(57)【要約】【課題】ツールロック部材及びハウジングの互いに当接する当接面の耐久性を向上させる。【解決手段】交換アーム１１と対峙するハウジング９の下端面９ａには、軸受保持盤３０が固定され、軸受保持盤３０の軸受穴３２内にはスラストころ軸受３３が挿入されている。スラストころ軸受３３はころ３３Ｃの転がり運動により、内輪３３ｂが外輪３３ａに対して円滑に回転運動をする。交換アーム１１が上昇端では、ツールロックピン２４の上端面２４Ｃは内輪３３ｂに面で当接している。交換アーム１１が旋回すると、ツールロックピン２４の上端面２４Ｃと内輪３３ｂとの間の摩擦力により、内輪３３ｂはツールロックピン２４と共に回転し、内輪３３ｂは外輪３３ａに対して円滑に回転運動を行い、ツールロックピン２４の上端面２４Ｃと内輪３３ｂとの間には摩耗の原因になる滑りは生じない。【選択図】        図２
2005001048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングに対して旋回及び近接離反可能に支持され一端に工具ホルダを把持するための工具把持部を有する交換アームと、該交換アームと対峙するハウジング側に設けられ、上記交換アームの旋回平面と平行な平面上を回動可能な回動部材と、上記工具把持部に把持された工具ホルダを工具把持部に押圧する押圧部材と、上記交換アームに設けられ上記回動部材と面で当接可能な当接部を有し、上記交換アームがハウジングから離反した状態では、上記当接部が上記回動部材から離反して上記押圧部材の押圧を維持すると共に、上記交換アームがハウジングに近接した状態では、上記回動部材に上記当接部が当接して押され上記押圧部材の押圧を解除するツールロック部材と、該ツールロック部材を上記ハウジングに近接する方向に付勢する付勢部材とを備えた工具交換装置。
【請求項２】
ハウジングと、該ハウジングに対して旋回及び近接離反可能に支持され一端に工具ホルダを把持するための工具把持部を有する交換アームと、該交換アームと対峙するハウジング側に設けられた当接部と、上記工具把持部に把持された工具ホルダを工具把持部に押圧する押圧部材と、上記交換アームに設けられ交換アームの旋回平面と平行な平面上を回動可能な回動部材を有し、上記交換アームがハウジングから離反した状態では、上記回動部材が上記当接部から離反して上記押圧部材の押圧を維持すると共に、上記交換アームがハウジングに近接した状態では、上記回動部材に上記当接部が面で当接して押され上記押圧部材の押圧を解除するツールロック部材と、該ツールロック部材を上記ハウジングに近接する方向に付勢する付勢部材とを備えた工具交換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載された工具交換装置において、上記回動部材はスラスト軸受の軌道輪であることを特徴とする工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械の工具交換装置に関し、より詳細には、固定のハウジング側に当接することによって、工具把持部に把持された工具ホルダのロック及びアンロックを切り換えるツールロック部材を有する工具交換装置において、このツールロック部材及びハウジング側の互いに当接する当接面の耐久性を向上させた工具交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタ等の工作機械には、交換アームによって工具ホルダを交換する工具交換装置が備えられている。この工具交換装置は、工具ホルダを交換アームの工具把持部で把持し、交換アームを旋回及び往復移動させることにより、工具ホルダを主軸等との間で交換するものである。この工具交換装置においては、交換アームの旋回及び往復移動動作中に、工具把持部に把持された工具ホルダが工具把持部から脱落しないようにするためのツールロック部材が設けられている。
【０００３】
すなわち、工具ホルダを把持する交換アームの工具把持部には、工具ホルダを工具把持部に押圧することにより、工具把持部から工具ホルダが脱落しないようにするための押圧部材が、押圧方向にバネで付勢されており、交換アームの旋回中心軸線と平行にツールロック部材を往復移動して、交換アームを支持するハウジング側に出没させ、この押圧部材の押圧状態のロック及びロック解除を行っている。交換アームが主軸に装着された工具ホルダを把持する時や、工具ホルダを主軸に装着した後に把持を解除する時には、交換アームはハウジング側に接近する方向に移動しており、ツールロック部材の突出部先端はハウジング側の対峙する当接面に当接して引っ込められ、押圧部材の押圧状態のロックを解除する。この状態で交換アームを旋回させ、工具ホルダの把持または把持解除を行う。このような、工具ホルダの把持及び把持解除を行っている間は、ツールロック部材の突出部先端はハウジングの対峙する当接面に押し付けられ、交換アームの旋回と共に摺接して移動することになる。そのため、互いに摺接するツールロック部材の先端及びハウジングの当接面が徐々に摩耗して、ツールロック動作に支障を及ぼす。
【０００４】
上記したツールロック部材及びハウジングの当接面の磨耗対策として、ツールロックピンの先端にボールを埋め込んで、転がり接触にすることにより、摺接時の摩耗を軽減した工具交換装置がある（特許文献１参照）。また、ツールロックピンの先端にローラを埋め込んで、転がり接触にすることにより、摺接時の摩耗を軽減した工具交換装置がある（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
実開平３―３６７３５号明細書
【特許文献２】
特許第２８９７９６９号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１においては、ボールを使用しているため、ハウジングとの当接面が点接触で面圧が高く、ツールロックピン先端のボールがハウジングの対峙する当接面に当接する時の衝撃で当接面に打痕が生じやすく、またハウジング側の同一箇所の当接面を繰り返して摺接するため、ハウジング側の当接面に筋状の摩耗が生じる。また、上記特許文献２においては、ローラはハウジングとある一定の幅で接触しており、アームの旋回軸中心に近い側のローラの周速より遠い側のローラの周速が大きくなるため、ローラとハウジングとの接触面にすべりが生じ、ローラ及びハウジングの接触面が摩耗する。また上記特許文献１と同様に、ハウジング側の同一箇所の当接面を繰り返して摺接するため、ハウジング側の当接面に筋状の摩耗が生じる。特に近年の工作機械においては、ローラギヤカム等を使った高速動作の工具交換装置が採用されているため、高速動作に伴う衝撃で、ツールロックピン及びハウジング側の当接面の摩耗の進行が早くなって、ツールロック動作に不具合が生じている。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ツールロック部材及びハウジングの互いに当接する当接面の耐久性を向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ハウジングと、該ハウジングに対して旋回及び近接離反可能に支持され一端に工具ホルダを把持するための工具把持部を有する交換アームと、該交換アームと対峙するハウジング側に設けられ、上記交換アームの旋回平面と平行な平面上を回動可能な回動部材と、上記工具把持部に把持された工具ホルダを工具把持部に押圧する押圧部材と、上記交換アームに設けられ上記回動部材と面で当接可能な当接部を有し、上記交換アームがハウジングから離反した状態では、上記当接部が上記回動部材から離反して上記押圧部材の押圧を維持すると共に、上記交換アームがハウジングに近接した状態では、上記回動部材に上記当接部が当接して押され上記押圧部材の押圧を解除するツールロック部材と、該ツールロック部材を上記ハウジングに近接する方向に付勢する付勢部材とを備えた工具交換装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、ハウジングと、該ハウジングに対して旋回及び近接離反可能に支持され一端に工具ホルダを把持するための工具把持部を有する交換アームと、該交換アームと対峙するハウジング側に設けられた当接部と、上記工具把持部に把持された工具ホルダを工具把持部に押圧する押圧部材と、上記交換アームに設けられ交換アームの旋回平面と平行な平面上を回動可能な回動部材を有し、上記交換アームがハウジングから離反した状態では、上記回動部材が上記当接部から離反して上記押圧部材の押圧を維持すると共に、上記交換アームがハウジングに近接した状態では、上記回動部材に上記当接部が面で当接して押され上記押圧部材の押圧を解除するツールロック部材と、該ツールロック部材を上記ハウジングに近接する方向に付勢する付勢部材とを備えた工具交換装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載された工具交換装置において、上記回動部材はスラスト軸受の軌道輪であることを特徴とする工具交換装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の工具交換装置の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の工具交換装置を備えた立形マシニングセンタの斜視図である。図２は工具交換装置の一部切欠き縦断面図である。図１に示すように、主軸２（図２）及び主軸モータ３を備えた主軸頭１が、直立状のコラム４の前面にＺ軸方向（上下方向）に昇降可能に案内支持されており、Ｚ軸送りモータ４ａ及び送りねじ４ｂによって、Ｚ軸方向に昇降移動する。機械正面から見て、主軸頭１の左側面には、回転割り出し形の工具マガジン５と工具交換装置６が配置されている。
【００１２】
図２に示すように、主軸２の下端部（先端部）には、先端に工具Ｔが取り付く工具ホルダ７のテーパシャンク７ａが装着されるテーパ孔状の工具装着孔８が設けられており、主軸２の中心軸孔に設けられたドローバー（図示せず）により、工具ホルダ７が主軸２の工具装着孔８に対して着脱可能になっている。図１に示す工具マガジン５には、工具ホルダ７を着脱可能に保持した状態で水平姿勢をとっている工具ポット（図示せず）が、回転板の周辺部に複数配置されている。工具交換装置６によって工具交換する際には、最下部に割り出された工具ポットのみを９０度回転させて、工具ホルダ７の工具Ｔ側が下向きとなる垂直姿勢をとることで、工具交換可能な状態となる。
【００１３】
図４は図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。第１の実施形態は、交換アーム両端の工具把持部に対応してそれぞれツールロックピンが設けられた工具交換装置に本発明を適用したものである。図２及び図４に示すように、主軸２と工具マガジン５（図１）との間で工具ホルダ７を交換するための工具交換装置６は、主軸頭１（図１）の左側面に固定されたハウジング９と、ハウジング９に支持された旋回軸１０と、旋回軸１０の先端に固定されたボス部１３と、ボス部１３に固定され、旋回軸１０を挟んで半径方向外側に延びる一対の交換アーム１１、１１等を備えている。旋回軸１０の旋回中心軸線Ｃ２は、主軸２の主軸中心軸線Ｃ１と平行に形成され、旋回軸１０は、旋回中心軸線Ｃ２を中心として旋回可能に、かつ、旋回中心軸線Ｃ２に沿って平行に往復移動（上下）可能にハウジング９に支持されている。ハウジング９内には、旋回軸１０を旋回及び往復移動させるための公知のローラギヤカム機構（図示せず）が内蔵されている。
【００１４】
平板状の交換アーム１１、１１の先端部１２には、工具ホルダ７の外周を把持するための略半円形の凹部形状をした工具把持部１５、１５がそれぞれ形成され、主軸２と工具マガジン５に装着された工具ホルダ７を、先端部１２に設けた工具把持部１５、１５にてそれぞれ把持し、交換アーム１１を旋回及び往復移動させることによって、工具ホルダ７を主軸２と工具マガジン５との間で交換する。図２に示す矢印Ａ方向に交換アーム１１が移動すると、主軸２及び工具マガジン５の工具ポットから工具ホルダ７を抜き出す。また、矢印Ｂ方向に交換アーム１１が移動すると、主軸２及び工具マガジン５の工具ポットに工具ホルダ７を挿入する。図２は、交換アーム１１がＢ方向の移動端（上昇端）にある状態を示す。
【００１５】
交換アーム１１、１１は、旋回軸１０の外周に外嵌された中空円筒状のボス部１３の外周端面１３ａ、１３ａ（図４）に固定され、ボス部１３は旋回軸１０に固定リング１４によって固定されている。交換アーム１１、１１の構造は全く同一であるので、一方の交換アーム１１について説明する。交換アーム１１には、工具把持部１５からボス部１３にわたって半径方向に延びる小径孔１６ａと大径孔１６ｂとからなるガイド孔１６が形成されている。このガイド孔１６には、円柱状のローラシャフト１７が摺動可能に挿入されており、ローラシャフト１７の工具把持部１５側の先端には、工具把持部１５に把持された工具ホルダ７を押圧して固定するためのローラ１８が、軸１９によって回転自在に軸支されている。また、ローラシャフト１７の長さ方向のほぼ中間部には、長円形のスロット２０が穿設されており、交換アーム１１に固定したピン２１をスロット２０に挿通させることにより、ローラシャフト１７が自軸周りに回転することを防止している。大径孔１６ｂ内には、バネ受け２３とローラシャフト１７の大径フランジ部１７ａとの間に、バネ２２が圧縮して介挿されており、ローラシャフト１７が工具把持部１５側に常時押圧付勢されている。ローラシャフト１７のボス部側の小径軸部１７Ｃは、その外周が軸受２９によって摺動可能に案内されている。
【００１６】
図２に示すように、ボス部１３には、ローラシャフト１７、１７先端のローラ１８、１８を工具ホルダ７に押圧した状態を維持するために、ローラシャフト１７、１７が押圧を解除するＤ方向に移動することを阻止するツールロックピン２４、２４が設けられている。ツールロックピン２４、２４は、旋回中心軸線Ｃ２から半径方向に同一距離だけ離間して、旋回中心軸線Ｃ２に平行に穿設された大径孔２５ａ、小径孔２５ｂ、上貫通孔２５Ｃ、下貫通孔２５ｄに、旋回中心軸線Ｃ２に平行に摺動可能に挿入されている。ツールロックピン２４、２４の構造は全く同一であるので、一方のツールロックピン２４について説明する。ボス部１３にはハウジング９側の上端面１３ｂに、ボス部１３と同一輪郭形状の略円盤状のカバー２６が固定され、このカバー２６に上貫通孔２５Ｃが穿設されている。ツールロックピン２４は、上貫通孔２５Ｃに介挿された上軸受２７ａ及び、下貫通孔２５ｄに介挿された下軸受２７ｂによって、円滑に摺動可能に案内され、ツールロックピン２４の上端２４ａがカバー２６から突出している。ツールロックピン２４の長さ方向のほぼ中間位置には、Ｂ方向に向かって縮径するテーパを備えた略円錐状のカム２４ｂが設けられており、小径孔２５ｂとカム２４ｂの底面間には、バネ２８が圧縮介挿されて、ツールロックピン２４をＢ方向に常時付勢している。このツールロックピン２４がバネ２８の付勢力によってＢ方向に移動すると、カム２４ｂが大径孔２５ａに突出したローラシャフト１７の端面１７ｂをＣ方向に押圧して、ローラシャフト１７が大径穴２５ａ側へ移動するのを阻止する。従って、工具把持部１５に把持されている工具ホルダ７は、ローラシャフト１７先端のローラ１８によって、工具把持部１５に強く押し付けられた状態が維持され、工具把持部１５から工具ホルダ７は脱落しない。
【００１７】
図３は図２のスラストころ軸受の拡大図であり、図５は図２のＶ−Ｖ断面図である。図２、図３及び図５に示すように、交換アーム１１と対峙するハウジング９の下端面９ａには、円盤状の軸受保持盤３０が４本のボルト３１によって固定されている。軸受保持盤３０にはボス部１３に対峙する側の下端面３０ａに開口する軸受穴３２が穿設され、軸受穴３２内には、外輪（軌道輪）３３ａ、内輪（軌道輪）３３ｂ、ころ３３Ｃから構成されるスラストころ軸受３３が挿入されている。スラストころ軸受３３は、外輪３３ａが軸受穴３２内にしまりばめで挿入され、外輪３３ａと内輪３３ｂとの間に転動体としての複数のころ３３Ｃを配置して、ころ３３Ｃの転がり運動により、内輪３３ｂが外輪３３ａに対して円滑に回転運動をするように構成されている。下端面３０ａに４本のボルト３４によって固定された押え板３５によって内輪３３ｂが押えられ、軸受穴３２内にスラストころ軸受３３が保持されている。図２に示すように交換アーム１１がＢ方向の移動端（上昇端）にある状態では、ツールロックピン２４、２４の上端２４ａ、２４ａの上端面２４Ｃ、２４Ｃは、内輪３３ｂの下端面（回動面）に面で当接している。この状態から交換アーム１１が旋回すると、ツールロックピン２４、２４の上端面２４Ｃ、２４Ｃと内輪３３ｂとの間の摩擦力により、内輪３３ｂは旋回中心軸線Ｃ２を中心としてツールロックピン２４、２４と共に回転し、内輪３３ｂは外輪３３ａに対して円滑に回転運動を行い、ツールロックピン２４、２４の上端面２４Ｃ、２４Ｃと内輪３３ｂとの間には摩耗の原因になる滑りは生じない。
【００１８】
上記した第１の実施形態の工具交換装置の動作は以下の通りである。すなわち、図２の状態にある交換アーム１１が所定角度（例えば９０度）旋回し、交換アーム１１の両端の工具把持部１５、１５が、主軸２に装着されている使用後の工具ホルダ７と、工具マガジン５の工具ポットに装着されている新しい工具ホルダ７とを把持する。交換アーム１１が旋回すると、ツールロックピン２４、２４の上端面２４Ｃ、２４Ｃと内輪３３ｂとの間の摩擦力により、内輪３３ｂは旋回中心軸線Ｃ２を中心としてツールロックピン２４、２４と共に回転し、内輪３３ｂは外輪３３ａに対して円滑に回転運動を行い、ツールロックピン２４、２４の上端面２４Ｃ、２４Ｃと内輪３３ｂとの間には摩耗の原因になる滑りは生じない。
【００１９】
工具ホルダ７、７の把持が完了すると、交換アーム１１がＡ方向に下降して、主軸２及び工具マガジン５の工具ポットから工具ホルダ７、７を抜き出し、その後、交換アーム１１が１８０度旋回し、工具ホルダ７、７の位置を入れ換える。交換アーム１１がＡ方向に下降すると、ツールロックピン２４、２４の上端面２４Ｃ、２４Ｃは内輪３３ｂから離れるため、ツールロックピン２４、２４はバネ２８、２８によってＢ方向に移動し、カム２４ｂ、２４ｂによってローラシャフト１７、１７をＣ方向に押圧する。工具ホルダ７はローラ１８、１８によって工具把持部１５、１５に押圧され、ローラシャフト１７、１７はカム２４ｂ、２４ｂによってＤ方向の戻りが阻止されるため、工具把持部１５、１５に工具ホルダ７はロックされる。次いで、交換アーム１１がＢ方向に上昇し、新しい工具ホルダ７を主軸２に装着し、使用後の工具７を工具マガジン５に装着する。交換アーム１１がＢ方向に上昇すると、ツールロックピン２４、２４の上端面２４Ｃ、２４Ｃが内輪３３ｂに当接する。ツールロックピン２４、２４の上端面２４Ｃ、２４Ｃは内輪３３ｂに面で当接するため面圧が小さく、当接時に打痕は生じない。ツールロックピン２４、２４はＡ方向に下降し、カム２４ｂ、２４ｂがローラシャフト１７、１７の端面１７ｂ、１７ｂから離れるため、ローラシャフト１７、１７のロックが解除される。この状態から交換アーム１１が逆方向に所定角度（例えば９０度）旋回すると、交換アーム１１は待機位置に戻る。この時も、ツールロックピン２４、２４の上端面２４Ｃ、２４Ｃと内輪３３ｂとの間の摩擦力により、内輪３３ｂは旋回中心軸線Ｃ２を中心としてツールロックピン２４、２４と共に前回とは逆方向に回転し、内輪３３ｂは外輪３３ａに対して円滑に回転運動を行い、ツールロックピン２４、２４の上端面２４Ｃ、２４Ｃと内輪３３ｂとの間には摩耗の原因になる滑りは生じない。
【００２０】
次に本発明の第２の実施形態の工具交換装置について説明する。図６は第２の実施形態の工具交換装置の一部切欠き縦断面図であって、交換アーム１１が上昇端にある状態を示す。図７は交換アーム１１が下降端にある状態を示す一部切欠き縦断面図。図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。第２の実施形態は、交換アーム両端の工具把持部に対して共通に作用する一個のツールロック板が設けられた工具交換装置に本発明を適用したものである。以下の説明では、第１の実施形態と同等の部品については同一番号で表し、同等の構造部分については詳細な説明を省略する。図６から図８に示すように、主軸２と工具マガジン５（図１）との間で工具ホルダ７を交換するための工具交換装置６は、主軸頭１（図１）の左側面に固定されたハウジング９と、ハウジング９に支持された中空の旋回軸３６と、旋回軸３６の先端に固定されたボス部３７と、ボス部３７に固定され、旋回軸３６を挟んで半径方向外側に延びる一対の交換アーム１１、１１等を備えている。
【００２１】
旋回軸３６の旋回中心軸線Ｃ２は、主軸２の主軸中心軸線Ｃ１と平行に形成され、旋回軸３６は、旋回中心軸線Ｃ２を中心として旋回可能に、かつ、旋回中心軸線Ｃ２に沿って平行に往復移動（上下）可能にハウジング９に支持されている。ハウジング９内には、旋回軸３６を旋回及び往復移動させるためのローラギヤカム機構（図示せず）が内蔵されている。旋回軸３６の中空孔３６ａには円柱状の固定軸３８が挿入され、固定軸３８はハウジング９に固定され、旋回も往復移動もしない。交換アーム１１、交換アーム１１先端の工具把持部１５、ローラシャフト１７、ローラシャフト１７に設けられた工具把持部１５側のローラ１８は、第１の実施形態と同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００２２】
図６から図８に示すように、ボス部３７の下端面３７ａには円盤状のカバー３９が固定され、カバー３９の内面３９ａには、旋回中心軸線Ｃ２と同軸上に円柱状のガイド軸４０が固定されている。ガイド軸４０には軸受４２を介して、円盤状の一個のツールロック板４１が、旋回中心軸線Ｃ２と同軸上を往復摺動可能に軸支されている。ボス部３７には下端面３７ａに開口し、ツールロック板４１の外形寸法よりも若干大きな内径寸法の中心穴４３が穿設され、中心穴４３内をツールロック板４１が旋回中心軸線Ｃ２と同軸上を往復移動する。ツールロック板４１の外周には、Ｂ方向に向かって縮径するテーパを備えた円錐状のカム４１ｂが設けられており、ツールロック板４１の下面４１ｃとカバー３９の内面３９ａとの間には、複数のバネ４４が圧縮介挿されて、ツールロック板４１をＢ方向に付勢している。このツールロック板４１がバネ４４の付勢力によりＢ方向に移動すると、カム４１ｂが中心穴４３に突出したローラシャフト１７、１７の端面１７ｂ、１７ｂをＣ方向に押圧して、ローラシャフト１７、１７が中心穴４３側へ移動するのを阻止する。従って、工具把持部１５、１５に把持されている工具ホルダ７は、ローラシャフト１７、１７先端のローラ１８、１８によって、工具把持部１５、１５に強く押し付けられ、工具把持部１５から工具ホルダ７が脱落しないようにする。
【００２３】
図６から図８に示すように、ツールロック板４１の上面４１ａには、旋回中心軸線Ｃ２と同軸上に断面円形の軸受穴４５が穿設されている。軸受穴４５には、転動体としての複数のころ４６が挿入され、軸受穴４５にはころ４６の上側に円盤状の内輪（軌道輪）４９が挿入され、ころ４６の転がり運動により、内輪４９が円滑に回転運動をするように構成されている。上面４１ａにボルト４７によって固定された押え板４８によって内輪４９が押えられ、軸受穴４５内に内輪４９、ころ４６が保持されている。内輪４９、ころ４６はスラストころ軸受を形成しており、外輪が無い形式のスラスト軸受である点が第１の実施形態とは構造的に異なる。
【００２４】
図６に示すように交換アーム１１がＢ方向の移動端（上昇端）にある状態では、内輪４９の上端面（回動面）４９ａは、固定軸３８の下端面３８ａに面で当接している。この状態から交換アーム１１が旋回すると、内輪４９の上端面４９ａと固定軸３８の下端面３８ａとの間の摩擦力により、内輪４９は固定軸３８と共に停止状態を維持し、ツールロック板４１はころ４６の転動により内輪４９に対して旋回中心軸線Ｃ２を中心として円滑に回転し、ツールロック板４１と固定軸３８との間には摩耗の原因になる滑りは生じない。
【００２５】
上記した第２の実施形態の工具交換装置の動作は以下の通りである。すなわち、図６の状態にある交換アーム１１が所定角度（例えば９０度）旋回し、交換アーム１１の両端の工具把持部１５、１５が、主軸２に装着されている使用後の工具ホルダ７と、工具マガジン５の工具ポットに装着されている新しい工具ホルダ７を把持する。交換アーム１１が旋回すると、ツールロック板４１の内輪４９の上端面４９ａと固定軸３８の下端面３８ａとの間の摩擦力により、内輪４９は固定軸３８と共に停止状態を維持し、ツールロック板４１はころ４６の転動により内輪４９に対して旋回中心軸線Ｃ２を中心として円滑に回転し、ツールロック板４１と固定軸３８との間には摩耗の原因になる滑りは生じない。
【００２６】
工具ホルダ７、７の把持が完了すると、交換アーム１１がＡ方向に下降して、主軸２及び工具マガジン５の工具ポットから工具ホルダ７、７を抜き出す。交換アーム１１がＡ方向に下降すると、内輪４９の上端面４９ａが固定軸３８の下端面３８ａから離れるため、ツールロック板４１はバネ４４によってＢ方向に移動し、ツールロック板４１外周のカム４１ｂによってローラシャフト１７、１７をＣ方向に押圧する。工具ホルダ７はローラ１８、１８によって工具把持部１５、１５に押圧され、ローラシャフト１７、１７はカム４１ｂによってＤ方向の戻りが阻止されるため、工具把持部１５、１５に工具ホルダ７はロックされる（図７）。その後、交換アーム１１が１８０度旋回し、工具ホルダ７、７の位置を入れ換える。次いで、交換アーム１１がＢ方向に上昇し、新しい工具ホルダ７を主軸２に装着し、使用後の工具７を工具マガジン５に装着する。交換アーム１１がＢ方向に上昇すると、ツールロック板４１の内輪４９の上端面４９ａが固定軸３８の下端面３８ａに当接する。ツールロック板４１は固定軸３８の下端面３８ａに押されてＡ方向に下降し、カム４１ｂがローラシャフト１７、１７の端面１７ｂ、１７ｂから離れるため、ローラシャフト１７、１７のロックが解除される（図６）。この状態から交換アーム１１が逆方向に所定角度（例えば９０度）だけ旋回すると、交換アーム１１は待機位置に戻る。この時も、内輪４９の上端面４９ａと固定軸３８の下端面３８ａｂとの間の摩擦力により、内輪４９は固定状態を維持し、ツールロック板４１は内輪４９に対してころ４６の転動により円滑に回転運動を行い、ツールロック板４１の上面４１ａと固定軸３８の下端面３８ａとの間には摩耗の原因になる滑りは生じない。
【００２７】
上記した実施形態では、主軸と工具マガジンとの間で工具交換を行う交換アームに本発明を適用した例を示したが、工具マガジンと工具搬送装置との間、工具搬送装置と主軸との間等、種々の装置間で工具が搬送される交換アームに適用することができる。また、両端に工具把持部を有する交換アームに限定されるものではなく、片側に工具把持部を有する工具交換アームに適用することもできる。さらに、上記した実施形態では、スラストころ軸受によりツールロックピン（ツールロック板）と固定側ハウジングとの摩耗を防止しているが、転動体はころに限るものでは無く、玉でも良い。また、流体膜を介して荷重を支持する滑り軸受や、電磁力により荷重を支持する磁気軸受でも良い。さらに、ツールロックピン（ツールロック板）のスラスト荷重を支持する負荷能力を有する軸受けであれば、スラスト軸受に限るものではなく、ラジアル軸受でも良い。
また、軸受の軌道輪の端面に直接ツールロックピン（または固定軸）の端面を当接させる方式に限定されるものでは無く、軌道輪と共に回転する回動部材の回動面にツールロックピン（または固定軸）の端面を当接させてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、ツールロック部材及びハウジングは回動部材を介して面で当接するため、ハウジング側の当接面に打痕が生じることがなく、また、ツールロック部材とハウジングの互いに当接する当接面間にすべりがないため、当接面に摩耗が生じず、ツールロック部材とハウジングの互いに当接する当接面の耐久性が向上する。そのため、ツールロック動作のタイミングの変動がなく、工具把持部への工具ホルダの押圧動作が長期に渡って確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工具交換装置を備えた立形マシニングセンタの斜視図である。
【図２】第１の実施形態の工具交換装置の一部切欠き縦断面図である。
【図３】図３はスラストころ軸受の拡大断面図である。
【図４】図４は図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図５は図２のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図６は第２の実施形態の工具交換装置の一部切欠き縦断面図であり、交換アームが上昇端にある状態を示す。
【図７】図６は第２の実施形態の工具交換装置の一部切欠き縦断面図であり、交換アームが下降端にある状態を示す。
【図８】図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【符号の説明】
２…主軸、５…工具マガジン、６…工具交換装置、７…工具ホルダ、９…ハウジング、１０…旋回軸、１１…交換アーム、１５…工具把持部、１７…ローラシャフト、２４…ツールロックピン、３０…軸受保持盤、３３…スラストころ軸受、３６…旋回軸、３８…固定軸、４１…ツールロック板、４６…ころ、４９…内輪。
【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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【図７】
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【図８】
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