(57)【要約】【課題】工作機械において、パレットがテーブルから落下するのを確実に防止する。【解決手段】自動パレット交換装置と、テーブル１０上にパレットＰをクランプ又はアンクランプするクランプ機構１００を備え、クランプ機構１００は、クランプ用シリンダ室１０２Ａへの作動油の供給状態に応じてテーブル１０上でパレットＰをピストン１０４及び台座１２により昇降させる。パレット落下防止装置２００は、クランプ用シリンダ室１０２Ａへの供給又は流出と逆のタイミングで作動油が供給又は流出される落下防止用シリンダ室２０２内で作流油の供給又は流出により伸長又は縮退する落下防止用ピン２０４と、落下防止用ピン２０４を付勢するコイルばね２０６と、パレットＰのテーブル搭載側面の対応する箇所に形成された挿入穴Ｐｈとを有し、落下防止用シリンダ室２０２内への作動油の供給が無くなる場合には、コイルばね２０６のばね力により落下防止用ピン２０４の挿入穴Ｐｈへの挿入状態を維持する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動パレット交換装置と、テーブル上にパレットをクランプ又はアンクランプするクランプ機構を備え、該クランプ機構は、作流流体の供給又は流出に応じてテーブル上でパレットをピストンにより昇降させるクランプ用シリンダを有する工作機械のパレット落下防止装置において、
前記クランプ用シリンダとは別個に設けられ、当該クランプ用シリンダへの作流流体の供給又は流出と逆のタイミングで作流流体が供給又は流出される落下防止用シリンダと、該落下防止用シリンダ内に設けられ、該落下防止用シリンダ内に作流流体が供給又は流出されることにより伸長又は縮退する落下防止用ピンと、該落下防止用ピンが伸長するように付勢する付勢手段と、前記パレットのテーブル搭載側面の対応する箇所に形成された挿入穴とを有し、
前記落下防止用シリンダに作流流体が供給されることにより前記落下防止用ピンが伸長して前記パレットの挿入穴に挿入されると共に、前記落下防止用シリンダ内への作流流体の供給が無くなる場合には、前記付勢手段の付勢力により前記落下防止用ピンが伸長し前記挿入穴への挿入状態を維持することを特徴とする工作機械のパレット落下防止装置。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記前記落下防止用シリンダ内に設けられ、前記落下防止用ピンの後端を付勢するコイルばねであることを特徴とする請求項１に記載のパレット落下防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マシニングセンタ等の工作機械のパレット落下防止装置に関し、特に、工作機械のテーブルにクランプ機構によりクランプするパレットの落下を防止する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタ等の数値制御（ＮＣ）工作機械には、多数個のワークを連続して自動運転により加工するために、ワークをパレットに積載し、テーブル上から加工済みのワークを積載したパレットを搬出し、代わりにパレットプールラインや準備ステーションにある未加工ワークを積載したパレットをテーブル上に搬入するための自動パレット交換装置（以下、「ＡＰＣ」という。）を備えるものがある。
【０００３】
上記のＡＰＣによりテーブル上に搬入されたパレットをクランプするには、テーブル上に上下動するパレットガイドを設け、そのパレットガイドの上端をＴ字状に形成し、パレット下面に形成されたＴ溝に係合させた後、パレットガイドを下降させてパレットをクランプする方法が一般的であった。また、最近ではパレット交換時間を短縮するため、テーブル上のパレットに直接交換動作を行うＡＰＣが用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。これらのＡＰＣでは、例えば、テーブル上に搬入されたパレットを下降させる動作で、パレットをテーブルのクランプ部材の係合位置に移載し、パレット下面に設けた被クランプ部材を押圧してクランプするようにしている。
【０００４】
また、近年、かかる工作機械においては、パレットのアンクランプ時等にパレットが加工テーブルから落下してしまうのを防止する必要があるので、例えば、ラインの非常停止や停電等の非常時には、パレットをクランプしアンクランプするための油圧回路の作動流体（油）の流れをチェックバルブ等により制御しクランプ状態が解除されないようにする安全設計がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平２−６９６５号公報
【特許文献２】実公平７−４６４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば、５軸制御のマシニングセンタ（工作機械）では、それまでの４軸制御の工作機械においてテーブルが水平状態に維持されていたのと異なり、加工目的に合わせたプログラミングによりパレットを積載したテーブルが回転し、そのテーブルが９０度以上に傾くような場面も考えられる。従って、従来のクランプ機構の油圧回路のバルブ等による制御に加え、仮に、想定外の非常事態が生じてクランプ機構の油圧がダウンしたような場合でも、工作機械のテーブルからパレットの落下を防止できるように、更なる安全設計のための技術の開発が求められる。
【０００７】
本発明は上述のような事情から為されたものであり、その目的は、マシニングセンタ等の工作機械において、パレットがテーブルから落下するのを確実に防止できる装置、特に、５軸制御の工作機械等でテーブルが傾斜した状態でもパレットの落下を確実に防止し得る装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のパレット落下防止装置は、自動パレット交換装置と、テーブル上にパレットをクランプ又はアンクランプするクランプ機構を備え、該クランプ機構は、作流流体の供給又は流出に応じてテーブル上でパレットをピストンにより昇降させるクランプ用シリンダを有する工作機械において、前記クランプ用シリンダとは別個に設けられ、当該クランプ用シリンダへの作流流体の供給又は流出と逆のタイミングで作流流体が供給又は流出される落下防止用シリンダと、該落下防止用シリンダ内に設けられ、該落下防止用シリンダ内に作流流体が供給又は流出されることにより伸長又は縮退する落下防止用ピンと、該落下防止用ピンが伸長するように付勢する付勢手段と、前記パレットのテーブル搭載側面の対応する箇所に形成された挿入穴とを有し、前記落下防止用シリンダに作流流体が供給されることにより前記落下防止用ピンが伸長して前記パレットの挿入穴に挿入されると共に、前記落下防止用シリンダ内への作流流体の供給が無くなる場合には、前記付勢手段の付勢力により前記落下防止用ピンが伸長し前記挿入穴への挿入状態を維持することを特徴とする。かかる構成によれば、パレットのクランプ用の作動油（圧力油）の供給が途絶えた場合でも、付勢手段の付勢力のみが作用する結果、落下防止用ピンは縮退せず、パレットの挿入穴に挿入された状態で保持されるので、パレットがテーブルから落下するのを確実に防止できる。
【０００９】
また、前記付勢手段は、前記落下防止用シリンダ内に設けられ、前記落下防止用ピンの後端を付勢するコイルばねであることを特徴とする。かかる構成によれば、コイルばねを付勢手段として用いることで、パレット落下防止装置を簡単且つ安価に構成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、マシニングセンタ等の工作機械において、パレットがテーブルから落下するのを確実に防止できる装置、特に、５軸制御の工作機械等でテーブルが傾斜した状態で加工する場合でもパレットの落下を確実に防止し得る装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るマシニングセンタのテーブルと、そのテーブル上のパレットクランプ機構（の一部）、及びそのパレット落下防止装置の構成を示す断面図であり、パレットは無い、クランプ機構の待機状態を示す。
【図２】図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るマシニングセンタのテーブルと、そのテーブル上のパレットクランプ機構（の一部）、及びそのパレット落下防止装置の構成を示す断面図であり、クランプ機構がパレットを迎え入れる前の状態、即ちパレットのアンクランプ状態を示す。
【図４】図３の要部を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るマシニングセンタのテーブルと、そのテーブル上のパレットクランプ機構（の一部）、及びそのパレット落下防止装置の構成を示す断面図であり、クランプ機構がパレットを保持する状態、即ちパレットのクランプ状態を示し、この時、パレット落下防止装置の落下防止用のピンがパレットに挿入される。
【図６】図５の要部を拡大して示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るマシニングセンタのテーブルと、そのテーブル上のパレットクランプ機構（の一部）、及びそのパレット落下防止装置の構成を示す断面図であり、仮に油圧がダウンし、クランプ機構がパレットのアンクランプ状態になっても、パレット落下防止装置が作動した状態を示し、油圧がダウンしても落下防止用のピンはバネの力で保持されるので、パレットが落下することは無い。
【図８】図７の要部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここで、本実施形態に係るマシニングセンタ（以下、ＭＣと記載）は、自動パレット交換装置（以下、ＡＰＣと記載）を備え、このＡＰＣでは、工作物が載置された可動体としてのパレットを、固定体としてのテーブルに対して自動的に交換する。パレットは、クランプ・アンクランプ装置を用いてクランプ部材によりテーブルに対してクランプ・アンクランプされる。パレットのクランプ・アンクランプ装置はクランプ用シリンダ装置（以下、シリンダと記載）を備え、油圧ユニットから供給される所定の圧力に設定された作動油（圧力油）を用いてクランプおよびアンクランプの両方の動作を行う。また、本実施形態に係るＭＣは、いわゆる５軸制御の工作機械であり、パレットを搭載したテーブルが加工中に回動又は回転するので、加工動作中にテーブルが傾斜した状態になる場合もある。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るＭＣのテーブル１０と、そのテーブル１０上のパレットクランプ機構１００（の一部）、及びそのパレット落下防止装置２００の構成を示す断面図であり、パレットは無い、クランプ機構１００の待機状態を示す。図中の斜線部は油圧がかかっている回路を示し、以下の図においても同様である。尚、図１にのみ、テーブル１０の断面の外形を示すが、他の図では、その要部のみ示している。また、テーブル１０において本発明と無関係な部分の図示は省略している。図２は、図１の要部を拡大して示す断面図である。図３は、クランプ機構１００がパレットを迎え入れる前の状態、即ちパレットのアンクランプ状態を示し、図４は、図３の要部を拡大して示す断面図である。図５は、クランプ機構１００がパレットＰを保持する状態、即ちパレットＰのクランプ状態を示し、この時、パレット落下防止装置２００の落下防止用のピン２０４がパレットＰに挿入される。図６は、図５の要部を拡大して示す断面図である。  
【００１４】
ここで、パレット落下防止装置２００の動作等を説明する前に、まず、パレットクランプ機構１００の基本的動作について説明しておく。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るＭＣ（図示せず）は、ＡＰＣ（全体は図示せず）を備えており、ＭＣのテーブル１０上には、ＡＰＣの一部であるパレットクランプ機構１００が設けられている。また、テーブル１０内には、作動油（圧力油）の供給路（油圧回路）１５が形成されており、図示しない油圧装置からこの供給路（油圧回路）１５を介して、後述するクランプ用シリンダ室１０２Ａ内や落下防止用シリンダ室２０２内へ作動油（圧力油）が供給される。尚、図１では、パレットクランプ機構１００のパレット支持体１０２、クランプ用シリンダ室１０２Ａ、クランプ用ピストン１０４やその油圧ポート等の油圧ユニット等、パレットクランプ機構１００の一部のみを図示している。図１において、テーブル１０の台座１２は、パレットクランプ機構１００のクランプ用ピストン１０４に複数のボルト１０６により固定され、ピストン１０４の伸縮（昇降）動作により、この台座１２も上下に昇降するように構成されている。
【００１５】
即ち、図１及び図２に示すように、パレットは無い、クランプ機構１００の待機状態では、パレットクランプ機構１００のクランプ用シリンダ室１０２Ａ内に、同図に斜線で示すような経路で作動油（圧力油）が供給され、ピストン１０４及び台座１２は上昇していないので、パレット支持体１０２に台座１２が当接した状態である。次に、図３及び図４に示すように、クランプ機構１００がパレットＰを迎え入れる前の状態、即ちパレットＰのアンクランプ状態では、クランプ用シリンダ室１０２Ａ内に、同図に斜線で示すような経路で作動油（圧力油）が供給され、ピストン１０４及び台座１２が上昇し、パレット支持体１０２から台座１２が上がってパレットＰを受け入れ可能になる。続いて、図５及び図６に示すように、クランプ機構１００がパレットＰを保持する状態は、クランプ用シリンダ室１０２Ａ内に、同図に斜線で示すような経路で作動油（圧力油）が供給され、ピストン１０４及び台座１２が下降し、パレット支持体１０２まで台座１２が下がってパレットＰをクランプした状態となる。そして、このクランプした状態でパレットＰに搭載されたワーク（図示せず）に対し、ＭＣの各種工具（図示せず）によりＮＣ加工が行われる。加工が完了したら、クランプ機構１００の以上と逆の動作により、その加工済みのワークを搭載したパレットＰは、ＡＰＣにより次の未加工ワークを搭載したパレットと交換される。尚、各図及び以上の説明では、クランプ機構１００によるパレットＰをクランプする細部の構成や部品は図示せず、その説明も省略している。
【００１６】
以上の動作により、本実施形態に係るＭＣでは、ＡＰＣによるパレットの自動交換が実行される。そして、パレットＰのアンクランプ時等にパレットＰがテーブル１０から落下してしまうのを防止するために、ラインの非常停止や停電等の非常時には、クランプ用シリンダ室１０２Ａ内への作動油（圧力油）の流れをチェックバルブ等により制御しクランプ状態が解除されないようにする安全設計もなされている。しかしながら、本実施形態に係るＭＣでは、このバルブ等による安全設計に加え、仮に、想定外の非常事態が生じてクランプ機構の油圧がダウンしたような場合でも、ＭＣのテーブル１０からパレットＰの落下を防止できるように、更なる安全設計（フェールセーフ設計）としてパレット落下防止装置２００が設けられている。
【００１７】
即ち、図１及び図２に示すように、本実施形態に係るＭＣは、ＡＰＣ（全体は図示せず）のパレットクランプ機構１００内にパレット落下防止装置２００を有している、即ち、パレット落下防止装置２００は、クランプ用シリンダ室１０２Ａ内のクランプ用ピストン１０４内の更に内側に設けられた落下防止用シリンダ室２０２と、その落下防止用ピストン（ピン）２０４、及び落下防止用ピストン（ピン）２０４の付勢手段としてのコイルばね２０６を有している。また、パレット落下防止装置２００は、落下防止用シリンダ室２０２内へそれぞれ異なる径路で作動油（圧力油）を供給するためのポート２０８、２０９を有している。更に、このパレット落下防止装置２００を構成する一部として、パレットＰの下面の対応する箇所には、落下防止用ピストン（ピン）２０４が挿入される落下防止用挿入穴Ｐｈが形成されている。
【００１８】
次に、パレット落下防止装置２００の動作及び作用効果を説明する。このパレット落下防止装置２００の動作を特徴づけることとして、落下防止用シリンダ室２０２内への作動油（圧力油）の供給は、クランプ用シリンダ室１０２Ａ内への作動油（圧力油）の供給と、逆のタイミング、いわゆるトレードオフの関係になっている。即ち、図１及び図２に示すように、まず、パレットは無い、クランプ機構１００の待機状態では、上述したように、クランプ機構１００のクランプ用シリンダ室１０２Ａ内には同図に斜線で示す径路で作動油（圧力油）が供給され、クランプ用ピストン１０４及び台座１２は上昇していないが、落下防止用シリンダ室２０２内へは、ポート２０８から作動油（圧力油）が供給され、落下防止用ピストン（ピン）２０４は、この油圧により台座１２から突出した状態になる。
【００１９】
次に、図３及び図４に示すように、クランプ機構１００がパレットＰを迎え入れる前の状態、即ちパレットＰのアンクランプ状態では、クランプ用シリンダ室１０２Ａ内には同図に斜線で示す径路で作動油（圧力油）が供給され、パレット支持体１０２からクランプ用ピストン１０４及び台座１２が上昇してパレットＰを受け入れ可能になるが、落下防止用シリンダ室２０２内へは、ポート２０９から作動油（圧力油）が供給されることで、落下防止用ピストン（ピン）２０４は、下降して落下防止用シリンダ室２０２内に縮退する。
【００２０】
続いて、図５及び図６に示すように、クランプ機構１００がパレットＰを保持する状態では、クランプ用シリンダ室１０２Ａ内には同図に斜線で示す径路で作動油（圧力油）が供給され、パレット支持体１０２までクランプ用ピストン１０４及び台座１２が下がってパレットＰをクランプした状態となるが、この時、再び、落下防止用シリンダ室２０２内へポート２０８から作動油（圧力油）が供給され、落下防止用ピストン（ピン）２０４は、この油圧により台座１２から突出した状態になり、パレットＰの下面の落下防止用挿入穴Ｐｈに挿入される。この状態でパレットＰに搭載されたワーク（図示せず）に対し、ＭＣの各種工具（図示せず）によりＮＣ加工が行われる。加工が完了したら、クランプ機構１００及びパレット落下防止装置２００の以上と逆の動作により、その加工済みのワークを搭載したパレットＰは、ＡＰＣにより次の未加工ワークを搭載したパレットと交換される。
【００２１】
さて、本実施形態に係るＭＣでは、上述したバルブ等による安全設計に加え、図７及び図８に示すように、油圧がダウンし、クランプ機構１００がパレットＰのアンクランプ状態になっても、パレット落下防止装置２００が作動しているので、テーブル１０からパレットＰの落下を防止できる。即ち、本実施形態に係るＭＣでは、上述した安全設計のチェックバルブの働きにより停電等により油圧装置が停止してもクランプ状態が保持されるが、仮に、大地震等により油圧経路が毀損し、図７及び図８に示すように、作動油（圧力油）の供給路（油圧回路）への供給が途絶えた場合でも、油圧が無いために付勢手段としてのコイルばね２０６の付勢（バネの力）のみが作用する結果、落下防止用ピストン（ピン）２０４は縮退せず、パレットＰの下面の落下防止用挿入穴Ｐｈに挿入された状態で保持されるので、パレットＰがテーブル１０から落下することは無い。従って、本実施形態に係るＭＣのパレット落下防止装置２００によれば、油圧経路が毀損するような想定外の事態が生じ、作動油（圧力油）の供給路（油圧回路）への供給が途絶えた場合（油圧がダウンした場合）でも、パレットＰがテーブル１０から落下するのを確実に防止できる。特に、本実施形態に係るＭＣのように５軸制御の工作機械で加工中にテーブルが傾斜した状態で上記の事態が生じた場合でも、パレットＰが傾斜したテーブル１０から落下してしまうのを有効に防止することができる。また、コイルばね２０６を付勢手段として用いることで、パレット落下防止装置２００を簡単且つ安価に構成することができる。
【００２２】
本発明によれば、マシニングセンタ等の工作機械において、パレットがテーブルから落下するのを確実に防止できる装置、特に、５軸制御の工作機械等でテーブルが傾斜した状態でもパレットの落下を確実に防止し得る装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上に述べた実施形態では、本発明をＡＰＣ及びパレットのクランプ機構を有する５軸制御のマシニングセンタに適用したが、これに限られないのは、勿論である。本発明は、パレットのクランプ機構を有するものであれば、テーブルが水平状態を維持し続ける工作機械や、マシニングセンタ以外の、例えば、薄物或いは鉄よりも軽い素材を切削加工等する数値制御ルータ（ここで言うルータは「くり抜き機」に近い意味である）等の工作機械等に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０  テーブル、  １２  台座、  １５  作動油の供給路、
１００  パレットクランプ機構、  １０２  パレット支持体、
１０２Ａ  クランプ用シリンダ室、１０４  クランプ用ピストン、
１０６  ボルト、  ２００  パレット落下防止装置、２０２  落下防止用シリンダ室、
２０４  落下防止用のピン、  ２０６  コイルばね、  ２０８、２０９  ポート、
Ｐ  パレット、  Ｐｈ  落下防止用挿入穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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