JPH0825166A - パレット交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工の終了したワークと、次に、加工するワ
ークとそれぞれ載せたパレットを旋回運動によりパレッ
トローダを用いずに交換するとともに、パレットの位置
位置決めとクランプを一挙にできるようにし、少ない交
換動作で効率良くパレット交換を行なう。 【構成】 少なくとも１のパレット１０ａがパレット台
２１上にあるときに他のパレット１０ｂは待機位置にあ
るように複数のパレットを支持する旋回台３２と、旋回
台３２を上下動可能に支持するクランプ用アクチュエー
タ５８と、旋回台３２を旋回させる旋回駆動部とを備え
た旋回装置と、旋回台の下降動作と協働してパレット１
０ａをパレット台２１上に位置決めする位置決め手段２
２ａ、２２ｂとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタなど
の工作機械において、加工の終了したワークと次に加工
するワークをパレットごと自動交換するパレット交換装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタでは、段取り作業を効
率良く行って、工作機械の稼働率を向上させるために、
パレット台に供給するワークをパレットごと自動交換す
るパレット交換装置が用いられている。この種のパレッ
ト交換装置としては、種々の形式の装置があるが、代表
的なものとしては、パラレルシャトル形とロータリシャ
トル形の交換装置が知られている。

【０００３】このうち、パラレルシャトル形のパレット
交換装置は、工作機械のテーブル前方に並列して待機す
るパレットを直線的に移送するローディング装置と、パ
レットをパレット台に対して搬出入するパレットローダ
と、パレット台上に引き込んだパレットを位置決めて固
定するクランプ装置とを備えるものである。一方、ロー
タリシャトル形のパレット交換装置は、複数のパレット
を旋回動作により位置を変える旋回装置と、パレットを
パレット台に対して搬出入するパレットローダと、パレ
ットをパレット台上に固定するクランプ装置とから構成
される。

【０００４】図４は、横中ぐりフライス盤における従来
のパラレルシャトル形パレット交換装置のローディング
装置を示す。図４において、符合２はベッドを示し、こ
のベッド２には、コラム３がＸ方向に移動自在に設置さ
れており、このコラム３は、Ｘ軸移動用モータ７の駆動
によりベッド２の上を走行するようになっている。サド
ル４は、コラム３に昇降自在に取り付けられ、Ｙ軸移動
用モータ９の駆動によって上下のＹ方向に移動する。こ
のサドル４には、主軸６を保持する主軸頭５がＺ方向に
移動可能に支持されている。従って、主軸６に装着され
た工具は、Ｚ軸移動モータ８の駆動によりＺ方向に移動
し加工物に接近するようになっている。

【０００５】ベッド２の前方側には、パレット台８が配
置されており、加工するワークを載せたパレット１０ａ
は、このパレット台８の上で、図示しないクランプ装置
によって固定される。ローディング装置１２は、ベッド
２の手前側に配設され、Ｘ方向に平行な搬送軌道１３に
沿って複数のパレット１０ａ、１０ｂを移送する。パレ
ットローダ１４は、案内１５に沿って加工の終了したワ
ークを載せたパレット１０ａを引き込み、次に加工する
ワークのパレット１０ｂをパレット台８に押出す動作を
するようになっている。

【０００６】次に、図５は、横中ぐりフライス盤におけ
るロータリシャトル形のパレット交換装置の旋回装置を
示す。なお、図５の横中ぐりフライス盤は図４と同一に
構成されるもので同一の要素には同一の符合を付してあ
る。旋回テーブル１７は、２つのパレット１０ａ、１０
ｂを載せて旋回し、待機位置とパレット台８の手前位置
との間でパレットの移送をするもので、加工の終了した
パレット１０ａを図示されないパレットローダにより引
き込むと、１８０度回転するようになっている。従っ
て、次に加工するワークを載せたパレット１０ｂはパレ
ット台８の手前位置に入れ替わるので、図示しないパレ
ットローダが作動すると、パレット１０ｂはパレット台
８上に押出される。その後、パレット１０ｂは、クラン
プ装置の作動により位置決め固定される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
パレット交換装置では、パレットの移送、パレット台上
への押出し、位置決め、クランプ等、パレットの交換に
必要な一連の動作が多く、しかも、ローディング装置、
パレットローダ、クランプ装置などの各装置の動作の連
係を図らねばならないため、パレットの交換に相応の時
間がかかっている。また、それぞれ旋回装置、ローディ
ング装置、パレットローダなどの独立した装置をパレッ
ト台付近に配置するために、それらの装置の占有する設
置スペースを広く必要とする問題点があった。そこで、
本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消
し、加工の終了したワークと、次に、加工するワークを
それぞれ載せたパレットを旋回動作によりパレットロー
ダを用いずに一挙に交換するとともに、パレットの位置
位置決めとクランプをもできるようにし、少ない交換動
作で効率良くパレット交換を行なえるパレット交換装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、工作機械のパレット台とパレットの待
機位置との間で加工の終了したワークと、次に加工する
ワークとをパレットごと交換するパレット交換装置にお
いて、少なくとも１つのパレットがパレット台上にある
ときに他のパレットは待機位置にあるように複数のパレ
ットを支持する旋回台と、前記旋回台を上下動可能に支
持する用アクチュエータと、前記旋回台を旋回させる旋
回駆動部とを備えた旋回装置と、前記旋回台の下降動作
と協働して前記パレットをパレット台上に位置決めする
位置決め手段とを具備したことを特徴とするものであ
る。

【０００９】前記パレット交換装置においては、旋回装
置の旋回軸を弾性部材を介して前記旋回台および旋回軸
の重量を支えるとともに、水平方向の変位を許容するよ
うに支持するように構成することが望ましい。

【００１０】また、待機位置側のパレットを旋回自在な
待機台上に載置し、この待機台は旋回ロック手段を備え
るように構成することができる。

【００１１】さらに、前記位置決め手段には、パレット
の底面とパレット台の上面にそれぞれ配設した一組のカ
ービックカップリングを用いることができる。

【００１２】さらに、前記旋回台は、切屑、切削油剤の
侵入防止構造を設けることが好ましい。

【００１３】

【作用】パレットを交換するときには、旋回駆動機構部
の駆動作用のもとにパレットを支持する旋回台が旋回す
ると、パレット台上にあったパレットは、待機位置に、
それまで待機位置にあったパレットはパレット台上に同
時に入れ替わる。そして、クランプ用アクチュエータが
作動して旋回台が下降すると、パレットはパレット台に
対して位置決め手段を介して位置決めされるとともに、
パレットは押し付けられるようにしてパレット台上にク
ランプされるので、少ないパレット交換動作でワークを
パレットごと交換してパレット台に供給できる。また、
パレットローダを用いることなく、パレットを交換でき
るので、テーブル回りの省スペース化を達成できる。

【００１４】また、請求項２に記載の発明によれば、旋
回台の旋回半径の製作誤差が吸収されるので、パレット
交換精度を安定させる。また、請求項３に記載の発明に
よれば、ワークの段取りを待機台上で手動旋回しながら
効率良く行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明によるパレット交換装置の一実
施例について添付の図面を参照して説明する。図１は、
本発明を横中ぐりフライス盤に適用した実施例を示す。
図２は、実施例のパレット交換装置の断面構造を示し、
図３はパレット交換装置の平面構成を示す。図におい
て、符合２はベッドを示し、このベッド２には、コラム
３がＸ方向に移動自在に設置されており、このコラム３
は、Ｘ軸移動用モータ７の駆動によりベッド２の上を走
行するようになっている。サドル４は、コラム３に昇降
自在に支持され、Ｙ軸移動用モータ９の駆動によって上
下のＹ方向に移動する。このサドル４には、主軸６を保
持する主軸頭５がＺ方向に移動可能に支持されている。
従って、主軸６に装着された工具６ａは、Ｚ軸移動モー
タ８の駆動によりＺ方向に移動し加工物に接近するよう
になっている。

【００１６】ベッド２の前方側にはテーブルベース２０
が据付けられ、パレット台２１は、このテーブルベース
２０によって支持されている。加工位置にあるパレット
１０ａは、位置決め手段を用いてパレット台２１上に載
置されている。この実施例では、図２において、位置決
め手段として、パレット台２１上にカービックカップリ
ング２２ａが固定されており、パレット１０ａの下面に
は、カービックカップリング２２ａと対をなすカービッ
クカップリング２２ｂが取り付けられている。

【００１７】パレット台２１上において、パレット１０
ａは、センタ軸２３によって回転可能に支持されてい
る。このセンタ軸２３の軸端には矩形形状の連結部２３
ａが形成され、この連結部２３ａを介してセンタ軸２３
の回転がパレット１０ａに伝達される構造になってい
る。テーブルベース２０の内部にはテーブル割り出し機
構が設けられ、このテーブル割出し機構として、センタ
軸２３に同心的に取り付けたはすば歯車２４にウォーム
２５を噛み合わせ、このウォーム２５をＮＣ指令に従っ
て回転するサーボモータ２６に連結し、パレット１０ａ
を所望の角度に割り出せるようになっている。また、テ
ーブルベース２０の内部には、パレット台２１上のパレ
ット１０ａを昇降させるパレット昇降油圧シリンダ６０
が組み込まれており、このテーブル昇降油圧シリンダ６
０は、シリンダ２７とピストン２８、ヘッドカバー２９
とからなるものである。この場合、センタ軸２３は、そ
の下端部でベアリング３４を介して回転自在に支承され
るともに、パレット昇降油圧シリンダ６０のピストン２
８と連結されるようになっているので、前記テーブル割
り出し機構によるセンタ軸２３の回転と、パレット昇降
油圧シリンダ６０の作動時の昇降動作とが共に可能とな
るように構成されている。

【００１８】一方、ベッド２に連設してパレット交換装
置のハウジング３０がブラケット３１を介して設けら
れ、このハウジング３０の内部には、待機位置にあるパ
レット１０ｂと、パレット台２１上のパレット１０ａと
を交換するための旋回装置が収容されるとともに、待機
位置のパレット１０ｂを回転自在に支持する待機台５３
とが設けられている。

【００１９】旋回装置は、前記パレット台２１上の加工
位置と、パレットの待機位置とにそれぞれパレット１０
ａ、１０ｂを支持し旋回自在な旋回台３２と、この旋回
台３２を１８０度旋回させる旋回駆動部を備えるもので
ある。旋回台３２は、旋回軸３８によって支持されるも
ので、この旋回軸３８の全体は後述するクランプ用油圧
シリンダ５８のロッド４５とベアリング３５を介して回
転自在にかつ上下に移動可能に連結されている。また、
旋回台３２は、段差を利用して一組のパレット１０ａ、
１０ｂを担持できるようになっており、旋回台３２の長
さ方向両側には、パレット１０ａ、１０ｂの中段の胴部
１９が嵌合するようにその外径に対応した穴部３６が形
成されている。従って、旋回台３２は、パレット１０
ａ、１０ｂの上段の肩部１８が旋回台３２の上面に係止
するようにしてパレット１０ａ、１０ｂをそれぞれ担持
することができる。この旋回台３２とパレット１０ａ、
１０ｂの嵌合部分から切屑や切削油がテーブルベース２
０内部やハウジング３０内部に侵入しないようにするた
めに、パレット１０ａ、１０ｂの胴部１３の外周にはリ
ング状のシール３７が装着されている。なお、切り屑、
切削油の進入防止のためのカバーを取り付けた構造とす
ることもできる。

【００２０】このような旋回台３２を駆動する旋回駆動
部は、前記旋回軸３８に外嵌するピニオン４０と、この
ピニオン４０に噛み合うラック４２と、このラック４２
を進退動される旋回用油圧シリンダ４３とから構成され
ている。この場合、旋回用油圧シリンダ４３のフランジ
４４はハウジング３０の側面に固定され、そのロッド４
５にはボルトを介してラック４２が連結されている。

【００２１】また、旋回台３２を旋回軸３８とともに上
下にクランプとアンクランプ位置の間で移動させるため
のアクチュエータとして、ハウジング３０の底部に設置
されたクランプ用油圧シリンダ５８が用いられている。
このクランプ用油圧シリンダ５８のロッド４５には、旋
回軸３８の下端部がベアリング３５を介して接合されて
いる。シリンダ室への圧油は、プレッシャポートブロッ
ク型の３位置電磁方向切換弁５０を介して流れの方向が
制御される。油圧ポンプ５１から供給される圧油は、ソ
レノイド５０ａが励磁されると、エンド側のシリンダ室
に導入されてロッド４５が押し上がり、逆にソレノイド
５０ｂが励磁されると、ヘッド側のシリンダ室へ圧油が
供給されてロッド４５が後退してクランプするようにな
っている。また、旋回軸３８全体としては、その下端部
で、弾性部材として皿ばね５８を介して水平面上を前後
方向に移動が許容されるように支持されている。また皿
ばね５８は、旋回台３２および旋回軸３８の重量を支え
るだけの弾性力を有している。

【００２２】次に、待機位置にあるパレット１０ｂが載
置される待機台５３は、センタ軸５４と一体的に構成さ
れ、このセンタ軸５４はベアリング５５によって手動で
容易に回転できるように回転自在に支承されている。こ
の実施例では、パレット１０ｂは、カービックカップリ
ング２２ｂを介して待機台５３上に位置決めされる。ま
た、待機台５３には、パレット１０ｂを載置した場合
に、段取り中に手動によって旋回可能とし、逆に旋回し
ないように固定するためのハンドル５７が設けられてい
る。この実施例では、ハンドル５３を引くことで、旋回
のロックが解除されるようになっている。

【００２３】本実施例は、以上のように構成されるもの
であり、次に、その作用について説明する。加工するワ
ークを載せたパレット１０ａをパレット台２１上で所定
の角度位置に割り出しをする場合の動作について説明す
る。

【００２４】まず、旋回台３２によるパレット１０ａの
クランプ状態を解除するためにクランプ用油圧シリンダ
５８に供給する圧油を制御する電磁方向切換弁５０を中
立位置に切換えておく。この中立位置では、ヘッド側シ
リンダ室のクランプ圧油は、タンク側へ抜かれるので、
パレット１０ａをパレット台２１の上面に押し付けるク
ランプ力が解除されるとともに、このとき旋回台３２、
旋回軸３８の重量は、皿ばね５８の弾性力によって支持
されている。

【００２５】次いで、回転角度割り出しのためパレット
１０ａを回転可能な状態にするために、パレット昇降用
油圧シリンダ６０が作動しセンタ軸２３とともにパレッ
ト１０ａを押上げる。その結果、パレット台２１の上面
のカービックカップリング２２ａとパレット１０ａの底
面のカービックカップリング２２ｂの噛み合いが外れる
ので、パレット１０ａは、回転可能な状態になる。

【００２６】従って、ＮＣ指令に基づきサーボモータ２
６が回転すると、この回転はウォーム歯車２５とはすば
歯車２４によって減速されてセンタ軸２３に伝達され、
ＮＣ指令に従った所定の角度にパレット１０ａの回転位
置を割り出すことができる。

【００２７】次に、加工の終了したワークと次に加工す
るワークをパレットごと交換するときの動作について説
明する。前記のようにパレット１０ａ、１０ｂをアンク
ランプにした状態にしておき、旋回用油圧シリンダ４３
を作動させてピストンロッド４５に連結されているラッ
ク４２に推力を与えると、このラックの前進運動はピニ
オン４２を介して回転に変換されて、旋回台３２の旋回
軸３８が回転する。この旋回台３２の場合、図３に示す
ように、ロッド４５の先端の前進端位置を規制するスト
ッパ６２がハウジング３０には取り付けてあり、このス
トッパ６３にロッド先端６３が当接して、旋回台３２は
ちょうど１８０度の回転角度だけ旋回するようになって
いる。

【００２８】この旋回台３２の旋回動作によって、これ
まで待機位置にあったパレット１０ｂは、パレット台２
１の直上に、パレット１０ａは待機台５３の上に位置す
ることになるので、一挙にパレットを入れ替えてワーク
の交換をすることができる。

【００２９】以上のようにしてパレットを交換した後、
パレット１０ａをパレット台２１上に位置決め並びにク
ランプをする動作について説明する。電磁方向制御弁５
０のソレノイド５０ｂが励磁されると、圧油の経路は、
油圧ポンプ５１から吐出される圧油をクランプ用油圧シ
リンダ５８のヘッド側のシリンダ室に供給する流路に切
り換わる。従って、ロッド４５は後退して旋回軸３８と
ともに旋回台３２が下降するので、パレット台２１の直
上にあるパレット１０ａのカービックカップリング２２
ｂがパレット台２１上面のカービックカップリング２２
ａに噛み合う。さらに、クランプ用油圧シリンダ５８の
クランプ力によりパレット１０ａは押し付けられ、この
カービックカップリング２２ａ、２２ｂを介した噛み合
い状態のもとパレット１０ａはパレット台２１の上面に
精密に位置決めされるとともにクランプされる。

【００３０】このとき、パレット１０ａ、１０ｂのそれ
ぞれの旋回半径ａ、ｂについての微妙な寸法差が存在す
るとしても、その寸法差は、旋回台３２自体を皿ばね５
８を介して水平面上を前後方向に移動可能に支持する構
造とすることによって吸収されるので、旋回半径の寸法
差がパレットクランプ時のパレット位置決め精度に悪影
響を及ぼすのを防止することができる。

【００３１】なお、パレット交換後クランプしたパレッ
ト１０ａとは反対側の待機位置に入れ替わったパレット
１０ｂに対しては、旋回台３２はクランプ力を与えない
ようになっている。すなわち、待機台５３の両側には、
クランプ時の曲げモーメントを分散させるように受台６
４ａ、６４ｂが設けられており、旋回台３２はまずこの
受台６４ａ、６４ｂに着座するので、パレット１０ｂは
旋回台３２によってクランプされない状態で待機台５３
の上に載置される。このため、パレット１０ｂに載せた
ワークについて段取りをするときには、ハンドル５７を
引いて待機台５３のセンタ軸５４を回転自在な状態にす
ることによって、容易にワークの段取り作業を行うこと
ができる。

【００３２】

【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、旋回台の旋回動作により、待機位置のパレッ
トとパレット台上のパレットとが入れ替わり、段取りを
終わって待機位置にあったパレットがパレット台上に位
置決められ、旋回台の下降とともにパレットがパレット
台上にクランプされる。このため、従来のようにパレッ
トローダを必要とせず、交換動作を簡略化しパレットを
交換できるので、工作機械の加工能率の向上を図ること
ができ、また、テーブル回りの省スペース化を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパレット交換装置の一実施例を示
す斜視図。

【図２】同実施例によるパレット交換装置の断面図。

【図３】同実施例によるパレット交換装置の平面図。

【図４】従来技術によるパラレルシャトル形パレット交
換装置のローディング装置を示す斜視図。

【図５】従来技術によるロータリシャトル形パレット交
換装置の旋回装置を示す斜視図。

【符号の説明】

２ ベッド ３ コラム ４ サドル ５ 主軸頭 １０ａ、ｂ パレット ２０ テーブルベース ２１ パレット台 ２２ａ、ｂ カービックカップリング ２４ はすば歯車 ２５ ウォーム ２６ サーボモータ ３０ ハウジング ３２ 旋回台 ４０ ピニオン ４２ ラック ５３ 待機台 ５８ クランプ用油圧シリンダ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械のパレット台とパレットの待機位
   置との間で加工の終了したワークと、次に加工するワー
   クとをパレットごと交換するパレット交換装置におい
   て、 少なくとも１つのパレットがパレット台上にあるときに
   他のパレットは待機位置にあるように複数のパレットを
   支持する旋回台と、前記旋回台を上下動可能に支持する
   クランプ用アクチュエータと、前記旋回台を旋回させる
   旋回駆動部とを備えた旋回装置と、 前記旋回台の下降動作と協働して前記パレットをパレッ
   ト台上に位置決めする位置決め手段と、を具備したこと
   を特徴とするパレット交換装置。
2. 【請求項２】前記旋回装置の旋回軸を弾性部材を介して
   前記旋回台および旋回軸の重量を支えるとともに、水平
   方向の変位を許容するように支持したことを特徴とする
   請求項１に記載のパレット交換装置。
3. 【請求項３】待機位置側のパレットを旋回自在な待機台
   上に載置し、この待機台は旋回ロック手段を備えること
   を特徴とする請求項１または２に記載のパレット交換装
   置。
4. 【請求項４】前記位置決め手段は、パレットの底面とパ
   レット台の上面にそれぞれ配設した一組のカービックカ
   ップリングからなることを特徴とする請求項１乃至３に
   記載のパレット交換装置。
5. 【請求項５】前記旋回台は、切屑、切削油剤の侵入防止
   構造を具備したことを特徴とする請求項１乃至４に記載
   のパレット交換装置。