CN112496836A - 机床的自动托盘交换装置 - Google Patents

机床的自动托盘交换装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够小型化以及降低成本的机床的自动托盘交换装置。自动托盘交换装置(2)中的驱动装置具有行星减速机(20)。行星减速机(20)具有第1输出轴(25)以及第2输出轴(26)，该第1输出轴(25)以及第2输出轴(26)通过将某一方固定而使另一方作为驱动用的输出轴起作用。第1输出轴(25)为了使旋转架(13)旋转而使用，第2输出轴(26)为了使搬入搬出臂(12)前后移动而使用。

Description

机床的自动托盘交换装置
技术领域
本发明涉及例如加工中心等机床的自动托盘交换装置。
背景技术
对于加工中心等的机床而已知如下的机床，其使用了安装工作物而供给的托盘，并且使用了自动交换安装有工作物的托盘的自动托盘交换装置(APC)。作为自动托盘交换装置，已知不仅平面地储存托盘而且能够立体地储存托盘的被称为立体式APC的装置(专利文献1)。
在立体式的自动托盘交换装置中，作为用于将所需要的托盘相对于将托盘以多列且多层的方式收纳的托盘收纳部进行搬入搬出的构成，如下部分成为必须的构成要素：将托盘支承而进行向托盘收纳部的搬入以及从托盘收纳部的搬出的搬入搬出臂；通过在水平方向上移动而使搬入搬出臂移动至托盘收纳部的规定列前的旋转架；和通过在上下方向上移动而使搬入搬出臂移动至托盘收纳部的规定层前的升降架。以往，搬入搬出臂、旋转架以及升降架由各自分别具有电机的不同驱动装置所驱动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9－309038号公报
发明内容
立体式的自动托盘交换装置虽然具有通过储存大量托盘来谋求基于机床进行的加工作业的效率提高的优点，但存在装置大型化导致耗费成本的课题，希望解决该课题。
本发明的目的为，提供能够小型化以及降低成本的机床的自动托盘交换装置。
本发明的机床的自动托盘交换装置具有：将托盘以多列及多层的方式收纳的托盘收纳部；通过将托盘支承并在前后方向上移动而进行向所述托盘收纳部的搬入以及从所述托盘收纳部的搬出的搬入搬出臂；通过在水平方向上移动而使所述搬入搬出臂移动至所述托盘收纳部的规定列前的水平方向移动架；通过在上下方向上移动而使所述搬入搬出臂移动至所述托盘收纳部的规定层前的升降架；和对所述搬入搬出臂、所述水平方向移动架以及所述升降架进行驱动的驱动装置，该自动托盘交换装置在其与机床主体之间对所需要的托盘进行搬入搬出，所述机床的自动托盘交换装置的特征在于，所述驱动装置具有行星减速机，该行星减速机具有第1输出轴以及第2输出轴，通过将所述第1输出轴以及所述第2输出轴中的某一方固定而使另一方作为驱动用的输出轴起作用，所述第1输出轴以及所述第2输出轴具有上下方向上的轴线，所述第1输出轴以及所述第2输出轴中的一方为了使所述水平方向移动架水平移动而使用，所述第1输出轴以及所述第2输出轴中的另一方为了使所述搬入搬出臂前后移动而使用。
根据本发明的机床的自动托盘交换装置，使用一个行星减速机以及对其驱动的一个电机，能够驱动水平方向移动架的水平移动以及搬入搬出臂的前后移动的双方，与使用独立的电极来分别驱动水平方向移动架的水平移动以及搬入搬出臂的前后移动的以往方式相比，能够实现小型化以及降低成本。
固定于所述行星减速机的所述第1输出轴上的第1转动齿轮与所述水平方向移动架一体地移动，并且与固定于基础框架上的固定齿轮或齿条啮合，当所述第1转动齿轮转动时，所述第1转动齿轮以及所述水平方向移动架一体地水平移动。
固定于所述行星减速机的所述第2输出轴上的第2转动齿轮与固定于具有上下方向上的轴线的花键轴上的第3转动齿轮啮合，在与所述花键轴相嵌的花键螺母的外周上一体地设有行星齿轮，与该行星齿轮啮合并在前后方向上延伸的齿条固定于所述搬入搬出臂，当所述第2转动齿轮转动时，所述第3转动齿轮、所述花键轴、所述花键螺母以及所述行星齿轮一体地转动，所述齿条以及所述搬入搬出臂一体地前后移动。
对所述第1输出轴进行固定的机构由以能够进行水平方向移动的方式支承在气缸上的活塞、和设在固定于基础框架的块体上且供活塞顶端部嵌入的活塞嵌入孔形成，该气缸固定于所述水平方向移动架。
另外，优选为，对所述第2输出轴进行固定的机构由以能够上下移动的方式支承在气缸上的活塞、和设在第2转动齿轮上且供活塞顶端部嵌入的活塞嵌入孔形成，该气缸固定于支承所述行星减速机的外壳上。
发明效果
根据本发明的机床的自动托盘交换装置，使用一个行星减速机以及对其驱动的一个电机，能够驱动水平方向移动架的水平移动以及搬入搬出臂的前后移动的双方，能够实现小型化以及降低成本。
附图说明
图1是表示本发明的机床的自动托盘交换装置的平面图。
图2是表示本发明的机床的自动托盘交换装置的立体图。
图3是表示对自动托盘交换装置的旋转架以及搬入搬出臂进行驱动的装置的剖视图。
图4是放大表示图1的自动托盘交换装置的平面图。
图5是放大表示图1的自动托盘交换装置的立体图。
附图标记说明
1：机床主体
2：自动托盘交换装置
11：托盘收纳部
12：搬入搬出臂
13：旋转架(水平方向移动架)
14：升降架
15：旋转及搬入搬出驱动装置
16：升降驱动装置
17：基础框架
19：固定齿轮
20：行星减速机
23：第1固定机构
24：第2固定机构
25：第1输出轴
26：第2输出轴
27：外壳
32：旋转用齿轮(第1转动齿轮)
43：齿条
44：花键轴驱动用齿轮(第2转动齿轮)
45：花键轴
46：花键轴从动用齿轮(第3转动齿轮)
47：花键螺母
48：行星齿轮
51：气缸
52：活塞
53：活塞嵌入孔
54：气缸
55：活塞
56：块体
56a：活塞嵌入孔
P：托盘
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的自动托盘交换装置的一个实施方式。在以下的说明中，将搬入搬出臂接近托盘的一侧(图1的右侧)称为前，将远离托盘的一侧(图1的左侧)称为后，将图2的上下称为上下。另外，左右是从后方朝向前方的方向。
在图1以及图2中概略表示机床主体1以及安装于机床主体1的前侧的自动托盘交换装置2。
机床主体1是对安装于托盘P上的工作物W进行加工的横形加工中心，具有进行托盘P的授受的托盘授受装置3、使托盘P移动的基台4、和对工作物W进行加工的加工装置5等。
自动托盘交换装置2为立体式，具有将托盘P以在周向上为多列及在上下方向上为多层的方式收纳的托盘收纳部11，在其与机床主体1之间对托盘P进行搬入搬出。托盘收纳部11形成为，当俯视时呈C字状。
自动托盘交换装置2具有：通过将托盘P支承而进行向托盘收纳部11搬入以及从托盘收纳部11搬出的搬入搬出臂12；通过在水平方向上移动而使搬入搬出臂12移动至托盘收纳部11的规定列前的旋转架(水平方向移动架)13；通过在上下方向上移动而使搬入搬出臂12移动至托盘收纳部11的规定层前的升降架14；使搬入搬出臂12以及旋转架13移动的旋转及搬入搬出驱动装置(水平方向移动及搬入搬出驱动装置)15；和使升降架14移动的升降驱动装置16
以下，参照图3至图5，详细说明自动托盘交换装置2。
自动托盘交换装置2作为固定部分而具有：基础框架17；固定于基础框架17上的旋转中心轴18；和与旋转中心轴18以同心状固定的固定齿轮19。
搬入搬出臂12由在前后方向上延伸的左右1对的平行板构成，以能够在前后方向(在图3中为从纸面的表侧朝向背侧或从纸面的背侧朝向表侧的方向，在图4以及图5中为左右方向)上移动的方式支承于升降架14。
旋转架13具有：四根纵框架13a；和将四根纵框架13a的上端部彼此以及下端部彼此连结使得从上方来看呈コ字状的横框架13b。
升降架14呈大致U字状，能够上下移动地支承于旋转架13的前侧的两根纵框架13a。
搬入搬出臂12与升降架14一体地上下移动，能够在从与最下层托盘的底面对应的位置到与最上层托盘的底面对应的位置之间上下移动。
旋转及搬入搬出驱动装置15构成为，能够进行旋转架13的旋转和搬入搬出臂12的前后移动的双方驱动，升降装置16构成为，能够进行升降架14的升降的驱动。
如图3所示，旋转及搬入搬出驱动装置15具有：通过电机21而转动的输入轴22；和具有第1输出轴25以及第2输出轴26的行星减速机20。
行星减速机(20)虽然省略了内部构造的图示，但具有太阳齿轮、和与其啮合的多个行星齿轮以及供这些行星齿轮在内周啮合的内齿轮，该行星减速机20是使基于电机21进行的高速转动减速并由第1输出轴25或第2输出轴26输出的减速机。
行星减速机20通过第1固定机构23使第2输出轴26不转动，由此能够使第1输出轴25转动，并通过第2固定机构24使第1输出轴25不转动，由此能够使第2输出轴26转动。
电机21以及行星减速机20支承于外壳27，外壳27固定于旋转架13，伴随旋转架13的旋转而一体地旋转。
旋转架13以能够绕着旋转中心轴18的轴线转动的方式支承于旋转中心轴18，能够经由多个轴承31在设于基础框架17上的轨道面17a上绕着旋转中心轴18的轴线旋转。
旋转及搬入搬出驱动装置15作为使旋转架13旋转的构成而具有与固定齿轮19啮合且与行星减速机20的第1输出轴25固定的旋转用齿轮(第1转动齿轮)32。旋转用齿轮32在解除了固定的情况下，能够在固定齿轮19的外周一边转动一边旋转。
在搬出搬入臂12的下表面固定有引导轨42，引导轨42在固定于升降架14上的引导块41上移动。在搬入搬出臂12上设有沿前后延伸的齿条43。
旋转及搬入搬出驱动装置15作为使搬入搬出臂12前后移动的构成而具有花键轴驱动用齿轮(第2转动齿轮)44，该齿轮具有上下方向上的轴线，固定于行星减速机20的第2输出轴26。
在花键轴驱动用齿轮44上，啮合有嵌入至沿上下延伸的花键轴45的下端部而固定的花键轴从动用齿轮(第3转动齿轮)46。花键轴45设为，转动自如地支承，从搬入搬出臂12的附近通过，与旋转架13的纵框架13a平行地延伸。
在花键轴45上，能够上下移动地相嵌有花键螺母47。在花键螺母47上，一体形成有与搬入搬出臂12的齿条43啮合的行星齿轮48。
花键螺母47经由托架49固定于升降架14的垂直部14a，当升降架(14)上下移动时，伴随该移动，托架49、花键螺母47以及搬入搬出臂12(包括引导块41、引导轨42、齿条43)一体地上下移动。
第1固定机构23由能够上下移动地支承在固定于外壳27的气缸51上的搬入搬出驱动固定用活塞52、和形成于花键轴驱动用齿轮44且供活塞52的下端部(顶端部)嵌入的活塞嵌入孔53构成。
第2固定机构24由能够左右移动地支承在固定于旋转架13的气缸54上的旋转固定用活塞55、和具有供活塞55的左端部(顶端部)嵌入的活塞嵌入孔56a且固定于基础框架17上的块体56构成。
升降驱动装置16具有：固定于旋转架13的纵框架13a上的引导轨61；以与引导轨61平行的方式固定于旋转架13的纵框架(13a)上的齿条62；固定于升降架14并沿着引导轨61移动的引导块63；和能够转动地与齿条62啮合并与升降架14一体地上下移动的行星齿轮64。
根据升降驱动装置16，当通过图示省略的电机使行星齿轮64转动时，行星齿轮64沿着齿条62上下移动，由此，升降架14相对于旋转架13上下移动。
基于旋转及搬入搬出驱动装置15进行的旋转架13的旋转如下所述地进行。
第2输出轴26由第1固定机构23固定，并且基于第2固定机构24进行的第1输出轴25的固定被解除，由此，旋转用齿轮32成为能够转动的状态。在该状态下，若通过电机21使输入轴22转动，则旋转用齿轮32转动，旋转架13旋转。伴随旋转架13的旋转，图3中，固定部分17、18、19、56以外的所有构成要素一体地旋转。
基于旋转及搬入搬出驱动装置15进行的搬入搬出臂12的前后移动如下所述地进行。
第1输出轴25由第2固定机构24固定，并且基于第1固定机构23进行的第2输出轴26的固定被解除，由此，花键轴驱动用齿轮44成为能够转动的状态。在该状态下，若通过电机21使输入轴22转动，则花键轴驱动用齿轮44转动，伴随该转动，花键轴从动用齿轮46、花键轴45、花键螺母47以及行星齿轮48一体地转动，行星齿轮48转动，由此齿条43以及搬入搬出臂12一体地前后移动。
这样地，通过旋转及搬入搬出驱动装置15，旋转架13的旋转以及搬入搬出臂12的前后移动能够使用一个电机21以及一个行星减速机20而驱动。在此，基于升降驱动装置16进行的升降架14的升降能够与基于旋转及搬入搬出驱动装置15进行的旋转架13的旋转同时地进行，基于旋转及搬入搬出驱动装置15进行的搬入搬出臂12的搬入搬出在基于升降驱动装置16进行的升降架14的升降以及基于旋转及搬入搬出驱动装置15进行的旋转架13的旋转结束之后进行。
根据上述的自动托盘交换装置2，能够使用一个行星减速机20以及将其驱动的一个电机21来驱动旋转架13的旋转以及搬入搬出臂12的前后移动的双方，因此与分别使用旋转架13的旋转驱动用的电机以及搬入搬出臂12的前后移动驱动用的电机的以往方式相比，能够实现驱动部的小型化和电机伺服放大器的削减，也能够降低成本。
根据本发明的机床的自动托盘交换装置，能够使用一个行星减速机以及将其驱动的一个电机来驱动水平方向移动架的水平移动以及搬入搬出臂的前后移动的双方，能够小型化以及降低成本。
此外，虽省略了图示，但上述的自动托盘交换装置也能够适用于由堆垛起重机将托盘搬入搬出并将托盘排列为直线状的系统。为了这样做，只要通过代替固定齿轮19而使用齿条，将旋转用齿轮32设为沿着齿条直线移动的行星齿轮，而使代替旋转架13的直线移动架直线移动即可。

Claims (5)

1.一种机床的自动托盘交换装置，其具有：将托盘以多列及多层的方式收纳的托盘收纳部；通过将托盘支承并在前后方向上移动而进行向所述托盘收纳部的搬入以及从所述托盘收纳部的搬出的搬入搬出臂；通过在水平方向上移动而使所述搬入搬出臂移动至所述托盘收纳部的规定列前的水平方向移动架；通过在上下方向上移动而使所述搬入搬出臂移动至所述托盘收纳部的规定层前的升降架；和对所述搬入搬出臂、所述水平方向移动架以及所述升降架进行驱动的驱动装置，该自动托盘交换装置在其与机床主体之间对所需要的托盘进行搬入搬出，所述机床的自动托盘交换装置的特征在于，
所述驱动装置具有行星减速机，该行星减速机具有第1输出轴以及第2输出轴，通过将所述第1输出轴以及所述第2输出轴中的某一方固定而使另一方作为驱动用的输出轴起作用，所述第1输出轴以及所述第2输出轴具有上下方向上的轴线，所述第1输出轴以及所述第2输出轴中的一方为了使所述水平方向移动架水平移动而使用，所述第1输出轴以及所述第2输出轴中的另一方为了使所述搬入搬出臂前后移动而使用。
2.根据权利要求1所述的机床的自动托盘交换装置，其特征在于，
固定于所述行星减速机的所述第1输出轴上的第1转动齿轮与所述水平方向移动架一体地移动，并且与固定于基础框架上的固定齿轮或齿条啮合，当所述第1转动齿轮转动时，所述第1转动齿轮以及所述水平方向移动架一体地水平移动。
3.根据权利要求1所述的机床的自动托盘交换装置，其特征在于，
固定于所述行星减速机的所述第2输出轴上的第2转动齿轮与固定于具有上下方向上的轴线的花键轴上的第3转动齿轮啮合，在与所述花键轴相嵌的花键螺母的外周上一体地设有行星齿轮，与该行星齿轮啮合并在前后方向上延伸的齿条固定于所述搬入搬出臂，当所述第2转动齿轮转动时，所述第3转动齿轮、所述花键轴、所述花键螺母以及所述行星齿轮一体地转动，所述齿条以及所述搬入搬出臂一体地前后移动。
4.根据权利要求1所述的机床的自动托盘交换装置，其特征在于，
对所述第1输出轴进行固定的机构由以能够进行水平方向移动的方式支承在气缸上的活塞、和设在固定于基础框架的块体上且供活塞顶端部嵌入的活塞嵌入孔形成，该气缸固定于所述水平方向移动架。
5.根据权利要求1所述的机床的自动托盘交换装置，其特征在于，
对所述第2输出轴进行固定的机构由以能够上下移动的方式支承在气缸上的活塞、和设在第2转动齿轮上且供活塞顶端部嵌入的活塞嵌入孔形成，该气缸固定于支承所述行星减速机的外壳上。
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