(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ベース上に旋回可能に配設された旋回テーブルに第１，第２パレットを所定の回転角度位置に回転割り出し可能に配置するとともに、該各パレットにワークを着脱可能に把持するワーク把持治具を搭載し、上記旋回テーブルを上記第１，第２パレットの一方が加工位置に、他方が段取り位置に位置するように旋回させるようにした工作機械のパレット交換装置において、
上記第１，第２パレットに上記ワーク把持治具に作動流体を供給する流体供給ポートを形成し、上記旋回テーブル内に流体供給源に連通接続された流体通路を設け、該流体通路と上記流体供給ポートとを上記パレット内の回転割り出し軸線と同軸線上に配置された回転継手を介して連通接続し、
上記回転継手は、上記旋回テーブルに固定された筒状の第１回転部材内に、上記パレットに固定された円柱状の第２回転部材を相対回転可能に挿入してなり、上記第１回転部材には、上記旋回テーブルの旋回軸線側に配置された配管ブロックが接続され，該配管ブロック内に上記流体通路が上記旋回軸線側から回転割り出し軸線側に延びるよう形成されており、
上記回転継手と上記固定ベースとの間に、該固定ベース又は上記第２回転部材の何れか一方に設けられた位置決めピンを、他方に設けられた位置決め孔内に挿入することにより上記パレットを加工位置に位置決めし、かつ作動流体によりピストンを介して上記第２回転部材を上記固定ベースに押圧することにより上記パレットを加工位置に固定するクランプ機構を設けた
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】
請求項１において、上記第１回転部材には、上記流体通路に連通する第１通路が形成され、上記第２回転部材には、上記流体供給ポートに連通する第２通路が形成され、該第１，第２通路を上記第１，第２回転部材の摺動面に形成された環状溝により連通したことを特徴とする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、加工位置の加工済みワークと段取り位置の次加工ワークとを自動交換するようにした工作機械のパレット交換装置に関し、詳細にはパレット上に搭載されたワーク把持治具に作動流体を供給するようにした作動流体供給構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば横型マシニングセンタのパレット交換装置の一例として、図８に示す構造のものがある。このパレット交換装置は、加工ステーションＡと段取りステーションＢとの間で旋回可能に配設された旋回テーブル８０に２つのパレット８１，８１を配置し、各パレット８１，８１にワークＷを油圧，空気圧等の作動流体により把持する把持爪８３を備えたワーク把持治具８２，８２を搭載してなるものである。
【０００３】
また上記パレット交換装置では、加工ステーションＡにあるパレット８１を所定の回転角度に回転割り出しを行なうことにより、いわゆるＢ軸加工を可能とする回転割り出し機構（不図示）を備える場合がある。この場合、ワーク把持治具８２への流体圧を保持した状態で回転割り出し、パレット交換を行なう必要があり、ワーク把持治具８２に流体配管を単に接続するだけでは回転，旋回動作は困難である。
【０００４】
このため、従来、上記加工ステーションＡ側，段取りステーションＢ側の両方にオートカプラ８５，８５を配置し、アキュムレータ（不図示）により旋回中はワーク把持治具８２への流体圧を保持し、加工中，段取り作業中は作動流体を供給可能とする構造を採用したり、あるいは段取りステーション側でオートカプラを使用し、ワーク取付け時に流体圧の供給を完了し、アキュムレータにより旋回中，加工中は流体圧を保持する構造を採用する場合がある。
【０００５】
また、実公平７−３１９４５号公報には、ワーク固定治具の上壁の回転中心にロータリジョイントを介してフレシキブルチューブを接続し、該フレキシブルチューブをアーム部材により吊懸支持するようにしたものが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置では、オートカプラやアキュムレータを使用して流体圧を保持する場合には、コスト的に高価となり、また取付けスペースを確保する必要があり、小型のパレットには適さないという問題がある。
【０００７】
また上記従来公報のフレシキブルチューブを吊懸支持する構造の場合には、主軸等との干渉を回避するために、主軸のストローク量や工具長等が制限される場合がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、コスト上昇や配置スペースの拡大の問題を生じることなく、かつ主軸ストローク量等の制限を受けることなく、ワーク把持治具への流体圧を保持でき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している。
【０００９】
請求項１の発明は、固定ベース上に旋回可能に配設された旋回テーブルに第１，第２パレットを所定の回転角度位置に回転割り出し可能に配置するとともに、該各パレットにワークを着脱可能に把持するワーク把持治具を搭載し、上記旋回テーブルを上記第１，第２パレットの一方が加工位置に、他方が段取り位置に位置するように旋回させるようにした工作機械のパレット交換装置において、上記第１，第２パレットに上記ワーク把持治具に作動流体を供給する流体供給ポートを形成し、上記旋回テーブル内に流体供給源に連通接続された流体通路を設け、該流体通路と上記流体供給ポートとを上記パレット内の回転割り出し軸線と同軸線上に配置された回転継手を介して連通接続し、上記回転継手は、上記旋回テーブルに固定された筒状の第１回転部材内に、上記パレットに固定された円柱状の第２回転部材を相対回転可能に挿入してなり、上記第１回転部材には、上記旋回テーブルの旋回軸線側に配置された配管ブロックが接続され，該配管ブロック内に上記流体通路が上記旋回軸線側から回転割り出し軸線側に延びるよう形成されており、上記回転継手と上記固定ベースとの間に、該固定ベース又は上記第２回転部材の何れか一方に設けられた位置決めピンを、他方に設けられた位置決め孔内に挿入することにより上記パレットを加工位置に位置決めし、かつ作動流体によりピストンを介して上記第２回転部材を上記固定ベースに押圧することにより上記パレットを加工位置に固定するクランプ機構を設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、上記第１回転部材には、上記流体通路に連通する第１通路が形成され、上記第２回転部材には、上記流体供給ポートに連通する第２通路が形成され、該第１，第２通路を上記第１，第２回転部材の摺動面に形成された環状溝により連通したことを特徴としている。
【００１１】
【発明の作用効果】
請求項１の発明に係るパレット交換装置によれば、パレットに流体供給ポートを形成するとともに、旋回テーブル内に流体供給源に連通接続された流体通路を形成し、該流体通路と流体供給ポートとをパレットの回転軸線上に配設された回転継手を介して連通接続したので、ワークの旋回中，加工中の何れにおいてもワーク把持治具への流体圧を保持することができ、従来のオートカプラ，アキュムレータを用いた流体圧の保持を不要にでき、部品コストを低減できるとともに、配置スペースを縮小でき、装置の小型化を可能にできる。
【００１２】
また旋回テーブル内に形成した流体通路を回転継手を介してパレットからワーク把持治具に直接供給する構造であるので、主軸のストローク量，工具長等の設定に対する自由度を向上でき、加工領域の拡大が可能となる。
【００１３】
請求項２の発明では、旋回テーブルに固定された第１回転部材内にパレットに固定された第２回転部材を相対回転可能に挿入し、第１，第２回転部材の摺動面に形成された環状溝を介して流体通路と流体供給ポートとを連通したので、簡単な構造でかつ低コストで実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１ないし図７は、本発明の一実施形態による工作機械のパレット交換装置を説明するための図であり、図１はパレット交換装置が配設された横型マシニングセンタの斜視図、図２，図３はパレット交換装置の側面図，平面図、図４，図５，図６は加工位置にあるパレット交換装置の要部を示す断面図，平面図、図７はワーク把持治具の側面図である。
【００１６】
図１において、１は横型マシニングセンタ（工作機械）を示しており、この横型マシニングセンタ１のベッド２の後部２ａには角筒状のコラム３がＸ軸（左右方向）方向に移動可能に配設されている。このコラム３内にはサドル４がＹ軸（上下方向）に移動可能に配設されており、該サドル４には主軸頭５がＺ軸（前後方向）に移動可能に配設されている。この主軸頭５には主軸６が水平方向に挿入配置されており、該主軸６を回転駆動しつつＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させることにより所定のワーク加工が行われる。
【００１７】
また上記コラム３の前側には主軸頭５の周囲を囲むようにスライド板１３が配設されている。このスライド板１３は、主軸頭５のＸ軸方向，Ｙ軸方向の移動に伴ってスライドするように構成されており、切り屑等が送り機構側に飛散するのを防止している。
【００１８】
上記ベッド２の前部２ｂにはパレット交換装置７が配設されている。このパレット交換装置７は、上記ベッド２上面に固定された平面視円形状の固定ベース８の上面に長方形状の旋回テーブル９を配設し、該旋回テーブル９の両端部にそれぞれ第１，第２パレット１０，１１を搭載し、上記旋回テーブル９を第１，第２パレット１０，１１の何れか一方が加工位置Ａに、他方が段取り位置Ｂに位置するように旋回軸線Ｃを中心に旋回させるようになっている。
【００１９】
上記旋回テーブル９の第１，第２パレット１０，１１の間には仕切り板１２が立設されている。この仕切り板１２は、上記ベッド２の前部２ｂの上方空間を加工位置Ａ側と段取り位置Ｂ側とに区分けし、加工時に切り屑やクーラント液が段取り位置Ｂ側に飛散するのを防止するものであり、旋回テーブル９とともに旋回するようになっている。
【００２０】
また上記各パレット１０，１１上にはワークを着脱可能に把持するワーク把持治具１５が固定されている。このワーク把持治具１５の各側壁には油圧，空気圧等の作動流体を供給することによりワークを着脱可能に把持するチャック機構１６，１６が配設されている（図７参照）。
【００２１】
上記パレット交換装置７は、旋回テーブル９を旋回駆動する旋回駆動機構と、該旋回テーブル９の旋回時に第１，第２パレット１０，１１を案内支持する案内支持機構と、加工位置Ａにあるパレット１０を該位置に位置決め固定するクランプ機構と、上記パレット１０を所定の回転角度位置に回転割り出し位置決めする回転割り出し機構と、上記ワーク把持治具１５に油圧，空気圧等の作動流体を供給する作動流体供給機構とを備えている。
【００２２】
上記旋回駆動機構は、図２に示すように、旋回テーブル９の旋回軸９ａに固定された旋回平歯車１８と、該旋回平歯車１８に噛合する駆動平歯車１９と、該駆動平歯車１９を減速機２０を介して回転駆動する駆動モータ２１とからなり、該駆動モータ２１により旋回テーブル９を１８０度往復回転させることによりパレット交換を行なう。
【００２３】
上記案内支持機構は、固定ベース８と各パレット１０，１１との間に配設されており、以下の構造を有している。上記固定ベース８の上面には、図３に示すように、パレット１０，１１の旋回軌道に沿って敷設された円弧状の外側レール２３及び内側レール２４が配置固定されている。この各レール２３，２４の先端面２３ａ，２４ａは、上記固定ベース８の加工位置Ａ及び段取り位置Ｂに配置固定されたクランプベース２５の近傍に位置している。また上記内側レール２４の内周縁には該レール面と直角をなす縦レール面２４ａが形成されている。
【００２４】
上記各パレット１０，１１の下面には、図４に示すように、後述する第２回転部材２６を介在させてクランプブロック２７が接続固定されており、該クランプブロック２７は上記クランプベース２５上に摺動可能に配置されている。このクランプブロック２７には上記外側レール２３に転接可能な一対の外側カムフォロア３０，３０と、上記内側レール２４に転接可能な１つの内側カムフォロア３１が軸支されており、また上記縦レール面２４ａに転接可能な４つのカムフォロア３２が軸支されている。なお、段取り位置Ｂ側のカムフォロアについては図示を省略してある。
【００２５】
このように上記カムフォロア３０，３１をレール２３，２４に転接させることにより旋回テーブル９を支持したので、旋回時の摺動抵抗を小さくすることができ、磨耗を低減できるとともに、旋回テーブルを一旦リフトアップして旋回させる場合に比べて構造を簡単にできる。
【００２６】
上記クランプベース２５の上面中央部にはクランプ板３３が旋回軌跡に沿うように敷設されている。このクランプ板３３は上記外側，内側レール２３，２４と同一平面高さに設定されており、該クランプ板３３上に上記クランプブロック２７の下面が摺接している。またクランプベース２５の各カムフォロア３０，３１に対向する部分には段部２５ａが段落ち形成されており、各カムフォロア３０，３１と段部２５ａとの間には若干の隙間が設けられている。これにより各カムフォロア３０，３１にクランプ力が作用するのを防止している。なお、３４はクランプブロック２７をガイドするリニアブッシュであり、クランプ板３３の両端部に配置されている。
【００２７】
上記クランプ機構は、以下の構造となっている。図５に示すように、上記クランプベース２５の段部２５ａには２つのピン孔２５ｃが形成されており、各ピン孔２５ｃ内には位置決めピン４０が出没可能に挿入されている。また上記クランプブロック２７の下面には加工位置Ａにて上記ピン孔２５ｃに対向する位置決め孔２７ｃが形成されている。
【００２８】
上記位置決めピン４０の下端部にはピストン４１が固着され、該ピストン４１とピン孔２５ｃの底部とで形成された油室４２に油圧を供給すると、位置決めピン４０が上昇して位置決め孔２７ｃ内に進入し、これによりパレット１０を加工位置Ａに位置決めする。ここで、図５において、位置決めピンの中心線（一点鎖線）の左側部分は非位置決め状態を、右側部分は位置決め状態を示している。
【００２９】
上記クランプベース２５の上面にはシリンダ凹部２５ｂが凹設されており、該シリンダ凹部２５ｂ内にはピストン３７が上下動可能に挿入配置されている。このピストン３７にはクランプベース２５上面から上方に突出する断面Ｔ字状の爪部材３６がボルト締め固定されている。
【００３０】
また上記クランプブロック２７の下面には加工位置Ａにて上記シリンダ凹部２５ｂに対向する係合凹部２７ａが凹設されており、上記旋回テーブル９が加工位置Ａに旋回すると上記爪部材３６が係合凹部２７ａ内に係合するようになっている。
【００３１】
上記クランプ機構は、位置決めピン４０によりクランプブロック２７を位置決めした状態で、上記ピストン３７とシリンダ凹部２５ｂとで形成された油室３８に油圧を供給すると、ピストン３７が下降して爪部材３６によりクランプブロック２７を引き下げる。これによりクランプブロック２７をクランプ板３３上に押圧固定する。また上記油室３８の油圧を解放するとクランプが解除される。
【００３２】
上記回転割り出し機構は、図２に示すように、上記クランプブロック２７に接続されたウォームホイール４５にウォーム４６を噛合させるとともに、該ウォーム４６のウォーム軸（不図示）に駆動モータ４７を接続して構成されている。
【００３３】
上記回転割り出し機構は、上記位置決めピン４０をピン孔２５ｃ内に後退させるとともに、クランプブロック２７をアンクランプとした状態で、駆動モータ４７によりウォームホイール４５を回転させることによりパレット１０を回転割り出し軸線Ｃ１を中心に所定の回転角度位置に回転割り出しを行なう。
【００３４】
上記作動流体供給機構は、上記第１，第２パレット１０，１１に形成された第１〜第５流体供給ポートａ〜ｅと上記旋回テーブル９内に設けられた第１〜第５流体通路５３ａ〜５３ｅとを回転継手５１を介して連通接続して構成されており、詳細には以下の構造となっている。この作動流体供給機構は加工位置Ａ側，段取り位置Ｂ側とも同一構造であるので、加工位置Ａ側についてのみ説明する。
【００３５】
上記回転継手５１は、上記旋回テーブル９に固定された円筒状の第１回転部材５２内に上記パレット１０の下面に接続固定された上述の第２回転部材２６を回転可能に挿入した構造となっており、該第２回転部材２６の軸線は上述の回転割り出し軸線Ｃ１に一致している。
【００３６】
上記第１回転部材５２には矩形平板状の配管ブロック５３が接続固定されている。上記第１回転部材５２の外周部には接線方向に一部切り欠くことにより平面部５２ｇが形成されており、該平面部５２ｇに上記配管ブロック５３の外端面５３ｇが当接している。
【００３７】
上記配管ブロック５３内には機械正面から見て前後方向に延びる上記第１〜第５流体通路５３ａ〜５３ｅが形成されており、各流体通路５３ａ〜５３ｅの下流端口は配管ブロック５３の下面に開口し、上流端口は上記外端面５３ｇに開口している。上記各流体通路５３ａ〜５３ｅの下流端口には流体供給ポンプ（不図示）に接続されたフレキシブルホース５４がそれぞれ独立して連通接続されている。
【００３８】
また上記第１回転部材５２には上記第１〜第５流体通路５３ａ〜５３ｅに連通する５つの第１通路５２ａ〜５２ｅが形成されており、この各第１通路５２ａ〜５２ｅの流出口は上記第１回転部材５２の摺動面に軸方向に所定間隔をあけて開口している。
【００３９】
上記第２回転部材２６には５つの第２通路２６ａ〜２６ｅが形成されており、該各第２通路２６ａ〜２６ｅの流出口は第２回転部材２６の上面に開口して上記第１〜第５流体供給ポートａ〜ｅに連通している。この各流体供給ポートａ〜ｅは上述のワーク把持治具１５内に配索された配管（不図示）を介してチャック機構１６に接続されている。
【００４０】
また上記各第２通路２６ａ〜２６ｅの流入口は第２回転部材２６の摺動面に軸方向に所定間隔をあけて開口している。そして上記各第１通路５２ａ〜５２ｅの流出口と各第２通路２６ａ〜２６ｅの流入口とは上記第１，第２回転部材５２，２６の摺動面に形成された第１〜第５環状溝５１ａ〜５１ｅによりそれぞれ連通接続されている。
【００４１】
上記流体供給ポンプにより加圧された作動流体は各フレシキブルホース５４から第１〜第５流体通路５３ａ〜５３ｅを通って各第１通路５２ａ〜５２ｅに送られ、各環状溝５１ａ〜５１ｅ，各第２通路２６ａ〜２６ｅを通って各流体供給ポートａ〜ｅに圧送され、ここから各チャック機構１６に供給される。なお、上記流体供給ポートａ〜ｅのポート数については５つに限られるものではなく、ワーク装着数等に応じて設定することとなる。また作動流体についても油圧，空気圧の何れか一方又は両方を用いることが可能である。
【００４２】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
【００４３】
加工位置Ａ側でワーク加工が行われている間に、段取り位置Ｂ側にてワーク把持治具１５に次加工ワークを装着する。この場合、加工位置Ａ側のチャック機構１６には作動流体が供給されており、所定の流体圧が保持されている。また段取り位置Ｂ側ではワークの着脱作業に応じて作動流体が供給，遮断される。
【００４４】
上記次加工ワークと加工済みワークとの交換時には、チャック機構１６に作動流体を供給した状態で、旋回機構が旋回テーブル９を旋回軸線Ｃを中心として１８０度旋回させ、次加工ワークが取付けられたパレット１１を加工位置Ａに移動させる。
【００４５】
このように本実施形態によれば、パレット１０，１１に流体供給ポートａ〜ｅを形成し、上記旋回テーブル９に固定された配管ブロック５３に流体供給ポンプに連通接続された第１〜第５流体通路５３ａ〜５３ｅを形成し、該各流体通路５３ａ〜５３ｅと上記流体供給ポートａ〜ｅとを回転継手５１を介して連通接続したので、加工中，旋回中の何れにも作動流体を供給することができ、従来の高価なオートカプラやアキュムレータを不要にでき、部品コストを低減できるとともに、配置スペースを縮小でき、小型化を可能にできる。
【００４６】
また上記旋回テーブル９に固定した配管ブロック５３の各流体通路５３ａ〜５３ｅを回転継手５１を介してパレット１０からワーク把持治具１５に直接供給する構造であるので、主軸６のストローク量，工具長等を充分に確保することができ、加工領域の拡大が可能となる。
【００４７】
本実施形態では、上記旋回テーブル９に固定された第１回転部材５２内にパレット１０に固定された第２回転部材２６を回転可能に挿入し、第１，第２回転部材５２，２６の摺動面に形成された第１〜第５環状溝５１ａ〜５１ｅを介して各流体通路５３ａ〜５３ｅと流体供給ポートａ〜ｅとを連通したので、簡単な構造でかつ低コストで作動流体供給機構を構成できる。
【００４８】
さらに上記回転継手５１をパレット１０内に収納したので、回転継手５１周りに切り屑が堆積するのを防止でき、またガントリローダを搭載する場合の干渉を回避でき、自動化による連続生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるパレット交換装置が配設された横型マシニングセンタの斜視図である。
【図２】上記パレット交換装置の側面図である。
【図３】上記パレット交換装置の平面図である。
【図４】上記パレット交換装置の要部を示す断面図である。
【図５】上記パレット交換装置の要部を示す断面図である。
【図６】上記パレット交換装置の作動流体供給機構を示す平面図である。
【図７】上記パレット交換装置のワーク把持治具の側面図である。
【図８】従来の一般的なパレット交換装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１              横型マシニングセンタ（工作機械）
７              パレット交換装置
８              固定ベース
９              旋回テーブル
１０，１１      パレット
１５            ワーク把持治具
２６            第２回転部材
２６ａ〜２６ｅ  第２通路
５１            回転継手
５１ａ〜５１ｅ  環状溝
５２            第１回転部材
５２ａ〜５２ｅ  第１通路
５３ａ〜５３ｅ  流体通路
ａ〜ｅ          流体供給ポート
Ａ              加工位置
Ｂ              段取り位置
Ｃ１            回転割り出し軸線
【図１】
0004880111.tif 000002
【図２】
0004880111.tif 000003
【図３】
0004880111.tif 000004
【図４】
0004880111.tif 000005
【図５】
0004880111.tif 000006
【図６】
0004880111.tif 000007
【図７】
0004880111.tif 000008
【図８】
0004880111.tif 000009