JPH0611688Y2 - 多軸ヘッド交換型切削加工装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、フレキシブル生産システムに好適な多軸ヘッ
ド交換型の切削加工装置に関し、さらに詳しくは複数の
多軸ヘッドが収容されたヘッドストッカと加工位置との
間で多軸ヘッドの交換を行うようにした切削加工装置に
関する。

従来の技術 この種の多軸ヘッド交換型の切削加工装置としては、例
えば特開昭５０−４４５７６号公報，特開昭５９−８１
００７号公報および実公昭５８−５２００３号公報に示
されているようにタレット型のものが知られている。こ
の従来のタレット型切削加工装置においては、外周に複
数の多軸ヘッドを装着した割り出し回転可能なタレット
を例えば送り装置のテーブル上に設置し、タレットに送
りを与えて機械加工を実施することを基本とした上で、
工作物すなわち加工ワークの多種化に対応するために、
タレットとは別に複数の多軸ヘッドを備えた多軸ヘッド
ストッカと、ヘッド交換装置とを設置し、必要に応じて
タレットと多軸ヘッドストッカとの間で多軸ヘッドの入
れ換えを行うようにしたものである。

考案が解決しようとする課題 上記のような従来の切削加工装置においては、割り出し
回転可能なタレット（または工作物）に送りを与えなが
ら加工するというタレット型切削工作機械本来の構造を
前提としているため、ただでさえ構造が大型かつ複雑に
なりやすいタレットおよび送り装置に加えて、多軸ヘッ
ドストッカとヘッド交換装置を付帯させなければなら
ず、設備全体がきわめて大型かつ複雑化するとともに、
設備費の著しい高騰を招くことになる。

本考案は以上のような点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、タレット型切削工作機械本来の構
造にとらわれることなく、実質的に多軸ヘッド交換装置
に従来の送り装置の機能を具備させることによって、特
に小型化と構造の簡素化を図った多軸ヘッド交換型の切
削加工装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 本考案の多軸ヘッド交換型切削加工装置においては、ス
ピンドル自体に軸方向に送りが与えられる複数のマスタ
ーリードタイプの多軸ヘッドが整列されたヘッドストッ
カと、工作物が位置決め固定されるとともに、その位置
決め固定された工作物と対向するように前記多軸ヘッド
が着脱可能に位置決め固定される治具ベースと、先端の
結合装置で前記多軸ヘッドを着脱可能に支持して、ヘッ
ドストッカと治具ベースとの間で多軸ヘッドの交換を行
う多自由度型のヘッド交換装置とを備えてなり、前記ヘ
ッド交換装置は、該ヘッド交換装置の結合装置で支持し
た多軸ヘッドを治具ベースに位置決め固定した状態で、
その多軸ヘッドの各スピンドルを回転駆動させると同時
にスピンドルに軸方向の送りを与えるヘッド駆動手段を
有していることを特徴としている。

ヘッド交換装置としては、多自由度型のものとして例え
ば関節型その他の産業用ロボットを中心として構成され
たものを使用する。

作用 この構造によると、加工対象となる工作物が治具ベース
に位置決め固定される一方で、その工作物の種別信号を
受けてヘッド交換装置が作動し、ヘッドストッカに整列
されている多軸ヘッドのなかから上記工作物の加工に必
要な多軸ヘッドを先端の結合装置で支持する。そして、
ヘッド交換装置はその支持した多軸ヘッドを治具ベース
に位置決めした上、ヘッド交換装置自体が具備するヘッ
ド駆動手段により多軸ヘッドを駆動する。その結果、多
軸ヘッドの各スピンドルが回転駆動されると同時に各ス
ピンドルに軸方向の送りが与えられ、所定の切削加工が
施される。

実施例 第１図は本考案のより具体的な一実施例を示す図で、２
台の多軸ヘッド交換型切削加工装置１，２が並設された
機械加工ラインの一部を示している。この実施例では工
作物たるワーク（ここでは内燃機関のシリンダブロック
を例示している）Ｗが予めパレットＰに固定されてお
り、切削加工装置１での加工が終了したワークＷは、フ
ィードバー４と給送レール５とから構成されるワーク搬
送装置６のはたらきにより次の切削加工装置２に搬送さ
れる。

切削加工装置１は、ベッド７上に設置されたヘッド交換
装置８と、ヘッド交換装置８に隣接して配置された治具
ベース９およびヘッドストッカ１０とから構成される。
１１は制御盤である。

ヘッド交換装置８は、定置式の関節型産業用ロボット１
２を中心として構成された多自由度型のものであって、
そのアーム１３の先端部には第２図に示すように後述す
る多軸ヘッド１４と結合されてこれを支持する結合装置
１５が設けられている。この結合装置１５は第２図に示
すように、ブラケット１６と、多軸ヘッド１４側の入力
軸１７とテーパ結合されるドライブ軸１８と、多軸ヘッ
ド１４との位置決めを司る位置決めピン１９とを含んで
いる。そして、ブラケット１６にはドライブ軸１８を介
して多軸ヘッド１４側の各スピンドル２０を回転駆動さ
せるヘッド駆動手段としての駆動モータ２１が取り付け
られている。

ヘッドストッカ１０には、そのエンドレスなレール２２
上に複数の多軸ヘッド１４，１４…がスピンドル２０先
端の工具Ｔを下向きにして整列されている。そして、ヘ
ッドストッカ１０上の各多軸ヘッド１４，１４…は図示
外の駆動手段のはたらきによりレール２２上を周回可能
であって、いずれか一つの多軸ヘッド１４を選択してヘ
ッド交換位置に割り出すことができる。

各多軸ヘッド１４，１４…はいわゆるマスターリードタ
イプのものであって、第２図に示すように入力軸１７が
回転駆動されることで図示外の変速歯車列を介して各ス
ピンドル２０が回転駆動されると同時に、図示外のマス
タねじによって各スピンドル２０に軸方向の送りが与え
られる。多軸ヘッド１４には、第２図に示すように結合
装置１５側の位置決めピン１９と係合するピン穴２３の
ほか、後述する治具ベース９側のロケート穴２４と係合
するロック機構付きのロケートピン２５が設けられてい
る。

治具ベース９は、ワークＷをパレットＰごとクランプす
るワーククランパ２６を備えるほか、第２図に示すよう
に上面には多軸ヘッド１４を受容する窓部２７とロケー
ト穴２８、ならびに多軸ヘッド１４をクランプするヘッ
ドクランパ２９が設けられている。

一方、切削加工装置２は、レール３０に沿って走行可能
ないわゆる天吊型の産業用ロボット４２を中心として構
成されたヘッド交換装置３８と、ベッド３７上に設置さ
れた治具ベース３９およびヘッドストッカ４０とから構
成される。治具ベース３９は切削加工装置１側の治具ベ
ース９と異なり横向きに置かれ、またヘッドストッカ４
０には複数の多軸ヘッド１４，１４…が２列にわたって
整列されている。

次に上記のように構成された装置の作用について説明す
る。

先ず、治具ベース９にワークＷがクランプされるのと相
前後して、そのワークＷの種別信号を受けてヘッド交換
装置８およびヘッドストッカ１０が作動する。すなわ
ち、ヘッドストッカ１０は、治具ベース９にクランプさ
れるワークＷの加工に必要ないずれかの多軸ヘッド１４
を選択し、その周回送路上のヘッド交換位置に選択した
多軸ヘッド１４を割り出す。そして、ヘッド交換装置８
は、結合装置１５を選択された多軸ヘッド１４に押し当
て、第２図に示すように位置決めピン１９とピン穴２
３、およびドライブ軸１８と入力軸１７とを相互に嵌合
させて、その結合により多軸ヘッド１４を支持する。

多軸ヘッド１４が結合装置１５に結合・支持されると、
ヘッド交換装置８はその支持した多軸ヘッド１４を治具
ベース９の真上まで搬送して降下させる。そして、ロケ
ートピン２５とロケート穴２４とを係合させて治具ベー
ス９に対し多軸ヘッド１４を位置決めした上で、ヘッド
クランパ２９が多軸ヘッド１４をクランプする。これに
より、治具ベース９を母体として位置決め固定されたワ
ークＷと多軸ヘッド１４とが相互に対向することにな
る。

この状態で駆動モータ２１が起動すると、多軸ヘッド１
４のスピンドル２０が一斉に回転すると同時に、各スピ
ンドル２０に軸方向の送りが与えられてワークＷに対す
る切削加工が行われる。

切削加工が終了すると、ヘッド交換装置８は治具ベース
９から多軸ヘッド１４を離脱させてヘッドストッカ１０
に戻し、以後は上記と同様の動作を繰り返すことにな
る。

切削加工装置１での加工が終了したワークＷは、フィー
ドバー４により次工程の切削加工装置２の治具ベース３
９に搬入されてクランプされる。そして、ワークＷはヘ
ッド交換装置３８による上記と同様のはたらきにより別
の切削加工が行われる。

ここで、それぞれの切削加工においては、ヘッド交換装
置８，３８に支持された多軸ヘッド１４は治具ベース
９，３９に固定されるため、加工に伴う反力はヘッド交
換装置８，３８には全く作用せず、したがってヘッド交
換装置８，３８は単に多軸ヘッド１４を搬送する機能だ
けあれば足りる。

考案の効果 以上のように本考案の多軸ヘッド交換型切削加工装置に
よれば、ヘッド交換装置が、ヘッドストッカと治具ベー
スとの間で多軸ヘッドを交換する機能のほかに、多軸ヘ
ッドを駆動する機能すなわち従来の送り装置に相当する
機能を有しているものであるから、従来の送り装置およ
びタレットに相当する部分が不要になり、設備全体の小
型化と構造の簡素化が図れるほか、設備占有スペースの
縮小化と設備費の低減化を併せて達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の切削加工装置の一実施例を示す構成説
明図、第２図はヘッド交換装置と多軸ヘッドおよび治具
ベースの相互関係を示す説明図である。 １，２……切削加工装置、８，３８……ヘッド交換装
置、９，３９……治具ベース、１０，４０……ヘッドス
トッカ、１２，４２……産業用ロボット、１４……多軸
ヘッド、１５……結合装置、２０……スピンドル、２１
……ヘッド駆動手段としての駆動モータ、Ｗ……工作物
（ワーク）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】スピンドル自体に軸方向の送りが与えられ
   る複数のマスターリードタイプの多軸ヘッドが整列され
   たヘッドストッカと、 工作物が位置決め固定されるとともに、その位置決め固
   定された工作物と対向するように前記多軸ヘッドが着脱
   可能に位置決め固定される治具ベースと、 先端の結合装置で前記多軸ヘッドを着脱可能に支持し
   て、ヘッドストッカと治具ベースとの間で多軸ヘッドの
   交換を行う多自由度型のヘッド交換装置とを備えてな
   り、 前記ヘッド交換装置は、該ヘッド交換装置の結合装置で
   支持した多軸ヘッドを治具ベースに位置決め固定した状
   態で、その多軸ヘッドの各スピンドルを回転駆動させる
   と同時にスピンドルに軸方向の送りを与えるヘッド駆動
   手段を有していることを特徴とする多軸ヘッド交換型切
   削加工装置。