JP3040057B2 - 多軸ヘッドの自動交換装置 - Google Patents

多軸ヘッドの自動交換装置

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JP3040057B2
JP3040057B2 JP6258360A JP25836094A JP3040057B2 JP 3040057 B2 JP3040057 B2 JP 3040057B2 JP 6258360 A JP6258360 A JP 6258360A JP 25836094 A JP25836094 A JP 25836094A JP 3040057 B2 JP3040057 B2 JP 3040057B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の多軸ヘッドを循
環搬送し任意の多軸ヘッドを加工位置に対応して割り出
す工作機械と複数の多軸ヘッドを循環搬送するストック
装置との間で、前記多軸ヘッドを自動的に交換する多軸
ヘッドの自動交換装置に関する。
【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、種々の異
なる被加工物に対応すべく、複数の多軸ヘッドを収容す
るストック装置が機外に配設され、このストック装置の
任意の一の多軸ヘッドが交換装置を介して加工位置に対
応して移送され、駆動ユニットの作用下に該多軸ヘッド
を介して所望の加工作業を行うように構成されたものが
知られている。
【0003】例えば、実公昭58−52003号公報に
開示されているように、工作機械とマガジン(ストック
装置)にそれぞれ装着されている工具ヘッド(多軸ヘッ
ド)を一対のアーム部材で挟持した後、上昇して180
°旋回し、さらに下降することによって前記工具ヘッド
を自動的に交換する交換装置が使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、交換装置に設けられた一対のアーム部材
が、工作機械とマガジンの上方で工具ヘッドを挟持した
状態で180°旋回している。このため、アーム部材の
旋回用スペースが大きなものとなってしまい、交換装置
全体が相当に大型化するという問題が指摘されている。
【0005】本発明は、この種の問題を解決するための
ものであり、装置全体の占有スペースを容易に削減する
ことができるとともに、多軸ヘッドの交換作業を短時間
でかつ効率的に行うことが可能な多軸ヘッドの自動交換
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
て循環搬送するとともに任意の多軸ヘッドを加工位置に
対応して割り出して加工を行う工作機械と、前記環状搬
送路に並設され該環状搬送路と略同一構成のストック用
環状搬送路を有するストック装置と、の間に介装される
多軸ヘッドの自動交換装置であって、前記環状搬送路と
前記ストック用環状搬送路の間に配置される旋回テーブ
ルと、前記旋回テーブルの両端側に設けられ、前記環状
搬送路と前記ストック用環状搬送路の一部を構成する多
軸ヘッド支持用ガイド部材を有した第1および第2搬送
台車と、前記旋回テーブルに設けられ、前記多軸ヘッド
を支持した前記第1および第2搬送台車を互いに異なる
方向に進退させて各多軸ヘッドを前記旋回テーブルの中
央側に同時に搬送可能な移送手段と、前記第1および第
2搬送台車を前記旋回テーブルの中央側に搬送する際に
該第1および第2搬送台車に支持された前記多軸ヘッド
を位置決めするための位置決め手段と、を備え 前記位
置決め手段は、前記多軸ヘッドに設けられたフック部材
と、 前記第1および第2搬送台車に設けられ、前記旋回
テーブルとの共働作用下に前記フック部材に係合する係
合部材と、 を有す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の自動交換装置
では、工作機械の環状搬送路とストック装置のストック
用環状搬送路を循環搬送される所定の多軸ヘッドが第1
および第2搬送台車のガイド部材に支持された後、移送
手段の作用下に前記第1および第2搬送台車が旋回テー
ブルの中央側に直接搬送される。その際、位置決め手段
の作用下に、第1および第2搬送台車に支持された多軸
ヘッドが自動的に位置決めされる。次いで、旋回テーブ
ルが180°旋回された後、移送手段の作用下に第1お
よび第2搬送台車がストック用環状搬送路および環状搬
送路に移送されるだけで、前記環状搬送路と前記ストッ
ク用環状搬送路に新たな多軸ヘッドが配置される。この
ため、旋回テーブルの旋回に必要なスペースが一挙に削
減されるとともに、構成が簡素化し、自動交換装置全体
を有効に小型化することができる。しかも、多軸ヘッド
が旋回テーブルの中央側に移送されるため、前記多軸ヘ
ッドが重量物であってもイナーシャを有効に小さくする
ことが可能になり、この旋回テーブルを比較的高速で旋
回させることができ、該多軸ヘッドの交換作業が迅速か
つ効率的に遂行される。
【0008】
【実施例】本発明に係る多軸ヘッドの自動交換装置につ
いて実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細
に説明する。
【0009】図1において、参照数字10は、本実施例
に係る自動交換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12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
に対応して割り出すための環状搬送路18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20と、この治具テ
ーブル20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22とを備える。
【0010】コラム12は、基台26上に載置されてお
り、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34に環状搬送
路18が装着される。
【0011】図1および図2に示すように、環状搬送路
18は、上下に平行に配設される上側固定レール36
a、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A1 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
走行可能なチェーン48と、このチェーン48に設けら
れ前記多軸ヘッド16のフック部材50に係合して該多
軸ヘッド16を循環搬送させる搬送爪52とを備える。
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切り欠いて搬送台車用収容
部60が設けられている(図1参照)。
【0012】回転駆動源46は、環状搬送路18の外方
に矢印A方向に指向して支持され、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(図3参
照)。回転軸62には、環状搬送路18の外方にあって
駆動スプロケット64が固着され、この駆動スプロケッ
ト64と従動スプロケット66にチェーン48が係合す
る(図1参照)。図3に示すように、駆動スプロケット
64の側面に複数のカムフォロア68a〜68cがばね
70a〜70cを介して揺動自在に支持され、前記カム
フォロア68a〜68cは、コラム12の膨出部34に
固着されたカムプレート72に摺接する。
【0013】図2に示すように、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
ためのシリンダ部74を備え、このシリンダ部74は、
流体圧を介して矢印A方向に進退自在なピストンロッド
76を有する。このピストン76の先端に可動レール4
2a、42bが支持される。膨出部34には、シリンダ
部74と平行に回転駆動源80が装着され、この回転駆
動源80の回転軸81にスプラインクラッチ82が進退
自在に設けられる。このスプラインクラッチ82は、多
軸ヘッド16に設けられるスプライン付回転軸83に噛
合し、図示しない歯車列を介して複数の工具14を一体
的に回転駆動させる。
【0014】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36a、36b、下側固定
レール38a、38bおよび可動レール42a、42b
に係合する一対のガイドローラ86、86が回転自在に
装着される。ハウジング84のコラム12側の側部に
は、位置決め用フック部材88が固着される(図2参
照)。
【0015】図1に示すように、コラム12の側面12
aには、上下方向に所定間隔離間してガイドレール90
a、90bが配設され、下方のガイドレール90bに近
接して回転駆動源92が装着される。回転駆動源92に
は、矢印A方向に延びるボールねじ94が連結され、こ
のボールねじ94が、治具テーブル20に設けられたナ
ット部材(図示せず)に噛合する。
【0016】治具テーブル20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22を
回転させるための駆動モータ96が固着される。ロータ
リ治具22は、水平方向に突出する取付板部98を備
え、この取付板部98に被加工物Wが位置決め保持され
る。
【0017】基台26上には、環状搬送路18と平行に
ストック装置100が配設される。このストック装置1
00は、ストック用環状搬送路102を有し、このスト
ック用環状搬送路102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
様であって同一の参照符号を付してその詳細な説明は省
略する。
【0018】ストック装置100のストック用環状搬送
路102と工作機械10の環状搬送路18の間には、前
記ストック用環状搬送路102と前記環状搬送路18と
で多軸ヘッド16を自動的に交換すべく、本実施例に係
る自動交換装置110が配設される。
【0019】図1、図4および図5に示すように、自動
交換装置110は、環状搬送路18とストック用環状搬
送路102の間に配置される旋回テーブル112と、こ
の旋回テーブル112の両端側に設けられ前記環状搬送
路18と前記ストック用環状搬送路102の一部を構成
する多軸ヘッド支持用レール部材(ガイド部材)114
a、114bおよび116a、116bを有した第1お
よび第2搬送台車118、120と、前記旋回テーブル
112に設けられ多軸ヘッド16を支持した前記第1お
よび第2搬送台車118、120を互いに異なる方向に
進退させて各多軸ヘッド16を該旋回テーブル112の
中央側に同時に搬送可能な移送手段122とを備える。
【0020】環状搬送路18およびストック用環状搬送
路102を構成する各収容部60には、上側固定レール
36a、36bの下方でかつこれらに交差する方向(矢
印B方向)に指向して固定ガイドレール124a、12
4bおよび126a、126bが設けられる(図4〜図
6参照)。
【0021】第1搬送台車118は、固定ガイドレール
124a、124bおよび126a、126bに係合自
在な複数の走行ローラ128を備える。第1搬送台車1
18が環状搬送路18およびストック用環状搬送路10
2の各収容部60に配置される際、前記第1搬送台車1
18のレール部材114a、114bが上側固定レール
36a、36bと一致して前記環状搬送路18および前
記ストック用環状搬送路102を構成する。第2搬送台
車120は、第1搬送台車118と同様に構成されてお
り、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略す
る。
【0022】旋回テーブル112は、油圧モータ130
の作用下に旋回可能に構成され、この旋回テーブル11
2には、ガイドレール132a、132bが互いに平行
に設けられる(図4参照)。このガイドレール132
a、132bは、環状搬送路18およびストック用環状
搬送路102の固定ガイドレール124a、124bお
よび126a、126bに直線的に配置可能である。
【0023】移送手段122は、旋回テーブル112に
互いに異なる方向に向かって固着されるシリンダ134
a、134bを備え、このシリンダ134a、134b
から互いに反対方向に延在するロッド136a、136
bの先端部が、取付板138a、138bを介して第1
および第2搬送台車118、120の下部に連結され
る。
【0024】第1および第2搬送台車118、120と
旋回テーブル112には、この第1および第2搬送台車
118、120を移送する際に該第1および第2搬送台
車118、120に支持された多軸ヘッド16を位置決
め保持するための位置決め手段140が設けられる。
【0025】位置決め手段140は、図5に示すよう
に、第1および第2搬送台車118、120に支点14
1を介して揺動自在に装着されたリンク型係合部材14
2を備え、この係合部材142の先端144が多軸ヘッ
ド16のフック部材88に嵌合可能である。係合部材1
42の後端側に設けられたカムフォロア146は、旋回
テーブル112の両端に形成された内方に向かって上方
に傾斜するカム面148、148に摺接する。第1およ
び第2搬送台車118、120には、係合部材142の
先端144をフック部材88から離間させるためにこの
係合部材142をばね(図示せず)等の弾発力で押圧す
る押圧部材150が設けられる。
【0026】次に、このように構成される本実施例に係
る自動交換装置110の動作について、工作機械10と
の関連で説明する。
【0027】まず、ロータリ治具22の取付板部98に
被加工物Wが保持された後、治具テーブル20を介して
前記被加工物Wが所望の加工位置かつ加工姿勢に調整さ
れる。すなわち、回転駆動源92が駆動されてボールね
じ94が回転されると、治具テーブル20がガイドレー
ル90a、90bに沿って矢印A方向に移動する。ま
た、駆動モータ96が駆動されると、ロータリ治具22
が回転し、取付板部98が所望の角度姿勢に配置され
る。これにより、被加工物Wの位置および姿勢が調整さ
れる。
【0028】一方、図2に示すように、駆動ユニット4
4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83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。
従って、上記の動作を選択的に行うことにより、被加工
物Wに対して所望の加工作業が遂行されることになる。
【0029】次いで、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、シリンダ部7
4を構成するピストンロッド76が、流体圧を介して矢
印A1 方向に移動される。このため、可動レール42
a、42bが、矢印A1 方向に移動して上側固定レール
36a、36bおよび下側固定レール38a、38bの
端部と一致する。
【0030】そこで、回転駆動源46の作用下に回転軸
62が回転すると、駆動スプロケット64が、図1中、
矢印C方向に回転し、この駆動スプロケット64および
従動スプロケット66に係合するチェーン48が矢印C
方向に周回走行する。そして、図3に示すように、駆動
スプロケット64の外側面に揺動自在に設けられたカム
フォロア68a〜68cは、カムプレート72の周面に
常時摺接した状態で矢印C方向に回転し、例えば、カム
フォロア68aが多軸ヘッド16のフック部材50に嵌
合してこの多軸ヘッド16が仮位置決めされる。
【0031】所望の多軸ヘッド16が可動レール42
a、42bに対して仮位置決めされた後、ピストンロッ
ド76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8
3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。
【0032】ところで、例えば、多種類の異なる被加工
物Wの加工を行う際、環状搬送路18に装着されている
多軸ヘッド16と、ストック用環状搬送路102に収容
されている多軸ヘッド16とを交換する作業が以下の手
順で行われる。
【0033】まず、環状搬送路18において、交換され
る多軸ヘッド16が、収容部60に対応して配置されて
いる第1搬送台車118に支持される一方、ストック用
環状搬送路102において、交換される多軸ヘッド16
が、収容部60に対応して配置されている第2搬送台車
120に支持される。そして、旋回テーブル112に設
けられた移送手段122を構成するシリンダ134a、
134bが駆動され、ロッド136a、136bが内方
(旋回テーブル112の中央側)に移動すると、第1お
よび第2搬送台車118、120は、固定ガイドレール
124a、124bおよび126a、126bからガイ
ドレール132a、132bを介して旋回テーブル11
2の中央側に搬送される。
【0034】その際、図5に示すように、位置決め手段
140を構成するカムフォロア146が旋回テーブル1
12のカム面148に沿って上昇し、このカムフォロア
146を支持する係合部材142は、押圧部材150の
弾発力に抗して矢印D方向に揺動する。これにより、係
合部材142の先端144が多軸ヘッド16のフック部
材88に嵌合し、この多軸ヘッド16が旋回テーブル1
12上で位置決め保持される(図5中、二点鎖線参
照)。
【0035】両多軸ヘッド16が旋回テーブル112の
中央側に搬送された後、油圧モータ130の作用下にこ
の旋回テーブル112が180°旋回される。次に、移
送手段122を構成するシリンダ134a、134bの
作用下にロッド136a、136bが外方に移動する
と、使用済みの多軸ヘッド16が第1搬送台車118と
一体的にストック用環状搬送路102上に移送される一
方、使用前の多軸ヘッド16が第2搬送台車120と一
体的に環状搬送路18上に移送される。ここで、位置決
め手段140を構成する係合部材142の先端は、多軸
ヘッド16のフック部材88から離間している(図5
中、実線参照)。
【0036】その後、回転駆動源46の作用下にチェー
ン48が周回走行すると、第2搬送台車120上の多軸
ヘッド16は、このチェーン48の搬送爪52を介して
前記第2搬送台車120のレール部材116a、116
bから上側固定レール36a、36bに移送される。
【0037】この場合、本実施例では、第1および第2
搬送台車118、120自体が、環状搬送路18および
ストック用環状搬送路102の一部を構成しており、こ
の第1および第2搬送台車118、120は、多軸ヘッ
ド16を支持した状態で移送手段122の作用下に旋回
テーブル112の内方に直接移送された後、この旋回テ
ーブル112を介して180°旋回され、さらに前記移
送手段122を介してそれぞれストック用環状搬送路1
02および環状搬送路18に移送される。
【0038】このため、両多軸ヘッド16を環状搬送路
18およびストック用環状搬送路102の上方に取り出
した状態で旋回させる従来の構成に比べ、旋回テーブル
112の旋回に必要なスペースが一挙に削減される。こ
れにより、自動交換装置110の全体構成を有効に小型
化かつ簡素化することができるという効果が得られる。
【0039】しかも、両多軸ヘッド16が旋回テーブル
112の中央側に移送されるため、前記多軸ヘッド16
が相当に重量物であってもこの旋回テーブル112を比
較的高速で旋回させることが可能になる。多軸ヘッド1
6の重心が旋回中心に近接するため、イナーシャが小さ
くなるからである。従って、多軸ヘッド16の交換作業
が迅速かつ効率的に遂行されるという利点がある。
【0040】さらに、第1および第2搬送台車118、
120自体が、環状搬送路18およびストック用環状搬
送路102の一部を構成するため、多軸ヘッド16の自
動交換作業は、実質的に移送手段122による前記第1
および第2搬送台車118、120の進退移動と、旋回
テーブル112の旋回動作だけである。これにより、自
動交換装置110の全体構成が一層小型化するととも
に、多軸ヘッド16の交換作業が迅速化するという効果
がある。
【0041】
【発明の効果】本発明に係る多軸ヘッドの自動交換装置
によれば、以下の効果乃至利点が得られる。
【0042】多軸ヘッドを支持する第1および第2搬送
台車が、工作機械の環状搬送路とストック装置のストッ
ク用環状搬送路の一部を構成するため、構成が簡素化
し、自動交換装置全体を有効に小型化することができ
る。しかも、多軸ヘッドが旋回テーブルの中央側に移送
されるため、旋回テーブルの旋回に必要なスペースが一
挙に削減されるとともに、前記多軸ヘッドが重量物であ
ってもイナーシャを有効に小さくすることが可能にな
り、この旋回テーブルを比較的高速で旋回させることが
できる。これにより、多軸ヘッドの自動交換作業が迅速
かつ効率的に遂行される。
【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の自動交換装
置を組み込む工作機械の概略斜視図である。
【図2】前記工作機械の一部断面平面図である。
【図3】前記工作機械を構成する仮位置決め機構の正面
説明図である。
【図4】前記自動交換装置の一部省略平面図である。
【図5】前記自動交換装置の一部省略正面図である。
【図6】前記自動交換装置を構成する搬送台車の説明図
である。
【符号の説明】
10…工作機械 12…コラム 12a…側面 14…工具 16…多軸ヘッド 18…環状搬送
路 20…治具テーブル 34…膨出部 36a、36b…上側固定レール 38a、38b
…下側固定レール 42a、42b…可動レール 44…駆動ユニ
ット 48…チェーン 50…フック部
材 60…収容部 88…フック部
材 100…ストック装置 102…ストッ
ク用環状搬送路 110…自動交換装置 112…旋回テ
ーブル 114a、114b、116a、116b…レール部材 118、120…搬送台車 122…移送手
段 124a、124b、126a、126b…固定ガイド
レール 128…走行ローラ 130…油圧モ
ータ 132a、132b…ガイドレール 134a、13
4b…シリンダ 140…位置決め手段 142…係合部
材 146…カムフォロア 148…カム面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−9522(JP,A) 特開 平4−57646(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 3/157 B23B 39/16

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
    環搬送するとともに任意の多軸ヘッドを加工位置に対応
    して割り出して加工を行う工作機械と、前記環状搬送路
    に並設され該環状搬送路と略同一構成のストック用環状
    搬送路を有するストック装置と、の間に介装される多軸
    ヘッドの自動交換装置であって、 前記環状搬送路と前記ストック用環状搬送路の間に配置
    される旋回テーブルと、 前記旋回テーブルの両端側に設けられ、前記環状搬送路
    と前記ストック用環状搬送路の一部を構成する多軸ヘッ
    ド支持用ガイド部材を有した第1および第2搬送台車
    と、 前記旋回テーブルに設けられ、前記多軸ヘッドを支持し
    た前記第1および第2搬送台車を互いに異なる方向に進
    退させて各多軸ヘッドを前記旋回テーブルの中央側に同
    時に搬送可能な移送手段と、前記第1および第2搬送台車を前記旋回テーブルの中央
    側に搬送する際に該第1および第2搬送台車に支持され
    た前記多軸ヘッドを位置決めするための位置決め手段
    と、 を備え 前記位置決め手段は、前記多軸ヘッドに設けられたフッ
    ク部材と、 前記第1および第2搬送台車に設けられ、前記旋回テー
    ブルとの共働作用下に前記フック部材に係合する係合部
    材と、 を有す ることを特徴とする多軸ヘッドの自動交換装置。
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