JP5143534B2 - 自動工具交換装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動工具交換装置（ＡＴＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｏｌ Ｃｈａｎｇｅｒ）に関し、特に、チェンジャアームによって工具ホルダを把持する機構に関する。

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２８に示すように、チェンジャアーム１００内にロックピン１０１が進退可能に配設され、スプリング１０２によってロックピン１０１の先端が、常にチェンジャアーム１００の把持部１００ａ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１００が回動（回転）して把持部１００ａ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１００ａに嵌合すると、把持部１００ａとロックピン１０１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１００が逆方向に回動すると、ロックピン１０１が後退して把持部１００ａとによる工具ホルダＨの挟持が解除されるものである。さらに、工具ホルダＨを挟持した状態でロックピン１０１が後退しないようにロックピン１０１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１０１の先端が、常にチェンジャアーム１００の把持部１００ａ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１００ａに嵌合する際には、工具ホルダＨがロックピン１０１に当たり、工具ホルダＨによってロックピン１０１が後退して工具ホルダＨが把持部１００ａに嵌合した後に、再びロックピン１０１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１０１に衝突し、チェンジャアーム１００（特にロックピン１０１）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１００の回動速度も速く、工具ホルダＨがロックピン１０１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１００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。

また、上記の把持機構では、ロックピン１０１を後退させながら工具ホルダＨが把持部１００ａに嵌合していき、嵌合完了に近づくとロックピン１０１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１００ａとの嵌合が完了する前に、把持部１００ａとロックピン１０１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、先端部側にチェンジャアームが配設された出力シャフトが、メインカムのシフトカム溝に連動して軸方向に進退動するとともに、前記メインカムの旋回カム溝に連動して軸中心に回動し、前記チェンジャアームに工具ホルダを把持する把持部が設けられた自動工具交換装置であって、前記チェンジャアーム側に開閉自在に設けられ、前記工具ホルダを前記把持部と把持し、あるいは把持を解除する把持体と、前記メインカムに連動して前記把持体を開閉駆動する駆動手段と、を備え、前記チェンジャアームが前記工具ホルダを把持しない位置では把持体が開き、前記チェンジャアームが前記工具ホルダを把持する位置では把持体が閉じるように、前記駆動手段が前記メインカムに連動しており、前記チェンジャアームが前記出力シャフトの軸方向に対して垂直に配設され、前記駆動手段は、前記チェンジャアーム側に配設された開閉機構と、前記出力シャフトの基端部側に配設されたロック機構とを備え、前記開閉機構は、前記把持体が設けられ、前記出力シャフトと平行な軸を中心に回動自在に配設された回動体と、前記出力シャフトの軸方向に進退動自在に配設された進退動体と、前記回動体と前記進退動体とを連結する連結体と、前記進退動体を前記ロック機構側に押し付ける押圧手段と、を備え、前記ロック機構は、前記メインカムのロックカム溝に連動して前記出力シャフトの軸方向に進退動するロック体を備え、前記ロック体が前記開閉機構側に前進し、前記押圧手段の押圧力に抗して前記進退動体を前進させることで、前記連結体を介して前記回動体が回動して前記把持体が開き、前記ロック体が後退し、前記押圧手段によって前記進退動体を後退させることで、前記連結体を介して前記回動体が回動して前記把持体が閉じる、ことを特徴とする。

この発明によれば、チェンジャアームが工具ホルダを把持しない位置、つまり工具ホルダを把持する前では、駆動手段によって把持体が開き、工具ホルダと把持体とが接触しない。また、チェンジャアームが工具ホルダを把持する位置では、駆動手段によって把持体が閉じ、工具ホルダと把持体とが接触する。

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、前記把持体が閉じた状態で、前記チェンジャアームから前記連結体を介して前記進退動体に伝わる力の前記進退動方向の成分力が小さくなるように前記連結体が配設されてい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、前記把持体が閉じた状態で、前記ロック体と前記進退動体との間に可動スペースが確保されるように前記ロック体と前記進退動体とが配設されてい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に記載の自動工具交換装置において、前記チェンジャアームの把持部が工具ホルダに接触する寸前に、前記出力シャフトの回動速度が減速するようにメインカムの前記旋回カム溝のカム形状が設定されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４に記載の自動工具交換装置において、相互に対向するように二体の前記把持体が設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、チェンジャアームが工具ホルダを把持する前では、把持体が開き、工具ホルダと把持体とが接触しない。このため、工具ホルダと把持体とが衝突して、チェンジャアームや把持体、あるいは工具ホルダに損傷を与えたり、周囲に大きな衝撃音を発したりすることがない。しかも、チェンジャアームが工具ホルダを把持する位置で把持体が閉じ、工具ホルダを把持するため、チェンジャアームの把持部に工具ホルダが嵌合した（把持された）後に把持体を閉じ、工具ホルダを安定して把持することが可能となる。

また、チェンジャアーム側に配設された開閉機構と、出力シャフトの基端部側に配設されたロック機構とで駆動手段を構成するため、開閉機構およびロック機構の保守、修繕などを別個に行うことができ、保守性や修繕性などが向上する。

請求項２に記載の発明によれば、進退動体への進退動方向の成分力が小さくなるように連結体が配設されているため、チェンジャアームからの力によって押圧手段による押圧力が大きく影響されない。この結果、把持体による把持力が安定する。

請求項３に記載の発明によれば、ロック体と進退動体との間に可動スペースが確保されているため、把持体と工具ホルダとの位置関係（把持体の開閉距離）が変化した場合でも、進退動体が可動スペース側に後退することで、把持体で工具ホルダを安定して把持することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、チェンジャアームの把持部が工具ホルダに接触する寸前に、出力シャフトの回動速度つまりチェンジャアームの回動速度が減速するため、把持部と工具ホルダとの衝撃力が緩和され、チェンジャアームなどへの損傷や周囲への衝撃音がさらに抑制される。

請求項５に記載の発明によれば、チェンジャアームの把持部と二体の把持体とで工具ホルダを把持するため、より安定して工具ホルダを把持することが可能となる。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、この実施の形態に係る自動工具交換装置１を示す正面図であり、図２は図１の左側面図、図３は図１の本体カバー５０を外した状態での正面図、図４は図３の状態での斜視図である。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の先端部側にチェンジャアーム３が配設され、カムホイール（メインカム）４に連動して出力シャフト２が軸方向に進退動するとともに軸中心に回動しながら、チェンジャアーム３で工具ホルダＨを把持あるいは、把持を解除するものである。

具体的には、図３、４に示すように、カムホイール４の外周にウォームギヤ４ａと旋回カム溝４ｂとが形成され、カムホイール４の一方の側面には環状のシフトカム溝４ｃが形成され、さらに図５、６に示すように、他方の側面には環状のロックカム溝４ｄが形成されている。ウォームギヤ４ａは、ウォームシャフト５のウォームギヤ５ａと噛み合い、モータ５１によってウォームシャフト５が駆動されると、ウォームギヤ５ａ、４ａの噛み合いを介してカムホイール４が回転するようになっている。

旋回カム溝４ｂは、図７に示すように、旋回シャフト６の外周に配設された複数のスチールボール６ａと噛み合い、旋回シャフト６に配設された旋回歯車６ｂと、出力シャフト２に配設された出力歯車７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７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７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６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４が回転すると、旋回カム溝４ｂとスチールボール６ａとの噛み合いを介して旋回シャフト６が回転し、旋回歯車６ｂと出力歯車７との噛み合いを介して出力シャフト２が軸中心に回動（回転）するようになっている。

シフトカム溝４ｃには、図３、４に示すように、シフトレバー８の駆動側カムフォロア８ａが摺動自在に挿入され、シフトレバー８の従動側カムフォロア８ｂ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４が回転すると、駆動側カムフォロア８ａがシフトカム溝４ｃに沿って摺動し、レバー軸８ｃを軸にして従動側カムフォロア８ｂ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。

ロックカム溝４ｄには、図５、６に示すように、ロックレバー９の駆動側カムフォロア９ａが摺動自在に挿入され、ロックレバー９の従動側端部９ｂには、二股状のポストサポート１０が配設されている。このポストサポート１０の両端部には、出力シャフト２の軸線と平行に延びるロックポスト１１が配設されている。さらに、この２つのロックポスト１１は、その軸中心点と出力シャフト２の軸中心点とが一直線上に位置し、かつロックポスト１１と出力シャフト２との間隔が同一になるように配設されている。また、２つのロックポスト１１のチェンジャアーム３側の端部には、ロックプレート（ロック体）１２がその板面が垂直になるように取り付けられ、カムホイール４に連動して出力シャフト２の軸方向に進退動するようになっている。

すなわち、カムホイール４が回転すると、駆動側カムフォロア９ａがロックカム溝４ｄに沿って摺動し、レバー軸９ｃを軸にして従動側端部９ｂが水平動（揺動）する。この水平動に伴って、ポストサポート１０およびロックポスト１１が水平動し、ロックプレート１２が出力シャフト２の軸方向（水平方向）に進退動するものである。以上のように、ロックレバー９、ポストサポート１０、ロックポスト１１およびロックプレート１２によってロック機構が構成され、このロック機構は、出力シャフト２の基端部側、この実施の形態では、カムホイール４および旋回シャフト６の下側に配設されている。ここで、図中符号１３はガイドプレートで、ロックプレート１２に近接して出力歯車７側に配設され、ロックポスト１１を通す貫通孔１３ａが形成されている。

出力シャフト２の先端部側には、図１、３に示すように、アームユニット２０が配設され、アームユニット２０のユニットカバー２０ａの一部を外した状態を図８、９に示す。図示のように、チェンジャアーム３は板状で、板面が出力シャフト２の軸方向に対して垂直に位置するように配設されている。このチェンジャアーム３の端部には、工具ホルダＨを把持する（工具ホルダＨが嵌合する）円弧状の把持部３ａが形成され、このようなチェンジャアーム３が出力シャフト２に対して点対称に配設されている。ここで、この実施の形態では、チェンジャアーム３を二体としているが、一体としてもよい。

このチェンジャアーム３の各把持部３ａと対向し、かつ開閉自在なクランプブロック（把持体）２１が配設され、クランプブロック２１が閉じることで把持部３ａとで工具ホルダＨを把持し、クランプブロック２１が開くことで把持部３ａとの把持を解除するようになっている。すなわち、図１０に示すように、工具ホルダＨの外周には把持溝Ｈ１が形成され、この把持溝Ｈ１に嵌合するように把持部３ａが形成されている。そして、図１１に示すように、把持溝Ｈ１に把持部３ａが嵌合した状態でクランプブロック２１が閉じることで、把持部３ａとクランプブロック２１とで工具ホルダＨを把持し（図１１（ａ）の状態）、クランプブロック２１が開くことで把持部３ａとの把持を解除する（図１１（ｂ）の状態）。

具体的には、図８、９に示すように、出力シャフト２と平行なレバーシャフト２２を回転軸として、コ字状のクランプレバー（回動体）２３が回動自在に配設され、このクランプレバー２３の一端部が把持部３ａ側に延び、その先端部２３ａにクランプブロック２１が取り付けられている。また、クランプレバー２３の開口側には、レバーシャフト２２と平行な連結シャフト２４が取り付けられている。

一方、出力シャフト２と連結シャフト２４との間には、出力シャフト２と平行に、かつ軸方向に進退動自在にクランプシャフト（進退動体）２５が配設され、さらに、このクランプシャフト２５をロックプレート１２（ロック機構）側に押し付けるスプリング（押圧手段）２６が配設されている。すなわち、図１２に示すように、クランプシャフト２５には、軸方向に延びる収容穴２５ａが形成され、この収容穴２５ａにスプリング２６が収容されている。符号２７はユニットカバー２０ａに配設された固定板で、この固定板２７にスプリング２６の一端部が当接し、スプリング２６によってクランプシャフト２５がロックプレート１２側に押し付けられている。

また、連結シャフト２４（クランプレバー２３）とクランプシャフト２５とを連結する連結バー（連結体）２８が、連結シャフト２４とクランプシャフト２５とを挟むように一対配設され、連結バー２８の両端部は回動自在となっている。そして、外力がかかっていない状態（後述するようにクランプブロック２１が閉じた状態）では、クランプシャフト２５の端部とロックプレート１２との間に可動スペース（隙間）Ｇが確保され、連結シャフト２４とクランプシャフト２５とに対して連結バー２８がほぼ垂直に位置するように、連結シャフト２４、クランプシャフト２５および連結バー２８が配設されている。

このような状態で、ロックプレート１２が前進してクランプシャフト２５を押すと、スプリング２６の押圧力に抗してクランプシャフト２５が固定板２７側に前進し、連結バー２８、連結シャフト２４を介して、レバーシャフト２２を軸にしてクランプレバー２３が図９中矢印Ｄ１方向に回動する。そして、この回動に伴って、クランプブロック２１が把持部３ａから後退するようにして開く。このようにしてクランプブロック２１が開いた状態では、工具ホルダＨが、クランプブロック２１に接触することなく、把持部３ａに対して出入り自由となっている。一方、ロックプレート１２が後退しクランプシャフト２５から離れると、スプリング２６によってクランプシャフト２５が後退し、連結バー２８、連結シャフト２４を介して、レバーシャフト２２を軸にしてクランプレバー２３が図９中矢印Ｄ２方向に回動する。そして、この回動に伴って、クランプブロック２１が把持部３ａ側に前進するようにして閉じ、把持部３ａとによって工具ホルダＨを把持する。

この把持状態では、上記のように、クランプシャフト２５の端部とロックプレート１２との間に可動スペースＧが確保されているため、クランプシャフト２５がロックプレート１２側にさらに後退できる。このため、クランプブロック２１と工具ホルダＨとの位置関係が変化した場合、例えば、クランプブロック２１や工具ホルダＨが磨耗して、クランプブロック２１が開閉動すべき距離が変化した場合でも、クランプシャフト２５が可動スペースＧ側に後退してクランプレバー２３がさらに回動することで、クランプブロック２１で工具ホルダＨを安定して把持することが可能となる。

また、この把持状態では、上記のように、クランプシャフト２５に対して連結バー２８がほぼ垂直に位置する。つまり、チェンジャアーム３から連結バー２８を介してクランプシャフト２５に伝わる力の進退動方向（水平方向）の成分力が小さくなるように、言い換えると、クランプシャフト２５の軸方向に垂直な力のみがクランプシャフト２５に負荷されるように、連結バー２８が位置する。このため、チェンジャアーム３からの力（工具ホルダＨによる重力や遠心力など）によってクランプシャフト２５が軸方向に押圧されることがなく、つまり、スプリング２６による押圧力が大きく影響されず、クランプブロック２１による把持力が安定する（スプリング２６による押圧力で安定、確実に把持することができる）ものである。

以上のように、レバーシャフト２２、クランプレバー２３、連結シャフト２４、クランプシャフト２５、スプリング２６、固定板２７および連結バー２８によって開閉機構が構成され、この開閉機構は、チェンジャアーム３側つまりアームユニット２０内に配設されている。そして、この開閉機構と上記のロック機構とによって、カムホイール４に連動してクランプブロック２１を開閉駆動する駆動手段が構成されている。すなわち、後述するように、チェンジャアーム３が工具ホルダＨを把持しない位置では、駆動手段がカムホイール４に連動してクランプブロック２１を開き、チェンジャアーム３が工具ホルダＨを把持する位置では、駆動手段がカムホイール４に連動してクランプブロック２１を閉じるようになっている。

ここで、カムホイール４の旋回カム溝４ｂ、シフトカム溝４ｃおよびロックカム溝４ｄのカム形状（駆動手段の連動・動作タイミング）については、自動工具交換装置１の動作、作用を次に説明することで、説明を省略する。つまり、次に説明する自動工具交換装置１の動作、作用が得られるように、各カム溝４ｂ、４ｃ、４ｄのカム形状（カム軌跡）が設定されているものとする。

次に、このような構成の自動工具交換装置１の動作、作用について、図１３のタイミングチャートに基づいて説明する。

まず、カムホイール４の回転角θが０度の状態においては、図１４に示すように、出力シャフト２すなわちチェンジャアーム３の回転角（旋回角）ψが０度（基準位置）であり、ストローク位置（直動位置）は下死点Ｐ１、つまり最も後退してカムホイール４側に近い位置となっている。また、この状態では、ロックプレート１２のストローク位置（直動位置）も下死点Ｐ３、つまり最も後退してカムホイール４側に近い位置で、上記のように、クランプシャフト２５の端部とロックプレート１２との間に可動スペースＧが確保され、クランプブロック２１が閉じた状態（ツールクランプ状態）となっている。

次に、カムホイール４の回転角θがθ１度に達すると、チェンジャアーム３が回動し始め、さらに、カムホイール４の回転角θがθ２度に達すると、ロックプレート１２が前進し始める。そして、カムホイール４の回転角θがθ３度に達すると、図１５に示すように、ロックプレート１２が上死点Ｐ４、つまり最も前進した位置に達し、上記のようにして、ロックプレート１２によってクランプシャフト２５が前進してクランプレバー２３が回動し、クランプブロック２１が開く。つまり、ツールアンクランプ状態となる。このとき、チェンジャアーム３の回転角ψはψ１度となっている。

このような状態で、カムホイール４の回転角θがθ４度に達すると、図１６に示すように、ロックプレート１２が後退し始め、上記のように、クランプシャフト２５が後退してクランプレバー２３が回動し、クランプブロック２１が閉じ始める。これと同時に、チェンジャアーム３の回動速度、つまり出力シャフト２の回動速度が減速する。すなわち、カムホイール４の回転角θがθ４度に達した時点で、チェンジャアーム３の回転角ψがψ２度に達し、カムホイール４の回転角θがθ５度に達した時点で、チェンジャアーム３の回転角ψがψ３度に達し、回転角ψ２度からψ３度に至る回動速度（図１３中のチャート線Ｔ１の傾き）が、回転角０度からψ２度に至る回動速度よりも遅くなっている。一方、チェンジャアーム３の回転角ψがψ３度に達すると、チェンジャアーム３の把持部３ａが工具ホルダＨに完全に接触し（工具ホルダＨが把持部３ａに嵌合し）、しかも、回転角ψ２度とψ３度との差は、１度程度に設定されている。つまり、把持部３ａが工具ホルダＨに接触する寸前に、チェンジャアーム３の回動速度が減速するように、旋回カム溝４ｂのカム形状が設定されている。

そして、カムホイール４の回転角θがθ５度に達すると、チェンジャアーム３の回転角ψがψ３度に達して、その回転角ψ３が維持される。また、回転角ψがψ３度の時点、つまり、チェンジャアーム３の把持部３ａに工具ホルダＨが嵌合した時点では、クランプブロック２１が工具ホルダＨに接触しない程度に開いた状態となっている。この状態から、カムホイール４の回転角θがθ６度に達すると、図１７に示すように、ロックプレート１２が下死点Ｐ３に達し、上記と同様にしてクランプブロック２１が閉じ、把持部３ａとによる工具ホルダＨの把持が完了する。一方、この把持の完了と同時に、チェンジャアーム３が前進し始める。

次に、カムホイール４の回転角θがθ７度に達すると、図１８に示すように、チェンジャアーム３が再び回動し始め、カムホイール４の回転角θがθ８度に達した時点で、図１９に示すように、チェンジャアーム３のストローク位置が上死点Ｐ２、つまり最も前進した位置に達する。さらに、カムホイール４の回転角θがθ９度に達すると、図２０に示すように、チェンジャアーム３が後退し始め、カムホイール４の回転角θがθ１０度に達した時点で、図２１に示すように、チェンジャアーム３の回転角ψがψ４度（１８０度以上）に達する。

続いて、カムホイール４の回転角θがθ１１度に達すると、図２２に示すように、ロックプレート１２が前進し始め、上記のようにしてクランプブロック２１が開き始める。これと同時に、チェンジャアーム３の後退速度、つまり出力シャフト２の後退速度が減速する。すなわち、カムホイール４の回転角θがθ１１度に達した時点で、チェンジャアーム３のストローク位置が位置Ｐ５に達し、カムホイール４の回転角θがθ１２度に達した時点で、チェンジャアーム３のストローク位置が下死点Ｐ１に達し、位置Ｐ５から下死点Ｐ１に至る後退速度（図１３中のチャート線Ｔ２の傾き）が、上死点Ｐ２から位置Ｐ５に至る後退速度よりも遅くなっている。しかも、位置Ｐ５から下死点Ｐ１までの距離は１ｍｍ以下で、上死点Ｐ２から位置Ｐ５までの距離が１００ｍｍ以上であることに比べて、著しく短く設定されている。すなわち、チェンジャアーム３が下死点Ｐ１に達する寸前で後退速度が減速し、減速した速度状態で下死点Ｐ１、つまり後述するツールアンクランプ状態に達する。

そして、カムホイール４の回転角θがθ１２度に達すると、図２３に示すように、ロックプレート１２が上死点Ｐ４に達し、上記と同様にしてクランプブロック２１が開き、ツールアンクランプ状態となる。これと同時に、上記のようにしてチェンジャアーム３が下死点Ｐ１に達するとともに、チェンジャアーム３が逆方向に回動し始める。この状態で、カムホイール４の回転角θがθ１３度に達すると、図２４に示すように、ロックプレート１２が後退し始め、上記のようにしてクランプブロック２１が閉じ始める。このとき、チェンジャアーム３の回転角ψはψ５度となっている。

さらに、カムホイール４の回転角θがθ１４度に達すると、図２５に示すように、ロックプレート１２が下死点Ｐ３に達し、上記と同様にしてクランプブロック２１が閉じ、把持部３ａとによる工具ホルダＨの把持が完了する。続いて、カムホイール４の回転角θがθ１５度に達すると、チェンジャアーム３の回転角ψが１８０度に達し、この状態で、カムホイール４の回転角θが３６０度に達するものである。

以上のように、この自動工具交換装置１によれば、工具ホルダＨがチェンジャアーム３の把持部３ａに接触（嵌合）するまでは、クランプブロック２１が開いた状態で工具ホルダＨがクランプブロック２１に接触しない。このため、工具ホルダＨとクランプブロック２１とが衝突して、チェンジャアーム３やクランプブロック２１、あるいは工具ホルダ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がない。しかも、チェンジャアーム３の把持部３ａに工具ホルダＨが嵌合した後に、クランプブロック２１が閉じて工具ホルダＨを把持するため、工具ホルダＨを安定して把持することが可能となる。

また、チェンジャアーム３の把持部３ａが工具ホルダＨに接触する寸前に、チェンジャアーム３の回動速度が減速するため、把持部３ａと工具ホルダＨとの衝撃力が緩和され、チェンジャアーム３や工具ホルダＨなどへの損傷や、周囲への衝撃音がさらに抑制される。さらに、チェンジャアーム３が後退して下死点Ｐ１に達する寸前で、チェンジャアーム３の後退速度が減速するため、チェンジャアーム３の後退による衝撃力（慣性力）が緩和される。とともに、チェンジャアーム３が位置Ｐ５から下死点Ｐ１まで後退する短い距離間において、工具ホルダＨがアンクランプ（開放）されるため、工具ホルダＨの位置精度のズレを吸収することが可能となる。また、均等に配設された２つのロックポスト１１によってロックプレート１２を進退動させるため、ロックプレート１２の進退動、さらにはクランプシャフト２５の前進動が安定化する。

一方、チェンジャアーム３側に配設された開閉機構（アームユニット２０）と、出力シャフト２の基端部側に配設されたロック機構とで駆動手段を構成するため、アームユニット２０およびロック機構の保守、修繕などを別個に行うことができ、保守性や修繕性などが向上する。さらに、一体のクランプブロック２１で工具ホルダＨを把持するため、構成が簡易となる。

（実施の形態２）
図２６、２７は、この実施の形態に係るクランプブロック（把持体）４１、４２の配設状態を示す図であり、この実施の形態では、二体のクランプブロック４１、４２が相互に対向するように配設されている。すなわち、実施の形態１におけるクランプブロック２１に該当する第１のクランプブロック４１が、チェンジャアーム３の把持部３ａの出力シャフト２側（図中下側）に配設され、第２のクランプブロック４２が第１のクランプブロック４１と対向するように（図中上側）に配設されている。つまり、把持部３ａを挟むようにクランプブロック４１、４２が配設され、後述するようにして工具ホルダＨを把持した状態で、二体のクランプブロック４１、４２で工具ホルダＨを把持部３ａ側に押さえ付けるように配設されている。

第１のクランプブロック４１は、実施の形態１と同様な開閉機構によって開閉駆動されるようになっている。この第１のクランプブロック４１と第２のクランプブロック４２とが、「へ」の字状の連結リンク４３によって連結されている。すなわち、第１のクランプブロック４１の連結部４１ａと連結リンク４３の一端部とが、第１の関節部（滑節部）４４を介して回動自在に接続され、第２のクランプブロック４２の連結部４２ａと連結リンク４３の他端部とが、第２の関節部４５を介して回動自在に接続されている。また、第２のクランプブロック４２は「へ」の字状で、中央部（「へ」の字の頂部）が第３の関節部４６を介して回動自在にチェンジャアーム３に接続されている。

そして、ロックプレート１２が後退してクランプシャフト２５から離れた状態では、図２６に示すように、クランプブロック４１、４２が閉じた状態となっている。この状態から、ロックプレート１２が前進してクランプシャフト２５を押すと、実施の形態１と同様にしてクランプレバー２３が回動し、第１のクランプブロック４１が把持部３ａから後退するようにして開く。この開動に伴って、図２７に示すように、連結リンク４３を介して第２のクランプブロック４２の自由端部側（把持部側）が、第３の関節部４６を中心にして開く。さらに、ロックプレート１２が後退しクランプシャフト２５から離れると、スプリング２６によってクランプシャフト２５が後退し、実施の形態１と同様に、クランプレバー２３の回動に伴って第１のクランプブロック４１が、把持部３ａ側に前進するようにして閉じる。この閉動に伴って、図２６に示すように、連結リンク４３を介して第２のクランプブロック４２の自由端部側が、第３の関節部４６を中心にして閉じ、二体のクランプブロック４１、４２と把持部３ａとによって工具ホルダＨを把持するものである。

以上のような構成によれば、二体のクランプブロック４１、４２で工具ホルダＨを把持するため、より安定して工具ホルダＨを把持することが可能となる。

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、クランプブロック２１をクランプレバー２３に一体的に設けてもよい。また、出力シャフト２が垂直方向に延びて配設された縦型の自動工具交換装置にも適用できることは勿論である。

この発明の実施の形態１に係る自動工具交換装置を示す正面図である。 図１の自動工具交換装置の左側面図である。 図１の自動工具交換装置の本体カバーを外した状態を示す正面図である。 図３の状態の自動工具交換装置の斜視図である。 図３の自動工具交換装置の背面図である。 図１の自動工具交換装置のロック機構側を背面側から見た斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールと旋回シャフトとの位置関係を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置の開閉機構側を背面側から見た斜視図である。 図１の自動工具交換装置の開閉機構側を正面側から見た斜視図である。 この発明の実施の形態に係る工具ホルダの被把持部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を示す正面図であり、（ａ）は工具ホルダを把持した状態を示し、（ｂ）は把持を解除した状態を示す。 図１の自動工具交換装置のクランプシャフトおよびロックプレート等の位置関係を示す一部断面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 図１の自動工具交換装置の動作、作用を示すタイミングチャートである。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θが０度の状態を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ３度の状態を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ４度の状態を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ６度の状態を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ７度の状態を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ８度の状態を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ９度の状態を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ１０度の状態を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ１１度の状態を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ１２度の状態を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ１３度の状態を示す斜視図である。 図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ１４度の状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係るクランプブロックが閉じた状態を示す正面図である。 この発明の実施の形態２に係るクランプブロックが開いた状態を示す正面図である。 従来の自動工具交換装置のチェンジャアームによる把持機構を示す正面図である。

符号の説明

１ 自動工具交換装置
２ 出力シャフト
３ チェンジャアーム
３ａ 把持部
４ カムホイール（メインカム）
４ａ ウォームギヤ
４ｂ 旋回カム溝
４ｃ シフトカム溝
５ ウォームシャフト
６ 旋回シャフト
８ シフトレバー
９ ロックレバー
１０ ポストサポート
１１ ロックポスト
１２ ロックプレート（ロック体）
９〜１２ ロック機構
２０ アームユニット
２１ クランプブロック（把持体）
２２ レバーシャフト
２３ クランプレバー（回動体）
２４ 連結シャフト
２５ クランプシャフト（進退動体）
２６ スプリング（押圧手段）
２７ 固定板
２８ 連結バー（連結体）
２２〜２８ 開閉機構
４１ 第１のクランプブロック（把持体）
４２ 第２のクランプブロック（把持体）
４３ 連結リンク
Ｈ 工具ホルダ
Ｇ 可動スペース

Claims (5)

1. 先端部側にチェンジャアームが配設された出力シャフトが、メインカムのシフトカム溝に連動して軸方向に進退動するとともに、前記メインカムの旋回カム溝に連動して軸中心に回動し、前記チェンジャアームに工具ホルダを把持する把持部が設けられた自動工具交換装置であって、
   前記チェンジャアーム側に開閉自在に設けられ、前記工具ホルダを前記把持部と把持し、あるいは把持を解除する把持体と、
   前記メインカムに連動して前記把持体を開閉駆動する駆動手段と、を備え、
   前記チェンジャアームが前記工具ホルダを把持しない位置では把持体が開き、前記チェンジャアームが前記工具ホルダを把持する位置では把持体が閉じるように、前記駆動手段が前記メインカムに連動しており、
   前記チェンジャアームが前記出力シャフトの軸方向に対して垂直に配設され、
   前記駆動手段は、前記チェンジャアーム側に配設された開閉機構と、前記出力シャフトの基端部側に配設されたロック機構とを備え、
   前記開閉機構は、
   前記把持体が設けられ、前記出力シャフトと平行な軸を中心に回動自在に配設された回動体と、
   前記出力シャフトの軸方向に進退動自在に配設された進退動体と、
   前記回動体と前記進退動体とを連結する連結体と、
   前記進退動体を前記ロック機構側に押し付ける押圧手段と、を備え、
   前記ロック機構は、前記メインカムのロックカム溝に連動して前記出力シャフトの軸方向に進退動するロック体を備え、
   前記ロック体が前記開閉機構側に前進し、前記押圧手段の押圧力に抗して前記進退動体を前進させることで、前記連結体を介して前記回動体が回動して前記把持体が開き、
   前記ロック体が後退し、前記押圧手段によって前記進退動体を後退させることで、前記連結体を介して前記回動体が回動して前記把持体が閉じる、
   ことを特徴とする自動工具交換装置。
2. 前記把持体が閉じた状態で、前記チェンジャアームから前記連結体を介して前記進退動体に伝わる力の前記進退動方向の成分力が小さくなるように前記連結体が配設されてい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. 前記把持体が閉じた状態で、前記ロック体と前記進退動体との間に可動スペースが確保されるように前記ロック体と前記進退動体とが配設されてい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. 前記チェンジャアームの把持部が工具ホルダに接触する寸前に、前記出力シャフトの回動速度が減速するようにメインカムの前記旋回カム溝のカム形状が設定されてい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. 相互に対向するように二体の前記把持体が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の自動工具交換装置。
   

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