(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の工具交換位置に配設され、主軸に装着された工具を待機位置にある次工具と交換する工具交換装置であって、
両端部にそれぞれ工具保持部を備えた工具交換アームと、
前記主軸と平行に設けられ、前記工具交換アームを支持する支持軸と、
回転駆動モータを備え、該回転駆動モータの動力によって、前記工具交換アームを前記支持軸の軸線中心に回転させる回転機構と、
進退駆動モータを備え、該進退駆動モータの動力によって、前記工具交換アームを前記支持軸に沿って進退させる進退機構と、
前記回転駆動モータ、進退駆動モータ及び前記支持軸が取り付けられる取付台とを備えた工具交換装置において、
原位置にある工具交換アームに直接係合して、該原位置において、該工具交換アームが前記支持軸に沿った方向に移動するのを制止する制止部材を備えた制止機構を設け、
前記原位置は、前記工具交換アームが、前記支持軸の軸線に沿った方向における後退端にあり、且つ、該工具交換アームが、前記支持軸の軸線を中心に、その前記工具保持部が前記主軸に装着された工具を保持可能な位置から、前記主軸から遠ざかる方向に所定角度だけ回転した退避位置であり、
前記制止部材は、前記取付台に固定され、該取付台との間における、前記支持軸の軸線に沿った方向への相対的な移動が不可能になっていることを特徴とする工具交換装置。
【請求項２】
前記制止部材は、前記支持軸が取り付けられる、前記取付台の端面に固定されていることを特徴とする請求項１記載の工具交換装置。
【請求項３】
前記制止部材は、前記原位置にある前記工具交換アームと係合する係合溝を備え、
前記工具交換アームは、前記支持軸の軸線方向に沿った方向における後退端にあり、且つ、前記支持軸の軸線周りに前記原位置に回転したとき、前記係合溝に係合するように配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸に装着された工具と、待機位置にある次工具とを交換する工具交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記工具交換装置として、従来、例えば、実開平４−２８９３１号公報（特許文献１）や、特開２０００−１９３０６２号公報（特許文献２）に開示されたものが知られている。これらの工具交換装置は、いずれも、両端部にそれぞれ工具保持部を有する工具交換アームと、工作機械の主軸と平行に設けられて、前記工具交換アームを支持する支持軸と、回転駆動モータを備え、この回転駆動モータの回転動力によって、前記工具交換アームを前記支持軸の軸線中心に回転させる回転機構と、進退駆動モータ及びボールねじを備え、この進退駆動モータにより駆動されるボールねじによって、前記工具交換アームを前記支持軸に沿って進退させる進退機構とを備えている。
【０００３】
そして、この工具交換装置によれば、以下の工具交換動作を順次実行することによって、主軸に装着された工具と、待機位置にある次工具とが交換される。
１）回転駆動モータにより、工具交換アームを支持軸の軸線中心に回転させて、主軸に装着された工具を、工具交換アームの一方の工具保持部に保持させるとともに、待機位置にある工具を他方の工具保持部に保持させる動作。
２）進退駆動モータによりボーねじを駆動して、工具交換アームを支持軸に沿って進出させ、主軸から工具を抜き取る動作。
３）回転駆動モータにより、工具交換アームを支持軸の軸線中心に１８０度回転させる動作。
４）進退駆動モータによりボーねじを駆動して、工具交換アームを支持軸に沿って後退させ、次工具を主軸に装着する動作。
５）回転駆動モータにより、工具交換アームを支持軸の軸線中心に回転させ、当該工具交換アームを原位置に復帰させる動作。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平４−２８９３１号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来のように、進退駆動モータ及びボールねじによって、工具交換アームを進退させるように構成された工具交換装置では、例えば、省エネの観点から、上述した工具交換動作を行わない待機状態のときに、前記進退駆動モータ及び回転駆動モータへの電力の供給を遮断する、或いは、工作機械の運転を休止させるべく、当該工作機械への電力の供給を遮断して、前記進退駆動モータに供給される電力を遮断すると、当該進退駆動モータの回転が自由となって、比較的小さな力で、工具交換アームが前記支持軸に沿って移動可能になるという問題があった。
【０００６】
例えば、前記工具交換装置が立形の工作機械に設けられる場合、工具交換アームの重力は、ボーねじ及びこれに連結される進退駆動モータに対して、これらを軸中心に回転させるように作用するため、上述のように、進退駆動モータへの供給電力が遮断され、当該進退駆動モータの回転が自由になると、工具交換アームの重力により、ボールねじ及び進退駆動モータが回転して、工具交換アームが下方に移動するのである。
【０００７】
また、ここでは、機構の詳しい説明は省略するが、通常、工具交換アームの前記各工具保持部には、工具の保持状態をロックするためのロック機構が設けられており、このロック機構には、バネなどの付勢体が含まれているため、進退駆動モータへの電力供給が遮断されると、この付勢体の付勢力によって、工具交換アームが移動するといったことも起こり得る。この現象は、工具交換装置が設けられる工作機械の種類に起因するものではなく、立形及び横形の双方の工作機械において起こり得る。
【０００８】
そして、このようにして工具交換アームが移動すると、これと周辺の他の構造や部材と干渉するという問題を生じる。
【０００９】
一方、このような問題を解決する一つの手法として、特許文献１に開示されるように、進退駆動モータに、ブレーキ付のモータを採用するといったことが考えられる。
【００１０】
しかしながら、このようなブレーキ付のモータは、コストが高く、また、モータの運転時には、ブレーキを解除するための電力が必要であり、エネルギー効率上、省電力化に反するという問題がある。
【００１１】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、進退駆動モータへの電力遮断中に工具交換アームが移動するのを防止することができ、しかも、これをエネルギーコストの増加を伴うことなく、簡易な構成で実現し得る工具交換装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明は、工作機械の工具交換位置に配設され、主軸に装着された工具を待機位置にある次工具と交換する工具交換装置であって、
両端部にそれぞれ工具保持部を備えた工具交換アームと、
前記主軸と平行に設けられ、前記工具交換アームを支持する支持軸と、
回転駆動モータを備え、該回転駆動モータの動力によって、前記工具交換アームを前記支持軸の軸線中心に回転させる回転機構と、
進退駆動モータを備え、該進退駆動モータの動力によって、前記工具交換アームを前記支持軸に沿って進退させる進退機構と、
前記回転駆動モータ、進退駆動モータ及び前記支持軸が取り付けられる取付台とを備えた工具交換装置において、
原位置にある工具交換アームに直接係合して、該原位置において、該工具交換アームが前記支持軸に沿った方向に移動するのを制止する制止部材を備えた制止機構を設け、
前記原位置は、前記工具交換アームが、前記支持軸の軸線に沿った方向における後退端にあり、且つ、該工具交換アームが、前記支持軸の軸線を中心に、その前記工具保持部が前記主軸に装着された工具を保持可能な位置から、前記主軸から遠ざかる方向に所定角度だけ回転した退避位置であり、
前記制止部材は、前記取付台に固定され、該取付台との間における、前記支持軸の軸線に沿った方向への相対的な移動が不可能になった工具交換装置に係る。
【００１３】
本発明に係る工具交換装置によれば、以下の動作を順次実行することによって、主軸に装着された工具と、待機位置にある次工具とが交換される。
１）回転駆動モータにより、工具交換アームを、支持軸の軸線中心に、原位置から適宜方向に回転させて、主軸に装着された工具を、工具交換アームの一方の工具保持部に保持させるとともに、待機位置にある工具を他方の工具保持部に保持させる動作。尚、前記原位置は、工具交換アームが工具交換動作を開始する前の待機状態にある角度位置であり、前記工具交換アームが、前記支持軸の軸線に沿った方向における後退端にあり、且つ、該工具交換アームが、前記支持軸の軸線を中心に、その前記工具保持部が前記主軸に装着された工具を保持可能な位置から、前記主軸から遠ざかる方向に所定角度だけ回転した退避位置である。
２）進退駆動モータを駆動して、工具交換アームを支持軸に沿って進出させ、主軸から工具を抜き取る動作。
３）回転駆動モータにより、工具交換アームを支持軸の軸線中心に１８０度回転させる動作。
４）進退駆動モータを駆動して、工具交換アームを支持軸に沿って後退させ、次工具を主軸に装着する動作。
５）回転駆動モータにより、工具交換アームを支持軸の軸線中心に回転させ、当該工具交換アームを原位置に復帰させる動作。
【００１４】
そして、前記工具交換アームは、原位置にあるとき、前記支持軸に沿った方向への移動が前記制止機構の制止部材によって制止される。したがって、前記工具交換アームが原位置にあるときに、前記進退駆動モータへの電力供給が遮断され、この結果、進退駆動モータの回転が自由となっても、工具交換アームは、制止機構の制止部材によって、支持軸に沿った方向への移動が制止され、これにより、上述した従来のような問題が生じるのが防止される。また、制止機構は、その制止部材が工具交換アームに直接係合することによって、その支持軸に沿った方向への移動を制止する機構であるので、そのための電力は不要であり、また、その構造も簡易である。
【００１５】
尚、本発明では、前記制止部材を、前記支持軸が取り付けられる、前記取付台の端面に設けることができる。
【００１６】
また、本発明において、前記制止部材は、原位置にある前記工具交換アームと係合する係合溝を備え、前記工具交換アームは、前記支持軸の軸線に沿った方向における後退端にあり、且つ、前記支持軸の軸線周りに前記原位置に回転したとき、前記係合溝に係合するように配設した態様を採ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る工具交換装置によれば、前記工具交換アームが、原位置にあるときに、前記支持軸に沿った方向への移動が前記制止機構の制止部材によって制止されるので、前記進退駆動モータへの電力供給が遮断され、当該進退駆動モータの回転が自由となっても、工具交換アームは、制止部材によって、支持軸に沿った方向への移動が制止され、上述した従来のような問題が生じるのが防止される。また、制止機構は、その制止部材が工具交換アームに係合することによって、その支持軸に沿った方向への移動を制止する機構であるので、そのための電力が不要であり、また、その構造も簡易である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る工作機械を示した正面図である。
【図２】本実施形態に係る工具交換装置を斜め下方から視た斜視図である。
【図３】本実施形態に係る工具交換装置を示した下面図である。
【図４】図３における矢視Ｇ−Ｇ方向の断面図である。
【図５】図３における矢視Ｈ−Ｈ方向の部分断面図である。
【図６】（ａ）は、本実施形態に係る制止部材を示した平面図であり、（ｂ）は、その正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態に係る工具交換装置について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本例の工具交換装置１０は、工作機械１に付設される。尚、本発明に係る工具交換装置１０を適用し得る工作機械には、何ら制限はなく、図１に示したような、所謂立形のマシニングセンタの他、横形のマシニングセンタや、旋削加工及びミーリング加工が可能な複合型の旋盤などに適用することができる。
【００２０】
図１に示した工作機械１は、従来周知であり、多くを説明するまでもないが、その構成を簡単に説明すると、当該工作機械１は、ベッド２、このベッド２上に立設されたコラム３、このコラム３に、垂直な上下方向に移動可能に配設された主軸頭４、この主軸頭４に回転自在に支持された主軸５、水平な直交２軸方向に移動可能に、前記ベッド２上に配設され、適宜ワークが載置，固定されるテーブル６などを備える。尚、符号７０は工具マガジンである。
【００２１】
前記主軸頭４は、適宜送り装置（図示せず）によって、前記上下方向に移動するように構成され、テーブル６は、同じく適宜送り装置（図示せず）によって、水平な直交２軸方向に移動するように構成される。また、前記主軸５は、適宜主軸モータ（図示せず）によって、その軸中心に回転する。
【００２２】
そして、前記主軸頭４を移動させる送り装置（図示せず）、前記テーブル６を移動させる送り装置（図示せず）、前記主軸５を駆動する主軸モータ（図示せず）、前記工具マガジン７０、及び前記工具交換装置１０は、それぞれ、図示しない適宜制御装置によって、その作動が制御される。
【００２３】
工具マガジン７０は、工具Ｔを保持する複数の工具ポット７２と、円形をした板状の部材からなり、その外周部に、前記工具ポット７２を環状に配置した状態で保持する保持プレート７３と、この保持プレート７３を回転させる駆動モータ（図示せず）と、下端位置の工具ポット７２を矢示Ａ方向に移動させて待機位置に位置決めする一方、待機位置にある工具ポット７２を矢示Ｂ方向に移動させて、保持プレート７３に保持させる呼び出し機構（図示せず）とを備えている。尚、図１中の符号７１は、カバーである。
【００２４】
工具交換装置１０は、待機位置に位置決めされた工具ポット７２に保持される工具（次工具）Ｔと、主軸５に装着された工具（現工具）Ｔとを交換する装置であって、図２〜図４に示すように、工具交換アーム４０、ハウジング１１、第１支持軸１７、第２支持軸１８、進退機構１２、回転機構２４及び制止部材６０などから構成される。
【００２５】
前記ハウジング１１は、内部に適宜収納室を有する角柱状をした部材からなり、前記第１支持軸１７、前記進退機構１２、回転機構２４及び制止部材６０が取り付けられる。前記第１支持軸１７は、前記ハウジング１１を上下に貫通するように当該ハウジング１１に取り付けられ、その下側に同軸上に配置された第２支持軸１８と連結されている。尚、以下の図２〜図５の説明では、図１における上下関係を基準とする。
【００２６】
前記進退機構１２は、前記第１支持軸１７の上端部に固設され、前記制御装置（図示せず）によってその作動が制御される進退駆動モータ１３と、進退駆動モータ１３の出力軸１３ａにカップリング１６を介して連結されたボールねじ１４と、ボールねじ１４に螺合するボールナット１５とから構成される。ボールねじ１４は、前記第１支持軸１７及び第２支持軸１８に形成された、その軸方向に沿った貫通穴に挿通され、前記第２支持軸１８の貫通穴内に配設されたベアリング２３，２３によって、回転自在に支持されるとともに、その上端部が、上記の如く、カップリング１６を介して進退駆動モータ１３の出力軸１３ａに連結されている。また、第２支持軸１８には、その下端面に開口するように形成された収納穴１８ａが形成されており、前記ボールナット１５は、その上部側がこの収納穴１８ａに進入可能となっている。
【００２７】
前記第２支持軸１８の上端部には、当該第２支持軸１８が貫通した状態で工具交換アーム４０が外嵌され、この工具交換アーム４０の下側には、前記第２支持軸１８に外嵌された保持部材１９が配設され、当該保持部材１９はその上端部が前記工具交換アーム４０の下面に固着されている。また、前記ボールナット１５は、保持部材１９を貫通した状態で、当該保持部材１９の下面に固着され、上述したように、ボールナット１５の上部側が、第２支持軸１８の収納穴１８ａに進入可能となっている。また、ボールナット１５の下面には、前記ボールねじ１４をカバーする円筒状のカバー２１が固設されている。
【００２８】
斯くして、前記制御装置（図示せず）により前記進退駆動モータ１３を駆動して、その出力軸１３ａに連結されるボールねじ１４を正逆方向に回転させると、これに螺合したボールナット１５、このボールナット１５に連結される保持部材１９及びカバー２１、並びに保持部材１９に連結される工具交換アーム４０が、ボールねじ１４の軸線に沿って、図２に示す矢示Ｅ−Ｆ方向に進退する。尚、矢示Ｅ方向は前進、矢示Ｆ方向は後退であり、図２〜図４は、これらボールナット１５、保持部材１９、カバー２１、工具交換アーム４０が後退端に位置した状態を示している。
【００２９】
前記回転機構２４は、回転駆動モータ２５、カップリング２６、第１かさ歯車２７、第２かさ歯車２８、連結体２９、連結リング３４及び２本のガイドバー２０を備える。回転駆動モータ２５は、取付リング３５を介して前記ハウジング１１の側面に取り付けられる。また、第１かさ歯車２７は、その軸線が前記第１支持軸１７の軸線と直交するように、前記ハウジング１１の収納室内に配設され、カップリング２６を介して回転駆動モータ２５の出力軸２５ａに連結されている。尚、カップリング２６は、ハウジング１１の収納室内に配設されたベアリング３０，３０によって回転自在に支持されている。また、回転駆動モータ２５は、前記制御装置（図示せず）によって制御される。
【００３０】
第２かさ歯車２８と連結体２９とは、連結体２９が下側に配置された同軸状態で連結されており、ベアリング３１，３１を介して前記第１支持軸１７に外嵌され、第２かさ歯車２８と第１かさ歯車２７とが噛み合った状態になっている。また、連結体２９の下端面には連結リング３４が固設され、この連結リング３４の下端面に、これから下方に、工具交換アーム４０及び保持部材１９を貫通した状態で延出するように平行に配置された２本のガイドバー２０，２０が固設され、このガイドバー２０，２０の下端部に連結プレート２２が固設されている。
【００３１】
また、連結プレート２２には、貫通穴が形成されており、この貫通穴に前記カバー２１が挿通可能となっている。また、連結体２９の外周面とこれに対応するハウジング１１の内周面との間には、シール３２が配設され、このシール３２によって、連結体２９とハウジング１１との間が封止されている。同様に、前記第２支持軸１８の外周面と連結リング３４の内周面との間には、シール３３が配設され、このシール３３によって、第２支持軸１８と連結リング３４との間が封止されている。
【００３２】
斯くして、前記制御装置（図示せず）により前記回転駆動モータ２５を駆動して、その出力軸２５ａに連結された第１かさ歯車２７を正逆方向に回転させると、これと噛み合う第２かさ歯車２８、この第２かさ歯車２８に直接又は間接的に連結される連結体２９、連結リング３４、ガイドバー２０，２０及び連結プレート２２、ガイドバー２０，２０が貫通する工具交換アーム４０及び保持部材１９、並びに保持部材１９に直接又は間接的に連結されるボールナット１５及びカバー２１が、第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸心を中心として正逆、即ち、図２に示す矢示Ｃ−Ｄ方向に回転する。因みに、本例では、矢示Ｃ方向を正転方向、矢示Ｄ方向を逆転方向とする。
【００３３】
尚、ガイドバー２０，２０は、工具交換アーム４０を回転させる役割の他、工具交換アーム４０及び保持部材１９が矢示Ｅ−Ｆ方向に進退する際に、その移動をガイドする役割も担っている。
【００３４】
工具交換アーム４０は、板状の部材から構成される旋回アーム４１を備え、この両端部には、それぞれ、前記工具Ｔを保持する工具保持部４２，５２が形成されている。各工具保持部４２，５２は、一方の回転方向（前記正転方向）側が解放された円弧状を有し、この解放側から工具Ｔを受け入れ可能となっている。
【００３５】
また、図５に示すように、各工具保持部４２，５２には、その保持空間に対して進退する把持爪４３，５３が設けられおり、各把持爪４３，５３は、リンク部４５，５５を介して付勢ロッド４４，５４に連結されている。付勢ロッド４４，５４は、大径部４４ａ，５４ａと小径部４４ｂ，５４ｂからなる段付き状のロッドであり、旋回アーム４１に形成されたガイド穴４１ｂ，５１ｂに、小径部４４ｂ、５４ｂ側からそれぞれ挿通されている。また、大径部４４ａ，５４ａの端面とガイド穴４１ｂ，５１ｂの底面との間には、小径部４４ｂ，５４ｂに外嵌した状態で、圧縮コイルばね４６，５６が設けられており、この圧縮コイルばね４６，５６によって付勢ロッド４４，５４がそれぞれ工具保持部４２，５２側に付勢され、これに連結された把持爪４３，５３が、各工具保持部４２，５２の保持空間に対して進出する方向に付勢されている。
【００３６】
斯くして、把持爪４３，５３は、工具Ｔが工具保持部４２，５２に挿入される際に、その外周面に当接することで後退して、当該工具Ｔを工具保持部４２，５２内に受け入れるとともに、圧縮コイルばね４６，５６の付勢力によって、当該工具Ｔを工具保持部４２，５２内に把持する。一方、工具Ｔが工具保持部４２，５２から抜き取られる際には、把持爪４３，５３は、同様に、後退することで、工具Ｔの抜き取りを許容する。
【００３７】
また、前記保持部材１９及び旋回アーム４１には、前記ガイド穴４１ｂ，５１ｂの軸線と直交するように、ガイド穴４８，５８が形成され、このガイド穴４８，５８内にロックロッド４７，５７が挿入されている。ロックロッド４７，５７は、上側の大径部４７ａ，５７ａと下側の小径部４７ｂ、５７ｂとからなる段付き状のロッドであり、この小径部４７ｂ、５７ｂが保持部材１９の下端部を貫通して外方に延出し、大径部４７ａ，５７ａの上端部が旋回アーム４１より上方に延出するように、前記ガイド穴４８，５８内に挿入されている。また、大径部４７ａ，５７ａの端面とガイド穴４８，５８の底面との間には、小径部４７ｂ，５７ｂに外嵌した状態で、圧縮コイルばね４９，５９が設けられており、この圧縮コイルばね４９，５９によってロックロッド４７，５７がそれぞれ上方に向けて付勢されている。
【００３８】
また、ロックロッド４７，５７の大径部４７ａ，５７ａの、前記付勢ロッド４４，５４の軸線と交差する部分には、逃がし穴４７ｃ，５７ｃが形成され、この逃がし穴４７ｃ，５７ｃの下側には、当該逃がし穴４７ｃ，５７ｃに向けて傾斜する傾斜面４７ｄ，５７ｄが形成されている。また、前記付勢ロッド４４，５４の小径部４４ｂ，５４ｂの端部は、ガイド穴４８，５８の底部を貫通して、前記付勢ロッド４４，５４の逃がし穴４７ｃ，５７ｃに係合しており、その端面４４ｃ，５４ｃは、前記傾斜面４７ｄ、５７ｄと同じ傾斜角の傾斜面となっている。
【００３９】
斯くして、常態では、ロックロッド４７，５７は、圧縮コイルばね４９，５９によって上方に向けて付勢され、図５において２点鎖線で示すように、その傾斜面４７ｄ，５７ｄがロックロッド４７，５７の端面４４ｃ，５４ｃに当接して、付勢ロッド４４，５４の後退を制止、即ち、ロックする。一方、ロックロッド４７，５７が圧縮コイルばね４９，５９の付勢力に抗する外力によって下方に移動し、逃がし穴４７ｃ，５７ｃが付勢ロッド４４，５４の下端に対応する位置に至ると、付勢ロッド４４，５４は後退可能となり、工具保持部４２，５２への工具Ｔの着脱が可能となる。
【００４０】
尚、本例では、図４において、工具交換アーム４０及び保持部材１９が後退端にあるときに、ロックロッド４７，５７の上端部が連結リング３４の下端面に当接して、ロックロッド４７，５７が下方に移動し、逃がし穴４７ｃ，５７ｃが付勢ロッド４４，５４の端部に対応するように設定されている。したがって、本例では、工具交換アーム４０及び保持部材１９が後退端にあるときに、工具保持部４２，５２への工具Ｔの着脱が可能となり、工具交換アーム４０及び保持部材１９が下方に移動すると、付勢ロッド４４，５４の後退を制止、即ち、把持爪４３，５３によって工具Ｔが把持された状態がロックされる。
【００４１】
前記制止部材６０は、図６に示すように、円筒状をした部材からなり、その軸線と直交する方向に形成された係合溝６１を有する。この制止部材６０は、図２及び図３に示すように、工具交換アーム４０が後退端にあり、且つ、主軸５から逆回転方向（矢示Ｄ方向）に所定角度だけ退避した位置（これを以下、原位置と言う）にあるときに、前記旋回アーム４１が前記係合溝６１に進入（係合）するように、前記ハウジング１１の前端面に固設されている。
【００４２】
以上の構成を備えた本例の工具交換装置１０によれば、以下のようにして、主軸５に装着された工具（現工具）Ｔと、待機位置に準備された工具（次工具）Ｔとが交換される。尚、図１に示すように、主軸５は工具交換するための位置（工具交換位置）に位置し、次工具Ｔは、待機位置に位置しているものとし、工具交換アーム４０は、図２及び図３に示すように、前記原位置に位置しているものとする。
【００４３】
まず、前記制御装置（図示せず）は、回転駆動モータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を前記第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸線を中心として、矢示Ｃ方向（正回転方向）に回転させる。これにより、旋回アーム４１と制止部材６０の係合溝６１との係合関係が解消されるとともに、主軸５に装着された工具（現工具）Ｔが工具保持部４２に保持され、待機位置にある工具（次工具）Ｔが工具保持部５２に保持される。
【００４４】
次に、制御装置（図示せず）は、進退駆動モータ１３を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８に沿って下方の前進端まで進出させる。これにより、主軸５から工具（現工具）Ｔが抜き取られるとともに、待機位置の工具ポット７２から工具（次工具）Ｔが抜き取られる。また、工具交換アーム４０が下方に移動することによって、圧縮コイルばね４９，５９の付勢力によりロックロッド４７，５７が上方に移動して、把持爪４３，５３による工具Ｔの把持がロックされる。
【００４５】
ついで、制御装置（図示せず）は、回転駆動モータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸線を中心として１８０度、矢示Ｃ方向（正回転方向）に回転させる。これにより、工具保持部５２に保持された工具（次工具）Ｔが、主軸５の直下に同軸上に位置し、工具保持部４２に保持された工具（現工具）Ｔが、待機位置の工具ポット７２の直下に位置する。
【００４６】
次に、制御装置（図示せず）は、進退駆動モータ１３を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８に沿って上方の後退端まで後退させる。これにより、主軸５に工具（次工具）Ｔが装着されるとともに、待機位置の工具ポット７２に工具（現工具）Ｔが装着される。また、工具交換アーム４０が後退端に移動することにより、ロックロッド４７，５７が下方に移動して、把持爪４３，５３による把持のロックが解除され、各工具保持部４２，５２から工具Ｔを取り出し可能な状態となる。
【００４７】
最後に、制御装置（図示せず）は、回転駆動モータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸線を中心として矢示Ｄ方向（逆回転方向）に回転させ、工具交換アーム４０を原位置に復帰させる。これにより、工具保持部４２，５２からそれぞれ工具Ｔが相対的に抜き取られる。また、旋回アーム４１が制止部材６０の係合溝６１に進入して、当該制止部材６０と係合し、これにより、工具交換アーム４０，保持部材１９，ボールナット１５及びカバー２１が下方に移動するのが制止される。
【００４８】
斯くして、本例の工具交換装置１０によれば、工具交換アーム４０が原位置にあるときに、制止部材６０によって、当該工具交換アーム４０，保持部材１９，ボールナット１５及びカバー２１の下方への移動が制止されるので、当該工具交換アーム４０が原位置にあるときに、前記進退駆動モータ１３への電力供給を遮断しても、これらが下方に移動するのが防止される。
【００４９】
前記制止部材６０を設けない場合、前記進退駆動モータ１３への電力供給を遮断すると、当該進退駆動モータ１３の回転が自由となり、工具交換アーム４０，保持部材１９，ボールナット１５及びカバー２１の重力、並びに前記圧縮コイルばね４９，５９の付勢力により、ボールナット１５を介してボールねじ１４のねじ山に下方に向けた力が作用して、当該ボールねじ１４及びこれに連結される進退駆動モータ１３が回転し、これにより、前記工具交換アーム４０，保持部材１９，ボールナット１５及びカバー２１が下方に移動するため、工具交換装置１０の下方に他の構造物、例えば、テーブル６上にワークやこれを取り付けるための治具などある場合には、これらと工具交換装置１０や工具Ｔが干渉する虞があり、この干渉によって、工具交換装置１０や工具Ｔの損傷や、他の予期し得ない不都合が生じる可能性がある。
【００５０】
本例の工具交換装置１０によれば、進退駆動モータ１３への電力供給が遮断されても、制止部材６０によって、工具交換アーム４０等を原位置に留めることができるので、上記のような不都合が生じるのを防止することができる。
【００５１】
また、制止部材６０は、その係合溝６１と旋回アーム４１が係合することによって、工具交換アーム４０等の移動を制止する構造であるので、当該制止のための電力が不要であり、また、その構造も簡易である。
【００５２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００５３】
例えば、上述したように、本例の工具交換装置１０を適用し得る工作機械には、何ら制限はなく、本例の所謂立形のマシニングセンタの他、横形のマシニングセンタや、旋削加工及びミーリング加工が可能な複合型の旋盤などに好適に適用することができる。
【００５４】
尚、本例の工具交換装置１０を横形のマシニングセンタに適用する場合、前記工具交換アーム４０，保持部材１９，ボールナット１５及びカバー２１の重力が、前記ボールねじ１４に対し、その軸方向に作用することはないものの、当該ボールねじ１４には、前記圧縮コイルばね４９，５９の付勢力が、その軸方向に作用しているため、前記制止部材６０を設けない場合には、前記進退駆動モータ１３への電力供給を遮断した際に、当該圧縮コイルばね４９，５９の付勢力によって、前記工具交換アーム４０等がボールねじ１４の軸方向に移動し、カバーなどの構造体が工具交換装置１０の近くに存在する場合には、これらと工具交換アーム４０等が干渉する虞が生じるが、前記制止部材６０を設けることで、このような問題が生じるのを回避することができる。
【００５５】
また、上例では、前記制止部材６０をハウジング１１に設けたが、このような構成に限られるものではなく、制止部材６０は、原位置にある旋回アーム４１に係合することができれば、どの部材に設けられていても良い。
【００５６】
更に、上例では、前記制止部材６０は、その係合溝６１が旋回アーム４１に係合することによって、工具交換アーム４０等の移動を制止するように構成されているが、このような構成に限られるものではなく、工具交換アーム４０等の移動を制止することができれば、どのような構成であっても良い。例えば、旋回アーム４１又は制止部材６０の一方に係合穴を形成し、他方に係合ピンを設けて、旋回アーム４１が原位置に復帰した際に、係合ピンと係合穴が係合し、この係合関係によって、工具交換アーム４０等がボールねじ１４の軸方向へ移動するのを制止するような構成を採用することができる。
【００５７】
また、上例では、保持部材１９の上端部を工具交換アーム４０（旋回アーム４１）の下面に固着した態様としたが、参考的な態様としては、保持部材１９が工具交換アーム４０（旋回アーム４１）を貫通した状態で当該工具交換アーム４０（旋回アーム４１）に固着された態様としても良い。そして、この保持部材１９の、工具交換アーム４０（旋回アーム４１）より上方の部位に、工具交換アーム４０（旋回アーム４１）に沿って延出する棒材を設けて、当該棒材と適宜係合部材とが係合するようにしても良い。この場合、棒材及び係合部材から制止機構が構成され、工具交換アーム４０は、保持部材１９を介し間接的に制止機構に係合して、この制止機構によって下方への移動が制止される。尚、係合部材としては、上述した係合溝６１を有する制止部材６０や、棒材に係合する係合穴を備えた部材を用いることができる。
【００５８】
更に、上例では、制止部材（制止機構）をハウジング１１に設けたが、同様に参考的な態様としては、保持部材１９の内周面に、その軸方向に沿った進退用溝を、軸心を中心として相対向するように２本形成するとともに、当該進退用溝の上下端に対応する保持部材１９の内周面に、円周方向に環状の回転用溝を設け、更に、第２支持軸１８の外周面に、工具交換アーム４０がＥ−Ｆ方向に移動可能な回転角度位置のときに、前記進退用溝に係合するとともに、保持部材１９が前進端に位置するときに上側の回転用溝に係合し、後退端に位置するときに下側の回転用溝に係合する突部を設けた構成としても良い。このようにすれば、工具交換アーム４０が原位置に位置し、Ｅ−Ｆ方向に移動可能な回転角度位置に位置していないときには、回転用溝と突部が係合することによって、工具交換アーム４０の下方への移動が制止される。この場合、前記回転用溝と突部が制止機構を構成する。尚、この場合も、工具交換アーム４０は、保持部材１９を介し間接的に制止機構に係合しており、この制止機構によって下方への移動が制止される。
【符号の説明】
【００５９】
１    工作機械
２    ベッド
３    コラム
４    主軸頭
５    主軸
６    テーブル
１０  工具交換装置
１１  ハウジング
１２  進退機構
１３  進退駆動モータ
１４  ボールねじ
１５  ボールナット
１７  第１支持軸
１８  第２支持軸
１９  保持部材
２０  ガイドバー
２４  回転機構
２５  回転駆動モータ
２７  第１かさ歯車
２８  第２かさ歯車
２９  連結体
３４  連結リング
４０  工具交換アーム
４１  旋回アーム
４２，５２  工具保持部
４３，５３  把持爪
４４，５４  付勢ロッド
４６，５６  圧縮コイルばね
４７，５７  ロックロッド
４９，５９  圧縮コイルばね
７０  工具マガジン
７２  工具ポット
７３  保持プレート
Ｔ    工具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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