(57)【要約】【課題】省スペース且つ低コストで構成でき、耐久性や防塵性にも優れるパレット転倒防止機構及び自動パレット交換装置を提供する。【解決手段】自動パレット交換装置１に設けられるパレット転倒防止機構１０は、フォーク部５に軸方向へ進退動可能に設けられ、前進位置でパレット４０のフック４１に係合可能な出力軸１５と、フォーク部５に出力軸１５と平行且つ一体で進退動可能に設けられる入力軸１６と、フォーク部５に設けられ、出力軸１５を前進位置へ付勢するコイルバネ２４と、旋回アーム４の下降状態で入力軸１６と延長線上となる位置に設けられ、入力軸１６を前進位置から後退位置へ押し込んで出力軸１５によるパレット４０のフック４１への係合を解除させる突出位置と、前進位置の入力軸１６から離間する後退位置との間を移動可能なピストンロッド３４を備えた外部シリンダ３０と、を含んでなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端にフォーク部を有した旋回アームを基台上に備え、前記旋回アームの水平旋回及び昇降動作によって前記フォーク部に載置したパレットを交換可能とした自動パレット交換装置に設けられ、前記旋回アームが水平旋回する際に前記パレットに係合して前記パレットの転倒を防止するためのパレット転倒防止機構であって、
前記フォーク部に軸方向へ進退動可能に設けられ、前進位置で前記パレットに係合可能な出力軸と、
前記フォーク部に前記出力軸と一体で進退動可能に設けられる動作伝達部と、
前記フォーク部に設けられ、前記出力軸を前進位置へ付勢する付勢手段と、
前記旋回アームの下降状態で前記動作伝達部の前方となる位置に設けられ、前記動作伝達部を前進位置から後退位置へ押し込んで前記出力軸による前記パレットへの係合を解除させる突出位置と、前進位置の前記動作伝達部から離間する後退位置との間を移動可能なピストンロッドを備えた外部シリンダと、
を含んでなることを特徴とするパレット転倒防止機構。
【請求項２】
前記動作伝達部は、前記出力軸に連結された入力軸であることを特徴とする請求項１に記載のパレット転倒防止機構。
【請求項３】
前記出力軸、前記入力軸、前記付勢手段は、前記フォーク部の下面側に設けられたケースに、前記出力軸及び前記入力軸の先端部を除いて収容されていると共に、前記ケースにおける前記先端部の突出部分は、ダストシールによってシールされている一方、
前記外部シリンダにおける前記ピストンロッドの突出部分もダストシールによってシールされていることを特徴とする請求項２に記載のパレット転倒防止機構。
【請求項４】
前記入力軸は前記出力軸と平行に連結されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のパレット転倒防止機構。
【請求項５】
前記出力軸と前記入力軸とは上下に並設されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のパレット転倒防止機構。
【請求項６】
両端にフォーク部を有した旋回アームを基台上に備え、前記旋回アームの水平旋回及び昇降動作によって前記フォーク部に載置したパレットを交換可能とした自動パレット交換装置であって、
請求項１乃至５の何れかに記載のパレット転倒防止機構を備えたことを特徴とする自動パレット交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械に設けられる自動パレット交換装置において、パレットを搬送する際の転倒（位置ズレや傾倒、落下等を含む）を防止するために用いられるパレット転倒防止機構と、当該機構を用いた自動パレット交換装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
横形マシニングセンタ等の工作機械では、両端にパレットを載せた旋回アームを昇降動作及び水平旋回させることでパレット交換を行う自動パレット交換装置が設けられている。この自動パレット交換装置では、パレットの交換時間は非加工時間となるため、短縮化を目指して旋回速度は極力上げられている。しかし、パレットは旋回アームのフォーク部に重力で載っているだけであるため、重力と遠心力との釣り合いが崩れるとパレットが位置ズレしたりフォーク部から外れたりするおそれがある。よって、自動パレット交換装置にはパレットの転倒を防止する機構が採用されている。例えば特許文献１には、パレットの交換中心側に係合部材を突設し、中心側に設けた上下一対のグリップアームによって係合部材を把持させることでパレットを確実に交換位置へ位置決め可能としたパレット把持機構の発明が開示されている。また、特許文献２には、パレットに設けた係止突起に係止する爪部を備えた係止部材を、押圧ピンによって係止突起への係止方向に付勢して設けると共に、旋回アームの昇降動作に連動するように基台と係合させて係止部材によるパレット係止を開始或いは解除する操作棒と、操作棒の上昇をロックするロック部材と、ロック部材を旋回アームの昇降動作に連動するように基台と係合動作させる係合動作部材とを備えたパレット転倒防止機構の発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平４−５３３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１８８５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のパレット転倒防止機構では、一対のグリップアームや係止部材、操作棒といった上下方向に動作する構成部品を備えるため、旋回アームの下側で収容スペースを大きく確保する必要が生じ、小型の工作機械では採用が困難となる場合がある。
また、特に引用文献２の機構では、操作棒に対してロック部材が直交状に係脱するため、操作棒及びロック部材には軸方向に対して斜め方向の力が働く。よって、操作棒やロック部材の軸受に滑り軸受を用いると斜め方向の力によって方当たりを起こし、偏摩耗する可能性がある。さらに、構成部品が略露出状態で設置されるため、切粉の侵入によって動作性が悪くなるおそれもある。エアパージ等を採用して切粉の侵入を防ぐことが考えられるが、コストアップに繋がる上、旋回アームは上下・旋回動作を伴うため、これに追従するように配管をパレット転倒防止機構まで繋げてエアを供給するのは難しい。
【０００５】
そこで、本発明は、省スペース且つ低コストで構成でき、耐久性や防塵性にも優れるパレット転倒防止機構及び自動パレット交換装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、両端にフォーク部を有した旋回アームを基台上に備え、前記旋回アームの水平旋回及び昇降動作によって前記フォーク部に載置したパレットを交換可能とした自動パレット交換装置に設けられ、前記旋回アームが水平旋回する際に前記パレットに係合して前記パレットの転倒を防止するためのパレット転倒防止機構であって、
前記フォーク部に軸方向へ進退動可能に設けられ、前進位置で前記パレットに係合可能な出力軸と、前記フォーク部に前記出力軸と一体で進退動可能に設けられる動作伝達部と、前記フォーク部に設けられ、前記出力軸を前進位置へ付勢する付勢手段と、前記旋回アームの下降状態で前記動作伝達部の前方となる位置に設けられ、前記動作伝達部を前進位置から後退位置へ押し込んで前記出力軸による前記パレットへの係合を解除させる突出位置と、前進位置の前記動作伝達部から離間する後退位置との間を移動可能なピストンロッドを備えた外部シリンダと、を含んでなることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、前記動作伝達部は、前記出力軸に連結された入力軸であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２の構成において、前記出力軸、前記入力軸、前記付勢手段は、前記フォーク部の下面側に設けられたケースに、前記出力軸及び前記入力軸の先端部を除いて収容されていると共に、前記ケースにおける前記先端部の突出部分は、ダストシールによってシールされている一方、前記外部シリンダにおける前記ピストンロッドの突出部分もダストシールによってシールされていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３の構成において、前記入力軸は前記出力軸と平行に連結されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４の何れかの構成において、前記出力軸と前記入力軸とは上下に並設されていることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、両端にフォーク部を有した旋回アームを基台上に備え、前記旋回アームの旋回及び昇降動作によって前記フォーク部に載置したパレットを交換可能とした自動パレット交換装置であって、
請求項１乃至５の何れかに記載のパレット転倒防止機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、省スペース且つ低コストでパレット転倒防止機能が得られる。また、パレットのロック解除も外部シリンダによって簡単に行える。さらに、出力軸は軸方向に進退動するので、軸受に滑り軸受を採用しても偏摩耗を防止でき、耐久性も期待できる。
請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加えて、動作伝達部を出力軸に連結された入力軸としているので、ピストンロッドによる出力軸の押し込みが確実に行える。
請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加えて、出力軸及び入力軸、ピストンロッドの突出部分がそれぞれダストシールでシールされるので、高い防塵性が得られ、切粉等の侵入による動作不良が生じにくくなる。
請求項４に記載の発明によれば、上記効果に加えて、入力軸を出力軸と平行に連結しているので、出力軸をスムーズに後退させることができる上、機構全体のコンパクト化に繋がる。
請求項５に記載の発明によれば、上記効果に加えて、出力軸と入力軸とは上下に並設されているので、両軸と直交する水平方向に一層コンパクトとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】段取りステーション側から見た自動パレット交換装置の斜視図である。
【図２】パレット転倒防止機構部分の拡大斜視図である。
【図３】パレット転倒防止機構部分の断面図（パレットはロック状態）である。
【図４】パレット転倒防止機構部分の断面図（パレットはロック解除状態）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、横形マシニングセンタに設けられた自動パレット交換装置１を段取りステーション２側から示している。自動パレット交換装置１は、図示しないモータ及び昇降機構により基台３上で水平旋回及び昇降動作する旋回アーム４を備え、この旋回アーム４によって加工室と段取りステーション２との間でパレット４０の交換を行うもので、旋回アーム４の両端には、パレット４０を載置して支持する一対のフォーク部５（図１では一端側のみ図示）がそれぞれ設けられている。旋回アーム４の上面には、加工室と段取りステーション２との間を仕切る仕切カバー６が設けられている。
また、自動パレット交換装置１には、パレット４０を交換する際の旋回アーム４の水平旋回時にパレット４０がフォーク部５から位置ズレしたり外れたりしないように、パレット転倒防止機構１０が設けられている。このパレット転倒防止機構１０は、図２にも示すように、フォーク部５に設けられるロック部１１と、段取りステーション２の本体７上に設けられるロック解除部１２とからなる。
【００１０】
フォーク部５の下面で内縁側には、図３にも示すように、収容凹部８が形成されており、ロック部１１は、収容凹部８に取り付けられるケース１３と、そのケース１３に収容されるロック体１４とを備えている。なお、ロック部１１では、図３に示す左側を前方、右側を後方として説明する。
ロック体１４は、上下２本の丸棒状の出力軸１５と、動作伝達部としての入力軸１６との後端部同士を、アダプタ１７を介して互いに平行に連結してなり、出力軸１５と入力軸１６との前端部をケース１３を貫通してその前面から突出させた状態で前後へ進退動可能に収容されている。ケース１３には、アダプタ１７の進退動を許容する空間を形成する後蓋１８と、入力軸１６の中間部に設けたリング状のストッパ１９と当接して突出位置を規制する前蓋２０とが設けられている。出力軸１５と入力軸１６とは、ケース１３内で前後の滑り軸受２１，２１によりそれぞれ軸支されると共に、ケース１３からの前端部の突出部分はダストシール２２，２２によってそれぞれシールされている。
【００１１】
また、ケース１３内において、入力軸１６の収容部分には、ストッパ１９が進退動可能な大径孔２３が形成されており、ストッパ１９の後方で大径孔２３内には、入力軸１６に外装された付勢手段としてのコイルバネ２４が収容されている。このコイルバネ２４がストッパ１９を前方へ押圧することで、常態でのロック体１４は、ストッパ１９が前蓋２０に当接する前進位置に付勢される。パレット４０の下面には、フォーク部５への載置状態で出力軸１５の前方に位置するＬ字状のフック４１が設けられており、ロック体１４の前進位置では、ケース１３から突出した出力軸１５の先端がフック４１と係合するようになっている。これによりパレット４０はフォーク部５に固定されることになる。
【００１２】
一方、ロック解除部１２では、シリンダブラケット３１を介して外部シリンダ３０が本体７上で水平に支持されている。なお、ロック解除部１２では、図３に示す右側を前方、左側を後方として説明する。
外部シリンダ３０は、シリンダ室３２内に、ロック部１１の入力軸１６の同軸延長線上に位置するピストンロッド３４を前方に突出させたピストン３３を有している。よって、ピストン３３の前後でシリンダ室３２に圧縮空気（油圧でもよい）を供給することで、ピストン３３を軸方向に進退動させてピストンロッド３４を進退動させることができる。外部シリンダ３０におけるピストンロッド３４の突出部分もダストシール３５によってシールされている。また、外部シリンダ３０及びシリンダブラケット３１は、本体７に上方から取り付けられるカバー３６に、ピストンロッド３４の突出部分を除いて覆われている。図３はピストン３３の後退位置を示しており、この位置でピストンロッド３４は、突出位置の入力軸１６から離間している。ピストン３３が前進すると、図４に示すように、ピストンロッド３４が前進して入力軸１６に当接し、そのまま入力軸１６と共にロック体１４をケース１３内に押し込むことになる。これにより出力軸１５もケース１３内に押し込まれてフック４１との係合が解除される。
【００１３】
以上の如く構成された自動パレット交換装置１においては、通常時でのパレット転倒防止機構１０では、ロック解除部１２のピストン３３は、図３のように空圧によってシリンダ室３２の後退位置に位置決めされてピストンロッド３４を入力軸１６から離間させている。よって、ロック部１１では、ロック体１４が突出位置（前進位置）にあることで出力軸１５の先端がパレット４０のフック４１に係合している（パレット４０のロック状態）。
ここからパレット４０の交換を行う際、旋回アーム４が上昇して水平旋回しても、出力軸１５によるフック４１への係合は維持されるため、パレット４０が位置ズレしたり傾倒したりするおそれがない。
【００１４】
一方、段取りステーション２でパレット４０の取り外しを行う場合は、ロック解除部１２のピストン３３が空圧によって前進してピストンロッド３４を突出させる。すると、ロック部１１では、図４のように入力軸１６と共にロック体１４がケース１３内に押し込まれることで出力軸１５がフック４１から外れる（パレット４０のロック解除状態）。よって、パレット４０をフォーク部５から取り外すことができる。
再びパレット４０が載置されると、ピストン３３を後退させてピストンロッド３４を後退させれば、入力軸１６と共にロック体１４がコイルバネ２４の付勢によって前進位置へ復帰するため、出力軸１５が前進してフック４１に係合し、パレット４０を固定することになる。
【００１５】
ここで、ピストンロッド３４は、パレット４０のロック状態及びロック解除状態の何れの場合も入力軸１６に対して軸方向に当接或いは離間し、出力軸１５と入力軸１６とを軸方向にのみ前後動させるため、出力軸１５及び入力軸１６、コイルバネ２４へ軸方向に対する斜め方向に外力が加わることがない。よって、滑り軸受２１に方当たりが生じにくくなる。また、出力軸１５、入力軸１６、ピストンロッド３４の突出部分は何れもダストシール２２，３５でシールされて、内部機構は露出しないので、防塵性も維持できる。さらに、旋回アーム４側のロック部１１では、２本の出力軸１５と入力軸１６とを水平に配置すれば足りるため、幅方向及び高さ方向にコンパクトとなる。
【００１６】
このように、上記形態のパレット転倒防止機構１０及び自動パレット交換装置１によれば、フォーク部５に軸方向へ進退動可能に設けられ、前進位置でパレット４０のフック４１に係合可能な出力軸１５と、フォーク部５に出力軸１５と一体で進退動可能に設けられる入力軸１６と、フォーク部５に設けられ、出力軸１５を前進位置へ付勢するコイルバネ２４と、旋回アーム４の下降状態で入力軸１６の前方となる位置に設けられ、入力軸１６を前進位置から後退位置へ押し込んで出力軸１５によるパレット４０のフック４１への係合を解除させる突出位置と、前進位置の入力軸１６から離間する後退位置との間を移動可能なピストンロッド３４を備えた外部シリンダ３０と、を含んでなることで、省スペース且つ低コストでパレット転倒防止機能が得られる。また、パレット４０のロック解除も外部シリンダ３０によって簡単に行える。さらに、出力軸１５及び入力軸１６は軸方向に進退動するので、滑り軸受２１を採用しても偏摩耗を防止でき、耐久性も期待できる。
【００１７】
特にここでは、出力軸１５への動作伝達部を、出力軸１５に連結された入力軸１６としているので、ピストンロッド３４による出力軸１５の押し込みが確実に行える。
また、出力軸１５、入力軸１６、コイルバネ２４は、フォーク部５の下面側に設けられたケース１３に、出力軸１５及び入力軸１６の先端部を除いて収容されていると共に、ケース１３における先端部の突出部分は、ダストシール２２によってシールされている一方、外部シリンダ３０におけるピストンロッド３４の突出部分もダストシール３５によってシールされているので、高い防塵性が得られ、切粉等の侵入による動作不良が生じにくくなる。
さらに、入力軸１６は出力軸１５と平行に連結しているので、出力軸１５をスムーズに後退させることができる上、機構全体のコンパクト化に繋がる。
加えて、出力軸１５と入力軸１６とは上下に並設されているので、両軸と直交する水平方向に一層コンパクトとなる。
【００１８】
なお、ロック部において、出力軸と入力軸との構造は上記形態に限らず、丸棒状でなく角棒状としたり、板状としたりしてもよい。両軸の連結構造も適宜変更可能で、一方の軸の端部をＬ字状に折曲させて他方の軸に連結することもできる。両軸を上下に並べずに左右へ水平に並べることも可能で、両軸で構造を変えることもできる。コイルバネも、入力軸でなく出力軸に設けたり、両軸にそれぞれ設けたりしても差し支えないし、アダプタの後方にコイルバネ等の付勢手段を設けてロック体ごと付勢してもよい。
また、動作伝達部としては出力軸と平行な入力軸に限らず、出力軸から径方向外側に突出させた突条等も採用できる。
パレット側もフックに限らず、パレットの下面から下向きに設けた突片に出力軸が挿脱する透孔や有底孔を設けたものとしたり、パレット自体に設けた透孔や有底孔に出力軸を直接挿脱させたりしてもよい。
ロック解除部においても、ピストンロッドは出力軸と同様に形状変更は可能である。また、カバーを省略したり、旋回アーム下方のスペースによっては、段取りステーションの本体に凹設した凹部に外部シリンダを設置して、同じく凹部内に位置させた動作伝達部を押圧させたりすることもできる。
【符号の説明】
【００１９】
１・・自動パレット交換装置、２・・段取りステーション、３・・基台、４・・旋回アーム、５・・フォーク部、７・・本体、８・・収容凹部、１０・・パレット転倒防止機構、１１・・ロック部、１２・・ロック解除部、１３・・ケース、１４・・ロック体、１５・・出力軸、１６・・入力軸、１７・・アダプタ、１９・・ストッパ、２１・・滑り軸受、２２，３５・・ダストシール、２４・・コイルバネ、３０・・外部シリンダ、３３・・ピストン、３４・・ピストンロッド、４０・・パレット、４１・・フック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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