JP2004276150A - 工具ホルダの位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工具ホルダ上のツールを工作機械の主軸に対して一定の位置関係に保持する。
【解決手段】工具ホルダ（９）と工具ホルダ取付部（１１）のうちのいずれか一方に基準溝（１５）が形成され、他方に基準溝内に入り込む位置決めピン（１６）が複数箇所にわたって配置され、各位置決めピンは、基準溝の一方の側壁（１５ａ）に当接する箇所に弾性変形を生じることにより基準溝の両側壁（１５ａ，１５ｂ）に当接するように形成される。各位置決めピンが基準溝内で基準溝の一方の側壁（１５ａ）に当接する箇所に弾性変形を生じ、これにより各位置決めピンが基準溝の両側壁に当接することとなるので、各位置決めピンと基準溝との間の隙間が解消され、ツールの交換、ワークの自動加工が円滑に行われ、加工精度が向上する。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具ホルダをターレット等の所定の工具ホルダ取付部に取り付ける際に用いられる工具ホルダの位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１乃至図３に示すように、工作機械における工具ホルダ１は、刃物等のツール（図示せず）を取り付けるためのツール取付部２と、ターレット３等の所定の工具ホルダ取付部３ａに固定されるベース部４とを備える。ツール取付部２とベース部４は一般にブロック状に一体化されている。
【０００３】
ツール取付部２にはドリル、ボーリングバー等のツールを取り付けるためのツール取付穴２ａが設けられる。ツール取付穴２ａは工作機械のターレット３や主軸（図示せず）の軸線方向に沿って伸びる。
【０００４】
ツール取付部３ａに取り付けられたツールは工作機械の主軸に対して一定の位置関係を保持する必要があるので、ベース部４と工具ホルダ取付部３ａとの間にはこの位置関係を調整するための位置決め装置が設けられる。
【０００５】
この位置決め装置は、工具ホルダ取付部３ａに形成された基準溝５と、ベース部４に固定ネジ６で固定されたキー７とを備えてなるもので、基準溝５にキー７を嵌め込むことによって工具ホルダ１を工具ホルダ取付部３ａに対し定位置に配置することができる。
【０００６】
また、ベース部４には工具ホルダ１を工具ホルダ取付部３ａに固定するための止めネジ８が通され、ベース部４が工具ホルダ取付部３ａに位置決めされた後この止めネジ８が締め付けられることにより、ベース部４が工具ホルダ取付部３ａに固定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
工具ホルダ１はターレット３等に対して着脱する必要があるので、キー７と基準溝５との間には微小な隙間が設けられている。ところが、この隙間の存在のためツールの位置が工作機械の主軸に対して変動する場合がある。図１中、符号Ａは各種誤差によりツールの軸心とターレット３の軸心との間に生じたズレを示しているが、このズレＡの大きさが上記隙間の存在のために工具ホルダ１を工具ホルダ取付部３ａに着脱するたびに変動する。このように、ツールとターレット３や主軸との位置関係に変動が生じるとツールの交換、ワークの自動加工に支障を来たし、加工精度も低下する。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題点を解決する手段を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、工具ホルダ（９）と工具ホルダ取付部（１１）のうちのいずれか一方に基準溝（１５）が形成され、他方に基準溝（１５）内に入り込む位置決めピン（１６，２１）が一箇所又は複数箇所にわたって配置され、各位置決めピン（１６，２１）は、基準溝（１５）の一方の側壁（１５ａ）に当接する箇所に弾性変形を生じることにより基準溝（１５）の両側壁（１５ａ，１５ｂ）に当接するように形成された工具ホルダの位置決め装置を採用する。
【００１０】
この請求項１に係る発明によれば、各位置決めピン（１６，２１）が基準溝（１５）内で基準溝（１５）の一方の側壁（１５ａ）に当接する箇所に弾性変形を生じ、これにより各位置決めピン（１６，２１）が基準溝（１５）の両側壁（１５ａ，１５ｂ）に当接することとなる。従って、各位置決めピン（１６，２１）と基準溝（１５）との間の隙間が解消され、工具ホルダ（９）上のツールが工作機械の主軸に対して一定の位置関係に保持されることとなり、ツールの交換、ワークの自動加工が円滑に行われ、加工精度が向上する。また、基準溝（１５）の側壁（１５ａ，１５ｂ）は位置決めピン（１６，２１）の弾性変形が生じる箇所に対応する方が反対側の方よりも低精度の仕上げで足りるので、基準溝（１５）の形成が簡易化される。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の工具ホルダの位置決め装置において、位置決めピン（１６，２１）が基準溝（１５）の幅分よりやや大きい外径（Ｄ）を有した円筒体で形成され、この円筒体における上記基準溝（１５）の一方の側壁（１５ａ）に当接する箇所が弾性変形可能な薄肉部（１７ａ）として形成された工具ホルダの位置決め装置を採用する。
【００１２】
この請求項２に係る発明によれば、各位置決めピン（１６，２１）が基準溝（１５）の幅分よりやや大きい外径（Ｄ）を有した円筒体であるから、基準溝（１５）内に簡易に嵌め込むことができる。
【００１３】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の工具ホルダの位置決め装置において、円筒体の円筒形内周面（ａ）を円筒形外周面（ｂ）に対して偏心させることにより上記薄肉部（１７ａ）が形成された工具ホルダの位置決め装置を採用する。
【００１４】
この請求項３に係る発明によれば、位置決めピン（１６，２１）の円筒体の内外面を偏心した円筒形としたので、位置決めピン（１６，２１）及びその薄肉部（１７ａ）を簡易に加工することができる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の工具ホルダの位置決め装置において、位置決めピン（１６，２１）が枢軸（１８）を支点に回動可能である工具ホルダの位置決め装置を採用する。
【００１６】
この請求項４に係る発明によれば、位置決めピン（１６，２１）を枢軸（１８）を支点にして回転させることにより、基準溝（１５）の側壁（１５ａ，１５ｂ）に対する押圧力を加減することができる。
【００１７】
また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載の工具ホルダの位置決め装置において、位置決めピン（２１）が枢軸（１８）に対し偏心している工具ホルダの位置決め装置を採用する。
【００１８】
この請求項５に係る発明によれば、各位置決めピン（１６，２１）が基準溝（１５）内で基準溝（１５）の一方の側壁（１５ａ）に当接する箇所に弾性変形を生じ、これにより各位置決めピン（１６，２１）が基準溝（１５）の両側壁（１５ａ，１５ｂ）に当接し、さらに一部の位置決めピン（２１）を枢軸（１８）を支点に回転させると、この位置決めピン（２１）がカムとして機能し工具ホルダ（９）が基準溝（１５）に対して傾斜する。従って、基準溝（１５）に対する工具ホルダ（９）の位置及び角度を調整することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
＜実施の形態１＞
工具ホルダは工作機械たとえば旋盤にツールを装着するためのもので、図４乃至図６に示すように、この工具ホルダ９はツール取付部１０と、旋盤側の工具ホルダ取付部１１に固定されるベース部１２とを備える。ツール取付部１０とベース部１２はブロック状に一体化され、工具ホルダ取付部１１に固定される。工具ホルダ取付部１１はこの実施の形態では旋盤のターレット１３上に設定されている。ターレット１３は正多角柱として形成され、その各側面が工具ホルダ取付部１１とされ、各工具ホルダ取付部１１に各種の工具ホルダ９が着脱自在に取り付けられる。
【００２０】
ツール取付部１０にはドリル、ボーリングバー等のツール（図示せず）を取り付けるためのツール取付穴１０ａが設けられる。ツール取付穴１０ａはターレット１３の軸（図示せず）又は旋盤の主軸（図示せず）と平行に伸びている。
【００２１】
ベース部１２には、工具ホルダ９を工具ホルダ取付部１０に固定するための止めネジ１４が通され、後述する位置決め装置により工具ホルダ９が工具ホルダ取付部１１に位置決めされた後この止めネジ１４が締め付けられることにより、工具ホルダ９がベース部１２を介し工具ホルダ取付部１１に固定される。
【００２２】
工具ホルダ９のツール取付部１０に取り付けられたツールは、望ましくは旋盤の主軸に対して工作時に軸心同士が合致するように配置されるが、各種誤差や微小な隙間の存在により、ツールの軸心と主軸の軸心又はターレット１３の軸心との間にズレ生じている。図１中、符号δはツールの軸心とターレット１３の軸心との間に生じたズレを示している。既述の如くこのズレδの大きさが工具ホルダ９をターレット１３に着脱するたびに変動すると種々不具合を来たすので、これを防止するため図４乃至図６に示すように、工具ホルダ９のベース部１２と工具ホルダ取付部１１との間に位置決め装置が設けられる。
【００２３】
この位置決め装置は、工具ホルダ取付部１１に形成された基準溝１５と、基準溝１５内に入り込むようにベース部１２に複数箇所にわたって取り付けられた位置決めピン１６とを具備する。
【００２４】
基準溝１５は、図４及び図６に示すように、一方向に伸びる凹溝であり、ターレット１３の工具ホルダ取付部１１にターレット１３の軸心又は主軸の軸心に平行に伸びる。工具ホルダ９を工作機械のターレット１３以外の工具ホルダ取付部に取り付ける場合もこの工具ホルダ取付部に同様な基準溝１５が形成される。
【００２５】
位置決めピン１６は、図４乃至図６に示すように、基準溝１５内に入り込むように工具ホルダ９のベース部１２に複数箇所にわたって枢着される。位置決めピン１６は望ましくは一基の工具ホルダ９について二個ずつ設けられ、ツール取付部１０のツール取付穴１０ａの軸心又は主軸の軸心に沿うように配置される。もちろん三個以上設けても差し支えない。また、この位置決めピン１６は工具ホルダ取付部１１に取り付け、基準溝１５を工具ホルダ９に設けるようにしても良い。
【００２６】
図７及び図８に示すように、各位置決めピン１６は基準溝１５内に収まるピン本体１７を備え、ピン本体１７には枢軸１８が取り付けられている。ピン本体１７と枢軸１８は別体として形成することもできるが、望ましくは図８に示すように一体的に形成される。すなわち、一本の円柱体にその軸心に直交するように切込みを入れることにより、ピン本体１７と枢軸１８が一部繋がった状態で形成される。
【００２７】
枢軸１８は、図４に示すように、工具ホルダ９のベース部１２に穿設された軸穴１９内に挿入される。枢軸１８は軸穴１９内で回動自在であり、この枢軸１８を支点にして各位置決めピン１６は工具ホルダ９のベース部１２上で回転可能である。もちろん、枢軸１８を角軸等の固定軸に変更する等して位置決めピン１６をベース部１２に回転しないように固定することも可能である。この枢軸１８の軸心上には固定ネジ２０の挿通穴が形成され、挿通穴に通した固定ネジ２０が工具ホルダ９のベース部１２に螺合することにより枢軸１８を介し位置決めピン１６が工具ホルダ９に固定される。
【００２８】
位置決めピン１６は、基準溝１５内でピン本体１７における基準溝１５の一方の側壁１５ａに当接する箇所に弾性変形を生じ、その結果図６に示すように基準溝１５の両側壁１５ａ，１５ｂにピン本体１７が当接するように形成される。上記固定ネジ２０が緩められ、位置決めピン１６が基準溝１５内で枢軸１８を支点に回されると、位置決めピン１６における弾性変形を生ずる箇所が基準溝１５の一方の側壁１５ａに対峙可能になり、位置決めピン１６が基準溝１５の両側壁１５ａ，１５ｂに当接可能になる。しかる後固定ネジ２０が締め付けられ位置決めピン１６が工具ホルダ９上に固定される。この位置決めピン１６が基準溝１５内に嵌り込むことにより、位置決めピン１６と基準溝１５との間で隙間の発生が防止され、工具ホルダ９上のツールが工作機械の主軸に対して一定の位置関係に保持されることとなる。
【００２９】
位置決めピン１６は、望ましくはピン本体１７における基準溝１５の一方の側壁１５ａに当接する箇所にのみ弾性変形を生じ、ピン本体１７における他方の側壁１５ｂに当接する箇所は剛性を保持するように薄肉部１７ａと厚肉部１７ｂとが形成される。従って、基準溝１５における他方の側壁１５ｂの表面を従来と同様な精度で仕上げ、一方の側壁１５ａの表面を従来よりも低精度で仕上げても工具ホルダ９の位置決めを適正に行うことができる。
【００３０】
また、位置決めピン１６のピン本体１７は、望ましくは図７及び図８に示すように基準溝１５の幅分Ｗよりやや大きい外径Ｄを有した円筒体として形成され、この円筒体における上記基準溝１５の一方の側壁１５ａに当接する箇所が弾性変形可能な薄肉部１７ａとして形成される。このように位置決めピン１６が円筒体であると、ピン本体１７が基準溝１５内で円滑に回転し、円筒体における薄肉部１７ａが基準溝１５の一方の側壁１５ａに当接して弾性変形し、ピン本体１７が基準溝１５の両側壁１５ａ，１５ｂに密接する。
【００３１】
また、位置決めピン１６におけるピン本体１７の薄肉部１７ａと厚肉部１７ｂは、望ましくは図７及び図８に示すように円筒体の円筒形内周面ａを円筒形外周面ｂに対して偏心させることにより構成される。このように位置決めピン１６のピン本体１７を内外周面ａ，ｂが偏心した円筒形とすることにより、ピン本体１７の基準溝１５の側壁１５ａ，１５ｂに対する押圧力を位置決めピン１６の回転量に応じて漸減又は漸増することができる。また、位置決めピン１６及びその薄肉部１７ａと厚肉部１７ｂを簡易に加工することができる。ピン本体１７の円筒形内周面ａを構成する穴は枢軸１８との境の切込みに貫通しており、上記固定ネジ２０はこの穴を通して回転操作される。
【００３２】
次に、上記工具ホルダの位置決め装置の作用について説明する。
【００３３】
図４乃至図６に示すように、工具ホルダ９のベース部１２に複数個の位置決めピン１６を固定ネジ２０により固定する。この固定ネジ２０による固定に先立ち、図３に示すように複数個の位置決めピン１６の薄肉部１７ａが片側に並ぶように位置決めピン１６を枢軸１８上で回転させる。
【００３４】
次いで、ベース部１２をターレット１３の工具ホルダ取付部１１に対し基準溝１５の伸び方向にスライドさせるようにして、位置決めピン１６を基準溝１５内に侵入させる。
【００３５】
これにより、図４及び図６に示すように、位置決めピン１６の厚肉部１７ｂが基準溝１５の一方の側壁１５ｂに当たり、薄肉部１７ａが基準溝１５の他方の側壁１５ａに当たって弾性変形し、位置決めピン１６が基準溝１５の両側壁１５ａ，１５ｂに密接する。このように他方の側壁１５ｂには位置決めピン１６の厚肉部１７ｂが当たり一方の側壁１５ａには弾性変形する薄肉部１７ａが当たるので、一方の側壁１５ａは他方の側壁１５ｂよりも多少精度が低くとも工具ホルダ９はターレット１３や主軸に対して一定の位置関係に位置決めされる。
【００３６】
位置決めピン１６を枢軸１８を支点にして上記位置からさらに回転させ、薄肉部１７ａを側壁１５ａから多少ずらせるようにすると、薄肉部１７ａの肉厚が漸増し位置決めピン１６の側壁１５ａ，１５ｂに対する押圧力が増すので、より精度の良い位置決めを行うことができる。
【００３７】
工具ホルダ９の位置決めが行われた後、図４に示すように、止めネジ１４を工具ホルダ９のベース部１２からターレット１３の工具ホルダ取付部１１へと通して締め付け、工具ホルダ９をターレット１３の工具ホルダ取付部１１に固定する。この固定した工具ホルダ９のツール取付穴１０ａ内にツールを挿入して固定する。
【００３８】
かくて、工具ホルダ９のツール取付穴１０ａの軸心とターレット１３の軸心との間の高さのズレδが解消されるか、又は図４に示すようにこのズレδが存在しても工具ホルダ９の付替えの都度このズレδが変動することなく一定に保たれることになる。
＜実施の形態２＞
図９乃至図１１に示すように、この実施の形態２における位置決め装置では実施の形態１の場合と異なり、位置決めピン２１が枢軸１８に対し偏心している。図９及び図１１中、符号Ｅはこの偏心量を示す。
【００３９】
この位置決めピン２１が基準溝１５内で枢軸１８を支点に回されると、実施の形態１の場合と同様に各位置決めピン２１における基準溝１５の一方の側壁１５ａに当接する箇所に弾性変形を生じ、各位置決めピン２１が基準溝１５の両側壁１５ａ，１５ｂに当接する。そして、さらに片方の位置決めピン２１を枢軸１８を支点にさらに回転させると、この片方の位置決めピン２１がカムとして機能し工具ホルダ９（図３参照）が基準溝１５に対して傾斜し、工具ホルダ９のツール取付穴１０ａ（図３参照）の軸心がターレット１３の軸心に対して微小角傾く。これにより、基準溝１５に対する工具ホルダ９の位置及び角度の双方が調整される。
【００４０】
なお、この実施の形態２を示す図９乃至図１１において実施の形態１におけると同一の部分については同一の符号を用いて示すこととし重複した説明を省略する。
＜実施の形態３＞
図１２及び図１３に示すように、この実施の形態３における位置決め装置では実施の形態１，２の場合と異なり、工具ホルダ９のベース部１２に一つの位置決めピン２２が枢着される。また、工具ホルダ９のベース部１２に一つの位置決め突起２３が設けられる。
【００４１】
位置決めピン２２は実施の形態１で用いた位置決めピン１６又は実施の形態２で用いた位置決めピン２１と同様な構成である。
【００４２】
位置決め突起２３は工具ホルダ９のベース部１２に、ターレット１３の端面に対向するように設けられる。
【００４３】
位置決めピン２２を基準溝１５内に挿入し、位置決め突起２３をターレット１３の端面に当て、位置決めピン２２を所望角度回転させることにより、位置決め突起２３がターレット１３の端面上を滑るので、基準溝１５に対する工具ホルダ９の位置が調整される。
【００４４】
なお、この実施の形態３を示す図１２及び図１３において実施の形態１，２におけると同一の部分については同一の符号を用いて示すこととし重複した説明を省略する。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、工具ホルダと工具ホルダ取付部のうちのいずれか一方に基準溝が形成され、他方に基準溝内に入り込む位置決めピンが一箇所又は複数箇所にわたって配置され、各位置決めピンは、基準溝の一方の側壁に当接する箇所に弾性変形を生じることにより基準溝の両側壁に当接するように形成された工具ホルダの位置決め装置であるから、各位置決めピンが基準溝内で基準溝の一方の側壁に当接する箇所に弾性変形を生じ、これにより各位置決めピンが基準溝の両側壁に当接することとなる。従って、各位置決めピンと基準溝との間の隙間が解消され、工具ホルダ上のツールが工作機械の主軸に対して一定の位置関係に保持されることとなり、ツールの交換、ワークの自動加工が円滑に行われ、加工精度が向上する。また、基準溝の側壁は位置決めピンの弾性変形が生じる箇所に対応する方が反対側の方よりも低精度の仕上げで足りるので、基準溝の形成が簡易化される。
【００４６】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載の工具ホルダの位置決め装置において、位置決めピンが基準溝の幅分よりやや大きい外径を有した円筒体で形成され、この円筒体における上記基準溝の一方の側壁に当接する箇所が弾性変形可能な薄肉部として形成された工具ホルダの位置決め装置であり、各位置決めピンが基準溝の幅分よりやや大きい外径を有した円筒体であるから、位置決めピンを基準溝内に簡易に嵌め込むことができる。
【００４７】
請求項３に係る発明によれば、請求項２に記載の工具ホルダの位置決め装置において、円筒体の円筒形内周面を円筒形外周面に対して偏心させることにより上記薄肉部が形成された工具ホルダの位置決め装置であり、位置決めピンの円筒体の内外面を偏心した円筒形としたので、位置決めピン及びその薄肉部を簡易に加工することができる。
【００４８】
請求項４に係る発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の工具ホルダの位置決め装置において、位置決めピンが枢軸を支点に回動可能である工具ホルダの位置決め装置であるから、位置決めピンを枢軸を支点にして回転させることにより、基準溝の側壁に対する押圧力を加減することができる。
【００４９】
請求項５に係る発明によれば、請求項４に記載の工具ホルダの位置決め装置において、位置決めピンが枢軸に対し偏心している工具ホルダの位置決め装置であるから、各位置決めピンが基準溝内で基準溝の一方の側壁に当接する箇所に弾性変形を生じ、これにより各位置決めピンが基準溝の両側壁に当接し、さらに一部の位置決めピンを枢軸を支点に回転させると、この位置決めピンがカムとして機能し工具ホルダが基準溝に対して傾斜する。従って、基準溝に対する工具ホルダの位置及び角度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の位置決め装置を備えた工具ホルダの正面図である。
【図２】図１に示す工具ホルダの平面図である。
【図３】図１に示す工具ホルダの右側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る位置決め装置を備えた工具ホルダの正面図である。
【図５】図４に示す工具ホルダの平面図である。
【図６】図４に示す工具ホルダの右側面図である。
【図７】実施の形態１の位置決め装置における位置決めピンの正面図である。
【図８】図７中、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る位置決め装置における位置決めピンの正面図である。
【図１０】図９中、Ｘ−Ｘ線矢視断面図である。
【図１１】図９中、ＸＩ線矢視図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る位置決め装置を備えた工具ホルダの正面図である。
【図１３】図１２に示す工具ホルダの側面図である。
【符号の説明】
９…工具ホルダ
１１…工具ホルダ取付部
１５…基準溝
１５ａ，１５ｂ…側壁
１６，２１，２２…位置決めピン
１７ａ…薄肉部
１８…枢軸
Ｄ…位置決めピンの外径
ａ…円筒形内周面
ｂ…円筒形外周面

Claims (5)

1. 工具ホルダと工具ホルダ取付部のうちいずれか一方に基準溝が形成され、他方に基準溝内に入り込む位置決めピンが一箇所又は複数箇所にわたって配置され、各位置決めピンは、基準溝の一方の側壁に当接する箇所に弾性変形を生じることにより基準溝の両側壁に当接するように形成されたことを特徴とする工具ホルダの位置決め装置。
2. 請求項１に記載の工具ホルダの位置決め装置において、位置決めピンが基準溝の幅分よりやや大きい外径を有した円筒体で形成され、この円筒体における上記基準溝の一方の側壁に当接する箇所が弾性変形可能な薄肉部として形成されたことを特徴とする工具ホルダの位置決め装置。
3. 請求項２に記載の工具ホルダの位置決め装置において、円筒体の円筒形内周面を円筒形外周面に対して偏心させることにより上記薄肉部が形成されたことを特徴とする工具ホルダの位置決め装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の工具ホルダの位置決め装置において、位置決めピンが枢軸を支点に回動可能であることを特徴とする工具ホルダの位置決め装置。
5. 請求項４に記載の工具ホルダの位置決め装置において、位置決めピンが枢軸に対し偏心していることを特徴とする工具ホルダの位置決め装置。

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