JP7369722B2 - 工作機械のためにパレットを保管及び輸送するパレットシステム - Google Patents

Description

本発明は、工作機械のためにパレットを保管及び輸送するパレットシステム、並びにパレットシステムを動作させる方法に関する。

多数のワークピースは、工作機械によるこれらの加工を自動化するために、通常パレット上に配列される。ワークピースをパレット上に配列するプロセスは、いわゆる設置ステーション（setup station）において実施される。パレットを加工のための１つ以上の工作機械に輸送するために、自動輸送システムを使用することができる。そのような輸送システムは、通常複数の保管位置（storage positions）も有し、保管位置にはワークピースを載せた又は載せていないパレットが、加工ステップの前、後又は合間に待機可能である。

例えば、複数の保管位置と設置ステーションとを備える回転式の保管システムが既知である。保管位置及び設置ステーションは、中心にある回転式のパレット交換機（pallet changer）の周辺に円周方向に配列され、パレット交換機は、パレットを保管位置から拾い上げ、パレットを工作機械に移送することができる。そのような円形の保管システムには、保管位置の数が制限され、パレットを通常１つの工作機械にしか移送することができないという欠点がある。

ワークピースを複数の工作機械によって加工するために直線式の保管システムが使用され、例えばこの保管システムでは、パレット交換機はレール上を移動可能に配列され、結果として、レールに沿って配列した多数の工作機械に到達することができる。既知のシステムでは、パレットをパレット交換機から工作機械に又は保管位置に移送するとき、パレット交換機と工作機械又は保管位置との間の距離を、例えば案内部を延ばすことによって埋め合わせる必要がある。システムによっては、パレット交換機と工作機械又は保管位置との間の高さの差を埋め合わせるために、持ち上げ運動も必要になる。これは、非常に大きな及び／又は非常に重いワークピースを加工するとき特に問題になることがある。

特に寸法が数メートルの範囲にある体積が大きくかつ重いワークピースを加工することを意図する大型の機械では、パレットの輸送及び保管システムを備える生産ラインにおけるワークピースの自動加工は、今まで、制限された範囲内でしか実施することができない。加えて、パレットの寸法及びワークピースの重量のせいで、パレットを輸送する複雑な変位機構が、制限された範囲内でしか高い費用効果で実施することができない。

特許文献１には、コンベアラインを備える様々な製造システムが記載されており、この製造システムでは、ワークピースは、パレット上の留め区域に留められ、コンベアラインによって１つ、幾つか又は全ての機械に次々に輸送される。この公報に記載されたコンベアラインの欠点は、一方では移送ステーションにおいて多数のパレット交換機が必要なことと、他方ではパレットを置くために持ち上げ運動が要求される、棚保管システムを使用することとである。

独国特許出願公開第２７５４０９５号

本発明の目的は、既知のパレットシステムにおける問題を解決する、パレットを保管及び輸送するパレットシステムを提供することである。特に、大型の機械のための多数の大きなパレットを、設置面積を取らない様式で保管するとともに、多数の大きなパレットを、短い配送時間及び行路を維持しながら、完全に自動化された様式で多数の工作機械に供給することができる、パレットを保管及び輸送するパレットシステムを提供することを意図している。

上記目的は、請求項１に記載のパレットを保管及び輸送するパレットシステム、及び請求項１２に記載のパレットシステムを動作させる方法によって達成される。

本発明による工作機械のためにパレットを保管及び輸送するパレットシステムは、少なくとも１つのパレット交換機を第１の軸線の方向に搬送及び案内するために直線状のレールシステムを備えている。上記第１の軸線は、以下においてＸ軸線とも呼ぶ。本発明によるパレットを保管及び輸送するパレットシステムは、特に直線状の保管システムであり、ここで「直線状」という用語は、レールシステムの直線区間が湾曲区間によって互いに接続されることを排除しない。レールシステムを備える直線状の保管システムには、レールを延長することによって単純な様式で拡張することができるという長所がある。任意の数の保管位置、設置ステーション及び／又は工作機械を、こうしてレールシステムの２つの長手方向側面に配列することができる。保管位置、設置ステーション及び工作機械における加工位置は、以下ではまとめてパレットの動作位置と呼ぶ。さらに、特に著しく重い及び／又は大きなワークピースの場合、パレットは、直線状のレールシステム上で安全にかつ素早く輸送可能である。

パレットを保管及び輸送するパレットシステムは、ワークピースをパレット上に配列する少なくとも１つの設置ステーションと、それぞれが少なくとも１つのパレットを保管可能な複数の保管ステーションとを備えている。設置ステーションは、ワークピースをパレット上で正確に配列するために使用する。保管ステーションは、空のパレット又はワークピースを載せたパレットを保管するために使用する。

パレット交換機は、駆動部によってレールシステムに沿って移動することができる。駆動部は、特にレールシステムの少なくとも１本のレールに動作的に接続された電気モーターとすることができる。駆動部は、例えば、レール上に載り、パレット交換機を搬送及び／又は案内する、パレット交換機のホイール又はローラーに動作的に接続することができる。パレット交換機は、電気式駆動部によってレールシステムに非常に正確に位置決め可能である。

パレット交換機は、パレットを動作位置から拾い上げ又はパレットを動作位置に渡すように構成されている。パレットを拾い上げ又は渡すプロセスを以下においてパレット交換とも呼ぶ。動作位置は、少なくとも１つの設置ステーションと、複数の保管ステーションと、パレット上に配列されたワークピースを加工する少なくとも１つの加工位置とを含む。特に、加工位置は工作機械の作業空間内にある。パレットは、このようにパレット交換機によって１つの動作位置から別の動作位置に輸送可能である。

本発明によるパレットを保管及び輸送するパレットシステムは、特に大型の機械を備える製造システムで使用することができる。大型の機械は、著しく大きなかつ重いワークピースを加工可能な工作機械である。パレットの重さは数トン（１０００ｋｇ）になることがある。例えば、テーブルの重さが最大で約１０トン又は更には２０トンにもなり得る、大型の機械が知られている。したがって、質量が数トンであるワークピースを載せたパレ
ットが、持ち上げ動作なしに拾い上げ、輸送及び渡すことが可能であれば有利である。本発明によるパレットを保管及び輸送するパレットシステムの場合、パレットは水平方向に移動するのみであり、結果として特に積載量が多いパレットでも拾い上げ、輸送し、渡すことが可能である。

個々に又は互いに組み合わせて使用することができる、有利な実施形態及び更なる展開は、従属請求項の主題である。

少なくとも１つの設置ステーションは、レールシステムの第１の長手方向側面に配列することが好ましい。複数の保管ステーションは、レールシステムの第１の長手方向側面とは反対側にある第２の長手方向側面に配列することが好ましい。設置ステーション及び保管位置を長手方向側面に配列することによって、利用可能な空間が特に効率的に使用可能である。複数の工作機械は、第１の長手方向側面に配列することが好ましい。

設置ステーション及び／又は保管ステーションは、レールシステムの端面上にも配列可能である。特にこれは、後述する回転可能なパレット交換機によって可能になる。したがって、パレットシステムの構造のモジュール性を更に向上させることができ、その結果、据え付け場所、例えば機械室の所与の又は変動する境界条件に柔軟に対応することが可能である。材料の流れもこのような様式で最適化可能である。例えば、少なくとも１つの設置ステーションは機械室への入口に据え付けることができ、その結果、例えば設置ステーションは、パレット又はワークピースを備えるパレットをフォークリフトによって積載可能である。さらに、設置ステーション、保管ステーション及び工作機械の位置は、必要に応じて変更可能である。例えば、設置ステーション及び／又は保管ステーションは、工作機械の間に配列することもできる。

パレット交換機は、その中心の垂直軸線の周りに回転することができる少なくとも１つのパレット収容部（pallet receptacle）を備える。パレット収容部は、このパレット収容部を回転させることによってパレットを動作位置から拾い上げ又は動作位置に渡し得るように整列されている。パレットを拾い上げること又は渡すことは、パレット収容部上に配列された輸送機器によって、パレットを、回転軸線に垂直なパレット収容部の主軸線に沿ってパレット収容部を越えて真っ直ぐに並進運動させることによって行うことが好ましい。

輸送機構は、パレットの前面及び／又は底面とパレット交換機との間に、強制終了接続部（force-closed connection）を生成するように構成され、結果としてパレットは、パレットを動作位置から拾い上げ及び／又はパレットを動作位置に渡すために、輸送機器の駆動部によってパレット収容部のパレットレールに沿って移動可能である。

本発明によるパレットシステムは、１つ以上のパレット交換機を備えることができる。複数のパレット交換機がある場合、それらは、レールシステム上で互いに無関係に移動可能である。さらに、好ましい実施の形態では、パレット交換機は、２つ以上の回転可能なパレット収容部を有することができ、それらのパレット収容部は、パレットを互いに無関係に拾い上げ又は渡すことができる。特に、２つのパレット交換機は、互いにパレットを拾い上げ又はパレットを渡すことができる。そのような動作は、２つのパレット収容部を備えるパレット交換機によって行うことも可能である。複数のパレット交換機を備えるパレットシステムは、複数のパレット交換を同時に実施可能であり、その結果、製造工場の生産性が向上し得る。例えば、第２のパレット交換機が、まだ以前に工作機械から除去されたパレットを別の動作位置に輸送するプロセスにある間に、工作機械には第１のパレット交換機によって新しいパレットを積載可能である。特に、複数のパレット交換機は、こうしてそれらが仕事をできるだけ効率的にかつ相乗作用的に行うように協調させた様式で
制御される。

本発明によるパレットシステムは、特にパレット交換機を、回転可能な収容部及び収容部上にあるパレット用の輸送機構及び直線状のレールシステムと組み合わせたおかげで、特に据え付け面積に関する限り空間を取らない。その理由は、まずパレットが直線状のレールシステムに沿って長い距離移動可能であり、次いでパレット交換機が、単なる回転移動により、パレット収容部上に設けたレールを設置ステーション又は保管ステーションのレールと整列させることによって工作機械、設置ステーション又は保管ステーションに直接接続可能であり、次いで、収容部上に設けた輸送機構を使用して、パレットを直線運動によってパレット交換機上で移動させ、設置位置、保管位置又は工作機械の作業空間内の加工位置にパレットを到らせるためである。こうして、従来技術において慣習的である交換機のパレット収容部全体を移動させる追加的な直線状の輸送システムを省略することができ、かなりの省スペース効果につながる。こうして、直線状のレールシステムは、設置ステーションに又は工作機械に非常に接近して位置決めすることができ、その理由は、次いでパレットをパレット交換機から工作機械又は保管ステーション若しくは設置ステーションに配送する、複雑かつ場所を取る追加の輸送システムのための空間が必要とされないからである。

好ましい輸送機構は、保持具と、保持具を移動させるチェーン駆動部とを備える。チェーン駆動部は、少なくとも２つのプーリーにわたって案内されるチェーンを備えることが好ましい。プーリーの回転運動は、チェーン駆動部によってチェーンの並進運動に変換可能である。チェーン上に配列された保持具は、並進運動をパレットに伝達する。

パレット交換機の動作時、パレット収容部をその回転軸線の周りに回転させることによって、パレット収容部は、４つの好ましい角度位置のうちの１つに向けられる。角度位置は、それぞれＸ軸線に対するパレット収容部の主軸線の角度を示す。パレット交換機をレールシステムに沿って移動させるとき、パレット収容部は、Ｘ軸線に沿った向きにすることが好ましい。この位置は、０度又は１８０度の角度に対応する。パレットを渡し又は拾い上げるとき、パレット収容部は、通常Ｘ軸線と垂直に向けられる。以下において、Ｘ軸線に垂直な軸線はＹ軸線とも呼ぶ。パレット収容部のこの位置は、したがって９０度又は２７０度の角度に対応する。パレット収容部が回転可能であることにより、レールシステムの長手方向側面に配列されず端面上にある動作位置を実現することもできる。パレットを拾い上げ又は渡すとき、パレット収容部は、対応してＸ軸線に沿って向けられる。

パレットを搬送及び案内する２本のレールをパレット収容部上に配列することが好ましい。これらのレールは、以下においてパレットレールとも呼ばれる。パレットレールは、パレット収容部の主軸線と平行に延びている。パレットは、パレットレールと動作的な接続状態になる、対応する部品を備える。例えば、パレットは、パレットをパレットレールに沿って案内する案内ローラーを備えることができる。さらに、パレットは、パレットをパレットレール上で搬送するホイール又はローラーを備えることができる。保管ステーション、少なくとも１つの設置ステーション及び工作機械の加工位置は、対応するパレットレールを有する。パレットを渡し又は拾い上げるとき、パレット交換機のパレットレールは、それぞれの動作位置のパレットレールに沿った向きにされ、結果としてパレットは、単純な並進運動によって、パレット交換機から動作位置まで移送可能であり又は動作位置からパレット交換機まで移送可能である。パレットレールの整列は、単にレールシステム上におけるパレット交換機の並進運動及びパレット収容部の回転運動によって実施することが好ましい。

設置ステーションのパレットレールは３６０度回転可能な回転板上に配列することが好ましい。ワークピースは、工作機械内で加工するために整列するように、回転板を回転さ
せることによってパレット上で釣合い可能である。

本発明の好ましい実施の形態では、パレット収容部は非対称であり、結果としてレールに沿って測定したとき、パレット収容部の第１の端が、回転軸線に対して、パレット収容部の第１の端とは反対側にある第２の端よりも大きく離れている。パレット収容部が非対称な構成であるおかげで、角度位置０度及び１８０度と角度位置９０度及び２７０度とは互いに区別可能である。パレットを拾い上げ又は渡すとき、パレットの並進運動は、常に第１の端を越えて起こることが好ましい。第２の端を越えるパレットの移動は起こらないことが好ましい。

直線状のレールシステムは、パレット交換機を搬送する少なくとも１つの支持レール及び／又は上面にパレット交換機の駆動部が作用する少なくとも１つの駆動レール及び／又はパレット交換機の駆動部に電気エネルギーを供給する少なくとも１つの電力レールを備えることが好ましい。レールシステムは少なくとも２本の支持レールを備え、支持レールのうち少なくとも１本は、駆動レール及び／又は案内レールとして同時に使用可能である。好ましい実施の形態では、駆動レールは、パレット交換機の駆動部の歯付きホイールが動作的に接続される、歯付きラックを備えることができる。支持レールは、例えば、クレーンレール、ヴィニョル（Vignoles）レール又は溝付きレールの形態にすることができる。レールシステムのレールは、例えば、機械室の床板又は土台の止め部上に置くことができる。電力レールの代わりに、エネルギーチェーンを使用して、パレット交換機に電気エネルギーを供給することもできる。好ましい実施の形態では、レールシステムは、支持レールの代わりに標準的な直線状の案内部を有することもできる。レール又は直線案内部は、例えば溶接フレームに取り付けることができる。

本発明の更なる態様によれば、保管ステーションは、それぞれ垂直方向で上下に配列された少なくとも２つの高さを有することができ、各高さは、パレットのために少なくとも２つの保管位置を備えている。このように、利用可能な領域により増加した数の保管スロットを設け得るように、パレットの棚保管システムを実装することができる。

複数の高さを有する棚保管システム内の保管位置にパレットを保管するため、又はパレットを複数の高さにおける保管位置から拾い上げるために、好ましいパレット交換機は、パレットを持ち上げるために垂直な駆動部を備える。特に、パレット持ち上げ機は、垂直な駆動部によって上下に移動可能である。この目的のために、パレット交換機は、垂直方向に配列された案内レールを備えることができる。垂直な駆動部による持ち上げ運動は、Ｚ軸線と平行に行うことが好ましい。

好ましい実施の形態では、パレット交換機は、パレットを拾い上げるために入れ子式に延び出し可能なパレットフォークを有する、パレット持ち上げ機を備えている。パレットフォークは、特にパレット交換機とパレットの動作位置との間の距離を埋め合わせるために、Ｙ軸線の方向に延び出し可能にすることができる。

本発明による目的は、パレットシステムを動作させる方法によっても達成される。本方法によれば、パレットは以下の方法ステップの組合せのみによって移動され、方法ステップは、パレット交換機を第１の軸線に沿ってレールシステム上で移動させるステップと、パレットを第２の軸線に沿って移動させるステップと、パレット収容部を垂直軸線の周りに回転させるステップとを含み、個々の方法ステップは数回実施可能である。

以下において、更に有利な構成を、図面に示す例示的な実施形態に基づきより詳しく説明するが、本発明はそれらに制限されない。

第１の例示的な実施形態によるパレットシステムの斜視図である。 構成が変更された第１の例示的な実施形態によるパレットシステムの平面図である。 （ａ）はパレットの底面図であり、（ｂ）はパレットの断面図である。 （ａ）はパレット交換機の斜視図であり、（ｂ）はパレット交換機の正面図である。 （ａ）設置ステーションの斜視図であり、（ｂ）設置ステーションの断面図である。 （ａ）保管ステーションの斜視図であり、（ｂ）は保管ステーションの断面図である。 （ａ）～（ｈ）は、パレットを工作機械内の動作位置から拾い上げて、パレットを保管ステーション内の動作位置に渡すプロセスを示す図である。 第２の例示的な実施形態によるパレットシステムの斜視図である。 第２の例示的な実施形態の保管ステーションの斜視図である。 （ａ）は第２の例示的な実施形態のパレット交換機の斜視図であり、（ｂ）はパレット交換機の正面図である。 更に構成が変更された本発明によるパレットシステムの平面図である。

本発明の好ましい実施形態に関する以下の記載では、同じ参照符号は、同じ又は同種の構成部品を表わす。

図１は、第１の例示的な実施形態によるパレットを保管及び輸送するパレットシステム１の斜視図を示し、パレットシステム１は、レールシステム２の長手方向側面に沿って配列された２０個の保管ステーション５を備えている。レールシステム２の反対側の長手方向側面には、３つの工作機械Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、２つの設置ステーション４、及び２つの更なる保管ステーション５が配列されている。図１の実例では、保管ステーション５及び設置ステーション４は、それぞれ空のパレット１０によって塞がれている。レールシステム２は、３本の平行な直線状のレールを有し、そのうち２本の外側レールはパレット交換機３の支持レールとして役立つ。レールシステム２の中央のレールは、案内レール及び駆動レールとして役立つ。レールシステム２のレールは、以下において図４（ｂ）を参照してより詳しく説明される。

パレット交換機３は、駆動部によってレールシステム２のレールに沿って移動可能であり、設置ステーション４、保管ステーション５又は工作機械Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３からパレットを拾い上げること、又はパレットをそれらに渡すことができる。図１の実例では、パレット交換機３は、パレットシステム１内で一番右側にある第１の設置ステーション４に位置決めされている。パレット交換機３は、上記位置にあるので、パレットを移動させることによって第１の設置ステーション４から拾い上げることができる。加工するために、それぞれ１つのワークピースをパレット上に配列することができる。しかしながら、ワークピースは図示しない。

本発明によって構成が変更された第１の例示的な実施形態によるパレットシステム１が図２の平面図に示される。図２のパレットを保管及び輸送するパレットシステム１は、図１に示したパレットを保管及び輸送するパレットシステム１と比べて、保管ステーション５及び設置ステーション４の数及び配列（位置）のみが異なる。図２の構成では、レールシステム２の第１の長手方向側面に配列された１２個の保管ステーション５がある。レールシステム２の反対側の長手方向側面に、２つの設置ステーション４及び３つの工作機械Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が配列されている。レールシステム２は、実質的に図１のレールシステ
ム２に対応する。レールシステム２は３本の平行で直線状のレールを有し、２本の外側レールは、パレット交換機３の支持レールとして役立つ。中央のレールは、駆動レールとして役立つ。レールシステム２の３本のレールは、以下においてＸ軸線と呼ぶ第１の軸線と平行に置かれている。パレット交換機は、こうしてレールシステム２上でＸ軸線の方向に移動することができる。

図２の実例において、パレット交換機３は、システム１の一番左側にある第１の設置ステーション４に位置決めされている。パレット交換機３は、パレットを移動させることによって第１の設置ステーション４からパレットを拾い上げることができる。工作機械Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３内のパレットの動作位置も図２に示される。図２の実例で分かるように、保管ステーション５の上、設置ステーション４の上及び工作機械Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３内のパレットの動作位置は、それぞれレールシステム２の中央のレールから同じ距離に配列され、その結果、パレット交換機３によってパレットを拾い上げ又は渡すプロセスは、Ｘ軸線に垂直なパレット交換機３の直線運動を必要とすることなく、同じ様式で実施可能である。

図１及び図２に示す構成と異なり、パレットシステム１は、レールシステム２の長手方向側面ではなくその端面に配列された、設置ステーション４又は保管ステーション５を備えることもできる。そのような構成は、以下において図１１を参照して説明される。端面配列は、特に、以下で説明する回転可能なパレット交換機３によって可能になる。こうして、パレットシステム１の構造のモジュール性を更に向上させることができ、結果として据え付け場所、例えば機械室の所与の又は変動する境界条件に柔軟に対応することができる。材料の流れもこのような様式で最適化することができる。例えば、少なくとも１つの設置ステーション４は、機械室への入口に据え付けることができ、その結果、例えば、設置ステーション４には、フォークリフトによってパレット又はワークピースを備えるパレットが積載可能である。さらに、設置ステーション４、保管ステーション５及び工作機械の位置は、所望に応じて変更することができる。例えば、設置ステーション４及び／又は保管ステーション５は、工作機械Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の間に配列することもできる。

パレット１０の例示的な実施形態が図３に示される。図３のパレットは、図１、図２、図５及び図６に示したパレットに対応する。図３（ａ）はパレット１０の底面の平面図を示し、図３（ｂ）はパレット１０の断面図を示す。パレット１０は、その底面に横断面がＴ字形の輪郭とされた２つの溝１１を有し、溝１１のそれぞれはレールを受け入れる。溝１１内には複数の支持ローラー１３２及び複数の案内ローラー１３１が配列されている。支持ローラー１３２は、パレット１０及びその上に配列されたワークピースの重量を支え、パレット１０がレール上を低摩擦で滑ることを可能にしている。案内ローラー１３１は、レールに対して両側面から横方向に当接して、レール上でパレット１０の移動を案内するような方式で配列されている。溝１１がＴ字形の輪郭であることは図３（ｂ）の断面図で明らかである。図５（ｂ）は、Ｔ字形の輪郭とされたレール４１が高精度に案内するために溝１１にどのように正確に位置するかを示す。図６（ｂ）は、長方形の輪郭とされたレール５１が溝１１にどのように位置するかを示す。

さらに、図３（ｂ）の断面図でパレット１０の上面に複数の固定溝１５が示される。固定溝１５は、ワークピースをパレット１０上に固定するために使用される。溝１５に代えて又は溝１５に加えて、パレット１０は、その上面にワークピースを固定するために複数のねじ付き穴を有することもできる。

さらに、パレット１０の底面に２つの指標収容部１２（index receptacles）が配列されている。パレット１０を調整及び位置決めする指標シリンダーを、指標収容部１２のそれぞれに挿入することができる。この機能は、以下において図５（ｂ）及び図６（ｂ）を参照してより詳しく説明する。

加えて、パレット１０上には２つの保持具案内部１４１、１４２が配列されている。第１の保持具案内部１４１はパレット１０の端面上に配列され、第２の保持具案内部１４２はパレット１０の底面上に配列されている。示した例示的な実施形態では、保持具案内部１４１、１４２は、それぞれ横方向に開いた好ましくはアンダーカット溝として構成され、好ましくは突起を有する保持具が上記溝内に開放側から係合し、結果的に保持具は、保持具案内部１４１、１４２との分離可能な形状嵌め接続部に入って、パレット１０の並進運動を生じさせる。この機能は、以下において図４を参照してより詳しく説明する。

図４（ａ）はパレット交換機３の斜視図を示し、図４（ｂ）はパレット交換機３の断面図を示す。図４は、Ｘ軸線とこれに垂直なＹ軸線及びＺ軸線との方向を示す。図４（ａ）のＺ軸線は、パレット交換機３の回転軸線と平行に延びている。

パレット交換機３は回転可能に取り付けたパレット収容部３２を備え、パレット収容部３２は、パレット１０を受け入れるためにその上面に配列された２本のレール３１を備えている。図６（ｂ）の断面図に示すように、レール３１は、長方形の輪郭とされ、保管ステーション５のレール５１と同様にパレットのレール溝１１内にはまり込んでいる。

パレット収容部３２上には、４つのプーリー３４１とプーリー３４１の周りに延びるチェーンとを備える、変位機構３４も配列されている。チェーンは、４つのプーリー３４１によって実質的に長方形の循環通路をたどることができ、実質的に長方形の通路には、その各角部に１つの曲げローラー３４１が配列されている。チェーンに代えて、テープ又はベルトを使用することもできる。少なくとも２つのプーリー３４１のうちの一方は、モーターによって駆動することができる。

さらに、変位機構３４のチェーン上には少なくとも１つの保持具３４２が配列され、この保持具は、パレット１０の保持具案内部１４１、１４２に係合可能であって、チェーンからパレット１０に並進運動を伝達する。図３（ａ）に示すように、保持具案内部１４１、１４２は、それぞれ横方向に開いた好ましくはアンダーカット溝を有し、結果としてチェーンがプーリー３４１の周りに移動するとき、保持具３４２は、保持具案内部１４１、１４２内に係合し、規定の位置に到達した後再び保持具案内部１４１、１４２から出る結果、動作位置とパレット交換機３上の位置との間の規定の距離だけパレット１０を変位させる動作が実施される。保持具３４２が引き続き移動すれば、実質的にプーリー３４１の周りに一回転する間に、Ｘ軸線と平行な２つの並進運動及びＹ軸線と平行な２つの並進運動が実施される。

保持具３４２の移動順序の方向は、図３（ａ）に及び対応して図４（ａ）に太い点線の矢印ａ及び矢印ｂで示される。パレット１０を保管ステーション５、設置ステーション４又は工作機械Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３内の動作位置からつかむために、保持具３４２は、プーリー３４１のうちの１つをチェーンで駆動することによって移動される。パレット１０をパレット交換機３によって拾い上げ又は渡す動作は、２つの段階で実施される。第１の段階では、パレット１０は、パレット１０の端面上にある第１の保持具案内部１４１によってパレット交換機３までの距離の半分だけ引っ張られる。第２の段階では、パレット１０は、パレット１０の底面上にある第２の保持具案内部１４２によってパレット交換機３までの距離の残り分だけ引っ張られる。

パレット１０を２つの動作位置間で拾い上げ及び渡すときの移動順序の詳しい実例が、図７（ａ）～図７（ｈ）にステップ毎に示される。図７（ａ）は、パレット１０が工作機械Ｍ１内の動作位置に位置決めされた初期状況を示す。目的は、パレット１０を保管ステーション５内の空いたスロットに輸送することである。パレット１０が所望の保管ステー
ション５内にある最終状況が図７（ｈ）に示される。初期状況及び最終状況である図７（ａ）及び図７（ｈ）は、それぞれ保管ステーション５及び機械Ｍ１とともに概観として示す。図７（ｂ）～図７（ｇ）の中間段階は詳細図として示す。説明が不明瞭になるのを避けるために、全ての図面に全ての参照符号を示すとは限らない。以下の説明では、パレット交換機のパレット収容部３２の位置は、時計の時針との類推から対応する時刻で指定される。図７（ａ）及び図７（ｈ）では、パレット収容部３２はしたがって９時の位置にある。

図７（ｂ）では、パレット収容部３２は最初に６時の位置に旋回され、結果として非対称のパレット収容部３２の突出端が、パレット１０の端面と整列及び接続する。この位置では、保持具３４２は、パレット１０の端面上にある第１の保持具案内部１４１に係合可能である。この目的のために、保持具３４２は最初にＸ軸線と平行に移動し、それは、図３（ａ）及び図４（ａ）に矢印ａによって示す。ここで、保持具３４２は、パレット１０の第１の保持具案内部１４１に横方向に係合して、保持具案内部１４１とともに分離可能な形状嵌め接続部を形成する。保持具３４２は、変位機構３４の隣のプーリー３４１において移動方向が変化し、結果として保持具３４２は、矢印ｂに沿ってＹ軸線と平行に移動し、パレット１０をＹ軸線に沿ってパレット交換機３上に変位させる。図７（ｃ）では、パレット１０は、現在パレット交換機３に移動する第１の段階にあって、既にパレット収容部３２のレール３１によって案内されている。

保持具３４２は、次のプーリー３４１に到達すると、矢印ｃをたどって移動し、結果として第１の保持具案内部１４１から解放される。パレット１０を拾い上げる第１の段階はここで終わる。チェーン又は保持具３４２は、循環を続けるにつれてパレット１０の底面の第２の保持具案内部１４２に係合し、結果としてパレット１０を拾い上げる第２の段階は、図７（ｄ）に示すパレット交換機３上の変位位置にパレットが到達するまで実施可能である。

保持具３４２は、保持具案内部１４２内の留め部としてこの変位位置にとどまり、結果としてパレット１０は、パレット交換機３がレールシステム２に沿って移動する間は変位しない。パレット１０がパレット交換機３上に移動した（パレット交換機３によって拾い上げられた）後、パレット収容部３２は、図７（ｅ）に示すように９０度回転されて９時の位置に戻り、その後、パレット交換機３がレールシステム２に沿って移動することができる。図７（ｅ）に示すように、９時の位置（及び対応して３時の位置）にあるパレット交換機３は、レールシステム２の２つの外側支持レール２１を越えて突出せず、結果としてパレット交換機３は、レールシステム２上で渡し位置まで移動可能である。ここに例示した例では、パレット交換機３は、空の保管位置５に位置決めされるようにＸ軸線の方向にほんの短い距離だけ移動する。

パレット交換機３が所望位置に移動した後、パレット収容部３２は、９０度回転して、図７（ｆ）に示す１２時の位置に至る。その結果、パレット収容部３２のレール３１は、設置ステーションのレール５１と整列する。

パレット１０を保管位置５へ渡す動作は、拾い上げと同様に２つの段階で実施され、変位機構３４のチェーンが反対方向に駆動される。この目的のために、例えば、変位機構３４の従動プーリー３４１は、反対方向に回転可能である。次いで、保持具３４２は、初めに図３（ａ）及び図４（ａ）の矢印ｂを反対方向にたどることで、図７（ｇ）に示すようにパレット１０を保管ステーション５の動作位置に変位させる。最後に、保持具３４２は、矢印ａと反対方向に移動して第１の保持具案内部１４１から外に出て、それにより事前に空になっている保管ステーション５にパレット１０を渡すプロセスが終了する。パレット収容部３２は、ここで回転して９時の位置に戻ることができる。図７（ｈ）では、パレ
ット交換機３は、パレット１０を拾い上げ及び渡す更なる動作の準備ができている。パレット１０が工作機械Ｍ１からでなく設置ステーション４又は保管ステーション５から拾い上げられる場合、又は、パレット１０が保管ステーション５ではなく設置ステーション４又は工作機械Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３に渡される場合、プロセスは対応して進むことを理解されたい。

図４（ａ）に示すパレット交換機３は非対称のパレット収容部３２を備え、図４（ａ）で前部に示すパレット収容部３２の端は、回転軸線からの距離が後端よりもかなり大きい。パレット収容部３２のこの長い端は、図７（ａ）～図７（ｈ）を参照して前述したように、パレット交換機３と保管ステーション５、設置ステーション４又は工作機械Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３内の動作位置との間の距離を埋め合わせるのに使用する。この目的のために、上述したように、パレット収容部３２は、９時の位置から（又は対応して３時の位置から）６時の位置に又は１２時の位置に９０度旋回する。

図４（ｂ）は、２本の支持レール２１と駆動レール２２とを備える、レールシステム２上のパレット交換機３の正面図を示す。パレット交換機３は、支持レール２１に載った４つのローラー３５を有する。パレット交換機３は駆動部３３として電気モーターも備え、モーターはパレット交換機３を支持レール２１に沿って移動させる。この目的のために、駆動レール２２は、駆動部３３の歯車に動作的に接続された歯付きラックを有する。したがって、パレット交換機３の駆動部は、このようにラック式鉄道に類似することができる。レールシステム２２のレールは、Ｘ軸線に沿って向けられ、地面の止め部に配列されている。パレット交換機は、電力レール２３から集電装置（図示せず）によって電気エネルギーを受け取ることができる。別の様式として、電力レール２３の代わりにエネルギーチェーンを使用して、パレット交換機３に電気エネルギーを供給することもできる。

図５（ａ）は設置ステーション４の斜視図を示し、図５（ｂ）はパレット１０が設置ステーション上に配列された状態の設置ステーション４の断面図を示す。図５は、設置ステーション４の垂直な回転軸線を示す。回転軸線はＺ軸線と平行である。設置ステーション４は、回転軸線の周りに回転可能な回転板４３を備える。特に回転板４３は、パレット１０上に配列されたワークピースを工作機械における加工に応じた向きにするために、３６０度回転可能である。

設置ステーション４の回転板４３上には、Ｔ字形の輪郭とされた２本のレール４１が配列されている。図５（ｂ）の断面図に示すように、レール４１のＴ字形の輪郭は、パレット１０のレール溝１１のＴ字形の輪郭に対応する。パレット１０は、レール４１によって及び案内ローラー１３１と協力して、設置ステーション４上に非常に正確に位置決めすることができる。レール４１に沿った位置は、２つの指標シリンダー４２（index cylinder）によって決定される。図５（ｂ）は、指標シリンダー４２がパレットの指標収容部１２にどのように係合するかを示す。指標シリンダーは、例えば油圧制御によって延び出し及び後退することができる。２つの指標シリンダー４２を使用することによって、ほんの数マイクロメートルの非常に高い位置精度を達成することができる。設置ステーション４は、設置ステーション４を水平にするために、調整可能な水平化要素４５として役立つ三点支持部４５を有する。

設置ステーション４のレール４１はクランプ機構４４も備える。クランプ機構４４が作動すれば、パレット１０は、回転板４３上の支持点に向かってしっかり引っ張られる。パレットは、こうして設置ステーション４上に位置的に固定することができる。クランプ機構４４は、工作機械Ｍでも使用されるので実質的にクランプ機構に対応する。

図６（ａ）は保管ステーション５の斜視図を示し、図６（ｂ）は保管ステーション上に
パレット１０が配列された状態の保管ステーション５の断面図を示す。設置ステーション４とは対照的に、保管ステーション５のレール５１はＴ字形横断面とされておらず、その理由は、ここではパレット１０の非常に正確な位置決めは必要でないからである。

保管ステーション５はただ１つの指標シリンダー５２を備え、それは、図６（ｂ）の断面図ではパレット１０の指標収容部１２に係合している。この指標シリンダー５２は、本質的にパレット１０を適所に保持するのに役立ち、結果としてパレット１０には、保管ステーション５からの意図せぬ転落が起こり得ない。保管ステーション５のレール５１は、水平化要素５５によって水平な姿勢に調整することができる。さらに、保管ステーション５にはしずく受け５３があり、これは、ワークピースの加工後に滴り又は落ちることがある、冷却液及び／又は潤滑剤の残り及びチップを回収するのに役立つ。

保管ステーション５は、その構造が単純でしかも固いために、上面にワークピースが配列された状態でも配列されていない状態でもパレット１０のための、安定して安全な保管部を低コストで提供することができる。

図１１は、本発明によるパレットシステム１の更なる構成を示す。図１１に示すパレットシステム１は、レールシステムの端面上のアーチに配列された保管ステーション５を備え、端面は、ここでは例えば互いに４５度の角度で配列されている。図１１に例示するように、パレット交換機３は、一方の端面に移動可能であり、この端面で回転移動によって５つの設置ステーション５のうちの１つのみに到達可能である。もちろん、保管ステーション５の代わりに、レールシステムの端面上に工作機械又は設置ステーション４を配列することもできる。

図１１に示すように、レールシステム２の端面の周りに保管ステーション５をアーチ形に配列する場合は、回転可能なパレット収容部と直線状に変位可能なパレット交換機３との組合せに起因する技術的な利点が、最大限に利用可能である。一方では、多数の保管ステーション５を、結果的にレールシステム２の周りに配列することができる。他方では、進行経路がより短いので、パレットシステム１の効率を向上させることができる。さらに、パレット収容部は、パレット交換機３がレールシステム２に沿って直線状に運動する間に、接近した動作位置と回転によって既に整列可能になっており、結果としてパレット交換を実施するために必要な時間は更に短縮可能である。

加えて、図１１は、本発明によるパレットシステム１のモジュール性及び結果として生じる適応性を印象的に例示する。パレットシステム１は、こうして境界条件及び機械室又は他の据え付け現場の利用可能な空間に最適に適応可能である。

図１１は、レールシステム上を互いに無関係に移動可能な、３つのパレット交換機３を備える実施形態も示す。こうして、複数のパレット交換が同時に実施可能であり、結果として４つの工作機械Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４で示す生産ラインにおける全体の生産性が向上され得る。

図１１の中央に示すパレット交換機３は、独立して回転可能な２つのパレット収容部を有する。２つのパレット収容部は、Ｘ軸線に沿って、互いに２つの保管ステーション５の間又は２つの設置ステーション４の間の距離に対応する距離で配列することが好ましく、結果として両方のパレット収容部は、同時にパレットを交換可能である。

複数のパレット交換機３がある場合、又は２つのパレット収容部を備える１つのパレット交換機３がある場合は、加工済みのワークピースを備えるパレットを工作機械から拾い上げ、次いで適切に装備をされたパレットを渡すことによって工作機械に新しいワークピ
ースを載せるプロセスは、ただ１つのパレット交換機３を備えるパレットシステム１よりもはるかに早く実施可能であり、その理由は、完成したワークピースを備えるパレットを拾い上げるステップ及び加工すべきワークピースを備える新しいパレットを渡すステップという２つのステップの間に、レールシステム２に沿って非常に短い進行経路さえ取れば良いからである。

別の例示的な実施形態が、以下において図８～図１０を参照して説明される。図８は、第２の例示的な実施形態によるパレットシステム１’の斜視図を示す。図９は、第２の例示的な実施形態の保管ステーション５’の斜視図を示す。図１０（ａ）は、第２の例示的な実施形態のパレット交換機３’の斜視図を示し、図１０（ｂ）は、パレット交換機３’の正面図を示す。以下の説明では、特に第２の実施形態と第１の実施形態との間の実質的な差が検討されるであろう。

パレットを保管及び輸送するパレットシステム１’は、第１の例示的な実施形態のパレットを保管及び輸送するパレットシステム１と比較して、より軽量のワークピースに対応するためにより小型のパレット用に構成されている。パレットシステム１’は、第１の例示的な実施形態のパレットを保管及び輸送するパレットシステム１と同様に、２本の支持レール２１、駆動レール２２及び電力レール２３を有する、直線状のレールシステム２’を備えている。

第１の例示的な実施形態と異なり、パレットを保管及び輸送するパレットシステム１’は、パレットが保管ステーション５’に２つの棚高さで保管可能な棚システムとして構成されている。図９は４つの保管位置を備える保管棚５’の斜視図を示し、それぞれの保管棚５’は、隆起した様式で配列された４つのパレット円錐部５６を有する。各高さは、しずく受け５３も備える。

パレット交換機３’は、入れ子式に延び出し可能なパレットフォークを備える、パレット持ち上げ機３６を備える。パレット持ち上げ機３６のパレットフォークは、パレットを拾い上げるためにパレットの下方で延び出し、次いで上昇する。パレット交換機３’は、パレットを上昇させるために垂直な駆動部３７を有し、駆動部３７は、垂直な案内部３８に沿ってパレット持ち上げ機３６を上昇させ及び下降させることができる。特に、垂直な案内部３８は、パレット交換機３’のフレーム上にＺ方向に沿って配列された歯付きラックとして構成されている。垂直な駆動部３７は、例えば、従動式の回転可能なねじ付き棒として構成することができる。

パレット交換機３'のフレームは垂直な回転軸線の周りに回転可能であり、こうしてパレット持ち上げ機３６は、パレットを保管及び輸送するパレットシステム１’におけるパレットの動作位置と整列する。

上記説明、請求項及び図面に開示された特徴は、個々及び任意の組合せの両方において、本発明をその様々な構成で実行する際に意義深くなり得る。

１、１’ パレットシステム
１０ パレット
１１ レール溝
１２ 指標収容部
１３１ 案内ローラー
１３２ 支持ローラー
１４１ 第１の保持具案内部
１４２ 第２の保持具案内部
１５ 固定溝
２、２’ レールシステム
２１ 支持レール
２２ 駆動レール
２３ 電力レール
３、３’ パレット交換機
３１ パレット交換機のレール
３２ パレット収容部
３３ パレット交換機の駆動部
３４ パレット交換機の変位機構
３４１ プーリー
３４２ 保持具
３５ パレット交換機のローラー
３６ パレット持ち上げ機
３７ 垂直な駆動部
３８ 垂直な案内部
４、４’ 設置ステーション
４１ 設置ステーションのレール
４２ 設置ステーションの指標シリンダー
４３ 設置ステーションの回転板
４４ クランプ機構
４５ 水平化要素
５ 保管ステーション
５１ 保管ステーションのレール
５２ 保管ステーションの指標シリンダー
５３ しずく受け
５５ 水平化要素
５６ パレット円錐部
Ｍ 工作機械

Claims (9)

1. 工作機械（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）のためにパレットを保管及び輸送するパレットシステム（１、１’）であって、
   少なくとも１つのパレット交換機（３、３’）と、
   前記少なくとも１つのパレット交換機（３、３’）を第１の軸線（Ｘ）に沿って搬送及び案内する直線状のレールシステム（２、２’）と、
   ワークピースをパレット（１０、１０’）上に配列する少なくとも１つの設置ステーション（４、４’）と、
   パレット（１０）を保管する複数の保管ステーション（５、５’）と、
   を備え、
   前記パレット交換機（３、３’）は、駆動部（３３）によって前記レールシステム（２、２’）に沿って移動可能であり、
   前記パレット交換機（３、３’）は、少なくとも１つのパレット収容部（３２）を備え、該パレット収容部（３２）は、前記第１の軸線（Ｘ）に対して０°、９０°、１８０°、２７０°に対応する４つの好ましい角度位置の内の１つに向くように前記パレット交換機（３、３’）の垂直軸線（Ｚ）の周りに回転可能であり、
   前記パレット交換機（３、３’）は、前記パレット（１０、１０’）を前記パレット交換機（３、３’）に連結するとともに前記パレット（１０、１０’）を前記垂直軸線（Ｚ）に垂直な方向において前記パレット交換機（３、３’）上に引っ張るように構成された、輸送機構（３４）を有し、
   前記パレット交換機（３、３’）は、複数の動作位置からパレット（１０、１０’）を拾い上げ、又は前記複数の動作位置のうちの１つにパレット（１０、１０’）を渡すように構成され、前記動作位置は、
   前記少なくとも１つの設置ステーション（４、４’）と、
   前記複数の保管ステーション（５、５’）と、
   前記パレット（１０、１０’）上に配列された前記ワークピースを加工する少なくとも１つの加工位置と、
   を含み、
   前記パレット交換機（３、３’）は、パレット（１０’）を拾い上げるために入れ子式
   に延び出し可能なパレットフォークを備えるパレット持ち上げ機（３６）を含み、
   前記パレット交換機（３、３’）は、前記レールシステム（２、２’）に沿って前記パレット交換機が移動する間、拾い上げたパレットを変位位置に配置するように構成され、
   前記変位位置は、前記パレット交換機（３、３’）上の中央に配置され、
   前記パレット収容部（３２）上にはパレット（１０）を搬送及び案内する２本のレール（３１）が配列され、該２本のレール（３１）の上又は間に、前記パレット（１０、１０’）を前記パレット収容部（３２）上にある前記レール（３１）に沿って輸送するように構成された、前記輸送機構（３４）が配列され、
   前記パレット収容部（３２）は非対称であり、結果として前記レール（３１）に沿って測定したとき、前記パレット収容部（３２）の第１の端が、回転の前記垂直軸線（Ｚ）から、前記パレット収容部（３２）の前記第１の端とは反対側にある第２の端よりも大きく離れている、パレットシステム。
2. 請求項１に記載のパレットを保管及び輸送するためのパレットシステム（１’）であって、
   前記パレットフォークは、前記パレット交換機（３、３’）と動作位置との間の距離を埋め合わせるために、第２の軸（Ｙ）の方向に延び出し可能である、パレットシステム。
3. 請求項１または請求項２に記載のパレットを保管及び輸送するパレットシステム（１、１’）であって、
   前記複数の保管ステーション（５）は、前記レールシステム（２）の第１の長手方向側面に配列されている、パレットシステム。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載のパレットを保管及び輸送するパレットシステム（１、１’）であって、前記少なくとも１つの設置ステーション（４）は、前記レールシステム（２）の第１の長手方向側面とは反対側の第２の長手方向側面に配列されている、パレットシステム。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載のパレットを保管及び輸送するパレットシステム（１）であって、前記直線状のレールシステム（２）は、少なくとも１本の支持レール（２１）及び／又は上面に前記パレット交換機（３）の前記駆動部（３３）が作用する少なくとも１本の駆動レール（２２）及び／又は前記パレット交換機（３）の前記駆動部（３３）に電気エネルギーを供給する少なくとも１本の電力レール（２３）を備える、パレットシステム。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載のパレットを保管及び輸送するパレットシステム（１）であって、前記少なくとも１つの設置ステーション（４）は、３６０度回転可能な回転板（４３）上に配列され、パレット（１０）を搬送及び案内する２本のレール（４１）を備える、パレットシステム。
7. 請求項１に記載のパレットを保管及び輸送するパレットシステム（１’）であって、前記保管ステーション（５’）は、それぞれ上下に配列された少なくとも２つの高さを有し、各高さは、パレット（１０’）のために少なくとも２つの保管位置を備える、パレットシステム。
8. 請求項７に記載のパレットを保管及び輸送するパレットシステム（１’）であって、前記パレット交換機（３’）は、パレット（１０’）を持ち上げるために垂直な駆動部（３７）を備える、パレットシステム。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載のパレットを保管及び輸送するパレットシステム（
   １、１’）を動作させる方法であって、前記パレット（１０、１０’）は、以下の方法ステップの組合せのみによって移動され、該方法ステップは、
   前記パレット交換機（３、３’）を、前記第１の軸線（Ｘ）に沿って前記レールシステム（２、２’）上で移動させるステップと、
   前記パレット（１０、１０’）を、第２の軸線（Ｙ）に沿って移動させるステップと、
   前記パレット収容部（３２）を前記垂直軸線（Ｚ）の周りに移動させるステップと、
   を含む、方法。

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