JP2000225508A - 回転工具ホルダおよびそれを用いた工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転工具をその軸線と直交する方向に変位さ
せることができる回転工具ホルダを提供する。 【解決手段】 工作機械の刃物保持部（例えばタレット
旋盤の刃物台）に装着されるホルダ本体１１と、ドリル
等の回転工具が同軸的に装着されるスピンドル２３と、
スピンドル２３をその軸線回りに回転可能に支持すると
ともにホルダ本体１１に対してスピンドル２３の軸線と
直交する所定方向に変位可能に組み合わされるハウジン
グ１２とを工具ホルダ１０に設ける。ホルダ本体１１に
は、工作機械からスピンドル２３に回転を伝達するため
の駆動軸１６を装着する。駆動軸１６からスピンドル２
３へは一対のかさ歯車１７，２５を介して回転を伝達可
能とする。一対のかさ歯車１７，２５のそれぞれには、
ホルダ本体１１に対するハウジング１２の前記所定方向
への変位を許容するためにクラウニング加工を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タレット旋盤等の
工作機械にドリルやエンドミル等の回転工具を装着して
穴あけ加工等を行うための回転工具ホルダおよびそれを
用いた工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】タレット旋盤による加工方法の一つとし
て、例えば図７に示すようにタレットタイプの刃物台１
に工具ホルダ２を介してドリル等の回転工具３を装着
し、刃物台１側から工具ホルダ２に伝達される動力にて
その回転工具３を回転させることにより、主軸４上のチ
ャック５に把持されたワーク（不図示）の端面に穴あけ
加工等を行なう方法が知られている。

【０００３】ところで、一般的な旋盤の刃物台１は、主
軸４の軸線と平行なＺ軸方向と、これに直交するＸ軸方
向の二方向にしか移動できない。そのため、回転工具３
を刃物台１に取り付けた状態で回転工具３にＹ軸方向
（刃物台１の回転方向に対する接線方向であり、図７で
は紙面と直交する方向に相当する。）のずれが生じてい
る場合にはそれを調整できず、主軸４に対して芯のずれ
た状態で加工が行われる。

【０００４】そこで、従来の回転工具ホルダには、刃物
台１に対して回転工具３をＹ軸方向に変位させる調整機
構が設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の回転
工具ホルダのＹ軸方向の調整機構は、刃物台から回転工
具に至る回転伝達系内に一対の平歯車を設け、それら平
歯車の噛み合いが損なわれない範囲で一方の平歯車を他
方の平歯車に対して変位させて回転工具のＹ軸方向の位
置を変化させるものであった。しかしながら、このよう
な調整機構では、一対の平歯車をそれぞれ保持するため
に互いに平行な一対の回転軸を回転伝達系内に設ける必
要がある。従って、機構を構成する部品数が増加して機
構が複雑化し、製造コストが上昇する。また、部品数の
増加により、工具ホルダが大きくなる。

【０００６】そこで、本発明は、従来よりも少ない部品
で回転工具をその軸線と直交する方向（例えば上述した
Ｙ軸方向）に変位させることができる回転工具ホルダお
よびそれを用いた工作機械を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図
面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本
発明が図示の形態に限定されるものではない。

【０００８】請求項１の発明は、工作機械の刃物保持部
（１）に装着されるホルダ本体（１１）と、回転工具
（３）が同軸的に装着される工具軸（２３）と、前記工
具軸をその軸線回りに回転可能に支持するとともに前記
ホルダ本体に対して前記工具軸の軸線と直交する所定方
向に変位可能に組み合わされるハウジング（１２）とを
具備し、前記ホルダ本体には、前記工作機械から供給さ
れる回転を前記工具軸に伝達するための駆動軸（１６）
がその軸線を前記工具軸の軸線方向および前記所定方向
の両者と直交する方向に向けて装着され、前記駆動軸か
ら前記工具軸へは一対のかさ歯車（１７，２５）を介し
て回転が伝達可能とされ、前記一対のかさ歯車のそれぞ
れには、前記ホルダ本体に対する前記ハウジングの前記
所定方向への変位を許容するためにクラウニング加工が
施されていることを特徴とする回転工具ホルダにより、
上述した課題を解決する。

【０００９】クラウニング加工は、歯車の歯厚を歯すじ
の中央部から歯すじ端に向かって連続的に減少させる処
理として知られており、一般には歯車の片当たりによる
応力集中の回避を目的として行われる。本願の発明者
は、かさ歯車の芯ずれを許容する手段としてクラウニン
グ加工が効果的であることを見いだして本発明に至った
ものである。すなわち、本発明によれば、かさ歯車に施
されたクラウニング加工により、かさ歯車間の芯ずれが
ある程度許容されるようになるので、工具軸を保持する
ハウジングをホルダ本体に対して駆動軸の軸線方向と直
交する方向にある程度変位させることができる。この変
位の方向を例えばタレット旋盤におけるＹ軸方向と一致
させておけば、平歯車による調整機構を介在させなくて
も回転工具の位置をＹ軸方向に変位させて主軸に対する
芯ずれを解消することができる。

【００１０】なお、請求項２に記載したように、前記ホ
ルダ本体（１１）と前記ハウジング（１２）との間に
は、前記所定方向に延びるキー（２４）を設けてもよ
い。これにより、ハウジングを所定方向に正確に変位さ
せることができる。

【００１１】請求項３の発明は、機械主軸（４）に対し
て当該機械主軸の軸線方向（Ｚ軸方向）およびその軸線
方向と直交する一方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動可能
な刃物保持部（１）と、その刃物保持部に装着される回
転工具ホルダ（１０）とを具備する工作機械において、
前記回転工具ホルダは、前記刃物保持部に装着されるホ
ルダ本体（１１）と、前記機械主軸と平行に配置され、
回転工具（３）が同軸的に装着される工具軸（２３）
と、前記工具軸をその軸線回りに回転可能に支持すると
ともに前記ホルダ本体に対して前記工具軸の軸線と直交
しかつ前記一方向とは異なる所定方向（例えばＹ軸方
向）に変位可能に組み合わされるハウジング（１２）と
を具備し、前記ホルダ本体には、前記工作機械から供給
される回転を前記工具軸に伝達するための駆動軸（１
６）がその軸線を前記工具軸の軸線方向および前記所定
方向の両者と直交する方向に向けて装着され、前記駆動
軸から前記工具軸へは一対のかさ歯車（１７，２５）を
介して回転が伝達可能とされ、前記一対のかさ歯車のそ
れぞれには、前記ホルダ本体に対する前記ハウジングの
前記所定方向への変位を許容するためにクラウニング加
工が施されていることにより、上述した課題を解決す
る。

【００１２】この発明においても、上述した請求項１の
発明と同様の理由により、平歯車による調整機構を介在
させなくても回転工具の位置を例えばＹ軸方向に変位さ
せてワークに対する芯ずれを解消することができる。

【００１３】なお、請求項３に記載したように、前記刃
物保持部はタレットタイプの刃物台（１）とすることが
でき、前記駆動軸の軸線方向は前記刃物台の半径方向に
一致させることができる。これにより、刃物台の中心側
から駆動軸に回転を供給して回転工具を回転させること
ができる。しかも、ハウジングをホルダ本体に対して変
位させることにより、回転工具の位置を刃物台の回転方
向に対する接線方向に調整できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１〜図５は本発明の一実施形態
の回転工具ホルダ１０の詳細を示し、図６はその工具ホ
ルダ１０の使用状態を示す図である。図６から明らかな
ように、本実施形態の工具ホルダ１０は、旋盤のタレッ
トタイプの刃物台（工具保持部）１のスロット１ａに取
り付けられ、刃物台１のカバー１ｂの内側に設けられた
回転駆動機構の出力軸（不図示）から供給される回転を
チャック３２に伝達してそこに把持されたドリル等の回
転工具３を回転させるために使用される。刃物台１と旋
盤の主軸（機械主軸）４との関係は図７に示した通りで
あり、刃物台１はＺ軸方向およびＸ軸方向に移動可能か
つＺ軸方向に延びる中心線の回りに旋回可能である。

【００１５】図１および図２に示すように、回転工具ホ
ルダ１０は、ホルダ本体１１と、その取付面１１ａ上に
取り付けられたスピンドルハウジング１２とを有してい
る。ホルダ本体１１は、断面矩形状のシャンク１３と、
そのシャンク１３の後方に延びるフランジ１４とを具備
し、フランジ１４の下面にはキー溝１４ａが設けられて
いる。ホルダ１０を図６の刃物台１に装着する際に、シ
ャンク１３はスロット１ａに嵌合し、フランジ１４は刃
物台１の取付面１ｃに突き当てられ、キー溝１４ａは刃
物台１のキー溝１ｄに装着される不図示のキーと嵌合す
る。そして、シャンク１３の両側に装着される２本のボ
ルト１００，１００（図２参照）と、フランジ１４に装
着される４本のボルト１０１…１０１（図１参照）と
が、図６に示す刃物台１のねじ穴１ｅ，１ｆにそれぞれ
ねじ込まれてホルダ１０が刃物台１に固定される。

【００１６】図１および図２に示すように、シャンク１
３の内部には一対のベアリング１５，１５を介して駆動
軸１６が回転自在に装着されている。駆動軸１６の一端
（図１の下端）はシャンク１３から突出し、その突出部
分には平板状の爪１６ａが形成されている。爪１６ａは
図６の刃物台１のカバー１ｂの内側に挿入され、刃物台
１に内蔵された回転駆動機構の出力軸（不図示）の軸端
に設けられた溝と嵌合する。これにより、刃物台１側か
ら供給される動力にて駆動軸１６をその軸線回りに回転
させることが可能となる。なお、工具ホルダ１０が刃物
台１に取り付けられたとき、駆動軸１６の軸線方向は刃
物台１の半径方向と一致する。

【００１７】一方、駆動軸１６の他端（図１の上端）は
取付面１１ａから突出し、その突出部分にはかさ歯車１
７が取り付けられている。かさ歯車１７と駆動軸１６と
の間には、両者を一体回転させるためのキー１８，１８
が設けられる。駆動軸１６の軸端にはかさ歯車１７を抜
け止めするためのストッパ１９が取り付けられる。

【００１８】ハウジング１２の内部にはベアリング２
１，２２を介してスピンドル（工具軸）２３が取り付け
られている。ハウジング１２は、ホルダ本体１１の取付
面１１ａ上に載置され、４本（図２に１本のみ示す。）
のボルト１０２によりホルダ本体１１に固定される。取
付面１１ａとハウジング１２との間には、Ｙ軸方向（図
２の矢印Ｙ方向）に延びる一対のキー２４，２４が設け
られている。従って、ボルト１０２を緩めた場合には、
ハウジング１２をキー２４，２４に沿ってＹ軸方向に変
位させることができる。

【００１９】スピンドル２３にはかさ歯車２５が取り付
けられている。かさ歯車２５は駆動軸１６上のかさ歯車
１７と噛み合わされ、それにより駆動軸１６からスピン
ドル２３への回転伝達が可能となる。かさ歯車２５とス
ピンドル２３との間には両者を一体回転させるためのキ
ー２６が装着される。

【００２０】スピンドル２３の先端（図１の左端）に
は、リングナット３１と、そのリングナット３１の内側
に保持されたコレットチャック３２とが設けられてい
る。リングナット３１を回転させると、コレットチャッ
ク３２がスピンドル２３のテーパ穴２３ａに対して軸方
向に変位してその内径が変化する。これにより、ドリル
等の回転工具３（図６参照）に設けられたシャンクがコ
レットチャック３２に把持され、またはコレットチャッ
ク３２から解放される。

【００２１】図２および図３に示すように、ホルダ本体
１１の一側には調整ねじ３５がその軸線をＹ軸方向に一
致させてねじ込まれている。調整ねじ３５の外周には環
状溝３５ａ、３５ｂが形成されている。ホルダ本体１１
内に位置する環状溝３５ａには、ハウジング１２に取り
付けられたピン３６がホルダ本体１１に設けられた通し
穴１１ｂを貫いて嵌合する。ホルダ本体１１に対するハ
ウジング１２のＹ軸方向の変位を許容するため、通し穴
１１ｂはピン３６よりも大きく設定されている。調整ね
じ３５を回転させるとピン３６を介してハウジング１２
がＹ軸方向に移動する。調整ねじ３５の環状溝３５ｂに
は、ホルダ本体１１の側面に固定されたストッパ３７が
Ｙ軸方向に多少の隙間を設けた状態で係合する。これに
より調整ねじ３５が抜け止めされる。図４に示したよう
に、調整ねじ３５の端面には一定間隔で目盛３８が付さ
れている。これらの目盛３８とホルダ本体１１に設けら
れた基準線３９とによってハウジング１２の移動量を把
握できる。

【００２２】以上のように、本実施形態の工具ホルダ１
０においては、ボルト１０２（図２参照）を緩めて調整
ねじ３５を操作することにより、ハウジング１２をキー
２４に沿って移動させることができる。従って、コレッ
トチャック３２に装着された回転工具３をＹ軸方向に変
位させてワークに対する芯ずれを解消することができ
る。ただし、駆動軸１６からスピンドル２３への回転伝
達を一対のかさ歯車１７，２５にて行っているので、ハ
ウジング１２をホルダ本体１１に対してＹ軸方向に移動
させると、それに伴ってかさ歯車１７，２５の芯がＹ軸
方向にずれることになる。一般に、かさ歯車間に芯ずれ
が生じていると、図５（ｂ）に示したように、歯面の接
触箇所ＣＰが歯すじ方向の端部に偏るいわゆるクロス当
たりが生じ、歯車の寿命が低下したり、騒音が増加する
等の不都合が生じる。

【００２３】そこで、本実施形態では、図５（ａ）に示
したようにかさ歯車１７，２５の歯部１７ａ、２５ａを
クラウニング加工している。これにより、歯車同士に芯
ずれがあっても、従来のものと比較して歯面の接触箇所
ＣＰが歯すじ方向の中央部に変位し、歯面の異常摩耗や
騒音増加を防止できる。その結果、クラウニング加工を
施さない場合と比較して、芯ずれの許容量、換言すれば
ハウジング１２のＹ軸方向への移動量を大きく設定でき
るようになる。クラウニング量が大きいほどＹ軸方向へ
の移動量を大きく設定できるが、クラウニング量の増加
に伴って接触箇所ＣＰの面積が減少して面圧が増加す
る。この点を考慮してクラウニング量を決定する必要が
ある。ちなみに、発明者らの検討によれば、モジュール
２．５，歯数１７，歯幅１０ｍｍの場合で、クラウニン
グ量を０．０７程度に設定することにより、ハウジング
１２をＹ軸方向に±０．１ｍｍ程度変位させ得ることが
確認されている。なお、図６では、歯部１７ａ，２５ａ
を歯すじが直線的なすぐ歯として描いているが、歯部１
７ａ，２５ａは曲がり歯でもよい。

【００２４】本発明は上述した実施形態に限定されず、
種々の形態にて実施できる。例えば、ホルダ本体１１の
形状や刃物台１への取付構造は種々変更できる。ハウジ
ング１２の形状も実施例のものに限定されない。本発明
の工具ホルダは、タレット旋盤の刃物台に限らず、工具
ホルダ自身で回転工具をその軸線方向と直交する方向に
変位させる必要のある各種の工作機械に適用できる。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、工具ホルダ内の駆動軸から工具軸へと回転を伝達す
るかさ歯車にクラウニング処理を施すことにより、両軸
間の芯ずれを許容して工具軸に取り付けられる回転工具
をその軸線方向と直交する方向に変位可能としたため、
平歯車を利用した従来の調整機構のように互いに平行な
一対の軸を設ける必要がなく、工具ホルダを構成する部
品数を減らしてホルダの内部機構を簡素化できる。これ
により製造コストを低減できるとともに、工具ホルダを
コンパクトに構成できる。そして、工具ホルダの小型化
により、それが装着されるタレット旋盤等の工作機械の
刃物保持部の周囲の干渉領域を減らしてその動作範囲を
拡大できる等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る工具ホルダの断面
図。

【図２】図１の工具ホルダの正面図。

【図３】図１の工具ホルダの背面図。

【図４】図３のIV方向からの矢視図。

【図５】クラウニング加工を説明するための図。

【図６】図１の工具ホルダの使用状態を示す図。

【図７】タレット旋盤における刃物台と機械主軸との関
係を示す図。

【符号の説明】 １ 刃物台 ３ 回転工具 ４ 主軸（機械主軸） ５ チャック １０ 回転工具ホルダ １１ ホルダ本体 １１ａ 取付面 １２ スピンドルハウジング １３ シャンク １６ 駆動軸 １７，２５ かさ歯車 ２３ スピンドル（工具軸） ２４ キー ３１ リングナット ３２ コレットチャック

フロントページの続き (72)発明者 赤羽 清文 長野県埴科郡坂城町大字坂城10070 株式 会社アルプスツール内 (72)発明者 栗林 宏志 長野県埴科郡坂城町大字坂城10070 株式 会社アルプスツール内 (72)発明者 中島 博樹 長野県埴科郡坂城町大字坂城10070 株式 会社アルプスツール内 Ｆターム(参考） 3C046 LL01 NN03 NN27 PP01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の刃物保持部に装着されるホル
   ダ本体と、回転工具が同軸的に装着される工具軸と、前
   記工具軸をその軸線回りに回転可能に支持するとともに
   前記ホルダ本体に対して前記工具軸の軸線と直交する所
   定方向に変位可能に組み合わされるハウジングとを具備
   し、 前記ホルダ本体には、前記工作機械から供給される回転
   を前記工具軸に伝達するための駆動軸がその軸線を前記
   工具軸の軸線方向および前記所定方向の両者と直交する
   方向に向けて装着され、前記駆動軸から前記工具軸へは
   一対のかさ歯車を介して回転が伝達可能とされ、前記一
   対のかさ歯車のそれぞれには、前記ホルダ本体に対する
   前記ハウジングの前記所定方向への変位を許容するため
   にクラウニング加工が施されていることを特徴とする回
   転工具ホルダ。
2. 【請求項２】 前記ホルダ本体と前記ハウジングとの間
   には、前記所定方向に延びるキーが設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載の回転工具ホルダ。
3. 【請求項３】 機械主軸に対して当該機械主軸の軸線方
   向およびその軸線方向と直交する一方向に相対的に移動
   可能な刃物保持部と、その刃物保持部に装着される回転
   工具ホルダとを具備する工作機械において、 前記回転工具ホルダは、前記刃物保持部に装着されるホ
   ルダ本体と、前記機械主軸と平行に配置され、回転工具
   が同軸的に装着される工具軸と、前記工具軸をその軸線
   回りに回転可能に支持するとともに前記ホルダ本体に対
   して前記工具軸の軸線と直交しかつ前記一方向とは異な
   る所定方向に変位可能に組み合わされるハウジングとを
   具備し、 前記ホルダ本体には、前記工作機械から供給される回転
   を前記工具軸に伝達するための駆動軸がその軸線を前記
   工具軸の軸線方向および前記所定方向の両者と直交する
   方向に向けて装着され、前記駆動軸から前記工具軸へは
   一対のかさ歯車を介して回転が伝達可能とされ、前記一
   対のかさ歯車のそれぞれには、前記ホルダ本体に対する
   前記ハウジングの前記所定方向への変位を許容するため
   にクラウニング加工が施されていることを特徴とする工
   作機械。
4. 【請求項４】 前記刃物保持部がタレットタイプの刃物
   台であり、前記駆動軸の軸線方向が前記刃物台の半径方
   向に一致することを特徴とする請求項３に記載の工作機
   械。