(57)【要約】工作機械のパレット取付け台であるテーブル（２７）とパレット待機ステーションとの間でクレーンを用いてパレットを交換するための工作機械及びパレット待機ステーションが提供される。テーブル（２７）は、テーパ状先端を有した複数のガイドピン（３１）と、球面状先端を有した昇降可能な複数のリフトピン（３５）と、テーパ状外周面を有した複数のテーパコーン（３７）とを備える。一方、パレット（Ｐ）は、パレットの両側面から側方に突出するように取り付けられた少なくとも二つのブラケット（３９）を備え、各ブラケットには、ガイドピン（３１）を挿入することによりパレットの粗位置決めを行わせるガイド穴（４１）が設けられている。また、パレット（Ｐ）の底面には、テーパ状内周面を有し且つリフトピンの球面状先端と係合してパレットの精密位置決めを行わせる複数のロケート穴（４５）と、テーパコーン（３７）と相補的形状を有し且つテーパコーンと係合してパレットの最終位置決めをさせる複数のテーパ穴（４７）とが設けられている。
2008029482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パレットを載置するパレット取付け台を有した工作機械において、
前記パレット取付け台が、テーパ状先端を有した複数のガイドピンと、球面状先端を有した昇降可能なリフトピンと、テーパ状外周面を有したテーパコーンとを備え、前記パレットが、該パレットの両側面から側方に突出するように該パレットの側面に設けられた少なくとも二つのブラケットを備え、各ブラケットには、前記ガイドピンを挿入することにより前記パレットの粗位置決めを行わせるガイド穴が設けられており、前記パレットの底面には、テーパ状内周面を有し且つ前記リフトピンの球面状先端と係合して前記パレットの精密位置決めを行わせるロケート穴と、前記テーパコーンと相補的形状を有し且つ前記テーパコーンと係合して前記パレットの最終位置決めを行わせるテーパ穴とが設けられていることを特徴とした工作機械。
【請求項２】
前記パレット取付け台に平坦な先端面を有した昇降可能なサポートピンを設けると共に、前記パレットの底面に、前記サポートピンの平坦な面と当接する平坦なサポートピン当接面が設けられている請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記パレットの側面を当接させることにより、前記パレットを前記パレット取付け台上の所定の位置に規制するストッパが設けられている請求項１又は２に記載の工作機械。
【請求項４】
工作機械のパレットを載置するパレット待機ステーションにおいて、前記パレットの前記ガイド穴と対応する位置に、テーパ状先端を有した複数のガイドピンが設けられ、前記パレットの前記ロケート穴と対応する位置に、前記パレットの前記球面状先端を有した昇降可能なリフトピンが設けられ、前記パレットの前記テーパ穴と対応する位置に、前記テーパ状外周面を有したテーパコーンが設けられていることを特徴としたパレット待機ステーション。
【請求項５】
ワークを取り付けるパレットを載置するパレット取付け台を有した工作機械において、
前記パレットを固定するクランプ部、機械加工する際の最終精度に前記パレットを位置決めする精密位置決め部、前記精密位置決め部が位置決め開始可能な範囲に前記パレットを位置決めする粗位置決め部を有したパレット取付け台と、
前記クランプ部に係合する被クランプ部、前記クランプ部に係合する被クランプ部に、前記精密位置決め部に係合する被精密位置決め部、パレットの側面の視認可能な位置に設けられ前記粗位置決め部に係合する被粗位置決め部を有するパレットと、
を具備することを特徴とした工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械のパレット取付け台とパレット待機ステーションとの間でクレーンを用いてパレットを交換するための工作機械及びパレット待機ステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械では、ワークの加工が終了すると、加工済みのワークが取り付けられているパレットを工作機械のパレット取付け台であるテーブルから取り外して、段取位置などのパレット待機ステーションに移動する一方、段取り済みのワークが取り付けられている別のパレットを工作機械のテーブル上に取り付けるパレット交換が工作機械のテーブルとパレット待機ステーションとの間で行われる。このパレット交換には、自動パレット交換システムを用いて行う場合と、クレーン等を用いて作業者が手動で行う場合とがある。何れの場合においても、精度のよい加工を行うためには、テーブル又はパレット待機ステーション上の所定の位置にパレットを正確に位置決めする必要がある。
このような位置決めには、様々な方法が使用され得る。例えば、特公平８−１８２１６号公報は、スタッカクレーンを使用したパレット受渡し装置において、パレットの底面に設けられた穴にパレット支持台に設けられたノックピンを嵌合させ、パレットとパレット支持台との位置決めを行う方法を開示している。また、日本国特許第３３０７４７７号公報は、テーブルに設けられた複数のピストン部材の先端のテーパ外周面をパレットの底面に設けられた複数のテーパ穴に係合させて粗位置決めを行った後に、テーブルに設けられた複数のテーパコーンとパレットの底面に設けられた複数のテーパ穴とを係合させて本位置決めを行う方法を開示している。
一方、自動パレット交換システムの設置には、少なくともパレットの搬送とパレットの受け渡し動作とを行うための広いスペースが要求される。したがって、十分なスペースを確保できない場合には、自動パレット交換システムを設置することができない。また、自動パレット交換システムは、複雑な機構を必要とし高価であるので、コストを抑えることが要求される場合には不向きである。このような場合、作業者が、クレーン等を手動操作して、パレット待機ステーションからパレットを吊り上げてテーブル上まで移動し、パレットを下降させつつテーブル上の所定の位置にパレットを位置決めすることにより、パレット交換を行うことになる。
ところが、特公平８−１８１２１６号公報や日本国特許第３３０７４７７号公報に開示されている位置決め方法は、パレットの底面に設けられた穴を利用するものである。したがって、作業者がクレーンを手動操作してパレットを位置決めする場合には、穴の視認が困難で、パレットの底面に設けられた穴をテーブル上のピンの位置に誘導するには熟練を要し、かつ、時間がかかっていた。
【発明の開示】
【０００３】
よって、本発明の目的は、手動操作のクレーンを用いて、パレットを工作機械のテーブル上又はパレット待機ステーションの所定の位置に容易に位置決めすることができる工作機械及びパレット待機ステーションを提供することにある。
本発明によれば、パレットを載置するパレット取付け台を有した工作機械において、前記パレット取付け台が、テーパ状先端を有した複数のガイドピンと、球面状先端を有した昇降可能なリフトピンと、テーパ状外周面を有したテーパコーンとを備え、前記パレットが、該パレットの両側面から側方に突出するように該パレットの側面に設けられた少なくとも二つのブラケットを備え、各ブラケットには、前記ガイドピンを挿入することにより前記パレットの粗位置決めを行わせるガイド穴が設けられており、前記パレットの底面には、テーパ状内周面を有し且つ前記リフトピンの球面状先端と係合して前記パレットの精密位置決めを行わせるロケート穴と、前記テーパコーンと相補的形状を有し且つ前記テーパコーンと係合して前記パレットの最終位置決めを行わせるテーパ穴とが設けられている工作機械が提供される。
本発明の工作機械では、パレットの粗位置決めを行うためのガイド穴が、パレットの両側面から突出するように取り付けられたブラケットに設けられており、作業者からガイド穴を視認しやすい。したがって、作業者は、手動操作のクレーンでパレットを移動する場合でも、パレット取付け台であるテーブル上のガイドピンにパレットのガイド穴を誘導しやすく、作業者によるパレットの粗位置決めが容易となる。さらに、パレットの位置がテーブル上の目標位置の水平方向位置から多少ずれていても、リフトピンの球面状先端とパレットの対応するロケート穴のテーパ状内周面とを係合させることは容易であり、これらを互いに係合させれば、パレットをテーブル上の目標位置へ精密に位置決めすることができる。また、テーブル上のテーパコーンとパレットの対応するテーパ穴とは相補的形状であるので、これらを互いに係合させれば、パレットはテーブル上の目標位置に正確に位置決めされる。
上記工作機械では、前記パレット取付け台に平坦な先端面を有した昇降可能なサポートピンを設けると共に、前記パレットの底面に、前記サポートピンの平坦な面と当接する平坦なサポートピン当接面が設けられていることが好ましい。このようなサポートピンと対応するサポートピン当接面とを互いに当接させることにより、パレットは、テーブルの上面に対して水平に保持され、リフトピンの球面状先端とロケート穴のテーパ状内周面との係合やテーパコーンとテーパ穴との係合を容易にさせる効果を奏する。また、パレットを下降させるときにサポートピンがクッションの働きをし、リフトピンやテーパコーンの損傷を防止する機能も果たす。
また、上記工作機械には、前記パレットの側面を当接させることにより、前記パレットを前記パレット取付け台上の所定の位置に規制するストッパが設けられていることが好ましい。このようなストッパにパレットの側面を当接させれば、パレットの水平方向の１軸の座標を定めることができ、水平面における他の１軸方向にパレットを移動させるだけで、ガイド穴をガイドピンの上方へ容易に誘導することが可能となる。
工作機械のパレットを載置するパレット待機ステーションにおいて、前記パレットの前記ガイド穴と対応する位置に、テーパ状先端を有した複数のガイドピンが設けられ、前記パレットの前記ロケート穴と対応する位置に、前記パレットの前記球面状先端を有した昇降可能なリフトピンが設けられ、前記パレットの前記テーパ穴と対応する位置に、前記テーパ状外周面を有したテーパコーンが設けられているパレット待機ステーションが提供される。この場合、パレット待機ステーションにおいても同様に、パレットを正確に位置決めできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の工作機械及び待機ステーションを使用した加工システムの全体構成を示す該略図である。
図２は、図１の加工システムの工作機械側の全体構成を示す概略図である。
図３は、図２に示されているパレット及びテーブルの位置決め構造の詳細を示す部分断面側面図である。
図４Ａ〜４Ｅは、図１の加工システムにおけるパレットとテーブルとの位置決め手順を示す模式図である。
図５は、図１の加工システムのパレット待機ステーション側の全体構成を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
図１を参照すると、本発明の工作機械及び待機ステーションを使用した加工システム１１は、工作機械１３と、パレット待機ステーション１５と、工作機械１３とパレット待機ステーション１５との間でワークＷを装着されたパレットＰの移動を行うためのパレット移動装置とから構成されている。パレット待機ステーション１５は、工作機械１３のパレット取付け台であるテーブル２７に移送するためのパレットＰを待機させる場所であり、パレットＰに対するワークＷの装着を含む段取り作業を行うための段取りステーションや、前工程の加工を行う工作機械のテーブルを含む。
パレット移動装置は、工作機械１３とパレット待機ステーション１５との間を移動可能であり且つ作業者によって手動操作される吊り下げ式のクレーン１７によって構成されている。しかしながら、パレット移動装置は、工作機械１３とパレット待機ステーション１５との間でパレットＰの移動を行うことができればよく、自動操作のクレーンや自動パレット交換装置など他のタイプのパレット移動装置を使用することも可能である。
工作機械１３としては、例えば、マシニングセンタを使用することができる。図２を参照すると、工作機械１３は、床面に設置されるベッド１９と、ベッド１９上に設けられたコラム２１と、コラム２１によって支持される主軸頭２３と、主軸頭２３に回転可能に支持され工具Ｔが装着される主軸２５と、ベッド１９上に設けられたテーブル２７とを備える。図示される実施の形態では、コラム２１がベッド１９上をＺ軸方向（図１における左右方向）に移動可能であり、主軸頭２３がコラム２１上をＹ軸方向（図１における上下方向）に移動可能であり、テーブル２７がベッド１９上をＹ軸及びＺ軸と直交するＸ軸方向（図１の紙面に垂直な方向）に移動可能となるように構成されている。しかしながら、工作機械１３は、他の構成を有するものであってもよく、図示される実施の形態に限定されるものではない。
工作機械１３のベッド１９上には、ストッパ２９が設けられており、クレーン１７によって移動されるパレットＰの背面（側面）をストッパ２９に当接させることにより、ベッド１９又はテーブル２７上におけるパレットＰのＺ軸方向位置が規制されるようになっている。
次に、図３を参照して、テーブル２７に対してパレットＰを位置決めするための位置決め構造について詳細に説明する。
テーブル２７上には、垂直方向に延び且つテーパ状先端を有した複数のガイドピン３１と、平坦な先端面を有した昇降可能な複数のサポートピン３３と、球面状先端を有しサポートピン３３とは独立して昇降可能な複数のリフトピン３５と、テーパ状外周面を有した複数の固定されたテーパコーン３７とが設けられている。サポートピン３３やリフトピン３５は例えばシリンダ装置によって昇降させられ、ロック装置によって所定位置に固定することができるようになっている。一方、パレットＰの長手方向の両側面には複数のＬ字形ブラケット３９が取り付けられており、Ｌ字形ブラケット３９におけるパレットＰの両側面から側方に突出した部分には、ガイドピン３１を挿入するためのガイド穴４１が形成されている。また、パレットＰの底面には、サポートピン３３の平坦な先端面が当接するための平坦なサポートピン当接面４３と、テーパ状内周面を有しリフトピン３５の球面状先端と係合するロケート穴４５と、テーパコーン３７と相補的形状を有しテーパコーン３７と係合するテーパ穴４７とが、それぞれ、サポートピン３３、リフトピン３５、テーパコーン３７と対応して設けられている。
ガイドピン３１の位置は、パレットＰのガイド穴４１にテーブル２７のガイドピン３１を挿入したときに、パレットＰがテーブル２７上の概ね所望の位置に配置されるように定められている。ガイドピン３１は、それぞれ、異なる長さになっていることが好ましい。また、ガイド穴４１は、ガイドピン３１よりも一回り大きい直径を有していることが好ましい。なお、図３に示されている実施の形態では、テーブル２７上に、２本のガイドピン３１が設けられているが、３本以上のガイドピン３１を設けてもよいことはいうまでもない。
また、サポートピン当接面４３、ロケート穴４５、テーパ穴４７の位置は、パレットＰの各ガイド穴４１に対応するガイドピン３１が挿入されたときに、パレットＰのサポートピン当接面４３、ロケート穴４５及びテーパ穴４７がテーブル２７上に設けられた対応するサポートピン３３、リフトピン３５及びテーパコーン３７と対向するように配置されるように定められている。さらに、全てのサポートピン３３の先端面は、サポートピン３３が最上昇位置にあるときに同一平面内に位置し、全てのリフトピン３５の先端も、リフトピン３５が最上昇位置にあるときに同一平面内に位置するようになっている。
テーブル２７には、さらに、テーブル２７の表面に対するパレットＰの底面の相対位置を確認するためのパレット位置確認装置４９と、パレットＰをテーブル２７にクランプするためのクランプ装置５１とが設けられている。図３に示されている実施の形態では、パレット位置確認装置４９は、テーブル２７の表面から上方に突出するように付勢された位置検出ロッド４９ａを備え、位置検出ロッド４９ａの先端がパレットＰの底面に接触して下方に押し下げられたときの位置検出ロッド４９ａの位置を検出することにより、テーブル２７の表面とパレットＰの底面とが予め定められた位置関係になったことを検出する。しかしながら、パレット位置確認装置４９は、パレットＰの底面とテーブル２７の表面との相対位置を確認できればよく、他のタイプの接触式位置検出装置や、レーザや磁気を利用した非接触式位置検出器などをパレット位置確認装置４９として使用することもできる。また、図３に示されている実施の形態では、クランプ装置５１は、テーパ穴４７の底面中心部から延び拡大先端部を有するスタッド５１ａと、テーパコーン３７の中心部に設けられ内部にロック用ボール５１ｂを有した穴５１ｃとから構成されており、スタッド５１ａを穴５１ｃに挿入したときにスタッド５１ａの拡大先端部を付勢されたボール５１ｂでロックすることによりパレットＰをテーブル２７にクランプするようになっている。しかしながら、クランプ装置５１はパレットＰをテーブル２７上にクランプできればよく、他の構造を使用することもできる。また、図３に示されている実施の形態では、クランプ装置５１がテーパコーン３７及びテーパ穴４７と一体化されているが、これらと別個に設けられてもよい。
次に、図４Ａ〜４Ｅを参照して、図２に示されているテーブル２７に対するパレットＰの位置決め手順を説明する。
作業者は、パレット待機ステーション１５において、段取り済みのワークＷを取り付けたパレットＰに搬送用ワイヤ５３を取り付け、クレーン１７でパレットＰを吊り下げることができるようにする。次に、作業者は、クレーン１７を手動操作してパレットＰをパレット待機ステーション１５から引き上げて工作機械１３のテーブル２７の上方に移動させる。このとき、テーブル２７上のサポートピン３３を上昇させておく。次に、作業者は、クレーン１７を手動操作して、ガイド穴４１を視認しながら、パレットＰを下降させつつクレーン１７の水平位置を微調整し、テーブル２７のガイドピン３１をパレットＰのガイド穴４１に挿入させる。こうして、視認容易なガイド穴４１を利用して、テーブル２７上におけるパレットＰの粗位置決めがなされ、視認しにくいパレットＰの底面のサポートピン当接面４３、ロケート穴４５、テーパ穴４７の位置を確認することなく、サポートピン当接面４３、ロケート穴４５、テーパ穴４７がそれぞれ対応するサポートピン３３、リフトピン３５、テーパコーン３７と対向するように、パレットを配置することができる。
本発明のパレット交換システムでは、ガイド穴４１はパレットＰの側面に取り付けられたブラケット３９の側方に突出する部分に設けられているので、作業者はガイド穴４１の位置を容易に視認でき、ガイド穴４１とガイドピン３１との位置合わせが容易である。また、ガイドピン３１はテーパ状先端を有し、ガイド穴４１はガイドピン３１よりも一回り大きい直径を有しているので、ガイドピン３１をガイド穴４１に挿入させることが容易となっている。さらに、ガイドピン３１の長さが互いに異なっている場合、ガイドピン３１の先端の高さが互いに異なるので、パレットＰを下降させながら１本ずつガイドピン３１を対応するガイド穴４１に挿入していくことができ、ガイド穴４１へのガイドピン３１の挿入がさらに容易となる。加えて、ガイドピン３１をガイド穴４１に挿入するのに先立ってパレットＰの背面（後側側面）を工作機械１３のベッド１９上に設けられたストッパ２９に当接させれば、パレットＰのＺ軸方向位置（すなわち、図２中の左右方向位置）が規制され、クレーン１７をＸ軸方向に移動させるだけでガイド穴４１をガイドピン３１の上方に位置合わせできるようになるので、クレーンの操作が容易になる。
作業者は、パレットＰの全てのガイド穴４１へのテーブル２７のガイドピン３１の挿入が完了すると、更にパレットＰを下降させ、図４Ｂに示されているように、上昇位置にあるサポートピン３３の平坦な先端面にパレットＰの平坦なサポートピン当接面４３を当接させる。これにより、パレットＰは、その底面がテーブル２７の表面と平行になるように支持される。このとき、ロケート穴４５、テーパ穴４７は、それぞれ、リフトピン３５、テーパコーン３７と離れており、係合していない状態になっている。また、このようにサポートピン３３上にパレットＰを載置することで、パレットＰの当接時の衝撃をサポートピン３３によって吸収させ、リフトピン３５やテーパコーン３７の損傷を防止させている。なお、この時点で、搬送用ワイヤ５３は、パレットＰから取り外され、クレーン１７は工作機械１３の上方から加工の妨げとならない位置に移動させられる。
パレットＰのサポートピン当接面４３が上昇したサポートピン３３と当接する位置までパレットＰが下降したことがパレット位置確認装置４９によって確認されると、図４Ｃに示されているように、複数のリフトピン３５を同時に上昇させて、リフトピン３５の球面状先端をロケート穴４５のテーパ状内周面に係合させ、パレットＰを上昇させてサポートピン３３から引き離す。すると、リフトピン３５の先端の球面とロケート穴４５のテーパ状内周面とが協働して、パレットＰが所望の水平位置に正確に位置決めされる。こうして、パレットＰの精密位置決めが行われる。
パレットＰのサポートピン当接面４３がサポートピン３３から離れる位置までパレットＰがリフトピン３５によって上昇させられたことがパレット位置確認装置４９によって確認されると、図４Ｄに示されているように、サポートピン３３を下降させる。次に、図４Ｅに示されているように、リフトピン３５を下降させて、パレットＰのテーパ穴４７にテーブル２７上の相補的形状のテーパコーン３７を係合させ、パレットＰをテーブル２７上の所望の位置に正確に位置決めする。このとき、クランプ装置５１によって当該位置にパレットＰはクランプされる。こうして、パレットＰの最終位置決めが行われる。
パレットＰが最下降位置まで下降されたことがパレット位置確認装置４９によって確認されると、パレットＰの最終位置決めが完了したと判断し、工作機械１３によるパレットＰ上のワークＷの加工が行われる。その後、ワークＷの加工が終了すると、上記と逆の手順で、パレットＰをテーブル２７から持ち上げて、図４Ｂに示されている状態にし、パレットＰに搬送用ワイヤ５３を取り付けて再びクレーン１７でパレットＰを吊り下げ、パレット待機ステーション１５又は下流加工工程に移動させる。ワークＷの加工終了後には、サポートピン３３によってパレットＰをテーブル２７から持ち上げてもよい。
次に、図５を参照して、本発明のパレット待機ステーション１５の全体構成を説明する。
パレット待機ステーション１５は、床面に設置されたベース５５と、ベース５５上で旋回可能に設けられたパレット旋回装置５７とを備える。パレット旋回装置５７は、図５に実線で示されている位置と点線で示されている位置との間で支点５８を中心として９０度旋回し、Ｌ字形状のパレットＰを横に寝た状態（図５において実線で示された、長い部分が底面となる状態）と立ち上がった状態（図５において点線で示された、短い部分が底面となる状態）との間で移動できるようになっている。したがって、パレットＰからワークＷが落下する恐れのない図５に実線で示されている安全な位置でパレットＰにワークＷを装着した後に、パレット旋回装置５７によってパレットを起立させることにより、ワークＷを加工しやすい状態でパレットＰに支持させることができる。
また、ベース５５上には、パレット旋回装置５７の所定の位置にパレットＰが配置されていることを確認するためのパレット位置測定器５９と、パレットＰ上の所定の位置にワークＷが取り付けられたことを確認するためのワーク位置測定器６１とが設けられている。図５に示されている実施の形態では、パレット位置測定器５９及びワーク位置測定器６１として、ピンをパレット又はワークに接触させピンの位置を検出することにより対象物の位置を測定する接触式の位置検出器が用いられているが、レーザ光や磁気を利用した非接触式の位置検出装置を用いることもできる。
パレット待機ステーション１５のパレット旋回装置５７でも、パレットＰを所望の位置に正確に位置決めするために、図５に点線で示されている状態で底面となる部分において、パレットＰのガイド穴４１、サポートピン当接面４３、ロケート穴４５、テーパ穴４７と対応する位置に、図３のテーブル２７と同様のガイドピン６３、リフトピン、サポートピン、テーパコーンがそれぞれ設けられている。なお、図５では、ガイドピン６３のみが示されている。
パレット旋回装置５７上にパレットＰを位置決めするとき、パレット旋回装置５７は、図５に点線で示されている位置に旋回され、作業者は、パレット旋回装置５７のガイドピン６３がパレットＰのガイド穴４１に挿入されるように、クレーン１７を手動操作する。以降の手順は、テーブル２７にパレットＰを位置決めするときと同様であるので、ここでは、説明を省略する。また、パレットＰのガイド穴４１、サポートピン当接面４３、ロケート穴４５、テーパ穴４７と、パレット旋回装置５７のガイドピン６３、リフトピン、サポートピン、テーパコーンの作用及び効果は、テーブル２７とパレレットＰとの間におけるこれらの作用及び効果と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【図１】
2008029482.tif 000003
【図２】
2008029482.tif 000004
【図３】
2008029482.tif 000005
【図４Ａ】
2008029482.tif 000006
【図４Ｂ】
2008029482.tif 000007
【図４Ｃ】
2008029482.tif 000008
【図４Ｄ】
2008029482.tif 000009
【図４Ｅ】
2008029482.tif 000010
【図５】
2008029482.tif 000011
【国際調査報告】
2008029482.tif 000012
2008029482.tif 000013