JP5283684B2 - 加工ラインシステム及び加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の工具を集約した多軸ヘッドにより機械加工を行う加工ラインシステム及び加工方法に関する。

例えば、車両に搭載される部品であるエンジンのシリンダブロックやミッションケース等のワークに対する機械加工では、複数の工具を集約した多軸ヘッド（ギャングヘッドとも呼ばれる）を備える工作機械が用いられることがある。この種の工作機械では、多軸ヘッドの各工具を駆動する動力源となる動力機構を備えた装置本体に対し、多軸ヘッドを着脱可能に構成することで、ワークの種類や加工部位等に応じて多軸ヘッドを容易に交換することができる。

本出願人は、特許文献１において、多軸ヘッドを着脱可能な装置本体と、装置本体の上方に設けられ、交換用の複数の多軸ヘッドを貯留するストッカと、ストッカに貯留された多軸ヘッドを装置本体に対して着脱するための着脱機構とを一体的に配置した構成を提案している。

また、特許文献２及び特許文献３には、装置本体と一体的に多軸ヘッドのストッカを設けた構成、及び、ストッカに貯留した多軸ヘッドを装置本体に対して交換する交換装置を設けた構成が開示されている。

実公昭６３−３１８５２号公報 特開昭６３−２７２４１０号公報 特開昭６３−２９５１０６号公報

上記のような多軸ヘッドを用いた工作機械は、例えば、ワークが順に搬送される１つの加工ラインの周囲に１台又は複数台が設置され、各工作機械によってワークを連続的に加工する加工ラインシステム（トランスファーライン）に適用されることがある。

ところが、上記従来技術に係る工作機械を用いて加工ラインシステムを構築した場合には、ワークを加工する各工作機械（モジュールマシン）がそれぞれストッカ及び着脱装置を備えた構成となる。このため、各工作機械、つまり加工ラインシステム全体の設置スペースが大型化し、システム構成も複雑化することとなり、工作機械の設置数の変更も容易ではない。さらに、各工作機械がそれぞれストッカや着脱機構を備えることから、これらストッカや着脱機構が当該工作機械の加工区内に設置され、そのメンテナンスも煩雑である。

本発明は、上記従来技術に関連してなされたものであり、多軸ヘッドにより機械加工を行う工作機械を用いたシステムの小型化及び簡素化を図ることができる加工ラインシステム及び加工方法を提供することを目的とする。

本発明に係る加工ラインシステムは、複数の工具を集約した多軸ヘッドにより機械加工を行う加工ラインシステムであって、前記多軸ヘッドが着脱可能に搭載されると共に、該多軸ヘッドに設けられた前記工具に対して動力を伝達する動力機構を有する工作機械と、前記工作機械から離間して配置され、前記工作機械への交換用の前記多軸ヘッドを貯留するストッカと、前記多軸ヘッドを前記工作機械に対して着脱する着脱機構を有し、前記多軸ヘッドを前記工作機械と前記ストッカとの間で搬送する搬送台車とを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、交換用の多軸ヘッドを貯留するストッカを工作機械から離間して配置すると共に、これら工作機械とストッカとの間が、多軸ヘッドの工作機械への着脱機構を備えた搬送台車によって間接的に接続される。従って、工作機械の周囲、換言すれば該工作機械の加工区内に、交換用の多軸ヘッドを貯留するスペースや着脱用の装置を設置する必要がないため、該加工区を可及的に小型化（省スペース化）することができる。しかも、ストッカは搬送台車によって多軸ヘッドを搬送可能な位置に設置されればよいことから、その設置自由度が高く、システムの全体構成が一層簡素化される。また、多軸ヘッドの機種数が増加した場合であっても、該増加分の多軸ヘッドはストッカに貯留しておけばよいことから、加工区のスペースが増大することがない。

前記工作機械は、複数の前記多軸ヘッドを旋回可能に支持し、任意の前記多軸ヘッドを前記動力機構に対して割り出し可能なインデックス機構を有する構成とすることにより、例えば、インデックス機構によって所定の多軸ヘッドを着脱機構との交換位相に割り出し、交換作業を行っている際にも、ワークへの加工位相に割り出された多軸ヘッドによって該ワークへの加工を継続することができ、生産効率が高い。

前記工作機械は、複数台設けられ、前記ストッカは、各前記工作機械に対する交換用の複数の前記多軸ヘッドを貯留可能であり、前記搬送台車は、前記ストッカと複数の前記工作機械との間で前記多軸ヘッドを搬送し、各前記工作機械に対して前記多軸ヘッドを着脱可能であってもよい。すなわち、一般に、工作機械を複数台設置した加工ラインシステムでは、各工作機械に対してそれぞれストッカが配設されているため、システム全体の設置スペースが肥大化し、複雑化する傾向にある。これに対して、当該加工ラインシステムでは、着脱機構を搭載した搬送台車を用いたシステム構成により、少なくとも１台のストッカで全ての工作機械に対応することができ、ストッカの設置自由度の向上と、各工作機械の設置スペースの最小化とにより、システムの全体構成を一層小型化及び簡素化することができる。

また、本発明に係る加工方法は、複数の工具を集約した多軸ヘッドによりワークに機械加工を行う加工方法であって、前記多軸ヘッドが着脱可能に搭載されると共に、該多軸ヘッドに連結されることで前記工具に動力を伝達する動力機構を有する工作機械に対して、該工作機械から離間して配置されたストッカに貯留された交換用の前記多軸ヘッドを搬送台車で搬送し、該搬送台車に搭載された着脱機構によって前記多軸ヘッドを前記工作機械に対して装着した後、前記動力機構を駆動して前記多軸ヘッドにより前記ワークを加工することを特徴とする。

このような方法によれば、多軸ヘッドによりワークに機械加工を行う場合に、工作機械から離間して配置されたストッカに貯留された交換用の多軸ヘッドを、該多軸ヘッドの工作機械への着脱機構を備えた搬送台車によって工作機械まで搬送し、着脱する。これにより、ワークの加工条件等に適合した種類の工具を持つ多軸ヘッドを容易に且つ迅速に交換しながら加工を行うことができ、システム構成の簡素化と共に、生産効率の向上を図ることができる。

本発明によれば、交換用の多軸ヘッドを貯留するストッカを工作機械から離間して配置すると共に、これら工作機械とストッカとの間が、多軸ヘッドの工作機械への着脱機構を備えた搬送台車によって間接的に接続される。従って、工作機械の周囲、換言すれば該工作機械の加工区内に、交換用の多軸ヘッドを貯留するスペースや着脱用の装置を設置する必要がないため、該加工区を可及的に小型化することができる。しかも、ストッカは搬送台車によって多軸ヘッドを搬送可能な位置に設置されればよいことから、その設置自由度が高く、システムの全体構成が一層簡素化される。

本発明の一実施形態に係る加工ラインシステムの全体構成を模式的に示す平面図である。 工作機械に対する多軸ヘッドの交換位置に搬送台車を配置する状態を説明する斜視図である。 搬送台車に搭載した交換装置によって工作機械の多軸ヘッドを交換している状態での要部拡大斜視図である。 搬送台車の一部省略斜視図である。 図５Ａは、搬送台車に搭載される交換装置の背面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す交換装置の一部切欠平面図である。 交換装置による多軸ヘッドの工作機械からの取り外し動作を示すフローチャートである。 図７Ａは、ＡＧＶによって搬送台車を多軸ヘッドの交換位置へと移動させる様子を示す一部省略側面図であり、図７Ｂは、搬送台車を交換位置に配置し、交換装置によって多軸ヘッドを交換する様子を示す一部省略側面図である。 図８Ａは、移送台を多軸ヘッドの下部へと進動させる様子を示す側面図であり、図８Ｂは、図８Ａに示す状態での着脱機構と多軸ヘッドを示す一部省略正面図である。 図９Ａは、着脱機構のピンを係合穴に係合させて多軸ヘッドを持ち上げた状態を示す側面図であり、図９Ｂは、図９Ａに示す状態での着脱機構と多軸ヘッドを示す一部省略正面図である。 交換装置による多軸ヘッドの工作機械への取り付け動作を示すフローチャートである。 加工ラインシステムによるワークの加工方法を示すフローチャートである。 変形例に係る交換装置の斜視図である。 図１２に示す交換装置による多軸ヘッドの工作機械からの取り外し動作を示すフローチャートである。 図１４Ａは、図１２に示す交換装置の移送台を多軸ヘッドの下部へと進動させる様子を示す側面図であり、図１４Ｂは、図１４Ａに示す状態での着脱機構の平面図であり、図１４Ｃは、図１４Ａに示す状態での着脱機構と多軸ヘッドを示す一部断面正面図である。 図１５Ａは、図１４Ａに示す状態から移送台をさらに進動させた後、押込み部材を進動させた状態を示す側面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａに示す状態での着脱機構の平面図であり、図１５Ｃは、図１５Ａに示す状態での着脱機構と多軸ヘッドを示す一部断面正面図である。 図１６Ａは、図１５Ａに示す状態から押込み部材をさらに進動させ、多軸ヘッドを持ち上げた状態を示す側面図であり、図１６Ｂは、図１６Ａに示す状態での着脱機構の平面図であり、図１６Ｃは、図１６Ａに示す状態での着脱機構と多軸ヘッドを示す一部断面正面図である。 図１２に示す交換装置による多軸ヘッドの工作機械への取り付け動作を示すフローチャートである。 変形例に係る搬送台車の側面図である。

以下、本発明に係る加工方法について、それを実施する装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

１．加工ラインシステムの全体構成の説明
図１は、本発明の一実施形態に係る加工ラインシステム１０の全体構成を模式的に示す平面図である。本実施形態に係る加工ラインシステム１０は、ワークＷが搬送及び加工される加工ライン１２と、複数の工具Ｔを集約した多軸ヘッド１４によって加工ライン１２上のワークＷを機械加工する４台の工作機械１６と、各工作機械１６への交換用の多軸ヘッド１４を複数貯留するストッカ１８と、各工作機械１６とストッカ１８との間で多軸ヘッド１４を搬送し交換する搬送台車２０とを備える。加工ラインシステム１０で加工するワークＷとしては、例えば、内燃機関のシリンダブロックやシリンダヘッド、車両のミッションケース等が挙げられる。

図１に示すように、加工ラインシステム１０（以下、単に「システム１０」ともいう）は、加工ライン１２を挟むように配列された４台のモジュールマシンとしての工作機械１６を備え、加工ライン１２上を搬送され、所定位置に位置決めされたワークＷに対し、１台乃至２台の工作機械１６の多軸ヘッド１４で同時に機械加工を行うことができる。システム１０において、工作機械１６は１台としてもよく、２台又は３台又は５台以上としてもよい。

工作機械１６は、それぞれ多軸ヘッド１４を先端で支持する複数本（本実施形態では６本）のアーム２２を放射状に設けたインデックス機構２４を有する。インデックス機構２４でアーム２２を回転制御することにより、所定の多軸ヘッド１４をワークＷに対する加工位相へと割り出し、ワークＷに対する機械加工を行うことができる。多軸ヘッド１４によるワークＷへの加工時には、図示しない進退機構によって該多軸ヘッド１４をワークＷに対して前進及び後退する方向、及びワークＷの加工面に対して平行する左右方向に進退させながら加工が実行される。他方、各多軸ヘッド１４は、インデックス機構２４によって搬送台車２０による交換位相となる交換スペース２５に割り出されることで、所望の多軸ヘッド１４に交換可能である。

各工作機械１６の周囲は、加工ライン１２側とは反対側（背面側）に設置された開閉可能な一対の仕切り柵２６、２６及び所定の固定柵等により、搬送台車２０の移動経路２８等の外部スペースから仕切られた加工区（加工領域）３０を形成している。加工区３０は工作機械１６の可動領域である。ワークＷの加工中等には、仕切り柵２６が閉じられ、これにより加工区３０が外部から進入禁止に遮断される。

ストッカ１８は、各工作機械１６（各加工区３０）から離間した位置に１台設置され、各工作機械１６の交換用となる多軸ヘッド１４を複数貯留することができる。ストッカ１８は、加工区３０外に設置されていればよく、その台数は１台に限られず、当該システム１０の設置場所の条件等によっては、少数の多軸ヘッド１４を貯留する比較的小規模のストッカ１８を複数台配置した構成としてもよく、勿論、多数の多軸ヘッド１４を貯留する中規模乃至大規模のストッカ１８を１台のみ設置してもよい。

搬送台車２０は、移動経路２８上を走行し、ストッカ１８と各工作機械１６との間で多軸ヘッド１４を搬送する台車であり、各工作機械１６に対して多軸ヘッド１４を交換するための交換装置３２を備える。搬送台車２０は、無人搬送車（自動搬送車）であるＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）３４に連結・牽引されることで移動経路２８上を自動走行し、工作機械１６への多軸ヘッド１４の交換位置３５（図２参照）に停車した状態で多軸ヘッド１４の交換作業を実施する。ＡＧＶ３４は、搬送台車２０と一体型で構成してもよい。

搬送台車２０に搭載される交換装置３２は、多軸ヘッド１４を工作機械１６に対して着脱するための着脱機構（係脱機構）３６と、該着脱機構３６を駆動制御する制御盤３８とを備え、所定のプログラム動作によって多軸ヘッド１４を自動で移載、搬送及び交換する。

２．加工ラインシステムの各構成要素の説明
次に、上記のような基本構成からなる加工ラインシステム１０の各構成要素について順に説明する。

２．１．工作機械の説明
図２は、工作機械１６に対する多軸ヘッド１４の交換位置３５に搬送台車２０を配置する状態を説明する斜視図であり、図３は、搬送台車２０に搭載した交換装置３２によって工作機械１６の多軸ヘッド１４を交換している状態での要部拡大斜視図である。

図１、図２及び図３に示すように、工作機械１６は、アーム２２の下方で上下２段に設置されて多軸ヘッド１４を吊下げ支持する円環状のレール４０ａ、４０ｂと、各多軸ヘッド１４をレール４０ａ、４０ｂに沿って旋回させて所定位相に割り出すアーム２２を有するインデックス機構２４と、ワークＷの加工位相に割り出された多軸ヘッド１４の工具Ｔに動力（回転駆動力）を付与する動力機構４２と、搬送台車２０に搭載した交換装置３２で多軸ヘッド１４を交換するための交換スペース２５と、当該工作機械１６を駆動制御するマシン制御部４４とを備える。工作機械１６は、交換スペース２５以外の部分は、基本的には多軸ヘッドを備える公知の工作機械を用いることができる。

多軸ヘッド１４は、ワークＷに対向する面に多種類且つ複数の工具Ｔを有するギャングヘッドと呼ばれるものであり、ワークＷの所望の加工面に対し、複数の穴加工等を一挙に行うことができる。多軸ヘッド１４には、動力機構４２を構成する図示しない駆動源の駆動軸が着脱可能に連結されることで、該動力機構４２からの駆動力を各工具Ｔに同時に伝達可能なギア機構（図示せず）が内蔵されている。

レール４０ａ、４０ｂは、アーム２２の旋回方向に沿って工作機械１６の周囲を上下２段で１周する円環状の部材である。一方、多軸ヘッド１４の背面には、上下のレール４０ａ、４０ｂにそれぞれ係合可能な一対のフック部４５ａ、４５ｂが設けられると共に（図３参照）、フック部４５ａは一対のローラ４６ａ、４６ａを備え、フック部４５ｂは一対のローラ４６ｂ、４６ｂを備える（図８Ａ及び図９Ａ）。これにより、多軸ヘッド１４は、上下左右で合計４箇所に設けられたフック部４５ａ、４５ｂ（ローラ部材４６ａ、４６ｂ）によりレール４０ａ、４０ｂに係合して吊下げ支持される。また、この状態では、多軸ヘッド１４の上面中央に設置された直方体状の被係止片４８が、アーム２２先端に設けられた一対の係止部材５０、５０間に係止される。

インデックス機構２４は、放射状に延びた各アーム２２の旋回中心にインデックスモータ５２を有し（図１及び図２参照）、該インデックスモータ５２の駆動作用下に、アーム２２を、例えば６０°刻みで間欠回転させることができる。従って、インデックスモータ５２を駆動してアーム２２を回転させると、係止部材５０による被係止片４８の係止作用下に、多軸ヘッド１４をレール４０ａ、４０ｂに沿って所定の回転位置へと旋回させ、所定位相に割り出すことができる。

動力機構４２は、前記駆動源（モータ）を有し、該駆動源の駆動軸が多軸ヘッド１４の背面側に連結されることにより、ワークＷに対する加工位相に割り出された多軸ヘッド１４に内蔵された前記ギア機構を介して、前記駆動源からの動力が各工具Ｔへと分配・伝達され、各工具Ｔを同時に回転駆動することができる。

交換スペース２５は、各工作機械１６の加工ライン１２側とは反対側（背面側）に設置され、レール４０ａ、４０ｂに対向する位置から仕切り柵２６の内側まで延在し、該仕切り柵２６が開かれた状態で搬送台車２０が連結される。交換スペース２５は、所定の多軸ヘッド１４がインデックス機構２４によって交換位相に割り出された状態で、この多軸ヘッド１４の直下から当該工作機械１６の後方へと延びる交換台（交換テーブル）５４を備える。

交換台５４は、上面が交換スペース２５に割り出された多軸ヘッド１４より多少下方となる高さ位置で床面上に設置された多軸ヘッド１４の移送テーブルである。交換台５４の上面には、工作機械１６から搬送台車２０に向かう方向（図３のＺ方向）で両側部に延びて起立した一対のガイド板５６ａ、５６ｂと、各ガイド板５６ａ、５６ｂの対向する内面にそれぞれ回転自由に軸支された複数のカムフォロア（マシン側ローラ）６０と、一方のガイド板５６ａの内面に固定されたラック部材６２とが設けられる。

カムフォロア６０は、各ガイド板５６ａ、５６ｂの延在方向に沿って複数並んでおり、その上部を搬送台車２０の移送台（進退テーブル）６４が移動可能である（図３及び図７Ｂ参照）。ラック部材６２は、一方のガイド板５６ａの延在方向に沿って延びており、その内面には、移送台６４に搭載されたピニオンギア６６が噛み合うラックギア（マシン側ラックギア）６８が設けられている。

マシン制御部４４は、図１に示すように、各工作機械１６が形成する各加工区３０内にそれぞれ配置され、対応する工作機械１６の駆動制御を行うものである。マシン制御部４４は、ＡＧＶ３４の制御部６９や搬送台車２０（交換装置３２）の制御盤３８との間で情報の送受信を行うことができ、ＡＧＶ３４の位置認識等と連動してインデックス機構２４等の制御を行うこともできる。マシン制御部４４は、全ての工作機械１６を同時に制御可能な１台のみを設置してもよい。

２．２．ストッカの説明
図１に示すように、ストッカ１８は、各工作機械１６に対する交換用の多軸ヘッド１４を複数貯留する貯留台（貯留スペース）であり、工作機械１６との間が搬送台車２０によって間接的に接続されることで、工場内の比較的自由な位置にレイアウトすることができる。

ストッカ１８は、貯留する多軸ヘッド１４を搬送台車２０に対して簡便に受け渡し可能であることが好ましい。そこで、例えば、図１に示すように、ストッカ１８についても、工作機械１６の交換スペース２５と略同様な構成を有するストッカ側交換スペース７０を設けてもよい。ストッカ側交換スペース７０は、交換テーブル５４と略同様に、ガイド板５６ａ、５６ｂ、カムフォロア６０及びラック部材６２を備えるストッカ側交換台７２を有し、搬送台車２０の交換装置３２を連結可能である。

２．３．搬送台車の説明
２．３．１．搬送台車の構成の説明
図４は、搬送台車２０の一部省略斜視図である。また、図５Ａは、搬送台車２０に搭載される交換装置３２の背面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す交換装置３２の一部切欠平面図である。

図４に示すように、搬送台車２０は、下面に４つの車輪７４を回転自由に設けた台車本体（本体）７６と、台車本体７６の前後縁部（Ｚ方向縁部）から起立した一対のガイド壁７８ａ、７８ｂと、ガイド壁７８ａ、７８ｂ間に配置された交換装置３２とを備え、台車本体７６にＡＧＶ３４が連結されることで移動経路２８に沿って自動走行可能である（図１参照）。

各ガイド壁７８ａ、７８ｂの対向する内面には、交換装置３２の基台（載置台）８０を上下動可能に支承するリニアガイド８２ａ、８２ｂがそれぞれ設けられると共に（図７Ａ参照）、一方のガイド壁７８ｂの内面には水平方向に突出したブラケット板８４が固定されている。

ブラケット板８４の上面には、リフトモータ８６と、該リフトモータ８６によって回転可能なナット部材８７と、該ナット部材８７に下端側が螺入されることで鉛直方向に設置されたボールねじ８８とが設けられている（図７Ａ及び図７Ｂ参照）。ボールねじ８８の上端は基台８０に固着されている。従って、リフトモータ８６が駆動されてナット部材８７が回転するとボールねじ８８が昇降動作し、基台８０がリニアガイド８２ａ、８２ｂによってガイドされつつガイド壁７８ａ、７８ｂ間で昇降する（図７Ａ及び図７Ｂ参照）。

図４、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、交換装置３２は、所定の板厚を有する平板状の前記基台８０と、基台８０上に設けられる着脱機構３６と、着脱機構３６を駆動制御する制御盤３８とを備える。

着脱機構３６は、リフトモータ８６によって昇降可能な基台８０の上面に設けられ、交換用の多軸ヘッド１４を工作機械１６に自動で取り付けし、或いは、交換すべき多軸ヘッド１４を工作機械１６から自動で取り外すための装置である。

着脱機構３６は、基台８０の上面で移送台６４の進退方向（Ｚ方向）に延在して起立した一対のガイド板９２ａ、９２ｂと、各ガイド板９２ａ、９２ｂの対向する内面にそれぞれ回転自由に軸支された複数のカムフォロア（転動ローラ）９４と、一方のガイド板９２ａの内面に設けられたラック部材９６と、各ガイド板９２ａ、９２ｂに設けられたカムフォロア９４、９４の上部に跨って載置され、基台８０に対して水平方向（Ｚ方向）に進退可能な移送台６４と、移送台６４に設けられ、鉛直方向に進退可能な複数本（本実施形態では４本）のピン（係合部材）１００とを備える。

移送台６４の上面において、ピン１００から離間した後方側（Ｚ２側）には移送モータ１０２が鉛直下向きで立設固定されている。移送モータ１０２の駆動軸１０２ａは、移送台６４を貫通しており、移送台６４の下面側でピニオンギア６６と連結されている。ピニオンギア６６は、一方のガイド板９２ａに沿って延びたラック部材９６の内面側に形成されたラックギア１０６と噛み合いする（図４、図５Ａ及び図５Ｂ参照）。

カムフォロア９４は、各ガイド板９２ａ、９２ｂの延在方向（移送台６４の進退方向であるＺ方向）に沿って複数並んでおり（図５Ｂ参照）、その上部で移送台６４を移動可能に支承する。これにより、移送モータ１０２が回転駆動されると、ピニオンギア６６がラックギア１０６に噛み合いながら回転し、移送台６４がカムフォロア９４上をＺ１方向及びＺ２方向へと自走する。

ピン１００は、移送台６４の前方側（Ｚ１側）で対角上に４本が設置されている。各ピン１００には、移送台６４上で移送モータ１０２に並設された油圧ポンプ（駆動機構）１０８からの図示しない油圧経路が連結されている。これにより、油圧ポンプ１０８から油圧が供給されると、全てのピン１００は同時に鉛直方向へと進退（昇降）可能であり、多軸ヘッド１４の交換時には、該多軸ヘッド１４の下部（下面）に設けられた係合ブロック１０９の係合穴１１０へと係合可能である（図９Ａ及び図９Ｂ参照）。

制御盤３８は、基台８０上で着脱機構３６の側部に隣接配置されている。制御盤３８は、工作機械１６のマシン制御部４４及びＡＧＶ３４の制御部６９との間で所定の情報を送受信することができ、工作機械１６のインデックス機構２４の割り出し位置情報や搬送台車２０の位置情報等と連動して、着脱機構３６を駆動制御する。

２．３．２．搬送台車に備えられる交換装置の動作の説明
次に、以上のように構成される交換装置３２での多軸ヘッド１４の着脱動作について説明する。

２．３．２．（１）多軸ヘッドの取り外し動作の説明
先ず、交換装置３２による多軸ヘッド１４の工作機械１６からの取り外し動作の一例について、図６に示すフローチャートに基づき説明する。

図７Ａは、ＡＧＶ３４によって搬送台車２０を多軸ヘッド１４の交換位置３５へと移動させる様子を示す一部省略側面図であり、図７Ｂは、搬送台車２０を交換位置３５に配置し、交換装置３２によって多軸ヘッド１４を交換する様子を示す一部省略側面図である。図７Ａ及び図７Ｂでは、理解の容易のため、一方のガイド板５６ａ、９２ａを省略して図示している。また、図８Ａ及び図８Ｂは、移送台６４を多軸ヘッド１４の下部へと進動させる様子を示す側面図及び正面図であり、図９Ａ及び図９Ｂは、ピン１００を係合穴１１０に係合させて多軸ヘッド１４を持ち上げた状態を示す側面図及び正面図である。

例えば、工作機械１６に搭載された６台の多軸ヘッド１４のうち、所定の多軸ヘッド１４を交換する（取り外す）必要が生じると、先ず、図６中のステップＳ１において、マシン制御部４４からの要請又は管理者による入力操作等に基づき、ＡＧＶ３４の制御部６９や交換装置３２の制御盤３８に多軸ヘッド１４の取り外し指令が送信される。そうすると、制御部６９の制御下にＡＧＶ３４が移動経路２８上を走行し、多軸ヘッド１４を移送台６４に積載していない空状態の搬送台車２０が交換位置３５に配置される（図２、図７Ａ及び図７Ｂ参照）。この際、搬送台車２０に搭載された交換装置３２では、移送台６４が後方側（Ｚ２側）に最も退動した位置（初期位置）に設定され、ピン１００が最も下降（縮退）した位置に設定されている。なお、前記取り外し指令は、例えば無線ＬＡＮ等の非接触式の伝達手段によって各制御部間に送信され、以下で説明する他の情報の送受信についても同様に行うことができる。

当該ステップＳ１において、ＡＧＶ３４は、例えば、移動経路２８上に敷設された図示しない磁気テープにより、又は通信機能等による他の誘導方法により、当該ＡＧＶ３４及び牽引する搬送台車２０の位置を認識する位置認識機能を有する。このため、ＡＧＶ３４は、前記取り外し指令に基づき、予めプログラムされた経路に沿って搬送台車２０を仕切り柵２６手前の交換位置３５へと円滑に配置することができる。

交換位置３５に到着したＡＧＶ３４は、制御部６９から交換対象となる工作機械１６のマシン制御部４４へと搬送台車２０の到着を通知する（ステップＳ２）。

そこで、ステップＳ３において、マシン制御部４４は、交換対象となる多軸ヘッド１４が交換スペース２５に割り出されていることを確認してインデックス機構２４の回転を規制し、仕切り柵２６を開放する。この際、交換スペース２５と反対側の加工位相に設定された多軸ヘッド１４では、ワークＷに対する加工を継続しておくことができる。つまり、マシン制御部４４は、例えば、上記ステップＳ１での取り外し指令の通知処理と前後して又は該通知処理と同時に、インデックス機構２４を回転制御して交換対象となる多軸ヘッド１４を交換位相に割り出すと共に、加工に供される多軸ヘッド１４を加工位相に割り出す。換言すれば、加工に供する必要のある多軸ヘッド１４と反対位相にある多軸ヘッド１４を優先的に交換対象として選択する。これにより、ワークＷへの加工を当該取り外し動作中も継続することができ、当該システム１０での生産効率が大幅に向上する。

仕切り柵２６の開放完了がマシン制御部４４から交換装置３２の制御盤３８に伝達されると、図７Ｂに示すように、交換装置３２では、制御盤３８の制御下にリフトモータ８６を駆動してボールねじ８８をナット部材９０から上方に伸張させ、基台８０を工作機械１６の交換台５４の高さ位置に設定する（ステップＳ４）。これにより、交換装置３２を構成する着脱機構３６のカムフォロア９４及びラック部材９６（ラックギア１０６）と、工作機械１６を構成する交換台５４のカムフォロア６０及びラック部材６２（ラックギア６８）とが、水平方向に（Ｚ方向）に連続した状態で連結配置される（図３及び図７Ｂ参照）。

そこで、ステップＳ５では、制御盤３８の制御下に移送モータ１０２を駆動してピニオンギア６６を回転させ、該ピニオンギア６６とラックギア１０６との噛み合い作用下に、移送台６４をカムフォロア９４上でＺ１方向へと進動（前進）させる（図３及び図７Ｂ参照）。

ピニオンギア６６とラックギア１０６との噛み合い作用下にカムフォロア９４上を進動した移送台６４は、カムフォロア９４及びラック部材９６の先端（Ｚ１側端）まで到達すると、これらカムフォロア９４及びラック部材９６に連結された交換台５４（工作機械１６）側のカムフォロア６０及びラック部材６２へと乗り移り、今度はピニオンギア６６とラックギア６８との噛み合い作用下に交換台５４のカムフォロア６０上を進動する（図７Ｂ、図８Ａ及び図８Ｂ参照）。

移送台６４が多軸ヘッド１４下部の所定の取り外し位置に到達すると、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、制御盤３８は油圧ポンプ１０８を駆動して４本のピン１００を上昇させ、各ピン１００を多軸ヘッド１４下部の各係合穴１１０へとそれぞれ係合させるステップＳ６）。係合後、さらにピン１００が上昇することにより、多軸ヘッド１４がピン１００によって持ち上げられ、フック部４５ａ、４５ｂ（ローラ４６ａ、４６ｂ）がレール４０ａ、４０ｂから外れて多軸ヘッド１４が取り外される（図９Ａ及び図９Ｂ参照）。

この際、ピン１００の上昇量（上昇距離）は、フック部４５ａ、４５ｂをレール４０ａ、４０ｂから外すことができ（図９Ａ参照）、多軸ヘッド１４を後方に引き抜き可能な最小限の量に規定しておくとよい。そうすると、多軸ヘッド１４がピン１００によって過剰に上昇し、多軸ヘッド１４の上面がアーム２２の係止部材５０等に干渉して破損や不具合を生じることを構造的に回避することができる。

以上より、多軸ヘッド１４が工作機械１６側から取り外され、該多軸ヘッド１４はピン１００によって移送台６４に積載された状態となることから、移送モータ１０２をステップＳ５での進動時とは逆方向に回転駆動する。これにより、移送台６４がカムフォロア６０上からカムフォロア９４上へと退動（後退）し、多軸ヘッド１４が移送台６４と共に搬送台車２０側に移載・回収される（ステップＳ７）。なお、この退動動作の途中でピン１００を下降させておくと、多軸ヘッド１４を移送台６４上でより低い位置に安定して保持しておくことができる。このように多軸ヘッド１４を回収した後は、必要に応じてＡＧＶ３４を駆動制御し、該回収した多軸ヘッド１４をストッカ１８に移載する等の動作を実行するとよい。

２．３．２．（２）多軸ヘッドの取り付け動作の説明
次に、交換装置３２による多軸ヘッド１４の工作機械１６への取り付け動作の一例について、図１０に示すフローチャートに基づき説明する。

例えば、上記多軸ヘッド１４の取り外し動作によって所定のアーム２２に対応する多軸ヘッド１４が取り外された後、空状態となったアーム２２に対して交換用の多軸ヘッド１４を取り付ける必要が生じると、先ず、図１０中のステップＳ１１を実行する。

ステップＳ１１では、マシン制御部４４からの要請又は管理者による入力操作等に基づき、ＡＧＶ３４の制御部６９や交換装置３２の制御盤３８に多軸ヘッド１４の取り付け指令が送信される。そうすると、制御部６９の制御下にＡＧＶ３４が移動経路２８上を走行し、交換用の多軸ヘッド１４をストッカ１８から移送台６４へと移載した搬送台車２０が交換位置３５に配置される。ここで、前記取り付け指令は、例えば、上記の取り外し指令と一体的な取り外し及び取り付け指令として送信されていてもよい。

ここで、図１０中のステップＳ１２〜Ｓ１５の各工程は、移送台６４上に交換用の多軸ヘッド１４がピン１００と係合穴１１０の係合作用下に積載されている以外は、上記取り外し動作でのステップＳ２〜Ｓ５の各工程と略同様であるため、その詳細な説明は省略する。

次に、ステップＳ１６では、多軸ヘッド１４を載置した移送台６４がレール４０ａ、４０ｂに臨む所定の取り付け位置に到達すると、制御盤３８は油圧ポンプ１０８を駆動して４本のピン１００を上昇させ、多軸ヘッド１４のフック部４５ａ、４５ｂ（ローラ４６ａ、４６ｂ）をレール４０ａ、４０ｂ上部の取り付け位置に配置する（図９Ａ及び図９Ｂ参照）。そこで、ピン１００を下降させると、ローラ４６ａ、４６ｂがレール４０ａ、４０ｂに係合した後、ピン１００が係合穴１１０から抜けて、多軸ヘッド１４が工作機械１６に取り付けられる。

以上より、多軸ヘッド１４が工作機械１６側に取り付けられ、移送台６４が空状態となることから、移送モータ１０２をステップＳ１５での進動時とは逆方向に回転駆動する。これにより、移送台６４がカムフォロア６０上からカムフォロア９４上へと退動し、空の移送台６４が搬送台車２０側に回収される（ステップＳ１７）。このように移送台６４を回収した後は、必要に応じてＡＧＶ３４を駆動制御し、搬送台車２０を適宜駆動制御して、他の工作機械１６への多軸ヘッド１４の交換等を行うとよい。

３．加工ラインシステムによるワークの加工方法の説明
次に、加工ラインシステム１０によるワークＷの加工方法の一例について、図１１のフローチャートに基づき説明する。

先ず、ワークＷの加工部位等を考慮し、必要に応じて各工作機械１６の多軸ヘッド１４の取り外し動作を実行する（ステップＳ２１）。続いて、ストッカ１８に貯留された交換用の多軸ヘッド１４を搬送台車２０に積載し（ステップＳ２２）、所望の工作機械１６へと取り付ける（ステップＳ２３）。

この場合、ステップＳ２１では、図６のステップＳ１〜Ｓ７に示される多軸ヘッド１４の取り外し動作と略同様な工程を実行すればよく、ステップＳ２３では、図１０のステップＳ１１〜Ｓ１７に示される多軸ヘッド１４の取り付け動作と略同様な工程を実行すればよい。これらステップＳ２１〜Ｓ２３に示す多軸ヘッド１４の交換動作は、ワークＷの加工に先立って予め実行しておくとよく、勿論、次のステップＳ２４、Ｓ２５におけるワークＷの加工中に実行してもよい。

上記ステップＳ２３での多軸ヘッド１４の取り付け動作の実行後、仕切り柵２６を閉じて加工区３０を外部から遮断した後、ステップＳ２４を実行し、インデックス機構２４によって所定の多軸ヘッド１４をワークＷへの加工位相に割り出す。次いで、ステップＳ２５において、マシン制御部４４の制御下に動力機構４２を駆動して、前記加工位相に配置された多軸ヘッド１４を用いてワークＷを加工する。以降は、所望の多軸ヘッド１４の交換及びワークＷの加工を順次繰り返すとよい。

以上のように、本実施形態に係る加工ラインシステム１０では、交換用の多軸ヘッド１４を貯留するストッカ１８を工作機械１６から離間して配置すると共に、これら工作機械１６とストッカ１８との間では、着脱機構３６を備える交換装置３２を搭載した搬送台車２０によって多軸ヘッド１４を搬送する。

ストッカ１８を工作機械１６から離間して設けることにより、工作機械１６の周囲、つまり加工区３０の占有スペースを可及的に低減することができる。換言すれば、交換用の多軸ヘッド１４を貯留するストッカ１８を工作機械１６から離間した位置に配置し、その間を搬送台車２０によって接続することができるため、工作機械１６が形成する加工区３０内にストッカ１８や着脱機構３６を設置する必要がなく、工作機械１６を設備全体として小型化及び簡素化することができる。

特に、多軸ヘッド１４の機種数が増加された場合であっても、該増加分の多軸ヘッド１４はストッカ１８に貯留しておけばよいことから、加工区３０の省スペースを維持しておくことができる。このため、システム全体構成を一層簡素化することができると共に、将来の機種増加にも容易に対応することができる。

また、ストッカ１８が加工区３０外（オープンスペース）に設置されることにより、貯留している多軸ヘッド１４のメンテナンス等が容易であると共に、メンテナンス中に工作機械１６の稼動を停止する必要もない。この際、ストッカ１８は、工作機械１６との間が搬送台車２０によって間接的に接続されることから、その設置自由度は高く、工場内のデッドスペース等を有効に活用して設置でき、将来的な多軸ヘッド１４の機種数の増加等にも容易に且つ円滑に対応することができる。

一般に、工作機械１６を複数台設置したシステムでは、各工作機械１６に対してそれぞれストッカが配設されていると、システム全体の設置スペースが肥大化し、複雑化する傾向にある。これに対して、当該加工ラインシステム１０では、交換装置３２を搭載した搬送台車２０を用いたシステムを構築したことにより、少なくとも１台のストッカ１８で全ての工作機械１６に対応することができ、ストッカ１８の設置自由度の向上と、各工作機械１６の設置スペースの最小化とにより、システムの全体構成を一層小型化及び簡素化することができる。

特に、工作機械１６は、ワークＷが搬送される加工ライン１２との配置の都合上、その設置スペースが限定され易い。このため、当該加工ラインシステム１０のように、ストッカ１８を工作機械１６から離間して配置し、工作機械１６（加工区３０）を小型化して設置自由度を向上させることは、システム全体の構造設計において極めて有効である。

そして、このような加工ラインシステム１０によりワークＷを加工することにより、ワークＷの加工条件等に適合した種類の工具を持つ多軸ヘッドを容易に且つ迅速に交換しながら加工を行うことができ、システム構成の簡素化と共に、生産効率の向上を図ることができる。

工作機械１６は、多軸ヘッド１４をレール４０ａ、４０ｂによって吊下げ支持し、インデックス機構２４によって所定位相に割り出す構成であると共に、搬送台車２０が連結配置される交換スペース２５をレール４０ａ、４０ｂに対向する位置に有する。このように交換スペース２５を工作機械１６側に設けたことにより、搬送台車２０に搭載した交換装置３２を構成する着脱機構３６を工作機械１６に対して容易に連結することができ、多軸ヘッド１４の交換、つまり多軸ヘッド１４のレール４０ａ、４０ｂへの取り付け動作及び取り外し動作を、例えば上記のピン１００を用いた簡便な機構によって容易に実行することができる。

工作機械１６では、搬送台車２０が連結配置される交換スペース２５を、ワークＷに対する加工位相以外の位相（本実施形態では反対側）に設置している。このため、所定の多軸ヘッド１４をワークＷに対する加工位相に設定して加工状態を維持したまま、交換位相に設定された多軸ヘッド１４の交換作業を行うことができ、生産効率が高い。

また、交換スペース２５に設置された交換台５４には、搬送台車２０が交換スペース２５に連結配置された状態で、着脱機構３６のカムフォロア９４及びラックギア１０６に対して連続配置されるカムフォロア６０及びラックギア６８が備えられている。従って、移送台６４は、移送モータ１０２で回転駆動されるピニオンギア６６が、ラックギア１０６に噛み合い、さらにラックギア６８に噛み合うことにより、着脱機構３６側のカムフォロア９４上から工作機械１６側のカムフォロア６０上へと自走して、多軸ヘッド１４下部の交換位置まで容易に且つ迅速に進退し、多軸ヘッド１４を容易に交換可能である。

一方、搬送台車２０に搭載される交換装置３２は、台車本体７６に支持された基台８０と、該基台８０に設けられ、多軸ヘッド１４を工作機械１６に対して着脱する着脱機構３６とを備える。このように、交換装置３２を構成する基台８０と着脱機構３６とが、多軸ヘッド１４を搬送する搬送台車２０に搭載されていることにより、多軸ヘッド１４のストッカ１８等からの搬送と、工作機械１６に対する着脱とを効率的に行うことができる。

この場合、着脱機構３６は、基台８０に対して水平方向に進退可能な移送台６４と、移送台６４に設けられ、駆動機構である油圧ポンプ１０８によって鉛直方向に進退して多軸ヘッド１４下部の係合穴１１０に係合可能なピン１００を備える。このため、着脱機構３６では、移送台６４の進退動作とピン１００の昇降動作とからなる簡素な構成のみで、多軸ヘッド１４を容易に工作機械１６のレール４０ａ、４０ｂから取り外し、又はレール４０ａ、４０ｂに取り付けすることができ、システム構成の一層の小型化及び低コスト化を図ることができる。特に、複数の工具Ｔを備える多軸ヘッド１４は、相当な重量物であることから、上記の通り簡素な構成からなる着脱機構３６を用いることは、その耐久性や信頼性の点からも有効である。

着脱機構３６では、複数本（４本）設けられた全てのピン１００が、油圧ポンプ１０８によって同時に昇降可能である。このため、制御や構造の一層の簡素化と、多軸ヘッド１４の安定した交換が可能である。

また、移送台６４には、移送モータ１０２と、該移送モータ１０２によって回転駆動されるピニオンギア６６とが設けられ、基台８０には、移送台６４を水平方向に進退自由に支承するカムフォロア９４と、ピニオンギア６６が噛み合い可能なラックギア１０６とが設けられている。このため、移送モータ１０２が回転駆動されると、移送台６４は、ピニオンギア６６とラックギア１０６との噛み合い作用下に基台８０上を容易に進退可能である。つまり、搬送台車２０を工作機械１６の所定の交換スペース２５に連結配置するだけで、移送台６４を工作機械１６側に容易に進退させ、ピン１００による多軸ヘッド１４の取り付け及び取り外しを迅速に行うことができる。

このような交換装置３２を搭載する搬送台車２０は、無人搬送車であるＡＧＶ３４に連結されることにより、当該加工ラインシステム１０の領域内を自在に自動走行することができ、作業性や汎用性が高い。しかも、交換装置３２は、ＡＧＶ３４の制御部６９との間で位置情報等の所定の情報を送受信し、少なくとも搬送台車２０の位置情報に基づき、着脱機構３６を駆動制御する制御盤３８を備えるため、多軸ヘッド１４の搬送及び交換を容易に自動制御可能である。

４．搬送台車に備えられる交換装置の変形例の説明
次に、変形例に係る交換装置について説明する。以下、図１〜図１１によって説明した上記交換装置３２と同一又は同様な構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

４．１．変形例に係る交換装置の構成の説明
図１２は、変形例に係る交換装置３２ａの斜視図である。この交換装置３２ａは、ガイド壁７８ａ、７８ｂ、リニアガイド８２ａ、８２ｂ、リフトモータ８６及びボールねじ８８等によって台車本体７６上で昇降可能に設けられた基台８０を備えて搬送台車２０に搭載される点は、図４に示す交換装置３２と同様な構成であるが、交換装置３２の着脱機構３６と異なる構成の着脱機構３６ａを基台８０上に備える点が相違する。なお、図１２では、基台８０を含む交換装置３２ａのみを図示しており、搬送台車２０を構成する他の要素である台車本体７６やガイド壁７８ａ、７８ｂ等は省略しているが、図１２に示される基台８０もリフトモータ８６等によって昇降可能であることは勿論である。

図１４Ａ及び図１４Ｃに示すように、交換装置３２ａでは、係合穴１１０を設けた係合ブロック１０９を設置した多軸ヘッド１４に代えて、多軸ヘッド１４ａを交換対象とする。多軸ヘッド１４ａの下部（下面）には、移送台６４の進退方向（Ｚ方向）に対する左右両側に設けられた位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂと、位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂ間の略中央に設けられた傾斜ブロック１２９とが備えられる。多軸ヘッド１４ａは、係合ブロック１０９に代えて、位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂ及び傾斜ブロック１２９を備える以外は、基本的には多軸ヘッド１４と同様なものを用いることができる。

図１２、図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃに示すように、交換装置３２ａを構成する着脱機構３６ａは、移送台６４の上面に、着脱機構３６のピン１００に代えて、一対のガイド部材（スライドガイド）１２０ａ、１２０ｂ及び押込み部材（テーパ部材）１２２を備える。

一対のガイド部材１２０ａ、１２０ｂは、移送台６４上で該移送台６４の進退方向（Ｚ方向）に直交するＸ方向、つまり互いに離間及び近接する方向に移動可能であり、この移動は、移送台６４上面に掘り下げ形成された一対の溝部１２４、１２４によってガイドされる。なお、通常時、ガイド部材１２０ａ、１２０ｂが、互いに最も近接した位置（初期位置）へと自動的に設定されるように、Ｘ方向に両者を近接させるコイルばね１３５（図１４Ｂにのみ例示的に図示する）等の弾性部材を溝部１２４、１２４内等に配設しておくとよい。勿論、ガイド部材１２０ａ、１２０ｂの移動は、溝部１２４ではなく、所定のレール等によってガイドしてもよい。

各ガイド部材１２０ａ、１２０ｂ外面の前方側（Ｚ１側）には、扁平板状（小片状）の位置決め部材（嵌合ブロック）１２６ａ、１２６ｂがそれぞれ外方に向けて突設されている。位置決め部材１２６ａ、１２６ｂは、ガイド部材１２０ａ、１２０ｂと一体にＸ方向へと移動可能である。位置決め部材１２６ａ、１２６ｂは、互いに離間する方向に移動した際に、多軸ヘッド１４下部の位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂに貫通形成された孔部１３１ａ、１３１ｂへとそれぞれ係合可能である（図１５Ｃ参照）。

図１５Ｃに示すように、各孔部１３１ａ、１３１ｂは、位置決め部材１２６ａ、１２６ｂが係合された状態であっても、鉛直方向に十分な余裕（高さｈ０）を持った寸法に設定されている。このため、多軸ヘッド１４ａは、位置決め部材１２６ａ、１２６ｂと孔部１３１ａ、１３１ｂとが互いに係合し、この係合によるガイド作用下に水平方向への位置ずれが防止された状態で、鉛直方向へと高さｈ０（距離ｈ０）だけ移動可能である。

より具体的には、図１５Ｃに示すように、位置決め部材１２６ａ、１２６ｂの鉛直方向寸法を高さｈ１（距離ｈ１）と称し、孔部１３１ａ、１３１ｂの鉛直方向寸法を高さｈ２（距離ｈ２）と称すると、位置決め部材１２６ａ、１２６ｂと孔部１３１ａ、１３１ｂとが係合した状態での多軸ヘッド１４ａの鉛直方向移動可能高さ（距離）は、高さｈ０（＝ｈ２−ｈ１）である。この高さｈ０は、多軸ヘッド１４ａが位置決め部材１２６ａ、１２６ｂにガイドされた状態で鉛直方向に移動可能な寸法であり、多軸ヘッド１４ａをフック部４５ａ、４５ｂ（ローラ４６ａ、４６ｂ）を介してレール４０ａ、４０ｂに着脱する際の移動量として規定される。

図１２及び図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、押込み部材１２２は、一対のガイド部材１２０ａ、１２０ｂ間へと進入可能に設置された段付きブロック状の部材である。移送台６４上面の後方側（Ｚ２側）には、進退モータ（駆動機構）１２８が固定され、該進退モータ１２８の駆動軸として延びたボールねじ１３０の先端が、押込み部材１２２の基端面（Ｚ２側面）に設けられたねじ穴（図示せず）へと螺入されている。従って、進退モータ１２８が回転駆動され、ボールねじ１３０が回転されることにより、押込み部材１２２は、移送台６４の進退方向と同一方向であるＺ方向へと十分なトルクで進退可能である。

押込み部材１２２は、その進退方向（Ｚ方向）に対する左右両面に設けられた一対の第１傾斜面１３２、１３２と、該進退方向に対向する上面に設けられた第２傾斜面１３４とを有する。

一対の第１傾斜面１３２は、押込み部材１２２の先端方向（Ｚ１方向）に向かって互いに近接する方向に傾斜した鉛直面であり、当該一対の第１傾斜面１３２により、押込み部材１２２の先端側（Ｚ１側）は先細り形状（テーパ形状）となっている。各第１傾斜面１３２は、一対のガイド部材１２０ａ、１２０ｂの各内面をそれぞれＸ方向外側に向けて押圧するためのものである。

第２傾斜面１３４は、第１傾斜面１３２の後方上部に設けられ、後方（Ｚ２方向）に向かって上昇しながら傾斜した面であり、当該押込み部材１２２の進退方向（Ｚ方向）で前方上部を指向する傾斜面である。第２傾斜面１３４は、多軸ヘッド１４ａの傾斜ブロック１２９を押圧し、該多軸ヘッド１４ａを押し上げるためのものであり、傾斜ブロック１２９に形成されたヘッド側傾斜面１３６と対面して互いに摺接可能である（図１５Ａ及び図１６Ａ参照）。

４．２．変形例に係る交換装置の動作の説明
次に、以上のように構成される交換装置３２ａでの多軸ヘッド１４ａの着脱動作について説明する。

４．２．１．多軸ヘッドの取り外し動作の説明
先ず、交換装置３２ａによる多軸ヘッド１４ａの工作機械１６からの取り外し動作の一例について、図１３に示すフローチャートに基づき説明する。

図１３のステップＳ３１〜Ｓ３５に示される各工程は、上記交換装置３２での図６のステップＳ１〜Ｓ５に示される各工程と略同様であるため、その詳細な説明は省略する。

ここで、当該ステップＳ３１〜Ｓ３５に示される工程時、ガイド部材１２０ａ、１２０ｂは、その間隔が最も近接した位置（初期位置）に設定され、押込み部材１２２は、後方側（Ｚ２側）に最も退動し又は少なくとも前記初期位置にあるガイド部材１２０ａ、１２０ｂから離間した位置（初期位置）に設定されている（図１４Ａ及び図１４Ｂ参照）。

図１５Ａ〜図１５Ｃに示すように、移送台６４が多軸ヘッド１４ａ下部の所定の取り外し位置に到達すると、制御盤３８は進退モータ１２８（ボールねじ１３０）を駆動して押込み部材１２２をＺ１方向に進動（前進）させる（ステップＳ３６）。なお、前記所定の取り外し位置とは、ガイド部材１２０ａ、１２０ｂが多軸ヘッド１４ａ下部の位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂ間に配置され、各位置決め部材１２６ａ、１２６ｂが各孔部１３１ａ、１３１ｂに臨む位置である（図１５Ａ参照）。

このように押込み部材１２２が進動されると、先ず、押込み部材１２２先端面から拡幅する各第１傾斜面１３２が、各ガイド部材１２０ａ、１２０ｂの内面間に進入して摺接する。そうすると、押込み部材１２２の進動に伴ってガイド部材１２０ａ、１２０ｂが互いに離間する方向（Ｘ方向外側）の押圧力を第１傾斜面１３２から受け、溝部１２４に沿って移動する。従って、各位置決め部材１２６ａ、１２６ｂは、位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂの内側から孔部１３１ａ、１３１ｂへと挿入・嵌合され（図１５Ａ及び図１５Ｃ参照）、位置決め部材１２６ａ、１２６ｂと位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂとが互いに係合される（ステップＳ３７）。

この状態において、位置決め部材１２６ａ、１２６ｂは、図１５Ｃに示すように、孔部１３１ａ、１３１ｂの鉛直方向位置で上方側に挿入される。つまり、多軸ヘッド１４ａがレール４０ａ、４０ｂに係合された状態で（図１５Ａ参照）、孔部１３１ａ、１３１ｂは位置決め部材１２６ａ、１２６ｂの挿入位置よりも下方に十分な余裕となる高さｈ０を有するため、多軸ヘッド１４ａは該高さｈ０分だけ上方に移動できる余裕を持っている。

ステップＳ３８では、押込み部材１２２をさらに進動させ、第１傾斜面１３２後方の第２傾斜面１３４を、多軸ヘッド１４ａ下部の傾斜ブロック１２９のヘッド側傾斜面１３６に対して摺接させる。つまり、第２傾斜面１３４で多軸ヘッド１４ａを押し上げて、レール４０ａ、４０ｂからフック部４５ａ、４５ｂ（ローラ４６ａ、４６ｂ）を取り外す（図１６Ａ及び図１６Ｃ参照）。この際、多軸ヘッド１４ａは、位置決め部材１２６ａ、１２６ｂと孔部１３１ａ、１３１ｂとの係合による鉛直方向への高さｈ０分のガイド作用下に、安定して鉛直方向へと移動し、レール４０ａ、４０ｂから円滑に取り外される。

従って、図１６Ａ〜図１６Ｃに示すように、多軸ヘッド１４ａは、位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂが位置決め部材１２６ａ、１２６ｂに嵌合・支持され、傾斜ブロック１２９の底面が押込み部材１２２の上面に着地した状態で、移送台６４上に載置される。なお、多軸ヘッド１４ａの上昇量（上昇距離）は、押込み部材１２２の第２傾斜面１３４の鉛直方向高さ分のみに規定されているため、多軸ヘッド１４ａが過剰に上昇し、その上面がアーム２２の係止部材５０等に干渉して破損や不具合を生じることを構造的に回避することができる。

以上より、多軸ヘッド１４ａが工作機械１６側から取り外しされ、該多軸ヘッド１４ａは移送台６４上に積載された状態となることから、移送モータ１０２をステップＳ３５での進動時とは逆方向に回転駆動する。これにより、移送台６４がカムフォロア６０上からカムフォロア９４上へと退動し、多軸ヘッド１４ａが移送台６４と共に搬送台車２０側に移載・回収される（ステップＳ３９）。このように多軸ヘッド１４ａを回収した後は、必要に応じてＡＧＶ３４を駆動制御し、該回収した多軸ヘッド１４ａをストッカ１８に移載する等の動作を実行するとよい。

４．２．２．多軸ヘッドの取り付け動作の説明
次に、交換装置３２ａによる多軸ヘッド１４ａの工作機械１６への取り付け動作の一例について、図１７に示すフローチャートに基づき説明する。

図１７のステップＳ４１〜Ｓ４５に示される各工程は、上記交換装置３２での図１０のステップＳ１１〜Ｓ１５に示される各工程と略同様であるため、その詳細な説明は省略する。

これらステップＳ４１〜Ｓ４５に示される工程時、例えばストッカ１８から搬送台車２０の交換装置３２ａに移載された多軸ヘッド１４ａは、位置決めブロック１２７ａ、１２７ａが位置決め部材１２６ａ、１２６ｂに係合し、傾斜ブロック１２９の底面が押込み部材１２２の上面に着地した状態で、移送台６４上に安定して積載されている（図１６Ａ及び図１６Ｃ参照）。換言すれば、交換装置３２ａに積載された多軸ヘッド１４ａは、上記取り外し動作によって移送台６４上に積載された状態と同様な状態にある。

次に、ステップＳ４６では、制御盤３８の制御下に、多軸ヘッド１４ａを載置した移送台６４がレール４０ａ、４０ｂに臨む所定の取り付け位置に到達すると、フック部４５ａ、４５ｂ（ローラ４６ａ、４６ｂ）がレール４０ａ、４０ｂ上部の取り付け位置に配置される（図１６Ａ及び図１６Ｃ参照）。

従って、制御盤３８は、進退モータ１２８を逆方向に駆動して押込み部材１２２を緩やかに退動させ、位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂと位置決め部材１２６ａ、１２６ｂとの鉛直方向でのガイド作用下に多軸ヘッド１４ａを下降させる。そうすると、フック部４５ａ、４５ｂ（ローラ４６ａ、４６ｂ）がレール４０ａ、４０ｂに係合し、多軸ヘッド１４が工作機械１６に取り付けられる。

以上より、多軸ヘッド１４ａが工作機械１６側に取り付けられ、移送台６４が空状態となることから、移送モータ１０２をステップＳ４５での進動時とは逆方向に回転駆動する。これにより、移送台６４がカムフォロア６０上からカムフォロア９４上へと退動し、空の移送台６４が搬送台車２０側に回収される（ステップＳ４７）。このように移送台６４を回収した後は、必要に応じてＡＧＶ３４を駆動制御し、搬送台車２０を適宜駆動制御して、他の工作機械１６への多軸ヘッド１４ａの交換等を行うとよい。

なお、加工ラインシステム１０では、図４に示す交換装置３２に代えて、その変形例に係る交換装置３２ａを適用した場合にも、図１１のステップＳ２１〜Ｓ２５に示される加工方法と同様にワークＷの加工を行うことができることは勿論であるため、当該交換装置３２ａを備える加工ラインシステム１０でのワークＷの加工方法の説明は省略する。

以上のように、当該交換装置３２ａは、搬送台車２０を構成する台車本体７６に支持された基台８０と、該基台８０に設けられ、多軸ヘッド１４ａを工作機械１６に対して着脱する着脱機構３６ａとを備える。そして、着脱機構３６ａには、基台８０に対して水平方向に進退可能な移送台６４と、移送台６４上で進退可能であると共に、多軸ヘッド１４ａ下部に設けられた位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂへと係合可能な位置決め部材１２６ａ、１２６ｂと、移送台６４上で進退モータ１２８によって進退可能な押込み部材１２２とが設けられる。さらに、押込み部材１２２は、初期位置（図１４Ｂ参照）から進動されることで、位置決め部材１２６ａ、１２６ｂを位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂへの係合方向に押し進める第１傾斜面１３２と、多軸ヘッド１４ａを上方に押し上げる第２傾斜面１３４とを有する。

従って、交換装置３２ａを構成する着脱機構３６ａでは、移送台６４を多軸ヘッド１４ａ下部の交換位置に配置した後は、実質的に押込み部材１２２の進退動作のみで多軸ヘッド１４ａを安定して持ち上げることができる。すなわち、着脱機構３６ａでは、移送台６４の進退動作と押込み部材１２２の進退動作とからなる簡素な構成のみで、多軸ヘッド１４ａを容易に工作機械１６のレール４０ａ、４０ｂから取り外し、又はレール４０ａ、４０ｂに取り付けすることができ、システム構成の一層の小型化及び低コスト化を図ることができる。

交換装置３２ａは搬送台車２０に搭載されるため、多軸ヘッド１４ａの搬送と、工作機械１６に対する着脱とを効率よく行うことができる。特に、複数の工具Ｔを備える多軸ヘッド１４ａは、相当な重量物であることから、上記着脱機構３６と略同様に、簡素な構成からなる着脱機構３６ａを用いることは、その耐久性や信頼性の点からも有効である。

ここで、交換装置３２ａに対応する多軸ヘッド１４ａは、位置決め部材１２６ａ、１２６ｂを設けた一対のガイド部材１２０ａ、１２０ｂをまとめて跨ぐ位置に配置された一対の位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂを有する。一方、押込み部材１２２は、一対のガイド部材１２０ａ、１２０ｂに対応する一対の第１傾斜面１３２を有すると共に、一対のガイド部材１２０ａ、１２０ｂの内面間に進動し、各第１傾斜面１３２によって各ガイド部材１２０ａ、１２０ｂを互いの離間方向へと押し進め、各位置決め部材１２６ａ、１２６ｂを各位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂの孔部１３１ａ、１３１ｂへと係合させる構成からなる。このため、押込み部材１２２の進動のみの簡単な動作で、着脱機構３６ａ側の位置決め部材１２６ａ、１２６ｂと多軸ヘッド１４ａ側の位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂとを係合させることができ、多軸ヘッド１４ａを一層容易に且つ安定して交換することができる。

しかも、多軸ヘッド１４ａの下部には、押込み部材１２２の第２傾斜面１３４と対面して互いに摺接可能な傾斜ブロック１２９が設けられていることにより、押込み部材１２２の進動のみの簡単な動作で、多軸ヘッド１４ａを容易に持ち上げることができ、多軸ヘッド１４ａの交換が一層容易且つ安定したものとなる。

なお、多軸ヘッド１４ａの位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂと着脱機構３６ａの位置決め部材１２６ａ、１２６ｂとは、第２傾斜面１３４による多軸ヘッド１４ａの押し上げ距離以上の隙間（高さｈ０）を介して係合される（図１５Ｃ参照）。このため、位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂへの位置決め部材１２６ａ、１２６ｂの嵌合による鉛直方向へのガイド作用下に、第２傾斜面１３４によって多軸ヘッド１４ａを押し上げることができるため、多軸ヘッド１４ａの交換をより安定して行うことができる。しかも、工作機械１６から取り外した多軸ヘッド１４ａは、位置決めブロック１２７ａ、１２７ｂと位置決め部材１２６ａ、１２６ｂとが係合された状態で移送台６４上に積載されるため、搬送台車２０に回収した多軸ヘッド１４ａが落下等を生じることを防止できる。

５．搬送台車の変形例の説明
上記では、多軸ヘッド１４、１４ａを交換するための交換装置３２、３２ａを、ＡＧＶ３４に連結される搬送台車２０に搭載する構成を例示したが、交換装置３２、３２ａは、ＡＧＶ３４によって自走する搬送台車２０以外の搬送台車に搭載してもよい。

例えば、図１８に、変形例に係る搬送台車２０ａの側面図を示す。図１８では、理解の容易のため、着脱機構３６（３６ａ）を構成する一方のガイド板９２ａを省略して図示している。

図１８に示すように、搬送台車２０ａは、下面に４つの車輪１４０を回転自由に設けた台車本体（本体）１４２と、台車本体１４２の上面に図示しない油圧シリンダ等によって昇降可能に設けられた昇降機構１４４と、台車本体１４２の後方側に鉛直方向に沿って設置されたハンドル１４６及び操作制御部１４８及びバッテリ１５０とを備える。昇降機構１４４の上部には基台８０が固定され、これにより交換装置３２（３２ａ）が台車本体１４２上で昇降可能である。

このような搬送台車２０ａでは、ＡＧＶ３４に代わって、使用者がハンドル１４６を把持・操作して当該搬送台車２０ａを移動経路２８（図１参照）に沿って走行させ、搬送台車２０ａを交換位置３５に配置する。そして、操作制御部１４８を適宜操作して、昇降機構１４４を駆動することにより、交換装置３２（３２ａ）を工作機械１６の交換スペース２５（交換台５４）に連結し、多軸ヘッド１４（１４ａ）の交換作業を行うことができる。この際、操作制御部１４８と交換装置３２（３２ａ）の制御盤３８と工作機械１６のマシン制御部４４との間で、上記搬送台車２０の場合と略同様に、当該搬送台車２０ａの位置情報等の所定の情報の送受信が行われ、多軸ヘッド１４（１４ａ）の交換作業が円滑に且つ正確に実行される。

なお、上記において、本発明の好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

例えば、移送台６４の進退機構は、ピニオンギア６６、ラックギア６８、１０６からなるラックアンドピニオン機構を用いた上記構成以外にも、例えば、ボールねじや油圧シリンダ等による進退機構等であってもよい。

また、加工ラインシステム１０では、搬送台車２０（２０ａ）が１台のみ設置された構成を例示したが、搬送台車は２台以上設置してもよい。

１０…加工ラインシステム １２…加工ライン
１４、１４ａ…多軸ヘッド １６…工作機械
１８…ストッカ ２０、２０ａ…搬送台車
２４…インデックス機構 ２５…交換スペース
３２、３２ａ…交換装置 ３４…ＡＧＶ
３６、３６ａ…着脱機構 ３８…制御盤
４０ａ、４０ｂ…レール ４２…動力機構
４４…マシン制御部 ６４…移送台
６９…制御部 ７６、１４２…台車本体
１００…ピン １２２…押込み部材

Claims (4)

1. 複数の工具を集約した多軸ヘッドにより機械加工を行う加工ラインシステムであって、
   前記多軸ヘッドが着脱可能に搭載されると共に、該多軸ヘッドに設けられた前記工具に対して動力を伝達する動力機構を有する工作機械と、
   前記工作機械から離間して配置され、前記工作機械への交換用の前記多軸ヘッドを貯留するストッカと、
   前記多軸ヘッドを前記工作機械と前記ストッカとの間で搬送する搬送台車と、
   前記多軸ヘッドを交換する交換装置と、
   を備え、
   前記交換装置は、前記搬送台車の台車本体に支持された基台と、前記基台に設けられ、前記多軸ヘッドを前記工作機械に対して着脱する着脱機構とを有することを特徴とする加工ラインシステム。
2. 請求項１記載の加工ラインシステムにおいて、
   前記工作機械は、複数の前記多軸ヘッドを旋回可能に支持し、任意の前記多軸ヘッドを前記動力機構に対して割り出し可能なインデックス機構を有することを特徴とする加工ラインシステム。
3. 請求項１又は２記載の加工ラインシステムにおいて、
   前記工作機械は、複数台設けられ、
   前記ストッカは、各前記工作機械に対する交換用の複数の前記多軸ヘッドを貯留可能であり、
   前記搬送台車は、前記ストッカと複数の前記工作機械との間で前記多軸ヘッドを搬送し、各前記工作機械に対して前記多軸ヘッドを着脱可能であることを特徴とする加工ラインシステム。
4. 複数の工具を集約した多軸ヘッドによりワークに機械加工を行う加工方法であって、
   前記多軸ヘッドが着脱可能に搭載されると共に、該多軸ヘッドに連結されることで前記工具に動力を伝達する動力機構を有する工作機械に対して、該工作機械から離間して配置されたストッカに貯留された交換用の前記多軸ヘッドを搬送台車で搬送し、該搬送台車の台車本体に支持された基台に設けられて前記多軸ヘッドを前記工作機械に対して着脱する着脱機構によって前記多軸ヘッドを前記工作機械に対して装着した後、前記動力機構を駆動して前記多軸ヘッドにより前記ワークを加工することを特徴とする加工方法。

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