JP5992591B1

JP5992591B1 - 工具交換装置

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Publication number: JP5992591B1
Application number: JP2015177332A
Authority: JP
Inventors: 大脇坂; 健人木村
Original assignee: DMG Mori Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: US10150191B2; US20170066093A1; JP2017052046A; DE102016211765A1

Abstract

【課題】待ち時間を極力少なくすることができ、工具交換を短時間で行うことができる振り込み式の工具交換装置を提供する。【解決手段】工具交換装置１は、工具マガジン２や、中心軸が工具主軸５１の軸線と平行となるように配設された支持軸１０や、当該支持軸１０を軸中心に回転させるとともに、軸方向に進退させる駆動機構１３、それぞれ工具保持部を備え、支持軸１０に固設された３つの工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、工具マガジン２から待機位置へと工具ポット３を搬送する工具搬送機構４５、仮置き位置に配設された仮置きポット４１などを備えている。この工具交換装置１は、工具主軸５１に装着される工具、次に使用される工具、次の次に使用される工具を各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの工具保持部に予め保持した状態で工具交換を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の工具主軸に装着された工具と、所定の位置にある次工具とを交換する工具交換装置に関する。

上記工具交換装置は、一般的に、工具交換アームに設けられた複数の工具保持部に工具を保持させ、工具主軸に装着されていた工具と次工具とを交換する装置であり、工具保持部に工具を保持させる際の動作の違いによって、所謂振り込み式と挟み込み式の２種類に分けられる。

前記振り込み式の工具交換装置は、一般的に、端部側側面に開口した工具保持部を両端部に有する工具交換アームや、工作機械の工具主軸と平行に設けられて、前記工具交換アームを支持する支持軸、回転駆動モータを備え、この回転駆動モータの回転動力によって、前記工具交換アームを前記支持軸の軸線中心に回転させる回転機構、進退駆動モータとボールねじとを備え、この進退駆動モータにより駆動されるボールねじによって、前記工具交換アームを前記支持軸に沿って進退させる進退機構などを備えている。

この振り込み式の工具交換装置においては、まず、工具交換アームを支持軸の軸線中心に回転させて、主軸に装着された工具（第１工具）を、工具交換アームの一方の工具保持部に保持させるとともに、待機位置にある次工具（第２工具）を他方の工具保持部に保持させる。ついで、工具交換アームを支持軸に沿って進出又は後退させ、工具主軸から第１工具を抜き、工具交換アームを支持軸の軸線中心に１８０度回転させる。しかる後、工具交換アームを支持軸に沿って進出又は後退させ、第２工具を主軸に装着することで、工具主軸に装着された第１工具と第２工具とが交換される。

また、上記挟み込み式の工具交換装置としては、特公昭４７−３３１１２号公報に開示された自動工具交換装置が提案されている。

この挟み込み式の工具交換装置は、端面に開口した工具保持部をそれぞれ有する４つのアーム（第１〜第４アーム）が９０度間隔で設けられたスパイダーアームや、当該スパイダーアームを工作機械の工具主軸と平行な中心軸周りに正方向に回転させるとともに、スパイダーアームを前記中心軸に沿って進退させる駆動機構、待機位置に工具を運搬する工具運搬機構などを備えており、第１〜第４アームの工具保持部には、スパイダーアームの回転方向とは逆の方向に向かって順番に、例えば、ワークを加工する際に最初に用いる工具（第１工具）、次に用いる工具（第２工具）、次の次に用いる工具（第３工具）及び次の次の次に用いる工具（第４工具）を予め保持させておくことができる。

この工具交換装置によって工具交換する際には、まず、前記駆動機構によってスパイダーアームを正方向に回転させて、工具を工具主軸に受け渡したことによって空になっている第１の工具保持部を工具交換位置に割り出す。ついで、工具主軸に装着された第１工具が前記第１の工具保持部の開口部分から進入するように、工具を工具交換位置まで移動させ、前記第１の工具保持部によって工具を保持させた上で、スパイダーアームを進退させて工具主軸から工具を抜き取り、当該スパイダーアームを中心軸周りに９０度旋回させ、第２の工具保持部に保持された第２工具を工具交換位置に配置させるとともに、工具主軸から抜き取られた工具を待機位置に配置する。しかる後、スパイダーアームを進退させて、工具主軸に第２工具を装着させることで、工具主軸に装着された第１工具と第２工具とが交換される。尚、工具主軸から抜き取られた第１工具は、工具運搬機構の適宜保持部に装着され、その後、工具運搬機構によって工具マガジンに収納されるようになっている。

特公昭４７−３３１１２号公報

上記従来の振り込み式工具交換装置においては、第１工具と第２工具とを入れ替えた後、工具主軸に装着されていた第１工具が適宜工具マガジンに収納されるとともに、待機位置には第２工具の後に使用される第３工具が配置され、第２工具による加工が終了した後、当該第３工具と第２工具とが交換される。

ここで、各工具による加工時間は、長い場合もあれば極めて短い場合もある。したがって、第３工具が待機位置へと移動されるまでに要する時間よりも極めて短い場合もあり、このような場合には、第２工具による加工が終了したとしても、第３工具が待機位置に配置されるまで待たなければ第２工具と第３工具とを交換することができず、待ち時間が発生して加工時間が長くなるという問題が生じる。

一方、上記従来の挟み込み式工具交換装置においては、４つの工具保持部を備えていることにより、上述したように、第２工具、第３工具、第４工具をそれぞれ工具保持部に予め保持させておくことができる。したがって、第２工具による加工が短時間で終了したとしても、待ち時間が生じることなく第２工具と第３工具とを交換することができ、加工時間の長時間化という問題が生じ難い。

ところで、現在、工具交換時の動作が速いという利点から、工具交換装置は挟み込み式よりも振り込み式が主流となっている。そこで、このことを鑑みて、上記従来の挟み込み式装置におけるスパイダーアームの形状を、振り込み式に対応した形状へと変更した場合、以下のような手順で工具主軸に装着される工具が交換される。

まず、スパイダーアームを回転させて、工具主軸に装着された第１工具を第１の工具保持部に保持させてから、第１工具を工具主軸から抜き取る。ついで、スパイダーアームを９０度回転させ、当該第１工具を待機位置に移動させるとともに、第２の工具保持部に保持された第２工具を工具交換位置に移動させた後、第１工具を工具運搬機構の適宜保持部に受け渡すとともに、第２工具を工具主軸に装着することで、第１工具と第２工具とが交換される。そして、工具運搬機構は、受け渡された第１工具を工具マガジンに収納するとともに、工具マガジンから第４工具の後に使用する第５工具を待機位置に配置する。

ここで、例えば、第１の工具保持部によって第５工具を保持させた直後に、第２工具による加工が終了した場合、第１の工具保持部に第５工具を保持させた状態からスパイダーアームをおよそ３６０度回転させ、第２工具に向けて第２の工具保持部を振り込んで第２工具を第２の工具保持部に保持させなければならない。したがって、単純に振り込み式のアームを複数設けたとしても、工具交換に要する時間を極力短縮するという観点からすれば十分であるとは言えない。

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであり、振り込み式の工具交換装置でありながら、待ち時間を極力少なくすることができ、工具交換を短時間で行うことができる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、
工作機械の工具交換位置に配設され、主軸に装着された工具を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なるように配設されるとともに、該中心軸を中心として回転可能に設けられ、且つ前記主軸の軸線と平行な方向である該主軸に接近、離反する方向に沿って移動可能に設けられた支持軸と、
前記支持軸を、前記中心軸を中心として正逆に回転させるとともに、前記主軸軸線に沿って前記接近、離反する方向に進退させる駆動機構と、
前記支持軸の中心軸と直交する平面内で、該中心軸を中心とした半径方向に延出するように、前記支持軸に配設されるとともに、前記支持軸の正逆の回転方向における、その一方の側面に開口した工具保持部を備え、前記工具を、その軸線が前記支持軸の中心軸と平行になるように該工具保持部に保持する工具交換アームと、
複数の工具を保持する工具マガジンと、
前記工具マガジンとの間で工具を出し入れする位置であって、前記工具交換アームの工具保持部が旋回する旋回円に対応する位置に設けられて、前記工具を保持する待機位置ポットと、
前記工具マガジンと待機位置ポットとの間で工具を搬送する工具搬送機構とを備えた工具交換装置において、
前記支持軸の中心軸と直交する同一平面内に、少なくとも３個の前記工具交換アームを備え、各工具交換アームの工具保持部は、前記支持軸の中心軸を中心とした同一のピッチ円上に位置しており、
前記支持軸を回転させることにより、同時に、少なくとも、前記主軸に装着された工具が、一の前記工具交換アームの工具保持部によって保持され、前記主軸に対して次に装着されるべき工具であって前記待機位置ポットに保持された工具が、前記一の工具交換アームの工具保持部を基準に前記支持軸の振り込み時の回転方向と逆方向において当該一の工具交換アームの工具保持部に最も近い位置に配設された他の一の工具交換アームの工具保持部によって保持され、前記主軸に対して次の次に装着されるべき工具が、前記他の一の工具交換アームの工具保持部を基準に前記支持軸の前記回転方向と逆方向において当該他の一の工具交換アームの工具保持部に最も近い位置に配設された残りの前記工具交換アームの工具保持部のうちの一つによって保持される制御が行われるように構成されている工具交換装置に係る。

この工具交換装置によれば、前記一の工具交換アームの工具保持部が、当該一の工具保持部の開口を通して前記主軸に装着された工具に振り込まれる方向（正方向）に、支持軸を回転させ、更に、主軸から工具を抜き取る方向に支持軸を進退させることにより、主軸に装着された工具が前記一の工具保持部によって保持された状態で主軸から取り外され、また、前記他の一の工具交換アームの工具保持部が、当該他の一の工具保持部の開口を通して前記待機位置ポットに保持された工具に振り込まれる方向に、支持軸を回転させ、更に、待機位置ポットから工具を抜き取る方向に支持軸を進退させることにより、待機位置ポットに保持された工具が前記他の一の工具保持部によって保持された状態で、待機位置ポットから取り外される。尚、前記一の工具交換アームの工具保持部が主軸に対応する位置にあるとき、前記他の一の工具交換アームの工具保持部が待機位置ポットに対応する位置に配設されるように構成した場合には、一の工具保持部による主軸に装着された工具の保持と他の一の工具保持部による待機位置ポットに保持された工具の保持とが同じタイミングで行われる。

そして、この工具交換装置においては、工具交換アームを少なくとも３つ以上備えていることによって、工具交換アームの本数と同数の工具を同時に保持することができるようになっている。

そこで、例えば、次に使用する工具（次工具）が工具マガジンから待機位置ポットへと搬送される前に、主軸に装着された工具による加工が終了するような場合には、加工開始前に予め次工具を前記一の工具保持部以外のいずれかの工具保持部に保持させておくことで、主軸に装着された工具を前記一の工具保持部によって保持された状態で主軸から取り外した後、次工具を保持した他の一の工具保持部を主軸に対応する位置に割り出し、当該主軸に次工具を装着させ、次工具による加工中に、主軸に装着されていた工具を待機位置ポットに保持させる、或いは、待機位置ポットに保持された工具を残りの工具保持部のうちの１つ以上に保持させることが可能となる。したがって、主軸に装着された工具と次工具との交換を待ち時間を発生させることなく行うことができ、加工に要する時間を短縮することができる。

また、前記駆動機構が支持軸を正逆に回転させるように構成されているため、主軸に装着された工具や待機位置ポットに保持された工具に対して所定の工具保持部を振り込んで当該工具保持部で保持する際に、支持軸の回転量が最小限となるように、支持軸の回転方向を制御することが可能となる。

即ち、主軸に装着された工具を前記一の工具保持部で保持させる際に、その時点における前記一の工具保持部の位置が工具交換位置にある場合には、前記工具保持部の開口を通して当該工具保持部が工具に振り込まれる方向とは反対の方向（逆方向）に支持軸を回転させ、前記一の工具保持部を主軸に装着された工具に振り込むための助走をとり、その後、支持軸を正方向に回転させて、前記一の工具保持部を主軸に装着された工具に振り込むことができるため、一定方向にのみ支持軸を回転させる場合と比較して、支持軸の回転量を少なくすることができ、結果的に、工具交換に要する時間を更に短縮することができる。

また、本発明においては、前記各工具交換アームの工具保持部には、少なくとも前記主軸に装着された工具、次に使用される工具及び次の次に使用される工具が、同時に択一的に保持可能となっている。詳しくは、前記支持軸を回転させることにより、同時に、少なくとも、前記主軸に装着された工具が、一の前記工具交換アームの工具保持部によって保持され、前記主軸に対して次に装着されるべき工具であって前記待機位置ポットに保持された工具が、前記一の工具交換アームの工具保持部を基準に前記支持軸の振り込み時の回転方向と逆方向において当該一の工具交換アームの工具保持部に最も近い位置に配設された他の一の工具交換アームの工具保持部によって保持され、前記主軸に対して次の次に装着されるべき工具が、前記他の一の工具交換アームの工具保持部を基準に前記支持軸の前記回転方向と逆方向において当該他の一の工具交換アームの工具保持部に最も近い位置に配設された残りの前記工具交換アームの工具保持部のうちの一つによって保持される制御が行われるように構成されている。

このようにすれば、前記他の一の工具保持部に次工具、前記残りの工具保持部の内の１つに次の次に使用する工具（次々工具）を予め保持させておき、主軸に装着された工具と次工具とを交換した後、次工具による短時間の加工を行い、その後、更に次々工具による加工を行うような場合であっても、前記一の工具保持部によって主軸に装着されていた工具を保持し、且つ前記残りの一の工具保持部によって次々工具を保持したままの状態で、前記他の一の工具保持部によって主軸に装着された次工具を保持して、少なくとも３つの工具を同時に択一的に保持することができる。したがって、その後、前記一の工具保持部によって保持されている工具を待機位置ポットに保持させることなく、即座に前記残りの一の工具保持部を主軸に対応する位置に配置して、次々工具を主軸に装着させ、前記一の工具保持部に保持されている工具を、次々工具による加工中に、待機位置ポットに保持させるようにすることで、待ち時間を極力減らすことができる。

また、上記工具交換装置において、各工具交換アームは、支持軸の回転方向に沿って等間隔に配設されていても良いし、非等間隔に配設されていても良いが、一の工具保持部による主軸に装着された工具の保持と、他のいずれかの工具保持部による待機位置ポットに保持された工具の保持とを同じタイミングで行うことができるように、各工具交換アームは、等間隔で配設されていることが好ましい。尚、この場合、各工具交換アーム間の間隔は、工具交換位置と待機位置との間の間隔である。

ところで、通常、工具交換装置においては、支持軸を回転させた際に工具保持部から工具が脱落するのを防止するために、工具の保持を解除不可にロックする機構が設けられる。

しかしながら、各工具交換アームの工具保持部に、主軸に装着された工具、次工具及び次々工具が同時に択一的に保持されるような場合に、主軸に装着された工具を待機位置ポットに保持させるとともに、次工具を主軸に装着させる際には、工具保持部から次々工具が脱落するのを防止するために、当該工具保持部に保持されている次々工具の保持のみを解除不能にロックするような機構が必要となり、構造が複雑なものとなる。

そこで、上記工具交換装置において、各工具交換アーム間の間隔が等間隔である場合、前記一の工具交換アームの工具保持部が主軸に対応する位置にあるとき、少なくとも他の一の工具交換アームの工具保持部が待機位置ポットに対応する位置にあり、更に、残りの工具交換アームの工具保持部に対応する位置には、この工具保持部に保持された工具を保持する仮置きポットが配設されていることが好ましい。

このようにすれば、次々工具を一時的に仮置きポットに保持させることができるため、工具保持部に保持された次々工具の保持のみを解除不可にするようなロック機構を設ける必要がなく、工具交換装置の構造を簡単なものにすることができる。

尚、工具保持部における工具を保持する際のロック機構としては、それぞれ、前記支持軸が、少なくとも前記主軸に接近したとき、その工具保持部における工具の保持を解除可能にする一方、工具の保持を解除可能にしていないとき、その工具保持部における工具の保持を解除不可にロックするロック機構であって、各ロック機構が同期して動作するものを例示することができる。

以上のように、本発明に係る工具交換装置によれば、少なくとも３つの工具交換アームを備えるとともに、支持軸を正逆に回転させるようにしたことで、極力待ち時間が発生することのないように工具交換を効率的に行うことができ、また、工具交換自体に要する時間も短縮することができ、結果、加工時間を短縮することができる。

一実施形態に係る工具交換装置を備えた工作機械の概略構成を示した斜視図である。一実施形態に係る工具交換装置の工具交換アームを示した正面図である。一実施形態に係る工具交換装置の工具交換アームを一部断面で示した正面図である。図３における矢示Ａ−Ａ間の断面図であり、（ａ）は、工具の保持が解除不可にロックされた状態を示した図であり、（ｂ）は、工具の保持を解除可能にされた状態を示した図である。一実施形態に係る工具交換装置による工具交換の過程を説明するための説明図である。一実施形態に係る工具交換装置による工具交換の過程を説明するための説明図である。一実施形態に係る工具交換装置による他の工具交換の過程を説明するための説明図である。

以下、本発明の具体的な実施の形態につき、図面を参照しながら説明する。

図１から図４に示すように、本例の工具交換装置１は、複合加工機などの工作機械５０に設けられるものであり、複数の工具が保持された工具マガジン２と、中心軸が工作機械５０の工具主軸５１の軸線と平行となるように配設された支持軸１０と、前記支持軸１０を前記中心軸を中心として回転させるとともに、前記工具主軸５１の軸線に沿って当該支持軸１０を工具主軸５１に接近、離反する方向に進退させる駆動機構１３と、前記支持軸１０に配設され、各先端部に設けられた工具保持部１６によって工具Ｔを保持する第１、第２及び第３工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、前記各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの工具保持部１６による工具Ｔの保持状態をロックするロック機構２５と、適宜支持部材によって支持された仮置きポット４１と、前記工具を前記工具マガジン２から所定の待機位置へと搬送する工具搬送機構４５とから構成されている。尚、図１においては、工作機械５０における工具主軸５１以外の構成について、図示を省略したが、この工作機械５０は、工具主軸５１以外にも、ベッドや、ベッド上に配設されるテーブル、ワークを把持するチャック、工具主軸５１を移動させる送り機構、工具主軸５１を回転させる回転駆動機構などを備えている。

前記工具マガジン２は、工具が保持された複数の工具ポット３と、軸線が水平方向に沿うように配設された駆動ローラ４と、同様に、軸線が水平方向に沿うように、前記駆動ローラ４の下方に配設された従動ローラ５と、前記駆動ローラ４をその軸中心に回転させる駆動モータ６と、前記２つのローラ４，５に架け渡された無端ベルト７と、当該無端ベルト７の外周面に一定間隔で配設され、それぞれ前記工具ポット３を保持する複数の保持台８とから構成されており、前記駆動モータ６を回転させることによって、無端ベルト７を回動させ、保持台８に保持された工具ポット３の中から所望の工具が保持された工具ポット３を、前記駆動ローラ４の上方に設定された割出位置に割り出す。尚、図１において、割出位置に割り出された工具ポット３及びその両隣の工具ポット３以外の工具ポット３については図示を省略した。

前記支持軸１０は、支持軸１０における工具主軸５１から遠い端面に開口した収納穴１１が形成されており、当該収納穴１１内には、後述するロック機構２５の規制ロッド３１が収納される。また、この支持軸１０には、前記収納穴１１と外部とを連通し、後述する付勢ロッド２６が挿通される３つの貫通穴１２が形成されている。

前記駆動機構１３は、前記支持軸１０における工具主軸５１から遠い末端（後端）に連結され、支持軸１０を回転させる駆動モータ（図示せず）や、前記駆動モータに連結され、駆動モータの回転位置を基に支持軸１０の角度位置を検出するロータリエンコーダ（図示せず）、支持軸１０を進退させるアクチュエータ（図示せず）などから構成されており、適宜工作機械５０の構造物に支持されている。そして、駆動機構１３によって支持軸１０を回転させることにより、前記３つの工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃが旋回し、また、前記支持軸１０を進退させることによって、前記３つの工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃもそれぞれ同方向に移動する。

次に、前記第１、第２及び第３工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃについて説明するが、これら３つの工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、それぞれ同一の構成からなるものであるため、以下の説明においては、各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃに共通する構成に同一の符号を付している。

前記第１、第２及び第３工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、それぞれ、後端側が前記支持軸１０の外周面に固設されており、各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの後端側は、前記支持軸１０の回転方向に沿って各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃ間が等間隔、即ち、本例において略１２０度間隔となるように、前記支持軸１０の外周面に固設されている。

また、各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの工具保持部１６は、当該各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの先端部に形成された平面視円弧状の固定爪１７と、当該固定爪１７に対向した状態で、ピン２０によって各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの本体に支持された可動爪１８とからなり、可動爪１８は、ピン２０を中心として揺動するようになっている。尚、各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの本体には、その後端面に開口するとともに、可動爪１８と対向する部分に開口した案内孔１９が形成されている。

前記ロック機構２５は、一端側に大径部２７、他端側に小径部２８が形成され、大径部２７の先端がリンク部材２９を介して可動爪１８と接続された状態で、各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの案内孔１９内に進退自在に収納された付勢ロッド２６と、前記支持軸１０の収納穴１１内に進退自在に収納され、付勢ロッド２６の後退動作を規制する規制ロッド３１とから構成されている。

前記付勢ロッド２６は、前記小径部２８に付勢ばね３０が巻回され、この付勢ばね３０による付勢力が大径部２７の先端からリンク部材２９を介して可動爪１８に伝達されるようになっており、これにより、可動爪１８がピン２０を中心として、固定爪１７に向けて揺動され、付勢された状態となっている。

前記規制ロッド３１は、工具主軸５１に近い末端（先端）側から順に、小径部３２、大径部３３が形成されており、先端面には収納穴３４が開口し、この収納穴３４内には付勢ばね３５が配設され、当該付勢ばね３５の一端は、前記支持軸１０における収納穴１１の内壁面に当接した状態となっている。

そして、図４（ａ）に示すように、支持軸１０が工具主軸５１から離反する方向に移動し、各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの工具保持部１６に保持された工具が少なくとも工具主軸５１、待機位置ポット４０内の工具ポット３及び仮置きポット４１のいずれかから抜き取られる位置（以下、「抜取位置」という）に配置され、適宜押当部材が前記付勢力以上の力で大径部３３の後端面に押し当てられた状態において、付勢ロッド２６における小径部２８の後端面が規制ロッド３１における大径部３３の外周面に当接するようになっており、これにより、付勢ロッド２６は、その後退動作が規制され、各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃにおける可動爪１８が固定された状態（ロック状態）となる。

一方、図４（ｂ）に示すように、支持軸１０が工具主軸５１に接近する方向に移動し、各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの工具保持部１６に保持された工具が少なくとも工具主軸５１、待機位置ポット４０内の工具ポット３及び仮置きポット４１のいずれかに差し込まれる位置（以下、「差込位置」という）に配置され、前記規制ロッド３１が付勢ばね３５によって後退する方向に付勢されている状態において、付勢ロッド２６における小径部２８の後端面が規制ロッド３１における大径部３３の外周面に当接した状態が解除されるようになっており、これにより、付勢ロッド２６の後退動作の規制が解除され、前記可動爪１８のロックが解除された状態（解除状態）となる。

前記工具搬送機構４５は、前記工具マガジン２と工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃとの間に配設されており、工具ポット３を把持する把持アーム４６や、把持アーム４６を上下方向に移動させる昇降機構４７、把持アーム４６を水平面内で旋回させる旋回機構４８などを備えている。そして、この工具搬送機構４５は、工具マガジン２に保持された複数の工具ポット３のうち、前記割出位置に割り出された保持台８に保持された工具ポット３を把持アーム４６で把持した後、前記昇降機構４７及び旋回機構４８によって、前記３つの工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの工具保持部１６が旋回する旋回円に対応した位置まで前記把持アーム４６に把持された工具ポット３を搬送して配設し、また、前記昇降機構４７及び旋回機構４８の動作によって、待機位置に配設された工具ポット３を前記割出位置に割り出された空の保持台８まで搬送する。

また、前記仮置きポット４１は、前記工具保持部１６の旋回円に対応する位置に、適宜支持部材によって支持されている。

そして、装着された工具を交換するために工具主軸５１が移動せしめられる位置（以下、「工具交換位置」という）と、前記工具搬送機構４５によって工具ポット３が配設される位置（以下、「待機位置」という）と、前記仮置きポット４１が配設された位置（以下、「仮置き位置」という）とは、前記旋回円上に等間隔に設定されており、例えば、第１工具交換アーム１５ａの工具保持部１６が工具交換位置にあるとき、前記第２工具交換アーム１５ｂの工具保持部１６及び第３工具交換アーム１５ｃの工具保持部１６は、それぞれ待機位置及び仮置き位置に配置されるようになっている。尚、以下の説明においては、前記工具搬送機構４５によって待機位置に配設された工具ポット３を待機位置ポット４０と称する。

次に、前記工具交換装置１によって工具交換を行いながら、第１〜第５の５つの工具Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５を順次使用し、ワークに加工を施す過程について、図５及び図６を参照しつつ、以下説明する。尚、図５及び図６において、工具主軸５１及び待機位置ポット４０をそれぞれ点線の丸で示した。また、以下の説明において、図面に向かって時計回り方向、言い換えれば、各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの工具保持部１６を工具に振り込む方向に支持軸１０を回転させることを正回転、反時計周り方向、言い換えれば、各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの工具保持部１６から工具の保持を解除する方向に回転させることを逆回転というものとする。更に、以下の説明においては、第１工具交換アーム１５ａの工具保持部１６を第１工具保持部、第２工具交換アーム１５ｂの工具保持部１６を第２工具保持部、第３工具交換アーム１５ｃの工具保持部１６を第３工具保持部と称し、第１工具保持部に第１工具Ｔ１、第２工具保持部に第２工具Ｔ２、第３工具保持部に第３工具Ｔ３が保持された状態からワークの加工を開始するものとして説明する。

まず、工具主軸５１を工具交換位置まで移動させるとともに、支持軸１０を前記抜取位置まで移動させた状態で、当該支持軸１０を正回転させて、第１工具保持部を工具交換位置に配置させる。尚、この際、第２工具保持部は仮置き位置に配置され、第３工具保持部は待機位置に配置され、支持軸１０を抜取位置まで移動させた状態となっているため、各工具保持部による工具の保持が解除不可にロックされた状態となっており、各工具保持部から工具が脱落するのが防止されている。

その後、支持軸１０を前記差込位置まで移動させることで、工具主軸５１に第１工具Ｔ１が装着されるとともに、第２工具保持部に保持された第２工具Ｔ２は仮置きポット４１に保持され、第３工具保持部に保持された第３工具Ｔ３は待機位置ポット４０に保持される。次に、第１工具保持部が第１工具Ｔ１と干渉しない位置に配置されるまで支持軸１０を逆回転させ、その後、工具主軸５１を所定の位置まで移動させ、第１工具Ｔ１によってワークに加工を施す。尚、支持軸１０を差込位置まで移動させた状態となっているため、工具保持部による工具の保持が解除可能な状態となっており、支持軸１０を逆回転させた際に、各工具保持部による工具の保持が解除されるようになっている。

第１工具Ｔ１による加工が終わり次第、工具主軸５１を工具交換位置まで移動させてから支持軸１０を正回転させ、第１工具保持部を第１工具Ｔ１に振り込んで当該第１工具保持部で第１工具Ｔ１を保持する。この際、第２工具保持部及び第３工具保持部は、それぞれ第２工具Ｔ２及び第３工具Ｔ３に振り込まれ、第２工具保持部によって第２工具Ｔ２が保持されるとともに、第３工具保持部によって第２工具Ｔ２が保持される。ついで、支持軸１０を抜取位置まで移動させて、工具主軸５１から第１工具Ｔ１を抜き取るとともに、仮置きポット４１から第２工具Ｔ２を抜き取り、待機位置ポット４０から第３工具Ｔ３を抜き取る。その後、図５（ａ）に示すように、支持軸１０を正回転させ、第２工具保持部を工具交換位置まで移動させる。これにより、第１工具保持部は待機位置、第３工具保持部は仮置き位置にそれぞれ配置される（図５（ｂ）参照）。

次に、図５（ｂ）に示すように、支持軸１０を差込位置まで移動させて、第１工具Ｔ１を待機位置ポット４０に保持させるとともに、工具主軸５１に第２工具Ｔ２を装着し、第２工具保持部が第２工具Ｔ２と干渉しない位置に配置されるように支持軸１０を逆回転させ、その後、工具主軸５１を所定の位置まで移動させて、第２工具Ｔ２による加工を開始し、第１工具Ｔ１が保持された待機位置ポット４０は、前記工具搬送機構４５によって工具マガジン２まで搬送され保持される。尚、この間、第３工具Ｔ３は仮置きポット４１に保持された状態となっている。

第２工具Ｔ２による加工終了後、工具主軸５１を工具交換位置まで移動させるとともに、支持軸１０を正回転させることにより、第２工具保持部を第２工具Ｔ２に振り込んで当該第２工具保持部で第２工具Ｔ２を保持するとともに、第３工具保持部を第３工具Ｔ３に振り込んで第３工具保持部で第３工具Ｔ３を保持する。次に、支持軸１０を抜取位置まで移動させて、工具主軸５１から第２工具Ｔ２を抜き取るとともに、第３工具Ｔ３を仮置きポット４１から抜き取る。その後、図５（ｃ）に示すように、支持軸１０を正回転させて第２工具保持部を待機位置に移動させるとともに、第３工具保持部を工具交換位置まで移動させる（図５（ｄ）参照）。

次に、支持軸１０を差込位置まで移動させて、第３工具Ｔ３を工具主軸５１に装着した後（図５（ｄ）参照）、第３工具Ｔ３が第３工具保持部から抜き取られる方向に工具主軸５１を移動させるとともに所定の位置まで移動させて、第３工具Ｔ３による加工を開始する。第３工具Ｔ３による加工の間に、支持軸１０を抜取位置まで移動させるとともに、第２工具保持部が仮置き位置に配置されるまで支持軸１０を正回転させ、更に、支持軸１０を差込位置まで移動させ、第２工具Ｔ２を仮置きポット４１に保持させた後、第２工具保持部による第２工具Ｔ２の保持が解除されるように支持軸１０を所定の位置まで逆回転させる。同様に、第３工具Ｔ３による加工の間に、工具搬送機構４５によって、第４工具Ｔ４を保持した工具ポット３を待機位置まで搬送する（図５（ｅ）参照）。

そして、第３工具Ｔ３による加工終了後、工具主軸５１を工具交換位置まで移動させるとともに、支持軸１０を正回転させて、第１工具保持部を第３工具Ｔ３に振り込み、当該第１工具保持部で第３工具Ｔ３を保持するとともに、待機位置ポット４０に保持された第４工具Ｔ４に対して第３工具保持部を振り込み、当該第３工具保持部によって第４工具Ｔ４を保持し、また、第２工具保持部を仮置きポット４１に保持された第２工具Ｔ２に振り込み、第２工具保持部によって第２工具Ｔ２を保持する。ついで、支持軸１０を抜取位置まで移動させて、工具主軸５１から第３工具Ｔ３を抜き取るとともに、待機位置ポット４０から第４工具Ｔ４を抜き取り、また、仮置きポット４１から第２工具Ｔ２を抜き取る（図５（ｅ）参照）。しかる後、図５（ｆ）に示すように、支持軸１０を逆回転させて、第３工具保持部を工具交換位置、第２工具保持部を待機位置、第１工具保持部を仮置き位置に移動させる（図６（ａ）参照）。

ついで、支持軸１０を差込位置まで移動させ、第４工具Ｔ４を工具主軸５１に装着するとともに、第２工具Ｔ２を待機位置ポット４０に保持させ、また、第３工具Ｔ３を仮置きポット４１に保持させる（図６（ｂ）参照）。ついで、第３工具保持部が第４工具Ｔ４と干渉しない位置に配置されるまで支持軸１０を逆回転させ、その後、工具主軸５１を所定の位置まで移動させ、第４工具Ｔ４による加工を開始する。尚、第４工具Ｔ４による加工中に、工具搬送機構４５によって、第２工具Ｔ２を保持した待機位置ポット４０が工具マガジン２へと搬送された後、第５工具Ｔ５を保持した工具ポット３が工具マガジン２の割出位置に割り出され、当該工具ポット３が待機位置まで搬送される（図６（ｃ）参照）。

そして、第４工具Ｔ４による加工が終了した後、工具主軸５１を工具交換位置まで移動させるとともに、支持軸１０を正回転させることにより、第３工具保持部を第４工具Ｔ４に振り込んで当該第３工具保持部によって第４工具Ｔ４を保持するとともに、第２工具保持部を第５工具Ｔ５に振り込み、当該第２工具保持部で第５工具Ｔ５を保持し、また、第１工具保持部を第３工具Ｔ３に振り込んで当該第１工具保持部で第３工具Ｔ３を保持する。ついで、支持軸１０を抜取位置まで移動させて、工具主軸５１から第４工具Ｔ４を抜き取るとともに、待機位置ポット４０から第５工具Ｔ５を抜き取り、更に、仮置きポット４１から第３工具Ｔ３を抜き取る（図６（ｃ）参照）。しかる後、図６（ｄ）に示すように、支持軸１０を逆回転させ、第２工具保持部を工具交換位置、第１工具保持部を待機位置、第３工具保持部を仮置き位置に移動させる。

次に、支持軸１０を差込位置まで移動させて、第５工具Ｔ５を工具主軸５１に装着するとともに、第３工具Ｔ３を待機位置ポット４０に保持させ、また、第４工具Ｔ４を仮置きポット４１に保持させる（図６（ｅ））。ついで、第２工具保持部が第５工具Ｔ５と干渉しない位置に配置されるまで支持軸１０を逆回転させ、しかる後、工具主軸５１を所定の位置まで移動させて、第５工具Ｔ５による加工を開始する。このようにして、本例の工具交換装置１によって５種類の工具を交換しながら、ワークに加工が施される。

このように、本例の工具交換装置１においては、駆動機構１３によって支持軸１０を正逆の両方向に回転させることができるようになっており、これにより、工具主軸５１、待機位置ポット４０及び仮置きポット４１のうちの少なくともいずれかに保持された工具を工具保持部１６によって保持する場合に、支持軸１０を予め逆方向に回転させておき、工具保持部１６を工具に振り込むための助走を確保しておくことができるため、一方向にのみ回転する場合と比較して、工具交換に要する時間を短縮することができる。

また、本例の工具交換装置１によれば、３つの工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃを備えていることにより、予め次の次に使用する工具を保持しておくことが可能となっており、例えば、第１工具Ｔ１を保持した待機位置ポット４０が工具マガジン２へと搬送され、その後、工具マガジン２から第３工具Ｔ３を保持した工具ポット３が待機位置へと搬送されるまでの時間よりも、第２工具Ｔ２による加工時間が短い場合であっても、予め第３工具３Ｔを工具保持部１６に保持させておくことができ、第２工具Ｔ２による加工終了後に、待ち時間を発生させることなく、第３工具Ｔ３を工具主軸５１に装着して、当該第３工具Ｔ３による加工を開始することができる。

更に、本例の工具交換装置１は、１つの工具保持部１６が主軸に対応する位置（工具交換位置）にあり、他の工具保持部１６のうちの１つが待機位置ポットに対応する位置（待機位置）にあるとき、残り１つの工具保持部１６に対応する位置（仮置き位置）に仮置きポット４１を配置するようにしている。したがって、例えば、図５（ｂ）のように、第１工具保持部が待機位置、第２工具保持部が工具交換位置にあり、第１工具Ｔ１を待機位置ポット４０に保持させるとともに、第２工具Ｔ２を工具主軸５１に装着する際に、第３工具保持部に対応する位置に配置された仮置きポット４１に第３工具Ｔ３を保持させておくことができるため、その後、支持軸１０を逆回転させた際に第３工具保持部で第３工具Ｔ３を保持しておく必要がなくなり、各工具保持部ごとに独立して工具の保持を解除不可にロックするような複雑な機構を設ける必要がなく、コストの低減を図ることができる。

また、本例の工具交換装置１においては、駆動機構１３に所謂サーボモータを用いるようにしているため、工具交換アームを必要に応じて柔軟に駆動させることができ、これにより、工具を保持する際も必要最低限の助走をとってから直ぐに保持動作に移ることができ、工具交換時間を短縮できる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれらに限定されるものではない。

例えば、上例においては、３つの工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃを備えた構成としたが、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構成としても良い。尚、この場合、一の工具交換アームの工具保持部が工具交換位置にあり、他の一の工具交換アームの工具保持部が待機位置にあるとき、残りの工具交換アームの工具保持部に対応する位置（仮置き位置）に仮置きポットを設けることが好ましい。

また、上例では、仮置きポット４１を設けたことにより、例えば、図５（ｂ）に示すように、第２工具交換アーム１５ｂの工具保持部１６に保持された第２工具Ｔ２を工具主軸５１に装着させるとともに、第１工具交換アーム１５ａの工具保持部１６に保持された第１工具Ｔ１を待機位置ポット４１に保持させるときに、第３工具交換アーム１５ｃの工具保持部１６に保持された第３工具Ｔ３を仮置きポット４１に保持させることができるようにしているが、仮置きポット４１を設けない構成にしても良い。

尚、この場合、前記ロック機構４５を、各工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃの工具保持部１６による工具の保持のロック状態と解除状態とを独立に切り替え可能な構成とすることが好ましい。このようにすれば、例えば、上記第３工具Ｔ３を仮置きポット４１に保持させる代わりに、第３工具交換アーム１５ｃの工具保持部１６による第３工具Ｔ３の保持をロック状態とし、第３工具Ｔ３が脱落するのを防止することができる。

更に、上例においては、３つの工具交換アーム１５ａ，１５ｂ，１５ｃ間が等間隔となるようにしているが、これに限られるものではない。

また、上例においては、工具マガジン２の保持台８に保持された工具ポット３を工具搬送機構４５によって待機位置まで搬送し、待機位置に配設された工具ポット３を待機位置ポット４０と称するようにしているが、これに限られるものではない。例えば、工具を保持可能な待機位置ポットを、適宜支持部材によって工作機械に支持されるように、予め待機位置に設け、前記工具搬送機構４５は、工具マガジン２の割出位置に割り出された工具ポット３から工具のみを抜き取り、抜き取った工具を待機位置ポットに保持させるようにしても良い。

また、上例では、工具交換装置１によってワークに加工を施す過程の一例を示したが、例えば、上記図５（ａ）から図６（ｂ）まで同様の手順でワークの加工を進めた後、図７に示す手順でワークに加工を施すことも可能であり、これについて以下説明する。尚、以下の説明においても、上記と同様に、図面に向かって時計周り方向に支持軸１０を回転させることを正回転、反時計周り方向に回転させることを逆回転というものとする。

上述した図６（ｂ）に示すように、第４工具Ｔ４を工具主軸５１に装着するとともに、第２工具Ｔ２を待機位置ポット４０に保持させ、また、第３工具Ｔ３を仮置きポット４１に保持させた後、第３工具保持部が第４工具Ｔ４と干渉しない位置に配置されるまで支持軸１０を逆回転させ、その後、工具主軸５１を所定の位置まで移動させ、第４工具Ｔ４による加工を開始する。また、工具主軸５１の移動とともに、或いは、第４工具Ｔ４による加工中に、工具搬送機構４５によって、第２工具Ｔ２を保持した待機位置ポット４０が工具マガジン２に収納されるとともに、工具マガジン２に割出位置に割り出された空の工具ポット３が待機位置まで搬送される。

ついで、支持軸１０を正回転させて、第１工具保持部で第３工具Ｔ３を保持させた後、支持軸１０を抜取位置に移動させて第３工具Ｔ３を仮置きポット４１から抜き取り、その後、図７（ａ）に示すように、支持軸１０を逆方向に回転させ、第１工具保持部を待機位置に移動させる。

次に、支持軸１０を差込位置まで移動させ、第３工具Ｔ３を待機位置ポット４０に保持させた後（図７（ｂ）参照）、支持軸１０を逆方向に回転させて第１工具保持部による第３工具Ｔ３の保持を解除する。しかる後、工具搬送機構４５によって、第３工具Ｔ３を保持した待機位置ポット４０を待機位置から工具マガジン２へと搬送し、その後、第５工具Ｔ５を保持した工具ポット３が工具マガジン２の割出位置に割り出され、当該工具ポット３が工具マガジン２から待機位置へと搬送される。

ついで、図７（ｃ）に示すように、支持軸１０を正回転させることにより、第１工具保持部を第５工具Ｔ５に振り込んで、当該第１工具保持部によって第５工具Ｔ５を保持した後、支持軸１０を抜取位置まで移動させて、待機位置ポット４０に保持された工具ポット３から第５工具Ｔ５を抜き取り、更に、支持軸１０を正回転させて、第１工具保持部を仮置き位置に移動させる。

次に、支持軸１０を差込位置まで移動させて第５工具Ｔ５を仮置きポット４１に保持させてから、支持軸１０を逆方向に回転させて第１工具保持部による第５工具Ｔ５の保持を解除する。ついで、工具搬送機構４５によって、第５工具Ｔ５が保持されていた待機位置ポット４０が待機位置から工具マガジン２へと搬送された後、第６工具Ｔ６が保持された工具ポット３が工具マガジン２の割出位置に割り出され、当該工具ポット３が待機位置まで搬送される（図７（ｄ）参照）。

第４工具Ｔ４による加工が終了した後、工具主軸５１を工具交換位置まで移動させるとともに、支持軸１０を正回転させることにより、第３工具保持部を第４工具Ｔ４、第２工具保持部を第６工具Ｔ６、第１工具保持部を第５工具Ｔ５にそれぞれ振り込み、第３工具保持部によって第４工具Ｔ４、第２工具保持部によって第６工具Ｔ６、第１工具保持部によって第５工具Ｔ５をそれぞれ保持する。ついで、支持軸１０を抜取位置まで移動させて、工具主軸５１から第４主軸Ｔ４を、待機位置ポット４０から第６工具Ｔ６を、仮置きポット４１から第５工具Ｔ５をそれぞれ抜き取る（図７（ｅ）参照）。

ついで、図７（ｆ）に示すように、支持軸１０を正回転させて、第１工具保持部を工具交換位置、第３工具保持部を待機位置、第２工具保持部を仮置き位置に移動させ、しかる後、支持軸１０を差込位置まで移動させて、第５工具Ｔ５を工具主軸５１に装着するとともに、第４工具Ｔ４を待機位置ポット４０、第６工具Ｔ６を仮置きポット４１にそれぞれ保持させる。そして、第１工具保持部が第５工具Ｔ５と干渉しない位置に配置されるまで支持軸１０を逆回転させた後、工具主軸５１を所定の位置まで移動させて、第５工具Ｔ５による加工を開始する。

このように、一の工具、上例においては、第４工具Ｔ４による加工が比較的長い時間行われるような場合には、当該第４工具Ｔ４による加工の間に、次に使用する工具（第５工具）及び次の次に使用する工具（第６工具）を工具保持部に保持させるようにすることで、後の加工をスムーズに行うようにすることができる。

１工具交換装置
２工具マガジン
３工具ポット
１０支持軸
１５ａ第１工具交換アーム
１５ｂ第２工具交換アーム
１５ｃ第３工具交換アーム
１６工具保持部
１７固定爪
１８可動爪
２５ロック機構
２６付勢ロッド
３１規制ロッド
４０待機位置ポット
４１仮置きポット
４５工具搬送機構

Claims

工作機械の工具交換位置に配設され、主軸に装着された工具を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なるように配設されるとともに、該中心軸を中心として回転可能に設けられ、且つ前記主軸の軸線と平行な方向である該主軸に接近、離反する方向に沿って移動可能に設けられた支持軸と、
前記支持軸を、前記中心軸を中心として正逆に回転させるとともに、前記主軸軸線に沿って前記接近、離反する方向に進退させる駆動機構と、
前記支持軸の中心軸と直交する平面内で、該中心軸を中心とした半径方向に延出するように、前記支持軸に配設されるとともに、前記支持軸の正逆の回転方向における、その一方の側面に開口した工具保持部を備え、前記工具を、その軸線が前記支持軸の中心軸と平行になるように該工具保持部に保持する工具交換アームと、
複数の工具を保持する工具マガジンと、
前記工具マガジンとの間で工具を出し入れする位置であって、前記工具交換アームの工具保持部が旋回する旋回円に対応する位置に設けられて、前記工具を保持する待機位置ポットと、
前記工具マガジンと待機位置ポットとの間で工具を搬送する工具搬送機構とを備えた工具交換装置において、
前記支持軸の中心軸と直交する同一平面内に、少なくとも３個の前記工具交換アームを備え、各工具交換アームの工具保持部は、前記支持軸の中心軸を中心とした同一のピッチ円上に位置しており、
前記支持軸を回転させることにより、同時に、少なくとも、前記主軸に装着された工具が、一の前記工具交換アームの工具保持部によって保持され、前記主軸に対して次に装着されるべき工具であって前記待機位置ポットに保持された工具が、前記一の工具交換アームの工具保持部を基準に前記支持軸の振り込み時の回転方向と逆方向において当該一の工具交換アームの工具保持部に最も近い位置に配設された他の一の工具交換アームの工具保持部によって保持され、前記主軸に対して次の次に装着されるべき工具が、前記他の一の工具交換アームの工具保持部を基準に前記支持軸の前記回転方向と逆方向において当該他の一の工具交換アームの工具保持部に最も近い位置に配設された残りの前記工具交換アームの工具保持部のうちの一つによって保持される制御が行われ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。
前記各工具交換アームは、前記支持軸の回転方向に沿って等間隔に配設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。
一の前記工具交換アームの工具保持部が前記主軸に対応する位置にあるとき、少なくとも他の一の工具交換アームの工具保持部が前記待機位置ポットに対応する位置にあり、
更に、残りの工具交換アームの工具保持部に対応する位置には、該工具保持部に保持された工具を保持する仮置きポットが配設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。
工作機械の工具交換位置に配設され、主軸に装着された工具を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なるように配設されるとともに、該中心軸を中心として回転可能に設けられ、且つ前記主軸の軸線と平行な方向である該主軸に接近、離反する方向に沿って移動可能に設けられた支持軸と、
前記支持軸を、前記中心軸を中心として正逆に回転させるとともに、前記主軸軸線に沿って前記接近、離反する方向に進退させる駆動機構と、
前記支持軸の中心軸と直交する平面内で、該中心軸を中心とした半径方向に延出するように、前記支持軸に配設されるとともに、前記支持軸の正逆の回転方向における、その一方の側面に開口した工具保持部を備え、前記工具を、その軸線が前記支持軸の中心軸と平行になるように該工具保持部に保持する工具交換アームと、
複数の工具を保持する工具マガジンと、
前記工具マガジンとの間で工具を出し入れする位置であって、前記工具交換アームの工具保持部が旋回する旋回円に対応する位置に設けられて、前記工具を保持する待機位置ポットと、
前記工具マガジンと待機位置ポットとの間で工具を搬送する工具搬送機構とを備えた工具交換装置において、
前記支持軸の中心軸と直交する同一平面内に、少なくとも３個の前記工具交換アームを備え、前記各工具交換アームは、前記支持軸の回転方向に沿って等間隔に配設され、各工具交換アームの工具保持部は、前記支持軸の中心軸を中心とした同一のピッチ円上に位置しており、
一の前記工具交換アームの工具保持部が前記主軸に対応する位置にあるとき、少なくとも他の一の工具交換アームの工具保持部が前記待機位置ポットに対応する位置にあり、
更に、残りの工具交換アームの工具保持部に対応する位置には、該工具保持部に保持された工具を保持する仮置きポットが配設されており、
前記支持軸を回転させることにより、前記主軸に装着された工具が、一の前記工具交換アームの工具保持部によって保持され、前記待機位置ポットに保持された工具が、他の一の工具交換アームの工具保持部によって保持され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。
前記各工具交換アームは、それぞれ、前記支持軸が、少なくとも前記主軸に接近したとき、その工具保持部における工具の保持を解除可能にする一方、工具の保持を解除可能にしていないとき、その工具保持部における工具の保持を解除不可にロックするロック機構を備えており、各ロック機構は、同期して動作するように構成されていることを請求項３又は４に記載の工具交換装置。