JPH073938U - 工作機械のパレット交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 旋回アーム（交換アーム）を長く設定するこ
となく機械への進入量を大きくすることができ、また旋
回半径を小さくして機械側のカバー等との干渉を避ける
ことができ、さらには駆動装置への負荷を低減して旋回
動作を迅速にでき、ひいては交換時間を短縮できる工作
機械のパレット交換装置を提供する。 【構成】 加工テーブル２ａ上のパレットＰ１と次工程
のパレットＰ２とを自動的に交換する工作機械のパレッ
ト交換装置を構成する。この場合に上記加工テーブル２
ａと隣接して配設された基台４と、該基台４に往復移動
可能に配設された往復台６と、該往復台６に垂直軸線Ｃ
Ｔ２回りに旋回可能に配設された旋回軸１１と、２つの
パレットを載置可能の大きさを有し、上記旋回軸１１に
上記往復台移動方向に移動可能に支持されて該旋回軸１
１と共に旋回する旋回アーム１７とを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はマシニングセンタ等の工作機械において、テーブル上のパレットを自 動的に搬出するとともに、該テーブル上に次のパレットを自動的に搬入するため のパレット交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

マシニングセンタ等の工作機械には、被加工物（ワーク）が固定された加工テ ーブル上のパレットとパレット搬送装置上のパレットとを自動的に交換するパレ ット交換装置が付設されている。この種の従来のパレット交換装置として、例え ば特開平４−３５８３０号公報に開示されたものがある。

【０００３】 上記公報記載のパレット交換装置は、以下のように構成されている。工作機械 側位置とパレット搬送装置側位置とに移動位置決め可能に支持された往復台によ り、２つのパレットを載置した交換アーム（旋回アーム）を１８０°旋回可能か つ上下移動可能に支持し、工作機械側位置において加工テーブル上で交換アーム を旋回させて加工済みのパレットと未加工のパレットとの交換を行うものである 。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

以上のような従来のパレット交換装置においては、工作機械と往復台又は交換 アーム駆動ボックスの干渉を避けながら機械への進入量を大きくするためには交 換アームを長めに設定する必要がある。しかし交換アームを長くするとアーム旋 回時に工作機械のカバー等に干渉するという問題があった。さらにまた交換アー ムが長いと慣性モーメントが大きくなり、駆動装置に過大な負荷がかかるばかり でなく、迅速な回転ができず、交換時間が長くなるという問題もある。

【０００５】 本考案は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、旋回アーム（ 交換アーム）を長く設定することなく機械への進入量を大きくすることができ、 また旋回半径を小さくして機械側のカバー等との干渉を避けることができ、さら には駆動装置への負荷を低減して旋回動作を迅速にでき、ひいては交換時間を短 縮できる工作機械のパレット交換装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

請求項１の考案は加工テーブル上のパレットと次工程のパレットとを自動的に 交換する工作機械のパレット交換装置において、上記加工テーブルと隣接して配 設された基台と、該基台に往復移動可能に配設された往復台と、該往復台に垂直 軸線回りに旋回可能に配設された旋回軸と、２つのパレットを載置可能の大きさ を有し、上記旋回軸に上記往復台移動方向に移動可能に支持されて該旋回軸と共 に旋回する旋回アームとを備えたことを特徴としている。

【０００７】 請求項２の考案は、請求項１の工作機械のパレット交換装置において、上記旋 回アームを旋回半径が最小となる位置にて旋回させる旋回アーム位置制御手段を 設けたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】

本考案に係る工作機械のパレット交換装置では、パレット交換は以下の手順で 行われる。まず、待機位置において、旋回アームはパレット非載置側と加工テー ブルとが対向する状態に位置決めされており、この状態で往復台が加工テーブル 側に移動するとともに旋回アームが加工テーブル側に突出し、該旋回アームがテ ーブル上のパレットを支持し、しかる後、旋回半径が所定値以下となる位置まで 後退することによりパレットを搬出する。次に、上記後退位置にて旋回アームの 次工程用パレット載置側が加工テーブルと対向する位置に旋回アームが旋回し、 該旋回アームが加工テーブル側に移動して次工程用パレットを加工テーブル上に 載置する。

【０００９】 このように本考案では、往復台に立設された旋回軸上に旋回アームを往復台移 動方向に移動可能にかつ旋回軸と共に回転するように設けたので、旋回アームを 長く設定することなく加工テーブル側への進入量を増大でき、また旋回半径を小 さくして機械側のカバー等との干渉を回避でき、さらには駆動装置への負荷を低 減して迅速な旋回動作を可能とし、交換速度を向上できる効果がある。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を添付図面に基づいて説明する。 図１ないし図８は本考案の一実施例による工作機械のパレット交換装置を説明 するための図であり、図１は本実施例パレット交換装置を備えるマシニングセン タの平面図、図２は上記パレット交換装置の正面図、図３は図２のIII-III 線断 面図、図４は上記パレット交換装置の背面図、図５は図２のＶ−Ｖ線断面図、図 ６は上記パレット交換装置の旋回アーム前進状態を示す背面図、図７，図８は動 作を説明するための図である。

【００１１】 各図において、１はマシニングセンタであり、これは加工テーブル旋回装置２ と、パレット交換装置３とを備えている。上記加工テーブル旋回装置２は、被加 工物が固定されたパレットＰ１を加工テーブル２ａ上に載置固定し、該加工テー ブル２ａを旋回軸ＣＴ１回りに矢印Ｇ，Ｈ方向に旋回駆動するように構成されて いる。また上記パレット交換装置３は、上記加工テーブル２ａ上のパレットＰ１ をパレット搬送装置４０（図８参照）上に搬出し、該パレット搬送装置４０によ り搬入されたパレットＰ２を加工テーブル２ａ上に載置するように構成されてい る。

【００１２】 上記パレット交換装置３は、床面上に固定された基台４と、該基台４に、上記 加工テーブル旋回装置２近傍とパレット搬送装置４０近傍との間で矢印Ｃ，Ｄ方 向に移動可能に配設された往復台６と、該往復台６に旋回軸ＣＴ２回りに矢印Ａ ，Ｂ方向に旋回可能に配設されたパレット旋回装置９と、該旋回装置９に矢印Ｅ ，Ｆ方向に移動可能に配設された旋回アーム１７と、該旋回アーム１７上のパレ ットを上昇させ、旋回軸ＣＴ３回りに矢印Ｋ，Ｌ方向に任意に旋回可能とするパ レット段取り装置３０とを備えている。

【００１３】 上記往復台６は、下面に収容空間６ｆを有する側面視直方体状のもので、その 下端フランジ部６ｅが直動案内軸受５を介して上記基台４の案内レール４ａに沿 って矢印Ｃ，Ｄ方向に往復移動自在に支持されている。また上記往復台６の上記 収容空間６ｆ底面には連結部材８を介して往復台駆動シリンダ７のピストンロッ ド７ａが接続されており、該シリンダ７は基台４に固定されている。

【００１４】 上記パレット旋回装置９は、上記往復台６の上面に突出形成された旋回支軸部 ６ｈ内に旋回軸ＣＴ２と同軸状に挿入され、軸受１０を介して回転自在に支持さ れた旋回軸１１と、該旋回軸１１の上方突出部に矢印Ｉ，Ｊ方向に移動可能に嵌 合装着されたアーム支持部材１５と、該アーム支持部材１５を上記旋回軸１１と 共に旋回させるとともに、上記旋回アーム１７をアーム支持部材１５ひいては旋 回軸１１にロックするロックシリンダ１８とを備えている。

【００１５】 上記旋回軸１１の下端部１１ｄは往復台６の上記収容空間６ｆ内に突出してお り、該突出端部外周にはピニオン歯車１２が固着されている。このピニオン歯車 １２には図３紙面垂直方向に延びるラック軸１３が噛合しており、該ラック軸１ ３は旋回軸駆動シリンダ１４のピストンロッド１４ａに接続されている。なお上 記旋回駆動シリンダ１４は往復台６の収容空間６ｆ底面に固着されている。

【００１６】 上記アーム支持部材１５は、平面視矩形状の支持板１５ｇの下面に案内筒１５ ａ及び作動軸１５ｂを上記旋回軸ＣＴ２と同軸をなすように形成してなるもので ある。上記案内筒１５ａが上記旋回軸１１の上方突出部に軸方向移動可能に嵌合 装着されている。また上記作動軸１５ｂの下端にはピストン部１５ｃが形成され ており、該ピストン部１５ｃは上記旋回軸１１の軸心に形成されたシリンダボア １１ａ内に油密かつ摺動自在に挿入されている。該ピストン部１５ｃにより上下 に分離された上側，下側油圧室１１ｂ，１１ｃには旋回軸１１，往復台６に連通 穿設された各油路を介して外部油圧駆動源が接続されている。

【００１７】 上記ロック用シリンダ１８は、上記アーム支持部材１５に形成されたシリンダ ボア１８ｃ内にピストン１８ａを摺動自在に、かつ戻りばね１８ｂにより上昇側 に付勢して挿入した構造のものであり、ピストン１８ａの上端部は上記旋回アー ム１７の係止孔１７ａに係脱可能となっている。また、上記シリンダボア１８ｃ の反戻りばね側室内には、アーム支持部材１５，旋回軸１１，往復台６に連通し て穿設された空気路を介して外部空圧駆動源が接続されている。また上記アーム 支持部材１５の上記戻りばね収納部１５ｆは下方に突出して上記旋回軸１１の上 端面に凹設された係止孔１１ｅ内に挿入されている。

【００１８】 上記旋回アーム１７の下面には案内レール１７ｅが固着されており、該案内レ ール１７ｅは上記アーム支持部材１５に固定された直動案内軸受１６により摺動 自在に支持されている。そして上記旋回アーム１７は略長方形の板状体であり、 パレットを長手方向に２個直列に載置可能の幅，長さを有しており、該旋回アー ム１７の長手方向両端部には外側が開口する円形の貫通口１７ｃが形成されてい る。そして上記旋回アーム１７の貫通口１７ｃ周囲にはパレットを位置決めする ための４つの位置決め部材１７ｂが上方に突出形成されており、長手方向中央の 左右縁部には後述するアーム駆動装置２０の係止ロッド２５が係合する係止孔１ ７ｄが切欠形成されている。

【００１９】 ここで上記パレットＰ２は、平面視矩形状のワーク取付部３６ａと、該取付部 ３６ａの下面に下方に突設され、上記貫通口１７ｃ内に挿入される脚部３６ｂと からなり、上記ワーク取付部３６ａの下面４隅には上記交換アーム１７の位置決 め部材１７ｂに嵌合する位置決め凹部３６ｃが形成されており、また上記脚部３ ６ｂの下端面には、後述する段取りテーブル３３の位置決め部材３４に嵌合可能 の位置決め凹部３６ｄが形成されている。なお、パレットＰ１もパレットＰ２と 同一の構造を有している。

【００２０】 上記アーム駆動装置２０は以下の構造を有している。上記往復台６の側面に固 定板２１を固着し、該固定板２１により直動案内軸受２２を介して係止ロッド支 持部材２３の案内レール２３ａを矢印Ｆ，Ｅ方向に移動自在に支持するとともに 、該係止ロッド支持部材２３に上記固定板２１に固着されたアーム駆動シリンダ ２４のピストンロッド２４ａを接続する。また上記係止ロッド支持部材２３によ り係止ロッド２５を上下移動自在に支持するとともに、該係止ロッド２５の下端 に係脱駆動シリンダ２７のピストンロッド２７ａを接続し、該係脱駆動シリンダ ２７をブラケット２６を介して上記係止ロッド支持部材２３に固定する。ここで 上記係止ロッド２５の旋回アーム１７への係止動作は、上記ロックシリンダ１８ によって旋回アーム１７がアーム支持部材１５ひいては旋回軸１１にロックされ て該旋回アーム１７の中心と旋回軸心ＣＴ２とが一致した場合（図３の状態）に にのみ行われる。また、上記アーム駆動装置２０及びロックシリンダ１８によっ て、旋回アーム１７の旋回時位置を制御する旋回アーム位置制御手段が構成され ている。本実施例では、旋回アーム１７の旋回半径は上記ロックシリンダ１８に よって旋回アーム１７がロックされたとき最小となる。

【００２１】 上記パレット段取り装置３０は、上記往復台６の上面に上記旋回支軸部６ｈと 平行に突設された段取り支軸部６ａにより矢印Ｍ，Ｎ方向に移動可能にかつ回転 不能に支持されたテーブル支持部材３１と、該テーブル支持部材３１により旋回 軸ＣＴ３回りに矢印Ｋ，Ｌ方向に回転可能に支持された段取りテーブル３３とを 備えている。

【００２２】 上記テーブル支持部材３１は、下部に案内筒３１ａが、その軸心部に作動軸３ １ｂが形成され、かつ上部に凹部３１ｆが形成された大略円筒状のもので、上記 案内筒３１ａが上記段取り支軸部６ａに軸方向移動可能に、かつキー６ｇにより 回転不能に嵌合装着されている。また上記作動軸３１ｂの下端に形成されたピス トン部３１ｃは上記段取り支軸部６ａの軸心に形成されたシリンダボア６ｂ内に 油密かつ摺動自在に挿入されており、該シリンダボア６ｂの上記ピストン部３１ ｃにより分離された上側油圧室６ｃ，下側油圧室６ｄには往復台６に穿設された 各油路によってそれぞれ外部油圧駆動源が接続されている。

【００２３】 上記段取りテーブル３３は円盤状のもので、その軸心に下方に突設された回転 軸３３ａが上記テーブル支持部材３１の凹部３１ｆ内に挿入され軸受３２により 軸支されている。また上記段取りテーブル３３の上面には上方に突出する位置決 め部材３４が固着されており、この位置決め部材３４は、上記下側油圧室６ｄに 油圧が供給されて段取りテーブル３３が上昇したとき、パレットの上記位置決め 凹部３６ｄに嵌合する。

【００２４】 次に本実施例の作用効果について説明する。 本実施例装置によるパレットの交換動作は以下の手順により行われる。 往復台６及び旋回アーム１７は加工テーブル２ａとパレット搬送装置４０との 中間に位置する待機位置に待機している（図８（ａ）参照）。このとき旋回アー ム１７はパレット非搭載側が加工テーブル２ａと対向している。またパレット段 取り装置３０の段取りテーブル３３は下降しており、パレットＰ２は旋回アーム １７上に搭載され、該パレットＰ２の位置決め凹部３６ｃに旋回アーム１７の位 置決め部材１７ｂが係合している。

【００２５】 ロックシリンダ２７の伸長により係止ロッド２５が旋回アーム１７の係止孔１ ７ｄに係止するとともに、ロックシリンダ１８の収縮によりピストンロッド１８ ａと旋回アーム１７の係止孔１７ａとの係止が解除され、往復台駆動シリンダ７ が往復台６を旋回アーム１７とともに前進させ（図８（ｂ））、これと同時にア ーム駆動シリンダ２４が旋回アーム１７を前進させ、旋回アーム１７の前部が加 工テーブル２ａ上のパレットＰ１下側に挿入される（図８（ｃ）参照）。

【００２６】 加工テーブル旋回装置２においてパレットＰ１のロックが解除され、続いてパ レット旋回装置９において下側油圧室１１ｃに油圧が供給され、アーム支持部材 １５が旋回アーム１７を上昇させ、該旋回アーム１７の前部にパレットＰ１が載 置され、該パレットＰ１の位置決め凹部３６ｃに旋回アーム１７の位置決め部材 １７ｂが係合する。

【００２７】 旋回アーム１７がパレットＰ１，及びＰ２を搭載した状態で、アーム駆動シリ ンダ２４の収縮により旋回アーム１７の中心が旋回軸ＣＴ２に一致する位置まで 後退し（図８（ｄ））、ロックシリンダ１８の伸長により旋回アーム１７がアー ム支持部材１５にロックされるとともに、係脱駆動シリンダ２７の収縮により係 止ロッド２５が旋回アーム１７から解除される。

【００２８】 旋回駆動シリンダ１４の伸長により旋回軸１１が旋回アーム１７を１８０°旋 回駆動し、旋回アーム１７のパレットＰ２側が加工テーブル２ａと対向する（図 ８（ｅ））。

【００２９】 ロックシリンダ１８の収縮により旋回アーム１７とアーム支持部材１５とのロ ックが解除され、係脱駆動シリンダ２７の伸長により係止ロッド２５が旋回アー ム１７に係合する。この状態でアーム駆動シリンダ２４が旋回アーム１７を前進 させ、該旋回アーム１７のパレットＰ２が加工テーブル２ａ上方に位置する（図 （ｆ））。

【００３０】 パレット旋回装置９が旋回アーム１７を下降させ、パレットＰ２が加工テーブ ル２ａ上に載置され、加工テーブル旋回装置２によりパレットＰ２が加工テーブ ル２ａにクランプされる。続いて往復台６及び旋回アーム１７はパレット搬送装 置４０の近傍まで後退する（図８（ｇ））。

【００３１】 旋回アーム１７がパレット搬送装置４０上に突出し、しかる後下降することに よりパレットＰ１がパレット搬送装置４０上に載置され、搬出方向に搬送される 。また次のパレットＰ２′が旋回アーム１７上方に搬送されたとき該旋回アーム １７が上昇してパレットＰ２′を載置し、その後、往復台６，及び旋回アーム１ ７が待機位置に戻る（図（ｈ）〜（ｊ））。

【００３２】 上記待機位置において、係止ロッド２５の係合が解除されるとともに、ロック シリンダ１８により旋回アーム１７がロックされる。そして、段取り装置３０に おいて下側油圧室６ｄに油圧が供給され、段取りテーブル３３がパレットＰ２′ を上昇させ、該パレットと旋回アーム１７との係合を解除する。すると、パレッ トＰ２は段取りテーブル３３と共に任意に回転可能となる。これにより段取りテ ーブル３３上で段取り作業を行なうときに回転させながらワークを取り付けるこ とができる。

【００３３】 このように本実施例では、パレット交換にあたり、往復台６を加工テーブル２ ａ近傍に移動させた状態で旋回アーム１７を該往復台６からさらに前方に突出さ せることによりパレットを旋回アーム１７上に搭載するようにしたので、旋回ア ーム自体を長くすることなく加工テーブル側への進入量を増大することができる 。

【００３４】 またパレットを搭載した状態で旋回アーム１７を後退させてから旋回するよう にしたので、旋回アーム１７の旋回半径を小さくすることができる。特に本実施 例では、旋回アーム１７の中心が旋回軸ＣＴ２と一致した時点で旋回するように したので、旋回半径を最小にすることができる。

【００３５】 このように旋回半径を小さくすることができるので、加工テーブル側への進入 量を大きくしながら旋回テーブル１７と加工テーブル側のカバー等との干渉を回 避できる効果がある。また旋回半径が小さいことから慣性モーメントも小さくな り、駆動装置への負荷を低減して旋回動作を迅速に行うことができ、パレット交 換速度を向上できる効果がある。

【００３６】 なお、上記実施例では、旋回アーム１７の前進・後退動作を油圧シリンダ２４ で行い、旋回アーム１７の旋回動作を油圧シリンダ１４，ラックピニオン機構で 行ったが、旋回アーム１７の駆動機構がこれらの機構に限定されるものではない ことは勿論であり、要は旋回アーム１７を前後直進駆動及び旋回駆動できれば良 く、例えばボールねじとモータとによって直進駆動し、モータによって直接旋回 駆動するようにしてもよい。ボールねじとモータとで直進駆動する場合は、旋回 アーム１７の旋回半径を自由に制御できる。

【００３７】 また上記実施例では、旋回アーム１７の旋回にあたって、往復台６を加工テー ブル２ａの近傍に位置させ、旋回アーム１７のみを後退させた状態で旋回テーブ ル１７を旋回するようにしたが、周辺装置との干渉がある場合等は、上記旋回ア ーム１７の後退と共に往復台６を後退させてから旋回させるようにしてもよい。

【００３８】 さらにまた、上記実施例では、加工テーブル上のパレットと搬送装置上のパレ ットとを交換する場合を説明したが、本考案は、搬送装置を有しない場合にも勿 論適用できる。例えば、パレット段取り装置上にパレットを搭載し、ここで段取 りし、加工テーブル上のパレットを搬出するとともに、上記段取りされたパレッ トを加工テーブル上に搬入するようにしたパレット交換装置にも適用できる。

【００３９】

【考案の効果】

以上のように本考案に係る工作機械のパレット交換装置によれば、旋回アーム を往復台からさらに前方に突出可能に構成したので、旋回アームを長くすること なく機械側への進入量を大きくでき、また旋回半径を小さくでき、その結果周辺 のカバー等との干渉を回避できる効果があり、また駆動機構への負荷を軽減して 旋回動作を迅速化し、パレット交換速度を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による工作機械のパレット交
換装置の平面図である。

【図２】上記実施例装置の正面図である。

【図３】図２のIII-III 線断面図である。

【図４】上記実施例装置の背面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】上記実施例装置の旋回アーム前進状態を示す背
面図である。

【図７】上記実施例装置の動作を説明するためのタイム
チャート図である。

【図８】上記実施例装置の動作を説明するめの工程図で
ある。

【符号の説明】

１ マシニングセンタ（工作機械） ２ａ 加工テーブル ３ パレット交換装置 ４ 基台 ６ 往復台 １１ 旋回軸 １７ 旋回アーム ＣＴ２ 旋回軸線 Ｐ１，Ｐ２ パレット

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工テーブル上のパレットと次工程のパ
   レットとを自動的に交換する工作機械のパレット交換装
   置において、上記加工テーブルと隣接して配設された基
   台と、該基台に往復移動可能に配設された往復台と、該
   往復台に垂直軸線回りに旋回可能に配設された旋回軸
   と、２つのパレットを載置可能の大きさを有し、上記旋
   回軸に上記往復台移動方向に移動可能に支持されて該旋
   回軸と共に旋回する旋回アームとを備えたことを特徴と
   する工作機械のパレット交換装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記旋回アームを旋
   回半径が最小となる位置にて旋回させる旋回アーム位置
   制御手段を設けたことを特徴とする工作機械のパレット
   交換装置。