JP2017064842A

JP2017064842A - 工具交換装置

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Publication number: JP2017064842A
Application number: JP2015192686A
Authority: JP
Inventors: 山本　浩司; Koji Yamamoto; 浩司山本
Original assignee: DMG Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: CN106553074A; JP6490553B2; DE102016217699A1; CN106553074B; US10081085B2; US20170087679A1

Abstract

【課題】工具交換アームを自動的に回転原点及び進退原点に復帰できる工具交換装置を提供する。
【解決手段】工具交換装置は、工具交換アームが配設される保持部材と、回転サーボモータ２５を備え、保持部材を軸中心に回転させる回転機構と、進退サーボモータ１３を備え、保持部材を主軸軸線方向に進退させる進退機構と、回転機構及び進退機構を制御する制御装置８３とを備える。制御装置８３の原点復帰制御部８５は、工具交換アームが工具を保持しているか否かを判断する第１処理と、工具を保持していない場合、予め設定した非干渉角度に工具交換アームを回転させ、次に進退原点に後退させた後、回転原点に回転させる第２処理と、工具を保持している場合、工具交換アームを前進端に移動させ、次に予定経路上に位置するように工具交換アームを回転させた後、予定経路に沿って移動させて、回転原点及び進退原点に移動させる第３処理とを実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、工作機械の主軸に装着された工具を待機位置にある次工具と交換する工具交換装置に関する。

上記工具交換装置として、従来、各種のものが知られているが、その中で、現在一般的に採用されているのが所謂Ｗアーム型の工具交換装置である。この工具交換装置は、中心軸が前記主軸の軸線と平行に配設され、この中心軸を中心として回転可能、且つ前記主軸の軸線に沿った方向に移動可能に設けられた保持部材と、前記保持部材を、その前記中心軸を中心として正逆に回転させる回転機構と、前記保持部材を前記主軸軸線に沿った方向に進退させる進退機構と、前記保持部材の中心軸を中心とした半径方向にそれぞれ延出して一直線となるように該保持部材に配設されるとともに、該保持部材の正回転方向の一方の側面に開口した工具保持部をそれぞれ備え、前記工具をその軸線が前記保持部材の中心軸と平行になるように該工具保持部に保持するアーム部を二つ備えた工具交換アーム（Ｗアーム）と、前記回転機構及び進退機構を制御する制御装置とを備えて構成される。

そして、上記構成の工具交換装置において、従来、更に、前記回転機構及び進退機構の駆動源に油圧を用いた油圧式のものや、カム機構をＡＣモータで駆動する方式（カム駆動方式）のものの他、特開２０００−１９３０６２号公報（下記特許文献１）や実公平８−４９９０号公報（下記特許文献２）に開示されるような、サーボモータを用いた駆動方式（サーボモータ駆動方式）のものが知られている。油圧式の工具交換装置は、開発初期段階のものであり、その後、交換時間の短縮化を図るべくカム駆動方式のものが開発された。そして、近年では、サーボモータの高速化など、その駆動機構の技術進歩により、カム駆動方式を超えるような短時間での工具交換が可能になってきたことから、サーボモータ駆動方式が採用されるようになってきている。

ところで、このサーボモータ駆動方式の工具交換装置では、前記回転機構を構成するサーボモータ（回転駆動用サーボモータ）及び前記進退機構を構成するサーボモータ（進退駆動用サーボモータ）がそれぞれ前記制御装置によって制御されるようになっており、前記工具交換アームの角度位置は、前記回転駆動用サーボモータに付設されたエンコーダ（回転エンコーダ）によって検出され、同様に、前記工具交換アームの進退位置は、前記進退サーボモータに付設されたエンコーダ（進退エンコーダ）によって検出されるようになっている。

より具体的には、前記工具交換アームの角度位置は、前記回転エンコーダにより絶対値（相対値ではないという意味、以下同様）として検出される回転サーボモータの現在回転数及び回転角（回転位置データ）と、この回転サーボモータの動力を前記保持部材に伝達して回転させる伝達機構の、前記回転サーボモータに対する減速比とから算出される。

また、前記工具交換アームの進退位置は、前記進退エンコーダにより絶対値として検出される進退サーボモータの現在回転数及び回転角（回転位置データ）と、この進退サーボモータの動力を保持部材に伝達して進退させるボールねじ機構のリードとから算出される。

そして、前記工具交換アームは、前記制御装置により、上記のようにして検出される回転サーボモータの回転位置データと、この回転位置データから適宜設定される回転原点とを基に、その回転動作が制御され、同様に、進退サーボモータの回転位置データと、この回転位置データから適宜設定される進退原点とを基に、その進退動作が制御される。

尚、前記回転エンコーダには、メモリが内蔵されており、当該回転エンコーダによって検出されるデータが回転位置データとしてこのメモリに保持される。同様に、前記進退エンコーダにもメモリが内蔵され、当該進退エンコーダによって検出されるデータが回転位置データとしてこのメモリに保持される。そして、これらメモリ内におけるデータ保持は、適宜ケーブルを用いて、前記制御装置やバックアップ電池から供給される電力によって実現される。また、前記回転原点及び進退原点に係るデータは、前記制御装置内に記憶される。

特開２０００−１９３０６２号公報実公平８−４９９０号公報

ところで、前記工具交換装置の制御装置は工作機械の制御装置と連動しており、工作機械に異常が生じて、当該工作機械を緊急停止させた場合には、これを受けて工具交換装置も緊急停止するようになっている。また、当然のことながら、工具交換装置に異常が生じた場合には、当該工具交換装置を緊急停止させ、これによって、工作機械も緊急停止するようになっている。

そして、工具交換装置が動作途中で緊急停止した場合、異常回復後に当該工具交換装置の動作を再開させるには、その工具交換アームを前記回転原点及び進退原点に復帰させる必要があるが、このような原点復帰動作を自動的に実行することができれば、異常復帰操作を迅速に行うことができて、効率的であり便利である。

ところが、上述したサーボモータ駆動方式の工具交換装置では、上記カム駆動方式のものと異なり、その動作を緊急停止した場合に、工具交換アームは即座に停止することができず、緊急停止時に生じている慣性等によって、正規の動作経路から外れた位置（回転位置及び進退位置）に停止することがあるため、工具交換の際の通常の動作を実行するだけでは、前記工具交換アームを前記回転原点及び進退原点に自動的に復帰させることができなかった。

したがって、正規の動作経路から外れた位置に停止した工具交換アームを自動的に回転原点及び進退原点に復帰させるには、それ相応の改良、或いは開発をしなければならないが、従来、正規の動作経路から外れた当該工具交換アームを自動的に回転原点及び進退原点に復帰させることが可能な工具交換装置は、提供されていなかった。

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであって、正規の動作経路から外れた工具交換アームを自動的に回転原点及び進退原点に復帰させることが可能な工具交換装置の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、
工作機械の主軸に装着された工具を待機位置にある次工具と交換する工具交換装置であって、
中心軸が前記主軸の軸線と平行に配設され、該中心軸を中心として回転可能、且つ前記主軸の軸線に沿った方向に移動可能に設けられた保持部材と、
回転用のサーボモータを備え、該回転用サーボモータの動力によって、前記保持部材をその前記中心軸を中心として正逆に回転させる回転機構と、
進退用のサーボモータを備え、該進退用サーボモータの動力によって、前記保持部材を前記主軸軸線に沿った方向に進退させる進退機構と、
前記保持部材の中心軸を中心とした半径方向に延出するように該保持部材に配設されるとともに、該保持部材の正回転方向の側面に開口した工具保持部を備え、且つ前記工具を、その軸線が前記保持部材の中心軸と平行になるように該工具保持部に保持するアーム部を、少なくとも二つ備えた工具交換アームと、
前記中心軸を中心とした回転方向において、予め設定された角度位置を回転原点とし、該回転原点を基準に前記回転用サーボモータを数値制御して前記保持部材及び工具交換アームを回転させるとともに、前記主軸軸線に沿った方向において、予め設定された位置を進退原点とし、該進退原点を基準に前記進退用サーボモータを数値制御して、前記保持部材及び工具交換アームを進退させることにより、前記工具交換アームの工具保持部が所定の経路上を通る交換動作を該工具交換アームに実行させる制御装置とを備えた工具交換装置において、
前記制御装置は、更に、前記工具交換アームの交換動作が途中で停止した際に、該工具交換アームを前記回転原点及び進退原点に復帰させる原点復帰制御部を備えて構成され、
前記原点復帰制御部は、
前記工具交換アームの工具保持部に工具が保持されているか否かを判断する第１処理と、
前記第１処理において、前記工具保持部に工具が保持されていないと判断される場合には、予め設定された角度であって、前記工具交換アームを他の構造物と干渉することなくその角度に回転させることができ、且つ、その角度位置で前記工具交換アームを進退させても該工具交換アームと他の構造物とが干渉しない非干渉角度に該工具交換アームを回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを回転原点に回転させる第２処理と、
前記第１処理において、前記工具保持部に工具が保持されていると判断される場合には、前記工具交換アームを進退方向に沿って前記経路の前進端に一致する位置に移動させ、ついで、前記工具保持部が前記経路上に無い場合には、該工具保持部が前記経路上に位置するように前記工具交換アームを回転させた後、前記工具保持部が前記経路に沿うように前記工具交換アームを移動させて、前記回転原点及び進退原点に移動させる第３処理とを実行するように構成された工具交換装置に係る。

この工具交換装置によれば、前記工具交換アームの交換動作が途中で停止した際に、前記原点復帰制御部により、前記工具交換アームを回転原点及び進退原点に復帰させる動作が実行される。

即ち、前記原点復帰制御部は、まず、第１処理において、前記工具交換アームの工具保持部に工具が保持されているか否かを判断する。工具保持部に工具が保持されているか否かの具体的な判断については、例えば、工具交換動作のどの時点で動作が停止したかを認識することによって判断することができ、或いは、工具保持部に設けたセンサによって工具が検出される否かによって判断することができる。

そして、前記工具保持部に工具が保持されていないと判断された場合には、前記工具交換アームを非干渉角度に回転させ、ついで、当該工具交換アームを進退原点に後退させた後、更に当該工具交換アームを回転原点に回転させる（第２処理）。前記非干渉角度は、前記工具交換アームを他の構造物と干渉することなくその角度に回転させることができ、且つ、その角度位置で前記工具交換アームを進退させても該工具交換アームと他の構造物とが干渉しない角度であって、例えば、構造物の設計上の関係から予め設定されるもので、一定の角度範囲を有する場合を含む。

このような非干渉角度を予め設定しておくことで、工具交換アームを他の構造物と干渉することなく当該非干渉角度に回転させることができ、当該非干渉角度において当該交換アームを後退させることで工具交換アームを進退原点に復帰させることができる。そして、進退原点に復帰した工具交換アームを交換動作開始前の回転原点（現在の回転原点）、若しくは交換動作完了後の回転原点（次の回転原点）に回転させる。尚、現在の回転原点と次の回転原点のいずれに回転させるかについては、回転中に当該工具交換アームが他の構造物と干渉しない方の回転原点を選択する。

斯くして、前記工具保持部に工具が保持されていない場合には、前記第２処理を実行することで、工具交換アームを自動的に進退原点及び回転原点に復帰させることができる。

一方、前記第１処理において、前記工具保持部に工具が保持されていると判断される場合には、前記工具交換アームをその回転角度位置で前進させても他の構造物と干渉する心配はないので、当該工具交換アームを前記経路の前進端に一致する位置に移動させる。

このようにして、当該工具交換アームを前記経路の前進端に一致する位置に移動させると、この位置で当該工具交換アームを回転させても他の構造物と干渉することはないので、前記工具保持部が前記経路上に無い場合には、該工具保持部が前記経路上に位置するように前記工具交換アームを回転させ、ついで、前記工具保持部が前記経路に沿うように前記工具交換アームを移動させて、前記回転原点及び進退原点に移動させる（第３処理）。

斯くして、前記工具保持部に工具が保持されている場合には、前記第３処理を実行することで、工具交換アームを自動的に進退原点及び回転原点に復帰させることができる。

このように、本発明に係る工具交換装置によれば、緊急（非常）停止等によって、工具交換アームが正規の動作経路から外れた位置に停止した場合でも、当該工具交換アームを他の構造物と干渉することなく自動的に回転原点及び進退原点に復帰させることができ、復帰操作を迅速、且つ効率的に行うことができる。

また、本発明において、前記工具交換アームは、
前記保持部材の中心軸を中心として、一直線を形成するようにそれぞれ半径方向に延出された二つの前記アーム部を備え、
前記制御装置は、前記回転用サーボモータ及び進退用サーボモータを制御して、
前記工具交換アームを動作開始前の回転原点である現在の回転原点から正方向に所定角度回転した第１旋回角度に回転させて、各工具保持部に工具を把持させる第１回転動作と、
前記工具交換アームを前進端まで前進させる工具抜取動作と、
前記工具交換アームを、前記第１旋回角度から１８０度正方向に回転した第２旋回角度に回転させる第２回転動作と、
前記工具交換アームを進退原点に後退させる工具装着動作と、
前記工具交換アームを第２旋回角度から前記所定角度逆方向に回転させた角度位置であって、動作完了後の回転原点となる次の回転原点に回転させる第３回転動作とからなる交換動作を実行させるように構成され、
前記原点復帰制御部は、
前記第２処理において、
前記工具交換アームが、前記現在の回転原点と前記第１旋回角度との間に位置するときには、前記現在の回転原点と前記第１旋回角度との間に設定される第１非干渉角度に該工具交換アームを回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを前記現在の回転原点に回転させ、
一方、前記工具交換アームが、前記第１旋回角度と第２旋回角度との間に位置するときには、前記次の回転原点と第２旋回角度との間に設定される第２非干渉角度に該工具交換アームを回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを次の回転原点に回転させるように構成されていても良い。

この構成の工具交換装置は、所謂Ｗアーム型の工具交換装置であり、この工具交換装置の場合には、上記のように、前記第２処理において、前記工具交換アームが、前記現在の回転原点と前記第１旋回角度との間に位置するときには、まず、前記現在の回転原点と前記第１旋回角度との間に設定される第１非干渉角度に該工具交換アームを回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを前記現在の回転原点に回転させる。前記工具交換アームが、前記現在の回転原点と前記第１旋回角度との間に位置するときには、上記のように定義される非干渉角度は、前記現在の回転原点と前記第１旋回角度との間に第１非干渉角度として設定することができ、工具交換アームをこの第１非干渉角度に回転させることで、当該工具交換アームを他の構造物と干渉することなく回転原点及び進退原点に復帰させることができる。

一方、前記工具交換アームが、前記第１旋回角度と第２旋回角度との間に位置するときには、まず、前記次の回転原点と第２旋回角度との間に設定される第２非干渉角度に該工具交換アームを回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを次の回転原点に回転させる。前記工具交換アームが、前記第１旋回角度と第２旋回角度との間に位置するときには、上記非干渉角度は、前記第１旋回角度と第２旋回角度との間に第２非干渉角度として設定することができ、工具交換アームをこの第２非干渉角度に回転させることで、当該工具交換アームを他の構造物と干渉することなく回転原点及び進退原点に復帰させることができる。

Ｗアーム型の工具交換装置の場合には、前記原点復帰制御部がこのような第２処理を実行することによって、当該工具交換アームを他の構造物と干渉することなく自動的に回転原点及び進退原点に復帰させることができ、復帰操作を迅速、且つ効率的に行うことができる。

また、このＷアーム型の工具交換装置の場合に、
前記原点復帰制御部は、前記第３処理において、
前記工具交換アームを進退方向に沿って前記経路の前進端に一致する位置に移動させた後、
前記工具交換アームが、前記現在の回転原点と前記第１旋回角度との間に位置するときには、前記工具交換アームを第１旋回角度に回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを前記現在の回転原点に回転させ、
一方、前記工具交換アームが、前記第１旋回角度と第２旋回角度との間にあるときには、前記工具交換アームを前記第１旋回角度に回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを前記現在の回転原点に回転させるか、又は前記工具交換アームを前記第２旋回角度に回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを前記次の回転原点に回転させるように構成されていても良い。

以上のように、本発明に係る工具交換装置によれば、緊急停止等によって、工具交換アームが正規の動作経路から外れた位置に停止した場合でも、当該工具交換アームを他の構造物と干渉することなく自動的に回転原点及び進退原点に復帰させることができ、復帰操作を迅速、且つ効率的に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る工作機械を示した正面図である。図１に示した工具交換装置を斜め下方から視た斜視図である。図１に示した工具交換装置の下面図である。図３における矢視Ｇ−Ｇ方向の断面図である。本実施形態の制御装置等を示したブロック図である。本実施形態の工具保持部の工具交換動作における動作経路を示した線図である。本実施形態の原点復帰制御部における処理を示したフローチャートである。本実施形態の原点復帰制御部における処理を示したフローチャートである。本実施形態の原点復帰制御部によって実行される原点復帰経路を説明するための線図である。本実施形態の原点復帰制御部によって実行される原点復帰経路を説明するための線図である。本実施形態の原点復帰制御部によって実行される原点復帰経路を説明するための線図である。本実施形態の原点復帰制御部によって実行される原点復帰経路を説明するための線図である。本実施形態の原点復帰制御部によって実行される原点復帰経路を説明するための線図である。

以下、本発明の一実施形態に係る工具交換装置について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本例の工具交換装置１０は、工作機械１に付設されるもので、この工作機械１には、更に、工具マガジン７０が設けられている。尚、本発明に係る工具交換装置１０を適用し得る工作機械には、何ら制限はなく、図１に示すような所謂立形のマシニングセンタの他、横形のマシニングセンタや、旋削加工及びミーリング加工が可能な複合型の旋盤など、工具交換を必要とする各種の工作機械に適用することができる。

［工作機械の概要］
図１に示した工作機械１は、従来周知であり、多くを説明するまでもないが、その構成を簡単に説明すると、当該工作機械１は、ベッド２、このベッド２上に立設されたコラム３、このコラム３に、垂直方向に移動可能に配設された主軸頭４、この主軸頭４に回転自在に支持された主軸５、水平な直交２軸方向に移動可能に、前記ベッド２上に配設され、適宜ワークが載置，固定されるテーブル６などを備える。

前記主軸頭４は、適宜送り装置（図示せず）によって、前記上下方向に移動するように構成され、テーブル６は、同じく適宜送り装置（図示せず）によって、水平な直交２軸方向に移動するように構成される。また、前記主軸５は、適宜主軸モータ（図示せず）によって、その軸中心に回転する。そして、前記主軸頭４を移動させる送り装置（図示せず）、前記テーブル６を移動させる送り装置（図示せず）、前記主軸５を駆動する主軸モータ（図示せず）は、それぞれ、図５に示すＮＣ装置８１及びＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）８２によって、その作動が制御される。

［工具マガジンの概要］
前記工具マガジン７０は、工具Ｔを保持する複数の工具ポット７２と、円形をした板状の部材からなり、その外周部に、前記工具ポット７２を環状に配置した状態で保持する保持プレート７３と、この保持プレート７３を回転させる駆動モータ（図示せず）と、下端位置の工具ポット７２を矢示Ａ方向に移動させて待機位置に位置決めする一方、待機位置にある工具ポット７２を矢示Ｂ方向に移動させて、保持プレート７３に保持させる呼び出し機構（図示せず）とを備えている。尚、図１中の符号７１は、カバーである。この工具マガジン７０も、図５に示すＰＬＣ８２によって、その作動が制御される。

［工具交換装置］
前記工具交換装置１０は、待機位置に位置決めされた工具ポット７２に保持される工具（次工具）Ｔと、主軸５に装着された工具（現工具）Ｔとを交換する装置であって、図２〜図４に示した工具交換アーム４０、ハウジング１１、第１支持軸１７、第２支持軸１８、進退機構１２及び回転機構２４と、図５に示したＡＴＣ動作制御装置８３とから構成される。

前記ハウジング１１は、内部に適宜収納室を有する角柱状をした部材からなり、前記第１支持軸１７、前記進退機構１２及び回転機構２４が取り付けられる。前記第１支持軸１７は、前記ハウジング１１を上下に貫通するように当該ハウジング１１に取り付けられ、その下側に同軸上に配置された第２支持軸１８と連結されている。尚、以下の図２〜図４の説明では、図１における上下関係を基準とする。また、ハウジング１１の下面には、制止部材６０が設けられている。

前記進退機構１２は、前記第１支持軸１７の上端部に固設され、図５に示したＡＴＣ動作制御装置８３によってその作動が制御される進退サーボモータ１３と、進退サーボモータ１３の出力軸１３ａにカップリング１６を介して連結されたボールねじ１４と、ボールねじ１４に螺合するボールナット１５とから構成される。ボールねじ１４は、前記第１支持軸１７及び第２支持軸１８に形成された、その軸方向に沿った貫通穴に挿通され、前記第２支持軸１８の貫通穴内に配設されたベアリング２３，２３によって、回転自在に支持されるとともに、その上端部が、上記の如く、カップリング１６を介して進退サーボモータ１３の出力軸１３ａに連結されている。また、第２支持軸１８には、その下端面に開口するように形成された収納穴１８ａが形成されており、前記ボールナット１５は、その上部側がこの収納穴１８ａに進入可能となっている。

前記第２支持軸１８の上端部には、当該第２支持軸１８が貫通した状態で工具交換アーム４０が外嵌され、この工具交換アーム４０の下側には、前記第２支持軸１８に外嵌された保持部材１９が配設され、当該保持部材１９はその上端部が前記工具交換アーム４０の下面に固着されている。また、前記ボールナット１５は、保持部材１９を貫通した状態で、当該保持部材１９の下面に固着され、上述したように、ボールナット１５の上部側が、第２支持軸１８の収納穴１８ａに進入可能となっている。また、ボールナット１５の下面には、前記ボールねじ１４をカバーする円筒状のカバー２１が固設されている。

斯くして、前記ＡＴＣ動作制御装置８３により前記進退サーボモータ１３を駆動して、その出力軸１３ａに連結されるボールねじ１４を正逆方向に回転させると、これに螺合したボールナット１５、このボールナット１５に連結される保持部材１９及びカバー２１、並びに保持部材１９に連結される工具交換アーム４０が、ボールねじ１４の軸線に沿って、図２に示す矢示Ｅ−Ｆ方向に進退する。尚、矢示Ｅ方向は前進、矢示Ｆ方向は後退であり、図２〜図４は、これらボールナット１５、保持部材１９、カバー２１、工具交換アーム４０が進退方向の原点位置（進退原点）に位置した状態を示している。

前記回転機構２４は、回転サーボモータ２５、カップリング２６、第１かさ歯車２７、第２かさ歯車２８、連結体２９、連結リング３４及び２本のガイドバー２０を備える。回転サーボモータ２５は、取付リング３５を介して前記ハウジング１１の側面に取り付けられる。また、第１かさ歯車２７は、その軸線が前記第１支持軸１７の軸線と直交するように、前記ハウジング１１の収納室内に配設され、カップリング２６を介して回転サーボモータ２５の出力軸２５ａに連結されている。尚、カップリング２６は、ハウジング１１の収納室内に配設されたベアリング３０，３０によって回転自在に支持されている。また、回転サーボモータ２５は、前記ＡＴＣ動作制御装置８３によって制御される。

第２かさ歯車２８と連結体２９とは、連結体２９が下側に配置された同軸状態で連結されており、ベアリング３１，３１を介して前記第１支持軸１７に外嵌され、第２かさ歯車２８と第１かさ歯車２７とが噛み合った状態になっている。また、連結体２９の下端面には連結リング３４が固設され、この連結リング３４の下端面に、これから下方に、工具交換アーム４０及び保持部材１９を貫通した状態で延出するように平行に配置された２本のガイドバー２０，２０が固設され、このガイドバー２０，２０の下端部に連結プレート２２が固設されている。

また、連結プレート２２には、貫通穴が形成されており、この貫通穴に前記カバー２１が挿通可能となっている。また、連結体２９の外周面とこれに対応するハウジング１１の内周面との間には、シール３２が配設され、このシール３２によって、連結体２９とハウジング１１との間が封止されている。同様に、前記第２支持軸１８の外周面と連結リング３４の内周面との間には、シール３３が配設され、このシール３３によって、第２支持軸１８と連結リング３４との間が封止されている。

斯くして、前記ＡＴＣ動作制御装置８３により前記回転サーボモータ２５を駆動して、その出力軸２５ａに連結された第１かさ歯車２７を正逆方向に回転させると、これと噛み合う第２かさ歯車２８、この第２かさ歯車２８に直接又は間接的に連結される連結体２９、連結リング３４、ガイドバー２０，２０及び連結プレート２２、ガイドバー２０，２０が貫通する工具交換アーム４０及び保持部材１９、並びに保持部材１９に直接又は間接的に連結されるボールナット１５及びカバー２１が、第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸心を中心として正逆、即ち、図２に示す矢示Ｃ−Ｄ方向に回転する。因みに、本例では、矢示Ｃ方向を正転方向、矢示Ｄ方向を逆転方向とする。また、図２及び図３では工具交換アーム４０が回転方向の原点位置（回転原点）に位置した状態を示している。

尚、ガイドバー２０，２０は、工具交換アーム４０を回転させる役割の他、工具交換アーム４０及び保持部材１９が矢示Ｅ−Ｆ方向に進退する際に、その移動をガイドする役割も担っている。

工具交換アーム４０は、板状の部材４１から構成され、その両端部には、それぞれ、前記工具Ｔを保持する工具保持部４２，５２が形成されている。各工具保持部４２，５２は、一方の回転方向（前記正転方向）側が解放（開口）された円弧状を有し、この解放側から工具Ｔを受け入れ可能となっている。尚、この工具交換アーム４０は、上述したように前記第２支持軸１８に外嵌されており、一組のアーム部がそれぞれ当該第２支持軸１８から半径方向に延出するように設けられる結果、当該工具交換アーム４０は、２つのアーム部が一直線となるように一体的に形成されたものと観念することができる。

前記各工具保持部４２，５２には、その保持空間に対して進退する保持爪４３，５３が設けられている。この保持爪４３，５３は、工具Ｔが工具保持部４２，５２に挿入される際に、その外周面に当接することで後退して、当該工具Ｔを工具保持部４２，５２内に受け入れるとともに、当該工具Ｔを工具保持部４２，５２内に保持する。一方、工具Ｔが工具保持部４２，５２から抜き取られる際には、保持爪４３，５３は、後退することで、工具Ｔの抜き取りを許容する。

また、前記制止部材６０は、円筒状をした部材からなり、その軸線と直交する方向に形成された係合溝を有する。この制止部材６０は、図２及び図３に示すように、工具交換アーム４０が進退原点にあるときに、これを回転原点に回転させることで、当該工具交換アーム４０が前記係合溝に進入（係合）するように、前記ハウジング１１の前端面に固設されており、前記進退サーボモータ１３に電力が供給されなくなった場合に、前記工具交換アーム４０が下方に移動するのを、この係合関係によって防止する役割を担うものである。

前記ＡＴＣ動作制御装置８３は、図５に示すように、交換動作制御部８４及び原点復帰制御部８５から構成される。

前記交換動作制御部８４は、工具交換プログラムに従い前記進退サーボモータ１３及び回転サーボモータ２５を制御して、工具交換アーム４０に工具交換動作を行わせる機能部であり、前記ＮＣ装置８１から前記ＰＬＣ８２を通じて入力される工具交換指令を受信して、工具交換動作を実行する。

尚、前記工具交換アーム４０の前記Ｅ−Ｆ方向における位置（進退位置）は、前記進退サーボモータ１３に付設されたエンコーダ（進退エンコーダ）からの出力値、即ち現在回転位置データを基に認識される。この進退エンコーダは、進退サーボモータ１３の現在の回転数及び回転角（回転位置データ）の絶対値（相対値ではないという意味）を出力するもので、内蔵されたメモリにこの回転位置データを保持している。

前記進退原点は、工具交換アーム４０を回転させたときに、工具交換位置に在る主軸５に装着された工具Ｔを工具保持部４２，５２に保持可能な位置であり、この位置において前記進退エンコーダから出力される回転位置データが進退原点に設定される。そして、進退原点における回転位置データと、現在回転位置データとの差分と、前記ボールねじ１４のリードとを基に、前記進退原点からの現在の位置が認識される。

また、前記工具交換アーム４０の前記Ｃ−Ｄ方向における位置（角度位置）は、前記回転サーボモータ２５に付設されたエンコーダ（回転エンコーダ）からの出力値、即ち現在回転位置データを基に認識される。この回転エンコーダは、回転サーボモータ２５の現在回転数及び回転角（回転位置データ）の絶対値を出力するもので、内蔵されたメモリにこの回転位置データを保持している。

前記回転原点は、主軸５に装着された工具（現工具）Ｔが工具保持部４２に保持され、待機位置にある工具（次工具）Ｔが工具保持部５２に保持される角度位置である第１旋回角度から矢示Ｄ方向（逆方向）に所定角度回転させた角度位置であって、設計上適宜設定される角度位置であり、この工具交換アーム４０がこの角度位置に在るときに前記回転エンコーダから出力される回転位置データが、回転原点に設定される。尚、上述したように、この回転原点に位置したときに、工具交換アーム４０が前記制止部材６０の係合溝に係合する。

そして、前記交換動作制御部８４は、具体的には、以下のような工具交換動作を実行する。尚、図１に示すように、主軸５は工具交換するための位置（工具交換位置）に位置し、次工具Ｔは、待機位置に位置しているものとし、工具交換アーム４０は、図２及び図３に示すように、前記進退原点及び回転原点に位置しているものとする。

まず、交換動作制御部８４は、回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を前記第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸線を中心として、矢示Ｃ方向（正回転方向）に、動作開始前の回転原点である現在の回転原点から前記所定角度回転した第１旋回角度に回転させる（第１回転動作）。これにより、主軸５に装着された工具（現工具）Ｔが工具保持部４２に保持され、待機位置にある工具（次工具）Ｔが工具保持部５２に保持される。この動作は、図６に示した経路ａに相当する。

次に、交換動作制御部８４は、進退サーボモータ１３を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８に沿って下方の前進端まで進出させる（工具抜取動作）。これにより、主軸５から工具（現工具）Ｔが抜き取られるとともに、待機位置の工具ポット７２から工具（次工具）Ｔが抜き取られる。この動作は、図６に示した経路ｂに相当する。

ついで、交換動作制御部８４は、回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸線を中心として、前記第１旋回角度から１８０度矢示Ｃ方向（正回転方向）に回転した第２旋回角度に回転させる（第２回転動作）。これにより、工具保持部５２に保持された工具（次工具）Ｔが、主軸５の直下に同軸上に位置し、工具保持部４２に保持された工具（現工具）Ｔが、待機位置の工具ポット７２の直下に位置する。この動作は、図６に示した経路ｃに相当する。

次に、交換動作制御部８４は、進退サーボモータ１３を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８に沿って上方の進退原点まで後退させる（工具装着動作）。これにより、主軸５に工具（次工具）Ｔが装着されるとともに、待機位置の工具ポット７２に工具（現工具）Ｔが装着される。この動作は、図６に示した経路ｄに相当する。

最後に、交換動作制御部８４は、回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸線を中心として矢示Ｄ方向（逆回転方向）に前記所定角度だけ回転させ、工具交換アーム４０を動作完了後の回転原点である次の回転原点に回転させる（第３回転動作）。これにより、工具保持部４２，５２からそれぞれ工具Ｔが相対的に抜き取られる。この動作は、図６に示した経路ｅに相当する。

交換動作制御部８４は、以上のようにして工具交換動作を実行する。そして、交換動作制御部８４は１サイクルの工具交換動作を完了すると、完了時に前記回転エンコーダから出力される回転位置データをもって、前記次の回転原点に設定する。尚、図６中、θ_ｒ１は前記現在の回転原点、θ_ｒ２は前記次の回転原点、θ_１は前記第１旋回角度、θ_２は前記第２旋回角度である。

前記原点復帰制御部８５は、ＰＬＣ８２から入力される原点復帰指令を受信し、図７及び図８に示す処理を実行して、前記工具交換アーム４０を前記進退原点及び回転原点に復帰させる機能部である。

具体的には、前記原点復帰制御部８５は、図７に示すように、まず、工具交換アーム４０の工具保持部４２，５２に工具Ｔが保持されている状態かどうかを判断する（ステップＳ１）。尚、前記交換動作制御部８４は、上述した第１回転動作、工具抜取動作、第２回転動作、工具装着動作及び第３回転動作の各動作を完了する都度、その動作完了を示すフラグを更新するように構成されており、原点復帰制御部８５は、交換動作制御部８４が保持する最新の動作完了フラグを確認することにより、工具保持部４２，５２に工具Ｔが保持されているかどうかを判断する。

工具保持部４２，５２に工具Ｔが保持されていると判断された場合には、原点復帰制御部８５は、ついで、前記進退サーボモータ１３を駆動して、工具交換アーム４０を前進端に移動させ（ステップＳ２）、ついで、前記ＰＬＣ８２から動作を前に進める信号が入力されているかを確認し（ステップＳ３）、前に進める信号が入力されている場合には、前記回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を前記第２旋回角度まで矢示Ｃ方向（正方向）に回転させた後（ステップＳ４）、前記進退サーボモータ１３を駆動して、工具交換アーム４０を進退原点に後退させ、ついで、回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を設定された前記所定角度だけ矢示Ｄ方向（逆方向）に回転させて、次の回転原点に移動させる（ステップＳ５）。

この動作を、図９に基づいて説明すると、工具保持部４２，５２に工具Ｔが保持されている場合には、工具交換アーム４０は前記工具抜取動作後の状態にあるので、その工具保持部４２は前進端Ｐ_ｆの近くに位置しており、例えば、図中の位置Ｐ_１又はＰ_１’に位置しているとすると、工具保持部４２は前進端Ｐ_ｆに移動した後、前に進める動作、即ち、経路ｃ、経路ｄ及び経路ｅを経由して、進退原点Ｐ_ｒ及び次の回転原点θ_ｒ２に移動する。尚、図９中のθ_ｒ１は現在の回転原点、θ_ｒ２は次の回転原点、θ_１は第１旋回角度、θ_２は第２旋回角度である（後述の図１０〜図１３において同じ）。

一方、前記ステップＳ３において、前記ＰＬＣ８２から動作を後ろに戻す信号が入力されている場合には、原点復帰制御部８５は、前記回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を前記第１旋回角度まで回転させた後、前記進退サーボモータ１３を駆動して、工具交換アーム４０を進退原点に後退させ、ついで、回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を設定された前記所定角度だけ矢示Ｄ方向（逆方向）に回転させて、次の回転原点に移動させる。

この動作を、図１０及び図１１に示す。図１０は、工具交換アーム４０の工具保持部４２が、現在の回転原点θ_ｒ１と第１旋回角度θ_１との間の位置Ｐ_２又はＰ_２’に位置している場合であり、この場合には、工具保持部４２は前進端Ｐ_ｆに移動し、ついで、第１旋回角度θ_１まで回転した後、戻る動作、即ち、経路ｂ及び経路ａを経由して、進退原点Ｐ_ｒ及び現在の回転原点θ_ｒ１に移動する。

また、図１１は、工具交換アーム４０の工具保持部４２が、第１旋回角度θ_１と第２旋回角度θ_２との間の位置Ｐ_３又はＰ_３’に位置している場合であり、この場合にも、工具保持部４２は前進端Ｐ_ｆに移動し、ついで、第１旋回角度θ_１まで回転した後、戻る動作、即ち、経路ｂ及び経路ａを経由して、進退原点Ｐ_ｒ及び現在の回転原点θ_ｒ１に移動する。

斯くして、前記ステップＳ１において、工具保持部４２，５２に工具Ｔが保持されていると判断された場合には、上述のステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５、又はステップＳ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７の処理によって、工具交換アーム４０を進退原点Ｐ_ｒ及び回転原点（現在の回転原点又は次の回転原点）に復帰させた後、処理を終了する。

他方、前記ステップＳ１において、工具保持部４２，５２に工具Ｔが保持されていないと判断された場合には、原点復帰制御部８５は、次に、工具交換アーム４０の旋回角度が第１旋回角度θ_１の手前であるかどうかを判断し（ステップＳ８）、工具交換アーム４０の旋回角度が第１旋回角度θ_１の手前である場合には、原点復帰制御部８５は、前記回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を第１非干渉角度θ_ｎ１まで回転させた後（ステップＳ９）、前記進退サーボモータ１３を駆動して、工具交換アーム４０を進退原点Ｐ_ｒに移動させ（ステップＳ１０）、ついで、回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を設定された前記所定角度だけ矢示Ｄ方向（逆方向）に回転させて、現在の回転原点θ_ｒ１に移動させる（ステップＳ１１）。この動作は、ＰＬＣ８２から動作を前に進める信号が入力されているか、後ろに戻す信号が入力されているかに関わりなく、実行される。

尚、前記非干渉角度は、工具交換アーム４０を他の構造物（例えば、前記制止部材６０）と干渉することなくその角度に回転させることができ、且つ、その角度位置で工具交換アーム４０を進退させても当該工具交換アーム４０と他の構造物（例えば、前記制止部材６０）とが干渉しない角度であって、前記第１非干渉角度θ_ｎ１は、現在の回転原点と第１旋回角度との間に設定される。この非干渉角度は、例えば、構造物の設計上の関係から予め設定することができ、一定の範囲を有する場合を含む。

この動作を、図１２に示す。図１２は、工具交換アーム４０の工具保持部４２が、現在の回転原点θ_ｒ１と第１旋回角度θ_１との位置Ｐ_４又はＰ_４’に位置している場合であり、この場合には、工具保持部４２は第１非干渉角度θ_ｎ１に回転し、ついで、進退原点Ｐ_ｒに移動した後、経路ａに沿って現在の回転原点θ_ｒ１に復帰する。

一方、前記ステップＳ８において、前記工具交換アーム４０の旋回角度が第１旋回角度と第２旋回角度との間にあると判断された場合には、原点復帰制御部８５は、前記回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を第２非干渉角度まで回転させた後（ステップＳ１２）、前記進退サーボモータ１３を駆動して、工具交換アーム４０を進退原点に移動させ（ステップＳ１３）、ついで、回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を設定された前記所定角度だけ矢示Ｄ方向（逆方向）に回転させて、次の回転原点に移動させる（ステップＳ１４）。この動作も、ＰＬＣ８２から動作を前に進める信号が入力されているか、後ろに戻す信号が入力されているかに関わりなく、実行される。また、前記第２非干渉角度は、次の回転原点と第２旋回角度との間に設定され、例えば、この角度位置で工具交換アーム４０を進退させても、当該工具交換アーム４０と前記制止部材６０が干渉しない角度位置である。

この動作を、図１３に示す。図１３は、工具交換アーム４０の工具保持部４２が、第１旋回角度θ_１と第２旋回角度θ_２との間の位置Ｐ_５又はＰ_５’に位置している場合であり、この場合には、工具保持部４２は第２非干渉角度θ_ｎ２に回転し、ついで、進退原点Ｐ_ｒに移動した後、次の回転原点θ_ｒ２に復帰する。

斯くして、前記ステップＳ１において、工具保持部４２，５２に工具Ｔが保持されていないと判断された場合には、上述したステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１、又はステップＳ８，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４の処理によって、工具交換アーム４０を進退原点Ｐ_ｒ及び回転原点（現在の回転原点又は次の回転原点）に復帰させた後、処理を終了する。

以上の構成を備えた本例の工具交換装置１０によれば、前記ＡＴＣ動作制御装置８３の交換動作制御部８４によって進退機構１２及び回転機構２４が制御され、これら進退機構１２及び回転機構２４により工具交換アーム４０が駆動されて、前記第１回転動作、工具抜取動作、第２回転動作、工具装着動作及び第３回転動作が実行され、これらの動作によって、主軸５に装着された工具Ｔと待機位置にある次工具Ｔとが交換される。

そして、工作機械１が非常停止するなどして、工具交換装置１０がその動作中に停止し、工具交換アーム４０を進退原点及び回転原点に復帰させる必要が生じた場合には、前記原点復帰制御部８５によって、図７及び８に示した処理が実行されることにより、工具交換アーム４０が進退原点及び回転原点に復帰される。

斯くして、上述のように、本例の工具交換装置１０によれば、動作中の工具交換アーム４０が途中で停止した場合に、当該工具交換アーム４０を自動的に進退原点及び回転原点に復帰させることができるので、トラブルからの復帰操作を迅速、且つ効率的に行うことができる。また、工具交換アーム４０の進退動作に際し、当該工具交換アーム４０と干渉する他の構造物（例えば、前記制止部材６０）が存在する場合でも、正規の動作経路上から外れた位置に在る工具交換アーム４０を進退原点及び回転原点に復帰させる際に、当該他の干渉物と干渉させること無く、進退原点及び回転原点に復帰させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何らこれに限定されるものではない。

例えば、上述したように、本例の工具交換装置１０を適用し得る工作機械には、何ら制限はなく、本例の所謂立形のマシニングセンタの他、横形のマシニングセンタや、旋削加工及びミーリング加工が可能な複合型の旋盤などに好適に適用することができる。

また、上例では、Ｗアーム型の工具交換アーム４０としたが、これに限られるものではなく、３つ以上の工具交換アームを備えたものであっても良い。

また、工具保持部４２，５２に工具Ｔが保持されているかどうかの判断（ステップＳ１）は、工具保持部４２，５２の近傍にセンサを設けて、このセンサによって工具Ｔの有無を検出するようにし、この検出結果から工具Ｔの有無を判断するようにしても良い。

１工作機械
２ベッド
３コラム
４主軸頭
５主軸
６テーブル
１０工具交換装置
１１ハウジング
１２進退機構
１３進退サーボモータ
１４ボールねじ
１５ボールナット
１７第１支持軸
１８第２支持軸
１９保持部材
２４回転機構
２５回転サーボモータ
２７第１かさ歯車
２８第２かさ歯車
４０工具交換アーム
４２，５２工具保持部
４３，５３把持爪
６０制止部材
７０工具マガジン
８３ＡＴＣ動作制御装置
８４交換動作制御部
８５原点復帰制御部
Ｔ工具

Claims

工作機械の主軸に装着された工具を待機位置にある次工具と交換する工具交換装置であって、
中心軸が前記主軸の軸線と平行に配設され、該中心軸を中心として回転可能、且つ前記主軸の軸線に沿った方向に移動可能に設けられた保持部材と、
回転用のサーボモータを備え、該回転用サーボモータの動力によって、前記保持部材をその前記中心軸を中心として正逆に回転させる回転機構と、
進退用のサーボモータを備え、該進退用サーボモータの動力によって、前記保持部材を前記主軸軸線に沿った方向に進退させる進退機構と、
前記保持部材の中心軸を中心とした半径方向に延出するように該保持部材に配設されるとともに、該保持部材の正回転方向の側面に開口した工具保持部を備え、且つ前記工具を、その軸線が前記保持部材の中心軸と平行になるように該工具保持部に保持するアーム部を、少なくとも二つ備えた工具交換アームと、
前記中心軸を中心とした回転方向において、予め設定された角度位置を回転原点とし、該回転原点を基準に前記回転用サーボモータを数値制御して前記保持部材及び工具交換アームを回転させるとともに、前記主軸軸線に沿った方向において、予め設定された位置を進退原点とし、該進退原点を基準に前記進退用サーボモータを数値制御して、前記保持部材及び工具交換アームを進退させることにより、前記工具交換アームの工具保持部が所定の経路上を通る交換動作を該工具交換アームに実行させる制御装置とを備えた工具交換装置において、
前記制御装置は、更に、前記工具交換アームの交換動作が途中で停止した際に、該工具交換アームを前記回転原点及び進退原点に復帰させる原点復帰制御部を備えて構成され、
前記原点復帰制御部は、
前記工具交換アームの工具保持部に工具が保持されているか否かを判断する第１処理と、
前記第１処理において、前記工具保持部に工具が保持されていないと判断される場合には、予め設定された角度であって、前記工具交換アームを他の構造物と干渉することなくその角度に回転させることができ、且つ、その角度位置で前記工具交換アームを進退させても該工具交換アームと他の構造物とが干渉しない非干渉角度に該工具交換アームを回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを回転原点に回転させる第２処理と、
前記第１処理において、前記工具保持部に工具が保持されていると判断される場合には、前記工具交換アームを進退方向に沿って前記経路の前進端に一致する位置に移動させ、ついで、前記工具保持部が前記経路上に無い場合には、該工具保持部が前記経路上に位置するように前記工具交換アームを回転させた後、前記工具保持部が前記経路に沿うように前記工具交換アームを移動させて、前記回転原点及び進退原点に移動させる第３処理とを実行するように構成されていることを特徴とする工具交換装置。
前記工具交換アームは、前記保持部材の中心軸を中心として、一直線を形成するようにそれぞれ半径方向に延出された二つの前記アーム部を備え、
前記制御装置は、前記回転用サーボモータ及び進退用サーボモータを制御して、
前記工具交換アームを動作開始前の回転原点である現在の回転原点から正方向に所定角度回転した第１旋回角度に回転させて、各工具保持部に工具を把持させる第１回転動作と、
前記工具交換アームを前進端まで前進させる工具抜取動作と、
前記工具交換アームを、前記第１旋回角度から１８０度正方向に回転した第２旋回角度に回転させる第２回転動作と、
前記工具交換アームを進退原点に後退させる工具装着動作と、
前記工具交換アームを第２旋回角度から前記所定角度逆方向に回転させた角度位置であって、動作完了後の回転原点となる次の回転原点に回転させる第３回転動作とからなる交換動作を実行させるように構成され、
前記原点復帰制御部は、
前記第２処理において、
前記工具交換アームが、前記現在の回転原点と前記第１旋回角度との間に位置するときには、前記現在の回転原点と前記第１旋回角度との間に設定される第１非干渉角度に該工具交換アームを回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを前記現在の回転原点に回転させ、
一方、前記工具交換アームが、前記第１旋回角度と第２旋回角度との間に位置するときには、前記次の回転原点と第２旋回角度との間に設定される第２非干渉角度に該工具交換アームを回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを次の回転原点に回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工具交換装置。
前記原点復帰制御部は、前記第３処理において、
前記工具交換アームを進退方向に沿って前記経路の前進端に一致する位置に移動させた後、
前記工具交換アームが、前記現在の回転原点と前記第１旋回角度との間に位置するときには、前記工具交換アームを第１旋回角度に回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを前記現在の回転原点に回転させ、
一方、前記工具交換アームが、前記第１旋回角度と第２旋回角度との間にあるときには、前記工具交換アームを前記第１旋回角度に回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを前記現在の回転原点に回転させるか、又は前記工具交換アームを前記第２旋回角度に回転させ、ついで、該工具交換アームを進退原点に後退させた後、該工具交換アームを前記次の回転原点に回転させるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の工具交換装置。