JPH0620707B2 - パレット交換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は工作機械などに用いるのに最適なパレット交
換方法に関する。

従来の技術 ＦＭＳ（フレキシブルマニファクチュアリングシステ
ム）は、工作機械本体とパレット交換装置を有してい
る。パレット交換装置は工作機械のテーブルに設定した
パレットと、別のパレットを交換するためのものであ
る。従来のパレット交換方法は、油圧シリンダ方式とチ
ェーン駆動方式のものがある。

たとえば、油圧シリンダ方式のものでは、油圧シリンダ
のロッドを延ばすことで、一つのパレットを工作機械の
テーブルに設定するようになっている。そしてパレット
上のワークを加工した後は、そのロッドを縮めて前記パ
レットをテーブルからはずすのである。

また、チェーン駆動方式のものでは、複数のパレットを
チェーンに対して所定間隔を置いて取付けてある。そし
てチェーンをモーターで駆動することにより任意のパレ
ットを工作機械のテーブルのところに位置決めするよう
にしている。

従来のこのような方式では、いわゆる早送り又は切削送
りでパレット交換を行うのが常である。

発明が解決しようとする問題点 しかし、パレットおよびワークは、かなり重い。このた
め、パレット交換を早送りや切削送りで行う場合には、
慣性力が大きく衝撃が著しい。さらに、油圧シリンダ方
式のパレット交換装置では、大型の油圧シリンダを必要
とする。またチェーン駆動方式のパレット交換装置で
は、大型の駆動用モータおよび太いチェーンを必要とす
る。したがって何れの場合も、装置が大掛かりとなりま
た構造が複雑である。このため、早送り・切削送りでパ
レット交換をする場合の衝撃力はかなり大きくなって、
パレット上に設置したワークの加工精度が悪くなる。ま
た、装置自体の寿命も短くなってしまう。

発明の目的 この発明はパレット交換をスムーズに行うことにより衝
撃を小さくし、しかも、特別な大型の油圧シリンダや大
型モータなどを必要とせず小型で構造が単純であり、大
幅なコストダウンが図れるパレット交換方法を提供する
ことを目的としている。

発明の要旨 この発明は特許請求の範囲第１項に記載のパレット交換
方法を要旨としている。

問題点を解決するための手段 支持部と搬送用パレット４にそれぞれラック６２，６３
を固定し、パレット交換の時には、これらのラック６
２，６３と第１、第２のピニオン６４，６５がかみ合
い、さらに、第１のピニオン６４と第２のピニオン２５
が連動して回転し、かつ第１と第２のピニオン６４，６
５がテーブル２といっしょに移動するように構成する。
テーブル２を駆動手段３によってスライドさせることに
よりテーブルに固定したラック６２とかみ合う第１のピ
ニオン６４を回転し、さらにこのピニオンに連動して回
転する第２のピニオン６５を回転することにより、搬送
用パレット４に固定され第２のピニオン６５にかみ合う
ラック６３及び搬送用パレット４をテーブル２に対して
相対的にスライドさせる。この時、ワーク搬送用パレッ
ト４の搬送運動を単弦運動とすることにより、搬送用パ
レット４はスムーズな運動を行う。

以下、単弦運動は、等速円運動をある直径について投射
したいわゆる単振動の半周期分の運動を意味するものと
する。

作 用 本発明を実施するための実施例を参照して作用を説明す
る。第１０図を参照する。テーブル２が他方の方向Ｘ２
に移動すると、移動機構１２によりワーク搬送用パレッ
ト４は同様にテーブル２に相対的に他方の方向Ｘ２に移
動する。これによりワーク搬送用パレット４はテーブル
２から別の場所に移すことができる。（第９図参照）こ
の過程でパレット４は、テーブル２の定位置に位置した
状態を始点とし、パレット台３０に位置した状態を終点
とする単弦運動を行う。

第９図を参照する。テーブル２が一方の方向Ｘ１に移動
すると、ワーク搬送用パレット４は一方の方向Ｘ１にテ
ーブル２に対して相対的に移動する。これによりパレッ
ト４はテーブル２の上に設定される。（第１０図参照）
この過程でパレット４は、パレット台３０に位置した状
態を始点とし、テーブル２の定位置に位置した状態を終
点とする単弦運動を行う。

実施例 以下、図面を参照して本発明のパレット交換方法を実施
するための実施例について説明する。第１図を参照す
る。

この発明を実施するためのパレット交換装置ＰＣは、工
作機械の支持部１、テーブル２、駆動手段３、ワーク搬
送用パレット４、移動機構１２を有している。

支持部１は床に設定されている。テーブル２は支持部１
の上に設定されている。ワーク搬送用パレット（以下パ
レットと言う）４は、ワーク５を固定してある。このパ
レット４はテーブル２上に着脱可能でかつＸ軸方向に移
動可能に設定されている。

駆動手段３はテーブル２を支持部１に対してＸ軸方向、
即ち一方の方向Ｘ１および他方の方向Ｘ２に移動可能で
ある。また移動機構１２は、テーブル２が一方の方向Ｘ
１又は他方の方向Ｘ２に移動する時に、パレット４をテ
ーブル２上で一方の方向Ｘ１又は他方の方向Ｘ２移動さ
せるようになっている。

第２図を参照する。

第２図ではこの発明を実施するためのパレット交換装置
ＰＣを備えた立型のマシニングセンタ６を示している。
支持部１はベット７とサドル８を有している。ベット７
にはサーボモータ９（Ｙ軸用）を備えている。

駆動手段３はサーボモータ１０（Ｘ軸用）およびボール
ねじ部１１を有している。サドル８の上にはテーブル２
が設定されている。テーブル２の上にはパレット４が着
脱可能でかつＸ軸方向に移動可能に設定されている。前
記移動機構１２は、テーブル２の付近に設けられてい
る。

マシニングセンタ６のコラム２０は、スピンドルヘッド
２１を有している。このスピンドルヘッド２１のスピン
ドル２２にはツール２３が取付けられている。モータ２
４はスピンドル２２を回転させるためのものである。ス
ピンドルヘッド２１は、自動工具交換装置２５を有して
いる。さらにコラム２０には、パネル２６、ＣＮＣ装置
２７および制御盤２８が設けられている。

前記テーブル２はサーボモータ１０により一方の方向Ｘ
１または他方の方向Ｘ２に移動できるようになってい
る。テーブル２の横にはパレット台３０が設けられてい
る。このパレット台３０には別のパレット１４がのせて
ある。

第３図を参照する。

前記サーボモータ９にはボールねじ部３３の送りねじ３
４が取付けられている。送りねじ３４はナット３５にか
み合っている。ナット３５はサドル８の下部に取付けら
れている。したがってサーボモータ９を作動することに
より、サドル８はＹ軸方向に移動可能である。また、サ
ーボモータ３１の作動により、スピンドルヘッド２１を
Ｚ軸方向に上下可能である。第３図でも後で述べる移動
機構１２の一部が示されている。

第４図および第５図を参照する。

前記パレット台３０は、前記パレット４と１４を並べて
設定できるものである。パレット４と１４にはそれぞれ
ワーク５が固定してある。パレット台３０は２つのエア
シリンダ４０，４１を内蔵している。エアシリンダ４
０，４１はそれぞれストッパピン４２，４３を有してい
る。ストッパピン４２，４３はそれぞれパレット４，１
４の穴４４，４５にはめ込めるようになっている。これ
によりパレット４と１４の位置ずれを防ぐのである。パ
レット４と１４を動かす場合にはこのストッパピン４
２，４３は、収縮することにより穴４４，４５から出
る。なおパレット４の下部には長手方向にそってラック
６３が固定されている。またパレット１４の下部にも長
手方向にそってラック９１が固定されている。

ラック６３の両端はそれぞれパレット４の左端と右端よ
り出ている。またラック９１の両端もそれぞれパレット
１４の左端と右端より出ている。

第６図と第７図では、サドル８、テーブル２、パレット
テーブルとも言うパレット４、移動機構１２を示してい
る。第６図ではパレット４がテーブル２にクランプされ
ている。第７図ではパレット４がアンクランプされてい
る。

テーブル２は、スライド部５０、２本のクランプシリン
ダ５１、クランププレート５３を有している。スライド
部５０の上にはクランプシリンダ５１，５１が固定され
ている。一方のクランプシリンダ５１は、他方のクラン
プシリンダ５１の後側に位置しているので、第６図と第
７図では表われていない。クランプシリンダ５１のロッ
ド５２にはクランププレート５３が固定されている。ま
たスライド部５０の下面にはナット５４が固定されてい
る。このナツト５４にはボールねじ部１１の前記送りね
じ５５がかみ合っている。この送りねじ５５はサーボモ
ータ１０に連結されている。

パレットテーブル４は部分５６，５６およびカバー５７
を有している。このカバー５７はラック６２と第１のピ
ニオン６４などに切りくずや切削油がかからないように
するために設けてある。この部分５６，５６は、クラン
ププレート５３の下面に当たるようになっている。

移動機構１２は、歯車ハウジング６１、ラツク６２，６
３およびラツク６２の支持体６７を有している。この支
持体６７の下端はサドル８の前面に固定されている。歯
車ハウジング６１は軸６８，６９を有している。軸６８
の一端には第１のピニオン６４が固定されている。また
軸６８の他端側にはギア６６が固定されている。軸６９
には第２のピニオン６５が固定されている。前記歯車ハ
ウジング６１はクランププレート５３に固定されてい
る。

第６図と第７図に示すように、ギヤ６６は第２のピニオ
ン６５と常にかみ合っている。第６図では、つまりパレ
ット４がクランプされた状態ではラック６３と第２のピ
ニオン６５はかみ合っておらず、ラック６２と第１のピ
ニオン６４もかみ合っていない。一方、第７図では、つ
まりパレット４がアンクランプされた状態ではラック６
３と第２のピニオン６５はかみ合いかつラック６２と第
１のピニオン６４もかみ合っている。

第６図では、クランプシリンダ５１のロッド５２は収縮
しており、クランププレート５３はパレット４をピン８
０，８１にクランプしている。このようにクランプする
のはワーク７５を前記ツール２３（第２図参照）で加工
する時である。

第６図において、前記クランプシリンダ５１のロッド５
２を上方に延ばすことにより、クランププレート５３は
パレット４のクランプを解除する。これと同時に第７図
に示すように第１のピニオン６４はラック６２とかみ合
う。また第２のピニオン６５はラツク６３とかみ合う。
このようにアンクランプするのは、パレット４をテーブ
ル２からパレット台（第２図参照）に移す時である。

第８図を参照する。

第８図では、テーブル２のスライド部５０の上に上述し
たピン８０，８１が設けられている。このピン８０，８
１はパレット４の着座面および位置決め用のピンとして
機能する。すなわちパレット４がテーブル２の定位置に
ある時にピン８０，８１の上端は部分５６，５６の浅い
穴５６ａにそれぞれはまり込むようになっている。スラ
イド部５０はサドル８のレール７０，７１にそって移動
可能である。

第９図は、パレット４がパレット台３０に位置してい
る。この場合テーブル２はサドル８の右端に移動してい
る。移動機構１２の第２のピニオン６５はラック６３の
左端もしくは先端にかみ合っている。また第１のピニオ
ン６４はラック６２の右端もしくは先端にかみ合ってい
る。

第９図において、サーボモータ１０を作動してテーブル
２を第１の方向Ｘ１に移動する。このテーブル２と歯車
ハウジング６１とはいっしょに一方の方向Ｘ１に移動す
る。この場合、第７図に示すようにもちろんパレット４
はアンクランプされた状態であり、第１のピニオン６４
とラック６２はかみ合いかつ第２のピニオン６５とラッ
ク６３もかみ合っている。第９図においてテーブル２が
一方の方向Ｘ１に移動するということは、第７図におい
てテーブル２は紙面垂直下側に移動するのである。した
がって第１のピニオン６４はラック６２にかみ合いなが
らｒ１方向に回転する。この回転により第２のピニオン
６５はｒ２方向に回転する。この第２のピニオン６５の
回転によりパレット４はテーブル２のスライド部５０と
同じ方向、すなわち一方の方向Ｘ１（第９図参照）にテ
ーブル２上を移動する。

このようなことにより第１０図の状態となる。すなわち
パレット４はテーブル２の定位置に設定されることにな
る。

この過程でパレットが、パレット台３０に位置した状態
（第９図）を始点とし、テーブル２の定位置に位置した
状態（第１０図）を終点とする単弦運動を行うように、
サーボモータ１０を作動させる。この単弦運動は、ＣＮ
Ｃ装置２７で、Ｙ軸にＭ機能（補助機能）を使用してマ
シンロックを行って、さらにＸ，Ｙ軸の円弧補間Ｇ０２
又はＧ０３を行うことにより容易に実現することができ
る。

第６図を再び参照すると、クランプシリンダ５１のロッ
ド５２を縮めてパレット４をテーブル２にクランプす
る。これにより第１のピニオン６４はラック６２から離
れる。この状態でワーク５を加工することになる。

この加工は、第２図のツール２３を用いて通常のやり方
により加工する。たとえばワーク５にドリル穴を明け
る。

再び第７図を参照すると、ワーク５を加工した後は、ク
ランプシリンダ５１のロッド５２を延ばしてパレット４
のクランプを解除する。これにより、第１のピニオン６
４はラック６２に再びかみ合う。

次に第１０図を参照する。サーボモータ１０を駆動して
テーブル２を他方の方向Ｘ２に移動する。この場合、第
７図に示すようにパレット４はアンクランプされた状態
であり、第１のピニオン６４とラック６２はかみ合いか
つ第２のピニオン６５とラック６３もかみ合っている。
第１０図において、テーブル２が他方の方向Ｘ２に移動
するということは、第７図においてはテーブル２は第７
図の紙面垂直手前に移動する。このため第１のピニオン
６４はラック６２においてｒ３方向に回転する。したが
って第２のピニオン６５はｒ４方向に回転する。このた
めパレット４はやはりテーブル２のスライド部５０と同
じ方向、すなわち他方の方向Ｘ２（第１０図参照）にテ
ーブル２上を移動するのである。その結果第９図に示す
ようにテーブル２がサドル８の右端に移動するると、パ
レットテーブル４はパレット台３０の上に再び移される
ことになる。

このようにしてパレット４のテーブル２への設定、ワー
ク５の加工およびパレット４のテーブル２からの移しを
順に行なえるのである。

この過程でパレット４が、テーブル２の定位置に位置し
た状態（第１０図）を始点とし、パレット台３０上に位
置した状態（第９図）を終点とする単弦運動を行うよう
に、サーボモータ１０を作動させる。この単弦運動は、
ＣＮＣ装置２７で、Ｙ軸にＭ機能（補助機能）を使用し
てマシンロックを行って、さらにＸ，Ｙ軸の円弧補間Ｇ
０２又はＧ０３を行うことにより容易に実現できる。

次に第１１図から第１７図を参照して、パレット４およ
び１４のテーブル２への設定を説明する。

第１１図では、両パレット４，１４はパレット台３０の
上にあるとともにテーブル２は当初位置ＩＰに設定され
ている。テーブル２が他方の方向Ｘ２に移動し、このあ
とＹ１方向に移動する。

これにより、第１２図に示すようにテーブル２のピニオ
ン６５がパレット４のラック６３の先端にかみ合う。そ
うしてテーブル２を一方の方向Ｘ１に移動する。この過
程で、パレット４は先に述べたように単弦運動を行う。

第１３図を参照すると、パレット４はテーブル２の上に
設定される。そしてテーブル２は加工位置Ｐ１に位置し
ている。このときに第２図のスピンドルヘッド２１を下
げてツール２３によりワーク５に穴Ｈを加工する。

第１４図を参照すると、加工後はテーブル２は別の位置
ＳＰに移る。そしてテーブル２は他方の方向Ｘ２に移動
する。このとき、テーブル２の移動とともにパレット４
もテーブル２上を他方の方向Ｘ２に移動する。この過程
で、パレット４は単弦運動を行う。

第１５図を参照すると、パレット４はパレット台３０に
戻される。

第１６図を参照する。テーブル２をＹ２方向に移動す
る。これによりテーブル２のピニオン６５をラック６３
からはずしラック９１にかみ合わせる。そしてテーブル
２を一方の方向Ｘ１に移動する。このとき、テーブル２
の移動とともにパレット１４もテーブル２上を一方のＸ
１に移動する。この過程で、パレット４は単弦運動を行
う。

第１７図を参照する。テーブル２を加工位置Ｐ１に移
し、第２図のスピンドルヘッド２１を下げてツール２３
によりワーク５を加工する。

このようにしてパレット４と１４がテーブル２に順に設
定されてワーク５，５の加工が行なわれるのである。

次に第１８図を参照して別の実施例について簡単に説明
する。上述した立型マシニングセンタでは、複数のパレ
ットをマシニングセンタの横のパレット台に設置してい
る。この場合、テーブルをＸ軸方向に移動させることに
より、複数のパレットの交換を行なえるようにする。こ
れに対してこの実施例では、立型マシニングセンタ１０
６の前側にパレット台をおいて、このパレット台に複数
のパレット１０４，１１４をパレット台１３０を介して
設置している。第１８図では、一方のパレット１０４は
テーブル１０２上に位置している。移動機構１１２はＹ
軸方向に設置してあり、テーブル１０２をＹ軸方向に移
動することにより複数のパレットの交換を行うようにす
る。パレット交換におけるパレットは前の例と同じよう
に単弦運動を行う。

本発明は、このような実施例に限定されない。例えば、
横型マシニングセンタの横にパレット台をおいて、この
パレット台に複数のパレットを設置する方式にしてもよ
い。この場合テーブルをＸ軸方向に移動することにより
複数のパレットの交換を行なえるようにする。パレット
の交換はパレットが単弦運動をするように行う。さらに
横型マシニングセンタの前方にパレット台をおいて、こ
のパレット台に複数のパレットを設置する方式にしても
よい。この場合テーブルをＺ軸方向に移動することによ
り複数のパレットの交換を行なえるようにする。この場
合も、パレット交換は、パレットが単弦運動をするよう
に行う。

さらにパレットの数は２つに限らずそれ以上であっても
かまわない。

さらにこの発明のパレット交換方法は、上述した工作機
械に限らず、Ｘ，Ｙテーブルを用いる自動工具組立機な
どの一般産業機械のテーブル送り方法にも利用可能であ
る。

さらに、第１の実施例ではテーブル２をＹ軸方向に移動
してテーブル２をパレット４と１４に順に対応させた。
しかし、パレット台３０上のパレット４と１４をテーブ
ル２に対して移動（Ｙ軸方向に）するようにしてもよ
い。

発明の効果 以上説明したことから明らかなように、パレット交換過
程で、パレットは単弦運動を行うので、従来のような早
送りや切削送りによってパレット交換を行った場合にく
らべて、パレットはスムーズな加減速を行うので、衝撃
を減らすことができる。このため、パレット上でのワー
クの固定位置が正確に保たれ、非常に正確な加工を行う
ことができる。また、本発明によるスムーズなパレット
交換を行うことにより、装置本体のライフ・サイクルも
長くなる。

さらに、本発明によれば、テーブルの駆動手段の駆動力
を用いて、移動機構を介してパレットをテーブルと同じ
方向に移動させるので、別に大型の油圧シリンダや大型
のモータを必要とせず、小型で構造が単純化できる。そ
して大幅なコストダウンが図れる。

また、移動機構にラックとピニオンを設け、テーブルに
パレットをクランプしたときにラックとピニオンを機械
的にはずれるようにすれば、加工時テーブルを動かして
もパレットのテーブルに対する位置がずれることがな
い。

また送りねじに負担がかからない。このためインターロ
ック用のリミットスイッチなども必要がなく電気回路を
単純化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のパレット交換方法を実施するための
パレット交換装置を示す概略図、第２図はこの発明のパ
レット交換方法を実施するためのパレット交換装置を備
えたマシニングセンタを示す正面図、第３図はマシニン
グセンタの側面図、第４図はパレット台を示す平面図、
第５図はパレット台を示す斜視図、第６図はパレットが
テーブルにクランプされた状態を示す第２図のＡ−Ａに
おける断面図、第７図はパレットのアンクランプ状態を
示す第２図のＡ−Ａにおける断面図、第８図は第２図の
Ｂ−Ｂにおける断面図、第９図はパレットをテーブルに
載せていない状態を示す正面図、第１０図はパレットを
テーブルに設定した状態を示す正面図、第１１図ないし
第１７図はパレットの交換操作を示す図、第１８図はこ
の発明のパレット交換方法を実施するためのマシニング
センタの他の例を簡単に示した平面図である。 ＰＣ……パレット交換装置 １……支持部 ２，１０２……テーブル ３……駆動手段 ４，１４，１０４，１１４……ワーク搬送用パレット ５……ワーク ６……マシニングセンタ ７……ベット ８……サドル ９，１０……サーボモータ １２，１１２……移動機構 ２０……コラム ２１……スピンドルヘッド ２３……ツール ３０，１３０……パレット台 ５０……スライド部 ５１……クランプシリンダ ５３……クランププレート ６１……歯車ハウジング ６３，９１……ラック ６４，６５……ピニオン ６６……ギヤ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テーブルとは別の場所に位置するワーク搬
   送用パレットを、少なくとも１軸方向に移動可能なテー
   ブル上に搬送するパレット交換方法において、支持部と
   搬送用パレット（４）にそれぞれラック（６２，６３）
   を固定し、パレット交換の時には、これらのラック（６
   ２，６３）と第１、第２のピニオン（６４，６５）がか
   み合い、さらに、第１のピニオン（６４）と第２のピニ
   オン（６５）が連動して回転し、かつ第１と第２のピニ
   オン（６４，６５）がテーブル（２）といっしょに移動
   する構成にし、テーブル（２）を駆動手段（３）によっ
   てスライドさせることによりテーブルに固定したラック
   （６２）とかみ合う第１のピニオン（６４）を回転し、
   さらにこのピニオン（６４）に連動して回転する第２の
   ピニオン（６５）を回転することにより、搬送用パレッ
   ト（４）に固定され第２のピニオン（６５）にかみ合う
   ラック（６３）及び搬送用パレット（４）をテーブル
   （２）に対して相対的にスライドさせ、しかも、ワーク
   搬送用パレット（４）の搬送運動を単弦運動とすること
   を特徴とするパレット交換方法。
2. 【請求項２】前記駆動手段は、サーボモータにより作動
   されるボールねじ部を備え、このボールねじ部のナット
   はテーブルに固定されかつボールねじ部の送りねじはサ
   ーボモータに連結されていて、サーボモータを作動し送
   りねじを回転することによってナットを送り、さらにテ
   ーブルを駆動することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のパレット交換方法。
3. 【請求項３】前記テーブルは、前記１軸方向とは直交す
   る他の１軸方向に移動可能なことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のパレット交換方法。
4. 【請求項４】前記ラックと前記第１，第２のピニオンと
   のかみ合いを、テーブルにワーク搬送用パレットをクラ
   ンプした時にはずすことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のパレット交換方法。