(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パレットを固定するテーブルと、前記テーブルに対面させて回転可能に支持され先端部に工具を装着する主軸と、前記主軸とテーブルとを直交３軸方向に相対移動させる送り手段とを有した工作機械のパレット交換装置において、
前記工作機械のテーブルの両側部に配置された第１と第２の段取りステーションと、
前記第１と第２の段取りステーションの各々から前記工作機械のテーブルへパレットを給送し、前記第１と第２の段取りステーションの各々へ前記工作機械のテーブルからパレットを排送するため、前記テーブル、第１の段取りステーション及び第２の段取りステーションの各々に駆動モータが設けられ、該駆動モータの各々にピニオン又はスプロケットが取り付けられ、該ピニオン又はスプロケットに係合するラック又はチェーンが前記各パレットに設けられて構成したパレット搬送手段と、
前記第１の段取りステーションから前記テーブルへのパレットの給送と前記テーブルから前記第２の段取りステーションへのパレットの排送、又は前記第２の段取りステーションから前記テーブルへのパレットの給送と前記テーブルから前記第１の段取りステーションへのパレットの排送を同時に行うべく前記パレット搬送手段の３つの駆動モータを同期制御する制御手段と、
を具備することを特徴としたパレット交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械のパレット交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の分野では、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に着脱可能に取付けて、該ワークを加工することが行われている。こうした工作機械では、未加工ワークと加工済ワークとをパレットごと交換するためのパレット交換装置が用いられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、工作機械のテーブルの鉛直に形成されたパレット取付面から、パレット交換装置の鉛直に形成されたパレット支持部材のパレット取付面へ、パレットを鉛直に保持した状態で移載し、旋回ベースを鉛直軸線まわりに１８０°旋回割出し後、パレットをパレット支持部材からテーブルへ移載するようにしたパレット交換装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、工作機械の機械テーブル側に補助テーブルを設け、架台上に設けた旋回ユニットに段取り部を形成したパレット搬送装置が記載されている。旋回ユニット上において、補助テーブルの延長線上に第１の段取りテーブルが設けられ、第２の段取テーブルが、第１の段取りテーブルに平行に設けられている。機械テーブルには油圧モータが取付けられており、該油圧モータの回転軸には、パレットのラックに係合可能にピニオンが取付けられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６１４９２号公報
【特許文献２】特開平９−２２５７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術によるパレット交換装置では、先ず、加工済みワークを取付けたパレットを工作機械のテーブルから排送し、次いで、未加工ワークを取付けたパレットを工作機械のテーブルへ給送することによってパレット交換が実行される。つまり、旧パレットの排送と、新パレットの給送とを順次的に実行しなければならない。従って、パレット交換時間が長くなるとの問題がある。
【０００７】
そこで、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、パレット交換時間の短縮を図った工作機械のパレット交換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、パレットを固定するテーブルと、前記テーブルに対面させて回転可能に支持され先端部に工具を装着する主軸と、前記主軸とテーブルとを直交３軸方向に相対移動させる送り手段とを有した工作機械のパレット交換装置において、前記工作機械のテーブルの両側部に配置された第１と第２の段取りステーションと、前記第１と第２の段取りステーションの各々から前記工作機械のテーブルへパレットを給送し、前記第１と第２の段取りステーションの各々へ前記工作機械のテーブルからパレットを排送するため、前記テーブル、第１の段取りステーション及び第２の段取りステーションの各々に駆動モータが設けられ、該駆動モータの各々にピニオン又はスプロケットが取り付けられ、該ピニオン又はスプロケットに係合するラック又はチェーンが前記各パレットに設けられて構成したパレット搬送手段と、前記第１の段取りステーションから前記テーブルへのパレットの給送と前記テーブルから前記第２の段取りステーションへのパレットの排送、又は前記第２の段取りステーションから前記テーブルへのパレットの給送と前記テーブルから前記第１の段取りステーションへのパレットの排送を同時に行うべく前記パレット搬送手段を同期制御する制御手段とを具備するパレット交換装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数のパレットを同時に同期させて搬送、交換するようにしたので、パレット交換時間が著しく短縮した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
本発明の実施の形態による工作機械設備１１は、スプラッシュガード１５により包囲されたマシニングセンタのような工作機械１３と、該工作機械１３の両側部に設けられた段取りステーション１７、１９と、工作機械１３、段取りステーション１７、１９を制御する制御装置を具備している。本実施の形態では、前記制御装置は、工作機械１３の起動、停止を制御したり、ＮＣプログラムを読取、解釈しＮＣ装置（図示せず）に移動指令を送出したり、工作機械１３の工具交換装置（図示せず）の動作を制御したりする機械制御装置３７によって形成されている。
【００１２】
また、スプラッシュガード１５には、段取りステーション１７、１９と工作機械１３との間でのパレットの授受に際して、パレットを通過させる開口部と、該開口部を開閉するためのドア１５ａ、１５ｂと、該ドア１５ａ、１５ｂの開閉用駆動モータＭD1、ＭD2が設けられており、駆動モータＭD1、ＭD2は機械制御装置３７によって制御される。
【００１３】
本実施の形態では、工作機械１３は、第１と第２のベッド２１、２９、第１のベッド２１上に設けられたコラム２３、コラム２３に設けられ主軸２７を回転可能に支持する主軸頭２５、第２のベッド２９上に設けられたテーブル３１を主要な構成要素として具備している。第１のベッド２１の上面には、Ｚ軸案内レール２１ａ、２１ｂが主軸２７の回転軸線Ｏに平行に延設されており、コラム２３はＺ軸案内レール２１ａ、２１ｂ上を往復動可能に設けられている。工作機械１３は、Ｚ軸送り手段として、第１のベッド２１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２３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。
【００１４】
主軸２７は、主軸頭２５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２３の前面からＺ軸方向に突出するように支持されている。主軸２１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２３には、平行な一対のＹ軸案内レール（図示せず）が鉛直方向（Ｙ軸方向）に延設されており、主軸頭２５はＹ軸案内レールに沿って往復動可能にコラム２３に取付けられている。また、工作機械１３は、Ｙ軸送り手段として、コラム２３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（図示せず）、主軸頭２５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。
【００１５】
本実施の形態において第２のベッド２９は、第１のベッド２１とは別部材をなし、第１のベッド２１に対して前方、すなわち主軸２１の先端側に離間配置されている。第２のベッド２９の上面には、平行に設けられた一対のＸ軸案内レール２９ａ、２９ｂがＹ軸及びＺ軸に垂直なＸ軸方向に延設されており、テーブル３１は、Ｘ軸案内レール２９ａ、２９ｂ上を往復動可能に設けられている。また、テーブル３１において、パレットＰ1、Ｐ2を取付けるパレット取付面３１ａには、パレットをＸ軸方向に案内し、該パレットをＸ軸上の所定位置に固定するための、パレット案内、固定装置３５ａ、３５ｂが設けられている。パレット案内、固定装置３５ａ、３５ｂは、特許文献１に記載されているような、パレット案内レールとクランプ装置とにより形成することができる。
【００１６】
また、工作機械１３は、Ｘ軸送り手段として、第２のベッド２９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３１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１３は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸送り手段により、テーブル３１に取付けられたパレットＰ1、Ｐ2上のワークＷ1、Ｗ2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。上述したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸送り手段は、主軸２７及び該主軸２７に装着された工具Ｔと、テーブル３１及び該テーブルに固定されたパレットＰ1、Ｐ2並びにパレットＰ1、Ｐ2に固定されているワークＷ1、Ｗ2とを直交３軸方向へ相対移動させる送り手段を構成している。
【００１７】
本実施の形態では、工作機械１３の両側部に配設された段取りステーション１７、１９は、テーブル３１のパレット取付面３１と同様のパレット取付面と、案内、固定装置３５ａ、３５ｂと同様のパレット案内、固定装置とを有した段取り台３９、４１を具備している。また、段取り台３９、４１の各々の頂部には、パレットを工作機械に給送し、また工作機械１３から排送されるパレットを引込むための駆動モータＭ1、Ｍ2が配設されており、該駆動モータＭ1、Ｍ2の各々の回転軸４３にはピニオン４５が取付けられている。パレットＰ1、Ｐ2の上縁部には、ピニオン４５と係合するラック４７が取付けられている。該ラック４７は、パレットＰ1、Ｐ2の搬送方向、すなわち本実施の形態では、パレットＰ1、Ｐ2が第１と第２の段取りステーション１７、１９の段取り台３９、４１又は工作機械１３のテーブル３１に取付けられたときのＸ軸方向に延設されている。
【００１８】
上述の実施の形態では、パレット搬送装置として、駆動モータＭ1、Ｍ2、ＭTに取付けられたピニオン４５、パレットＰ1、Ｐ2に取付けられたラック４７を具備していたが、ピニオン４５とラック４７は、スプロケット（図示せず）とチェーン（図示せず）としてもよい。
【００１９】
以下、図４、５を参照して本実施の形態の作用を説明する。図４、５は、駆動モータＭT、Ｍ1、Ｍ2の動作を示すタイムチャートを示しており、横軸は時刻ｔとなっている。また、図４、５において、ピニオン４５がラック４７と係合している状態はハッチングを付して示され、ピニオン４５がラック４７と係合せず、ピニオン４５及び駆動モータＭT、Ｍ1、Ｍ2が空転している状態は白抜きで示されている。
【００２０】
図４は、図１に示すように、第１の段取りステーション１７にはパレットが存在せずに、第２の段取りステーション１９に新たなワークＷ2を取付けたパレットＰ2が存在し、該パレットＰ2を工作機械１３へ向けて給送する準備が整った状態から、パレット交換動作が開始した場合を示している。
【００２１】
時刻ｔ＝０において、パレット交換動作が開始されると、機械制御装置３７からパレット搬送用駆動モータＭT、Ｍ1、Ｍ2及びドア１５ａ、１５ｂ開閉用駆動モータＭD1、ＭD2へ駆動電流が供給され、ドア１５ａ、１５ｂが開くと共に、駆動モータＭT、Ｍ1、Ｍ2が同じ方向、この場合、パレットＰ1、Ｐ2を図１において左方向へ移動させる方向に回転する。このとき、機械制御装置３７は、パレット搬送用駆動モータＭT、Ｍ1、Ｍ2を同期制御する。また、パレット搬送用駆動モータＭT、Ｍ1、Ｍ2の位置に基づいて、開閉用駆動モータＭD1、ＭD2を制御し、パレットＰ1、Ｐ2とドア１５ａ、１５ｂとが干渉しないように該ドア１５ａ、１５ｂを開閉する。
【００２２】
パレット交換動作の開始に際して第１の段取りステーション１７にはパレットが存在しないので、該第１の段取りステーション１７の駆動モータＭ1に取付けたピニオン４５は当初ラック４７と係合せず、従って、該駆動モータＭ1及びピニオン４５は空転している。一方、工作機械１３のテーブル３１には加工済みワーク（旧ワーク）Ｗ1を取付けたパレットＰ1が取付けられ、第２の段取りステーション１９の段取り台４１には、未加工ワーク（新ワーク）Ｗ2を取付けたパレットＰ2が取付けられており、パレットＰ1、Ｐ2のラック４７はピニオン４５と係合しているので、駆動モータＭT、Ｍ2が回転すると、パレットＰ1、Ｐ2は、同時にＸ軸沿いに左方向へ移動する。
【００２３】
時刻ｔ＝ｔ1になると、パレットＰ1のラック４７の先端部（図１において左端）が、駆動モータＭ1のピニオン４５に係合し、時刻ｔ＝ｔ1以後、パレットＰ1は駆動モータＭ1、ＭTによって駆動される。時刻ｔ＝ｔ2となると、パレットＰ1のラック４７の後端部が駆動モータＭTのピニオン４５から離脱し、時刻ｔ＝ｔ2からパレット交換が終了するｔ＝ｔ5まで、パレットＰ1は駆動モータＭ1によってのみ駆動される。
【００２４】
一方、時刻ｔ＝ｔ3になると、第２の段取りステーション１９から給送されてきたパレットＰ2のラック４７の先端部が、駆動モータＭTのピニオン４５に係合し、パレットＰ2は駆動モータＭT、Ｍ2によって駆動される。時刻ｔ＝ｔ4となると、パレットＰ2のラック４７の後端部が駆動モータＭ2のピニオン４５から離脱し、時刻ｔ＝ｔ4からパレット交換が終了するｔ＝ｔ5まで、パレットＰ2は駆動モータＭ2によってのみ駆動される。
【００２５】
第１の段取りステーション１７から工作機械１３へパレットＰ1を給送し、工作機械１３から第２の段取りステーション１９へパレットＰ2を排送する場合は、図５に示すように、駆動モータＭ1、Ｍ2を入替えた点を除いて、上述した工程と同様の工程を経ることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の好ましい実施の形態によるパレット交換装置を備えた工作機械設備の概略平面図である。
【図２】工作機械の側面図である。
【図３】パレットの正面図である。
【図４】パレット交換動作を示すタイムチャートである。
【図５】パレット交換動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１１    工作機械設備
１３    工作機械
１５    スプラッシュガード
１７    第１の段取りステーション
１９    第２の段取りステーション
２１    第１のベッド
２３    コラム
２５    主軸頭
２７    主軸
２９    第２のベッド
３１    テーブル
２９    第２のベッド
３９、４１    段取り台
４５    ピニオン
４７    ラック
Ｍ1、ＭT、Ｍ2    駆動モータ
Ｐ1、Ｐ2    パレット
【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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