JPH079213A

JPH079213A - 工具交換装置

Info

Publication number: JPH079213A
Application number: JP752193A
Authority: JP
Inventors: Shunei Kamei; 俊英亀井; Nobuyuki Kimura; 信之木村
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd; Kuroda Precision Industries Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd; Kuroda Precision Industries Ltd
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】工具交換時間の短縮，締め付けナットと主軸
との位相保持，締め付けナットの抜け落ち防止，さらに
主軸回転中の緩み検知を図ることのできる工具交換装置
を提供する。【構成】主軸３１の下端部に締め付けナット３６を備
え、該締め付けナット３６を正，逆回転させることによ
り、工具Ｔの取り付け，取り外しを行う工具交換装置３
４を構成する。この場合に、上記工具Ｔを装着状態に保
持する工具付勢手段４１と上記締め付けナット３６の主
軸３１に対する回転角度位置の位置決め（位相合せ）を
行うナット位置決め手段５９と、上記締め付けナット３
６の主軸３１に対する回転角度量を規制するナット抜け
止め手段６１と、上記締め付けナット３６の主軸軸線方
向の位置を検出するナット緩み検知手段６７とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の工具交換装
置に関し、詳細には、締め付けナットを用いて工具を着
脱する、いわゆるナットランナ方式の工具交換装置の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械の主軸端部に螺装された
締め付けナットを備え、該ナットを上記主軸に対して相
対的に回転させることにより工具を主軸に着脱するよう
にしたナットランナ式工具交換装置として、例えば特願
平４−８４９３８号、特願平４−８２７２０号に示され
るようなものがある。

【０００３】これは図８ないし図１０に示すように、主
軸に装着された工具と待機位置の工具とを、交換アーム
により自動的に交換できるようにした自動工具交換装置
であり、以下の構造を有している。

【０００４】図８において、１は主軸装置の主軸頭であ
り、該主軸頭１内に主軸２が回転自在に挿入配置されて
いる。そして、該主軸２の下端部には、工具着脱装置５
によって工具Ｔが着脱可能に装着されている。この工具
着脱装置５は、上記主軸２の下端に螺合装着された締め
付けナット７と、該締め付けナット７を回転方向にロッ
クするロック機構８とを備えている。

【０００５】上記締め付けナット７は円筒状のもので、
その外周面中程にはロック用凹部７ｂが凹設され、内周
面下端部には３つの押圧片７ｃが等角度間隔毎に内方に
突設されている。

【０００６】また、上記ロック機構８は、シリンダ１３
と、該シリンダ１３を油圧源に接続する油圧供給系１４
とを備えており、シリンダ１３内に挿入配置されたピス
トンロッド１３ａを前進させて上記締め付けナット７の
凹部７ｂに嵌合挿入し、これにより該締め付けナット７
を回転方向にロックするように構成されている。なお、
本従来例装置では、上記締め付けナット７の外方には該
締め付けナット７の角度位置を検出するセンサ（図示せ
ず）が配設されている。

【０００７】上記工具Ｔは工具ホルダ１１に刃具１２を
取り付けたものである。該工具ホルダ１１の図示上端に
は切欠きに対応して３つのキー溝１１ｂが等角度間隔毎
に、かつ上記主軸２の図示下端に取り付けられたキー１
０に嵌合可能に形成されている。また、上記キー溝１１
ｂの下側には押圧溝１１ｃが環状に凹設されており、該
押圧溝１１ｃの上縁を上記締め付けナット７の押圧片７
ｃが押圧することとなる。

【０００８】また、上記工具ホルダ１１の外周面には、
後述する交換アームのグリップ部によって把持される把
持溝１１ｄが環状に形成されており、さらにまたこの把
持溝１１ｄ部分には一対の位置決め用係止溝１１ｅが該
把持溝１１ｄより深く、かつ軸心を挟んで互いに対向す
るように配設されている。

【０００９】一方、図９において、交換アーム１５は交
換軸１６に固着され、該交換軸１６と共に旋回可能に、
かつ該交換軸１６の軸線方向に移動可能に設けられてい
る。そして、上記交換アーム１５の両端部に、上記工具
ホルダ１１の把持溝１１ｄを把持するグリップ部１７が
形成されている。また、該グリップ部１７には、上記工
具ホルダ１１の係止溝１１ｅに係止して該工具ホルダ１
１の回転を阻止する係止片１８及び把持溝１１ｄ部分を
保持する保持機構２１が配設されている。

【００１０】上記係止片１８は、上記係止溝１１ｅに係
止する突出位置と工具ホルダ１１の回転を許容する没入
位置との間で、図示しない油圧駆動源からの油圧ホース
１９が連結された駆動手段（図示せず）により駆動され
るものである。

【００１１】また、上記保持機構２１はローラ２１ｃを
有する保持ピストン２１ａをバネ２１ｂで前進方向に付
勢した構造のものである。

【００１２】次に、本従来例装置における工具交換動作
を図１０に基づいて述べる。（１）締め付けナット７の外周面のロック用凹部７ｂと
ロック機構８のピストンロッド１３ａとが一致するよう
主軸２が回転する（ステップＳ１）。

【００１３】（２）そして、交換アーム１５が旋回し
て、工具ホルダ１１の把持溝１１ｄを把持するととも
に、保持機構２１の保持ピストン２１ａがバネ２１ｂに
より前進してそのローラ２１ｃが上記把持溝１１ｄの底
面を押圧保持する（ステップＳ２）。このとき係止片１
８は没入しており、係止溝１１ｅとは係止していない。

【００１４】（３）次に、ロック機構８のピストンロッ
ド１３ａが前進して、締め付けナット７のロック用凹部
７ｂに係止して該締め付けナット７を回転方向にロック
する（ステップＳ３）。

【００１５】（４）上記ロック状態で主軸２が回転し、
これにより締め付けナット７が緩むとともに、工具ホル
ダ１１の切欠きと締め付けナット７の押圧片７ｃとが一
致する（ステップＳ４）。

【００１６】（５）そして、交換アーム１５の係止片１
８が駆動手段２０により突出され、該係止片１８が工具
ホルダ１１の係止溝１１ｅに係止する（ステップＳ
５）。

【００１７】（６）上記交換アーム１５が工具ホルダ１
１を把持し、上記係止した状態で該アーム１５が下降
し、１８０度旋回し、上昇する（ステップＳ６〜Ｓ
８）。

【００１８】（７）上記係止片１８が没入して係止が解
除され、締め付けナット７がロックされた状態で主軸２
が上記ステップＳ４と逆方向に回転し、これにより該締
め付けナット７が工具ホルダ１１を締め付け固定する
（ステップＳ９，Ｓ１０）。

【００１９】（８）その後、交換アーム１５が上記ステ
ップＳ２と逆方向に旋回し、待機位置に戻り、最後に、
ロック機構８のピストンロッド１３ａが後退して、締め
付けナット７のロックが解除される（ステップＳ１１，
Ｓ１２）。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来装置で
は、締め付けナット７を取り外し位置まで緩めた際に工
具Ｔが自重で落下するのを防止するために、交換アーム
１５で工具Ｔを保持した状態で主軸を回転させて締め付
けナット７を緩めるようにしている。そのため、交換ア
ーム１５の係止片１８を出没させる駆動手段２０を設け
る必要があり、さらに、該駆動手段２０の動力源として
油圧駆動源が必要であるため、構造が複雑になり高価に
なる問題がある。また、この場合、交換アーム１５自体
が旋回及び上下に移動するため、上記駆動手段２０の配
線，配管が複雑となる問題もある。

【００２１】また、上述した工具交換動作で分かるよう
に、上記従来例装置では、交換アーム１５が工具ホルダ
１１を一旦把持した状態で主軸２を回転させることによ
り、ツールのクランプおよびアンクランプを行うため、
該交換アーム１５の動作を連続的に行うことができず、
上記駆動手段２０で係止片１８を突出及び没入させる動
作と相まって工具交換動作に時間を要する問題がある。

【００２２】また、工具を取り外した後、工具未装着状
態で締め付けナット７と主軸２との位相関係にずれが発
生した場合は、手動で上記締め付けナット７を回転させ
て主軸２のキー１０と締め付けナット７の押圧片７ｃと
を位相合せすることとなるが、この位相合せが困難であ
るという問題も考えられる。

【００２３】さらに、工具未装着状態で主軸２を高速回
転した場合、該締め付けナット７の過剰回転により、該
締め付けナット７が主軸２より抜け落ちる問題も懸念さ
れる。

【００２４】さらにまた、主軸２が回転中においては、
上記締め付けナット７による工具Ｔの保持状態が確認で
きない問題もある。

【００２５】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、工具交換動作に要する時間の短縮、締め付け
ナットの位相合せの容易化、締め付けナットの抜け落ち
防止、主軸回転中における締め付けナットによる工具保
持状態の確認、エアブロー通路内への切り粉侵入の防止
を図ることのできる工具交換装置を提供することを目的
としている。

【００２６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、工作
機械の主軸端部に螺装された締め付けナットと、該締め
付けナットによって主軸端部に主軸軸線方向に装着され
る工具とを備え、上記ナットを上記主軸に対して相対的
に正回転，又は逆回転させることにより、上記工具を上
記主軸に締め付け，又は緩めるようにした工具交換装置
において、工具着脱時上記工具を装着状態に付勢保持す
る工具付勢手段を設けたことを特徴としている。

【００２７】請求項２の発明は、上記工作機械の工具交
換装置において、工具着脱位置における上記締め付けナ
ットの上記主軸に対する回転角度位置の位置決めを行う
ナット位置決め手段を設けたことを、また請求項３の発
明は、上記締め付けナットの主軸に対する回転角度量を
規制するナット抜け止め手段を設けたことを、さらにま
た請求項４の発明は、上記締め付けナットの主軸軸線方
向の位置を検知するナット緩み検知手段を設けたことを
それぞれ特徴としている。

【００２８】請求項５の発明は、上記工具交換装置にお
いて、主軸端部の工具装置面に高圧空気を噴射するエア
ブロー通路を上記締め付けナットに形成し、該エアブロ
ー通路の外部接続口に、高圧空気源に接続されたとき開
く開閉弁を設けたことを特徴としている。

【００２９】

【作用】請求項１の発明に係る工具交換装置によれば、
工具付勢手段により工具を装着状態に付勢保持するよう
にしたので、交換アームで工具を保持することなく、締
め付けナットを緩めて該工具を着脱可能の状態にするこ
とができる。そのため、交換アームの旋回動作と締め付
けナットの緩め動作とを同時並行してでき、それだけ工
具交換時間を短縮することができる。また、交換アーム
の動作を途切れることなく連続的に行うことができ、交
換動作が円滑となる。

【００３０】また、請求項２の発明に係る工具交換装置
によれば、ナット位置決め手段により締め付けナットを
主軸に対して回転方向に位置決めするようにしたので、
工具未装着状態で主軸を高速回転しても、締め付けナッ
トと主軸とを所定の位相関係に保持でき、かつ位相がず
れた場合でも手動により簡単かつ正確に位相合せができ
る。

【００３１】さらに、請求項３の発明に係る工具交換装
置によれば、ナット抜け止め手段により締め付けナット
の回転角度量を規制するようにしたので、締め付けナッ
トの抜け落ちを防止することができる。

【００３２】さらにまた、請求項４の発明に係る工具交
換装置によれば、ナット緩み検知手段により締め付けナ
ットの主軸に対する軸線方向の位置を検知するようにし
たので、主軸の回転中でも、該締め付けナットによる工
具の保持状態を確認することができ、仮に締め付けナッ
トが緩んだ場合は主軸を即時停止できる。

【００３３】また、請求項５の発明に係る工具交換装置
によれば、工具装着面に付着した切粉等をエアブロー通
路からの高圧空気によって除去することができる。また
このエアブロー通路の外部接続口は通常は開閉弁で閉じ
ているので、切粉等のエアブロー通路への侵入を防止で
きる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１ないし図７は、請求項１〜４の発明の第
１実施例による工具交換装置を説明するための図であ
り、図１は本実施例装置の一部断面側面図、図２は要部
の拡大図、図３，図４はそれぞれ工具ホルダの平面図，
側面図、図５は交換アームの一部断面平面図、図６は動
作を説明するためのフローチャート図、図７は動作を説
明するための模式工程図である。

【００３５】図において、３１は、主軸頭３２に挿入配
置され、複数の軸受け３３により回転可能に支承された
主軸である。該主軸３１の図示下端面には、工具交換装
置３４によって工具Ｔが着脱可能に装着されている。こ
の工具交換装置３４は、上記主軸３１の下端に螺合装着
された締め付けナット３６と、該締め付けナット３６の
回転を阻止するロック機構３７とを備えている。

【００３６】上記締め付けナット３６は円筒状のもの
で、その内周面上部には上記主軸３１の雄ねじ３８に螺
合する雌ねじ４７が形成され、外周面にはロック用凹部
３９が凹設されている。またこの締め付けナット３６の
内周面下端部には３つの押圧片４０が等角度間隔毎に内
方に突設されている。なお、このナット３６の底面中心
寄りには、後述する押圧溝５２内に粉塵等が進入するこ
とを阻止するＯリング８３が装着されている。このＯリ
ング８３は、後述する工具ホルダ３５ａのシール用フラ
ンジ５２ａに圧接する。

【００３７】上記ロック機構３７は、シリンダ４４と、
作動油を図面矢印ａ又はｂ方向に供給する油圧供給系と
を備えている。このロック機構３７は、上記シリンダ４
４内に挿入配置されたピストンロッド４５を上記矢印ａ
方向に供給された作動油の油圧により突出させて、該ピ
ストンロッド４５の先端を上記締め付けナット３６の凹
部３９に嵌合挿入し、これにより該締め付けナット３６
の回転を阻止するよう構成されている。なお、図示して
いないが、上記締め付けナット３６の外方には該締め付
けナット３６の角度位置を検出するセンサが配設されて
いる。

【００３８】また上記工具Ｔは、工具ホルダ３５ａに刃
具３５ｂを取り付けたものである。上記工具ホルダ３５
ａの図示上端には固定フランジ４６が一体成形されてお
り、該固定フランジ４６の内部には、上記主軸３１の雄
テーパ４８に嵌合する雌テーパ４９が形成されている。
また上記固定フランジ４６には、主軸装着時、押圧片４
０と位置合わせして挿入するため上記締め付けナット３
６の押圧片４０に対する逃げとなる切欠き５０が押圧片
４０に対応して形成されており、該切欠き５０の上部
は、上記主軸３１の端面に固着された位置決めキー５１
と嵌合して回転力を伝達する３つのキー溝５０ａとなっ
ている。さらにまた、上記工具ホルダ３５ａの固定フラ
ンジ４６より図示下側には押圧溝５２が環状に凹設され
ており、該押圧溝５２の上面、つまり上記固定フランジ
４６の図示下面を上記締め付けナット３６の押圧片４０
が押圧することとなる。

【００３９】また、上記工具ホルダ３５ａの外周面に
は、後述する交換アーム５３のグリップ部５４によって
把持される把持溝５５が環状に形成されており、さらに
またこの外周面には一対の位置決め用係止溝５６が上記
把持溝５５より深く、かつ軸線を挟んで互いに対向する
ように配設されている。

【００４０】そして、上記締め付けナット３６には上記
工具Ｔを装着状態に、つまり図示上方に付勢保持する工
具付勢手段４１と、上記締め付けナット３６の主軸２に
対する回転角度位置の位置決め（位相合せ）を行うナッ
ト位置決め手段５９と、上記締め付けナット３６の主軸
２に対する回転角度量を規制するナット抜け止め手段６
１と、上記締め付けナット３６の主軸２に対する軸方向
位置を検知するナット緩み検知手段６７とが配設されて
いる。

【００４１】上記工具付勢手段４１は押圧片４０を避け
て等角度間隔毎に３組設けられており、それぞれ締め付
けナット３６の下端部に軸直角方向に貫通形成されたガ
イド穴３６ａに鋼球４２をばね４３で主軸３１の半径方
向内方に付勢して配設した構造のものである。この工具
付勢手段４１では鋼球４２が上記工具ホルダ３５ａの押
圧溝５２の上側コーナ部に係止して該工具ホルダ３５ａ
を上方に付勢する。

【００４２】上記ナット位置決め手段５９は、上記工具
付勢手段４１の図示上方に一組設けられており、これは
上記工具付勢手段４１と同様に鋼球５７を筒体５８ａ内
に配設されたばね５８で付勢した構造のものである。こ
のナット位置決め手段５９では、鋼球５７は、上記押圧
片４０と工具ホルダ３５ａの切欠き５０とが一致する位
置にて、上記位置決めキー５１の凹部５１ａと係止する
ようになっている。

【００４３】また、上記ナット抜け止め手段６１は締め
付けナット３６の上記ナット位置決め手段５９と反対側
部分に回転規制用ボルト６１ａを該締め付けナット３６
の内面に突出するよう螺挿し、これの突出部分を主軸３
１の位置決めキー５１に当接可能に構成したものであ
る。

【００４４】上記ナット緩み検知手段６７は主軸頭３２
の下端に固定された下端カバー６５に、上記締め付けナ
ット３６上端面との隙間量を検知するセンサ６４を装着
した構造のものである。このナット緩み検知手段６７で
は、センサ６４により上記締め付けナット３６の締め付
け時の、上記下端カバー６５と上記締め付けナット３６
上端面との隙間量を検出記憶しておき、上記下端カバー
６５と上記締め付けナット３６との隙間量が所定値以上
ずれたとき緩み検知信号を出力する構造となっている。

【００４５】図５において、交換アーム５３は交換軸７
１に固定支持された帯板状のものであり、該交換軸７１
と共に旋回可能に、かつ軸方向移動可能になっている。
上記交換アーム５３の両端部には上記工具ホルダ３５ａ
の把持溝５５に嵌合する円弧状の把持部５４と、工具保
持機構７０と、工具ホルダ３５ａの回転を阻止する係止
キー６３とが配設されている。上記工具保持機構７０
は、上記交換アーム５３の把持部５４と嵌合した工具ホ
ルダ３５ａを押圧することにより該工具ホルダ３５ａを
保持するためのものである。この工具保持機構７０は上
記交換アーム５３に凹設された保持シリンダ５３ａ内に
保持部材７０ａを挿入配置するとともに、該保持部材７
０ａをばね７０ｂにより上記交換アーム５３に押圧付勢
するように構成されている。

【００４６】次に本実施例の作用効果について説明す
る。まず図６のフローチャートに基づいて各図を参照し
ながら工具交換動作を説明する。（１）加工が終了し、交換指令が出力されると、主軸３
１は図示しないセンサにより締め付けナット３６のロッ
ク用凹部３９とロック機構３７のピストンロッド４５と
が一致するよう位置決めされる（ステップＳ１）。

【００４７】（２）上記ロック手段３７のピストンロッ
ド４５が油圧により突出して上記締め付けナット３６の
ロック用凹部３９に係止し、該締め付けナット３６の回
転を阻止する（ステップＳ２）。

【００４８】（３）上記締め付けナット３６が回転方向
にロックされた状態で、主軸３１が６０度回転し、これ
により締め付けナット３６が緩むとともに工具ホルダ３
５ａの切欠き５０と締め付けナット３６の押圧片４０と
が一致する（ステップＳ３）。

【００４９】このとき、締め付けナット３６のナット位
置決め手段５９を構成する鋼球５７は、主軸３１の端部
に固着された位置決めキー５１の凹部５１ａと係止す
る。また工具Ｔは、締め付けナット３６の工具付勢手段
４１によって主軸３１の端面に密着した状態に押圧保持
されている。

【００５０】（４）そして、待機位置に位置している交
換アーム５３（図７（ａ））が上記交換軸７１を中心に
７５度旋回し（図７（ｂ））、これにより交換アーム５
３の一端の把持部５４が工具ホルダ３５ａの把持溝５５
を把持するとともに、該交換アーム５３の係止キー６３
が工具ホルダ３５ａの係止溝５６に係止する（ステップ
Ｓ４）。なお、このとき次工程の工具Ｔを上記待機位置
に搬送する工具マガジン側においては、上記交換アーム
５３の他端の把持部５４´が次工程の工具Ｔを把持す
る。

【００５１】（５）この状態で、交換アーム５３が下降
し（ステップＳ５，図７（ｃ））、１８０度旋回し（ス
テップＳ６，図７（ｄ））、上昇する（ステップＳ７，
図７（ｅ））。

【００５２】これにより、上記交換アーム５３の他端の
把持部５４´に保持されていた次工程の工具Ｔの雌テー
パ４９が主軸３１の雄テーパ４８に嵌合すると同時に、
上記締め付けナット３６の工具付勢手段４１がこの工具
Ｔを装着状態に付勢保持する。またこのとき、交換アー
ム５３の一端側に把持されていた前工程の工具は工具マ
ガジンのツールポットに保持される。

【００５３】（６）次に、交換アーム５３はステップＳ
４と逆方向に７５度回転して待機位置に戻る（ステップ
Ｓ８，図７（ｆ））。

【００５４】（７）上記主軸３１がステップＳ３のツー
ルアンクランプ時とは逆方向に６０度回転し、これによ
り締め付けナット３６の押圧片４０が工具Ｔを主軸３１
に締め付け固定する（ステップＳ９）。

【００５５】（８）最後に、ロック手段３７のピストン
ロッド４５が没入し、締め付けナット３６のロック用凹
部３９との係止が外れ、該締め付けナット３６のロック
が解除され（ステップＳ１０）、工具交換動作が終了す
る。

【００５６】また本実施例ではナット緩み検知手段６７
が設けられており、この検知手段６７によって上述の締
め付け時における締め付けナット３６と下端カバー６５
との隙間量が検出記憶されている。そしてこの隙間量と
主軸３１の回転中における隙間量とが比較され、両者に
変化があれば締め付けナット３６が緩んだとして緩み検
知信号が出力され、主軸３１は即時停止する。

【００５７】上記従来例装置では、交換アーム１５で工
具Ｔを保持する構造を採用しているので、締め付けナッ
ト７を緩める前に交換アーム１５を把持位置に旋回し、
工具を把持した状態でアンクランプ動作を行う必要があ
り、図１０の※印で示すように交換アーム１５の動作が
不連続となる問題があった。これに対して本実施例で
は、工具Ｔを装着状態に付勢保持する工具付勢手段４１
を設けたので、工具を交換アーム５３で保持しなくとも
締め付けナット３６を緩めることができ交換アーム３６
で工具を保持する必要がないので、図６に※印で示すよ
うに交換アームの動作を連続的に行うことができ、かつ
高速に行うことができる。

【００５８】また、工具Ｔを交換アーム５３で保持しな
い状態で主軸を回転させて締め付けナット３６を緩める
ようにしたので、交換アーム５３の係止キー６３を出没
可能に構成する必要がなく、それだけ交換アームの構造
を簡略化できる。

【００５９】また、本実施例によれば、締め付けナット
３６を主軸３１に対して回転方向に位置決め（位相合
せ）する位置決め手段５９を設けたので、工具Ｔを装着
していない状態で主軸３１を回転しても、該ナット３６
と主軸３１との位相関係を保持できる。

【００６０】また、仮に締め付けナット３６と主軸３１
との位相が変化した場合は、締め付けナット３６を手動
で回転させることにより、上記位置決め手段５９の鋼球
５７が主軸３１の位置決めキー５１の凹部５１ａに係止
するので、目で確認することなく正確に位相合せをする
ことができる。

【００６１】さらに、本実施例によれば、締め付けナッ
ト３６の回転角度が大きくなると、ボルト６１が位置決
めキー５１に当接し、該締め付けナット３６の回転を１
２０度以下に規制する。そのため、工具未装着状態で主
軸３１を高速回転させても締め付けナット３６の過剰回
転による抜け落ちを防止することができる。なお、上記
ナット位置決め手段５９によって締め付けナット３６と
主軸３１との位置合せを簡単かつ正確に行うことがで
き、またナット抜け止め手段６１によって締め付けナッ
ト３６の抜け落ちも防止できる。

【００６２】さらにまた、本実施例によれば、締め付け
ナット３６の主軸３１に対する軸線方向の位置を検知す
るナット緩み検知手段６７を設けたので、上記締め付け
ナット３６の緩みを検知することができる。

【００６３】図１１は上記第１実施例における工具付勢
手段４１の変形例を示し、図中、図１，図２と同一符号
は、同一又は相当部分を示す。本実施例の上記工具付勢
手段４１は鋼球４２を工具ホルダ３５ａの固定フランジ
４６に設けられた窪み８０ａに付勢することにより、該
工具ホルダ３５ａを上方に付勢するように構成されてい
る。

【００６４】また、上記工具付勢手段４１は図１２ない
し図１４に他の変形例として示すように構成しても良
い。これは、工具付勢手段を押圧片内部に設け、該付勢
手段の鋼球４２を工具ホルダ３５ａの押圧溝５２に設け
られた窪み８０ｂに付勢することにより、該工具ホルダ
３５ａを上方に付勢するように構成されている。

【００６５】なお、上記各変形における窪み８０ａ，８
０ｂの代わり図１５に示すように押圧溝５２又は固定フ
ランジ４６の全周に係止用溝８０ｃを設けても良い。

【００６６】なお、上記各係止用窪み８０ａ，８０ｂ，
係止用溝８０ｃは図１６に示すように、工具マガジンの
ツールポット８１に工具ホルダ３５ａを保持する場合の
係止凹部に使用することができる。この図１６の例で
は、ツールポット８１の開口端内縁部に突部８０ｄを上
述の工具ホルダ３５ａの切り欠き５０に対応するように
設け、該突部８０ｄ部分に設けられた付勢機構８２によ
り鋼球８２ａを窪み８０ｂに係止させる。

【００６７】上記各変形例の付勢手段４１によれば、上
記鋼球４２を固定フランジ４６や押圧溝５２に設けられ
た窪み８０ａ，８０ｂ又は溝８０ｃに付勢するようにし
たので、上記第１実施例と同様の効果が得られ、また固
定フランジ４６の押圧面の摩耗を回避できる。

【００６８】次に請求項５の発明に係る第２実施例を図
１７に基づいて説明する。図において、図１，図２と同
一符号は同一又は相当部分を示す。本実施例では、主軸
３１の下端に螺合装着された締め付けナット３６内にエ
アブロー機構８４が設けられている。該エアブロー機構
８４は上記締め付けナット３６内に形成されたエアブロ
ー通路８６と、該通路８６を開閉するエアブローバルブ
（開閉弁）８５とで構成されている。上記エアブロー通
路８６は、締め付けナット３６の外周に環状溝８６ａを
形成し、該環状溝８６ａ内の高圧空気を主軸端部の雄テ
ーパ４８に噴射する噴射ノズル８６ｂを設け、また該環
状溝８６ａを接続通路８６ｃで外部の高圧空気源に接続
するように構成されている。上記エアブローバルブ８５
は上記接続通路８６ｃの外部接続口８６ｄ内に配設され
ており、スプリング８７により上記締め付けナット３６
の外側に、つまり上記接続口８６ｄを閉じる方向に付勢
されている。そして、上記接続口８６ｄは上記ロック凹
部３９に開口しており、該ロック凹部３９内にロック機
構３７のピストンロッド４５が挿入され、高圧空気が供
給されると上記エアブローバルブ８５が開き、高圧空気
が環状溝８６ａから噴射ノズル８６ｂを通って図の矢印
イ方向に噴出することとなる。

【００６９】本第２実施例によれば、エアブロー機構８
４を設けたので、図１７の矢印イ方向に圧縮空気を噴出
でき、切り粉等が主軸３１の工具装着面に付着するのを
防止できる。またエアブローバルブ８５を設けたのでエ
アブロー通路８６内に切り粉が侵入するのを防止でき、
しかもこのエアブローバルブ８５の開閉をロック機構３
７によるロック動作に連動させることができ、工具交換
時に高圧空気を自動的に供給できる。

【００７０】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係る工具
交換装置によれば、工具を装着状態に付勢保持する工具
付勢手段を設けたので、交換アームで工具を保持するこ
となく該工具を着脱可能の状態で保持できるため、工具
交換時間を短縮できる効果があるとともに、交換アーム
の構造を簡略化できる効果がある。

【００７１】また、請求項２の発明に係る工具交換装置
によれば、締め付けナットの主軸に対する回転角度位置
の位置決め（位相合せ）を行うナット位置決め手段を設
けたので、工具未装着状態で主軸を高速回転しても、締
め付けナットと主軸とを所定の位相関係に保持できる効
果があり、また仮に位相がずれた場合でも手動により簡
単かつ正確に位相合せできる効果がある。

【００７２】また、請求項３の発明に係る工具交換装置
によれば、締め付けナットの主軸に対する回転角度量を
規制するナット抜け止め手段を設けたので、締め付けナ
ットの抜け落ちを防止することができる効果がある。

【００７３】また、請求項４の発明に係る工具交換装置
によれば、締め付けナットの主軸軸線方向の位置を検出
するナット緩み検知手段を設けたので、主軸の回転中で
も締め付けナットによる工具の保持状態を確認できる効
果がある。

【００７４】また、請求項５の発明に係る工具交換装置
によれば、締め付けナット内にエアブロー通路及び開閉
弁を設けたので、エアブロー通路内に切り粉が侵入する
のを防止して、主軸端部の工具装着面に粉塵等が付着す
るのを防止でき、装着面の耐久性を向上できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による工具交換装置の一部
断面側面図である。

【図２】図１の要部断面拡大図である。

【図３】上記実施例における工具ホルダの平面図であ
る。

【図４】上記工具ホルダの側面図である。

【図５】上記実施例の交換アームの一部断面平面図であ
る。

【図６】上記実施例の動作を説明するためのフローチャ
ート図である。

【図７】上記実施例の動作を説明するための模式工程図
である。

【図８】従来の工具交換装置の一部断面側面図である。

【図９】上記従来装置の交換アームの一部断面平面図で
ある。

【図１０】上記従来装置の動作を説明するためのフロー
チャート図である。

【図１１】上記第１実施例の工具付勢手段の変形例を示
す要部拡大図である。

【図１２】上記第１実施例の工具付勢手段の他の変形例
を示す要部拡大図である。

【図１３】上記他の変形例における工具ホルダの平面図
である。

【図１４】上記他の変形例における工具ホルダの側面図
である。

【図１５】上記第１実施例における工具ホルダの変形例
を示す側面図である。

【図１６】上記各実施例における工具ホルダの工具マガ
ジンのポット内の保持状態を示す断面側面図である。

【図１７】本発明の第２実施例による工具交換装置の要
部拡大図である。

【符号の説明】

３１主軸３４工具交換装置３６締め付けナット４１工具付勢手段５９ナット位置決め手段６１ナット抜け止め手段６７ナット緩み検知手段８４エアブロー機構８５エアブローバルブ（開閉弁）８６エアブロー通路Ｔ工具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械の主軸端部に螺装された締め付
けナットと、該締め付けナットによって主軸端部に主軸
軸線方向に装着される工具とを備え、上記締め付けナッ
トを上記主軸に対して相対的に正回転，又は逆回転させ
ることにより、上記工具を上記主軸に締め付け，又は緩
めるようにした工具交換装置において、工具着脱時上記
工具を装着状態に付勢保持する工具付勢手段を設けたこ
とを特徴とする工具交換装置。
【請求項２】工作機械の主軸端部に螺装された締め付
けナットと、該締め付けナットによって主軸端部に主軸
軸線方向に装着される工具とを備え、上記締め付けナッ
トを上記主軸に対して相対的に正回転，又は逆回転させ
ることにより、上記工具を上記主軸に締め付け，又は緩
めるようにした工具交換装置において、工具着脱位置に
おける上記締め付けナットの上記主軸に対する回転角度
位置の位置決めを行うナット位置決め手段を設けたこと
を特徴とする工具交換装置。
【請求項３】工作機械の主軸端部に螺装された締め付
けナットと、該締め付けナットによって主軸端部に主軸
軸線方向に装着される工具とを備え、上記締め付けナッ
トを上記主軸に対して相対的に正回転，又は逆回転させ
ることにより、上記工具を上記主軸に締め付け，又は緩
めるようにした工具交換装置において、上記締め付けナ
ットの主軸に対する回転角度量を規制するナット抜け止
め手段を設けたことを特徴とする工具交換装置。
【請求項４】工作機械の主軸端部に螺装された締め付
けナットと、該締め付けナットによって主軸端部に主軸
軸線方向に装着される工具とを備え、上記締め付けナッ
トを上記主軸に対して相対的に正回転，又は逆回転させ
ることにより、上記工具を上記主軸に締め付け，又は緩
めるようにした工具交換装置において、上記締め付けナ
ットの主軸軸線方向の位置を検知するナット緩み検知手
段を設けたことを特徴とする工具交換装置。
【請求項５】工作機械の主軸端部に螺装された締め付
けナットと、該締め付けナットによって主軸端部に主軸
軸線方向に装着される工具とを備え、上記締め付けナッ
トを上記主軸に対して相対的に正回転，又は逆回転させ
ることにより、上記工具を上記主軸に締め付け，又は緩
めるようにした工具交換装置において、上記主軸端部の
工具装着面に高圧空気を噴射するエアブロー通路を上記
締め付けナット内に形成し、該エアブロー通路の外部接
続口に、高圧空気源に接続されたとき開く開閉弁を設け
たことを特徴とする工具交換装置。