JPS63114807A - 多軸工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多軸工作機械に関し、−ｍ詳細には、複数の工
具を装着したギヤングヘッドを駆動部本体に対し着脱自
在に構成すると共に、前記駆動部本体側に複数の回転軸
を配設し、前記夫々の工具に連結されるユニバーサルジ
ヨイントを前記回転軸に着脱自在に係合することによっ
て前記ギヤングヘッドを可及的に小型化且つ軽量化する
ことが出来、しかもギヤングヘッドの交操作業を容易に
行うことを可能にした多軸工作機械に関する。

一般に、工場内において、多軸ボール盤や多軸フライス
盤等の種々の工作機械が広汎に使用されている。前記多
軸工作機械は基本的には複数の同一種類の工具あるいは
異なる種類の工具を装着したギヤングヘッドを有してお
り、前記工具を一体的に回転させてワークに対し複数の
加工を同時に行うことにより、加工作業の効率化を達成
する。従って、特に、大量生産工程に組み込まれて活用
されている。

前記のような多軸工作機械では、種々の異なるワークに
対応すべく複数の工具を配設したギヤングヘッドを駆動
部本体に対し着脱自在に連結するものが採用されている
。異なる種類のワークに対応して前記ギヤングヘッドを
適宜交換することにより、単一の多軸工作機械で極めて
汎用性のある加工作業工程を遂行することが可能となる
からである。

そこで、この種のギヤングヘッド交換式多軸工作機械の
従来技術が、例えば、特公昭第５８−２７０４７号に開
示されている。これを第１図に示す。

すなわち、第１図において、参照符号２はレール部を示
し、前記レール部２上に受台部４が矢印方向に変位自在
に載設されている。受台部４の上部に駆動モータ６が支
持されており、前記駆動モータ６の回転駆動軸８の先端
部に第１のクラッチ１０が軸着されている。そして、前
記受台部４の両側部に設けられる脱着装置１２を介して
ギヤングヘッド１４がこの受台部４に対し着脱自在に装
着されている。前記ギヤングヘッド１４は前記第１クラ
ツチ１０に係合する第２のクラッチ１６を含み、この第
２クラツチ１６に歯車１８が係着されている。そして、
前記歯車１８に複数の歯車からなるギヤトレイン２０が
噛合しており、さらに、前記ギヤトレイン２０を構成す
る所定の歯車に所定数のユニバーサルジヨイント２２の
一端が係着されると共に、夫々のユニバーサルジヨイン
ト２２の他端に回転工具２４が連結されている。

このような構成において、駆動モータ６を駆動すると、
回転駆動軸８を介して第１クラツチ１０が回転し、この
第１クラツチ１０に係合する第２クラツチ１６を介して
歯車１８が回転する。このため、前記歯車１８に噛合す
るギヤトレイン２０が回転駆動され、前記ギヤトレイン
２０によって前記駆動モータ６の回転は減速され、この
回転数に応じて前記ギヤトレイン２０を構成する所定の
歯車に係合する夫々のユニバーサルジヨイント２２を介
して回転工具２４が一体的に回転するに至る。そこで、
受台部４をレール部２に沿ってワークＷ側に変位させる
と、前記回転している複数の回転工具２４によりワーク
Ｗに所定の孔明は加工等が行われることになる。

ところで、前記の従来技術では、ギヤングヘッド１４側
に複数の歯車からなるギヤトレイン２０を配設している
。このため、前記ギャングヘッド１４自体が相当に大型
化すると共にその重量が大きなものとなってしまう。特
に、多数の回転工具２４を設けるギヤングヘッド１４に
あっては、夫々の回転工具２４に回転力を伝達するため
多数のユニバーサルジヨイント２２を設ける必要性があ
り、前記ユニバーサルジヨイント２２に回転力を伝達す
るためのギヤトレイン２０も相当数の歯車を有すること
になる。結果的に、部品点数が増加してギヤングヘッド
１４が大型化してしまう。

しかも、ギヤングヘッド１４が大型で且つ重量の大きな
ものとなれば、このギヤングヘッド１４を交換する作業
も相当に煩雑なものとなり、さらに、前記ギヤングヘッ
ド１４を自動的に交換しようとすれば、その交換装置自
体も複雑な構成で且つ大型なものとならざるを得ない。

本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、回転駆動源を設けた本体部側に前記回転駆動源
に連結して回転する複数の回転軸を配設し、一方、ギヤ
ングヘッドには所定数の回転工具と前記回転工具に連結
されるユニバーサルジヨイントとを設けておき、夫々の
回転軸に前記ユニバーサルジヨイントを係合し回転駆動
源の駆動作用下に夫々の回転工具を回転するよう構成す
ることにより、ギヤングヘッドに従来のようなギヤトレ
インを設けることがなく、従って、ギヤングヘッドを可
及的に小型化且つ軽量化することが出来、しかもギヤン
グヘッドの交換作業を容易に行うことを可能にした多軸
工作機械を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は回転駆動源を有
する本体部と、前記本体部と係合離間するギヤングヘッ
ドとを含み、前記本体部はギヤングヘッドに装着される
複数の回転工具に対応する数の回転軸を有し、前記回転
駆動源の回転駆動軸と前記回転軸とを回転力伝達手段に
よって連結し、当該回転駆動源の付勢作用下に複数の回
転駆動軸を介してギヤングヘッドの複数の回転工具を回
転させてワークに対する加工を行うよう構成することを
特徴とする。

次に、本発明に係る多軸工作機械について好適な実施例
を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する
。

第２図において、参照符号３０は本発明に係る多軸工作
機械を示す。前記多軸工作機械３０は基台３２を含み、
前記基台３２の上部に加工ユニット３４が配設され、こ
の加工ユニット３４は基台３２の長手方向く矢印方向）
に変位自在に構成される。

前記加工ユニット３４の一端部側に夫々上下方向に並行
して円弧状の可動レール３６ａ、３６ｂを固着しており
、この場合、前記可動レール３６ａ、３６ｂと基台３２
に対し固定されている円弧状固定レール３８ａ、３８ｂ
とにより環状レール４０ａ。

４０ｂが構成される。前記環状レール４０ａ、４０ｂに
ギヤングヘッド４２ａ乃至４２ｄが支承されると共に、
前記ギヤングヘッド４２ａ乃至４２ｄにはインデックス
テーブル４４が係合している。前記インデックステーブ
ル４４は回転駆動源４６の駆動作用下に矢印方向に回動
し、このインデックステーブル４４に係合しているギヤ
ングヘッド４２ａ乃至４２ｄを環状レール４０ａ、４０
ｂに沿、って移動させ、所望のギヤングヘッドを加工ユ
ニット３４の可動レール３６ａ、３６ｂに送り出すよう
構成されている。

次いで、加工ユニット３４並びにギヤングヘッド４２ａ
乃至４２ｄについて以下詳細に説明する。

すなわち、第３図および第４図において、加工ユニット
３４はスライドテーブル４８を含み、前記スライドテー
ブル４８は基台３２上に設けられる一対の並行なガイド
レール５０ａ、５０ｂに係合している。さらに、前記基
台３２にシリンダ５２が装着され、このシリンダ５２か
ら延在するシリンダロフト５４はスライドテーブル４８
の一端部に係着される。前記スライドテーブル４８の上
部に本体部５６が設けられ、この本体部５６内に駆動モ
ータ５８が装着される。前記駆動モータ５８の回転駆動
軸６０に歯車６２が軸着されており、この歯車６２に回
転軸６４ａ乃至６４ｄが噛合する。すなわち、回転軸６
４ａ乃至６４ｄの外周部に歯車６２に噛合する歯車部６
６ａ乃至６６ｄを形成すると共に、前記回転軸６４ａ乃
至６４ｄの一端部に中心方向に指向して後述するユニバ
ーサルジヨイントを構成するセレーション軸が嵌合する
ための溝付孔部７０ａ乃至７０ｄを穿設する。そして、
前記回転軸６４ａ乃至６４ｄを夫々ベアリング７１ａ、
７１ｂを介して本体部５６に対し回転自在に支承してお
く。

さらにまた、本体部５６の上下両端部に夫々並行してシ
リンダ７２ａ、７２ｂおよび７２ｃ、７２ｄを係着し、
前記シリンダ７２ａ乃至７２ｄ内に配設されるシリンダ
ロッド７４ａ乃至７４ｄの一端部に可動レール３６ａ、
３６ｂを固着しておく。この場合、シリンダ７２ａ乃至
７２ｄ内には図示しない弾性体、例えば、スプリングが
介装され、前記スプリングの弾発力を介してシリンダロ
ッド７４ａ乃至７４ｄは、第３図中、矢印入方向に押圧
されている。

なお、本体部５６にはギヤングヘッド４２ａ乃至４２ｄ
をこの本体部５６に装着するための図示しないクランプ
機構が設けられている。

次いで、ギヤングヘッド４２ａについて以下詳細に説明
する。なお、他のギヤングヘッド４２ｂ乃至４２ｄは前
記ギヤングヘッド４２ａと同様に構成されており、従っ
て、ギヤングヘッド４２ａについて説明し、残余のギヤ
ングヘッド４２ｂ乃至　　、４２ｄについてその詳細な
説明は省略する。

すなわち、第５図に示すように、ギヤングへラド４２ａ
の前面部に回転工具７６ａ乃至７６ｃが回転自在に支承
されており、前記回転工具７６ａ乃至７６ｃのギヤング
ヘッド４２ａ内に臨入する端部に歯車７８ａ乃至７８ｃ
が軸着される。そして、前記歯車７８ａと７８ｂとはギ
ャングヘンド４２ａ内に支承されている連動用歯車８０
に夫々噛合しており、さらに前記歯車７８ｂは駆動用の
第１の歯車８２ａに噛合する。一方、歯車７８ｃはギヤ
ングヘッド４２ａに支承されている駆動用の第２の歯車
８２ｂに噛合し、前記第１歯車８２ａと第２歯車８２ｂ
にユニバーサルジヨイント８４ａ、８４ｂの一端部が係
着される。前記ユニバーサルジジインＨ４ａ、８４ｂの
他端部にセレーション軸８６ａ１８６ｂを連結し、前記
セレーション軸８６ａ、８６ｂはベアリング３３ａ、８
８ｂを介してギヤングヘッド４２ａの後面部に回転自在
に支承されている。

この場合、前記セレーション軸８５ａ、８６ｂは本体部
５６に支承されている回転軸６４ａ乃至６４ｄの中、例
えば、前記回転軸６４ａ、６４ｃの溝付孔部７０ａ、７
０ｃと同軸上に配設される。

ギヤングヘッド４２ａは基本的には以上のように構成さ
れるものであり、他のギヤングヘッド４２ｂ乃至４２ｄ
は前述した回転工具７６ａ乃至７６ｃとは異なる回転工
具を異なる位置に異なる数だけ装着するものであるが、
この場合、夫々の回転工具は図示しないユニバーサルジ
ヨイントを介して本体部５６の回転軸６４ａ乃至６４ｄ
の中、所定の回転軸に係合するよう構成されている。

なお、第２図中、参照符号９０は治具台を示し、この治
具台９０に図示しないワークＷが位置決め固定される。

本発明に係る多軸工作機械は基本的には以上のように構
成されるものであり、次にその作用並びに効果について
説明する。

先ず、治具台９０に所定のワークＷを載設固定して後、
駆動モータ５８を駆動して回転駆動軸６０を回転すると
、この回転駆動軸６０に軸着される歯車６２が回転する
。このため、前記歯車６２に噛合する歯車部６６ａ乃至
６６ｄを介して夫々の回転軸６４ａ乃至６４ｄが一体的
に回転するに至る。その際、前記回転軸６４ａ乃至６４
ｄの中、回転軸６４ａ１６４ｃの溝付孔部７０ａ、　７
０ｃにセレーション軸８６ａ、８６ｂが嵌合しており、
従って、前記セレーション軸８６ａ、８６ｂを有するユ
ニバーサルジヨイント８４ａ、８４ｂを介して第１およ
び第２歯車８２ａ、８２ｂが回転する。前記第１歯車８
２ａが回転すると、これに噛合する歯車７８ｂを介して
回転工具７６ｂが回転すると共に、前記歯車７８ｂに噛
合する連動用歯車８０とこれに噛合する歯車７８ａを介
して回転工具７６ａが回転するに至る。一方、第２歯車
８２ｂが回転すると、これに噛合する歯車７８ｃを介し
て回転工具７６ｃが回転し、この結果、駆動モータ５８
の駆動作用下に回転工具７６ａ乃至７６ｃが同時に回転
することになる。

次に、シリンダ５２を駆動してシリンダロッド５４を、
第３図中、矢印Ｂ方向に変位させると、このシリンダロ
ッド５４に係着されるスライドテーブル４８がガイドレ
ール５０ａ、５０ｂ上を矢印Ｂ方向に変位する。このた
め、前記スライドテーブル４８上に設けられる本体部５
６が同様に矢印Ｂ方向に変位し、回転工具７６ａ乃至７
６ｃは所定方向に回転しなから治具台９０上のワークＷ
に対して近接変位し、このワークＷに３つの孔明は加工
が同時に行われる。

そして、回転工具７６ａ乃至７６ｃによりワークＷに対
し所定の加工を終了して後、シリンダ５２の駆動作用下
にシリンダロッド５４を矢印Ａ方向に変位させて本体部
５６を治具台９０から離間変位させると共に駆動モータ
５８の駆動を停止する。

次いで、治具台９０上に固定されているワークＷを取り
外し、新たなワークＷをこの治具台９０に固定して前述
した手順により前記新たなワークＷに回転工具７６ａ乃
至７６ｃによる孔明は加工を行う。

ところで、異なる種類のワークＷに対し加工を行う際、
あるいは゛同一のワークＷに異なる加工を施す際には、
加工ユニット３４に対し、例えば、他のギヤングヘッド
４２ｂを装着してこの異なるワークＷへの加工作業を行
わなければならない。そこで、以下にギヤングヘッド４
２ａをギヤングヘッド４２ｂと交換する作業について説
明する。

すなわち、シリンダ５２の駆動作用下にシリンダロッド
５４を矢印Ａ方向に変位させると、スライドテーブル４
８を介して本体部５６が矢印Ａ方向に変位し、この本体
部５６に装着されている可動レール３６ａ、３６ｂは固
定レール３３ａ、３８ｂに当接して位置決めされる。ス
ライドテーブル４８がさらに矢印Ａ方向に変位すると、
シリンダ７２ａ乃至７２ｄ内に介装されている図示しな
いスプリングの弾発力に抗して前記本体部５６が矢印Ａ
方向に変位し、この本体部５６がギヤングヘッド４２ａ
から離間する。その際、第４図に示すように、回転軸５
４ａ、６４ｃの溝付孔部７Ｑａ、７０ｃに嵌合している
セレーション軸８６ａ、８６ｂが前記溝付孔部７Ｑａ、
７０ｃから離間するに至る。

次に、回転駆動源４６の駆動作用下にインデックステー
ブル４４を矢印方向に回転すると、このインデックステ
ーブル４４に係合するギヤングヘッド４２ａ乃至４２ｄ
が環状レール４０ａ、４０ｂに沿って変位する。従って
、可動レール３６ａ、３６ｂに支承されていたギヤング
ヘッド４２ａは固定レール３８ａ、３８ｂ側へと移動し
、この固定レール３８ａ、３８ｂ上に支承されていたギ
ヤングへラド４２ｂが前記可動レール３６ａ、３６ｂ側
へと移動する。そこで、回転駆動源４６の駆動を停止し
、第４図に示すように、シリンダ５２の駆動作用下にシ
リンダロッド５４を矢印Ｂ方向に変位させてスライドテ
ーブル４８と一体的に本体部５６を矢印Ｂ方向に変位さ
せる。このため、ギヤングへラド４２ｂに設けられてい
る図示しないユニバーサルジヨイントのセレーション軸
が回転軸６４ａ乃至６４ｄの中、所定の回転軸に嵌合し
、前記ギヤングヘッド４２ｂが加工ユニット３４に装着
されるに至る。

さらに、駆動モータ５８の駆動作用下に回転駆動軸６０
を介して回転軸６４ａ乃至６４ｄを回転すると、ギヤン
グヘッド４２ｂに設けられる所定の回転工具７６ｄ、７
６ｅが回転し、前述したように、シリンダ５２の駆動作
用下に本体部５６を治具台９０側へと変位させて前記回
転工具７６ｄ、７６ｅを介して新たなワークＷに対し所
望の加工作業を行う。

この場合、本発明によれば、ギヤングヘッド４２ａ乃至
４２ｄを可及的に小型化することが出来、このため、当
該多軸工作機械３０を全体としてもコンパクトに構成す
ることが可能となる。すなわち、第３図に示すように、
ギヤングヘッド４２ａには所定の回転工具７６ａ乃至７
６ｃを装着すると共に、駆動モータ５８の回転駆動力を
前記回転工具７６ａ乃至７６Ｃに伝達するためのユニバ
ーサルジヨイント８４ａ、８４ｂを設けている。一方、
本体部５６側には前記ユニバーサルジヨイント３４ａ、
８４ｂに回転駆動力を伝達すべく、駆動モータ５８の回
転駆動軸６０に軸着される歯車６２に複数の実質的に歯
車を含む回転軸６４ａ乃至６４ｄを係合させているに過
ぎない。

このように、従来、ギヤングヘッド４２２側に設けられ
ていたギヤトレインを排除し、本体部５６側に前記ギヤ
トレインに対応する回転軸６４ａ乃至６４ｄを設けるよ
う構成しているため、前記ギヤングヘッド４２ａの小型
化並びに軽量化が達成される。しかも、ギヤングヘッド
４２ａ内にギヤトレインを設けていないため、部品点数
が減少してこのギヤングヘッド４２ａを経済的に製造す
ることが出来、当該多軸工作機械３０のように４つのギ
ヤングヘッド４２ａ乃至４２ｄを設けるものにあっては
、前記多軸工作機ｔｌｔｔ３０の製造コストを一挙に低
減することが可能となる効果が得られる。

また、ギヤングヘッド４２ａに装着される回転工具７６
ａ乃至７６ｃの配置状態や個数が異なっても、前記回転
工具７６ａ乃至７６ｃに連結されるユニバーサルジヨイ
ント８４ａ、８４ｂのセレーション軸８６ａ、８６ｂを
本体部５６側の回転軸６４ａ乃至６４ｄのいずれか近接
する回転軸に嵌合するよう構成しておけば、前記回転工
具７６ａ乃至７６ｃの数並びに配置状態の変化に容易に
対応することが出来る。

さらに、ギヤングヘッド４２ａ乃至４２ｄを小型化且つ
軽量化することにより、前記ギヤングヘッド４２ａ乃至
４２ｄの交換作業や取り扱い作業等が簡易化するという
利点も挙げられる。

以上のように、本発明によれば、ギヤングヘッドに複数
の工具を装着すると共に前記工具に回転力を伝達するた
めの、例えば、ユニバーサルジヨイントを設け、一方、
回転駆動源を配設する本体部側に前記回転駆動源に連結
する複数の回転軸を配設し、前記回転軸にユニバーサル
ジヨイントを係合して前記工具を回転駆動している。こ
のため、従来のように、ギヤングヘッドの工具に回転力
を伝達すべく複数個の歯車からなるギヤトレインを設け
る必要がな（、前記ギヤングヘッドを可及的に小型化且
つ軽量化することが出来る。従って、特に、複数のギヤ
ングヘッドを設は所望のギヤングヘッドを駆動源を有す
る本体部に対し着脱自在に装着してワークに対して加工
を行う多軸工作機械にあっては、機械自体を効果的に小
型化することが可能となり、しかも、前記ギヤングヘッ
ドの交換作業を簡易化することが出来るという効果が得
られる。

しかも、ギヤングヘッドには工具とユニバーサルジヨイ
ントとを配設するだけでよく、前記ギヤングヘッドを安
価に製造することが出来るという利点も挙げられる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例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良並びに設
計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る多軸工作機械の概略側面図、 第２図は本発明に係る多軸工作機械の斜視図、第３図は
本発明に係る多軸工作機械の要部側面縦断面図、 第４図は本発明に係る多軸工作機械を構成するギヤング
ヘッドと本体部とが離間した状態の側面縦断面図、 第５図はギヤングヘッドの正面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転駆動源を有する本体部と、前記本体部と係合
   離間するギャングヘッドとを含み、前記本体部はギャン
   グヘッドに装着される複数の回転工具に対応する数の回
   転軸を有し、前記回転駆動源の回転駆動軸と前記回転軸
   とを回転力伝達手段によって連結し、当該回転駆動源の
   付勢作用下に複数の回転駆動軸を介してギャングヘッド
   の複数の回転工具を回転させてワークに対する加工を行
   うよう構成することを特徴とする多軸工作機械。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の工作機械において、
   回転力伝達手段は回転駆動源の回転駆動軸に一体的な歯
   車と、複数の回転軸に一体的な歯車とからなり、前記回
   転駆動軸の歯車と複数の回転軸の歯車とを噛合させるこ
   とにより回転駆動源の駆動力を回転軸に伝達してなる多
   軸工作機械。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の工作機械において、
   複数の回転軸は夫々その軸線方向に指向する溝付孔部を
   有し、前記溝付孔部に回転工具側の回転力伝達手段を構
   成するユニバーサルジョイントの一方の端部を嵌合し、
   前記ユニバーサルジョイントの他方の端部に係合する回
   転工具を回転するよう構成してなる多軸工作機械。