JP2003266264A - 工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 極めて短時間にしかも高い信頼性で工具交換
の一連の全ての動作を行なう。 【解決手段】 アーム１３の待機位置からの旋回、工具
把持部による工具の把持、主軸及び待機ポットに対する
工具の引き抜き、アームの反転、主軸及び待機ポットへ
の工具の装着、工具の把持開放、アーム１３の待機位置
への旋回といった一連の動作、及び、主軸７及び待機ポ
ットに対する工具の保持・保持開放動作を、サーボモー
タの駆動による原動部２４の回転で機械的動力伝達を介
して実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の主軸と
待機ポットとの間で工具を自動交換する工具交換装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械、例えば、マシニングセンタで
は、主軸と待機ポットとの間で工具を自動交換する工具
交換装置が備えられている。工具交換装置では、旋回軸
に設けられたアームの両端に工具把持部を備え、工具把
持部で工具を把持すると共に旋回軸の回転によりアーム
を旋回させて工具の位置を反転させ、主軸と待機ポット
との間で工具を自動交換するようになっている。そし
て、旋回軸の軸方向の往復移動により工具の引き抜き及
び装着が行なわれる。加工中は、アームの両端が主軸及
び待機ポットから所定角度離れた状態になるように旋回
されて待機状態とされている。

【０００３】工具交換装置では、アームの待機位置から
の旋回、工具の把持、工具の引き抜き、アームの反転、
工具の装着、工具の把持開放、アームの待機位置への旋
回といった一連の動作が行なわれている。そして、主軸
及び待機ポットに対する工具の保持・保持開放動作も同
時に行なわれるようになっている。これらの動作の駆動
は、例えば、それぞれの駆動源を備え、各動作の終了端
をリミットスイッチ等により検知してその信号により駆
動源の切り換えを行なうようにし、各動作が予め定めら
れた動作順序に従って制御されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した工具交換装置
は、一つの動作から次の動作に移行するときに、リミッ
トスイッチの作動信号により複数の駆動源の駆動の切り
換えを制御しているため、信号の入力を安定させるため
に待ち時間を介在させている。このため、工具交換の動
作時間の短縮には限度があった。また、複数の駆動源の
切り換えにより一連の動作を達成しているため、信頼性
が十分であるとはいえない状況であった。

【０００５】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、極めて短時間にしかも高い信頼性で一連の動作を可
能にして工具の交換が行なえる工具交換装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の工具交換装置は、工作機械の主軸に保持され
た工具と待機ポットに保持された工具とを同時に把持す
る工具把持部を軸心回りで旋回可能なアームの両端に設
け、アームを待機位置から工具把持位置まで旋回させる
ための旋回軸の待機旋回動作(1)、主軸と待機ポットの
工具をアーム内に把持する把持動作、同時に作動する主
軸内と待機ポット内の工具保持を解放する動作(2)、旋
回軸を軸方向に移動させて工具の引き抜きを行う軸方向
移動動作(3)、アームの工具把持部に把持された工具の
位置を反転交換する反転旋回動作(4)、旋回軸を軸方向
に移動させて工具を主軸と待機ポットに挿入する軸方向
移動動作(5)、主軸内と待機ポット内に工具を保持する
動作、同時にアーム内の工具把持を解放する動作(6)、
アームを工具把持位置から待機位置に戻す旋回軸の待機
旋回動作(7)を組み合わせて、主軸と待機ポットとの間
で工具を自動交換する工具交換装置において、割出軸を
所定角割り出す割付角と割出軸を停止させる停止角とが
それぞれ１８０度の原動部と、原動部の回転中心を点対
称としての１８０度対向する位置に配置された第１割出
軸と第２割出軸とからなる間欠割出装置、第１割出軸か
ら駆動される付加ドラムカムとにより、前記一連の動作
順序(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)を、原動部を駆動する単一
の動力発生装置から機械的動力伝達で実施することを特
徴とする。

【０００７】そして、割出軸の割り出し所定角が１８０
度であり、第１割出軸の割り出し所定角の中央すなわち
９０度の位置を動作開始点とし、原動部に結合された動
力発生装置の運転を始め、第１割出軸の９０度回転を２
倍増速して結合された付加ドラムカムを１８０度回転さ
せ、ドラムカム回転の前半の９０度に動作を割り付けた
ドラムカム溝に嵌合する第１リンク駆動部を駆動して旋
回軸の待機旋回動作(1)を実施し、後半の９０度に動作
を割り付けたドラムカム溝に嵌合する第２リンク駆動部
を駆動してアーム内工具把持動作ならびに主軸内と待機
ポット内の工具保持解放動作(2)を実施し、第１割出軸
ならびに付加ドラムカムが停止し、次に第２割出軸の１
８０度回転をクランクアームで直動運動に変換し旋回軸
の軸方向引き抜き動作(3)を実施し、同時に直動運動に
より付加ドラムカムと第１割出軸を切り離し付加ドラム
カムを固定させ、かつ第１割出軸と旋回軸とを結合し、
次の第１割出軸の１８０度回転により旋回軸反転旋回動
作(4)を実施し、次の第２割出軸の１８０度回転を前記
クランクアームの直動運動による旋回軸の軸方向挿入動
作(5)を実施し、同時に、直線運動により、第１割出軸
と旋回軸を切り離し、かつ付加ドラムカムの固定を外し
第１割出軸と付加ドラムカムを結合させ、次の第１割出
軸の９０度回転すなわち付加ドラムカム１８０度の前半
９０度に割り付けたドラムカム溝に案内される第２リン
ク駆動部を駆動して主軸内と待機ポット内の工具保持動
作ならびにアーム内工具把持解放動作(6)を実施し、付
加ドラムカムの後半９０度に割り付けたドラムカム溝に
嵌合する第１リンク駆動部を駆動してアームを待機位置
に戻す待機旋回動作(7)を実施することを特徴とする。

【０００８】また、使用される割出装置は、間欠割出装
置の一つの原動部と、二つの割出軸であり、原動部は７
２０度、第１割出軸は１８０度２回計３６０度、第２割
出軸は１８０度２回計３６０度、第１割出軸に２倍増速
して結合され第１割出軸の９０度回転２回計１８０度を
伝達される付加ドラムカムは１８０度２回計３６０度そ
れぞれ回転し、運転開始点と運転終了点とが一致する機
械的動作順序割付を駆動源としたことを特徴とする。好
ましくは、ローラギヤカム、パラレルカム、ゼネバ機構
などが割出装置として適用される。

【０００９】また、割出装置の割出軸の割り出し所定角
は、任意の角度でよいが、付加ドラムカムが３６０度、
旋回軸が１８０度、クランク軸が３６０度になるよう、
各割出軸との間に変速機構を設けたことを特徴とする。

【００１０】また、付加ドラムカムの溝を一条とし、９
０度を傾斜とし、次の１８０度を水平とし、次の９０度
を逆傾斜とし、第１リンク駆動部の嵌合部と第２リンク
駆動部の嵌合部とを付加ドラムカムの１８０度対向位置
に配置し、旋回軸の旋回動作(1)において付加ドラムカ
ムの最初の９０度回転で第１リンク駆動部が駆動されか
つ第２リンク駆動部は停止状態、次の９０度回転で第１
リンク駆動部が停止かつ第２リンク駆動部が駆動され、
アーム待機位置戻し旋回動作(7)において次の９０度回
転で第２リンク駆動部が駆動されかつ第１リンク駆動部
は停止状態、最後の９０度で第１リンク駆動部が駆動さ
れ第２リンク駆動部が停止状態となることを特徴とす
る。

【００１１】また、第１リンク駆動部は付加ドラムカム
軸の軸方向にカム溝に沿って直動駆動され、第１リンク
軸の回転自在継手を経て第１リンクから待機旋回駆動軸
の回転自在継手に動力を伝達し、待機旋回駆動軸を往復
旋回運動させ、第２リンク駆動部は付加ドラムカム軸の
軸方向にカム溝に沿って直動駆動され、第２リンク軸に
接続された各リンクによりアーム内工具把持機構、主軸
内工具保持機構、待機ポット内工具保持機構を駆動する
ことを特徴とする。

【００１２】また、動作開始点から第１割出軸が９０度
割り出される間、第１割出軸と付加ドラムカムとは付加
ドラムカムが２倍の増速になるよう歯車数２：１比率の
一対の歯車で噛み合い、第１リンク駆動部から駆動され
る待機旋回駆動軸の内径スプラインと旋回軸外径スプラ
インとが結合されかつ第１割出軸内径スプラインと旋回
軸スプラインとのの結合が切り離され、第２割出軸によ
る旋回軸方向の引き抜き動作により、第１割出軸と付加
ドラムカムの歯車の噛み合いを外し、付加ドラムカムの
歯車を固定ラックに噛み合わせ、同時に旋回軸外径スプ
ラインを待機旋回駆動軸内径スプラインから結合を外
し、第１割出軸内径スプラインに噛み合わせ、旋回軸の
反転旋回動作後、旋回軸の軸方向挿入動作により、付加
ドラムカムの歯車を固定ラックから外し、第１割出軸の
歯車に噛み合わせ、旋回軸外径スプラインを第１割出軸
内径スプラインから外し、待機旋回駆動軸内径スプライ
ンに結合させることを特徴とする。

【００１３】また、単一の動力発生装置は、原動部を２
回転（７２０度）を実施するための装置であることを特
徴とする。好ましくは、７２０度の角度指令を実行する
サーボモーター、あるいは、２回転検出信号と減速指令
信号と２回転目停止指令信号で制御される電動モータ
ー、液圧モーターで単一の動力発生装置が構成される。

【００１４】上記目的を達成するための本発明の工具交
換装置は、工作機械の主軸に保持された工具と待機ポッ
トに保持された工具とを同時に把持する工具把持部をア
ームの両端に設け、軸心回りで旋回する旋回軸にアーム
を設け、アームを待機位置から工具把持位置まで旋回さ
せるための旋回軸の待機旋回動作、旋回軸を軸方向に往
復移動させて工具の抜き取り及び挿入を行なう軸方向移
動動作、工具把持部による工具の把持・把持開放動作、
主軸及び待機ポットに対する工具の保持・保持開放動
作、アームの工具把持部に把持された工具の位置を反転
させるための旋回軸の反転旋回動作を組み合わせて実施
するにより主軸と待機ポットとの間で工具を自動交換す
る工具交換装置において、１つの原動部の３６０度の駆
動を第１割出軸及び第２割出軸に１８０度毎に間欠状態
で伝達する伝達機構と、第２割出軸が停止しているとき
の第１割出軸の従動により、旋回軸の待機旋回動作と工
具把持部による工具の把持・把持開放動作と主軸及び待
機ポットに対する工具の保持・保持開放動作及び工具の
位置を反転させるための旋回軸の反転旋回動作を機械的
動力伝達で実施する第１機構と、第１割出軸が停止して
いるときの第２割出軸の割出により、旋回軸の軸方向の
往復移動を機械的動力伝達で実施する第２機構とを備え
たことを特徴とする。

【００１５】そして、待機状態では主軸及び待機ポット
に工具が保持された状態にあると共にアームが主軸及び
待機ポットから所定角度離れた状態の旋回軸の旋回状態
にあり、原動部の９０度の回転駆動により第１割出軸が
９０度の割出回転を行い、第１割出軸の９０度の割出回
転の間に第１割出軸から歯車伝達で２倍増速され１８０
度回転するドラムカムを有する第１機構は、アームの工
具把持部が工具に対応する位置になるように旋回軸の待
機旋回動作をドラムカムの９０度の回転及び旋回リンク
により実施すると共に、工具把持部による工具の把持動
作及び主軸及び待機ポットに対する工具の保持開放動作
をドラムカムの９０度から１８０度の回転及びリンク部
材により実施し、原動部の９０度から２７０度の回転駆
動により第２割出軸が１８０度の割出回転を行い、第２
割出軸の１８０度の割出回転の間に第２機構は、クラン
ク軸を１８０度回転させてクランクアームを一方側に傾
動させることで旋回軸を軸方向に往移動させて主軸及び
待機ポットから工具を抜き出す動作を実施すると同時に
第１機構のドラムカムの回転を不能状態とし、原動部の
２７０度から４５０度の回転駆動により第１割出軸が１
８０度の割出回転を行い、第１割出軸の１８０度の割出
回転の間に第１機構は、主軸及び待機ポットから工具が
抜き出された状態で旋回軸を旋回させて工具の位置を反
転させる反転旋回動作を実施し、原動部の４５０度から
６３０度の回転駆動により第２割出軸が１８０度の割出
回転を行い、第２割出軸の１８０度の割出回転の間に第
２機構は、クランク軸を１８０度回転させてクランクア
ームを他方側に傾動させることで旋回軸を軸方向に復移
動させて主軸及び待機ポットに工具を挿入する動作を実
施すると同時に第１機構のドラムカムの回転を許容状態
とし、原動部の６３０度から７２０度の回転駆動により
第１割出軸が９０度の割出回転を行い、第１割出軸の９
０度の割出回転の間に第１割出軸から歯車伝達で２倍さ
れたドラムカムが１８０度回転する第１機構は、工具把
持部による工具の把持開放動作及び主軸及び待機ポット
に対する工具の保持動作をドラムカムの１８０度から２
７０度の回転及びリンク部材により実施すると共に、ア
ームの工具把持部が待機位置になるように旋回軸の反待
機旋回動作をドラムカムの２７０度から３６０度の回転
及び旋回リンクにより実施することを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１には本発明の一実施形態例に
係る工具交換装置を備えた工作機械（マシニングセン
タ）の全体構成、図２、図３には一連の動作の説明、図
４、図５には工具交換装置の斜視状況、図６には待機状
態（交換完了状態）の側断面視、図７には待機状態（交
換完了状態）の正面視、図８には平面視、図９には伝達
機構であるローラギヤカムの平面視、図１０には図６中
のX-X 線矢視（工具把持部の平面視）、図１１（ａ）に
はドラムカムの展開状況、図１１（ｂ）にはドラムカ
ム、一条のカム溝の１８０度反対側に２つのカムフォロ
アを配置する原理状況、図１２には動作シーケンスを示
してある。

【００１７】そして、図１３には図６の外観状況、図１
４にはアームが旋回した状態の側断面視、図１５には工
具の把持及び保持開放時の正面視、図１６には工具抜き
状態の側断面視、図１７にはアームが反転した状態の側
断面視、図１８には工具挿入状態の正面視、図１９には
工具の把持開放及び保持時の側断面視を示してある。

【００１８】本発明における一連の動作は、図１２に示
した動作シーケンスにしたがって実施され、図２(a) 、
図２(b) 、図２(c) 、図２(d) 及び図３(a) 、図３(b)
、図３(c) 、図３(d) の状況の動作が行なわれる。即
ち、図２(a) の状態が図６（図７、図１３）に相当し、
図２(b) の状態が図１４に相当し、図２(c) の状態が図
１５に相当し、図２(d) の状態が図１６に相当し、図３
(a) の状態が図１７に相当し、図３(b) の状態が図１８
に相当し、図３(c) の状態が図１９に相当し、図３(d)
の状態が図６（図７、図１３）に相当している。

【００１９】図１に示すように、マシニングセンタ１の
ベッド２上にはテーブル３が水平な一方向（Ｘ方向）に
往復移動自在に支持され、テーブル３上にはＸ方向に直
交する水平なＹ方向に往復テーブル４が支持されてい
る。また、ベッド２にはコラム５が設けられ、コラム５
には主軸ヘッド６が垂直方向（Ｚ方向）に往復移動自在
に支持されている。往復テーブル４にワーク（図示省
略）が載置され、テーブル３、往復テーブル４の水平面
内の往復移動及び主軸ヘッド６の垂直方向の往復移動を
組み合わせて、垂直軸回りで回転駆動される主軸７に支
持された工具８によりワークが任意の形状に切削され
る。尚、工作機械の構成は一例であり、コラム５が水平
面内で往復移動する構成や水平軸回りで回転する主軸を
備えた構成等、種々のものを適用することが可能であ
る。

【００２０】主軸ヘッド６に隣接して工具交換装置１１
が備えられ、工具交換装置１１には両端に工具把持部１
２を備えたアーム１３が備えられている。アーム１３は
垂直方向の旋回軸回りで旋回するようになっている。工
具把持部１２で主軸内の工具８と待機ポット内の工具８
ａを把持すると共に旋回軸（後述する）の回転によりア
ーム１３を旋回させて工具８と工具８ａの位置を反転さ
せ、主軸７と工具ラックとしての待機ポット１５（後述
する）との間で工具８と工具８ａを自動交換するように
なっている。そして、旋回軸の軸方向の往復移動により
工具８及び工具８ａの引き抜き及び装着が行なわれる。
加工中は、アーム１３の両端が主軸７及び待機ポット１
５から所定角度離れた状態になるように旋回されて待機
状態とされている（図示の状態）。

【００２１】図２、図３に基づいてアーム１３の動作状
況を説明する。図中１４はアーム１３を支持する旋回
軸、１５は工具８が保持される待機ポットである。

【００２２】図２(a) に示す位置が動作開示位置であ
り、アーム１３は工具８に対して９０度の位置で待機し
て工具把持部１２は把持開放状態となっている。図２
(b) に示すように、待機位置から旋回軸１４が９０度回
転してアーム１３が旋回し工具把持部１２と工具８及び
工具８ａとが位置合わせされる（待機旋回動作）。図２
(c) に示すように、工具把持部１２において爪４０が工
具８及び工具８ａを固定し把持状態にされると共に（工
具の把持）、主軸７及び待機ポット１５が工具８及び工
具８ａを保持開放状態とされる（工具保持開放動作）。
そして、図２(d) に示すように、旋回軸１４が下降（軸
方向に往動）して主軸７及び待機ポット１５から工具８
及び工具８ａが抜き取られる。

【００２３】次に、図３(a) に示すように、旋回軸１４
が１８０度回転してアーム１３が旋回し、工具８と工具
８ａの位置を反転するように、主軸７に装着されていた
工具８が待機ポット１５に、共に待機ポット１５に装着
されていた工具８ａが主軸７に向かう（旋回軸の反転動
作）。図３(b) に示すように、旋回軸１４が上昇（軸方
向に復動）して工具８ａ及び工具８が主軸７及び待機ポ
ット１５に挿入される。図３(c) に示すように、工具把
持部１２において爪４０が工具８ａ及び工具８を解放し
て把持開放状態にされると共に（把持開放動作）、主軸
７及び待機ポット１５が工具８ａ及び工具８を保持する
保持状態とされる（工具の保持動作）。最後に、図３
(d) に示すように、旋回軸１４が９０度回転してアーム
１３が旋回し、アーム１３が工具８ａ及び工具８に対し
て９０度の待機位置にされる（図２(a) の状態に戻
る）。（待機旋回戻し動作）

【００２４】本実施形態例の工具交換装置では、１つの
駆動部の駆動により第１機構及び第２機構を介した機械
的動力伝達で以上の一連の動作が実施される。図４乃至
図１１（ａ）に基づいて以上の一連の動作を実施する工
具交換装置の構成を説明する。また、図１３を参照して
以上の一連の動作を実施する工具交換装置の構成を説明
する。

【００２５】図４及び図８に示すように、ケース２１に
は減速機１９を介してサーボモータ２２が設けられ、図
６に示すように、サーボモータ２２の駆動軸２３には伝
達機構としてのローラギヤカムの原動部２４のカム部２
４が取り付けられている。一方、ケース２１には第１割
出軸であるローラギヤカムの第１割出軸２５と第２割出
軸であるローラギヤカムの第２割出軸２６とが回転自在
に設けられている。

【００２６】図９に示すように、ローラギヤカムは、原
動部２４のカム部２４ａが原動部２４をはさみ対向する
１８０度反対側の位置に配置された第１割出軸２５と第
２割出軸２６とに噛み合い、原動部２４の３６０度の回
転のうちの１８０度ずつでそれぞれ第１割出軸２５と第
２割出軸２６が１８０度ずつ間欠回転する。即ち、原動
部２４の１８０度の回転により第１割出軸２５が１８０
度回転すると共に第２割出軸２６の回転が停止し、原動
部２４の残りの１８０度の回転により第１割出軸２５の
回転が停止すると共に第２割出軸２６が１８０度回転す
る。原動部２４が２回転（７２０度）する間に、第１割
出軸と第２割出軸は、１８０度毎に交互に回転し、それ
ぞれ計３６０度回転を行う。

【００２７】尚、伝達機構としては、ローラギヤカム以
外にパラレルカム等の間欠割出装置を適用することが可
能である。また、割出軸の割り出し所定角については、
本事例では１８０度の間欠割出装置を使用しているが、
６０度、９０度、１２０度などの割り出し所定角の間欠
割出装置を使用する場合は、アーム旋回軸１４及び大歯
車２７、クランク軸７１がそれぞれ１８０度割出角にな
るよう歯車列などの変速装置を挿入し、３倍（６０
度）、２倍（９０度）、１．５倍（１２０度）などの増
速を実施すればよい。

【００２８】本実施形態例の工具交換装置は、第２割出
軸２６の回転が停止しているときの第１割出軸２５の回
転により、旋回軸１４の待機旋回動作と工具把持部１２
による工具８の把持・把持開放動作と主軸７及び待機ポ
ット１５に対する工具８の保持・保持開放動作及び工具
８の位置を反転させるための旋回軸１４の反転旋回動作
を機械的動力伝達で実施する第１機構を有している。ま
た、第１割出軸２５の回転が停止しているときの第２割
出軸２６の回転により、旋回軸１４の軸方向の往復移動
を機械的動力伝達で実施する第２機構が備えられてい
る。

【００２９】第１機構を説明する。

【００３０】図６に示すように、第１割出軸２５には大
歯車２７が同軸状態に固定され、大歯車２７はケース２
１に回転自在に支持されている。一方、ケース２２には
大歯車２７の回転中心軸と平行な回転中心軸回りで回転
自在なドラムカム２８が支持され、ドラムカム２８の内
周には小歯車軸２９が軸方向に移動自在に支持されてい
る。ドラムカム２８の内周にはキー溝３０が形成され、
キー溝３０には小歯車軸２９のキー３１が嵌合してい
る。小歯車軸２９の下端には小歯車３２が設けられ、小
歯車３２は大歯車２７に噛み合っている。大歯車２７と
小歯車３２のギヤ比は２：１とされ、大歯車２７の１回
転で小歯車３２は２回転する。

【００３１】小歯車軸２９は下降することで大歯車２７
に対する小歯車３２の噛み合いが解除される。そして、
小歯車３２はケース２１内に設けられたラック２０に噛
み合って回転位相が保持される。つまり、大歯車２７か
らの回転が小歯車軸２９には伝わらず、ドラムカム２８
の回転位相も保持される。

【００３２】尚、小歯車軸２９を下降させて大歯車２７
と小歯車３２との噛み合いを解除することで、ドラムカ
ム２８に回転が伝達されないようにしているが、ドラム
カム２８への回転の伝達解除は、ドラムカム２８と小歯
車軸２９との伝達を解除するクラッチ機構等を適用する
ことも可能である。

【００３３】ドラムカム２８の外周面には１条のカム溝
３３が形成されている。即ち、カム溝３３は、図１１
（ａ）に示すように、例えば、上死点を基準にした場
合、０度から９０度までは上死点から下死点までの下方
向の傾斜溝３３ａと、９０度から２７０度までは下死点
で水平状態にされる水平溝３３ｂと、２７０度から３６
０度までは下死点から上死点までの上方向の傾斜溝３３
ｃとで構成されている。

【００３４】一方、大歯車２７及び第１割出軸２５の内
周部には旋回軸１４が上下方向に摺動自在に支持され、
旋回軸１４の外径スプライン部３４と旋回駆動軸４５の
内径スプライン４６でスプライン嵌合されて回転方向に
は拘束された状態になっている。旋回軸１４の下端には
アーム１３が固定されている。また、旋回軸１４は中空
状態に構成され、旋回軸１４の中空部には爪駆動軸３５
が上下方向に移動自在に支持されている。爪駆動軸３５
の下端にはリンク３６の一端が回動自在に支持され、リ
ンク３６は中心部がアーム１３側に回動自在に支持され
ている。また、アーム１３側には爪開閉軸３８が設けら
れ、爪開閉軸３８とリンク３６の他端とは駆動ピン３７
により回動自在に結合されている。

【００３５】また、図１０に示すように、爪開閉軸３８
の先端側には爪４０が支持されている。図６、図１０に
示すように、爪駆動軸３５が上昇することによりリンク
３６を介して爪開閉軸３８が図中右側に移動し、爪４０
が押し出され工具把持部１２との間に工具８を把持状態
とし、爪駆動軸３５が下降することによりリンク３６を
介して爪開閉軸３８が図中左側に移動し、爪４０が引き
込み工具８の把持開放状態とされる。

【００３６】図６に示すように、爪駆動軸３５にはナッ
ト部材４１が固定され、ナット部材４１と旋回軸１４の
下端部位との間にはスリーブ４２を介して圧縮ばね４３
が介在している。爪駆動軸３５は圧縮ばね４３のばね力
によりナット部材４１を介して旋回軸１４に対して上方
に付勢移動された状態になっている。即ち、圧縮ばね４
３のばね力により爪４０が押し出されて工具８の把持状
態が維持される。

【００３７】図６に示すように、旋回軸１４の外径スプ
ライン３４と旋回駆動軸４５の内径スプライン４６とが
嵌合し、旋回駆動軸４５の回転により旋回軸１４が旋回
される。旋回軸１４の外径スプライン３４とと旋回駆動
軸４５の内径スプライン４６は、図中上側のみに設けら
れ、旋回軸１４が下降（第２機構：詳細は後述する）し
た際に旋回軸１４の外径スプラインと旋回駆動軸４５の
内径スプライン４６との嵌合が解除される。

【００３８】図４乃至図６に示すように、小歯車軸２９
の上端にはプレート４７がナット４８により取り付けら
れ、小歯車軸２９はプレート４７に対して回転自在に支
持された状態になっている。プレート４７には支台４９
が固定され、支台４９にはピン５０を中心に第１リンク
５１が揺動自在に支持されている。第１リンク５１の先
端は爪駆動軸３５の上端に当接している。また、旋回軸
１４の上端はナット５２を介して回転自在にプレート４
７に取り付けられている。小歯車軸２９及び旋回軸１４
はプレート４７と一体に昇降動が可能となっている（第
２機構：詳細は後述する）。

【００３９】一方、図４乃至図７に示すように、ドラム
カム２８のカム溝３３には第１リンク駆動軸５５に設け
られた第１カムフォロア５６が摺動自在に嵌合し、図
６、図７の状態では第１カムフォロア５６は傾斜溝３３
ａと傾斜溝３３ｃとの境界の上死点の部位に嵌合してい
る。また、１８０度位相を変えたドラムカム２８のカム
溝３３には第２リンク駆動軸５７に設けられた第２カム
フォロア５８が摺動自在に嵌合し、図６、図７の状態で
は第２カムフォロア５８は水平溝３３ｂの中間の部位に
嵌合している。ドラムカム２８の回転により、第１カム
フォロア５６及び第２カムフォロア５８を介して第１リ
ンク駆動軸５５及び第２リンク駆動軸５７の位相が異な
る状態で上下動する。

【００４０】図７及び図１３に示すように、第１リンク
駆動軸５５の上端には第１支軸６１を介して旋回リンク
６２の一端が自由回動自在に支持されている。また、図
１３に示すように、旋回駆動軸４５の外周には第２支軸
６３が設けられ、第２支軸６３には旋回リンク６２の他
端が自由回動自在に支持されている。即ち、図１３の状
態から第１リンク駆動軸５５が下降すると、両端が自由
回転自在に支持された旋回リンク６２を介して旋回リン
ク６２が９０度回転しアーム１３が９０度旋回される
（待機旋回動作）。

【００４１】図４乃至図７に示すように、第２リンク駆
動軸５７の上端には第２リンク６５の一端が回動自在に
支持され、第２リンク６５は中間部がケース２１側の支
柱６６に回転自在に支持されている。第２リンク駆動軸
５７の下端には第３リンク６７の一端が街道自在に支持
され、第３リンク６７の中間部はケース２１側に設けら
れたピストン軸６８（通常は固定状態：詳細は後述す
る）に回動自在に支持されている。

【００４２】図７に示すように、主軸ヘッド６の主軸７
への工具８の保持駆動を行なうドローバ８２が設けら
れ、非動作時ドローバ駆動軸９がばね１０により上方に
付勢されることにより主軸７と伴に回転するドローバ９
２との接触を避けている。ドローバ駆動軸９とピストン
１７は互いに独立に上下動できるようになっており、自
動工具交換作動時はドローバ駆動軸９で、工具８を手動
で保持及び解放を行うときはピストン１７で、ドローバ
９２を押す。図中、ドローバ９２が下方に押されると
き、工具保持解放の状態になり、上方にある時は、主軸
７内のバネ力により工具保持の状態になる機構を有して
いる。また、待機ポット１５の上部には待機ポット１５
への工具８の保持駆動を行なうドローバ駆動軸５９が図
示しない付勢手段を介して上方側に付勢されて設けら
れ、ドローバ駆動軸５９が上方に付勢されることにより
工具８ａが待機ポット１５に保持される。前述のピスト
ン軸６８も単独で上下動でき、手動で待機ポット１５の
工具８ａを保持及び解放を行うることができるようにな
っている。

【００４３】図７に示すように、第２リンク６５の他端
はドローバ駆動軸９の上端に当接し、第３リンク６７の
他端はドローバ駆動軸５９の上端に当接可能となってい
る。図７の状態はドローバ駆動軸９及びドローバ駆動軸
５９が上方に付勢された状態で工具８が主軸７及び待機
ポット１５に保持された状態になっている。この状態で
第２リンク駆動軸５７が上方に移動すると、第２リンク
６５が中間部位を中心に図中時計回り方向に回動される
と同時に、第３リンク６７が中間部位を中心に図中反時
計回り方向に回動される。これにより、ドローバ駆動軸
９及びドローバ駆動軸５９が付勢力に抗して下方に移動
され、主軸７及び待機ポット１５に対する工具８の保持
が開放される（保持開放動作）。

【００４４】図４乃至図６に示すように、第２リンク駆
動軸５７にはリンク駆動ピン６９が設けられ、リンク駆
動ピン６９は第１リンク５１の上面に当接している。第
２リンク駆動軸５７が下方に移動した場合、リンク駆動
ピン６９により第１リンク５１の先端が押し下げられ、
爪駆動軸３５を圧縮ばね４３の付勢力に抗してて下方に
移動させる。爪駆動軸３５の下方への移動により、爪４
０が開いて工具８の把持が開放される（把持開放動
作）。

【００４５】第２機構を説明する。

【００４６】図６、図８に示すように、第２割出軸２６
にはクランク軸７１が固定され、クランク軸７１の上端
にはクランク部７２が設けられている。クランク部７２
の上面にはクランク軸７１の中心から偏心した位置に支
持ピン７８が支持されている。図６の状態では支持ピン
７８ははクランク軸７１の軸心の左側に位置し、図８の
状態では支持ピン７８はクランク軸７１の軸心の右側に
位置した状態となっている。

【００４７】一方、図４乃至図６及び図８に示すよう
に、ケース２１には支台７５を介してＬ字型のクランク
アーム７６の中央角部が回動ピン７７を介して回動自在
に設けられ、クランクアーム７６の一端は支持ピン７８
に支持されている。即ち、支持ピン７８は自由摺動駒７
９を介してクランクアーム７６の一端に支持され、自由
摺動駒７９はクランクアーム７６の一端で回動ピン７７
の幅方向に沿った方向に移動自在に支持されている。

【００４８】つまり、クランク軸７１の回転によりクラ
ンク部７２が回転すると、支持ピン７８が偏心した状態
で公転し、自由摺動駒７９がクランクアーム７６の一端
で回動ピン７７の幅方向に往復移動する。支持ピン７８
の偏心した公転と自由摺動駒７９の往復移動により、ク
ランクアーム７６は一端側が図６中左右方向に往復移動
することになり、他端側が回動ピン７７を中心に上下に
傾動する。図６の状態からクランク軸７１が１８０度回
転することによりクランクアーム７６が図６中下側に傾
動し（後述する図１６、図１７の状態）、更に、クラン
ク軸７１が１８０度回転することによりクランクアーム
７６が図６中上側に傾動して図６の状態となる。

【００４９】図４、図５及び図１３に示すように、クラ
ンクアーム７６の他端には長孔溝８１が形成され、長孔
溝８１にはプレート４７側のピン８２が摺動自在に嵌合
している。つまり、クランクアーム７６の他端側が回動
ピン７７を中心に上下に傾動することにより、ピン８２
が長孔溝８１を摺動してプレート４７が上下方向に移動
される。プレート４７が上下方向に移動することによ
り、小歯車軸２９及び旋回軸１４はプレート４７と一体
に昇降動する。

【００５０】プレート４７が下方向に移動することによ
り（一方側に傾動させる）、小歯車２９と大歯車２７と
の噛み合いが外れて小歯車２９がラック２０に噛み合
い、ドラムカム２７の回転が不能状態とされ、旋回軸１
４が下方に移動して主軸７及び待機ポット１５から工具
８を抜き出す動作及び旋回軸１４の外径スプライン３４
が大歯車２７の内径スプライン９１に噛み合う動作が実
施される。プレート４７が上方向に移動することにより
（他方側に傾動させる）、小歯車２９と大歯車２７とが
噛み合い、ドラムカム２７の回転が許容状態とされ、旋
回軸１４が上方に移動して主軸７及び待機ポット１５に
工具８が挿入され、旋回軸１４の外径スプライン３４が
大歯車２７の内径スプラインとの噛み合いを外し、旋回
駆動軸４５の内径スプライン４６と噛み合う。

【００５１】上記構成の工具交換装置の動作を図１１
（ａ）のカム溝３３とカムフォロアとの関係、図１２の
シーケンス及び図６、図７及び図１３乃至図１９に基づ
いて説明する。

【００５２】アーム１３が待機状態にある初期位置（図
２(a) 参照）は、図６、図７、図１３の状態であり、図
１１（ａ）に示すように、第１カムフォロア５６が傾斜
溝３３ａと傾斜溝３３ｃとの境界の上死点の位置に嵌合
し、第２カムフォロア５８が１８０度反対側の水平溝３
３ｂの中間の位置に嵌合している。第１カムフォロア５
６と第２カムフォロア５８が１８０度反対側に配置され
ていることは、図１１（ｂ）に示すようにそれぞれのカ
ム溝を構成したときの動作と等価であり、カム溝が一条
となり製作が容易となる。そして、原動部２４が第１割
出軸２５を割り出し回転させる１８０度の中間位置、即
ち、原動部２４が９０度回転することで第１割出軸２５
の割り出しが終了する位置になっている。

【００５３】尚、以下の説明では、便宜上、初期位置を
原動部２４の０度として説明してある。そして、原動部
２４が２回転（７２０度）する間に図２、図３で示した
一連の動作が実施される。

【００５４】原動部２４の０度から９０度の回転駆動に
より第１割出軸２５が９０度の回転を行い、第１割出軸
２５が９０度の回転を行う間に、以下に示した動作が第
１機構により実施される。この時、第２割出軸２６は停
止状態とされる。

【００５５】図１４に示すように、この状態で原動部２
４が９０度回転すると、第１割出軸２５が９０度回転し
大歯車２７と小歯車３２との噛み合いによりドラムカム
２８が１８０度回転する。ドラムカム２８の最初の９０
度の回転により、第１カムフォロア５６が傾斜溝３３ａ
に案内されて第１リンク駆動軸５５が下降し、第２カム
フォロア５８が水平溝３３ｂの終端部まで案内され、第
２リンク駆動軸５７の高さが保持される。第１リンク駆
動軸５５の下降により旋回リンク６２を介して旋回軸１
４が９０度回転し、両端の工具把持部１２が工具８に対
応する位置にアーム１３が９０度旋回する（図２(b) 参
照）。

【００５６】図１５に示すように、ドラムカム２８の残
りの９０度の回転により、第１カムフォロア５６が水平
溝３３ｂの中間部まで案内されて第１リンク駆動軸５５
の下降位置が保持され、第２カムフォロア５８が傾斜溝
３３ｃに案内されて第２リンク駆動軸５７が上昇する。
第２リンク駆動軸５７の上昇によりリンク駆動ピン６９
による第１リンク５１の押し付けが開放され、爪駆動軸
３５が圧縮ばね４３のばね力により上方に付勢移動す
る。これにより、リンク３６を介して爪開閉軸３８が移
動して爪４０が押し出され、工具８が爪４０によって把
持される（工具把持）。同時に、第２リンク６５により
ドローバ駆動軸９が下方に押されると同時に第３リンク
６７によりドローバ駆動軸５９が下方に押され、主軸７
及び待機ポット１５に対する工具８の保持が開放される
（工具の保持開放：図２(c) 参照）。

【００５７】原動部２４の９０度から２７０度の回転駆
動により第２割出軸２６が１８０度の回転を行い、第２
割出軸２６が１８０度の回転を行なう間に、以下に示し
た動作が第２機構により実施される。この時、第１割出
軸２５は停止状態とされる。

【００５８】図１６に示すように、第２割出軸２６が１
８０度の回転を行なうと、クランク軸７１を介してクラ
ンク部７２が１８０度回転し、クランクアーム７６は支
持ピン７８に支持された一端側が図中右方向に移動して
他端側が回動ピン７７を中心に下方に傾動する。クラン
クアーム７６の下方への傾動によりプレート４７が下方
向に移動され、小歯車軸２９及び旋回軸１４がプレート
４７と一体に下降する。これにより、小歯車２９と大歯
車２７との噛み合いが外れて小歯車２９がラック２０に
噛み合い、ドラムカム２７の回転が不能状態とされ、旋
回軸１４が下方に移動して主軸７及び待機ポット１５か
ら工具８を抜き出す動作が実施される（図２(d) 参
照）。旋回軸１４の下方への移動により、旋回軸１４の
外径スプライン３４と旋回駆動軸４５の内径スプライン
４６の嵌合が外れると共に外径スプライン３４が大歯車
２７の内径スプライン９１と嵌合し、大歯車２７の回転
が旋回軸１４にのみ伝わるようになる。

【００５９】原動部２４の２７０度から４５０度の回転
駆動により第１割出軸２５が１８０度の回転を行い、第
１割出軸２５が１８０度の回転を行なう間に、以下に示
した動作が第１機構により実施される。この時、第２割
出軸２６は停止状態とされると共に、小歯車軸２９の回
転位相が維持された状態となる。

【００６０】図１７に示すように、第１割出軸２５が１
８０度の回転を行うと、主軸７及び待機ポット１５から
工具８が抜き出された状態で、即ち、大歯車２７と小歯
車３２との噛み合いが外れた状態で、且つ、スプライン
４６の嵌合が外れると共にスプライン３４がスプライン
９１と嵌合した状態で、即ち、大歯車２７の回転が旋回
軸１４にのみ伝わって旋回駆動軸４５には伝わらない状
態で、大歯車２７が１８０度の回転を行なう。これによ
り、旋回軸１４が１８０度回転してアーム１３が反転し
て工具８と工具８ａの位置が反転する反転回動動作が行
なわれる（図３(a) 参照）。

【００６１】原動部２４の４５０度から６３０度の回転
駆動により第２割出軸２６が１８０度の回転を行い、第
２割出軸２６が１８０度の回転を行なう間に、以下に示
した動作が第２機構により実施される。この時、第１割
出軸２５は停止状態とされる。

【００６２】図１８に示すように、第２割出軸２６が１
８０度の回転を行なうと、クランク軸７１を介してクラ
ンク部７２が１８０度回転し、クランクアーム７６は支
持ピン７８に支持された一端側が図中左方向（図６参
照）に移動して他端側が回動ピン７７を中心に上方に傾
動する。クランクアーム７６の上方への傾動によりプレ
ート４７が上方向に移動され、小歯車軸２９及び旋回軸
１４がプレート４７と一体に上昇する。これにより、小
歯車２９と大歯車２７との噛み合いが復帰し、ドラムカ
ム２７の回転が許容状態とされ、旋回軸１４が上方に移
動して主軸７及び待機ポット１５へ工具８を挿入する動
作が実施される図３(b) 。旋回軸１４の上方への移動に
より、スプライン３４がスプライン４６に嵌合すると共
にスプライン９１とのの嵌合が外れ、大歯車２７の回転
が旋回軸１４に伝わらないようになる。

【００６３】原動部２４の６３０度から７２０度の回転
駆動により第１割出軸２５が９０度の回転を行い、第１
割出軸２５が９０度の回転を行う間に、以下に示した動
作が第１機構により実施される。この時、第２割出軸２
６は停止状態とされる。

【００６４】図１９に示すように、原動部２４が９０度
回転すると、第１割出軸２５が９０度回転し、大歯車２
７と小歯車３２との噛み合いによりドラムカム２８が１
８０度回転する（１８０度から３６０度）。ドラムカム
２８の最初の９０度（１８０度から２７０度）の回転に
より、第１カムフォロア５６が水平溝３３ｂの中間部か
ら端部まで案内されて第１リンク駆動軸５５の下降位置
が保持され、第２カムフォロア５８が傾斜溝３３ａに案
内されて第２リンク駆動軸５７が下降する。第２リンク
駆動軸５７が下降することでリンク駆動ピン６９により
第１リンク５１が押し付けられ、爪駆動軸３５が圧縮ば
ね４３のばね力に抗して下方に移動する。これにより、
リンク３６を介して爪開閉軸３８が移動して爪４０が引
き込み、工具８の把持が開放される（工具把持開放）。
同時に、第２リンク６５によるドローバ駆動軸９の押圧
が開放されると同時に第３リンク６７によるドローバ駆
動軸５９の押圧が開放され、主軸７及び待機ポット１５
に対して工具８ａ及び工具８が保持される（工具の保
持：図３(c) 参照）。

【００６５】図６、図７に示すように、ドラムカム２８
の残りの９０度（２７０度から３６０度）の回転によ
り、第１カムフォロア５６が傾斜溝３３ｃに案内されて
第１リンク駆動軸５５が上昇し、第２カムフォロア５８
が水平溝３３ｂの中間部まで案内され、第２リンク駆動
軸５７の高さが保持される。第１リンク駆動軸５５の上
昇により旋回リンク６２を介して旋回軸１４が９０度回
転し、両端の工具把持部１２が工具８から９０度離れた
待機位置にアーム１３が９０度旋回する（図３(b) 参
照）。

【００６６】上述した工具交換装置では、アーム１３の
待機位置からの旋回、工具把持部１２による工具８の把
持、主軸７及び待機ポット１５に対する工具８の引き抜
き、アーム１３の反転、主軸７及び待機ポット１５への
工具８の装着、工具８の把持開放、アーム１３の待機位
置への旋回といった一連の動作、及び、主軸７及び待機
ポット１５に対する工具８の保持・保持開放動作が、サ
ーボモータ２２の駆動による原動部２４の回転で機械的
動力伝達を介して実施することができる。このため、複
数の駆動源が不要となり、駆動源の切り換えを電気信号
で制御することも不要になり、極めて短時間にしかも高
い信頼性で工具交換の一連の全ての動作を行なうことが
可能になる。

【００６７】尚、ドローバ駆動軸９及びドローバ駆動軸
５９により主軸７及び待機ポット１５に対する工具８の
保持開放を自動によらず単独で手動で実施する場合（図
１５参照）、手動スイッチ等によりピストン１７及びピ
ストン軸６８を駆動させることで実施する。

【００６８】

【発明の効果】本発明の工具交換装置は、工作機械の主
軸に保持された工具と待機ポットに保持された工具とを
同時に把持する工具把持部を軸心回りで旋回可能なアー
ムの両端に設け、アームを待機位置から工具把持位置ま
で旋回させるための旋回軸の待機旋回動作(1)、主軸と
待機ポットの工具をアーム内に把持する把持動作、同時
に作動する主軸内と待機ポット内の工具保持を解放する
動作(2)、旋回軸を軸方向に移動させて工具の引き抜き
を行う軸方向移動動作(3)、アームの工具把持部に把持
された工具の位置を反転交換する反転旋回動作(4)、旋
回軸を軸方向に移動させて工具を主軸と待機ポットに挿
入する軸方向移動動作(5)、主軸内と待機ポット内に工
具を保持する動作、同時にアーム内の工具把持を解放す
る動作(6)、アームを工具把持位置から待機位置に戻す
旋回軸の待機旋回動作(7)を組み合わせて、主軸と待機
ポットとの間で工具を自動交換する工具交換装置におい
て、割出軸を所定角割り出す割付角と割出軸を停止させ
る停止角とがそれぞれ１８０度の原動部と、原動部の回
転中心を点対称としての１８０度対向する位置に配置さ
れた第１割出軸と第２割出軸とからなる間欠割出装置、
第１割出軸から駆動される付加ドラムカムとにより、前
記一連の動作順序(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)を、原動部を
駆動する単一の動力発生装置から機械的動力伝達で実施
するようにしたので、アームを待機位置から工具把持位
置まで旋回させるための旋回軸の待機旋回動作、旋回軸
を軸方向に往復移動させて工具の抜き取り及び挿入を行
なう軸方向移動動作、工具把持部による工具の把持・把
持開放動作、主軸及び待機ポットに対する工具の保持・
保持開放動作、アームの工具把持部に把持された工具の
位置を反転させるための旋回軸の反転旋回動作を、１つ
の原動部の駆動で機械的動力伝達により実施することが
できる。この結果、極めて短時間にしかも高い信頼性で
一連の動作を可能にして工具の交換が行なえる工具交換
装置とすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例に係る工具交換装置を備
えた工作機械（マシニングセンタ）の全体構成図。

【図２】一連の動作の説明図。

【図３】一連の動作の説明図。

【図４】工具交換装置の斜視図。

【図５】工具交換装置の斜視図。

【図６】待機状態（交換完了状態）の側断面図。

【図７】待機状態（交換完了状態）の正面図。

【図８】工具交換装置の概略平面図。

【図９】伝達機構であるローラギヤカムの平面図。

【図１０】図６中のX-X 線矢視図（工具把持部の平面
図）。

【図１１】ドラムカムの説明図であり、（ａ）はドラム
カムの展開図、（ｂ）はドラムカム、一条のカム溝の１
８０度反対側に２つのカムフォロアを配置する原理図。

【図１２】動作シーケンス。

【図１３】図６の外観図。

【図１４】アームが旋回した状態の側断面図。

【図１５】工具の把持及び保持開放時の正面図。

【図１６】工具抜き状態の側断面図。

【図１７】アームが反転した状態の側断面図。

【図１８】工具挿入状態の正面図。

【図１９】工具の把持開放及び保持時の側断面図。

【符号の説明】

１ マシニングセンタ ２ ベッド ４ 往復テーブル ６ 主軸ヘッド ７ 主軸 ８ 工具 ９ ドローバ駆動軸 １０ ばね １１ 工具交換装置 １２ 工具把持部 １３ アーム １４ 旋回軸 １５ 待機ポット １７ ピストン １９ 減速機 ２０ ラック ２１ ケース ２２ サーボモータ ２３ 駆動軸 ２４ 原動部 ２５ 第１割出軸 ２６ 第２割出軸 ２７ 大歯車 ２８ ドラムカム ２９ 小歯車軸 ３０ キー溝 ３１ キー ３２ 小歯車 ３３ カム軸 ３４ スプライン部 ３５ 爪駆動軸 ３６ リンク ３７ 駆動ピン ３８ 爪開閉軸 ３９ リンク部 ４０ 爪 ４３ 圧縮ばね ４５ 旋回駆動軸 ４６ スプライン ４７ プレート ５１ 第１リンク ５５ 第１リンク駆動軸 ５６ 第１カムフォロア ５７ 第２リンク駆動軸 ５８ 第２カムフォロア ５９ ドローバ駆動軸 ６１ 第１支軸 ６２ 旋回リンク ６３ 第２支軸 ６５ 第２リンク ６７ 第３リンク ６８ ピストン軸 ６９ リンク駆動ピン ７１ クランク軸 ７２ クランク部 ７６ クランクアーム ７７ 回動ピン ７８ 支持ピン ７９ 自由摺動駒 ９１ 内径スプライン ９２ 主軸内ドローバ機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久良 賢二 滋賀県栗東市六地蔵130番地 三菱重工業 株式会社工作機械事業部内 Ｆターム(参考） 3C002 FF03 FF05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の主軸に保持された工具と待機
   ポットに保持された工具とを同時に把持する工具把持部
   を軸心回りで旋回可能なアームの両端に設け、アームを
   待機位置から工具把持位置まで旋回させるための旋回軸
   の待機旋回動作(1)、主軸と待機ポットの工具をアーム
   内に把持する把持動作、同時に作動する主軸内と待機ポ
   ット内の工具保持を解放する動作(2)、旋回軸を軸方向
   に移動させて工具の引き抜きを行う軸方向移動動作
   (3)、アームの工具把持部に把持された工具の位置を反
   転交換する反転旋回動作(4)、旋回軸を軸方向に移動さ
   せて工具を主軸と待機ポットに挿入する軸方向移動動作
   (5)、主軸内と待機ポット内に工具を保持する動作、同
   時にアーム内の工具把持を解放する動作(6)、アームを
   工具把持位置から待機位置に戻す旋回軸の待機旋回動作
   (7)を組み合わせて、主軸と待機ポットとの間で工具を
   自動交換する工具交換装置において、割出軸を所定角割
   り出す割付角と割出軸を停止させる停止角とがそれぞれ
   １８０度の原動部と、原動部の回転中心を点対称として
   の１８０度対向する位置に配置された第１割出軸と第２
   割出軸とからなる間欠割出装置、第１割出軸から駆動さ
   れる付加ドラムカムとにより、前記一連の動作順序(1)
   (2)(3)(4)(5)(6)(7)を、原動部を駆動する単一の動力発
   生装置から機械的動力伝達で実施することを特徴とする
   工具交換装置。
2. 【請求項２】 請求項１において割出軸の割り出し所定
   角が１８０度であり、第１割出軸の割り出し所定角の中
   央すなわち９０度の位置を動作開始点とし、原動部に結
   合された動力発生装置の運転を始め、第１割出軸の９０
   度回転を２倍増速して結合された付加ドラムカムを１８
   ０度回転させ、ドラムカム回転の前半の９０度に動作を
   割り付けたドラムカム溝に嵌合する第１リンク駆動部を
   駆動して旋回軸の待機旋回動作(1)を実施し、後半の９
   ０度に動作を割り付けたドラムカム溝に嵌合する第２リ
   ンク駆動部を駆動してアーム内工具把持動作ならびに主
   軸内と待機ポット内の工具保持解放動作(2)を実施し、
   第１割出軸ならびに付加ドラムカムが停止し、次に第２
   割出軸の１８０度回転をクランクアームで直動運動に変
   換し旋回軸の軸方向引き抜き動作(3)を実施し、同時に
   直動運動により付加ドラムカムと第１割出軸を切り離し
   付加ドラムカムを固定させ、かつ第１割出軸と旋回軸と
   を結合し、次の第１割出軸の１８０度回転により旋回軸
   反転旋回動作(4)を実施し、次の第２割出軸の１８０度
   回転を前記クランクアームの直動運動による旋回軸の軸
   方向挿入動作(5)を実施し、同時に、直線運動により、
   第１割出軸と旋回軸を切り離し、かつ付加ドラムカムの
   固定を外し第１割出軸と付加ドラムカムを結合させ、次
   の第１割出軸の９０度回転すなわち付加ドラムカム１８
   ０度の前半９０度に割り付けたドラムカム溝に案内され
   る第２リンク駆動部を駆動して主軸内と待機ポット内の
   工具保持動作ならびにアーム内工具把持解放動作(6)を
   実施し、付加ドラムカムの後半９０度に割り付けたドラ
   ムカム溝に嵌合する第１リンク駆動部を駆動してアーム
   を待機位置に戻す待機旋回動作(7)を実施することを特
   徴とした工具交換装置。
3. 【請求項３】 請求項１もしくは請求項２において、使
   用される割出装置は、間欠割出装置の一つの原動部と、
   二つの割出軸であり、原動部は７２０度、第１割出軸は
   １８０度２回計３６０度、第２割出軸は１８０度２回計
   ３６０度、第１割出軸に２倍増速して結合され第１割出
   軸の９０度回転２回計１８０度を伝達される付加ドラム
   カムは１８０度２回計３６０度それぞれ回転し、運転開
   始点と運転終了点とが一致する機械的動作順序割付を駆
   動源としたことを特徴とする工具交換装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３において割出装置
   の割出軸の割り出し所定角は、任意の角度でよいが、付
   加ドラムカムが３６０度、旋回軸が１８０度、クランク
   軸が３６０度になるよう、各割出軸との間に変速機構を
   設けたことを特徴とする工具交換装置。
5. 【請求項５】 請求項２において付加ドラムカムの溝を
   一条とし、９０度を傾斜とし、次の１８０度を水平と
   し、次の９０度を逆傾斜とし、第１リンク駆動部の嵌合
   部と第２リンク駆動部の嵌合部とを付加ドラムカムの１
   ８０度対向位置に配置し、旋回軸の旋回動作(1)におい
   て付加ドラムカムの最初の９０度回転で第１リンク駆動
   部が駆動されかつ第２リンク駆動部は停止状態、次の９
   ０度回転で第１リンク駆動部が停止かつ第２リンク駆動
   部が駆動され、アーム待機位置戻し旋回動作(7)におい
   て次の９０度回転で第２リンク駆動部が駆動されかつ第
   １リンク駆動部は停止状態、最後の９０度で第１リンク
   駆動部が駆動され第２リンク駆動部が停止状態となるこ
   とを特徴とする工具交換装置。
6. 【請求項６】 請求項２もしくは請求項５において第１
   リンク駆動部は付加ドラムカム軸の軸方向にカム溝に沿
   って直動駆動され、第１リンク軸の回転自在継手を経て
   第１リンクから待機旋回駆動軸の回転自在継手に動力を
   伝達し、待機旋回駆動軸を往復旋回運動させ、第２リン
   ク駆動部は付加ドラムカム軸の軸方向にカム溝に沿って
   直動駆動され、第２リンク軸に接続された各リンクによ
   りアーム内工具把持機構、主軸内工具保持機構、待機ポ
   ット内工具保持機構を駆動することを特徴とする工具交
   換装置。
7. 【請求項７】 請求項２もしくは請求項６において動作
   開始点から第１割出軸が９０度割り出される間、第１割
   出軸と付加ドラムカムとは付加ドラムカムが２倍の増速
   になるよう歯車数２：１比率の一対の歯車で噛み合い、
   第１リンク駆動部から駆動される待機旋回駆動軸の内径
   スプラインと旋回軸外径スプラインとが結合されかつ第
   １割出軸内径スプラインと旋回軸スプラインとのの結合
   が切り離され、第２割出軸による旋回軸方向の引き抜き
   動作により、第１割出軸と付加ドラムカムの歯車の噛み
   合いを外し、付加ドラムカムの歯車を固定ラックに噛み
   合わせ、同時に旋回軸外径スプラインを待機旋回駆動軸
   内径スプラインから結合を外し、第１割出軸内径スプラ
   インに噛み合わせ、旋回軸の反転旋回動作後、旋回軸の
   軸方向挿入動作により、付加ドラムカムの歯車を固定ラ
   ックから外し、第１割出軸の歯車に噛み合わせ、旋回軸
   外径スプラインを第１割出軸内径スプラインから外し、
   待機旋回駆動軸内径スプラインに結合させることを特徴
   とする工具交換装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項３において単一の動
   力発生装置は、原動部を２回転（７２０度）を実施する
   ための装置であることを特徴とする工具交換装置。