JP7341025B2 - 回転装置、及びパレット治具交換システム - Google Patents

回転装置、及びパレット治具交換システム Download PDF

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Description

本発明は、回転装置、及びパレット治具交換システムに関する。
産業機械において、機械本体に規定の部品を着脱して使用するものがある。例えば、特許文献1には、ワークを保持するワークホルダのフレーム(規定の部品)を識別するにあたって、マーカを用いる従来例が開示されている。
特開2017-144534号公報
しかしながら、特許文献1に開示されるような従来技術には、回転駆動箇所への言及や、回転駆動箇所を踏まえた電源系や通信系への配慮について、記載も示唆もされていない。特にマーカを読取る読取り部(マーカリーダ)は、電源及び情報通信を必要とするため、読取り部からケーブルが延在することとなる。場合によっては、回転駆動箇所が駆動することによってケーブルに負荷がかかり、ときには断線してシステムトラブルを引き起こす危険性がある。
回転装置(NC円テーブル装置そのもの、又はNC円テーブル装置をトラニオン型に形成した回転装置を含む)は、NC工作機械に搭載される補用機器の1つであるが、このような回転装置も、規定の部品であるパレット治具を取り付けて使用する。回転装置は、回転駆動する箇所を含むため、このようなケーブルに係る問題解決が不可欠である。
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、ケーブルへの負担を抑制しながらも、装着中のパレット治具を識別することができる回転装置、及びこのような回転装置を応用したパレット治具交換システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、回転装置であって、パレット治具装着部と、駆動回転体と、ケーブル収容スペースとを備え、前記パレット治具装着部は、パレット治具を着脱可能に構成され、読取り部を有し、この読取り部が前記パレット治具に設けられたIDマーカを読取り可能に構成され、前記駆動回転体は、駆動系を有し、前記パレット治具装着部と接続され、これを前記駆動系によって回転軸線回りに回転させるように構成され、前記ケーブル収容スペースは、前記パレット治具装着部から前記駆動回転体にわたって設けられ、前記読取り部から延在するケーブルを収容可能に構成されるものが提供される。
本発明に係る回転装置を実施することで、ケーブルへの負担を抑制しながらも、当該回転装置に装着されたパレット治具を識別することができ、ひいてはパレット治具の自動交換を行うパレット治具交換システムの実現にも寄与するという有利な効果を奏する。
第1の実施形態に係る回転装置の部分断面図であって、パレット治具を装着する前の態様を示している。 第1の実施形態に係る回転装置の部分断面図であって、パレット治具を装着した後の態様を示している。 第1の実施形態に係る回転装置の主装置を示す詳細断面図。 第2の実施形態に係る回転装置の主装置を示す詳細断面図。 NC円テーブル装置を用いた一般的なトラニオン型の回転装置の外観を示す斜視図。
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
1.第1の実施形態
第1節では、第1の実施形態に係る回転装置1について説明する。ところで、一般的に回転装置においては、アダプタとプレートとからなるパレット治具装着部の両端が2つの回転テーブル(少なくとも一方がNC円テーブル装置に含まれるもの)に支持され、このプレートにパレット治具が取り付けられるトラニオン型の装置がある。図5は、一般的なトラニオン型の回転装置の外観を示している。第1の実施形態に係る回転装置1も、図5に示されるようなトラニオン型の装置である。
1-1.全体構成
図1は、第1の実施形態に係る回転装置1の部分断面図であって、パレット治具4を装着する前の態様を示している。図2は、第1の実施形態に係る回転装置1の部分断面図であって、パレット治具4を装着した後の態様を示している。図3は、第1の実施形態に係る回転装置1の主装置2a(ここでは、NC円テーブル装置)を示す詳細断面図である。
<回転装置1>
図1及び図2に示されるように、回転装置1は、主装置2a(特に後述の駆動回転体20)と、副装置2bと、パレット治具装着部3と、パレット治具4とを備える。特に、パレット治具装着部3は、規定の部品であるパレット治具4を着脱可能に構成されることに留意されたい。また、回転装置1は、ケーブル収容スペースSを備え、このケーブル収容スペースSは、パレット治具装着部3から駆動回転体20にわたって設けられ、後述の読取り部34から延在するケーブル34cが収容可能に構成される。以下、各構成要素について説明する。
<主装置2a>
図1~図3に示されるように、主装置2aは、駆動回転体20と、テーブル本体22とを有する。駆動回転体20は、駆動系(例えば、不図示のサーボモータ)を有し、回転可能に構成される。パレット治具装着部3の一端が駆動回転体20に接続される。
駆動回転体20がパレット治具装着部3と接続され、パレット治具装着部3を駆動系によって回転軸線R回りに回転させることができる。
また、駆動回転体20は、ロータリジョイント21を内装する。ロータリジョイント21は、貫通孔2hを有し、この貫通孔2hが前述のケーブル収容スペースSの一部を構成する。特に、貫通孔2hにおける中心線が回転軸線Rと一致するように構成されることに留意されたい。
より具体的には、駆動回転体20は、スピンドル24と、回転テーブル23とを備える。スピンドル24は、駆動系から直接的に又は間接的に動力を受けることで回転可能に構成される。スピンドル24は、中空であって、その内側にロータリジョイント21を内装する。回転テーブル23は、その一方面がスピンドル24に接続され、且つ一方に対する他方の面がパレット治具装着部3に接続され、このパレット治具装着部3を回転可能に構成される。
なお、主装置2aの詳細な内部構造については、第1-2節において、図3を用いて改めて説明する。
<副装置2b>
図1及び図2に示されるように、副装置2bは、主装置2aと同一の構成であってもよいし、主装置2aから駆動系を除いた構成でもよい。特に、駆動回転体20と接続されたパレット治具装着部3の一端に対する他端が、副装置2bにおける回転体20b(駆動系の有無に限定されない)に接続される。すなわち、主装置2a及び副装置2bで支持することによって、パレット治具装着部3を回転可能に構成される。
<パレット治具装着部3>
図1及び図2に示されるように、パレット治具装着部3は、回転テーブル23に接続されたアダプタ30に、プレート31が設けられて形成される。プレート31には、作動流体を用いてパレット治具4を固定可能に構成されるパレットクランプ32が設けられている。なお、安定に固定するために、一般的には4つパレットクランプ32が設けられるが、これに限定されるものではない。図1及び図2においては、2つのパレットクランプ32が正面視において視認される例が示されている。
また、パレット治具4上のワーク固定具43を動作させる作動流体をプレート31からパレット治具4に接続する不図示のオートカプラを設置してもよい。なお、ワークの固定を外段取りとして、パレット治具4に手動で固定するのであれば、オートカプラは不要である。
また、パレット治具装着部3におけるプレート31は、読取り部34を有し、この読取り部34がパレット治具4に設けられたIDマーカ44を読取り可能に構成されることに留意されたい。より具体的には、プレート31(パレット治具装着部3)は、凹部35と、カバー36とを備える。この凹部35に、読取り部34が設けられる。カバー36は、読取り部34に異物(例えば、切粉や切削水等)が接触又は付着することを防止するように、凹部35の開口を覆うように構成される。
なお、読取り部34及びこれが読取るIDマーカ44の種類は特に限定されるものではない。好ましくは、回転装置1においては、読取り部34がRFIDリーダであり、IDマーカ44がRFIDタグである。この場合、カバー36は導電性を有しないものとする。なぜなら、導電性があると電波を遮断してしまい、RFIDタグ(IDマーカ44)の情報を読取りできなくなる可能性があるからである。具体的には、カバー36の材質は絶縁体、例えば樹脂性のカバーが望ましい。
また、読取りの精度を高くするために、パレット治具4を装着した状態において、読取り部34とIDマーカ44とが互いに対向する位置にくるように構成されることが好ましい。もちろんあくまでも一例であり、読み取れる程度に近接させるのでもかまわない。
また、ケーブル収容スペースSは、空間3sと、貫通孔3hと、貫通孔2hとによって構成される。具体的には、プレート31は、貫通孔3hに続く空間3sを有し、この空間3sに読取り部34から延在するケーブル34cが収容される。ここでは、プレート31は、本体部31bと、本体部31bに外付けされたカバー31cとからなり、本体部31bの外側であり且つカバー31cの内側の領域が空間3sとして機能している。このような態様で、読取り部34から延在するケーブル34cが空間3s、貫通孔3h、及び貫通孔2hからなるケーブル収容スペースSに収容されることとなる。本実施形態では、前述の通り、貫通孔2hにおける中心線が回転軸線Rと一致している。このため、回転装置1を回転駆動させた場合においても、ケーブル34cの移動は小さく抑えられることとなる。換言すると、ケーブル34cが引っ張られる等の負荷を小さくすることができる、という有利な効果を奏する。
<パレット治具4>
図1及び図2に示されるように、パレット治具4は、パレット41と、ブロック42と、ワーク固定具43と、IDマーカ44とを備える。
ブロック42は、パレット41の底面側に設けられ、プレート31に設けられたパレットクランプ32に嵌合可能に構成される。これにより、パレット治具4をプレート31(パレット治具装着部3)上に固定することができる。
ワーク固定具43は、パレット41の上面側に設けられる。ワーク固定具43は、ワークを固定可能な固定具であり、例えばチャック等が採用されればよい。また、ワークの種類に応じて異なるワーク固定具43を装着したパレット治具4が準備されることとなる。ワーク固定具43は、作動流体を使用して動作するものでもよいし、外段取りにて手動で固定するものでもよい。
IDマーカ44は、パレット41の底面側に設けられ、前述の通り、プレート31における読取り部34によって情報を読取り可能に構成される。すなわち、パレット治具4ごとに異なるIDマーカ44が付されており、読取り部34によってパレット治具4を識別することができる。
このような構成を有する回転装置1によれば、ケーブル34cへの負担を抑制しながらも、回転装置1に装着されたパレット治具4を識別することができる。
また、近年では、ロボットを用いた規定の部品を交換可能な部品交換システムが登場してきているが、回転装置1によればパレット治具4の自動交換を行うパレット治具交換システムの実現にも寄与すると考えられる。
このようなパレット治具交換システムは、例えば、ロボット(不図示)と、回転装置1と、制御装置(不図示)とを備える。不図示のロボットは、パレット治具4を把握可能に構成される。そして、不図示のロボットは、パレット治具4を把握してこれを移動させ、このパレット治具4に設けられたIDマーカ44を読取り部34に読取らせるように構成される。不図示の制御装置は、ロボット及び回転装置1と接続され、読取り部34からパレット治具4のIDを取得可能に構成される。制御装置は、取得されたパレット治具4のIDを照合可能に構成される。制御装置は、パレット治具4を交換するようにロボットを制御可能に構成される。なお、読取り部34のうちの少なくとも1つが回転装置1に設けられる。
特に、加工するワークが配膳されたときに、制御装置が加工プログラムを呼び出すこととなるが、読取り部34が読み取ったIDマーカ44が有する情報によって、装着されたパレット治具4と、呼び出した加工プログラムが指定するパレット治具4とが一致しているかを不図示の制御装置が確認・判別することが好ましい。
また、落雷などにより制御装置の電源が落ちてしまうと、どのワークをどの段階まで加工していたのかが分からなくなってしまう。仮に、正しい加工プログラムとは異なるものを作動させたり、誤ったパレット治具4を取り付けていると、工具とパレット治具4との干渉を招き、故障の原因ともなりうる。そのため、復旧作業においてもできるだけヒューマンエラーが起こらないような設計が求められる。回転装置1においては、読取り部34がIDマーカ44を読取ることで、パレット治具4を識別することが可能であり、非常時において本来必須であったパレット治具4の確認という作業を省略することができる、という有利な効果を奏する。
1-2.主装置2aの内部構成
主装置2aの内部構成は、第1-1節において説明した箇所を除いて特に限定されるものではない。駆動系を有して回転テーブル23が回転可能に構成されていれば、内部の構成要素がどのように連関していてもよい。
例えば、図3に示されるように、主装置2aは、アダプタ30を取付可能に構成される回転テーブル23を備える。アダプタ30を取り付けた状態で回転テーブル23が回転制御されることで、アダプタ30に接続されたプレート31及びパレット治具4が所望の加工姿勢に制御される。このため、不図示の工具等をワーク固定具43に固定されたワークに対して所望の角度で当てることができ、加工時間の短縮及び作業効率の向上に寄与する。
主装置2aにおける駆動回転体20は、主装置2aの前後方向に延びる回転軸線Rを有するスピンドル24と、このスピンドル24の外周面に固着されるウォームホイール28と、スピンドル24の前面に同心に固着された回転テーブル23とを備える。
具体的には、テーブル本体22の内部には、ウォームシャフト27が回転可能に収容され、このウォームシャフト27によってウォームホイール28が回転駆動される。ウォームシャフト27は、不図示のサーボモータで回転駆動されればよい。
そして、駆動回転体20とテーブル本体22との間には、軸受け26が介装されている。軸受け26は、駆動回転体20を回転可能に軸支する。
このような構成によって、駆動回転体20は、スピンドル24の回転軸線Rの回りで回転可能である。したがって、回転テーブル23も、スピンドル24の回転軸線Rの回りで回転可能である。
また、スピンドル24の内側は中空である。そして、スピンドル24の内側に、ロータリジョイント21が嵌合される。ロータリジョイント21は、ブロック211と、回転シャフト212と、ディストリビュータ213と、回転シール214とを有する。
より具体的には、流体圧用の連通したディストリビュータ通路を有する筒形状のディストリビュータ213と、ディストリビュータ213の内周面に回転可能に嵌合する回転シャフト212と、回転に際して作動流体の漏れを防止する回転シール214と、ディストリビュータ213に連通するブロック211とが設けられている。そして、ロータリジョイント21を介して、パレット治具装着部3におけるパレットクランプ32に作動流体を供給する。
このように、第1の実施形態においては、回転装置1がロータリジョイント21を内蔵するものである。具体的には、駆動回転体20の回転に伴って回転するパレットクランプ32に作動流体を送るために、ロータリジョイント21が必要であり、この回転装置1は、ロータリジョイント21を内蔵する構成を有している。このようなロータリジョイント21の中心に貫通孔2hを設けて、ケーブル34cを挿通させることで、回転装置1の回転駆動時において、ケーブル34cにかかる負荷を抑制しつつ、前述のIDマーカ44の読取りを読取り部34によって実現することができる点に留意されたい。
2.第2の実施形態
第2節では、第2の実施形態に係る回転装置1について説明する。なお、第1の実施形態に係る回転装置1との共通部分についてはその説明を省略する。
図4は、第2の実施形態に係る回転装置1の主装置2aを示す詳細断面図である。第2の実施形態に係る回転装置1は、第1の実施形態に係る回転装置1とは異なり、アダプタ30を有してなるトラニオン型ではない。これに代えて、回転テーブル23にプレート31(パレット治具装着部3)が直接設けられるものである。換言すると、回転装置1においては、パレット治具装着部3の底面が駆動回転体20に接続される。
第2の実施形態においても、プレート31は、読取り部34を有し、この読取り部34がパレット治具4に設けられたIDマーカ44を読取り可能に構成されることに留意されたい。
また、第2の実施形態に係る回転装置1においては、プレート31(本体部31b)が、貫通孔3hを有し、この貫通孔3hと、さらに連通する貫通孔2hとに読取り部34から延在するケーブル34cが収容される。すなわち、第2の実施形態では、ケーブル収容スペースSが、貫通孔2h,3hからなるものである。
そして、第2の実施形態に係る回転装置1においても、貫通孔2hにおける中心線が回転軸線Rと一致するように構成されることに留意されたい。このような構成によれば、第1の実施形態同様に、回転装置1を駆動させた場合においても、ケーブル34cの移動は小さく抑えられることとなる。換言すると、ケーブル34cが引っ張られる等の負荷を小さくすることができる、という有利な効果を奏する。
3.変形例
第3節では、第1及び第2の実施形態に係る回転装置1の変形例について説明する。すなわち、次のような態様によって、回転装置1をさらに創意工夫してもよい。
(1)第1及び第2の実施形態に係る回転装置1は、ウォームシャフト27及びウォームホイール28を介して回転テーブル23を回転駆動させるものであるが、これに限定されるものではない。例えば、図示を省略されたダイレクトドライブモータを用いて回転テーブル23を直接駆動可能に実施してもよい。
(2)IDマーカ44として、QRコード(登録商標)等、画像ベースの2次元コードを採用してもよい。かかる場合、読取り部34は、QRコードリーダ等の画像読取り部であり、カバー36は可視光を透過する透明な部材を採用することとなる。
(3)第1の実施形態に係る回転装置1が副装置2bを有しなくてもよい。すなわち、主装置2aのみによってパレット治具装着部3が支持されてもよい(片持ち式)。換言すると、回転装置1においては、パレット治具装着部3の一端が駆動回転体20に接続され、この一端に対する他端には回転体(駆動系の有無に限定されない)が接続されない。
(4)第1の実施形態に係る回転装置1では、ケーブル34cをプレート31から主装置2aに向かう方向に延在させているが、これに代えてケーブル34cをプレート31から副装置2bに向かう方向に延在させてもよい。
(5)回転装置1がロータリジョイント21を内蔵しないものについても、貫通孔3h等をケーブル収容スペースSとして設けることで、第1及び第2の実施形態に係る回転装置1と同様の効果を奏する。特に、ケーブル収容スペースSの少なくとも一部の中心線が回転軸線Rに一致するように構成されることが好ましい。
4.結言
以上のように、本実施形態によれば、ケーブルへの負担を抑制しながらも、装着中のパレット治具を識別することができる回転装置を実施することができる。
次に記載の各態様で提供されてもよい。
前記回転装置において、前記駆動回転体は、ロータリジョイントを内装し、前記ロータリジョイントは、貫通孔を備え、前記貫通孔は、前記ケーブル収容スペースの一部を構成し、その中心線が前記回転軸線と一致するように構成されるもの。
前記回転装置において、前記駆動回転体は、スピンドルと、回転テーブルとを備え、前記スピンドルは、前記駆動系から直接的に又は間接的に動力を受けることで回転可能に構成され、中空であって、その内側に前記ロータリジョイントを内装し、前記回転テーブルは、その一方の面が前記スピンドルに接続され、且つ前記一方に対する他方の面が前記パレット治具装着部に接続され、前記パレット治具装着部を回転可能に構成されるもの。
前記回転装置において、前記パレット治具装着部は、凹部と、カバーとを備え、前記凹部に、前記読取り部が設けられ、前記カバーは、前記読取り部に異物が接触又は付着することを防止するように、前記凹部の開口を覆うように構成されるもの。
前記回転装置において、前記読取り部がRFIDリーダであり、前記IDマーカがRFIDタグであり、前記カバーは、導電性を有しないもの。
前記回転装置において、前記パレット治具を装着した状態において、前記読取り部と前記IDマーカとが互いに対向する位置にくるように構成されるもの。
前記回転装置において、前記パレット治具装着部の一端が前記駆動回転体に接続され、前記一端に対する他端は、前記駆動回転体、又は駆動系を有しない非駆動回転体に接続されるもの。
前記回転装置において、前記パレット治具装着部の底面が前記駆動回転体に接続されるもの。
前記回転装置において、前記パレット治具装着部の一端が前記駆動回転体に接続され、前記一端に対する他端には回転体が接続されないもの。
パレット治具交換システムであって、ロボットと、回転装置と、制御装置とを備え、前記ロボットは、パレット治具を把握可能に構成され、前記パレット治具を把握してこれを移動させ、このパレット治具に設けられたIDマーカを読取り部に読取らせるように構成され、前記回転装置は、前記回転装置で、前記制御装置は、前記ロボット及び前記回転装置に接続され、前記読取り部から前記パレット治具のIDを取得可能に構成され、取得された前記パレット治具のIDを照合可能に構成され、前記パレット治具を交換するように前記ロボットを制御可能に構成され、前記読取り部のうちの少なくとも1つが前記回転装置に設けられるもの。
もちろん、この限りではない。
最後に、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1 :回転装置
2h :貫通孔
20 :駆動回転体
20b :回転体
21 :ロータリジョイント
23 :回転テーブル
24 :スピンドル
3 :パレット治具装着部
3h :貫通孔
3s :空間
34 :読取り部
34c :ケーブル
35 :凹部
36 :カバー
4 :パレット治具
44 :IDマーカ
R :回転軸線
S :ケーブル収容スペース

Claims (10)

  1. 回転装置であって、
    パレット治具装着部と、駆動回転体と、ケーブル収容スペースとを備え、
    前記パレット治具装着部は、
    パレット治具を着脱可能に構成され、
    前記パレット治具に設けられたIDマーカを読取る読取り部を有し、
    前記駆動回転体は
    記パレット治具装着部を支持し
    前記パレット治具装着部を駆動系によって前記駆動回転体の回転軸線回りに回転させるように構成され、
    前記ケーブル収容スペースは、
    前記パレット治具装着部から前記駆動回転体にわたって設けられ、
    前記読取り部から延在するケーブルを収容可能に構成されるもの。
  2. 請求項1に記載の回転装置において、
    前記駆動回転体は、ロータリジョイントを内装し、
    前記ロータリジョイントは、貫通孔を備え、
    前記貫通孔は、
    前記ケーブル収容スペースの一部を構成し、
    前記貫通孔における中心線が前記回転軸線と一致するように構成されるもの。
  3. 請求項2に記載の回転装置において、
    前記駆動回転体は、スピンドルと、略柱状の回転部品とを備え、
    前記スピンドルは、
    前記駆動系から直接的に又は間接的に動力を受けることで回転可能に構成され、
    中空であって、前記中空の前記スピンドルにおける内側に前記ロータリジョイントを内装し、
    前記回転部品は、
    当該回転部品の一方の面が前記スピンドルに固定され、且つ前記回転部品の他方の面が前記パレット治具装着部に固定され、
    前記パレット治具装着部を回転可能に構成されるもの。
  4. 請求項1~請求項3の何れか1つに記載の回転装置において、
    前記パレット治具装着部は、凹部と、カバーとを備え、
    前記凹部に、前記読取り部が設けられ、
    前記カバーは、前記読取り部に異物が接触又は付着することを防止するように、前記凹部の開口を覆うように構成されるもの。
  5. 請求項4に記載の回転装置において、
    前記読取り部がRFIDリーダであり、前記IDマーカがRFIDタグであり、
    前記カバーは、導電性を有しないもの。
  6. 請求項1~請求項5の何れか1つに記載の回転装置において、
    前記パレット治具を装着した状態において、前記読取り部と前記IDマーカとが互いに対向する位置にくるように構成されるもの。
  7. 請求項1~請求項6の何れか1つに記載の回転装置において、
    前記パレット治具装着部の一端が前記駆動回転体に固定され、
    前記一端に対する他端は、前記駆動回転体、又は駆動系を有しない非駆動回転体に固定されるもの。
  8. 請求項1~請求項6の何れか1つに記載の回転装置において、
    前記パレット治具装着部の底面が前記駆動回転体に固定されるもの。
  9. 請求項1~請求項6の何れか1つに記載の回転装置において、
    前記パレット治具装着部の一端が前記駆動回転体に固定され、
    前記一端に対する他端は前記駆動回転体、及び駆動系を有しない非駆動回転体の何れにも固定されないもの。
  10. パレット治具交換システムであって、
    ロボットと、回転装置と、制御装置とを備え、
    前記ロボットは、
    パレット治具を把握可能に構成され、
    前記パレット治具を把握してこれを移動させ、このパレット治具に設けられたIDマーカを読取り部に読取らせるように構成され、
    前記回転装置は、請求項1~請求項9の何れか1つに記載の回転装置で、
    前記制御装置は、
    前記ロボット及び前記回転装置に接続され、
    前記読取り部から前記パレット治具のIDを取得可能に構成され、
    取得された前記パレット治具のIDを照合可能に構成され、
    前記パレット治具を交換するように前記ロボットを制御可能に構成され、
    前記読取り部のうちの少なくとも1つが前記回転装置に設けられるもの。
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