特開 2024-177856 自動化用パレット

(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】P2024177856

(43)【公開日】2024-12-24

(54)【発明の名称】自動化用パレット

(51)【国際特許分類】

   B23Q 7/00 20060101AFI20241217BHJP

【ＦＩ】

B23Q7/00 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023096224

(22)【出願日】2023-06-12

(71)【出願人】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100125737

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 昭博

(72)【発明者】

【氏名】浅川 和哉

(72)【発明者】

【氏名】大原 真樹

(72)【発明者】

【氏名】赤津 典孝

(72)【発明者】

【氏名】長井 修

【テーマコード（参考）】

3C033

【Ｆターム（参考）】

3C033AA22

3C033AA24

(57)【要約】

【課題】ワークの搬送および加工を自動化させるための自動化用パレットを提供すること。
【解決手段】ワークが取り付けられるパレット本体と、前記パレット本体に固定され、チャックによって把持可能なハンドルと、を有する自動化用パレットであり、例えば 前記ハンドルは、前記パレット本体を挟み込むように、それぞれの中心線が同軸になるようにして第１ハンドルおよび第２ハンドルが配置され、その中心線が前記パレット本体の回転中心であり、また、前記パレット本体は、表裏両面にワークが取り付けられる板状の部材であり、前記第１ハンドルおよび前記第２ハンドルは、円形の部材であってワーク自動搬送装置のチャックに把持される側の前記第１ハンドルより前記第２ハンドルの径が大きく形成されたものである。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークが取り付けられるパレット本体と、
前記パレット本体に固定され、チャックによって把持可能なハンドルと、
を有する自動化用パレット。

【請求項2】

前記ハンドルは、前記パレット本体を挟み込むように配置された第１ハンドルおよび第２ハンドルである自動化用パレット。

【請求項3】

前記第１ハンドルおよび前記第２ハンドルは、それぞれの中心線が同軸であって、その中心線が前記パレット本体の回転中心である請求項２に記載の自動化用パレット。

【請求項4】

前記パレット本体は、表裏両面にワークが取り付けられる板状の部材である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自動化用パレット。

【請求項5】

前記第１ハンドルおよび前記第２ハンドルは円形の部材であって、ワーク自動搬送装置のチャックに把持される側の前記第１ハンドルより前記第２ハンドルの径が大きく形成された請求項２または請求項３に記載の自動化用パレット。

【請求項6】

前記第１ハンドルは、ワーク自動搬送装置のチャックを構成するチャック爪が嵌まり込む係合溝が形成された請求項５に記載の自動化用パレット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークの搬送および加工を自動化させるための自動化用パレットに関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械によるワークの自動加工は、ワークをパレットに装着して搬送する場合がある。例えばワークをパレット上に搭載して搬送台車によって搬送し、工作機械のテーブル上に移載して位置決め固定するような装置が存在する。下記特許文献１におけるワークパレットの移送は、工作機械で加工の終えたワークを台車に載せて搬送し、他の工作機械あるいはパレットストッカに向けた搬送が可能になっている。パレット上に金型素材（ワーク）が載置固定され、このパレットがパレットストッカの前方の搬送台車上に移載するとともに、該搬送台車が工作機械の前方に移動し、更にパレットがワークとともに工作機械のテーブル上に送り込まれ、そして位置決めされて加工が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特願平３－３５０９６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、前記従来例のパレットを使用したワークの搬送および加工は、ワークを載置固定したパレットを搬送するためのワーク搬送装置や、工作機械に設けられたテーブルの構造などが特注品になってしまい、パレットを使用しないワークだけの搬送には対応できない。例えば、旋盤やマシニングセンタなど複数の工作機械が並べられた加工機械ラインでは、ワークそのものがワーク自動搬送装置によって各々の工作機械へと搬送され、所定の加工が実行される。すなわち、ワーク自動搬送装置や工作機械の主軸装置にはチャックが設けられ、互いのチャックによってワークの受け渡しが行われる。しかしながら、そうした加工機械ラインは、前記従来例の場合とは異なり、ワークを搭載したパレットについて搬送および加工の自動化ができなかった。

【0005】

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、ワークの搬送および加工を自動化させるための自動化用パレットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る自動化用パレットは、ワークが取り付けられるパレット本体と、前記パレット本体に固定され、チャックによって把持可能なハンドルと、を有する。

【発明の効果】

【0007】

前記構成によれば、チャックで把持することが困難なワークであっても、ハンドルを介してチャックによって把持することができるため、パレット本体に取り付けられたワークの搬送および加工の自動化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】自動化用パレットが使用される加工機械ラインの一例を示した斜視図である。

【図2】加工機械ラインを構成するマシニングセンタの内部構造を示した斜視図である。

【図3】ワークの受け渡しを行うワーク自動搬送装置を簡略化して示した側面図である。

【図4】ワークが取り付けられた自動化用パレットを示す斜視図である。

【図5】ワークを搭載した自動化用パレットをロボットハンドが把持した状態の斜視図である。

【図6】ロボットハンドで把持した自動化用パレットをマシニングセンタ側のチャックで受け取る状態の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明に係る自動化用パレットの一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、自動化用パレットが使用される加工機械ラインの一例を示した斜視図である。この加工機械ライン１は、１台のワークストッカ３とモジュール化された２台のマシニングセンタ５が並べられたものである。図２は、そのマシニングセンタ５の内部構造を示した斜視図である。マシニングセンタ５は、可動ベッド１１上に組み付けられ、一定の幅寸法でコンパクトに構成されたものである。図１に示すように全体が機体カバーによって覆われ、その内部には一点鎖線で示す範囲にワークの加工が行われる加工室２０が構成されている。

【0010】

マシニングセンタ５は、工具を保持する主軸ヘッド１２が前側に設けられ、ドリルなど工具の着脱が可能な主軸チャック１３を備え、取り付けられた工具が主軸用モータ１４によって回転するよう構成されている。その主軸ヘッド１２は、加工や部品交換などに伴う３軸方向に移動できるよう駆動装置１０に搭載されている。駆動装置１０は、機体前後方向に移動するＹ軸スライド１５に対して機体幅方向に移動するＸ軸スライド１６が搭載され、そのＸ軸スライド１６に対して機体上下方向に移動するＺ軸スライド１７が搭載されている。各スライドの移動は、サーボモータの回転出力をボールネジ機構によって直進運動に変換するよう構成されている。

【0011】

駆動装置１０により移動する主軸ヘッド１２の下方には、ワークを把持するチャック２１を備えたＮＣ円テーブル装置と、その上に位置するツールマガジン１８が設けられている。ツールマガジン１８は、複数の工具を収納したものであり、開閉扉の内側には自動工具交換機が組み込まれている。そして、マシニングセンタ１には、主軸ヘッド１２やチャック２１あるいは駆動装置１０、さらにツールマガジン１９などの駆動を制御するための制御装置１９が機体後部に搭載されている。

【0012】

横並びになった２台のマシニングセンタ５は、それぞれの前カバー２２が機体幅方向に連続することにより、ワークを搬送するためのワーク搬送空間が形成されている。そのワーク搬送空間内には、ワークストッカ３および２台のマシニングセンタ５へとワークを搬送するワーク自動搬送装置８が組み込まれている。

【0013】

図３は、ワークＷの受け渡しを行うワーク自動搬送装置８を簡略化して示した側面図であり、マシニングセンタ５の機内へ進入した状態が示されている。ワーク自動搬送装置８は、走行台３１を移動させる走行装置３２と、走行台３１の上に旋回可能に搭載されたワーク搬送ロボット３３とによって構成されている。ワーク搬送ロボット３３は、上腕部材３５と前腕部材３６とが設けられ、サーボモータを使用した第１関節機構３７および第２関節機構３８の駆動によって形態が変化するよう構成されている。すなわち上腕部材３５と前腕部材３６とが一点鎖線で示すように折り畳まれて起立したコンパクトな移動姿勢と、実線で示すように前傾して伸びた作業姿勢とに変形可能になっている。

【0014】

さらにワーク搬送ロボット３３の先端部にはチャック４１（図５参照）を備えたロボットハンド３９が組み付けられ、ワークＷの把持及び解放が可能になっている。ワーク自動搬送装置８は、移動姿勢のワーク搬送ロボット３３が走行装置３２の駆動により移動し、所定位置で位置決めされ、走行台３１の上で旋回することにより図１に示すようにワークストッカ３に向き合い、また図３に示すようにマシニングセンタ５に向き合う。そして、ワーク搬送ロボット３３が作業姿勢をとることにより、ワークストッカ３やマシニングセンタ５に対するワークＷの受け渡しが行われることとなる。

【0015】

加工機械ライン１は、加工対象となっている複数のワークがワークストッカ３に設置され、そこから取り出されてマシニングセンタ５において加工されたワークが再び戻されるようになっている。そのワークストッカ３は、一点鎖線で示す長円形状の軌道Ｋに沿って複数のワーク置き台２３が周方向に移動するよう構成され、ワーク自動搬送装置８によるワークの出し入れに当たり、所定のワーク置き台２３が受け渡し位置に停止するように駆動制御が行われるようになっている。

【0016】

本実施形態ではマシニングセンタ５が並んで構成されているが、他の加工機械ラインには旋盤やボール盤などの工作機械、あるいは検測機などを加えられて構成されることもある。こうした様々な加工機械ラインでは、図３に示すようにワークＷそのものが搬送され、ロボットハンド３９のチャック４１とＮＣ円テーブル装置のチャック２１との間でワークＷの受け渡しが行われるのが一般的である。チャック２１，４１は、ともに三つ爪チャックからなるものであって、ワークＷもそのチャック爪によって掴める形状のものが対象となる。従って、加工機ラインに旋盤やボール盤など他の工作機械、あるいは検測機などが加わったとしても、各々において同じチャック機構が採用される。

【0017】

ところが、ワークには様々な形状のものや、アルミなどのように柔らかい材質のものがあり、マシニングセンタ５やワーク自動搬送装置８などを構成するチャックでは、図３に示すようにワークを直接把持することができない場合がある。そのため、加工対象が変更した時点で作業者による治具を使った手作業が加わることになり、加工機械ライン１における生産効率が著しく低下してしまう。そこで、本実施形態では、チャック２１，４１によって直接把持することができないワークであっても、ワーク自動搬送装置８における自動搬送を可能にする自動化用パレットが提案される。

【0018】

図４は、ワークを取り付けた自動化用パレットを示す斜視図であり、特に、図１に示すストッカ３に搭載された状態が示されている。図１に示すストッカ３は、自動化用パレット２５に取り付けられたワークＷｘが搭載されているが、これはワーク置き台２３がワークを直接把持して搬送する場合に使用されるものとは異なり、後述するように自動化用パレット２５が設置できるものに換えられている。

【0019】

その自動化用パレット２５は、ワークＷｘが取り付けられるパレット本体２６に対して一対の第１ハンドル２７と第２ハンドル２８とが一体に形成されている。パレット本体２６は、長方形の板材であって、その表裏両面に複雑な形状のワークＷｘが固定できるようになっている。ワークＷｘの固定は、パレット本体２６に対しボルトなどによって位置ずれすることがないように、定位置に固定される。そうしたパレット本体２６の長手方向両端の短辺部分には、円形の第１および第２ハンドル２７，２８がそれぞれ嵌め込まれるようにして一体に固定されている。特に、パレット本体２６を長手方向の両側から挟むように固定された第１および第２ハンドル２７，２８は、それぞれの中心線Ｏが同軸であって、その中心線Ｏがパレット本体２６の回転中心になるように構成されている。

【0020】

第１および第２ハンドル２７，２８は、図示するように径の大きさが異なるように設計されている。具体的には、ロボットハンド３９のチャック４１に把持される第１ハンドル２７が、マシニングセンタ５のチャック２１に把持される第２ハンドル２８より小さくなるように形成されている。第１および第２ハンドル２７，２８の径寸法は、チャック２１，４１で把持できる大きさであればよい。しかし、ワークＷｘを取り付けた自動化用パレット２５は、ストッカ３などにおける待機状態では図４に示すように縦置きにして設置される。そのため、安定性を高めるように第２ハンドル２８の径を大きくし、逆に第１ハンドル２７の径が小さく設計されている。また、径の大きな第２ハンドル２８は、搬送時には先端部に位置することから（図５参照）、軽量化のため円筒状で形成されている。

【0021】

自動化用パレット２５を保持するワーク置き台２３は、その水平な上面に３つの突起２４が同一円周上において等間隔なるように形成されている。そうした３つの突起２４内に第２ハンドル２８の外周面が適度な抵抗を受けるようにして押し込まれることで、ワーク置き台２３に自動化用パレット２５が安定して保持される。また、ロボットハンド３９に把持される第１ハンドル２７には、チャック４１のチャック爪４３が嵌まり込むように３か所に係合溝２９が形成され、自動化用パレット２５が把持された際の位相が一定になるように構成されている。これにより、マシニングセンタ５で把持された自動化用パレット２５およびワークＷｘの傾きが把握できるようになる。

【0022】

ここで、図５は、ワーク自動搬送装置８による搬送中の状態を示した図であり、ワークＷｘを搭載した自動化用パレット２５をロボットハンド３９が把持した状態の斜視図である。また、図６は、マシニングセンタ５側へワークＷｘを受け渡す状態を示した図であり、ロボットハンド３９で把持した自動化用パレット２５をチャック２１で受け取る状態の斜視図である。

【0023】

三つ爪チャックなど一般的なチャックで直接把持できないワークＷｘは、自動化用パレット２５に固定され、作業者によって図４に示すようにして、ストッカ３に設けられたワーク置き台２３に設置される。加工機械ライン１の自動加工では、ストッカ３の駆動により円周上に並べられた複数のワークＷｘが同時に移動し、所定のものが受け渡し位置に停止してワーク自動搬送装置８によって取り出される。ワーク自動搬送装置８は、ワーク搬送ロボット３３の駆動により、先端部のロボットハンド３９が自動化用パレット２５まで移動し、チャック爪４３が第１ハンドル２７の係合溝２９に噛み込んで把持する。

【0024】

加工対象となるワークＷｘは、自動化用パレット２５がロボットハンド３９に把持され、図５に示すようにして搬送される。その自動化用パレット２５は、ロボットハンド３９の移動方向先端部に第２ハンドル２８があり、マシニングセンタ５への受け渡しに際して、図６に示すようにチャック２１にその第２ハンドル２８が嵌め合わされる。そして、チャック２１が第２ハンドル２８把持した後、ロボットハンド３９側のチャックが第１ハンドル２７を解放することにより受け渡しが完了する。

【0025】

ワークＷｘを受け取ったマシニングセンタ５では、駆動装置１０に対する制御によってＹ軸スライド１５、Ｘ軸スライド１６およびＺ軸スライド１７の移動位置が調整され、主軸ヘッド１２に搭載されたドリルなどの工具がワークＷｘに対する加工部に位置決めされる。そして、駆動装置１０の制御による位置調整とともに、主軸用モータ１４の回転制御によって、ワークＷｘに対して工具による所定の加工が行われる。さらに、自動化用パレット２５にはパレット本体２６の表裏両面にワークＷｘが取り付けられるため、一方のワークＷｘについて加工が完了した後は、１８０度反転してもう一方のワークＷｘに対して同じように加工が行われる。

【0026】

加工機械ライン１では、ワークＷｘの加工が終了した自動化用パレット２５は、再びワーク自動搬送装置８のロボットハンド３９のチャック４１に把持され、隣のマシニングセンタ５へ移され、或いはそのままストッカ３へと戻される。ストッカ３では、空のワーク置き台２３が受渡し位置に位置決めされ、３つの突起２４内に第２ハンドル２８の外周面が押し込まれて自動化用パレット２５が保持される。なお、本実施形態の加工機ライン１にはないが、ワークＷｘの仮置き場があるような加工機械ラインでは、その仮置き場にワーク置き台２３を設置することで対応することができる。

【0027】

よって、本実施形態の自動化用パレット３２によれば、チャック２１，４１などで把持することが困難なワークＷｘであっても、加工機ライン１における搬送や加工の自動化が可能になる。すなわち、自動化用パレット３２は、ワークＷｘがどのような形状や材質であっても、工作機械における加工が可能であれば、パレット本体２６に取り付けることで、ワークＷｘの搬送および加工の自動化が可能になる。従って、パレット本体２６におけるワークの取り付け金具や、形状そのものを改良することにより様々なワークに対応することができる。

【0028】

また、パレット本体２６に固定された一対の第１ハンドル２７と第２ハンドル２８についても、これらを把持するチャックに応じて改良を加えることが可能である。本実施形態では、第１ハンドル２７に係合溝２９が形成され、そこにロボットハンド３９側のチャック爪４３が噛み込んで把持するため、搬送中に自動化用パレット２５の角度が変化したとしても、ロボットハンド３９に対する姿勢を安定させることができる。また、第２ハンドル２８は、径を大きく形成することで待機状態での安定が高まる一方、中空の円筒状にしたことにより軽量化が図られている。

【0029】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、加工機械ライン１を構成するストッカ３、マシニングセンタ５およびワーク自動搬送装置８に対応した自動化用パレット３２を説明したが、ワークの搬送や加工を自動化する対象はこれに限定されない。そして、自動化用パレットは、自動化の対象である工作機械などのチャックや加工対象であるワークの形状に応じてパレット本体、第１ハンドルおよび第２ハンドルの各々は適宜設計すべきものである。更に、前記実施形態は、自動搬送および自動加工を実行させるため、ハンドルが第１ハンドルおよび第２ハンドルの一対になっているが、自動搬送だけのような場合にはハンドルは一つだけであってもよい。

【符号の説明】

【0030】

１…加工機械ライン ３…ワークストッカ ５…マシニングセンタ ８…ワーク自動搬送装置 １０…駆動装置 １２…主軸ヘッド １９…制御装置 ２１…チャック ２３…ワーク置き台 ２５…自動化用パレット ２６…パレット本体 ２７…第１ハンドル ２８…第２ハンドル ３３…ワーク搬送ロボット ３９…ロボットハンド ４１…チャック Ｗｘ…ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】