JPS63191542A - 交換搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、マシニングセンタ等の工作機械において、
ワーク搬送用のパレット、または工具等を交換搬送する
ために用いる交換搬送装置に関する。

従来技術 マシニングセンタ等の工作機械においては、未加工のワ
ークを、段取位置から、機械の加工位置に搬送し、また
、加工済みのワークを加工位置から段取位置に退避させ
るためにパレットが用いられ、前記両位置間において、
ワークを積載したパレットを搬送する装置は、パレット
チェンジャとして広く知られている所である。

かかるパレットチェンジャの一例として、それぞれ、未
加工のワークと加工済みのワークとを積載するための２
枚のパレットを、同時に、互いに逆方向に搬送すること
ができるように、２組のパレット支承機構を有するとと
もに、この２組のパレット支承機構を、同時に、交換的
に、各所定位置に駆動するための水平駆動機構を備えた
ものが知られている。

而して、パレット支承機構としては、同一水平面内を互
いに逆方向に回動する一対のアームを用い、当該アーム
が、互いに大きく離間する開位置と、両者が互いに接近
する閉位置とをとることによって、支承されるパレット
の着脱を行なわしめることができるものでおり、かかる
形式のパレット支承機構は、重量物であるパレットを下
方から支承し、また、それを、所定位置のパレットテー
ブル上に置くために、アームの開閉駆動機構のみならず
、アームの上下動駆動機構をも併せ有することが必要で
ある。

発明が解決しようとする問題点 かかる従来技術によるときは、パレットチェンジャは、
パレット支承機構の水平駆動機構と、アームの開閉駆動
機構と、アームの上下動駆動機構との３種の駆動機構を
備えることとなるので、全体装置が複雑であるばかりで
なく、これらの駆動機構は、それぞれ独立の駆動源によ
って駆動されており、パレット交換サイクル中において
時系列的に作動する必要があり、したがって、それぞれ
の動作についての安全確認動作が必須であるから、装置
のサイクルタイムが過大になるおそれがあるという問題
点が避けられないものであった。而して、かかる事情は
、ワーク搬送用のパレットチェンジャの他、工具を交換
搬送するために用いられるツールチェンジャにおいても
、そのまま適合するものである。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題点に
鑑み、アームの開閉駆動機構と上下動駆動機構との駆動
源を共通化することによって、駆動源の数を減らすこと
ができるから全体装置を著るしく簡素化できるばかりで
なく、両機構の動作量における安全確認動作が不要とな
るからサイクルタイムの短縮にも寄与することができる
、新規の交換搬送装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、水平方
向に回動可能な回転フレームと、その回転フレーム上の
仮想長方形の各頂点に配設した垂直軸を中心に回動自在
な４本のパレット支承用アームを設け、各アームは、そ
れぞれ、前記垂直軸に嵌合し、且つ、垂直軸の軸方向に
も移動可能な円筒カムに突設する一方、各円筒カムは、
回転フレーム内で上下動する１枚のリフティングプレー
トに突設したカムフォロワに係合せしめるとともに、リ
フティングプレートの上限付近において、リフティング
プレートと直接係合する突出部を形成した上、上下動規
制機構を備え、しかも、前記仮想長方形の一辺上の２本
のアームに対応する各円筒カムの溝カムを互いに逆傾斜
に形成して、これら２本のアームが一対となって開閉動
作をなすようにしたことをその要旨とする。

作用 而して、この構成によるときは、リフティングプレート
を上昇せしめるときは、リフティングプレートに突設し
たカムフォロワを介して、４本のアームにそれぞれ対応
している各円筒カムを回転駆動することができ、このと
き、回転フレーム上の仮想長方形の一辺上の２本のアー
ムに対応する各円筒カムは、互いに逆傾斜に形成した溝
カムを有するので、前記２本のアームは、一対となって
閉動作をなし、搬送すべきパレットまたは工具（以下、
水環においては、単に、パレットという）の両側下方に
回動ぜられる一方、リフティングプレートを、ざらに、
その上限付近以上に上昇せしめるときは、リフティング
プレートが円筒カムに設けられた突出部に直接係合する
から、円筒カムと、それに固着されているアームとは、
リフティングプレートと一体となって上方へ押し上げら
れる結果、パレットは、閉位置にある状態の２本のアー
ムによって下方から支承された状態に至る。

したがって、その後、回転フレームを水平方向に駆動し
て、これを回転すれば、所定位置へのパレットの搬送を
することができるものである。なお、４本のアームが、
それぞれ、突設されている各円筒カムは、１枚のリフテ
ィングプレートに突設したカムフォロワに係合している
から、リフティングプレートの上昇による、全アームの
閉動作と上昇動作とは、連続的な一挙動で行なうことが
できる。

次に、アームを開位置に復帰するためにリフティングプ
レートを下降するときは、まず、リフティングプレート
によって押し上げられている円筒カムが下降するから、
アームに支承せられているパレットも、同時に下降する
。したがって、これによって、所定位置のパレットテー
ブル上にパレットを載置することができ、その後、リフ
ティングプレートをさらに下降せしめれば、各円筒カム
が、カムフォロワによって前回と逆の方向に回転せしめ
られるから、各アームは開方向に駆動せられることにな
り、パレットを解放することができるものでおる。

なあ、以上の各動作において、リフティングプレートは
１枚のみであって、４本のアームの各１本を突設してい
る４個の円筒カムは、リフティングプレートに突設した
４例のカムフォロワと１対１に対応しているものである
から、４本のアームは、各２本１組の２組のものが同時
に開閉運動をすることができ、したがって、その各１組
について１個のパレットを支承せしめることによって、
２個のパレットの同時交換搬送ができるものである。

実施例 以下、図面を以って実施例を説明する。

交換搬送装置は、水平方向に回動可能な回転フレーム１
０と、回転フレーム１０上の仮想長方形ＡＢＣＤの各頂
点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄを中心に回動自在な４本のパレット支
承用のアーム３０，３０・・・とを備えてなる（第１図
）。ただし、以下に例示するものは、ワークをパレット
上に載置して交換搬送するためのパレットチェンジャで
ある。

回転フレーム１０は、上板１１と下板１２とを有する枠
体であって、ベース４１上に組み立てられた水平駆動機
構４０によって支持されている（第２図）。

水平駆動機構４０は、外筒４２と、内筒４３とからなっ
ていて、後者は、テーバベアリング４４．４４を介して
、前者内に、回動自在に装着されている。また、外筒４
２には、シリンダ４５ａとピストン４５ｂとからなる油
圧シリンダ４５．４５が取り付けられていて、それぞれ
のポート４５ｃ、４５Ｃから圧油を供給することによっ
て左右に駆動できるラック４６が設けである。ラック４
６は、内筒４３に嵌着したピニオン４７と噛合して、ラ
ックピニオン機構を形成している。

内筒４３には、キャップ４３ａで封じられるオイルチャ
ンバ４３ｂが形成され、ここにはピストンロッド４８が
挿着されて、両者は、１本の油圧シリンダを形成してい
る。また、外筒４２と内筒４３との間には゛、ロータリ
ジヨイント４９が介装されており、これを介して、外筒
４２に設けたポート４２ａ、４２ａは、それぞれ、オイ
ルチャンバ４３ｂの上下両端部に連通されている。そこ
で、ポート４２ａ、４２ａの一方から圧油を供給すると
きは、ピストンロッド４８は、内筒４３の中心軸上を上
下動することができるものとする（ただし、第２図にお
いては、ピストンロッド４８は、その上限位置に図示し
である）。

回転フレーム１００下板１２は、水平駆動機構４０の内
筒４３の上端面に固着されており、また、前記ピストン
ロッド４８は、キャップ４３ａを介して、下板］２を貫
通し、回転フレーム］Ｏ内に突出している。

回転フレーム１０は、上板１１と下板１２とを、２本の
ガイドボスト１３．１３を介して連結することによって
組み立てられてあり、このガイドポスト１３．１３に対
しては、メタル１３ａ、１３ａを介して、リフティング
プレート１４が上下動自在に装着されている。また、リ
フティングプレート１４は、前記ピストンロッド４８の
先端に固着されている。

回転フレーム１０上の仮想長方形ＡＢＣＤの各頂点Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄに対応する位置には、それぞれ、垂直＠１１
１５、］５・・・が配設されている。各垂直軸１５は、
その両端部が、ベアリング１５ａ、１５ｂを介して、上
板１１と下板１２とに回動自在に軸支されている一方、
各垂直軸１５には、ボールスプライン１５Ｃを介して、
円筒カム１６が嵌合しである。　　。

円筒カム１６の表面には、その回動範囲９０゜に亘る旋
回用の溝カム１６ａが形成して必って（第３図〉、この
溝カム１６ａには、リフティングプレート１４に突設し
たカムフォロワ１４ａが係合している（第４図）。ただ
し、溝カム１６ａは、両端にレスト部を付設した斜行溝
カムであって、仮想長方形ＡＢＣＤの一辺ＡＢ、ＣＤ上
の頂点Ａ、Ｂと頂点Ｃ，Ｄにある各２本の垂直軸１５．
１５に嵌合している円筒カム１６．１６について、それ
ぞれ、互いに、その傾斜方向が逆に形成しであるものと
し、したがって、リフティングプレート１４が上下動す
るときには、頂点Ａ、Ｂと頂点Ｃ，Ｄの各位置に対応す
る各２本の円筒カム１６．１６は、互いに逆方向に回動
するものとする。

溝カム１６ａの上方には、Ｌ字形の拘束用の溝カム１６
ｂが形成してあり（第３図）、この溝カム１６ｂには、
上板１１と下板１２との間に立設した固定ブラケット１
７に固着されたカムフォロワ１７ａが係合している（第
４図）。溝カム１６ｂは、その長さは、円筒カム１６の
回動範囲９０’をカバーするものとしく第３図）、リフ
ティングプレート１４の上下動ストローク△のうち、上
方のリフトストロークδに対応する側の一端に、短い曲
り部を設けておる。なお、溝カム１６ａが第３図の図示
に対して逆傾斜となっている円筒カム１６においては、
溝カム１６ｂも、第３図の左右勝手違いに形成されてい
るものとする。

円筒カム１６の溝カム１６ａ、１６ｂの上方、殊に、溝
カム１６ａの上端部の上方には、突出部１６Ｇが形成し
である（第３図、第４図）。突出部１６Ｃは、リフティ
ングプレート１４の上方に突出していて（第５図）、リ
フティングプレート１４がその上下動ストローク△の上
限付近、すなわち、アーム３０．３０・・・を開閉する
ための開閉ストローク△ｎの終端に至ると、リフティン
グプレート１４の上面が突出部１６Ｇの下面に当接して
両者が係合しく同図（Ａ））、その後、円筒カム１６が
、δ＝△−△ｎだけ、ざらに上方に押し上げられるよう
になっている（同図（Ｂ〉）。

円筒カム１６の外周には、平面部’１６ｄが形成され、
そこには、止めねじ３１．３１・・・によって、断面り
字形のアーム３０の基端部が固着されている（第２図、
第４図）。アーム３０は、仮想長方形ＡＢＣＤの各−辺
ＡＢ、ＣＤ上の頂点Ａ、Ｂと頂点Ｃ，Ｄとに対応する各
２本のものが、互いに対向する方向に水平片３０ａ、３
０ａを有し、水平片３０ａの上面には、位置決めピン３
０ｂが突設しである。

かかる構成のパレットチェンジャの作動は次のとありで
ある。

まず、水平駆動機構４０の外筒４２に設けたボート４２
ａ、４２ａのうち、オイルチャンバ４３ｂの上端部に連
通している側に圧油を供給すると、ピストンロッド４８
が下方に駆動されるから、回転フレーム１０内のリフテ
ィングプレート１４は、その下限位置をとる。このとき
、リフティングプレート１４に突設されたカムフォロワ
１４ａ１１４ａ・・・は、それぞれ、仮想長方形ＡＢＣ
Ｄの頂点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの各位置にある円筒カム１６、
１６・・・の溝カム１６ａ、１６ａ・・・の下端のレス
ト部に係合しており、円筒カム１６．１６・・・は、そ
の待機位置にある（第３図、第５図（Ａ）における実線
）。そこで、このとき、各円筒カム１６．１６・・・に
固着されているアーム３０，３０・・・が開位置（第１
図における実線の位置）をとるように、各円筒カム１６
に対するアーム３０の取付は角度を定めておくものとす
る。

２本のアーム３０．３０によって、パレットＰを支承す
るには、外筒４２に設けたポート４２ａ、４２ａのうち
、オイルチャンバ４３ｂの下端側に連通する側のものに
圧油を供給し、ピストンロッド４８を介して、リフティ
ングプレート１４を上昇せしめる。すなわち、リフティ
ングプレート１４を下限位置から上昇せしめると、カム
フォロワ１４ａ、１４ａ・・・も、リフティングプレー
ト１４と一体に上昇するから、各カムフォロワ１４ａは
、それが係合している円筒カム１６の溝カム１６ａに係
合しつつ上昇する。溝カム１６ａは、円筒カム１６の周
方向に傾斜した斜行溝カムで必るので、このどき、円筒
カム１６は、溝カム１６ａの傾斜方向で決まる方向に回
転せしめられる。

いま、仮想長方形ＡＢＣＤの頂点Ａ、Ｂと、頂点Ｃ，Ｄ
とに対応する各円筒カム１６．１６は、互いに逆方向に
回転するように、それぞれの溝カム１６ａ、１６ａを逆
傾斜に形成しておるから、この回転方向を、第１図の矢
印に２　、Ｋ２・・・のように定めれば、各円筒カム１
６に固着されているアーム３０の回転方向もこれに従い
、頂点Ａ、Ｂと頂点Ｃ，Ｄとに対応する各２本のアーム
３０．３０が、一対となって閉じるようにすることがで
きる。

一方、溝カム１６ａ、１６ａ・・・は、リフティングプ
レート１４の上下動ストローク△のうち、その開閉スト
ローク△ｎを円筒カム１６の回動範囲９０”に対応上し
めであるから、結局、アーム３０．３０は、リフティン
グプレート１４が下限位置から開閉ストローク△ｎの範
囲を上昇することに対応して、それぞれ、９０’旋回し
て、その閉位置をとることができるものである（第１図
の二点鎖線）。ここで、リフティングプレート１４には
４個のカムフォロワ１４ａ、１４ａ・・・が突設されて
おり、その各々が、４個の円筒カム１６．１６・・・の
溝カム１６ａ、１６ａ・・・に、それぞれ、係合してい
るから、４本のアーム３０．３０・・・は、リフティン
グプレート１４の上昇に対して一斉に回転動作をするこ
とができる。

なお、リフティングプレート１４の上昇過程において、
カムフォロワ１４ａが溝カム１６ａの（頃斜部分を進行
する際には、円筒カム１６は、カムフォロワ１４ａによ
って、回転力のみならず、上方への押上げ方向の力をも
受けるが、円筒カム１６は、この間においては、別の溝
カム１６ｂと別のカムフォロワ１７ａとの係合によって
その上下動を阻止されているので、その運動は、カムフ
ォロワ１４ａと溝カム１６ａとによって規制される回転
運動のみに限定される。また、このときの円筒カム１６
の回転は、ボールスプライン１５Ｃが円滑な回転運動を
許容しないので、専ら、円筒カム１６が嵌合している垂
直軸１５が回転することによる。

閉位置をとった一対のアーム３０，３０は、その位置に
おいて互いに平行となり、適当なパレットテーブル上に
載置されたパレットＰを、両側から抱きかかえるように
なるから、このとき、パレットＰの下面が、各アーム３
０の位置決めビン３０ｂより若干高くなるようにしてお
けば、アーム３０の水平片３０ａがパレットＰの下方に
両側から挿入されるようにすることができる（第１図）
リフティングプレート１４は、その上限付近、すなわち
開閉ストローク△ｎの終端においては、各円筒カム１６
に形成された突出部１６Ｇに係合するから（第５図（Ａ
＞）、以下、さらに、リフティングプレート１４を上昇
せしめるときは、円筒カム１６は、それが嵌合している
垂直軸１５の軸方向に、上方に移動する。これによって
、各円筒カム１６に固着されているアーム３０もまた上
昇するから、アーム３０の水平片３０ａは、パレットＰ
の下面に当接し、パレットＰを下方から支承して、図示
しないパレットテーブルから、これを浮上させることが
できる。同時に、アーム３０の位置決めピン３０ｂが、
パレットＰの下面に設けであるピン孔Ｐａに挿入される
ので、パレットＰの正確な位置決めを行なうことができ
るものでおる（第６図）。

リフティングプレート１４が、その開閉ストロークΔｎ
を越えて、リフトストロークδの範囲を上昇するときは
、リフティングプレート１４が、直接、円筒カム１６．
１６・・・を押し上げるので、カムフォロワ１４ａと溝
カム１６ａとの相対関係。

は、一定に保たれる。すなわち、開閉ストローク△ｎの
終端において、カムフォロワ１４ａと溝カム１６ａの上
端との間に余裕寸法があるように、両者の相対関係を定
めておけば、パレットＰ１および、パレットＰ上の図示
しないワークの全重量は、アーム３０，３０・・・、円
筒カム１６．１６・・・、リフティングプレート１４、
ピストンロッド１８を介してベース４１にかかることと
なり、カムフォロワ１４ａには、何ら過大な重量が負荷
されるおそれがない。

一方、水平駆動機構４０の油圧シリンダ４５．４５の一
方の側のポート４５Ｃに圧油を供給すると、その油圧シ
リンダ４５のピストン４５ｂが、他方の油圧シリンダ４
５の側に移動する。これによってラック４６が駆動され
るから、ラック４６と噛合するピニオン４７を介して内
筒４３が回動せしめられ、したがって、回転フレーム１
０を水平方向に回動することができる。２本の油圧シリ
ンダ４５．４５のうち、いずれの側に圧油を供給するか
によって、ラック４５の移動方向を反転することができ
るから、結局、回転フレーム１０は、左右に往復回転駆
動することができることとなり（第１図の矢印に１）、
ラック４６の全ストロークが回転フレーム１０の回転角
度１８０°に対応するように、ラック４６とピニオン４
７との駆動定数を選定しておけば、回転フレーム１０は
、水平駆動機構４０によって、頂点Ａ、Ｂと、頂点Ｃ１
Ｄとに対応する各２本のアーム３０．３０によって支承
中のパレットＰ、Ｐを、回転フレーム１０を挟む対称の
２位置、すなわち、その加工位置と段取位置との間に、
交換的に、同時に搬送することができる。

一方、パレットＰを支承している一対のアーム３０．３
０は、リフティングプレート１４を下降せしめることに
よって、リフティングプレート１４のリフトストローク
δの範囲においてはリフティングプレート１４と一体的
に下降し、それ以降は、カムフォロワ１４ａ、１４ａ・
・・が、それぞれ係合している円筒カム１６を、前述と
逆方向に回転せしめることによって、開位置に復帰する
ことができる。

すなわち、１枚のリフティングプレート１４の上昇下降
運動によって、４本のアーム３０．３０・・・は、その
うちの各２本のものが一対となって、回転フレーム１０
を挟む開位置において、それぞれ、閉位置をとってパレ
ットＰを支承し、また、開位置をとってパレットＰを解
放することができるから、パレットＰ、Ｐ上にワークを
固定して載置した上、水平駆動機構４０による回転フレ
ーム１０の１８０°の水平回動運動と組み合わせること
によって、パレットチェンジャは、図示しない工作機械
に対する加工済ワークの取出しと、未加工ワークの搬入
との両作業を、同時に、交換的に実施することができる
ものである。

なお、以上の説明において、円筒カム１６の、回動中に
おける上下動阻止用の溝カム１６ｂとカムフォロワ１７
ａとは、他の任意の上下動規制機構、たとえば、円筒カ
ム１６の上下両端面に当接するストッパと、円筒カム１
６の所要回動位置（すなわち、その円筒カム１６に固着
されているアーム３０の閉位置）において、このストッ
パの機能を無効にするための、円筒カム１６に設けた切
欠きとの組合せに変更することができるものとする。

ざらに、垂直軸１５に対する円筒カム１６の周方向の回
動運動と、軸方向の上下動運動とを許容するために、垂
直軸１５の両端に装着したベアリング１５ａ、１５ｂと
、垂直軸１５と円筒カム１６との間に介装したボールス
プライン１５Ｃとを使用しているが、これに代えて、円
筒カム１６の内面を単純な周動メタル構造とし、両方向
の運動が自在であるようにしてもよい。また、ボールス
プライン１５ｃに代えて、普通のスプライン、または、
キーとキー溝の組合せを使用することもできることはい
うまでもない。

また、リフティングプレート１４を上下動させるだめの
駆動源としては、油圧シリンダのみならず、他の流体圧
シリンダ、あるいは、電気的駆動装置を使用することも
可能である。

なお、この発明は、パレットチェンジャの他、工具を交
換搬送するためのツールチェンジャを含む一般的な交換
搬送装置として、広く適用することができるものである
。

発明の詳細 な説明したように、この発明によれば、回転フレームと
、回転フレーム上の仮想長方形の各頂点にある垂直軸を
中心に回動自在な４本のアームとを備え、このアームは
、それぞれ、垂直軸に嵌合し、且つ、垂直軸の軸方向に
移動可能な円筒カムに固着し、また、各円筒カムは、回
転フレーム内のリフティングプレートに突設したカムフ
ォロワと係合させるとともに、リフティングプレートの
上限付近においては、リフティングプレートと直接係合
するようにし、さらに、溝カムの傾斜方向を変えること
によって、４本のアームのうちの２本ずつが一対となっ
て開閉動作をなすようにすることによって、アームの開
閉運動と上下動運動とは、ともに、リフティングプレー
トを上下動せしめることによって達成され、したがって
、その駆動源としては、リフティングプレートを駆動す
るための単一のもので足るから、両運動に対して個別の
駆動源を備える場合に比して、全体装置を著るしく簡素
化することができるのみならず、時系列的に遂行される
両運動間に安全確認動作を介入せしめる必要がないから
、サイクルタイムを大きく短縮することが可能でおると
いう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は実施例を示し、第１図は全体平面
説明図、第２図は垂直軸とピストンロッドとガイドポス
トとを含む屈折平面についての断面表示を含む全体側面
説明図、第３図は円筒カムの展開説明図、第４図は一部
切欠き要部平面説明図、第５図（Ａ）、（Ｂ）はリフテ
ィングプレートと円筒カムとの係合状態を示す説明図、
第６図はパレットとアームとの関係説明図である。 Ｐ・・・パレット ＡＢＣＤ・・・仮想長方形 ＡＢ、ＣＤ・・・辺 Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ・・・頂点 △・・・ストローク △ｎ・・・開閉ストローク １０・・・回転フレーム １４・・・リフティングプレート １４ａ・・・カムフォロワ １５・・・垂直軸 １５ａ、１５ｂ・・・ベアリング １５ｃ・・・ボールスプライン １６・・・円筒カム １６ａ・・・溝カム １６Ｃ・・・突出部 ３０・・・アーム ３０ｂ・・・位置決めピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水平方向に回動可能な回転フレームと、該回転フ
   レーム上の仮想長方形の各頂点に配設した垂直軸を中心
   に回動自在な４本のパレット支承用のアームとを備え、
   該アームは、それぞれ、前記垂直軸に嵌合し、該垂直軸
   の軸方向に移動可能な円筒カムに突設する一方、該円筒
   カムは、それぞれ、前記回転フレーム内で上下動する１
   枚のリフティングプレートに突設したカムフォロワに係
   合するとともに、前記リフティングプレートのストロー
   クの上限付近において、該リフティングプレートに係合
   する突出部を形成した上、上下動規制機構を備え、しか
   も、前記仮想長方形の一辺上にある２本の前記アームに
   対応する前記円筒カムの溝カムを互いに逆傾斜に形成し
   て、前記２本のアームが一対となつて開閉動作をなすよ
   うにしてなる交換搬送装置。 ２）前記上下動規制機構は、前記リフティングプレート
   のストロークのうち、前記上限付近より下方の範囲にお
   いて機能することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の交換搬送装置。