JP7214572B2 - パレット交換装置によるワーク重量検出方法 - Google Patents
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Description
ワークが搭載されたパレットをフォークに移載するため前記パレット支持部材を前記サーボ機構によって段階的に上昇させる際に、第1段階の上昇によって前記一対のフォークのうち片側のフォークに第1のワークを搭載したパレットを移載し、当該移載によって前記サーボ機構に作用する負荷に基づいて第1のワークの重量を検出した後、第2段階の上昇によって反対側のフォークに第2のワークを搭載したパレットを移載し、当該移載によって前記サーボ機構に作用する負荷の増分に基づいて第2のワークの重量を検出するようにしたことを特徴とする。
図1(a)(b)は工作機械(マシニングセンタ)100の側面図と平面図を示すもので、工作機械100は機枠110の図示右側が機内側で左側が機外側である。機内側に工具が取付けられる主軸120が移動可能に配設され、機外側にワークの搬入・搬出設備が配設される。パレット交換装置200は機内側と機外側の中間位置に配設されている。機枠110の側面には操作パネル130が水平方向に旋回可能に配設されている。
図2Bの矩形枠状のフレーム体の下辺部201の機外側にパレット支持台204が固定配置されている。このパレット支持台204の上に円盤状のパレット旋回テーブル205が配設されている。パレット旋回テーブル205とパレット支持台204との間にローラベアリングが配設され、パレット旋回テーブル205がその中心回りに水平旋回可能とされている。
図3Aと図3Bは、トラニオン方式の機内テーブル300を示す側面図と平面図である。機内テーブル300は揺りかご形状を成し、パレットPを着脱可能に位置決めできるように構成されている。機内テーブル300は主軸120に対して前後動、旋回動および揺動可能に構成され、その位置と姿勢を変えることによって、主軸120に取付けられる工具で機内テーブル300上のワークWに多様な加工を施すことができるようにしてある。
図5A、図5Bは、主軸120から後退してパレット脱着位置に到着した機内テーブル300を示す。このパレット脱着位置で図5Aのようにパレット支持部材220を上昇することで、機内テーブル300のパレットPをフォーク230に移載する。また図5Bのようにパレット支持部材220を下降することで、フォーク230に支持したパレットPを機内テーブル300に移載する。
次に、パレット交換装置200によるパレット交換方法の作動ステージ1~13を図6A~図6C、図7を参照して説明する。図6A~図6Cの各図上部にある括弧付き数字(1)~(13)と、図7の下部にある1から13の丸囲い数字がステージ番号を表す。図7はフォーク230の高さ位置、荷重、速度を時間軸に沿って示す。図7のフォークの昇降速度(v1,v2)はv1=低速(分速数m)、v2=高速(分速数十m)である。またフォークの荷重L1~L3は以下通りである。
L1:パレット支持部材220の荷重
L2:パレット支持部材220+機外パレットP+未加工ワークW1の荷重
L3:パレット支持部材220+機外パレットP+未加工ワークW1
+機内パレットP+加工済ワークW2の荷重
本発明のワーク重量検出方法は、重量検出だけのためのパレット交換装置の特別な動作をいっさい必要とせず、したがって工作機械100の加工時間(サイクルタイム)を延長することなくワーク重量(未加工ワークと加工済ワークのワーク重量)を検出する。すなわち、本発明のワーク重量検出はパレット交換装置200の本来の動作を利用して行う。加工エリアにワークを搬入する際に、パレット交換は必ず行われるので、加工プログラムの実行前に所定の動作を行うことなく常に未加工ワークと加工済ワークの重量を検出することができる。
k:トルク定数. J:サーボモータとボールねじのイナーシャ
Cr:回転部の粘性, fr:回転部の摩擦トルク
M:パレットとワークの質量, Cl:直動部の粘性
fl:直動部の摩擦力, ω:角速度, v:パレットの速度
R=p/2π:変換係数, p:ボールねじのピッチ
図8は、パレット交換装置の作動とワーク重量の検出を示すフローチャートである。スタートがステージ1である。このステージ1ではパレット支持部材220がパレットPにまだ当たっておらず無負荷である。
加工済ワークW2を載せたパレットPがフォーク230から段取りステーションに移載される。
120:主軸 130:操作パネル
200:パレット交換装置 201:フレーム体の下辺部
202:フレーム体の側辺部 203:フレーム体の上辺部
204:パレット支持台 205:パレット旋回テーブル
205a:突起部 207:仕切部材
210:旋回部材 210a:旋回軸
211:ギヤードモータ 212:カムボックス
213:サーボモータ 214:ボールねじ
215、216:支持金具 217:案内レール
220:パレット支持部材 221:ナット
222:被ガイド部 230:フォーク
231:突起 300:機内テーブル
Ax:揺動中心 400:モータ制御装置
K:移動領域 W1:未加工ワーク(第1のワーク)
W:ワーク W2:加工済ワーク(第2のワーク)
P:パレット θ:揺動角
Claims (4)
- 垂直な旋回軸の回りに旋回可能かつ前記旋回軸に沿って昇降可能であって、ワークを搭載するパレットを支持可能な一対のフォークが前記旋回軸の半径方向両側に延びたパレット支持部材を、サーボ機構によって旋回および昇降することでパレットを交換するパレット交換装置において、
ワークが搭載されたパレットをフォークに移載するため前記パレット支持部材を前記サーボ機構によって段階的に上昇させる際に、第1段階の上昇によって前記一対のフォークのうち片側のフォークに第1のワークを搭載したパレットを移載し、当該移載によって前記サーボ機構に作用する負荷に基づいて第1のワークの重量を検出した後、第2段階の上昇によって反対側のフォークに第2のワークを搭載したパレットを移載し、当該移載によって前記サーボ機構に作用する負荷の増分に基づいて第2のワークの重量を検出するようにしたことを特徴とするワーク重量検出方法。 - 工具を装着する主軸がある工作機械の機内側でワーク搭載用のパレットを着脱可能に位置決めして前記主軸に対して前後動、旋回動および揺動可能に配設された機内テーブルが前記主軸から後退して到着するパレット脱着位置と、当該パレット脱着位置から見て前記主軸と反対側の機外側でパレットに搭載した未加工ワークと加工済ワークを入れ替える段取りステーションとの間で、パレットを支持可能な一対のフォークを両側に有するパレット支持部材をサーボ機構によって垂直な旋回軸の回りに旋回することでパレットを交換するパレット交換装置を使用して、
前記機内テーブルが前記主軸の前の加工位置に前進しているとき、前記パレット支持部材を前記サーボ機構で前記機内テーブルと干渉しない定位置に下降させ、
ワークの加工が終わると、前記パレット支持部材を前記サーボ機構で前記定位置から第1の高さに上昇させて前記段取りステーションの未加工ワークを搭載したパレットを前記フォークに移載し、
前記パレット支持部材を前記サーボ機構で前記第1の高さから第2の高さに上昇させ、前記機内テーブルが前記パレット脱着位置に後退するときに前記フォークの間に前記機内テーブルの上端部を受け入れ、
前記パレット支持部材を前記サーボ機構で前記第2の高さから第3の高さに上昇させ、前記機内テーブルに支持されたパレットを前記フォークに移載し、
前記機内テーブルを前進させて前記パレット脱着位置から退避させた状態で前記パレット支持部材を前記サーボ機構で前記旋回軸の回りに旋回することでパレットを交換し、
前記パレット支持部材を前記サーボ機構で前記定位置から前記第1の高さに上昇させたときに、前記サーボ機構に作用する負荷に基づいて未加工ワークの重量M1を検出することを特徴とするワーク重量検出方法。 - 前記パレット支持部材を前記サーボ機構で前記第2の高さから前記第3の高さに上昇させたときに、前記サーボ機構に作用する負荷に基づいて未加工ワークと加工済ワークの合計重量M1+2を検出することを特徴とする請求項2のワーク重量検出方法。
- 前記未加工ワークと加工済ワークの合計重量M1+2から、前記未加工ワークの重量M1を減算することで加工済ワークの重量M2を検出することを特徴とする請求項3のワーク重量検出方法。
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JP2009297821A (ja) | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Nissin Machine Co Ltd | 自動パレット交換装置 |
DE202008012197U1 (de) | 2008-09-12 | 2010-02-18 | Niles-Simmons Industrieanlagen Gmbh | Vorrichtung zum Wechseln von Paletten an einer Werkzeugmaschine |
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JPH02139149A (ja) * | 1988-11-15 | 1990-05-29 | Osaka Kiko Co Ltd | 工作機械の工具交換速度・ワークまたはパレット交換速度制御方法 |
JPH08310505A (ja) * | 1995-05-15 | 1996-11-26 | Ishida Co Ltd | 計量機能付きエレベータ機構を有する包装装置 |
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