JP4216629B2 - ２面並置形自動パレット交換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、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２面並置形自動パレット交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動パレット交換装置は、作業者がパレットにワークを取り付ける作業位置を一定化して作業効率を向上させるために、交換装置上のパレットを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、工作機械のテーブルの移動方向に沿ってパレットを２組設け、パレット載置部自体がテーブルの移動方向へパレット１個分の長さで移動して、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を備えるだけであった。そのため、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を有しないので、パレット交換装置の上面面積がパレット３個分を必要とする２面並置形自動パレット交換装置であった。
また、特許文献２に記載の２面並置形自動パレット交換装置は、工作機械のテーブルの移動方向に沿ってパレットを２組を交互に載置し、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を備えている。そして、そのパレット載置部が、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を兼用して後方へ移動していくため、パレット交換装置の上面面積がパレットのほぼ４個分を必要とする２面並置形自動パレット交換装置であった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０８−２１５９６９号公報
【特許文献２】
特開平１０−２４９６６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のパレット交換装置では、上面面積がパレット３個分又は４個分を必要として装置全体が大型化してしまう。また、特許文献１に記載のパレット交換装置は、パレット２個のうち手前側より工作機械の本体側にあるパレットは、パレット交換装置の３個あるパレット載置部の手前側には移動できないので、ワークの取り替え作業は手前側ではなく、パレット交換装置の奥側又は後ろ側へ工具などを持った作業員が回ってから作業をしなければならず作業効率が悪かった。また、特許文献２に記載のパレット交換装置は、パレット載置部が工作機械から搬出されたパレットを受ける役割と、それと直交する、手前側及び奥側を移動する役割とを兼用するために、平面方向へ移動路を拡張しなければならなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、パレット交換装置の上面面積がパレット２個分の小型化したパレット交換装置を提供するとともに、ワークの取り替え作業位置がパレットの手前側だけとなり、作業効率がよいパレット交換装置を提供することを目的とする。
つまり、請求項１に係る本発明の構成は、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、上面面積がパレット２個分の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、を備え、パレット移動手段は、パレット載置部からパレットを持ち上げて平行移動させる、或いは、パレットを保持してパレット載置部間を移動する移動体を有し、その移動体に対してパレット載置部を下降させ、パレット載置部から相対的に突出した移動体によってパレットを平行移動させる、ことを特徴とする２面並置形自動パレット交換装置である。
これにより、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しているので、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。
ここで、工作機械とは、マシニングセンタ、特に立形のマシニングセンタであって、テーブルが水平面内で少なくとも１方向に往復動可能な又は移動可能なものをいう。また、テーブル又はワークの平面形状が、テーブルが水平面内で往復動可能な、少なくとも１方向に直交する方向へ、長手方向のある矩形の場合に限定するものではなく、テーブル又はワークの平面形状が正方形状又はほぼ正方形状であってもよいし、テーブルの往復動する方向へ、長手方向のある矩形であってもよい。
【０００６】
パレット移動手段は、パレット載置部のパレットを把持し、持ち上げてテーブルの移動方向へ移動し、他のパレット載置部に位置決め部材の援助を受けながら据え置くロボットハンド構造のものであってもよい。
他のパレット移動手段として、請求項２に係る本発明の構成のパレット移動手段は、２組のパレット載置部に隣接して設けられる移動体と、パレットを保持した移動体をテーブル移動方向へ案内する案内手段と、移動体をテーブル移動方向に駆動する駆動手段と、案内手段及び駆動手段とを上下動させる上下動手段と、を有し、
上下動手段により案内手段を上昇させて前記一方のパレット載置部に載置されたパレットを移動体に載せ、パレット載置部の上端より高く案内手段を持ち上げ、駆動手段により移動体をテーブルの移動方向へ移動させて他方のパレット載置部上に位置決めし、上下動手段により案内手段を下降させて移動体に載置されていたパレットを他方のパレット載置部に載置することを特徴とする請求項１記載の２面並置形自動パレット交換装置である。
これにより、工作機械とパレットを授受する方向と、テーブルの移動方向へ大きく移動する案内手段とを立体的に交差させているので、パレット載置部の上面面積をパレット２個分に小型化することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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２及び図３は、本発明に係るパレット交換装置を示す概略図であり、加工を終えてワークを交換する手順を示している。
工作機械１１は、二点鎖線で示す主軸頭部分１２と、パレットＰａ，Ｐｂを水平面内で主軸頭部分１２に直交する方向Ａへ移動可能なテーブルを囲む保護カバー１３を備えている。パレット交換装置２１は、工作機械１１に隣接して設けられ、テーブルの移動方向Ａに直交する水平方向のパレットＰａ，Ｐｂの移動によりテーブルとの間でパレットＰａ，Ｐｂを授受することができ、工作機械１１の保護カバー１３とパレット交換装置２１の保護カバー２３との間には開閉できる扉部２２を備えている。
パレット交換装置２１は、工作機械１１のテーブルの移動方向Ａに沿ってパレットを図１（３）又は（４）のように同時に２組載せられるパレット載置部２４が設けられている。また、パレット載置部２４は、それぞれのパレットＰａ，Ｐｂを、図１（３）及び図２（５）のように、テーブルの移動方向Ａに直交する水平方向Ｂに移動でき、そのために開閉扉２２は、パレット２個分の幅に形成され、テーブルは手前側と奥側とで前後方向へ往復動をする。更に、パレット載置部２４には、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方向Ｃ，Ｃ２へ移動させることができるパレット移動手段を設けている。この時、パレットの移動距離は最短であるために、移動方向Ｃ，Ｃ２への移動時間は短くすることができる。
【０００８】
以上のように構成されたパレット交換装置でのパレットを交換する手順を説明する。
図１及び図２では、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（１）〜（８）を示す。
同（１）では、工作機械１１のテーブルに載せられたパレットＰｂはワークへの加工が完了して二点鎖線で示す加工位置Ｋからテーブルごと奥側に移動される。パレット交換装置２１では、開閉扉２２が上方向Ｕへ移動して開放され、パレット交換装置２１の上面の手前側に位置したパレットＰａには既に加工前のワークが載置されている。
同（２）では、パレットＰｂがテーブルとの固定が解除される。
同（３）では、パレットＰｂがテーブルの移動方向に直交する水平方向Ｂへ移動され、パレット交換装置２１の奥側のパレット載置部２４へ移動されて搬出されるとともに、同（４）では、空になったテーブルの加工位置Ｋが手前側に戻される。
図２（５）では、戻されたテーブルの加工位置Ｋへ、パレット交換装置２１のパレットＰａが移動されて搬入される。
同（６）では、搬入されたパレットＰａがテーブルに固定され、開閉扉２２が降下して閉じられる。
同（７）では、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はパレット移動手段によりテーブルの移動方向と平行な方向へ手前側まで移動し、手前側から作業員が加工終了したワークを外し、新たに加工前のワークが載せられる。
同（８）では加工前ワークを載せたパレットＰｂが奥側へパレット移動手段により移動されて（７）の状態まで戻され、待機状態となる。
【０００９】
図３では、図１及び図２の逆となり、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。
同（１）では、工作機械１１のテーブルに載せられたパレットＰａはワークへの加工が完了して二点鎖線で示す加工位置Ｋからテーブルごと手前側に移動される。パレット交換装置２１では、開閉扉２２が上方向Ｕへ移動して開放され、パレット交換装置２１の上面の奥側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。
同（２）では、パレットＰａがテーブルとの固定が解除される。
同（３）では、パレットＰａがテーブルの移動方向に直交する水平方向へ移動され、パレット交換装置２１の手前側のパレット載置部へ移動されて搬出されるとともに、同（４）では、空になったテーブルの加工位置Ｋが、次のパレットＰｂのために奥側に戻される。
同（５）では、戻されたテーブルの加工位置Ｋへ、パレット交換装置２１のパレットＰｂが移動されて搬入される。
同（６）では、搬入されたパレットＰｂがテーブルに固定され、開閉扉２２が降下して閉じられる。そして、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は、手前側から作業員が加工終了したワークを外し、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、パレット搬入出の前に、必要であればテーブルを前後方向へ往復動させる工程を追加している。
【００１０】
次に、パレット交換装置の詳細を説明する。図４は、工作機械の手前側からパレット交換装置を見た正面図である。
工作機械１１のテーブル１５は、パレット交換装置２１から搬入されたパレットＰａ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を高精度に且つ強力に固定できる。そして、クランプ機構を有するテーブルを主軸頭に移動させ、ワークへの加工処理が行われる。
また、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１６を備え、パレットの中央底面を摺動するローラー部１６ａが取り付けられている。なお、図示しないパレット移動駆動手段をテーブル１５の側面に備え、テーブル１５とパレット交換装置２１との間においてパレットの移動を行っている。なお、このパレット移動駆動手段は、テーブル１５とパレット交換装置２１とのどちら側に備えることは可能であり、また、２つのパレット載置部について、兼用させても良いし、それぞれにパレット載置部に作動できるように２組を取り付けて同時にパレットの移動を行うことも可能である。
パレット交換装置２１のパレット載置部２４は、パレット交換装置２１の機台２５に立設された平板の上端を利用しており、上端にはローラー部２４ａが回動可能に取り付けられ、パレットの底面端縁が摺動していく。これにより、パレット交換装置２１は、それぞれのパレットＰａ，Ｐｂをテーブルの移動方向Ａに直交する水平方向Ｂに往復動して交換することができる。
【００１１】
次に、パレットを、工作機械１１のテーブルの移動方向に沿って手前側と奥側とで移動させるパレット移動手段を説明する。
パレット移動手段の各部材は、パレットＰａ，Ｐｂを載せたパレット載置部２４に隣接して設けられ、上下移動のために作動しても干渉しないような上下及び水平位置に、または据え付け平面から見て重複しない位置に設けられているので、仮に重複した位置から干渉しないように移動させる機構を余分に備えていないので構造が簡単になっている。
３１はパレットＰａ，Ｐｂを保持する移動体であり、工作機械にパレットを収納する場合はパレットの下方であり非接触な位置にある。
３２は、移動体３１をテーブル移動方向へ案内する案内手段であり、移動体の端縁のうちテーブル移動方向と平行な両縁に取り付けられている。
３３は、移動体３１をテーブル移動方向に駆動する駆動手段であり、一端が移動体３１に連結されている。
３４は、案内手段３２及び駆動手段３３とを上下動させる上下動手段であり、案内手段３２及び駆動手段３３とを固定する基枠３５と、基枠３５を垂直に上下動できるように案内する上下案内部材３６と、基枠３５及び機台２５に連結して駆動シリンダ３７を備えるトグルリンク機構３８とを備える。
ここで、上下案内部材３６は、機台２５に立設された筒状体と、その内孔に挿入され基枠３５の底面に取り付けられた摺動部とを備え、ほぼ水平方向に伸縮する駆動シリンダ３７に関わらず基枠３５を垂直に上下動できるように案内する。また、上下案内部材３６は、基枠３５の四隅の４カ所に設けられている。
【００１２】
図５、６は図４の右側面図である。
テーブル移動方向の奥側に位置するパレットＰｂの下方に移動体３１を備えている。上下動手段３４のシリンダを図５に二点鎖線で示すように伸展することによりトグルリンク機構３８も伸展し、上下案内部材３６に沿って基枠３５に固定された案内手段３２は上昇する。なお、移動体３１、案内手段３２、駆動手段３３及び基枠３５を二点鎖線で図示することは省略している。移動体３１の上端がパレットＰｂの底面に接触してパレットＰｂはパレット載置部２４から移動体３１に載り替わり、奥側のパレット載置部に載置されたパレットＰｂを載せた移動体３１がパレット載置部２４の上端より上方へ二点鎖線で示すように持ち上げられる。
次に、駆動手段３３により移動体３１を他方の手前側にあるパレット載置部２４上に図６に二点鎖線で示すように移動して位置決めし、上下動手段３４のシリンダが縮小することにより案内手段３２を下降させて移動体３１に載っていたパレットＰｂを二点鎖線で示す位置から実線で示す位置で手前側のパレット載置部２４に載置する。そして、工作機械側のパレットＰａの位置まで移動される。これにより、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しているので、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。
パレット載置部２４は、パレットＰａ，Ｐｂを載せる２組がテーブル移動方向に沿って手前側と奥側とに設けられ、１組のパレット載置部２４は、パレットの底面に突設された脚部に合わせて対向した２枚の平板状受台で構成されている。１組のパレット載置部２４の上端にはテーブル移動方向と直交する方向へパレットを移動させるためのローラー部が取り付けられ、対向する内側には脱輪を防止するためのスベリガイドレールが取り付けられている。
【００１３】
図７は図４の平面図である。
移動体３１は、パレット載置部２４の上端より下側に配置され、上下動手段によりパレット載置部２４の上端より上方まで移動されるので、パレット載置部２４と干渉しないように挿通孔３１ａ，３１ａが穿設されている。
案内手段３２は、工作機械側に多数のローラ部３２ａが取り付けられ、移動体３１の一端を滑走させる一方、工作機械の反対側にはリニアボールガイド３２ｂを設け、移動体３１の２カ所で連結してリニアボールガイド３２ｂに沿って平行な移動が行われる。
駆動手段３３のシリンダは、移動体３１と基枠３５とに連結され、基枠上で移動体３１をテーブル移動方向に駆動することができる。
トグルリンク機構３８は基枠３５の四隅の４カ所に上端を取り付け、それぞれをリンク部材で連結しながら下端を機台２５に固定して、２本の駆動シリンダ３７により基枠３５を上下動させることができる。
【００１４】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状及び構成を適宜に変更して具体化することも可能である。
例えば、図１〜図３において工作機械に搬入したパレットは、パレット交換装置の元の手前側又は奥側位置に搬出して、パレットに把持補助部材や回転割り出し部材が追加され、その配線や配管の取り回しに有利であるが、単純なパレットであればパレット交換装置の手前側位置＞奥側位置＞工作機械のテーブルの奥側位置＞手前側位置という方向又は逆方向へパレットを巡回させることもよい。これにより、パレットの移動駆動機構が一方向のみに限定できるので、部品点数を減らし装置の小型化が出来、保守管理の手間を省くことができる。
また、上記実施形態ではパレット載置部を固定し、移動体等を上下動させてテーブルの移動方向へ直接に移動させているが、移動体等を固定し、移動体より突出したパレット載置部にパレットを載せた状態から、パレット載置部を下降させることで移動体に載せ替えができる上下動手段をパレット載置部に設けた構成であってもよい。これにより、上下動手段はパレット載置部の下方に取り付けるので、上下動手段をパレット交換装置の機台に内蔵させることも可能である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明のパレット交換装置によれば、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しているので、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。
また、パレット交換装置のワーク取り替え場所が１カ所であれば、そのワーク取り替え作業の自動化においても、ローダーロボットなどのアクセス位置を１カ所にでき、ワーク取り替え作業の自動化が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパレット交換装置を示す概略図である。
【図２】本発明に係るパレット交換装置を示す概略図である。
【図３】本発明に係るパレット交換装置を示す概略図である。
【図４】工作機械の手前側からパレット交換装置を見た正面図である。
【図５】図４の右側面図である。
【図６】図４の右側面図である。
【図７】図４の平面図である。
【符号の説明】
１１・・工作機械、１２・・主軸頭部分、１３・・保護カバー、１５・・テーブル、２１・・パレット交換装置、２２・・扉部、２３・・保護カバー、２４・・パレット載置部、２５・・機台、３１・・移動体、３２・・案内手段、３３・・駆動手段、３４・・上下動手段、３５・・基枠、３６・・上下案内部材、３７・・駆動シリンダ、３８・・トグルリンク機構。

Claims (2)

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、上面面積がパレット２個分の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、を備え、
   パレット移動手段は、パレット載置部からパレットを持ち上げて平行移動させる、或いは、パレットを保持してパレット載置部間を移動する移動体を有し、その移動体に対してパレット載置部を下降させ、パレット載置部から相対的に突出した移動体によってパレットを平行移動させる、ことを特徴とする２面並置形自動パレット交換装置。
2. パレット移動手段は、２組のパレット載置部に隣接して設けられる移動体と、パレットを保持した移動体をテーブル移動方向へ案内する案内手段と、移動体をテーブル移動方向に駆動する駆動手段と、案内手段及び駆動手段とを上下動させる上下動手段と、を有し、
   上下動手段により案内手段を上昇させて前記一方のパレット載置部に載置されたパレットを移動体に載せて持ち上げ、駆動手段により移動体を他方のパレット載置部上に位置決めし、上下動手段により案内手段を下降させて移動体に載置されていたパレットを他方のパレット載置部に載置することを特徴とする請求項１記載の２面並置形自動パレット交換装置。

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