JP2005186257A - プルスタッド及び工具ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】 弾性部材が劣化し難く且つ当該弾性部材の交換作業が容易となるようなプルスタッド及び工具ホルダを提供する。
【解決手段】 プルスタッド１２の主軸１側の端部に弾性部材１５を設け、主軸１内に配設されるクーラントパイプ４に設けられた主軸側クーラント流路４ａと、前記主軸１の先端に対して前記プルスタッド１２を介して取り付けられる工具ホルダ１１を構成する工具側クーラント流路１２ａとの接続部１６を、前記弾性部材１５を弾性変形させることにより液密に接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械において、工具側にクーラントを供給するために構成されたクーラント流路にて、その途中で形成される接続部を液密に接続するプルスタッド及び工具ホルダに関する。

従来より、例えばドリルやエンドミル等の工具によって加工対象物に深穴や深溝等を加工する場合、その加工部及び工具に対して冷却や潤滑を行ったり、或いは切削屑の除去を
行ったりすることを目的として、クーラント流路を介し工具側（加工対象物）にクーラントが供給される構成のものがある。
例えば、特許文献１に開示されているものにおいては、図１０に示すように、主軸１００に給水パイプ（いわゆる、主軸側クーラント流路）１０１が形成されると共に、工具ホルダ１０２の被取付部を構成するプルスタッド１０３に切削液通路（いわゆる、工具側クーラント流路）１０４が形成され、以ってクーラント流路が構成され、これにより主軸１００から工具ホルダ１０２へ、そして工具ホルダ１０２から図示しない工具を介して加工部へと切削液（以下、クーラントと称する。）が噴射されるようになっている。

このような構成の場合、一般的に前記クーラントには常時高圧力が掛けられ、以って当該クーラントは前記加工部に対して強力に噴射される。よって、主軸１００内の給水パイプ１０１及びプルスタッド１０３内の切削液通路１０４を、いわゆるクーラント流路を流れるクーラントに対しても常時高圧力が掛かっている状態となる。このため、主軸１００とプルスタッド１０３との間、つまり前記給水パイプ１０１及び切削液通路１０４との接続部１０５は、上記高圧力の掛かったクーラントを漏れ出させないために前記圧力に耐えられるよう且つ液密に接続しなければならない。

よって、上記特許文献１においては、給水パイプ１０１の工具ホルダ１０２側端部にゴム等のシール部材１０６を設け、プルスタッド１０３の主軸１００側端部で前記シール部材１０６を弾性変形させることに基づいて、前記接続部１０５を液密にシールしている。
特開２００２−１１６３８号公報

しかしながら、上記のようにシール部材１０６が給水パイプ１０１に、つまり主軸１００側に設けられる構成の場合、次のような問題が生ずる。つまり、用途別に工具ホルダ１０２を交換する毎に、シール部材１０６は新たに装着される工具ホルダ１０２のプルスタッド１０３の端部と継続的に接触することになるので、弾性変形する頻度が多くなってしまい、これにより早期に劣化してしまう。更に、劣化したシール部材１０６を新たに交換する際に当該シール部材１０６は給水パイプ１０１の工具１０２ホルダ側端部、換言すれば主軸１００内の奥まった箇所に位置しているため、この交換作業には非常に手間が掛かってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、シール部材が劣化し難く且つ当該シール部材の交換作業が容易となるようなプルスタッド及び工具ホルダを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のプルスタッドは、一方の端部に工具側係合部と、他方の端部に主軸側係合部とを有すると共に、主軸に設けられた主軸側クーラント流路に接続される工具側クーラント流路とを内部に備えたプルスタッドにおいて、このプルスタッドにおける工具側係合部の端面には、前記主軸側クーラント流路と前記工具側クーラント流路とを液密にシールするための弾性部材が設けられていることを特徴とする（請求項１の発明）。

この構成によれば、弾性部材は工具ホルダの交換毎に継続的に弾性変形するのではなく、用途別の工具ホルダ毎に断続的に弾性変形するだけなので、弾性変形する頻度が大幅に減少する。更に、弾性部材の交換は工具ホルダを取り外して、手元で行うことができる。
また、上記の場合、前記プルスタッドにおける工具側係合部の端面には収納部が形成され、前記弾性部材は前記収納部に収納されるとよい（請求項２の発明）。

この構成によれば、弾性部材はプルスタッドから外れ難くなる。
また、この場合、前記収納部は、穴状をなし、開口端から底端に至る少なくとも一部に前記開口端よりも広い拡張部が存在するように構成されたり（請求項３の発明）、或いは前記収納部は、穴状をなし、開口端に対して底端が最も広い拡張部となるよう構成されたりするとよい（請求項４の発明）。

この構成によれば、弾性部材はプルスタッドから一層外れ難くなる。
また、この場合、前記弾性部材は、ゴムにより形成されるとよい（請求項５の発明）。
この構成であれば、弾性部材が弾性変形しやすくなる。
また、この場合、前記弾性部位は、Ｏリングとしてもよい（請求項６の発明）。
この構成であれば、前記収納部の様々な径に対応し易くなる。

また、工具ホルダは、上記請求項１〜６のプルスタッドを備えた構成とするとよい（請求項７の発明）。
この構成であれば、プルスタッドの弾性部材が弾性変形する回数が減少するので、前記弾性部材の早期の劣化を防止することができる。

本発明のプルスタッド及び工具ホルダによれば、弾性部材が劣化し難く且つ当該弾性部材の交換作業が容易となるという優れた効果を呈する。

＜第１の実施例＞
以下、本発明の第１の実施例を図１〜図３を参照して説明する。
主軸１は、図１に示すように、ハウジング２に対しベアリング３を介して回転可能に設けられている。主軸１の内部には、中心軸に沿って貫通され且つ前記主軸１の先端方向（図１中、矢印Ａ方向）に位置させて、テーパ状をなす工具ホルダ装着孔１ａと、この工具ホルダ装着孔１ａの後端方向（図１中、矢印Ｂ方向）へ延びる主軸貫通孔１ｂと、前記工具ホルダ装着孔１ａと主軸貫通孔１ｂとを連通する中空孔１ｃとが夫々形成されている。なお、前記中空部１ｃには、クーラント逃がし孔１ｄが形成されている。

前記主軸貫通孔１ｂ内には、クーラントパイプ４が設けられている。クーラントパイプ４の内部には、中心軸に沿って貫通され且つ前記クーラントパイプ４の先端に位置したノズル孔４ａと、このノズル孔４ａの後端方向へ延びるクーラント孔４ｂとが夫々連通して形成されている。前記ノズル孔４ａは、後述するクーラントノズルを挿入可能となるよう、前記クーラント孔４ｂよりも径大に形成されている。

更に、クーラントパイプ４の先端部近傍には、複数の鋼球５が設けられている。これらの鋼球５は、前記クーラントパイプ４の軸方向の摺動によって前記クーラントパイプ４の中心軸を中心に円周方向へ移動可能に配設されている。つまり、クーラントパイプ４の先端部が前記主軸貫通孔１ｂ内に位置するときは前記複数の鋼球５は当該主軸貫通孔１ｂの内面（径）に沿って収縮方向（中心軸方向）へ移動し停止状態（図３中、実線参照）となり、逆に前記クーラントパイプ４の先端部が中空孔１ｃ内に位置するときは前記複数の鋼球５は当該中空孔１ｃの内面（径）に沿って拡張方向（円周方向）への移動が許容され停止状態（図３中、２点鎖線参照）となる。

また、前記クーラントパイプ４の先端部近傍の外周（外壁）には係合凸部４ｃが形成されると共に、後端部はフランジ部４ｄとして形成されている。そして、前記係合凸部４ｃと前記主軸貫通孔１ｂの内面（内周）との間には支持部材６が配設されている。この支持部材６と前記クーラントパイプ４の係合凸部４ｃとが係合することにより前記クーラントパイプ４は軸方向の摺動が規制される。また、この係合凸部４ｃの近傍に位置させて、クーラントパイプ４には圧入孔４ｅが形成され、この圧入孔４ｅには圧入ピン７が圧入されており、この圧入ピン７は後述するクーラントノズルの抜け止めをするものである。

前記支持部材６と前記クーラントパイプ４のフランジ部４ｄとの間には、前記クーラントパイプ４の外周面を覆うようにばね７ａが挿入されている。このばね７ａの一端は前記支持部材６に係合し、他端は前記フランジ部４ｄに当接するよう構成されている。これにより、前記クーラントパイプ４は主軸１の後端方向へ、前記支持部材６の規制範囲内で常に付勢される。なお、クーラントパイプ４の外周には複数のＯリング４ｆが設けられている。

クーラントパイプ４のノズル孔４ａには、クーラントノズル８が配設されている。このクーラントノズル８の内部には主軸側クーラント流路８ａが形成されており、前記クーラントパイプ４内を流れてきたクーラントは前記主軸側クーラント流路８ａへと流入可能である。ノズル孔４ａの後端には座金９が配設されている。この座金はノズル孔４ａと略同径であるので前記クーラント孔４ｂの前端、つまりノズル孔４ａの最後端で引掛かかることにより停止状態となる。そして、この座金９と前記クーラントノズル８との間には付勢ばね１０が配設されている。この付勢ばね１０により、前記クーラントノズル８は、常に先端方向へ付勢される。

このクーラントノズル８の外周には、当該クーラントノズル８の長さ方向の略中央に位置させて断面凹状をなす圧入ピン係合部８ｂが形成されており、この圧入ピン係合部８ｂに対して前記クーラントパイプ４に設けられた圧入ピン７が係合することにより、前記クーラントノズル８は、主軸１の先端方向へ抜け止めされる構成となっている。なお、クーラントノズル８の外周には、複数のＯリング８ｃが設けられている。

ところで、工具ホルダ装着孔１ａに装着される工具ホルダ１１には、図２に示すようなプルスタッド１２が設けられている。このプルスタッド１２は、全体的には略筒状をなすもので、その内部には工具側クーラント流路１２ａが形成されている。また、プルスタッド１２の一方の端部には工具側係合部１３が、他方の端部に主軸側係合部１４が夫々形成されており、前記工具側係合部１３が前記工具ホルダ１１に螺着されることに基づいて前記プルスタッド１２は前記工具ホルダ１１に固定されるものである。

前記主軸側係合部１４には、鋼球係合部１４ａが形成されると共に、この鋼球係合部１４ａの端部には収納部１２ｂが形成されている。この収納部１２ｂは、穴状をなし、開口端に対し底端が最も広い拡張部となる、いわゆる円錐台形の形状、換言すれば先狭な形状をなし、軸方向の中心は前記工具側クーラント流路１２ａと連通している。
この収納部１２ｂ内には、弾性部材としてゴム製のシール部材１５が収納されている。シール部材１５は、全体としては前記収納部１２ｂと同様に円錐台形の形状をなし、軸方向中心は前記工具側クーラント流路１２ａと同径の孔が形成されている。このシール部材１５は前記収納部１２ｂに圧入されるように収納され、その先端部は前記収納部１２ｂよりも若干突出するように形成されている。

さて、このように構成されたプルスタッド１２において、主軸１の工具ホルダ装着孔１ａには前記工具ホルダ１１が装着される。工具ホルダ１１の装着は、図３の２点鎖線で示すように、まずクーラントパイプ４をばね７ａの後端方向（図３中、矢印Ｄ方向）への付勢力に抗して先端方向（図３中、矢印Ｃ方向）に摺動させて引き出し、複数の鋼球５を中空部１ｃ内に位置させて拡張方向にて停止状態とする。この状態で、工具ホルダ装着孔１ａに工具ホルダ１１を挿入するとプルスタッド１２の鋼球係合部１４ａ及びシール部材１５は前記複数の鋼球５間をすり抜けてクーラントノズル８の端部に当接し、接続部１６を形成する。

そして、クーラントパイプ４をばね７ａの付勢力により元の状態に戻すと、図３の実線で示すように、前記複数の鋼球５が前記中空部１ｃから主軸貫通孔１ｂの内面（径）に沿って収縮方向（中心軸方向）へ移動し停止状態となる。このように、複数の鋼球５が前記プルスタッド１２の鋼球係合部１４ａに密に係合することに基づいて前記プルスタッド１２のシール部材１５はクーラントノズル８の端部に対して押し付けられ弾性変形し、これにより前記接続部１６を液密にシールする。なお、クーラントノズル８は付勢ばね１０により先端方向（図３中、下方向）に付勢されているので、接続部１６はより液密にシールされる。これにより、前記クーラントパイプ４を流れるクーラントは、クーラントノズル８の主軸側クーラント流路８ａ、そしてプルスタッド１２の主軸側クーラント流路１２ａを、そして図示しない工具を経て加工対象物の加工部へと供給される。

このような構成とした第１の実施例によれば、シール部材１３はプルスタッド１２に設けられており、前記シール部材１５は工具ホルダ１１の交換毎に継続的に弾性変形するのではなく、用途別の工具ホルダ１１毎に断続的に弾性変形するだけなので、弾性変形する頻度が大幅に減少するので、シール部材１５に掛かるストレス（圧縮応力）の回数が減り、シール部材１５が劣化し難くなる。

また、シール部材１５の交換作業は工具ホルダ１１を取り外して手元で行うことができ、主軸１内の奥まった所での交換作業を余儀なくされたりすることがないので、前記交換作業が容易に且つ短時間でできるようになる。更に、基本的な構造、形状は既存（従来）のプルスタッドと同じであるので、主軸１側を新たに改装したりする必要もなく、莫大な設備投資を追加しなくても上記効果を得ることができる。

また、プルスタッド１２の収納部１２ｂは、開口端に対し底端が最も広い拡張部となるよう構成されると共に、シール部材１５はこの収納部１２ｂに対して圧入されるように収納されるので、前記シール部材１５の弾性反発力により互いが密に嵌合されるようになり、これによりシール部材１５が外れ難くなる。更に、シール部材１５をゴム製としたので、当該シール部材１５を収納部１２ｂに入れ易い。そして、シール部材１５が収納部１２ｂに収納された際に先端部が前記収納部１２ｂより若干突出する構成としたので、接続部１６を液密にシールするシール性が一層向上する。

＜第２の実施例＞
図４は本発明の第２の実施例を示したものであり、この第２の実施例は上記した第１の実施例とは次の点が異なっている。すなわち、プルスタッド２０の収納部２０ａは穴状をなし、その内周面において開口端から底端に至る少なくとも一部に、つまり深さ方向の一部（本実施例では、略中央部）に前記開口端よりも広い拡張部としての環状凹部２０ｂが形成されている。一方、シール部材２１の外周面には、その高さ方向の略中央部に、つまり前記収納部２０ａの環状凹部２０ｂと対応する位置に環状凸部２１ａが形成されている。シール部材２１は、収納部２０ａに対して前記環状山部２１ａが前記環状凹部２０ｂに圧入されるように収納されるので、当該シール部材２１の弾性反発力により互いの凸部及び凹部が密に嵌合されるようになる。

このような構成とした第２の実施例によれば、何らかの理由でシール部材２１に対して軸方向、換言すれば抜け方向に力が作用しても、前記収納部２０ａからシール部材２１が抜け難くなる。
＜第３の実施例＞
図５は本発明の第３の実施例を示したものであり、この第３の実施例は上記した第１の実施例とは次の点が異なっている。すなわち、プルスタッド３０の収納部３０ａの内周面は、その深さ方向の略中央部が拡張部として形成される、いわゆる樽型をなしている。一方、シール部材３１の外周面も、前記収納部３０ａ同様に樽型をなしている。シール部材３１は、収納部３０ａに対してその外周面が前記収納部３０ａの内周面に圧入されるように収納されるので、互いが密に嵌合されるようになる。

このような構成とした第３の実施例によれば、上記第２の実施例と同様な効果を得ることができる。
＜第４の実施例＞
図６は本発明の第４の実施例を示したものであり、この第４の実施例は上記した第１の実施例とは次の点が異なっている。すなわち、プルスタッド４０の収納部４０ａの内周面は、軸方向の中心から同径にて形成される、いわゆるストレート管状をなしている。一方、シール部材４１の外周面も前記収納部と同形状に形成されるが、その外周面の径は前記収納部４０ａの内周面の径よりも若干大きく形成されている。シール部材４１は、収納部４０ａに対して全外周面が圧入されるように収納されるので、互いが密に嵌合されるようになる。

このような構成とした第３の実施例によれば、上記第２の実施例と同様な効果を得ることができる。更に、収納部４０ａ及びシール部材４１の成型が容易になる。
＜第５の実施例＞
図７は本発明の第５の実施例を示したものであり、この第５の実施例は上記した第１の実施例とは次の点が異なっている。すなわち、プルスタッド５０の収納部５０ａは、その開口端に対し底端が最も広い拡張部として形成され、且つ深さがより浅くなるように構成されている。一方、弾性部材はＯリング５１からなっている。収納部５０ａは、開口端の径が底端よりも狭く構成さており、Ｏリング５１はその外周面が前記開口端に係合し当該Ｏリング自身が前記収納部５０ａの底端方向に付勢されるよう収納されるので、互いが密に嵌合するようになる。

このような構成とした第５の実施例によれば、上記第２の実施例と同様な効果を得ることができる。更に、Ｏリング５１は、既存のもの（市販品）が多く存在し入手が容易であるので、部材調達の手間が減少すると共に、様々な径の収納部に対応することができる。
＜第６の実施例＞
図８は本発明の第６の実施例を示したものであり、この第６の実施例は上記した第１の実施例とは次の点が異なっている。すなわち、プルスタッド６０の主軸側の端部にはシール部材６１がねじ６２により固定されている。

このような構成とした第６の実施例によれば、シール部材６１がプルスタッド６０から一層外れ難くなる。なお、シール部材を固定するものはねじに限らず、例えばビレット等でもよい。
＜第７の実施例＞
図９は本発明の第７の実施例を示したものであり、この第７の実施例は上記した第１の実施例とは次の点が異なっている。すなわち、プルスタッド７０の収納部７０ａの内周面には、金属製の筒状部材７１が螺着され、これによりシール部材７２を固定している。

このような構成とした第７の実施例によれば、上記第６の実施例と同様な効果を得ることができる。更に、筒状部材７１一つでシール部材７２を固定できるので、固定作業が容易となる。

本発明の第１の実施例を示すもので、主軸端部近傍の断面図 プルスタッドの平面図 主軸端部の拡大図 本発明の第２の実施例を示すもので、図２相当図 本発明の第３の実施例を示すもので、図２相当図 本発明の第４の実施例を示すもので、図２相当図 本発明の第５の実施例を示すもので、図２相当図 本発明の第６の実施例を示すもので、図２相当図 本発明の第７の実施例を示すもので、図２相当図 従来例を示すもので、図１相当図

符号の説明

図面中、１は主軸、８ａは主軸側クーラント流路、１１は工具ホルダ、１２はプルスタッド、１２ａは工具側クーラント流路、１２ｂは収納部、１３は工具側係合部、１４は主軸側係合部、１５はシール部材（弾性部材）、２０はプルスタッド、２０ａは収納部、２０ｂは拡張部、２１はシール部材（弾性部材）、３０はプルスタッド、３０ａは収納部、３１はシール部材（弾性部材）、４０はプルスタッド、４０ａは収納部、４１はシール部材（弾性部材）、５０はプルスタッド、５０ａは収納部、５１はＯリング、６０はプルスタッド、６１はシール部材（弾性部材）、７０はプルスタッド、７０ａは収納部、７２はシール部材（弾性部材）である。

Claims (7)

1. 一方の端部に工具側係合部と、他方の端部に主軸側係合部とを有すると共に、主軸に設けられた主軸側クーラント流路に接続される工具側クーラント流路とを内部に備えたプルスタッドにおいて、
   このプルスタッドにおける工具側係合部の端面には、前記主軸側クーラント流路と前記工具側クーラント流路とを液密にシールするための弾性部材が設けられていることを特徴とするプルスタッド。
2. 前記プルスタッドにおける工具側係合部の端面には収納部が形成され、前記弾性部材は前記収納部に収納されていることを特徴とする請求項１記載のプルスタッド。
3. 前記収納部は、穴状をなし、開口端から底端に至る少なくとも一部に前記開口端よりも広い拡張部が存在するように構成されていることを特徴とする請求項２記載のプルスタッド。
4. 前記収納部は、穴状をなし、開口端に対して底端が最も広い拡張部となるよう構成されたことを特徴とする請求項２記載のプルスタッド。
5. 前記弾性部材は、ゴムにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のプルスタッド。
6. 前記弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のプルスタッド。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のプルスタッドを備えたことを特徴とする工具ホルダ。
   
   

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