(57)【要約】      （修正有）【課題】  鍔部がシャンク部に対して摺動する機構を有する工具保持具において、鍔部の破損を低減させ、また、破損が生じても鍔部全体が割れるこ可能性を低くした工具保持具を提供する。【解決手段】  取り付け対象となるスピンドル軸に設けられるテーパー孔に嵌合する外周面を持つシャンク部１０と、シャンク部に対して軸方向に相対的に進退可能に固定される円筒状の鍔部２０と、シャンク部がテーパー孔に嵌合した状態において、鍔部の先端面がスピンドル軸の先端面に当接するように鍔部を押圧する押圧手段とを有する工具保持具において、鍔部は軸方向において重なる２以上のリング状部材から形成されるものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取り付け対象となるスピンドル軸に設けられるテーパー孔に嵌合する外周面を持つシャンク部と、前記シャンク部に対して軸方向に相対的に進退可能に固定される円筒状の鍔部と、前記シャンク部が前記テーパー孔に嵌合した状態において、前記鍔部の先端面が前記スピンドル軸の先端面に当接するように前記鍔部を押圧する押圧手段とを有する工具保持具において、
前記鍔部は軸方向に重なる２以上のリング状部材から形成される工具保持具。
【請求項２】
前記２以上のリング状部材の中には、他のものと脆性の異なる素材から形成されたものが含まれる請求項１に記載の工具保持具。
【請求項３】
前記２以上のリング状部材は、鋼により形成され、少なくとも１つのリング状部材は焼入れが行われていない請求項１又は２に記載の工具保持具。
【請求項４】
前記２以上のリング状部材は、軸方向成分を持つ１以上の穴により貫かれ、この穴に嵌入される棒状部材により連結される請求項１から３のいずれか１項に記載の工具保持具。
【請求項５】
前記穴の一部にはネジが切られており、前記棒状部材はこのネジに係合するボルトにより構成される請求項４に記載の工具保持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマシニングセンタなどの工作機械のスピンドル軸にドリルなどの工具を固定するための工具保持具に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタなどのスピンドル軸には、多くの場合テーパー状の孔が設けられており、この穴に工具を取り付けた工具保持具を嵌合させて固定することで工具をスピンドル軸に固定させている。この工具保持具の取り付け側にはテーパー孔に嵌合するシャンク部と、スピンドル軸の先端面に当接する鍔部とが設けられるが、テーパー孔の精度のずれがあるために、鍔部はスピンドル軸の先端面に当接することができず、保持力が低下することも多い。このような問題を解決するために、下記特許文献１、２に鍔部を摺動させる技術が示されている。図３にこのような構造をもつ工具保持具の取り付け側の半断面図を示す。この工具保持具は、鍔部２０１を筒状としてシャンク部１０１と分離し、この鍔部２０１をシャンク部１０１に対して軸方向に摺動可能に固定するとともに、鍔部２０１を皿バネ２０２などの押圧手段でスピンドル軸側へ押圧することで鍔部２０１の先端面２０１ａをスピンドル軸Ａの先端面Ａａに当接させている。これにより、適切な保持力を確保することができる。
【特許文献１】特許第３１８０１７３号
【特許文献２】特許第３１０５８９３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような工具保持具においては、スピンドル軸先端から工具保持具を挟むように突出する２つの係合片に係合するための凹部２０３を設ける必要がある。この凹部は構造的に鍔部２０１に設けることになる。図４に鍔部２０１の平面図を示す。ところで、鍔部２０１に凹部２０３を設けると、鍔部２０１のシャンク部１０１に嵌入する穴２０４と、凹部２０３の底に位置する壁面２０３ａと間の部材がどうしも薄くなってしまう。この凹部２０３には、スピンドル軸の駆動力が直接かかるので、この薄い部分、特に凹部の角部分は破損しやすくなってしまうという問題が生じる。鍔部は一体の鋼材でできているので、破損が生じると亀裂が軸方向に走り鍔部全体が割れてしまう可能性が高い。
本発明は、このような状況に鑑みて、鍔部がシャンク部に対して摺動する機構を有する工具保持具において、鍔部の破損を低減させ、また、破損が生じても鍔部全体が割れるこ可能性を低くすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成を有する。
請求項１に記載の発明は、取り付け対象となるスピンドル軸に設けられるテーパー孔に嵌合する外周面を持つシャンク部と、前記シャンク部に対して軸方向に相対的に進退可能に固定される円筒状の鍔部と、前記シャンク部が前記テーパー孔に嵌合した状態において、前記鍔部の先端面が前記スピンドル軸の先端面に当接するように前記鍔部を押圧する押圧手段とを有する工具保持具において、前記鍔部は軸方向において重なる２以上のリング状部材から形成されるものである。なお、リング状部材は、完全な輪状である必要はなく、一部が破断するものも含まれる。
請求項２に記載の発明は、前記工具保持具において、前記２以上のリング状部材の中には、他のものと脆性の異なる素材から形成されたものが含まれる。
請求項３に記載の発明は、前記工具保持具において、前記２以上のリング状部材は、鋼により形成され、少なくとも１つのリング状部材は焼入れが行われていないものである。
請求項４に記載の発明は、前記工具保持具において、前記２以上のリング状部材は、軸方向成分を持つ１以上の穴により貫かれ、この穴に嵌入される棒状部材により連結されるものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の工具保持具において、前記穴の一部にはネジが切られており、前記棒状部材はこのネジに係合するボルトにより構成されるものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の工具保持具は、鍔部を軸方向において分断される２以上のリング状部材から形成されるようにすることで、リング状部材の一部が破損して亀裂が生じても、亀裂は、この亀裂が生じたリング部材までにしか走らず、他のリング状部材には影響を及ぼさない。従って、鍔部全体が破損し、割れてしまうことを低減することができる。。
請求項２に記載の発明は、前記２以上のリング状部材の中には、他のものと脆性の異なる素材から形成されたものが含まれるようにすることで、まず、脆
性が大きいリング部材から破損し、その際に脆性の小さなリング部材は破損しないので、鍔部全体が同時に破損する可能性をより一層低減することができる。
請求項３に記載の発明は、リング状部材が鋼により形成され、少なくとも１つのリング状部材は焼入れが行われていないものとすることで、焼入れによる脆性が大きくなっていない鋼材で形成されるリング状部材が含まれることになり、このリング状部材は亀裂が生じても焼入れしたものに比べて一気に亀裂が進行しないので、やはり、鍔部の破損を低減させることができる。
請求項４に記載の発明は、前記２以上のリング状部材が、軸方向成分を持つ１以上の孔により貫かれ、この孔に嵌入される棒状部材により連結されるようにすることで、一つのリング状部材が破損し割れてしまっても、棒状部材により残りのリング状部材に割れたそれぞれの部分が固定されているので、割れた部分が飛び散ることを防止することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項４の工具保持具において、前記孔にはネジが切られており、前記棒状部材はこのネジに係合するボルトにより構成されるようにすることで、簡易かつ確実に各リング部材を連結することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に本形態に係る工具保持具Ｘの取り付け部分の半断面図を示す。工具保持具Ｘは、取り付け対象となるスピンドル軸に設けられるテーパー孔に嵌合する外周面を持つシャンク部１０と、シャンク部１０に対して軸方向に相対的に進退可能に固定される円筒状の鍔部２０とから構成される。
シャンク部１０はテーパー孔に直接嵌合する円錐台状の係合部１１と係合部１１の下端から伸びる円筒上の摺動軸部１２、摺動軸部１２の下端に設けられるより外径の大きな円筒よりなるフランジ部１３とからなる。係合部１１には、プルスタッドボルトが取り付けられるボルト穴１１ａが上面中央に設けられている。また、摺動軸部１２には対向する２箇所にキー１２ｂをはめ込むキー溝１２ａが設けられている。さらに、フランジ部１３の図示しない下方には工具を保持するチャックが設けられる。
【０００７】
鍔部２０は、２つのリング状部材である下部リング状部材２１と上部リング状部材２２とよりなる。下部リング状部材２１と上部リング状部材２２は鍔部２０を軸方向に分断するように重なっている。下部リング状部材２１は摺動軸部１２の外径に摺動可能に係合する内径を有するリング状の部材であり、外周面には工作機械のツールチェンジャーに係合する溝２１ａが外周に沿って形成されており、また、対向する位置にスピンドル軸の２つの突起に係合する凹部２１ｂが設けられている。内周面には摺動軸部１２にはめ込まれたキー１２ｂが摺動するキー溝２１ｃが対応する位置に設けられている。そして、下面には、円筒状に穴２１ｅが形成されており、この穴には皿バネ２４が挿入されている。この皿バネ２４は下部リング状部材２１の下面とシャンク部１０のフランジ部１３の上面とに挟まれることで、鍔部２０全体を上方に押圧する役割を果たす。さらに、上面には６箇所ボルト穴２１ｄがリングの中心点に対称に形成されている。
【０００８】
上部リング状部材２２は、やはり摺動軸部１２の外径に摺動可能に係合する内径を有するやや薄いリング状の部材であり、前記下部リング状部材２１の上面に設けられた６箇所のボルト穴２１ｄに対向する位置にざぐりを設けた穴であるざぐり穴２２ａが形成されている。図２に上部リング状部材２２の平面図を示す。上部リング状部材２２は、このざぐり穴にボルト２３を通し、ボルト穴２１ｄと締結することで下部リング状部材２１に固定されている。すなわち２つのリング状部材は軸方向成分をもつ穴により貫かれ、この穴に嵌入される棒状のボルト２３により連結されている。また、上部リング部材２２の外周面には下部リング部材２１の凹部２１ｂに重なる位置に凹部２２ｂが形成されている。
下部リング状部材２１は焼入れ焼きなましを行っているが、上部リング状部材２２は熱処理を行っていない。この結果として、下部リング状部材２１は上部リング状部材２２よりも硬度は高いが脆性も大きくなり、両者の脆性に差異が設けられることとなっている。
【０００９】
次に、以上のような構成を有する工具保持具Ｘの作用について説明する。工具保持具Ｘは使用に際しては、シャンク部１０の係合部１１がスピンドル軸のテーパー孔に係合し、凹部２１ｂと凹部２２ｂとがスピンドル軸の突起部に係合した状態で、上部リングの上面は皿バネ２４によりスピンドル軸の先端面に当接する。これにより、安定した状態でスピンドル軸に工具保持具Ｘは保持されることになる。この状態で加工を行うと、上部リング部材２２や下部リング部材２１に傷や疲労などがある場合、一番応力が大きくなる凹部２１ｂおよび２２ｂ部分に破損が生じることがある。しかし、このような破損が生じて、破損が生じたリング状部材に亀裂が走りリングが分断したとしても、両リング状部材はボルト２３により連結されているので破損した部材は飛び散ることはなく。破損したリング状部材を交換することで再び使用することができる。また、上部リング状部材２２は硬度は低いが脆性も低いので、粘りがあり破損しにくい。このため、両者が同時に破断してしまうことが防がれる。また、リング状部材２２は交換が可能であるので、使用する工作機械のスピンドル軸に応じて厚さの異なるものを使用することで、皿バネ２１ｅによるスピンドル軸の先端面への押圧力を調整することも可能となる。
【００１０】
なお、上記発明の形態では、下部リング状部材２１のみ熱処理を行ったが、下部リング状部材２２にも熱処理を行わないようにすることができる。これにより、両リング状部材ともに破断の発生を少なくすることができる。
また、上部リング状部材２２は、最も応力がかかる凹部２２ｂの部分以外のリングは分断していてもよい。
さらに、ここではリング状部材は上下で２重にしているが、リング状部材は３重以上設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】発明の形態に係る工具保持具の取り付け部分の半断面図である。
【図２】上部リング状部材の平面図である。
【図３】従来の工具保持具の取り付け部分の半断面図である。
【図４】従来の鍔部の平面図である。
【符号の説明】
【００１２】
Ｘ      工具保持具
１０    シャンク部
２０    鍔部
２１    下部リング状部材
２１ｄ  ボルト穴
２２    上部リング状部材
２２ａ  ざぐり穴
２３    ボルト
２４    皿バネ
【図１】
2006055979.tif 000003
【図２】
2006055979.tif 000004
【図３】
2006055979.tif 000005
【図４】
2006055979.tif 000006