JP4910565B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関し、詳細には、グリップアームをマガジン本体から取り外し可能な工具マガジンを備えた工作機械に関する。

従来より、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行うことができる工作機械が知られている。このような工作機械は、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し、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できる工具交換装置（ＡＴＣ）を備えている。そして、このような工具交換装置は種々の形式のものが提案され、例えば、主軸ヘッドを垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させ、フレームに固定された工具マガジンとの間で、カム機構を利用して工具交換を行う工具交換装置を備えた工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。この工作機械の工具交換装置では、回転割り出しされたグリップアームのみが主軸との間で揺動するようになっている。

例えば、図９に示す従来の工具マガジン１４０のように、工具マガジン１４０の本体となるマガジンベース１４１の背面側に、支持軸を中心とする円周方向に所要の中心角でクレビス１６２がネジ１８０によって順次固定されている。そして、それら複数のクレビス１６２に対し、枢支軸１６７を介してグリップアーム１６０のアーム本体１６１が揺動自在に枢支されている。さらに、そのアーム本体１６１の自由端には、工具ホルダを把持するための把持部１６３が設けられている。また、アーム本体１６１の枢支点となる枢支軸１６７に近接する位置には、ローラ状のカムフォロア１６６が回転自在に支持されている。そして、そのカムフォロア１６６が、主軸ヘッドの前面に設けられたカム体の傾斜面に対して当接可能となっている。このような構造を備えた上で、原点を中心とする主軸ヘッドの工具交換領域内での往復移動により、グリップアーム１６０のカムフォロア１６６がカム体に当接して摺動することで、アーム本体１６１が所定の揺動運動を行うようになっている。

また、マガジンベース１４１の背面側には、カムフォロア１６６に当接してアーム本体１６１の揺動を制限する鍔状の制限カバー１１０が固定されている。そして、その制限カバー１１０における回転割り出しされた一のグリップアーム１６０に相対する部分には、切欠き穴（図示外）が設けられている。つまり、回転割り出しされたグリップアーム１６０のカムフォロア１６６のみが、その切欠き穴を介してカム体に当接して摺動できる。よって、回転割り出しされたグリップアーム１６０のアーム本体１６１のみが揺動することができる。さらに、制限カバー１１０の前面には、アーム本体１６１の反自由端である当接部１６４に当接して、アーム本体１６１の揺動範囲を一定範囲に制限するストッパ１１５が固定されている。
特公平７−８０１０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の工具交換装置や、図９に示す従来の工具マガジン１４０では、グリップアーム１６０を支持するクレビス１６２はマガジンベース１４１の背面に位置決め当接され、その位置決めされたクレビス１６２に対して、マガジンベースの後方からネジ１８０が取り付けられている。グリップアーム１６０を修理交換する際は、マガジンベース１４１の前面側からネジ１８０を外すことができない。そのため、工具マガジン１４０全体を工具交換装置から取り外してから、グリップアーム１６０を後方に引き抜かなければならず、グリップアーム１６０の修理交換が面倒という問題点があった。また、グリップアーム１６０をそのまま後方に引き抜いてしまうと、グリップアーム１６０の反自由端が制限カバー１１０に引っ掛かってしまうので、制限カバー１００も取り外さなければならず、グリップアーム１６０の修理交換がさらに面倒という問題点もあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、工具マガジン全体を外さなくてもグリップアームの交換を容易にできる工具マガジンを備えた工作機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の工作機械は、ヘッド支持体と、当該ヘッド支持体に往復移動可能に支持された主軸ヘッドと、当該主軸ヘッドに、前記主軸ヘッドの移動方向に対して平行に回転軸線が向くように回転自在に設けられ、一端に工具ホルダが着脱可能に装着される主軸と、当該主軸に装着する前記工具ホルダを交換する工具交換装置とを備えた工作機械であって、前記工具交換装置は、前記ヘッド支持体に回転自在に支持され、複数の前記工具ホルダを回転割り出し可能に保持する工具マガジンを備え、前記工具マガジンは、前記主軸ヘッドに隣接して立設され、前記ヘッド支持体に一軸線を中心に回転自在に支持される円盤状のマガジン本体と、当該マガジン本体の外周に放射状に支持され、前記工具ホルダを支持する複数のグリップアームと
から構成され、前記グリップアームは、アーム本体と、当該アーム本体の一端に設けられ、前記工具ホルダを把持する把持部と、前記アーム本体の前記一端と他端との間を軸支すると共に、前記マガジン本体の前記主軸ヘッドに対向する背面の外周側に当接して固定される支点台とから構成され、前記マガジン本体の外周には、前記マガジン本体の回転軸線に対して平行に貫通する穴が設けられ、前記支点台には、前記穴に連通するネジ穴が設けられ、前記穴及び前記ネジ穴に螺合するネジは、前記マガジン本体の前面側から取り付けられ、前記主軸ヘッドの、前記マガジン本体に対向する前面にはカム面が形成され、前記アーム本体の、前記支点台に軸支される部分には、前記カム面に当接して摺動するカムフォロアを前記主軸ヘッド側に支持するカムフォロア支持部が設けられ、前記主軸ヘッドの往復移動に基づき、前記主軸に近接する近接位置に回転割り出しされた前記グリップアームの前記カムフォロアが、前記カム面に当接して摺動することによって、前記把持部が前記支点台を中心に前記近接位置と前記主軸から離間する退避位置との間を揺動し、前記マガジン本体の前記背面側には、前記グリップアームの前記カムフォロアに当接して前記アーム本体の揺動を制限する制限カバー部材が設けられ、当該制限カバー部材の、前記近接位置に回転割り出しされた前記グリップアームに相対する部分には、前記カムフォロアを前記カム面に当接して摺動させるための切欠き部が設けられ、前記制限カバー部材は、前記切欠き部を有する主カバーと、当該主カバーの、前記マガジン本体側とは反対側の面に着脱可能に固定され、前記切欠き部の一部を遮蔽する補助カバーとに分割され、前記補助カバーには、前記切欠き部の前記一部を介して前記アーム本体の前記他端に当接して、前記アーム本体の揺動範囲を制限する制限部材が設けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明の工作機械では、複数のグリップアームがマガジン本体の外周に放射状に支持されている。このグリップアームは、アーム本体の一端と他端との間を軸支する支点台が、マガジン本体の背面の外周側に当接して固定されることによって、該支点台を中心にアーム本体が揺動するようになっている。マガジン本体の外周には、マガジン本体の回転軸線に対して平行に貫通する穴が設けられ、支点台には、その穴に連通するネジ穴が設けられている。これにより、支点台を固定するネジをマガジン本体の前面側から取り付けることができるので、工具交換装置から工具マガジンを取り外さなくても、一のグリップアームを容易に取り外すことができる。よって、グリップアームの修理交換作業を迅速かつ容易に行うことができる。また、主軸ヘッドの往復移動に基づいて、主軸に近接する近接位置に回転割り出しされたグリップアームのカムフォロアが、カム面に当接して摺動することによって、把持部が支点台を中心に近接位置と退避位置との間を揺動することができる。つまり、複数のグリップアームの内、回転割り出しされたグリップアームのみを揺動させることができる。また、マガジン本体の背面側に設けられた制限カバー部材に、グリップアームのカムフォロアが当接するのでアーム本体の揺動が制限されるが、回転割り出しされたグリップアームに相対する部分に切欠き部が設けられているので、該切欠き部を介して、カムフォロアがカム面に当接して摺動することができる。これにより、回転割り出しされたグリップアームのアーム本体のみを選択的に揺動させることができる。また、回転割り出しされたグリップアームのアーム本体が揺動する際に、そのアーム本体の他端が補助カバーに設けられた制限部材に当接する。これにより、アーム本体の揺動範囲を制限することができるので、アーム本体の揺動範囲を必要最小限に調整することができる。さらに、補助カバーは、主カバーのマガジン本体側とは反対側の面に着脱可能に固定されているので、グリップアームをマガジン本体から取り外す際は、補助カバーを取り外すことによって、アーム本体の他端が制限部材に当接しないので、そのままグリップアームをマガジン本体の後方に引き抜くことができる。つまり、マガジン本体の背面側から制限カバー部材全体を取り外さなくても、補助カバーのみを取り外すだけでよいので、グリップアームの修理交換作業を迅速かつ容易に行うことができる。

以下、本発明の一実施の形態であるマシニングセンタ１について、図面を参照して説明する。図１は、マシニングセンタ１の要部を示す縦断面図であり、図２は、工具マガジン４０の正面図であり、図３は、図２に示すＡ−Ａ線矢視方向における部分拡大断面図であり、図４は、図２に示すＢ−Ｂ線矢視方向における部分拡大断面図であり、図５は、グリップアーム６０の斜視図であり、図６は、工具マガジン４０の背面図であり、図７は、工具マガジン４０の背面図（補助カバー１０２を取り外した状態）であり、図８は、図３に示すマガジンベース４１から補助カバー１０２を取り外して、グリップアーム６０をさらに揺動させた状態の部分拡大断面図である。なお、図１乃至図８において、説明の便宜上、回転割り出しされたグリップアーム６０のアーム本体６１に固定される鎧カバー７８は省略した。

また、以下説明において、Ｘ軸方向とは、マシニングセンタ１の左右方向を示し、Ｙ軸方向とは、マシニングセンタ１の前後方向を示し、Ｚ軸方向とは、マシニングセンタ１の上下方向を指すものとする。さらに、図１の左側をマシニングセンタ１の前方とし、右側を後方とし、紙面手前側を右方とし、紙面奥行き側を左方とする。

はじめに、マシニングセンタ１の構成について概略的に説明する。図１に示すように、マシニングセンタ１は、ベース（図示外）後方の上部に垂直に立設された角柱状のコラム１０と、該コラム１０の前面（ベース前方側の面）に沿って上下方向に移動可能に支持された主軸ヘッド２４と、該主軸ヘッド２４の先端（下端）に回転可能に支持され、工具を保持する工具ホルダ（図示外）が装着される主軸３０と、前記主軸ヘッド２４の前方に配設され、主軸３０に装着された工具ホルダを他の工具ホルダに自動的に交換する工具交換装置２とを主体に構成されている。また、ベース上にはワークを着脱可能に固定できるテーブル（図示外）が設置されている。そして、そのテーブル上に固定されたワークに対して、主軸ヘッド２４及び主軸３０が可動することで、「ネジ切り」、「孔開け」、「座ぐり」等の加工を施すことができる。以下、マシニングセンタ１が有する各種構造及び各種機構について順に説明する。

まず、主軸ヘッド２４の昇降機構について説明する。図１に示すように、コラム１０の前面には、上下方向に延びる一対のガイドレール１４と、該一対のガイドレール１４の内側に回転自在に支持され、前記ガイドレール１４に平行に延設されたボールねじ１２とが各々設けられている。そして、その一対のガイドレール１４に対して、主軸ヘッド２４が摺動こま１５を介して昇降自在に取り付けられている。また、主軸ヘッド２４の背面側にはナット１３が固定されている。そして、このナット１３には、ボールねじ１２がねじ込まれて挿通している。さらに、ボールねじ１２は、フレーム１８の上方に配置されたサーボモータ１１によって正逆両方向に回転駆動される。これにより、ボールねじ１２に螺合するナット１３を上昇又は下降させることができるので、主軸ヘッド２４をガイドレール１４に沿って上昇又は下降させることができる。

次に、主軸ヘッド２４の内部構造について説明する。図１に示すように、主軸ヘッド２４の前側の内部には、主軸３０が回転自在に支持されている。この主軸３０は、フレーム１８の上方に配設された工具駆動用のモータ２２に対し、カップリング２３を介して連結されている。よって、主軸３０はモータ２２によって回転駆動される。さらに、主軸３０の下部には、工具ホルダが装着される工具保持穴３１が設けられている。この工具保持穴３１は、工具ホルダ（図示外）の取付部であるアーバー（図示外）が嵌挿される穴である。ここで、工具ホルダのアーバーが工具保持穴３１に嵌挿されると、該ホルダに設けられたプルスタッド（図示外）が主軸３０内に設けられホルダ挟持部材３２により挟持（クランプ）される。また、このホルダ挟持部材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により下方に押圧されると、該ホルダ挟持部材３２による前記プルスタッドの挟持が解除（アンクランプ）される。こうして、主軸３０における工具ホルダの取外しが行われる。

次に、工具ホルダの挟持・挟持解除機構について説明する。図１に示すように、主軸ヘッド２４の後端側の内側には、右側面視略Ｌ字形のクランクレバー２０が支軸２１を介して揺動自在に軸支されている。このクランクレバー２０は、垂直方向に延びる垂直レバー２０ｂと、該垂直レバー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とから構成されている。そして、水平レバー２０ａの先端部は、上記したドローバー３４に直交して突設されたピン３５に対して係合可能になっている。また、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。この板カム体３６は、サーボモータ１１に配設したカムフォロア１７と接離可能となっている。さらに、垂直レバー２０ｂと主軸ヘッド２４との間には、引張コイルばね（図示外）が弾力的に介装されている。つまり、クランクレバー２０を右側面から見た場合に、クランクレバー２０は時計回りに常時付勢されている。よって、水平レバー２０ａによるピン３５に対する押圧は常時解除されている。

そこで、サーボモータ１１の駆動によって主軸ヘッド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、支軸２１を中心に反時計回りに回転する。よって、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を介してホルダ挟持部材３２が付勢される。これと同時に、工具ホルダのプルスタッドに対するクランプが解除される。このような機構によって工具ホルダのクランプ／アンクランプが行われる。

次に、工具交換装置２の構造について説明する。図１，図２に示すように、工具交換装置２は、複数の工具を支持する工具マガジン４０を備えている。工具マガジン４０は、鍔付き円筒状のマガジンベース４１と、該マガジンベース４１の外周に放射状に支持された複数のグリップアーム６０とを主体に構成されている。マガジンベース４１は、一対のフレーム１８，１８の前端部に固定されたマガジン支持台３７に回転自在に支持されている。詳細に言うと、マガジン支持台３７には、主軸ヘッド２４の前方に向かって斜め下方に延びる支持軸４５が固定され、該支持軸４５に対して、マガジンベース４１が複数の軸受４６を介して回転自在に軸支されている。

次に、マガジンベース４１について説明する。図３に示すように、マガジンベース４１は、支持軸４５が内挿される筒状のボス部４３と、該ボス部４３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。そして、ボス部４３には、断面が円弧状に形成された案内面８８ａを外周に周設したグリップ支持カラー８８が外挿されている。この案内面８８ａには、グリップアーム６０の後述する当接部６４の鋼球９０が弾力的に当接するようになっている。

また、ボス部４３の後端部には、支持軸４５を中心とする割出円板４７がボルト（図示外）を介して固定されている。この割出円板４７の一側面には、ローラ形状のカムフォロア（図示外）がグリップアーム６０の配設位置に対応して複数設けられている。一方、マガジン支持台３７に立設されたケーシング５２の上部には、割り出し用のモータ５０が配置されている。そして、このモータ５０の回転軸に対して、複数のギヤとカム１５０とからなる回転割り出し機構の一部が連結され、該回転割り出し機構の一構成要素であるカム１５０のカム溝に対して、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は間欠的な割り出し回転をすることができる。

さらに、ボス部４３の後端部には、鍔状に形成され、グリップアーム６０の後述するカムフォロア６６に当接してグリップアーム６０の揺動動作を制限する制限カバー１００が固定されている。この制限カバー１００は、正面視円板状の主カバー１０１と、該主カバー１０１の下部に設けられた切り欠き穴１０１ａ（図７参照）を覆い隠すように固定された正面視長方形状の補助カバー１０２とから構成された２分割カバーである。図７に示すように、切り欠き穴１０１ａは正面視横長の長方形状に形成され、主カバー１０１の下側で、かつ主軸３０に最も近接する割り出し位置に移動したグリップアーム６０に相対する部分に設けられている。さらに、切り欠き穴１０１ａは、マガジンベース４１を背面側から見た時に、グリップアーム６０の反自由端である当接部６４の先端までが露出する大きさに調整されている。また、その切り欠き穴１０１ａの左右両側には、補助カバー１０２を主カバー１０１に固定するための固定穴１０１ｂ，１０１ｂが設けられている。

一方、図３，図６に示すように、補助カバー１０２には、主カバー１０１の切り欠き穴１０１ａに相対するとともに、該切り欠き穴１０１ａよりも小さい切り欠き穴１０２ａが設けられている。この切り欠き穴１０２ａは正面視縦長の長方形状に形成され、マガジンベース４１を背面側から見た時に、グリップアーム６０の後述するカムフォロア６６を露出する大きさに調整されている。さらに、その切り欠き穴１０２ａの左右両側には、主カバー１０１の固定穴１０１ｂ，１０１ｂに相対する固定穴（図示外）がそれぞれ設けられ、ネジ８５，８５がそれぞれ締め付けられている。また、補助カバー１０２の前面（グリップアーム６０に対向する面）には、グリップアーム６０の後述する当接部６４の先端に当接してアーム本体６１の揺動範囲を制限する断面Ｌ字型のストッパ１０５（図３参照）が設けられている。

そして、このような補助カバー１０２を主カバー１０１に固定する場合、まず、ストッパ１０５を切り欠き穴１０１ａの内側に挿入しつつ、補助カバー１０２の前面を主カバー１０１の背面に重ね合わせる。次いで、主カバー１０１の固定穴１０１ｂ，１０１ｂに対して、補助カバー１０２の固定穴を対向させ、図６に示すように、ネジ８５をそれぞれ締め付ける。これにより、補助カバー１０２を主カバー１０１に固定することができる。また、補助カバー１０２を主カバー１０１に固定するだけで、ストッパ１０５を位置決め固定することができる。

一方、図４に示すように、鍔部４２の外周側には、グリップアーム６０の後述するクレビス６２を固定するために、鍔部４２の前面から背面に向かって、支持軸４５の長手方向に対して平行に貫通する一対の固定穴４８，４８が周方向に順に列設されている。さらに、固定穴４８の内面には、グリップアーム６０のクレビス６２に設けられた固定穴６８の内面に形成されたネジ溝と同一のネジ溝が形成されている。つまり、固定穴４８のネジ溝に螺合するネジ８０によって、鍔部４２の背面の外周側に、グリップアーム６０のクレビス６２を固定することができる。さらに、固定穴４８における鍔部４２の表面側の一端部の開口には、ネジ８０の頭部を埋め込むための座ぐり穴４９が設けられている。これにより、鍔部４２の表面にはネジ８０の頭部が突出しないのでグリップアーム６０の交換を安全に行うことができる。なお、一対の固定穴４８，４８に対して、１本のグリップアーム６０が固定されるため、本実施形態のように、グリップアーム６０が１４本の場合は、１４対の固定穴４８，４８が鍔部４２の外周に列設される。

次に、グリップアーム６０の構造について説明する。図３に示すように、グリップアーム６０は、マガジンベース４１の鍔部４２の背面の外周側であって、所要の中心角で周方向に複数本（本実施形態では１４本）固定されている。図４，図５に示すように、グリップアーム６０は、グリップアーム６０の揺動動作の支点台となるクレビス６２と、該クレビス６２に設けられた枢支軸６７を介して軸支され、山成りに折れ曲がった棒状のアーム本体６１と、該アーム本体６１の自由端となる先端側に設けられ、工具ホルダを把持するＹ字形状の把持部６３と、アーム本体６１の反自由端に設けられ、圧縮コイルばね９２を収納して鋼球９０を弾力的に支持する筒状の当接部６４と、アーム本体６１の枢支軸６７に軸支される部分に設けられ、カムフォロア６６を回転自在に支持するカムフォロア支持部６５とを主体に構成されている。さらに、図２，図３，図６に示すように、アーム本体６１の山成りに折れ曲がった外側の面には、切粉の衝突によるグリップアーム６０の損傷を防止するための金属製の鎧カバー７８が固定されている。これにより、工具マガジン４０を正面から見た時に、図２に示すように、マガジンベース４１の外周側には、１４枚の鎧カバー７８が所要の中心角で周方向に配列された状態となり、１４本のグリップアーム６０を覆い隠すことができる。

クレビス６２は、図４、図５に示すように、断面略Ｌ字状に形成され、板状の固定部６２ａと、該固定部６２ａの一端部から斜めに延設され、枢支軸６７を有する軸支部６２ｂとから構成されている。そして、固定部６２ａには、固定部６２ａの厚み方向に貫通する一対の固定穴６８，６８が設けられている。なお、この一対の固定穴６８，６８は、マガジンベース４１の鍔部４２の外周に列設された一対の固定穴４８，４８（図４参照）に対応している。

把持部６３は、図５に示すように、工具ホルダの外径部に周設された溝部を挟持するための非開閉式の２股部６９と、該２股部６９の内端部に設けられ、圧縮コイルばね（図示外）によって弾力的に後退可能に収納される一対の支持ピン７３，７３とを備えている。さらに、２股部６９の両側に分かれる各端部の外側に設けられ、支持ピン７３の中心を回転中心とするカムフォロア７２が各々設けられている。把持部６３では、２股部６９が工具ホルダの溝部に位置合わせされ、一対の支持ピン７３，７３がその溝部に挿通して当接する。そして、その支持ピン７３，７３が、圧縮コイルばねを押し戻しながら後退することによって工具ホルダが把持部６３に把持される。

カムフォロア７２は、図４に示すように、図１に示す主軸ヘッド２４の先端部（下端部）に設けられた固定カム体（図示外）のカム面に当接して摺動する。これにより、把持部６３の２股部６９は、主軸３０に装着された工具ホルダの溝部に正確に案内される。一方、カムフォロア６６は、図１に示す主軸ヘッド２４の前面に固定された可動カム体２８のカム面に摺動する。この可動カム体２８は、主軸ヘッド２４の前面に支軸（図示外）により軸支されている。さらに、可動カム体２８と主軸ヘッド２４の間には、圧縮コイルばね（図示外）が配設されているので、可動カム体２８は弾力的に浮いた状態で支持されている。よって、カムフォロア６６が可動カム体２８のカム面を摺動すると、アーム本体６１が枢支軸６７を中心に揺動するため、カムフォロア７２が主軸ヘッド２４の先端部に設けられた固定カム体に向かって弾力的に押圧されるようになっている。

当接部６４は、図３，図４に示すように、筒状に形成され、その内側の行止まり孔には、圧縮コイルばね９２と、該圧縮コイルばね９２に緩衝部材９３を介して付勢される鋼球９０とが収納されている。さらに、その鋼球９０の一部は行止まり孔の開孔から突出している。そして、この当接部６４の鋼球９０が、マガジンベース４１のボス部４３に外挿されたグリップ支持カラー８８の案内面８８ａに弾力的に当接している。また、案内面８８ａのマガジンベース４１側には、ノッチ溝８８ｂが周設されており、割り出し待機状態（回転割り出しされていない状態）にある各グリップアーム６０は、その鋼球９０をノッチ溝８８ｂに落着させている。これにより、割り出し待機状態にある各グリップアーム６０の把持部６３を主軸３０から離間する退避位置に位置するように、アーム本体６１を安定保持させることができる。

次に、グリップアーム６０の固定構造について説明する。図４に示すように、グリップアーム６０のクレビス６２は、マガジンベース４１の鍔部４２の背面の外周側に固定されている。そして、鍔部４２の固定穴４８と、クレビス６２の固定穴６８とに螺合するネジ８０は、鍔部４２の前面側から取り付けられている。よって、グリップアーム６０をマガジンベース４１から取り外す際は、マガジンベース４１全体を取り外さなくても、交換対象であるグリップアーム６０のクレビス６２を固定する一対のネジ８０，８０（図２参照）を、鍔部４２の前面側から取り外せば、そのグリップアーム６０のみを取り外すことができる。また、これとは逆に、グリップアーム６０を鍔部４２に取り付ける場合でも、マガジンベース４１全体を取り外す必要がなく、鍔部４２の前面側から取り付けることができる。これにより、グリップアーム６０の交換作業を迅速かつ容易にすることができる。

次に、グリップアーム６０の揺動動作について概略的に説明する。図１に示す主軸ヘッド２４をＺ軸方向に往復移動させると、回転割り出しされて主軸３０に最も近接する位置に移動されたグリップアーム６０のカムフォロア７２が固定カム体のカム面に当接する。一方、カムフォロア６６は可動カム体２８のカム面に当接する。そして、これらカムフォロア７２及びカムフォロア６６が各カム面に沿って摺動すると、アーム本体６１が枢支軸６７を中心に工具マガジン４０の前後方向に揺動する。このとき、グリップアーム６０の当接部６４の鋼球９０は、グリップ支持カラー８８のノッチ溝８８ｂから離脱して、円弧状の案内面８８ａに沿って移動する。一方、割り出し待機状態にある各グリップアーム６０は、それぞれの当接部６４の鋼球９０がグリップ支持カラー８８のノッチ溝８８ｂに落着するため、揺動することなくその姿勢が保持される。これに加え、図３に示すように、これら割り出し待機状態にある各グリップアーム６０のカムフォロア６６の後方には制限カバー１００が配置されているので、割り出し待機状態にある各グリップアーム６０の揺動が確実に制限される。

次に、グリップアーム６０の交換手順について説明する。まず、交換対象となる一のグリップアーム６０を回転割り出し位置に移動させる。次いで、図６に示す制限カバー１００において、補助カバー１０２を固定するネジ８５，８５を取り外し、主カバー１０１から補助カバー１０２を取り外す。すると、図７に示すように、工具マガジン４０を背面から見た時に、主カバー１０１の切り欠き穴１０１ａを介して、グリップアーム６０の当接部６４の先端までが全て露出する。さらに、図８に示すように、補助カバー１０２が取り外されたことによってストッパ１０５も取り外されるので、当接部６４は主カバー１０１の切り欠き穴１０１ａを介して揺動可能となる。つまり、当接部６４の先端から突出する鋼球９０をグリップ支持カラー８８の案内面８８ａから離脱させることができる。

さらに、図７に示すように、グリップアーム６０の後方には障害物が存在しないので、グリップアーム６０をそのまま後方に引き抜くことができる。次に、マガジンベース４１の前面側に回り、図２に示す交換対象であるグリップアーム６０のクレビス６２を固定する一対のネジ８０，８０を鍔部４２の前面側から取り外す。これにより、クレビス６２が鍔部４２の背面から外れるので、グリップアーム６０をそのまま後方に引き抜くことができる。また、グリップアーム６０を取り付ける場合は、上記の取り外し動作と逆の動作を行うことによって、マガジンベース４１を取り外さずにグリップアーム６０を取り付けることができる。このように、マガジンベース４１をフレーム１８，１８から取り外す必要がないので、グリップアーム６０の交換作業を迅速かつ容易に行うことができる。

なお、以上の説明において、図１に示すコラム１０が本発明の「ヘッド支持体」に相当し、図４に示すクレビス６２が本発明の「支点台」に相当し、図４に示す固定穴４８が本発明の「穴」に相当し、図４に示す固定穴６８が本発明の「ネジ穴」に相当し、ネジ８０が本発明の「ネジ」に相当し、図７に示す切り欠き穴１０１ａが本発明の「切欠き部」に相当し、図３に示すストッパ１０５が本発明の「制限部材」に相当する。

以上説明したように、本実施形態であるマシニングセンタ１の工具マガジン４０では、グリップアーム６０のアーム本体６１を揺動可能に固定するクレビス６２は、マガジンベース４１の鍔部４２の背面の外周側に固定されている。そして、鍔部４２の固定穴４８と、クレビス６２の固定穴６８とに螺合するネジ８０は、鍔部４２の前面側から取り付けられている。よって、グリップアーム６０をマガジンベース４１から取り外す際は、マガジンベース４１全体を取り外さなくても、交換対象であるグリップアーム６０のクレビス６２を固定する一対のネジ８０，８０を、鍔部４２の前面側から取り外せば、そのグリップアーム６０のみを取り外すことができる。また、これとは逆に、グリップアーム６０を鍔部４２に取り付ける場合でも、マガジンベース４１全体を取り外す必要がなく、鍔部４２の前面側から取り付けることができる。これにより、グリップアーム６０の交換作業を迅速かつ容易にすることができる。

また、マガジンベース４１の背面側には、グリップアーム６０のカムフォロア６６に当接してグリップアーム６０の揺動を制限する制限カバー１００が固定されている。この制限カバー１００は、主カバー１０１と補助カバー１０２とからなる２分割カバーである。そして、主カバー１０１の下側であって、割り出し位置にあるグリップアーム６０に相対する部分には切り欠き穴１０１ａが設けられている。この切り欠き穴１０１ａは、マガジンベース４１を背面側から見た時に、グリップアーム６０の当接部６４の先端までが露出する大きさに調整されている。一方、補助カバー１０２にも、主カバー１０１の切り欠き穴１０１ａに相対して、切り欠き穴１０１ａよりも小さい切り欠き穴１０２ａが設けられている。この切り欠き穴１０２ａは、グリップアーム６０のカムフォロア６６から自由端側を露出する大きさに調整され、当接部６４の先端の一部が隠れている。さらに、補助カバー１０２の前面には、グリップアーム６０の当接部６４の先端に当接してアーム本体６１の揺動範囲を制限するストッパ１０５が設けられている。

このような構成において、グリップアーム６０を取り外す際は、補助カバー１０２を固定するネジ８５，８５を取り外し、主カバー１０１から補助カバー１０２を取り外す。すると、主カバー１０１の切り欠き穴１０１ａを介して、グリップアーム６０の当接部６４の先端まで全て露出する。さらに、補助カバー１０２が取り外されたことによってストッパ１０５も取り外されるので、当接部６４は主カバー１０１の切り欠き穴１０１ａを介して揺動可能となる。よって、当接部６４の先端から突出する鋼球９０をグリップ支持カラー８８の案内面８８ａから離脱させ、クレビス６２をマガジンベース４１から取り外せば、グリップアーム６０をそのまま後方に引き抜くことができる。このように、マガジンベース４１をフレーム１８，１８から取り外す必要がないので、グリップアーム６０の交換作業を迅速かつ容易に行うことができる。

なお、本発明の工作機械は、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。上記実施形態では、縦型のマシニングセンタを一例として説明したが、横型のマシニングセンタにも適用可能である。

また、上記実施形態では、工具マガジン４０が支持するグリップアーム６０の本数は１４本であるが、グリップアーム６０の本数はこれに限定されない。

さらに、グリップアーム６０の把持部６３が有するクランプ／アンクランプ機構については、上記実施形態で説明した機構に限らず種々の変更が可能である。

本発明の工作機械は、水平及び垂直移動可能な可動部材を備えた工作機械に適用可能である。

マシニングセンタ１の要部を示す縦断面図である。 工具マガジン４０の正面図である。 図２に示すＡ−Ａ線矢視方向における部分拡大断面図である。 図２に示すＢ−Ｂ線矢視方向における部分拡大断面図である。 グリップアーム６０の斜視図である。 工具マガジン４０の背面図である。 工具マガジン４０の背面図（補助カバー１０２を取り外した状態）である。 図３に示すマガジンベース４１から補助カバー１０２を取り外して、グリップアーム６０をさらに揺動させた状態の部分拡大断面図である。 従来の工具マガジン１４０の部分拡大縦断面図である。

１ マシニングセンタ
２ 工具交換装置
１０ コラム
２４ 主軸ヘッド
２８ 可動カム体
３０ 主軸
４０ 工具マガジン
４１ マガジンベース
４８ 固定穴
６０ グリップアーム
６１ アーム本体
６２ クレビス
６３ 把持部
６４ 当接部
６５ カムフォロア支持部
６６ カムフォロア
６８ 固定穴
８０ ネジ
１００ 制限カバー
１０１ 主カバー
１０１ａ 切り欠き穴
１０２ 補助カバー
１０５ ストッパ

Claims (1)

1. ヘッド支持体と、当該ヘッド支持体に往復移動可能に支持された主軸ヘッドと、当該主軸ヘッドに、前記主軸ヘッドの移動方向に対して平行に回転軸線が向くように回転自在に設けられ、一端に工具ホルダが着脱可能に装着される主軸と、当該主軸に装着する前記工具ホルダを交換する工具交換装置とを備えた工作機械であって、
   前記工具交換装置は、前記ヘッド支持体に回転自在に支持され、複数の前記工具ホルダを回転割り出し可能に保持する工具マガジンを備え、
   前記工具マガジンは、
   前記主軸ヘッドに隣接して立設され、前記ヘッド支持体に一軸線を中心に回転自在に支持される円盤状のマガジン本体と、
   当該マガジン本体の外周に放射状に支持され、前記工具ホルダを支持する複数のグリップアームと
   から構成され、
   前記グリップアームは、
   アーム本体と、
   当該アーム本体の一端に設けられ、前記工具ホルダを把持する把持部と、
   前記アーム本体の前記一端と他端との間を軸支すると共に、前記マガジン本体の前記主軸ヘッドに対向する背面の外周側に当接して固定される支点台と
   から構成され、
   前記マガジン本体の外周には、前記マガジン本体の回転軸線に対して平行に貫通する穴が設けられ、
   前記支点台には、前記穴に連通するネジ穴が設けられ、
   前記穴及び前記ネジ穴に螺合するネジは、前記マガジン本体の前面側から取り付けられ、
   前記主軸ヘッドの、前記マガジン本体に対向する前面にはカム面が形成され、
   前記アーム本体の、前記支点台に軸支される部分には、前記カム面に当接して摺動するカムフォロアを前記主軸ヘッド側に支持するカムフォロア支持部が設けられ、
   前記主軸ヘッドの往復移動に基づき、前記主軸に近接する近接位置に回転割り出しされた前記グリップアームの前記カムフォロアが、前記カム面に当接して摺動することによって、前記把持部が前記支点台を中心に前記近接位置と前記主軸から離間する退避位置との間を揺動し、
   前記マガジン本体の前記背面側には、前記グリップアームの前記カムフォロアに当接して前記アーム本体の揺動を制限する制限カバー部材が設けられ、
   当該制限カバー部材の、前記近接位置に回転割り出しされた前記グリップアームに相対する部分には、前記カムフォロアを前記カム面に当接して摺動させるための切欠き部が設けられ、
   前記制限カバー部材は、
   前記切欠き部を有する主カバーと、
   当該主カバーの、前記マガジン本体側とは反対側の面に着脱可能に固定され、前記切欠き部の一部を遮蔽する補助カバーと
   に分割され、
   前記補助カバーには、前記切欠き部の前記一部を介して前記アーム本体の前記他端に当接して、前記アーム本体の揺動範囲を制限する制限部材が設けられていることを特徴とする工作機械。

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