JP2604055Y2 - 工作機械のパレット交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案はマシニングセンタ等の工
作機械において、テーブル上のパレットを自動的に搬出
するとともに、該テーブル上に次のパレットを自動的に
搬入するためのパレット交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタ等の工作機械には、被
加工物（ワーク）が固定された加工テーブル上のパレッ
トとパレット搬送装置上のパレットとを自動的に交換す
るパレット交換装置が付設されている。この種の従来の
パレット交換装置として、例えば特開平４−３５８３０
号公報に開示されたものがある。

【０００３】上記公報記載のパレット交換装置は、以下
のように構成されている。工作機械側位置とパレット搬
送装置側位置とに移動位置決め可能に支持された往復台
により、２つのパレットを載置した交換アーム（旋回ア
ーム）を１８０°旋回可能かつ上下移動可能に支持し、
工作機械側位置において加工テーブル上で交換アームを
旋回させて加工済みのパレットと未加工のパレットとの
交換を行うものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】以上のような従来のパ
レット交換装置においては、工作機械と往復台又は交換
アーム駆動ボックスの干渉を避けながら機械への進入量
を大きくするためには交換アームを長めに設定する必要
がある。しかし交換アームを長くするとアーム旋回時に
工作機械のカバー等に干渉するという問題があった。さ
らにまた交換アームが長いと慣性モーメントが大きくな
り、駆動装置に過大な負荷がかかるばかりでなく、迅速
な回転ができず、交換時間が長くなるという問題もあ
る。

【０００５】本考案は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、旋回アーム（交換アーム）を長く
設定することなく機械への進入量を大きくすることがで
き、また旋回半径を小さくして機械側のカバー等との干
渉を避けることができ、さらには駆動装置への負荷を低
減して旋回動作を迅速にでき、ひいては交換時間を短縮
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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の考案は、加工
テーブル上のパレットと次工程のパレットとを自動的に
交換する工作機械のパレット交換装置において、上記加
工テーブルと隣接して配設された基台と、該基台上に工
作機械側とパレット搬送装置側との間で往復移動可能に
配設された往復台と、該往復台に垂直軸線回りに旋回可
能に配設された旋回軸と、２つのパレットを載置可能の
大きさを有し、上記旋回軸上に上記往復台の移動方向に
移動可能にかつ旋回軸と共に旋回するように支持された
旋回アームとを備えたことを特徴としている。

【０００７】請求項２の考案は、請求項１において、上
記旋回アームを旋回半径が最小となる位置にて旋回させ
る旋回アーム位置制御手段を設けたことを特徴としてい
る。

【０００８】

【作用】本考案に係る工作機械のパレット交換装置で
は、パレット交換は以下の手順で行われる。まず、待機
位置において、旋回アームはパレット非載置側と加工テ
ーブルとが対向する状態に位置決めされており、この状
態で往復台が加工テーブル側に移動するとともに旋回ア
ームが加工テーブル側に突出し、該旋回アームがテーブ
ル上のパレットを支持し、しかる後、旋回半径が所定値
以下となる位置まで後退することによりパレットを搬出
する。次に、上記後退位置にて旋回アームの次工程用パ
レット載置側が加工テーブルと対向する位置に旋回アー
ムが旋回し、該旋回アームが加工テーブル側に移動して
次工程用パレットを加工テーブル上に載置する。

【０００９】このように本考案では、往復台に立設され
た旋回軸上に旋回アームを往復台移動方向に移動可能に
かつ旋回軸と共に回転するように設けたので、旋回アー
ムを長く設定することなく加工テーブル側への進入量を
増大でき、また旋回半径を小さくして機械側のカバー等
との干渉を回避でき、さらには駆動装置への負荷を低減
して迅速な旋回動作を可能とし、交換速度を向上できる
効果がある。

【００１０】

【実施例】以下、本考案の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１ないし図８は本考案の一実施例による工
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は本実施例パレット交換装置を備えるマシニングセ
ンタの平面図、図２は上記パレット交換装置の正面図、
図３は図２のIII-III 線断面図、図４は上記パレット交
換装置の背面図、図５は図２のＶ−Ｖ線断面図、図６は
上記パレット交換装置の旋回アーム前進状態を示す背面
図、図７，図８は動作を説明するための図である。

【００１１】各図において、１はマシニングセンタであ
り、これは加工テーブル旋回装置２と、パレット交換装
置３とを備えている。上記加工テーブル旋回装置２は、
被加工物が固定されたパレットＰ１を加工テーブル２ａ
上に載置固定し、該加工テーブル２ａを旋回軸ＣＴ１回
りに矢印Ｇ，Ｈ方向に旋回駆動するように構成されてい
る。また上記パレット交換装置３は、上記加工テーブル
２ａ上のパレットＰ１をパレット搬送装置４０（図８参
照）上に搬出し、該パレット搬送装置４０により搬入さ
れたパレットＰ２を加工テーブル２ａ上に載置するよう
に構成されている。

【００１２】上記パレット交換装置３は、床面上に固定
された基台４と、該基台４に、上記加工テーブル旋回装
置２近傍とパレット搬送装置４０近傍との間で矢印Ｃ，
Ｄ方向に移動可能に配設された往復台６と、該往復台６
に旋回軸ＣＴ２回りに矢印Ａ，Ｂ方向に旋回可能に配設
されたパレット旋回装置９と、該旋回装置９に矢印Ｅ，
Ｆ方向に移動可能に配設された旋回アーム１７と、該旋
回アーム１７上のパレットを上昇させ、旋回軸ＣＴ３回
りに矢印Ｋ，Ｌ方向に任意に旋回可能とするパレット段
取り装置３０とを備えている。

【００１３】上記往復台６は、下面に収容空間６ｆを有
する側面視直方体状のもので、その下端フランジ部６ｅ
が直動案内軸受５を介して上記基台４の案内レール４ａ
に沿って矢印Ｃ，Ｄ方向に往復移動自在に支持されてい
る。また上記往復台６の上記収容空間６ｆ底面には連結
部材８を介して往復台駆動シリンダ７のピストンロッド
７ａが接続されており、該シリンダ７は基台４に固定さ
れている。

【００１４】上記パレット旋回装置９は、上記往復台６
の上面に突出形成された旋回支軸部６ｈ内に旋回軸ＣＴ
２と同軸状に挿入され、軸受１０を介して回転自在に支
持された旋回軸１１と、該旋回軸１１の上方突出部に矢
印Ｉ，Ｊ方向に移動可能に嵌合装着されたアーム支持部
材１５と、該アーム支持部材１５を上記旋回軸１１と共
に旋回させるとともに、上記旋回アーム１７をアーム支
持部材１５ひいては旋回軸１１にロックするロックシリ
ンダ１８とを備えている。

【００１５】上記旋回軸１１の下端部１１ｄは往復台６
の上記収容空間６ｆ内に突出しており、該突出端部外周
にはピニオン歯車１２が固着されている。このピニオン
歯車１２には図３紙面垂直方向に延びるラック軸１３が
噛合しており、該ラック軸１３は旋回軸駆動シリンダ１
４のピストンロッド１４ａに接続されている。なお上記
旋回駆動シリンダ１４は往復台６の収容空間６ｆ底面に
固着されている。

【００１６】上記アーム支持部材１５は、平面視矩形状
の支持板１５ｇの下面に案内筒１５ａ及び作動軸１５ｂ
を上記旋回軸ＣＴ２と同軸をなすように形成してなるも
のである。上記案内筒１５ａが上記旋回軸１１の上方突
出部に軸方向移動可能に嵌合装着されている。また上記
作動軸１５ｂの下端にはピストン部１５ｃが形成されて
おり、該ピストン部１５ｃは上記旋回軸１１の軸心に形
成されたシリンダボア１１ａ内に油密かつ摺動自在に挿
入されている。該ピストン部１５ｃにより上下に分離さ
れた上側，下側油圧室１１ｂ，１１ｃには旋回軸１１，
往復台６に連通穿設された各油路を介して外部油圧駆動
源が接続されている。

【００１７】上記ロック用シリンダ１８は、上記アーム
支持部材１５に形成されたシリンダボア１８ｃ内にピス
トン１８ａを摺動自在に、かつ戻りばね１８ｂにより上
昇側に付勢して挿入した構造のものであり、ピストン１
８ａの上端部は上記旋回アーム１７の係止孔１７ａに係
脱可能となっている。また、上記シリンダボア１８ｃの
反戻りばね側室内には、アーム支持部材１５，旋回軸１
１，往復台６に連通して穿設された空気路を介して外部
空圧駆動源が接続されている。また上記アーム支持部材
１５の上記戻りばね収納部１５ｆは下方に突出して上記
旋回軸１１の上端面に凹設された係止孔１１ｅ内に挿入
されている。

【００１８】上記旋回アーム１７の下面には案内レール
１７ｅが固着されており、該案内レール１７ｅは上記ア
ーム支持部材１５に固定された直動案内軸受１６により
摺動自在に支持されている。そして上記旋回アーム１７
は略長方形の板状体であり、パレットを長手方向に２個
直列に載置可能の幅，長さを有しており、該旋回アーム
１７の長手方向両端部には外側が開口する円形の貫通口
１７ｃが形成されている。そして上記旋回アーム１７の
貫通口１７ｃ周囲にはパレットを位置決めするための４
つの位置決め部材１７ｂが上方に突出形成されており、
長手方向中央の左右縁部には後述するアーム駆動装置２
０の係止ロッド２５が係合する係止孔１７ｄが切欠形成
されている。

【００１９】ここで上記パレットＰ２は、平面視矩形状
のワーク取付部３６ａと、該取付部３６ａの下面に下方
に突設され、上記貫通口１７ｃ内に挿入される脚部３６
ｂとからなり、上記ワーク取付部３６ａの下面４隅には
上記交換アーム１７の位置決め部材１７ｂに嵌合する位
置決め凹部３６ｃが形成されており、また上記脚部３６
ｂの下端面には、後述する段取りテーブル３３の位置決
め部材３４に嵌合可能の位置決め凹部３６ｄが形成され
ている。なお、パレットＰ１もパレットＰ２と同一の構
造を有している。

【００２０】上記アーム駆動装置２０は以下の構造を有
している。上記往復台６の側面に固定板２１を固着し、
該固定板２１により直動案内軸受２２を介して係止ロッ
ド支持部材２３の案内レール２３ａを矢印Ｆ, Ｅ方向に
移動自在に支持するとともに、該係止ロッド支持部材２
３に上記固定板２１に固着されたアーム駆動シリンダ２
４のピストンロッド２４ａを接続する。また上記係止ロ
ッド支持部材２３により係止ロッド２５を上下移動自在
に支持するとともに、該係止ロッド２５の下端に係脱駆
動シリンダ２７のピストンロッド２７ａを接続し、該係
脱駆動シリンダ２７をブラケット２６を介して上記係止
ロッド支持部材２３に固定する。ここで上記係止ロッド
２５の旋回アーム１７への係止動作は、上記ロックシリ
ンダ１８によって旋回アーム１７がアーム支持部材１５
ひいては旋回軸１１にロックされて該旋回アーム１７の
中心と旋回軸心ＣＴ２とが一致した場合（図３の状態）
にのみ行われる。また、上記アーム駆動装置２０及びロ
ックシリンダ１８によって、旋回アーム１７の旋回時位
置を制御する旋回アーム位置制御手段が構成されてい
る。本実施例では、旋回アーム１７の旋回半径は上記ロ
ックシリンダ１８によって旋回アーム１７がロックされ
たとき最小となる。

【００２１】上記パレット段取り装置３０は、上記往復
台６の上面に上記旋回支軸部６ｈと平行に突設された段
取り支軸部６ａにより矢印Ｍ，Ｎ方向に移動可能にかつ
回転不能に支持されたテーブル支持部材３１と、該テー
ブル支持部材３１により旋回軸ＣＴ３回りに矢印Ｋ，Ｌ
方向に回転可能に支持された段取りテーブル３３とを備
えている。

【００２２】上記テーブル支持部材３１は、下部に案内
筒３１ａが、その軸心部に作動軸３１ｂが形成され、か
つ上部に凹部３１ｆが形成された大略円筒状のもので、
上記案内筒３１ａが上記段取り支軸部６ａに軸方向移動
可能に、かつキー６ｇにより回転不能に嵌合装着されて
いる。また上記作動軸３１ｂの下端に形成されたピスト
ン部３１ｃは上記段取り支軸部６ａの軸心に形成された
シリンダボア６ｂ内に油密かつ摺動自在に挿入されてお
り、該シリンダボア６ｂの上記ピストン部３１ｃにより
分離された上側油圧室６ｃ，下側油圧室６ｄには往復台
６に穿設された各油路によってそれぞれ外部油圧駆動源
が接続されている。

【００２３】上記段取りテーブル３３は円盤状のもの
で、その軸心に下方に突設された回転軸３３ａが上記テ
ーブル支持部材３１の凹部３１ｆ内に挿入され軸受３２
により軸支されている。また上記段取りテーブル３３の
上面には上方に突出する位置決め部材３４が固着されて
おり、この位置決め部材３４は、上記下側油圧室６ｄに
油圧が供給されて段取りテーブル３３が上昇したとき、
パレットの上記位置決め凹部３６ｄに嵌合する。

【００２４】次に本実施例の作用効果について説明す
る。本実施例装置によるパレットの交換動作は以下の手
順により行われる。往復台６及び旋回アーム１７は加工
テーブル２ａとパレット搬送装置４０との中間に位置す
る待機位置に待機している（図８（ａ）参照）。このと
き旋回アーム１７はパレット非搭載側が加工テーブル２
ａと対向している。またパレット段取り装置３０の段取
りテーブル３３は下降しており、パレットＰ２は旋回ア
ーム１７上に搭載され、該パレットＰ２の位置決め凹部
３６ｃに旋回アーム１７の位置決め部材１７ｂが係合し
ている。

【００２５】ロックシリンダ２７の伸長により係止ロッ
ド２５が旋回アーム１７の係止孔１７ｄに係止するとと
もに、ロックシリンダ１８の収縮によりピストンロッド
１８ａと旋回アーム１７の係止孔１７ａとの係止が解除
され、往復台駆動シリンダ７が往復台６を旋回アーム１
７とともに前進させ（図８（ｂ））、これと同時にアー
ム駆動シリンダ２４が旋回アーム１７を前進させ、旋回
アーム１７の前部が加工テーブル２ａ上のパレットＰ１
下側に挿入される（図８（ｃ）参照）。

【００２６】加工テーブル旋回装置２においてパレット
Ｐ１のロックが解除され、続いてパレット旋回装置９に
おいて下側油圧室１１ｃに油圧が供給され、アーム支持
部材１５が旋回アーム１７を上昇させ、該旋回アーム１
７の前部にパレットＰ１が載置され、該パレットＰ１の
位置決め凹部３６ｃに旋回アーム１７の位置決め部材１
７ｂが係合する。

【００２７】旋回アーム１７がパレットＰ１，及びＰ２
を搭載した状態で、アーム駆動シリンダ２４の収縮によ
り旋回アーム１７の中心が旋回軸ＣＴ２に一致する位置
まで後退し（図８（ｄ））、ロックシリンダ１８の伸長
により旋回アーム１７がアーム支持部材１５にロックさ
れるとともに、係脱駆動シリンダ２７の収縮により係止
ロッド２５が旋回アーム１７から解除される。

【００２８】旋回駆動シリンダ１４の伸長により旋回軸
１１が旋回アーム１７を１８０°旋回駆動し、旋回アー
ム１７のパレットＰ２側が加工テーブル２ａと対向する
（図８（ｅ））。

【００２９】ロックシリンダ１８の収縮により旋回アー
ム１７とアーム支持部材１５とのロックが解除され、係
脱駆動シリンダ２７の伸長により係止ロッド２５が旋回
アーム１７に係合する。この状態でアーム駆動シリンダ
２４が旋回アーム１７を前進させ、該旋回アーム１７の
パレットＰ２が加工テーブル２ａ上方に位置する（図
（ｆ））。

【００３０】パレット旋回装置９が旋回アーム１７を下
降させ、パレットＰ２が加工テーブル２ａ上に載置さ
れ、加工テーブル旋回装置２によりパレットＰ２が加工
テーブル２ａにクランプされる。続いて往復台６及び旋
回アーム１７はパレット搬送装置４０の近傍まで後退す
る（図８（ｇ））。

【００３１】旋回アーム１７がパレット搬送装置４０上
に突出し、しかる後下降することによりパレットＰ１が
パレット搬送装置４０上に載置され、搬出方向に搬送さ
れる。また次のパレットＰ２′が旋回アーム１７上方に
搬送されたとき該旋回アーム１７が上昇してパレットＰ
２′を載置し、その後、往復台６，及び旋回アーム１７
が待機位置に戻る（図（ｈ）〜（ｊ））。

【００３２】上記待機位置において、係止ロッド２５の
係合が解除されるとともに、ロックシリンダ１８により
旋回アーム１７がロックされる。そして、段取り装置３
０において下側油圧室６ｄに油圧が供給され、段取りテ
ーブル３３がパレットＰ２′を上昇させ、該パレットと
旋回アーム１７との係合を解除する。すると、パレット
Ｐ２は段取りテーブル３３と共に任意に回転可能とな
る。これにより段取りテーブル３３上で段取り作業を行
なうときに回転させながらワークを取り付けることがで
きる。

【００３３】このように本実施例では、パレット交換に
あたり、往復台６を加工テーブル２ａ近傍に移動させた
状態で旋回アーム１７を該往復台６からさらに前方に突
出させることによりパレットを旋回アーム１７上に搭載
するようにしたので、旋回アーム自体を長くすることな
く加工テーブル側への進入量を増大することができる。

【００３４】またパレットを搭載した状態で旋回アーム
１７を後退させてから旋回するようにしたので、旋回ア
ーム１７の旋回半径を小さくすることができる。特に本
実施例では、旋回アーム１７の中心が旋回軸ＣＴ２と一
致した時点で旋回するようにしたので、旋回半径を最小
にすることができる。

【００３５】このように旋回半径を小さくすることがで
きるので、加工テーブル側への進入量を大きくしながら
旋回テーブル１７と加工テーブル側のカバー等との干渉
を回避できる効果がある。また旋回半径が小さいことか
ら慣性モーメントも小さくなり、駆動装置への負荷を低
減して旋回動作を迅速に行うことができ、パレット交換
速度を向上できる効果がある。

【００３６】なお、上記実施例では、旋回アーム１７の
前進・後退動作を油圧シリンダ２４で行い、旋回アーム
１７の旋回動作を油圧シリンダ１４，ラックピニオン機
構で行ったが、旋回アーム１７の駆動機構がこれらの機
構に限定されるものではないことは勿論であり、要は旋
回アーム１７を前後直進駆動及び旋回駆動できれば良
く、例えばボールねじとモータとによって直進駆動し、
モータによって直接旋回駆動するようにしてもよい。ボ
ールねじとモータとで直進駆動する場合は、旋回アーム
１７の旋回半径を自由に制御できる。

【００３７】また上記実施例では、旋回アーム１７の旋
回にあたって、往復台６を加工テーブル２ａの近傍に位
置させ、旋回アーム１７のみを後退させた状態で旋回テ
ーブル１７を旋回するようにしたが、周辺装置との干渉
がある場合等は、上記旋回アーム１７の後退と共に往復
台６を後退させてから旋回させるようにしてもよい。

【００３８】さらにまた、上記実施例では、加工テーブ
ル上のパレットと搬送装置上のパレットとを交換する場
合を説明したが、本考案は、搬送装置を有しない場合に
も勿論適用できる。例えば、パレット段取り装置上にパ
レットを搭載し、ここで段取りし、加工テーブル上のパ
レットを搬出するとともに、上記段取りされたパレット
を加工テーブル上に搬入するようにしたパレット交換装
置にも適用できる。

【００３９】

【考案の効果】以上のように本考案に係る工作機械のパ
レット交換装置によれば、往復台と旋回アームとを共に
進退させると共に、該旋回アームを往復台からさらに前
方に突出可能に構成したので、旋回アームを長くするこ
となく機械側への進入量を大きくでき、また旋回半径を
小さくでき、その結果周辺のカバー等との干渉を回避で
きる効果があり、また駆動機構への負荷を軽減して旋回
動作を迅速化し、パレット交換速度を向上できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による工作機械のパレット交
換装置の平面図である。

【図２】上記実施例装置の正面図である。

【図３】図２のIII-III 線断面図である。

【図４】上記実施例装置の背面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】上記実施例装置の旋回アーム前進状態を示す背
面図である。

【図７】上記実施例装置の動作を説明するためのタイム
チャート図である。

【図８】上記実施例装置の動作を説明するめの工程図で
ある。

【符号の説明】

１ マシニングセンタ（工作機械） ２ａ 加工テーブル ３ パレット交換装置 ４ 基台 ６ 往復台 １１ 旋回軸 １７ 旋回アーム ＣＴ２ 旋回軸線 Ｐ１，Ｐ２ パレット

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工テーブル上のパレットと次工程のパ
   レットとを自動的に交換する工作機械のパレット交換装
   置において、上記加工テーブルと隣接して配設された基
   台と、該基台上に工作機械側とパレット搬送装置側との
   間で往復移動可能に配設された往復台と、該往復台に垂
   直軸線回りに旋回可能に配設された旋回軸と、２つのパ
   レットを載置可能の大きさを有し、上記旋回軸上に上記
   往復台の移動方向に移動可能にかつ旋回軸と共に旋回す
   るように支持された旋回アームとを備えたことを特徴と
   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、上記旋回アームを旋
   回半径が最小となる位置にて旋回させる旋回アーム位置
   制御手段を設けたことを特徴とする工作機械のパレット
   交換装置。