JP2020124762A - 自動工具交換装置およびチェンジャアーム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チェンジャアームなどに損傷を与えたり、周囲に大きな音を発したりすることがなく、しかも工具ホルダを安定して把持する。【解決手段】 両端に把持部３１ａ、３２ａを有する第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２が中央部で交差して配置され、出力シャフト２が軸心周りに回転するのに伴って、第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２を中央部周りに互いに逆方向に回転させるアーム逆回転機構と、第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２とを相対的に動かないように連結するアーム連結機構と、を備える。【選択図】 図１

Description

この発明は、工具を交換する自動工具交換装置（ＡＴＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｏｌ Ｃｈａｎｇｅｒ）と、そのチェンジャアーム装置に関する。

自動工具交換装置のチェンジャアームによって工具ホルダを把持、交換する機構として、従来、次のようなものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、図２２に示すように、チェンジャアーム２００内にロックピン２０１が進退可能に配設され、スプリング２０２によってロックピン２０１の先端が、常にチェンジャアーム２００の把持部２００ａから突出するようになっている。そして、チェンジャアーム２００が回転して把持部２００ａの開口側が工具ホルダＨに向かい、工具ホルダＨが把持部２００ａに嵌合すると、把持部２００ａとロックピン２０１とによって工具ホルダＨが挟持された状態となる。

また、工具ホルダＨが工作機械の主軸などに固定された状態でチェンジャアーム２００が逆方向に回動すると、ロックピン２０１が後退して把持部２００ａとによる工具ホルダＨの挟持が解除される。さらに、工具ホルダＨを挟持した状態でロックピン２０１が後退しないようにロックピン２０１をロック（固定）し、挟持を解除する際にロックを解除するロック機構が設けられている。

特開平１１−２５４２６１号公報

ところで、上記のような工具ホルダの把持機構では、ロックピン２０１の先端が、常にチェンジャアーム２００の把持部２００ａから突出した状態となっている。このため、工具ホルダＨが把持部２００ａに嵌合する際には、工具ホルダＨがロックピン２０１に当たり、工具ホルダＨによってロックピン２０１が後退して工具ホルダＨが把持部２００ａに嵌合した後に、再びロックピン２０１が前進して工具ホルダＨを挟持することになる。つまり、工具ホルダＨを把持するたびに、工具ホルダＨがロックピン２０１に衝突し、チェンジャアーム２００（特にロックピン２０１）や工具ホルダＨは、強い衝撃力を受けることになる。しかも、自動工具交換装置の動作速度は高速化しており、チェンジャアーム２００の回動速度も速く、工具ホルダＨがロックピン２０１と衝突することによる衝撃力は大きなものとなる。この結果、チェンジャアーム２００や工具ホルダＨに損傷を与えたり、周囲に大きな衝撃音を発したりすることになる。さらに、チェンジャアーム２００や工具ホルダＨには切削水や切粉などが付着しており、これらの付着物がロックピン２０１の後退によりチェンジャアーム２００の内部に侵入しロックピン２０１の進退動作を悪化させることで、チェンジャアーム２００や工具ホルダＨに大きな損傷を与えることになる。

また、上記の把持機構では、ロックピン２０１を後退させながら工具ホルダＨが把持部２００ａに嵌合していき、嵌合完了に近づくとロックピン２０１が再び前進して挟持が開始される。つまり、工具ホルダＨと把持部２００ａとの嵌合が完了する前に、把持部２００ａとロックピン２０１とによる挟持が行われる。このため、工具ホルダＨの挟持・把持が不安定となる。

そこでこの発明は、チェンジャアームなどに損傷を与えたり、周囲に大きな音を発したりすることがなく、しかも工具ホルダを安定して把持可能な自動工具交換装置およびチェンジャアーム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に記載の発明は、両端に把持部を有する第１のチェンジャアームと第２のチェンジャアームが中央部で交差して配置され、出力シャフトが軸心周りに回転するのに伴って、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームを前記中央部周りに互いに逆方向に回転させるアーム逆回転機構と、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームとを相対的に動かないように連結するアーム連結機構と、を備え、原点位置から、前記出力シャフトが一方に回転すると前記アーム逆回転機構によって、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが互いに逆方向に回転して、前記第１のチェンジャアームの把持部と前記第２のチェンジャアームの把持部とで工具ホルダを挟持し、次に、前記アーム連結機構によって前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが連結された状態で、前記出力シャフトが軸方向に前進すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが前記軸方向に前進し、前記出力シャフトが回転すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが回転して、さらに、前記出力シャフトが軸方向に後退すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが前記軸方向に後退し、続いて、前記出力シャフトが他方に回転すると前記アーム逆回転機構によって、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが互いに逆方向に回転して、前記把持部による前記工具ホルダの挟持を解除する、ことを特徴とする自動工具交換装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自動工具交換装置において、前記アーム逆回転機構は、前記第１のチェンジャアームの回転に伴って回転する第１のギヤと、該第１のギヤと噛合するピニオンギヤと、該ピニオンギヤと噛合し前記第２のチェンジャアームに連結された第２のギヤと、を備える、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の自動工具交換装置において、前記アーム連結機構は、前記第２のチェンジャアームを貫通する連結部材と、前記第１のチェンジャアームに設けられ前記連結部材が挿入可能な連結部と、を備え、前記出力シャフトが軸方向に後退した状態では、前記連結部材が前記連結部に挿入されず、前記出力シャフトが軸方向に前進すると、前記連結部材が前記連結部に挿入されて前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームとが連結される、ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３に自動工具交換装置において、前記出力シャフトは、メインカムに連動して軸方向に進退動するとともに軸心周りに回転する、ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、出力シャフトの先端側に配設されるチェンジャアーム装置であって、両端に把持部を有する第１のチェンジャアームと第２のチェンジャアームが中央部で交差して配置され、前記出力シャフトが軸心周りに回転するのに伴って、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームを前記中央部周りに互いに逆方向に回転させるアーム逆回転機構と、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームとを相対的に動かないように連結するアーム連結機構と、を備え、原点位置から、前記出力シャフトが一方に回転すると前記アーム逆回転機構によって、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが互いに逆方向に回転して、前記第１のチェンジャアームの把持部と前記第２のチェンジャアームの把持部とで工具ホルダを挟持し、次に、前記アーム連結機構によって前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが連結された状態で、前記出力シャフトが軸方向に前進すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが前記軸方向に前進し、前記出力シャフトが回転すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが回転して、さらに、前記出力シャフトが軸方向に後退すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが前記軸方向に後退し、続いて、前記出力シャフトが他方に回転すると前記アーム逆回転機構によって、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが互いに逆方向に回転して、前記把持部による前記工具ホルダの挟持を解除する、ことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のチェンジャアーム装置において、前記アーム逆回転機構は、前記第１のチェンジャアームの回転に伴って回転する第１のギヤと、該第１のギヤと噛合するピニオンギヤと、該ピニオンギヤと噛合し前記第２のチェンジャアームに連結された第２のギヤと、を備える、ことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載のチェンジャアーム装置において、前記アーム連結機構は、前記第２のチェンジャアームを貫通する連結部材と、前記第１のチェンジャアームに設けられ前記連結部材が挿入可能な連結部と、を備え、前記出力シャフトが軸方向に後退した状態では、前記連結部材が前記連結部に挿入されず、前記出力シャフトが軸方向に前進すると、前記連結部材が前記連結部に挿入されて前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームとが連結される、ことを特徴とする。

請求項１および請求項５に記載の発明によれば、第１のチェンジャアームと第２のチェンジャアームが互いに逆方向に回転して、両チェンジャアームの把持部で工具ホルダを挟持するため、衝撃が発生せず、チェンジャアームなどに損傷を与えたり、周囲に大きな音を発したりすることがない。しかも、２つの把持部で工具ホルダを挟持することで把持するため、工具ホルダを安定して把持することが可能である。

請求項２および請求項６に記載の発明によれば、アーム逆回転機構が第１のギヤとピニオンギヤと第２のギヤで構成されているだけであるため、簡易にアーム逆回転機構を構成することができ、製作費を低減することが可能となるとともに、より確実かつ安定した動作が可能となる。

請求項３および請求項７に記載の発明によれば、アーム連結機構が連結部材と連結部とで構成されているだけであるため、簡易にアーム連結機構を構成することができ、製作費を低減することが可能となるとともに、より確実かつ安定した動作が可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、メインカムに連動して出力シャフトが進退動したり回転したりするため、メインカムを駆動する駆動源だけを設ければよく、製作費を低減することが可能となるとともに、より確実かつ安定した動作が可能となる。

この発明の実施の形態に係る自動工具交換装置を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のハウジング内を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置の原点位置の状態（ａ）と、工具ホルダを挟持する状態（ｂ）を示す正面図である。 図１の自動工具交換装置のチェンジャアームで工具ホルダを挟持する直前（ａ）と、挟持した状態（ｂ）を示す図である。 図１の自動工具交換装置の原点位置の状態を示す断面図である。 図１の自動工具交換装置のギヤホルダ周辺を示す正面図である。 図５の先端側を示す拡大斜視図である。 図１の自動工具交換装置の原点位置の状態での一部断面斜視図である。 図８において一部のみを図示した図である。 図１の自動工具交換装置のチェンジャアームが回転した状態を示す斜視図である。 図１０において一部のみを図示した第１の図である。 図１０において一部のみを図示した第２の図である。 図１の自動工具交換装置の連結棒が第１の連結孔に挿入されていない状態を示す断面図（ａ）と、挿入されている状態を示す断面図（ｂ）である。 図１の自動工具交換装置のチェンジャアームで工具ホルダを挟持した後に、出力シャフトが前進する状態を示す一部断面斜視図である。 図１４の状態を示す自動工具交換装置の断面図である。 図１の自動工具交換装置の出力シャフトが前進する前の突き当てカバーの位置（ａ）と、出力シャフが前進した後の突き当てカバーの位置（ｂ）を示す斜視図である。 図１４の後に出力シャフトがさらに前進した状態を示す一部断面斜視図である。 図１７の状態を示す自動工具交換装置の断面図である。 図１の自動工具交換装置の出力シャフトが前進した後に、出力シャフトが回転する状態を示す一部断面斜視図である。 図１９において一部のみを図示した図である。 図１９の後に出力シャフトがさらに回転した状態を示す一部断面斜視図である。 従来のチェンジャアームを示す正面図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１は、この実施の形態に係る自動工具交換装置１を示す斜視図である。この自動工具交換装置１は、出力シャフト２が水平方向に延びて配設された横型の自動工具交換装置であり、出力シャフト２は、ハウジング１００内に配設された図２に示すようなカムホイール（メインカム）１０１に連動して、軸方向に進退動するとともに軸心周りに回転する。

具体的に、この実施の形態では、カムホイール１０１の外周にウォームギヤ１０１ａと旋回カム溝１０１ｂとが形成され、カムホイール１０１の一方の側面には環状のシフトカム溝１０１ｃが形成されている。ウォームギヤ１０１ａは、ウォームシャフト１０２のウォームギヤ１０２ａと噛み合い、モータ１０２ｂによってウォームシャフト１０２が回転駆動されると、ウォームギヤ１０１ａ、１０２ａの噛み合いを介してカムホイール１０１が回転するようになっている。

旋回カム溝１０１ｂは、旋回シャフト１０３の外周に配設された複数のスチールボール（図示せず）と噛み合い、旋回シャフト１０３に配設された旋回歯車１０３ａと、出力シャフト２に配設された出力歯車１０４とが噛み合っている。ここで、出力シャフト２の外周には、軸方向に延びる外周スプライン２ａが形成され、出力歯車１０４の内周には、外周スプライン２ａと噛み合う内周スプライン（図示せず）が形成され、出力シャフト２が出力歯車１０４に対して軸方向にスライド自在となっている。また、旋回シャフト１０３は、出力シャフト２の軸方向と平行に配設されている。そして、カムホイール１０１が回転すると、旋回カム溝１０１ｂとスチールボールとの噛み合いを介して旋回シャフト１０３が回転し、旋回歯車１０３ａと出力歯車１０４との噛み合いを介して出力シャフト２が軸心周りに回転（回動）するようになっている。

シフトカム溝１０１ｃには、シフトレバー１０５の駆動側カムフォロア１０５ａが摺動自在に挿入され、シフトレバー１０５の従動側カムフォロア１０５ｂが出力シャフト２のシフト溝２ｂに装着されている。そして、カムホイール１０１が回転すると、駆動側カムフォロア１０５ａがシフトカム溝１０１ｃに沿って摺動し、レバー軸１０５ｃを軸にして従動側カムフォロア１０５ｂが水平動（揺動）する。この水平動に伴って、出力シャフト２が軸方向に進退動（往復動）するものである。

このような出力シャフト２の先端部側にチェンジャアーム装置１０が配設されている。このチェンジャアーム装置１０は、図３に示すように、第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２を備え、原点位置では、２つのチェンジャアーム３１、３２が重なった状態（図３（ａ））となっている。そして、２つのチェンジャアーム３１、３２が互いに逆方向に回転することで（図３（ｂ））、２つのチェンジャアーム３１、３２の把持部３１ａ、３２ａで工具ホルダＨを挟持、把持するものである。

ここで、原点位置とは、図１、図８に示すように、出力シャフト２がハウジング１００側の最後端に後退し、２つのチェンジャアーム３１、３２が重なって略垂直に位置して工具ホルダＨを把持していない状態、つまり、工具交換動作を待機している状態位置である。また、図４（ａ）は、把持部３１ａ、３２ａで工具ホルダＨを挟持する寸前を示し、図４（ｂ）は、把持部３１ａ、３２ａで工具ホルダＨを挟持した状態を示す。具体的な構成について以下に説明する。

第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２は、ともに細長い菱形状の板状体で、それぞれの両端部に円弧状の把持部３１ａ、３２ａが形成されている。この把持部３１ａ、３２ａの形状は、工具ホルダＨの外径に沿って工具ホルダＨを挟持できるように設定されている。このような第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２が中央部で交差して、Ｘ字状に配置されている。

そして、第１のチェンジャアーム３１が出力シャフト２に連結され、出力シャフト２が軸心周りに回転するのに伴って、第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２を中央部周りに互いに逆方向に回転させるアーム逆回転機構を備える。このアーム逆回転機構は、図５に示すように、第１のチェンジャアーム３１の回転に伴って回転する第１のべベルギヤ（第１のギヤ）４１と、この第１のべベルギヤ４１と噛合するピニオンギヤ４２と、このピニオンギヤ４２と噛合し第２のチェンジャアーム３２に連結され第１のべベルギヤ４１と同軸の第２のべベルギヤ（第２のギヤ）４３と、を備える。この３つのギヤ４１、４２、４３で差動機構を構成する。

すなわち、円筒状の連結シャフト５１内に出力シャフト２が挿入され、出力シャフト２に取り付けられた第１の連結スプライン盤５２が、連結シャフト５１の一端面と第１のボルト５３で連結されている。また、連結シャフト５１の他端面に、第１のチェンジャアーム３１が第２のボルト５４で連結されることで、連結シャフト５１と第１の連結スプライン盤５２を介して出力シャフト２と第１のチェンジャアーム３１が連結されている。また、円筒状で出力シャフト２が挿入されたカバーシャフト５５が、出力シャフト２と連結シャフト５１との間に位置するように、ハウジング１００に固定されている。このカバーシャフト５５によって、出力シャフト２が進退動しても外部に露出しないようになっている。

出力シャフト２の先端部には、連結キー５６を介して第１のべベルギヤ４１が出力シャフト２と同軸に連結され、出力シャフト２つまり第１のチェンジャアーム３１が回転するのに伴って、第１のべベルギヤ４１が回転するようになっている。また、出力シャフト２には、軸心と同軸の貫通孔２ｃが全長にわたって形成され、ハウジング１００に固定されたギヤシャフト５７が貫通孔２ｃに挿入されている。このギヤシャフト５７の自由端部には、スプラインを介してギヤホルダ４４が着脱自在に連結されている。

すなわち、ギヤホルダ４４は、図６に示すように、円盤状で中心部にスプライン溝４４ａが形成されている。そして、このスプライン溝４４ａ内にギヤシャフト５７のスプライン部が挿入、嵌合されることでギヤホルダ４４とギヤシャフト５７が連結され、スプライン溝４４ａからギヤシャフト５７が抜けることで、連結が解除されてギヤホルダ４４つまり各ギヤ４１、４２、４３がフリーとなる。このギヤホルダ４４の側面には、ギヤシャフト５７に対して垂直に延びる２つの歯軸４４ｂが対向して設けられ、各歯軸４４ｂにピニオンギヤ４２が回転自在に配設されている。このピニオンギヤ４２は、２つのべベルギヤ４１、４３と噛合する。ここで、ギヤ４１、４２、４３は、ギヤカバー４８、４９で覆われ、ギヤカバー４８、４９が連結されることで、ギヤ４１、４２、４３が一体的に組み付けられている。

また、第２のべベルギヤ４３の反第１のべベルギヤ４１側に延びる円筒部４３ａは、図７に示すように、第２の連結スプライン盤４５を介して第１のシャフト管４６に連結され、さらに、第１のシャフト管４６は第２のシャフト管４７に接続されている。これらのシャフト管４６、４７は、連結シャフト５１と各ギヤ４１、４２、４３（ギヤカバー４８、４９）を覆い、２つの連結棒（連結部材）６１がシャフト管４６、４７を貫通して配設されている。２つの連結棒６１は、出力シャフト２を中心に１８０°対象に配設され、原点位置において、図５に示すように、ハウジング１００側の一端部６１ａが、第２のチェンジャアーム３２に形成された第２の連結孔３２ｂを貫通している。

このようにして、第２のべベルギヤ４３が、第２の連結スプライン盤４５、第１のシャフト管４６および連結棒６１を介して第２のチェンジャアーム３２に連結されている。この原点位置においては、図８、図９に示すように、ギヤホルダ４４のスプライン溝４４ａ内にギヤシャフト５７が挿入され、ギヤホルダ４４が回転しないようになっている。

そして、出力シャフト２が一方向（例えば、反時計回り）に回転すると、出力シャフト２に連結された第１のチェンジャアーム３１も中央部周りに一方向に回転する。一方、出力シャフト２に伴って第１のべベルギヤ４１が一方向に回転すると、ピニオンギヤ４２を介して第２のべベルギヤ４３が他方向（例えば、時計回り）に回転し、第２のべベルギヤ４３に連結された第２のチェンジャアーム３２が他方向に回転する。

このようにして、２つのチェンジャアーム３１、３２が互いに逆方向に回転して、図１０に示すように、第１のチェンジャアーム３１の把持部３１ａと第２のチェンジャアーム３２の把持部３２ａとで工具ホルダＨを挟持する。このとき、図１１、図１２に示すように、ギヤホルダ４４のスプライン溝４４ａ内にギヤシャフト５７が挿入されたままであり、ギヤホルダ４４に対して第１のべベルギヤ４１と第２のべベルギヤ４３とが逆方向に回転する。

この把持状態で、出力シャフト２が他方向（例えば、時計回り）に回転すると、同様に、第１のチェンジャアーム３１も他方向に回転し、第２のチェンジャアーム３２が一方向（例えば、反時計回り）に回転する。これにより、２つのチェンジャアーム３１、３２が互いに離れる方向に回転して、第１のチェンジャアーム３１の把持部３１ａと第２のチェンジャアーム３２の把持部３２ａとによる工具ホルダＨの挟持を解除する。

また、第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２とを相対的に動かないように連結する、つまり、２つのチェンジャアーム３１、３２を一体的に固定するアーム連結機構を備える。このアーム連結機構は、図１３に示すように、上記の連結棒６１と、第１のチェンジャアーム３１に設けられ連結棒６１が挿入可能な第１の連結孔（連結部）３１ｂと、を備える。

すなわち、第２の連結孔３２ｂに対向する位置に第１の連結孔３１ｂが形成され、連結棒６１の一端部６１ａが第１の連結孔３１ｂに挿入可能となっている。ここで、第１の連結孔３１ｂが貫通孔となっているが、連結棒６１の一端部６１ａが挿入できれば凹状の窪みなどでもよい。一方、第２のシャフト管４７内には、図５に示すように、連結棒６１を常に第１の連結孔３１ｂ側に押圧する圧縮スプリング（押圧手段）６２が配設されている。

また、連結棒６１の他端部６１ｂは、第２の連結スプライン盤４５を覆う突き当てカバー６３に挿入、固定され、出力シャフト２が軸方向に最も後退した状態では、ギヤシャフト（反押圧手段）５７の先端部によって突き当てカバー６３が反ハウジング１００側に押圧されている。これにより、圧縮スプリング６２の押圧力に抗して連結棒６１が第１の連結孔３１ｂに挿入されないようになっている。

一方、図１４に示すように、出力シャフト２が軸方向に前進すると、２つのチェンジャアーム３１、３２やシャフト管４６、４７なども前進するが、ギヤシャフト５７は、ハウジング１００に固定されているため前進しない。このため、図１５に示すように、ギヤシャフト５７による突き当てカバー６３への押圧が解除されて、圧縮スプリング６２の押圧力によって連結棒６１の一端部６１ａが第１の連結孔３１ｂに挿入される。つまり、図１６に示すように、突き当てカバー６３がハウジング１００側にスライドして、連結棒６１が第１の連結孔３１ｂに挿入され、連結棒６１を介して２つのチェンジャアーム３１、３２が一体的に固定、連結される。

そして、図１７に示すように、出力シャフト２が前進し続けると、図１８に示すように、ギヤシャフト５７がギヤホルダ４４から抜けてギヤホルダ４４がフリーとなる。つまり、ギヤホルダ４４が各ギヤ４１、４２、４３とともに回転可能となり、アーム逆回転機構による差動が解除される。その後、図１９に示すように、出力シャフト２が回転すると、２つのチェンジャアーム３１、３２やシャフト管４６、４７などが回転するとともに、図２０に示すように、ギヤホルダ４４や各ギヤ４１、４２、４３が一緒に回転する。そして、図２１に示すように、出力シャフト２が１８０°回転すると、２つの工具ホルダＨの位置が入れ替わる。このようにして１８０°回転した状態で、スプライン溝４４ａとギヤシャフト５７のスプライン部とが再び嵌合できるように、スプライン溝４４ａが形成されている。

次に、このような構成の自動工具交換装置１およびチェンジャアーム装置１０の動作について説明する。

まず、図１、図８に示す原点位置から、出力シャフト２が一方向（反時計回り）に回転すると、上記のアーム逆回転機構によって、図１０に示すように、第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２が互いに逆方向に回転して、第１のチェンジャアーム３１の把持部３１ａと第２のチェンジャアーム３２の把持部３２ａとで工具ホルダＨが挟持、把持される。次に、図１４に示すように、出力シャフト２が前進すると、図１５に示すように、連結棒６１が第１の連結孔３１ｂに挿入されて、２つのチェンジャアーム３１、３２が相対的に動かないように連結されるとともに、工具ホルダＨの挟持状態がロックされる。

続いて、図１７に示すように、出力シャフト２が軸方向にさらに前進すると、第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２が軸方向に前進し、図１８に示すように、ギヤシャフト５７がギヤホルダ４４から抜けてギヤホルダ４４が各ギヤ４１、４２、４３とともに回転可能となる。そして、図１９に示すように、出力シャフト２が一方向に回転すると、第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２がともに回転し、出力シャフト２が１８０°回転した時点で、図２１に示すように、２つの工具ホルダＨの位置が入れ替わる。

次に、出力シャフト２が軸方向に後退すると、第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２が軸方向に後退し、最後端まで後退して２つの工具ホルダＨの差し込みが完了すると、図５に示すように、ギヤシャフト５７がギヤホルダ４４に挿入されて、図１０に示すような状態となる。また、ギヤシャフト５７の先端部によって突き当てカバー６３が反ハウジング１００側に押圧され、連結棒６１が第１の連結孔３１ｂから抜け出る。

続いて、出力シャフト２が他方向（時計回り）に回転すると、アーム逆回転機構によって、第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２が互いに逆方向に回転して、把持部３１ａ、３２ａによる工具ホルダＨの挟持、保持が解除される。つまり、図１に示す原点位置状態に戻る。

以上のように、この自動工具交換装置１およびチェンジャアーム装置１０によれば、第１のチェンジャアーム３１と第２のチェンジャアーム３２が互いに逆方向に回転して、両チェンジャアーム３１、３２の把持部３１ａ、３２ａで工具ホルダＨを挟持するため、衝撃が発生せず、チェンジャアーム３１、３２などに損傷を与えたり、周囲に大きな音を発したりすることがない。しかも、２つの把持部３１ａ、３２ａで工具ホルダＨを挟持することで把持するため、工具ホルダＨを安定して把持することが可能である。また、２つの把持部３１ａ、３２ａで工具ホルダＨを挟持する構造のため、把持部３１ａ、３２ａの形状、大きさを適正にすることで、把持する範囲を広くして、従来に比べて確実かつ安定して把持することが可能となる。

また、アーム逆回転機構が第１のべベルギヤ４１とピニオンギヤ４２と第２のべベルギヤ４３で構成されているだけであるため、簡易にアーム逆回転機構を構成することができ、製作費を低減することが可能となるとともに、より確実かつ安定した動作が可能となる。

さらに、アーム連結機構が連結棒６１と第１の連結孔３１ｂとで構成されているだけであるため、簡易にアーム連結機構を構成することができ、製作費を低減することが可能となるとともに、より確実かつ安定した動作が可能となる。

また、カムホイール１０１に連動して出力シャフト２が進退動したり回転したりするため、カムホイール１０１を駆動する駆動源つまりモータ１０２ｂだけを設ければよく、製作費を低減することが可能となるとともに、より確実かつ安定した動作が可能となる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、出力シャフト２の回転方向は上記の回転方向以外であってもよいし、出力シャフト２が回転しながら進退動するようにしてもよい。また、進退動および回転する既存・既製の出力シャフトにチェンジャアーム装置１０を取り付けることで、自動工具交換装置１を構成するようにしてもよい。

１ 自動工具交換装置
１０ チェンジャアーム装置
２ 出力シャフト
３１ 第１のチェンジャアーム
３１ａ 把持部
３１ｂ 第１の連結孔（連結部）
３２ 第２のチェンジャアーム
３２ａ 把持部
３２ｂ 第２の連結孔
４１ 第１のべベルギヤ（第１のギヤ）
４２ ピニオンギヤ
４３ 第２のべベルギヤ（第２のギヤ）
４４ ギヤホルダ
５７ ギヤシャフト
６１ 連結棒（連結部材）
６２ 圧縮スプリング（押圧手段）
６３ 突き当てカバー
１００ ハウジング
１０１ カムホイール（メインカム）
Ｈ 工具ホルダ

Claims (7)

1. 両端に把持部を有する第１のチェンジャアームと第２のチェンジャアームが中央部で交差して配置され、出力シャフトが軸心周りに回転するのに伴って、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームを前記中央部周りに互いに逆方向に回転させるアーム逆回転機構と、
   前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームとを相対的に動かないように連結するアーム連結機構と、を備え、
   原点位置から、前記出力シャフトが一方に回転すると前記アーム逆回転機構によって、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが互いに逆方向に回転して、前記第１のチェンジャアームの把持部と前記第２のチェンジャアームの把持部とで工具ホルダを挟持し、
   次に、前記アーム連結機構によって前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが連結された状態で、前記出力シャフトが軸方向に前進すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが前記軸方向に前進し、前記出力シャフトが回転すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが回転して、さらに、前記出力シャフトが軸方向に後退すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが前記軸方向に後退し、
   続いて、前記出力シャフトが他方に回転すると前記アーム逆回転機構によって、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが互いに逆方向に回転して、前記把持部による前記工具ホルダの挟持を解除する、
   ことを特徴とする自動工具交換装置。
2. 前記アーム逆回転機構は、前記第１のチェンジャアームの回転に伴って回転する第１のギヤと、該第１のギヤと噛合するピニオンギヤと、該ピニオンギヤと噛合し前記第２のチェンジャアームに連結された第２のギヤと、を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動工具交換装置。
3. 前記アーム連結機構は、前記第２のチェンジャアームを貫通する連結部材と、前記第１のチェンジャアームに設けられ前記連結部材が挿入可能な連結部と、を備え、
   前記出力シャフトが軸方向に後退した状態では、前記連結部材が前記連結部に挿入されず、前記出力シャフトが軸方向に前進すると、前記連結部材が前記連結部に挿入されて前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームとが連結される、
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の自動工具交換装置。
4. 前記出力シャフトは、メインカムに連動して軸方向に進退動するとともに軸心周りに回転する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の自動工具交換装置。
5. 出力シャフトの先端側に配設されるチェンジャアーム装置であって、
   両端に把持部を有する第１のチェンジャアームと第２のチェンジャアームが中央部で交差して配置され、前記出力シャフトが軸心周りに回転するのに伴って、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームを前記中央部周りに互いに逆方向に回転させるアーム逆回転機構と、
   前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームとを相対的に動かないように連結するアーム連結機構と、を備え、
   原点位置から、前記出力シャフトが一方に回転すると前記アーム逆回転機構によって、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが互いに逆方向に回転して、前記第１のチェンジャアームの把持部と前記第２のチェンジャアームの把持部とで工具ホルダを挟持し、
   次に、前記アーム連結機構によって前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが連結された状態で、前記出力シャフトが軸方向に前進すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが前記軸方向に前進し、前記出力シャフトが回転すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが回転して、さらに、前記出力シャフトが軸方向に後退すると前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが前記軸方向に後退し、
   続いて、前記出力シャフトが他方に回転すると前記アーム逆回転機構によって、前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームが互いに逆方向に回転して、前記把持部による前記工具ホルダの挟持を解除する、
   ことを特徴とするチェンジャアーム装置。
6. 前記アーム逆回転機構は、前記第１のチェンジャアームの回転に伴って回転する第１のギヤと、該第１のギヤと噛合するピニオンギヤと、該ピニオンギヤと噛合し前記第２のチェンジャアームに連結された第２のギヤと、を備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載のチェンジャアーム装置。
7. 前記アーム連結機構は、前記第２のチェンジャアームを貫通する連結部材と、前記第１のチェンジャアームに設けられ前記連結部材が挿入可能な連結部と、を備え、
   前記出力シャフトが軸方向に後退した状態では、前記連結部材が前記連結部に挿入されず、前記出力シャフトが軸方向に前進すると、前記連結部材が前記連結部に挿入されて前記第１のチェンジャアームと前記第２のチェンジャアームとが連結される、
   ことを特徴とする請求項５または６のいずれか１項に記載のチェンジャアーム装置。
   

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