JP2006007381A - パレット交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テーブルに設けられるようにコンパクト化し、直線距離と旋回角度をパレット搬送距離に対して最適化するための設計の自由度の大きなパレット交換装置を提供する。
【解決手段】 モータ１３で回転される第１ねじ軸１２Ａと回転連結される第２ねじ軸１２Ｂを平行にテーブル部分２に設け、第１１２Ａ，第２ねじ軸１２Ｂに螺装する第１，第２駆動ユニットを設け、この２個のユニット上に水平面で旋回するレバー２１を一方の支軸を中心として回転可能とし、他方の支軸を長穴で係合させ第１駆動ユニットの移動に対し第２駆動ユニットの移動量を少なくしてこの移動量差によりレバー２１を移動に伴って旋回させるパレット交換装置７。
【選択図】 図１

Description

本発明は工作機械特にマシニングセンタのような複合加工機において、ワークを加工するに際し、加工能率を向上させるためにワークをパレット上に乗せパレットを順次交換するパレット交換装置に関する。

自動パレット交換装置としては種々の方式が提案されている。テーブルの移動方向の延長上にパレット受台を設けて相互に移動させる形式、或いはテーブルの移動方向とパレット搬送方向が異なりテーブルの側面にパレット受台を設ける形式がある。

後者の形式に適するものに文献１のものは（以下文献の部品番号は公報の番号を用いる）、図５に示すように、ベッド１３の側面にパレット搬送方向に移動可能な移動体４を設け、この移動体４に上下に貫通する回動可能な軸６を設け、下端にベッドに設けたラック８と噛み合う歯車７を固着し、上端にＬ形アーム９を固着して、この移動体４を油圧シリンダ２のピストンロッド３に連結し、Ｌ形アーム９の先端を交換パレット１２の移動方向と直角方向の溝１２ａに係合させたものである。ピストンロッド３の縮小移動により移動体４はアーム９でパレット１２を引っ掛けて移動するとともにラック８上を歯車７が転動することにより回動軸６及びアーム９が約１２０度旋回され、ほぼアーム長の２倍の移動量が直線移動量に加算されてパレット１２はパレット台とベッドとの間を搬送される。

また、文献２のものは、図６に示すようにベッドの側面にパレット並置台を設け、テーブル４の移動方向と直角方向に搬送して交換するものであって、サドル６上で移動されるクランプベース８にパレット３が交換載置される。クランプベース８の張り出し部に回転可能且つ軸方向上下移動可能に軸承された軸２２の下端には、サドル６の長手側方に取着したラック１８と中間歯車を介して噛合回転する歯車２１を固着し、上端には三日月形のレバー２７を固着してある。そして、レバー先端をパレット３の搬送方向と直角な溝に係合させたものである。クランプベース８がパレット並置台方向に移動されると、ラック１８による歯車２１の回転でレバー２７が回動して、レバー２７の１８０度回転でパレットをレバー長の２倍移動させ且つ、クランプベース８即ちレバー自身の移動が加算されてパレット３はパレット並置台とクランプベース（テーブル）の間を移動交換される。
実開昭６３−１７２５４１号 図１、図３ 特開昭６３−２０７５３５号 図１、図２

文献１、２のものは、レバーの旋回動作は固定側に設けたラックと移動側に軸承したレバー軸に固着の歯車を噛合する組あわせで行っているので、パレット搬送距離に対応して直線運動と旋回運動の関係を最適にするには直線運動距離に応じて歯車を大きくしなければならない場合が生じるなどの制限のため小型化に問題がある。このため設計の自由度が阻害される。
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みなされたものであって、その目的とするところはテーブルに設けられるようにコンパクト化し、しかも直線距離と旋回角度をパレット搬送距離に対して最適化するための設計の自由度の大きなパレット交換装置を提供するにある。

上記目的を達成するために請求項１に記載のパレット交換装置は、工作機械のテーブルとパレット受台の間でパレットをスライドさせて交換するパレット交換装置であって、第１駆動ユニットを螺装した第１ねじ軸と、第２駆動ユニットを螺装した第２ねじ軸とをパレット搬送方向で平行且つ回転可能に軸承してテーブル部分に設けいずれかのねじ軸とモータを連結し、該モータの回転で第１駆動ユニットに対し第２駆動ユニットの移動量が少なくなるように第１，第２ねじ軸を回転連結して構成し、交換パレットに形成した搬送方向と直角方向の溝と係合する係合部材を先端に設けた長腕と短腕でなるレバーが長腕，短腕の境で前記第１駆動ユニットの支軸に支持されるとともに短腕の端部で前記第２駆動ユニットの支軸に支持され、前記第１駆動ユニットまたは第２駆動ユニットの支軸の一方を回動中心として軸承し、他方を前記レバー上に形成された長穴に支持位置偏位可能に係合させてなり、交換パレットの搬送量として前記第１，第２ねじ軸の回動による前記第１駆動ユニットに対する第２駆動ユニットの移動量の差にもとづく前記レバーの回動で生じる前記係合部材の直線移動量を回転中心として用いる支軸を有する駆動ユニットの移動量に加算させるものである。

請求項１の発明によれば、２本のねじ軸を回転可能に平行に設け一個のモータで第１ねじ軸を回転させ第２ねじ軸を減速回転させるように回転連動し、それぞれのねじ軸に第１，第２の駆動ユニットを螺装して、この駆動ユニット上にそれぞれ支軸を立設して長腕，短腕で形成したレバーの短腕端部と長腕，短腕の境でそれぞれ前記の支軸で支承し、一方を回転中心とし他方を長穴で係合させるようになしたものである。
モータの第１ねじ軸を回転させ第２ねじ軸を減速回転させることにより、レバーは第１ねじ軸の回転により移動され、これに加えて第２駆動ユニットの遅れによりレバーが旋回される。このため長腕端のカムフオロアと係合したパレットは所定量搬送される。

請求項２に記載のパレット交換装置は、前記移動量を少なくするには２本のねじ軸のねじピッチの差又は回転比の少なくとも一方によって生じさせるものである。
請求項２の発明によれば、第１ねじ軸に螺装した第１駆動ユニットに対する第２ねじ軸に螺装した第２駆動ユニットの遅れを生じさせるための第１ねじ軸、第２ねじ軸及びその連結機構は、両ユニットを同一方向に送るようにして、第１，第２ねじ軸のピッチ差、噛み合う歯車の回転比を決めることによって一個のモータの回転によりレバーの移動量及びレバーの旋回による移動量が決定されパレットを所定量搬送できる。

請求項３に記載のパレット交換装置は、少なくとも前記第１駆動ユニット又は第２駆動ユニットが移動中前記レバーを水平に保つガイドを設けたものである。
請求項３の発明によれば、第１駆動ユニット，第２駆動ユニットの少なくとも片方が水平に保たれればレバーで連結されているので目的は達せられる。第１駆動ユニット，第２駆動ユニット上のレバーを移動中水平に保つためにガイドを設けたものであって、第１駆動ユニットと第２駆動ユニットとの間に第１駆動ユニットと第２駆動ユニットの移動量の差をカバーする長さの水平のガイドレールとこれに係合する溝付コ字形案内板を設けてある。
これで充分であるが、更に交換装置のテーブル取付枠内壁に水平のガイドレールを第１駆動ユニットの移動範囲に取着し、第１駆動ユニットにはこれに係合する溝付コ字形案内板を設けている。このため２個の駆動ユニットは移動中案内されて、ねじ軸の回りで旋回或いは変動することなく安定した姿勢を保ち上面に設けたレバーは常に水平に移動且つ旋回できる。

本発明は上述の手段により前記課題を解決するようにした結果、次に記載する効果を奏する。

請求項１の発明は、機外にパレット受台を設けるためテーブルとの間の移動距離がかなり長くなる。それをねじ軸による直線運動とレバーの旋回運動を組み合わせることによりカバーし、直線移動範囲を短くすることができて交換装置が小型化できる。従って装置をテーブルの側面に側方に飛び出さずに取り付けることができ、大ストロークに対して小スペースですみ、コンパクト化が可能となった。
また２本のねじ軸を採用して並列配置して回転連結したので１個の駆動モータを制御することによりレバーの最適な移動速度，移動量の差を選択することが容易である。しかも途中の変速も容易である。

請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて第２ねじ軸上の第２駆動ユニットを第１駆動ユニットに対して移動量を少なくするために、第１ねじ軸と第２ねじ軸のピッチに差を持たせること、大歯車，小歯車による回転速度を変えること、或いは両者を併用することができ、設計上の大きな自由度が得られる。

請求項３の発明は、第１駆動ユニット、第２駆動ユニットの移動中水平ガイドによって規制されるのでレバーは水平移動と、水平面中での旋回が確実に行われ、パレットフックとの係合にこじれ・軋みを生じさず滑らかな動きで搬送することができる。

以下本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は、本発明のパレット交換装置及びパレット台の配置を示す図、図２は、パレット交換装置の一部断面で示した平面図、図３は、第１駆動ユニット、第２駆動ユニットを解り易い配置にして断面で示した説明図、図４は図３のＡＡ矢視の一部を断面で示した説明図である。

先ず図１において、大略を説明する。
ベッド１上で図示しないＹ方向の案内面に移動位置決め可能なテーブル２が載置されている。ベッド１のテーブル移動方向と平行な側面に２面並置型のパレット受台３が配置されている。このパレット受台３上にはＸ方向に２本の案内面５，５が二組形成されていている並置形パレット台でそれぞれパレット４を移動及び載置可能である。
テーブル２上は上面にＸ方向の２本の案内面６，６が形成されていて、パレット４を移載・固定できるようになっている。本発明のパレット交換装置７はテーブルの側面にパレット４の移載方向と平行に設けられている。

次に図２、図３、図４にもとづいてパレット交換装置７を説明する。パレット交換装置７の枠体１１はパレット４の搬送移載距離を充足する長さを有し、第１ねじ軸１２Ａ、第２ねじ軸１２Ｂのそれぞれの両端を軸受によって回転可能に同一水平面で軸承するハウジング１１ａ，１１ｂが設立されている。この枠体１１のテーブル側の内壁面には水平の長い案内レール１８Ａが取着されている。第１ねじ軸１２Ａの一端にはモータ１３がカップリング１０を介して連結されている。他端には歯車１３Ａが固着されている。第２ねじ軸１２Ｂの軸端に歯車１３Ｂが固着されており、両歯車１３Ａ，１３Ｂは噛合されている。歯車１３Ｂは１３Ａより大径として歯数を多くし第２ねじ軸１２Ｂの回転を減速している。

そして、第１ねじ軸１２Ａには第１駆動ユニット１４Ａが、第２ねじ軸１２Ｂには第２駆動ユニット１４Ｂがそれぞれ螺装されている。なお、ねじ軸はボールねじが望ましい。この第１駆動ユニット１４Ａ、第２駆動ユニット１４Ｂを第１ねじ軸１２Ａの１個モータ１３で同一方向に駆動させるために、歯車１３Ａ，１３Ｂが直接噛み合っているので、ねじ軸の回転は互いに逆方向になることから、ねじのリード方向を反対とする右ねじと左ねじとの組合せとなる。

第１駆動ユニット１４Ａは第１ねじ軸１２Ａに螺合する雌ねじ１５Ａを内蔵した角筒１６Ａでなり、テーブル側の側面に水平方向の溝を刻設したコ字形断面の案内板１７Ａが固着されていて、交換装置枠体１１の壁内面に取り付けられている案内レール１８Ａと係合しており、ねじ軸の回転中上面を水平とする安定した姿勢を保って移動することができる。

第２駆動ユニット１４Ｂは同様に第２ねじ軸１２Ｂに螺合する雌ねじに１５Ｂを内蔵した角筒１６Ｂでなり、第１駆動ユニット１４Ａ側に水平方向の溝を刻設したコ字形断面の案内板１７Ｂが固着されていて、角筒１６Ａの側面に水平に取着された短い案内レール１８Ｂと係合しており、ねじ軸の回転中上面を水平とする安定した姿勢を保って移動する。第２駆動ユニット１４Ｂは第１駆動ユニット１４Ａに追従して遅い速度で移動し、移動量を少なくしている（理由は後述）ので案内レール１８Ｂの長さは移動量の差の長さあれば足りる。

これらの案内レール１８Ａ，１８Ｂは第１，第２駆動ユニット１４Ａ，１４Ｂを案内した走向姿勢を保つためのものであるが、他の手段として案内レール１８Ｂと案内板１７Ｂとがあれば案内レール１８Ａ、案内板１７Ａを省略しても目的を達成することができる。さらに後述するレバー２１が第１駆動ユニット１４Ａ、第２駆動ユニット１４Ｂの上面で取り付けられるので、駆動ユニット上の支軸とレバーの係合が外れないように支軸の頭にフランジを有する形状とすれば、これらの案内レール，案内板も省略が可能である。

次にパレット４のパレットフック１９と係合するレバー２１について述べる。
パレット４には図１，３で左側となる側面に、パレット移載方向と直角方向に両端を開放し、下側を開口する直線溝１９Ａを刻設したパレットフック１９が取着されている。レバー２１は長腕２１ａに、短腕２１ａを有するく字形をなす。第１駆動ユニット１４Ａの角筒１６Ａの上面には支軸２４が設立されており、軸受を介してレバー２１の長腕，短腕の境となる湾曲点位置の穴が嵌合していてレバー２１は回転自在である。長腕１９ａの先端には支軸２２が上方に突出して設立されており、突出部にカムフオロア２２が回転可能に枢支されていて、パレット４のパレットフック１９の溝１９ａに滑合されている。従ってレバー２１の旋回時にはカムフオロア２３はパレットフック１９の溝１９ａ内を転動する。

第２駆動ユニット１４Ｂにも同様に角筒１６Ｂの上面に支軸２６が設立されており、その上端にカムフオロア２７が回転可能に枢支されている。レバー２１の短腕２１ｂの端部には長穴２１ｃが穿設されていて、この穴にカムフオロア２７が滑合してあり、長穴２１ｃは第１駆動ユニット１４Ａ、第２駆動ユニット１４Ｂの連携した移動時の移動量の差による支軸２４と２６との距離の変化に対応できるようになっている。この長穴の長さは、第１駆動ユニット１４Ａと第２駆動ユニット１４Ｂが一線に並んだ中央位置の時のユニット間距離ｍとこの位置に対して対称な始端、終端位置において両ユニットは位置がずれており両ユニットの距離ｎは大きくなり、その差ｎ−ｍである。

レバー２１は特に長腕，短腕でなるく字形となした理由は図１で理解できる。即ちテーブル２上にパレット４を載置するのにパレット交換装置７がパレット台３側に偏って突出することなく、ほぼ同じ幅位置に取り付けることが、他の部品との干渉をなくする点で望ましい。するとパレット４をテーブル２上に移載したときパレットフック１９は左端にあり、レバー２１はねじ軸に対してほぼ垂直となる。パレット４をパレット受台３上に移載したときレバー２１は大きく旋回してねじ軸に平行近くまで傾斜する。しかし短腕がくの字に曲がっているので短腕の傾斜は緩和され腕長さを長くしなくて良い。パレット４をテーブル２から交換装置６の離れた外側のパレット受台３に送り出すためには、レバー２１の大きな旋回が必要である。このため長腕の長さは必要である。

レバー２１が真っ直ぐであれば、終端で短腕２１ｂの第２ねじ軸１２Ｂに対する傾斜が大きくなりレバー２１を第２駆動ユニットに支持するには短腕２１ｂは長腕２１ａほどの長さが必要となり、長穴２１ｃに支軸２６との間旋回分力の関係でロスが大きく第２ねじ軸の負荷が増大する不都合が生じる。また、始端，移動中央で長くなった短腕が機内に飛び出し本機との干渉の恐れがでる。従って、この不都合をなくすため短腕の形状が考慮される。図のように始端位置と終端位置での短腕は支軸２４，２６の関係を対称となるく字形とすることにより、この不都合が解消される。なおパレット受台３が図の左側になればレバー２１は逆く字形となる。

本発明のパレット交換装置の作用を説明する。
いまパレット４がテーブル２上に載置され、パレット４上の加工が終了してパレット交換が行われる。レバー２１のカムフオロア２３はパレット４の左端のパレットフック１９の溝１９ａに係合して待機している状態にある。モータ１３が回転して第１ねじ軸１２Ａが回転されると、歯車１３Ａ，１３Ｂを介して第２ねじ軸１２Ｂも共に回転される。第１ねじ軸１２Ａが右ねじ、第２ねじ軸１２Ｂが左ねじでリード方向が反対であり、歯車１３Ａ，１３Ｂの回転は直接噛み合いのため互いに逆方向であるため、第１駆動ユニット１４Ａが図で右方向に移動すると第２駆動ユニット１４Ｂも右方向に移動する。この移動でレバー２１はパレット側への移動とともに以下のように徐々にパレット側に旋回される。

第１ねじ軸１２ＡのねじピッチＰ１に対し第２ねじ軸１２ＢのピッチＰ２はＰ１＞Ｐ２の関係にしておくことにより、第１駆動ユニット１４Ａの移動量に対し第２駆動ユニットの移動量は小さくなる。ピッチＰ１，Ｐ２が同じとすると歯車１３Ａに対し歯車１３Ｂを大きくして回転を遅くすることによって移動量を小さくすることができ、いずれにするか、又、組み合わせるかは設計上の自由である。この移動量の遅れ差でレバー２１が旋回される。
第１駆動ユニット１４Ａ、第２駆動ユニット１４Ｂは移動の中央で一線に並び両端で第２駆動ユニット１４Ｂが内側対称となるのが望ましい。しかし、これに限定されるものではない。

パレット４のテーブル上載置位置ではレバー２１は始点イの位置にあり、移動中央で短腕がねじ軸に垂直となり長腕２１ａは約４５度旋回されたロの位置でパレット４はＸ方向にほぼ半分移送されテーブル２上をはるかに乗り越え約３／４はみ出し一部はパレット受台３の案内レール５上に乗る。終端では長腕２１ａが９０度旋回してハの位置となり、パレット４を完全にパレット受台３上に移載を終わる。

このパレット４の搬送距離は図２において、始端における支軸２４の中心とレバー２１の長腕２１ａのカムフオロア２３の中心間のねじ軸方向の距離Ａ（レバー２１の長腕の旋回による直線移動量）、第１ねじ軸１２Ａによる第１駆動ユニット１４Ａの支軸２４の中心の移動距離（移動量）Ｃ、終端におけるレバー２１の長腕２１ａのカムフオロア２３と支軸２４の中心間のねじ軸方向の距離Ｂ（レバー２１の長腕の旋回による直線移動量）の和Ａ＋Ｂ＋Ｃとなる。

なお、旋回角度９０度に限定されるものではなく、パレット移送距離が決まっているから、第１ねじ軸の回転数，ピッチによる第１駆動ユニット１４Ａの移動量の差分レバーの旋回移動量が決められる。即ち、旋回角度が決定される。従って第２ねじ軸１２Ｂの減速回転，移動量も決めることができる。

次で未加工のワークを載置したパレット受台３のパレット４をテーブル２上に引き込むためテーブル２を図示しない送りねじによりＹ方向へ次のパレット位置迄移動位置決めする。この動きでレバー２１ａの先端のカムフオロア２３は先のパレット４のパレットフック１９の溝１９ａより離脱し隣のパレット４のパレットフック１９の溝１９ａに係合する。係合を確認してモータ１３を逆回転させる。レバー２１は第１ねじ軸の回転で逆方向に送られ、さらに移動しながら第１駆動ユニット１４Ａ，第２駆動ユニット１４Ｂの移動量の遅れ差により逆旋回してパレット４をテーブル２上に搬送移載することができる。

移動量を少なくする他の実施例として、第１ねじ軸１２Ａ、第２ねじ軸１２Ｂの噛み合う歯車に替え、それぞれプーリとなしタイミングベルトで回転連結する。この場合両ねじ軸１２Ａ，１２Ｂの回転は同方向となる。従って、ねじ軸のリード方向は同一となる。ピッチＰ１，Ｐ２又はプーリの直径比を変えることにより移動量の差を生み出すことができる。

第１駆動ユニット１４Ａの支軸２４をレバー２１の旋回中心としたが、第２駆動ユニット１４Ｂの支軸２６を旋回中心とすることもできる。この場合、短腕，長腕の境の湾曲点において長穴に形成される。この長穴の長さは前述と同じである。レバー２１の旋回半径が長くなり、カムフオロア２３の旋回軌跡は異なるが、始点，終点位置は実施例１と同じにすることができる。

本発明のパレット交換装置及びパレット台の配置図である。 パレット交換装置の一部を断面で示した平面図である。 第１駆動ユニット、第２駆動ユニットをわかりやすい配置として断面で示した説明図である。 図３のＡＡ矢視の一部を断面で示した説明図である。 従来の交換装置の平面図である。 従来の交換装置の平面図である。

符号の説明

２ テーブル ３パレット台
４ パレット ７パレット交換装置 １１ 枠体 １２Ａ 第１ねじ軸 １２Ｂ 第２ねじ軸 １３ モータ
１４Ａ 第１駆動ユニット
１４Ｂ 第２駆動ユニット
１７Ａ，１７Ｂ 案内板
１８Ａ，１８Ｂ ガイドレール
１９ パレットフック
２１ レバー
２３，２７ カムフオロア
２４，２６ 支軸

Claims (3)

1. 工作機械のテーブルとパレット受台の間でパレットをスライドさせて交換するパレット交換装置であって、第１駆動ユニットを螺装した第１ねじ軸と、第２駆動ユニットを螺装した第２ねじ軸とをパレット搬送方向で平行且つ回転可能に軸承してテーブル部分に設けいずれかのねじ軸とモータを連結し、該モータの回転で第１駆動ユニットに対し第２駆動ユニットの移動量が少なくなるように第１，第２ねじ軸を回転連結して構成し、交換パレットに形成した搬送方向と直角方向の溝と係合する係合部材を先端に設けた長腕と短腕でなるレバーが長腕，短腕の境で前記第１駆動ユニットの支軸に支持されるとともに短腕の端部で前記第２駆動ユニットの支軸に支持され、前記第１駆動ユニットまたは第２駆動ユニットの支軸の一方を回動中心として軸承し、他方を前記レバー上に形成された長穴に支持位置偏位可能に係合させてなり、交換パレットの搬送量として前記第１，第２ねじ軸の回動による前記第１駆動ユニットに対する第２駆動ユニットの移動量の差にもとづく前記レバーの回動で生じる前記係合部材の直線移動量を回転中心として用いる支軸を有する駆動ユニットの移動量に加算させることを特徴とするパレット交換装置。
2. 前記移動量を少なくするには２本のねじ軸のねじピッチの差又は回転比の少なくとも一方によって生じさせるものである請求項１に記載のパレット交換装置。
3. 少なくとも前記第１駆動ユニット又は第２駆動ユニットが移動中前記レバーを水平に保つガイドを設けた請求項１又は２に記載のパレット交換装置。