JPH0692052B2 - 工作機のヘッド、工具およびテーブルの交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】

本発明は、一台の工作機で多種類の加工が行なえる工作
機に関し、特にそのヘッド、工具およびテーブルの交換
装置に関するものである。

【従来の技術】

従来の技術として、特公昭59−33281号公報があった。 即ち、Ｘ軸−Ｙ軸方向に移動されるテーブルの上方にＹ
軸方向に延長するクロスコラムを設け、このクロスコラ
ムに複数個のヘッドを掛け外しかつ横移動可能に並列に
装着し、クロスコラムの各ヘッドの横移動経路の途中、
いずれか一個のヘッドに接続し得るヘッド駆動用のコネ
クタを設け、該コネクタに向けて任意のヘッドを選択移
動させる移動装置および選択移動されたヘッドと前記コ
ネクタとを接続する接続装置を設けてなるものがあっ
た。

【発明が解決しようとする課題】

上記従来のものは、予め必要とされる種類のヘッドを一
括してクロスコラムに設けるようにしていたので、ヘッ
ドの種類が増すにつれてクロスコラムが長尺かつ大物と
なり、機械の幅が増大する欠点があった。 また、クロスコラム側の重量が増大するので、クロスコ
ラム側を加工運動の一部、例えばＸ軸またはＹ軸方向に
移動させるようにした場合には、大きな動力を要した。 さらに、クロスコラム20自体やそれを支持する２本の支
柱に大きな曲げ力が作用するので、それに耐える強力な
ものを必要とした。すなわち、クロスコラム20には一般
に加工に伴う反力とヘッドの重量に耐えることが要求さ
れるが、木工用の工作機にように、切削に伴う反力が小
さいものでは、クロスコラム20としてヘッドの重量の占
める割合が大きい。ましてや、近年の傾向として多種の
加工を一台の工作機で行えることが強く要求される場
合、ヘッドの重量をいかに軽減するかが大きな課題とな
っている。

【課題を解決するための手段】

本発明は、上記目的を達成するために、以下の如く構成
したものである。 すなわち、中央ベース２の両側にサイドベース３、４を
配置し、それらの間を移動可能にテーブル６、７を支持
し、それらに沿って配されたクロスコラム20の端部近傍
を支柱21、21によって支持すると共に、そのクロスコラ
ム20の一側方にヘッド支持台50と他側方に円板状の工具
支持台70とを設け、前記ヘッド支持台50に多数の替えヘ
ッド60を、また、工具支持台70に多数の替え工具80をそ
れぞれ支持させると共に、クロスコラム20上に前記ヘッ
ド支持台50と工具支持台70との間にＹ軸移動台22を移動
可能に設け、そのＹ軸移動台22に替えヘッド60を着脱可
能に連結するヘッド連結装置30と、替え工具80を着脱可
能に連結する複数のヘッド40〜43とを設けたものであ
る。

【作用】

Ｙ軸移動台22はクロスコラム20上を支柱21、21の間で移
動して、中央ベース２あるいは両側のサイドベース３、
４に載せられた被加工物に対して加工を加える。よっ
て、Ｙ軸移動台22の重量はクロスコラム20の両端近傍を
支持する２本の支柱21、21に分担される。 また、Ｙ軸移動台22が支持する工具やヘッドはクロスコ
ラム20の両端に分けて支持されている。よって、各支柱
21、21には一側にＹ軸移動台22の重量が加えられ、他側
に前記ヘッド支持台50あるいは工具支持台70の重量が加
えられるので、各支柱21、21は「やじろへえ」のように
両側に荷重を受ける。

【実施例】

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 図面において、第１図は本発明の実施例を示す正面図、
第２図はその平面図、第３図はその右側面図、第４図は
そのテーブル連結部の断面正面図、第５図は第４図のＶ
−Ｖ断面図、第６図はヘッド連結装置部の断面側面図、
第７図はそのコネクタ部の断面側面図、第８図は第６図
のVIII−VIII相当の断面図、第９図は工具連結装置部の
断面側面図である。 第１図〜第３図において、１は水工用の多ヘッド形の工
作機であり、以下の如くなっている。 即ち、２は中央ベースであり、この中央ベース２のＹ軸
方向両側、つまり第１図において左右両側にサイドベー
ス3,4を近接配置する。 上記中央ベース２には、Ｘ軸方向（第１図において前後
方向）に延びるＸ軸レール2aを介して摺動台５を摺動可
能に載置し、該摺動台５をＸ軸モータ2bによりＸ軸方向
に移動させる。 上記摺動台５および上記各サイドベース3,4の上面にＹ
軸方向に延びるＹ軸レール5a,3a,4aを取付け、これらＹ
軸レール5a,3a,4aに二枚のテーブル6,7を摺動可能に載
置する。上記各テーブル6,7は共に略同形の長方形状に
形成するとともに、それぞれ上記摺動台５に略対応する
平面積に形成する。 8,9は上記テーブル6,7をＹ軸方向に移動させるテーブル
移動装置であり、各サイドベース3,4にＹ軸シリンダ10,
11をＹ軸方向に配置して固定し、そのロッド10a,11aを
サイドベース3,4に係脱可能に連結する。即ち、第４図
および第５図に示すように、ロッド10a,（11a）の端部
に外周に環状の溝12aが形成された係合駒12をねじ固定
し、テーブル６（７）の対面側に、ブラケット25を介し
て一対の係合シリンダ13,13をＸ軸方向に対向させて取
付ける。各係合シリンダ13,13は、そのピストン13a,13a
をバネ13b,13bにより対向方向に弾圧し、各ピストン13
a,13aのロッド端部に取り付けたローラ13c,13cを上記溝
12aに弾圧係合させる。 そして、各Ｙ軸シリンダ10,11の伸縮作動により、係合
駒12の溝12aを係合シリンダ13,13側の各ローラ13c,13c
に弾性的に係脱させながら、各テーブル6,7をＹ軸方向
に移動させて摺動台５に交互に切り替え載置するととも
に、摺動台５から離脱したテーブル6,（７）をいずれか
一方のサイドベース3,（４）に載置する。 第４図において、14,15はテーブル6,7の対面側に取り付
けた鉤状の係合金具であり、互いに上下方向から係合さ
せてＹ軸方向に分離不能にかつＸ軸方向に摺動可能に係
合させ、これにより、一方のＹ軸シリンダ例えば左部の
テーブル10によって各テーブル6,7をＹ軸方向（右方）
に押圧移動させた際に、右部のテーブル７が右方に向か
って暴走するを防止する。 また同図において、16は摺動台５に載置されたテーブル
７（６）を位置決めする位置決め機構であり、摺動台５
に位置決めシリンダ17を上方に向けて固定し、各テーブ
ル７（６）の下面にテーパ状の位置決め孔18aが形成さ
れた位置決め板18を固定し、上記位置決めシリンダ17の
ロッド17aを上動させてその上端を上記位置決め孔18aに
テーパ嵌合させて上記テーブル７（６）を摺動台５に移
動不能に位置決めする。 これにより、加工時にＸ軸モータ2bによって摺動台５と
ともに該摺動台５に載置されたテーブル７（６）をＸ軸
方向に移動させる。 また、第１図において、20は中央ベース２および各サイ
ドベース3,4の上方にてＹ軸（左右）方向に延長させた
クロスコラムであり、各サイドベース3,4の後部に立設
した支柱21,21の上部に渡架する。 上記クロスコラム20に、Ｙ軸モータ22a（台移動装置）
によってＹ軸（左右）方向に移動されるＹ軸移動台22を
摺動可能に取付ける。 上記Ｙ軸移動台22の前部にＺ軸モータ23aによって上下
動されるＺ軸シレー23を係止し、Ｚ軸シレー23に１個の
ヘッド連結装置30と４個のヘッド40〜43とを並列に取付
ける。これらヘッド連結装置30および各ヘッド40〜43
は、昇降シリンダ31a,40a〜43aで単独に上下動される。 上記ヘッド40〜43のうち、右部の３個のヘッド41〜43に
は、使用頻度の高い種類の工具を常時取付けておく。 また、右端のヘッド連結装置30および左端のヘッド40に
後述する多種類の替えヘッド60および替え工具80を適宜
選択して取付ける。 上記替えヘッド60は、前述したクロスコラム20の右端部
に連結されたＸ軸（前後）方向に延びるヘッド支持台50
に並列支持し、また上記替え工具80は、クロスコラム20
の左端部に懸垂支持されたＺ軸（上下）方向の軸心を中
心として回転する工具支持台70の外周部に並列支持す
る。 前述したヘッド連結装置30は、以下の如くなっている。 即ち、Ｚ軸シレー23の右側面に昇降シリンダ31aによっ
て上下動される取付け台31を係止する。この取付け台31
は、第６図に示すように、右面に前後（Ｘ軸）方向に延
びる上下一対の中継Ｘ軸レール32を形成し、上端部に右
方に突出するブラケット部を形成し、このブラケット部
に受け口33および雌コネクタ34を取付け、また下端部に
加圧シリンダ35を取付けてなる。 上記受け口33はその下面をコーン状に凹ませ、加圧シリ
ンダ35はその加圧ロッド35aを受け口33と同軸線上に配
置するとともに、その上端部をコーン状に突出させる。 また、雌コネクタ34は、第７図および第８図に示すよう
に、電源用、制御信号用、スイツチ信号用等のソケット
34aを集中配置し、押し込みシリンダ36にてよって上下
動される。 第６図において、37は取付け台31の下部右面に上下に配
列して取付けたリミットスイッチ群であり、取付せ台31
部位に到来した替えヘッド60の種類を検出するためのも
のである。 前述した左端のヘッド40は、スピンドル45の軸心部に工
具連結装置46を設ける。 この工具連結装置46は、第９図に示すように、中空のス
ピンドル45の下端部を下方に向かって拡開するテーパ孔
45aに形成し、このテーパ孔45aの上方にチャック47を嵌
挿してなる。 チャック47は、シリンダロッド48により上下動され、周
方向に分断された爪47aの下端部に半径方向に突出する
カム47bを形成し、上動時にカム47bがスピンドル45の小
径孔により軸心方向に押圧されて替え工具80の上端を挾
持し、該替え工具80を上方に引き込む。 前述したヘッド支持台50は、第２図および第３図に示す
ように、後部ヘッド支持台51と前部ヘッド支持台52とを
間隔53を保持してＸ軸（前後）方向に延長配置し、上記
間隔53は後述する替えヘッド60のヘッドベース61が遊嵌
する間隔とする。 上記後部ヘッド支持台51および前部ヘッド支持台52に
は、前述した中継Ｘ軸レール32と同様のＸ軸レール51a
・52aをＸ軸方向に延長形成する。 そして、後部ヘッド支持台51に多種類の替えヘッド60、
例えば垂直ボーリング、水平ルータ、丸鋸、水平ボーリ
ング、角のみ、Ｖカット用の各替えヘッド60a〜60fを、
それぞれ略同構造のヘッドベース61を介してＸ軸方向に
摺動可能に取付ける。 各替えヘッド60a〜60fのヘッドベース61は、上下方向か
ら係合する下向きフック61aおよび上向きフック61bによ
り、Ｘ軸（前後）方向に離間不能にかつＹ軸（左右）方
向に摺動可能に係合させ、ヘッド移動装置55により、ヘ
ッド支持台50に沿ってＸ軸方向に移動させる。 このヘッド移動装置55は、第３図に示すように、後部ヘ
ッド支持台51にラック56を全長に亘って取付け、後部ヘ
ッド支持台51の後端（右部）に駆動ベース57を摺動可能
に係止し、駆動ベース57に固定したモータ58に上記ラッ
ク56に噛み合うピニオン59を取付け、駆動ベース57を上
下から係合するフック57a・61aを介して最後部の替えヘ
ッド60fのヘッドベース61に係合させてなる。 上記ヘッドベース61は、第６図に示すように、左面の上
下部に取付け台31の中継Ｘ軸レール32およびヘッド支持
台50のＸ軸レール51a・52aに沿って転動し得るローラ62
を、上面に受け口33に嵌合するコーン状の係合突起63お
よび雌コネクタ34に嵌合する雄コネクタ65を、下面に加
圧ロッド35aに嵌合するコーン状の係合凹部64を設けて
なる。 66はヘッドベース61の左面に取付けたリミットスイッチ
作動用のドッグであり、各ヘッドベース61毎に上下の位
置を変えて設定し、取付け台31に到来した際にリミット
スイッチ群37の内のいずれかを作動させるものである。 なお、第６図において、67はヘッド旋回シリンダであ
り、垂直ボーリング、水平ルータ、丸鋸、水平ボーリン
グ用の各替えヘッド60a〜60dを垂直軸心を中心として例
えば90度旋回させるためのものである。 前述した工具支持台70は、モータ71（工具台回転装置）
によって上下方向の軸心を中心として回転する円板状の
回転板72の外周部に、Ｃ形クランプからなる工具ホルダ
73を周方向に所定のピッチで取付けてなり、これら各工
具ホルダ73に多種類の替え工具80を半径方向外方から着
脱可能に係止する。 上記各替え工具80は、第９図に示すように、その上部に
共に同構造の係合部81を設ける。 この係合部81は、工具ホルダ73に係合する括れ部82、ス
ピンドル45のテーパ孔45aに嵌合するテーパ突起83およ
びチャック47の爪47aに係合するプルスタッド84を順次
上方に向けて形成してなる。 ここで、ヘッド連結装置30およびヘッド40に替えヘッド
60および替え工具80を着脱する際においては、Ｙ軸可動
台22のＹ軸モータ22a、ヘッド連結装置30およびヘッド4
0の各昇降シリンダ31a・40a、ヘッド移動装置55および
工具支持台70の各モータ58・71等がNC制御装置（図示省
略）からの指令によって駆動制御されるようになってい
る。 次に上記実施例の作動態様について説明する。 第１図および第２図に示すように、まず右部のテーブル
７が摺動台５上に、左部のテーブル６が左部のサイドベ
ース３上に位置した状態において、左部のテーブル６上
に加工材をセットし、また、左部のテーブル移動装置８
を左部のテーブル６に連結、つまり係合シリンダ13のロ
ーラ13cをＹ軸シリンダ10側の溝12aに係合させる。 次いで上記テーブル移動装置８、つまりＹ軸シリンダ10
を伸長作動させて各テーブル6,7を右方に移動させ、左
部のテーブル６を摺動台５に、右部のテーブル７を右部
のサイドベース４に位置させる。この場合、右部のテー
ブル７は係合金具14,15によって右方への暴走が阻止さ
れる。また、上記右部のテーブル７が右部のサイドベー
ス４に移動されると、該サイドベース４側に取り付けた
各係合シリンダ13のローラ13cが右部のＹ軸シリンダ11
側の溝12aに係合する。 次いで左部のＹ軸シリンダ10を短縮作動させてその係合
駒12をローラ13cから離脱、つまり左部のテーブル移動
装置８と左部のテーブル６との連結を解除し、同時に位
置決め機構16を作動、つまり位置決めシリンダ17を伸長
作動させてそのロッド17aを位置決め孔18aに嵌合させて
左部のテーブル６を摺動台５に位置決め固定する。 この状態で加工工程に入る。即ち、NC制御装置により、
各昇降シリンダ31a,40a〜43aを介して替えヘッド60およ
びヘッド40〜43の内から、加工するヘッドを適宜選択下
動させるとともに、Ｘ軸モータ2b、Ｙ軸モータ22aおよ
びＺ軸モータ23a等を駆動制御することにより、所定の
加工を行なう。 また、上記加工中の右部のテーブル７に次の加工材をセ
ットする。そして、上記左部のテーブル６上の加工材の
加工が完了した後、右部のＹ軸シリンダ11を伸長作動さ
せて左部のテーブル６を左部のサイドベース３に、右部
のテーブル７を摺動台５に位置させ、該テーブル７を位
置決め機構16により摺動台５に固定して、前述と同様に
して加工工程に入る。一方左部のサイドベース３上に到
来したテーブル６上から加工の完了した加工材を取り外
す。 次にＹ軸可動台22に替えヘッド60を連結する場合につい
て説明する。 まず、Ｚ軸シレー23が上昇（原点位置）した状態におい
て、昇降シリンダ31aにより取付け台31を降下させてそ
の中継Ｘ軸レール32をヘッド支持台50のＸ軸レール51a
・52aと等高位置にし、次いでＹ軸モータ22a（台移動装
置）によりＹ軸移動台22を第１図および第２図におい
て、右端に移動させて取付け台31の中継Ｘ軸レール32を
ヘッド支持台50の隙間53に嵌合させる。 次いでヘッド移動装置55のモータ58を所定方向に回転さ
せてピニオン59、駆動ベース57を介して各替えヘッド60
を第３図において左方に移動させる。 この場合、各替えヘッド60は、中継Ｘ軸レール32に到来
した際に、ヘッドベース61に取付けたドッグ66が取付け
台31側のリミットスイッチ群37のうちのいずれかを作動
させることになり、これにより所定の替えヘッド、例え
ば左端の替えヘッド60aが選択される。 上記替えヘッド60aが選択されると、モータ58を停止
し、次に加圧シリンダ35を伸長作動（上動）させて加圧
ロッド35aを係合凹部64に、また係合突起63を受け口33
に嵌合させて上記替えヘッド60aを取付け台31に係止す
る。次いで押し込みシリンダ36を伸長作動させ、第７図
に示すように、雌コネクタ34を下動させてヘッドベース
61側の雄コネクタ65に接続する。 次いでＹ軸モータ22aによりＹ軸移動台22を第１図およ
び第２図において、左方に移動させて隣接する上向きフ
ック61aと下向きフック61bとを離脱させ、替えヘッド60
aを他の替えヘッドから離脱させ、これによりＹ軸可動
台22に上記替えヘッド60aが連結されることになる。 次に、上記替えヘッド60aによる加工が完了し、他の替
えヘッド、例えば替えヘッド60bと交換させる際には、
まず、前述と同様にして取付け台31を降下させた後、ヘ
ッド支持台50方向に移動させて取付け台31の中継Ｘ軸レ
ール32をヘッド支持台50の隙間53に嵌合させ、隣接する
ヘッドベース61同志の上向きフック61aと下向きフック6
1bとを係合させる。これによりローラ62がＸ軸レール51
a・52aに対面することになる。 次いで、押し込みシリンダ36を短縮作動させて雌コネク
タ34を雌コネクタ65から離脱させた後、加圧シリンダ35
を短縮作動させて加圧ロッド35aと受け口33とをヘッド
ベース61の係合突起63と係合凹部64から離脱させる。次
いで、再びモータ58を所定方向に回転させ、前述と同様
にして希望の替えヘッド60bを選択する。この場合、返
還された替えヘッド60aは他の替えヘッドとともに、ヘ
ッド支持台50（前部支持台52）に支持されることにな
る。 次にヘッド40に替え工具80を連結する場合について説明
する。 まず、Ｙ軸モータ22aによりＹ軸移動台22を第１図およ
び第２図において、左端に移動させ、ヘッド40の工具連
結装置46部を工具支持台70の上方に位置させる。 次いでモータ71により回転板72を回転させて所定の替え
工具80を上記ヘッド40の直下に位置させた後、Ｚ軸モー
タ23aによりヘッド40を降下させ、スピンドル45のテー
パ孔45aおよびチャック47内に、替え工具80の係合部8
1、つまりテーパ突起83およびプルスタッド84を嵌合さ
せる。 次いでシリンダロッド48を上動させる。 さすれば、チャック47の爪47aがプルスタッド84を挾持
するとともに、これを上方に引き込み、替え工具80のテ
ーパ突起83がテーパ孔45aに圧着嵌合する。 次いでＹ軸モータ22aによりＹ軸移動台22を第１図およ
び第２図において、右方に移動させると、替え工具80の
括れ部82が工具ホルダ73から離脱し、これにより上記替
え工具80がヘッド40に連結されることになる。 また、上記替え工具80による加工が完了し、他の替え工
具80と交換する際には、ヘッド40を再び左方に移動さ
せ、括れ部82を工具ホルダ73に嵌合させた後、シリンダ
ロッド48を下動させてチャック47の爪47aをプルスタッ
ド48から離脱させる。 次いでヘッド40を上昇させて工具連結装置46を替え工具
80の係合部81から離脱させる。次いで、モータ71により
回転板72を回転させて次の替え工具（80）を上記ヘッド
40の直下に位置させ、前述と同様の動作を行なわせて該
替え工具（80）をヘッド40に取付ける。

【発明の効果】

以上の説明から明らかな如く、本発明は、予め必要とさ
れる種類の替えヘッドあるいは替え工具をクロスコラム
の外側に一括して配置し、これらを適宜選択てクロスコ
ラムに支持されたＹ軸移動台に取付けるようにしたの
で、一台の工作機で、しかもクロスコラムおよびＹ軸移
動台22を小型にし、しかも、それらの重量は支柱の上に
バランスよく作用するので、支柱の強度を高く維持する
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図はその平
面図、第３図はその右側面図、第４図はそのテーブル連
結部の断面正面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ断面図、第
６図はヘッド連結装置部の断面側面図、第７図はそのコ
ネクタ部の断面側面図、第８図は第６図のVIII−VIII相
当の断面図、第９図は工具連結装置部の断面側面図であ
る。 1:工作機、2:中央ベース、2a:X軸レール、2b:X軸モー
タ、3,4:サイドベース、3a,4a:Y軸レール、5:摺動台、5
a:Y軸レール、6,7:テーブル、8,9:テーブル移動装置、1
0,11:Y軸シリンダ、10a,11a:ロッド、12:係合駒、12a:
溝、13:係合シリンダ、13a:ピストン、13b:バネ、13c:
ローラ、14,15:係合金具、16:位置決め機構、17:位置決
めシリンダ、17a:ロッド、18:位置決め板、18a:位置決
め孔、20:クロスコラム、21:支柱、22:Y軸移動台、22:Y
軸シレー、22a:Y軸モータ（台移動装置）、23:Z軸シレ
ー、23a:Z軸モータ。 30:ヘッド連結装置、31:取付け台、31a:昇降シリンダ、
32:中継Ｘ軸レール、33:受け口、34:雌コネクタ、34a:
ソケット、34b:エア接続口、35:加圧シリンダ、35a:加
圧ロッド、36:押し込みシリンダ、37:リミットスイッチ
群。 40〜43:ヘッド、40a〜43a:昇降シリンダ、45:スピンド
ル、45a:テーパ孔、46:工具連結装置、47:チャック、47
a:爪、47b:カム、48:シリンダロッド。 50:ヘッド支持台、51:後部ヘッド支持台、52:前部ヘッ
ド支持台、53:隙間。55:ヘッド移動装置、56:ラック、5
7:駆動ベース、57a:フック、58:モータ、59:ピニオン。 60（60a〜60f）：替えヘッド、61:ヘッドベース、61a:
下向きフック、61b:上向きフック、62:ローラ、63:係合
突起、64:係合凹部、65:雄コネクタ、66:ドッグ、67:ヘ
ッド旋回シリンダ。 70:工具支持台、71:モータ（工具台回転装置）、72:回
転板、73:工具ホルダ。 80:替え工具、81:係合部、82:括れ部、83:テーパ突起、
84:プルスタッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央ベース２の両側にサイドベース３、４
   を配置し、それらの間を移動可能にテーブル６、７を支
   持し、それらに沿って配されたクロスコラム20の端部近
   傍を支柱21、21によって支持すると共に、そのクロスコ
   ラム20の一側方にヘッド支持台50と他側方に円板状の工
   具支持台70とを設け、前記ヘッド支持台50に多数の替え
   ヘッド60を、また、工具支持台70に多数の替え工具80を
   それぞれ支持させると共に、クロスコラム20上に前記ヘ
   ッド支持台50と工具支持台70との間にＹ軸移動台22を移
   動可能に設け、そのＹ軸移動台22に替えヘッド60を着脱
   可能に連結するヘッド連結装置30と、替え工具80を着脱
   可能に連結する複数のヘッド40〜43とを設けてなる工作
   機のヘッド、工具およびテーブルの交換装置。