JP2783501B2 - 多軸ヘッド型工作機械 - Google Patents

多軸ヘッド型工作機械

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JP2783501B2 JP30807693A JP30807693A JP2783501B2 JP 2783501 B2 JP2783501 B2 JP 2783501B2 JP 30807693 A JP30807693 A JP 30807693A JP 30807693 A JP30807693 A JP 30807693A JP 2783501 B2 JP2783501 B2 JP 2783501B2
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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備
え、任意の一の多軸ヘッドを加工位置に配設して駆動ユ
ニットの作用下に前記一の多軸ヘッドに設けられた複数
の工具を駆動するように構成された多軸ヘッド型工作機
械に関する。
【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備え、
任意の一の多軸ヘッドを加工位置に配設して加工作業を
行うように構成されたものが知られている。ところが、
通常、これらの多軸ヘッドは、水平面内で循環搬送され
るために、装置全体が相当に大型化するという不具合が
あった。
【0003】そこで、例えば、実公昭58−52003
号公報に開示されているように、水平方向から45°傾
斜した支持軸を介して回転可能なターレットヘッドを有
するとともに、このターレットヘッドに設けられた各工
具ヘッド載置台に多軸ヘッドが装着され、前記ターレッ
トヘッドを所定の角度だけ回転させて一の多軸ヘッドを
加工姿勢である水平姿勢に位置決めする一方、他の多軸
ヘッドを交換姿勢である鉛直姿勢に位置決めするように
構成された装置が知られている。
【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、多軸ヘッドが、ターレットヘッドの回転
作用下に水平方向から鉛直上方向に指向する姿勢に順次
配置されている。このため、加工時に発生する切屑や切
削液が加工中の多軸ヘッドに付着すると、加工作業終了
後にこの多軸ヘッド内に前記切屑や切削液が進入するお
それがある。工具回転中では、温度上昇に伴って多軸ヘ
ッドの内圧が上がっているが、回転停止によってこの内
圧が下がり、外部のスピンドル周辺に付着している切削
液がこのスピンドルのシール部から内部に吸引され易い
からである。これにより、多軸ヘッド内の潤滑油に切削
液が混在する等の問題が指摘されている。
【0005】さらに、多軸ヘッドの各工具に切屑が付着
し易くなり、この状態で加工作業に使用されると、前記
切屑に起因して加工不良が惹起されてしまう。
【0006】しかも、被加工物を保持する治具テーブル
がコラム上で水平面に沿って往復移動するように構成さ
れている。従って、切屑や切削液がこの治具テーブル上
に付着するとともに、リニアガイドやロータリテーブル
内の摺動部位に前記切削液が進入し、潤滑液に悪影響を
及ぼすという問題がある。
【0007】本発明はこの種の問題を解決するためのも
のであり、装置全体の省スペース化が容易に遂行される
とともに、多軸ヘッドおよび治具テーブル等に切屑や切
削液が付着することを有効に阻止することが可能な多軸
ヘッド型工作機械を提供することを目的とする。
【0008】
【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、コラムと、多数の工具を装着した複数
の多軸ヘッドを、上下に平行に配設された固定ガイド部
材と前記固定ガイド部材の加工位置側の端部同士を連結
しかつ水平方向に進退可能な可動ガイド部材とに沿って
循環搬送するとともに、前記コラムに支持される環状搬
送手段と、前記可動ガイド部材に対応して前記コラムに
設けられ、該可動ガイド部材に保持された前記多軸ヘッ
ドを位置決め保持するとともに、該多軸ヘッドの複数の
工具を回転駆動させる駆動ユニットと、前記コラムの側
面に水平方向に対して進退可能に配設される治具テーブ
ルと、前記治具テーブルに設けられ、被加工物を取り付
ける取付治具と、を備えることを特徴とする。
【0009】また、前記コラムの両側面に、前記環状搬
送手段と前記駆動ユニットと前記治具テーブルとが、そ
れぞれ対称に設けられることが好ましい。
【0010】さらにまた、前記治具テーブルが、前記取
付治具を備えた回転台と、前記回転台を回転駆動するた
めの駆動モータと、を備えることが好ましい。
【0011】
【作用】上記の本発明に係る多軸ヘッド型工作機械で
は、複数の多軸ヘッドが上下に平行に配設された固定ガ
イド部材および可動ガイド部材に沿って、すなわち鉛直
面に沿って循環搬送されるため、前記多軸ヘッド配置用
のスペースが横方向に広がることがなく、前記工作機械
全体の省スペース化が容易に遂行される。さらに、加工
作業後の多軸ヘッドは、可動ガイド部材から下方に配設
されている固定ガイド部材側に移動されるため、工具が
下方に指向する。このため、加工中に多軸ヘッドに付着
した切屑や切削液は、自重により落下してこの多軸ヘッ
ドから確実に除去されて前記多軸ヘッドの内部に進入す
ることがない。しかも、治具テーブルがコラムの側面に
進退可能に配設されるため、この治具テーブルに切屑や
切削液が付着することを有効に阻止することができる。
【0012】また、駆動ユニットと治具テーブルとが同
一のコラムに設けられている。従って、加工時に供給さ
れる切削液による冷却作用を介して前記駆動ユニットと
前記治具テーブルとの相対位置が変化することがなく、
被加工物に対する加工作業を、常時高精度に遂行するこ
とが可能になる。
【0013】さらにまた、治具テーブルに取付治具を備
えた回転台とこの回転台を回転駆動するための駆動モー
タとが設けられており、前記取付治具に保持された被加
工物を所望の姿勢に容易に変換することができる。
【0014】
【実施例】本発明に係る多軸ヘッド型工作機械について
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。
【0015】図1乃至図3において、参照数字10は、
本発明の第1の実施例に係る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1
4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前記コラム12に支持される環状搬
送手段18と、前記コラム12に設けられ、加工姿勢で
ある水平姿勢に保持される一の多軸ヘッド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を一体
的に回転駆動させる駆動ユニット20と、前記コラム1
2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。
【0016】図1に示すように、コラム12が載置され
る基台26は、このコラム12の下部側を囲繞する枠体
28を有し、この枠体28の底部に前記コラム12から
駆動ユニット20側に向かって下方に傾斜する傾斜面3
0が設けられる。傾斜面30は、環状搬送手段18の下
方で終端しており、この終端部に近接して排液受部32
が配置される。
【0017】図4乃至図6に示すように、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34に、環状搬送手段18を構成する
互いに平行な上側固定レール(固定ガイド部材)36
a、36bと、下側固定レール(固定レール部材)38
a、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)の端部同士を連結しかつ水平方向に進退可能な円
弧状の可動レール(可動ガイド部材)40a、40bが
配設される。上側固定レール36a、36bと下側固定
レール38a、38bと可動レール40a、40bのそ
れぞれ対向する鉛直面には、ガイド溝42a、42bと
ガイド溝44a、44bとガイド溝46a、46bが形
成される。上側固定レール36a、36bの矢印A2
の端縁部には、所定の長さにわたって上部を切り欠いて
切欠部位48a、48bが設けられる(図4および図5
参照)。
【0018】図5に示すように、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50が装着され、この回転駆動源50に軸方
向を交差させて回転軸52が連結される。この回転軸5
2は、図4に示すように、取付部材54a、54bに回
転自在に支持されており、前記回転軸52にスプロケッ
ト56a、56bが固着される。スプロケット56a、
56bには、チェーン58a、58bが係合するととも
に、このチェーン58a、58bが、取付部材54a、
54bおよび膨出部34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
60a、60bに保持される。チェーン58a、58b
は、連結板61を介して互いに連結されており、このチ
ェーン58a、58b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62a、62b
が装着される(図5参照)。
【0019】図6に示すように、膨出部34の先端面の
四隅に、位置決めクランプ手段64を構成する位置決め
用座66が設けられ、各座66にクランプ穴68が形成
される。クランプ穴68内には、多軸ヘッド16に設け
られた後述するプルスタッド94を保持する機構が設け
られており、その詳細な説明は省略する。
【0020】図7に示すように、駆動ユニット20は、
可動レール40a、40bを水平方向に進退変位させる
ためのシリンダ部72を備え、このシリンダ部72を構
成するリング状ピストン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が固定され、この連結板76に可動レール4
0a、40bが固着されるとともに、前記連結板76に
は、膨出部34内に摺動可能なそれぞれ一対のガイドバ
ー78a、78bが設けられる(図8参照)。
【0021】膨出部34には、シリンダ部72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82に中間軸84が連結される。中間軸84にスプ
ラインクラッチ86がばね88を介して進退自在に設け
られる。膨出部34は、スプラインクラッチ86の両側
にかつチェーン58a、58bの搬送ローラ62a、6
2bに対応して仮位置決めピン90a、90bが固着さ
れ、この仮位置決めピン90a、90bの先端部は縮径
している。
【0022】図6および図8に示すように、多軸ヘッド
16を構成するハウジング92の底部四隅には、膨出部
34の各クランプ穴68に挿入されるプルスタッド94
が設けられ、この底部に、上側固定レール36a、36
b、下側固定レール38a、38bおよび可動レール4
0a、40bのガイド溝42a、42b、44a、44
bおよび46a、46bに係合するそれぞれ一対のガイ
ドローラ96a、96bが回転自在に装着される。
【0023】各ガイドローラ96a、96aの間および
各ガイドローラ96b、96bの間には、チェーン58
a、58bの搬送ローラ62a、62bを把持するとと
もに仮位置決めピン90a、90bに係合する一対の爪
部材からなるフック部材98a、98bが固着される。
ハウジング92の底部略中心には、スプライン付回転軸
100が配設され、このスプライン付回転軸100は、
スプラインクラッチ86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。
【0024】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110a、110bが配設され、下方のガイドレ
ール110bに近接して回転駆動源112が装着され
る。回転駆動源112には、矢印A方向に延びるボール
ねじ114が連結され、このボールねじ114が、治具
テーブル22に設けられたナット部材116に噛合す
る。
【0025】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118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120を
備え、この取付板部120に被加工物Wが位置決め保持
される。
【0026】図2に示すように、基台26上には、環状
搬送手段18と平行にストック手段130が配設され
る。このストック手段130は、複数の多軸ヘッド16
を循環搬送するものであり、その構成は環状搬送手段1
8と同様であってその詳細な説明は省略する。
【0027】ストック手段130の多軸ヘッド交換位置
132と、環状搬送手段18を構成する上側固定レール
36a、36bの切欠部位48a、48bとの間には、
多軸ヘッド交換機構140が配設され、この多軸ヘッド
交換機構140は、前記環状搬送手段18の多軸ヘッド
16とストック手段130の多軸ヘッド16を自動的に
交換する機能を有する。
【0028】次に、このように構成される本実施例に係
る多軸ヘッド型工作機械10の動作について説明する。
【0029】まず、ロータリ治具24の取付板部120
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112が駆動されてボー
ルねじ114が回転されると、治具テーブル22がガイ
ドレール110a、110bに沿って矢印A方向に移動
する。また、駆動モータ118が駆動されると、ロータ
リ治具24が回転し、取付板部120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。
【0030】一方、図7に示すように、駆動ユニット2
0を構成する回転駆動源80の作用下に回転軸82を介
して中間軸84が回転されると、スプラインクラッチ8
6に噛合するスプライン付回転軸100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。
【0031】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、位置決めクラ
ンプ手段64によるプルスタッド94の保持が解除され
るとともに、駆動ユニット20を構成するシリンダ部7
2のピストン74が、流体圧を介して、図7中、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40a、40bが、
ガイドバー78a、78bの案内作用下に矢印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。これにより、循
環搬送路が形成される一方、加工姿勢にある多軸ヘッド
16が位置決めクランプ手段64から離脱するととも
に、フック部材98a、98bが仮位置決めピン90
a、90bから離間する。
【0032】そこで、回転駆動源50の作用下に回転軸
52が回転されると、スプロケット56a、56bが、
図4中、矢印B方向に回転してこのスプロケット56
a、56bに係合するチェーン58a、58b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40a、40bに対応し
て配置された時、回転駆動源50の駆動が停止される。
【0033】所望の多軸ヘッド16が可動レール40
a、40bに配置された後、シリンダ部72のピストン
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40a、40bが矢印A2 方向に移
動し、この可動レール40a、40bのガイド溝46
a、46bにガイドローラ96a、96bが係合されて
いる多軸ヘッド16は、矢印A2 方向に移動して、まず
フック部材98a、98bに仮位置決めピン90a、9
0bが挿入されて仮位置決めがなされる(図8参照)。
【0034】多軸ヘッド16が、さらに矢印A2 方向に
移動すると、各プルスタッド94が位置決めクランプ手
段64を構成する各クランプ穴68に挿入され、この位
置決めクランプ手段64が駆動されて前記多軸ヘッド1
6が座66に押圧保持されるとともに、該多軸ヘッド1
6のスプライン付回転軸100がスプラインクラッチ8
6に噛合する。従って、駆動ユニット20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。
【0035】この場合、本実施例では、複数の多軸ヘッ
ド16が、環状搬送手段18を構成する上下に平行な上
側固定レール36a、36bおよび下側固定レール38
a、38bと、これらに連設される可動レール40a、
40bとを介し鉛直面に沿って循環搬送される。このた
め、多軸ヘッド16を水平面に沿って循環搬送する従来
の構成に比べ、この多軸ヘッド16配置用の横方向の占
有スペースが一挙に削減され、工作機械10全体の省ス
ペース化が容易に遂行されるという効果が得られる。
【0036】さらに、加工作業後の多軸ヘッド16は、
可動レール40a、40bから下側固定レール38a、
38b側に移動されるため、この多軸ヘッド16に設け
られている複数の工具14が下方に指向して配置され
る。従って、加工中の多軸ヘッド16に付着した切屑や
切削液は、この多軸ヘッドが下方に指向することによっ
て自重により落下し、前記多軸ヘッド16から確実かつ
容易に除去される。なお、多軸ヘッド16から除去され
た切削液等は、枠体28の傾斜面30の傾斜に沿って排
液受部32に導入される。
【0037】しかも、本実施例では、治具テーブル22
が、コラム12の側面12aに上下方向に固着されたガ
イドレール110a、110bを介して鉛直姿勢に保持
された状態で、水平方向に対し進退可能に配設される。
このため、治具テーブル22やこの治具テーブル22の
摺動部位に切屑や切削液が付着することを有効に阻止す
ることができ、前記治具テーブル22を常時高精度に矢
印A方向に進退させることが可能になるとともに、該治
具テーブル22等の洗浄作業が不要になるという利点が
ある。
【0038】さらにまた、駆動ユニット20と治具テー
ブル22とが、同一のコラム12に設けられている。従
って、加工時に供給される切削液による冷却作用を介し
て駆動ユニット20と治具テーブル22との相対位置が
変化することがなく、被加工物Wに対する加工作業を、
常時高精度に遂行することができるという効果が得られ
る。
【0039】次いで、第2の実施例に係る多軸ヘッド型
工作機械200が、図9に示されている。なお、第1の
実施例に係る工作機械10と同一の構成要素には同一の
参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0040】この工作機械200は、コラム202を備
え、このコラム202の両側面202a、202bにそ
れぞれ外方に突出して膨出部204a、204bが形成
される。この膨出部204a、204bに、それぞれ環
状搬送手段206a、206と駆動ユニット208a、
208bが保持されるとともに、両側面202a、20
2bには、それぞれ治具テーブル210a、210bが
鉛直姿勢に保持されて進退自在に装着される。
【0041】従って、第2の実施例に係る工作機械20
0では、単一のコラム202の両側に環状搬送手段20
6a、206bと駆動ユニット208a、208bと治
具テーブル210a、210bとが設けられており、二
つの被加工物Wに対する加工作業を同時に行うことがで
き、加工作業全体の効率化が容易に遂行されるという効
果がある。しかも、単一のコラム202を用いるだけで
よく、工作機械200の全体構成を有効に小型化するこ
とが可能になる。
【0042】
【発明の効果】本発明に係る多軸ヘッド型工作機械によ
れば、以下の効果乃至利点が得られる。
【0043】複数の多軸ヘッドが、上下に平行に配設さ
れた固定ガイド部材および可動ガイド部材を介して鉛直
面に沿って循環搬送されるため、前記多軸ヘッド配置用
のスペースが横方向に広がることがなく、前記工作機械
全体の省スペース化が容易に遂行される。さらに、加工
作業後の多軸ヘッドは、可動ガイド部材から下方に配設
されている固定ガイド部材側に移動されて下方に指向す
るため、加工中に前記多軸ヘッドに付着した切屑や切削
液は、自重により落下してこの多軸ヘッドから確実かつ
容易に除去される。しかも、治具テーブルがコラムの側
面に鉛直姿勢で水平方向に対して進退可能に配設される
ため、この治具テーブルや摺動部位に切屑や切削液が付
着することを有効に阻止することができる。これによ
り、被加工物に対して、常時、高精度な加工作業を行う
ことが可能になる。
【0044】また、駆動ユニットと治具テーブルとが同
一のコラムに設けられているため、加工時に供給される
切削液による冷却作用を介して前記駆動ユニットと前記
治具テーブルの相対位置が変化することがなく、高精度
な加工作業が確実に遂行される。
【0045】さらにまた、治具テーブルに取付治具を備
えた回転台とこの回転台を回転駆動するための駆動モー
タとが設けられており、前記取付治具に保持された被加
工物を所望の姿勢に容易に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る多軸ヘッド型工作
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】前記工作機械を構成する環状搬送手段および駆
動ユニットの一部断面側面図である。
【図5】前記環状搬送手段および駆動ユニットの平面説
明図である。
【図6】前記環状搬送手段および駆動ユニットの側面説
明図である。
【図7】前記駆動ユニットの要部拡大横断面図である。
【図8】前記駆動ユニットの要部拡大縦断面図である。
【図9】本発明の第2の実施例に係る多軸ヘッド型工作
機械の概略正面図である。
【符号の説明】
10…工作機械 12…コラム 12a…側面 14…工具 16…多軸ヘッド 18…環状搬送
手段 20…駆動ユニット 22…治具テー
ブル 24…ロータリ治具 34…膨出部 36a、36b…上側固定レール 38a、38b
…下側固定レール 40a、40b…可動レール 42a、42b、44a、44b、46a、46b…ガ
イド溝 50…回転駆動源 56a、56b
…スプロケット 58a、58b…チェーン 62a、62b
…搬送ローラ 64…位置決めクランプ手段 72…シリンダ
部 74…ピストン 80…回転駆動
源 86…スプラインクラッチ 90a、90b
…仮位置決めピン 96a、96b…ガイドローラ 98a、98b
…フック部材 100…スプライン付回転軸 130…ストッ
ク手段 200…工作機械 202…コラム 202a、202b…側面 204a、20
4b…膨出部 206a、206…環状搬送手段 208a、20
8b…駆動ユニット 210a、210b…治具テーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23B 39/16 B23Q 3/157 B23Q 1/70

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コラムと、 多数の工具を装着した複数の多軸ヘッドを、上下に平行
    に配設された固定ガイド部材と前記固定ガイド部材の加
    工位置側の端部同士を連結しかつ水平方向に進退可能な
    可動ガイド部材とに沿って循環搬送するとともに、前記
    コラムに支持される環状搬送手段と、 前記可動ガイド部材に対応して前記コラムに設けられ、
    該可動ガイド部材に保持された前記多軸ヘッドを位置決
    め保持するとともに、該多軸ヘッドの複数の工具を回転
    駆動させる駆動ユニットと、 前記コラムの側面に水平方向に対して進退可能に配設さ
    れる治具テーブルと、 前記治具テーブルに設けられ、被加工物を取り付ける取
    付治具と、 を備えることを特徴とする多軸ヘッド型工作機械。
  2. 【請求項2】請求項1記載の工作機械において、前記コ
    ラムの両側面に、前記環状搬送手段と前記駆動ユニット
    と前記治具テーブルとが、それぞれ対称に設けられるこ
    とを特徴とする多軸ヘッド型工作機械。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の工作機械におい
    て、前記治具テーブルは、前記取付治具を備えた回転台
    と、 前記回転台を回転駆動するための駆動モータと、 を備えることを特徴とする多軸ヘッド型工作機械。
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