JP4189639B2

JP4189639B2 - 工具交換装置

Info

Publication number: JP4189639B2
Application number: JP2002328614A
Authority: JP
Inventors: 郁雄亀山
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP2004160590A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マシニングセンタ等の工作機械における主軸の先端部に、交換アームにより工具ホルダを着脱交換するための工具交換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の工具交換装置は、ワーク加工用の工具を有する工具ホルダを主軸の先端部に対して着脱交換するという機能上の要請から、前記主軸の近傍部位に配置されている。特許文献１には工具交換装置の一例が開示されており、これを図１０〜図１２に示している。図１０は従来の工具交換の態様を示す説明図、図１１は従来の交換アームの平断面図、図１２は従来の工具交換時における工具ホルダ及び支持ピンの関係を示す説明図である。
【０００３】
この例のマシニングセンタは、コラム（図示せず）に対して昇降動可能なハウジング６１に回転可能に内装した主軸６２と、当該主軸６２との間で工具ホルダ６４を着脱交換するための回転型の工具交換装置６３とを備えており、この工具交換装置６３は、前記コラムに斜め下向きに突設した支軸（図示せず）で回転可能に支持されたベース部材６５と、このベース部材６５の外周部から放射状に突出した複数の交換アーム６６とで構成されている。
【０００４】
各交換アーム６６は、平面視略Ｙ字状（二股状）の把持部６７と、ハウジング６１の側面に取付けた横平面カム７０に対する従動子である従動ローラ６８とを有している。Ｙ字状把持部６７の両端部には、ハウジング６１の下面に取付けた下平面カム７１に対する従動子である回転ローラ６９，６９がそれぞれ設けられている。
【０００５】
各交換アーム６６は、枢支軸７２を回動支点として、主軸６２の下端部（先端部）に対して遠近揺動可能に構成されている。すなわちハウジング６１を上昇動させて従動ローラ６８を横平面カム７０における傾斜状の案内面上で転動させると、最下位置の交換アーム６６が主軸６２の下端部に近付くように（図１１及び図１２（ａ）の矢印Ａ方向参照）に回動する。逆に、ハウジング６１を下降動させて両回転ローラ６９，６９を下平面カム７１の案内面上で転動させつつ押下すると、最下位置の交換アーム６６が主軸６２の下端部から遠ざかるように（図１１及び図１２（ｂ）の矢印Ｂ方向参照）に回動するのである。
【０００６】
また、各交換アーム６６における把持部６７の両端部に穿設した取付け穴７４には、工具ホルダ６４の胴部外周に形成した断面略Ｖ溝で環状の係止溝部７３に係脱する当接部材７５が各々設けられている。
【０００７】
各当接部材７５は、略円筒状のカバー体７６と、このカバー体７６内に摺動可能に嵌挿した丸軸状の支持ピン７７とで構成されている。支持ピン７７は、カバー体７６内に挿入した押しばね７８により、工具ホルダ６４の係止溝部７３に係合する方向に（把持部６７の内径側に向かって）押圧付勢されている。また、支持ピン７７は、直線的にのみ進退動し、自軸回りには回動しないように構成されている。
【０００８】
以上の構成において、工具交換作業は例えば次のように行われる。
【０００９】
まず、ハウジング６１を上昇動させて、最下位置の交換アーム６６より下方のワーク加工位置にある工具ホルダ６４を図１０（ａ）の位置まで上昇させると、交換アーム６６の従動ローラ６８に横平面カム７０が当接して、交換アーム６６を矢印Ａ方向に回動させ、把持部６７の両支持ピン７７，７７を工具ホルダ６４の係止溝部７３に臨ませる（図１１の一点鎖線状態参照）。このとき、把持部６７側の両回転ローラ６９，６９は下平面カム７１に当接している。
【００１０】
次いで、さらにハウジング６１を上昇動させて、工具ホルダ６４を図１０（ｂ）の位置まで上昇させると、交換アーム６６がさらに矢印Ａ方向に回動して、把持部６７の両支持ピン７７，７７を、工具ホルダ６４の係止溝部７３に沿って矢印Ａ方向に移動しつつ押圧当接させ、結果的に、把持部６７の内径側に設けた支持片７９と両支持ピン７７，７７との３点で挟むようにして、工具ホルダ６４を把持する（図１１の実線状態参照）。
【００１１】
把持が完了すると、さらにハウジング６１を上昇動させて、主軸６２から工具ホルダ６４を抜き取る（図１０（ｃ）参照）。
【００１２】
次いで、新たな工具ホルダ６４を装着するには、図示しないモータでベース部材６５を図示しない支軸回りに回動させて、当該新たな工具ホルダ６４を把持した交換アーム６６を主軸６２の直下位置に移動させたのち、ハウジング６１を下降動させて、この新たな工具ホルダ６４を主軸６２の下端部に装着する。
【００１３】
次いで、さらにハウジング６１を下降動させると、交換アーム６６における把持部６７の両回転ローラ６９，６９に下平面カム７１が当接して、交換アーム６６を矢印Ｂ方向に回動させることにより、把持部６７の両支持ピン７７，７７を前記新たな工具ホルダ６４の係止溝部７３から離脱させて把持を解除するのである。
【００１４】
【特許文献１】
特公平７−８０１０９号公報（４頁１段３６行目〜４４行目、第３図〜第５図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の構成では、工具ホルダ６４把持用の各支持ピン７７は、押しばね７８で把持部６７の内径側に向かって押圧付勢されることにより工具ホルダ６４の係止溝部７３に圧接する。
【００１６】
前述したように、各支持ピン７７は、直線的にのみ進退動可能であって自軸回りには回動しないことから、当該各支持ピン７７と工具ホルダ６４の係止溝部７３との接触は回動しない物体同士の接触であり、前記両者の接触面間には、押しばね７８の付勢力に比例した大きなすべり摩擦力が作用することになる。
【００１７】
また、前記従来の構成では、工具ホルダ６４の係止溝部７３は断面略Ｖ溝状であるのに対して、各支持ピン７７は丸軸状に形成されていたから、前記両者の接触は、大きなすべり摩擦力が作用するにも拘らず、線もしくは点接触となるおそれがあった。しかも、各支持ピン７７を工具ホルダ６４の係止溝部７３に押圧当接させる、すなわち各支持ピン７７を係止溝部７３に対して相対的に直線移動させる（係止溝部７３に沿って移動させる）ために、ハウジング６１が昇降動するに連れて、交換アーム６６を主軸６２の下端部に対して矢印ＡまたはＢ方向に揺動回動させるように構成していたから、ハウジング６１が昇降動する場合は、追従移動する各支持ピン７７が係止溝部７３の下または上周縁部に片当りするおそれもあった（図１２（ａ）（ｂ）参照）。
【００１８】
以上のことから、工具ホルダ６４の係止溝部７３や両支持ピン７７，７７は磨耗し易く、これらの交換頻度が多くなってメンテナンスコストが嵩むという問題があった。
【００１９】
そこで本発明は、以上の問題を解消した工具交換装置を提供することを技術的課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を解決するため、請求項１の発明は、工作機械における主軸の先端部に対して工具ホルダを着脱交換するための工具交換装置であって、前記主軸の軸線と交差する方向に延びる支軸で回転可能に支持されたベース部材に、複数の交換アームを前記主軸の先端部に対して遠近揺動可能に設け、これら各交換アームのうち前記工具ホルダを把持する把持部に、前記工具ホルダの係止溝部に係脱する係合手段をその係合方向に付勢されるように配設し、この係合手段には、前記各交換アームを前記主軸の先端部に対して遠近揺動させると前記工具ホルダの係止溝部に沿って回転しつつ押圧当接するローラを備え、当該ローラを前記係合方向に延びる軸線回りに回動可能に構成したというものである。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の工具交換装置において、前記係合手段は、円筒状のカバー体と、このカバー体内にて摺動可能に嵌挿した摺動体と、この摺動体の先端部に回転可能に軸支されたローラとにより構成され、前記摺動体の胴部から半径外向きに突出した一対の規制ピンが、前記カバー体に穿設されたスロット穴に挿通され、前記スロット穴における前記カバー体の円筒軸線方向の長さが、前記規制ピンの直径より長く設定され、前記スロット穴における前記カバー体の円周方向の幅寸法が前記規制ピンの直径より幅広に設定されているものである。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の工具交換装置において、前記係止溝部は、その溝底部の幅寸法よりも外周側の幅寸法が広いように形成されており、前記ローラにおける一対の最外周面の間の幅寸法は前記係止溝部における溝底部の幅寸法に等しいか若干大きく設定され、前記ローラにおける回転軸心と交差する両側面は、前記回転軸心方向外向きに膨出形成されているものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜図６はマシニングセンタに設けた工具交換装置に対して本発明を適用した第１実施形態である。図１はマシニングセンタの概略を示す縦断面図、図２は交換アームの平断面図、図３は交換アームの一部切欠き正断面図、図４は把持部内径側から見た回転当接部材の断面図、図５は回転当接部材の要部拡大平面図、図６は工具交換時におけるローラ及び工具ホルダの関係を示す説明図である。
【００２４】
この実施形態のマシニングセンタは、図１０（ａ）〜（ｃ）に示した従来のマシニングセンタと基本的に同じ構成であり、コラム１に対して昇降動可能なハウジング２に回転可能に内装した主軸３と、この主軸３との間で工具ホルダ５を着脱交換するための回転型の工具交換装置４とを備えている。
【００２５】
主軸３は、図示しない主軸モータの動力により、鉛直に延びるＺ軸回りに回転駆動するように構成されている。
【００２６】
主軸３の下端部（先端部）には、ワーク加工用の工具６を有する工具ホルダ５のテーパ部を嵌め込むためのテーパ穴状のホルダ装着部７が設けられている。主軸３の中心軸穴には、周知構造のドローバー（図示せず）が昇降動可能に挿通されており、このドローバーよりも下端側には、チャック機構（図示せず）が設けられている。
【００２７】
ドローバーが上昇動すると、チャック機構は工具ホルダ５におけるテーパ部の上端（先端）を掴んで上方に引き込む。逆にドローバーが下降動すると、チャック機構は工具ホルダ５におけるテーパ部の上端を放して下方に押し出す。このようにして、工具ホルダ５は主軸３のホルダ装着部７に対して着脱可能となっている。
【００２８】
図１に示すように、工具交換装置４は、コラム１に斜め下向きに突設した支軸８で軸受９，９を介して回転可能に支持されたベース部材１０と、このベース部材１０の外周部から放射状に突出した複数の交換アーム１１とを備えている。
【００２９】
ベース部材１０は、略円筒状の内筒体１２の下端外周から半径方向外向きに広がる鍔部１３に、内筒体１２の外周面のうち上寄り部位を囲繞する外筒体１４をねじ固定した構造となっている。換言すると、ベース部材１０は二重筒状に形成されている。ベース部材１０は、図示しないモータの動力により、支軸８回りに回転駆動するように構成されており、当該ベース部材１０を回転させて、各交換アーム１１に把持された工具ホルダ５を選択する（最下位置に配置する）ようになっている。
【００３０】
各交換アーム１１は、ベース部材１０における内筒体１２の鍔部１３に固着した各ブラケット１５に、枢支軸１６により揺動可能に枢支されている。これら各交換アーム１１は、ハウジング２のうちベース部材１０と相対向する側面に設けた横平面カム１７に対する従動子である従動ローラ１８と、ベース部材１０における外筒体１４の外周面に押圧当接するストッパー部１９と、枢支軸１６を挟んでストッパー部１９の反対側に位置する把持部２０とにより、側面視略Ｔ字状に形成されている。
【００３１】
交換アーム１１における従動ローラ１８は、ハウジング２が上昇動すると横平面カム１７における傾斜状の案内面上を転動して、把持部２０を主軸３の下端部に近付く矢印Ａ方向に回動させるように構成されている（図１及び図６（ａ）参照）。
【００３２】
この実施形態では、横平面カム１７はハウジング２の側面に対して揺動可能に取付けられており、横平面カム１７の内面側に穿設した上下２つの穴にはコイルばね２１，２１が挿入されている。
【００３３】
これら両コイルばね２１，２１で横平面カム１７を外向き（ベース部材１０側）に押圧付勢することにより、この横平面カム１７の案内面上を転動する従動ローラ１８を外向きに押圧し、ひいては把持部２０に設けた両回転ローラ２９，２９（詳細は後述する）を、ハウジング２の下面に取付けた下平面カム２２に押圧当接させるようになっている。
【００３４】
交換アーム１１におけるストッパー部１９は、半径方向内向きに延びるアーム２３の先端部に穿設した挿通穴２４に、コイルばね２５を介して鋼球２６を挿入してなるものである。
【００３５】
鋼球２６の一部は挿通穴２４から外向きに突出しており、この突出部位がベース部材１０における外筒体１４の外周面に常時押圧当接している。これにより、交換アーム１１が急激に姿勢変更することを防止して、当該交換アーム１１の回動挙動を安定化させている。
【００３６】
この実施形態では、外筒体１４における外周面の下寄り部位に、位置保持溝２７が全周にわたって設けられており、回動移動の結果、この位置保持溝２７に鋼球２６を嵌め込むことにより、交換アーム１１は所定の姿勢で安定保持されるようになっている。
【００３７】
交換アーム１１における把持部２０は、工具ホルダ５の胴部外周に設けた環状の係止溝部２８を挟持できるように、平面視略Ｙ字状（二股状）に形成されている。このＹ字状把持部２０の両端部には、ハウジング２下面の下平面カム２２に対する従動子である回転ローラ２９，２９と、工具ホルダ５の係止溝部２８に係脱する係合手段としての回転当接部材３０とが各々設けられている。
【００３８】
図２〜図５に示すように、係合手段としての各回転当接部材３０は、略円筒状のカバー体３１と、当該カバー体３１内に摺動可能に嵌挿した摺動体３２と、この摺動体３２の先端部から突出した上下一対の突出片３３，３３の間に回転可能に軸支したローラ３４とにより構成されている。
【００３９】
この実施形態では、把持部２０の両端部に、把持アーム３５の延びる方向と略直交する方向に貫通した取付け穴３６が穿設されており（図２及び図３に一方のみ示す）、この取付け穴３６にカバー体３１が嵌挿固定されている。
【００４０】
カバー体３１の内周部は、その穴径が一端側で大きく他端側で小さい段付き状に形成されており、穴径の大きい方、すなわち大径部３７が把持部２０の内径側に向かって開口している。大径部３７の外周部位には、平面視略矩形状の２つのスロット穴３９，３９が相対向するように貫設されている（詳細については後述する）。
【００４１】
一方、小径部３８の外周部位は把持部２０の外径側に突出しており、当該部位に、前述した回転ローラ２９が回転当接部材３０の軸線Ｃ回りに回転可能に被嵌されている。この回転ローラ２９は、ハウジング２が下降動すると下平面カム２２の案内面上を転動しながら押下されて、把持部２０を主軸３の下端部から遠ざかる矢印Ｂ方向に回動させるように構成されている。小径部３８の開口はプレート４０で塞がれている。
【００４２】
摺動体３２は、先端部に設けたローラ３４がカバー体３１における大径部３７の開口から外向きに突出するように（ローラ３４が把持部２０の内径側に臨むように）、この大径部３７に嵌挿されている。摺動体３２の外径は、カバー体３１の大径部３７にきっちりと嵌る大きさに設定されている。
【００４３】
この摺動体３２の胴部には、半径外向きに突出した規制ピン４１，４１が設けられており、これら各規制ピン４１は、カバー体３１において対応するスロット穴３９に挿通されている。
【００４４】
図４及び図５に示すように、カバー体３１における各スロット穴３９は、軸線Ｃ方向の長さ寸法Ｌが規制ピン４１の直径Ｄよりも長く設定されているだけでなく、円周方向の幅寸法Ｗが規制ピン４１の直径Ｄよりも幅広に設定されている。これにより、摺動体３２はカバー体３１に対して、軸線Ｃ方向に摺動可能なだけでなく軸線Ｃ回りに回動可能に連結されている。
【００４５】
すなわち、摺動体３２を軸線Ｃ方向に進退動させると、各規制ピン４１がこれに対応するスロット穴３９のうち平面視で軸線Ｃと交差する両側縁部に当接して、その進退動が規制される一方、摺動体３２を軸線Ｃ回りに回動させると、各規制ピン４１がこれに対応するスロット穴３９のうち平面視で軸線Ｃに沿う両側縁部に当接して、その回動が規制されるのである。
【００４６】
摺動体３２ひいてはローラ３４は、カバー体３１のプレート４０と摺動体３２の基端部との間に介挿した押しばね４２で、工具ホルダ５の係止溝部２８に対して係合する方向（把持部２０の内径側に向かって）押圧付勢されている。
【００４７】
ローラ３４における最外周面３４ｃの幅寸法Ｈ（図４参照）は、係止溝部２８における溝底部２８ｃの幅寸法ＭＷ（図６（ａ）参照）とほぼ同じ大きさか、あるいはそれよりも若干大きく設定されており、ローラ３４のうち回転軸心Ｅと交差する両側面３４ａ，３４ｂは、軸心Ｅ方向外向きに膨出形成されている。
【００４８】
ローラ３４における一方の膨出側面３４ａは、そのコーナ部分の水平に対する傾斜角度δａ（図４参照）が係止溝部２８における上周縁部２８ａの水平に対する傾斜角度γａ（図６（ａ）参照）と略一致するように設定されている。同様にして、他方の膨出側面３４ｂは、そのコーナ部分の水平に対する傾斜角度δｂ（図４参照）が係止溝部２８における下周縁部２８ｂの水平に対する傾斜角度γｂ（図６（ａ）参照）と略一致するように設定されている。
【００４９】
すなわち、ローラ３４の外形形状と工具ホルダ５における係止溝部２８の断面形状とはほぼ合致し、ローラ３４が工具ホルダ５の係止溝部２８にきっちりと嵌るようになっている。なお、ローラ３４の最外周面３４ｃと係止溝部２８の溝底部２８ｃとは接触していないが、これらを接触させるようにしても差し支えない。
【００５０】
以上のことから、一方の膨出側面３４ａのコーナ部分が傾斜角度のほぼ等しい上周縁部２８ａに面で接触するとともに、他方の膨出側面３４ｂのコーナ部分が同じく傾斜角度のほぼ等しい下周縁部２８ｂに面で接触することにより、ローラ３４は工具ホルダ５の係止溝部２８にきっちりと嵌って、当該工具ホルダ５を安定的に支持できるようになっている（図３及び図６（ｂ）参照）。この実施形態では、相対向する位置にある両ローラ３４，３４と把持部２０の内径側に設けた支持片４３との三点で、工具ホルダ５を把持するように構成されている（図２参照）。
【００５１】
なお、把持部５の内径寸法Ｔ（一方のローラ３４から他方のローラ３４までの距離）は、把持部２０がハウジング２の横平面カム１７を挟む軌跡で通過できるように、横平面カム１７よりも幅広に設定されている（図２及び図３参照）。
【００５２】
次に、図４及び図６を参照しながら、第１実施形態におけるマシニングセンタの工具交換の態様を説明する。この実施形態における工具交換作業は、各回転当接部材３０の動作の点を除いて、図１０（ａ）〜（ｃ）に示した従来の場合と基本的に同様の態様で行われる。
【００５３】
ハウジング２を上昇動させて最下位置の交換アーム１１を矢印Ａ方向に回動させると、各ローラ３４の一方の膨出側面３４ａのコーナ部分が工具ホルダ５における係止溝部２８の上周縁部２８ａに接触するとともに、当該ローラ３４における他方の膨出側面３４ｂのコーナ部分が係止溝部２８の下周縁部２８ｂに接触する（図６（ａ）の二点鎖線状態参照）。このとき、ローラ３４はその回転軸心Ｅが鉛直方向に対して角度θだけ傾いており、ローラ３４の各膨出側面３４ａ，３４ｂとこれに対応する係止溝部２８の周縁部２８ａ，２８ｂとは、線もしくは点接触の状態、またはこれに近い状態となっている。
【００５４】
そうすると、ローラ３４の係止溝部２８に対する姿勢を安定させるため、一方の膨出側面３４ａのコーナ部分と上周縁部２８ａとが面で接触し、かつ他方の膨出側面３４ｂのコーナ部分と下周縁部２８ｂとが面で接触するように、ローラ３４ひいては摺動体３２が回転当接部材３０の軸線Ｃ回りに回動する。
【００５５】
これにより、ローラ３４は、各膨出側面３４ａ，３４ｂで上または下周縁部２８ａ，２８ｂをなぞるように回動した結果、回転軸心Ｅの向きを略鉛直の状態に変化させ、係止溝部２８にきっちりとずれなく嵌って押圧当接する（図６（ａ）の実線状態参照）。
【００５６】
次いで、ハウジング２をさらに上昇させると、交換アーム１１はさらに矢印Ａ方向に回動して、係止溝部２８にきっちりと嵌ったローラ３４が、この係止溝部２８に対して相対的にスムーズに直線移動しつつ（係止溝部２８に沿ってスムーズに転動しつつ）押圧当接し、最終的には、把持部２０の内径側の支持片４３と両ローラ３４，３４との３点で挟むようにして、工具ホルダ５を把持する。
【００５７】
また、工具ホルダ５の係止溝部２８から両ローラ３４，３４を離脱させて把持を解除するに際しても、前述の場合と同様に、両ローラ３４，３４は、係止溝部２８にきっちりと嵌ってスムーズに転動するのである。
【００５８】
以上のように、この実施形態では、各回転当接部材３０のローラ３４を工具ホルダ５の係止溝部２８に押圧当接させる構成であるから、両ローラ３４，３４と工具ホルダ５の係止溝部２８との接触面間に生ずる摩擦は、すべり摩擦ではなく転がり摩擦となり、前記従来の場合よりも格段に小さくなる。
【００５９】
また、各回転当接部材３０の摺動体３２ひいてはローラ３４は、その軸線Ｃ方向に摺動可能なだけでなく、軸線Ｃ回りに回動可能にも構成されていることに加えて、各ローラ３４の外形形状と工具ホルダ５における係止溝部２８の断面形状とはほぼ合致するから、ハウジング２を昇降動させるに際して、各ローラ３４のうち回転軸心Ｅと交差する両膨出側面３４ａ，３４ｂと、工具ホルダ５における係止溝部２８の上下周縁部２８ａ，２８ｂとは、確実に面接触する。その上、ハウジング２の昇降動に追従移動する各ローラ３４が工具ホルダ５の係止溝部２８の下または上周縁部２８ｂ，２８ａに片当りするおそれも低減される。
【００６０】
したがって、各ローラ３４は、工具ホルダ５の係止溝部２８にきっちりと嵌るように転動しつつ押圧当接することができる。換言すると、各ローラ３４が工具ホルダ５の係止溝部２８からずれた状態で押圧当接することがない。
【００６１】
以上のことから、各回転当接部材３０のローラ３４と工具ホルダ５の係止溝部２８とは摩耗し難くなって寿命が長くなり、結果的にメンテナンスコストを低減することができるのである。
【００６２】
また、前述したように、各ローラ３４が工具ホルダ５の係止溝部２８からずれた状態で押圧当接することがないので、把持部２０の内径側の支持片４３と両ローラ３４，３４とにより、工具ホルダ５を確実に把持することができ、工具交換の際に交換アーム１１から工具ホルダ５が脱落するおそれを格段に低減することもできる。
【００６３】
図７及び図８は、回転当接部材３０の別例を示している。図７は別例に係る回転当接部材の要部拡大平面図、図８は別例に係る回転当接部材の側断面図である。
【００６４】
図７及び図８では、カバー体３１における大径部３７の外周部位に、平面視略矩形状のスロット穴３９，３９に代えて、回転当接部材３０の軸線Ｃ回りに長い長円形の回動用スロット４５，４５が相対向するように貫設されている一方、摺動体３２の胴部に、回転当接部材３０の軸線Ｃ方向に長い長円形の摺動用スロット４６が貫設されている。
【００６５】
図７に示すように、カバー体３１の大径部３７には摺動体３２を嵌挿し、カバー体３１における各回動用スロット４５と、摺動体３２における摺動用スロット４６とを平面視で略十字状に交差させ、これらスロット４５，４５，４６の重なり部分に長手棒状の規制ピン４７が挿通されている。
【００６６】
カバー体３１における各回動用スロット４５は、軸線Ｃ方向の幅寸法Ｗ′が規制ピン４７の直径と同程度の大きさに設定されている。また、摺動体３２における摺動用スロット４６は、円周方向の幅寸法Ｗ″が規制ピン４７の直径と同程度の大きさに設定されている。
【００６７】
摺動体３２は、第１実施形態の場合と同様に、カバー体３１に対して軸線Ｃ方向に摺動可能なだけでなく軸線Ｃ回りに回動可能に連結されている。すなわち、摺動体３２を軸線Ｃ方向に進退動させると、規制ピン４７が摺動体３２における摺動用スロット４６のうち平面視で軸線Ｃと交差する両側縁部に当接して、その進退動が規制される一方、摺動体３２を軸線Ｃ回りに回動させると、規制ピン４７がカバー体３１における各回動用スロット４６のうち平面視で軸線Ｃに略沿う両側縁部に当接して、その回動が規制されるのである。
【００６８】
以上のように構成した場合も、各回転当接部材３０における摺動体３２ひいてはローラ３４は、その軸線Ｃ方向に摺動可能なだけでなく、軸線Ｃ回りに回動可能となるので、各ローラ３４は、工具ホルダ５の係止溝部２８にきっちりと嵌るように転動しつつ押圧当接することができ、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６９】
なお、カバー体３１における大径部３７の外周部位に、回転当接部材３０の軸線Ｃ方向に長い長円形の摺動用スロットを相対向するように貫設する一方、摺動体３２の胴部に、回転当接部材３０の軸線Ｃ回りに長い長円形の回動用スロットを貫設してもよい。
【００７０】
図９は本発明に係る係合手段の参考例を示している。なお、この参考例において構成及び作用が第１実施形態と同じものには、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７１】
参考例の回転当接部材５０は、略円筒状のカバー体５１と、当該カバー体５１内に摺動可能に嵌挿した摺動体５２及びボール５３とにより構成されている。カバー体５１は把持部２０における各端部の取付け穴３６に嵌挿固定されており、このカバー体５１には、下平面カム２２に対する従動子としての回転ローラ２９が把持部２０の外径側から回転可能に被嵌されている。
【００７２】
カバー体５１のうち把持部２０の外径寄りの開口はプレート５４で塞がれており、反対側（把持部２０の内径側）の開口は、カバー体５１に内装したボール５３が当該開口から落下しないように、ボール５３の直径ＤＢよりも若干小さい穴径に設定されている。
【００７３】
ボール５３は、カバー体５１のプレート５４と摺動体５２の基端部との間に介挿した押しばね５５により、摺動体５２を介して工具ホルダ５の係止溝部２８に係合する方向（把持部２０の内径側に向かって）押圧付勢されている。
【００７４】
ボール５３の突出部分の最大径ＤＨ（カバー体５１のうち把持部２０内径寄りの穴径にほぼ一致する）は、ボール５３の球面を工具ホルダ５における係止溝部２８の上下両周縁部２８ａ，２８ｂに当接させることができるように、係止溝部２８における溝底部２８ｃの幅寸法ＭＷ（図６（ａ）参照）よりも大きく設定されている。これにより、ハウジング２が昇降動するに際して、追従移動するボール５３が工具ホルダ５の係止溝部２８の上または下周縁部２８ａ，２８ｂに片当りしないようになっている。
【００７５】
摺動体５２とボール５３とは接触しているだけであり、ボール５３は３６０°の全方向に任意に回動可能となっている。この参考例では、相対向する位置にある両ボール５３，５３と把持部２０の内径側に設けた支持片４３との三点で、工具ホルダ５を把持することになる。
【００７６】
以上のように構成すると、工具ホルダ５の係止溝部２８は断面略Ｖ溝状であるのに対して、各ボール５３は球体であるから、前記両者の接触は線もしくは点接触となるおそれがあるものの、各ボール５３は３６０°の全方向に任意に回動できるので、前記両者の接触部位に生ずる摩擦を、すべり摩擦ではなく転がり摩擦とすることができ、前記両者間の摩擦を、前記従来の場合よりも格段に小さくできる。
【００７７】
したがって、この場合も、各回転当接部材５０のボール５３と工具ホルダ５の係止溝部２８とは摩耗し難くなって寿命が長くなり、結果的にメンテナンスコストの低減が可能となるのである。
【００７８】
本発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば工具ホルダの係止溝部に係脱する係合手段は２つに限らず、少なくとも１つあればよい。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１のように構成すると、工具ホルダを着脱可能に把持するに際して、係合手段におけるローラを前記工具ホルダの係止溝部に押圧当接させるので、前記ローラと前記工具ホルダの係止溝部との接触部位に生ずる摩擦は、すべり摩擦ではなく転がり摩擦となる。これにより、前記接触部位間に生ずる摩擦力を格段に小さくすることができる。
【００８０】
また、前記係合手段のローラは、係合方向に延びる軸線方向に摺動可能なだけでなくその軸線回りに回動可能であるので、当該ローラは、前記工具ホルダの係止溝部からずれることなく、この係止溝部に沿ってスムーズに転動しつつ押圧当接することができる。
【００８１】
したがって、前記ローラと前記工具ホルダの係止溝部とは摩耗し難くなって寿命が長くなり、その結果、メンテナンスコストを低減することができるという効果を奏する。
【００８２】
【００８３】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態におけるマシニングセンタの概略を示す縦断面図である。
【図２】交換アームの平断面図である。
【図３】交換アームの一部切欠き正断面図である。
【図４】把持部内径側から見た回転当接部材の断面図である。
【図５】回転当接部材の要部拡大平面図である。
【図６】工具交換時におけるローラ及び工具ホルダの関係を示す説明図であり、（ａ）はローラの動作態様を示す側面図、（ｂ）はローラの係止溝部に対する当接状態を示す要部拡大正面図である。
【図７】別例に係る回転当接部材の要部拡大平面図である。
【図８】回転当接部材の側断面図である。
【図９】参考例における係合手段の側断面図である。
【図１０】従来の工具交換の態様を示す説明図であり、（ａ）は交換アームによる工具ホルダの把持を開始した状態の側面図、（ｂ）交換アームによる工具ホルダの把持を完了した状態の側面図、（ｃ）工具ホルダを主軸から抜き取った状態の側面図である。
【図１１】従来の交換アームの平断面図である。
【図１２】従来の工具交換時における工具ホルダ及び支持ピンの関係を示す説明図であり、（ａ）はハウジングの上昇時を示す側面図、（ｂ）はハウジングの下降時を示す側面図である。
【符号の説明】
２ハウジング
３主軸
４工具交換装置
５工具ホルダ
８支軸
１０ベース部材
１１交換アーム
１８従動ローラ
１９ストッパー部
２０把持部
２８係止溝部
３０，５０係合手段としての回転当接部材
３１，５１カバー体
３２，５２摺動体
３４ローラ
３９スロット穴
４１，４７規制ピン
４０鉛直ピン
４２，５５押しばね
５３ボール

Claims

工作機械における主軸の先端部に対して工具ホルダを着脱交換するための工具交換装置であって、
前記主軸の軸線と交差する方向に延びる支軸で回転可能に支持されたベース部材に、複数の交換アームを前記主軸の先端部に対して遠近揺動可能に設け、
これら各交換アームのうち前記工具ホルダを把持する把持部に、前記工具ホルダの係止溝部に係脱する係合手段をその係合方向に付勢されるように配設し、
この係合手段には、前記各交換アームを前記主軸の先端部に対して遠近揺動させると前記工具ホルダの係止溝部に沿って回転しつつ押圧当接するローラを備え、当該ローラを前記係合方向に延びる軸線回りに回動可能に構成したことを特徴とする工具交換装置。
前記係合手段は、円筒状のカバー体と、このカバー体内にて摺動可能に嵌挿した摺動体と、この摺動体の先端部に回転可能に軸支されたローラとにより構成され、
前記摺動体の胴部から半径外向きに突出した一対の規制ピンが、前記カバー体に穿設されたスロット穴に挿通され、
前記スロット穴における前記カバー体の円筒軸線方向の長さが、前記規制ピンの直径より長く設定され、
前記スロット穴における前記カバー体の円周方向の幅寸法が前記規制ピンの直径より幅広に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。
前記係止溝部は、その溝底部の幅寸法よりも外周側の幅寸法が広いように形成されており、
前記ローラにおける一対の最外周面の間の幅寸法は前記係止溝部における溝底部の幅寸法に等しいか若干大きく設定され、
前記ローラにおける回転軸心と交差する両側面は、前記回転軸心方向外向きに膨出形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の工具交換装置。