JP4699794B2 - 多軸ヘッド交換式工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、多軸ヘッド交換式工作機械の改良に関するものである。

従来の多軸ヘッド交換式工作機械として、複数のギャングヘッド（多軸ヘッド）を備え、これらのギャングヘッドをインデックステーブルにそれぞれ係合させて環状レール上を移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６３−１１４８０７号公報

特許文献１のＦＩＧ．２に示される通り、多軸工作機械３０は、上下に配置した環状レール４０ａ，４０ｂに多軸ヘッドとしてのギャングヘッド４２ａ〜４２ｄを移動自在に取付け、これらのギャングヘッド４２ａ〜４２ｄを、環状レール４０ａの上方に配置したインデックステーブル４４に係合させ、回転駆動源４６によりインデックステーブル４４を回転させて、ギャングヘッド４２ａ〜４２ｄを回転させ、治具台９０に載せたワークＷにギャングヘッド４２ａ〜４２ｄのうちの１台を臨ませることにより、ワークＷを加工するギャングヘッド４２ａ〜４２ｄを順次移動させる。

上記の多軸工作機械３０では、４台のギャングヘッド４２ａ〜４２ｄを環状レール４０ａ，４０ｂ上で同時に移動させる構造であるため、例えば、一台のギャングヘッド４２ａで加工中に他のギャングヘッド４２ｂ〜４２ｄを環状レール４０ａ，４０ｂから降ろして工具の段取り替えをしようとした場合、ギャングヘッド４２ａの加工が終了するまでに段取り替えを行わないと、ギャングヘッド４２ａの加工終了後にインデックステーブル４４が自動的に回転してギャングヘッド４２ａの位置に次のギャングヘッド４２ｂが送られるため、段取り替えの時間が短く、重量物であるギャングヘッド４２ｂ〜４２ｄを降ろすことが難しくなる。そこで、ギャングヘッド４２ｂ〜４２ｄの段取り替えのためにインデックステーブル４４の回転を停止させると、多軸工作機械３０の稼働率が低下する。

また、ギャングヘッド４２ｂ〜４２ｄの段取り替えのために、例えば、環状レール４０ａ，４０ｂ自体を移動させることでギャングヘッド４２ｂ〜４２ｄを加工ユニット３４側から待避させる構造が考えられる。この場合、環状レール４０ａ，４０ｂが移動中、環状レール４０ａ，４０ｂ上でギャングヘッド４２ｂ〜４２ｄを移動しないようにすることが必要となる。

本発明の目的は、一部の多軸ヘッドが稼働中でも他の多軸ヘッドの段取り替え等のメンテナンスが行え、稼働率を向上できる多軸ヘッド交換式工作機械を提供することにある。

請求項１に係る発明は、本体部と、この本体部を囲む環状レールと、この環状レールに移動自在に取付けた複数の多軸ヘッドと、これらの多軸ヘッドから選択した１台の多軸ヘッドに係合離間自在にするとともに多軸ヘッドに備える工具を駆動する加工ユニットとを備え、この加工ユニットにより工具を駆動してワークを加工する際に、加工に使用しない複数の多軸ヘッドを、加工ユニット側から分離自在とした多軸ヘッド交換式工作機械であって、本体部は、加工ユニットを備える第１本体部と、この第１本体部に設けた駆動源により第１本体部に対して移動自在とした第２本体部とからなり、環状レールは、第１本体部に取付けた第１固定レールと、第２本体部に取付けた第２固定レールとに分割自在とし、複数の多軸ヘッドのそれぞれは、本体部側に、環状レールに沿って転がるローラを有するとともに環状レールに懸架される懸架機構を備え、第１本体部は、第２固定レールに残った多軸ヘッドに係止する係止機構を備え、第２本体部は、懸架機構のローラの転がりを規制する移動ロック機構を備え、係止機構で、第２固定レールに残っている多軸ヘッドの係止を解除し、移動ロック機構で、第２本体部が第１本体部に対して離間するときに、第２固定レールに残っている多軸ヘッドの移動を禁止するように構成することを特徴とする。

加工ユニットを備える第１本体部に対して第２本体部を相対移動させて第１固定レールと第２固定レールとを分離し、第１本体部の第１固定レール側の多軸ヘッドの工具を加工ユニットで駆動してワークを加工し、第２本体部の第２固定レール側に加工に使用しない多軸ヘッドを分離して、第２固定レール側の多軸ヘッドの段取り替え等のメンテナンスを行う。
第１本体部に対して第２本体部を相対移動させて、第１固定レールと第２固定レールとを相対移動させるときには、第２固定レールに懸架した多軸ヘッドが移動しないように懸架機構のローラを移動ロック機構でロックする。

請求項２に係る発明では、係止機構は、第１本体部に備えるハウジングの中央に取付けた軸部材と、この軸部材に回転自在に取付けた多角形状の係止カム部材と、この係止カム部材の各頂点に接近するように円弧状に形成した複数のカム溝と、これらのカム溝内にそれぞれ設けたピンと、これらのピンに一端をそれぞれ連結するとともにハウジングに設ける案内溝に移動自在に挿入したロッド部材と、これらのロッド部材のそれぞれの他端に設けた鉤部と、これらの鉤部に一端をそれぞれ係合させるとともに複数の多軸ヘッドの被係止片にそれぞれ係止する係止用切欠きを他端に有する係止部材と、ハウジングに一端を揺動自在に取付け係止カム部材に他端を取付けるとともに係止カム部材を回転させるための駆動力を発生するカム駆動シリンダ装置と、係止カム部材の回転を規制するストッパ部材とからなり、移動ロック機構は、第２本体部に取付けたプレート移動シリンダ装置と、このプレート移動シリンダ装置のピストンロッドの先端に取付けたロックプレートと、このロックプレートに設け懸架機構のローラに係合する係合凹部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、加工に使用する多軸ヘッドを第１固定レールに残し、加工に使用しない多軸ヘッドを第２固定レールに移動させることにより、第１固定レール側の多軸ヘッドの加工中に拘わらず、第２固定レール側の多軸ヘッドの交換等のメンテナンスを行うことができる。従って、多軸ヘッドの交換等のために設備を止めなくて済み、稼働率を向上させて生産能力を向上させることができる。

加えて、本発明によれば、移動ロック機構によって、第２固定レールが移動するときの多軸ヘッドの移動をロックして多軸ヘッドを所定位置に止めておくことができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の斜視図であり、多軸ヘッド交換式工作機械１０は、Ｘ軸方向に第１固定レール１１（アッパ第１固定レール１１ａとこのアッパ第１固定レール１１ａの下方に設けたロア第１レール１１ｂとからなる。）と第２固定レール１２（アッパ第２固定レール１２ａとこのアッパ第２固定レール１２ａの下方に設けたロア第２レール１２ｂとからなる。）とに分割可能な環状レール１３（アッパ環状レール１３ａとこのアッパ環状レール１３ａの下方に設けたロア環状レール１３ｂとからなる。）に複数の多軸ヘッド（ギャングヘッドとも呼ばれる。）２１〜２６を移動自在に取付け、第１固定レール１１と第２固定レール１２とを連結した際には、環状レール１３の上方中央に設けたインデックステーブル２８を回転駆動源３１により回転駆動することで多軸ヘッド２１〜２６を環状レール１３に沿って移動させ、第１固定レール１１と第２固定レール１２とを分離した際には、第１固定レール１１側に位置する、例えば、多軸ヘッド２１，２２を第１固定レール１１及びこの第１固定レール１１に連結した可動レール３３（アッパ可動レール３３ａとこのアッパ可動レール３３ａの下方に設けたロア可動レール３３ｂとからなる。詳細は後述する。）上で移動させ、これらの多軸ヘッド２１，２２のうちの１台、例えば、多軸ヘッド２１を加工ユニット３５に連結し、この加工ユニット３５に設けた駆動源（不図示）の動力で多軸ヘッド２１に備える複数の回転工具（説明の都合上、回転工具の一部に符号３６〜３８を記す。）を駆動し、図示せぬ治具台に載せたワークを加工するものである。

図２は本発明に係る加工ユニットを説明する斜視図であり、加工ユニット３５は、回転工具を駆動させる駆動源３９を備え、基台４１に設けたＸ軸方向に延びるレール４１ａ，４１ａに移動自在に取付けたものであり、基台４１の後部に取付けた回転駆動源４２によりボールねじ４５を回転させることでこのボールねじ４５にねじ結合するナット部材４６を備える加工ユニット３５をＸ軸方向に移動させる。

また、加工ユニット３５は、第１レール１１（図１参照）に連結されるとともに環状レール１３（図１参照）の一部を構成する第３固定レール４３を支持するために上部に左右一対のアッパシリンダ装置４７Ａ，４７Ｂ、下部に左右一対のロアシリンダ装置４８Ａ，４８Ｂを備える。

第３固定レール４３は、アッパ第３固定レール４３ａとこのアッパ第３固定レール４３ａの下方に設けたロア第３固定レール４３ｂとからなり、アッパシリンダ装置４７Ａ，４７Ｂに備えるロッド５１，５１の先端にアッパ第３固定レール４３ａを取付け、ロアシリンダ装置４８Ａ，４８Ｂに備えるロッド５２，５２の先端にロア第３固定レール４３ｂを取付ける。

図３は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の断面図であり、多軸ヘッド交換式工作機械１０は、基台４１と、この基台４１に設けた本体部６１と、この本体部６１に設けた環状レール１３と、この環状レール１３に移動自在に取付けた多軸ヘッド２１〜２６（多軸ヘッド２１のみ示す。）と、これらの多軸ヘッド２１〜２６を移動させるために本体部６１の上部に設けたインデックス機構６２と、前述の加工ユニット３５とからなる。

本体部６１は、ワークを載せる治具台側（図の左方）に位置する第１本体部６５と、基台４１に移動自在に取付けた第２本体部６６とからなる。
第１本体部６５は、前述の第１固定レール１１と、内部に加工ユニット３５を収納するとともに上部にインデックス機構６２を設けたかまくら形のハウジング６８と、回転駆動源７１を支持する駆動源支持部７２とを備え、基台４１に固定した部分である。

第２本体部６６は、上部に第２固定レール１２を取付け、下部にナット部材７３を取付けたものであり、このナット部材７３を第１本体部６５側の回転駆動源７１に取付けたボールねじ７４にねじ結合することで、回転駆動源７１を作動させてボールねじ７４を回転させたときにナット部材７３を介して第２本体部６６を第１本体部６５に対してＸ軸方向に移動させる。

インデックス機構６２は、ハウジング６８の天井部６８ａに取付けた回転駆動源３１と、天井部６８ａに軸部（不図示）を介して回転自在に取付けるとともに回転駆動源３１によって回転駆動されるインデックステーブル２８と、このインデックステーブル２８を多軸ヘッド２１〜２６に係止する係止機構７６とからなる。この係止機構７６については後で詳述する。

図４は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の平面図であり、第１本体部６５に対して第２本体部６６を離れる方向に移動させ、第１本体部６５側の第１固定レール１１と、第２本体部６６側の第２固定レール１２とを分離した状態を示す。なお、多軸ヘッド２１〜２６の回転工具は省略する（以下同じ）。

第１本体部６５側は、第１固定レール１１及び第３固定レール４３に多軸ヘッド２１，２２が残り、これらの多軸ヘッド２１，２２の上部中央に設けたそれぞれの被係止片８１をインデックス機構６２の係止機構７６で係止し、多軸ヘッド２１，２６を所定位置に位置決めした状態にあり、多軸ヘッド２１は加工位置にある。
係止機構７６は、多軸ヘッド２１，２２のそれぞれの被係止片８１を係止する係止部材７８，７９を備える。

また、第２本体部６６側は、第２固定レール１２の所定位置に多軸ヘッド２３〜２６が固定された状態にある。なお、８３，８４は一対のレールであり、第２本体部６６が移動するためのものである。

図中の８７，８７，８８，８８（符号８７，８７のみ示す。符号８８については図３参照。）は、多軸ヘッド２１〜２６をそれぞれ環状レール１３及び可動レール３３に懸架するためのアーム部である（アーム部８７，８７はアッパ環状レール１３ａ及びアッパ可動レール３３ａ側、アーム部８８，８８はロア環状レール１３ｂ及びロア可動レール３３ｂ側にそれぞれ設けた部材である。）。

図５は図４の５矢視図であり、第１本体部６５の駆動源支持部７２に回転駆動源７１を取付け、第１本体部６５に取付けたレール８３，８４にそれぞれ滑り部材８６を移動自在に嵌合させ、これらの滑り部材８６，８６に第２本体部６６を取付けたことを示す。

図６は本発明に係る係止機構の平面図であり、係止機構７６は、ハウジング６８の天井部６８ａ（図３参照）の中央に取付けた軸部材９１と、この軸部材９１で回転自在に支持した多角形状の係止カム部材９２と、この係止カム部材９２の各頂点に接近するように形成した円弧状のカム溝９２ａ〜９２ｄ内にそれぞれ設けたピン９４〜９７と、これらのピン９４〜９７に一端を連結するとともにハウジング６８に突出形成した凸部９８の溝９８ａに移動自在に挿入したロッド部材１０１〜１０４と、これらのロッド部材１０１〜１０４のそれぞれの他端に設けた鉤部１０１ａ〜１０４ａに一端を係合させるとともに他端に多軸ヘッド２１〜２６（図１参照）の被係止片８１に係止する係止用切欠き１０６ｂ〜１０９ｂを形成した係止部材１０６〜１０９と、係止カム部材９２を回転させる駆動力を発生させるためにハウジング６８の外壁に設けたブラケット部６８ｂに一端を揺動自在に取付けるとともに他端を係止カム部材９２に取付ブラケット１１２を介して取付けたカム駆動シリンダ装置１１３と、係止カム部材９２の回転を規制するストッパ部材１１４とからなる。

カム溝９２ａ〜９２ｄは、一端９２ｅが軸部材９１に近く、他端９２ｆ（この図でピン９４〜９７が位置する側である。）が一端９２ｅよりも軸部材９１から遠くなるように形成した部分である。

以上の係止カム部材９２及びピン９４〜９７はカム機構１１１を構成する部材であり、係止機構７６から係止部材１０６〜１０９を除いたものは、係止部材作動機構１１５を構成するものである。

係止部材１０６〜１０９は、図３に戻って、ロッド部材１０１〜１０４（ロッド部材１０２のみ示す。）の鉤部１０１ａ〜１０４ａ（鉤部１０２ａのみ示す。）に掛ける鉤部１０６ａ〜１０９ａ（鉤部１０７ａのみ示す。）を備え、インデックステーブル２８の下部に移動自在に取付けたものである。

図６において、カム駆動シリンダ装置１１３は、シリンダ部１１６と、このシリンダ部１１６に作用させた油圧でシリンダ部１１６から出入りするロッド部材１１７とからなる。ここで、１２１，１２２は左右一対のアッパ第１固定レール１１ａ，１１ａを支持するためにハウジング６８から延ばした腕部である。なお、左右一対のロア第１固定レール１１ｂ，１ｂ（図２参照）を支持する腕部は省略する。

図７は本発明に係る第２本体部の要部を示す平面図であり、第２本体部６６は、隣り合う多軸ヘッド２３，２４の第２固定レール１２上の移動をロックする移動ロック機構１３１を設けたものである。

移動ロック機構１３１は、多軸ヘッド２３，２４のアーム部８７，８７，８８，８８（符号８７のみ示す。）に設けたインナサイドローラ部材１３３に係合する係合凹部１３４ａ，１３４ａを形成したロックプレート１３４を備える。

インナサイドローラ部材１３３は、アッパ第２固定レール１２ａ及びロア第２固定レール１２ｂ（図１参照）のそれぞれの内周面を転がることで多軸ヘッド２３，２４を第２固定レール１２に移動自在に取付けるものであり、他の多軸ヘッド２１，２２，２５，２６（図４参照）の端部にも備える。

また、図中の１３５はアーム部８７，８７，８８，８８に設けたアッパローラ部材であり、アッパ第２固定レール１２ａ及びロア第２固定レール１２ｂのそれぞれの上面を転がることで多軸ヘッド２３，２４を第２固定レール１２に移動自在に取付けるものである。このアッパローラ部材１３５は、他の多軸ヘッド２１，２２，２５，２６の端部にも備える。

また、多軸ヘッド２１〜２６は、アッパ第２固定レール１２ａ及びロア第２固定レール１２ｂのそれぞれの外周面を転がることで多軸ヘッド２３，２４を第２固定レール１２に移動自在に取付けるアウタサイドローラ部材（不図示）を備える。

これらのインナサイドローラ部材１３３、アッパローラ部材１３５、アウタサイドローラ部材及びアーム部８７，８７，８８，８８は、環状レール１３に多軸ヘッド２１〜２６を移動自在に懸架する懸架機構１３０を構成するものであり、この懸架機構１３０は、多軸ヘッド２１〜２６のそれぞれに備える。

上記したように、移動ロック機構１３１を設けることで、インデックス機構６２によって多軸ヘッド２３，２４及び多軸ヘッド２５，２６（図１参照）が係止されていないときに、多軸ヘッド２３，２４，２５，２６の第２固定レール１２上での移動を防止して所定位置に停止させておくことができる。

図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る移動ロック機構の説明図であり、（ａ），（ｂ）共に図７の８−８線断面図に相当するものである。
（ａ）において、移動ロック機構１３１は、ロックプレート１３４と、このロックプレート１３４を上下動させるために第２本体部６６の枠体６６ａに取付けたシリンダ装置１３６と、ロックプレート１３４の上限位置と下限位置とを検出するために枠体６６ａにＬ字形ブラケット１３７を介して取付けた位置検出センサ１４１，１４２と、ロックプレート１３４の移動をガイドするガイドロッド（不図示）とからなる。

シリンダ装置１３６は、シリンダ部１４４と、このシリンダ部１４４に供給した油圧によりシリンダ部１４４から出入りするロッド部材１４５とからなり、ロッド部材１４５の先端にナット部材１４６〜１４８でロックプレート１３４を取付けたものである。

図では、ロックプレート１３４が上限に位置し、係合凹部１３４ａ，１３４ａ（一方の符号１３４ａのみ示す。）がインナサイドローラ部材１３３，１３３（一方の符号１３３のみ示す。）に係合した状態にある。

（ｂ）は、シリンダ装置１３６が作動し、ロックプレート１３４が下降して下限に位置する状態を示す。これにより、移動ロック機構１３１によるインナサイドローラ部材１３３，１３３（一方の符号１３３のみ示す。）のロックが解除される。

図９は可動レールを駆動する可動レール駆動機構を示す平面図であり、可動レール３３を駆動する可動レール駆動機構１５０は、ハウジング６８に取付けた一対の左駆動機構１５１及び右駆動機構１５２からなり、これらの左駆動機構１５１と右駆動機構１５２とは中心線１５３に対して対称であり、基本構造は同一であるため、以降は右駆動機構１５２のみ説明する。

右駆動機構１５２は、ハウジング６８の腕部１２２に取付けた支軸１５５と、この支軸１５５に一端をスイング自在に取付けるとともに他端にコ字形状の第１カム部材１５６を取付け且つ可動レール３３（即ち、アッパ可動レール３３ａ及びロア可動レール３３ｂ（図１参照））を外側部に備えた拡開部材１５７と、ハウジング６８の側壁６８ｃに取付けたブラケット部材１５８と、このブラケット部材１５８に設けた支軸１６１に一つの頂点１６６ａ近傍をスイング自在に取付けるとともに他の二つの頂点１６６ｂ，１６６ｃ近傍にそれぞれ第１軸部材１６３及び第２軸部材１６４を取付け且つ第１軸部材１６３を拡開部材１５７のカム部材１５６に設けた第１カム溝１５６ａに移動自在に挿入した三角形状のリンクプレート１６６と、第２本体部６６の枠体６６ａに取付けられるとともに第２カム溝１６７ａが形成され且つこの第２カム溝１６７ａ内にリンクプレート１６６の第２軸部材１６４が移動自在に挿入されたほぼＬ字形状の第２カム部材１６７とからなる。
図９から分かる通り、第２カム溝１６７ａは、第２カム部材１６７の外形と同様なほぼＬ字形状の溝である。

アッパ可動レール３３ａは、円弧形状の部材であり、アッパ第１固定レール１１ａの延長上に位置することでアッパ第１固定レール１１ａと共に円の一部を構成する。
ロア可動レール３３ｂは、円弧形状の部材であり、ロア第１固定レール１１ｂの延長上に位置することでロア第１固定レール１１ｂと共に円の一部を構成する。
カム部材１５６の第１カム溝１５６ａは、支軸１５５から見て拡開部材１５７の他端向き、即ち遠心方向にストレートに設けた部分である。
拡開部材１５７及びリンクプレート１６６は、第１本体部６５を構成する部材である。

第２カム部材１６７の第２カム溝１６７ａは、中心線１５３と平行に延びるストレート溝部１６７ｂと、このストレート溝部１６７ｂの一端側でブラケット部材１５８に近接するように中心線１５３側に屈曲した屈曲溝部１６７ｃとからなり、この屈曲溝部１６７ｃの端部に第２軸部材１６４が移動したときに、アッパ可動レール３３ａ及びロア可動レール３３ｂはアッパ第１固定レール１１ａ及びロア第１固定レール１１ｂのそれぞれの延長上に移動する。

第１本体部６５側の支軸１５５の軸心とブラケット部材１５８の支軸１６１の軸心とを通る直線１７０は中心線１５３に平行であり、図では、第２軸部材１６４の軸心も直線１７０上に位置する。

図中の１１ｃ，１１ｃはアッパ第１固定レール１１ａ及びロア第１固定レール１１ｂのそれぞれの端面、１２ｃ，１２ｃは円弧形状としたアッパ第２固定レール１２ａ及びロア第２固定レール１２ｂのそれぞれの端面であり、第２本体部６６が第１本体部６５に移動したときに、端面１１ｃ，１１ｃに端面１２ｃ，１２ｃがそれぞれ連結する。

以上に述べた多軸ヘッド交換式工作機械１０の各部の作用を次に説明する。
図１０は本発明に係る係止機構の作用を示す作用図である。
図６の状態から図１０に示すように、カム駆動シリンダ装置１１３を作動させてロッド部材１１７を伸ばすと、係止カム部材９２が軸部材９１を中心にして時計回りに回転し、カム溝９２ａ〜９２ｄに挿入したピン９４〜９７がそれぞれカム溝９２ａ〜９２ｄの他端９２ｆから一端９２ｅに移動するため、ロッド部材１０１〜１０４はピン９４〜９７の移動に伴って軸部材９１に近づくように移動し、ロッド部材１０１〜１０４に連結した係止部材１０６〜１０９が多軸ヘッド２３〜２６（図４参照）の被係止片８１から外れる。

図１１は可動レール駆動機構の作用を示す第１作用図である。
第１本体部６５に第２本体部６６を近接させて、第１固定レール１１に第２固定レール１２を連結した状態を示す。

拡開部材１５７の第１カム溝１５６ａ及びリンクプレート１６６の第１軸部材１６３の軸心は直線１７０上に位置し、リンクプレート１６６の第２軸部材１６４は第２カム部材１６７のストレート溝部１６７ｂの端部に位置する。

図１２は可動レール駆動機構の作用を示す第２作用図である。
第１本体部６５に対して第２本体部６６が中心線１５３の延びる方向であって第１本体部６５から離れる方向に移動し始めると、リンクプレート１６６の第２軸部材１６４は、第２カム部材１６７の中心線１５３と平行なストレート溝部１６７ｂ内を移動する。従って、リンクプレート１６６はスイングせず、拡開部材１５７もスイングせず、静止したままの状態である。

図１３は可動レール駆動機構の作用を示す第３作用図である。
第１本体部６５に対して第２本体部６６が中心線１５３の延びる方向であって第１本体部６５から離れる方向に移動し続け、リンクプレート１６６の第２軸部材１６４が、第２カム部材１６７のストレート溝部１６７ｂから屈曲溝部１６７ｃ内へ移動すると、第２軸部材１６４は中心線１５３側に近づくから、スイングプレート１６６は、矢印Ａで示すように、ブラケット部材１５８の支軸１６１を中心にして時計回りにスイングし、スイングプレート１６６の第１軸部材１６３の移動に伴って、拡開部材１５７が、矢印Ｂで示すように、支軸１５５を中心にして反時計回りにスイングする。

第１本体部６５に対して第２本体部６６が更に離れるように移動すれば、リンクプレート１６６の第２軸部材１６４は屈曲溝部１６７ｃの端部側に移動するため、リンクプレート１６６が更に矢印Ａの向きにスイングし、拡開部材１５７は更に矢印Ｂの向きにスイングして、図９に示した状態となる。即ち、可動レール３３が第１固定レール１１に連結する。

以上に述べた多軸ヘッド交換式工作機械１０の多軸ヘッド２１〜２６の割出し及び交換を以下に順に説明する。
図１４（ａ），（ｂ）は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第１作用図である。
（ａ）において、第１固定レール１１と第２固定レール１２とを連結した状態で、インデックス機構６２により、例えば、多軸ヘッド２１〜２６（位置の把握を容易にするためにそれぞれの多軸ヘッド２１〜２６に１〜６の番号を付けた。）のうちの多軸ヘッド２１を中心線１５３上に移動させ、この位置から加工ユニットとともに矢印Ｃの方向に前進させ、ワークＷの加工を行う。ワークＷの加工が終了したら、多軸ヘッド２１を元の位置に後退させ、多軸ヘッド２３〜２６のうちの少なくとも１台を交換するためにインデックス機構６２により多軸ヘッド２１〜２６を環状レール１３上で、矢印Ｄで示すように、反時計回りに移動させる。このとき、インデックス機構６２の係止部材７８，７９，１０６〜１０９で多軸ヘッド２１〜２６のそれぞれの被係止片８１を係止した状態にある。

（ｂ）は、多軸ヘッド２１〜２６が、（ａ）に示した位置に対して、隣り合う多軸ヘッドのなす角度の半分、即ち３０°だけ移動した状態を示す。
この状態で、第２固定レール１２側に位置する多軸ヘッド２３〜２６が第２固定レール１２上で移動しないように、多軸ヘッド２３，２４を一方の移動ロック機構１３１でロックし、多軸ヘッド２５，２６を他方の移動ロック機構１３１でロックする。なお、アーム部８７については、説明に必要な部分のみ図示し、他は省略した（以下同じ）。

図１５（ａ），（ｂ）は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第２作用図である。
（ａ）において、係止機構７６（図６参照）を作動させ、係止部材１０６〜１０９による多軸ヘッド２３〜２６の被係止片８１の係止を解除する。なお、係止部材７８，７９と多軸ヘッド２１，２２の被係止片８１とは係止した状態にある。

ここで、被係止片８１の係止を解除しても、多軸ヘッド２３〜２６は移動ロック機構１３１，１３１でロックされているため、第２固定レール１２上を移動することはない。
次に、矢印Ｅで示す向きに第２本体部６６を第１本体部６５に対して移動させる。

（ｂ）は第２本体部６６の移動後の状態である。第２本体部６６の移動に伴って、第１本体部６５の内側に格納してあった可動レール３３（クロスハッチングを施した部分である。）が第１固定レール１１の延長上に移動する。

図１６（ａ），（ｂ）は本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第３作用図である。
（ａ）において、係止機構７６（図６参照）を作動させ、係止部材１０６〜１０９を突出させる。これは、係止部材１０６〜１０９を突出させないと、インターロック機構（異常動作防止機構）が作用するためにインデックス機構６２が作動しない、即ち、インデックステーブル２８が回転しないからであり、例えば、第１固定レール１１と第２固定レール１２とを連結した状態で、多軸ヘッド２３〜２６の被係止片８１に係止部材１０６〜１０９が係止されないでインデックステーブル２８が回転した場合に、インデックステーブル２８と多軸ヘッド２３〜２６との位置関係が異なってしまうのを防止する。つまり、係止部材１０６〜１０９が突出するという条件で、インデックステーブル２８が回転するように設定している。次に、インデックス機構６２を作動させて、多軸ヘッド２１，２２を、矢印Ｆに示すように、反時計回りに回転させる。

（ｂ）において、多軸ヘッド２２を中心線１５３上に移動させ、この位置から加工ユニットとともに矢印Ｇの方向に前進させ、ワークＷの加工を行う。
多軸ヘッド２２でワークＷを加工中に、多軸ヘッド２３〜２６のうちの少なくとも１台を第２固定レール１２から外して、別の多軸ヘッドに交換し、回転工具の段取り替えをする。

多軸ヘッド２２によるワークＷの加工が終了したら、多軸ヘッド２２を元の位置に後退させる。この後は、次に多軸ヘッド２１を中心線１５３上に移動させ、前述と同様にワークＷの加工を行ってもよいし、図１６（ａ）→図１５（ｂ）→図１５（ａ）→図１４（ｂ）というような工程を経て、図１４（ａ）に戻ってもよい。
前述のようにすることによって、第１本体部６５に残った多軸ヘッド２１，２２の間で加工を続けている間は、続いて第２本体部６６の第２固定レール１２上の別の多軸ヘッドを交換し、回転工具の段取り替えをすることができる。

以上の図１、図３及び図４に示したように、本発明は第１に、本体部６１と、この本体部６１を囲む環状レール１３と、この環状レール１３に移動自在に取付けた複数の多軸ヘッド２１〜２６と、これらの多軸ヘッド２１〜２６から選択した１台の、例えば、多軸ヘッド２１に係合離間自在にするとともに多軸ヘッド２１に備える回転工具３６〜３８を駆動する加工ユニット３５とを備え、この加工ユニット３５により回転工具３６〜３８を駆動してワークＷ（図１６（ｂ）参照）を加工する際に、加工に使用しない複数の多軸ヘッド２３〜２６を、加工ユニット３５側から分離自在とした多軸ヘッド交換式工作機械１０であって、本体部６１を、加工ユニット３５を備える第１本体部６５と、この第１本体部６５に設けた駆動源７１により第１本体部６５に対して移動自在とした第２本体部６６とから構成し、環状レール１３を、第１本体部６５に取付けた第１固定レール１１と、第２本体部６６に取付けた第２固定レール１２とに分割自在としたことを特徴とする。

加工に使用する多軸ヘッド２１，２２を第１固定レール１１側に残し、加工に使用しない多軸ヘッド２３〜２６を第２固定レール１２側に移動させることにより、第１固定レール１１側の多軸ヘッド２１，２２の加工中に拘わらず、第２固定レール１２側の多軸ヘッド２３〜２６の交換等のメンテナンスを行うことができる。従って、多軸ヘッド２３〜２６の交換等のために設備を止めなくて済み、稼働率を向上させて生産能力を向上させることができる。

本発明は第２に、図４、図７及び図８（ａ），（ｂ）に示したように、第２本体部６６の第２固定レール１２の近傍に、多軸ヘッド２３〜２６を移動可能に懸架する懸架機構１３０のローラとしてのインナサイドローラ部材１３３，１３３をロックする移動ロック機構１３１を備え、第１本体部６５と第２本体部６６とが相対移動するときには、移動ロック機構１３１を作動させて多軸ヘッド２３〜２６の移動をロックすることを特徴とする。
移動ロック機構１３１によって、第２固定レール１２が移動するときの多軸ヘッド２３〜２６の移動をロックして多軸ヘッド２３〜２６を所定位置に止めておくことができる。

移動するレールとしての環状レール１３により懸架され、環状レール１３に沿って移動可能とした走行体としての多軸ヘッド２１〜２６の移動ロック装置としての移動ロック機構１３１において、環状レール１３、詳しくは、第２レール１２が移動する際に、多軸ヘッド２３〜２６を懸架する懸架機構１３０のインナサイドローラ部材１３３をロックすることを特徴とする。
移動ロック機構１３１により、懸架機構１３１のインナサイドローラ部材１３３をロックし、多軸ヘッド２３〜２６の移動を防止して、所定位置に止めておくことができる。

尚、本発明では、懸架機構のローラをロックする移動ロック機構を備え、図７に示したように、インナサイドローラ部材１３３をロックしたが、これに限らず、アッパローラ部材１３５、あるいは、アウタサイドローラ部材をロックするようにしてもよい。

本発明の多軸ヘッド交換式工作機械は、多軸ヘッドを移動させる環状レールを分割式としたものに好適である。

本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の斜視図である。 本発明に係る加工ユニットを説明する斜視図である。 本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の断面図である。 本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の平面図である。 図４の５矢視図である。 本発明に係る係止機構の平面図である。 本発明に係る第２本体部の要部を示す平面図である。 本発明に係る移動ロック機構の説明図である。 可動レールを駆動する可動レール駆動機構を示す平面図である。 本発明に係る係止機構の作用を示す作用図である。 可動レール駆動機構の作用を示す第１作用図である。 可動レール駆動機構の作用を示す第２作用図である。 可動レール駆動機構の作用を示す第３作用図である。 本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第１作用図である。 本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第２作用図である。 本発明に係る多軸ヘッド交換式工作機械の作用を示す第３作用図である。

符号の説明

１０…多軸ヘッド交換式工作機械、１１…第１固定レール、１２…第２固定レール、１３…環状レール、２１〜２６…多軸ヘッド、３５…加工ユニット、３６〜３８…工具（回転工具）、６１…本体部、６５…第１本体部、６６…第２本体部、６８…ハウジング、７１…駆動源（回転駆動源）、７６…係止機構、８１…被係止片、９１…軸部材、９２…係止カム部材、９２ａ〜９２ｄ…カム溝、９４〜９７…ピン、９８ａ…案内溝、１０１〜１０４…ロッド部材、１０１ａ〜１０４ａ…鉤部、１０６〜１０９…係止部材、１０６ｂ〜１０９ｂ…係止用切欠き、１１３…カム駆動シリンダ装置、１１４…ストッパ部材、１３０…懸架機構、１３１…移動ロック機構、１３３…ローラ（サイドローラ部材）、１３４…ロックプレート、１３４ａ…係合凹部、１３６…プレート移動シリンダ装置、１４５…ピストンロッド、Ｗ…ワーク。

Claims (2)

1. 本体部（６１）と、
   この本体部（６１）を囲む環状レール（１３）と、
   この環状レール（１３）に移動自在に取付けた複数の多軸ヘッド（２１〜２６）と、
   これらの多軸ヘッド（２１〜２６）から選択した１台の多軸ヘッドに係合離間自在にするとともに前記多軸ヘッドに備える工具（３６〜３８）を駆動する加工ユニット（３５）とを備え、
   この加工ユニット（３５）により前記工具（３６〜３８）を駆動してワーク（Ｗ）を加工する際に、加工に使用しない複数の前記多軸ヘッドを、前記加工ユニット（３５）側から分離自在とした多軸ヘッド交換式工作機械（１０）であって、
   前記本体部（６１）は、前記加工ユニット（３５）を備える第１本体部（６５）と、この第１本体部（６５）に設けた駆動源（７１）により前記第１本体部（６５）に対して移動自在とした第２本体部（６６）とからなり、
   前記環状レール（１３）は、前記第１本体部（６５）に取付けた第１固定レール（１１）と、前記第２本体部（６６）に取付けた第２固定レール（１２）とに分割自在とし、
   前記複数の多軸ヘッド（２１〜２６）のそれぞれは、前記本体部（６１）側に、前記環状レール（１３）に沿って転がるローラ（１３３）を有するとともに前記環状レール（１３）に懸架される懸架機構（１３０）を備え、
   前記第１本体部（６５）は、前記第２固定レール（１２）に残った前記多軸ヘッドに係止する係止機構（７６）を備え、
   前記第２本体部（６６）は、前記懸架機構（１３０）のローラ（１３３）の転がりを規制する移動ロック機構（１３１）を備え、
   前記係止機構（７６）で、前記第２固定レール（１２）に残っている前記多軸ヘッドの係止を解除し、前記移動ロック機構（１３１）で、前記第２本体部（６６）が前記第１本体部（６５）に対して離間するときに、前記第２固定レール（１２）に残っている前記多軸ヘッドの移動を禁止するように構成することを特徴とする多軸ヘッド交換式工作機械。
2. 前記係止機構（７６）は、前記第１本体部（６５）に備えるハウジング（６８）の中央に取付けた軸部材（９１）と、この軸部材（９１）に回転自在に取付けた多角形状の係止カム部材（９２）と、この係止カム部材（９２）の各頂点に接近するように円弧状に形成した複数のカム溝（９２ａ〜９２ｄ）と、これらのカム溝（９２ａ〜９２ｄ）内にそれぞれ設けたピン（９４〜９７）と、これらのピン（９４〜９７）に一端をそれぞれ連結するとともに前記ハウジング（６８）に設ける案内溝（９８ａ）に移動自在に挿入したロッド部材（１０１〜１０４）と、これらのロッド部材（１０１〜１０４）のそれぞれの他端に設けた鉤部（１０１ａ〜１０４ａ）と、これらの鉤部（１０１ａ〜１０４ａ）に一端をそれぞれ係合させるとともに前記複数の多軸ヘッド（２１〜２６）の被係止片（８１）にそれぞれ係止する係止用切欠き（１０６ｂ〜１０９ｂ）を他端に有する係止部材（１０６〜１０９）と、前記ハウジング（６８）に一端を揺動自在に取付け前記係止カム部材（９２）に他端を取付けるとともに前記係止カム部材（９２）を回転させるための駆動力を発生するカム駆動シリンダ装置（１１３）と、前記係止カム部材（９２）の回転を規制するストッパ部材（１１４）とからなり、
   前記移動ロック機構（１３１）は、前記第２本体部（６６）に取付けたプレート移動シリンダ装置（１３６）と、このプレート移動シリンダ装置（１３６）のピストンロッド（１４５）の先端に取付けたロックプレート（１３４）と、このロックプレート（１３４）に設け前記懸架機構（１３０）のローラ（１３３）に係合する係合凹部（１３４ａ）とを備えることを特徴とする請求項１記載の多軸ヘッド交換式工作機械。

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