(57)【要約】【課題】キー溝の位置決めキーに対するオリエントの待ち時間を短縮することができる工具交換装置を提供する。【解決手段】工具交換装置では、主軸ヘッドがＡＴＣ領域に移動された場合、主軸とグリップアームの把持部６３との間で工具ホルダの受け渡しが行われる。把持部６３は、工具ホルダの側面を挟持する一対の支持ピン７６と、工具ホルダの側面に形成されたキー溝７ｆに嵌め込まれる位置決めキー１００とを備える。位置決めキー１００のキー溝７ｆに嵌め込まれる端部のキー幅は、工具ホルダの受け渡し前には第一幅に変更される一方、工具ホルダの受け渡し後には第二幅に変更される。【選択図】図５
2013202698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、ワークに対する加工動作を行う加工領域と工具の交換動作を行う工具交換領域との間で、前記主軸ヘッドを移動可能に支持するコラムと、前記コラムに固定され、一軸線を中心に回転割出可能に設けられたマガジン本体を回転可能に支持する支持部材と、前記マガジン本体の外周に放射状に設けられ、前記工具が装着された工具ホルダを把持する把持部を先端に有する複数のグリップアームと、前記グリップアームの前記先端と後端との間を軸支し、前記マガジン本体の外周に固定される支点台とを備えた工具交換装置において、
前記主軸ヘッドは、前記工具交換領域に移動された場合、所定割出位置に位置する前記グリップアームの前記把持部と、前記主軸との間で前記工具ホルダの受け渡しを行い、
前記把持部は、前記工具ホルダの側面を挟持する一対の挟持部と、前記工具ホルダの側面に形成された凹部であるキー溝に嵌め込まれる位置決めキーとを備え、
前記位置決めキーは、少なくとも前記キー溝に嵌め込まれる端部の幅を、前記キー溝の形成幅未満である第一幅と、前記第一幅よりも広い第二幅との間で変更可能であって、前記工具ホルダの受け渡し前には前記端部の幅が前記第一幅に変更される一方、前記工具ホルダの受け渡し後には前記端部の幅が前記第二幅に変更されることを特徴とする工具交換装置。
【請求項２】
前記位置決めキーは、前記主軸ヘッドが前記工具交換領域にある場合に前記主軸ヘッドによって押圧される一方、前記主軸ヘッドが前記加工領域にある場合に前記主軸ヘッドから離間するスイッチ部を備え、
前記スイッチ部は、前記主軸ヘッドによって押圧されている場合、前記端部の幅を前記第一幅に変更する一方、前記主軸ヘッドによって押圧されていない場合、前記端部の幅を前記第二幅に変更することを特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。
【請求項３】
前記位置決めキーは、
前記キー溝に嵌め込まれる、前記スイッチ部を挟んで対向配置された一対の板状部材と、
前記一対の板状部材を前記スイッチ部に向けて付勢する弾性部材とを備え、
前記スイッチ部は、押圧されている場合に、前記一対の板状部材の間隔幅を前記第一幅に保持する第一径部と、押圧されていない場合に、前記間隔幅を前記第二幅に保持する第二径部とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の工具保持部を有する工具マガジンが回転可能に設けられた工具交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークに対して「ネジ切り」「孔開け」「座ぐり」等の多種に渡る加工等を単一の装置で複合的に実行できる工作機械が公知である。このような工作機械は工具交換装置（ＡＴＣ）が付設してある。工具交換装置はタップやドリル等の工具を予め所定の収納箇所に多数収納する工具マガジンを備える。工具マガジンは複数のグリップアームを放射状に備えて回転可能である。複数のグリップアームは所望の工具を適時選択して加工が終了した工具と自動的に交換する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ワークの加工に使用する工具を装着した工具ホルダをグリップアーム先端に設けた把持部で保持する。加工中における工具交換時には、主軸ヘッドが所定の位置（Ｚ軸原点）まで上昇して、使用済みの工具を装着した工具ホルダをグリップアームで保持する。さらに主軸ヘッドが上昇して、使用済みの工具を装着した工具ホルダを主軸から抜き取る。次に工具マガジンが回転して、次に使用する工具を装着した工具ホルダを把持したグリップアームが主軸の直下に移動する。そして主軸ヘッドが垂直方向に下降して、次に使用する工具を装着した工具ホルダを主軸に嵌挿する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０５６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に工具ホルダはキー溝が形成してある。工具ホルダをグリップアームの把持部で保持しる場合、工具ホルダの位置ズレを防止するためにキー溝を把持部に設けた位置決めキーに確実に嵌め込む必要がある。故に使用済みの工具を装着した工具ホルダをグリップアームで保持する場合、キー溝を位置決めキーに対してオリエント（位置合わせ）する必要がある。キー溝の位置決めキーに対するオリエントが完了するまで、工具ホルダを主軸からグリップアームに移送できず、このオリエントに起因する待機時間が発生する。
【０００６】
本発明は、キー溝の位置決めキーに対するオリエントの待ち時間を短縮することができる工具交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る工具交換装置は、工作機械の主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、ワークに対する加工動作を行う加工領域と工具の交換動作を行う工具交換領域との間で、前記主軸ヘッドを移動可能に支持するコラムと、前記コラムに固定され、一軸線を中心に回転割出可能に設けられたマガジン本体を回転可能に支持する支持部材と、前記マガジン本体の外周に放射状に設けられ、前記工具が装着された工具ホルダを把持する把持部を先端に有する複数のグリップアームと、前記グリップアームの前記先端と後端との間を軸支し、前記マガジン本体の外周に固定される支点台とを備えた工具交換装置において、前記主軸ヘッドは、前記工具交換領域に移動された場合、所定割出位置に位置する前記グリップアームの前記把持部と、前記主軸との間で前記工具ホルダの受け渡しを行い、前記把持部は、前記工具ホルダの側面を挟持する一対の挟持部と、前記工具ホルダの側面に形成された凹部であるキー溝に嵌め込まれる位置決めキーとを備え、前記位置決めキーは、少なくとも前記キー溝に嵌め込まれる端部の幅を、前記凹部の形成幅未満である第一幅と、前記第一幅よりも広い第二幅との間で変更可能であって、前記工具ホルダの受け渡し前には前記端部の幅が前記第一幅に変更される一方、前記工具ホルダの受け渡し後には前記端部の幅が前記第二幅に変更される。
【０００８】
本態様の工具交換装置では、主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドが、コラムによって加工領域と工具交換領域との間で移動可能に支持される。コラムに固定された支持部材によって、複数のグリップアームが設けられたマガジン本体が回転可能に支持される。マガジン本体の外周に固定される支点台によって、把持部を先端に有するグリップアームが軸支される。主軸ヘッドが工具交換領域に移動された場合、主軸とグリップアームの把持部との間で工具ホルダの受け渡しが行われる。把持部は、工具ホルダの側面を挟持する一対の挟持部と、工具ホルダの側面に形成されたキー溝に嵌め込まれる位置決めキーとを備える。位置決めキーのキー溝に嵌め込まれる端部の幅は、工具ホルダの受け渡し前にはキー溝の形成幅未満である第一幅に変更される一方、工具ホルダの受け渡し後には第一幅よりも広い第二幅に変更される。
【０００９】
これにより、工具ホルダの受け渡し前には位置決めキーをキー溝に嵌め込み容易であり、且つ、工具ホルダの受け渡し後には位置決めキーをキー溝に確実に固定できる。その結果、キー溝の位置決めキーに対するオリエントを従来のように高精度で実行しなくても、位置決めキーをキー溝に確実に固定できる。ひいては、キー溝の位置決めキーに対するオリエントの待ち時間を短縮することができる。
【００１０】
前記位置決めキーは、前記主軸ヘッドが前記工具交換領域にある場合に前記主軸ヘッドによって押圧される一方、前記主軸ヘッドが前記加工領域にある場合に前記主軸ヘッドから離間するスイッチ部を備え、前記スイッチ部は、前記主軸ヘッドによって押圧されている場合、前記端部の幅を前記第一幅に変更する一方、前記主軸ヘッドによって押圧されていない場合、前記端部の幅を前記第二幅に変更してもよい。この場合、主軸とグリップアームの把持部との間で工具ホルダの受け渡しが行われる場合に、主軸ヘッドが工具交換領域でスイッチ部を押圧することで、位置決めキーのキー溝に嵌め込まれる端部の幅を第一幅に変更して、位置決めキーをキー溝に嵌め込み容易にすることができる。
【００１１】
前記位置決めキーは、前記キー溝に嵌め込まれる、前記スイッチ部を挟んで対向配置された一対の板状部材と、前記一対の板状部材を前記スイッチ部に向けて付勢する弾性部材とを備え、  前記スイッチ部は、押圧されている場合に、前記一対の板状部材の間隔幅を前記第一幅に保持する第一径部と、押圧されていない場合に、前記間隔幅を前記第二幅に保持する第二径部とを備えてもよい。この場合、スイッチ部が押圧されるか否かに応じて一対の板状部材が開閉する簡易な構造で、位置決めキーのキー溝に嵌め込まれる端部の幅を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】工作機械１および工具交換装置２の要部を示す縦断面図である。
【図２】グリップアーム６０、可動カム２８、および固定カム２９の相互の位置関係を示す斜視図である。
【図３】工具ホルダ７の正面図である。
【図４】開状態の位置決めキー１００を拡大した背面図である。
【図５】開状態の位置決めキー１００を拡大した平面図である。
【図６】閉状態の位置決めキー１００を拡大した背面図である。
【図７】閉状態の位置決めキー１００を拡大した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態である工具交換装置２について、図面を参照して説明する。以下説明において、図１の左側を工作機械１の前側とし、右側を工作機械１の後ろ側とし、紙面手前側を工作機械１の右側とし、紙面奥行き側を工作機械１の左側とする。
【００１４】
図１を参照して、工作機械１の構成を概略的に説明する。工作機械１は、土台となるベース（図示外）と、ベースの上部後方に立設された柱状のコラム１０と、コラム１０の前面に沿って昇降可能に支持された主軸ヘッド２４と、主軸ヘッド２４の内側に回転可能に支持される主軸３０と、主軸３０に装着される工具５の交換を自動的に行う工具交換装置２とを主体に構成されている。
【００１５】
コラム１０の左右両側面には、主軸ヘッド２４を内側に挟むようにして前方に延びるフレーム１８（図１では、一枚のフレーム１８のみ図示）が各々設けられている。一対のフレーム１８の前端部には、マガジン支持台３７が固定されている。マガジン支持台３７に対して、工具交換装置２のマガジン本体４１が支持されている。マガジン支持台３７の上部には、工作機械１の前側に向かって斜め前方に延設され、マガジン本体４１を覆って保護するための断面略Ｌ字型のマガジンカバー１９が固定されている。
【００１６】
主軸ヘッド２４の上部には、主軸３０を回転させるためのサーボモータ２２が固定されている。ベース上には、ワークをＸＹ方向に移動可能に保持するテーブル装置（図示外）が設置されている。工作機械１は、主軸ヘッド２４が昇降すると共に、高速回転する主軸３０に装着された工具ホルダ７に取り付けられた工具５がワークに接触することで、テーブル装置に保持されたワークに所望の加工を施す。具体的には、図１に示す主軸ヘッド２４の位置（Ｚ軸原点位置）よりも下方の加工領域で、ワークに対する加工動作が行われる。また、Ｚ軸原点位置よりも上方の工具交換領域（ＡＴＣ領域）で、工具５の交換動作が行われる。
【００１７】
主軸ヘッド２４の昇降機構について説明する。コラム１０の前面には、上下方向に延設されたボールねじ１２が、上側軸受部１４と下側軸受部１５とによって回転可能に支持されている。主軸ヘッド２４の背面に固定されたナット１３に対して、ボールねじ１２がねじ込まれて挿通している。ボールねじ１２の上端部は、上側軸受部１４の上部に固定されたサーボモータ（図示外）の駆動軸に対して、カップリング（図示外）を介して連結されている。ボールねじ１２は、サーボモータの駆動によって正逆両方向に回転される。ボールねじ１２が正逆方向に回転すると、ボールねじ１２に螺合するナット１３が昇降するのに伴って、ナット１３に連結する主軸ヘッド２４が昇降移動する。
【００１８】
主軸ヘッド２４の内部構造について説明する。主軸ヘッド２４の前方下部の内側には、上下方向に回転軸を有する主軸３０が回転可能に支持されている。主軸３０は、主軸ヘッド２４の上部に固定されたサーボモータ２２の駆動軸に対して、カップリング２３を介して連結されている。主軸３０は、サーボモータ２２の回転駆動によって回転する。主軸３０の先端部（下端部）には、後述のテーパ装着部７ａを装着するためのテーパ穴３１が設けられている。テーパ穴３１にテーパ装着部７ａが装着されると、後述のプルスタッド７ｂが主軸３０の内部に設けられたホルダ狭持部材３２によって狭持（クランプ）される。ホルダ狭持部材３２が、主軸３０の中心を通る孔の中に同軸上に挿通して配置されたドローバー３４によって下方に押圧されると、ホルダ狭持部材３２によるプルスタッド７ｂのクランプが解除される。
【００１９】
主軸ヘッド２４の後方上部の内側には、右側面視略Ｌ字型のクランクレバー２０が、支軸２１を介して揺動自在に軸支されている。クランクレバー２０は、垂直方向に延びる垂直レバー２０ｂと、垂直レバー２０ｂの下端部から前方に向かって略水平に延びる水平レバー２０ａとを有する。水平レバー２０ａの先端部は、ドローバー３４に直交して突設されたピン３５に対して係合可能である。垂直レバー２０ｂの背面上部には、板カム体３６が固定されている。板カム体３６は、上側軸受部１４に固定されたカムフォロア１７と接離可能となっている。垂直レバー２０ｂと主軸ヘッド２４との間には、引張コイルバネ（図示外）が弾力的に介装されている。クランクレバー２０を右側面から見た場合、クランクレバー２０は時計回りに常時付勢されているので、水平レバー２０ａによるピン３５の下方への押圧は常時解除されている。
【００２０】
例えば、主軸３０のテーパ穴３１に、工具ホルダ７のテーパ装着部７ａが装着された状態において、主軸ヘッド２４が上昇すると、クランクレバー２０に設けた板カム体３６がカムフォロア１７に摺動する。この場合、クランクレバー２０は、右側面から見た場合に、支軸２１を中心に反時計回りに回転する。これに伴って、水平レバー２０ａはピン３５に係合しつつ下方に押圧するので、ドローバー３４を介してホルダ狭持部材３２が下方に付勢される。よって、ホルダ狭持部材３２によるプルスタッド７ｂの狭持が解除される。これにより、工具５を保持する工具ホルダ７が、主軸３０に対して着脱可能に装着される。
【００２１】
工具交換装置２の構造について説明する。工具交換装置２は、鍔付き円筒状のマガジン本体４１と、マガジン本体４１の鍔部４２の裏面の外周に沿って放射状に設けられた複数のグリップアーム６０（図１では、上下２本のグリップアーム６０のみを図示）とを主体に構成されている。フレーム１８に固定されたマガジン支持台３７には、工作機械１の前側に向かって斜め下方に延びる支軸４５が回転可能に支持されている。支軸４５に対して、マガジン本体４１が外挿されている。これにより、マガジン本体４１は、工作機械１の前方に、円形状の鍔部４２の正面を向けて配置され、回転可能に支持された状態となっている。
【００２２】
マガジン本体４１について説明する。マガジン本体４１は、支軸４５が内挿される筒状のボス部４３と、ボス部４３の外周面の前端側に鍔状に設けられた鍔部４２とを主体に構成されている。ボス部４３の後端部には、支軸４５を中心とする割出円板４７が外挿して固定されている。割出円板４７の背面側（主軸ヘッド２４に対向する面）には、ローラ形状のカムフォロア（図示外）が複数のグリップアーム６０の配設位置に対応して各々設けられている。
【００２３】
マガジン支持台３７の上部には、ケーシング５１が固定されている。ケーシング５１の上部には、マガジン本体４１の回転割出用のサーボモータ５０が固定されている。ケーシング５１の内側では、サーボモータ５０の回転軸に対して、複数のギヤ（図示外）とカム（図示外）とからなる回転割出機構の一部が連結されている。この回転割出機構のカムに形成されたカム溝（図示外）に対して、割出円板４７の複数のカムフォロアが順次嵌合している。これにより、割出円板４７は間欠的な割出回転を行うことができ、複数のグリップアーム６０の中の１つを割り出して、マガジン本体４１の最下端に位置させることができる。図示しないが、工作機械１の制御装置（図示外）に接続されているエンコーダが、サーボモータ５０に固定されている。工作機械１では、このエンコーダの出力信号に基づいて、サーボモータ５０のフィードバック制御を行うことで、マガジン本体４１の回転割出位置を制御する。
【００２４】
図１および図２を参照して、グリップアーム６０の構造について説明する。図１に示すように、グリップアーム６０は、マガジン本体４１の鍔部４２の裏面の外周側に、所要の中心角で周方向に複数本（例えば、１４本）固定されている。
【００２５】
図２に示すように、グリップアーム６０は、マガジン本体４１の鍔部４２の裏面の外周側に固定される支点台６２を揺動動作の支点とする。グリップアーム６０は、支点台６２に設けられた支持軸６７を介して軸支されている。グリップアーム６０は、略Ｌの字型で延びるアーム本体６１と、把持部６３と、カムフォロア支持部６５とを主体に構成されている。把持部６３は、アーム本体６１の自由端となる先端側にＹ字型状で設けられ、工具ホルダ７を狭持可能である。カムフォロア支持部６５は、アーム本体６１の後端側における支持軸６７に軸支される部分から主軸ヘッド２４側に突出して設けられ、カムフォロア６６を回転自在に支持する。
【００２６】
支点台６２は、マガジン本体４１に固定される略板状の固定部６２ａと、固定部６２ａの下部から斜めに延設され、支持軸６７を支持する軸支部６２ｂとから構成されている。固定部６２ａには、固定部６２ａの厚み方向に貫通する固定孔が設けられ、マガジン本体４１の鍔部４２の外周に列設された固定孔に対応している。固定部６２ａの固定孔を、鍔部４２の外周に列設された固定孔に合わせてボルトで固定することによって、支点台６２がマガジン本体４１に固定される。これにより、グリップアーム６０全体をマガジン本体４１に固定することができる。
【００２７】
把持部６３は、後述のＶ溝７ｅ（図３参照）を狭持するための非開閉式の二股部６９と、二股部６９の内端部に設けられた一対の支持ピン７６とで構成されている。二股部６９に取り囲まれた略円形の開口領域（工具装着口）に対して、工具ホルダ７を着脱可能である。支持ピン７６は、圧縮コイルバネ（図示外）によって弾力的に後退可能に収納される。二股部６９の両側に分かれる各端部の外側には、支持ピン７６の中心を回転中心とするカムフォロア７５が各々設けられている。カムフォロア７５は、主軸ヘッド２４の先端部（下端部）に設けられた固定カム２９のカム面２９ａに沿って摺動することによって、主軸３０に装着された工具ホルダ７のＶ溝７ｅへ把持部６３を正確にガイドする。ガイドされた把持部６３の二股部６９がＶ溝７ｅに位置合わせされると、一対の支持ピン７６がＶ溝７ｅに挿通して当接し、圧縮コイルバネを押し戻しながら後退することによって、工具ホルダ７が把持部６３に狭持される。
【００２８】
カムフォロア６６は、主軸ヘッド２４の前面に固定された可動カム２８のカム面２８ａに沿って摺動する。可動カム２８は、支軸２５によって主軸ヘッド２４の前面に軸支されている。可動カム２８と主軸ヘッド２４との間には、圧縮コイルバネ（図示外）が配設されており、可動カム２８は弾力的に浮いた状態で支持されている。カムフォロア６６が可動カム２８のカム面２８ａを摺動すると、アーム本体６１が支持軸６７を中心に揺動する。これにより、二股部の６９の端部に設けられたカムフォロア７５が、主軸ヘッド２４の先端部に設けられた固定カム２９のカム面２９ａに向かって弾力的に押圧されるようになっている。
【００２９】
このように、工具交換装置２では、主軸ヘッド２４を昇降させると共に、上述のカム機構を利用することで、複数のグリップアーム６０のうち、マガジン本体４１の最下方位置に割り出された１本のグリップアーム６０のみを揺動させる。つまり、この割出位置のグリップアーム６０の把持部６３が、主軸３０に近接する「近接位置」と、主軸３０から離間する「退避位置」との間を移動する。
【００３０】
さらに、把持部６３において、両側に分かれる二股部６９の基部には、二股部６９の工具装着口からアーム本体６１に向けて切り欠かれた凹部８０が形成されている。割出位置のグリップアーム６０では、平面視で、凹部８０が工具装着口に向けて開口するＵの字型に形成されている。凹部８０の底壁８１および側壁８２（図４、図６参照）で形成される内部空間には、後述のキー溝７ｆ（図３参照）を固定するための位置決めキー１００が設けられているが、詳細は後述する。
【００３１】
図３を参照して、工具ホルダ７について説明する。工具ホルダ７は、その本体部であるテーパ装着部７ａ（テーパシャンク部）と、テーパ装着部７ａの一端部に一体形成された７ｂプルスタッド７ｂと、テーパ装着部７ａの他端部に一体形成された鍔状部７ｃと、鍔状部７ｃに一体形成され、工具５を装着する為のコレットチャック７ｄ等を有する。鍔状部７ｃには、グリップアーム６０で保持するための環状のＶ溝７ｅと、１対のキー溝７ｆが凹設されている。
【００３２】
図４〜図７を参照して、位置決めキー１００について説明する。以下の説明では、グリップアーム６０が割出位置にある場合を基準として、位置決めキー１００（および位置決めキー１００を構成する各部材）の位置関係を説明する。位置決めキー１００は、一対の板状部材（第一板１０１、第二板１０２）、支持軸１０３、スイッチ部１０４、および一対の弾性部材（第一バネ１０５、第二バネ１０６）を備える。
【００３３】
第一板１０１および第二板１０２は、凹部８０内で対向配置されており、平面視で左右方向（図５、図７では上下方向）に対向する。第一板１０１および第二板１０２の前端部（図５、図７では左端部）は、凹部８０内に立設された支持軸１０３によって連結され、且つ、支持軸１０３によって回転自在に支持される。第一板１０１および第二板１０２の後端部（図５、図７では右端部）は、凹部８０から工具装着口に向けて若干突出している。
【００３４】
第一板１０１および第二板１０２との間には、凹部８０の内部から上方に延びる棒状のスイッチ部１０４が設けられている。スイッチ部１０４は、径が異なる複数の軸部（小径部１０４ａ、テーパ部１０４ｂ、大径部１０４ｃ）と、大径部１０４ｃが挿入される筒状部１０４ｄを有する。小径部１０４ａは、スイッチ部１０４の軸部で最も小径であり、且つ、最も軸長が長い。テーパ部１０４ｂは、小径部１０４ａの下側に連設されて、下方に向けて径が漸増するテーパ形状をなす。大径部１０４ｃは、テーパ部１０４ｂの下側に連設されて、スイッチ部１０４の軸部で最も大径である。筒状部１０４ｄは、凹部８０の底壁８１上に設けられており、その内部に筒状部１０４ｄを進退可能に保持して、スイッチ部１０４の軸部を立設状態で支持する。筒状部１０４ｄの内部には、図示しない圧縮コイルバネが設けられており、大径部１０４ｃが下方から常時付勢される。
【００３５】
第一板１０１と側壁８２との間には、第一バネ１０５が介在している。第一バネ１０５は、第一板１０１をスイッチ部１０４に向けて常時付勢する。第二板１０２と側壁８２との間には、第二バネ１０６が介在している。第二バネ１０６は、第二板１０２をスイッチ部１０４に向けて常時付勢する。このように、第一板１０１および第二板１０２は、スイッチ部１０４に押圧されているため、各々が接触しているスイッチ部１０４の軸径の大きさによって、第一板１０１と第二板１０２との自由端側（後端側）の間隔幅である「キー幅」が決まる。
【００３６】
図４および図５に示すように、スイッチ部１０４が上方から外力が加えられていない状態では、大径部１０４ｃが筒状部１０４ｄ内を上方に移動することで、スイッチ部１０４が凹部８０からの突出幅が最も大きい上昇位置に移動する。スイッチ部１０４が上昇位置に移動すると、大径部１０４ｃが第一板１０１および第二板１０２との間に挟まれる高さ位置となる。このとき、第一板１０１および第二板１０２が軸径の大きい大径部１０４ｃに接触した姿勢で保持されるため、位置決めキー１００はキー幅の最も大きい開状態となる。
【００３７】
図６および図７に示すように、スイッチ部１０４が上方から外力が加えられると、大径部１０４ｃが筒状部１０４ｄ内を下方に移動するのに伴って、下降するテーパ部１０４ｂに沿って第一板１０１および第二板１０２との間隔幅が小さくなる。さらに、スイッチ部１０４が凹部８０からの突出幅が最も小さい下降位置に移動すると、小径部１０４ａのみが第一板１０１および第二板１０２との間に挟まれる状態になる。このとき、第一板１０１および第二板１０２が軸径の小さい小径部１０４ａに接触した姿勢で保持されるため、位置決めキー１００はキー幅の最も小さい閉状態となる。
【００３８】
開状態の位置決めキー１００のキー幅（第二幅）は、閉状態の位置決めキー１００のキー幅（第一幅）よりも広い。一例として、第一幅はキー溝７ｆの形成幅の９７％未満であればよく、第二幅はキー溝７ｆの形成幅の９７％以上であればよい。なお、従来の位置決めキーのキー幅は、キー溝７ｆの形成幅の９７％である。
【００３９】
図４〜図７を参照して、工具交換装置２で実行される工具交換動作と、位置決めキー１００の開閉動作の関係について説明する。工具交換時には、加工領域に位置する主軸ヘッド２４が、Ｚ軸原点位置（図１参照）に移動する。このとき、割出位置のグリップアーム６０が、先述したように、退避位置から近接位置に移動する。さらに、割出位置のグリップアーム６０では、主軸ヘッド２４の下端面がスイッチ部１０４の突出端（詳細には、小径部１０４ａの上端部）を押圧する。そのため、位置決めキー１００が開状態から閉状態に変化し、キー幅が第二幅から第一幅に狭まる。
【００４０】
主軸ヘッド２４がＺ軸原点位置に到達すると、グリップアーム６０の把持部６３では、使用済みの工具５を取付けた工具ホルダ７が二股部６９の工具装着口に嵌め込まれ、一対の支持ピン７６がバネ力によってＶ溝７ｅに係止される。さらに、閉状態の位置決めキー１００では、第一板１０１と第二板１０２との自由端側が、キー溝７ｆに挿入される（図７参照）。
【００４１】
その後、主軸ヘッド２４がＺ軸原点位置からＡＴＣ領域内を上昇する間に、割出位置のグリップアーム６０では、主軸ヘッド２４の下端面がスイッチ部１０４の突出端から離間するため、位置決めキー１００が閉状態から開状態に変化する。これにより、キー幅が第一幅から第二幅に広がり、位置決めキー１００がキー溝７ｆ内で固定される（図５参照）。さらに、主軸ヘッド２４がＡＴＣ領域内を上昇するのに伴って、ホルダ狭持部材３２がドローバー３４を押圧してプルスタッド７ｂに対するクランプを解除する。これにより、グリップアーム６０の把持部６３に保持された工具ホルダ７は、主軸３０から下方に抜き取られる。
【００４２】
次に、マガジン本体４１が回転して、次のワーク加工で使用する工具５を取付けた工具ホルダ７を保持したグリップアーム６０が割出位置に位置決めされる。その後、主軸ヘッド２４がＺ軸原点位置に向けてＡＴＣ領域内を下降する間に、割出位置のグリップアーム６０では、主軸ヘッド２４の下端面がスイッチ部１０４の突出端を押圧する。そのため、位置決めキー１００が開状態から閉状態に変化し、キー幅が第二幅から第一幅に狭まり、位置決めキー１００によるキー溝７ｆの固定が解除される（図７参照）。
【００４３】
さらに、主軸ヘッド２４がＡＴＣ領域内を下降するのに伴って、次のワーク加工で使用する工具５が主軸３０内に下方から挿入され、ホルダ狭持部材３２がドローバー３４の押圧を中断してプルスタッド７ｂをクランプすることで、工具５が主軸３０に装着される。その後、主軸ヘッド２４がＺ軸原点位置から下降領域内を下降するのに伴って、割出位置のグリップアーム６０が近接位置から退避位置に移動する。下降領域では、新たな工具５を使用してワーク加工が実行される。
【００４４】
上記の工具交換動作において、使用済みの工具５を装着した工具ホルダ７をグリップアーム６０に移送する場合（つまり、加工領域に位置する主軸ヘッド２４をＺ軸原点位置に移動させる場合）、キー溝７ｆを位置決めキー１００に対してオリエントする制御が、主軸ヘッド２４を下降させる前に実行される。本実施形態では、位置決めキー１００をキー溝７ｆに嵌め込む場合に、位置決めキー１００が開状態から閉状態に変化するため、第一板１０１と第二板１０２との自由端側をキー溝７ｆに挿入しやすい（図７参照）。さらに、位置決めキー１００をキー溝７ｆに嵌め込んだ後は、位置決めキー１００が閉状態から開状態に変化するため、第一板１０１と第二板１０２との自由端側がキー溝７ｆ内で確実に係止される（図５参照）。そのため、上記のオリエント制御に要求される位置決め精度を従来よりも抑制することができ、ひいてはオリエント制御に要する処理時間を短縮することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る工具交換装置２では、主軸３０を回転可能に支持する主軸ヘッド２４が、コラム１０によって加工領域とＡＴＣ領域との間で移動可能に支持される。コラム１０に固定されたマガジン支持台３７によって、複数のグリップアーム６０が設けられたマガジン本体４１が回転可能に支持される。マガジン本体４１の外周に固定される支点台６２によって、把持部６３を先端に有するグリップアーム６０が軸支される。主軸ヘッド２４がＡＴＣ領域に移動された場合、主軸３０とグリップアーム６０の把持部６３との間で工具ホルダ７の受け渡しが行われる。把持部６３は、工具ホルダ７の側面を挟持する一対の支持ピン７６と、工具ホルダ７の側面に形成されたキー溝７ｆに嵌め込まれる位置決めキー１００とを備える。
【００４６】
位置決めキー１００のキー溝７ｆに嵌め込まれる端部のキー幅は、工具ホルダ７の受け渡し前には第一幅に変更される一方、工具ホルダ７の受け渡し後には第二幅に変更される。これにより、工具ホルダ７の受け渡し前には位置決めキー１００をキー溝７ｆに嵌め込み容易であり、且つ、工具ホルダ７の受け渡し後には位置決めキー１００をキー溝７ｆに確実に固定できる。その結果、キー溝７ｆの位置決めキー１００に対するオリエントを従来のように高精度で実行しなくても、位置決めキー１００をキー溝７ｆに確実に固定できる。ひいては、キー溝７ｆの位置決めキー１００に対するオリエントの待ち時間を短縮することができる。
【００４７】
主軸３０とグリップアーム６０の把持部６３との間で工具ホルダ７の受け渡しが行われる場合に、主軸ヘッド２４がＡＴＣ領域でスイッチ部１０４を押圧することでキー幅を第二幅から第一幅に変更して、位置決めキー１００をキー溝７ｆに嵌め込み容易にすることができる。また、スイッチ部１０４が押圧されるか否かに応じて、第一板１０１および第二板１０２が開閉する簡易な構造でキー幅を変更することができる。
【００４８】
上記実施形態において、マガジン支持台３７が、本発明の「支持部材」に相当する。一対の支持ピン７６が、本発明の「一対の挟持部」に相当する。第一板１０１および第二板１０２が、本発明の「一対の板状部材」に相当する。第一バネ１０５および第二バネ１０６が、本発明の「弾性部材」に相当する。小径部１０４ａが、本発明の「第一径部」に相当する。大径部１０４ｃが、本発明の「第二径部」に相当する。
【００４９】
なお、本発明の工具交換装置は、上記実施形態に限らず、各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、上記実施形態では、第一バネ１０５および第二バネ１０６として圧縮コイルバネを例示したが、板バネや、ねじりコイルバネ等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１    工作機械
２    工具交換装置
５    工具
７    工具ホルダ
７ｅ    Ｖ溝
７ｆ    キー溝
１０    コラム
２４    主軸ヘッド
３０    主軸
３７    マガジン支持台
４１    マガジン本体
６０    グリップアーム
６３    把持部
７６    支持ピン
１００    位置決めキー
１０１    第一板
１０２    第二板
１０４    スイッチ部
１０４ａ    小径部
１０４ｃ    大径部
１０５    第一バネ
１０６    第二バネ
【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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