特許 7659619 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(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-01

(45)【発行日】2025-04-09

(54)【発明の名称】パレット交換装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 7/00 20060101AFI20250402BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20250402BHJP

【ＦＩ】

B23Q7/00 G

B23Q17/00 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023223687

(22)【出願日】2023-12-28

【審査請求日】2023-12-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000154990

【氏名又は名称】株式会社牧野フライス製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】對馬 英彦

【審査官】荻野 豪治

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－３１８２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１７／０３７８３１（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開平０６－１５５３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－１０９８３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１１－０００８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１６７７４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ ３／１５５－ ３／１５７

Ｂ２３Ｑ ７／００ － ７／１８

Ｂ２３Ｑ １７／００

Ｂ２５Ｈ １／００ － １／０６

Ｂ６５Ｇ ２９／００ － ２９／０２

Ｂ６５Ｇ ４３／００

Ｂ６５Ｇ ４７／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

旋回アームを用いてパレットを交換する工作機械のパレット交換装置において、
前記旋回アームの旋回中に、旋回指令速度を異なる値に切り換え可能な旋回駆動装置と、
前記旋回アームの前記旋回指令速度を切り換える位相を設定する位相設定装置と、
前記位相設定装置で設定された位相に応じて前記旋回駆動装置の旋回指令速度を切り換える制御装置と、
前記旋回アームの旋回によるクーラントの飛散を防止する旋回指令速度を前記制御装置に入力するとともに、前記旋回指令速度を切り換える位相を前記位相設定装置に入力する入力装置と、
を具備することを特徴としたパレット交換装置。

【請求項2】

前記旋回指令速度を切り換える前記位相は、前記旋回アームの旋回速度を高旋回指令速度から低旋回指令速度に切り換える変速開始点と、前記旋回アームの旋回速度を前記低旋回指令速度から前記高旋回指令速度に切り換える変速終了点を含む請求項１に記載のパレット交換装置。

【請求項3】

前記入力装置は、表示装置に表示されるグラフィカルユーザーインターフェースであり、前記グラフィカルユーザーインターフェースは、前記旋回アームの移動軌跡を含み、オペレータが前記移動軌跡上に前記変速開始点および前記変速終了点を指示することが可能である請求項２に記載のパレット交換装置。

【請求項4】

前記旋回駆動装置は、前記旋回アームを鉛直軸線周りに旋回させるサーボモータと、該サーボモータの回転角を検知するロータリエンコーダとを具備する請求項１に記載のパレット交換装置。

【請求項5】

前記旋回駆動装置は、前記旋回アームを鉛直軸線周りに旋回させるサーボモータを有し、前記位相設定装置は、パレット交換開始からの経過時間を計測する時間カウンタを有し、前記旋回アームの前記旋回指令速度を切り換える位相を、前記時間カウンタで計測する時間で設定する請求項１に記載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、工作機械やワークの洗浄装置と共に用いられるパレット交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

加工済ワークを取り付けたパレットと、未加工ワークを取り付けたパレットとを交換するパレット交換装置には種々の形式があるが、旋回アームの一方の端部に加工済ワークを取り付けたパレットを載置し、他方の端部に未加工ワークを取り付けたパレットを載置し、該旋回アームを鉛直軸線周りに１８０°旋回させることによって、パレットを交換する形式のパレット交換装置が広く用いられている。

【0003】

工作機械の生産性を上げるためにはパレット交換に要する時間は短い方が好ましい。しかし、パレット交換の速度は旋回アームの回転に要する駆動力や、パレットとワークが転倒しない遠心力などにより制限され、これらの制限から算出した一つの速度で固定されるのが一般的である。特許文献１には、こうしたパレット交換装置において、種々の重量のワークに対して、ひずみゲージを用いその重量を測定し、個々のワークの重量に応じて種々のパレット移動時の旋回速度に変更することにより、パレット交換時間を短縮するようにしたパレット交換装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－２７６１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

こうした旋回アームを備えたパレット交換装置では、パレット交換動作中に旋回アームが旋回することによって、加工済ワーク、パレット、旋回ドア等の旋回アームと共に旋回する部材に付着しているクーラントが飛散する。飛散したクーラントは、パレット交換装置の周囲を汚染するので、クーラントの飛散を防止することが重要になることがあるが、特許文献１のパレット交換装置では、ワークが軽い場合に高速で旋回アームが旋回するので、パレット交換装置の周囲の広い範囲に多量のクーラントを撒き散らすこととなる。
一方、低速で旋回アームを旋回させればクーラントの飛散は抑制されるが、パレット交換時間が長くなり、機械の生産性が低下する問題がある。

【0006】

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、旋回式のパレット交換時間を極力増加させることなく、パレット交換時のクーラントの飛散を低減したパレット交換装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の課題を解決するために、本発明によれば、旋回アームを用いてパレットを交換する工作機械のパレット交換装置において、前記旋回アームの旋回中に、旋回指令速度を異なる値に切り換え可能な旋回駆動装置と、前記旋回アームの前記旋回指令速度を切り換える位相を設定する位相設定装置と、前記位相設定装置で設定された位相に応じて前記旋回駆動装置の旋回指令速度を切り換える制御装置と、前記旋回アームの旋回によるクーラントの飛散を防止する旋回指令速度を前記制御装置に入力するとともに、前記旋回指令速度を切り換える位相を前記位相設定装置に入力する入力装置とを具備するパレット交換装置が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、位相設定装置により設定される位相で旋回指令速度を切り替えるようにしたので、旋回アームが低速で旋回することによってクーラントの飛散を防止できる区間が限定され、パレット交換時間を著しく増加することなく、クーラントの飛散を効果的に抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明を適用する工作機械の一例を示す略示側面図である。

【図2】図１の工作機械の略示平面図である。

【図3】旋回アームを旋回させる旋回駆動装置を示すブロック図である。

【図4】旋回速度とパレット交換時間の関係を示すグラフである。

【図5】表示装置に表示されるグラフィカルユーザーインターフェースの略図である。

【図6】旋回駆動装置の他の例を示すブロック図である。

【図7】図６の旋回駆動装置で用いられる油圧供給装置の一例を示すブロック図である。

【図8】本発明を適用する工作機械の他の例を示す略示平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
本発明を適用する工作機械の一例を示す図１、２を参照すると、工作機械１００は、工場の床面に固定された基台としてのベッド１０２を備えている。ベッド１０２の前方部分（図１、２では左側）の上面には、Ｚ軸スライダ１１２が、前後方向またはＺ軸方向（図１、２では左右方向）に延設された一対のＺ軸ガイドレール１０２ｂに沿って往復動可能に設けられている。Ｚ軸スライダ１１２には、回転テーブル１１４が、鉛直な軸線を中心としてＢ軸方向に回転送り可能に設けられている。回転テーブル１１４は、該回転テーブル１１４をＢ軸方向に回転送りするＢ軸送り装置としてＢ軸サーボモータ（図示せず）を備えている。

【0011】

ベッド１０２の後方部分（図１、２では右側）の上面には、コラム１０４が、左右方向またはＸ軸方向（図１では紙面に垂直な方向、図２では上下方向）に延設された一対のＸ軸ガイドレール１０２ａに沿って往復動可能に設けられている。該コラム１０４の前面には、Ｙ軸スライダ１０６が、上下方向またはＹ軸方向に延設されたＹ軸ガイドレール（図示せず）に沿って往復動可能に設けられている。Ｙ軸スライダ１０６には、主軸１１０を水平な中心軸Ｏを中心として回転可能に支持する主軸頭１０８が取り付けられている。主軸頭１０８には、主軸１１０を回転駆動する主軸サーボモータ（図示せず）が配設されている。

【0012】

回転テーブル１１４には、イケールのようなワーク取付具Ｍを取り付けたパレットＰが着脱可能に固定される。本実施形態では、ワーク取付具Ｍは、パレットＰと共に回転テーブル１１４に固定されたときに、Ｚ軸に垂直なワーク取付面を有しており、該ワーク取付面にワークＷが取り付けられる。こうして、加工すべきワークＷが、主軸１１０の先端に装着された工具Ｔに対面するように取り付けられる。なお、ワークＷは、イケールのようなワーク取付具Ｍを用いることなく、パレットＰに直接固定するようにしてもよい。

【0013】

更に、工作機械１００は、ベッド１０２には、コラム１０４をＸ軸方向に駆動するＸ軸送り装置としてＸ軸サーボモータ（図示せず）と、Ｚ軸スライダ１１２をＺ軸方向に駆動するＺ軸送り装置としてＺ軸サーボモータ（図示せず）が配設されている。コラム１０４には、Ｙ軸スライダ１０６をＹ軸方向に駆動するＹ軸送り装置としてＹ軸サーボモータ（図示せず）が配設されている。こうして、Ｘ軸送り装置、Ｙ軸送り装置およびＺ軸送り装置によって、主軸１１０と回転テーブル１１４は、直交３軸方向に相対的に直線送りされる。

【0014】

また、本実施形態による工作機械は、工作機械１００における加工に必要な複数の工具を収納する工具マガジン１４０と、工具マガジン１４０に収納された工具の１つと、工作機械１００の主軸１１０の先端に装着された工具Ｔとを交換する自動工具交換装置１４２、該工作機械１００を制御する制御装置１５０を備えている。

【0015】

更に、本実施形態による工作機械１００は、ベッド１０２の上面において、回転テーブル１１４の前方に配設されたパレット交換装置１３０を具備している。パレット交換装置１３０は、鉛直方向の旋回軸線ＯＶを中心として回転可能に設けられた旋回軸１３４と、該旋回軸１３４の上端に取り付けられた水平方向に延びる旋回アーム１３２と、旋回軸１３４の上端に取り付けられ鉛直平面内に延びる旋回ドア１２２と、旋回軸１３４を旋回軸線ＯＶを中心として回転させる旋回駆動装置と、該旋回アーム１３２を昇降する旋回アーム昇降装置とを具備する。

【0016】

本実施形態では、旋回駆動装置は、旋回軸線ＯＶを中心として回転可能なパレット交換サーボモータ１３８およびパレット交換サーボモータ１３８の回転位置（位相）を測定するロータリエンコーダ１３８ａを備えている。また、旋回アーム昇降装置は昇降用サーボモータ１４４と、該昇降用サーボモータ１４４の出力軸に直結されたボールねじ１４６と、該旋回アーム１３２の下端に取り付けられたボールねじナット１４８を備えている。

【0017】

工作機械１００のＺ軸スライダ１１２、回転テーブル１１４および主軸１１０を含む主要部、自動工具交換装置１４２およびパレット交換装置１３０は、スプラッシュガード１２０によって包囲されている。また、図１、２に示すように、旋回ドア１２２が工作機械１００のＺ軸に対して垂直な回転位置にあるとき、スプラッシュガード１２０内の空間は、工作機械１００のＺ軸スライダ１１２、回転テーブル１１４、主軸１１０およびパレット交換装置１３０の旋回アーム１３２の一方の端部（図１、２では参照番号１３２ｂで示す端部）が配置される加工室１２６と、旋回アーム１３２の他方の端部（図１、２では参照番号１３２ａで示す端部）が配置されるワーク段取り室１２８とに分割される。

【0018】

オペレータがワーク段取り室１２８内にアクセスするために、スプラッシュガード１２０は、ワーク段取り室開口部１２０ａと、該ワーク段取り室開口部１２０ａを開閉するワーク段取り室安全扉１２４とを有している。ワーク段取り室安全扉１２４は、オペレータがワーク段取り室１２８室内を目視するための窓が配設されている。工作機械１００は、該工作機械１００を操作するためのワーク段取り室側操作盤１３６を備えている。ワーク段取り室側操作盤１３６は、表示装置、制御装置１５０に数値や指令を入力するキーボード（図示せず）および／またはボタン（図示せず）、更に、工作機械１００の状態を表示したり、オペレータが入力する数値を確認するための表示装置（図示せず）を備えている。表示装置は、タッチパネル（図示せず）により形成することができる。加工室１２６も同様に、加工室開口部１２０ｂと、該加工室開口部１２０ｂを開閉する加工室オペレータドア１２５、該工作機械１００を操作するための加工室側操作盤１３７を備えている。

【0019】

制御装置１５０は、ＣＰＵ（中央演算素子）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）やＲＯＭ（リードオンリーメモリ）のようなメモリ装置、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）のような記憶デバイス、出入力ポート、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ－Ｔｉｍｅ－Ｃｌｏｃｋ）および、これらを相互接続する双方向バスを含むコンピュータおよび関連するソフトウェアから構成することができる。制御装置１５０は、特に、工具マガジン１４０、自動工具交換装置１４２およびパレット交換装置１３０を制御する機械制御装置（図示せず）の一部としてソフトウェア的に構成することができる。制御装置１５０は、主軸サーボモータ、Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ、Ｚ軸サーボモータおよびＢ軸サーボモータを制御するＮＣ装置１５６（図３参照）を含んでいてもよい。

【0020】

図３を参照すると、１つの実施形態による、パレット交換装置１３０のための旋回駆動装置のブロック図が示されている。
本実施形態による旋回駆動装置は、旋回アーム１３２、旋回軸１３４およびパレット交換サーボモータ１３８の位相または回転角を検知するロータリエンコーダ１３８ａ、制御装置１５０からの制御信号に基づきパレット交換サーボモータ１３８に駆動電流を供給する旋回用サーボアンプ１５２、制御装置１５０からの制御信号に基づき昇降用サーボモータ１４４に駆動電力を供給する昇降用サーボアンプ１５８および制御装置１５０に後述するパラメータを入力する入力装置１５４を具備している。

【0021】

以下、本実施形態の作用を説明する。
ワークＷの加工が終了すると、パレットの交換が実行される。パレットの交換は、１）加工済みワークの取り付けられているパレットＰをパレット交換位置へ移動させる第１段階、２）旋回アーム１３２を上昇させてパレットを載置する第２段階、３）旋回アーム１３２を旋回させる第３段階、および、４）旋回アーム１３２を下降させてパレットを回転テーブル１１４へ載置する第４段階を含む。

【0022】

まず第１段階において、加工済ワークＷが取り付けられているパレットＰがパレット交換装置１３０へ向けてＺ軸方向に移動し、パレット交換待機位置にて停止する。このとき、パレット交換装置１３０の旋回アーム１３２の加工室１２６内に延びる第１の端部分１３２ｂはパレットＰと回転テーブル１１４の間に入り込む。

【0023】

次いで、第２段階に移行し、ＮＣ装置１５６は、回転テーブル１１４がパレット交換待機位置に配置されていることを確認した後、パレット交換指令を制御装置１５０に出力する。パレット交換指令を受け取ると、制御装置１５０は、保持するパレット交換プログラムに従い、昇降用サーボアンプ１５８に対して制御指令を出力する。昇降用サーボアンプ１５８は、制御装置１５０からの制御指令に基づき、昇降用サーボモータ１４４に電流を出力する。これにより昇降用サーボモータ１４４と、昇降用サーボモータ１４４の出力軸に直結されたボールねじ１４６が回転し、旋回アーム１３２の下端に取り付けられたボールねじナット１４８が上方向に移動する。

【0024】

これにより旋回アーム１３２は旋回ドア１２２とともに上昇する。またパレットＰは旋回アーム１３２の加工室１２６内に延びる第１の端部分１３２ｂにより回転テーブル１１４から持ち上げられる。パレットＰが旋回アームに載置されたら、回転テーブル１１４は、ＮＣ装置１５６の指令により、旋回アーム１３２と干渉しない退避位置へ、Ｚ軸に沿って旋回アーム１３２から離反する方向に移動する。これにより、パレット交換の第２段階が終了する。

【0025】

次いで、第３段階に移行し、旋回用サーボアンプ１５２は、制御装置１５０からの制御指令に基づき、パレット交換サーボモータ１３８に電流を出力する。これにより、パレット交換サーボモータ１３８は、旋回軸線ＯＶを中心として回転し、旋回アーム１３２および旋回ドア１２２が、旋回軸１３４と共に旋回軸線ＯＶを中心として１８０°旋回する。旋回アーム１３２の旋回終了により、第３段階が終了する。

【0026】

次いで、第４段階に移行して、ＮＣ装置１５６は、回転テーブル１１４をＺ軸に沿って退避位置からパレット交換待機位置へ移動させ、次いで、旋回アーム１３２が下降するように昇降用サーボモータ１４４を回転させる。これにより、旋回アーム１３２の第２の端部分１３２ａに載置されていたパレットは回転テーブル１１４に載置され、パレット交換の第４段階が終了する。このとき、加工室１２６内の加工済ワークＷはワーク段取り室１２８室内に配置され、ワーク段取り室１２８室内に準備されていた未加工ワークＷが加工室１２６内に配置されている。こうして、未加工ワークと加工済ワークとが交換がされる。

【0027】

パレット交換動作に伴い、パレットＰ、ワーク取付具Ｍ、ワークＷおよび旋回ドア１２２等の旋回アーム１３２と共に旋回する部材に付着しているクーラントは、遠心力によって、ワーク段取り室１２８室内に飛散し、ワーク段取り室安全扉１２４の窓に付着し、オペレータによるワーク段取り室１２８内の観察を妨げることとなる。この問題を解決するために、本実施形態では、旋回アーム１３２および旋回ドア１２２の旋回工程の一部、つまり前記パレット交換動作の第３段階中の一定の区間で旋回指令速度を変更するようになっている。

【0028】

図４を参照すると、パレット交換工程における旋回アーム１３２の旋回動作の速度変化を示すグラフが示されている。図４のグラフにおいて、縦軸は旋回アーム１３２の旋回指令速度（ｒｐｍ）である。横軸は、１つのパレット交換工程における時間（秒）であり、パレット交換工程の開始時がＴ＝０となっている。旋回アームはＴ＝０における速度０から旋回指令速度まで加速し、パレット交換中の実質的に全体に亘って旋回指令速度を維持し、旋回終了位置が近づくと旋回指令速度から減速して速度０となる。

【0029】

図４において、線Ｌ１は、パレット交換工程中の実質的に全体に亘って旋回指令速度Ｖ１（以下、高旋回指令速度と称する）で旋回アーム１３２および旋回ドア１２２を旋回させる通常のパレット交換動作中の旋回速度の変化を示している。一般に、前述の通りパレット交換に要する時間は短い方が好ましいので、高旋回指令速度Ｖ１はワークを積載したパレットが旋回時に遠心力により転倒しない速度、あるいは旋回機構の上限出力を基準として設定される。線Ｌ２は、クーラントの飛散防止または低減を目的として、Ｖ１よりも低い旋回指令速度Ｖ２（以下、低旋回指令速度と称する）で旋回アーム１３２および旋回ドア１２２を旋回させる従来のパレット交換動作中の旋回速度の変化を示している。従来技術では、パレット交換工程中の実質的に全体に亘って旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１から低旋回指令速度Ｖ２に低減するようになっている。これにより、パレット交換動作中の遠心力により飛散するクーラントが低減され、クーラントがワーク段取り室安全扉１２４の窓に付着することが防止または低減されるが、パレット交換工程に要する時間がＴ３からＴ５に増加し、生産性が低下することになる。

【0030】

線Ｌ３は、本実施形態によるパレット交換動作中の旋回速度の変化を示している。本実施形態では、パレット交換動作開始後、時刻Ｔ１のときに、旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１から低旋回指令速度Ｖ２に低減し、時刻Ｔ２のときに、旋回速度を低旋回指令速度Ｖ２から高旋回指令速度Ｖ１へ復帰するようになっている。無論、時刻Ｔ２における旋回アームの位置が旋回終了位置に近く、低旋回指令速度Ｖ２から高旋回指令速度Ｖ１への復帰が間に合わない場合には、低旋回指令速度Ｖ２のまま復帰を行わないこともできる。

【0031】

このように、パレット交換動作中の一定の区間で旋回アーム１３２の旋回速度を低減するために、旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１から低旋回指令速度Ｖ２へ低減し、そして低旋回指令速度Ｖ２から高旋回指令速度Ｖ１へ復帰させるタイミング、および、旋回速度を低減する程度、もしくは、高旋回指令速度Ｖ１および低旋回指令速度Ｖ２が、入力装置１５４から制御装置１５０に入力される。以下に説明するように、本実施形態では、入力装置１５４は、ワーク段取り室側操作盤１３６の表示装置であるタッチパネルにより形成される。

【0032】

図５を参照すると、タッチパネルに表示されるグラフィカルユーザーインターフェースの一例が図示されている。入力装置１５４としてのタッチパネルには、パレット交換装置１３０のためのパラメータとして、低旋回指令速度Ｖ２、旋回アーム１３２の旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１と低旋回指令速度Ｖ２との間で切り換える変速開始点Ｐ１および変速終了点Ｐ２が入力される。

【0033】

図５において、参照番号２００は、表示装置としてのワーク段取り室側操作盤１３６のタッチパネルに表示されるグラフィカルユーザーインターフェース画面を示している。グラフィカルユーザーインターフェース画面２００は、パレット交換装置１３０のためのグラフィック表示２０２と、パラメータ表示領域２１０を含む。パレット交換装置１３０のためのグラフィック表示２０２は、旋回アーム１３２、パレットＰ、旋回ドア２０４、ワーク段取り室安全扉１２４の窓２０６、および、旋回中に旋回アーム１３２、パレットＰ、旋回ドア２０４の先端が描く軌跡２０８を含む。

【0034】

パラメータ表示領域２１０は、旋回速度を低旋回指令速度Ｖ２に変更する変速開始点Ｐ１の位相θ１を表示する領域２１２、旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１に復帰させる変速終了点Ｐ２の位相θ２を表示する領域２１４および低旋回指令速度Ｖ２を表示する領域２１６を含む。オペレータは、グラフィカルユーザーインターフェース画面２００の軌跡２０８上の点をタップすることによって、旋回ドア２０４がＺ軸と直交するスタンバイ位置からの位相θ１、θ２として自動入力され、変速開始点Ｐ１および変速終了点Ｐ２を制御装置１５０に設定することができる。

【0035】

このように、本実施形態では、旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１から低旋回指令速度Ｖ２へ低減し、そして低旋回指令速度Ｖ２から高旋回指令速度Ｖ１へ復帰させるタイミングは、変速開始点Ｐ１および変速終了点Ｐ２をグラフィカルユーザーインターフェース画面２００を通じて入力することによって、制御装置１５０に設定される。つまり、グラフィカルユーザーインターフェース画面２００は、旋回アーム１３２の旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１と低旋回指令速度Ｖ２との間で切り換える変速開始点Ｐ１および変速終了点Ｐ２の位相を設定する位相設定装置を構成する。

【0036】

なお、旋回アーム１３２はパレット交換の度に図５に示す反時計回転と、図５と逆方向の時計回転とを交互に繰り返す。時計回転の時はＰ２をＰ１、Ｐ１をＰ２と読み替えて旋回速度制御を行う。また、位相θ１、θ２はＺ軸と直交するスタンバイ位置からの角度ではなく、例えばＺ軸と水平方向からの角度でもよい。つまるところ、パレット交換中に変速開始点Ｐ１及び変速終了点Ｐ２が一意に決定できれば良い。

【0037】

また、図５の実施形態では、低旋回指令速度Ｖ２は、低減した旋回指令速度を直接入力するのではなく、高旋回指令速度Ｖ１に対する減速割合δ％で入力するようになっている。減速割合δ％は、例えば、オペレータが領域２１６をタップすることによって、領域２１６がアクティブになり、ワーク段取り室側操作盤１３６のキーを用いて入力することができる。或いは、オペレータが領域２１６をタップしたときに、減速割合δ％を入力するダイアログボックス（図示せず）が、グラフィカルユーザーインターフェース画面２００内に表示されるようにしてもよい。減速した低旋回指令速度Ｖ２を直接入力するようにしてもよい。無論、グラフィカルユーザーインターフェースを用いず、ＧコードやＭコード、機械パラメータやＮＣパラメータとして、高旋回指令速度Ｖ１や低旋回指令速度Ｖ２、減速割合δ％を入力してもよい。また、加工室側操作盤１３７を用いて同様の操作を行うこともできる。

【0038】

本実施形態では、パレット交換動作が開始されると、制御装置１５０は、ロータリエンコーダ１３８ａからの信号を監視して、パレット交換サーボモータ１３８の位相または回転角、つまり旋回軸線ＯＶに関する旋回アーム１３２の位相または回転角がθ１になったときに、旋回用サーボアンプ１５２に対して、出力する電流値を低旋回指令速度Ｖ２に応じた電流値に低減するよう制御指令を出力する。旋回用サーボアンプ１５２は、制御装置１５０からの制御指令に基づき、低旋回指令速度Ｖ２に応じた電流をパレット交換サーボモータ１３８に出力する。これにより、パレット交換サーボモータ１３８の旋回速度が高旋回指令速度Ｖ１から低旋回指令速度Ｖ２に低減される。

【0039】

制御装置１５０は、ロータリエンコーダ１３８ａからの信号を監視し続け、旋回アーム１３２の位相または回転角がθ２になったときに、旋回用サーボアンプ１５２に対して、出力する電流値を高旋回指令速度Ｖ１に応じた電流値に復帰するよう制御指令を出力する。旋回用サーボアンプ１５２は、制御装置１５０からの制御指令に基づき、高旋回指令速度Ｖ１に応じた電流をパレット交換サーボモータ１３８に出力する。これにより、パレット交換サーボモータ１３８の旋回速度が低旋回指令速度Ｖ２から高旋回指令速度Ｖ１に復帰する。

【0040】

本実施形態によれば、パレット交換動作の一定の区間で旋回速度を低減することによって、パレット交換に要する時間を過度に増加させることなく、パレット交換動作中の遠心力により飛散するクーラントがワーク段取り室安全扉１２４の窓に付着するのを防止または低減可能となる。パレット交換工程に要する時間は、本実施形態によれば、パレット交換工程中の実質的に全体に亘って旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１から低旋回指令速度Ｖ２に低減する従来技術のＴ５からＴ４に短縮される。

【0041】

なお、既述の実施形態では、ワーク段取り室安全扉１２４は、ワーク段取り室１２８内を目視、観察するための窓を備えているが、スプラッシュガード１２０の側面に設けられた側面窓（図示せず）や、ワーク段取り室１２８内に機内カメラ（図示せず）が設けられている場合にも、側面窓や機内カメラへクーラントが飛散することを防止することができる。

【0042】

このとき、側面窓や機内カメラの旋回扉からの距離に応じて、低旋回指令速度Ｖ２とは異なる低旋回指令速度Ｖ３と、追加される変速開始点Ｐ３及び変速終了点Ｐ４を設定し、旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１、低旋回指令速度Ｖ２、低旋回指令速度Ｖ３の三段階で変更してもよい。つまるところ、本発明の意図は、生産性を極力低下させることなくクーラントの飛散を抑えるために、パレット交換中の速度を任意点にて変更させることであり、そのために変更回数や変更速度は自在に設定することができる。

【0043】

本実施形態によれば、オペレータは、パレット交換動作中のクーラントの飛散状況を観察しながら随時パラメータを容易に変更可能となる。例えば、ワークＷが、背の高いワークの場合や、スプーン形状のようなクーラントが貯まりやすい凹所を有したワークの場合、遠くまでクーラントが飛散しやすいが、予めクーラントの飛散領域を予測することは難しいので、オペレータが、パレット交換動作中のクーラントの飛散状況を観察しながら、パラメータ、特に低旋回指令速度Ｖ２を変更できることにはメリットがある。

【0044】

本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は既述の実施形態に限定されず、種々の変更と改良が可能であることは、当業者の当然とするところである。
図３の例では、ロータリエンコーダ１３８ａを用いて、旋回アーム１３２の位相または回転角を検知することによって、変速開始点Ｐ１および変速終了点Ｐ２に到達したときに旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１から低旋回指令速度Ｖ２へ低減し、そして低旋回指令速度Ｖ２から高旋回指令速度Ｖ１へ復帰させるようになっているが、時間カウンタを具備し、パレット交換動作開始後からの時間を計測することによって、旋回速度を変更するようにしてもよい。

【0045】

この場合、グラフィカルユーザーインターフェース画面２００で入力された変速開始点Ｐ１、変速終了点Ｐ２および高旋回指令速度Ｖ１および低旋回指令速度Ｖ２に基づいて、制御装置１５０は、パレット交換開始後から、旋回アーム１３２が変速開始点Ｐ１および変速終了点Ｐ２に到達するまでの時間を予め演算により求めることができ、あるいは時間カウンタによりパレット交換開始と同時に時間を計測し、制御装置１５０により旋回アームの位相または回転角を算出することによって、適切なタイミングで旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１から低旋回指令速度Ｖ２へ低減し、そして低旋回指令速度Ｖ２から高旋回指令速度Ｖ１へ復帰させることが可能となる。

【0046】

また、既述の実施形態では、旋回駆動装置は、電動モータであるパレット交換サーボモータ１３８を備えているが、本発明は、これに限定されない。旋回駆動装置は、例えば、油圧シリンダのような油圧モータを備えていてもよい。

【0047】

図６に示す変形例では、旋回駆動装置は、上述のパレット交換サーボモータ１３８に代えて油圧シリンダ１６０を具備している。油圧シリンダ１６０は、ラックアンドピニオン機構１６２を介して、旋回軸１３４、旋回アーム１３２および旋回ドア１２２を旋回させる。油圧シリンダ１６０のピストン（図示せず）が、ラックアンドピニオン機構１６２のラックギア（図示せず）に結合されており、該ラックギアに係合するピニオン（図示せず）が、旋回軸１３４に同軸に結合されている。旋回駆動装置は、油圧シリンダ１６０に油圧を供給する油圧供給装置１７０と、時間カウンタ１６４とを更に具備している。時間カウンタ１６４は、制御装置１５０がＲＴＣを備えている場合には、ＲＴＣを用いてもよい。

【0048】

図７を参照すると、一例として示す油圧供給装置１７０は、作動油タンク１７４から作動油を吸い込み、所定の圧力に加圧して油圧シリンダ１６０に供給する油圧ポンプ１７２を備えている。油圧供給装置１７０は、更に、油圧ポンプ１７２と油圧シリンダ１６０との間に配設された、電気信号により出力する油圧の流量を変更できる比例電磁式制御弁１７６を備えている。また、比例電磁式制御弁１７６は、例えば２位置または３位置式の方向切替弁を備えることができる。比例電磁式制御弁１７６の方向切替弁の位置に従い油圧シリンダ１６０が伸長または収縮する。

【0049】

ＮＣ装置１５６からパレット交換指令を受け取ると、制御装置１５０は、保持するパレット交換プログラムに従い、油圧供給装置１７０に対して油圧供給指令を出力する。油圧供給指令は、比例電磁式制御弁１７６に供給される指令信号電圧である。本実施形態では、油圧供給装置１７０は、制御装置１５０から指令される指令信号電圧により流量を変更できる比例電磁式制御弁１７６を備えているので、油圧シリンダ１６０への作動油の単位時間あたりの供給量を変更することができる。比例電磁式制御弁１７６が閉弁したとき、作動油は油圧シリンダ１６０に供給されることなく、作動油タンク１７４に回収される。

【0050】

図３の例では、ロータリエンコーダ１３８ａを用いて、旋回アーム１３２の位相または回転角を検知することによって、変速開始点Ｐ１および変速終了点Ｐ２に到達したときに旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１から低旋回指令速度Ｖ２へ低減し、そして低旋回速度Ｖ２から高旋回指令速度Ｖ１へ復帰させるようになっているが、図６の変形例では、時間カウンタ１６４によりパレット交換動作開始後からの時間を計測することによって、旋回指令速度を変更するようにしている。

【0051】

つまり、上述のように、グラフィカルユーザーインターフェース画面２００で入力された変速開始点Ｐ１、変速終了点Ｐ２、高旋回指令速度Ｖ１および低旋回指令速度Ｖ２に基づいて、制御装置１５０は、パレット交換開始後から、旋回アーム１３２の位相または回転角が変速開始点Ｐ１および変速終了点Ｐ２に到達するまでの時間を演算により求めることができ、あるいは時間カウンタ１６４によりパレット交換開始と同時に時間を計測し、制御装置１５０により旋回アームの位相または回転角を算出する適切なタイミングで旋回速度を高旋回指令速度Ｖ１から低旋回指令速度Ｖ２へ低減し、そして低旋回指令速度Ｖ２から高旋回指令速度Ｖ１へ復帰させることが可能となる。

【0052】

なお、図６の変形例では、時間カウンタ１６４に代えて、ラックアンドピニオン機構や旋回アームに設置されたリミットスイッチ（図示せず）によって、旋回アーム１３２の位相または回転角が変速開始点Ｐ１および変速終了点Ｐ２に到達したことを検知するようにしてもよい。

【0053】

既述の実施形態では、スプラッシュガード１２０は、オペレータがワーク段取り室１２８にアクセスするためのワーク段取り室開口部１２０ａを有し、該ワーク段取り室開口部１２０ａにワーク段取り室安全扉ドアワーク段取り室安全扉１２４が開閉可能に設けられているが、本発明は、これに限定されず、オペレータがワーク段取り室にアクセスしない、パレット搬送ラインを備えたいわゆる自動化加工システムに使用する工作機械に適用してもよい。

【0054】

図８を参照すると、本発明を適用する工作機械の他の例が示されている。
図８において、工作機械３００は、工作機械１００とは異なり、原則として段取り室にオペレータがアクセスすることはない構成となっている。工作機械３００は、工作機械１００と同様に主軸３０２を水平な中心軸Ｏを中心として回転可能に支持する主軸頭３０４、Ｚ軸方向に移動可能に設けられたテーブル３０６、鉛直方向に延びる旋回軸３１２と共に回転可能に設けられた旋回アーム３０８および旋回ドア３１０を備えたパレット交換装置、主軸３０２、主軸頭３０４、テーブル３０６、パレット交換装置３０８、３１０、３１２を包囲するスプラッシュガード３１６および工作機械３００を制御する制御装置３５０を具備している。

【0055】

工作機械３００は、旋回アーム３０８、旋回ドア３１０および旋回軸３１２は、既述した実施形態における旋回駆動装置（図示せず）を備えている。更に、工作機械３００は、既述の実施形態と同様に、パレット交換装置の位相または回転角、つまり旋回アーム３０８の位相または回転角を検知する、ロータリエンコーダや、リミットスイッチ、時間カウンタ等の位相検知装置を備えている。

【0056】

主軸３０２、主軸頭３０４、テーブル３０６、パレット交換装置３０８、３１０、３１２、主軸３０２、主軸頭３０４、テーブル３０６、スプラッシュガード３１６および制御装置３５０は、既述の実施形態と同様に構成されている。図８には図示されていないが、工作機械３００も工具マガジンおよび工具交換装置を備えている。

【0057】

工作機械３００は、パレット搬送装置３２０を備えている。パレット搬送装置３２０は、Ｘ軸方向に延設されたレール３２６に沿って往復動可能に設けられた搬送車３２２およびＺ軸方向に進退可能に搬送車３２２に搭載されたパレット受渡アーム３２４を備えている。パレット受渡アーム３２４は、スプラッシュガード３１６の開口部３１６ａを通してワーク段取り室３２８内でパレット交換装置の旋回アーム３０８にアクセスすることが可能となっている。前述の通り、本構成ではレール３２６に沿って複数のマシニングセンタに限定しない工作機械や、加工済み、あるいは加工前のパレットを保管するパレットストッカ、ワーク洗浄装置を配置し、搬送車３２２によりこれらの間でパレットを搬送・受渡する自動化加工システムとすることもできる。

【0058】

本例では、スプラッシュガード３１６は、開口部３１６ａを開閉するワーク段取り室安全扉を備えていない。この場合、既存の形態では開口部３１２ａから飛散したクーラントが、パレット搬送装置３２０の床面を汚染する。切削したクーラントは水溶性クーラントであれば腐敗し悪臭などの工場環境の悪化を引き起こし、不水溶性クーラントであれば火災の原因ともなり得る。この汚染を人力により清掃するためには安全のため搬送車３２２を停止させる必要があり、生産性の低下の原因となる。こうした場合にも本発明は適用することができ、パレット交換に要する時間を過度に増加させることなく、開口部３１６ａからクーラントがスプラッシュガード３１６の外部へ飛散することを防止可能となる。またこの場合、加工室側操作盤３１８に用いて指令速度や変速点を設定することができる。

【0059】

既述の実施形態では、工作機械１００、３００は横形のマシニングセンタを構成しているが、本発明はこれに限定されず、立形のマシニングセンタであってもよい。更には、本発明は、工作機械に限定されず、例えば自動化加工システムにおいて工作機械３００と併設され、加工済みのワークを搭載したパレットをパレット搬送装置３２０との間で授受し、加工済ワークを自動洗浄する洗浄装置のパレット交換装置に適用してもよい。

【符号の説明】

【0060】

１００ 工作機械
１１２ Ｚ軸スライダ
１１４ 回転テーブル
１２０ スプラッシュガード
１２０ａ ワーク段取り室開口部
１２０ｂ 加工室開口部
１２２ 旋回ドア
１２４ ワーク段取り室安全扉
１２５ 加工室オペレータドア
１２６ 加工室
１２８ ワーク段取り室
１３０ パレット交換装置
１３２ 旋回アーム
１３４ 旋回軸
１３６ ワーク段取り室側操作盤
１３７ 加工室側操作盤
１３８ パレット交換サーボモータ
１３８ａ ロータリエンコーダ
１４４ 昇降用サーボモータ
１５０ 制御装置
１５２ 旋回用サーボアンプ
１５４ 入力装置
１５６ ＮＣ装置
１５８ 昇降用サーボアンプ
１６０ 油圧シリンダ
１６２ ラックアンドピニオン機構

【要約】

【課題】旋回式のパレット交換時間を極力増加させることなく、パレット交換時のクーラントの飛散を低減したパレット交換装置を提供すること。
【解決手段】旋回アームを用いてパレットを交換する工作機械のパレット交換装置１３０が、旋回アーム１３２の旋回中に、旋回指令速度を異なる値に切り換え可能な旋回駆動装置１３８と、旋回アームの旋回指令速度を切り換える位相を設定するグラフィカルユーザーインターフェース画面２００と、グラフィカルユーザーインターフェース画面で設定された位相に応じて旋回駆動装置１３８の旋回指令速度を切り換える制御装置１５０とを有する。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】