(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動されるアーム駆動軸に設けられて旋回されるアームを伸縮動作させるようにした自動工具交換装置において、
上記アームを、工具を着脱自在に保持するグリップアーム部と、アームサポート部とから構成し、前記アームサポート部は、前記グリップアーム部を前記アームサポート部から外方に向かって出入り可能とすべくスライド移動自在に支持し、
該アームサポート部と上記アーム駆動軸との間に、これらアームサポート部とアーム駆動軸とを継続して両者を一体回転させるとともに、両者を切り離してこれらアームサポート部とアーム駆動軸との間に相対回転を生じさせるクラッチを設け、
上記グリップアーム部と上記アーム駆動軸との間に、上記アームサポート部に対する該アーム駆動軸の相対回転を伝達して該グリップアーム部を前記アームサポート部に対し前記スライド移動させることにより前記アームを前記伸縮動作させるリンクを設けたことを特徴とする自動工具交換装置。
【請求項２】
前記アーム駆動軸は正逆方向に回転駆動され、前記クラッチは、前記アームサポート部と上記アーム駆動軸との間に正逆方向の相対回転を生じさせ、前記リンクは、前記グリップアーム部に正逆方向の相対回転を伝達して当該グリップアーム部を往復移動させ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。
【請求項３】
前記アーム駆動軸はその軸方向に往復駆動され、前記アームサポート部は、上記アーム駆動軸の軸方向往復移動によって、その回転を阻止するストッパに係脱自在に係合され、前記クラッチは、上記アームサポート部が上記ストッパに係合されることで切り離し動作されることを特徴とする請求項１または２に記載の自動工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合理的かつ簡単な構造でアームを伸縮動作させることができ、旋回半径を小さくすることによって本来得ることのできる装置の高速運転が可能な自動工具交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動工具交換装置は、回転駆動されるアーム駆動軸に設けられたアームを旋回させることにより、工具マガジンなどの待機位置にある工具と、マシニングセンタの主軸などの交換位置にある工具とを自動的に交換するようにようになっている。そして従来、旋回中心となるアーム駆動軸から外方に向かってアームを伸ばしたり縮めたりすることができるようにして、アームで工具を掴む際にはアームを伸長させる一方で、アームを旋回させるときにはアームを短縮させ、特に旋回時のアームの短縮によりアームの旋回半径を短くすることができる分だけ、工具マガジンと主軸との間の距離を狭めることができて省スペース化を図り得るとともに、同時にアームの回転慣性も小さくして装置運転の高速化も図り得る「工具交換装置」（特開平１１−９９４２９号公報参照）が提案されている。
【０００３】
この装置では、アーム駆動軸に相当する工具交換軸に回動部を取り付け、この回動部の両端に工具交換軸を挟んで一対の回動軸を取り付け、これら回動軸それぞれに旋回部を取り付け、さらにこれら旋回部それぞれに旋回軸を介して工具グリッパを取り付けるようにしていて、工具交換軸の回動によって回動部を回動させるとともに、この回動動作によって回動部に対し回動軸周りに旋回部を振り動かし、さらに旋回部に対し旋回軸周りに工具グリッパを振り動かして、これにより工具交換軸から工具グリッパまでの全長を長くしたり短くしたりするようになっている。そして、これら各軸間における回転動作の伝達には、ギア機構が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の工具交換装置は、アームに相当する一連の部分が、回動部、旋回部、工具グリッパ、これらを順次連結する回動軸、旋回軸、そしてまたこれら各種部材に回転動作を伝達して回動させたり振り動かしたりするギア機構からなる複雑な構造を有しているとともに、これら各種部材やギア機構には、相当の重量を有する工具を保持した状態での作動を保証できるように十分な剛性を備える必要があって、このアーム相当部分は相当の重量物になってしまうと考えられる。
【０００５】
このように当該アーム相当部分が重量物であると、回動部から工具グリッパまでを動作させるのに相当の動力損失が生じてしまうとともに、旋回動作時に工具グリッパを引き込んで旋回半径を小さくしているにもかかわらず、アーム相当部分の重量のために回転慣性を小さくすることができず、このため、待機位置や交換位置に工具グリッパを正確に停止させることが難しく、従ってまた装置運転の高速化も困難であるという課題があった。
【０００６】
本発明は、かかる従来の課題に鑑みて創案されたもので、合理的かつ簡単な構造でアームを伸縮動作させることができ、旋回半径を小さくすることによって本来得ることのできる装置の高速運転が可能な自動工具交換装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる自動工具交換装置は、回転駆動されるアーム駆動軸に設けられて旋回されるアームを伸縮動作させるようにした自動工具交換装置において、  上記アームを、工具を着脱自在に保持するグリップアーム部と、アームサポート部とから構成し、前記アームサポート部は、前記グリップアーム部を前記アームサポート部から外方に向かって出入り可能とすべくスライド移動自在に支持し、該アームサポート部と上記アーム駆動軸との間に、これらアームサポート部とアーム駆動軸とを継続して両者を一体回転させるとともに、両者を切り離してこれらアームサポート部とアーム駆動軸との間に相対回転を生じさせるクラッチを設け、上記グリップアーム部と上記アーム駆動軸との間に、上記アームサポート部に対する該アーム駆動軸の相対回転を伝達して該グリップアーム部を前記アームサポート部に対し前記スライド移動させることにより前記アームを前記伸縮動作させるリンクを設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記アーム駆動軸は正逆方向に回転駆動され、前記クラッチは、前記アームサポート部と上記アーム駆動軸との間に正逆方向の相対回転を生じさせ、前記リンクは、前記グリップアーム部に正逆方向の相対回転を伝達して当該グリップアーム部を往復移動させることを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記アーム駆動軸はその軸方向に往復駆動され、前記アームサポート部は、上記アーム駆動軸の軸方向往復移動によって、その回転を阻止するストッパに係脱自在に係合され、前記クラッチは、上記アームサポート部が上記ストッパに係合されることで切り離し動作されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる自動工具交換装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる自動工具交換装置１は図１および図２に示すように、主として、回転駆動されるアーム駆動軸２に設けられて旋回されるアーム３を伸縮動作させるものであって、アーム３を、工具を着脱自在に保持するグリップアーム部４と、グリップアーム部４を移動自在に支持するアームサポート部５とから構成し、アームサポート部５とアーム駆動軸２との間に、これらアームサポート部５とアーム駆動軸２とを継続して両者を一体回転させるとともに、両者を切り離してこれらアームサポート部５とアーム駆動軸２との間に相対回転を生じさせるクラッチ６を設け、グリップアーム部４とアーム駆動軸２との間に、アームサポート部５に対するアーム駆動軸２の相対回転を伝達してグリップアーム部４を移動させるリンク７を設けて構成される。
【００１１】
まず、アーム駆動軸２を駆動する駆動機構について、図３および図４を用いて簡単に説明する。ハウジング８内部には主に、軸受９によってその両端がハウジング８に回転自在に支持され、図示しないモータ等の駆動源によって一方向に回転駆動される入力軸１０と、この入力軸１０に設けられ、これと一体に回転されて入力軸１０の軸回転から必要な回転運動を出力するローラギアカム１１と、ハウジング８に取り付けられた中空筒状部材１２内に軸受１３を介して回転自在に支持され、回転用カムフォロワ１４を介してローラギアカム１１に係合される円筒体状のターレット１５と、ハウジング８にこれより外方へ突出させて形成された円筒状ガイド部１６に先端側２ａが回転自在かつスライド自在に挿通されるとともに、ターレット１５内に挿通された基端側２ｂが当該ターレット１５と回転方向には係合しかつ軸方向にはスライド自在にスプライン嵌合されるアーム駆動軸２と、ローラギアカム１１の一方の端面に形成され、入力軸１０の軸回転から必要なリフト運動を出力するリフト用溝カム１７と、ハウジング８に支持ピン１８を介して揺動自在に支持され、第１リフト用カムフォロワ１９を介してリフト用溝カム１７に係合されるとともに、第２リフト用カムフォロワ２０がアーム駆動軸２に形成された環状係合部２１に係合されるリフト用アーム２２とが備えられる。
【００１２】
図示例にあっては、ターレット１５には、その回転方向に沿って等間隔で４つの回転用カムフォロワ１４が回転自在に取り付けられる。ターレット１５とアーム駆動軸２の基端側２ｂとのスプライン嵌合は、これらターレット１５の内周面およびアーム駆動軸２の基端側２ｂの外周面の輪郭形状が四角形状とされて構成される。第１および第２リフト用カムフォロワ１９，２０はリフト用アーム２２に回転自在に取り付けられる。アーム駆動軸２の環状係合部２１は、第２リフト用カムフォロワ２０を挟む一対のフランジ２１ａから構成される。また、入力軸１０の一端を支持する一方の軸受９ａを装着するための開口部には、これを液密に封鎖する軸端キャップ２３が設けられ、他方、入力軸１０の他端をハウジング８外方へ突出させつつ支持する他方の軸受９ｂを装着するための開口部には、入力軸１０の回転を許容しつつ液密に封鎖するリング状キャップ２４が設けられる。
【００１３】
さらに、中空筒状部材１２内に軸受１３を装着するための開口にも、これを液密に封鎖する封止キャップ２５が設けられる。そして、ローラギアカム１１で回転されるターレット１５は、スプライン嵌合されたアーム駆動軸２を回転駆動して、アーム駆動軸２に取り付けられたアーム３を旋回駆動する。またリフト用溝カム１７で揺動されるリフト用アーム２２は、ターレット１５に対してスプライン嵌合されたアーム駆動軸２を当該ターレット１５および円筒状ガイド部１６に対してスライドさせて、アーム駆動軸２に取り付けられたアーム３をリフト駆動する。アーム駆動軸２の環状係合部２１は、リフト用アーム２２の第２リフト用カムフォロワ２０を挟んだ状態で回転することができ、これによりアーム駆動軸２の回転を妨げることなく、アーム駆動軸２をリフト用アーム２２でスライドさせることができる。
【００１４】
次に、アームサポート部５とアーム駆動軸２との間に相対回転を生じさせるクラッチ６について、図５〜図８を参照して説明する。クラッチ６は主に、アーム駆動軸２にこれと同軸で一体的に設けられる中空筒状の入力ボス２６と、この入力ボス２６のフランジ部２７に重ね合わせてアーム駆動軸２と同軸で配置され、スラスト軸受２８やラジアル軸受２９を介して入力ボス２６に対して相対回転自在に設けられるリング状の出力プレート３０と、入力ボス２６のフランジ部２７周縁にその周方向に沿って互いに４５°の間隔を隔てて設けられた８つのローラポケット３１内に一つおきに９０°の角度を隔てて配置されるとともに、出力プレート３０に形成された係合溝３２に係脱自在に係合され、係合溝３２から離脱した際には出力プレート３０のプレート面上で転動自在な４つのクラッチローラ３３と、入力ボス２６のフランジ部２７に出力プレート３０とは反対側から重ね合わせてアーム駆動軸２と同軸で設けられ、クラッチローラ３３をローラポケット３１内に保持する環状のカバー３４と、カバー３４と入力ボス２６に螺合された中空筒状のスプリング圧調整ボルト３５との間に設けられ、クラッチローラ３３と係合溝３２との係合を解除可能に保持するためにカバー３４を出力プレート３０に向かって付勢するスプリング３６とから構成される。
【００１５】
詳細には、入力ボス２６は、アーム駆動軸２との間に介装される環状締結要素３７を、当該入力ボス２６の一端にボルト３８で締め込まれる圧入部材３９によってこれら入力ボス２６とアーム駆動軸２との間に押し込むことによって、アーム駆動軸２に一体回転可能に固定される。出力プレート３０は、圧入部材３９とは反対側の入力ボス２６の他端に螺合されたロックナット４０にローラベアリング４１を介して回転自在に支持される。カバー３４は、ローラポケット３１を上方から覆う環状の上部カバープレート４２と、この上部カバープレート４２にローラベアリング４３を介して重ね合わせて設けられ、ローラポケット３１をフランジ部２７の外側から封鎖する環状の側部カバープレート４４とから構成される。また、図示例にあっては、スプリング３６として皿バネが用いられている。
【００１６】
そしてこのクラッチ６は図８に示すように、スプリング３６の付勢力でクラッチローラ３３が係合溝３２と係合している状態では、アーム駆動軸２と一体に回転する入力ボス２６の回転が出力プレート３０に伝達されて両者を一体回転させる一方で、スプリング３６の付勢力に抗してクラッチローラ３３が係合溝３２から離脱すると、クラッチローラ３３は出力プレート３０のプレート面上を転動して入力ボス２６が回転してもその回転は出力プレート３０には伝達されず、従ってこれにより回転が伝達されない出力プレート３０に対して入力ボス２６、ひいてはアーム駆動軸２の相対回転を生じさせ、さらにクラッチローラ３３が隣の空いている係合溝３２に到達してスプリング３６の付勢力で当該係合溝３２に係合すると、再び出力プレート３０と入力ボス２６の両者を一体回転させるようになっている。
【００１７】
次に、グリップアーム部４とアームサポート部５とから構成されて伸縮動作されるアーム３について説明する。アームサポート部５は、これを出力プレート３０と一体に回転させるために、その基端５ａが当該出力プレート３０に取り付けられるとともに、この基端５ａとアーム駆動軸２の径方向外方に向かって延出された延出端５ｂとの間に、延出方向に真っ直ぐに形成されたスライド溝４５を備える。グリップアーム部４は、これをアームサポート部５の延出端５ｂから外方に向かって出入り可能とすべくスライド溝４５に係合するスライド突起４６を介して、アームサポート部５にスライド移動自在に支持されていて、このグリップアーム部４の先端には、工具を係脱自在に保持するＵ字状のグリップ４７が設けられる。
【００１８】
そして、スライド溝４５とスライド突起４６の係合によって、アームサポート部５に対してグリップアーム部４が直線往復運動することで、アーム３が伸縮動作するようになっている。図示例にあっては、アーム３は、アーム駆動軸２を中心としてその両側に一対張り出されている。
【００１９】
アーム３の伸縮動作は上述したクラッチ６により、回転が伝達されない出力プレート３０、ひいてはアームサポート部５に対し、アーム駆動軸２の相対回転が生じることによって得られるようになっている。このために、アーム駆動軸２とグリップアーム部４との間には、アームサポート部５に対するアーム駆動軸２の相対回転を伝達するためのリンク７が設けられる。リンク７は図示するように、入力ボス２６の直下に、アーム駆動軸２に対してこれと同軸で一体的に設けられるクランクアーム４８と、このクランクアーム４８の水平方向延出端およびグリップアーム部４に両端がピン５４ａ，５４ｂを介して回転自在に連結されたコネクティングロッド４９とから構成される。
【００２０】
クランクアーム４８は、入力ボス２６と同様に、アーム駆動軸２との間に介装される環状締結要素５０を、当該クランクアーム４８の一端にボルト５１で締め込まれる圧入部材５２によってこれらクランクアーム４８とアーム駆動軸２との間に押し込むことによって、アーム駆動軸２に一体回転可能に固定される。コネクティングロッド４９とグリップアーム部４とを連結するピン５４ｂは、アームサポート部５にグリップアーム部４のスライド移動方向へ沿って形成されたスリット５３内にスライド自在に係合され、これによりグリップアーム部４の移動を案内するようになっている。このリンク７は、アームサポート部５に対するクランクアーム４８の相対回転で、コネクティングロッド４９を介してアームサポート部５に対しグリップアーム部４をスライド移動させる。
【００２１】
従って、上記クラッチ６との関係では、出力プレート３０、すなわちアームサポート部５とアーム駆動軸２とを継続してこれら両者が一体回転するときには、クランクアーム４８もこれらとともに回転し、従ってグリップアーム部４はスライド移動されない一方で、出力プレート３０とアーム駆動軸２とを切り離してこれら両者間に相対回転が生じたときには、アームサポート部５に対してクランクアーム４８が相対回転し、これによりグリップアーム部４がスライド移動されるようになっている。
【００２２】
さらに、上記クラッチ６に、アームサポート部５とアーム駆動軸２の両者を継続したり切り離す作動を生じさせるための作動機構について、図９を参照して説明する。この作動機構は、アーム駆動軸２のリフト動作を利用するようになっている。アームサポート部５には、クランクアーム４８の回転を許容する切り欠き部５５を備えて当該クランクアーム４８の基端を収容しつつ垂下された筒状部５６の下端に、制止用係合部材としての一対の制止用ローラ５７が設けられるとともに、ハウジング８の円筒状ガイド部１６にはリング体５８が設けられ、このリング体５８の上部鍔部５９下および下部鍔部６０上にそれぞれ、アーム駆動軸２のリフト動作に伴って移動する制止用ローラ５７と係脱自在に係合するストッパとしての制止用突起６１ａ，６１ｂが設けられる。制止用突起６１ａ，６１ｂは、リング体５８の周方向に１８０°の間隔を隔てた２箇所に設けられる。
【００２３】
制止用係合部材も制止用突起６１ａ，６１ｂに対応させて２箇所に設けられる。制止用係合部材それぞれは、筒状部５６の周方向に間隔を隔てて並設された２つ一組の制止用ローラ５７で構成され、アーム駆動軸２のリフト方向から制止用突起６１ａ，６１ｂに係合してこれをアーム駆動軸２の回転方向両側から挟み込み、これにより筒状部５６を介してアームサポート部５をハウジング８に位置決めしつつ制止するようになっている。そして、制止用ローラ５７と制止用突起６１ａ，６１ｂの係合によるアームサポート部５の制止状態でアーム駆動軸２が回転されると、これによってクラッチローラ３３がスプリング３６に抗して係合溝３２から離脱することとなり、クラッチ６によるアームサポート部５とアーム駆動軸２との継続が断たれてこれら両者の切り離しが達成されるようになっている。
【００２４】
次に、本実施形態にかかる自動工具交換装置１の作動について、図１０の作動線図を参照しつつ、さらに図１１〜図１４に基づいて説明する。上述したように、アーム駆動軸２は図１１に示すように、入力軸１０の一回りの回転（０°〜３６０°）の間に、ローラギヤカム１１およびターレット１５によって適宜に回転駆動されるとともに、リフト用溝カム１７およびリフト用アーム２２によって適宜にリフト駆動される。
【００２５】
詳細には、入力軸１０の回転角度が０°の初期状態では、図１１および図１２に示すようにアーム３は、交換用工具Ｔ２が位置している工具マガジンＭの工具待機位置Ｐ１と交換用工具Ｔ１が位置しているマシニングセンタの主軸Ｓとの間に、それらの配置と直交する位置で停止されているとともに、アーム駆動軸２のリフト位置は、アームサポート部５に設けた筒状部５６の制止用ローラ５７が円筒状ガイド部１６に設けたリング体５８の下部鍔部６０側の制止用突起６１ｂから離脱した状態となる当該制止用突起６１ｂよりも若干高い位置であってかつ当該制止用突起６１ｂから９０°離れた位置に設定される。またこのときアーム３は、グリップアーム部４がアームサポート部５に引き込まれて、収縮状態とされる。
【００２６】
（０°−ａ）期間では、リフト位置およびアーム３の収縮状態を保ったまま、ローラギヤカム１１等によりアーム駆動軸２が例えば左方向に９０°回転駆動され、アーム３の各グリップ４７がそれぞれ工具待機位置Ｐ１および主軸Ｓと対面する位置まで、アーム３が旋回される。このアーム３の旋回動作により、２つ一組の制止用ローラ５７が下部鍔部６０側の制止用突起６１ｂの直上に移動してくる。
【００２７】
（ａ−ｂ）期間では、旋回位置およびアーム３の収縮状態を保ったまま、リフト用溝カム１７等によりアーム駆動軸２は、２つの制止用ローラ５７が下部鍔部６０側の制止用突起６０ｂをその両側から挟み込んで係合する高さ位置までリフト（下降）動作される。これにより、クラッチ６によるアームサポート部５とアーム駆動軸２の切り離し動作の準備がなされる。
【００２８】
（ｂ−ｃ）期間では、制止用ローラ５７と制止用突起６１ｂとの係合を保持してアームサポート部５を制止させるリフト高さを保った状態で、アーム駆動軸２が回転される（図示例では、右方向回転）。これにより、クラッチ６において係合溝３２からクラッチローラ３３が抜け出てアームサポート部５とアーム駆動軸２との切り離しが行われ、両者間に相対回転が生じる。これにより、制止されているアームサポート部５に対してクランクアーム４８も相対的に右方向に回転し、クランクアーム４８がコネクティングロッド４９を介してサポートアーム部５の延出端５ｂからグリップアーム部４を突き出す方向へスライド移動させて、アーム３を伸長動作させる。この伸長動作により、グリップ４７は工具待機位置Ｐ１および主軸Ｓの交換用工具Ｔ１，Ｔ２に水平方向から接近してこれらを同時に保持する。
【００２９】
（ｃ−ｄ）期間では、工具マガジンＭおよび主軸Ｓから、各グリップ４７が保持した交換用工具Ｔ１，Ｔ２を抜き出すべく交換用工具Ｔ１，Ｔ２を相当の高さ位置までリフトさせるために、アーム駆動軸２は、制止用ローラ５７が下部鍔部６０側の制止用突起６１ｂからその直上の上部鍔部５９側の制止用突起６１ａに再度係合する高さ位置までリフト（上昇）動作される。これにより、アーム３を収縮動作させるためのクラッチ６による切り離し動作の準備もなされる。
【００３０】
（ｄ−ｅ）期間では、制止用ローラ５７と上部鍔部５９側の制止用突起６１ａとの係合を保持するリフト高さを保った状態で、アーム駆動軸２が回転される（図示例では、左方向回転）。これにより、クラッチ６においてアームサポート部５とアーム駆動軸２との切り離しが行われ、両者間に相対回転が生じる。これにより、クランクアーム４８は、アーム３の伸長動作時とは反対の左方向に相対的に回転し、クランクアーム４８がコネクティングロッド４９を介してグリップアーム部４をサポートアーム部５に引き込む方向へスライド移動させて、アーム３を収縮動作させる。この収縮動作により、交換用工具Ｔ１，Ｔ２を保持したグリップ４７を含むアーム３全体の旋回半径が短縮され、これによって旋回動作時にアーム３が工具マガジンＭや主軸Ｓと干渉することも防止される。
【００３１】
（ｅ−ｆ）期間では、旋回位置およびアーム３の収縮状態を保ったまま、アーム駆動軸２は、制止用ローラ５７が上部鍔部５９側の制止用突起６１ａから離脱する当該制止用突起６１ａよりも若干低い高さ位置までリフト（下降）動作される。これにより、クラッチ６によるアーム駆動軸２とアームサポート部５とを継続して両者を一体回転させる準備がなされる。
【００３２】
（ｆ−ｇ）期間では、リフト位置およびアーム３の収縮状態を保った状態でアーム駆動軸２が回転され、アーム３は左方向に１８０°旋回されて、これにより工具マガジンＭから取り出した交換用工具Ｔ２が主軸Ｓに、また主軸Ｓから取り外した交換用工具Ｔ１が工具マガジンＭへと搬送される。この際、アーム３の旋回動作により、制止用ローラ５７は上部鍔部５９側の制止用突起６１ａの直下に移動してくる。
【００３３】
（ｇ−ｈ）期間では、旋回位置およびアーム３の収縮状態を保ったまま、アーム駆動軸２は、制止用ローラ５７が上部鍔部５９側の制止用突起６１ａと係合する高さ位置までリフト（上昇）動作される。これにより再び、クラッチ６によるアームサポート部５とアーム駆動軸２の切り離し動作の準備がなされる。
【００３４】
（ｈ−ｉ）期間では、リフト高さを保った状態で、アーム駆動軸２が回転される（図示例では、右方向回転）。この際、クラッチ６による切り離しで、アームサポート部５に対しクランクアーム４８が相対的に右方向に回転し、グリップアーム部４はサポートアーム部５から突き出す方向へスライド移動されて、アーム３が伸長動作される。この伸長動作により、各グリップ４７が保持する交換用工具Ｔ１，Ｔ２をそれぞれ工具マガジンＭおよび主軸Ｓに同時に受け渡しすることができる。
【００３５】
（ｉ−ｊ）期間では、工具マガジンＭおよび主軸Ｓに受け渡した交換用工具Ｔ１，Ｔ２からグリップ４７を待避させるべく当該交換用工具Ｔ１，Ｔ２の高さ位置に対してグリップ４７を相当の高さ位置までリフトさせるために、アーム駆動軸２は、制止用ローラ５７が上部鍔部５９側の制止用突起６１ａからその直下の下部鍔部６０側の制止用突起６１ｂに再度係合する高さ位置までリフト（下降）動作される。これにより、伸長したアーム３を収縮動作させるためのクラッチ６の切り離し動作の準備もなされる。
【００３６】
（ｊ−ｋ）期間では、制止用ローラ５７と下部鍔部６０側の制止用突起６１ｂとの係合を保持するリフト高さを保った状態で、アーム駆動軸２が回転される（図示例では、左方向回転）。これによってクラッチ６が切り離され、グリップアーム部４をサポートアーム部５に引き込む方向へスライド移動させて、アーム３を収縮動作させる。この収縮動作により、グリップ４７を含むアーム３全体の旋回半径が短縮され旋回動作時にアーム３が工具マガジンＭや主軸Ｓと干渉することも防止される。
【００３７】
（ｋ−ｌ）期間では、旋回位置およびアーム３の収縮状態を保ったまま、アーム駆動軸２は、制止用ローラ５７が下部鍔部６０側の制止用突起６１ｂから離脱する当該制止用突起６１ｂよりも若干高い高さ位置までリフト（上昇）動作される。これにより、クラッチ６によるアーム駆動軸２とアームサポート部５とを継続して両者を一体回転させる準備がなされる。
【００３８】
（ｌ−３６０°（０°））期間では、リフト位置およびアーム３の収縮状態を保った状態でアーム駆動軸２が回転され、アーム３は右方向に９０°旋回されて、グリップ４７位置が入れ替わって上述の初期状態に復帰する。これにより、入力軸１０の一回転で、交換用工具Ｔ１，Ｔ２を自動的に交換することができる。また、アーム駆動軸２を回転するターレット１５を回転運動させるローラギアカム１１、並びにアーム駆動軸２をリフトするリフト用アーム２２をリフト運動させるリフト用溝カム１７にはそれぞれ、図１０に示したインデックス・オシレート動作およびリフト動作に対応したカムプロフィールが備えられている。
【００３９】
以上説明した本実施形態にかかる自動工具交換装置１にあっては、アーム３を、アームサポート部５とグリップアーム部４とから構成し、クラッチ６による継続・切り離し動作によってサポートアーム部５とアーム駆動軸２との一体回転や相対回転を生じさせるようにし、両者間の相対回転を利用してリンク７にグリップアーム部４を移動させる動作を生じさせるという、クラッチ６とリンク７のみの合理的かつ簡単な構造によってアーム３を伸縮動作させることができる。
【００４０】
また、アーム３を伸縮動作させるのに必要な機構はクラッチ６およびリンク７のみであって動力損失も小さく、さらに特にクラッチ６やリンク７を、アーム駆動軸２とアームサポート部５やグリップアーム部４との間に設けたので、回転慣性の増加を小さく抑えることができて、アーム３の停止位置精度を高めることができ、従ってまた装置運転の高速化も達成することができる。特に本実施形態にあっては、クラッチ６やリンク７を構成するクランクアーム４８をアーム駆動軸２と同軸で設けたので、回転慣性の増加に影響するのはコネクティングロッド４９のみであり、さらにアーム３の動作精度を向上できるとともに、装置の高速運転を可能にすることができる。
【００４１】
また、アーム３の伸縮動作は、アーム３を旋回させるアーム駆動軸２の正逆方向の回転を利用していて、ローラギアカム１１のカムプロフィールの簡単な変更で、所望の往復動作を精度高く確保することができる。さらに、クラッチ６の断続動作は、アーム３をリフトさせるアーム駆動軸２の軸方向往復動作を利用していて、リフト用溝カム１７のカムプロフィールの簡単な変更で、所望の断続動作を精度高く確保することができる。
【００４２】
また、本実施形態にあっては、ローラギアカム１１によってアーム３の旋回位置の位置割り出しを精度高く確保できるとともに、工具マガジンＭや主軸Ｓとの間で交換用工具Ｔ１，Ｔ２を受け渡しする際、クラッチ６を切り離してグリップアーム部４をスライド移動させることになるが、アームサポート部５を、ハウジング８側の制止用突起６１ａ，６１ｂを利用してロック状態に位置決めできるので、クラッチ６の切り離し動作やグリップアーム部４のスライドに伴ってアーム３が遊動することはなく、従ってアーム３位置が工具マガジンＭや主軸Ｓに対する位置からずれることはなく、高い精度で安定した工具交換動作を確保することができる。さらに、アーム３の伸縮動作が、アームサポート部５に対するグリップアーム部４の直進往復運動であるので、工具マガジンＭや主軸Ｓの位置に対する方向安定性を高く確保でき、適切に交換用工具Ｔ１，Ｔ２の脱着を行うことができる。
【００４３】
図１５〜図１７には、上記実施形態の変形例が示されている。この変形例にかかる自動工具交換装置１は、アーム３をアーム駆動軸２から片側に張り出して形成した点を除き、上記実施形態とほぼ同様である。このようなカンチレバータイプのアーム３を備えた自動工具交換装置１にあっても、上記実施形態と同様な作用効果を奏することはもちろんである。
【００４４】
【発明の効果】
以上要するに、本発明にかかる自動工具交換装置にあっては、合理的かつ簡単な構造でアームを伸縮動作させることができ、旋回半径を小さくすることによって本来得ることのできる装置の高速運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる自動工具交換装置の好適な一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示した自動工具交換装置の平面図である。
【図３】図１に示した自動工具交換装置に適用されるアーム駆動軸の駆動機構の一例を示す側断面図である。
【図４】図３に示したアーム駆動軸の駆動機構の平面断面図である。
【図５】図１に示した自動工具交換装置の側断面図である。
【図６】図１に示した自動工具交換装置のアーム周辺の要部拡大側断面図である。
【図７】図１に示した自動工具交換装置に適用されるクラッチの要部拡大平面図である。
【図８】図１に示した自動工具交換装置に適用されるクラッチの係脱動作を説明するための説明図である。
【図９】図１に示した自動工具交換装置に適用されるクラッチを係脱動作させる作動機構の動作を説明するための説明図である。
【図１０】図１に示した自動工具交換装置における動作の一例を説明するための作動線図である。
【図１１】図１０に示した作動線図に従う工具交換動作を説明するための、図１の自動工具交換装置の側面図である。
【図１２】図１０に示した作動線図に従う工具交換動作を説明するための、図１の自動工具交換装置の平面図である。
【図１３】図１に示した自動工具交換装置の工具交換状態を示す概略平面図である。
【図１４】図１に示した自動工具交換装置のアーム旋回領域を示す概略平面図である。
【図１５】本発明にかかる自動工具交換装置の変形例を示す側面図である。
【図１６】図１５に示した自動工具交換装置の平面図である。
【図１７】図１５に示した自動工具交換装置の側断面図である。
【符号の説明】
１  自動工具交換装置
２  アーム駆動軸
３  アーム
４  グリップアーム部
５  アームサポート部
６  クラッチ
７  リンク
６１ａ，６１ｂ  制止用突起
Ｔ１，Ｔ２  交換用工具
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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