(57)【要約】【課題】主軸に対して工具を適切な位置に位置決めでき、主軸の回転を工具へ確実に伝達しつつ、主軸の装着穴内における工具の位置ずれを抑制した工作機械の工具取付け構造を提供することにある。【解決手段】工作機械の主軸１０に設けられた装着穴１１のテーパ面１４に、工具Ｔが取付けられた工具ホルダ２０のシャンク部２１のテーパ面２５を接触および離脱させて、装着穴１１にシャンク部２１を、着脱自在に、且つ、回転可能に取付けた工作機械の工具取付け構造であって、装着穴１１のテーパ面１４における中間部に摩擦抵抗を増大させる凹部１５を設けた。【選択図】図１
2010052046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸に設けられた装着穴のテーパ面に、被加工物に所定の加工を行う工具または前記工具が取付けられた工具ホルダのシャンク部のテーパ面を接触および離脱させて、前記装着穴に前記工具または工具ホルダを、着脱自在に、且つ、回転可能に取付けた工作機械の工具取付け構造であって、
前記装着穴のテーパ面における中間部、または前記シャンク部のテーパ面における中間部に摩擦抵抗を増大させる摩擦抵抗増大部を設けた
ことを特徴とする工作機械の工具取付け構造。
【請求項２】
請求項１に記載された工作機械の工具取付け構造であって、
前記摩擦抵抗増大部が凹部からなり、当該凹部が前記主軸の軸心に対して放射状に延在している
ことを特徴とする工作機械の工具取付け構造。
【請求項３】
請求項２に記載された工作機械の工具取付け構造であって、
前記凹部が複数あり、隣接する凹部が等間隔に設けられる
ことを特徴とする工作機械の工具取付け構造。
【請求項４】
請求項２に記載された工作機械の工具取付け構造であって、
前記凹部が、前記装着穴または前記シャンク部の周方向全域に亘って設けられると共に、前記主軸の軸心に対して傾斜して延在している
ことを特徴とする工作機械の工具取付け構造。
【請求項５】
請求項１に記載された工作機械の工具取付け構造であって、
前記摩擦抵抗増大部が凹部からなり、当該凹部が前記装着穴または前記シャンク部における上部側から下部側に向かって螺旋状に延在している
ことを特徴とする工作機械の工具取付け構造。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５の何れか一項に記載された工作機械の工具取付け構造であって、
前記凹部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段を設けた
ことを特徴とする工作機械の工具取付け構造。
【請求項７】
請求項１に記載された工作機械の工具取付け構造であって、
前記摩擦抵抗増大部が凸部からなり、当該凸部が前記主軸の軸心に対して放射状に延在している
ことを特徴とする工作機械の工具取付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具または工具が取付けられた工具ホルダを主軸に対して着脱可能に取付けた工作機械の工具取付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械においては、主軸に設けられた装着穴に、工具または工具が取付けられた工具ホルダのシャンク部を挿入し、シャンク部の後端に設けられたプルスタッドを主軸後方側へ引き上げることで主軸に工具または工具ホルダが取付けられている。装着穴およびシャンク部はそれぞれテーパ状に、且つ、平滑に形成されており装着穴とシャンク部とを面接触させることで、主軸と工具または工具ホルダの心合わせが行われている。
【０００３】
ここで、主軸の回転を工具または工具ホルダに伝達する手段としては、主軸の先端部に設けられたキー（突起部）に、シャンク部に隣接して設けられたフランジ部に形成されたキー溝を係合させる工作機械の工具取付け構造が挙げられる。また、装着穴とシャンク部のテーパ面同士を接触させると共に、主軸の端面とシャンク部に隣接して設けられるフランジ部の端面とを接触させる工作機械の工具取付け構造、すなわち、主軸と工具または工具ホルダとを２箇所の面で接触させる工作機械の工具取付け構造も挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上述した特許文献１に開示される工作機械の主軸構造では、工具ホルダの凸状円錐部と工具ホルダの端面を、主軸シャフトの凹状円錐部と主軸の端面に接触及び脱離させて、工具ホルダをシャフト保持および取外しを可能としている。この工作機械の主軸構造では、主軸の凹状円錐部の主軸方向に１個の円環状円錐部を一体に設け、円環状円錐部の直径を、工具ホルダの凸状円錐部の円環状円錐部分に当接する部分の直径よりも小さくしている。すなわち、凹状円錐部の中間部の直径を小さくし、凹状円錐部の口元側（工具ホルダ側）およびプルスタッド側の直径を大きくしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２４８７１号公報（明細書の段落［００１１］〜［００１３］、［図１］等参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述した、キーにキー溝を係合させることで主軸と工具または工具ホルダを一緒に回転させる工作機械の工具取付け構造においては、工具または工具ホルダと主軸はテーパで嵌め合っており、加工中の振動や加工中の変動など場合によっては、主軸と工具または工具ホルダのテーパ面（テーパ状に形成された面）にて焼付きを起こしてしまう可能性があった。その結果、主軸の装着穴から工具または工具ホルダを取り外すことができず、工具または工具ホルダを交換できなくなってしまう可能性があった。
【０００７】
上述した特許文献１に記載の工作機械の主軸構造では、凹状円錐部の口元側（工具ホルダ側）およびプルスタッド側の直径を凸状円錐部の直径と比べて大きくしている上に、凸状円錐部および凹状円錐部の弾性変形を利用しているために、主軸の装着穴に対して工具ホルダを適切に位置決めできない可能性があった。
【０００８】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、主軸に対して工具または工具ホルダを適切な位置に位置決めでき、主軸の回転を工具または工具ホルダへ確実に伝達しつつ、主軸と工具または工具ホルダとの焼付きの発生を抑制した工作機械の工具取付け構造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】
【０００９】
上述した課題を解決する第１の発明に係る工作機械の工具取付け構造は、
工作機械の主軸に設けられた装着穴のテーパ面に、被加工物に所定の加工を行う工具または前記工具が取付けられた工具ホルダのシャンク部のテーパ面を接触および離脱させて、前記装着穴に前記工具または工具ホルダを、着脱自在に、且つ、回転可能に取付けた工作機械の工具取付け構造であって、
前記装着穴のテーパ面における中間部、または前記シャンク部のテーパ面における中間部に摩擦抵抗を増大させる摩擦抵抗増大部を設けた
ことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する第２の発明に係る工作機械の工具取付け構造は、
第１の発明に係る工作機械の工具取付け構造であって、
前記摩擦抵抗増大部が凹部からなり、当該凹部が前記主軸の軸心に対して放射状に延在している
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第３の発明に係る工作機械の工具取付け構造は、
第２の発明に係る工作機械の工具取付け構造であって、
前記凹部が複数あり、隣接する凹部が等間隔に設けられる
ことを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決する第４の発明に係る工作機械の工具取付け構造は、
第２の発明に係る工作機械の工具取付け構造であって、
前記凹部が、前記装着穴または前記シャンク部の周方向全域に亘って設けられると共に、前記主軸の軸心に対して傾斜して延在している
ことを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決する第５の発明に係る工作機械の工具取付け構造は、
第１の発明に係る工作機械の工具取付け構造であって、
前記摩擦抵抗増大部が凹部からなり、当該凹部が前記装着穴または前記シャンク部における上部側から下部側に向かって螺旋状に延在している
ことを特徴とする。
【００１４】
上述した課題を解決する第６の発明に係る工作機械の工具取付け構造は、
第２乃至第５の発明の何れか一つに係る工作機械の工具取付け構造であって、
前記凹部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段を設けた
ことを特徴とする。
【００１５】
上述した課題を解決する第７の発明に係る工作機械の工具取付け構造は、
第１の発明に係る工作機械の工具取付け構造であって、
前記摩擦抵抗増大部が凸部からなり、当該凸部が前記主軸の軸心に対して放射状に延在している
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る工作機械の工具取付け構造によれば、装着穴のテーパ面における中間部、またはシャンク部のテーパ面における中間部に摩擦抵抗を増大させる摩擦抵抗増大部を設けたことにより、前記装着穴の下端開口部近傍にて当該装着穴と前記シャンク部のテーパ面同士が接触するので、主軸に対して工具または工具ホルダを適切な位置に位置決めでき、主軸の回転を工具または工具ホルダへ確実に伝達しつつ、主軸と工具または工具ホルダとの焼付きの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る工作機械の工具取付け構造の最良の形態について、実施形態にて具体的に説明する。
【００１８】
［第一の実施形態］
本発明に係る工作機械の工具取付け構造の第一の実施形態について、図１（ａ）および図１（ｂ）を参照して説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造を説明するための図であり、図１（ａ）に、工作機械の工具取付け構造における主軸の断面を示し、図１（ｂ）に、主軸に設けられた装着穴の下方視を示す。
【００１９】
本実施形態に係る工作機械の工具取付け構造では、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、工作機械の主軸１０に設けられた装着穴１１のテーパ面１４に、被加工物に所定の加工を行う工具Ｔが取付けられた工具ホルダ２０のシャンク部２１のテーパ面２５を接触および離脱させて、装着穴１１に工具ホルダ２０を、着脱自在に、且つ、回転可能に取付けている。すなわち、工作機械の主軸１０には、その軸心に位置して装着穴１１が形成されると共に、この装着穴１１に連通して貫通穴１２が形成される。貫通穴１２の内奥には、後述する工具ホルダ２０のプルスタッド２２を着脱自在に把持する、例えば把持爪を具備するツールホルダやドローバーなどの把持具（図示せず）が配置される。主軸１０の先端部１０ａにはキー（突起部）１３が設けられており、後述する工具ホルダ２０のキー溝２４に係合可能になっている。
【００２０】
工具ホルダ２０のシャンク部２１の後端部２１ａには、当該工具ホルダ２０の軸心に位置してプルスタッド２２が立設している。工具ホルダ２０のシャンク部２１に隣接してフランジ部２３が設けられる。このフランジ部２３には、主軸１０のキー１３に係合可能なキー溝２４が設けられる。このプルスタッド２２を前記把持具により主軸後方側へ引き上げることで、主軸１０の装着穴１１に工具ホルダ２０のシャンク部２１が挿入して取付けられる。このとき、主軸１０のキー１３を工具ホルダ２０のキー溝２４に係合させることで、主軸１０の運動（回転）を、工具ホルダ２０を介して工具Ｔに伝達している。
【００２１】
工具ホルダ２０のシャンク部２１は、後端部２１ａ（プルスタッド２２側）から先端部２１ｂ側（フランジ部２３側）に向け拡径しており、その周壁にテーパ面２５が形成されている。他方、主軸１０の装着穴１１も、上端開口部１１ａから下端開口部１１ｂに向け拡径しており、その周壁にテーパ面１４が形成されている。この装着穴１１のテーパ面１４の中間部、テーパ面１４における上端開口部１１ａ近傍および下端開口部１１ｂ近傍以外の箇所には、主軸１０の軸心Ｃ１に対して放射状に延在し、主軸１０の外側に向けて凹んだ凹部１５が形成されている。この凹部１５は、図１（ｂ）に示すように、４条設けられ、隣接する凹部１５が等間隔に設けられている。
【００２２】
よって、上述した工具ホルダ２０のシャンク部２１を主軸１０の装着穴１１に挿入して取り付けると、装着穴１１の上端開口部１１ａ近傍および下端開口部１１ｂ近傍にて装着穴１１のテーパ面１４とシャンク部２１のテーパ面２５が面接触する。さらに、工具ホルダ２０のテーパ面２５に対して、装着穴１１のテーパ面１４における、隣接する凹部１５の間の箇所も面接触する。このように装着穴１１のテーパ面１４に凹部１５を設けることにより、工具ホルダ２０のテーパ面２５と接触する装着穴１１のテーパ面１４は、凹部が無い場合と比べて少なくなり、接触抵抗が増大することになる。その結果、装着穴１１に対して工具ホルダ２０の位置ずれを防止できる。なお、テーパ面１４に形成された凹部１５が摩擦抵抗増大部をなす。
【００２３】
したがって、本実施形態に係る工作機械の工具取付け構造によれば、主軸１０に対して工具ホルダ２０を適切な位置に位置決めでき、主軸１０の回転を、工具ホルダ２０を介して工具Ｔへ確実に伝達しつつ、主軸１０と工具ホルダ２０との焼付きの発生を抑制できる。
【００２４】
なお、凹部１５の深さおよびその幅は、適宜に設計でき、摩擦抵抗を増大させる効果を奏する形状であれば良い。
【００２５】
［第二の実施形態］
本発明に係る工作機械の工具取付け構造の第二の実施形態について、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して説明する。
図２は、本発明の第二の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造を説明するための図であり、図２（ａ）に、工作機械の工具取付け構造における主軸の断面を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢視ＩＩを示す。
【００２６】
本発明の第二の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造は、上述した第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造において、摩擦抵抗増大部をなす凹部の形状を変更したものであり、それ以外は同一構成である。
本実施形態に係る工作機械の工具取付け構造では、第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造と同一部材には同一符号を付記しその説明を省略する。
【００２７】
本実施形態では、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、凹部３５が螺旋状に延在して形成されている。すなわち、凹部３５は、装着穴１１のテーパ面１４における上端開口部１１ａ近傍からその下端開口部１１ｂ近傍に向かって螺旋状に延在して形成されていると共に、この図２（ｂ）では、上端開口部１１ａ近傍からその下端開口部１１ｂ近傍までで１周回するように形成されている。
【００２８】
したがって、本実施形態に係る工作機械の工具取付け構造によれば、主軸１０の装着穴１１における上下方向および径方向にて均一に摩擦が作用し、主軸１０の装着穴１１のテーパ面１４の全体にて工具ホルダの位置ずれを防止できる。この位置ずれに起因したこれらテーパ面での焼付けをより一層確実に防止できる。
【００２９】
［第三の実施形態］
本発明に係る工作機械の工具取付け構造の第三の実施形態について、図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して説明する。
図３は、本発明の第三の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造を説明するための図であり、図３（ａ）に、工作機械の工具取付け構造における主軸の断面を示し、図３（ｂ）に、図３（ａ）の矢視ＩＩＩを示す。
【００３０】
本発明の第三の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造は、上述した第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造において、摩擦抵抗増大部の形状を変更したものであり、それ以外は同一構成である。
本実施形態に係る工作機械の工具取付け構造では、第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造と同一部材には同一符号を付記しその説明を省略する。
【００３１】
本実施形態では、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、凹部４５が、装着穴１１のテーパ面１４における径方向にて全域に亘って形成されると共に、シャンク部のテーパ面における高さ方向にて所定の領域に形成されたものである。すなわち、凹部４５は、装着穴１１のテーパ面１４における上端開口部１１ａ近傍および下端開口部１１ｂ近傍以外の領域４６に形成されている。そして、この凹部４５は、主軸１０の軸心Ｃ１に対して所定の角度で傾斜して延在するように形成されている。
【００３２】
したがって、本実施形態に係る工作機械の工具取付け構造によれば、上述した第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造と同様に、主軸１０に対して工具を適切な位置に位置決めでき、主軸１０の回転を工具へ確実に伝達しつつ、主軸１０と工具との焼付きの発生を抑制できる。
【００３３】
［第四の実施形態］
本発明に係る工作機械の工具取付け構造の第四の実施形態について、図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して説明する。
図４は、本発明の第四の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造を説明するための図であり、図４（ａ）に、工作機械の工具取付け構造における主軸の断面を示し、図４（ｂ）に、図４（ａ）の矢視ＩＶを示す。
【００３４】
本発明の第四の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造は、上述した第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造において、摩擦抵抗増大部をなす凹部を凸部に変更したものであり、それ以外は同一構成である。
本実施形態に係る工作機械の工具取付け構造では、第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造と同一部材には同一符号を付記しその説明を省略する。
【００３５】
本実施形態では、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、凸部５５が主軸１０の装着穴１１におけるテーパ面１４に主軸１０の軸心Ｃ１を中心にして放射状に延在して形成されている。すなわち、凸部５５は、主軸１０のテーパ面１４における上端開口部１１ａ近傍を除いた箇所において主軸１０の軸心Ｃ１を中心にして放射状に延在して形成されており、この凸部５５の下端部が装着穴１１の下端開口部１１ｂに連続している。さらに凸部５５は、４条形成されている。
【００３６】
よって、上述した工具ホルダのシャンク部を主軸１０の装着穴１１に挿入して取り付けると、工具ホルダのテーパ面に対して、装着穴１１のテーパ面１４における凸部５５が接触する。このように装着穴１１のテーパ面１４に凸部５５を設けることにより、工具ホルダのテーパ面と接触する装着穴１１の凸部５５は、凸部が無い場合と比べて少なくなり、接触抵抗が増大することになる。その結果、装着穴１１に対して工具ホルダの位置ずれを防止できる。すなわち、テーパ面１４に形成された凸部５５が摩擦抵抗増大部をなす。
【００３７】
したがって、本実施形態に係る工作機械の工具取付け構造によれば、上述した第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造と同様に、主軸１０に対して工具ホルダを適切な位置に位置決めでき、主軸１０の回転を、工具ホルダを介して工具へ確実に伝達しつつ、主軸１０と工具ホルダとの焼付きの発生を抑制できる。
【００３８】
なお、凸部５５の深さおよびその幅は、適宜に設計でき、摩擦抵抗を増大させる効果を奏する形状であれば良い。
【００３９】
［第五の実施形態］
本発明に係る工作機械の工具取付け構造の第五の実施形態について、図５を参照して説明する。
図５は、本発明の第五の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造を模式的に示した図である。
【００４０】
本発明の第五の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造は、上述した第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造において、摩擦抵抗増大部をなす凹部へ流体として潤滑油を供給する構成を追加したものであり、それ以外は同一構成である。
本実施形態に係る工作機械の工具取付け構造では、第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造と同一部材には同一符号を付記しその説明を省略する。
【００４１】
本実施形態では、図５に示すように、摩擦抵抗増大部をなす凹部へ流体、例えば潤滑油を供給する流体供給機構を追加したものである。すなわち、この流体供給機構は、潤滑油６１を溜めるタンク６２と、タンク６２と主軸１０の装着穴における凹部１５とを連通して設けられた潤滑油供給パイプ６３とを具備する。さらに、潤滑油供給パイプ６３の途中に設けられ、潤滑油６１を圧送するポンプ６４と、潤滑油供給パイプ６３におけるポンプ６４と装着穴１１の凹部１５との間に設けられた開閉バルブ６５とを具備する。このポンプ６４の駆動および開閉バルブ６５の開閉動作は、制御装置６６により制御されている。なお、潤滑油６１としては、１５０ｃｍストークス〜２００ｃｍストークス程度の粘度を有する油が挙げられる。
【００４２】
制御装置６６は、工具の運転状態に応じて、例えば、工具を交換するときに、ポンプ６４および開閉バルブ６５を制御して、タンク６２から潤滑油供給パイプ６３を通じて凹部１５へ潤滑油６１を供給している。この潤滑油６１が凹部１５へ供給されることにより、装着穴１１のテーパ面と工具におけるシャンク部のテーパ面との間に油膜が生じる。これにより、工具が装着穴に密着する。
【００４３】
したがって、本実施形態に係る工作機械の工具取付け構造によれば、凹部へ供給された潤滑油により装着穴に工具が密着することとなり、主軸に対して工具を適切な位置に位置決めでき、主軸の回転を工具へ確実に伝達しつつ、主軸と工具との焼付きの発生をより一層抑制できる。
【００４４】
［他の実施形態］
上述した第一〜第五の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造では、工作機械の主軸に設けられた装着穴に摩擦抵抗増大部をなす凹部および凸部を設けた場合について説明したが、この摩擦抵抗増大部をなす凹部および凸部を主軸の装着部に取付けられる、工具、または工具ホルダのシャンク部におけるテーパ面に設けることも可能である。このような工作機械の工具取付け構造であっても、上述した第一〜第五の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造と同様な作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、主軸の装着穴にて工具または工具ホルダの位置ずれを防止して、この位置ずれに起因したこれらテーパ面での焼付けを防止できる工作機械の工具取付け構造に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造を説明するための図であり、図１（ａ）に、工作機械の工具取付け構造における主軸の断面を示し、図１（ｂ）に、主軸に設けられた装着穴の下方視を示す。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造を説明するための図であり、図２（ａ）に、工作機械の工具取付け構造における主軸の断面を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢視ＩＩを示す。
【図３】本発明の第三の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造を説明するための図であり、図３（ａ）に、工作機械の工具取付け構造における主軸の断面を示し、図３（ｂ）に、図３（ａ）の矢視ＩＩＩを示す。
【図４】本発明の第四の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造を説明するための図であり、図４（ａ）に、工作機械の工具取付け構造における主軸の断面を示し、図４（ｂ）に、図４（ａ）の矢視ＩＶを示す。
【図５】本発明の第五の実施形態に係る工作機械の工具取付け構造を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０        主軸
１１        装着穴
１１ａ      上端開口部
１１ｂ      下端開口部
１２        貫通穴
１３        キー（突起部）
１４        テーパ面
１５，３５，４５  凹部
２０        工具ホルダ
２１        シャンク部
２１ａ      後端部
２１ｂ      先端部
２２        プルスタッド
２３        フランジ部
２４        キー溝
２５        テーパ面
５５        凸部
６０        潤滑油供給機構
６１        潤滑油
６２        タンク
６３        潤滑油供給パイプ
６４        ポンプ
６５        開閉バルブ
６６        制御装置
Ｃ１        主軸の軸心
Ｔ          工具
【図１】
2010052046.tif 000003
【図２】
2010052046.tif 000004
【図３】
2010052046.tif 000005
【図４】
2010052046.tif 000006
【図５】
2010052046.tif 000007