(57)【要約】【課題】パレットの交換動作を短時間で確実に行うことができる信頼性の高い自動パレット交換装置を提供する。【解決手段】固定ベース２０上を旋回するパレットベース１０を位置決めする位置決め手段４０を備えており、位置決め手段４０は、固定ベース２０側に設けられた油圧シリンダ４２のシリンダ室４２ａに供給される油圧をエアハイドロブースタ４４ｂで所定の作動圧まで増圧することによって、パレットベース１０側に設けられた凸部４１に対して凹部４３ａを嵌合させる方向にピストン４３を常時付勢しながら、パレットベース１０の旋回駆動手段３０と機械的に同期がとられた操作手段４７によって油圧調整用シリンダ４６を操作して、油圧シリンダ４２のシリンダ室４２ｂに供給される油圧を調整することで、凸部４１に対して凹部４３ａを嵌合させたり、凸部４１に対する凹部４３ａの嵌合を解除したりするようになっている。【選択図】　　　　図４
2004074355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを取り付ける複数のパレットが装着されたパレットベースと、
前記パレットベースを旋回可能に支持する固定ベースと、
前記パレットベースを旋回させる旋回駆動手段と、
前記固定ベースに対して前記パレットベースを位置決めする位置決め手段と
を備えた自動パレット交換装置において、
前記位置決め手段は、
前記パレットベース側に設けられた係合部と、
前記固定ベース側に設けられた、前記係合部に係合する被係合部と、
ピストンを進退させることによって、前記被係合部を前記係合部に係合させたり、前記係合部に対する前記被係合部の係合を解除したりする油圧シリンダと、
前記油圧シリンダの一方のシリンダ室に供給される油圧を、エアハイドロブースタで所定圧まで増圧することによって、前記被係合部を前記係合部に係合させる方向に前記ピストンを常時付勢するクランプ側油圧供給ユニットと、
前記油圧シリンダの他方のシリンダ室に供給される油圧を、必要に応じて増圧することで、前記係合部に対する前記被係合部の係合を解除させる方向に前記ピストンを作動させるアンクランプ側油圧供給ユニットとを備え、
前記アンクランプ側油圧供給ユニットは、
前記油圧シリンダに供給される油圧を調整する油圧調整用シリンダと、
前記パレットベースの旋回動作に連動するように、前記旋回駆動手段と機械的に同期がとられた、前記油圧調整用シリンダを操作する操作手段とを有している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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械における加工領域と段取領域との間で、ワークが取り付けられたパレットを自動的に交換する自動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工作機械に搭載される自動パレット交換装置としては、例えば、複数のパレットが搭載されたパレットベースを固定ベースに旋回可能に支持し、旋回駆動手段によってパレットベースを旋回させることで、パレットに取り付けられたワークを加工領域と段取領域との間で入れ替えるようにしたものがあり、こういった自動パレット交換装置には、旋回させたパレットベースを所定位置に位置決めするための位置決め手段が設けられている。
【０００３】
この位置決め手段は、図６に示すように、パレットベースに設けられた凸部５１と、この凸部５１に嵌合する凹部５３ａが形成されたピストン５３を有する、固定ベースに設置された油圧シリンダ５２と、ピストン５３によって区画される油圧シリンダ５２の第１シリンダ室５２ａまたは第２シリンダ室５２ｂに所定の油圧を適宜供給することで、ピストン５３を作動させてその凹部５３ａを凸部５１に嵌合（以下、クランプという。）させたり、その嵌合を解除（以下、アンクランプという。）したりする油圧供給ユニット５４とを備えており、油圧供給ユニット５４は、空気源５５から供給される圧縮空気によって作動油を所定の作動圧まで増圧して油圧シリンダ５２の第１シリンダ室５２ａに供給するクランプ側エアーハイドロブースタ５６と、空気源５５から供給される圧縮空気によって作動油を所定の作動圧まで増圧して油圧シリンダ５２の第２シリンダ室５２ｂに供給するアンクランプ側エアーハイドロブースタ５７と、空気源５５とクランプ側エアーハイドロブースタ５６またはアンクランプ側エアーハイドロブースタ５７とを接続する圧縮空気の供給路を切り換える電磁切換弁５８とから構成されている。
【０００４】
また、この位置決め手段５０には、凹部５３ａによる凸部５１のクランプ状態やアンクランプ状態を検出する近接スイッチ５９ａ、５９ｂが設けられており、パレット交換動作を確実に行うために、これらの近接スイッチ５９ａ、５９ｂからの状態検出信号に基づいて、凹部５３ａが凸部５１をアンクランプしていることを確認した後、パレットベースの旋回動作が開始されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上述した自動パレット交換装置では、パレットベースの旋回動作を開始する前に、必ず、パレットベースの位置決めが解除されているか否か、即ち、凹部５３ａが凸部５１をアンクランプしているか否かの確認動作を行わなければならないので、パレットの交換に要する時間が長くなるといった問題がある。
【０００６】
また、近接スイッチ５９ａ、５９ｂが、凹部５３ａによる凸部５１のアンクランプ状態を誤って検出すると、自動パレット交換装置が破損するおそれがあるので、近接スイッチ５９ａ、５９ｂによるクランプ、アンクランプの状態検出が適正に行われているかどうかを頻繁に点検しなければならず、メンテナンス性が悪いといった問題もある。
【０００７】
また、上述した自動パレット交換装置では、クランプ側エアーハイドロブースタ５６やアンクランプ側エアーハイドロブースタ５７への圧縮空気の供給路を電磁切換弁５８によって切り換えることで、凹部５３ａによる凸部５１のクランプ、アンクランプを行う位置決め手段５０が採用されているので、パレットベースの旋回動作が完了した時点で、即座にパレットベースの位置決めを行うためには、パレットベースの旋回動作に応じて、タイミングよく電磁切換弁５８を切り換えなければならず、こういった電磁切換弁５８の切換制御を的確に行う制御手段が必要となる。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、パレットの交換動作を短時間で確実に行うことができる信頼性の高い自動パレット交換装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、この発明は、ワークを取り付ける複数のパレットが装着されたパレットベースと、前記パレットベースを旋回可能に支持する固定ベースと、前記パレットベースを旋回させる旋回駆動手段と、前記固定ベースに対して前記パレットベースを位置決めする位置決め手段とを備えた自動パレット交換装置において、前記位置決め手段は、前記パレットベース側に設けられた係合部と、前記固定ベース側に設けられた、前記係合部に係合する被係合部と、ピストンを進退させることによって、前記被係合部を前記係合部に係合させたり、前記係合部に対する前記被係合部の係合を解除したりする油圧シリンダと、前記油圧シリンダの一方のシリンダ室に供給される油圧を、エアハイドロブースタで所定圧まで増圧することによって、前記被係合部を前記係合部に係合させる方向に前記ピストンを常時付勢するクランプ側油圧供給ユニットと、前記油圧シリンダの他方のシリンダ室に供給される油圧を、必要に応じて増圧することで、前記係合部に対する前記被係合部の係合を解除させる方向に前記ピストンを作動させるアンクランプ側油圧供給ユニットとを備え、前記アンクランプ側油圧供給ユニットは、前記油圧シリンダに供給される油圧を調整する油圧調整用シリンダと、前記パレットベースの旋回動作に連動するように、前記旋回駆動手段と機械的に同期がとられた、前記油圧調整用シリンダを操作する操作手段とを有していることを特徴とする自動パレット交換装置を提供するものである。
【００１０】
以上のように、この自動パレット交換装置は、油圧シリンダの一方のシリンダ室に供給される油圧をエアハイドロブースタで所定圧まで増圧することによって、係合部に対して被係合部を係合させる方向にピストンを常時付勢しながら、パレットベースの旋回動作に連動するように、パレットベースの旋回駆動手段と機械的に同期がとられた操作手段によって油圧調整用シリンダを操作して、油圧シリンダの他方のシリンダ室に供給される油圧を調整することで、係合部に対して被係合部を係合させたり、係合部に対する被係合部の係合を解除したりするようになっているので、パレットベースの旋回動作が開始される時点で、係合部に対する被係合部の係合を確実に解除することができると共に、パレットベースの旋回動作が完了した時点で、即座に被係合部を係合部に係合させることができる。
【００１１】
従って、従来の自動パレット交換装置のように、パレットベースの旋回動作を開始する前に、パレットベースの位置決めが解除されているか否かの確認動作を行う必要がなく、パレットの交換動作を短時間で確実に行うことができると共に、パレットベースの位置決めが解除されているか否かを検出するための近接スイッチ等を設ける必要がないので、メンテナンス性も向上する。
【００１２】
また、空気源とクランプ側エアーハイドロブースタやアンクランプ側エアーハイドロブースタとを接続する圧縮空気の供給路を電磁切換弁によって切り換えるようにしていた従来の自動パレット交換装置のように、パレットベースの旋回動作に応じて、電磁切換弁をタイミングよく切り換えるための制御手段が不要になるので、同等の機能を簡単な構成で廉価に実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１〜図３に示すように、この自動パレット交換装置１は、工作機械における加工領域αと段取領域βとの間で、ワークが取り付けられたパレットＰを自動的に交換するためのものであり、ワークを取り付ける２つのパレットＰが装着されたパレットベース１０と、このパレットベース１０を旋回可能に支持する固定ベース２０と、パレットベース１０を旋回させる旋回駆動手段３０と、固定ベース２０に対してパレットベース１０を位置決めする位置決め手段４０とを備えている。
【００１４】
前記パレットベース１０は、下端部に取り付けられた円環状のスライドプレート１１を介して、固定ベース２０の旋回スライド面２０ａに載置された状態で、その中心部から下方側に突出する円筒状の軸受部１２が、固定ベース２０の中心部に立ち上がった円筒軸２１にベアリング１３を介して支持されており、固定ベース２０の円筒軸２１を旋回中心として、固定ベース２０の旋回スライド面２０ａ上をスライドプレート１１が摺動しながら、旋回するようになっている。
【００１５】
前記旋回駆動手段３０は、モータ３１と、このモータ３１の回転軸に連結された水平駆動軸３２と、この水平駆動軸３２に取り付けられたローラギヤカム３３と、このローラギヤカム３３のガイド溝３３ａに嵌合する複数のカムフォロア３４が取り付けられた垂直駆動軸３５と、この垂直駆動軸３５の上端部に取り付けられた旋回駆動ギヤ３６と、この旋回駆動ギヤ３６に歯合する、パレットベース１０の軸受部１２に取り付けられた旋回従動ギヤ３７とから構成されており、水平駆動軸３２及び垂直駆動軸３５は、ローラギヤカム３３やカムフォロア３４部分を収容するケーシング３８にベアリング３９ａ〜３９ｄを介して支持されている。
【００１６】
従って、モータ３１によって水平駆動軸３２を回転させると、その回転駆動力が、ローラギヤカム３３及びカムフォロア３４を介して、垂直駆動軸３５に伝達されるので、水平駆動軸３２の回転動作に連動して垂直駆動軸３５が回転し、軸受部１２が、旋回従動ギヤ３７及び旋回駆動ギヤ３６からなる動力伝達機構を介して、垂直駆動軸３５に接続されているパレットベース１０が、固定ベース２０上を旋回するようになっている。
【００１７】
なお、この旋回駆動手段３０は、水平駆動軸３２が１回転すると、パレットベース１０が１８０゜旋回するようになっているが、厳密には、図５（ａ）に示すように、水平駆動軸３２の回転角度が６０゜〜３００゜の間でパレットベース１０が１８０゜旋回するように設定されている。
【００１８】
前記位置決め手段４０は、図１〜図４に示すように、パレットベース１０のスライドプレート１１の所定位置に固定設置された６個の凸部４１（図２（ｂ）参照）と、この凸部４１に嵌合可能な凹部４３ａが形成されたピストン４３を有する、固定ベース２０の所定位置に固定設置された３組の油圧シリンダ４２（図２（ａ）参照）と、ピストン４３によって区画される各油圧シリンダ４２の一方のシリンダ室４２ａに油圧を供給するクランプ側油圧供給ユニット４４と、各油圧シリンダ４２の他方のシリンダ室４２ｂに油圧を供給するアンクランプ側油圧供給ユニット４５とを備えており、固定ベース２０に固定設置された３組の油圧シリンダ４２のピストン４３に形成された凹部４３ａが、スライドプレート１１に設置された６個の凸部４１のうち、３個の凸部４１に嵌合（３個の凸部４１をクランプ）することによって、パレットベース１０が固定ベース２０に対して位置決めされるようになっている。
【００１９】
前記クランプ側油圧供給ユニット４４は、油圧シリンダ４２の一方のシリンダ室４２ａに供給する油圧を、空気源４４ａから供給される所定圧（０．４ＭＰａ）の圧縮空気を利用して所定の作動圧（４ＭＰａ）まで増圧するエアーハイドロブースタ４４ｂと、空気源４４ａとエアーハイドロブースタ４４ｂとを接続する圧縮空気の供給路に設けられた、油圧シリンダ４２のシリンダ室４２ａ内の油圧を所定の作動圧に保持するためのリリーフ付き減圧弁４４ｃとを備えており、このクランプ側油圧供給ユニット４４によって、油圧シリンダ４２のピストン４３は、その凹部４３ａがパレットベース１０に設置された凸部４１に嵌合する方向に常時付勢されている。
【００２０】
従って、アンクランプ側油圧供給ユニット４５によって、油圧シリンダ４２の他方のシリンダ室４２ｂに供給される油圧が、クランプ側油圧供給ユニット４４によって、油圧シリンダ４２の一方のシリンダ室４２ａに供給される油圧（４ＭＰａ）を下回ると、ピストン４３が凸部４１側に移動して、その凹部４３ａが凸部４１に嵌合（クランプ）し、シリンダ室４２ｂに供給される油圧が、シリンダ室４２ａに供給される油圧（４ＭＰａ）を上回ると、ピストン４３が凸部４１から離反する方向に移動して、凸部４１に対する凹部４３ａの嵌合が解除（アンクランプ）されるようになっている。
【００２１】
なお、ピストン４３が凸部４１から離反する方向に移動すると、シリンダ室４２ａ内の作動油がエアーハイドロブースタ４４ｂ側に戻されることになるが、上述したように、空気源４４ａとエアーハイドロブースタ４４ｂとの間には、リリーフ付き減圧弁４４ｃが設けられているので、このリリーフ付き減圧弁４４ｃの減圧作用によって、エアーハイドロブースタ４４ｂと油圧シリンダ４２とを接続している油圧供給路内の圧力が所定の作動圧以上に上昇することはなく、凸部４１に対する凹部４３ａの嵌合を解除（アンクランプ）するために、アンクランプ側油圧供給ユニット４５が油圧シリンダ４２のシリンダ室４２ｂに供給しなければならない油圧が、必要以上に高くなることもない。
【００２２】
前記アンクランプ側油圧供給ユニット４５は、油圧シリンダ４２のシリンダ室４２ｂに供給する油圧を調整する油圧調整用シリンダ４６と、この油圧調整用シリンダ４６のピストン４６ａを操作する操作手段４７と、油圧調整用シリンダ４６と油圧シリンダ４２のシリンダ室４２ｂとを接続する油圧供給路に設置された緩衝シリンダ４８とを備えている。
【００２３】
前記操作手段４７は、上述した旋回駆動手段３０を構成している水平駆動軸３２に取り付けられたカム板４７ａと、このカム板４７ａのカム面に当接するように、油圧調整用シリンダ４６のピストン４６ａに取り付けられたカムフォロア４７ｂとから構成されており、水平駆動軸３２と共にカム板４７ａが回転することによって、油圧調整用シリンダ４６のピストン４６ａが昇降し、パレットベース１０の旋回動作に連動して、油圧シリンダ４２のシリンダ室４２ｂに供給される油圧が変動するようになっている。
【００２４】
具体的には、図５（ｂ）に示すように、旋回駆動手段３０の水平駆動軸３２の回転角度が１０゜の時点から、凸部４１に対する凹部４３ａの嵌合を解除（アンクランプ）し始め、水平駆動軸３２の回転角度が７０゜の時点で、凸部４１に対する凹部４３ａの嵌合が完全に解除（アンクランプ）されるようになっており、水平駆動軸３２の回転角度が２９０゜の時点から、凸部４１に対する凹部４３ａの嵌合（クランプ）を開始し始め、水平駆動軸３２の回転角度が３５０゜の時点で、凸部４１に対して凹部４３ａが完全に嵌合（クランプ）するようになっている。
【００２５】
従って、凸部４１に対する凹部４３ａの嵌合が完全に解除（アンクランプ）される前に、パレットベース１０の旋回動作が開始され、パレットベース１０の旋回動作が完全に停止する前に、凸部４１に対する凹部４３ａの嵌合（クランプ）を開始し始めることになるが、上述したように、油圧調整用シリンダ４６の操作手段４７とパレットベース１０の旋回駆動手段３０とが機械的に同期がとられているので、凸部４１とピストン４３とが相互に緩衝することなく、パレットベース１０の旋回動作とパレットベース１０の位置決め動作とが円滑に遂行される。
【００２６】
以上のように、この自動パレット交換装置１では、油圧シリンダ４２の一方のシリンダ室４２ａに供給される油圧をエアハイドロブースタ４４ｂで所定の作動圧まで増圧することによって、凸部４１に対して凹部４３ａを嵌合させる方向にピストン４３を常時付勢しながら、パレットベース１０の旋回動作に連動するように、パレットベース１０の旋回駆動手段３０と機械的に同期がとられた操作手段４７によって油圧調整用シリンダ４６を操作して、油圧シリンダ４２の他方のシリンダ室４２ｂに供給される油圧を調整することで、凸部４１に対して凹部４３ａを嵌合（クランプ）させたり、凸部４１に対する凹部４３ａの嵌合を解除（アンクランプ）したりするようになっているので、パレットベース１０の旋回動作が開始される時点で、パレットベース１０の位置決めを確実に解除することができ、パレットベース１０の旋回動作が完了した時点で、即座にパレットベース１０の位置決めを行うことができる。
【００２７】
従って、この自動パレット交換装置１では、従来の自動パレット交換装置のように、パレットベースの旋回動作を開始する前に、パレットベースの位置決めが解除されているか否かの確認動作を行う必要がなく、しかも、上述したように、パレットベース１０の位置決めが完全に解除される前に、パレットベース１０の旋回動作を開始し、パレットベース１０の旋回動作が停止する前に、パレットベース１０の位置決め動作を開始するようにしているので、パレットの交換動作を短時間で確実に行うことができると共に、パレットベースの位置決めが解除されているか否かを検出するための近接スイッチ等を設ける必要がないので、メンテナンス性も向上する。
【００２８】
また、空気源とクランプ側エアーハイドロブースタやアンクランプ側エアーハイドロブースタとを接続する圧縮空気の供給路を電磁切換弁によって切り換えるようにしていた従来の自動パレット交換装置のように、パレットベースの旋回動作に応じて、電磁切換弁をタイミングよく切り換えるための制御手段が不要になるので、同等の機能を簡単な構成で廉価に実現することができる。
【００２９】
なお、上述した実施形態では、パレットベース１０の位置決めが完全に解除される前に、パレットベース１０の旋回動作を開始し、パレットベース１０の旋回動作が停止する前に、パレットベース１０の位置決め動作を開始するようにしているが、これに限定されるものではなく、パレットベース１０の位置決めが完全に解除された時点で、パレットベース１０の旋回動作を開始し、パレットベース１０の旋回動作が停止された時点で、パレットベース１０の位置決め動作を開始するようにしてもよい。
【００３０】
また、上述した実施形態では、クランプ側油圧供給ユニット４４が、油圧シリンダ４２のシリンダ室４２ａ内の油圧を所定の作動圧に保持するためのリリーフ付き減圧弁４４ｃを備えているが、これに限定されるものではなく、例えば、リリーフ付き減圧弁４４ｃに代えて、圧縮空気の供給路を切り換えて大気に開放するメカニカルバルブを設け、このメカニカルバルブの切換動作を、油圧調整シリンダの操作手段４７に連動させるようにしてもよい。
【００３１】
また、上述した実施形態では、パレットベース１０側に凸部４１を設け、固定ベース２０側に設けた油圧シリンダ４２のピストン４３に、凸部４１に嵌合する凹部４３ａを形成しているが、これに限定されるものではなく、パレットベース１０側に形成した凹部に、油圧シリンダ４２のピストンロッドを嵌入させることによって、パレットベース１０を固定ベース２０に位置決めするようにしてもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はこの発明にかかる自動パレット交換装置の一実施形態を示す断面図、（ｂ）は同上の自動パレット交換装置に搭載された位置決め手段を構成している油圧シリンダを示す拡大断面図である。
【図２】（ａ）は同上の自動パレット交換装置の固定ベースを示す平面図、（ｂ）は同上の自動パレット交換装置のパレットベースに取り付けられたスライドプレートを示す平面図である。
【図３】同上の自動パレット交換装置の旋回駆動手段を示す断面図である。
【図４】同上の自動パレット交換装置に搭載された位置決め手段を示す概略構成図である。
【図５】（ａ）は同上の自動パレット交換装置におけるパレットベースの旋回動作を示すタイミングチャート、（ｂ）は同上の位置決め手段の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】従来の自動パレット交換装置に搭載された位置決め手段を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１　自動パレット交換装置
１０　パレットベース
１１　スライドプレート
１２　軸受部
２０　固定ベース
２０ａ　旋回スライド面
２１　円筒軸
３０　旋回駆動手段
３１　モータ
３２　水平駆動軸
３３　ローラギヤカム
３４　カムフォロア
３５　垂直駆動軸
３６　旋回駆動ギヤ
３７　旋回従動ギヤ
４０　位置決め手段
４１　凸部（係合部）
４２　油圧シリンダ
４２ａ、４２ｂ　シリンダ室
４３　ピストン
４３ａ　凹部（被係合部）
４４　クランプ側油圧供給ユニット
４４ａ　空気源
４４ｂ　エアーハイドロブースタ
４４ｃ　リリーフ付き減圧弁
４５　アンクランプ側油圧供給ユニット
４６　油圧調整用シリンダ
４６ａ　ピストン
４７　操作手段
４７ａ　カム板
４７ｂ　カムフォロア
４８　緩衝シリンダ
【図１】
2004074355.tif 000003
【図２】
2004074355.tif 000004
【図３】
2004074355.tif 000005
【図４】
2004074355.tif 000006
【図５】
2004074355.tif 000007
【図６】
2004074355.tif 000008