発明の名称 パレット交換装置 発行国 日本国特許庁（ＪＰ） 公報種別 公開特許公報（Ａ） 公開番号 特開平８−２５１６６ 公開日 平成８年（１９９６）１月３０日 出願番号 特願平６−１６９６１８ 出願日 平成６年（１９９４）７月２１日 代理人 【弁理士】 【氏名又は名称】佐藤 一雄 （外３名） 発明者 細 川 裕 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１０ａをパレット台２１上に位置決めする位置決め手段２２ａ、２２ｂとを備えている。 特許請求の範囲 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 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、１０ｂ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１０ａ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２３ａ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６０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２８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１０ａ、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１０ａ、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２０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４５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２６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２１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５０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２２ｂがパレット台２１上面のカービックカップリング２２ａ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５８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６４ａ、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。