JP4475392B2 - ワークホルダ - Google Patents

Description

本発明はワークホルダに関するものであり、特に、複数の保持部を互いに接近・離間させてワークピースを保持するワークホルダに関するものである。

この種のワークホルダは、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されているように既に知られている。特許文献１に記載のワークホルダは、カムを利用して一対の挟持爪を互いに接近，離間させ、ワークピースを挟持，解放するように構成されている。このワークホルダは、ハウジングにより相対回転可能に保持され、工作機械の主軸により回転させられる回転軸と、ハウジングにより相対回転不能かつ軸方向に相対移動可能であって、回転軸と同心に保持された作動軸と、回転軸に固定の円筒状の駆動カムと、作動軸に、駆動カムと対向して設けられた円筒状の被駆動カムと、ハウジングにより、回転軸の回転軸線と直交する一直線上において互いに接近・離間可能に設けられた一対の挟持爪と、作動軸と一対の挟持爪とを連結する一対のリンクとを備えている。駆動カムと被駆動カムとの互いに対向する端面にはそれぞれ、山部と谷部とを９０度の回転角度間隔で有する波形のカム面が形成されており、作動軸は、ばねにより、駆動カムと被駆動カムとのカム面同士が噛み合う向きに付勢されている。駆動カムと被駆動カムの各カム面の山部と谷部とが互いに噛み合う状態から回転軸が主軸により９０度回転させられれば、各カム面の山部同士が当接する状態となり、作動軸がばねの付勢力に抗して回転軸から離間する向きに移動させられ、一対のリンクが回動させられ、一対の挟持爪が案内装置により案内されつつ互いに離間させられ、ワークピースを解放する。回転軸が主軸により更に同じ方向にあるいは逆方向に９０度回転させられれば、山部と谷部とが噛み合う状態となり、一対の挟持爪が案内装置により案内されつつ互いに接近させられてワークピースを挟持する。

また、特許文献２に記載のワークホルダは、ラックおよびピニオンを利用して一対の把持部材を互いに接近，離間させ、ワークピースを把持，解放するように構成されている。このワークホルダは、ハウジングにより相対回転可能に保持され、主軸により回転させられる回転軸と、その回転軸に同心に、相対回転不能にかつ軸方向に相対移動不能に設けられたピニオンと、ハウジングにより回転軸の回転軸線と直角に立体交差する方向に相対移動可能に保持され、ピニオンに噛み合わされた一対のラックと、それらラックの各々に保持された把持部材とを備えている。一対のラックは互いに平行に設けられており、回転軸が主軸により回転させられれば、ピニオンが回転させられ、一対のラックが互いに反対方向へ移動させられて一対の把持部材が互いに離間させられ、ワークピースを解放する。回転軸が逆向きに回転させられれば、一対のラックが上記とは逆向きに移動させられ、一対の把持部材が互いに接近させられてワークピースを保持する。
特開平９−２９５７４号公報 特開２００３−１８１７３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のワークホルダは、被保持部の大きさが異なる複数種類のワークピースの保持に適さない問題がある。一対の挟持爪は直線移動により互いに接近，離間させられてワークピースを保持・解放するため、被保持部の大きさが異なる複数種類のワークピースを１つのワークホルダによって保持しようとすれば、一対の挟持爪の接近・離間距離を大きくすることが必要である。しかし、そのためには案内装置が大形となり、ワークホルダが大形となる。被保持部の大きさに応じてワークホルダを複数種類用意すれば、被保持部が小さいワークピースを保持するワークホルダは小形に構成することができるが、複数種類のワークホルダが必要であり、ワークピースの保持に要するコストが高くなる。
また、特許文献２に記載のワークホルダにおいても同様の問題がある。このワークホルダにおいては、保持部材がラックの移動により直線移動させられるため、被保持部の大きさが異なる複数種類のワークピースを保持しようとすれば、ラックを長くして保持部材の移動距離を大きくすることとなり、ワークホルダが大形となることを避け得ないのである。
本発明は、以上の事情を背景としてなされたものであり、大形化を回避しつつ、大きさが異なる複数種類のワークピースを保持することができるワークホルダを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るワークホルダは、(A)本体部材と、(B)その本体部材と、その本体部材に回動可能に保持された一対のレバーと、それら一対のレバーの自由端部同士を連結する連結部材とから成る平行四辺形リンクが、対称軸に対して軸対称に複数、本体部材上に構成された平行四辺形リンク群と、(C)前記本体部材に相対回転可能に保持された回転軸と、その回転軸の本体部材に対する相対回転を前記一対のレバーの回動に変換する運動変換装置とを含み、前記平行四辺形リンク群を、前記対称軸に対して軸対称の状態を保って一斉に作動させる駆動装置と、(D)前記複数の連結部材の各々に設けられ、互いに共同してワークピースを保持する複数の保持部とを含み、前記運動変換装置が、(a)前記本体部材に相対回転可能に保持され、前記回転軸と共に回転する第一ねじ部材と、(b)前記本体部材に相対回転不能かつ軸方向に相対移動可能に保持され、前記第一ねじ部材と螺合された第二ねじ部材とを含んで第二ねじ部材の前記本体部材に対する軸方向の相対移動を前記一対のレバーの回動に変換するものであり、かつ、前記第一ねじ部材と前記回転軸との間に、設定値以下のトルクは伝達するが設定値を超えるトルクは伝達しないトルクリミッタが設けられ、前記回転軸が加工機械の主軸に取り外し可能に取り付けられ、前記本体部材が加工機械の非回転部と係合させられるように構成される。

平行四辺形リンクは２つでもよく、３つ以上でもよい。２つであっても、例えば、保持部がワークピースの被保持部に面接触する保持面を備えていれば、ワークピースを安定して保持することができる。
複数の平行四辺形リンクの各一対のレバーが駆動装置により一斉に回動させられ、連結部材が本体部材に対して接近，離間させられ、複数の保持部が互いに接近，離間させられてワークピースを保持，解放する。
レバーの長さ、すなわちレバーの本体部材に対する回動軸線と連結部材に対する回動軸線との距離と、レバーの回動角度との少なくとも一方の設定により、複数の保持部の最大接近・離間距離を変えることができる。特に、レバー比、すなわちレバーの長さと、レバーの回動軸線と駆動装置の駆動力が作用する部分との距離との比が大きいほど、保持部を大きく移動させることができる。したがって、レバーを、保持部に、大きさが異なる複数種類のワークピースを保持可能な移動量を与えることができる長さを有するものとするとともに、レバー比をできるだけ大きく設定し、ワークピースの被保持部の大きさに応じてレバーの回動角度を設定することにより、保持部を被保持部の大きさに応じた距離、移動させ、大きさが異なる複数種類のワークピースを容易に保持させることができる。被保持部が大きいワークピースを保持する際にはレバーの回動角度が大きくされて保持部が対称軸から大きく離間させられるが、ワークピースを保持しない場合には、レバーを本体部材側へ回動させ、閉じておくことができ、被保持部が小さい場合には回動角度は小さく、常時、大きいスペースを要するわけではなく、ワークホルダが大形となることを回避しつつ、大きさが異なる複数種類のワークピースを保持し得るワークホルダが得られる。
また、保持部は平行四辺形リンクの連結部材に設けられているため、レバーの回動角度が異なっても、保持部の本体部材に対する姿勢は変わらず、被保持部の大きさが異なる複数種類のワークピースを同じ姿勢で保持することができる。
さらに、トルクリミッタが設けられているため、複数の保持部がワークピースを保持した状態から更に、回転軸が回転させられても、設定値を超える回転トルクは第一ねじ部材に伝達されない。そのため、例えば、回転軸の回転角度制御に誤差があっても、ワークピースを破損することなく、保持することができる。また、保持部が摩耗しても、複数の保持部の接近・離間距離の不足を回避し、確実にワークピースが保持される。
さらにまた、運動変換装置が第一，第二ねじ部材を含むことにより容易になる回転軸の回転角度制御が、さらに容易になる。回転軸の回転角度が大きくても、トルクリミッタにより第一ねじ部材への設定値を超える回転トルクの伝達が阻止され、ワークピースの破損が回避されるからである。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

なお、以下の各項において、 (1)項，(5)項，(6)項および(7)項を合わせたものが請求項１に相当し、 その請求項１に(2)項に記載の事項を追加したものが請求項２に相当する。

（１）本体部材と、
その本体部材と、その本体部材に回動可能に保持された一対のレバーと、それら一対のレバーの自由端部同士を連結する連結部材とから成る平行四辺形リンクが、対称軸に対して軸対称に複数、本体部材上に構成された平行四辺形リンク群と、
その平行四辺形リンク群を、前記対称軸に対して軸対称の状態を保って一斉に作動させる駆動装置と
前記複数の連結部材の各々に設けられ、互いに共同してワークピースを保持する複数の保持部と
を含むワークホルダ。
（２）前記平行四辺形リンク群が３つの平行四辺形リンクから成る (1)項に記載のワークホルダ。
本項のワークホルダは保持部を３つ備えることとなり、ワークピースを３箇所において安定して保持することができる。例えば、被把持面の横断面形状が円形であるワークピースを心出しして保持することができ、ワークピースの保持に適切である。
（３）前記一対のレバーの各々の前記本体部材に対する相対回動軸線２本を含む平面と、それら一対のレバーの自由端部の各々の前記連結部材に対する相対回軸線２本を含む平面とが、共に前記対称軸に平行でありかつ互いに平行である (1)項または (2)項に記載のワークホルダ。
本項のワークホルダにおいては、平行四辺形リンク群が駆動装置によって作動させられるとき、連結部材が対称軸に平行な姿勢を保って移動させられる。したがって、例えば、被保持部が対称軸に平行なワークピースであれば、大きさが異なっても連結部材の各々に設けられる保持部を常に同じ状態で被保持部に係合させることができる。

（４）前記本体部材に回転軸が相対回転可能に保持されており、前記駆動装置が、その回転軸と、その回転軸の本体部材に対する相対回転を前記一対のレバーの回動に変換する運動変換装置とを含む (1)項ないし (3)項に記載のワークホルダ。
回転軸が回転させられることにより運動変換装置を介してレバーが回動させられ、保持部がワークピースを保持・解放する。
運動変換装置は、例えば、(6)項に記載のワークホルダのように、互いに螺合された第一，第二ねじ部材を含む装置とされ、あるいは、カムおよびカムフォロワを含む装置とされる等、種々の構成が採用可能である。後者の運動変換装置は、回転軸と共にカムを回転させるとともに、カムにより与えられるカムフォロワの運動によって複数の平行四辺形リンクのレバーを直接回動させる装置とされる。
（５）前記回転軸が加工機械の主軸に取り外し可能に取り付けられ、前記本体部材が加工機械の非回転部と係合させられる (4)項に記載のワークホルダ。
本項のワークホルダは、加工機械に取り付けられて、例えば、加工機械において加工されるワークホルダのワーク取付部に対する取付け，取外しに用いられる。本体部材は非回転部との係合により回転を阻止され、回転軸が主軸により回転させられてレバーが回動させられる。工作機械の主軸の回転を利用してレバーが回動させられ、ワークピースの保持・解放が容易にかつ安価に行われる。
（６）前記運動変換装置が、
前記回転軸と共に回転する第一ねじ部材と、
前記本体部材に相対回転不能かつ軸方向に相対移動可能に保持され、前記第一ねじ部材と螺合された第二ねじ部材と
を含み、第二ねじ部材の前記本体部材に対する軸方向の相対移動を前記一対のレバーの回動に変換するものである (4)項または (5)項に記載のワークホルダ。
第一ねじ部材および第二ねじ部材は、回転軸と同軸に配設してもよく、異なる軸線上に配設してもよい。例えば、第一，第二ねじ部材を回転軸の軸線を含む一平面内に位置し、回転軸の軸線と平行な軸線上に配設してもよい。この場合、例えば、第一ねじ部材と回転軸との間に、回転軸の回転を第一ねじ部材に伝達する回転伝達装置が設けられ、第一ねじ部材が回転軸と共に回転するようにされる。
本項のワークホルダにおいては、回転軸が回転させられ、第一ねじ部材が回転させられることにより、第一ねじ部材に螺合された第二ねじ部材が軸方向に移動させられ、複数の平行四辺形リンクの各一対のレバーが一斉に回動させられ、複数の保持部が一斉に移動させられてワークピースを保持・解放する。第一ねじ部材は、ワークピースを保持する場合と解放する場合とにおいて互いに逆向きに回転させられ、複数対の保持部が一斉にワークピース保持方向あるいは解放方向に回動させられる。
本ワークホルダによれば、回転軸の回転を利用して保持部にワークピースを保持，解放させるのであるが、回転軸の回転角度、すなわち回転軸を回転させる回転軸駆動装置の回転角度の制御を容易に行うことができる。第一，第二ねじ部材のねじのリード角を小さくすれば、第一ねじ部材の同じ回転角度に対する第二ねじ部材の軸方向の移動距離を短くすることができ、回転軸の実際の回転角度がワークピースの保持に必要な角度より多少大きくても、第二ねじ部材の軸方向の移動距離の増大が小さくて済む。したがって、ワークピースを保持，解放するための回転軸の回転角度が、保持に適した角度よりやや大きめになっても、ワークピースに過大な保持力を加えて破損することなく、確実に保持することができ、回転軸の回転角度制御の精度を低くすることができ、制御が容易になる。
また、本ワークホルダは、被保持部の大きさが異なる複数種類のワークピースの保持に適している。回転軸および第一ねじ部材の回転角度を大きくすれば保持部の移動距離が大きくなるため、複数種類の被保持部の寸法に合わせて、それらを保持，解放するための回転軸の回転角度範囲（保持角度と解放角度との間の角度範囲）を複数種類設定することにより、被保持部の大きさの違いに対応することが容易なのである。
（７）前記第一ねじ部材が前記本体部材に相対回転可能に保持されており、その第一ねじ部材と前記回転軸との間に、設定値以下のトルクは伝達するが設定値を超えるトルクは伝達しないトルクリミッタが設けられた (6)項に記載のワークホルダ。
ワークピースを保持する際、２つの係合部材がワークピースに係合し、保持した状態から更に回転軸が回転させられ、第一ねじ部材が回転させられれば、保持部がワークピースを保持する力が過大になり、ワークピースと保持部との少なくとも一方が破損する恐れがある。それに対し、トルクリミッタが設けられていれば、複数の保持部がワークピースを保持した状態から更に、回転軸が回転させられても、設定値を超える回転トルクは第一ねじ部材に伝達されない。そのため、例えば、回転軸の回転角度制御に誤差があっても、ワークピースを破損することなく、保持することができる。また、保持部が摩耗しても、複数の保持部の接近・離間距離の不足を回避し、確実にワークピースが保持される。
さらに、前述のように、運動変換装置が第一，第二ねじ部材を含むことにより容易になる回転軸の回転角度制御が、さらに容易になる。回転軸の回転角度が大きくても、トルクリミッタにより第一ねじ部材への設定値を超える回転トルクの伝達が阻止され、ワークピースの破損が回避されるからである。
（８）前記トルクリミッタが、
常に前記第一ねじ部材と共に回転する第一リミッタ部材と、
常に前記回転軸と共に回転する第二リミッタ部材と、
それら第一リミッタ部材と第二リミッタ部材との一方にその一方の回転軸線を中心とする一円周上に複数設けられた第一係合部と、第一リミッタ部材と第二リミッタ部材との他方に保持されて前記第一係合部と弾性的に係合する第二係合部とであって、第一リミッタ部材と第二リミッタ部材との相対回転トルクが前記設定値以下である場合は第二係合部が弟一係合部から外れず、前記設定値を超える場合は外れるものと
を含む (7)項に記載のワークホルダ。
第一ねじ部材と第一リミッタ部材および第二ねじ部材と第二リミッタ部材とは、それぞれ同軸に配設されてもよく、異なる軸線上に配設されてもよい。
第一リミッタ部材と第二リミッタ部材とは、相対回転トルクが設定値を超えれば相対回転するが、第一係合部が複数設けられているため、回転軸が停止したとき、第一，第二リミッタ部材の位相を問わず、第一係合部と第二係合部とが互いに係合し、トルクリミッタが、設定値以下のトルクは伝達するが、設定値を超えるトルクは伝達しない状態に自動的に復帰し易い。そのため、例えば、ワークピースの保持後、ワークピースを解放する際に作業者が第一，第二係合部を互いに係合させて回転軸の回転が第一ねじ部材に伝達されるようにしなくて済むことが多い。
（９）前記第一係合部と第二係合部とが軸方向において互いに対向する (8)項に記載のワークホルダ。
第一リミッタ部材と第二リミッタ部材とは、一方を他方の内側あるいは外側に相対回転可能に嵌合し、第一係合部と第二係合部とが、回転軸線と直交する方向において互いに対向するようにすることも可能である。しかし、第一係合部と第二係合部とを軸方向において互いに対向させれば、トルクリミッタをコンパクトに構成することができる。
（１０）前記第一係合部が、前記一円周に沿って連続的に形成された波形の凹凸部の一部分ずつにより構成された (8)項または (9)項に記載のワークホルダ。
波形の凹凸部の、回転軸が停止した際に第二係合部と係合する部分が第一係合部を構成
し、回転軸の回転停止時における第一係合部と第二係合部との相対位相のいかんを問わず、第一，第二係合部が係合し、トルクリミッタとして機能する状態が得られる。
（１１）前記第二係合部が、
前記第一リミッタ部材と第二リミッタ部材との前記他方に設けられた収容凹部と、
その収容凹部の先端開口から少なくとも一部が外部に突出可能に保持されたボールと、
前記収容凹部内に配設され、前記ボールを突出方向に付勢する弾性部材と
を備えた (8)項ないし(10)項のいずれかに記載のワークホルダ。
相対回転トルクが設定値以下の状態では、ボールは第一，第二リミッタ部材の一方に係合した状態を保ち、両リミッタ部材を一体的に回転させる。相対回転トルクが設定値を超えたならば、ボールは弾性部材の付勢力に抗して収容凹部内に引っ込み、第一，第二リミッタ部材の相対回転を許容し、トルクの伝達が遮断される。
相対回転トルクの設定値は、弾性部材の弾性力に応じた大きさに設定される。第二係合部が複数設けられる場合、その数は、複数の弾性部材の弾性力に応じた相対回転トルクのの和が設定値となるように選定される。
（１２）前記第一リミッタ部材が前記第一ねじ部材と同軸に設けられた (8)項ないし(11)項のいずれかに記載のワークホルダ。
第一リミッタ部材を第一ねじ部材とは、異なる軸上に設けてもよい。この場合、例えば、第一リミッタ部材と第一ねじ部材との間に回転伝達装置を設けて第一リミッタ部材の回転が第一ねじ部材に伝達され、共に回転するようにする。本項のワークホルダによれば、例えば、ワークホルダを、回転軸の回転軸線と交差する方向においてコンパクトに構成することができる。
（１３）前記第一ねじ部材が前記回転軸と同軸に配設された(6)項ないし(12)項のいずれかに記載のワークホルダ。
本項のワークホルダによれば、例えば、ワークホルダを、回転軸の回転軸線と交差する方向に関してコンパクトに構成することができる。
（１４）前記運動変換装置が、前記本体部材に前記対称軸に平行な方向に移動可能に保持され、第一係合部を有する可動部材と、
前記一対のレバーの一方に設けられ、前記第一係合部と係合する第二係合部と
を含み、それら第一係合部と第二係合部とが、前記可動部材の移動を前記一対のレバーの一方の回動に変換可能な状態で係合する (4)項ないし(13)項のいずれにか記載のワークホルダ。
第一係合部は２つの第二係合部に共通に一つ設けられても、第二係合部の各々に対応して１つずつ設けられてもよい。
（１５） (1)項ないし(14)項のいずれかに記載のワークホルダと、
先端部に加工工具を着脱可能に保持する工具保持装置を備えて回転する工具主軸と、
前記加工工具により加工されるべきワークピースが取り付けられるワーク取付部と、
それら工具主軸とワーク取付部とを相対移動させて、工具主軸の工具保持装置に保持された前記ワークホルダに、前記ワークピースを保持させて前記ワーク取付部に取り付けさせるとともに、そのワークホルダの代わりに工具保持装置に保持された加工工具に、ワーク取付部に取り付けられたワークピースを加工させる相対移動装置と
を含む加工機械。
工具主軸，工具保持装置および相対移動装置を利用してワークホルダにワーク取付部へのワークピースの取付けを行わせることができる。ワークホルダを専用の相対移動装置により移動させ、ワーク取付部へのワークピースの取付けを行わせる場合に比較して、加工機械を簡易にかつ安価に構成することができる。また、ワークホルダを、加工工具用の収容装置に収容するようにすれば、専用の収容スペースも不要となる。
工具主軸の工具保持装置に保持されているワークホルダを加工工具と交換し、あるいは加工工具をワークホルダと交換する自動交換機能は、相対移動装置とは別に設けられた自動工具交換装置が果たすようにすることも可能である。しかし、相対移動装置が自動交換機能の少なくとも一部を果たすようにすることも可能であり、そうすれば構成を一層単純化し得る。

以下、請求可能発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１および図２には本請求可能発明の実施例である加工機械が概略的に図示されている。本加工機械はマシニングセンタであり、ワークピース１０を始めとする種々のワークピースが加工される。ワークピース１０は、その一面であって、軸線に直角な外面である端面１２に開口する開口１４を備えている。開口１４は、本実施例では横断面形状が円形を成し、内側面１６は円筒面であり、端面１２と直交する。ワークピース１０は、例えば、自動車のトランスミッションのハウジングである。

本加工機械は、ワークホルダ２０，主軸としての工具主軸２２，ワーク保持治具２４，相対移動装置としての工具主軸移動装置２６，工具等収容装置２７および自動工具交換装置２８を含む。本加工機械は、工具主軸２２が鉛直軸線まわりに回転可能に設けられた所謂縦型の機械であり、工具主軸移動装置２６は、水平面内において互いに直交する２方向（一方をＸ軸方向、他方をＹ軸方向とする）および鉛直方向（Ｚ軸方向とする）に工具主軸２２を移動させる。そのため、工具主軸移動装置２６は、図１および図２に概略的に示すように、Ｘ軸移動装置３０，Ｙ軸移動装置３２およびＺ軸移動装置３４を含む。Ｘ軸移動装置３０のＸ軸移動部材３６は、サーボモータ（図示省略）を駆動源とするＸ軸駆動装置によりＸ軸方向に移動させられ、Ｙ軸移動装置３２のＹ軸移動部材３８は、Ｘ軸移動部材３６上において、サーボモータを駆動源とするＹ軸駆動装置によりＹ軸方向に移動させられる。Ｚ軸移動装置３４のＺ軸移動部材４０は、Ｙ軸移動部材３８上において、サーボモータを駆動源とするＺ軸駆動装置によりＺ軸方向に移動させられる。Ｚ軸移動部材４０上には主軸ハウジング５０が設けられ、加工機械の非回転部を構成し、工具主軸２２を鉛直軸線まわりに回転可能に保持しており、工具主軸２２はサーボモータを駆動源とする主軸回転駆動装置５２により回転させられる。サーボモータは回転角度の正確な制御の可能な電動モータであり、本実施例ではエンコーダ付きである。サーボモータに替えてステップモータを用いてもよい。

ワーク保持治具２４は、本実施例では、Ｘ軸移動装置３０に対してＸ軸方向に隣接する位置に固定して設けられており、ワーク取付部を構成し、ワークピース１０を保持、解放する。また、図２に示すように、工具主軸移動装置２６に対してＹ軸方向に隣接する位置に工具等収容装置２７が位置を固定して設けられている。工具等収容装置２７には、複数種類の加工工具６２および前記ワークホルダ２０が収容されている。工具等収容装置は、主として加工工具６２が収容される工具収容装置である。前記Ｚ軸移動部材４０には工具主軸２２と共に自動工具交換装置２８が搭載されている。自動工具交換装置２８は、本実施例では、鉛直軸線まわりに回転可能に設けられ、両端部にそれぞれ保持部６６を備えた保持部材としての保持アーム６８，保持アーム６８を回転させるアーム回転駆動装置（図示省略）および保持アーム６８を回転軸線に平行な方向に移動させるアーム移動装置（図示省略）等を含み、保持アーム６８を回転，移動させることにより、工具主軸２２と工具等収容装置２７との間で加工工具６２およびワークホルダ２０の受渡しを行う。本加工機械においてワークピース１０は、図示を省略するロボットにより搬入され、搬出される。ワークホルダ２０は工具主軸２２に取り付けられて、ワークピース１０のロボットとの間における受渡しおよびワーク保持治具２４との間における受渡しを行う。

ワークホルダ２０を説明する。
ワークホルダ２０は、本実施例では、図３に示すように、本体部材としてのケーシング７８，相対回転阻止装置ないし係合装置８０，平行四辺形リンク群８２，後述するように平行四辺形リンクのリンクにより構成される複数、例えば、３つの保持部材，駆動装置８６およびトルクリミッタ８８を含む。駆動装置８６は回転軸９０および運動変換装置９２を含む。ケーシング７８は、回転軸９０を複数の軸受９４を介してその鉛直な軸線まわりに相対回転可能にかつ軸方向に相対移動不能に保持する。回転軸９０は、そのケーシング７８からの突出部に、突出端ほど直径が直線的に減少するシャンク部９６が設けられており、シャンク部９６において工具主軸２２の先端部に設けられたテーパ状の嵌合孔９７に嵌合され、シャンク部９６に突設された図示を省略するプルスタッドがドローバーにより引っ張られ、工具主軸２２内に引き込まれて保持される。また、工具主軸２２の先端に設けられた複数の係合突起９８がそれぞれ、シャンク部９６の基端部に設けられた複数の係合凹部１００に嵌入させられ、互いに係合させられることにより、回転軸９０の工具主軸２２に対する回転が阻止され、回転軸９０が工具主軸２２に共に回転可能に取り付けられる。係合突起９８および係合凹部１００はそれぞれ、係合部ないし回転伝達部を構成し、両者が回転伝達装置を構成している。回転軸９０は、ドローバーによるプルスタッドの保持を解除した状態で、工具主軸２２から抜け出す方向に移動させることにより、工具主軸２２から取り外すことができる。

ケーシング７８は、係合装置８０により、前記主軸ハウジング５０に係合させられ、相対回転を阻止される。係合装置８０は、ケーシング７８に一体的に設けられたケーシング１０６と、ケーシング１０６内に回転軸９０の軸線に平行な方向に移動可能に嵌合された係合部材１０８と、係合部材１０８をケーシング１０６から後方へ、すなわちケーシング７８のシャンク部９０が突出させられた側と同じ側へ突出する向きに付勢する付勢装置の一種である弾性部材としての圧縮コイルスプリング１１０とを含む。圧縮コイルスプリング１１０は、スプリングの一種であり、このスプリング１１０の付勢による係合部材１０８の移動限度は、係合部材１０８に設けられた係合部としての半径方向外向きのフランジ部１１２が、ケーシング１００に設けられたストッパとしての肩面１１４に係合することにより規定される。また、係合部材１０８は、直径方向に貫通して嵌合された係合部材としてのピン１１６が、ケーシング１０６に設けられて係合部を構成する一対の切欠１１８に嵌入させられることにより、ケーシング１０６に対する回転を阻止されている。

ピン１１６はケーシング１０６から回転軸９０側へ延び出させられており、ワークホルダ２０が工具主軸２２から取り外された状態では、係合部材１０８はスプリング１１０の付勢による移動限度位置にあり、ピン１１６の突出端部がシャンク部９６の基端部に設けられた溝１２０に嵌入し、回転軸９０のケーシング７８に対する回転を阻止する。回転軸９０が工具主軸２２に嵌合されるとき、まず、係合部材１０８に設けられた係合突部１２２が、主軸ハウジング５０に設けられた係合凹部１２４に嵌入し、係合部材１０８の移動が止められる。その状態から更に回転軸９０が工具主軸２２に嵌合されることにより、ケーシング７８，回転軸９０およびケーシング１０６が係合部材１０８に対して軸方向に相対移動し、工具主軸２２および主軸ハウジング５０に接近させられ、ピン１１６が溝１２０から抜け出させられる。前記係合突起９８は、ピン１１６が溝１２０から抜け出す前に係合凹部１００に嵌入させられる。ピン１１６の抜出しにより、ケーシング７８と回転軸９０との相対回転が許容され、ケーシング７８は、回転軸９０を相対回転可能に保持し、自身は主軸ハウジング５０に相対回転不能に係合させられ、回転軸９０は工具主軸２２と共に回転可能となる。ワークホルダ２０を工具主軸２２から取り外す際には、係合突起９８が係合凹部１００から抜け出す前にピン１１６が溝１２０に嵌入して回転軸９０とケーシング１０６との位相が決められる。

ワークホルダ２０は前記加工工具６２と同様に工具主軸２２に取り付けられる。加工工具６２は、テーパ状のシャンク部，工具主軸２２の係合突起９８に嵌合される係合凹部等を備え、工具主軸２２に相対回転不能に嵌合されるとともに、ドローバーにより工具主軸２２内に引き込まれて保持されるのである。本実施例では、係合突起９８，シャンク部９６が嵌合されるテーパ状の嵌合孔９７およびドローバー等が工具保持装置を構成している。

前記平行四辺形リンク群８２は、図４に示すように、複数、例えば、３つの平行四辺形リンク１３０から成る。これら３つの平行四辺形リンク１３０は、図３に１つを代表的に示すように、ケーシング７８と、一対のレバー１３２，１３４と、連結部材としての１つのリンク１３６とから成り、図４に示すように、ケーシング７８に回転軸９０の回転軸線のまわりに等角度間隔に設けられている。３つの平行四辺形リンク１３０は、回転軸９０の回転軸線を対称軸とし、対称軸に対して軸対称にケーシング７８上に構成されているのである。

ケーシング７８には、図３および図４に示すように、その先端面（回転軸９０のシャンク部９６が突出させられた側とは反対側の端面）と外周面とに開口し、回転軸９０の回転軸線を含む一平面内に位置するとともに軸方向に延びる溝１３８が複数、例えば、３個、等角度間隔に設けられている。これら溝１３８の各々にレバー１３２，１３４の各一端部が嵌合されるとともに、それぞれ軸１４０，１４２により、ケーシング７８に、回転軸９０の回転軸線と直角に立体交差する軸線まわりに回動可能に取り付けられている。レバー１３２，１３４のケーシング７８に対する相対回動軸線は互いに平行であり、本実施例では、それら相対回動軸線２本が、回転軸９０の回転軸線に平行な一平面に含まれるようにされている。

レバー１３２の自由端部は二股に分けられてヨーク部１４４が設けられ、図５に示すように、リンク１３６の他端部が嵌合されるとともに、軸１４６により、レバー１３２のケーシング７８に対する相対回動軸線と平行な軸線まわりに回動可能に連結されている。レバー１３４の自由端部は幅が薄くされ、リンク１３６の一端部に設けられたヨーク部１５０に嵌合され、軸１５２により、レバー１３４のケーシング７８に対する相対回動軸線と平行な軸線まわりに回動可能に連結されている。レバー１３２，１３４の各自由端部の各々のリンク１３８に対する相対回動軸線は互いに平行であり、それら相対回動軸線２本は回転軸９０の回転軸線に平行な一平面に含まれるようにされている。一対のレバー１３２，１３４の各々のケーシング７８に対する相対回動軸線２本を含む平面と、それら一対のレバー１３２，１３４の自由端部の各々のケーシング７８に対する相対回動軸線２本を含む平面とが、共に対称軸である回転軸９０の軸線に平行であり、かつ互いに平行である。したがって、リンク１３６は、その長手方向が回転軸９０の回転軸線に平行と姿勢を保って、ワークホルダ２０の半径方向および軸方向に移動させられる。

リンク１３６には、図３に示すように、その外面、すなわちケーシング７８側とは反対側の面に開口し、その回動軸線に平行な方向に貫通する係合部としての溝１７０が設けられている。溝１７０は、本実施例では、回転軸９０の回転軸線を中心とする円環状の溝であって、本ワークホルダ２０による保持を予定されている複数種類のワークピース１０の開口１４のうち、径が最小の開口１４の曲率よりやや大きい曲率の円環状の溝の一部を成す。溝１７０が設けられることにより、リンク１３６には、溝１７０の底面を構成し、回転軸９０の回転軸線に平行であって、部分円筒面状の係合面１７２と、溝１７０の側面を構成し、回転軸９０の回転軸線に直角であって、係合面１７２に対してケーシング７８の先端側（下側）において直交する平面状の支持面１７４とが設けられている。レバー１３２，１３４が回動させられるとき、支持面１７２，係合面１７４はリンク１３６と共に、回転軸９０に対する姿勢を変えることなく移動させられる。リンク１３６の溝１７０が設けられた部分が保持部１７６を構成し、本実施例ではリンク１３６がワークピース１０を保持する保持部材として機能する。

レバー１３４には、図３に示すように、プランジャ装置１６０が設けられ、レバー１３２，１３４およびリンク１３６が後述する収納位置に位置する状態において、レバー１３４をに開方向（保持位置側）に付勢するようにされている。プランジャ装置１６０は、ケーシング１６２内に軸方向に移動可能に設けられた当接部材１６４と、当接部材１６４をケーシング１６２から前記ケーシング７８の溝１３８の底面側へ突出する向きに付勢する付勢手段（例えば、弾性部材の一種であるスプリングたる圧縮コイルスプリング）と、付勢手段の付勢による当接部材１６４の移動限度を規定する移動限度規定部（図示省略）とを備えている。

前記運動変換装置９２は、本実施例では、図３に示すように、第一ねじ部材としての雄ねじ部材１８０および第二ねじ部材としての雌ねじ部材１８２を含む。雄ねじ部材１８０は外周面に雄ねじ部１８４が形成されており、雄ねじ部１８４のリード角は小さくされている。雄ねじ部材１８０は、回転軸９０の軸受９４により回転可能に支持された部分に、回転軸９０の軸線まわりに相対回転可能かつ軸方向に相対移動不能に嵌合されている。雄ねじ部材１８０は、ケーシング７８により相対回転可能に保持され、回転軸９０と同軸に配設されているのである。雌ねじ部材１８２は内周面に雌ねじ部１８６が形成されており、雄ねじ部材１８０と螺合されている。図３および図４に示すように、雌ねじ部材１８２には、その外周面に開口し、軸方向に平行に延びる係合部としての溝１８８が設けられ、ケーシング７８に半径方向に設けられた係合部としての突部１９０が嵌入させられており、それにより、雌ねじ部材１８２はケーシング７８に対して軸方向の相対移動は可能であるが、相対回転は不能とされている。したがって、雄ねじ部材１８０が回転させられれば、雌ねじ部材１８２は軸方向であって、回転軸９０の回転軸に平行な方向に移動させられる。

前記３つの平行四辺形リンク１３０の各々の一方のレバー１３２はそれぞれ、雌ねじ部材１８２に相対回動可能に係合させられている。これらレバー１３２にはそれぞれ、軸１４０によってケーシング７８に回動可能に連結された部分から、ケーシング７８の中心側に延び出す突部２００が設けられ、溝１３８の底壁に設けられた開口２０１を通って、雌ねじ部材１８２に設けられた溝２０２に回動可能に嵌入させられている。溝２０２は、図４に示すように、複数、本実施例では、３つ設けられている。これら溝２０２はそれぞれ、雌ねじ部材１８２の外周面に開口し、その軸線と直角に立体交差する方向に貫通して、等角度間隔に設けられている。

突部２００は、図３に示すように、その突部２００が設けられたレバー１３２を含む平行四辺形リンク１３０の回動平面内においてレバー１３２のケーシング７８に対する相対回動軸線と回転軸９０の回転軸線との両方を通る直線と直交し、レバー１３２の回動軸線と平行な軸線を中心線とする円柱の外周部の一部が切り欠かれた形状を備え、溝２０２の雌ねじ部材１８２の回転軸線に平行な方向に隔たった一対の側面にそれぞれ、摺動を伴う相対回動可能に接触させられている。したがって、雌ねじ部材１８２が軸方向に移動させられれば、溝２０２の移動により突部２００が軸１４０の軸線まわりに回動させられ、レバー１３２が回動させられる。雌ねじ部材１８２の軸方向の移動が、溝２０２および突部２００によって一方のレバー１３２の回動に変換されるのであり、３つの平行四辺形リンク１３０の各レバー１３２，１３４が一斉に回動させられ、リンク１３６が一斉に移動させられる。これら平行四辺形リンク１３０の各レバー１３２，１３４は溝１３８に嵌合されており、回転軸９０の回転軸線を含み、溝１３８の幅方向の中央を通る平面に沿って回動させられ、平行四辺形リンク群８２は、対称軸に対して軸対称の状態を保って一斉に作動させられる。本実施例では、溝２０２が第一係合部を構成し、雌ねじ部材１８２の溝２０２が設けられた部分が可動部材を構成し、突部２００が第二係合部を構成し、雄ねじ部材１８０および雌ねじ部材１８２と共に運動変換装置９２を構成している。なお、レバー１３４には、レバー１３２の突部２００が設けられた部分との干渉を回避する切欠２０４が設けられている。

上記雄ねじ部材１８０と回転軸９０との間に、図３に示すように、前記トルクリミッタ８８が設けられている。雄ねじ部材１８０の後端部、すなわち回転軸９０のシャンク部９６側の端部は大径とされ、第一リミッタ部材２２０が一体に設けられている。本実施例では、第一リミッタ部材２２０は雄ねじ部材１８０と同軸に設けられ、常に雄ねじ部材１８０と共に回転する。第一リミッタ部材２２０の円環状の端面には、雄ねじ部材１８０の回転軸線を中心とする一円周に沿って、波形の凹凸部２２２が連続して形成され、第一係合部を構成している。凹凸部２２２は、図６に展開して示すように、断面形状がそれぞれ弓形を成し、雄ねじ部材１８０の回転軸線を中心として放射状に延び、交互に設けられた複数ずつの凹部２２４と凸部２２６とを備えている。

回転軸９０にはまた、図３に示すように、第一リミッタ部材２２０に軸方向において後方側（シャンク部９６側）に隣接して第二リミッタ部材２３０が相対回転不能かつ軸方向に相対移動不能に嵌合され、固定されている。回転軸９０の回転は、それぞれ係合部を構成し、相対回転阻止装置ないし回転伝達装置を構成するピン２５０と凹部２５２との嵌合により第二リミッタ部材２３０に伝達される。第二リミッタ部材２３０は常に回転軸９０と共に回転するのであり、第二係合部を構成する複数のボールプランジャ２３２を保持している。第二リミッタ部材２３０には、第一リミッタ部材２２０の凹凸部２２２に対向する側の面に開口し、回転軸９０の回転軸線に平行な方向に延びる複数の収容凹部２３４が等角度間隔に設けられるとともに、それぞれボール２３６が収容されている。収容凹部２３４の開口は、ボール２３６の直径よりやや小さくされ、ボール２３６は、収容凹部２３４の先端開口から一部が外部に突出可能に保持されている。また、ボール２３６は、収容凹部２３４内に配設された弾性部材の一種であるスプリングとしての圧縮コイルスプリング２３８により、収容凹部２２８から突出する方向に付勢されており、その突出部が、前記凹凸部２２２の凹部２２４に嵌入させられる。凹凸部２２２とボールプランジャ２３２とは軸方向において互いに対向し、第一，第二リミッタ部材２２０，２３０は、複数のボールプランジャ２３２の各ボール２３６がそれぞれ複数の凹部２２４の各々に係合する複数の位相で互いに係合することができる。凹凸部２２２の各位相においてボール２３６が嵌入する部分がそれぞれ第一係合部を構成し、凹凸部２２２の一部分ずつにより第一係合部が構成されている。

第一リミッタ部材２２０と第二リミッタ部材２３０との相対回転トルクが、設定値、すなわち複数のボールプランジャ２３２の各々においてボール２３６をスプリング２３８の付勢力に抗して後退させるのに必要なトルクの和以下の状態では、ボール２３６が凹部２２４に嵌入した状態に保たれ、第一，第二リミッタ部材２２０，２３０は一体的に回転させられ、回転軸９０の回転が雄ねじ部材１８０に伝達されて、雄ねじ部材１８０が回転軸９０と共に回転する。相対回転トルクが上記付勢力の和を超えれば、複数のボール２３６がスプリング２３８の付勢力に抗して一斉に収容凹部２３４内に引っ込まされ、凸部２２６を乗り越えて、第二リミッタ部材２３０が第一リミッタ部材２２０に対して回転し、回転軸９０の回転が雄ねじ部材１８０に伝達されなくなる。ボールプランジャ２３２は、３つの平行四辺形リンク１３０の各保持部１７６がワークピース１０を適切に保持することができる力に対応する設定値（設定トルク）が得られる数、設けられる。

本加工機械は、制御装置２７０（図１参照）により制御される。制御装置２７０はコンピュータを主体として構成されており、ワーク保持治具２４，工具主軸移動装置２６，工具等収容装置２７，自動工具交換装置２８，主軸回転駆動装置５２等を制御し、ワークホルダ２０によるワークピース１０の保持，開放、加工工具６２によるワークピース１０の加工等を制御する。

ワークホルダ２０によるワークピース１０の保持を説明する。
ワークホルダ２０は、図示を省略するロボットから未加工のワークピース１０を受け取ってワーク保持治具２４に保持させ、加工後、ワーク保持治具２４から加工済みのワークピース１０を受け取ってロボットに渡す。そのため、加工に先立ってワークホルダ２０が工具主軸２２に取り付けられる。工具主軸２２は工具主軸移動装置２６により工具等収容装置２７へ移動させられ、自動工具交換装置２８により、工具主軸２２が保持した加工工具６２が工具等収容装置２７へ戻され、工具等収容装置２７に収容されているワークホルダ２０が工具主軸２２の工具保持装置に保持される。この際、前述のように、ワークホルダ２０の回転軸９０がシャンク部９６において工具主軸２２の嵌合孔９７に嵌合され、係合突起９８と係合凹部１００との嵌合により相対回転を阻止されるとともに、ケーシング７８が係合装置８０により主軸ハウジング５０に相対回転不能に係合させられて、回転軸９０が工具主軸２２と共に回転可能とされる。回転軸９０は回転するが、ケーシング７８は回転せず、平行四辺形リンク群８２，雌ねじ部材１８２も回転しない。ワークホルダ２０が工具等収容装置２７に収容された状態では、雌ねじ部材１８２が後退端位置ないし上昇端位置に位置し、３つの平行四辺形リンク１３０は、図７に１つを代表的に示すように、いずれも、レバー１３２，１３４およびリンク１３６が、長手方向が回転軸９０の回転軸線とほぼ平行になり、溝１３８内に収納された収納位置に位置させられている。また、レバー１３２に設けられた突部２００は、レバー１３２の軸１４０の軸線を含み、平行四辺形リンク１３０の鉛直な回動平面に直角な一平面である水平面に対して、軸１４０の軸線より後方側（工具主軸２２側）の原位置に位置している。この収納位置は、非保持位置ないし解放位置でもあり、ワークホルダ２０は３つの平行四辺形リンク１３０が収納位置に位置する状態で工具主軸２２に取り付けられる。

そして、工具主軸２２に取り付けられたワークホルダ２０がロボットからワークピース１０を受け取る。本加工機械は縦型であり、ワークホルダ２０は鉛直軸線に平行であって下向きに工具主軸２２に取り付けられる。また、ワークピース１０は、図１に示されるワーク保持治具２４により保持されたワークピース１０と同様に、ロボットにより、開口１４が上向きとなるように保持されており、ワークホルダ２０はロボットにより保持されたワークピース１０の開口１４の上方に位置し、保持時には工具主軸２２が下降させられ、ワークホルダ２０が下降させられて、３つの平行四辺形リンク１３０の先端部（下端部）であって保持部１７６が開口１４を通ってワークピース１０内に進入させられる。ワークホルダ２０は鉛直方向において予め設定された作動位置ないし保持位置へ下降させられて停止させられる。

その状態で工具主軸２２が主軸回転駆動装置５２によりワークピース保持方向へ回転させられる。それにより回転軸９０が回転させられるとともに、その回転がトルクリミッタ８８を介して雄ねじ部材１８０に伝達され、雄ねじ部材１８０が回転させられる。ワークピース１０を保持する際には、ボール２３６が凹凸部２２２の凹部２２４に嵌入させられており、回転軸９０の回転により雄ねじ部材１８０が回転させられるのである。それにより、雌ねじ部材１８２が下降させられ、図３に示すように、３つの平行四辺形リンク１３０の各レバー１３２，１３４が一斉に回動させられ、リンク１３６が回転軸９０の回転軸線に平行な姿勢を保って、その回転軸線から離れる方向に移動させられる。３つの平行四辺形リンク１３０の各保持部１７６は互いに離間させられ、ワークピース１０の開口１４を画定する部分の一部が、各保持部１７６の溝１７０に嵌入するとともに、係合面１７２が開口１４の内側面１６に係合する。係合面１７２は、本実施例では部分円筒面状を成し、３つの係合面１７２は内側面１６の３箇所に、端面１２に直角な方向の全体にわたって線状に接触し、互いに共同してワークピース１０を保持する。３つの保持部１７６がワークピース１０を保持する際のレバー１３２等の位置を保持位置と称する。

回転軸９０および雄ねじ部材１８０の回転角度を大きくすれば、保持部１７６の移動距離が大きくなり、レバー１３２，１３４の回動角度の設定により、３つの保持部１７６の最大接近・離間距離を変えることができる。３つの保持部１７６にワークピース１０を保持させるための工具主軸２２の回転角度である保持角度は、ワークピース１０の大きさに応じて予め設定されている。３つの保持部１７６にワークピース１０を解放させるための工具主軸２２の回転角度である解放角度は、ここでは、レバー１３２等が収納位置に位置する状態での角度である。保持角度は、ワークホルダ２０がワークピース１０を確実に保持し得る大きさに設定されており、工具主軸２２は３つの平行四辺形リンク１３０の各保
持部１７６の係合面１７２が内側面１６に係合した後も更に回転させられる。本ワークホルダ２０においては、雄ねじ部材１８０がリード角が小さいものとされており、工具主軸２２の単位回転角度に対する雌ねじ部材１８２の移動距離、ひいては保持部１７６の移動距離が短く、工具主軸２２の回転停止位置に誤差が生じた場合でも、保持部１７６の停止位置誤差が小さくて済み、工具主軸２２の回転角度の制御精度が低くてよく、制御を容易に行うことができる。

その上、本実施例においては、トルクリミッタ８８が設けられているため、ワークピース１０を損傷することなく確実に保持することができ、回転角度制御を一層容易に行うことができる。第二リミッタ部材２３０から第一リミッタ部材２２０に伝達される回転トルクは、係合面１７２が内側面１６に係合するまでの間は設定値以下であるが、係合後、回転軸９０が更に回転させられることにより急激に増大する。そして、予め設定された設定値を超えれば、ボール２３６がスプリング２３８の付勢力に抗して収容凹部２３４内に引っ込んで凸部２２６を乗り越え、第二リミッタ部材２３０が第一リミッタ部材２２０に対して回転し、雄ねじ部材１８０に設定値を超える回転トルクが伝達されることが回避される。そのため、工具主軸２２の回転角度が大きめに設定されていても、レバー１３２，１３４が無理に回動させられてワークピース１０を破損することがない。工具主軸２２は所定角度回転させられた状態において停止させられ、ボール２３６は凹部２２４に嵌入した状態となる。凹凸部２２２は複数ずつの凹部２２４および凸部２２６を含み、工具主軸２２の回転停止時における第一，第二リミッタ部材２２０，２３０の位相を問わず、ボール２３６は凹部２２４に嵌入して相対回転トルク伝達状態に復帰することができる。

また、レバー１３４にプランジャ装置１６０が設けられており、レバー１３４は確実に保持位置へ移動させられ、保持部１７６が確実にワークピース１０を保持することができる。３つの平行四辺形リンク１３０が閉じられ、レバー１３２等が収納位置に位置する状態においては、前記プランジャ装置１６０の当接部材１６４がケーシング７８の溝１３８の底面に当接させられるとともに、スプリングの付勢力に抗してケーシング１６２に対して後退した状態にあり、レバー１３４には、ケーシング１６２を介してスプリングの付勢力が、保持位置へ移動する方向であって開く方向に作用している。そのため、雌ねじ部材１８２が下降させられてレバー１３２，１３４およびリンク１３６が開かれ、収納位置から保持位置へ移動させられるとき、レバー１３４はスプリングにより保持位置へ移動する向きに付勢され、レバー１３４，リンク１３６がワークピース１０を保持する際の姿勢とは逆の側であって、内側へ屈曲することが防止される。レバー１３４とリンク１３６とを相対回動可能に連結する軸１５２が、レバー１３４の軸１４２の軸線と、レバー１３２とリンク１３６とを相対回動可能に連結する軸１４８の軸線との両方と直交する線より、レバー１３２の軸１４０側に位置する状態にレバー１３４，リンク１３６が屈曲することが防止されるのであり、それにより、保持部１７６が、回転軸９０の回転軸線に平行な姿勢を保てなくなって、ワークピース１０を保持できない事態が発生することが防止される。保持部１７６がワークピース１０を保持する状態では、当接部材１６４は、図３に示すように溝１３８の底面から離間し、スプリングの付勢により、その先端部がレバー１３４から突出した状態にある。そして、レバー１３２等が収納位置へ回動させられるとき、当接部材１６４が溝１３８の底面に当接し、スプリングを圧縮してレバー１３４に付勢力を付与する状態となる。プランジャ装置１６０が屈曲防止装置たるレバー付勢装置ないし与圧付与装置を構成している。

このようにワークホルダ２０がワークピース１０を保持したならば、工具主軸２２が上昇させられ、ワークホルダ２０がワークピース１０をロボットから持ち上げる。そして、工具主軸移動装置２６によりワーク保持治具２４へ移動させられ、ワークピース１０を渡すのであるが、ワークピース１０はワークホルダ２０によりぶら下げられた状態で移動させられる。保持部１７６は係合面１７２に対してその下端において直交する支持面１７４を備えており、その支持面１７４により、ワークピース１０の端面１２とは反対側の面である内端面の開口近傍部分に接触して下方から支持することができ、ワークピース１０が重くても、落下の恐れなく確実に保持して搬送することができる。

ワークホルダ２０はワーク保持治具２４への移動後、下降させられ、ワークピース１０を取り付ける。ワークピース１０がワーク保持治具２４により保持された後、工具主軸２２がワークピース１０を保持する際とは逆の方向に同じ角度、回転させられる。それにより、雄ねじ部材１８０が逆方向に回転させられて雌ねじ部材１８２が後退（上昇）させられ、３つの平行四辺形リンク１３０の各レバー１３２，１３４が一斉に収納位置へ回動させられ、３つの保持部１７６が互いに接近させられて内側面１６から離間し、ワークピース１０を解放するとともに、レバー１３２等が溝１３８に収容される。ワークピース１０の解放後、工具主軸２２が上昇させられて、平行四辺形リンク１３０が開口１４を通ってワークピース１０から抜け出させられる。次いで、ワークホルダ２０が加工工具６２と交換され、ワークホルダ２０が工具等収容装置２７に収容され、工具主軸２２に加工工具６２が取り付けられ、工具主軸移動装置２６により移動させられて、ワーク保持治具２４に保持されたワークピース１０に加工を施す。

加工終了後、加工工具６２がワークホルダ２０と交換され、工具主軸２２にワークホルダ２０が取り付けられる。工具主軸２２が工具主軸移動装置２６により移動させられ、ワークホルダ２０は加工後のワークピース１０を保持する。この保持は、ワークホルダ２０がロボットからワークピース１０を受け取る場合と同様に行われ、ワーク保持治具２４からワークピース１０を取り外してロボットに渡す。そして、ロボットから未加工のワークピース１０を受け取り、ワーク保持治具２４に取り付ける。そのため、ワークホルダ２０がロボットに渡したワークピース１０を解放する際には、レバー１３２等は収納位置までは回動させられず、係合面１７２が内側面１６から離間してワークピース１０を解放し、平行四辺形リンク群８２が開口１４から抜け出すのに十分な解放位置まで移動させられる。工具主軸２２の逆方向（ワークピース解放方向）への回転角度がそのように設定される。ロボットから未加工のワークピース１０を受け取る際にレバー１３２等は解放位置から保持位置へ移動させられるが、この回動角度はレバー１３２等が収納位置まで戻される場合より小さく、平行四辺形リンク１３０の開閉が迅速に行われ、ワークピース１０の受渡しが迅速に行われる。ロボットへのワークピース１０の渡し後、ロボットから未加工のワークピース１０を受け取る場合でも、レバー１３２等を収納位置まで戻してもよく、また、ワークピース１０を受け取らない場合には、収納位置へ戻される。

ワークホルダ２０においては、例えば、図８および図９に示すように、レバー１３２，１３４の回動角度を大きくするほど、リンク１３６の対称軸と直交する方向における移動距離を大きくし、開口１４が大きいワークピース１０を保持することができる。回転軸９０ないし工具主軸２２の回転角度はワークピース１０の種類に応じて設定されている。ワークピース１０の開口１４の大きさが異なっても、３つの保持部１７６の各係合面１７２および支持面１７４の対称軸に対する姿勢は変わらず、係合面１７２が内側面１６に、その端面１２に直角な方向の全体にわたって線状に接触し、ワークピース１０を安定して保持することができる。また、支持面１７４も、その全体において端面１２とは反対側の内端面の開口近傍部分に接触し、ワークピース１０を支持することができる。３つの平行四辺形リンク１３０は、ワークピース１０を保持しない状態では、図７に示すように閉じ、各レバー１３２，１３４およびリンク１３６が溝１３８内に収納しておくことができ、ワークホルダ２０を収縮させてコンパクトな状態とすることができる。

ワーク保持治具２４にワークピース１０を取り付ける際、ワークピース１０を解放するためにレバー１３２，１３４，リンク１３６を収納位置へ戻すことは不可欠ではない。例えば、ワークホルダ２０に、複数のワークピース１０を連続してワーク保持治具２４への保持を行わせる作業態様では、ワークホルダ２０がワークピース１０を１個、ワーク保持治具２４に保持させる毎にレバー１３２等を溝１３８内に収納しなくてもよく、レバー１３２，１３４，リンク１３６を、ワークピース１０の内側面１６の大きさに応じた保持位置と、その保持位置から、内側面１６から離れてワークピース１０を解放し、平行四辺形リンク群８２が開口１４から抜け出すのに足る解放位置との間で回動させ、移動させればよい。この場合、工具主軸２２ないし回転軸９０は、レバー１３２等を保持位置と、収納位置までは至らない解放位置との間で移動させる角度、回転させられ、保持時と解放時とにおいて正逆両方向に同じ角度回転させられる。回転軸９０の回転角度を大きくするほど、保持部１７６の移動距離を大きくし、内側面１６が大きいワークピース１０を保持することができ、ワークピース１０を保持，解放するための工具主軸２２ないし回転軸９０の回転角度範囲（保持角度と解放角度との間の角度範囲）は、内側面１６の大きさに応じて複数種類、設定される。

なお、加工機械は、上記実施例では縦型とされていたが、主軸が水平軸線まわりに回転させられる所謂横型でもよい。

また、上記実施例においてワークホルダ２０は、複数の保持部が互いに離間させられてワークピース１０を保持し、互いに接近させられてワークピース１０を解放するものとされていたが、互いに接近させられてワークピース１０を保持し、互いに離間させられてワークピース１０を解放するものとしてもよい。ワークホルダにワークピースの被保持部を外側から保持させるのである。この場合、保持部のワークピースを保持する部分の形状は、例えば、ワークピースの被保持部の形状等に応じた形状とされる。例えば、保持部に横断面形状が三角形状の凹部を設け、その凹部の互いに交差する２つの面を係合面とし、被保持部の被保持面たる外側面に接触させて保持させる。

さらに、複数の保持部のワークピースの保持・解放動作の少なくとも一部と、相対移動装置によるワークホルダとワーク保持治具との相対移動の少なくとも一部とが並行して行われるようにしてもよい。

また、工具主軸は、鉛直軸線および水平軸線以外の軸線まわりに回転するものとしてもよい。

さらに、相対移動装置は、ワーク取付部を移動させる装置としてもよく、工具主軸とワーク取付部との両方を移動させる装置としてもよい。

さらにまた、本請求可能発明は、マシニングセンタ以外の加工機械であって、ワークホルダを備えた加工機械およびその加工機械のワークホルダや、加工機械以外の装置等においてワークピースを保持するワークホルダにも適用することができる。

以上、本請求可能発明のいくつかの実施例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本請求可能発明は、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した形態で実施することができる。

本請求可能発明の実施例である加工機械を示す正面図である。 上記加工機械を示す側面図である。 上記加工機械のワークホルダを示す正面図（一部断面）である。 上記ワークホルダを示す底面図である。 上記ワークホルダを示す側面図である。 上記ワークホルダのトルクリミッタの凹凸部およびボールを示す展開図である。 上記ワークホルダがワークピースを保持しない状態の一部を示す図である。 上記ワークホルダによる別のワークピースの保持を説明する図である。 上記ワークホルダによる更に別のワークピースの保持を説明する図である。

符号の説明

１０：ワークピース ２０：ワークホルダ ２２：工具主軸 ２４：ワーク保持治具 ２６：工具主軸移動装置 ２７：工具等収容装置 ２８：自動工具交換装置 ５０：主軸ハウジング ６２：加工工具 ７８：ケーシング ８２：平行四辺形リンク群 ８６：駆動装置 ８８：トルクリミッタ ９０：回転軸 ９２：運動変換装置 １３０：平行四辺形リンク １３２，１３４：レバー １３６：リンク １７２：係合面 １７４：支持面 １８０：雄ねじ部材 １８２：雌ねじ部材 １８４：雄ねじ部 １８６：雌ねじ部 ２００：突部 ２０２：溝 ２２０：第一リミッタ部材 ２２２：凹凸部 ２２４：凹部 ２２６：突部 ２３０：第二リミッタ部材 ２３２：ボールプランジャ ２３４：収容凹部 ２３６：ボール ２３８：圧縮コイルスプリング

Claims (2)

1. 本体部材と、
   その本体部材と、その本体部材に回動可能に保持された一対のレバーと、それら一対のレバーの自由端部同士を連結する連結部材とから成る平行四辺形リンクが、対称軸に対して軸対称に複数、本体部材上に構成された平行四辺形リンク群と、
   前記本体部材に相対回転可能に保持された回転軸と、その回転軸の本体部材に対する相対回転を前記一対のレバーの回動に変換する運動変換装置とを含み、前記平行四辺形リンク群を、前記対称軸に対して軸対称の状態を保って一斉に作動させる駆動装置と、
   前記複数の連結部材の各々に設けられ、互いに共同してワークピースを保持する複数の保持部と
   を含み、前記運動変換装置が、
   前記本体部材に相対回転可能に保持され、前記回転軸と共に回転する第一ねじ部材と、
   前記本体部材に相対回転不能かつ軸方向に相対移動可能に保持され、前記第一ねじ部材と螺合された第二ねじ部材と
   を含んで第二ねじ部材の前記本体部材に対する軸方向の相対移動を前記一対のレバーの回動に変換するものであり、かつ、
   前記第一ねじ部材と前記回転軸との間に、設定値以下のトルクは伝達するが設定値を超えるトルクは伝達しないトルクリミッタが設けられ、
   前記回転軸が加工機械の主軸に取り外し可能に取り付けられ、前記本体部材が加工機械の非回転部と係合させられることを特徴とするワークホルダ。
2. 前記平行四辺形リンク群が３つの平行四辺形リンクから成ることを特徴とする請求項１に記載のワークホルダ。

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