(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に工具が取り付けられ背部側にテーパー状のシャンク部が突設され、加工機主軸のテーパー孔に脱着自在に前記シャンク部を嵌合する工具保持具において、前記シャンク部の付根部分の径より大きく該シャンク部が前記テーパー孔に嵌合された状態で端面が加工機主軸先端面に間隙をもって対面する工具保持具本体と、前記端面に開口端を有し前記工具保持具本体の軸心を中心として円周方向に均等に配置された複数の脚部材保持孔と、各脚部材保持孔内に夫々嵌合され液密に摺動する複数の脚部材と、各脚部材保持孔の底部分を連通する油路と、前記工具保持具本体の外周部から穿設され前記油路に連通する油圧調整孔と、該油圧調整孔内に液密に摺動自在に配置されたピストンと、該ピストンの前記油圧調整孔内での進退位置を調整し該ピストンを該油圧調整孔内に進入させたとき発生する油圧により前記脚部材の背圧を高めて各脚部材を前記加工機主軸先端面に圧接する油圧調整手段とを備えることを特徴とする工具保持具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は加工機に交換可能に装着される工具保持具に係り、特に、加工機の主軸先端面に対し軸心が傾むくことなく一体に保持できる工具保持具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣ加工機等では、周知のようにドリル等の種々の工具を交換しながら加工を行うため、各工具を夫々の工具保持具に予め取り付けておき、該当する工具が取り付けられた工具保持具をロボット等が選択し加工機に取り付けている。
【０００３】
図４は、特開平７−９６４３５号公報等によって周知の工具保持具を加工機に取り付けた例を示す図である。この例では、工具保持具１の先端に、被加工物２を切削する切削用チップ３が直接取り付けられている（又は間接的に取り付けられる場合もある）。工具保持具１の背部側にはテーパー状のシャンク部４が突設されており、このシャンク部４を、加工機側の主軸５に形成されているテーパー孔５ａに嵌合させ、シャンク部４先端のプルスタッド６を、加工機側の引具７が引き込むことで、工具保持具１の軸心１ａが主軸５の軸心５ｂに一致するように取り付けられる。
【０００４】
ここで、被加工部２の加工中に、工具保持具１の軸心１ａが、主軸５の軸心５ｂに対し傾くと、高精度の加工が不可能となる。そこで、工具保持具１を主軸５に取り付けたとき、主軸５の先端面５ｃに、シャンク部付根側の工具保持具本体鍔部端面１ｂが緊密に圧接されるようにすることで、両軸心１ａ，５ｂ間のブレを無くすようにしている。
【０００５】
図５は、特開平７−９６４３５号公報に記載された、両軸心間のブレを無くすようにした従来の工具保持具の本体鍔部の構成図である。この従来技術では、シャンク部４の付根部に環状の当部１２を外嵌してこれを鍔部とし、当部１２を軸心１ａ方向に移動可能としている。そして、工具保持具１本体外周部に、当部１２に油圧力を付加する環状油路１３を形成しておき、この環状油路１３の油圧力で当部１２を主軸先端面５ｃ側に圧接するようにしている。
【０００６】
この従来技術に係る工具保持具では、シャンク部４をテーパー孔５ａに嵌合させ、引具７でプルスタッド６を引き込んだとき当部１２が主軸先端面５ｃに当接し、更に引具７を引き込んだときに当接面５ｃからの反力が環状油路１３に伝わって環状の当部１２の全周を油圧力で主軸端面５ｃに均等に圧接し、工具保持具１を主軸５に対して直角に取り付けるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、当部１２に軸心１ａと同方向に設けたネジ部材１４の螺入位置を調整して環状油路１３内へのピストン部材（ネジ部材１４の先端部）の進入距離を調整し、当部１２が工具保持具１本体からシャンク部４側に突出する長さを調整することで、工具保持具１を主軸５に装着したときの圧接力の大きさを制御するようになっている。
【０００８】
しかし、加工機には製造メーカーの違い等による個体差があり、テーパーの形状を合わせて工具保持具を製造しても、シャンク部４をテーパー孔５ａに当接した状態で生じる端面５ｃ−１ｂ間の距離はマチマチとなるのが普通である。上述した従来技術では、ネジ部材１４の螺入位置を調整することでこの個体差を吸収することができる。しかしながら、ネジ部材１４を調整するには、一々、工具保持具１を主軸５から外さなければならないという不便さがある。また、主軸先端面５ｃの一カ所に切り粉が付着していても環状の当部１２全体が傾いてしまい、工具保持具１を正確にテーパー孔５ａに取り付けることができないという問題もある。
【０００９】
本発明の目的は、上述した個体差を容易に吸収することができ、しかも、主軸端面に切り粉等が付着していても主軸端面に直角に装着することができる工具保持具を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、先端側に工具が取り付けられ背部側にテーパー状のシャンク部が突設され、加工機主軸のテーパー孔に脱着自在に前記シャンク部を嵌合する工具保持具において、前記シャンク部の付根部分の径より大きく該シャンク部が前記テーパー孔に嵌合された状態で端面が加工機主軸先端面に間隙をもって対面する工具保持具本体と、前記端面に開口端を有し前記工具保持具本体の軸心を中心として円周方向に均等に配置された複数の脚部材保持孔と、各脚部材保持孔内に夫々嵌合され液密に摺動する複数の脚部材と、各脚部材保持孔の底部分を連通する油路と、前記工具保持具本体の外周部から穿設され前記油路に連通する油圧調整孔と、該油圧調整孔内に液密に摺動自在に配置されたピストンと、該ピストンの前記油圧調整孔内での進退位置を調整し該ピストンを該油圧調整孔内に進入させたとき発生する油圧により前記脚部材の背圧を高めて各脚部材を前記加工機主軸先端面に圧接する油圧調整手段とを備えることで達成される。
【００１１】
脚部材の進退量を油圧調整手段で調整可能となるため、加工機の個体差をこの脚部材の進退量で吸収することが可能となり、加工機対応に工具保持具を製造する必要がなくなり、１つの工具保持具を共通に使用可能となる。また、複数の脚部材で工具保持具本体を支持するため、１つの脚部材の下に異物が挟み込まれても工具保持具を主軸先端面に直角に支持することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１乃至図３の図面を参照して説明する。
図１、２は、本発明の一実施形態に係る工具保持具の断面図である。図４、５に示される既設の加工機に対応する構成を備えており、主軸２０には、その中心軸に沿う孔２１が穿設されている。主軸２０の先端面２０ａに開口する孔２１の開口端側は所定角度で次第に拡径され、テーパー孔２２となっている。このテーパー孔２２に工具保持具３０が装着される。
【００１３】
図４に示される保持具１に対応する工具保持具３０の本体背部に突設されたシャンク部３１は、上記のテーパー孔２２に整合するように円錐状に形成され、工具保持具３０の本体３０ｂは、シャンク部３１の付根部より大径に形成され、図示しないロボット等が工具保持具３０を掴持する環状凹部３２がこの大径部３０ｂに設けられている。
【００１４】
工具保持具３０にはその中心軸に沿う孔３０ａが穿設されており、この孔３０ａのシャンク部３１先端側に設けられたネジ孔に螺着されたプルスタッド４０を、加工機側の引具２４が引っ張り込むことで、工具保持具３０が主軸２０に強固に一体に取り付けられる構成になっている。プルスタッド４０にもその中心軸に沿う孔４０ａが穿設されており、主軸２０の孔２１，プルスタッド４０の孔４０ａ，工具保持具３０の孔３０ａを通して、工具保持具３０及び先端に周知の如く装着される刃物を冷却する冷却液を流すようになっている。
【００１５】
工具保持具３０の大径部の環状凹部３２よりシャンク部３１側が本実施形態における鍔部３３となるが、本実施形態では、この鍔部３３の端面３３ａは、シャンク部３１がテーパー孔２２が嵌合し引具２４がプルスタッド４０を引き込んだ状態では、通常、主軸先端面２０ａとの間に隙間ｄが形成され、両端面２０ａ，３３ａは密着しないことが多い。しかし、相手の主軸の型式によっては両端面が密着することもある。
【００１６】
工具保持具３０の孔３０ａは、鍔部３３より図示しない工具取付側において若干小径に縮径されており、径が小径に変化する段部にはネジ孔３４が螺刻され、このネジ孔３４に、円筒状の油路形成部材３５が螺着されている。この油路形成部材３５には、ネジ孔３４側端部外周とその反対側端部外周に夫々Ｏリング３６，３７を取り付ける環状凹溝が刻設されていると共に、これらの間の外周壁の周囲にも浅い凹溝３８が刻設されている。この環状の凹溝３８は、孔３０ａ内周面に弾接するＯリング３６，３７により孔３０ａから遮断された環状油路として機能するようになっている。また凹溝３８の油路の断面は、油が流通する範囲で小さく形成され、脚部材４２の１又は２が衝撃的に後退しようとしても油路が小さくて抵抗があり、急激な後退が防止されるようにしてある。
【００１７】
鍔部３３には、端面３３ａに開口する脚部材保持孔としての有底孔４１が穿設されており、この有底孔４１の内部には、端面３３ａと対面する主軸先端面２０ａ側に向けて液密に進退摺動する脚部材４２が嵌合されている。有底孔４１の底部分は、油路４３を介して前記の環状油路３８に連通しており、この油路４３内の油圧が高まると、脚部材４２が主軸先端面２０ａ側に摺動するようになっている。
【００１８】
これらの有底孔４１，脚部材４２，油路４３は、図３に示すように、工具保持具３０の軸心を中心に周方向に均等に６個づつ設けられている。この個数は６個に限られるものではないが、コストを考えれば、３個〜１０個程度が適当である。尚、図１において、３９は、油路形成部材３５をネジ孔３４に螺着するときに用いる六角孔であり、４４は、油路４３製造時にできた開口端を閉塞する止め栓である。また、図１に示す工具保持具３０の断面図は、この図３のＢ−Ｃ線断面図である。
【００１９】
鍔部３３には、それの周面に開口し、かつ環状油路３８まで連通する油圧調整孔４５が半径方向に２箇所設けられている。各孔４５の入口にはネジ穴が螺刻されており、各ネジ穴に、六角孔４６ａを備える油圧調整ネジ４６が外周から直接操作可能に取り付けられている。油圧調整ネジ４６の先端部にはピストン４７が孔４５に対して液密に摺動可能に連設されており、油圧調整ネジ４６を回転することにより、ピストン４７が孔４５内を進退するようになっている。上記ピストン４７が深部に設けられる場合、それの進退操作は、保持具本体３０ｂの半径方向表面の任意の場所に操作部を設け、任意の連繋機構を介して操作するようにしてもよい。
【００２０】
斯かる構成の工具保持具３０を主軸２０に取り付ける場合、ロボット等が工具保持具３０を掴持してそのシャンク部３１をテーパー孔２２に挿入し、引具２４がプルスタッド４０を掴持して引き込むと、シャンク部３１はテーパー孔２２に嵌合して工具保持具３０の軸心は主軸２０の軸心と一致する。この状態で、工具保持具３０の鍔部３３端面３３ａは、主軸先端面２０ａから若干離間してある。このときの隙間ｄの間隔は、加工機の個体差によってまちまちとなる。
【００２１】
次に、ロボットによる自動調整あるいは加工機保守員の手動調整により、油圧調整ネジ４６を回すと、図２に示す様に、ピストン４７が孔４５内に進入される。これにより、油圧調整孔４５内の油圧は増大して環状油路３８から各油路４３に伝達され、各有底孔４１内の脚部材４２の背圧が均等に増大する。これにより、各脚部材４２は主軸先端面２０ａ側に押し出されて該端面２０ａに圧接され、工具保持具３０の中心軸は、各脚部材４２の支持により、主軸２０の中心軸に対して傾かないように固定される。
【００２２】
この状態で加工機を作動させ工具保持具３０に取り付けられた図示しない工具により加工を行った後は、引具２４による引き込みを解除し工具保持具３０をテーパー孔２２から取り出す。再びこの工具保持具３０を主軸２０に装着するときは、既に油圧調整ネジ４６の調整は済んでいるため、このネジ４６の調整は不要であり、単に、工具保持具３０のシャンク部２１をテーパー孔２２に挿入し引具２４でこれを引き込むことで終了する。
【００２３】
別の加工機の主軸にこの工具保持具３０を装着するときは、油圧調整ネジ４６を元の位置に戻してから前述と同様にして主軸に取り付け、ネジ４６を調整する。これにより、個体差のある別の加工機にも同じ工具保持具を取り付け可能となる。
【００２４】
このように、本実施形態に係る工具保持具では、進退自在の複数の脚部材４２により工具保持具３０を主軸先端面に対して傾かないように強固に支持させる構成としたため、個体差のある加工機に対しても同じ工具保持具を使用できることとなる。また、切り粉等が１つの脚部材の下に存在しても、その脚部材４２の鍔部端面３３ａからの伸長位置が切り粉が押し潰された厚さだけ短くなるだけとなり、更に、この短くなった分だけ各脚部材の背圧は均等に増大し、これらの脚部材４２により、工具保持具３０はその軸心が主軸の軸心から傾かないよう強固に支持される。
【００２５】
尚、上述した実施形態では、油圧調整孔４５を対向する位置に２つ設けたが、１つでもよいことはいうまでもない。また、「油圧」といっているが、「油」を用いるものに限定するものではなく、他の液圧を利用するものを含むものとして使用している。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、１つの工具保持具を複数の加工機に共通に使用することが可能となり、しかも、工具保持具を加工機主軸に対し強固に直角に取り付けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る工具保持具の断面図である。
【図２】図１に示す工具保持具の取り付け後の状態を示す図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線部分の断面図である。
【図４】従来の工具保持具の説明図である。
【図５】図４に示す工具保持具の要部断面図である。
【符号の説明】
２０  主軸
２０ａ  主軸先端面
２２  テーパー孔
３０  工具保持具
３１  シャンク部
３３  鍔部（工具保持具本体の一部）
３３ａ  端面
３８  環状油路
４１  有底孔
４２  脚部材
４３  油路
４５  油圧調整孔
４６  油圧調整ネジ
４７  ピストン
【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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