JP2010064244A - 軸方向調整可能な工具ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】連結機構を備える本体によって構成され、本体の凹部内に工具を装着するための可動部にスライド可能に装着されている軸方向調整可能な工具ホルダである。
【解決手段】工具４を装着するための可動部３が横方向調整リング５と協働し、該横方向調整リング５は、工具４を装着するための前記可動部３を装着するための凹部２を含む本体１の先端部に、ボールベアリング装置８を用いて、前記先端部に対して横方向に固定されて、内部ネジ５’の設けられたスリーブの形態で設けられ、前記ボールベアリング装置８は、可動部３が締め付けられるときに本体１の対応する遠位外部支持フランジ１’に対して調整リング５の近位面５１を押し当てることを保証する、軸方向遊びを与えること、および前記可動部３は、前記可動部３の対応する部位７と協働する、少なくとも１つの牽引力による締付け具を用いて、調整後に作動位置にロックされることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、多軸機械類（multi-spindle, multi-post machines）において、そのような機械に工具群を精密に同等装着するための、一体モジュール式工具ホルダなどの製造の分野に関し、軸方向調整可能な工具ホルダをその目的とする。

工具の軸方向調整は、一般に、工具ホルダに装着された調整スリーブを用いて行われる。
同一部品群を同時に機械加工する多軸機械で使用される工具には、異なる部位の加工、すなわちミリング、穴ぐり、ドレッシング、 周辺ミリング、その他を厳密に考慮するために、特に精密な工具の軸方向調整が必要となる。
そのような機械においては、それぞれの工具は、長さにおいて、軸（spindle）毎に厳密に同一の方法で、すなわち、同一の精度で、完全に事前調整されなければならない。

この目的で、特許文献１はそのような装置を提案しており、この装置は、標準アメリカンテーパー（standard American taper）型、モールステーパー（Morse taper）型、円筒柄（cylindrical shank）型またはその他の機械軸に装着するためのノーズが設けられるとともに、そのノーズと反対側先端部に、工具の受入れのためのモノブロック型またはモジュール型の可動部を収容している、連結機構で本質的に構成される。この装置においては、連結機構の可動部の受入れのためのハウジングは、異なる直径の２つのボアの形態であり、その大きい方は連結機構の面から延びて、連結機構の内部において小さい方と連結されており、これらのボアは、可動部分の縦方向芯だしを可能にする長さにされている。さらに、この連結機構は、大きい方のボアの水準に設けられており、一方には、可動部上の逆転され傾斜のついた球形溝と協働して、可動部をロックおよび調整するための少なくとも２つのボルトネジ（screw）が設けられ、他方には、ボアの一方の中に突出して可動部の対応する溝と協働する少なくとも１つのガイド要素を備える。

この装置は、装着精度において大きな改善を可能にするが、比較的、複雑であり、その結果として装着および調整は比較的長く、このことから、特に多軸機械の装備に対して、同様に大きな準備時間を要する。
また、特許文献２は、迅速に交換可能なドリル加工および座ぐり穴加工（counterboring）用の工具ホルダを開示しており、この場合には、迅速な交換は、スリーブを変位させることによって工具を開放できるように配置することのできるボールベアリングを用いて行われるが、これらには十分な装着の剛性がないために、工具の柄部を把持することはけっしてできない。

実際に、迅速交換装置のボールベアリングを用いる工具の柄部のそのように把持することは、ボールベアリングを収容するケージ中に組み込まれたボルトネジによる調整が不可能であることから、剛性のある装着とは両立させることができない。
この特許文献２によれば、可動部の対応する部位と協働することになる、牽引力による締付けを目的とする装置は設けられていない。実際に、迅速交換の手段のスリーブ支持体の締付けボルトネジは、調節後に可動部をロックする役割を果たすことができない。すなわち、このボルトネジは、迅速な装着および分解を可能にするスリーブがその上に装着されている支持体を保持するだけの役割を果たし、このボルトネジは、工具の柄部を把持するようには設計されておらず、分解することができなくなる。

さらに、特許文献３は調整装置を記述しており、この装置では、工具ホルダ上の工具を変位させるための手段が、工具ホルダの本体と並進運動（translation）するように連結されておらず、この手段よる工具の柄部のより大きい、またはより小さい把持力によって、調整が一方向にだけ可能となる。必然的な結果として、特に、この変位手段が、工具ホルダに対して完全に独立しているということから、調整の精度は低くなる。

ＦＲ−Ａ−２５９０８１９ ＣＡ−Ａ−９７２９４３ ＦＲ−Ａ−１５９５１３６

本発明の目的は、構成が簡単で取付けが迅速な、軸方向調整可能な工具ホルダを提案することによって、これらの問題を克服することである。

このために、軸方向調整可能な工具ホルダは、連結機構を備える本体によって本質的に構成され、この本体の凹部内には、工具を装着するための可動部がスライド可能に装着されており、この工具ホルダの特徴は、工具を装着するための前記可動部が横方向調整リングと協働し、この横方向調整リングは、工具を装着するための前記可動部を装着するための凹部を含む本体の先端部に、回転自由に装着されるとともに、ボールベアリング装置を用いて、前記先端部に対して横方向に固定されて、内部ネジの設けられたスリーブの形態で設けられていること、前記ボールベアリング装置は、可動部が締め付けられるときに本体の対応する遠位外部支持フランジに対して調整リングの近位面を押し当てることを保証する、軸方向遊びを与えること、および前記可動部は、前記可動部の対応する部位と協働する、少なくとも１つの牽引力による締付け具を用いて、調整後に作動位置にロックされることである。

本発明は、非限定の例として与えられる好ましい実現形態に関して、添付の概略図面を参照して説明される、以下の明細書によって、より詳細に理解されるであろう。

図１は、本発明による工具ホルダの分解斜視図である。 図２は、牽引力による締付け具の横断面を含む、装着位置における工具ホルダの断面図である。 図３は、回転および横方向誘導における位置決め用装置の横断面を含む、図２と類似する断面図である。 図４は、図３の方位に対応する方位における、分解位置での工具ホルダを表わす、拡大断面図である。

添付の図面の図１〜図４は、軸方向調整可能な工具ホルダを表わし、この工具ホルダは、連結機構を備える本体１によって本質的に構成され、この本体１の凹部２内には、工具４を装着するための可動部３がスライド可能に装着されている。
本発明によれば、工具４を装着するための可動部３が横方向調整リング５と協働し、この横方向調整リング５は、該工具を装着するための可動部３を装着するための凹部２を含む本体１の先端部に、回転自由に装着されるとともに、ボールベアリング装置８を用いて、前記先端部に対して横方向に固定されて、内部ネジ５’の設けられたスリーブの形態で設けられており、前記ボールベアリング装置８は、可動部３が締め付けられるときに本体１の対応する遠位外部支持フランジ１’に対して調整リング５の近位面５１を押し当てることを保証する、軸方向遊びを与え、さらに前記可動部３は、前記可動部３の対応する部位７と協働する、少なくとも１つの牽引力による締付け具を用いて、調整後に作動位置にロックされる（図１および図２）。

ボールベアリング装置８を用いて、本体１の先端部上の横方向調整リング５を回転誘導し、かつ横方向固定することによって、前記ボールベアリング装置８の動作遊びを用いて、可動部３が締め付けられるときに横方向調整リング５に十分な変位を与え、その近位面５１を、本体１の対応する遠位外部支持フランジに対して押し当てることが可能となる。その結果として、工具の調節を特に精密な方法で行うことができ、可動部３が締め付けられるときに、すべての遊びが除去される。

さらに、本発明の別の特徴によれば、周辺ガスケット９が調整リング５の近位面５１と、本体１の対応する外部支持フランジ１’との間に挿入される。すなわち、本体１と調整リング５の対応する面との間で完全なシールが確保されて、切削液の漏洩が防止される。
さらに、横方向調整リング５には、有利には、本体１上に設けられる対応する標識（index）１１と協働するバーニア目盛（Vernier scale）１０が設けられる。

可動部３は、本体１の凹部２の中にはめ込むノーズ３’を備えるとともに、反対側先端部に、工具４を保持するものであり、調整リング５の内部ネジ５’の直径に対応する直径のネジ切り部３’’が設けられている。さらに、可動部３は、工具４とそのネジ切り部３’’との間に、周辺ガスケット３２が設けられたフランジ３１を備え、このフランジは、動作位置において、調整リング５の自由先端部に設けられた、対応する座ぐり穴（counterbore）１２の中に誘導される。すなわち、工具ホルダの動作位置において、可動部３は、リング５の内部ネジ５’とネジ切り部３’’との協働によって、本体１の凹部２内、したがって本体１内に維持されて、座ぐり穴１２中に突出するフランジ３１が、周辺ガスケット３２によって、工具ホルダの前方シールを確保している。

本発明の別の特徴によれば、また添付の図面の図３および図４に特に示すように、可動部３は、本体１の凹部２の中にはめ込むノーズ３’の長さの部分上に設けられた溝１４と協働するラジアルピン１３を用いて、横方向に誘導されるとともに、回転を維持されおり、ラジアルピンとほぼ反対側で、凹部２の壁を横切るボルトネジ１５が、前記ノーズ３’上に設けられた閉止溝１６と協働として、可動部３の進路を限定する。すなわち、可動部３は、その位置における最終調整と、締付け具６を用いた締付けによるロックとに着目して、凹部２内での軸方向変位の自由度を有して、半径方向において完全に位置決めすることが可能であり、ラジアルピンは、さらに、その回転における関係にも寄与することができる。

締付け具６（図１および図２）は、好ましくは、本体１の凹部２の壁を半径方向に横切るとともに、可動部３の少なくとも１つの対応する部位７と協働する、球形チップを備える少なくとも１つのボルトネジの形態で与えられる。可動部３のこの部位７は、有利には、ノーズ３’の自由端から始り、ネジ切り部３’’の方向に傾斜して、半球において終わる、細長い凹部の形態で設けられる。
すなわち、締付け具６を形成する球形チップ化されたボルトネジが締め付けられると、それは、可動部３のノーズ３’に設けられた部位７を形成する凹部の底部に向かって進行する傾向があり、その結果として、可動部３は、本体１の凹部２の底部に向かって引かれる傾向があり、調整リング５と可動部３のネジ切り部３’’との間のすべての遊びが、ボールベアリング装置８の遊びを再吸収することによって全体的に補償される。好ましくは、この装置には、本体１における可動部３の均一な締付けを確保するために、角度的にオフセットされた、少なくとも２つの締付け具が設けられる。勿論のこと、互いに１２０°の一定間隔で半径方向に配置された、３つの装置６を設けることもできる。

本発明の特徴によれば、調整リング５は、それが本体１の対応する先端部にはまる側に、内部フランジ５２を備え、この内部フランジ５２は、その遠位先端部５１に対して後退させられて、本体１上の装着位置において、遠位先端部の対応する面によって、縦方向遊びの境界を定めており、可動部３のネジ切り部３’’は、最大でも調整リング５の内部ネジの長さに等しい長さであり、このネジ切り部３’’を延長するフランジ３１は、前記ネジ切り部に対して、調整リング５の内部フランジと本体１の対応する面との間に設けられた遊び１１０よりもわずかに小さい遊び１３０だけ、オフセットされている。（図２および図３）

これらの異なる遊びを準備することによって、調整リング５を用いて工具４の位置が調整されるときにはいつも、可動部３が、そのネジ切り部３’’で、調整リングがその上に誘導される本体１の対応する先端部に対してベアリング接触するのが防止される。工具４の縦方向調整は、このように、ネジ切り部３’’の最大長にわたって、実際的に可能である。
この種の工具ホルダ装置には、一般に、既知の方法で、中心チャネル１００内に位置する、切削工具の潤滑手段が設けられており、この中心チャネル１００は、本体１を横切り、中心チャネル１０１によって可動部３内に延長されて、工具４を受け入れる可動部３の先端部付近に設けられた、縦方向、半径方向またはその他の配送チャネル１０２で終わる。

本発明の別の特徴によれば、本体１と可動部３の中心チャネル１０１との間の潤滑手段を形成する中心チャネル１００の常時シールを確保するために、有利には、連結管１０３が設けられており、該連結管１０３は、本体１の中心チャネル１００の一部に接着または胴締めされるとともに、リングガスケット１０４を用いて防水式で可動部３の中心チャネル１０１内を横方向に誘導される。すなわち、本体１に対して、可動部３および工具の調整位置がいずれであっても、工具４の潤滑は、完全に防水式の進路に沿って常に確保されている。

本体１の凹部２内への可動部３の装着は、そのノーズ３’を凹部２の前方に差し出すことによって実行され、前記ノーズ３’の溝１４の縦方向軸は、ラジアルピンの軸と整列されている。ノーズ３’を凹部２内へ挿入し、ネジ切り部３’’が、調整リング５の内部ネジ切り部分の先端部と当接した後に、調整リングが前記ネジ切り部３’’の上にねじ込まれ、その結果として可動部３が凹部２の内部に向かって引き込まれる。さらに貫入させた後に、リング５のさらなるネジ込みに対応して、ボルトネジ１５が起動されて、その先端部を閉止溝１６中に入れて、可動部３の進路を制限し、結果として、本体１の不要な撤退が制限される。

次いで、調整リング５を起動することによって、工具４の位置の最終調整を非常に精密に行うことができ、標識１１と関係してリング５上に設けられたバーニア目盛（Vernier scale）１０を読み取ることによって、変位を検証することができる。
本体１と関係する工具４の必要位置が達成されると、ボルトネジまたは締付け具６を形成するボルトネジ群を締め付けることによって、この位置をロックすることができる。

本発明によって、軸方向調整可能な工具ホルダを実現することができ、工具、および多軸機械に関係する同一工具群を使用する場合に、まったく同一の工具群に対する、特に精密な位置決めが可能になる。
勿論のこと、本発明は、明細書に記述するとともに添付の図面に表わした実現の形態に限定されるものではない。特に、広範な要素の構成の観点、または等価な技法による置換によって、本発明の保護の範囲を逸脱することなく、変更形態が可能である。

１ 本体
２ 凹部
１’ 外部支持フランジ
３ 可動部
３’’ ネジ切り部
４ 工具
５ 調整リング
５’ 内部ネジ
６ 締付け具
７ 部位
８ ボールベアリング装置
９ 周辺ガスケット
１０ バーニア目盛り
１１ 標識
１２ 座ぐり穴
１３ ラジアルピン
１４ 縦方向溝
１５ ボルトネジ
３１ フランジ
３２ 周辺ガスケット
５１ 近位面、遠位先端部
５２ 内部フランジ
１００ 中心チャネル
１０１ 中心チャネル
１０２ 配送チャネル
１０３ 連結管
１０４ リングガスケット
１１０ 遊び

Claims (11)

1. 連結機構を備える本体（１）によって本質的に構成され、該本体（１）の凹部（２）内には、工具（４）を装着するための可動部（３）がスライド可能に装着されている、軸方向調整可能な工具ホルダであって、
   前記工具（４）を装着するための可動部（３）は横方向調整リング（５）と協働し、該横方向調整リング（５）は、前記工具（４）を装着するための前記可動部（３）を装着するための凹部（２）を含む本体（１）の先端部に、回転自由に装着されるとともに、ボールベアリング装置（８）を用いて、前記先端部に対して横方向に固定されて、内部ネジ（５’）の設けられたスリーブの形態で設けられていること、
   前記ボールベアリング装置（８）は、可動部（３）が締め付けられるときに本体（１）の対応する遠位外部支持フランジ（１’）に対して調整リング（５）の近位面（５１）を押し当てることを保証する、軸方向遊びを与えること、および
   前記可動部（３）は、前記可動部（３）の対応する部位（７）と協働する、少なくとも１つの牽引力による締付け具を用いて、調整後に作動位置にロックされることを特徴とする、前記工具ホルダ。
2. 周辺ガスケット（９）が、調整リング（５）の近位面（５１）と、本体（１）の対応する外部支持フランジ（１’）との間に挿入されていることを特徴とする、請求１に記載の工具ホルダ。
3. 横方向調整リング（５）に、本体（１）上に設けられた対応する標識（１１）と協働する、バーニア目盛り（１０）が設けられていることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の工具ホルダ。
4. 本体（１）の凹部（２）の中にはめ込むためのノーズ（３’）を備えるとともに、反対側先端部に工具（４）を保持する可動部（３）に、調整リング（５）の内部ネジ（５’）の直径に対応する直径の、ネジ切り部（３’’）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の工具ホルダ。
5. 可動部（３）は、工具（４）と、そのネジ切り部（３’’）との間に、周辺ガスケット（３２）が設けられたフランジ（３１）を備え、該フランジは、作動位置において、調整リング（５）の自由先端部に設けられた対応する座ぐり穴（１２）の中に誘導されることを特徴とする、請求項１または４のいずれかに記載の工具ホルダ。
6. 可動部（３）は、本体（１）の凹部（２）の中にはめ込むためのノーズ（３’）の長さの部分に設けられた、縦方向溝（１４）と協働するラジアルピン（１３）を用いて、横方向に誘導されるとともに、回転方向位置が維持され、ラジアルピン（１３）とほぼ反対側で凹部（２）の壁を横切るボルトネジ（１５）が、前記ノーズ（３’）上に設けられた閉止溝（１６）と協働して、可動部（３）の進路を制限することを特徴とする、請求項１、４または５のいずれかに記載の工具ホルダ。
7. 締付け具（６）が、球形チップを備える少なくとも１本のボルトネジの形態で提供され、該ボルトネジは、本体（１）の凹部（２）の壁を半径方向に横切り、可動部（３）の少なくとも１つの対応部位（７）と協働することを特徴とする、請求項１に記載の工具ホルダ。
8. 可動部（３）の部位（７）が、ノーズ（３’）の自由端から始まりネジ切り部（３’’）の方向に傾斜した、細長い凹部の形態であることを特徴とする、請求項１に記載の工具ホルダ。
9. 本体（１）における可動部（３）の均一な締付けを確保するために、少なくとも２つの締付け具（６）が角度的にオフセットして設けられていることを特徴とする、請求項１、７、または８のいずれかに記載の工具ホルダ。
10. 調整リング（５）が、本体（１）の対応する先端部にそれがはまる側に、内部フランジ（５２）を備え、該内部フランジ（５２）は、その遠位先端部（５１）に対して後退させられて、本体（１）上の装着位置において、該遠位先端部（５１）の対応する面によって、縦方向遊び（１１０）の境界を定めており、
    可動部（３）のネジ切り部（３’’）が、最大でも調整リング（５）の内部ネジの長さに等しい長さであり、該ネジ切り部（３’’）を延長するフランジ（３１）が、該ネジ切り部に対して、調整リング（５）の内部フランジと本体（１）の対応する面との間に設けられた遊び（１１０）よりもわずかに小さい遊び（１３０）だけ、オフセットされていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の工具ホルダ。
11. 中心チャネル（１００）内に位置する、切削工具（４）の潤滑手段が設けられており、前記中心チャネル（１００）は、本体（１）を横切り、中心チャネル（１０１）によって可動部（３）内で延長されて、工具（４）を受け入れる可動部（３）の先端部付近に設けられた縦方向、半径方向、またはその他の配送チャネル（１０２）で終わる、工具ホルダであって、
    連結管（１０３）が設けられており、該連結管（１０３）は、前記本体（１）の前記中心チャネル（１００）の一部に接着または胴締めされるとともに、リングガスケット（１０４）を用いて防水式で前記可動部（３）の前記中心チャネル（１０１）内を横断方向に誘導されることを特徴とする、請求項１に記載の工具ホルダ。

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