JP2756406B2 - 多軸ヘッド用案内装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、環状搬送路に沿って循
環搬送される多軸ヘッドと被加工物が取着された取付治
具とを、加工位置に対応して互いに位置決め案内するた
めの多軸ヘッド用案内装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】単一の工具ヘッドに複数の工具を装着し
て構成された多軸ヘッドを用い、種々の加工作業を同時
に行う多軸ヘッド型工作機械が、従来より広く採用され
ている。この種の多軸ヘッド型工作機械では、通常、多
軸ヘッドに連結された駆動ユニットの作用下に前記多軸
ヘッドの複数の工具が回転駆動されるとともに、被加工
物が取着された取付治具が該多軸ヘッドに対して相対的
に移送され、これにより前記被加工物に所望の加工作業
を施している。

【０００３】この場合、工具と被加工物とを相対的に位
置決めするために、ガイドバーとガイドポストが用いら
れており、例えば、進退可能な取付治具に前記ガイドバ
ーが設けられる一方、多軸ヘッドに前記ガイドポストが
形成され、該ガイドバーが該ガイドポストに嵌合して前
記工具と前記被加工物とを相対的に案内するように構成
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に、ガイドバーをガイドポストに嵌合させる構成では、
このガイドバーとこのガイドポストとの間に必然的にク
リアランスが発生してしまう。従って、工具と被加工物
とを高精度に位置決めすることができず、加工精度の低
下等が惹起されるという問題が指摘されている。しか
も、加工時に被加工物が振動すると、この振動が工具に
直接伝達されて該工具が損傷し易いという不具合が生じ
てしまう。

【０００５】本発明は、この種の問題を解決するための
ものであり、多軸ヘッドに設けられた複数の工具と取付
治具に取着された被加工物とを高精度に位置決め案内す
ることができるとともに、前記多軸ヘッドと前記取付治
具を互いに強固に保持することが可能な多軸ヘッド用案
内装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、複数の多軸ヘッドを環状搬送路に沿っ
て循環搬送させるとともに、加工位置に対応して配置さ
れた任意の多軸ヘッドを駆動ユニットに連結させる一
方、被加工物が取着された取付治具を前記加工位置に対
応して進退させるように構成された工作機械に設けら
れ、前記多軸ヘッドと前記取付治具とを互いに位置決め
案内するための多軸ヘッド用案内装置であって、前記多
軸ヘッドに進退自在に配設されるガイドバーと、前記多
軸ヘッドに設けられ、前記ガイドバーの外周面を押圧し
た状態で該ガイドバーを進退可能に案内するリニアガイ
ド手段と、前記取付治具に設けられ、流体圧力で収縮し
て前記ガイドバーの外周面を挟持固定して該ガイドバー
を該取付治具と一体化させるための締結手段と、を備え
ることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記の本発明に係る多軸ヘッド用案内装置で
は、被加工物が取着された取付治具が多軸ヘッドに対し
て近接移動すると、この多軸ヘッドに設けられたガイド
バーが前記取付治具に設けられた締結手段に嵌合する。
そして、流体圧力を介して締結手段が収縮し、この締結
手段によりガイドバーが挟持固定されるため、前記ガイ
ドバーが取付治具と一体化して多軸ヘッド側に移動する
とともに、前記多軸ヘッドに設けられた工具を介して被
加工物に加工が行われる。その際、ガイドバーは、多軸
ヘッドのリニアガイド手段に外周面を押圧された状態で
案内されることになり、このガイドバーと前記多軸ヘッ
ドおよび取付治具との間にクリアランスが生ずることが
ない。これによって、多軸ヘッドと取付治具とが互いに
高精度に位置決め案内されることになり、加工精度が向
上するとともに、前記多軸ヘッドと前記取付治具を互い
に強固に保持することが可能になる。

【０００８】

【実施例】本発明に係る多軸ヘッド用案内装置について
これを組み込む工作機械との関連で実施例を挙げ、添付
の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

【０００９】図１乃至図３において、参照数字１０は、
本実施例に係る多軸ヘッド用案内装置を組み込む多軸ヘ
ッド型工作機械を示す。この工作機械１０は、コラム１
２と、多数の工具１４を装着した複数の多軸ヘッド１６
を鉛直面に沿って循環搬送するとともに任意の多軸ヘッ
ド１６を加工位置に対応して割出すための環状搬送路１
８と、前記コラム１２の側面１２ａに水平方向（矢印Ａ
方向）に対して進退可能に配設される治具テーブル２２
と、この治具テーブル２２に設けられ被加工物Ｗを取り
付けるためのロータリ治具（取付治具）２４とを備え
る。多軸ヘッド１６とロータリ治具２４とに、これらを
互いに位置決め案内するための本実施例に係る多軸ヘッ
ド用案内装置３０が設けられる。

【００１０】コラム１２は、基台２６上に載置されてお
り（図１参照）、このコラム１２の側面１２ａの端部か
ら水平方向に膨出部３４が突出形成され、この膨出部３
４に環状搬送路１８が装着される。

【００１１】図４および図５に示すように、環状搬送路
１８は、上下に平行に配設されるそれぞれ一対の上側固
定レール３６ａ、３６ｂおよび下側固定レール３８ａ、
３８ｂと、この上側固定レール３６ａ、３６ｂおよび下
側固定レール３８ａ、３８ｂの加工位置側（矢印Ａ
₁ 側）の端部同士を連結するとともに水平方向に進退可
能な一対の円弧状の可動レール４２ａ、４２ｂと、前記
膨出部３４に配設され前記可動レール４２ａ、４２ｂに
保持された前記多軸ヘッド１６を位置決め保持しかつ該
多軸ヘッド１６の複数の工具１４を回転駆動させる駆動
ユニット４４と、回転駆動源４６の作用下に環状搬送路
１８に沿って周回走行可能な一対のチェーン４８ａ、４
８ｂと、前記チェーン４８ａ、４８ｂに設けられ前記多
軸ヘッド１６のフック部材５０ａ、５０ｂに係合して該
多軸ヘッド１６を循環搬送させるとともに前記フック部
材５０ａ、５０ｂから離脱可能なそれぞれ複数の搬送ロ
ーラ５２ａ、５２ｂとを備える。

【００１２】上側固定レール３６ａ、３６ｂの他端側
（矢印Ａ₂ 側）には、所定の長さにわたって上部を切り
欠いて切欠部位６０ａ、６０ｂが設けられる（図４およ
び図５参照）。上側固定レール３６ｂおよび下側固定レ
ール３８ｂの矢印Ａ₂ 側端縁部には、回転駆動源４６が
装着され（図５参照）、この回転駆動源４６に軸方向を
交差させて回転軸６２が連結される。この回転軸６２
は、取付部材６４ａ、６４ｂに回転自在に支持されてお
り、前記回転軸６２にスプロケット６６ａ、６６ｂが固
着される。スプロケット６６ａ、６６ｂには、チェーン
４８ａ、４８ｂが係合するとともに、このチェーン４８
ａ、４８ｂが、取付部材６４ａ、６４ｂおよび膨出部３
４に設けられて上下方向に平行しかつ加工位置側端部で
円弧状に湾曲するチェーンガイド７０ａ、７０ｂに保持
される（図４参照）。チェーン４８ａ、４８ｂは、連結
板７２を介して互いに連結されており、このチェーン４
８ａ、４８ｂには、それぞれ外方に突出しかつ所定間隔
ずつ離間して複数の搬送ローラ５２ａ、５２ｂが装着さ
れる（図５参照）。

【００１３】駆動ユニット４４は、可動レール４２ａ、
４２ｂを水平方向に進退変位させるためのリング状ピス
トン７４を備え、このピストン７４が、流体圧を介して
矢印Ａ方向に進退自在に配設される（図５参照）。この
ピストン７４の先端に連結板７６を介して可動レール４
２ａ、４２ｂが固着される。膨出部３４には、ピストン
７４と同軸的に回転駆動源８０が装着され、この回転駆
動源８０の回転軸（図示せず）にスプラインクラッチ８
２が進退自在に設けられる。

【００１４】図４に示すように、多軸ヘッド１６を構成
するハウジング８４の底部には、上側固定レール３６
ａ、３６ｂ、下側固定レール３８ａ、３８ｂおよび可動
レール４２ａ、４２ｂに係合するそれぞれ一対のガイド
ローラ８６ａ、８６ｂが回転自在に装着される。各ガイ
ドローラ８６ａ、８６ａの間および各ガイドローラ８６
ｂ、８６ｂの間には、チェーン４８ａ、４８ｂの搬送ロ
ーラ５２ａ、５２ｂを把持する一対の爪部材からなるフ
ック部材５０ａ、５０ｂが固着される。ハウジング８４
の底部略中心には、スプライン付回転軸８８が配設さ
れ、このスプライン付回転軸８８は、スプラインクラッ
チ８２に噛合することにより、複数の工具１４を一体的
に回転駆動する（図５参照）。

【００１５】図６に示すように、ハウジング８４の両側
部には、案内装置３０を構成するガイドバー９０が進退
自在に配設される。ガイドバー９０の一端部には、ハウ
ジング８４内に形成されたシリンダ室９２に摺動自在に
収容されるピストン部９４が設けられ、このピストン部
９４は、前記ハウジング８４内に介装されたスプリング
９６を介して矢印Ａ₂ 方向に押圧されている。ハウジン
グ８４の工具１４側の端部には、ガイドバー９０の外周
面を押圧した状態で前記ガイドバー９０を矢印Ａ方向に
進退可能に案内するリニアブシュ（リニアガイド手段）
９８が装着される。このリニアブシュ９８は、内周面に
対しその軸方向に複数のボール（図示せず）を整列収容
しており、これらのボールがガイドバー９０の外周面に
圧接している。ガイドバー９０の他端側は、ハウジング
８４から外部に突出している。

【００１６】図１および図３に示すように、コラム１２
の側面１２ａには、上下方向に所定間隔離間してガイド
レール１００ａ、１００ｂが配設され、下方のガイドレ
ール１００ｂに近接して回転駆動源１０２が装着され
る。回転駆動源１０２には、矢印Ａ方向に延びるボール
ねじ１０４が連結され、このボールねじ１０４が、治具
テーブル２２に設けられたナット部材１０６に噛合す
る。

【００１７】治具テーブル２２は、鉛直姿勢に保持され
ており、コラム１２側の面部には、ロータリ治具２４を
回転させるための駆動モータ１０８が固着される。ロー
タリ治具２４は、水平方向に突出する取付板部１１０を
備え、この取付板部１１０に被加工物Ｗが位置決め保持
される。

【００１８】図６に示すように、ロータリ治具２４に
は、案内装置３０を構成する締結手段１１２が装着され
る。締結手段１１２は、ガイドバー９０を嵌合する薄肉
円筒状のロック部材１１４を備え、このロック部材１１
４の両端部が、油圧ポート１１６ａ、１１６ｂから導入
される圧油（流体圧力）で収縮して前記ガイドバー９０
の外周面を挟持固定するように構成されている。

【００１９】図２に示すように、基台２６上には、環状
搬送路１８と平行にストック装置１２０が配設される。
このストック装置１２０は、複数の多軸ヘッド１６を循
環搬送するものであり、その構成は環状搬送路１８と同
様であってその詳細な説明は省略する。

【００２０】ストック装置１２０の多軸ヘッド交換位置
１２２と、環状搬送路１８を構成する上側固定レール３
６ａ、３６ｂの切欠部位６０ａ、６０ｂとの間には、多
軸ヘッド交換装置１４０が配設され、この多軸ヘッド交
換装置１４０は、環状搬送路１８の多軸ヘッド１６とス
トック装置１２０の多軸ヘッド１６を自動的に交換する
機能を有する。

【００２１】次に、本実施例に係る多軸ヘッド用案内装
置３０の動作について、工作機械１０との関連で説明す
る。

【００２２】まず、ロータリ治具２４の取付板部１１０
に被加工物Ｗが保持された後、駆動モータ１０８が駆動
されると、ロータリ治具２４が回転し、取付板部１１０
が所望の角度姿勢に配置される。そして、回転駆動源１
０２が駆動されてボールねじ１０４が回転されると、治
具テーブル２２がガイドレール１００ａ、１００ｂに沿
って矢印Ａ₂ 方向に移動する。

【００２３】一方、多軸ヘッド１６側において、案内装
置３０を構成するガイドバー９０が、シリンダ室９２に
供給される圧縮流体を介して、図６中、矢印Ａ₁ 方向に
突出している。また、駆動ユニット４４を構成する回転
駆動源８０の作用下にスプラインクラッチ８２が回転さ
れると、このスプラインクラッチ８２に噛合するスプラ
イン付回転軸８８が回転し、図示しない歯車列を介して
複数の工具１４が一体的に回転する。

【００２４】そこで、ロータリ治具２４が、治具テーブ
ル２２を介して矢印Ａ₂ 方向に移動すると、このロータ
リ治具２４に設けられている締結手段１１２を構成する
ロック部材１１４にガイドバー９０が嵌合する。次い
で、油圧ポート１１６ａ、１１６ｂに圧油が供給される
と、ロック部材１１４の両端部が収縮してガイドバー９
０の外周面が強固に挟持固定され、このガイドバー９０
がロータリ治具２４と一体化する。

【００２５】さらに、ハウジング８４のシリンダ室９２
への圧縮流体の供給が停止されると、ガイドバー９０
は、ロータリ治具２４と一体的に矢印Ａ₂ 方向に移動
し、この状態で各工具１４を介して被加工物Ｗに所定の
加工作業が遂行される。

【００２６】この場合、本実施例では、ガイドバー９０
が、リニアブシュ９８を介して外周面を押圧された状態
で多軸ヘッド１６に進退自在に配設されており、工具１
４による加工作業に先立ってロータリ治具２４に設けら
れた締結手段１１２によりこのガイドバー９０の端部が
強固に固定される。このため、加工直前では、ガイドバ
ー９０がロータリ治具２４と一体化される一方、このガ
イドバー９０の外周面がリニアブシュ９８に押圧支持さ
れており、前記ガイドバー９０の外周面と前記ロータリ
治具２４および多軸ヘッド１６との間にクリアランスが
発生することを確実に阻止することができる。

【００２７】従って、多軸ヘッド１６とロータリ治具２
４とを相対的に高精度に位置決めして案内することが可
能になり、工具１４を介して被加工物Ｗに対し高精度な
加工作業が容易かつ確実に遂行されるという効果が得ら
れる。しかも、ガイドバー９０を介装して多軸ヘッド１
６とロータリ治具２４とが相対的に強固に保持されるた
め、工具１４による加工時に被加工物Ｗに振動が発生す
ることを有効に防止でき、該振動に起因して前記工具１
４が損傷する等の不具合を可及的に低減し得るという利
点がある。

【００２８】ところで、上記加工作業に使用された多軸
ヘッド１６と異なる多軸ヘッド１６を使用する際には、
回転駆動源８０の駆動が停止された状態で、駆動ユニッ
ト４４を構成するピストン７４が、流体圧を介して矢印
Ａ₁ 方向に移動される。このため、ピストン７４に連結
板７６によって連結された可動レール４２ａ、４２ｂ
が、矢印Ａ₁ 方向に移動して上側固定レール３６ａ、３
６ｂと下側固定レール３８ａ、３８ｂの端部と一致す
る。

【００２９】そこで、回転駆動源４６の作用下に回転軸
６２が回転されると、スプロケット６６ａ、６６ｂが、
図４中、矢印Ｂ方向に回転してこのスプロケット６６
ａ、６６ｂに係合するチェーン４８ａ、４８ｂが矢印Ｂ
方向に周回走行する。そして、所定の多軸ヘッド１６が
加工位置、すなわち可動レール４２ａ、４２ｂに対応し
て配置された時、回転駆動源４６の駆動が停止される。

【００３０】所望の多軸ヘッド１６が可動レール４２
ａ、４２ｂに配置された後、ピストン７４が、流体圧を
介して矢印Ａ₂ 方向に移動される。このため、可動レー
ル４２ａ、４２ｂが矢印Ａ₂ 方向に移動し、この可動レ
ール４２ａ、４２ｂに保持されている多軸ヘッド１６が
加工位置に対して位置決め保持されるとともに、該多軸
ヘッド１６のスプライン付回転軸８８がスプラインクラ
ッチ８２に噛合する。従って、駆動ユニット４４を構成
する回転駆動源８０が駆動されると、新たな多軸ヘッド
１６に設けられている複数の工具１４により被加工物Ｗ
に新たな加工作業が遂行される。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る多軸ヘッド用案内装置によ
れば、以下の効果乃至利点が得られる。

【００３２】多軸ヘッドに設けられたガイドバーが、取
付治具に設けられた締結手段に挟持固定されて一体化さ
れた後、前記多軸ヘッドのリニアガイド手段に外周面を
押圧された状態で案内されるため、このガイドバーと前
記多軸ヘッドおよび前記取付治具との間にクリアランス
が生ずることがない。これによって、多軸ヘッドと取付
治具とが互いに高精度に位置決め案内されることにな
り、加工精度が向上するとともに、前記多軸ヘッドと前
記取付治具を互いに強固に保持することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る多軸ヘッド用案内装置を
組み込む工作機械の概略正面図である。

【図２】前記工作機械の概略平面図である。

【図３】前記工作機械の概略側面図である。

【図４】前記工作機械を構成する環状搬送路およびクラ
ンプ機構の正面説明図である。

【図５】前記環状搬送路およびクランプ機構の平面説明
図である。

【図６】前記案内装置の要部拡大正面図である。

【符号の説明】

１０…工作機械 １２…コラム １４…工具 １６…多軸ヘッ
ド １８…環状搬送路 ２２…治具テー
ブル ２４…ロータリ治具 ３０…案内装置 ８４…ハウジング ９０…ガイドバ
ー ９８…リニアブシュ １０２…回転駆
動源 １１２…締結手段 １１４…ロック
部材 １１６ａ、１１６ｂ…油圧ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭57−173910（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−80108（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23B 39/16 B23B 49/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の多軸ヘッドを環状搬送路に沿って循
   環搬送させるとともに、加工位置に対応して配置された
   任意の多軸ヘッドを駆動ユニットに連結させる一方、被
   加工物が取着された取付治具を前記加工位置に対応して
   進退させるように構成された工作機械に設けられ、前記
   多軸ヘッドと前記取付治具とを互いに位置決め案内する
   ための多軸ヘッド用案内装置であって、 前記多軸ヘッドに進退自在に配設されるガイドバーと、 前記多軸ヘッドに設けられ、前記ガイドバーの外周面を
   押圧した状態で該ガイドバーを進退可能に案内するリニ
   アガイド手段と、 前記取付治具に設けられ、流体圧力で収縮して前記ガイ
   ドバーの外周面を挟持固定して該ガイドバーを該取付治
   具と一体化させるための締結手段と、 を備えることを特徴とする多軸ヘッド用案内装置。