(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツールホルダーが、スピンドルの先端部分において嵌合し、かつスピンドルの回転中心位置及びその近傍において固着されているスピンドルとツールホルダーとの結合関係において、スピンドルの内側面とツールホルダーの外側面との間にテーパスリーブのみを配置し、かつテーパスリーブは、後端部において、ツールホルダーの内スピンドルの内側に位置している外側面に固着され、先端部においてツールホルダーの鍔状段差部の後側壁部と当接しており、スピンドルの前記嵌合が行われている先端部分よりも曲げ変形が生じ易い素材として、タングステンと鉄類に属する金属との合金、又は真鍮を採用していることに基づくスピンドルとツールホルダーとの結合構造。
【請求項２】
テーパスリーブの回転軸と直交する方向の断面が、円輪形状又は円輪片を配置した形状であることを特徴とする請求項１記載のスピンドルとツールホルダーとの結合構造。
【請求項３】
テーパスリーブの端部を加熱によって膨張状態としたうえで、ツールホルダーに嵌め込み、テーパスリーブの冷却に伴って径の縮小した状態にてツールホルダーに固着していることを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載のスピンドルとツールホルダーとの結合構造。
【請求項４】
テーパスリーブの先端が、スピンドルの先端よりも、更に先方に突出し、スピンドルの内側及び外側において、ツールホルダーの鍔状段差部及びその後部の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１記載のスピンドルとツールホルダーとの結合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、工作機械の一種であって、マシニングセンターにおいて回転するスピンドル、及び工具を保持し、かつスピンドルと一体となって回転するツールホルダーの相互間における結合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ツール（工具）を支持しているツールホルダーは、図４（ａ）に示すように、スピンドル１の先端部分において、スピンドル１と嵌合した状態になり、かつツールホルダー２の後端部は、スピンドル１の回転中心及びその近傍において固着されることにより、スピンドル１とツールホルダー２との結合が行われていた（尚、図４（ａ）では、ツールホルダー２の後端部をフックの把持によって固着した構造を示すが、後端部の固着は、このような構造だけではなく、例えば焼き嵌め構造など、フックの把持を伴わない固着も採用されている。）。
【０００３】
しかしながら、前記の如き従来技術の結合構造においては、スピンドル１が高速回転を行った場合には、図４（ｂ）に示すように、スピンドル１の先端部分が遠心力を原因として外側方向に湾曲し、かつ断面径が拡大するという現象を免れることができない。
【０００４】
このような場合、たとえツールホルダー２の後端部がスピンドル内部において固着されているとしても、ツールホルダー２と前記スピンドル１の先端部分との間には、図４（ｂ）に示すように、隙間５が生じ、回転に伴ってツールホルダー２において所謂芯揺れを生ずるという、極めて危険かつ致命的な欠陥を免れることができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、前記従来技術の欠陥を克服し、スピンドルが高速回転を行っても前記芯揺れが生じないような、スピンドルとツールホルダーとの結合構造を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決為、本願発明の構成は、ツールホルダーが、スピンドルの先端部分において嵌合し、かつスピンドルの回転中心位置及びその近傍において固着されているスピンドルとツールホルダーとの結合関係において、スピンドルの内側面とツールホルダーの外側面との間にテーパスリーブのみを配置し、かつテーパスリーブは、後端部において、ツールホルダーの内スピンドルの内側に位置している外側面に固着され、先端部においてツールホルダーの鍔状段差部の後側壁部と当接しており、スピンドルの前記嵌合が行われている先端部分よりも曲げ変形が生じ易い素材として、タングステンと鉄類に属する金属との合金、又は真鍮を採用していることに基づくスピンドルとツールホルダーとの結合構造からなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図２（ａ）は、本願発明の典型例を示しており、スピンドル１とツールホルダー２との間にテーパスリーブ３のみを配置し、かつ該テーパスリーブ３は、後端において、ツールホルダー２の内、スピンドル１の内側にある外側表面において固着され、先端部においてツールホルダーの鍔状段差部の後側壁部と当接している。
【０００８】
そして、該テーパスリーブ３においては、スピンドル１の先端よりも曲げ変形が生じ易い素材を採用している為に、図２（ｂ）に示すように、スピンドル１の回転が行われた場合、遠心力を原因として、外側周囲方向に湾曲するような応力が生ずることになる。
【０００９】
この為、テーパスリーブ３とスピンドル１の先端部分とは、テーパスリーブ３の外側方向へ拡大しようとする応力によって、圧着状態となり、当該圧着状態を原因として、図４（ｂ）に示すようなスピンドル１の先端内側における隙間５は生じない。
【００１０】
この為、ツールホルダー２はスピンドル内側とテーパスリーブ３の外側面との圧着状態を介して、安定した状態にて回転し、従来技術のような所謂芯揺れ現象を生じないことになる。
【００１１】
図３（ａ）は、本願発明の結合構造において、回転軸の垂直方向断面を示すが、前記断面方向において、円輪形を呈している場合が多い。
【００１２】
但し、テーパスリーブ３は必ずしも円輪形である必要はなく、例えば図３（ｂ）に示すように、円輪に沿った複数の円輪片配置形状（回転軸方向を基準とした場合には、円輪片の放射形状）であっても、前記テーパスリーブの作用を発揮することが可能であり、かつこのような構成も本願発明の構成に包摂される。
【００１３】
図３（ａ）に示す円輪形状の場合には、テーパスリーブ３とスピンドル１の先端部分との接触面積が大きく、安定した圧着状態が得られる。
【００１４】
これに対し、図３（ｂ）に示す複数の円輪片の配置形状の場合には、テーパスリーブ３とスピンドル１の先端部分との接触面積は小さいが、各円輪片が独立した状態にて外側周囲方向に湾曲しようとするために、スピンドル１の内側面との圧着状態は、図３（ａ）に示す円輪形状の場合よりも強力である。
【００１５】
前記のように、テーパスリーブ３は、スピンドル１の先端よりも曲げやすい性状を有していることを不可欠としているが、その為には相当の薄肉状態であるか、又は弾性係数のうち、ポアソン比（Ｅ）が小さい素材が適切である。
【００１６】
他方、ツールホルダー２の安定した回転状態を維持する為には、テーパスリーブ３自体が安定した状態にて回転することが必要であり、その為には、テーパスリーブ３の素材自体は比重が大きい方が有利である。
【００１７】
ポアソン比が小さく、かつ比重が大きい素材としては、例えばタングステンと、鉄、ニッケル等の鉄類に属する金属との合金、又は真鍮を採用している。
【００１８】
テーパスリーブ３の後端部分をツールホルダー２に固着する方式は、特に限定される訳ではない。
【００１９】
但し、所謂焼き嵌め方式（テーパスリーブの後端部を加熱によって膨張状態としたうえで、ツールホルダーに嵌め込み、テーパスリーブの冷却に伴って、径の縮小した状態にてツールホルダーに固着する方式）がその典型例として採用し得るが、焼き嵌め方式以外の方式としては、当初からツールホルダー２とテーパスリーブ３とを金型によって立体形成する方式も採用され得る。
【００２０】
テーパスリーブ３の後端が固着の対象となる部位は、必然的に、ツールホルダー２の内、スピンドル１の内側に位置している外側面とならざるを得ない（但し、図２（ａ）（ｂ）においては、ツールホルダーの太軸嵌合部分の後端部に固着しているが、必ずしも当該後端部である必要はない。）。
【００２１】
尚、図２（ａ）（ｂ）においても、ツールホルダー２の後端が、スピンドル１のフック（コレットチャック）把持によって固着された状態を示しているが、本願発明においても、ツールホルダー２の後端部における固着は、このようなフックの把持による固着に限定される訳ではなく、例えば焼き嵌め方式のように、当初から固着する方式を当然に採用することができる。
【００２２】
図１は、本願発明の実施例を示すが、当該実施例において、テーパスリーブ３は、単にスピンドル１の内側面とツールホルダー２の外側面との間に介在しているだけでなく、スピンドル１の先端よりも、更に先方に突出し、スピンドル１の内側及び外側に位置しているツールホルダー２の鍔状段差部及びその後部の周囲に配置された状態にある。
【００２３】
テーパスリーブ３の内、スピンドル１の先端よりも更に先方に突出した部分は、スピンドル１が回転しない状態においては、大抵の場合、ツールホルダー２の外側面と接触した状態にあるが、このようなテーパスリーブ３の突出した構造によって、スピンドル１が高速回転を行った場合には、前記突出部分は、自在に（スピンドルの先端部分の内側面に、制約されずに）外側方向に湾曲するような応力が生ずることになる。
【００２４】
従って、テーパスリーブ３においては、前記突出部分の応力は、回転軸方向断面を基準とした場合、テーパスリーブ３の内スピンドル１の先端と接触している部位に対し、図１の曲がった白矢印に示すように、外側に移行させるようなモーメントが発生することを意味しており、図２（ａ）（ｂ）に示す構成よりも更にテーパスリーブ３とスピンドル１先端の内側との圧着関係が生ずることになる。
【００２５】
このような強力な圧着関係によって、実施例の構成は、図２に示す構成よりも更に安定した状態にて、ツールホルダー２は回転状態を維持することが可能となり、本願発明の作用を十分発揮することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のような構成による本願発明においては、芯揺れを伴わずにツールホルダー及びスピンドルの高速回転を実現でき、従来技術の前記問題点はクリア（克服）することができる。
【００２７】
このように本願発明は、ツールホルダーとスピンドルの結合関係において、画期的な意義を有しており、その価値は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明における実施例の構成及び作用を示す軸方向側断面図である。
【図２】  本願発明における実施形態の構成を示しており、（ａ）は、静止状態における軸方向側断面図であり、（ｂ）は、高速回転が行われた場合の軸方向側断面図である。
【図３】  本願発明のテーパスリーブにつき、図２（ａ）のＡ−Ａ方向における断面形状を示しており、（ａ）は、円輪形状の場合であり、（ｂ）は、複数の円輪片を配置した場合である。
【図４】  従来技術の構成を示しており、（ａ）は、静止状態を示す軸方向側断面図であり、（ｂ）は、高速回転が行われた場合の軸方向側断面図である。
【符号の説明】
１：スピンドル
２：ツールホルダー
３：テーパスリーブ
４：ツール（工具）
５：隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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