JP2000005966A - 工作機械のパレット交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】交換動作のための駆動系を小型化し、パレット
交換時間の短縮と省エネルギー化の両立が可能になるパ
レット交換装置を提供する。 【解決手段】段取り位置Ｓ₂ と、それとテーブル６位置
Ｓ₁ との中間位置Ｓ₃ に、パレット４，５を平行移動案
内手段２４，２５を設けたパレット支持装置２０を備
え、中間位置にはパレット上の被係合部２６，２７に係
合離脱可能で、連続旋回によりパレットを１個ずつ搬送
する搬送アーム２１と、同旋回に連動して中間位置にあ
るパレットを保持する手段２２を備え、テーブルを一方
のパレット案内手段２５に対応する一方のパレット交換
位置に位置決めさせ、テーブル位置に位置していたパレ
ットが中間位置の一方のパレット案内手段に移動した
後、テーブルを他方のパレット案内手段２５に対応する
他方のパレット交換位置に位置決めさせる制御を行う制
御手段とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械のテーブ
ルとパレット段取り台との間でパレットの交換を行うパ
レット交換装置にかかり、特に、二個のパレットをテー
ブルに対して交互に搬出入して交換するパレット交換装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作物が載置された二個のパレットをパ
レット段取り台からテーブルに対して交互に搬出入して
交換するタイプのＡＰＣ（自動パレット交換装置）を、
マシニングセンタなど工作機械に設けたものが広く知ら
れている。

【０００３】このタイプのＡＰＣには、パレットの交換
のために、工作機械の前方側または側方側にパレット段
取り台を配置したものが知られている。このＡＰＣにお
いては、テーブルにセットされた一方のパレット上の工
作物を工作機械で加工している間に、作業者は、パレッ
ト段取り台上の他方のパレットに対して、加工済の工作
物を取り外し、次に加工する予定の未加工の工作物を取
付けるなどの段取り作業を行う。工作機械による工作物
の加工が終了すると、加工済の工作物が載置されテーブ
ル上にあるパレットと、パレット段取り台上に準備し未
加工工作物が載置されたパレットとをテーブルに対して
搬出入して交換する。

【０００４】特開平４−１２９６４０号公報には、ツイ
ンアーム式のチェンジアームにより二個のパレットを交
互に交換するパレット交換装置が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】パレットには工作物取
付け用の治具が固定され、この治具により工作物がパレ
ット上に載置されているので、チェンジアーム等で移動
させるパレットを含む移動体全体の重量はかなり重い。
ところが、前記公報に記載のパレット交換装置では、こ
のようにパレットを含む重い移動体をチェンジアームで
二個同時に移動させて交換している。そのため、パレッ
トを一個ずつ移動させるタイプのパレット交換装置と比
べて、パレットを移動させる際の加減速時に大きな負荷
がかかる。したがって、チェンジアームを駆動する駆動
系が大型化するとともに、加減速時間を短縮させるのが
困難であった。

【０００６】また、前記公報に記載のパレット交換装置
では、チェンジアームが１８０度旋回してパレットを途
中まで移動させたのち一旦停止してテーブルが移動動作
を行い、さらにチェンジアームが１８０度旋回してパレ
ットを移動させるので、チェンジアームによるパレット
交換動作が連続していない。その結果、二回の加減速時
間および途中の一回の停止時間などがかかるのでパレッ
ト交換時間の短縮が困難であり、また、チェンジアーム
を駆動する制御が複雑になっていた。さらに、チェンジ
アームを駆動する駆動体は、起動・停止を繰り返すので
エネルギーを多く消費する傾向にあり不経済であった。
そのうえ、ワークテーブル上に移動したパレットは、旋
回チェンジアームが抜けた時からワークテーブルにロッ
クされるまでのあいだ保持されていない状態となり、パ
レットが不安定な状態になる恐れがあった。

【０００７】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、旋回動作するパレット搬送アームで
二個のパレットをテーブルに対して搬出入して交換する
時に、交換動作のための駆動系を小型化することがで
き、また、パレット交換時間の短縮と省エネルギー化の
両立が可能になる工作機械のパレット交換装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明にかかる工作機械のパレット交換装置は、工
作機械に並設され、パレットをクランプ・アンクランプ
可能にクランプするとともに少なくとも一方向に移動す
る工作機械のテーブルに対して、このテーブルの移動方
向と直交する方向に二つの前記パレットを各々移動させ
て交互に前記テーブルに対して搬出入し交換する工作機
械のパレット交換装置であって、前記パレット交換装置
の段取り位置と、この段取り位置と前記テーブルの位置
との間にある中間位置に、前記パレットを移動可能に案
内支持するため、前記パレット移動方向に平行に二つの
パレット案内手段が設けられたパレット支持装置と、前
記パレットに形成された被係合部に係合離脱可能に係合
し、連続した旋回動作により前記パレットを一個ずつ搬
送するように前記中間位置に設けられたパレット搬送ア
ームと、前記中間位置に設けられ、前記パレット搬送ア
ームの旋回動作に連動し、前記中間位置に位置している
前記パレットを保持可能な中間位置パレット保持手段
と、前記テーブルを前記一方のパレット案内手段に対応
する一方のパレット交換位置に位置決めさせ、前記テー
ブルの位置に位置していた前記パレットが前記中間位置
の一方のパレット案内手段に移動した後、前記テーブル
を他方のパレット案内手段に対応する他方のパレット交
換位置に位置決めさせる制御を行う制御手段とを備え、
前記パレット搬送アームの連続旋回動作によって、アン
クランプ状態にある前記テーブルと前記パレット支持装
置との間で前記パレットの搬出入が行えるようにしてい
る。

【０００９】パレット交換装置は、前記パレット支持装
置の前記段取り位置に設けられ、前記パレットを前記パ
レット支持装置に仮に保持する段取り位置パレット仮保
持手段と、前記テーブル側に設けられ、前記パレットを
前記テーブルに仮に保持するテーブル側パレット仮保持
手段とを備え、前記段取り位置パレット仮保持手段に仮
保持されている一方のパレットと、前記テーブル側パレ
ット仮保持手段に仮保持されている他方のパレットと
を、前記パレット搬送アームの連続旋回動作で搬出入す
るのが好ましい。

【００１０】なお、前記テーブル側パレット仮保持手段
は、前記テーブルに取付けられて昇降自在な昇降部材
と、この昇降部材を常に前記パレット側に付勢する付勢
部材と、前記昇降部材の前記パレット側端に設けられ、
前記パレットの被係合部に係合することにより前記パレ
ットを仮保持可能な係合部とを備え、前記パレットが前
記テーブルに対してアンクランプ状態になったとき仮保
持するのが好ましい。

【００１１】前記中間位置パレット保持手段は、前記パ
レット搬送アーム側に設けられたカムと、前記パレット
の被係合部に係合離脱自在に係合し、前記パレットを前
記中間位置に保持可能な中間位置保持部材と、前記パレ
ット交換装置の基台側に設けられ、前記カムのカム曲線
に沿って前記中間位置保持部材を連動動作させる連動部
材とを備え、前記パレット搬送アームによる前記パレッ
トの搬出入動作と前記中間位置における前記パレットの
保持動作とを連動させるのが好ましい。

【００１２】前記パレット支持装置の段取り位置側に
は、前記段取り位置パレット仮保持手段と、前記パレッ
トを前記段取り位置に保持する段取り位置パレット保持
手段とが設けられているのが好ましい。前記パレットが
前記中間位置に位置しているか否かを検出する検出手段
を備えているのが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施の形態
の一例を図１から図６を参照して説明する。図１は本発
明にかかるパレット交換装置の平面図、図２は図１のII
−II線断面図、図３は図２の III−III 線概略断面図、
図４，図５はそれぞれパレット交換装置の動作を示す説
明図、図６はパレット交換の手順を示すフローチャート
である。

【００１４】図示するように、この実施形態では、パレ
ット交換装置である自動パレット交換装置（以下、ＡＰ
Ｃと記載）１が並設された工作機械として、立形のマシ
ニングセンタ（以下、ＭＣと記載）２の場合を示してい
る。なお、パレットで工作物を搬送するタイプの工作機
械であれば、横形ＭＣ，ターニングセンタ，研削盤など
他の種類の工作機械であってもよい。

【００１５】図１から図３に示すように、ＡＰＣ１はＭ
Ｃ２の工作機械本体３の側部（または、前部）に設置さ
れており、工作機械本体３とＡＰＣ１によりＡＰＣ付き
ＭＣ２を構成している。図示されたＡＰＣ１は、二個の
パレット４，５を各々移動させて、交互にＭＣ２の少な
くとも一方向に移動可能なテーブル６に対して搬出入し
交換する構成のものである。なお、この実施形態ではテ
ーブルがＹ軸方向に移動する例で説明を行うが、テーブ
ルがＸ軸方向またはＸ，Ｙ軸方向に移動してもよい。す
なわち、テーブル６が少なくとも一方向に移動できれば
よく、パレット４，５の移動方向はテーブル６の移動方
向と直交する方向に構成されていればよい。

【００１６】ＭＣ２においては、コラム（図示せず）が
ベッド８に立設されており、このコラムにはサドル（図
示せず）がＸ軸方向に移動可能に取付けられている。こ
のサドルには、主軸９の軸線が上下方向を向く主軸頭７
が、主軸軸線と平行な方向であるＺ軸方向に移動可能に
取付けられている。テーブル６はベッド８に設けられて
おり、ベッド８上をＹ軸方向に移動可能になっている。
主軸頭７に回転自在に支持された主軸９は、テーブル６
に対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対移動する。テーブル６
に載置されたパレット４，５上の工作物１０は、主軸９
の装着部に取付けられた工具１１により切削加工され
る。

【００１７】テーブル６は、ベッド８上に配置されたガ
イドレール１７に案内支持されてＹ軸方向に移動する。
テーブル６は、加工作業時には主軸９に対して相対移動
を行い、パレット交換時には、一方のパレット４に関す
る一方のパレット交換位置と、他方のパレット５に関す
る他方のパレット交換位置にそれぞれ移動して位置決め
される。この実施形態では、ガイドレール１７を備えた
直動ころがり案内で説明を行っているが、他のころがり
案内またはすべり案内等であってもよい。

【００１８】テーブル６には、パレット４，５を着脱可
能にクランプ・アンクランプするための一つまたは複数
（この実施形態では、二個）の駆動体（この実施形態で
は、流体圧シリンダ）１３が設けられている。駆動体１
３には、クランプ部材１４がボルト１３ａなど締結部材
で固定されている。クランプ部材１４は、上昇位置にお
いてパレット４，５を移動可能に案内するとともに、下
降位置においてパレット４，５をテーブル６の所定の位
置、すなわち位置決めピン３７，３７で位置決めされた
位置に位置決めする。そして、クランプ部材１４によっ
て、パレット４，５のクランプ部３５ｃをテーブル６の
クランプ用の面に押圧してクランプするようになってい
る。クランプ部材１４には複数のローラ１９が設けられ
ている。ローラ１９は、クランプ部材１４に外輪部が回
転可能に固定されている。すなわち、駆動体１３とクラ
ンプ部材１４によって、テーブル６側のパレットクラン
プ・アンクランプ手段１２が構成されている。また、ク
ランプ部材１４とローラ１９により、テーブル側パレッ
ト案内手段であるテーブル側ガイド手段２３が構成され
ている。

【００１９】テーブル６の近傍には、パレット４，５を
載置して段取り作業を行うためのパレット段取り台１５
が配置されている。パレット段取り台１５は、テーブル
６の側方（＋Ｘ軸方向）に位置しベッド８に固定された
ＡＰＣ基台１６上に取付けられている。作業者は、ＡＰ
Ｃ１付きのＭＣ２の側方で、パレット段取り台１５上の
パレット４，５についての段取り作業を行う。

【００２０】ＡＰＣ１は、パレット支持装置２０とシン
グルアーム式のパレット搬送アーム（以下、アームと記
載）２１と中間位置パレット保持手段２２と制御手段
（図示せず）とを備え、アーム２１の連続旋回動作によ
って、アンクランプ状態にあるテーブル６とパレット支
持装置２０との間でパレット４，５の搬出入が行えるよ
うにしている。パレット支持装置２０は、ガイド手段２
４，２５によりパレット４，５をＡＰＣ１の段取り位置
Ｓ₂ と中間位置Ｓ₃ に移動自在に案内支持している。ま
た、パレット４，５は、クランプ部材１４がアンクラン
プ位置（上昇位置）にある時、テーブル６上の位置にも
移動できる。段取り位置Ｓ₂ は、パレット段取り台１５
上で段取り作業を行うための位置である。中間位置Ｓ₃
は、段取り位置Ｓ₂ とテーブル６の位置Ｓ₁ との間に位
置している。

【００２１】アーム２１は中間位置Ｓ₃ に配置されてお
り、パレット４，５に形成された被係合部としての一方
の側の溝部２６，他方の側の溝部２７に係合離脱可能に
係合し、連続した旋回動作によりパレット４，５を一個
ずつ搬送する。中間位置パレット保持手段２２は、中間
位置Ｓ₃ に設けられアーム２１の旋回動作に連動して、
中間位置Ｓ₃ に位置しているパレット４，５を保持す
る。制御手段は、両方のパレット４，５がテーブル位置
Ｓ₁ から離れている間にテーブル６をＹ軸方向に移動さ
せて、これから搬入されるパレット４または５のパレッ
ト交換位置（テーブル位置Ｓ₁ ）にテーブル６を移動し
位置決めする制御を行う。すなわち、制御手段は、図示
しないＹ軸モータ（例えば、サーボモータ）を駆動制御
し、Ｙ軸モータによって回転する送りねじ１７ａを介し
て、テーブル６をＹ軸方向に移動させる。また、制御手
段は、アーム２１のための駆動用モータ４４（後述す
る）等を駆動制御する。

【００２２】制御手段により、テーブル６は、一方のガ
イド手段２５に対応する一方のパレット交換位置に位置
決めされ、テーブル６の位置Ｓ₁ に位置していたパレッ
トが中間位置Ｓ₃ の一方のガイド手段２５に移動した
後、テーブル６は他方のガイド手段２５に対応する他方
のパレット交換位置に位置決めされる。なお、この制御
手段は、ＭＣ２のＮＣ（数値制御）装置またはＮＣ装置
の指令を受けて制御を行うＰＬＣ（プログラマブル・ロ
ジック・コントローラ）を兼用してもよい。

【００２３】パレット４，５の溝部２６，２７は、パレ
ット４，５の移動方向（Ｘ軸と平行な方向）に直交する
方向（Ｙ軸と平行な方向）に向けて、パレット４，５の
下面２８に直線状に一端から他端まで通して形成されて
いる。なお、溝部２６，２７は曲線状であってもよい。
また、アーム２１のローラ取付け部材２９に設けられた
ローラ３６が溝部２６，２７に係合離脱容易なように、
溝部２６，２７の一端と他端は若干拡がった形状になっ
ていてもよい。

【００２４】パレット段取り台１５の上部には、段取り
位置Ｓ₂ に配置された二組の平行なパレット案内手段で
あるガイド手段２４，２４と、中間位置Ｓ₃ に配置され
た二組の平行なパレット案内手段であるガイド手段２
５，２５が、テーブル６の移動方向と直交する方向であ
るＸ軸方向（すなわち、パレットの移動方向）と平行に
取付けられている。ガイド手段２４，２５は、複数のロ
ーラ３１によりパレット４，５の下面２８を移動自在に
支持している。ローラ３１は、外輪部が回転可能にガイ
ド部材３３に取付けられている。このガイド部材３３に
より、パレット４，５はその移動方向に直交する方向に
案内支持されている。ガイド部材３３は、ローラ３１と
プラスチックなど摺動部材とを組み合わせたものであっ
てもよい。

【００２５】テーブル側ガイド手段２３は、テーブル位
置Ｓ₁ に配置されてテーブル６に設けられている。この
ガイド手段２３は、パレットクランプ・アンクランプ手
段１２がアンクランプ状態の時、すなわちクランプ部材
１４が上昇位置にある時、ガイド手段２５，２５との間
でパレット４，５が移動可能になる。ガイド手段２３
は、複数のローラ１９によりパレット４または５の係合
部３５の天井面３５ａを支持するとともに、両方のクラ
ンプ部材１４の側部１４ａがパレット４または５の係合
部３５の側面３５ｂに係合して、パレット４，５を案内
支持している。パレット４，５は、テーブル６に設けら
れた二つの位置決めピン３７，３７により、クランプ状
態のとき位置決めされるようになっている。また、アン
クランプ状態の時、位置決めピン３７，３７はパレット
より離脱している。したがって、パレット４，５は、パ
レット支持装置２０のガイド手段２４，２５およびテー
ブル側ガイド手段２３に案内支持されて、段取り位置Ｓ
₂ ，中間位置Ｓ₃ ，テーブル位置Ｓ₁ に移動する。

【００２６】中間位置Ｓ₃ の中央部には、シャフト４０
が、ＡＰＣ基台１６に設けられた上板１８に中心軸線Ｃ
Ｌを上下方向に向けて固定されている。シャフト４０に
は、軸受４１，４１を介して大径歯車４２が中心軸線Ｃ
Ｌまわりに回転可能に支持されている。大径歯車４２の
上部には、アーム２１が半径方向外方に向けて突出して
取付けられている。大径歯車４２には、ＡＰＣ基台１６
側に回転自在に支持されている小径歯車４３が噛み合っ
ている。ＡＰＣ基台１６には、駆動用モータ４４と減速
機４５が取付けられている。駆動用モータ４４の出力
は、減速機４５で減速され小径歯車４３に伝達されて、
大径歯車４２とアーム２１を旋回動作させる。小径歯車
４３から大径歯車４２に動力が伝達される時にも減速さ
れている。小径歯車４３，大径歯車４２など歯車機構
は、外部から埃や切り屑などが侵入しないようにカバー
４６により覆われている。

【００２７】アーム２１は、ほぼ水平方向に配置されて
中心軸線ＣＬ回りに水平面内で旋回する。ローラ取付け
部材２９は、アーム２１の先端部に上方に向けて取付け
られている。ローラ取付け部材２９の上端部には、パレ
ット４，５の溝部２６，２７の内面と転がり接触するよ
うに、回動自在なローラ（例えば、カムフォロア）３６
が取付けられている。ローラ取付け部材２９とローラ３
６とで係合部材が構成されている。ローラ３６およびロ
ーラ取付け部材２９は、中心軸線ＣＬを中心として半径
Ｒの円形４７の軌跡上を旋回動作する。ローラ３６が係
合する溝部２６，２７は直線状なので、アーム２１が旋
回すると、パレット４，５は、その移動速度を低速→高
速→低速と連続的に変化させて、スムーズに移動する。

【００２８】中間位置パレット保持手段２２は、一方の
パレット４用と他方のパレット５用に二組設けられてい
る。大径歯車４２の歯４８の下部は円筒状になってお
り、この円筒状部４９の外周面には無端環状のカム５０
が形成されている。中間位置パレット保持手段２２は、
アーム２１側に設けられたカム５０と、パレット４，５
の他の被係合部５２に係合離脱自在に係合しパレット
４，５を中間位置Ｓ₃ に保持可能な中間位置保持部材５
３と、ＡＰＣ基台１６側に設けられ、カム５０のカム曲
線に沿って中間位置保持部材５３を連動動作させる連動
部材としてのレバー部材５１とを備え、アーム２１によ
るパレット４，５の搬出入動作と、中間位置Ｓ₃ におけ
るパレット４，５の保持動作とを連動させている。

【００２９】レバー部材５１のカム５０側に設けられた
カムフォロア５１ａが、カム５０に係合している。レバ
ー部材５１の一方の端部にはこのカムフォロア５１ａが
取付けられ、他方の端部には、軸５３ａを介して中間位
置保持部材５３が連結されている。レバー部材５１は、
ＡＰＣ基台１６に取付けられた支点部材５５に支軸５１
ｂを介して揺動可能に支持されて、支軸５１ｂを支点に
して自在に揺動する棒状部材である。カム５０とレバー
部材５１によりカム機構が構成されている。

【００３０】中間位置保持部材５３は、カム５０のカム
溝の曲線、すなわち、このカム曲線に従って動作するカ
ムフォロア５１ａ，レバー部材５１の動作に連動する。
中間位置保持部材５３は、ガイド部材３３側に形成され
た嵌合孔５６に上下方向に移動自在に嵌合しているの
で、カム５０のカム曲線に沿ってカムフォロア５１ａと
ともにレバー部材５１が揺動すると、中間位置保持部材
５３は昇降動作する。中間位置保持部材５３の上端部が
上昇するとパレット４，５の被係合部５２に係合し、上
端部が下降すると被係合部５２から離脱するようになっ
ている。パレット４，５が中間位置Ｓ₃ に移動してきた
時に、旋回しているアーム２１のローラ３６が一時的に
溝部２６，２７から離脱するので、この離脱中に、中間
位置パレット保持手段２２でパレット４，５を動かない
ように保持している。なお、被係合部５２を形成するこ
となく、溝部２６，２７に中間位置保持部材５３が係合
・離脱するようにしてもよい。

【００３１】パレット段取り台１５には、ガイド手段２
４上のパレット４，５をそれぞれ段取り位置Ｓ₂ に保持
する一対の段取り位置パレット保持手段６０，６１が設
けられている。段取り位置パレット保持手段６０，６１
は、外側のガイド部材３３，３３の近傍に配置されてい
る。段取り位置パレット保持手段６０，６１は、空気
圧，油圧など流体圧により駆動される流体圧シリンダ６
４と、この流体圧シリンダ６４のピストンロッドの上端
部に取付けられる係止部材６５とを備えている。

【００３２】係止部材６５は、パレット４，５が段取り
位置Ｓ₂ に位置している時に、パレット４，５の下面２
８に形成された係止孔６６にそれぞれ係止して、パレッ
ト４，５を保持するようになっている。これにより、パ
レット４，５は係止部材６５で段取り位置Ｓ₂ に保持さ
れて動かないので、作業者は、パレット４，５に対して
作業性よく安全に作業を行うことができる。なお、係止
孔６６を形成することなく、溝部２６，２７に係止部材
６５を係止するようにしてもよい。

【００３３】パレット支持装置２０の段取り位置Ｓ₂ に
は、パレット４，５をパレット支持装置２０に仮に保持
する段取り位置パレット仮保持手段６２，６３が設けら
れている。そして、テーブル６に設けられパレット４，
５をテーブル６に仮に保持するテーブル側パレット仮保
持手段７０と段取り位置パレット仮保持手段６２，６３
とが協働して、仮保持状態にあるパレット４，５をテー
ブル６とパレット支持装置２０との間で搬出入するよう
にしている。

【００３４】一対の段取り位置パレット仮保持手段６
２，６３は、パレット段取り台１５に設けられ、パレッ
ト４，５をそれぞれ付勢力に抗して移動可能に段取り位
置Ｓ₂に仮に保持する。すなわち、段取り位置パレット
仮保持手段６２，６３は、パレット４，５が段取り位置
Ｓ₂ で係止部材６５で係止されていない状態でも、パレ
ット４，５が動いてしまわないように仮に保持するため
のものである。段取り位置パレット仮保持手段６２，６
３は、パレット４，５の一方の側の溝部２６に係合する
ように、段取り位置Ｓ₂ の左方側に配置されている。な
お、段取り位置パレット仮保持手段６２，６３を、パレ
ット４，５の他方の側の溝部２７に係合するように、段
取り位置Ｓ₂ の右方側に配置してもよい。また、仮保持
用の被係合部を形成してもよい。例えば、係止孔６６を
Ｙ軸方向の反対側に形成しておいてもよい。さらに、段
取り位置パレット仮保持手段６２，６３と段取り位置パ
レット保持手段６０，６１を同一軸線上に設けてもよ
い。

【００３５】段取り位置パレット仮保持手段６２，６３
は、パレット段取り台１５に取付けられて上限位置，下
限位置の間で昇降移動自在な昇降部材６７と、昇降部材
６７を常に上方に付勢するばね６８など付勢部材と、昇
降部材６７の上端に設けられ、溝部２６に係合すること
によりパレット４，５を仮保持可能な係合部としてのロ
ーラ６９とを備えている。なお、昇降部材６７の上端に
円筒状、半球状の係合部を形成し、ローラ６９を不要と
してもよい。ローラ６９は、パレット４，５の下面２８
に接触して自在に回動する。一方の側の溝部２６がロー
ラ６９にほぼ一致すると、昇降部材６７はばね６８のば
ね力により押し上げられて若干上昇し、ローラ６９が溝
部２６内に係合する。これにより、パレット４，５は、
ばね６８のばね力により仮に保持される。アーム２１が
パレット４，５をテーブル６側に移動させると、パレッ
ト４，５は、ばね６８のばね力に抗して右方向（図１，
図２）に移動する。

【００３６】テーブル６には、段取り位置パレット仮保
持手段６２，６３と同じ構成のテーブル側パレット仮保
持手段７０が設けられている。テーブル側パレット仮保
持手段７０は、テーブル６に取付けられて昇降移動自在
な昇降部材６７と、昇降部材６７を常にパレット側に付
勢するばね６８など付勢部材と、昇降部材６７のパレッ
ト側端に設けられ、パレットの他方の側の溝部２７など
被係合部に係合することによりパレットを仮保持可能な
ローラ６９など係合部とを備えている。テーブル側パレ
ット仮保持手段７０は、テーブル位置Ｓ₁ にパレット４
または５が位置するとともに、クランプ部材１４がアン
クランプ位置（上昇位置）に位置して、パレットがテー
ブル６に対してアンクランプ状態になった時に、このパ
レットを付勢力に抗して移動可能に仮保持するためのも
のである。また、クランプ部材１４が下降してクランプ
状態になった時、テーブル側パレット仮保持手段７０の
昇降部材は、パレットに押圧されて一緒に下降する。

【００３７】テーブル側パレット仮保持手段７０は、パ
レットの他方の側の溝部２７内にローラ６９が係合する
ように、テーブル６の右方側に配置されているが、一方
の側の溝部２６に係合するようにテーブル６の左方側に
配置してもよい。このようにして、段取り位置パレット
仮保持手段６２，６３に仮保持されている一方のパレッ
トと、テーブル側パレット仮保持手段７０に仮保持され
ている他方のパレットとを、アーム２１の連続旋回動作
で搬出入している。

【００３８】図４および図５に示すように、パレット
４，５が中間位置Ｓ₃ に位置しているか否かを検出する
検出手段７１，７２と、パレット４，５が段取り位置Ｓ
₂ に位置しているか否かを検出する検出手段７３，７４
が設けられている。パレットの有無を検出する検出手段
７１〜７４は、前記制御手段に信号を出力する。なお、
段取り位置Ｓ₂ における検出手段７３，７４は省略して
もよい。検出手段７１〜７４としては、接触式，非接触
式でパレット４，５の有無を判別できるセンサが使用さ
れており、例えばリミットスイッチ，近接スイッチ，光
電スイッチ等が使用可能である。本実施形態では、リミ
ットスイッチ７１〜７４でパレット４，５の有無を直接
検出する例を示している。なお、パレット４，５の位置
は、アーム２１の旋回角を検出する検出手段により間接
的に検出してもよい。

【００３９】次に、パレット交換の手順について図４か
ら図６を参照して説明する。図４（１）に示すように、
当初は、一方のパレット４が段取り位置Ｓ₂ に位置決め
され、他方のパレット５がテーブル６に載置され、アー
ム２１は旋回動作開始位置（すなわち、０度方向）を向
いているものとする。ＭＣ２においては、主軸９を主軸
モータにより回転駆動し、工具１１と工作物１０とを
Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に相対移動させることで、工具１
１により工作物１０を切削加工する。

【００４０】作業者は、一方のパレット４に対する段取
り作業が終了すると、操作盤７６の操作ボタンを押し
て、段取り作業終了の信号を制御手段に出力する。ＭＣ
２での加工が終了し、パレット交換のためのプログラム
（例えば、Ｍ６０）が実行されると、制御手段の制御に
よりパレット交換動作がスタートする。制御手段は、図
１のようにテーブル６が他方のパレット５を載置した状
態であるとき、テーブル６を他方のパレット５用の他方
のパレット交換位置に移動して位置決めする（ステップ
１０１）。

【００４１】一方のパレット４の段取り位置Ｓ₂ におけ
るリミットスイッチ７３はＯＮ、中間位置Ｓ₃ における
リミットスイッチ７１はＯＦＦである。他方のパレット
５は他方のパレット交換位置（他方のテーブル位置Ｓ
₁ ）にあるので、段取り位置Ｓ₂ のリッミトスイッチ７
４と中間位置Ｓ₃ のリミットスイッチ７２は、ともにＯ
ＦＦである。なお、図４，図５で、中間位置保持部材５
３の上昇動作によるパレットの被係合部５２との係合状
態は「出」と表示し、下降動作による被係合部５２から
の離脱状態は「戻」と表示している。

【００４２】パレット交換指令により、テーブル側パレ
ットクランプ・アンクランプ手段１２をアンクランプ動
作させて、他方のパレット５をアンクランプ状態にす
る。他方のパレット５は、クランプ部材１４によるクラ
ンプがアンクランプ状態になっても、テーブル側パレッ
ト仮保持手段７０で仮保持された状態になっているので
動くことはない（ステップ１０２）。一方、パレット段
取り台１５の流体圧シリンダ６４を駆動して、係止部材
６５を下降させ、係止孔６６から係止部材６５を抜く。
係止孔６６より係止部材６５が抜けても、一方のパレッ
ト４は、段取り位置パレット仮保持手段６２で仮保持さ
れた状態になっているので動くことはない（ステップ１
０３）。このステップ１０２と１０３の手順は、並行し
て同時に行っている。

【００４３】駆動用モータ４４が駆動されると、その出
力は、減速機４５，小径歯車４３，大径歯車４２を介し
てアーム２１に伝達されるので、アーム２１は、一定速
度で時計回り方向に約２．５回転旋回する動作を開始す
る（ステップ１０４）。図４（２）に示すように、アー
ム２１が９０度以上回転すると、ローラ３６が他方のパ
レット５の一方の側の溝部２６に係合して、このパレッ
ト５を図１，図２の左方の中間位置Ｓ₃ に移動させる。
このパレット５が移動する時には、このパレット５用の
中間位置保持部材５３は下方に退避しているので、パレ
ット５の移動の邪魔にはならない。

【００４４】こうして図４（３）に示すように、テーブ
ル６上に位置していた他方のパレット５は、テーブル側
パレット仮保持手段７０のばね６８のばね力に抗して中
間位置Ｓ₃ に移動する。アーム２１がほぼ２７０度回転
すると、他方のパレット５は中間位置Ｓ₃ に移動する
（ステップ１０５）。すると、リミットスイッチ７２が
ＯＮになるので、このパレット５がテーブル位置から離
れて中間位置Ｓ₃ に移動したことが確認される。

【００４５】図４（４）に示すように、アーム２１が回
転して、そのローラ３６が他方のパレット５の一方の側
の溝部２６から離脱する前に、カムの連動により、中間
位置パレット保持手段２２の他方の中間位置保持部材５
３が上昇して、中間位置Ｓ₃にある他方のパレット５を
動かないように保持する。アーム２１がほぼ２７０度以
上回転すると、ローラ３６が一方のパレット４の他方の
側の溝部２７との係合を開始する。これにより、パレッ
ト段取り台１５上にある一方のパレット４は、図４
（５）に示すように、中間位置Ｓ₃ に移動する。こうし
て一方のパレット４が段取り位置Ｓ₂ から中間位置Ｓ₃
に移動する時は、中間位置パレット保持手段２２の一方
の中間位置保持部材５３は下方に退避している。また、
リミットスイッチ７３がＯＦＦになり、リミットスイッ
チ７１がＯＮになる。リミットスイッチ７１がＯＮにな
るので、このパレット４が中間位置Ｓ₃にあることが確
認される（ステップ１０６）。

【００４６】図５（６）に示すように、アーム２１が一
方のパレット４から離脱する前に、カムの連動により、
一方の中間位置保持部材５３が上昇して、このパレット
４を保持するので、一方のパレット４は中間位置Ｓ₃ に
停止している。アーム２１が、他方のパレット５の他方
の側の溝部２７に係合するとともに、カムの連動によ
り、他方の中間位置保持部材５３を下方に退避させる。
そして、図５（７）に示すように、アーム２１の旋回動
作により、中間位置Ｓ₃ にある他方のパレット５がパレ
ット段取り位置Ｓ₂ に移動する（ステップ１０７）。

【００４７】図４（４）の工程で、パレット５がテーブ
ル位置Ｓ₁ から離れたことが、リミットスイッチ７２か
ら制御手段に出力された信号で確認されている。この信
号を受けた制御手段は、図４（４）に示すように、これ
から受け取るパレット４が移動してくる一方のパレット
交換位置（一方のテーブル位置Ｓ₁ ）にテーブル６を移
動させて位置決めする指令を出力する。すなわち、Ｙ軸
モータを駆動してテーブル６を移動させる。このテーブ
ル６の移動は、図５（７）の動作完了前には終了してい
るので、アーム２１の連続旋回動作を妨げることはな
い。すなわち、この旋回動作と並行して、テーブル６
を、テーブル位置Ｓ₁ における他方のパレット交換位置
から一方のパレット交換位置に移動させることができる
（ステップ１０８）。

【００４８】次いで、図５（８）に示すように、アーム
２１は一方のパレット４の一方の側の溝部２６に係合す
る。この時、カムの連動により、一方の中間位置保持部
材５３は下方に退避し、他方の中間位置保持部材５３は
上昇しているがパレットがないので何とも係合しない。
パレット段取り台１５に移動した他方のパレット５は、
段取り位置パレット仮保持手段６３により段取り位置Ｓ
₂ に仮保持されている。また、このパレット５用のリミ
ットスイッチ７４はＯＮ、中間位置Ｓ₃ のリミットスイ
ッチ７２はＯＦＦになっている。

【００４９】テーブル６は、一方のパレット４用の一方
のパレット交換位置にすでに位置決めされているので、
図５（９）に示すように、アーム２１がさらに旋回する
と、中間位置Ｓ₃ にある一方のパレット４はテーブル６
上に移動する（ステップ１０９）。一方のパレット４
は、テーブル側パレット仮保持手段７０によりテーブル
位置Ｓ₁ に仮保持される。一方のパレット４が中間位置
Ｓ₃ から移動したので、リミットスイッチ７１はＯＦＦ
になる。すなわち、パレット４，５は、位置を入れ替え
た状態で各々仮保持されている。

【００５０】図５（１０）に示すように、アーム２１
は、一方のパレット４から離脱したのち旋回動作を完了
する（ステップ１１０）。テーブル側パレットクランプ
・アンクランプ手段１２を駆動して、一方のパレット４
をテーブル６にクランプする（ステップ１１１）。そし
て、パレット段取り台１５の係止部材６５を上昇させ
て、この係止部材６５を他方のパレット５の係止孔６６
に係止させる。これにより、他方のパレット５は、段取
り位置Ｓ₂ にしっかりと保持される（ステップ１１
２）。ステップ１１１と１１２の手順は並行して同時に
行う。ステップ１１１，１１２が完了するとパレット交
換の手順が終了する。

【００５１】パレット交換動作が完了すると、ＭＣ２
は、加工領域と非加工領域を仕切る開閉カバーを閉じた
のち加工動作に移行する。すなわち、ＭＣ２は、テーブ
ル６を加工位置に移動させて、一方のパレット４に載置
されている未加工工作物を切削加工する。また、作業者
は、他方のパレット５から加工済工作物を取り外したの
ち新しい未加工工作物を載置する段取り作業を行う。そ
の後、次のパレット交換を行う場合には、アーム２１を
逆方向すなわち反時計方向に２．５回転旋回動作させる
とともに、図５（１０）から図４（１）まで先の手順と
は逆の手順でパレット交換を行うことになる。

【００５２】このように、本実施形態によれば、アーム
２１は連続した旋回動作によりパレット４，５を一個ず
つ搬送するので、アーム２１には、パレットを含む移動
体の一個ずつの荷重しかかからない。したがって、アー
ム２１を旋回動作させるための駆動系を小型化，軽量化
することができる。例えば、駆動用モータ４４，減速機
４５，小径歯車４３，大径歯車４２，シャフト４０など
を小型化することができる。また、パレット交換時に、
アーム２１の旋回動作を途中で止めないので、アーム２
１の制御が容易である。

【００５３】パレット４，５を移動させる時には、段取
り位置パレット仮保持手段６２，６３，テーブル側パレ
ット仮保持手段７０で、パレットを移動可能に仮保持し
ているので、パレット交換動作時にパレットを素早く移
動させることができる。段取り位置およびテーブル側位
置において、アーム２１がパレット４，５より離脱した
状態になっても、パレット４，５は、両方の位置で仮保
持しているため不安定な状態になることはない。

【００５４】アーム２１は、加速・減速は一回のみで連
続した旋回動作を行うので、加減速に要する時間を短縮
することができ、消費するエネルギーも小さくなり経済
的である。さらに、両方のパレット４，５がテーブル位
置Ｓ₁ から離れ、段取り位置Ｓ₂と中間位置Ｓ₃ との間
でパレットを搬送する動作と、テーブル６を移動させる
動作とを並行して同時に行っている。このことにより、
パレット交換時間を短縮することができる。

【００５５】パレット段取り台１５上のパレットは、パ
レット交換動作以外の時は、段取り位置パレット保持手
段６０，６１の係止部材６５でしっかりと保持している
ので、作業者は、安全かつ確実な段取り作業を行うこと
ができる。さらに、パレットが段取り位置Ｓ₂ ，中間位
置Ｓ₃ に位置していることを、リミットスイッチ７１〜
７４で検出している。すなわち、テーブル位置Ｓ₁ にあ
ったパレットが中間位置Ｓ₃ または段取り位置Ｓ₂ に移
動して、リミットスイッチ７１，７２がその旨の信号を
出力した時（または、信号を出力した後、アーム２１が
所定の回転位置に達した時）に、テーブル６が移動する
ようにしている。これにより、テーブルとパレットとの
干渉を防止して、パレット交換をより確実かつ安全に行
うことができるとともに、パレットを移動させながらテ
ーブル６も同時に移動させることができるので、パレッ
ト交換時間を短縮することができる。

【００５６】また、中間位置パレット保持手段２２を設
け、大径歯車４２のカム５０とレバー部材５１を介し
て、パレット保持用の中間位置保持部材５３を進退移動
させている。これにより、アーム２１のローラ３６とパ
レットの溝部２６，２７との係合離脱動作と、中間位置
Ｓ₃ での保持部材５３の昇降動作を連動させることがで
きる。パレットが中間位置Ｓ₃ に移動した後、ただちに
保持部材５３でこのパレットを保持することができる。
その結果、アーム２１のローラ３６が精度よく溝部２
６，２７に係合する。

【００５７】この実施形態では、パレット段取り台１５
を設置して、二個のパレットを交互にテーブル６に対し
て搬出入し交換する例で説明を行ったが、三個以上複数
個のパレットを載置して順次所定のパレット交換位置に
移動させるパレットストッカであってもよい。この場合
には、パレットストッカ上のパレット交換位置が段取り
位置Ｓ₂ に相当することになる。なお、各図中同一符号
は同一または相当部分を示す。

【００５８】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、旋
回動作するパレット搬送アームで二個のパレットをテー
ブルに対して搬出入して交換する時に、交換動作のため
の駆動系を小型化することができ、また、パレット交換
時間の短縮と省エネルギー化の両立が可能になる。ま
た、パレット交換動作中、パレットはパレット搬送アー
ム，中間位置パレット保持手段，段取り位置パレット仮
保持手段，テーブル側パレット仮保持手段のどれかに係
合または保持されているので、パレットが不安定な状態
になることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１から図６は本発明の実施形態の一例を示す
図で、図１はパレット交換装置の平面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図２の III−III 線概略断面図である。

【図４】パレット交換装置の動作を示す説明図である。

【図５】パレット交換装置の動作を示す説明図である。

【図６】パレット交換の手順を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 自動パレット交換装置（パレット交換装置） ２ マシニングセンタ（工作機械） ４，５ パレット ６ テーブル １６ ＡＰＣ基台（基台） ２０ パレット支持装置 ２１ パレット搬送アーム ２２ 中間位置パレット保持手段 ２４，２５ ガイド手段（パレット案内手段） ２６ 一方の側の溝部（被係合部） ２７ 他方の側の溝部（被係合部） ５０ カム ５１ レバー部材（連動部材） ５３ 中間位置保持部材 ６０，６１ 段取り位置パレット保持手段 ６２，６３ 段取り位置パレット仮保持手段 ６７ 昇降部材 ６８ ばね（付勢部材） ６９ ローラ（係合部） ７０ テーブル側パレット仮保持手段 ７１，７２ リミットスイッチ（検出手段） Ｓ₁ テーブルの位置 Ｓ₂ 段取り位置 Ｓ₃ 中間位置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械に並設され、パレットをクラン
   プ・アンクランプ可能にクランプするとともに少なくと
   も一方向に移動する工作機械のテーブルに対して、この
   テーブルの移動方向と直交する方向に二つの前記パレッ
   トを各々移動させて交互に前記テーブルに対して搬出入
   し交換する工作機械のパレット交換装置であって、 前記パレット交換装置の段取り位置と、この段取り位置
   と前記テーブルの位置との間にある中間位置に、前記パ
   レットを移動可能に案内支持するため、前記パレット移
   動方向に平行に二つのパレット案内手段が設けられたパ
   レット支持装置と、 前記パレットに形成された被係合部に係合離脱可能に係
   合し、連続した旋回動作により前記パレットを一個ずつ
   搬送するように前記中間位置に設けられたパレット搬送
   アームと、 前記中間位置に設けられ、前記パレット搬送アームの旋
   回動作に連動し、前記中間位置に位置している前記パレ
   ットを保持可能な中間位置パレット保持手段と、 前記テーブルを前記一方のパレット案内手段に対応する
   一方のパレット交換位置に位置決めさせ、前記テーブル
   の位置に位置していた前記パレットが前記中間位置の一
   方のパレット案内手段に移動した後、前記テーブルを他
   方のパレット案内手段に対応する他方のパレット交換位
   置に位置決めさせる制御を行う制御手段とを備え、 前記パレット搬送アームの連続旋回動作によって、アン
   クランプ状態にある前記テーブルと前記パレット支持装
   置との間で前記パレットの搬出入が行えるようにしたこ
   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】 前記パレット支持装置の前記段取り位置
   に設けられ、前記パレットを前記パレット支持装置に仮
   に保持する段取り位置パレット仮保持手段と、 前記テーブル側に設けられ、前記パレットを前記テーブ
   ルに仮に保持するテーブル側パレット仮保持手段とを備
   え、 前記段取り位置パレット仮保持手段に仮保持されている
   一方のパレットと、前記テーブル側パレット仮保持手段
   に仮保持されている他方のパレットとを、前記パレット
   搬送アームの連続旋回動作で搬出入することを特徴とす
   る請求項１に記載の工作機械のパレット交換装置。
3. 【請求項３】 前記テーブル側パレット仮保持手段は、
   前記テーブルに取付けられて昇降自在な昇降部材と、こ
   の昇降部材を常に前記パレット側に付勢する付勢部材
   と、前記昇降部材の前記パレット側端に設けられ、前記
   パレットの被係合部に係合することにより前記パレット
   を仮保持可能な係合部とを備え、 前記パレットが前記テーブルに対してアンクランプ状態
   になったとき仮保持するものであることを特徴とする請
   求項２に記載の工作機械のパレット交換装置。
4. 【請求項４】 前記中間位置パレット保持手段は、 前記パレット搬送アーム側に設けられたカムと、 前記パレットの被係合部に係合離脱自在に係合し、前記
   パレットを前記中間位置に保持可能な中間位置保持部材
   と、 前記パレット交換装置の基台側に設けられ、前記カムの
   カム曲線に沿って前記中間位置保持部材を連動動作させ
   る連動部材とを備え、 前記パレット搬送アームによる前記パレットの搬出入動
   作と前記中間位置における前記パレットの保持動作とを
   連動させたことを特徴とする請求項１，２または３に記
   載の工作機械のパレット交換装置。
5. 【請求項５】 前記パレット支持装置の段取り位置側に
   は、前記段取り位置パレット仮保持手段と、前記パレッ
   トを前記段取り位置に保持する段取り位置パレット保持
   手段とが設けられていることを特徴とする請求項２，３
   または４に記載の工作機械のパレット交換装置。
6. 【請求項６】 前記パレットが前記中間位置に位置して
   いるか否かを検出する検出手段を備えていることを特徴
   とする請求項１から５のいずれかの項に記載の工作機械
   のパレット交換装置。