加工工具的刀具更换装置

摘要

本发明提供一种能够通过机械臂的动作来自动地进行刀具的更换且能够谋求小型化的加工工具的刀具更换装置。在主轴主体(1)的夹持部(2)设有多个夹持滚珠(14)、对夹持滚珠向内侧施力的夹持套筒(13)、以及对夹持套筒向夹持方向施力的弹簧构件(19)。在刀具夹头的外周部设有圆环状的卡合槽(34)。在刀库(8)设有收纳刀具夹头(3)的收纳凹部(80)。在收纳凹部(80)设有能够卡合于刀具夹头的卡合槽(34)的卡合保持部(81)，在卡合保持部内设有扭转施加部(82、83)，在刀具夹头自收纳凹部脱离时，扭转施加部(82、83)与卡合槽卡合而对刀具夹头施加扭转力。

权利要求

1.一种加工工具的刀具更换装置，该加工工具的刀具更换装置具备：旋转驱动部，其对主轴轴部进行旋转驱动；

主轴主体，其连结于该旋转驱动部，该主轴主体在内部将该主轴轴部保持为能够旋转；

夹持部，其设于该主轴轴部的顶端；

刀具夹头，其被该夹持部夹持，在该刀具夹头安装有刀具；以及刀库，其保持多个该刀具夹头，

该加工工具的刀具更换装置的特征在于，在设于该刀具夹头的端部的夹头连结部设有圆环状的夹持槽，在该夹持部设有：嵌合于该夹持槽的多个夹持滚珠、为了对该夹持滚珠向内侧施力而能够滑动地外嵌于外周部的夹持套筒、以及对该夹持套筒向夹持方向施力的弹簧构件，在该刀具夹头的外周部设有圆环状的卡合槽，且在所述刀库设有收纳所述刀具夹头的收纳凹部，在该收纳凹部设有能够与该刀具夹头的该卡合槽卡合的卡合保持部，并且在该刀库上设有夹持解除部，该夹持解除部通过与该夹持套筒接触而使该夹持套筒向松开方向滑动，

设有扭转施加部，在该刀具夹头自该收纳凹部脱离时，该扭转施加部与该卡合槽卡合而对该刀具夹头施加扭转力。

2.根据权利要求1所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，在圆环状的夹持槽内设有多个凹痕，所述多个夹持滚珠嵌合于该凹痕而传递驱动力。

3.根据权利要求2所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，在所述夹持套筒的内侧设有卡合面，该卡合面根据所述夹持套筒的轴向的滑动，使所述夹持滚珠嵌合于所述夹持槽的凹痕而传递驱动力，或解除嵌合而使刀具夹头脱离。

4.根据权利要求1所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，所述夹持滚珠向内周侧和外周侧露出地嵌入多个滚珠保持孔，该多个滚珠保持孔以预定的角度间隔呈放射状设于主轴顶端部。

5.根据权利要求1所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，在设于所述主轴轴部的顶端的夹头插入孔的进深部设有施力构件，该施力构件利用弹簧力对所述刀具夹头的夹头连结部向突出方向施力。

6.根据权利要求1所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，在所述主轴轴部的顶端的夹持部设有弹簧构件，该弹簧构件利用弹簧力对所述夹持套筒沿轴向施力。

7.根据权利要求1所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，所述刀库的夹持解除部构成为，在被收纳于所述收纳凹部内的刀具夹头进入所述主轴轴部的夹持部，夹头连结部向该夹持部的夹头插入孔嵌入时，所述夹持套筒的端部接触该夹持解除部，并通过滑动来解除夹持。

8.根据权利要求7所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，在所述刀库上，倾斜面沿着所述收纳凹部的缘部设于所述夹持解除部的近前处。

9.根据权利要求1所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，所述扭转施加部由相对地配设于所述刀库的所述收纳凹部的两个球塞构成，该两个球塞的滚珠施力设定为互不相同。

10.根据权利要求1所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，在所述刀具夹头的外周部设有第1弧齿盘部，在所述主轴轴部顶端的主轴顶端部设有与该第1弧齿盘部卡合的第2弧齿盘部。

11.根据权利要求1所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，所述扭转施加部由在所述刀库的所述收纳凹部的一侧并排设置的多个球塞构成，通过该一侧的球塞与该卡合槽之间的卡合来对该刀具夹头施加扭转力。

12.根据权利要求1所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，在所述夹持套筒的外周部设有环状凸部，在所述刀库上设有下压部，该下压部通过卡合于该环状凸部来将该夹持套筒下压，在使被收纳于所述刀库的所述收纳凹部内的刀具夹头进入所述主轴轴部的夹持部，夹头连结部嵌入该夹持部的夹头插入孔，并使该刀具夹头离开该收纳凹部时，该环状凸部卡合于该下压部而被下压，所述夹持套筒下降而完成该刀具夹头的夹持。

13.根据权利要求12所述的加工工具的刀具更换装置，其特征在于，所述下压部以具有倾斜面的方式设置于所述刀库上的所述收纳凹部的上方，该倾斜面接触所述环状凸部而将所述环状凸部下压。

说明书

加工工具的刀具更换装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种安装于机械臂且通过旋转驱动部的马达等使硬质合金旋转锉(日文：超硬ロータリーバー)、磨头等刀具高速旋转来进行工件的倒角、去毛刺、抛光等加工的
加工工具，特别是涉及一种相对于加工工具的主轴主体利用机械臂的动作来更换各种刀具
的加工工具的刀具更换装置。

背景技术

[0002] 以往，在下述的专利文献1等中公知有一种加工工具，该加工工具安装于机械臂的顶端等，将刀具安装于马达的输出轴的顶端并使刀具高速旋转，从而进行产品的去毛刺加
工等。

[0003] 这种加工工具通常安装于机械臂的顶端，通过机械臂的动作而完全自动化地使用，因此在更换刀具时，也要求成为能够自动地进行刀具的更换的构造。

[0004] 因此，在该以往的加工工具中，采用如下构造：在加工工具的头内设置通过空气压力而沿轴向移动的移动构件，在移动构件的内侧配设卡盘机构，通过空气压力使移动构件
沿轴向滑动而进行卡盘机构的开闭，从而自动地进行刀具的更换。

[0005] 专利文献1：日本特开2009－23076号公报

发明内容

[0006] 发明要解决的问题

[0007] 然而，该以往的加工工具在其头内配设压力空气的导入回路，并设置移动构件的滑动机构，在移动构件的内侧配设有夹持机构，因此构造复杂化，头部分必然大型化。

[0008] 进行工件的倒角、去毛刺、抛光等加工的加工工具需要通过机械臂的动作使刀具进入到各种工件的细微的部位、狭窄的空间来进行加工。但是，若加工工具的头部分大型
化，则在使刀具进入工件的细微的部位时，头部分与工件发生干扰，难以对工件的细微的部
分进行加工。

[0009] 本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种加工工具的刀具更换装置，其能够通过机械臂的动作来自动地进行刀具的更换，能够谋求小型化。

[0010] 用于解决问题的方案

[0011] 为了实现上述目的，本发明提供一种加工工具的刀具更换装置，

[0012] 该加工工具的刀具更换装置具备：旋转驱动部，其对主轴轴部进行旋转驱动；主轴主体，其连结于该旋转驱动部，该主轴主体在内部将该主轴轴部保持为能够旋转；夹持部，
其设于该主轴轴部的顶端；刀具夹头，其被该夹持部夹持，在该刀具夹头安装有刀具；以及
刀库，其保持多个该刀具夹头，该加工工具的刀具更换装置的特征在于，

[0013] 在设于该刀具夹头的端部的夹头连结部设有圆环状的夹持槽，

[0014] 在该夹持部设有：嵌合于该夹持槽的多个夹持滚珠、为了对该夹持滚珠向内侧施力而能够滑动地外嵌于外周部的夹持套筒、以及对该夹持套筒向夹持方向施力的弹簧构
件，

[0015] 在该刀具夹头的外周部设有圆环状的卡合槽，且在所述刀库设有收纳所述刀具夹头的收纳凹部，在该收纳凹部设有能够与该刀具夹头的该卡合槽卡合的卡合保持部，并且
在该刀库上设有夹持解除部，该夹持解除部通过与该夹持套筒接触而使该夹持套筒向松开
方向滑动，

[0016] 在该卡合保持部内设有扭转施加部，在该刀具夹头自该收纳凹部脱离时，该扭转施加部与该卡合槽卡合而对该刀具夹头施加扭转力。

[0017] 采用本发明的加工工具的刀具更换装置，在机械臂安装有加工工具，在不使用空气压力等动力、电力的情况下，仅靠机械臂的动作，就能够使由刀库保持着的刀具夹头嵌合
于主轴轴部的夹持部并进行夹持，且能够使夹持套筒自动地滑动而进行夹持解除。另外，在
夹持刀具夹头时，使夹持滚珠卡合于夹持槽，使刀具夹头一边扭转一边成为夹持状态，因
此，总是能够使刀具夹头适当地连结于夹持部并夹持刀具夹头，能够将刀具夹头以能够被
旋转驱动的方式安装。

[0018] 另外，在将刀具夹头收纳于刀库的情况下，通过机械臂的动作，使夹持套筒向松开方向滑动，使刀具夹头自夹持部脱离，能够将刀具夹头收纳于刀库。由此，能够适当地进行
安装有刀具的刀具夹头的更换。

[0019] 并且，对于设于主轴轴部的顶端的夹持部而言，仅在夹持套筒的内侧配设夹持滚珠即可，因此，与以往的加工工具相比，能够使夹持部大幅小型化。因此，不会使夹持部与工
件干扰，能够使刀具进入到工件的细微的部分或刀具难以进入的复杂且狭窄的部位，从而
能够进行工件的倒角、去毛刺、抛光等加工。

[0020] 在此，能够构成为，在上述夹持槽内设置多个凹痕，使上述夹持滚珠嵌合于上述夹持槽的上述凹痕而传递驱动力。另外，能够构成为，在上述夹持套筒的内侧设有卡合面，该
卡合面根据上述夹持套筒的轴向的滑动，使上述夹持滚珠嵌合于上述夹持槽的凹痕而传递
驱动力，或解除嵌合而使刀具夹头脱离。

[0021] 由此，与以往的由在加工工具的夹持部与刀具夹头之间的连结部使用的大型的凹凸部实现的啮合构造不同，通过夹持滚珠与凹痕之间的卡合将旋转力向刀具夹头传递，因
此，即使在刀具夹头和夹持部的绕轴的相对角度位置未处于预定状态的情况下，仅靠机械
臂的动作，也能够对刀具夹头施加扭转力而使夹持部适当地夹持刀具夹头。因此，不需要对
刀具夹头、夹持部的角度姿势进行检测的传感器、基于角度检测信号的控制机构，能够简化
刀具更换装置的结构。

[0022] 另外，在此，还能够取代上述夹持滚珠与凹痕之间的卡合而采用弧齿盘方式。在该情况下，构成为，在刀具夹头的外周部设置第1弧齿盘部，在主轴轴部顶端的主轴顶端部设
置与第1弧齿盘部卡合的第2弧齿盘部。

[0023] 另外，在此，上述夹持滚珠能够向内周侧和外周侧露出地插入以预定的角度间隔呈放射状设于主轴顶端部的滚珠保持孔。另外，在此，能够在设于上述主轴轴部的顶端的夹
头插入孔的进深部设置施力构件，该施力构件利用弹簧力对刀具夹头的夹头连结部向突出
方向施力。并且，优选的是，在上述主轴轴部的顶端的夹持部设置弹簧构件，该弹簧构件利
用弹簧力对上述夹持套筒沿轴向施力。

[0024] 并且，能够构成为，在上述刀库设有夹持解除部，夹持解除部接触上述夹持套筒，根据上述主轴主体的动作，使夹持套筒滑动，将上述主轴顶端部与上述刀具夹头的夹头连
结部之间的夹持解除。

[0025] 上述刀库的夹持解除部能够构成为，在主轴轴部的夹持部相对于被收纳于收纳凹部内的刀具夹头进入且夹头连结部嵌入该夹持部的夹头插入孔时，上述夹持套筒的端部抵
接于该夹持解除部而解除连结。

[0026] 并且，在上述刀库上，能够沿着收纳凹部的缘部设置与上述夹持解除部连续的倾斜面。由此，通过机械臂的动作，仅靠简单地移动，就能够在自倾斜面到夹持解除部的范围
内使夹持套筒向解除方向滑动，而使夹持部松开，从而能够安全地拆下刀具夹头，进而使夹
持于主轴轴部的顶端的夹持部的刀具夹头收纳于刀库的收纳凹部内。

[0027] 另外，能够构成为，上述扭转施加部由相对地配设于上述刀库的上述收纳凹部的两个球塞构成，两个球塞的滚珠施力设定为互不相同，在刀具夹头自收纳凹部脱离时，使卡
合槽与两个球塞的接触摩擦阻力不同，来对刀具夹头施加扭转力。

[0028] 由此，主轴主体通过机械臂的动作而朝向被收纳于收纳凹部内的刀具夹头移动，使主轴轴部的夹持部的夹头插入孔以盖在刀具夹头的夹头连结部上的方式嵌合。此时，在
夹持套筒的端部抵接于夹持解除部并解除夹持，且使刀具夹头连结于夹持部的状态下，当
通过机械臂的动作使主轴主体向收纳凹部的前方移动时，夹持套筒在倾斜面上滑动，夹持
套筒逐渐地向夹持侧滑动。

[0029] 此时，由两个球塞构成的扭转施加部对刀具夹头赋予扭转力，由此，刀具夹头绕轴扭转。因此，夹持套筒内的夹持滚珠与夹头连结部的夹持槽内的凹痕之间的卡合自动地成
为适当嵌合状态，在刀具夹头离开收纳凹部时，夹持套筒能够自动地完全夹持夹头连结部。
由此，通过比较简单的结构的装置，在刀具的更换时，仅靠机械臂的动作，就能够使刀具夹
头适当且迅速地夹持夹头连结部。

[0030] 另外，在此，还能够是，上述扭转施加部由在刀库的收纳凹部的一侧并排设置的多个球塞构成，通过一侧的球塞与刀具夹头的卡合槽之间的卡合来在刀具夹头的移动时产生
摩擦阻力，对刀具夹头施加扭转力。

[0031] 另外，在此，优选的是，在上述夹持套筒的外周部设有环状凸部，在刀库上设置下压部，该下压部通过卡合于环状凸部来将夹持套筒下压。由此，在使主轴轴部的夹持部相对
于被收纳于刀库的收纳凹部内的刀具夹头进入，夹头连结部嵌入夹持部的夹头插入孔，并
由机械臂使刀具夹头离开收纳凹部时，环状凸部卡合于下压部而被下压，夹持套筒下降而
能够可靠地完成刀具夹头的夹持。

[0032] 发明的效果

[0033] 采用本发明的加工工具的刀具更换装置，能够通过机械臂的动作来自动地进行刀具的更换，且能够谋求加工工具的小型化。

附图说明

[0034] 图1是表示本发明的一个实施方式的加工工具的主视图。

[0035] 图2A是该加工工具的纵剖视图，图2B是图2A中的B－B剖视图。

[0036] 图3是刀具夹头脱离后的状态的剖视图。

[0037] 图4是刀库的俯视图。

[0038] 图5是图4的V‑V剖视图。

[0039] 图6是刀库的主视图。

[0040] 图7是将刀具夹头收纳于刀库时的带说明截面的侧视图。

[0041] 图8是将刀具夹头自刀库取出时的带说明截面的侧视图。

[0042] 图9是将刀具夹头收纳于刀库时的说明俯视图。

[0043] 图10是使刀具夹头进入刀库的收纳凹部时的主视图。

[0044] 图11是表示加工工具的使用状态的主视图。

[0045] 图12A是第2实施方式的加工工具的纵剖视图，图12B是图12A中的B－B向视图。

[0046] 图13A是第2实施方式中的、使主轴主体和刀具夹头分离时的纵剖视图，图13B是图13A中的B－B剖视图。

[0047] 图14A是第3实施方式的加工工具的纵剖视图，图14B是图14A中的B－B向视图。

[0048] 图15是使主轴主体和刀具夹头分离时的纵剖视图。

[0049] 图16A是该刀库的主视图，图16B是该刀库的俯视图，图16C是图16A中的C－C剖视图。

[0050] 图17A是将刀具夹头收纳于刀库时的说明俯视图，图17B是使夹持部进入收纳凹部的上方时的侧视图，图17C是使该夹持部嵌合于收纳凹部内的刀具夹头时的侧视图。

[0051] 图18是夹持部将刀具夹头自刀库取出并夹持时的侧视图。

[0052] 图19是表示第3实施方式中的、使用了弧齿盘的夹持部和刀具夹头的纵剖视图。

[0053] 附图标记说明

[0054] 1、主轴主体；2、夹持部；3、刀具夹头；7、刀具；8、刀库；8A、刀库；9、旋转驱动部；10、主轴轴部；11、轴承构件；12、板；13、夹持套筒；13a、卡合面；13b、凹痕；14、夹持滚珠；15、主
轴顶端部；16、夹头插入孔；17、滚珠保持孔；18、施力构件；19、弹簧构件；21、卡定环；22、卡
定环；23、夹持套筒；23a、卡合面；23b、凹痕；24、环状凸部；29、第2弧齿盘部；30、夹头连结
部；31、刀具固定部；32、夹持槽；33、凹痕；34、卡合槽；35、卡合凹痕；39、第1弧齿盘部；80、收
纳凹部；81、卡合保持部；82、扭转施加部；83、扭转施加部；84、夹持解除部；85、倾斜面；86、
下压部；86a、倾斜面；87、扭转施加部；88、保持部。

具体实施方式

[0055] 以下，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。如图1所示，加工工具是如下那样的工具：在主轴主体1的主轴轴部10的顶端设有夹持部2，主轴主体1(旋转驱动部9)安
装于机械臂等，使由夹持部2夹持的刀具7高速旋转，从而进行产品的去毛刺加工等。

[0056] 去毛刺等的刀具7固定于刀具夹头3，刀具夹头3被夹持部2夹持，加工工具通过主轴主体1的旋转驱动来使刀具7高速旋转，从而进行工件的去毛刺、倒角、抛光加工等。

[0057] 如图2A、图2B所示，在主轴主体1内设有轴承构件11，主轴轴部10借助轴承构件11能够旋转地轴支承于圆筒壳体的轴心位置。在主轴主体1的末端部安装有电动马达等旋转
驱动部9，旋转驱动部9的旋转轴与主轴轴部10的末端连结，主轴轴部10被旋转驱动部9驱动
而以高速进行旋转。

[0058] 主轴轴部10的主轴顶端部15为大径部，且自主轴主体1突出，如图3所示，在主轴顶端部15以向顶端侧开口的方式沿轴向形成有夹头插入孔16。夹头插入孔16的内表面形成为
圆锥形的坡状，如图3那样，同样地形成为坡状的、刀具夹头3的夹头连结部30成为能够紧密
地进入夹头插入孔16内的形状。

[0059] 另一方面，如图3所示，刀具夹头3包括用于将刀具7固定的刀具固定部31、和经由卡合槽34设置在刀具固定部31的上部的夹头连结部30，夹头连结部30如上述那样插入到夹
头插入孔16内而保持连结。夹头连结部30形成为坡状也就是圆台状，在上部附近的外周形
成有夹持槽32，在夹持槽32内，以预定的间隔形成有多个凹痕(截面为大致半圆形形状的凹
部)33。

[0060] 夹持滚珠14嵌入所述凹痕33，从而能够将主轴轴部10的旋转力传递至夹头连结部30。如图2A、图2B所示，例如，在使用6个夹持滚珠14的情况下，12个凹痕33以30°的角度间隔
形成在夹持槽32内。6个夹持滚珠14以能够滚动的方式嵌入并保持于多个滚珠保持孔17内，
如图2B所示，上述多个滚珠保持孔17在主轴轴部10的顶端部附近内呈环状且以60°的角度
间隔地呈放射状设置。这6个滚珠保持孔17向主轴轴部10的顶端部的内外开口，滚珠保持孔
17内的各夹持滚珠14自滚珠保持孔17的内外的开口向内侧和外侧露出并被容纳于孔内。

[0061] 另一方面，如图3所示，在设于主轴轴部10的主轴顶端部15的夹头插入孔16的进深部嵌入有板12，施力构件18配设为通过螺旋弹簧18a对所插入的刀具夹头3的夹头连结部30
向顶端侧施力。施力构件18被卡定环21保持为能够在夹头插入孔16的预定位置滑动。并且，
在主轴轴部10的主轴顶端部15的外周部，以能够在预定的范围内上下滑动的方式外嵌有夹
持套筒13，并且，在主轴顶端部15装配有对夹持套筒13向顶端侧施力的弹簧构件19(螺旋弹
簧)。夹持套筒13以能够滑动的方式被卡定环22保持在主轴顶端部15的预定位置。

[0062] 在夹持套筒13的内周面形成有与包含夹持滚珠14的主轴顶端部15的外周面相接触的卡合面13a，如图7所示，在夹持套筒13滑动到上方时，夹持滚珠14与设于卡合面13a的
一部分的凹痕13b卡合。由此，夹持滚珠14与夹持槽32的凹痕33的嵌合被解除，容许刀具夹
头3脱离。

[0063] 另一方面，如图3所示，在刀具夹头3的中间部即在夹头连结部30与刀具固定部31之间的外周部，呈环状地形成有卡合槽34，在卡合槽34内以预定的角度间隔设有多个卡合
凹痕35。

[0064] 如图7～图9所示，这些卡合凹痕35构成为，在刀具夹头3收纳于刀库8的收纳凹部80时，在收纳凹部80内的两侧，相对地设置的扭转施加部82、83的球塞卡合于所述卡合凹痕
35。

[0065] 扭转施加部82、83的一对球塞在收纳凹部80内从两侧相对，并设于收纳凹部80内的两侧，两侧的球塞的滚珠在内侧露出。在利用机械臂RA将刀具夹头3插入到刀库8的收纳
凹部80时，扭转施加部82、83的两侧的球塞的滚珠卡合于卡合凹痕35内。

[0066] 并且，扭转施加部82、83两侧的球塞的作用力设定为互不相同。也就是说，设于两侧的扭转施加部82、83的球塞以配设于其圆筒部内的螺旋弹簧的弹簧力不同的方式设置。

[0067] 因此，两侧的球塞的滚珠卡合于卡合凹痕35，在通过机械臂RA的动作使刀具夹头3从收纳凹部80脱离时，在两侧的球塞的滚珠与卡合凹痕35之间产生的摩擦阻力值在两侧不
同。由此，在通过机械臂RA的动作使刀具夹头3从收纳凹部80脱离时，对刀具夹头3施加扭转
力，刀具夹头3扭转。由此，夹持滚珠14与夹持槽32内的各凹痕33的卡合成为适当状态，能够
利用夹持部2适当地夹持刀具夹头3。

[0068] 在该例子中，使用了球塞作为扭转施加部82、83，但为了对刀具夹头3施加扭转力，只要是在机械臂RA的动作时在刀具夹头3的外周部与刀库8的收纳凹部80之间的两侧施加
不同的摩擦阻力的构造，则还能够使用其他的施力构造等。

[0069] 如图4～图10所示，在刀具固定部31固定有刀具7的多个刀具夹头3被收纳在刀库8的收纳凹部80内。由硬质合金旋转锉、磨头等构成的可更换的刀具7被插入到刀具夹头3的
刀具固定部31的底部，并被紧固螺钉紧固固定。

[0070] 如图4～图6所示，刀库8构成为，在水平部上水平地并排设置多个收纳凹部80，在多个收纳凹部80内收纳带刀具的刀具夹头3。各收纳凹部80形成为朝向前方呈大致U字型开
口，在收纳凹部80的周缘部形成有与上述刀具夹头3的卡合槽34卡合而保持刀具夹头3的卡
合保持部81。如图7、图8所示，对于卡合保持部81，在通过机械臂RA的动作使刀具夹头3进入
收纳凹部80内时，一边使刀具夹头3的卡合槽34与卡合保持部81卡合，刀具夹头3一边进入
到收纳凹部80的进深处而被保持。

[0071] 而且，如图4所示，在各收纳凹部80的两侧，以在内侧相对的方式设置有由球塞构成的扭转施加部82、83。两侧的扭转施加部82和扭转施加部83的各球塞被设定为内置的螺
旋弹簧的弹簧力不同，顶端部的滚珠的施力不同。扭转施加部82、83的顶端的各球塞能够与
刀具夹头3的卡合槽34的卡合凹痕35卡合。

[0072] 在刀具夹头3的各收纳凹部80的两侧上，形成有夹持解除部84作为水平部，夹持解除部84的收纳凹部80侧的缘部形成为使到达该部位的刀具夹头3的夹持套筒13上升。并且，
如图5、图7所示，在刀库8上的自夹持解除部84到前方的范围内，倾斜面85以朝向进深处变
高的方式连续地形成。

[0073] 由此，如图7所示，在通过机械臂RA的动作使刀具夹头3与主轴主体1一起移动并使刀具夹头3自收纳凹部80的前方朝向进深处进入时，刀具夹头3的夹持套筒13的下端部接触
倾斜面85上。由此，夹持套筒13一边在倾斜面85上滑动一边被托起，在到达夹持解除部84
时，夹持滚珠14的外侧嵌入卡合面13a的凹痕13b，夹持滚珠14与夹头连结部侧的凹痕33之
间的卡合脱离，夹持套筒13所形成的夹持被解除。

[0074] 因此，当利用机械臂RA使主轴主体1上升时，刀具夹头3如图3所示那样自主轴轴部10的夹持部2脱离，由于收纳凹部80的卡合保持部81卡合于刀具夹头3的卡合槽34，因此刀
具夹头3被保持于收纳凹部80，主轴主体1与机械臂RA一起进行上升移动。

[0075] 另一方面，在拆下刀具夹头3之后，在为了刀具更换等而要对主轴主体1再次装配刀具夹头3的情况下，利用机械臂RA使主轴主体1的夹持部2移动而对准刀库8的收纳凹部80
上的刀具夹头3之上，之后，使主轴主体1与夹持部2一起下降，使刀具夹头3的夹头连结部30
嵌入夹头插入孔16内。

[0076] 在该状态下，当通过机械臂RA的动作使主轴主体1向刀库8的前侧水平移动时，使由收纳凹部80内的卡合保持部81保持着的刀具夹头3向前方移动。此时，扭转施加部82、83
的球塞对刀具夹头3施加扭转力，刀具夹头3一边扭转一边离开收纳凹部80。

[0077] 因此，构成为，使夹持部2的夹持滚珠14成为适当地卡合于刀具夹头3侧的夹持槽32的凹痕33的状态，使夹持套筒13的下端部在倾斜面85上滑动，使夹持套筒13如图2A、图2B
所示那样成为借助夹持滚珠14适当地连结了刀具夹头3的夹头连结部30的状态。

[0078] 通常，在加工工具的刀具更换装置中，需要能够将主轴主体的夹持部的旋转力可靠地传递至刀具夹头且能够使刀具夹头简单地脱离，对于刀具夹头与主轴主体的夹持部之
间的连结，以能够可靠地传递驱动力的方式预先在两者设置齿部，通过这些齿部的啮合而
设为连结状态。然而，在通过齿部的啮合进行了刀具夹头与主轴主体的夹持部之间的连结
的情况下，若刀具夹头和夹持部的角度位置关系是随机的，则齿部的啮合不完全，夹持套筒
不会返回到适当的夹持位置，容易产生刀具夹头自夹持部落下的不良情况。

[0079] 因此，在连结动作时，总是需要对刀具夹头与主轴主体的夹持部之间的角度进行检测的传感器，机械臂需要进行使主轴主体的夹持部相对于刀具夹头进行角度对准动作，
从而成本上升，加工效率也容易降低。

[0080] 与此相对，如上述结构那样，通过夹持滚珠14与夹持槽32内的凹痕33之间的卡合来进行刀具夹头3和主轴主体1的夹持部2的连结，在连结时，利用扭转施加部82、83对刀具
夹头3自动地施加扭转力而使刀具夹头3扭转，通过如此构成，从而不需要角度检测用的传
感器，也不需要使机械臂RA进行使刀具夹头与主轴主体的夹持部之间的角度对准的控制。

[0081] 接下来，说明上述结构的加工工具的刀具更换装置的动作。如上述那样，加工工具如图11所示经由浮动装置F安装于机械臂RA的顶端。在浮动装置F中，对加工工具的旋转驱
动部9和主轴主体1进行保持的保持部被支承为能够在预定范围内进行上下移动且能够沿
水平方向摆动，在保持部内被施加有空气压力，自工件侧对刀具7沿上下方向或左右方向施
加了负荷时，旋转驱动部9和主轴主体1上下移动或摆动，使作用于刀具7的负荷减少。

[0082] 对于固定有各种刀具7的多个刀具夹头3，在刀库8上的收纳凹部80内，使其卡合保持部81卡合于卡合槽34，从而该多个刀具夹头3被保持。

[0083] 在要使主轴主体1的夹持部2夹持刀具夹头3的情况下，使机械臂RA做动作，使图3的状态的夹持部2位于刀库8上的刀具夹头3的正上方。然后，当使主轴主体1向正下方下降
时，如图7的左图所示，夹持部2的夹持套筒13抵接于刀库8上的夹持解除部84，随着夹持部2
的下降，夹持套筒13被托起，同时夹头连结部30嵌入到夹持部2的夹头插入孔16内。此时，夹
持滚珠14卡合于夹持套筒13内的卡合面13a的凹痕13b，夹头连结部30向夹头插入孔16内嵌
入到适当的夹持位置为止。

[0084] 接下来，通过机械臂RA的动作使主轴主体1与刀具夹头3一起向收纳凹部80的开口侧水平移动。此时，卡合保持部81侧的扭转施加部82、83的球塞接触刀具夹头3的卡合槽34
的卡合凹痕35，因此刀具夹头3被施加扭转力，使刀具夹头3绕轴线扭转。同时，夹持套筒13
的下端部在倾斜面85上向图7的右向滑动而向开口侧前进，夹持套筒13在弹簧构件19的施
力作用下下降，夹持套筒13内的卡合面13a向内侧按压夹持滚珠14。由此，如图7的右图那
样，夹持滚珠14成为适当地卡合于夹头连结部30的夹持槽32的凹痕33的状态。

[0085] 如此，仅通过机械臂RA的动作，就将刀具夹头3的夹头连结部30插入夹持部2的夹头插入孔16，从而完成了夹持。之后，旋转驱动部9启动，主轴轴部10和刀具夹头3被驱动而
高速地旋转，机械臂RA通过示教模式等使刀具7根据预先存储的坐标数据沿着固定在工作
台上的工件W的加工路线移动，进行去毛刺等加工。

[0086] 之后，在要更换为另外的刀具夹头3并进行加工的情况下，首先，为了使被夹持部2夹持中的刀具夹头3返回刀库8的收纳凹部80，如图7和图9所示，使机械臂RA移动，使该刀具
夹头3从空的收纳凹部80的前方的开口进入该收纳凹部80。此时，对于刀具夹头3而言，卡合
保持部81一边卡合于其卡合槽34，该刀具夹头3一边向收纳凹部80的进深处前进。

[0087] 此时，夹持套筒13的下端部在倾斜面85上滑动并前进，在夹持套筒13的下端部到达刀库8的夹持解除部84时，夹持套筒13内的卡合面13a的凹痕13b卡合于夹持滚珠14，夹持
套筒13成为松开状态。此时，由于刀具夹头3的卡合槽34被卡合保持部81卡合保持，因此，当
通过机械臂RA的动作使主轴主体1的夹持部2上升时，如图8所示，刀具夹头3自夹持部2脱离
而被保持在收纳凹部80内，夹持部2恢复至空的状态。

[0088] 接下来，主轴主体1的夹持部2通过机械臂RA的动作而向更换目标的刀库8上的刀具夹头3的上方移动。然后，与上述同样地，夹持部2移动至刀库8上的刀具夹头3的正上方，
使主轴主体1向正下方下降。此时，与上述同样地，夹持部2的夹持套筒13抵接于刀库8上的
夹持解除部84，随着夹持部2的下降，夹持套筒13被托起，同时夹头连结部30嵌入夹持部2的
夹头插入孔16内。此时，夹持滚珠14卡合于夹持套筒13内的卡合面13a的凹痕13b，夹头连结
部30向夹头插入孔16内嵌入到适当的夹持位置为止。

[0089] 接下来，与上述同样地，通过机械臂RA的动作使主轴主体1与刀具夹头3一起向收纳凹部80的开口侧水平移动。此时，卡合保持部81侧的扭转施加部82、83的球塞接触刀具夹
头3的卡合槽34的卡合凹痕35，刀具夹头3被施加扭转力，使刀具夹头3绕轴扭转。同时，夹持
套筒13的下端部在倾斜面85上滑动而向开口侧前进，夹持套筒13在弹簧构件19的施力作用
下下降，夹持套筒13内的卡合面13a向内侧按压夹持滚珠14，如图7的右图那样，夹持滚珠14
适当地卡合于夹头连结部30的夹持槽32的凹痕33，刀具夹头3被夹持部2夹持。在该状态下，
刀具夹头3被驱动而高速地旋转，进行基于该刀具夹头3的加工。

[0090] 如此，上述刀具更换装置在机械臂RA安装有加工工具，在不使用空气压力等动力、电力的情况下，仅靠机械臂RA的动作，就能够使由刀库8保持着的刀具夹头3嵌合于主轴轴
部10的夹持部2并进行夹持，且能够使夹持套筒13自动地滑动而进行夹持解除。另外，在夹
持刀具夹头3时，使夹持滚珠14卡合于夹持槽32的凹痕33，使刀具夹头3一边扭转一边成为
夹持状态，因此，能够总是使刀具夹头3适当地连结于夹持部2并夹持刀具夹头3，能够将刀
具夹头3以能够被旋转驱动的方式安装。

[0091] 另外，在将刀具夹头3收纳于刀库8的情况下，通过机械臂RA的动作，使夹持套筒13向松开方向滑动，使刀具夹头3自夹持部2脱离，能够将刀具夹头3收纳于刀库8。由此，能够
适当地进行安装有刀具7的刀具夹头3的更换。

[0092] 图12A、图12B和图13A、图13B表示第2实施方式，在该例子中，取代上述夹持滚珠14与凹痕13b之间的卡合而采用弧齿盘方式。

[0093] 即，如图12A、图12B、图13A、图13B所示，在刀具夹头3的外周上部设有第1弧齿盘部39，在主轴轴部10的主轴顶端部15设有与第1弧齿盘部39卡合的第2弧齿盘部29。

[0094] 第1弧齿盘部39和第2弧齿盘部29的、各个齿部和谷部的形状形成为：在第1弧齿盘部39和第2弧齿盘部29在任意的相对角度(绕轴的角度)位置进行啮合时，能够自动地微调
绕轴的角度而成为适当的联接状态。

[0095] 因此，如图8那样，通过机械臂RA的动作，使主轴主体1的夹持部2移动到刀具夹头3的正上方并下降，使主轴顶端部15的夹头插入孔16嵌合于夹头连结部30，若设为该状态，则
在该状态下仅靠对刀具夹头3施加扭转力而使其稍微扭转，就能够使刀具夹头3被夹持部2
适当地夹持。因此，不需要对刀具夹头、夹持部的角度姿势进行检测的传感器、基于角度检
测信号的控制机构，能够简化刀具更换装置的结构。另外，不需要上述凹痕13b。

[0096] 如此，设于主轴轴部10的顶端的夹持部2只要在夹持套筒13的内侧配设夹持滚珠14即可，因此，与具有压力空气的导入回路且内置有移动构件的滑动机构的以往的加工工
具相比，能够使夹持部2大幅小型化。因此，不会使夹持部2与工件干扰，能够使刀具进入到
工件的细微的部分或刀具难以进入的复杂且狭窄的部位，从而能够进行工件的倒角、去毛
刺、抛光等加工。

[0097] 图14A、图14B～图19示出了第3实施方式。该实施方式的刀具更换装置构成为，在上述刀库8设置下压部86，在夹持部2夹持刀具夹头3并要离开时，随着夹持部2的移动，下压
部86下压夹持套筒23，能够使夹持部2更可靠地夹持刀具夹头3。

[0098] 如图14A、图14B、图15所示，在夹持套筒23的外周部，环状凸部24自套筒的外周面向外侧呈圆环状突出。在夹持套筒23的内周面形成有与包含夹持滚珠14的主轴顶端部的外
周面相接触的卡合面23a。

[0099] 并且，如图15所示，构成为，在夹持套筒23滑动到上方时，夹持滚珠14与设于卡合面23a的一部分的凹痕23b卡合。在夹持滚珠14卡合于凹痕23b时，夹持滚珠14与夹持槽32的
凹痕33之间的嵌合被解除，成为容许刀具夹头3脱离的状态。夹持部2中的其他部分和刀具
夹头3的构造与上述实施方式相同。

[0100] 此外，如图19所示，还可以在刀具夹头3的外周上部设置第1弧齿盘部39，在主轴轴部10的主轴顶端部15设置与第1弧齿盘部39卡合的第2弧齿盘部26。在该情况下，与上述同
样地，不需要刀具夹头3的凹痕33。

[0101] 在刀库8A中，如图16A、图16B、图16C所示，在夹持解除部84的倾斜面85的上方设有下压部86。下压部86构成为，在夹持部2夹持刀具夹头3并向卡合保持部81的开口侧(前方)
移动时，夹持套筒23的外周部的环状凸部24卡合于下压部86，从而夹持套筒23被下压。

[0102] 倾斜面86a以朝向前方下降的方式倾斜地设置于下压部86的底面。在收纳凹部80的卡合保持部81内的进深处，如图16B所示，相对地设置有由1对球塞构成的保持部88。由
此，保持部88卡合于进入到收纳凹部80的卡合保持部81的、刀具夹头3的卡合槽34的卡合凹
痕35，将刀具夹头3保持在预定位置。

[0103] 对于刀库8A，如图16A～图16C、图17A～图17C所示，与上述同样地，在水平部上水平地设置收纳凹部80，在收纳凹部80内收纳带刀具的刀具夹头3。收纳凹部80形成为朝向前
方呈大致U字型开口，在收纳凹部80的周缘部形成有与刀具夹头3的卡合槽34卡合而保持刀
具夹头3的卡合保持部81。

[0104] 并且，如图16A、图16B、图16C所示，在收纳凹部80的一侧排列设置有由球塞构成的多个扭转施加部87。由此，在由夹持部2夹持着的刀具夹头3通过机械臂RA的动作而在收纳
凹部80内向前方移动时，刀具夹头3的卡合槽34的卡合凹痕35接触扭转施加部87的各球塞
的顶端，刀具夹头3被扭转。

[0105] 在收纳凹部80的两侧上，如图16A、图16B、图16C所示，与上述同样地，设置有夹持解除部84作为水平部，夹持解除部84的收纳凹部80侧的缘部设为使到达该部位的刀具夹头
3的夹持套筒23上升。并且，在刀库8A上的自夹持解除部84到前方的范围内，倾斜面85以朝
向进深处变高的方式连续地形成。

[0106] 此外，在简化图示的图16A、图16B、图16C中，图示出刀库8A仅设有1个收纳凹部80，但如图11所示，通常设有多个收纳凹部80。

[0107] 接下来，说明上述结构的刀具更换装置的动作。对于固定有各种刀具7的刀具夹头3，在刀库8A上的收纳凹部80内，使其卡合保持部81卡合于卡合槽34，从而该刀具夹头3被保
持。

[0108] 在空的夹持部2夹持刀具夹头3的情况下，使机械臂RA做动作而如图17B所示那样使夹持部2位于刀库8A上的刀具夹头3的正上方。此时，夹持套筒23位于上升位置，夹持滚珠
14与夹持套筒23内的凹痕23b卡合。

[0109] 并且，当使主轴主体1向正下方下降时，夹持部2的夹持套筒23与刀库8A上的夹持解除部84抵接，同时，刀具夹头3的夹头连结部30向夹持部2的夹头插入孔16内嵌入。

[0110] 此时，由于夹持滚珠14与夹持套筒23内的卡合面23a的凹痕23b卡合，因此，如图17C所示，夹头连结部30向夹头插入孔16内嵌入到适当的夹持位置为止。

[0111] 接下来，通过机械臂RA(图11)的动作使主轴主体1的夹持部2与刀具夹头3一起向收纳凹部80的开口侧水平移动。此时，刀具夹头3的卡合槽34的卡合凹痕35与在收纳凹部80
的单侧并排设置的、扭转施加部87的多个球塞接触。因此，对刀具夹头3施加扭转力，使刀具
夹头3绕轴扭转。同时，夹持部2和刀具夹头3一边向收纳凹部80的开口侧前进，夹持套筒23
一边因弹簧构件19的施力和下压部86而被下压，从而逐渐地下降。

[0112] 也就是说，在刀具夹头3正在向收纳凹部80的开口侧水平移动时，夹持套筒23的环状凸部24一边与刀库8A的下压部86的倾斜面86a接触一边移动。由此，夹持套筒23通过弹簧
构件19的施力和下压部86而被下压，从而可靠地下降。并且，如图18所示，夹持套筒23内的
卡合面23a向内侧按压夹持滚珠14，夹持滚珠14卡合于夹头连结部30的夹持槽32的凹痕33，
成为适当的夹持状态。

[0113] 因而，即使在夹持套筒23因某些理由而克服弹簧构件19的施力而未下降的情况下，夹持套筒23也会被下压部86可靠地下压而下降。因此，如图18所示，夹持部2的夹持滚珠
14与夹持套筒23内的卡合面23a的凹痕23b卡合，刀具夹头3被可靠地夹持。

[0114] 另一方面，在将加工工具更换为另外的刀具夹头3并进行加工的情况下，与上述同样地，机械臂RA使夹持有刀具夹头3的夹持部2位于空的收纳凹部80的前方，使刀具夹头3从
空的收纳凹部80的前方的开口进入到收纳凹部80内。

[0115] 此时，刀具夹头3一边使其卡合槽34卡合于卡合保持部81，一边进入收纳凹部80的进深处。并且，与上述同样地，夹持套筒23的下端部一边在倾斜面85上滑动前进一边被托
起，从而夹持套筒23上升。

[0116] 而且，在夹持套筒23的下端部到达刀库8A的夹持解除部84时，夹持套筒23内的卡合面23a的凹痕23b卡合于夹持滚珠14，如图17C所示，夹持部2成为松开状态。

[0117] 接下来，通过机械臂RA的动作，主轴主体1的夹持部2上升，由于刀具夹头3的卡合槽34被卡合保持部81卡合保持，因此刀具夹头3自夹持部2脱离而保持在收纳凹部80内，夹
持部2恢复空的状态。之后，使夹持部2朝着接下来要夹持的刀具夹头3移动。