JP2001246530A - 工具の振れ精度/回転バランス調整用リング及び調整方法 - Google Patents

工具の振れ精度/回転バランス調整用リング及び調整方法

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JP2001246530A
JP2001246530A JP2000058683A JP2000058683A JP2001246530A JP 2001246530 A JP2001246530 A JP 2001246530A JP 2000058683 A JP2000058683 A JP 2000058683A JP 2000058683 A JP2000058683 A JP 2000058683A JP 2001246530 A JP2001246530 A JP 2001246530A
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Haruki Mizoguchi
春機 溝口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具ホルダ本来の性能を低下させずに工具の
振れ精度を調整でき、及び工具ホルダの前端部分での回
転バランスを調整できる調整用リング及び調整方法を得
る。 【解決手段】 複数の雌ねじ41がラジアル方向に形成
され、及び複数の雌ねじ43がアキシャル方向に形成さ
れ、各雌ねじ41,43に雄ねじ42,44がそれぞれ
螺着された調整用リング40。リング40をシャンク部
に固定した工具を工具ホルダに把持させた状態で、雄ね
じ44を工具ホルダの前端に圧接させて振れ精度を調整
し、かつ、雄ねじ42の螺着位置を変更して回転バラン
スを調整する。リング40自体を切削又は研削して回転
バランスを調整することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工具の振れ精度/
回転バランス調整用リング、特に、工具ホルダを介して
工作機械の主軸に取り付けられるドリル、エンドミル等
の工具の振れ精度(芯ずれ、倒れ)や重量バランス(重
心の偏在)を調整するためのリング及び該リングを使用
した調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】(工具の取付け精度について)工作機械
の分野において、工具の振れ精度については、工作機械
の主軸と工具ホルダの取付け精度と、工具ホルダと工具
の取付け精度とによって決定されており、常に高精度を
再現することは非常に困難である。
【0003】工作機械の主軸と工具ホルダとの取付け精
度については、「回転トルクを伝達する部分」と「回転
軸に対する振れ精度を決める部分」と「軸方向に対する
位置決め精度を決める部分」との三つの役割が、2ない
し3の別部位(ドライブキー、テーパ、端面)で担うこ
とができる構造上の利点により、高精度であることは、
当業界において周知である。一方、工具ホルダと工具と
の取付け精度に関しては、断面円形の工具シャンク部を
回転トルクに耐えるべく大きな力で把持すると共に、回
転振れ精度、軸方向の位置決め精度を維持する必要があ
り、高い取付け精度を常に得ることは非常に困難であ
る。
【0004】そこで、従来は、工具ホルダに工具を取り
付ける際に、軸方向の位置決めを調整すると共に、回転
トルクに耐えるべく大きな力で工具を把持し、その後、
回転振れ精度の測定を行い、必要とされる振れ精度が得
られていなければ、工具を取り外して再度取り付けると
いう作業が行われている。そして、このような精度出し
作業を容易にするため、工具ホルダに種々の調整機構を
設ける対策が提案されている。
【0005】例えば、特開平3−79211号公報に
は、工具ホルダに軸線と直交するU字スリットが形成さ
れ、雄ねじにより力を加えることで工具と工具ホルダの
軸線を調整する機構が開示されている。
【0006】また、特開平4−13503号公報には、
工具ホルダに回転軸と直交する切欠きを形成し、該切欠
きを雄ねじによって拡大することで工具の傾きを調整す
る機構が開示されている。
【0007】(工具の回転バランスについて)高速回転
主軸を備えた工作機械が普及する現状で、工具ホルダ
は、外周面及び内周面の総研磨を行ったり、製作完了後
にバランシングマシンで測定を行って不釣合いを切削も
しくは研削にて修正することで、高バランスに製作され
たバランスドツールが提供されている。しかしながら、
工具を把持した状態で発生するアンバランスについて
は、解決することができず、工具ホルダにバランスウエ
イトを取り付けることで回転バランスの調整機能を持た
せたバランサブルツールも用いられている。
【0008】例えば、実開平3−52039号公報に
は、工具ホルダの外周部に回転軸と直交する方向に複数
の雌ねじを形成し、該雌ねじに対する雄ねじの螺着位置
を変更することで、工具ホルダの回転軸に対するバラン
スを調整する機構が開示されている。
【0009】また、実開平4−63340号公報には、
リング状のバランス修正具を工具ホルダに取り付け、修
正具に形成された雌ねじに雄ねじを螺着することで、工
具ホルダの回転軸に対するバランスを調整する機構が開
示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特開平
3−79211号公報、特開平4−13503号公報に
開示されている精度調整機構では、工具ホルダに割り溝
を形成するために、工具ホルダの基本的な性能である剛
性が著しく低下し、使用可能となる工具、加工条件が限
定されるという問題点を有していた。また、調整機構を
内蔵することにより、工具ホルダが不必要に長くなり、
さらなる剛性の低下を招いていた。
【0011】また、前記実開平3−52039号公報、
実開平4−63340号公報に開示されているバランス
調整機構では、工具の把持により生じたアンバランスを
工具ホルダで修正している。この場合、バランシングマ
シンの測定値では限りなくゼロに近づけることが可能で
あるが、これでは工具ホルダの前端部分でのアンバラン
スは解消されておらず、高速回転になるにつれて、工具
軸芯が遠心力の影響により回転中心から離れ、それによ
り加工時に振動が発生し、加工精度、仕上げ面荒さを満
足させることは困難であった。
【0012】そこで、本発明の第1の目的は、工具ホル
ダ本来の性能を低下させずに工具の振れ精度を調整でき
る調整用リング及び調整方法を提供することにある。
【0013】本発明の第2の目的は、工具ホルダの前端
部分での回転バランスが調整できる調整用リング及び調
整方法を提供することにある。
【0014】
【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る第1の調整用リングは、工具のシャン
ク部の外径とほぼ等しい内径を有し、該シャンク部の外
周部であって工具が工具ホルダに把持されたときに該工
具ホルダの前端に対向する位置に固定されることを特徴
とする。
【0015】前記第1の調整用リングは予め工具のシャ
ンク部に固定され、該工具を工具ホルダに把持させた状
態で工具の回転バランスを測定した後、調整用リングを
部分的に切削又は研削して回転バランスを調整する。
【0016】第1の調整用リング及びその調整方法によ
れば、工具の回転バランスの調整を工具ホルダに取り付
けた状態で、即ち、実際に加工する状態で行うことがで
きることは勿論、調整用リングは工具ホルダの前端部分
に位置して前端部分での回転バランスを調整するため、
高速回転時においても遠心力の影響による工具軸芯の変
動が生じない。
【0017】さらに、本発明に係る第2の調整用リング
は、工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内径を有する
と共に、複数の雌ねじがアキシャル方向に形成され、前
記シャンク部の外周部であって工具が工具ホルダに把持
されたときに該工具ホルダの前端に対向する位置に固定
されるリングと、前記雌ねじに螺着した雄ねじとを備え
たことを特徴とする。
【0018】前記第2の調整用リングは予め工具のシャ
ンク部に固定され、該工具を工具ホルダに把持させた状
態で、前記雌ねじに螺着した雄ねじを工具ホルダの前端
に圧接させて振れ精度を調整する。例えば、工具が工具
ホルダの軸線に対して傾いて取り付けられている場合、
傾き側に位置する雄ねじをホルダの前端に圧接させるこ
とで工具の傾きが補正される。
【0019】第2の調整用リング及びその調整方法によ
れば、工具ホルダに割り溝を形成するなどの加工を必要
とすることなく工具の振れ精度を調整することができ、
工具ホルダ本来の性能を低下させることがない。
【0020】さらに、本発明に係る第3の調整用リング
は、工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内径を有する
と共に、複数の雌ねじがラジアル方向に形成され、前記
シャンク部の外周部であって工具が工具ホルダに把持さ
れたときに該工具ホルダの前端に対向する位置に固定さ
れるリングと、前記雌ねじに螺着した雄ねじとを備えた
ことを特徴とする。
【0021】前記第3の調整用リングは予め工具のシャ
ンク部に固定され、該工具を工具ホルダに把持させた状
態で、前記雄ねじの螺着位置を変更して回転バランスを
調整する。この方法では、さらに、雄ねじを切削又は研
削すること、あるいはリング自体を切削又は研削するこ
とを追加してもよい。
【0022】第3の調整用リング及びその調整方法によ
れば、工具の回転バランスの調整を工具ホルダに取り付
けた状態で、即ち、実際に加工する状態で行うことがで
きることは勿論、調整用リングは工具ホルダの前端部分
に位置して前端部分での回転バランスを調整するため、
高速回転時においても遠心力の影響による工具軸芯の変
動が生じない。しかも、回転バランスの調整は、雄ねじ
を移動させるという極めて容易な方法で行うことができ
る。
【0023】本発明に係る第4の調整用リングは、前記
第2及び第3の調整用リングの特徴を組み合わせたもの
であり、振れ精度及び回転バランスの両者を一つのリン
グで調整することができる。
【0024】本発明において、前記調整用リングを工具
のシャンク部に固定する方式は任意である。ねじ締め方
式はリングの着脱が容易であり、金属の熱膨張率の差を
利用した焼嵌め方式はリングの固定力が大きく、シンプ
ルである点で好ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る調整用リング
及び調整方法の実施形態につき、添付図面を参照して説
明する。
【0026】(第1実施形態、図1〜3参照)図1は、
本発明の第1実施形態である調整用リング10を示す。
このリング10は、内径が切削工具(ドリル)1のシャ
ンク部2(図2参照)の外径とほぼ等しく設定され、シ
ャンク部2に焼嵌め方式で固定するようにしたものであ
る。
【0027】シャンク部2にリング10を固定した工具
1は、図3に示すように、工具ホルダ50の筒状部に焼
嵌め方式によって把持される。このとき、シャンク部2
はリング10が工具ホルダ50の前端51に当接する位
置で、工具ホルダ50に挿入される。
【0028】以上の如く一体化された工具ホルダ50、
工具1及びリング10は、従来周知のバランシングマシ
ンで回転バランスが測定され、アンバランスであればリ
ング10を部分的に切削又は研削し、回転バランスの精
度を高める。
【0029】本第1実施形態によれば、工具ホルダ5
0、工具1及びリング10を一体として実際に加工を行
う状態で回転バランスを測定、調整するため、高精度な
回転バランスの調整が可能であることは勿論、工具1の
把持口元に位置するリング10によって回転バランスを
調整するため、軸方向において最適な位置での回転バラ
ンスの調整が可能となり、高速回転時においても遠心力
の影響による工具軸芯の変動が生じない。
【0030】なお、前記調整用リング10は焼嵌め方式
の工具ホルダ50以外に、図9に示すコレットチャック
方式の工具ホルダ60あるいはその他の把持方式の工具
ホルダに取り付けることができる。
【0031】(第2実施形態、図4,5参照)図4は、
本発明の第2実施形態である調整用リング20を示す。
このリング20は、前記リング10と同様に、工具1の
シャンク部2に焼嵌め方式で固定するようにしたもの
で、四つの雌ねじ21がラジアル方向に等間隔に形成さ
れ、該雌ねじ21には雄ねじ22がそれぞれ螺着されて
いる。
【0032】シャンク部2にリング20を固定した工具
1は、図3に示した工具ホルダ50又は図9に示す工具
ホルダ60に把持され、ホルダ50又は60、工具1及
びリング20が一体化した状態でバランシングマシンで
回転バランスを測定される。回転バランスの調整は雄ね
じ22を回転させて雌ねじ21内でラジアル方向に移動
させることで行う。回転バランスの調整は、雄ねじ22
の螺着位置の変更に加えて、雄ねじ22を切削又は研削
したり、リング20自体を部分的に切削又は研削するよ
うにしてもよい。
【0033】本第2実施形態の作用、効果は前記第1実
施形態と同様である。なお、雄ねじ22は複数のものが
リング20にバランスよく配置される必要があり、その
配置個数は4以外であってもよい。
【0034】ところで、本第2実施形態では、リング2
0を焼嵌め方式ではなく、雄ねじ22を使用してねじ締
め方式でリング20を工具1に固定することもできる。
この場合、回転バランスの調整は雄ねじ22やリング2
0自体を切削又は研削することにより行うことができ
る。
【0035】(第3実施形態、図6〜9参照)図6は、
本発明の第3実施形態である調整用リング30を示す。
このリング30は、前記リング10,20と同様に、工
具1のシャンク部2に焼嵌め方式で固定するようにした
もので、四つの雌ねじ31がアキシャル方向に等間隔に
形成され、該雌ねじ31には雄ねじ32がそれぞれ螺着
されている。
【0036】シャンク部2にリング30を固定した工具
1は、図7に示すように、工具ホルダ50の筒状部に焼
嵌め方式によって把持される。このとき、リング30は
工具ホルダ50の前端51に当接し、かつ、雄ねじ32
の先端も前端51に当接する。
【0037】以上の如く工具ホルダ50、工具1及びリ
ング30が一体化された状態で工具1の振れ精度を測定
し、該測定に基づいて雄ねじ32を適量回転させて前端
51に圧接させ、工具1の振れ精度を調整する。例え
ば、工具1が工具ホルダ50の軸線に対して傾いて取り
付けられていれば、傾き側に位置する雄ねじ32を回転
させて前端51に圧接させる。圧接による反力で傾きが
補正されることになる。
【0038】図8は、シャンク部2に鍔部3を形成した
工具1を示す。この工具1を使用すれば、リング30が
工具ホルダ50の前端51と鍔部3とで挟み込まれ、リ
ング30は鍔部3によって規制される。従って、リング
30を工具1に予め固定することなく回転振れ精度を調
整することができる。
【0039】図9は、リング30を固定した工具1をコ
レットチャック方式の工具ホルダ60に把持した状態を
示す。この工具ホルダ60はコレット61をナット62
で締め付けることにより、コレット61でシャンク部2
を把持する。リング30はナット62の前端63に当接
し、雄ねじ32を前端63に圧接させることで振れ精度
を調整する。
【0040】本第3実施形態によれば、工具ホルダ5
0,60に割り溝を形成するなどの加工を必要とするこ
となく雄ねじ32の回転操作だけで振れ精度を調整する
ことができ、工具ホルダ50,60の剛性低下等の不具
合が発生することはない。なお、リング30及び/又は
雄ねじ32を部分的に切削したり研削すれば回転バラン
スを調整することもできる。
【0041】(第4実施形態、図10〜12参照)図1
0は、本発明の第4実施形態である調整用リング40を
示す。このリング40は、前記リング10,20,30
と同様に、工具1のシャンク部2に焼嵌め方式で固定す
るようにしたもので、ラジアル方向に四つの雌ねじ41
が、アキシャル方向に四つの雌ねじ43が等間隔に形成
され、該雌ねじ41,43には雄ねじ42,44がそれ
ぞれ螺着されている。
【0042】図11はシャンク部2にリング40を固定
した工具1を焼嵌め方式の工具ホルダ50に把持した状
態を示し、図12はコレットチャック方式の工具ホルダ
60に把持した状態を示す。雄ねじ42は前記第2実施
形態の雄ねじ22と同様の機能を有し、雄ねじ44は前
記第3実施形態の雄ねじ32と同様の機能を有する。従
って、本第4実施形態は前記第2及び第3実施形態が奏
する作用、効果を併せて備えている。
【0043】(他の実施形態)なお、本発明に係る調整
用リング及び調整方法は前記実施形態に限定するもので
はなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿
論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態である調整用リングを示
し、(A)は断面図、(B)は正面図、(C)は斜視
図。
【図2】図1に示した調整用リングを工具に固定した状
態を示す斜視図。
【図3】図1に示した調整用リングを固定した工具を工
具ホルダに把持した状態を示す断面図。
【図4】本発明の第2実施形態である調整用リングを示
し、(A)は断面図、(B)は正面図、(C)は斜視
図。
【図5】図4に示した調整用リングを工具に固定した状
態を示す斜視図。
【図6】本発明の第3実施形態である調整用リングを示
し、(A)は断面図、(B)は正面図、(C)は斜視
図。
【図7】図6に示した調整用リングを固定した工具を工
具ホルダ(焼嵌め方式)に把持した状態を示す断面図。
【図8】図6に示した調整用リングを固定した鍔付き工
具を工具ホルダに把持した状態を示す断面図。
【図9】図6に示した調整用リングを固定した工具を工
具ホルダ(コレットチャック方式)に把持した状態を示
す断面図。
【図10】本発明の第4実施形態である調整用リングを
示し、(A)は断面図、(B)は正面図、(C)は斜視
図。
【図11】図10に示した調整用リングを固定した工具
を工具ホルダ(焼嵌め方式)に把持した状態を示す断面
図。
【図12】図10に示した調整用リングを固定した工具
を工具ホルダ(コレットチャック方式)に把持した状態
を示す断面図。
【符号の説明】
1…工具 2…シャンク部 10,20,30,40…調整用リング 21,31,41,43…雌ねじ 22,32,42,44…雄ねじ 50,60…工具ホルダ 51,63…前端

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内
    径を有し、該シャンク部の外周部であって工具が工具ホ
    ルダに把持されたときに該工具ホルダの前端に対向する
    位置に固定されることを特徴とする回転バランス調整用
    リング。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の調整用リングを固定した
    工具を工具ホルダに把持させた状態で工具の回転バラン
    スを測定した後、調整用リングを部分的に切削又は研削
    して回転バランスを調整することを特徴とする調整方
    法。
  3. 【請求項3】 工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内
    径を有すると共に、複数の雌ねじがアキシャル方向に形
    成され、前記シャンク部の外周部であって工具が工具ホ
    ルダに把持されたときに該工具ホルダの前端に対向する
    位置に固定されるリングと、 前記雌ねじに螺着した雄ねじと、 を備えたことを特徴とする調整用リング。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の調整用リングを固定した
    工具を工具ホルダに把持させた状態で、前記雌ねじに螺
    着した雄ねじを工具ホルダの前端に圧接させて振れ精度
    を調整することを特徴とする調整方法。
  5. 【請求項5】 工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内
    径を有すると共に、複数の雌ねじがラジアル方向に形成
    され、前記シャンク部の外周部であって工具が工具ホル
    ダに把持されたときに該工具ホルダの前端に対向する位
    置に固定されるリングと、 前記雌ねじに螺着した雄ねじと、 を備えたことを特徴とする調整用リング。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の調整用リングを固定した
    工具を工具ホルダに把持させた状態で、前記雄ねじの螺
    着位置を変更して回転バランスを調整することを特徴と
    する調整方法。
  7. 【請求項7】 工具のシャンク部の外径とほぼ等しい内
    径を有すると共に、複数の第1の雌ねじがアキシャル方
    向に及び複数の第2の雌ねじがラジアル方向にそれぞれ
    に形成され、前記シャンク部の外周部であって工具が工
    具ホルダに把持されたときに該工具ホルダの前端に対向
    する位置に固定されるリングと、 前記第1の雌ねじに螺着した第1の雄ねじと、 前記第2の雌ねじに螺着した第2の雄ねじと、 を備えたことを特徴とする調整用リング。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の調整用リングを固定した
    工具を工具ホルダに把持させた状態で、前記第1の雌ね
    じを工具ホルダの前端に圧接させて振れ精度を調整し、
    かつ、前記第2の雄ねじの螺着位置を変更して回転バラ
    ンスを調整することを特徴とする調整方法。
  9. 【請求項9】 焼嵌め方式によって工具のシャンク部に
    固定されることを特徴とする請求項1、請求項3、請求
    項5又は請求項7記載の調整用リング。
  10. 【請求項10】ねじ締め方式によって工具のシャンク部
    に固定されることを特徴とする請求項1、請求項3、請
    求項5又は請求項7記載の調整用リング。
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