特許 5740636 工作機械のパレット交換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5740636

(24)【登録日】2015年5月15日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】工作機械のパレット交換装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 7/00 20060101AFI20150604BHJP

【ＦＩ】

   B23Q7/00 H

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2010-198574(P2010-198574)

(22)【出願日】2010年9月6日

(65)【公開番号】特開2012-55978(P2012-55978A)

(43)【公開日】2012年3月22日

【審査請求日】2013年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087619

【弁理士】

【氏名又は名称】下市 努

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 通雄

(72)【発明者】

【氏名】阪下 祥規

(72)【発明者】

【氏名】山田 純裕

(72)【発明者】

【氏名】松山 知義

【審査官】 大山 健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１０３６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０５８１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５４０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−０９２４８２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ ７／００

Ｂ２３Ｑ １／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定方向に長尺状をなし、該所定方向に移動可能に設けられた加工テーブルと、前記所定方向に長尺状をなし、前記加工テーブルと平行かつ該加工テーブルの両側部に隣接するように配設された一対のワーク段取部とを備えた工作機械の、前記加工テーブルに搭載された加工側パレットと、前記ワーク段取部に搭載された待機側パレットとを交換するパレット交換装置
であって、
前記加工テーブルに、前記所定方向と直交する方向に延びる複数の加工側リニアガイドレールを配設し、
前記各ワーク段取部に、前記所定方向と直交する方向に延びる複数のレールガイド用リニアガイドレールを固定し、該各レールガイド用リニアガイドレール上に段取側リニアガイドレールをレールガイド用リニアガイドを介して進退可能に、かつ前記加工側リニアガイドレールと同軸をなすように配設し、
前記各パレットに、前記加工側，段取側リニアガイドレールに摺動自在に係合するリニアガイドを配設し、
前記各ワーク段取部に設けられた複数の段取側リニアガイドレールそれぞれを単独で、前記加工側リニアガイドレールに当接して又は近接して対向するパレット交換時位置と、前記加工側リニアガイドレールから離反する待機時位置との間で、かつ前記待機側パレットの、前記パレット交換方向寸法の１／２以下の範囲で進退可能とし、
前記加工テーブルの加工側パレットと、前記ワーク段取部の待機側パレットとを前記所定方向と直交する方向に移動させて交換する
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に記載の工作機械のパレット交換装置において、
前記加工テーブルと前記ワーク段取部との間には開閉式シャッタが配設され、
前記段取側リニアガイドレールは、前記パレット交換時位置と、前記シャッタの機外側に位置する待機時位置との間で進退可能に構成されている
ことを特徴とする工作機械のパレット交換装置。

【請求項3】

加工テーブルと、該加工テーブルに隣接するように配設された一対のワーク段取部とを備えた工作機械の、前記加工テーブルに搭載された加工側パレットと、前記ワーク段取部に搭載された待機側パレットとを交換するパレット交換装置であって、
前記加工テーブルに、複数の加工側リニアガイドレールを配設し、
前記各ワーク段取部に、複数のレールガイド用リニアガイドレールを固定し、該各レールガイド用リニアガイドレール上に段取側リニアガイドレールをレールガイド用リニアガイドを介して進退可能に、かつ前記加工側リニアガイドレールと同軸をなすように配設し、
前記各パレットに、前記加工側，段取側リニアガイドレールに摺動自在に係合するリニアガイドを配設し、
前記各ワーク段取部に設けられた複数の段取側リニアガイドレールそれぞれを単独で前記加工側リニアガイドレールに当接して又は近接して対向するパレット交換時位置と、前記加工側リニアガイドレールから離反する待機時位置との間で、かつ前記待機側パレットの、前記交換方向寸法の１／２以下の範囲で進退可能とした
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】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工テーブルに搭載された加工側パレットと、ワーク段取部に搭載された待機側パレットとを自動的に交換するようにした工作機械のパレット交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種のパレット交換装置として、従来、加工テーブル側に複数のパレット受け座，パレット位置センサ及び位置決めピンを設け、ワーク段取部側のパレットを油圧シリンダにより上昇させて加工テーブル側のパレット受け座に位置を確認しつつ載置し、位置決めピンによりロックする構造が一般的である。この場合、各パレット受け座に切り粉が噛み込むのを回避するためにエアブローにより除去している。

【0003】

ところで、長尺ワークが搭載可能な大型パレットの交換の場合に、前記従来構造を採用すると、パレット受け座，位置センサ，位置決めピンが多数必要となり、それに伴ってパレットの上昇ストロークが大きくなると共に、配線，配管等の構造が複雑化し、さらに必要なエアブロー量が増加する問題が生じる。

【0004】

このような構造複雑化やエアブロー量増加の問題を解決するには、リニアガイド方式によりパレット交換を行なうことが有効である。例えば、特許文献１には、加工テーブルにこれの移動方向と直列にワーク段取部を配置し、加工テーブル及びワーク段取部に前記移動方向に延びる加工側，段取側リニアガイドレールを配置し、前記ワーク段取部を加工テーブルと同一直線上に位置するパレット交換時位置と、前記移動方向と直交方向に偏位する待機時位置との間で移動させるようにした構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平３−２６４３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１のパレット交換装置のように、加工テーブルとワーク段取部とを直列に配置する構造とした場合には、特に長尺ワークを搭載可能の大型パレットの場合、機械全体の設置スペースが前記移動方向に大きくなる問題がある。

【0007】

また前記パレット交換装置において、例えば加工側，段取側リニアガイドレールを近接対向させた状態でワーク加工を行なうと、飛散した切り粉が両リニアガイドレールの対向部分に堆積し易く、場合によっては堆積物がリニアガイドレールとリニアガイドとの間に挟まるおそれがある。

【0008】

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、大型パレットを交換する場合の構造の複雑化の問題を解消しつつ、機械全体の設置スペースを縮小でき、あるいは飛散した切り粉がリニアガイドレール上に堆積するのを防止できる工作機械のパレット交換装置を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１の発明は、所定方向に長尺状をなし、該所定方向に移動可能に設けられた加工テーブルと、前記所定方向に長尺状をなし、前記加工テーブルと平行かつ該加工テーブルの両側部に隣接するように配設された一対のワーク段取部とを備えた工作機械の、前記加工テーブルに搭載された加工側パレットと、前記ワーク段取部に搭載された待機側パレットとを交換するパレット交換装置であって、
前記加工テーブルに、前記所定方向と直交する方向に延びる複数の加工側リニアガイドレールを配設し、
前記各ワーク段取部に、前記所定方向と直交する方向に延びる複数のレールガイド用リニアガイドレールを固定し、該各レールガイド用リニアガイドレール上に段取側リニアガイドレールをレールガイド用リニアガイドを介して進退可能に、かつ前記加工側リニアガイドレールと同軸をなすように配設し、
前記各パレットに、前記加工側，段取側リニアガイドレールに摺動自在に係合するリニアガイドを配設し、
前記前記各ワーク段取部に設けられた複数の段取側リニアガイドレールそれぞれを単独で、前記加工側リニアガイドレールに当接して又は近接して対向するパレット交換時位置と、前記加工側リニアガイドレールから離反する待機時位置との間で、かつ前記待機側パレットの、前記パレット交換方向寸法の１／２以下の範囲で進退可能とし、
前記加工テーブルの加工側パレットと、前記ワーク段取部の待機側パレットとを前記所定方向と直交する方向に移動させて交換する
ことを特徴としている。

【0010】

請求項２の発明は、請求項１に記載の工作機械のパレット交換装置において、前記加工テーブルと前記ワーク段取部との間には開閉式シャッタが配設され、前記段取側リニアガイドレールは、前記パレット交換時位置と、前記シャッタの機外側に位置する待機時位置との間で進退可能に構成されていることを特徴としている。

【0011】

請求項３の発明は、加工テーブルと、該加工テーブルに隣接するように配設された一対のワーク段取部とを備えた工作機械の、前記加工テーブルに搭載された加工側パレットと、前記ワーク段取部に搭載された待機側パレットとを交換するパレット交換装置であって、
前記加工テーブルに、複数の加工側リニアガイドレールを配設し、
前記各ワーク段取部に、複数のレールガイド用リニアガイドレールを固定し、該各レールガイド用リニアガイドレール上に段取側リニアガイドレールをレールガイド用リニアガイドを介して進退可能に、かつ前記加工側リニアガイドレールと同軸をなすように配設し、
前記各パレットに、前記加工側，段取側リニアガイドレールに摺動自在に係合するリニアガイドを配設し、
前記各ワーク段取部に設けられた複数の段取側リニアガイドレールそれぞれを単独で、前記加工側リニアガイドレールに当接して又は近接して対向するパレット交換時位置と、前記加工側リニアガイドレールから離反する待機時位置との間で、かつ前記待機側パレットの、前記交換方向寸法の１／２以下の範囲で進退可能とした
ことを特徴としている。

【発明の効果】

【0012】

請求項１の発明に係るパレット交換装置によれば、所定方向に長尺状をなす加工テーブルとワーク段取部とを並列に配置し、加工側パレットと待機側パレットとを所定方向と直交する方向に移動させて交換するようにしたので、従来の直列に配置する場合に比べて機械全体の設置スペースを縮小できる。

【0013】

また、加工テーブル，段取部のリニアガイドレール上を加工側パレット，待機側パレットのリニアガイドが摺動することによりパレット交換を行なうようにしたので、従来のパレット受け座，位置決めピン等を不要にでき、長尺状の大型パレットを交換する場合の構造の複雑化を回避できる。

【0014】

請求項２の発明では、加工テーブルとワーク段取部との間にシャッタを開閉可能に配置し、段取側リニアガイドレールを、加工側リニアガイドレールに当接又は近接するパレット交換時位置と、シャッタの機外側に退避する待機時位置との間で進退可能としたので、ワーク加工中の段取側リニアガイドレールはシャッタより機外側に退避していることから、飛散した切り粉が段取側リニアガイドレールに堆積するのを確実に防止できる。

【0015】

請求項３の発明に係るパレット交換装置では、加工テーブルの加工側リニアガイドレールと、ワーク段取部の段取側リニアガイドレールとを同軸をなすよう配置し、段取側リニアガイドレールを、加工側リニアガイドレールに近接対向する位置と、該リニアガイドレールから離反する位置との間で進退可能としたので、加工中には段取り側リニアガイドレールを後退させておくことにより、飛散した切り粉が段取側リニアガイドレールの対向部分に堆積するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施例１によるパレット交換装置を備えた工作機械の全体斜視図である。

【図2】前記工作機械のパレット交換装置部分の斜視図である。

【図3】前記パレット交換装置の斜視図である。

【図4】前記パレット交換装置の斜視図である。

【図5】前記パレット交換装置のリニアガイド機構の斜視図である。

【図6】前記リニアガイド機構の斜視図である。

【図7】前記リニアガイド機構の斜視図である。

【図8】前記リニアガイド機構の駆動部の斜視図である。

【図9】前記駆動部の背面図である。

【図10】前記パレット交換装置のクランプ機構の平面図である。

【図11】前記クランプ機構の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【実施例1】

【0018】

図１ないし図１１は、本発明の実施例１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る。なお、本実施例において，前後左右とは、機械正面から見た場合の前後左右を意味する。

【0019】

図において、１はパレット交換装置２を備えたマシニングセンタ（工作機械）を示している。このマシニングセンタ１は、機械正面から見て、Ｘ軸方向（前後方向）に延びる固定ベッド３と、該固定ベッド３の長手方向中途部を跨ぐように立設された門形のコラム４と、該コラム４にＹ軸方向（左右方向）に移動可能に支持されたサドル５と、該サドル５にＺ軸方向（上下方向）に移動可能に支持された主軸頭６と、該主軸頭６に軸線をＸ軸方向に向けて支持され、回転工具（不図示）が着脱可能に装着された主軸７とを備えている。また前記固定ベッド３上には、Ｘ軸方向に長尺状をなす加工テーブル８がＸ軸方向に移動可能に搭載されている。

【0020】

前記加工テーブル８は、前記固定ベッド３のＸ軸方向長さの概ね１／２程度の長さを有し、例えば鉄道車両，バス，航空機のボディ等の幅広で、長尺のワークが搭載可能となっている。前記加工テーブル８が固定ベッド３のコラム４の手前側と奥側との間をＸ軸方向に、前記主軸７がＹ軸，Ｚ軸方向にそれぞれ相対移動することにより所定のワーク加工が施される。

【0021】

前記固定ベッド３の、コラム４より手前側，奥側には、それぞれ固定ベッド３の加工領域を覆う箱状の前カバー１３，後カバー１４が配設されている。

【0022】

前記前カバー１３の左，右側部には、パレット交換開口１３ａが形成されており、この左，右のパレット交換開口１３ａには、該開口１３ａを開閉するシャッタ１５，１５が配設されている。この左，右のシャッタ１５は、前記加工テーブル８と後述する第１，第２ワーク段取部９，１０との間に位置するよう配設されており、以下、加工テーブル側を機内、段取部側を機外と称する。

【0023】

前記左，右のシャッタ１５は、それぞれ前，後一対の支持柱１６，１６により昇降可能に支持されており、不図示のモータによりチェーンを介して開閉駆動される。前記シャッタ１５には、機内が目視可能な複数の透視窓１５ａが形成されている。

【0024】

前記パレット交換装置２は、前記加工テーブル８と略同じＸ軸方向長さを有し、前記固定ベッド３の左，右両側に、該加工テーブル８と平行かつ隣接するように配設された第１，第２ワーク段取部９，１０を備えており、前記加工テーブル８に搭載された加工側パレットＰ１と、前記第１，第２ワーク段取部９，１０の何れか一方に搭載された待機側パレットＰ２とを自動的に交換するよう構成されている。

【0025】

詳細には、例えば図２に示すように、機械加工が終了すると、加工テーブル８上の加工済みワークがセットされた加工側パレットＰ１は、第１ワーク段取部９上に搬出され、該第１ワーク段取部９上の待機側パレットＰ１′から加工済みワークが搬出される。前記機械加工中に第２ワーク段取部１０にて待機側パレットＰ２上に次加工ワークがセットされており、前記加工側パレットＰ１の第１ワーク段取部９への搬出が終了すると、前記第２ワーク段取部１０上の待機側パレットＰ２が加工テーブル８上に搬入され、セットされている次加工ワークに所定の機械加工が施される。機械加工が終了すると、加工済みワークがセットされた加工側パレットＰ１は、今度は第２ワーク段取部１０側に搬出される。このように第１，第２ワーク段取部９，１０のパレットと加工テーブル８上のパレットとが交互に搬入，搬出されることでパレット交換が行なわれる。

【0026】

前記パレット交換装置２は、前記加工側パレットＰ１，待機側パレットＰ２をＹ軸方向に移動可能に支持するリニアガイド機構１８と、前記パレットＰ１，Ｐ２を加工テーブル８に位置決め固定する一対のクランプ機構１９，１９とを備えている。

【0027】

前記各クランプ機構１９は、図１０及び図１１に示すように、前記加工テーブル８のＸ軸方向両端部に固定されたクランプ部２０と、前記パレットＰ１，Ｐ２の底面に固定されたクランプブロック２１とを有する。

【0028】

前記クランプ部２０は、Ｘ軸方向に並列配置された第１，第２油圧シリンダ２３，２２と、該両シリンダ間に配置されたストッパブロック２４とを有する。前記第１，第２油圧シリンダ２３，２２のピストンロッド２３ａ，２２ａの前端部にはくさび面２３ｃ，２２ｃを有するクランパ２３ｂ，２２ｂが固定されている。また前記クランプブロック２１には、前記ストッパブロック２４の当たり面２４ａに当接する当接部２１ａと、前記クランパ２２ｂのくさび面２２ｃが嵌合するくさび面２１ｂとが形成されている。

【0029】

例えば、第２ワーク段取部１０の待機側パレットＰ２が加工テーブル８上に搬入されると、該待機側パレットＰ２のクランプブロック２１の当接部２１ａがストッパブロック２４の当り面２４ａに当接する。この状態で第２油圧シリンダ２２のピストンロッド２２ａが前進し、クランパ２２ｂのくさび面２２ｃがクランプブロック２１のくさび面２１ｂを嵌合押圧し、これによりパレットＰ２はストッパブロック２４とクランパ２２ｂとで挟持され、前記パレットＰ２はＹ軸方向の移動が規制される。前記ピストンロッド２２ａが後退するとクランプが解除される。なお、第１ワーク段取部９の待機側パレットＰ２が搬入された場合には、第１油圧シリンダ２３がパレットＰ２のクランプブロック（不図示）をクランプすることとなる。

【0030】

前記リニアガイド機構１８は、加工テーブル８上に配設された５本の加工側リニアガイドレール２５と、第１，第２ワーク段取部９，１０に配設された５本の第１，第２段取側リニアガイドレール２６，２７と、各パレットＰ１，Ｐ２に配設され、各加工側，段取側リニアガイドレール２５，２６、２７に摺動自在に係合する第１，第２リニアガイド２８とを有し、詳細には以下の構造となっている。

【0031】

前記各加工側リニアガイドレール２５は、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に延び、かつＸ軸方向に所定間隔をあけて配設されており、加工テーブル８にボルト締め固定されている。

【0032】

前記第１，第２段取側リニアガイドレール２６，２７は、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に延び、かつＸ軸方向に所定間隔をあけて配設されている。この第１，第２段取側リニアガイドレール２６，２７は、加工テーブル８がパレット交換時位置に位置決めされたとき加工側リニアガイドレール２５と同軸をなすよう配置されている。

【0033】

前記各リニアガイド２８は、パレットＰ１，Ｐ２の底面にボルト締め固定されており、前記加工側，段取側リニアガイドレール２５〜２７に多数のボール（不図示）を介在させて摺動自在に係合可能となっている。

【0034】

前記第１，第２段取側リニアガイドレール２６，２７は、その軸方向機内側端面２６ａ，２７ａが加工側リニアガイドレール２５の機外側端面２５ａ，２５ａに当接，又は僅かな隙間（０．５ｍｍ程度）設けて近接するパレット交換時位置Ａと、加工側リニアガイドレール２５から離反して前記シャッタ１５の機外側に退避する待機時位置Ｂとの間で進退可能となっている（図５，図６参照）。

【0035】

前記第１，第２段取側リニアガイドレール２６，２７は、それぞれ独立した駆動機構３０により前記パレット交換時位置Ａと待機時位置Ｂとの間で進退駆動される。前記各駆動機構３０は、何れも同じ構造であるので、以下、図７〜図９に示す第２段取側リニアガイドレール２７に配設された駆動機構３０についてのみ詳細に説明する。

【0036】

前記駆動機構３０は、第２ワーク段取部１０にベースプレート３１ａを介してボルト締め固定されたレールガイド用のリニアガイドレール３１と、前記第２段取側リニアガイドレール２７が固定されたベースプレート３２の底面に所定間隔をあけて複数配設され、前記リニアガイドレール３１に摺動自在に係合するレールガイド用のリニアガイド３３と、前記第２段取側リニアガイドレール２７を進退駆動する油圧シリンダ３４とを有する。

【0037】

前記第２段取側リニアガイドレール２７は、これと同じ長さの前記ベースプレート３２の上面にボルト締め固定されており、該ベースプレート３２の下面に前記リニアガイド３３がボルト締め固定されている。

【0038】

前記油圧シリンダ３４は、リニアガイドレール３１と平行にかつ隣接するよう配置され、そのピストンロッド３４ａは連結部材３４ｂを介して前記ベースプレート３２に接続されている。なお、３５は、パレットＰ２の待機時位置Ｂを規制するストッパである。

【0039】

本実施例によれば、Ｘ軸方向に長尺状をなす加工テーブル８と、第１，第２ワーク段取部９，１０とを並列に、かつ隣接させて配置し、加工側パレットＰ１と待機側パレットＰ２とをＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動させて交換するようにしたので、従来の加工テーブルと段取部とを直列に配置する場合に比べて機械全体の設置スペースを縮小できる。

【0040】

本実施例では、前記加工テーブル８にＸ軸方向と直交するＹ軸方向に延びる加工側リニアガイドレール２５を配設し、第１，第２ワーク段取部９，１０に加工側リニアガイドレール２５と同軸をなすように第１，第２段取側リニアガイドレール２６，２７を配設し、該リニアガイドレール２５〜２７にリニアガイド２８を摺動させることによりパレット交換を行なうようにしたので、従来のパレット受け座，位置決めピン，エアブロー並びにパレット持ち上げ油圧シリンダを不要にでき、長尺状の大型パレットを交換する場合の構造を簡略化できる。

【0041】

また、本実施例では、加工テーブル８をパレット交換時位置Ａに位置決めした状態で、第１，第２段取側リニアガイドレール２６，２７をその前進端に移動させるだけで、該第１，第２リニアガイドレール２６，２７と加工側リニアガイドレール２５とを容易確実にかつ精度よく同軸をなすように位置決めすることができる。

【0042】

本実施例では、前記加工テーブル８と第１，第２ワーク段取部９，１０との間にシャッタ１５を開閉可能に配置し、第１，第２段取側リニアガイドレール２６，２７を加工側リニアガイドレール２５に当接又は近接するパレット交換時位置Ａと、該加工側リニアガイドレール２５から離反する待機時位置Ｂとの間で進退可能としたので、段取側リニアガイドレール２６，２７は、ワーク加工中においては、シャッタ１５より機外側に退避していることから、飛散した切り粉が段取側リニアガイドレール２６，２７に堆積することはなく、リニアガイド２８が堆積物に乗り上げることによる損傷を防止できる。

【0043】

なお、前記実施例１では、長尺状の加工テーブル８の左，右両側に、同様に長尺状をなす第１，第２段取部９，１０を並列配置した場合に、第１，第２段取側リニアガイドレール２６，２７を軸方向に進退可能に構成した場合を説明したが、このリニアガイドレールの進退構造の適用範囲は前記実施例１に限定されない。例えば、上述の、加工テーブルと段取部とを直列に配置する場合にも適用可能であり、この場合も前記実施例と同様の効果が得られる。

【符号の説明】

【0044】

１ マシニングセンタ（工作機械）
２ パレット交換装置
８ 加工テーブル
９，１０ ワーク段取部
１５ シャッタ
２５ 加工側リニアガイドレール
２６，２７ 段取側リニアガイドレール
２８ リニアガイド
Ａ パレット交換時位置
Ｂ 待機時位置
Ｐ１，Ｐ２ パレット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】