JPH0220374B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械のパレツトチエンジヤに関
し、特に３つの流体作動シリンダの連動に応じて
パレツト台と工作機械との間でパレツトの自動交
換を行うことができる工作機械のパレツトチエン
ジヤに関する。

〔従来技術〕

被加工物（ワーク）をパレツトに装着し、この
パレツトを工作機械のテーブルと一定の退避位
置、例えば交換用のパレツトを載置するパレツト
台等との間で自動交換することによつて工作機械
へのワークの供給と加工済みワークの取りはずし
を自動的に遂行するパレツトチエンジヤとしては
既に多種のものが提供されている。

特開昭56−134160号公報はこのような公知のパ
レツトチエンジヤの１例として工作機械上のパレ
ツト交換位置とこのパレツト交換位置に対して直
径方向反対側のパレツト待機位置との間でパレツ
トの交換を軌道に沿う180度旋回動作によつて達
成し、上記パレツト交換位置に位置決めされたパ
レツトを工作機械上に引き下ろすことによつて定
着する構成を開示している。

また、実開昭57−48040号公報は工作機械とパ
レツト台との間でパレツトを交換するに当たつ
て、工作機械の移動台の直線運動をパレツト把持
装置の旋回運動に変換する構成のパレツト交換装
置を開示している。

〔解決すべき問題点〕

然しながら、上述した前者のパレツトチエンジ
ヤおよび後者のパレツトチエンジヤ共にパレツト
の転送に必要な作動機構や機械要素が工作機械の
機体側に組み込まれていたり、工作機械自体の作
動機構を利用する必要があるために、既存の工作
機械にパレツトを取り付けるという簡単な構造改
変が出来ないという不都合がある。また、他の公
知のものは作動機構が複雑でアクチユエータや検
出器が多く、故障発生の原因になつていた。

依つて、本発明は上述の問題点を解決すべく、
３つの流体作動シリンダ装置の連動によつてパレ
ツトの自動交換を自立的に達成し得る独立構造を
有すると共に、工作機械に対してその機体側部に
ねじボルト等の締結手段を利用して簡単に装着す
ることが可能なパレツトチエンジヤを提供せんと
するものである。

〔解決手段〕

上述の目的に鑑みて、本発明は、基台と、パレ
ツトに係合してこれを転送するためのチエンジヤ
アームと、前記基台内に設けられて前記チエンジ
ヤアームにリンク機構を介して結合され、該チエ
ンジヤアームをパレツトとの係合位置と解離位置
との間で作動させる第１旋回軸と、前記第１旋回
軸の旋回運動を発生するための第１のシリンダ装
置と、前記チエンジヤアームを連結手段を介して
保持すると共に前記基台に対して軸方向の移動と
旋回運動が自在に設けられた第２旋回軸と前記第
２旋回軸の軸方向移動を発生するための第２のシ
リンダ装置と、前記第２旋回軸を旋回させて前記
チエンジヤアームを転送動作させる第３のシリン
ダ装置とを具備して構成されたことを特徴とする
工作機械のパレツトチエンジヤを提供するもので
あり、上記第１〜第３のシリンダ装置が一定順序
で連動することによつて、パレツトを工作機械と
パレツト台との間で転送し、かつ定着させること
ができるのである。以下、本発明を添付図面に示
す実施例に基いて詳細に説明する。

第１図は本発明による工作機械のパレツトチエ
ンジヤの実施例におけるチエンジヤアーム部分を
示した平面図であり、また第２図は第１図の矢視
―から見たパレツトチエンジヤの正面図であ
る。また、第３図から第５図は同パレツトチエン
ジヤの各要部の構造、作用を説明するための断面
図である。

〔実施例〕

第１図において、パレツトチエンジヤ１０はパ
レツトＡとパレツトＢとを相互に自動交換するた
めに設けられるもので、ここでは、パレツトＡは
工作機械のパレツト載台に定着されたパレツトを
示し、またパレツトＢは工作機械の別設のパレツ
ト台上に定置されたパレツトを示している。パレ
ツトチエンジヤ１０には１組の腕部材１２ａ，１
２ｂと他の１組の腕部材１４ａ，１４ｂとの２組
の双腕機構からなるチエンジヤアームが具備さ
れ、各１組の腕部材１２ａ，１２ｂ又は１４ａ，
１４ｂは第１図に実線で示した位置ではパレツト
Ａ又はパレツトＢから離反後退した位置、つまり
非係合位置にあり、二点鎖線で示した係合位置で
はパレツトＡ又はパレツトＢの下面に係合してそ
の各パレツトを把持した位置にある。即ち、各組
の腕部材１２ａ，１２ｂ又は１４ａ，１４ｂはパ
レツトＡ又はＢに対して非係合位置と係合位置と
の間を開閉式に一斉に各90゜旋回運動するように
設けられており、旋回支点が２２ａ，２２ｂ，２
４ａ，２４ｂとして示してある。このような２組
の双腕機構からなるチエンジヤアームの旋回運動
は、後述する第１の旋回軸（第１図では簡明のた
め図示略）と一体に縦軸心まわりに旋回する１つ
のクランクアーム１６の上、下両面に各一端が枢
着結合された４つのリンク部材１８ａ，１８ｂと
２０ａ，２０ｂの各他端が上述の腕部材１２ａ，
１２ｂと１４ａ，１４ｂとの各端部にブラケツト
３０，３２を介して枢着されることによつて該ク
ランクアーム１６の旋回に応動して腕部材１２
ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂが旋回する構成が設
けられており、各腕部材１２ａ，１２ｂ，１４
ａ，１４ｂと対応の各リンク部材１８ａ，１８
ｂ，２０ａ，２０ｂとの枢着点２６ａ，２６ｂ，
２８ａ，２８ｂで示してある。なお、前記クラン
クアーム１６と４つのリンク部材１８ａ，１８
ｂ，２０ａ，２０ｂとの枢着結合においては、リ
ンク部材１８ａ，２０ａが共通の支点で結合さ
れ、またリンク部材１８ｂ，２０ｂが共通の他の
支点で結合され、故に２本の枢着結合ピンが用い
られた構造となつている。

上述したチエンジヤアームにおける１組の腕部
材１２ａ，１２ｂからなる双腕機構と他の１組の
腕部材１４ａ，１４ｂからなる双腕機構とがそれ
ぞれパレツトＡ、パレツトＢとの係合位置に達し
てこれらパレツトＡ、パレツトＢを把持し、それ
ぞれ工作機械のパレツト載台と機外のパレツト台
とから持ち上げてから180゜旋回動作をさせれば、
パレツトＡとパレツトＢとは互いに位置を入れ換
えてパレツト交換が達成されるが、上述した２組
の双腕機構をそれぞれ非係合位置から各パレツト
Ａ，Ｂとの係合位置に到達させる旋回動作、把持
したパレツトＡ、パレツトＢを工作機械のパレツ
ト載台とパレツト台から持ち上げる運動或いは下
ろす運動、180゜の旋回動作によつてパレツト交換
を行う動作等は第２図に示した第１のシリンダ装
置３０、基台３４内に設けられた第２のシリンダ
装置（第２図には表われない。）、第３のシリンダ
装置３２の３つのシリンダ装置を駆動源として達
成される。上述した第１のシリンダ装置３０は上
記基台３４から横方向に延出するブラケツト３６
に外方端を支持された状態で設けられており、第
３のシリンダ装置３２は基台の一部を成す上ケー
ス３８から上記第１のシリンダ装置３０と同方向
の横方向に延出するように設けられている。また
上ケース３８の上方にあるブラケツト４０の内部
に第１図に示したクランクアーム１６と４つのリ
ンク部材１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂとが収
納されている。また、第２図においては、基台３
４がボルトねじ４２によつて工作機械のベース８
の一側面に固定されることによつてパレツトチエ
ンジヤ１０が工作機械に取付けられた状態を示し
ている。

さて、ここで第２図の―線に沿う断面を示
した第３図を参照すると、パレツトチエンジヤ１
０の基台３４の内部には縦方向に２つの旋回軸、
即ち、第１の旋回軸４４とこの第１旋回軸４４を
包囲して同軸配置された第２の旋回軸４６が設け
られ、前者の第１の旋回軸４４の下方部は、基台
３４に対してころがり軸受５０ａを介して旋回自
在に保持され、また後者の第２の旋回軸４６は、
その下方部が基台３４に対してすべり軸受５２ａ
により、上方部が前述の上ケース３８に対してす
べり軸受５２ｂにより旋回自在に保持されてい
る。そして第１旋回軸４４は、第２旋回軸４６と
一体化された前述のブラケツト４０に対して上端
部が、ころがり軸受５０ｂを介して旋回自在に保
持されているから、第２旋回軸４６の内部で独立
に旋回可能になつている。この第１旋回軸４４の
下方部には、基台３４の内部に配設された直線運
動を回転運動に変換する直動、回転変換機構４８
が備えられており、この直動、回転変換機構４８
が前述した第１シリンダ装置３０と第１旋回軸４
４との間に介在することにより、該第１シリンダ
装置３０の往復動作に従つて第１旋回軸４４が正
逆両方向に回転するようになつている。なお、本
実施例では、上記直動、回転変換機構４８は、第
３図と共に第４図を参照すると明らかなように、
ブラケツト３６に外方端がピン結合で支持された
第１シリンダ装置３０の内方端において、ピスト
ン４９の先端に取付けられたアダプタ５１を介し
てピン５３により枢着されたクランクレバー５６
によつて形成されている。このクランクレバー５
６は第１旋回軸４４にキー５８で楔着された筒形
胴部５６ａとその筒形胴部５６ａから基台３４の
内部で径方向に突出した上下１対のレバー部５６
ｂ，５６ｃとから形成され、これら１対のレバー
部５６ｂ，５６ｃ間にアダプタ５１を挾持すると
共にピン５３で枢着した構造となつている。そし
て、クランクレバー５６が第１シリンダ装置３０
のピストン４９の往復直線動作に従つて第１旋回
軸４４の軸心まわりに回転モーメントを受ける
と、これによつて第１旋回軸４４と一緒に該軸心
まわりに旋回するもので、第１旋回軸４４の原位
置（旋回角0゜）と90゜旋回位置とを検知するため
に、クランクレバー５６の適宜先端と係合する２
位置にリミツトスイツチLM₁，LM₂等の検知器
が設けられている。他方、第１旋回軸４４の上端
部には既述のクランクアーム１６が楔着固定さ
れ、第１旋回軸４４の旋回に伴つて一体となつて
旋回するようになつている。そして、このクラン
クアーム１６に既述のリンク部材１８ａ，１８
ｂ，２０ａ，２０ｂが枢着されており、第３図に
はリンク部材１８ｂがクランクアーム１６の下面
側に、またリンク部材２０ａがクランクアーム１
６の上面側に記述のように支点を共通にして枢着
された構造が示されている。こうして、第１旋回
軸４４とクランクアーム１６とが一緒に旋回する
と、各リンク部材１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０
ｂのリンク動作を経て各腕部材１２ａ，１２ｂ，
１４ａ，１４ｂに90゜の旋回運動を生ぜしめるよ
うに設けられている。つまり、チエンジヤアーム
２の２組の双腕機構がパレツトＡ又はＢに対して
非係合位置から係合位置への閉動作とその逆向き
の開動作をするように設計されているのである。
上述したリミツトスイツチLM₁とLM₂は上記非
係合位置と係合位置とを対応的に検出しているも
のである。

第２旋回軸４６はその中間部、つまり基台３４
における上ケース３８の内部にある部分に環状ピ
ニオン６２が楔着されており、この環状ピニオン
６２には記述した第３シリンダ装置３２（第２
図）のピニオン杆に直結されたピストン軸６４に
形成されたラツク歯６５が噛合している。また、
第３図に明示の如く、第２旋回軸４６の下端はス
ラスト軸受６０を介して第２シリンダ装置６６の
ピストン杆７０の上端に支持されている。つま
り、第２シリンダ装置６６のピストン杆７０が第
３図の上、下方向に移動すると、それに伴つて第
２旋回軸４６は、第１旋回軸４４に対して上、下
軸方向に摺動変位することが可能になつている。
また第２旋回軸４６の上、下軸方向の変位時に
は、該第２旋回軸４６と一体のブラケツト４０も
上、下方向に変位し、後述のようにチエンジヤア
ームの腕部材１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂの
上下移動が生起するのである。第３図は上記ブラ
ケツト４０と第２旋回軸４６とが下位位置に降り
ている状態を示している。ここで、第２シリンダ
装置６６は、基台３４に固定保持されたシリンダ
筐６８を有し、このシリンダ筐６８内に上述した
ピストン杆７０が受圧ピストン７０ａを有して
上、下に摺動変位可能に収納された構造となつて
いる。シリンダ筐６８は、蓋７２によつて閉塞さ
れており、ピストン杆７０の受圧ピストン７０ａ
の上面側と下面側とに圧力流体室を有し、流体孔
６８ａ，６８ｂを介して外部の圧力流体供給源に
連通されている。また、第２シリンダ装置６６の
上、下変位における下限と上限とはピストン杆７
０又はこれと一体に変位するスラスト軸受６０、
第２旋回軸４６の適宜部分の変位をリミツトスイ
ツチLM₃，LM₄で検知して検知信号を発生し得
る構成となつており、この検知信号を利用して第
２シリンダ装置６６の作動タイミングを制御する
ことができるのである。

更に、第２旋回軸４６の上端は既述したブラケ
ツト４０に一体構造部として形成されていること
は、前述の通りである。勿論、ブラケツト４０と
中空軸体形状の第２旋回軸４６とは別体加工後に
組立段階で適宜の結合手段、例えばねじボルト等
によつて結合した構造としてもよいことは言うま
でもない。そして、ブラケツト４０に既述したチ
エンジヤアームにおける２組の双腕機構の各腕部
材１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂの旋回支点を
形成する枢軸２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂが
植設されている。第３図では代表的に腕部材１２
ａ，１２ｂに関する枢軸２２ａ，２２ｂ及びその
枢着２２ａ，２２ｂを介して腕部材１２ａ，１２
ｂがブラケツト４０に枢動可能に結合されている
状態を示したものである。故に他の１組の双腕機
構の腕部材１４ａ，１４ｂに就いてもブラケツト
４０に枢軸２４ａ，２４ｂを介して同様に枢動可
能に結合されていると解すればよい。このように
チエンジヤアームの２組の双腕機構がブラケツト
４０に結合されている結果として、第２旋回軸４
６が上、下移動するとブラケツト４０を介してチ
エンジヤアームも同時に上、下動し、また、第２
旋回軸４６が、ピニオン６２、ラツク歯６５の係
合部を介して旋回作動されると、該チエンジヤア
ームの２組の双腕機構が一斉に第２旋回軸４６と
共に旋回動作するのである。

ここで、第５図を参照すると、同図は第２旋回
軸４６の旋回動作を発生させる第３シリンダ装置
３２のピストン軸６４に形成したラツク歯６５と
該第２旋回軸４６に取付けられたピニオン６２と
の噛合関係を示した水平断面図である。この第５
図から明らかなように第３シリンダ装置３２を作
動させてピストン軸６４を往復動させれば、ラツ
ク歯６５とピニオン６２との直動・回転変換作用
によつて第２旋回軸４６に所望の正、逆両方向の
旋回動作を発生させることができる。本発明では
第２旋回軸４６の旋回動作は、ブラケツト４０を
介して２組の腕部材１２ａ，１２ｂ及び１４ａ，
１４ｂを有したチエンジヤアームを180゜旋回させ
てパレツト変換を遂行するために利用されるか
ら、上述したピストン軸６４が所定量の伸張動作
又は収縮動作をしたとき、結果的に第２旋回軸４
６に180゜の旋回動作が生ずるようにラツク歯６５
とピニオン６２とからなる直動・回転変換機構の
諸元が予め設計選択される。なお、第５図に示す
ようにリミツトスイツチLM₅，LM₆を設けてシ
リンダ装置３２のピストン軸６４のストローク量
をドグ検出できるように形成しておけば、第２旋
回軸４６の旋回動作量を正確に制御することがで
きる。

上述した第３シリンダ装置３２による第２旋回
軸４６の旋回動作は、前述した第１シリンダ装置
３０による第１旋回軸４４の旋回動作や第２旋回
軸４６自体の上、下移動によつてチエンジヤアー
ムがパレツトＡやパレツトＢを把持して工作機械
やパレツト台から持ち上げた時点に起動すればよ
く、これは第１のシリンダ装置３０と独立に第３
のシリンダ装置３２を作動させ得るから、第１の
シリンダ装置３０の作動に対し適正なタイミング
の下に第２のシリンダ装置６６と第３のシリンダ
装置３２を順次に作動させる信号を送るように構
成すればよい。また、逆に第３のシリンダ装置３
２の作動完了後の適正タイミングに再び第１のシ
リンダ装置３０と第２のシリンダ装置６６とを作
動させる信号を送出すれば、３つのシリンダ装置
３０，６６，３２間で一定の連動動作を遂行させ
得ることは言うまでもない。

以上の構成からなる本発明のパレツトチエンジ
ヤ１０の作用を以下に簡単に説明する。

先ず、工作機械が加工作業を遂行している過程
ではチエンジヤアームの腕部材１２ａ，１２ｂは
パレツトＡから又腕部材１４ａ，１４ｂはパレツ
トＢから非係合位置へ後退している。この間に段
取り作業としてパレツトＢに次の加圧ワークをセ
ツトすることができる。次に加工作業の終了等に
よつてパレツト交換をするときには、チエンジヤ
アームの双腕機構１２ａ，１２ｂはパレツトＡに
１４ａ，１４ｂはパレツトＢに係合される。この
ときパレツトＢには既にワークのセツテイングは
終了している。この係合動作は、勿論、第１のシ
リンダ装置３０の作動で開始され、係合完了後に
は第２のシリンダ装置６６の作動で第２旋回軸４
６の上向き移動でパレツトＡ，Ｂをそれぞれ工作
機械やパレツト台から持ち上げる。こうしてパレ
ツトＡ，Ｂの持ち上げが完了してから第３のシリ
ンダ装置３２を作動させれば、第２旋回軸４６の
旋回動作によつてチエンジヤアームの180゜旋回が
行なわれ、パレツトＡとパレツトＢとは互いの位
置を入れ替える。こうしてパレツトＡ，Ｂの180゜
旋回（転送動作）が終了してから、再び第１のシ
リンダ装置３０を逆向き作動させれば、今度はパ
レツトＡがパレツト台に又はパレツトＢが工作機
械のパレツト載台に載置される。こうしてパレツ
ト交換が終了した時点で更に第１のシリンダ装置
３０が作動してチエンジヤアームの２組の双腕機
構をそれぞれ非係合位置に後退させれば、１サイ
クルのパレツト交換作用が終了するのである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、３つの流体作動シリンダ装置を順次に連動作
動させることにより、工作機械と別設のパレツト
台との間でパレツト交換を遂行できるパレツトチ
エンジヤが比較的簡単な構造と作動機構とによつ
て得られ、しかも工作機械の側面の一部に取り付
ける基台内にシリンダ装置や作動機構、チエンジ
ヤアーム等を組み込んだ工作機械と独立の装置と
して形成したから、工作機械の構造に設計変更、
構造改変を行うことなく取り付けることができ、
故に既存の工作機械にも必要に応じて簡単に取付
ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による工作機械のパレツトチエ
ンジヤの実施例におけるチエンジヤアーム部分を
明示した平面図、第２図は第１図のパレツトチエ
ンジヤを矢視―から見た正面図、第３図は第
２図の―線で断面した要部構造を示した断面
図、第４図は第３図の―線で断面した直動・
回転変換機構の構造を明示した断面図、第５図は
第３図の―線で断面した断面図。 １０……パレツトチエンジヤ、１２ａ，１２
ｂ，１４ａ，１４ｂ……腕部材、１６……クラン
クアーム、１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂ……
リンク部材、３０……第１シリンダ装置、３２…
…第３シリンダ装置、３４……基台、４０……ブ
ラケツト、４４……第１旋回軸、４６……第２旋
回軸、４８……直動・回転変換機構、６６……第
２シリンダ装置、Ａ，Ｂ……パレツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工作機械とパレツト台との間でパレツトを自
   動交換するパレツトチエンジヤにおいて、基台
   と、パレツトに係合してこれを転送するためのチ
   エンジヤアームと、前記基台内に設けられて前記
   チエンジヤアームにリンク機構を介して結合さ
   れ、該チエンジヤアームをパレツトとの係合位置
   と解離位置との間で作動させる第１旋回軸と、前
   記第１旋回軸の旋回運動を発生するための第１の
   シリンダ装置と、前記チエンジヤアームを連結手
   段を介して保持すると共に前記基台に対して軸方
   向の移動と旋回運動が自在に設けられた第２旋回
   軸と、前記第２旋回軸の軸方向移動を発生するた
   めの第２のシリンダ装置と、前記第２旋回軸を旋
   回させて前記チエンジヤアームを転送動作させる
   第３のシリンダ装置とを具備して構成されたこと
   を特徴とする工作機械のパレツトチエンジヤ。 ２ 前記チエンジヤアームはパレツト下面に係合
   して該パレツトを水平に保持し得る１組の双腕機
   構を２組具備して成り、前記第１旋回軸の旋回運
   動に応動して前記１組の双腕機構が工作機械側の
   パレツトに係合するとき、他の１組の双腕機構が
   パレツト台側のパレツトに係合するように構成さ
   れた特許請求の範囲第１項に記載の工作機械のパ
   レツトチエンジヤ。 ３ 前記第１旋回軸と前記第１シリンダ装置との
   間には一端が該第１旋回軸に楔着され、他端が該
   第１シリンダ装置に枢着されたクランクレバーか
   ら成る直動、回転変換機構が具備された特許請求
   の範囲第１項に記載の工作機械のパレツトチエン
   ジヤ。 ４ 前記第２旋回軸と前記第２シリンダ装置との
   間にはラツクとピニオンとの噛合による直動、回
   転変換機構が具備された特許請求の範囲第３項に
   記載の工作機械のパレツトチエンジヤ。