JP5171111B2

JP5171111B2 - パレット交換装置

Info

Publication number: JP5171111B2
Application number: JP2007142292A
Authority: JP
Inventors: 睦吉田
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-05-29
Also published as: US7909154B2; JP2008296294A; DE102008025385A1; DE102008025385B4; US20090000907A1; ITMI20080952A1

Description

本発明は、たとえば立形マシニングセンタ等の工作機械に付設され、加工済みのワークが載置されたパレットと加工前のワークが載置されたパレットとを交換するためのパレット交換装置に関するものである。

従来、たとえば立形マシニングセンタ等の工作機械には、加工済みのワークが載置されたパレット（以下、後パレットという）と、加工前のワークが載置されたパレット（以下、前パレットという）とを交換するためのパレット交換装置（たとえば、特許文献１に記載）が付設されている。

特開２００６−３０５６９２号公報

ここで、上記特許文献１に記載されているような従来のパレット交換装置について、図５をもとに説明する。図５は、従来のパレット交換装置７０を示した説明図である。
パレット交換装置７０は、工作機械に設けられた加工空間７１の前方に付設されており、相反方向へ向けられた一対のフォーク７２ａ、７２ａを備えてなるアーム７２を、旋回自在で昇降可能、且つ、工作機械に対して前後方向へスライド可能に備えてなる。そして、アーム７２のスライド動作、昇降動作、及び旋回動作により、前パレットＰ１と後パレットＰ２とを交換する。また、当該パレット交換装置７０にあっては、作業者が初品加工などでの加工監視、主軸装置に取り付けられる刃具の点検、加工物の測定等のために工作機械本体にアクセスする際には、図５に示す如くフォーク７２ａ、７２ａが左右方向へ向くようにアーム７２を旋回させることで、加工空間７１の前方、すなわち工作機械本体の前方に作業スペースＳを確保するようになっている。

一般的に、加工空間の前方にパレット交換装置を備える場合、加工空間の前方に如何にして作業スペースを確保するかが課題としてあり、上述の如く従来のパレット交換装置７０によれば、アーム７２の旋回動作により作業スペースＳを確保するようになっている。しかしながら、アーム７２の旋回程度では、十分な作業スペースＳを確保することが困難でより広い作業スペースＳの確保が望まれている。また、フォーク７２ａをより長く突出させれば、アーム７２の旋回により確保される作業スペースＳも広くなるものの、強度上の問題等からフォーク７２ａの突出可能長さにも限界があるし、フォーク７２ａが長くなる分、アーム７２の旋回に広いスペースが必要となり、パレット交換装置が大型化するといった問題にもつながる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、装置を大型化したりすることなく、加工空間の前方等の作業者のアクセス側に十分な作業スペースを確保することができるパレット交換装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、工作機械に隣設され、ワーク搬入口を介して加工空間に進退するとともに、前記加工空間内における旋回動作により加工前のワークが載置された第１のパレットと加工済みのワークが載置された第２のパレットとを交換するパレット交換手段を備えたパレット交換装置であって、前記パレット交換手段が、旋回軸の中心から放射状に備えられた一対のフォークを、該フォーク同士の挟角が１８０°未満となる平面く字状に配置してなるものであり、前記ワーク搬入口の前方となる位置に１つの待機位置を設け、当該待機位置において、一方の前記フォークを前方へ向けた姿勢で、前記一方のフォークが支持する前記第１のパレット上へのワークの取り付けを行った後、旋回動作により他方の前記フォークを後方へ向け、前記ワーク搬入口を介して前記加工空間へ進入し、前記加工空間内における旋回動作により前記第１のパレットと前記第２のパレットとを交換し、さらに前記第２のパレットを支持する他方の前記フォークを前方へ向けた姿勢で前記ワーク搬入口を介して前記加工空間から退出し、前記待機位置へと移動する一方、前記パレット交換手段を、前記待機位置と、当該待機位置から水平方向へ所定距離だけ離れた退避位置との間で移動可能とし、該退避位置側への移動により、前記ワーク搬入口の前方に作業スペースを確保可能としたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、工作機械に工具マガジン等の付加設備が隣設されている際には、該付加設備側へパレット交換手段を移動可能とし、該付加設備側への移動を退避位置側への移動としたことを特徴とする。

本発明によれば、パレット交換手段を、ワーク搬入口の前方となる待機位置と、当該待機位置から水平方向へ所定距離だけ離れた退避位置との間で移動可能とし、該退避位置側への移動により、ワーク搬入口の前方に作業スペースを確保可能としている。したがって、必要に応じてパレット交換手段を退避移動させることで、加工空間の前方に従来よりも広く、各種メンテナンス作業に十分な作業スペースを確保することができる。
また、パレット交換手段を、旋回軸の中心から放射状に備えられた一対のフォークを、該フォーク同士の挟角が１８０°未満となる平面く字状に配置して成形している。そのため、フォークを相反方向へ突出するように備えてなるパレット交換手段と比較して、その進退方向長さを短くすることができる。したがって、加工空間への進退に必要な移動距離を短縮することができ、交換動作の迅速化を図ることができる。加えて、パレット交換手段の移動に必要なスペース、すなわちパレット交換装置の据付面積を縮小可能であり、装置のコンパクト化をも図ることができる。
さらに、パレット交換手段を「平面く字状」に形成することで、パレットを交換する際の旋回角度は１８０°未満となる。したがって、フォークを相反方向へ突出するように備えてなるパレット交換手段と比較して、パレット交換手段の旋回動作にかかる時間をも短縮することができ、パレットの交換時間の一層の短縮を図ることができる。
加えて、請求項２に記載の発明によれば、工作機械に工具マガジン等の付加設備が隣設されている際には、該付加設備側へパレット交換手段を移動可能とし、該付加設備側への移動が退避位置側への移動となるようにしている。したがって、スペースを有効に利用可能な合理的な構成とすることができる。

以下、本発明の一実施形態となるパレット交換装置について、図面をもとに説明する。
図１は、パレット交換装置及び工作機械１を上方から示した説明図である。尚、図１におけるＸ軸方向を左右方向、Ｙ軸方向を前後方向とし、さらにＸ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向（上下方向）とする。また、図１における下方を工作機械１の前方とする。

まず、パレット交換装置が付設される工作機械１について説明する。
工作機械１は、ベッド６上に、Ｙ軸方向へスライドするテーブル２と、当該テーブル２を跨ぐように立設されたクロスレール３と、該クロスレール３の前面をＸ軸方向へスライドするサドル４と、該サドル４の前面をＺ軸方向へスライドするラム５とを備えた立形マシニングセンタであって、テーブル２上にはワークを載置したパレットが設置可能となっており、またラム５には工具を装着可能な主軸頭が設置されている。さらに、クロスレール３の前方でテーブル２、サドル４、及びラム５が移動する範囲は、図示しないカバーによって覆われており、該カバー内（すなわち、クロスレール３の前方）が加工空間となっている。

そして、該工作機械１では、テーブル２のＹ軸方向への移動、サドル４のＸ軸方向への移動、及びラム５のＺ軸方向への移動により、加工空間内において、テーブル２上に設置されたパレット上のワークに対して多方向からの加工を可能としている。また、工作機械１に対して、作業者は、その加工を工作機械１の前方（すなわち、加工空間の前方）から監視するとともに、工具の点検や初品加工後のワークの測定といった作業（以下、まとめてメンテナンス作業と称す）も工作機械１の前方側からアクセスして行うようになっている。尚、８は、工作機械１の側方に設置された工具マガジン（付加設備）であり、８ａは、工具を交換するための旋回アームである。また、工作機械１におけるワークの加工に係る制御（テーブル２、サドル４、ラム５の移動等）は、図示しない制御装置（たとえば、ＮＣ装置）により制御される。

次に、パレット交換装置について説明する。
パレット交換装置は、工作機械１の前方に付設されており、ベース１１と、該ベース１１上をＸ軸方向へスライドするテーブル１２と、該テーブル１２上をＹ軸方向へスライドする移動台１３と、該移動台１３上に設置され、図示しない駆動装置（油圧シリンダやモータ、減速機構等）によりＺ軸方向へ昇降動作可能、且つ、Ｚ軸方向を中心軸として旋回自在とされたアーム（パレット交換手段）１４とを備えてなる。

アーム１４は、一対のフォーク（パレット支持部）１４ａ、１４ｂを旋回軸から放射状に有してなるもので、該フォーク１４ａ、１４ｂの挟角が１８０°未満となるように配置（ここで、挟角１２０°とする）された「平面く字状」に成形されている。また、各フォーク１４ａ、１４ｂは、一対の支持爪を所定間隔（パレットの略左右幅）離して並設したものであり、パレットの左右に設けられる受け部の下側に該支持爪を差し込むことでパレットを支持可能となっている。さらに、テーブル１２は、加工空間の前方位置から工作機械１の側方に配置された工具マガジン８の前方位置にわたりＸ軸方向をスライド可能とされている。加えて、移動台１３は、アーム１４（すなわち、フォーク１４ａ、１４ｂ）を加工空間の内外にわたり移動可能にＹ軸方向をスライド可能とされている。尚、アーム１４の加工空間内外への移動は、上記カバーに設けられたワーク搬入口を介して行われる。また、当該ワーク搬入口には、開閉自在な扉部材が設けられており、加工中には扉部材によりワーク搬入口を閉塞することで加工空間を密閉可能となっている。
そして、パレット交換装置のテーブル１２、移動台１３、アーム１４の各方向への移動、旋回動作等も、図示しない制御装置により制御される。

ここで、上記パレット交換装置による前パレットと後パレットとの交換動作、及び作業者によるメンテナンス作業が必要となった場合におけるパレット交換装置の退避動作について図２〜図４をもとに説明する。図２及び図３は、パレットの交換動作について示した説明図であり、図４は、パレット交換装置の退避動作について示した説明図である。尚、図２、図３においては、テーブル１２及び移動台１３を省略している。

まず、前パレットＰ１と後パレットＰ２との交換動作について説明する。
テーブル２上に位置された後パレットＰ２上のワークに対して加工が行われている（このとき、後パレットＰ２は加工位置に位置している）間、アーム１４は、一方のフォーク１４ｂを手前（前方）へ向けた姿勢で加工空間の前方の待機位置に位置されており、当該位置にて次のワークの前パレットＰ１（フォーク１４ｂに支持されている）上への取り付け等といった交換準備作業が行われる（図２（ａ））。

ここで、ワークに対する加工が完了すると、パレット交換指令により、工作機械１では、サドル４及びラム５がパレット交換動作の邪魔とならない位置へ退避移動させるとともに、テーブル２を加工位置から前進させて所定の交換位置へ位置させる。また、パレット交換装置では、待機位置にてアーム１４を旋回動作させ、パレットを支持していない他方のフォーク１４ａを後方（すなわち、交換位置）側へ向けた姿勢とする（図２（ｂ））。
次に、移動台１３を後方へ移動させ、フォーク１４ａにて後パレットＰ２を支持させる（図２（ｃ））。そして、アーム１４を上昇させ、後パレットＰ２をテーブル２からアンクランプとすると、工作機械１では、テーブル２を後方へ移動させて退避させる。一方、パレット交換装置では、テーブル２が十分に退避した後、アーム１４を旋回させて、前パレットＰ１を支持するフォーク１４ｂを後方へ向けた姿勢とする（図２（ｄ））。

該アーム１４の旋回動作が完了すると、工作機械１では、テーブル２を再び前方へ移動させ、テーブル２を交換位置に位置させる。一方、パレット交換装置では、テーブル２の交換位置への位置決め後、アーム１４を下降させて、前パレットＰ１をテーブル２上にクランプする（図３（ｅ））。
前パレットＰ１のクランプ後、工作機械１では、テーブル２を再び後方へ移動させて退避させる（図３（ｆ））一方、パレット交換装置では、アーム１４を旋回させて、後パレットＰ２を支持するフォーク１４ａを前方へ向けた姿勢とする（図３（ｇ））。その後、移動台１３を前方へ移動させてアーム１４を待機位置に位置させる一方、テーブル２等を加工位置に位置させ（図３（ｈ））れば、パレットの交換動作は完了となる。

一方、加工状況の点検等のメンテナンス作業が必要になった場合には、図４に示す如く、テーブル１２を工具マガジン８の前方位置（退避位置）まで退避させる。そうすれば、加工空間の前方に作業スペースＳが確保され、作業者は、該作業スペースＳを利用してメンテナンス作業を行うことができる。尚、アーム１４を、図３（ｈ）に示すような姿勢のまま退避位置へ移動させ、作業スペースＳを確保するようにしてもよいことは言うまでもない。

以上のような構成を有するパレット交換装置によれば、アーム１４をＸ軸方向へ移動可能に備えており、アーム１４を必要に応じて退避移動させることで、加工空間の前方に作業スペースＳを確保することができる。したがって、従来よりも広く、各種メンテナンス作業に十分な作業スペースＳを確保することができる。さらに、アーム１４を工具マガジン８の前方側へ退避移動させるようにしているため、スペースを有効利用可能な合理的な構成とすることができる。

また、アーム１４を「平面く字状」に形成しているため、フォークを相反方向へ突出するように備えてなるアーム（以下、相反方向型アームと称す）と比較して、アーム１４の前後長を短くすることができる。したがって、パレットの交換動作時におけるアーム１４の前後動距離をも短くすることができ（加工空間への出し入れに必要な前後動距離を、相反方向型アームと比較して短縮することができ）、交換動作の迅速化を図ることができる。加えて、アーム１４の移動に必要なスペース、すなわちパレット交換装置の据付面積を縮小可能であり、装置のコンパクト化をも図ることができる。

さらに、アーム１４を「平面く字状」に形成することで、前パレットＰ１と後パレットＰ２とを交換する際のアーム旋回角度は１８０°未満となる。したがって、相反方向型アームと比較して、アーム１４の旋回動作にかかる時間をも短縮することができ、パレットの交換時間の一層の短縮を図ることができる。

なお、本発明に係るパレット交換装置の構成は、上記実施形態に記載の態様に何ら限定されるものではなく、テーブル、移動台、アーム、及び工作機械との位置関係等に係る構成について、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、上記実施形態のアームでは、挟角を１２０°としているが、１８０°未満であれば９０°等としても何ら問題はなく、適宜設計変更可能である。
また、アームをどの方向へスライドさせて作業スペースを確保するかも変更可能であって、工作機械の形状、工具マガジン等の付加設備の位置や有無等に応じて適宜変更すればよい。
加えて、上記実施形態では、立形マシニングセンタに付設した例を説明しているが、横形マシニングセンタや５軸制御のマシニングセンタ等に付設することも当然可能であるし、工作機械の制御装置とパレット交換装置の制御装置とを別個に設けても何ら問題はない。

パレット交換装置及び工作機械を上方から示した説明図である。パレットの交換動作について示した説明図であパレットの交換動作について示した説明図であパレット交換装置の退避動作について示した説明図である。従来のパレット交換装置を示した説明図である。

符号の説明

１・・工作機械、１１・・ベッド、１２・・テーブル、１３・・移動台、１４・・アーム、１４ａ、１４ｂ・・フォーク、Ｐ・・パレット、Ｐ１・・前パレット、Ｐ２・・後パレット、Ｓ・・作業スペース。

Claims

工作機械に隣設され、ワーク搬入口を介して加工空間に進退するとともに、前記加工空間内における旋回動作により加工前のワークが載置された第１のパレットと加工済みのワークが載置された第２のパレットとを交換するパレット交換手段を備えたパレット交換装置であって、
前記パレット交換手段が、旋回軸の中心から放射状に備えられた一対のフォークを、該フォーク同士の挟角が１８０°未満となる平面く字状に配置してなるものであり、
前記ワーク搬入口の前方となる位置に１つの待機位置を設け、当該待機位置において、一方の前記フォークを前方へ向けた姿勢で、前記一方のフォークが支持する前記第１のパレット上へのワークの取り付けを行った後、旋回動作により他方の前記フォークを後方へ向け、前記ワーク搬入口を介して前記加工空間へ進入し、前記加工空間内における旋回動作により前記第１のパレットと前記第２のパレットとを交換し、さらに前記第２のパレットを支持する他方の前記フォークを前方へ向けた姿勢で前記ワーク搬入口を介して前記加工空間から退出し、前記待機位置へと移動する一方、
前記パレット交換手段を、前記待機位置と、当該待機位置から水平方向へ所定距離だけ離れた退避位置との間で移動可能とし、該退避位置側への移動により、前記ワーク搬入口の前方に作業スペースを確保可能としたことを特徴とするパレット交換装置。
工作機械に工具マガジン等の付加設備が隣設されている際には、該付加設備側へパレット交換手段を移動可能とし、該付加設備側への移動を退避位置側への移動としたことを特徴とする請求項１に記載のパレット交換装置。