JPH07106564B2 - 工作機のヘッドおよび工具交換装置 - Google Patents

工作機のヘッドおよび工具交換装置

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JPH07106564B2
JPH07106564B2 JP1257286A JP25728689A JPH07106564B2 JP H07106564 B2 JPH07106564 B2 JP H07106564B2 JP 1257286 A JP1257286 A JP 1257286A JP 25728689 A JP25728689 A JP 25728689A JP H07106564 B2 JPH07106564 B2 JP H07106564B2
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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、特にそのヘッドおよび工具交換装置に関する
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、機台に横設したクロスコラムに、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、各ヘッドの
横移動経路中に対応する部位のクロスコラムに、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であった。
（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に取り入れると、大きな動力を
要する欠点があった。
本発明は上記欠点を解消した新規な工作機のヘッドおよ
び工具交換装置に関するものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するために、Ｙ軸方向に延び
るクロスコラム上にＹ軸移動台を移動可能に支持し、Ｙ
軸移動台に替えヘッドを着脱するためのヘッド連結装置
を設ける一方、クロスコラムの側方にＸ軸方向に延びる
ヘッド支持台を設け、ヘッド支持台に多数の替えヘッド
をＸ軸方向に移動および着脱可能に支持すると共に、前
記ヘッド連結装置をヘッド支持台に支持したヘッドの移
動方向前方へ進出可能に構成したものである。
また、Ｙ軸方向に延びるクロスコラム上にＹ軸移動台を
移動可能に支持し、クロスコラムのＹ軸方向の一側方に
Ｘ軸方向に延びるヘッド支持台を設け、他側方に可動工
具台とを設けるとともに、替えヘッドを着脱するための
ヘッド連結装置と替え工具を着脱可能に支持する工具連
結装置を有するヘッドとを、Ｙ軸移動台のヘッド支持台
側と可動工具台側とに並列に設け、ヘッド支持台に多数
の替えヘッドを移動かつ着脱可能に設け、可動工具台に
多数の替え工具を着脱可能に設け、前記ヘッド連結装置
をヘッド支持台の替えヘッドの移動方向前方へ、かつ、
Ｙ軸移動台を替え工具の移動方向前方へ進出可能に構成
したものである。
（作用） Ｙ軸移動台をクロスコラムの一側方へ向け、その終端近
くまで移動させると、Ｙ軸移動台に設けたヘッド連結装
置がクロスコラム側方に位置するヘッド支持台の延長線
上へ達し、ヘッド支持台に支持した多数の替えヘッドを
ヘッド連結装置に移動させ、あるいはヘッド連結装置が
支持している替えヘッドをヘッド支持台に移動させる。
また、Ｙ軸移動台をクロスコラムの他側方へ、その終端
近くまで移動させると、Ｙ軸移動台に設けた工具連結装
置が可動工具台上に達し、そこに支持された替え工具が
工具連結装置へ移動し、あるいは工具連結装置に支持さ
れた替え工具が可動工具台へ戻される。
（実施例） 以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。
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図は第１図の要部右側面図、
第４図はヘッド連結装置部の断面側面図、第５図はその
コネクタ部の断面側面図、第６図は第４図のVI−VI相当
の断面図、第７図は工具連結装置部の断面側面図であ
る。
第１図および第２図において、１は木工用の多ヘッド形
の工作機であり、以下の如くなっている。
機台２には工作機１を正面から見た状態で前後となる方
向、すなわち、Ｘ軸方向にテーブル３を移動可能に載置
し、このテーブル３はＸ軸モータ４によってＸ軸方向へ
移動させる。
また、機台２を挟んで起立し固定された一対のコラム５
・５を設け、それらの間に前記テーブル３の上方を横断
して前記Ｘ軸方向と直交する方向（すなわち、平面視で
Ｘ軸と直交する方向）にクロスコラム６を渡架し、この
クロスコラム６にＹ軸移動台７を取付ける。
Ｙ軸移動台７はクロスコラム６に摺動可能に支持され、
Ｙ軸モータ8a（台移動装置）によって駆動されＹ軸方向
に移動する。Ｙ軸移動台７は鉛直方向（前記Ｘ軸、Ｙ軸
と直交する方向であり、以下、Ｚ軸方向ともいう）へ移
動可能なＺ軸シレー９を有し、各Ｙ軸シレー８はＺ軸モ
ータ9aによって上下動される。なお、Ｚ軸シレー９には
１個のヘッド連結装置10と４個のヘッド20〜23とが並列
に取付けられている。
これらヘッド連結装置10および各ヘッド20〜23は、昇降
シリンダ10aおよび昇降シリンダ20a〜23aで単独に上下
動される。
上記ヘッド20〜23のうち、右部の３個のヘッド21〜23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、左端のヘッド20および右端の連結装置10には、後
述する多種類の替え工具60および替えヘッド40を適宜選
択して取付ける。
機台２の右部と左部とに、前後方向に延びるヘッド支持
台30と上下方向の軸心を中心として回転する可動工具台
50とを取付け、ヘッド支持台30に多種類の替えヘッド40
を前後方向に並列に取付け、可動工具台50にはその外周
部に多種類の替え工具60を並列に取付ける。
前述したヘッド連結装置10は、以下の如くなっている。
即ち、Ｚ軸シレー９の右側面に昇降シリンダ10aによっ
て上下動される取付け台11を係止する。
この取付け台11は、第４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12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13および雌コネクタ14を取付
け、また下端部に加圧シリンダ15を取付けてなる。
受け口13はその下面軸心部をコーン状に凹ませ、加圧シ
リンダ15はその加圧ロッド15aを受け口13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14は、第５図および第６図に示すよう
に、電源用、制御信号用、スイッチ信号用等のソケット
14a、あるいはエア接続口14b等を集中配置し、押し込み
シリンダ16によって上下動される。
17は取付け台11の下部右面に上下に配列して取付けたミ
ットスイッチ群であり、取付け台11部位に到来した替え
ヘッド40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20は、スピンドル25の軸心部に工
具連結装置26を設ける。
この工具連結装置26は、第７図に示すように、スピンド
ル25を中空に形成するとともに、中空の下端部を下方に
向かって拡開するテーパ孔25aに形成し、このテーパ孔2
5aの上方にチャック27を嵌挿してなる。
チャック27は、シリンダロッド28により上下動され、周
方向に分断された爪27aの下端部に半径方向に突出する
カム27bを形成し、上動時にカム27bがスピンドル25の小
径孔により軸心方向に押圧されて替え工具60の上端を挾
持し、該替え工具60を上方に引き込む。
前述したヘッド支持台30は、第３図に示すように、後部
ヘッド支持台31と前部ヘッド支持台32とを前後方向の間
隔33を保持して前後方向に配置するとともに、この間隔
33は後述する替えヘッド40のヘッドベース41の幅よりも
若干広くする。これら後部ヘッド支持台31および前部ヘ
ッド支持台32には、前述した中継Ｘ軸レール12と同様の
Ｘ軸レール31a・32aをＸ軸方向に延長形成する。
そして、後部ヘッド支持台31に多種類の替えヘッド40、
例えば垂直ボーリング、水平ルータ、丸裾、水平ボーリ
ング、角のみ、Ｖカット用の各替えヘッド40a〜40fを、
それぞれ略同構造のヘッドベース41を介して摺動可能に
取付ける。
各替えヘッド40a〜40fのヘッドベース41は、上下方向か
ら係合する下向きフック41aおよび上向きフック41b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35により、ヘ
ッド支持台30に沿ってＸ軸方向に移動させる。
このヘッド移動装置35は、第３図に示すように、後部ヘ
ッド支持台31にラック36を全長に亘って取付け、後部ヘ
ッド支持台31の後端（右部）に駆動ベース37を摺動可能
に係止し、駆動ベース37にモータ38を固定し、このモー
タ38にラック36に噛み合うピニオン39を取付け、駆動ベ
ース37を上下から係合するフック37a・41aを介しての最
後部の替えヘッド40fのヘッドベース41に係合させてな
る。
上記ヘッドベース41は、第４図に示すように、左面の上
下部に取付け台11の中継Ｘ軸レール12およびヘッド支持
台30のＸ軸レール31a・32aに沿って転動し得るローラ42
を、上面に受け口13に嵌合するコーン状の係合突起43お
よび雌コネクタ14に嵌合する雄コネクタ45を、下面に加
圧ロッド15aに嵌合するコーン状の係合凹部44を設けて
なる。
46はヘッドベース41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41毎に上下の位
置を変えて設定し、取付け台11に到来した際にリミット
スイッチ群17の内のいずれかを作動させるものである。
なお、第１図および第３図において、47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、丸裾、水
平ボーリング用の各替えヘッド40a〜40d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。
前述した可動工具台50は、モータ51（工具台移動装置）
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52の外周部に、Ｃ形クランプからなる工具ホルダ
53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53に多種類の替え工具60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60は、第７図に示すように、その上部に
共に同構造の係合部61を設ける。
この係合部61は、工具ホルダ53に係合する括れ部62、ス
ピンドル25のテーパ孔25aに嵌合するテーパ突起63およ
びチャック27の爪27aに係合するプルスタッド64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10およびヘッド20に替えヘッド
40および替え工具60を着脱する際においては、Ｙ軸可動
台７のＹ軸モータ8a、ヘッド連結装置10およびヘッド20
の各昇降シリンダ10a・20a、ヘッド移動装置35および可
動工具台50の各モータ38・51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。
まず、Ｙ軸可動台７に替えヘッド40を連結する場合につ
いて説明する。
まず、Ｚ軸シレー９が上昇（原点位置）した状態におい
て、昇降シリンダ10aにより取付け台11を降下させてそ
の中継Ｘ軸レール12をヘッド支持台30のＸ軸レール31a
・32aと等高位置にし、次いでＹ軸モータ8a（台移動装
置）によりＹ軸移動台７を第１図および第２図におい
て、右端に移動させて取付台11の中継Ｘ軸レール12をヘ
ッド支持台30の隙間33に嵌合させる。
次いでヘッド移動装置35のモータ38を所定方向に回転さ
せてピニオン39、駆動ベース37を介して各替えヘッド40
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40は、中継Ｘ軸レール12に到来
した際に、ヘッドベース41に取付けたドッグ46が取付け
台11側のリミットスイッチ群17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40aが選択される。
上記替えヘッド40aが選択されると、モータ38を停止
し、次に加圧シリンダ15を伸長作動（上動）させて加圧
ロッド15aと受け口13とによりヘッドベース41の係合突
起43と係合凹部44とを挾持する。
次いで押し込みシリンダ16を伸長作動させ、第５図に示
すように、雌コネクタ14を下動させてヘッドベース41側
の雄コネクタ45に接続する。
次いでＹ軸モータ8aによりＹ軸移動台７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41aと下向きフック41bとを離脱させ、替えヘッド40a
の他の替えヘッドから離脱させ、これによりＹ軸可動台
７に上記替えヘッド40aが連結されることになる。
次に、上記替えヘッド40aによる加工が完了し、他の替
えヘッド、例えば替えヘッド40bと交換させる際には、
まず、前述と同様にして取付け台11を降下させた後、ヘ
ッド支持台30方向に移動させて取付け台11の中継Ｘ軸レ
ール12をヘッド支持台30の隙間33に嵌合させ、隣接する
ヘッドベース41同志の上向きフック41aと下向きフック4
1bとを係合させる。これによりローラ42がＸ軸レール31
a・32a上に乗ることになる。
次いで、押し込みシリンダ16を短縮作動させて雌コネク
タ14を雄コネクタ45から離脱させた後、加圧シリンダ15
を短縮作動させて加圧ロッド15aと受け口13とをヘッド
ベース41の係合突起43と係合凹部44から離脱させる。
次いで、再びモータ38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40bを選択する。この場合、
返還された替えヘッド40aは他の替えヘッドとともに、
ヘッド支持台30（前部支持台32）に支持されることにな
る。
次にヘッド20に替え工具60を連結する場合について説明
する。
まず、Ｙ軸モータ8aによりＹ軸移動台７を第１図および
第２図において、左端に移動させ、ヘッド20の工具連結
装置26部を可動工具台50の上方に位置させる。
次いでモータ51により回転板52を回転させて所定の替え
工具60を上記ヘッド20の直下に位置させた後、Ｚ軸モー
タ9aによりヘッド20を降下させ、スピンドル25のテーパ
孔25aおよびチャック27内に、替え工具60の係合部61、
つまりテーパ突起63およびプルスタッド64を嵌合させ
る。
次いでシリンダロッド28を上動させる。
さすれば、チャック27の爪27aがプルスタッド64を挾持
するとともに、これを上方に引き込み、替え工具60のテ
ーパ突起63がテーパ孔25aに圧着嵌合する。
次いでＹ軸モータ8aによりＹ軸移動台７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60の括
れ部62が工具ホルダ53から離脱し、これにより上記替え
工具60がヘッド20に連結されることになる。
また、上記替え工具60による加工が完了し、他の替え工
具60と交換する際には、ヘッド20を再び左方に移動さ
せ、括れ部62を工具ホルダ53に嵌合させた後、シリンダ
ロッド28を下動させてチャック27の爪27aをプルスタッ
ド64から離脱させる。
次いでヘッド20を上昇させて工具連結装置26を替え工具
60の係合部61から離脱させる。次いで、モータ51により
回転板52を回転させて次の替え工具（60）を上記ヘッド
20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（60）をヘッド20に取付ける。
そして、非加工物を加工する際には、NC制御装置によ
り、各昇降シリンダ10aおよび20a〜23aを介して替えヘ
ッド40およびヘッド20〜23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、Ｙ軸モータ8a、Ｚ軸モー
タ9aおよびＸ軸モータ４等を駆動制御することにより、
所定の加工を行なう。
（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、これらを適宜選択してクロス
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
動台を小型にしながら、多種類の加工を行なうことがで
きる効果を奏する。
【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図は第１図の要部右側面図、第４図はヘッド
連結装置部の断面側面図、第５図はそのコネクタ部の断
面側面図、第６図は第４図のVI−VI相当の断面図、第７
図は工具連結装置部の断面側面図である。 1:工作機、2:機台、3:テーブル、4:X軸モータ、5:コラ
ム、6:クロスコラム、7:Y軸移動台、8:Y軸シレー、8a:Y
軸モータ（台移動装置）、9:Z軸シレー、9a:Z軸モー
タ。 10:ヘッド連結装置、10a:昇降シリンダ、11:取付け台、
12:中継Ｘ軸レール、13:受け口、14:雌コネクタ、14a:
ソケット、14b:エア接続口、15:加圧シリンダ、15a:加
圧ロッド、16:押し込みシリンダ、17:リミットスイッチ
群。 20〜23:ヘッド、20a〜23a:昇降シリンダ、25:スピンド
ル、25a:テーパ孔、26:工具連結装置、27:チャック、27
a:爪、27b:カム、28:シリンダロッド。 30:ヘッド支持台、31:後部ヘッド支持台、32:前部ヘッ
ド支持台、33:隙間。35:ヘッド移動装置、36:ラック、3
7:駆動ベース、37a:フック、38:モータ、39:ピニオン。 40（40a〜40f）：替えヘッド、41:ヘッドベース、41a:
下向きフック、41b:上向きフック、42:ローラ、43:係合
突起、44:係合凹部、45:雄コネクタ、46:ドッグ、47:ヘ
ッド旋回シリンダ。 50:可動工具台、51:モータ（工具台移動装置）、52:回
転板、53:工具ホルダ。 60:替え工具、61:係合部、62:括れ部、63:テーパ突起、
64:プルスタッド。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｙ軸方向に延びるクロスコラム上にＹ軸移
    動台を移動可能に支持し、Ｙ軸移動台に替えヘッドを着
    脱するためのヘッド連結装置を設ける一方、クロスコラ
    ムの側方にＸ軸方向に延びるヘッド支持台を設け、ヘッ
    ド支持台に多数の替えヘッドをＸ軸方向に移動および着
    脱可能に支持すると共に、前記ヘッド連結装置をヘッド
    支持台に支持したヘッドの移動方向前方へ進出可能に構
    成してなる工作機のヘッド交換装置。
  2. 【請求項２】Ｙ軸方向に延びるクロスコラム上にＹ軸移
    動台を移動可能に支持し、クロスコラムのＹ軸方向の一
    側方にＸ軸方向に延びるヘッド支持台を設け、他側方に
    可動工具台とを設けるとともに、替えヘッドを着脱する
    ためのヘッド連結装置と替え工具を着脱可能に支持する
    工具連結装置を有するヘッドとを、Ｙ軸移動台のヘッド
    支持台側と可動工具台側とに並列に設け、ヘッド支持台
    に多数の替えヘッドを移動かつ着脱可能に設け、可動工
    具台に多数の替え工具を着脱可能に設け、前記ヘッド連
    結装置をヘッド支持台の替えヘッドの移動方向前方へ、
    かつ、Ｙ軸移動台を替え工具の移動方向前方へ進出可能
    に構成してなる工作機のヘッド交換装置。
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