JP2011212785A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】グリップアーム同士間の間隔を小さいマガジンを提供する。
【解決手段】主軸ヘッド４の前面側に配設された円盤状のマガジン本体と、このマガジン本体の外周部に放射状に設けられて工具ホルダ６を把持する複数のグリップアーム３０とを備え、複数のグリップアームの各々は、マガジン本体の外周部に径拡大側へ開いた開位置とこの開位置よりも径縮小側へ閉じた閉位置とに亙って回動自在に支持され、主軸ヘッドが主軸５に装着した工具で切削加工を行う位置にあるとき、全部のグリップアームを開位置に保持する複数のアーム保持機構を設け、工具交換時に主軸ヘッドが工具交換原点位置へ上昇して最下位置の工具交換用グリップアーム３０Ａが工具ホルダを把持するとき工具交換用グリップアームを開位置から閉位置に切換えると共に、主軸ヘッドが更に上方の旋回位置へ上昇する途中で工具交換用グリップアームを閉位置から開位置に切換えるカム機構５０設けた。
【選択図】図１２

Description

本発明は、工作機械に関し、特に主軸ヘッドの移動空間の前面側に配置された円盤状のマガジン本体を含む工具交換装置を備えた工作機械に関し、マガジン本体の小型化を可能にしたものに関する。

数値制御装置により制御される工作機械は、通常、主軸に装着される工具ホルダを自動的に交換可能な工具交換装置（ＡＴＣ）を備えている。工具交換装置のうちタレット型の工具交換装置は、主軸ヘッドの移動空間の前面側に近接状に配置した円盤状のマガジン本体と、このマガジン本体の外周部に放射状に配置した複数のグリップアームと、マガジン本体を位置決め回転する回転駆動機構などを有する。各グリップアームはマガジン本体の外周部に周方向向きの軸部材を介して回動自在に支持されている。特許文献１には、上記のようなタレット型の工具交換装置を備えた工作機械が開示されている。

特許文献１に記載の工具交換装置において、各グリップアームは、アーム本体と、このアーム本体の先端部に設けられて前記工具ホルダを把持する把持部と、前記アーム本体の途中部に設けられ前記周方向向きの軸部材によりマガジン本体に回動自在に支持される被支持部と、アーム本体の途中部に突設されたレバー部に設けられ且つ主軸ヘッドの前面のカム面に追従するカム従動部と、アーム本体の基端部に設けられ且つマガジン本体側のグリップ支持カラーの案内面に係合可能なバネ付勢された当接部とを有する。把持部の先端側には１対のローラを設けてある。

各グリップアームは、軸部材により、径拡大側へ開いた開位置とこの開位置よりも径縮小側へ閉じた閉位置とに亙って回動自在に支持されている。切削加工中には、最下位置の工具交換用グリップアームの前記カム従動部を前記カム面に追従させることで前記開位置に保持し、その他のグリップアームは前記当接部と案内面の係合を介して前記閉位置に保持する。

工具ホルダの交換時には、主軸ヘッドを工具交換原点位置へ上昇させ、前記カム従動部を前記カム面に従動させることで、最下位置の工具交換用グリップアームも閉位置に切換え、そのグリップアームの把持部に主軸の工具ホルダを把持する。その後、主軸ヘッドをマガジン旋回位置へ上昇させることで、主軸から工具ホルダを取り外し、次にマガジン本体を旋回させる。次に、主軸ヘッドを工具交換原点位置へ下降させることで、主軸に工具ホルダを装着して固定する。その後、主軸ヘッドを更に下降させて最下位置のグリップアームの前記カム従動部を前記カム面に従動させることで再び開位置に復帰させ、その後切削加工に移行する。

図１９、図２０は上記特許文献１の工具交換装置を示すものであり、図１９は工具交換装置の正面図、図２０は工具交換状態を示す底面図である。図１９、図２０には、マガジン本体１００、工具ホルダに取り付けた工具ｔ、工具ホルダを把持する複数のグリップアーム１０１、主軸ヘッド１０２、主軸ヘッド１０２の前端側部分の主軸支持部１０２ａ、主軸１０３などが図示されている。切削加工時には、最下位置の工具ホルダ以外の全部の工具ホルダと、主軸ヘッド１０２の位置関係は底面を示す図２０のようになる。

特開２００８−４９４０３号公報

特許文献１の工作機械においては、工具交換装置の最下位置のグリップアーム以外の全部のグリップアームを閉位置に保持した状態で、切削加工を行うように構成してある。
そのため、図２０に示すように、切削加工時に最下位置のグリップアームの両側の１対のグリップアームの端部同士の間の空間を主軸ヘッドの前端側の主軸支持部が昇降することになる。

複数のグリップアームはマガジン本体の外周部に放射状に配置されているため、複数のグリップアームを前記閉位置に保持した状態における前記１対のグリップアーム端部同士の間隔は、複数のグリップアームを前記開位置に保持した状態における前記１対のグリップアーム端部同士の間隔よりも狭くなる。

上記のように、複数のグリップアームを前記閉位置に保持して狭くしたグリップアーム端部同士間の間隔を、主軸ヘッドの主軸支持部の幅より大きく設定しなければならなかった。そのため、マガジン本体の外周部におけるグリップアーム同士間の間隔（周方向の配置ピッチ）が大きくなり、マガジン本体が大型化し、工具交換装置の製作コストが高価になる、という問題がある。

本発明の目的は、グリップアーム同士間の間隔を小さくしてマガジン本体を小型化可能な工具交換装置を備えた工作機械を提供すること、製作コストを低減可能な工具交換装置を備えた工作機械を提供することである。

請求項１の工作機械は、ヘッド支持体と、このヘッド支持体に鉛直方向に往復移動可能に支持された主軸ヘッドと、この主軸ヘッドに鉛直方向向きの軸線回りに回転自在に設けられ且つ下端部に工具ホルダが着脱可能に装着される主軸と、この主軸に装着する前記工具ホルダを交換する工具交換装置とを備えた工作機械において、前記工具交換装置は、主軸ヘッドの移動空間の前面側に配設され且つ前記ヘッド支持体に回転自在に支持された円盤状のマガジン本体と、このマガジン本体の外周部に放射状に設けられ且つ前記工具ホルダを把持する複数のグリップアームとを備え、前記複数のグリップアームの各々は、前記マガジン本体の外周部に周方向向きの軸部材を介して、径拡大側へ開いた開位置とこの開位置よりも径縮小側へ閉じた閉位置とに亙って回動自在に支持され、前記主軸ヘッドが主軸に装着した工具で切削加工を行う位置にあるとき、全部のグリップアームを前記開位置に保持する複数のアーム保持機構を設け、工具交換時に主軸ヘッドが工具交換原点位置へ上昇して最下位置の工具交換用のグリップアームが主軸に装着された工具ホルダを把持するとき工具交換用グリップアームを前記開位置から前記閉位置に切換えると共に、前記主軸ヘッドが更に上方の旋回位置へ上昇する途中で工具交換用グリップアームを前記閉位置から前記開位置に切換えるカム機構を設けたことを特徴としている。

請求項２の工作機械は、請求項１の発明において、前記工具交換用のグリップアームを前記開位置から前記閉位置に切換えることで前記工具交換用のグリップアームの把持部で主軸側の工具ホルダを把持し、その把持状態で主軸ヘッドを上昇させることで工具交換用グリップアームに把持した工具ホルダを主軸から取り外すことを特徴としている。

請求項３の工作機械は、請求項１又は２の発明において、前記主軸ヘッドを旋回位置に保持し且つ全部のグリップアームを複数のアーム保持機構によって前記開位置に保持した状態において、前記マガジン本体を回転させて位置決めを行うことを特徴としている。

請求項４の工作機械は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記各グリップアームは、アーム本体と、このアーム本体の先端部に設けられて前記工具ホルダを把持可能な把持部と、前記アーム本体の途中部に設けられ前記軸部材により前記マガジン本体に回動自在に支持される被支持部と、前記アーム本体の途中部に突設されたレバー部に設けられ且つ前記カム機構のカム溝に係合可能なカム従動部と、前記アーム本体の基端部に設けられ且つ前記アーム保持機構の保持部に係合可能な当接部とを備えたことを特徴としている。

請求項１の工作機械によれば、前記主軸ヘッドが主軸に装着した工具で切削加工を行う位置にあるとき、全部のグリップアームを前記開位置に保持する複数のアーム保持機構を設け、全部のグリップアームを前記開位置に保持して切削加工を行う。この切削加工中に、最下位置の工具交換用のグリップアームの両側の１対のグリップアームの端部同士間の空間を主軸ヘッドの主軸支持部が昇降することになる。全部のグリップアームを前記開位置に保持するため、１対のグリップアーム端部同士間の間隔が、全部のグリップアームを前記閉位置に保持する場合に比べて大きくなる。前記開位置においては、グリップアームは主軸支持部から遠ざかる位置に移動する。それ故、前記間隔をつめるようにグリップアームを配置することができる。グリップアームを前記間隔をつめるように配置するということは、グリップアームをマガジン本体の回転中心側に配置することになる。つまり、主軸ヘッドの主軸支持部との干渉を避けながら、複数のグリップアームの周方向の配置ピッチを狭くし、マガジン本体と工具交換装置を小型化し、製作費を低減することができる。

工具交換時に主軸ヘッドが工具交換原点位置へ上昇して最下位置の工具交換用のグリップアームが工具ホルダを把持するとき工具交換用のグリップアームを前記開位置から前記閉位置に切換えると共に、前記主軸ヘッドが更に上方の旋回位置へ上昇する途中で工具交換用のグリップアームを前記閉位置から前記開位置に切換えるカム機構を設けたため、切削加工中に複数のグリップアームを前記開位置に保持しても、最下位置の工具交換用のグリップアームと主軸ヘッドの協働により、工具交換を確実に行うことができる。

請求項２の工作機械によれば、工具交換時に、工具交換用のグリップアームを前記カム機構により前記開位置から前記閉位置へ切換えて、工具交換用のグリップアームの把持部で主軸側の工具ホルダを把持し、その把持状態で主軸ヘッドを上昇させることで工具交換用のグリップアームに把持した工具ホルダを主軸から取り外すことができる。

請求項３の工作機械によれば、前記主軸ヘッドを旋回位置に保持し且つ全部のグリップアームを複数のアーム保持機構によって前記開位置に保持した状態において、前記マガジン本体を回転させて位置決めを行うことができる。

請求項４の工作機械によれば、アーム本体を被支持部を介して回動自在に支持し、アーム本体の先端部の把持部に工具ホルダを把持し、前記アーム本体の途中部に突設されたレバー部に設けられ且つ前記カム機構のカム溝に係合可能なカム従動部と前記カム機構の協働によりアーム本体を開位置と閉位置とに亙って切換え可能にし、前記アーム保持機構の保持部に係合可能な当接部を介してアーム本体を開位置と閉位置に択一的に保持することができる。

本発明の実施例に係る工作機械の斜視図である。 工作機械の正面図である。 工作機械の側面図である。 主軸ヘッドと工具交換装置の斜視図である。 主軸ヘッドと工具交換装置の正面図である。 主軸ヘッドと工具交換装置の側面図である。 主軸ヘッドの斜視図である。 工具交換装置の斜視図である。 外周部材とグリップアームとアーム保持機構の斜視図である。 グリップアームとアーム保持機構の分解斜視図である。 主軸ヘッドと工具交換用のグリップアームの斜視図である。 切削加工中の主軸ヘッドと外周部材とグリップアームの側面図である。 工具交換原点位置へ上昇途中の主軸ヘッドと外周部材とグリップアームの側面図である。 工具交換原点位置の主軸ヘッドと外周部材とグリップアームの側面図である。 旋回位置へ上昇途中の主軸ヘッドと外周部材とグリップアームの側面図である。 旋回位置の主軸ヘッドと外周部材とグリップアームの側面図である。 旋回位置の主軸ヘッドと全部のグリップアームを開位置にした工具交換装置の正面図である。 図１７の主軸ヘッドと工具交換装置の底面図である。 背景技術に係る図１７相当図である。 背景技術に係る図１８相当図である。

本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

本実施例は、工作機械であるマシニングセンタを例として説明する。
最初に、図１〜図７に基づいて、マシニングセンタ１の概要について説明する。
但し、Ｘ軸方向とはマシニングセンタ１の左右方向を示し、Ｙ軸方向とはマシニングセンタ１の前後方向を示し、Ｚ軸方向とはマシニングセンタ１の上下方向を指すものとする。また、図３の左側をマシニングセンタ１の前方とし、右側を後方とし、紙面手前側を右方とし、紙面奥行き側を左方とする。

図１〜図７に示すように、マシニングセンタ１は、ベース２後方の上部に垂直に立設した角柱状のコラム３（ヘッド支持体に相当する）と、コラム３の前面（ベース前方側の面）に沿って上下方向に移動可能に支持された主軸ヘッド４と、主軸ヘッド４が回転可能に支持する主軸５と、主軸５に装着した工具ホルダ６を他の工具ホルダ６に自動的に交換可能な工具交換装置２０とを主体に構成してある。

ベース２上にはワークを着脱可能に固定できるテーブル７を設置してある。このテーブル７をＸ軸方向（左右方向）へ移動駆動するＸ軸送り機構１４と、テーブル７をＹ軸方向（前後方向）へ移動駆動するＹ軸送り機構１５とを設けている。マシニングセンタ１は、テーブル７上に固定したワークに対して、主軸５をＸ軸方向とＹ軸方向に独立に相対的に移動させることで、「ネジ切り」、「孔開け」、「座ぐり」等の加工を施すことができる。尚、コラム３の後面に制御ユニット１６を設けている。以下、マシニングセンタ１が有する各種構造及び各種機構について順に説明する。

次に、図１から図４を用いて主軸ヘッド４の昇降機構について説明する。
コラム３の前面には、上下方向に延びる１対のガイドレール８と、１対のガイドレール８の内側に回転自在に支持され且つガイドレール８に平行に延設したボールネジ軸（図示略）とを設けている。その１対のガイドレール８に対して、主軸ヘッド４を摺動コマ９を介して昇降自在に取り付けている。

主軸ヘッド４の背面側にはボールネジナット１０を固定している。このボールネジナット１０にボールネジ軸をねじ込んで挿通している。ボールネジ軸は、コラム３の上端部に配置したサーボモータ（図示略）によって正逆両方向に回転駆動される。これにより、ボールネジ軸に螺合するボールネジナット１０を上昇又は下降させることができるので、主軸ヘッド４をガイドレール８に沿って上昇又は下降させることができる。

次に、主軸ヘッド４について簡単に説明する。
図１〜図７に示すように、主軸ヘッド４の前端側部分である主軸支持部４ａの内部には、鉛直向きの主軸５が回転自在に支持されている。主軸５を主軸支持部４ａの上端部に装備した主軸モータ１１に連動連結し、モータ１１により主軸５を回転駆動する。主軸５の下部には、工具ホルダを装着する円錐状の工具保持穴を設けている。主軸５は、その内部にドローバー（図示略）を備え、該ドローバーは、工具保持穴に嵌挿した工具ホルダを主軸５に固定する。

次に、工具交換装置２０の構造について説明する。
図１〜図７に示すように、工具交換装置２０は、それぞれ異なる工具ｔ（図では、簡略化のため同一形状になっている）を固定した複数の工具ホルダ６を支持する工具マガジン２１を備えている。工具マガジン２１は、円盤状のマガジン本体２２と、マガジン本体２２の外周部に放射状に支持した複数（本実施例では２１本）のグリップアーム３０と、マガジン本体２２を前方下がりに傾斜した軸心回りに回転自在に支持する回転支持機構（図示略）と、マガジン本体２２を回転駆動する回転駆動手段としての電動モータ２３などを備えている。工具マガジン２１は、工具マガジン２１の前面を覆う円形のカバー板２５と、複数のグリップアーム３０の前面を覆う複数のカバー分割板２６も設けている。但し、図５、図６、図１７、図１８においては、カバー板２５と複数のカバー分割板２６を図示省略している。

マガジン本体２２は、主軸ヘッド４側の中心部にマガジン支持台１３を有している。マガジン支持台１３は、コラム３の上部左右に固定した１対のフレーム１２前端部に固定している。マガジン支持台１３は、マガジン本体２２を回転自在に支持している。マガジン支持台１３は、主軸ヘッド４の前方に向かって斜め上方に延びる支持軸２４を固定している。支持軸２４は、マガジン本体２２を複数の軸受を介して回転自在に軸支している。

次に、マガジン本体２２について説明する。
図５〜図１２に示すように、マガジン本体２２は、支持軸２４に複数の軸受を介して回転自在に支持される筒状のボス部（図示略）と、マガジン本体２２前部の外周部分を構成する外周部材２２ａ（図９参照）とを有する。この外周部材２２ａを複数のボルトでマガジン本体２２に結合している。ボス部の後端部には、支持軸２４を中心とする円板（図示略）がボルトを介して固定している。マガジン支持台１３には、マガジン本体２２を回転駆動可能な位置決め用の電動モータ２３を配置している。

次に、グリップアーム３０の構造について説明する。
図５〜図１０に示すように、２１本のグリップアーム３０は、マガジン本体２２に一体的に結合された外周部材２２ａの外周部に、所定の中心角（本実施例では約１７度）で周方向に当間隔おきに且つ放射状に配置している。グリップアーム３０の小径側端部（基端部）よりやや大径側部位に被支持部３１（被支持部に相当する）を形成してある。この被支持部３１は、外周部材２２ａに１対のボルト３２で固定した支持台３３に周方向向きの支持軸３４（軸部材）を介して回動可能に支持されている。支持台３３は、グリップアーム３０を、工具マガジン２１の外径が拡大する径拡大側へ開いた開位置と、この開位置よりも工具マガジン２１の外径が縮小する径縮小側へ閉じた閉位置とに亙って回動自在に支持してある。

グリップアーム３０は、アーム本体３５と、把持部３６と、当接部３７と、レバー部３８とからなる。把持部３６は、２股状に形成され、アーム本体３５の自由端側の先端部に設けられている。当接部３７は、アーム本体３５の他端部（基端部）に設けられ且つアーム本体３５内部の圧縮コイルバネにより進出側へ弾性付勢された鋼球からなる。レバー部３８は、アーム本体３５の被支持部３１から主軸ヘッド４側に突設している。レバー部３８は、その端部に回転自在に支持され且つ支持軸３４と平行な軸心回りに回転自在の遊転コロからなるカム従動子３９とを備えている。

図１０に示すように、把持部３６は、その先端側端部且つ内側に対向状に設けられた支持ピン４０を備えている。支持ピン４０は、把持部３６内部に収納された圧縮コイルバネにより進出側へ付勢し、後退可能に把持部３６に支持されている。把持部３６の２股部が工具ホルダ６の溝部６ａ（図５参照）に位置合わせされる際、１対の支持ピン４０は、溝部６ａに係合する。把持部３６は、支持ピン４０が、圧縮コイルバネを圧縮してから進出側へ復帰することによって工具ホルダ６を把持する。

次に、工具交換の前後に亙って、最下位置の工具交換用のグリップアーム３０の位置を切換えるカム機構５０について、図７、図１１、図１２に基づいて説明する。
カム機構５０は、工具交換時に主軸ヘッド４が工具交換原点位置（図１４の位置）へ上昇して最下位置の工具交換用のグリップアーム３０Ａが工具ホルダ６を把持するとき、グリップアーム３０Ａを前記開位置から前記閉位置に切換えると共に、主軸ヘッド４が更に上方の旋回位置（図１６の位置）へ上昇する途中で工具交換用のグリップアーム３０Ａを前記閉位置から前記開位置に切換えるものである。

図７、図１１、図１２に示すように、主軸ヘッド４の前面の左右方向中心の左側近傍部位に、上下方向に細長い前後方向向きのカム板５１を固定している。カム板５１は、その右側面に開口するカム溝５２を形成している。このカム溝５２はグリップアーム３０Ａのカム従動子３９を案内して、工具交換用のグリップアーム３０Ａを開位置と閉位置とに亙って切換えるものである。前記カム溝５２は、下端部側の屈曲溝部５２ａと、この屈曲溝部５２ａの上端に連なる鉛直溝部５２ｂとからなる。屈曲溝部５２ａは、例えば１３０度の開角にて前方へ膨らむように屈曲し、この屈曲溝部５２ａの下端は開放されている。屈曲溝部５２ａ下端部の前後方向位置は鉛直溝部５２ｂの前後方向位置と同位置である。

次に、主軸ヘッド４が主軸５に装着した工具で切削加工を行う位置にあるとき、全部のグリップアーム３０を前記開位置に保持する複数のアーム保持機構６０について説明する。図９、図１０に示すように、工具マガジン２１は、２１本のグリップアーム３０の当接部３７に対応する２１個の保持部材６１を設けてある。これらの保持部材６１は、外周部材２２ａの内周側のマガジン本体２２にボルトにより夫々固定してある。但し、図９には、最下位置の保持部材６１のみを図示し、その他の２０個の保持部材６１は図示省略してある。

各保持部材６１は、グリップアーム３０の当接部３７を係合させてグリップアーム３０を閉位置に保持する第１保持部６２と、前記当接部３７を係合させてグリップアーム３０を開位置に保持する第２保持部６３と、グリップアーム３０が閉位置から開位置へ又はその逆向きに回動する際に当接部３７を第１保持部６２から第２保持部６３へ又はその逆向きに案内する円弧状の案内溝６４とを備えている。第１保持部６２、第２保持部６３は、当接部３７の鋼球が嵌合する凹部で構成している。

次に、以上説明した工作機械１の作用について図１１〜図１６に基づいて説明する。
尚、図１１〜図１６には、主軸ヘッド４と、工具交換装置２０におけるマガジン本体２２に結合された外周部材２２ａ及び最下位置の工具交換用のグリップアーム３０Ａとを図示してある。尚、マガジン本体２２を回転自在に支持する支持軸２４の軸心２４ａも図示してある。工具交換装置２０は１対のフレーム１２を介してコラム３に固定されているため、外周部材２２ａの上下方向位置は一定位置であるから、この外周部材２２ａの位置を基準として主軸ヘッド４の上下方向の相対的な位置を示してある。

図１１、図１２は、主軸５に装着した工具でワークを切削加工する際の状態を示す。
この状態のとき、主軸ヘッド４は相対的に下降した位置で上下移動するため、カム従動子３９は鉛直溝部５２ｂ内を上下に移動するため工具交換用のグリップアーム３０Ａはカム機構５０とアーム保持機構６０により開位置を保持する。その他の２０本のグリップアーム３０は、２０組のアーム保持機構６０によりそれぞれ開位置を保持する。

次に、主軸５に装着している工具（工具ホルダ）を交換する際には、図１２の状態から図１３の状態を経て図１４に示す工具交換原点位置へ主軸ヘッド４を連続的に上昇させる。このとき、図１３の状態では、カム従動子３９が屈曲溝部５２ａの上半部を通過するため、工具交換用グリップアーム３０Ａは開位置から閉位置側へ回動する。それ故、把持部３６の１対の支持ピン４０は、弾性的に後退して工具ホルダ６のＶ溝６ａに係合する。その後、主軸ヘッド４が上昇して図１４の状態になると、カム従動子３９が屈曲溝部５２ａの頂部に達し、グリップアーム３０Ａが閉位置に切換わり、把持部３６の２股部が工具ホルダ６のＶ溝６ａに係合し、１対の支持ピン４０が弾性的に進出して工具ホルダ６を保持した状態になる。

更に、主軸ヘッド４が上昇して図１５の状態になると、カム従動子３９が屈曲溝部５２ａの下部を通過するため、グリップアーム３０Ａは閉位置から開位置側へ回動し、工具ホルダ６が主軸５の工具保持穴から離脱する。その後、主軸ヘッド４が図１６に示す旋回位置まで上昇する途中において、カム従動子３９は屈曲溝部５２ａの下端部に達すると工具ホルダ６を保持したグリップアーム３０Ａが開位置に切換わり、当接部３７が第２保持部６３に係合して、グリップアーム３０Ａが開位置に保持される。主軸ヘッド４が更に上昇すると、カム従動子３９は屈曲溝部５２ａの下端部よりも下方へ抜ける。その後主軸ヘッド４は図１６に示す旋回位置に達する。

図１６に示す状態において、工具マガジン２１を電動モータ２３により回転させて、主軸５に装着する工具ホルダ６を最下位置に位置決めする。次に、主軸ヘッド４を下降させると、図１５の状態を経て、図１４の工具交換原点位置に達し、主軸５に工具ホルダ６が装着されて、主軸５内のロック機構とクランプ機構により工具ホルダ６が主軸５に固定される。更に、主軸ヘッド４が下降すると、図１３の状態を経て図１１、図１２の切削加工可能な状態になり、全部のグリップアーム３０がアーム保持機構６０によりそれぞれ開位置に保持される。尚、最下位置のグリップアーム３０は、カム機構５０とアーム保持機構６０により開位置に保持される。

次に、以上説明した工作機械１の効果について説明する。
前記主軸ヘッド４が主軸５に装着した工具ｔで切削加工を行う位置にあるとき、全部のグリップアーム３０を「開位置」に保持する複数のアーム保持機構６０を設け、全部のグリップアーム３０を「開位置」に保持して切削加工を行う。この切削加工中に、最下位置の工具交換用のグリップアーム３０Ａの両側の１対のグリップアーム３０の把持部３６同士間の空間を主軸ヘッド４の主軸支持部４ａが昇降することになる。

このように、全部のグリップアーム３０を「開位置」に保持するため、１対のグリップアーム３０の把持部３６同士間の間隔が、全部のグリップアーム３０を「閉位置」に保持する場合に比べて大きくなる。つまり、図１７、図１８に示すように、主軸ヘッド４の主軸支持部４ａとの干渉を避けながら、複数のグリップアーム３０の周方向の配置ピッチを狭くし、工具マガジン２１に装着可能なグリップアーム３０の数を増やすか、或いは、工具マガジン２１と、マガジン本体２２と、工具交換装置２０を小型化し、製作費を低減することができる。

工具交換時に主軸ヘッド４が図１４に示す工具交換原点位置へ上昇して最下位置の工具交換用グリップアーム３０Ａが工具ホルダ６を把持するとき工具交換用グリップアーム３０Ａを「開位置」から「閉位置」に切換えると共に、主軸ヘッド４が更に上方の旋回位置へ上昇する途中で工具交換用のグリップアームを「閉位置」から「開位置」に切換る前記カム機構５０を設けたため、切削加工中に複数のグリップアーム３０を「開位置」に保持した場合にも、最下位置のグリップアーム３０Ａと主軸ヘッド４の協働により、工具交換を確実に行うことができる。

工具交換時に、工具交換用のグリップアーム３０Ａをカム機構５０により「開位置」から「閉位置」へ切換えて、工具交換用グリップアーム３０Ａの把持部３６で主軸５側の工具ホルダ６を把持し、その把持状態で主軸ヘッド４を上昇させることで工具交換用グリップアーム３０Ａに把持した工具ホルダ６を主軸５から取り外すことができる。

前記主軸ヘッド４を上昇させて旋回位置に保持し且つ全部のグリップアーム３０を複数のアーム保持機構６０によって「開位置」に保持した状態において、マガジン本体２２を回転させて旋回位置決めを行うことができる。

アーム本体３５を被支持部３１を介して回動自在に支持し、アーム本体３５の先端部の把持部３６に工具ホルダ６を把持し、アーム本体３１の途中部に突設されたレバー部３８に設けられ且つカム機構５０のカム溝５２に係合可能なカム従動部３９とカム機構５０の協働によりアーム本体３５を「開位置」と「閉位置」とに亙って切換え可能にし、アーム保持機構６０の第１，第２保持部６２，６３に係合可能な当接部３７を介してアーム本体３５を「開位置」と「閉位置」に択一的に保持することができる。

前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
（１）前記実施例の工具マガジン２１は、２１本のグリップアームを保持するものを例として説明したが、グリップアームの本数は２１本に限定されるものではなく、種々の本数のグリップアームを保持する構造でもよい。

（２）カム溝５２の屈曲溝部５２ａの形状は、前記実施例の形状に限定されるものではなく、図１４の状態から主軸ヘッド４が上昇し工具ホルダ６を主軸５から離脱するまで、工具交換用グリップアーム３０Ａを閉位置に保持できるように、屈曲溝部５２ａの屈曲の頂部を所定の長さのストレート溝部に形成してもよい。

（３）アーム保持機構６０の複数の保持部材６１を１つの一体的な環状部材で構成し、環状部材の外周部に複数の第１，第２保持部６２，６３と案内溝６４を形成してもよい。
（４）グリップアーム３０の構造は前記実施例のものに限定されず、種々の構造のグリップアームも適用可能である。

本発明は、数値制御式工作機械に装備するタレット型工具交換装置に適用することができ、工具マガジン（つまり、工具交換装置）の小型化、製作コストの低減に寄与する。

１ 工作機械
３ コラム（ヘッド支持体）
４ 主軸ヘッド
５ 主軸
６ 工具ホルダ
２０ 工具交換装置
２２ マガジン本体
２２ａ 外周部材
３０ グリップアーム
３０Ａ 最下位置の工具交換用グリップアーム
３１ 被支持部（被支持部）
３４ 支持軸
３５ アーム本体
３６ 把持部
３８ レバー部
３９ カム従動子
５０ カム機構
５２ カム溝
５２ａ 屈曲溝部
５２ｂ 鉛直溝部
６０ アーム保持機構

Claims (4)

1. ヘッド支持体と、このヘッド支持体に鉛直方向に往復移動可能に支持された主軸ヘッドと、この主軸ヘッドに鉛直方向向きの軸線回りに回転自在に設けられ且つ下端部に工具ホルダが着脱可能に装着される主軸と、この主軸に装着する前記工具ホルダを交換する工具交換装置とを備えた工作機械において、
   前記工具交換装置は、主軸ヘッドの移動空間の前面側に配設され且つ前記ヘッド支持体に回転自在に支持された円盤状のマガジン本体と、このマガジン本体の外周部に放射状に設けられ且つ前記工具ホルダを把持する複数のグリップアームとを備え、
   前記複数のグリップアームの各々は、前記マガジン本体の外周部に周方向向きの軸部材を介して、径拡大側へ開いた開位置とこの開位置よりも径縮小側へ閉じた閉位置とに亙って回動自在に支持され、
   前記主軸ヘッドが主軸に装着した工具で切削加工を行う位置にあるとき、全部のグリップアームを前記開位置に保持する複数のアーム保持機構を設け、
   工具交換時に主軸ヘッドが工具交換原点位置へ上昇して最下位置の工具交換用のグリップアームが工具ホルダを把持するとき工具交換用のグリップアームを前記開位置から前記閉位置に切換えると共に、前記主軸ヘッドが更に上方の旋回位置へ上昇する途中で工具交換用のグリップアームを前記閉位置から前記開位置に切換えるカム機構を設けた、
   ことを特徴とする工作機械。
2. 前記工具交換用のグリップアームを前記開位置から前記閉位置に切換えることで前記工具交換用のグリップアームの把持部で主軸側の工具ホルダを把持し、その把持状態で主軸ヘッドを上昇させることで工具交換用のグリップアームに把持した工具ホルダを主軸から取り外すことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記主軸ヘッドを旋回位置に保持し且つ全部のグリップアームを複数のアーム保持機構によって前記開位置に保持した状態において、前記マガジン本体を回転させて位置決めを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記各グリップアームは、アーム本体と、このアーム本体の先端部に設けられて前記工具ホルダを把持可能な把持部と、前記アーム本体の途中部に設けられ前記軸部材により前記マガジン本体に回動自在に支持される被支持部と、前記アーム本体の途中部に突設されたレバー部に設けられ且つ前記カム機構のカム溝に係合可能なカム従動部と、前記アーム本体の基端部に設けられ且つ前記アーム保持機構の保持部に係合可能な当接部とを備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の工作機械。