JP2008229771A - 工具交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マガジン本体にかかる重量の負荷を低減できるとともに、グリップアームの姿勢を確実に保持できる工具交換装置を提供する。
【解決手段】工具交換装置のマガジン支持台３７には保持ブロック７０が揺動可能に軸支されている。この保持ブロック７０の当接部７３は、摺動ローラ５８に対して主軸ヘッド２４側から当接する。そして保持ブロック７０はコイルバネ７７による付勢によって回転し、当接部７３に当接するグリップアーム５０の摺動ローラ５８をマガジンベース側に付勢する。よってグリップアーム５０の姿勢が確実に保持される。さらに保持ブロック７０はマガジン支持台３７に軸支されているので、マガジンベースに保持ブロック７０の重量の負荷をかけない。よって、マガジンベースをより早く回転させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、工具交換装置に関し、詳細には、工作機械の主軸に装着する工具を自動的に交換できる工具交換装置に関する。

従来より、ワークに対して、「ネジ切り」、「孔開け」、「座ぐり」等の多種に渡る加工等を単一の装置で複合的に行うことができる工作機械が知られている。このような工作機械には、タップやドリル等の工具を予め所定の収納箇所に多数収納し、所望の工具を適時選択して、加工が終了した工具と自動的に交換できる工具交換装置（ＡＴＣ）が付設されているのが一般的である。工具交換装置は種々の形式のものが提案されており、例えば、主軸ヘッドを垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させ、フレームに固定された工具マガジンとの間で、カム機構を利用して工具交換を行う工具交換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、図６に示す従来の工具交換装置２００が知られている。この工具交換装置２００は、支持軸２０１を中心に回転可能に支持されたマガジンベース（マガジン本体）２０２を備え、該マガジンベース２０２の外周には、支持軸２０１を中心とする円周方向に所要の中心角で複数の支点台２５１が固定されている。そして、これら各支点台２５１に対して、枢支軸２５２を介してグリップアーム２５０が揺動自在に枢支されている。さらに、グリップアーム２５０を軸支する枢支軸２５２の近傍には、主軸ヘッド（図示外）側に向かってカムフォロア２５３が回転自在に軸支され、そのカムフォロア２５３が、主軸ヘッドの前面に設けられたカム体（図示外）の傾斜面に対して当接可能となっている。これにより、主軸ヘッドが昇降移動すると、グリップアーム２５０のカムフォロア２５３が主軸ヘッドに設けられたカム体の傾斜面を摺動するため、グリップアーム２５０の自由端に設けられた把持部２５５を、主軸に近接する近接位置と、主軸から離間する退避位置との間で揺動させることができる。

また、グリップアーム２５０の反自由端には、行止り孔２５６が穿設されている。この行止り孔２５６には、圧縮コイルバネ２５７とともに、鋼球２５８が弾力的に収納され、その鋼球２５８の一部が行止り孔２５６の開孔から突出されている。さらに、マガジンベース２０２におけるボス部２０２ａには、断面円弧状を呈する案内面２１１を外周に周設した鉄製のグリップ支持カラー２１０が外挿されている。そして、その案内面２１１に対してグリップアーム２５０の反自由端から突出する鋼球２５８が弾力的に当接している。さらに、その案内面２１１のマガジンベース２０２側にはノッチ溝２１２が周設され、割出待機状態にあるグリップアーム２５０は、その鋼球２５８をノッチ溝２１２に落着させることによって、グリップアーム２５０をその姿勢で安定保持させることができる。
特開平２−１５９３６号公報

しかしながら、図６に示す従来の工具交換装置２００では、マガジンベース２０２のボス部２０２ａには、鉄製のグリップ支持カラー２１０が外挿され、該グリップ支持カラー２１０はマガジンベース２０２とともに旋回するため、マガジンベース２０２にかかる重量が重くなり、マガジンベース２０２を早く回転させることができないという問題点があった。さらに、割出待機状態にあるグリップアーム２５０では、グリップ支持カラー２１０の案内面２１１に設けられたノッチ溝２１２に、鋼球２５８を落着させることによってその姿勢が保持されるが、行止り孔２５６の内側に切粉が付着してしまうと、圧縮コイルバネ２５７の圧縮が十分でなくなり、鋼球２５８がノッチ溝２１２に落着しないという問題点があった。さらに、鋼球２５８が確実にノッチ溝２１２に落着していないと、グリップアーム２５０に振動、衝撃が加えられた場合、鋼球２５８がノッチ溝２１２から離脱する恐れもあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、マガジン本体にかかる重量の負荷を低減できるとともに、グリップアームの姿勢を確実に保持できる工具交換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の工具交換装置は、工作機械の主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを昇降可能に支持するコラムと、前記コラムに固定され、一軸線を中心に回転割出可能に設けられたマガジン本体を回転可能に支持する支持部材と、前記マガジン本体の外周に放射状に設けられ、工具を把持する把持部を先端に有する複数のグリップアームと、前記グリップアームの前記先端と後端との間を軸支し、前記マガジン本体の外周に固定される支点台とを備え、回転割出しされた前記グリップアームが前記支点台を中心に揺動することによって、前記把持部が、前記主軸に近接する近接位置と、前記主軸から離間する退避位置との間を往復移動する工具交換装置において、前記把持部が前記近接位置に移動した状態の前記グリップアームの前記後端を保持する保持部材を備え、当該保持部材は、前記支持部材に固定されていることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明の工具交換装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記保持部材は、前記支持部材に軸支される軸支部と、回転割り出しされた前記グリップアームの前記後端に前記主軸側から当接する当接部と、前記支持部材に固定され、前記当接部を前記主軸から離れる方向に付勢する付勢手段とを備えている。

また、請求項３に係る発明の工具交換装置は、請求項２に記載の発明の構成に加え、前記支持部材に固定され、前記把持部が前記主軸ヘッドから離れる方向に移動した前記グリップアームの前記後端に当接することによって、前記マガジン本体の外周に設けられた複数の前記グリップアームの姿勢を保持する姿勢保持板を備え、当該姿勢保持板のうち、回転割り出しされた前記グリップアームの前記後端に対向する部分には、前記後端が通過するための切り欠き部が設けられ、当該切り欠き部を介して、回転割り出しされた前記グリップアームの前記後端に、前記保持部材の前記当接部が当接していることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明の工具交換装置は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の構成に加え、前記グリップアームの前記後端にはローラが設けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明の工具交換装置では、把持部が近接位置に移動した状態のグリップアームの後端を保持部材によって確実に保持することができる。そして、その保持部材が支持部材に固定されているので、マガジン本体に保持部材の重量の負荷がかからない。これにより、マガジン本体をより早く回転させることが可能になる。

また、請求項２に係る発明の工具交換装置では、請求項１に記載の発明の効果に加え、保持部材は支持部材に対して軸支部を中心に揺動し、その当接部が、回転割り出しされたグリップアームの後端に対して主軸側から当接するようになっている。さらに、当接部は、付勢手段によって、主軸から離れる方向に付勢されるので、グリップアームの後端が当接部によって、主軸から離れる方向に付勢される。これにより、回転割り出しされたグリップアームの姿勢を、把持部が近接位置に移動した状態で確実に保持することができる。

また、請求項３に係る発明の工具交換装置では、請求項２に記載の発明の効果に加え、把持部が主軸ヘッドから離れる方向に移動した状態のグリップアームの後端は、姿勢保持板に当接する。これにより、マガジン本体の外周に設けられた複数のグリップアームの姿勢が保持される。さらに、その姿勢保持板に設けられた切り欠き部は、回転割り出しされたグリップアームの後端に対向している。これにより、この切り欠き部を介すことによって、回転割り出しされたグリップアームの後端に対して、保持部材の当接部を当接させることができる。さらに、その保持部材の当接部を押し返して、グリップアームの後端を主軸ヘッド側に移動させることによって、回転割り出しされたグリップアームのみを選択的に揺動させることができる。

また、請求項４に係る発明の工具交換装置では、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に加え、グリップアームの後端にはローラが設けられているので、そのローラを姿勢保持板上に転動させることができる。よって、グリップアームの後端と姿勢保持板との摩擦を低減することができる。

以下、本発明の一実施形態である工具交換装置２について、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、工作機械１及び工具交換装置２の要部を示す縦断面図であり、図２は、グリップアーム５０の周囲を示す部分拡大図であり、図３は、グリップアーム５０の周囲を示す斜視図であり、図４は、グリップアーム５０の揺動を示す説明図（摺動ローラ５８が保持ブロック７０の当接部７３に当接して押し込まれた状態）であり、図５は、グリップアーム５０の揺動を示す説明図（摺動ローラ５８が保持ブロック７０の当接部７３を押し返した状態）である。また、以下説明において、図１の左側を工作機械１の前側とし、右側を工作機械１の後ろ側とし、紙面手前側を工作機械１の右側とし、紙面奥行き側を工作機械１の左側とする。

なお、本実施形態の工具交換装置２は、工作機械１の主軸３０に装着された工具５を、グリップアーム５０の揺動によって他の工具に自動的に交換する装置である。そして、この工具交換装置２では、回転割り出しされたグリップアーム５０の後端側を、マガジン支持台３７に軸支された保持ブロック７０で保持することによって、グリップアーム５０の姿勢を保持できる点に特徴を有する。

はじめに、工作機械１の構成について概略的に説明する。図１に示すように、工作機械１は、基台となるベース（図示外）の上部後方に立設された柱状のコラム１０と、該コラム１０の前面に沿って昇降可能に支持された主軸ヘッド２４と、該主軸ヘッド２４の前方下部の内側に回転可能に支持され、工具５を保持する工具ホルダ７が着脱可能に装着される主軸３０と、主軸ヘッド２４の前側に配設され、主軸３０に装着された工具ホルダ７を他の工具を保持する工具ホルダに自動的に交換する工具交換装置２とを主体に構成されている。

また、コラム１０の左右両側面には、主軸ヘッド２４を内側に挟むようにして前方に延びるフレーム１８（図１では、一枚のフレーム１８のみ図示）が各々設けられている。そして、これら一対のフレーム１８の前端部には、マガジン支持台３７が固定され、該マガジン支持台３７に対して、工具交換装置２のマガジンベース４１が回転割出可能に支持されている。さらに、そのマガジン支持台３７の上部には、工作機械１の前側に向かって斜め前方に延設され、マガジンベース４１を覆って保護するためのマガジンカバー１９が固定されている。このマガジンカバー１９は、主軸３０の周囲から飛散する切粉や、切削液の飛沫がマガジンベース４１に付着することを防止するものである。また、ベース上にはテーブル（図示外）が設置され、該テーブル上にはワークが着脱可能に固定される。そして、そのワークに対して、主軸ヘッド２４が昇降し、主軸３０が高速回転することによって所望の切削加工がなされる。

次に、主軸ヘッド２４の昇降機構について説明する。図１に示すように、コラム１０の前面には、上下方向に延設されたボールねじ１２が上側軸受部１４と、下側軸受部１５とによって回転可能に支持されている。そして、主軸ヘッド２４の背面に固定されたナット１３に対して、そのボールねじ１２がねじ込まれて挿通している。さらに、ボールねじ１２の上端部は、上側軸受部１４の上部に固定されたサーボモータ（図示外）の駆動軸に対してカップリング（図示外）を介して連結されている。よって、ボールねじ１２は、サーボモータの駆動によって正逆両方向に回転される。そして、ボールねじ１２が正逆方向に回転すると、そのボールねじ１２に螺合するナット１３が昇降し、該ナット１３に連結する主軸ヘッド２４が昇降移動するようになっている。

次に、主軸ヘッド２４の内部構造について説明する。図１に示すように、主軸ヘッド２４の前方下部の内側には、上下方向に回転軸を有する主軸３０が回転可能に支持されている。この主軸３０は、主軸ヘッド２４の上部に固定されたサーボモータ２２の駆動軸に対してカップリング２３を介して連結されている。よって、主軸３０はサーボモータ２２の回転駆動によって回転する。さらに、主軸３０の先端部（下端部）には、工具ホルダ７のテーパ装着部７ａを装着するためのテーパ穴３０ａが設けられている。このテーパ穴３０ａにテーパ装着部７ａが装着されると、テーパ装着部７ａから上方に突出するプルスタッド７ｂが、主軸３０の内部に設けられホルダ挟持部材３２により挟持される。そして、このホルダ挟持部材３２が、主軸３０の中心を通る孔の中に同軸上に挿通して配置されたドローバー３４によって下方に押圧されると、ホルダ挟持部材３２によるプルスタッド７ｂの挟持が解除されるようになっている。

また、主軸ヘッド２４の後方上部の内側には、右側面視略Ｌ字型のクランクレバー２０が支軸２１を介して揺動自在に軸支されている。このクランクレバー２０は、垂直方向に延びる垂直レバー２０ｂと、該垂直レバー２０ｂの下端部から前方に向かって略水平に延びる水平レバー２０ａとから構成されている。そして、水平レバー２０ａの先端部は、ドローバー３４に直交して突設されたピン３５に対して係合可能となっている。また、垂直レバー２０ｂの背面上部には板カム体３６が固定され、その板カム体３６は、上側軸受部１４に固定されたカムフォロア１７と接離可能となっている。さらに、垂直レバー２０ｂと主軸ヘッド２４との間には、引張コイルバネ（図示外）が弾力的に介装されている。よって、クランクレバー２０を右側面から見た場合、クランクレバー２０は時計回りに常時付勢されているので、水平レバー２０ａによるピン３５に対する押圧は常時解除されている。

例えば、主軸３０のテーパ穴３０ａに、工具ホルダ７のテーパ装着部７ａが装着された状態において、主軸ヘッド２４が上昇すると、クランクレバー２０に設けた板カム体３６がカムフォロア１７に摺動する。この場合、クランクレバー２０は、右側面から見た場合に、支軸２１を中心に反時計回りに回転する。すると、水平レバー２０ａはピン３５に係合しつつ下方に押圧するので、ドローバー３４を介してホルダ挟持部材３２が付勢される。よって、ホルダ挟持部材３２によるプルスタッド７ｂの挟持が解除される。このようにして、工具５を保持する工具ホルダ７が主軸３０に対して着脱可能に装着される。

次に、本発明に係る工具交換装置２の構造について説明する。図１に示すように、工具交換装置２は、工作機械１の前方に正面を向けて配置された円盤状のマガジンベース４１と、該マガジンベース４１の裏面の外周に沿って揺動可能に軸支された複数のグリップアーム５０（図１では、上下２本のグリップアーム５０のみ図示）とを主体に構成されている。

マガジンベース４１の支持構造について説明する。図１に示すように、コラム１０の左右両側面には、主軸ヘッド２４を内側に挟むようにして前方に延びるフレーム１８（図１では、一枚のフレーム１８のみ図示）が各々設けられ、それら一対のフレーム１８の前端部には、マガジン支持台３７が固定されている。そして、そのマガジン支持台３７の内側には減速機４２が設けられている。さらに、その減速機４２の入力軸４３は主軸ヘッド２４側に向かって斜め上方に突出し、出力軸４４は主軸ヘッド２４の前側に向かって斜め下方に突出している。そして、その出力軸４４の先端には、マガジンベース４１の貫通する中央部が固定されている。一方、入力軸４３の先端は、マガジン支持台３７の内側に固定された玉軸受部４６に軸支されている。さらに、その入力軸４３の玉軸受部４６と減速機４２との間には、ブレーキ歯車４７がフランジ状に設けられている。つまり、ブレーキ歯車４７を回転させると、入力軸４３が回転するようになっている。

さらに、マガジン支持台３７の内側にはサーボモータ２５が設置されている。そして、そのサーボモータ２５の駆動軸の先端には、ブレーキ歯車４７よりも小さい歯車４８が先端に設けられている。そして、その歯車４８の外周とブレーキ歯車４７の外周とが互いに噛合している。また、ブレーキ歯車４７のマガジンベース４１側に対向する側面には、位置決め用の凹部（図示外）が複数設けられている。そして、その最下方に位置する凹部に対して、マガジン支持台３７の内側にバネ３８によって弾力的に支持された鋼球３９の一部が落着する。

例えば、サーボモータ２５の駆動軸が回転すると、その駆動軸の回転トルクは、歯車４８、ブレーキ歯車４７を介して、減速機４２の入力軸４３に伝達される。さらに、その入力軸４３に伝達された回転トルクは、所定の減速比で出力軸４４の回転として出力される。そして、この出力軸４４の回転に伴って、マガジンベース４１が指定された数だけ回転し、ブレーキ歯車４７の最下方に位置する凹部に対して、鋼球３９の一部が落着することによって、ブレーキ歯車４７の位置が決まり、所定の工具５が割出位置に移動される。また、ブレーキ歯車４７の凹部に対して、鋼球３９の一部が落着しているので、入力軸４３にトルクが加わらなくても、ブレーキ歯車４７が勝手に回転することを防止することもできる。

ところで、サーボモータ２５には、エンコーダ２６が固定されている。そして、そのエンコーダ２６は、工作機械１の制御装置（図示外）に接続されている。よって、制御装置では、エンコーダ２６の信号に基づいて、サーボモータ２５のフィードバック制御が可能となっている。そして、これらサーボモータ２５及びエンコーダ２６は、マガジン支持台３７の上部に固定されたマガジンカバー１９の内側に配置されている。これにより、主軸３０周囲の加工領域から飛散する切粉や、切削液の飛沫が、サーボモータ２５及びエンコーダ２６に付着することを防止することができる。

さらに、マガジン支持台３７の主軸３０に最も近接する部分には、回転割り出しされたグリップアーム５０の後端側（後述する摺動ローラ５８）に相対するように、本発明の特徴である側面視への字型の保持ブロック７０が枢支軸７２（図２参照）を中心に軸支されている。この保持ブロック７０は、グリップアーム５０の摺動ローラ５８に当接し、マガジンベース４１側に付勢することによって、グリップアーム５０の後端をマガジンベース４１側の位置で保持する部材である。これにより、グリップアーム５０の後述する把持溝５３を、主軸３０の近接位置に移動させた状態で、グリップアーム５０の姿勢を安定かつ確実に保持することができる。また、マガジン支持台３７における保持ブロック７０の上側には、保持ブロック７０の揺動範囲を調節するための調節ネジ９０が、マガジンベース４１の裏面から表面に向かってネジ込み可能に設けられている。そして、この調節ネジ９０の先端が、保持ブロック７０の後端部（後述する被当接部）に当接することによって保持ブロック７０の揺動範囲が調節される。

次に、保持ブロック７０の構造について詳細に説明する。図２，図３に示すように、保持ブロック７０は側面視への字型の部材である。保持ブロック７０は、マガジン支持台３７に軸支される枢支軸７２と、該枢支軸７２からグリップアーム５０側に延び、グリップアーム５０の摺動ローラ５８に当接するための当接部７３と、枢支軸７２からマガジン支持台３７側に延び、調節ネジ９０の先端に当接する被当接部７４とを主体に構成されている。また、当接部７３の先端は、後述するグリップアーム５０の摺動ローラ５８の転動面に対して平行になっている。これにより、当接部７３を摺動ローラ５８に対して確実に当接させることができる。さらに、被当接部７４の主軸ヘッド２４側に対向する面には、調節ネジ９０の先端にズレなく当接するための切り欠き部７４ａが設けられている。そして、このような構造からなる保持ブロック７０の枢支軸７２が、マガジン支持台３７の下部に設けられた一対の軸受部３８，３９（図３参照）の間に軸支され、保持ブロック７０が揺動可能となっている。

さらに、この保持ブロック７０の枢支軸７２には、円筒状のコイルバネ７７が外挿されている。そして、そのコイルバネ７７の一端部７７ａはマガジン支持台３７に固定され、他端部７７ｂは当接部７３に固定されている。このコイルバネ７７は、当接部７３をマガジンベース４１側に向かって付勢するように働く。つまり、一端部７７ａと他端部７７ｂとを互いに引き寄せ合うように働く。よって、保持ブロック７０は、右側面から見た時の時計回りに常時付勢されている。

そして、このコイルバネ７７による付勢によって、当接部７３がグリップアーム５０の摺動ローラ５８に当接し、摺動ローラ５８はマガジンベース４１側に付勢される。こうして、摺動ローラ５８の位置が保持されるので、把持溝５３が主軸３０の近接位置に移動した状態でグリップアーム５０の姿勢を保持することができる。また、この保持ブロック７０はマガジン支持台３７に軸支されているので、マガジンベース４１と一緒に回転しない。つまり、図６に示す従来のマガジンベース２０２のように、グリップ支持カラー２１０のような部品の重量の負荷がかからない。よって、マガジンベース４１をより早く回転させることができる。

ところで、図１に示すように、マガジンベース４１の裏面側には、マガジンベース４１と同軸上に配置された円盤状の姿勢保持板８０がマガジン支持台３７に固定されている。図３に示すように、この姿勢保持板８０の中央には多角形状の中心穴８３が設けられ、該中心穴８３の内側にマガジン支持台３７の中央部位が内挿されている。そして、その姿勢保持板８０の、マガジンベース４１の裏面に対向する前面に対して、マガジンベース４１の外周に固定された複数のグリップアーム５０の摺動ローラ５８が各々当接するようになっている。そして、この姿勢保持板８０の位置は、全てのグリップアーム５０の摺動ローラ５８がマガジンベース４１側に移動した状態で、姿勢保持板８０の前面に当接するように調整されている。これにより、全てのグリップアーム５０の把持溝５３が、主軸ヘッド２４に近接する位置に移動した状態で、グリップアーム５０の姿勢を保持することができる。

また、図３に示すように、この姿勢保持板８０において、回転割り出しされたグリップアーム５０の摺動ローラ５８に対向する部分には、正面視長方形状の切り欠き穴８２が設けられている。よって、この切り欠き穴８２を介すことによって、マガジンベース４１の最下端に回転割り出しされたグリップアーム５０の摺動ローラ５８のみが、マガジンベース４１と主軸ヘッド２４との間を揺動することができる。さらに、この切り欠き穴８２を介すことによって、その回転割り出しされたグリップアーム５０の摺動ローラ５８に対して、保持ブロック７０の当接部７３が当接するようになっている。これにより、回転割り出しされたグリップアーム５０のみが、保持ブロック７０によってその姿勢が保持され、割出待機状態の他のグリップアーム５０は、姿勢保持板８０によってその姿勢が保持される。

次に、グリップアーム５０の構造について説明する。図２，図３に示すように、グリップアーム５０は、マガジンベース４１の裏面の外周側に、所要の中心角で周方向に複数本（例えば、１４本）固定されている。グリップアーム５０は、マガジンベース４１の裏面の外周側に固定される支点台６５を揺動動作の支点とする。グリップアーム５０は、支点台６５に設けられた枢支軸５７を介して軸支され、山成りに折れ曲がった棒状のアーム本体５１と、該アーム本体５１の自由端である先端側に設けられ、図１に示す工具ホルダ７に嵌合して把持するためのＵ字状の溝である把持溝５３と、アーム本体５１の反自由端である後端側に設けられ、Ｌ字状に折れ曲がったローラ支持部５４と、該ローラ支持部５４の後端部に軸支された摺動ローラ５８と、アーム本体５１の枢支軸５７に軸支される部分から主軸ヘッド２４側（図１参照）に突出して設けられ、カムフォロア５６を回転自在に支持するカムフォロア支持部５５と、アーム本体５１のカムフォロア支持部５５より先端側（自由端側）に設けられ、カムフォロア６０を主軸ヘッド２４側に向けて軸支するカムフォロア支持部５９とを主体に構成されている。さらに、アーム本体５１のくの字状に折れ曲がった外側面には、切粉の衝突を防ぐための金属板である鎧カバー５２が固定されている。

支点台６５は、図３に示すように、断面コの字型に構成されている。この支点台６５は、マガジンベース４１の裏面に固定される固定板６６、該固定板６６の互いに対向する左右両端部から、固定板６６の内面に対して直角に各々延設された右側支持板６７、左側支持板６８を主体に構成されている。そして、右側支持板６７と左側支持板６８との間には上記した枢支軸５７が渡設され、該枢支軸５７を中心にアーム本体５１が軸支されている。これにより、グリップアーム５０が揺動可能となっている。そして、このようなコの字型の支点台６５の内側に対して、グリップアーム５０の摺動ローラ５８が押し込められるようになっている。

カムフォロア５６は、図１，図４，図５に示す主軸ヘッド２４の前面に固定された可動カム２８のカム面２８ａに摺動する。この可動カム２８は、主軸ヘッド２４の前面に支軸２７により軸支されている。さらに、可動カム２８と主軸ヘッド２４の間には、圧縮コイルばね（図示外）が配設されているので、可動カム２８は弾力的に浮いた状態で支持されている。これにより、アーム本体５１が枢支軸５７を中心に揺動し、カムフォロア６０が、図４，図５に示す主軸ヘッド２４の前面の可動カム２８の右側に固定された固定カム３３のカム面３３ａに摺動する。なお、カムフォロア６０は、カムフォロア５６によるアーム本体５１の揺動を補助するためのローラである。つまり、カムフォロア６０が固定カム３３のカム面３３ａを摺動することによって、揺動するアーム本体５１の姿勢を安定して保持することができる。なお、固定カム３３のカム面３３ａは、可動カム２８のカム面２８ａに対して上下逆向きに傾斜している。これにより、アーム本体５１を安定して揺動させることができる。

ローラ支持部５４は、図２，図５に示すように、Ｌ字状に折れ曲がっている。そして、そのローラ支持部５４の後端部には、該後端側の長手方向に延びる軸心を有する摺動ローラ５８が軸支されている。つまり、摺動ローラ５８の転動面を、姿勢保持板８０の前面に対して平行に配置（図２参照）できるので、姿勢保持板８０の前面に対して摺動ローラ５８を転動させることができる。これにより、グリップアーム５０の後端側と姿勢保持板８０との摩擦を低減することができる。

次に、上記構成からなるグリップアーム５０の揺動動作について説明する。まず、回転割り出しされて主軸３０に最も近接する位置に移動されたグリップアーム５０のカムフォロア５６が可動カム２８のカム面２８ａに当接し、カムフォロア６０が固定カム３３のカム面３３ａに当接する。そして、図４に示すように、主軸ヘッド２４が上昇した場合、カムフォロア５６が可動カム２８のカム面２８ａによって主軸ヘッド２４から離れる方向に付勢される。さらに、カムフォロア６０が固定カム３３のカム面３３ａによって主軸ヘッド２４に近づく方向に付勢される。すると、グリップアーム５０が、右側面から見た時の反時計回りに揺動するため、アーム本体５１の先端側の把持溝５３が主軸ヘッド２４の下部に沿ってガイドされる。

一方、グリップアーム５０の後端側の摺動ローラ５８は、保持ブロック７０の当接部７３に当接するとともに、コイルバネ７７による付勢により、支点台６５の内側に押し込められてその位置が保持される。そして、摺動ローラ５８は、保持ブロック７０の当接部７３に確実に当接しているので、グリップアーム５０に振動、衝撃があった場合でも、摺動ローラ５８が主軸ヘッド２４側に移動してしまうことを防止できる。また、このときの保持ブロック７０の被当接部７４の切り欠き部７４ａには、調節ネジ９０の先端が当接しているので、当接部７３が摺動ローラ５８を押し込む距離は制限されている。こうして、グリップアーム５０の把持溝５３が主軸３０側に移動した状態で、グリップアーム５０の姿勢を保持することができる。

次に、主軸ヘッド２４が下降した場合、図５に示すように、グリップアーム５０のカムフォロア６０が固定カム３３のカム面３３ａによって主軸ヘッド２４の前面から離間する方向に移動する。また、カムフォロア５６は可動カム２８のカム面２８ａによって主軸ヘッド２４の前面に向かって移動する。すると、グリップアーム５０が、右側面から見た時の時計回りに揺動し始める。このとき、グリップアーム５０の摺動ローラ５８は、保持ブロック７０の当接部７３を主軸ヘッド２４側に押し返して移動する。さらに、摺動ローラ５８が主軸ヘッド２４側に近づくにつれ、保持ブロック７０はコイルバネ７７による付勢に抵抗しつつ右側面から見た時の反時計回りに回転する。こうして、グリップアーム５０の先端側を主軸ヘッド２４から離間する退避位置に移動させることができる。

なお、以上の説明において、図１，図２に示す保持ブロック７０及び姿勢保持板８０が本発明の「保持部材」に相当し、図１に示すフレーム１８、マガジン支持台３７が本発明の「支持部材」に相当し、図２に示す保持ブロック７０を付勢するコイルバネ７７が本発明の「付勢手段」に相当し、図３に示すグリップアーム５０の摺動ローラ５８が本発明の「ローラ」に相当する。

以上説明したように、本実施形態の工具交換装置２では、マガジン支持台３７の下部に、回転割り出しされたグリップアーム５０の後端側をマガジンベース４１側で保持するための保持ブロック７０が揺動可能に軸支されている。保持ブロック７０は、マガジン支持台３７に軸支される枢支軸７２と、グリップアーム５０の摺動ローラ５８に当接する当接部７３とを備える。さらに、この保持ブロック７０の枢支軸７２にはコイルバネ７７が外挿され、その一端部７７ａはマガジン支持台３７に固定され、他端部７７ｂは当接部７３に固定されている。そして、このコイルバネ７７は、当接部７３をマガジンベース４１側に向かって付勢するように働く。これにより、保持ブロック７０は、右側面から見た時の時計回りに揺動するようにコイルバネ７７によって付勢されている。そして、このコイルバネ７７による付勢によって、当接部７３に当接するグリップアーム５０の摺動ローラ５８は、マガジンベース４１側に付勢されることによってその位置が保持され、把持溝５３が主軸３０の近接位置に移動した状態でグリップアーム５０の姿勢が保持される。そして、摺動ローラ５８は、保持ブロック７０の当接部７３に確実に当接しているので、グリップアーム５０に振動、衝撃があった場合でも、摺動ローラ５８が主軸ヘッド２４側に移動してしまうことを防止できる。さらに、保持ブロック７０は、マガジンベース４１ではなく、マガジン支持台３７に軸支されているので、マガジンベース４１に保持ブロック７０の重量の負荷をかけない。これにより、図６に示す従来のマガジンベース２０２に比べて、マガジンベース４１をより早く回転させることができる。

なお、本発明の工具交換装置は、上記実施形態に限らず、各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、マガジンベース４１の回転機構は上記実施形態に限定されるものではない。

本発明の工具交換装置は、マガジン本体に対して揺動可能に支持されたグリップアームを備えた工具交換装置に適用可能である。

工作機械１及び工具交換装置２の要部を示す縦断面図である。 グリップアーム５０の周囲を示す部分拡大図である。 グリップアーム５０の周囲を示す斜視図である。 グリップアーム５０の揺動を示す説明図（摺動ローラ５８が保持ブロック７０の当接部７３に当接して押し込まれた状態）である。 グリップアーム５０の揺動を示す説明図（摺動ローラ５８が保持ブロック７０の当接部７３を押し返した状態）である。 従来の工具交換装置２００におけるグリップアーム２５０の支持構造を示した部分断面図である。

符号の説明

１ 工作機械
２ 工具交換装置
５ 工具
１０ コラム
１８ フレーム
２４ 主軸ヘッド
３０ 主軸
３７ マガジン支持台
４１ マガジンベース
５０ グリップアーム
５３ 把持溝
５８ 摺動ローラ
６５ 支点台
７０ 保持ブロック
７２ 枢支軸
７３ 当接部
７７ コイルバネ
８０ 姿勢保持板
８２ 切り欠き穴

Claims (4)

1. 工作機械の主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを昇降可能に支持するコラムと、前記コラムに固定され、一軸線を中心に回転割出可能に設けられたマガジン本体を回転可能に支持する支持部材と、前記マガジン本体の外周に放射状に設けられ、工具を把持する把持部を先端に有する複数のグリップアームと、前記グリップアームの前記先端と後端との間を軸支し、前記マガジン本体の外周に固定される支点台とを備え、回転割出しされた前記グリップアームが前記支点台を中心に揺動することによって、前記把持部が、前記主軸に近接する近接位置と、前記主軸から離間する退避位置との間を往復移動する工具交換装置において、
   前記把持部が前記近接位置に移動した状態の前記グリップアームの前記後端を保持する保持部材を備え、
   当該保持部材は、前記支持部材に固定されていることを特徴とする工具交換装置。
2. 前記保持部材は、
   前記支持部材に軸支される軸支部と、
   回転割り出しされた前記グリップアームの前記後端に前記主軸側から当接する当接部と、
   前記支持部材に固定され、前記当接部を前記主軸から離れる方向に付勢する付勢手段と
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。
3. 前記支持部材に固定され、前記把持部が前記主軸ヘッドから離れる方向に移動した前記グリップアームの前記後端に当接することによって、前記マガジン本体の外周に設けられた複数の前記グリップアームの姿勢を保持する姿勢保持板を備え、
   当該姿勢保持板のうち、回転割り出しされた前記グリップアームの前記後端に対向する部分には、前記後端が通過するための切り欠き部が設けられ、
   当該切り欠き部を介して、回転割り出しされた前記グリップアームの前記後端に、前記保持部材の前記当接部が当接していることを特徴とする請求項２に記載の工具交換装置。
4. 前記グリップアームの前記後端にはローラが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の工具交換装置。

Images