JP2007196330A - 工具ホルダユニット及び工具マガジン - Google Patents

Abstract

【課題】合成樹脂製のホルダ本体に対して硬質金属製のリングを取り付けることで製造コストを抑えつつ工具ツールを係合するための係合部材周辺の強度を向上させ、さらには製造効率を向上させることができる工具ホルダユニット、及びそれを備えた工具マガジンを得る。
【解決手段】工具ホルダユニットはホルダ本体２０とリングユニット４０とを備えている。リングユニット４０は、球留めリング４１とリテーナ６１とを備えている。球留めリング４１には内外に貫通する貫通孔５１が形成されており、貫通孔５１内に工具ツールを係合するための剛球５２と、当該剛球５２を球留めリング４１の内周側に付勢するバネ５３とが設けられている。この場合に、貫通孔５１の外周側開口５１ｂを塞ぐようにして球留めリング４１に対してリテーナ６１を装着した。
【選択図】 図５

Description

本発明は、工具ホルダユニット及び工具マガジンに関する。

マシニングセンタ等の工作機械においては、複数の工具ツールを待機させるための工具マガジンが設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。詳細には、工具マガジンには複数の工具ホルダユニットが設けられており、各工具ホルダユニットに工具ツールを保持させることで複数の工具ツールが待機されている。工具ホルダユニットに保持された工具ツールは、自動工具交換装置により工作機械の主軸に装着される。これにより、主軸に所望の工具ツールを装着してワークを順次加工することが可能となっている。

ここで、工具ホルダユニットの従来の構成について図８を用いて説明する。工具ホルダユニット１００は、筒状のホルダ本体１０１を有しており、その内部にはシャンク収容孔１０２と、プルスタッド収容孔１０３とが連続的に設けられている。工具ツール１１０の着脱は、シャンク収容孔１０２の先端開口から行われる。また、ホルダ本体１０１におけるプルスタッド収容孔１０３を形成する壁部には、プルスタッド収容孔１０３に対して放射方向に延び内外に貫通した複数の貫通孔１０４が設けられており、各貫通孔１０４には係合部材としてのボール１０５が挿入されている（図８においては、そのうちの１つを示す）。ボール１０５は、バネ１０６によりプルスタッド収容孔１０３に向けて付勢されている。そして、工具ホルダユニット１００内に工具ツール１１０が挿入されると、工具ツール１１０に形成された係合部１１１にボール１０５が係合されることにより、工具ホルダユニット１００内に工具ツール１１０が保持される。この保持された工具ツール１１０は、所定の力で引き抜くことでボール１０５の係合部１１１との係合が外れ、工具ホルダユニット１００から取り外すことができる。
特開２００５−１０３６８７号公報

以上の構成の工具ホルダユニットにおいて、その成型を容易なものとすべく、ホルダ本体を金属により成型するのではなく、合成樹脂により成型する構成が考えられる。しかしながら、合成樹脂は金属に比べて強度が低いため、工具ツールの着脱に際してのボールの変位に応じて受ける力によりボール周辺において割れなどが発生するおそれがある。

上記の問題に対処するには、ボールの周辺を硬質金属製とし、その他の部分を合成樹脂製とする構成が考えられる。本構成としては、例えば、ホルダ本体を成型するための金型に予め硬質金属をインサートしそこに合成樹脂を流し込む、所謂、インサート成型を行う構成が想定される。しかしながら、かかる構成では、金型の構造が複雑化してしまい、結果的に製造コストが高くなってしまうおそれがある。

そこで、本発明者は、合成樹脂製のホルダ本体に対して硬質金属製の球留め用のリングを取り付けて固定する構成を考え出した。これにより、金型の構造を複雑化させることなく、ボール周辺における割れなどの発生を抑制することができる。但し、本構成において工具ホルダユニットの製造効率が低下してしまうのは好ましくない。例えば、ホルダ本体及び球留め用のリングのそれぞれに予め内外に貫通する貫通孔を形成しておき、それら貫通孔を連通させてホルダ本体の外側からボール及びバネを挿入する構成とすると、両者の貫通孔の位置合わせを行い、その後、ボール及びバネを配置する必要があるため、工具ホルダユニットの製造効率が低下してしまうおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、合成樹脂製のホルダ本体に対して硬質金属製のリングを取り付けることで製造コストを抑えつつ工具ツールを係合するための係合部材周辺の強度を向上させ、さらには製造効率を向上させることができる工具ホルダユニット、及びそれを備えた工具マガジンの提供を目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果、より踏み込んだ具体的手段等を示しつつ説明する。なお以下では、理解を容易にするため、発明の実施の形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

手段１．先端に工具が取り付けられた工具ツール（工具ツール７０）の基端側が入り込む収容孔（シャンク収容孔２１、プルスタッド収容孔４３）と、収容孔の基端側の位置にて同収容孔に対して放射方向に移動する係合部材（剛球５２）と、係合部材を前記収容孔側に付勢する付勢部材（バネ５３）とを備え、
前記係合部材の係合により前記工具ツールを着脱可能に保持する工具ホルダユニットにおいて、
筒状をなす合成樹脂製のホルダ本体（ホルダ本体２０）と、硬質金属製のリング（球留めリング４１）とを備え、同一軸線上に位置するように前記ホルダ本体の基端側に前記リングを収容することで両者の内周側により前記収容孔を形成し、
前記リングには前記放射方向に貫通し前記係合部材及び前記付勢部材が配置される貫通孔（貫通孔５１）を複数形成するとともに、これら貫通孔の外周側開口（外周側開口５１ｂ）を塞ぐ蓋体（リテーナ６１）を前記リングに装着することでリングユニット（リングユニット４０）を構成し、
同リングユニットを前記ホルダ本体の基端側から挿入して収容するとともに、その収容した位置にてリングユニットをホルダ本体に対して締結する締結手段（六角穴付きボルト４７）を設けたことを特徴とする工具ホルダユニット。

手段１によれば、工具ホルダユニットに設けられた係合部材は付勢部材により付勢されて収容孔内に一部が突出し、当該係合部材の係合により工具ツールが着脱可能に保持される。かかる場合に、合成樹脂製のホルダ本体に対して硬質金属製のリングが収容されており、当該リングに形成した各貫通孔内に係合部材及び付勢部材を配置した。これにより、工具ツールを着脱する際における係合部材の変位は硬質金属製のリングにより受けられ、ホルダ本体を合成樹脂製とした構成において係合部材の変位によって工具ホルダユニットが破損してしまうことが抑制されている。また、成型したホルダ本体に対してリングを収容する構成であるので、所謂インサート成型をする構成に比べ、製造コストを抑えつつ上記効果を奏することができる。

また、貫通孔の外周側開口を塞ぐ蓋体をリングに装着することでリングユニットを構成し、当該リングユニットをホルダ本体の基端側から挿入して収容するとともに、その収容した位置にて締結手段によりホルダ本体に対してリングユニットを締結した。これにより、工具ホルダユニットの組み立てに際しては、ホルダ本体とリングユニットとを各々独立して完成させておき、その完成させたリングユニットをホルダ本体に対して挿入して締結手段によって締結するだけでよい。よって、上記のとおり製造コストを抑えつつ係合部材周辺の強度を向上させた構成において、工具ホルダユニットの製造効率を向上させることができる。

さらに、本構成においては係合部材の数や種類を変更する場合、その仕様に応じたリングユニットをホルダ本体に取り付け締結手段によって締結するだけでよく、ホルダ本体の設計変更、すなわちホルダ本体の成型用金型の変更を要しない。よって、かかる工具ホルダユニットの設計変更を容易に行うことができる。

手段２．前記蓋体は、前記リングの外周壁（外周壁４２ａ）に沿ったリング状をなし全貫通孔の外周側開口を塞ぐリテーナ（リテーナ６１）であることを特徴とする手段１に記載の工具ホルダユニット。

手段２によれば、リングに対してリテーナを装着することで、リテーナの内周壁がリングの外周壁に当接し自ずと各貫通孔の外周側開口が塞がれる。また、本構成においてはリテーナの挿入口からリングを挿入することで装着を行うことができ、リテーナは付勢部材の付勢力を受ける構成であるため当該付勢力によってリングに対してリテーナが固定される。以上より、リングユニットを組み立てる場合の作業性が向上され、それに伴って工具ホルダユニットの製造効率を向上させることができる。

手段３．前記リング又は前記リテーナの一方には、他方に当接することで前記リテーナに対する前記リングの挿入方向位置を規定するストッパ（延出部６５）を形成したことを手段２に記載の工具ホルダユニット。

手段３によれば、リングに対するリテーナの装着に際してはストッパによって挿入方向位置が規定される位置までリングを挿入するだけでよく、リングユニットを組み立てる場合の作業性を向上させることができる。

手段４．前記収容孔の基端側を段差状に拡径させて同基端側に開放されたリングユニット収容部（リング収容孔３１）を形成し、このリングユニット収容部の段差部（第２段差部３８）に当接することで前記リングユニットの挿入方向の移動が規制される構成とし、
前記ストッパは、前記リテーナの反挿入口側の端部から内側へ延出するように形成され前記リングの端面（端面４２ｂ）に当接する延出部（延出部６５）であり、
当該延出部を、前記リングと前記段差部とで挟持したことを特徴とする手段３に記載の工具ホルダユニット。

手段４によれば、リングユニットをリングユニット収容部に収容する場合には当該リングユニット収容部の段差部に当接することでリングユニットの挿入方向の移動が規制される。この場合に、ストッパはリテーナにおける反挿入口側の端部に形成された延出部である。つまり、絞り成形によって延出部を形成することでストッパとしての機能を簡素な構成により設けることができる。

また、リングユニット収容部の段差部とリングとにより延出部が挟持されるため、リテーナが強固に固定される。これにより、工具ツールの着脱に際してリテーナが外れてしまうことが防止される。また、本構成においてはホルダ本体に対してリングユニットを収容して締結手段により締結するだけでリテーナが強固に固定されるため、固定手段を別途設ける構成に比べ工具ホルダユニットの製造効率を向上させることができる。さらには、ストッパとしての機能を有する延出部により上記固定機能が兼用されるので構成の簡素化を図ることができる。

手段５．前記延出部を前記リングの端面のうち外周縁部に当接するよう形成するとともに、その延出部を収容する収容溝（収容溝３８ａ）を前記段差部又は前記リングに形成し、
前記リングの端面のうち前記延出部との当接部分よりも内周側を前記段差部に当接させたことを特徴とする手段４に記載の工具ホルダユニット。

手段５によれば、リングユニット収容部の段差部とリングとにより延出部を挟持するようにした構成において、リングの端面がリングユニット収容部の段差部に当接され、ホルダ本体に対してリングユニットを安定した状態で収容することができる。

手段６．前記リテーナにおける前記リングに対する挿入口側の端部全域に、除々に拡径となるように外側へ延出したフランジ（フランジ６４）を形成したことを特徴とする手段２乃至手段５のいずれかに記載の工具ホルダユニット。

リテーナにより付勢部材の付勢力が受けられる構成であるため、リングユニットの組み立てに際してリングの各貫通孔内に付勢部材を設置した時点では各貫通孔の外周側開口から付勢部材の外側端部が飛び出た状態となる。この場合に、手段６によれば、リテーナにフランジが形成されているので、リングに対してリテーナを装着することで付勢部材の外側端部がフランジによって内側へと押される。よって、リングユニットを組み立てる場合の作業性を向上させることができ、これに伴って工具ホルダユニットの製造効率を向上させることができる。

なお、「除々に拡径となるように外側へ延出した」構成としては、滑らかにカーブするように外側へ延出させた構成や所定の勾配のテーパ状とした構成が考えられる。

手段７．前記リテーナの外周壁（外周壁６６）が前記ホルダ本体の内周壁（中径部３５）と当接するように前記リテーナを形成したことを特徴とする手段２乃至手段６のいずれかに記載の工具ホルダユニット。

手段７によれば、工具ツールの着脱に際して付勢部材からリテーナにかかる付勢力がホルダ本体によっても受けられる。よって、リテーナの破損を防止することができる。また、かかる構成とすることによりリテーナに必要とされる強度が低減され、リテーナの厚み寸法を小さくすることが可能となり、これに伴って工具ホルダユニットの小型化を図ることが可能となる。

手段８．前記リングユニットには前記貫通孔を避けた位置に軸線方向に貫通したリング側締結孔（リング側ボルト孔４６）を形成するとともに、前記ホルダ本体には軸線方向に延びる本体側締結孔（本体側ボルト孔３３）を形成し、
前記リングユニットと前記ホルダ本体との回転位置決め構造（位置決めピン３２、位置決め孔４５）を設け、その位置決めにより前記リング側締結孔及び前記本体側締結孔が連通されて前記締結手段に対する締結孔が形成されることを特徴とする手段１乃至手段７のいずれかに記載の工具ホルダユニット。

手段８によれば、ホルダ本体とリングユニットとの回転位置決め構造が設けられていることにより、ホルダ本体にリングユニットを収容すると自ずと本体側締結孔とリング側締結孔とが連通した状態となり、締結孔の位置合わせを容易に行うことができる。よって、ホルダ本体にリングユニットを収容する場合の作業性を向上させることができ、これに伴って工具ホルダユニットの製造効率を向上させることができる。

手段９．複数の工具ホルダユニット（工具ホルダユニット１０）を備え、これら各工具ホルダユニットに工具ツールを保持させることにより工作機械の主軸に取り付ける工具ツールを待機させる工具マガジンであって、
前記各工具ホルダユニットを、手段１乃至手段８のいずれかに記載の工具ホルダユニットとしたことを特徴とする工具マガジン。

手段９によれば、工具マガジンに設けられたすべての工具ホルダユニットに関して、製造コストを抑えつつ係合部材周辺の強度を向上させることができる。さらに、製造効率の向上が実現されることで製造コストの低減を図ることができる。そして、これに伴って、複数の工具ホルダユニットを備える工具マガジンの製造コストの低減を図ることができる。

以下、発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は工具ホルダユニット１０の分解斜視図、図２は工具ホルダユニット１０の平面図、図３は図２のＡ―Ａ線断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図、図５は図３の部分拡大図である。

工具ホルダユニット１０は工具マガジンに取り付けられている。工具マガジンは、主軸に取り付けられたスライスカッタ，ドリル等の各種工具を用いてワークを加工する工作機械に設けられている。工具マガジンには、多数の工具ホルダユニット１０が設置されている。これら工具ホルダユニット１０に各種工具を備えた工具ツール７０が保持されていることにより、工具マガジンには工具ツール７０が多数待機されている。そして、これら待機された工具ツールは自動工具交換装置により主軸との間で自動交換される。

工具ホルダユニット１０は、上記のとおり工具ツール７０を着脱可能に保持するためのものである。工具ツール７０は、図３に示すように、基端側にシャンク部７１を備えており、シャンク部７１にスライスカッタやドリル等の工具が固定されている。シャンク部７１は、略円柱状をなし、基端に向けて先細り形状をしている。また、シャンク部７１は、工具ツール７０を工具ホルダユニット１０に着脱する際に使用される把持部７２と、シャンク部７１の最基端部を形成するプルスタッド７３とを備えている。

工具ホルダユニット１０は、ホルダ本体２０と、リングユニット４０とを主要構成部品として備えている。ホルダ本体２０は、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂により略円筒状に形成されている。なお、ホルダ本体２０には、その外壁にリブ２４が一体形成されており、その強度の向上が図られている。また、ホルダ本体２０の外壁には工具マガジンに対する固定部が取り付けられる。但し、かかる固定部をホルダ本体２０に一体形成する構成としてもよい。

ホルダ本体２０には工具ツール７０のシャンク部７１の大半が収容されるシャンク収容孔２１が形成されている。シャンク収容孔２１は先端開口２３に向けて拡径されるようにテーパ状となっており、先端開口２３から工具ツール７０のシャンク部７１が挿入される。シャンク収容孔２１の基端側にはリング収容孔３１が形成されている。リング収容孔３１はシャンク収容孔２１に対して同一軸線上に連通されており、基端側に開放されている。リング収容孔３１には、基端開口２２から挿入されてリングユニット４０が収容されている。

リングユニット４０は、鉄や銅などの硬質金属により形成された球留めリング４１を備えている。球留めリング４１は略円筒状に形成されたベース部４２を備えており、ベース部４２にはシャンク収容孔２１に対して同一軸線上にプルスタッド収容孔４３が形成されている。プルスタッド収容孔４３には工具ツール７０のプルスタッド７３が収容される。

プルスタッド収容孔４３には軸線方向の途中位置からシャンク収容孔２１側の端部に向けて除々に孔径が大きくなるテーパ部４３ａが形成されており、当該テーパ部４３ａにより工具ツール７０の挿入作業の容易化が図られている。また、テーパ部４３ａはプルスタッド収容孔４３がシャンク収容孔２１に連通する位置まで延びており、この連通箇所はベース部４２の一端から突出した環状凸部４４の内周側に形成されている。つまり、プルスタッド収容孔４３はベース部４２と環状凸部４４との内周側によって形成されている。

ベース部４２には、図４に示すように、プルスタッド収容孔４３に対して放射方向に延び内外に貫通する貫通孔５１が、周方向にみて等間隔（１２０°）に３つ形成されている。各貫通孔５１内には、剛球５２と当該剛球５２をプルスタッド収容孔４３側に向けて付勢するバネ５３が配置されている。各剛球５２は、各バネ５３に付勢されることで、一部がプルスタッド収容孔４３内に突出している。この場合に、貫通孔５１の内周側開口５１ａが剛球５２の直径よりも若干小さくなっており、剛球５２が貫通孔５１から抜け出るのが防止されている。また、リングユニット４０はリテーナ６１を備えており、当該リテーナ６１が球留めリング４１に対して装着されていることで各貫通孔５１の外周側開口５１ｂが塞がれ、剛球５２をプルスタッド収容孔４３側に向けて付勢するように各貫通孔５１内にてバネ５３が圧縮状態で保持されている。

リテーナ６１は、図５に示すように、鉄や銅などの硬質金属によりリング状に形成されており、球留めリング４１に対して同一軸線上にある。リテーナ６１の内径は球留めリング４１におけるベース部４２の外径と同一となっており、ベース部４２の外周壁４２ａにリテーナ６１の内周壁６２が当接し当該内周壁６２によって各貫通孔５１の外周側開口５１ｂが塞がれている。

リテーナ６１の挿入口６３側の端部にはフランジ６４が形成されている。フランジ６４は所定の曲率で外側へとカーブさせることで、除々に拡径となるように外側へと延出した円環状となっている。そして、リテーナ６１を球留めリング４１に装着する際には、各貫通孔５１の外周側開口５１ｂから突出しているバネ５３の外側端部がフランジ６４により内側へと押し込まれる。これにより、リテーナ６１の装着に伴ってバネ５３を貫通孔５１内へ収容することができ、装着作業の容易化が図られている。

また、リテーナ６１におけるフランジ６４が形成された端部とは反対側の端部には、絞り成形により、内側へと延出した円環状の延出部６５が形成されている。そして、リテーナ６１を球留めリング４１に装着する際には、延出部６５がベース部４２の端面４２ｂに当接することで、それ以上の移動が規制され各貫通孔５１の外周側開口５１ｂを塞ぐ位置にてリテーナ６１が装着される。これにより、リテーナ６１の装着作業の容易化が図られている。

ホルダ本体２０のリング収容孔３１には軸線方向に延びる位置決めピン３２が一体形成されており、これに対応させて球留めリング４１には軸線方向に貫通する位置決め孔４５が形成されている。したがって、位置決めピン３２を位置決め孔４５に挿通させてリングユニット４０をリング収容孔３１に収容することで、当該リングユニット４０の回転方向が位置決めされている。

球留めリング４１の外周側にはベース部４２を軸線方向に貫通するリング側ボルト孔４６が、各貫通孔５１を避けるようにして周方向にみて所定間隔に６つ形成されている。また、これらリング側ボルト孔４６に対応させてホルダ本体２０には軸線方向に延びる有底の本体側ボルト孔３３が形成されている。そして、上記のとおりリングユニット４０の回転方向が位置決めされていることにより両ボルト孔３３，４６が連通されており、これら連通された両ボルト孔３３，４６に対して六角穴付きボルト４７が螺着されることでリングユニット４０がホルダ本体２０に対して締結されている。

リングユニット４０の上下方向寸法はリング収容孔３１の深さ寸法と略同一となっており、さらにリングユニット４０はリング収容孔３１の形状に対応させて形成されている。詳細には、リング収容孔３１は、シャンク収容孔２１側から基端開口２２に向けて孔径がＬ１の小径部３４、孔径がＬ２の中径部３５、及び孔径がＬ３の大径部３６が形成されるように段差状となっている（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）。そして、小径部３４は球留めリング４１における環状凸部４４の外周面４４ａに当接し、小径部３４とシャンク収容孔２１との境界となる第１段差部３７は環状凸部４４の先端面４４ｂと当接している。また、中径部３５はリテーナ６１の外周壁６６に当接し、中径部３５と小径部３４との境界となる第２段差部３８は球留めリング４１におけるベース部４２の環状凸部４４側の端面４２ｂと当接している。この場合に、第２段差部３８にはその外側端部に円環状の収容溝３８ａが形成されており、リテーナ６１の延出部６５は収容溝３８ａの底部に当接するようにして当該収容溝３８ａ内に収容されている。つまり、延出部６５は球留めリング４１におけるベース部４２と収容溝３８ａの底部とにより挟持されている。また、大径部３６によりリテーナ６１に形成されたフランジ６４の避け領域が形成されている。

次に、工具ホルダユニット１０の組み立て作業について説明する。

先ず球留めリング４１の各貫通孔５１内に剛球５２とバネ５３との組合せを配置する。その後、リテーナ６１を球留めリング４１に装着する。この際、上記のとおりフランジ６４によりバネ５３の外側端部が各貫通孔５１内に押し込められ、延出部６５によりリテーナ６１の装着位置が規定される。また、リテーナ６１は各バネ５３の付勢力を受ける構成であり、かかる付勢力により球留めリング４１からリテーナ６１が外れないようになっている。

その後、球留めリング４１にリテーナ６１を装着することで完成したリングユニット４０をホルダ本体２０に装着する。この際、球留めリング４１の環状凸部４４が第１段差部３７に当接し、且つベース部４２が第２段差部３８に当接するため、リングユニット４０の軸線方向が位置決めされる。また、球留めリング４１の環状凸部４４がホルダ本体２０の小径部３４に当接し、且つリテーナ６１の外周壁６６がホルダ本体２０の中径部３５に当接するため、ホルダ本体２０に対して同一軸線上に位置するようにリングユニット４０が位置決めされる。さらに、位置決めピン３２と位置決め孔４５とによりリングユニット４０の回転方向が位置決めされ、各ボルト孔３３，４６が連通する。そして、連通した各ボルト孔３３，４６に対して六角穴付きボルト４７を螺着することでホルダ本体２０に対してリングユニット４０が締結され、工具ホルダユニット１０の組み立てが完了する。

次に、工具ホルダユニット１０に対する工具ツール７０の着脱について説明する。

工具ホルダユニット１０に工具ツール７０を挿入すると、プルスタッド７３の先端が各剛球５２の突出部分に接触する。そして、所定の力で工具ツール７０を押し込むことで、プルスタッド７３の先端側傾斜部７５によって剛球５２が押され、プルスタッド７３の係合部７４に剛球５２が係合された状態となる。これにより、工具ホルダユニット１０に工具ツール７０が保持される。この場合に、工具ホルダユニット１０に工具ツール７０を勢いよく差し込んだとしても、プルスタッド７３の基端部７６が球留めリング４１のテーパ部４３ａに当たり、それ以上の挿し込み方向の移動が規制される。

一方、工具ホルダユニット１０から工具ツール７０を取り外す場合には、所定の力で工具ツール７０を引き抜くことで、プルスタッド７３の基端側傾斜部７７によって剛球５２が押され、係合が外れる。これにより、工具ツール７０を取り外すことができる。

また、工具ツール７０の着脱に際しては各剛球５２が押されることに伴って各バネ５３の外側への付勢力が大きくなる。この場合に、かかる付勢力を受けるリテーナ６１が硬質金属製であり、さらにリテーナ６１の外周壁６６がホルダ本体２０の中径部３５に当接されているため、工具ツール７０の着脱に際しての付勢力の受け強度が十分確保されている。また、リテーナ６１の延出部６５が球留めリング４１とホルダ本体２０とにより挟持されていることによりリテーナ６１が強固に固定され、工具ツール７０の着脱に際してリテーナ６１が外れてしまうことを防止することができる。

以上詳述したように、本実施の形態によれば、以下の優れた効果を有する。

合成樹脂製のホルダ本体２０に対して硬質金属製の球留めリング４１が収容されており、当該球留めリング４１に形成した各貫通孔５１内に剛球５２及びバネ５３を配置した。これにより、工具ツール７０を着脱する際における剛球５２の変位は硬質金属製の球留めリング４１により受けられるため、ホルダ本体２０に割れなどの破損が発生することを抑制することができる。特に、ホルダ本体２０が熱可塑性樹脂により形成されているため、剛球５２の変位がホルダ本体２０により直接受けられると破損が発生し易くなるが、かかる破損の発生を抑制することができる。

ちなみに、ホルダ本体２０を熱可塑性樹脂により形成することで、出荷時などのように工具ホルダユニット１０を搬送する際において工具ホルダユニット１０が落下した場合であっても、落下時の衝撃によりホルダ本体２０に割れなどが生じることを抑制することができる。つまり、合成樹脂には熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とがあるが、熱可塑性樹脂の方が弾性が高く衝撃を吸収し易いからである。また、工具ツール７０の着脱時における応力が吸収され易くなる。

また、成型したホルダ本体２０に対して球留めリング４１を収容する構成であるので、ホルダ本体２０を成型するための金型の構造が複雑化することを抑制することができる。例えば、所謂、インサート成型を行う構成では、ホルダ本体２０を成型するための金型の構造が複雑化してしまうからである。したがって、製造コストを抑えつつ上記効果を奏することができる。

以上の構成において、各貫通孔５１の外周側開口５１ｂを塞ぐリテーナ６１を球留めリング４１に装着することでリングユニット４０を構成し、当該リングユニット４０をホルダ本体２０の基端側から挿入して収容するとともに、その収容した位置にて六角穴付きボルト４７によりホルダ本体２０に対してリングユニット４０を締結した。これにより、工具ホルダユニット１０の組み立てに際しては、ホルダ本体２０とリングユニット４０とを各々独立して完成させておき、その完成させたリングユニット４０をホルダ本体２０に対して挿入して六角穴付きボルト４７によって締結するだけでよい。よって、上記のとおり製造コストを抑えつつ剛球５２周辺の強度を向上させた構成において、工具ホルダユニット１０の製造効率を向上させることができる。そして、これに伴って工具ホルダユニット１０の製造コストの低減を図ることができる。

また、本構成においては剛球５２の数や種類を変更する場合、その仕様に応じたリングユニット４０をホルダ本体２０に取り付け六角穴付きボルト４７によって締結するだけでよく、ホルダ本体２０の設計変更、すなわちホルダ本体２０の成型用金型の変更を要しない。よって、かかる工具ホルダユニット１０の設計変更を容易に行うことができる。なお、六角穴付きボルト４７が着脱自在となっているので、製造後においてもリングユニット４０を交換するだけで剛球５２の数や種類を変更することができる。

また、工具マガジンに設けられる工具ホルダユニットをすべて上記工具ホルダユニット１０とすることで、各工具ホルダユニット１０の製造コストが低減されるのに伴って工具マガジンの製造コストの低減を図ることができる。

リテーナ６１を球留めリング４１の外周壁４２ａに沿ってリング状に形成した。これにより、球留めリング４１に対してリテーナ６１を装着することで、リテーナ６１の内周壁６２が球留めリング４１の外周壁４２ａに当接し自ずと各貫通孔５１の外周側開口５１ｂが塞がれる。また、本構成においてはリテーナ６１の挿入口６３から球留めリング４１を挿入することで装着を行うことができ、リテーナ６１は各バネ５３の付勢力を受ける構成であるため当該付勢力によって球留めリング４１に対してリテーナ６１が固定される。以上より、リングユニット４０を組み立てる場合の作業性が向上され、それに伴って工具ホルダユニット１０の製造効率を向上させることができる。

リテーナ６１にはその一端部に延出部６５を形成した。これにより、リングユニット４０を組み立てる場合には、延出部６５が球留めリング４１の端面４２ｂに当接する位置までリテーナ６１に対して球留めリング４１を挿入すればよく、その作業性を向上させることができる。かかる構成において、ホルダ本体２０の第２段差部３８と球留めリング４１のベース部４２とにより延出部６５を挟持した。これにより、リテーナ６１が強固に固定され、工具ツール７０の着脱に際してリテーナ６１が外れてしまうことが防止される。また、本構成においてはホルダ本体２０に対してリングユニット４０を収容して六角穴付きボルト４７により締結するだけでリテーナ６１が強固に固定されるため、固定手段を別途設ける構成に比べ工具ホルダユニット１０の製造効率を向上させることができる。さらには、球留めリング４１に対するリテーナ６１の装着に際してその移動を規制する延出部６５に上記固定機能が兼用されるので構成の簡素化を図ることができる。

また、延出部６５を第２段差部３８に形成した収容溝３８ａに収容した。これにより、上記のとおり延出部６５を挟持するようにした構成において、球留めリング４１の端面４２ｂが第２段差部３８に当接され、ホルダ本体２０に対してリングユニット４０を安定した状態で収容することができる。

リテーナ６１にはその一端部に除々に拡径となるように外側へ延出した一連のフランジ６４を形成した。これにより、リテーナ６１に対して球留めリング４１を挿入していくとフランジ６４によってバネ５３の外側端部が内側へと押される。よって、リングユニット４０を組み立てる場合の作業性を向上させることができ、これに伴って工具ホルダユニット１０の製造効率を向上させることができる。

リテーナ６１の外周壁６６をホルダ本体２０の中径部３５に当接させた。これにより、工具ツール７０の着脱に際してバネ５３からリテーナ６１にかかる付勢力がホルダ本体２０によっても受けられる。よって、リテーナ６１の破損を防止することができる。また、かかる構成とすることにより、リテーナ６１に必要とされる強度が低減され、リテーナ６１の厚み寸法を小さくすることが可能となり、これに伴って工具ホルダユニット１０の小型化を図ることが可能となる。

なお、実施の形態は上記した内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。

（１）工具ホルダユニット１０の構成を変更してもよい。以下に、その第一変更例を図６を用いて説明する。なお、以下の説明においては、上記実施の形態とは異なる構成についてのみ説明する。図６は工具ホルダユニット１０の第一変更例を示す横断面図である。

図６においては、工具ホルダユニット１０は上記実施の形態と同様にリングユニット８０を備えている。但し、リングユニット８０の構成は上記実施の形態におけるリングユニット４０と異なっている。詳細には、リングユニット８０は硬質金属製の球留めリング８１を備えている。球留めリング８１の内周側にはプルスタッド収容孔８２が形成されている。また、球留めリング８１にはプルスタッド収容孔８２に対して放射方向に延び内外に貫通する貫通孔８３が周方向に等間隔（９０°）で４つ形成されている。各貫通孔８３内には係合部材としてのプランジャ８４が設けられており、さらにプランジャ８４をプルスタッド収容孔８２側に付勢するバネ８５が設けられている。各プランジャ８４はその先端がプルスタッド収容孔８２内に突出している。

この場合に、各プランジャ８４は全体として略円柱状をなしているが、基端部８４ａが大径となっている。これに対応して、各貫通孔８３の内側は孔径が小さくなった段差状となっている。そして、各プランジャ８４の基端部８４ａが各貫通孔８３の段差部８３ａに当接していることにより、各プランジャ８４の内側への抜けが防止されている。一方、各貫通孔８３の外側には外周側開口８３ｂを塞ぐ蓋体８６が螺着されている。つまり、本構成ではリテーナ６１の代わりに各貫通孔８３に対応させて蓋体８６が設けられており、この蓋体８６により各バネ８５が圧縮状態で保持されている（各バネ８５の付勢力が受けられている）。以上の構成においても工具ホルダユニット１０の組み立てに際しては、球留めリング８１に対して蓋体８６を螺着することで予めリングユニット８０を組み立てておくことができ、工具ホルダユニット１０の製造効率を向上させることができる。ちなみに、プランジャ８４の変位が球留めリング８１により受けられ、プランジャ８４周辺の強度が向上されていることは言うまでもない。

なお、上記のように係合部材の数、及び種類を上記実施の形態と異ならせた構成において、各貫通孔８３の外周側開口８３ｂを蓋体８６でなく上記実施の形態におけるリテーナ６１により塞ぐ構成としてもよい。この場合、かかる構成のリングユニットをホルダ本体２０に取り付けるだけでよく、ホルダ本体２０の設計変更を要しない。つまり、ホルダ本体２０の成型用金型を変更する必要がない。よって、かかる設計変更を容易に行うことができる。

（２）以下に、第二変更例を図７を用いて説明する。なお、以下の説明においては、上記実施の形態とは異なる構成についてのみ説明する。図７は工具ホルダユニット１０の第二変更例を示す縦断面図である。

図７においても、リングユニット９０の構成が上記実施の形態におけるリングユニット４０と異なっている。詳細には、リングユニット９０は上記実施の形態と同様に硬質金属製の球留めリング９１とリング状のリテーナ９２とを備えているが、リテーナ９２には上記実施の形態における延出部６５が形成されていない。その代わりに、球留めリング９１の反挿入方向側端部に外方へと延出した円環状ストッパ９３が設けられている。リテーナ９２を球留めリング９１に装着する際には、円環状ストッパ９３により球留めリング９１の挿入方向位置が規定される。また、リングユニット９０がホルダ本体２０に組み付けられた状態においては、ホルダ本体２０におけるリング収容孔３１の段差部９５と球留めリング９１の円環状ストッパ９３とによりリテーナ９２が挟持される。これにより、リテーナ９２が強固に固定される。

（３）上記実施の形態では、リテーナ６１に形成した延出部６５が収容される収容溝３８ａをホルダ本体２０の第２段差部３８に形成したが、かかる収容溝を球留めリング４１に形成してもよい。

（４）上記実施の形態では、延出部６５を連続的に形成したが、これに代えて断続的に形成してもよい。

（５）上記実施の形態では、リテーナ６１のフランジ６４を、所定の曲率で外側へとカーブさせることで除々に拡径となるように外側へと延出させたが、これを変更してもよい。例えば、所定の勾配のテーパ状とすることで除々に拡径となるように外側へと延出させてもよい。

（６）上記実施の形態では、六角穴付きボルト４７によりリングユニット４０をホルダ本体２０に対して締結したが、かかる締結の構成を変更してもよい。例えば、鋼板を用いてリングユニット４０をホルダ本体２０に対して締結する構成としてもよい。具体的には、鋼板をホルダ本体２０におけるリングユニット４０よりも基端側に設け、かかる鋼板とホルダ本体２０の壁部とによりリングユニット４０を挟持する構成とする。

（７）上記実施の形態では、ホルダ本体２０に位置決めピン３２を形成し、球留めリング４１に位置決め孔４５を形成したが、これら回転位置決め構造を設けなくてもよい。また、回転位置決め構造の構成を変更してもよい。例えば、ホルダ本体２０又はリングユニット４０の一方にキーを設け、他方にキー溝を設ける構成としてもよい。

工具ホルダユニットの分解斜視図。 工具ホルダユニットの平面図。 図２のＡ―Ａ線断面図。 図３のＢ−Ｂ線断面図。 図３の部分拡大図。 工具ホルダユニットの別例を示す横断面図である。 工具ホルダユニットの別例を示す縦断面図である。 課題を説明するための説明図。

符号の説明

１０…工具ホルダユニット、２０…ホルダ本体、２１…シャンク収容孔、３１…リングユニット収容部としてのリング収容孔、３２…回転位置決め構造を構成する位置決めピン、３３…本体側締結孔としての本体側ボルト孔、３５…内周壁としての中径部、３８…第２段差部、３８ａ…収容溝、４０…リングユニット、４１…球留めリング、４２…ベース部、４２ａ…外周壁、４２ｂ…端面、４３…プルスタッド収容孔、４５…回転位置決め構造を構成する位置決め孔、４６…リング側締結孔としてのリング側ボルト孔、４７…締結手段としての六角穴付きボルト、５１…貫通孔、５１ｂ…外周側開口、５２…係合部材としての剛球、５３…付勢部材としてのバネ、６１…蓋体としてのリテーナ、６４…フランジ、６５…延出部、６６…外周壁、７０…工具ツール。

Claims (9)

1. 先端に工具が取り付けられた工具ツールの基端側が入り込む収容孔と、収容孔の基端側の位置にて同収容孔に対して放射方向に移動する係合部材と、係合部材を前記収容孔側に付勢する付勢部材とを備え、
   前記係合部材の係合により前記工具ツールを着脱可能に保持する工具ホルダユニットにおいて、
   筒状をなす合成樹脂製のホルダ本体と、硬質金属製のリングとを備え、同一軸線上に位置するように前記ホルダ本体の基端側に前記リングを収容することで両者の内周側により前記収容孔を形成し、
   前記リングには前記放射方向に貫通し前記係合部材及び前記付勢部材が配置される貫通孔を複数形成するとともに、これら貫通孔の外周側開口を塞ぐ蓋体を前記リングに装着することでリングユニットを構成し、
   同リングユニットを前記ホルダ本体の基端側から挿入して収容するとともに、その収容した位置にてリングユニットをホルダ本体に対して締結する締結手段を設けたことを特徴とする工具ホルダユニット。
2. 前記蓋体は、前記リングの外周壁に沿ったリング状をなし全貫通孔の外周側開口を塞ぐリテーナであることを特徴とする請求項１に記載の工具ホルダユニット。
3. 前記リング又は前記リテーナの一方には、他方に当接することで前記リテーナに対する前記リングの挿入方向位置を規定するストッパを形成したことを請求項２に記載の工具ホルダユニット。
4. 前記収容孔の基端側を段差状に拡径させて同基端側に開放されたリングユニット収容部を形成し、このリングユニット収容部の段差部に当接することで前記リングユニットの挿入方向の移動が規制される構成とし、
   前記ストッパは、前記リテーナの反挿入口側の端部から内側へ延出するように形成され前記リングの端面に当接する延出部であり、
   当該延出部を、前記リングと前記段差部とで挟持したことを特徴とする請求項３に記載の工具ホルダユニット。
5. 前記延出部を前記リングの端面のうち外周縁部に当接するよう形成するとともに、その延出部を収容する収容溝を前記段差部又は前記リングに形成し、
   前記リングの端面のうち前記延出部との当接部分よりも内周側を前記段差部に当接させたことを特徴とする請求項４に記載の工具ホルダユニット。
6. 前記リテーナにおける前記リングに対する挿入口側の端部全域に、除々に拡径となるように外側へ延出したフランジを形成したことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の工具ホルダユニット。
7. 前記リテーナの外周壁が前記ホルダ本体の内周壁と当接するように前記リテーナを形成したことを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の工具ホルダユニット。
8. 前記リングユニットには前記貫通孔を避けた位置に軸線方向に貫通したリング側締結孔を形成するとともに、前記ホルダ本体には軸線方向に延びる本体側締結孔を形成し、
   前記リングユニットと前記ホルダ本体との回転位置決め構造を設け、その位置決めにより前記リング側締結孔及び前記本体側締結孔が連通されて前記締結手段に対する締結孔が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の工具ホルダユニット。
9. 複数の工具ホルダユニットを備え、これら各工具ホルダユニットに工具ツールを保持させることにより工作機械の主軸に取り付ける工具ツールを待機させる工具マガジンであって、
   前記各工具ホルダユニットを、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の工具ホルダユニットとしたことを特徴とする工具マガジン。

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