JPH0790403B2 - 多軸軸頭交換式工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多軸軸頭を交換する型式の工作機械に関す
る。

〔従来の技術〕

一つの工作物に多数且つ多種類の孔加工をする場合、更
には工作物が多種に亘る場合は、自動工具交換方式の単
軸工作機械（いわゆるマシニングセンタ）や多軸ユニッ
トのトランスファーマシンを用いていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕 従来技術におけるようにマシニングセンタのような単軸
工作機械は、用いる工具数、加工種類及び工作物種類に
対して融通性が高いが、工程数が増大し、生産性が低い
不利があり、或は生産性を上げるためには工程分割をし
て工作機械の台数を多くする短所がある。

又、多軸ユニットを用いると、工具数即ち加工孔数に関
しては単軸工作機械より生産性は高くはなるが、加工種
類に関してはそれだけの台数を必要とし、工作物の種類
に対応しては多軸軸頭を取換えねばならず、その取換作
業が容易でないので、とくに工作物の種類に対する融通
性が低い欠点がある。

この発明は、多数・多種類の孔加工をする場合、更には
工作物が多種に亘る場合に、工程数が少く、且つ台数を
増さず、工具交換も容易にして、上記の従来技術の欠点
を解消した工作機械を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明による工作機械は、多軸軸頭、いわゆるギャン
グヘッド（以下「軸頭」という）を有する多軸工作機械
であって、基台上のベッドに摺動可能である主軸台とそ
の前方正面にある工作物テーブルと主軸台の背面後方に
ある軸頭転送装置とで工作機械本体が構成され、主軸台
に装着可能な軸頭を横方向（主軸軸線に垂直方向）に移
動する手段が主軸台の前面上部及び前記軸頭転送装置に
設けられている。

そうして、前記工作機械は、縦並びに（主軸軸線と平行
方向に並べて）複数（多種）の軸頭を搭載貯蔵し、その
軸頭を縦方向に間欠移送する手段が設けられている軸頭
貯蔵台を前記工作機械本体の両側に具備している。

更には、前記工作機械本体・軸頭貯蔵台の背後には、軸
頭移送手段をもち、横方向に前記軸頭貯蔵台と相関位置
をもって配列された軸頭貯蔵装置を具備し、且つ横方向
に移動可能な軸頭搬送台が配備されている。

そうして、前記軸頭貯蔵装置列中の少くとも１又は２の
装置を除いては複数（多種）の軸頭が搭載されている。

〔作用〕

工作機械本体両側の軸頭貯蔵台には夫々、工程順・工作
物順に応じて順番・逆順に所要の複数（多種）の軸頭を
配列貯蔵する。そうして、一方の軸頭貯蔵台に順番に配
列された軸頭の最前位の軸頭を後退位置の主軸台と工作
物テーブルとの間のヘッド交換スペースへと横方向に移
動させ、主軸台に装着し、主軸台を前進・後退させてテ
ーブル上の工作物を加工する。

この間、順番配列の軸頭は一斉に１ピッチ前進し、他方
の軸頭貯蔵台に逆順に配列された軸頭の最後位の軸頭
は、ヘッド転送装置で一方の軸頭貯蔵台の最後位へ移さ
れ、他方の軸頭貯蔵台上の逆順配列の軸頭は一斉に１ピ
ッチ後退する。

そうして、この軸頭の移動と最初の加工（第１工程）が
終了すると、使用済軸頭は主軸台から外され、他方の軸
頭貯蔵台上の逆順配列の最前位へ移動される。

上記のような一工程の作用が、サイクリックに行なわ
れ、両側の主軸台貯蔵台上の軸頭は、順番に主軸台に装
着されて、所定の一種又は複数種の工作物に対し多数孔
の多種類孔加工が工程順に行なわれる。

更には、使用済の軸頭列毎に順次、軸頭を工作機械本体
背後に配備された軸頭搬送台上の空の軸頭貯蔵装置へ移
送し、軸頭搬送台上の別の軸頭貯蔵装置から新しい別の
軸頭列の軸頭を順次空になった軸頭貯蔵台へ移送するこ
とにより、工作物の種類や加工種類の多様化に対応す
る。

〔実施例〕

この発明の実施例を図面に従って説明する。

工作機械本体１は、基台２上に設けられた工作物テーブ
ル３及びベッド４並びに基台２後部に設けられた軸頭転
送装置５を具備し、ベッド４上には主軸台６がねじ機構
・油圧機構等の周知の手段で前進・後退するよう設けら
れている。

主軸台６の前面には、軸頭案内締付体７及び位置決めピ
ン８が、主軸台６の前面上部には軸頭シフト装置９が夫
々設けられ、軸頭案内締付体７は油圧機構で作動する。
基台２の後部に設けられた軸頭転送装置５は、基台２に
固着された軸頭支持台10と基台２又は軸頭貯蔵台の基台
22の任意箇所に支持ブラケットで軸頭支持台上方に取付
けられた軸頭シフト装置11とから構成されている。

軸頭12の上面には軸頭シフト装置9,11の爪（後出）が係
合する二つの凹部（第１凹部13-1,第２凹部13-2）が設
けられ、軸頭12の後面には、主軸台前面の軸頭案内締付
体７及び位置決めピン８と夫々係合する係合溝部及び位
置決め穴がある。

軸頭12は、軸頭案内締付体７に案内されて主軸台６の前
面にもたらされ、位置決めピン８で位置決めされ、油圧
作動の軸頭案内締付体７により主軸台６の前面に固定装
着されたとき、主軸台の駆動モータで駆動される主軸と
軸頭の工具駆動軸とが係合するようになっている。

軸頭シフト装置９と軸頭シフト装置11とは、同一構造
で、第３図に示すようなロッドレスシリンダとそれによ
り往復動される爪とで構成されている。更に詳しく述べ
ると、枠体14にシリンダ15と案内棒16とが平行に架設さ
れ、シリンダ15と案内棒16とが貫通し、その上を摺動す
る摺動体17には、相前後する二つの爪（第１爪18-1,第
２爪18-2）が一方向に賦勢（例えばばねを用いる）され
て揺動自在に設けられている。そうしてシリンダ15内に
はピストン19が収容され、シリンダ内を油圧で往復動す
る。摺動体17とピストン19とは、シリンダ15の壁を介し
て対向して互に吸引し合う磁石20を備えている。そこ
で、油圧によりピストン19が往復動すると、摺動体17、
延いては第1,第２爪18-1,18-2は往復動する。

軸頭貯蔵台は、工作機械本体１の両側に隣接して１台ず
つ固定配置され、一側に置かれた第１軸頭貯蔵台21-1と
他側に置かれた第２軸頭貯蔵台21-2とは、実質的には同
一構造であり、基台22に移送バー23を備え、基台上に搭
載された複数（図示の例では３個）の軸頭12を移送バー
23で所定ピッチずつ割出移送する。但し、両軸頭貯蔵台
21-1,21-2における移送方向は、第１軸頭貯蔵台21-1に
おいては、後方から前方へと前進方向であり、第２軸頭
貯蔵台21-2においては、前方から後方へと後退方向であ
る。

上記に述べた工作機械は、一層機能を高めるため更に軸
頭搬送台24を付属設置することができる。

第４図及び第５図に示すように、工作機械、即ち両側に
軸頭貯蔵台21-1,21-2を備えた工作機械本体１の背後
に、それに隣接して両側の軸頭貯蔵台における軸頭移送
方向と垂直方向に横並びに配列された軸頭貯蔵装置群を
もち、その配列方向にその軸頭貯蔵装置の配列ピッチ単
位で割出し移動する軸頭搬送台24が設備される。

そうして、軸頭搬送台の軸頭貯蔵装置の配列ピッチは、
二台の軸頭貯蔵装置の夫々が同時に第１軸頭貯蔵台12-1
及び第２軸頭貯蔵台21-2の夫々に一直線上に縦並びにな
ることが好ましい。

第４図及び第５図の例では、軸頭貯蔵装置は、第1,第2,
第3,第４軸頭貯蔵装置25-1,25-2,25-3,25-4の４台であ
り、１台おきの軸頭貯蔵装置が両側の第１軸頭貯蔵台21
-1と第２軸頭貯蔵台21-2の夫々と一致するように間隔が
とられている。

軸頭搬送台24は、例えば車輪をもち、工作機械本体や軸
頭貯蔵台の基台2,22の背面に設けられた案内26により案
内されて自動又は手動で移動する。そうして、前記基台
22に設けられた位置決めピン27との係合により割出し位
置決めされる。

又、工作機械本体等から離脱して走行させることも可能
である。

各軸頭貯蔵装置25-1〜４は、全て同一構成であり、且つ
前記軸頭貯蔵台とも原理的には実際上同一構成である。
但し、第５図において明らかのように、軸頭貯蔵台の移
送バー23は、移送爪が３個あって、３台の軸頭に係合す
るようになっており、後退位置においては最後位の移送
爪が軸頭搬送台24の軸頭貯蔵装置における最前位の軸頭
と係合するようになっている。これに対して、搬送台24
の軸頭貯蔵装置の移送バー28は、移送爪が２個であり後
退位置で最前位の軸頭を除く他の２つの軸頭に係合する
ようになっている。

即ち、移送バー23は、軸頭貯蔵台21と軸頭搬送台24との
間の軸頭の受渡しも行なっている。この二つの移送バー
の関係は逆にしてもよい。

又、図示はされていないが、軸頭搬送台の変形として、
第１軸頭貯蔵装置25-1の上に第２軸頭貯蔵装置25-2を、
同じく第３軸頭貯蔵装置25-3の上に第４軸頭貯蔵装置25
-4を夫々重ねて重層構造とし、且つそれらについて上下
方向割出変位可能のリフト装置を具備する型式がある。
この場合は、軸頭搬送台の割出し横移動は不必要で、基
台22に対し、固定であるか、又は、工作機械本体等から
の脱可能な型式では基台22に対する位置決め・固定手段
を設ければよい。

上記工作機械の操作・作用を述べる。

先ず予め、第３図に示された軸頭シフト装置に用いられ
るロッドレスシリンダについて述べる。シリンダ15内の
ピストン19が左右からの圧油供給によりシリンダ15内を
往復動すると、ピストンの磁石20とシリンダ15に上を摺
動する摺動体17の磁石20とがシリンダ壁を通して互いに
吸引し合うので、摺動体17はピストン19に引張られて進
退往復動することになる。即ち第1,第２爪18-1,18-2も
進退往復動する。

さて、各軸頭貯蔵台上に所要の軸頭を所定の配列で搭載
する。

先ず、第１軸頭貯蔵台21-1には、前から後へ第１工程用
から工程順に第１軸頭12-1、第２軸頭12-2、第３軸頭12
-3を搭載し、第２軸頭貯蔵台21-2には後から前へ第4,第
5,第６の各軸頭12-4〜６を搭載する。

この軸頭群は、１つの工作物Ａに対する６工程分を順に
並べてもよく、又は、１つの工作物に対して３工程分の
加工を施すとして、第１〜第３軸頭12-1〜３を１つの工
作物Ａの加工用に、第４〜第６軸頭12-4〜６を次の別種
の工作物Ｂの加工用に夫々用意してもよい。

同様に、軸頭搬送台24の第３及び第４軸頭貯蔵装置25-
3,25-4に所望の軸頭を３個ずつ所望順に夫々搭載し、他
の第1,第２軸頭貯蔵装置25-1,25-2は交換用に空にして
おく。

そうして、軸頭シフト装置９の摺動体17、延いては爪21
を第１軸頭貯蔵台21-1の方へ油圧駆動で後退させる。す
ると第１軸頭貯蔵台21-1の最前位の第１軸頭12-1の上部
の第１凹部13-1に第２爪18-2が係合する。次いで摺動体
17の油圧駆動前進により第１軸頭12-1は主軸台前面の軸
頭交換スペースへ移動する。この際、軸頭貯蔵台上の軸
頭高さは、その背面にある係合溝部が主軸台の軸頭案内
締付体７と横滑りに係合する高さであるので、軸頭貯蔵
台の支承と軸頭案内締付体７の案内支承とが相俟って、
第１軸頭12-1を円滑に軸頭交換スペースに移動させる。
第１軸頭12-1の背面の係合溝部に係合した軸頭案内締付
体７の油圧作動による締付作用と第１軸頭の位置決め穴
に係合する位置決めピン８の位置決め作用とにより第１
軸頭12-1は、正確に主軸台６に装着され、主軸台の駆動
モータで駆動される主軸と第１軸頭の工具駆動軸とは係
合する。そうして、主軸台６の前進・後退により工作物
Ａに第一工程の加工が行なわれる。

その間に、第１軸頭貯蔵台21-1の移送バー23は、１ピッ
チ前進し、第２及び第３軸頭12-2,12-2は前進し、同時
に第２軸頭貯蔵台21-2上の最後位の第４軸頭12-4は、軸
頭転送装置５の軸頭シフト装置11により第１軸頭貯蔵台
の最後位へ送られる。この際、軸頭シフト装置11は、そ
の第２爪18-2を第４軸頭12-4の第２凹部13-2に係合させ
て、先ず軸頭転送装置５の軸頭支持台10へ送り、一旦後
退してから、次に第１爪18-1を第４軸頭12-4の側面に係
合させて第１軸頭貯蔵台21-1へ送るのである。そうし
て、第２軸頭貯蔵台21-2の移送バー23は１ピッチ後退
し、第5,第６軸頭は後退する。

やがて第１軸頭12-1による第１工程が完了すると、軸頭
案内締付体７は前進して、第１軸頭12-1を主軸台６より
解放し、軸頭シフト装置９の摺動体20は、後退し、第１
爪18-1を第１軸頭12-1の側面に第２爪18-2を第２軸頭12
-1の第１凹部13-1に夫々係合させ、再び前進して第１軸
頭12-1を第２軸頭貯蔵台21-2の最前位に、第２軸頭12-2
をヘッド交換スペースに同時に送る。

以上のような軸頭の交換操作・作用をサイクリックに行
なうことにより６種の軸頭を順次使用することができ
る。

更に、工作機械本体の背後に配備した軸頭搬送台24を使
用すると使用可能な軸頭の種類は倍増する。

その操作・作用について述べる。

今、軸頭搬送台24の第３軸頭貯蔵装置25-3及び空の第１
軸頭貯蔵装置25-1の夫々を第１軸頭貯蔵台21-1及び第２
軸頭貯蔵台21-2の夫々に一致させるよう軸頭搬送台24を
位置決めする（第４図参照）。

既述の軸頭交換の作用・操作において、第４軸頭12-4に
より加工が行なわれている間に第１軸頭貯蔵台21-1の移
送バー23はその前進によって、軸頭搬送台24の第３軸頭
貯蔵装置25-3の最前位にある第７軸頭12-7を、第5,第６
軸頭12-5,12-6と共に前進させる。即ち第７軸頭12-7は
第１軸頭貯蔵台21の最後位へと移される。同時に第３軸
頭貯蔵装置25-3の第8,第９軸頭12-8,12-9は移送バー28
により１ピッチ前進する。

他方、第２軸頭貯蔵台21-2の移送バー23は後退して、第
1,第2,第３軸頭12-1,12-2,12-3を一斉に後退させる。即
ち第１軸頭12-1は軸頭搬送台24の第１軸頭貯蔵装置25-1
の最前位へ移される。その後の工程を追うに従って、第
１軸頭貯蔵装置25-1の移送バー28により第１軸頭12-1,
第２軸頭12-2という具合に第１軸頭貯蔵装置21-1上を後
退する。

そうして順送りして工程が進み、第７軸頭12-7により加
工が行なわれている間に、軸頭搬送台24は横方向に１ピ
ッチ移動し、今度は第４軸頭貯蔵装置25-4及び空の第２
軸頭貯蔵装置25-2夫々を第１軸頭貯蔵台21-1及び第２軸
頭貯蔵台21-2の夫々に一致させるように位置決めを行な
い、前述の軸頭交換移動を繰返す。

以上のような軸頭交換移動により全部で12種類の軸頭を
順次使用し得る。

軸頭貯蔵台及び各軸頭貯蔵装置の搭載軸頭数並びに軸頭
搬送台上の軸頭貯蔵装置数は任意に増すことは可能であ
り、それにより使用軸頭の種類は増加する。

軸頭転送装置５を使用せず、軸頭転送台24の使用のみの
サイクル形式でも、12種類の交換は可能であり、又、軸
頭転送台24の使用により、当初の空の軸頭貯蔵台への軸
頭の搭載を自動的に行ない得ることは容易に理解できる
ところである。

変形としての重層型式の軸頭搬送台においては、軸頭搬
送台自体の横方向の割出し移動の代りに軸頭貯蔵装置の
上下方向割出し移動により軸頭搬送台横方向割出し移動
の型式のものと同じことが行ない得ることは、明らかで
ある。

〔効果〕

この発明の多軸軸頭交換式工作機械によれば、多種工作
物における多数孔に対する多種の孔加工を高生産性をも
って行ない得るのである。

即ち多軸軸頭を使用することにより単軸のマシニングセ
ンタより多数孔の加工が効率よくでき、しかも軸頭交換
が従来の多軸ユニットに比し遥かに容易に自動的に行わ
れる為、工作機械の台数を多く要せずに効率よく多種類
の孔加工を行ない得、しかも多種の工作物に対する対応
も可能となる。

又、軸頭搬送台の使用により使用軸頭の軸頭貯蔵台への
搭載作業も自動化でき、同時に使用可能の軸頭種類も増
加する。

更に、軸頭搬送台24は、自動又は手動で自由に走行する
こともできるので、それを複数台用意して、工具室で適
宜軸頭を搭載し、順次工作機械本体の背後に移動してく
れば、使用軸頭の多様化が効率よく行ない得る。

そうして、重層構造の軸頭搬送台では、それ自体の平面
的大きさも作動床面積も小さくなる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の工作機械における工作機械本体の
側面図、 第２図は、この発明の工作機械の正面図、 第３図は、この発明の工作機械における軸頭シフト装置
の一部破砕断面平面図、 第４図は、この発明の工作機械の平面図、 第５図は、この発明の工作機械における軸頭貯蔵台及び
軸頭搬送台の側面図である。 1:工作機械本体 3:工作物テーブル 5:軸頭転送装置 6:主軸台 9:軸頭シフト装置 10:軸頭支持台 11:軸頭シフト装置 12:多軸軸頭 21-1:第１軸頭貯蔵台 21-2:第２軸頭貯蔵台 23,28:移送バー 24:軸頭搬送台 25:軸頭貯蔵装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 康廣 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 太田 孝典 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 村上 文四郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 太田 昭男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 池田 徹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−138774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−27708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−108579（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−93206（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−153744（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−113405（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−41506（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作物テーブル、主軸台及び主軸台背後の
   軸頭転送装置を備えた工作機械本体と、前記工作機械本
   体の両側に配置された軸頭貯蔵台と、前記工作機械本体
   及び前記軸頭貯蔵台の背後に配置された軸頭搬送台とか
   ら構成され； 前記主軸台は、前記軸頭貯蔵台と主軸台との間で多軸軸
   頭を移動する軸頭シフト装置を備え、多軸軸頭の装着・
   離脱が可能であり； 前記軸頭転送装置は、軸頭支持台及び主軸台と同様の軸
   頭シフト装置を備えており； 前記軸頭貯蔵台は、多軸軸頭を移送する手段を備え、複
   数の多軸軸頭を搭載しており； 前記軸頭搬送台は、前記軸頭貯蔵台と相関位置をもって
   配列された複数列の軸頭貯蔵装置であり、且つ、その一
   部の列には複数の多軸軸頭が搭載されており、且つその
   列毎に軸頭移送手段を備えた軸頭貯蔵装置から構成さ
   れ、前記工作機械本体と前記軸頭貯蔵台との配列方向に
   移動可能であることを特徴とする多軸軸頭交換式工作機
   械。