(57)【要約】【課題】  回転主軸の前端部から前方に突出する量を抑えつつ、加工工具の加工部長さを確保することができる工具ホルダを提供すること。【解決手段】  工作機械の回転主軸５０に設けた固定穴５１に装着し、回転主軸５０に設けたキー溝５３で支持する工具ホルダ１として、固定穴５１に挿入するシャンク部１１を後部に有し、加工工具２０を取付ける工具穴１２を前部の軸心位置に有するホルダ本体１０と、回転主軸５０のキー溝５３と係合するように、ホルダ本体１０の前部の外周部から半径方向に突出するように設けられたドライブキー１５とを備えさせる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の回転主軸に設けた固定穴に装着し、前記回転主軸に設けたキー溝で支持する工具ホルダであって、
前記固定穴に挿入するシャンク部を後部に有し、加工工具を取付ける工具穴を前部の軸心位置に有するホルダ本体と、
前記回転主軸のキー溝と係合するように、前記ホルダ本体の前部の外周部から半径方向に突出するように設けられたドライブキーと、を備えていることを特徴とする工具ホルダ。
【請求項２】
前記ドライブキーは、前記ホルダ本体の軸心に対して対称位置の少なくとも２箇所に備えられている請求項１に記載の工具ホルダ。
【請求項３】
前記ホルダ本体は、前記回転主軸に固定した状態で前端面が回転主軸の前端部に位置する大きさで形成され、
前記ドライブキーは、前端面が前記ホルダ本体の前端部に位置する大きさに形成されている請求項１又は２に記載の工具ホルダ。
【請求項４】
前記ホルダ本体は、前部に前記ドライブキーを固定する取付け溝を有し、
前記ドライブキーは、前記取付け溝に固定部材で固定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ドリルやリーマなどの加工工具を取付けて使用する工具ホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドリルやリーマなどの加工工具は、工作機械（加工機）の回転主軸に固定される工具ホルダに取付けて使用される。一般的な工具ホルダとしては、例えば、図８(a),(b) に示すようなものがある。この工具ホルダ１００は、ホルダ本体１１０の後部に回転主軸５０（図９）に固定するシャンク部１１１を有し、前部には回転主軸５０に設けられたドライブキー１２０（図９）に係合する係合溝１１５を有するフランジ部１１４が設けられている。また、工具ホルダ１００の前部には、加工工具２０（図１０）を取付けるためのホルダ部１１６が設けられている。このホルダ部１１６は、フランジ部１１４から突出するように形成され、軸心位置の工具穴１１２に加工工具２０が取付けられる。
【０００３】
また、図８(c) に示すような自動機械用の工具ホルダ１３０もある。この工具ホルダ１３０の場合も、前部に回転主軸５０に設けられたドライブキー１２０（図９）に係合する係合溝１４５を有するフランジ部１４４が設けられている。この工具ホルダ１３０の場合、自動機械のハンド部で把持するための溝１４７がフランジ部１４４の周方向に設けられている。この工具ホルダ１３０も、前部にホルダ部１４６が設けられている。他の構成は、図８(a),(b) に示す工具ホルダ１００と同様であるため、同様の構成には３０を加えた符号を付して、その説明は省略する。
【０００４】
一方、図９に示すように、上記工具ホルダ１００を固定する工作機械の回転主軸５０としては、上記工具ホルダ１００，１３０のシャンク部１１１，１４１を固定するためのテーパ状の固定穴５１と、上記フランジ部１１４，１４４に設けられた係合溝１１５，１４５を係合させるドライブキー１２０を取付けるためのキー溝５３が設けられている。このキー溝５３には、底部にドライブキー５５を固定するためのねじ部５４があり、ドライブキー１２０が固定ボルト１２１で固定されている。ドライブキー１２０は、固定した状態で回転主軸５０の端面から高さの約半分が突出している。このドライブキー１２０の突出した部分に、工具ホルダ１００，１３０のフランジ部１１４，１４４に設けられた係合溝１１５，１４５が係合させられる。
【０００５】
また、上記図８(a),(c) に示すように、ホルダ本体１１０，１４０の後部には、図１０に示すように、回転主軸５０の軸心位置の後方から工具ホルダ１００，１３０を引いて固定するための引きねじ５２を螺合するねじ部１１３，１４３が設けられている。
【０００６】
なお、この種の先行技術として、旋盤に固定されるシャンク部材と、ドリル等を固着する工具クランプ・ユニットと、シャンク部材内に工具クランプ・ユニットを固定するねじボルトとを有する工具ホルダがある（例えば、特許文献１参照）。しかし、この工具ホルダは、本発明のように回転主軸の前端部から加工工具の加工部長さを確保できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２１４４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記工具ホルダは、工作機械の回転主軸の型式と、適用する加工工具によってフランジ、ドライブキーの形状・寸法が決められている。そして、工具ホルダのドライブキーよりも前端側に設けられたホルダ部に加工工具が取付けられている。
【０００９】
一方、上記加工工具を用いた加工形態には種々の形態がある。例えば、図１０に示すように、エンジンの構成部品の一つであるフレームのクランク軸受部の間に直径ｄの横穴１５３を加工をする場合などがある。この場合、工作機械に備えられたアングルヘッド６０の回転主軸５０に、加工深さＷを加工できる加工部（切削部）長さＬ６を有する加工工具２０を取付けた工具ホルダ１００を固定する。そして、その状態で被加工物（クランク軸受部）１５０の縦壁１５１の間の閉塞空間１５２に配置する。
【００１０】
しかし、閉塞空間１５２において使用する工具ホルダには、縦壁１５１の間の寸法Ｌ１に対し、アングルヘッド６０の回転主軸５０の端部から主軸本体の後部までの長さＬ２と、縦壁１５１との隙間Ｌ３と、加工工具２０を取付ける工具ホルダ１００のフランジ部１１４及びホルダ部１１６の長さＬ４を差し引いた長さＬ５以下の工具長の加工工具２０しか取付けることができない。図示する例の場合、加工工具２０の工具長Ｌ７が長く、前部が縦壁１５１に当接する。そのため、図示するアングルヘッド６０の工作機械では加工ができない。
【００１１】
従って、このような場合、小さい工作機械（加工トルクが小さくなる）に変更するか、簡易的な工作機械などを用いて加工することになり、直径ｄの横穴１５３を直接加工することが難しくなる場合がある。また、簡易的な工作機械による加工の場合、小径の下穴加工を行った後、リーマ工具で直径ｄの穴に拡大するような加工を行わなければならない場合もあり、その場合には多くの時間と労力を要する。
【００１２】
そこで、本発明者は、工具ホルダにおいて当然の構造と考えられているフランジ部とドライブキー及びホルダ部の構造に着目し、これらの構造を工夫することで、回転主軸の前端部から前方に突出する量を抑えつつ、加工工具の加工部長さを確保することができる工具ホルダを発明した。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明に係る工具ホルダは、工作機械の回転主軸に設けた固定穴に装着し、前記回転主軸に設けたキー溝で支持する工具ホルダであって、前記固定穴に挿入するシャンク部を後部に有し、加工工具を取付ける工具穴を前部の軸心位置に有するホルダ本体と、前記回転主軸のキー溝と係合するように、前記ホルダ本体の前部の外周部から半径方向に突出するように設けられたドライブキーと、を備えている。この明細書及び特許請求の範囲の書類中では、工具ホルダの加工工具取付側を「前部」、その反対側を「後部」という。
【００１４】
この構成により、ホルダ本体のシャンク部を回転主軸の固定穴に固定し、このホルダ本体の前部に備えられたドライブキーを回転主軸のキー溝に係合させると、ホルダ本体が回転主軸の前端部から突出しないように装着することができる。これにより、回転主軸から突出する量を抑えつつ、回転主軸の前端部から前方に加工工具の加工部長さを確保することができる。従って、例えば、縦壁等で仕切られた閉塞部分に横穴加工などを行う場合など、回転主軸の前方に加工工具の加工部長さを確保できる場合が生じ、加工範囲を広げることができる。
【００１５】
また、前記ドライブキーは、前記ホルダ本体の軸心に対して対称位置の少なくとも２箇所に備えられていてもよい。
【００１６】
このように構成すれば、少なくとも２箇所に備えられたドライブキーで工具ホルダに作用する荷重を適切に支持することができる。
【００１７】
また、前記ホルダ本体は、前記回転主軸に固定した状態で前端面が回転主軸の前端部に位置する大きさで形成され、前記ドライブキーは、前端面がホルダ本体の前端部に位置する大きさに形成されていてもよい。
【００１８】
このように構成すれば、ホルダ本体を回転主軸に固定した状態でホルダ本体及びドライブキーが回転主軸の前端部から前方に突出しないようにし、回転主軸の前端部から加工工具が前方に突出するようにできる。そして、回転主軸の前部から加工工具の加工部長さを確保して、狭隘な場所でも十分な加工部長さで被加工物を加工することができる。
【００１９】
また、前記ホルダ本体は、前部に前記ドライブキーを固定する取付け溝を有し、前記ドライブキーは、前記取付け溝に固定部材で固定されていてもよい。
【００２０】
このように構成すれば、ホルダ本体とドライブキーとを別々に製作することができ、各構成を容易に製作することができる。しかも、各構成の組合わせを変更することで、回転主軸に応じたホルダ本体とドライブキーとの組み合わせにできる。
【発明の効果】
【００２１】
本願発明によれば、ホルダ本体の前部に備えさせたドライブキーが回転主軸の前端部に係合するので、回転主軸の前端部から前方に突出する量を抑えつつ、加工工具の加工部長さを確保することが可能となる。
【００２２】
これにより、大型の工作機械（加工機）を狭い場所の加工に適用して、狭い場所の加工を一回の工程で完了させることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本願発明の一実施形態に係る工具ホルダを示す半断面した側面図である。
【図２】図２は図１に示す工具ホルダの正面図である。
【図３】図３は図１に示す工具ホルダを装着する回転主軸の断面図である。
【図４】図４は図３に示す回転主軸の正面図である。
【図５】図５は図１に示す工具ホルダに加工工具を取付けて図３に示す回転主軸に装着した状態を示す断面図である。
【図６】図６は図５に示す工具ホルダ装着状態の回転主軸の正面図である。
【図７】図７は図５に示す回転主軸に装着した工具ホルダで被加工物を加工する状態を示す側面図である。
【図８】図８(a)  は従来の工具ホルダの一例を示す半断面した側面図であり、(b) はその正面図であり、(c) は他の工具ホルダの例を示す半断面した側面図である。
【図９】図９は図８に示す工具ホルダを装着する回転主軸の断面図である。
【図１０】図１０は図８(a),(b) に示す工具ホルダに加工工具を取付けて図９に示す回転主軸に装着して被加工物を加工する状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、工具ホルダの工具取付側である前部を右側に示し、後部を左側に示して説明する。また、加工工具にドリルを用いて横穴加工を行う例を説明する。
【００２５】
図１に示すように、この実施形態の工具ホルダ１は、ホルダ本体１０の後部に回転主軸５０（図３）の固定穴５１に固定するためのシャンク部１１を有している。このシャンク部１１は、固定穴５１のテーパ面と同じテーパ面のテーパシャンク部となっている。
【００２６】
このホルダ本体１０の前部には、軸心Ｃの位置に加工工具２０を取付けるための工具穴１２が設けられている。この実施形態の工具穴１２は、加工工具２０のテーパシャンク部２１（図５）を取付けるためのテーパ穴となっている。加工工具２０の取付け方法は、図示するテーパシャンク部２１と工具穴１２の組み合わせの他、ストレートのシャンク部（すきまばめ）と工具穴との組み合わせでもよい。ストレートのシャンク部と工具穴の場合、ホルダ本体１０の工具穴に挿入した加工工具２０のシャンク部を側方からボルトなどで固定する。この実施形態では、加工工具２０としてドリルを例に説明したが、他の加工工具であってもよい。また、ホルダ本体１０の後部には、ホルダ本体１０を回転主軸５０に密接させて、加工工具２０を回転主軸５０の軸心Ｃに位置させる引きねじ５２（図５）を螺合するねじ部１３が設けられている。
【００２７】
そして、図２に示すように、上記ホルダ本体１０の前部には、回転主軸５０に設けられたキー溝５３（図３，４）に係合するドライブキー１５が設けられている。このドライブキー１５は、ホルダ本体１０の前部の外周部から半径方向に突出するように配置されている。この実施形態のドライブキー１５は、ホルダ本体１０の軸心Ｃ（図１）に対して対称位置の２箇所に備えられている。これらのドライブキー１５により、ホルダ本体１０の対称位置で工具ホルダ１の周方向を支持し、ラジアル荷重を適切に支持している。ドライブキー１５は、２箇所に限られず、この実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
また、上記ホルダ本体１０は、上記回転主軸５０に固定した状態で前端面が回転主軸５０の前端部に位置する大きさで形成されている（図５）。さらに、上記ドライブキー１５は、前端面がホルダ本体１０の前端部から突出しない大きさに形成されている（図５）。
【００２９】
このようにすることで、ドライブキー１５を設けた工具ホルダ１を回転主軸５０に装着した状態で、回転主軸５０の前端部から前方には加工工具２０のみが突出するようにしている。
【００３０】
このように、ホルダ本体１０からフランジ部とホルダ部を無くしてホルダ本体１０の前部にドライブキー１５を設けている。これにより、これらフランジ部とホルダ部の高さ分を無くして回転主軸５０からホルダ本体１０が突出する量を抑えつつ、回転主軸５０の前端部から前方に突出する加工工具２０の加工部長さで効率良く加工できる工具ホルダ１を構成している。
【００３１】
さらに、この実施形態では、上記ホルダ本体１０の前部にドライブキー１５を固定する取付け溝１６とねじ穴１７を設け、その取付け溝１６にドライブキー１５を入れ、固定ボルト（固定部材）１８でねじ穴１７に固定している。
【００３２】
このようにすることで、ホルダ本体１０とドライブキー１５とを別々に製作し、ドライブキー１５をホルダ本体１０に固定ボルト１８で固定することができる。従って、工具ホルダ１を効率良く製作することができる。しかも、ドライブキー１５が摩耗した場合など、必要に応じてドライブキー１５を容易に交換することができる。その上、必要に応じてホルダ本体１０とドライブキー１５の組み合わせを変更することもできる。
【００３３】
図３，４は、上記工具ホルダ１を固定する回転主軸５０の図面である。図示するように、回転主軸５０は、アングルヘッド６０に対して軸受５５で回転自在に支持されている。また、回転主軸５０は、アングルヘッド６０との間に設けられた図示しない歯車機構によって回転駆動されるようになっている。回転主軸５０の工具ホルダ１の固定穴５１は、上記ホルダ本体１０のシャンク部１１のテーパ面と同一角度のテーパ面に形成されている。
【００３４】
また、この回転主軸５０の先端部には、ドライブキー１５を取付けるためのキー溝５３が設けられている。このキー溝５３は、回転主軸５０の軸心Ｃに対して対称位置の２箇所に設けられている。なお、この実施形態では、従来の回転主軸５０をそのまま利用することを想定しているため、キー溝５３は従来と同一のものであり、このキー溝５３の底には従来のドライブキー１２０（図９）を固定するためのねじ部５４が残っている。図示する状態は、キー溝５３に固定する従来のドライブキー１２０を取外した状態である。
【００３５】
図５，６は、上記回転主軸５０に工具ホルダ１を装着して固定した状態を示している。工具ホルダ１は、ホルダ本体１０を固定穴５１に挿入し、後部のねじ部１３に引きねじ５２を螺合する。そして、ホルダ本体１０を回転主軸５０の後方に引いて上記テーパシャンク部１１を固定穴５１に密接させる。これにより、工具ホルダ１の工具穴１２に取付けられた加工工具２０のドリル軸心Ｃを、回転主軸５０の軸心Ｃに一致させる。
【００３６】
この工具ホルダ１によれば、フランジ部とホルダ部が無くなって工作機械（加工機）の回転主軸５０に工具ホルダ１が収まるように固定されるため、回転主軸５０の前端部から前方に向けて加工工具２０のみが工具長Ｌ７で突出した状態となる。従って、回転主軸５０の前端部から加工工具２０が突出する量を抑えつつ、前端部近傍から加工工具２０の加工部長さＬ６を確保することができる。
【００３７】
そして、このように回転主軸５０に固定された工具ホルダ１によれば、スラスト荷重はシャンク部１１のテーパ面を介して回転主軸５０で主に支持し、ラジアル荷重はドライブキー１５を介して回転主軸５０のキー溝５３で主に支持することができる。
【００３８】
図７は、上記工具ホルダ１の使用例であり、上述した図１０と同様に、工作機械のＬ型アングルヘッド６０とともに回転主軸５０を被加工物１５０の縦壁１５１の間に形成された閉塞空間１５２に配置して横穴１５３を加工している。図７は、図１０と同じ尺度で図示している。このアングルヘッド６０の場合、図の垂直方向に設けられた駆動軸（図示略）と回転主軸５０との間にかさ歯車機構（図示略）が設けられ、駆動軸と直交する方向の回転主軸５０に動力伝達されている。
【００３９】
そして、上記工具ホルダ１によれば、回転主軸５０の前端部に工具ホルダ１の前端部が位置するため、従来のフランジ部１１４の厚みとホルダ部１１６の高さ分の長さＬ４（図１０：例えば、４０〜５０ｍｍ程度）を無くすことができる。
【００４０】
そのため、図示するように縦壁１５１等で仕切られた閉塞空間１５２で加工する場合でも、工具ホルダ１を装着した状態で閉塞空間１５２に回転主軸５０を配置して加工することが可能となる。つまり、加工工具２０の加工部長さＬ６を確保しつつ、上述した図１０に示す工具ホルダ１００のように、加工工具２０の前部が縦壁１５１に当接して配置できない、という制約を回避し、狭隘な閉塞空間１５２に加工工具２０を配置して加工することが可能となり、図１０に示すような大型の工作機械（加工機）を狭い場所の加工に適用して、従来、手間のかかっていた狭い場所での加工を一回の工程で完了することが可能となる。
【００４１】
以上のように、上記工具ホルダ１によれば、回転主軸５０の前端部から加工工具２０が突出する量を抑えつつ、閉塞空間１５２でも加工工具２０の加工部長さＬ６を確保することができるので、大型の工作機械による大トルクでの加工範囲を広げることが可能となる。その加工範囲としては、数十ｍｍであるが、上述したように工作機械を変更する場合の効率悪化や、簡易的な工作機械による工数の大幅増加による効率悪化を避けて、大トルクによって効率良く加工作業を行うことが可能となる。
【００４２】
従って、従来は工作機械の変更などを余儀なくされた加工も同一の工作機械（加工機）で加工することができ、機械加工品の加工効率向上を図ることが可能となる。
【００４３】
しかも、上記工具ホルダ１によれば、回転主軸５０は、上述した図８(a),(b),(c) に示す工具ホルダ１００，１３０を使用する状態からドライブキー１２０を取外した状態で使用している。そのため、ドライブキー１２０を元の状態に固定すれば工具ホルダ１００，１３０を使用でき、工作機械における構成を変更することはない。従って、工具ホルダ１を用いるために要する費用を抑えることができる。
【００４４】
なお、上記実施形態では、工作機械としてＬ型アングルヘッド６０を有する機械を例に説明したが、回転主軸５０を有する工作機械であれば他の縦型フライス機械、横形フライス機械、平削り盤、その他の複合機械などに用いることができ、工作機械は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
また、上記した実施形態は一例を示しており、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上記した実施形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本願発明に係る工具ホルダは、狭隘な場所において横穴加工などを行う場合や、加工範囲（ストローク）不足の場合などに利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  工具ホルダ
１０  ホルダ本体
１１  シャンク部
１２  工具穴
１３  ねじ部
１５  ドライブキー
１６  取付け溝
１７  ねじ穴
１８  固定ボルト（固定部材）
２０  加工工具
５０  回転主軸
５１  固定穴
５２  引きねじ
５３  キー溝
６０  アングルヘッド（工作機械）
Ｃ  軸心
Ｌ６  加工部長さ
Ｌ７  工具長
Ｗ  加工深さ
【図１】
2015093366.tif 000003
【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】
2015093366.tif 000009
【図８】
2015093366.tif 000010
【図９】
2015093366.tif 000011
【図１０】
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