(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械に並設され、パレットをクランプ・アンクランプ可能にクランプするとともに少なくとも一方向に移動する工作機械のテーブルに対して、このテーブルの移動方向と直交する方向に二つの前記パレットを各々移動させて交互に前記テーブルに対して搬出入し交換する工作機械のパレット交換装置であって、
前記パレット交換装置の段取り位置と、この段取り位置と前記テーブルの位置との間にある中間位置に、前記パレットを移動可能に案内支持するため、前記パレット移動方向に平行に二つのパレット案内手段が設けられたパレット支持装置と、
前記パレットに形成された被係合部に係合離脱可能に係合し、連続した旋回動作により前記パレットを一個ずつ搬送するように前記中間位置に設けられたシングルアーム式のパレット搬送アームと、
前記中間位置に設けられ、前記パレット搬送アームの旋回動作に連動し、前記中間位置に位置している前記パレットを保持可能な中間位置パレット保持手段と、
前記テーブルを前記一方のパレット案内手段に対応する一方のパレット交換位置に位置決めさせ、前記テーブルの位置に位置していた前記パレットが前記中間位置の一方のパレット案内手段に移動した後、前記テーブルを他方のパレット案内手段に対応する他方のパレット交換位置に位置決めさせる制御を行う制御手段とを備え、
パレット交換時に前記パレット搬送アームは、旋回動作の加速・減速が一回のみで、途中で止めないで連続した前記旋回動作を行なって、アンクランプ状態にある前記テーブルと前記パレット支持装置との間で前記パレットの搬出入が行えるようにしたことを特徴とする工作機械のパレット交換装置。
【請求項２】
前記パレット支持装置の前記段取り位置に設けられ、前記パレットを前記パレット支持装置に仮に保持する段取り位置パレット仮保持手段と、
前記テーブル側に設けられ、前記パレットを前記テーブルに仮に保持するテーブル側パレット仮保持手段とを備え、
前記段取り位置パレット仮保持手段に仮保持されている一方のパレットと、前記テーブル側パレット仮保持手段に仮保持されている他方のパレットとを、前記パレット搬送アームの連続旋回動作で搬出入することを特徴とする請求項１に記載の工作機械のパレット交換装置。
【請求項３】
前記テーブル側パレット仮保持手段は、前記テーブルに取付けられて昇降自在な昇降部材と、この昇降部材を常に前記パレット側に付勢する付勢部材と、前記昇降部材の前記パレット側端に設けられ、前記パレットの被係合部に係合することにより前記パレットを仮保持可能な係合部とを備え、
前記パレットが前記テーブルに対してアンクランプ状態になったとき仮保持するものであることを特徴とする請求項２に記載の工作機械のパレット交換装置。
【請求項４】
前記中間位置パレット保持手段は、
前記パレット搬送アーム側に設けられたカムと、
前記パレットの被係合部に係合離脱自在に係合し、前記パレットを前記中間位置に保持可能な中間位置保持部材と、
前記パレット交換装置の基台側に設けられ、前記カムのカム曲線に沿って前記中間位置保持部材を連動動作させる連動部材とを備え、
前記パレット搬送アームによる前記パレットの搬出入動作と前記中間位置における前記パレットの保持動作とを連動させたことを特徴とする請求項１，２または３に記載の工作機械のパレット交換装置。
【請求項５】
前記パレット支持装置の段取り位置側には、前記段取り位置パレット仮保持手段と、前記パレットを前記段取り位置に保持する段取り位置パレット保持手段とが設けられていることを特徴とする請求項２，３または４に記載の工作機械のパレット交換装置。
【請求項６】
前記パレットが前記中間位置に位置しているか否かを検出する検出手段を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載の工作機械のパレット交換装置。
【請求項７】
前記パレット交換時に前記パレット搬送アームは、一定速度で時計回り方向または反時計回り方向に約２．５回転旋回動作することを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の工作機械のパレット交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械のテーブルとパレット段取り台との間でパレットの交換を行うパレット交換装置にかかり、特に、二個のパレットをテーブルに対して交互に搬出入して交換するパレット交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作物が載置された二個のパレットをパレット段取り台からテーブルに対して交互に搬出入して交換するタイプのＡＰＣ（自動パレット交換装置）を、マシニングセンタなど工作機械に設けたものが広く知られている。
【０００３】
このタイプのＡＰＣには、パレットの交換のために、工作機械の前方側または側方側にパレット段取り台を配置したものが知られている。
このＡＰＣにおいては、テーブルにセットされた一方のパレット上の工作物を工作機械で加工している間に、作業者は、パレット段取り台上の他方のパレットに対して、加工済の工作物を取り外し、次に加工する予定の未加工の工作物を取付けるなどの段取り作業を行う。
工作機械による工作物の加工が終了すると、加工済の工作物が載置されテーブル上にあるパレットと、パレット段取り台上に準備し未加工工作物が載置されたパレットとをテーブルに対して搬出入して交換する。
【０００４】
特開平４−１２９６４０号公報には、ツインアーム式のチェンジアームにより二個のパレットを交互に交換するパレット交換装置が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
パレットには工作物取付け用の治具が固定され、この治具により工作物がパレット上に載置されているので、チェンジアーム等で移動させるパレットを含む移動体全体の重量はかなり重い。
ところが、前記公報に記載のパレット交換装置では、このようにパレットを含む重い移動体をチェンジアームで二個同時に移動させて交換している。
そのため、パレットを一個ずつ移動させるタイプのパレット交換装置と比べて、パレットを移動させる際の加減速時に大きな負荷がかかる。したがって、チェンジアームを駆動する駆動系が大型化するとともに、加減速時間を短縮させるのが困難であった。
【０００６】
また、前記公報に記載のパレット交換装置では、チェンジアームが１８０度旋回してパレットを途中まで移動させたのち一旦停止してテーブルが移動動作を行い、さらにチェンジアームが１８０度旋回してパレットを移動させるので、チェンジアームによるパレット交換動作が連続していない。
その結果、二回の加減速時間および途中の一回の停止時間などがかかるのでパレット交換時間の短縮が困難であり、また、チェンジアームを駆動する制御が複雑になっていた。
さらに、チェンジアームを駆動する駆動体は、起動・停止を繰り返すのでエネルギーを多く消費する傾向にあり不経済であった。
そのうえ、ワークテーブル上に移動したパレットは、旋回チェンジアームが抜けた時からワークテーブルにロックされるまでのあいだ保持されていない状態となり、パレットが不安定な状態になる恐れがあった。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、旋回動作するパレット搬送アームで二個のパレットをテーブルに対して搬出入して交換する時に、交換動作のための駆動系を小型化することができ、また、パレット交換時間の短縮と省エネルギー化の両立が可能になる工作機械のパレット交換装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明にかかる工作機械のパレット交換装置は、工作機械に並設され、パレットをクランプ・アンクランプ可能にクランプするとともに少なくとも一方向に移動する工作機械のテーブルに対して、このテーブルの移動方向と直交する方向に二つの前記パレットを各々移動させて交互に前記テーブルに対して搬出入し交換する工作機械のパレット交換装置であって、前記パレット交換装置の段取り位置と、この段取り位置と前記テーブルの位置との間にある中間位置に、前記パレットを移動可能に案内支持するため、前記パレット移動方向に平行に二つのパレット案内手段が設けられたパレット支持装置と、前記パレットに形成された被係合部に係合離脱可能に係合し、連続した旋回動作により前記パレットを一個ずつ搬送するように前記中間位置に設けられたパレット搬送アームと、前記中間位置に設けられ、前記パレット搬送アームの旋回動作に連動し、前記中間位置に位置している前記パレットを保持可能な中間位置パレット保持手段と、前記テーブルを前記一方のパレット案内手段に対応する一方のパレット交換位置に位置決めさせ、前記テーブルの位置に位置していた前記パレットが前記中間位置の一方のパレット案内手段に移動した後、前記テーブルを他方のパレット案内手段に対応する他方のパレット交換位置に位置決めさせる制御を行う制御手段とを備え、パレット交換時に前記パレット搬送アームは、旋回動作の加速・減速が一回のみで、途中で止めないで連続した前記旋回動作を行なって、アンクランプ状態にある前記テーブルと前記パレット支持装置との間で前記パレットの搬出入が行えるようにしている。
【０００９】
パレット交換装置は、前記パレット支持装置の前記段取り位置に設けられ、前記パレットを前記パレット支持装置に仮に保持する段取り位置パレット仮保持手段と、前記テーブル側に設けられ、前記パレットを前記テーブルに仮に保持するテーブル側パレット仮保持手段とを備え、前記段取り位置パレット仮保持手段に仮保持されている一方のパレットと、前記テーブル側パレット仮保持手段に仮保持されている他方のパレットとを、前記パレット搬送アームの連続旋回動作で搬出入するのが好ましい。
【００１０】
なお、前記テーブル側パレット仮保持手段は、前記テーブルに取付けられて昇降自在な昇降部材と、この昇降部材を常に前記パレット側に付勢する付勢部材と、前記昇降部材の前記パレット側端に設けられ、前記パレットの被係合部に係合することにより前記パレットを仮保持可能な係合部とを備え、前記パレットが前記テーブルに対してアンクランプ状態になったとき仮保持するのが好ましい。
【００１１】
前記中間位置パレット保持手段は、前記パレット搬送アーム側に設けられたカムと、前記パレットの被係合部に係合離脱自在に係合し、前記パレットを前記中間位置に保持可能な中間位置保持部材と、前記パレット交換装置の基台側に設けられ、前記カムのカム曲線に沿って前記中間位置保持部材を連動動作させる連動部材とを備え、前記パレット搬送アームによる前記パレットの搬出入動作と前記中間位置における前記パレットの保持動作とを連動させるのが好ましい。
【００１２】
前記パレット支持装置の段取り位置側には、前記段取り位置パレット仮保持手段と、前記パレットを前記段取り位置に保持する段取り位置パレット保持手段とが設けられているのが好ましい。
前記パレットが前記中間位置に位置しているか否かを検出する検出手段を備えているのが好ましい。
好ましくは、前記パレット交換時に前記パレット搬送アームは、一定速度で時計回り方向または反時計回り方向に約２．５回転旋回動作する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施の形態の一例を図１から図６を参照して説明する。
図１は本発明にかかるパレット交換装置の平面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は図２の III−III 線概略断面図、図４，図５はそれぞれパレット交換装置の動作を示す説明図、図６はパレット交換の手順を示すフローチャートである。
【００１４】
図示するように、この実施形態では、パレット交換装置である自動パレット交換装置（以下、ＡＰＣと記載）１が並設された工作機械として、立形のマシニングセンタ（以下、ＭＣと記載）２の場合を示している。
なお、パレットで工作物を搬送するタイプの工作機械であれば、横形ＭＣ，ターニングセンタ，研削盤など他の種類の工作機械であってもよい。
【００１５】
図１から図３に示すように、ＡＰＣ１はＭＣ２の工作機械本体３の側部（または、前部）に設置されており、工作機械本体３とＡＰＣ１によりＡＰＣ付きＭＣ２を構成している。
図示されたＡＰＣ１は、二個のパレット４，５を各々移動させて、交互にＭＣ２の少なくとも一方向に移動可能なテーブル６に対して搬出入し交換する構成のものである。
なお、この実施形態ではテーブルがＹ軸方向に移動する例で説明を行うが、テーブルがＸ軸方向またはＸ，Ｙ軸方向に移動してもよい。すなわち、テーブル６が少なくとも一方向に移動できればよく、パレット４，５の移動方向はテーブル６の移動方向と直交する方向に構成されていればよい。
【００１６】
ＭＣ２においては、コラム（図示せず）がベッド８に立設されており、このコラムにはサドル（図示せず）がＸ軸方向に移動可能に取付けられている。このサドルには、主軸９の軸線が上下方向を向く主軸頭７が、主軸軸線と平行な方向であるＺ軸方向に移動可能に取付けられている。テーブル６はベッド８に設けられており、ベッド８上をＹ軸方向に移動可能になっている。
主軸頭７に回転自在に支持された主軸９は、テーブル６に対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対移動する。テーブル６に載置されたパレット４，５上の工作物１０は、主軸９の装着部に取付けられた工具１１により切削加工される。
【００１７】
テーブル６は、ベッド８上に配置されたガイドレール１７に案内支持されてＹ軸方向に移動する。テーブル６は、加工作業時には主軸９に対して相対移動を行い、パレット交換時には、一方のパレット４に関する一方のパレット交換位置と、他方のパレット５に関する他方のパレット交換位置にそれぞれ移動して位置決めされる。
この実施形態では、ガイドレール１７を備えた直動ころがり案内で説明を行っているが、他のころがり案内またはすべり案内等であってもよい。
【００１８】
テーブル６には、パレット４，５を着脱可能にクランプ・アンクランプするための一つまたは複数（この実施形態では、二個）の駆動体（この実施形態では、流体圧シリンダ）１３が設けられている。
駆動体１３には、クランプ部材１４がボルト１３ａなど締結部材で固定されている。クランプ部材１４は、上昇位置においてパレット４，５を移動可能に案内するとともに、下降位置においてパレット４，５をテーブル６の所定の位置、すなわち位置決めピン３７，３７で位置決めされた位置に位置決めする。そして、クランプ部材１４によって、パレット４，５のクランプ部３５ｃをテーブル６のクランプ用の面に押圧してクランプするようになっている。
クランプ部材１４には複数のローラ１９が設けられている。ローラ１９は、クランプ部材１４に外輪部が回転可能に固定されている。
すなわち、駆動体１３とクランプ部材１４によって、テーブル６側のパレットクランプ・アンクランプ手段１２が構成されている。また、クランプ部材１４とローラ１９により、テーブル側パレット案内手段であるテーブル側ガイド手段２３が構成されている。
【００１９】
テーブル６の近傍には、パレット４，５を載置して段取り作業を行うためのパレット段取り台１５が配置されている。パレット段取り台１５は、テーブル６の側方（＋Ｘ軸方向）に位置しベッド８に固定されたＡＰＣ基台１６上に取付けられている。
作業者は、ＡＰＣ１付きのＭＣ２の側方で、パレット段取り台１５上のパレット４，５についての段取り作業を行う。
【００２０】
ＡＰＣ１は、パレット支持装置２０とシングルアーム式のパレット搬送アーム（以下、アームと記載）２１と中間位置パレット保持手段２２と制御手段（図示せず）とを備え、アーム２１の連続旋回動作によって、アンクランプ状態にあるテーブル６とパレット支持装置２０との間でパレット４，５の搬出入が行えるようにしている。
パレット支持装置２０は、ガイド手段２４，２５によりパレット４，５をＡＰＣ１の段取り位置Ｓ2 と中間位置Ｓ3 に移動自在に案内支持している。また、パレット４，５は、クランプ部材１４がアンクランプ位置（上昇位置）にある時、テーブル６上の位置にも移動できる。
段取り位置Ｓ2 は、パレット段取り台１５上で段取り作業を行うための位置である。中間位置Ｓ3 は、段取り位置Ｓ2 とテーブル６の位置Ｓ1 との間に位置している。
【００２１】
アーム２１は中間位置Ｓ3 に配置されており、パレット４，５に形成された被係合部としての一方の側の溝部２６，他方の側の溝部２７に係合離脱可能に係合し、連続した旋回動作によりパレット４，５を一個ずつ搬送する。
中間位置パレット保持手段２２は、中間位置Ｓ3 に設けられアーム２１の旋回動作に連動して、中間位置Ｓ3 に位置しているパレット４，５を保持する。
制御手段は、両方のパレット４，５がテーブル位置Ｓ1 から離れている間にテーブル６をＹ軸方向に移動させて、これから搬入されるパレット４または５のパレット交換位置（テーブル位置Ｓ1 ）にテーブル６を移動し位置決めする制御を行う。
すなわち、制御手段は、図示しないＹ軸モータ（例えば、サーボモータ）を駆動制御し、Ｙ軸モータによって回転する送りねじ１７ａを介して、テーブル６をＹ軸方向に移動させる。また、制御手段は、アーム２１のための駆動用モータ４４（後述する）等を駆動制御する。
【００２２】
制御手段により、テーブル６は、一方のガイド手段２５に対応する一方のパレット交換位置に位置決めされ、テーブル６の位置Ｓ1 に位置していたパレットが中間位置Ｓ3 の一方のガイド手段２５に移動した後、テーブル６は他方のガイド手段２５に対応する他方のパレット交換位置に位置決めされる。
なお、この制御手段は、ＭＣ２のＮＣ（数値制御）装置またはＮＣ装置の指令を受けて制御を行うＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）を兼用してもよい。
【００２３】
パレット４，５の溝部２６，２７は、パレット４，５の移動方向（Ｘ軸と平行な方向）に直交する方向（Ｙ軸と平行な方向）に向けて、パレット４，５の下面２８に直線状に一端から他端まで通して形成されている。
なお、溝部２６，２７は曲線状であってもよい。また、アーム２１のローラ取付け部材２９に設けられたローラ３６が溝部２６，２７に係合離脱容易なように、溝部２６，２７の一端と他端は若干拡がった形状になっていてもよい。
【００２４】
パレット段取り台１５の上部には、段取り位置Ｓ2 に配置された二組の平行なパレット案内手段であるガイド手段２４，２４と、中間位置Ｓ3 に配置された二組の平行なパレット案内手段であるガイド手段２５，２５が、テーブル６の移動方向と直交する方向であるＸ軸方向（すなわち、パレットの移動方向）と平行に取付けられている。
ガイド手段２４，２５は、複数のローラ３１によりパレット４，５の下面２８を移動自在に支持している。ローラ３１は、外輪部が回転可能にガイド部材３３に取付けられている。このガイド部材３３により、パレット４，５はその移動方向に直交する方向に案内支持されている。ガイド部材３３は、ローラ３１とプラスチックなど摺動部材とを組み合わせたものであってもよい。
【００２５】
テーブル側ガイド手段２３は、テーブル位置Ｓ1 に配置されてテーブル６に設けられている。このガイド手段２３は、パレットクランプ・アンクランプ手段１２がアンクランプ状態の時、すなわちクランプ部材１４が上昇位置にある時、ガイド手段２５，２５との間でパレット４，５が移動可能になる。
ガイド手段２３は、複数のローラ１９によりパレット４または５の係合部３５の天井面３５ａを支持するとともに、両方のクランプ部材１４の側部１４ａがパレット４または５の係合部３５の側面３５ｂに係合して、パレット４，５を案内支持している。
パレット４，５は、テーブル６に設けられた二つの位置決めピン３７，３７により、クランプ状態のとき位置決めされるようになっている。また、アンクランプ状態の時、位置決めピン３７，３７はパレットより離脱している。
したがって、パレット４，５は、パレット支持装置２０のガイド手段２４，２５およびテーブル側ガイド手段２３に案内支持されて、段取り位置Ｓ2 ，中間位置Ｓ3 ，テーブル位置Ｓ1 に移動する。
【００２６】
中間位置Ｓ3 の中央部には、シャフト４０が、ＡＰＣ基台１６に設けられた上板１８に中心軸線ＣＬを上下方向に向けて固定されている。シャフト４０には、軸受４１，４１を介して大径歯車４２が中心軸線ＣＬまわりに回転可能に支持されている。大径歯車４２の上部には、アーム２１が半径方向外方に向けて突出して取付けられている。
大径歯車４２には、ＡＰＣ基台１６側に回転自在に支持されている小径歯車４３が噛み合っている。ＡＰＣ基台１６には、駆動用モータ４４と減速機４５が取付けられている。
駆動用モータ４４の出力は、減速機４５で減速され小径歯車４３に伝達されて、大径歯車４２とアーム２１を旋回動作させる。小径歯車４３から大径歯車４２に動力が伝達される時にも減速されている。
小径歯車４３，大径歯車４２など歯車機構は、外部から埃や切り屑などが侵入しないようにカバー４６により覆われている。
【００２７】
アーム２１は、ほぼ水平方向に配置されて中心軸線ＣＬ回りに水平面内で旋回する。ローラ取付け部材２９は、アーム２１の先端部に上方に向けて取付けられている。ローラ取付け部材２９の上端部には、パレット４，５の溝部２６，２７の内面と転がり接触するように、回動自在なローラ（例えば、カムフォロア）３６が取付けられている。
ローラ取付け部材２９とローラ３６とで係合部材が構成されている。ローラ３６およびローラ取付け部材２９は、中心軸線ＣＬを中心として半径Ｒの円形４７の軌跡上を旋回動作する。
ローラ３６が係合する溝部２６，２７は直線状なので、アーム２１が旋回すると、パレット４，５は、その移動速度を低速→高速→低速と連続的に変化させて、スムーズに移動する。
【００２８】
中間位置パレット保持手段２２は、一方のパレット４用と他方のパレット５用に二組設けられている。大径歯車４２の歯４８の下部は円筒状になっており、この円筒状部４９の外周面には無端環状のカム５０が形成されている。
中間位置パレット保持手段２２は、アーム２１側に設けられたカム５０と、パレット４，５の他の被係合部５２に係合離脱自在に係合しパレット４，５を中間位置Ｓ3 に保持可能な中間位置保持部材５３と、ＡＰＣ基台１６側に設けられ、カム５０のカム曲線に沿って中間位置保持部材５３を連動動作させる連動部材としてのレバー部材５１とを備え、アーム２１によるパレット４，５の搬出入動作と、中間位置Ｓ3 におけるパレット４，５の保持動作とを連動させている。
【００２９】
レバー部材５１のカム５０側に設けられたカムフォロア５１ａが、カム５０に係合している。レバー部材５１の一方の端部にはこのカムフォロア５１ａが取付けられ、他方の端部には、軸５３ａを介して中間位置保持部材５３が連結されている。
レバー部材５１は、ＡＰＣ基台１６に取付けられた支点部材５５に支軸５１ｂを介して揺動可能に支持されて、支軸５１ｂを支点にして自在に揺動する棒状部材である。カム５０とレバー部材５１によりカム機構が構成されている。
【００３０】
中間位置保持部材５３は、カム５０のカム溝の曲線、すなわち、このカム曲線に従って動作するカムフォロア５１ａ，レバー部材５１の動作に連動する。中間位置保持部材５３は、ガイド部材３３側に形成された嵌合孔５６に上下方向に移動自在に嵌合しているので、カム５０のカム曲線に沿ってカムフォロア５１ａとともにレバー部材５１が揺動すると、中間位置保持部材５３は昇降動作する。中間位置保持部材５３の上端部が上昇するとパレット４，５の被係合部５２に係合し、上端部が下降すると被係合部５２から離脱するようになっている。
パレット４，５が中間位置Ｓ3 に移動してきた時に、旋回しているアーム２１のローラ３６が一時的に溝部２６，２７から離脱するので、この離脱中に、中間位置パレット保持手段２２でパレット４，５を動かないように保持している。
なお、被係合部５２を形成することなく、溝部２６，２７に中間位置保持部材５３が係合・離脱するようにしてもよい。
【００３１】
パレット段取り台１５には、ガイド手段２４上のパレット４，５をそれぞれ段取り位置Ｓ2 に保持する一対の段取り位置パレット保持手段６０，６１が設けられている。
段取り位置パレット保持手段６０，６１は、外側のガイド部材３３，３３の近傍に配置されている。段取り位置パレット保持手段６０，６１は、空気圧，油圧など流体圧により駆動される流体圧シリンダ６４と、この流体圧シリンダ６４のピストンロッドの上端部に取付けられる係止部材６５とを備えている。
【００３２】
係止部材６５は、パレット４，５が段取り位置Ｓ2 に位置している時に、パレット４，５の下面２８に形成された係止孔６６にそれぞれ係止して、パレット４，５を保持するようになっている。
これにより、パレット４，５は係止部材６５で段取り位置Ｓ2 に保持されて動かないので、作業者は、パレット４，５に対して作業性よく安全に作業を行うことができる。なお、係止孔６６を形成することなく、溝部２６，２７に係止部材６５を係止するようにしてもよい。
【００３３】
パレット支持装置２０の段取り位置Ｓ2 には、パレット４，５をパレット支持装置２０に仮に保持する段取り位置パレット仮保持手段６２，６３が設けられている。
そして、テーブル６に設けられパレット４，５をテーブル６に仮に保持するテーブル側パレット仮保持手段７０と段取り位置パレット仮保持手段６２，６３とが協働して、仮保持状態にあるパレット４，５をテーブル６とパレット支持装置２０との間で搬出入するようにしている。
【００３４】
一対の段取り位置パレット仮保持手段６２，６３は、パレット段取り台１５に設けられ、パレット４，５をそれぞれ付勢力に抗して移動可能に段取り位置Ｓ2 に仮に保持する。
すなわち、段取り位置パレット仮保持手段６２，６３は、パレット４，５が段取り位置Ｓ2 で係止部材６５で係止されていない状態でも、パレット４，５が動いてしまわないように仮に保持するためのものである。
段取り位置パレット仮保持手段６２，６３は、パレット４，５の一方の側の溝部２６に係合するように、段取り位置Ｓ2 の左方側に配置されている。なお、段取り位置パレット仮保持手段６２，６３を、パレット４，５の他方の側の溝部２７に係合するように、段取り位置Ｓ2 の右方側に配置してもよい。
また、仮保持用の被係合部を形成してもよい。例えば、係止孔６６をＹ軸方向の反対側に形成しておいてもよい。さらに、段取り位置パレット仮保持手段６２，６３と段取り位置パレット保持手段６０，６１を同一軸線上に設けてもよい。
【００３５】
段取り位置パレット仮保持手段６２，６３は、パレット段取り台１５に取付けられて上限位置，下限位置の間で昇降移動自在な昇降部材６７と、昇降部材６７を常に上方に付勢するばね６８など付勢部材と、昇降部材６７の上端に設けられ、溝部２６に係合することによりパレット４，５を仮保持可能な係合部としてのローラ６９とを備えている。なお、昇降部材６７の上端に円筒状、半球状の係合部を形成し、ローラ６９を不要としてもよい。
ローラ６９は、パレット４，５の下面２８に接触して自在に回動する。一方の側の溝部２６がローラ６９にほぼ一致すると、昇降部材６７はばね６８のばね力により押し上げられて若干上昇し、ローラ６９が溝部２６内に係合する。
これにより、パレット４，５は、ばね６８のばね力により仮に保持される。アーム２１がパレット４，５をテーブル６側に移動させると、パレット４，５は、ばね６８のばね力に抗して右方向（図１，図２）に移動する。
【００３６】
テーブル６には、段取り位置パレット仮保持手段６２，６３と同じ構成のテーブル側パレット仮保持手段７０が設けられている。
テーブル側パレット仮保持手段７０は、テーブル６に取付けられて昇降移動自在な昇降部材６７と、昇降部材６７を常にパレット側に付勢するばね６８など付勢部材と、昇降部材６７のパレット側端に設けられ、パレットの他方の側の溝部２７など被係合部に係合することによりパレットを仮保持可能なローラ６９など係合部とを備えている。
テーブル側パレット仮保持手段７０は、テーブル位置Ｓ1 にパレット４または５が位置するとともに、クランプ部材１４がアンクランプ位置（上昇位置）に位置して、パレットがテーブル６に対してアンクランプ状態になった時に、このパレットを付勢力に抗して移動可能に仮保持するためのものである。
また、クランプ部材１４が下降してクランプ状態になった時、テーブル側パレット仮保持手段７０の昇降部材は、パレットに押圧されて一緒に下降する。
【００３７】
テーブル側パレット仮保持手段７０は、パレットの他方の側の溝部２７内にローラ６９が係合するように、テーブル６の右方側に配置されているが、一方の側の溝部２６に係合するようにテーブル６の左方側に配置してもよい。
このようにして、段取り位置パレット仮保持手段６２，６３に仮保持されている一方のパレットと、テーブル側パレット仮保持手段７０に仮保持されている他方のパレットとを、アーム２１の連続旋回動作で搬出入している。
【００３８】
図４および図５に示すように、パレット４，５が中間位置Ｓ3 に位置しているか否かを検出する検出手段７１，７２と、パレット４，５が段取り位置Ｓ2 に位置しているか否かを検出する検出手段７３，７４が設けられている。
パレットの有無を検出する検出手段７１〜７４は、前記制御手段に信号を出力する。なお、段取り位置Ｓ2 における検出手段７３，７４は省略してもよい。
検出手段７１〜７４としては、接触式，非接触式でパレット４，５の有無を判別できるセンサが使用されており、例えばリミットスイッチ，近接スイッチ，光電スイッチ等が使用可能である。本実施形態では、リミットスイッチ７１〜７４でパレット４，５の有無を直接検出する例を示している。
なお、パレット４，５の位置は、アーム２１の旋回角を検出する検出手段により間接的に検出してもよい。
【００３９】
次に、パレット交換の手順について図４から図６を参照して説明する。
図４（１）に示すように、当初は、一方のパレット４が段取り位置Ｓ2 に位置決めされ、他方のパレット５がテーブル６に載置され、アーム２１は旋回動作開始位置（すなわち、０度方向）を向いているものとする。
ＭＣ２においては、主軸９を主軸モータにより回転駆動し、工具１１と工作物１０とをＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に相対移動させることで、工具１１により工作物１０を切削加工する。
【００４０】
作業者は、一方のパレット４に対する段取り作業が終了すると、操作盤７６の操作ボタンを押して、段取り作業終了の信号を制御手段に出力する。ＭＣ２での加工が終了し、パレット交換のためのプログラム（例えば、Ｍ６０）が実行されると、制御手段の制御によりパレット交換動作がスタートする。
制御手段は、図１のようにテーブル６が他方のパレット５を載置した状態であるとき、テーブル６を他方のパレット５用の他方のパレット交換位置に移動して位置決めする（ステップ１０１）。
【００４１】
一方のパレット４の段取り位置Ｓ2 におけるリミットスイッチ７３はＯＮ、中間位置Ｓ3 におけるリミットスイッチ７１はＯＦＦである。他方のパレット５は他方のパレット交換位置（他方のテーブル位置Ｓ1 ）にあるので、段取り位置Ｓ2 のリッミトスイッチ７４と中間位置Ｓ3 のリミットスイッチ７２は、ともにＯＦＦである。
なお、図４，図５で、中間位置保持部材５３の上昇動作によるパレットの被係合部５２との係合状態は「出」と表示し、下降動作による被係合部５２からの離脱状態は「戻」と表示している。
【００４２】
パレット交換指令により、テーブル側パレットクランプ・アンクランプ手段１２をアンクランプ動作させて、他方のパレット５をアンクランプ状態にする。他方のパレット５は、クランプ部材１４によるクランプがアンクランプ状態になっても、テーブル側パレット仮保持手段７０で仮保持された状態になっているので動くことはない（ステップ１０２）。
一方、パレット段取り台１５の流体圧シリンダ６４を駆動して、係止部材６５を下降させ、係止孔６６から係止部材６５を抜く。係止孔６６より係止部材６５が抜けても、一方のパレット４は、段取り位置パレット仮保持手段６２で仮保持された状態になっているので動くことはない（ステップ１０３）。このステップ１０２と１０３の手順は、並行して同時に行っている。
【００４３】
駆動用モータ４４が駆動されると、その出力は、減速機４５，小径歯車４３，大径歯車４２を介してアーム２１に伝達されるので、アーム２１は、一定速度で時計回り方向に約２．５回転旋回する動作を開始する（ステップ１０４）。
図４（２）に示すように、アーム２１が９０度以上回転すると、ローラ３６が他方のパレット５の一方の側の溝部２６に係合して、このパレット５を図１，図２の左方の中間位置Ｓ3 に移動させる。このパレット５が移動する時には、このパレット５用の中間位置保持部材５３は下方に退避しているので、パレット５の移動の邪魔にはならない。
【００４４】
こうして図４（３）に示すように、テーブル６上に位置していた他方のパレット５は、テーブル側パレット仮保持手段７０のばね６８のばね力に抗して中間位置Ｓ3 に移動する。アーム２１がほぼ２７０度回転すると、他方のパレット５は中間位置Ｓ3 に移動する（ステップ１０５）。
すると、リミットスイッチ７２がＯＮになるので、このパレット５がテーブル位置から離れて中間位置Ｓ3 に移動したことが確認される。
【００４５】
図４（４）に示すように、アーム２１が回転して、そのローラ３６が他方のパレット５の一方の側の溝部２６から離脱する前に、カムの連動により、中間位置パレット保持手段２２の他方の中間位置保持部材５３が上昇して、中間位置Ｓ3 にある他方のパレット５を動かないように保持する。
アーム２１がほぼ２７０度以上回転すると、ローラ３６が一方のパレット４の他方の側の溝部２７との係合を開始する。これにより、パレット段取り台１５上にある一方のパレット４は、図４（５）に示すように、中間位置Ｓ3 に移動する。
こうして一方のパレット４が段取り位置Ｓ2 から中間位置Ｓ3 に移動する時は、中間位置パレット保持手段２２の一方の中間位置保持部材５３は下方に退避している。
また、リミットスイッチ７３がＯＦＦになり、リミットスイッチ７１がＯＮになる。リミットスイッチ７１がＯＮになるので、このパレット４が中間位置Ｓ3 にあることが確認される（ステップ１０６）。
【００４６】
図５（６）に示すように、アーム２１が一方のパレット４から離脱する前に、カムの連動により、一方の中間位置保持部材５３が上昇して、このパレット４を保持するので、一方のパレット４は中間位置Ｓ3 に停止している。
アーム２１が、他方のパレット５の他方の側の溝部２７に係合するとともに、カムの連動により、他方の中間位置保持部材５３を下方に退避させる。そして、図５（７）に示すように、アーム２１の旋回動作により、中間位置Ｓ3 にある他方のパレット５がパレット段取り位置Ｓ2 に移動する（ステップ１０７）。
【００４７】
図４（４）の工程で、パレット５がテーブル位置Ｓ1 から離れたことが、リミットスイッチ７２から制御手段に出力された信号で確認されている。この信号を受けた制御手段は、図４（４）に示すように、これから受け取るパレット４が移動してくる一方のパレット交換位置（一方のテーブル位置Ｓ1 ）にテーブル６を移動させて位置決めする指令を出力する。すなわち、Ｙ軸モータを駆動してテーブル６を移動させる。
このテーブル６の移動は、図５（７）の動作完了前には終了しているので、アーム２１の連続旋回動作を妨げることはない。すなわち、この旋回動作と並行して、テーブル６を、テーブル位置Ｓ1 における他方のパレット交換位置から一方のパレット交換位置に移動させることができる（ステップ１０８）。
【００４８】
次いで、図５（８）に示すように、アーム２１は一方のパレット４の一方の側の溝部２６に係合する。この時、カムの連動により、一方の中間位置保持部材５３は下方に退避し、他方の中間位置保持部材５３は上昇しているがパレットがないので何とも係合しない。パレット段取り台１５に移動した他方のパレット５は、段取り位置パレット仮保持手段６３により段取り位置Ｓ2 に仮保持されている。
また、このパレット５用のリミットスイッチ７４はＯＮ、中間位置Ｓ3 のリミットスイッチ７２はＯＦＦになっている。
【００４９】
テーブル６は、一方のパレット４用の一方のパレット交換位置にすでに位置決めされているので、図５（９）に示すように、アーム２１がさらに旋回すると、中間位置Ｓ3 にある一方のパレット４はテーブル６上に移動する（ステップ１０９）。一方のパレット４は、テーブル側パレット仮保持手段７０によりテーブル位置Ｓ1 に仮保持される。
一方のパレット４が中間位置Ｓ3 から移動したので、リミットスイッチ７１はＯＦＦになる。すなわち、パレット４，５は、位置を入れ替えた状態で各々仮保持されている。
【００５０】
図５（１０）に示すように、アーム２１は、一方のパレット４から離脱したのち旋回動作を完了する（ステップ１１０）。テーブル側パレットクランプ・アンクランプ手段１２を駆動して、一方のパレット４をテーブル６にクランプする（ステップ１１１）。
そして、パレット段取り台１５の係止部材６５を上昇させて、この係止部材６５を他方のパレット５の係止孔６６に係止させる。これにより、他方のパレット５は、段取り位置Ｓ2 にしっかりと保持される（ステップ１１２）。
ステップ１１１と１１２の手順は並行して同時に行う。ステップ１１１，１１２が完了するとパレット交換の手順が終了する。
【００５１】
パレット交換動作が完了すると、ＭＣ２は、加工領域と非加工領域を仕切る開閉カバーを閉じたのち加工動作に移行する。すなわち、ＭＣ２は、テーブル６を加工位置に移動させて、一方のパレット４に載置されている未加工工作物を切削加工する。
また、作業者は、他方のパレット５から加工済工作物を取り外したのち新しい未加工工作物を載置する段取り作業を行う。
その後、次のパレット交換を行う場合には、アーム２１を逆方向すなわち反時計回り方向に２．５回転旋回動作させるとともに、図５（１０）から図４（１）まで先の手順とは逆の手順でパレット交換を行うことになる。
【００５２】
このように、本実施形態によれば、アーム２１は連続した旋回動作によりパレット４，５を一個ずつ搬送するので、アーム２１には、パレットを含む移動体の一個ずつの荷重しかかからない。
したがって、アーム２１を旋回動作させるための駆動系を小型化，軽量化することができる。例えば、駆動用モータ４４，減速機４５，小径歯車４３，大径歯車４２，シャフト４０などを小型化することができる。
また、パレット交換時に、アーム２１の旋回動作を途中で止めないので、アーム２１の制御が容易である。
【００５３】
パレット４，５を移動させる時には、段取り位置パレット仮保持手段６２，６３，テーブル側パレット仮保持手段７０で、パレットを移動可能に仮保持しているので、パレット交換動作時にパレットを素早く移動させることができる。
段取り位置およびテーブル側位置において、アーム２１がパレット４，５より離脱した状態になっても、パレット４，５は、両方の位置で仮保持しているため不安定な状態になることはない。
【００５４】
アーム２１は、加速・減速は一回のみで連続した旋回動作を行うので、加減速に要する時間を短縮することができ、消費するエネルギーも小さくなり経済的である。
さらに、両方のパレット４，５がテーブル位置Ｓ1 から離れ、段取り位置Ｓ2 と中間位置Ｓ3 との間でパレットを搬送する動作と、テーブル６を移動させる動作とを並行して同時に行っている。
このことにより、パレット交換時間を短縮することができる。
【００５５】
パレット段取り台１５上のパレットは、パレット交換動作以外の時は、段取り位置パレット保持手段６０，６１の係止部材６５でしっかりと保持しているので、作業者は、安全かつ確実な段取り作業を行うことができる。
さらに、パレットが段取り位置Ｓ2 ，中間位置Ｓ3 に位置していることを、リミットスイッチ７１〜７４で検出している。すなわち、テーブル位置Ｓ1 にあったパレットが中間位置Ｓ3 または段取り位置Ｓ2 に移動して、リミットスイッチ７１，７２がその旨の信号を出力した時（または、信号を出力した後、アーム２１が所定の回転位置に達した時）に、テーブル６が移動するようにしている。
これにより、テーブルとパレットとの干渉を防止して、パレット交換をより確実かつ安全に行うことができるとともに、パレットを移動させながらテーブル６も同時に移動させることができるので、パレット交換時間を短縮することができる。
【００５６】
また、中間位置パレット保持手段２２を設け、大径歯車４２のカム５０とレバー部材５１を介して、パレット保持用の中間位置保持部材５３を進退移動させている。
これにより、アーム２１のローラ３６とパレットの溝部２６，２７との係合離脱動作と、中間位置Ｓ3 での保持部材５３の昇降動作を連動させることができる。パレットが中間位置Ｓ3 に移動した後、ただちに保持部材５３でこのパレットを保持することができる。その結果、アーム２１のローラ３６が精度よく溝部２６，２７に係合する。
【００５７】
この実施形態では、パレット段取り台１５を設置して、二個のパレットを交互にテーブル６に対して搬出入し交換する例で説明を行ったが、三個以上複数個のパレットを載置して順次所定のパレット交換位置に移動させるパレットストッカであってもよい。この場合には、パレットストッカ上のパレット交換位置が段取り位置Ｓ2 に相当することになる。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は、上述のように構成し、パレット交換時にパレット搬送アームは、旋回動作の加速・減速が一回のみで、途中で止めないで連続した旋回動作を行なうようにしたので、加減速に要する時間を短縮することができ、消費するエネルギーも小さくなり経済的であり、パレット搬送アームの制御も容易である。
また、パレット搬送アームは、連続した旋回動作によりパレットを一個ずつ搬送するシングルアーム式なので、パレット搬送アームには、パレットを含む移動体の一個ずつの荷重しかかからないことになり、したがって、パレット搬送アームを旋回動作させるための駆動系を小型化，軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１から図６は本発明の実施形態の一例を示す図で、図１はパレット交換装置の平面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図２の III−III 線概略断面図である。
【図４】パレット交換装置の動作を示す説明図である。
【図５】パレット交換装置の動作を示す説明図である。
【図６】パレット交換の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１      自動パレット交換装置（パレット交換装置）
２      マシニングセンタ（工作機械）
４，５  パレット
６      テーブル
１６    ＡＰＣ基台（基台）
２０    パレット支持装置
２１    パレット搬送アーム
２２    中間位置パレット保持手段
２４，２５    ガイド手段（パレット案内手段）
２６    一方の側の溝部（被係合部）
２７    他方の側の溝部（被係合部）
５０    カム
５１    レバー部材（連動部材）
５３    中間位置保持部材
６０，６１    段取り位置パレット保持手段
６２，６３    段取り位置パレット仮保持手段
６７    昇降部材
６８    ばね（付勢部材）
６９    ローラ（係合部）
７０    テーブル側パレット仮保持手段
７１，７２    リミットスイッチ（検出手段）
Ｓ1     テーブルの位置
Ｓ2     段取り位置
Ｓ3     中間位置
【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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