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工作機械のパレット交換装置 - 株式会社森精機製作所
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発明の名称 工作機械のパレット交換装置
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10−235532
公開日 平成10年(1998)9月8日
出願番号 特願平9−40523
出願日 平成9年(1997)2月25日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】下市 努
発明者 中南 成光 / 乾 健至
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 複数のワークが搭載された旋回テーブルをパレットベースの旋回面上に載置し、該旋回テーブルを1つのワークが加工位置にあるとき他のワークが待機位置にあるように旋回させる旋回駆動機構を設けた工作機械のパレット交換装置において、上記旋回テーブルが上記1つのワークを加工位置に位置させているとき、該旋回テーブルを上記パレットベースの旋回面上に押圧することにより該旋回テーブルを位置決めクランプする位置決め装置を設けたことを特徴とする工作機械のパレット交換装置。
【請求項2】 請求項1において、上記旋回テーブルは現加工ワークと次加工ワークを搭載しており、上記位置決め装置は、上記旋回テーブル側に旋回中心に対称的に配置された現加工用テーブル位置決め部材及び次加工用テーブル位置決め部材と、上記パレットベース側に配置され、上記現加工用テーブル位置決め部材又は次加工用テーブル位置決め部材の何れかと協働することにより上記旋回テーブルを上記旋回面上に押圧する押圧部材とを備えていることを特徴とする工作機械のパレット交換装置。
【請求項3】 請求項2において、上記位置決め装置は、上記旋回テーブルの上記旋回面上を移動する移動部に該旋回面と直角方向上向きに植設されたテーパピン(位置決め部材)と、該テーパピンの雄テーパ面に嵌合する雌テーパ面が形成されたピストン(押圧部材)を有し上記パレットベース側に固定されたシリンダ機構とを備えていることを特徴とする工作機械のパレット交換装置。
【請求項4】 請求項3において、上記テーパピンは上記移動部に上記旋回面内での位置を調整可能にボルト締め固定されており、上記シリンダ機構のピストンには上記テーパピンの固定ボルトを締め付け可能とするボルト孔が貫通形成されており、上記旋回テーブルには上記ボルト孔に締め付け工具を挿通可能とする作業孔が貫通形成されていることを特徴とする工作機械のパレット交換装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マシニングセンタ等の工作機械において、加工位置の加工終了ワークと待機位置の未加工のワークとを自動交換するパレット交換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】マシニングセンタ等のパレット交換装置として、複数のパレットが搭載された旋回台を旋回させることにより、それまで加工位置にあったワークを待機位置に、それまで待機位置にあったワークを加工位置に同時に入れ換えるようにした旋回テーブル方式のものがある。
【0003】この旋回テーブル方式のパレット交換装置において、該旋回テーブルを所定の位置にクランプするための機構として、特開平8−25166号公報に記載された第1従来例装置では、パレット10a,10bが搭載された旋回台32を上下動可能に構成するとともに、該旋回台32の下降動作と協働してパレット10a,10bをパレット台21,21上に位置決めする位置決め手段22a,22bを設けている。
【0004】また特開平4−159052号公報に記載された第2従来例装置では、テーブル5を上下移動可能に構成し、クランプ位置を再現させるための位置決めピン2,3をベース上に該ベースの旋回軸に対称的に配置し、上記テーブルの各パレット部分の下面にそれぞれ1個ずつの嵌合穴を形成している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記第1,第2従来例装置は、何れも旋回台又はテーブルを上下移動させることを前提としており、パレット交換動作の行程数が多くなってそれだけ動作時間が長くなり、また構造が複雑化し、高価となる問題がある。
【0006】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、構造が簡単で組立が容易でかつ安価であり、パレット交換時間を短縮できる工作機械のパレット交換装置を提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、複数のワークが搭載された旋回テーブルをパレットベースの旋回面上に載置し、該旋回テーブルを1つのワークが加工位置にあるとき他のワークが待機位置にあるように旋回させる旋回駆動機構を設けた工作機械のパレット交換装置において、上記旋回テーブルが上記1つのワークを加工位置に位置させているとき、該旋回テーブルを上記パレットベースの旋回面上に押圧することにより該旋回テーブルを位置決めクランプする位置決め装置を設けたことを特徴としている。
【0008】請求項2の発明は、請求項1において、上記旋回テーブルは現加工ワークと次加工ワークを搭載しており、上記位置決め装置は、上記旋回テーブル側に旋回中心に対称的に配置された現加工用テーブル位置決め部材及び次加工用テーブル位置決め部材と、上記パレットベース側に配置され、上記現加工用テーブル位置決め部材又は次加工用テーブル位置決め部材の何れかと協働することにより上記旋回テーブルを上記旋回面上に押圧する押圧部材とを備えていることを特徴としている。
【0009】請求項3の発明は、請求項2において、上記位置決め装置は、上記旋回テーブルの上記旋回面上を移動する移動部に該旋回面と直角方向上向きに植設されたテーパピン(位置決め部材)と、該テーパピンの雄テーパ面に嵌合する雌テーパ面が形成されたピストン(押圧部材)を有し上記パレットベース側に固定されたシリンダ機構とを備えていることを特徴としている。
【0010】請求項4の発明は、請求項3において、上記テーパピンは上記移動部に上記旋回面内での位置を調整可能にボルト締め固定されており、上記シリンダ機構のピストンには上記テーパピンの固定ボルトを締め付け可能とするボルト孔が貫通形成されており、上記旋回テーブルには上記ボルト孔に締め付け工具を挿通可能とする作業孔が貫通形成されていることを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図1〜図5は本発明の一実施形態による立型マシニングセンタのパレット交換装置を説明するための図であり、図1,図2は該立型マシニングセンタの左側面図,正面図、図3,図4はパレット交換装置の平面図,断面側面図、図5は位置決め装置の断面側面図である。
【0012】図において、1は立型マシニングセンタ、2は該マシニングセンタ1のベース、3は該ベース2上にX軸(正面から見て左右軸)方向にスライド自在に配設されたコラム台、4は該コラム台3上にY軸(正面から見て前後軸)方向にスライド自在に配設されたコラム、5は該コラム4の前面(正面から見て手前面)にZ軸(上下軸)方向にスライド自在に配設された主軸頭である。
【0013】また上記立型マシニングセンタ1は自動工具交換装置(ATC)7を備えている。この工具交換装置7は、上記コラム4の上部に配置され、多数の工具Tを工具ポット内に収容保持し、所要の工具をコラム4の左,右側方に設定された工具受渡し位置に割り出し位置決めする工具マガジン8と、上記左,右の工具受渡し位置と主軸頭5の主軸の左,右側方に設定された左,右の待機位置との間で工具を移送する左,右の工具移送装置9,9と、該待機位置の工具を主軸の下端に装着するとともに該主軸に装着されている工具を上記待機位置に戻す工具着脱装置10とを備えている。
【0014】そして上記ベース2の前部にはパレット交換装置6が配設されている。このパレット交換装置6は、旋回テーブル11を下面に固定されたスライドプレート12を介してパレットベース13の旋回スライド面13a上に載置し、該旋回テーブル11の旋回中心部分を駆動モータ14で旋回駆動するように構成されており、上記旋回テーブル11とパレットベース13とで囲まれた内部に該旋回テーブル11を所定の角度位置に位置決めクランプする位置決め装置15を備えている。
【0015】上記旋回テーブル11は、平面視長方形の厚板状のもので、その上面には加工位置に位置する現加工ワークW1,待機位置に位置する次加工ワークW2を固定するためのT溝11aが所定ピッチで多数凹設されている。なお、これらのワークをパレットに搭載し、該パレットを旋回テーブル上に固定することも可能である。
【0016】また上記旋回テーブル11の下面には逃げ凹部11bが凹設されており、該逃げ凹部11bと上記パレットベース13の底壁13dによって囲まれた略密閉状の空間内に上記位置決め装置15が配設されている。
【0017】上記スライドプレート12は環状(リング状)のもので、上記旋回テーブル11の上記逃げ凹部11bを構成する壁の下面にボルト12aで締め付け固定されており、該スライドプレート12の下面12bが上記パレットベース13の旋回スライド面13a上をスライドする。従って、旋回テーブル11及び該テーブル11上に搭載されたワークW1,W2の重量はスライドプレート12を介してパレットベース13の旋回スライド面13aで支持される。
【0018】上記パレットベース13は円盤状のもので、その概ね1/2が上記ベース2の前部上に位置して支持台2aで支持され、残りは前方にオーバーハングしており、該オーバーハング部は脚13bで支持されている。また上記パレットベース13の周縁には切粉等が上記スライドプレート12の下面12b,スライド面13a間に、及び上記逃げ凹部11b内に進入するのを防止するための縦壁13gが立設されており、該縦壁13gは旋回テーブル11の垂壁11fに摺接している。なお、縦壁13gの内側に進入した切粉等は排出孔13hから下方に落下する。
【0019】上記旋回テーブル11の上記逃げ凹部11b内の旋回中心部には旋回ボス部11cが筒状に突設されており、また上記パレットベース13には上記旋回ボス部11cと同軸をなすように軸受ボス部13cが筒状に突設されている。この軸受ボス部13cと上記旋回ボス部11cとの間には軸受16が介設されており、このようにして旋回テーブル11はパレットベース13によりその旋回中心が規定されている。なお、上述のようにワーク等の重量は旋回スライド面13aによって支持されているので、該軸受16部分には軸方向力はほとんど作用しない。
【0020】上記旋回ボス部11cの下端面には旋回歯車17がボルト締め固定されている。この旋回駆動歯車17は上記軸受ボス部13cを囲む環状のもので、上記軸受16を軸方向に固定する軸受押さえを兼用している。この旋回歯車17には上記駆動モータ14の出力軸14aに固定された駆動歯車14bが噛合している。そして該駆動モータ14は上記パレットベース13の底壁13dの下面にボルト締め固定されている。
【0021】また上記旋回テーブル11の逃げ凹部11b内に配設された位置決め装置15は、現加工ワークW1を位置決めするための3組の現加工ワーク用テーパピン(位置決め部材)18a〜18cと、次加工ワークW2を位置決めするための3組の次加工ワーク用テーパピン19a〜19cと、これらのテーパピン18a〜18c、又は19a〜19cの何れかに嵌合して旋回テーブル11を上記旋回スライド面13a上に位置決めクランプするピストン25(押圧部材)を有するシリンダ機構20a〜20cとを備えている。
【0022】上記第1,第2テーパピン18a〜18c,19a〜19cは何れも棒状のピン体21に雄テーパ面21aを形成したものであり、スライドプレート12上に、旋回中心Aに対称的に配置されている。これらのテーパピンは、スライドプレート12に凹設されピン体21より僅かに大径の取付凹部12c内に、その軸線が上記旋回スライド面13aに対して垂直をなすように、かつ上記雄テーパ面21aが上方に突出するように配置され、上記旋回スライド面内での位置調整後にボルト22で固定されている。また上記ピン体21は、上記ボルト締め固定後に、ノックピン23により位置ずれしないように固定されている。なお、21bは上記ボルト22を螺装するための凹部であり、13eは上記ノックピン23を装着するために上記パレットベース13の底壁13dに貫通形成された作業孔である。
【0023】上記シリンダ機構20a〜20cは何れも、ケーシング24のシリンダ孔24a内に上記ピン体21と同軸をなすようにピストン25を摺動自在に挿入配置し、該ピストン25の下端部に上記雄テーパ面21aに嵌合する雌テーパ面25aを凹設したものであり、上記ケーシング24は上記パレットベース13の上面に突設された取付座13f上にボルト26で固定されている。なお、24c,24dは作動油を上記シリンダ孔24a内に供給し、又は排出する給油孔であり、25d,25eはピストン25とケーンシグ24との間をシールするシール部材である。
【0024】また上記ピストン25の軸心部分にはガイドロッド25bが突設されている。該ガイドロッド25bはケーシング24の天壁24bを貫通して上方に突出しており、該ガイドロッド25bと天壁24bとの間はシール部材25fでシールされている。
【0025】そして上記各ピストン25の軸心には上記ピン体21のボルト22と同軸をなすようにボルト孔25cが貫通形成されており、さらに上記旋回テーブル11には該各ボルト孔25cと同軸をなす6つの作業孔11dが貫通形成されている。これにより旋回テーブル11の上方から締め付け工具を上記作業孔11d,ボルト孔25cを通して挿入することにより上記ピン体21をボルト22で固定できる。なお、上記作業孔11dは、上記ピン体21の固定後に栓11eを螺挿することにより閉塞される。
【0026】次に本実施形態における動作及び作用効果を説明する。本実施形態の位置決め装置15の組立においては、テーパピン18a〜18c,19a〜19cを取付凹部12c内にボルト22を緩めることにより上記旋回スライド面(水平面)内の位置を微調整可能に配置しておく。そしてシリンダ機構20a〜20cに正規位置に固定された給油孔24dから給油してピストン25を上昇させ、旋回テーブル11を図3に示す角度位置、つまり現加工ワークW1用のテーパピン18a〜18cがシリンダ機構20a〜20cのピストン直下にくる角度位置に旋回させ、この状態で給油孔24cから給油することにより各ピストン25を下降させる。すると上記シリンダ機構20a〜20cの各ピストン25の雌テーパ面25aがそれぞれテーパピン18a〜18cの雄テーパ面21aに嵌合し、これによりテーパピン18a〜18cは所定の位置に自動調心される。
【0027】この状態で、締め付け工具を旋回テーブル11の作業孔11d,ピストン25のボルト孔25cを通して挿入し、ボルト22を締め付ける。これにより各テーパピン18a〜18cはスライドプレート12上の所定位置に固定される。この後、ノックピン23を打ち込むことによりなお、ノックピン23のかわりにボルト締めにより各テーパピンをロックしても良い。各テーパピン18a〜18cをロックし、また上記旋回テーブル11のテーパピン18a〜18c用作業孔11dを栓11eを螺挿することにより閉塞する。
【0028】続いて、シリンダ機構20a〜20cのピストン25を上昇させるとともに、旋回テーブル11を、次加工ワークW2用テーパピン19a〜19cがシリンダ機構20a〜20cの直下にくるよう180°旋回させ、シリンダ機構20a〜20cの各ピストン25を下降させる。すると各ピストン25の雌テーパ面25aがそれぞれテーパピン19a〜19cの雄テーパ面21aに嵌合し、該テーパピン19a〜19cは所定の位置に自動調心される。
【0029】この状態で、締め付け工具を旋回テーブル11の作業孔11d,ピストン25のボルト孔25cを通して挿入し、ボルト22を締め付ける。これにより各テーパピン19a〜19cはスライドプレート12上の所定位置に固定される。この後、ノックピン23を打ち込むことにより各テーパピン19a〜19cをロックし、作業孔11dを栓11eで閉塞する。
【0030】そして現加工ワークW1を加工する場合には、シリンダ機構20a〜20cのピストン25が上昇し、旋回テーブル11が現加工ワークW1が加工位置に位置するように旋回し、シリンダ機構20a〜20cのピストン25が下降し、該各ピストン25がテーパピン18a〜18cに嵌合し、これにより旋回テーブル11がクランプされ、現加工ワークW1が加工位置に位置決めされる。またこれと同時に加工済みのワークは待機位置側に旋回移動される。
【0031】また待機位置側にて旋回テーブル11上にセットされた次加工ワークW2を加工する場合には、シリンダ機構20a〜20cのピストン25が上昇し、旋回テーブル11が次加工ワークW2が加工位置に位置するように旋回し、シリンダ機構20a〜20シリンダのピストン25が下降し、該各ピストン25がテーパピン19a〜19cに嵌合し、次加工ワークW2が加工位置に位置決めされる。
【0032】このように本実施形態では、旋回テーブル11をパレットベース13の旋回スライド面13a上をスライド旋回させるとともに、該旋回テーブル11側に設けたテーパピン18a〜18c,19a〜19cをパレットベース13側に固定したシリンダ機構20a〜20cのピストン25により上記スライド面13aに向けて、つまり重力方向に押圧する構造としたので、旋回テーブル11の位置決めクランプが確実である。
【0033】また現加工ワークW1用のテーパピン18a〜18cと、次加工ワークW2用のテーパピン19a〜19cとを旋回中心に対して点対称位置に配置し、シリンダ機構20a〜20cを何れか一方のワーク用テーパピンに対応した3組のみとしたので、まずテーパピン18a〜18cの位置調整を行い、これとは無関係にテーパピン19a〜19cの位置調整を行うことができ、両ワーク用のテーパピンを同時に位置合わせする方式に比較して位置調整が容易であり、また構造が簡単で、構成部品の加工精度も低くて済む。
【0034】しかも上記位置調整に当たっては、テーパピン18a〜18c,19a〜19cをボルト22を緩めて微調整可能としておき、これにピストン25を嵌合させる構造としたので、該テーパピンを自動的に調心することができる。さらにピストン25にボルト孔25cを形成するとともに旋回テーブル11に作業孔11dを形成したので、自動調心した状態で外部からテーパピンをボルト締め固定でき、テーパピンの位置調整作業が非常に容易である。
【0035】また位置決め装置15を、旋回テーブル11の下面に凹設した逃げ凹部11bとパレットベース13とで囲まれた略密閉空間内に配置したので、該位置決め装置15を切粉,切削油等から保護できる。
【0036】また本実施形態では、スライドプレート12を旋回テーブル11と別体に構成したので、該スライドプレート12の上記逃げ凹部11b側(内側)に位置する面にテーパピン18a〜18c,19a〜19cの取付け凹部12cを形成する際に、該取付け凹部12cの底面を高精度で上記旋回スライド面13aと平行に形成でき、該テーパピンの垂直度を確保できる。
【0037】なお、上記実施形態ではスライドプレート12を旋回テーブル11と別体としたが、このスライドプレートを旋回テーブルに一体形成することも勿論可能である。また上記実施形態では、旋回テーブル11をパレットベース13の旋回スライド面13aでスライド支持した構造を示したが、旋回テーブル11とパレットベース13との間に転がり軸受を介在させることも勿論可能である。
【0038】また上記実施形態では、旋回テーブルのスライドプレート側に雄テーパ面を有するテーパピンを、パレットベース側に雌テーパ面を有するピストンを配置したが、これとは逆にテーパピン側に雌テーパ面を、ピストン側に雄テーパ面を設けても勿論構わない。さらにまたスライドプレート側にシリンダ機構を、パレットベース側にテーパピンを設けることも可能である。
【0039】さらにまた上記実施形態では、シリンダ機構とテーパピンとを3組設けた場合を説明したが、これらは最小限2組設ければよく、また4組以上設けることも可能である。
【0040】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明に係る工作機械のパレット交換装置によれば、上記旋回テーブルをパレットベースの旋回面上に押圧することにより該旋回テーブルを位置決めクランプするように構成したので、旋回テーブルを上下動させるものに比較して構造が簡単でかつ安価であり、また交換動作時間を短縮できる効果があり、さらに重力の方向に押圧することから位置決めクランプを強固に行うことができる効果がある。
【0041】請求項2の発明によれば、上記位置決め装置を、旋回中心に対称的に配置された現加工ワーク用位置決め部材及び次加工ワーク用位置決め部材と、何れかの位置決め部材と協働することにより上記旋回テーブルを上記旋回面上に押圧する押圧部材とを備えた構造としたので、請求項1における構造簡単,安価,確実なクランプを実現できる具体的構造を提供できる。
【0042】また現加工ワーク用位置決め部材の位置調整を行った後に、これと独立して次加工用位置決め部材の位置調整を行うことが可能となり、全ての位置決め部材の位置調整を同時に行う方式に比較して位置調整が容易であり、また構成部品の寸法精度を低くすることができ、それだけ加工が容易である。
【0043】請求項3の発明によれば、上記位置決め装置を、上記旋回テーブルの移動部に植設されたテーパピン(位置決め部材)と、該テーパピンの雄テーパ面に嵌合する雌テーパ面が形成されたピストン(押圧部材)を有するシリンダ機構とを備えた構造としたので、上記請求項1,2における構造簡単,安価,確実なクランプ及び容易な位置調整を実現できる具体的構造を提供できる。
【0044】請求項4の発明によれば、上記テーパピンの位置調整においては、まず該テーパピンを位置調整可能にしておいてシリンダ機構のピストンを該テーパピンに嵌合させることによりテーパピンを自動的に調心することができ、この状態で外部から締め付け工具を旋回テーブルの作業孔,ピストンのボルト孔を通して挿通し、テーパピンのボルトを締め付けることによりテーパピンを上記調整済み位置に固定でき、テーパピンの位置調整作業をより一層簡単確実に行うことができる効果がある。
【0045】




 

 


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