(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド上を摺動するテーブルに、パレットクランプ機構を有するパレット支持体と、当該パレット支持体を前記テーブルに対して回転させるパレット支持体回転機構とを設け、交換用のパレットを載置するパレット置き台と前記パレット支持体との間でパレットを交換する数値制御工作機械のパレット交換装置において、
前記パレット置き台上のパレットと前記パレット支持体上のパレットとを把持して回転するパレット把持アームと、
当該パレット把持アームを上下移動させるアーム上下移動機構と、
前記パレット支持体回転機構の駆動力を前記パレット把持アームに伝えパレット把持アームを所要角度だけ回転させる動力伝達機構とを備えており、
前記アーム上下移動機構は、主軸ヘッドの下降動作によりパレット把持アームを上昇させるリンク機構を有してなることを特徴とする数値制御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、数値制御工作機械のパレット交換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタ等の数値制御工作機械においては、多数個のワークを連続して自動運転で加工するために、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のパレット置き台上にある未加工ワークを積載したパレットを前記テーブル上に搬入する目的で自動パレット交換装置が使用されている。
また、加工工程においてワークの取付換えをせずに多面加工や複雑な形状加工を可能にするため、ワークを載置したパレットの回転割り出しを行う割り出し装置がテーブルに設けられている。
【０００３】
従来のパレット交換装置はテーブル前方もしくは左右に配置され、パレット把持装置、パレット把持装置の昇降・回転装置及びこれらのアクチュエータ等を備えているため構造が複雑で故障の原因になっていた。また大きな設置面積を必要とする欠点もあった。このような欠点を改善するものとして特公平３−８８９６号公報、実公昭６０−２１１５６号公報が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特公平３−８８９６号公報の方式では、パレット交換に際してまず、２つのパレットを相互に係合及び離脱する必要があり、中間の第２位置で２度パレットを停止させねばならず、パレット交換に要する時間が長くなる。また、２つのパレットを回転テーブルにクランプした状態で１８０度回転させているため、パレットに載置する工作物の質量が制限される等の問題がある。
【０００５】
実公昭６０−２１１５６号公報に記載されたパレット交換装置では、同時に把持できるパレットの数が１つであるため、パレット位置決め台にある加工済被加工物を載置したパレットを一度パレット台に旋回移動させた後、第一移動台及び第二移動台を移動させてパレットからパレット把持装置を抜き、続いてパレット台にある未加工被加工物を載置したパレットまで移動して当該パレットを把持して、再び旋回移動してパレット位置決め台に載置してパレットを交換しており、パレット交換に要する時間が長くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑み、パレット交換時間を長くすることなく、簡単な構造で安定した動作が得られるパレット交換装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採った。すなわち、ベッド上を摺動するテーブルに、パレットクランプ機構を有するパレット支持体と、当該パレット支持体を前記テーブルに対して回転させるパレット支持体回転機構とを設け、交換用のパレットを載置するパレット置き台と前記パレット支持体との間でパレットを交換する数値制御工作機械のパレット交換装置において、
前記パレット置き台上のパレットと前記パレット支持体上のパレットとを把持して回転するパレット把持アームと、当該パレット把持アームを上下移動させるアーム上下移動機構と、前記パレット支持体回転機構の駆動力を前記パレット把持アームに伝えパレット把持アームを所要角度だけ回転させる動力伝達機構とを備えたものである。
【０００８】
また、前記アーム上下移動機構において、主軸ヘッドの下降動作によりパレット把持アームを上昇させるリンク機構を用いた。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明による実施の形態を示す数値制御工作機械のパレット交換装置の側面図、図２及び図３はパレット交換装置の要部縦断側面図を示し、図２はテーブル１がパレット交換位置へ移動した状態を示し、図３はパレット把持アーム２０が上昇した状態を示す。図４及び図５はそれぞれ図２及び図３の部分拡大図で、図４はパレット７がパレット支持体４に位置決めされている状態を示し、図５はパレット把持アーム２０が上昇し、パレット７がパレット把持アーム２０に位値決めされている状態を示す。図６はパレット交換装置の要部平面図である。本発明の実施の形態では、テーブル１の移動は前後のみで主軸ヘッド３５が上下及び左右移動する形態の数値制御工作機械について記載しているが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、例えば主軸ヘッドが上下移動しテーブルが左右及び前後移動する形態の数値制御工作機械でも実施できるものである。図において、１はベッド２上に摺動自在に載置されているテーブルである。３はテーブル駆動用モータで、ベッド２に取り付けられている。テーブル１にはパレット支持体４が設けられ、テーブル１とパレット支持体４との間に設けられたパレット割り出し機構（図示せず）及びテーブル１に取り付けられたパレット回転駆動用モータ５から構成されるパレット支持体回転機構によって回転割り出しを行う。図１ないし図３において、加工済ワーク６を載置したパレット７はパレット支持体４に、未加工ワーク８を載置したパレット９は後述のパレット置き台１０にそれぞれ位値決めされている。１１はパレット支持体４に設けられたパレットクランプ機構で、パレット支持体４に位値決めされたパレット７をクランプ・アンクランプする。さらにパレット支持体４の上部外周には歯車１２が固着されていて、前記回転割り出し機構によりパレット支持体４と一体的に回転する。
【００１０】
１０は未加工ワーク８を載置したパレット９を位置決め載置するパレット置き台で、１３はベッド２の前部に固着されたパレット置き台ベースで、パレット置き台１０を支持している。パレット置き台１０は回転可能にパレット置き台ベース１３に支持され、パレット置き台１０上で未加工ワーク８をパレット９に取り付けたり、加工済ワーク６をパレット７から取り外すのを容易にしている。パレット７及び９の下面にはそれぞれ複数のブッシュ１４ａ1、a2・・及び１４b1、b2・・が固着され、パレット支持体４の上面及びパレット置き台１０の上面には前記ブッシュ１４ａ1、a2・・及び１４b1、b2・・と対応する位置にテーパーコーン１５ａ1、a2・・及び１５b1、b2・・が固着されていて、パレット７、９をパレット支持体４及びパレット置き台１０の所定の位置に位置決めする。さらにパレット７、９の下面には前記ブッシュ１４ａ1、a2・・及び１４b1、b2・・とは離れた位置に位置決め穴１６ａ1、a2・・及び１６b1、b2・・が設けられている。
【００１１】
１７はアーム支持軸で、その下端にフランジ１８がボルト２１により固着されている。２０はアーム支持軸１７を中心に回転するパレット把持アームで、アーム支持軸１７とボルト１９で固着されている。パレット把持アーム２０の上面には、互いに１８０度離れた位置にＵ字状の溝をなすパレット把持部２２ａ、２２bが設けられている。当該パレット把持部２２ａ、２２bの近傍には位置決めピン２３ａ1、a2・・及び２３b1、b2・・がパレット７、９の下面に設けた前記位置決め穴１６ａ1、a2・・及び１６b1、b2・・に対応する位置に固着されていて、パレット７、９を所定の位置に位置決めする。さらにパレット把持アーム２０の下部外周には歯車２４が固着され、パレット把持アーム２０が上昇したときにパレット交換位置にあるパレット支持体４に固着された歯車１２とが噛み合うことにより、パレット支持体４の回転機構の駆動力をパレット把持アーム２０に伝える動力伝達機構が構成される。また、パレット把持アーム２０が下降すると歯車１２と歯車２４との噛み合いが解除されるように配置されている。歯車２４の歯数はパレット支持体４に固着した歯車１２の歯数の２倍にしているため、パレット支持体４が１回転するとパレット把持アーム２０は１８０度回転する。本実施形態においてはパレット把持アーム２０には２個のパレット把持部２２a、２２bを設けて１８０度の回転割り出しを行っているが、前記歯車１２と歯車２４との歯数比を変えて３個以上のパレット把持部を設けてそれぞれのパレット把持部を回転割り出しすることもできる。２５はアーム支持軸１７をパレット把持アーム２０と共に回転及び上下動自在に支持するアームベースで、ベッド２に固着されている。
【００１２】
２６はパレット置き台ベース１３に固着され、回転軸２８を支点にレバー２７を回転自在に支持するブロックである。レバー２７の一端にはローラー２９が回転自在に取り付けられ、アーム支持軸１７の下部に固着されたフランジ１８の下面に当接している。レバー２７の他端はロッド３０の一端に揺動自在に取り付けられている。
３１はベッド２に固着され、回転軸３３を支点にレバー３２を回転自在に支持するブロックである。レバー３２の一端にはローラー３４が回転自在に取り付けられ、主軸ヘッド３５が加工のための通常の移動領域Ｙの最下端位置（以下、「主軸ヘッド原点」という。）からさらに下降するとき、主軸ヘッド３５の下面がローラー３４を押圧するように配置されている。レバー３２の他端は前記ロッド３０の他端に揺動自在に取り付けられている。このレバー２７、ロッド３０、レバー３２から構成されるリンク機構３６により、主軸ヘッド３５が主軸ヘッド原点からさらに所定量Ｓだけ下降すると、レバー２７に取り付けたローラー２９がアーム支持軸１７を押し上げ、パレット把持アーム２０が上昇する。
本実施形態ではリンク機構３６を介して主軸ヘッド３５の下降動作によりパレット把持アーム２０を上昇させているが、流体シリンダーなどの他のアクチュエータを用いて上昇させてもよい。
【００１３】
以上に述べた本発明の実施の形態について、その作用を説明する。予め、パレット置き台１０上のパレット９に未加工ワーク８を載置しておく。パレット支持体４にクランプされたパレット７に載置したワーク６の加工が完了してテーブル１がベッド２上を摺動してパレット交換位置へ移動すると、パレット支持体４に設けたパレットクランプ機構１１がパレット７をアンクランプする。
【００１４】
次いで主軸ヘッド３５が主軸ヘッド原点からさらに所定量Ｓだけ下降すると、主軸ヘッド３５の下面がレバー３２のローラー３４を押圧し、リンク機構３６によりパレット置き台１０側のレバー２７が回転すると、レバー２７に取り付けたローラー２９がアーム支持軸１７のフランジ１８を押し上げる。すると、アーム支持軸１７と共にパレット把持アーム２０及びパレット７、９が上昇し、パレット７、９の下面に設けた位置決め穴１６ａ1、a2・・及び１６b1、b2・・とパレット把持アーム２０のパレット把持部２２ａ、２２bの近傍に設けた位置決めピン２３ａ1、a2・・及び２３b1、b2・・がそれぞれ係合する。つづいてパレット７、９の下面に設けたブッシュ１４ａ1、a2・・及び１４b1、b2・・とパレット支持体４及びパレット置き台１０に設けたテーパーコーン１５ａ1、a2・・及び１５b1、b2・・との係合がそれぞれ解除される。このとき、同時にパレット支持体４の外周に固着された歯車１２とパレット把持アーム２０の外周に固着した歯車２４が噛み合う。
【００１５】
この状態でパレット支持体４がパレット支持体回転機構により１回転すると、歯車１２、２４で構成される動力伝達機構によりパレット把持アーム２０は１８０度回転し、加工済みワーク６を載置したパレット７はパレット置き台１０の真上で静止し、未加工ワーク８を載置したパレット９はパレット支持体４の真上で静止する。
【００１６】
次いで、主軸ヘッド３５が上昇すると、パレット把持アーム２０はローラー３４の押圧を解除され、パレット７、９と共にパレット把持アーム２０の自重により下降し、パレット７、９の下面に設けたブッシュ１４ａ1、a2・・及び１４b1、b2・・がパレット支持体４及びパレット置き台１０に設けたテーパーコーン１５ａ1、a2・・及び１５b1、b2・・によりそれぞれ位置決めされる。つづいてパレット７、９の下面に設けた位置決め穴１６ａ1、a2・・及び１６b1、b2・・とパレット把持部２２ａ、２２bの近傍に設けた位置決めピン２３ａ1、a2・・及び２３b1、b2・・との係合が解除される。このとき同時に、歯車１２、２４の噛み合いが解除される。
次いで、パレット支持体４に設けたパレットクランプ機構１１が未加工ワーク８を載置したパレット９をクランプしてパレット交換動作が完了する。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明における数値制御工作機械のパレット交換装置によれば、多面加工等に使用されるパレット支持体の回転機構の駆動力を利用してパレット把持アームを回転させているため、専用の駆動装置を必要とせず、パレット交換装置の構造が簡単になり、かつ、設置面積を少なくすることができる。また、主軸ヘッドの下降によりパレット把持アームを上昇させることができるため、専用の駆動装置を必要としない。尚、パレット交換時のパレット把持アームの回転をパレット支持体回転機構の駆動モータで行い、回転速度や回転加速度を任意に設定可能にした場合にはパレット交換の際の衝撃を小さくすることができる。さらに、本発明によるパレット交換装置では、圧油や圧縮流体を使用しないため環境保護の要請にも応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す数値制御工作機械のパレット交換装置の側面図である。
【図２】テーブルがパレット交換位置へ移動した状態を示すパレット交換装置の要部縦断側面図である。
【図３】パレット把持アームが上昇した状態を示すパレット交換装置の要部縦断側面図である。
【図４】図２の部分拡大図である。
【図５】図３の部分拡大図である。
【図６】パレット交換装置の要部平面図である。
【符号の説明】
１    テーブル
２ ベッド
４    パレット支持体
５ パレット回転駆動用モータ
７，９    パレット
１０    パレット置き台
１１    パレットクランプ機構
１２    歯車
２０    パレット把持アーム
２４    歯車
２７，３２    レバー
３０    ロッド
３５    主軸ヘッド
３６    リンク機構
【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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