JPS58155136A - 工具ホルダ取付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タップ等のねじ切り工具を保持した工具ホル
ダを工作機械の主軸に取付けるための工具ホルダ取付装
置に関するものである。

従来、工具ホルダを工作機械特に多軸機械等の主軸に取
付けるには、第１図に示すような装置が一般に使用され
ている。即ち、主軸１の先端部には軸方向に工具ホルダ
挿入孔１ａが穿孔され、該挿入孔１ａに沿ってキー溝１
ｂが刻設され、更（こ先端面から一定距離位置に半径方
向に貫通するねじ穴ＩＣが形成されている。この主軸１
の挿入孔１ａには、外径にキー２を装着した工具ホルダ
３が挿入され、キー２とキー溝１ｂとの共働により工具
ホルダ３は軸を中心とする回動方向に固定され、ねじ穴
ＩＣに螺着されたねじ４により工具ホルダ３は軸方向に
固定されている。なお、Ｔは工具であり、工具ホルダ３
の工具装着孔３ａにコレット５を介して装着され、コレ
ット５はロックナツト６により工具装着孔３ａ内に押し
込まれている。

しかしながら、この従来の装置は次のような欠点を有し
ている。即ち、（１）主軸ｌに工具ホルダ３を取付ける
操作のうち、例えばキー溝１ｂにキー２の位置を合せる
こと、或いはねじ４の締着が面倒で時間が掛かる。（２
）主軸１にキー溝１ｂを設けるため、主軸１自体の直径
が大きくなり、隣接する主軸間距離も広がり、小ピツチ
間隔の穴加工が難しい。この反面において、工具ホルダ
３の段部が主軸１の先端面に当接するので、工具Ｔに対
する振動などの影響が比較的少なく、工具Ｔに剛性を持
たせられるという利点を有している。

本出願人は上述の欠点を解消するために、先に特願昭５
５−１８８７３７号において工具ホルダの主軸への挿入
深さが、工具ホルダの外周に設けたフランジの位置によ
って規制される工具ホルダ取付装置を提案した。

本発明の目的は、この先願を改良して、剛性を増大する
と共に小型化した工具ホルダ取付装置を提供することに
あり、その内容は、主軸の工具ホルダ挿入孔に工具ホル
ダを挿入し、主軸の挿入孔底部と工具ホルダ先端部の軸
部との共働により、主軸と工具ホルダとの軸方向連結手
段を有すると共に、主軸から工具ホルダへのトルク伝達
手段を有する装置において、該連結手段は、工具ホルダ
の軸部に形成し軸部先端部に向うにつれ大径となる斜面
部に、主軸の底部に配置した鋼球をばね力により弾性的
に押圧することにより軸方向に連結すると共に、前記軸
部の基部に設けた基準面と主軸の挿入孔底部付近の基準
面との接触により軸方向位置を規制し、トルク伝達手段
は、主軸の先端部と工具ホルダの外周部に設けた突出キ
ーを介して回転方向に連結することを特徴とするもので
ある。

本発明を第２図以下に図示の実施例に基づいて詳細に説
明する。

第２図は主軸ｌＯの縦断面図、第３図は第２図のト］線
に沿った拡大断面図を示しており、主軸１０の先端部１
０ａから奥へ軸方向に工具ホルダ挿入孔ｔａｂが穿孔さ
れ、先端部１０ａの２個所にキー溝１．Ｏｃが形成され
ている。また、挿入孔１０ｂの底部には有底円筒状のス
リーブ１１が挿着されており、このスリーブ１１は、先
端に向けて開口する大径孔１１ａと、その底部１１ｂに
軸方向に穿孔された小径孔１１ｃとを有し、外周面には
円周方向に円周溝１１ｄが形成されている。この円周溝
ｌｉｄには対向的に半径方向に２個の鋼球挿入孔ｌｉｅ
が穿孔されていて、この挿入孔ｌｉｅ内にはそれぞれ鋼
球１２が挿入されている。挿入孔ｌｉｅは内側に向うに
つれ小径となるテーパ状とされ、大径孔１１ａに面する
挿入孔ｌｉｅの径は鋼球１２の直径よりも小さく、鋼球
１２が大径孔１１ａ内に抜は出ないようになっている。

円周溝ｌｉｄ内には板ばね１３が周設され、２個の鋼球
１２はこの板ばね１３により挿入孔ｌｉｅ内に常時押圧
されている。なお、板ばね１３と主軸１０の挿入孔１０
ｂとの間には若干の隙間があり、工具Ｔによるバックラ
ッシュを吸収できるようになっている。また、スリーブ
１１の底部１１ｂの小径孔ｌｉｅにはポルト１４が挿通
され、スペーサ１５を介してスリーブ１１は主軸１０に
対し軸方向に固定されている。スリーブｌｌの底部１１
ｂと挿入孔ｔａｂの底部間にはビン１６が挿し渡されて
おり、スリーブ１１がポルト１４を中心に回動しないよ
うにされている。なお、１７は板ばね１３の廻り止めピ
ンを示している。

第４図は前記主軸１０の挿入孔１０ｂに挿入して使用す
る工具ホルダ２０の一部を断面とした側面図であり、第
５図は第４図のｖ−Ｖ線に沿った断面図である。工具ホ
ルダ２０は主軸１０の挿入孔１０ｂに入り込むホルダシ
ャンク２１を有しており、このホルダシャンク２１の端
部の軸方向と直交する基準面２１ａの更に先端には、主
軸１０の挿入孔ｔａｂの底部に配置されたスリーブ１１
と連結する軸部２１ｂが形成されている。この軸部２１
ｂはスリーブ１１の大径孔１１ａに嵌合するように形成
されており、軸部２１ｂの中程に斜面部を有するＶ溝２
１ｃが周設され、更に軸部２１ｂを両側から平行に削っ
た面削ぎ部２１ｄが設けられている。■溝２１ｃの底部
と基準面２１ａの軸方向距離（第４図におけるＬ２）は
、第２図におけるＬｌ、即ち主軸側の鋼球１２の中心と
スリーブ１１の端面１１ｆ間の軸方向距離よりも若干短
かくなっており、面削ぎ部寸法（第５図におけるＭ＋）
は、第３図におけるＭ２、即ち鋼球１２間の寸法より小
さめに形成されている。また、工具ホルダ２０の他方の
端部に設けられた工具保持部２０ａにおいては、ホルダ
シャンク２１は大径とされており、コレットホルダ２２
を挿入するための挿入孔２１ｅが軸方向に穿孔されてい
る。

コレットホルダ２２の先端部は小径、後端部は大径とな
っていて、後端部周囲にはねじ溝２２ａが刻設されてお
り、ナツト２３の内ねじと螺合するようになっている。

このナツト２３はホルダシャンク２１の端部に鋼球２４
或いはワイヤリングを介して回転自在に取付けられてお
り、止めねじ２５によりコレットホルダ２２との位置関
係を固定し得るようになっている。また、コレットホル
ダ２２の端部２２ｂから内方に穿孔され、内部に進むに
つれ小径となるテーパ穴２２ｃ内には、タップなどの工
具Ｔを固着するためのコレット２６が挿入されている。

コレット２６の外側はテーパ穴２２ｃに合致するように
テーパ状に形成されていると共に、弾発性を得るために
軸方向に割り溝２６ａが設けられており、その大径側外
周にはねじ溝２６ｂが刻設されている。コレットホルダ
２２の端部２２ｂの外周面には、鋼球２７を介してロッ
クナフト２８が回転自在に被着され、このロックナツト
２８の外端部内周に刻設されたねじがコレット２６のね
じ溝２６ｂと螺合し、ロックナツト２８の回転によりコ
レット２６が、テーパ穴２２ｃに対して抜挿自在に移動
するようになっている。また、ホルダシャンク２１の小
径部と大径部との境界部周囲には、略円筒状のドライブ
カラー２９が、ホルダシャンク２１の大径部との間に圧
縮ばね３０を介して軸方向に摺動自在に周設されている
。ドライブカラー２９の軸部２１ｂ側には、円周２個所
に突出キー２９ａが第６図に示すように軸方向に突出し
て形成されている。そして、主軸ｌＯに工具ホルダ２０
を挿入して両者が連結した時に、この突出キー２９ａが
主軸１０の先端面１０ａのキー溝１０ｃに係合して、工
具Ｔに対する切削力を主軸ｌＯから伝達できるように構
成されている。また、ドライブカラー２９、ホルダシャ
ンク２１、コレットホルダ２２を貫通してピン３１が挿
入され、これらが別個に回転せずトルクを伝達できるよ
うにされている。なお、工具Ｔの端部は角柱状となって
いて、コレットホルダ２２のテーパ穴２２ｃの底部の同
形状の受部２２ｄに嵌合され、工具Ｔ自体も工具ホルダ
２０に対して回動不能となっている。

次に上述の構成の本実施例についてその使用方法を説明
する。使用に先立ち、ホルダシャンク２１、コレットホ
ルダ２２、ロックナツト２８及びドライブカラー２９か
ら成る工具ホルダ２０は既に一体として組立てられてい
るものとする。そこで、先ず工具Ｔを工具ホルダ２０に
固着するには、ロックナツト２８を回転して緩めておい
てから、コレット２６と共に工具Ｔをコレットホルダ２
２のテーパ穴２２ｃ内に挿入し、工具Ｔの端部をテーパ
穴２２ｃ底部の受部２２ｄに嵌合し、ロックナツト２８
を先とは逆方向に回転してコレット２６をテーパ穴２２
ｃ内に送り込むことによって工具Ｔは固定される。この
ようにして工具Ｔを固定した工具ホルダ２０を主軸１０
に装着するには、工具保持部２０ａを保持して、ホルダ
シャンク２１を主軸ｌＯの挿入孔ｔｏｂ内に、ホルダシ
ャンク２１の軸部２１ｂがスリーブ１１に突き当るまで
挿入する。そして、工具ホルダ２０を押し込みながら軸
を中心として左右何れかの方向に回動すると、軸部２１
ｂの面削ぎ部２１ｄのＭ１部と、スリーブ１１の鋼球１
２間のＭ２部位置が合致するので、圧縮ばね３０の弾発
力に抗しながら押込めば、ホルダシャンク２１の基準面
２１ａがスリーブ１１の端面１１ｆに当接し軸方向への
進入が阻止される。この段階においては、主軸１０の鋼
球１２は軸部２１ｂのＶ溝２１ｃと係合状態にあり、工
具ホルダ２０は主軸１０に対し回動できるので、工具保
持部２０ａを主軸ｌＯ側に押圧したまま約９０度回動す
ると、ドライブカラー２９の突出キー２９ａが主軸ｌＯ
のキー溝ｌ０Ｃに合致し、両者は圧縮ばね３０により押
ノｊニされながら係合する。この時、挿入孔１０ｂの奥
にあっては、Ｖ溝２１ｃの底部と基準面２１ａ間の距離
Ｌ１が、鋼球１２の中心とスリーブ１１の端面１１ｆ間
の距離Ｌ２よりも若干小さくなっているので、鋼球１２
は板ばね１３の弾性作用力により、■溝２１ｃの奥側の
斜面部を押圧することになり、第７図に示すように工具
ホルダ２０は内部に引き込まれる状態修軸方向に固定さ
れる。

工具ホルダ２０を主軸ｌＯから取外す場合には、ドライ
ブカラー２９を圧縮ばね３０の弾発力に抗して移動し、
突出キー２９ａと主軸１０のキー溝１０ｃとの係合を外
してから、工具ホルダ２０を９０度回動して軸部２１ｂ
のＶ溝２１ｃと鋼球１２の嵌合を外せばそのまま引き抜
くことが可能である。

使用に際しては、主軸ｌＯから工具ホルダ２０に回転力
が伝達され、工具Ｔにより加工がなされることになるが
、工具Ｔのピッチと工作機械の親ねしピッチに差がある
と正確な加工ができない。

そこで、両者のピッチの差を吸収して正確なねじ切りを
行なうためのパフクラッシュ吸収機構が必要であるが、
本実施例においては、板ばね１３が外側に膨れる余地が
あるので、鋼球１２が外側に移動しバックラッシュを吸
収できるようになっている。

主軸１０のスリーブ１１と工具ホルダ２０の軸部２１ａ
との軸方向連結手段と、主軸１０の先端面１０ａと工具
ホルダ２０の外周部との回転方向連結手段が共に成立す
るためには、実施例でいえば、鋼球１２と面削ぎ部２１
ｄの保合回転角度と、先端面１０ａのキー溝１０ｃとド
ライブカラー２９の突出キー２９ａの係合回転角度が異
なることが必要であり、角度にして９０度相異すること
が望ましい。

このように本発明に係る工具ホルダ取付装置は、従来の
この種の装置に比較して工具ホルダの着脱が極めて容易
で、ワンタッチに近い操作で実施可能であり、作業能率
の向上が期待できる。軸方向の連結位置は工具ホルダの
挿入部先端付近で行なうので、軸方向の長さが短くなり
剛性も増加する。また、バックラッシュ吸収機構を備え
ているので、正確なねじ切りを実施することができる。

更には１回転トルクの伝達は主軸の先端部から工具ホル
ダの外周部のドライブカラーに対してなされるので、主
軸の軸部内に回転トルクの伝達用のキーを設ける必要が
なく、その分だけ主軸の直径を小とすることが可能とな
り、コストダウンが図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は工具ホルダ取付装置の従来例を示す縦断面図、
第２図以下は本発明に係る工具ホルダ取付装置の一実施
例を示すものであり、第２図は主軸の縦断面図、第３図
はのｍ−ｍ線に沿った拡大断面図、第４図は工具ホルダ
の部分縦断面図、第５図は第４図の■−Ｖ線に沿った拡
大断面図、第６図は工具ホルダのドライブカラ一部分の
拡大斜視図、第７図は主軸と工具ホルダの装着状態を示
す部分縦断面図である。 符号１０は主軸、１０ａは先端部、ｌＯｂは工具ホルダ
挿入孔、ｌＯｃはキー溝、１１はスリーブ、ｌｌｆは端
面、１２は鋼球、１３は板ばね、２０は工具ホルダ、２
０ａは工具保持部　、２１はホルダシャンク、２１ａは
基準面、２１ｂは軸部、２１ｃは■溝、２１ｄは面削ぎ
部、２３はナツト、２６はコレット、２８はロックナツ
ト、２９はドライブカラー、２９ａは突出キー、３０は
圧縮ばねである。 特許出願人黒田精工株式会社 同　　　トヨタ自動車工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、主軸の工具ホルダ挿入孔に工具ホルダを挿入し、主
   軸の挿入孔底部と工具ホルダ先端部の軸部との共働によ
   り、主軸と工具ホルダとの軸方向連結手段を有すると共
   に、主軸から工具ホルダへのトルク伝達手段を有する装
   置において、該連結手段は、工具ホルダの軸部に形成し
   軸部先端部に向うにつれ大径となる斜面部に、主軸の底
   部に配置した鋼球をばね力により弾性的に押圧すること
   により軸方向に連結すると共に、前記軸部の基部に設け
   た基準面と主軸の挿入孔底部付近の基準面との接触によ
   り軸方向位置を規制し、トルク伝達手段は、主軸の先端
   部と工具ホルダの外周部に設けた突出キーを介して回転
   方向に連結することを特徴とする工具ホルダ取付装置。