JP2002018660A - 工具ホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具ホルダーと主軸との剛体結合を維持する
ことができながら、両者間に振動現象等が生起すること
がない工具ホルダーを提案すること。 【解決手段】 主軸４に工具ホルダーを取り付ける際
に、主軸４のテーパ孔５にホルダー本体１のテーパシャ
ンク部２が密接嵌合したときに同時に主軸４の端面にホ
ルダー本体１の鍔部端面３ａが密着して、テーパ孔５及
びこれに密接嵌合するテーパシャンク部２と主軸端面４
ａ及びこれに密着する鍔部端面３ａとの二面拘束によっ
てホルダー本体１を主軸４に取り付けるようにし、ホル
ダー本体１の鍔部３に弾性領域６を設け、ホルダー本体
１の鍔部端面３ａが主軸端面４ａに密着したときに弾性
領域６が圧縮した状態で介在する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マシニングセンタ
等の工作機械の主軸に取り付けるための工具ホルダーに
関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、過去にこの種自動工具交換
装置付マシニングセンターに使用される工具ホルダー取
付装置に関して特許第２５７１３２５号に係る発明を提
案したが、この特許発明は、図９に示すように、ホルダ
ー本体１のテーパシャンク部２に隣接して工具自動交換
のためのマニュピレーター把持用鍔部３が一体形成さ
れ、工作機械の回転又は非回転主軸４に設けたテーパ孔
５に上記テーパシャンク部２を嵌合させて、主軸４にホ
ルダー本体１を取り付ける際に、上記主軸４のテーパ孔
５にホルダー本体１のテーパシャンク部２が密接嵌合し
たときに同時に主軸４の端面４ａにホルダー本体１の鍔
部端面３ａが密着して、上記テーパ孔５及びこれに密接
嵌合するテーパシャンク部２と上記主軸端面４ａ及びこ
れに密着する鍔部端面３ａとの二面拘束によってホルダ
ー本体１を主軸４に取り付けるようにした工具ホルダー
からなるものである。なお、上記特許発明に示される二
面拘束構造は主軸端面４ａと鍔部端面３ａとが互いに対
向方向に延設して密着するようになっているが、本発明
では、勿論この構成に限定されることはなく、要は上記
テーパ孔５にテーパシャンク部２が密接嵌合したときに
主軸端面４ａと鍔部端面３ａとが互いに密着する構成の
ものに全て適用される。

【０００３】それ以前の工具ホルダーは、単にホルダー
本体１のテーパシャンク部２がテーパ孔５に密接嵌合す
るだけでホルダー本体１を主軸４に保持させるようにし
ていたが、これに対し上記特許発明によれば、ホルダー
本体１は、そのテーパシャンク部２が主軸４のテーパ孔
５に密接嵌合して、そのテーパシャンク部２とこれが嵌
合するテーパ孔５との間で拘束保持されるだけでなく、
ホルダー本体１の鍔部端面３ａが主軸４の端面４ａにも
同時に密着、即ち密接当接して、その鍔部端面３ａとこ
れが密着する主軸端面４ａとの間でも拘束保持されるた
め、ホルダー本体１は主軸４に一種の剛体結合状態に保
持されることになり、ホルダー本体１に取り付けられた
切削工具による切削作業を正確に行うことができるとい
う優れた効果を発揮することになった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、それ以
前の工具ホルダーによれば、上述のように単にホルダー
本体１のテーパシャンク部２がテーパ孔５に密接嵌合す
るだけであるから、工具ホルダーにかかる切削負荷によ
る振動等は両者の取付部で吸収され、共振することはあ
まりなかった。

【０００５】これに対し上記特許発明によれば、工具ホ
ルダーは主軸４に一種の剛体結合状態に取り付けられる
ため切削精度を上げることができるが、例えば被削材の
材質や切削速度或いは切削力等の切削条件によっては、
切削工具による切削作業中に発生するビビリ現象や振動
或いはこれによる騒音を、上記両者の剛体結合の故にか
えってこれらを吸収することができなかった。

【０００６】本発明は、上記の難点を解消し、工具ホル
ダーと主軸４との剛体結合を維持することができなが
ら、両者間に振動現象等が生起することがないこの種工
具ホルダーを提案することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項１に係る発明にあっては、実施形態に示す参
照符合を付して示せば、工作機械の主軸４に設けたテー
パ孔５に嵌合されるテーパシャンク部２と、前記主軸４
の端面４ａに密着する端面３ａを有する鍔部３とを有す
工具ホルダーにおいて、前記鍔部２に弾性領域６を設
け、前記主軸４のテーパ孔５に前記テーパシャンク部２
が密着嵌合したときに同時に前記主軸端面４ａに前記鍔
部端面３ａが密着して、前記鍔部３の前記弾性領域６が
圧縮状態で介在するようになっている構成からなるもの
である。

【０００８】また請求項２に係る発明にあっては、上記
鍔部３は、鍔部３の大部分を形成する本体部７と、該本
体部７とは別体であって上記鍔部端面３ａを形成する端
面部材８と、本体部７と端面部材８との間に介在され上
記弾性領域６を形成する弾性体９とからなり、端面部材
８と弾性体９とは本体部７にボルト１０によって結合さ
れてなる請求項１に記載の構成からなるものである。

【０００９】また請求項３に係る発明にあっては、上記
鍔部３は、鍔部３の大部分を形成する本体部７と、該本
体部７と一体であって上記鍔部端面３ａを形成する端面
部材８Ａと、本体部７と端面部材８Ａとの間に介在され
上記弾性領域６を形成する弾性体９Ａとからなり、本体
部７と端面部材８Ａとの間で接着結合されてなる請求項
１に記載の構成からなるものである。

【００１０】また請求項４に係る発明にあっては、上記
鍔部３は、鍔部３の大部分を形成する本体部７と、該本
体部７と一体であって上記鍔部端面３ａを形成する端面
部材８Ａと、本体部７と端面部材８Ａとの間に介在され
上記弾性領域６を形成する空隙部１１とからなる請求項
１に記載の構成からなるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態の
工具ホルダーを示すもので、主軸４に設けたテーパ孔５
に、鍔部３を有するホルダー本体１のテーパシャンク部
２が密接嵌合し、同時に主軸４の端面にホルダー本体１
の鍔部端面３ａが密着して、上記テーパ孔５及びこれに
密接嵌合するテーパシャンク部２と上記主軸端面４ａ及
びこれに密着する鍔部端面３ａとの二面拘束によって工
具ホルダーが主軸４に取り付けられた状態を示す。鍔部
３は該鍔部３の大部分を占める本体部７と、該本体部７
とは別体であって、本体部７と同じ材質の鋼材或いはこ
れよりも硬質の高硬度材からなる端面部材８とからな
り、該端面部材８の先端面に鍔部端面３ａが形成され
る。

【００１２】そして、端面部材８と本体部７との間には
軸方向に弾性収縮可能な弾性領域６が上記鍔部端面３ａ
と同じ平行な面上に形成される。

【００１３】弾性領域６には硬質ゴムや樹脂等で厚みが
例えば２〜３ｍｍ程度の弾性体９が嵌合して設けられ、
且つ端面部材８と弾性体９と本体部７とにわたって、同
心状に貫通孔１２，１３とねじ孔１４とが図２に示すよ
うに周方向に適当間隔に穿設され、これにボルト１０が
ねじ込まれることによって端面部材８と弾性体９とが本
体部７に固定されるようになっている。端面部材８とこ
れに重合される弾性体９とは図２の（ａ）に示すよう
に、周知の位置決め溝１５の部分を除いて円環状に一体
形成されたものをボルト１０によって固定してもよい
が、同図の（ｂ）に示すように位置決め溝１５を挟んで
一対の半割り環状のもの８ａ，８ａを夫々固定するよう
にしてもよい。前者であれば部品点数は少なくて良い
が、位置決め溝１５の部分を切除した形状の円環状に形
成しなければならないので加工が若干面倒である。後者
であれば部品点数は多くなるが半割り環状に形成するだ
けでよいから加工が簡単であるという利点がある。

【００１４】図示のように、主軸４のテーパ孔５にホル
ダー本体１のテーパシャンク部２が密接嵌合し、同時に
主軸４の端面にホルダー本体１の鍔部端面３ａが密着し
ているときに、弾性領域６の弾性体９は端面部材８が該
弾性体９を軸方向に押圧してこれを収縮せしめ、該弾性
体９の収縮状態で主軸４のテーパ孔５及びこれに密接嵌
合するホルダー本体１のテーパシャンク部２と上記主軸
端面４ａ及びこれに密着する鍔部端面３ａとの二面拘束
状態が維持されるようになっている。

【００１５】従って、図３に示すように主軸４のテーパ
孔５からホルダー本体１のテーパシャンク部２を抜き取
ったときには弾性領域６の弾性体９は、図１の収縮状態
を示す点線位置から元の状態に弾性復帰することにな
る。

【００１６】なお、図１に示すように弾性体９が収縮し
た際にボルト１０の頭部１０ａが鍔部端面３ａから突出
しないように若干、貫通孔１２に没入状態に配置されて
いる。

【００１７】このように端面部材８と本体部７との間に
弾性領域６を形成して、ホルダー本体１のテーパシャン
ク部２を主軸４のテーパ孔５に密接嵌合し、ホルダー本
体１の鍔部端面３ａが主軸４の端面４ａに密着したとき
に、鍔部３に設けた弾性領域６が収縮状態にあるために
は、ホルダー本体１のテーパシャンク部２が主軸４のテ
ーパ孔５に密接嵌合する前に、まず先にホルダー本体１
の鍔部端面３ａが主軸４の端面４ａに当接し、この当接
圧力によって弾性領域６が収縮を開始し、ホルダー本体
１のテーパシャンク部２が主軸４のテーパ孔５に密接嵌
合したときに、同時に所要の圧力、即ち弾性領域６の弾
性反力を受けてホルダー本体１の鍔部端面３ａが主軸４
の端面４ａに密着するようする必要がある。

【００１８】このようにホルダー本体１が主軸４に完全
に取り付けられているときには、ホルダー本体１の鍔部
端面３ａが主軸１の端面４ａに常に所要の圧力で圧接状
態に保持されており、主軸４と工具ホルダーとの二面拘
束状態を強力に維持することができる。また主軸端面４
ａに密着する鍔部端面３ａは鋼材等の高硬度材によって
形成されているため、両者が互いに強力に密接しても鍔
部端面３ａが変形したり摩耗することがなく端面精度が
良好であり、結果的に長期間使用するも切削精度に低下
をきたすことがない。この点で、例えば端面部材を弾性
体で形成してこれを本体部に取り付けるようにし、該弾
性体によって直接に鍔部端面を形成するようにすれば、
両者が互いに強力に密接した場合に鍔部端面が弾性変形
して端面精度を悪くしたり、摩耗損傷する恐れがあり、
結果的に切削精度を悪くする危険性がある。。

【００１９】また工具ホルダーに取り付けられる切削工
具によって被削材を切削する途上で、大きな切削負荷、
とくに振動性の負荷が工具ホルダーにかかっても、その
切削負荷は当然のことながら弾性領域６で吸収されて、
切削負荷によるビビリや振動現象或いはこれらによる騒
音の発生を確実に阻止することができる。

【００２０】図１は、上記弾性領域６に硬質ゴムや樹脂
等の弾性体９を収容した実施形態であるが、このように
弾性領域６に弾性体９を採用することによって、弾性体
９特有の弾性と緩衝性とにより工具ホルダーの求心性を
良好に維持することができ、かつ振動や騒音に対する減
衰性が良好である。また弾性領域６に偏倚しようとする
端面部材８が工具ホルダー１の鍔部本体部７とは別体に
形成されているため、上記密着圧力に良好に追従して軸
方向に偏倚し、端面精度を正確に維持することができる
と共に、上記の主軸４の工具ホルダーに対する二面拘束
保持を無理なく達成することができる。

【００２１】また工具ホルダーを主軸４から取り外した
ときには、図３に示すように端面部材８は軸方向に円滑
に偏倚して弾性体９を迅速に弾性復帰させて該弾性体９
の疲労をできるだけ阻止することができる。

【００２２】図４及び図５は、本発明の他の実施の形態
を示すもので、この実施の形態にあっては、鍔部端面３
ａを形成する端面部材８Ａが鍔部３の本体部７とその根
元部で一体形成されてなるもので、該端面部材８Ａと本
体部７との間に弾性領域６を形成し、該弾性領域６に厚
みが例えば２〜３ｍｍ程度の硬質ゴムなどからなる弾性
体９Ａを収容し、接着剤によって端面部材８Ａと本体部
７との間で結合されてなるものである。

【００２３】この実施の形態にあっても、前記実施形態
と同じように、主軸４のテーパ孔５にホルダー本体１の
テーパシャンク部２が密接嵌合し、同時に主軸４の端面
にホルダー本体１の鍔部端面３ａが密着しているとき
に、弾性領域６の弾性体９Ａは端面部材８Ａが該弾性体
９Ａを軸方向に押圧してこれを収縮せしめ、該弾性体９
Ａの収縮状態で主軸４のテーパ孔５及びこれに密接嵌合
するホルダー本体１のテーパシャンク部２と上記主軸端
面４ａ及びこれに密着する鍔部端面３ａとの二面拘束状
態が強力に維持される。

【００２４】従って、図５に示すように主軸４のテーパ
孔５からホルダー本体１のテーパシャンク部２を抜き取
ったときには弾性領域６の弾性体９Ａは、図１の収縮状
態を示す点線位置から元の状態に弾性復帰することにな
る。

【００２５】この実施の形態によれば、端面部材８Ａが
鍔部３の本体部７と一体形成であるから、製作的には端
面部材８Ａと本体部７との間に円環状の切り込みを入れ
るだけで弾性領域６を形成することができ、これに弾性
体９Ａを接着結合するだけでよいから製作が簡単容易で
ある。

【００２６】図６及び図７も本発明の他の実施の形態を
示すもので、この実施の形態にあっても前記実施の形態
と同じように、鍔部端面３ａを形成する端面部材８Ａが
鍔部３の本体部７とその根元部で一体形成されてなるも
ので、該端面部材８Ａと本体部７との間に弾性領域６を
形成し、該弾性領域６に例えば０．５〜１ｍｍ程度の空
隙部１１を形成してなるものである。

【００２７】この実施の形態にあっても、前記実施形態
と同じように、主軸４のテーパ孔５にホルダー本体１の
テーパシャンク部２が密接嵌合し、同時に主軸４の端面
にホルダー本体１の鍔部端面３ａが密着しているとき
に、弾性領域６の空隙部１１が端面部材８Ａを軸方向に
押圧して該空隙部１１を収縮せしめ、該空隙部１１の収
縮状態で主軸４のテーパ孔５及びこれに密接嵌合するホ
ルダー本体１のテーパシャンク部２と上記主軸端面４ａ
及びこれに密着する鍔部端面３ａとの二面拘束状態が強
力に維持される。

【００２８】従って、図７に示すように主軸４のテーパ
孔５からホルダー本体１のテーパシャンク部２を抜き取
ったときには弾性領域６の空隙部１１は、図６の一点鎖
線で示すように収縮状態を示すから元の大きな空隙部状
態に弾性復帰することになる。

【００２９】この実施の形態によれば、端面部材８Ａが
鍔部３の本体部７と一体形成であるから、製作的には端
面部材８Ａと本体部７との間に円環状の切り込みを入れ
るだけで弾性領域６を形成することができ、該切り込み
がそのまま空隙部１１となるため製作が非常に簡単で、
安価に製作することができる。

【００３０】なお、図４に示す実施の形態の弾性体９Ａ
および図６に示す空隙部１１は、図８の（ａ）に示すよ
うに、周知の位置決め溝１５の部分に隔壁１５ａが残る
ように環状に形成されてもよいが、同図の（ｂ）に示す
ように位置決め溝１５を挟んで該溝１５に連続して開口
するように形成してもよい。前者であれば空隙部１１に
隔壁１５ａが存在するためにその付近の若干弾性変形が
若干悪くなるが、空隙部１１から位置決め溝１５に塵埃
等が侵入しない利点がある。また後者であれば空隙部１
１を形成する全周にかけて均一に弾性変形することにな
る利点があるが、空隙部１１から位置決め溝１５に塵埃
等が侵入する危険性がある。

【００３１】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、工具ホル
ダーが主軸に取り付けられているときには、工具ホルダ
ーの鍔部端面が主軸の端面に常に所要の圧力で圧接状態
に保持されており、主軸と工具ホルダーとの二面拘束状
態の保持を維持することができる。

【００３２】この際に主軸端面に密着する鍔部端面は鋼
材等の高硬度材によって形成されているため、両者が互
いに強力に密接しても鍔部端面が変形したり摩耗するこ
とがなく端面精度が良好であり、結果的に長期間使用す
るも切削精度に低下をきたすことがない。この点で、例
えば端面部材を弾性体で形成してこれを本体部に取り付
けるようにし、該弾性体によって直接に鍔部端面を形成
するようにすれば、両者が互いに強力に密接した場合に
鍔部端面が弾性変形して端面精度を悪くしたり、摩耗損
傷する恐れがあり、結果的に切削精度を悪くする危険性
がある。

【００３３】また工具ホルダーに取り付けられる切削工
具によって被削材を切削する途上で大きな切削負荷、と
くに振動性の負荷が工具ホルダーにかかっても、その切
削負荷は当然のことながら弾性領域で吸収されて、切削
負荷によるビビリや振動現象或いはこれらによる騒音の
発生を確実に阻止することができる。

【００３４】請求項２に係る発明によれば、上記作用効
果と相まって、上記弾性領域に硬質ゴム等の弾性体を収
容してなるため、弾性体特有の弾性と緩衝性とにより工
具ホルダーの求心性を良好に維持することができ、かつ
振動や騒音に対する減衰性が良好である。また弾性領域
に偏倚しようとする端面部材が工具ホルダーの鍔部本体
部とは別体に形成されているため、上記密着圧力に良好
に追従して軸方向に偏倚し、端面精度を正確に維持する
ことができると共に、上記の主軸の工具ホルダーに対す
る二面拘束保持を無理なく達成することができる。

【００３５】また工具ホルダーを主軸から取り外したと
きには、端面部材が軸方向に円滑に偏倚して弾性体を迅
速に弾性復帰させて該弾性体の疲労をできるだけ阻止す
ることができる。

【００３６】請求項３に係る発明によれば、請求項１に
係る作用効果と相まって、端面部材が鍔部の本体部と一
体形成であるから、製作的には端面部材と本体部との間
に円環状の切り込みを入れるだけで弾性領域を形成する
ことができ、これに弾性体を接着結合するだけでよいか
ら製作が簡単容易である。

【００３７】請求項４に係る発明によれば、請求項１に
係る作用効果と相まって、前記実施の形態と同じように
端面部材が鍔部の本体部と一体形成であるから、製作的
には端面部材と本体部との間に円環状の切り込みを入れ
るだけで弾性領域を形成することができ、しかも該切り
込みがそのまま空隙部となるため前記実施の形態に比べ
て一層製作が簡単で、安価に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態の要部縦断正面図であ
る。

【図２】 （ａ）は上記実施の形態の側面図、（ｂ）は
同じく他の実施の形態を示す側面図である。

【図３】 同作動状態を示す要部縦断正面図である。

【図４】 他の実施の形態の要部縦断正面図である。

【図５】 同作動状態を示す要部縦断正面図である。

【図６】 同他の実施の形態を示す要部縦断正面図であ
る。

【図７】 同作動状態を示す要部縦断正面図である。

【図８】 （ａ）は、図４及び図６に示す実施形態の側
面図、（ｂ）は他の実施の形態を示す側面図である。

【図９】 従来の工具ホルダーを工作機械の主軸に取り
付けた状態の縦断正面図である。

【符号の説明】

１ ホルダー本体 ２ テーパシャンク部 ３ 鍔部 ３ａ 鍔部端面 ４ 主軸 ４ａ 主軸端面 ５ テーパ孔 ６ 弾性領域 ７ 本体部 ８ 端面部材 ８Ａ 端面部材 ９ 弾性体 ９Ａ 弾性体 １０ ボルト １１ 空隙部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の主軸に設けたテーパ孔に嵌合
   されるテーパシャンク部と、前記主軸の端面に密着する
   端面を有する鍔部とを有す工具ホルダーにおいて、前記
   鍔部に弾性領域を設け、前記主軸のテーパ孔に前記テー
   パシャンク部が密着嵌合したときに同時に前記主軸端面
   に前記鍔部端面が密着して、前記鍔部の前記弾性領域が
   圧縮状態で介在するようになっている工具ホルダー。
2. 【請求項２】 上記鍔部は、鍔部の大部分を形成する本
   体部と、該本体部とは別体であって上記鍔部端面を形成
   する端面部材と、本体部と端面部材との間に介在され上
   記弾性領域を形成する弾性体とからなり、端面部材と弾
   性体とは本体部にボルトによって結合されてなる請求項
   １に記載の工具ホルダー。
3. 【請求項３】 上記鍔部は、鍔部の大部分を形成する本
   体部と、該本体部と一体であって上記鍔部端面を形成す
   る端面部材と、本体部と端面部材との間に介在され上記
   弾性領域を形成する弾性体とからなり、弾性体は本体部
   と端面部材との間で結合されてなる請求項１に記載の工
   具ホルダー。
4. 【請求項４】 上記鍔部は、鍔部の大部分を形成する本
   体部と、該本体部と一体であって上記鍔部端面を形成す
   る端面部材と、本体部と端面部材との間に介在され上記
   弾性領域を形成する空隙部とからなる請求項１に記載の
   工具ホルダー。