(57)【要約】  【課題】工具交換用アーム装置において、工具交換の際、工具受け入れ空間への工具ホルダの導入と工具受け入れ空間からの工具ホルダの導出とをスムーズに行い、主軸と工具交換用アーム装置に大きな負荷が作用して悪影響を及ぼすことを防止すること、工具ホルダの１対のグリッパ部材との接触や１対のグリッパ部材の開閉による騒音を低減すること、大型工具を安全・確実に交換できること、等である。  【解決手段】工具交換用アーム装置４は、ベース部材１０に開閉自在に支持され開位置で工具ホルダ５を受け渡し可能で閉位置で工具ホルダ５を把持可能な１対のグリッパ部材２１を備え、工具受け入れ空間２５に導入された工具ホルダ５で開閉ロッド３０が押されて、その動作に連動して１対のグリッパ部材２１が閉じて工具ホルダ５を把持する。【選択図】  図３
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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互いに接近・離隔する方向へ開閉自在に支持され開位置で工具ホルダを受け渡し可能で閉位置で工具ホルダを把持可能な１対のグリッパ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間の工具受入れ空間に臨むようにベース部材に進退自在に支持され、先端部が前記工具受入れ空間内に突出する突出位置とこの突出位置から工具ホルダで退入側へ押動された退入位置とに亙って切換え可能な開閉ロッドと、
前記開閉ロッドが前記突出位置から退入位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材が前記開位置から閉位置に切換わり、開閉ロッドが前記退入位置から突出位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材が前記閉位置から開位置に切換わるように、開閉ロッドと１対のグリッパ部材とを連動連結する開閉連結機構と、
前記退入位置の開閉ロッドに係合して開閉ロッドを退入位置にロックするロック機構と、
を備えたことを特徴とする工具交換用アーム装置。
【請求項２】
前記開閉ロッドを前記突出位置の方へ付勢する開閉ロッド付勢手段を備え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】
前記開閉連結機構は、互いに回動自在にピン結合された複数のリンク部材を夫々有する１対のリンク機構を備え、この１対のリンク機構の一端側のリンク部材が開閉ロッドに回動自在にピン結合されるとともに他端側のリンク部材が１対のグリッパ部材に回動自在にピン結合されたことを特徴とする請求項２に記載の工具交換用アーム装置。
【請求項４】
前記ロック機構は、開閉ロッドの外周部に形成された係合溝部に係合して、開閉ロッドから所定のロッド進出力を受けた場合に前記係合溝部から係合解除するディテント機構を含むことを特徴とする請求項２に記載の工具交換用アーム装置。
【請求項５】
前記ディテント機構は、前記係合溝部に係合解除可能に係合するようにベース部材に装着された鋼球と、この鋼球を前記係合溝部に係合させる方向へ付勢する鋼球付勢手段とを有することを特徴とする請求項４に記載の工具交換用アーム装置。
【請求項６】
前記ロック機構は、開閉ロッドの外周部に形成された切欠凹部に係合解除可能に係合して開閉ロッドが進出方向へ移動不可能に係止するようにベース部材に装着された係止部材を有し、この係止部材がベース部材の外部からの入力で前記切欠凹部から係合解除して開閉ロッドをロック解除可能に構成された開閉ロッド係止機構を備えたことを特徴とする請求項４に記載の工具交換用アーム装置。
【請求項７】
前記開閉ロッド係止機構は、係止部材を前記切欠凹部に係合させる方向へ付勢する係止部材付勢手段と、係止部材からベース部材の外部へ突出するように一体的に延びる突出軸部材とを有し、その突出軸部材が前記駆動軸の進退により自動工具交換装置の本体部に固定の部材に押動されて、係止部材が前記切欠凹部から係合解除することを特徴とする請求項６に記載の工具交換用アーム装置。
【請求項８】
前記開閉ロッドの先端部は、工具ホルダに形成されたキー溝の奥端面に当接した状態で押動されることを特徴とする請求項２に記載の工具交換用アーム装置。
【請求項９】
前記ベース部材の中央部に前記駆動軸の先端部分が連結され、
２組の前記１対のグリッパ部材、前記開閉ロッド、前記開閉連結機構、及び前記ロック機構が、ベース部材のうち前記駆動軸との連結部を挟んだ両側部分に設けられたことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の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、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た工具ホルダで開閉ロッドが押されて、その動作に連動して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開位置で工具ホルダを受け渡し可能で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、一方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、他方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方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方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へ強力にバネ付勢され、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ている（特許文献１〜４参照）。特許文献１〜３の工具交換用アーム装置では、１対のグリッパ部材が工具ホルダを把持していない場合には最大限閉じており、１対のグリッパ部材が工具ホルダを把持するために、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間の工具受け入れ空間に導入される。
【０００５】
尚、特許文献１，２には、駆動軸の進退方向の位置によって、１対のグリッパ部材に対して係合・係合解除して、１対のグリッパ部材が開位置に開くことを許容したり閉位置にロックされたりする技術が開示され、特許文献３には、１対のグリッパ部材で把持された工具ホルダがベース部材に保持される技術が開示されている。
【０００６】
特許文献４の工具交換用アーム装置では、ベース部材に１対のグリッパ部材の一方の基端部に係合可能なカム部材が装着され、このカム部材に中空の駆動軸内に配設された軸部材が連結され、この軸部材によってカム部材が回転駆動されて、１対のグリッパ部材をバネ付勢力に抗して開位置へ切換える回転力が、カム部材から一方のグリッパ部材に伝達されるとともに、一方のグリッパ部材から他方のグリッパ部材へ伝達される。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−３００１５７号公報
【特許文献２】実開平６−５７５３６号公報
【特許文献３】特開昭６０−２２８０４５号公報
【特許文献４】実開平３−９２２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３のような工具交換用アーム装置では、工具交換の際、工具ホルダを工具受け入れ空間に導入するために、また、工具ホルダを工具受け入れ空間から導出するために、１対のグリッパ部材が閉じる方向に作用する強力なバネ付勢力に抗して、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なければならいため、その工具ホルダを装着した主軸が受ける大きな負荷が悪影響を及ぼし、工作機械の所定の加工精度がでないことや工作機械（主軸）が損傷すること等の不具合が発生する虞がある。
【０００９】
また、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るために、工具ホルダが１対のグリッパ部材に接触する接触音が発生し、また、工具交換用アーム装置では、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終わった後、特に工具ホルダを工具受け入れ空間から導出する際に、１対のグリッパ部材が強力なバネ付勢力で最大限閉じられ、そのグリッパ閉じ動作の停止音が発生し、この接触音と停止音が騒音になる。しかも、工具交換用アーム装置では、前記グリッパ閉じ動作の停止による負荷に加えて、主軸同様に、１対のグリッパ部材の先端部分が工具ホルダで押し広げられるときに受ける大きな負荷が悪影響を及ぼし、工具交換用アーム装置が損傷する虞がある。
【００１０】
ここで、工具ホルダの工具受け入れ空間への導入及び工具受け入れ空間からの導出を含む工具交換の高速化が望まれているが、工具交換を高速で行うと、前記主軸と工具交換用アーム装置に及ぼす悪影響、及び前記騒音が大きくなる虞が高くなる。
【００１１】
また、特許文献１〜３のような工具交換用アーム装置では、１対のグリッパ部材が閉位置のときに、１対のグリッパ部材の先端部分の間に、それらの先端部分を工具ホルダで押し広げる為の比較的大きな間隔を設けておく必要があり、その点で工具ホルダを把持する把持性能を高めることに限界がある。故に、特に横型マシニングセンターにて、近年大型化する工具を安全・確実に交換することが要望されているが、特許文献１〜３のような工具交換用アーム装置では、この要望に応えるのが難しいという現状がある。
【００１２】
特許文献４の工具交換用アーム装置では、中空の駆動軸内に配設された軸部材がカム部材に連結され、この軸部材によってカム部材を回転駆動することで、閉じ方向にバネ付勢された１対のグリッパ部材を開閉できるものであるが、そのために、自動工具交換装置にカム部材を駆動する駆動源を含む駆動系が別途必要になって、この駆動系が複雑になるという問題がある。尚、１対のグリッパ部材を閉位置にロックできるものでもない。
【００１３】
本発明の目的は、工具交換用アーム装置において、工具交換の際、１対のグリッパ部材の間の工具受け入れ空間への工具ホルダの導入と工具受け入れ空間からの工具ホルダの導出とをスムーズに行い、主軸と工具交換用アーム装置に大きな負荷が作用して悪影響を及ぼすことを防止すること、工具ホルダの１対のグリッパ部材との接触や１対のグリッパ部材の開閉による騒音を低減すること、工具交換を高速化して前記効果を達成すること、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、等である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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互いに接近・離隔する方向へ開閉自在に支持され開位置で工具ホルダを受け渡し可能で閉位置で工具ホルダを把持可能な１対のグリッパ部材とを備えたものである。
【００１５】
請求項１の発明は、前記１対のグリッパ部材の間の工具受入れ空間に臨むようにベース部材に進退自在に支持され、先端部が前記工具受入れ空間内に突出する突出位置とこの突出位置から工具ホルダで退入側へ押動された退入位置とに亙って切換え可能な開閉ロッドと、前記開閉ロッドが前記突出位置から退入位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材が前記開位置から閉位置に切換わり、開閉ロッドが前記退入位置から突出位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材が前記閉位置から開位置に切換わるように、開閉ロッドと１対のグリッパ部材とを連動連結する開閉連結機構と、前記退入位置の開閉ロッドに係合して開閉ロッドを退入位置にロックするロック機構とを備えたことを特徴とする。尚、工具受け入れ空間とは、１対のグリッパ部材で把持された工具ホルダが存在する空間である。
【００１６】
開閉連結機構により、開閉ロッドと１対のグリッパ部材とが連動連結されて、開閉ロッドが突出位置から退入位置に切換わる動作と、１対のグリッパ部材が開位置から閉位置に切換わる動作とが連動して行われ、開閉ロッドが退入位置から突出位置に切換わる動作と、１対のグリッパ部材が閉位置から開位置に切換わる動作とが連動して行われる。工具ホルダを工具受け入れ空間に導入する際、予め開閉ロッドを突出位置に１対のグリッパ部材を開位置に保持しておくように構成することが好ましく、そのために、開閉ロッドと開閉連結機構と１対のグリッパ部材のうちの少なくとも１つの部材に、開閉ロッドが突出位置となる方向へ、また、１対のグリッパ部材が開位置となる方向へ付勢力を発生させる付勢手段を設けることが好ましい。
【００１７】
工具交換の際、先ず、所定の工具受け位置において、交換に供する工具ホルダ（主軸に装着された使用後の工具ホルダや工具マガジンから供給された新たな工具ホルダ）が工具受け入れ空間に導入される。その際、使用後の工具ホルダは主軸に装着された状態で行われるが、１対のグリッパ部材は従来技術のように閉位置の方へ強力にバネ付勢されないため、工具ホルダが１対のグリッパ部材の先端部分を強く押し広げることなく、工具ホルダが工具受け入れ空間にスムーズに導入され、このとき、工具ホルダにより工具受け入れ空間内に突出された開閉ロッドの先端部が押動されて、開閉ロッドが突出位置から退入位置に切換えられることで、１対のグリッパ部材が開位置から閉位置に切換えられて、１対のグリッパ部材により工具ホルダが把持され、ロック機構により開閉ロッドが退入位置にロックされて、１対のグリッパ部材が閉位置に保持されて工具ホルダを確実に把持する。
【００１８】
この状態で、駆動軸の進退・回転を介して、工具ホルダが１対のグリッパ部材により把持された状態で移動され、次に、所定の工具渡し位置において、ロック機構による開閉ロッドのロックが解除されて、工具ホルダが工具受け入れ空間から導出される。その際、新たな工具ホルダは主軸に装着された状態で行われるが、前記同様、１対のグリッパ部材は閉位置の方へ強力にバネ付勢されないため、工具ホルダが１対のグリッパ部材の先端部分を軽く押し広げるだけで、１対のグリッパ部材が閉位置から開位置に切換えられるとともに、開閉ロッドが退入位置から突出位置に切換えられ、工具ホルダが工具受け入れ空間からスムーズに導出される。ここで、工具ホルダの工具受け入れ空間からの導出開始をトリガーに、ロック機構による開閉ロッドのロックが解除されるとともに、その後、開閉ロッドが突出位置に１対のグリッパ部材が開位置に復帰するように構成することが好ましい。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記開閉ロッドを前記突出位置の方へ付勢する開閉ロッド付勢手段を備えたことを特徴とし、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記開閉連結機構は、互いに回動自在にピン結合された複数のリンク部材を夫々有する１対のリンク機構を備え、この１対のリンク機構の一端側のリンク部材が開閉ロッドに回動自在にピン結合されるとともに他端側のリンク部材が１対のグリッパ部材に回動自在にピン結合されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記ロック機構は、開閉ロッドの外周部に形成された係合溝部に係合して、開閉ロッドから所定のロッド進出力を受けた場合に前記係合溝部から係合解除するディテント機構を含むことを特徴とし、請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記ディテント機構は、前記係合溝部に係合解除可能に係合するようにベース部材に装着された鋼球と、この鋼球を前記係合溝部に係合させる方向へ付勢する鋼球付勢手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項４の発明において、前記ロック機構は、開閉ロッドの外周部に形成された切欠凹部に係合解除可能に係合して開閉ロッドが進出方向へ移動不可能に係止するようにベース部材に装着された係止部材を有し、この係止部材がベース部材の外部からの入力で前記切欠凹部から係合解除して開閉ロッドをロック解除可能に構成された開閉ロッド係止機構を備えたことを特徴とし、請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記開閉ロッド係止機構は、係止部材を前記切欠凹部に係合させる方向へ付勢する係止部材付勢手段と、係止部材からベース部材の外部へ突出するように一体的に延びる突出軸部材とを有し、その突出軸部材が前記駆動軸の進退により自動工具交換装置の本体部に固定の部材に押動されて、係止部材が前記切欠凹部から係合解除することを特徴とする。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項２の発明において、前記開閉ロッドの先端部は、工具ホルダに形成されたキー溝の奥端面に当接した状態で押動されることを特徴とし、請求項９の発明は、請求項１〜８の何れかの発明において、前記ベース部材の中央部に前記駆動軸の先端部分が連結され、２組の前記１対のグリッパ部材、前記開閉ロッド、前記開閉連結機構、及び前記ロック機構が、ベース部材のうち前記駆動軸との連結部を挟んだ両側部分に設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
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互いに接近・離隔する方向へ開閉自在に支持され開位置で工具ホルダを受け渡し可能で閉位置で工具ホルダを把持可能な１対のグリッパ部材とを備えたもので、１対のグリッパ部材の間の工具受入れ空間に臨むようにベース部材に進退自在に支持された開閉ロッドを設けて、この開閉ロッドをその先端部が工具受入れ空間内に突出する突出位置とこの突出位置から工具ホルダで退入側へ押動された退入位置とに亙って切換え可能に構成するとともに、この開閉ロッドと１対のグリッパ部材とを連動連結する開閉連結機構を設けて、この開閉連結機構により、開閉ロッドが突出位置から退入位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材が開位置から閉位置に切換わり、開閉ロッドが退入位置から突出位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材が閉位置から開位置に切換わるように構成し、退入位置の開閉ロッドに係合して開閉ロッドを退入位置にロックするロック機構を設けた。
【００２４】
従って、１対のグリッパ部材を閉位置の方へ強力にバネ付勢する必要がなく、工具ホルダを工具受け入れ空間に導入する際には、予め１対のグリッパ部材を開位置（開閉ロッドを突出位置）に保持しておくように構成でき、工具ホルダが１対のグリッパ部材の先端部分を強く押し広げることなく、工具ホルダを工具受け入れ空間にスムーズに導入することができ、このとき、工具ホルダにより開閉ロッドを突出位置から退入位置に切換えることで、１対のグリッパ部材を開位置から閉位置に切換えることができ、更に、開閉ロッドを退入位置にロックすることができ、１対のグリッパ部材が閉位置に保持されて工具ホルダを確実に把持することができる。しかも、工具ホルダを工具受け入れ空間から導出する際には、ロック機構による開閉ロッドのロックを解除して、工具ホルダが１対のグリッパ部材の先端部分を軽く押し広げるだけで、１対のグリッパ部材を閉位置から開位置に切換えるとともに、開閉ロッドを退入位置から突出位置に切換えて、工具ホルダを工具受け入れ空間からスムーズに導出することができる。
【００２５】
このように、１対のグリッパ部材の間の工具受け入れ空間への工具ホルダの導入と工具受け入れ空間からの工具ホルダの導出とをスムーズに行うことができ、主軸と工具交換用アーム装置とに大きな負荷が作用して悪影響を及ぼすこと、つまり、工作機械の所定の加工精度がでないことや工作機械（主軸）が損傷する等の不具合が発生すること、工具交換用アーム装置が損傷することを防止することができ、しかも、工具ホルダの１対のグリッパ部材との接触や１対のグリッパ部材の開閉による騒音を低減することができ、故に、工具交換を高速化して前記効果を達成することができ、また、１対のグリッパ部材の先端部分の間に、それらの先端部分を工具ホルダで押し広げる為の比較的大きな間隔を設けておく必要がなくなり、つまり、閉位置の１対のグリッパ部材で工具ホルダを把持できる領域を大きくして、工具ホルダを把持する把持性能を高めることができる。そのため、特に横型マシニングセンターの重量工具等の工具も安全に且つ確実に交換することができる。
【００２６】
請求項２の工具交換用アーム装置によれば、開閉ロッドを突出位置の方へ付勢する開閉ロッド付勢手段を設けたので、この開閉ロッド付勢手段により、工具ホルダを工具受け入れ空間に導入する際、予め開閉ロッドを突出位置に１対のグリッパ部材を開位置に保持しておくことができ、また、工具ホルダを工具受け入れ空間から導出する際、工具ホルダの工具受け入れ空間からの導出開始をトリガーに、ロック機構による開閉ロッドのロックが解除されるように構成することで、この開閉ロッドのロック解除後、開閉ロッドが突出位置に１対のグリッパ部材が開位置に復帰するように構成することができる。
【００２７】
請求項３の工具交換用アーム装置によれば、開閉連結機構は、互いに回動自在にピン結合された複数のリンク部材を夫々有する１対のリンク機構を備え、この１対のリンク機構の一端側のリンク部材を開閉ロッドに回動自在にピン結合するとともに他端側のリンク部材を１対のグリッパ部材に回動自在にピン結合したので、この開閉連結機構により、前記の開閉ロッドの切換わり動作と１対のグリッパ部材の切換わり動作とを確実に連動させて行わせることができる。
【００２８】
請求項４の工具交換用アーム装置によれば、ロック機構は、開閉ロッドの外周部に形成された係合溝部に係合して、開閉ロッドから所定のロッド進出力を受けた場合に係合溝部から係合解除するディテント機構を含むので、工具ホルダの工具受け入れ空間からの導出開始時に、工具ホルダが１対のグリッパ部材に開位置方向の力を与えることで、１対のグリッパ部材を介して開閉ロッドに所定のロッド進出力を与え、これにより、ディテント機構による開閉ロッドのロックを解除することができる。
【００２９】
請求項５の工具交換用アーム装置によれば、ディテント機構は、係合溝部に係合解除可能に係合するようにベース部材に装着された鋼球と、この鋼球を係合溝部に係合させる方向へ付勢する鋼球付勢手段とを有するので、鋼球が係合溝部に係合した状態で、開閉ロッドをロックするとともに、開閉ロッドから所定のロッド進出力を受けた場合に、鋼球が鋼球付勢手段の付勢力に抗して係合溝部から係合解除するようにして、ディテント機構による開閉ロッドのロックを確実に解除することができる。
【００３０】
請求項６の工具交換用アーム装置によれば、ロック機構は、開閉ロッドの外周部に形成された切欠凹部に係合解除可能に係合して開閉ロッドが進出方向へ移動不可能に係止するようにベース部材に装着された係止部材を有し、この係止部材がベース部材の外部からの入力で切欠凹部から係合解除して開閉ロッドをロック解除可能に構成された開閉ロッド係止機構を備えたので、この開閉ロッド係止機構により、係止部材を切欠凹部に係合させて、開閉ロッドを退入位置に完全にロックすることができ、また、外部からの入力で係止部材を切欠凹部から係合解除させて、開閉ロッドをロック解除可能にすることができる。
【００３１】
請求項７の工具交換用アーム装置によれば、開閉ロッド係止機構は、係止部材を切欠凹部に係合させる方向へ付勢する係止部材付勢手段と、係止部材からベース部材の外部へ突出するように一体的に延びる突出軸部材とを有し、その突出軸部材が駆動軸の進退により自動工具交換装置の本体部に固定の部材に押動されて、係止部材が切欠凹部から係合解除するので、駆動軸の進退を利用し、また、自動工具交換装置の本体部に固定の部材を利用して、外部からの入力を確実に得て、係止部材を切欠凹部から確実に係合解除させることができ、また、突出軸部材を本体部に固定の部材から遠ざけることで、係止部材を切欠凹部に係合させることが可能になる。
【００３２】
請求項８の工具交換用アーム装置によれば、開閉ロッドの先端部は、工具ホルダに形成されたキー溝の奥端面に当接した状態で押動されるので、キー溝の側面は主軸に装着する工具ホルダの回転方向の位置決め精度を確保する上で重要な部分であるが、キー溝の奥端面は前記位置決め精度の確保に寄与しない部分であり、故に、工具ホルダにより開閉ロッドを押動する際、開閉ロッドが工具ホルダのキー溝の側面を傷付けることなく、また、工具ホルダのキー溝以外の外周面を傷付けることなく行うことができる。また、１対のグリッパ部材に対しても工具ホルダを回転方向に位置決めして把持することができ、故に、工具ホルダを主軸に容易に回転方向の位置決めを行って装着することができる。
【００３３】
請求項９の工具交換用アーム装置によれば、ベース部材の中央部に駆動軸の先端部分を連結し、２組の１対のグリッパ部材、開閉ロッド、開閉連結機構、及びロック機構を、ベース部材のうち駆動軸との連結部を挟んだ両側部分に設けたので、使用後の工具ホルダの主軸から工具マガジン側への受け渡しと、新たな工具ホルダの工具マガジン側から主軸への受け渡しとを同時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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互いに接近・離隔する方向へ開閉自在に支持され開位置で工具ホルダを受け渡し可能で閉位置で工具ホルダを把持可能な１対のグリッパ部材とを備え、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た工具ホルダで開閉ロッドが押されて、その動作に連動して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】
【００３５】
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。
【００３６】
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及び開閉ロッド３０及び開閉連結機構４０及びロック機構５０を夫々２組備えている。
【００３７】
尚、図１〜図８に示す矢印ａ方向を上方、各組のグリッパ２０と開閉ロッド３０と開閉連結機構４０とロック機構５０に対して、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方向の中心線側を左右内方、その中心線反対側を左右外方として説明する。尚、図９は、工具交換用アーム装置４を用いて交換可能な工具６を保持し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。
【００３８】
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と開閉ロッド３０と開閉連結機構４０とロック機構５０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と開閉ロッド３０と開閉連結機構４０とロック機構５０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。
【００３９】
図２〜図６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の後端部の左右内方部分が夫々支軸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、図３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、図３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。
【００４０】
各グリッパ部材２１は、後端部が支軸２２に連結されたグリッパベース２１ａと、グリッパベース２１ａの前部の左右内方部分に１対のボルト２１ｂで取付けられたグリッパ本体２１ｃとからなり、グリッパ本体２１ｃに円弧状係合部２１ｄ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２１ｄ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。１対のボルト２１ｂを介してグリッパベース２１ａに対するグリッパ本体２１ｃの取付け位置を調節して、１対のグリッパ部材２１により工具ホルダ５を確実に把持できるようにすることができる。
【００４１】
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の前側部分に１対のグリッパベース２１ａの後端部分が収容されて、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、グリッパベース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。
【００４２】
図２〜図４、図７に示すように、開閉ロッド３０は、工具受入れ空間２５に臨むようにベース部材１０に進退自在に支持され、前端部（先端部）が工具受入れ空間２５内に突出する突出位置（図２、図３の右側の開閉ロッド３０の位置）と突出位置から工具ホルダ５で退入側（後側）へ押動された退入位置（図２、図３の左側の開閉ロッド３０の位置）とに亙って切換え可能に構成されている。
【００４３】
開閉ロッド３０は、前側の大径ロッド部３０ａと後側の小径ロッド３０ｂとからなり、開閉ロッド３０（大径ロッド部３０ａ）の前端部には、工具ホルダ５のフランジ５ａに形成されたキー溝５ｃに嵌合可能な先端嵌合部３０ｃが形成されている。工具ホルダ５のキー溝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に伝達する為のものであり、開閉ロッド３０の先端嵌合部３０ｃはキー溝５ｃの奥端面５ｄに当接した状態で押動される。
【００４４】
ベース部材１０の左右中央部には、ベース部材１０の前端外へ開口して後方へ延びる大径孔部１２ａと、大径孔部１２ａに連通して後方へ駆動軸３との連結部よりも少し前側まで延びる小径孔部１２ｂとが形成され、大径ロッド部３０ａが大径孔部１２ａに摺動自在に挿通され、小径ロッド部３０ｂが小径孔部１２ｂに摺動自在に挿通されている。
【００４５】
開閉ロッド３０を前方（突出位置の方）へ付勢する開閉ロッド付勢手段に相当する圧縮コイルバネ３５が、大径ロッド部３０ａと小径ロッド部３０ｂとの境界段部と大径孔部１２ａと小径孔部１２ｂとの境界段部との間において、小径ロッド部３０ｂに外装されている。ベース部材１０には、大径孔部１２ａの前端部と大径ロッド部３０ａとの間をシールするダストシール３６が装着されている。
【００４６】
大径孔部１２ａの前部には、その両端部分がベース部材１０の大径孔部１２ａを形成する部分に固定支持されたストッパピン３７が配設され、ストッパピン３７は、大径ロッド部３０ａの前部に形成された前後に長い長孔３０ｄに摺動自在に係合している。ストッパピン３７は、開閉ロッド３０の抜け止め機能を有するとともに、長孔３０ｄの後端部に係合した状態で、開閉ロッド３０が突出位置になり、圧縮コイルバネ３５と協働して、開閉ロッド３０を突出位置に保持することができる。大径ロッド部３０ａの後部は、その上下両端部が水平面に切欠かれてロッド板状部３０ｅが形成されている。
【００４７】
図３〜図６に示すように、開閉連結機構４０は、開閉ロッド３０と１対のグリッパ部材２１とを連動連結して、開閉ロッド３０が突出位置から退入位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材２１が開位置から閉位置に切換わり、開閉ロッド３０が退入位置から突出位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材２１が閉位置から開位置に切換わるように構成されている。
【００４８】
開閉連結機構４０は、互いに回動自在にピン結合された２つのリンク部材４２，４３を夫々有する１対のリンク機構４１を備え、１対のリンク機構４１の一端側のリンク部材４２が開閉ロッド３０に回動自在にピン結合されるとともに他端側のリンク部材４３が１対のグリッパ部材２１に回動自在にピン結合されている。
【００４９】
詳しく説明すると、１対のリンク機構４１は開閉ロッド３０の軸心回り１８０度対称位置に設けられ、一方リンク機構４１の２つのリンク部材４２，４３と他方のリンク機構４１の２つのリンク部材４２，４３が互いに上下逆向きとなるように配置されている。
【００５０】
各リンク部材４２は、軸状部４２ａと、軸状部４２ａから左右内方と左右外方とに延びるレバー部４２ｂ，４２ｃとを有し、軸状部４２ａが１対のベアリング４４，４５を介して上下の軸回りに回動自在にベース部材１０の内部に装着されている。尚、ベース部材１０の内部には、各リンク部材４２とベアリング４４，４５を取付ける為の空間が形成されるとともに、その空間を開閉自在に蓋をする蓋部材１３が設けられている。
【００５１】
大径ロッド部３０ａの後部のロッド板状部３０ｅには、ピン４６が上下に貫通状に固定的に装着され、一方のリンク機構４１のレバー部４２ｂの２股係合部が、ピン４６の上端部に装着の係合部材４７に係合され、他方のリンク機構４１のレバー部４２ｂの２股係合部が、ピン４６の下端部に装着の係合部材４７に係合されている。各リンク部材４２のレバー部４２ｃとリンク部材４３の後端部とが上下方向のピン４８を介して連結され、各リンク部材４３の前端部とグリッパ部材２１の後端部の左右外方部分とが上下方向のピン４９を介して連結されている。
【００５２】
図３、図７、図８に示すように、ロック機構５０は、退入位置の開閉ロッド３０に係合して開閉ロッド３０を退入位置にロックする機構であり、開閉ロッド３０を一時的にロックすることができるディテント機構５１と、開閉ロッド３０を完全にロックすることができる開閉ロッド係止機構６０とを備えている。
【００５３】
ディテント機構５１は、開閉ロッド３０の外周部に形成された係合溝部５２に係合して、開閉ロッド３０から所定のロッド進出力を受けた場合に係合溝部５２から係合解除するように構成されている。係合溝部５２は、小径ロッド部３０ｂの後部に環状のＶ字溝に形成されている。ディテント機構５１は、係合溝部５２に係合解除可能に係合するようにベース部材１０に装着された鋼球５３と、鋼球５３を係合溝部５２に係合させる方向へ付勢する鋼球付勢手段に相当する圧縮コイルバネ５４とを有する。
【００５４】
ベース部材１０には、左右内方端が小径孔部１２ｂの後部に連通して左右外方端がベース部材１０外へ臨む左右に向く取付孔１４が形成され、取付孔１４に軸状部材５５が摺動自在に装着され、軸状部材５５の左右内方端部に鋼球５３が装着されている。取付孔１４に蓋をする蓋部材５６がボルト５７でベース部材１０に固定的に装着され、蓋部材５６と軸状部材５５との間に圧縮コイルバネ５４が装着されている。
【００５５】
開閉ロッド係止機構６０は、開閉ロッド３０の外周部に形成された切欠凹部６１に係合解除可能に係合して開閉ロッド３０が進出方向へ移動不可能に係止するようにベース部材１０に装着された係止部材６２を有し、係止部材６２がベース部材１０の外部からの入力で切欠凹部６１から係合解除して開閉ロッド３０をロック解除可能に構成されている。切欠凹部６１は、小径ロッド部３０ｂの前部に環状に、その前端から後端に亙って徐々に深くなる断面円弧状に形成され、その後端部に前方へ向く鉛直な被係合面６１ａが形成されている。
【００５６】
開閉ロッド係止機構６０は、係止部材６２を切欠凹部６１に係合させる上方へ付勢する係止部材付勢手段に相当する圧縮コイルバネ６３と、係止部材６２から上方へベース部材１０の外部へ突出するように一体的に延びる突出軸部材６４とを有し、その突出軸部材６４が駆動軸３の進退により自動工具交換装置１の本体装置２の筒状ケース２ａの下端部に固定のプレート部材２ｂに押動されて、係止部材６２が切欠凹部６１から係合解除する。
【００５７】
ベース部材１０には、上端部の左右内方部分が小径孔部１２ｂに連通して下端部がベース部材１０の下端外へ臨む上下に向く取付孔１５が形成されている。係止部材６２は、その上端部分が上方程小径化するテーパ外周面を有する大径部６２ａに形成され、大径部６２ａが取付孔１５を摺動するとともに、大径部６２ａには、その左右内方端側の後部が切欠かれて、開閉ロッド３０の被係合面６１ａに係合可能に後方へ向く係合面６２ｂであって、下方程後方へ移行するテーパ状の係合面６２ｂが形成されている。尚、大径部６２ａは円筒外周面を有するものでもよい。
【００５８】
ベース部材１０には、取付孔１５に下端が連通する軸孔１６が、取付孔１５の軸心に対して偏心させた後方位置に上下に貫通状に形成されている。突出軸部材６４は係止部材６２の後部から上方へ延びて軸孔１６を貫通して軸孔１６の上方へ突出している。これにより、係止部材６２は回り止めされた状態で上下に移動する。ベース部材１０には、軸孔１６の上端部と突出軸部材６４との間をシールするダストシール６５が装着されている。
【００５９】
ベース部材１０には、取付孔１５に蓋をする蓋部材６６がボルト６７で固定されて装着され、蓋部材６６と係止部材６２（係止部材６２の下部に形成の筒部の内部上壁部）との間に圧縮コイルバネ６３が装着されている。蓋部材６６に係止部材６２の大径部６２ａよりも下側の小径部６２ｃが上下にガイド支持され、係止部材６２が上下動する際に、圧縮コイルバネ６３が装着された空間に対する呼吸孔６６ａが蓋部材６６に形成されている。
【００６０】
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、圧縮コイルバネ３５により、開閉ロッド３０が突出位置に保持されるとともに、１対のグリッパ部材２１が開位置に保持される。工具交換の際、２組の開閉ロッド３０が突出位置に２組２対のグリッパ部材２１が開位置に保持され、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開始される。
【００６１】
このとき、本体装置２に固定されたプレート部材２ｂにより、２組の開閉ロッド係止機構６０の係止部材６２が突出軸部材６４を介して下方へ押動されて、開閉ロッド３０の切欠凹部６１に係合不可能な位置に保持された状態になる。そこで、先ず、一方の１対のグリッパ部材２１の間の工具受け入れ空間２５に、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導入され、また、他方の１対のグリッパ部材２１の間の工具受け入れ空間２５に、工具マガジン（図示略）から供給された工具ホルダ５が導入される。
【００６２】
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が後方の開閉ロッド３０の先端嵌合部３０ｃの方へ向くようにして行われ、こうして、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少し前に、先端嵌合部３０ｃが工具ホルダ５のキー溝５ｃに嵌合してその奥端面５ｄに当接し、この奥端面５ｄにより開閉ロッド３０が突出位置から退入位置の方へ押動され、それに連動して、１対のグリッパ部材２１が開位置から閉位置の方へ閉じられていく。
【００６３】
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、開閉ロッド３０が退入位置に切換えられるとともに、１対のグリッパ部材２１が閉位置に切換えられて、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、開閉ロッド３０が退入位置に切換えられると、ディテント機構５１において、鋼球５３が圧縮コイルバネ５４により開閉ロッド３０の係合溝部５２に係合され、開閉ロッド３０が一時的にロックされる。尚、圧縮コイルバネ３５の付勢力だけでは、鋼球５３が係合溝部５２から係合解除しない。
【００６４】
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が取り外された状態で、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。
【００６５】
ここで、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されると、開閉ロッド係止機構６０において、係止部材６２が開閉ロッド３０の切欠凹部６１に係合されると、開閉ロッド３０が完全にロックされ、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、係止部材６２が開閉ロッド３０の切欠凹部６１から係合解除された状態になる。
【００６６】
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の間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、１対のグリッパ部材２１を介して開閉ロッド３０に所定のロッド進出力を与え、これにより、ディテント機構５１による開閉ロッド３０のロックが解除される。
【００６７】
これにより、圧縮コイルバネ３５の付勢力により、工具ホルダ５の工具受け入れ空間２５からの導出と共に、開閉ロッド３０が退入位置から突出位置に切換えられ、１対のグリッパ部材２１が閉位置から開位置に切換えられ、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。
【００６８】
以上説明した工具交換用アーム装置４によれば次の効果を奏する。
１対のグリッパ部材２１の間の工具受入れ空間２５に臨むようにベース部材１０に進退自在に支持された開閉ロッド３０を設けて、開閉ロッド３０をその先端部が工具受入れ空間２５内に突出する突出位置と突出位置から工具ホルダ５で退入側へ押動された退入位置とに亙って切換え可能に構成するとともに、開閉ロッド３０と１対のグリッパ部材２１とを連動連結する開閉連結機構４０を設けて、この開閉連結機構４０により、開閉ロッド３０が突出位置から退入位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材２１が開位置から閉位置に切換わり、開閉ロッド３０が退入位置から突出位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材２１が閉位置から開位置に切換わるように構成し、退入位置の開閉ロッド３０に係合して開閉ロッド３０を退入位置にロックするロック機構５０を設けた。
【００６９】
従って、１対のグリッパ部材２１を閉位置の方へ強力にバネ付勢する必要がなく、工具ホルダ５を工具受け入れ空間２５に導入する際には、予め１対のグリッパ部材２１を開位置（開閉ロッド３０を突出位置）に保持しておくように構成でき、工具ホルダ５が１対のグリッパ部材２１の先端部分を強く押し広げることなく、工具ホルダ５を工具受け入れ空間２５にスムーズに導入することができ、このとき、工具ホルダ５により開閉ロッド３０を突出位置から退入位置に切換えることで、１対のグリッパ部材２１を開位置から閉位置に切換えることができ、更に、開閉ロッド３０を退入位置にロックすることができ、１対のグリッパ部材２１が閉位置に保持されて工具ホルダ５を確実に把持することができる。しかも、工具ホルダ５を工具受け入れ空間２５から導出する際には、ロック機構５０による開閉ロッド３０のロックを解除して、工具ホルダ５が１対のグリッパ部材２１の先端部分を軽く押し広げるだけで、１対のグリッパ部材２１を閉位置から開位置に切換えるとともに、開閉ロッド３０を退入位置から突出位置に切換えて、工具ホルダ５を工具受け入れ空間２５からスムーズに導出することができる。
【００７０】
このように、１対のグリッパ部材２１の間の工具受け入れ空間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の導出とをスムーズに行うことができ、主軸と工具交換用アーム装置４とに大きな負荷が作用して悪影響を及ぼすこと、つまり、工作機械の所定の加工精度がでないことや工作機械（主軸）が損傷する等の不具合が発生すること、工具交換用アーム装置４が損傷することを防止することができ、しかも、工具ホルダ５の１対のグリッパ部材２１との接触や１対のグリッパ部材２１の開閉による騒音を低減することができ、故に、工具交換を高速化して前記効果を達成することができ、また、１対のグリッパ部材２１の先端部分の間に、それらの先端部分を工具ホルダ５で押し広げる為の比較的大きな間隔を設けておく必要がなくなり、つまり、閉位置の１対のグリッパ部材２１で工具ホルダ５を把持できる領域を大きくして、工具ホルダ５を把持する把持性能を高めることができる。そのため、特に横型マシニングセンターの重量工具等の工具も安全に且つ確実に交換することができる。
【００７１】
開閉ロッド３０を突出位置の方へ付勢する圧縮コイルバネ３５を設けたので、圧縮コイルバネ３５により、工具ホルダ５を工具受け入れ空間２５に導入する際、予め開閉ロッド３０を突出位置に１対のグリッパ部材２１を開位置に保持しておくことができ、また、工具ホルダ５を工具受け入れ空間２５から導出する際、工具ホルダ５の工具受け入れ空間２５からの導出開始をトリガーに、ロック機構５０による開閉ロッド３０のロックが解除されるように構成することで、この開閉ロッド３０のロック解除後、開閉ロッド３０が突出位置に１対のグリッパ部材２１が開位置に復帰するように構成することができる。
【００７２】
開閉連結機構４０は、互いに回動自在にピン結合された複数のリンク部材４２，４３を夫々有する１対のリンク機構４１を備え、この１対のリンク機構４１の一端側のリンク部材４２を開閉ロッド３０に回動自在にピン結合するとともに他端側のリンク部材４３を１対のグリッパ部材２１に回動自在にピン結合したので、この開閉連結機構４０により、前記の開閉ロッド３０の切換わり動作と１対のグリッパ部材２１の切換わり動作とを確実に連動させて行わせることができる。
【００７３】
ロック機構５０は、開閉ロッド３０の外周部に形成された係合溝部５１に係合して、開閉ロッドから所定のロッド進出力を受けた場合に係合溝部から係合解除するディテント機構５１を含むので、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、１対のグリッパ部材２１を介して開閉ロッド３０に所定のロッド進出力を与え、これにより、ディテント機構５１による開閉ロッド３０のロックを解除することができる。
【００７４】
ディテント機構５１は、係合溝部５２に係合解除可能に係合するようにベース部材１０に装着された鋼球５３と、この鋼球５３を係合溝部５２に係合させる方向へ付勢する圧縮コイルバネ５４とを有するので、鋼球５３が係合溝部５２に係合した状態で、開閉ロッド３０をロックするとともに、開閉ロッド３０から所定のロッド進出力を受けた場合に、鋼球５３が圧縮コイルバネ５４の付勢力に抗して係合溝部５２から係合解除するようにして、ディテント機構５１による開閉ロッド３０のロックを確実に解除することができる。
【００７５】
ロック機構５０は、開閉ロッド３０の外周部に形成された切欠凹部６１に係合解除可能に係合して開閉ロッド３０が進出方向へ移動不可能に係止するようにベース部材１０に装着された係止部材６２を有し、この係止部材６２がベース部材１０の外部からの入力で切欠凹部から係合解除して開閉ロッド３０をロック解除可能に構成された開閉ロッド係止機構６０を備えたので、この開閉ロッド係止機構６０により、係止部材６２を切欠凹部６１に係合させて、開閉ロッド３０を退入位置に完全にロックすることができ、また、外部からの入力で係止部材６２を切欠凹部６１から係合解除させて、開閉ロッド３０をロック解除可能にすることができる。
【００７６】
開閉ロッド係止機構６０は、係止部材６２を切欠凹部６１に係合させる方向へ付勢する圧縮コイルバネ６３と、係止部材６２からベース部材１０の外部へ突出するように一体的に延びる突出軸部材６４とを有し、その突出軸部材６４が駆動軸３の進退により自動工具交換装置１の本体装置２に固定のプレート部材２ｂに押動されて、係止部材６２が切欠凹部６１から係合解除するので、駆動軸３の進退を利用し、また、本体装置２のプレート部材２ｂを利用して、外部からの入力を確実に得て、係止部材６２を切欠凹部６１から確実に係合解除させることができ、また、突出軸部材６４を本体装置２のプレート部材２ｂから遠ざけることで、係止部材６２を切欠凹部６１に係合させることが可能になる。
【００７７】
開閉ロッド３０の先端部は、工具ホルダ５に形成されたキー溝５ｃの奥端面５ｄに当接した状態で押動されるので、キー溝５ｃの側面は主軸に装着する工具ホルダ５の回転方向の位置決め精度を確保する上で重要な部分であるが、キー溝５ｃの奥端面５ｄは前記位置決め精度の確保に寄与しない部分であり、故に、工具ホルダ５により開閉ロッド３０を押動する際、開閉ロッド３０が工具ホルダ５のキー溝５ｃの側面を傷付けることなく、また、工具ホルダ５のキー溝５ｃ以外の外周面を傷付けることなく行うことができる。また、１対のグリッパ部材２１に対しても工具ホルダ５を回転方向に位置決めして把持することができ、故に、工具ホルダ５を主軸に容易に回転方向の位置決めを行って装着できる。
【００７８】
ベース部材１０の中央部に駆動軸３の先端部分を連結し、２組の１対のグリッパ部材２１、開閉ロッド３０、開閉連結機構４０、及びロック機構５０を、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設けたので、使用後の工具ホルダ５の主軸から工具マガジン側への受け渡しと、新たな工具ホルダ５の工具マガジン側から主軸への受け渡しとを同時に行うことができる。
【実施例２】
【００７９】
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、開閉連結機構４０を変更したものである。この開閉連結機構４０Ａは、機能上は実施例１の開閉連結機構４０と同様であり、即ち、開閉ロッド３０と１対のグリッパ部材２１とを連動連結して、開閉ロッド３０が突出位置から退入位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材２１が開位置から閉位置に切換わり、開閉ロッド３０が退入位置から突出位置に切換わる動作に連動して１対のグリッパ部材２１が閉位置から開位置に切換わるように構成されている。
【００８０】
開閉連結機構４０Ａは、１対のグリッパ部材２１に夫々対応する１対のギヤ機構７０を備え、各ギヤ機構７０は、開閉ロッド３０（大径部３０ａ）の左右外方部に形成されたラック７１と３つのピニオン７２〜７４とを有する。各ギヤ機構７０において、ピニオン７２，７３は、ベース部材１０に回転自在に支持されて、ピニオン７２がラック７１とピニオン７３に噛合している。支軸２２はグリッパ部材２１に固定されて上下に貫通し、その支軸２２の上下両端部がベース部材１０に回動自在に支持されている。ピニオン７４はセクターギヤからなり支軸２２に外嵌状に固定され、このピニオン７４がピニオン７３に噛合している。この１対のギヤ機構７０により、前記の開閉ロッド３０の切換わり動作と１対のグリッパ部材２１の切換わり動作とを確実に連動させて行わせることができる。
【００８１】
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】
【００８２】
【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】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII −III 線断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図３のV −V 線断面図である。
【図６】図３のVI−VI線断面図である。
【図７】図３のVII −VII 線断面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。
【図９】工具及び工具ホルダの正面図である。
【図１０】実施例２の工具交換用アーム装置の図３相当図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  自動工具交換装置
２  本体装置
２ｂ  プレート部材
３  駆動軸
４，４Ａ  工具交換用アーム装置
５  工具ホルダ
５ｃ  キー溝
５ｄ  奥端面
１０  ベース部材
２１  グリッパ部材
２５  工具受け入れ空間
３０  開閉ロッド
３５  圧縮コイルバネ
４０，４０Ａ  開閉連結機構
４１  リンク機構
４２，４３  リンク部材
５０  ロック機構
５１  ディテント機構
５２  係合溝部
５３  鋼球
５４  圧縮コイルバネ
６０  開閉ロッド係止機構
６１  切欠凹部
６２  係止部材
６３  圧縮コイルバネ
６４  突出軸部材
【図１】
2009220208.tif 000003
【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】
2009220208.tif 000008
【図７】
2009220208.tif 000009
【図８】
2009220208.tif 000010
【図９】
2009220208.tif 000011
【図１０】
2009220208.tif 000012