(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パレットを支持可能なパレット支持部を有する交換アームを備え、当該交換アームを上下方向に昇降させるとともに、上下方向を軸として旋回させることによりパレットを交換するパレット交換装置であって、
駆動モータと、
前記駆動モータに接続され、前記交換アームの下方において前記交換アームと同軸で回転するとともに、上面にカムが円弧状に配設された回転板と、
前記回転板の上面又は下面で偏心位置に取り付けられたカムフォロアと、
前記カムフォロアが係合可能な係合部を有し、前記交換アームの旋回軸と平行な軸周りで揺動可能に設置され、前記回転板の回転に伴い前記カムフォロアが前記係合部に係合した状態でのみ揺動する係合部材と、
前記交換アームの下面に固着されたギア部と、
前記係合部材と前記ギア部とを連結し、前記係合部材の揺動に連動させて前記交換アームを旋回させる伝達機構とを備え、
前記駆動モータの作動により前記回転板が回転すると、前記カムにより前記交換アームが押し上げられ、その後に前記カムフォロアが前記係合部材に係合して、前記係合部材が揺動し、前記カムフォロアが前記係合部材から脱却するまで前記係合部材の揺動に連動して前記交換アームが所定角度旋回した後、前記カムにより前記交換アームが下降することを特徴とするパレット交換装置。
【請求項２】
前記交換アームの軸を中心とした一方側に前記駆動モータ及び前記駆動モータと前記回転板とを接続する機構が、他方側に前記係合部材及び前記伝達機構が夫々設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパレット交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば工作機械とパレット搬送装置との間でワーク等が載置されたパレットを交換するためのパレット交換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば工作機械とパレット搬送装置との間でワーク等が載置されたパレットを交換するためのパレット交換装置としては、相反方向へ突出する一対のフォークを有する交換アームを、昇降及び旋回可能に設けてなるものが従来一般的に知られている。そして、当該パレット交換装置においては、油圧により交換アームを昇降（若しくは旋回）させていた。しかしながら、このような油圧を利用する構造では、省エネルギー等の観点から望ましくない。
そこで、油圧ではなく、カム及びレバーを用いて交換アームを昇降させるパレット交換装置も考案されている（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特公平７−１１０４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、パレット交換装置の下方に切粉排出のための機構を設けるケースが見受けられる。しかしながら、特許文献１のパレット交換装置では、上下方向に長いレバーを用いており、パレット交換装置の上下方向への高さが高くなるため、パレット交換装置の下方に上記機構を設置するためのスペースを確保することが困難になるという問題があった。また、サイズの大きなパレットを交換したり、パレットに載置されたワークの質量が大きい場合、レバーやカムフォロアに非常に大きな負荷がかかってしまい、耐久性の点で不安が生じるという問題もある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、上下方向の高さをコンパクト化可能で、耐久性にも優れたパレット交換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、パレットを支持可能なパレット支持部を有する交換アームを備え、当該交換アームを上下方向に昇降させるとともに、上下方向を軸として旋回させることによりパレットを交換するパレット交換装置であって、駆動モータと、前記駆動モータに接続され、前記交換アームの下方において前記交換アームと同軸で回転するとともに、上面にカムが円弧状に配設された回転板と、前記回転板の上面又は下面で偏心位置に取り付けられたカムフォロアと、前記カムフォロアが係合可能な係合部を有し、前記交換アームの旋回軸と平行な軸周りで揺動可能に設置され、前記回転板の回転に伴い前記カムフォロアが前記係合部に係合した状態でのみ揺動する係合部材と、前記交換アームの下面に固着されたギア部と、前記係合部材と前記ギア部とを連結し、前記係合部材の揺動に連動させて前記交換アームを旋回させる伝達機構とを備え、前記駆動モータの作動により前記回転板が回転すると、前記カムにより前記交換アームが押し上げられ、その後に前記カムフォロアが前記係合部材に係合して、前記係合部材が揺動し、前記カムフォロアが前記係合部材から脱却するまで前記係合部材の揺動に連動して前記交換アームが所定角度旋回した後、前記カムにより前記交換アームが下降することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記交換アームの軸を中心とした一方側に前記駆動モータ及び前記駆動モータと前記回転板とを接続する機構が、他方側に前記係合部材及び前記伝達機構が夫々設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回転板の上面に設けたカムにより交換アームを昇降させているため、レバー等を用いた従来の装置と比較すると、上下方向への高さを低くすることができる。したがって、パレット交換装置の小型化を図ることができ、パレット交換装置の下方に、切粉排出のための機構等を設置するためのスペースを十分に確保することが可能となる。また、レバー等の上下方向へ長さを有する部材を使用しないため、昇降機構及び旋回機構が耐久性に富んでおり、質量のあるサイズの大きなパレットを交換したり等する場合にも対応することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、交換アームの軸を中心として一方側に駆動モータ及び駆動モータと回転板とを接続する機構を、他方側に係合部材及び伝達機構を夫々設けているため、上下方向への高さをより低くすることができる。したがって、パレット交換装置の更なる小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態となるパレット交換装置について、図面をもとに詳細に説明する。
【０００９】
図１は、パレット交換装置の垂直断面を示した説明図であって、中心線Ｌの右側は上昇状態を、左側は下降状態を夫々示している。
パレット交換装置は、図示しない工作機械とパレット搬送装置との間でパレットＰ、Ｐを交換するためのものであって、フレーム１の上面に、交換アーム２を後述の如くして昇降及び旋回可能に備えてなる。交換アーム２の中心部には、フレーム１の上面に突設された軸部３１が挿通可能な軸孔２１が設けられており、交換アーム２は、軸部３１の上方から被せるようにして嵌装されている。したがって、交換アーム２は、軸部３１を中心として旋回し、軸部３１に沿って昇降するようになっている。
【００１０】
また、交換アーム２には、相反方向へ突出する一対のフォーク２０、２０が設けられており、当該フォーク２０上にパレットＰを載置可能となっている。さらに、各フォーク２０の基部には、フレーム１の上面に突設された位置決めピン６が嵌入可能なピン孔２２が穿設されており、位置決めピン６のピン孔２２への嵌入により、交換アーム２は所定の交換位置に位置決めされ、また当該交換位置からの不用意な旋回が阻止されるようになっている。
加えて、交換アーム２の底面には、外周面にギア３Ａを有する円筒状の旋回歯車３が交換アーム２の旋回中心と同軸で固着されている。当該旋回歯車３の上下方向への長さは、交換アーム２が昇降動作しても旋回歯車３のギア（ギア部）３Ａと当該旋回歯車３に相対する第３歯車１５のギア１５Ｂとの噛み合いが外れないのに十分な長さとなっている。
【００１１】
さらに、旋回歯車３の内部には、軸部３１に嵌装されたドーナツ状の円板５が上下方向へ摺動可能に収容されている。当該円板５は、旋回歯車３の内周側に突設されたフランジ部３Ｂの下面にスラスト軸受を介して当接しており、後述する駆動機構により円板５が持ち上げられると、旋回歯車３、すなわち交換アーム２も上昇し、円板５が下降すると、交換アーム２も下降するようになっている。また、円板５の下面には、２個の第１カムフォロア４、４が設置されている。尚、第１カムフォロア４、４設置部の円板５下面からの突出量は、後述するカム７Ａ、７Ａの突出量よりも大きく設定されている。
【００１２】
一方、円板５の更に下方には、第１歯車（回転板）７が軸部３１を中心として回転可能に取り付けられている。当該第１歯車７は、その左側方に設置され第１歯車７のギアに相対する第２歯車９と、プーリ１０、１１とを介して駆動モータ１２に接続されている。また、第１歯車７の上面には、第１カムフォロア４を介して円板５、すなわち交換アーム６を昇降させるための一対のカム７Ａ、７Ａが上方へ突設されている。各カム７Ａは、図３及び図４に示すように、平面視円弧状で、且つ、第１歯車７の同心円周上に配設されており、その上下高さは、位置決めピン６がピン孔２２から抜け出すのに十分な高さとされている。また、各カム７Ａの両端部は傾斜面７Ｂとされており、当該カム７Ａの上面に当接する第１カムフォロア４を、第１歯車７の回転に伴いスムーズに持ち上げ可能としている。尚、第１歯車７は、上下方向への摺動を拘束されている。また、１３は、２つのプーリ１０、１１間に架けられたベルトである。
【００１３】
さらに、第１歯車７の下面の偏心位置には、第２カムフォロア８が下方へ突出するように設けられている。そして、第１歯車７の右側方には、図２に示すような、一端に第２カムフォロア８が係合可能なフォーク部（係合部）１４Ｂを有し、他端にギア（伝達機構）１４Ａを有するゼネバ（係合部材）１４が、第１歯車７の回転軸と平行な軸周りで揺動可能に設置されている。また、ゼネバ１４の側方には、ゼネバ１４のギア１４Ａに相対するギア１５Ａを有する歯車、及び旋回歯車３のギア３Ａに相対するギア１５Ｂを有する歯車を上下方向に同軸で連結してなる第３歯車（伝達機構）１５が、第１歯車７の回転軸と平行な軸周りで回転可能に設置されている。尚、第２カムフォロア８は、後述するように、第１カムフォロア４がカム７Ａにより持ち上げられた後にフォーク部１４と係合するような位置に設けられている。
【００１４】
ここで、上記パレット交換装置における交換アーム２の昇降及び旋回動作について説明する。
まず、交換アーム２は当初、位置決めピン６がピン孔２２内へ嵌入した下降位置、すなわち第１カムフォロア４、４がカム７Ａ、７Ａ間にあり、当該状態で各フォーク２０上にパレットＰが載置される。当該状態から、駆動モータ１２を作動させると、プーリ１１、ベルト１３、及びプーリ１０を介して回転トルクが第２歯車９へ伝わり、第２歯車９が回転するとともに当該第２歯車９に相対する第１歯車７が回転する。
【００１５】
この第１歯車７の回転に伴って、各第１カムフォロア４が傾斜面７Ｂを介してカム７Ａ上に持ち上げられるため、円板５を介して交換アーム２も上昇し、位置決めピン６がピン孔２２から抜け出す上昇位置へ移動することになる。尚、当段階において、第２カムフォロア８はフォーク部１４に係合してしない。そのため、第１歯車７は回転しているものの、交換アーム２は旋回しないようになっている。
このようにしてカム７Ａにより第１カムフォロア４が持ち上げられた後、第２カムフォロア８がフォーク部１４Ｂに係合して回転トルクがゼネバ１４に伝わり、ゼネバ１４が揺動する。すると、ゼネバ１４に相対するギア１５Ａを介して第３歯車１５が回転し、最終的にはギア１５Ｂに相対する旋回歯車３へ回転トルクが伝わり、交換アーム２が旋回し始める。
【００１６】
そして、交換アーム２が１８０度旋回した（すなわち、左右のパレットＰ、Ｐが入れ替わった）時点で、第２カムフォロア８とフォーク部１４Ｂとの係合が解除となり、ゼネバ１４、第３歯車１５、ひいては交換アーム２の旋回が停止する。一方、第１歯車７は回転し続け、各第１カムフォロア４がカム７Ａの上面から傾斜面７Ｂを介してカム７Ａ、７Ａ間へ下がった時点で駆動モータ１２を停止させる。このとき、交換アーム２も第１カムフォロア４と同期して下降し、位置決めピン６がピン孔２２内へ嵌入した下降位置に位置決めされることになる。尚、再び交換アーム２を旋回させてパレットＰを交換する際には、駆動モータ１２を逆回転させる。
【００１７】
以上のようなパレット交換装置によれば、第１歯車７の上面に設けたカム７Ａにより交換アーム２を昇降させているため、レバー等を用いた従来の装置と比較すると、上下方向への高さを低くすることができる。また、回転軸となる軸部３１を挟んで一方側に駆動モータ１２を含んだ駆動部を、他方側にゼネバ１４を含む交換アーム２の旋回機構を備えることで、高さをより低くした構造としている。したがって、パレット交換装置の小型化を図ることができ、パレット交換装置の下方に、切粉排出のための機構等を設置するためのスペースを十分に確保することが可能となる。
また、レバー等の上下方向へ長さを有する部材を使用しないため、交換アーム２を昇降及び旋回させる機構が耐久性に富んでおり、質量のあるサイズの大きなパレットを交換したり等する場合にも対応することができる。さらに、ゼネバ１４の揺動により交換アーム２を旋回させるため、交換アーム２の旋回当初及び停止間際の動作をスムーズな動作とすることができる。
【００１８】
なお、本発明のパレット交換装置に係る構成は、上記実施形態に記載の態様に何ら限定されるものではなく、交換アームや各種歯車、係合部材、及び伝達機構等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更可能である。
【００１９】
たとえば、上記実施形態では、旋回歯車や第３歯車等に３６０度のギアを設けているが、交換アームの旋回に必要な範囲にのみギアを設けるように構成してもよい（たとえば、上記実施形態の旋回歯車にあっては２００度程度にわたって設けてあればよい）。さらに、第３歯車と旋回歯車との間に距離があるような場合には、第４歯車等の別の歯車を介在させても何ら問題はないし、軸部を挟んで左右どちらに旋回機構を設けるかは適宜設計変更可能である。
【００２０】
また、上記実施形態では、第１歯車と駆動モータとを第２歯車等を介して接続しているが、第１歯車を直接駆動モータに接続したり、ベルト等を用いた別の接続機構を介して両者を接続するように構成してもよく、これらの構成を採用する場合、第１歯車を単なる円板とすることができる。さらに、係合部材も上記実施形態のゼネバに何ら限定されることはなく、係合部を有していれば、その形状等は適宜変更可能である。加えて、係合部材の揺動を交換アームのギア部に伝達する伝達機構としても、ゼネバに設けたギア及び第３歯車からなる上記実施形態の伝達機構ではなく、ベルト等を用いた別の伝達機構を採用可能であることは言うまでもない。
【００２１】
さらに、上記実施形態では、第１歯車の上面にカムを下面に第２カムフォロアを設けているが、第１歯車を大径に形成し、第１歯車の上面においてカムの更に外周位置に第２カムフォロアを設ける構成とすることも可能である。
加えて、上記実施形態の昇降及び旋回機構は、直角方向へ一対のフォークを有する交換アームを９０度ずつ旋回させてパレットを交換するようなパレット交換装置に対しても適用可能であって、カムの周方向への長さや突設位置、旋回に係るカムフォロアの設置位置や数等は旋回動作に応じて変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】パレット交換装置の垂直断面を示した説明図である。
【図２】第１歯車とゼネバ１４とが係脱する様子を示した説明図である。
【図３】旋回歯車、第１歯車、及び第３歯車を上方から示した説明図である。
【図４】第１歯車及び円板５を側方から示した説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１・・フレーム、２・・交換アーム、３・・旋回歯車、３Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１５Ｂ・・ギア、４・・第１カムフォロア、５・・円板、６・・位置決めピン、７・・第１歯車、８・・第２カムフォロア、９・・第２歯車、１０、１１・・プーリ、１２・・駆動モータ、１３・・ベルト、１４・・ゼネバ、１４Ｂ・・フォーク部、１５・・第３歯車、２２・・ピン孔、３１・・軸部。
【図１】
0005107784.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005107784.tif 000004
【図４】
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