(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに支持されて軸芯周りの回転運動が入力される入力軸と、
前記入力軸と軸芯方向を直交させつつ軸受け部材によって前記ハウジングに軸芯周りに回転可能且つ軸芯方向に移動不能に支持された回転部材と、
前記回転部材と軸芯方向を揃えつつ前記回転部材に対して軸芯周りの相対回転不能且つ軸芯方向に相対移動可能に前記回転部材に支持された第１出力軸と、
前記入力軸と前記回転部材との間に介装されて、前記入力軸の回転運動を前記第１出力軸の軸芯周りの回転動作に変換して前記回転部材を介して前記第１出力軸に伝達する第１カム機構と、
前記入力軸と前記第１出力軸との間に介装されて、前記入力軸の回転運動を前記第１出力軸の軸芯方向の往復移動動作に変換して前記第１出力軸に伝達する第２カム機構と、を備え、
前記第１出力軸の軸芯方向の一端部が前記回転動作及び前記往復移動動作の出力端として機能するカム装置であって、
前記第１出力軸の軸芯方向に沿って前記第１出力軸に形成された貫通孔には、第２出力軸が前記軸芯方向に移動可能に収容されているとともに、前記出力端と逆側の前記第１出力軸の端部からは、前記第２出力軸の端部が突出し、
前記入力軸の回転運動を前記第２出力軸の前記軸芯方向の往復移動動作に変換する第３カム機構が、前記入力軸と前記第２出力軸の前記端部との間に介装されて、前記第２出力軸は、前記端部とは逆側の端部を前記往復移動動作の出力端として動作することを特徴とするカム装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカム装置であって、
前記回転部材を軸芯周りに回転可能且つ軸芯方向に移動不能に前記ハウジングに支持する軸受け部材を有し、
前記第１カム機構から前記回転部材に前記回転動作のための力が入力される部位よりも、前記第１出力軸の軸芯方向における前記出力端側の部分に、前記軸受け部材が配置されていることを特徴とするカム装置。
【請求項３】
請求項２に記載のカム装置であって、
前記第１出力軸の外周側には、前記回転部材としてのターレットが前記第１出力軸に同軸にスプライン嵌合して配置され、
前記第１カム機構は、前記入力軸に固設されたグロボイダルカムと、前記ターレットの外周面に設けられて前記グロボイダルカムの外周面のテーパーリブに係合するカムフォロワと、を有し、
前記第２カム機構は、前記グロボイダルカムの一方の端面に形成された溝カムと、前記ハウジングに支点部が回転可能に軸支されて力点部が前記溝カムに係合されるとともに作用点部が前記第１出力軸の前記端部に係合される第１アーム部と、を有し、
前記第３カム機構は、前記グロボイダルカムのもう一方の端面に形成された溝カムと、前記ハウジングに支点部が回転可能に軸支されて力点部が前記溝カムに係合されるとともに作用点部が前記第２出力軸の前記出力端と逆側の端部に係合される第２アーム部と、を有していることを特徴とするカム装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のカム装置と、前記カム装置の前記第１出力軸の前記出力端に、工具を把持可能な把持アームと、を備え、
前記第１出力軸の前記回転動作による前記把持アームの旋回動作と、前記第１出力軸の前記往復移動動作による前記把持アームの前記軸芯方向の移動動作とによって、加工装置のスピンドル部に装着された使用済み工具を交換する工具交換装置であって、
前記把持アームを工具の把持状態でロックするロック機構を有し、
前記ロック機構は、前記第２出力軸の出力端の前記往復移動動作によって前記ロック及び前記ロックの解除の動作を行うことを特徴とする工具交換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の工具交換装置であって、
前記把持アームが一体に設けられた前記第１出力軸に対して前記第２出力軸が前記軸芯方向に相対移動することにより、前記把持アームを把持状態でロックする動作及び前記ロックの解除動作が行われ、
前記第１出力軸が前記往復移動動作をする際には、前記第２出力軸は前記第１出力軸と同一の往復移動動作を行うことを特徴とする工具交換装置。
【請求項６】
請求項５に記載の工具交換装置であって、
前記把持アームは、前記スピンドル部に装着された使用済み工具に係合する略Ｃ字状の把持部と、前記把持部の先端と開口を隔てて対向する位置に出没可能に設けられた把持爪と、を有し、
前記把持アームの前記旋回動作に伴って前記工具が前記開口を通過することにより前記工具は前記把持部に把持されるともに、前記把持アームの前記移動動作により前記工具は前記スピンドル部から引き抜かれ、
前記把持爪は、前記把持アームの略旋回半径方向に沿って往復移動可能に設けられているとともに、弾性部材によって前記把持爪が突出するように前記旋回半径方向の外方へ付勢されており、
前記把持爪から前記旋回半径方向の内方に延出するロッドは、前記第１出力軸の前記貫通孔内の前記第２出力軸に達し、前記ロッドを介して、前記第２出力軸から前記ロック及びロックの解除動作が前記把持爪に入力されることを特徴とする工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム装置及びこれを用いた工具交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークを加工する工作機械としてマシニングセンターが知られている。このマシニングセンターは、フライス盤等の加工装置と、複数種類の工具を取り出し可能に収納する工具マガジンと、工具マガジンと前記加工装置のスピンドル部との間の位置に工具を一時的に仮保持可能に設けられた工具交換用待機バッファーと、この工具交換用待機バッファーを用いながら前記スピンドル部の使用済み工具を、工具マガジン内の次に使用予定の工具に交換する工具交換装置と、を備えている。
【０００３】
図１の断面図に示すように、工具交換装置２００は、前記スピンドル部３の回転中心Ｃ３と平行な軸芯Ｃ２４１方向に伸縮可能且つ軸芯Ｃ２４１周りに回転可能な軸部２４１を有し、この軸部２４１の先端には工具５を把持する把持アーム２１０が設けられている。そして、工具交換動作は、次のようにしてなされる。
【０００４】
先ず、軸部２４１の回転動作により把持アーム２１０を旋回して、図１中実線で示すようにスピンドル部３の使用済み工具５を把持し、その状態において軸部２４１を軸芯Ｃ２４１方向に伸長して前記工具５をスピンドル部３から引き抜く（図１の２点鎖線を参照）。そして、軸部２４１の回転動作により把持アーム２１０を旋回して前記工具５を前記工具交換用待機バッファー７の位置まで移送したら、軸部２４１を軸芯Ｃ２４１方向に短縮して前記工具５を工具交換用待機バッファー７に差し込んで前記工具５を保持させる。
【０００５】
次に、工具交換用待機バッファー７の前記工具５が工具マガジンによって次に使用予定の工具に交換されたら、工具交換装置２００は、上述の動作と概ね逆動作を行うことにより、工具交換用待機バッファー７に保持された次に使用予定の工具をスピンドル部３へ移送して取り付け、これをもって工具交換動作が完了する。
【０００６】
このような工具交換装置２００の開示技術としては、特許文献１を例示でき、そして、この工具交換装置２００では、前記軸部２４１に上述の回転動作及び伸縮動作を行わせる駆動機構としてカム装置３００を用いている。
【特許文献１】特開２０００−１２６９６６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このカム装置３００は、ハウジング３１１に支持されて回転運動が入力される入力軸３２１と、前記入力軸３２１と軸芯方向を直交させつつ軸受け部材３１６によって前記ハウジング３１１に軸芯Ｃ３３１周りに回転可能且つ軸芯Ｃ３３１方向に移動不能に支持されたターレット３３１と、前記ターレット３３１と同軸にスプライン嵌合してターレット３３１に対して軸芯Ｃ３４１方向にのみ相対移動可能な第１出力軸３４１と、を備えている。
【０００８】
そして、入力軸３２１に一体に設けられたグロボイダルカム３５３に、前記ターレット３３１のカムフォロワ３５５を係合させることにより当該ターレット３３１の回転を介して第１出力軸３４１に回転動作をさせることができ、また、グロボイダルカム３５３の端面に形成された溝カム３６３によって第１出力軸３４１に軸芯Ｃ３４１方向の往復移動をさせることが可能となっている。よって、当該第１出力軸３４１を工具交換装置２００の上記軸部２４１として使用している。つまり、第１出力軸３４１の軸芯Ｃ３４１方向の一方の端部たる出力端３４１ａに、前記把持アーム２１０が設けられている。
【０００９】
また、この工具交換装置２００では、把持アーム２１０を旋回する際に工具５を落とさないように、把持アーム２１０を把持状態でロックするロック機構も設けられている。このロック機構は、前記第１出力軸３４１の外周を覆って配された第２出力軸としての円筒体３７１と、前記グロボイダルカム３５３に一体に設けられた板カム３８３と、カム装置３００のハウジング３１１に軸支されて前記板カム３８３により揺動する揺動アーム３８４と、を有している。そして、揺動アーム３８４の揺動動作により前記円筒体３７１を軸芯Ｃ３４１方向に往復移動して把持アーム２１０の把持状態のロック及びロック解除を行うようになっている。
【００１０】
但し、この第１出力軸３４１の外周を覆って第２出力軸としての前記円筒体３７１を設ける構成では、次のような問題がある。すなわち、第１出力軸３４１の外周を覆って前記円筒体３７１を配置している関係上、当該円筒体３７１を往復移動させるための前記揺動アーム３８４を、グロボイダルカム３５３とターレット３３１のカムフォロワ３５５との係合位置よりも前記出力端３４１ａ側の部分に配置せねばならないが、そうすると、前記ターレット３３１をハウジング３１１に支持するための前記軸受け部材３１６を、前記係合位置よりも出力端３４１ａ側の位置に配置し難くなる。つまり、図１に示すように、当該軸受け部材３１６を前記係合位置よりも出力端３４１ａの逆側に配置せざるを得なくなる。そして、その場合には、前記軸受け部材３１６が前記出力端３４１ａから遠く離れてしまい、当該出力端３４１ａに設けられる前記把持アーム２１０の回転動作や往復移動動作の安定性が悪くなる。このため、この特許文献１の構成では、この問題を解決すべく、前記係合位置よりも出力端３４１ａ側にも別途軸受け部材３９１を追設しているが、当該追設に伴ってカム装置３００が大型化しており、つまりカム装置３００のコンパクト化が阻まれるという問題が有った。
【００１１】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、入力軸の回転運動に基づいて第１出力軸に軸芯周りの回転動作及び軸芯方向の往復移動動作を行わせるとともに、前記第１出力軸の近傍に同軸に設けられた第２出力軸を前記入力軸の前記回転運動に基づいて前記軸芯方向に往復移動させることが可能で、しかも、前記第１出力軸の軸芯方向の出力端における前記回転動作及び前記往復移動動作の安定性を高めることができてコンパクトなカム装置及びこれを用いた工具交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するための主たる発明は、
ハウジングに支持されて軸芯周りの回転運動が入力される入力軸と、
前記入力軸と軸芯方向を直交させつつ軸受け部材によって前記ハウジングに軸芯周りに回転可能且つ軸芯方向に移動不能に支持された回転部材と、
前記回転部材と軸芯方向を揃えつつ前記回転部材に対して軸芯周りの相対回転不能且つ軸芯方向に相対移動可能に前記回転部材に支持された第１出力軸と、
前記入力軸と前記回転部材との間に介装されて、前記入力軸の回転運動を前記第１出力軸の軸芯周りの回転動作に変換して前記回転部材を介して前記第１出力軸に伝達する第１カム機構と、
前記入力軸と前記第１出力軸との間に介装されて、前記入力軸の回転運動を前記第１出力軸の軸芯方向の往復移動動作に変換して前記第１出力軸に伝達する第２カム機構と、を備え、
前記第１出力軸の軸芯方向の一端部が前記回転動作及び前記往復移動動作の出力端として機能するカム装置であって、
前記第１出力軸の軸芯方向に沿って前記第１出力軸に形成された貫通孔には、第２出力軸が前記軸芯方向に移動可能に収容されているとともに、前記出力端と逆側の前記第１出力軸の端部からは、前記第２出力軸の端部が突出し、
前記入力軸の回転運動を前記第２出力軸の前記軸芯方向の往復移動動作に変換する第３カム機構が、前記入力軸と前記第２出力軸の前記端部との間に介装されて、前記第２出力軸は、前記端部とは逆側の端部を前記往復移動動作の出力端として動作することを特徴とするカム装置である。
【００１３】
本発明の他の特徴は、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、入力軸の回転運動に基づいて第１出力軸に軸芯周りの回転動作及び軸芯方向の往復移動動作を行わせるとともに、前記第１出力軸の近傍に同軸に設けられた第２出力軸を前記入力軸の前記回転運動に基づいて前記軸芯方向に往復移動させることが可能で、しかも、前記第１出力軸の軸芯方向の出力端における前記回転動作及び前記往復移動動作の安定性を高めることができてコンパクトなカム装置及びこれを用いた工具交換装置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】
【００１５】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１６】
ハウジングに支持されて軸芯周りの回転運動が入力される入力軸と、
前記入力軸と軸芯方向を直交させつつ軸受け部材によって前記ハウジングに軸芯周りに回転可能且つ軸芯方向に移動不能に支持された回転部材と、
前記回転部材と軸芯方向を揃えつつ前記回転部材に対して軸芯周りの相対回転不能且つ軸芯方向に相対移動可能に前記回転部材に支持された第１出力軸と、
前記入力軸と前記回転部材との間に介装されて、前記入力軸の回転運動を前記第１出力軸の軸芯周りの回転動作に変換して前記回転部材を介して前記第１出力軸に伝達する第１カム機構と、
前記入力軸と前記第１出力軸との間に介装されて、前記入力軸の回転運動を前記第１出力軸の軸芯方向の往復移動動作に変換して前記第１出力軸に伝達する第２カム機構と、を備え、
前記第１出力軸の軸芯方向の一端部が前記回転動作及び前記往復移動動作の出力端として機能するカム装置であって、
前記第１出力軸の軸芯方向に沿って前記第１出力軸に形成された貫通孔には、第２出力軸が前記軸芯方向に移動可能に収容されているとともに、前記出力端と逆側の前記第１出力軸の端部からは、前記第２出力軸の端部が突出し、
前記入力軸の回転運動を前記第２出力軸の前記軸芯方向の往復移動動作に変換する第３カム機構が、前記入力軸と前記第２出力軸の前記端部との間に介装されて、前記第２出力軸は、前記端部とは逆側の端部を前記往復移動動作の出力端として動作することを特徴とするカム装置。
【００１７】
このようなカム装置によれば、第２出力軸は、第１出力軸に形成された貫通孔に収容されており、しかも、第１出力軸の前記出力端と逆側の端部からは第２出力軸の端部が突出していて、当該端部から第３カム機構により前記往復移動動作が入力される。
【００１８】
よって、前記回転部材をハウジングに支持する前記軸受け部材を、当該回転部材と前記第１カム機構の係合位置（前記回転動作のための力が第１カム機構から前記回転部材に入力される位置）よりも前記出力端側に、何等問題無く配置することができて、その結果、前記回転部材を介して前記軸受け部材に支持される第１出力軸の出力端における回転動作及び往復移動動作の安定性を高めつつ、カム装置をコンパクトにすることができる。
【００１９】
かかるカム装置であって、
前記回転部材を軸芯周りに回転可能且つ軸芯方向に移動不能に前記ハウジングに支持する軸受け部材を有し、
前記第１カム機構から前記回転部材に前記回転動作のための力が入力される部位よりも、前記第１出力軸の軸芯方向における前記出力端側の部分に、前記軸受け部材が配置されているのが望ましい。  
このようなカム装置によれば、第１出力軸の出力端の近傍に前記軸受け部材を配置できるので、第１出力軸の出力端における前記回転動作及び前記往復移動動作の安定性を高めることができる。
【００２０】
かかるカム装置であって、
前記第１出力軸の外周側には、前記回転部材としてのターレットが前記第１出力軸に同軸にスプライン嵌合して配置され、
前記第１カム機構は、前記入力軸に固設されたグロボイダルカムと、前記ターレットの外周面に設けられて前記グロボイダルカムの外周面のテーパーリブに係合するカムフォロワと、を有し、
前記第２カム機構は、前記グロボイダルカムの一方の端面に形成された溝カムと、前記ハウジングに支点部が回転可能に軸支されて力点部が前記溝カムに係合されるとともに作用点部が前記第１出力軸の前記端部に係合される第１アーム部と、を有し、
前記第３カム機構は、前記グロボイダルカムのもう一方の端面に形成された溝カムと、前記ハウジングに支点部が回転可能に軸支されて力点部が前記溝カムに係合されるとともに作用点部が前記第２出力軸の前記出力端と逆側の端部に係合される第２アーム部と、を有しているのが望ましい。  
このようなカム装置によれば、第１出力軸の出力端における前記回転動作及び前記往復移動動作の安定性を高めつつ、カム装置のコンパクト化を確実に図ることができる。
【００２１】
かかるカム装置と、前記カム装置の前記第１出力軸の前記出力端に、工具を把持可能な把持アームと、を備え、
前記第１出力軸の前記回転動作による前記把持アームの旋回動作と、前記第１出力軸の前記往復移動動作による前記把持アームの前記軸芯方向の移動動作とによって、加工装置のスピンドル部に装着された使用済み工具を交換する工具交換装置であって、
前記把持アームを工具の把持状態でロックするロック機構を有し、
前記ロック機構は、前記第２出力軸の出力端の前記往復移動動作によって前記ロック及び前記ロックの解除の動作を行うことを特徴とする工具交換装置。  
このような工具交換装置によれば、工具の把持状態における把持アームからの工具の脱落を確実に防ぐことができる。
【００２２】
また、ロック機構の作動に用いる第２出力軸の往復移動動作を作り出すカム装置を、上述したことからコンパクトにできるので、工具交換装置全体のコンパクト化を図れる。
【００２３】
かかる工具交換装置であって、
前記把持アームが一体に設けられた前記第１出力軸に対して前記第２出力軸が前記軸芯方向に相対移動することにより、前記把持アームを把持状態でロックする動作及び前記ロックの解除動作が行われ、
前記第１出力軸が前記往復移動動作をする際には、前記第２出力軸は前記第１出力軸と同一の往復移動動作を行うのが望ましい。  
このような工具交換装置によれば、前記把持アームを前記往復移動させる際にも、工具の把持状態を確実に維持することができる。
【００２４】
かかる工具交換装置であって、
前記把持アームは、前記スピンドル部に装着された使用済み工具に係合する略Ｃ字状の把持部と、前記把持部の先端と開口を隔てて対向する位置に出没可能に設けられた把持爪と、を有し、
前記把持アームの前記旋回動作に伴って前記工具が前記開口を通過することにより前記工具は前記把持部に把持されるともに、前記把持アームの前記移動動作により前記工具は前記スピンドル部から引き抜かれ、
前記把持爪は、前記把持アームの略旋回半径方向に沿って往復移動可能に設けられているとともに、弾性部材によって前記把持爪が突出するように前記旋回半径方向の外方へ付勢されており、
前記把持爪から前記旋回半径方向の内方に延出するロッドは、前記第１出力軸の前記貫通孔内の前記第２出力軸に達し、前記ロッドを介して、前記第２出力軸から前記ロック及びロックの解除動作が前記把持爪に入力されるのが望ましい。  
このような工具交換装置によれば、工具の把持状態における把持アームからの工具の脱落を確実に防ぐことができる。
【００２５】
＝＝＝本実施形態に係るカム装置１０＝＝＝
図２Ａは、本実施形態に係るカム装置１０の縦断面図であり、図２Ｂは図２Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。図３は図２Ｂ中のIII−III断面図である。図４は図２Ｂ中のIV−IV断面図である。なお、図２Ａは、図２Ｂ中のＡ−Ａ断面図でもある。また、図３については第１出力軸４１を側面視で示している。以下の説明では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、互いに直交する三方向を上下方向（鉛直方向）、前後方向（水平方向）、及び左右方向（水平方向）と言う。
【００２６】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、カム装置１０は、（１）ハウジング１１と、（２）前記ハウジング１１に支持されて軸芯Ｃ２１周りの回転運動が入力される入力軸２１と、（３）前記入力軸２１と軸芯方向を直交させつつ前記ハウジング１１に軸芯Ｃ３１周りに回転可能且つ軸芯Ｃ３１方向に移動不能に支持されたターレット３１と、（４）前記ターレット３１と軸芯方向を揃えつつ前記ターレット３１に対して軸芯Ｃ４１周りの相対回転不能且つ軸芯Ｃ４１方向に相対移動可能に前記ターレット３１に支持された第１出力軸４１と、（５）前記入力軸２１と前記ターレット３１との間に介装されて、前記入力軸２１の回転運動を前記第１出力軸４１の軸芯Ｃ４１周りの回転動作に変換して前記ターレット３１を介して前記第１出力軸４１に伝達する第１カム機構５１と、（６）前記入力軸２１と前記第１出力軸４１との間に介装されて、前記入力軸２１の回転運動を前記第１出力軸４１の軸芯Ｃ４１方向の往復移動動作に変換して前記第１出力軸４１に伝達する第２カム機構６１と、（７）前記第１出力軸４１の軸芯Ｃ４１方向に沿って当該第１出力軸４１に形成された貫通孔４３に、前記軸芯Ｃ４１方向に同軸且つ移動可能に収容された第２出力軸７１と、（８）前記第２出力軸７１と前記入力軸２１との間に介装されて、前記入力軸２１の回転運動を前記第２出力軸７１の前記軸芯Ｃ４１方向の往復移動動作に変換して前記第２出力軸７１に伝達する第３カム機構８１と、を備えている。
【００２７】
（１）ハウジング１１
ハウジング１１は略直方体の箱であり、その内部空間に第１カム機構５１、第２カム機構６１、及び第３カム機構８１が収容されている。
【００２８】
（２）入力軸２１
入力軸２１は、ハウジング１１の水平方向の前後に対向する側壁部１１ａ，１１ｂに、軸受け部材１３，１３を介して軸芯Ｃ２１周りに回転可能に軸支されている。そして、入力軸２１の一端部は一方の側壁部１１ｂを貫通してハウジング１１外に突出し、その突出している部分に駆動モーターの駆動回転軸（不図示）が連結される。なお、この入力軸２１には、第１カム機構５１を構成するグロボイダルカム５３が同軸且つ一体に設けられているが、これについては後述する。
【００２９】
（３）ターレット３１及び（４）第１出力軸４１
第１出力軸４１は、鉛直方向の上下に配置された軸体であり、その外周側には当該第１出力軸４１に同軸にスプライン嵌合する円筒型のターレット３１が配置されている。そして、ハウジング１１の上面壁部から下方に突出する筒部１５の軸受け部材１６，１６によってこのターレット３１が軸芯Ｃ３１周りに回転可能に支持されることにより、前記第１出力軸４１は軸芯Ｃ４１周りに回転可能にハウジング１１に支持される。なお、ここでターレット３１は、前記軸受け部材１６，１６によって軸芯Ｃ３１方向には移動不能に規制されているが、ターレット３１と第１出力軸４１とはスプライン嵌合しているので、第１出力軸４１は、軸芯Ｃ４１方向たる上下方向に往復移動可能である。  
また、第１出力軸４１の上端部４１ａは、ハウジング１１から外に突出して出力端として機能し、つまり、当該上端部４１ａには、動作させるべき対象物が固定等される。
【００３０】
（５）第１カム機構５１
第１カム機構５１は、入力軸２１に同軸に設けられたグロボイダルカム５３を本体とし、このグロボイダルカム５３の外周面には、前記入力軸２１の回転角度に応じてその入力軸２１の軸芯Ｃ２１方向に沿って変位する略螺旋状のテーパーリブ５４が形成されている。
【００３１】
また、グロボイダルカム５３の外周面に対向して、前記ターレット３１が配置されており、当該ターレット３１の外周面には、その周方向に等間隔を隔てて複数のカムフォロワ５５が設けられ、隣り合うカムフォロワ５５，５５同士で上記のテーパーリブ５４を挟み込むようになっている。よって、上記の駆動モーターから入力軸２１へ回転が入力されると、グロボイダルカム５３が回転するが、そうすると、ターレット３１の互いに隣り合うカムフォロワ５５，５５同士が前記テーパーリブ５４を挟み込みながら順次グロボイダルカム５３の軸芯方向たる軸芯Ｃ２１方向の前方又は後方にカムフォロワ５５が送られて、これにより、ターレット３１がバックラッシ無く回転するようになっている。ここで、このターレット３１と第１出力軸４１とはスプライン嵌合している。よって、このターレット３１の回転動作が第１出力軸４１にも伝達され、その結果、第１出力軸４１は入力軸２１の回転に応じて回転動作をすることになる。
【００３２】
（６）第２カム機構６１
第２カム機構６１は、上記のグロボイダルカム５３の一方の端面５３ｂに形成された溝カム（正面カム）６３を本体とする。すなわち、図３に示すように、当該端面５３ｂには、入力軸２１の回転角度に応じてその軸芯Ｃ２１からの距離が変位する無端状の溝カム６３が刻設されている。そして、この溝カム６３には、第１揺動アーム６４（第１アーム部に相当）の略中央の力点部に設けられた転動体６５が係合されており、当該第１揺動アーム６４はその一端の支点部６４ａがハウジング１１に回転自在に軸支され、他端の作用点部に設けられた転動体６６が上記の第１出力軸４１の下端部の外周面に形成された環状溝部６７に係合されている。
【００３３】
よって、入力軸２１が回転すると、前記溝カム６３に前記力点部が係合された第１揺動アーム６４が、図３中２点鎖線で示すように入力軸２１の回転角度に応じて上下に揺動し、この第１揺動アーム６４の揺動は、上記環状溝部６７を介して第１出力軸４１へと伝達される。その結果、第１出力軸４１は入力軸２１の回転に応じて上下の往復移動動作をすることになる。なお、このとき、第１出力軸４１とターレット３１とはスプライン嵌合しているので、この第１出力軸４１の往復移動動作がターレット３１に伝達されることは無い。また、上記の第１カム機構５１によって第１出力軸４１が軸芯Ｃ４１周りに回転する際には、前記環状溝部６７に係合する第１揺動アーム６４の転動体６６は環状溝部６７の溝内を転動するので、第１揺動アーム６４が、第１出力軸４１の回転動作を拘束するようなことも無い。
【００３４】
そして、以上のように、第１カム機構５１のグロボイダルカム５３と第２カム機構６１の溝カム６３とによって第１出力軸４１は回転動作と往復移動動作とをすることから、グロボイダルカム５３のカム曲線たるテーパーリブ５４の曲線と、溝カム６３の曲線とを適宜設定すれば、第１出力軸４１に所期の回転動作及び往復移動動作を行わせることができる。
【００３５】
（７）第２出力軸７１
図２Ａに示すように、第２出力軸７１は、第１出力軸４１内に軸芯Ｃ４１方向に沿って同軸に形成された貫通孔４３に同軸に収容されており、軸芯Ｃ７１方向の両端部は前記貫通孔４３から上下に突出している。そして、そのうちの上端部７１ａが出力端として機能し、つまり、動作させるべき対象物に当接や係合等する。他方、下端部７１ｂの外周面には、環状溝部７７が形成されており、当該環状溝部７７には、後述する第３カム機構８１の第２揺動アーム８４（第２アーム部に相当）の作用点部８５が係合している。そして、第２揺動アーム８４の揺動動作によって第２出力軸７１は軸芯Ｃ７１方向の上下に往復移動動作をする。
【００３６】
（８）第３カム機構８１
第３カム機構８１は、上記のグロボイダルカム５３のもう一方の端面５３ａに形成された溝カム８３（正面カム）を本体とする。すなわち、図４に示すように、当該端面５３ａには、入力軸２１の回転角度に応じてその軸芯Ｃ２１からの距離が変位する無端状の溝カム８３が刻設されている。そして、この溝カム８３には、第２揺動アーム８４の略中央の力点部に設けられた転動体８５が係合されており、当該第２揺動アーム８４はその一端の支点部がハウジング１１に回転自在に軸支され、他端の作用点部に設けられた転動体８６が第２出力軸７１の下端部７１ｂの外周面に形成された環状溝部８７に係合されている。
【００３７】
よって、入力軸２１が回転すると、前記溝カム８３に前記力点部が係合された第２揺動アーム８４が、図４中２点鎖線で示すように入力軸２１の回転角度に応じて上下に揺動し、この第２揺動アーム８４の揺動は、上記環状溝部８７を介して第２出力軸７１へと伝達される。その結果、第２出力軸７１は入力軸２１の回転に応じて上下の往復移動動作をすることになる。
【００３８】
そして、以上のように、第３カム機構８１の溝カム８３によって第２出力軸７１は上下の往復移動動作をすることから、溝カム８３の曲線を適宜設定すれば、第１出力軸４１とは異なる所期の往復移動動作を第２出力軸７１に行わせることができる。
【００３９】
ここで、このように構成されたカム装置１０の作用効果について図２Ａを参照しながら説明する。上述したように、第２出力軸７１は、第１出力軸４１に形成された貫通孔４３に収容されており、しかも、第１出力軸４１の出力端（動作させるべき部材が設けられる端部）たる上端部４１ａとは逆側の端部たる下端部４１ｂよりも下方に第２出力軸７１の下端部７１ｂが突出していて、当該下端部７１ｂから第３カム機構８１により前記往復移動動作が入力される。
【００４０】
よって、前記ターレット３１をハウジング１１に支持する前記軸受け部材１６，１６を、第１カム機構５１のグロボイダルカム５３とターレット３１のカムフォロワ５５との係合位置（前記回転動作のための力が第１カム機構５１からターレット３１へ入力される位置）よりも上端部４１ａ側たる出力端側に何等問題無く配置することができて、その結果、前記ターレット３１を介して前記軸受け部材１６，１６に支持される第１出力軸４１の出力端４１ａにおける回転動作及び往復移動動作の安定性を高めながらも、カム装置１０をコンパクトにすることができる。
【００４１】
また、第１出力軸４１の内部において、第１出力軸４１の往復移動動作と異なる運動をする部位が必要とされるような場合についても、上記のカム装置１０であれば対応可能である。
【００４２】
＝＝＝本実施形態のカム装置１０の適用例＝＝＝
＜＜＜工具交換装置１００への適用例＞＞＞
図５Ａ及び図５Ｂは、工具交換装置１００へのカム装置１０の適用例の説明図である。図５Ａは、工具交換装置１００の上端部の縦断面図であり、図５Ｂは、図５Ａ中のＢ−Ｂ矢視において一部を破断して示す図である。
【００４３】
また、図６Ａ及び図６Ｂは、工具交換装置１００の把持アーム１１０の把持爪１１４の動作説明図であり、何れの図も上段には、工具交換装置１００の上端部を一部破断した上面図を示し、下段には、同上端部の縦断面図を示している。なお、図６Ａ及び図６Ｂにおいては工具５を２点鎖線で示している。
【００４４】
図５Ａに示すように、工具交換装置１００は、フライス盤等の加工装置１のスピンドル部３と工具マガジンとの間の位置に、一時的に工具５を仮保持可能に設けられた工具交換用待機バッファー７を有している。そして、この工具交換用待機バッファー７を用いながら、スピンドル部３に保持された使用済み工具５を、工具マガジン内の次に使用予定の工具（不図示）と交換する。つまり、工具交換装置１００は、スピンドル部３と工具交換用待機バッファー７との間で工具５の受け渡しをするものである。
【００４５】
なお、この例では、スピンドル部３の軸芯Ｃ３方向が鉛直方向の下方を向いた所謂縦型の加工装置１である関係上、工具５を保持するための略円錐状の保持穴３ａは、スピンドル部３及び工具交換用待機バッファー７の両者とも下方を向いており、これにより、各保持穴３ａ，７ａへの工具５の着脱は、工具５を上下方向に抜き差しすることにより行われる。但し、スピンドル部３の軸芯Ｃ３が水平方向を向いた所謂横型の加工装置の場合には、これら保持穴３ａ，７ａは水平方向を向くことになるので、その場合には以下の説明における上下方向（鉛直方向）と水平方向とを互いに入れ替えて読めば良い。
【００４６】
工具交換装置１００は、上述のカム装置１０を主体に構成され、工具５を上下方向に抜き差しすべく、前記第１出力軸４１の軸芯Ｃ４１方向を鉛直方向の上方へ向けて配置されている。そして、そのハウジング１１から鉛直方向の上方へ突出する第１出力軸４１の上端部４１ａ（出力端）には、把持アーム１１０が水平方向に延出形成されているとともに、その延出端には、工具５を把持する把持部１１２が、前記把持アーム１１０の旋回方向に開口１１２ａを向けた平面視略Ｃ字状の鉤型に形成されている。また、把持アーム１１０の旋回中心たる前記第１出力軸４１の軸芯Ｃ４１は、前記スピンドル部３の保持穴３ａの中心位置Ｃ３ａと前記工具交換用待機バッファー７の保持穴７ａの中心位置Ｃ７との中点に位置している。
【００４７】
よって、第１出力軸４１の軸芯Ｃ４１周りの回転動作により、把持アーム１１０の把持部１１２は、スピンドル部３の保持穴３ａの位置と工具交換用待機バッファー７の保持穴７ａの位置との間を旋回移動される（図５Ｂの２点鎖線を参照）。つまり、第１出力軸４１の回転動作によって把持アーム１１０を旋回することにより、スピンドル部３及び工具交換用待機バッファー７の保持穴３ａ，７ａに保持された工具５に対して、その側方から把持部１１２を接近させて、当該把持部１１２の内周縁１１２ｂを、工具５の外周面に周回形成された環状係合溝５ｂに係合させて把持可能となっている。
【００４８】
把持部１１２には、把持した工具５の側方への脱落防止目的で把持爪１１４が設けられている。把持爪１１４は、先端が平面視三角形に形成された棒状部材である。そして、この把持爪１１４は、把持アーム１１０内に水平に形成された収容穴１１１に、把持アーム１１０の略旋回半径方向に沿って往復移動可能に収容されているとともに、収容穴１１１の口部１１１ａは、前記略Ｃ字状の把持部１１２の先端１１２ｃとで前記開口１１２ａを挟んで対向する部位に位置しており、もって、当該部位から把持爪１１４の先端は出没可能である。また、把持爪１１４の尾端１１４ｂと前記収容穴１１１の奥の底壁面１１１ｂとの間には、弾性部材としてのコイルばね１１５が圧縮状態で介装されていて、把持爪１１４には、前記収容穴１１１の口部１１１ａから先端が突出する方向に弾性力が付勢されているとともに、前記口部１１１ａからの把持爪１１４の突出量を所定値に規制すべく、収容穴１１１の下壁面には、前記旋回半径方向に沿う長穴１１１ｃが形成され、且つ前記把持爪１１４には前記長穴１１１ｃに係合するピン１１４ｃが突設されている。ここで、上記の所定値は、把持部１１２の先端１１２ｃと把持爪１１４との間の前記開口１１２ａの寸法が、工具５の前記環状係合溝５ｂの外径よりも若干小さくなるように設定されており、これにより、把持部１１２に把持された工具５の側方への脱落が防止されるようになっている。なお、把持部１１２に工具５を把持させる際、又は、把持された工具５を把持部１１２から外す際には、略Ｃ字状の把持部１１２の前記開口１１２ａを通過する工具５に押されて、前記把持爪１１４の先端が収容穴１１１内へ引っ込んで前記開口１１２ａが拡げられる一方、通過後には、前記コイルばね１１５の弾性力により把持爪１１４の先端が収容穴１１１から突出した状態に復帰するのは言うまでも無い。
【００４９】
但し、工具５の把持安定性の観点からは、工具５の把持状態に限っては、如何なる大きさの外力によっても把持爪１１４は収容穴１１１に引っ込まないように移動不能にロックされているのが好ましい。そのため、この工具交換装置１００では、把持状態において把持爪１１４を移動不能にロックするロック機構が設けられている。そして、このロック及びロックの解除を、前記カム装置１０の第１出力軸４１の貫通孔４３に収容された前記第２出力軸７１の往復移動動作により行っている。
【００５０】
ロック機構は、前記収容穴１１１の奥の底壁面１１１ｂを起点として把持アーム１１０の旋回半径方向の内方に沿って形成されて前記第１出力軸４１内の貫通孔４３に連通する連通孔１１１ｆと、この連通孔１１１ｆに摺動可能に挿通され、前記把持爪１１４の尾端１１４ｂから一体に前記旋回半径方向に沿って前記貫通孔４３内の第２出力軸７１まで延出されたロッド１１４ｆと、前記貫通孔４３内において前記ロッド１１４ｆの延出端面に対向可能に第２出力軸７１に形成された環状段差部７３と、から主に構成される。
【００５１】
環状段差部７３は、前記第１出力軸４１の貫通孔４３の径と略同径の大径部分７３ａと、当該大径部分７３ａよりも下方の位置において周方向に溝状に刻設されて前記大径部分７３ａよりも小径の小径部分７３ｂと、を有している。
【００５２】
ここで、図６Ａに示すように、把持爪１１４の先端が収容穴１１１の口部１１１ａから突出している状態においては、把持爪１１４のロッド１１４ｆの延出端面は、第１出力軸４１の前記貫通孔４３の内周面と略面一状態になっているが、図６Ｂに示すように、把持爪１１４の先端が収容穴１１１の口部１１１ａに引っ込んだ状態においては、前記ロッド１１４ｆの延出端面は、前記貫通孔４３の内周面から貫通孔４３側に突出した状態となる。
【００５３】
よって、第２出力軸７１を第１出力軸４１に対して軸芯Ｃ４１方向に相対移動することにより、図６Ａに示すように前記環状段差部７３の大径部分７３ａを前記ロッド１１４ｆの延出端面に対向させれば、把持爪１１４は移動不能にロックされる一方、図６Ｂに示すように環状段差部７３の小径部分７３ｂを前記ロッド１１４ｆの延出端面に対向させれば、把持爪１１４の移動は許容され、つまり前記ロックは解除される。
【００５４】
なお、好ましくは、図５Ａに示すように前記大径部分７３ａを、下方が小径のテーパー形状に形成すると良い。そして、このようにすれば、把持爪１１４のコイルばね１１５による復帰動作の動作精度が悪くて、ロック解除状態においても第１出力軸４１の貫通孔４３の内周面からロッド１１４ｆが貫通孔４３側へ若干突出してしまう場合に対しても、次にロックする際に、大径部分７３ａの下面がロッド１１４ｆに引っ掛かる等して動作不良を起こす等の問題を生じること無く、確実にロック動作を行うことができる。すなわち、図６Ａに示すように、ロックすべく前記大径部分７３ａが下方へ移動する際には、当該大径部分７３ａのテーパー部分のくさび作用により、大径部分７３ａの下降と伴に、前記内周面から突出したロッド１１４ｆが徐々に前記連通孔１１１ｆ内へ押し込まれるので、第２出力軸７１によるロック動作の動作不良は未然に防がれる。
【００５５】
図７及び図８は、工具交換装置１００の工具交換動作の説明図である。これら図７及び図８中に示す（I）〜（VIII）の各状態図では、何れも、上段に一部破断した平面図を示し、下段に縦断面図を示している。なお、何れの状態図も工具交換装置１００以外の物、例えば工具５等を２点鎖線で示している。
【００５６】
また、図９は、工具交換装置１００を駆動するカム装置１０の動作タイミング線図である。なお、図７及び図８中の（I）〜（VIII）の各状態図は、それぞれ、図９の動作タイミング線図中の（I）〜（VIII）の各時点に対応している。
【００５７】
ここでは、工具交換動作の一例として、工具５を、保持位置Ａの保持穴８ａから保持位置Ｂの保持穴８ｂへ移送する例で説明する。つまり、保持位置Ａ及び保持位置Ｂの何れか一方の保持穴８ａ（８ｂ）が、スピンドル部３の保持穴３ａに相当し、残る一方の保持穴８ｂ（８ａ）が工具交換用待機バッファー７の保持穴７ａに相当する。
【００５８】
先ず、図（I）に示すように、初期状態として、保持位置Ａの側方に設定された退避位置Ａに把持アーム１１０が退避しているものとする。なお、この退避状態においては、第１出力軸４１は軸芯Ｃ４１方向の往復移動動作の伸長限にあり、そして、この伸長限では、把持部１１２の上下方向の位置が工具５の外周面の前記環状係合溝５ｂの位置と一致している。
【００５９】
次に、図（II）に示すように、第１出力軸４１が軸芯Ｃ４１周りに回転し、これにより、水平面内を旋回する把持アーム１１０の略Ｃ字状の把持部１１２が、その開口１１２ａを通して工具５を把持部１１２の内側に入れるとともに、把持部１１２の内周縁１１２ｂが工具５の環状係合溝５ｂに係合することにより工具５を把持する。
【００６０】
なお、この時は、第２出力軸７１も伸長限にあり、当該伸長限においては、把持爪１１４はロック解除状態にあって、つまり、把持爪１１４のロッド１１４ｆの延出端面は、第２出力軸７１の環状段差部７３の前記小径部分７３ｂと対向している。よって、把持部１１２の前記開口１１２ａから工具５が把持部１１２の内側に入る際には、把持爪１１４の収容穴１１１への引っ込みに伴って把持爪１１４のロッド１１４ｆは第１出力軸４１の貫通孔４３の内周面から突出することになるが、当該突出は、前記内周面と前記小径部分７３ｂとの間の隙間に収容され、もって、把持爪１１４が引っ込まない等のトラブルが起こること無く工具５の把持動作は円滑に行われる。ちなみに、把持部１１２内に工具５が収まったら、コイルばね１１５による復帰動作によって、把持爪１１４は再び収容穴１１１の口部１１１ａから突出するとともに、これに伴ってロッド１１４ｆは第１出力軸４１の貫通孔４３の内周面と面一に引っ込む。
【００６１】
そうしたら、この把持状態で把持爪１１４をロックすべく、図（III）に示すように、第２出力軸７１は、伸長限の第１出力軸４１に対して軸芯Ｃ４１方向の下方に相対移動して、第２出力軸７１の環状段差部７３の前記大径部分７３ａを把持爪１１４の前記ロッド１１４ｆに対向させる。これにより、把持爪１１４は先端突出状態のまま移動不能にロックされて、把持部１１２からの工具５の脱落を確実に防止可能な状態となる。
【００６２】
そして、このようにロックしたら、次に保持位置Ａの保持穴８ａから工具５を引き抜くべく、図（IV）に示すように第１出力軸４１は短縮限まで下降する。なお、このときには、この第１出力軸４１の下降に伴って第２出力軸７１も連動して同じ下降動作をし、これにより、把持爪１１４のロック状態は維持される。つまり、図９の時点（III）〜時点(IV)に示すように、第２出力軸７１は第１出力軸４１と同速且つ同量だけ下降し、これにより、第２出力軸７１が第１出力軸４１に対して相対移動しない状態は維持される。その結果、図（IV）に示すように、把持爪１１４のロッド１１４ｆは、第２出力軸７１の環状段差部７３の前記大径部分７３ａと対向する状態に維持されて、把持爪１１４のロック状態は維持される。
【００６３】
次に、第１出力軸４１は短縮限の状態において図（V）に示すように軸芯周りに１８０°回転し、これにより、把持アーム１１０の把持部１１２の工具５を保持位置Ｂへ旋回移動する。そして、図（VI）に示すように、把持アーム１１０の把持部１１２に把持された工具５を、保持位置Ｂの保持穴８ｂに挿入して保持穴８ｂに保持させるべく、第１出力軸４１は上昇して伸長限の状態となる。ここで、このときにも、上述した工具５の引き抜き時と同様に、第２出力軸７１は第１出力軸４１と連動して同じ上昇動作をする。つまり、図９の時点（V）〜時点(VI)に示すように、第１出力軸４１と第２出力軸７１とは互いに同速且つ同量だけ上昇し、これにより、第２出力軸７１が第１出力軸４１に対して相対移動しない状態は維持される。その結果、図（VI）に示すように把持爪１１４のロッド１１４ｆは、第２出力軸７１の環状段差部７３の前記大径部分７３ａと対向する状態に維持されて、把持爪１１４のロック状態は維持される。
【００６４】
このようにして保持位置Ｂの保持穴８ｂに工具５が挿入保持されたら、把持部１１２は工具５を離すべく把持爪１１４のロックを解除する。すなわち、図（VII）に示すように、伸長限の第１出力軸４１に対して第２出力軸７１が上方へ相対移動して、これにより、その環状段差部７３の大径部分７３ａが把持爪１１４のロッド１１４ｆに対向していた状態から同小径部分７３ｂが対向する状態へと変更され、その結果、把持爪１１４の収容穴１１１への引っ込みが許容されたロック解除状態となる。
【００６５】
そうしたら、図（VIII）に示すように、第１出力軸４１を回転して、把持アーム１１０を退避位置Ｂまで旋回する。そして、この旋回過程においては、保持位置Ｂの保持穴８ｂに保持されている工具５は、把持アーム１１０の把持部１１２から外に外れて、これにより、把持アーム１１０から工具５が離される。なお、この時には、把持爪１１４のロックは解除されているので、把持部１１２の前記開口１１２ａを工具５が通過する際に、把持爪１１４は収容穴１１１へ速やかに引っ込むことができて、もって、問題無く円滑に工具５の把持解除動作が行われる。
【００６６】
以上をもって、保持位置Ａの保持穴８ａに保持された工具５を保持位置Ｂの保持穴８ｂに移送して保持させる受け渡し動作が終了する。
【００６７】
＜＜＜ワーク交換装置１２０への適用例＞＞＞
図１０Ａ及び図１０Ｂは、ワーク交換装置１２０へのカム装置１０の適用例の説明図である。図１０Ａには上方から見た平面図を示し、図１０Ｂには図１０Ａ中のＢ−Ｂ線矢視図を示している。
【００６８】
このワーク交換装置１２０は、旋盤９等の駆動回転可能な主軸部９ａにチャック固定された加工済みワーク１１０ａを、所定の待機位置Ｐ１に保持された加工前ワーク１１０ｂと交換する装置である。
【００６９】
このワーク交換装置１２０も上述のカム装置１０を主体に構成され、ワーク１１０ａ，１１０ｂを旋盤９等の主軸部９ａの水平方向の前方から同主軸部９ａのチャック部９ｂ内に出し入れ可能にすべく、前記カム装置１０の前記第１出力軸４１の軸芯Ｃ４１方向を水平方向の前方へ向けて配置されている。そして、その第１出力軸４１の前端部には、その軸芯Ｃ４１と点対称の位置に一対の把持部１３０，１３０を有する把持アーム１２１が設けられており、各把持部１３０，１３０は開閉動作して、それぞれに対応するワーク１１０ａ，１１０ｂを把持可能に構成されている。また、把持アーム１２１の旋回中心たる前記第１出力軸４１の軸芯Ｃ４１は、前記主軸部９ａの軸芯Ｃ９ａと前記待機位置Ｐ１との中点に位置している。そして、ワーク交換動作は以下のようにしてなされる。
【００７０】
先ず、初期状態として把持アーム１２１は退避状態にあるものとする。この退避状態は、把持部１３０，１３０が前記主軸部９ａ及び待機位置Ｐ１から最も離れた退避位置に位置した状態であり、つまり、図１０Ａ中実線で示すように、第１出力軸４１が軸芯Ｃ４１方向の前方の伸長限まで伸長し、且つ、図１０Ｂ中２点鎖線で示すように、把持部１３０，１３０が前記主軸部９ａ及び待機位置Ｐ１に位置する状態から把持アーム１２１が９０°だけ旋回した状態のことを言う。
【００７１】
そして、この退避状態から、伸長限の第１出力軸４１が軸芯Ｃ４１周りに９０°回転することにより、図１０Ｂに実線で示すように各把持部１３０，１３０を前記主軸部９ａ及び待機位置Ｐ１の各位置へ同時に移動し、そして、この状態において第１出力軸４１が軸芯Ｃ４１方向に短縮することにより、図１０Ａの２点鎖線で示すように一方の把持部１３０の内側に前記主軸部９ａの加工済みワーク１１０ａを位置させると同時に、もう一方の把持部１３０の内側にも加工前ワーク１１０ｂを位置させる。
【００７２】
そうしたら、各把持部１３０，１３０が閉動作をしてワーク１１０ａ，１１０ｂをそれぞれ把持する。そして、この把持状態において、前記主軸部９ａのチャック部９ｂが開いて加工済みワーク１１０ａを離したら、第１出力軸４１が前記伸長限まで伸長し、これにより、把持アーム１２１が旋盤９の前記主軸部９ａ及び待機位置Ｐ１からワーク１１０ａ，１１０ｂを受け取った状態となる（図１０Ａの実線を参照）。
【００７３】
次に、当該伸長限において第１出力軸４１が軸芯Ｃ４１周りに１８０°回転することにより、加工済みワーク１１０ａの位置と加工前ワーク１１０ｂの位置とを互いに入れ替える。つまり、加工前ワーク１１０ｂを前記主軸部９ａの位置に位置させるとともに、加工済みワーク１１０ａを待機位置Ｐ１に位置させる。
【００７４】
そうしたら、この状態で第１出力軸４１が短縮することにより、図１０Ａ中２点鎖線で示すように、加工前ワーク１１０ｂを前記主軸部９ａのチャック部９ｂに挿入すると同時に、加工済みワーク１１０ａを待機位置Ｐ１へ載置し、しかる後に、前記主軸部９ａのチャック部９ｂが閉じて加工前ワーク１１０ｂを前記主軸部９ａに固定したら、把持アーム１２１の各把持部１３０，１３０は、加工前ワーク１１０ｂ及び加工済みワーク１１０ａの把持を解除して離す。そして、図１０Ａ中実線で示すように、第１出力軸４１が伸長限まで伸長するとともに、その状態から第１出力軸４１が軸芯Ｃ４１周りに９０°回転した位置に戻って把持アーム１２１は退避状態となり（図１０Ｂの２点鎖線を参照）、以上をもって、一連のワーク交換動作が終了する。
【００７５】
ところで、上述したように、このワーク交換装置１２０では、把持アーム１２１の旋回動作や前後の伸縮動作を、前記第１出力軸４１の軸芯Ｃ４１周りの回転動作及び軸芯Ｃ４１方向の往復移動動作により行っているが、上述の把持部１３０の開閉動作については、前記第２出力軸７１の軸芯Ｃ４１方向の往復移動動作により行っている。
【００７６】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、この把持部１３０の開閉動作機構の説明図である。図１１Ａには把持部１３０の側面図を示し、図１１Ｂには、第１出力軸４１及び把持アーム１２１の根元部分の断面図を図１１Ａ中のＢ−Ｂ線矢視で示している。
【００７７】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、把持部１３０は、把持アーム１２１の両端部に各々設けられ、両者とも同構造である。図１１Ａに示すように、各把持部１３０，１３０は、開閉動作する互いに同構造の一対の指部１３１，１３１を有する。各指部１３１，１３１は所定の支点部１３２周りに回転可能に把持アーム１２１に支持されており、互いの間に所定間隔を隔てて対向配置されている。
【００７８】
これら指部１３１，１３１の前記支点部１３２よりも先端側の部位（把持アーム１２１の旋回半径方向の外方の部位）には、コイルばね１３３が圧縮状態で介装され、これにより、これら指部１３１，１３１は常に開く方向に付勢されている。また、これら指部１３１，１３１の前記支点部１３２よりも第１出力軸４１側（前記旋回半径方向の内方）の部位同士の間には、先端がくさび形状のスライド部材１３５が介装されている。そして、当該スライド部材１３５の前記旋回半径方向の外方への移動により、前記コイルばね１３３の弾性力に抗して指部１３１，１３１を閉じる一方、同内方への移動により、指部１３１，１３１を開き、つまり、スライド部材１３５の旋回半径方向の往復移動によって把持部１３０の把持動作が行われる。
【００７９】
このスライド部材１３５の往復移動動作は、前記第２出力軸７１の前記軸芯Ｃ４１方向の往復移動により行われる。すなわち、図１１Ｂに示すように、スライド部材１３５の前記旋回半径方向の内方へ延出する尾端１３５ｂは、第２出力軸７１に達しており、また、当該尾端１３５ｂが対向する第２出力軸７１の部位７１ｃは、第２出力軸７１の前方の出力端側に向かうに従って拡径したテーパー形状に形成されている。よって、第２出力軸７１が第１出力軸４１に対して相対的に軸芯Ｃ４１方向の後方に移動することにより、くさび作用によりスライド部材１３５は前記旋回半径方向の外方へ押し出されるとともに、第２出力軸７１が前方へ移動することにより、スライド部材１３５は内方へ引き戻される。なお、この内方へ引き戻す力は、上述の工具交換装置１００への適用例の把持爪１１４の場合と同様、圧縮状態のコイルばね１３７によって行われる。
【００８０】
図１２は、ワーク交換装置１２０のワーク交換動作を達成するためのカム装置１０の動作タイミング線図である。なお、この動作タイミング線図に基づいて、上述したワーク交換動作を行えるのは明らかなので、その説明は省略する。
【００８１】
ちなみに、第１出力軸４１が軸芯Ｃ４１方向に伸縮動作をする時、つまり軸芯Ｃ４１方向に往復移動動作をする時には、この動作と同期して第２出力軸７１も同じ動作をする。すなわち、第１出力軸４１と同速で且つ同量だけ軸芯Ｃ４１方向に動作する。そして、これにより、第１出力軸４１の往復移動動作時においても、第１出力軸４１に対する第２出力軸７１の相対移動しない状態が維持され、これにより、把持アーム１２１の前後への伸縮動作中に把持部１３０の開閉状態が変化することは有効に防止される。
【００８２】
＝＝＝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、以下に示すような変形が可能である。
【００８３】
（ａ）前述の実施形態では、第１乃至第３カム機構５１，６１，８１として、グロボイダルカム５３や溝カム６３，８３を用いた構成を例示したが、適用可能なカムは何等これに限るものではない。例えば、板カム等を用いても良い。
【００８４】
（ｂ）前述の実施形態では、工具交換装置１００の把持アーム１１０として、把持部１１２を１つだけ有する構成を例示したが、何等これに限るものではなく、上述のワーク交換装置１２０の把持アーム１２１のように、把持部の数を２つにしても良い。そして、これにより、前記加工装置１のスピンドル部３の使用済み工具５と工具交換用待機バッファーの次に使用予定の工具とを同時に入れ替えることにより交換しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】従来の工具交換装置２００の断面図である。
【図２】図２Ａは、本実施形態に係るカム装置１０の縦断面図であり、図２Ｂは図２Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】図２Ｂ中のIII−III断面図である。
【図４】図２Ｂ中のIV−IV断面図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、工具交換装置１００へのカム装置１０の適用例の説明図である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、工具交換装置１００の把持アーム１１０の把持爪１１４の動作説明図である。
【図７】工具交換装置１００の工具交換動作の説明図である。
【図８】同説明図である。
【図９】工具交換装置１００を駆動するカム装置１０の動作タイミング線図である。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂは、ワーク交換装置１２０へのカム装置１０の適用例の説明図である。
【図１１】図１１Ａ及び図１１Ｂは、把持部１３０の開閉動作機構の説明図である。
【図１２】ワーク交換装置１２０のワーク交換動作を達成するためのカム装置１０の動作タイミング線図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  加工装置、３  スピンドル部、３ａ  保持穴、５  工具、５ｂ  環状係合溝、
７  工具交換用待機バッファー、７ａ  保持穴、８ａ  保持穴、８ｂ  保持穴、
９  旋盤、９ａ  主軸部、９ｂ  チャック部、１０  カム装置、
１１  ハウジング、１１ａ  側壁部、１１ｂ  側壁部、１３  軸受け部材、
１５  筒部、１６  軸受け部材、２１  入力軸、３１  ターレット（回転部材）、
４１  第１出力軸、４１ａ  上端部（出力端）、４１ｂ  下端部、４３  貫通孔、
５１  第１カム機構、５３  グロボイダルカム、５３ａ  端面、５３ｂ  端面、
５４  テーパーリブ、５５  カムフォロワ、６１  第２カム機構、
６３  溝カム、６４  第１揺動アーム（第１アーム部）、６４ａ  支点部、
６５  転動体、６６  転動体、６７  環状溝部、７１  第２出力軸、
７１ａ  上端部（出力端）、７１ｂ  下端部、７１ｃ  部位、
７３  環状段差部、７３ａ  大径部分、７３ｂ  小径部分、７７  環状溝部、
８１  第３カム機構、８３  溝カム、８４  第２揺動アーム（第２アーム部）、
８５  転動体（作用点部）、８６  転動体、８７  環状溝部、
１００  工具交換装置、１１０  把持アーム、１１０ａ  ワーク、
１１０ｂ  ワーク、１１１  収容穴、１１１ａ  口部、１１１ｂ  奥の底壁面、
１１１ｃ  長穴、１１１ｆ  連通孔、１１２  把持部、１１２ａ  開口、
１１２ｂ  内周縁、１１２ｃ  先端、１１４  把持爪、１１４ｂ  尾端、
１１４ｃ  ピン、１１４ｆ  ロッド、１２０  ワーク交換装置、
１２１  把持アーム、１３０  把持部、１３１  指部、１３２  支点部、
１３５  スライド部材、１３５ｂ  尾端、  Ｃ３  軸芯、Ｃ３ａ  中心位置、
Ｃ７  中心位置、Ｃ９ａ  軸芯、Ｃ２１  軸芯、Ｃ３１  軸芯、Ｃ４１  軸芯、
Ｃ７１  軸芯、Ｐ１  待機位置
【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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