JPH08141867A - 工作機械のパレット交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交換アーム下方の配置スペースを確保しなが
ら、架台を軽量化，簡略化できる工作機械のパレット交
換装置を提供する。 【構成】 交換アーム９を昇降駆動する昇降駆動機構１
３と、該交換アーム９を回転駆動する旋回駆動機構１０
とを備え、パレットＷ１，Ｗ２を加工テーブル５と待機
ステーション４５との間で旋回移送する工作機械のパレ
ット交換装置５０において、上記昇降駆動機構１３を上
記交換アーム９の下方に配設し、上記交換アーム９の上
方に架台２５を架設し、該架台２５に上記旋回駆動機構
１０を配設し、該旋回駆動機構１０の垂直下方に延びる
旋回軸３０に上記交換アーム９の垂直上方に延びるアー
ム軸７を、軸方向移動可能に、かつ回転力伝達可能に連
結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワーク（被加工物）が
載置されたパレットを交換アームにより加工テーブルと
待機ステーションとの間で自動交換するようにした工作
機械のパレット交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、マシニングセンタ等の工作機械
においては、生産性の向上を図るために加工済みワーク
と加工前ワークとを自動交換するパレット交換装置を備
える場合がある。この種のパレット交換装置として、例
えば特公平２−２０３７４号公報には、パレット交換ア
ームの旋回軸を基台により支持し、該基台に上記旋回軸
を昇降駆動する昇降駆動機構，及び旋回駆動する旋回駆
動機構を設けたものが提案されている。この従来公報の
パレット交換装置は、旋回軸を昇降，旋回駆動する機構
を交換アームの下方の基台に配設する構造であるので、
これらの機構の配置スペースが大きくなりオペレータの
接近性が悪くなって作業に支障をきたす場合があり、ま
た他の装置の配置スペースが狭くなるという問題があ
る。

【０００３】一方、実公平６−２７３０９号公報には、
工作機械のベッド上方に支柱と梁部材とからなる骨組構
造の架台を架設し、交換アームのアーム軸を垂直上方に
延長するとともに該延長部を上記架台により昇降可能に
かつ回転可能に支持し、この架台に上記アーム軸を昇降
駆動する昇降駆動機構，及び旋回駆動する旋回駆動機構
を配設した構造のものが提案されている。これによれ
ば、各駆動機構をパレット上方の架台に配設する構造で
あるので、オペレータの接近性が良くなって作業に支障
が生じることはなく、また交換アームの下方に他の装置
を収容するスペースが確保できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来公報
の昇降駆動機構，旋回駆動機構の両方を架台に配置する
構造の場合、この架台にパレット，交換アーム，及びワ
ーク等の全ての重量が作用することとなり、従って上記
架台をこれらの重量物を支持し得る剛性の極めて高い大
掛かりな骨組構造としなければならないという問題があ
る。また昇降駆動機構を駆動するための油圧配管等を上
方に位置する架台に配索する必要があり、それだけ構造
が複雑となるという問題もある。

【０００５】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、交換アーム下方の配置スペースを確保しなが
ら、架台の剛性をそれほど高くする必要がなく、かつ構
造を簡略化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】本発明者は、上記目的を
達成するために、昇降駆動機構と、旋回駆動機構との役
割分担の相違、即ち、昇降駆動機構は重量負担は極めて
大きいものの、その構造の如何によっては配置スペース
は小さくて済むのに対し、旋回駆動機構はその構造の如
何によっては配置スペースは大きくなるものの重量負担
は極めて小さい点に着目した。そして、昇降駆動機構を
交換アームの下方に配設することにより、架台の重量負
担を大幅に軽減でき、かつ交換アーム下方の配置スペー
スの減少は最小限にできる。一方、旋回駆動機構を架台
に配設することにより架台の重量負担を増加することな
く交換アーム下方の配置スペースを削減できる点に想到
して本発明を完成したものである。

【０００７】そこで本発明は、昇降可能にかつ回転可能
に配設された交換アームと、該交換アームを昇降駆動す
る昇降駆動機構と、該交換アームを旋回駆動する旋回駆
動機構とを備え、パレットを加工テーブルと待機ステー
ションとの間で旋回移送する工作機械のパレット交換装
置において、上記昇降駆動機構を上記交換アームの下方
に配設し、上記交換アームの上方に架台を架設し、該架
台に上記旋回駆動機構を配設し、該旋回駆動機構の垂直
下方に延びる旋回軸に上記交換アームの垂直上方に延び
るアーム軸を、軸方向移動可能に、かつ回転力伝達可能
に連結したことを特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明に係るパレット交換装置によれば、昇降
駆動機構を交換アームの下方に設け、旋回駆動機構を架
台に設けたので、交換アーム，パレット，ワーク等の重
量は全て交換アーム下方のベース側で支持され、架台は
部材重量の中では旋回駆動機構の重量のみを支持すれば
良いこととなる。その結果、従来の両方の駆動機構を架
台に搭載した場合に比べて、架台を剛性の低いものとす
ることができ、それだけ架台の軽量化が図れるとともに
コストを低減できる。また昇降駆動機構を構成する油圧
配管を架台上に配索する必要がないのでこの点からも構
造を簡略化できる。

【０００９】さらに旋回駆動機構を架台に設けたので、
両方の駆動機構を交換アーム下方に設けたものに比べて
交換アームの下方の配置スペースが広くなり、オペレー
タの接近性が良くなって作業に支障をきたすことがない
とともに他の装置等の収納スペースを確保できる。

【００１０】ちなみに、旋回駆動機構のみを交換アーム
の下方に配設し、昇降駆動機構のみを架台に搭載する選
択も可能なわけであるが、このようにした場合、上述の
ように両駆動機構の重量分担割合の大幅な相違から、架
台に作用する重量は両機構とも架台に搭載した場合に比
べてそれほど小さくはならない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図に基づいて説
明する。図１ないし図６は本発明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は本実施例のパレット交換装置の概略構成図、図２は
本実施例装置の昇降駆動機構を示す断面正面図、図３は
本実施例装置の旋回駆動機構を示す断面側面図、図４は
図３のIV−IV線断面図、図５は上記旋回駆動機構の断面
平面図、図６は本実施例装置が採用された工作機械の概
略構成図である。

【００１２】図において、１は本実施例のパレット交換
装置を備えた工作機械であり、これは主として、ベッド
２の図示右端部に紙面垂直方向に移動可能に配設された
コラム３と、該コラム３に上下方向に移動可能に装着さ
れた主軸４と、上記ベッド２の上面に図示左右方向に移
動可能に配設された加工テーブル５とを備えており、上
記主軸４に装着された工具４ａにより上記加工テーブル
５に載置したワークＷ１の加工を行うものである。

【００１３】上記工作機械１の図示左端部に本実施例の
特徴をなすパレット交換装置５０が配設されている。こ
のパレット交換装置５０は待機ステーション４５と上記
ベッド２上の図示左端に移動した加工テーブル５との間
でパレット１１，１１を自動的に交換するためのもので
あり、回転可能かつ昇降可能に構成された交換アーム９
と、該交換アーム９を昇降駆動する昇降駆動機構１３
と、上記交換アーム９を旋回駆動する旋回駆動機構１０
と、該旋回駆動機構１０を支持する架台２５とを備えて
いる。

【００１４】上記交換アーム９は、垂直上方に延び、先
端部が中空状のアーム軸７の下端部にアーム支持フラン
ジ８を一体形成し、このアーム支持フランジ８に一対の
アーム本体９ａ，９ｂをボルト締め固定した構造のもの
である。このアーム本体９ａ，９ｂは、平面視で略Ｕ字
状をなしており、上記アーム軸７と直角をなすよう水平
方向に延びている。

【００１５】上記昇降駆動機構１３は、上記ベッド２上
に固定されたベース６に形成された支持穴６ａ内に、筒
状のシリンダ本体１４ａと、該シリンダ本体１４ａの軸
芯に位置するガイド軸１４ｂとからなるシリンダ１４を
挿入固定し、該シリンダ１４内にピストン１５を摺動自
在に挿入し、該ピストン１５の上端縁にピストンフラン
ジ１６をボルト締め固定した構造のものである。該ピス
トンフランジ１６は、上記アーム支持フランジ８の下面
に凹設された凹部８ａ内に位置しており、該ピストンフ
ランジ１６の外周面と上記アーム支持フランジ８の凹部
８ａの内周面との間にはクロスローラベアリング１７が
介設されている。このようにして上記アーム軸７は昇降
駆動機構１３のピストン１５に軸方向相対移動不能且つ
回転可能に支持されている。

【００１６】上記ピストン１５の底面とシリンダ軸１４
ｂの外周面及びシリンダ本体１４ａの内周面とで上昇用
油圧室２０が、上記ピストン１５の外周面とシリンダ本
体１４ａの内周面とで下降用油圧室２１が形成されてい
る。また上記シリンダ軸１４ｂの底壁部には上昇用油圧
室２０に連通する油圧通路２２ａが、上記シリンダ軸１
４ｂの底壁部からシリンダ本体１４ａにかけては上記下
降用油圧室２１に連通する油圧通路２２ｂ，２２ｃが形
成されており、該油圧通路２２ａ〜２２ｃには図示しな
い油圧配管を介して油圧ポンプが接続されている。上記
上昇用油圧室２０に作動油を供給することによりピスト
ン１５が交換アーム９を上昇させ、下降用油圧室２１に
作動油を供給することによりピストン１５が交換アーム
９を下降させる。

【００１７】上記架台２５は上記ベット２の左右側方に
支柱２６，２６を立設し、該支柱２６，２６の上端間に
梁部材２５ａを架設した構造のものであり、この梁部材
２５ａには支持プレート２８が固定されている。

【００１８】上記旋回駆動機構１０は、上記支持プレー
ト２８上に配設されており、該支持プレート２８上に固
定されたギヤボックス２７と、該ギヤボックス２７内に
回転自在に、かつ上記アーム軸７と同軸をなすように配
設された旋回軸３０と、上記ギヤボックス２７内に回転
自在に、かつ上記旋回軸３０と直角方向に配設され、該
旋回軸３０を回転させるローラカム４２と、上記ギヤボ
ックス２７の外側面に固定され、上記ローラカム４２を
回転駆動するモータ３５とを備えている。

【００１９】上記旋回軸３０は、ギヤボックス２７の底
壁２７ａを貫通して下方に延び、該旋回軸３０の下端部
３０ａは上記アーム軸７内に軸方向に摺動可能に挿入さ
れている。該旋回軸３０は上記底壁２７ａに装着された
ベアリング３１，及び天壁２７ｂに装着されたベアリン
グ３３により回転自在に支持されている。

【００２０】上記旋回軸３０の下端部３０ａには軸方向
に延びる２本のキー３４が結合されており、該キー３４
は上記アーム軸７の内周面に形成されたキー溝７ａ内に
摺動可能に嵌挿されている。これによりアーム軸７は旋
回軸３０に対して軸方向に摺動可能になっており、かつ
該旋回軸３０により回転駆動されるようになっている。

【００２１】なお、上記アーム軸７と旋回軸３０との結
合構造にはスプラインやカップリングを用いてもよい。
またアーム軸７と旋回軸３０との結合位置は梁部材２５
ａの近傍に限るものではなく、例えばアーム軸７を短く
し、旋回軸３０を下方に延長してアーム支持フランジ８
の近傍で結合してもよい。さらにキー溝結合やスプライ
ン結合の場合は、短くなったアーム軸７の上端からアー
ム支持フランジ８の底面まで貫通穴を設け、旋回軸３０
をアーム支持フランジ８の中まで嵌挿するようにしても
よい。反対に梁部材２５ａの近傍において旋回軸３０の
先端部を中空としてその中にアーム軸７を嵌挿するよう
にしてもよいし、旋回軸３０に貫通穴を設け、ギヤボッ
クス２７内で旋回軸３０にアーム軸７を嵌挿するように
してもよい。

【００２２】上記ローラカム４２と旋回軸３０とは公知
のローギヤカムであり、上記ローラカム４２の外周面に
はガイド溝４２ａが形成され、該ガイド溝４２ａには上
記旋回軸３０に回転可能に装着されたローラ４３が転動
可能に嵌合しており、このローラカム４２を回転させる
と上記旋回軸３０が回転するようになっている。上記ロ
ーラカム４２の軸芯には駆動軸３７が挿通されてキー結
合されており、該駆動軸３７はギヤボックス２７の両側
壁２７ｃ，２７ｄにベアリング３８，３９を介して回転
自在に支持されている。またこの駆動軸３７には従動歯
車４１が固定されており、該従動歯車４１には上記駆動
モータ３５の出力軸３５ａに固定された駆動歯車４０が
噛合している。

【００２３】次に本実施例のパレット交換装置５０の動
作について説明する。本実施例の工作機械１では、制御
部に予め入力された加工プログラムに沿って加工テーブ
ル５のワークＷ１の加工が行われる。この加工中にオペ
レータが待機ステーション４５上のパレット１１上にワ
ークＷ２をセットする。上記ワークＷ１の加工が終了す
ると加工テーブル５がアーム本体９ａあるいは９ｂの略
Ｕ字形状内に干渉なく入り込み交換位置Ａに移動する
（図６の二点鎖線参照）。この場合、パレット交換装置
５０の交換アーム９は下降端に位置しており、アーム本
体９ａ，９ｂはパレット１１，１１の少し下方に位置し
ている。

【００２４】油圧ポンプの駆動により上昇用油圧室２０
に作動油が供給されると、図２の左側に示すように、ピ
ストン１５とともに交換アーム９が上昇し、アーム本体
９ａ，９ｂがパレット１１，１１を同時に押し上げる。
これにより各パレット１１，１１は加工テーブル５，待
機ステーション４５から上昇する。

【００２５】この状態で、駆動モータ３５が起動してロ
ーラカム４２を回転駆動すると、該ローラカム４２のカ
ム溝４２ａがローラ４３を案内することにより旋回軸３
０がアーム軸７を回転し、これに伴ってアーム本体９
ａ，９ｂが１８０度旋回する。これにより加工済みワー
クＷ１が待機ステーション４５側に、ワークＷ２が加工
テーブル５側に反転移送されることとなる。

【００２６】次に、油圧通路の切り替えによって下降用
油圧室２１に作動油が供給されるとともに上昇用油圧室
２１内の作動油が排出されると、図２の右側に示すよう
に、ピストン１５と共に交換アーム９が下降し、各パレ
ット１１，１１がそれぞれ加工テーブル５，及び待機ス
テーション４５上に載置され、さらに交換アーム９の下
降によりアーム本体９ａ，９ｂがパレット１１，１１の
下方に離れる。そして、加工テーブル５が主軸４側に移
動してワークＷ２の加工が開始される。また上記待機ス
テーション４５側では、加工済みワークＷ１が取り外さ
れるとともに次のワークがセットされる。

【００２７】このように本実施例によれば、交換アーム
９を昇降させる昇降駆動機構１３をベッド２上に配設
し、上記アーム軸７の上方に架設した架台２５には旋回
駆動機構１０のみを配設したので、交換アーム９、パレ
ット１１，１１、ワークＷ１，Ｗ２等の重量は全てベッ
ド２で支持されることとなり、上記架台２５には部材重
量の中では旋回駆動機構１０の重量のみが作用すること
となる。その結果、架台２５の剛性をそれほど高くする
必要はなく、骨組構造を軽量化，簡略化できるととも
に、コストを低減できる。

【００２８】また本実施例では、旋回駆動機構１０とし
て、駆動モータ３５によりローラカム４２を回転する構
造を採用したので、架台２５にはモータ電源用コードだ
けを配線すればよく、油圧シリンダを採用した場合の油
圧配管に比べて構造を簡略化でき、この点からもコスト
を低減できる。

【００２９】さらにまた本実施例では、交換アーム９の
下方には昇降駆動機構１３だけ配設したので、交換アー
ム９の下方に昇降駆動機構及び旋回駆動機構の両方を配
置した場合に比べて配置スペースを削減でき、オペレー
タの接近性が良くなって作業に支障をきたすことはほと
んどなく、また交換アーム９の下方に切削油タンク等の
他の装置の収納スペースを確保できる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明に係る工作機械のパ
レット交換装置によれば、昇降駆動機構を交換アームの
下方に設け、該交換アームの上方に架設した架台には旋
回駆動機構のみを設けたので、交換アーム，パレット，
ワーク等の重量が架台に作用するのを回避でき、架台に
必要な剛性を低減でき、該架台の軽量化，簡略化を図る
ことができ、コストを低減できる効果があり、また昇降
駆動機構を構成する油圧配管を架台に配索する必要がな
いことからも構造を簡略化できる。

【００３１】また、旋回駆動機構を架台上に設けたの
で、両方の駆動機構を交換アームの下方に設けた場合に
比べて交換アームの下方のスペースが広くなり、オペレ
ータの接近性が良くなって作業への支障を回避できると
ともに他の装置等の収納スペースを確保できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明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概略構成図である。

【図２】上記実施例装置の昇降駆動機構を示す断面図で
ある。

【図３】上記実施例装置の旋回駆動機構を示す断面側面
図である。

【図４】上記実施例のアーム軸と旋回軸との結合部を示
す断面図（図３のIV−IV線断面図）である。

【図５】上記実施例装置の旋回駆動機構を示す断面平面
図である。

【図６】上記実施例装置及び該装置が採用された工作機
械を示す概略構成図である。

【符号の説明】 １ 工作機械５ 加
工テーブル ９ 交換アーム １０ 旋回駆動機構 １１ パレット １３ 昇降駆動機構 ２５ 架台 ４５ 待機ステーション ５０ パレット交換装置 Ｗ１，Ｗ２ ワーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇降可能にかつ回転可能に配設された交
   換アームと、該交換アームを昇降駆動する昇降駆動機構
   と、該交換アームを旋回駆動する旋回駆動機構とを備
   え、パレットを加工テーブルと待機ステーションとの間
   で旋回移送する工作機械のパレット交換装置において、
   上記昇降駆動機構を上記交換アームの下方に配設し、上
   記交換アームの上方に架台を架設し、該架台に上記旋回
   駆動機構を配設し、該旋回駆動機構の垂直下方に延びる
   旋回軸に上記交換アームの垂直上方に延びるアーム軸
   を、軸方向移動可能に、かつ回転力伝達可能に連結した
   ことを特徴とする工作機械のパレット交換装置。