JP3509131B2 - タレット型工作機械 - Google Patents
タレット型工作機械Info
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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、タレット型の工作機械
に関し、特に工作機械本体のタレットヘッドに多軸スピ
ンドルヘッドと単軸スピンドルとが混在して装備されて
いる場合に、多軸スピンドルヘッドそのものの自動交換
機能と単軸スピンドルヘッド用のツールの自動交換機能
とを兼ね備えたタレット型の工作機械に関する。 【０００２】 【従来の技術】この種のタレット型の工作機械として
は、複数の多軸スピンドルが予め装着された工作機械本
体側のタレットヘッドと、工作機械本体に付設されたヘ
ッドストッカーとの間で多軸スピンドルヘッドの自動交
換を行うようにしたもののほかに、多軸ヘッド付マシニ
ングセンタと称されるものが知られている。 【０００３】この多軸ヘッド付マシニングセンタは、図
２３，２４に示すように、直交三軸方向のスライド自由
度を有する主軸ユニット部２０１の両側に合計四つの多
軸スピンドルＨ1〜Ｈ4を備える一方、主軸ユニット部２
０１の上方には、ドラム状のツールマガジン２０２と図
示外のツール交換アームとからなる自動ツール交換機構
２０３を備えているもので、四つの多軸スピンドルヘッ
ドＨ1〜Ｈ4のうちのいずれか一つ、もしくはツールマガ
ジン２０２内のいずれか一つのツールを選択して主軸ユ
ニット部２０１に装着することにより、多軸同時加工は
もちろんのこと、単軸加工にも対応できるようにしたも
のである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】先に述べた既存のタレ
ット型工作機械では、単軸（一軸）スピンドルヘッドの
自動工具交換が不可能であることから、単軸の加工に対
応するためには、タレットヘッド側もしくはヘッドスト
ッカー側に必要とするツール数分の単軸スピンドルヘッ
ドを予め用意しておく必要がある。その結果、スピンド
ルヘッドの保有台数の増加と設備費の高騰を招く結果と
なって好ましくない。 【０００５】一方、後者の多軸ヘッド付マシニングセン
タと称されるものは、多軸スピンドルヘッドの自動交換
機構とツールの自動交換機構とが完全に独立しているこ
とから、工作機械全体が大型化するだけでなく、制御系
も複雑なものとならざるを得ない。 【０００６】その上、そもそも単軸加工を主眼としたマ
シニングセンタを基調としていることから、多軸スピン
ドルヘッドの保有台数が少なく、先に述べたタレット型
工作機械と比べて多軸加工の柔軟性の面で必ずしも十分
でない。したがって、例えば内燃機関のシリンダヘッド
やシリンダブロック等のいわゆる箱物部品の中種（多
種）中量生産ラインの基幹設備と用いるには柔軟性の面
でなおも問題を残している。 【０００７】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、その目的とするところは、多軸スピンドル
ヘッドの自動交換機能と単軸スピンドルヘッドのツール
の自動交換機能を備えながらも、多軸加工の柔軟性を高
めた工作機械を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明のタレット型工作
機械は、割り出し回転可能なタレットヘッドの外周に少
なくとも一つの単軸スピンドルヘッドを含む複数の多軸
スピンドルヘッドが着脱可能に装着され、かつ直交三軸
方向のスライド自由度を有するタレット型の工作機械本
体と、前記工作機械本体と隣接配設され、タレットヘッ
ド上のいずれかのスピンドルヘッドがヘッド交換姿勢位
置に割り出された時と同じ姿勢のもとで複数の多軸スピ
ンドルヘッドがストックされたヘッドストッカーと、前
記ヘッドストッカーにストックされた複数の多軸スピン
ドルヘッドのなかに少なくとも一つ含まれるとともに多
軸スピンドルヘッドと同形状をなし、かつ単軸スピンド
ルヘッド用の複数のツールがストックされたツールスト
ッカーと、前記工作機械本体とヘッドストッカーとの間
にまたがって配設され、多軸スピンドルヘッドの交換に
際して、工作機械本体との協働によりタレットヘッドと
の結合が解除された多軸スピンドルヘッドを把持してヘ
ッドストッカーの所定位置に戻すアンローディング用キ
ャリアヘッドと、前記工作機械本体とヘッドストッカー
との間にまたがって配設され、多軸スピンドルヘッドの
交換に際して、タレットヘッドに新たに装着すべきヘッ
ドストッカー上のいずれかの多軸スピンドルヘッドを把
持した上で前記工作機械本体との協働によりその多軸ス
ピンドルヘッドをタレットヘッドに装着する一方、前記
単軸スピンドルヘッドのツールの交換に際しては、前記
ヘッドストッカー上のツールストッカーを把持して取り
出した上で、前記工作機械本体と協働して単軸スピンド
ルヘッドとツールストッカーとの間でツールの自動交換
を行わせるローディング用キャリアヘッドとを備えてい
る。 【０００９】 【作用】この構造によると、タレットヘッドとヘッドス
トッカーとの間で必要に応じて多軸スピンドルヘッドの
入れ換えを行いながら、タレットヘッドは加工に必要な
多軸スピンドルヘッドあるいは単軸スピンドルヘッドを
所定の加工位置に割り出しながら加工を行う。 【００１０】一方、単軸スピンドルヘッドのツールの交
換が必要な場合には、ヘッドストッカーが実質的にツー
ルをストックする機能も兼ね備えており、しかもローデ
ィング用キャリアヘッドが実質的に多軸スピンドルヘッ
ド交換用とツール交換用とを兼ねていることから、前記
ローディング用キャリアヘッドによってヘッドストッカ
ーのなかから取り出されたツールストッカーとタレット
ヘッド側の単軸スピンドルヘッドとの間でツールの自動
交換が行われる。 【００１１】 【実施例】図１〜図６は本発明の一実施例を示す図で、
大きくわけて直交三軸方向のスライド自由度を有するタ
レット型の工作機械本体１と、この工作機械本体１と隣
接配置されて、複数の多軸スピンドルヘッドＨG，ＨG…
をストックしておくためのエレベータ方式のヘッドスト
ッカー２と、前記工作機械本体１とヘッドストッカー２
との間でスピンドルヘッドの入れ換えを行うヘッド交換
機構３とで構成される。 【００１２】前記工作機械本体１は、Ｘ軸モータ４のは
たらきにより固定ベース５上をＸ方向にスライド可能な
サドル６と、Ｚ軸モータ７のはたらきによりサドル６上
をＺ方向にスライド可能なコラム８と、Ｙ軸モータ９の
はたらきによりコラム８に沿って上下動（Ｙ軸方向移
動）するボディ部１０とを備えており、これにより全体
としてＸ，Ｙ，Ｚの直交三軸方向のスライド自由度を有
している。 【００１３】そして、前記ボディ部１０には水平な軸を
回転中心として割り出し回転駆動されるタレットヘッド
１１が装着されており、そのタレットヘッド１１の外周
には一つの単軸スピンドルヘッドＨSと三つの多軸スピ
ンドルヘッドＨGとで合計四つのスピンドルヘッドが装
着されている。したがって、図２，３に示すインデック
ステーブル１２上に加工対象となるワークが固定される
ものとすれば、工作機械本体１はタレットヘッド１１を
割り出し回転させることによってそのワークと正対する
位置に必要なスピンドルヘッドＨGもしくはＨSを割り出
した上で加工を施すことになる。 【００１４】なお、上記のようにインデックステーブル
１２上のワークと正対するように割り出されたスピンド
ルヘッドの位置を加工姿勢位置Ｑ1とすると、その加工
姿勢位置Ｑ1にあるスピンドルヘッドと反対側のスピン
ドルヘッドＨGもしくはＨSが後述するヘッド交換もしく
はツール交換のための姿勢位置Ｑ2となる。 【００１５】次に、前記ボディ部１０およびタレットヘ
ッド１１の詳細を図７以下の図をもとに説明すると、図
７に示すように、タレットヘッド１１はボディ部１０に
外挿されるかたちでベアリング１３，１４を介して回転
可能に支持されている。前記ボディ部１０の側面には主
軸モータ１５が取り付けられており、この主軸モータ１
５の出力は図８に示すようにスプラインシャフト１６，
１７を介してギヤ１８の回転出力として取り出されるよ
うになっている。 【００１６】一方、前記ボディ部１０には、図９に示す
ように、両端にギヤ１９，２０を有する中間シャフト２
１がベアリング２２を介してクイル２３に回転可能に、
かつクイル２３ごとスライド可能に支持されている。そ
して、一方のギヤ２０が中間ギヤ２４を介して主軸モー
タ１５側のギヤ１８と噛み合っていることから、これに
よって中間シャフト２１が回転駆動される。 【００１７】また、前記タレットヘッド１１の各スピン
ドルヘッド装着面には出力シャフト２５がべアリング２
６を介して回転可能に支持されている。そして、各出力
シャフト２５の一端には前記中間シャフト２１側のギヤ
１９，２０との間でクラッチ作用をなすギヤ２７が設け
られているとともに、他端には噛み合い爪部２８が形成
されており、その噛み合い爪部２８は対応する多軸スピ
ンドルヘッドＨGもしくは単軸スピンドルヘッドＨS側の
スピンドル回転駆動用の入力シャフト２９またはスピン
ドル３０と噛み合うようになっている。 【００１８】したがって、図５および図７，９に示すよ
うに、例えば多軸スピンドルヘッドＨGが加工姿勢位置
Ｑ1に割り出されていて、かつ単軸スピンドルヘッドＨS
がツール交換（ヘッド交換）のための姿勢位置Ｑ2に割
り出されているものとすれば、図９の中間位置にある中
間シャフト２１を左右にスライドさせて、例えば一方の
ギヤ１９と多軸スピンドルヘッドＨG側のギヤ２７とを
噛み合わせることにより、その多軸スピンドルヘッドＨ
Gの各スピンドルを回転駆動させることができる。これ
は、加工姿勢位置Ｑ1に単軸スピンドルヘッドＨSが割り
出された場合にも同様である。 【００１９】これに対して、他方のギヤ２０と姿勢位置
Ｑ2の単軸スピンドルヘッドＨS側のギヤ２７とを噛み合
わせることにより、その単軸スピンドルヘッドＨSのス
ピンドル３０を回転させて、後述するようにその単軸ス
ピンドルヘッドＨSのツール交換に際してスピンドル３
０の回転方向の位置を割り出す（オリエンテーション機
能）ことができる。 【００２０】前記ボディ部１０の側面には、図５および
図１０，１１に示すように、主軸モータ１５に隣接して
割り出しモータ３１が設けられている一方、ボディ部１
０の内部には互いに交差する一対のギヤシャフト３２，
３３が設けられていて、各ギヤシャフト３２，３３のベ
ベルギヤ３４，３５同士が互いに噛み合っている。ま
た、前記ギヤシャフト３３の他端にはタレットヘッド１
１側の内歯車３６と噛み合うギヤ３７が固定されてい
る。 【００２１】そして、前記割り出しモータ３１の回転出
力がＲＶ減速機３８を介してギヤシャフト３２の回転出
力として得られることから、このギヤシャフト３２とベ
ベルギヤ３４，３５、ギヤシャフト３３、ギヤ３７およ
び内歯車３６を介してタレットヘッド１１が割り出し回
転駆動されるようになっている。 【００２２】なお、図１０，１１に示すように、前記ベ
ベルギヤ３５には別のベベルギヤ３９が噛み合っている
とともに、ベベルギヤ３９と一体のギヤシャフト４０に
はギヤ４１が設けられていて、このギヤ４１は検出器
（ロータリーエンコーダ）４２の入力軸４３側のギヤ４
４と噛み合っている。そして、前記ギヤ３７と内歯車３
６とのギヤ比と、前記ギヤ４１，４４同士のギヤ比とが
ともに等しいことから、前記タレットヘッド１１の割り
出し回転位置が検出器４２によって検出されるようにな
っている。 【００２３】一方、図７〜１０に示すように、前記ボデ
ィ部１０とタレットヘッド１１との間には、ボディ部１
０の大径部をピストン４５とするとともにベアリングサ
ポートをハウジング４６とする油圧シリンダ４７が設け
られており、この油圧シリンダ４７の作動により図７〜
図１０のタレットヘッド１１が上下動するようになって
いる。 【００２４】また、前記ボディ部１０には、図７，１０
に示すように、ギヤカップリング５０の固定側ギヤ４８
が固定されているとともに、タレットヘッド１１側には
可動側ギヤ４９が固定されており、これらのギヤカップ
リング５０の噛み合いによりタレットヘッド１１が所定
の割り出し位置に位置決めされるようになっている。 【００２５】したがって、前記タレットヘッド１１の割
り出し回転時には、図７，９，１０の油圧シリンダ４７
の一方の室Ｒ1に油圧を導入することによりタレットヘ
ッド１１が所定量だけ下降してギヤカップリング５０の
噛み合いが解除される。この状態で割り出しモータ３１
を起動させることによりタレットヘッド１１が所定量だ
け割り出し回転する。さらに、前記タレットヘッド１１
が所定量だけ割り出し回転したならば、油圧シリンダ４
７の他方の室Ｒ2に油圧を導入することによりタレット
ヘッド１１全体が上昇してギヤカップリング５０が再び
噛み合うことから、これによってタレットヘッド１１が
割り出し位置に位置決めされる。 【００２６】前記クイル２３には、図７，９，１０およ
び図１２に示すようにラック５１が形成されている一
方、このクイル２３に隣接して該クイル２３をスライド
変位させるためのピニオンシャフト５２が設けられてい
る。このピニオンシャフト５２の両端にはピニオンシャ
フト５３，５４があり、一方のピニオンシャフト５４が
クイル２３のラック５１と噛み合っている。一方、前記
ピニオン５３は、二つのシリンダ５５，５６の作動によ
りロッド５７とコイルスプリング５８とを介して進退駆
動されるラック５９と噛み合っている。二つのシリンダ
５５，５６は、一方のシリンダ５６のピストン６０の方
が他方のシリンダ５５のピストン６１よりも大径に形成
されている。 【００２７】したがって、一方のシリンダ５６のピスト
ン６０が矢印ａ方向のストロークエンドまで伸長するこ
とによりクイル２３に支持された中間シャフト２１が図
７，９の中立位置に保持され、逆にピストン６０が矢印
ａ方向と逆方向のストロークエンドまで後退した時に
は、中間シャフト２１は図７，９の右方向にスライドす
る。また、一方のシリンダ５６のピストンロッド６１が
矢印ａ方向に伸長した上で、他方のシリンダ５５のピス
トンロッド６１が同方向に伸長すれば、中間シャフト２
１は図７，９の左方向にスライドする。以上により、前
記中間シャフト２１と、加工姿勢位置Ｑ1もしくはヘッ
ド交換（ツール交換）のための姿勢位置Ｑ2に割り出さ
れた出力シャフト２５との間でクラッチ作用を行わせる
ことができる。 【００２８】なお、前記中間シャフト２１がそれぞれの
位置に正しく位置しているかどうかは、図１２のロッド
５７と一体のドック６２を近接体とする近接スイッチ６
３，６４，６５によって検出される。 【００２９】図９は前記単軸スピンドルヘッドＨSがツ
ール交換のための姿勢位置Ｑ2に割り出された状態を示
す図で、そのスピンドル３０の噛み合い爪部６６が対応
する出力シャフト２５の噛み合い爪部２８と噛み合って
いる。そして、前記スピンドル３０の先端にはＢＴシャ
ンク方式のツールホルダ６８を介して所定のツールが着
脱可能に装着されている。 【００３０】このツールホルダ６８は、クランプスリー
ブ６９に抱持されたスチールボール７０をツールホルダ
６８後端のプルスタッド７１に係合させるとともに、ク
ランプスリーブ６９を皿ばね７２により後方に付勢する
ことで堅固にクランプされている。 【００３１】そして、前記ボディ部１０には、図９，１
３に示すように後述する単軸スピンドルヘッドＨSのツ
ール交換に際してクランプスリーブ６９によるツールホ
ルダ６８のクランプ状態を解除してアンクランプ動作さ
せるためのアンクランプシリンダ７３と、新たに装着さ
れるべきツール（ツールホルダ）６８がスピンドル３０
に確実に着座したかどうかを検出するためのシリンダ７
４を中心とするツール着座検知機構が設けられている。 【００３２】前記タレットヘッド１１の各ヘッド装着面
には、図１４〜１６に示すように、四つのクランパー７
５が設けられている一方、相手側の多軸スピンドルヘッ
ドＨGもしくは単軸スピンドルヘッドＨSにはプルスタッ
ド７６が装着されている。前記クランパー７５は、タレ
ットヘッド１１と着座プレート７７との間の空間に配置
されたピストン７８を中心とする油圧シリンダ７９と、
ピストン７８の先端に設けられた複数のスチールボール
８０と、着座プレート７７とピストン７８との間に介装
されたコイルスプリング８１とから構成されている。 【００３３】そして、前記プルスタッド７６とスチール
ボール８０とを係合させた上、コイルスプリング８１の
力に加えてポート８２から室Ｒ3に油圧を導入すること
により、多軸スピンドルヘッドＨGもしくは単軸スピン
ドルヘッドＨSをタレットヘッド１１側に引き込んで堅
固にクランプしている。 【００３４】なお、前記多軸スピンドルヘッドＨGおよ
び単軸スピンドルヘッドＨSのクランプ力として、コイ
ルスプリング８１の力と油圧とを併用していることによ
って、万一油圧が断たれた場合でもコイルスプリング８
１の力のみで多軸スピンドルヘッドＨGおよび単軸スピ
ンドルヘッドＨSのクランプ状態を維持できるようにな
っている。 【００３５】一方、図１５のポート８３から室Ｒ4内に
油圧を導入して、ピストン７８をコイルスプリング８１
の力に抗して押し戻すことにより、多軸スピンドルヘッ
ドＨGおよび単軸スピンドルヘッドＨSの各スピンドルヘ
ッドをアンクランプさせることができる。 【００３６】ここで、図１５，１６を示すように、着座
検知ポート８４から導入したエアを着座プレート７７の
着座面に吹き出させ、その背圧を着座検知ポート８４の
上流側に設けた図示外の圧力センサで監視するものとす
る。これにより、クランパー７５によるスピンドルヘッ
ドのクランプによって着座プレート７７とプルスタッド
７６とのフランジ部８５が密着したときには上記の背圧
が上昇することから、その圧力変化によってスピンドル
ヘッドのクランプ完了の確認を行うことができる。 【００３７】また、前記クランパー７５によるクランプ
状態において、エアブローポート８６から導入されたエ
アを着座プレート７７の内部空間を通してアンクランプ
検知ポート８７側に通流させておき、前記ピストン７８
のアンクランプ動作によりエアブローポート８６からア
ンクランプ検知ポート８７へのエアの通流が断たれたか
どうかを図示外の圧力センサで監視することにより、前
記クランパー７５によるスピンドルヘッドのアンクラン
プ完了の確認を行うことができる。 【００３８】次に、前記ヘッドストッカー２およびヘッ
ド交換機構３の詳細を図１〜４のほか図１７以下の図面
を用いて詳細に説明する。 【００３９】前記ヘッドストッカー２は、図１，２およ
び図１６に示すように、ポスト１０１に設けられた上下
のチェーンスプロケット１０２，１０３間にチェーン１
０４が巻き掛けられていて、このチェーン１０４には複
数のホルダプレート１０５が等ピッチで固定されてい
る。そして、前記チェーン１０４上のホルダプレート１
０５には合計８つの多軸スピンドルヘッドＨGがＴ溝結
合方式で着脱可能に支持されていて、これらの多軸スピ
ンドルヘッドＨGはモータ１０６の起動によりチェーン
１０４とともにエレベータ方式で周回移動することがで
きる。 【００４０】すなわち、前記チェーン１０４上の多軸ス
ピンドルヘッドＨGは、取り出し位置Ｓ1に割り出された
状態で後述するヘッド交換機構３によって取り出される
一方、空載状態のいずれかのホルダプレート１０５が取
り出し位置Ｓ1の下段の戻し位置Ｓ2に割り出された状態
でヘッド交換機構３によって多軸スピンドルヘッドＨG
がそのホルダプレート１０５に装着されて戻される。 【００４１】前記ポスト１０１のうち取り出し位置Ｓ1
および戻し位置Ｓ2に対応する部分には、図１８に示す
ように、シリンダ１０７の作動により前進後退動作する
位置決めクランパー１０８，１０９が設けられており、
これらの位置決めクランパー１０８，１０９により上記
の取り出し位置Ｓ1および戻し位置Ｓ2に割り出された多
軸スピンドルヘッドＨGがホルダプレート１０５ごと位
置決めされるようになっている。 【００４２】ここで、前記ヘッドストッカー２上での各
多軸スピンドルヘッドＨGの姿勢は、図２に示すように
タレットヘッド１１側のヘッド交換姿勢位置Ｑ2にある
スピンドルヘッドと同じ姿勢となっており、なおかつ前
記ヘッドストッカー２上の複数の多軸スピンドルヘッド
ＨGのなかには図１に示すように後述する一つのツール
ストッカーＳTが含まれている。 【００４３】前記ヘッド交換機構３は、図２，３，４お
よび図１７に示すように、工作機械本体１とヘッドスト
ッカー２との間にまたがるように配設されているもの
で、工作機械本体１側のフレーム１１０とヘッドストッ
カー側２のフレーム１１１との間には２組のガイドバー
１１２，１１３が横架されており、これらのガイドバー
１１２，１１３には上下一対のローディング用およびア
ンローディング用のキャリアヘッド１１４，１１５がス
ライド可能に搭載されている。そして、これら一対のキ
ャリアヘッド１１４，１１５は、図１９に示すように、
ガイドバー１１２，１１３の長手方向の中間位置を原点
位置Ｐ1，Ｐ11として、シリンダ１１６，１１７の作動
により工作機械本体１とヘッドストッカー２との間を往
復移動することができるようになっている。 【００４４】なお、前記ローディング用キャリアヘッド
１１４とアンローディング用キャリアヘッド１１５の高
さ位置は、ヘッドストッカー２の取り出し位置Ｓ1およ
び戻し位置Ｓ2と同じ高さ位置とされる。 【００４５】前記各キャリアヘッド１１４，１１５は、
図２および図１７，１８に示すように、多軸スピンドル
ヘッドＨGを側面から位置決めクランプするグリッパー
１１８を備えているとともに、このグリッパー１１８は
キャリアヘッド１１４，１１５に設けられたシリンダ１
１９の作動によりキャリアヘッド１１４，１１５の走行
移動方向と直交方向に前進後退動作することができるよ
うになっている。 【００４６】前記ヘッドストッカー２上にストックされ
た８つの多軸スピンドルヘッドＨGのなかには、前述し
たように少なくとも１つのツールストッカーＳTが含ま
れている。このツールストッカーＳTは図１，２１に示
すように、外形状としては多軸スピンドルヘッドＨGと
同一のボックス形状をなしており、これによってヘッド
ストッカー２上の多軸スピンドルヘッドＨGと区別され
ることはなくそのヘッドストッカー２上に着脱可能にス
トックされている。 【００４７】前記ツールストッカーＳTは、前述した工
作機械本体１のタレットヘッド１１に装着された図２２
に示す単軸スピンドルヘッドＨSのツール交換のための
ツールＴをストックしておくためのもので、図１，２１
に示すように、ツールストッカーＳTには３つのツール
収容溝１２１〜１２３が形成されており、そのうち二つ
のツール収容溝にはツールホルダ６８付きのツールＴが
爪体１２４を介して着脱可能に装着されている。 【００４８】そして、前記ツールストッカーＳTには、
各ツール収容溝１２１〜１２３でのツールＴの在席状況
に応じて進退する複数のドッグ１２５がスプリングを介
して設けられている。したがって、後述するように、一
方のキャリアヘッド１１４のグリッパー１１８がツール
ストッカーＳTを把持した場合に、そのグリッパー１１
８に設けられた図示外の近接スイッチが前記各ドッグ１
２５の出没状態を検知することにより、そのツールスト
ッカーＳT上のツールＴの在席状況を確認検出すること
ができるようになっている。 【００４９】次に、以上のように構成されたタレット型
工作機械の一連の動きについて詳細に説明する。 【００５０】図２に示すように、工作機械本体１のタレ
ットヘッド１１には三つの多軸スピンドルヘッドＨGと
一つの単軸スピンドルヘッドＨSが装着されており、な
おかつインデックステーブル１２上に加工対象となるワ
ークが固定されるものとすると、工作機械本体１は、ヘ
ッドストッカー２との間での多軸スピンドルヘッドＨG
の交換指示がないかぎり、そのタレットヘッド１１上の
複数のスピンドルヘッドを順次加工姿勢位置Ｑ1に割り
出しながら切削加工を行う。 【００５１】すなわち、工作機械本体１はそのタレット
ヘッド１１上のスピンドルヘッドを順次加工姿勢位置Ｑ
1に選択的に割り出す一方、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交三軸方向
のスライド自由度を使ってその選択したスピンドルヘッ
ドを所定位置に位置決めしながらＺ軸方向の切削送りを
与えてインデックステーブル１２上のワークに切削加工
を施すことになる。 【００５２】一方、前記タレットヘッド１１上のいずれ
かの多軸スピンドルヘッドＨGと、ヘッドストッカー２
にストックされているいずれかの多軸スピンドルヘッド
ＨGとを入れ換える場合には次のように動作する。 【００５３】先ず、多軸スピンドルヘッドＨGの交換指
示があると、前記ヘッドストッカー２では、図２および
図１７，１８に示すように、チェーン１０４全体を周回
移動させて交換対象となる多軸スピンドルヘッドＨGを
取り出し位置Ｓ1に割り出した上で、図１８の位置決め
クランパー１０８にて位置決めする。そして、前記ロー
ディング用キャリアヘッド１１４が、図１９，２０の原
点位置Ｐ1から前記取り出し位置Ｓ1の多軸スピンドルヘ
ッドＨGと正対する位置まで移動し、さらにそのローデ
ィング用キャリアヘッド１１４のグリッパー１１８がシ
リンダ１１９の作動により前進して取り出し位置Ｓ1に
割り出された多軸スピンドルヘッドＨGをクランプす
る。 【００５４】前記ローディング用キャリアヘッド１１４
が取り出し位置Ｓ1の多軸スピンドルヘッドＨGを把持す
ると、それまで取り出し位置Ｓ1で多軸スピンドルヘッ
ドＨGを位置決めしていた位置決めクランパー１０８が
アンクランプ動作するのを待って、ローディング用キャ
リアヘッド１１４が図１９，２０の原点位置Ｐ1まで移
動して待機する。 【００５５】こののち、前記ヘッドストッカー２のチェ
ーン１０４が１ピッチだけ周回移動して、先に取り出し
位置Ｓ1にて多軸スピンドルヘッドＨGが取り外されたホ
ルダープレート１０５を戻し位置Ｓ2に割り出した上
で、図１８に示す位置決めクランパー１０９にて位置決
めする。ここまでの動作は、ワークの加工中において行
うことが可能である。 【００５６】一方、加工が終わると、工作機械本体１は
タレットヘッド１１を割り出し回転させて、そのタレッ
トヘッド１１上の交換対象となる多軸スピンドルヘッド
ＨGをヘッド交換姿勢位置Ｑ2に割り出した上、その交換
対象となる多軸スピンドルヘッドＨGが図１９のアンロ
ーディング用キャリアヘッド１１５と同一高さとなるよ
うに位置決めする。 【００５７】さらに、それまで原点位置Ｐ11で待機して
いたアンローディング用キャリアヘッド１１５がタレッ
トヘッド１１側の交換対象となる多軸スピンドルヘッド
ＨGと正対する位置まで移動した上、そのアンローディ
ング用キャリアヘッド１１５のグリッパー１１８を前進
させることによりその交換対象となる多軸スピンドルヘ
ッドＨGを把持する。 【００５８】こうして、前記タレットヘッド１１側の交
換対象となる多軸スピンドルヘッドＨGがアンローディ
ング用キャリアヘッド１１５に把持されると、図１４〜
１６に示したタレットヘッド１１側のクランパー７５が
アンクランプ動作して、その交換対象となる多軸スピン
ドルヘッドＨGがタレットヘッド１１から外れることに
なる。 【００５９】こののち、上記のようにタレットヘッド１
１から外れた多軸スピンドルヘッドＨGを把持したアン
ローディング用キャリアヘッド１１５がヘッドストッカ
ー２側の戻し位置Ｓ2まで移動し、その戻し位置Ｓ2で待
機している空載状態のホルダープレート１０５にタレッ
トヘッド１１から取り外した多軸スピンドルヘッドＨG
を移し替える。そして、その多軸スピンドルヘッドＨG
をホルダープレート１０５に移載すると、アンローディ
ング用キャリアヘッド１１５は図１９の原点位置Ｐ11ま
で移動してその位置で待機する。 【００６０】上記のように、アンローディング用キャリ
アヘッド１１５がタレットヘッド１１から取り外した多
軸スピンドルヘッドＨGをヘッドストッカー２に向かっ
て搬送している途中で、図１９に示すように工作機械本
体１はそのタレットヘッド１１を所定量だけ上昇移動さ
せて、先に多軸スピンドルヘッドＨGが取り外されたヘ
ッド装着面がローディング用キャリアヘッド１１４と同
一高さ位置となるように位置決めする。 【００６１】こののち、図１９の原点位置Ｐ1で待機し
ていたローディング用キャリアヘッド１１４がタレット
ヘッド１１に向かって移動し、そのグリッパー１１８を
前進させることによって該グリッパー１１８に把持され
ている多軸スピンドルヘッドＨGをタレットヘッド１１
のヘッド未装着のヘッド装着面に装着する。そして、前
記タレットヘッド１１は、図１４〜１６に示したクラン
パー７５をクランプ動作させて、その新たな多軸スピン
ドルヘッドＨGを堅固にクランプする。 【００６２】さらに、前記タレットヘッド１１側に多軸
スピンドルヘッドＨGがクランプされると、ローディン
グ用キャリアヘッド１１４はその多軸スピンドルヘッド
ＨGを解放した上で図１９の原点位置Ｐ1に戻って待機す
る。 【００６３】以上により、前記工作機械本体１のタレッ
トヘッド１１とヘッドストッカー２との間での一つの多
軸スピンドルヘッドＨGの交換作業が終了し、工作機械
本体１は新たに付加された多軸スピンドルヘッドＨGを
含むタレットヘッド１１上の複数のスピンドルヘッドを
順次割り出し回転させながら次の加工サイクルに移行す
る。 【００６４】また、前記タレットヘッド１１の別の面の
スピンドルヘッドの交換を行う場合には、上記のヘッド
交換のための一連の動作を繰り返すことになる。 【００６５】次に、前記タレットヘッド１１に装着され
ている単軸スピンドルヘッドＨSのツールを交換する場
合の手順について説明する。 【００６６】先ず、ツール交換指示があると、図１７，
１８に示すヘッドストッカー２のチェーン１０４が周回
移動して、そのヘッドストッカー２上にストックされて
いる図１のツールストッカーＳTを図１７，１８に示す
取り出し位置Ｓ1に割り出した上、位置決めクランパー
１０８で位置決めする。さらに、それまで原点位置Ｐ1
で待機していたローディング用キャリアヘッド１１４が
ヘッドストッカー２の取り出し位置Ｓ1まで移動して、
そのグリッパー１１８により、取り出し位置Ｓ1に待機
しているツールストッカーＳTを把持する。そして、前
記ツールストッカーＳTを把持したローディング用キャ
リアヘッド１１４は図１９に示すＡＴＣ停止位置Ｐ2ま
で移動して待機する。 【００６７】一方、加工を終えた工作機械本体１は図
２，９，１９に示すようにそのタレットヘッド１１上の
単軸スピンドルヘッドＨSをヘッド交換姿勢位置Ｑ2に割
り出した上、その単軸スピンドルヘッドＨSを図１のツ
ール交換待機位置Ａ1に位置決めする。そして、その単
軸スピンドルヘッドＨSをＡ2位置までＸ方向に移動させ
ることにより、その単軸スピンドルヘッドＨSに装着さ
れているツールＴをツールストッカーＳTのうち空いて
いるツール収容溝１２１に差し込む。 【００６８】すなわち、図１，２１に示すように、単軸
スピンドルヘッドＨSに装着されているツールホルダ６
８の溝部をツール収容溝１２１に係合させつつ押し込む
ことにより、そのツールホルダ６８がツール収容溝１２
１の爪体１２４によりクランプされ、同時にそれに対応
するドッグ１２５が突出する。 【００６９】これに先立ち、工作機械本体１のボディ部
１０側では、図９に示すように、中間シャフト２１を右
方向にスライドさせてその一方のギヤ２０と、ヘッド交
換姿勢位置Ｑ2に割り出されている出力シャフト２５の
ギヤ２７とを噛み合わせた上で、主軸モータ１５の起動
によりスピンドル３０を低速で所定角度だけ回転させて
いわゆるオリエンテーションを行う。その結果、前記単
軸スピンドルヘッドＨSのツール交換のためのスピンド
ル３０の回転方向の割り出しがなされることになる。 【００７０】続いて、図９，１３に示すように、前記工
作機械本体１のボディ部１０に設けられているアンクラ
ンプシリンダ７３がアンクランプ動作して、そのピスト
ンロッド１３１を右方向に押し出し、さらに出力シャフ
ト２５内に設けられているドローバー１３２がクランプ
スリーブ６９を押し出す。これにより、ツールＴ（ツー
ルホルダ６８）のプルスタッド７１とスチールボール７
０との係合が解除されて、単軸スピンドルヘッドＨSの
スピンドル３０によるツールＴのクランプ力が解除され
る。 【００７１】ここで、図１３に示すように、前記ボディ
部１０のうちピストンロッド１３１を支持する部分に二
組のエア通流ポート１３３，１３４を設けてエアを通流
させておき、ピストンロッド１３１の前進限位置および
後退限位置においてそれらのエア通流ポート１３３，１
３４がピストンロッド１３１側の周溝１３５を介して選
択的に連通したかどうかを図示外の圧力センサで監視す
ることにより、ピストンロッド１３１が前進限位置もし
くは後退限位置まで正しくストローク動作したかどうか
確認検出することができる。 【００７２】こうして、前記単軸スピンドルヘッドＨS
のスピンドル３０によるツール拘束力が解除されたなら
ば、図１に示すように単軸スピンドルヘッドＨSをタレ
ットヘッド１１ごとＡ3位置までＺ方向にスライドさせ
る。これにより、前記単軸スピンドルヘッドＨSのスピ
ンドル３０からツールＴが抜き取られて、ツールＴはそ
のままツールストッカーＳTのツール収容溝１２１にス
トックされる。 【００７３】続いて、前記単軸スピンドルヘッドＨSの
スピンドル３０に装着するべきツールＴが例えばツール
ストッカーＳTのツール収容溝１２２に収容されている
ツールＴであると指示されているものとすると、工作機
械本体１は先にツールＴが抜き取られた単軸スピンドル
ヘッドＨSを図１のＡ4位置までＹ方向に移動させた上、
さらにＡ5位置までＺ方向に移動させる。これにより、
単軸スピンドルヘッドＨSのスピンドル３０が、ツール
ストッカーＳTのツール収容溝１２２にストックされて
いるツールＴ（ツールホルダ６８）のシャンク部に挿入
される。 【００７４】この状態で、図９，１３のアンクランプシ
リンダ７３をクランプ動作させてそのピストンロッド１
３１を左方向にスライドさせると、クランプスリーブ６
９およびドローバー１３２が皿ばね７２の力により押し
戻され、ツールＴのプルスタッド７１とスチールボール
７０とが係合することで新たなツールＴがスピンドル３
０にクランプされる。 【００７５】これに先立ち、図１３に示すように、前記
アンクランプシリンダ７３がアンクランプ状態にあっ
て、なおかつスピンドル３０に新たなツールＴが挿入さ
れた時点で、ツールＴのシャンク部がスピンドル３０に
対して正しく挿入されたかどうかその着座確認を行う。 【００７６】すなわち、図１３のアンクランプシリンダ
７３の後段のシリンダ７４をスピンドル３０方向に伸長
動作させて、そのピストンロッド１３６をドローバー１
３２に押し付ける。そして、エアチャンバー１３７に導
入されているエア圧力を、ピストンロッド１３６、ドロ
ーバー１３２およびクランプスリーブ６９の中心に形成
されているエア通路１３８〜１４０を通してプルスタッ
ド７１の後端面に作用させる。したがって、図９のクラ
ンプスリーブ６９の先端面にプルスタッド７１の端面が
着座する前と後の前記エアチャンバー１３７の圧力を図
示外の圧力センサで検知することにより、スピンドル３
０に対するツールＴの着座確認を行うことができる。 【００７７】また、前記シリンダ７４が正しくストロー
ク動作したかどうかは、アンクランプシリンダ７３の場
合と同様に、エア通流ポート１４１，１４２と周溝１４
３および図示外の圧力センサとの組み合わせにより確認
検出することができる。 【００７８】なお、前記スピンドル３０に対するツール
Ｔの着座確認後は、アンクランプシリンダ７３をクラン
プ動作させる際にシリンダ７４のピストンロッド１３６
も後退させる。 【００７９】上記のようにして、前記単軸スピンドルヘ
ッドＨSのスピンドル３０に新たなツールＴがクランプ
されたならば、図１に示すように単軸スピンドルヘッド
ＨSをＡ6位置までＸ方向に移動させる。これにより、前
記単軸スピンドルヘッドＨSに新たに装着されたツール
ＴがツールストッカーＳTのツール収容溝１２２から抜
き取られる。 【００８０】以上により、前記単軸スピンドルヘッドＨ
Sについてのツール交換作業が終了し、図１９に示すよ
うにツールストッカーＳTを把持しているローディング
用キャリアヘッド１１４は原点位置Ｐ1に戻って待機す
る一方、工作機械本体１は切削加工に移行する。 【００８１】そして、上記の加工後に再度単軸スピンド
ルヘッドＨSのツール交換を行う必要がある場合には、
前記ローディング用キャリアヘッド１１４は図１９の原
点位置Ｐ1で待機する一方、ツール交換を行う必要がな
い場合には前記ローディング用キャリアヘッド１１４は
そのツールストッカーＳTをヘッドストッカー２に戻す
ことになる。 【００８２】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、ヘッドス
トッカーにストックされた複数の多軸スピンドルヘッド
のなかにツールストッカーを含ませておき、そのツール
ストッカーには単軸スピンドルヘッド用の複数のツール
をストックしておくようにしたことにより、タレットヘ
ッドとヘッドストッカーとの間での多軸スピンドルヘッ
ドの入れ換えはもちろんのこと、タレットヘッド側の単
軸スピンドルヘッドと前記ツールストッカーとの間での
ツール交換も可能であることから、多軸スピンドルヘッ
ドと単軸スピンドルヘッドとを併用する場合の単軸スピ
ンドルヘッドの保有台数が少なく済み、その単軸スピン
ドルヘッドの管理工数の削減と設備費の低減化を達成で
きる。 【００８３】また、上記のようにヘッドストッカーの複
数の多軸スピンドルヘッドのなかにツールストッカーを
含ませておくことにより、ヘッドストッカーおよびヘッ
ド搬送のためのキャリアヘッド等を実質的に多軸スピン
ドルヘッドの交換と単軸スピンドルヘッドのツール交換
とに共通して使用できることから、工作機械全体の小型
化と制御の簡素化を実現できる。 【００８４】加えて、上記のように単軸スピンドルヘッ
ドのツール交換機能を有しながらも多軸スピンドルヘッ
ドの十分な保有台数を確保できることから、工作機械と
しての柔軟性および汎用性が高く、特にシリンダヘッド
やシリンダブロック等の箱物部品の中種（多種）中量生
産ラインの基幹設備として十分に対応することができ
る。 【００８５】さらに、多軸スピンドルヘッド搬送のため
のローディング用キャリアヘッドとアンローディング用
キャリアヘッドとが相互に独立していることから、多軸
スピンドルヘッドの交換に要する時間を大幅に短縮で
き、また、工作機械本体の加工方向とヘッドストッカー
の位置が反対であるために加工中に生ずる切屑や切削油
剤がヘッドストッカー側のスピンドルヘッドに付着する
ことがないばかりでなく、ヘッドストッカー内のスピン
ドルヘッドおよびツールストッカーのツールが全て同じ
方向を向いているために、ツール交換やツールメンテナ
ンスを行いやすいという利点がある。
に関し、特に工作機械本体のタレットヘッドに多軸スピ
ンドルヘッドと単軸スピンドルとが混在して装備されて
いる場合に、多軸スピンドルヘッドそのものの自動交換
機能と単軸スピンドルヘッド用のツールの自動交換機能
とを兼ね備えたタレット型の工作機械に関する。 【０００２】 【従来の技術】この種のタレット型の工作機械として
は、複数の多軸スピンドルが予め装着された工作機械本
体側のタレットヘッドと、工作機械本体に付設されたヘ
ッドストッカーとの間で多軸スピンドルヘッドの自動交
換を行うようにしたもののほかに、多軸ヘッド付マシニ
ングセンタと称されるものが知られている。 【０００３】この多軸ヘッド付マシニングセンタは、図
２３，２４に示すように、直交三軸方向のスライド自由
度を有する主軸ユニット部２０１の両側に合計四つの多
軸スピンドルＨ1〜Ｈ4を備える一方、主軸ユニット部２
０１の上方には、ドラム状のツールマガジン２０２と図
示外のツール交換アームとからなる自動ツール交換機構
２０３を備えているもので、四つの多軸スピンドルヘッ
ドＨ1〜Ｈ4のうちのいずれか一つ、もしくはツールマガ
ジン２０２内のいずれか一つのツールを選択して主軸ユ
ニット部２０１に装着することにより、多軸同時加工は
もちろんのこと、単軸加工にも対応できるようにしたも
のである。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】先に述べた既存のタレ
ット型工作機械では、単軸（一軸）スピンドルヘッドの
自動工具交換が不可能であることから、単軸の加工に対
応するためには、タレットヘッド側もしくはヘッドスト
ッカー側に必要とするツール数分の単軸スピンドルヘッ
ドを予め用意しておく必要がある。その結果、スピンド
ルヘッドの保有台数の増加と設備費の高騰を招く結果と
なって好ましくない。 【０００５】一方、後者の多軸ヘッド付マシニングセン
タと称されるものは、多軸スピンドルヘッドの自動交換
機構とツールの自動交換機構とが完全に独立しているこ
とから、工作機械全体が大型化するだけでなく、制御系
も複雑なものとならざるを得ない。 【０００６】その上、そもそも単軸加工を主眼としたマ
シニングセンタを基調としていることから、多軸スピン
ドルヘッドの保有台数が少なく、先に述べたタレット型
工作機械と比べて多軸加工の柔軟性の面で必ずしも十分
でない。したがって、例えば内燃機関のシリンダヘッド
やシリンダブロック等のいわゆる箱物部品の中種（多
種）中量生産ラインの基幹設備と用いるには柔軟性の面
でなおも問題を残している。 【０００７】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、その目的とするところは、多軸スピンドル
ヘッドの自動交換機能と単軸スピンドルヘッドのツール
の自動交換機能を備えながらも、多軸加工の柔軟性を高
めた工作機械を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明のタレット型工作
機械は、割り出し回転可能なタレットヘッドの外周に少
なくとも一つの単軸スピンドルヘッドを含む複数の多軸
スピンドルヘッドが着脱可能に装着され、かつ直交三軸
方向のスライド自由度を有するタレット型の工作機械本
体と、前記工作機械本体と隣接配設され、タレットヘッ
ド上のいずれかのスピンドルヘッドがヘッド交換姿勢位
置に割り出された時と同じ姿勢のもとで複数の多軸スピ
ンドルヘッドがストックされたヘッドストッカーと、前
記ヘッドストッカーにストックされた複数の多軸スピン
ドルヘッドのなかに少なくとも一つ含まれるとともに多
軸スピンドルヘッドと同形状をなし、かつ単軸スピンド
ルヘッド用の複数のツールがストックされたツールスト
ッカーと、前記工作機械本体とヘッドストッカーとの間
にまたがって配設され、多軸スピンドルヘッドの交換に
際して、工作機械本体との協働によりタレットヘッドと
の結合が解除された多軸スピンドルヘッドを把持してヘ
ッドストッカーの所定位置に戻すアンローディング用キ
ャリアヘッドと、前記工作機械本体とヘッドストッカー
との間にまたがって配設され、多軸スピンドルヘッドの
交換に際して、タレットヘッドに新たに装着すべきヘッ
ドストッカー上のいずれかの多軸スピンドルヘッドを把
持した上で前記工作機械本体との協働によりその多軸ス
ピンドルヘッドをタレットヘッドに装着する一方、前記
単軸スピンドルヘッドのツールの交換に際しては、前記
ヘッドストッカー上のツールストッカーを把持して取り
出した上で、前記工作機械本体と協働して単軸スピンド
ルヘッドとツールストッカーとの間でツールの自動交換
を行わせるローディング用キャリアヘッドとを備えてい
る。 【０００９】 【作用】この構造によると、タレットヘッドとヘッドス
トッカーとの間で必要に応じて多軸スピンドルヘッドの
入れ換えを行いながら、タレットヘッドは加工に必要な
多軸スピンドルヘッドあるいは単軸スピンドルヘッドを
所定の加工位置に割り出しながら加工を行う。 【００１０】一方、単軸スピンドルヘッドのツールの交
換が必要な場合には、ヘッドストッカーが実質的にツー
ルをストックする機能も兼ね備えており、しかもローデ
ィング用キャリアヘッドが実質的に多軸スピンドルヘッ
ド交換用とツール交換用とを兼ねていることから、前記
ローディング用キャリアヘッドによってヘッドストッカ
ーのなかから取り出されたツールストッカーとタレット
ヘッド側の単軸スピンドルヘッドとの間でツールの自動
交換が行われる。 【００１１】 【実施例】図１〜図６は本発明の一実施例を示す図で、
大きくわけて直交三軸方向のスライド自由度を有するタ
レット型の工作機械本体１と、この工作機械本体１と隣
接配置されて、複数の多軸スピンドルヘッドＨG，ＨG…
をストックしておくためのエレベータ方式のヘッドスト
ッカー２と、前記工作機械本体１とヘッドストッカー２
との間でスピンドルヘッドの入れ換えを行うヘッド交換
機構３とで構成される。 【００１２】前記工作機械本体１は、Ｘ軸モータ４のは
たらきにより固定ベース５上をＸ方向にスライド可能な
サドル６と、Ｚ軸モータ７のはたらきによりサドル６上
をＺ方向にスライド可能なコラム８と、Ｙ軸モータ９の
はたらきによりコラム８に沿って上下動（Ｙ軸方向移
動）するボディ部１０とを備えており、これにより全体
としてＸ，Ｙ，Ｚの直交三軸方向のスライド自由度を有
している。 【００１３】そして、前記ボディ部１０には水平な軸を
回転中心として割り出し回転駆動されるタレットヘッド
１１が装着されており、そのタレットヘッド１１の外周
には一つの単軸スピンドルヘッドＨSと三つの多軸スピ
ンドルヘッドＨGとで合計四つのスピンドルヘッドが装
着されている。したがって、図２，３に示すインデック
ステーブル１２上に加工対象となるワークが固定される
ものとすれば、工作機械本体１はタレットヘッド１１を
割り出し回転させることによってそのワークと正対する
位置に必要なスピンドルヘッドＨGもしくはＨSを割り出
した上で加工を施すことになる。 【００１４】なお、上記のようにインデックステーブル
１２上のワークと正対するように割り出されたスピンド
ルヘッドの位置を加工姿勢位置Ｑ1とすると、その加工
姿勢位置Ｑ1にあるスピンドルヘッドと反対側のスピン
ドルヘッドＨGもしくはＨSが後述するヘッド交換もしく
はツール交換のための姿勢位置Ｑ2となる。 【００１５】次に、前記ボディ部１０およびタレットヘ
ッド１１の詳細を図７以下の図をもとに説明すると、図
７に示すように、タレットヘッド１１はボディ部１０に
外挿されるかたちでベアリング１３，１４を介して回転
可能に支持されている。前記ボディ部１０の側面には主
軸モータ１５が取り付けられており、この主軸モータ１
５の出力は図８に示すようにスプラインシャフト１６，
１７を介してギヤ１８の回転出力として取り出されるよ
うになっている。 【００１６】一方、前記ボディ部１０には、図９に示す
ように、両端にギヤ１９，２０を有する中間シャフト２
１がベアリング２２を介してクイル２３に回転可能に、
かつクイル２３ごとスライド可能に支持されている。そ
して、一方のギヤ２０が中間ギヤ２４を介して主軸モー
タ１５側のギヤ１８と噛み合っていることから、これに
よって中間シャフト２１が回転駆動される。 【００１７】また、前記タレットヘッド１１の各スピン
ドルヘッド装着面には出力シャフト２５がべアリング２
６を介して回転可能に支持されている。そして、各出力
シャフト２５の一端には前記中間シャフト２１側のギヤ
１９，２０との間でクラッチ作用をなすギヤ２７が設け
られているとともに、他端には噛み合い爪部２８が形成
されており、その噛み合い爪部２８は対応する多軸スピ
ンドルヘッドＨGもしくは単軸スピンドルヘッドＨS側の
スピンドル回転駆動用の入力シャフト２９またはスピン
ドル３０と噛み合うようになっている。 【００１８】したがって、図５および図７，９に示すよ
うに、例えば多軸スピンドルヘッドＨGが加工姿勢位置
Ｑ1に割り出されていて、かつ単軸スピンドルヘッドＨS
がツール交換（ヘッド交換）のための姿勢位置Ｑ2に割
り出されているものとすれば、図９の中間位置にある中
間シャフト２１を左右にスライドさせて、例えば一方の
ギヤ１９と多軸スピンドルヘッドＨG側のギヤ２７とを
噛み合わせることにより、その多軸スピンドルヘッドＨ
Gの各スピンドルを回転駆動させることができる。これ
は、加工姿勢位置Ｑ1に単軸スピンドルヘッドＨSが割り
出された場合にも同様である。 【００１９】これに対して、他方のギヤ２０と姿勢位置
Ｑ2の単軸スピンドルヘッドＨS側のギヤ２７とを噛み合
わせることにより、その単軸スピンドルヘッドＨSのス
ピンドル３０を回転させて、後述するようにその単軸ス
ピンドルヘッドＨSのツール交換に際してスピンドル３
０の回転方向の位置を割り出す（オリエンテーション機
能）ことができる。 【００２０】前記ボディ部１０の側面には、図５および
図１０，１１に示すように、主軸モータ１５に隣接して
割り出しモータ３１が設けられている一方、ボディ部１
０の内部には互いに交差する一対のギヤシャフト３２，
３３が設けられていて、各ギヤシャフト３２，３３のベ
ベルギヤ３４，３５同士が互いに噛み合っている。ま
た、前記ギヤシャフト３３の他端にはタレットヘッド１
１側の内歯車３６と噛み合うギヤ３７が固定されてい
る。 【００２１】そして、前記割り出しモータ３１の回転出
力がＲＶ減速機３８を介してギヤシャフト３２の回転出
力として得られることから、このギヤシャフト３２とベ
ベルギヤ３４，３５、ギヤシャフト３３、ギヤ３７およ
び内歯車３６を介してタレットヘッド１１が割り出し回
転駆動されるようになっている。 【００２２】なお、図１０，１１に示すように、前記ベ
ベルギヤ３５には別のベベルギヤ３９が噛み合っている
とともに、ベベルギヤ３９と一体のギヤシャフト４０に
はギヤ４１が設けられていて、このギヤ４１は検出器
（ロータリーエンコーダ）４２の入力軸４３側のギヤ４
４と噛み合っている。そして、前記ギヤ３７と内歯車３
６とのギヤ比と、前記ギヤ４１，４４同士のギヤ比とが
ともに等しいことから、前記タレットヘッド１１の割り
出し回転位置が検出器４２によって検出されるようにな
っている。 【００２３】一方、図７〜１０に示すように、前記ボデ
ィ部１０とタレットヘッド１１との間には、ボディ部１
０の大径部をピストン４５とするとともにベアリングサ
ポートをハウジング４６とする油圧シリンダ４７が設け
られており、この油圧シリンダ４７の作動により図７〜
図１０のタレットヘッド１１が上下動するようになって
いる。 【００２４】また、前記ボディ部１０には、図７，１０
に示すように、ギヤカップリング５０の固定側ギヤ４８
が固定されているとともに、タレットヘッド１１側には
可動側ギヤ４９が固定されており、これらのギヤカップ
リング５０の噛み合いによりタレットヘッド１１が所定
の割り出し位置に位置決めされるようになっている。 【００２５】したがって、前記タレットヘッド１１の割
り出し回転時には、図７，９，１０の油圧シリンダ４７
の一方の室Ｒ1に油圧を導入することによりタレットヘ
ッド１１が所定量だけ下降してギヤカップリング５０の
噛み合いが解除される。この状態で割り出しモータ３１
を起動させることによりタレットヘッド１１が所定量だ
け割り出し回転する。さらに、前記タレットヘッド１１
が所定量だけ割り出し回転したならば、油圧シリンダ４
７の他方の室Ｒ2に油圧を導入することによりタレット
ヘッド１１全体が上昇してギヤカップリング５０が再び
噛み合うことから、これによってタレットヘッド１１が
割り出し位置に位置決めされる。 【００２６】前記クイル２３には、図７，９，１０およ
び図１２に示すようにラック５１が形成されている一
方、このクイル２３に隣接して該クイル２３をスライド
変位させるためのピニオンシャフト５２が設けられてい
る。このピニオンシャフト５２の両端にはピニオンシャ
フト５３，５４があり、一方のピニオンシャフト５４が
クイル２３のラック５１と噛み合っている。一方、前記
ピニオン５３は、二つのシリンダ５５，５６の作動によ
りロッド５７とコイルスプリング５８とを介して進退駆
動されるラック５９と噛み合っている。二つのシリンダ
５５，５６は、一方のシリンダ５６のピストン６０の方
が他方のシリンダ５５のピストン６１よりも大径に形成
されている。 【００２７】したがって、一方のシリンダ５６のピスト
ン６０が矢印ａ方向のストロークエンドまで伸長するこ
とによりクイル２３に支持された中間シャフト２１が図
７，９の中立位置に保持され、逆にピストン６０が矢印
ａ方向と逆方向のストロークエンドまで後退した時に
は、中間シャフト２１は図７，９の右方向にスライドす
る。また、一方のシリンダ５６のピストンロッド６１が
矢印ａ方向に伸長した上で、他方のシリンダ５５のピス
トンロッド６１が同方向に伸長すれば、中間シャフト２
１は図７，９の左方向にスライドする。以上により、前
記中間シャフト２１と、加工姿勢位置Ｑ1もしくはヘッ
ド交換（ツール交換）のための姿勢位置Ｑ2に割り出さ
れた出力シャフト２５との間でクラッチ作用を行わせる
ことができる。 【００２８】なお、前記中間シャフト２１がそれぞれの
位置に正しく位置しているかどうかは、図１２のロッド
５７と一体のドック６２を近接体とする近接スイッチ６
３，６４，６５によって検出される。 【００２９】図９は前記単軸スピンドルヘッドＨSがツ
ール交換のための姿勢位置Ｑ2に割り出された状態を示
す図で、そのスピンドル３０の噛み合い爪部６６が対応
する出力シャフト２５の噛み合い爪部２８と噛み合って
いる。そして、前記スピンドル３０の先端にはＢＴシャ
ンク方式のツールホルダ６８を介して所定のツールが着
脱可能に装着されている。 【００３０】このツールホルダ６８は、クランプスリー
ブ６９に抱持されたスチールボール７０をツールホルダ
６８後端のプルスタッド７１に係合させるとともに、ク
ランプスリーブ６９を皿ばね７２により後方に付勢する
ことで堅固にクランプされている。 【００３１】そして、前記ボディ部１０には、図９，１
３に示すように後述する単軸スピンドルヘッドＨSのツ
ール交換に際してクランプスリーブ６９によるツールホ
ルダ６８のクランプ状態を解除してアンクランプ動作さ
せるためのアンクランプシリンダ７３と、新たに装着さ
れるべきツール（ツールホルダ）６８がスピンドル３０
に確実に着座したかどうかを検出するためのシリンダ７
４を中心とするツール着座検知機構が設けられている。 【００３２】前記タレットヘッド１１の各ヘッド装着面
には、図１４〜１６に示すように、四つのクランパー７
５が設けられている一方、相手側の多軸スピンドルヘッ
ドＨGもしくは単軸スピンドルヘッドＨSにはプルスタッ
ド７６が装着されている。前記クランパー７５は、タレ
ットヘッド１１と着座プレート７７との間の空間に配置
されたピストン７８を中心とする油圧シリンダ７９と、
ピストン７８の先端に設けられた複数のスチールボール
８０と、着座プレート７７とピストン７８との間に介装
されたコイルスプリング８１とから構成されている。 【００３３】そして、前記プルスタッド７６とスチール
ボール８０とを係合させた上、コイルスプリング８１の
力に加えてポート８２から室Ｒ3に油圧を導入すること
により、多軸スピンドルヘッドＨGもしくは単軸スピン
ドルヘッドＨSをタレットヘッド１１側に引き込んで堅
固にクランプしている。 【００３４】なお、前記多軸スピンドルヘッドＨGおよ
び単軸スピンドルヘッドＨSのクランプ力として、コイ
ルスプリング８１の力と油圧とを併用していることによ
って、万一油圧が断たれた場合でもコイルスプリング８
１の力のみで多軸スピンドルヘッドＨGおよび単軸スピ
ンドルヘッドＨSのクランプ状態を維持できるようにな
っている。 【００３５】一方、図１５のポート８３から室Ｒ4内に
油圧を導入して、ピストン７８をコイルスプリング８１
の力に抗して押し戻すことにより、多軸スピンドルヘッ
ドＨGおよび単軸スピンドルヘッドＨSの各スピンドルヘ
ッドをアンクランプさせることができる。 【００３６】ここで、図１５，１６を示すように、着座
検知ポート８４から導入したエアを着座プレート７７の
着座面に吹き出させ、その背圧を着座検知ポート８４の
上流側に設けた図示外の圧力センサで監視するものとす
る。これにより、クランパー７５によるスピンドルヘッ
ドのクランプによって着座プレート７７とプルスタッド
７６とのフランジ部８５が密着したときには上記の背圧
が上昇することから、その圧力変化によってスピンドル
ヘッドのクランプ完了の確認を行うことができる。 【００３７】また、前記クランパー７５によるクランプ
状態において、エアブローポート８６から導入されたエ
アを着座プレート７７の内部空間を通してアンクランプ
検知ポート８７側に通流させておき、前記ピストン７８
のアンクランプ動作によりエアブローポート８６からア
ンクランプ検知ポート８７へのエアの通流が断たれたか
どうかを図示外の圧力センサで監視することにより、前
記クランパー７５によるスピンドルヘッドのアンクラン
プ完了の確認を行うことができる。 【００３８】次に、前記ヘッドストッカー２およびヘッ
ド交換機構３の詳細を図１〜４のほか図１７以下の図面
を用いて詳細に説明する。 【００３９】前記ヘッドストッカー２は、図１，２およ
び図１６に示すように、ポスト１０１に設けられた上下
のチェーンスプロケット１０２，１０３間にチェーン１
０４が巻き掛けられていて、このチェーン１０４には複
数のホルダプレート１０５が等ピッチで固定されてい
る。そして、前記チェーン１０４上のホルダプレート１
０５には合計８つの多軸スピンドルヘッドＨGがＴ溝結
合方式で着脱可能に支持されていて、これらの多軸スピ
ンドルヘッドＨGはモータ１０６の起動によりチェーン
１０４とともにエレベータ方式で周回移動することがで
きる。 【００４０】すなわち、前記チェーン１０４上の多軸ス
ピンドルヘッドＨGは、取り出し位置Ｓ1に割り出された
状態で後述するヘッド交換機構３によって取り出される
一方、空載状態のいずれかのホルダプレート１０５が取
り出し位置Ｓ1の下段の戻し位置Ｓ2に割り出された状態
でヘッド交換機構３によって多軸スピンドルヘッドＨG
がそのホルダプレート１０５に装着されて戻される。 【００４１】前記ポスト１０１のうち取り出し位置Ｓ1
および戻し位置Ｓ2に対応する部分には、図１８に示す
ように、シリンダ１０７の作動により前進後退動作する
位置決めクランパー１０８，１０９が設けられており、
これらの位置決めクランパー１０８，１０９により上記
の取り出し位置Ｓ1および戻し位置Ｓ2に割り出された多
軸スピンドルヘッドＨGがホルダプレート１０５ごと位
置決めされるようになっている。 【００４２】ここで、前記ヘッドストッカー２上での各
多軸スピンドルヘッドＨGの姿勢は、図２に示すように
タレットヘッド１１側のヘッド交換姿勢位置Ｑ2にある
スピンドルヘッドと同じ姿勢となっており、なおかつ前
記ヘッドストッカー２上の複数の多軸スピンドルヘッド
ＨGのなかには図１に示すように後述する一つのツール
ストッカーＳTが含まれている。 【００４３】前記ヘッド交換機構３は、図２，３，４お
よび図１７に示すように、工作機械本体１とヘッドスト
ッカー２との間にまたがるように配設されているもの
で、工作機械本体１側のフレーム１１０とヘッドストッ
カー側２のフレーム１１１との間には２組のガイドバー
１１２，１１３が横架されており、これらのガイドバー
１１２，１１３には上下一対のローディング用およびア
ンローディング用のキャリアヘッド１１４，１１５がス
ライド可能に搭載されている。そして、これら一対のキ
ャリアヘッド１１４，１１５は、図１９に示すように、
ガイドバー１１２，１１３の長手方向の中間位置を原点
位置Ｐ1，Ｐ11として、シリンダ１１６，１１７の作動
により工作機械本体１とヘッドストッカー２との間を往
復移動することができるようになっている。 【００４４】なお、前記ローディング用キャリアヘッド
１１４とアンローディング用キャリアヘッド１１５の高
さ位置は、ヘッドストッカー２の取り出し位置Ｓ1およ
び戻し位置Ｓ2と同じ高さ位置とされる。 【００４５】前記各キャリアヘッド１１４，１１５は、
図２および図１７，１８に示すように、多軸スピンドル
ヘッドＨGを側面から位置決めクランプするグリッパー
１１８を備えているとともに、このグリッパー１１８は
キャリアヘッド１１４，１１５に設けられたシリンダ１
１９の作動によりキャリアヘッド１１４，１１５の走行
移動方向と直交方向に前進後退動作することができるよ
うになっている。 【００４６】前記ヘッドストッカー２上にストックされ
た８つの多軸スピンドルヘッドＨGのなかには、前述し
たように少なくとも１つのツールストッカーＳTが含ま
れている。このツールストッカーＳTは図１，２１に示
すように、外形状としては多軸スピンドルヘッドＨGと
同一のボックス形状をなしており、これによってヘッド
ストッカー２上の多軸スピンドルヘッドＨGと区別され
ることはなくそのヘッドストッカー２上に着脱可能にス
トックされている。 【００４７】前記ツールストッカーＳTは、前述した工
作機械本体１のタレットヘッド１１に装着された図２２
に示す単軸スピンドルヘッドＨSのツール交換のための
ツールＴをストックしておくためのもので、図１，２１
に示すように、ツールストッカーＳTには３つのツール
収容溝１２１〜１２３が形成されており、そのうち二つ
のツール収容溝にはツールホルダ６８付きのツールＴが
爪体１２４を介して着脱可能に装着されている。 【００４８】そして、前記ツールストッカーＳTには、
各ツール収容溝１２１〜１２３でのツールＴの在席状況
に応じて進退する複数のドッグ１２５がスプリングを介
して設けられている。したがって、後述するように、一
方のキャリアヘッド１１４のグリッパー１１８がツール
ストッカーＳTを把持した場合に、そのグリッパー１１
８に設けられた図示外の近接スイッチが前記各ドッグ１
２５の出没状態を検知することにより、そのツールスト
ッカーＳT上のツールＴの在席状況を確認検出すること
ができるようになっている。 【００４９】次に、以上のように構成されたタレット型
工作機械の一連の動きについて詳細に説明する。 【００５０】図２に示すように、工作機械本体１のタレ
ットヘッド１１には三つの多軸スピンドルヘッドＨGと
一つの単軸スピンドルヘッドＨSが装着されており、な
おかつインデックステーブル１２上に加工対象となるワ
ークが固定されるものとすると、工作機械本体１は、ヘ
ッドストッカー２との間での多軸スピンドルヘッドＨG
の交換指示がないかぎり、そのタレットヘッド１１上の
複数のスピンドルヘッドを順次加工姿勢位置Ｑ1に割り
出しながら切削加工を行う。 【００５１】すなわち、工作機械本体１はそのタレット
ヘッド１１上のスピンドルヘッドを順次加工姿勢位置Ｑ
1に選択的に割り出す一方、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交三軸方向
のスライド自由度を使ってその選択したスピンドルヘッ
ドを所定位置に位置決めしながらＺ軸方向の切削送りを
与えてインデックステーブル１２上のワークに切削加工
を施すことになる。 【００５２】一方、前記タレットヘッド１１上のいずれ
かの多軸スピンドルヘッドＨGと、ヘッドストッカー２
にストックされているいずれかの多軸スピンドルヘッド
ＨGとを入れ換える場合には次のように動作する。 【００５３】先ず、多軸スピンドルヘッドＨGの交換指
示があると、前記ヘッドストッカー２では、図２および
図１７，１８に示すように、チェーン１０４全体を周回
移動させて交換対象となる多軸スピンドルヘッドＨGを
取り出し位置Ｓ1に割り出した上で、図１８の位置決め
クランパー１０８にて位置決めする。そして、前記ロー
ディング用キャリアヘッド１１４が、図１９，２０の原
点位置Ｐ1から前記取り出し位置Ｓ1の多軸スピンドルヘ
ッドＨGと正対する位置まで移動し、さらにそのローデ
ィング用キャリアヘッド１１４のグリッパー１１８がシ
リンダ１１９の作動により前進して取り出し位置Ｓ1に
割り出された多軸スピンドルヘッドＨGをクランプす
る。 【００５４】前記ローディング用キャリアヘッド１１４
が取り出し位置Ｓ1の多軸スピンドルヘッドＨGを把持す
ると、それまで取り出し位置Ｓ1で多軸スピンドルヘッ
ドＨGを位置決めしていた位置決めクランパー１０８が
アンクランプ動作するのを待って、ローディング用キャ
リアヘッド１１４が図１９，２０の原点位置Ｐ1まで移
動して待機する。 【００５５】こののち、前記ヘッドストッカー２のチェ
ーン１０４が１ピッチだけ周回移動して、先に取り出し
位置Ｓ1にて多軸スピンドルヘッドＨGが取り外されたホ
ルダープレート１０５を戻し位置Ｓ2に割り出した上
で、図１８に示す位置決めクランパー１０９にて位置決
めする。ここまでの動作は、ワークの加工中において行
うことが可能である。 【００５６】一方、加工が終わると、工作機械本体１は
タレットヘッド１１を割り出し回転させて、そのタレッ
トヘッド１１上の交換対象となる多軸スピンドルヘッド
ＨGをヘッド交換姿勢位置Ｑ2に割り出した上、その交換
対象となる多軸スピンドルヘッドＨGが図１９のアンロ
ーディング用キャリアヘッド１１５と同一高さとなるよ
うに位置決めする。 【００５７】さらに、それまで原点位置Ｐ11で待機して
いたアンローディング用キャリアヘッド１１５がタレッ
トヘッド１１側の交換対象となる多軸スピンドルヘッド
ＨGと正対する位置まで移動した上、そのアンローディ
ング用キャリアヘッド１１５のグリッパー１１８を前進
させることによりその交換対象となる多軸スピンドルヘ
ッドＨGを把持する。 【００５８】こうして、前記タレットヘッド１１側の交
換対象となる多軸スピンドルヘッドＨGがアンローディ
ング用キャリアヘッド１１５に把持されると、図１４〜
１６に示したタレットヘッド１１側のクランパー７５が
アンクランプ動作して、その交換対象となる多軸スピン
ドルヘッドＨGがタレットヘッド１１から外れることに
なる。 【００５９】こののち、上記のようにタレットヘッド１
１から外れた多軸スピンドルヘッドＨGを把持したアン
ローディング用キャリアヘッド１１５がヘッドストッカ
ー２側の戻し位置Ｓ2まで移動し、その戻し位置Ｓ2で待
機している空載状態のホルダープレート１０５にタレッ
トヘッド１１から取り外した多軸スピンドルヘッドＨG
を移し替える。そして、その多軸スピンドルヘッドＨG
をホルダープレート１０５に移載すると、アンローディ
ング用キャリアヘッド１１５は図１９の原点位置Ｐ11ま
で移動してその位置で待機する。 【００６０】上記のように、アンローディング用キャリ
アヘッド１１５がタレットヘッド１１から取り外した多
軸スピンドルヘッドＨGをヘッドストッカー２に向かっ
て搬送している途中で、図１９に示すように工作機械本
体１はそのタレットヘッド１１を所定量だけ上昇移動さ
せて、先に多軸スピンドルヘッドＨGが取り外されたヘ
ッド装着面がローディング用キャリアヘッド１１４と同
一高さ位置となるように位置決めする。 【００６１】こののち、図１９の原点位置Ｐ1で待機し
ていたローディング用キャリアヘッド１１４がタレット
ヘッド１１に向かって移動し、そのグリッパー１１８を
前進させることによって該グリッパー１１８に把持され
ている多軸スピンドルヘッドＨGをタレットヘッド１１
のヘッド未装着のヘッド装着面に装着する。そして、前
記タレットヘッド１１は、図１４〜１６に示したクラン
パー７５をクランプ動作させて、その新たな多軸スピン
ドルヘッドＨGを堅固にクランプする。 【００６２】さらに、前記タレットヘッド１１側に多軸
スピンドルヘッドＨGがクランプされると、ローディン
グ用キャリアヘッド１１４はその多軸スピンドルヘッド
ＨGを解放した上で図１９の原点位置Ｐ1に戻って待機す
る。 【００６３】以上により、前記工作機械本体１のタレッ
トヘッド１１とヘッドストッカー２との間での一つの多
軸スピンドルヘッドＨGの交換作業が終了し、工作機械
本体１は新たに付加された多軸スピンドルヘッドＨGを
含むタレットヘッド１１上の複数のスピンドルヘッドを
順次割り出し回転させながら次の加工サイクルに移行す
る。 【００６４】また、前記タレットヘッド１１の別の面の
スピンドルヘッドの交換を行う場合には、上記のヘッド
交換のための一連の動作を繰り返すことになる。 【００６５】次に、前記タレットヘッド１１に装着され
ている単軸スピンドルヘッドＨSのツールを交換する場
合の手順について説明する。 【００６６】先ず、ツール交換指示があると、図１７，
１８に示すヘッドストッカー２のチェーン１０４が周回
移動して、そのヘッドストッカー２上にストックされて
いる図１のツールストッカーＳTを図１７，１８に示す
取り出し位置Ｓ1に割り出した上、位置決めクランパー
１０８で位置決めする。さらに、それまで原点位置Ｐ1
で待機していたローディング用キャリアヘッド１１４が
ヘッドストッカー２の取り出し位置Ｓ1まで移動して、
そのグリッパー１１８により、取り出し位置Ｓ1に待機
しているツールストッカーＳTを把持する。そして、前
記ツールストッカーＳTを把持したローディング用キャ
リアヘッド１１４は図１９に示すＡＴＣ停止位置Ｐ2ま
で移動して待機する。 【００６７】一方、加工を終えた工作機械本体１は図
２，９，１９に示すようにそのタレットヘッド１１上の
単軸スピンドルヘッドＨSをヘッド交換姿勢位置Ｑ2に割
り出した上、その単軸スピンドルヘッドＨSを図１のツ
ール交換待機位置Ａ1に位置決めする。そして、その単
軸スピンドルヘッドＨSをＡ2位置までＸ方向に移動させ
ることにより、その単軸スピンドルヘッドＨSに装着さ
れているツールＴをツールストッカーＳTのうち空いて
いるツール収容溝１２１に差し込む。 【００６８】すなわち、図１，２１に示すように、単軸
スピンドルヘッドＨSに装着されているツールホルダ６
８の溝部をツール収容溝１２１に係合させつつ押し込む
ことにより、そのツールホルダ６８がツール収容溝１２
１の爪体１２４によりクランプされ、同時にそれに対応
するドッグ１２５が突出する。 【００６９】これに先立ち、工作機械本体１のボディ部
１０側では、図９に示すように、中間シャフト２１を右
方向にスライドさせてその一方のギヤ２０と、ヘッド交
換姿勢位置Ｑ2に割り出されている出力シャフト２５の
ギヤ２７とを噛み合わせた上で、主軸モータ１５の起動
によりスピンドル３０を低速で所定角度だけ回転させて
いわゆるオリエンテーションを行う。その結果、前記単
軸スピンドルヘッドＨSのツール交換のためのスピンド
ル３０の回転方向の割り出しがなされることになる。 【００７０】続いて、図９，１３に示すように、前記工
作機械本体１のボディ部１０に設けられているアンクラ
ンプシリンダ７３がアンクランプ動作して、そのピスト
ンロッド１３１を右方向に押し出し、さらに出力シャフ
ト２５内に設けられているドローバー１３２がクランプ
スリーブ６９を押し出す。これにより、ツールＴ（ツー
ルホルダ６８）のプルスタッド７１とスチールボール７
０との係合が解除されて、単軸スピンドルヘッドＨSの
スピンドル３０によるツールＴのクランプ力が解除され
る。 【００７１】ここで、図１３に示すように、前記ボディ
部１０のうちピストンロッド１３１を支持する部分に二
組のエア通流ポート１３３，１３４を設けてエアを通流
させておき、ピストンロッド１３１の前進限位置および
後退限位置においてそれらのエア通流ポート１３３，１
３４がピストンロッド１３１側の周溝１３５を介して選
択的に連通したかどうかを図示外の圧力センサで監視す
ることにより、ピストンロッド１３１が前進限位置もし
くは後退限位置まで正しくストローク動作したかどうか
確認検出することができる。 【００７２】こうして、前記単軸スピンドルヘッドＨS
のスピンドル３０によるツール拘束力が解除されたなら
ば、図１に示すように単軸スピンドルヘッドＨSをタレ
ットヘッド１１ごとＡ3位置までＺ方向にスライドさせ
る。これにより、前記単軸スピンドルヘッドＨSのスピ
ンドル３０からツールＴが抜き取られて、ツールＴはそ
のままツールストッカーＳTのツール収容溝１２１にス
トックされる。 【００７３】続いて、前記単軸スピンドルヘッドＨSの
スピンドル３０に装着するべきツールＴが例えばツール
ストッカーＳTのツール収容溝１２２に収容されている
ツールＴであると指示されているものとすると、工作機
械本体１は先にツールＴが抜き取られた単軸スピンドル
ヘッドＨSを図１のＡ4位置までＹ方向に移動させた上、
さらにＡ5位置までＺ方向に移動させる。これにより、
単軸スピンドルヘッドＨSのスピンドル３０が、ツール
ストッカーＳTのツール収容溝１２２にストックされて
いるツールＴ（ツールホルダ６８）のシャンク部に挿入
される。 【００７４】この状態で、図９，１３のアンクランプシ
リンダ７３をクランプ動作させてそのピストンロッド１
３１を左方向にスライドさせると、クランプスリーブ６
９およびドローバー１３２が皿ばね７２の力により押し
戻され、ツールＴのプルスタッド７１とスチールボール
７０とが係合することで新たなツールＴがスピンドル３
０にクランプされる。 【００７５】これに先立ち、図１３に示すように、前記
アンクランプシリンダ７３がアンクランプ状態にあっ
て、なおかつスピンドル３０に新たなツールＴが挿入さ
れた時点で、ツールＴのシャンク部がスピンドル３０に
対して正しく挿入されたかどうかその着座確認を行う。 【００７６】すなわち、図１３のアンクランプシリンダ
７３の後段のシリンダ７４をスピンドル３０方向に伸長
動作させて、そのピストンロッド１３６をドローバー１
３２に押し付ける。そして、エアチャンバー１３７に導
入されているエア圧力を、ピストンロッド１３６、ドロ
ーバー１３２およびクランプスリーブ６９の中心に形成
されているエア通路１３８〜１４０を通してプルスタッ
ド７１の後端面に作用させる。したがって、図９のクラ
ンプスリーブ６９の先端面にプルスタッド７１の端面が
着座する前と後の前記エアチャンバー１３７の圧力を図
示外の圧力センサで検知することにより、スピンドル３
０に対するツールＴの着座確認を行うことができる。 【００７７】また、前記シリンダ７４が正しくストロー
ク動作したかどうかは、アンクランプシリンダ７３の場
合と同様に、エア通流ポート１４１，１４２と周溝１４
３および図示外の圧力センサとの組み合わせにより確認
検出することができる。 【００７８】なお、前記スピンドル３０に対するツール
Ｔの着座確認後は、アンクランプシリンダ７３をクラン
プ動作させる際にシリンダ７４のピストンロッド１３６
も後退させる。 【００７９】上記のようにして、前記単軸スピンドルヘ
ッドＨSのスピンドル３０に新たなツールＴがクランプ
されたならば、図１に示すように単軸スピンドルヘッド
ＨSをＡ6位置までＸ方向に移動させる。これにより、前
記単軸スピンドルヘッドＨSに新たに装着されたツール
ＴがツールストッカーＳTのツール収容溝１２２から抜
き取られる。 【００８０】以上により、前記単軸スピンドルヘッドＨ
Sについてのツール交換作業が終了し、図１９に示すよ
うにツールストッカーＳTを把持しているローディング
用キャリアヘッド１１４は原点位置Ｐ1に戻って待機す
る一方、工作機械本体１は切削加工に移行する。 【００８１】そして、上記の加工後に再度単軸スピンド
ルヘッドＨSのツール交換を行う必要がある場合には、
前記ローディング用キャリアヘッド１１４は図１９の原
点位置Ｐ1で待機する一方、ツール交換を行う必要がな
い場合には前記ローディング用キャリアヘッド１１４は
そのツールストッカーＳTをヘッドストッカー２に戻す
ことになる。 【００８２】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、ヘッドス
トッカーにストックされた複数の多軸スピンドルヘッド
のなかにツールストッカーを含ませておき、そのツール
ストッカーには単軸スピンドルヘッド用の複数のツール
をストックしておくようにしたことにより、タレットヘ
ッドとヘッドストッカーとの間での多軸スピンドルヘッ
ドの入れ換えはもちろんのこと、タレットヘッド側の単
軸スピンドルヘッドと前記ツールストッカーとの間での
ツール交換も可能であることから、多軸スピンドルヘッ
ドと単軸スピンドルヘッドとを併用する場合の単軸スピ
ンドルヘッドの保有台数が少なく済み、その単軸スピン
ドルヘッドの管理工数の削減と設備費の低減化を達成で
きる。 【００８３】また、上記のようにヘッドストッカーの複
数の多軸スピンドルヘッドのなかにツールストッカーを
含ませておくことにより、ヘッドストッカーおよびヘッ
ド搬送のためのキャリアヘッド等を実質的に多軸スピン
ドルヘッドの交換と単軸スピンドルヘッドのツール交換
とに共通して使用できることから、工作機械全体の小型
化と制御の簡素化を実現できる。 【００８４】加えて、上記のように単軸スピンドルヘッ
ドのツール交換機能を有しながらも多軸スピンドルヘッ
ドの十分な保有台数を確保できることから、工作機械と
しての柔軟性および汎用性が高く、特にシリンダヘッド
やシリンダブロック等の箱物部品の中種（多種）中量生
産ラインの基幹設備として十分に対応することができ
る。 【００８５】さらに、多軸スピンドルヘッド搬送のため
のローディング用キャリアヘッドとアンローディング用
キャリアヘッドとが相互に独立していることから、多軸
スピンドルヘッドの交換に要する時間を大幅に短縮で
き、また、工作機械本体の加工方向とヘッドストッカー
の位置が反対であるために加工中に生ずる切屑や切削油
剤がヘッドストッカー側のスピンドルヘッドに付着する
ことがないばかりでなく、ヘッドストッカー内のスピン
ドルヘッドおよびツールストッカーのツールが全て同じ
方向を向いているために、ツール交換やツールメンテナ
ンスを行いやすいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】多軸スピンドルヘッドとともにヘッドストッカ
ーにストックされるツールストッカーの斜視図。 【図２】本発明の一実施例を示す要部の斜視図。 【図３】図２の正面説明図。 【図４】図３の左側面説明図。 【図５】図３の工作機械本体のみの説明図。 【図６】図５の左側面説明図。 【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図。 【図８】図７のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図。 【図９】図７の要部拡大説明図。 【図１０】図３のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図。 【図１１】図１０のＥ−Ｅ線に沿う断面説明図。 【図１２】図９の中間シャフトのスライド駆動系の要部
断面説明図。 【図１３】図９の要部拡大説明図。 【図１４】タレットヘッドに対するスピンドルヘッドの
クランプ部の構成説明図。 【図１５】図１４の要部拡大図。 【図１６】図１５の左側面断面説明図。 【図１７】図２に示すヘッドストッカーの左側面説明
図。 【図１８】図１７の作動説明図。 【図１９】図１８の左側面説明図。 【図２０】図１９の平面説明図。 【図２１】図１に示すツールストッカーの正面説明図。 【図２２】単軸スピンドルヘッドの側面説明図。 【図２３】従来の多軸ヘッド付マシニングセンタの一例
を示す正面説明図。 【図２４】図２３の右側面説明図。 【符号の説明】 １…工作機械本体 ２…ヘッドストッカー ３…ヘッド交換機構 １０…ボディ部 １１…タレットヘッド ６８…ツールホルダ １１４…ローディング用キャリアヘッド １１５…アンローディング用キャリアヘッド ＨG…多軸スピンドルヘッド ＨS…単軸スピンドルヘッド Ｑ1…加工姿勢位置 Ｑ2…ヘッド（ツール）交換姿勢位置 ＳT…ツールストッカー Ｔ…ツール
ーにストックされるツールストッカーの斜視図。 【図２】本発明の一実施例を示す要部の斜視図。 【図３】図２の正面説明図。 【図４】図３の左側面説明図。 【図５】図３の工作機械本体のみの説明図。 【図６】図５の左側面説明図。 【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図。 【図８】図７のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図。 【図９】図７の要部拡大説明図。 【図１０】図３のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図。 【図１１】図１０のＥ−Ｅ線に沿う断面説明図。 【図１２】図９の中間シャフトのスライド駆動系の要部
断面説明図。 【図１３】図９の要部拡大説明図。 【図１４】タレットヘッドに対するスピンドルヘッドの
クランプ部の構成説明図。 【図１５】図１４の要部拡大図。 【図１６】図１５の左側面断面説明図。 【図１７】図２に示すヘッドストッカーの左側面説明
図。 【図１８】図１７の作動説明図。 【図１９】図１８の左側面説明図。 【図２０】図１９の平面説明図。 【図２１】図１に示すツールストッカーの正面説明図。 【図２２】単軸スピンドルヘッドの側面説明図。 【図２３】従来の多軸ヘッド付マシニングセンタの一例
を示す正面説明図。 【図２４】図２３の右側面説明図。 【符号の説明】 １…工作機械本体 ２…ヘッドストッカー ３…ヘッド交換機構 １０…ボディ部 １１…タレットヘッド ６８…ツールホルダ １１４…ローディング用キャリアヘッド １１５…アンローディング用キャリアヘッド ＨG…多軸スピンドルヘッド ＨS…単軸スピンドルヘッド Ｑ1…加工姿勢位置 Ｑ2…ヘッド（ツール）交換姿勢位置 ＳT…ツールストッカー Ｔ…ツール
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 佐藤 実
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−201148（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】 【請求項１】 割り出し回転可能なタレットヘッドの外
周に少なくとも一つの単軸スピンドルヘッドを含む複数
の多軸スピンドルヘッドが着脱可能に装着され、かつ直
交三軸方向のスライド自由度を有するタレット型の工作
機械本体と、 前記工作機械本体と隣接配設され、タレットヘッド上の
いずれかのスピンドルヘッドがヘッド交換姿勢位置に割
り出された時と同じ姿勢のもとで複数の多軸スピンドル
ヘッドがストックされたヘッドストッカーと、 前記ヘッドストッカーにストックされた複数の多軸スピ
ンドルヘッドのなかに少なくとも一つ含まれるとともに
多軸スピンドルヘッドと同形状をなし、かつ単軸スピン
ドルヘッド用の複数のツールがストックされたツールス
トッカーと、 前記工作機械本体とヘッドストッカーとの間にまたがっ
て配設され、多軸スピンドルヘッドの交換に際して、工
作機械本体との協働によりタレットヘッドとの結合が解
除された多軸スピンドルヘッドを把持してヘッドストッ
カーの所定位置に戻すアンローディング用キャリアヘッ
ドと、 前記工作機械本体とヘッドストッカーとの間にまたがっ
て配設され、多軸スピンドルヘッドの交換に際して、タ
レットヘッドに新たに装着すべきヘッドストッカー上の
いずれかの多軸スピンドルヘッドを把持した上で前記工
作機械本体との協働によりその多軸スピンドルヘッドを
タレットヘッドに装着する一方、前記単軸スピンドルヘ
ッドのツールの交換に際しては、前記ヘッドストッカー
上のツールストッカーを把持して取り出した上で、前記
工作機械本体と協働して単軸スピンドルヘッドとツール
ストッカーとの間でツールの自動交換を行わせるローデ
ィング用キャリアヘッド、 とを備えたことを特徴とするタレット型工作機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15824893A JP3509131B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | タレット型工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15824893A JP3509131B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | タレット型工作機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH079293A JPH079293A (ja) | 1995-01-13 |
| JP3509131B2 true JP3509131B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=15667492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15824893A Expired - Fee Related JP3509131B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | タレット型工作機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3509131B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10344642A1 (de) * | 2003-09-17 | 2005-05-12 | Chiron Werke Gmbh | Werkzeugmaschine mit Transportkette |
| WO2006082982A1 (ja) * | 2005-02-07 | 2006-08-10 | Nano Corporation | 工具自動交換装置、その工具交換方法およびそれを利用した工作機械 |
| JP4616056B2 (ja) * | 2005-04-13 | 2011-01-19 | 本田技研工業株式会社 | 多軸ヘッド交換式工作機械 |
| KR101630145B1 (ko) * | 2014-11-27 | 2016-06-14 | (주)성림엔지니어링 | 수평형 다축 라인센터의 공구교환방법 |
-
1993
- 1993-06-29 JP JP15824893A patent/JP3509131B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH079293A (ja) | 1995-01-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031209 |
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| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031222 |
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