JP2006334698A - ２面並置形自動パレット交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】段取り位置を交換位置の間に設けて、装置の据付面積を小さくした２面並置形自動パレット交換装置を提供する。
【解決手段】工作機械１１にパレットＰａ，Ｐｂの搬入出位置Ｆ及び搬入出位置Ｒを規定する。パレット交換装置２１を、テーブル１５の移動方向と同じ前後方向（Ｙ軸方向）に沿って、手前側の載置位置Ａ及び奥側の載置位置ＢにパレットＰａ，Ｐｂを２枚並べて載置可能な載置エリアを規定する基台４を備えるように構成する。基台４に、搬入出位置Ｆに停止したテーブル１５と載置位置Ａとの間で、及び搬入出位置Ｒに停止したテーブル１５と載置位置Ｂとの間で、それぞれパレットＰａまたはＰｂを移動させ工作機械１１に対して搬入出させるパレット搬入出手段と、載置位置Ａと載置位置Ｂとの間でパレットＰａまたはＰｂを任意の中間位置Ｃに移動させ位置決めするパレット前後移動手段と、を配設して構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、テーブルが水平面内で移動可能な工作機械に隣接して設けられ、水平方向のパレットの移動によりテーブルとの間でパレットを授受する２面並置形自動パレット交換装置に関する。

自動パレット交換装置は、作業者による段取り作業の効率を向上させるために、交換装置上のパレットを所望の位置へ移動させることが以前より様々に考えられてきた。例えば、特許文献１に記載の２面並置形自動パレット交換装置は、テーブルが水平面内で移動可能な工作機械に隣接して設けられ、テーブルの移動方向に直交する水平方向のパレットの移動によりテーブルとの間でパレットを授受する自動パレット交換装置にあって、工作機械のテーブルの移動方向に沿ってパレットを２組載置し、それぞれのパレットをテーブルの移動方向に直交する水平方向に移動できるパレット載置部と、一方のパレット載置部から他方のパレット載置部にパレットを移動するパレット移動手段とを設けてなるものである。
この装置によれば、従来は奥側に位置していたパレットが、工作機械の正面側に近いパレット交換装置の手前側に移動させることができ、よってワークの取り替え作業を簡単に行うことが出来て、作業員の移動距離が少なく操作性が著しく向上する。

特開２００４−２９１１８１号公報

しかし、上述の装置では、ワークを載置したパレットを作業者の手前側に移動させることが望むべき作用であったため、実際にその作用を得ることができ、所定の効果を得られるものであったとしても、ワークの加工によってパレット上面に散乱した切り粉や切削液等の不要物を清掃する段取り作業を行うためには、段取り位置に移動させたパレットと装置のカバーとの間に隙間を設けるように構成して装置下部に設けた回収箱へ不要物を落として回収しなければならなかった。その為、パレット交換時に必要な空間以上の隙間を設けることとなり、その余分な隙間だけ装置の据付面積が大きくなっていた。また、隙間によってパレットと作業者間の隙間が広くなり作業性が悪くなっていた。

そこで、本発明は上記課題を鑑み、作業者側の手前側に規定したワーク交換作業の為の載置位置だけでなく、パレットの移動位置を別に設け、清掃等の段取り作業の為の隙間を確保することでその位置でのパレット清掃を可能とし、装置の据付面積を小さくできる２面並置形自動パレット交換装置の提供を課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明に係る２面並置形自動パレット交換装置は、テーブルが水平面内で移動可能な工作機械に隣接して設けられ、テーブルの移動範囲内でテーブルに対してパレットを搬入出するための搬入出位置を規定し、水平方向のパレットの移動により搬入出位置のテーブルとの間でパレットを授受する自動パレット交換装置にあって、２枚のパレットを載置する載置位置を２個所に備え、それぞれの載置位置と搬入出位置との間でパレットを移動するパレット搬入出手段と、一方の載置位置と他方の載置位置との間でパレットを任意の中間位置に移動するパレット移動手段と、を設けてなるように構成される。

請求項２の発明に係る２面並置形自動パレット交換装置は、テーブルの移動範囲内にパレットの搬入出位置を２個所に規定し、パレット搬入出手段は、一方の載置位置でパレットを支持するとともにそのパレットを一方の搬入出位置へ案内する第１の支持フレームと、他方の載置位置でパレットを支持するとともにそのパレットを他方の搬入出位置へ案内する第２の支持フレームと、第１及び第２の支持フレームを上下に移動させる上下移動手段と、を有してなり、パレット移動手段は、パレットを支持する第３の支持フレームと、パレットを支持した第３の支持フレームを一方の載置位置、任意の中間位置及び他方の載置位置に案内する案内手段と、第３の支持フレームを案内手段による案内方向に駆動する駆動手段と、を有してなり、上下移動手段により第１及び第２の支持フレームを下降させて、第１の支持フレームに支持されたパレットを第３の支持フレームに載せ換えて支持し、駆動手段により第３の支持フレームを任意の中間位置または他方の載置位置に移動させ、第３の支持フレームが他方の載置位置に移動した場合は、第３の支持フレームを第２の支持フレーム上に位置決めし、上下動手段により第１及び第２の支持フレームを上昇させて第３の支持フレームに載置されていたパレットを第２の支持フレームに載せ換えて支持するように構成される。

請求項３の発明に係る２面並置形自動パレット交換装置は、パレット移動手段の駆動手段は、第３の支持フレームを一方の載置位置と任意の中間位置との間で移動させる第１駆動手段と、第３の支持フレームを他方の載置位置と任意の中間位置との間で移動させる第２駆動手段と、を有してなるように構成される。

請求項１の発明によれば、パレット交換に必要な最小限の据付面積にて段取りステーションを構築できる。また、パレット上面清掃・ワーク取り付け作業性が向上する。

請求項２の発明によれば、上下移動手段によって上下動させる構成要素を少なくでき、上下移動手段の小型化が可能となる。

請求項３の発明によれば、移動距離を２分割してそれぞれの駆動手段の分担距離を短くでき、例えば駆動手段がシリンダである場合には伸縮長さを短くでき、駆動手段の小型化が可能となる。

本発明に係るパレット交換装置を実施した形態について図面に基づき説明する。
図１〜図３に示すように、工作機械１１は、左右方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）へ移動可能な主軸頭部分１２と、主軸頭部分１２の移動方向に対して直交する前後方向（Ｙ軸方向）へパレットＰａ，Ｐｂを移動可能なテーブル１５と、を備えて構成されている。また工作機械１１には、主軸に装着された工具を交換する工具交換装置２０が付設されている。さらに工作機械１１には、加工前後のワークを段取りするための段取りステーションとして機能するとともに、工作機械１１との間でパレットＰａ，Ｐｂを搬入出するように構成されたパレット交換装置２１が隣接して設けられている。

パレットＰａ及びパレットＰｂは、長方形板状のパレット本体２５と、その下面に長手方向に沿って設けられた２本のレール体２６とを有して構成され、両パレットＰａ，Ｐｂは同一形状に形成されている。また工作機械１１の主軸頭部分１２の下方には、テーブル１５の移動範囲内であって、手前側に規定した搬入出位置Ｆ及び奥側に規定した搬入出位置Ｒとに２枚のパレットＰａ，Ｐｂをそれぞれ並べた面積及び所定の高さを確保してなるワーク加工エリアを備えている。

テーブル１５は、パレットＰａ，Ｐｂの下面側を固定するクランプ機構を内蔵し、パレット位置決めロケータ及び位置決めピンによりパレットＰａ，Ｐｂを高精度に且つ強力に固定するように構成されている。また、テーブル１５は、移動範囲内の搬入出位置Ｆ、Ｒの間において、ワークを載置したパレットＰａまたはパレットＰｂを、前後方向へ往復移動可能に構成されている。

パレット交換装置２１は、テーブル１５の移動方向と同じ前後方向（Ｙ軸方向）に沿って、手前側の載置位置Ａ（２点鎖線）及び奥側の載置位置Ｂ（２点鎖線）にパレットＰａ，Ｐｂを２枚並べて載置可能な載置エリアを規定する基台４を備えている。基台４には、搬入出位置Ｆに停止したテーブル１５と載置位置Ａとの間で、及び搬入出位置Ｒに停止したテーブル１５と載置位置Ｂとの間で、それぞれパレットＰａまたはＰｂを移動させ工作機械１１に対して搬入出させるパレット搬入出手段と、載置位置Ａと載置位置Ｂとの間でパレットＰａまたはＰｂを任意の中間位置Ｃに移動させ位置決めするパレット前後移動手段（パレット移動手段）と、が配設されている。また、テーブル１５とパレット交換装置２１との間でパレットＰａ，Ｐｂを搬入出する際、パレット交換装置２１までの空間上に延設するガイド装置（図示略）を備えている。

基台４は、載置エリアの四方を囲む側板５と、載置エリアの下方のほぼ中央位置に開口部８を形成するように側板５から下り傾斜を有する底板６と、側板５、底板６、パレット搬入出手段及びパレット前後移動手段等を取り付ける４本の支柱７とを備えて構成されている。また基台４の開口部８の下側には、切り粉やオイル等の不要物を回収する箱台車９が配置されている。

パレット搬入出手段は、載置位置ＡでパレットＰａを支持するとともにパレットＰａを搬入出位置Ｆへ案内する前側支持フレーム３１（第１の支持フレーム）と、載置位置ＢでパレットＰｂを支持するとともにパレットＰｂを搬入出位置Ｒへ案内する後側支持フレーム３２（第２の支持フレーム）と、前側支持フレーム３１の案内に沿ってパレットＰａを左右に搬送させる前側搬送装置３３と、後側支持フレーム３２の案内に沿ってパレットＰｂを左右に搬送させる後側搬送装置３４と、前側及び後側支持フレーム３１，３２を上下に移動させる上下移動手段と、備えて構成されている。

前側及び後側支持フレーム３１，３２は、パレットＰａ，Ｐｂの２本のレール体２６に対応する２本の軌道３６を備え、各軌道３６には、パレットＰａ，Ｐｂを下側から支持した状態で、対応するレール体２６に当接する各列４個のカムフォロア３７を備えて構成されている。前側及び後側搬送装置３３，３４は、ネジ条を刻設した棒体３８と、棒体３８を軸回転させるモータ３９と、棒体３８に螺合した状態でモータ３９の駆動により左右方向に移動する円筒体４０と、パレットＰａ，Ｐｂのレール体２６に設けられたパレットフック４１に係合するように円筒体４０から突設された突起体４２と、を備えてそれぞれ構成されている。前側搬送装置３３は基台４の前側の側板５に、また後側搬送装置３４は基台４の後側の側板５に、左右方向に棒体３８を一致させるようにそれぞれ設けられている。上下移動手段は、基台４に前後方向に架設した２本のベース梁４５の各２個所から鉛直方向に立設された４本のシリンダ４６からなり、前側及び後側支持フレーム３１，３２の軌道３６を連結する２本の連結梁に各２本のシリンダ４６の伸縮コアの上端を固定して構成されている。

パレット前後移動手段は、パレットＰａまたはＰｂの一方を支持する可動支持フレーム５１（第３の支持フレーム）と、可動支持フレーム５１を前後方向に沿って案内するガイドレール５２（案内手段）と、ガイドレール５２に沿って可動支持フレーム５１を前後に移動させる前後移動装置５３（駆動手段）と、を備えて構成されている。

可動支持フレーム５１は、パレットＰａまたはＰｂの両短辺側を下側から支持する２つの支持部材５４と、両支持部材５４を連結する連結部材とから構成され、各支持部材５４の底面には、基台４の左右側の側板５に沿って設けられたガイドレール５２に嵌る溝部が形成され、ガイドレール５２上を滑走可能に構成されている。前後移動装置５３は、基台４の後側の側板５の右端付近から右側の側板５に沿って横設された第１シリンダ５５（第１駆動手段）と、右側の支持部材５４に設けられた第２シリンダ５６（第２駆動手段）とからなり、共通のコアを伸縮可能に構成されている。

次に、パレット交換装置２１による工作機械１１に対するパレットの搬入出動作を説明する。
図２は、例えばパレットＰａが載置位置Ａで停止し、パレット交換装置２１が搬入出動作可能な状態を示している。この状態では、パレットＰａと基台４の前側の側板５との間に隙間Ｄ１が生じている。また、パレット搬入出手段の前後及び後側支持フレーム３１，３２は上下移動装置によって所定位置まで上昇し、パレットＰａはパレット前後移動手段の可動支持フレーム５１から離れ、パレットＰａのレール体２６が前後支持フレーム３１の軌道３６のカムフォロア３７上に当接した状態で支持される。また、パレットフック４１が前側搬送装置３３の突起体４２に係合する。

そしてモータ３９による円筒体４０の移動とともに突起体４２を介して前側支持フレーム３１上をパレットＰａが摺動し、前側搬送装置３３の円筒体４０が２点鎖線で示す位置まで移動した時に、突起体４２を円筒体４０に収納する等の解除手段によってパレットフック４１と突起体４２との係合が解除され、工作機械１１側の搬入出装置（図示略）によってパレットＰａの搬入動作が引き継がれ、搬入出位置Ｆに停止しているテーブル１５上に搬入される。

また、搬入出位置Ｆから載置位置ＡへのパレットＰａの搬出は、工作機械１１側の搬入出装置によって搬入出位置Ｆのテーブル１５上から前述のパレットフック４１と突起体４２との係合が解除された位置までパレットＰａが搬出され、パレットフック４１と突起体４２とが係合し、前側搬送装置３３によって搬出動作が引き継がれ、載置位置Ａの前側支持フレーム３１上に搬出される。また、載置位置Ｂと搬入出位置Ｒとの間においても、例えばパレットＰｂは同様に搬入出動作する。
このように、パレット交換装置２１は、パレットＰａ及びＰｂを載置位置Ａ、Ｂからテーブル１５の搬入出位置Ｆ、Ｒとに対して搬入出させる。

次に、パレット交換装置２１によるパレットの前後移動動作を説明する。
図３は、工作機械１１の搬入出位置Ｆから載置位置Ａに搬出されたパレットＰａが、パレット前後移動手段によって載置位置Ａから載置位置Ｃへ移動し停止した状態を示している。この状態では、パレットＰａと基台４の前側の側板５との間に隙間Ｄ２が確保される。パレット交換装置２１がパレットＰａの前後移動動作状態にある場合、パレット搬入出手段の前後及び後側支持フレーム３１，３２は上下移動装置によって所定位置まで下降し、パレットＰａはパレット前後移動手段の可動支持フレーム５１のみによって支持される。載置位置Ａから載置位置ＣへのパレットＰａの移動は、第２シリンダ５６を短縮させることによって、２本のガイドレール５２上を可動支持フレーム５１の両支持部材５４を摺動させて行われる。

載置位置Ｃにおいては、作業者Ｍによって例えばパレットＰａ上の不要物を取り除く等の段取り作業が行われる。不要物は、隙間Ｄ２から下方へ落とされ基台４の底板６に沿って滑り降り開口部８から箱台車９に回収される。

また、載置位置Ｃから載置位置ＢへのパレットＰａの移動は、さらに第１シリンダ５５を短縮させることによって行われる。また、載置位置Ｂから載置位置Ｃへの移動は第１シリンダ５５の伸長によって、及び載置位置Ｃから載置位置Ａへの移動は第２シリンダ５６の伸長によって行われる。パレットＰｂについても、同様に前後移動動作が行われる。
このように、パレット交換装置２１は、パレットＰａまたはＰｂを載置位置Ａ、載置位置Ｂ、及び任意の中間位置Ｃに移動させる。

以上のように構成されたパレット交換装置２１による工作機械１１に対するパレットの交換手順を説明する。
先ず、加工が終了したワークを載置したパレットＰｂと、加工前のパレットＰａとの交換手順を示す。
１．工作機械１１のテーブル１５に載せられたパレットＰｂはワークへの加工が完了して加工位置からテーブルごと奥側の搬入出位置Ｒに移動される。パレット交換装置２１では、パレット交換装置２１の載置位置Ａに位置したパレットＰａに既に加工前のワークが載置されている。
２．パレットＰｂについてテーブル１５との固定が解除される。
３．パレットＰｂが搬入出位置Ｒから、パレット交換装置２１の奥側の載置位置Ｂへ移動されて搬出されるとともに、空になったテーブル１５が手前側の搬入出位置Ｆに移動される。

４．戻されたテーブル１５の搬入出位置Ｆへ、パレット交換装置２１のパレットＰａが載置位置Ａから移動されて搬入される。
５．搬入されたパレットＰａがテーブル１５に固定される。
６．工作機械１１のパレットＰａに載置されたワークに対して加工作業が始まる。パレット交換装置２１のパレットＰｂはパレット前後移動手段によりテーブル１５の移動方向と平行な方向へ手前側の載置位置Ａまで移動し、手前側から作業員Ｍが加工終了したワークを外す。
７．空のパレットＰｂが載置位置Ｃまで移動し、作業者ＭがパレットＰｂ上の不要物を取り除く等の清掃作業を行う。
８．清掃後のパレットＰｂが載置位置Ａまで移動し、新たに加工前のワークが載せられる。
９．加工前ワークを載せたパレットＰｂが奥側の載置位置Ｂへパレット前後移動手段により移動され、待機状態となる。

次に、加工が終了したワークを載置したパレットＰａと、加工前のパレットＰｂとの交換手順を示す。
１．工作機械１１のテーブル１５に載せられたパレットＰａはワークへの加工が完了してテーブル１５ごと搬入出位置Ｆに移動される。パレット交換装置２１では、パレット交換装置２１の奥側の載置位置Ｂに位置したパレットＰｂには既に加工前のワークが載置されている。
２．パレットＰａについてテーブル１５との固定が解除される。
３．パレットＰａが搬入出位置Ｆからパレット交換装置２１の手前側の載置位置Ａへ移動されて搬出されるとともに、空になったテーブル１５が、次のパレットＰｂのために搬入出位置Ｒに戻される。
４．搬入出位置Ｒに戻されたテーブル１５へパレット交換装置２１の載置位置ＢからパレットＰｂが移動されて搬入される。
５．搬入されたパレットＰｂがテーブル１５に固定され、工作機械１１のパレットＰｂに載置されたワークに対して加工作業が始まる。パレット交換装置２１のパレットＰａでは、手前側の載置位置Ａにおいて作業員が加工終了したワークを外す。
６．空のパレットＰａが載置位置Ｃまで移動し、作業者ＭがパレットＰａ上の不要物を取り除く等の清掃作業を行う。
７．清掃後のパレットＰａに新たに加工前のワークが載せられ、待機状態となる。
なお、これらの工作機械１１及びパレット交換装置２１を連動して動かす制御部分は従来の制御手段と同じであり、パレット搬入出動作の際に、必要であればテーブル１５を前後方向へ往復動させる工程を追加している。

このように段取りステーション上でパレット位置をパレット交換位置と別の位置に位置決め可能とすることにより、ワークの交換作業の際にはパレットを手前まで移動して最小の隙間Ｄ１にすることができ、また清掃作業等の際にはパレットを任意の中間位置まで移動させ位置決めして手前側に所定の隙間Ｄ２を確保することができる。よって、パレット交換に必要な最小限の据付面積にて段取りステーションを構築でき、パレット上の清掃・ワークの交換作業を容易化でき、作業性を向上できる。また、上下移動手段によって上下動させる構成要素を少なくでき、上下移動手段の小型化が可能となる。さらに、駆動手段の駆動分担距離を２分割して短くでき、例えば駆動手段がシリンダである場合には伸縮長さを短くでき、駆動手段の小型化が可能となる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下列挙するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜に変更して実施することも可能である。
（１）工作機械１１には、主軸頭部分１２と、ワーク加工エリアとを囲むように、保護カバーで覆っても良い。またパレット交換装置２１には、パレットの載置位置を覆うように所定の高さを確保してなる保護カバーで覆っても良い。また保護カバーで覆った場合には、ワークの段取り作業用窓や工作機械１１とパレット交換装置２１との間で、パレットを移動可能な開閉扉等を設けることができる。
（２）パレット搬入出装置は、載置位置Ａ、Ｂに２組設けることに限らず、工作機械１１側に設けることが可能であり、また２つの載置位置Ａ、Ｂに対して搬入出可能とするように兼用のものをテーブル１５に１組を設けることも可能である。
（３）駆動手段は、ボールネジ等他の駆動手段によって構成可能である。
（４）パレット搬送手段は、パレットフックと突起体との係合に限らず、他の係合手段により係合可能としても良い。
（５）工作機械１１側にパレットの搬入出装置を設ける代わりに、棒体３８を工作機械側に突出するまで延長するか或いは突起体４２を工作機械１１側にクランク上に延長する等することにより、パレット交換装置２１側の動作のみで工作機械１１へのパレットの搬入出を可能とすることもでき、その場合、工作機械側に搬入出装置を設ける必要がなくなる。

工作機械とパレット交換装置において、テーブル、パレットの移動状態を説明する構成平面図である。 本発明に係るパレット交換装置の一実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線での要部断面図である。 本発明に係るパレット交換装置の一実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）はＥ−Ｅ線での要部断面図である。

符号の説明

１１・・工作機械、１５・・テーブル、２１・・パレット交換装置、３１・・前側支持フレーム（第１の支持フレーム）、３２・・後側支持フレーム（第２の支持フレーム）、５１・・可動支持フレーム（第３の支持フレーム）、５２・・ガイドレール（案内手段）、５５・・第１シリンダ（第１駆動手段）、５６・・第２シリンダ（第２駆動手段）、Ａ，Ｂ・・載置位置、Ｃ・・任意の中間位置、Ｆ，Ｒ・・搬入出位置、Ｐａ，Ｐｂ・・パレット。

Claims (3)

1. テーブルが水平面内で移動可能な工作機械に隣接して設けられ、テーブルの移動範囲内でテーブルに対してパレットを搬入出するための搬入出位置を規定し、水平方向のパレットの移動により搬入出位置のテーブルとの間でパレットを授受する自動パレット交換装置にあって、
   ２枚のパレットを載置する載置位置を２個所に備え、
   それぞれの載置位置と搬入出位置との間でパレットを移動するパレット搬入出手段と、
   一方の載置位置と他方の載置位置との間でパレットを任意の中間位置に移動するパレット移動手段と、を設けてなる、
   ことを特徴とする２面並置形自動パレット交換装置。
2. テーブルの移動範囲内にパレットの搬入出位置を２個所に規定し、
   パレット搬入出手段は、
   一方の載置位置でパレットを支持するとともにそのパレットを一方の搬入出位置へ案内する第１の支持フレームと、
   他方の載置位置でパレットを支持するとともにそのパレットを他方の搬入出位置へ案内する第２の支持フレームと、
   第１及び第２の支持フレームを上下に移動させる上下移動手段と、を有してなり、
   パレット移動手段は、
   パレットを支持する第３の支持フレームと、
   パレットを支持した第３の支持フレームを一方の載置位置、任意の中間位置及び他方の載置位置に案内する案内手段と、
   第３の支持フレームを案内手段による案内方向に駆動する駆動手段と、を有してなり、
   上下移動手段により第１及び第２の支持フレームを下降させて、第１の支持フレームに支持されたパレットを第３の支持フレームに載せ換えて支持し、
   駆動手段により第３の支持フレームを任意の中間位置または他方の載置位置に移動させ、
   第３の支持フレームが他方の載置位置に移動した場合は、第３の支持フレームを第２の支持フレーム上に位置決めし、上下動手段により第１及び第２の支持フレームを上昇させて第３の支持フレームに載置されていたパレットを第２の支持フレームに載せ換えて支持する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の２面並置形自動パレット交換装置。
3. パレット移動手段の駆動手段は、
   第３の支持フレームを一方の載置位置と任意の中間位置との間で移動させる第１駆動手段と、
   第３の支持フレームを他方の載置位置と任意の中間位置との間で移動させる第２駆動手段と、を有してなる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の２面並置形自動パレット交換装置。

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