(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、特に、１対のグリッパ部材を閉位置に確実にロックするために、早期に１対のグリッパ部材を閉位置に別途補助的にロックし、こうしたロック機能の信頼性を十分に高めること、である。  【解決手段】工具交換用アーム装置４は、開閉切換機構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を１対のグリッパ部材２１が前記開位置から閉位置に切換わる動作に変換され、退入位置の開閉ロッド３０に係合解除可能に係合して開閉ロッド３０を退入位置にロックする第１ロック機構６０、開閉ロッド３０が突出位置から退入位置に切換わった時に、その退入位置の開閉ロッド３０に第１ロック機構６０が係合するよりも早期に開閉ロッド３０に係合解除可能に係合して開閉ロッド３０を退入位置に補助的にロックする第２ロック機構７０を備えた。【選択図】  図４
2009262262.tif 000002
【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た１対のグリッパ部材であって、開位置で工具ホルダを受け渡し可能で且つ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対のグリッパ部材を前記開位置の方へ付勢するグリッパ部材付勢手段と、
前記１対のグリッパ部材の間の工具受入れ空間に対して進退自在にベース部材に支持され、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を１対のグリッパ部材が前記開位置から閉位置に切換わる動作に変換するとともに、開閉ロッドが前記退入位置から突出位置に切換わることで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ことを可能にする開閉切換機構と、
前記退入位置の開閉ロッドに係合解除可能に係合して開閉ロッドを前記退入位置にロックする第１ロック機構と、
前記開閉ロッドが前記突出位置から退入位置に切換わった時に、その退入位置の開閉ロッドに第１ロック機構が係合するよりも早期に開閉ロッドに係合解除可能に係合して開閉ロッドを前記退入位置に補助的にロックする第２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】
前記第２ロック機構は、ベース部材に対して駆動軸の軸心と平行方向へ可動に且つ開閉ロッドに形成された係合孔に係合・係合解除可能にベース部材に装着された係合ピンと、この係合ピンを開閉ロッドの係合孔から係合解除する方向へ付勢する係合ピン付勢手段とを有し、この係合ピンがベース部材の外部の入力部材で押動されて開閉ロッドの係合孔に係合可能に構成され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】
前記第１ロック機構は、小径部と大径部とを有するロックピンであって駆動軸の軸心と平行方向へベース部材に対して相対移動可能に且つ大径部が開閉ロッドに形成されたロック孔に係合・係合解除可能に設けられたロックピンを有し、この大径部が開閉ロッドのロック孔から係合解除した状態で開閉ロッドを進退可能に構成するとともに、
前記第２ロック機構は、ロックピンの大径部が前記退入位置の開閉ロッドのロック孔から係合解除する際に、係合ピンを前記退入位置の開閉ロッドの係合孔に係合させないように構成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】
前記第２ロック機構は、開閉ロッドに外嵌され係合ピンが貫通可能な貫通孔が形成されたスリーブと、このスリーブをその貫通孔が開閉ロッドの係合孔と一致する開放位置と開閉ロッドの係合孔を閉塞する閉塞位置とに亙って開閉ロッドに対して可動に支持するスリーブ案内機構と、スリーブを前記閉塞位置の方へ付勢するスリーブ付勢手段とを有し、開閉ロッドが前記突出位置のときに、係合ピンが前記閉塞位置のスリーブの貫通孔に挿入可能に構成さたことを特徴とする請求項３に記載の工具交換用アーム装置。
【請求項５】
前記係合ピンは、前記入力部材が当接する第１係合ピンと、第１係合ピンに相対移動可能に連結されスリーブの貫通孔を貫通し且つ開閉ロッドの係合孔に係合することが可能な第２係合ピンとを有し、前記係合ピン付勢手段が、ベース部材に対して第１係合ピンを付勢するとともに、第１係合ピンに対して第２係合ピンを開閉ロッドの係合孔に係合する方向へ付勢する第２係合ピン付勢手段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６】
前記第１ロック機構は、ロックピンがベース部材に可動に装着されるとともに、ロックピンをその大径部が開閉ロッドのロック孔に係合する方向へ付勢するロックピン付勢手段を有し、このロックピンが前記入力部材で押動されて開閉ロッドのロック孔から係合解除可能に構成されたことを特徴とする請求項５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１〜６の何れかに記載の工具交換用アーム装置。
【請求項８】
前記開閉切換機構は、１対のグリッパ部材に夫々対応する１対のカム機構からなり、
各カム機構は、開閉ロッドとグリッパ部材の一方に設けられたカム部と、開閉ロッドとグリッパ部材の他方に設けられカム部と係合するカム従動子とを有することを特徴とする請求項７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するものである。
【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入れ空間に導入するために、また、工具ホルダを工具受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入れ空間への導入及び工具受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】
ここで、本願出願人は、本願発明の一部の構成でもあるが、１対のグリッパ部材が開位置の方へ付勢され、１対のグリッパ部材が開位置のときに、工具ホルダが工具受入れ空間に導入され、その工具ホルダで開閉ロッドが押され、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し、その後、ロック機構が１対のグリッパ部材を閉位置にロックする、工具交換用アーム装置を実用化しつつある。
【００１４】
この工具交換用アーム装置において、１対のグリッパ部材が工具ホルダを把持して、その工具ホルダが主軸や工具マガジン側の把持部材から分離された後に、工具交換用アーム装置の移動を利用して、ロック機構が１対のグリッパ部材を閉位置にロックするように構成することができる。しかし、ロック機構が１対のグリッパ部材を閉位置にロックする前に、１対のグリッパ部材が開位置の方へ移動して工具ホルダの把持を解除する虞が高く、故に、ロック機構で１対のグリッパ部材を閉位置に確実にロックするためには、早期に１対のグリッパ部材を閉位置に別途補助的にロックする必要があるが、特に重さが重い工具ホルダを対象とした場合に、こうしたロック機能の信頼性を十分に高める必要が生じる。
【００１５】
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入れ空間への工具ホルダの導入と工具受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、１対のグリッパ部材を閉位置に確実にロックするために、早期に１対のグリッパ部材を閉位置に別途補助的にロックし、こうしたロック機能の信頼性を十分に高めること、等である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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た１対のグリッパ部材であって、開位置で工具ホルダを受け渡し可能で且つ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ている。
【００１７】
請求項１の発明は、前記１対のグリッパ部材を前記開位置の方へ付勢するグリッパ部材付勢手段と、前記１対のグリッパ部材の間の工具受入れ空間に対して進退自在にベース部材に支持され、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を１対のグリッパ部材が前記開位置から閉位置に切換わる動作に変換するとともに、開閉ロッドが前記退入位置から突出位置に切換わることで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ことを可能にする開閉切換機構と、前記退入位置の開閉ロッドに係合解除可能に係合して開閉ロッドを前記退入位置にロックする第１ロック機構と、前記開閉ロッドが前記突出位置から退入位置に切換わった時に、その退入位置の開閉ロッドに第１ロック機構が係合するよりも早期に開閉ロッドに係合解除可能に係合して開閉ロッドを前記退入位置に補助的にロックする第２ロック機構とを備えたことを特徴とする。尚、工具受入れ空間とは、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。
【００１８】
開閉切換機構により、開閉ロッドが突出位置から退入位置に切換わる動作が、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に変換されるとともに、開閉ロッドが退入位置から突出位置に切換わることで、１対のグリッパ部材が閉位置から開位置に切換わることが可能になる。工具ホルダを工具受入れ空間に導入する際、グリッパ部材付勢手段により１対のグリッパ部材が予め開位置に保持され、また、開閉ロッドを予め突出位置に保持しておくために、開閉ロッドを突出位置の方へ付勢することが好ましい。
【００１９】
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、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受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る。
【００２０】
ここで、先ず、第２ロック機構が、開閉ロッドが突出位置から退入位置に切換わった時に、その退入位置の開閉ロッドに第１ロック機構が係合するよりも早期に開閉ロッドに係合解除可能に係合して、開閉ロッドを退入位置に、つまり１対のグリッパ部材を閉位置に補助的にロックし、この状態で、工具ホルダが主軸や工具マガジン側の把持部材から分離されても、１対のグリッパ部材が工具ホルダを補助的に把持し、続いて、第１ロック機構が、退入位置の開閉ロッドに係合解除可能にスムーズに係合して、開閉ロッドを退入位置に、つまり１対のグリッパ部材を閉位置に確実にロックし、１対のグリッパ部材が工具ホルダを確実に把持する。その後、第２ロック機構が開閉ロッドから係合解除してもよい。
【００２１】
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、第１ロック機構による開閉ロッドのロック（１対のグリッパ部材のロック）が解除されて、工具ホルダが工具受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、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、１対のグリッパ部材が閉位置から開位置に切換えられ、ここで、この１対のグリッパ部材の閉位置から開位置への切換えについては、開閉ロッドの退入位置から突出位置への切換えにより可能になり、こうして、工具ホルダが工具受入れ空間からスムーズに導出される。
【００２２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第２ロック機構は、ベース部材に対して駆動軸の軸心と平行方向へ可動に且つ開閉ロッドに形成された係合孔に係合・係合解除可能にベース部材に装着された係合ピンと、この係合ピンを開閉ロッドの係合孔から係合解除する方向へ付勢する係合ピン付勢手段とを有し、この係合ピンがベース部材の外部の入力部材で押動されて開閉ロッドの係合孔に係合可能に構成されたことを特徴とする。  
【００２３】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記第１ロック機構は、小径部と大径部とを有するロックピンであって駆動軸の軸心と平行方向へベース部材に対して相対移動可能に且つ大径部が開閉ロッドに形成されたロック孔に係合・係合解除可能に設けられたロックピンを有し、この大径部が開閉ロッドのロック孔から係合解除した状態で開閉ロッドを進退可能に構成するとともに、前記第２ロック機構は、ロックピンの大径部が前記退入位置の開閉ロッドのロック孔から係合解除する際に、係合ピンを前記退入位置の開閉ロッドの係合孔に係合させないように構成されたことを特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記第２ロック機構は、開閉ロッドに外嵌され係合ピンが貫通可能な貫通孔が形成されたスリーブと、このスリーブをその貫通孔が開閉ロッドの係合孔と一致する開放位置と開閉ロッドの係合孔を閉塞する閉塞位置とに亙って開閉ロッドに対して可動に支持するスリーブ案内機構と、スリーブを前記閉塞位置の方へ付勢するスリーブ付勢手段とを有し、開閉ロッドが前記突出位置のときに、係合ピンが前記閉塞位置のスリーブの貫通孔に挿入可能に構成さたことを特徴とする。
【００２５】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記係合ピンは、前記入力部材が当接する第１係合ピンと、第１係合ピンに相対移動可能に連結されスリーブの貫通孔を貫通し且つ開閉ロッドの係合孔に係合することが可能な第２係合ピンとを有し、前記係合ピン付勢手段が、ベース部材に対して第１係合ピンを付勢するとともに、第１係合ピンに対して第２係合ピンを開閉ロッドの係合孔に係合する方向へ付勢する第２係合ピン付勢手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記第１ロック機構は、ロックピンがベース部材に可動に装着されるとともに、ロックピンをその大径部が開閉ロッドのロック孔に係合する方向へ付勢するロックピン付勢手段を有し、このロックピンが前記入力部材で押動されて開閉ロッドのロック孔から係合解除可能に構成されたことを特徴とする。
【００２７】
請求項７の発明は、請求項１〜６の何れかの発明において、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８の発明は、請求項７の発明において、前記開閉切換機構は、１対のグリッパ部材に夫々対応する１対のカム機構からなり、各カム機構は、開閉ロッドとグリッパ部材の一方に設けられたカム部と、開閉ロッドとグリッパ部材の他方に設けられカム部と係合するカム従動子とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
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た１対のグリッパ部材であって、開位置で工具ホルダを受け渡し可能で且つ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、グリッパ部材付勢手段により１対のグリッパ部材を開位置の方へ付勢し、１対のグリッパ部材の間の工具受入れ空間に対して進退自在にベース部材に支持された開閉ロッドを設け、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するとともに、開閉切換機構により、開閉ロッドが突出位置から退入位置に切換わる動作（ロッド退入切換動作）を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（グリッパ閉切換動作）に変換するとともに、開閉ロッドが退入位置から突出位置に切換わることで１対のグリッパ部材が閉位置から開位置に切換わることを可能にした。
【００２９】
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）に保持しておくことができ、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、第１ロック機構により開閉ロッドを退入位置にロックして１対のグリッパ部材を閉位置にロックすることができ、この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。工具ホルダを工具受入れ空間から導出する際には、第１ロック機構による開閉ロッドのロックを解除して１対のグリッパ部材のロックを解除することができ、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、１対のグリッパ部材を閉位置から開位置に切換えて、ここで、１対のグリッパ部材の閉位置から開位置への切換については、開閉ロッドの退入位置から突出位置への切換えにより可能になり、こうして、工具ホルダを工具受入れ空間からスムーズに導出することができる。
【００３０】
しかも、工具ホルダを工具受入れ空間に導入し、その工具ホルダを１対のグリッパ部材で把持する際には、先ず、第２ロック機構が、開閉ロッドが突出位置から退入位置に切換わった時に、その退入位置の開閉ロッドに第１ロック機構が係合するよりも早期に開閉ロッドに係合解除可能に係合して、開閉ロッドを退入位置に補助的にロックして安定させることができ、この状態で、工具ホルダが主軸や工具マガジン側の把持部材から分離されても、１対のグリッパ部材で工具ホルダを補助的に把持しておくことができ、続いて、第１ロック機構が、退入位置の開閉ロッドに係合解除可能にスムーズに係合して、開閉ロッドを退入位置に確実にロックし、１対のグリッパ部材で工具ホルダを確実に把持することができる。
【００３１】
このように、１対のグリッパ部材の間の工具受入れ空間への工具ホルダの導入と工具受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、しかも、開閉ロッドを退入位置に確実にロックして１対のグリッパ部材を閉位置に確実にロックするために、早期に開閉ロッドを退入位置に別途補助的にロックして１対のグリッパ部材を閉位置に補助的にロックし、こうしたロックの信頼性を十分に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。
【００３２】
請求項２の工具交換用アーム装置によれば、第２ロック機構は、ベース部材に対して駆動軸の軸心と平行方向へ可動に且つ開閉ロッドに形成された係合孔に係合・係合解除可能にベース部材に装着された係合ピンと、この係合ピンを開閉ロッドの係合孔から係合解除する方向へ付勢する係合ピン付勢手段とを有し、この係合ピンがベース部材の外部の入力部材で押動されて開閉ロッドの係合孔に係合可能に構成したので、第２ロック機構で開閉ロッドを退入位置に補助的にロックする場合、ベース部材の外部の入力部材を利用して、この場合、駆動軸の進退を介して入力部材を利用して、その入力部材で係合ピンを押動して退入位置の開閉ロッドの係合孔に係合させることができ、また、第２ロック機構による開閉ロッドのロックを解除する場合、入力部材を係合ピンから離隔させることで、係合ピンを開閉ロッドの係合孔から係合解除させることができる。
【００３３】
請求項３の工具交換用アーム装置によれば、第１ロック機構は、小径部と大径部とを有するロックピンであって駆動軸の軸心と平行方向へベース部材に対して相対移動可能に且つ大径部が開閉ロッドに形成されたロック孔に係合・係合解除可能に設けられたロックピンを有し、この大径部が開閉ロッドのロック孔から係合解除した状態で開閉ロッドを進退可能に構成したので、開閉ロッドの所定の進退動作を阻害することなく、駆動軸の進退を利用して、第１ロック機構による開閉ロッドのロック・ロック解除を行うことができ、また、第２ロック機構は、ロックピンの大径部が退入位置の開閉ロッドのロック孔から係合解除する際に、係合ピンを退入位置の開閉ロッドの係合孔に係合させないように構成したので、工具ホルダを工具受入れ空間から導出する際に、第２ロック機構が開閉ロッドを退入位置にロックすることを防止できる。
【００３４】
請求項４の工具交換用アーム装置によれば、第２ロック機構は、開閉ロッドに外嵌され係合ピンが貫通可能な貫通孔が形成されたスリーブと、このスリーブをその貫通孔が開閉ロッドの係合孔と一致する開放位置と開閉ロッドの係合孔を閉塞する閉塞位置とに亙って開閉ロッドに対して可動に支持するスリーブ案内機構と、スリーブを閉塞位置の方へ付勢するスリーブ付勢手段とを有し、開閉ロッドが突出位置のときに、係合ピンが閉塞位置のスリーブの貫通孔に挿入可能に構成したので、第２ロック機構で開閉ロッドを退入位置に補助的にロックする場合、開閉ロッドが突出位置のときに、入力部材で係合ピンを押動して閉塞位置のスリーブの貫通孔に挿入させ開閉ロッドに臨ませておき、その後、開閉ロッドを突出位置から退入位置に切換えることで、開閉ロッドに対してスリーブを閉塞位置から開放位置に切換えて、係合ピンを開放位置のスリーブの貫通孔を貫通させて、退入位置の開閉ロッドの係合孔に係合させ、その後、第１ロック機構による開閉ロッドのロック後、係合ピンが開閉ロッドの係合孔から係合解除され、スリーブの貫通孔から挿入解除されると、スリーブが閉塞位置へ移動して、係合ピンを退入位置の開閉ロッドの係合孔に係合させないようにすることができる。
【００３５】
請求項５の工具交換用アーム装置によれば、係合ピンは、入力部材が当接する第１係合ピンと、第１係合ピンに相対移動可能に連結されスリーブの貫通孔を貫通し且つ開閉ロッドの係合孔に係合することが可能な第２係合ピンとを有し、係合ピン付勢手段が、ベース部材に対して第１係合ピンを付勢するとともに、第１係合ピンに対して第２係合ピンを開閉ロッドの係合孔に係合する方向へ付勢する第２係合ピン付勢手段を備えたので、第２ロック機構で開閉ロッドを退入位置に補助的にロックする場合、開閉ロッドが突出位置のときに、入力部材で第１係合ピンを押動して、第２係合ピンを閉塞位置のスリーブの貫通孔に挿入させ開閉ロッドに押圧させておくことができ、その後、開閉ロッドを突出位置から退入位置に切換えることで、開閉ロッドに対してスリーブを閉塞位置から開放位置に切換えて、第２係合ピンを開放位置のスリーブの貫通孔を貫通させて、退入位置の開閉ロッドの係合孔にスムーズに係合させることができる。
【００３６】
請求項６の工具交換用アーム装置によれば、第１ロック機構は、ロックピンをベース部材に可動に装着するとともに、ロックピンをその大径部が開閉ロッドのロック孔に係合する方向へ付勢するロックピン付勢手段を有し、このロックピンが入力部材で押動されて開閉ロッドのロック孔から係合解除可能に構成したので、第１ロック機構で開閉ロッドを退入位置にロックする場合、先ず、開閉ロッドが突出位置のときに、入力部材でロックピンを係合ピンと共に押動して、ロックピンをロック孔から係合解除させた状態で、開閉ロッドを突出位置から退入位置へ切換え、その後、入力部材をロックピンと係合ピンから離隔することで、ロックピンの大径部を開閉ロッドのロック孔に係合させてから、係合ピンを開閉ロッドの係合孔から係合解除させることができる。
【００３７】
請求項７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入れ空間に導入する際、予め開閉ロッドを突出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入れ空間から導出することで、開閉ロッドが突出位置に復帰するように構成することができる。
【００３８】
請求項８の工具交換用アーム装置によれば、開閉切換機構は、１対のグリッパ部材に夫々対応する１対のカム機構からなり、各カム機構は、開閉ロッドとグリッパ部材の一方に設けられたカム部と、開閉ロッドとグリッパ部材の他方に設けられカム部と係合するカム従動子とを有するので、１対のカム機構により、前記ロッド退入切換動作を前記グリッパ閉切換動作に確実に変換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
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た１対のグリッパ部材であって、開位置で工具ホルダを受け渡し可能で且つ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する。
【実施例】
【００４０】
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。
【００４１】
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１９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及び開閉切換機構４０及びディテント機構５０及び第１，第２ロック機構６０，７０を夫々２組備えている。
【００４２】
尚、図１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と開閉切換機構４０とディテント機構５０と第１，第２ロック機構６０，７０に対して、図２に示す矢印ｂ方向を前方、図２に示す矢印ｃ方向を左右方向、その矢印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２２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。
【００４３】
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と開閉切換機構４０とディテント機構５０と第１，第２ロック機構６０，７０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と開閉切換機構４０とディテント機構５０と第１，第２ロック機構６０，７０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。
【００４４】
図２、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。
【００４５】
各グリッパ部材２１は、後部が支軸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調節することができる。
【００４６】
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対のグリッパベース２１ａの後部が収容されて、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。
【００４７】
１対のグリッパ部材２１を開位置の方へ付勢するグリッパ部材付勢手段として１対の圧縮コイルバネ２３が設けられている。各グリッパ２１には支軸２２よりも後側にバネ受けピン２４が装着され、各圧縮コイルバネ２３はバネ受けピン２４を左右内方へ付勢するように設けられている。
【００４８】
ベース部材１０の左右両側端部には、左右１対の側端ブロック片１３が、夫々、収容空間１１の後部の左右外方をカバーするようにビス１３ａで装着されている。１対の側端ブロック片１３には、夫々、ボルト１４が左右貫通状に螺合されて上下方向から止めビス１５で固定されている。１対のボルト１４の先端部に１対のグリッパ部材２１の後端部の左右外方部が受止められて、１対のグリッパ部材２１が最大限閉じた状態になる。尚、１対のボルト１４の突出量を調節して、１対のグリッパ部材２１が最大限閉じる位置（１対のグリッパ部材２１の閉位置又はその近傍位置）を調節することができる。
【００４９】
図２〜図７に示すように、開閉ロッド３０は、工具受入れ空間２５に対して前後方向へ進退自在にベース部材１０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４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４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。
【００５０】
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駆動軸３の手前まで延びる孔部１６が形成され、開閉ロッド３０は孔部１６に摺動自在に挿通されている。ベース部材１０には、孔部１６の前端部と開閉ロッド部３０との間をシールするダストシール３１が装着されている。孔部１６の前後方向中央部には、その両端部分がベース部材１０の孔部１６を形成する部分に固定支持されたストッパピン３２が配設され、ストッパピン３２は、開閉ロッド３０に形成された前後に長い長孔３０ａに摺動自在に係合している。
【００５１】
開閉ロッド３０を突出位置の方へ付勢する開閉ロッド付勢手段として、開閉ロッド３０の内部に装着された１又は直列配置の複数の圧縮コイルバネ３３が設けられている。開閉ロッド３０には、前端外へ開放可能で後端が長孔３０ａに連通する孔３０ｂが形成され、この孔３０ｂに圧縮コイルバネ３３が収容され、この状態で、開閉ロッド３０の孔３０ｂの前端部が栓部材３４で閉じられ、圧縮コイルバネ３３は、ストッパピン３２と栓材３４との間に介装されている。ストッパピン３２は、開閉ロッド３０の抜け止め機能を有するとともに、長孔３０ａの後端部に係合した状態で、或いは、１対の側端ブロック片１３が１対のグリッパベース２１ａを係止した状態で、開閉ロッド３０が突出位置になり、圧縮コイルバネ３３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。
【００５２】
開閉ロッド３０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が設けられている。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。開閉ロッド３０の後部の前方より部分には、その上下両端部が水平面に切欠かれてロッド板状部３０ｄが形成されている。
【００５３】
図２、図３に示すように、開閉切換機構４０は、開閉ロッド３０が突出位置から退入位置に切換わる動作を１対のグリッパ部材２１が開位置から閉位置に切換わる動作に変換するとともに、開閉ロッド３０が退入位置から突出位置に切換わることで１対のグリッパ部材２１が閉位置から開位置に切換わることを可能にするものであり、１対のグリッパ部材２１に夫々対応する左右１対の対称構造のカム機構４１からなる。
【００５４】
各カム機構４１は、開閉ロッド３０に設けられたカム部として、開閉ロッド３０の後端側部分に形成されたカム凹部４２と、グリッパ部材２１に設けられカム凹部４２と係合するカム従動子として、グリッパ部材２１のうちベース部材１０に枢支される支軸２２よりも後端側部分に回動自在に装着されたローラ部材４３とを有する。
【００５５】
カム凹部４２は、平断面にて、開閉ロッド３０の左右外方側から左右内方側に切欠き状に、また、例えば、ローラ部材４３が少なくとも線接触又は点接触可能に形成されている。ローラ部材４３は、グリッパベース２１ａの後端部分に形成されたローラ収容部に収容され、そのローラ収容部よりも左右内方へ突出するように配置されるとともに、グリッパベース２１ａに上下に向く支軸４４を介して回転自在に支持されている。
【００５６】
ローラ部材４３がカム凹部４２の最も左右内方に位置する部分に当接した状態で、グリッパ部材２１が開位置になり、この状態から、開閉ロッド３０が退入駆動されると、ローラ部材４３がカム凹部４２のうち最も左右内方に位置する部分から前側へ延びる傾斜部に当接し、その傾斜部からローラ部材４３を介してグリッパ部材２１を閉位置の方へ回動させる力がグリッパ部材２１に付与される。
【００５７】
図３に示すように、ディテント機構５０は、開閉ロッド３０を一時的にロックするものであり左右１対設けられている。尚、このディテント機構５０については省略可能である。各ディテント機構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３０から所定のロッド進出力を受けた場合に係合溝部５１から係合解除するように構成されて、この所定のロッド進出力は、１対のグリッパ部材２１が閉位置から開位置の方へ駆動される際に、この１対のグリッパ部材２１から１対のカム機構４１を介して開閉ロッド３０に付与される。
【００５８】
係合溝部５１は、開閉ロッド３０のロッド板状部３０ｄの側部にＶ字溝に形成されている。各ディテント機構５０は、係合溝部５１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５２と、鋼球５２を係合溝部５１に係合させる方向へ付勢する圧縮コイルバネ５３とを有する。
【００５９】
ベース部材１０には、左右内方端が孔部１６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１７が形成され、取付孔１７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５２が装着されている。取付孔１７に蓋をする蓋部材５６がボルト５６ａ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５３が装着されている。尚、開閉ロッド３０の外周部には、係合溝部５１よりも後側に係合溝部５７が形成され、開閉ロッド３０が突出位置のときには、この係合溝部５７に鋼球５２が係合する。
【００６０】
図３〜図１９に示すように、第１，第２ロック機構６０，７０は、共に、退入位置の開閉ロッド３０をロックすることで、その開閉ロッド３０と開閉連結機構４０（１対のカム機構４１）を介して１対のグリッパ部材２１を閉位置にロックするものであるが、第１ロック機構６０は、退入位置の開閉ロッド３０に係合解除可能に係合して開閉ロッド３０を退入位置にロックするように構成され、第２ロック機構７０は、開閉ロッド３０が突出位置から退入位置に切換わった時に、その退入位置の開閉ロッド３０に第１ロック機構６０が係合するよりも早期に開閉ロッド３０に係合解除可能に係合して開閉ロッド３０を退入位置に補助的にロックするように構成されている。
【００６１】
図３〜図７、図１３〜図１９に示すように、第１ロック機構６０は、小径部６１ａと大径部６１ｂとを有するロックピン６１であって駆動軸３の軸心と平行方向（上下方向）へベース部材１０に対して相対移動可能に且つ大径部６１ｂが開閉ロッド３０に形成されたロック孔６２に係合・係合解除可能に設けられたロックピン６１を有し、この大径部６１ｂが開閉ロッド３０のロック孔６２から係合解除した状態で開閉ロッド３０を進退可能に構成されている。
【００６２】
また、第１ロック機構６０は、ロックピン６１がベース部材１０に可動に装着されるとともに、ロックピン６１をその大径部６１ｂが開閉ロッド３０のロック孔６２に係合する方向（上方）へ付勢するロックピン付勢手段としての圧縮コイルバネ６３を有し、このロックピン６１がベース部材１０の外部の入力部材としてのプレート部材２ｂで押動されて開閉ロッド３０のロック孔６２から係合解除可能に構成されている。プレート部材２ｂは、本体装置２の筒状ケース２ａの下端部に固定されている。
【００６３】
開閉ロッド３０のロッド板状部３０ｄに、ロック孔６２と、ロック孔６２の後側に連なるスリット６４と、スリット６４の後側に連なるロック退避孔６５とが夫々上下貫通状に形成されている。ロック孔６２とロック退避孔６５は同形でロックピン６１の大径部６１ｂの直径よりも僅かに大きな直径に形成され、スリット６４はロックピン６１の小径部６１ａの直径よりも僅かに大きな左右幅に形成され、このロック孔６２とスリット６４とロック退避孔６５が平面視眼鏡状に形成されている。尚、ロック孔６２とロック退避孔６５とを連通させるように形成してもよい。
【００６４】
ベース部材１０の上部には、上端が外部へ臨み下端が孔部１６に連通してロック孔６２に対応する位置に臨む取付孔１８が形成されている。ベース部材１０に上側からピン支持部材６６が取付孔１８に一致するように固定され、このピン支持部材６６に上側からバネ装着部材６７が固定されている。
【００６５】
ロックピン６１は、ピン支持部材６６に上下に摺動自在に支持され、ピン支持部材６６よりも上側部分がバネ装着部材６７内を通って、バネ装着部材６７の上壁部６７ａを貫通して上方へ突出し、また、ピン支持部材６６よりも下側部分が、孔部１６内に挿入され、その下側部分に、小径部６１ａが形成されるとともに、小径部６１ａの下側に大径部６１ｂが形成されている。圧縮コイルバネ６３はバネ装着部材６７の内部にロックピン６１に外装された状態で装着され、ロックピン６１のうちバネ装着部材６７内に位置する部分に形成された鍔部６１ｃとピン支持部材６６との間に介装されている。
【００６６】
ロックピン６１の軸心は、退入位置の開閉ロッド３０のロック孔６２の軸心と一致し、また、突出位置の開閉ロッド３０のロック退避孔６５の軸心と一致し、ロックピン６１の鍔部６１ｃがバネ装着部材６７の上壁部６７ａに当接すると、ロックピン６１の上方移動が規制されるとともに、開閉ロッド３０が退入位置のときには、ロックピン６１の大径部６１ｂが開閉ロッド３０のロック孔６２の下半部に係合し、開閉ロッド３０が突出位置のときには、ロックピン６１の大径部６１ｂが開閉ロッド３０のロック退避孔６５の下半部に係合し、開閉ロッド３０が退入位置又は突出位置にロックされる。
【００６７】
ロックピン６１がプレート部材２ｂによって下方へ押動され、ロックピン６１の大径部６１ｂが開閉ロッド３０のロック孔６２又はロック退避孔６５から下方へ係合解除すると、ロックピン６１の小径部６１ａが開閉ロッド３０のロック孔６２又はロック退避孔６５に臨んで、開閉ロッド３０が進退可能になる。尚、ベース部材１０の下部には、ロックピン６１がプレート部材２ｂによって下方へ押動された際に、ロックピン６１の大径部６１ｂが退避することができる大径部退避穴６９が形成されている。
【００６８】
図３〜図１９に示すように、第２ロック機構７０は、ベース部材１０に対して駆動軸３の軸心と平行方向（上下方向）へ可動に且つ開閉ロッド３０に形成された係合孔７１に係合・係合解除可能にベース部材１０に装着された係合ピン７２と、係合ピン７２を開閉ロッド３０の係合孔７１から係合解除する方向（上方）へ付勢する係合ピン付勢手段としての圧縮コイルバネ７５とを有し、この係合ピン７２がプレート部材２ｂで押動されて開閉ロッド３０の係合孔７１に係合可能に構成され、ロックピン６１の大径部６１ｂが退入位置の開閉ロッド３０のロック孔６２から係合解除する際に、係合ピン７２を退入位置の開閉ロッド３０の係合孔７１にスリーブ８０によって係合させないように構成されている。
【００６９】
第２ロック機構７０は、開閉ロッド３０に外嵌され係合ピン７２が貫通可能な貫通孔８０ａが形成されたスリーブ８０と、このスリーブ８０をその貫通孔８０ａが開閉ロッド３０の係合孔７１と一致する開放位置（図４の左側のスリーブ８０の位置）と開閉ロッド３０の係合孔７１を閉塞する閉塞位置（図４の右側のスリーブ８０の位置）とに亙って開閉ロッド３０に対して可動に支持するスリーブ案内機構８１と、スリーブ８０を閉塞位置の方（後方）へ付勢するスリーブ付勢手段としての圧縮コイルバネ８９を有し、開閉ロッド３０が突出位置のときに、係合ピン７２が閉塞位置のスリーブ８０の貫通孔８０ａに挿入可能に構成さている。
【００７０】
係合ピン７２は、プレート部材２ｂが当接する第１係合ピン７３と、第１係合ピン７３に相対移動可能に連結されスリーブ８０の貫通孔８０ａを貫通し且つ開閉ロッド３０の係合孔７１に係合することが可能な第２係合ピン７４とを有し、圧縮コイルバネ７５が、ベース部材１０に対して第１係合ピン７３を上方へ付勢するとともに、第１係合ピン７３に対して第２係合ピン７４を開閉ロッド３０の係合孔７１に係合する方向（下方）へ付勢する第２係合ピン付勢手段としての圧縮コイルバネ７６を備えている。
【００７１】
開閉ロッド３０のロッド板状部３０ｄ（ロック退避孔６５）よりも後側部分（後端近くの部分）に、係合孔７１が上下貫通状に且つ第２係合ピン７４の下端部分よりも僅かに大径に形成されている。ベース部材１０の上部には、上端が外部へ臨み下端が孔部１６に連通して係合孔７１に対応する位置に臨む取付孔１９が形成されている。ベース部材１０に上側からピン支持部材８５が取付孔１９に一致するように固定され、このピン支持部材８５に上側からバネ装着部材８６が固定されている。
【００７２】
図８に示すように、第１係合ピン７３には、その上部に鍔部７３ａが形成され、下端部分に連結ピン７７が圧入され両端部を第１係合ピン７３から突出させた状態で固定されている。図９、図１０に示すように、第２係合ピン７４は、下端閉塞状のスリーブに形成され、その上部に１対の上下方向に長いガイドスリット７４ａが形成されている。第１係合ピン７３が第２係合ピン７４に上側から摺動自在に内嵌され、第１係合ピン７３に固定の連結ピン７７の両端部が第２係合ピン７４の１対のガイドスリット７４ａに摺動自在に係合され、第１，第２係合ピン７３，７４が上下方向に相対移動可能に連結されている。
【００７３】
第１係合ピン７３が、バネ装着部材８６内を通って、バネ装着部材８６の上壁部８６ａを貫通して上方へ突出し、第２係合ピン７４が、ピン支持部材８５に上下に摺動自在に支持され、ベース部材１０の孔部１６に対して進退可能になっている。圧縮コイルバネ７５はバネ装着部材８６の内部に第１係合ピン７３に外装された状態で装着され、第１係合ピン７３の鍔部７３ａとピン支持部材８５との間に介装され、圧縮コイルバネ７６はバネ装着部材８６及びピン支持部材８５の内部において第１係合ピン７３に外装された状態で装着され、第１係合ピン７３の鍔部７３ａと第２係合ピン７４の上端部との間に介装されている。
【００７４】
開閉ロッド３０のロッド板状部３０ｄの後側近傍に鍔部８０ｂが形成され、スリーブ８０は開閉ロッド３０の鍔部８０ｂよりも後側部分に摺動自在に外嵌され、また、開閉ロッド３０の鍔部８０ｂよりも後側部分よりも短い前後長に形成されて、スリーブ８０の後上部に第２係合ピン７４の下端部分よりも僅かに大径の貫通孔８０ａが形成されている。図７、図１１、図１２に示すように、スリーブ案内機構８１は、開閉ロッド３０に左右貫通状に固定されたガイドピン８２と、スリーブ８０に形成されガイドピン８２の両端部が摺動自在に係合するガイドスリット８３を有する。圧縮コイルバネ８９は、開閉ロッド３０に外装され、開閉ロッド３０の鍔部８０ｂとスリーブ８０との間に介装され、スリーブ８０を後方へ付勢している。
【００７５】
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３３により、開閉ロッド３０が突出位置に保持されるとともに、圧縮コイルバネ２３により、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。
【００７６】
ここで、工具交換用アーム装置４が工具受け位置に切換えられる前に、図１３−１、図１３−２に示すように、開閉ロッド３０が突出位置にあり、第１ロック機構６０において、ロックピン６１の大径部６１ｂが開閉ロッド３０のロック退避孔６５に係合し、第２ロック機構７０において、スリーブ８０が閉塞位置にあり、第２係合ピン７４の下側にスリーブ８０の貫通孔８０ａが位置し、第２係合ピン７４よりも前側に開閉ロッド３０の係合孔７１が位置している。
【００７７】
工具交換用アーム装置４が工具受け位置に切換えられると、図１４−１、図１４−２に示すように、第１ロック機構６０において、プレート部材２ｂによりロックピン６１がベース部材１０に対して下方へ押動され、ロックピン６１の大径部６１ｂが開閉ロッド３０のロック退避孔６５から係合解除して、ロックピン６１の小径部６１ａがロック退避孔６５に臨み、第２ロック機構７０において、プレート部材２ｂにより第１，第２係合ピン７３，７４がベース部材１０に対して下方へ押動され、第２係合ピン７４がスリーブ８０の貫通孔８０ａに挿入され開閉ロッド３０に当接後、更に、第１係合ピン７３は下方へ押動され、圧縮コイルバネ７６が圧縮され第２係合ピン７４を開閉ロッド３０に押圧した状態になる。
【００７８】
そこで、先ず、一方の１対のグリッパ部材２１の間の工具受入れ空間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。
【００７９】
工具ホルダ５が工具受入れ空間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。
【００８０】
工具ホルダ５が工具受入れ空間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、１対のディテント機構５０において、鋼球５２が圧縮コイルバネ５３により開閉ロッド３０の係合溝部５１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３３の付勢力では、鋼球５２が係合溝部５１から係合解除しない。
【００８１】
更に、開閉ロッド３０が退入位置に切換えられると、図１５−１、図１５−２に示すように、開閉ロッド３０の係合孔７１が第２係合ピン７４の下側へ移動するため、第２ロック機構７０において、第２係合ピン７４が圧縮コイルバネ７６の付勢力によってベース部材１０に対して下降して開閉ロッド３０の係合孔７１に係合し、この第２ロック機構７０によって、開閉ロッド３０が退入位置に補助的にロックされた状態になる。
【００８２】
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降し、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。
【００８３】
ここで、工具交換用アーム装置４が工具受け位置から下降すると、プレート部材２ｂから離隔するので、図１６−１、図１６−２、図１７−１、図１７−２に示すように、第２ロック機構７０において、第２係合ピン７４が上昇して開閉ロッド３０の係合孔７１から係合解除するとともに、第１ロック機構６０において、ロックピン６１の小径部６１ａがロック孔６２に臨んだ状態で、ロックピン６１がベース部材１０に対して上昇して、ロックピン６１の大径部６１ｂがロック孔６２に係合して、開閉ロッド３０が退入位置に完全にロックされる。
【００８４】
この動作において、第１ロック機構６０のロックピン６１の大径部６１ｂがロック孔６２に係合してから、第２ロック機構７０の第２係合ピン７４が係合孔７１から係合解除する。そして、第２ロック機構７０において、第２係合ピン７４がスリーブ８０よりも上昇すると、スリーブ８０が圧縮コイルバネ８９によって閉塞位置へ移動し、第２係合ピン７４の下側に係合孔７１は位置するが、その係合孔７１がスリーブ８０によって閉塞された状態になる。
【００８５】
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の間の工具受入れ空間２５から導出される。この工具ホルダ５の工具受入れ空間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、１対のディテント機構５０による開閉ロッド３０のロックが解除される。
【００８６】
これにより、圧縮コイルバネ３３の付勢力により、工具ホルダ５の工具受入れ空間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、また、圧縮コイルバネ２３により、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、前記同様に工具受入れ空間２５から導出されて、工具マガジンに戻される。
【００８７】
ここで、工具交換用アーム装置４が工具渡し位置に上昇すると、プレート部材２ｂに接近するので、図１８−１、図１８−２に示すように、第１ロック機構６０において、プレート部材２ｂによってロックピン６１がベース部材１０に対して下方へ押動され、ロックピン６１の大径部６１ｂがロック孔６２から係合解除し、ロックピン６１の小径部６１ａがロック孔６２に臨んで、開閉ロッド３０がロック解除され、第２ロック機構７０において、第１，第２係合ピン７３，７４がベース部材１０に対して下方へ押動され、第２係合ピン７４がスリーブ８０に当接後、更に、第１係合ピン７３はベース部材１０に対して下方へ押動され、圧縮コイルバネ７６が圧縮され第２係合ピン７４をスリーブ８０に押圧した状態になる。
【００８８】
この状態から、開閉ロッド３０が突出位置に切換えられると、図１９−１、図１９−２に示すように、スリーブ８０も一体的に前方へ移動し、スリーブ８０の貫通孔８０ａが第２係合ピン７４の下側に位置するため、その貫通孔８０ａに第２係合ピン７４が挿入され、更に、開閉ロッド３０の係合孔７１は第２係合ピン７４よりも前側に位置するため、第２係合ピン７４は開閉ロッド３０に押圧された状態になる。
【００８９】
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。
圧縮コイルバネ２３により１対のグリッパ部材２１を開位置の方へ付勢し、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、この開閉ロッド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この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、開閉切換機構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（ロッド退入切換動作）を１対のグリッパ部材２１が開位置から閉位置に切換わる動作（グリッパ閉切換動作）に変換するとともに、開閉ロッド３０が退入位置から突出位置に切換わることで１対のグリッパ部材２１が閉位置から開位置に切換わることを可能にした。
【００９０】
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、第１ロック機構６０により開閉ロッド３０を退入位置にロックして１対のグリッパ部材２１を閉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。
【００９１】
しかも、工具ホルダ５を工具受入れ空間２５から導出する際には、第１ロック機構６０による開閉ロッド３０のロックを解除して１対のグリッパ部材２１のロックを解除することができ、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て、ここで、１対のグリッパ部材２１の閉位置から開位置への切換については、開閉ロッド３０の退入位置から突出位置への切換えにより可能になり、こうして、工具ホルダ５を工具受入れ空間２５からスムーズに導出することができる。
【００９２】
しかも、工具ホルダ５を工具受入れ空間２５に導入し、その工具ホルダ５を１対のグリッパ部材２１で把持する際には、先ず、第２ロック機構７０が、開閉ロッド３０が突出位置から退入位置に切換わった時に、その退入位置の開閉ロッド３０に第１ロック機構６０が係合するよりも早期に開閉ロッド３０に係合解除可能に係合して、開閉ロッド３０を退入位置に補助的にロックして安定させることができ、この状態で、工具ホルダ５が主軸や工具マガジン側の把持部材から分離されても、１対のグリッパ部材２１で工具ホルダ５を補助的に把持しておくことができ、続いて、第１ロック機構６０が、退入位置の開閉ロッド３０に係合解除可能にスムーズに係合して、開閉ロッド３０を退入位置に確実にロックし、１対のグリッパ部材２１で工具ホルダ５を確実に把持することができる。
【００９３】
このように、１対のグリッパ部材２１の間の工具受入れ空間２５への工具ホルダ５の導入と工具受入れ空間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、しかも、開閉ロッド３０を退入位置に確実にロックして１対のグリッパ部材２１を閉位置に確実にロックするために、早期に開閉ロッド３０を退入位置に別途補助的にロックして１対のグリッパ部材２１を閉位置に補助的にロックし、こうしたロックの信頼性を十分に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。
【００９４】
第２ロック機構７０は、ベース部材１０に対して駆動軸３の軸心と平行方向へ可動に且つ開閉ロッド３０に形成された係合孔７１に係合・係合解除可能にベース部材１０に装着された係合ピン７２と、この係合ピン７２を開閉ロッド３０の係合孔７１から係合解除する方向へ付勢する圧縮コイルバネ７５とを有し、この係合ピン７２がベース部材１０の外部のプレート部材２ｂで押動されて開閉ロッド３０の係合孔７１に係合可能に構成したので、第２ロック機構７０で開閉ロッド３０を退入位置に補助的にロックする場合、プレート部材２ｂを利用して、この場合、駆動軸３の進退を介してプレート部材２ｂを利用して、そのプレート部材２ｂで係合ピン７２を押動して退入位置の開閉ロッド３０の係合孔７１に係合させることができ、また、第２ロック機構７０による開閉ロッド３０のロックを解除する場合、プレート部材２ｂを係合ピン７２から離隔させることで、係合ピン７２を開閉ロッド３０の係合孔７１から係合解除させることができる。
【００９５】
第１ロック機構６０は、小径部６１ａと大径部６１ｂとを有するロックピン６１であって駆動軸３の軸心と平行方向へベース部材１０に対して相対移動可能に且つ大径部６１ｂが開閉ロッド３０に形成されたロック孔６２に係合・係合解除可能に設けられたロックピン６１を有し、この大径部６１ｂが開閉ロッド３０のロック孔６２から係合解除した状態で開閉ロッド３０を進退可能に構成したので、開閉ロッド３０の所定の進退動作を阻害することなく、駆動軸３の進退を利用して、第１ロック機構６０による開閉ロッド３０のロック・ロック解除を行うことができ、また、第２ロック機構７０は、ロックピン６１の大径部６１ｂが退入位置の開閉ロッド３０のロック孔６２から係合解除する際に、係合ピン７２を退入位置の開閉ロッド３０の係合孔７１に係合させないように構成したので、工具ホルダ５を工具受入れ空間２５から導出する際に、第２ロック機構７０が開閉ロッド３０を退入位置にロックすることを防止できる。
【００９６】
第２ロック機構７０は、開閉ロッド３０に外嵌され係合ピン７２が貫通可能な貫通孔８０ａが形成されたスリーブ８０と、このスリーブ８０をその貫通孔８０ａが開閉ロッド３０の係合孔７１と一致する開放位置と開閉ロッド３０の係合孔７１を閉塞する閉塞位置とに亙って開閉ロッド３０に対して可動に支持するスリーブ案内機構８１と、スリーブ８０を閉塞位置の方へ付勢する圧縮コイルバネ８９とを有し、開閉ロッド３０が突出位置のときに、係合ピン７２が閉塞位置のスリーブ８０の貫通孔８０ａに挿入可能に構成したので、第２ロック機構７０で開閉ロッド３０を退入位置に補助的にロックする場合、開閉ロッド３０が突出位置のときに、プレート部材２ｂで係合ピン７２を押動して閉塞位置のスリーブ８０の貫通孔８０ａに挿入させ開閉ロッド３０に臨ませておき、その後、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、開閉ロッド３０に対してスリーブ８０を閉塞位置から開放位置に切換えて、係合ピン７２を開放位置のスリーブ８０の貫通孔８０ａを貫通させて、退入位置の開閉ロッド３０の係合孔７１に係合させ、その後、第１ロック機構６０による開閉ロッド３０のロック後、係合ピン７２が開閉ロッド３０の係合孔７１から係合解除され、スリーブ８０の貫通孔８０ａから挿入解除されると、スリーブ８０が閉塞位置へ移動して、係合ピン７２を退入位置の開閉ロッド３０の係合孔７１に係合させないようにすることができる。
【００９７】
係合ピン７２は、プレート部材２ｂが当接する第１係合ピン７３と、第１係合ピン７３に相対移動可能に連結されスリーブ８０の貫通孔８０ａを貫通し且つ開閉ロッド３０の係合孔７１に係合することが可能な第２係合ピン７４とを有し、圧縮コイルバネ７５が、ベース部材１０に対して第１係合ピン７３を付勢するとともに、第１係合ピン７３に対して第２係合ピン７４を開閉ロッド３０の係合孔７１に係合する方向へ付勢する圧縮コイルバネ７６を備えたので、第２ロック機構７０で開閉ロッド３０を退入位置に補助的にロックする場合、開閉ロッド３０が突出位置のときに、プレート部材２ｂで第１係合ピン７３を押動して、第２係合ピン７４を閉塞位置のスリーブ８０の貫通孔８０ａに挿入させ開閉ロッド３０に押圧させておくことができ、その後、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、開閉ロッド３０に対してスリーブ８０を閉塞位置から開放位置に切換えて、第２係合ピン７４を開放位置のスリーブ８０の貫通孔８０ａを貫通させて、退入位置の開閉ロッド３０の係合孔７１にスムーズに係合させることができる。
【００９８】
第１ロック機構６０は、ロックピン６１をベース部材１０に可動に装着するとともに、ロックピン６１をその大径部６１ｂが開閉ロッド３０のロック孔６２に係合する方向へ付勢する圧縮コイルバネ６３を有し、このロックピン６１がプレート部材２ｂで押動されて開閉ロッド３０のロック孔６２から係合解除可能に構成したので、第１ロック機構６０で開閉ロッド３０を退入位置にロックする場合、先ず、開閉ロッド３０が突出位置のときに、プレート部材２ｂでロックピン６１を係合ピン７２と共に押動して、ロックピン６１をロック孔６２から係合解除させた状態で、開閉ロッド３０を突出位置から退入位置へ切換え、その後、プレート部材２ｂをロックピン６１と係合ピン７２から離隔することで、ロックピン６１の大径部６１ｂを開閉ロッド３０のロック孔６２に係合させてから、係合ピン７２を開閉ロッド３０の係合孔７１から係合解除させることができる。
【００９９】
開閉切換機構４０は、１対のグリッパ部材２１に夫々対応する１対のカム機構４１からなり、各カム機構４１は、開閉ロッド３０に設けられたカム部としてのカム凹部４２と、グリッパ部材２１に設けられカム凹部４２に係合するカム従動子としてのローラ部材４３とを有するので、１対のカム機構４１により、前記ロッド退入切換動作を前記グリッパ閉切換動作に確実に変換することができる。
【０１００】
カム凹部４２は開閉ロッド３０の後部（基端側部分）に形成され、ローラ部材４３はグリッパ部材２１のうちベース部材１０に枢支される支軸２２よりも（後側部分）基端側部分に回動自在に装着されたので、１対のカム機構４１への異物侵入を少なくし耐久性を高めるとともに、前記ロッド退入切換動作を前記グリッパ閉切換動作にスムーズに変換することができる。尚、開閉ロッド３０にカム従動子を設け、このカム従動子が係合するカム凹部をグリッパ部材２１に設けてもよい。
【０１０１】
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３３を設けたので、この圧縮コイルバネ３３により、工具ホルダ５を工具受入れ空間２５に導入する際、予め開閉ロッド３０を突出位置に保持しておくことができ、また、工具ホルダ５を工具受入れ空間２５から導出する際、開閉ロッド３０が突出位置に復帰するように構成することができる。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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、開閉切換機構４０、ディテント機構５０、第１，第２ロック機構６０，７０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。
【０１０４】
次に、前記実施例を部分的に変更した変更形態について説明する。
１］図２０に示すように、この工具交換用アーム装置４Ａは、前記実施例の第１ロック機構６０を変更したものである。この第１ロック機構６０Ａは、ロックピン６１Ａが、上下方向に細長く形成されて、ベース部材１０Ａを上下に貫通するように配設され、ロックピン６１Ａの上端部が本体装置２Ａ側に装着され、前記実施例の圧縮コイルバネ６３、ピン支持部材６６、バネ装着部材６７は省略されている。
【０１０５】
ロックピン６１Ａは小径部６１Ａａと大径部６１Ａｂとを有し、工具交換用アーム装置４Ａが所定の工具受け位置と工具渡し位置のときに、小径部６１Ａａが開閉ロッド３０のロック孔６２又はロック退避孔６５に臨み、この状態で、ロックピン６１Ａのうち開閉ロッド３０の直ぐ下側から下端に亙って大径部６１Ａｂが形成されている。前記同様、開閉ロッド３０が退入位置のとき、大径部６１Ａｂが開閉ロッド３０のロック孔６２に係合してから、第２ロック機構６０Ａの第２係合ピン７４が開閉ロッド３０の係合孔７１から係合解除するように構成されている。
【０１０６】
本体装置２Ａ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９０が固定され、この固定部材９０にリング状のプレート部材２Ａｂが外嵌されて、ベアリング９１とストップリング９２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２Ａｂに２組のロック機構６０Ａの２本のロックピン６１Ａの上端部がネジ結合され、工具交換用アーム装置４Ａと共に２本のロックピン６１Ａが回動し、その回転方向に対しては、ベース部材１０Ａとロックピン６１Ａとの一体性が保たれている。
【０１０７】
２］図２１に示すように、この工具交換用アーム装置４Ｂは、前記実施例の第１，第２ロック機構６０，７０を変更したものである。この第１，第２ロック機構６０Ｂ，７０Ｂは、それらをユニット化したロックユニット１００に設けられている。尚、図２１に矢印ａで示す方向が前方である。
【０１０８】
このロックユニット１００は、ベース部材１０に上側からボルト１０１ａで固定されるピン支持部材１０１と、このピン支持部材１０１に上側からボルト１０２ａで固定されるピン収容部材１０２と、第１ロック機構６０Ｂのロックピン６１Ｂと第２ロック機構７０Ｂの第１係合ピン７３Ｂに夫々連結された連結ピン部材１０３と、連結ピン部材１０３を上方へ付勢する圧縮コイルバネ１０４とを備えている。
【０１０９】
第１ロック機構６０Ｂは、ロックピン６１Ｂを備え、第２ロック機構７０Ｂは、第１，第２係合ピン７３Ｂ，７４Ｂ、圧縮コイルバネ７６Ｂを備え、ピン支持部材１０１、ピン収容部材１０２、連結ピン部材１０３と、圧縮コイルバネ１０４が、第１，第２ロック機構６０Ｂ，７０Ｂに共通の構成となり、圧縮コイルバネ１０４が、ロックピン付勢手段及び係合ピン付勢手段に相当するものである。尚、ロックピン６１Ｂ、第１，第２係合ピン７３Ｂ，７４Ｂ、圧縮コイルバネ７６Ｂについて、それら基本的な機能は前記実施例のものと同様であるので説明を省略する。
【０１１０】
ピン支持部材１０１には３つのピン孔１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄが上下貫通状に形成され、これらピン孔１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄに、連結ピン部材１０３、ロックピン６１Ｂ、第２係合ピン７４Ｂが夫々摺動自在に挿通支持され、ロックピン６１Ｂの軸心が退入位置の開閉ロッド３０のロック孔６２の中心と一致し、第２係合ピン７４Ｂの軸心が退入位置の開閉ロッド３０の係合孔７１の中心に一致する。
【０１１１】
連結ピン部材１０３の長さ方向途中部に水平両側に張出したピン連結部１０３ａが形成され、このピン連結部１０３ａの両端部にロックピン６１Ｂの上端部と第１係合ピン７３Ｂの上端部が固定的に連結されている。連結ピン部材１０３はピン収容部材１０２の上壁部１０２ｂを貫通して上方へ突出し、この連結ピン部材１０３がプレート部材２ｂで押され、また、そのピン連結部１０３ａが上壁部１０２ｂに下側から当接して、上方移動が規制される。圧縮コイルバネ１０４は、連結ピン部材１０３に外装され、そのピン連結部１０３ａとピン支持部材１０１との間に介装されている。
【０１１２】
この工具交換用アーム装置４Ｂによれば、第１，第２ロック機構６０Ｂ，７０Ｂをユニット化したロックユニット１００に設け、別途連結ピン部材１０３は必要になるが、ピン支持部材１０１、ピン収容部材１０２、圧縮コイルバネ１０４を第１，第２ロック機構６０Ｂ，７０Ｂに共通化できるため、前記実施例に比べると、第１，第２ロック機構６０Ｂ，７０Ｂの構造を全体的に簡単化でき、ベース部材１０への取付けも簡単になる。
【０１１３】
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】
【０１１４】
【図１】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】工具交換用アーム装置の要部の縦断面図である。
【図６】開閉ロッドの要部の縦断面図である。
【図７】開閉ロッドの要部の平断面図である。
【図８】第１係合ピンの縦断面図である。
【図９】第２係合ピンの縦断面図である。
【図１０】第２係合ピンの側面図である。
【図１１】スリーブの平断面図である。
【図１２】スリーブの縦断面図である。
【図１３−１】開閉ロッドが突出位置のときの第１，第２ロック機構の縦断面図である。
【図１３−２】図１３−１のXIII−XIII線断面図である。
【図１４−１】工具受け位置おける開閉ロッドが突出位置のときの第１，第２ロック機構の縦断面図である。
【図１４−２】図１４−１のXIV −XIV 線断面図である。
【図１５−１】工具受け位置おける開閉ロッドが退入位置のときの第１，第２ロック機構の縦断面図である。
【図１５−２】図１５−１のXV−XV線断面図である。
【図１６−１】工具受け位置おける開閉ロッドが退入位置のときの第１，第２ロック機構の縦断面図である。
【図１６−２】図１６−１のXVI −XVI 線断面図である。
【図１７−１】工具受け位置と工具渡し位置以外の位置における開閉ロッドが退入位置のときの第１，第２ロック機構の縦断面図である。
【図１７−２】図１７−１のXVII−XVII線断面図である。
【図１８−１】工具渡し位置と工具渡し位置以外の位置における開閉ロッドが退入位置のときの第１，第２ロック機構の縦断面図である。
【図１８−２】図１８−１のXVIII −XVIII 線断面図である。
【図１９−１】工具渡し位置と工具渡し位置以外の位置における開閉ロッドが突出位置のときの第１，第２ロック機構の縦断面図である。
【図１９−２】図１９−１のXIX −XIX 線断面図である。
【図２０】変更形態１の第１ロック機構を含む要部の断面図である。
【図２１】変更形態２の第１，第２ロック機構を含むロックユニットの断面図である。
【図２２】工具及び工具ホルダの側面図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１  自動工具交換装置
２，２Ａ  本体装置
２ｂ，２Ａｂ  プレート部材
３  駆動軸
４，４Ａ，４Ｂ  工具交換用アーム装置
５  工具ホルダ
１０，１０Ａ  ベース部材
２１  グリッパ部材
２３  圧縮コイルバネ
２５  工具受入れ空間
３０  開閉ロッド
３３  圧縮コイルバネ
４０  開閉切換機構
４１  カム機構
４２  凹部
４３  ローラ部材
６０，６０Ａ，６０Ｂ  第１ロック機構
６１，６１Ａ，６１Ｂ  ロックピン
６１ａ，６１Ａａ  小径部
６１ｂ，６１Ａｂ  大径部
６２  ロック孔
６３  圧縮コイルバネ
７０，７０Ｂ  第２ロック機構
７１  係合孔
７２  係合ピン
７３，７３Ｂ  第１係合ピン
７４，７４Ｂ  第２係合ピン
７５，７６  圧縮コイルバネ
８０  スリーブ
８０ａ  貫通孔
８１  スリーブ案内機構
８９  圧縮コイルバネ
１０４  圧縮コイルバネ
【図１】
2009262262.tif 000003
【図２】
2009262262.tif 000004
【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１３−１】
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【図１３−２】
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【図１４−１】
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【図１４−２】
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【図１５−１】
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【図１５−２】
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【図１６−１】
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【図１６−２】
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【図１７−１】
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【図１７−２】
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【図１８−１】
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【図１８−２】
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【図１９−１】
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【図１９−２】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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