(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具本体（６）の軸線方向の一端には工作機の主軸（２）におけるテーパ孔（３）に差し込む為の、内側に中空部（24c）を備える筒状の差込部材（２４）を一体に備えさせると共に、該差込部材（２４）の外周は上記テーパ孔（３）の内周面に密着させる為にテーパ状に形成して当接面（２６）とし、一方上記工具本体（６）の軸線方向の他端にはワーク切削用の切刃又は切刃の装着部を備えさせ、
更に上記本体（６）の外周には張出部（１０）を備えさせると共に、該張出部（１０）には上記テーパ孔（３）の内周面に対する上記差込部材（２４）の当接面（２６）が当接状態において上記主軸の端面（2a）に当接させる為の当り面（10a）を備えさせ、
上記差込部材（２４）の先部（24b）には、上記テーパ孔（３）の深部に備わっている引込具と連繋させる為の連結部（３９）を備えさせ、
主軸（２）のテーパ孔（３）に対して、差込部材（２４）を上記引込具で引き込む場合には、上記テーパ孔（３）内への引込によって上記差込部材（２４）の元部24ａの直径をやや押し縮めた状態で装着しておき、主軸２を高速回転させ最も外周に位置する主軸２が、強い遠心力を受けて外周方向に拡張するときには、上記差込部材（２４）の元部24ａの直径を押し縮めた状態の部分をそれに追従して復元させ、主軸２の内面に差込部材24の外周面を一体状態にする、工作機の主軸の内面に対して工具本体の差込部材の外面を高速回転状態において一体化させる方法において、
上記張出部（１０）においては、上記当り面（10a）から反差込部材側の方向に向けて、欠除部（10b）が形成されており、その欠除部（10b）には別材の環体（１２）が補完的に嵌着されており、その環体（１２）における主軸対向面が上記当り面（10a）とされ、
さらに上記環体（１２）の内側にあっては、上記環体（１２）の内側に上記差込部材（２４）に連続一体状となる薄肉筒状部が形成されるように、
上記差込部材（２４）の内側に形成されている中空部（24c）に連通する筒状の中空部（24c）が形成されており、
上記環体12の内側方向（１６）の上記薄肉筒状部に対する嵌着状態は、内側に位置する薄肉筒状部を中心方向に押し縮め、撓ますことによって、この薄肉筒状部に一体状に連なる上記差込部材（２４）を予め内側に撓ませた状態にしてあり、
上記主軸（２）のテーパ孔（３）に対して、差込部材（２４）を上記引込具で引き込む場合には、予め環体（１２）によって内側に撓ませた状態にしてある上記差込部材（２４）を、上記テーパ孔（３）内へ引き込むことによって上記差込部材（２４）の元部（24ａ）の直径を、更に追加的に、押し縮めながら装着し、
主軸（２）を高速回転させ最も外周に位置する主軸（２）が、遠心力を受けて外周方向に拡張するときには、上記差込部材（２４）の元部（24ａ）における追加的に押し縮めた状態の部分をそれに追従させて復元させることにより、主軸（２）の内面に差込部材（24）の外周面を一体状態にするようにし、
更に主軸（２）がより一層高速回転になって外周方向に一層拡張するときには、上記環体（12）も強い遠心力によって拡大され、上記差込部材（24）に連続一体化させてある薄肉筒状部の復元を許容して薄肉筒状部を太径にさせ、これに伴って差込部材（24）を、元部（24a）よりもさらに反差込部材側に位置させる上記欠除部（10b）の元部（14a）を支点にして、復元させて太径となるようにして、一層高速回転になっても主軸（2）の内面に差込部材（24）の外周面を一体状態にするようにすることを特徴とする、
工作機の主軸の内面に対して工具本体の差込部材の外面を高速回転状態において一体化させる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフライスその他の切削加工用の工具に関し、詳しくは工作機の主軸の内面に対して工具本体の差込部材の外面を高速回転状態において一体化させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より広く知られている工具としては、図７、８に示されるものがある（例えば特開平７−２９９６１４号公報参照）。この図７、８において、２は工作機における回動自在のスピンドル状の主軸、３は主軸の前端部に備えられたテーパ孔、４は引具を示す。次に５は工具を示す。この例では主軸２に対する取付部を備えた工具が示される。６は該工具における本体を示す。これの前端部にはワーク切削用の切刃が直接一体的に、又は着脱交換自在に備えられる。９は本体５の後端に付設したプルスタッドを示す。10は本体６の外周に備えられた鍔部で、工具交換器の把持部によって把持する為の部分であり、把持具嵌合用の溝11を備えている。又この鍔部10はその後面10ａと主軸２の前端面2aとの間にすき間ができるように設けられている。
【０００３】
次に、上記テーパ孔３の内周面3aの勾配は通常７／２４テーパと呼ばれる大きさの勾配である。又工具の本体６の外周における張出部10は、上記テーパ孔３の開口部よりも半径方向の外方に張り出す部分を言い、例えば本例は、該張出部を前記鍔部10でもって構成し、該張出部において主軸２の端面2aに当接させる為の当り面10aは上記鍔部10の後面10ａでもって構成した例を示す。以下においては鍔部10を張出部とも呼び、後面10ａを当り面とも呼ぶ。
【０００４】
次に上記工具５の詳細について説明する。22は後述の保持部材30の取付の為に本体６の軸芯部に設けた透孔で、本体６の前端にまで貫通するように形成してあり、内周面には雌ねじ溝を形成してある。23はテーパ孔３への差込の為に本体６の後端に備えさせた差込部を示す。24は該差込部23における差込部材で、本体６と一体に構成され、直径の拡大及び縮小を可能にするために中空の筒状に形成してある。25はその軸芯部に設けた中空部を示す。26はテーパ孔３の内周面3aに密着させる為の当接面である外周面を示し、テーパ孔３の内周面3aよりもやや勾配のきついテーパ面としてある。27は差込部材24における元部24ａの内周面に備えた凹部で、組立の際におけるボール47の退避用及び差込部材24の元部24ａの薄肉化の為に形成したものであり、本例では、多数のボール47を保持させた保持部材30を本体６に対して回動させ得るようにする為に、内周の全長にわたる凹状の溝として形成してある。28はボール47から伝達される力を受ける為の受面で、半径方向の力と軸線5a方向の力との受取が出来るよう図示の如き本体６の側を向いたテーパ面に形成してある。軸線5aに対する該受面28の角度は、上記ボール47から伝達される力の内例えば軸線方向の力の成分が多くなるよう例えば６０度程度に形成する。
【０００５】
次に30は複数のボールを周方向に一定の間隔で保持する為の保持部材で、周方向に並設した多数の保持用凹部を備える。32は上記受面28と後述の押面45との間からのボール47の逃げを防止する為の受止壁で、上記凹部の底面をもって構成した例を示す。33は後述の引込杆の受入及びその保持の為に形成した凹部を示す。34は本体６に対する連結部で、外周面には透孔22の雌ねじ溝と螺合する雄ねじ溝を形成してある。35は部材30を回動操作する工具を嵌合させる為の嵌合部を示し、例えば六角孔に形成してある。36は保持部材30を本体６に固定するための固定部材を示し、軸芯部には固定部材36を回動操作する工具を嵌合させるための嵌合孔37、例えば上記嵌合部35と同様の六角孔を備えさせてある。
【０００６】
次に40は差込部23における引込具で、主軸２内の引具４との連結部材である前記プルスタッド９と、それに連結した引杆41とで形成してある。41ａは両者のねじ連結部を示す。42，43は差込部材24に対する引杆41の位置決（半径方向の位置決）及び保持の為の部分で、工具５の本体６に対して引杆41をほぼ同軸状態に位置決した状態で保持するようにしてあり、又差込部材24に対し上記軸線5a方向へ進退自在とする為に外周面はストレートな円筒面としてある。44は引杆41の外周面に備えたボール47存置用の凹部で、ボール47を保持した状態の保持部材30に対する引杆41の相対的な回動を可能にする為に引杆41の周囲の全長にわたる凹状の溝として形成してある。45はボール47に押し力を与える為の押面で、半径方向の力と軸線方向の力との伝達が出来るよう図示の如き反本体６側でプルスタッド９の側を向いたテーパ面に形成してある。軸線5aに対する該押面45の角度は、上記ボール47に十分に大きい半径方向の力の伝達が出来るよう例えば１５度程度に形成する。ボール47は押面45からの押力を受面28に伝える為の部材で、押面45の周囲のどの部分においても受面28に対して均等に力を加え得るよう、押面45の周囲に多数個が均等間隔で配設してある。尚上記した差込部材24、保持部材30、引杆41、ボール47等は、何れもこの種の工具において通常知られた十分な強度を有する硬質材製例えば鋼製である。又上記工具５の本体６において上記軸線5a方向の他端には前記図６の切刃７が備わっているが、切刃に代えて、切刃を着脱自在に取付ける為の装着部を備えさせても良い。
【０００７】
上記構成のものにおいて、主軸２に対する工具５の取付を説明する。図７の如く差込部23をテーパ孔３内に差し込む。このとき差込部材24の元部24ａにおいて最も外径の大きい部分の外周面がテーパ孔３の内周面3aに当接する。先部24ｂの外周面とテーパ孔３の内周面3aとの間及び主軸２の端面2aと張出部10の当り面10aとの間は夫々隙間が空いたままである。この状態において引具４によりプルスタッド９を周知の如く引く。その引き力により引杆41が前記軸線5aと平行な方向で深部に動くと、押面45はボール47を半径方向外方に押し、ボール47は押面45と受止壁32と受面28とに挟まれてそれらが一体状態となる。上記一体状態となると、上記引具４により引杆41に力が加わり押面45はボール47を介して受面28を押す。この場合、押面45及び受面28はテーパ面なので、上記受面28は、上記の力によって、前記軸線5aと平行な方向の力と、半径方向に押し広げようとする力の二つの力を受ける。
【０００８】
受面28が上記のような力を受けると、一つの例としては、先ず上記軸線方向の力により、差込部材24は差込孔３の深部に向けて引き込まれ、図８の如く当り面10aが端面2aに当接する。この場合、差込部材24の元部24ａはテーパ孔３内への引込によって直径がやや押し縮められる。上記端面2aに対する当り面10aの当接後、更に上記引込具40の引込の継続により、上記半径方向の力によって先部24ｂは押し広げられ、図８の如く先部24ｂの外周側の当接面26がテーパ孔３の内周面3aに当接する。別の例としては、差込部材24が差込孔３の深部へ向けて引き込まれることにより当り面10aが端面2aに当接することと、先部24ｂが押し広げられることによりその外周側の当接面がテーパ孔３の内周面に当接することとが並行的に行われる。尚これらの作用は、差込部材24の直径の拡大或いは縮小のし易さ（差込部材24の形成材料の違い或いは厚みの違いによる）、当接面26と内周面3aとの勾配の大小、図７の状態の場合における端面2aと当り面10aとの間の隙間の大小、押面45や受面28の傾斜角度の大小によって、前者のように行われる場合と後者のように行われる場合とがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の工具では、図８に示される装着状態において、主軸２を高速回転させると、最も外周に位置する主軸２は、強い遠心力を受けて外周方向に拡張する。一方、主軸２が拡張してもその内側に位置する差込部材24の元部24aは、装着時、主軸２の内周面3aによって内方向に押し縮めて撓まされているので、主軸２の外周が拡大してもそれに追従して復元し、主軸２の内面と差込部材24の外周面との一体状態を維持する。
次に作業効率向上等の為、主軸２をより一層高速にすると、主軸２の拡張（太径化）は益々大きくなる。しかし、主軸２よりも中心位置に近い差込部材24の外径は、装着当初において主軸２により押し縮められた範囲で復元した後は、あまり膨張しない（太径にならない）。このような事情から主軸２の内周面3aと、差込部材24の外周面26との間に僅かな間隙が発生し、工具５は芯振れを起こす問題点があった。
【００１０】
本件出願は、上記従来技術の問題点を解決する為に提供するものである。
本件出願の目的は、主軸の高速回動による遠心力により主軸の直径が拡大しても、主軸に対する工具の半径方向への位置関係を維持することが出来るようにしたものである。
他の目的及び利点は図面及びそれに関連した以下の説明により容易に明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願発明においては、工具本体（６）の軸線方向の一端には工作機の主軸（２）におけるテーパ孔（３）に差し込む為の、内側に中空部（24c）を備える筒状の差込部材（２４）を一体に備えさせると共に、該差込部材（２４）の外周は上記テーパ孔（３）の内周面に密着させる為にテーパ状に形成して当接面（２６）とし、一方上記工具本体（６）の軸線方向の他端にはワーク切削用の切刃又は切刃の装着部を備えさせ、
更に上記本体（６）の外周には張出部（１０）を備えさせると共に、該張出部（１０）には上記テーパ孔（３）の内周面に対する上記差込部材（２４）の当接面（２６）が当接状態において上記主軸の端面（2a）に当接させる為の当り面（10a）を備えさせ、
上記差込部材（２４）の先部（24b）には、上記テーパ孔（３）の深部に備わっている引込具と連繋させる為の連結部（３９）を備えさせ、
主軸（２）のテーパ孔（３）に対して、差込部材（２４）を上記引込具で引き込む場合には、上記テーパ孔（３）内への引込によって上記差込部材（２４）の元部24ａの直径をやや押し縮めた状態で装着しておき、主軸２を高速回転させ最も外周に位置する主軸２が、強い遠心力を受けて外周方向に拡張するときには、上記差込部材（２４）の元部24ａの直径を押し縮めた状態の部分をそれに追従して復元させ、主軸２の内面に差込部材24の外周面を一体状態にする、工作機の主軸の内面に対して工具本体の差込部材の外面を高速回転状態において一体化させる方法において、
上記張出部（１０）においては、上記当り面（10a）から反差込部材側の方向に向けて、欠除部（10b）が形成されており、その欠除部（10b）には別材の環体（１２）が補完的に嵌着されており、その環体（１２）における主軸対向面が上記当り面（10a）とされ、
さらに上記環体（１２）の内側にあっては、上記環体（１２）の内側に上記差込部材（２４）に連続一体状となる薄肉筒状部が形成されるように、
上記差込部材（２４）の内側に形成されている中空部（24c）に連通する筒状の中空部（24c）が形成されており、
上記環体12の内側方向（１６）の上記薄肉筒状部に対する嵌着状態は、内側に位置する薄肉筒状部を中心方向に押し縮め、撓ますことによって、この薄肉筒状部に一体状に連なる上記差込部材（２４）を予め内側に撓ませた状態にしてあり、
上記主軸（２）のテーパ孔（３）に対して、差込部材（２４）を上記引込具で引き込む場合には、予め環体（１２）によって内側に撓ませた状態にしてある上記差込部材（２４）を、上記テーパ孔（３）内へ引き込むことによって上記差込部材（２４）の元部（24ａ）の直径を、更に追加的に、押し縮めながら装着し、
主軸（２）を高速回転させ最も外周に位置する主軸（２）が、遠心力を受けて外周方向に拡張するときには、上記差込部材（２４）の元部（24ａ）における追加的に押し縮めた状態の部分をそれに追従させて復元させることにより、主軸（２）の内面に差込部材（24）の外周面を一体状態にするようにし、
更に主軸（２）がより一層高速回転になって外周方向に一層拡張するときには、上記環体（12）も強い遠心力によって拡大され、上記差込部材（24）に連続一体化させてある薄肉筒状部の復元を許容して薄肉筒状部を太径にさせ、これに伴って差込部材（24）を、元部（24a）よりもさらに反差込部材側に位置させる上記欠除部（10b）の元部（14a）を支点にして、復元させて太径となるようにして、一層高速回転になっても主軸（2）の内面に差込部材（24）の外周面を一体状態にするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本願発明の実施の形態を示す図１〜図６について説明する。図１乃至図６において、前述の図７、図８と同符号を付した構成、部材等の機能、性質、特徴等は、環体関連、保持筒関連等の新規な構成を除き、前述した説明と同旨と理解できるので、重複する説明は省略する。
【００１３】
次に工具の本体６において、12は環体を示し、本体６における張出部（太径部）10の後部に形成した環状の欠除部10bに補完的に嵌着してある。環体12（欠除部10b）の幅14は本体６に設定すべき当り面10aを位置させるべき場所に環体12の後面が位置するように設定する。従ってこの当り面10aが損傷すると、環体12を取り替えることにより、当り面10aの修復は可能となる。環体12の嵌着は、差込部材24を中心方向に押し縮め、撓ますように矢印16の中心方向に強い力で嵌め込む。そうすると、差込部材24の内側にも、またそれと連続している欠除部10bの内側にも中空部24cがあってそれぞれ薄肉筒状になっているので、差込部材24は内側に縮んだ状態で図３の装着準備状態に入る。なお、環体12の材質、質量は、主軸２の高速回転状態での拡大状況に対応するように選定すると、主軸２の高速回転時の拡大（内径寸法の拡大）に対し、環体も都合よく拡大して、差込部材24の元部24aを支点としての差込部材24の拡大と、支点14aを支点とする拡大の夫々のタイミングを適切にすることができる。
【００１４】
次に図２に示される本体６を主軸２に対して装着する状態を説明する。まず図３の如く主軸２のテーパ孔３の内に本体６の筒状の差込部材24を挿入する。この場合主軸２の中空部３内には、中心位置に拡張用の太径部40aを備える引込具40があり、それの外周位置には中空で撓み自在の筒状の保持筒49がある。このコレット状の保持筒49は先端には筒状の膨出部48を備える。また後端は主軸２の内周に固着されている。差込部材24の挿入寸法は、図３の如く、当り面10aが主軸２の前端面2aに間隔15を残して対向し、主軸２の端口内面に差込部材24の元部24aが圧接し、差込部材24の先端24bの外周に間隙が残り、やや肉厚にされた先部24bの内側に形成した傾斜状の受面28が膨出部48の押し上げ斜面48bに係合可能となるようにする。
図３の状態で、図中左側の引具を図中左方向に引き始めると、太径40aにおける外周の押面45が膨出部48の内周の滑り斜面48aを図４の如く押し上げる。そうすると外周の押上げ斜面48bが受面28を深部に引き込むように働く。それらの動作が続くと、順に、図５、図６の如く、当り面10aと前端面2aとは圧接し、差込部材24の元部24aは押し縮められ、先部24bは拡大されて主軸２のテーパ面3aに圧接され、連結部39を構成する先部24bの受面28と膨出部48の押上げ斜面48b、滑り斜面48aと引込具40に連なる太径部40aの押面45とは夫々一体化する。このようにして主軸２と本体６とが一体化する図１の状態で主軸２を回し、加工作業に供する。
【００１５】
上記構成のものにあっては、通常の加工作業においては特に問題は生じない。都合により主軸２の回転を高めると、外周に位置する主軸２は強い遠心力を受け拡大する（内径寸法が大きくなる）。すると差込部材24の元部24aは縮められていた分だけ拡大し、両者の一体性を維持する。
次に主軸２の回転をさらに上げると主軸２の径はさらに大きくなる。この状態では、差込部材24の圧縮分はすでに解放され、差込部材24自体が外周に向けて拡大（太径）化することのできない状態になっている。しかし次のような現象が生じる。即ち、主軸２と同じ外周位置にある環体12も強い遠心力を受けて拡大し、本体６の側の差込部材24に連続する部分（欠除部10bに対応する範囲14にある部材）も圧縮が除かれ、欠除部10bの元部14aを支点にして復元して太径となる。これに伴って差込部材24もその分だけ余分に外周に移行し、太径になり、主軸２の内面と差込部材24の外面との一体性が維持できる。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように本願発明は、張出部10における主軸２の側に欠除部10bを形成し、そこに別材の環体12を嵌着し、その環体12における主軸対向面を当り面10aとし、しかも上記環体12の内周面は、上記欠除部10bの形成によって細径となった差込部材24の元部24aに連続する部分を締め付けて内周側に撓ませ、上記環体12が高速回転時に外周へ拡張したときに復元できるようにしてあるから、主軸２の高速回動による遠心力により主軸２の直径が拡大しても、主軸２の内面に対する工具における差込部材24の外周面が半径方向へ対応して、著しく大きく太径となって、両者の位置関係を維持することが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  主軸に対して工具の本体における差込部を装着した状態の部分断面図。
【図２】  工具の本体における差込部の部分断面図。
【図３】  主軸に対して工具の本体における差込部を装着する状態を示す部分断面図。
【図４】  順次主軸に対して工具の本体における差込部を装着する状態を示す部分断面図。
【図５】  順次主軸に対して工具の本体における差込部を装着する状態を示す部分断面図。
【図６】  順次主軸に対して工具の本体における差込部を装着する状態を示す部分断面図。
【図７】  従来の主軸のテーパ孔に工具の差込部を差し込んだ状態の縦断面図。
【図８】  従来の引込具の引込により張出部の当面が主軸の端面に当接した状態を示す部分図。
【符号の説明】
２  主軸
2a  前端面
３ テーパ孔
3a  内周面
５  工具
６  本体
10  張出部
10a 当り面
10b 欠除部
11  把持具嵌合用の溝
12  環体
13  内周面
14  持出範囲
14a 元部
15  引込間隙
16  矢印（中心方向）
23  中空筒状の差込部
24  中空筒状の差込部材
24a 元部
24b 先部
24c 中空部
26  当接面（外周面）
27  凹部
28  受面
39  連結部
40  引込具
40a 太径部（拡張用）
45  押面
48  膨出部
48a 滑り斜面
48b 押上げ斜面
49  保持筒
【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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