JP2001009665A - 工作機械のパレット交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パレット交換に際してパレットの着脱による
衝撃を低減し、パレット交換動作の高速化を可能とする
工作機械のパレット交換装置を提供すること。 【解決手段】 工作機械のテーブルとパレットストッカ
との間で、ワークを取り付けたパレットを交換する工作
機械のパレット交換装置１１において、旋回してパレッ
トの交換を行うパレット交換アーム３５と、パレット交
換アーム３５に連結され、ベアリング３３により回転支
持されたナット２９と、ナット２９に係合するボールネ
ジ２７と、ボールネジ２７を上下動させ、ナット２９お
よびパレット交換アーム３５を旋回させる第１の流体シ
リンダ・ピストン機構１７、２５とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークを取り付け
たパレットを工作機械のテーブルとパレットストッカと
の間で交換する工作機械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、フライス盤、放電加
工機等の工作機械では、パレットに未加工ワークを取り
付け、工作機械外のパレット収納装置、いわゆるパレッ
トストッカに一時的に収納し、パレットをパレット交換
装置により工作機械のテーブルとパレットストッカとの
間で自動交換して加工効率の向上を図っている。

【０００３】パレットストッカから工作機械のテーブル
へ、或いは、工作機械のテーブルからパレットストッカ
へのパレットの移送を行うためのパレット交換装置は、
パレットストッカ及び工作機械のテーブルに載置されて
いるパレットと同時に係合可能なパレット交換アーム
と、鉛直方向に往復移動可能な油圧シリンダとを具備し
ており、パレット交換アームは油圧シリンダに対して鉛
直軸線周りに旋回可能に連結されている。パレットの交
換は、先ず、パレット交換アームが油圧シリンダにより
上動して、パレットストッカ及び工作機械のテーブルに
載置されているパレットを同時に持ち上げ、パレット交
換アームが鉛直軸線周りに１８０°回転してパレットス
トッカ及び工作機械のテーブルに載置されているパレッ
トの位置を入れ換え、パレット交換アームが下動して位
置を入れ換えたパレットをパレットストッカ及び工作機
械のテーブルに載置することにより行われる。このと
き、パレットは、テーブル及びパレットストッカに設け
られた位置決めコーンとパレットの下面に形成された位
置決め脚部とを嵌合させることにより、パレットストッ
カ及び工作機械のテーブルに対して位置決め載置され
る。また、パレットとパレット交換アームとの間の位置
決めも同様にパレット交換アームに設けられたテーパコ
ーンと、パレットに設けられたテーパ穴との嵌合により
なされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ワークを取り付けたパ
レットは相当の重量を有しているので、昇降方向のパレ
ット交換動作を高速化すると、パレットとパレットスト
ッカ及び工作機械のテーブルとの衝接時にパレット位置
決め用の位置決めコーンを損傷したり、パレットとパレ
ット交換アームの衝接時に、パレット交換アームのテー
パコーンを損傷し、これがパレットの位置決め精度を低
下させる原因となる。また、パレットアームが旋回して
加工済ワークの固定されたパレットと、未加工ワークの
固定されたパレットとを工作機械のテーブルとパレット
ストッカとの間で交換する際、パレット交換アームの旋
回動作の速度を高めると、その旋回動作の終端で衝撃が
発生する。そこで、パレット交換動作の高速化には限界
があった。一方、工作機械の分野では、加工時間の短縮
に対する要求は近年益々大きくなっており、タクトタイ
ムの短縮を目指しパレット交換動作の高速化は非常に重
要な課題となっている。

【０００５】そこで本発明は、パレット交換機構を単純
化するとともに、パレット交換に際してパレットの着脱
による衝撃を低減し、ひいてはパレット交換動作の高速
化を可能とする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に記載の本発明
は、工作機械のテーブルとパレットストッカとの間でパ
レットを交換する工作機械のパレット交換装置におい
て、前記パレットと係合して前記テーブルと前記パレッ
トストッカとの間で旋回動作によって前記パレットの交
換を行うパレット交換部材と、前記パレット交換部材に
旋回中心を合わせて連結され、回転支持されたナット
と、前記ナットに係合するボールネジと、前記ボールネ
ジを上下動させ、前記ナットおよびパレット交換部材を
旋回させる第１の流体シリンダとを具備することを特徴
とした工作機械のパレット交換装置を要旨とする。

【０００７】本発明によれば、パレット交換部材に連結
されたナットを、これに係合するボールネジを上下動さ
せることにより、パレット交換部材を旋回させるように
構成しために、パレット交換部材の旋回動作が円滑に行
えるようになった。

【０００８】本発明によれば、前記パレット交換部材の
旋回動作の終端にダンパ装置を配設することができる。
これにより、パレット交換部材の旋回動作速度を高めな
がら、従来技術においてパレット交換部材の旋回動作の
停止時に発生していた衝撃を緩和することが可能とな
る。また、本発明によれば、第２の流体シリンダによ
り、前記第１の流体シリンダ、ボールネジ及びナットを
上下動させ、以て前記パレット交換部材を上下動させる
ことができる。

【０００９】好ましくは、前記第２の流体シリンダは、
その上動開始および下動終了に際して作動流体の流量を
低減する絞り部を有している。作動流体の流量を低減す
ることにより、前記パレット交換部材を上下動作の開
始、終了時に動作速度が低減され、従来技術において、
パレット交換部材がパレットと係合するとき、および、
パレットが工作機械のテーブルやパレットストッカに載
置されるときに発生していた衝撃が防止される。

【００１０】好ましくは、前記パレット交換部材、ボー
ルネジ、第１の流体シリンダ及び第２の流体シリンダを
鉛直方向に同軸に配列することができる。これにより、
パレット交換装置をコンパクトに形成することが可能と
なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。図１は、本発明実施形態による
パレット交換装置の断面図であり、図２は、図１の矢視
線II-II の方向に見たパレット交換装置の平面図であ
り、図３は、本発明実施形態によるパレット交換装置の
全体概略図である。

【００１２】先ず、図３を参照すると、本発明の実施形
態によるパレット交換装置１１は、パレットストッカ５
５（パレットストッカの供給テーブルのみ図示する）に
載置されたパレット５１と、工作機械のテーブル５７に
載置されたパレット５１′を交換する。テーブル５７
は、工作機械において矢印で示す方向と、これに対して
垂直方向（紙面に対して垂直方向）に移動可能に設けら
れている。添付図面には図示されていないが、通常の使
用状態では、パレットストッカ５５に載置されたパレッ
ト５１には未加工ワークが取り付けられ、工作機械のテ
ーブル５７に載置されたパレット５１′には加工済ワー
クが取り付けられている。パレット５１、５１′の下面
には、パレット５１、５１′をパレットストッカ５５お
よび工作機械のテーブル５７に位置決めする位置決め手
段としてテーパ穴を有した位置決め脚部５１ａ、５１
ａ′が配設されており、これに対応させてパレットスト
ッカ５５および工作機械のテーブル５７には、前記テー
パ穴に係合してパレット５１、５１′を位置決めする位
置決め手段としての位置決めコーン５５ａ、５７ａが設
けられている。

【００１３】次に、図１、２を参照して本実施形態によ
るパレット交換装置について詳細に説明する。本実施形
態によるパレット交換装置１１は、昇降、旋回自在に設
けられたパレット交換部材としてのパレット交換アーム
３５と、筒状好ましくは有底中空円筒状のベース１３
と、該ベース１３内にガイドブッシュ３９ａ、３９ｂを
介して鉛直方向に摺動自在に配設された内筒１５とを具
備している。内筒１５は、上方に開口した旋回機構室２
１と、該旋回機構室２１の下方部位に形成された第１と
第２のシリンダボア１７、１９とを有している。旋回機
構室２１には中心軸線Ｏに沿って延設されたボールネジ
２７と、該ボールネジ２７に係合するナット２９が配設
されている。ナット２９と内筒１５の間にはスラストベ
アリング３７が配設され、かつ、ナット２９は、ラジア
ルベアリング３３を介して内筒１５に嵌合されたナット
ブラケット３１に連結されており、以てナット２９は内
筒１５の上方開口部の近傍において、軸方向に移動する
ことなく旋回可能に取り付けられている。ナットブラケ
ット３１の先端部は、パレット交換アーム３５の下面中
心部に形成された凹所３５ａに嵌合、連結されている。

【００１４】第１のシリンダボア１７内には、第１のピ
ストンまたは旋回用ピストン２５が配設されおり、第１
の流体シリンダを構成している。旋回用ピストン２５に
より第１のシリンダボア１７は、上側の第１の流体室１
７ａと下側の第２の流体室１７ｂとに分割されている。
旋回用ピストン２５にはＯリングＲ4 が設けられてお
り、第１と第２の流体室１７ａ、１７ｂは互いに流体的
に分離されている。旋回用ピストン２５は、第１のシリ
ンダボア１７から上方の旋回機構室２１へ突き出して、
ボールネジ２７に連結されている。また、旋回機構室２
１と第１のシリンダボア１７との間は、ＯリングＲ3 に
より作動流体の漏洩が防止されている。

【００１５】第１と第２の流体室１７ａ、１７ｂの各々
には第１と第２の通路１５ａ、１５ｂおよび第１と第２
の管路４５ａ、４５ｂを介して外部の旋回制御装置４７
から作動流体が供給される。旋回制御装置４７は、油圧
装置または空圧装置とすることができ、油圧装置にて構
成する場合には、旋回制御装置４７は作動流体タンク、
油圧ポンプ、制御弁等を含んで成り、空圧装置にて構成
する場合には、旋回制御装置４７はコンプレッサや制御
弁等を含んで成る。また、ベース１３と内筒１５の間に
は２つのＯリングＲ1 、Ｒ2 が設けられており、ベース
１３と内筒１５の隙間を介して第１と第２の流体室１７
ａ、１７ｂが連通することを防止すると共に、外部への
作動流体の漏洩を防止している。

【００１６】第２のシリンダボア１９には、ベース１３
の底部から第２のシリンダボア１９内に突出する第２の
ピストンまたは昇降ピストン２３が配設されており、第
２の流体シリンダを構成している。昇降ピストン２３に
より第１のシリンダボア１９は第３と第４の流体室１９
ａ、１９ｂに分割される。昇降ピストン２３にはＯリン
グＲ5 が設けられており、第３と第４の流体室１９ａ、
１９ｂは互いに流体的に分離されている。また、内筒１
５の下端部において、昇降ピストンが第２のシリンダボ
ア１９内に突出する開口部は、ＯリングＲ6 により作動
流体の漏洩が防止されている。

【００１７】第３と第４の流体室１９ａ、１９ｂの各々
は、昇降用ピストン２３に形成された第３と第４の通路
２３ａ、２３ｂおよび第３と第４の管路４６ａ、４６ｂ
を介して昇降制御装置４９に接続されている。特に、本
実施形態では、第３の流体室１９ａと第３の通路２３ａ
の間には、昇降用ピストン２３に形成された絞り部４１
が配設されている。また、突起部４３が、第２のシリン
ダボア１９の上面から内側に前記絞り部４１内に進入可
能に形成されている。なお、昇降制御装置４９は、既述
した旋回制御装置４７と同様に構成することができる。
更に、旋回制御装置４７と昇降制御装置４９の各々の機
能を有する１つの流体装置にて構成してもよい。

【００１８】パレット交換アーム３５は、コの字を背中
合わせにして全体として概ねＨ形に形成されており、中
心部に前記ナットブラケット３１のための嵌合凹所３５
ａが形成されており、該嵌合凹所３５ａにナットブラケ
ット３１の先端部が嵌合固定される。パレット交換アー
ム３５の上面には、パレット５１、５１′をパレット交
換アーム３５に対して位置決めする位置決め手段として
テーパコーン３５ｂが配設されており、パレット５１、
５１′には、これに対応する位置決め手段としてテーパ
穴（図示せず）が形成されている。

【００１９】また、パレット交換アーム３５の上面には
ダンパ５３が取り付けられており、パレット交換アーム
３５の旋回動作の行程端においてダンパ５３が当接する
停止部５３ａ、５３ｂが、パレット交換装置１１の静止
した部位（図示せず）に固定されている。

【００２０】次に、本発明の実施形態によるパレット交
換装置１１の作用を説明する。パレット交換装置１１
は、工作機械が加工している間、図１に示す待機位置に
ある。このとき、次に加工すべきワーク（図示せず）は
既にパレット５１に固定され、パレットストッカ５５に
載置されている。工作機械において現在進捗している加
工が終了し、工作機械のＮＣ装置等からパレット交換指
令が発せられると、先ず、昇降制御装置４９は、第２の
シリンダボア１９の第３の流体室１９ａから作動流体を
排出可能にすると共に、第３の管路４６ａ、第３の通路
２３ａを介して第２のシリンダボア１９の第３の流体室
１９ａに作動流体を供給する。これにより、内筒１５が
パレット交換アーム３５と共に上動動作を開始する。

【００２１】このとき、第３の通路２３ａの絞り部４１
に突起部４３が進入しているために、第２のシリンダボ
ア１９の第３の流体室１９ａへ流入する作動流体の流量
が低減されており、内筒１５は比較的低速で上動動作を
開始する。本実施形態では、この内筒が低速動作をして
いる間に、パレット交換アーム３５が、パレットストッ
カ５５に載置されていたパレット５１および工作機械の
テーブル５７に載置されていたパレット５１′と係合し
て、これらを上方に持ち上げるように、絞り部４１、突
起部４３、およびパレット交換アーム３５とパレット５
１、５１′の相互間の寸法を設定してある。これによ
り、従来技術で問題となっているパレット交換アームと
パレットとが係合する際の衝撃の発生が防止される。

【００２２】パレット５１、５１′がパレット交換アー
ム３５により持ち上げられると、パレット５１、５１′
の各々の位置決め脚部５１ａ、５１ａ′と、位置決めコ
ーン５５ａ、５７ａの係合が解除される。これにより、
パレット交換アーム３５は、下方からパレット５１、５
１′を支持した状態で、鉛直軸線Ｏを中心として旋回可
能となる。

【００２３】パレット交換アーム３５が、上動して旋回
可能な状態になると、旋回制御装置４７から第２の管路
４５ｂ、第２の通路１５ｂを介して第１のシリンダボア
１７の第２の流体室１７ｂに作動流体が供給される。こ
れにより、旋回用ピストン２５が上動する。既述したよ
うに、ナット２９は軸方向へは移動せずに旋回可能に内
筒１５の上方開口部近傍に取り付けられているので、旋
回ピストン２５およびボールネジ２７が上動すると、ナ
ット２９はパレット交換アーム３５と共に、図２におい
て反時計回りの方向に１８０°旋回する。既述したよう
に、パレット交換アーム３５の旋回動作の終端におい
て、ダンパ５３が停止部材５３ａ、５３ｂ、この場合図
２において上側の停止部材５３ｂに当接し、パレット交
換アーム３５の停止動作に伴う衝撃が緩和される。

【００２４】次いで、昇降制御装置４９は、第３の通路
２３ａ、第３の管路４６ａを介して、第２のシリンダボ
ア１９の第３の流体室１９ａから作動流体を排出可能と
すると共に、第４の管路４６ｂ、第４の通路２３ｂを介
して第２のシリンダボア１９の第４の流体室１９ｂへ作
動流体を供給する。これにより、内筒１５およびパレッ
ト交換アーム３５が下動し、加工済ワークが固定された
パレットがパレットストッカ５５に載置され、未加工ワ
ークが固定されたパレットが工作機械のテーブル５７に
載置される。内筒１５の下動行程の終端近傍において、
突起４３が第３の通路２３ａの絞り部４１を通過し、第
２のシリンダボア１９の第３の流体室１９ａから排出さ
れる流体の流量を低減する。これにより、内筒１５の下
動動作は、終点近傍において速度が低減され、内筒１５
の下動動作の停止時に発生する衝撃が緩和される。こう
して、パレット５１、５１′が交換されると、工作機械
は交換されたパレット５１′に取り付けられている未加
工ワーク（図示せず）に対して所定の加工工程を実行す
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、パレット交換部材の旋
回動作をボールネジ・ナット機構及び第１の流体シリン
ダで構成したことにより、パレット交換機構を単純化す
ることができる。また、これらボールネジ・ナット機構
及び第１の流体シリンダ全体を昇降させる第２の流体シ
リンダを設けることにより、昇降動作の必要なパレット
交換装置も単純な構成で達成できる。更にパレット交換
部材、ボールネジ・ナット機構、第１、第２の流体シリ
ンダを鉛直方向に同軸に配列することによってパレット
交換装置をコンパクトにすることができる。一方、パレ
ット交換部材の旋回動作の終端にダンパ装置を設けた
り、第２の流体シリンダに上動開始及び下動終了に際し
て作動流体の流量を低減する絞り部を設けたりすること
により、パレット交換動作による衝撃がほとんどなくな
り、パレット交換装置の高速化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態によるパレット交換装置の断面
図である。

【図２】図１の矢視線ＩＩ−ＩＩの方向に見たパレット
交換装置の平面図である。

【図３】本発明実施形態によるパレット交換装置の概略
図である。

【符号の説明】

１１…パレット交換装置 １３…ベース １５…内筒 １７…第１のシリンダボア １７ａ…第１の流体室 １７ｂ…第２の流体室 １９…第２のシリンダボア １９ａ…第３の流体室 １９ｂ…第４の流体室 ２３…昇降用ピストン ２５…旋回用ピストン ２７…ボールネジ ２９…ナット ３１…ナットブラケット ３５…パレット交換アーム ４７…旋回制御装置 ４９…昇降制御装置 ５１…パレット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヤイル ゲラー イスラエル国 48101 ロッシュ ハーイ ン ニュー インダストリアル ゾーン ハメラシャ ストリート 19 シーエヌシ ー アドバンスト テクノロジー マーケ ティング リミテッド内 (72)発明者 ミッキー ベルマン イスラエル国 48101 ロッシュ ハーイ ン ニュー インダストリアル ゾーン ハメラシャ ストリート 19 シーエヌシ ー アドバンスト テクノロジー マーケ ティング リミテッド内 Ｆターム(参考） 3C033 AA16 AA17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械のテーブルとパレットストッカ
   との間でパレットを交換する工作機械のパレット交換装
   置において、 前記パレットと係合して前記テーブルと前記パレットス
   トッカとの間で旋回動作によって前記パレットの交換を
   行うパレット交換部材と、 前記パレット交換部材に旋回中心を合わせて連結され、
   回転支持されたナットと、 前記ナットに係合するボールネジと、 前記ボールネジを上下動させ、前記ナットおよびパレッ
   ト交換部材を旋回させる第１の流体シリンダと、 を具備することを特徴とした工作機械のパレット交換装
   置。
2. 【請求項２】 前記パレット交換部材の旋回動作の終端
   にダンパ装置を設けた請求項１に記載の工作機械のパレ
   ット交換装置。
3. 【請求項３】 前記第１の流体シリンダ、ボールネジ及
   びナットを上下動させ、以て前記パレット交換部材を上
   下動させる第２の流体シリンダを具備した請求項１また
   は２に記載の工作機械のパレット交換装置。
4. 【請求項４】 前記第２の流体シリンダは、上動開始お
   よび下動終了に際して作動流体の流量を低減する絞り部
   を具備した請求項３に記載の工作機械のパレット交換装
   置。
5. 【請求項５】 前記パレット交換部材、ボールネジ、第
   １の流体シリンダ及び第２の流体シリンダを鉛直方向に
   同軸に配列した請求項３または４に記載の工作機械のパ
   レット交換装置。