(57)【要約】【課題】工具を把持する把持アームの揺動の中心軸の軸方向に交差する方向のサイズを小型化することができる工作機械を提供する。【解決手段】把持アーム７０のアーム部７６は、アーム部７６の図中左右両側方に位置する案内板７５，７５によって揺動可能に支持されている。各案内板７５の把持アーム７０に対向する面には、把持アーム７０の揺動方向に沿う平坦面７５３が形成されている。アーム部７６の左右両側面から突出している突出部の先端部分に位置する球体が平坦面７５３に沿って転動することによって、把持アーム７０の揺動が案内される。アーム部７６の左右両側に突出部及び案内板７５，７５が配されていても、工作機械の大型化にはつながらない。このため、アーム部７６の上端部及びこの上端部の更に上方に把持アーム７０の揺動を案内する案内機構が設けられている従来の工作機械と比べて、工作機械が小型化されている。【選択図】図１４
2013176832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具把持部で工具を着脱可能に把持する把持アームと、
該把持アームを揺動可能に支持する支持部と、
前記把持アームに把持されていた工具を、工具装着部に着脱可能に装着してワークを加工する加工部と、
前記把持アームを、前記加工部が装着する工具を交換するための交換位置に搬送する搬送部と
を備え、
前記加工部は、ワークを加工するための加工位置と前記交換位置との間を移動するようにしてあり、
前記交換位置に搬送された把持アームは、前記工具把持部が前記工具装着部に対して接離するように、前記加工部の移動に伴って揺動するようにしてある工作機械であって、
前記支持部には、前記把持アームの揺動方向に沿う案内面が設けられており、
前記把持アームの揺動の中心軸と前記工具把持部との間に、前記中心軸の軸方向に沿う方向に突設されており、その先端部分が前記案内面に沿って摺動する案内摺動部を備える
を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記案内面には、
前記工具把持部が前記工具装着部に接近した場合に前記先端部分が挿脱可能に挿入される第１凹部と、
前記工具把持部が前記工具装着部から離反した場合に前記先端部分が挿脱可能に挿入され、前記第１凹部よりも浅く凹没している第２凹部と
が設けられており、
前記案内摺動部は、前記先端部分が前記案内面の側へ付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記第２凹部は、段状をなして凹没していることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記案内面には、
前記工具把持部が前記工具装着部に接近した場合に前記先端部分が挿脱可能に挿入される凹状の被挿入部と、
前記工具把持部が前記工具装着部から離反した場合に前記先端部分が接触する非凹状の接触部と
が設けられており、
前記案内摺動部は、前記先端部分が前記案内面の側へ付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項５】
前記接触部は、前記被挿入部から離隔するに従ってテーパ状に前記把持アームの側へ接近する方向に傾斜する面を有することを特徴とする請求項４に記載の工作機械。
【請求項６】
２個の前記案内摺動部が、互いに逆方向に突設されており、
前記案内面は、各案内摺動部の先端部分に対向配置してあることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具を把持する把持アームを、工具を交換する交換位置に搬送し、搬送した把持アームに把持された工具を、加工位置から交換位置に移動した加工部に装着し、加工部を加工位置に移動させてワークを加工する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に工作機械は、フライス加工、ねじ立て等種々の加工を行なう。工作機械は、複数の工具を格納する工具マガジンを備える。工具マガジンは複数の工具を循環させることができる。工作機械は制御部からの指令に基づき工具マガジンにて工具を循環させて、所定の工具を取り出す。そして加工部（例えば主軸）に装着された工具と交換し、目的の加工を行なう。
【０００３】
特許文献１には、工具収納装置（工具マガジン）及び該工具収納装置を備える工作機械が開示してある。工具収納装置は、チェーン及びスプロケットを有し、チェーンには工具を収容する複数の工具ポットが連結している。スプロケットはモータ等の駆動源に連結しており、スプロケットの回転によって所望の工具ポット（工具）を、工具を交換するための交換位置に搬送する。
【０００４】
工作機械は、工具ポットに替えて、上下に延びた円弧状の把持アームを備えていることがある。把持アームの下端部は二股に分かれている。把持アームは、二股に分かれている下端部で、着脱可能に工具を把持する。
このような工作機械は、複数台の把持アームと、各把持アームを揺動可能に支持する支持部材とを備えている。把持アームの揺動の中心軸は、把持アームの上端部近傍に設けられている。以下では、把持アームの揺動の中心軸をアーム枢軸といい、アーム枢軸の軸方向を、枢軸方向という。また、把持アームの円弧状の方向を、アーム方向という。枢軸方向とアーム方向とは交差（具体的には直交）する。
【０００５】
複数台の把持アームは、無端状の所定経路に沿って、交換位置へ順次搬送される。ただし、搬送中の把持アームは、揺動を規制された揺動規制状態に維持される。
加工部は、ワークを加工するときに位置すべき加工位置と、加工部が把持アームに干渉しないよう退避するときに位置すべき退避位置との間を往復移動する。加工位置と退避位置との間の移動経路の中途には、工具を交換するときに位置すべき交換位置が存在する。
【０００６】
加工部には、加工部の往復移動に伴って把持アームを揺動させるためのカム機構が設けられている。把持アームには、カム機構に当接するカムフォロワが設けられている。加工部が加工位置と交換位置と退避位置との間で往復移動することによって、カム機構とカムフォロワとの位置関係が変化する。この結果、把持アームは、揺動規制状態となる揺動規制位置と、次に説明するアーム退避状態となるアーム退避位置との間で揺動する。ここで、アーム退避状態とは、把持アームが加工部に干渉しないよう退避した状態である。
【０００７】
所要の工具を把持している把持アームが交換位置に搬送されて停止すると、工具が装着されていない加工部が退避位置から交換位置へ移動する。このとき、揺動規制状態の把持アームから加工部への工具の授受が行なわれる。
工具が装着された加工部は、交換位置から加工位置へ移動する。この移動に伴い、工具を把持していない把持アームは、揺動規制位置からアーム退避位置へ揺動する。
【０００８】
加工部によるワークの加工の終了後、工具が装着された加工部が加工位置から交換位置へ移動する。この移動に伴い、アーム退避状態の把持アームが、アーム退避位置から揺動規制位置へ揺動する。このとき、加工部から把持アームへの工具の授受が行なわれる。
工具が装着されていない加工部は、交換位置から退避位置へ移動する。
【０００９】
この後、交換位置で停止していた把持アームが交換位置から搬送され、次に使用すべき工具を把持している把持アームが交換位置へ搬送されて停止する。そして再び、工具が装着されていない加工部が退避位置から交換位置へ移動し、把持アームから加工部への工具の授受が行なわれる。
以上のようにして、加工部が装着する工具が交換される。
【００１０】
把持アームの揺動を案内する場合、把持アームの上端部に、その一部が外部に露出した鋼球が内蔵される（特許文献２参照）。この鋼球は、アーム方向に沿って把持アームに内蔵されている圧縮コイルバネによって、把持アームから突出する方向へ付勢される。また、支持部材には、把持アームの揺動方向の逆方向に沿う案内面が設けられる。このような構成の工作機械においては、支持部材の案内面に沿って把持アームの鋼球が摺動することによって、把持アームの揺動が滑らかに案内される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−４８０７６号公報
【特許文献２】特開２００５−２７１１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、工作機械の小型化が図られている。
しかしながら、把持アームには、アーム方向に沿って並置された鋼球及び圧縮コイルバネが内蔵されている。このため、把持アームのアーム方向のサイズを小型化することが困難である。しかも、鋼球と、鋼球が摺動すべき案内面とを、アーム方向に並置する必要がある。従って、工作機械のアーム方向のサイズを小型化することが困難である。
【００１３】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、枢軸方向に交差する方向（以下、軸交差方向という）のサイズを小型化することができる工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る工作機械は、工具把持部で工具を着脱可能に把持する把持アームと、該把持アームを揺動可能に支持する支持部と、前記把持アームに把持されていた工具を、工具装着部に着脱可能に装着してワークを加工する加工部と、前記把持アームを、前記加工部が装着する工具を交換するための交換位置に搬送する搬送部とを備え、前記加工部は、ワークを加工するための加工位置と前記交換位置との間を移動するようにしてあり、前記交換位置に搬送された把持アームは、前記工具把持部が前記工具装着部に対して接離するように、前記加工部の移動に伴って揺動するようにしてある工作機械であって、前記支持部には、前記把持アームの揺動方向に沿う案内面が設けられており、前記把持アームの揺動の中心軸と前記工具把持部との間に、前記中心軸の軸方向に沿う方向に突設されており、その先端部分が前記案内面に沿って摺動する案内摺動部を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る工作機械は、前記案内面には、前記工具把持部が前記工具装着部に接近した場合に前記先端部分が挿脱可能に挿入される第１凹部と、前記工具把持部が前記工具装着部から離反した場合に前記先端部分が挿脱可能に挿入され、前記第１凹部よりも浅く凹没している第２凹部とが設けられており、前記案内摺動部は、前記先端部分が前記案内面の側へ付勢されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る工作機械は、前記第２凹部は、段状をなして凹没していることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る工作機械は、前記案内面には、前記工具把持部が前記工具装着部に接近した場合に前記先端部分が挿脱可能に挿入される被挿入部と、前記工具把持部が前記工具装着部から離反した場合に前記先端部分が接触する非凹状の接触部とが設けられており、前記案内摺動部は、前記先端部分が前記案内面の側へ付勢されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る工作機械は、前記接触部は、前記被挿入部から離隔するに従ってテーパ状に前記把持アームの側へ接近する方向に傾斜する面を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る工作機械は、２個の前記案内摺動部が、互いに逆方向に突設されており、前記案内面は、各案内摺動部の先端部分に対向配置してあることを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、工作機械が、把持アーム、支持部、加工部、搬送部、案内面、及び案内摺動部を備える。
加工部は、ワークを加工するための加工位置と、加工部が装着する工具を交換するための交換位置との間を移動する。また、加工部は、ワークに施すべき加工に応じた工具を、工具装着部に着脱可能に装着し、装着した工具でワークを加工する。
【００２１】
把持アームは、加工部に装着すべき工具を、工具把持部で着脱可能に把持する。支持部は、把持アームが揺動可能なように、把持アームを支持する。
搬送部は、把持アームを交換位置に搬送する。
交換位置に搬送された把持アームは、加工部の移動に伴って揺動する。このとき、把持アームの工具把持部が、加工部の工具装着部に対して接離する。
【００２２】
案内面は支持部に設けられているため、把持アームと共に揺動することはない。また、案内面は把持アームの揺動方向に沿う。
案内摺動部は把持アームに突設されているため、把持アームと共に揺動する。このとき、案内摺動部が案内面に沿って摺動することによって、把持アームの揺動が案内される。
【００２３】
案内摺動部の突設位置は、把持アームの、アーム枢軸と工具把持部との間である。一般に、アーム枢軸と工具把持部とは、工具把持部の可動範囲を広くすべく、適長離隔される。故に、アーム枢軸と工具把持部との間に案内摺動部を突設しても、アーム枢軸と工具把持部との間のサイズが大型化することはない。
【００２４】
一方、把持アームの、アーム枢軸を介して工具把持部の逆側（以下、単に工具把持部の逆側という）には、案内摺動部が設けられていない。故に、アーム枢軸と工具把持部の逆側との間のサイズ（延いては、把持アームの軸交差方向のサイズ）は、工具把持部の逆側に案内摺動部が設けられている場合よりも小型化される。
【００２５】
また、案内摺動部の突設方向は、枢軸方向に沿う方向（以下、軸平行方向という）である。このため、案内摺動部と案内面とは、軸平行方向に並置される。故に、工作機械の軸交差方向のサイズは、案内摺動部と案内面とが軸交差方向に並置される場合よりも小型化される。しかも、案内摺動部が把持アームのアーム枢軸と工具把持部との間に設けられているにもかかわらず、案内摺動部と案内面とが工具把持部における工具の着脱を阻害することがない。
【００２６】
本発明にあっては、案内面に、第１凹部及び第２凹部が設けられている。
把持アームの揺動と共に、案内摺動部は案内面に沿って摺動する。
案内摺動部は、先端部分が案内面の側へ付勢されている。このため、把持アームの揺動に伴い、第１凹部又は第２凹部に案内摺動部の先端部分が挿入されることによって、案内摺動部と第１凹部又は第２凹部とを自動的に係合させることができる。
【００２７】
案内摺動部の先端部分と第１凹部及び第２凹部夫々とは挿脱可能である。このため、加工部の移動に伴って把持アームが揺動すれば、案内摺動部の先端部分が第１凹部又は第２凹部から離脱する。従って、把持アームの揺動に伴い、案内摺動部と第１凹部又は第２凹部との係合を自動的に解除することができる。
第１凹部は第２凹部よりも深く凹没している。このため、案内摺動部と第１凹部との係合は比較的強固（即ち係合の解除が困難）であり、案内摺動部と第２凹部との係合は比較的緩やか（即ち係合の解除が容易）である。
【００２８】
把持アームの工具把持部が加工部から離反した場合とは、例えば、加工部がワークを加工する場合である。この場合には、案内摺動部と第２凹部との緩やかな係合によって、把持アームの揺動方向の許容範囲外の動揺を緩やかに拘束することができる。
把持アームの工具把持部が加工部から離反している場合には、把持アームが多少動揺しても特段の問題はない。また、案内摺動部と第２凹部との係合の解除が容易になるため、把持アームを滑らかに揺動させることができる。
【００２９】
一方、把持アームの工具把持部が加工部に接近した場合とは、例えば、把持アームと加工部との間で工具を授受する場合である。この場合には、案内摺動部と第１凹部との強固な係合によって、把持アームの揺動方向の許容範囲外の動揺を強固に拘束することができる。更に、把持アームの揺動方向の位置を自動的に位置決めすることができる。
【００３０】
仮に、把持アームの工具把持部が加工部に接近している場合に把持アームが動揺すると、問題が生じ得る。何故ならば、把持アームの動揺が、工具の授受、又は加工部の移動等を阻害する虞があるからである。特に、把持アームの工具把持部が加工部に接近したときの姿勢のまま、把持アームが搬送される場合には、把持アームの動揺が大きな事故につながる虞があるからである。
【００３１】
本発明にあっては、第２凹部は、段状をなして凹没している。故に、案内摺動部の先端部分は、第２凹部へ円滑に挿入され、第２凹部から円滑に離脱する。即ち、案内摺動部と第２凹部との係脱が円滑である。故に、案内摺動部と第２凹部との係脱が、把持アームの円滑な揺動を阻害する虞はない。
【００３２】
本発明にあっては、案内面に、凹状の被挿入部及び非凹状の接触部が設けられている。
【００３３】
まず、把持アームの工具把持部が加工部に接近した場合（例えば、把持アームと加工部との間で工具を授受する場合）について説明する。
把持アームの揺動と共に、案内摺動部は案内面に沿って摺動する。案内摺動部は、先端部分が案内面の側へ付勢されている。このため、把持アームの揺動に伴い、被挿入部に案内摺動部の先端部分が挿入されることによって、案内摺動部と被挿入部とを自動的に係合させることができる。そして、案内摺動部と被挿入部との係合によって、把持アームの揺動方向の許容範囲外の動揺を拘束することができる。更に、把持アームの揺動方向の位置を自動的に位置決めすることができる。
【００３４】
仮に、把持アームの工具把持部が加工部に接近している場合に把持アームが動揺すると、問題が生じ得る。何故ならば、把持アームの動揺が、工具の授受、又は加工部の移動等を阻害する虞があるからである。特に、把持アームの工具把持部が加工部に接近したときの姿勢のまま、把持アームが搬送される場合には、把持アームの動揺が大きな事故につながる虞があるからである。
案内摺動部の先端部分と被挿入部とは挿脱可能である。このため、加工部の移動に伴って把持アームが揺動すれば、案内摺動部の先端部分が被挿入部から離脱する。従って、把持アームの揺動に伴い、案内摺動部と被挿入部との係合を自動的に解除することができる。
【００３５】
次に、把持アームの工具把持部が加工部から離反した場合（例えば、加工部がワークを加工する場合）について説明する。
この場合には、案内摺動部と凹部との係合は生じない。何故ならば、把持アームの工具把持部が加工部から離反している場合には、把持アームが多少動揺したり、把持アームの揺動方向の位置が正確に位置決めされなかったりしても、特段の問題はないからである。また、案内摺動部と凹部との係合の解除が不要であるため、把持アームを滑らかに揺動させることができる。
【００３６】
ところで、案内摺動部と凹部とが係合する際、案内摺動部の先端部分が凹部へ挿入されるときに、把持アームを加速させるような無用な力が把持アームに働き、把持アームの滑らかな揺動を阻害する虞がある。しかしながら、案内摺動部と接触部とが接触するときには、このような問題は生じない。
【００３７】
本発明にあっては、接触部は、被挿入部から離隔するに従ってテーパ状に把持アームの側へ接近する方向に傾斜する面（以下、傾斜面という）を有する。
案内摺動部は、先端部分が案内面の側へ付勢されているため、把持アームが停止できずに揺動し続けようとすると、傾斜面から案内摺動部の先端部分へ徐々に力が作用し、案内摺動部、延いては把持アームが徐々に減速して停止する。つまり、傾斜面は、把持アームの過剰な揺動を無理なく抑制することができる。
【００３８】
また、接触部にて停止していた案内摺動部が被挿入部側へ摺動するときには、傾斜面から案内摺動部の先端部分へ作用していた力が徐々に失われ、案内摺動部、延いては把持アームが徐々に加速する。つまり、傾斜面は、把持アームの滑らかな揺動に貢献することができる。
仮に、接触部が全て平坦部である場合、慣性又は外力の印加等によって、把持アームが停止できずに揺動しすぎる虞がある。また、仮に、接触部が平坦部に直交するような凸部を有する場合、把持アームが停止できずに凸部の側面に衝突してしまうと、把持アームの過剰な揺動は抑制できるが、無用な振動又は破損等が生じかねない。
【００３９】
本発明にあっては、工作機械が、２個の案内摺動部を備える。
２個の案内摺動部は、軸平行方向且つ逆方向に突設されている。案内面は、各案内摺動部の先端部分に対向配置してある。
このため、把持アームが軸平行方向に動揺しようとしても、把持アームと共に動揺した案内摺動部の先端部分が案内面に当接する。故に、把持アームの軸平行方向の許容範囲外の動揺を拘束することができる。
また、一方の案内摺動部と案内面とによる案内に支障を来たしても、他方の案内摺動部と案内面とで把持アームの揺動を案内することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の工作機械による場合、案内摺動部が、把持アームのアーム枢軸と工具把持部との間に、軸平行方向に突設され、更に、案内摺動部と案内面とが軸平行方向に並置されることにより、把持アームの軸交差方向のサイズ、及び工作機械の軸交差方向のサイズを、共に小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１に係る工作機械の斜視図である。
【図２】工作機械の正面図である。
【図３】工作機械の右側面図である。
【図４】工具交換装置及びガイドレールを覆うカバー等を省略した斜視図である。
【図５】主軸ヘッドを略示する部分断面図である。
【図６】レール部を略示する斜視図である。
【図７】レール部を移動する工具マガジンを略示する斜視図である。
【図８】移動台を略示する斜視図である。
【図９】レールに取り付けた移動台を略示する断面図である。
【図１０】カム機構、把持アーム及び位置決め機構を略示する斜視図である。
【図１１】カム機構を略示する拡大斜視図である。
【図１２】把持アームを略示する斜視図である。
【図１３】位置決め機構を略示する拡大斜視図である。
【図１４】交換位置に位置しており、工具ホルダを把持した把持アームを略示する右側面図である。
【図１５】交換位置に位置しており、工具ホルダを把持した把持アームを略示する背面図である。
【図１６】図１４におけるXVI −XVI 線にて切断した案内板の断面図である。
【図１７】図１４におけるXVII−XVII線にて切断したアーム部の断面図である。
【図１８】交換位置に位置しており、工具ホルダを把持していない把持アームを略示する右側面図である。
【図１９】主軸ヘッドが上昇している場合におけるカム機構、把持アーム及び位置決め機構を略示する右側面図である。
【図２０】主軸ヘッドが上昇している場合におけるカム機構、把持アーム及び位置決め機構を略示する右側面図である。
【図２１】位置決め機構による位置決めを略示する拡大正面図である。
【図２２】主軸ヘッドが上昇している場合におけるカム機構、把持アーム及び位置決め機構を略示する右側面図である。
【図２３】主軸ヘッドが上昇している場合におけるカム機構、把持アーム及び位置決め機構を略示する右側面図である。
【図２４】主軸ヘッドが下降している場合におけるカム機構、把持アーム及び位置決め機構を略示する右側面図である。
【図２５】主軸ヘッドが下降している場合におけるカム機構、把持アーム及び位置決め機構を略示する右側面図である。
【図２６】主軸ヘッドが下降している場合におけるカム機構、把持アーム及び位置決め機構を略示する右側面図である。
【図２７】主軸ヘッドが下降している場合におけるカム機構、把持アーム及び位置決め機構を略示する右側面図である。
【図２８】実施の形態２に係る工作機械が備える案内板の側面図である。
【図２９】案内板の斜視図である。
【図３０】図２８における白抜矢符方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下本発明を実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて詳述する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。
【００４３】
実施の形態  １．
作業者は前方で工作機械を操作し、ワークの着脱を行なう。図１は工作機械の斜視図であり、図２は工作機械の正面図であり、図３は工作機械の右側面図、図４は工具交換装置及びガイドレールを覆うカバー等を省略した斜視図である。
【００４４】
工作機械１００は、基台２０、Ｙ方向移動装置２２、Ｘ方向移動装置２６、コラム２８、Ｚ方向移動装置３０、主軸ヘッド３２（加工部）、及び工具交換装置１０（搬送部）等を備える。基台２０は床面上に固定されている。基台２０は、Ｙ方向移動装置２２、Ｘ方向移動装置２６を介してコラム２８をＸ方向（左右方向）及びＹ方向（前後方向）に移動可能に支持する。基台２０は、加工対象であるワークを２軸まわりに駆動して保持するワーク保持装置１２０を支持する。コラム２８は、Ｚ方向移動機構を介して主軸ヘッド３２をＺ方向（上下方向）に移動可能に支持する。工具交換装置１０は、主軸ヘッド３２に装着する工具を交換する。
【００４５】
Ｙ方向移動装置２２は、互いに平行な１対のガイドレール２２ａ，２２ａ、複数のブロック２２ｂ，２２ｂ，…、Ｙ方向移動台２２ｃ、及びＹ方向駆動モータ（図示略）を備える。ガイドレール２２ａ，２２ａは、左右方向に適当な間隔を空けて基台２０の上面に前後方向に延設してある。ブロック２２ｂ，２２ｂ，…はガイドレール２２ａ，２２ａの夫々に前後方向に移動可能に嵌合している。Ｙ方向移動台２２ｃはブロック２２ｂ，２２ｂ，…上に固定してある。Ｙ方向駆動モータの駆動によって、Ｙ方向移動台２２ｃは前後方向に移動する。
【００４６】
Ｘ方向移動装置２６は、互いに平行な１対のガイドレール２６ａ，２６ａ、複数のブロック２６ｂ，２６ｂ，…、コラム台２６ｃ、及びＸ方向駆動モータ（図示略）を備える。ガイドレール２６ａ，２６ａは前後方向に適当な間隔を空けて、Ｙ方向移動台２２ｃの上面に左右方向に延設してある。ブロック２６ｂ，２６ｂ，…はガイドレール２６ａ，２６ａの夫々に左右方向に移動可能に嵌合している。コラム台２６ｃはブロック２６ｂ，２６ｂ，…上に固定してある。Ｘ方向駆動モータの駆動によって、コラム２８は左右方向に移動する。
コラム２８は、コラム台２６ｃ上に固定してある。コラム２８は、Ｙ方向移動装置２２及びＸ方向移動装置２６によってＹ方向及びＸ方向に移動する。
【００４７】
Ｚ方向移動装置３０は、互いに平行な１対のガイドレール３０ａ，３０ａ、複数のブロック３０ｂ，３０ｂ，…、主軸ヘッド台３０ｃ及びＺ方向駆動モータ（図示略）を備える。ガイドレール３０ａ，３０ａは、左右方向に適当な間隔を空けてコラム２８の前面に上下方向に延設してある。複数のブロック３０ｂ，３０ｂ，…はガイドレール３０ａ，３０ａの夫々に上下方向に移動可能に嵌合している。主軸ヘッド台３０ｃはブロック３０ｂ，３０ｂ，…の前面に固定してある。Ｚ方向駆動モータの駆動によって、主軸ヘッド台３０ｃは上下方向に移動する。
【００４８】
主軸ヘッド３２は主軸ヘッド台３０ｃに固定してある。Ｘ方向駆動モータ、Ｙ方向駆動モータ、及びＺ方向駆動モータを駆動制御することで、主軸ヘッド３２は前後、左右及び上下に移動する。
【００４９】
図５は主軸ヘッド３２を略示する部分断面図である。図５の図面中に矢印で示す前後及び上下は図１〜図４のそれらに対応している。
図５に示すように、主軸ヘッド３２は、前方側の内部にＺ方向に延びる主軸３４を回転可能に保持している。主軸３４は、下端部に工具を装着した円筒状の工具ホルダ１１を着脱可能に保持する。主軸３４は、中空の筒形状をなし、下端部に下方に向かって内径が大きくなるテーパ穴３４ａ（工具装着部）が形成してある。工具ホルダ１１の上部に形成したテーパ装着部１２は、テーパ穴３４ａに嵌合させて装着する。
【００５０】
主軸３４には、テーパ穴３４ａの上方にドローバー（不図示）が主軸３４の軸方向に移動可能に挿入してある。ドローバーは、周囲にクランプバネ（不図示）を配設している。ドローバーは、クランプバネの弾性力によって上方に付勢されている。ドローバーの下端部には、コレットチャック（不図示）が設けられている。コレットチャックは、工具ホルダ１１のテーパ装着部１２を主軸３４のテーパ穴３４ａに装着すると、テーパ装着部１２から上方に突出するプルスタッド１２ａを挟持することができる。コレットチャックは、クランプバネの弾性力によるドローバーの上方への付勢によりプルスタッド１２ａを挟持した状態で保持する。
【００５１】
ドローバーの上方には、ドローバーを下方に押圧する押圧機構（不図示）が設けられている。押圧機構は、ドローバーをクランプバネの弾性力に抗して下方に押し下げる。ドローバーを下方に押し下げることで、コレットチャックはプルスタッド１２ａの挟持を解除する。コレットチャックがプルスタッド１２ａの挟持を解除することで、工具ホルダ１１は主軸３４から外れる。
【００５２】
主軸３４は、主軸ヘッド３２の上端に設けられた主軸モータ３５（図１〜図４、及び後述する図１０参照）に接続されている。主軸３４は、主軸モータ３５の駆動により軸心回りに回転する。主軸３４は、下端に工具ホルダ１１を装着した状態で軸心回りに回転することで、ワーク保持装置１２０に固定されたワークに対して回転加工を行なうことができる。
【００５３】
図６はレール部を略示する斜視図、図７はレール部を移動する工具マガジンを略示する斜視図である。
工具交換装置１０は、工具マガジン４０（図３及び図７参照）及びマガジン駆動部５０（図６及び図７参照）を備える。工具交換装置１０は複数の工具ホルダ１１を搬送し、主軸３４の下端部に工具ホルダ１１を着脱する。
【００５４】
工具マガジン４０は、レール部４１及びチェーン部４２を備える。レール部４１は、支持梁４１ａ，４１ａ（図３も参照）、レール台４１ｂ、及びレール４１ｃを備える。支持梁４１ａ，４１ａは、上側を斜辺として前方へ下方傾斜した三角形状をなす板状の構造部材であり、コラム２８の左右に片持ちに固定してある。支持梁４１ａ，４１ａは、コラム２８の左右に固定した部分から主軸ヘッド３２の両側部分まで前方へ下方傾斜して延設してある。
【００５５】
レール台４１ｂは、長円形の環状部材であり、コラム２８及び主軸ヘッド３２を囲むように支持梁４１ａ，４１ａに固定して設けてある。レール台４１ｂは、支持梁４１ａ，４１ａの上側端面に沿って、前面側下方から後面側上方へ延設してあり、水平面から略３０度傾斜するように配してある。レール台４１ｂにおける後方の半円状の部分には、板状の取付台４１ｅが該半円状の周縁から延設してある。取付台４１ｅは、マガジン駆動部５０を支持する。
【００５６】
図８は移動台を略示する斜視図、図９はレールに取り付けた移動台を略示する断面図である。レール４１ｃは、略矩形状の断面を有し、レール台４１ｂ上（図６参照）に長円形で無端状の軌道をなすように形成してある。図９に示すように、レール４１ｃは、長円形の軌道の内周側面及び外周側面に夫々、長円形をなす鍔状の嵌合部４１ｄ，４１ｄを有する。該嵌合部４１ｄ，４１ｄは、後述する内側ローラ４７及び外側ローラ４８のＶ溝に嵌合する。
【００５７】
図７に示すように、チェーン部４２は、複数の移動台４３，４３，…、複数のリンク部材４４，４４，…、及び複数の把持アーム７０，７０，…を備える。複数（例えば１１個）の移動台４３，４３，…は、図９に示すように、夫々レール４１ｃによって支持され、レール４１ｃによる軌道上を移動可能としてある。図７及び図９に示すように、リンク部材４４，４４，…は、隣り合う移動台４３，４３を連結する。複数の移動台４３，４３，…及びリンク部材４４，４４，…は、無端状のチェーンを形成する。図７〜図９に示すように、複数（例えば２２個）の把持アーム７０，７０，…は、夫々移動台４３，４３，…の下部に連結してあり、工具ホルダ１１を把持する。
【００５８】
工具マガジン４０は、移動台４３，４３，…をレール４１ｃの軌道に沿って循環し、把持アーム７０が保持する工具ホルダ１１を主軸３４下方の交換位置に割り出す。レール台４１ｂが水平面から略３０度傾斜して配置してあるため、工具マガジン４０の軸心方向は、鉛直線（図３参照）に対して主軸ヘッド３２側に略３０度傾斜している。
【００５９】
図８及び図９に示すように、移動台４３は、基板４６、内側ローラ４７，４７、外側ローラ４８，４８、及び複数のピン４９，４９，…を備える。基板４６は、略矩形状をなし、各面を上方及び下方に向けて配してある。基板４６は、基板４６の下面に内側ローラ４７，４７及び外側ローラ４８，４８を夫々下面法線方向の軸まわりに回動可能に軸支している。
内側ローラ４７，４７及び外側ローラ４８，４８は、円板形をなし、外周にＶ溝を有する。内側ローラ４７，４７は、レール４１ｃの内周側面に設けた嵌合部４１ｄにＶ溝により嵌合し、外側ローラ４８，４８は、レール４１ｃの外周側面に設けた嵌合部４１ｄにＶ溝により嵌合する。
【００６０】
６個のピン４９，４９，…は、基板４６の上面に立設している。移動台４３上の複数（例えば６個）のピン４９，４９，…は、レール４１ｃの軌道における半円状の部分に移動台４３が位置するときに、該半円と同心の円周上に並ぶように配置してある。複数のピン４９，４９，…は後述のギア５１に噛合する。
【００６１】
リンク部材４４，４４，…は、隣り合う移動台４３，４３を連結している。図に示すように、一つの移動台４３に並べた６個のピン４９，４９，…の両端から２番目のピン４９，４９上に連結軸体４９ｂ，４９ｂ（図７参照）を設けてある。リンク部材４４，４４，…は、連結軸体４９ｂ，４９ｂを介して移動台４３に連結している。把持アーム７０，７０，…は、移動台４３，４３，…４３の下部に２台ずつ取り付けてある。後述するように、把持アーム７０は、工具ホルダ１１を把持する部分が主軸３４の下端部に接離するよう揺動することによって工具を交換する。把持アーム７０，７０，…の詳細については後述する。
【００６２】
各把持アーム７０は、後述する把持ピンユニット７９，７９がレール４１ｃの内側へ向くように配される。移動台４３に取り付けられている２台の把持アーム７０，７０の並置方向は、レール４１ｃに沿う方向である。移動台４３，４３，…はレール４１ｃに沿って並置されるため、全ての把持アーム７０，７０，…は、レール４１ｃに沿う方向に並置される。把持アーム７０，７０，…同士は、適長離隔配置されるため、隣り合う把持アーム７０，７０同士の間には、空間的な余裕が十分に存在する。
【００６３】
図６及び図７に示すように、マガジン駆動部５０は、ギア５１及びマガジン駆動モータ５２を備え、コラム２８の後方に位置する取付台４１ｅに設けてある。ギア５１は、例えばトロコイド形状の歯面を有する外歯車であり、取付台４１ｅの上面に回転可能に設けてある。ギア５１は取付台４１ｅの上面と略平行である。ギア５１は、レール４１ｃの軌道における半円状の部分で、レール４１ｃ上を周回する移動台４３上のピン４９，４９，…に噛合する。ギア５１は、ギア径をレール４１ｃの軌道における半円部分の直径より小さく（例えば半分程度と）してある。ギア５１は、ギア径を小さくすることにより、工具マガジン４０の後方へのオーバーハングを抑え、かつコラム２８に機械的に干渉しないようにしている。
【００６４】
マガジン駆動モータ５２は、モータ回転軸がギア５１の軸に連結してあり、ギア５１を回転駆動する。ギア５１は、回転することにより移動台４３上のピン４９，４９，…をレール４１ｃの円周接線方向に押す。移動台４３は、ギア５１の回転によりレール４１ｃ上を周回する。マガジン駆動モータ５２は、ギア５１を回転させることにより、移動台４３を搬送する。工具を交換する場合、工具マガジン４０によって所定の把持アーム７０が主軸３４の下方の交換位置（レール台４１ｂにおける前方下端部）に搬送される。
【００６５】
把持アーム７０は後述するカム機構６０によって揺動し、主軸３４に装着すべき工具ホルダ１１を交換するようにしてある。工具ホルダ１１には予め工具が取り付けてある。
図１０は、カム機構６０、把持アーム７０及び後述する位置決め機構８０を略示する斜視図、図１１は、カム機構６０を略示する拡大斜視図である。図１０及び図１１の図面中に矢印で示す前後、左右及び上下は図１〜図４のそれらに対応している。
【００６６】
図１０及び図１１に示すように、主軸ヘッド３２の前側面にカム機構６０が設けてある。図１１に示すように、カム機構６０は接近カム６１、離反カム６２及び位置決めカム６３を備える。接近カム６１、離反カム６２及び位置決めカム６３は、主軸ヘッド３２の前面から突出した上下方向に長い板状をなし、接近カム６１、位置決めカム６３及び離反カム６２の順に左から右に並設されている。接近カム６１は、下端よりもやや上側の位置を頂点６１ａとして上方に向かうに従って突出幅（前後幅）が縮幅する。接近カム６１の頂点よりも下側は、下方に向かうに従って突出幅（前後幅）が縮幅する。接近カム６１は、上端から下方に向けてテーパ状に高さを増し、頂点６１ａに連なるカム面６１ｂを有する。
【００６７】
離反カム６２は、上下方向中央部よりも若干上側の部分を平坦な頂部６２ａとして、下方に向かうに従って突出幅（前後幅）が縮幅する。離反カム６２の頂部６２ａよりも上側は、上方に向かうに従って突出幅が縮幅する。離反カム６２は、下端から上方に向けてテーパ状に高さを増し、頂部６２ａに連なるカム面６２ｂを有する。
接近カム６１の上端部は離反カム６２よりも上方に位置し、離反カム６２の下端部は接近カム６１の下端部よりも下方に位置する。離反カム６２の頂部６２ａと接近カム６１の頂点６１ａは上下方向に離隔しており、両者の前後位置は略同じである。上下方向に対するカム面６１ｂの傾斜角とカム面６２ｂの傾斜角は略同じであり、互いに逆向きである。
【００６８】
位置決めカム６３は、上下方向中央部に突出幅が一定の平坦部６３ａを有する。位置決めカム６３の平坦部６３ａより上側は、上方に向かうに従って突出幅が縮幅する。位置決めカム６３の平坦部６３ａより下側は、下方に向かうに従って突出幅が縮幅する。位置決めカム６３の上端部及び下端部は、上端及び下端からテーパ状に高さを増し、平坦部６３ａに連なる上側カム面６３ｂ及び下側カム面６３ｃを夫々有する。上下方向に対する上側カム面６３ｂ及び下側カム面６３ｃの傾斜角は、夫々カム面６１ｂ及びカム面６２ｂの傾斜角と略同じである。
【００６９】
位置決めカム６３の上端は、接近カム６１の上端よりも上方に位置する。位置決めカム６３の下端は、接近カム６１の下端と略同じ位置にある。平坦部６３ａの前後位置は、頂部６２ａよりも後方に位置し、平坦部６３ａは頂部６２ａよりも低い。
接近カム６１及び離反カム６２は、後述する第１カムフォロワ７１及び第２カムフォロワ７２に当接し、位置決めカム６３は後述する位置決めカムフォロワ８３に当接する。
【００７０】
図１２は、把持アーム７０を略示する斜視図である。以下では、図１２に示す把持アーム７０の上下左右及び前後方向を、後述する図１４及び図１５の上下、左右、及び前後方向に等しいものとして説明する。故に、交換位置における把持アーム７０の後述するアーム枢軸７７の軸方向（即ち枢軸方向）は、左右方向である。
図８、図９、図１２、図１４及び図１５に示すように、把持アーム７０は、前述した移動台４３に取り付ける取付板７３を備える。取付板７３には支持杆７４が設けてあり、該支持杆７４は取付板７３から下方に突出している。支持杆７４の中途部に、後述するピン受部８１ｃに当接する位置決めピン７４ａが設けてある。位置決めピン７４ａは支持杆７４から後方に突出している。
【００７１】
支持杆７４の下端部にはブロック７４ｂが設けてある。該ブロック７４ｂの左右両側面に、後述する第１凹部７５１及び第２凹部７５２と平坦面７５３（案内面）とが形成してある案内板７５，７５（支持部）が夫々固定してある。案内板７５，７５は、後述するアーム部７６が揺動可能なように、アーム枢軸７７を支持する。案内板７５，７５は互いに対向している。側面視において、各案内板７５は、上端部を要として下方に広がる扇状をなす。案内板７５の上端部には、アーム枢軸７７を挿入するアーム軸孔７５ａが設けてある。前記位置決めピン７４ａは、アーム軸孔７５ａの軸方向（即ち枢軸方向）及び上下方向に対して直交する方向に沿って支持杆７４を貫通し、支持杆７４から突出している。
【００７２】
両案内板７５，７５の間には、上下に延びており、下側に突出するように湾曲した円弧状のアーム部７６が設けてある。アーム部７６の上端部にはアーム枢軸７７（中心軸）が固定してあり、該アーム枢軸７７の両端部は、アーム部７６の上端部両側から突出している。アーム枢軸７７の両端部には周方向に沿ってテーパ７７ａ，７７ａが形成してある。アーム枢軸７７の両端部は、各案内板７５，７５のアーム軸孔７５ａ，７５ａに回動可能に挿入してある。つまり、アーム枢軸７７が設けられているアーム部７６は、案内板７５，７５によって揺動可能に支持されている。本実施の形態では、アーム部７６の揺動を、把持アーム７０の揺動という。
【００７３】
アーム部７６の下端部は二股に分かれている。二股に分かれた下端部の各先端部に把持ピンユニット７９，７９（工具把持部）を保持する保持円筒７８，７８が形成してある。保持円筒７８は、前記アーム枢軸７７と同方向を軸方向としている。把持アーム７０は、アーム枢軸７７がレール４１ｃの軌道に沿うように、移動台４３に取り付けてある。
【００７４】
図８及び図１２に示すように、各把持ピンユニット７９は、有底円筒形のホルダ７９ａと、該ホルダ７９ａに収容されたピン７９ｂを有する。ピン７９ｂの先端部はホルダ７９ａから突出しており、ホルダ７９ａ内のばね（不図示）によって突出方向に付勢されている。ピン７９ｂの先端面は、外向きに突出した曲面状をなす。両ピン７９ｂ，７９ｂの先端面が互いに対向するように、把持ピンユニット７９，７９は夫々保持円筒７８，７８に嵌合している。両ピン７９ｂ，７９ｂは工具ホルダ１１（延いては工具ホルダ１１に保持されている工具）を着脱するようにしてある。
【００７５】
円筒状をなす工具ホルダ１１のテーパ装着部１２の下側には、溝１１ａが全周に形成してある。両ピン７９ｂ，７９ｂの間に工具ホルダ１１を挿入した場合、両ピン７９ｂ，７９ｂは溝１１ａに嵌合し、工具ホルダ１１を保持する。
【００７６】
アーム部７６の、アーム枢軸７７と把持ピンユニット７９，７９との間の距離は十分に長いため、アーム枢軸７７を中心とした把持ピンユニット７９，７９の可動範囲は十分に広い。故に、後述するような把持アーム７０の時計回りの揺動に伴って把持ピンユニット７９，７９が主軸ヘッド３２から離反すれば、把持ピンユニット７９，７９が主軸ヘッド３２に干渉することはない。
【００７７】
アーム枢軸７７の上側には、前記接近カム６１に当接する第１カムフォロワ７１が設けてある。第１カムフォロワ７１は上方に突出している。第１カムフォロワ７１は円形のローラであり、アーム枢軸７７と平行な軸回りに回動する。前記アーム部７６の中途部に、前記離反カム６２に当接する第２カムフォロワ７２が設けてある。第２カムフォロワ７２は円形のローラであり、アーム枢軸７７と平行な軸回りに回動する。
【００７８】
図１３は、位置決め機構８０を略示する拡大斜視図である。図１３Ａは位置決め機構８０全体を略示する拡大斜視図である。図１３Ｂは基台を取り外した状態を示す拡大斜視図である。図１３Ｂにおいて、回転軸８４の記載を省略してある。
前述したレール台４１ｂに、工具と主軸３４との位置を整合させる位置決め機構８０（図６、図１０、及び図１３参照）を設けてある。図６に示すように、位置決め機構８０は、レール台４１ｂの下端部に固定された基台８１を備える（図１３参照）。レール台４１ｂの下端部は交換位置に位置する。
【００７９】
図１３に示すように、基台８１は、取付板８１ａと、延出部８１ｂ，８１ｂと、ピン受部８１ｃ（図６も参照）を備える。
取付板８１ａは矩形状の上面を有し、該上面が、レール台４１ｂ下端部の下面に固定してある。ピン受部８１ｃは側面視Ｌ形をなし、取付板８１ａの前部から下方に垂下した上下方向に平行な部分と、垂下した先端から前方に突出した前後方向に平行な部分を備える。
【００８０】
延出部８１ｂ，８１ｂは、取付板８１ａの両側部夫々から下方に延出している。延出部８１ｂ，８１ｂはブロック状をなし、互いに対向している。延出部８１ｂ，８１ｂには、延出部８１ｂ，８１ｂを貫通した位置決め軸孔８１ｄ，８１ｄが設けてある。各位置決め軸孔８１ｄ，８１ｄの軸心は一致している。位置決め軸孔８１ｄ，８１ｄの軸心に交差するように、両延出部８１ｂ，８１ｂの間に回転杆８２が設けてある。回転杆８２は前側を下向きにして傾斜している。
【００８１】
回転杆８２の中途部に、回転杆８２に略直交した回転軸８４が設けてある。回転軸８４は両位置決め軸孔８１ｄ，８１ｄに回転可能に挿入される。回転杆８２の後端部に位置決めカムフォロワ８３が設けてある。位置決めカムフォロワ８３は、回転軸８４と平行な軸回りに回転可能な円柱形のローラである。回転杆８２の前端部に軸方向に延びる杆体８５（図６も参照）が設けてある。杆体８５及び基台８１は、ばね８７，８７によって連結してある。回転杆８２の前端部は杆体８５の中央部に連結している。
【００８２】
杆体８５の両端部には、下方に延びた位置決め片８６，８６（図６も参照）が夫々設けてある。各位置決め片８６，８６はブロック状をなす。両位置決め片８６，８６は互いに対向している。位置決め片８６，８６の対向部分に、傾斜面８６ａ，８６ａが夫々設けてある。傾斜面８６ａは、位置決め片８６における左右幅が下端に向けて縮幅するように形成されている。傾斜面８６ａの傾斜角はテーパ７７ａの傾斜角と略同じである。位置決め片８６，８６間の寸法は、アーム枢軸７７の軸方向寸法と同じか又はそれよりも若干大きい。位置決め片８６は、ばね８７，８７の弾性力によって、回転軸８４を中心として右側から見て時計回り方向（後述する図１９参照）に付勢されている。
【００８３】
図１４は交換位置に位置しており、工具ホルダ１１を把持した把持アーム７０を略示する右側面図、図１５は交換位置に位置しており、工具ホルダ１１を把持した把持アーム７０を略示する背面図、図１６は図１４におけるXVI −XVI 線にて切断した案内板７５の断面図、図１７は図１４におけるXVII−XVII線にて切断したアーム部７６の断面図、図１８は交換位置に位置しており、工具ホルダ１１を把持していない把持アーム７０を略示する右側面図である。なお図１５は後方から把持アーム７０を見た図である。
【００８４】
図１４及び図１６に示すように、案内板７５におけるアーム部７６に対向する面（図１４において紙面裏側から視認される面）の下部に、第１凹部７５１及び第２凹部７５２が前後に離隔して設けてある。
第１凹部７５１（図１７も参照）は案内板７５の後端部に位置し、第２凹部７５２は案内板７５の前端部に位置する（図１８も参照）。アーム枢軸７７及び第１凹部７５１間の距離とアーム枢軸７７及び第２凹部７５２間の距離とは等しい。
【００８５】
案内板７５において、第１凹部７５１及び第２凹部７５２の間には両者に連なる平坦面７５３が形成されている。該平坦面７５３は、アーム枢軸７７及び第１凹部７５１間の距離を曲率半径とした円弧に沿って形成されている。即ち、平坦面７５３は、把持アーム７０の揺動方向に沿う。
第１凹部７５１、第２凹部７５２及び平坦面７５３の表面は、少なくとも案内板７５におけるアーム部７６側の面の他部よりも滑らかになるよう研磨されている。第１凹部７５１、第２凹部７５２及び平坦面７５３は、アーム枢軸７７を曲率中心とした同一円弧上に位置する。
【００８６】
図１６に示すように、第１凹部７５１は半球状をなし、第２凹部７５２よりも深く形成されている（即ち、第１凹部７５１は、第２凹部７５２よりも深い（凹没している））。第１凹部７５１の曲率は、後述する球体７６３の曲率と同じである。第２凹部７５２は、小径の曲率半径にて形成された半球状をなす球面部７５２ａと、該球面部７５２ａの縁部分に連なり、該縁部分に沿って形成された曲面部７５２ｂとを有する。球面部７５２ａは球体７６３の曲率と同じである。曲面部７５２ｂは外向き（前後方向）に突出するように湾曲しており、球面部７５２ａよりも大径の曲率半径を有する。このため、第２凹部７５２は、曲率が異なる境界で段部を有する。以上の結果、第２凹部７５２は、段状をなして凹没している。
【００８７】
図１２及び図１５に示すように、アーム部７６の中途部の左右側面は案内板７５，７５に夫々対向している。該左右側面は、案内板７５，７５に向けて突出した突出部７６ａ，７６ａ（案内摺動部）を有する。突出部７６ａ，７６ａは、互いに逆方向に突出している。各突出部７６ａ及びアーム枢軸７７間の距離は、アーム枢軸７７及び第１凹部７５１間の距離に等しい。突出部７６ａの突出方向は、枢軸方向に沿う方向である。突出部７６ａの具体的な突出位置は、アーム枢軸７７と把持ピンユニット７９，７９との間のアーム枢軸７７の近傍である。
【００８８】
図１７に示すように、突出部７６ａには、アーム枢軸７７の軸方向と平行な方向（左右方向）に窪んだ収容凹部７６０が形成されている。収容凹部７６０は、付勢ばね７６１、球体保持筒７６２及び球体７６３（先端部分）を収容する。
【００８９】
付勢ばね７６１は左右方向に平行な圧縮コイルばねであり、収容凹部７６０の内奥に設けてある。球体保持筒７６２は、左右方向に平行な有底円筒部７６２ａと、該有底円筒部７６２ａの底部から有底円筒部７６２ａの開口と反対側に突出しており、付勢ばね７６１に挿入される挿入部７６２ｂとを有する。挿入部７６２ｂは、有底円筒部７６２ａと同軸的に配置された円柱形をなす。挿入部７６２ｂの直径は、付勢ばね７６１の内径と同じか又はそれよりも小さい。挿入部７６２ｂの軸方向寸法（左右寸法）は、付勢ばね７６１の軸方向寸法（左右寸法）の半分以下である。
【００９０】
収容凹部７６０の開口部分の内側に、球体保持筒７６２の左右方向への移動を円滑にする滑りガイド筒７６４が嵌合している。滑りガイド筒７６４は円筒形であり、有底円筒部７６２ａの外径は滑りガイド筒７６４の内径と略同じである。球体保持筒７６２は、挿入部７６２ｂが付勢ばね７６１の一端部に挿入されるように、滑りガイド筒７６４内に収容してある。
【００９１】
付勢ばね７６１は、その一端部を挿入部７６２ｂの外周面に位置させて、有底円筒部７６２ａの底面と収容凹部７６０の底面との間に挟まれている。有底円筒部７６２ａの開口部分は、左右方向において収容凹部７６０の開口部分と略同じ位置にある。有底円筒部７６２ａ内には球体７６３が転動可能に収容されており、球体７６３の略半分が有底円筒部７６２ａ内に位置する。球体７６３の残余部分は収容凹部７６０の開口（突出部７６ａ）から突出しており、案内板７５に接触している。
【００９２】
付勢ばね７６１が圧縮した場合、球体７６３及び球体保持筒７６２は収容凹部７６０の内奥側に移動する。付勢ばね７６１が伸張した場合、球体７６３及び球体保持筒７６２は収容凹部７６０の開口側に移動する。なお付勢ばね７６１が最も圧縮された場合でも、挿入部７６２ｂが収容凹部７６０の底面に接触しないように、挿入部７６２ｂ及び付勢ばね７６１を設計してある。
【００９３】
前述したように、案内板７５はブロック７４ｂに固定してあり、取付板７３を介して移動台４３に固定されている。アーム部７６は案内板７５，７５の間をアーム枢軸７７を中心にして揺動する。また突出部７６ａ（収容凹部７６０）及びアーム枢軸７７間の距離は、アーム枢軸７７及び第１凹部７５１間の距離に等しく、第１凹部７５１、第２凹部７５２及び平坦面７５３は、アーム枢軸７７を曲率中心とした同一円弧上に位置する。そのためアーム部７６がアーム枢軸７７を中心軸として軸回りに揺動した場合、球体７６３は第１凹部７５１、第２凹部７５２又は平坦面７５３に対向接触し、転動する。この結果、把持アーム７０の揺動が案内される。付勢ばね７６１によって、球体７６３は第１凹部７５１、第２凹部７５２及び平坦面７５３に常時押圧されており、把持アーム７０の揺動途中に収容凹部７６０から脱落することはない。
【００９４】
以上のように、第１凹部７５１、第２凹部７５２及び平坦面７５３と球体７６３との組み合わせは２組存在する。このため、例えば切粉又はクーラント等の付着によって一方の球体７６３の転動が阻害されたとしても、他方によって、把持アーム７０の揺動の案内を継続することができる。即ち、一方の球体７６３に不都合が生じても、即座に把持アーム７０が使用不可能になることがない。この結果、工作機械１００の信頼性を向上させることができる。
更に、把持アーム７０は、突出部７６ａ，７６ａを介し、第１凹部７５１、第２凹部７５２及び平坦面７５３を有する案内板７５，７５によって挟持されているため、枢軸方向の動きを拘束されている。故に、把持アーム７０の安定性を向上させることができる。
【００９５】
図１４、図１６及び図１７に示すように、把持アーム７０が工具ホルダ１１を把持している場合、球体７６３，７６３は第１凹部７５１，７５１に嵌合している。交換位置においては、球体７６３，７６３が第１凹部７５１，７５１に嵌合している場合とは、把持ピンユニット７９，７９がテーパ穴３４ａに最も接近した場合である。このように、各球体７６３が第１凹部７５１に嵌合している場合、工具マガジン４０の回転によって把持アーム７０が移動しても、球体７６３は第１凹部７５１から外れず、把持アーム７０は姿勢を維持することができる。
【００９６】
図１６及び図１８に示すように、把持アーム７０が工具ホルダ１１を把持しておらず、交換位置にて待機している場合、球体７６３，７６３は第２凹部７５２，７５２に嵌合している。球体７６３，７６３が第２凹部７５２，７５２に嵌合している場合とは、把持ピンユニット７９，７９がテーパ穴３４ａから最も離反した場合である。このように、各球体７６３が第２凹部７５２に嵌合している場合、把持アーム７０は交換位置にて姿勢を維持することができる。
【００９７】
後述するように、図１８に示した姿勢において、把持アーム７０の第１カムフォロワ７１に、接近カム６１のカム面６１ｂが当接した場合、該カム面６１ｂから接近カム６１に作用する力によって、アーム部７６がアーム枢軸７７を揺動中心にして反時計回りに揺動し、球体７６３は第２凹部７５２から容易に抜け出る。第２凹部７５２から抜け出た球体７６３は平坦面７５３上を転動し、第１凹部７５１側に移動する。図１６に示すように、第２凹部７５２は第１凹部７５１よりも浅く、且つ曲面部７５２ｂは球面部７５２ａよりも傾斜が緩いので、第１凹部７５１に比べて、球体７６３は第２凹部７５２から容易に抜け出すことができる。なお図１８に示した把持アーム７０は図１９に示した把持アーム７０に対応する。
【００９８】
図１４に示した姿勢において、把持アーム７０の第２カムフォロワ７２に、離反カム６２のカム面６２ｂが当接した場合、該カム面６２ｂから離反カム６２に作用する力によって、アーム部７６がアーム枢軸７７を揺動中心にして時計回りに揺動し、球体７６３は第１凹部７５１から抜け出る。第１凹部７５１から抜け出た球体７６３は平坦面７５３上を転動し、第２凹部７５２側に移動する。なお図１４に示した把持アーム７０は図２３に示した把持アーム７０に対応する。
【００９９】
図１９、図２０、図２２及び図２３は、主軸ヘッド３２が上昇している場合におけるカム機構６０、把持アーム７０及び位置決め機構８０を略示する右側面図、図２１は、位置決め機構８０による位置決めを略示する拡大正面図、図２４〜図２７は、主軸ヘッド３２が下降している場合におけるカム機構６０、把持アーム７０及び位置決め機構８０を略示する右側面図である。
【０１００】
図１９に示すように、ワークの加工を終了した時点で、主軸３４には工具ホルダ１１が装着してある。工具ホルダ１１には工具が取り付けてある。このとき一の把持アーム７０が交換位置にて待機している。該把持アーム７０は、工具ホルダ１１を把持していない。アーム部７６は、保持円筒７８，７８を下方に向けてアーム枢軸７７を支点にしてぶら下がっている。把持アーム７０は、アーム枢軸７７を揺動中心にして前後方向に揺動可能である。
【０１０１】
第１カムフォロワ７１、第２カムフォロワ７２及び位置決めカムフォロワ８３は、接近カム６１、離反カム６２及び位置決めカム６３に当接していない。位置決めカムフォロワ８３は、上側カム面６３ｂに対向するように、回転軸８４から後方斜め上方向に突出している。第１カムフォロワ７１は、カム面６１ｂに対向するように、アーム枢軸７７から後方斜め上方向に突出している。第１カムフォロワ７１は位置決めカムフォロワ８３よりも後側に位置する。第２カムフォロワ７２は位置決めカムフォロワ８３よりも前側に位置し、第２カムフォロワ７２後端の前後位置は頂部６２ａと略同じである。
【０１０２】
回転杆８２は回転軸８４から前方斜め下方向に突出しており、その先端部に位置決め片８６，８６が設けてある。位置決め片８６，８６はアーム枢軸７７の前方斜め上方向に位置している。
【０１０３】
なお前述したように、各球体７６３，７６３は第２凹部７５２，７５２に嵌合しており（図１６参照）、把持アーム７０は、保持円筒７８，７８を下方に向けてアーム枢軸７７を支点にしてぶら下がった姿勢を交換位置にて維持する。
図１９の矢印にて示すように、加工を終了した主軸ヘッド３２は加工位置から交換位置に向けて上昇する。
【０１０４】
主軸ヘッド３２は更に上昇し、位置決めカムフォロワ８３が位置決めカム６３の上側カム面６３ｂに当接する。図２０に示すように、位置決めカムフォロワ８３は、主軸ヘッド３２の上昇に伴い、位置決めカム６３の上側カム面６３ｂ上を下方に移動する。位置決めカム６３の上側カム面６３ｂは、上端から下方に向かうに従って高さが増す。そのため位置決めカム６３から位置決めカムフォロワ８３に前方への力が作用する。図２０の矢印にて示すように、回転軸８４を回転中心にして回転杆８２がばね８７，８７の弾性力に抗して反時計回りに回転する。位置決め片８６，８６は、アーム枢軸７７を軸方向において挟み込むように、アーム枢軸７７の両端部に対向する。
【０１０５】
図２１に示すように、アーム枢軸７７の位置が軸方向（左右方向）において所定位置（工具交換時に主軸３４と把持アーム７０とが整合する位置）から偏倚している場合、位置決め片８６の傾斜面８６ａとアーム枢軸７７のテーパ７７ａとが接触し、アーム枢軸７７に軸方向の力が作用する。把持アーム７０は、基台８１が固定されたレール台４１ｂを支えとして（図６参照）、アーム枢軸７７の軸方向に位置決めされる。
【０１０６】
図２０の白抜矢符にて示すように、位置決め片８６がアーム枢軸７７に接触することによって、後斜め下方向への力が把持アーム７０全体に作用し、位置決めピン７４ａが、側面視Ｌ形をなすピン受部８１ｃに当接する。位置決めピン７４ａの先端は、ピン受部８１ｃの上下方向に平行な部分に当接する。位置決めピン７４ａの下部は、ピン受部８１ｃの前後方向に平行な部分に当接する。把持アーム７０は上下方向及び前後方向に位置決めされる。第１カムフォロワ７１は接近カム６１のカム面６１ｂ上に位置する。第２カムフォロワ７２は離反カム６２のカム面６２ｂ上に位置する。
【０１０７】
図２０及び図２２の矢印にて示すように、位置決め終了後、工具ホルダ１１（工具）を装着した主軸ヘッド３２が更に上昇する。第１カムフォロワ７１は接近カム６１のカム面６１ｂ上を下方に移動する。カム面６１ｂは上端から下方に向けてテーパ状に高さを増すので、接近カム６１から第１カムフォロワ７１に前方への力が作用し、アーム枢軸７７を揺動中心にして把持アーム７０が反時計回りに揺動する。このとき前述したように各球体７６３，７６３は第２凹部７５２，７５２から抜け出て、平坦面７５３上を転動し、第１凹部７５１側に移動する。また、把持ピンユニット７９，７９が工具ホルダ１１（具体的には、そのテーパ装着部１２がテーパ穴３４ａに嵌合することによって、主軸３４、延いては主軸ヘッド３２に装着してある工具ホルダ１１）に接近する。把持ピンユニット７９，７９のピン７９ｂ，７９ｂが工具ホルダ１１の溝１１ａに嵌合することによって、把持アーム７０は工具ホルダ１１を把持する。位置決めカムフォロワ８３は、位置決めカム６３の平坦部６３ａ上を移動しており、位置決めカム６３から位置決めカムフォロワ８３に前方への力は作用しない。第２カムフォロワ７２はカム面６２ｂ上を移動する。カム面６２ｂは下方に向けてテーパ状に低くなるので、離反カム６２から第２カムフォロワ７２に前方への力は作用しない。
【０１０８】
図２３の矢印にて示すように、把持アーム７０が工具ホルダ１１を把持した後、主軸ヘッド３２は更に上昇し、工具ホルダ１１は主軸３４から離脱する。第１カムフォロワ７１、第２カムフォロワ７２及び位置決めカムフォロワ８３は接近カム６１、離反カム６２及び位置決めカム６３から離れる。回転杆８２は、ばね８７，８７の弾性復元力によって時計回りに回転する。前述したように各球体７６３，７６３は第１凹部７５１，７５１に嵌合する（図１４及び図１６参照）。工具マガジン４０が回転し、他の工具ホルダ１１を把持した把持アーム７０が交換位置に搬送される。工具マガジン４０の回転によって把持アーム７０が移動しても、球体７６３は第１凹部７５１から外れず、把持アーム７０は姿勢を維持することができる。
【０１０９】
図２４の矢印にて示すように、他の工具ホルダ１１を把持した把持アーム７０が交換位置に搬送された後、主軸ヘッド３２は下降を開始する。位置決めカムフォロワ８３は位置決めカム６３の下端部に当接する。図２４に示すように、位置決めカムフォロワ８３は、主軸ヘッド３２の下降に伴い、位置決めカム６３の下側カム面６３ｃ上を上方に移動する。下側カム面６３ｃは、下端から上方に向かうに従って高さが増す。そのため位置決めカム６３から位置決めカムフォロワ８３に前方への力が作用する。
【０１１０】
図２５に示すように、主軸ヘッド３２は更に下降する。図２５の矢印にて示すように、回転軸８４を回転中心にして回転杆８２が、ばね８７，８７の弾性力に抗して反時計回りに回転する。位置決め片８６，８６は、アーム枢軸７７を軸方向において挟み込むように、アーム枢軸７７の両端部に対向する。図２１に示すように、アーム枢軸７７の位置が軸方向において所定位置から偏倚している場合、位置決め片８６の傾斜面８６ａとアーム枢軸７７のテーパ７７ａとが接触し、アーム枢軸７７に軸方向の力が作用する。把持アーム７０は、基台８１が固定されたレール台４１ｂを支えとして（図６参照）、アーム枢軸７７の軸方向に位置決めされる。
【０１１１】
例えば把持アーム７０を交換位置に配置すべく、工具マガジン４０の回転によって把持アーム７０が搬送された場合、累積したリンク部材４４，４４，…の寸法公差によって、把持アーム７０が交換位置から偏倚した位置に搬送されることがある。この場合であっても、基台８１はレール台４１ｂに固定してあり、また把持アーム７０はアーム枢軸７７がレール４１ｃの軌道に沿うように移動台４３に取り付けてあるので、位置決め片８６にてアーム枢軸７７の軸方向における位置決めを行なうことで、レール４１ｃの軌道に沿う方向における偏倚を解消し、把持アーム７０と主軸３４との位置を整合させることができる。
【０１１２】
図２５の白抜矢符にて示すように、各位置決め片８６がアーム枢軸７７に接触することによって、後斜め下方向への力が把持アーム７０全体に作用し、位置決めピン７４ａが、側面視Ｌ形をなすピン受部８１ｃに当接する。位置決めピン７４ａの先端は、ピン受部８１ｃの上下方向に平行な部分に当接する。位置決めピン７４ａの下部は、ピン受部８１ｃの前後方向に平行な部分に当接する。把持アーム７０は上下方向及び前後方向に位置決めされる。
【０１１３】
図２６に示すように、位置決め終了後、主軸ヘッド３２は更に下降する。このとき、把持アーム７０に把持された工具ホルダ１１は主軸３４に装着される。第２カムフォロワ７２が離反カム６２の下端部に当接する。第１カムフォロワ７１は頂点６１ａに当接する。位置決めカムフォロワ８３は平坦部６３ａに当接する。
【０１１４】
図２７に示すように、主軸ヘッド３２は更に下降する。第２カムフォロワ７２は、主軸ヘッド３２の下降に伴い、離反カム６２のカム面６２ｂ上を上方に移動する。カム面６２ｂは、下端から上方に向けてテーパ状に高さを増す。そのため離反カム６２から第２カムフォロワ７２に前方への力が作用する。図２７の矢印にて示すように、アーム枢軸７７を揺動中心にして把持アーム７０が時計回りに揺動することによって、把持ピンユニット７９，７９は工具ホルダ１１から離脱する。前述したように、各球体７６３，７６３は第１凹部７５１，７５１から抜け出て、平坦面７５３上を転動し、第２凹部７５２側に移動する。
【０１１５】
第１カムフォロワ７１はカム面６１ｂ上を上方に移動する。カム面６１ｂは上方に向けてテーパ状に低くなるので、接近カム６１から第１カムフォロワ７１に前方への力は作用しない。位置決めカムフォロワ８３は、平坦部６３ａ及び上側カム面６３ｂ上を上方に移動する。平坦部６３ａは上下方向に平行であり、上側カム面６３ｂは上方に向けてテーパ状に低くなるので、位置決めカム６３から位置決めカムフォロワ８３に前方への力は作用しない。
【０１１６】
主軸ヘッド３２は工具ホルダ１１を装着した状態で更に下降し、加工位置に向けて移動する。把持アーム７０は更に時計回りに揺動し、把持ピンユニット７９，７９が主軸ヘッド３２から離反するので、主軸ヘッド３２に干渉しない。第１カムフォロワ７１、第２カムフォロワ７２及び位置決めカムフォロワ８３は、接近カム６１、離反カム６２及び位置決めカム６３から離れる。各球体７６３，７６３は第２凹部７５２，７５２に嵌合し、把持アーム７０の姿勢は図１９に示す姿勢となる。
【０１１７】
実施の形態に係る工作機械１００は、位置決めカムフォロワ８３及び位置決め片８６を有する位置決め機構８０を設けており、工具交換持において主軸ヘッド３２が加工位置及び交換位置の間を移動する場合に、主軸ヘッド３２に設けた位置決めカム６３に位置決めカムフォロワ８３を当接させる。位置決めカム６３から位置決めカムフォロワ８３に力が作用し、位置決め片８６は把持アーム７０のアーム枢軸７７に向けて移動する。位置決め片８６は把持アーム７０をアーム枢軸７７の軸方向にて位置決めする。その後、工具ホルダ１１（工具）の交換が行なわれる。把持アーム７０の位置決めを終了した後に、工具が交換されるので、工具は主軸ヘッド３２に確実に装着され、主軸ヘッド３２から脱落することを防止することができる。またワークの加工中に工具又は主軸３４が破損することを防止することができる。
【０１１８】
また位置決めカム６３から位置決めカムフォロワ８３に力が作用した場合、回転杆８２は回転軸８４を支点にして回転する。位置決め片８６，８６はアーム枢軸７７の両端部に対向し、軸方向にてアーム枢軸７７の位置を規制するので、把持アーム７０を軸方向にて位置決めすることができる。
【０１１９】
またアーム枢軸７７の各端部にテーパ７７ａを形成し、該テーパ７７ａに対応した傾斜面８６ａを位置決め片８６に形成する。例えばテーパ７７ａ及び傾斜面の傾斜角を略同じに設計する。回転杆８２が回転し、位置決め片８６がアーム枢軸７７の両端部に近接した場合、位置決め片８６は円滑にアーム枢軸７７に接触するので、把持アーム７０の位置決めを円滑に実現することができる。
【０１２０】
また位置決めピン７４ａがピン受部８１ｃに当接し、アーム枢軸７７の軸方向（左右方向）に交差する方向において、把持アーム７０の位置決めを行なうことができる。位置決めピン７４ａはアーム枢軸７７の軸方向に直交する一方向（前後方向）に突出し、軸方向に直交する二方向（前後方向及び上下方向）にてピン受部８１ｃに当接するので、把持アーム７０を前記二方向において位置決めすることができる。なお位置決めピン７４ａは軸方向に交差する方向に突出すればよく、位置決めピン７４ａの突出方向は軸方向に直交する方向に限定されない。
【０１２１】
また工具を装着した主軸ヘッド３２が加工位置から交換位置に移動する場合、工具を把持していない把持アーム７０を位置決めした後、把持アーム７０の把持ピンユニット７９，７９が主軸ヘッド３２に接近して工具を把持する。そのため把持アーム７０と主軸３４との位置が整合し、把持アーム７０は主軸３４に装着した工具を確実に把持し、主軸３４から取り外すことができる。
【０１２２】
主軸ヘッド３２から工具を取り外した後、工具マガジン４０が回転し、工具を把持した他の把持アーム７０が交換位置に搬送される。主軸ヘッド３２は交換位置から加工位置に向けて移動を開始し、把持アーム７０の位置決めが行なわれる。把持アーム７０の把持ピンユニット７９，７９が主軸ヘッド３２に接近して主軸３４に工具を装着する。把持アーム７０と主軸３４との位置が整合した後に工具を装着するので、主軸３４に工具を確実に装着することができる。工具を主軸３４に装着した後、把持アーム７０の把持ピンユニット７９，７９が主軸ヘッド３２から離反する。
【０１２３】
ところで、案内板７５，７５は、アーム部７６の枢軸方向の両側に配置してある。このため、把持アーム７０そのものの枢軸方向のサイズは、案内板７５，７５を備えていない従来の把持アームよりも大きい。
しかしながら、把持アーム７０の枢軸方向の両側には、前述したような空間的な余裕が十分に存在する（図８及び図９参照）ため、特段の問題はない。即ち、案内板７５，７５が備えられていることによって、工具交換装置１０、延いては工作機械１００が無用に大型化することはない。
【０１２４】
しかも、把持アーム７０を揺動可能に支持する案内板７５，７５と、把持アーム７０の揺動を案内するための平坦面７５３とが一体に設けられているため、工作機械１００の構成は更にコンパクトである。
また、前述したように、アーム部７６の、アーム枢軸７７と把持ピンユニット７９，７９との間の距離は十分に長い。故に、アーム部７６の、アーム枢軸７７と把持ピンユニット７９との間に突出部７６ａを設けても、把持アーム７０の大型化にはつながらない。
【０１２５】
仮に、案内板７５，７５及び突出部７６ａが備えられていない場合、把持アーム７０の揺動を案内するためには、例えば、把持アーム７０の、アーム枢軸７７を介して把持ピンユニット７９，７９の逆側（即ちブロック７４ｂが設けられている側）に、従来のような案内面とこれに摺動する鋼球と鋼球を案内面側へ付勢する圧縮コイルバネとを備えることが考えられる。この場合、把持アーム７０のブロック７４ｂが設けられている側をコンパクトに構成することができない。
各把持アーム７０は、ブロック７４ｂ側がレール４１ｃの外側へ向くように配される。仮に、把持アーム７０のブロック７４ｂが設けられている側のサイズが大きいと、工具マガジン４２、延いては工作機械１００の大型化を招きかねない。
【０１２６】
実施の形態  ２．
図２８及び図２９は、実施の形態２に係る工作機械１００が備える案内板７５の側面図及び斜視図である。図２８及び図２９には、案内板７５におけるアーム部７６に対向する面が示されている。図２８に示す白抜矢符は、後述する凹部７５４の長手方向に沿っている。
図３０は、図２８における白抜矢符方向から見た図である。
本実施の形態における工作機械１００は、実施の形態における工作機械１００と略同様の構成である。以下では、実施の形態１，２の差異について説明し、その他、実施の形態１に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【０１２７】
まず、本実施の形態における離反カム６２について説明する。
離反カム６２の平坦な頂部６２ａは、実施の形態１の頂部６２ａよりも上方へ長く延設してある。このため、第２カムフォロワ７２は、主軸ヘッド３２の下降に伴い、離反カム６２のカム面６２ｂ上を移動し、次いで頂部６２ａに至り、下降し終えた主軸ヘッド３２が停止したときも、頂部６２ａに接触している。従って、離反カム６２から第２カムフォロワ７２へ、把持アーム７０を図１８に示した姿勢に維持する力が作用する。
【０１２８】
次に、本実施の形態における案内板７５について説明する。
案内板７５には、実施の形態１の第１凹部７５１、第２凹部７５２、及び平坦面７５３に替えて、凹部（被挿入部）７５４、非凹部（接触部）７５５、及び平坦面７５６が設けられている。凹部７５４、非凹部７５５、及び平坦面７５６の表面は、少なくとも案内板７５におけるアーム部７６側の面の他部よりも滑らかになるよう研磨されている。
アーム部７６がアーム枢軸７７を中心軸として軸回りに揺動した場合、球体７６３は凹部７５４、非凹部７５５、又は平坦面７５６に対向接触し、転動する。この結果、把持アーム７０の揺動が案内される。
【０１２９】
凹部７５４、非凹部７５５、及び平坦面７５６と球体７６３との組み合わせは２組存在する。このため、例えば切粉又はクーラント等の付着によって一方の球体７６３の転動が阻害されたとしても、他方によって、把持アーム７０の揺動の案内を継続することができる。即ち、一方の球体７６３に不都合が生じても、即座に把持アーム７０が使用不可能になることがない。この結果、工作機械１００の信頼性を向上させることができる。
更に、把持アーム７０は、突出部７６ａ，７６ａを介し、凹部７５４、非凹部７５５、及び平坦面７５６を有する案内板７５，７５によって挟持されているため、枢軸方向の動きを拘束されている。故に、把持アーム７０の安定性を向上させることができる。
【０１３０】
凹部７５４及び平坦面７５６夫々の形成位置は、実施の形態１の第１凹部７５１及び平坦面７５３夫々の形成位置に対応する。また、凹部７５４及び平坦面７５６の機能は、実施の形態１の第１凹部７５１及び平坦面７５３の機能と同様である。
球体７６３は、アーム軸孔７５ａの中心点を中心とする円弧状の軌跡を描いて平坦面７５６上を転動する。凹部７５４は断面形状が半円状の溝状をなしており、凹部７５４の長手方向はアーム軸孔７５ａの径方向と同方向である。このため、球体７６３の位置がアーム軸孔７５ａの径方向に多少ズレたとしても、球体７６３の凹部７５４への挿入、及び球体７６３の凹部７５４からの抜出は円滑である。
【０１３１】
一方、非凹部７５５の形成位置は、実施の形態１の第２凹部７５２の形成位置に対応するが、非凹部７５５の機能は、実施の形態１の第２凹部７５２の機能とは異なる。
非凹部７５５は、傾斜面７５５ａを有する。傾斜面７５５ａは、凹部７５４から離隔するに従ってテーパ状にアーム部７６側（即ち把持アーム７０側）へ接近する方向に傾斜している。
【０１３２】
把持アーム７０が図１４に示した姿勢で停止している場合、球体７６３，７６３は凹部７５４，７５４に嵌合している（図３０参照）。交換位置においては、球体７６３，７６３が凹部７５４，７５４に嵌合している場合とは、把持ピンユニット７９，７９がテーパ穴３４ａに最も接近した場合である。このように、各球体７６３が凹部７５４に嵌合している場合、工具マガジン４０の回転によって把持アーム７０が移動しても、球体７６３は凹部７５４から外れず、把持アーム７０は姿勢を維持することができる。
【０１３３】
図１４に示した姿勢において、主軸ヘッド３２の下降に伴い、把持アーム７０の第２カムフォロワ７２に、離反カム６２のカム面６２ｂが当接すると、該カム面６２ｂから離反カム６２に作用する力によって、アーム部７６がアーム枢軸７７を揺動中心にして時計回りに揺動し、球体７６３は凹部７５４から抜け出る。凹部７５４から抜け出た球体７６３は平坦面７５６上を転動し、非凹部７５５側に移動する。
【０１３４】
主軸ヘッド３２が停止すると、アーム部７６の揺動も停止する。このとき、把持アーム７０は図１８に示した姿勢となり、球体７６３は非凹部７５５に接触して停止する。たとえアーム部７６が主軸ヘッド３２の停止と同時的に停止することができず、更に揺動しようとした場合であっても、非凹部７５５の傾斜面７５５ａ上を転動し続けようとする球体７６３へ、傾斜面７５５ａから徐々に力が作用するため、アーム部７６が徐々に減速して停止する。このため、特に、各球体７６３が傾斜面７５５ａに接触している場合、把持アーム７０は図１８に示した姿勢を維持し易い。
【０１３５】
図１８に示した姿勢における把持アーム７０は、把持ピンユニット７９，７９がテーパ穴３４ａから最も離反した状態となっている。このため、把持アーム７０が多少動揺したり、把持アーム７０の揺動方向の位置が正確に位置決めされなかったりしても、特段の問題はない。
【０１３６】
ところで、実施の形態１の構成では、球体７６３，７６３が第２凹部７５２，７５２へ没入する際に、アーム部７６を急激に揺動させるような力がアーム部７６に働く場合がある。この場合、第２カムフォロワ７２が離反カム６２から受ける力によって得られるアーム部７６の滑らかな揺動が、球体７６３の第２凹部７５２，７５２への没入によって阻害されてしまい、無用な振動が生じたり、第２カムフォロワ７２が離反カム６２から外れたりしかねない。
しかしながら、本実施の形態の構成では、第２凹部７５２，７５２が存在していないため、このような不都合が起きることはない。
【０１３７】
図１８に示した姿勢において、把持アーム７０の第１カムフォロワ７１に、接近カム６１のカム面６１ｂが当接すると、該カム面６１ｂから接近カム６１に作用する力によって、アーム部７６がアーム枢軸７７を揺動中心にして反時計回りに揺動し、球体７６３は非凹部７５５から容易に離隔する。このとき、球体７６３が凹部から抜け出すような動きが存在しないため、アーム部７６は滑らかに揺動を開始する。特に、球体７６３が非凹部７５５の傾斜面７５５ａ上で停止していた場合は、球体７６３の転動に伴って、傾斜面７５５ａから球体７６３へ作用していた力が徐々に失われるため、アーム部７６が徐々に加速する。つまり、傾斜面７５５ａは、アーム部７６を滑らかに揺動させることができる。
【０１３８】
非凹部７５５から離隔した球体７６３は平坦面７５６上を転動し、凹部７５４側に移動する。
【０１３９】
以上説明した実施の形態は本発明の例示であり、本発明は特許請求の範囲に記載された事項及び特許請求の範囲の記載に基づいて定められる範囲内において種々変更した形態で実施することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１０  工具交換装置（搬送部）
１１  工具ホルダ
３２  主軸ヘッド（加工部）
３４ａ  テーパ穴（工具装着部）
７０  把持アーム
７５  案内板（支持部）
７５１  第１凹部
７５２  第２凹部
７５３，７５６  平坦面（案内面）
７５４  凹部（被挿入部）
７５５  非凹部（接触部）
７５５ｂ  傾斜面（傾斜する面）
７６３  球体（先端部分）
７６ａ  突出部（案内摺動部）
７７  アーム枢軸（中心軸）
７９  把持ピンユニット（工具把持部）
１００  工作機械
【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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