JPH07276171A - 工作機械のパレット自動交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】テーブルの移動を利用してパレットをテーブル
の左右から高速で搬出入する。 【構成】テーブル５駆動してパレット搬出開始位置まで
移動させる。この位置に来るとピニオン７０を駆動して
ラック９０と噛み合わせる。この状態でテーブル５を更
に駆動すると、ピニオン７０はテーブル５の移動により
回転される。ピニオンの回転により、遊星歯車機構が回
転駆動され、それを構成するブラケット５６が揺動され
る。ブラケット５６の揺動により、遊星歯車に固定され
たアーム６３とが直線状になる。このためアーム６３の
一端のカムフォロア６５がパレットをパレット台に搬出
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械のパレット自
動交換装置に関する。更に詳しくは、パレットの交換時
間を迅速、かつテーブルの左右どちらからでもパレット
の交換ができる工作機械のパレット自動交換装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工作物をパレットに搭載し、このパレッ
トをテーブルに固定して機械加工するタイプの工作機械
にはマシニングセンタ等がある。マシニングセンタはテ
ーブルにクランプされたパレットに工作物が搭載され
る。この工作物の加工が完了すると、パレットはテーブ
ルからパレット自動交換装置（ＡＰＣ）で工作機械の横
に配置されたパレット台に搬出され、この後未加工の工
作物を搭載した新しいパレットが搬入される。

【０００３】パレット自動交換装置（ＡＰＣ）のパレッ
トを移動させるための駆動方法には、専用の駆動手段を
配置することなくテーブル自体の移動、又はテーブルを
移動させる駆動装置の動きを利用してパレットをテーブ
ルに対して相対移動させてパレット台に搬出入するタイ
プのパレット自動交換装置が知られている（特開昭６３
−２０７５３５号）。

【０００４】しかしながら、このタイプは機構上の制約
からパレットをテーブルの移動方向の両方向には移動さ
せることが出来ず、テーブルの移動方向の一側のみから
しか搬出入出来ない。他方、テーブル上のパレットを油
圧、空気圧シリンダ、サーボモータで駆動するものも知
られているが、動作開始点と終点では加減速が大とな
り、滑らかな動きにはならないので、その慣性上の制約
からパレットを高速移動させる設計は難しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、以上のよ
うな技術背景で発明されたものであり、次の目的を達成
する。

【０００６】この発明の目的は、パレットの駆動手段を
設けることなく、かつ工作機械のテーブルの移動方向の
両方向にパレットを搬出入できる工作機械のパレット自
動交換装置を提供することにある。

【０００７】この発明の更に他の目的は、パレットの駆
動手段を設けることなく、かつ工作機械のテーブルから
パレットを搬出入するとき滑らかで、かつ高速で駆動で
きる工作機械のパレット自動交換装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するために、次のような手段を採る。

【０００９】すなわちこの発明は、ベッド上で少なくと
も１方向に移動可能な工作機械のテーブルと、前記テー
ブルを駆動するためのテーブル駆動手段と、前記テーブ
ル上に搭載されるパレットと、前記テーブルに設けられ
た遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構に一端が固定され
たアームと、前記アームの他端に設けられ前記パレット
に係合されるカムフォロワと、前記テーブルの直線移動
を前記遊星歯車機構の回転運動に変換するための揺動駆
動機構とからなる工作機械のパレット自動交換装置であ
る。

【００１０】前記遊星歯車機構が、前記テーブルに固定
された固定歯車と、前記固定歯車の軸線を中心として揺
動されるブラケットと、前記固定歯車に噛み合って、か
つ前記ブラケットに回転自在に配置された遊星歯車とか
らなることを特徴とする工作機械のパレット自動交換装
置である。

【００１１】前記揺動駆動機構が、前記ブラケットに一
体に設けられ前記ブラケットを揺動させるための歯車
と、前記歯車に常時噛み合って、かつ流体圧シリンダ機
構により後記ラックに係脱するために移動されるピニオ
ンと、前記ベッドに配置され、前記ピニオンの移動によ
り選択的にピニオンと噛み合うラックとからなることを
特徴とする工作機械のパレット自動交換装置である。

【００１２】

【作用】テーブルを移動してパレット搬出開始位置まで
移動させる。この位置に来るとピニオンを駆動してラッ
クと噛み合わせる。この状態でテーブルを更に駆動する
と、ピニオンはテーブルの移動により回転される。ピニ
オンの回転により、遊星歯車機構が回転駆動され、それ
を構成するブラケットが揺動される。ブラケットの揺動
により、遊星歯車に固定されたアーム一端のカムフォロ
アがテーブルの移動方向とほぼ平行な直線上を移動す
る。このためアームの一端のカムフォロアがパレットを
パレット台に搬出させる。

【００１３】

【実施例】この発明の実施例を図面を参照しながら以下
に説明する。図１は工作機械のパレット自動交換装置を
マシニングセンタに適用したものであり、その正面図で
ある。図２は図１の平面図である。マシニングセンタ１
は、コラム移動型と呼ばれているタイプで、かつ縦の主
軸を有するものである。ベッド２上には縦コラム３が搭
載されており、この縦コラム３はベッド２上に形成され
た案内面上を前後（Ｙ軸移動）にＹ軸サーボモータで駆
動される。

【００１４】この縦コラム３の前面には上下（Ｚ軸移
動）方向に案内面が形成され、この案内面には主軸頭４
が上下動自在に搭載されている。主軸頭４の内部には工
具を回転させる主軸が回転自在に支持されている。主軸
の最下端のテーパ状の工具挿入穴には工具が保持されて
取付けられている。ベッド２の前方の上面には、左右
（Ｘ軸移動）方向にテーブル５が移動自在に設けられて
いる。

【００１５】図３は、テーブル５の下部部分のベット２
の平面図である。テーブル５の移動を支持する３個のリ
ニアベアリング６が２列に平行にしてベッド２上に配置
固定されている。リニアベアリング６の２列の中心には
Ｘ軸送りねじ７が配置され、この両端はベット２上に固
定された軸受８，９により回転自在に支持されている。
Ｘ軸送りねじ７の一端はＸ軸サーボモータ１０の出力軸
に連結されており、回転駆動することができる。

【００１６】Ｘ軸送りねじ７にはボールナット１１がね
じ込んである。図４に示すように、ブラケット１７を介
してテーブル５の下面１２に固定されている。更にテー
ブル５の下面１４の２列にはレール１３が固定されてお
り、このレール１３はベッド２のリニアベアリング６に
移動自在に案内されている。結局、テーブル５は、リニ
アベアリング６にベッド２上に移動自在に案内されてい
ることになる。

【００１７】マシニングセンタ１の側面の隣にはパレッ
ト台１５が配置されている（図１，２参照）。パレット
台１５上にはレール１６が配置されており、このレール
１６によりテーブル５上のパレット２１を受け取る。パ
レット台１５にはレール１６と平行して他の一組のレー
ルが配置され、このレール上にもパレット２１を搭載で
きる。

【００１８】レール１６及び他のレール共に、テーブル
５のリニアベアリング６の位置と対向する位置に移動
（レール１６と他のレールとのＹ方向の距離分だけＹ方
向にシフトする）できるように駆動手段を備えている。
テーブル５上のパレット２１を交換するには、先ず空の
レール１６で加工済み工作物を搭載したパレット２１を
受け取り、この位置をシフト（図２でＹ方向下側）させ
て他の位置のパレット２１をテーブル５と対向する位置
まで移動させてこのパレット２１をテーブル５に搬入し
て行う。

【００１９】パレットクランプ機構２３ 図５はテーブル及びパレットの断面図であり、図６はテ
ーブル及びパレットのパレットクランプ機構部分の断面
図である。パレットクランプ機構２３は、パレット２１
をテーブル５にクランプ及び位置決めするための機構で
ある。テーブル５の上面には、パレット２１のＸ方向の
長さより若干短い２本のＴ字状のレール２０がＸ軸に平
行に配置されている。レール２０はパレット２１の下面
に形成されたＴ字案内溝２２に挿入されている。２本の
レール２０の４か所（１本のレール２０について２か
所）にはテーブル５にパレット２１をクランプするため
のパレットクランプ機構２３が配置されている。図６は
パレットクランプ機構２３部分の断面図である。

【００２０】テーブル５の上面には円筒状のクランプシ
リンダ２４が４か所に挿入され、そのフランジ２５の部
分がボルト２６でテーブル５に固定されている。フラン
ジ２５の上面には、２か所に空気噴出口２７が形成され
ている。空気噴出口２７はテーブル５に形成した空気路
２８及び管継手２９を介して外部から圧縮空気が供給さ
れている。クランプシリンダ２４の内部にはシリンダ筒
３０が形成され、このシリンダ筒３０にピストン３１が
挿入されている。

【００２１】ピントン３１とクランプシリンダ２４との
間には皿バネ３２が介在されており、ピストン３１を常
時クランプシリンダ２４から離す方向（下方向）にして
いる。ピストン３１の中心にはボルト３３が挿入され、
ボルト３３の先端はレール２０にねじ込まれている。ピ
ストン３１と一体の中心の筒部分３５の上端はレール２
０の下端に接しており、結局レール２０とピストン３１
とは一体である。皿バネ３２が常時レール２０とピスト
ン３１とを下方に付勢しているので、レール２０の段部
３６はパレット２１の案内溝の段部３７を押圧し、パレ
ット２１の下面をフランジ２５の上面に押圧しているこ
とになる。

【００２２】以上の説明から理解されるように、パレッ
ト２１は常にテーブル５にクランプされていることにな
る。同様のパレットクランプ機構２３が合計４か所に配
置されていて、同時に作動される。このクランプを解除
するには、シリンダ筒３０内に油路３５から油圧を導入
してピストン３１を上昇させてレール２０とパレット２
１の案内溝２２との係合を解除し、レール２０の上面で
パレット２１を数ミリ上昇させる。この解除後、パレッ
ト２１はテーブル５の外部に搬出される。

【００２３】図７は、パレットクランプ機構２３の配置
を示すテーブルの平面図である。テーブル５上には更に
パレット２１をテーブル５上に位置決めするためのピン
４０が２か所に配置されている。ピン４０はシリンダに
より出没され、パレット２１がテーブル５の所定位置に
位置決めされるとピン４０が出て位置決めされる。ま
た、パレットクランプ機構２３のＸ軸方向の中間位置に
は、テーブル５上の２か所に位置決めパッド３４が固定
されている。位置決めパッド３４は、フランジ２５の上
面と同一高さになっており（図５参照）、結局パレット
２１は６か所に上下方向の高さ位置が決まる。パレット
２１の上面には工作物を取付けるための複数のボルト穴
４１が格子状に形成されている。パレット２１の左端下
面にはアーム係合溝４２が形成されている（図４参
照）。

【００２４】搬出入アーム５０ 図８は搬出アームのピニオン部分の断面図である。図９
は搬出入アーム５０の平面図であり、図１０は図９の搬
出アーム及びピニオン駆動部の断面図である。図５に示
すようにテーブル５の前面に固定平歯車５１がその中心
軸を垂直にしてボルト５２でテーブル５に固定されてい
る。すなわち、固定平歯車５１はテーブル５と一体のも
のであり、テーブル５と一体に移動する。固定平歯車５
１の中心には平歯車５３の軸５４が２個の円錐コロ軸受
５５により回転自在に支持されている。

【００２５】平歯車５３の軸５４の一端、すなわち上端
にはブラケット５６がボルト５７で固定されている。ブ
ラケット５６は遊星歯車機構の腕を構成するものであ
り、軸５４を中心に揺動される。ブラケット５６には、
固定平歯車５１と噛み合う平歯車５８が回転自在に軸受
５９で支持されている。更に、ブラケット５６には、平
歯車５８と噛み合う平歯車６０が軸受６１で回転自在に
支持されている。

【００２６】平歯車６０の軸６２の一端、すなわち上端
にはアーム６３の一端がボルト６４で固定されている。
アーム６３の他端には円筒状のカムフォロア６５が設け
られている。カムフォロワ６５はパレット２１左端のア
ーム係合溝４２に常時挿入されている。一方、軸５４と
一体の平歯車５３には、ピニオン７０が噛み合ってい
る。平歯車５３とピニオン７０は常時噛み合っている。

【００２７】ピニオン７０はニードル軸受７１を介して
シリンダ筒７２に回転自在に支持されている。シリンダ
筒７２は、この下端のブラケット７３と一体である。ブ
ラケット７３はテーブル５と一体に設けられている。シ
リンダ筒７２内にはピストン７４が挿入されている。ピ
ストン７４は，シリンダ筒７２内を上下動される。ピス
トン７４内には、更に直径が異なる２段シャフト７５が
挿入されており、この大径部７６の上端は固定、すなわ
ちテーブル５に固定されている。

【００２８】２段シャフト７５の小径部７７の下端は同
様に固定、すなわちテーブル５に固定されている。図１
１に詳細に示すようにシリンダ筒７２には油路８０を通
じて油圧を供給でき、ピストン７４を駆動、すなわち上
方に駆動する。ピストン７４と２段シャフト７５の大径
７６との間のシリンダ室７９に、２段シャフト７５内に
通じる油路７８を通じて油圧が供給されピニオン７０を
下方に移動させる。ピニオン７０の上下の位置は、上位
置検出センサー８１及び下位置検出センサー８２により
検出される。ピニオン７０が下方に移動するとテーブル
５に固定されたラック９０またはラック９１に噛み合う
ことになる（図３、図８参照）。

【００２９】作 動 以下、本発明の前記実施例の作動を説明する。Ｘ軸サー
ボモータ１０を駆動して搬出開始位置ａまでテーブル５
を移動させる。この位置に来ると油路７８から油圧を導
入してシリンダ室７９に油圧を導入し、ピニオン７０を
下方に駆動してピニオン７０とラック９０とが噛み合
う。このピニオン７０をシフトさせる位置が図３に示す
固定歯車５１のａ位置である（図３参照）。この状態で
Ｘ軸サーボモータ１０を駆動してテーブル５をｂの位置
まで移動させると、ピニオン７０はテーブル５の移動に
より回転される。

【００３０】ピニオン７０の回転により、平歯車５３が
回転駆動され、軸５４とブラケット５６が揺動される。
軸５４を中心としたブラケット５６の揺動により、固定
歯車５１に噛み合っている平歯車５８、平歯車６０が回
転される。平歯車６０にはアーム６３の一端が固定され
ているので、その先端のカムフォロア６５がパレット２
１をパレット台１５のレール１６に搬出する。すなわ
ち、図７で平歯車５３と平歯車６０の中心間距離を
Ｌ₁ 、平歯車６０とカムフォロア６５の中心間距離をＬ
₂ とすると、実施例ではＬ₂ の方がＬ₁ より少し長く設
定されているので、カムフォロア６５は左端の実線位置
から右端の２点鎖線位置まで大径の弧を描いて移動（Ｘ
軸軸線にほぼ平行）する。テーブル５は、Ｘ軸のストー
ク中心から図３のｌ（エル）₁ だけ移動しているので、
結局カムフォロア６５は図７の（ｌ（エル）₁ ＋ｌ（エ
ル）₂ ）だけ移動し、パレット２１をテーブル５上から
右側に提出する。Ｌ₁ ＝Ｌ₂ にすれば、カムフォロア６
５はＸ軸軸線に平行な直線上を移動させることが出来
る。

【００３１】パレット台１５はパレット２１をシフトさ
せて、新しいパレット２１をテーブル５と対向する一直
線状に並ばせる。このシフトのときカムフォロア６５は
搬出したパレット２１のアーム係合溝４２から外れ新し
いパレット２１のアーム係合溝４２に係合する。再びＸ
軸サーボモータ１０を駆動してテーブル５を逆方向に移
動させて、パレット台１５のパレット２１をテーブル５
側に移動させる。

【００３２】［その他の実施例］前記実施例では、パレ
ット２１を排出するのは一方方向（Ｘ軸右方向）のみで
あったが１台の搬出入アーム５０でテーブルを挾んで逆
方向（Ｘ軸左方向）にも搬出入できる。この場合パレッ
ト台１５をベッド２の左側にも配置し、ラック９０でな
く、他のラック９１を用いパレット２１の右側のアーム
係合溝４２（図４の２点鎖線）と係合させ、図３のａ´
からｂ´の間のテーブル移動を使用する。また、左右両
方向への搬出入のためカムフォロア６５とパレット２１
のアーム係合溝４２との係合、離脱をするために、カム
フォロア６５又はブラケット５６又はアーム６３を油圧
機構、ソレノイドで上下移動させて行っても良いし、パ
レット台１５のシフト動作を中間位置で停止させても良
い。

【００３３】前記実施例では、ピニオン７０及びラック
８１でブラケット５６を揺動させた。しかしながら、特
開昭６３−２０７５３５号に開示された９４Ｉスプロケ
ット、係合部材が付いたチェーンで構成したもの、ボー
ルスクリューの回転を利用した直線運動を揺動運動に変
換する変換機構でも良い。

【００３４】

【発明の効果】以上詳記したように、この発明の工作機
械のパレット自動交換装置は、テーブルの軸移動を利用
して滑らかな速度で、しかも高速でパレット交換が可能
になった。またテーブルの軸移動のどちらか一方、ある
いは両方に選択的にパレットを搬出入できる。

【００３５】すなわち、客先の要望に応じて、パレット
台の右側配置、左側配置、左右両側配置が同一構造で可
能となるため、柔軟性の大きいパレット自動交換装置を
提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、工作機械のパレット自動交換装置をマ
シニングセンタに適用した正面図である。

【図２】図２は、図１の平面図である。

【図３】図３は、テーブル下面のベッドの平面図であ
る。

【図４】図４は、図３のIV−IV線の切断断面図である。

【図５】図５は、テーブルの中心線で切断したときのテ
ーブル及びパレットの断面図である。

【図６】図６は、パレットクランプ機構部分の断面図で
ある。

【図７】図７は、パレットクランプ機構の配置を示すテ
ーブルの平面図である。

【図８】図８は、搬出入アームのピニオン部分の断面図
である。

【図９】図９は、図８の平面図である。

【図１０】図１０は、搬出アーム及びピニオン駆動部の
断面図である。

【図１１】図１１は、ピニオンシフト機構の拡大図であ
る。

【符号の説明】

１…マシニングセンタ ２…ベッド ３…縦コラム ４…主軸頭 ５…テーブル ６…リニアベアリング ２０…レール ２３…パレットクランプ機構 ５０…搬出入アーム ５１…固定平歯車 ５６…ブラケット ６３…アーム ６５…カムフォロワ ７０…ピニオン ７４…ピストン ９０，９１…ラック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベッド上で少なくとも１方向に移動可能な
   工作機械のテーブルと、 前記テーブルを駆動するためのテーブル駆動手段と、 前記テーブル上に搭載されるパレットと、 前記テーブルに設けられた遊星歯車機構と、 前記遊星歯車機構に一端が固定されたアームと、 前記アームの他端に設けられ前記パレットに係合される
   カムフォロワと、 前記テーブルの直線移動を前記遊星歯車機構の回転運動
   に変換するための揺動駆動機構とからなる工作機械のパ
   レット自動交換装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記遊星歯車機構が、 前記テーブルに固定された固定歯車と、 前記固定歯車の軸線を中心として揺動されるブラケット
   と、 前記固定歯車に噛み合って、かつ前記ブラケットに回転
   自在に配置された遊星歯車とからなることを特徴とする
   工作機械のパレット自動交換装置。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記揺動駆動機構が、 前記ブラケットに一体に設けられ前記ブラケットを揺動
   させるための歯車と、 前記歯車に常時噛み合って、かつ流体圧シリンダ機構に
   より後記ラックに係脱するために移動されるピニオン
   と、 前記ベッドに配置され、前記ピニオンの移動により選択
   的にピニオンと噛み合うラックとからなることを特徴と
   する工作機械のパレット自動交換装置。