(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の工具が設けられた多軸ヘッドを工作機械に対して着脱するための着脱機構を具備する工具ヘッド用交換装置であって、
前記着脱機構は、前記工作機械に対して接近又は離間する方向に前進又は後退する基盤と、
前記基盤を前進又は後退させるための進退機構と、
前記基盤の上方に配置され、前記工作機械に対して接近又は離間する方向に前進又は後退する支持盤と、
前記基盤又は前記支持盤の一方に設けられて斜面が形成されたカムと、
前記支持盤又は前記基盤の残余の一方に設けられて前記カムの前記斜面で摺動する摺動部材と、
を備え、
前記支持盤は、前記カムの前記斜面に沿って前記摺動部材が摺動することで上昇又は降下することを特徴とする工具ヘッド用交換装置。
【請求項２】
複数個の工具が設けられた多軸ヘッドを工作機械に対して着脱するための着脱機構を具備する工具ヘッド用交換装置であって、
前記着脱機構は、前記工作機械に対して接近又は離間する方向に前進又は後退する基盤と、
前記基盤を前進又は後退させるための進退機構と、
前記基盤の上方に配置され、前記工作機械に対して接近又は離間する方向に前進又は後退する支持盤と、
前記支持盤に設けられて斜面が形成されたカムと、
前記基盤に設けられて前記カムの前記斜面で摺動する摺動部材と、
を備え、
前記支持盤は、前記カムの前記斜面に沿って前記摺動部材が摺動することで上昇又は降下することを特徴とする工具ヘッド用交換装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の交換装置において、前記基盤に、前記支持盤が上昇又は降下するときに該支持盤を案内する昇降案内用部材が設けられることを特徴とする工具ヘッド用交換装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の交換装置において、前記支持盤が上昇したときに該支持盤を上昇位置に維持させるためのロック機構を有することを特徴とする工具ヘッド用交換装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の交換装置において、前記多軸ヘッドに第１係合部が設けられるとともに前記支持盤に第２係合部が設けられ、前記第１係合部に対して前記第２係合部が係合することで、前記多軸ヘッドが前記支持盤上で位置決め固定されることを特徴とする工具ヘッド用交換装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の交換装置において、前記摺動部材がローラであることを特徴とする工具ヘッド用交換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の交換装置において、前記支持盤は、前記基盤とともに前記多軸ヘッドに向かって前進するとき、ストッパの作用下に前記基盤よりも先に停止することを特徴とする工具ヘッド用交換装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の交換装置において、前記多軸ヘッドを搬送可能な搬送台車と、前記工作機械に設けられた交換テーブルとをさらに備え、
前記着脱機構は、前記搬送台車から前記交換テーブルに、又はその逆に移動することを特徴とする工具ヘッド用交換装置。
【請求項９】
請求項８記載の交換装置において、前記進退機構が、ラック・アンド・ピニオンと、ピニオンを回転動作させるための回転付勢手段とを含み、
前記ピニオン及び前記回転付勢手段が前記基盤に設けられるとともに、ラックが前記搬送台車及び前記交換テーブルの双方に設けられることを特徴とする工具ヘッド用交換装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の交換装置において、前記カムの前記斜面として、第１斜面と、前記第１斜面に比して傾斜角度が小さい第２斜面が形成され、前記摺動部材が前記第２斜面に位置したとき、前記多軸ヘッドが工作機械から離脱する位置となることを特徴とする工具ヘッド用交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の工具が設けられた多軸ヘッドを工作機械に対して着脱するための着脱機構を具備する工具ヘッド用交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される内燃機関のシリンダブロックやミッションケース等をはじめとする各種の構造部材は、例えば、複数個の工具を配設した多軸ヘッド（ギャングヘッドとも呼称される）を備える工作機械を用い、ワークに対する機械加工を施すことで作製される。
【０００３】
工作機械は、例えば、前記工具を駆動する動力機構を備えた装置本体に対して多軸ヘッドが着脱可能に装着されることで構成される。この場合、多軸ヘッドは、ワークの種類や加工部位等に応じて交換される。
【０００４】
この際には、着脱機構の作用下に多軸ヘッドが装置本体から脱着される。この種の着脱機構としては、本出願人が特許文献１において提案したものが例示される。すなわち、多軸ヘッドを着脱可能な装置本体と、その上方で交換用の複数の多軸ヘッドを貯留するストッカと、ストッカに貯留された多軸ヘッドを装置本体に対して着脱するための着脱機構とを一体的に配置した構成である。
【０００５】
また、特許文献２では、装置本体と一体的に多軸ヘッドのストッカを設けた構成が開示されるとともに、特許文献３では、ストッカに貯留した多軸ヘッドを装置本体に対して交換する交換装置を設けた構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実公昭６３−３１８５２号公報
【特許文献２】特開昭６３−２７２４１０号公報
【特許文献３】特開昭６３−２９５１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多軸ヘッドは、複数の工具を備えることから相当な重量物である。このため、多軸ヘッドの交換装置は、十分な強度・大きさを確保するべく、大がかりなものとなる傾向がある。このため、工作機械に新たに装着すべき多軸ヘッドを交換装置が保持したときには、多軸ヘッドを工作機械に近接させるための進退機構等の駆動源として、大きな駆動力を出力し得るものが選定される傾向にある。多軸ヘッドを保持した交換装置、すなわち、相当の重量物を変位させる必要があるからである。
【０００８】
大きな駆動力を出力し得る駆動源は、概して大型且つ大重両である。従って、上記したような場合、交換装置の大型化及び重量化を招く一因となる。
【０００９】
本発明は、上記した問題を解決するためになされたものであり、小型で簡素な構成でありながら、多軸ヘッドを搬送することが可能な工具ヘッド用交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明は、複数個の工具が設けられた多軸ヘッドを工作機械に対して着脱するための着脱機構を具備する工具ヘッド用交換装置であって、
前記着脱機構は、前記工作機械に対して接近又は離間する方向に前進又は後退する基盤と、
前記基盤を前進又は後退させるための進退機構と、
前記基盤の上方に配置され、前記工作機械に対して接近又は離間する方向に前進又は後退する支持盤と、
前記基盤又は前記支持盤の一方に設けられて斜面が形成されたカムと、
前記支持盤又は前記基盤の残余の一方に設けられて前記カムの前記斜面で摺動する摺動部材と、
を備え、
前記支持盤は、前記カムの前記斜面に沿って前記摺動部材が摺動することで上昇又は降下することを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、カムの斜面に沿って摺動部材を摺動させるという簡素な構成を採用することにより、この摺動の際に支持盤を上昇又は降下させるとともに工作機械に対して多軸ヘッドを取り外したり、又は取り付けたりすること、換言すれば、交換を行うことが可能となる。すなわち、工具ヘッド用交換装置の十分な簡素化を図ることができるので、該工具ヘッド用交換装置の小型化及び軽量化を図ることもできる。
【００１２】
また、進退機構の作用下に基盤が前進又は後退することに追従して支持盤が前進又は後退するので、多軸ヘッドを搬送することも容易である。
【００１３】
ここで、多軸ヘッドの前面（加工を行う側の面）側には、スピンドル、該スピンドルに連結された工具、スピンドルを回転動作させるためのギアトレイン等が設けられる。従って、前面と背面とでは、前面の方が重量が大きい。このため、場合によっては、工作機械に支持された多軸ヘッドが前傾姿勢となることがある。このような場合には、カムを支持盤に設けるとともに、摺動部材を基盤に設けることが好ましい。すなわち、本発明は、複数個の工具が設けられた多軸ヘッドを工作機械に対して着脱するための着脱機構を具備する工具ヘッド用交換装置であって、
前記着脱機構は、前記工作機械に対して接近又は離間する方向に前進又は後退する基盤と、
前記基盤を前進又は後退させるための進退機構と、
前記基盤の上方に配置され、前記工作機械に対して接近又は離間する方向に前進又は後退する支持盤と、
前記支持盤に設けられて斜面が形成されたカムと、
前記基盤に設けられて前記カムの前記斜面で摺動する摺動部材と、
を備え、
前記支持盤は、前記カムの前記斜面に沿って前記摺動部材が摺動することで上昇又は降下することを特徴とする。
【００１４】
この場合、カムが斜面に沿って上昇する際、先ず、多軸ヘッドの前傾姿勢が解消されて水平姿勢となる。その後、カムがさらに斜面に沿って上昇すると、多軸ヘッドが、工作機械から離脱する位置となる。
【００１５】
多軸ヘッドが前傾姿勢のままでは、多軸ヘッドが工作機械から離脱し得ないことがあるが、上記の構成によれば、多軸ヘッドを前傾姿勢から水平姿勢へと姿勢変化させることができるため、その後の多軸ヘッドの工作機械からの離脱が容易となる。
【００１６】
基盤には、上記したようにして支持盤が上昇又は降下するとき、該支持盤を案内する昇降案内用部材を設けることが好ましい。これにより、支持盤が位置ズレを起こしながら上昇又は下降することを回避することができる。
【００１７】
また、支持盤が上昇したときに該支持盤を上昇位置に維持させるためのロック機構を設けることが好ましい。このロック機構の作用下に支持盤が上昇した状態で位置決めされるので、例えば、上昇した支持盤で多軸ヘッドを工作機械から取り外した直後に支持盤が降下して多軸ヘッドが工作機械に再取り付けされてしまうことが回避される。
【００１８】
いずれにおいても、多軸ヘッドに第１係合部を設けるとともに支持盤に第２係合部を設けることが好ましい。この場合、第１係合部に対して第２係合部が係合すると、多軸ヘッドが支持盤上で位置決め固定される。このため、多軸ヘッドが支持盤から脱落することを防止することができるので、多軸ヘッドを搬送することが容易となる。
【００１９】
なお、カムに対して摺動する摺動部材は、第２のカムであってもよいが、極めて容易に摺動することから、ローラが一層好適である。
【００２０】
そして、支持盤を、基盤とともに多軸ヘッドに向かって前進するとき、ストッパの作用下に基盤よりも先に停止させるようにするとよい。
【００２１】
例えば、基盤に、工作機械から離間する方向となるにつれて上昇する斜面が形成されるとともに、支持盤に摺動部材が設けられているとき、支持盤が停止する一方で基盤が工作機械側に向かって進行すると、前記摺動部材がカムの斜面を上昇する。これに伴って、支持盤が上昇する。すなわち、この場合、支持盤は、該支持盤が停止しているときに上昇される。
【００２２】
工具ヘッド用交換装置には、さらに、多軸ヘッドを搬送可能な搬送台車と、工作機械に設けられた交換テーブルとを含めるようにしてもよい。この場合、着脱機構を、前記進退機構の作用下に搬送台車から交換テーブルに、又はその逆に移動させるようにすればよい。
【００２３】
進退機構は、ラック・アンド・ピニオンと、ピニオンを回転動作させるための回転付勢手段とを含むものとして構成することができる。この場合、ピニオン及び回転付勢手段を前記基盤に設け、且つラックを前記搬送台車及び前記交換テーブルの双方に設けることにより、着脱機構が搬送台車から交換テーブルに、又はその逆に移動することが容易となる。
【００２４】
カムの斜面は、互いに傾斜角度が相違する第１斜面及び第２斜面からなることが好ましい。この場合には、第２斜面の傾斜角度を、第１斜面に比して小さく設定すればよい。
【００２５】
斜面の傾斜角度が大きい場合、多軸ヘッドを上昇させるためには単位時間当たりに大きな仕事量が必要となる。逆に、傾斜角度が小さい場合、多軸ヘッドを上昇させる単位時間当たりの仕事量が小さくなりはするものの、多軸ヘッドを、工作機械からの離脱位置に到達するまで上昇させるために、摺動部材の移動距離を大きくしなければならない。この分、長時間を要することになる。
【００２６】
これに対し、上記のように第１斜面と第２斜面を設けた場合、傾斜角度が大きな第１斜面に沿って摺動部材を摺動させることで、摺動部材の移動距離を大きくすることなく、すなわち、より短時間で支持盤をある程度まで上昇させることができる。その後、傾斜角度が小さな第２斜面に沿って摺動部材を摺動させることにより、多軸ヘッドが工作機械から離脱する位置となるに至るまでに要するエネルギを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明においては、基盤又は支持盤の一方に斜面が形成されたカムを設けるとともに、前記支持盤又は前記基盤の残余の一方に、前記斜面で摺動する摺動部材を設けて着脱機構を構成するようにしている。この着脱機構によれば、カムの斜面に沿って摺動部材を摺動させることで支持盤が上昇又は降下し、この際に、多軸ヘッドを工作機械から取り外して前記支持盤に保持したり、又は前記支持盤に保持されていた多軸ヘッドを工作機械に取り付けたりすることができる。
【００２８】
すなわち、上記したように簡素な構成でありながら、多軸ヘッドの交換作業を実施することが可能となる。このため、工具ヘッド用交換装置の十分な簡素化、ひいては小型化及び軽量化を図ることができる。
【００２９】
また、進退機構の作用下に基盤が前進又は後退することに追従して支持盤が前進又は後退するので、多軸ヘッドを容易に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】工作機械と、本発明の実施の形態に係る工具ヘッド用交換装置とを併せて示した模式的斜視構成図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】前記工具ヘッド用交換装置の要部概略縦断面側面図である。
【図４】着脱機構の一部切欠断面斜視図である。
【図５】前記工具ヘッド用交換装置の要部概略平面一部断面図である。
【図６】図５に示すガイドストッパとガイドピンとを拡大して示す要部拡大一部断面図である。
【図７】ガイドストッパがガイドピンに当接して停止した場合を拡大して示す要部拡大一部断面図である。
【図８】図３から支持盤が上昇した状態を示す要部概略縦断面側面図である。
【図９】第１ブラケット及び第２ブラケットが昇降案内用部材である昇降案内用ポストに案内されながら上昇する状態を模式的に示す要部概略縦断面側面図である。
【図１０】図８から支持盤が一層上昇し、多軸ヘッドが懸吊レールから取り外された状態を示す要部概略縦断面側面図である。
【図１１】第２の実施形態に係る工具ヘッド用交換装置の要部概略縦断面側面図である。
【図１２】図１１から支持盤が上昇した状態を示す要部概略縦断面側面図である。
【図１３】図１２から支持盤が一層上昇し、多軸ヘッドが懸吊レールから取り外された状態を示す要部概略縦断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る工具ヘッド用交換装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図１は、工作機械１０と、本実施の形態に係る工具ヘッド用交換装置（以下、単に交換装置とも表記する）１２とを併せて示した模式的斜視構成図である。ここで、交換装置１２は、工作機械１０に着脱自在に装着される多軸ヘッド１４を交換するためのものである。
【００３３】
先ず、工作機械１０につき説明する。
【００３４】
工作機械１０は、ワークＷが搬送される搬送ライン１６の近傍に配設され、前記ワークＷに対して所定の機械加工を施すための多軸ヘッド１４を複数個（本実施の形態では６個）具備する。各多軸ヘッド１４には、複数個の工具１８が図示しない回転駆動源の作用下に回転動作可能に設けられる。通常、工具１８としてはドリルやリーマ、タップ等が選定され、この場合、ワークＷに対しては穿孔加工が施される。また、ワークＷとしては、例えば、内燃機関を構成するシリンダブロックやシリンダヘッド、又はミッションを収容するミッションケース等が挙げられる。
【００３５】
工作機械１０は、インデックスモータ２０を中心として放射状に延在する複数本（本実施の形態では６本）のアーム２２を有し、前記多軸ヘッド１４の各々は、各アーム２２の先端に支持される。後述するように、アーム２２は、インデックスモータ２０の作用下に、該インデックスモータ２０を中心として所定の角度で旋回する。
【００３６】
要部拡大図である図２に示すように、工作機械１０には、アーム２２の下方で上下２段に設置されて多軸ヘッド１４を懸吊する円環状の懸吊レール２４ａ、２４ｂが設けられる。一方、多軸ヘッド１４の背面には、懸吊レール２４ａ、２４ｂのそれぞれに係合するフック部２６ａ、２６ｂが設けられる。
【００３７】
なお、図３に示すように、フック部２６ａには一対の摺動ローラ２８ａ、２８ｂが設けられる。同様に、フック部２６ｂには一対の摺動ローラ３０ａ、３０ｂが設けられる。従って、多軸ヘッド１４は、上下左右の合計４箇所に設けられたフック部２６ａ、２６ｂ、及び摺動ローラ２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂを介して、懸吊レール２４ａ、２４ｂに対し、摺動可能に係合される。この状態においては、多軸ヘッド１４の上面中央に設置された直方体状の被係止片３２が、アーム２２の先端に設けられた一対の係止部材３４ａ、３４ｂ間に係止される（図２参照）。ここで、図２においては、図１に示されるヘッドカバー３５を省略している。
【００３８】
被係止片３２と係止部材３４ａ、３４ｂとの間には若干の遊びがあり、このため、多軸ヘッド１４を、この遊びの範囲で懸吊レール２４ａ、２４ｂに沿って摺動させることが可能である。
【００３９】
前記インデックスモータ２０は、アーム２２、ひいては各多軸ヘッド１４を懸吊レール２４ａ、２４ｂに沿って旋回させ、これにより所定位相に割り出すインデックス機構を構成する。
【００４０】
すなわち、インデックスモータ２０が付勢されると、その回転駆動力によってアーム２２が所定の角度（例えば、６０°ごと）で間欠的に旋回する。上記したように、多軸ヘッド１４に設置された被係止片３２がアーム２２に設けられた係止部材３４ａ、３４ｂに挟まれているため、アーム２２が旋回することに追従して多軸ヘッド１４が懸吊レール２４ａ、２４ｂに沿って旋回する。これにより、図１に示すように、複数個の多軸ヘッド１４中の所望の１個を、ワークＷに臨む加工位置（加工位相）に割り出すことができる。同時に、該多軸ヘッド１４と１８０°離間した別の多軸ヘッド１４が、交換位置（交換位相）に割り出される。
【００４１】
このように構成される工作機械１０は、基本的には公知のものであるが、本実施の形態においては、図３に示すように、多軸ヘッド１４の下端部から突出して鉛直下方に延在する４個の係合突起部３６（第１係合部）と、該係合突起部３６に比して一層長尺な２個のガイドピン３８とが設けられる。これら係合突起部３６及びガイドピン３８は、双方とも略円柱形状をなす。
【００４２】
次に、交換装置１２につき説明する。この場合、交換装置１２は、図１及び図２に示すように、工作機械１０に設けられた交換テーブル４０と、多軸ヘッド１４を搬送可能な搬送台車４２とを備える。
【００４３】
図示しない支持フレームに支持された交換テーブル４０は、前記交換位相に配置される。この交換テーブル４０には、摺動溝４３がそれぞれ形成された第１案内レール４４ａ、４４ｂと、第１ラック４６とが設けられる。なお、第１ラック４６は、第１案内レール４４ａの上端面に接合されている。
【００４４】
搬送台車４２は、図示しないストッカと交換テーブル４０との間を往復するとともに、この際、ストッカと交換テーブル４０との間で多軸ヘッド１４を受け渡しする。すなわち、ストッカには、予備の多軸ヘッド１４が複数個保管されている。ワークＷに対して機械加工を施すに際し、工作機械１０に予め装着された多軸ヘッド１４ではなく、ストッカに保管された予備の多軸ヘッド１４が必要であるときには、搬送台車４２によって予備の多軸ヘッド１４が交換テーブル４０まで搬送される。
【００４５】
ここで、搬送台車４２は、無人搬送車（自動搬送車）である図示しないＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｇｕｉｄｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）に連結・牽引される。ＡＧＶに対しては、図示しない制御回路から制御信号が送信される。この制御信号を受けたＡＧＶが所定の経路を自動走行することに追従して、搬送台車４２がストッカから交換テーブル４０に向かって、又はその逆方向に走行する。ＡＧＶは、搬送台車４２と一体的に構成するようにしてもよい。
【００４６】
この搬送台車４２は、移動用ローラ４８（図１参照）が設けられた４本の脚部５０と、該脚部５０によって支持された天板５２とを有する。この中の天板５２には、多軸ヘッド１４を工作機械１０に対して着脱するための着脱機構５４が設けられる。
【００４７】
図２に詳細を示すように、天板５２には、第２案内レール５６ａ、５６ｂが設けられる。これら第２案内レール５６ａ、５６ｂ同士の幅は、第１案内レール４４ａ、４４ｂ同士の幅に合致する。また、第２案内レール５６ａの上端面には、第２ラック５８が接合される。第２ラック５８のピッチは、第１ラック４６のピッチに合致する。
【００４８】
着脱機構５４は、上端面の幅方向両端部に側方スライダ６０が設けられた基盤６２を有する。側方スライダ６０は、前記第２案内レール５６ａ、５６ｂに形成された摺動溝６４に対して摺動可能に係合されており、このため、基盤６２は、第２案内レール５６ａ、５６ｂに案内されながら移動することが可能である。
【００４９】
着脱機構５４の一部切欠断面斜視図である図４に示すように、基盤６２の上端面には、略円柱形状をなす昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂ（昇降案内用部材）が立設される。昇降案内用ポスト６６ａには第１ブラケット６８が昇降可能に冠着され、昇降案内用ポスト６６ｂには第２ブラケット７０が昇降可能に冠着される。すなわち、第１ブラケット６８、第２ブラケット７０において、昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂを臨む下端面には、鉛直上方に向かって陥没した係合用凹部７２がそれぞれ形成されており、昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂの先端部は、それぞれ、係合用凹部７２に摺動可能に係合されている。
【００５０】
係合用凹部７２は、第１ブラケット６８、第２ブラケット７０の軸線方向に沿って延在する溝として形成することが好適であるが、昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂを摺動可能に挿入することが可能な有底穴であってもよい。
【００５１】
後述する支持盤７４が最下方に位置するときには、昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂの先端底面は、係合用凹部７２の天井面に当接していてもよいが、若干離間していてもよい。なお、係合用凹部７２の深さ（開口から天井面までの距離）は、支持盤７４が最上方に位置するときに昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂの先端部が係合用凹部７２から離脱しないように設定される。
【００５２】
基盤６２の略中央部には、工作機械１０を臨む側に第１斜面７６及び第２斜面７７が形成されたカム７８が設けられる。なお、第１斜面７６及び第２斜面７７はともに、工作機械１０に近接する側から離間する側となるに従って上昇するように形成されている。以下、工作機械１０に近接する側を「前方」、離間する側を「後方」と指称する。
【００５３】
また、第１斜面７６の傾斜角度は、第２斜面７７に比して大きく設定されている。すなわち、カム７８の斜面は、前方側で大きく傾斜する第１斜面７６と、後方側で小さく傾斜する第２斜面７７とを含む。
【００５４】
カム７８の後方には、進退用モータ８０（図２参照）と、該進退用モータ８０の回転軸及びギアトレイン（いずれも図示せず）の作用下に回転動作するピニオン８２とが、ハウジング８４に収容された状態で配設される。すなわち、進退用モータ８０は、ピニオン８２を回転動作させるための回転付勢手段である。
【００５５】
進退用モータ８０は、前記制御回路に対し、無線通信を介して信号の授受が可能である。又は、図示しない信号線を介して進退用モータ８０を前記制御回路に電気的に接続するようにしてもよい。
【００５６】
ピニオン８２の一部はハウジング８４から露呈し、第２ラック５８に噛合している。以上の進退用モータ８０、ギアトレイン、ピニオン８２、第２ラック５８及び第１ラック４６により、基盤６２を前方又は後方に移動させるための進退機構が構成される。なお、第１ラック４６及び第２ラック５８と、ピニオン８２とがラック・アンド・ピニオンを構成することはいうまでもない。
【００５７】
基盤６２の上端面には、さらに、図示しないシリンダが設置される。このシリンダのロッド８６（図３参照）は、カム７８の第２斜面７７の幅方向に沿って伸縮する。後述するように、このロッド８６は、支持盤７４を上昇位置に維持するロック機構として機能する。
【００５８】
基盤６２の上方には、支持盤７４が配置される。この支持盤７４の前方端面には、図４及び図５に示すように、２個のガイドストッパ８８ａ、８８ｂが設けられる。
【００５９】
図５から諒解されるように、ガイドストッパ８８ａ、８８ｂの各々には、前方から後方に向かって陥没するようにＶ字溝８９が形成されている。換言すれば、Ｖ字溝８９は、前方に向かうにつれて幅方向寸法が大きくなるように拡開している。Ｖ字溝８９の幅方向寸法Ｗ１は、開口で最大であり、且つ前記ガイドピン３８の直径Ｄ１に比して大きく設定されている。
【００６０】
図３〜図５に示すように、支持盤７４の前方端部には、４個の係合孔９０（第２係合部）が厚み方向に沿って貫通形成されている。これら係合孔９０は、前記係合突起部３６を挿入するためのものであり、その直径は、係合突起部３６（図３参照）の直径に比して若干大径である。
【００６１】
支持盤７４の後端部には、該後端部を始点として略中央に至るまで切欠９２が形成されており（図４参照）、この切欠９２の終点には、ローラ用連結プレート９４を介して昇降用ローラ９６（摺動部材）が設けられる。支持盤７４の略鉛直下方に指向して突出した昇降用ローラ９６は、前記カム７８の第１斜面７６（又は第２斜面７７）に対向する。この昇降用ローラ９６が基盤６２の上端面、又はカム７８に当接することにより、支持盤７４が基盤６２に支持される。
【００６２】
支持盤７４の幅方向両端部には、下端面に第３案内レール９８ａ、９８ｂが敷設されるとともに、上端面に第４案内レール１００ａ、１００ｂが敷設される。第３案内レール９８ａ、９８ｂには、鉛直上方に向かうに従って陥没した逆凹溝１０２がそれぞれ形成され、一方、第４案内レール１００ａ、１００ｂには、鉛直下方に向かうに従って陥没した凹溝１０４が形成される。
【００６３】
第３案内レール９８ａ、９８ｂの逆凹溝１０２には、２個の下方スライダ１０６の上向凸部１０８が摺動可能に係合する。また、第４案内レール１００ａ、１００ｂの凹溝１０４には、２個の上方スライダ１１０の下向凸部１１２が摺動可能に係合する。すなわち、第３案内レール９８ａ、９８ｂ及び第４案内レール１００ａ、１００ｂは、下方スライダ１０６及び上方スライダ１１０によって挟持されている。
【００６４】
ここで、下方スライダ１０６及び上方スライダ１１０は、双方とも前記第１ブラケット６８、前記第２ブラケット７０に連結されている。このことから諒解されるように、支持盤７４は、下方スライダ１０６及び上方スライダ１１０が連結された第１ブラケット６８、第２ブラケット７０が昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂに冠着されることによって、基盤６２に支持されている。
【００６５】
第１ブラケット６８及び第２ブラケット７０が昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂに沿って上昇又は降下すると、これに追従して下方スライダ１０６及び上方スライダ１１０も上昇又は下降し、さらに、下方スライダ１０６及び上方スライダ１１０によって第３案内レール９８ａ、９８ｂ及び第４案内レール１００ａ、１００ｂが挟持された支持盤７４が上昇又は下降する。
【００６６】
本実施の形態に係る交換装置１２は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき説明する。
【００６７】
工作機械１０に装着された６台の多軸ヘッド１４のうち、所定の多軸ヘッド１４を交換する（取り外す）必要が生じると、先ず、前記制御回路からの信号、又は管理者による入力操作等に基づき、ＡＧＶの制御部に制御信号が発信される。この制御信号を受けたＡＧＶは、多軸ヘッド１４を保持していない搬送台車４２を走行させ、交換テーブル４０の先端に到達させる。これにより、搬送台車４２の天板５２と、交換テーブル４０とが互いに当接して対向する。この際、図５に示すように、支持盤７４に設けられたガイドストッパ８８ａ、８８ｂがガイドピン３８、３８に対向する位置となる。
【００６８】
制御回路は、この間、インデックス機構を構成するインデックスモータ２０を付勢することにより、アーム２２を間欠的に旋回させる。この旋回に追従し、多軸ヘッド１４が懸吊レール２４ａ、２４ｂに沿って旋回する。図２に示すように、多軸ヘッド１４に設置された被係止片３２が、アーム２２に設けられた係止部材３４ａ、３４ｂに挟まれているからである。
【００６９】
この旋回の結果、交換すべき多軸ヘッド１４が交換位置（交換位相）に割り出される。このことを認識した制御回路は、インデックスモータ２０を滅勢することでアーム２２を停止させる。
【００７０】
次に、ＡＧＶが、搬送台車４２が交換テーブル４０に到着したことを通知する信号を制御回路に送信する。この信号を受けた制御回路は、交換対象となる多軸ヘッド１４が交換位相に割り出されていることを確認した上で、進退用モータ８０を付勢する。これにより、前記ギアトレインを介してピニオン８２が回転動作する。
【００７１】
ピニオン８２が第２ラック５８に噛合しているため、ピニオン８２が設けられた基盤６２が工作機械１０へ向かって前進動作を開始する。この際、側方スライダ６０が第２案内レール５６ａ、５６ｂの摺動溝６４に沿って摺動することにより、基盤６２が第２案内レール５６ａ、５６ｂに案内される。
【００７２】
進退用モータ８０の駆動作用下に基盤６２がさらに前進動作すると、基盤６２及び支持盤７４が搬送台車４２の天板５２から交換テーブル４０に移る。基盤６２が一層前進動作すると、ピニオン８２が第２ラック５８から離脱するとともに第１ラック４６に噛合する。以降、ピニオン８２が第１ラック４６に沿って前進することに伴い、基盤６２が継続して工作機械１０側に前進する。
【００７３】
基盤６２がさらに前進すると、側方スライダ６０は、第２案内レール５６ａ、５６ｂの摺動溝６４から離脱して第１案内レール４４ａ、４４ｂの摺動溝４３に係合する。従って、基盤６２は、これ以降、第１案内レール４４ａ、４４ｂに案内される。
【００７４】
支持盤７４は、基盤６２と同期して工作機械１０側に前進する。下方スライダ１０６及び上方スライダ１１０が連結された第１ブラケット６８、第２ブラケット７０が、基盤６２の上端面に立設された昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂに冠着されているからである。支持盤７４は、図３に示すように、多軸ヘッド１４の下方側に位置するまで前進する。
【００７５】
このように、交換装置１２の着脱機構５４は、ラック・アンド・ピニオンによって搬送台車４２及び交換テーブル４０を移動する、いわゆる自走式のものとして構成されている。
【００７６】
交換装置１２においては、支持盤７４のガイドストッパ８８ａ、８８ｂが最前方に位置する（図５参照）。このため、支持盤７４が多軸ヘッド１４の下方側の所定位置まで前進すると、ガイドストッパ８８ａ、８８ｂがガイドピン３８に当接する。
【００７７】
ここで、例えば、多軸ヘッド１４の交換位相への割り出しが正確に行われていない場合、図６に仮想線で示すように、ガイドストッパ８８ａ、８８ｂに形成されたＶ字溝８９に対し、ガイドピン３８が相対的に位置ズレを起こす。従って、Ｖ字溝８９の幅方向寸法Ｗ１をガイドピン３８の直径Ｄ１と同等に設定した場合、図７に示すように、ガイドピン３８がガイドストッパ８８ａ、８８ｂの先端に当接してＶ字溝８９に進入しない懸念がある。
【００７８】
これに対し、本実施の形態では、Ｖ字溝８９の幅方向寸法Ｗ１をガイドピン３８の直径Ｄ１に比して大きく設定するようにしている。従って、図６に示すようにガイドピン３８が位置ズレを起こした場合であっても、ガイドピン３８がＶ字溝８９に進入し、該Ｖ字溝８９の側壁に沿って案内されて該Ｖ字溝８９の後方端である底に到達する。
【００７９】
このようにしてガイドピン３８がＶ字溝８９に進入し、且つ該Ｖ字溝８９の底に到達する最中に、多軸ヘッド１４が懸吊レール２４ａ、２４ｂに沿って若干摺動する。その結果、多軸ヘッド１４の姿勢が矯正される。すなわち、本実施の形態によれば、多軸ヘッド１４にガイドピン３８を設けるとともに、該ガイドピン３８の直径Ｄ１よりも大きく開口したＶ字溝８９が形成されたガイドストッパ８８ａ、８８ｂを支持盤７４に設けるようにしているので、多軸ヘッド１４を、支持盤７４に対して正確に位置合わせすることができる。
【００８０】
以上のようにしてガイドストッパ８８ａ、８８ｂがガイドピン３８、３８に当接すると、支持盤７４が堰止された状態となる。このため、該支持盤７４が停止する。
【００８１】
その一方で、進退用モータ８０が継続して付勢されることにより、基盤６２が前進動作を続行する。なお、この際には、下方スライダ１０６及び上方スライダ１１０が第３案内レール９８ａ、９８ｂの逆凹溝１０２、第４案内レール１００ａ、１００ｂの凹溝１０４を摺動する。このため、基盤６２は、支持盤７４が停止しているにも関わらず前進可能である。
【００８２】
同時に、図８に示すように、支持盤７４に設けられた昇降用ローラ９６がカム７８の第１斜面７６に沿って摺動するとともに、第１斜面７６に案内されながら上昇する。その結果、支持盤７４が基盤６２から離間するように上昇する。第１斜面７６の傾斜角度が大きいため、この時点では、昇降用ローラ９６の移動距離を小さくしつつ、すなわち、比較的短時間で、支持盤７４をある程度まで上昇させることができる。
【００８３】
なお、この際には、図９に示すように、第１ブラケット６８及び第２ブラケット７０が昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂに案内されながら上昇する。このため、支持盤７４の上昇が妨げられることはない。
【００８４】
昇降用ローラ９６がさらに摺動すると、図１０に示すように、昇降用ローラ９６が第１斜面７６から第２斜面７７に移る。第２斜面７７の傾斜角度が小さいので、昇降用ローラ９６が第２斜面７７に沿って摺動するときには、第１斜面７６を摺動しているときに比して昇降用ローラ９６の移動距離が大きくなりはするものの、多軸ヘッド１４を上昇させるために必要な力が低減する。従って、基盤６２を前方又は後方に移動させるための進退機構、換言すれば、動力源である進退用モータ８０として、発生する力が比較的小さい小型であるもの、このために消費電力が小さなものを採用することができる。これにより、省エネルギ化を図ることができる。
【００８５】
また、図８〜図１０に示す一連の動作は、以下のように要約することができる。
【００８６】
基盤６２を前方又は後方に移動させるための進退機構（動力源）である進退用モータ８０が、例えば、発生する力が比較的小さい小型で消費電力が小さなものであっても、支持盤７４が多軸ヘッド１４に比して著しく軽量であるため、短時間で支持盤７４をある程度まで上昇させることができる。
【００８７】
一方、図１０に示す時点では、支持盤７４と多軸ヘッド１４の重量が合わさるためにかなりの重量物となる。しかしながら、進退用モータ８０が上記のように発生する力が比較的小さい小型で消費電力が小さなものであっても、第１斜面７６に比して第２斜面７７の傾斜角度が小さいため、多軸ヘッド１４を上昇させるために要する力が小さくなる。従って、進退用モータ８０が上記したような発生する力が比較的小さい小型で消費電力が小さなものであっても、小電力で多軸ヘッド１４を上昇させることが可能である。
【００８８】
以上のような理由から、消費電力の小さな進退用モータ８０で多軸ヘッド１４が工作機械１０から離脱する位置となるに至るまでに要する時間を短縮し得るとともに、そのエネルギを低減することができる。
【００８９】
昇降用ローラ９６が第２斜面７７の頂部に到達する途中、換言すれば、基盤６２が前進することに伴って支持盤７４が上昇する途中で、係合突起部３６が係合孔９０に係合する。これにより、多軸ヘッド１４が支持盤７４に保持される。上記したように、多軸ヘッド１４と支持盤７４とが互いに対して正確に位置合わせされているため、係合孔９０と係合突起部３６との位置が合致している。従って、多軸ヘッド１４を確実に支持盤７４で保持することができる。
【００９０】
基盤６２がさらに前進することに伴って支持盤７４が一層上昇し、昇降用ローラ９６がさらに摺動して第２斜面７７の頂部に到達すると、図１０に示すように、これに追従して、支持盤７４に保持された多軸ヘッド１４も上昇する。その結果、フック部２６ａ、２６ｂ（摺動ローラ２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂ）が懸吊レール２４ａ、２４ｂから離脱する。換言すれば、多軸ヘッド１４が懸吊レール２４ａ、２４ｂから取り外される。
【００９１】
この際には、ロック機構が動作する。すなわち、前記シリンダのロッド８６が伸張し、昇降用ローラ９６と、カム７８の第２斜面７７との間に介在する。このロッド８６が楔（ストッパ）として機能することにより、昇降用ローラ９６が位置決めされる。すなわち、昇降用ローラ９６が第２斜面７７に沿って降下すること、ひいては多軸ヘッド１４を保持した支持盤７４が降下して多軸ヘッド１４が懸吊レール２４ａ、２４ｂに再懸吊されることを防止することができる。
【００９２】
次に、制御回路は、進退用モータ８０を再付勢し且つその回転軸が逆向きに回転するように制御信号を発信する。これにより、ピニオン８２が逆向きに回転し、交換テーブル４０の第１ラック４６に沿って相対的に後退する。その結果、基盤６２が搬送台車４２に向かって後退する。この際、支持盤７４の昇降用ローラ９６がロッド８６によって押圧されるため、支持盤７４は、多軸ヘッド１４を保持し且つ上昇した位置にある状態で、基盤６２と同期して後退する。
【００９３】
なお、一時停止用の位置センサ（図示せず）を設け、該位置センサによって着脱機構５４が所定の位置に後退したことが検出されたとき、該着脱機構５４を一時停止させるようにしてもよい。この一時停止の最中に、前記シリンダのロッド８６を収縮させるとともに昇降用ローラ９６を第２斜面７７に沿って降下させ、支持盤７４を降下させ、この状態で、着脱機構５４の後退を再開すればよい。
【００９４】
交換装置１２は、ピニオン８２が第１ラック４６から第２ラック５８に移ることにより、交換テーブル４０から搬送台車４２に移る。その後、ピニオン８２が第２ラック５８の所定の位置まで後退したとき、制御回路は、進退用モータ８０を滅勢させる制御信号を発信する。これにより、交換装置１２が停止する。このようにして工作機械１０から取り外された多軸ヘッド１４は、必要に応じ、ストッカに搬送されて保管される。勿論、この際には、制御回路の制御作用下にＡＧＶが駆動されるとともに、搬送台車４２が交換テーブル４０からストッカまで移動する。
【００９５】
工作機械１０に取り付けるべき新たな多軸ヘッド１４は、支持盤７４に保持された状態で、搬送台車４２によってストッカから交換テーブル４０まで搬送される。なお、支持盤７４は、上記に準拠して既に上昇している。
【００９６】
搬送台車４２が交換テーブル４０に対して近接し且つ対向すると、上記と同様に、制御回路の制御作用下に進退用モータ８０が付勢される。これにより第２ラック５８に噛合したピニオン８２が回転動作を開始することに追従して、基盤６２及び支持盤７４が工作機械１０側に向かって前進する。
【００９７】
そして、図示しない位置センサによって基盤６２が所定の位置に到達したことが検出されると、前記シリンダが付勢され、ロッド８６が収縮する。これにより昇降用ローラ９６がロッド８６から解放され、カム７８の第２斜面７７及び第１斜面７６に沿って降下する。その結果、支持盤７４が基盤６２に接近するように降下する。この際には、第１ブラケット６８及び第２ブラケット７０が昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂに案内されながら降下するとともに、下方スライダ１０６及び上方スライダ１１０が第３案内レール９８ａ、９８ｂの逆凹溝１０２、第４案内レール１００ａ、１００ｂの凹溝１０４を摺動する（図２、図４及び図９参照）。このため、支持盤７４は、基盤６２が停止しているにも関わらず前進可能である。
【００９８】
支持盤７４が前進すると、ガイドストッパ８８ａ、８８ｂのＶ字溝８９にガイドピン３８が進入する。上記と同様に、ガイドピン３８がＶ字溝８９の底に到達することにより多軸ヘッド１４の姿勢が矯正され、その結果、多軸ヘッド１４が工作機械１０に対して正確に位置合わせされる。また、ガイドストッパ８８ａ、８８ｂがガイドピン３８、３８に当接するので、該支持盤７４のそれ以上の前進が阻止される。
【００９９】
また、支持盤７４が降下しているので、該支持盤７４に保持された多軸ヘッド１４も降下する。その結果、フック部２６ａ、２６ｂ（摺動ローラ２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂ）が懸吊レール２４ａ、２４ｂに装着され、多軸ヘッド１４が懸吊レール２４ａ、２４ｂに懸吊される。さらに、多軸ヘッド１４の上面中央に設置された被係止片３２が、アーム２２の先端に設けられた係止部材３４ａ、３４ｂ間に係止される（図２参照）。
【０１００】
支持盤７４がさらに降下することに伴って、係合突起部３６が係合孔９０から離脱する（図８参照）。これにより、多軸ヘッド１４が支持盤７４から解放される。以上により、多軸ヘッド１４の交換が終了する。多軸ヘッド１４が工作機械１０に移されたため、交換装置１２は、いわゆる空状態である。
【０１０１】
次に、制御回路は、進退用モータ８０（図２参照）を再付勢し且つその回転軸が逆向きに回転するように制御信号を発信する。これにより、ピニオン８２が逆向きに回転し、交換テーブル４０の第１ラック４６に沿って相対的に後退する。その結果、基盤６２が搬送台車４２に向かって後退する。下方スライダ１０６及び上方スライダ１１０が連結された第１ブラケット６８、第２ブラケット７０が、基盤６２の上端面に立設された昇降案内用ポスト６６ａ、６６ｂに冠着されているので、この際、支持盤７４が基盤６２に同期して後退する。
【０１０２】
交換装置１２は、第１ラック４６から、搬送台車４２の第２ラック５８に移る。その後、ピニオン８２が第２ラック５８の所定の位置まで後退したとき、制御回路は、進退用モータ８０を滅勢させる制御信号を発信する。これにより、交換装置１２が停止する。
【０１０３】
以上の交換作業を行う間、交換位相と反対側の加工位相に設定された多軸ヘッド１４では、ワークＷに対する加工が継続して行われる（図１参照）。すなわち、前記制御回路は、インデックス機構を回転制御して交換対象となる多軸ヘッド１４を交換位相に割り出すとともに、加工を行うための多軸ヘッド１４を加工位相に割り出す。換言すれば、加工に供する必要のある多軸ヘッド１４と反対位相にある多軸ヘッド１４を優先的に交換対象として選択する。これにより、交換作業中であってもワークＷへの加工を継続することができるので、ワークＷに対する加工効率、ひいてはシリンダブロックやシリンダヘッド、ミッションケース等の加工製品の生産効率が大幅に向上する。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態では、懸吊レール２４ａ、２４ｂによって懸吊支持された多軸ヘッド１４を、インデックス機構によって所定の交換位相に割り出すことが可能なようにして工作機械１０を構成するとともに、この交換位相に、搬送台車４２を連結配置するようにしている。このように交換テーブル４０を工作機械１０側に設けたことにより、搬送台車４２に搭載した交換装置１２（着脱機構５４）を工作機械１０に対して容易に連結することができる。
【０１０５】
しかも、交換装置１２は、基盤６２に設けられたカム７８の第１斜面７６及び第２斜面７７に対し、支持盤７４に設けられた昇降用ローラ９６を摺動させるという簡素な構成により、多軸ヘッド１４の交換、換言すれば、多軸ヘッド１４の懸吊レール２４ａ、２４ｂに対する取り付け及び取り外しを行うことが可能である。すなわち、多軸ヘッド１４の交換作業を、簡素な構成の交換装置１２によって容易に実行することができる。このため、交換装置１２の十分な簡素化、ひいては小型化及び軽量化を図ることができる。
【０１０６】
また、本実施の形態では、ラック・アンド・ピニオンによって着脱機構５４を搬送台車４２から交換テーブル４０に、又はその逆方向に移動（自走）させるようにしている。このため、駆動力が大きなシリンダ等を設ける必要がない。このことも、交換装置１２の十分な簡素化、小型化及び軽量化に寄与する。
【０１０７】
その上、支持盤７４に設けられたガイドストッパ８８ａ、８８ｂが、多軸ヘッド１４に設けられたガイドピン３８の相対的な位置ズレを吸収することが可能であるので、多軸ヘッド１４を、支持盤７４に対して精度よく位置合わせすることができる。このため、多軸ヘッド１４を支持盤７４によって確実に保持し、多軸ヘッド１４を支持盤７４ごと上昇又は降下することが容易に可能となる。
【０１０８】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。
【０１０９】
例えば、支持盤７４にカムを設ける一方、基盤６２に昇降用ローラ９６を設けるようにしてもよい。以下、これを第２の実施形態として説明する。なお、図１〜図１０に示す構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。ただし、カム、第１斜面及び第２斜面については、上述のカム７８、第１斜面７６及び第２斜面７７との区別を容易にするべく、各々参照符号を１２０、１２２、１２４とする。
【０１１０】
図１１は、第２の実施形態に係る工具ヘッド用交換装置の要部概略縦断面側面図である。上記したように、この場合、基盤６２における支持盤７４を臨む上端面に昇降用ローラ９６が設けられるとともに、支持盤７４における基盤６２を臨む下端面にカム１２０が設けられる。
【０１１１】
この場合、カム１２０の第１斜面１２２は後方に配設され、一方、第２斜面１２４は前方に配置される。すなわち、この場合、カム１２０の斜面は、前方から後方になるにつれて上昇するように設定される。
【０１１２】
また、昇降用ローラ９６は、当初、第１斜面１２２の近傍に配置される。従って、この場合も、昇降用ローラ９６は、第１斜面１２２、第２斜面１２４の順序で摺動する。
【０１１３】
ここで、多軸ヘッド１４の前面（加工を行う側の面）側には、工具１８やスピンドル、該スピンドルを回転動作させるためのギアトレイン等が設けられる。従って、前面と背面とでは、前面の方が重量が大きい。このため、場合によっては、図１１に示すように、懸吊レール２４ａ、２４ｂに支持された多軸ヘッド１４が前傾姿勢となることがある。なお、図１１においては、理解を容易にするために前傾した状態を誇張して示している。
【０１１４】
多軸ヘッド１４が前傾姿勢のままであると、該多軸ヘッド１４を上昇させても、摺動ローラ２８ａ、２８ｂ又は摺動ローラ３０ａ、３０ｂが懸吊レール２４ａ、２４ｂに引っ掛かり、多軸ヘッド１４を懸吊レール２４ａ、２４ｂから離脱させることが容易でなくなる懸念がある。
【０１１５】
しかしながら、第２の実施形態によれば、多軸ヘッド１４が前傾姿勢となっていても、水平姿勢に変化させることができる。従って、多軸ヘッド１４を懸吊レール２４ａ、２４ｂから離脱させることが容易である。
【０１１６】
この点につき説明すると、図１〜図１０に示した実施の形態と同様に、進退用モータ８０が付勢されることにより、基盤６２が前進動作する。これに伴い、基盤６２に設けられた昇降用ローラ９６がカム１２０の第１斜面１２２に案内されながら摺動する。その結果、支持盤７４が昇降用ローラ９６によって下方から支承される。すなわち、支持盤７４が持ち上げられる。この持ち上げにより、図１２に示すように、多軸ヘッド１４が水平姿勢となる。勿論、上記の実施の形態と同様に、第１斜面１２２の傾斜角度が大きいため、この時点では、昇降用ローラ９６の移動距離を小さくしつつ、すなわち、短時間で支持盤７４をある程度まで上昇させることができる。
【０１１７】
昇降用ローラ９６が第１斜面１２２を摺動する最中、換言すれば、基盤６２が前進することに伴って支持盤７４が上昇する途中で、係合突起部３６が係合孔９０に係合する。これにより、多軸ヘッド１４が支持盤７４に保持される。
【０１１８】
昇降用ローラ９６がさらに摺動すると、図１３に示すように、昇降用ローラ９６が第１斜面１２２から第２斜面１２４に移る。第２斜面１２４の傾斜角度が小さいので、昇降用ローラ９６が第２斜面１２４に沿って摺動するときには、第１斜面１２２を摺動しているときに比して昇降用ローラ９６の移動距離が大きくなりはするものの、多軸ヘッド１４を上昇させるために必要な力が低減する。従って、上記した実施の形態と同様に、基盤６２を前方又は後方に移動させるための進退機構、換言すれば、動力源である進退用モータ８０として、発生する力が比較的小さい小型であるもの、このために消費電力が小さなものを採用することができる。これにより、省エネルギ化を図ることができる。
【０１１９】
基盤６２がさらに前進することに伴って支持盤７４が一層上昇し、昇降用ローラ９６がさらに摺動して第２斜面１２２の頂部近傍に到達すると、図１３に示すように、支持盤７４に保持された多軸ヘッド１４も上昇して、フック部２６ａ、２６ｂ（摺動ローラ２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂ）が懸吊レール２４ａ、２４ｂから離脱する。換言すれば、多軸ヘッド１４が懸吊レール２４ａ、２４ｂから取り外される。この際には、上記と同様にロック機構が動作し、ロッド８６がストッパとして機能することにより、昇降用ローラ９６が位置決めされる。
【０１２０】
以上のように、第２の実施形態によれば、多軸ヘッド１４が前傾姿勢となっていたとしても、懸吊レール２４ａ、２４ｂから離脱させることが容易である。
【０１２１】
図１１〜図１３に示す一連の動作は、以下のように要約することができる。
【０１２２】
基盤６２を前方又は後方に移動させるための進退機構（動力源）である進退用モータ８０が、例えば、発生する力が比較的小さい小型で消費電力が小さなものであっても、支持盤７４が多軸ヘッド１４に比して著しく軽量であるため、短時間で支持盤７４をある程度まで上昇させることができる。
【０１２３】
一方、図１３に示す時点では、支持盤７４と多軸ヘッド１４の重量が合算されるため、かなりの重量物となる。しかしながら、進退用モータ８０が上記のように発生する力が比較的小さい小型で消費電力が小さなものであっても、第１斜面１２２に比して第２斜面１２４の傾斜角度が小さいため、多軸ヘッド１４を上昇させるために要する力が小さくなる。従って、進退用モータ８０が上記したような発生する力が比較的小さい小型で消費電力が小さなものであっても、小電力で多軸ヘッド１４を上昇させることが可能である。
【０１２４】
以上のような理由から、消費電力の小さな進退用モータ８０で多軸ヘッド１４が工作機械１０から離脱する位置となるに至るまでに要する時間を短縮し得るとともに、そのエネルギを低減することができる。
【０１２５】
なお、上記した２つの実施の形態のいずれにおいても、斜面が１つのみであるカムを採用するようにしてもよい。又は、昇降用ローラ９６に代替して第２のカムを設け、この第２のカムの斜面を、前記カム７８、１２０の第１斜面７６、１２２、第２斜面７７、１２４に沿って摺動させるようにしてもよい。
【０１２６】
また、進退機構は、ピニオン８２、第１ラック４６及び第２ラック５８からなるラック・アンド・ピニオンに限定されるものではなく、例えば、ボールねじ等であってもよい。
【０１２７】
さらに、係合穴を第１係合部として多軸ヘッド１４に形成するとともに、係合突起部３６を第２係合部として支持盤７４に形成するようにしてもよい。
【０１２８】
さらにまた、ガイドストッパ８８ａ、８８ｂを多軸ヘッド１４に設けるとともに、ガイドピン３８を支持盤７４の先端に設けるようにしてもよい。この場合においても、ガイドストッパ８８ａ、８８ｂのＶ字溝８９の開口の幅方向寸法をガイドピン３８の直径に比して大きく設定すればよい。
【０１２９】
そして、昇降用ローラ９６等の摺動部材を位置決めするためのロック機構は、例えば、基盤６２又は支持盤７４の一方に係合穴を形成するとともに、支持盤７４又は基盤６２の残余の一方に、前記係合穴に対して進退自在なピンを設けることで構成するようにしてもよいし、その他の機構であってもよい。また、ロック機構を設けることは特に必須ではない。
【０１３０】
いずれにおいても、交換装置１２は、交換テーブル４０に設けるようにしてもよい。すなわち、搬送台車４２は必須ではない。この場合、例えば、ストッカに保管された多軸ヘッド１４をロボットで把持して交換装置１２に載置するようにすればよい。
【符号の説明】
【０１３１】
１０…工作機械                            １２…工具ヘッド用交換装置
１４…多軸ヘッド                          １８…工具
２０…インデックスモータ                  ２２…アーム
２４ａ、２４ｂ…懸吊レール                ２６ａ、２６ｂ…フック部
３６…係合突起部                          ３８…ガイドピン
４０…交換テーブル                        ４２…搬送台車
４４ａ、４４ｂ…第１案内レール            ４６…第１ラック
５４…着脱機構                            ５６ａ、５６ｂ…第２案内レール
５８…第２ラック                          ６０…側方スライダ
６６ａ、６６ｂ…昇降案内用ポスト          ６８…第１ブラケット
７０…第２ブラケット                      ７４…支持盤
７６、７７、１２２、１２４…斜面          ７８、１２０…カム
８０…進退用モータ                        ８２…ピニオン
８６…ロッド                              ８８ａ、８８ｂ…ガイドストッパ
８９…Ｖ字溝                              ９０…係合孔
９６…昇降用ローラ                        ９８ａ、９８ｂ…第３案内レール
１００ａ、１００ｂ…第４案内レール        １０６…下方スライダ
１１０…上方スライダ                      Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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