(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、
前記入力軸に回転可能に支持され、かつ、前記入力軸と共回りする外輪部材と、
前記入力軸と同軸に配置され、前記入力軸の軸線方向に移動可能な状態で前記外輪部材に支持されて当該外輪部材と一体に回転する出力部材と、
前記入力軸と前記外輪部材とが共回りしたときに、前記外輪部材の回転速度を前記入力軸の回転速度よりも低下させるブレーキ機構と、
前記外輪部材の回転速度が前記入力軸の回転速度よりも低下して前記入力軸と前記出力部材とが相対回転すると、前記外輪部材と一体の回転動作を行っている前記出力部材に前記軸線方向の直線往復動作を付与する直線往復動作付与機構と、を有し、
前記ブレーキ機構は、回転方向と逆方向に作用する流体圧を受ける受圧部を備え、
前記受圧部は、前記外輪部材に取り付けられたフラップであり、
前記出力部材は、工具を保持するための工具保持部を備えることを特徴とする工具ホルダ。
【請求項２】
前記外輪部材が停止状態から回転状態に切り替わることにより、前記フラップが流体圧を受ける開姿勢に変化するフラップ開動作が行われ、
前記外輪部材が回転状態から停止状態に切り替わることにより、前記フラップが流体圧を受けない閉姿勢に変化するフラップ閉動作が行われ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】
前記フラップは、前記外輪部材が回転する際に作用する遠心力により、前記外輪部材に連結される連結部を中心として外周側へ揺動して前記開姿勢に変化することを特徴とする請求項２に記載の工具ホルダ。
【請求項４】
前記ブレーキ機構は、前記フラップを内周側へ付勢するフラップ付勢部材を備え、
前記フラップ付勢部材の付勢力によって前記フラップ閉動作が行われることを特徴とする請求項２または３に記載の工具ホルダ。
【請求項５】
前記直線往復動作付与機構は、第１磁石ユニットと、前記軸線方向で前記第１磁石ユニットに対向する第２磁石ユニットと、を備え、
前記第１磁石ユニットは、前記入力軸に固定され、
前記第２磁石ユニットは、前記出力部材に固定され、
前記第１磁石ユニットと前記第２磁石ユニットとが相対回転すると、前記第１磁石ユニットと前記第２磁石ユニットとの間に前記軸線方向の引力が作用する第１状態と、前記第１磁石ユニットと前記第２磁石ユニットとの間に前記軸線方向の斥力が作用する第２状態とが交互に発生することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の工具ホルダ。
【請求項６】
前記直線往復動作付与機構は、前記第１磁石ユニットと前記第２磁石ユニットとの間の斥力によって前記出力部材が前記入力軸から離間する方向に移動したときに当該出力部材を当該入力軸の側に付勢する付勢力を発揮する出力部材用付勢部材を備えることを特徴とする請求項５に記載の工具ホルダ。
【請求項７】
前記直線往復動作付与機構は、前記軸線方向の凹凸が周方向に並ぶカム面と、前記カム面に対して前記軸線方向に当接するカムフォロアと、前記カム面と前記カムフォロアの一方を他方に押し付ける付勢部材と、を備え、
前記カム面と前記カムフォロアの一方は、前記入力軸に設けられ、
前記カム面と前記カムフォロアの他方は、前記出力部材に設けられ、
前記付勢部材は、前記出力部材を前記入力軸に向かって付勢することを特徴とする請求
項１から４の何れか一項に記載の工具ホルダ。
【請求項８】
前記直線往復動作付与機構は、前記入力軸と一体に回転する入力歯車、および、前記入力歯車に噛合して前記軸線と交差する交差軸線回りに回転する出力歯車を備えたギアユニットと、前記出力歯車の回転中心から外れた部位に一端が連結され、他端が前記出力部材に連結されたリンク部材と、を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか一項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、工作機械のヘッドと工具との間に介在する工具ホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸のヘッドに連結して使用する工具ホルダは、特許文献１に開示されている。特許文献１の工具ホルダは、工作機械のヘッドに連結される入力軸と、切削工具が接続されるホルダと、入力軸に回転可能に支持されたカバーと、を備える。ホルダは、カバーの内側において、入力軸と共回りする。ホルダは、外周面から放射状に突出するピンを備える。カバーは、工作機械側の部材である機械主軸カバーに固定されており、入力軸が回転しても共回りしない。カバーは、内周面に、周方向に沿って軸線方向に凹凸する波型カム面を備える。ホルダのピンは、コイルばねによって、波型カム面に押し付けられている。
【０００３】
ホルダが入力軸と共回りする際にピンが波形カム面に沿って軸線方向に移動すると、ホルダは、回転しながら軸線方向に往復動作する。これにより、ホルダに接続された切削工具は、回転しながら軸線方向に振動して、切削加工を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平７−２７７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の工具ホルダは、工作機械のヘッドに連結された入力軸が回転すると、切削工具を保持するホルダに回転動作および軸線方向の直線往復動作を同時に行わせることができる。しかし、ホルダの回転動作に軸線方向の直線往復動作を付加するために、波形カム面を備えるカバーを、工作機械側の部材に固定しなければならない。従って、工具ホルダを使用する際には、工作機械側の部材に、カバーを固定するための固定構造を設けなければならず、工作機械の改造が必要である。また、工具ホルダを工作機械に取り付ける際には、入力軸とヘッドとの連結作業に加えて、カバーの固定作業を行わなければならないので、取付作業に手間がかかる。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、工作機械の側に固定構造を設けずに、装着した工具に回転動作および直線往復動作を同時に行わせることができる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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の工具ホルダは、入力軸と、前記入力軸に回転可能に支持され、かつ、前記入力軸と共回りする外輪部材と、前記入力軸と同軸に配置され、前記入力軸の軸線方向に移動可能な状態で前記外輪部材に支持されて当該外輪部材と一体に回転する出力部材と、前記入力軸と前記外輪部材とが共回りしたときに、前記外輪部材の回転速度を前記入力軸の回転速度よりも低下させるブレーキ機構と、前記外輪部材の回転速度が前記入力軸の回転速度よりも低下して前記入力軸と前記出力部材とが相対回転すると、前記外輪部材と一体の回転動作を行っている前記出力部材に前記軸線方向の直線往復動作を付与する直線往復動作付与機構と、を有し、前記ブレーキ機構は、回転方向と逆方向に作用する流体圧を受ける受圧部を備え、前記受圧部は、前記外輪部材に取り付けられたフラップであり、前記出力部材は、工具を保持するための工具保持部を備えることを特
徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ヘッドに接続された入力軸が回転して外輪部材が入力軸と共回りすると、受圧部に回転方向と逆方向の流体圧が作用して、外輪部材と入力軸との間に回転速度差が発生する。これにより、外輪部材と一体に回転する出力部材と入力軸とが相対回転する。従って、直線往復動作付与機構は、回転動作を行っている出力部材に軸線方向の直線往復動作を付与する。よって、本発明では、回転する出力部材に軸線方向の直線往復動作を発生させるために、外輪部材を工作機械に固定する必要がない。従って、工作機械の側に固定構造を設けるなどの改造を行わずに、工具に回転動作および直線往復動作を同時に行わせることができる。よって、工具ホルダを工作機械へ取り付ける取付作業が容易である。ここで、フラップが受ける流体圧とは、工具ホルダの回りに存在する空気、あるいは水などの液体の圧力である。
【０００９】
本発明において、前記外輪部材が停止状態から回転状態に切り替わることにより、前記フラップが流体圧を受ける開姿勢に変化するフラップ開動作が行われ、前記外輪部材が回転状態から停止状態に切り替わることにより、前記フラップが流体圧を受けない閉姿勢に変化するフラップ閉動作が行われることが望ましい。外輪部材の回転の有無によって自動でフラップの開閉動作が行われるようにすれば、回転時に確実にフラップを開くことができる。また、回転停止時にフラップが開いた状態で放置されることがないので、フラップの損傷や、フラップと周囲の物体との干渉を抑制できる。
【００１０】
本発明において、前記フラップは、前記外輪部材が回転する際に作用する遠心力により、前記外輪部材に連結される連結部を中心として外周側へ揺動して前記開姿勢に変化することが望ましい。このようにすれば、フラップを開くための駆動源を設けることなく、フラップを開くことができる。
【００１１】
また、前記ブレーキ機構は、前記フラップを内周側へ付勢するフラップ付勢部材を備え、前記フラップ付勢部材の付勢力によって前記フラップ閉動作が行われるものとすることができる。このようにすれば、フラップを閉じるための駆動源を設けることなく、フラップを閉じることができる。
【００１２】
本発明において、前記直線往復動作付与機構は、第１磁石ユニットと、前記軸線方向で前記第１磁石ユニットに対向する第２磁石ユニットと、を備え、前記第１磁石ユニットは、前記入力軸に固定され、前記第２磁石ユニットは、前記出力部材に固定され、前記第１磁石ユニットと前記第２磁石ユニットとが相対回転すると、前記第１磁石ユニットと前記第２磁石ユニットとの間に前記軸線方向の引力が作用する第１状態と、前記第１磁石ユニットと前記第２磁石ユニットとの間に前記軸線方向の斥力が作用する第２状態とが交互に発生するものとすることができる。このようにすれば、２つの磁石ユニットの間で発生する引力と斥力を利用して、出力部材に直線往復動作を付与できる。
【００１３】
本発明において、前記直線往復動作付与機構は、前記第１磁石ユニットと前記第２磁石ユニットとの間の斥力によって前記出力部材が前記入力軸から離間する方向に移動したときに当該出力部材を当該入力軸の側に付勢する付勢力を発揮する出力部材用付勢部材を備えるものとすることができる。このようにすれば、第１磁石ユニットと第２磁石ユニットとの間の引力によって出力部材が入力軸に接近する方向に移動する際に、出力部材用付勢部材の付勢力によって出力部材の移動をアシストできる。
【００１４】
本発明において、前記直線往復動作付与機構は、前記軸線方向の凹凸が周方向に並ぶカム面と、前記カム面に対して前記軸線方向に当接するカムフォロアと、前記カム面と前記カムフォロアの一方を他方に押し付ける付勢部材と、を備え、前記カム面と前記カムフォ
ロアの一方は、前記入力軸に設けられ、前記カム面と前記カムフォロアの他方は、前記出力部材に設けられ、前記付勢部材は、前記出力部材を前記入力軸に向かって付勢するものとすることができる。このようにすれば、入力軸と出力部材とが相対回転する際にカムフォロアが凹凸を備えるカム面を摺動するので、出力部材に直線往復動作を行わせることができる。
【００１５】
本発明において、前記直線往復動作付与機構は、前記入力軸と一体に回転する入力歯車、および、前記入力歯車に噛合して前記軸線と交差する交差軸線回りに回転する出力歯車を備えたギアユニットと、前記出力歯車の回転中心から外れた部位に一端が連結され、他端が前記出力部材に連結されたリンク部材と、を備えるものとすることができる。このようにすれば、入力軸と出力部材とが相対回転したときに、出力部材に直線往復動作を行わせることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、工作機械のヘッドに接続した入力軸が回転して外輪部材が入力軸と共回りすると、受圧部に回転方向と逆方向の流体圧が作用して、外輪部材と入力軸との間に回転速度差が発生する。これにより、外輪部材と一体に回転する出力部材と入力軸とが相対回転する。従って、直線往復動作付与機構は、回転動作を行っている出力部材に軸線方向の直線往復動作を付与する。よって、本発明では、回転する出力部材に軸線方向の直線往復動作を発生させるために、外輪部材を工作機械に固定する必要がない。従って、工作機械の側に固定構造を設けるなどの改造を行わずに、工具に回転動作および直線往復動作を同時に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１の工具ホルダの外観斜視図である。
【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】第２外輪部材の斜視図である。
【図５】フラップが閉じた状態の工具ホルダの横断面図である。
【図６】フラップが開いた状態の工具ホルダの横断面図である。
【図７】直線往復動作付与機構の分解斜視図である。
【図８】磁石ユニットにおける磁極の配置を示す説明図である。
【図９】出力部材が第２方向に移動した状態の工具ホルダの断面図である。
【図１０】実施例２の工具ホルダの断面図である。
【図１１】実施例２の直線往復動作付与機構の斜視図である。
【図１２】実施例２の第２外輪部材の斜視図である。
【図１３】実施例３の工具ホルダの断面図である。
【図１４】実施例３の直線往復動作付与機構の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した工具ホルダの実施形態を説明する。
【００１９】
［実施例１］
（全体構成）
図１は、実施例１の工具ホルダ１の外観斜視図である。工具ホルダ１は、入力軸２と、入力軸２に回転可能に支持された外輪部材３と、出力部材４と、外輪部材３に取り付けられたフラップ５と、を備える。外輪部材３は入力軸２を外周側から囲む円筒部３４を備える。外輪部材３は、入力軸２と共回りする。出力部材４は、入力軸２と同軸に配置されている。出力部材４は、入力軸２の軸線Ｌに沿った軸線方向Ｘに移動可能な状態で外輪部材３に支持されている。出力部材４は、外輪部材３に対して回転不能とされており、外輪部
材３と一体に回転する。出力部材４は、工具１５が着脱可能に装着される工具保持部１１を備える。フラップ５は、外輪部材３の外周側で径方向に開閉する。図１に示す状態では、フラップ５が放射状に開いている。
【００２０】
工具ホルダ１は、入力軸２が、マシニングセンタなどの工作機械のヘッド１００に連結されて使用される。出力部材４の工具保持部１１には、工具１５が保持される。図１に示す例では、工具保持部１１に、工具１５として、ブラシ状砥石が保持されている。工具ホルダ１を介して、工具１５がヘッド１００に接続された状態では、ヘッド１００の回転中心線と、入力軸２の軸線Ｌとは一致する。ワークに加工を施す際には、工作機械を駆動して、ヘッド１００を、回転中心線回りに回転させるとともに、当該回転中心線と交差する交差方向に移動させながら、工具１５をワークに接触させる。
【００２１】
以下の説明では、入力軸２の軸線Ｌに沿った軸線方向Ｘの一方側を第１方向Ｘ１、軸線方向Ｘの他方側を第２方向Ｘ２とする。第１方向Ｘ１は、出力部材４に対して入力軸２が位置する側であり、第２方向Ｘ２は、その反対側である。入力軸２は、外輪部材３から第１方向Ｘ１へ突出する。出力部材４の先端部分は、外輪部材３の第２方向Ｘ２の先端から突出する。出力部材４の先端部分には、工具保持部１１が設けられている。
【００２２】
図２および図３は、実施例１の工具ホルダ１の断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ位置で切断した断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ位置で切断した断面図である。図４は、第２外輪部材を第１方向Ｘ１から見た場合の斜視図である。図２、図３に示すように、入力軸２は、外輪部材３から第２方向Ｘ２へ突出する第１軸部２１と、外輪部材３の内側に配置される第２軸部２２と、を備える。本例において、第２軸部２２は、第１軸部２１より小径である。外輪部材３は、開閉式のフラップ５が取り付けられた第１外輪部材３１と、第１外輪部材３１の第２方向Ｘ２の端部に固定される第２外輪部材３２と、第１外輪部材３１の第１方向Ｘ１の端部に固定される円板状の端板部材３３と、を備える。
【００２３】
図２、図３に示すように、第１外輪部材３１は、フラップ５の内周側で軸線方向Ｘに延びる円筒部３４と、円筒部３４の第２方向Ｘ２の端部から外周側へ拡がる円板部３５を備える。入力軸２の第２軸部２２は、円筒部３４の第１方向Ｘ１の端部、および、円筒部３４の第２方向Ｘ２の端部の内側に配置される軸受部６によって、外輪部材３に回転可能に支持される。本例において、軸受部６はボールベアリングである。入力軸２の第１軸部２１は、端板部材３３の中央に設けられた円形の開口部３６を貫通して、開口部３６から第１方向Ｘ１へ突出する。
【００２４】
図４に示すように、第２外輪部材３２を第１方向Ｘ１の側から見た場合の輪郭形状は、円形である。図１から図３に示すように、第２外輪部材３２は、第１外輪部材３１の円板部３５に第２方向Ｘ２から当接する胴部３７と、胴部３７ど同軸で胴部３７よりも外径寸法が小さい小径胴部３８と、胴部３７と小径胴部３８を接続するテーパ部３９と、を備える。図４に示すように、胴部３７は、第１方向Ｘ１の端面に、円形の凹部４０を備える。凹部４０は、胴部３７と同軸に設けられている。従って、第２外輪部材３２の第１方向Ｘ１の端部分は筒状である。図２に示すように、凹部４０には、第１磁石ユニット８１が収容される。第１磁石ユニット８１の詳細は、後述する。
【００２５】
図４に示すように、凹部４０の底面の中心には、胴部３７、テーパー部３９および小径胴部３８を軸線方向Ｘに貫通する軸孔４１が設けられている。軸孔４１にはリニアブッシュ７が挿入されている。リニアブッシュ７は、軸孔４１の内周面の第２方向Ｘ２の端部分に固定されている。リニアブッシュ７は、小径胴部３８の径方向内側に位置する。
【００２６】
また、凹部４０の底面には、軸孔４１を間に挟んだ両側に、一対の円形凹部４２が設け
られている。軸線方向Ｘから見た場合に軸孔４１と各円形凹部４２とは径方向で部分的に重なっている。従って、軸孔４１におけるリニアブッシュ７よりも第１方向Ｘ１の側の孔部分と一対の円形凹部４２とは径方向で連通している。一対の円形凹部４２の底面には、それぞれ円盤形状のストッパ部材４３が配置されている。ここで、図２に示すように、軸孔４１におけるリニアブッシュ７よりも第１方向Ｘ１の側の孔部分、および一対の円形凹部４２には、第２磁石ユニット８２が収容される。すなわち、軸孔４１におけるリニアブッシュ７よりも第１方向Ｘ１の側の孔部分、および一対の円形凹部４２は、第２磁石ユニット８２を収容する第２磁石ユニット収容部４４を構成する。第２磁石ユニット収容部４４は、第２磁石ユニット８２を軸線方向Ｘに移動可能な状態で受け入れる。第２磁石ユニット８２の詳細は、後述する。
【００２７】
さらに、凹部４２の底面には、軸孔４１から、径方向の両側に延びる一対の溝部４５が設けらえている。各溝部４５は、一対の円形凹部４２が対向する方向と直交する方向に延びる。
【００２８】
図２に示すように、胴部３７の第１方向Ｘ１の端部分は、円板部３５にねじ止めされる。出力部材４は、第２外輪部材３２の軸孔４１、およびリニアブッシュ７を貫通して延びる。リニアブッシュ７は、出力部材４の軸線方向Ｘへの移動を許容し、軸線Ｌ回りの回転を規制する。従って、出力部材４は、軸線方向Ｘに移動可能、かつ、軸線Ｌ回りに回転不能な状態で第２外輪部材３２に支持される。よって、入力軸２が回転して、外輪部材３が入力軸２と同一回転方向に共回りする際には、出力部材４は、リニアブッシュ７と共に、外輪部材３と一体に回転する。
【００２９】
ここで、工具ホルダ１は、外輪部材３が回転するときに、入力軸２の回転速度に対して外輪部材３の回転速度を低下させるブレーキ機構５０を備える。また、工具ホルダ１は、外輪部材３の回転速度が入力軸２の回転速度よりも低下して入力軸２と出力部材４とが相対回転すると、外輪部材３と一緒に回転動作を行っている出力部材４に軸線方向Ｘの直線往復動作を付与する直線往復動作付与機構８を備える。
【００３０】
（ブレーキ機構）
図５は、フラップ５が閉じた状態の工具ホルダ１の横断面図である。図６は、フラップ５が開いた状態の工具ホルダ１の横断面図である。図５および図６は、図２のＣ−Ｃ位置で切断した場合の断面図である。
【００３１】
図１、図５、図６に示すように、ブレーキ機構５０は、外輪部材３に取り付けられたフラップ５と、フラップ５を内周側へ付勢するフラップ付勢部材５１と、を備える。フラップ５は、外輪部材３が回転しているときに回転方向と逆方向に作用する流体圧を受ける受圧部である。フラップ５が受ける流体圧とは、工具ホルダ１の周りに存在する空気の圧力である。フラップ付勢部材５１は、フラップ５と第１外輪部材３１との間に掛け渡されたコイルばねである。なお、フラップ付勢部材５１は、本例の構成に限定されるものではない。例えば、フラップ５の軸部５２にねじりコイルばねなどを取り付けて、フラップ５を閉方向へ付勢してもよい。
【００３２】
フラップ５は、図５に示す閉姿勢５Ａと、図１および図６に示す開姿勢５Ｂと、に変化する。フラップ５は、軸線方向Ｘから見た場合の形状が円弧形状である。フラップ５は、周方向の一端に配置される軸部５２を備える。軸部５２の中心には軸孔５３が形成されている。軸孔５３には、支軸５４が挿入される。支軸５４は、第１方向Ｘ１の端部が端板部材３３にねじ止めされ、第２方向Ｘ２の端部が第２外輪部材３２の円板部３５に係止されている。従って、フラップ５は軸部５２を中心として揺動可能である。
【００３３】
ブレーキ機構５０は、フラップ５が図５に示す閉姿勢５Ａから図６に示す開姿勢５Ｂに変化するフラップ開動作と、フラップ５が図６に示す開姿勢５Ｂから図５に示す閉姿勢５Ａに変化するフラップ開動作を行う。フラップ開動作は、外輪部材３が停止状態から回転状態に切り替わる際に、フラップ５に作用する遠心力により行われる。すなわち、遠心力がフラップ付勢部材５１の付勢力よりも大きくなったときに、フラップ５が外周側へ揺動してフラップ開動作が行われる。フラップ閉動作は、前記外輪部材が回転状態から停止状態に切り替わる際に行われる。すなわち、外輪部材３の回転速度が低下して、遠心力よりフラップ付勢部材５１の付勢力が大きくなったときに行われる。
【００３４】
ブレーキ機構５０は、フラップ５に作用する流体圧により、外輪部材３の回転速度の増大を抑制する。すなわち、外輪部材３は入力軸２が回転を始めると入力軸２と共回りするが、遠心力によってフラップ５が開くと、フラップ５が受ける流体圧によって外輪部材３の回転速度の増大が抑制される。これにより、外輪部材３の回転速度が入力軸２の回転速度よりも低下するので、外輪部材３と入力軸２とは相対回転する。この結果、外輪部材３と一体に回転する出力部材４と入力軸２も相対回転する。
【００３５】
（直線往復動作付与機構）
図７は、直線往復動作付与機構８の分解斜視図である。直線往復動作付与機構８は、外輪部材３の内側に設けられている。図２、図３、図７に示すように、直線往復動作付与機構８は、入力軸２と一体に回転する第１磁石ユニット８１と、第１磁石ユニット８１に対して第２方向Ｘ２から対向する第２磁石ユニット８２と、を備える。また、直線往復動作付与機構８は、図２、図３に示すように、第２磁石ユニット８２を介して出力部材４を軸線方向Ｘに付勢する出力部材用付勢部材８３、を備える。
【００３６】
第１磁石ユニット８１は、入力軸２に固定されている。すなわち、第１磁石ユニット８１は、入力軸２の第２方向Ｘ２の端部にねじ止めされた円形のディスク８４と、ディスク８４にねじ止めされた４個の座金８５と、座金８５を介してディスク８４に固定された４個の第１磁石８６と、を備える。第１磁石ユニット８１は、第２外輪部材３２の胴部３７に設けられた凹部４０に収容される。
【００３７】
第２磁石ユニット８２は、出力部材４に固定されている。従って、第２磁石ユニット８２は、出力部材４と一体に軸線回りに回転し、且つ、出力部材４と一体に軸線方向Ｘへ移動する。第２磁石ユニット８２は、出力部材４の第１方向Ｘ１の端部に固定された第１レバー８７と、第１レバー８７の両端のそれぞれに、第１有頭ねじ９０によって固定された２個の座金８８と、座金８８を介して第１レバー８７に固定された２個の第２磁石８９と、を備える。第１レバー８７は入力軸２と直交する方向に延びる。第１有頭ねじ９０は、第１レバー８７を第２方向Ｘ２から第１方向Ｘ１に貫通する。第１レバー８７は、その中央部分を貫通する第２有頭ねじ９３によって、出力部材４に相対回転不能に連結されている。第２有頭ねじ９３は、第１レバー８７を第１方向Ｘ１から第２方向Ｘ２に貫通する。第２磁石ユニット８２は、第２外輪部材３２の第２磁石ユニット収容部４４に収容される。第２磁石ユニット８２は、第２磁石ユニット収容部４４に収容された状態で、出力部材４と一体に軸線方向Ｘに移動可能である。
【００３８】
図８（ａ）は、第１磁石ユニット８１における磁極の配置を示す説明図である。図８（ａ）は、第１磁石ユニット８１を第２方向Ｘ２から見た場合である。図８（ｂ）は、第２磁石ユニット８２における磁極の配置を示す説明図である。図８（ｂ）は、第２磁石ユニット８２を第１方向Ｘ１から見た場合である。第１磁石８６および第２磁石８９は、軸線方向Ｘに分極着磁されている。第１磁石ユニット８１において、４個の第１磁石８６は軸線Ｌ回りの等角度間隔で配置されており、第２磁石８９と対向する側（第２方向Ｘ２）の磁極は、異なる磁極（Ｎ極とＳ極）が周方向に交互に並ぶ配置になっている。一方、第２
磁石ユニット８２において、２個の第２磁石８９は軸線Ｌ回りの等角度間隔で配置されており、第１磁石８６と対向する側（第１方向Ｘ１）の磁極は同一磁極になっている。例えば、第２磁石ユニット８２において第１磁石８６と対向する磁極は、両方ともＮ極であるか、もしくは、両方ともＳ極である。
【００３９】
外輪部材３と入力軸２との間に回転速度差が発生して出力部材４と入力軸２とが相対回転すると、直線往復動作付与機構８の第１磁石ユニット８１（４個の第１磁石８６）と、第２磁石ユニット８２（２個の第２磁石８９）と、が軸線Ｌ回りに相対回転する。これにより、同一磁極が対向する状態と異なる磁極が対向する状態が交互に発生するので、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間に軸線方向Ｘの引力が作用する第１状態と、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間に軸線方向Ｘの斥力が作用する第２状態とが交互に発生する。従って、第２磁石ユニット８２に接続された出力部材４は、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間に発生する引力および斥力によって、軸線方向Ｘに直線往復移動する。
【００４０】
ここで、図２、図３に示すように、外輪部材３は、内部に、出力部材４および第２磁石ユニット８２の第１方向Ｘ１への移動を規制する第１移動規制部９を備える。第１移動規制部９は、図７に示すように、第１レバー８７と直交し、且つ、入力軸２と直交する方向に延びる第２レバー９１と、第２レバー９１の中央に取り付けられた円柱状の移動規制部材９２と、を備える。図３、図４から分かるように、第２レバー９１は、第２外輪部材３２の凹部４０の底面に設けられた軸孔４１および一対の溝部４５の内側に収容される。また、図３に示すように、第２レバー９１は、その両端部分が溝部４５の底面に固定される。これにより、第１移動規制部９は、外輪部材３に一体とされる。
【００４１】
移動規制部材９２は、第２レバー９１の中央から第２方向Ｘ２へ突出する。移動規制部材９２は、第２磁石ユニット８２の第１レバー８７を出力部材４の第１方向Ｘ１の端部分に固定する第２有頭ねじ９３に第１方向Ｘ１から対向する。
【００４２】
また、外輪部材３は、内部に、出力部材４および第２磁石ユニット８２の第２方向Ｘ２への移動を規制する第２移動規制部１０を備える。図２、図４に示すように、第２移動規制部１０は、第２外輪部材３２の一対の円形凹部４２のそれぞれの底面に固定されたストッパ部材４３の第１方向Ｘ１の端面である。第２移動規制部１０は、第２磁石ユニット８２において、第１レバー８７の両端に、それぞれ座金８８と第２磁石８９とを固定する２本の第１有頭ねじ９０に対向する。
【００４３】
出力部材用付勢部材８３は、図２に示すように、出力部材４の外周側に配置されるコイルばねである。出力部材用付勢部材８３は、リニアブッシュ７の第１方向Ｘ１の端部と第１レバー８７との間に配置されている。出力部材用付勢部材８３の第１方向Ｘ１の端部は第１レバー８７に固定され、第２方向Ｘ２の端部はリニアブッシュ７に固定される。
【００４４】
出力部材用付勢部材８３は、出力部材４を、第２磁石ユニット８２が第１移動規制部９に当接する位置に支持する。出力部材用付勢部材８３は、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間の斥力によって出力部材４が第２方向Ｘ２に移動したときに出力部材４を第１方向Ｘ１に付勢する付勢力を発揮する。本例では、出力部材用付勢部材８３は、出力部材４および第２磁石ユニット８２を第１移動規制部９に付勢している。従って、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間に斥力が作用する第２状態となると、直線往復動作付与機構８は、出力部材用付勢部材８３に抗して、第２磁石ユニット８２および出力部材４を第２方向に移動させる。
【００４５】
ここで、工作機械のヘッド１００の回転中心線が垂直方向を向いているときに、直線往
復動作付与機構８によって出力部材４を第１方向Ｘ１（上方）に移動させる場合には、出力部材４を第２方向Ｘ２に移動させる場合と比較して、第２磁石ユニット８２の自重、および出力部材４の自重を合計した重量分の力が必要となる。また、出力部材４に工具１５が保持されている場合には、さらに、工具１５の自重分の力が必要となる。従って、出力部材４を垂直方向に往復移動させるためには、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間に作用する引力を、第２磁石ユニット８２の自重、出力部材４の自重、および工具１５の自重の合計分の重量を考慮した大きな値とする必要がある。
【００４６】
これに対して、本例では、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間に作用する斥力によって第２磁石ユニット８２および出力部材４が第２方向Ｘ２に移動すると、コイルばねである出力部材用付勢部材８３が圧縮されるので、出力部材用付勢部材８３が第２磁石ユニット８２および出力部材４を第１方向Ｘ１に付勢する付勢力が増大する。従って、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間に作用する引力によって第２磁石ユニット８２および出力部材４を第１方向Ｘ１に移動させる際には、出力部材用付勢部材８３の付勢力が、出力部材４の第１方向Ｘ１への移動をアシストする。よって、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間に作用する引力を、第２磁石ユニット８２の自重、出力部材４の自重、および工具１５の自重の合計分の重量を考慮した場合よりも、小さく設定できる。
【００４７】
（動作）
図９は、出力部材４が第２方向Ｘ２に移動した状態の工具ホルダ１の断面図である。図１に示すように、工具ホルダ１は、入力軸２が工作機械のヘッド１００に連結されて使用される。工具ホルダ１の出力部材４には工具１５が保持される。
【００４８】
工作機械の駆動によって入力軸２がヘッド１００と一体に回転すると、出力部材４は、軸線Ｌ回りの回転動作および軸線方向Ｘの直線往復動作を行う。従って、出力部材４に保持された工具１５は、回転動作およ直線往復動作を同時に行いながらワークの表面に接触する。
【００４９】
具体的には、ヘッド１００が回転すると、ヘッド１００に接続された入力軸２が回転して外輪部材３が入力軸２と共回りする。ここで、フラップ５に働く遠心力がフラップ付勢部材５１の付勢力よりも大きくなると、フラップ開動作が行われて、フラップ５が開姿勢となる。フラップ５が開姿勢となると、フラップ５を介して外輪部材３に回転方向と逆方向の流体圧が作用する。従って、外輪部材３と入力軸２との間には、回転速度差が発生する。これにより、外輪部材３と一体に回転する出力部材４と入力軸２とが相対回転するので、直線往復動作付与機構８は、回転動作を行っている出力部材４に、軸線方向Ｘの直線往復動作を付与する。すなわち、直線往復動作付与機構８は、入力軸２と出力部材４とが相対回転する際に第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間に交互に発生する引力と斥力とを利用して、出力部材４に直線往復動作を付与する。
【００５０】
ここで、図２、図９に示すように、出力部材４の直線往復動作では、出力部材４は、第２外輪部材３２の第１移動規制部９（移動規制部材９２）に第２磁石ユニット８２の第２有頭ねじ９３が当接する第１位置４Ａと、第２外輪部材３２の第２移動規制部１０（ストッパ部材４３）に第２磁石ユニット８２の第１有頭ねじ９０に当接する第２位置４Ｂと、の間を移動する。第１位置４Ａでは、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間には隙間が確保される。従って、第１磁石８６と第２磁石８９との衝突が防止される。また、第２磁石８９が第１磁石８６に吸着されることが防止される。
【００５１】
その後、ワークへの加工が終了すると、工作機械は、ヘッド１００の回転駆動を停止させる。ここで、ヘッド１００の回転速度の低下によって入力軸２の回転速度が低下すると
、入力軸２の回転速度の低下に伴って、入力軸２と共回りする外輪部材３の回転速度が低下する。この結果、フラップ５に働く遠心力が小さくなり、フラップ付勢部材５１がフラップ５を内周側へ付勢する付勢力の方が遠心力よりも大きくなる。従って、フラップ閉動作が行われ、フラップ５は、閉姿勢となる。
【００５２】
なお、出力部材４には、各種の工具１５を装着可能である。工具１５としては、図１に示すように、線状砥材の束を備えるブラシ状砥石を用いることができる。この場合、無機長繊維の集合糸と樹脂との複合材とすることができる。すなわち、線状砥材は、無機長繊維の集合糸に樹脂を含浸、硬化させてなるものとすることができる。ここで、工具１５として、ブラシ状砥石を用いた場合には、ワークの表面にブラスト加工やプラトー加工を施すことが可能である。すなわち、工具として、ワークの表面の研磨に用いられるブラシ状砥石を用いた場合でも、ブラシ状砥石に回転動作と軸線方向の直線往復動作とをさせながら、ブラシ状砥石を軸線Ｌと交差する方向に移動させてワークの表面に接触させれば、ワークに表面テクスチャ加工を施すことができる。
【００５３】
また、工具１５として、ロータリーバーを用いることができる。さらに、工具１５として、砥石と、工具１５保持部に保持されるシャンク部と、軸線方向Ｘに延びて砥石とシャンク部とを接続する棒状のネック部と、備える軸付き砥石を用いることができる。この場合、砥石は、電着砥石とすることができる。また、磁石の形状は、円柱形状、あるいは球形状を採用できる。また、工具１５として、バフ工具を用いることができる。さらに、工具１５として、球形部分と、球形部分から突出する軸部分と、を備える軸付き球形工具を用いることができる。この場合、軸部分は、工具保持部１１に保持される。また、球形部分は、セラミック製、超硬合金製、銅製、ガラス製、または樹脂製とすることができる。
【００５４】
なお、工作機械のヘッド１００の回転速度を変化させれば、工具ホルダ１の出力部材４に装着された工具１５の回転速度および直線往復周期を柔軟に変化させることできる。従って、工具１５を使用して、ワークの表面に様々な表面テクスチャを施すことができる。
【００５５】
（作用効果）
以上説明したように、本例の工具ホルダ１は、入力軸２と、入力軸２を回転可能に支持するとともに、入力軸２と共回りする外輪部材３と、入力軸２と同軸に配置され、入力軸２の軸線方向Ｘに移動可能な状態で外輪部材３に支持されて当該外輪部材３と一体に回転する出力部材４と、を備える。また、工具ホルダ１は、入力軸２と外輪部材３とが共回りしたときに、外輪部材３の回転速度を入力軸２の回転速度よりも低下させるブレーキ機構５０と、外輪部材３の回転速度が入力軸２の回転速度よりも低下して入力軸２と出力部材４とが相対回転すると、外輪部材３と一緒に回転動作を行っている出力部材４に軸線方向Ｘの直線往復動作を付与する直線往復動作付与機構８と、を備える。従って、工具ホルダ１によれば、出力部材４に保持した工具１５に、回転動作と直線往復動作の２つの動作を同時に行わせることができる。
【００５６】
また、本例の工具ホルダ１では、軸線方向Ｘの直線往復動作を発生させるために外輪部材３を、工作機械などに固定する必要がない。従って、外輪部材３を固定するために工作機械を改造する必要がない。よって、工具ホルダ１は、工作機械への取付作業が容易である。
【００５７】
さらに、本例では、ブレーキ機構５０の受圧部が、外輪部材３に取り付けられたフラップ５である。これにより、外輪部材３の回転時に自動的に流体圧を作用させて、外輪部材３の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くすることができる。例えば、工具ホルダ１を空気中で使用する場合は、フラップ５に作用する空気圧により、外輪部材３の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くすることができる。また、工具ホルダ１を液体中（例え
ば、水中）で使用する場合には、フラップ５に作用する水圧により、外輪部材３の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くすることができる。
【００５８】
また、本例では、外輪部材３が停止状態から回転状態に切り替わることにより、フラップ５が流体圧を受ける開姿勢に変化するフラップ開動作が行われ、外輪部材３が回転状態から停止状態に切り替わることにより、フラップ５が流体圧を受けない閉姿勢に変化するフラップ閉動作が行われる。すなわち、本例では、外輪部材３の回転の有無によって自動でフラップ５の開閉動作が行われる。従って、工具ホルダ１の回転時に確実にフラップ５を開くことができる。また、工具ホルダ１の回転停止時には、フラップ５が開いた状態で放置されることがない。従って、フラップ５および周囲の物体の損傷を抑制できる。
【００５９】
さらに、フラップ５は、外輪部材３が回転する際に作用する遠心力により、外輪部材３に連結される軸部５２を中心として外周側へ揺動して開姿勢に変化する。従って、フラップ５専用の駆動源を設けることなく、フラップ５を開くことができる。
【００６０】
また、ブレーキ機構５０は、フラップ５を内周側へ付勢するフラップ付勢部材５１を備え、フラップ付勢部材５１の付勢力によってフラップ閉動作を行う。従って、フラップ５専用の駆動源を設けることなく、フラップ５を閉じることができる。
【００６１】
さらに、直線往復動作付与機構８は、出力部材４が第２方向Ｘ２に移動したときに当該出力部材４を第１方向Ｘ１に付勢する付勢力を発揮する出力部材用付勢部材８３を備える。従って、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間の引力によって出力部材４が入力軸２に接近する方向に移動する際に、出力部材用付勢部材８３の付勢力により、出力部材４の移動をアシストできる。
【００６２】
また、直線往復動作付与機構８は、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２とを接触させずに軸線方向Ｘの往復動作を発生させる。従って、直線往復動作付与機構８では、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２との間に発生する斥力によって出力部材４が第１位置４Ａよりも第２方向Ｘ２に移動しているときに出力部材４が保持する工具１５に第１方向Ｘ１に向かう荷重が加わった場合には、出力部材４が第１方向Ｘ１に移動する。従って、例えば、出力部材４が第１位置４Ａよりも第２方向Ｘ２に移動しているときに工具１５がワークＷの表面の凸部などを通過する場合には、制御プログラムによって工作機械のヘッド１００を軸線方向Ｘに移動させることなく、工具１５を凸部の形状に追随させて軸線方向Ｘに移動させることができる。
【００６３】
なお、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２の構成は、実施形態のような構成に限定されるものではなく、第１磁石ユニット８１と第２磁石ユニット８２とが相対回転したときに軸線方向Ｘの引力と軸線方向Ｘの斥力が交互に発生するものであればよい。すなわち、第１磁石８６と第２磁石８９の数は４個と２個に限定されるものではなく、第１磁石８６の数が偶数であり、且つ、第２磁石８９の周方向の配置間隔が、第１磁石８６の周方向の配置間隔の２倍になっていればよい。あるいは、第２磁石８９の磁石数および磁極配置を第１磁石８６と同一にしてもよい。また、第１磁石８６および第２磁石８９として、周方向に分極着磁された環状の磁石を用いてもよい。
【００６４】
また、直線往復動作付与機構８の出力部材用付勢部材８３は、省略することもできる。
【００６５】
［実施例２］
図１０は、実施例２の工具ホルダの断面図である。図１１は、実施例２の工具ホルダの直線往復動作付与機構の斜視図である。図１２は、実施例２の第２外輪部材を第１方向Ｘ１から見た場合の斜視図である。本例の工具ホルダ１Ａの外観は図１に示す実施例１と同
一である。なお、図１０は、図１のＡ−Ａ位置で切断した断面図である。実施例２の説明では、実施例１と同一の構成は同一の符号を付して、その説明を省略する。また、実施例１とは異なる構成のみ図面を参照して説明する。
【００６６】
本例の工具ホルダ１Ａは、入力軸２と、入力軸２に回転可能に支持された外輪部材３と、工具１５を着脱可能に保持する出力部材４と、外輪部材３に取り付けられたフラップ５と、を備える。外輪部材３は入力軸２を外周側から囲む円筒部３４を備え、入力軸２と共回りする。出力部材４は、入力軸２と同軸に配置されている。出力部材４は、入力軸２の軸線Ｌに沿った軸線方向Ｘに移動可能な状態で外輪部材３に支持されている。出力部材４は、外輪部材３に対して回転不能とされており、外輪部材３と一体に回転する。出力部材４は、工具１５が着脱可能に装着される工具保持部１１を備える。フラップ５は、外輪部材３の外周側で径方向に開閉する。
【００６７】
また、工具ホルダ１Ａは、入力軸２と外輪部材３とが共回りしたときに、外輪部材３の回転速度を入力軸２の回転速度よりも低下させるブレーキ機構５０を備える。さらに、工具ホルダ１Ａは、外輪部材３の回転速度が入力軸２の回転速度よりも低下して入力軸２と出力部材４とが相対回転すると、外輪部材３と一緒に回転動作を行っている出力部材４に軸線方向Ｘの直線往復動作を付与する直線往復動作付与機構８Ａを備える。
【００６８】
図１０に示すように、直線往復動作付与機構８Ａは、周方向に延在する環状のカム面１８１と、カム面１８１に対して軸線方向Ｘに当接するカムフォロア１８０と、カム面１８１とカムフォロア１８０の一方を他方に対して軸線方向Ｘに押し付ける付勢部材１８３を備える。本例では、カムフォロア１８０が入力軸２に設けらえており、カム面１８１が出力部材４に設けらえている。付勢部材１８３は、出力部材４を第１方向Ｘ１に付勢する。
【００６９】
すなわち、入力軸２は、第１軸部２１と、第２軸部２２、および第２軸部２２の端部に固定されたカムフォロア１８０を備える。図１１に示すように、カムフォロア１８０は、第１円板部１８４と、第１円板部１８４の環状外周面に取り付けられた複数の軸付きのローラ１８２とを備える。第１円板部１８４を軸線方向Ｘから見た場合の形状は円形である。各軸付きのローラ１８２は、第１円板部１８４の環状外周面に開口するねじ孔にねじ止めされた軸部１８５と、軸部１８５に回転可能に取り付けられたローラ１８６を備える。軸部１８５は径方向に延びており、ローラ１８６は径方向を向く軸線Ｌ周りに回転可能である。本例では、図１０、図１１に示すように、４個の軸付きローラ１８２が周方向で等間隔に配置される。
【００７０】
出力部材４は、第１方向Ｘ１の端部に第２円板部１８７と、第２円板部１８７の外周縁から第１方向Ｘ１へ突出するカム部１８８と、を備える。第２円板部１８７を軸線方向Ｘから見た場合の形状は円形である。カム面１８１は、カム部１８８の第２方向Ｘ２の端面である。カム部１８８は、第２方向Ｘ２へ突出する同一形状の突出部１８９を複数位置に備えている。従って、カム面１８１は、周方向に並ぶ軸線方向Ｘの凹凸を備えている。突出部１８９の周方向の配置は、カムフォロア１８０における軸付きローラ１８２の周方向の配置と対応する。本例では、４個の軸付きローラ１８２が周方向に等間隔で配置され、カム部１８８は、周方向に等間隔で配置される２箇所の突出部１８９を備える。
【００７１】
付勢部材１８３は、出力部材４の外周側に配置されるコイルばねである。付勢部材１８３は、リニアブッシュ７の第１方向Ｘ１の端部と第２円板部１８７との間に配置されている。付勢部材１８３は、自由長よりも圧縮された状態で配置されている。従って、付勢部材１８３は、第２円板部１８７を介して、カム面１８１を第２方向Ｘ２へ付勢する。これにより、カム面１８１は、カムフォロア１８０に第２方向Ｘ２から押し付けられる。
【００７２】
ここで、図１０に示すように、外輪部材３の第２外輪部材３２は、第１外輪部材３１の円板部３５に第２方向Ｘ２から当接する胴部３７と、胴部３７ど同軸で胴部３７よりも外径寸法が小さい小径胴部３８と、胴部３７と小径胴部３８を接続するテーパ部３９と、を備える。図１２に示すように、胴部３７は、第１方向Ｘ１の端面に、円形の凹部４０を備える。凹部４０は、胴部３７と同軸に設けられている。従って、第２外輪部材３２の第１方向Ｘ１の端部分は筒状である。凹部４０の底面の中心には、胴部３７、テーパー部３９および小径胴部３８を軸線方向Ｘに貫通する軸孔４１が設けられている。軸孔４１にはリニアブッシュ７が挿入されている。リニアブッシュ７は、軸孔４１の内周面の第２方向Ｘ２の端部分に固定されている。リニアブッシュ７は、小径胴部３８の径方向内側に位置する。図１０に示すように、凹部４０には、入力軸２のカムフォロア１８０と、出力部材４の第２円板部１８７およびカム部１８８が収容される。第２円板部１８７およびカム部１８８は、凹部４０内において、軸線方向Ｘに移動可能である。
【００７３】
出力部材４は、第２外輪部材３２の軸孔４１、およびリニアブッシュ７を貫通して延びる。リニアブッシュ７は、出力部材４の軸線方向Ｘへの移動を許容し、軸線Ｌ回りの回転を規制する。従って、出力部材４は、軸線方向Ｘに移動可能、かつ、軸線Ｌ回りに回転不能な状態で第２外輪部材３２に支持される。よって、入力軸２が回転して、外輪部材３が入力軸２と同一回転方向に共回りする際には、出力部材４は、リニアブッシュ７と共に、外輪部材３と一体に回転する。
（直線往復動作付与機構の動作）
工具ホルダ１Ａの回転時にブレーキ機構５０が機能すると、外輪部材３と入力軸２との間に回転速度差が発生して出力部材４と入力軸２とが相対回転する。これにより、入力軸２に設けられたカムフォロア１８０と、出力部材４に設けられたカム面１８１とは、相対回転する。従って、カムフォロア１８０は、カム面１８１に沿って周方向に移動する。ここで、出力部材４は、軸線方向Ｘに移動可能な状態で外輪部材３に支持されており、カム面１８１が付勢部材１８３によってカムフォロア１８０に付勢されている。従って、出力部材４は、外輪部材３と一体の回転動作を行うとともに、カム面１８１の凹凸に従って軸線方向Ｘに往復移動する。出力部材４の直線往復動作のストロークは、カム面１８１の軸線方向Ｘの凹凸の深さと一致する。ここで、図１０に示す状態は、出力部材４が最も入力軸２から第２方向Ｘ２に離間している状態である。
【００７４】
（作用効果）
本例では、直線往復動作付与機構８Ａは、周方向に延在する環状のカム面１８１と、カム面１８１に対して軸線方向Ｘに当接するカムフォロア１８０と、カム面１８１とカムフォロア１８０の一方を他方に対して軸線方向Ｘに押し付ける付勢部材１８３を備える。また、カムフォロア１８０が入力軸２に設けらえており、カム面１８１が出力部材４に設けらえている。従って、入力軸２と出力部材４とが相対回転することにより、直線往復動作付与機構８Ａは、回転している出力部材４に、軸線方向Ｘの直線往復動作を付与できる。よって、工具ホルダ１Ａは、出力部材４に保持した工具１５に、回転動作と直線往復動作の２つの動作を同時に行わせることができる。
【００７５】
また、本例の工具ホルダ１Ａでは、軸線方向Ｘの直線往復動作を発生させるために外輪部材３を、工作機械などに固定する必要がない。従って、外輪部材３を固定するために工作機械を改造する必要がない。よって、工具ホルダ１Ａは、工作機械への取付作業が容易である。
【００７６】
さらに、本例では、ブレーキ機構５０の受圧部は、外輪部材３に取り付けられたフラップ５である。これにより、ブレーキ機構５０は、外輪部材３の回転時に自動的に流体圧を作用させて、外輪部材３の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くすることができる。また、工具ホルダ１Ａは、フラップ５の開閉に駆動源を必要としない。
【００７７】
なお、カムフォロア１８０を出力部材４に設け、カム面１８１を入力軸２に設けてもよい。
【００７８】
［実施例３］
図１３は、実施例３の工具ホルダの断面図である。本例の工具ホルダ１Ｂの外観は図１に示す実施例１と同一である。図１３は、工具ホルダ１Ｂを図１のＡ−Ａ位置で切断した断面図である。実施例３の説明では、実施例１、２と同一の構成は同一の符号を付して説明を省略する。また、実施例３の説明では、実施例１、２とは異なる構成のみ図面を参照して説明する。
【００７９】
本例の工具ホルダ１Ｂは、入力軸２と、入力軸２に回転可能に支持された外輪部材３と、工具１５を着脱可能に保持する出力部材４と、外輪部材３に取り付けられたフラップ５と、を備える。外輪部材３は入力軸２を外周側から囲む円筒部３４を備え、入力軸２と共回りする。出力部材４は、入力軸２と同軸に配置されている。出力部材４は、入力軸２の軸線Ｌに沿った軸線方向Ｘに移動可能な状態で外輪部材３に支持されている。出力部材４は、外輪部材３に対して回転不能とされており、外輪部材３と一体に回転する。出力部材４は、工具１５が着脱可能に装着される工具保持部１１を備える。フラップ５は、外輪部材３の外周側で径方向に開閉する。
【００８０】
また、工具ホルダ１Ｂは、入力軸２と外輪部材３とが共回りしたときに、外輪部材３の回転速度を入力軸２の回転速度よりも低下させるブレーキ機構５０を備える。さらに、工具ホルダ１Ｂは、外輪部材３の回転速度が入力軸２の回転速度よりも低下して入力軸２と出力部材４とが相対回転すると、外輪部材３と一緒に回転動作を行っている出力部材４に軸線方向Ｘの直線往復動作を付与する直線往復動作付与機構８Ｂを備える。
【００８１】
図１４は、実施例３の直線往復動作付与機構８Ｂの斜視図である。図１３、図１４に示すように、実施例３の直線往復動作付与機構８Ｂは、入力軸２と一体に回転する入力歯車２８１、および、入力軸２と直交する軸回りに回転する出力歯車２８２を備えたギアユニット２８０と、出力歯車２８２に一端が連結され、他端が出力部材４に連結されたリンク部材２９０と、を備えている。
【００８２】
入力歯車２８１は、入力軸２の第２方向Ｘ２の端部に、入力軸２と一体に設けられている。入力歯車２８１は、入力軸２と同軸の傘歯車である。ギアユニット２８０は、入力歯車２８１と噛み合う２個の出力歯車２８２と、２個の出力歯車２８２を回転可能に支持する支軸２８３と、支軸２８３と外輪部材３とを連結する連結部材２８４を備える。
【００８３】
図１４に示すように、支軸２８３は、入力歯車２８１の第２方向Ｘ２において軸線方向Ｘと直交する方向に延びる。２個の出力歯車２８２は、支軸２８３の両端に配置され、径方向で対称に配置される。連結部材２８４は、支軸２８３と直交し、且つ、軸線方向Ｘと直交する方向へ延びる第１腕部２８５と、第１腕部２８５の両端から第１方向Ｘ１へ延びて外輪部材３の円板部３５に接続される２本の第２腕部２８６を備える。支軸２８３は、第１腕部２８５の長手方向の中央部分に保持されている。
【００８４】
一方、出力部材４は、出力部材４の第１方向Ｘ１の端部に設けられた円板部２８７と、円板部２８７から第１方向Ｘ１へ突出する一対の突出部２８８と、を備える。一対の突出部２８８は、軸線Ｌを間に挟んだ両側に配置される。各突出部２８８には、それぞれ、径方向外側へ突出するピン２８９が形成されている。各リンク部材２９０は、出力歯車２８２から径方向外側へ突出するピン２９１に一端が連結され、他端は、突出部２８８に形成されたピン２８９に連結されている。出力歯車２８２に形成されたピン２９１は、出力歯
車２８２の回転中心よりも外周縁に近い位置に形成されている。
【００８５】
ここで、外輪部材３の第２外輪部材３２は、図１２に示すように、実施例２と同様の構成を備える。すなわち、第１外輪部材３１の円板部３５に第２方向Ｘ２から当接する胴部３７と、胴部３７ど同軸で胴部３７よりも外径寸法が小さい小径胴部３８と、胴部３７と小径胴部３８を接続するテーパ部３９と、を備える。胴部３７は、第１方向Ｘ１の端面に、円形の凹部４０を備える。凹部４０は、胴部３７と同軸に設けられている。従って、第２外輪部材３２の第１方向Ｘ１の端部分は筒状である。凹部４０の底面の中心には、胴部３７、テーパー部３９および小径胴部３８を軸線方向Ｘに貫通する軸孔４１が設けられている。軸孔４１にはリニアブッシュ７が挿入されている。リニアブッシュ７は、軸孔４１の内周面の第２方向Ｘ２の端部分に固定されている。リニアブッシュ７は、小径胴部３８の径方向内側に位置する。
【００８６】
図１３に示すように、凹部４０には直線往復動作付与機構８Ｂが収容される。すなわち、凹部４０には、入力歯車２８１および出力歯車２８２を備えたギアユニット２８０、出力歯車２８２に一端が連結され、他端が出力部材４に連結されたリンク部材２９０とが収容される。また、凹部４０には、出力部材４の円板部２８７および一対の突出部２８８が収容される。
【００８７】
（直線往復動作付与機構の動作）
工具ホルダ１Ｂの入力軸２が工作機械のヘッド１００に連結されて入力軸２が回転すると、直線往復動作付与機構８Ｂは、ギアユニット２８０の入力歯車２８１が入力軸２と一体に回転する。一方、入力歯車２８１と噛み合う出力歯車２８２は、外輪部材３が入力軸２に共回りすると、外輪部材３の円板部３５に固定された連結部材２８４および連結部材２８４に支持される支軸２８３と共に、軸線Ｌ回りの周方向へ移動する。ここで、ブレーキ機構５０が機能することによって入力軸２と外輪部材３および出力部材４とが相対回転すると、２個の出力歯車２８２は、それぞれ、支軸２８３を中心として回転する。これにより、出力歯車２８２のピン２９１が支軸２８３を中心として回転するので、ピン２９１に連結された２本のリンク部材２９０が軸線方向Ｘへ往復移動する。従って、リンク部材２９０の第２方向Ｘ２の端部に円板部２８７が連結された出力部材４は、リニアブッシュ７にガイドされて軸線方向Ｘに直線往復移動する。出力部材４の直線往復動作のストロークは、出力歯車２８２の回転中心からピン２９１まで距離の２倍である。図１３に示す状態は、出力部材４が最も入力軸２に接近している状態である。
【００８８】
（作用効果）
本例では、直線往復動作付与機構８Ｂは、入力軸２と一体に回転する入力歯車２８１、および、入力軸２と交差する交差軸線Ｌ回りに回転する出力歯車２８２を備えたギアユニット２８０と、出力歯車２８２に一端が連結され、他端が出力部材４に連結されたリンク部材２９０と、を備える。従って、外輪部材３および出力部材４と入力軸２とが相対回転することにより、直線往復動作付与機構８Ｂは、回転している出力部材４に、軸線方向Ｘの直線往復動作を付与できる。よって、工具ホルダ１Ｂは、出力部材４に保持した工具１５に、回転動作と直線往復動作の２つの動作を同時に行わせることができる。
【００８９】
また、本例の工具ホルダ１Ｂでは、軸線方向Ｘの直線往復動作を発生させるために外輪部材３を、工作機械などに固定する必要がない。従って、外輪部材３を固定するために工作機械を改造する必要がない。よって、工具ホルダ１Ｂは、工作機械への取付作業が容易である。
【００９０】
さらに、本例では、ブレーキ機構５０の受圧部は、外輪部材３に取り付けられたフラップ５である。これにより、ブレーキ機構５０は、外輪部材３の回転時に自動的に流体圧を
作用させて、外輪部材３の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くすることができる。また、工具ホルダ１Ａは、フラップ５の開閉に駆動源を必要としない。
【００９１】
（変形例）
上記各実施形態において、ブレーキ機構５０は、受圧部であるフラップ５が遠心力およびばね力によって開閉する構造であったが、フラップ５は流体圧を受ける開姿勢５Ｂで固定された構造になっていてもよい。
【００９２】
（その他の実施の形態）
ここで、出力部材４には、工具１５に替えて、ワークを保持可能である。すなわち、工具ホルダ１、１Ａ、１Ｂは、工具保持部１１（ワーク保持部）にワークを保持するワークホルダとすることができる。例えば、出力部材４に、ワークとして、ボーンスクリュー、骨用ドリルなどを保持させることができる。この場合、工作機械のヘッド１００とワークとの間にワークホルダ（工具ホルダ１）を介在させて、ヘッド１００を回転させながらワークをバレル研磨材に埋没させれば、ワークは回転動作および直線往復動作を同時に行いながらバレル研磨材に接触する。従って、回転動作のみでバレル研磨を行う場合と比較して、より高速なバレル研磨を行うことができる。
【符号の説明】
【００９３】
１,１Ａ,１Ｂ…工具ホルダ、２…入力軸、３…外輪部材、４…出力部材、４Ａ…第１位置、４Ｂ…第２位置、５…フラップ、５Ａ…閉姿勢、５Ｂ…開姿勢、６…軸受部、７…リニアブッシュ、８,８Ａ,８Ｂ…直線往復動作付与機構、９…第１移動規制部、１０…第２移動規制部、１１…工具保持部、１５…工具、２１…第１軸部、２２…第２軸部、３１…第１外輪部材、３２…第２外輪部材、３３…端板部材、３４…円筒部、３５…円板部、３６…開口部、３７…胴部、３８…小径胴部、３９…テーパー部、４０…凹部、４１…軸孔、４２…円形凹部、４３…ストッパ部材、４４…第２磁石ユニット収容部、４５…溝部、５０…ブレーキ機構、５１…フラップ付勢部材、５２…軸部、５３…軸孔、５４…支軸、５５…フラップ、８１…第１磁石ユニット、８２…第２磁石ユニット、８３…出力部材用付勢部材、８４…ディスク、８５…座金、８６…第１磁石、８７…第１レバー、８８…座金、８９…第２磁石、９０…第１有頭ねじ、９１…第２レバー、９２…移動規制部材、９３…第２有頭ねじ、１００…ヘッド、１８０…カムフォロア、１８１…カム面、１８２…軸付きローラ、１８３…付勢部材、１８４…第１円板部、１８５…軸部、１８６…ローラ、１８７…第２円板部、１８８…カム部、１８９…突出部、２８０…ギアユニット、２８１…入力歯車、２８２…出力歯車、２８３…支軸、２８４…連結部材、２８５…第１腕部、２８６…第２腕部、２８７…円板部、２８８…突出部、２８９…ピン、２９０…リンク部材、２９１…ピン、Ｌ…軸線、Ｘ…軸線方向、Ｘ１…第１方向、Ｘ２…第２方向
【要約】
【課題】工作機械の側に固定構造を設けずに、装着した工具に回転動作および直線往復動作を同時に行わせることができる工具ホルダを提供すること。
【解決手段】工具ホルダ１は、入力軸２と、入力軸２と共回りする外輪部材３と、入力軸２の軸線方向Ｘに移動可能な状態で外輪部材３に支持されて当該外輪部材３と一体に回転する出力部材４と、を備える。また、工具ホルダ１は、入力軸２と外輪部材３とが共回りしたときに、外輪部材３の回転速度を入力軸２の回転速度よりも低下させるブレーキ機構５０と、外輪部材３の回転速度が入力軸２の回転速度よりも低下して入力軸２と出力部材４とが相対回転すると、外輪部材３と一緒に回転動作を行っている出力部材４に軸線方向Ｘの直線往復動作を付与する直線往復動作付与機構８と、を備える。
【選択図】図２【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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