(57)【要約】【課題】面倒な調整作業に頼ることなくかつ基本の構造に変更を加えることなく、簡単かつ高精度に工具の芯出しを行うことができるようにする。【解決手段】軸心部に工具Ｔのストレートシャンク部Ｔ１が挿入される工具挿入孔１５を有しかつ先端部に工具挿入孔１５と同心をなすテーパ穴１６を有するホルダ本体１１と、このホルダ本体１１のテーパ穴１６に嵌合される外周テーパ部を有するコレット２０と、ホルダ本体１１の先端部に螺合され、コレット２０を前記テーパ穴１６に押込んで縮径させる締付ナット２６とを備えた工具ホルダ１０において、前記ホルダ本体の工具挿入孔１５内に、工具Ｔのストレートシャンク部Ｔ１をわずかのクリアランスでガイドするブッシュ３０を嵌着し、コレット２０とブッシュ３０との２点で工具Ｔを保持して、工具Ｔを高精度に芯出しする。【選択図】図１
2006281360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心部に工具のストレートシャンク部が挿入される工具挿入孔を有しかつ先端部に前記工具挿入孔と同心をなすテーパ穴を有するホルダ本体と、該ホルダ本体のテーパ穴に嵌合される外周テーパ部を有するコレットと、前記ホルダ本体の先端部に螺合され、前記コレットを前記テーパ穴に押込んで縮径させる締付ナットとを備えた工具ホルダにおいて、前記ホルダ本体の工具挿入孔に、工具のストレートシャンク部をわずかのクリアランスでガイドするブッシュを、前記コレットから後端側へ離して嵌着したことを特徴とする工具ホルダ。
【請求項２】
工具のシャンク径のはめあいの寸法許容差ｈ８に対し、ブッシュの内径の寸法許容差を＋０.０３〜＋０.０８ｍｍに設定したことを特徴とする請求項１に記載の工具ホルダ。
【請求項３】
ブッシュの、工具挿入側端部の内周縁部をテーパ形状に面取りしたことを特徴とする請求項１または２に記載の工具ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリル、リーマ、エンドミル等の棒状工具を把持するための工具ホルダに係り、より詳しくは工具のストレートシャンク部を把持するコレットを備えた工具ホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の工具ホルダは、一般に、軸心部に工具のストレートシャンク部が挿入される工具挿入孔を有しかつ先端部に前記工具挿入孔と同心をなすテーパ穴を有するホルダ本体と、該ホルダ本体のテーパ穴に嵌合される外周テーパ部を有するコレットと、前記ホルダ本体の先端部に螺合され、前記コレットを前記テーパ穴に押込んで縮径させる締付ナットとを備えた構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、ドリルやリーマによる穴加工あるいはエンドミルによる溝加工においては、加工すべき穴や溝の深さが深くなると、当然に使用する工具の長さも長くなる。しかるに、上記した一般の工具ホルダによれば、コレットの把持代がわずか（１５ｍｍ程度）であるため、長さの長い工具、いわゆるロングツールを把持する場合に、該工具に振れが生じ易くなり、所望の加工精度を確保することが困難になる、という問題があった。
【０００４】
なお、一部では、ホルダ本体を、コレットを保持するコレットホルダと工作機械の主軸（スピンドル）に取付けられるテーパシャンクとからなる分割構造とし、両者の接合部に介装したジャッキボルトにより工具の芯ずれを修正可能とした工具ホルダが開発されている（特許文献２）。しかし、このような工具ホルダでは、工具先端の振れを測定しながらジャッキボルトを操作するという面倒な調整作業が必要になることに加え、分割構造としたことによるホルダ本体の製作コストの上昇が避けられず、操作性およびコスト面で問題を残すこととなる。
【特許文献１】特開２００４−２５５４７４号公報
【特許文献２】実開平６−５０７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、面倒な調整作業に頼ることなくかつ基本の構造に変更を加えることなく、簡単かつ高精度に工具の芯出しを行うことができ、もってロングツールによる高精度加工に向けて有用な工具ホルダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、軸心部に工具のストレートシャンク部が挿入される工具挿入孔を有しかつ先端部に前記工具挿入孔と同心をなすテーパ穴を有するホルダ本体と、該ホルダ本体のテーパ穴に嵌合される外周テーパ部を有するコレットと、前記ホルダ本体の先端部に螺合され、前記コレットを前記テーパ穴に押込んで縮径させる締付ナットとを備えた工具ホルダにおいて、前記ホルダ本体の工具挿入孔に、工具のストレートシャンク部をわずかのクリアランスでガイドするブッシュを、前記コレットから後端側へ離して嵌着したことを特徴とする。
【０００７】
上記のように構成された工具ホルダにおいては、コレットによる把持部位とブッシュによるガイド部位との２箇所（２点）で工具が支持されるので、工具を芯出しするための特別の操作や構造の改良は不要になる。
【０００８】
本発明において、工具のストレートシャンク部とブッシュとのクリアランスは、あまり小さいとブッシュに対する工具の挿入が困難になり、逆に大きすぎると２点支持による工具の芯出し精度が低下するので、工具のシャンク径のはめあいの寸法許容差ｈ８に対し、ブッシュの内径の寸法許容差を＋０.０３〜＋０.０８ｍｍに設定するのが望ましい。
【０００９】
本発明において、上記ブッシュは、工具挿入側端部の内周縁部をテーパ形状に面取りするのが望ましく、これにより、ブッシュに対する工具が挿入が円滑となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る工具ホルダによれば、コレットとブッシュとによる２点支持により工具が高精度に芯出しされるので、ロングツールによる高精度加工に向けて極めて有用となる。また、面倒な調整作業を必要とせず、しかも基本の構造に変更を加える必要がないので、操作性およびコスト面での負担が増加することはなく、その利用価値は大なるものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一つの実施形態としての工具ホルダを示したものである。本実施形態としての工具ホルダ１０は、マシニングセンタに装着して用いられるもので、そのホルダ本体１１は、工具交換に供される大径の被把持部１２の後端側にマシニングセンタの主軸（スピンドル）１の先端部に結合されるシャンク部１３を備えると共に、該被把持部１２の先端側に後述のコレット２０を保持するコレットホルダ部１４を備えている。前記シャンク部１３は、ここでは二又状をなしており、その内面には、主軸１内を延ばした引込み装置（図示略）に装備されたボール２と係合する複数の凹部１３ａが形成されている。前記ボール２は、半径方向へ移動可能となっており、ホルダ本体１１は、そのシャンク部１３に形成した凹部１３ａに前記ボール２を受入れることで主軸１内に引込まれ、主軸１に対して同軸に位置決め固定される。
【００１３】
一方、上記ホルダ本体１１の被把持部１２およびコレットホルダ部１４の軸心部には、工具Ｔのストレートシャンク部Ｔ１が挿入される工具挿入孔１５が貫通して設けられると共に、コレットホルダ部１４の先端部には、先端側から次第に縮径して前記工具挿入孔１５に連接するテーパ穴１６が設けられている。
【００１４】
上記工具挿入孔１５の、被把持部１２内に位置する後端部分には、所定長さにわたって雌ねじ部１７が形成されており、この雌ねじ部１７には、工具挿入孔１５に挿入した軸部材（ツールドライバ）１８の後端部外周に形成した雄ねじ部１９が螺合されている。ツールドライバ１８の後端部には、シャンク部１３側から挿入された回螺治具（図示略）の先端部を受入れるソケット部１８ａが設けられており、ツールドライバ１８は、そのソケット部１８ａに係合させた回螺治具による回転に応じて、前記雌ねじ部１７に沿って工具挿入孔１５内を螺進退するようになっている。このツールドライバ１８は、工具Ｔの刃部Ｔ２の、工具ホルダ１０からの突出し代を調整する役割をなすもので、その先端部には、工具Ｔのストレートシャンク部Ｔ１の後端を当接させるストッパ部１８ｂが設けられている。
【００１５】
コレット２０は、図２によく示されるように、外周面に環状溝２１を有するヘッド部２２とこのヘッド部２２から後方へ延ばされた外周テーパ部２３とを備えている。このコレット２０には、ヘッド部２２の端面から外周テーパ部２３の端面近傍まで軸方向に延びる複数（ここでは、６つ）第１スリット２４と外周テーパ部２３の端面からヘッド部２２の近傍まで軸方向に延びる複数（ここでは、６つ）の第２スリット２５とが円周方向に交互に等配して形成されている。前記外周テーパ部２３の傾斜角度は、前記コレットホルダ部１４のテーパ穴１６の傾斜角度と同一に設定されており、コレット２０は、その外周テーパ部２３が後述の締付ナット２６にて前記テーパ穴１６に押込まれることで、その径を縮小させるようになっている。
【００１６】
締付ナット２６は、その内周面の一端側に前記ホルダ本体１１のコレットホルダ部１４の先端部外周に形成された雄ねじ部２７に螺合する雌ねじ部２８を有すると共に、その内周面の中間部位に前記コレット２０のヘッド部２２に形成された環状溝２１に係合する環状突起２９を有している。前記環状突起２９は、図３に示されるように、内部にだ円形状の開口Ｓが形成されるようにその輪郭が設定されている。前記環状突起２９は、その長円形状の開口Ｓの長軸側の口部を利用して、コレット２０に対して締付ナット２６を適宜傾動させることで、コレット２０の肩部を乗越えて環状溝２１に乗り移ることができ、これによりコレット２０と締付ナット２６とはサブアセンブリされる。
【００１７】
本実施の形態において、上記ホルダ本体１１の工具挿入孔１５内には、ブッシュ３０が嵌着されている。ブッシュ３０は、前記ツールドライバ１８の移動範囲を外れた部分に、コレット２０から後端側へ離して配置されている。このブッシュ３０の内径は、工具Ｔのストレートシャンク部Ｔ１との間にわずかのクリアランスを確保する寸法に形成されている。このクリアランスは、工具Ｔのシャンク径のはめあいの寸法許容差がｈ８である場合、ブッシュ３０の内径の寸法許容差を＋０.０３〜＋０.０８ｍｍに設定する程度の大きさとするのが望ましく、これにより、工具Ｔのストレートシャンク部Ｔ１は、ほとんどガタなくブッシュ３０にガイドされる。このブッシュ３０はまた、図４に示されるように、工具挿入側端部の内周縁部に面取りによる斜面３１を設けている。
【００１８】
上記ホルダ本体１１の工具挿入孔１５に対するブッシュ３０の固定方式は任意であり、接着剤を用いて固定しても、圧入固定しても、あるいはねじ部を介して螺着してもよい。また、このブッシュ３０の材種も任意であり、金属製、セラミックス製、樹脂製等とすることができる。ただし、耐摩耗性およびコスト面を考慮すれば、金属製特に鋼製（熱処理品）とするのが望ましい。また、このブッシュ３０の内周面は、工具Ｔの挿入を円滑にするため、できるだけ細かい面粗さとするのが望ましい。
【００１９】
上記のように構成された工具ホルダ１０に工具Ｔを把持させるには、先ず、コレット２０およびブッシュ３０を通してホルダ本体１１の工具挿入孔１５に工具Ｔのストレートシャンク部Ｔ１を挿入し、該ストレートシャンク部Ｔ１の後端がツールドライバ１８の先端のストッパ部１８ｂに当接するまで工具Ｔを押込む。この時、ツールドライバ１８を回螺治具により回転させて工具Ｔの、工具ホルダ１０からの突出し長さを調整する。次に、締付ナット２６をコレットホルダ部１４の先端部の雄ねじ部２７にねじ込む。すると、締付ナット２６の環状突起２９に押されて、コレット２０がコレットホルダ部１４のテーパ穴１６内に押込まれ、これによりコレット２０が縮径して工具Ｔがコレット２０を介して工具ホルダ１０内に把持される。
【００２０】
しかして、上記工具ホルダ１０に対する工具Ｔの把持に際しては、工具Ｔのストレートシャンク部Ｔ１の一部がブッシュ３０によってガイドされるので、工具Ｔは、コレット２０による把持部位とブッシュ３０によるガイド部位との２箇所（２点）で支持された状態となり、これにより、工具Ｔは高精度に芯出しされる。したがって、工具Ｔがロングツールで、しかも工具ホルダ１０からの突出し長さが長い場合でも、工具Ｔの刃部Ｔ２の先端の振れが抑制され、結果として深穴の加工を高精度に行うことができるようになる。本実施形態において特に、コレット２０が、すり割り方向を逆にする第１スリット２５と第２スリット２６とを交互に配置した構造となっているので、前記テーパ穴１６内への押込みに応じて平均的に縮径し、これにより工具Ｔはより高精度に芯出しされる。
【００２１】
因みに、工具Ｔとしてストレートシャンク部Ｔ１の直径が５ｍｍのサイズのドリルを用い、上記実施形態の工具ホルダ１０に、このドリルを突出し代１００ｍｍにして把持させて、ドリル先端（工具先端）の振れを測定したところ、０.０１ｍｍ以下であった。この値は、一般の工具ホルダの振れが突出し代１００ｍｍ当り０.０３ｍｍ程度であるのに比べて著しく小さく、本工具ホルダ１０は、ロングツールによる高精度加工に向けて極めて有用であることが明らかである。
【００２２】
ここで、上記マシニングセンタの主軸１に対する工具ホルダ１０の結合構造は任意であり、例えば、図５に示されるように、ホルダ本体１１の大径の被把持部１２に対し、一端にプルスタッド４０を有するテーパシャンク４１を連接し、主軸１内を延ばした図示を略す引込み装置にプルスタッド４０を係止させてホルダ本体１１を主軸１内に引込み、該主軸１のテーパ穴３にテーパシャンク４１を嵌合させる構造であってもよい。この場合は、テーパシャンク４１の軸心部に前記被把持部１２内の工具挿入孔１５に通じる貫通孔４２を穿設し、該貫通孔４２を通してツールドライバ１８の後端部のソケット部１８ａに回螺治具を係合させるようにする。なお、この実施形態では、ホルダ本体１１のコレットホルダ部１４とその内部の構造に全く変更がないので、図１に示した部分と同一部分には同一符号を付している。
【００２３】
なお、上記実施形態においては、マシニングセンタの主軸１に装着して用いられるものとして本工具ホルダ１０を説明したが、本工具ホルダ１０は、ボール盤、フライス盤等の汎用の工作機械に装着して用いられる構成としてもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の１つの実施形態としての工具ホルダの全体的構造を示す断面図である。
【図２】本工具ホルダに装備されるコレットの構造を示したもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】本工具ホルダに装備される締付ナットの構造を示す正面図である。
【図４】本工具ホルダに装備されるブッシュの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態としての工具ホルダの全体的構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    マシニングセンタの主軸
１０  工具ホルダ
１１  ホルダ本体
１４  コレットホルダ部
１５  工具挿入孔
１６  テーパ穴
２０  コレット
２１  外周テーパ部
２６  締付ナット
３０  ブッシュ
Ｔ    工具
Ｔ１  ストレートシャンク部
Ｔ２  刃部
【図１】
2006281360.tif 000003
【図２】
2006281360.tif 000004
【図３】
2006281360.tif 000005
【図４】
2006281360.tif 000006
【図５】
2006281360.tif 000007