JPS632733B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械におけるワーク交換、特に例
えばマシニングセンタなどの自動工作機械におけ
るワークの自動交換に用いられるパレツトチエン
ジヤーに関する。

従来のパレツトチエンジヤーには以下のような
２つの代表的な方式、いわゆるターン・エンド・
プツシユ方式、およびシヤトル方式がある。以下
これらの方式につき添付図面の第１図および第２
図を参照して簡単に説明する。第１図はターン・
エンド・プツシユ方式を示し、ワーク加工完了後
のパレツトチエンジは、(イ)マシンテーブル１の原
点復帰、(ロ)パレツトセツト部２におけるパレツト
３のクランプ解除、(ハ)パレツト３のリフト（ロケ
ーシヨンピン４の離脱）、(ニ)アクチユエータ５に
よるパレツト３のパレツトセツト部２からの引込
み、(ホ)ターンテーブル６の180゜回転によるパレツ
ト３，３′の旋回（置換）、(ヘ)アクチユエータ７に
よるパレツト３′のパレツトセツト部２への押出
し、(ト)パレツト３′のダウン（ロケーシヨンピン
４の係合）、(チ)パレツトセツト部２によるパレツ
ト３′のクランプ、の手順で行なわれる。この方
式では、パレツトの移動が平面的に２モーシヨン
であり、またパレツト面積を１とした場合のパレ
ツトチエンジヤーの所要面積は７〜９となる。次
に第２図はシヤトル方式を示し、パレツト３，
３′は３つのアクチユエータ８によつてスクエア
進路に沿つて移動する。但し、パレツトの位置決
めおよびクランプ方法は第１図のターン・エン
ド・プツシユ方式と同様である。このシヤトル方
式ではパレツトの移動が平面的に３モーシヨン
（スクエア進路の一辺はマシンテーブルの送りに
よる）であり、またパレツト面積１に対してパレ
ツトチエンジヤーの所要面積は６〜10となる。こ
のように、従来のパレツトチエンジヤーには、ま
ず第一にパレツト移動のモーシヨン数が多いので
パレツト交換時間すなわちワーク交換時間が長
く、工作機械の稼動率が低い、第二に所要面積が
大きい、第三に構造が複雑である等、多くの問題
がある。

従つて本発明の目的はパレツトチエンジヤーに
おける以上のような問題を解決すること、すなわ
ちパレツト交換時間が短かく、所要面積が小さ
く、しかも構造の簡単なすぐれたパレツトチエン
ジヤーを実現することにある。

本発明によるパレツトチエンジヤーは、概略的
には、平面的に１回の180゜旋回モーシヨンだけで
パレツト交換を可能にした新方式のものであり、
後述するように非常にすぐれた利点を有する。

以下、本発明について実施例にもとづき図面を
参照して詳細に説明する。

まず、第３図から第１１図は本発明によるパレ
ツトチエンジヤーの第１実施例に係わり、特に第
３図から第５図がその全体構成を略示し、第６図
から第１１図が主要部の構成を明示している。こ
の第１実施例のパレツトチエンジヤーは全体的に
２つのパレツトＰ（両者を区別するため符号P₁，
P₂も併用する）、パレツト旋回部Ｔ、およびパレ
ツトセツト部（またはサブテーブル）Ｓから構成
されている。パレツトＰは特に第９図から第１１
図に示すように基板１０に４組のクランピング座
１１、２つの位置決めブツシユ１２、２つのフツ
クガイドブツシユ１３、および８個のローラフオ
ロア１４等を設けた構造である。

パレツト旋回部Ｔは特に第６図から第８図に示
すように（但し、第６図の平面図は第３図の平面
図に対し180゜向きを変えてある）フレーム２０を
有し、これに回転軸２１が鉛直軸線Ｏを中心とし
て回転自在に取り付けられている。回転軸２１の
フレームから突出した上端部には４アーム形の旋
回アーム２２が一体的に回転するように取り付け
られている。一方、回転軸２１の下端部はピニオ
ン２３およびラツク２４を介して油圧シリンダ２
５に連係されており、シリンダ２５の１行程につ
き回転軸２１が180゜回転するように構成されてい
る。すなわち、シリンダ２５が作動するとその往
動行程および復動行程に応じて旋回アーム２２が
鉛直軸線Ｏを中心として一方向あるいはその反対
方向へ180゜旋回することになる。旋回アーム２２
の各アーム先端には鉛直方向下方へ突出するフツ
クピン２６が設けられている。これらのフツクピ
ン２６は後述するようにパレツトＰのフツクガイ
ドブツシユ１３に鉛直方向へ係脱自在に係合して
パレツトＰに旋回アームの旋回運動を伝達するも
のである。第３図に示すように各パレツトＰはそ
れぞれ旋回アーム２２の２本のアームに結合さ
れ、旋回アーム２２が180゜回転すると、両パレツ
トは鉛直軸線Ｏに関し互に直径方向反対側の２つ
の位置すなわちパレツト交換位置Ａおよびパレツ
ト待機位置Ｂ間を、一方のパレツトP₁は交換位
置Ａから待機位置Ｂへかつ他方のパレツトP₂は
待機位置Ｂから交換位置Ａへと同時に旋回移動す
る。更に、フレーム２０の天板上面には、それぞ
れ連続した円弧状である２本のガイドレール２
７，２８が、鉛直軸線Ｏを中心として同心的に設
けられている。これらのガイドレールはパレツト
Ｐの旋回時にそれのローラフオロア１４が走行す
るレールであり、後述するパレツトセツト部Ｓの
ガイドレール４７，４８と協同して、パレツト待
機位置Ｂとパレツト交換位置Ａ間のパレツト旋回
移動中ならびにパレツト待機位置Ｂにおいてパレ
ツトＰを旋回アーム２２と結合状態に保持すべく
支持すると共に、パレツトＰの抵抗の小さい円滑
な旋回を実現するためのものである。但し、これ
らのガイドレールはパレツトＰの旋回方向を規定
するものではなく、単にパレツトを下から支える
だけである。パレツトＰの旋回方向の規定は旋回
アーム２２の２本のアームとの結合によつて得ら
れる。尚、旋回アーム２２の旋回角度は油圧シリ
ンダ２５のストロークに依存するが、精度を出す
ために旋回アーム２２の基部およびフレーム上面
にそれぞれストツパ２９，３０を設けて旋回角度
を規定している。更にまた、旋回アーム２２の意
図しない旋回を防止するため、フレーム前側にス
トツプピン３１およびシリンダ３２（第８図）を
設け、待機位置ＢにおけるパレツトP₂のストツ
プブツシユ１５（第９図、第１０図）にストツプ
ピン３１が随時係合するようにしてある。

パレツトセツト部Ｓは特に第９図から第１１図
に示すように基台４０を有し、４本のクランピン
グロツド４１、４つの基準座４２、２本の位置決
めピン４３、および４つのリフトローラフオロア
４４が設けられている。クランピングロツド４１
は第１１図に示すように側方から見るとＴ字形に
形成されていて、パレツトＰのクランピング座１
１とパレツト回転方向において係脱するように構
成されている。クランピングロツド４１は基台４
０に鉛直方向へ可動でありかつ油圧シリンダ（図
示せず）と連係しており、クランピング座１１と
の係合状態においてクランピングロツド４１を下
方へ付勢すると、クランピング座１１が基準座４
２に押接させられてパレツトＰは基台４０に対し
クランプされる。クランピング座１１はまた基準
座４２と共にパレツトＰの高さ位置を規定する基
準座をも兼ねている。位置決めピン４３はパレツ
トＰの位置決めブツシユ１２と鉛直方向へ係合し
てパレツトＰの基台４０に対する平面的な位置決
めを行なうものである。リフトローラフオロア４
４はパレツトＰの底面に作用してこれを鉛直方向
へリフトおよびダウンさせるものであり、そのリ
フトおよびダウン動作は油圧シリンダ４５により
リンク機構４６を介して行なわれる。更に、基台
４０には円弧状のガイドレール４７，４８が設け
られている。これらのガイドレールは前述したパ
レツト旋回部Ｔのガイドレール２７，２８を補足
するものである。つまり、これらのガイドレール
４７，４８は、パレツトセツト部Ｓがパレツト交
換位置Ａに位置するときに、それぞれパレツト旋
回部Ｔのガイドレール２７，２８と段差のない状
態で整合して実質的に円形の同心状ガイドレール
を構成する。但し、パレツト交換位置Ａにおける
パレツトＰのダウンを可能にするために、パレツ
トダウンの際にパレツトＰのローラフオロア１４
と干渉する部分は一部除去してある。

以上のパレツトＰ、パレツト旋回部Ｔおよびパ
レツトセツト部Ｓは全体的には次のような相互関
係をもつて配置される。まず、パレツト旋回部Ｔ
については、鉛直軸線Ｏ（つまり旋回アームの旋
回軸線）が工作機械（テーブルＭのみ示す）に対
し定位置に固設されるようにフレーム２０がフロ
アに固定される。また、パレツト交換位置Ａおよ
びパレツト待機位置Ｂを結ぶ水平軸線Ｌがマシン
テーブルＭ（仮想線で示す）の左右送り方向Ｈと
直角をなすように配置される。一方、パレツトセ
ツト部ＳはマシンテーブルＭに基台４０を固定し
て搭載され、ワーク加工後にマシンテーブルＭが
原点復帰した際にパレツトセツト部Ｓが平面的に
見て第３図に示す如くパレツト交換位置Ａと一致
するように配置される。

次に、上述の第１実施例のパレツトチエンジヤ
ーの作用について説明する。いま、パレツトP₁
がワーク加工に供されていると仮定すると、ワー
ク加工完了後の別のパレツトP₂との交換は以下
のように行なわれる。尚、以下の動作は全て自動
的に行なわれる。

(イ) ワーク加工完了後、マシンテーブルＭが原点
復帰し、第３図に示すようにパレツトP₁はパ
レツト交換位置Ａへ来る。

(ロ) パレツトセツト部Ｓのクランピングロツド４
１の油圧シリンダが解放され、パレツトP₁の
クランプが解除される。

(ハ) リフトローラフオロア４４がリフトし、パレ
ツトP₁がリフトされる。リフト量は約10〜20
mmである。このリフトの動作で、ローラフオロ
ア１４の高さがガイドレール４７，４８上を走
行できる位置と一致する。そして、このリフト
により、パレツトP₁の位置決めブツシユ１２
がパレツトセツト部Ｓの位置決めピン４３から
離脱し、一方、パレツトP₁のフツクガイドブ
ツシユ１３が旋回アーム２２のフツクピン２６
に係合する。

(ニ) 油圧シリンダ２５が作動して旋回アーム２２
が旋回され、これによりパレツトP₁は交換位
置Ａから待機位置Ｂへ、そしてパレツトP₂は
待機位置Ｂから交換位置Ａへ同時にガイドレー
ル２７，２８，４７，４８上を走行して旋回移
動される。

(ホ) パレツトセツト部Ｓのリフトローラフオロア
４４によつてパレツトP₂がダウンし、交換位
置Ａに移動されたパレツトP₂は、パレツトセ
ツト部Ｓのリフトローラフオロア４４がダウン
することにより、パレツトのローラフオロア１
４がガイドレール４７，４８の除去部分によつ
てガイドレールと干渉することなしにダウン
し、パレツトP₂のフツクガイドブツシユ１３
が旋回アーム２２のフツクピン２６から離脱す
ると共に、パレツトP₂の位置決めブツシユ１
２がパレツトセツト部Ｓの位置決めピン４３に
係合する。

(ヘ) クランピングロツド４１によりパレツトP₂
がクランプされ、パレツト交換が完了する。な
お、待機位置Ｂへ移動されたパレツトP₁は、
ガイドレール２７，２８に支持されて旋回アー
ム２２と結合状態に保持されたまま、次のパレ
ツト交換に備えられる。

以上に説明した本発明のパレツトチエンジヤー
には次のような利点がある。

まず第一に、パレツト交換が平面的に１回の
180゜旋回モーシヨンだけで可能であり、従つてパ
レツト交換時間が非常に短い。ちなみに、第１図
および第２図の従来方式では１回の交換時間が約
30〜40秒であるのに対し、本発明方式では約８秒
である。

第二に、パレツトの移動範囲が小さいので、そ
れだけパレツトチエンジヤー全体を小型にでき、
所要面積が非常に小さい。ちなみに、本発明の場
合の所要面積はパレツト面積の３〜５倍であり、
従来方式と比較して約1/2となる。

第三に、パレツトのモーシヨンが少ないので油
圧シリンダなどのアクチユエータの数が少なくて
済むなど、構造が簡単で安価となる。殊に、上述
の実施例ではパレツトの旋回案内手段を格別設け
ず、パレツトと旋回アームとをフツクピン２６お
よびフツクガイドブツシユ１３で結合させる構造
としたことは、構造簡略化に大きく寄与してい
る。

次に、第１２図から第１６図は本発明のパレツ
トチヤンバーの第２実施例に係わり、第１２図か
ら第１４図が全体構成を略示し、第１５図および
第１６図が主要部構成を略示している。この第２
実施例は基本的には第１実施例とほぼ同様の構成
であり、全体的には２つのパレツトP′（両者を区
別するため符号P₁′，P₂′も併用する）、パレツト
旋回部T′およびパレツトセツト部S′から構成され
ている。パレツトP′は第１実施例のパレツトＰと
少し異なり、第１５図に示すようにほぼ正方形の
基板６０に円弧状のクランピング座６１、２つの
位置決め孔６２、および２つのフツクガイドブツ
シユ６３を設けた構造としてある。

パレツト旋回部T′は基台７０を有し、これに
回転軸７１を鉛直軸線Ｏを中心に回転可能に設
け、そして回転軸７１の上端部に４本の旋回アー
ム７２をほぼ90゜間隔で設けてある。回転軸７１
はピニオン７４、アイドルギヤー７５、ラツク７
６を介して油圧シリンダ７７に連係されており、
第１実施例の場合と同様にシリンダ７７の各行程
ごとに旋回アーム７２は180゜旋回する。各旋回ア
ーム７２の先端には鉛直方向のフツクピン７８が
設けられ、各パレツトP′のフツクガイドブツシユ
６３と鉛直方向へ係脱自在に係合する。第１２図
に明示するように各パレツトP′はそれぞれ２本の
旋回アーム７２に結合され、旋回アーム７２が旋
回すると両パレツトは第１実施例の場合と同様に
一方のパレツトP₁′がパレツト交換位置Ａからパ
レツト待機位置Ｂへ、かつ他方のパレツトP₂′は
逆に待機位置Ｂから交換位置Ａへ旋回移動する。
尚、パレツトを支持して円滑な旋回を可能とする
ためのガイド手段として、第１実施例ではガイド
レール２７，２８，４７，４８およびローラフオ
ロア１４を用いているが、第２実施例ではパレツ
ト交換位置Ａと対応する部分を除いたほぼ3/4扇
形領域に多数のガイドローラ７９を円弧状に配列
し、この上をパレツトP′がほとんど抵抗なく走行
できるようにしてある。

次にパレツトセツト部S′は第１実施例のものと
多少異なつており、従来普通に用いられているク
ランプ装置のように基板８０に１枚の円形のクラ
ンピングプレート８１、油圧シリンダ８２、位置
決めピン８３、および基準座８４を設けたもので
ある。尚、クランピングプレート８１は円形でな
くても、パレツトP′のクランピング座６１の形状
と対応する円弧状のものでも良い。クランピング
プレート８１はクランピング座６１にパレツト
P′の旋回方向において係脱自在に係合し、しか
も、パレツトP′がパレツト旋回部T′からパレツ
トセツト部S′に移行する際、パレツトP′はクラン
ピングプレート８１に保持されつつ滑動する。そ
して係合状態で油圧シリンダ８２でクランピング
プレート８１を引き下げると、パレツトのフツク
ガイドブツシユ６３が旋回アーム７２のフツクピ
ン７８から離脱し、かつパレツトの位置決め孔６
２が位置決めピン８３に嵌合し、そしてパレツト
の基板底面が基準座８４に押圧されてクランプ状
態となる。反対に、シリンダ８２でクランピング
プレート８１をリフトさせると、パレツトP′のク
ランプが解除され、位置決めピン８３の離脱、フ
ツクガイドブツシユ６３とフツクピン７８の係合
が行なわれる。

さて、第２実施例のパレツトチエンジヤーのパ
レツト交換作用は実質上第１実施例の場合と同様
であり、また前述した第１実施例の利点は全て実
現することができ、従つて説明は省略する。しか
し第２実施例は第１実施例にはない次のような大
きな特長を有する。

その特徴は、パレツト旋回部T′およびパレツ
トセツト部S′の相互配置構成にもとづくものであ
る。つまり、第１実施例においてはパレツト旋回
部Ｔおよびパレツトセツト部Ｓは、パレツト交換
位置Ａおよびパレツト待機位置Ｂを結ぶ軸線がマ
シンテーブルＭの左右送り方向と直角をなすよう
に配置されている。この場合、マシン前面のスペ
ースがパレツトチエンジヤーで占められることに
なり、あまり好ましくない。これに対し、第２実
施例においては、第１２図に示すようにマシンテ
ーブルM′がそれの送り範囲（仮想線M″で示す）
の手前側両端位置、例えば図示の如く左端位置に
位置するときにパレツトセツト部S′と対応する位
置がパレツト交換位置Ａとなるように、パレツト
旋回部T′を配置してある。しかも、パレツト旋
回部T′はパレツト交換位置Ａとパレツト待機位
置Ｂとを結ぶ線L′がマシンテーブルM′の左右送
り方向Ｈと斜角、例えば図示例の如く45゜をなす
ように配置されている。このため、第１２図から
明らかなようにマシン前面にフリースペースを確
保でき、第１実施例と比較して非常に有利であ
る。

以上の説明から明らかなように、本発明による
パレツトチエンジヤーはパレツト交換時間の飛躍
的な短縮、所要面積の大幅な低減、および構造の
簡素化や価格低価など、非常に多くのすぐれた利
点を有し、極めて実用性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のパレツトチエンジ
ヤーの２つの方式を略示する図、第３図から第１
１図は本発明によるパレツトチエンジヤーの第１
実施例に係わり、第３図、第４図、第５図が全体
構成を略示するそれぞれ平面図、前面図、側面
図、第６図から第８図はパレツト旋回部を示すも
ので第６図は第７図の線―に沿つた平面図、
第７図は第６図の線―に沿つた一部断面背面
図、第８図は側面図、第９図から第１１図はパレ
ツトおよびパレツトセツト部を示すもので第９図
は第１０図の線―に沿つた平面図、第１０図
は第９図の線―に沿つた一部断面前面図、第
１１図は側面図、第１２図から第１６図は本発明
のパレツトチエンジヤーの第２実施例に係わり、
第１２図、第１３図、第１４図は全体構成を略示
するそれぞれ平面図、前面図、側面図、第１５図
はパレツトおよびパレツトセツト部の平面図、第
１６図は第１５図の線―に沿つた断面図
である。 Ｐ，P₁，P₂，P′，P₁′，P₂′……パレツト、Ｔ，
T′……パレツト旋回部、Ｓ，S′……パレツトセツ
ト部、Ｍ，M′……マシンテーブル、Ｏ……鉛直
軸線、Ａ……パレツト交換位置、Ｂ……パレツト
待機位置、１１，６１……クランピング座、１２
……位置決めブツシユ、１３，６３……フツクガ
イドブツシユ、２１，７１……回転軸、２２，７
２……旋回アーム、２５，７７……油圧シリン
ダ、２６，７８……フツクピン、４１……クラン
ピングロツド、４３……位置決めピン、８１……
クランピングプレート、８３……位置決めピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工作機械におけるワーク交換用のパレツトチ
   エンジヤーであつて、 (イ) (i) 工作機械に関し定位置に固定されるフレ
   ームと、 (ii) 該フレームに鉛直軸線Ｏを中心にして回転
   可能に設けられ且つ２つのパレツトがそれぞ
   れ該鉛直軸線に関し直径方向反対側の位置で
   鉛直方向下方へ離脱可能に係合するように構
   成された旋回アームと、 (iii) 該旋回アームを一度に180゜回転させる駆動
   機構とを具備し、 前記両パレツトを前記鉛直軸線に関し互に
   直径方向反対側のパレツト交換位置Ａおよび
   パレツト待機位置Ｂの間で一方のパレツトは
   交換位置Ａから待機位置Ｂへかつ他方のパレ
   ツトは待機位置Ｂから交換位置Ａへ同時に旋
   回移動させるパレツト旋回部、 (ロ) (i) ワーク加工後にマシンテーブルが原点復
   帰したときに平面的に見て前記パレツト交換
   位置Ａと一致するようにマシンテーブルに固
   設された基台と、 (ii) 該基台に固設され鉛直方向においてパレツ
   トと係脱可能な位置決め部と、 (iii) 前記パレツトにその旋回方向において係脱
   自在な構造を有しかつ前記基台に鉛直方向に
   おいてリフト位置およびダウン位置間を移動
   可能に設けられたクランプ機構とを具備し、 該クランプ機構が前記リフト位置では旋回
   移動中のパレツトと係脱自在であると共にパ
   レツトを前記基台に対してクランプ解除状態
   でかつ前記旋回アームに対して結合状態の高
   さ位置に保持し、また前記ダウン位置ではパ
   レツトを前記旋回アームに対して切離し状態
   でかつ前記位置決め部に対し係合状態でかつ
   前記基台に対しクランプ状態に保持するよう
   に構成されたパレツトセツト部、および (ハ) 前記パレツト待機位置Ｂとパレツト交換位置
   Ａ間のパレツト旋回移動中ならびにパレツト待
   機位置Ｂにおいてはパレツトを前記旋回アーム
   と結合状態の高さ位置に担持し、パレツト交換
   位置Ａではパレツトを旋回アームに対し切離し
   状態の位置まで下降させることを許容するパレ
   ツトガイド部、 を具備することを特徴とするパレツトチエンジヤ
   ー。 ２ 前記パレツト旋回部の旋回アームと各々のパ
   レツトとの結合部は、互に鉛直方向へ係脱自在な
   複数組のピンおよびブツシユから成る特許請求の
   範囲第１項記載のパレツトチエンジヤー。 ３ 前記パレツトセツト部の位置決め部およびパ
   レツトの該位置決め部との係合部は、互に鉛直方
   向へ係脱自在な複数組のピンおよびブツシユから
   なる特許請求の範囲第１項または第２項記載のパ
   レツトチエンジヤー。 ４ 前記パレツトガイド部は、前記パレツト旋回
   部のフレームに固設された鉛直軸線Ｏを中心とす
   る円弧状の第一ガイドレールと、前記パレツトセ
   ツト部の基台に固設され前記第一ガイドレールと
   補完し合う円弧状の第二ガイドレールと、パレツ
   ト底面に取り付けられていて前記第一および第二
   該ガイドレール上を走行するローラフオロアとを
   具備し、前記第二ガイドレールはパレツトがパレ
   ツト交換位置Ａにあるときに前記ローラフオロア
   と対応する部分が一部除去されている特許請求の
   範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載
   のパレツトチエンジヤー。 ５ 前記パレツトガイド部は、パレツト旋回部の
   フレームに、その上をパレツトが走行するように
   円弧状に配設された複数のガイドローラを含んで
   成る特許請求の範囲第１項から第３項までのいず
   れか１項に記載のパレツトチエンジヤー。 ６ 前記パレツト交換位置Ａおよびパレツト待機
   位置Ｂを結ぶ水平軸線が工作機械を正面側から見
   た場合のマシンテーブルの左右送り方向に対し直
   角をなす配置構成とした特許請求の範囲第１項か
   ら第５項までのいずれか１項に記載のパレツトチ
   エンジヤー。 ７ 工作機械を正面側から見た場合、前記パレツ
   ト交換位置Ａがマシンテーブルの送りにもとづく
   前記パレツトセツト部の移動範囲の手前側左右両
   端位置のいずれか一方と対応するようになし、か
   つ前記パレツト交換位置Ａとパレツト待機位置Ｂ
   とを結ぶ水平軸線がマシンテーブルの左右送り方
   向と斜角をなすように配置構成した特許請求の範
   囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載の
   パレツトチエンジヤー。 ８ 前記斜角が45゜である特許請求の範囲第７項
   に記載のパレツトチエンジヤー。