JP2001054832A - 工具保持具 - Google Patents

工具保持具

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JP2001054832A
JP2001054832A JP11231642A JP23164299A JP2001054832A JP 2001054832 A JP2001054832 A JP 2001054832A JP 11231642 A JP11231642 A JP 11231642A JP 23164299 A JP23164299 A JP 23164299A JP 2001054832 A JP2001054832 A JP 2001054832A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠心力によって主軸が拡径しても主軸に装着
する工具保持具の主軸内への落ち込みを阻止する。 【解決手段】 テーパ状のシャンク部11と大径の本体
とを有しシャンク部11が加工機の主軸1に設けられた
テーパ孔2に嵌合され引具41により主軸内側に引き込
まれた状態で主軸先端面3と本体端面14aとが所要の
距離だけ離間する構成の工具保持具において、本体に穿
設された径方向の有底孔21と、端面14aから有底孔
21に連穿された有底孔15と、有底孔15内に移動可
能に設けられ端面14aから主軸端面3側に突出する防
振部材30と、有底孔21内に径方向に摺動自在に設け
られ主軸1が回転したとき発生する遠心力を受けて有底
孔21内を摺動して防振部材30に傾斜面20にて摺接
し防振部材30を主軸端面3側に押し付ける遠心部材2
2とを有する保持具支持装置20を複数個設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は加工機の主軸先端部
に交換可能に装着される工具保持具に係り、特に、主軸
が高速回転しても工具先端までの寸法が縮むことのない
汎用的な工具保持具に関する。
【0002】
【従来の技術】NC加工機等では、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適宜選択し加工機の主
軸先端部に装着するようになっている。
【0003】特開平5−337769号公報記載の工具
保持具にはその先端部に切削バイトが取り付けられてお
り、工具保持具の取付部であるテーパ部分が加工機主軸
先端部に設けられたテーパ孔内に引き込まれ固定される
ことで、両テーパ部が密着嵌合して工具保持具が強固に
加工機主軸に装着されるようになっている。
【0004】この従来技術において、工具をドリル等の
ように高速回転させる場合、数千〜数万rpmという高速
回転状態になると、主軸の前記テーパ孔が遠心力により
若干拡径しようとするのを避けることができない。特に
主軸のテーパ孔が拡径すると、その内部に引き込まれる
構成になっている工具保持具にあってはそのテーパ部が
それだけ主軸内に引き込まれ、工具先端までの距離が縮
んでしまう。これでは超精密加工が不可能になる。
【0005】そこで、特許第2571325号掲載公報
記載の従来技術では、工具保持具を主軸先端部に装着し
たとき、主軸先端面に工具保持具の鍔部端面が高精度に
当接するように加工し、主軸が高速回転してテーパ孔が
拡径しても、鍔部端面が主軸先端面に当たって工具保持
具が主軸内に引き込まれないようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、主軸
先端面に鍔部端面が高精度に当接するように工具保持具
を製造すれば、主軸の高速回転に従って発生する問題は
解決する。しかし、加工機にはその製造メーカーの違い
や型式などの違いにより主軸先端部の寸法などがまちま
ちであるという問題がある。
【0007】工具保持具の供給側が加工機側の個体差に
応じて工具保持具を高精度に単品製造するのでは、製造
コストが高くなりすぎてしまう。また、ある加工機用の
工具保持具を隣の加工機に使用することができなくなる
ため、加工機個々に必要な工具つまり工具保持具を全て
揃えなければならないという問題が生じる。
【0008】本発明の目的は、汎用的に使用できしかも
主軸が高速回転しても工具先端までの寸法が変化しない
工具保持具を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、テーパ状の
シャンク部と該シャンク部より大径の本体とを有し該シ
ャンク部が加工機の主軸に設けられたテーパ孔に嵌合さ
れシャンク部先端部が引具により主軸内側に引き込まれ
た状態で前記主軸の先端面と該先端面に対面する前記本
体の端面とが所要の距離だけ離間するように構成された
工具保持具において、前記本体に穿設された径方向の第
1の有底孔と、前記本体の端面側から前記第1の有底孔
に連穿された第2の有底孔と、該第2の有底孔内に移動
可能に設けられ前記本体端面から前記主軸端面側に突出
する防振部材と、前記第1の有底孔内に前記径方向に摺
動自在に設けられ前記主軸が回転したとき発生する遠心
力を受けて該第1の有底孔内を摺動して前記防振部材に
摺接し該防振部材を前記主軸端面側に押し付ける遠心部
材とを有する保持具支持装置を、前記本体の周方向に複
数個設けることで、達成される。
【0010】主軸が回転して遠心力によりテーパ孔が拡
径しようとする場合、遠心力を受けた遠心部材が第1の
有底孔内を径方向に摺動して防振部材を摺接面で押圧す
る。これにより、防振部材は主軸端面に押し当てられ、
工具保持具がテーパ孔内に落ち込むのを防止する。この
とき、複数の保持具支持装置の防振部材が全て同様に機
能するため、工具保持具は主軸に対して直角に支持され
る。個体差のある別の主軸にこの工具保持具が装着され
た場合には、防振部材の主軸端面側に突出する長さが変
わるだけなので、個体差のある加工機にも装着すること
ができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図1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。既設の加工機主軸先端部
1には、周知のようにその中心軸にテーパ孔2が穿設さ
れている。このテーパ孔2は、主軸先端面3側に行くに
従って拡径し、主軸先端面3で開口する。このテーパ孔
2に、工具保持具10が装着される。
【0012】工具保持具10の本体背部に突設されたシ
ャンク部(テーパ部)11は、上記のテーパ孔2に整合
するように円錐状に設けられ、工具保持具10の本体
は、シャンク部11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10を掴持するための環
状凹部12がこの大径部に設けられている。
【0013】工具保持具10のシャンク部11先端には
周知のようにネジ孔13が螺刻され、このネジ孔13に
プルスタッド40が螺着されている。このプルスタッド
40を、加工機側の引具41が引っ張り込むことで、工
具保持具10のシャンク部11がテーパ孔2に緊密に嵌
合し、主軸先端部1に工具保持具10が強固に一体に装
着される構成になっている。
【0014】工具保持具10の大径部の環状凹部12よ
りシャンク部11側の鍔部14部分に、本実施形態の特
徴となる保持具支持装置20が設けられている。図2は
この保持具支持装置20の詳細断面図であり、図3は、
図1の矢印A方向から工具保持具を見た矢視図である。
【0015】保持具支持装置20は、工具保持具に複数
個設けられる。好適には、工具保持具の軸心を加工機主
軸に対して直角に支持する必要があるため、少なくとも
3個以上設けるのが好ましい。本実施形態では、図3に
示すように、8個の保持具支持装置20が、中心線Cに
対して4個づつ線対称に設けられている。本実施形態で
は、鍔部14の中心線C上に他の目的のため切り欠き1
6,17を設けているためかかる配置としたが、切り欠
き16,17を設ける必要がなければ、これらの保持具
支持装置20を鍔部14に均等に設けることでもよい。
【0016】図2(a)は、主軸が静止しているときの
保持具支持装置20の断面図であり、図2(b)は主軸
が回転している状態での保持具支持装置の断面図であ
る。また、図4は、図2(b)のIV−IV線断面図であ
る。
【0017】図2(a)において、保持具支持装置20
は、鍔部14の外周側から軸心に向かって径方向に穿設
された有底孔21内に設けられており、基本的には2つ
の部材で構成される。1つは、工具保持具10が回転し
て遠心力が生じたときその遠心力により径方向(図の矢
印D方向)に摺動する遠心部材22であり、もう1つ
は、遠心部材22と傾斜面で接触し遠心部材22が径方
向に摺動したとき遠心部材22からの反力で軸心と同方
向の矢印E方向に移動する防振部材30である。
【0018】遠心部材22は金属製でなり、その底部2
3(工具保持具の軸心側)は、有底孔21の内壁面21
aと密接に接するため、遠心部材22の動きは工具保持
具10の径方向にのみ規制される。この遠心部材22の
上部側(工具保持具の外周方向)には有底孔24が穿設
され、この有底孔24内にはバネ25が縮設されると共
に、有底孔24の入口にバネ25を押す押しピン26が
摺動自在に挿入されているため、この押しピン26の先
端が有底孔21の蓋体29に当接することにより、遠心
部材22はバネ25の弾発力で有底孔21の底側に常に
付勢されている。
【0019】遠心部材22の上部側かつ主軸先端部1側
の部分27は半円柱状に切削され、この切削部27に、
防振部材30が出没自在に取り付けられる。切削部27
の防振部材30頭部と接触する部分には約20度の傾斜
面28が形成されている。この傾斜面28は、遠心部材
22が遠心力によりバネ25の弾発力に抗して工具保持
具10の外周方向(矢印D方向)に摺動したとき、当接
する防振部材30を矢印E方向に押し出すように機能す
る。
【0020】防振部材30は、金属製でなり、円又は角
柱状に形成されている。防振部材30の主軸先端部1側
の底面30aは平面状に形成され、前記傾斜面28に当
接する頭部は円錐状に形成されている。この防振部材3
0は、鍔部14の主軸先端面3に対面する端面14aか
ら有底孔21に連穿された孔15に摺動自在に収納さ
れ、その頭部が傾斜面28に当接するが、そのままで
は、回転したり抜け落ちたりするため、防振部材30に
はその頭部直下に直径方向に貫通する孔31が設けら
れ、この孔31に、長手の回り止めピン32が貫挿され
ている。
【0021】斯かる構成の保持具支持装置20は、有底
孔21内に、バネ25及びピン26が装着された遠心部
材22を収納した後、鍔部14の底側(反矢印E側)か
ら防振部材30を挿入すると共に、その孔31に回り止
めピン32を挿入し、最後に、有底孔21の入口内周壁
に螺刻された雌ネジに、雄ネジ状の蓋体29を螺着する
ことで、又は蓋体29を任意の止具(ビス)等で鍔部1
4に止付けることにより組み立てられる。
【0022】この工具保持具10を加工機の主軸に装着
した場合、主軸先端面3とこれに対面する鍔部端面14
aとの間は、所要の距離だけ離間する。この距離は、加
工機の個体差に応じてまちまちとなる。
【0023】主軸が停止している状態では、遠心部材2
2はバネ25の弾発力で工具保持具10の軸心方向に付
勢されているため、傾斜面28から防振部材30に力は
加わっていない状態となっている(図2(A)の状
態)。
【0024】主軸が回転を始め、主軸先端部1が遠心力
で拡径し始める状態になると、遠心力により遠心部材2
2がバネ25の弾発力に抗して径方向(矢印D方向)に
摺動し、傾斜面28が防振部材30を主軸先端部1端面
側に押し出す。斯かる作用は、本実施形態の場合、8個
の保持具支持装置20で同様に起こるため、8個の防振
部材30の各底面30aが均等に主軸先端部1端面に押
しつけられ、工具保持具10は軸心が傾くことなく、し
かも、シャンク部11がテーパ孔2内に進入することが
防止され、またシャンク部11がテーパ孔2内に進入す
ることによりテーパ孔2内を押し広げる作用も減少し、
その結果、主軸先端部1における端面3から工具先端ま
での寸法は変らなくなる。(図2(B)の状態)。
【0025】更に主軸の回転数が増大してテーパ孔2が
拡径する状況になっても、主軸の遠心力に応じた力によ
り防振部材30が遠心部材22により押圧されるため、
工具先端までの寸法は不変のまま保たれると共に、工具
保持具10の軸心のブレも回避される。
【0026】また、上述したように防振部材30が遠心
力を受けて進退することで工具保持具10のテーパ孔2
内への落ち込みを阻止する構成を採用したため、防振部
材30が鍔部14の端面14aから主軸先端面3に突出
する距離だけ個体差を持った加工機主軸に取り付けるこ
とができ、それだけ汎用性を持たせることが可能とな
り、1種類の工具保持具10を様々な個体差を持った加
工機に装着することができる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、主軸が高速回転して
も、工具保持具が主軸のテーパ孔内に落ち込んで工具先
端までの寸法が縮んでしまう危険を極力回避できると共
に工具保持具の軸心がブレるのを回避でき、更に、個体
差を持った加工機に汎用的に使用することが可能とな
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】保持具支持装置の断面図であり、(A)図は主
軸が停止状態のときの断面図で(B)図は主軸が回転状
態のときの断面図である。
【図3】図1の矢印A方向から工具保持具を見た矢視図
である。
【図4】図2(B)のIV-IV線断面図である。
【符号の説明】
1…主軸先端部、2…テーパ孔、3…主軸先端面、10
…工具保持具、11…シャンク部(テーパ部)、14…
鍔部、14a…鍔部端面、20…保持具支持装置、21
…有底孔、22…遠心部材、23…底部、24…有底
孔、25…弾発バネ、26…押しピン、27…切削部、
28…傾斜面、29…蓋体、30…防振部材、31…貫
通孔、32…回り止めピン、40…プルスタッド、41
…引き具。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テーパ状のシャンク部と該シャンク部よ
    り大径の本体とを有し該シャンク部が加工機の主軸に設
    けられたテーパ孔に嵌合されシャンク部先端部が引具に
    より主軸内側に引き込まれた状態で前記主軸の先端面と
    該先端面に対面する前記本体の端面とが所要の距離だけ
    離間するように構成された工具保持具において、前記本
    体に穿設された径方向の第1の有底孔と、前記本体の端
    面側から前記第1の有底孔に連穿された第2の有底孔
    と、該第2の有底孔内に移動可能に設けられ前記本体端
    面から前記主軸端面側に突出する防振部材と、前記第1
    の有底孔内に前記径方向に摺動自在に設けられ前記主軸
    が回転したとき発生する遠心力を受けて該第1の有底孔
    内を摺動して前記防振部材に摺接し該防振部材を前記主
    軸端面側に押し付ける遠心部材とを有する保持具支持装
    置を、前記本体の周方向に複数個設けたことを特徴とす
    る工具保持具。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記保持具支持装置
    は、前記遠心部材を前記遠心力に抗して前記工具保持具
    の中心側に付勢する弾発バネを有することを特徴とする
    工具保持具。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、前記
    防振部材と摺接する前記遠心部材の摺接面は傾斜面とな
    っており該傾斜面により該遠心部材の遠心方向に受ける
    力を前記防振部材の前記主軸端面側への押圧力に変換す
    る構成としたことを特徴とする工具保持具。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかにおい
    て、前記保持具支持装置を少なくとも3個以上設けたこ
    とを特徴とする工具保持具。
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