(57)【要約】【課題】加工範囲を広げると共に、ワークＷとの干渉を少なくする。【解決手段】ホルダ本体２の側面に工具チャッキング部３をその軸心回りに回転可能に取付けた工具ホルダである。ホルダ本体２には、シャンク部１の入力軸１２を挿入して回転自在に支持するとともに、入力軸１２に直交する伝達軸２４を回転自在に設ける。チャッキング部３の回転軸３２は伝達軸２４に直交させて回転自在に設けて、入力軸１２と伝達軸２４を傘歯車機構２３、２５、２６、２７によって回転力を伝達可能とする。チャッキング部３の回転は傘歯車機構により許容する。チャッキング部回転中心は、通常、そのチャッキング部の中心近くとなるため、そのチャッキング部の回転エリヤは小さく、チャッキング部のワークとの干渉度合は少なくなる。また、ホルダ本体側面下部の突出物はないため、チャッキング部の回転範囲も大きくなって加工範囲が広がる。【選択図】図２
2006123047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸Ｍに着脱可能に装着される工具ホルダであって、前記主軸Ｍに嵌合されるシャンク部１と、そのシャンク部１を回転自在に支持して工作機械の固定部材に固定されるホルダ本体２と、そのホルダ本体２に設けられた工具チャッキング部３とからなり、前記工具チャッキング部３は、前記ホルダ本体２の側面に設けられて前記シャンク部１の軸心に対する直角軸周りに回転可能となっているとともにその任意の位置で固定可能となって、工具Ａが前記直角軸の直角方向に取付けられものであり、前記工具チャッキング部３の工具チャック３３と前記シャンク部１はユニバーサルジョイント継手でもって回転力の伝達がなされることを特徴とする工具ホルダ。
【請求項２】
上記ユニバーサルジョイント継手４０が対のフック継手４１、４２を連結したものである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】
工作機械の主軸Ｍに着脱可能に装着される工具ホルダであって、前記主軸Ｍに嵌合されるシャンク部１と、そのシャンク部１を回転自在に支持して工作機械の固定部材に固定されるホルダ本体２と、そのホルダ本体２に設けられた工具チャッキング部３とからなり、前記工具チャッキング部３は、前記ホルダ本体２の側面に設けられて前記シャンク部１の軸心に対する直角軸周りに回転可能となって、工具Ａが前記直角軸に直角方向に取付けられものであり、
上記ホルダ本体２にそのケーシング２１内に上記シャンク部１の入力軸１２を挿入して回転自在に支持するとともに、前記ホルダ本体２のケーシング２１内に前記入力軸１２に直交する伝達軸２４を回転自在に設け、前記工具チャッキング部３のケーシング３１内に工具チャック３３を有する回転軸３２を前記伝達軸２４に直交させて回転自在に設け、前記入力軸１２と前記伝達軸２４の間、その伝達軸２４と前記回転軸３２の間をそれぞれ傘歯車機構２３、２５、２６、２７によって回転力を伝達可能とするとともに、上記工具チャッキング部３の前記直角軸周りの回転を、その伝達軸２４と回転軸３２の間の傘歯車機構により許容するようにしたことを特徴とする工具ホルダ。
【請求項４】
上記工具チャッキング部３は、コレットチャック３３の嵌合孔が貫通して形成されたものであり、その嵌合孔後部に前記コレットチャック３３を引きつけてそのコレットチャック３３に工具Ａを締結する手段３８を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の工具ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フライス盤等の工作機械の主軸に着脱可能に装着される工具ホルダであって、その工具の向きを前記主軸の軸心に対して直角の軸周りの任意の角度に調整できる工具ホルダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の工具ホルダは、主軸に嵌合されるシャンク部と、そのシャンク部を回転自在に支持して工作機械の固定部材に固定されるホルダ本体と、そのホルダ本体に設けられた工具チャッキング部（ヘッド）とからなり、通常、前記ホルダ本体と工具チャッキング部を一体ものとして、工具と主軸の軸心を同一としたものが一般的である。
この工具ホルダにおいて、その工具の向きを主軸の軸心に対して異ならし得れば、一定位置に固定されたワーク（加工物）を多くの方向から加工することができる。
【０００３】
このため、図８に示すように、主軸の軸心ｃに対して４５度の面をスイベル面として、ホルダ本体２と工具チャッキング部３とを連結し、ホルダ本体２に対し工具チャッキング部３をそのスイベル面を介して回転させて、工具Ａの軸心を主軸の軸心ｃに対し任意の角度位置に固定可能としたもの（特許文献１参照）や、図９、図１０に示すように、工具チャッキング部３を、主軸Ｍの軸心ｃに直交する軸周りに揺動するようにホルダ本体２に連結して、ホルダ本体２に対し工具チャッキング部３をその直交軸周りに回転させ、工具Ａの軸心を前記主軸Ｍの軸心ｃに直交する軸周りの任意の角度位置で固定可能としたものがある（特許文献２参照）。図中、１は主軸Ｍに嵌合されるシャンク部である。
【特許文献１】実開平０２−１２２７４２号公報
【特許文献２】特開２００３−１５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８に示す４５度のスイベル面を採用した工具ホルダは、同図から理解できるように、その工具Ａの調整角度θは、主軸の軸心ｃ方向から９０度の範囲である。このため、その９０度を超えた範囲の加工はできない。
【０００５】
図９、図１０に示す工具ホルダは、同図から、工具Ａの調整角度θは、主軸の軸心ｃ方向両側に９０度の範囲、すなわち、ほぼ１８０度である。このため、その１８０度を超えた範囲の加工はできない。
また、工具チャッキング部３の両側をホルダ本体２の対のアーム２ａで挟むように支持し、その支持点で工具チャッキング部３を揺動させているため、そのアーム２ａの厚み分、工具Ａの軸心からホルダ本体２の側面までの距離Ｌが長くなり、かつ、図９の鎖線図から理解できるように、工具チャッキング部３の移動エリヤが大きくなる。
このため、ホルダ本体２（アーム２ａ）又は工具チャッキング部３がワークと干渉し易く、その干渉を避けるため、工具Ａの突出量を長くする必要がある。工具Ａの突出量が長くなれば、加工時の工具Ａの振れが大きくなるとともに剛性も低下して、加工精度及び加工能力の低下を招く。
【０００６】
この発明は、加工範囲を広げると共に、ワークとの干渉を少なくすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、この発明は、工具チャッキング部３を、ホルダ本体２の側面に設けたのである。このようにすれば、ホルダ本体２に対する工具チャッキング部３の回転中心は、通常、工具チャッキング部３の中心近くとすることができるため、その工具チャッキング部３の回転によるホルダ本体２の周面から突出する量は、図９、図１０に示す工具チャッキング部３が揺動する態様の工具ホルダに比べれば、小さくなる。このため、工具チャッキング部３のワークとの干渉度合は少なくなる。
【０００８】
また、その揺動する工具チャッキング部３は、ホルダ本体２の対のアーム２ａの間隔に嵌る大きさのものが必要で、勢い、大きくなりがちであるが、ホルダ本体２の側面に工具チャッキング部３があれば、取付け部は面のため、取付け得る限りにおいて、その工具チャッキング部３を小さくすることができ、それに伴って、干渉域も少なくなる。
【０００９】
さらに、通常、工具チャッキング部３を取付けるホルダ本体２の側面下部には、突出物はなく（図１参照）、このため、工具チャッキング部３の回転範囲も大きく取ることができる。このため、工具Ａの向きも主軸Ｍの軸心ｃに対して大きな範囲で得ることができ、一定位置に固定されたワークを多くの方向から加工することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、以上のように、工具チャッキング部３をホルダ本体２の側面に設けたので、ワークとの干渉度合を少なくすることができ、これに伴って、工具Ａの突出量を抑えることができて、加工精度や加工能力の低下を招くことが少ない。
また、工具Ａの向きを主軸Ｍの軸心ｃに対して大きな範囲で得ることができることにより、ワークを多くの方向から加工することができるため、作業性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の実施の形態としては、工作機械の主軸に着脱可能に装着される工具ホルダであって、前記主軸に嵌合されるシャンク部と、そのシャンク部を回転自在に支持して工作機械の固定部材に固定されるホルダ本体と、そのホルダ本体に設けられた工具チャッキング部とからなり、前記工具チャッキング部は、前記ホルダ本体の側面に設けられて前記シャンクの軸心に対する直角軸周りに回転可能となっているとともにその任意の位置で固定可能となって、工具が前記直角軸に直角方向に取付けられものであり、前記工具チャッキング部の工具チャックと前記シャンクはユニバーサルジョイント継手でもって回転力の伝達がなされる構成を採用できる。
【００１２】
ユニバーサルジョイント継手には、周知の各種の態様のものを採用すれば良く、例えば、後述の図５の態様の一対のフック継手を連結したもの等を採用する。
そのフック継手を使用した場合、例えば、上記工具チャッキング部を回転させた際、前記一方のフック継手の上記シャンク部の入力軸との連結点と他方のフック継手の工具チャックとの連結点を結ぶ線分の中点が描く線分の中点に、前記工具チャッキング部の回転中心を位置させた構成を採用することができる。
【００１３】
この構成において、工具を所要の方向に向かせる際、工具チャッキング部を回転させるが、その回転に伴って上記一方のフック継手のシャンク部の入力軸との連結点を中心として他方のフック継手の工具チャックとの連結点が回転する。このとき、工具チャッキング部の回転位相により、その両連結点の間隙は異なる。
このため、一方のフック継手のシャンク部の入力軸との連結点と他方のフック継手の工具チャックとの連結点を結ぶ線分の中点が描く線分の中点に、その工具チャッキング部の回転中心を位置させれば、前記両連結点の間隙変化もほぼ最小となる。しかし、その間隙変化を完全に吸収することはできないため、入力軸又は工具チャックのどちらかをその軸心方向に移動可能な支持構造とする。
【００１４】
他の実施の形態としては、工作機械の主軸に着脱可能に装着される工具ホルダであって、前記主軸に嵌合されるシャンク部と、そのシャンク部を回転自在に支持して工作機械の固定部材に固定されるホルダ本体と、そのホルダ本体に設けられた工具チャッキング部とからなり、前記工具チャッキング部は、前記ホルダ本体の側面に設けられて前記シャンクの軸心に対する直角軸周りに回転可能となって、工具が前記直角軸に直角方向に取付けられものであり、前記ホルダ本体にそのケーシング内に前記シャンク部の入力軸を挿入して回転自在に支持するとともに、前記ホルダ本体のケーシング内に前記入力軸に直交する伝達軸を回転自在に設け、前記工具チャッキング部のケーシング内に工具チャックを有する回転軸を前記伝達軸に直交させて回転自在に設け、前記入力軸と前記伝達軸の間、その伝達軸と前記回転軸の間をそれぞれ傘歯車機構によって回転力を伝達可能とするとともに、前記工具チャッキング部の直角軸周りの回転を、その伝達軸と回転軸の間の傘歯車機構により許容するようにした構成を採用する。
【００１５】
通常、工具チャッキング部を取付けるホルダ本体の側面下部には、突出物はないため、工具チャッキング部の後部（工具取付け部の反対部）が部材で隠れることはない。このため、その工具チャッキング部を、コレットチャックの嵌合孔が貫通して形成されたものとして、その嵌合孔後部に前記コレットチャックを引きつけてそのコレットチャックに工具を締結する手段を設けたものを採用できる。
【実施例】
【００１６】
一実施例を図１〜図３に示し、この実施例も、従来と同様に、工作機械の主軸Ｍに嵌合されるシャンク部１と、そのシャンク部１を回転自在に支持して工作機械の固定部材に固定されるホルダ本体２と、そのホルダ本体２に設けられた工具チャッキング部３とからなる。
シャンク部１は、円錐台状のシャンク１１とその一端から延びた入力軸１２とからなり、その入力軸１２は、ホルダ本体２のベアリングユニット２２に回転自在に支持されている。
【００１７】
ホルダ本体２は、ケーシング２１の一端に上記ベアリングユニット２２が固定され、そのケーシング２１の他端内に傘歯車機構を有している。その傘歯車機構は、上記入力軸１２の先端に固定の第一傘歯車２３、ケーシング２１に回転自在に支持された回転軸（伝達軸）２４の両端に固定された第二、第三の傘歯車２５、２６等とから成り、前記回転軸２４は上記シャンク部１（入力軸１２）の軸心に直交している。
ホルダ本体２のケーシング２１の一端側部には回り止めピン２８が設けられており、シャンク１１を工作機械の主軸Ｍに嵌めて、そのピン２８を工作機械の固定部材の孔に嵌合すると、その工作機械の固定部材にホルダ本体２が固定され、ホルダ本体２にシャンク部１が回転自在に支持される。このため、主軸Ｍの回転に伴いシャンク１１が回転する。
【００１８】
工具チャッキング部３は、ケーシング３１内にコレット軸（回転軸）３２を回転自在に設けたものであり、このコレット軸３２の第四傘歯車２７が上記第三の傘歯車２６に噛み合っている。このため、シャンク１１が回転すると、その入力軸１２の第一傘歯車２３、第二傘歯車２４、第三傘歯車２５及び第四傘歯車２６を介してコレット軸（工具チャック軸）３２が回転する。
コレット軸３２の先端部内にコレット（工具チャック）３３が嵌められるとともに、先端外周部には締付けナット３４がねじ込まれており、コレット３３に工具Ａを挿入して締付けナット３４をねじ込むことにより、コレット３３を介して工具Ａがコレット軸３２に一体に取付けられる。
【００１９】
ホルダ本体２のケーシング２１の工具チャッキング部３のケーシング３１との対向面には、傘歯車機構の回転軸２４を中心とする円状（一部欠如）の逆Ｔ字状溝３５が形成され、その溝３５にナット３６が溝の長さ方向に移動自在に嵌められており、そのナット３６に工具チャッキング部３のケーシング３１を貫通したボルト３７がねじ込まれている。このため、図３の各鎖線に示すように、チャッキング部３を任意の角度に回転させて、ボルト３７をねじ込むことによって、そのチャッキング部３がその任意の角度位置で締結固定される。
【００２０】
この実施例の工具ホルダは、以上の構成であり、この工具ホルダを、工作機械の主軸Ｍに嵌めるとともに、ピン２８を工作機械の固定部材の孔に嵌合して、主軸Ｍに取付ける。
この状態で、工具チャッキング部３に工具Ａを取付け、図３実線又は鎖線に示すように、工具Ａが所要の方向に向くように、その工具チャッキング部３を回転させて、ボルト３７でもって締結固定する。そのチャッキング部３の回転時、第三傘歯車２６の歯面を第四傘歯車２７が転動してそのチャッキング部３の回転を許容する。
【００２１】
工具Ａの向きが決定され、チャッキング部３が締結固定されれば、ワークＷをセット後、主軸Ｍを回転させると、シャンク１１が回転し、その回転力が傘歯車機構、コレット軸３２、コレット３３を介して工具Ａに伝達されて工具Ａが回転する。このため、その回転する工具ＡでもってワークＷの加工が成される。
【００２２】
この実施例は、ホルダ本体２に工具チャッキング部３を片持ち梁状で支持し、ナット３６へのボルト３７を外すことによって、その工具チャッキング部３を外すことができる。このため、そのホルダ本体２内の傘歯車機構、工具チャッキング部３の分解・組み立てが容易であり、メンテナンス性に優れている。
【００２３】
図４、図５には他の実施例を示し、この実施例は、上記実施例において、傘歯車機構を対のフック継手４１、４２からなるユニバーサルジョイント（フック継手機構）４０に変えたものである。その一方のフック継手４１の上記シャンク部１の入力軸１２との連結点４１ａと他方のフック継手４２のコレット軸３２との連結点３２ａを結ぶ線分の中点aが描く線分ｌの中点oに、工具チャッキング部３の回転中心が位置している。このようにすれば、両連結点４１ａ、３２ａの間隙変化はほぼ最小となる。このため、入力軸１２又はコレット軸３２をその軸方向に移動可能にする長さも短く、設計上有利である（図４参照）。
【００２４】
この実施例では、工具Ａの向きが決定され、チャッキング部３が締結固定されれば、上記実施例と同様に、ワークＷをセット後、主軸Ｍを回転させると、シャンク１１が回転し、その回転力がフック継手機構４０、コレット軸３２、コレット３３を介して工具Ａに伝達されて工具Ａが回転して、ワークＷの加工が成される。
【００２５】
上記両実施例は、コレット３３を締結ナット３４により拡縮径して工具Ａを取付け・取外しするものであったが、図６、図７に示すように、工具チャッキング部３を、コレット軸３２のコレット孔が貫通するものとし、その孔後部にコレット３３とジョイント筒３９を介してねじ合うナット軸３８を回転自在に設けたものとすることができる。
この工具ホルダは、そのナット軸３８を回すことにより、コレット３３が進退して工具Ａの取付け・取外しを行う。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施例の斜視図
【図２】同実施例の要部切断正面図
【図３】同実施例の作用図
【図４】他の実施例の要部切断正面図
【図５】同実施例の要部斜視図
【図６】他の実施例の斜視図
【図７】同実施例の要部切断正面図
【図８】従来例の要部正面図
【図９】他の従来例の正面図
【図１０】同左側面図
【符号の説明】
【００２７】
１  シャンク部
２  ホルダ本体
３  工具チャッキング部
１１  シャンク
１２  シャンクの入力軸
２１  ホルダ本体のケーシング
２２  ベアリングユニット
２３、２５、２６、２７  傘歯車
２４  回転軸（伝達軸）
３１  チャッキング部のケーシング
３２  コレット軸（回転軸）
３３  コレット（工具チャック）
３４  コレット締結ナット
３５  逆Ｔ字状溝
３６  締結ナット
３７  締結ボルト
４０  フック継手機構（ユニバーサルジョイント）
４１、４２  フック継手
Ｍ  主軸
ａ  線分中点
ｃ  主軸軸心
ｏ  工具チャッキング部の回転中心
ｌ  連結点を結ぶ線分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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