(57)【要約】      （修正有）【課題】可動部位の直進ストロークを簡単に変更できるとともに、ストロークによらずほぼ一定の剛性を有し、メンテナンス性、耐久性、および静穏性に優れた工作機械を提供する。【解決手段】工具保持体及びワーク保持体の少なくとも一方の保持体は、基台２０３に直進可能に案内支持されているとともに、直進させるための駆動機構２２１，２５１を有している。該駆動機構は、基台に回転可能に軸支され、直進方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロア１１，１１，…１１と、保持体に回転可能に軸支され、該回転軸を直進方向に沿わせて設けられるとともに、カムフォロア１１を係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを備えている。カムを駆動回転し、転動溝に複数のカムフォロアを順次転動させることによって、工具とワークとを相対移動させる。【選択図】図１７
2005271089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具保持体に保持された工具と、ワーク保持体に保持されたワークとを相対移動させながら前記ワークを加工するマシニングセンタを備えた工作機械において、
前記工具保持体及び前記ワーク保持体の少なくとも一方の保持体は、基台に直進可能に案内支持されているとともに、直進させるための駆動機構を有し、
該駆動機構は、前記基台に回転可能に軸支され、前記直進方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、
前記保持体に回転可能に軸支され、該回転軸を前記直進方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを備え、
該カムを駆動回転し、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記工具と前記ワークとを相対移動させることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械において、
前記工具保持体は、第１の駆動機構によって第１方向に直進し、
前記ワーク保持体は、第２の駆動機構によって前記第１方向と交差する第２方向に直進することを特徴とする工作機械。
【請求項３】
請求項２に記載の工作機械において、
前記工具保持体は、前記第１方向及び前記第２方向と交差する第３方向に直進可能に案内された、前記工具を保持するための工具保持部と、該工具保持部を前記第３方向に直進させるための第３の駆動機構とを有し、
該第３の駆動機構は、前記工具保持体に回転可能に軸支され、前記第３方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、
前記工具保持部に回転可能に軸支され、該回転軸を前記第３方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを備え、
該カムを駆動回転し、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記工具と前記ワークとを相対移動させることを特徴とする工作機械。
【請求項４】
ワークの加工に使用される複数種類の工具を収納し、所定の出し入れ位置を通して前記工具の出し入れを行う工具マガジンを備えた工作機械において、
前記工具マガジンは、前記工具を保持して搬送するための、基台に直進可能に案内された工具搬送体と、該工具搬送体を直進させるための第１の駆動機構とを備え、
該第１の駆動機構は、前記基台に回転可能に軸支され、前記直進方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、
前記工具搬送体に回転可能に軸支され、該回転軸を前記直進方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを有し、
該カムを駆動回転して、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記直進の軌道上に設定された前記出し入れ位置に前記工具搬送体を移動させることを特徴とする工作機械。
【請求項５】
請求項４に記載の工作機械において、
前記複数種類の工具は、前記基台に固設された収納部に収納され、
該収納部における各工具の収納位置は、前記直進方向と、該直進方向に交差する交差方向とで規定される平面内に位置しており、
前記工具搬送体は、前記工具を把持するための、前記交差方向に直進可能に案内された工具把持アームと、該工具把持アームを直進させるための第２の駆動機構とを有し、
該第２の駆動機構は、前記工具搬送体に回転可能に軸支され、前記交差方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、
前記工具把持アームに回転可能に軸支され、該回転軸を前記交差方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを備え、
該カムを駆動回転し、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記交差方向に前記工具把持アームを移動させることを特徴とする工作機械。
【請求項６】
請求項４に記載の工作機械において、
前記工具搬送体を、複数備え、
各工具搬送体は、それぞれに、複数種類の工具を収納していることを特徴とする工作機械。
【請求項７】
請求項６に記載の工作機械において、
前記工具搬送体は、前記直進方向に沿って一列に前記複数種類の工具を収納していることを特徴とする工作機械。
【請求項８】
請求項６に記載の工作機械において、
前記工具搬送体は、前記複数種類の工具を、所定の環状軌道を巡回移動可能に収納し、
前記環状軌道には、前記出し入れ位置に対応する位置が設定されていることを特徴とする工作機械。
【請求項９】
基台に設定された所定の直進の軌道を移動可能なワーク載置用の複数の移動台を有し、前記軌道上には、ワークを加工するマシニングセンタへのワークの受け渡し位置が設定されているワーク搬送機構を備えた工作機械において、
前記移動台を直進させるための駆動機構は、前記基台に回転可能に軸支され、前記直進方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、
前記移動台に回転可能に軸支され、該回転軸を前記直進方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを備え、
該カムを駆動回転して、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記受け渡し位置に前記ワークを移動させることを特徴とする工作機械。
【請求項１０】
請求項９に記載の工作機械において、
前記ワークは、パレットを介して前記移動台に載置されているとともに、前記パレットは、前記軌道上の受け渡し位置においてマシニングセンタに近づく方向に直進可能に前記移動台に案内されており、
前記パレットを直進させるための駆動機構は、前記移動台に回転可能に軸支され、前記直進方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、
前記パレットに回転可能に軸支され、該回転軸を前記直進方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを備え、
該カムを駆動回転して、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記パレットをマシニングセンタへ近づけることを特徴とする工作機械。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の工作機械において、
前記カムは、前記回転軸方向における両端部を回転可能に軸支され、
前記転動溝は、その回転軸方向に亘ってカムの外周面に形成されるとともに、該回転軸方向における溝位置が、前記カムの円周方向に沿って一方向に変位してなる螺旋状溝であり、
該転動溝を転動するカムフォロアが転動溝から外れる前に、その隣に位置するカムフォロアが転動溝での転動を開始することを特徴とする工作機械。
【請求項１２】
請求項１１に記載の工作機械において、
前記回転軸方向におけるカムの外周面の全長は、前記直進のストロークよりも短く設定されていることを特徴とする工作機械。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の工作機械において、
前記転動溝は、互いに対向する一対の内側面と、これら内側面を繋ぐ底面とからなり、前記カムフォロアは、その外周面を前記内側面に当接させて転動することを特徴とする工作機械。
【請求項１４】
請求項１３に記載の工作機械において、
前記転動溝には、常に二つ以上のカムフォロアが転動し、これらのうちの少なくとも二つのカムフォロアは、前記転動溝の一対の内側面のうちの互いに逆側の内側面を転動していることを特徴とする工作機械。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の工作機械において、
前記直進方向に沿って配列された複数のカムフォロアからなるカムフォロア列を、複数列並設したことを特徴とする工作機械。
【請求項１６】
請求項１５に記載の工作機械において、
前記転動溝は、互いに対向する一対の内側面と、これら内側面を繋ぐ底面とからなり、前記カムフォロアは、その外周面を前記内側面に当接させつつ転動し、
各カムフォロア列毎に、その列のカムフォロアが転動する内側面は、いずれか一方の内側面に統一されているとともに、これらカムフォロア列のうちの少なくとも二列は、互いに前記一対の内側面のうちの逆側の内側面を転動することを特徴とする工作機械。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれかに記載の工作機械において、
前記転動溝は、深さ方向に溝幅が狭くなるテーパー溝であり、前記カムフォロアの外周形状は、前記テーパー溝にテーパー勾配を倣わせたテーパー円周形状である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、工具を用いてワークを加工するための工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加工内容に応じてコラムの工具を自動的に付け替えてワークを加工する工作機械が使用されており、通常、この工作機械は、図１６に示すように３つのユニットを備えている。
【０００３】
第１のユニットは、所謂マシニングセンタ２０１であり、すなわち、工具２１１を保持するコラム２１７と、ワークＷを保持するテーブル２４１とを備え、これらを適宜相対移動させながらワークＷを加工する。第２のユニットは、前記マシニングセンタ２０１が使用する工具２１１を多種類に亘って収納する工具マガジン３０１である。第３のユニットは、搬送してきた未加工のワークＷをマシニングセンタ２０１に渡すとともに、マシニングセンタ２０１から加工済みのワークＷを受け取って搬送するワーク搬送機構４０１である。
【０００４】
そして、これら何れのユニット２０１，３０１，４０１も、それぞれに幾つかの直進の可動部位を有している。例えば、マシニングセンタ２０１について言えば、前記可動部位の固定側部位として基台２０３を有し、この基台２０３のリニアガイド（不図示）を介して、可動部位の移動側部位としてのコラム２１７及びテーブル２４１が、それぞれ直進可能に案内支持されている。  
なお、このような可動部位に対しては、それぞれ駆動機構が設けられており、これによって前記移動側部位に駆動力を与えて直進させるようになっている。
【０００５】
図２８乃至図３１に、この駆動機構として一般に使用されているラックアンドピニオン駆動機構及びボールネジ駆動機構を示す。なお、図２８は、ラックアンドピニオン駆動機構の説明図であり、図２９は、図２８中のXXIX-XXIX線矢視の断面図である。また、図３０は、ボールネジ駆動機構の説明図であり、図３１は、その破断斜視図である。
【０００６】
図２８および図２９に示すラックアンドピニオン駆動機構は、前記固定側部位１に固定されたラックギヤ１０１と、前記移動側部位３に回転可能に軸支されたピニオンギヤ１０３とを備え、モータ１０５等で駆動回転するピニオンギヤ１０３の円周歯に、ラックギヤ１０１の直線歯を噛み合わせることによって前記移動側部位３を直進させるようになっている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００７】
そして、この駆動機構によれば、前記両歯の噛み合いによって応力伝達がなされるため、ストレスパス（移動側部位３から固定側部位１への応力の伝達経路）は短く、もってその剛性は高いものとなる。つまり、前記応力の伝達経路は、ラックギヤ１０１の全長を経由しないので、その駆動機構の剛性は高い。
【０００８】
一方、図３０および図３１に示すボールネジ駆動機構は、前記固定側部位１に設けられて回転軸方向の両端部１１１ａ，１１１ｂを回転可能に軸支されたネジ軸１１１と、前記移動側部位３に固定されて前記ネジ軸１１１に沿って移動可能なナット１１３とを備えている。図３１に示すように、このネジ軸１１１の外周面およびナット１１３の内周面の両方には螺旋状の転動溝が形成されているとともに、これらの転動溝内には複数の負荷ボール１１５，１１５，…１１５が係合している。そして、当該ネジ軸１１１が駆動回転することによって、負荷ボール１１５，１１５，…１１５が回転軸方向に荷重を受けながら転がり運動をして、これにつられてナット１１３も回転軸方向に移動し、これによって固定側部位１に対して移動側部位３を直進させるようになっている（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００９】
そして、このような駆動機構によれば、前記負荷ボール１１５，１１５，…１１５に対して、前記直進方向の前後に予圧を与えることによって、ナット１１３とネジ軸１１１との間のバックラッシによるガタツキを低減可能であり、もって移動側部位３の位置決め精度に優れたものとなる。
【非特許文献１】社団法人日本機械学会「機械工学便覧」新版、社団法人日本機械学会、昭和６３年５月１５日、Ｂ１−１０８
【非特許文献２】社団法人日本機械学会「機械工学便覧」新版、社団法人日本機械学会、１９９１年９月３０日、Ｂ２−１７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、両者に共通の問題点としては、以下が挙げられる。  
(1)移動側部位３の移動ストロークを簡単に変更できない。すなわち、ラックアンドピニオン駆動機構にあってはラックギヤ１０１の長さによって、またボールネジ駆動機構にあってはネジ軸１１１の長さによって一義的に前記ストロークが決定してしまい、これら駆動機構の設置後に容易に前記ストロークの変更を図れない。  
(2)ラックギヤ１０１やネジ軸１１１の部分的な歯欠け、損傷に対しても、これらラックギヤ１０１およびネジ軸１１１の全体を交換しなければならず、メンテナンス性に劣る。
【００１１】
また、個別の問題点としては、各々以下が挙げられる。  
(1)剛性面で有利なラックアンドピニオン駆動機構は、ピニオンギヤ１０３とラックギヤ１０１の歯同士の間に隙間（バックラッシ）を有し、このバックラッシに起因してガタツキが発生し、移動側部位３の位置決め精度に劣る。また、両歯同士の接触は摺動接触であって転がり接触ではないため、摩耗し易く耐久性に欠け、更に高速駆動時の静穏性も悪い。
【００１２】
(2)位置決め精度面で有利なボールネジ駆動機構は、移動側部位３から固定側部位１へのストレスパスが、移動ストロークに応じて変化するという欠点を有する。すなわち、移動側部位３から固定側部位１への応力伝達は、図３０に示すように、前記ナット１１３から始まって、これと係合するネジ軸１１１を通りそのネジ軸１１１の両端部１１１ａ，１１１ｂを経由してなされ、もってストレスパスの長さはネジ軸１１１の長さによって変化する。従って、長いストロークが設定された場合には、ストレスパスは長くなる結果、その剛性は著しく低下してしまう。
【００１３】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、可動部位を直進させるための駆動機構を有する工作機械であって、その直進のストロークを簡単に変更できるとともに、前記ストロークによらずほぼ一定の剛性を有し、メンテナンス性、耐久性、および静穏性に優れた工作機械を提供することを第１の目的とし、更に前記可動部位の高い位置決め精度を確保可能な工作機械を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、工具保持体に保持された工具と、ワーク保持体に保持されたワークとを相対移動させながら前記ワークを加工するマシニングセンタを備えた工作機械において、前記工具保持体及び前記ワーク保持体の少なくとも一方の保持体は、基台に直進可能に案内支持されているとともに、直進させるための駆動機構を有し、該駆動機構は、前記基台に回転可能に軸支され、前記直進方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、前記保持体に回転可能に軸支され、該回転軸を前記直進方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを備え、該カムを駆動回転し、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記工具と前記ワークとを相対移動させることを特徴とする。
【００１５】
上記発明によれば、前記駆動機構のカムを駆動回転することによって、前記ワークの加工の際に必要となる、前記工具と前記ワークとの相対移動を達成可能となる。  
すなわち、前記カムを駆動回転すると、その外周面の転動溝を前記基台のカムフォロアが転動し、このカムフォロアは前記カムに対して回転軸方向に相対移動する。そして、カムフォロアが回転軸方向に所定量だけ相対移動すると、この転動中のカムフォロアの隣に配されたカムフォロアもカムの転動溝に係合して転動するようになり、これを順次繰り返して、転動溝を転動するカムフォロアは、その回転軸方向に順次移っていく。但し、前記カムフォロアは前記基台に固定されているため、絶対運動としては、カムを軸支する前記保持体の方が移動することになり、これによって前記保持体は基台を直進する。
【００１６】
ここで、当該直進する保持体は、前記工具保持体及び前記ワーク保持体の少なくとも一方に相当している。従って、前記カムの駆動回転によって、これら保持体のうちのうちの少なくとも一方が移動することとなり、もって、前記工具と前記ワークとの相対移動が達成される。  
なお、前記相対移動のストロークの変更は、その方向に沿ってカムフォロアを設けるだけで容易に行うことができる。すなわち、ストロークを更に延長したい場合には、直進方向に沿ってカムフォロアを追設すれば良く、逆に短縮したい場合には、カムフォロアを取り外せば良い。従って、ストローク調整の自由度に長ける。
【００１７】
また、カムフォロアが異常の場合には、異常のカムフォロアのみを個別交換すれば良く、前記駆動機構のメンテナンス性に優れる。  
更には、前記駆動機構のストレスパスは、カムフォロアと係合する転動溝の部分を始端とし、カムを回転軸方向に経由した後、カムの被支持部分を終端とする。よって、そのストレスパスの長さは、前記直進のストロークに依存せずに専らカム自身によって定まる。従って、前記ストロークを長くしても、駆動機構の剛性が低下することはない。  
また、カムフォロアは、転動溝を転動する、すなわち転動溝を転がり接触するため、摩耗し難く耐久性に優れ、かつ高速駆動時の静穏性も良い。
【００１８】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載の工作機械において、前記工具保持体は、第１の駆動機構によって第１方向に直進し、前記ワーク保持体は、第２の駆動機構によって前記第１方向と交差する第２方向に直進することを特徴とする。  
上記発明によれば、互いに交差する各方向に、前記工具保持体及び前記ワーク保持体を独立に直進させることができるので、前記工具と前記ワークとの相対移動の自由度を増やすことができて、もって、加工の自由度が拡大する。
【００１９】
請求項３に示す発明は、請求項２に記載の工作機械において、前記工具保持体は、前記第１方向及び前記第２方向と交差する第３方向に直進可能に案内された、前記工具を保持するための工具保持部と、該工具保持部を前記第３方向に直進させるための第３の駆動機構とを有し、該第３の駆動機構は、前記工具保持体に回転可能に軸支され、前記第３方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、前記工具保持部に回転可能に軸支され、該回転軸を前記第３方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを備え、該カムを駆動回転し、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記工具と前記ワークとを相対移動させることを特徴とする。  
上記発明によれば、前記工具を、第１方向に加えて第３方向にも直進させることができるので、工具とワークとの相対移動の自由度を更に増やすことができて、加工の自由度が更に拡大する。
【００２０】
請求項４に示す発明は、ワークの加工に使用される複数種類の工具を収納し、所定の出し入れ位置を通して前記工具の出し入れを行う工具マガジンを備えた工作機械において、前記工具マガジンは、前記工具を保持して搬送するための、基台に直進可能に案内された工具搬送体と、該工具搬送体を直進させるための第１の駆動機構とを備え、該第１の駆動機構は、前記基台に回転可能に軸支され、前記直進方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、前記工具搬送体に回転可能に軸支され、該回転軸を前記直進方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを有し、該カムを駆動回転して、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記直進の軌道上に設定された前記出し入れ位置に前記工具搬送体を移動させることを特徴とする。
【００２１】
上記発明によれば、前記第１の駆動機構のカムを駆動回転することによって、前記工具搬送体を、基台上に設定された工具の出し入れ位置へ移動させることができる。  
すなわち、前記カムを駆動回転すると、その外周面の転動溝を前記基台のカムフォロアが転動し、このカムフォロアは前記カムに対して回転軸方向に相対移動する。そして、カムフォロアが回転軸方向に所定量だけ相対移動すると、この転動中のカムフォロアの隣に配されたカムフォロアもカムの転動溝に係合して転動するようになり、これを順次繰り返して、転動溝を転動するカムフォロアは、その回転軸方向に順次移っていく。但し、ここで、前記カムフォロアは基台に固定されているため、絶対運動としては、カムを軸支する前記工具搬送体の方が移動することとなり、これによって前記工具搬送体は基台を直進する。そして、この直進の軌道上には前記出し入れ位置が設定されており、もって、前記工具搬送体の前記出し入れ口への移動が達成される。
【００２２】
なお、この移動ストロークの変更は、その方向に沿ってカムフォロアを設けるだけで容易に行うことができる。すなわち、ストロークを更に延長したい場合には、前記直進方向に沿ってカムフォロアを追設すれば良く、逆に短縮したい場合には、カムフォロアを取り外せば良い。従って、ストローク調整の自由度に長ける。  
また、カムフォロアが異常の場合には、異常のカムフォロアのみを個別交換すれば良く、前記駆動機構のメンテナンス性に優れる。  
更には、前記駆動機構のストレスパスは、カムフォロアと係合する転動溝の部分を始端とし、カムを回転軸方向に経由した後、カムの被支持部分を終端とする。よって、そのストレスパスの長さは、前記直進のストロークに依存せずに専らカム自身によって定まる。従って、前記ストロークを長くしても、駆動機構の剛性が低下することはない。  
更に、カムフォロアは、転動溝を転動する、すなわち転動溝を転がり接触するため、摩耗し難く耐久性に優れ、かつ高速駆動時の静穏性も良い。
【００２３】
請求項５に示す発明は、請求項４に記載の工作機械において、前記複数種類の工具は、前記基台に固設された収納部に収納され、該収納部における各工具の収納位置は、前記直進方向と、該直進方向に交差する交差方向とで規定される平面内に位置しており、前記工具搬送体は、前記工具を把持するための、前記交差方向に直進可能に案内された工具把持アームと、該工具把持アームを直進させるための第２の駆動機構とを有し、該第２の駆動機構は、前記工具搬送体に回転可能に軸支され、前記交差方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、前記工具把持アームに回転可能に軸支され、該回転軸を前記交差方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを備え、該カムを駆動回転し、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記交差方向に前記工具把持アームを移動させることを特徴とする。
【００２４】
上記発明によれば、前記第２の駆動機構のカムを駆動回転することによって、前記工具搬送体の工具把持アームを前記交差方向に移動させることができる。  
すなわち、前記カムを駆動回転すると、その外周面の転動溝を前記基台のカムフォロアが転動し、このカムフォロアは前記カムに対して回転軸方向に相対移動する。そして、カムフォロアが回転軸方向に所定量だけ相対移動すると、この転動中のカムフォロアの隣に配されたカムフォロアもカムの転動溝に係合して転動するようになり、これを順次繰り返して、転動溝を転動するカムフォロアは、その回転軸方向に順次移っていく。但し、ここで、前記カムフォロアは工具搬送体に固定されているため、絶対運動としては、カムを軸支する前記工具把持アームの方が直進することになり、これによって前記工具把持アームは工具搬送体に対して交差方向に移動することができる。  
なお、前述したように、前記工具搬送体は、前記直進方向に直進可能である。従って、この工具搬送体の直進方向の移動と、前記工具把持アームの交差方向の移動とを組み合わせれば、前記収納部における任意の収納位置へ工具把持アームを移動させることが可能となる。
【００２５】
請求項６に示す発明は、請求項４に記載の工作機械において、前記工具搬送体を複数備え、各工具搬送体は、それぞれに、複数種類の工具を収納していることを特徴とする。  
上記発明によれば、前記工具を搬送する工具搬送体自体が、工具を収納する収納部の機能を有している。よって、別途収納部を設けずに済み、装置構成の簡略化が図れる。
【００２６】
請求項７に示す発明は、請求項６に記載の工作機械において、前記工具搬送体は、前記直進方向に沿って一列に前記複数種類の工具を収納していることを特徴とする。  
上記発明によれば、前記工具搬送体は、複数種類の工具を前記直進方向に沿って一列に収納している。従って、当該直進方向の移動のみによって、所望の工具を前記出し入れ位置へ位置決めすることができて、装置構成の簡略化が図れる。
【００２７】
請求項８に示す発明は、請求項６に記載の工作機械において、前記工具搬送体は、前記複数種類の工具を、所定の環状軌道を巡回移動可能に収納し、前記環状軌道には、前記出し入れ位置に対応する位置が設定されていることを特徴とする。  
上記発明によれば、環状軌道なので、多数の工具を収納することができる。また、前記環状軌道に沿って前記工具を巡回可能なため、前記出し入れ位置に対応する位置へ所望の工具を容易に位置決めすることができる。
【００２８】
請求項９に示す発明は、基台に設定された所定の直進の軌道を移動可能なワーク載置用の複数の移動台を有し、前記軌道上には、ワークを加工するマシニングセンタへのワークの受け渡し位置が設定されているワーク搬送機構を備えた工作機械において、前記移動台を直進させるための駆動機構は、前記基台に回転可能に軸支され、前記直進方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、前記移動台に回転可能に軸支され、該回転軸を前記直進方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを備え、該カムを駆動回転して、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記受け渡し位置に前記ワークを移動させることを特徴とする。
【００２９】
上記発明によれば、前記駆動機構のカムを駆動回転することによって、前記ワークを、基台上に設定された前記受け渡し位置へ移動させることができる。  
すなわち、前記カムを駆動回転すると、その外周面の転動溝を前記基台のカムフォロアが転動し、このカムフォロアは前記カムに対して回転軸方向に相対移動する。そして、カムフォロアが回転軸方向に所定量だけ相対移動すると、この転動中のカムフォロアの隣に配されたカムフォロアもカムの転動溝に係合して転動するようになり、これを順次繰り返して、転動溝を転動するカムフォロアは、その回転軸方向に順次移っていく。但し、前記カムフォロアは基台に固定されているため、絶対運動としては、カムを軸支する前記移動台の方が移動することになり、これによって前記移動台のワークは基台を直進する。そして、この直進の軌道上には前記受け渡し位置が設定されており、もって、ワークの前記受け渡し位置への移動が達成される。
【００３０】
なお、この移動ストロークの変更は、その方向に沿ってカムフォロアを設けるだけで容易に行うことができる。すなわち、ストロークを更に延長したい場合には、直進方向に沿ってカムフォロアを追設すれば良く、逆に短縮したい場合には、カムフォロアを取り外せば良い。従って、ストローク調整の自由度に長ける。  
また、カムフォロアが異常の場合には、異常のカムフォロアのみを個別交換すれば良く、前記駆動機構のメンテナンス性に優れる。  
更には、前記駆動機構のストレスパスは、カムフォロアと係合する転動溝の部分を始端とし、カムを回転軸方向に経由した後、カムの被支持部分を終端とする。よって、そのストレスパスの長さは、前記直進のストロークに依存せずに専らカム自身によって定まる。従って、前記ストロークを長くしても、駆動機構の剛性が低下することはない。  
更に、カムフォロアは、転動溝を転動する、すなわち転動溝を転がり接触するため、摩耗し難く耐久性に優れ、かつ高速駆動時の静穏性も良い。
【００３１】
請求項１０に示す発明は、請求項９に記載の工作機械において、前記ワークは、パレットを介して前記移動台に載置されているとともに、前記パレットは、前記軌道上の受け渡し位置においてマシニングセンタに近づく方向に直進可能に前記移動台に案内されており、前記パレットを直進させるための駆動機構は、前記移動台に回転可能に軸支され、前記直進方向に沿って適宜間隔に配列された複数のカムフォロアと、前記パレットに回転可能に軸支され、該回転軸を前記直進方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロアを係合させて転動させるための転動溝を外周面に有するカムとを備え、該カムを駆動回転して、前記転動溝に前記複数のカムフォロアを順次転動させることによって、前記パレットをマシニングセンタへ近づけることを特徴とする。
【００３２】
上記発明によれば、前記駆動機構のカムを駆動回転することによって、前記パレットを、マシニングセンタへ近づけることができる。  
すなわち、前記カムを駆動回転すると、その外周面の転動溝を前記移動台のカムフォロアが転動し、このカムフォロアは前記カムに対して回転軸方向に相対移動する。そして、カムフォロアが回転軸方向に所定量だけ相対移動すると、この転動中のカムフォロアの隣に配されたカムフォロアもカムの転動溝に係合して転動するようになり、これを順次繰り返して、転動溝を転動するカムフォロアは、その回転軸方向に順次移っていく。但し、前記カムフォロアは移動台に固定されているため、絶対運動としては、カムを軸支する前記パレットの方が移動することになる。そして、これによって、前記パレットは移動台を直進し、もって、パレットをマシニングセンタへ近づけることが可能となる。
【００３３】
請求項１１に示す発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の工作機械において、前記カムは、前記回転軸方向における両端部を回転可能に軸支され、前記転動溝は、その回転軸方向に亘ってカムの外周面に形成されるとともに、該回転軸方向における溝位置が、前記カムの円周方向に沿って一方向に変位してなる螺旋状溝であり、該転動溝を転動するカムフォロアが転動溝から外れる前に、その隣に位置するカムフォロアが転動溝での転動を開始することを特徴とする。  
上記発明によれば、カムを一方向に回転することによって、その回転方向に対応する回転軸方向の一方向にカムフォロアを一義的に相対移動させることができる。従って、回転方向を制御することによって、前記工具保持体、前記ワーク保持体、前記工具保持部、前記工具搬送体、前記工具把持アーム、前記移動台、又は前記パレットを、それぞれの直進方向の両方向に移動させることが可能となる。
【００３４】
請求項１２に示す発明は、請求項１１に記載の工作機械において、前記回転軸方向におけるカムの外周面の全長は、前記直進のストロークよりも短く設定されていることを特徴とする。  
上記発明によれば、カムの全長を前記直進のストロークよりも短くしているので、前記ストロークの長さの割には、そのストレスパスを短くできて、もって駆動機構の剛性を高く維持できる。よって、前記直進の軌道が長くても、前記保持体、前記工具保持部、前記工具搬送体、前記工具把持アーム、前記移動台、又は前記パレットの高い位置決め精度を確保することができる。
【００３５】
請求項１３に示す発明は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の工作機械において、前記転動溝は、互いに対向する一対の内側面と、これら内側面を繋ぐ底面とからなり、前記カムフォロアは、その外周面を前記内側面に当接させて転動することを特徴とする。  
上記発明によれば、カムフォロアは、その外周面を前記転動溝の内側面に当接させて転動するので、転動溝との係合を確実にすることができる。
【００３６】
請求項１４に示す発明は、請求項１３に記載の工作機械において、前記転動溝には、常に二つ以上のカムフォロアが転動し、これらのうちの少なくとも二つのカムフォロアは、前記転動溝の一対の内側面のうちの互いに逆側の内側面を転動していることを特徴とする。  
上記発明によれば、前記転動溝を同時に転動する幾つかのカムフォロアのうちの少なくとも二つのカムフォロアは、互いに逆側の内側面を転動している。従って、転動溝とカムフォロアの外周面との間に隙間（バックラッシ）が存在する場合にあっても、すなわち転動溝幅がカムフォロアの外径よりも大きい場合であっても、これら二つのカムフォロアが、回転軸方向におけるカムとカムフォロアとの間のガタツキを抑制する。
【００３７】
請求項１５に示す発明は、請求項１乃至１４のいずれかに記載の工作機械において、前記直進方向に沿って配列された複数のカムフォロアからなるカムフォロア列を、複数列並設したことを特徴とする。  
上記発明によれば、カムフォロア列を複列化しているので、カムとカムフォロアとの係合を確実にすることができる。また、各カムフォロアに作用する負荷の分散軽減化が図れてその耐久性が向上する。
【００３８】
請求項１６に示す発明は、請求項１５に記載の工作機械において、前記転動溝は、互いに対向する一対の内側面と、これら内側面を繋ぐ底面とからなり、前記カムフォロアは、その外周面を前記内側面に当接させつつ転動し、各カムフォロア列毎に、その列のカムフォロアが転動する内側面は、いずれか一方の内側面に統一されているとともに、これらカムフォロア列のうちの少なくとも二列は、互いに前記一対の内側面のうちの逆側の内側面を転動することを特徴とする。  
上記発明によれば、前記複数のカムフォロア列のうちの少なくとも二列は、互いに逆側の内側面を転動している。従って、転動溝とカムフォロアの外周面との間に隙間（バックラッシ）が存在する場合にあっても、これら二列のカムフォロア列が、回転軸方向におけるカムとカムフォロアとの間のガタツキを抑制する。
【００３９】
請求項１７に示す発明は、請求項１乃至１６のいずれかに記載の工作機械において、前記転動溝は、深さ方向に溝幅が狭くなるテーパー溝であり、前記カムフォロアの外周形状は、前記テーパー溝にテーパー勾配を倣わせたテーパー円周形状であることを特徴とする。  
上記発明によれば、カムの回転軸とカムフォロア列との間隔の調整によって、カムフォロアと転動溝との当接力を調整可能となり、よって転動溝にカムフォロアを確実に転動させることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、可動部位を直進させるための駆動機構を有する工作機械であって、その直進のストロークを簡単に変更できるとともに、前記ストロークによらずほぼ一定の剛性を有し、メンテナンス性、耐久性、および静穏性に優れた工作機械を提供することができる。また、前記可動部位の高い位置決め精度を確保可能な工作機械を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。  
なお、本発明は工作機械に関するものであるが、その特徴的事項は、工作機械における可動部位を直進させるための駆動機構にある。従って、以下では、始めに、この駆動機構について幾つかの実施形態を説明し、その後で、この駆動機構の工作機械への適用例について説明する。
【００４２】
＜＜＜可動部位を直進させるための駆動機構＞＞＞
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
図１は本発明に係る第１実施形態の駆動機構の正面図であり、図２は、その駆動機構の一部を破断して示す底面図である。また図３は、図１中のIII−III線矢視の断面図であって、前記駆動機構が基台上の移動体を移動する様子を示している。なお、図３のカムフォロアおよび円筒カムの外周面については断面視ではなく側面視で示している。
【００４３】
本発明に係る駆動機構は、前記可動部位としての直進の相対移動可能に案内された二部材１，３間に介装されて、これら二部材１，３を相対移動させるためのものである。本第１実施形態にあっては、前記可動部位における固定側部位としては、床面に固設されて上面が水平な基台１を有し、また、移動側部位としては、前記基台１の上面に一対のリニアガイド５，５を介して直進可能に案内された移動体３を有している。
【００４４】
そして、本発明では、この移動体３を移動させるための駆動機構としてカム機構を用いている。すなわち、図１および図３に示すように、この駆動機構は、前記基台１上面に前記直進方向に沿って等間隔Ｐ０に配置された複数のカムフォロア１１，１１，…１１と、前記移動体３に回転可能に軸支され、その回転軸２１ａを前記直進方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロア１１，１１，…１１を係合させて転動させるための転動溝２３を外周面に有する円筒カム２１とを備えている。そして、移動体３に固設された駆動源３１にて円筒カム２１を駆動回転して、その転動溝２３に前記カムフォロア１１，１１，…１１を順次転動させて当該カムフォロア１１を前記回転軸方向に移動させることによって、前記移動体３を直進させるようになっている。
【００４５】
カムフォロア１１は、転動のための回転軸（以下、転動軸と言う）としての略円柱状軸体と、この軸体の一端側をニードルベアリングを介して覆う円筒状外輪１２とを備えた周知構成のものであり、前記軸体の他端側には雄ネジが形成されている。そして、この雄ネジを基台１上面にねじ込み締結することによってカムフォロア１１は基台１上面に立設固定され、当該固定状態において、その外輪１２は転動軸回りに回転自在となっている。
【００４６】
このようなカムフォロア１１，１１，…１１は、複数が、互いの転動軸を平行に揃えつつ、前記直進方向に沿って一直線上に配されており、もって前記直進方向に沿うカムフォロア列１１ａを構成している。尚、図１に示すように、各カムフォロア１１，１１，…１１の転動軸の延長線上には、後記円筒カム２１の回転軸２１ａが存在し、これと直交するようになっている。
【００４７】
図３に示すように、円筒カム２１は、その回転軸方向における両端部を、ボールベアリング等の軸受け部材４１，４１を介して移動体３に回転自在に軸支された略円柱体であり、その外周面の全長は、前記カムフォロア列１１ａの全長よりも短く設定されている。この円筒カム２１の回転軸２１ａは、その回転軸方向を前記直進方向に揃えるべく、図１に示すように前記カムフォロア列１１ａに沿ってその直上に位置しており、もって円筒カム２１の外周面は、前記カムフォロア列１１ａに臨んでいる。この円筒カム２１の外周面には、前記カムフォロア１１，１１，…１１が係合して転動する転動溝２３が形成されている。
【００４８】
図３に示すように、この転動溝２３は、互いに対向する一対の内側面２３ａ，２３ｂと、これら内側面２３ａ，２３ｂを繋ぐ底面２３ｅとからなる。そしてこの内側面２３ａ，２３ｂが転動面として機能して、すなわちこの内側面２３ａ，２３ｂの一方に前記外輪１２を当接させてカムフォロア１１は転動するようになっている。尚、この内側面２３ａ，２３ｂはカムフォロア外輪１２の周面が、転動軸方向に亘って均一に当接するように、前記周面に倣わせて形成され、本第１実施形態にあってはカムフォロア外輪１２が円筒形状であることから、転動軸と平行に形成されている。よって、これら一対の内側面２３ａ，２３ｂの間隔である転動溝幅は、深さ方向に亘って一定となっている。
【００４９】
このような転動溝２３は、外周面における前記回転軸方向の溝位置が、円筒カム２１の円周方向に沿って一方向に変位してなる螺旋状溝に設定されている。図３（ｂ）に示すように、この螺旋状溝は、回転軸方向における全長に亘って連続形成されており、この回転軸方向の一端にはカムフォロア１１を転動溝２３へ導くための入口２３ｃが、また他端にはカムフォロア１１を転動溝２３から出すための出口２３ｄが設定されている。そして、図３（ａ）に示すように、円筒カム２１が回転すると、この転動溝２３を転動中のカムフォロア１１は回転軸方向に送られて、図３（ｂ）に示すように前記他端へと移動する。そして、この他端の出口２３ｄにさしかかると、このカムフォロア１１の隣のカムフォロア１１が前記一端の入口２３ｃから入って転動を開始し、順次これを繰り返して、円筒カム２１を転動するカムフォロア１１は隣から隣へと一方向に順に移っていく。但し、これらカムフォロア１１，１１，…１１は基台１に固定されているため、絶対運動としては、円筒カム２１を軸支する移動体３が移動することになり、これによって移動体３を直進させるようになっている。
【００５０】
なお、この第１実施形態の駆動機構は、転動溝２３を同時に転動するカムフォロア１１が基本的に一本であるという一本送りの構成であるが、図３（ｂ）に示すように、転動しているカムフォロア１１が転動溝２３の出口２３ｄから出る際には、入口２３ｃから隣のカムフォロア１１が入って来るため、この時だけは、これら二つのカムフォロア１１，１１が同時に転動溝２３を転動することになる。
【００５１】
円筒カム２１における転動溝２３の螺旋形状は、移動体３の移動パターンに応じて適宜変更可能である。例えば、円筒カム２１を等速回転することによって移動体３を等速で直進させる場合には、前記転動溝２３の螺旋形状を、回転軸方向における溝位置が円筒カム２１の回転量に正比例して変位する等変位曲線にすれば良い。また、移動体３を間欠的に直進させる場合には、すなわち円筒カム２１を等速回転することによって、移動体３の移動および停止を繰り返すようにする場合には、前記転動溝２３の所定位置に、回転しても回転軸方向に溝位置が変位しない形状の溝を形成すれば良い。
【００５２】
円筒カム２１を駆動回転する駆動源３１は、図１および図２に示すように巻き掛け伝導装置である。この巻き掛け伝導装置３１は、移動体３に固設されたモータ３３と、前記円筒カム２１の一端部にその回転軸２１ａと同心に固定されたプーリ３５と、このプーリ３５と前記モータ３３の出力回転軸３３ａとに掛け回された無端ベルト３７とから構成される。そして、モータ３３の回転力を無端ベルト３７を介してプーリ３５に伝達して、前記円筒カム２１を回転するようになっている。
【００５３】
ここで、図３を参照しつつ、この第１実施形態に代表される本発明に係る駆動機構の作用を説明する。  
先ず、当該駆動機構は、移動体３の移動ストロークを容易に変更可能な点で優れている。つまり、移動体３の直進方向に沿ってカムフォロア１１を設けるだけで容易にストローク変更を行える。例えば、ストロークを更に延長したい場合には、直進方向に沿ってカムフォロア１１を追設すれば良く、逆に短縮したい場合には、この短縮分だけカムフォロア１１を取り外せば良い。  
また、メンテナンスの容易性の点でも優れる。すなわち、カムフォロア１１が異常の場合には、異常のカムフォロア１１のみを個別交換すれば良い。  
更には、長い移動ストロークにおいても高剛性を維持可能な点でも優れる。つまり、この駆動機構のストレスパス（基台１から移動体３への応力の伝達経路）は、カムフォロア１１と係合する転動溝２３の部分を始端とし、円筒カム２１を回転軸方向に経由した後、前記ローラベアリング４１による円筒カム２１の被支持部分を終端とする。よって、そのストレスパスの長さは、前記移動ストロークに依存せずに専ら円筒カム２１自身によって定まる。従って、図３に示すように長い移動ストロークに設定しても高剛性を維持可能である。  
また、耐久性および静穏性の点でも優れる。これは、カムフォロア１１が、転動溝２３を転がり接触するためであり、よって摩耗し難くかつ駆動音も小さい。
【００５４】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図４は、本発明に係る第２実施形態の駆動機構の断面図であって、駆動機構が移動体３を動かす様子を示している。尚、この図４は、前記図３と同じ矢視で示している。また、図５は図４中のＶ部である。図６および図７は、本第２実施形態を具体的に説明するための説明図であって、バックラッシによるガタツキを抑制する様子を示している。尚、図５乃至７では、カムフォロア１１と転動溝２３との接触状態が明瞭になるように、円筒カム２１をその中心断面で示している。また、前記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して示し、その同じ構成部分の説明は省略する。
【００５５】
前記第１実施形態では、転動溝２３を同時に転動するカムフォロア１１が基本的に一本である一本送りの構成を示したが、本第２実施形態は、図４に示すように、同時に二本のカムフォロア１１，１１が転動溝２３を転動する二本送りの構成になっている点で相違する。
【００５６】
そして、この二本送りの構成によれば、転動溝２３とカムフォロア１１との間のバックラッシによるガタツキを抑制して、移動体３の位置決め精度を向上させることができる。ここで、図５を参照しつつ、このバックラッシについて説明すると、このバックラッシＧは、転動溝幅がカムフォロア外径よりも大きいことに起因して生じる両者間の隙間Ｇのことである。つまり、基本的にカムフォロア１１は転動溝２３の一方の内側面２３ｂを転動面にして転動するが、この時、他方の内側面２３ａとの間には隙間Ｇを生じている。そして、このバックラッシＧが存在すると、この隙間Ｇの分だけ円筒カム２１とカムフォロア１１との間で回転軸方向にガタツキを生じてしまい、この結果、前記移動体３の位置決め精度が悪くなる。
【００５７】
このようなバックラッシＧによるガタツキを抑制すべく、この第２実施形態では、図６および図７に示すように、転動溝２３を同時に転動する二つのカムフォロア１１，１１が、転動溝２３の一対の内側面２３ａ，２３ｂのうちの互いに逆側の内側面２３ａ，２３ｂを転動面にして転動するようにしている。
【００５８】
このようにする具体的な方法としては、カムフォロア１１，１１，…１１の配置ピッチを工夫する方法と、転動溝２３の螺旋形状を工夫する方法の二つが挙げられる。  
先ず、前者の方法を、転動溝形状が前述の等変位曲線である場合を例に説明する。この方法は、カムフォロア列１１ａを構成するカムフォロア１１，１１同士の配置ピッチを等間隔にせずに、図６に示すように、広いピッチＰ１と狭いピッチＰ２とを交互に繰り返してカムフォロア１１，１１，…１１を配置するものである。尚、この広い方のピッチＰ１は、狭いピッチＰ２よりも前記バックラッシＧの２倍だけ広く設定されている。
【００５９】
そして、このようにすれば、図６（ａ）のように狭いピッチＰ２で隣り合う二つのカムフォロア１１，１１が転動溝２３を転動している時には、これらカムフォロア１１，１１は、それぞれの周面における互いに対向する部分を、互いに逆側の内側面２３ａ，２３ｂに当接させることができる。そして、これらの当接によって、これらカムフォロア１１，１１の間の円筒カム２１の部分２１ｂを挟み込んで円筒カム２１の回転軸方向のガタツキを抑制する。
【００６０】
また、この状態から円筒カム２１が回転すると、これらカムフォロア１１，１１は出口２３ｄの方へと移動し、もって一方のカムフォロア１１を転動溝２３に残しつつ、他方のカムフォロア１１は出口２３ｄから出るが、この時、図６（ｂ）に示すように、転動溝２３の入口２３ｃからは、前記転動溝２３に残ったカムフォロア１１と隣り合うカムフォロア１１が入って来る。ここで、このカムフォロア１１と、転動溝２３に残ったカムフォロア１１との間隔は広いピッチＰ１に設定されている。このため、このカムフォロア１１は、転動溝２３に残ったカムフォロア１１が当接する内側面２３ａと逆側の内側面２３ｂに当接することができて、もってこれらの当接によって、これらカムフォロア１１，１１の間の円筒カム２１の部分２１ｂを引張って円筒カム２１の回転軸方向のガタツキを抑制する。
【００６１】
以降、円筒カム２１の回転による直進移動に伴って、これを順次繰り返すことによりバックラッシのガタツキを抑制しながら移動体３を移動するようになっている。
【００６２】
次に後者の方法を、カムフォロア列１１ａのカムフォロア１１，１１，…１１が等間隔Ｐ０に配置されている場合を例に説明する。  
先ず図７を参照して、この駆動機構による円筒カム２１の直進動作について概略説明する。図７（ａ）にその動作の初期状態を示すが、転動溝２３を転動する二つのカムフォロア１１，１１は、それぞれの周面における互いに対向する部分を、互いに逆側の内側面２３ａ，２３ｂに当接させている。そして、これにより、これら内側面２３ａ，２３ｂの間の円筒カム２１の部分２１ｂを挟み込んでガタツキを抑えながら、円筒カム２１の回転によって、これらカムフォロア１１，１１は回転軸方向に転動溝２３の出口２３ｄの方へ向けて移動し、絶対運動としては円筒カム２１が移動するようになっている。最終的には、図７（ｄ）に示すように、一方のカムフォロア１１を出口２３ｄから出して、その代わりに次のカムフォロア１１を入口２３ｃから転動溝２３に入れることによって、円筒カム２１は１ストロークだけ移動する。そして、この時には、この入って来たカムフォロア１１と、転動溝２３に残った方のカムフォロア１１とによって円筒カム２１の前記部分２１ｂを挟み込んで、ガタツキを押さえ込むようになっている。
【００６３】
但し、この転動溝２３に残った方のカムフォロア１１が、円筒カム２１の前記部分２１ｂを挟み込むためには、当該カムフォロア１１はその転動面を、図７（ａ）で転動している内側面２３ａ（図中左側の内側面）から、図７（ｄ）で転動しているもう一方の内側面２３ｂ（図中右側の内側面）に乗り換えなければならない。しかし、乗り換えるためには、図７（ｂ）に示すように、このカムフォロア１１は内側面２３ａから離れねばならず、その際にバックラッシＧによるガタツキを顕在化させてしまう。
【００６４】
ここで、この後者の方法にあっては、この乗り換え時に顕在化するガタツキを防止すべく、図７（ｂ）に示すように、当に出口２３ｄから出ようとするカムフォロア１１と、当に入口２３ｃから入って来たカムフォロア１１とで、円筒カム２１を挟み込んで抑えるようにしている。すなわち、前記乗り換え時には、出口２３ｄのカムフォロア１１および入口２３ｃのカムフォロア１１の、それぞれの周面における互いに対向する部分を、互いに逆側の内側面２３ａ，２３ｂに当接させており、これによってガタツキを抑えている。そして、図７（ｃ）に示すように、前記カムフォロア１１の乗り換えが完了したら、この乗り換え完了したカムフォロア１１および入口２３ｃのカムフォロア１１の、それぞれの周面における互いに対向する部分は、互いに逆側の内側面２３ａ，２３ｂに当接する。そして、これにより、これら内側面２３ａ，２３ｂの間の円筒カム２１の部分２１ｂを挟み込んでガタツキを抑えるようにしている。
【００６５】
なお、このカムフォロア１１がなす転動面の乗り換えや、この乗り換え中になされる出入口２３ｄ，２３ｃのカムフォロア１１による挟み込みは、転動溝２３の螺旋形状を調整することによって実現している。
【００６６】
＝＝＝第２実施形態の変形例＝＝＝
図８に、前記第２実施形態の変形例に係る駆動機構を、また図９には図８中のIX部を示す。尚、図９では、カムフォロア１３と転動溝２５との接触状態が明瞭になるように、円筒カム２１をその中心断面で示している。また、両図においては、前記第２実施形態と同じ構成については同じ符号を付して示し、その同じ構成部分の説明は省略する。
【００６７】
前記第２実施形態では、そのカムフォロア外輪１２が円筒形状であるとともに、円筒カム２１の転動溝２３は、前記外輪１２の周面に倣わせて溝幅が深さ方向に亘って一定になっていたが、本変形例にあっては、そのカムフォロア外輪１４は、転動軸方向の先端に向かうに従って外径が小さくなるテーパー円筒形状であるとともに、円筒カム２１の転動溝２５は、前記外輪１４の周面に倣わせて、深さ方向に溝幅が狭くなるテーパー溝である点で相違する。そして、図９に示すように、カムフォロア外輪１４のテーパー勾配と、転動溝２５の内側面２５ａ，２５ａのテーパー勾配とは揃えられており、カムフォロア１３は、転動軸方向に亘って前記内側面２５ａに外輪１４を均一に当接させて転動するようになっている。
【００６８】
そして、この構成によれば、転動溝２５を同時に転動する二つのカムフォロア１４，１４の内側面２５ａ，２５ｂへの当接力の調整を、円筒カム２１の回転軸２１ａとカムフォロア列１３ａとの間隔Ｌの調整によって容易に調整可能となる。すなわち、当接力を大きくする場合には、前記間隔Ｌを狭くし、逆に小さくする場合には広げれば良い。そして、この当接力を適正に調整すれば、転動面たる内側面２５ａ，２５ｂにカムフォロア１３を確実に転動させることが可能となり、もってカムフォロア外輪１４の周面と前記内側面２５ａとの相対滑りに起因したピッチング等を有効に抑制可能となる。
【００６９】
＝＝＝第３実施形態＝＝＝
前記第１および第２実施形態は、カムフォロア列１１ａを１列だけ配置した単列配置であったが、本第３実施形態は、カムフォロア列１１ａ，１１ａを２列配置した複列配置になっている点で相違する。すなわち、本第３実施形態では、図１０乃至図１５に示すように、前記直進方向に沿って２列のカムフォロア列１１ａ，１１ｂが互いに平行に並設されている。
【００７０】
以下、図１０乃至図１５を参照しつつ、この２列配置におけるカムフォロア列の設置のバリエーションを幾つか例示する。尚、図１０乃至図１５においては、前記第１および第２実施形態と同じ構成については同じ符号を付して示し、その同じ構成部分の説明は省略する。
【００７１】
−−−円筒カムの円周方向におけるカムフォロア列の設置位置−−−
図１０および図１１の駆動機構の正面図に、円筒カムの円周方向におけるカムフォロア列の設置位置例を一つずつ示す。  
図１０に示す例では、円周方向に沿って互いに９０゜離れた位置に二つのカムフォロア列１１ａ，１１ａが設置されている。詳細に説明すると、基台１上面は階段状の段差を一段有し、その上段側の上面１ａには、リニアガイド５，５を介して移動体３が、段差に沿う方向に直進可能に配置されている。この移動体３は、上段側の上面１ａから下段側の上面１ｂにかけて水平に延在して設けられ、その下段側の上面１ｂ上方に位置する端部には円筒カム２１が設けられている。この円筒カム２１の外周面は、前記上段と下段とを繋ぐ鉛直な側面１ｃと、下段側上面１ｂとの両者を臨んでいる。このため、この外周面の転動溝２３を転動可能なように、この鉛直な側面１ｃに、第１列目のカムフォロア列１１ａが転動軸を水平にして設けられ、また下段側の上面１ｂには、第２列目のカムフォロア列１１ａが転動軸を鉛直にして設けられている。尚、各カムフォロア１１，１１，…１１の転動軸の延長線は円筒カム２１の回転軸２１ａと直交するようになっており、これによって、転動溝２３の内側面２３ａ，２３ｂにカムフォロア外輪１２を倣わせた確実な転動を可能にしている。
【００７２】
他方、図１１に示す例では、円周方向に沿って互いに３０゜離れた位置に２列のカムフォロア列１１ａ，１１ａが設置されている。詳細に説明すると、基台１の下段側の上面１ｂには、１５０°の夾角のＶ字状溝１ｄが直進方向に沿って形成されており、そのＶ字状溝１ｄの一方の面に、第１列目のカムフォロア列１１ａが、また残る一方の面には第２列目のカムフォロア列１１ａが配されている。尚、このＶ字状溝１ｄの一対の面にカムフォロア列１１ａ，１１ａを設けた理由は、両方のカムフォロア列１１ａ，１１ａの転動軸の延長線が円筒カム２１の回転軸２１ａと直交するようにするためであり、これによって、転動溝２３の内側面２３ａ，２３ｂにカムフォロア外輪１２を倣わせて確実な転動を可能にしている。
【００７３】
−−−カムフォロア列同士の回転方向の位相の関係−−−
図１２および図１４に示す円筒カム外周面の展開図に、カムフォロア列１１ａ，１１ｂ同士の回転方向の位相の関係を二つ例示する。また、図１３（ａ）および（ｂ）には、図１２中のＡ−Ａ線矢視およびＢ−Ｂ矢視の断面図をそれぞれ示す一方で、図１５（ａ）および（ｂ）には、図１４中のＡ−Ａ線矢視およびＢ−Ｂ矢視の断面図をそれぞれ示す。
【００７４】
図１２に示すように、この円筒カム２１の外周面には、回転方向に沿って約１．５周分、すなわち回転角５５０゜分の等変位曲線の転動溝２３が設定されている。そして、カムフォロア列１１ａ，１１ｂ同士の前記回転方向の位相を６０゜ずらして２列のカムフォロア列１１ａ，１１ｂが配置されている。つまり、第１列目のカムフォロ列１１ａを構成するカムフォロア１１，１１，…１１から６０゜位相を遅らせて、第２列目のカムフォロア列１１ｂを構成するカムフォロア１１，１１，…１１が転動溝２３を転動するようになっている。また、各カムフォロア列１１ａ，１１ｂにおけるカムフォロア１１，１１，…１１の配置ピッチＰ３は、円筒カム２１の一回転につき、一つのカムフォロア１１が転動溝２３の入口２３ｃから入って来るような等間隔に設定されている。
【００７５】
ここで、第１列目１１ａのカムフォロア１１の転動面は、転動溝２３の一対の内側面２３ａ，２３ｂのうちの一方２３ａ（図中左側の内側面）に統一されているとともに、第２列目１１ｂのカムフォロア１１の転動面は、残る一方の内側面２３ｂ（図中右側の内側面）に統一されている。よって、６０゜位相をずらしつつ同時に転動する第１列目１１ａおよび第２列目１１ｂのカムフォロア１１，１１によって、バックラッシのガタツキを抑制するようになっている。尚、６０゜位相の早い第１列目１１ａのカムフォロア１１が転動溝２３の出口２３ｄから出る際には、既に、この列１１ａの隣のカムフォロア１１が入口２３ｃから転動溝２３に入っていて転動を開始しているため、この時には、このカムフォロア１１と、６０゜位相の遅い第２列目１１ｂのカムフォロア１１とでガタツキを防止することになる。
【００７６】
図１４に示す例は、円筒カム２１の外周面に約２．５周分、すなわち回転角９６５゜分の等変位曲線の転動溝２３が設定されている。そして、カムフォロア列１１ａ，１１ｂ同士の前記回転方向の位相を４１５゜ずらして２列のカムフォロア列１１ａ，１１ｂが配置されている。つまり、その第１列目のカムフォロ列１１ａを構成するカムフォロア１１，１１，…１１から４１５゜位相を遅らせて第２列目のカムフォロア列１１ｂを構成するカムフォロア１１，１１，…１１が転動溝２３を転動するようになっている。また、各カムフォロア列１１ａ，１１ｂにおけるカムフォロア１１，１１，…１１の配置ピッチＰ４は、円筒カム２１の二回転につき、一つのカムフォロア１１が転動溝２３の入口２３ｃから入って来るような等間隔に設定されている。
【００７７】
なお、上述の図１２の例と同じく、この第１列目１１ａのカムフォロア１１の転動面は、転動溝２３の一対の内側面２３ａ，２３ｂのうちの一方２３ａ（図中左側の内側面）に統一されているとともに、第２列目１１ｂのカムフォロア１１の転動面は、残る一方の内側面２３ｂ（図中右側の内側面）に統一されている。よって、４１５゜位相をずらしつつ同時に転動する第１列目１１ａおよび第２列目１１ｂのカムフォロア１１，１１よって、バックラッシのガタツキを抑制可能となっている。尚、４１５゜位相の早い第１列目１１ａのカムフォロア１１が転動溝２３から出る際には、既に、この列１１ａの隣のカムフォロア１１が転動を開始しているため、このカムフォロア１１と、４１５゜位相の遅い第２列目１１ｂのカムフォロア１１とでガタツキを防止することができる。
【００７８】
＜＜＜本発明に係る駆動機構の工作機械への適用例＞＞＞
次に、本発明に係る駆動機構の工作機械への適用例について説明する。なお、以下では、前述した第１乃至第３実施形態の駆動機構を代表して、第１実施形態の駆動機構の適用例についてのみ説明するが、何等これに限るものではなく、第２及び第３実施形態の駆動機構を工作機械に適用可能なのは言うまでもない。
【００７９】
＝＝＝工作機械の概要＝＝＝
図１６は、工作機械の斜視図である。この工作機械は、工具２１１を用いてワークＷを加工するマシニングセンタ２０１と、前記工具２１１を多種類に亘って収納する工具マガジン３０１と、前記マシニングセンタ２０１にワークＷを供給するワーク搬送機構４０１とを備えている。そして、これらは、それぞれに、直進の可動部位を有しており、この可動部位を直進させるための駆動機構として、前述した第１実施形態の駆動機構を利用している。  
なお、説明の都合上、図１６の右上に示すように、互いに直交する３方向のうちの左右方向をＸ方向とし、上下方向をＹ方向とし、前後方向をＺ方向と定義する。ちなみに、Ｘ方向、Ｚ方向、及びＹ方向が、それぞれに、請求項に係る「第１方向」、「第２方向」、及び「第３方向」に相当する。
【００８０】
＝＝＝マシニングセンタへの適用例＝＝＝
図１７の斜視図に示すマシニングセンタ２０１は、所謂横形マシニングセンタであり、主軸頭２１３に回転自在に支持された水平な主軸２１５を備えている。そして、この主軸２１５に工具２１１を取り付けて回転駆動させながら、この主軸２１５の工具２１１と、テーブル２４１に保持されたワークＷ（不図示）とをＸＹＺ方向に適宜相対移動させることによって前記ワークＷを加工する。
【００８１】
詳細に述べると、前記マシニングセンタ２０１は、床面Ｆに固設された平面視略Ｔ字状のベッド２０３を有している。そして、このベッド２０３上面におけるＸ方向に長い部分には、一対のリニアガイド５，５が配されており、このリニアガイド５，５によって、前記主軸頭２１３を備えたコラム２１７は、Ｘ方向の左右に直進可能に案内支持されている。このコラム２１７とベッド２０３との間には、後述する第１駆動機構２２１が介装されており、この駆動機構２２１によってコラム２１７はＸ方向の駆動力を与えられ、Ｘ方向に直進する。
【００８２】
また、同じ基台２０３上面におけるＺ方向に長い部分には、一対のリニアガイド５，５が配されており、このリニアガイド５，５によって、前記テーブル２４１が、Ｚ方向の前後に直進可能に案内支持されている。このテーブル２４１とベッド２０３との間には、後述する第２駆動機構２５１が介装されており、この駆動機構２５１によってテーブル２４１はＺ方向の駆動力を与えられ、Ｚ方向に直進する。
【００８３】
更には、前記コラム２１７は、その前面に一対のリニアガイド５，５を備えており、このリニアガイド５，５によって、前記主軸頭２１３はＹ方向の上下に直進可能に案内支持されている。この主軸頭２１３とコラム２１７との間には、後述する第３駆動機構２７１が介装されており、この駆動機構２７１によって主軸頭２１３はＹ方向の駆動力を与えられ、Ｙ方向に直進する。
【００８４】
そして、前記第１及び第３駆動機構２２１，２７１を用いて、コラム２１７の主軸頭２１３の工具２１１をＸＹ方向に移動させるとともに、第２駆動機構２５１を用いて、テーブル２４１のワークＷをＺ方向に移動させることによって、加工に必要な、工具２１１とワークＷの前記ＸＹＺ方向の相対移動を達成している。ちなみに、ベッド２０３、コラム２１７、主軸頭２１３、及びテーブル２４１が、それぞれ、請求項に係る「基台」、「工具保持体」、「工具保持部」、及び「ワーク保持体」に相当する。
【００８５】
ここで、このマシニングセンタ２０１にあっては、前記駆動機構２２１，２５１，２７１のそれぞれに対して、本発明に係る第１実施形態の駆動機構が適用されている。なお、以下の駆動機構に係る説明では、図１７及び図３を適宜参照するとともに、図３のなかで対応する部分の符号を、括弧付きで示している。
【００８６】
図１７及び図３に示すように、コラム２１７（３）をＸ方向に直進させる第１駆動機構２２１は、前記ベッド２０３（１）上面に前記Ｘ方向に沿って配されたカムフォロア列１１ａと、前記コラム２１７（３）の底部に回転可能に軸支され、その回転軸（２１ａ）を前記Ｘ方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロア列１１ａの各カムフォロア１１，１１，…１１を係合させて転動させるための転動溝（２３）を外周面に有する円筒カム（２１）とを備えている。そして、コラム２１７（３）の底部に固設された駆動源（３１）にて円筒カム（２１）を駆動回転して、その転動溝（２３）に前記カムフォロア１１，１１，…１１を順次転動させて当該カムフォロア１１を前記回転軸方向に移動させることによって、前記コラム２１７（３）をＸ方向に直進させるようになっている。
【００８７】
また、テーブル２４１（３）をＺ方向に直進させる第２駆動機構２５１は、前記ベッド２０３（１）上面に前記Ｚ方向に沿って配されたカムフォロア列１１ａと、前記テーブル２４１の底部に回転可能に軸支され、その回転軸（２１ａ）を前記Ｚ方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロア列１１ａの各カムフォロア１１，１１，…１１を係合させて転動させるための転動溝（２３）を外周面に有する円筒カム（２１）とを備えている。そして、テーブル２４１（３）の底部に固設された駆動源（３１）にて円筒カム（２１）を駆動回転して、その転動溝（２３）に前記カムフォロア１１，１１，…１１を順次転動させて当該カムフォロア１１を前記回転軸方向に移動させることによって、前記テーブル２４１（３）をＺ方向に直進させるようになっている。
【００８８】
更には、主軸頭２１３（３）をＹ方向に直進させる第３駆動機構２７１は、前記コラム２１７の前面に前記Ｚ方向に沿って配されたカムフォロア列１１ａと、前記主軸頭２１３（３）の後部に回転可能に軸支され、その回転軸（２１ａ）を前記Ｙ方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロア列１１ａの各カムフォロア１１，１１，…１１を係合させて転動させるための転動溝（２３）を外周面に有する円筒カム（２１）とを備えている。そして、主軸頭２１３（３）の後部に固設された駆動源（３１）にて円筒カム（２１）を駆動回転して、その転動溝（２３）に前記カムフォロア１１，１１，…１１を順次転動させて当該カムフォロア１１を前記回転軸方向に移動させることによって、前記主軸頭２１３（３）をＹ方向に直進させるようになっている。
【００８９】
＝＝＝工具マガジンへの適用例＝＝＝
図１６に示す工具マガジン３０１は、前記マシニングセンタ２０１が使用する工具２１１を複数種類に亘って収納するものであり、前記マシニングセンタ２０１の正面視左脇に配置されている。そして、その工具マガジン３０１の前端部には、工具２１１の出し入れ位置Ｓ１が設定されており、この工具出し入れ位置Ｓ１を介して前記マシニングセンタ２０１との工具２１１の受け渡しがなされる。なお、工具マガジン３０１における工具２１１の収納位置と工具出し入れ位置Ｓ１との間の工具搬送は、工具マガジン付属の後記工具搬送ユニット３２１によって行われる一方、この工具出し入れ位置Ｓ１の使用予定工具２１１とマシニングセンタ２０１の使用済み工具２１１との交換は、この工具出し入れ位置Ｓ１近傍に設けられた自動工具交換装置３６１（以下ではＡＴＣと言う）が担当する。このＡＴＣ３６１については後述する。
【００９０】
図１８には、工具マガジン３０１の一例としてのラック式工具マガジンを、図１６中のXVIII-XVIII線矢視で示している。このラック式工具マガジン３０１は、工具２１１を収納するための、床面Ｆに固設されたラック本体３１１と、このラック本体３１１から工具２１１を出し入れするための工具搬送ユニット３２１とを備えている。なお、前記ラック本体３１１及び工具搬送ユニット３２１が、それぞれに、請求項に係る「収納部」及び「工具搬送体」に相当する。
【００９１】
ラック本体３１１は、外形が直方体形状のフレーム体を本体とし、そのＹＺ平面側の面には、工具２１１の収納位置として、多数の略方眼状の升目が区画形成されている。すなわち、各升目には、工具２１１を収納保持するための保持穴３１３ａを有する工具ポット３１３が固定されている。そして、この保持穴３１３ａに工具２１１の基部側部分が挿入されることによって、工具２１１はラック本体３１１に並列収納される。なお、各保持穴３１３ａは、その軸心をＸ方向（図１８の紙面の法線方向）に向けており、もって、この保持穴３１３ａから工具２１１をＸ方向に引き抜くことによって工具２１１は取り出され、逆にＸ方向に差し込むことによって収納される。
【００９２】
一方、ラック本体３１１の前端部に設定された前記工具出し入れ位置Ｓ１には、工具２１１を仮受け可能な待機ポット３１５が固設されている。この待機ポット３１５は、前記工具ポット３１３と同構造であり、Ｘ方向を向いた保持穴３１５ａに工具２１１を抜き差し可能となっている。
【００９３】
工具搬送ユニット３２１は、前記ラック本体３１１の前記升目から、使用予定工具２１１を取り出して前記待機ポット３１５まで搬送したり、前記待機ポット３１５に仮受けされた使用済み工具２１１を所定の升目に戻すためのものである。この工具搬送ユニット３２１は、Ｚ方向に直進可能に案内されたＺ方向直進ユニット３２３と、このＺ方向直進ユニット３２３に、Ｙ方向に直進可能に案内された工具把持アーム３３１とを備えている。
【００９４】
Ｚ方向直進ユニット３２３は、Ｙ方向に長い帯板部材を本体３２３ａとし、この本体３２３ａは、ラック本体３１１の頂部の梁３１１ａに設けられたＺ方向に沿う一対のリニアガイド５，５と、底部の梁３１１ｂに設けられた一本のＺ方向に沿うリニアガイド５とに掛け渡されて、三点支持されている。そして、この本体３２３ａと前記頂部の梁３１１ａとの間には、第１駆動機構３２５が介装されており、この駆動機構３２５によってＺ方向直進ユニット３２３はＺ方向の駆動力を与えられ、Ｚ方向に直進する。
【００９５】
工具把持アーム３３１の本体３３３は、前記Ｚ方向直進ユニット３２３の本体３２３ａに設けられたＹ方向に沿う一対のリニアガイド５，５によって、Ｙ方向に直進可能に支持されている。そして、この工具把持アーム３３１の本体３３３と前記Ｚ方向直進ユニットの本体３２３ａとの間には、第２駆動機構３３５が介装されており、この駆動機構３３５によって前記工具把持アーム３３１はＹ方向の駆動力を与えられ、Ｙ方向に直進する。
【００９６】
なお、この工具把持アーム３３１の本体３３３は、Ｘ方向（図１８の紙面の法線方向）に伸縮動作するシリンダの如き軸部３３３ａを有し、この軸部３３３ａの先端には把持部３３３ｂが設けられている。この把持部３３３ｂは、開閉動作する一対の把持爪を有し、この一対の把持爪で工具２１１を把持した状態で、Ｘ方向に伸縮動作をすることによって、工具ポット３１３や待機ポット３１５から工具２１１を取り出したり収納したりすることができるようになっている。
【００９７】
ここで、この工具マガジン３０１にあっては、前記第１及び第２駆動機構３２５，３３５のそれぞれに対して、本発明に係る第１実施形態の駆動機構が適用されている。なお、以下の駆動機構に係る説明では、図１８及び図３を適宜参照するとともに、図３のなかで対応する部分の符号を、括弧付きで示している。
【００９８】
図１８及び図３に示すように、Ｚ方向直進ユニット３２３をＺ方向に直進させる第１駆動機構３２５は、前記ラック本体３１１の頂部の梁３１１ａ（１）に前記Ｚ方向に沿って配されたカムフォロア列１１ａと、前記Ｚ方向直進ユニット３２３（３）の頂部３２３ｂに回転可能に軸支され、その回転軸（２１ａ）を前記Ｚ方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロア列１１ａの各カムフォロア１１，１１，…１１を係合させて転動させるための転動溝（２３）を外周面に有する円筒カム（２１）とを備えている。そして、Ｚ方向直進ユニット３２３（３）の頂部３２３ｂに固設された駆動源（３１）にて円筒カム（２１）を駆動回転して、その転動溝（２３）に前記カムフォロア１１，１１，…１１を順次転動させて当該カムフォロア１１を前記回転軸方向に移動させることによって、前記Ｚ方向直進ユニット３２３（３）をＺ方向に直進させるようになっている。
【００９９】
また、工具把持アーム３３１をＹ方向に直進させる第２駆動機構３３５は、前記Ｚ方向直進ユニット３２３の本体３２３ａ（１）に、Ｙ方向に沿って配されたカムフォロア列１１ａと、前記工具把持アーム３３１の本体３３３（３）に回転可能に軸支され、その回転軸（２１ａ）を前記Ｙ方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロア列１１ａの各カムフォロア１１，１１，…１１を係合させて転動させるための転動溝（２３）を外周面に有する円筒カム（２１）とを備えている。そして、前記本体３３３（３）に固設された駆動源（３１）にて円筒カム（２１）を駆動回転して、その転動溝（２３）に前記カムフォロア１１，１１，…１１を順次転動させて当該カムフォロア１１を前記回転軸方向に移動させることによって、前記工具把持アーム３３１をＹ方向に直進させるようになっている。
【０１００】
ここで、ＡＣＴ３６１について説明する。図１９及び図２０は、ＡＴＣによってなされる、主軸頭の使用済み工具と待機ポットの使用予定工具との工具交換動作の一例を説明するための図であり、両図ともに、図１８中のIXX-IXX線矢視で示されている。
【０１０１】
図１８および図１９（ａ）に示すように、ＡＴＣ３６１の本体３６３は、前記ラック本体３１１に、鉛直軸Ｃ３１１回りの水平回転可能に支持されている。このＡＴＣ本体３６３は、水平な回転軸３６５をその軸方向に伸縮可能に支持し、この回転軸３６５の先端部には交換アーム３６７が固定されている。この交換アーム３６７の両端部には、それぞれに、工具２１１を把持する把持部３６７ａ，３６７ｂが設けられている。そして、このＡＴＣ３６１によれば、次のようにして、図１９（ａ）に示すマシニングセンタ２０１の主軸頭２１３の使用済み工具２１１ａと、前記待機ポット３１５に仮受けされた使用予定工具２１１ｂとの交換を行うことができる。
【０１０２】
先ず、ＡＴＣ３６１は、ＡＴＣ本体３６３を水平回転して交換アーム３６７を工具マガジン３０１側に向けるとともに、この交換アーム３６７をその回転軸３６５回りに旋回させて、その一方の把持部３６７ｂに待機ポット３１５の使用予定工具２１１ｂを把持させる（図１９（ａ）を参照）。そして、この把持状態のまま、図１９（ｂ）に示すように、前記回転軸３６５をＸ方向に伸長させて、待機ポット３１５から前記使用予定工具２１１ｂを引き抜く。そうしたら、図１９（ｃ）のように、前記回転軸３６５を短縮させながら、ＡＴＣ本体３６３を、９０°水平回転して交換アーム３６７をマシニングセンタ２０１側へ向ける。
【０１０３】
次に、ＡＴＣ３６１は、図１９（ｄ）に示すように交換アーム３６７をその回転軸３６５回りに回転させて、もう一方の把持部３６７ａに主軸頭２１３の使用済み工具２１１ａを把持させる。そして、この把持状態のまま、図１９（ｅ）に示すように前記回転軸３６５をＺ方向に伸長して、主軸頭２１３の主軸２１５から前記使用済み工具２１１ａを引き抜く。その後、図１９（ｆ）に示すように、交換アーム３６７をその回転軸３６５回りに１８０゜回転させるとともに、その位置で前記回転軸３６５を短縮し、これによって、図１９（ｇ）のように、主軸頭２１３の主軸２１５には、前記使用予定工具２１１ｂが挿入保持される。
【０１０４】
そうしたら、ＡＣＴ３６１は、把持部３６７ｂに使用予定工具２１１ｂを離させた後、図１９（ｈ）に示すように、ＡＴＣ本体３６３を９０°水平回転して交換アーム３６７を再度工具マガジン３０１側に向けるとともに、図１９（ｉ）に示すように、前記回転軸３６５を伸長させる。そして、その位置で前記回転軸３６５をＸ方向に短縮し、これによって、図１９（ｊ）に示すように、把持部３６７ａの使用済み工具２１１ａは、待機ポット３１５に挿入保持される。そうしたら、ＡＴＣ３６１は、把持部３６７ａに使用済み工具２１１ａを離させるともに、ＡＴＣ本体３６３を所定の待機位置まで水平回転し、この状態のまま次の工具交換動作まで待機する。
【０１０５】
＝＝＝ワーク搬送機構への適用例＝＝＝
図２１に、ワーク搬送機構の上面図を示す。このワーク搬送機構４０１は、マシニングセンタ２０１から加工済みのワークＷを受け取って次工程に搬送し、前工程から搬送してきた未加工のワークＷを前記マシニングセンタ２０１に渡すものである。
【０１０６】
図示例にあっては、その搬送軌道Ｔ１が、Ｘ方向に沿って設定されており、この搬送軌道Ｔ１上には、マシニングセンタ２０１にワークＷを受け渡すためのワーク受け渡し位置Ｓ２が設定されている。そして、このワーク受け渡し位置Ｓ２を介して、そのＺ方向の後方に位置するマシニングセンタ２０１との間でワークＷの受け渡しが行われる。なお、各ワークＷは、それぞれ、専用のパレット４１１に載置保持されており、当該パレット４１１と一体に搬送される。
【０１０７】
このような機能のワーク搬送機構４０１は、床面Ｆに固設された搬送用基台４０３と、この搬送用基台４０３上面に前記搬送軌道Ｔ１に沿って配された一対のリニアガイド５，５と、このリニアガイド５，５に直進可能に案内支持されて、前記パレット４１１を載置する複数の移動台４２１とを備えている。なお、移動台４２１を直進させるためのＸ方向の駆動力は、前記移動台４２１と前記搬送用基台４０３との間に設けられた第１駆動機構４３１から与えられ、これについては後述する。
【０１０８】
移動台４２１の上面には、Ｚ方向に沿って一対のリニアガイド５，５が配置されており、当該リニアガイド５，５を介して前記パレット４１１はＺ方向に直進可能に案内支持されている。また、このリニアガイド５，５は、前記受け渡し位置Ｓ２において、マシニングセンタ２０１のベッド２０３上のリニアガイド５，５と、Ｘ方向の位置及び高さに関して一致しており、もって、前記受け渡し位置Ｓ１のパレット４１１は、前記ベッド２０３上のリニアガイド５，５へ乗り移り可能となっている。そして、これによって、この受け渡し位置Ｓ２を介して、マシニングセンタ２０１とワーク搬送機構４０１とは、互いに、パレット４１１の受け渡しを実行可能となっている。ちなみに、この場合には、前記パレット４１１は、マシニングセンタ２０１の前記テーブル２４１としても使用されることになる。このパレット４１１を直進させるためのＺ方向の駆動力は、パレット４１１と移動台４２１との間に設けられた第２駆動機構４４１から与えられる。
【０１０９】
ここで、第１及び第２駆動機構４３１，４４１について説明する。これら駆動機構４３１，４４１のそれぞれに対して、本発明に係る第１実施形態の駆動機構が適用されている。なお、以下の駆動機構に係る説明では、図２１及び図３を適宜参照するとともに、図３のなかで対応する部分の符号を、括弧付きで示している。
【０１１０】
図２１及び図３に示すように、移動台４２１（３）をＸ方向に直進させる第１駆動機構４３１は、前記搬送用基台４０３（１）に前記Ｘ方向に沿って配されたカムフォロア列１１ａと、前記移動台４２１（３）に回転可能に軸支され、その回転軸（２１ａ）を前記Ｘ方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロア列１１ａの各カムフォロア１１，１１，…１１を係合させて転動させるための転動溝（２３）を外周面に有する円筒カム（２１）とを備えている。そして、移動台４２１（３）に固設された駆動源（３１）にて円筒カム（２１）を駆動回転して、その転動溝（２３）に前記カムフォロア１１，１１，…１１を順次転動させて当該カムフォロア１１を前記回転軸方向に移動させることによって、前記移動台４２１（３）をＸ方向に直進させるようになっている。
【０１１１】
また、パレット４１１（３）をＺ方向に直進させる第２駆動機構４４１は、前記移動台４２１（１）に前記Ｚ方向に沿って配されたカムフォロア列１１ａと、前記パレット４１１（３）に回転可能に軸支され、その回転軸（２１ａ）を前記Ｚ方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロア列１１ａの各カムフォロア１１，１１，…１１を係合させて転動させるための転動溝（２３）を外周面に有する円筒カム（２１）とを備えている。そして、前記パレット４１１（３）に固設された駆動源（３１）にて円筒カム（２１）を駆動回転して、その転動溝（２３）に前記カムフォロア１１，１１，…１１を順次転動させて当該カムフォロア１１を前記回転軸方向に移動させることによって、前記パレット４１１（３）をＺ方向に直進させるようになっている。なお、図２１に示すように、マシニングセンタ２０１のベッド２０３上においては、前記パレット４１１の駆動力は、同ベッド２０３上のカムフォロア１１と円筒カム２１とが係合することによって得られる。このため、前記受け渡し位置Ｓ２においては、移動台４２１上面のカムフォロア列１１ａと、前記ベッド２０３上面のカムフォロア列１１ａとは、そのＸ方向の位置及び高さに関して一致するようになっている。
【０１１２】
なお、一つの移動台４２１上に載置可能なパレット数は、一つに限るものではなく、図２２に示すように複数設けても良い。そして、その場合には、図示例のように移動台４２１がワーク受け渡し位置Ｓ２に位置した際に、当該移動台４２１が複数のマシニングセンタ２０１に跨る大きさになるように移動台４２１を設計すると良い。そうすれば、ワーク受け渡し位置Ｓ２に移動台４２１が停留する際に、同時に複数のマシニングセンタ２０１との間で、パレット４１１の受け渡しを行うようにできて、搬送効率に優れたものとなる。
【０１１３】
また、望ましくは、図２１に示すように、移動台４２１及びベッド２０３のリニアガイド５，５の端部５ａを、先細りのテーパー形状にすると良く、そうすれば、前記パレット４１１は、移動台４２１とベッド２０３との間の乗り換えを円滑に行うことができる。
【０１１４】
＜＜＜工具マガジンの変形例＞＞＞
＝＝＝第１変形例＝＝＝
図２３に、工具マガジンの第１変形例を示す。前述したラック式工具マガジンは、複数種類の工具２１１を収納するラック本体３１１を一つ有し、このラック本体３１１は固定された構成であったが、当該第１変形例の工具マガジン３４１は、複数種類の工具２１１を収納する収納ユニット３４３を複数有し、これら収納ユニット３４３自体が、工具出し入れ位置Ｓ１まで移動する点で相違する。なお、前記ラック式工具マガジンと同じ構成には、図２５にて同じ符号を付して示し、その説明は省略する。ちなみに、前記収納ユニット３４３が、請求項に係る「工具搬送体」に相当している。
【０１１５】
図２３を参照して詳細に説明すると、この工具マガジン３４１は、床面Ｆに固設された基台３４５を有している。この基台３４５は、Ｙ方向に沿う一対のリニアガイド５，５を備えており、このリニアガイド５，５によって、前記収納ユニット３４３の本体３４７は、Ｙ方向に直進可能に案内支持されている。この本体３４７と基台３４５との間には、収納ユニット３４３にＹ方向の駆動力を与える駆動機構が介装されており、これによって、収納ユニット３４３はＹ方向に直進する。なお、このＹ方向の直進軌道上の略中間位置には、工具出し入れ位置Ｓ１が設定されており、この位置Ｓ１には、前述の図１８の適用例と同様に、待機ポット３１５及びＡＴＣ３６１が配置されている。
【０１１６】
前記収納ユニット３４３の本体３４７は、直進方向たるＹ方向に沿って、複数の工具ポット３１３を備えており、各工具ポット３１３の保持穴３１３ａに保持された工具２１１は、Ｘ方向（図２３の紙面の法線方向）に引き抜き可能になっている。そして、前記工具出し入れ位置Ｓ１の待機ポット３１５が空の場合には、次に使用予定工具２１１の工具ポット３１３が前記工具出し入れ位置Ｓ１に位置するように、前記収納ユニット３４３はＹ方向へ移動し、位置決め後には、前記使用予定工具２１１を前記待機ポット３１５へ移載する。
【０１１７】
なお、この移載は、工具出し入れ位置近傍Ｐ１に配置された適宜な工具移載器３７１によって行われる。図２４にこの工具移載器の一例を示す。図２４（ａ）に示すように、この工具移載器３７１は、Ｘ方向に伸縮可能かつＺ方向に直進可能な軸部３７３を有し、この軸部３７３の先端には把持部３７５を備えている。そして、前記移載の際には、前記軸部３７３は、図２４（ａ）に示すように、軸回りに回転して把持部３７５を収納ユニット３４３の方に向けるとともに、図２４（ｂ）に示すように、Ｚ方向に直進して収納ユニット３４３に近づき、把持部３７５で使用予定工具２１１ｂを把持する。そうしたら、Ｘ方向に伸長して使用予定工具２１１ｂを工具ポット３１３から引き抜き、その状態で、図２４（ｃ）乃至図２４（ｅ）に示すように、軸部３７３は１８０°回転して把持部３７５を待機ポット３１５の方に向けるとともにＺ方向に直進して待機ポット３１５に近づく。そして、図２４（ｅ）に示す位置でＸ方向に短縮して使用予定工具２１１ｂを待機ポット３１５に挿入したら、把持部３７５を使用予定工具２１１ｂから離し、その後、図２４（ｆ）に示す待機位置へ軸部３７３は移動し、もって一連の移載動作が完了する。尚、待機ポット３１５の使用済み工具２１１を収納ユニット３４３へ戻すための移載は、上述の逆動作で概ね実施可能であるので、その説明は省略する。
【０１１８】
ところで、この第１変形例の工具マガジンにあっては、前記収納ユニット３４３の駆動機構に対して、本発明に係る第１実施形態の駆動機構が適用されている。なお、以下の駆動機構に係る説明では、図２３及び図３を適宜参照するとともに、図３のなかで対応する部分の符号を、括弧付きで示している。
【０１１９】
図２３及び図３に示すように当該駆動機構は、前記基台３４５（１）に前記Ｙ方向に沿って配されたカムフォロア列１１ａと、前記収納ユニット３４３の本体３４７（３）に回転可能に軸支され、その回転軸（２１ａ）を前記Ｙ方向に沿わせて設けられるとともに、前記カムフォロア列１１ａの各カムフォロア１１，１１，…１１を係合させて転動させるための転動溝（２３）を外周面に有する円筒カム（２１）とを備えている。そして、前記収納ユニット３４３の本体３４７（３）に固設された駆動源（３１）にて円筒カム（２１）を駆動回転して、その転動溝（２３）に前記カムフォロア１１，１１，…１１を順次転動させて当該カムフォロア１１を前記回転軸方向に移動させることによって、前記収納ユニット３４３をＹ方向に直進させるようになっている。
【０１２０】
＝＝＝第２変形例＝＝＝
図２５に、工具マガジンの第２変形例を示す。前述の第１変形例に係る収納ユニット３４３は、複数の工具ポット３１３をＹ方向に沿って一列に配列し、収納ユニット３４３内における工具ポット３１３の移動が不可能な構成であったが、当該第２変形例の収納ユニット３５３は、前記複数の工具ポット３１３が、所定の環状軌道を巡回移動可能なように保持しており、すなわち、収納ユニット内における工具ポット３１３の移動が可能な構成になっている点で相違する。なお、第１変形例と同じ構成には、図２５にて同じ符号を付して示し、その説明は省略する。
【０１２１】
図２５を参照して詳細に説明すると、この工具マガジン３５１の各収納ユニット３５３は、本体３５７と、この本体３５７の前部と後部に設けられた一対のスプロケット（不図示）と、これらスプロケットに掛け回された無端チェーン３５９とを備えている。前記無端チェーン３５９には、その長さ方向に沿って等ピッチに複数の工具ポット３１３が固定されている。そして、一方のスプロケットに連結されたモータ（不図示）を駆動回転することによって、無端チェーン３５９が巡回する前記環状軌道に沿わせて工具ポット３１３を移動させることができるようになっている。
【０１２２】
前記環状軌道の前方、かつ前記直進軌道の上下の中間位置には、工具出し入れ位置Ｓ１が設定されている。よって、無端チェーン３５９を回転させて、前記環状軌道における前端に使用予定工具２１１の工具ポット３１３を割り出すとともに、この収納ユニット３５３を前記中間位置まで直進させることによって、使用予定工具２１１を前記工具出し入れ位置Ｓ１に位置決め可能である。そして、前述の第１変形例と同様に、この工具出し入れ位置Ｓ１に設けられた工具移載器３７１を用いて、この使用予定工具２１１を待機ポット３１５に移載する。
【０１２３】
なお、この収納ユニット３５３を直進させるための駆動機構は、第１変形例と同じであるため、その説明は省略する。
【０１２４】
＜＜＜その他の実施形態＞＞＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【０１２５】
＝＝＝可動部位を直進させるための駆動機構について＝＝＝
（ａ）本第１実施形態においては、図１に示すように、カムフォロア列１１ａの両脇に一対のリニアガイド５，５を設けて移動体３を両持ち支持するようにしたが、これに限るものではない。例えば、図２６の駆動機構に示すように、カムフォロア列１１ａの両脇のうちの片側だけに、一対のリニアガイド５，５を設けて移動体３を片持ち支持するようにしても良い。但し、この場合には両持ち支持と比べて支持安定性の面で劣るものとなる。
【０１２６】
（ｂ）本実施形態においては、駆動源３１として巻き掛け伝動装置を示したが、これに限るものではなく、例えば図２７の断面図に示すような、ギヤ機構の伝動装置を適用しても良い。すなわち、モータ３３の出力回転軸３３ａに同心にピニオンギヤ３３ｂを固設するとともに、前記円筒カム２１の一端部にその回転軸２１ａと同心に円形歯車２１ｂを固設し、これら両歯を噛み合わせてモータ３３の回転力を円筒カム２１に伝達して駆動回転させても良い。  
更には、適宜な軸継ぎ手を介して円筒カムの回転軸にモータの出力回転軸を直結させて駆動回転しても良い。
【０１２７】
（ｃ）第１および第２実施形態においては、一本送りおよび二本送りの構成を示したが、これに限るものではなく、これ以上の本数のカムフォロア１１を同時に転動させても良い。
【０１２８】
（ｄ）第３実施形態においては、カムフォロア列の複列化の例として、二列配置の構成を示したが、これに限るものではなく、三列以上のカムフォロア列を並列配置しても良い。
【０１２９】
（ｅ）本実施形態では、転動溝の例として溝状のものを示したが、この転動溝の概念にはリブ状のものも含まれる。すなわち、外周面の溝の溝幅よりもその外周面の残部幅の方が広いものを溝といい、その逆に溝幅よりも残部幅の方が狭いものをリブと区別してとらえる場合もあるが、本発明にあっては転動溝の意味を広く解釈している。従って、例えば、螺旋状転動溝の概念には、外周面にその円周方向に沿って一方向に変位してなる螺旋状リブも含まれる。
【０１３０】
（ｆ）本実施形態では、円筒カム２１の回転軸およびカムフォロア列１１ａを、前記直進の相対方向に沿わせたが、この沿わせる概念には、これらの間に若干の傾きを有する場合も含まれる。
【０１３１】
＝＝＝工作機械の適用例について＝＝＝
（ａ）前述の適用例のマシニングセンタ２０１は、横形マシニングセンタであったが、何等これに限るものではなく、例えば、鉛直な主軸２１５を主軸頭２１３に回転自在に備えた、所謂立形マシニングセンタであっても良い。
【０１３２】
（ｂ）前述の適用例のマシニングセンタ２０１では、テーブル２４１がワークＷを直接保持しているように説明したが、何等これに限るものではなく、間接的に保持していても良い。例えば、前記テーブル２４１に、所定の回転軸回りに回転する回転テーブルを設けて、この回転テーブルにワークＷを保持させる構成にしても良い。なお、このようにすれば、前記回転動作分だけ、工具２１１とワークＷとの相対移動の自由度が増えるため、ワークＷの加工の自由度を高めることができる。
【０１３３】
（ｃ）前述の第１及び第２変形例の工具マガジンでは、収納ユニット３４３，３５３がＹ方向（上下方向）に直進する場合を例示したが、何等これに限るものではない。例えば、図２３及び図２５におけるＹ方向とＺ方向を単純に入れ換えて考え、収納ユニット３４３，３５３が直進する方向をＺ方向たる前後方向としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明に係る第１実施形態の駆動機構の正面図である。
【図２】前記駆動機構の底面図である。
【図３】図１中のIII−III線矢視の断面図であって、前記駆動機構が移動体を移動する様子を示す図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の駆動機構の断面図であって、駆動機構が移動体を動かす様子を示す図である。
【図５】図４中のＶ部である。
【図６】第２実施形態を具体的に説明するための説明図である。
【図７】第２実施形態を具体的に説明するための説明図である。
【図８】第２実施形態の変形例に係る駆動機構の図である。
【図９】図８中のIX部である。
【図１０】本発明に係る第３実施形態の駆動機構の正面図である。
【図１１】本発明に係る第３実施形態の駆動機構の正面図である。
【図１２】本発明に係る第３実施形態の円筒カムの展開図である。
【図１３】図１３（ａ）は、図１２中のＡ−Ａ線矢視の断面図であり、図１３（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視の断面図である。
【図１４】本発明に係る第３実施形態の円筒カムの展開図である。
【図１５】図１５（ａ）は、図１４中のＡ−Ａ線矢視の断面図であり、図１５（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視の断面図である。
【図１６】工作機械の斜視図である。
【図１７】本発明の適用例としてのマシニングセンタの斜視図である。
【図１８】本発明の適用例としての工具マガジンの図であって、図１６中のXVIII-XVIII線矢視図である。
【図１９】ＡＴＣの工具交換動作の説明図である。
【図２０】ＡＴＣの工具交換動作の説明図である。
【図２１】本発明の適用例としてのワーク搬送機構の上面図である。
【図２２】ワーク搬送機構の変形例の上面図である。
【図２３】工具マガジンの第１変形例の図である。
【図２４】工具移載器の移載動作の説明図である。
【図２５】工具マガジンの第２変形例の図である。
【図２６】第１実施形態の駆動機構に係る変形例を示す正面図である。
【図２７】本実施形態の駆動機構に係る変形例を示す断面図である。
【図２８】従来の駆動機構の一例を示す正面図である。
【図２９】図２８中のXXIX-XXIX線矢視の断面図である。
【図３０】従来の駆動機構の一例を示す側面図である。
【図３１】前記駆動機構の一部を破断して示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１１  カムフォロア
１１ａ  カムフォロア列
２１  カム、円筒カム
２３  転動溝
２０３  ベッド、基台
２１１  工具
２１３  主軸頭、工具保持部
２１５  主軸
２１７  コラム、工具保持体
２２１  第１駆動機構、駆動機構
２４１  テーブル、ワーク保持体
２５１  第２駆動機構、駆動機構
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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