(57)【要約】    【課題】  切削加工中に生じる振動や、工具ホルダを回転させた際に生じる遠心力に適応することができ、回転時に微振動が発生することを防止し、且つ主軸あるいは他の工具ホルダとの連結剛性に優れた工具ホルダを提供する。    【解決手段】  機械主軸１００の取付孔１０１、または他の工具ホルダ５の取付孔６５に装着可能なシャンク部１２（７２）を備え、シャンク部１２（７２）の外周面近傍に、少なくとも１つの空間１７（４７、５７、７８）を当該外周面に沿って形成し、当該空間に流動体８０を封入してなる工具ホルダである。【選択図】    図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械主軸に形成された取付孔に装着可能なシャンク部を備えた工具ホルダであって、
前記シャンク部の外周面近傍に、少なくとも１つの空間を当該外周面に沿って形成し、当該空間に流動体を封入してなる工具ホルダ。
【請求項２】
他の工具ホルダに形成された取付孔に装着可能なシャンク部を備えた工具ホルダであって、
前記シャンク部の外周面近傍に、少なくとも１つの空間を当該外周面に沿って形成し、当該空間に流動体を封入してなる工具ホルダ。
【請求項３】
前記空間を複数に分割し、分割された各々の空間を連通させてなる請求項１または請求項２記載の工具ホルダ。
【請求項４】
前記空間に前記流動体を充填してなり、該流動体は、回転による遠心力を受けた際に、前記空間を画定する外周壁部を押圧する請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
【請求項５】
前記流動体は、前記壁部を形成する材料の比重よりも重い比重を備えてなる請求項４記載の工具ホルダ。
【請求項６】
前記流動体は、液体または微細な固体からなる請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
【請求項７】
前記流動体が、第１の流動体と、第２の流動体からなり、
前記第１の流動体は、回転による遠心力を受けた際に、前記空間を画定する外周壁部を押圧する請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
【請求項８】
前記第２の流動体は、前記第１の流動体の比重よりも軽い比重を備えてなる請求項７記載の工具ホルダ。
【請求項９】
前記第１の流動体は、液体または微細な固体からなり、前記第２の流動体は、気体からなる請求項７または請求項８記載の工具ホルダ。
【請求項１０】
前記空間及び流動体供給路は、前記軸芯に対して対称に形成されてなる請求項１ないし請求項９のいず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、機械主軸に形成された取付孔に装着可能なシャンク部を備えた工具ホルダ、及び他の工具ホルダに装着可能な工具ホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、工作機械の主軸等に取付けられる工具ホルダは、通常、前記主軸に設けられている取付孔に対して取付けるためのシャンク部を備えている。このシャンク部には、中実と中空のシャンク部がある。
【０００３】
中実のシャンク部を備えた工具ホルダは、前記主軸の取付孔に当該シャンク部が取付けられる際に、主軸側が弾性変形することにより締り嵌めされる。しかしながら、中実であるために剛性は大きいが、シャンク部の弾性変形量が少ないため、中空に比較して減衰率が低い。また、主軸の肉厚が厚く、弾性変形量が少ない場合は、工具ホルダを回転させた際に生じる遠心力により、主軸の弾性変形による応力以上になると主軸が外側に拡張するが、中実シャンクは、この拡張に追随して拡張しないため、シャンク部の外周面と、前記取付孔の内周面との間に隙間が生じてしまうことがある。この時に、エンドミル加工のようにラジアル力を受ける場合、シャンク部が半径方向に移動して微振動が発生し易く、フレッティングコロージョン現象が発生し、主軸の取付孔とシャンク部との密着面が摩耗され易くなる虞もある。
【０００４】
一方、中空のシャンク部を備えた工具ホルダは、前記主軸の取付孔に取付けられる際に、工具ホルダのシャンク部側が弾性変形することにより締り嵌めされる。このような中空のシャンク部を備えた工具ホルダとしては、例えば、後方に延びる取付孔（ボア）と、前方を向いた面とを有する工具支持部材上に装着される工具ホルダが提案されている。この工具ホルダは、工具を受ける先端と、前記取付孔内に受け入れられ、且つ当該先端から後方に伸びる軸部と、前記前方を向いた面と突き合わされる後方向き面と、を有し、前記軸部は、前記後方向き面が前方向き面と突き合わされた時、前記取付孔と少なくとも０．０００５インチの弾性締り嵌めされる寸法とされている。また、前記軸部は、第１部分の後方で、前記取付孔と突き合わされるように弾性的に拡張可能となった第２部分を備えている。（例えば、特許文献１参照）。これらの中空シャンク部を備えた工具ホルダは、シャンク部の肉厚が薄く、弾性変形量が大きいので、工具ホルダを回転させた際の遠心力による主軸拡張に対する追随は容易であり、減衰率が大きいが、中実に比較してラジアル剛性が劣る。
【０００５】
また、主軸に設けたテーパ孔に工具ホルダのテーパシャンク部を嵌合し、主軸先端の既存の基準端面と工具ホルダの既存の鍔部端面との間に許容の対向間隙を有するようにして、主軸に工具ホルダを取付けるようにした工具ホルダ取付装置が提案されている。この工具ホルダ取付装置は、主軸の前記既存の基準端面と、これに対向する工具ホルダの前記既存の鍔部端面とを、互いの対向方向に所要の突出量を延出して延出端面に形成し、両延出端面が互いに吻合するようにして、主軸に工具ホルダを取付けるようにしたものである。（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
そしてまた、本体の軸線方向の一端に工具保持部を備え、本体の軸線方向の他端に、該本体を工作機の主軸に対して軸線が一致する状態に取付ける為に、前記主軸の端部に備わっているテーパ孔に嵌合させるようにした対応テーパ形状のシャンク部を備えており、前記本体に、前記保持部に装着する工具の寸法を表示する為の表示部を備えた工具保持具が提供されている。（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
さらにまた、工具ホルダ同士を接続（連結）する際は、通常、一方の工具ホルダに形成された取付孔に、他方の工具ホルダのシャンク部を装着させることで、両者の接続が行われるが、この場合も、前記取付孔に装着されるシャンク部には、中実のものと中空のものとがある。
【特許文献１】特開平３−５００５１１号公報
【特許文献２】特開平５−２８５７１５号公報
【特許文献３】特開平７−９６４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の中空のシャンク部を備えた工具ホルダは、機械主軸に形成された取付孔、あるいは他の工具ホルダに形成された取付孔に装着される場合、シャンク部が弾性変形して締り嵌めされる。ここで、中空のシャンク部は、中実のシャンク部に比べて弾性変形量が大きいため、切削加工中に生じる振動や、工具ホルダを回転させた際に生じる遠心力に、ある程度適応することができる。しかしながら、中空のシャンク部は、中実のシャンク部に比べて主軸との連結剛性が劣る傾向にある。
【０００９】
そこで、本発明は、このような従来の問題点を解決することを課題とするものであり、切削加工中に生じる振動や、工具ホルダを回転させた際に生じる遠心力に適応することができ、回転時に微振動が発生することを防止し、且つ主軸あるいは他の工具ホルダとの連結剛性に優れた工具ホルダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するため本発明は、機械主軸に形成された取付孔に装着可能なシャンク部を備えた工具ホルダであって、前記シャンク部の外周面近傍に、少なくとも１つの空間を当該外周面に沿って形成し、当該空間に流動体を封入してなる工具ホルダを提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、他の工具ホルダに形成された取付孔に装着可能なシャンク部を備えた工具ホルダであって、前記シャンク部の外周面近傍に、少なくとも１つの空間を当該外周面に沿って形成し、当該空間に流動体を封入してなる工具ホルダを提供するものである。
【００１２】
これらの構成を備えた工具ホルダは、前記空間が中空シャンクとして構成されるため、弾性変形を大きくでき、例えば、切削加工中に生じる振動や、工具ホルダを回転させた際に生じる遠心力に適応することができ、回転時に微振動が発生することを防止することができる。また、空間より中心側は中実シャンクであるので、主軸あるいは他の工具ホルダとの連結剛性を向上させることができる。
【００１３】
発明にかかる工具ホルダでは、前記空間を複数に分割し、分割された各々の空間を連通させた構成とすることができる。
【００１４】
そしてまた、前記空間には、前記流動体を充填することができ、この流動体は、回転による遠心力を受けた際に、前記空間を画定する外周壁部を押圧することができる。
【００１５】
このような構成にすることで、空間の外周部は中実部分と一体的になり、中空シャンクとしての構成はなくなるが、回転により遠心力が生じた際に、流動体が前記壁部を外側（外周方向）に向けて強い力で押圧することになり、前記シャンク部を、外側に向けて膨張させることができる。このため、工具ホルダを回転させた際に生じる遠心力により、当該工具ホルダのシャンク部の外周面と、主軸の取付孔の内周面との間、あるいは前記シャンク部の外周面と、他の工具ホルダの取付孔を画定する内周面との間に隙間が形成されることを防止することができる。このため、回転時に微振動が発生することを一層防止することができる。
【００１６】
また、前記流動体は、前記壁部を形成する材料の比重よりも重い比重を備えることができる。そしてまた、前記流動体は、液体または微細な固体から構成することもできる。
【００１７】
さらにまた、本発明にかかる工具ホルダは、前記流動体が、第１の流動体と、第２の流動体からなり、前記第１の流動体は、回転による遠心力を受けた際に、前記空間を画定する外周壁部を押圧するよう構成することができる。
【００１８】
また、前記第２の流動体は、前記第１の流動体の比重よりも軽い比重を備えるよう構成することもできる。
【００１９】
そしてまた、前記第１の流動体は、液体または微細な固体から構成し、前記第２の流動体は、気体から構成することもできる。
【００２０】
さらにまた、本発明にかかる工具ホルダは、前記空間及び流動体供給路を軸芯に対して対称に形成することができる。このように、前記空間及び流動体供給路を軸芯に対して対称に形成することで、流動体を空間に封入する際の空気抜きや、流動体を空間に充填する際の空気の出口を兼ねることができる。また、重量バランスを取ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる工具ホルダは、機械主軸に形成された取付孔、あるいは他の工具ホルダに形成された取付孔に装着可能なシャンク部を備え、当該シャンク部の外周面近傍に、少なくとも１つの空間を当該外周面に沿って形成し、該空間に流動体を封入した構成を備えているため、例えば、減衰率を大きくし、切削加工中に生じる振動や、工具ホルダを回転させた際に生じる遠心力に適応することができ、回転時に微振動が発生することを防止するという効果が得られる。また、空間の内周は中実であるため、主軸あるいは他の工具ホルダとの連結剛性を向上することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の好適な実施の形態にかかる工具ホルダについて図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
なお、以下に記載される実施例は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
【００２４】
また、以下に記載される実施例では、工作機械の主軸に形成された取付孔、あるいは他の工具ホルダに形成された取付孔に装着される側を「基端側」、その反対側を「先端側」として説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の実施例１にかかる工具ホルダの側面図であり、テーパシャンク部の一部を透視した状態を示す図、図２は、図１に示す工具ホルダの一部断面図、図３は、本発明の実施例１にかかる工具ホルダを工作機械の主軸に形成された取付孔（テーパ孔）に装着した状態を示す一部断面図、図４は、図３に示す工具ホルダを装着した主軸が回転した状態を示す一部断面図である。
【００２６】
図１〜図４に示すように、実施例１にかかる工具ホルダ１は、工具ホルダ本体１０と、工具ホルダ本体１０の基端側に取付けられたプルスタッド５０と、工具ホルダ本体１０の先端側に取付けられた締付ナット６０と、を備えて構成されている。
【００２７】
工具ホルダ本体１０は、略中央部に設けられたフランジ部１１と、フランジ部１１の基端側に形成され、工作機械の主軸１００に形成された取付孔１０１に装着可能なテーパシャンク部１２と、フランジ部１１の先端側に形成され、図示しない工具を把持する工具把持部１３と、を備えている。
【００２８】
なお、実施例１では、工具ホルダ本体１０を、鋼（熱膨張率：１０．８×１０−６／℃、比重：７．８）により形成した。
【００２９】
テーパシャンク部１２は、シャンク部本体３１と、このシャンク部本体３１の外側に嵌装されるテーパスリーブ３２と、を備えている。
【００３０】
テーパスリーブ３２は、シャンク部本体３１に装着された際に、先端側端部３３が、後に詳述するフランジ部１１の固定溝１４に挿入されて固定可能となっている。なお、この先端側端部３３は、固定溝１４に対し、例えば、焼嵌めにより嵌合させる、溶接により固定する等、任意の固定方法によって固定することができる。
【００３１】
テーパスリーブ３２の基端側端部３４は、シャンク部本体３１の基端部外周面に当接されている。また、基端側端部３４の基端側端面は、後に詳述するプルスタッド５０の端面５１に当接するようになっている。さらに、このテーパスリーブ３２は、シャンク部本体３１に装着された際に、シャンク部本体３１の外周面と、テーパスリーブ３２との内周面との間に所望の空間１７を形成するような内径を備えている。すなわち、テーパスリーブ３２は、空間１７よりも外側に位置して空間１７を画定する壁部の役割を果たしている。この空間１７は、テーパスリーブ３２の先端側端部３３が、フランジ部１１の固定溝１４に挿入され、基端側端部３４が、シャンク部本体３１の基端部外周面に当接されることで、テーパシャンク部１２の外周面１６に沿った形状の密閉空間となっている。
【００３２】
シャンク部本体３１には、基端側にプルスタッド５０を取付けるための取付孔１５が形成されている。この取付孔１５にプルスタッド５０を取付けることで、テーパスリーブ３２の基端側端部３４が、プルスタッド５０の端面５１に当接する。
【００３３】
シャンク部本体３１の外周面と、テーパスリーブ３２との内周面との間に形成された空間１７は、基端側に配置された略円錐リング状の第１のチャンバ１８と、先端側に配置された略円錐リング状の第２のチャンバ１９に分割されており、第１のチャンバ１８と第２のチャンバ１９との間には、両者を連通させるための複数の通路２０が形成されている。すなわち、空間１７は、テーパシャンク部１２の外周面１６（すなわち、テーパスリーブ３２の外周面１６）に沿って形成された第１のチャンバ１８及び第２のチャンバ１９、並びに両者を連通させるための複数の通路２０から構成されている。
【００３４】
第２のチャンバ１９の先端側の、互いに１８０位相した位置には、流動体供給路２１Ａ及び２１Ｂが各々連通されている。この流動体供給路２１Ａ及び２１Ｂは、フランジ部１１の外周面まで貫通しており、流動体供給路２１Ａ及び２１Ｂに充填された流動体８０が、外部に漏れないように、封止栓２２Ａ及び２２Ｂで封止されている。
【００３５】
なお、通路２０及び流体供給路２１Ａ及び２１Ｂは、テーパシャンク部１２の軸芯に対して対称となる位置に形成した。これにより、空間１７全体が、テーパシャンク部１２の軸芯に対して対称となるため、流動体８０を空間１７に封入する際の空気抜きや、流動体８０を空間に充填する際の空気の出口を兼ねることができる。また、重量バランスを取ることができる。
【００３６】
なお、通路２０を画定するための壁２７は、シャンク部本体３１の外周面に突出形成してもよく、テーパスリーブ３２の内周面に突出形成してもよい。
【００３７】
また、実施例１では、流動体８０として、水銀（熱膨張率：１８１×１０−６／℃、比重：１３．５）を使用した。すなわち、流動体８０は、工具ホルダ本体１０を形成している鋼よりも大きな比重を備えている。
【００３８】
フランジ部１１は、その外周面に、周知のマニピュレータ把持用の溝２３が形成されている。また、外周面の周方向に１８０度位相した位置には、主軸１００の係合突起１０２と係合して工具ホルダ１を主軸１００と一体回転させるための係合凹部２４Ａ及び２４Ｂが形成されている。さらに、フランジ部１１には、テーパスリーブ３２の先端側端部３３が固定される固定溝１４が形成されている。このフランジ部１１は、主軸１００の取付孔１０１にテーパシャンク部１２を挿入し、主軸１００に工具ホルダ１を装着させた際に、基端側の端面２５が主軸１００の端面１０３に当接するよう構成されている。
【００３９】
工具把持部１３は、先端側内部に、図示しない工具を把持するためのコレット９０が挿入されるコレット挿入孔２６が開口されている。また、工具把持部１３の先端部外周には、締付ナット６０が回転可能に取付けられている。
【００４０】
締付ナット６０は、工具ホルダ１に挿入されたコレット９０の先端に配置される係止部材６１と、係止部材６１の外周面に対して、連結用の球体６２を介して相対的に回転自在に設けられ、コレット９０を内周部（径方向内側）に向けて締付けて固定するナット本体６３と、を備えて構成されている。
【００４１】
次に、実施例１にかかる工具ホルダ１の具体的動作について説明する。
【００４２】
先ず、工具ホルダ１のテーパシャンク部１２を、主軸１００に形成された取付孔１０１に挿入し、図示しない工作機械側の引張具で引き込む。この動作により、図３に示すように主軸１００が弾性変形し、二点鎖線で示す状態から実線で示す状態（矢印Ｘ方向）に拡張する。これにより、工具ホルダ１は、フランジ部１１の端面２５が、主軸１００の端面１０３に当接した状態で主軸１００に装着される。なお、この時、工具ホルダ１には、主軸１００から（矢印Ｙ方向に）応力がかけられる。
【００４３】
次に、この状態で主軸１００を回転させると、工具ホルダ１は主軸１００と共に回転する。回転による遠心力により、図４に示すように、主軸１００がさらに外側に向けて（矢印Ｘ方向に）拡張する。これと同時に、遠心力によって流動体８０が、テーパスリーブ３２を外側に向けて（矢印Ｚ方向に）押圧する。この時、前記遠心力によって流動体８０が第２のチャンバ１９側に移動するため、テーパスリーブ３２の先端側が外側に向けて（矢印Ｚ方向に）より強く押圧され、この部分が他の部分に比べ大きく拡張される。したがって、テーパシャンク部１２が主軸１００の拡張に追従することになるため、回転による遠心力がかけられても、主軸１００の取付孔１０１を画定する内壁と、テーパシャンク部１２の外周面１６との間に隙間が形成されることを防止することができる。特に、工具ホルダ本体１０を形成している鋼よりも熱膨張率が大きい流動体８０（実施例１では水銀）を使用しているため、流動体８０自身も膨張し、より効果的にテーパスリーブ３２を外側に向けて（矢印Ｚ方向に）拡張させることができる。このため、テーパシャンク部１２が取付孔１０１に密着した状態となるため、微振動の発生を防止でき、フレッティングコロージョン現象の発生を無くすことができる。
【００４４】
また、空間１７には、流動体８０が充填されているため、テーパシャンク部１２は、中実となり、主軸１００との連結剛性を向上させることもできる。
【００４５】
なお、実施例１では、流動体８０として、水銀を用いた場合について説明したが、これに限らず、流動体８０は、他の種類の液体または微細な固体から構成することもできる。
【００４６】
また、実施例１では、空間１７を、第１のチャンバ１８、第２のチャンバ１９、及び両者を連通させるための複数の通路２０から構成した場合について説明したが、これに限らず、空間１７は、例えば、３つ以上に分割してもよく、分割された各々のチャンバを任意に連通させることもできる。さらに、空間１７は、分割しなくてもよい。また、分割したチャンバは、必ずしも全てを連通させなくてもよい。
【実施例２】
【００４７】
次に、本発明の実施例２にかかる工具ホルダについて、図面を参照して説明する。
【００４８】
図５は、本発明の実施例２にかかる工具ホルダの一部断面図、図６は、図５に示す工具ホルダのプルスタッド側から見た平面図である。
【００４９】
なお、実施例２では、実施例１で説明した部材と同様の部材には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
図５及び図６に示すように、実施例２にかかる工具ホルダ２の、実施例１にかかる工具ホルダ１との異なる点は、フランジ部４１、テーパスリーブ４２及び空間４７の形状である。
【００５１】
実施例２にかかる工具ホルダ２のテーパスリーブ４２は、先端側端部４３が断面略Ｌ字状を備えたフランジ形状に形成されており、シャンク部本体３１に装着された際に、この先端側端部４３が、後に詳述するフランジ部４１の基端側端部４４に当接して、フランジ部４１の一部を構成するようになっている。また、テーパスリーブ４２の基端側端部４５は、シャンク部本体３１の基端部外周面に当接されている。また、基端側端部４５の基端側端面は、プルスタッド５０の端面５１に当接しないようになっている。そして、このテーパスリーブ４２は、先端側端部４３が、フランジ部４１の基端側端面４４に螺子４６によって固定されている。
【００５２】
さらに、このテーパスリーブ４２は、シャンク部本体３１に装着された際に、シャンク部本体３１の外周面と、テーパスリーブ４２との内周面との間に所望の空間４７を形成するような内径を備えている。すなわち、テーパスリーブ４２は、空間４７よりも外側に位置して空間４７を画定する壁部の役割を果たしている。
この空間４７は、テーパスリーブ４２の先端側端部３３が、フランジ部４１の基端側端部４４に当接し、基端側端部４５が、シャンク部本体３１の基端部外周面に当接されることで、テーパシャンク部１２の外周面１６に沿った形状の密閉空間となっている。また、テーパスリーブ４２の先端側端部４３の互いに１８０位相した位置には、流動体供給路２１Ａ及び２１Ｂが各々連通されており、この流動体供給路２１Ａ及び２１Ｂには、封止栓２２Ａ及び２２Ｂで封止されている。
【００５３】
シャンク部本体３１の外周面と、テーパスリーブ４２との内周面との間に形成された空間４７は、基端側から順に、略円錐リング状の第１のチャンバ５２、略円錐リング状の第２のチャンバ５３、略円錐リング状の第３のチャンバ５４、及び略円錐リング状の第４のチャンバ５５に分割されており、隣接したチャンバ同士の間には、両者を連通させるための複数の通路５６が形成されている。この通路５６は、実施例１と同様に、テーパシャンク部１２の軸芯に対して対称となる位置に形成されている。
【００５４】
なお、通路５６を画定するための壁（図示せず）は、シャンク部本体３１の外周面に突出形成してもよく、テーパスリーブ４２の内周面に突出形成してもよい。
【００５５】
次に、実施例２にかかる工具ホルダ２の具体的動作について説明する。
【００５６】
先ず、実施例１と同様の方法により、工具ホルダ２を、テーパスリーブ４２の先端側端部４３の基端側端面４８が、主軸１００の端面１０３に当接した状態で主軸１００に装着する。この時、工具ホルダ２には、実施例１と同様に、主軸１００側から応力がかけられる。
【００５７】
次に、この状態で主軸１００を回転させて工具ホルダ２を回転させる。この時、回転による遠心力により主軸１００がさらに外側に向けて（矢印Ｘ方向に）拡張する。これと同時に、遠心力によって流動体８０が、テーパスリーブ４２を外側に向けて押圧する。この時、前記遠心力によって流動体８０が第１のチャンバ５２側から第４のチャンバ５５側に向けて移動するため、テーパシャンク部１２の先端側が流動体８０によって外側に向けてより強く押圧され、この部分が他の部分よりも外側に向けて拡張される。したがって、テーパシャンク部１２が主軸１００の拡張に追従することになるため、回転による遠心力がかけられても、主軸１００の取付孔１０１を画定する内壁と、テーパシャンク部１２の外周面１６との間に隙間が形成されることを防止することができ、テーパシャンク部１２が取付孔１０１に密着した状態となるため、微振動の発生を防止でき、フレッティングコロージョン現象の発生を無くすことができる。
【００５８】
また、空間４７には、流動体８０が充填されているため、テーパシャンク部１２は、中実となり、主軸１００との連結剛性を向上させることもできる。
【実施例３】
【００５９】
次に、本発明の実施例３にかかる工具ホルダについて、図面を参照して説明する。
【００６０】
図７は、本発明の実施例３にかかる工具ホルダの一部断面図、図８は、本発明の実施例３にかかる工具ホルダを工作機械の主軸に形成された取付孔（テーパ孔）に装着した状態を示す一部断面図、図９は、図８に示す工具ホルダを装着した主軸が回転した状態を示す一部断面図である。
【００６１】
なお、実施例３では、実施例１で説明した部材と同様の部材には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
図７〜図９に示すように、実施例３にかかる工具ホルダ３の、実施例１にかかる工具ホルダ１との異なる点は、シャンク部本体３１の外周面と、テーパスリーブ３２との内周面との間に形成された空間５７の形状と、空間５７内に封入される第１の流動体８１の封入量である。
【００６３】
実施例３にかかる工具ホルダ３の空間５７は、略円錐リング状の１つのチャンバから構成されている。すなわち、実施例１の空間１７に壁２７を形成せず、（すなわち、通路２０を形成せず）、シャンク部本体３１の外周面に、基端側と先端側を残した状態で、この外周面を一周する溝３６を形成し、このシャンク部本体３１にテーパスリーブ３２を密に装着することで、溝３６の開口部分を塞ぎ、シャンク部本体３１と共に、空間５７を画定している。この空間５７には、空間５７の容積の約半分の量の第１の流動体８１が封入されており、空間５７の残りの部分には第２の流動体８２である空気が封入されている。
【００６４】
次に、実施例３にかかる工具ホルダ２の具体的動作について説明する。
【００６５】
先ず、工具ホルダ３のテーパシャンク部１２を、主軸１００に形成された取付孔１０１に挿入し、図示しない工作機械側の引張具で引き込む。この時、工具ホルダ３のシャンク部本体３１の外周面と、テーパスリーブ３２との内周面との間には空間５７が形成されており、この空間５７には第１の流動体８１が存在しない領域（すなわち、第２の流動体８２である空気が封入されている領域）が形成されている。したがって、主軸１００の取付孔１０１にテーパシャンク部１２を引き込むと、テーパスリーブ３２の外周が、主軸１００の取付孔１０１の内壁により内側に向けて（矢印Ｙ方向に）押圧されて圧縮する。これにより、工具ホルダ３は、フランジ部１１の端面２５が、主軸１００の端面１０３に当接した状態で主軸１００に装着される。なお、この時、主軸１００には工具ホルダ３から外側に向けて（矢印Ｘ方向に）応力がかけられている。
【００６６】
次に、この状態で主軸１００を回転させると、工具ホルダ３は主軸１００と共に回転する。この時、空間５７には、空気が封入されているため、減衰率が大きくなり、例えば、切削加工中に生じる振動等を吸収することができる。また、回転による遠心力により、図９に示すように、主軸１００が外側に向けて（矢印Ｘ方向に）拡張する。これと同時に、遠心力によって流動体８０が、空間５７内を径が大きい先端側に移動する。これは、流動体８０の比重が空気よりも大きいからである。このため、テーパスリーブ３２の先端側が外側に向けて（矢印Ｚ方向に）より強く押圧され、この部分が他の部分に比べ大きく拡張される。したがって、テーパシャンク部１２が主軸１００の拡張に追従することになるため、回転による遠心力がかけられても、主軸１００の取付孔１０１を画定する内壁と、テーパシャンク部１２の外周面１６との間に隙間が形成されることを防止することができる。
【００６７】
このため、テーパシャンク部１２が取付孔１０１に密着した状態となるため、微振動の発生を防止でき、フレッティングコロージョン現象の発生を無くすことができる。
【００６８】
なお、実施例３では、軸芯方向に比較的長いテーパシャンク部１２を備えた工具ホルダ３について説明したが、これに限らず、例えば、図１０及び図１１に示すように、軸芯方向に比較的短いテーパシャンク部１２Ｓを備えた工具ホルダ３Ｓも、実施例３にかかる工具ホルダ３と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
すなわち、図１０に示すように、工具ホルダ３Ｓのテーパシャンク部１２Ｓを、主軸１００Ｓの取付孔１０１Ｓに挿入し、図示しない工作機械側の引張具で引き込む。この時、工具ホルダ３と同様に、テーパスリーブ３２Ｓの外周が、主軸１００Ｓの取付孔１０１Ｓの内壁により内側に向けて（矢印Ｙ方向に）押圧されて圧縮する。これにより、工具ホルダ３Ｓは、フランジ部１１の端面２５が、主軸１００Ｓの端面１０３Ｓに当接した状態で主軸１００Ｓに装着される。
【００７０】
次に、この状態で主軸１００Ｓを回転させ、工具ホルダ３Ｓを主軸１００Ｓと共に回転させると、工具ホルダ３と同様に、減衰率が大きく、切削加工中に生じる振動等を吸収することができると共に、回転による遠心力により、図１０に示すように、主軸１００Ｓが外側に向けて（矢印Ｘ方向に）拡張する。これと同時に、遠心力によって流動体８０が、空間５７Ｓ内を先端側に移動し、テーパスリーブ３２Ｓの先端側が外側に向けて（矢印Ｚ方向に）より強く押圧され、この部分が他の部分に比べ大きく拡張される。したがって、テーパシャンク部１２Ｓが主軸１００の拡張に追従することになるため、回転による遠心力がかけられても、主軸１００Ｓの取付孔１０１Ｓを画定する内壁と、テーパシャンク部１２Ｓの外周面１６Ｓとの間に隙間が形成されることを防止することができる。
【００７１】
また、空間５７の内周は、中実になっているため、主軸１００Ｓとの連結剛性を向上させることもできる。
【００７２】
なお、実施例３では、空間５７の流動体８０が存在していない部分に、空気を封入した場合について説明したが、これに限らず、空間５７の流動体８０が存在していない部分には、他の気体等、任意の流動体を封入してもよい。また、第２の流動体８２のみでもよい。
【００７３】
なお、実施例１〜実施例３では、テーパシャンク部を備えた工具ホルダについて説明したが、これに限らず、ストレートシャンク部を備えた工具ホルダにも応用可能であることは勿論である。
【実施例４】
【００７４】
次に、本発明の実施例４にかかる工具ホルダについて図面を参照して説明する。
【００７５】
図１２は、本発明の実施例４にかかる工具ホルダを、他の工具ホルダに形成された取付孔に装着した状態を示す一部断面図である。
【００７６】
なお、実施例４では、前述した実施例１〜３と同様の部材には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７７】
実施例４にかかる工具ホルダ４は、略中央部に設けられたフランジ部７１と、フランジ部７１の基端側に形成され、他の工具ホルダ５に形成された取付孔６５に装着可能なシャンク部７２と、フランジ部７１の先端側に形成され、工具１１０が取付けられる工具取付部７３と、を備えている。
【００７８】
シャンク部７２は、略円柱形状を備えたシャンク部本体７４と、シャンク部本体７４の外周面に装着される中空の円柱部材７５と、を備えている。
【００７９】
シャンク部本体７４の外周面には、基端側と先端側を残した状態で、前記外周面を一周する溝７６が形成されている。また、シャンク部本体７４の基端面には、工具ホルダ５と工具ホルダ４とを連結するためのボルト１１１が螺合されるボルト孔７７が開口されている。
【００８０】
中空の円柱部材７５は、シャンク部本体７４に密に装着されて、溝７６の開口部分を塞ぎ、シャンク部本体７４と共に、空間７８を画定する。すなわち、円柱部材７５は、空間７８よりも外側に位置して空間７８を画定する壁部の役割を果たしている。この空間７８には、流動体８０が充填されている。なお、円柱部材７５は、シャンク部本体７４に対し、例えば、焼嵌めにより嵌合させる、溶接により固定する等、任意の固定方法によって固定される。
【００８１】
フランジ部７１の基端側端面７９には、工具ホルダ４を工具ホルダ５に連結させた際に互いが周方向に回転することを防止するための回り止め９１が挿入される挿入孔９２が形成されている。
【００８２】
なお、実施例４では、工具ホルダ４を、鋼（熱膨張率：１０．８×１０−６／℃、比重：７．８）により形成した。
【００８３】
工具ホルダ５は、先端側に、工具ホルダ４のシャンク部７２を取付けるための取付孔６５が形成されている。また、工具ホルダ４を連結するためのボルト１１１が螺合されるボルト孔９５が開口されている。また、基端側には、工作機械の主軸に形成された取付孔（図示せず）に装着されるテーパシャンク部９４を備えている。
【００８４】
次に、実施例４にかかる工具ホルダ４の具体的動作について説明する。
【００８５】
先ず、工具ホルダ４のシャンク部７２を、工具ホルダ５に形成された取付孔６５に挿入する。この時、工具ホルダ５の取付孔６５を画定している壁部が弾性変形して外側に向けて拡張する。これにより、工具ホルダ４は、フランジ部７１の端面７９が工具ホルダ５の先端側端面９３に当接した状態で、工具ホルダ５に装着（連結）される。なお、この時、工具ホルダ４には、工具ホルダ５から応力がかけられる。
【００８６】
次に、この状態で工具ホルダ５のテーパシャンク部９４を図示しない主軸の取付孔に装着した後、当該主軸を回転させると、工具ホルダ４は工具ホルダ５と共に回転する。回転による遠心力が応力以上になると、工具ホルダ５の取付孔６５を画定している壁部がさらに外側に向けて拡張する。
【００８７】
これと同時に、遠心力によって流動体８０が、円柱部材７５を外側に向けて押圧する。したがって、シャンク部７２が、工具ホルダ５の取付孔６５の外周壁部の拡張に追従することになるため、回転による遠心力がかけられても、工具ホルダ５の取付孔６５を画定する内壁と、シャンク部７２の外周面との間に隙間が形成されることを防止することができる。特に、実施例４も、前記実施例１〜３と同様に、工具ホルダ４を形成している鋼よりも比重が大きい流動体８０を使用しているため、より効果的に円筒部材７５を外側に向けて拡張させることができる。このため、シャンク部７２が取付孔６５に密着した状態となるため、微振動の発生を防止でき、フレッティングコロージョン現象の発生を無くすことができる。
【００８８】
また、空間７８には、流動体８０が充填されているため、シャンク７２は中実となり、工具ホルダ５との連結剛性を向上させることもできる。
【００８９】
なお、実施例４で使用した工具ホルダ５のテーパシャンク部９４に、実施例１〜３で説明した構造を応用することもできる。
【００９０】
また、実施例４では、空間７８に流動体８０を充填した場合について説明したが、これに限らず、流動体８０の封入量は任意に決定することができる。例えば、実施例３のように、空間７８の容積よりも少ない量の流動体８０を封入し、空間７８の残りの部分には、空気や、他の気体、あるいは他の流動体を封入した場合、実施例３で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例１にかかる工具ホルダの側面図であり、テーパシャンク部の一部を透視した状態を示す図である。
【図２】図１に示す工具ホルダの一部断面図である。
【図３】本発明の実施例１にかかる工具ホルダを工作機械の主軸に形成された取付孔（テーパ孔）に装着した状態を示す一部断面図である。
【図４】図３に示す工具ホルダを装着した主軸が回転した状態を示す一部断面図である。
【図５】本発明の実施例２にかかる工具ホルダの一部断面図。
【図６】図５に示す工具ホルダのプルスタッド側から見た平面図である。
【図７】本発明の実施例３にかかる工具ホルダの一部断面図である。
【図８】本発明の実施例３にかかる工具ホルダを工作機械の主軸に形成された取付孔（テーパ孔）に装着した状態を示す一部断面図である。
【図９】図８に示す工具ホルダを装着した主軸が回転した状態を示す一部断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例にかかる工具ホルダを工作機械の主軸に形成された取付孔（テーパ孔）に装着した状態を示す一部断面図である。
【図１１】図１０に示す工具ホルダを装着した主軸が回転した状態を示す一部断面図である。
【図１２】本発明の実施例４にかかる工具ホルダを、他の工具ホルダに形成された取付孔に装着した状態を示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１、２、３、４、５    工具ホルダ
１０    工具ホルダ本体
１１、４１、７１    フランジ部
１２、９４    テーパシャンク部
１３    工具把持部
１７、４７、５７、７８    空間
２１Ａ、２１Ｂ    流動体供給路
３１、７４    シャンク部本体
３２、４２    テーパスリーブ
６５、１０１    取付孔
７２    シャンク部
７３    工具取付部
７５    中空の円筒部材
８０    流動体
８１    第１の流動体
８２    第２の流動体
９１    回り止め
９２    挿入孔
９３    先端側端面
９５    ボルト孔
１００    主軸
【図１】
2005074558.tif 000003
【図２】
2005074558.tif 000004
【図３】
2005074558.tif 000005
【図４】
2005074558.tif 000006
【図５】
2005074558.tif 000007
【図６】
2005074558.tif 000008
【図７】
2005074558.tif 000009
【図８】
2005074558.tif 000010
【図９】
2005074558.tif 000011
【図１０】
2005074558.tif 000012
【図１１】
2005074558.tif 000013
【図１２】
2005074558.tif 000014