JP2002137136A - 工作機械のパレット交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コスト上昇や配置スペースの拡大の問題を生
じることなく、かつ主軸のストローク量等の制限を受け
ることなく、ワーク把持治具への流体圧を保持できる工
作機械のパレット交換装置を提供する。 【解決手段】 固定ベース８上に配設された旋回テーブ
ル９にパレット１０を所定の回転角度位置に回転割り出
し可能に配置するとともに、該パレット１０にワークを
着脱可能に把持するワーク把持治具１５を搭載し、上記
旋回テーブル９を上記パレット１０が加工位置Ａ又は段
取り位置Ｂの何れかに位置するように旋回させるように
した工作機械のパレット交換装置において、上記パレッ
ト１０に上記ワーク把持治具１５に作動流体を供給する
流体供給ポートａ〜ｅを形成し、上記旋回テーブル９内
に流体供給源に連通接続された流体通路５３ａ〜５３ｅ
を設け、該流体通路５３ａ〜５３ｅと上記流体供給ポー
トａ〜ｅとを上記パレット１０の回転割り出し軸線Ｃ１
と同軸線上に配置された回転継手５１を介して連通接続
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工位置の加工済
みワークと段取り位置の次加工ワークとを自動交換する
ようにした工作機械のパレット交換装置に関し、詳細に
はパレット上に搭載されたワーク把持治具に作動流体を
供給するようにした作動流体供給構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば横型マシニングセンタのパレット
交換装置の一例として、図８に示す構造のものがある。
このパレット交換装置は、加工ステーションＡと段取り
ステーションＢとの間で旋回可能に配設された旋回テー
ブル８０に２つのパレット８１，８１を配置し、各パレ
ット８１，８１にワークＷを油圧，空気圧等の作動流体
により把持する把持爪８３を備えたワーク把持治具８
２，８２を搭載してなるものである。

【０００３】また上記パレット交換装置では、加工ステ
ーションＡにあるパレット８１を所定の回転角度に回転
割り出しを行なうことにより、いわゆるＢ軸加工を可能
とする回転割り出し機構（不図示）を備える場合があ
る。この場合、ワーク把持治具８２への流体圧を保持し
た状態で回転割り出し、パレット交換を行なう必要があ
り、ワーク把持治具８２に流体配管を単に接続するだけ
では回転，旋回動作は困難である。

【０００４】このため、従来、上記加工ステーションＡ
側，段取りステーションＢ側の両方にオートカプラ８
５，８５を配置し、アキュムレータ（不図示）により旋
回中はワーク把持治具８２への流体圧を保持し、加工
中，段取り作業中は作動流体を供給可能とする構造を採
用したり、あるいは段取りステーション側でオートカプ
ラを使用し、ワーク取付け時に流体圧の供給を完了し、
アキュムレータにより旋回中，加工中は流体圧を保持す
る構造を採用する場合がある。

【０００５】また、実公平７−３１９４５号公報には、
ワーク固定治具の上壁の回転中心にロータリジョイント
を介してフレシキブルチューブを接続し、該フレキシブ
ルチューブをアーム部材により吊懸支持するようにした
ものが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置では、オートカプラやアキュムレータを使用して
流体圧を保持する場合には、コスト的に高価となり、ま
た取付けスペースを確保する必要があり、小型のパレッ
トには適さないという問題がある。

【０００７】また上記従来公報のフレシキブルチューブ
を吊懸支持する構造の場合には、主軸等との干渉を回避
するために、主軸のストローク量や工具長等が制限され
る場合がある。

【０００８】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、コスト上昇や配置スペースの拡大の問題を生
じることなく、かつ主軸ストローク量等の制限を受ける
ことなく、ワーク把持治具への流体圧を保持できる工作
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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、固定
ベース上に配設された旋回テーブルにパレットを所定の
回転角度位置に回転割り出し可能に配置するとともに、
該パレットにワークを着脱可能に把持するワーク把持治
具を搭載し、上記旋回テーブルを上記パレットが加工位
置又は段取り位置の何れかに位置するように旋回させる
ようにした工作機械のパレット交換装置において、上記
パレットに上記ワーク把持治具に作動流体を供給する流
体供給ポートを形成し、上記旋回テーブル内に流体供給
源に連通接続された流体通路を設け、該流体通路と上記
流体供給ポートとを上記パレット内の回転割り出し軸線
と同軸線上に配置された回転継手を介して連通接続した
ことを特徴としている。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１において、上
記回転継手は、上記流体通路又は流体供給ポートの何れ
か一方に連通する第１通路が形成された筒状の第１回転
部材内に、他方に連通する第２通路が形成された円柱状
の第２回転部材を相対回転可能に挿入してなり、上記第
１，第２通路を上記第１，第２回転部材の摺動面に形成
された環状溝により連通し、上記第１，第２回転部材の
何れか一方を上記旋回テーブルに固定し、他方を上記パ
レットに固定して構成されていることを特徴としてい
る。

【００１１】

【発明の作用効果】請求項１の発明に係るパレット交換
装置によれば、パレットに流体供給ポートを形成すると
ともに、旋回テーブル内に流体供給源に連通接続された
流体通路を形成し、該流体通路と流体供給ポートとをパ
レットの回転軸線上に配設された回転継手を介して連通
接続したので、ワークの旋回中，加工中の何れにおいて
もワーク把持治具への流体圧を保持することができ、従
来のオートカプラ，アキュムレータを用いた流体圧の保
持を不要にでき、部品コストを低減できるとともに、配
置スペースを縮小でき、装置の小型化を可能にできる。

【００１２】また旋回テーブル内に形成した流体通路を
回転継手を介してパレットからワーク把持治具に直接供
給する構造であるので、主軸のストローク量，工具長等
の設定に対する自由度を向上でき、加工領域の拡大が可
能となる。

【００１３】請求項２の発明では、旋回テーブルに固定
された第１回転部材内にパレットに固定された第２回転
部材を相対回転可能に挿入し、第１，第２回転部材の摺
動面に形成された環状溝を介して流体通路と流体供給ポ
ートとを連通したので、簡単な構造でかつ低コストで実
現できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１５】図１ないし図７は、本発明の一実施形態に
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はパレット交換装置が配設された横型マシニ
ングセンタの斜視図、図２，図３はパレット交換装置の
側面図，平面図、図４，図５，図６は加工位置にあるパ
レット交換装置の要部を示す断面図，平面図、図７はワ
ーク把持治具の側面図である。

【００１６】図１において、１は横型マシニングセンタ
（工作機械）を示しており、この横型マシニングセンタ
１のベッド２の後部２ａには角筒状のコラム３がＸ軸
（左右方向）方向に移動可能に配設されている。このコ
ラム３内にはサドル４がＹ軸（上下方向）に移動可能に
配設されており、該サドル４には主軸頭５がＺ軸（前後
方向）に移動可能に配設されている。この主軸頭５には
主軸６が水平方向に挿入配置されており、該主軸６を回
転駆動しつつＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させるこ
とにより所定のワーク加工が行われる。

【００１７】また上記コラム３の前側には主軸頭５の周
囲を囲むようにスライド板１３が配設されている。この
スライド板１３は、主軸頭５のＸ軸方向，Ｙ軸方向の移
動に伴ってスライドするように構成されており、切り屑
等が送り機構側に飛散するのを防止している。

【００１８】上記ベッド２の前部２ｂにはパレット交換
装置７が配設されている。このパレット交換装置７は、
上記ベッド２上面に固定された平面視円形状の固定ベー
ス８の上面に長方形状の旋回テーブル９を配設し、該旋
回テーブル９の両端部にそれぞれ第１，第２パレット１
０，１１を搭載し、上記旋回テーブル９を第１，第２パ
レット１０，１１の何れか一方が加工位置Ａに、他方が
段取り位置Ｂに位置するように旋回軸線Ｃを中心に旋回
させるようになっている。

【００１９】上記旋回テーブル９の第１，第２パレット
１０，１１の間には仕切り板１２が立設されている。こ
の仕切り板１２は、上記ベッド２の前部２ｂの上方空間
を加工位置Ａ側と段取り位置Ｂ側とに区分けし、加工時
に切り屑やクーラント液が段取り位置Ｂ側に飛散するの
を防止するものであり、旋回テーブル９とともに旋回す
るようになっている。

【００２０】また上記各パレット１０，１１上にはワー
クを着脱可能に把持するワーク把持治具１５が固定され
ている。このワーク把持治具１５の各側壁には油圧，空
気圧等の作動流体を供給することによりワークを着脱可
能に把持するチャック機構１６，１６が配設されている
（図７参照）。

【００２１】上記パレット交換装置７は、旋回テーブル
９を旋回駆動する旋回駆動機構と、該旋回テーブル９の
旋回時に第１，第２パレット１０，１１を案内支持する
案内支持機構と、加工位置Ａにあるパレット１０を該位
置に位置決め固定するクランプ機構と、上記パレット１
０を所定の回転角度位置に回転割り出し位置決めする回
転割り出し機構と、上記ワーク把持治具１５に油圧，空
気圧等の作動流体を供給する作動流体供給機構とを備え
ている。

【００２２】上記旋回駆動機構は、図２に示すように、
旋回テーブル９の旋回軸９ａに固定された旋回平歯車１
８と、該旋回平歯車１８に噛合する駆動平歯車１９と、
該駆動平歯車１９を減速機２０を介して回転駆動する駆
動モータ２１とからなり、該駆動モータ２１により旋回
テーブル９を１８０度往復回転させることによりパレッ
ト交換を行なう。

【００２３】上記案内支持機構は、固定ベース８と各パ
レット１０，１１との間に配設されており、以下の構造
を有している。上記固定ベース８の上面には、図３に示
すように、パレット１０，１１の旋回軌道に沿って敷設
された円弧状の外側レール２３及び内側レール２４が配
置固定されている。この各レール２３，２４の先端面２
３ａ，２４ａは、上記固定ベース８の加工位置Ａ及び段
取り位置Ｂに配置固定されたクランプベース２５の近傍
に位置している。また上記内側レール２４の内周縁には
該レール面と直角をなす縦レール面２４ａが形成されて
いる。

【００２４】上記各パレット１０，１１の下面には、図
４に示すように、後述する第２回転部材２６を介在させ
てクランプブロック２７が接続固定されており、該クラ
ンプブロック２７は上記クランプベース２５上に摺動可
能に配置されている。このクランプブロック２７には上
記外側レール２３に転接可能な一対の外側カムフォロア
３０，３０と、上記内側レール２４に転接可能な１つの
内側カムフォロア３１が軸支されており、また上記縦レ
ール面２４ａに転接可能な４つのカムフォロア３２が軸
支されている。なお、段取り位置Ｂ側のカムフォロアに
ついては図示を省略してある。

【００２５】このように上記カムフォロア３０，３１を
レール２３，２４に転接させることにより旋回テーブル
９を支持したので、旋回時の摺動抵抗を小さくすること
ができ、磨耗を低減できるとともに、旋回テーブルを一
旦リフトアップして旋回させる場合に比べて構造を簡単
にできる。

【００２６】上記クランプベース２５の上面中央部には
クランプ板３３が旋回軌跡に沿うように敷設されてい
る。このクランプ板３３は上記外側，内側レール２３，
２４と同一平面高さに設定されており、該クランプ板３
３上に上記クランプブロック２７の下面が摺接してい
る。またクランプベース２５の各カムフォロア３０，３
１に対向する部分には段部２５ａが段落ち形成されてお
り、各カムフォロア３０，３１と段部２５ａとの間には
若干の隙間が設けられている。これにより各カムフォロ
ア３０，３１にクランプ力が作用するのを防止してい
る。なお、３４はクランプブロック２７をガイドするリ
ニアブッシュであり、クランプ板３３の両端部に配置さ
れている。

【００２７】上記クランプ機構は、以下の構造となって
いる。図５に示すように、上記クランプベース２５の段
部２５ａには２つのピン孔２５ｃが形成されており、各
ピン孔２５ｃ内には位置決めピン４０が出没可能に挿入
されている。また上記クランプブロック２７の下面には
加工位置Ａにて上記ピン孔２５ｃに対向する位置決め孔
２７ｃが形成されている。

【００２８】上記位置決めピン４０の下端部にはピスト
ン４１が固着され、該ピストン４１とピン孔２５ｃの底
部とで形成された油室４２に油圧を供給すると、位置決
めピン４０が上昇して位置決め孔２７ｃ内に進入し、こ
れによりパレット１０を加工位置Ａに位置決めする。こ
こで、図５において、位置決めピンの中心線（一点鎖
線）の左側部分は非位置決め状態を、右側部分は位置決
め状態を示している。

【００２９】上記クランプベース２５の上面にはシリン
ダ凹部２５ｂが凹設されており、該シリンダ凹部２５ｂ
内にはピストン３７が上下動可能に挿入配置されてい
る。このピストン３７にはクランプベース２５上面から
上方に突出する断面Ｔ字状の爪部材３６がボルト締め固
定されている。

【００３０】また上記クランプブロック２７の下面には
加工位置Ａにて上記シリンダ凹部２５ｂに対向する係合
凹部２７ａが凹設されており、上記旋回テーブル９が加
工位置Ａに旋回すると上記爪部材３６が係合凹部２７ａ
内に係合するようになっている。

【００３１】上記クランプ機構は、位置決めピン４０に
よりクランプブロック２７を位置決めした状態で、上記
ピストン３７とシリンダ凹部２５ｂとで形成された油室
３８に油圧を供給すると、ピストン３７が下降して爪部
材３６によりクランプブロック２７を引き下げる。これ
によりクランプブロック２７をクランプ板３３上に押圧
固定する。また上記油室３８の油圧を解放するとクラン
プが解除される。

【００３２】上記回転割り出し機構は、図２に示すよう
に、上記クランプブロック２７に接続されたウォームホ
イール４５にウォーム４６を噛合させるとともに、該ウ
ォーム４６のウォーム軸（不図示）に駆動モータ４７を
接続して構成されている。

【００３３】上記回転割り出し機構は、上記位置決めピ
ン４０をピン孔２５ｃ内に後退させるとともに、クラン
プブロック２７をアンクランプとした状態で、駆動モー
タ４７によりウォームホイール４５を回転させることに
よりパレット１０を回転割り出し軸線Ｃ１を中心に所定
の回転角度位置に回転割り出しを行なう。

【００３４】上記作動流体供給機構は、上記第１，第２
パレット１０，１１に形成された第１〜第５流体供給ポ
ートａ〜ｅと上記旋回テーブル９内に設けられた第１〜
第５流体通路５３ａ〜５３ｅとを回転継手５１を介して
連通接続して構成されており、詳細には以下の構造とな
っている。この作動流体供給機構は加工位置Ａ側，段取
り位置Ｂ側とも同一構造であるので、加工位置Ａ側につ
いてのみ説明する。

【００３５】上記回転継手５１は、上記旋回テーブル９
に固定された円筒状の第１回転部材５２内に上記パレッ
ト１０の下面に接続固定された上述の第２回転部材２６
を回転可能に挿入した構造となっており、該第２回転部
材２６の軸線は上述の回転割り出し軸線Ｃ１に一致して
いる。

【００３６】上記第１回転部材５２には矩形平板状の配
管ブロック５３が接続固定されている。上記第１回転部
材５２の外周部には接線方向に一部切り欠くことにより
平面部５２ｇが形成されており、該平面部５２ｇに上記
配管ブロック５３の外端面５３ｇが当接している。

【００３７】上記配管ブロック５３内には機械正面から
見て前後方向に延びる上記第１〜第５流体通路５３ａ〜
５３ｅが形成されており、各流体通路５３ａ〜５３ｅの
下流端口は配管ブロック５３の下面に開口し、上流端口
は上記外端面５３ｇに開口している。上記各流体通路５
３ａ〜５３ｅの下流端口には流体供給ポンプ（不図示）
に接続されたフレキシブルホース５４がそれぞれ独立し
て連通接続されている。

【００３８】また上記第１回転部材５２には上記第１〜
第５流体通路５３ａ〜５３ｅに連通する５つの第１通路
５２ａ〜５２ｅが形成されており、この各第１通路５２
ａ〜５２ｅの流出口は上記第１回転部材５２の摺動面に
軸方向に所定間隔をあけて開口している。

【００３９】上記第２回転部材２６には５つの第２通路
２６ａ〜２６ｅが形成されており、該各第２通路２６ａ
〜２６ｅの流出口は第２回転部材２６の上面に開口して
上記第１〜第５流体供給ポートａ〜ｅに連通している。
この各流体供給ポートａ〜ｅは上述のワーク把持治具１
５内に配索された配管（不図示）を介してチャック機構
１６に接続されている。

【００４０】また上記各第２通路２６ａ〜２６ｅの流入
口は第２回転部材２６の摺動面に軸方向に所定間隔をあ
けて開口している。そして上記各第１通路５２ａ〜５２
ｅの流出口と各第２通路２６ａ〜２６ｅの流入口とは上
記第１，第２回転部材５２，２６の摺動面に形成された
第１〜第５環状溝５１ａ〜５１ｅによりそれぞれ連通接
続されている。

【００４１】上記流体供給ポンプにより加圧された作動
流体は各フレシキブルホース５４から第１〜第５流体通
路５３ａ〜５３ｅを通って各第１通路５２ａ〜５２ｅに
送られ、各環状溝５１ａ〜５１ｅ，各第２通路２６ａ〜
２６ｅを通って各流体供給ポートａ〜ｅに圧送され、こ
こから各チャック機構１６に供給される。なお、上記流
体供給ポートａ〜ｅのポート数については５つに限られ
るものではなく、ワーク装着数等に応じて設定すること
となる。また作動流体についても油圧，空気圧の何れか
一方又は両方を用いることが可能である。

【００４２】次に本実施形態の作用効果について説明す
る。

【００４３】加工位置Ａ側でワーク加工が行われている
間に、段取り位置Ｂ側にてワーク把持治具１５に次加工
ワークを装着する。この場合、加工位置Ａ側のチャック
機構１６には作動流体が供給されており、所定の流体圧
が保持されている。また段取り位置Ｂ側ではワークの着
脱作業に応じて作動流体が供給，遮断される。

【００４４】上記次加工ワークと加工済みワークとの交
換時には、チャック機構１６に作動流体を供給した状態
で、旋回機構が旋回テーブル９を旋回軸線Ｃを中心とし
て１８０度旋回させ、次加工ワークが取付けられたパレ
ット１１を加工位置Ａに移動させる。

【００４５】このように本実施形態によれば、パレット
１０，１１に流体供給ポートａ〜ｅを形成し、上記旋回
テーブル９に固定された配管ブロック５３に流体供給ポ
ンプに連通接続された第１〜第５流体通路５３ａ〜５３
ｅを形成し、該各流体通路５３ａ〜５３ｅと上記流体供
給ポートａ〜ｅとを回転継手５１を介して連通接続した
ので、加工中，旋回中の何れにも作動流体を供給するこ
とができ、従来の高価なオートカプラやアキュムレータ
を不要にでき、部品コストを低減できるとともに、配置
スペースを縮小でき、小型化を可能にできる。

【００４６】また上記旋回テーブル９に固定した配管ブ
ロック５３の各流体通路５３ａ〜５３ｅを回転継手５１
を介してパレット１０からワーク把持治具１５に直接供
給する構造であるので、主軸６のストローク量，工具長
等を充分に確保することができ、加工領域の拡大が可能
となる。

【００４７】本実施形態では、上記旋回テーブル９に固
定された第１回転部材５２内にパレット１０に固定され
た第２回転部材２６を回転可能に挿入し、第１，第２回
転部材５２，２６の摺動面に形成された第１〜第５環状
溝５１ａ〜５１ｅを介して各流体通路５３ａ〜５３ｅと
流体供給ポートａ〜ｅとを連通したので、簡単な構造で
かつ低コストで作動流体供給機構を構成できる。

【００４８】さらに上記回転継手５１をパレット１０内
に収納したので、回転継手５１周りに切り屑が堆積する
のを防止でき、またガントリローダを搭載する場合の干
渉を回避でき、自動化による連続生産が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるパレット交換装置が
配設された横型マシニングセンタの斜視図である。

【図２】上記パレット交換装置の側面図である。

【図３】上記パレット交換装置の平面図である。

【図４】上記パレット交換装置の要部を示す断面図であ
る。

【図５】上記パレット交換装置の要部を示す断面図であ
る。

【図６】上記パレット交換装置の作動流体供給機構を示
す平面図である。

【図７】上記パレット交換装置のワーク把持治具の側面
図である。

【図８】従来の一般的なパレット交換装置を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１ 横型マシニングセンタ（工作機械） ７ パレット交換装置 ８ 固定ベース ９ 旋回テーブル １０，１１ パレット １５ ワーク把持治具 ２６ 第２回転部材 ２６ａ〜２６ｅ 第２通路 ５１ 回転継手 ５１ａ〜５１ｅ 環状溝 ５２ 第１回転部材 ５２ａ〜５２ｅ 第１通路 ５３ａ〜５３ｅ 流体通路 ａ〜ｅ 流体供給ポート Ａ 加工位置 Ｂ 段取り位置 Ｃ１ 回転割り出し軸線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定ベース上に配設された旋回テーブル
   にパレットを所定の回転角度位置に回転割り出し可能に
   配置するとともに、該パレットにワークを着脱可能に把
   持するワーク把持治具を搭載し、上記旋回テーブルを上
   記パレットが加工位置又は段取り位置の何れかに位置す
   るように旋回させるようにした工作機械のパレット交換
   装置において、上記パレットに上記ワーク把持治具に作
   動流体を供給する流体供給ポートを形成し、上記旋回テ
   ーブル内に流体供給源に連通接続された流体通路を設
   け、該流体通路と上記流体供給ポートとを上記パレット
   内の回転割り出し軸線と同軸線上に配置された回転継手
   を介して連通接続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】 請求項１において、上記回転継手は、上
   記流体通路又は流体供給ポートの何れか一方に連通する
   第１通路が形成された筒状の第１回転部材内に、他方に
   連通する第２通路が形成された円柱状の第２回転部材を
   相対回転可能に挿入してなり、上記第１，第２通路を上
   記第１，第２回転部材の摺動面に形成された環状溝によ
   り連通し、上記第１，第２回転部材の何れか一方を上記
   旋回テーブルに固定し、他方を上記パレットに固定して
   構成されていることを特徴とする工作機械のパレット交
   換装置。