(57)【要約】  【課題】鍔部がホルダー本体に対して摺動する機構を有する工具保持具において、鍔部の長さを短くすることで焼嵌めによる工具固定に好適な形態とすることを課題とする。  【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を基端側に有するホルダー本体と、前記ホルダー本体に軸方向にスライド可能に外嵌される円筒状の鍔部と、前記鍔部を基端側に押圧する押圧手段とを有する工具保持具において、前記鍔部側面に設けられる貫通した一以上のネジ穴と、前記ホルダー本体の前記鍔部と接する表面に形成される、前記ネジ穴と重なるように形成される軸方向に延びる一以上の溝部と、前記ネジ穴に螺合する、先端部が前記溝部の幅とほぼ同じ外径を有し前記溝部に摺動可能に係合する規制部材とを設ける。【選択図】  図２
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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を基端側に有するホルダー本体と、前記ホルダー本体に軸方向にスライド可能に外嵌される円筒状の鍔部と、前記鍔部を基端側に押圧する押圧手段とを有する工具保持具において、
前記鍔部側面に設けられる貫通した一以上のネジ穴と、
前記ホルダー本体の前記鍔部と接する表面に形成される、前記ネジ穴と重なるように形成される軸方向に延びる一以上の溝部と、
前記ネジ穴に螺合する、先端部が前記溝部の幅とほぼ同じ外径を有し、前記溝部と摺動可能に係合する規制部材と
を有する工具保持具。
【請求項２】
前記鍔部外周面には、前記スピンドル軸に係合するために基端から一定長さを有する係合溝が対向する位置に２箇所形成されるものであって、
前記ネジ穴は、少なくとも前記各係合溝を挟むように前記係合溝の両側に近接する位置に設けられる請求項１に記載の工具保持具。
【請求項３】
前記規制部材は、六角穴付止ねじにより形成される請求項１又は２に記載の工具保持具。
【請求項４】
前記押圧手段は、
前記ツールホルダー本体の前記鍔部の先端位置に形成されるリング状に張り出すフランジ部と、
前記鍔部の先端面内側に円形に形成される凹部と、
前記凹部内に配列される、前記凹部底部と前記張り出し部の間に押圧力を加える複数の圧縮コイルバネと
から形成される
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】
前記ホルダー本体は、前記溝部よりも先端側で軸方向に二分されるものであって、対向する分割面の一方に凹部が形成されるとともに、当該分割面の他方に当該凹部に係合する凸部が形成され、当該凹部及び凸部を含む各分割面同士の接合面に制振合金が狭持された状態で当該凹部及び凸部とが係合固定される
請求項１から４のいずれか１項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５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１０１ａを有するホルダー本体１０１と分離し、この鍔部２０１をホルダー本体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。
このような工具保持具においては、鍔部２０１がホルダー本体１０１に対して回転しないように、ホルダー本体１０１に設けられたキー溝１０１ｂにキー１０２を固定し、鍔部２０１の内周にキー１０２に係合する溝２０１ｂが形成されている。また、鍔部２０１が上方に抜けないように、鍔部２０１の上面内周に円形に溝２０１ｃが形成され、この溝２０１ｃ内においてホルダー本体１０１に設けられた溝に係合するＣリング２０４により鍔部２０１を押さえるようになっている。
【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、工具保持具の先端に工具を固定する方法の一つとして、焼嵌めにより工具を固定する方法が存在する。焼嵌めによる固定は機構部分が無いので高い精度を維持することができ、精密加工用の工作機械の工具ホルダーに適している。この焼嵌め式の工具固定を採用する場合、工具保持部分は焼嵌めを容易にするために細長くなる傾向がある。そして、工具保持部分が細長くなると、振動が発生しやすくなるために工具ホルダー全体はできるだけ短くすることが望ましい。
しかし、上述した鍔部がホルダー本体に対して移動する工具保持具は、キーを内部に設ける必要があり、さらに、Ｃリングを納める溝も必要であることからどうしても鍔部の長さが長くなり、焼嵌めによる工具固定には不向きであるという問題が生じていた。
本発明は、このような問題に鑑みて、鍔部がホルダー本体に対して摺動する機構を有する工具保持具において、鍔部の長さを短くすることで焼嵌めによる工具固定に好適な形態と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を基端側に有するホルダー本体と、前記ホルダー本体に軸方向にスライド可能に外嵌される円筒状の鍔部と、前記鍔部を基端側に押圧する押圧手段とを有する工具保持具において、前記鍔部側面に設けられる貫通した一以上のネジ穴と、  前記ホルダー本体の前記鍔部と接する表面に形成される、前記ネジ穴と重なるように形成される軸方向に延びる一以上の溝部と、前記ネジ穴に螺合する、先端部が前記溝部の幅とほぼ同じ外径を有し前記溝部に摺動可能に係合する規制部材とを有する工具保持具である。
請求項２に記載の発明は、前記工具保持具において、前記鍔部外周面には、前記スピンドル軸に係合するために基端から一定長さを有する係合溝が対向する位置に２箇所形成されるものであって、前記ネジ穴は、少なくとも前記各係合溝を挟むように前記係合溝に近接する位置に設けられるものである。
請求項３に記載の発明は、前記工具保持具において、前記規制部材は、六角穴付止ねじにより形成されるものである。
請求項４に記載の発明は、前記押圧手段は、前記ツールホルダー本体の前記鍔部の先端位置に形成されるリング状に張り出すフランジ部と、前記鍔部の先端面内側に円形に形成される凹部と、前記凹部内に配列される前記凹部底部と前記フランジ部の間に押圧力を加える複数の圧縮コイルバネとから形成されるものである。
請求項５に記載の発明は、前記ホルダー本体が、前記溝部よりも先端側で軸方向に二分されるものであって、二分する対向した分割面の一方に凹部が形成されるとともに、当該分割面の他方に当該凹部に係合する凸部が形成され、当該凹部及び凸部を含む各分割面同士の接合面に制振合金が狭持された状態で当該凹部及び凸部とが係合固定されるものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の工具保持具は、溝部の長さは、少なくとも鍔部の摺動距離だけあれば足りるので、キーを用いる場合よりも鍔部を短くすることができ、また、規制部材は鍔部の抜け止めの役割も果たすのでＣリングを設ける必要がなくなるためにＣリングを納める溝を形成する必要がなくなり、さらに鍔部を短くすることができる。
請求項２に記載の発明は、鍔部の強度を高めることができる。即ち、図５に示すように、鍔部２０１に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係合溝２０１ｄを設ける必要がある。鍔部２０１に係合溝２０１ｄを設けると、係合溝２０１ｄ底部の部材がどうしても薄くなってしまうが、この係合溝２０１ｄ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、特に係合溝２０１ｄ底部の角部分は破損しやすい。ここで、規制部材を係合溝を挟むように設け、係合溝底部の角部近傍でホルダー本体に固定するようにすると、スピンドル軸の駆動力によって当該角部近傍部にかかる押圧力を規制部材が直近で受けることができるので、鍔部が破損することを抑制することができる。
請求項３に記載の発明は、規制部材を六角穴付止ねじにより構成することで、コストを削減することができる。
請求項４に記載の発明は、従来、鍔部がホルダー本体に対して摺動する機構を有する工具保持具において用いられてきた皿バネを、円状に配列した圧縮コイルバネとすることで、各圧縮コイルバネの弾性係数が小さくなるので、小さな振動を吸収しやくすなり、振動しやすい焼嵌めによる工具固定による振動をより抑制することができる。
請求項５に記載の発明は、前記ホルダー本体が、二分されるとともに、分割面に制振合金が狭持されるので、やはり、振動しやすい焼嵌めによる工具固定による振動をより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】
【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に本実施形態に係る工具保持具Ｘの正面図を示し、図２に工具保持具ＸのＡ−Ａ断面図を示す。工具保持具Ｘは、ホルダー本体１０とホルダー本体１０に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。
ホルダー本体１０は、基端側に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１２が形成され、先端側には焼嵌めにより工具を保持固定する工具保持部１３が形成される。シャンク部１１と工具保持部１２との間は円柱状の摺動軸部１１が形成され、この摺動軸部１１に円筒状の鍔部２０が摺動可能に係合する。摺動軸部１１の先端側には外径の大きなリング状に張り出すフランジ部１１ａが形成されている。摺動軸部１１の外周面には、係合した鍔部２０に設けられる後述する４つのねじ穴２３に重なる位置に４箇所、このねじ穴２３に係合する雄ねじの先端部が摺動できる幅を有する、軸方向に延びる溝部１１ｂが形成される。
また、摺動軸部１１はフランジ部１１ａ基端面沿った面で二分されるとともに、二分した対向する基端側の分断面には凹部１１ａが形成され、先端側の分断面にはこの凹部１１ｃに係合する凸部１１ｄが形成されている。凸部１１ｄは円錐台形状であり、凹部１１ｃの内面は凸部１１ｄの表面と同じ形状で０．０５〜０．３ｍｍの隙間ができる程度大きく形成されている。また、凸部１１ｄを構成する円錐台の母線の角度は軸に対して０．２度〜５度程度に形成されている。そして、凹部１１ｃと凸部１１ｄとリング状の分断部分の対向する面同士の間には凹部１１ｃ及び凸部１１ｄとの隙間より微小量だけ厚い制振合金板により構成される制振合金部が狭持されている。この制振合金部は、角部が生じないように３つに分割されている。即ち、制振合金部は、凸部１１ｄの上面と凹部１１ｃの底面との間に設けられる凹部１１ｃの上面に合致する円板状部１０ｂと、凸部１１ｄの側面と凹部１１ｃの側面との間に設けられる扇形で凸部１１ｄの側面に巻きつけることにより凸部１１ｄの側面形状と合致する円筒状部１０ａと、対向する分断面間に設けられる分断面のリング形状と合致するリング状部１０ｃとから構成される。この分断された部分同士の接合は焼嵌めにより行われる。即ち、分断された摺動軸部１１の凹部１１ｃを有する基端側を熱することにより膨張させ、この凹部１１ｃを制振合金部を被せた凸部１１ｄに圧入した後に、冷却することで縮小させて締結している。凸部１１ｄは円錐台状に形成されているので、凹部１１ｃとの内径に設計誤差があっても圧入することで嵌入可能な位置まで入れることができ、これにより焼嵌め後しっかりと固定することができる。なお、設計時に凹部１１ｃと凸部１１ｄとの隙間と制振合金部の板厚の関係から制振合金部の円板状部１０ｂとリング状部１０ｃの板圧よりも隙間が大きくなるような場合は、これらの円板状部１０ｂとリング状部１０は省いてもよい。
【０００７】
鍔部２０は摺動軸部１１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外周面に沿った円形の溝２１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である係合溝２２が基端部から設けられている。
そして、溝２１よりも基端側の各係合溝２２を挟む、係合溝２２近傍の２箇所にねじ穴２３が設けられている。図３に図１のＢ−Ｂ断面図を示す。Ｂ−Ｂ断面図はねじ穴２３の中心軸を通る平面で切った断面図である。図に示すようにねじ穴２３は、係合溝２２底部の両角部に近接して設けられている。前述したように、ホルダー本体１０には、これらの４つのねじ穴２３に重なる位置に溝部１１ｂが形成されており、このねじ穴２３のぞれぞれに、六角穴付き止ねじから構成される規制部材３０を係合させることで、規制部材３０の先端部が溝部１１ｂに係合し、鍔部２０は溝部１１ｂの長さ分だけホルダー本体１０に対して摺動可能に固定されることとなる。なお、規制部材３０の先端面は溝部１１の底面にぎりぎり触れないように設定される。
【０００８】
また、鍔部２０の先端面内側には、外縁もしくは内縁に沿った円形の凹部２４が形成されている。凹部２４は、ホルダー本体１０の摺動軸部１１に形成されるフランジ部１１ａの基端側面とは相対する位置に存し、凹部２４の底部とフランジ部１１の基端側面との間には、圧縮コイルバネ４０が円形に配列されている。この凹部２４とフランジ部１１と圧縮コイルバネ４０とにより鍔部２０を基端側に押圧する押圧手段が形成される。図４に図１のＣ−Ｃ断面図を示す。図４に示すように、圧縮コイルバネ４０の外径は凹部２４の幅とほぼ等しく、圧縮コイルバネ４０は凹部２４内に隙間なく配列されている。圧縮コイルバネ４０の長さは、規制部材３０により摺動距離が規制される鍔部２０を押圧して最も基端側に位置づけることができる程度の長さであり、この状態で、鍔部２０の下面とフランジ部１１の基端側面との間には、鍔部２０の摺動可能距離と同じかやや広い隙間が開くようになっている。また、凹部２４に粉塵等が入らないように、鍔部外周先端面には薄い円筒状のスカート部が形成され、このスカート部内周面にフランジ部１１ａの外周側面が収まるようになっている。
【０００９】
以上のような構成を有する工具保持具Ｘは使用に際しては、シャンク部１２がスピンドル軸のテーパー孔に係合し、鍔部２０の上面はスピンドル軸の先端面に当接するとともに、鍔部２０が規制部材３０が係合する溝部１１ｂに沿って摺動する。これにより圧縮コイルバネ４０が圧縮し、鍔部２０基端面をスピンドル軸先端面へと押し付ける。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。このように工具保持具Ｘは、従来の鍔部がホルダー本体に対して摺動する工具保持具と同様の機能を有するが、キーを設ける必要がない分、鍔部２０の軸方向の長さを短く形成することができるので、振動を抑制することができる。また、スピンドル軸先端の係合爪に係合する鍔部２０の係合溝２２の近傍を狭持するように規制部材３０が設けられるので、鍔部２０が係合溝２２部分から破損することを抑制することができる。さらに、押圧手段としてコイルバネを採用することで弾性力の調整が容易となり、個々のコイルバネは弾性係数を小さくすることができるので小さな振動を吸収しやすく、スピドル軸からの細かな振動が工具先端に伝わることを抑制することができる。また、ホルダー本体１０が軸方向に分断されるとともに分割面間に制振合金が挟まれているので、スピンドル軸からの振動が制振合金によって吸収されるのでやはり、工具先端の振動を抑制することができる。
【００１０】
なお、本実施形態では、工具保持部１３は焼嵌め式のものを用いているが、工具保持部１３は一般的なチャック式のものに対しても使用は可能である。
【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正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】従来の工具保持具を示す半断面図である。
【符号の説明】
【００１２】
Ｘ      工具保持具
１０    ホルダー本体
１０ａ  制振合金部円筒状部
１０ｂ  制振合金部円板状部
１０ｃ  制振合金リング状部
１１    摺動軸部
１１ａ  フランジ部
１１ｂ  溝部
１１ｃ  凹部
１１ｄ  凸部
１２    シャンク部
１３    工具保持部
２０    鍔部
２２    係合溝
２３    ねじ穴
２４    凹部
３０    規制部材
４０    圧縮コイルバネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008221384.tif 000005
【図４】
2008221384.tif 000006
【図５】
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