(57)【要約】  【課題】工具交換用アーム装置において、部品点数を増加することなく、簡易な構造で１対のグリッパ部材による工具ホルダの把持性能を高める。  【解決手段】ロッド係合部２１ｃが小径部３１ｂと同じ高さ位置のとき、ロッド係合部２１ｃはロックロッド３１と干渉しないことから、１対のグリッパ部材２１が開閉回動できると共に、ロッド係合部２１ｃが工具ホルダ５を把持した後、再度閉作動して、大径部３１ａと対応する位置になると、ロッド係合部２１ｃが大径部３１ａに係合可能となる。グリッパ部材２１が閉位置となった状態（係合状態）では、工具交換用アーム装置４が駆動軸３と共に上下昇降移動してもロッド係合部２１ｃはロックロッド３１と干渉せず、また、ロッド係合部２１ｃが大径部３１ａと係合状態の時は、グリッパ部材２１はロックロッド３１がストッパとなり開方向、閉方向何れの回動も規制されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動工具交換装置の進退且つ回転可能な駆動軸の先端部分に取付けられるベース部材と、このベース部材の端部近傍部に支軸回りに回動することにより工具ホルダを受け渡し可能な開位置と工具ホルダを把持可能な閉位置とに亙って開閉自在に支持された１対のグリッパ部材と、この１対のグリッパ部材を閉位置に付勢するばね部材とを備えた工具交換用アーム装置において、
自動工具交換装置の本体部に一端部が回転可能に支持されてベース部材を貫通して延びると共に大径部と小径部とを夫々有する１対のロックロッドと、  
前記１対のグリッパ部材の基端部に設けられ且つ、１対のロックロッドの大径部に夫々係合可能な１対のロッド係合部とを有し、
前記１対のロッド係合部が１対のロックロッドの大径部に係合した状態で、１対のグリッパ部材の回動を閉位置にロックするとともに、１対のロッド係合部が１対のロックロッドの小径部に対向可能な位置で、１対のグリッパ部材を開閉可能に構成されたことを特徴とする工具交換用アーム装置。
【請求項２】
前記１対のロッド係合部の基端部外側に面取り部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の工具交換用アーム装置。
【請求項３】
前記１対のグリッパ部材に回動部材を夫々設け、前記ばね部材の両端部に固定されたばね受け部材が回動部材に夫々当接され、前記ばね部材はこの回動部材を介して１対のグリッパ部材を閉位置に付勢することを特徴とする請求項１又は２に記載の工具交換用アーム装置。
【請求項４】
前記ベース部材の一側端部近傍部に１対のグリッパ部材を設けると共に、他側端部近傍部に１対のグリッパ部材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の工具交換用アーム装置。
【請求項５】
自動工具交換装置の工具マガジンと主軸ヘッドとの間を回転且つ昇降可能な回転軸に保持されるベース部材と、このベース部材の端部近傍部に支軸回りに回動することにより工具ホルダを受け渡し可能な開位置と工具ホルダを把持可能な閉位置とに亙って開閉自在に支持された１対のグリッパ部材と、この１対のグリッパ部材を閉位置に付勢するばね部材とを備えた工具交換用アーム装置において、
前記１対のグリッパ部材の基端部に夫々設けられる１対の係合部と、
前記ベース部材のうちの前記１対の係合部に夫々対応する部位に形成された開口穴と、
前記回転軸に固定的に設けられると共に、前記グリッパ部材が工具ホルダを把持した際、前記開口穴を貫通して前記係合部と係合して前記１対のグリッパ部材の回動を規制する１対のロックピンとを有することを特徴とする工具交換用アーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動工具交換装置に装備される工具交換用アーム装置に関し、特に、工具ホルダを把持した１対のグリッパ部材の把持状態を簡易な機構で確実に保持できるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動工具交換装置では、その本体部に駆動軸が進退且つ回転可能に設けられ、この駆動軸の先端部分に工具交換用アーム装置が装着されている。一般に、工具交換用アーム装置は、駆動軸の先端部分に取付けられるベース部材と、このベース部材の端部近傍部に互いに接近・離隔する方向へ開閉自在に支持されると共に開位置で工具ホルダを受け渡し可能とされ、閉位置で工具ホルダを把持可能な１対のグリッパ部材を有するグリッパとを備えている。
【０００３】
通常、工具交換用アーム装置では、細長いベース部材の中央部に駆動軸の先端部分が連結され、ベース部材の長さ方向両端部近傍部に１対のグリッパが設けられている。工作機械の主軸に装着された工具ホルダ（工具）を交換する場合、一端側のグリッパにより主軸に装着された使用後の工具ホルダが把持され、他端側のグリッパにより工具マガジンから供給された新たな工具ホルダが把持される。その後、主軸から使用後の工具ホルダが取り外され、工具交換用アーム装置が１８０度回転されて、新たな工具ホルダが他端側のグリッパから主軸に装着され、使用後の工具ホルダは一端側のグリッパから工具マガジンに戻される。
【０００４】
工具交換用アーム装置では、一般に、１対のグリッパ部材が閉じる方向にバネ付勢され、この付勢力で１対のグリッパ部材が工具ホルダを把持する把持力を発生させる一方、工具ホルダを把持する際には、工具ホルダが１対のグリッパ部材の先端部分を押し広げて、１対のグリッパ部材の工具把持空間に導入されるように構成されている。
【０００５】
特許文献１には、１対のグリッパ部材に係合ローラと係合ピンを夫々設置し、１本のロッドに対して係合・係合解除して、１対のグリッパ部材の開作動を許容し、または、閉位置での回動防止を行う技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３００１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に提案される工具交換用アーム装置では、工具ホルダを把持した後、１対のグリッパ部材のロック作動が可能であるものの、実用に供する場合には更に解決すべき以下の課題が存在している。
まず、第１に、グリッパ部材とは別に係合ローラと係合ピンとを夫々準備する必要があり、部品点数が多くなる点である。部品点数が多くなると、部品自体のコスト増加を招く上に、増加した部品の配置・設置等の追加工程が必要となり、更なるコスト増加を生じる。
第２に、グリッパ部材は工具ホルダを把持した閉位置で完全に回動防止できない点である。つまり、特許文献１の係合ローラと係合ピンとはロッドに一方側から当接することで１対のグリッパ部材の回動防止を行うものであり、他方側、所謂閉位置方向への回動防止は何ら考慮されていない。従って、何らかの原因でグリッパ部材が閉位置方向へ押圧された場合、工具ホルダへの荷重付加が懸念される。
第３に、開位置方向への回動作動時、ロッドの凹溝の奥行きで開作動のストロークが制限を受けるため、凹溝の奥行きが十分に取れない場合、グリッパ部材と支軸との長さを長くする必要があり、工具交換用アームが大型化する。  
【０００８】
本発明の目的は、工具交換用アーム装置において、部品点数を増加することなく、簡易な構造で１対のグリッパ部材による工具ホルダの把持性能を高め、工具交換用アームを小型化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、自動工具交換装置の進退且つ回転可能な駆動軸の先端部分に取付けられるベース部材と、このベース部材の端部近傍部に支軸回りに回動することにより工具ホルダを受け渡し可能な開位置と工具ホルダを把持可能な閉位置とに亙って開閉自在に支持された１対のグリッパ部材と、この１対のグリッパ部材を閉位置に付勢するばね部材とを備えた装置において、自動工具交換装置の本体部に一端部が回転可能に支持されてベース部材を貫通して延びると共に大径部と小径部とを夫々有する１対のロックロッドと、１対のグリッパ部材の基端部に設けられ且つ、１対のロックロッドの大径部に夫々係合可能な１対のロッド係合部とを有し、１対のロッド係合部が１対のロックロッドの大径部に係合した状態で、１対のグリッパ部材の回動を閉位置にロックするとともに、１対のロッド係合部が１対のロックロッドの小径部に対向可能な位置で、１対のグリッパ部材を開閉可能に構成されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、１対のロッド係合部の基端部外側に面取り部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、１対のグリッパ部材に回動部材を夫々設け、ばね部材の両端部に固定されたばね受け部材が回動部材に夫々当接され、ばね部材はこの回動部材を介して１対のグリッパ部材を閉位置に付勢することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３の発明において、ベース部材の一側端部近傍部に１対のグリッパ部材を設けると共に、他側端部近傍部に１対のグリッパ部材を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、自動工具交換装置の工具マガジンと主軸ヘッドとの間を回転且つ昇降可能な回転軸に保持されるベース部材と、このベース部材の端部近傍部に支軸回りに回動することにより工具ホルダを受け渡し可能な開位置と工具ホルダを把持可能な閉位置とに亙って開閉自在に支持された１対のグリッパ部材と、この１対のグリッパ部材を閉位置に付勢するばね部材とを備えた装置において、１対のグリッパ部材の基端部に夫々設けられる１対の係合部と、ベース部材のうちの前記１対の係合部に夫々対応する部位に形成された開口穴と、回転軸に固定的に設けられると共に、グリッパ部材が工具ホルダを把持した際、前記開口穴を貫通して前記係合部と係合して前記１対のグリッパ部材の回動を規制する１対のロックピンとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の工具交換用アーム装置によれば、自動工具交換装置の本体部に一端部が回転可能に支持されてベース部材を貫通して延びると共に大径部と小径部とを夫々有する１対のロックロッドと、１対のグリッパ部材の基端部に設けられ且つ、１対のロックロッドの大径部に夫々係合可能な１対のロッド係合部とを有し、１対のロッド係合部が１対のロックロッドの大径部に係合した状態で、１対のグリッパ部材を閉位置にロックするとともに、１対のロッド係合部が１対のロックロッドの小径部に対向可能な位置で、１対のグリッパ部材を開閉可能に構成されたため、部品点数を増加することなく、簡易な構造で１対のグリッパ部材による工具ホルダの把持性能を高めることができる。つまり、１対のグリッパ部材の基端部にロックロッドに係合するロッド係合部を形成しているため、別途係合部を準備する必要がなく、また、このロッド係合部とロックロッドの大径部及び小径部との係合形態を用いることにより、簡易な構造で工具ホルダの把持性能を得ることができる。更に、本発明の係合形態は、グリッパ部材の開方向回動の防止だけでなく、閉方向回動の防止、所謂閉位置におけるグリッパ部材の回動をロックすることから、何らかの原因でグリッパ部材が閉位置方向へ押圧された場合、工具ホルダへの影響を回避でき、工具ホルダの把持性能を高めることができる。
【００１５】
請求項２の工具交換用アーム装置によれば、１対のロッド係合部の基端部外側に面取り部を設けたため、１対のグリッパ部材で工具ホルダを把持する際、十分な開口ストロークが確保できる。
【００１６】
請求項３の工具交換用アーム装置によれば、１対のグリッパ部材に回動部材を夫々設け、ばね部材の両端部に固定されたばね受け部材が回動部材に夫々当接され、ばね部材はこの回動部材を介して１対のグリッパ部材を閉位置に付勢するため、ばね部材の付勢力を良好に１対のグリッパ部材に伝達することができ、グリッパ部材とその支軸とのかじりを防止できる。
【００１７】
請求項４の工具交換用アーム装置によれば、ベース部材の一側端部近傍部に１対のグリッパ部材を設けると共に、他側端部近傍部に１対のグリッパ部材を設けたため、工具ホルダの導入・導出が１の装置にて効率的に行える。
【００１８】
請求項５の工具交換用アーム装置によれば、１対のグリッパ部材の基端部に夫々設けられる１対の係合部と、ベース部材のうちの前記１対の係合部に夫々対応する部位に形成された開口穴と、回転軸に固定的に設けられると共に、グリッパ部材が工具ホルダを把持した際、前記開口穴を貫通して前記係合部と係合して前記１対のグリッパ部材の回動を規制する１対のロックピンとを有するため、請求項１の効果と共に、１対のグリッパ部材の回動規制を任意に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の工具交換用アーム装置は、自動工具交換装置の進退且つ回転可能な駆動軸の先端部分に取付けられるベース部材と、このベース部材の端部近傍部に支軸回りに回動することにより工具ホルダを受け渡し可能な開位置と工具ホルダを把持可能な閉位置とに亙って開閉自在に支持された１対のグリッパ部材と、この１対のグリッパ部材を閉位置に付勢するばね部材とを備え、１対のグリッパ部材の間の工具受け入れ空間に導入される工具ホルダでグリッパ部材の先端部がばね部材の付勢力に抗して押し開かれ、工具ホルダが工具受け入れ空間に導入されるとばね部材の付勢力によって１対のグリッパ部材が閉じて工具ホルダを把持できるように構成されている。
【実施例１】
【００２０】
図１に示すように、自動工具交換装置１は、その本体部となる本体装置２と、本体装置２に進退且つ回転可能に設けられ本体装置２の下部筒状ケース２ａから下方へ突出する駆動軸３と、駆動軸３の下端部分（先端部分）に装着される工具交換用アーム装置４と、本体装置２に設けられ駆動軸３を進退駆動するとともに回転駆動するモータ７ａと変速機７ｂとを有する駆動機構７と、駆動機構７を制御する制御装置（図示略）とを備えている。工具交換用アーム装置４については、既存の自動工具交換装置の工具交換用アーム装置に代えて適用することが可能である。
【００２１】
工具交換用アーム装置４について詳しく説明する。
図１〜図４に示すように、工具交換用アーム装置４は、駆動軸３の下端部分に取付けられるベース部材１０を備えるとともに、ベース部材１０に組付けられたグリッパ２０を夫々２組備えている。
【００２２】
尚、図１〜図４に示す矢印ａ方向を上方、矢印ｂ方向を前方、矢印ｃ方向を左右方向、矢印ｃ方向（左右方向）のうち、駆動軸３の軸心と交差する前後・左右方向の中心線側を内方、その中心線反対側を外方として説明する。尚、図５は、工具交換用アーム装置４を用いて交換可能な工具６を備えた標準的な工具ホルダ５を示しおり、工具ホルダ５は図示のように工具６を下方へ突出させた姿勢で交換が行われる。
【００２３】
ベース部材１０は水平に細長い平面視矩形に形成され、ベース部材１０の中央部分に駆動軸３の下端部分が挿入されて固定的に連結されている。２組のグリッパ２０とグリッパ２０の回動を規制するロック機構３０は、ベース部材１０のうち駆動軸３との連結部を挟んだ両側部分に、駆動軸３の軸心回り１８０度対称位置に設けられている。つまり、２組のグリッパ２０とロック機構３０は夫々対称構造であり、以下、それらの一方について説明する。
【００２４】
図２及び図３に示すように、グリッパ２０は左右１対のグリッパ部材２１からなる。１対のグリッパ部材２１は、ベース部材１０よりも前方へ突出して、互いに接近・離隔する左右方向へ開閉自在に、１対のグリッパ部材２１の後部２１ａが夫々支軸２２を介してベース部材１０の前端部近傍部に支持され、開位置（図２の右側の１対のグリッパ部材２１の位置）で工具ホルダ５を受け渡し可能で、閉位置（図２の左側の１対のグリッパ部材２１の位置）で工具ホルダ５を把持可能になる。
【００２５】
各グリッパ部材２１の前方先端の内側面には所定の角度を有するテーパ部が形成されている。本アーム装置４は、工具ホルダ５をグリッパ部材２１に押し付け、その押圧力によりグリッパ部材２１を開作動させるように構成されている。また、グリッパ部材２１の内側面に円弧状係合部２１ｂが約８０度に亙って形成されている。１対のグリッパ部材２１が開位置のとき、それら先端部分の間の間隔が工具ホルダ５のフランジ５ａの直径よりも少し大きくなり、１対のグリッパ部材２１が閉位置のとき、それら円弧状係合部２１ｂが工具ホルダ５のフランジ５ａに形成された環状凹部５ｂに係合する。
【００２６】
ベース部材１０の前部の左右両側部分には、前方且つ左右外方に開の左右１対の収容空間１１が形成され、１対の収容空間１１に１対のグリッパ部材２１の後部２１ａが収容されて、１対の支軸２２は、夫々、その上下両端部がベース部材１０の収容空間１１を形成する部分に固定支持されて、後部２１ａに摺動自在に貫通している。ここで、１対のグリッパ部材２１の間の工具受入れ空間２５は、１対のグリッパ部材２１で把持された工具ホルダ５が存在する空間であると定義する。
【００２７】
また、ベース部材１０の前部の左右両側部分には、左右１対の収容空間１１を連通する略円柱形状の空間１２が形成され、１対のグリッパ部材２１を閉位置の方へ付勢するばね部材１３が圧縮状態で配置されている。このばね部材１３の左右両端には断面略ハット状のばね受け部材１４が収容されており、このばね受け部材１４は、グリッパ部材の後部２１ａに設けられた凹部１５に収容される回動部材としての鋼球１６に所定の面積にて面接触している。凹部１５は後部２１ａの後端である基端部に設けられた円弧状のロッド係合部２１ｃと支軸２２との略中央部に位置している。尚、回動部材は鋼球１６としたが、ピン形状の回動部材であっても、ばね受け部材１４と支軸２２と平行となる線接触配置とすることで良好な回動特性を得ることができる。また、回動部材をグリッパ部材２１と一体的に形成することも可能である。
【００２８】
図２及び図３に示すように、ガイドキー１７は、工具受入れ空間２５に臨むようにベース部材１０の前方に固定され、前端部（先端部）が工具受入れ空間２５内に突出して構成されている。ガイドキー１７の先端部は、工具ホルダ５のフランジ５ａに形成されたキー溝５ｃに嵌合可能とされ、キー溝５ｃの奥端面５ｄに当接しない状態でグリッパ部材２１に把持される。尚、キー溝５ｃは、工具ホルダ５を工作機械の主軸に装着する際の回転方向の位置決めを行うとともに、主軸からの回転力を工具ホルダ５に伝達するものである。
【００２９】
図４に示すように、本体装置２の筒状ケース２ａの下端部には、駆動軸３が挿通する固定部材８がボルト８ａで締結され、この固定部材８にリング状のロッド取付部材９が外嵌されて、ベアリング４０とストップリング４１により回転自在に支持され装着されている。このロッド取付部材９に２組のロック機構３０の４本のロックロッド３１の上端部がネジ結合され、各ロックロッド３１において、その上死点近傍位置の所定上端側部分、所謂工具受け位置にロッド係合部２１ｃの上下幅と略同じ長さの小径部３１ｂが形成され、その他の部分に大径部３１ａが形成されている。
【００３０】
ロッド係合部２１ｃは、ロックロッド３１の大径部３１ａの円形断面の直径と略同じ直径の円弧形状を有し、ロッド係合部２１ｃが小径部３１ｂと同じ高さ位置のとき、ロッド係合部２１ｃはロックロッド３１と干渉しないことから、１対のグリッパ部材２１が開閉回動できると共に、ロッド係合部２１ｃが工具ホルダ５を把持した後、ばね部材１３の付勢力によって再度閉作動して、大径部３１ａと対応する位置になると、ロッド係合部２１ｃが大径部３１ａに係合可能となる。この状態はグリッパ部材２１が閉位置となった状態（係合状態）であり、工具交換用アーム装置４が駆動軸３と共に上下昇降移動してもロッド係合部２１ｃはロックロッド３１と干渉しない。また、ロッド係合部２１ｃが大径部３１ａと係合状態の時は、グリッパ部材２１はロックロッド３１がストッパとなり開方向、閉方向何れの回動も規制されている。
【００３１】
ロッド係合部２１ｃには、左右外方の一部に面取り部２１ｄが形成されている。この面取り部２１ｄによって工具ホルダ５を把持する際、小径部３１ｂの深さやグリッパ部材２１の長さに制限されることなく、グリッパ部材２１の開口ストロークを確保することができる。図２の右側の１対のグリッパ部材２１に示すように、大径部３１ａと小径部３１ｂとの差異が少なくても、グリッパ部材２１の後部２１ａは小径部３１ｂと干渉することなく、工具ホルダ５を把持可能となる。尚、面取り部２１ｄが形成されていても、ロッド係合部２１ｃには大径部３１ａに略一致する円弧部分が形成されており、ロックロッド３１によるグリッパ部材２１の開閉方向の規制は確保されており、保持性能低下は生じない。
【００３２】
以上説明した工具交換用アーム装置４の作用・効果について説明する。
工具受け入れ空間２５に工具ホルダ５が導入されていないとき、ばね部材１３の付勢力により１対のグリッパ部材２１が閉位置に保持される。工具交換の際、２組２対のグリッパ部材２１が閉位置に保持され、工具交換用アーム装置４が上死点近傍位置の所定の工具受け位置に切換えられた状態で交換工程が開始される。このとき、グリッパ部材２１のロッド係合部２１ｃが小径部３１ｂと同じ高さ位置であり、１対のグリッパ部材２１はロックロッド３１と干渉することなく開閉回動できる状態である。
【００３３】
先ず、主軸に装着された使用後の工具ホルダ５が主軸の移動によって一方の１対のグリッパ部材２１のテーパ部に押圧され、この押圧力によりグリッパ部材２１が開作動されて開位置の状態となり、工具受け入れ空間２５に工具ホルダ５が導入される。工具ホルダ５が工具受け入れ空間２５に導入される際、工具ホルダ５のキー溝５ｃがガイドキー１７の方へ向くようにして行われる。工具ホルダ５が工具受け入れ空間２５に完全に導入される際に、ガイドキー１７が工具ホルダ５のキー溝５ｃに嵌合する。この工具ホルダ５に常に当接しているグリッパ部材２１は、ばね部材１３の付勢力により工具ホルダ５の動きに追従しながら開位置から閉位置の方へ閉じられていく。
【００３４】
工具ホルダ５が工具受け入れ空間２５に完全に導入されると、１対のグリッパ部材２１により工具ホルダ５が把持される。この時、鋼球１６がばね部材１３の付勢力により押圧されているため、グリッパ部材２１の円弧状係合部２１ｂと工具ホルダ５のフランジ５ａに形成された環状凹部５ｂとは強固に係合されている。また、他方の１対のグリッパ部材２１の工具受け入れ空間２５に、図示しない工具マガジンから供給された工具ホルダ５が導入される。
【００３５】
こうして、２組２対のグリッパ部材２１に使用後の工具ホルダ５と新たな工具ホルダ５が把持された後、主軸から使用後の工具ホルダ５がアンクランプされた状態で、工具交換用アーム装置４が、駆動軸３の進出により工具受け位置から下方に移動され、その後、駆動軸３の回転により１８０度回転された後、駆動軸３の退入により上方に移動されて上死点近傍位置の所定の工具渡し位置に切換えられることになる。
【００３６】
工具交換用アーム装置４が工具受け位置から下方に移動するときの作動について説明する。ロック機構３０において、下方移動時、ロッド係合部２１ｃが大径部３１ａに係合した状態になり、グリッパ部材２１は開方向、閉方向何れにも回動できないように規制されている。この状態で、工具交換用アーム装置４が１８０度回転され、その後、工具交換用アーム装置４が上昇して工具渡し位置に切換えられると、再び、ロッド係合部２１ｃが小径部３１ｂと同じ高さとなり、ロックロッド３１から係合解除された状態になる。
【００３７】
工具渡し位置において、他方の１対のグリッパ部材２１に把持された新たな工具ホルダ５が主軸に装着されてから、主軸の移動によって他方の１対のグリッパ部材２１の工具受け入れ空間２５から導出される。この工具ホルダ５の工具受け入れ空間２５からの導出開始時に、工具ホルダ５が１対のグリッパ部材２１に開位置方向の力を与えることで、ばね部材１３の付勢力に抗して１対のグリッパ部材２１が開作動を開始し、その後、ばね部材１３の付勢力によってグリッパ部材２１は工具ホルダ５の移動に追従して開位置から閉位置の方へ閉じられていく。これにより、工具交換が終了する。一方の１対のグリッパ部材２１に把持された使用後の工具ホルダ５は、前記同様に工具受け入れ空間２５から導出されて、工具マガジンに戻される。
【００３８】
この工具交換用アーム装置４によれば、工具受け入れ空間２５への工具ホルダ５の導入と工具受け入れ空間２５からの工具ホルダ５の導出とを、１対のロッド係合部２１ｃを１対のロックロッド３１の小径部３１ｂに対向可能な位置にして確実に行うことができ、また、閉位置の１対のグリッパ部材２１が工具ホルダ５を把持した状態で、１対のロッド係合部２１ｃを１対のロックロッド３１の大径部３１ａに係合させた状態にして、１対のグリッパ部材２１を閉位置に確実にロックすることができ、この状態で、ベース部材１０をロックロッド３１と共に回転させて、工具ホルダ５を確実に把持して移動させることができる。
【実施例２】
【００３９】
実施例２の工具交換用アーム装置４Ａは、実施例１の工具交換用アーム装置４において、ロック機構３０を変更したものであり、その他の構成については、実施例１の工具交換用アーム装置４と基本的に同様である。このロック機構３０Ａは、実施例１と同様に、１対のロッド係合部２１ｃがベース部材１０に設けられた１対のロッド部３２と係合することによりグリッパ部材２１を閉位置にロックする機構であり、１対のグリッパ部材２１と１対のロッド部３２とロック機構３０Ａとがベース部材１０の両先端に２組備えられている。
【００４０】
図６〜図９に示すように、ロック機構３０Ａは、ベース部材１０と共に回転可能に上端部が自動工具交換装置１の本体装置２に支持されてベース部材１０の上面壁部１０ａを貫通して延びるロックロッド３１と、ロックロッド３１に貫通され、ベース部材１０の下方に延設されるケース４０と、ケース４０内に収容され、ロックロッド３１に対して昇降可能なスリーブ４１と、ロックロッド３１を挟んでベース部材１０に形成された空間１０ｂに収容され、スリーブ４１と連動作動する１対のロッド部３２から構成されている。尚、図８に示す破線は、ベース部材１０の底面を示している。
【００４１】
スリーブ４１は、ベース部材１０の上面壁部１０ａを摺動移動可能に貫通する円筒部４２と、円筒部４２の下端に設けられ左右方向に延設される張出部４３と、ケース４０からスリーブ４１をリフトアップするばね４４の上端を固定する座面４２ａとから構成されている。通常、スリーブ４１は、ばね４４によって最大にリフトアップされており、スリーブ４１の上端は所定量上面壁部１０ａから突出している。また、ロックロッド３１の上端には上端部３１ａが形成されており、ベース部材１０が上死点近傍位置の所定の工具受け位置に移動すると、前記スリーブ４１の上端はロックロッド３１の端部３１ａに当接し、スリーブ４１は突出している所定量分ケース４０内に相対的に押し下げられ収容される。
尚、ケース４０には、ばね４４の下端を固定する座面４０ａが設けられている。
【００４２】
張出部４３の左右外側には１対のロッド部３２がボルト４５によって張出部４３に固定されている。ロッド部３２は、下方部分に大径部３２ａ、上方部分に小径部３２ｂを有している。ロッド部３２の大径部３２ａの断面の円周とグリッパ部材２１のロッド係合部２１ｃの円弧とはその曲率半径が一致している。尚、実施例１と同様に面取り部２１ｄがロッド係合部２１ｃの外側に形成されている。
【００４３】
前述したように、ベース部材１０が上死点近傍位置の所定の工具受け位置に移動すると、スリーブ４１がロックロッド上端部３１ａによって押し下げられ、最下降位置となる。この最下降位置の小径部３２ｂと対向する空間１０ｂの側壁に相当する上面壁部１０ａの部位に凹部１０ｃが設けられ、小径部３２ｂと凹部１０ｃとで所定の空間が形成されている。尚、最下降位置の小径部３２ｂと対向するベース部材１０の外方側面にも開口１０ｄが形成されている。
【００４４】
以上説明した工具交換用アーム装置４Ａの作用・効果について説明する。
工具受け入れ空間２５に工具ホルダ５が導入されていないとき、ばね部材１３の付勢力により１対のグリッパ部材２１が閉位置に保持される。工具交換の際、２組２対のグリッパ部材２１が閉位置に保持され、工具交換用アーム装置４が上死点近傍位置の所定の工具受け位置に切換えられた状態で工具交換工程が開始される。このとき、図８に示すように、スリーブ４１がロックロッド上端部３１ａによって押し下げられ、最下降位置となっていることから、グリッパ部材２１のロッド係合部２１ｃが小径部３２ｂと同じ高さ位置となり、１対のグリッパ部材２１はロッド部３２と干渉することなく開閉回動できる状態である。
【００４５】
主軸に装着された使用後の工具ホルダ５が主軸の移動によって一方の１対のグリッパ部材２１のテーパ部に押圧され、この押圧力によりグリッパ部材２１が開作動されて開位置の状態となり、工具受け入れ空間２５に工具ホルダ５が導入される。工具ホルダ５が工具受け入れ空間２５に完全に導入されると、ばね部材に付勢される１対のグリッパ部材２１により工具ホルダ５が把持される。また、他方の１対のグリッパ部材２１の工具受け入れ空間２５に、図示しない工具マガジンから供給された工具ホルダ５が導入される。
【００４６】
こうして、２組２対のグリッパ部材２１に使用後の工具ホルダ５と新たな工具ホルダ５とが把持された後、主軸から使用後の工具ホルダ５がアンクランプされた状態で、工具交換用アーム装置４Ａが、駆動軸３の進出により工具受け位置から下方に移動される。工具交換用アーム装置４Ａが工具受け位置から下方に移動されると、図９に示されるように、ロッド係合部２１ｃが大径部３２ａに係合した状態になり、グリッパ部材２１は開方向、閉方向何れにも回動できないように規制されている。この状態で、工具交換用アーム装置４Ａが１８０度回転され、その後、工具交換用アーム装置４Ａが上昇して工具渡し位置に切換えられると、再び、ロッド係合部２１ｃが小径部３２ｂと同じ高さとなり、ロッド部３２から係合解除された状態になる。
【００４７】
この工具交換用アーム装置４Ａによれば、既存の装置のベース部に本体装置を変更することなくロック機構３０Ａを追加することで実施例１と基本的に同様の作用・効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４８】
図１０、図１１に基づいて、実施例３について説明する。
実施例３は実施例１の本体装置２を変更したものであり、工具交換用アーム装置４Ｂの構成については実施例１の工具交換用アーム装置４と基本的に同様である。このロック機構３０Ｂは、１対のロッド係合部２１ｃが進退可能なピンと係合することによりグリッパ部材２１を閉位置にロックする機構であり、１対のグリッパ部材２１と１対の可動ピン５４とで構成されるロック機構３０Ｂがベース部材１０の両先端に２組備えられている。
【００４９】
自動工具交換装置の本体装置５０は、ベース５１にガイド筒５２を起立固定し、このガイド筒５２に回転軸５３を回転且つ昇降自在に支持させ、この回転軸５３の上端に工具交換用アーム装置４Ｂが設けてある。
【００５０】
図１０に示すように、工具交換用アーム装置４Ｂと工具交換用アーム装置４との相違点は、工具交換用アーム装置４ではガイドロッド３１が貫通していたベース部材１０部分に開口穴８が設けられている点である。
【００５１】
また、工具交換用アーム装置４Ｂには回転軸５３の上下動に対応して上下方向に進退可能な１対の円柱状の可動ピン５４を昇降作動させるアクチュエータ５５が設けられている。可動ピン５４をベース部材１０の開口穴８に対して進退可能とし、グリッパ部材２１の閉作動時、１対のグリッパ部材２１に形成された１対のロッド係合部２１ｃと係合させた状態にして、１対のグリッパ部材２１を閉位置に規制するように構成されている。
【００５２】
次に、実施例３の工具交換動作について説明する。
工具受入空間２５に工具ホルダ５が導入されていないとき、ばね部材の付勢力により１対のグリッパ部材２１が閉位置に保持されている。また、この時、アクチュエータ５５は可動ピン５４を下方位置に退出動作させており（図１１の右側の１対のグリッパ部材２１の位置）、グリッパ部材２１は係合解除状態である。
【００５３】
工具マガジンより移動された新たな工具ホルダ５が一方の１対のグリッパ部材２１のテーパ部に押圧され、この押圧力によりグリッパ部材２１が開作動されて開位置の状態となり新たな工具ホルダ５が導入される。
【００５４】
工具ホルダ５を把持すると、アクチュエータ５５が可動ピン５４を上方位置に進出動作させる。可動ピン５４の進出動作により、可動ピン５４は開口穴８を貫通しロッド係合部２１ｃとが係合され、一方の１対のグリッパ部材２１は開閉回動が制限される状態となっている（図１１の左側の１対のグリッパ部材２１の位置）。
【００５５】
また、主軸に装着された使用後の工具ホルダ５が主軸の移動によって他方の１対のグリッパ部材２１のテーパ部に押圧され、この押圧力によりグリッパ部材２１が開作動されて開位置の状態となり、工具受け入れ空間２５に使用後の工具ホルダ５が導入される。尚、他方の１対のグリッパ部材２１に対応する可動ピン５４は下方位置に退出動作しており、グリッパ部材２１は開閉回動可能な状態である。工具ホルダ５を把持すると、アクチュエータ５５は可動ピン５４を上方位置に進出動作させる。可動ピン５４の進出動作により、可動ピン５４とロッド係合部２１ｃとが係合される。１対のグリッパ部材２１を閉位置にロックした後、回転軸５３を下降させることで把持の確実性を図っている。
【００５６】
回転軸５３が下降端まで下降すると、回転軸５３を１８０度回転させ、一方と他方との１対のグリッパ部材２１を入れ替える。尚、双方の可動ピン５４は上方位置に進出した状態であり、２組１対のグリッパ部材２１を閉位置にロックしている。
【００５７】
工具入れ替え完了後、回転軸５３を上昇させた後、可動ピン５４を下方位置に退出動作させ、１対のグリッパ部材２１を開閉回動可能にした後、新たな工具ホルダ５を主軸ヘッドに供給して交換作業を完了する。
尚、本実施例では、可動ピンの進退動作をアクチュエータによる作動としたが、常時上方位置に進出するように付勢しておき、回転軸の上昇作動を利用して可動ピンを上方の部材（例えば、筒状ケースの下端部材等）への当接により押圧退出させることで、把持及び工具の供給時のみ係合解除されるように構成することも可能である。
【００５８】
この工具交換用アーム装置４Ｂによれば、主軸ヘッドと工具マガジンとの間を移動する工具交換用アーム装置において、必要な時、任意にグリッパ部材の開閉回動規制が可能になると共に、工具ホルダの確実な把持が可能となる。
【００５９】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を付加して実施可能であり、また、本発明については、自動工具交換装置に装備される種々の工具交換用アーム装置として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施例１の工具交換用アーム装置を含む自動工具交換装置の正面図である。
【図２】工具交換用アーム装置の正面断面図である。
【図３】図２のIII-III線断面図である。
【図４】図２のIV- IV 線断面図である。
【図５】工具及び工具ホルダの正面図である。
【図６】実施例２の工具交換用アーム装置の正面要部図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【図８】図６のVIII−VIII線断面図である。
【図９】ロッド係合部が大径部に係合した時の図８相当図である。
【図１０】実施例３の工具交換用アーム装置の正面要部図である。
【図１１】実施例３の工具交換用アーム装置及び本体装置の図である。
【符号の説明】
【００６１】
１                    自動工具交換装置
２，５０              本体装置
３                    駆動軸
４，４Ａ，４Ｂ        工具交換用アーム装置
５                    工具ホルダ
１０                  ベース部材
１２                  空間
１３                  ばね部材
１４                  ばね受け部材
１５                  凹部        
１６                  鋼球
２１                  グリッパ部材
２１ａ                後部
２１ｃ                ロッド係合部
２１ｄ                面取り部
３０，３０Ａ，３０Ｂ  ロック機構
３１                  ロックロッド
３１ａ                大径部
３１ｂ                小径部
３２                  ロッド部
３２ａ（ロッド部）    大径部
３２ｂ（ロッド部）    小径部
５４                  可動ピン
【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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