】上記工作記載の多軸ヘッドを示す側面図であ
る。

【図５】上記工作機械の多軸ヘッドを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 工作機械 ２ 機械本体 ３ 送りユニット ４ 主軸ユニット ５，７，８ 多軸ヘッド ６ 運搬台車 ９ 駆動ヘッド １１ テーブル １８ 位置決めピン １９ 油圧シリンダ ２０ ピン穴 ２２ 治具プレート ２３ ガイドロッド ２４ ネジ穴 ２５ 小径部 ２６ パイロット孔 ２７ ボルト ３２ ヘッドクランプ ３３ クランプフック ３４ クランププレート ３５ 油圧シリンダ ３６ 凹部 ３７ 凹溝 ３８ 治具本体 ４０，４２ 搬送手段 ４１ ガイドレール ４３，４４，４５ ガイド溝 ４９ ベアリング ５０ 支持台 ５１，５２，５３ 把手

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械本体上の送りユニットに軸方向へ移
   動可能に設けられる主軸ユニットと、該主軸ユニットの
   駆動ヘッドに着脱自在に装着される多軸ヘッドと、前記
   主軸ユニットに関連して機械本体および運搬台車の上に
   配置される交換用の多軸ヘッドとをそれぞれ備え、前記
   主軸ユニットの多軸ヘッドと前記機械本体上又は運搬台
   車上の交換用の多軸ヘッドとを択一的に選択して交換す
   る際、前記多軸ヘッドに治具交換部品を取付けた状態
   で、前記主軸ユニットの多軸ヘッドを前記駆動ヘッドの
   軸方向に対して直交する方向に移動させ、前記駆動ヘッ
   ドと位置合わせしてクランプすることにより着脱するよ
   うにした工作機械の多軸ヘッド交換装置において、前記
   交換用の多軸ヘッドに、非使用時に工具軸と平行な方向
   へ伸縮自在なガイドロッドを設け、該ガイドロッドの先
   端で前記治具交換部品の治具プレートを保持し、前記駆
   動ヘッドに結合している多軸ヘッドの工具と対向する位
   置に前記治具プレートを位置決めして、クランプする機
   構を有する治具本体を配設し、前記送りユニットの移動
   と前記ガイドロッドの伸縮とによって前記治具本体への
   治具プレートの着脱を行うように構成したことを特徴と
   する工作機械の多軸ヘッド交換装置。