特開 2024-5915 工具把持部材、工具マガジン、工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024005915

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】工具把持部材、工具マガジン、工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/157 20060101AFI20240110BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/157 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022106382

(22)【出願日】2022-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104178

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 尚

(72)【発明者】

【氏名】天野 真仁

【テーマコード（参考）】

3C002

【Ｆターム（参考）】

3C002AA03

3C002AA06

3C002BB02

3C002DD14

3C002KK04

(57)【要約】

【課題】工具マガジンが損傷する可能性を低減できる工具把持部材、工具マガジン、工作機械を提供する。
【解決手段】
工具把持部材３５は、工具マガジンに設けられ、工具を支持する工具ホルダを把持する。基台３５１は、工具マガジンのマガジンベースに固定され、工具ホルダが係合する係合部３５４を備える。一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂは、基台３５１に設けた支点部Ｃ１、Ｃ２を中心に回動し、係合部３５４に工具ホルダが係合した状態で、工具ホルダを挟み込んで把持する。基台３５１の係合部３５４は、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂが互いに対向する左右方向と、支点部Ｃ１、Ｃ２の軸方向とに直交する方向に延びる溝部３５６、３６０を備える。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具マガジンに設けられ、工具を支持する工具ホルダを把持する工具把持部材において、
前記工具マガジンのマガジンベースに固定され、前記工具ホルダが係合する係合部を備えた基台と、
支点部を中心に回動し、前記係合部に前記工具ホルダが係合した状態で、前記工具ホルダを挟み込んで把持する一対の爪部材と
を備え、
前記基台の前記係合部は、前記一対の爪部材が互いに対向する対向方向と、前記支点部の軸方向とに直交する方向に延びる溝部を備えた
ことを特徴とする工具把持部材。

【請求項2】

前記溝部は、前記対向方向に所定の溝幅を有し、
前記溝部は、前記軸方向の一方から見た場合、前記対向方向における前記係合部の中心に重ねて配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の工具把持部材。

【請求項3】

前記工具ホルダは、所定の位置に溝部を備え、
前記係合部は、前記溝部に嵌合する嵌合部を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の工具把持部材。

【請求項4】

前記基台の材質は、アルミである
ことを特徴とする請求項１に記載の工具把持部材。

【請求項5】

前記基台の材質は、アルミダイカストである
ことを特徴とする請求項１に記載の工具把持部材。

【請求項6】

前記工具把持部材は、主軸の軸方向が水平方向に延びる工作機械に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の工具把持部材。

【請求項7】

請求項１～６の何れかに記載の工具把持部材
を備えたことを特徴とする工具マガジン。

【請求項8】

請求項７に記載の工具マガジン
を備えたことを特徴とする工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工具把持部材、工具マガジン、工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１の工作機械は、主軸に装着した工具と、工具マガジンの工具把持部材に把持された次工具とを工具交換する。工具交換時、工作機械は、主軸を上方に移動させる。工具マガジンに固定した工具把持部材は、主軸に装着された工具ホルダを把持する。工作機械は、工具マガジンを前方へ移動して、工具把持部材が把持した工具ホルダと主軸とのクランプを解除する。工作機械は、工具マガジン駆動部を駆動して、次工具の工具ホルダを交換位置に旋回する。工作機械は、工具マガジンを後方へ移動して、交換位置にある次工具の工具ホルダを主軸に対してクランプする。この状態で、工作機械は、主軸を下方に移動して、次工具が取り付けられた工具ホルダを工具把持部材から取り外す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６－７４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記工具把持部材は、上下方向への荷重に対して強度が高い場合がある。このため、工具交換時に上方に移動した主軸が工具把持部材の予期せぬ位置に衝突した場合、工具把持部材が損傷する代わりに、工具マガジンに負荷がかかり損傷する可能性がある。

【0005】

本発明の目的は、工具マガジンが損傷する可能性を低減できる工具把持部材、工具マガジン、工作機械を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１の工具把持部材は、工具マガジンに設けられ、工具を支持する工具ホルダを把持する工具把持部材において、前記工具マガジンのマガジンベースに固定され、前記工具ホルダが係合する係合部を備えた基台と、支点部を中心に回動し、前記係合部に前記工具ホルダが係合した状態で、前記工具ホルダを挟み込んで把持する一対の爪部材とを備え、前記基台の前記係合部は、前記一対の爪部材が互いに対向する対向方向と、前記支点部の軸方向とに直交する方向に延びる溝部を備えたことを特徴とする。工具交換時、予期せぬ位置に主軸が移動して工具マガジンに過大な負荷が発生する場合がある。この場合、溝部が係合部の他の部分に比べて薄いので、工具把持部材の溝部に負荷が集中する。このため、工具マガジンが損傷する代わりに、工具把持部材の基台が損傷する。故に、工具マガジンが損傷する可能性を低減できる。

【0007】

請求項２の工具把持部材では、前記溝部は、前記対向方向に所定の溝幅を有し、前記溝部は、前記軸方向の一方から見た場合、前記対向方向における前記係合部の中心に重ねて配置されてもよい。この場合、主軸がグリップアームの何れの位置に衝突しても、工具把持部材の溝部に負荷が集中しやすい。このため、工具マガジンが損傷する代わりに、工具把持部材の基台が損傷する。故に、工具マガジンが損傷する可能性を低減できる。

【0008】

請求項３の工具把持部材では、前記工具ホルダは、所定の位置に溝部を備え、前記係合部は、前記溝部に嵌合する嵌合部を備えてもよい。予期せぬ位置に主軸が移動した場合、嵌合部を備えた溝部が損傷することで、工具ホルダが損傷する可能性を抑制できる。

【0009】

請求項４の工具把持部材では、前記基台の材質は、アルミであってもよい。工具把持部材の材質がアルミの場合も、工具マガジンの代わりに基台が損傷する。故に、工具マガジンが損傷する可能性を低減できる。

【0010】

請求項５の工具把持部材では、前記基台の材質は、アルミダイカストであってもよい。工具把持部材の材質がアルミダイカストの場合も、工具マガジンの代わりに基台が損傷する。故に、工具マガジンが損傷する可能性を低減できる。

【0011】

請求項６の工具把持部材では、前記工具把持部材は、主軸の軸方向が水平方向に延びる工作機械に設けられてもよい。工具把持部材は、主軸の軸方向が水平方向に延びる工作機械においても、工具マガジンが損傷する可能性を低減できる。

【0012】

請求項７の工具マガジンは、請求項１～６の何れかに記載の工具把持部材を備えたことを特徴とする。工具マガジンは、工具把持部材が損傷することで、工具マガジンが損傷する可能性を低減できる。

【0013】

請求項８の工作機械は、請求項７に記載の工具マガジンを備えたことを特徴とする。工作機械は、工具把持部材が損傷することで、工具マガジンが損傷する可能性を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】工作機械１の斜視図。

【図2】工作機械１（シャッタ１０３：閉）の斜視図。

【図3】工作機械１（シャッタ１０３：開）の斜視図。

【図4】工作機械１（マガジンカバー１０省略）の斜視図。

【図5】工作機械１（マガジンカバー１０省略）の右側面図。

【図6】主軸ヘッド６周囲の一部を断面で示した右側面図。

【図7】図６の状態からアンクランプアーム５０が支点軸４５を中心に前方に揺動した状態を示す図。

【図8】グリップアーム３５の斜視図。

【図9】（Ａ）はグリップアーム３５の背面図であり、（Ｂ）はグリップアーム３５を下から見た図。

【図10】主軸７が加工位置の状態を示す図。

【図11】図１０の状態から主軸７が後方に移動した状態を示す図。

【図12】図１１の状態から主軸７がＹ軸ＡＴＣ原点まで上昇した状態を示す図。

【図13】図１２の状態から主軸７がＹ軸ＡＴＣ原点からＡＴＣ位置に後進した状態を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の一実施形態を説明する。以下説明は図中に矢印で示す左右、上下、前後を使用する。工作機械１の左右方向、上下方向、前後方向は夫々工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。図１に示す工作機械１は後述の主軸７（図２、図６参照）が前後方向（Ｚ軸方向）に延びる横形であり、後述の立柱５がＸ軸方向とＺ軸方向に移動する。

【0016】

図１～図７を参照し、工作機械１の構造を説明する。図１、図２に示すように、工作機械１は、ベース２、立柱５、主軸ヘッド６、主軸７（図２、図６参照）、制御箱８、回転テーブル９、Ｘ軸移動機構１１、Ｚ軸移動機構１２、Ｙ軸移動機構１３（図６参照）、ＡＴＣ装置３０（図４参照）、マガジンカバー１０等を備える。ベース２はＺ軸方向に長い平面視矩形状の鉄製土台である。Ｘ軸移動機構１１はベース２上面後部に設け、移動体１５をＸ軸方向に移動可能に支持する。Ｚ軸移動機構１２は移動体１５上面に設け、立柱５をＺ軸方向に移動可能に支持する。

【0017】

立柱５は上下方向に延びる立柱である。立柱５は貫通口５Ａ（図４参照）を備える。貫通口５Ａは正面視縦長矩形状であり、立柱５の前面と後面を前後方向に貫通する。枠カバー２０は立柱５前面に取り付ける。枠カバー２０は正面視縦長矩形状の枠体であり、立柱５と後述の主軸ヘッド６の間の隙間を外方から覆う。Ｙ軸移動機構１３は立柱５前面に設け、主軸ヘッド６を立柱５前面に沿ってＹ軸方向に移動可能に支持する（図６参照）。Ｘ軸移動機構１１、Ｚ軸移動機構１２、Ｙ軸移動機構１３は例えばガイド、ボールネジ、モータを備え、モータの動力で対象部品（移動体１５、立柱５、主軸ヘッド６）をガイドに沿って移動する。

【0018】

主軸ヘッド６はＺ軸方向に延びる。主軸ヘッド６の前端側は略円柱状、後端側は略直方体状である。工作機械１は加工領域とＡＴＣ領域を備える（図５参照）。Ｙ軸方向において、主軸ヘッド６は加工領域とＡＴＣ領域の間を移動可能である。加工領域はＹ軸原点よりもベース２側（下側）の空間に設ける。Ｙ軸原点とはＹ軸の機械座標が０の位置である。ＡＴＣ領域は、Ｙ軸原点に対して加工領域とは反対側（上側）の空間に設ける。加工領域は回転テーブル９上面に固定されたワークの加工を行う領域である。ＡＴＣ領域はＡＴＣ装置３０により工具交換を行う領域である。ＡＴＣ領域は加工領域の上側で且つＺ軸方向にて加工領域と重なる位置に設ける。

【0019】

主軸ヘッド６は上部カバー２８と鎧カバー８５を備える。上部カバー２８は正面視略矩形状の金属板である。上部カバー２８の下端部は主軸ヘッド６上面後端部に固定する。上部カバー２８は、主軸ヘッド６上面後端部から上方に延出する。上部カバー２８は主軸ヘッド６と一体して上下動することで、立柱５前面の主軸ヘッド６よりも上側の領域を前方から常時覆う。鎧カバー８５は主軸ヘッド６下面後端部に吊り下げた状態で固定する。鎧カバー８５は複数の金属板を上下方向に並べて備える。鎧カバー８５は主軸ヘッド６の高さに応じて上下方向にテレスコピックに伸縮することで、立柱５前面の主軸ヘッド６よりも下側の領域を前方から常時覆う。

【0020】

図６に示すように、主軸７は主軸ヘッド６内の前端側に設け、主軸ヘッド６と同軸且つＺ軸方向に延びる。主軸ヘッド６は主軸７を回転可能に支持する。主軸ヘッド６は、主軸モータ２６を保持する。主軸モータ２６の出力軸２６Ａは前方に延び、カップリング２５を介して主軸７後端部と同軸上に連結する。主軸ヘッド６内には、アンクランプアーム５０を設ける。アンクランプアーム５０は主軸７に装着する工具ホルダ９０のクランプの固定と解除を行う。

【0021】

主軸７は工具装着穴４０、ホルダ挟持部材４１、ドローバ４２を備える。工具装着穴４０は主軸７前端部に設ける（図１、図６参照）。工具装着穴４０は主軸７前端部に向けて拡径する略円錐状のテーパ穴である。ホルダ挟持部材４１は工具装着穴４０の奥側（後端側）に設ける。ドローバ４２は主軸７の軸穴に同軸上に挿入し且つ前後方向に移動自在に設ける。主軸７は後端側の外周面にガイド穴４４を設ける。ガイド穴４４は主軸７の軸方向に平行に延びる長穴である。ドローバ４２は後端部にピン４３を備える。ピン４３はドローバ４２の軸方向に直交する方向に延び、主軸７のガイド穴４４を介して主軸７の外側に突出する。ガイド穴４４はピン４３を軸方向に平行にガイドする。

【0022】

工具ホルダ９０は工具装着穴４０に着脱自在に装着する。工具ホルダ９０は一端側に工具９１を保持し、他端側にテーパ部９２とプルスタッド９３を備える。テーパ部９２は工具装着穴４０に対応する略円錐状であり、工具９１側とは反対側に離間する方向に縮径する。プルスタッド９３はテーパ部９２頂上部からテーパ部９２から離れる方向に突出する。テーパ部９２は主軸７の工具装着穴４０に密着して装着する。工具装着穴４０にテーパ部９２が装着すると、ホルダ挟持部材４１はプルスタッド９３を挟持する。その状態で、ホルダ挟持部材４１が図示外のバネで後方に引っ張られることにより、プルスタッド９３の挟持がロックされる。主軸７内にてドローバ４２がホルダ挟持部材４１を前方に押圧すると、ホルダ挟持部材４１はバネ力に抗して前方に移動し、プルスタッド９３の挟持が解除される。

【0023】

図４に示すように、ベース２は後部に一対の支持部材１７、１８を備える。支持部材１７、１８は左右方向に互いに離間し且つ上方に延び、制御箱８を下方から支持する。制御箱８は内部に制御盤（図示略）を収納する。制御盤は工作機械１の動作を制御する。図１、図４、図５に示すように、ベース２は上面前側に固定台１６を設ける。回転テーブル９は固定台１６上に回転可能に支持される。回転テーブル９は主軸ヘッド６前方に位置する。回転テーブル９は上面にワーク（図示略）を治具（図示略）で固定し、Ｙ軸方向に平行な回転軸を中心に３６０°回転可能である。

【0024】

図４に示すように、ベース２は上面の前側で且つ左右両側に一対の支持柱２１、２２を備える。支持柱２１はベース２上面右側から上方に延び且つ上部が左方に略９０°屈曲する。支持柱２２はベース２上面左側から上方に延び且つ上部が右方に略９０°屈曲する。連結板２３は正面視略矩形状であり、支持柱２１、２２の互いに対向する夫々の上部の間に固定する。

【0025】

ＡＴＣ装置３０は連結板２３前面に固定する。ＡＴＣ装置３０は支持柱２１、２２により、主軸ヘッド６上方に支持する。図４、図５に示すように、ＡＴＣ装置３０は工具マガジン３１、減速機３２、マガジンモータ３３等を備える。工具マガジン３１はマガジンベース３７と複数のグリップアーム３５を備える。マガジンベース３７は略円盤状であり、Ｚ軸方向に平行な一軸線を中心に連結板２３前面にて回転可能に支持する。減速機３２とマガジンモータ３３は工具マガジン３１に取り付ける。マガジンモータ３３の出力軸（図示略）は減速機３２を介してマガジンベース３７の回転軸（図示略）と接続する。故にマガジンモータ３３の動力は減速機３２を介してマガジンベース３７の回転軸に伝達する。

【0026】

図４、図５に示すように、複数のグリップアーム３５はマガジンベース３７外周部に沿って並んで設け、径方向外側に向けて放射状に延びる。グリップアーム３５は、工具ホルダ９０を水平に寝かせた姿勢で、左右方向から工具ホルダ９０を把持する（図示略）。主軸７と工具交換を行うグリップアーム３５は工具マガジン３１の工具交換位置に移動する。工具交換位置は工具マガジン３１の最下部の位置である。グリップアーム３５の構造は後述する。

【0027】

図１～図３に示すように、マガジンカバー１０は、支持柱２１、２２の夫々の上部の前面に固定する。マガジンカバー１０は箱状であり工具マガジン３１の周囲を覆う。マガジンカバー１０は切粉と切削液の飛沫が工具マガジン３１に付着するのを防止する。マガジンカバー１０の底壁１０１には開口１０２を設ける。開口１０２は底面視矩形状であり、工具マガジン３１の工具交換位置の直下に位置する。開口１０２にはシャッタ１０３を設ける。シャッタ１０３は制御盤の制御により開口１０２を開閉する。

【0028】

図８、図９を参照してグリップアーム３５の構造を説明する。グリップアーム３５は、左右対称の構造である。グリップアーム３５は、基台３５１、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂ、バネ部材３５３等を備える。基台３５１は、上下方向に延びる。基台３５１の上端部は、複数のネジ穴３６３を備える。基台３５１は、工具マガジン３１のマガジンベース３７に複数のネジ穴３６３を介してネジ等で固定する。基台３５１の下方側には、支点部Ｃ１、Ｃ２が設けられる。支点部Ｃ１、Ｃ２は、左右に並ぶ。支点部Ｃ１、Ｃ２は、円柱状であり、基台３５１から前方に向けて突出する。支点部Ｃ１、Ｃ２の軸方向は前後方向である。

【0029】

基台３５１の下端部は、係合部３５４を備える。係合部３５４は、基台３５１のうち工具ホルダ９０と係合する部分である。係合部３５４は、下方に向けて二股に延びる。係合部３５４の二股に延びる部分の内側部分には保持部３５９が設けられる。保持部３５９は、工具ホルダ９０の外周面に設けた溝に係合して工具ホルダ９０を保持する。係合部３５４の前後方向の所定の厚みＬ１（図９（Ｂ）参照）は、例えば２３ｍｍである。

【0030】

図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、係合部３５４は、溝部３５６、３６０を備える。溝部３５６は係合部３５４の後側に設け、溝部３６０は係合部３５４の前側に設ける。溝部３５６、３６０は、前方から見た場合、左右方向における基台３５１の中心Ｍに重ねて配置される。より詳細には、溝部３５６、３６０の左右方向の中心は、基台３５１の中心Ｍと重なる。溝部３５６は、係合部３５４の後面から前方へ向けて凹む。溝部３６０は、係合部３５４の前面から後方へ向けて凹む。溝部３６０の左右方向の中央部は、更に後方へ向けて凹む。これにより、係合部３５４の左右方向の中央部には、前後方向に最も薄い最薄部３６２が形成される。

【0031】

溝部３５６、３６０の左右方向における所定の溝幅Ｌ２と、基台３５１の最薄部３６２の前後方向の所定の厚みＬ３は、基台３５１の材質によって決定する。基台３５１の材質は、例えばアルミ、アルミダイカスト等である。材質がアルミの場合、溝部３５６の溝幅Ｌ２は２６ｍｍであり、基台３５１の最薄部３６２の厚みＬ３は６ｍｍである。材質がアルミダイカストの場合、溝部３５６の溝幅Ｌ２は２６ｍｍであり、基台３５１の最薄部３６２の厚みＬ３は２ｍｍである。何れの材質の場合も、基台３５１の厚みＬ１と最薄部３６２の厚みＬ３との関係で、例えば５０００Ｎの力がグリップアーム３５に加わると、最薄部３６２を基点としてグリップアーム３５は破損する。

【0032】

キー３５７は溝部３５６に固定する。キー３５７は上下方向に延びる矩形状である。工具ホルダ９０のキー溝にキー３５７が嵌合した状態で、グリップアーム３５は工具ホルダ９０を保持する。故にグリップアーム３５に対する工具ホルダ９０の向きが一定となる。

【0033】

基台３５１には、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂが設けられる。一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂは上下方向に延びる。一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂは左右方向に相互に対向して配置する。一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂには、孔Ｈ１、Ｈ２が形成される。孔Ｈ１、Ｈ２には、基台３５１の支点部Ｃ１、Ｃ２が挿入される。この状態で、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂは、回動可能に支持される。爪部材３５２Ａは、基台３５１の支点部Ｃ１を中心に回動する。爪部材３５２Ｂは、基台３５１の支点部Ｃ２を中心に回動する。一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂの下端部は、ローラ３５８Ａ、３５８Ｂを夫々回動可能に軸支する。ローラ３５８Ａ、３５８Ｂは、基台３５１の係合部３５４の二股に延びる部分の下方に配置する。ローラ３５８Ａ、３５８Ｂは、前後方向に延びる軸３６１Ａ、３６１Ｂを中心に回転する。

【0034】

バネ部材３５３は、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂの夫々の上端部の間に固定する。バネ部材３５３は、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂの夫々の上端部を互いに離れる方向に常時付勢する。これにより、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂの下端部は、支点部Ｃ１、Ｃ２を中心に互いに接近する方向に回動する。係合部３５４の保持部３５９が工具ホルダ９０を保持し、且つキー３５７が工具ホルダ９０のキー溝に嵌合した状態で、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂは、工具ホルダ９０を挟み込んで把持する。

【0035】

工作機械１のＡＴＣ動作を説明する。図１０～図１３は、工具ホルダ９０の図示を省略する。以下ではＡＴＣ動作における主軸７の位置を説明するため、主軸ヘッド６の移動を主軸７の移動として説明する。図１０に示すように、ワーク加工中、主軸７は加工領域内に位置する。マガジンカバー１０のシャッタ１０３は閉じた状態である（図２参照）。主軸７の工具装着穴４０には、工具ホルダ９０のテーパ部９２が装着する。ホルダ挟持部材４１は工具ホルダ９０のプルスタッド９３を把持しバネ力でロックされる（図６参照）。

【0036】

制御盤のＣＰＵはＮＣプログラムの工具交換指令を読込む。図１１に示すように、主軸７はＺ軸において回転テーブル９上のワークと治具（図示略）に工具９１が接触しない位置まで後退する。マガジンカバー１０のシャッタ１０３が開く（図３参照）。工具交換位置のグリップアーム３５が開口１０２を介して下方に露出する。工具交換位置のグリップアーム３５は工具ホルダ９０を把持しない空の状態である。

【0037】

主軸７は上昇を開始し、Ｙ軸ＡＴＣ原点に向けて移動する。Ｙ軸ＡＴＣ原点とは、Ｙ軸方向においてＡＴＣ原点と同一座標の位置であって、ＡＴＣ原点の前方である。ＡＴＣ原点とは、ＡＴＣ領域内に設ける工具交換時の基準点であり、工具マガジン３１が回転可能な位置である。

【0038】

図１２に示すように、主軸７がＹ軸ＡＴＣ原点に到達すると、主軸７に装着した工具ホルダ９０は、マガジンカバー１０の開口１０２を介して、工具交換位置のグリップアーム３５に下方から押し込まれる。一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂのローラ３５８Ａ、３５８Ｂに工具ホルダ９０が下方から接触して上昇すると、ローラ３５８Ａ、３５８Ｂは、工具ホルダ９０により、バネ部材３５３の付勢力に抗って互いに離れる方向に回動する。工具ホルダ９０が係合部３５４の奥まで押し込まれると、係合部３５４の保持部３５９が工具ホルダ９０の溝を保持し、係合部３５４のキー３５７が工具ホルダ９０のキー溝に嵌合する。この場合、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂのローラ３５８Ａ、３５８Ｂがバネ部材３５３の付勢力により互いに接近する方向に移動する。これにより、グリップアーム３５は工具ホルダ９０を把持する。

【0039】

一方、主軸７の上昇に伴い、カムフォロア５４はカム部材８０のカム面８０１の下部に接触し、上側に向けて摺動する（図７参照）。引っ張りバネはアンクランプアーム５０を、支点軸４５を中心に右側面視時計回りに常時付勢する。故にカムフォロア５４はカム面８０１に密着する。カムフォロア５４はカム面８０１を上方に摺動するにつれて前方に移動する。故に、アンクランプアーム５０は支点軸４５を中心に、引っ張りバネのバネ力に抗して右側面視反時計回りに揺動する。押圧部５７、５８はドローバ４２のピン４３の両端に後方から接触し、ドローバ４２を前方に押し込む。ドローバ４２はホルダ挟持部材４１を前方に付勢する。ホルダ挟持部材４１はプルスタッド９３のロックを解除する。工具ホルダ９０は主軸７の工具装着穴４０から取り外し可能となる。

【0040】

グリップアーム３５が主軸７に装着した工具ホルダ９０を挟持した状態で、主軸７はＹ軸ＡＴＣ原点からＡＴＣ位置に後退する（図１３参照）。プルスタッド９３のロックが解除しているので、工具ホルダ９０のテーパ部９２は主軸７の工具装着穴４０から抜ける。工具マガジン３１は回転し、次工具を保持する工具ホルダ９０を把持するグリップアーム３５を工具交換位置に割り出して位置決めする。次工具とは、工具交換指令が指定する次に主軸７に装着する工具を意味する。次工具の工具ホルダ９０のテーパ部９２は、主軸７の工具装着穴４０の前方に位置する。

【0041】

主軸７はＡＴＣ位置からＹ軸ＡＴＣ原点に向けて前進する（図１２参照）。工具ホルダ９０のテーパ部９２は工具装着穴４０に挿入し、ホルダ挟持部材４１はプルスタッド９３を挟持する。カムフォロア５４はカム面８０１を上方から下方に摺動する。カムフォロア５４は後方に移動するので、アンクランプアーム５０は支点軸４５を中心に右側面視時計回りに揺動する。押圧部５７、５８はピン４３の両端から後方に離れ、ドローバ４２の前方への押圧を解除する。ドローバ４２はホルダ挟持部材４１の前方への付勢を解除するので、ホルダ挟持部材４１はプルスタッド９３の挟持をロックする。ＡＴＣ動作が完了したので、主軸７は加工領域まで下降し、次のワーク加工に進む。

【0042】

上記ＡＴＣ動作において、主軸７が予期せぬ位置に移動する場合がある。例えば機械パラメータの設定ミス等があった場合に、主軸７はＹ軸ＡＴＣ原点からずれた位置に上昇する。この場合、主軸７に装着した工具ホルダ９０は、グリップアーム３５の係合部３５４に対して正しく装着できない。この時、工具交換の為に上昇する工具９１、工具ホルダ９０又は主軸７がグリップアーム３５に下方から衝突する。グリップアーム３５には過大な負荷が発生する。衝突の負荷はグリップアーム３５の最薄部３６２に集中する。これにより、グリップアーム３５は、最薄部３６２を基点として損傷する。グリップアーム３５の損傷とは、割れる又は潰れる等の全体形状が変形することをいう。グリップアーム３５が損傷することで、工具マガジン３１のマガジンベース３７、減速機３２等には負荷が掛からない。従って、グリップアーム３５は、工具マガジン３１のマガジンベース３７、減速機３２等の損傷を抑制する。この場合、ユーザはグリップアーム３５を新しいものに交換するだけで、工作機械１を復旧できる。

【0043】

以上説明したように、基台３５１の係合部３５４は、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂが互いに対向する左右方向と、支点部Ｃ１、Ｃ２の軸方向とに直交する上下方向に延びる溝部３５６、３６０を備える。

【0044】

工具交換時、予期せぬ位置に主軸７が移動して工具マガジン３１に過大な負荷が発生する場合がある。この場合、溝部３５６、３６０が係合部３５４の他の部分に比べて薄いので、グリップアーム３５の溝部３５６、３６０に負荷が集中する。このため、工具マガジン３１が損傷する代わりに、グリップアーム３５の基台３５１が損傷する。故に、工具マガジン３１が損傷する可能性を低減できる。この場合、ユーザは、グリップアーム３５のみを交換すればよい。故に、グリップアーム３５は、工具マガジン３１が損傷した場合に比して、ユーザの機会損失の発生を抑制できる。

【0045】

溝部３５６、３６０は、左右方向に所定の溝幅Ｌ２を有する。溝部３５６、３６０は、前方から見た場合、左右方向における係合部３５４の中心Ｍに重ねて配置される。この場合、主軸７がグリップアーム３５の何れの位置に衝突しても、グリップアーム３５の溝部３５６、３６０に負荷が集中しやすい。このため、工具マガジン３１が損傷する代わりに、グリップアーム３５の基台３５１が損傷する。故に、工具マガジン３１が損傷する可能性を低減できる。

【0046】

工具ホルダ９０は、所定の位置にキー溝を備える。係合部３５４は、キー溝に嵌合するキー３５７を備える。予期せぬ位置に主軸７が移動した場合、キー３５７を備えた溝部３５６が損傷することで、工具ホルダ９０が損傷する可能性を抑制できる。

【0047】

基台３５１の材質は、アルミである。グリップアーム３５の材質がアルミの場合も、工具マガジン３１の代わりに基台３５１が損傷する。故に、工具マガジン３１が損傷する可能性を低減できる。

【0048】

基台３５１の材質は、アルミダイカストである。グリップアーム３５の材質がアルミダイカストの場合も、工具マガジン３１の代わりに基台３５１が損傷する。故に、工具マガジン３１が損傷する可能性を低減できる。

【0049】

グリップアーム３５は、主軸７の軸方向が前後方向に延びる工作機械１に設けられる。グリップアーム３５は、主軸７の軸方向が前後方向に延びる工作機械１においても、工具マガジン３１が損傷する可能性を低減できる。

【0050】

工具マガジン３１は、グリップアーム３５を備える。工具マガジン３１は、グリップアーム３５が損傷することで、工具マガジン３１が損傷する可能性を低減できる。

【0051】

工作機械１は、工具マガジン３１を備える。工作機械１は、グリップアーム３５が損傷することで、工具マガジン３１が損傷する可能性を低減できる。

【0052】

本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能である。上記実施形態の工作機械１は横形であるが、主軸７の軸方向が上下方向である立形でもよい。工作機械１はＸ軸移動機構１１の上にＺ軸移動機構１２を備えるが、Ｘ軸移動機構１１とＺ軸移動機構１２の上下の位置を逆にしてもよい。工作機械１は立柱５がＸ軸方向とＺ軸方向に移動するが、ベース２に対して立柱５の位置を固定し、ワークを支持するテーブルをＸ軸方向とＺ軸方向に移動させてもよい。

【0053】

上記実施形態では、グリップアーム３５は、図８、図９に示す形状であったがこれに限らない。基台３５１、及び一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂの形状は適宜変更してよい。一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂは、２つの支点部Ｃ１、Ｃ２を中心として夫々回転したが、一つの支点を中心として回動する構成でもよい。支点部Ｃ１、Ｃ２は、基台３５１に設けられたがこれに限らない。支点部Ｃ１、Ｃ２は、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂに設けられてもよい。この場合、支点部Ｃ１、Ｃ２が挿通可能な孔Ｈ１、Ｈ２が基台３５１に設けられるとよい。この場合でも、一対の爪部材３５２Ａ、３５２Ｂは、支点部Ｃ１、Ｃ２を中心に回動可能である。

【0054】

上記実施形態では、基台３５１の材質は、アルミ又はアルミダイカストであったがこれに限らない。例えば、基台３５１は、例えば、鉄、銅等の他の材質であってもよい。この場合、その材質に応じて、基台３５１の厚みＬ１と、基台３５１の最薄部３６２の厚みＬ３を設定すればよい。この場合、５０００Ｎの力が加わった際に基台３５１が損傷するように、厚みＬ１、厚みＬ３を設定するとよい。

【0055】

上記実施形態では、５０００Ｎの力が加わった場合にグリップアーム３５が損傷するように基台３５１の厚みＬ１、最薄部３６２の厚みＬ３が定められたがこれに限らない。例えば、５０００Ｎの力ではなく、他の大きさの力が加わった場合にグリップアーム３５が損傷するように厚みＬ１、厚みＬ３を設定してもよい。この場合、溝部３５６、３６０の溝幅Ｌ２についても、適宜設定するとよい。５０００Ｎよりも小さい力で損傷するものでもよい。この場合、溝部３５６、３６０の溝幅Ｌ２についても、適宜設定するとよい。

【0056】

上記実施形態では、溝部３５６、３６０の左右方向の中心は、係合部３５４の左右方向の中心Ｍに重ねて配置したがこれに限らない。例えば、溝部３５６、３６０の一部が中心Ｍと重ねて配置していればよい。また、溝部３５６、３６０は、係合部３５４の左右方向の中心Ｍと重ねて配置しなくてもよい。例えば、溝部３５６、３６０は、係合部３５４の中心Ｍより左側に配置してもよいし、右側に配置してもよい。溝部３５６、３６０の形状は適宜変更してよい。例えば、溝部３５６、３６０の形状は、細長い直線状であってもよいし、丸型、楕円であってもよい。

【0057】

上記実施形態では、溝部３５６、３６０により最薄部３６２の厚みＬ３を規定したがこれに限らない。例えば、溝部３６０の最薄部３６２は無くてもよい。この場合、最薄部３６２のない状態で、溝部３５６、３６０との厚みＬ３を規定すればよい。溝部３５６、３６０の何れかは無くてもよい。この場合、溝部３５６又は溝部３６０の何れかで基台３５１の厚みＬ３を規定してよい。

【0058】

上記説明において、グリップアーム３５は「工具把持部材」の一例である。キー３５７は「嵌合部」の一例である。図８、図９の左右方向は「対向方向」の一例である。前後方向は「軸方向」の一例である。前方又は後方は「一方」の一例である。前後方向は「水平方向」の一例である。

【符号の説明】

【0059】

１ 工作機械
３１ 工具マガジン
３５ グリップアーム
３７ マガジンベース
９０ 工具ホルダ
９１ 工具
３５１ 基台
３５４ 係合部
３５２Ａ、３５２Ｂ 一対の爪部材
３５６、３６０ 溝部
３５７ キー
Ｃ１、Ｃ２ 支点部
Ｌ２ 溝幅
Ｍ 中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】