特開 2023-88451 パレット交換装置の動作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023088451

(43)【公開日】2023-06-27

(54)【発明の名称】パレット交換装置の動作方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 7/00 20060101AFI20230620BHJP

   B23Q 3/00 20060101ALI20230620BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20230620BHJP

   B23Q 11/00 20060101ALI20230620BHJP

   B23Q 17/24 20060101ALI20230620BHJP

【ＦＩ】

B23Q7/00 E

B23Q3/00 A

B23Q17/00 A

B23Q11/00 N

B23Q17/24 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021203180

(22)【出願日】2021-12-15

(71)【出願人】

【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】100104662

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 智司

(74)【代理人】

【識別番号】100184631

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 隆

(72)【発明者】

【氏名】西川 静雄

【テーマコード（参考）】

3C011

3C016

3C029

3C033

【Ｆターム（参考）】

3C011BB12

3C016AA03

3C029EE06

3C029EE20

3C033AA16

3C033AA30

(57)【要約】

【課題】ワークが積載されるパレットを保持部材により保持するとともに、保持したパレットを昇降可能に、且つ、工作機械の加工テーブルの上側に位置する交換位置とパレット待機台の上側に位置する待機位置との間で移動可能に駆動するパレット移動昇降部を備えたパレット交換装置において、加工テーブル上の着座部に向けて異物除去流体が不必要に供給されるのを防止する。
【解決手段】パレット移動昇降部により加工完了後のワークを積載した第１パレットを交換位置にリフトアップした後、未加工ワークを積載した第２パレットを前記待機位置から交換位置に移動させて前記着座部に着座させる前に、異物検知装置を用いて着座部に異物の付着が有るか否かを検知し（ステップＳ５）、異物の付着が有ると検知された場合には、着座部の表面に異物除去流体を供給する一方（ステップＳ６）、異物の付着が無いと検知された場合には異物除去流体の供給を行わないようにする。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークが積載されるパレットを保持部材により保持するとともに、保持したパレットを昇降可能に、且つ、工作機械の加工テーブルの上側に位置する交換位置とパレット待機台の上側に位置する待機位置との間で移動可能に駆動するパレット移動昇降部を備えたパレット交換装置の動作方法であって、
前記加工テーブルの上面には、前記パレットの着座部が設けられており、
前記パレット交換装置は、前記着座部に付着した異物を検知可能な異物検知装置と、前記着座部の表面に異物除去流体を供給可能な流体供給装置とを有し、
前記ワークを積載した状態で前記加工テーブル上の前記着座部に着座した第１パレットを、前記工作機械よる当該ワークの加工完了後に、前記パレット移動昇降部により前記交換位置にリフトアップした後、前記待機位置に移動させてリフトダウンすることで前記パレット待機台に載置する一方、未加工ワークを積載した状態で前記パレット待機台に予め待機させておいた第２パレットを、前記第１パレットと入れ替わりで前記交換位置に移動させるとともに該移動後にリフトダウンして前記加工テーブル上の着座部に着座させることでパレット交換を行うパレット交換工程を備え、
前記パレット交換工程は、
前記パレット移動昇降部により加工完了後のワークを積載した前記第１パレットを前記交換位置にリフトアップした後、前記未加工ワークを積載した前記第２パレットを前記待機位置から前記交換位置に移動させて前記着座部に着座させる前に、前記異物検知装置を用いて前記着座部に異物の付着が有るか否かを検知する異物検知工程と、
前記異物検知工程にて前記異物の付着が有ると検知された場合には、前記第２パレットが前記着座部に着座する前に、前記流体供給装置により前記着座部に向けて異物除去流体を供給する一方、前記異物の付着が無いと検知された場合には該異物除去流体の供給を行わない流体供給工程とを含むことを特徴とするパレット交換装置の動作方法。

【請求項2】

前記パレット交換工程では、前記第２パレットが前記交換位置に到達する前の中間位置に到達したときにパレット移動昇降部によるパレット移動動作を中断し、この中断中に、前記異物検知工程にて異物の付着が無いと検知された場合には、前記パレット移動昇降部によるパレット移動動作を再開する一方、異物検知工程にて異物の付着有りと検知された場合には、前記パレット移動昇降部によるパレット移動動作の中断を継続したまま、前記流体供給工程及び異物検知工程を、当該異物検知工程にて異物の付着無しと検知されるまで繰り返し実行し、当該異物検知工程にて異物の付着無しと検知されると、前記パレット移動昇降部によるパレット移動動作を再開することを特徴とする請求項１記載の動作方法。

【請求項3】

前記異物検知工程は、前記パレット移動昇降部による前記第２パレットの前記待機位置から前記中間位置への移動動作が完了する前に開始される工程であることを特徴とする請求項２記載の動作方法。

【請求項4】

前記中間位置は、第２パレットによって加工テーブル上の着座部が上方から覆われない範囲で当該第２パレットが前記加工テーブルに最も近付くような位置であることを特徴とする請求項２又は３記載の動作方法。

【請求項5】

前記流体供給工程では、前記着座部の中心位置を基準として周方向に等分した３つ以上の領域のうち一の領域を除く他の領域のそれぞれに対して、異物除去流体を着座部の中心位置からオフセットした位置に直線状に流入させることにより、異物除去流体を該中心位置回りに旋回させるとともに前記一の領域において前記加工テーブルの内方側から外方側に向けて流出させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の動作方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークが積載されるパレットを保持部材により保持するとともに、保持したパレットを昇降可能に、且つ、工作機械の加工テーブルの上側に位置する交換位置と予め定めたパレット待機台の上側に位置する待機位置との間で移動可能に駆動するパレット移動昇降部を備えたパレット交換装置の動作方法に関する。

【背景技術】

【0002】

この種のパレット交換装置では、加工テーブルの上面に設けられた着座部にセットされた加工側パレットと、パレット待機台に予め待機させておいた待機側パレットとの交換動作を、パレット移動昇降部による昇降動作及び移動動作（例えば旋回移動）によって実行する。

【0003】

パレット交換動作は、通常、加工側パレットに積載されたワークの加工完了後に実行される。ワークの加工完了後に、加工時に発生した切屑等の異物が着座部に付着していると、待機側パレットをパレット移動昇降部により交換位置に移動させて該着座部に着座させる際に当該パレットと着座部との間に異物が噛み込んで着座不良が生じるという問題がある。

【0004】

この問題を解決するべく、例えば特許文献１では、着座部として設けられたテーパコーンの上面にエア吹出し口を形成して、パレット支持台に設けられたエア供給路からこのエア吹出し口を介して上方にエアを吹出すことでテーパコーンの上面及びその周囲の異物を吹き飛ばすようにしている。このエアの吹出し動作は、パレット移動昇降部によって加工側パレットが着座部から交換位置にリフトアップされた状態で実行される（特許文献１の段落［００２５］参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７－０４０１８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に示すパレット交換装置の動作方法では、加工側パレット（第１パレット）に積載されたワークの加工が完了して当該加工側パレットがパレット移動昇降部によりリフトアップされる度に、エアの吹出し動作（異物除去流体の供給動作）が必ず実行される。このため、着座部の表面に異物が付着していない場合にまで異物除去流体の供給動作が実行されて、省エネ性の低下やサイクルタイムの増加といった問題を生じる。

【0007】

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであって、着座部に異物が付着していない場合にまで異物除去流体の供給動作が不必要に実行されるのを防止可能なパレット交換装置の動作方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するための本発明の一局面は、
ワークが積載されるパレットを保持部材により保持するとともに、保持したパレットを昇降可能に、且つ、工作機械の加工テーブルの上側に位置する交換位置とパレット待機台の上側に位置する待機位置との間で移動可能に駆動するパレット移動昇降部を備えたパレット交換装置の動作方法であって、
前記加工テーブルの上面には、前記パレットの着座部が設けられており、
前記パレット交換装置は、前記着座部に付着した異物を検知可能な異物検知装置と、前記着座部の表面に異物除去流体を供給可能な流体供給装置とを有し、
前記ワークを積載した状態で前記加工テーブル上の前記着座部に着座した第１パレットを、前記工作機械よる当該ワークの加工完了後に、前記パレット移動昇降部により前記交換位置にリフトアップした後、前記待機位置に移動させてリフトダウンすることで前記パレット待機台に載置する一方、未加工ワークを積載した状態で前記パレット待機台に予め待機させておいた第２パレットを、前記第１パレットと入れ替わりで前記交換位置に移動させるとともに該移動後にリフトダウンして前記加工テーブル上の着座部に着座させることでパレット交換を行うパレット交換工程を備え、
前記パレット交換工程は、
前記パレット移動昇降部により加工完了後のワークを積載した前記第１パレットを前記交換位置にリフトアップした後、前記未加工ワークを積載した前記第２パレットを前記待機位置から前記交換位置に移動させて前記着座部に着座させる前に、前記異物検知装置を用いて前記着座部に異物の付着が有るか否かを検知する異物検知工程と、
前記異物検知工程にて前記異物の付着が有ると検知された場合には、前記第２パレットが前記着座部に着座する前に、前記流体供給装置により前記着座部に向けて異物除去流体を供給する一方、前記異物の付着が無いと検知された場合には該異物除去流体の供給を行わない流体供給工程とを含む動作方法に係る。

【0009】

このパレット交換装置の動作方法によれば、パレット移動昇降部によるパレット昇降動作及びパレット移動動作によって、加工テーブル上の着座部に着座した第１パレットとパレット待機台に載置された第２パレットとの交換動作がパレット交換工程にて実行される。具体的には、パレット交換工程において、パレット移動昇降部により着座部に着座した第１パレットをリフトアップして交換位置に移動させた後、待機位置へと移動させる一方、パレット待機台に載置された第２パレットをリフトアップして待機位置に移動させた後、第１パレットと入れ替わりで交換位置に移動させ、該移動後に、該第２パレットをリフトダウンさせて加工テーブル上の着座部に着座させる。そして、本発明のパレット交換装置の動作方法では、前記パレット移動昇降部により加工完了後のワークを積載した前記第１パレットを前記交換位置にリフトアップした後、前記未加工ワークを積載した前記第２パレットを前記待機位置から前記交換位置に移動させて前記着座部に着座させる前に、前記異物検知装置を用いて前記着座部に異物の付着が有るか否かの検知処理が実行される。流体供給工程では、着座部の異物の付着の有無に応じて流体供給装置の作動制御を行う。すなわち、流体供給工程では、前記異物検知工程にて着座部に異物の付着が有ると判定された場合には、流体供給装置により着座部の表面に異物除去流体を供給する一方、前記異物検知工程にて着座部への異物の付着が無いと判定された場合には、流体供給装置による異物除去流体の供給を行なわないようになっている。これにより、着座部に異物が付着していない場合にまで、異物除去流体の供給動作が不必要に実行されるのを防止することができる。延いては、異物除去流体を供給するための流体供給装置の作動時間を低減して省エネ性能の向上及びサイクルタイムの短縮を図ることができる。

【0010】

前記パレット交換工程では、前記第２パレットが前記交換位置に到達する前の中間位置に到達したときにパレット移動昇降部によるパレット移動動作を中断し、この中断中に、前記異物検知工程にて異物の付着が無いと検知された場合には、前記パレット移動昇降部によるパレット移動動作を再開する一方、異物検知工程にて異物の付着有りと検知された場合には、前記パレット移動昇降部によるパレット移動動作の中断を継続したまま、前記流体供給工程及び異物検知工程を、当該異物検知工程にて異物の付着無しと検知されるまで繰り返し実行し、当該異物検知工程にて異物の付着無しと検知されると、前記パレット移動昇降部によるパレット移動動作を再開することが好ましい。

【0011】

これによれば、パレット交換工程において、第２パレットが交換位置に到達する前の中間位置に到達したときにパレット移動昇降部によるパレット移動動作が中断される。そして、この中断中に、異物検知工程にて異物着座部に対する異物の付着無しと検知された場合には、パレット移動昇降部によるパレット移動動作が再開される一方、異物の付着有りと検知された場合には、流体供給工程が実行されて着座部の表面に異物除去流体が供給される。この流体供給工程は、異物検知工程にて異物の付着無しと検知されるまで繰り返し実行される。したがって、着座部に異物が付着した状態でパレットの着座動作（リフトダウン動作）が実行されて異物の噛み込みが生じるのを確実に防止することができる。

【0012】

前記異物検知工程は、前記パレット移動昇降部による前記第２パレットの前記待機位置から前記中間位置への移動動作が完了する前に開始されることが好ましい。

【0013】

これによれば、第２パレットが中間位置に到達する前に異物検知工程の実行が開始される。したがって、第２パレットが中間位置に到達した後に、異物検知工程を開始する場合に比べてサイクルタイムを短縮することができる。

【0014】

前記中間位置は、第２パレットによって加工テーブル上の着座部が上方から覆われない範囲で当該第２パレットが前記加工テーブルに最も近付くような位置であることが好ましい。

【0015】

これによれば、異物検知工程にて異物検知処理を実行している間、第２パレットを加工テーブルを加工テーブルに極力近付けて停止させておくことができる。よって、異物検知工程の終了後は、第２パレットを加工テーブルの上側の前記交換位置に迅速に移動させることができる。

【0016】

前記流体供給工程では、前記着座部の中心位置を基準として周方向に等分した３つ以上の領域のうち一の領域を除く他の領域のそれぞれに対して、異物除去流体を着座部の中心位置からオフセットした位置に直線状に流入させることにより、異物除去流体を該中心位置回りに旋回させるとともに前記一の領域において前記加工テーブルの内方側から外方側に向けて流出させることが好ましい。

【0017】

これによれば、流体供給工程において、着座部の中心位置を基準として周方向に等分した３つ以上の領域のうち一の領域を除く他の領域のそれぞれに対して異物除去流体が流入される。このとき、異物除去流体は着座部の中心位置からオフセットした位置に直線状に流入されるので、該中心位置回りの旋回流が発生する。この旋回流は、前記複数の領域のうち異物除去流体が供給されない前記一の領域から流出する。そうして、着座部に付着した異物をこの旋回流によって周方向の全体に亘って吹き飛ばすことができる。しかも、この異物除去流体の旋回流は、前記一の領域において加工テーブルの内方側から外方側に向けて流出するようになっている。これにより、前記旋回流によって吹き飛ばした異物が加工テーブル上の着座部に再付着するのを防止することができる。

【発明の効果】

【0018】

以上のように、本発明に係るパレット交換装置の動作方法によれば、パレット移動昇降部により加工完了後のワークを積載した第１パレットを交換位置にリフトアップした後、未加工ワークを積載した第２パレットを前記待機位置から前記交換位置に移動させて前記着座部に着座させる前に、前記着座部に異物の付着が有るか否かを検知し、異物の付着が有ると検知した場合には、前記着座部の表面に異物除去流体を供給する一方、異物の付着が無いと検知した場合には異物除去流体の供給を行わないようにしたことで、着座部に異物が付着していない場合にまで異物除去流体の供給動作が不必要に実行されるのを防止することができる。延いては、異物除去流体を供給するための流体供給装置の作動時間を低減して省エネ性の向上及びサイクルタイムの短縮を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、実施形態１に係る動作方法が適用されるパレット交換装置を備えた工作機械の概略平面図である。

【図2】図２は、パレット旋回昇降部を示す斜視図である。

【図3】図３は、加工テーブル上の着座部にパレットが装着された状態を示す縦断面図である。

【図4】図４は、図１のIV－IV線で切断した矢印方向から見た概略図である。

【図5】図５は、ＡＰＣ制御装置の制御構成を示すブロック図である。

【図6A】図６Ａは、未加工ワークを積載したパレットを交換位置に保持し、加工完了後のワークを積載したパレットを待機位置に保持した状態を示すパレット交換装置の概略平面図である。

【図6B】図６Ｂは、未加工ワークを積載したパレットを中間位置にて停止させた状態を示すパレット交換装置の概略平面図である。

【図7】図７は、ＡＰＣ制御装置により実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、実施形態２における回転テーブル部を示す平面図である。

【図9】図９は、実施形態３を示す図６Ｂ相当図である。

【図10】図１０は、他の実施形態における回転テーブル部の着座部を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（第１実施形態）
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る動作方法が適用されるパレット交換装置２０（APC:Automatic Pallet Changerとも称される。）を備えた工作機械１の概略平面図である。

【0021】

この工作機械１は、横型のマシニングセンタであって、ベッド２、コラム３、主軸頭５、スライドテーブル７、及びパレット交換装置２０などを備えている。尚、図１では、本実施形態において主要な構成となる要素のみを図示している。

【0022】

前記ベッド２は、直線状をした第１ベッド２ａ、及び長手方向が第１ベッド２ａに直交するように連結された第２ベッド２ｂから構成されている。前記スライドテーブル７は前記第２ベッド２ｂ上に配設されており、ガイドレール８による案内の下、前記第１ベッド２ａに対して進退する方向、即ち、水平な矢示Ｚ軸方向に移動可能に設けられ、図示しないＺ軸送り機構によって、前記Ｚ軸方向に移動する。また、スライドテーブル７上には、回転テーブル部７１（加工テーブルの一例）が設けられ、この回転テーブル部７１には、ワークＷを積載したパレット１００がクランプ固定される。回転テーブル部７１は、パレット１００を所定の回転角度位置に回転割り出して位置決めする機構を有しており、回転テーブル部７１の上面には、後述するようにパレット１００が着座する着座部７２が設けられている。

【0023】

前記コラム３は、前記第１ベッド２ａ上に配設され、ガイドレール４による案内の下、前記Ｚ軸と水平に直交する矢示Ｘ軸方向に移動可能に設けられ、図示しないＸ軸送り機構によって、前記Ｘ軸方向に移動する。また、前記主軸頭５は、工具Ｔが装着される主軸６を回転自在に支持するとともに、前記Ｘ軸及びＺ軸に直交する鉛直なＹ軸方向に移動可能に前記コラム３に保持されており、図示しないＹ軸送り機構によって、前記Ｙ軸方向に移動する。また、主軸６は図示しない主軸モータによって駆動される。そして、前記Ｘ軸送り機構、Ｙ軸送り機構、Ｚ軸送り機構及び主軸モータ（いずれも図示せず）は、数値制御装置５０（図５参照）によってその作動が制御される。

【0024】

斯くして、この工作機械１では、数値制御装置５０（図５参照）による制御の下、前記主軸頭５がＸ軸－Ｙ軸平面内で移動するとともに、スライドテーブル７がＺ軸方向に移動し、このように主軸頭５及びスライドテーブル７が三次元空間内で相対的に移動することによって、スライドテーブル７に装着されたパレット１００上のワークＷが、主軸６に装着された工具Ｔによって加工される。

【0025】

前記パレット交換装置２０は、前記Ｚ軸プラス方向において、前記第２ベッド２ｂにおける前記ガイドレール８の延長上に設けられたパレット待機台２１と、パレット１００を昇降可能に保持するとともに回転テーブル部７１とパレット待機台２１との間で移動可能に旋回させるパレット旋回昇降部２２（パレット移動昇降部の一例）と、回転テーブル部７１上の各着座部７２の画像を撮像するためのカメラ２６と、各着座部７２に付着した異物を除去するための洗浄装置２７（流体供給装置の一例。図４参照）と、ＡＰＣ制御装置３０（図５参照）とを有している。

【0026】

パレット旋回昇降部２２は、パレット待機台２１と前記ガイドレール８との間の第２ベッド２ｂ上に立設された回転台２３と、この回転台２３の上端部に設けられた交換アーム２４（保持部材の一例）と、交換アーム２４を前記回転台２３を介して旋回させる旋回アクチュエータ（図示しない）と、該回転台２３を軸方向に昇降させる昇降アクチュエータ（図示しない）とを含んでいる。この旋回アクチュエータ及び昇降アクチュエータは、駆動モータや駆動シリンダ等により構成され、その作動形態としては例えば油圧式、電動式又は空圧式などを採用することができる。そして、パレット旋回昇降部２２は、ＡＰＣ制御装置３０による制御の下、旋回アクチュエータ及び昇降アクチュエータを駆動してパレット交換動作を実行する。

【0027】

前記交換アーム２４は、アルファベットのＨ字状をした平面形状を有し、その両方の開口部を挟んで対向する一対のアーム部がパレット１００を保持する保持部２４ａとして機能する。交換アーム２４の幅方向の両端面２４ｂは、該幅方向の内側に台形状に凹んでいる。

【0028】

交換アーム２４の各保持部２４ａは、前記パレット１００の下面における幅方向の両端部に形成された係合溝１００ａ（図３参照）に係合可能に構成されている。交換アーム２４のスライドテーブル７側に位置する保持部２４ａは、前記スライドテーブル７がＺ軸プラス方向の移動端に位置したときに、回転テーブル部７１上に装着されたパレット１００の両端部の係合溝１００ａに係合する。スライドテーブル７の前記移動端への移動は、数値制御装置５０による制御の下、ワークＷの加工が完了した後に自動的に実行される。

【0029】

斯くして、前記交換アーム２４の保持部２４ａにそれぞれパレット１００が係合した状態で、前記パレット旋回昇降部２２により交換アーム２４を上方に移動させると、図２に示すように、これら両保持部２４ａにそれぞれパレット１００が保持された後、回転テーブル部７１上のパレット１００は当該回転テーブル部７１の上方の交換位置にリフトアップされ、パレット待機台２１上のパレット１００は当該パレット待機台２１の上方の待機位置にリフトアップされる。尚、図２では分かり易いようにワークＷを省略している。

【0030】

次に、前記パレット旋回昇降部２２により交換アーム２４を図２の時計回り方向に１８０°旋回させると、交換アーム２４の両端部に保持されたパレット１００の位置が入れ替わる。そうして、両パレット１００を交換位置と待機位置との間で入れ替えた後、パレット旋回昇降部２２により交換アーム２４を下方に移動させると、両パレット１００がそれぞれリフトダウンされて回転テーブル部７１及びパレット待機台２１に載置される。こうして、回転テーブル部７１上のパレット１００と、パレット待機台２１上のパレット１００とが交換される。

【0031】

また、工作機械１は、前記ベッド２及びその上方の空間がカバー体９（図１参照）によって囲まれており、前記コラム３、スライドテーブル７、パレット待機台２１、回転台２３、交換アーム２４、パレット１００及びワークＷなどが、このカバー体９によって閉塞された空間内に位置している。また、前記回転台２３及び交換アーム２４の上面には、仕切り板２５が立設されており、更に、この仕切り板２５の下方には、第２ベッド２ｂ上に立設された固定仕切り板（図示しない）が設けられており、この仕切り板２５と固定仕切り板とによって、前記カバー体９により囲まれた空間内が、前記コラム３及びスライドテーブル７などが設けられる加工側領域Ｋ１と、パレット待機台２１などが設けられる待機側領域Ｋ２とに仕切られている。仕切り板２５の上端部には、その旋回時に後述するカメラ２６（図４参照）との干渉を回避するための一対の切欠部２５ａが形成されている。一対の切欠部２５ａは、仕切り板２５の旋回中心位置を挟んで両側に位置していて上側に開放するコ字状に形成されている。

【0032】

カバー体９のうち、Ｚ軸プラス方向側の壁面を形成する部分には、待機側領域Ｋ２内にアクセスするための開閉扉１０が設けられており、この開閉扉１０を開くことによって、その開口部を介して、オペレータがパレット待機台２１上のパレット１００に対して、ワークＷの着脱を行うことができるようになっている。

【0033】

図１及び図２に示すように、回転テーブル部７１には、パレット１００を着座させるための前記着座部７２が合計で４つ設けられている。４つの着座部７２は、回転テーブル部７１の軸心を中心として周方向に９０°間隔で配置されている。

【0034】

４つの着座部７２は、パレット１００の位置決め機能とクランプ機能とを有している。
各着座部７２の構成は同様であるため、以下ではそのうちの１つについて図３を参照しながら構成を説明する。

【0035】

着座部７２は、回転テーブル部７１に固定された着座シリンダ７３によって構成され、着座シリンダ７３の内部には、パレット１００をクランプ固定するためのピストン７４が軸方向に移動可能に収容されている。着座シリンダ７３は、円筒状の位置決め筒部７３ａと、位置決め筒部７３ａの下端部から径方向外側に鍔状に吐出する円錐台状のフランジ部７３ｂと、フランジ部７３ｂの下面に接続された内筒部７３ｃと、該内筒部７３ｃに下方から外嵌される有底外筒部７３ｄなどから構成される。前記位置決め筒部７３ａは、パレット１００の下面に取付けられた位置決め部材１０１の位置決め孔１０１ａに嵌合することで当該パレット１００の水平面内の位置決めを行う。また、前記フランジ部７３ｂは、その上面７３ｆが前記位置決め部材１０１の下面に当接することで、パレット１００の高さ方向の位置決め行う。

【0036】

ピストン７４は、着座シリンダ７３により位置決めされたパレット１００をロックボール７５を介してクランプ状態とアンクランプ状態とに切り替えるための部材である。ロックボール７５は、着座シリンダ７３の位置決め筒部７３ａに軸方向から見て放射状に形成された各貫通孔７３ｉに保持され、径方向に進退可能に構成されている。前記位置決め部材１０１の位置決め孔１０１ａの内周面には、各ロックボール７５が係合可能なロック凹部１０１ｂが形成されている。

【0037】

そして、パレット旋回昇降部２２により未加工ワークＷを積載したパレット１００が旋回駆動されて回転テーブル部７１上にリフトダウンされると、位置決め部材１０１の位置決め孔１０１ａに、着座シリンダ７３の位置決め筒部７３ａが係合するとともに、位置決め部材１０１の下面がフランジ部７３ｂの上面７３ｆに当接する。これにより、回転テーブル部７１に対するパレット１００の位置決めが完了する。この状態で、着座シリンダ７３の下降油圧室７３ｇに油圧が供給されることで、各ロックボール７５がピストン７４の上端部の外周面により径方向外側に押し出されて、位置決め部材１０１に形成されたロック凹部１０１ｂに嵌合する。これにより、位置決め部材１０１が上下方向に移動不能にロックされ、パレット１００が着座シリンダ７３に固定される。一方、パレット１００の固定が完了した後、上昇油圧室７３ｈに油圧が供給されると、ピストン７４が上昇してロックボール７５がピストン７４の外周面に形成された溝部７４ａに逃がされる（図３の状態）。これにより、ロックボール７５とロック凹部１０１ｂとの嵌合が解除されるので、位置決め部材１０１が上方に移動可能になりパレット１００の固定が解除される。

【0038】

前記カメラ２６は、着座部７２の表面（特に、位置決め筒部７３ａの外周面７３ｅ及びフランジ部７３ｂの上面７３ｆ）を撮像してその画像データをＡＰＣ制御装置３０に送信する。このカメラ２６は、図４に示すように、カバー体９における加工側領域Ｋ１の天井壁を構成する部分に取付けられている。カメラ２６の光軸は、スライドテーブル７をＺ軸方向のプラス側の移動端に移動させた状態で、該スライドテーブル７に搭載された回転テーブル部７１の軸線と同軸になる。

【0039】

前記洗浄装置２７は、前記天井壁におけるカメラ２６の側方（Ｘ軸方向のプラス側）に取付けられている。洗浄装置２７は、洗浄液の噴射方向を制御可能なプログラマブルノズル２７ａ（以下、単にノズル２７ａという）を有している。そして、洗浄装置２７は、ＡＰＣ制御装置３０からの指令を受けて、回転テーブル部７１上の各着座部７２のうち洗浄が必要な着座部７２の表面に向けてクーラント液等の洗浄液を噴射可能に構成されている。

【0040】

図５に示すように、ＡＰＣ制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成されていて、数値制御装置５０、パレット旋回昇降部２２、カメラ２６及び洗浄装置２７に信号の授受可能に接続されている。

【0041】

ＡＰＣ制御装置３０は、駆動制御部３１、異物検知部３２、及び洗浄制御部３３を機能部として有している。これら各機能部による処理は、ＡＰＣ制御装置３０がコンピュータプロブラムを実行することで実現される。

【0042】

具体的には、駆動制御部３１は、数値制御装置５０からのパレット交換指令を受けて、パレット旋回昇降部２２の旋回アクチュエータ及び昇降アクチュエータを制御することで該パレット旋回昇降部２２にパレット交換動作を実行させる。パレット交換動作の開始時及び終了時までは、図６Ａに示すように、交換アーム２４の長手方向が工作機械１のＺ軸方向を向いている。駆動制御部３１は、パレット交換動作の途中に、後述する異物検知部３２による異物検知処理を実行するために、未加工ワークＷを積載したパレット１００が待機位置と交換位置との間の中間位置（図６Ｂ参照）に到達したところで交換アーム２４の旋回動作を中断する。本例では、中間位置は、待機位置にあったパレット１００が旋回軸回りに図の時計回り方向に９０°旋回した位置とされている。尚、図６Ａ及び図６Ｂでは見易さを考慮してパレット待機台２１は省略している。

【0043】

異物検知部３２は、前記交換アーム２４の旋回動作の中断中に、カメラ２６に各着座部７２の表面の画像を撮像させ、撮像した当該画像と、基準画像とを比較すること各着座部７２の表面に異物が付着しているか否かを検知する。基準画像は、異物が付着していない着座部７２の表面の画像であって予め記憶部（図示しない）に記憶されている。異物検知部３２は、撮像画像と基準画像との差分画像中における着座部７２の表面に対応する部分に切屑等の異物の画像が存在するか否かをパターンマッチングにより判別する。尚、異物の検知手法は、パターンマッチングに限ったものでななく、例えば、着座部７２に異物が付着した画像と異物が付着していない画像とをコンピュータに入力して機械学習を行うことで異物検知用の学習モデルを生成し、生成した学習モデルを用いて異物検知を行うようにしてもよい。そうして、本実施形態では、この異物検知部３２及びカメラ２６が異物検知装置として機能する。

【0044】

前記洗浄制御部３３は、異物検知部３２による検知結果を基に洗浄装置２７の作動制御を行う。具体的には、洗浄制御部３３は、着座部７２の表面に異物の付着が有るとの検知結果を異物検知部３２より取得した場合には、４つの着座部７２のうち当該異物が付着している着座部７２の位置を特定する。そして、洗浄制御部３３は、ノズル２７ａの向きを制御してその先端を当該特定した着座部７２に向けた後、洗浄液を所定時間（例えば３～５秒）噴射する。ここで、ノズル２７ａの向きは、着座部７２におけるパレット１００の位置決め面（本例では、位置決め筒部７３ａの外周面７３ｅ及びフランジ部７３ｂの上面７３ｆ）に洗浄液が当たるように設定することが好ましい。

【0045】

また、洗浄制御部３３は、異物検知部３２にて異物の付着有りと検知された着座部７２が複数存在する場合には、該複数の着座部７２に対して所定の順序で洗浄液を順次供給する。

【0046】

斯くして前記パレット交換装置２０を搭載した工作機械１では、ワークＷの加工が完了すると、数値制御装置５０による制御の下、スライドテーブル７がＺ軸方向のプラス側の移動端に移動することで、加工完了後のワークＷを積載した回転テーブル部７１上のパレット１００が交換アーム２４の加工領域側の保持部２４ａに保持され（図６Ｂ参照）、その後、数値制御装置５０よりＡＰＣ制御装置３０にパレット交換指令が出力される。

【0047】

ＡＰＣ制御装置３０では、数値制御装置５０よりパレット交換指令を受信すると（図７のステップＳ１でＹＥＳ）、駆動制御部３１よりパレット旋回昇降部２２に対して交換アーム２４の上昇指令を出力し（ステップＳ２）、これにより、交換アーム２４の加工領域側の保持部２４ａに保持されたパレット１００（第１パレット）が交換位置にリフトアップされ、交換アーム２４の待機領域側の保持部２４ａに保持されたパレット１００（第２パレット）が待機位置にリフトアップされる。

【0048】

その後、駆動制御部３１よりパレット旋回昇降部２２に対して、未加工ワークＷを搭載したパレット１００が中間位置まで移動するようにパレット旋回昇降部２２に対して交換アーム２４の旋回指令を出力する（ステップＳ３）。これにより、交換アーム２４が図６Ｂに示す中間位置にて一旦停止する。そうして、交換アーム２４が中間位置に停止した後、異物検知部３２にてカメラ２６からの撮像画像を取得し、取得した撮像画像を基に上述した異物検知処理が実行する（ステップＳ４）。この結果、異物検知部３２にて異物の付着が無いと検知された場合には（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ７に進んで、駆動制御部３１よりパレット旋回昇降部２２に対して交換アーム２４の旋回を再開させる旨の指令を出力し（ステップＳ７）、これにより、交換アーム２４が中間位置から交換位置まで旋回し、その後、駆動制御部３１よりパレット旋回昇降部２２に対して交換アーム２４の下降指令が出力を出力することで（ステップＳ８）、交換アーム２４がリフトダウンしてパレット交換動作が完了する。

【0049】

一方、異物検知部３２にて、異物の付着有りと検知された場合には（ステップＳ５でＹＥＳ）、洗浄制御部３３より洗浄装置２７に対して異物除去指令が出力され、この結果、異物の付着した着座部７２に向けて洗浄装置２７のノズル２７ａから洗浄液が所定時間、噴射される。この洗浄液の噴射処理は、異物検知部３２にて異物の付着無いと検知されるまで繰り返し実行され、異物の付着無いと検知された後は（ステップＳ５でＮＯとなった後）、上述したステップＳ７及びＳ８に進んでパレット交換動作を完了する。

【0050】

以上説明したように、本実施形態のパレット交換装置２０の動作方法によれば、パレット旋回昇降部２２により加工完了後のワークＷを積載した加工領域側のパレット１００を交換位置にリフトアップした後、当該パレット１００と入れ替わりで、未加工ワークＷを積載した待機領域側のパレット１００を待機位置から交換位置に移動させて回転テーブル部７１の着座部７２に着座させる前に、異物検知部３２にて着座部７２に異物の付着が有るか否かの検知処理を実行し、異物の付着が有ると検知された場合には、未加工ワークＷを積載した前記パレット１００が着座部７２に着座する前に、洗浄装置２７により前記着座部７２に向けて洗浄液を供給する一方、異物の付着が無いと検知された場合には該洗浄液の供給を行わないようにした。

【0051】

これによれば、ワークＷの加工完了後に回転テーブル部７１の着座部７２に付着した切屑などの異物を、洗浄装置２７より噴射した洗浄液によって除去することができる。よって、着座部７２とパレット１００とのに異物が噛み込んで着座不良が生じるのを防止することができる。また、異物検知部３２にて着座部７２に異物の付着が無いと検知された場合には、洗浄装置２７による洗浄液の供給動作は実行されないので、洗浄装置２７の不必要な作動を抑制して省エネ性能の向上及びサイクルタイムの短縮を図ることができる。

【0052】

また、異物検知部３２による異物検知処理及び洗浄装置２７による洗浄処理は、当該異物検知部３２にて異物の付着無いと検知されるまで繰り返し実行される。

【0053】

これにより、着座部７２に異物が付着した状態でパレット１００の着座動作（リフトダウン動作）が実行されるのを確実に防止することができる。

【0054】

（実施形態２）
図８は、実施形態２に係るパレット交換装置２０の回転テーブル部７１を示す平面図である。この実施形態は、洗浄装置２７の構成が実施形態１とは異なっている。尚、以下の実施形態において、実施形態１と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0055】

すなわち、前記実施形態１では、洗浄装置２７はプログラマブルノズル２７ａによって洗浄液の噴射方向を変更可能に構成されていたが、本実施形態では、プログラマブルノズル２７ａに替えて、噴射方向が固定された固定ノズル２７ｂを採用している。

【0056】

固定ノズル２７ｂは、各着座部７２に対して３つずつ合計で１２個設けられている。各着座部７２に対する３つの固定ノズル２７ｂは、着座部７２の中心位置を基準として周方向に等分した４つの領域ｒ１～ｒ４のうち一の領域ｒ４を除く他の３つの領域ｒ１～ｒ３に洗浄液を流入させるように配置されている。３つの固定ノズル２７ｂは、隣接するノズル２７ｂの軸線が９０°をなすとともに、各着座部７２の中心位置を通る等分線（図８の二点鎖線）に対して同じ距離だけオフセットされて配置されている。

【0057】

そして、３つの固定ノズル２７ｂは、着座部７２の中心位置からオフセットした位置に洗浄液を直線状に流入させることにより、該洗浄液を該中心位置回りに旋回させるとともに前記一の領域ｒ４において回転テーブル部７１の径方向の内側から外側（内方側から外方側の一例）に向けて流出可能に構成されている。

【0058】

そして、実施形態１と同様に、異物検知部３２にて着座部７２に異物の付着が有ると検知された場合には、洗浄制御部３３による制御の下、洗浄装置２７が作動して各固定ノズル２７ｂより洗浄液が噴射される一方、異物の付着が無いと検知された場合には各固定ノズル２７ｂからの洗浄液の噴射は実行されない。

【0059】

したがって、本実施形態では、前記実施形態１と同様に、洗浄装置２７の不必要な作動を無くして省エネ性の向上及びサイクルタイムの短縮を図ることができる。尚、本例では、着座部７２に異物の付着有りと検知された場合に、１２個の固定ノズル２７ｂ全てから洗浄液を噴射するようにしているが、これに限ったものではなく、異物が付着した着座部７２に対応する固定ノズル２７ｂのみから洗浄液を噴射するようにしてもよい。

【0060】

また、本実施形態では、各着座部７２の周囲に洗浄液による旋回流を生じさせて、各着座部７２に付着した異物を周方向の全体に亘って吹き飛ばすことができる。しかも、この洗浄液の旋回流は、前記一の領域ｒ４において回転テーブル部７１の内方側から外方側に向けて流出するようになっている。これにより、洗浄液の旋回流によって吹き飛ばした異物が回転テーブル部７１の着座部７２に再付着するのを防止することができる。

【0061】

（実施形態３）
図９は、実施形態３を示す図６Ｂ相当図である。この実施形態では、パレット旋回昇降部２２により未加工ワークＷを積載したパレット１００を一時停止させる中間位置が前記実施形態１とは異なっている。

【0062】

すなわち、前記実施形態１では、前記中間位置は、未加工ワークＷを積載したパレット１００が待機位置（図７Ａ参照）から図の時計回り方向に９０°旋回した位置とされているのに対し、本実施形態では、回転テーブル部７１上の全ての着座部７２がパレット１００により上方から覆われない範囲で当該パレット１００が回転テーブル部７１に最も近付くような位置を中間位置として設定している。ここで、最も近付くような位置とは、厳密に最も近い位置を基準として例えば０°～５°の角度誤差に収まるような位置である。尚、図９の例では、中間位置においてパレット１００を回転テーブル部７１に極力近付けるために、交換アーム２４の幅方向の両端面２４ｂの凹みを前記実施形態１よりも大きくとっている。

【0063】

これによれば、パレット旋回昇降部２２による旋回動作の中断後、該旋回動作を再開してパレット１００を交換位置に移動させるまでの時間を実施形態１に比べて低減することができる。よって、実施形態１と同様の作用効果を得ながら、パレット交換に要する時間をより一層低減することができる。

【0064】

（他の実施形態）
前記各実施形態では、パレット旋回昇降部２２によるパレット１００の前記中間位置への移動動作が完了した後に、異物検知部３２による異物検知処理を開始するようにしているが、これに限ったものではなく、前記中間位置への移動動作が完了する前に異物検知処理を開始するようにしてもよい。具体的には、加工完了後のワークＷを積載したパレット１００が回転テーブル部７１上から退避して全ての着座部７２が露出した時点でカメラ２６に撮像処理を実行させるようにすればよい。この動作方法によれば、異物検知部３２による異物検知処理を出来るだけ早いタイミングで開始することでサイクルタイムを短縮することができる。

【0065】

前記各実施形態では、異物検知部３２は、カメラ２６による撮像画像を基に各着座部７２に異物の付着が有るか否かを検知するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、光学センサを使用して異物の付着の有無を検知するようにしてもよい。具体的には、例えば光学センサにより着座部７２の表面形状を計測したり、各着座部７２を挟んで対向配置した発光部と受光部との間の光路が異物により遮断されているか否かを判定したりすることが考えられる。

【0066】

前記各実施形態では、パレット旋回昇降部２２によりパレット１００が中間位置まで移動されたところで交換アーム２４の旋回動作を中断し、その状態で異物検知部３２による異物検知処理を実行するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、交換アーム２４の旋回を中断せずにパレット１００が待機位置から交換位置まで移動する間に、異物検知部３２による異物検知処理を完了し、異物の付着有りと検知された場合にのみ交換アーム２４の旋回を中断して洗浄装置２７による洗浄処理を実行するようにしてもよい。

【0067】

前記各実施形態では、洗浄装置２７による洗浄に際して、着座部７２におけるパレット１００の位置決め面に洗浄液を直接供給するようにしているが、これに限ったものではなく、前記位置決め面に付着した異物を除去可能であれば如何なる箇所に洗浄液を供給してもよい。

【0068】

前記各実施形態では、洗浄装置２７により着座部７２の外部から洗浄液を噴射（供給）するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば図１０に示すように、洗浄装置２７は、着座部７２の内部に形成された洗浄液供給路７３ｊを通じて着座部７２の表面（図１０の例では、着座シリンダ７３のフランジ部７３ｂの上面７３ｆ）に洗浄液を供給するようにしてもよい。

【0069】

前記各実施形態では、異物除去流体としてクーラントなどの洗浄液を採用するようにしているが、これに限ったものではなく、エアなどの気体を採用してもよい。

【0070】

また、前記各実施形態では、旋回式のパレット交換装置２０を例示したが、これに限られるものでは無く、一般的にシャトル式と称されるパレット交換装置であっても良い。

【0071】

前記各実施形態では、パレット１００を回転テーブル部７１に装着する例を示したが、これに限ったものではなく、例えば、回転テーブル部７１を廃止してスライドテーブル７にパレット１００を直接装着するようにしてもよい。この場合、スライドテーブル７が加工テーブルに相当する。

【0072】

また、前記各実施形態では、パレット交換装置２０を搭載する工作機械１として横型のマシニングセンタを例示したが、これに限ったものではなく、立型のマシニングセンタなど、他の工作機械に適用することができ、また、工作機械に限られず、パレットプール装置など工作機械以外の装置にも適用することができる。

【0073】

尚、上述した実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

【符号の説明】

【0074】

ｒ１ 他の領域
ｒ２ 他の領域
ｒ３ 他の領域
ｒ４ 一の領域
Ｗ ワーク
１ 工作機械
２０ パレット交換装置
２１ パレット待機台
２２ パレット旋回昇降機構部（パレット移動昇降部）
２４ 交換アーム（保持部材）
２６ カメラ（異物検知装置）
２７ 洗浄装置（流体供給装置）
３０ ＡＰＣ制御装置（異物検知装置）
７１ 回転テーブル部（加工テーブル）
７２ 着座部
１００ パレット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】