JP5082591B2 - 工具交換装置 - Google Patents

Description

本発明は、工具交換装置に関し、詳細には、工作機械の主軸に工具を着脱可能に装着する工具交換装置に関する。

従来、工作機械には、主軸と工具マガジンとの間で工具交換を自動的に行う工具交換装置が設けられている。この工具交換装置は、上下方向に昇降する旋回軸と、該旋回軸の下端に直交して設けられ、前記旋回軸の軸線周りに旋回可能なアーム本体とを備えている。このアーム本体の両端には、工具を把持する把持部が各々設けられている。そして、これら一対の把持部に工具が各々把持された状態で、旋回軸とともにアーム本体が旋回することによって、主軸の工具装着部に装着された工具と、工具マガジンの工具交換位置に待機された工具とが互いに入れ替わるようになっている。

ところが、この工具交換装置では、旋回軸及びアーム本体を下降させ、アーム本体を旋回した後で、旋回軸及びアーム本体を上昇させながら、工具を主軸の工具装着部に装着するため、旋回後の工具の位置が主軸の軸線に対し、わずかでもずれている場合には問題が生ずる。このような状態で装着を試みると、工具が工具装着部に完全に装着される前に、工具と主軸の工具装着部とが衝突して互いに干渉し、さらに負荷がかかった状態で強制的に装着されるため、最悪の場合には、工具又は主軸が破損する恐れがあるといった問題があった。そこで、アーム本体を旋回軸に対して一体的に固定するアームロック機構を備え、旋回軸及びアーム本体が上昇し、工具が主軸の工具装着部に挿入される際に、そのアームロック機構を解除できる工具交換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この工具交換装置では、旋回軸の下端に、アーム本体を回動可能に支持するアーム支持体が設けられ、そのアーム支持体に、上記のアームロック機構が設けられている。このアームロック機構は、アーム支持体に対して上下方向に出退するアームロックピンを備えている。さらに、アームロックピンには鍔状の係合部が設けられている。この係合部には、上方に向かって縮径するテーパ状の係合面が設けられている。一方、アーム本体には、アームロックピンの係合部が下側から係合する係合溝が設けられている。この係合溝の内面は、係合部の係合面に密着して当接するように、上方に向かって縮径するテーパ状に形成されている。このような構成において、アームロックピンがバネによって上方に常時付勢され、係合部が係合溝に係合することによって、アーム本体がアーム支持体にロックされた状態となる。こうして、アーム本体が旋回軸とともに旋回可能となる。

そして、工具を主軸の工具装着部に装着するために、アーム本体が上死点まで上昇すると、アーム支持体の上部から突出するアームロックピンの上部が、工作機械の主軸ヘッドの下部に当接して押し下げられるので、係合部が係合溝から離脱する。こうして、アームロックピンによるアーム本体のロックが解除されるので、アーム本体は、旋回軸とは独立に旋回軸の軸線周りに回動可能となる。これにより、工具が主軸の工具装着部に装着される際に、工具位置が多少ずれていても、アーム本体が旋回軸の軸線周りに独立して回動するので、工具装着部の装着面に沿って移動させながら工具を嵌合させることができる。よって、工具と工具装着部との間に負荷がかかることを防止できる。
特許第３５１１８５７号

しかしながら、特許文献１に記載の工具交換装置では、工具交換時にアーム本体が工具とともに１８０°回転するため、アーム本体には鉄製の工具等の重量に起因する慣性モーメントが働く。この慣性モーメントによって、アーム本体の係合溝が、アームロックピンの係合部のテーパ面を押し下げるように作用する。そして、この押し下げようとする力が大きいと、アームロックピンが下降し、係合溝のテーパ面が係合部のテーパ面を乗り越えてしまい、アームロックピンによるロックが解除されてしまう恐れがあった。アームロックが解除されてしまうと、アーム本体が旋回軸とともに正常に旋回しないため、工具の位置が正確に入れ替わらず、工具交換できない事態を生ずる恐れもあった。

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、アーム本体の旋回中でも、旋回軸に対するアーム本体のロック状態を確実に保持できる工具交換装置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に係る発明の工具交換装置は、工作機械の主軸ヘッドに設けられた駆動手段と、当該駆動手段によって昇降可能に支持された旋回軸と、当該旋回軸の下端に直交して設けられ、前記旋回軸の軸線周りを旋回するアーム本体と、当該アーム本体の少なくとも一端に設けられ、工具を把持する把持部とを備え、前記旋回軸の旋回運動と昇降運動とによって、前記把持部に把持された工具を、工作機械の主軸に装着し、或いは前記主軸に装着された工具を抜き取る工具交換装置において、前記旋回軸の前記下端に設けられ、前記アーム本体を回動可能に支持するアーム支持体と、当該アーム支持体に設けられ、前記アーム本体を前記アーム支持体に一体的に固定するアームロック機構とを備え、当該アームロック機構は、上下方向に延設されたアームロックピンと、当該アームロックピンを上下方向に移動可能に支持するとともに、前記アームロックピンの上部を、前記アーム支持体の上部から出退させるアームロックピン支持手段と、当該アームロックピン支持手段に設けられ、前記アームロックピンを上方に向かって付勢する第１付勢手段とから構成され、前記アームロックピンには、鍔状の第１係合部が設けられ、前記アーム本体には、前記第１係合部が下側から係合する第１被係合部が設けられ、当該第１被係合部はテーパ状に形成され、前記第１係合部には、前記第１被係合部のテーパ面に相対するテーパと、前記テーパの上部から前記アームロックピンの軸方向に平行且つ上方に向かって延設された第１直線部とが設けられ、前記第１係合部が、前記第１被係合部に係合した場合に、前記アーム本体が前記アーム支持体に固定され、前記アーム本体が上昇した場合に、前記アーム支持体の上部から突出する前記アームロックピンの上部が、前記主軸ヘッドの下部に当接して押し下げられ、前記第１係合部が前記第１被係合部から離脱することによって、前記アームロック機構による前記アーム本体の固定が解除され、前記アーム本体と前記アーム支持体が回動する際、前記アーム本体に働く慣性モーメントにより、前記第１被係合部のテーパが前記アームロックピンの前記第１係合部のテーパを押し下げ、前記第１被係合部のテーパが前記第１係合部のテーパからずれた場合でも、前記第１直線部が前記第１被係合部と当接して前記アーム本体と前記アーム支持体の固定を保持することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明の工具交換装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記アーム本体の内部から前記把持部に向かって出退可能に設けられ、前記把持部に装着された工具に当接させる当接部材と、当該当接部材を、前記把持部側に付勢する第２付勢手段と、前記アーム支持体に設けられ、前記当接部材の先端部が工具に当接した状態で、前記当接部材の移動を制限するツールロック機構とを備え、当該ツールロック機構は、上下方向に延設されたツールロックピンと、当該ツールロックピンを上下方向に移動可能に支持するとともに、前記ツールロックピンの上部を、前記アーム支持体の上部から出退させるツールロックピン支持手段と、当該ツールロックピン支持手段に設けられ、前記ツールロックピンを上方に向かって付勢する第３付勢手段とから構成され、前記ツールロックピンには、鍔状の第２係合部が設けられ、前記当接部材の後端部には、前記第２係合部が下側から係合する第２被係合部が設けられ、当該第２被係合部はテーパ状に形成され、前記第２係合部には、前記第２被係合部のテーパ面に相対するテーパと、前記テーパの上部から前記ツールロックピンの軸方向に平行且つ上方に向かって延設された第２直線部とが設けられ、前記第２係合部が前記第２被係合部に係合した場合に、前記当接部材の移動が制限され、前記アーム本体が上昇した場合に、前記アーム支持体の上部から突出する前記ツールロックピンの上部が、前記主軸ヘッドの下部に当接して押し下げられ、前記第２係合部が前記第２被係合部から離脱することによって、前記ツールロック機構による前記当接部材の移動の制限が解除され、前記アーム本体と前記アーム支持体が回動する際、前記アーム本体に働く慣性モーメントにより、前記第２被係合部のテーパが前記ツールロックピンの前記第２係合部のテーパを押し下げ、前記第２被係合部のテーパが前記第２係合部のテーパからずれた場合でも、前記第２直線部が前記第２被係合部と当接して前記当接部材の移動の制限を保持することを特徴とする。

請求項１に係る発明の工具交換装置では、アームロック機構を構成するアームロックピンは、アームロックピン支持手段によって、アーム支持体の上部から出退可能に支持されている。このアームロックピンは、第１付勢手段によって上方に付勢されているので、アーム本体に設けられた第１被係合部に対して、アームロックピンの第１係合部が下側から係合する。ここで、第１被係合部はテーパ状に形成され、第１係合部は、第１被係合部のテーパ面に相対するテーパ状に形成されている。つまり、第１被係合部のテーパに対して、第１係合部のテーパが密着して当接することによって、アーム支持体に対してアーム本体が固定される。

そして、アーム本体が上昇した場合、アーム支持体の上部から突出するアームロックピンの上部が、主軸ヘッドの下部に当接して押し下げられ、第１係合部が第１被係合部から離脱するので、アームロック機構によるアーム本体の固定が解除される。さらに、旋回軸とともにアーム本体が旋回し、アーム本体に慣性モーメントが働いた場合、第１被係合部のテーパが、アームロックピンの第１係合部のテーパを若干押し下げるように作用する。しかし、第１係合部の上部には第１直線部が設けられているので、アームロックピンが押し下げられ、第１被係合部のテーパがアームロックピンの第１係合部のテーパからずれた場合でも、第１直線部に引っ掛かる。これにより、アーム本体は、アームロックピンによって引き続き固定された状態となるので、アーム本体の旋回中でも、旋回軸に対するアーム本体のロック状態を確実に保持できる。

また、請求項２に係る発明の工具交換装置では、請求項１に記載の発明の効果に加え、ツールロック機構を構成するツールロックピンは、ツールロックピン支持手段によって、アーム支持体の上部から出退可能に支持されている。このツールロックピンは、第２付勢手段によって上方に付勢されているので、当接部材の後端部に設けられた第２被係合部に対して、ツールロックピンの第２係合部が下側から係合する。ここで、第２被係合部はテーパ状に形成され、第２係合部は、第２被係合部のテーパ面に相対するテーパ状に形成されている。つまり、第２被係合部のテーパに対して、第２係合部のテーパが密着して当接することによって、当接部材の移動が制限される。

そして、アーム本体が上昇した場合、アーム支持体の上部から突出するツールロックピンの上部が、主軸ヘッドの下部に当接して押し下げられ、第２係合部が第２被係合部から離脱するので、ツールロック機構による当接部材の移動の制限が解除される。さらに、旋回軸とともにアーム本体が旋回し、アーム本体に慣性モーメントが働いた場合、第２被係合部のテーパが、ツールロックピンの第２係合部のテーパを若干押し下げるように作用する。しかし、第２係合部の上部には第２直線部が設けられているので、ツールロックピンが押し下げられ、第２被係合部のテーパがツールロックピンの第２係合部のテーパからずれた場合でも、第２直線部に引っ掛かる。これにより、当接部材は、ツールロックピンによって引き続き移動が制限された状態となるので、アーム本体の旋回中でも、把持部における工具の把持力を確実に保持できる。

以下、本発明を具体化した一実施形態である工具交換装置１について、図面を参照して説明する。図１は、工具交換装置１の縦断面図であり、図２は、工具交換装置１の下部の縦断面図であり、図３は、工具交換アーム１０の斜視図であり、図４は、工具交換アーム１０の平面図であり、図５は、アーム回転軸５１の係合溝５１ｂの縦断面図であり、図６は、アームロックピン９１の斜視図であり、図７は、ツールロックピン９２の斜視図であり、図８は、アームロック機構２０１及びツールロック機構２０２の動作を示す説明図（工具交換アーム１０が上死点まで上昇した状態）であり、図９は、アームロック機構２０１及びツールロック機構２０２の動作を示す説明図（主軸９から工具ホルダ７が離脱した状態）であり、図１０は、アームロック機構２０１及びツールロック機構２０２の動作を示す説明図（工具交換アーム１０が最下点まで移動した状態）であり、図１１は、アーム回転軸５１のテーパ面５１ｃに、アームロックピン９１の係止フランジ１００のテーパ部１０１が当接する前の状態を示す説明図であり、図１２は、アーム回転軸５１のテーパ面５１ｃに、アームロックピン９１の係止フランジ１００のテーパ部１０１が当接した状態を示す説明図である。

はじめに、工具交換装置１の構成について概略的に説明する。図１に示すように、工具交換装置１は、工作機械（図示外）の主軸ヘッド３の内部に組み込まれている。工具交換装置１は、工作機械の主軸９（図８参照）に装着された工具６と、工具マガジン（図示外）の待機位置に移動された工具６とを、後述する工具交換アーム１０の旋回動作及び昇降動作によって、互いに置き換えて交換する装置である。この工具交換装置１は、主軸ヘッド３の上部に固定された工具交換用の駆動モータ１５と、該駆動モータ１５の駆動軸（図示外）に連結され、主軸ヘッド３の内部を鉛直方向に貫通するＡＴＣ駆動軸１８と、該ＡＴＣ駆動軸１８の側方に配置され、ＡＴＣ駆動軸１８の回転運動に伴って軸線周りに旋回するとともに、上下方向に移動する旋回軸２５と、該旋回軸２５の下端に直交して連結され、工具を把持するためのフィンガ１７，１７を両側に備える略水平に延出された工具交換アーム１０とを主体に構成されている。

ＡＴＣ駆動軸１８について説明する。図１に示すように、ＡＴＣ駆動軸１８の上端部及び下端部は、主軸ヘッド３の上部及び下部に各々設けられた軸受１９，２０によって回転自在に軸支されている。そして、このＡＴＣ駆動軸１８の軸方向中央には、円柱部材３９が同軸上に固定されている。この円柱部材３９の外周面の上部には、溝カム２２が設けられ、その下方には溝カム２３が設けられている。さらに、円柱部材３９の下面には、平面溝カム２４が設けられている。

溝カム２３には、支持点４４を支点として揺動する揺動レバー４０の中央に設けられた係合子４３が係合している。そして、その揺動レバー４０の先端に設けられた接触子４１が、旋回軸２５の中央に同軸上に固定された円筒部材３６の円周溝（図示外）に係合している。この構成により、ＡＴＣ駆動軸１８が１回転すると、揺動レバー４０が溝カム２３に従動して揺動し、旋回軸２５及び工具交換アーム１０が軸方向に１往復するようになっている。

溝カム２２には、揺動部材４２が係合している。この構成により、ＡＴＣ駆動軸１８が回転すると、揺動部材４２が溝カム２２に従動して揺動する。そして、その揺動部材４２が揺動することによって、工作機械の主軸９に設けられた工具装着部９ａのドローバに連結された工具リリースピンが押し下げられる。こうして、主軸９から工具６を保持する工具ホルダ７を抜き取ることができる。

平面溝カム２４には、セグメントギヤ３４に固定された揺動子３５（図２参照）が係合している。セグメントギヤ３４は、主軸ヘッド３の内部の下部に回転自在に支持されている。そして、揺動子３５が、平面溝カム２４に従動することによって、セグメントギヤ３４が回転し、そのセグメントギヤ３４に噛合する外軸ギヤ２９が回動するようになっている。なお、後述するが、外軸ギヤ２９に対して、工具交換アーム１０のアーム本体５２が嵌合することによって、外軸ギヤ２９の回動に伴って旋回アームのみを旋回させることができる。

また、ＡＴＣ駆動軸１８の軸方向の上部には、円柱状のパラレルカム２１が同軸上に設けられている。このパラレルカム２１は、鍔状の板カム２１ａ，２１ｂを有する複合カムである。そして、これら板カム２１ａ，２１ｂは、旋回軸２５の上端部に設けられたスプライン副軸３７の外周に形成されたフランジ部３７ａの上下面に軸支された従動ローラ３８，３８に各々当接している。この構成により、ＡＴＣ駆動軸１８が１回転する間に、スプライン副軸３７、旋回軸２５、及び工具交換アーム１０が１８０゜回転するようになっている。

次に、旋回軸２５について説明する。図１に示すように、旋回軸２５の上端部には、スプライン２５ａが設けられ、最下端には、板状のフランジ２５ｂが設けられている。フランジ２５ｂには、略水平に延設された工具交換アーム１０の中央部位が固定されている。また、旋回軸２５の上部には、旋回軸２５の軸線に沿って所定の深さを有する段付孔３２が設けられている。さらに、その段付孔３２の内径よりも小さい外径を有する長軸状の支持部材３１が、主軸ヘッド３の上部に固定された上部機械フレーム２８の透孔２８ａに挿通されている。そして、その支持部材３１は、上部機械フレーム２８に固定され、段付孔３２の上段に配設されたブッシュ（図示外）を介して、段付孔３２に挿通されている。このような構成によって、旋回軸２５の上部が軸支されている。

一方、旋回軸２５の下端には、図２に示すように、旋回軸２５の径よりも大きい孔径を有する円筒状の外軸ギヤ２９が、ブッシュ３０を介して同軸上に外挿されている。さらに、主軸ヘッド３の下部に設けられた下部機械フレーム２６には孔２６ａが設けられ、その孔２６ａに対して、外軸ギヤ２９がブッシュ２７を介して内挿されている。このような構成によって、外軸ギヤ２９は、旋回軸２５の旋回とは独立して回動できるように支持されている。

また、外軸ギヤ２９の上端部の外周には、ギヤ２９ａが刻まれている。そして、そのギヤ２９ａは、主軸ヘッド３の内部の下部に回転自在に支持されたセグメントギヤ３４に噛合している。このセグメントギヤ３４には揺動子３５が固定され、該揺動子３５が、円柱部材３９の下面に設けられた平面溝カム２４に従動する。また、外軸ギヤ２９の下端部の互いに対向する位置には、下側に開口する凹部７１ａ，７１ｂが設けられている。これら凹部７１ａ，７１ｂに対して、工具交換アーム１０の後述するアーム回転軸５１に設けられた凸部７２ａ，７２ｂに嵌合することによって、外軸ギヤ２９とともにアーム回転軸５１が回転するようになっている。

次に、工具交換アーム１０の構造について詳細に説明する。図２，図３，図４に示すように、工具交換アーム１０は、長手方向両側にフィンガ１７，１７を有するアーム本体５２と、該アーム本体５２の中央を上下から挟み込んで、回動可能に支持する平面視円形状のアーム支持体１６とから構成されている。

アーム本体５２について説明する。図３，図４に示すように、アーム本体５２は、円盤状の本体部５３と、該本体部５３の左右側部に各々固定されたアーム部５４，５４とから構成されている。そして、これらアーム部５４，５４の各先端には、平面視「Ｃ」形状のフィンガ１７が、本体部５３を中心に互いに逆向きになるように各々設けられている。さらに、フィンガ１７の内側には、フィンガ１７の内側に向かって突出する工具係止部５６が設けられている。この工具係止部５６には、工具６を保持する工具ホルダ７（図８参照）の外周面に設けられた係止溝７ａ（図８参照）が係止するようになっている。

図２に示すように、円柱状の本体部５３の上面中央は凹状に形成され、その中央には、軸心に沿って貫通する貫通孔５３ａが設けられている。さらに、その貫通孔５３ａには、後述する円筒状のアーム回転軸５１が嵌合し、本体部５３に対して一体化して設けられている。そして、本体部５３の上面における凹状に形成された部分の外側には、貫通孔５３ａを取り囲むようにして湾曲する一対の透孔５５，５５が互いに対向する位置に設けられている。そして、これら透孔５５，５５に対して、後述するアームロックピン９１及びツールロックピン９２が鉛直方向に各々挿通されている。

また、図２，図５に示すように、アーム回転軸５１の軸方向中央には、径方向外側に延出するフランジ５１ａが設けられている。そして、図５に示すように、フランジ５１ａの外周面であって、透孔５５に挿通されたアームロックピン９１に対向する位置には、係合溝５１ｂが設けられている。さらに、係合溝５１ｂの内面の下側には、１０°のテーパ角で、アーム回転軸５１の径方向内側に向かって斜め下方に傾斜するテーパ面５１ｃが設けられている。そして、このような係合溝５１ｂの内側に対して、アームロックピン９１の後述する係止フランジ１００が下側から係合し、係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃに対して、係止フランジ１００の後述するテーパ部１０１（図６参照）が当接するようになっている。これにより、アーム回転軸５１の回動が、アームロックピン９１によってロックされる。なお、アームロックピン９１の形状については後述する。

ところで、図２に示すように、アーム部５４，５４の内部には、透孔５５とフィンガ１７との間を貫通する段付挿通孔５８が各々設けられている。そして、その段付挿通孔５８の途中には、透孔５５側に縮径する段部（図示外）が設けられている。さらに、このような段付挿通孔５８には、ローラシャフト８０が摺動可能に挿通されている。このローラシャフト８０の一端には、フィンガ１７の内側に当接した工具６を保持する工具ホルダ７（図８参照）を押圧固定するためのローラ８１が回転自在に軸支されている。また、ローラシャフト８０の軸方向中央には、透孔５５側に縮径する段部（図示外）が設けられている。そして、このローラシャフト８０の段部が、段付挿通孔５８の内面に設けられた段部に係止するようになっている。これにより、ローラシャフト８０が段付挿通孔５８から抜け出るのを防止している。

さらに、段付挿通孔５８の段部と、ローラシャフト８０の段部との間には、円筒状のバネ８５が弾力的に圧縮介挿されている。これにより、ローラシャフト８０は、フィンガ１７側に常時付勢された状態となっている。また、ローラシャフト８０の透孔５５側に突き出た端部には、後述するツールロックピン９２の係止フランジ１５０のテーパ部１５１（図７参照）の面に対応して傾斜するテーパ面（図示外）が設けられている。このようなテーパ面を有するローラシャフト８０の端部には、透孔５５に挿通されたツールロックピン９２が上昇する際に、後述する係止フランジ１５０が下側から当接する。これにより、ローラシャフト８０の透孔５５側への摺動が制限され、ローラシャフト８０をロックすることができる。つまり、フィンガ１７の工具係止部５６に対して、工具６を保持する工具ホルダ７が係止した状態で、ローラシャフト８０のローラ８１が工具ホルダ７を押圧するので、フィンガ１７に対して工具ホルダ７を確実に把持させることができる。なお、ローラシャフト８０の中央部には、長円形のスロット（図示外）が設けられている。このスロット（図示外）に対して、アーム本体５２に固定された直交ピン（図示外）を挿通させることによって、ローラシャフト８０の自軸回りの回転を防止している。

次に、アーム支持体１６について説明する。図２，図５に示すように、アーム支持体１６は、アーム本体５２のアーム回転軸５１に内挿される円柱状のアーム中軸６２と、該アーム中軸６２の上端部に一体的に固定された円盤状の上フランジ６１と、アーム中軸６２の下端部に嵌合された円盤状の下フランジ６３とを主体に構成されている。そして、この上フランジ６１と下フランジ６３との間に、アーム本体５２の本体部５３が挟まれて軸支された状態となっている。

上フランジ６１には、図３に示すように、中央を基点として対称な位置に貫通孔６５，６５が各々設けられている。さらに、それら貫通孔６５，６５に近接して、貫通孔６５，６５よりも径の大きい貫通孔６７，６７が各々設けられている。つまり、貫通孔６５と貫通孔６７とが一対となって、中央を基点として対称な位置に各々設けられている。さらに、上フランジ６１の中央を基点として対称な各位置には、その中央を取り囲むようにして湾曲する透孔７３，７３が各々設けられている。そして、これら透孔７３，７３には、アーム回転軸５１の凸部７２ａ，７２ｂが下側から上方に向かって突出されている。これら透孔７３，７３は、アーム本体５２の回動に合わせて回動する凸部７２ａ，７２ｂに、上フランジ６１が干渉しないようにするものである。

下フランジ６３の中央には、図２に示すように、アーム中軸６２の下端を挿入固定するための軸孔５７が設けられている。そして、その軸孔５７を基点として対称な位置であって、かつ上フランジ６１の貫通孔６５，６５に対向する位置には、段付挿通孔６８，６８が設けられている。この段付挿通孔６８，６８の途中には、下方に縮径する段部（図示外）が設けられている。さらに、上フランジ６１の貫通孔６７，６７に対向する各位置にも、段付挿通孔６８と同様の段部を途中に有する段付挿通孔６９，６９が設けられている。

さらに、上記構成からなるアーム支持体１６には、アーム本体５２を、アーム中軸６２に対して固定或いは固定を解除するための一対のアームロック機構２０１と、ローラシャフト８０の先端に設けられたローラ８１を、フィンガ１７に把持された工具ホルダ７に押し当てて固定するために、ローラシャフト８０の摺動をロックする一対のツールロック機構２０２とが、アーム中軸６２を基点として軸対称に各々設けられている。そして、アームロック機構２０１と、ツールロック機構２０２とは互いに近接するように各々配置されている。

次に、アームロックピン９１の形状について説明する。図６に示すように、アームロックピン９１は長軸形状に形成され、その軸方向中央位置には、上方に向かって断面が縮径するテーパを有する係止フランジ１００が設けられている。この係止フランジ１００は、上方に向かって縮径するテーパを有するテーパ部１０１と、該テーパ部１０１の底部の外周に沿って径方向外側に延出する基台部１０２と、テーパ部１０１の上部からアームロックピン９１の軸方向に平行かつ上方に延出するストレート部１０３とから構成されている。そして、テーパ部１０１のアームロックピン９１の軸方向に対するテーパ角は１０°に設定され、アーム回転軸５１の係合溝５１ｂに形成されたテーパ面５１ｃ（図５参照）のテーパ角に対応している。

次に、ツールロックピン９２の形状について説明する。図７に示すように、ツールロックピン９２は長軸形状に形成され、その軸方向中央位置には、上方に向かって断面が縮径するテーパを有する係止フランジ１５０が設けられている。この係止フランジ１５０は、上方に向かって縮径するテーパを有するテーパ部１５１と、該テーパ部１５１の底部の外周から鉛直下方に向かって延出する基台部１５２と、テーパ部１５１の上部からツールロックピン９２の軸方向に平行かつ上方に延出するストレート部１５３とから構成されている。

次に、アームロックピン９１を利用したアームロック機構２０１について説明する。図２に示すように、アームロックピン９１は、上フランジ６１の貫通孔６７を鉛直方向に貫通し、アーム本体５２の本体部５３の透孔５５を介して、下フランジ６３の段付挿通孔６９に挿通されている。さらに、段付挿通孔６９の段部の上面と、係止フランジ１００の基台部１０２（図６参照）底面との間には、バネ９５が弾力的に圧縮介挿されている。これにより、アームロックピン９１は常時上方に付勢されている。

そして、アームロックピン９１が上昇した場合、係止フランジ１００が、アーム回転軸５１の係合溝５１ｂ（図５参照）に係合する。このとき、図１２に示すように、係止フランジ１００のテーパ部１０１が、アーム回転軸５１の係合溝５１ｂに設けられたテーパ面５１ｃに密着して当接する。よって、係合溝５１ｂに対して係止フランジ１００が確実に係合する。こうして、アーム回転軸５１の回動がアームロックピン９１によってロックされ、アーム支持体１６に対するアーム本体５２の回動を制限することができる。つまり、この状態では、アーム本体５２は旋回軸２５と一体となって回動する。

また、バネ９５の付勢に逆らって、アームロックピン９１が押し下げられた場合、図１１に示すように、係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃから、係止フランジ１００のテーパ部１０１が離れる。これにより、アームロックピン９１によるロックが解除されるので、アーム支持体１６に対するアーム回転軸５１のみの回動が許容される。つまり、この状態では、アーム本体５２は旋回軸２５とは独立して回動する。

次に、ツールロックピン９２を利用したツールロック機構２０２について説明する。図２に示すように、ツールロックピン９２は、上フランジ６１の貫通孔６５を鉛直方向に貫通し、アーム本体５２の本体部５３の透孔５５を介して、下フランジ６３の段付挿通孔６８に挿通されている。さらに、段付挿通孔６９の段部の上面と、係止フランジ１５０の基台部１５２（図７参照）の底面との間には、バネ９３が弾力的に圧縮介挿されている。これにより、ツールロックピン９２は常時上方に付勢されている。

そして、ツールロックピン９２が上昇した場合、係止フランジ１５０のテーパ部１５１（図７参照）が、ローラシャフト８０の透孔５５側に突き出た端部に対して下側から係合する。さらに、ローラシャフト８０の段付挿通孔５８における摺動が制限されるので、フィンガ１７に係止された工具ホルダ７に対するローラ８１の押圧付勢が保持される。これにより、フィンガ１７において、工具ホルダ７を確実に保持することができる。

また、バネ９３の付勢に逆らって、ツールロックピン９２が押し下げられた場合、ローラシャフト８０の透孔５５側に突き出た端部から、ツールロックピン９２の係止フランジ１５０のテーパ部１５１が離れる。これにより、ツールロックピン９２によるロックが解除されるので、ローラシャフト８０の透孔５５側への摺動が許容される。つまり、この状態では、フィンガ１７における工具ホルダ７の着脱が自由となる。

次に、アーム本体５２の工具交換位置（Ａ）と、アーム待機位置（Ｂ）とについて説明する。図４に示すように、アーム本体５２は、アーム中軸６２（図２参照）を中心に旋回する。そして、工具交換位置（Ａ）では、一方のフィンガ１７の内側に、主軸９に装着された工具ホルダ７が配置され、他方のフィンガ１７の内側に、工具マガジンにセットされた工具ホルダ７が配置される。次いで、一対のフィンガ１７に各工具ホルダ７が把持され、旋回軸２５とともにアーム本体５２が１８０°旋回することによって、各工具ホルダ７の位置が互いに置き換わる。そして、各フィンガ１７における各工具ホルダ７の保持が解除されることによって、工具交換動作は終了する。しかしながら、一方のフィンガ１７は、主軸９の近傍に配置された状態のままである。そのため、主軸９に装着された工具６による切削加工の邪魔となる。そこで、アーム本体５２のみを所定角度旋回させることによって、アーム本体５２をアーム待機位置（Ｂ）になるように配置する。これにより、主軸９から一方のフィンガ１７が離れるので、主軸９に装着された工具６による切削加工の邪魔にならない。

次に、上記構成からなる工具交換装置１の工具交換工程について説明する。工具交換工程は、主に４つの工程からなる。まず、アーム本体５２のみを所定角度旋回し、アーム待機位置（Ｂ）から工具交換位置（Ａ）に移動させ、主軸９の工具装着部９ａに装着された使用後の工具６を保持する工具ホルダ７と、工具マガジンにセットされた新しい工具６を保持する工具ホルダ７とをフィンガ１７，１７で把持する第１工程と、旋回軸２５とともに、工具交換アーム１０を最下点まで移動させ、その後で１８０゜旋回させることによって、工具６，６の位置を互いに置き換える第２工程と、旋回軸２５とともに、工具交換アーム１０が上昇し、新しい工具６を保持する工具ホルダ７を主軸９の工具装着部９ａに装着し、使用後の工具６を保持する工具ホルダ７を工具マガジンに収納する第３工程と、フィンガ１７，１７から各工具ホルダ７，７を離し、アーム本体５２のみを逆旋回させ、工具交換位置（Ａ）からアーム待機位置（Ｂ）に戻す第４工程とから構成されている。以下、これら第１〜４工程で実行される各種動作について具体的に説明する。

まず、第１工程について説明する。図８に示すように、図４に示すアーム待機位置（Ｂ）にある工具交換アーム１０は上死点まで移動されている。そして、外軸ギヤ２９の凹部７１ａ，７１ｂには、アーム回転軸５１の凸部７２ａ，７２ｂが各々嵌合している。さらに、上フランジ６１から上方に突出するアームロックピン９１及びツールロックピン９２は、主軸ヘッド３の下部に当接し、下方に押し下げられている。この場合、アームロック機構２０１では、アーム回転軸５１のフランジ５１ａに設けられた係合溝５１ｂ（図５参照）には、アームロックピン９１の係止フランジ１００が係合していない。これにより、アームロックピン９１によるロックが解除されるので、アーム支持体１６に対するアーム回転軸５１のみの回動が許容される。つまり、この状態では、アーム本体５２は、旋回軸２５とは独立して回動することができる。

一方、ツールロック機構２０２でも、ツールロックピン９２が押し下げられているので、ローラシャフト８０の透孔５５側に突き出た端部から、ツールロックピン９２の係止フランジ１５０のテーパ部１５１が離れる。これにより、ツールロックピン９２によるロックが解除されるので、ローラシャフト８０の透孔５５側への摺動が許容される。つまり、この状態では、フィンガ１７への工具ホルダ７の着脱が自由となる。

このような状態において、図１に示すＡＴＣ駆動軸１８が回転すると、平面溝カム２４に沿って揺動子３５が揺動する。すると、揺動子３５に従動するセグメントギヤ３４が回動し、セグメントギヤ３４のギヤ２９ａに噛合する外軸ギヤ２９が回動する。ここで、アームロック機構２０１は解除されているので、外軸ギヤ２９の回動に伴ってアーム回転軸５１が回動し、該アーム回転軸５１と一体となったアーム本体５２が回動する。そして、アーム本体５２は、図４に示すアーム待機位置（Ｂ）から工具交換位置（Ａ）に旋回する。

すると、主軸９のテーパ状の工具装着部９ａに装着された工具ホルダ７の係止溝７ａに、フィンガ１７の工具係止部５６が係止する。さらに、工具ホルダ７に付勢されるローラシャフト８０が透孔５５側に移動する。そして、フィンガ１７の工具係止部５６に係止された工具ホルダ７は、バネ８５の付勢によって、ローラ８１に押圧付勢される。こうして、工具ホルダ７がフィンガ１７に把持される。また、他方のフィンガ１７においても、工具マガジン（図示外）の待機位置にセットされた工具６を保持する工具ホルダ７が同様の方法によって把持される。こうして、第１工程が終了する。

次に、第２工程について説明する。図８に示すように、第１工程で、フィンガ１７，１７に工具ホルダ７，７が把持された状態において、図１に示すＡＴＣ駆動軸１８がさらに回転する。すると、溝カム２２に従動する揺動部材４２が揺動する。そして、その揺動部材４２の揺動によって、主軸９の工具装着部９ａのドローバ（図示外）に連結された工具リリースピン（図示外）が押し下げられる。これにより、主軸９の工具装着部９ａから工具ホルダ７を離脱することができる。さらに、ＡＴＣ駆動軸１８が回転すると、揺動レバー４０が揺動するため、図９に示すように、旋回軸２５が下方向に移動する。これに伴い、工具交換アーム１０が下方に移動するので、主軸９の工具装着部９ａから工具ホルダ７が抜き取られる。

また、主軸ヘッド３の下部に当接して押し下げられていたアームロックピン９１及びツールロックピン９２は、バネ９３，９５の付勢によって押し上げられる。そして、図１０に示すように、旋回軸２５及び工具交換アーム１０が最下点まで移動すると、アームロック機構２０１では、図１２に示すように、アーム回転軸５１のフランジ５１ａに設けられた係合溝５１ｂに対して、アームロックピン９１の係止フランジ１５０が下側から係合する。このとき、係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃに対して、係止フランジ１５０のテーパ部１５１が密着して当接するので、係合溝５１ｂに対して係止フランジ１００が確実に係合する。これにより、アーム回転軸５１の回動が、アームロックピン９１によってロックされ、アーム支持体１６に対するアーム本体５２のみの回動が制限される。つまり、この状態では、アーム本体５２は、旋回軸２５と一体となって回動する。

一方、ツールロック機構２０２では、係止フランジ１５０のテーパ部１５１が、ローラシャフト８０の透孔５５側に突き出た端部に対して下側から係合する。さらに、ローラシャフト８０の段付挿通孔５８における摺動が制限されるので、フィンガ１７に係止された工具ホルダ７に対するローラ８１の押圧付勢が保持される。これにより、フィンガ１７において、工具ホルダ７を確実に保持することができる。

そして、フィンガ１７，１７に工具ホルダ７，７が把持された状態で、ＡＴＣ駆動軸１８がさらに回転すると、パラレルカム２１が回転する。そして、パラレルカム２１の板カム２１ａ，２１ｂが、スプライン副軸３７に設けられた従動ローラ３８に当接することによって、図１０に示すように、旋回軸２５及び工具交換アーム１０が１８０゜旋回する。このとき、工具交換アーム１０は、フィンガ１７，１７で工具ホルダ７，７を把持しながら旋回するため、アーム本体５２に対して、鉄製の工具６，６、工具ホルダ７，７等の重量に起因する慣性モーメントが働く。つまり、アームロック機構２０１では、工具ホルダ７，７を把持しながら旋回するアーム本体５２には、旋回軸２５の旋回が停止してもさらに旋回しようとする力が働く。また、旋回軸２５の旋回が開始する場合においても、工具ホルダ７，７を把持しながら旋回するアーム本体５２には、停止しようとする力が働く。そして、いずれの場合でも、アーム本体５２に働く力は、アーム回転軸５１のフランジ５１ａの係合溝５１ｂに係合するアームロックピン９１の係止フランジ１００をやや押し下げる。

このとき、係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃに対して、係止フランジ１００のテーパ部１０１が下方にずれるので、係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃが、係止フランジ１００のテーパ部１０１を乗り越える恐れがある。しかしながら、万が一、係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃが、係止フランジ１００のテーパ部１０１を乗り越えてしまった場合でも、係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃには、ストレート部１０３が当接するので、アームロック機構２０１によるロックがそのまま保持される。これにより、工具交換アーム１０が旋回する際は、アームロックピン９１によるロックが確実に保持されるので、工具交換アーム１０の旋回位置がずれるのを防止できる。

また、ツールロック機構２０２においても、工具ホルダ７，７を把持しながらアーム本体５２が旋回し、上記した慣性モーメントが働いた場合、アーム本体５２に働く力は、ローラシャフト８０の透孔５５側の端部に当接するツールロックピン９２の係止フランジ１５０をやや押し下げる。このとき、ローラシャフト８０の透孔５５側の端部に対して、係止フランジ１５０のテーパ部１５１が下方にずれるので、ローラシャフト８０の透孔５５側の端部が、係止フランジ１５０のテーパ部１５１を乗り越える恐れがある。しかしながら、万が一、ローラシャフト８０の透孔５５側の端部が、係止フランジ１５０のテーパ部１５１を乗り越えてしまった場合でも、ローラシャフト８０の透孔５５側の端部には、ストレート部１５３が当接するので、ツールロック機構２０２によるロックがそのまま保持される。これにより、工具交換アーム１０が旋回する際は、ツールロックピン９２によるロックが確実に保持されるので、フィンガ１７から工具ホルダ７が脱落することを確実に防止できる。こうして、工具交換アーム１０が正確かつ安全に１８０°旋回し、工具６，６の位置が互いに置き換わる。

次に、第３工程について説明する。第２工程にて、工具６，６の位置が互いに置き換わった状態で、ＡＴＣ駆動軸１８が所定方向に回転すると、揺動レバー４０が揺動し、旋回軸２５が上方向に移動する。これに伴い、工具交換アーム１０が上方に移動する。そして、工具交換アーム１０が上死点まで移動されると、図９，図８に示すように、上フランジ６１から上方に突出するアームロックピン９１及びツールロックピン９２が、主軸ヘッド３の下部に当接することによって、下方に押し下げられる。この場合、アームロック機構２０１では、アームロックピン９１によるロックが解除されるので、アーム支持体１６に対するアーム回転軸５１のみの回動が許容される。つまり、この状態では、アーム本体５２は、旋回軸２５とは独立して回動することができる。これにより、アーム本体５２は、工具ホルダ７が主軸９の工具装着部９ａのテーパに沿って挿入されるときの工具ホルダ７の動きに従って揺動できるので、フィンガ１７に把持された工具ホルダ７の位置が、主軸９の工具装着部９ａに対してずれた場合でも確実に装着することができる。そして、工具ホルダ７と工具装着部９ａとの間に負荷がかかることを防止できる。

さらに、ツールロック機構２０２では、ツールロックピン９２が押し下げられるので、ローラシャフト８０の透孔５５側に突き出た端部から、ツールロックピン９２の係止フランジ１５０のテーパ部１５１が離れる。これにより、ツールロックピン９２によるロックが解除されるので、ローラシャフト８０の透孔５５側への摺動が許容される。これにより、フィンガ１７による工具ホルダ７の把持が解除される。

次に、第４工程について説明する。図８に示すように、第３工程にて、主軸９の工具装着部９ａに新しい工具ホルダ７が挿入され、各フィンガ１７，１７による工具ホルダ７の把持が解除されている。そして、外軸ギヤの凹部７１ａ，７１ｂには、アーム回転軸５１の凸部７２ａ，７２ｂが各々嵌合している。そこで、ＡＴＣ駆動軸１８が逆方向に回転すると、平面溝カム２４に沿って揺動子３５が揺動する。すると、揺動子３５に従動するセグメントギヤ３４が回動し、セグメントギヤ３４のギヤ２９ａに噛合する外軸ギヤ２９が逆方向に回動する。ここで、アームロック機構２０１は解除されているので、外軸ギヤ２９の回動に伴ってアーム回転軸５１が回動し、該アーム回転軸５１と一体となったアーム本体５２が回動する。そして、アーム本体５２は、工具交換位置（Ａ）からアーム待機位置（Ｂ）に旋回する。こうして、工具交換装置１による工具交換工程が終了する。

なお、以上の説明において、図２，図３に示すフィンガ１７が本発明の「把持部」に相当する。さらに、図２に示す上フランジ６１、下フランジ６３、貫通孔６７、段付挿通孔６９が本発明の「アームロックピン支持手段」に相当し、上フランジ６１、下フランジ６３、貫通孔６５、段付挿通孔６８が本発明の「ツールロックピン支持手段」に相当し、バネ９５が本発明の「第１付勢手段」に相当し、バネ８５が本発明の「第２付勢手段」に相当し、バネ９３が本発明の「第３付勢手段」に相当し、ローラシャフト８０が本発明の「当接部材」に相当する。さらに、図６に示すアームロックピン９１の係止フランジ１００が本発明の「第１係合部」に相当し、ストレート部１０３が本発明の「第１直線部」に相当する。また、図７に示すツールロックピン９２の係止フランジ１５０が本発明の「第２係合部」に相当し、ストレート部１５３が本発明の「第２直線部」に相当する。さらに、アーム回転軸５１のフランジ５１ａに設けられた係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃが本発明の「第１被係合部」に相当し、ローラシャフト８０の透孔５５側に突き出た端部が本発明の「第２被係合部」に相当する。また、図１に示す駆動モータ１５、ＡＴＣ駆動軸１８、揺動レバー４０が本発明の「駆動手段」に相当する。

以上説明したように、本実施形態の工具交換装置１では、アームロック機構２０１を構成するアームロックピン９１の係止フランジ１００において、テーパ部１０１の上部にストレート部１０３が設けられている。さらに、ツールロック機構２０２を構成するツールロックピン９２の係止フランジ１５０において、テーパ部１５１の上部にストレート部１５３が設けられている。例えば、工具交換アーム１０が１８０゜旋回する際には、アーム本体５２に対して、鉄製の工具６，６、工具ホルダ７，７等の重量に起因する慣性モーメントが働く。このときのアーム本体５２に働く力は、アーム回転軸５１のフランジ５１ａの係合溝５１ｂに係合するアームロックピン９１の係止フランジ１００をやや押し下げる。つまり、係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃに対して、係止フランジ１００のテーパ部１０１が下方にずれる。そして、万が一、係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃが、係止フランジ１００のテーパ部１０１を乗り越えてしまった場合でも、係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃにはストレート部１０３が当接する。よって、アームロック機構２０１によるロックがそのまま保持される。これにより、工具交換アーム１０が旋回する際は、アームロックピン９１によるロックが確実に保持されるので、工具交換アーム１０の旋回位置がずれるのを防止できる。

また、ツールロック機構２０２においても、アーム本体５２に働く力は、ローラシャフト８０の透孔５５側の端部に当接するツールロックピン９２の係止フランジ１５０をやや押し下げる。このとき、ローラシャフト８０の透孔５５側の端部に対して、係止フランジ１５０のテーパ部１５１が下方にずれる。そして、万が一、ローラシャフト８０の透孔５５側の端部が、係止フランジ１５０のテーパ部１５１を乗り越えてしまった場合でも、ローラシャフト８０の透孔５５側の端部にはストレート部１５３が当接する。よって、ツールロック機構２０２によるロックがそのまま保持される。これにより、工具交換アーム１０が旋回する際は、ツールロックピン９２によるロックが確実に保持されるので、旋回中に、フィンガ１７から工具が脱落することを確実に防止することができる。こうして、工具交換アーム１０が正確かつ安全に１８０°旋回することによって、工具６，６の位置が互いに置き換えることができる。

なお、本発明の工具交換装置は、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。例えば、上記実施形態では、工具交換アーム１０のアーム本体５２は、本体部５３と、アーム部５４，５４とが一体化されて構成されているが、本体部５３とアーム部５４，５４とは別体に構成してもよい。さらに、上フランジ６１とアーム中軸６２とを別体に構成してもよい。

また、工具交換アーム１０のフィンガ１７，１７の向きは、互いに対称の向きになっていれば、上記実施形態とは逆の向きにすることも可能である。

また、上記実施形態では、アームロックピン９１の係止フランジ１００のテーパ部１０１、ツールロックピン９２の係止フランジ１５０のテーパ部１５１、及び係合溝５１ｂのテーパ面５１ｃは、断面が直線状になっているが、曲線状になっていてもよい。

本発明の工具交換装置は、旋回軸によるアーム本体の旋回動作によって、工作機械の主軸に工具を着脱可能に装着する工具交換装置に適用可能である。

工具交換装置１の縦断面図である。 工具交換装置１の下部の縦断面図である。 工具交換アーム１０の斜視図である。 工具交換アーム１０の平面図である。 アーム回転軸５１の係合溝５１ｂの縦断面図である。 アームロックピン９１の斜視図である。 ツールロックピン９２の斜視図である。 アームロック機構２０１及びツールロック機構２０２の動作を示す説明図（工具交換アーム１０が上死点まで上昇した状態）である。 アームロック機構２０１及びツールロック機構２０２の動作を示す説明図（主軸９から工具ホルダ７が離脱した状態）である。 アームロック機構２０１及びツールロック機構２０２の動作を示す説明図（工具交換アーム１０が最下点まで移動した状態）である。 アーム回転軸５１のテーパ面５１ｃに、アームロックピン９１の係止フランジ１００のテーパ部１０１が当接する前の状態を示す説明図である。 アーム回転軸５１のテーパ面５１ｃに、アームロックピン９１の係止フランジ１００のテーパ部１０１が当接した状態を示す説明図である。

１ 工具交換装置
３ 主軸ヘッド
６ 工具
９ 主軸
１０ 工具交換アーム
１６ アーム支持体
１７ フィンガ
２５ 旋回軸
５１ アーム回転軸
５１ｂ 係合溝
５１ｃ テーパ面
５２ 旋回アーム
５８ 段付挿通孔
６１ 上フランジ
６３ 下フランジ
６５ 貫通孔
６７ 貫通孔
６８ 段付挿通孔
６９ 段付挿通孔
８０ ローラシャフト
８５ バネ
９１ アームロックピン
９２ ツールロックピン
９３ バネ
９５ バネ
１００ 係止フランジ
１０１ テーパ部
１０３ ストレート部
１５０ 係止フランジ
１５１ テーパ部
１５３ ストレート部

Claims (2)

1. 工作機械の主軸ヘッドに設けられた駆動手段と、当該駆動手段によって昇降可能に支持された旋回軸と、当該旋回軸の下端に直交して設けられ、前記旋回軸の軸線周りを旋回するアーム本体と、当該アーム本体の少なくとも一端に設けられ、工具を把持する把持部とを備え、前記旋回軸の旋回運動と昇降運動とによって、前記把持部に把持された工具を、工作機械の主軸に装着し、或いは前記主軸に装着された工具を抜き取る工具交換装置において、
   前記旋回軸の前記下端に設けられ、前記アーム本体を回動可能に支持するアーム支持体と、
   当該アーム支持体に設けられ、前記アーム本体を前記アーム支持体に一体的に固定するアームロック機構と
   を備え、
   当該アームロック機構は、
   上下方向に延設されたアームロックピンと、
   当該アームロックピンを上下方向に移動可能に支持するとともに、前記アームロックピンの上部を、前記アーム支持体の上部から出退させるアームロックピン支持手段と、
   当該アームロックピン支持手段に設けられ、前記アームロックピンを上方に向かって付勢する第１付勢手段と
   から構成され、
   前記アームロックピンには、鍔状の第１係合部が設けられ、
   前記アーム本体には、前記第１係合部が下側から係合する第１被係合部が設けられ、
   当該第１被係合部はテーパ状に形成され、
   前記第１係合部には、
   前記第１被係合部のテーパ面に相対するテーパと、
   前記テーパの上部から前記アームロックピンの軸方向に平行且つ上方に向かって延設された第１直線部と
   が設けられ、
   前記第１係合部が、前記第１被係合部に係合した場合に、前記アーム本体が前記アーム支持体に固定され、
   前記アーム本体が上昇した場合に、前記アーム支持体の上部から突出する前記アームロックピンの上部が、前記主軸ヘッドの下部に当接して押し下げられ、前記第１係合部が前記第１被係合部から離脱することによって、前記アームロック機構による前記アーム本体の固定が解除され、
   前記アーム本体と前記アーム支持体が回動する際、前記アーム本体に働く慣性モーメントにより、前記第１被係合部のテーパが前記アームロックピンの前記第１係合部のテーパを押し下げ、前記第１被係合部のテーパが前記第１係合部のテーパからずれた場合でも、前記第１直線部が前記第１被係合部と当接して前記アーム本体と前記アーム支持体の固定を保持することを特徴とする工具交換装置。
2. 前記アーム本体の内部から前記把持部に向かって出退可能に設けられ、前記把持部に装着された工具に当接させる当接部材と、
   当該当接部材を、前記把持部側に付勢する第２付勢手段と、
   前記アーム支持体に設けられ、前記当接部材の先端部が工具に当接した状態で、前記当接部材の移動を制限するツールロック機構と
   を備え、
   当該ツールロック機構は、
   上下方向に延設されたツールロックピンと、
   当該ツールロックピンを上下方向に移動可能に支持するとともに、前記ツールロックピンの上部を、前記アーム支持体の上部から出退させるツールロックピン支持手段と、
   当該ツールロックピン支持手段に設けられ、前記ツールロックピンを上方に向かって付勢する第３付勢手段と
   から構成され、
   前記ツールロックピンには、鍔状の第２係合部が設けられ、
   前記当接部材の後端部には、前記第２係合部が下側から係合する第２被係合部が設けられ、
   当該第２被係合部はテーパ状に形成され、
   前記第２係合部には、
   前記第２被係合部のテーパ面に相対するテーパと、
   前記テーパの上部から前記ツールロックピンの軸方向に平行且つ上方に向かって延設された第２直線部と
   が設けられ、
   前記第２係合部が前記第２被係合部に係合した場合に、前記当接部材の移動が制限され、
   前記アーム本体が上昇した場合に、前記アーム支持体の上部から突出する前記ツールロックピンの上部が、前記主軸ヘッドの下部に当接して押し下げられ、前記第２係合部が前記第２被係合部から離脱することによって、前記ツールロック機構による前記当接部材の移動の制限が解除され、
   前記アーム本体と前記アーム支持体が回動する際、前記アーム本体に働く慣性モーメントにより、前記第２被係合部のテーパが前記ツールロックピンの前記第２係合部のテーパを押し下げ、前記第２被係合部のテーパが前記第２係合部のテーパからずれた場合でも、前記第２直線部が前記第２被係合部と当接して前記当接部材の移動の制限を保持することを特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。

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