JP2004001157A - 工作機械の工具交換方法及び同方法に使用するナット回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械の工具交換方法及び同方法に使用するナット回転装置を提供する。
【解決手段】工作機械の主軸５の先端部に備えたチャック９の締付け，緩めを行うナット１３を主軸５の先端部に螺合した構成の前記主軸に対して工具交換を行う方法において、ナット１３を緩め方向へ回転するナット緩め回転手段４３に対して前記主軸５を相対的に移動位置決めする工程と、ナット１３を緩めてチャック９に把持されていた工具１１を取り外す工程と、ナット１３を締め付ける方向へ回転するためのナット締付け回転手段４１に対して主軸５を相対的に移動位置決めする工程と、次の交換すべき工具１１をチャック９に装着し、ナット１３を締付ける工程、の各工程よりなる工作機械の工具交換方法である。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば旋盤，タッピングマシンやマシニングセンタ等のごとき適宜の工作機械における主軸に対して工具の交換を行う方法に係り、さらに詳細には、主軸の先端部に備えたチャックの締付け，緩めを行うためのナットを前記主軸の先端部に回転可能に螺合した構成の工作機械における前記主軸に対して工具の交換を行う方法及びその際に使用するナット回転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作機械の主軸には、各種の回転工具を着脱交換自在に把持するためのチャックが設けられている。上記チャックとしてコレットチャックを採用した構成においては、主軸内に軸方向に移動自在に備えたドローバーによってコレットチャックを引込む形式，押出す形式や、主軸の先端部に螺合したナットを締付けることによって前記コレットチャックを締付け、ナットを緩めることによってコレットチャックの締付けを緩めるネジ回転固定形式等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記ドローバーを備えた構成においては、例えばシリンダ等によってドローバーを往復動することによってコレットチャックの締付け，緩めを行うことができるので、工具交換の自動化を図ることは容易である。
【０００４】
しかし、主軸の先端部に備えたナットを正回転（右回転）してナットを締付け、逆回転（左回転）してナットを緩める構成においては、例えばスパナ等の回転工具を使用して手動的に工具の交換を行っているのが現状である。すなわち、主軸の先端部に螺合したナットを正逆方向に回転してコレットチャックの締付け，緩めを行う形式においても工具交換の自動化が望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、工作機械における主軸の先端部に備えた工具把持用のチャックの締付け，緩めを行うためのナットを前記主軸の先端部に回転可能に螺合した構成の工作機械における前記主軸に対して工具交換を行う工具交換方法において、前記ナットを緩め方向へ回転するためのナット緩め回転手段を備えたナット緩めステーションに対して前記主軸を相対的に移動位置決めする工程と、上記ナット緩めステーションにおいてナットを緩めて前記チャックに把持されていた工具を取り外す工程と、前記ナットを締め付ける方向へ回転するためのナット締付け回転手段を備えたナット締付ステーションに対して前記主軸を相対的に移動位置決めする工程と、前記ナット締付けステーションにおいて次の交換すべき工具を前記チャックに装着し、前記ナットを締付ける工程、の各工程よりなる工作機械の工具交換方法である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、工作機械における主軸の先端部に備えた工具把持用のチャックの締付け，緩めを行うためのナットを前記主軸の先端部に回転可能に螺合した構成の工作機械における前記ナットを回転するためのナット回転装置において、前記主軸に対して相対的に位置決め自在のステーションホルダに、前記ナットに係合して前記ナットを締付け方向へ回転するためのナット締付け回転手段と、前記ナットに係合して前記ナットを緩め方向へ回転するためのナット緩め回転手段とを隣接して備えた構成である。
【０００７】
請求項３に係る発明は、工作機械における主軸の先端部に備えた工具把持用のチャックの締付け，緩めを行うためのナットを前記主軸の先端部に回転可能に螺合した構成の工作機械における前記ナットを回転するためのナット回転装置において、前記主軸に対して相対的に位置決め自在のステーションホルダに、前記ナットに係合して前記ナットを締付け方向へ回転するためのナット締付け回転手段と、前記ナットに係合して前記ナットを緩め方向へ回転するためのナット緩め回転手段とを隣接して備え、前記両回転手段による前記ナットの回転時に前記主軸を固定可能な主軸固定手段を備えた構成である。
【０００８】
請求項４に係る発明は、工作機械における主軸の先端部に備えた工具把持用のチャックの締付け，緩めを行うためのナットを前記主軸の先端部に回転可能に螺合した構成の工作機械における前記ナットを回転するためのナット回転装置において、前記主軸に対して相対的に位置決め自在のステーションホルダに、前記ナットに係合して前記ナットを締付け方向へ回転するためのナット締付け回転手段と、前記ナットに係合して前記ナットを緩め方向へ回転するためのナット緩め回転手段とを隣接して備え、前記ナット締付け回転手段は、前記ナットに係合して正回転するための正回転手段と前記主軸に係合して当該主軸の正回転を阻止するための主軸回転阻止手段とを軸方向に重ねて備え、前記ナット緩め回転手段は、前記ナットに係合して逆回転するための逆回転手段と前記主軸に係合して当該主軸の逆回転を阻止するための主軸回転阻止手段とを軸方向に重ねて備えた構成である。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のナット回転装置において、前記ナット締付け回転手段及びナット緩め回転手段は、ナットに係合して当該ナットを所望の一方向へのみ回転するための一方向回転機構を備えた一方向回転機構ホルダと、この一方向回転機構ホルダを第１の弾性支持機構によってほぼ同心に支持する中間台と、この中間台を第２の弾性支持機構によってほぼ同心に支持する回転台と、この回転台を回動するためのアクチュエータと、工作機械の主軸に係合して当該主軸を、前記ナットの一方向への回転に対して回転を阻止するための回転阻止機構を備えた回転阻止機構ホルダと、この回転阻止機構ホルダを第３の弾性支持機構によってほぼ同心に支持する中間台と、この中間台を第４の弾性支持機構によってほぼ同心に支持しかつ回転不能の固定台とを備えた主軸固定手段とを備えた構成である。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載のナット回転装置において、前記第１の弾性支持機構は一方向回転機構ホルダを間にして設けた一対の第１の板バネであり、前記第２の弾性支持機構は、第１の中間台を間にして前記第１の板バネに対してほぼ直交する方向に設けた一対の第２の板バネであり、前記第３の弾性支持機構は回転阻止機構ホルダを間にして設けた一対の第３の板バネであり、前記第４の弾性支持機構は、第２の中間台を間にして前記第３の板バネに対してほぼ直交する方向に設けた一対の第４の板バネである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
概念的，概略的に示した図１を参照するに、工作機械（図示省略）における主軸台等の主軸支持部１に軸受３を介して回転自在に支持された主軸５の先端部にはテーパ孔７が設けられており、このテーパ孔７にはコレットチャック等のチャック９が嵌合してある。そして、前記チャック９による工具１１の締付け，緩めを行うためのナット１３が前記主軸５の先端部に形成した雄ネジ部に回転可能に螺合してある。
【００１２】
上記構成において、ナット１３を正回転（右回転）して締付けることにより前記チャック９がテーパ孔７へ挿入される態様となり、切削工具等の適宜の工具１１を締付けて把持することになる。逆に、前記ナット１３を逆回転（左回転）して緩めることにより、前記チャック９による工具１１の締付けが緩められて、チャック９から工具１１を取り外すことができるものである。
【００１３】
既に理解されるように、前記ナット１３を正回転，逆回転することにより、チャック９による工具１１の締付け，緩めが行われるものである。したがって、ナット１３を回転操作して前記チャック９の締付け，緩めを行うことにより、前記チャック９に対して工具１１の取付け，取外し，すなわち工具１１の着脱交換を行うことができるものである。なお、前述のごとき構成は、公知の構成であるから、より詳細な説明は省略する。
【００１４】
前述のごとくナット１３を正回転、逆回転するときに、前記主軸５を固定可能な主軸固定手段が設けられている。すなわち、前記主軸５の回転を阻止するために、前記主軸５には一体的に回転する回転フランジ１５が設けてあり、工作機械の適宜固定部には、前記回転フランジ１５を挾持自在のクランプジョー１７Ａ，１７Ｂを備えたブレーキ装置１９が設けられている。なお、上記クランプジョー１７Ａ，１７Ｂはヒンジピン２１を介して開閉自在に枢着してあり、かつシリンダのごときアクチュエータ２３及びスプリング２５によって開閉されるものである。
【００１５】
上記構成により、ブレーキ装置１９のアクチュエータ２３を作動して、クランプジョー１７Ａ，１７Ｂによって前記回転フランジ１５を強固に挾持することにより、前記主軸５は回転不能状態に固定されるものである。すなわち、前記ナット１３を正回転又は逆回転するときには、前記ブレーキ装置１９が作動して主軸５の回転を阻止した固定状態に保持するものである。
【００１６】
前記ナット１３を回転するためのナット回転装置２７（図１には単に概念的にのみ示してある）によって前記ナット１３を自動的に正回転，逆回転する構成とすることにより、例えばＡＴＣのごとき工具交換装置２９によって前記主軸５に対して工具１１の着脱交換を行うことができるものである。
【００１７】
前記工具交換装置２９は、多数の工具を着脱交換自在に収容した工具収容部と前記主軸５との間を相対的に移動自在の移動部材３１を備えており、この移動部材３１には流体圧シリンダ等のごとき往復動用アクチュエータ３３が備えられていると共に、上記往復動用アクチュエータ３３によって往復動される工具保持具３５を同方向に案内するリニアガイド部材３７が備えられている。
【００１８】
上記工具交換装置２９は、前記主軸５に装着してある工具１１を、前記工具保持具３５によって取り外して工具収容部の対応した工具ポット（図示省略）に上記工具を収納する作用や、予め所定の工具ポットにセットしてある工具１１を前記工具保持具３５によって取り出して前記主軸５に装着する作用をなすもので、必要な工具ポットの位置へ移動可能に構成してある。
【００１９】
なお、前記工具保持具３５は、一般的なＡＴＣにおけるアーム同様に工具と係合する凹状の工具係合部を備えた構成や、工具を把持，解放自在のクランプ等を備えた構成など所望の構成とすることができるものであるから、前記工具保持具３５の構成の詳細についての説明は省略する。
【００２０】
上記構成により、前記ナット回転装置２７によるナット１３の回転操作に関連して前記工具交換装置２９を作動することにより、前記主軸５に対して工具１１を自動的に着脱交換可能になるものである。
【００２１】
次に、図２を参照して、前記ナット１３を正回転（右回転）及び逆回転（左回転）するための前記ナット回転装置２７の第１の実施形態について説明する。
【００２２】
第１の実施形態に係る前記ナット回転装置２７は、主軸５から取り外した工具１１を収納すべき空の工具ポット（図示省略）及び前記主軸５に装着すべき工具１１が予めセットしてある複数の工具ポット（図示省略）を備えた工具収容部における各工具ポット等に対して相対的に移動位置決め自在のステーションホルダ３９を備えており、このステーションホルダ３９には、前記ナット１３に係合して前記ナット１３を締付ける方向（正回転方向）へ回転するためのナット締付け回転手段４１と、前記ナット１３に係合して前記ナット１３を緩め方向（逆回転方向）へ回転するためのナット緩め回転手段４３とが隣接して配置してある。すなわち、ステーションホルダ３９にはナット締付ステーションとナット締めステーションとが隣接して備えられている。
【００２３】
前記ナット締付け回転手段４１には、前記ナット１３と係合して当該ナット１３を右方向（正回転方向）へのみ回転する一方向回転機構４５を備えた一方向回転機構ホルダ４７を備えている。
【００２４】
より詳細には、前記一方向回転機構４５は、本例においては一方向への回転のみを許容するラチエット機構よりなるものであって、内周面に前記ナット１３との係合部を備えかつ外周面に多数の爪４９Ａを適宜間隔に備えたリング状の爪車４９が前記ステーションホルダ３９に右方向へ回転自在に支持されている。そして前記爪車４９を囲繞して前記ステーションホルダ３９に往復回動自在に支持された環状の前記一方向回転機構ホルダ４７の内部には、ラチエット爪５１が設けられている。このラチエット爪５１は、前記一方向回転機構ホルダ４７の右方向の回転時に、前記爪車４９の爪４９Ａに係合して爪車４９を右方向へ回動し、前記一方向回転機構ホルダ４７の左方向への回転時には爪車４９に対して左方向への回転を許容する構成である。すなわち前記一方向回転機構ホルダ４７の右方向への回転のみを前記爪車４９へ伝達するように構成してある。
【００２５】
前記一方向回転機構ホルダ４７を往復回動するために、前記ステーションホルダ３９には、例えば流体圧シリンダのごとき往復作動用アクチュエータ５３が装着してあり、このアクチュエータ５３におけるピストンロッドのごとき往復作動杆５３Ｐの先端部が前記一方向回転機構ホルダ４７の適宜位置に枢支連結してある。なお、前記爪車４９に対応して、前記ステーションホルダ３９には、前記ナット１３が貫通可能の貫通孔（図示省略）が設けてある。
【００２６】
上記構成により、前記爪車４９にナット１３を係合した状態においてアクチュエータ５３を作動して、一方向回転機構ホルダ４７を往復回動すると、上記一方向回転機構ホルダ４７の正回転のみが前記爪車４９へ間欠的に伝達されて、ナット１３を右回転して締付けるので、チャック９の締付けが行われ、工具１１の把持固定が行われる。
【００２７】
前記ナット緩め回転手段４３は、前記ナット締付け回転手段４１に準じた構成であって、その構成の差異は、ラチエット機構の方向が逆であり、回転方向が逆方向（左回転方向）になるにすぎないものであるから、同一機能を奏する構成部品には同一符号又は「ダッシュ」を付した符号で表示することとして重複した説明は省略する。すなわち、「一方向」に対して「逆方向」又は「他方向」として構成部分を呼称する部分に「ダッシュ」を付するものとする。
【００２８】
上記構成により、ナット緩め回転手段４３における爪車４９にナット１３を係合した状態においてアクチュエータ５３を作動して逆方向回転機構ホルダ４７’を往復動すると、上記逆方向回転機構ホルダ４７’の逆回転のみが前記爪車４９に伝達されて、ナット１３を逆回転（左回転）し、チャック９による工具１１の把持固定を緩めることになる。よって、主軸５に対する工具１１の取外しが可能になるものである。
【００２９】
以上のごとき構成において、主軸５に対して工具１１の着脱交換を行うには、先ず、主軸５に取付けてある工具１１を所望の空の工具ポットへ収納するために、前記ナット緩め回転手段４３に対して主軸５を相対的に移動位置決めし、かつナット緩め回転手段４３における爪車４９にナット１３を係合し、ナット１３を逆方向に回転してチャック９による工具１１の把持固定を緩める。
【００３０】
上述のようにチャック９による工具１１の把持を緩めた状態にあるとき、前記工具交換装置２９の工具保持具３５により工具１１を保持して主軸５から取り外し、工具交換装置２９を空の工具ポットに対応した位置へ相対的に移動位置決めして、取り外した工具１１を上記空の工具ポットに収納すると共に、前記ナット緩め回転手段４３とナット１３との係合を解除する。
【００３１】
次に、工具交換装置２９を装着すべき工具１１がセットしてある工具ポットの位置へ相対的に移動位置決めし、工具保持具３５によって装着すべき工具１１を保持する。そして、前記ナット締付け回転手段４１と前記主軸５とを相対的に移動位置決めし、上記ナット締付け回転手段４１における爪車４９にナット１３を係合すると共に、前記工具交換装置２９の工具保持具３５に保持した工具１１の取付部を主軸５のチャック９に挿入した後、前記ナット締付け回転手段４１における前記爪車４９を右回転することにより、ナット１３が右回転されて、前記チャック９による工具１１の把持固定が行われることにより、主軸５に対する工具１１の取付けが行われることになる。
【００３２】
すなわち、主軸５の先端部に備えたナット１３を正逆回転してチャック９による工具１１の締付け，緩めを行う構成において、主軸５に対して工具１１の着脱交換の自動化を行うことができるものである。
【００３３】
図３は、第２の実施の形態に係るナット回転装置５５を示すものである。第１の実施形態に係る前記ナット回転装置２７は、工作機械の主軸５を固定状態に保持自在の前記ブレーキ装置１９を備えた構成に対応する構成であるのに対し、この第２の実施形態に係るナット回転装置５５は、主軸５に備えた前記ナット１３を正回転、逆回転するときに、前記主軸５を回転しないように保持する主軸回転阻止手段を前記ナット回転装置５５に備えた構成である。
【００３４】
前記ナット回転装置５５は、前記ナット締付け回転手段４１同様に前記ナット１３を締付ける方向（右回転方向）に回転するためのナット締付け回転手段５７と、前記ナット１３を緩める方向（左回転方向）に回転するためのナット緩め回転手段５９とを、前記ステーションホルダ３９同様のステーションホルダ６１に隣接して備えている。
【００３５】
前記ナット締付け回転手段５７は、前記ステーションホルダ６１に装着した流体圧シリンダのごとき往復作動用アクチュエータ６３によって前記ナット１３を正回転する正回転手段としての駆動回転手段６５（図４参照）と、前記ナット１３の回転時に前記主軸５を正回転しないように保持する主軸回転阻止手段６７とを、図４に示すように、軸方向に重ねた状態に備えている。
【００３６】
より詳細には、前記駆動回転手段６５は、図５に示すように、前記ナット１３と係合してナット１３を締付ける方向（右回転方向）へのみ回転するための一方向回転機構６９を備えている。上記一方向回転機構６９は、本例においては一方向へのみの回転を伝達自在のワンウェイクラッチよりなるものであって、円筒形状の一方向回転機構ホルダ７１内に一体的に嵌合して支持されている。
【００３７】
前記一方向回転機構ホルダ７１は、筒状の中間台７３内に僅かなクリアランスを保持して緩く嵌合してあって、第１の弾性支持機構７５を介して前記中間台７３の軸心にほぼ軸心を一致した状態に支持されている。前記第１の弾性支持機構７５は、前記一方向回転機構ホルダ７１の対向位置に長手方向の中間位置をボルト等によって固定した一対の板バネ７５Ａ，７５Ｂよりなるものであって、上記一対の板バネ７５Ａ，７５Ｂの両端部は、前記中間台７３の対称位置に形成した切欠部７３Ａの両端部にボルト等によって固定してある。
【００３８】
すなわち、前記一方向回転機構ホルダ７１は、一対の板バネ７５Ａ，７５Ｂよりなる弾性支持機構７５を介して中間台７３内に変位可能に支持されているものである。
【００３９】
前記中間台７３は、前記ステーションホルダ６１に回動自在に支持され、かつ前記往復作動用アクチュエータ６３によって往復回動される筒状の回転台７７内に僅かなクリアランスを保持して嵌合してあって、第２の弾性支持機構７９を介して前記回転台７７の軸心とほぼ軸心を一致した状態に支持されている。
【００４０】
前記第２の弾性支持機構７９は、前記板バネ７５Ａ，７５Ｂに対して直交するように前記中間台７３の両側に配置した一対の板バネ７９Ａ，７９Ｂよりなるものであって、上記板バネ７９Ａ，７９Ｂの長手方向の中間位置はボルト等によって前記中間台７３の対称位置に固定してある。そして、前記板バネ７９Ａ，７９Ｂの両端部は、前記回転台７７の対称位置に形成した切欠部７７Ａの両端部にボルト等によって固定してある。すなわち、前記中間台７３は、一対の板バネ７９Ａ，７９Ｂよりなる第２の弾性支持機構７９を介して回転台７７内に変位可能に支持されている。
【００４１】
換言すると、前記一方向回転機構６９を支持した一方向回転機構ホルダ７１は、第１，第２の弾性支持機構７５，７９よりなる二重の弾性支持機構を介して回転台７７に支持されているものである。
【００４２】
上記構成により、前記主軸５に備えた前記ナット１３を前記一方向回転機構６９内に係合した状態において、往復作動用アクチュエータ６３を作動して前記回転台７７を正回転方向（右回転方向）に回動すると、上記回動は、第２の弾性支持機構７９における板バネ７９Ａ，７９Ｂを介して中間台７３に伝達される。さらに、上記中間台７３の正回転は、第１の弾性支持機構７５における板バネ７５Ａ，７５Ｂを介して一方向回転機構ホルダ７１，一方向回転機構６９に伝達されることになる。
【００４３】
そして、前記一方向回転機構６９の正回転は前記ナット１３へ伝達され、ナット１３が正回転されることになる。なお、前記往復作動用アクチュエータ６３の復作動による逆回転（左回転）は、ナット１３に対して前記一方向回転機構６９が逆方向へ空転することとなって、逆方向への回転は許容されてナット１３へ伝達するようなことはない。したがって、前記往復作動用アクチュエータ６３によってナット１３は間欠的に正回転されて、前記チャック９を締付けることができるものである。
【００４４】
前記主軸回転阻止手段６７は、前記駆動回転手段６５に準じた構成であって、その相違点は、ワンウェイクラッチからなる一方向回転機構６９の方向が逆であり、かつ前記回転台７７に相当する構成部分が前記ステーションホルダ６１に固定してある点が相違するのみで、その他の構成は同一である。したがって、前記一方向回転機構６９に相当する構成部材を逆方向又は他方向回転機構６９’として表示し、前記回転台７７に構成部材を固定台７７’として表示する。すなわち、同様の機能を奏する構成部材に「ダッシュ」を付して表示すると、図６に示すごとき構成となり、全体的構成は同一であるから、主軸回転阻止手段６７についての詳細な説明は省略する。なお、前記駆動回転手段６５と主軸回転阻止手段６７との間には滑りベアリング８１（図４参照）が設けてある。
【００４５】
以上のごとき構成において、前記ナット締付け回転手段５７に対して主軸５を相対的に移動位置決めして主軸５のナット１３をナット締付け回転手段５７に係合すると、前記主軸回転阻止手段６７の逆方向回転機構６９’は、図４に示すように、ナット１３と同径の主軸小径部５Ｓに係合し、駆動回転手段６５の一方向回転機構６９は前記主軸小径部５Ｓの先端部に螺合してあるナット１３に係合する。
【００４６】
したがって、前述したように、前記アクチュエータ６３を作動して前記一方向回転機構６９を正回転すると、ナット１３を正回転することになる。この際、主軸５が固定されていない場合には、ナット１３と一体的に主軸５が回転される傾向にある。
【００４７】
しかし、主軸回転阻止手段６７における逆方向回転機構６９’は、主軸５が一方向（正回転方向）へ回転することを阻止する機能を有するものであって、ナット１３の回転に対して主軸５を固定することになる。換言すれば、ナット１３の一方向に対して主軸５を相対的に他方向へ回転することとなる。
【００４８】
したがって、前記駆動回転手段６５の回動によってナット１３を正回転して前記チャック９の締付けを行うことができ、上記チャック９による工具１１の把持固定を行うことができるものである。
【００４９】
前記ナット緩め回転手段５９の構成は、前記ナット１３を逆回転するための逆回転手段と前記主軸５の小径部５Ｓに係合して主軸５の逆回転を阻止するための主軸回転阻止手段とを備えた構成である。すなわち、ナット緩め回転手段５９においては、前記ナット締付け回転手段５７における前記正回転手段６５と回転阻止手段６７との配置関係が逆であって、回転阻止手段６７がアクチュエータ６３によって逆方向に回転される構成の逆回転手段に構成してあり、かつ正回転手段６５をステーションホルダ６１に固定した構成の主軸回転阻止手段に構成してある。
【００５０】
すなわち、ナット緩め回転手段５９においては、図４に示した一方向回転機構６９はナット１３に対して逆回転（左回転）を伝達可能のワンウェイクラッチにより構成してあり、逆方向回転機構６９’は、正回転（右回転）を伝達可能のワンウェイクラッチにより構成してあるものであって、その他の構成は、ナット締付け回転手段５７の構成と同様である。
【００５１】
したがって、ナット緩め回転手段５９に主軸５を係合すると、主軸５の小径部５Ｓは固定した構成の正回転手段６５に係合し、ナット１３は逆回転される回転阻止手段６７に係合することとなる。よって、ナット１３が逆回転されてチャック９による工具１１の締付けが解除され、工具１１の着脱が可能となる。
【００５２】
すなわち、前記ナット締付け回転手段５７における正回転手段６５と回転阻止手段６７との関係を概略的に示すと、図７に示すように、ナット締付け回転手段５７においては正回転手段６５が先端側に位置してアクチュエータ６３によって正回転される構成であって、回転阻止手段６７は固定された状態にある。
【００５３】
逆に、ナット緩め回転手段５９においては回転阻止手段６７が先端側に位置してアクチュエータ６３によって逆回転される構成であって、正回転手段６５は固定された状態にある。すなわち、ナット緩め回転手段５９においては、前記正回転手段６５が回転阻止機構を構成し、回転阻止手段６７が回転駆動手段を構成することになるものである。
【００５４】
既に理解されるように、前記ステーションホルダ６１を相対的に移動してナット緩め回転手段５９を主軸５に係合し、かつ工具交換装置２９に対応して位置決めした状態において逆回転手段（回転阻止手段）６７を逆回転することにより、主軸５に備えたナット１３を逆回転してチャック９による工具１１の把持固定を解除することができる。したがって、前記工具交換装置２９によって主軸５から工具１１を取外して空の工具ポットＰ０へ移動位置決めして収納することができる。
【００５５】
次に、交換すべき工具１１を予めセットした工具ポットＰ１に対応した位置に工具交換装置２９を移動位置決めして工具１１を保持すると共に、ナット締付け回転手段５７を主軸５に対して相対的に移動位置決めし、このナット締付け回転手段５７に主軸５を係合する。そして、前記工具交換装置２９によって工具ポットＰ１に予めセットしてあった工具１１を主軸５のチャック９に挿入した後に、正回転手段６５を回転することによりナット１３を締付ける方向に回転し、チャック９によって工具１１を把持固定することができる。
【００５６】
すなわち、主軸５に対して工具１１の着脱交換を自動的に行うことができるものである。
【００５７】
ところで、前述のごとく、主軸５に備えた前記ナット１３を正回転、逆回転するとき、主軸５の軸心と前記ナット締付け回転手段５７，ナット緩め回転手段５９における駆動回転手段（６５，６７）の軸心とが一致することが必要である。ここで、例えば主軸５に対する前記ナット締付け回転手段５７，ナット緩め回転手段５９の相対的な位置決め精度に微小誤差があり、駆動回転手段（６５，６７）によってナット１３を回転しようとするときに、前記微小誤差に起因して主軸５に変位を与える傾向にある場合には、一方向回転機構ホルダ７１，７１’を支持した第１，第２の弾性支持機構７５，７５’：７９，７９’における各板バネが弾性変形して前記微小誤差を吸収することとなるものである。
【００５８】
したがって、主軸５に対するナット締付け回転手段５７，ナット緩め回転手段５９の相対的な位置決め時に僅かな位置決め誤差がある場合であってもナット１３との係合離脱が容易に行い得ると共に、主軸５に変位を与えることなしにナット１３の正逆回転を行うことができるものである。
【００５９】
【発明の効果】
以上のごとき説明より理解されるように、本発明によれば、工作機械の主軸の先端部に、チャックの締付け，緩めを行うナットを回転自在に螺合した構成であっても、前記ナットを正回転方向及び逆回転方向へ自動的に回転することができるので、ＡＴＣ等の自動工具交換装置を用いて主軸に対しての工具交換を自動的に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】工作機械の主軸に対する工具交換を行う構成を概略的に示した作用説明図である。
【図２】工具交換を行うためにナットを回転するための第１の実施形態に係るナット回転装置の説明図である。
【図３】工具交換を行うためにナットを回転するための第２の実施形態に係るナット回転装置の説明図である。
【図４】ナット締付け回転手段の構成を示す説明図である。
【図５】正回転手段の構成を示す説明図である。
【図６】逆回転手段（回転阻止手段）の構成を示す説明図である。
【図７】主軸に対して工具交換を行う場合の作用説明図である。
【符号の説明】
５　主軸
９　チャック
１１　工具
１３　ナット
１９　ブレーキ装置
２７　ナット回転装置
２９　工具交換装置
３５　工具保持具
３９，６１　ステーションホルダ
４１　ナット締付け回転手段
４３　ナット緩め回転手段
４５，６９　一方向回転機構
４７，７１　一方向回転機構ホルダ
４９　爪車
５１　ラチエット爪
５３，６３　往復作動用アクチュエータ
５５　ナット回転装置
５７　ナット締付け回転手段
５９　ナット緩め回転手段
６５　駆動回転手段
６７　主軸回転阻止手段
７３　中間台
７５　第１の弾性支持機構
７７　回転台
７９　第２の弾性支持機構

Claims (6)

1. 工作機械における主軸の先端部に備えた工具把持用のチャックの締付け，緩めを行うためのナットを前記主軸の先端部に回転可能に螺合した構成の工作機械における前記主軸に対して工具交換を行う工具交換方法において、
   （ａ）前記ナットを緩め方向へ回転するためのナット緩め回転手段を備えたナット緩めステーションに対して前記主軸を相対的に移動位置決めする工程、
   （ｂ）上記ナット緩めステーションにおいてナットを緩めて前記チャックに把持されていた工具を取り外す工程、
   （ｃ）前記ナットを締め付ける方向へ回転するためのナット締付け回転手段を備えたナット締付ステーションに対して前記主軸を相対的に移動位置決めする工程、
   （ｄ）前記ナット締付けステーションにおいて次の交換すべき工具を前記チャックに装着し、前記ナットを締付ける工程、
   の各工程よりなることを特徴とする工作機械の工具交換方法。
2. 工作機械における主軸の先端部に備えた工具把持用のチャックの締付け，緩めを行うためのナットを前記主軸の先端部に回転可能に螺合した構成の工作機械における前記ナットを回転するためのナット回転装置において、前記主軸に対して相対的に位置決め自在のステーションホルダに、前記ナットに係合して前記ナットを締付け方向へ回転するためのナット締付け回転手段と、前記ナットに係合して前記ナットを緩め方向へ回転するためのナット緩め回転手段とを隣接して備えたことを特徴とするナット回転装置。
3. 工作機械における主軸の先端部に備えた工具把持用のチャックの締付け，緩めを行うためのナットを前記主軸の先端部に回転可能に螺合した構成の工作機械における前記ナットを回転するためのナット回転装置において、前記主軸に対して相対的に位置決め自在のステーションホルダに、前記ナットに係合して前記ナットを締付け方向へ回転するためのナット締付け回転手段と、前記ナットに係合して前記ナットを緩め方向へ回転するためのナット緩め回転手段とを隣接して備え、前記両回転手段による前記ナットの回転時に前記主軸を固定可能な主軸固定手段を備えたことを特徴とするナット回転装置。
4. 工作機械における主軸の先端部に備えた工具把持用のチャックの締付け，緩めを行うためのナットを前記主軸の先端部に回転可能に螺合した構成の工作機械における前記ナットを回転するためのナット回転装置において、前記主軸に対して相対的に位置決め自在のステーションホルダに、前記ナットに係合して前記ナットを締付け方向へ回転するためのナット締付け回転手段と、前記ナットに係合して前記ナットを緩め方向へ回転するためのナット緩め回転手段とを隣接して備え、前記ナット締付け回転手段は、前記ナットに係合して正回転するための正回転手段と前記主軸に係合して当該主軸の正回転を阻止するための主軸回転阻止手段とを軸方向に重ねて備え、前記ナット緩め回転手段は、前記ナットに係合して逆回転するための逆回転手段と前記主軸に係合して当該主軸の逆回転を阻止するための主軸回転阻止手段とを軸方向に重ねて備えた構成であることを特徴とするナット回転装置。
5. 請求項４に記載のナット回転装置において、前記ナット締付け回転手段及びナット緩め回転手段は、ナットに係合して当該ナットを所望の一方向へのみ回転するための一方向回転機構を備えた一方向回転機構ホルダと、この一方向回転機構ホルダを第１の弾性支持機構によってほぼ同心に支持する中間台と、この中間台を第２の弾性支持機構によってほぼ同心に支持する回転台と、この回転台を回動するためのアクチュエータと、工作機械の主軸に係合して当該主軸を、前記ナットの一方向への回転に対して回転を阻止するための回転阻止機構を備えた回転阻止機構ホルダと、この回転阻止機構ホルダを第３の弾性支持機構によってほぼ同心に支持する中間台と、この中間台を第４の弾性支持機構によってほぼ同心に支持しかつ回転不能の固定台とを備えた主軸固定手段とを備えていることを特徴とするナット回転装置。
6. 請求項５に記載のナット回転装置において、前記第１の弾性支持機構は一方向回転機構ホルダを間にして設けた一対の第１の板バネであり、前記第２の弾性支持機構は、第１の中間台を間にして前記第１の板バネに対してほぼ直交する方向に設けた一対の第２の板バネであり、前記第３の弾性支持機構は回転阻止機構ホルダを間にして設けた一対の第３の板バネであり、前記第４の弾性支持機構は、第２の中間台を間にして前記第３の板バネに対してほぼ直交する方向に設けた一対の第４の板バネであることを特徴とするナット回転装置。

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