(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブル又はパレット取付台に取付けられるパレットを自動交換するパレット交換装置を備えた工作機械設備において、
水平軸線周りに回転可能に支持され前端に工具を装着する主軸と、前記主軸の前面に対面し、垂直面にパレットを着脱可能に取付けるテーブル又はパレット取付台とを有して、前記パレットに固定されたワークを加工する工作機械と、
前記テーブル又はパレット取付台に隣接して設けられ、パレット交換装置の基台となるベースと、前記ベースに垂直軸線を中心として回転割出し可能に設けられ、少くとも２つの垂直なパレット取付面を有して前記パレットを着脱可能に取付けるパレット支持部材と、前記テーブル又はパレット取付台と前記パレット支持部材との間で前記パレットを垂直状態で移動させて載せ換えるパレット移動手段とを有するパレット交換装置と、
前記パレット交換装置に隣接して設けられ、前記パレットを垂直状態で着脱可能に保持し、前記パレット移動手段によって前記パレットを垂直状態で移動して前記パレット支持部材との間で前記パレットを載せ換える少くとも１つのパレットストッカと、
を具備することを特徴としたパレット交換装置を備えた工作機械設備。
【請求項２】
前記パレット交換装置のパレット支持部材は、前記主軸の軸線と直角をなす水平方向に前記テーブル又はパレット取付台を延長した位置に配置され、前記パレット支持部材のパレット移動側のパレット取付面と前記テーブル又はパレット取付台のパレット取付面とが平行に構成される請求項１に記載のパレット交換装置を備えた工作機械設備。
【請求項３】
前記少くとも１つのパレットストッカと前記パレット支持部材との間の前記パレットの垂直状態での移動は、前記パレット移動手段によって前記パレット支持部材の回転円の半径方向に生じる請求項１又は２に記載のパレット交換装置を備えた工作機械設備。
【請求項４】
前記パレット交換装置のベースは、前記テーブル又はパレット取付台のパレット取付面と直角をなす水平方向に敷設された軌道上を走行可能に設けられ、前記パレットを垂直状態で着脱可能に保持する少くとも１つのパレットストッカが前記軌道の近傍に配置され、前記パレット支持部材と前記パレットストッカとの位置合わせ後、前記パレット移動手段によって前記パレット支持部材と前記パレットストッカとの間で前記パレットを垂直状態で移動して載せ換えるように構成した請求項１に記載のパレット交換装置を備えた工作機械設備。
【請求項５】
前記軌道の一側又は両側に複数の前記工作機械を配置して、前記軌道上を走行する前記パレット交換装置によって複数のパレットストッカと複数の工作機械相互間で前記パレットを垂直状態で移動して載せ換えるように構成した請求項４に記載のパレット交換装置を備えた工作機械設備。
【請求項６】
前記パレット交換装置は、前記パレット支持部材及びパレット移動手段を、床上に固定して用いる固定式ベース、軌道上を走行させて用いる走行式ベースのいずれのベースにも取付け可能に構成した請求項１に記載のパレット交換装置を備えた工作機械設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、パレットを垂直面に着脱可能に取付ける工作機械のテーブル又はパレット取付台に対して、パレットを垂直に保持した状態で交換するパレット交換装置を備えた工作機械設備に関する。
【背景技術】  ワークをパレットに固定した状態でそのパレットを工作機械のテーブル又はパレット取付台に着脱可能に取付けて、該ワークを加工するようにした工作機械は既に広く使用されており、こうした工作機械において未加工ワークと加工済ワークとを交換するためのパレット交換装置が用いられる。従来一般的に用いられているパレット交換装置は、垂直に立向きに設けられた回転軸を挟んで互いに反対方向に水平に延びるアーム上に新旧パレットを載置して、前記回転軸を１８０°回転して、新旧パレットの位置を入替えることにより、パレットを交換している。
上述したパレット交換装置は、パレットを水平に支持するように構成されているが、パレットを垂直に支持するようにしたパレット交換装置もある。
例えば、国際公開ＷＯ  ０１／９４０７１号公報には、主軸の先端に対面するように配置され水平軸線周りに回転可能に設けられたパレット取付台が開示されている。このパレット取付台は、背中合わせの２つのパレット取付面を有しており、該パレット取付台を水平軸線周りに１８０°回転することにより、新旧パレットを交換するようになっている。
米国特許第５１７２４６４号明細書は、工作機械に隣接して水平方向に延びる回転軸の周りに等角度間隔で放射状の複数のパレットホルダを配設し、各パレットホルダ上にワークを固定するパレットを取付けたパレットマガジンが開示されている。このパレットマガジンの一つの垂直に支持されたパレットを工作機械の垂直なテーブルとの間で交換するようにしたものである。
国際公開ＷＯ  ０１／９４０７１号公報および米国特許第５１７２４６４号明細書には、垂直軸線周りに回転するパレット支持部材の両側面に垂直にパレットを取付けるようにしたパレット交換装置は開示されていない。
【発明の開示】
上述した、垂直軸線周りに回転するアーム上に水平にパレットを支持する従来技術によるパレット交換装置や、国際公開ＷＯ  ０１／９４０７１号公報および米国特許第５１７２４６４号明細書に開示されているパレット交換装置では、平板状に広がる大型のワークの場合パレット自体も大型化し、しかもパレット交換動作に必要な面積も大型化し、パレット交換装置を設置するために必要な床面積が大きくなる問題がある。
本発明は、こうした従来技術の問題点を解決することを技術課題としており、平板状に広がる大型のワークを取付可能なパレットを交換する際、大きな床面積を必要としないパレット交換装置を備えた工作機械設備を提供することを目的とする。
前述の目的を達成するため本発明では、テーブル又はパレット取付台に取付けられるパレットを自動交換するパレット交換装置を備えた工作機械設備において、
水平軸線周りに回転可能に支持され前端に工具を装着する主軸と、前記主軸の前面に対面し、垂直面にパレットを着脱可能に取付けるテーブル又はパレット取付台とを有して、前記パレットに固定されたワークを加工する工作機械と、
前記テーブル又はパレット取付台に隣接して設けられ、パレット交換装置の基台となるベースと、前記ベースに垂直軸線を中心として回転割出し可能に設けられ、少くとも２つの垂直なパレット取付面を有して前記パレットを着脱可能に取付けるパレット支持部材と、前記テーブル又はパレット取付台と前記パレット支持部材との間で前記パレットを垂直状態で移動させて載せ換えるパレット移動手段とを有するパレット交換装置と、
を具備するパレット交換装置を備えた工作機械設備が提供される。
テーブル又はパレット取付台とパレット支持部材との間でパレットを垂直状態で移動して載せ換え、パレット支持部材を垂直軸線周りに回転させて、新しいパレットをパレット交換位置に割り出し、新しいパレットを垂直状態でテーブル又はパレット取付台に移動、載せ換えする。パレットを垂直状態で移動及び旋回しているので、パレットの交換動作に必要な床面積を小さくできる。
また、前記パレット交換装置のパレット支持部材は、前記主軸の軸線と直角をなす水平方向に前記テーブル又はパレット取付台を延長した位置に配置され、前記パレット支持部材のパレット移動側のパレット取付面と前記テーブル又はパレット取付台のパレット取付面とが平行に構成されるパレット交換装置を備えた工作機械設備が提供される。
パレット支持部材が、主軸の軸線と直角をなす水平方向にテーブル又はパレット取付台を延長した位置に配置されるので、パレット移動動作は直線運動だけとなり、この構成によってもパレットの交換動作に必要な床面積を小さくできる。
また、前記パレット交換装置に隣接して設けられ、前記パレットを垂直状態で着脱可能に保持し、前記パレット支持部材の回転円の半径方向に、前記パレット移動手段によって前記パレットを垂直状態で移動して前記パレット支持部材との間で前記パレットを載せ換える少くとも１つのパレットストッカを更に具備するパレット交換装置を備えた工作機械設備が提供される。
パレット支持部材が支持するパレット数を超えた数のパレットを工作機械に移動する場合、パレットストッカを必要とするが、パレット支持部材の回転円の半径方向にパレットを垂直状態で移動して載せ換えることが可能な位置にパレットストッカを配置することにより、工作機械設備全体の設置面積を小さくできる。
また、前記パレット交換装置のベースは、前記テーブル又はパレット取付台のパレット取付面と直角をなす水平方向に敷設された軌道上を走行可能に設けられ、前記パレットを垂直状態で着脱可能に保持する少くとも１つのパレットストッカが前記軌道の近傍に配置され、前記パレット支持部材と前記パレットストッカとの位置合わせ後、前記パレット移動手段によって前記パレット支持部材と前記パレットストッカとの間で前記パレットを垂直状態で移動して載せ換えるように構成したパレット交換装置を備えた工作機械設備が提供される。
パレット交換装置が軌道上を走行できるので、軌道に沿って設けられた多数のパレットストッカとの間でパレットを垂直状態で移動でき、パレットストッカを多数必要とする場合でも工作機械設備全体の設置面積を小さくできる。
また、前記軌道の一側又は両側に複数の前記工作機械を配置して、前記軌道上を走行する前記パレット交換装置によって複数のパレットストッカと複数の工作機械相互間で前記パレットを垂直状態で移動して載せ換えるように構成したパレット交換装置を備えた工作機械設備が提供される。
軌道の一側又は両側に配置した複数のパレットストッカと複数の工作機械との相互間でパレットを垂直状態で移動でき、複数のパレットストッカ及び工作機械が設置される場合でも工作機械設備全体の設置面積を小さくできる。
また、前記パレット交換装置は、前記パレット支持部材及びパレット移動手段を、床上に固定して用いる固定式ベース、軌道上を走行させて用いる走行式ベースのいずれのベースにも取付け可能に構成したパレット交換装置を備えた工作機械設備が提供される。
工作機械とパレット交換装置とで構成される最小構成の工作機械設備を、パレット交換装置を軌道上で走行させ、パレットストッカや工作機械を増設した工作機械設備に拡張する場合、パレット交換装置のベースを固定式ベースから走行式ベースに取替え、パレット支持部材やパレット移動手段はそのまま利用することができる構成である。工作機械設備全体の設置面積を可及的に小さくして、工作機械設備の構成替えを容易に行える。
本発明によれば、工作機械のテーブル又はパレット取付台の垂直に形成されたパレット取付面と、パレット交換装置の垂直に形成されたパレット取付面との間で、パレットを垂直に保持した状態で移動、旋回して交換するようにしたので、パレット交換装置を備えた工作機械設備の設置面積を格段に小さくすることが可能となった。
また、パレット交換装置のほかにパレットストッカを設置したり、パレット交換装置を走行式にして工作機械やパレットストッカを増設しても、パレット交換装置を備えた工作機械設備の設置面積を可及的に小さくできる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の第１の実施形態によるパレット交換装置を備えた工作機械設備を示す斜視図である。
図２は、図１の工作機械のテーブルの斜視図である。
図３は、パレットの斜視図である。
図４は、パレットがテーブルにクランプされた状態を示す断面図である。
図５は、パレットがテーブルからアンクランプされた状態を示す断面図である。
図６は、パレット交換装置の平面図である。
図７は、パレット交換動作を説明するためのパレット交換装置を工作機械と共に示す斜視図である。
図８は、パレット交換動作を説明するためのパレット交換装置を工作機械と共に示す斜視図である。
図９は、パレット交換動作を説明するためのパレット交換装置を工作機械と共に示す斜視図である。
図１０は、固定式のパレット交換装置の断面図である。
図１１は、走行式のパレット交換装置の断面図である。
図１２は、本発明の第２の実施形態によるパレット交換装置を備えた工作機械設備を示す平面図である。
図１３は、本発明の第３の実施形態によるパレット交換装置を備えた工作機械設備を示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
先ず、図１を参照すると、本発明の第１の実施形態によるパレット交換装置１１は、工作機械１０１に隣接させて配置され、垂直に配置した新旧パレットＰ、Ｐ′を垂直状態のままで交換する。工作機械１０１は、第１と第２のベッド１０３ａ、１０３ｂ、第１のベッド１０３ａ上に設けられたコラム１０７、コラム１０７に設けられ主軸（図示せず）を回転可能に支持する主軸頭１０９、第２のベッド１０３ｂ上に設けられたテーブル１１５を主要な構成要素として具備している。
第１のベッド１０３ａの上面には、Ｚ軸案内レール１０５ａ、１０５ｂが前記主軸の回転軸線Ｏに平行に延設されており、コラム１０７はＺ軸案内レール１０５ａ、１０５ｂ上を往復動可能に設けられている。また、工作機械１０１は、Ｚ軸送り手段として、第１のベッド１０３ａ内にＺ軸方向に延設されたねじ軸（図示せず）、該ねじ軸の一端に連結されたサーボモータ（図示せず）、コラム１０７の下端部に設けられ前記ねじ軸に係合するナット（図示せず）を具備している。
前記主軸は、主軸頭１０９により水平な回転軸線Ｏを中心として回転可能に、かつコラム１０７の前面からＺ軸方向に突出するように支持されている。前記主軸の先端部には、工具Ｔが、工具ホルダ（図示せず）、ドローバー（図示せず）等の周知の工具装着手段を介して装着される。コラム１０７の前面（図示せず）には、平行な一対のＹ軸案内レールが垂直方向（Ｙ軸方向）に延設されており、主軸頭１０９はＹ軸案内レールに沿って往復動可能にコラム１０７に取付けられている。また、工作機械１０１は、Ｙ軸送り手段として、コラム１０７内にＹ軸方向に延設されたねじ軸（図示せず）、該ねじ軸の一端に連結されたサーボモータ１１１、主軸頭１０９に設けられ前記ねじ軸に係合するナット（図示せず）を具備している。主軸頭１０９は、Ｘ軸周りの回転送りであるＡ軸、Ｙ軸周りの回転送りであるＢ軸、Ｚ軸周りの回転送りであるＣ軸の少くとも１つの回転送り動作が可能なものでも良い。
本実施形態において第２のベッド１０３ｂは、第１のベッド１０３ａとは別部材をなし、第１のベッド１０３ａに対して前方、すなわち前記主軸の先端側に離間配置されている。第２のベッド１０３ｂの上面には、平行に設けられた一対のＸ軸案内レール１１３ａ、１１３ｂがＹ軸およびＺ軸に垂直なＸ軸方向に延設されており、テーブル１１５は、Ｘ軸案内レール１１３ａ、１１３ｂ上を往復動可能に設けられている。また、工作機械１０１は、Ｘ軸送り手段として、第２のベッド１０３ｂ内にＸ軸方向に延設されたねじ軸（図示せず）、該ねじ軸の一端に連結されたサーボモータ（図示せず）、テーブル１１５に設けられ前記ねじ軸に係合するナット（図示せず）を具備している。こうして、工作機械１０１は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸送り手段によりテーブル１１５に取付けられたパレットＰ上のワーク（図示せず）と工具Ｔとを直交３軸方向に相対移動しながらワークを加工する。
次に、図２〜図４を参照してテーブル１１５およびパレットＰ（Ｐ′）の構成を説明する。なお、パレットＰとパレットＰ′は同じ構成を有しているので、以下の説明ではパレットＰについてのみ記載する。
図２において、テーブル１１５は、前記主軸の前面に対面する垂直な平面より成るパレット取付面１１７ａを有した板部材１１７を備えて全体的に概ね三角形状の断面を有した部材より成る。パレット取付面１１７ａには、該パレット取付面１１７ａに沿ってパレットＰを上下動させるリフト手段１１９、パレットＰをパレット取付面１１７ａ沿いにＸ軸方向に案内する案内手段、パレットＰをパレット取付面１１７ａに対してＹ軸およびＺ軸方向に支持する支持手段、および、パレットＰをパレット取付面１１７ａに固定するクランプ手段が配設されている。更に、パレット取付面１１７ａには、パレットＰをパレット取付面１１７ａに対してＸ軸方向に位置決めするＸ軸位置決め手段としての係合突起１４８が設けられている。
リフト手段１１９は、パレット取付面１１７ａに沿ってＸ軸方向に互いに離間配置された複数のブラケット１２１、ブラケット１２１に取付けられＺ軸方向に延びる回転軸１２５を中心として回転可能に設けられたリンク部材１２３、各リンク部材１２３の上側の端部にＺ軸方向に延びる回転軸を中心として回転可能に取付けられたリフトローラ１２７、各リンク部材１２３の下側の端部に連結されＸ軸方向に延設された連接部材１２９、および、連接部材１２９に連結されＸ軸方向に進退するピストン棒１３１ａを有した流体シリンダ、好ましくは空圧シリンダから成るリフトシリンダ１３１を具備している。リフト手段１１９は、こうした構成により、ピストン棒１３１ａの位置に従い、図２に示すリフト位置と、リンク部材１２３が図２において反時計周りの方向に所定角度回転した支持位置との間で、リフトローラ１２７を上下動させる。なお、リフトローラ１２７は、リフト手段１１９の一部をなすと同時に後述する案内手段の一部を形成する。
前記案内手段は、リフトローラ１２７に加えて、第１の水平案内ローラ１３７ａおよび第２の水平案内ローラ１４０、１４７を具備している。第１の水平案内ローラ１３７ａは、パレット取付面１１７ａの上縁部および下縁部に沿ってＸ軸方向に互いに離間配置された複数の可動クランプ部材１３７の各々に、Ｙ軸方向に延びる回転軸を中心として回転可能に支持されている。第２の水平案内ローラ１４０、１４７は、上側の可動クランプ部材１３７の下方において、パレット取付面１１７ａに沿ってＸ軸方向に互いに離間配置された複数のブラケット１３８の各々、および、下側の可動クランプ部材１３７の上方においてパレット取付面１１７ａに沿ってＸ軸方向に互いに離間配置された複数のブラケット１４５の各々に、Ｙ軸方向に延びる回転軸を中心として回転可能に支持されている。なお、可動クランプ部材１３７は、案内手段の一部をなすと同時に後述するクランプ手段の主要部分を形成する。
前記支持手段は、パレット取付面１１７ａに取付けられた複数の第１と第２の水平支持部材１３３、１３９、および、複数の垂直支持部材１４９を具備している。第１の水平支持部材１３３は、パレット取付面１１７ａの上縁部および下縁部に沿ってＸ軸方向に互いに離間配置され、第２の水平支持部材１３９は、パレット取付面１１７ａの概ね中心線に沿ってＸ軸方向に互いに離間配置されている。第１と第２の水平支持部材１３３、１３９は、パレット取付面１１７ａに取付けられるパレットＰに対面するように垂直に形成された第１と第２の水平支持面１３５、１４１を有している。垂直支持部材１４９は、第２の水平支持部材１３９の下方においてＸ軸方向に互いに離間配置されており、上方に面して水平に形成された垂直支持面１５１を有している。
前記クランプ手段は、可動クランプ部材１３７、可動クランプ部材１３７をＺ軸方向にパレット取付面１１７ａから離反させる前記流体シリンダ、好ましくは空圧シリンダ（図示せず）から成るアンクランプシリンダ（図示せず）、可動クランプ部材１３７をパレット取付面１１７ａへ接近する方向へ付勢する付勢手段としてのクランプスプリング１３３ａ（図４、５参照）、および、水平支持部材１３９に固定された静止クランプ部材１４３を具備している。本実施形態において、アンクランプシリンダは第１の支持部材１３３内に組み込まれている。
なお、パレットＰ、Ｐ′およびワークが比較的軽量である場合には、上述したリフト手段や垂直支持手段を設けることなく、案内手段としてのリフトローラ１２７に直接パレットを支持するようにしてもよい。
次に、図３を参照すると、パレットＰは、ワーク（図示せず）を取付けるためのワーク取付面２０１ａを有した板部材２０１を具備しており、ワーク取付面２０１ａは、該パレットＰをパレット取付面１１７ａに取付けたときに、前記主軸の前面に対面する垂直平面より成る。板部材２０１においてワーク取付面２０１ａの反対側の面は、テーブル１１５のパレット取付面１１７ａに対面するテーブル面２０１ｂとなっており、該テーブル面２０１ｂには、テーブル１１５の前記案内手段と相俟ってパレットＰをパレット取付面１１７ａに沿って案内するための案内手段、および、前記支持手段に当接する支承手段が配設されている。テーブル面２０１ｂには、更に、テーブル１１５の係合突起１４８と係合してパレットＰをパレット取付面１１７ａに対してＸ軸方向に位置決めする位置決め手段として嵌合部２２１が配設されている。
パレットＰの前記案内手段は、テーブル面２０１ｂの上縁部と下縁部に沿って互いに平行に延設された一対の第１の案内レール２０７ａ、２０７ｂと、第１の案内レール２０７ａ、２０７ｂの各々に平行に延設された一対の第２の案内レール２０５ａ、２０５ｂとを具備している。第１の案内レール２０７ａ、２０７ｂの各々は、パレットＰをパレット取付面１１７ａに取付けたときに（図４、５参照）、第１の水平案内ローラ１３７ａに接触する第１の案内面２０６を有している。第２の案内レール２０５ａ、２０５ｂの各々は、パレットＰをパレット取付面１１７ａに取付けたときに第２の水平案内ローラ１４０、１４７に接触する第２の案内面２０４を有している。ここで、図３〜５を参照すると、第１と第２の案内面２０６、２０４は、Ｚ軸方向に互いに反対向きに形成されていることが理解されよう。また、リフト手段１１９が図２に示すリフト位置にあるとき、リフトローラ１２７は、第２の案内レール２０５ａ、２０５ｂのうち、パレットＰをパレット取付面１１７ａに取付けたときに上側に配置される案内レール２０５ａの下端面に接触する（図５参照）。
前記支承手段は、パレットＰのテーブル面２０１ｂに取付けられた、複数の第１の水平支承部材２０９、複数の第２の水平支承部材２１３、および、複数の垂直支承部材２１７を具備している。第１の水平支承部材２０９は、第１の案内レール２０７ａ、２０７ｂの各々の両側においてＸ軸方向に互いに離間配置されており、パレットＰをパレット取付面１１７ａに取付けたときに（図４、５参照）、第１の水平支持部材１３３の第１の水平支持面１３５の各々に接触可能に形成された第１の水平支承面２１１を有している。第２の水平支承部材２１３は、パレットＰのＸ軸方向の概ね中心線は挟んで両側においてＸ軸方向に互いに離間配置されており、パレットＰをパレット取付面１１７ａに取付けたときに（図４、５参照）、第２の水平支持部材１３９の第２の垂直支持面１４１の各々に接触可能に形成された第２の水平支承面２１３を有している。垂直支承部材２１７は、第２の水平支持部材１３９の近傍に配置されており、垂直支持部材１４９の垂直支持面１５１の各々に接触可能に形成された垂直支承面２１９を有している。第１の水平支承部材２０９は、また、可動クランプ部材１３７と第１の水平支持部材１３３との間に挟持又はクランプされるようになっている（図５参照）。
ここでは、テーブル１１５に垂直なパレット取付面１１７ａが形成された実施形態を示したが、水平なテーブル上面に垂直なパレット取付面を有するパレット取付台を固定し、パレット取付台に図２で説明したパレットを着脱する各種の部材が設けられる構成にしても良い。
次に、図１、６、１０を参照すると、パレット交換装置１１は、基台をなすベース１３、ベース１３に垂直軸線を中心として回転可能に設けられる旋回台１５、旋回台１５に立設された板状の部材より成り両側面に各１枚のパレットを着脱可能に取付けるパレット支持部材１７を主要な構成要素として具備し、パレット支持部材１７の両側面はパレット取付面１７ａ、１７ｂとなっている。なお、図１では参照符号１９、２１により略示されているが、パレット取付面１７ａ、１７ｂには、テーブル１１５のリフト手段１１９、案内手段、支持手段、位置決め手段、および、クランプ手段等の装置構成が配設されている。また、図１ではパレット支持部材１７には、未加工ワーク（図示せず）を取付けた新パレットＰ′が取付けられ、テーブル１１５には加工中のワーク（図示せず）又は加工済ワーク（図示せず）が取付けられた旧パレットＰが取付けられている。
旋回台１５は、中心軸１５ａが下方に伸び、ベース１３に回転可能に軸受支持されるとともに、複数個のローラ１５ｂがベース１３上を転動することによってベース１３に回転可能に設けられている。中心軸１５ａに取付けられたスプロケット１５ｃと、ベース１３に取付けられたサーボモータ４１の出力軸に取付けられたスプロケット４１ａとの間にチェーン４３が張架され、旋回台１５は旋回及び割出し位置決めされる。
パレット交換装置１１は、パレット支持部材１７とテーブル１１５との間でパレットＰ、Ｐ′を移動させ載せ換えるためのパレット移動手段を更に具備している。図６を参照すると、パレット移動手段は、パレット支持部材１７の頂部に配設された板状の可動ベース部材２３および可動ベース部材２３に設けられ該可動ベース部材２３と共に移動するチェーン駆動手段とを具備している。可動ベース部材２３は、図示しないベース駆動機構により、パレット支持部材１７に対してＸ軸およびＺ軸方向に移動可能に設けられている。前記チェーン駆動手段は、Ｙ軸方向に延びる出力軸２５ａを有する駆動モータ２５、駆動モータ２５の出力軸２５ａに取付けられた駆動スプロケット２７、駆動モータ２５の出力軸２５ａと平行に設けられた回転軸２９ａに取付けられた従動スプロケット２９、駆動スプロケット２７と従動スプロケット２９の間に張架された駆動チェーン３１、該従動スプロケット２９と同心に回転軸２９ａに取付けられた第１のスプロケット３３、駆動モータ２５の出力軸２５ａを挟んで反対側に配置されＹ軸方向に延びる回転軸３５ａに取付けられた第２のスプロケット３５、第１と第２のスプロケット３３、３５の間に張架されＸ−Ｚ平面内で回転する従動チェーン３７、および、パレットＰ、Ｐ′の係止部２０３に係合可能に従動チェーン３７に取付けられた係合部３９を具備している。
以下、図１および図７〜図９を参照して本実施形態の作用を説明する。なお、以下の説明では、テーブル１１５に取付けられたパレットＰに固定されたワーク（図示せず）の加工が完了した状態（図１）からパレット交換プロセスを説明する。
図１において、ワーク加工が完了すると、工作機械１１はパレット交換動作を開始する。すなわち、先ず、Ｘ軸送り手段が起動して、テーブル１１５はパレット交換装置１１との間でパレットＰ、Ｐ′を交換するパレット交換位置、すなわちパレット交換装置１１に最も接近したＸ軸のストロークエンドへ向けて、Ｘ軸案内レール１１３ａ、１１３ｂに沿って移動し位置決めされる。テーブル１１５がパレット交換位置へ到達すると、後述するパレットのアンクランプ動作が開始する。つまり、図２、５において、アンクランプシリンダ（図示せず）へ作動流体が供給され、可動クランプ部材１３７が、クランプスプリング１３３ａの付勢力に対抗してＺ軸方向にパレットＰへ接近する。これにより、可動クランプ部材１３７と第１の水平支持部材１３３との間および静止クランプ部材１４３と第２の水平支持部材１３９との間に挟持されていた第１と第２の水平支承部材２０９、２１３が自由に移動できるようになる。また、可動クランプ部材１３７が更に前進してパレットＰに当接すると、パレットＰは、可動クランプ部材１３７によりテーブル１１５から離反する方向（図５において右方）に付勢される。
可動クランプ部材１３７の移動開始と同時又はその後に、リフトシリンダ１３１に作動流体が供給されピストン棒１３１ａが伸長する。これにより、連接部材１２９は、図２において左方へ移動し、リンク部材１２３が時計回りの方向に回転して支持位置から図２に示すリフト位置へ移動する。これにより、リフト手段１１９のリフトローラ１２７が、一対の第２の案内レールのうち上側の案内レール２０５ａの下端面に当接し、パレットＰは上動してリフトローラ１２７により垂直方向に保持される。こうして、垂直支承部材２１７の垂直支承面２１９が、垂直支持部材１４９の垂直支持面１５１から離反し、パレットＰは水平方向に移動可能となる。
パレットＰは水平方向に移動可能となると、パレットＰは可動クランプ部材１３７により付勢されて、テーブル１１５のパレット取付面１１７ａから離反し、嵌合部２２１が係合突起１４８から離反し両者間の係合が解除される。また、パレットＰが可動クランプ部材１３７により付勢されることにより、第１の水平案内ローラ１３７ａが第１の案内面２０６に押圧されると共に、第２の水平案内ローラ１４０、１４７が第２の案内面２０４に押圧される。こうして、パレットＰは、第１の水平案内ローラ１３７ａと第１の案内レール２０７ａ、２０７ｂとの間、および、第２の水平案内ローラ１４０、１４７と第２の案内レール２０７ａ、２０７ｂとの間には、反対方向に同じ大きさの押圧力が作用し、これにより、パレットＰはＸ軸方向に移動可能に、かつ、Ｚ軸方向には移動できないように保持される。
上述した工作機械１０１のパレット交換動作の開始と同時又はパレット交換動作が開始した後に、機械制御装置からパレット交換装置１１へパレット交換指令が送出される。パレット交換指令を受け取ると、パレット交換装置１１は旋回ベース１５を回転して、パレット取付面１７ａ、１７ｂのうち、パレットＰ、Ｐ′が取付けられていない面１７ａが、テーブル１１５のパレット取付面１１７ａと平行となるように、すなわちパレット取付面１７ａがＸ−Ｙ平面内に配置されるように、パレット支持部材１７を位置決めする（図６参照）。
次いで、可動ベース部材２３がＸ軸方向にテーブル１１５へ接近動作を開始する。係合部材３９が、テーブル１１５に取付けられている旧パレットＰの係止部２０３に係合可能な位置に到達すると、可動ベース部材２３は停止すると共にＺ軸方向へ旧パレットＰへ接近し、係合部材３９を係止部２０３の係合凹部２０３ａに係合させる。次いで、可動ベース部材２３がＸ軸方向に後退すると同時に、駆動モータ２５が図６において時計回りの方向に回転し、従動チェーン３７を矢印Ｒの方向に回動することにより、旧パレットＰがテーブル１１５のパレット取付面１１７ａから引き出され（図７参照）、旧パレットＰは、パレット支持部材１７のパレット取付面１７ａに移動する。既述したように、パレット取付面１７ａは、テーブル１１５のパレット取付面１１７ａと同様の構成を有しており、パレット支持部材１７のパレット取付面１７ａ上に移動した旧パレットＰは、後述するテーブル１１５のクランプ動作と同様のクランプ動作により、該パレット取付面１７ａの所定位置に案内、固定される。旧パレットＰがパレット取付面１７ａに固定されると、可動ベース部材２３は、Ｚ軸方向に旧パレットＰから離反する方向に移動し、係合部材３９と係止部材２０３との間の係合を解除する。
次いで、旋回ベース１５が回転し（図８参照）、新パレットＰ′が取付けられているパレット取付面１７ｂがＸ−Ｙ平面内に配置されるように、パレット支持部材１７を位置決めする（図９参照）。次いで、パレット支持部材１７のパレット取付面１７ｂに取付けられている新パレットＰ′が、既述したテーブル１１５のアンクランプ動作と同様のアンクランプ動作によってアンクランプされる。可動ベース部材２３は、Ｚ軸方向に新パレットＰ′に接近し、係合部材３９と新パレットＰ′の係止部材２０３とが係合した後、可動ベース部材２３がＸ軸方向にテーブル１１５へ接近動作を開始する。可動ベース部材２３の移動開始と同時又はその直後に駆動モータ２７が図６において反時計回りの方向に回転し、従動チェーン３７が矢印Ｒとは反対方向に回転する。これにより、新パレットＰ′は、テーブル１１５のパレット取付面１１７ａからパレット支持部材１７のパレット取付面１７ａへの旧パレットＰの移動経路に沿って逆方向に移動を開始する。
こうして新パレットＰ′は、パレット支持部材１７のパレット取付面１７ｂからテーブル１１５のパレット取付面１１７ａへ移動する。その際、第１の水平案内ローラ１３７ａが第１の案内面２０６に接触し、第２の水平案内ローラ１４０、１４７の各々が第２の案内面２０４接触し、かつ、リフトローラ１２７が一対の第２の案内レールのうち上側の案内レール２０５ａの下端面に接触し、各案内レールとローラとの接触によって、新パレットＰ′は、パレット取付面１１７ａ沿いにＸ軸方向へ案内される（図５参照）。
可動ベース部材２３がＸ軸方向へ所定位置へ到達し、かつ、駆動モータ２５が所定の角度を以て回転して、新パレットＰ′が、Ｘ軸方向の位置決め手段としての嵌合部２２１と係合突起１４８とが係合可能な位置に到達すると、可動ベース部材２３は、Ｚ軸方向に新パレットＰ′から離反する方向に移動し、パレット交換装置１１のパレット支持部材１７上に戻る。これと同時に、テーブル１１５がクランプ動作を開始する。すなわち、リフトシリンダ１３１への作動流体の供給が停止されて、ピストン棒１３１ａが後退し、これによって、リンク部材１２３が、図２に示すリフト位置から支持位置へ、回転軸１２５を中心として反時計回りの方向に回転して、リフトローラ１２７が新パレットＰ′と共に下動する。垂直支承部材２１７の垂直支承面２１９が垂直支持部材１４９の垂直支持面１５１に接触すると、リフトローラ１２７は第１の案内レール２０５ａの下端面から離反し、新パレットＰ′は垂直支持部材１４９により垂直方向に支持され、Ｙ軸方向に正確に位置決めされる。
次いで、アンクランプシリンダ（図示せず）への加圧流体の供給が停止され、可動クランプ部材１３７は、クランプシリンダ（図示せず）への加圧流体の供給によりＺ軸方向にテーブル１１５のパレット取付面１１７ａへ向けて接近する。これにより、第１の水平支承部材２０９が可動クランプ部材１３７により押圧され、嵌合部２２１と係合突起１４８とが係合して新パレットＰ′がＸ軸方向に正確に位置決めされ、かつ、第１の水平支承部材２０９が第１の水平支持部材１３３と可動クランプ部材１３７の間にクランプされ、かつ、第２の水平支承部材２１３が第２の水平支持部材１３９と静止クランプ部材１４３との間にクランプされ、新パレットＰ′は第１と第２の水平支持部材１３３、１３９により水平方向に支持されると共にＺ軸方向に正確に位置決めされる。クランプスプリング１３３ａは、電源断や非常停止の時に新パレットＰ′がテーブル１１５から離れないようにするために設けられている。
新パレットＰ′がテーブル１１５にクランプされている間又はその後に、パレット支持部材１７が１８０°回転して、旧パレットＰを図６においてＰ′で示す位置に移動し、旧パレットＰに取付けられている加工済ワークと未加工ワークとを交換する準備が整う。オペレータは、この位置で旧パレットＰのワークの取付け、取はずし作業を行う。
次に図１２を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。
第２の実施形態は、第１の実施形態の工作機械１０１及びパレット交換装置１１に、更にパレットストッカ５１を設けたものである。パレットストッカ５１は、平面図である図１２において、パレット交換装置１１のパレット支持部材１７の旋回円に対して、半径方向を向くように少くとも１つ配置される。図１２には、７つのパレットストッカが設けられ、パレット支持部材１７に装着されたパレットＰ′が上述のパレット移動手段によってパレット支持部材１７とパレットストッカ５１との間でパレットＰ′の載せ換えが行われる。各パレットストッカ５１の一面には垂直にパレットを着脱可能に保持する上述のパレット支持部材１７と同様の機構が設けられている。パレット支持部材１７はサーボモータ４１によって、パレット支持部材１７のパレット取付面とパレットストッカ５１のパレット取付面とが平行になるように割出し位置決めされた後、パレットの移動が行われる。
次に図１３を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。
第３の実施形態のパレット交換装置１１は、図１１に示すように、テーブル１１５のパレット取付面と直角をなす水平方向に敷設された軌道６１上を走行可能である。この走行式のパレット交換装置は、車輪６３ａを具備した走行式ベース６３に旋回台１５及びパレット支持部材１７がサーボモータ４１によって回転及び割出し位置決め可能に設けられる。走行式ベース６３には、更にサーボモータ６５が設けられ、その下向きに突出した出力軸にはピニオン６５ａが締結され、軌道６１と平行な長手方向に敷設されたラック（図示せず）に噛み合って走行及び位置決めされる。軌道６１の両側には計３台の工作機械１０１と６台のパレットストッカ５１が配置され、パレット交換装置を備えた工作機械設備が構成される。各パレットストッカ５１のパレット取付面は、各工作機械１０１のテーブル１１５のパレット取付面と平行である。この構成によって、各工作機械１０１及び各パレットストッカ５１相互間でパレットの交換が行える。
工作機械１０１やパレットストッカ５１が複数になると、各パレット交換位置においてテーブル１１５のパレット取付面とパレット交換装置１１のパレット支持部材１７のパレット取付面とパレットストッカ５１のパレット取付面とを厳密に平行出しするのは難しく、若干の狂いが発生する。そのとき、サーボモータ４１及び６５が各パレット交換位置における平行度の狂いをなくすように位置決めされ、スムーズにパレットの移動を行う。
また第１、第２の実施形態で説明したベース１３は床面に固定して用いる固定式ベースであり、このベース１３に設けられた固定式のパレット交換装置の旋回台１５、パレット支持部材１７及び関連部材を固定式のベース１３から取りはずし、走行式ベース６３に組付けることにより、走行式のパレット交換装置に取替えることができる。これにより、図１や図１２の構成で導入した第１又は第２の実施形態の工作機械設備を、容易に、ほとんど無駄部材を発生させることなく図１３の構成である第３の実施形態の工作機械設備に改造することができる。
本発明のパレット交換装置１１は、少くとも２つのパレット取付面を有する旋回式のパレット支持部材１７を具備しているので、工作機械１０１から旧パレットＰを取り込んだらすぐ旋回し、新パレットＰ′を工作機械１０１へ移動でき、工作機械との間のパレット交換時間が短かく、工作機械のパレット交換による非切削時間を短縮できる。また、軌道の両側に工作機械を設置することや、パレットストッカのもう一方の面又は両面にパレットを装着することや、軌道端にパレットストッカを配置することが可能となり、色々な構成の工作機械設備を得ることができる。図１２の第２の実施形態では、一番左上のパレットストッカが段取りステーションとなり、オペレータがパレットへのワーク取付け、取はずしを行う。図１３の第３の実施形態では、一番左のパレットストッカが段取りステーションとなる。
【図１】
0004799423.tif 000002
【図２】
0004799423.tif 000003
【図３】
0004799423.tif 000004
【図４】
0004799423.tif 000005
【図５】
0004799423.tif 000006
【図６】
0004799423.tif 000007
【図７】
0004799423.tif 000008
【図８】
0004799423.tif 000009
【図９】
0004799423.tif 000010
【図１０】
0004799423.tif 000011
【図１１】
0004799423.tif 000012
【図１２】
0004799423.tif 000013
【図１３】
0004799423.tif 000014