JP2006026892A - 工作機械用工作物交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機械加工の間、工作物テーブルへの十分な接近が可能になる一方で、非常に高速な工作物交換操作がどんな所望の工作機械においても可能になりうる。
【解決手段】 工作機械１２の正面に配置された配置ステーション１３と工作機械の工作物テーブル１１との間で工作物または工作物パレット１０を移動するための工作物交換装置は、工作物または工作物パレット１０を受け取ったり降ろしたりするためのグリッパ手段２０と、縦軸を中心としてグリッパ手段２０を旋回させるための回転駆動装置と、グリッパ手段２０を上昇させたり下降させたりするための上昇手段とを備えている。直線駆動装置は、配置ステーション１３上の第１位置と工作物テーブル１１上の第２位置との間でグリッパ手段２０を移動させる役割を果たす。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械の正面の配置ステーションと該工作機械の工作物テーブルとの間で工作物または工作物パレットを移動するための工作物交換装置に関する。該工作物交換装置は、工作物または工作物パレットを拾い上げたり置いたりするためのグリッパ手段と、グリッパ手段を縦軸を中心として旋回させるための回転駆動装置と、グリッパ手段を上昇させたり下降させたりするための上昇手段とを備える。

ヨーロッパ特許公報１ ３２１ ２２４ Ｂ１に開示されているような工作物交換装置の場合、グリッパ手段は、ピボットレバーの自由端に旋回可能に配置される。必要とされる２つの旋回移動の組み合わせは、比較的複雑な運動制御を必要とし、また、配置ステーションを工作物テーブルの比較的近くに配置して、配置ステーションをピボットアームの旋回の範囲内に配置する必要がある。

ドイツ特許公報１９，８５３，９４５ Ａ１に開示されている既知の工作物交換装置は、縦軸を中心として旋回すると共に縦軸に沿って作動する上昇手段を備えたダブルグリッパを有する。この工作物交換装置は、工作機械において直線状に延びる水平軸上を移動可能な少なくとも１つの工作物テーブルを必要とするため、工作機械の機械フレーム上に直接設置されなければならない。すべての工作機械がこのように移動可能な工作物テーブルを備えているわけではないため、この既知の工作物交換装置は、極端に制限された範囲にしか応用できない。また、複合工作機械の機械フレーム上に直接配置されなければならないため、工作機械の作業テーブルに接近するのは著しく難しい。

ヨーロッパ特許公報１ ２０１ ３５４ Ａ２に開示されているような工作物交換装置もまた、縦軸を中心として旋回可能なダブルグリッパを有する。この装置では、配置ステーションを工作機械から離れた場所に配置することができる。この目的のためには、直線移動装置が追加的に必要となるが、ダブルグリッパと直線移動装置との間の工作物または工作物キャリヤの移動は、技術的に複雑かつ低速である。また、全部を配置するためには、比較的広い空間が必要である。ダブルグリッパを、配置ステーションから空間的に切り離すことができないため、この工作物交換装置の機能性もまた制限される。
欧州特許第１３２１２２４号明細書 独国特許出願公開第１９８５３９４５号明細書 欧州特許出願公開第１２０１３５４号明細書

本発明の目的は、冒頭に記載したタイプの工作物交換装置を提供することである。本発明の工作物交換装置は、工作機械から切り離され、工作物テーブルから比較的離れた配置ステーションと工作物テーブルとの間の工作物または工作物パレットの移動を可能にし、工作機械、あるいは工作機械における工作物テーブルへの十分な接近を可能にしうる。

上記目的及び／または本明細書、請求の範囲、図面に表れるその他の目的を達成するために、本発明に係る工作物交換装置には、配置ステーションにおける第１位置と工作物テーブルにおける第２位置との間でグリッパ手段を移動させるための直線駆動装置が設けられる。

本発明の工作物交換装置は、工作機械への接近可能性を非常に高くする。なぜなら、機械加工の間、工作物交換装置は、直線駆動装置により、邪魔にならない退避位置に移動させられ、工作機械の正面区域はオペレータが近づけるように開けた状態に保たれうるからである。工作物テーブルの直線移動が不要であるため、本発明の工作物交換装置は、様々な異なるタイプの機械の多くに採用されることができる。グリッパ手段を、配置ステーション及び加工テーブル（工作機械）の両方から引き離すことができる。グリッパ手段がすべての必要な移動を行うので、１つの移動システムしか必要でなく、工作物テーブルと配置ステーションとの間の工作物あるいは工作物パレットの移動操作は不要になる。

従属請求項に記載の手段は、請求項１に定義した工作物交換装置におけるさらに有利な展開及び改良を構成している。
グリッパ手段は、上昇手段及び回転駆動装置を備えた水平移動するスライドまたはキャリッジに配置されてもよい。この場合、このスライドまたはキャリッジは、すべての動きに関わっている。グリッパ手段が横方向に延びるガイド手段上でガイドされるようになっていると有利である。また、ガイド手段は、工作物テーブルに対してオフセットされるように配置されていると、接近可能性をより高くする。

グリッパ手段は、単一グリッパ、あるいは、反対の方向を指す２つのグリッパを備えたダブルグリッパを有していてもよい。グリッパ手段が、ダブルグリッパを有するものとして設計された場合、例えば同時に、一方のグリッパで加工された工作物（または工作物パレット）を移動し、他方のグリッパで未加工の工作物（または工作物パレット）を移動することが可能となるため、より合理的な工作物交換が可能になる。

グリッパ手段が有する単一グリッパまたは２つのグリッパは、工作物あるいは工作物パレットの下部に入れられるように設計されていることが好ましい。この場合、単一グリッパまたは２つのグリッパのそれぞれは、好ましくは２つの保持及び／または持上げ用アームを備える。これらのアームは、原則として冒頭で参照された従来技術（例えば、ヨーロッパ特許公報１ ３２１ ２２４ Ｂ１）に基づいて設計されてよい。

２つの保持及び／または持上げ用アームはまた、互いに向かって移動することにより把持可能になっていてもよい。この場合には、異なるタイプの工作物及び／または工作物パレットを移動できる。

本発明の工作物交換装置は、自己完結型ユニットの形態に製造されて工作機械の正面に配置された場合に、最も高い効果を発揮する。これにより、工作機械のタイプに関わらず本発明の装置を使用でき、また現存する設備のアップグレードも簡単にできる。

本発明の装置は、（保管手段と再積載ステーションとの間の）工作物及び／または工作物パレットの保管手段を直線の動作パスの側面に配置する単純な方法を提供するものであってもよい。この保管手段及び／または少なくとも保管手段の一部には、この場合、工作物テーブルと配置ステーションとの間のグリッパ手段の直線の動作パスに垂直な方向に動作する移動駆動装置が設けられてもよい。この保管手段は、配置ステーションと工作物テーブルとの間の工作物及び／または工作物パレットの移動のためにどんな場合にも存在する移動メカニズムと同じ移動メカニズムで操作されることができる。直線駆動装置の動作方向を横切るように動作する追加の移動駆動装置が必要なだけである。

保管手段は、好ましくは、グリッパ手段により工作物または工作物パレットを移動させたり受け取ったりするための少なくとも１つの交換ステーションと、パレット及び／または工作物受取手段の作業ステーションへの供給及び作業ステーションからの退避のために設けられる搬送手段とを備える。この搬送手段は、エンドレス搬送手段の形式に設計されてもよい。より具体的には、この搬送手段は、チェーンコンベヤまたはターンテーブルまたはリニアコンベヤとして設計されてもよい。

有利な設計においては、搬送手段あるいは工作物パレット及び／または工作物受取手段は、交換ステーションへの移動駆動装置を備える。この場合、グリッパ手段用の移動駆動装置は不要になる。さらにまた、搬送手段あるいは工作物パレット及び／または工作物受取手段は、往復駆動装置または上昇駆動装置を備えていてもよい。

本発明のさらに有利な展開及び便利な形態を、添付の図面に従い、以下に詳細に記載する実施例により開示する。
図１の工作物交換装置は、一点鎖線で示す工作機械１２の工作物テーブル１１と配置ステーション１３との間、さらに、工作物パレット１０あるいは工作物のための保管手段１４、工作物テーブル１１、及び／または、配置ステーション１３の間で、工作物及び／または工作物パレット１０を移動させる。工作機械１２は、例えば、フライス盤、または、それ以上の加工操作を行うことができる複合工作機械であってもよい。

スライド手段１５は、工作物テーブル１１と配置ステーション１３との間の領域に位置するガイド手段１７に設けられた２つの水平方向に延びるガイドレール１６上で移動する。例えば、歯付ベルト、リニアモータドライブ、リードスクリュードライブ、流体パワードライブ等の、図示されていない直線駆動装置は、ガイドレール１６に沿って水平方向に第１スライド１８を移動させる。この第１スライド１８上には、第２スライド１９が、縦方向にガイドされると共に駆動され、第２スライド１９上に配置されるグリッパ手段２０を上昇させる上昇手段としての役割を果たしている。このグリッパ手段２０は、図示されない回転駆動装置により、第２スライド１９の縦軸を中心として旋回可能である。

グリッパ手段２０は、ダブルグリッパ手段の形式で設計されていて、相互に反対方向となる方向を指す２つのグリッパ２１及び２２を備えている。グリッパ２１及び２２には、それぞれ２つのグリッパアーム２３が設けられており、各２つのグリッパアーム２３にてＵ字型を形成している。これらのグリッパアーム２３は、工作物パレット１０または工作物の下部に入れられて工作物パレット１０または工作物を持ち上げたり降ろしたりする。

配置ステーション１３は、工作物交換装置に対して固定されてもよいし、別個の組立テーブルの形式で設計されてもよい。１つもしくは複数（例えば３つ）の位置決め要素２５を備えた工作物パレットの位置決め手段は、組立プレート２４上に配置されており、工作物パレット１０は、この目的に対応する凹所を底部に備えている。工作物パレット１０または工作物のためにその他の既知の位置決め手段を設けることは可能であり、もちろん、それらの位置決め手段は相互に置き換え可能である。

工作物パレット１０または工作物のための中間保管手段として設計され、しばしばパレット再積込ステーションとも称される保管手段１４は、詳細には図示されない回転駆動装置を備えた回転ステッパ手段の形式で設計される。複数（例えば４つ）のパレット受取手段２６を備えた保持手段２７は、縦軸を中心として段階的に移動可能であり、これにより、各パレット受取手段２６、または、その上に載せられた工作物パレット１０は、グリッパ手段２０のために設置されている交換ステーション２８に配置される。保管手段１４は、ガイド手段１７の側面に配置され、交換ステーション２８はガイド手段１７に重なっている。

図１に示すように、グリッパ手段２０は、保管手段１４から工作物パレット１０を受け取れるよう配置される。第２スライド１９を上昇させることにより、一方のグリッパ２１の２つのグリッパアーム２３は交換ステーション２８上の工作物パレット１０の下部に移動され、工作物パレット１０を持ち上げ始める。旋回方向Ｓへの９０度の旋回移動及びそれに続く第１スライド１８の直線移動の後、工作物パレット１０は、配置ステーション１３に降ろされる。その後、工作物パレット１０には、実施される操作に基づいて工具が取り付けられる。あるいは、工作物パレット１０は、その他の方法で加工作業に備える。第２スライド１９の使用により、配置ステーション１３は再び下降する。なお、工作物パレット１０は、工作物テーブル１１に直接供給されてもよい。このためには、グリッパ手段２０及びスライド手段１５が、旋回方向Ｓと反対方向に９０度の旋回移動を行い、この後、工作物パレット１０が、第１スライド１８の直線移動とそれに続く工作物テーブル１１への下降により工作物テーブル１１に供給される操作が実行される。

配置ステーション１３と工作物テーブル１１との間で工作物パレット１０を移動する際、グリッパ手段２０は、１８０度旋回する。これは、例えば、配置ステーション１３に用意された工作物パレット１０が、工作物テーブル１１に供給されるとき、あるいは、工作物テーブル１１上で機械加工された工作物パレット１０が、工作物テーブル１１の上に位置する工作物を移動させるため、または取り除くために配置ステーション１３に再び供給されるときに実行される。

グリッパ手段２０が、ダブルグリッパの形式で設計されているので、例えば次のような処理ができる。この処理では、まず、加工用に準備された工作物パレット１０が、工作物テーブル１１に供給される。次に、一方のグリッパにより（処理された）工作物パレット１０が持ち上げられ、１８０度の旋回操作の後、他方のグリッパにより未処理の工作物パレット１０が工作物テーブル１１の上に降ろされる。より単純な設計で、グリッパ手段２０が１つのグリッパしか持たない場合には、この複合操作はもちろん不可能である。つまり、未処理の工作物パレット１０を配置ステーション１３または保管手段１４から取り出して工作物テーブル１１に供給する前に、まず、処理済みの工作物パレット１０を工作物テーブル１１から取り上げて配置ステーション１３または保管手段１４に移動させなければならない。

保持手段２７の４つのパレット受取手段２６もまた、工作物パレット１０の位置決めをするために、対応する位置決め要素２５を備えている。図に示した実施例では、保管手段１４に３つの工作物パレット１０が取り付けられているので、４つのパレット受取手段２６のうちの１つだけが見える状態になっている。

グリッパアーム２３を交換ステーション２８まで延ばせない場合、スライド手段１５または個々のパレット受取手段２６は、図示されない移動駆動装置を備えていてもよい。この移動駆動装置は、第１スライド１８の直線駆動装置の運動の方向Ａに垂直な方向Ｃへの水平方向にスライド手段１５またはパレット受取手段２６を移動させるために設けられる。

ガイド手段１７は、工作物テーブル１１から見て横方向にオフセットされ、第１スライド１８は、このガイド手段１７上で移動する。したがって、加工の間、第１スライド１８及び第２スライド１９並びにグリッパ手段２０を工作物テーブル１１から遠ざかるように移動することができる。このため、加工中での、工作物テーブル１１への十分な接近が可能である。代替設計として、ガイドレールは、原則として、工作物交換装置の底に配置されてもよく、第１スライド１８は、キャリッジのような形式のものであってもよい。

図に示した実施例において、グリッパ２１及び２２のグリッパアーム２３は硬質のアームとして形成されており、工作物パレット１０の下部に入れられる。代わりに、異なる工作物パレット１０または異なった形の工作物も扱うことができるように、２つのグリッパアーム２３を互いに向かって移動させることにより、工作物パレット１０または工作物を把持可能にしてもよい。

配置ステーション１３及び保管手段１４の配置は、逆であってもよく、この場合、保管手段１４は、ガイド手段１７の端部に配置され、配置ステーション１３は、ガイド手段１７の側面に配置される。さらに、より単純な設計として、１つの配置ステーション１３あるいは１つの保管手段１４のみを設けてもよい。より具体的には、１つの保管手段１４だけが設けられている場合、第２スライド１９により実行される方向Ｂへの縦の往復移動の代わりに、このスライドをなくし、保管手段１４または保持手段２７あるいは個々のパレット受取手段２６のそれぞれに、縦方向Ｂへの移動のための往復手段を設けてもよい。これによってもまた、グリッパ手段２０上にパレット１０を降ろすこと、あるいはパレット１０をグリッパ手段２０から持ち上げることが可能となる。工作物テーブル１１上への設置のためには、工作物テーブル１１にも、垂直駆動装置を設ける必要がある。

全体としての工作物交換装置は、永久的に工作機械１２上に据え付けることもできるし、独立した工作物交換装置として、工作機械１２の正面に設置するだけでもよい。
図２に示した実施例は、図１に示した例とほぼ同じである。同一または機能的に同等の構成要素または部分組立品は同じ参照番号で示し、さらに説明することはしない。第１実施例中の一態様とは異なり、保管手段１４またはそのパレット受取手段２６には、移動方向Ｃに沿って駆動する移動駆動装置がない。このような移動駆動装置は、グリッパ手段２０のためのスライド手段１５に統合されている。これは、第２スライド１９に設けられた図示されない第３スライドが、モータにより移動方向Ｃへ移動可能であることを意味する。もちろん、このような移動駆動装置を保管手段１４にも設けてもよい。

第２実施例において、配置ステーション１３は、配置ステーション１３の底あるいは組立プレート２４の面から縦方向上方に延びるスクリーン２９を備える。スクリーン２９は、固定壁部３０と旋回壁部３１とを備える。旋回壁部３１は、固定壁部３０の内部に固定壁部３０を越えて旋回可能で、個々の工作物、あるいは、パレット１１上に個々に保持された工作物を準備したり、取り除いたりできるようになっている。

保管手段１４が備えるパレット受取手段２６の数は、４つに制限されず、その数はより多くても少なくてもよい。
図３に示した第３実施例においても、同一または機能的に同等の構成要素または部分組立品については、同じ参照番号で示し、さらに説明することはしない。保管手段１４は、１つの回転テーブルまたはターンテーブルを有していたが、本実施例の保管手段３２には、２つの直線ガイド３３及び３４が設けられている。パレット受取手段２６を、この直線ガイド３３及び３４に沿って、図示されない直線駆動装置により、交換ステーション３５及び３６に向かって、また、交換ステーション３５及び３６から遠ざかるように、移動させることができ、この結果、パレット受取手段２６は、グリッパ手段２０により受け取られたり、グリッパ手段２０から開放されたりする。最も単純な例では、１つの直線ガイド３３のみを設けてもよいし、あるいは、さらなる直線ガイド３４や、より多くの直線ガイドを設けてもよい。工作物パレット１０または工作物の取り外しまたは受け取りの後、各パレット受取手段２６は、それぞれに関連する交換ステーション３５または３６から遠ざかるように移動し、主保管手段につながる移動ステーションで退避または積載される。

本実施例において、配置ステーション３７は、組立プレート３８を備えている。組立プレート３８の一部は、固定あるいは取り外し可能な方法でガイド手段１７の端部に配置されてもよい。配置ステーション３７は、ここでは、側壁３９と引き戸４０とを備えた組立室の形式に設計されており、引き戸４０は、配置ステーション３７をガイド手段１７に向かって開放したり、ガイド手段１７から遮断することのできるようになっている。組立オペレータのためのドア４１もまた設けられている。

ガイド手段１７もまた、内部に進入できるように引き戸４３が設けられたガイド室４２内に配置されている。このガイド室４２は、工作機械１２の囲壁４４に隣接しており、ガイド室４２または囲壁４４は、工作物テーブル１１に接近するために開き、工作物テーブル１１を遮断するために閉じる引き戸４５も備えている。

図２及び図３の実施例もまた、より単純な設計では、１つの配置ステーションあるいは１つの保管手段のみを備えていてもよく、この場合、配置ステーションまたは保管手段は、ガイド手段１７の側面または端部に設置される。

配置ステーションと、工作物及び／または工作物パレットのための保管手段とを備えた、本発明の第１実施例としての工作物交換装置の詳細を示す斜視図である。 変形例の移動駆動装置を備えた、上方から見下ろした際の本発明の第２実施例を示す図である。 異なる設計の保管手段と、構成が変更された配置ステーションとを備えた、上から見下ろした際の本発明の第３実施例を示す図である。

符号の説明

１０…工作物パレット、１１…工作物テーブル、１２…工作機械、１３…配置ステーション、１４…保管手段、１５…スライド手段、１６…ガイドレール、１７…ガイド手段、１８…第１スライド、１９…第２スライド、２０…グリッパ手段、２１，２２…グリッパ、２３…グリッパアーム、２４…組立プレート、２５…位置決め要素、２６…パレット受取手段、２７…保持手段、２８…交換ステーション、２９…スクリーン、３０…固定壁部、３１…旋回壁部、３２…保管手段、３３，３４…直線ガイド、３５…交換ステーション、３７…配置ステーション、３８…組立プレート、３９…側壁、４０…引き戸、４１…ドア、４２…ガイド室、４３…引き戸、４４…囲壁、４５…引き戸

Claims (11)

1. 工作機械の正面の配置ステーションと該工作機械の工作物テーブルとの間で工作物または工作物パレットを移動するための工作物交換装置であって、該工作物交換装置は、工作物または工作物パレットを拾い上げたり置いたりするためのグリッパ手段と、縦軸を中心としてグリッパ手段を旋回させるための回転駆動装置と、グリッパ手段を上昇させたり下降させたりするための上昇手段と、配置ステーションにおける第１位置と工作物テーブルにおける第２位置との間でグリッパ手段を移動させるための直線駆動装置とを備えた工作物交換装置。
2. 前記グリッパ手段が、前記上昇手段及び前記回転駆動装置を備えた水平方向に移動可能なスライドまたはキャリッジ上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の工作物交換装置。
3. 前記スライドまたはキャリッジが、横方向に延びるガイド手段上で移動することを特徴とする請求項２に記載の工作物交換装置。
4. 前記グリッパ手段が、単一グリッパ、または、反対方向を指す２つのグリッパを備えたダブルグリッパを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の工作物交換装置。
5. 前記単一グリッパまたは２つのグリッパが、工作物または工作物パレットの下部に入れられるように設計され、好ましくは２つの保持及び／または持上げ用アームを備えることを特徴とする請求項４に記載の工作物交換装置。
6. 前記単一グリッパまたは２つのグリッパが、互いに向かって移動することにより把持可能な２つの持上げ用アームを備えることを特徴とする請求項４または５に記載の工作物交換装置。
7. 工作機械の正面に配置されるよう構成された自己完結型ユニットとして設計されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の工作物交換装置。
8. 工作物及び／または工作物パレットのためのグリッパ手段の直線動作パスの側面に保管手段が設けられ、前記グリッパ手段及び／または少なくとも該保管手段の一部が、前記工作物テーブルと前記配置ステーションとの間の該グリッパ手段の直線動作パスに垂直な方向に動作する移動駆動装置を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の工作物交換装置。
9. 前記保管手段が、前記グリッパ手段による工作物または工作物パレットの移動及び受け取りのための少なくとも１つの交換ステーションを備え、該交換ステーションへの及び該交換ステーションからの工作物パレット及び／または工作物受取手段の供給及び退避のための搬送手段が設けられることを特徴とする請求項７に記載の工作物交換装置。
10. 前記搬送手段が、エンドレス搬送手段、より具体的には、チェーンコンベヤまたはターンテーブルまたはリニアコンベヤの形態をとることを特徴とする請求項９に記載の工作物交換装置。
11. 前記搬送手段または工作物パレット及び／または工作物受取手段が、交換ステーションへの移動駆動装置及び／または上昇駆動装置を備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の工作物交換装置。

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