JPH07100242B2 - マガジン付ヘッド自動交換工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はトランスファーマシンや専用機に組込む場合に
必要な、省スペースとヘッド交換迅速化を図った、マガ
ジン付ヘッド自動交換工作機械に関するものである。

（従来技術と問題点） 従来のマガジン付ヘッド自動交換工作機械、例えばヘッ
ド交換装置よりヘッドマガジンへの受渡しに、多軸ヘッ
ドを90゜チルトさせるだけで受渡を行う機構を持つマガ
ジン付ヘッド自動交換工作機械に関係するヘッドのドラ
イブヘッド取付け合面の一実施例について述べる。図１
に示す様にヘッド中心部の主軸駆動用カップリングに干
渉しない（///）範囲内に、ヘッドクランパーの形状を
おさめた場合、ヘッド交換装置旋回中心に対するヘッド
クランパーの軌跡とヘッドマガジン旋回中心に対するヘ
ッドクランパーの軌跡の範囲外 に、位置決め部材やパッドを最低限おさめる必要があ
り、各装置取付に大きな制約となっている。

又多軸ヘッドを自転させないために、図１に示す様に、
ヘッド交換装置クランプ箇所K1とマガジン装置クランプ
箇所K2が別々に対向した位置に設置されこれもまた旋回
半径を大きくする要因となっている。

この結果、ヘッド取付面積を同一に考えた場合に、マシ
ン巾の増加や、慣性モーメントの増加により、旋回速度
はおさえられ、ヘッド交換サイクル時間の増加につなが
ってくる。

（問題点の解決の為の手段） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、ヘッド交
換装置よりヘッドマガジンへの受渡は、多軸ヘッドを確
実に把持した状態で、多軸ヘッドを90゜チルトさせ、且
つ180゜自転させる機構を１つアクチュエータで行うこ
とにより、ヘッド交換サイクルの短縮化を計るととも
に、ヘッド裏面を最大限に有効利用しようとするもので
ある。尚、180゜ヘッドを自転させることにより、ヘッ
ド交換装置の旋回中心と、ヘッドマガジンの旋回中心
は、ヘッド中心に対して同じ側となり、ヘッド交換装置
とヘッドマガジンの旋回によるヘッドクランパーの軌跡
の占める面積を小さくすることができた。このためにヘ
ッド裏面に位置決めクサビ、クランプ部材、パッド、主
軸駆動カップリングの他にエアー及びクーラントの供給
カップリング、ヘッド種類判別用ピン、タップ指令軸等
を設けることができた。

これにより大きな多軸スピンドル設置面積を確保でき且
つ旋回半径を小さくおさえることができるとともに、ヘ
ッドの交換サイクルタイムの短縮を計ることができた。

（実施例） 以下発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。

第２図はマガジン付ヘッド自動交換工作機械の側面を示
している。

１はベットを示し、２はこのベット上を水平方向に摺動
可能に設置された送りユニットを示す。

３はこの送りユニットに載置されたドライブヘッドで４
はドライブヘッド前面に設けたヘッドクランパーであ
る。ヘッドクランパーはヘッドH1の背面に設けたクラン
プ部材５と着脱自在に連結される。

上記ヘッドH1は、ドライブヘッド３との連結により主軸
駆動カップリング、エアー及びクーラント供給カップリ
ング等々との連結をも行いワークＷの加工準備を完了す
る。

加工準備を終えたドライブヘッドは、スピンドル駆動モ
ータ６の回転により、多軸ヘッド前面の各スピンドルは
回転されるとともに、送りユニットの前進によりワーク
Ｗは所定の加工が行われる。

加工を終了した多軸ヘッドは、ヘッド交換位置Ｇまで後
退しヘッドクランパー４を作動させることにより、多軸
ヘッドH1を、ドライブヘッド３の把持より解放するとと
もにヘッド交換装置Ａに内蔵されたクランパー（図示な
し）にて、多軸ヘッドH1、と次にドライブヘッドに装着
予定の多軸ヘッドH2を把持する。

第３図,4図はヘッド交換装置の旋回駆動部分を示す図面
である。このヘッド交換装置は実開昭62−68704の考案
の一実施例であり、多軸ヘッドH1,H2を把持したヘッド
交換装置は、サイクロイド曲線の加速度曲線で180゜旋
回を行える機構となっている。

即ち油圧駆動によりラックギヤー12を作動させることに
より、ピニオン13によって回転運動に変換された入力ア
ーム14は、ラックとピニオンにより180゜揺動する。入
力アームに取り付けられた遊星歯車15は、固定された太
陽歯車16の回りを180゜公転するとともに、１回転自転
するようなギヤー比に設定されている。

遊星歯車は、エキセン軸17に固定されているため、エキ
セン軸先端のピンは、偏心量を半径とし太陽ギヤーの回
りを180゜公転しながら１回転自転する軌跡を描くこと
により、このピンを両側よりはさんだ二股形状のアーム
18は、サイクロイド曲線の加速度曲線を描く運動をす
る。このエキセン軸を駆動源とし、アーム18に固定され
たヘッド交換軸19を旋回中心として、多軸ヘッドH1,H2
の交換が行われる。

次に本発明に係わるヘッドのチルト装置Ｂに関して、第
５図,6図,7図に基づいて説明する。

待機位置Ｆに旋回する多軸ヘッドは、ヘッドのクランプ
部材５とチルト装置のヘッドクランパ20がわずかに隙間
を持った状態で噛み合う。

次にヘッド交換装置のクランプが解除され、シリンダー
21により可動バー22が前進し、この可動バーに取り付け
られた固定板23にガイドされた、ロケートピン24がヘッ
ドのブッシュ25に入り、位置決めされ、さらに前進する
と、ピンのフランジ端面24aとブッシュの端面25aが接触
し、ヘッドがクランプされる。固定板23は旋回軸26に取
り付けられ、旋回軸の軸端には可動傘歯車27が固定され
ており、固定傘歯車28と噛み合っている。可動傘歯車と
固定歯車のギヤー比は1:2となっている。即ちチルト用
シリンダー７の作動により、多軸ヘッドが90゜チルトす
るとともに、固定傘歯車に噛み合った可動傘歯車は、前
述のギヤー比により、180゜自転を行うことになる。

ハウジング29に取り付けた面板30にはロケートピン24と
嵌合する切欠き30aがあり、ヘッドクランプ時にはロケ
ートピンが面板の切欠きからはずれ、旋回が自由に行え
る様になっている。

又チルトを行う間は、ロケートピンの端部24bが面板30
と僅かな隙間を保っており、非常停止等により油圧が落
ちてもロケートピンは僅かな隙間分しか後退できない様
にすることにより、多軸ヘッドが落下する危険を防いで
いる。こうしてヘッドが90゜チルトされるとともに180
゜自転をして待機位置Ｅにくる。

尚待機位置Ｅにある多軸ヘッドが待機位置Ｆにチルトさ
れる場合は、前述の説明に準じて逆の動作が行われるこ
とにより実施される。

又待機位置Ｅの位置にきた多軸ヘッドは次の動作順序に
より、マガジンとの受渡を行う。

即ち待機位置Ｅの位置にきた多軸ヘッドは、クランプ用
のシリンダー21の作動によりクランプが解除されると同
時に、マガジン側のクランプ装置にクランプされて受渡
が行われる。

マガジン側クランプ装置は、スプリングにより常に上昇
側に力を受けているガイドバー31があり、ガイドバーの
下方にはプレート32を介してヘッドと嵌合するロケート
ピン33が取り付けられている。

ガイドバーの上方は、ブロック34により連結されており
ブロック34には、ピボット35を支点として揺動可動なク
ランパー36が設けられている。

又ブロック34の上部は“コ”の字型をした溝34aとなっ
ており、この溝にはマガジンクランプ用シリンダー11の
先端に取り付けられたプッシャー37が隙間を持って位置
する構成となっている。

アンクランプ状態で待機しているマガジン側のクランプ
装置は、マガジンクランプ用シリンダー11の作動により
プッシャー37が上昇することにより、クランパー36が下
がると同時にロケートピン33が上がって、ヘッドはマガ
ジン側にクランプされる。

この状態でブロック34は、プッシャー37に対して旋回自
在となり、新たな呼び出し指令に基づいたヘッド位置を
割り出すことができる様になる。マガジン装置Ｃは、リ
ングギヤー８、ピニオン９を介して、マガジン駆動モー
タ10により旋回し、次工程用の多軸ヘッドを割り出す。
マガジン装置Ｃには、ヘッド受渡位置でのみ、プレート
32に取り付けたピン38が嵌合する穴39を設けてあり、マ
ガジン旋回中及びヘッド受渡位置以外では、多軸ヘッド
がアンクランプできない構造となっている。以上の説明
のチルト装置での動作及びマガジン装置での多軸ヘッド
の選択、割り出し動作は、ドライブヘッドが加工動作中
に行う様にして、ヘッドの交換サイクル時間の短縮を計
っている。

第８図は本発明の一実施例に係わるヘッドのドライブヘ
ッド取付け合面を示し、（///）斜線範囲内がヘッドク
ランパーのマガジン装置旋回中心及びヘッド交換装置の
旋回中心に対する軌跡の範囲で、この斜線範囲以外は自
由に各装置の設置が可能であり、ロケートピン24が嵌合
するためのブッシュ25や、マガジン側にクランプする時
にロケートピン33が嵌合するためのロケートピン穴33
a、ロケートピンとブッシュ方式では満足できない高精
度位置決めを要求される場合にはヘッドを高精度位置決
めするために３箇所に設けた位置決めクサビ40、ヘッド
のクランプ方向の位置決め及びクランプの確認のための
エアー密着確認装置を４箇所に設けた位置決めパッド4
1、クーラント供給口42、エアー供給口43、各々のヘッ
ドを判別するための種類判別用ピン穴44、タップ加工用
ヘッドの場合に必要となるタップ指令軸45、を設けた一
実施例である。

尚本発明は、上記実施例に限定されることなくこの発明
の要旨内での設計変更が可能であることは勿論である。

（効果） 本発明の効果は多軸ヘッドを90゜チルトさせると同時に
180゜自転させることにより、ヘッド交換装置でのクラ
ンプ位置とマガジン装置でのクランプ位置を同じ側に設
置できるので、ヘッドの旋回半径を小さくできた事と、
第１図の 範囲と第８図の（///）範囲以外を比較すればわかる様
に、ヘッドのドライブヘッド取付け合面の各装置取付け
可能範囲の増加、即ち設計の自由度の増加がコンパクト
設計を可能とし加工サイクル時間の短縮と多様な加工に
対応できる多軸ヘッドを装着可能としたマガジン付ヘッ
ド自動交換工作機械となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方式に於けるマガジン付ヘッド自動交換工
作機械に取付る、多軸ヘッドのドライブヘッドとの取付
合面の一実施例を示す。 第２図は本発明の一実施例に係わるマカジン付ヘッド自
動交換工作機械の側面図。 第３図４図は、そのヘッド交換装置旋回駆動機構を示す
断面図。 第５図６図７図は本発明の一実施例に係わるチルト装置
及びマガジン装置の断面図を示す。 第８図はそのヘッドのドライブヘッド取付合面視図を示
す。 １……ベッド,2……送りユニット,3……ドライブヘッ
ド,4,20……ヘッドクランパー,5……クランプ部材,6…
…スピンドル駆動モータ,7……チルト用シリンダー,8…
…リングギヤー,9,13……ピニオン,10……マガジン駆動
モータ,11……マガジンクランプ用シリンダー,12……ラ
ックギヤー,14……入力アーム,15……遊星歯車,16……
太陽歯車,17……エキセン軸,18……アーム,19……ヘッ
ド交換軸,21……シリンダー,22……可動バー,23……固
定板,24,33……ロケートピン,24a……ロケートピンフラ
ンジ端面,24b……ロケートピン端面25……ブッシュ,25a
……ブッシュ端面,26……旋回軸,27……可動傘歯車,28
……固定傘歯車,29……ハウジング,30……面板,30a……
面板の切欠き,31……ガイドバー,32……プレート,33a…
…ロケートピン穴,34……ブロック,34a……溝,35……ピ
ボット,36……クランパー,37……プッシャー,38……ピ
ン,39……ピン穴,40……位置決めクサビ,41……位置決
めパッド,42……クーラント供給口,43……エアー供給
口,44……種類判別用ピン穴,45……タップ指令軸， Ａ……ヘッド交換装置,B……チルト装置,C……マガジン
装置,D……主軸駆動用カップリング,E,F……待機位置,G
……ヘッド交換位置,H1〜H3……多軸ヘッド,OA……ヘッ
ド交換アーム旋回中心,OM……ヘッドマガジン旋回中心,
R1,R2……旋回半径,K1……ヘッド交換装置クランプ箇
所,K2……マガジン装置クランプ箇所,W……ワーク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベッドの摺動面に従い摺動可能な送りユニ
   ット上に交換ヘッドを装着するドライブヘッドを載置
   し、機枠台の上部には複数のヘッドを収納して任意に選
   択されたヘッドを旋回割出しするマガジン装置を備えた
   ヘッド交換式工作機械において、マガジン装置とチルト
   装置のヘッド受渡し位置Ｅと、チルト装置とヘッド交換
   装置のヘッド受渡し位置Ｆ間で、マガジン装置あるいは
   ヘッド交換装置のクランパーによって把持されている交
   換ヘッドの把持を解除するとともにチルト装置のクラン
   パー及びロケートピンに把持をしてチルト装置に交換ヘ
   ッドを移載し、チルト装置をEF間チルトさせるとともに
   把持する交換ヘッドを180゜自転させて、マガジン装置
   あるいはヘッド交換装置のクランパーに交換ヘッドを移
   載可能とするチルト装置と、ドライブヘッドとヘッド交
   換装置のヘッド受渡し位置Ｇと、前記チルト装置とヘッ
   ド交換装置のヘッド受渡し位置Ｆでドライブヘッドとチ
   ルト装置のそれぞれのクランパー及びロケートピンに、
   把持位置決めされている交換ヘッドの把持を解除すると
   ともに、ヘッド交換装置に内蔵するクランパーで把持を
   して、ヘッド交換装置に交換ヘッドを移載し、ヘッド交
   換装置を180゜旋回させることによって受渡し位置Ｇの
   交換ヘッドと受渡し位置Ｆの交換ヘッドを置替えるヘッ
   ド交換装置よりなることを特徴とするマガジン付ヘッド
   自動交換工作機械。