JP2013063483A - 工具ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】センタースルークーラント主軸に装着される工具ホルダにおいて、サイドロック式チャッキング構造であってもサイドロックのねじ孔から切削液が漏れ出すことを確実に防止する。
【解決手段】工具ホルダ１０は、工具着脱部１２の外周面１２ｂから内周面１２ｈまで貫通する貫通孔２２に挿入され、貫通孔２２に形成された雌ねじ２２ｓに螺合し、工具保持孔１２２に挿入される工具Ｔ１のシャンク部Ｔｓを固定するサイドロックボルト２３と、貫通孔２２とサイドロックボルト２３との間を封止する環状のシール部材２４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸線方向後端領域が工作機械の主軸に装着され、軸線方向先端領域がエンドミルやリーマなどの工具をチャッキングする工具ホルダに関する。

エンドミルやリーマなどの工具を工具ホルダにチャッキングするに際しては、工具の後端側に形成されたシャンク部を工具ホルダの先端側に形成された工具保持孔に挿入し、工具ホルダに設けられたボルトやナット等を締め付け、シャンク部を工具保持孔に軸線方向移動不能かつ相対回転不能に固定する。かかる固定方法としては従来、例えば、特開２００２−３４６８６４号公報（特許文献１）、特開２００１−８７９６９号公報（特許文献２）、および実開平６−８０５０９号公報（特許文献３）の図１〜図３に記載のごときサイドロック式が知られている。サイドロック式のチャッキングでは、チャック筒の半径方向に延び、チャック筒の外周面と内周面（工具保持孔）とを接続するねじ孔が形成され、このねじ孔を貫通するよう、サイドロックボルトがチャック筒の外周面からねじ込まれ、サイドロックボルトの先端がチャック筒の内周面から突出して、シャンク部の外周面に形成された平面部に接触するというものである。

特開２００２−３４６８６４号公報 特開２００１−８７９６９号公報 実開平６−８０５０９号公報 図１〜図３

しかし、上記従来のようなサイドロック式の工具ホルダにあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり、工作機械のセンタースルークーラント主軸から工具ホルダの工具保持孔に切削液あるいは洗浄液といった液体を供給して、工具によって加工されるワークに切削液あるいは洗浄液を噴射する場合、工具ホルダの外周面と工具保持孔とを接続するねじ孔が形成されていることから、このねじ孔にサイドロックボルトが螺合しているとはいえども、切削液あるいは洗浄液といった液体がねじ孔とサイドロックボルトの螺合箇所から工具ホルダの外周面に漏れ出すことは避けられない。特に、生産性向上のために大量の液体を高圧で噴射する場合、ねじ孔から漏れ出す液体は無視できないほど大きな量となる。

本発明は、上述の実情に鑑み、サイドロック式であってもねじ孔から液体が漏れ出すことを確実に防止できる工具ホルダを提供することを目的とする。

この目的のため本発明による工具ホルダは、軸線方向先端から軸線方向後端側に向かって延びる工具保持孔を中心に有し軸線方向先端領域に形成される筒状の工具着脱部、軸線方向後端領域に形成されて工作機械のセンタースルークーラント主軸に嵌合する形状にされる装着部、および装着部と工具保持孔を連通してセンタースルークーラント主軸から流入する液体を工具保持孔に供給する液体通路を有するホルダ本体と、工具着脱部の外周面から内周面まで貫通する貫通孔に挿入され、貫通孔に形成された雌ねじに螺合し、工具保持孔に挿入される工具のシャンク部を固定するサイドロックボルトと、貫通孔とサイドロックボルトとの間を封止する環状のシール部材とを備える。

かかる本発明によれば、貫通孔の周壁面とサイドロックボルトの外周面との間を封止する環状のシール部材を備えることから、貫通孔すなわちサイドロックボルトのねじ孔から切削液あるいは洗浄液が漏れ出すことを確実に防止できる。

シール部材はＯリングであってもよいし、他の断面形状のリングであってもよい。またシール部材は、貫通孔のいずれの位置に設けられてもよいが、好ましい実施形態として、貫通孔のうちの工具保持孔に近い部位に雌ねじが形成されてサイドロックボルトの雄ねじと螺合し、貫通孔のうちの工具保持孔から遠い部位が雌ねじよりも大径にされてサイドロックボルトの頭部を受け入れ、サイドロックボルトの頭部の外周面と貫通孔の大径部との環状隙間にシール部材を介在させるとよい。

１実施形態として、貫通孔に設けられ、サイドロックボルトの外方への抜けを防止する抜け止め部材をさらに備える。かかる実施形態によれば、工具ホルダの高速回転時に万一サイドロックボルトが遠心力を受けて緩んでも、サイドロックボルトが貫通孔から外径方向に抜け出すことを防止することができる。抜け止め部材の配設箇所は特に限定されないが、貫通孔のうち工具着脱部の外径面に近い部位に設けるとよい。

好ましい実施形態として、サイドロックボルトは抜け止め部材に当接する位置で工具保持孔から退出するとよい。かかる実施形態によれば、サイドロックボルトが当接する切り欠きを形成されない円柱形状のシャンク部を、貫通孔に挿入することができる。

ホルダ本体に貫通孔を形成すると、貫通孔の空洞分だけホルダ本体が軽くなってしまい、ホルダ本体の軸線回りの質量バランスが不均衡になる。すなわちホルダ本体の重心が軸線から偏心し、工具ホルダを高速回転させると、工具の軸線方向先端部が回転中心と一致しなくなる虞がある。また、サイドロックボルトの半径方向位置が変化すると、同様の懸念が生じる。

そこで好ましい実施形態として、ホルダ本体には、工具保持孔に挿入される工具のシャンク部をサイドロックボルトで固定した状態で、ホルダ本体およびサイドロックボルトの軸線回りの質量バランスをとるための質量調整部が設けられるとよい。かかる実施形態によれば、工具のシャンク部を固定するまで締付方向に回転させたサイドロックボルトと、貫通孔が形成されたホルダ本体との組立体の重心を、軸線に近似ないし一致させることができる。したがって工具の先端部を回転軸線に一致させて高精度でワークを加工することができる。質量調整部は、質量を増減させる部材あるいは形状、例えば凹部、であって、貫通孔とは周方向に異なる位置であればよい。より具体的には、貫通孔とは１８０°周方向に異なる位置で１箇所設ける。あるいは周方向に別の位置に複数個所設ける。

ところで航空機産業などにおいては、チタンやインコネル（登録商標）などの難削材からなるワークに切削液を大量に噴射しながら、このワークを切削工具で切削加工する。しかしながらワークが難削材であるため、長時間の切削加工に対してもチャッキングが緩むことがないよう、かつ、切削工具を高精度に把握することが望ましい。

そこで好ましい実施形態として、次のように構成される。工具着脱部の外周面は、軸線方向先端側に向かって細くなるテーパに形成される。この工具着脱部の外周面上に、内周面が工具着脱部の外周面と同じ角度のテーパに形成されてサイドロックボルトよりも軸線方向先端側で工具着脱部の外周面を包囲する筒状の締付部材と、締付部材の内周面と工具着脱部の外周面との間の環状空間に配置される複数のニードルローラと、これらのニードルローラを軸線に対して円周方向に所定の角度傾斜するように保持するリテーナが設けられる。締付部材を回転することによりニードルローラを自転させつつ螺旋状に公転させて工具着脱部に形成される工具保持孔を縮径または復元させるよう構成される。かかる実施形態によれば、締付部材を回転することによりニードルローラを自転させつつ螺旋状に公転して工具着脱部に形成される工具保持孔を縮径または復元させるよう構成されることから、切削工具のシャンク部の外周面を全周に亘り工具着脱部の軸線方向領域で緊密かつ強固に保持する。したがって切削工具を工具ホルダに高精度で把握することができる。しかも切削工具のシャンク部を固定するサイドロックボルトを有することから切削工具のシャンク部が回り止めされることとなり、長時間の切削加工に対してもチャッキングが緩むことがない。

サイドロックボルトは、締付方向に回転されることによりサイドロックボルト先端が工具保持孔に進入し、工具のシャンク部の一部に刻設された平坦当接面と面接触して工具を固定する。また緩め方向に回転されることによりサイドロックボルト先端が工具保持孔から退出する。上述した締付部材を備える実施形態において、サイドロックボルトの外方への抜けを防止する抜け止め部材をさらに備える場合、サイドロックボルトは、緩め方向に回転されることによりサイドロックボルト後端が抜け止め部材に当接するとともにサイドロックボルト先端が工具保持孔から退出するとよい。かかる実施形態によれば、平坦当接面が設けられない円柱状のシャンク部であっても、シャンク部を工具保持孔の孔底まで挿入することができる。そして円柱状のシャンク部を締付部材によって高精度で把握する。

なお、締付部材は工具着脱部の外周面上を回転しながら軸線方向に移動する。また締付部材の内周面と工具着脱部の外周面との間の環状空間が軸線方向両端側で開口する場合、これらの両端開口から異物が侵入してしまう。そこでカバー部材などで環状空間の両端開口を閉塞することが好ましい。より好ましい実施形態としてホルダ本体は、締付部材の軸線方向後端と向き合って締付部材の軸線方向後方移動を規制する環状段差面を外周に有し、締付部材の軸線方向後端とホルダ本体の環状段差面との間に介在する環状のシール部材をさらに備えてもよい。かかる実施形態によれば、締付部材を締め付け方向に回転させることにより締付部材が環状段差面に近接するまで軸線方向後端側へ移動する。そして環状のシール部材が締付部材の軸線方向後端と環状段差面との間に介在することによって、締付部材の内周面と工具着脱部の外周面との環状空間の軸線方向後端開口を封止することができる。

締付部材の内周面と工具着脱部の外周面との環状空間の軸線方向先端開口を封止するための実施形態としては例えば、工具着脱部の軸線方向先端に固定されて環状空間の軸線方向先端開口を覆う環状の蓋部材と、蓋部材と締付部材との間を封止する環状の外周側シール部材とをさらに備える。かかる実施形態によれば、ワークから飛来する切粉などの異物が、環状空間の軸線方向先端開口から侵入することを確実に防止することができる。なお外側シール部材は締付部材に設けられてもよいが、蓋部材に設けられることが好ましい。

工具着脱部からワークに切削液または洗浄液を噴射するための１実施形態として、工具着脱部の内周面に、工具着脱部の軸線方向先端面から軸線方向後端側に向かって延びる条溝が形成され、蓋部材には、蓋部材の内周縁で、先端面から後端面まで延び、条溝と接続する噴射口が形成される。かかる実施形態によれば、工具着脱部の内周面に形成される溝に沿って切削液が流れ、工具着脱部から軸線方向先端側へ切削液を好適に噴射することが可能となる。なお噴射口は、蓋部材の内周縁に設けられればよく、切欠き、溝、小孔など、形状を特に限定するものではない。

工具着脱部からワークに噴射するのではなく、工具内に切削液または洗浄液を流して工具の先端からワークに噴射する場合、他の実施形態として、蓋部材の内周縁と工具保持孔に差し込まれる工具のシャンク部の外周面との間を封止する環状の内周側シール部材とをさらに備えてもよい。かかる実施形態によれば、工具着脱部と工具のシャンク部とのチャッキング箇所から切削液または洗浄液が漏れ出すことがない。

工具のチャッキング作業において、工具のシャンク部は所定の軸線方向位置まで工具保持孔に挿入される。そこで、好ましい実施形態として、工具保持孔の孔底側に取付固定されて、工具保持孔に差し込まれる工具のシャンク部の軸線方向位置を規定するストッパ部材をさらに備える。かかる実施形態によれば、工具のシャンク部を好適な挿入長で工具保持孔に挿入することができ、チャッキングの作業効率が向上する。

より好ましい実施形態として、ストッパ部材は、工具着脱部の内周面に取付固定される固定部材と、固定部材に軸線方向変位可能に支持されて工具のシャンク部と当接するアジャスタ部材とを含む。かかる実施形態によれば、シャンク部の長さが異なる工具に付け替えてチャッキングする場合であっても、工具のシャンク部を好適な挿入長で工具保持孔に挿入することができ、チャッキングの作業効率が向上する。例えば、固定部材は軸線方向に延びる雌ねじ部を有し、アジャスタ部材は雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を有し、アジャスタ部材を回転させることによってアジャスタ部材の軸線方向位置が調整される。

工具内に切削液あるいは洗浄液を流す場合、ホルダ本体の液体通路と工具内の液体通路を確実に接続することが望ましい。そこで１実施形態として液体通路は、ホルダ本体の装着部から工具保持孔の孔底まで延び、固定部材は、固定部材の外周面と工具着脱部の内周面との間を封止する環状の第１シール部材を有し、アジャスタ部材は、固定部材に形成された軸線方向に貫通する孔に取付固定され、固定部材に形成された孔の周壁面とアジャスタ部材との間を封止する環状の第２シール部材と、工具保持孔の孔底側と工具保持孔の開口側とを連通する連絡通路と、工具のシャンク部と当接する軸線方向先端側端面と工具のシャンク部との間を封止する環状の第３シール部材とを有する。かかる実施形態によれば、アジャスタ部材は、工具保持孔の孔底側と工具保持孔の開口側とを連通する連絡通路を有することから、この連絡通路を介してホルダ本体の液体通路と工具内の液体通路を確実に接続することができる。またこれら第１〜第３のシール部材を有することから、貫通孔へ向かって切削液が流れ出ることを防止することができる。

このように本発明は、サイドロックボルトのねじ孔から切削液あるいは洗浄液が漏れ出すことを確実に防止できる。したがって刃物を用いてワークを切削加工する場合、ワークに好適に切削液を噴射することができる。

本発明の一実施例になる工具ホルダを示す全体図である。 同実施例の軸線方向先端部分を示す正面図である。 同実施例から蓋部材を取り外した軸線方向先端部分を示す正面図である。 同実施例の工具着脱部内周面に形成された条溝を示す全体図である。 工具のシャンク部を把握していないチャッキング前の同実施例を示す全体図である。 本発明の他の実施例になる工具ホルダを示す全体図である。 本発明の変形例になるサイドロック式チャッキング構造を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例になる工具ホルダを示す全体図である。図２は、同実施例の軸線方向先端部分を示す正面図である。図３は、同実施例から蓋部材を取り外した軸線方向先端部分を示す正面図である。図４は、同実施例の工具着脱部内周面に形成された条溝を示す全体図である。図１および図４において、上半分は縦断面図であり、下半分は側面図である。図２には、図１を表す断面および図４を表す断面を、一点鎖線で示す。

工具ホルダ１０は、主要な構成部品として、ホルダ本体１１と、サイドロックボルト２３と、締付部材３２とを備える。

金属製のホルダ本体１１は、一点鎖線で示す軸線Ｏに沿って延び、軸線方向先端領域に刃物などの工具Ｔ１をチャッキングする工具着脱部１２を、軸線方向後端領域に工作機械の主軸に装着される装着部１３をそれぞれ有する。ホルダ本体１１の軸線方向中央部には、工具着脱部１２および装着部１３よりも外径方向に張り出した大径のフランジ部１４が形成されている。フランジ部１４の外周縁には、周方向に延びるＶ字溝１４２が形成されている。またフランジ部１４の外周縁には、軸線方向に延びるドライブキー溝１４３が形成されている。

装着部１３は図示しない工作機械の主軸に嵌合する形状であって、本実施例の装着部１３の外周面は軸線方向後端に向かうほど半径が小さくなるテーパに形成される。装着部１３には軸線Ｏに沿って延びる中央孔１３２が形成される。中央孔１３２はホルダ本体１１の軸線方向後端から軸線方向先端側へ延び、軸線方向途中位置で数種類の異なる内径に形成されている。そして先端側に向かった最も奥で小径の中央小孔１３３にされる。中央孔１３２の軸線方向後端部には図示しない主軸側部材が嵌合し、この主軸側部材に後方へ引き込まれることによって装着部１３は工作機械のセンタースルークーラント主軸に確りと装着される。そしてセンタースルークーラント主軸から中央孔１３２に切削液あるいは洗浄液が流入する。したがって中央孔１３２は液体通路になる。

工具着脱部１２は軸線方向先端が開口した円筒形状であり、外周面と内周面を有する。この内周面１２ｈは、軸線方向先端から軸線方向後端側に向かって軸線Ｏに沿って延びる工具保持孔１２２を区画形成する。工具保持孔１２２は内径一定であり、孔底１２３を有する。そして工具保持孔１２２は、孔底１２３に穿設された中央小孔１３３と接続する。これにより切削液が中央孔１３２から工具保持孔１２２の孔底へ流入する。

図１に示すように、工具着脱部１２の内周面１２ｈには、周溝１２４が刻設される。また図４に示すように、工具着脱部１２の内周面１２ｈには、工具着脱部１２の軸線方向先端面１２５から軸線方向後端側に向かって延び、周溝１２４と接続する条溝１２６が形成される。中央小孔１３３から工具保持孔１２２の孔底に流入した切削液は、周溝１２４を経由し、条溝１２６に沿って流れ、軸線方向先端面１２５に向かう。

なお条溝１２６は、軸線Ｏと平行に延びるものではなく、図１に実線で示し、図３に破線で示すように円周方向に傾斜するが、説明の便宜上、図４では１本の条溝１２６の全長を表し、他の条溝１２６を略している。

軸線方向先端面１２５は、蓋部材４１で覆われる。蓋部材４１は、図２に示すようにリング形状の板材であり、工具ホルダ１０の軸線方向両側に端面をそれぞれ有する。また蓋部材４１の外周縁が軸線方向先端面１２５よりも外径方向に突出する。蓋部材４１には周方向所定間隔に貫通孔４１４が複数形成される。軸線方向先端側から貫通孔４１４にボルト４４を通し、かかるボルト４４の先端を軸線方向先端面１２５に穿設されたボルト孔１２７（図１、図３）に螺合させることにより、蓋部材４１は工具着脱部１２の軸線方向先端に取付固定される。

図２に示すように、蓋部材４１の内周縁には、蓋部材４１の先端面から後端面まで延びる三角溝状の噴射口４１５が形成される。蓋部材４１を工具着脱部１２の軸線方向先端に固定すると、図４に示すように噴射口４１５は条溝１２６の軸線方向先端と一致する。そして、工具Ｔ１のシャンク部Ｔｓを工具保持孔１２２に挿入し、円形断面に形成されたシャンク部Ｔｓを工具着脱部１２にチャッキングすると、条溝１２６および噴射口４１５は連続した液体通路を構成する。条溝１２６に沿って流れる切削液は噴射口４１５から工具Ｔ１の先端に向かって噴射し、図示しないワークに到達する。このように条溝１２６は切削液通路として機能する。また条溝１２６は、工具着脱部１２の縮径方向への弾性変形を容易にする。条溝１２６は複数本設けるとよく、図３に示す本実施例よりもさらに多くの条溝を設けてもよい。

工具ホルダ１０は、エンドミルやリーマといった工具Ｔ１のシャンク部Ｔｓをチャッキングするための構造として、工具着脱部１２にサイドロック式チャッキング構造２１およびロールロック式チャッキング構造３１を有する。

まずサイドロック式チャッキング構造２１について説明する。工具着脱部１２は先端側部分の外周面１２ａが小径にされ、後端側部分の外周面１２ｂが大径にされ、これら先端側外周面１２ａと後端側外周面１２ｂとの間に環状段差面１２ｃが形成される。工具着脱部１２の後側には、貫通孔２２が形成される。貫通孔２２は、工具着脱部１２の後端側外周面１２ｂから工具着脱部１２の内周面１２ｈまで貫通し、工具保持孔１２２と接続する。また貫通孔２２は工具着脱部１２の略半径方向に延びるが、図１に示すように外径側が内径側よりも軸線方向先端側になるよう、わずかに傾斜している。貫通孔２２の軸線方向位置には前述した周溝１２４が形成される。

貫通孔２２のうち工具保持孔１２２に近い部位には雌ねじ２２ｓが形成される。貫通孔２２のうち工具保持孔１２２から遠い外径側部分２２ｍは、雌ねじ２２ｓよりも大きな内径にされる。貫通孔２２には外径側からサイドロックボルト２３がねじ込まれる。

サイドロックボルト２３は長手方向後端部に大径の頭部２３ｍを、長手方向中央領域に小径の雄ねじ２３ｓをそれぞれ有する。サイドロックボルト２３の長手方向先端部は雄ねじ２３ｓよりもさらに小径にされ、先端面２３ｔはサイドロックボルト２３の長手方向と直交する平面に形成される。頭部２３ｍは外径側部分２２ｍに収容され、雄ねじ２３ｓは雌ねじ２２ｓに螺合する。そして、サイドロックボルト２３の先端部が貫通孔２２から突出して工具保持孔１２２に進出する。

サイドロックボルト２３の頭部２３ｍの外周には環状溝が刻設され、この環状溝に環状のシール部材であるＯリング２４が係合する。Ｏリング２４は全周に亘って貫通孔２２の外径側部分２２ｍと接触する。これにより、Ｏリング２４は貫通孔２２とサイドロックボルト２３との環状隙間を封止する。

工具着脱部１２の後端側外周面１２ｂには、貫通孔２２とは異なる周方向位置に凹部２５が設けられる。凹部２５は、貫通孔２２を穿設したことによりホルダ本体１１の重心が軸線Ｏから偏心することを防止するものであり、単純な実施形態として図１に示すように、貫通孔２２に対して周方向に１８０°異なる位置に形成される。これにより、ホルダ本体１１の重心が軸線Ｏに一致して、軸線Ｏ回りの質量バランスをとることができる。他の実施形態として、凹部あるいは質量体からなる質量調整部が貫通孔２２に対して周方向に１８０°以外の別の位置に形成される。

凹部２５は、工具保持孔１２２に挿入される工具Ｔ１のシャンク部Ｔｓをサイドロックボルト２３で固定した状態で、ホルダ本体１１およびサイドロックボルト２３の軸線回りの質量バランスをとるために設けられるとよい。これにより、工具Ｔ１のシャンク部Ｔｓを固定するまで締付方向に回転させたサイドロックボルト２３と、貫通孔２２が形成されたホルダ本体１１との組立体の重心を、軸線Ｏに近似ないし一致させることができる。したがって工具Ｔ１の先端部を回転軸線に一致させて高精度でワークを加工することができる。

次にロールロック式チャッキング構造３１について説明する。工具着脱部１２の先端側外周面１２ａは、軸線Ｏと中心とする円形断面にされ、軸線方向先端に行くほど径が小さくなる先細のテーパ（例えば、１／３２のテーパ）に形成され、締付部材３２に包囲される。

締付部材３２は、工具着脱部１２を縮径させて工具Ｔ１のシャンク部Ｔｓを緊密にチャッキングするものであり、締付部材３２の内周面３２ａは、先端側外周面１２ａと同じ角度で先細になるテーパ（例えば１／３２のテーパ）に形成され、先端側外周面１２ａと向き合う。また、締付部材３２の後端部分の内周面には、抜け止めリング３６が取り付けられている。締付部材３２が軸線方向先端側へ移動すると抜け止めリング３６の内周縁が、先端側外周面１２ａに形成された係合部と当接して、軸線方向先端側への更なる移動が規制される。これにより締付部材３２の工具着脱部１２からの抜けを防止する。

締付部材３２の内周面３２ａと工具着脱部１２の先端側外周面１２ａとの間に形成される環状空間３３には、複数のニードルローラ３４と、これらのニードルローラ３４を整列させるリテーナ３５が配置される。リテーナ３５は、先端側外周面１２ａと同じ角度で先細になる筒体に形成され、先端側外周面１２ａに遊嵌される。

リテーナ３５の肉厚寸法は内周面３２ａと先端側外周面１２ａとの間隔、すなわちニードルローラ３４の直径、よりも小さい薄肉にされる。そしてリテーナ３５には、ニードルローラ３４を１個ないし複数個ずつ保持するポケットが円周方向所定間隔および軸線方向所定間隔に複数形成される。ポケットはリテーナ３５を半径方向に貫通する長孔であり、ニードルローラ３４の転動面がポケットからリテーナ３５の半径方向内側に突出して先端側外周面１２ａと接触するとともに、ポケットからリテーナ３５の半径方向外側にも突出して内周面３２ａと接触する。

リテーナ３５のポケットは、中心軸線に対して円周方向に所定の角度傾斜している。これにより、ポケットに保持されるニードルローラ３４は軸線Ｏに対して円周方向に所定の角度傾斜して、先端側外周面１２ａの上を螺旋状の軌跡を描きながら転走する。

締付部材３２は金属製であり、その軸線方向先端縁は、工具着脱部１２の軸線方向先端面１２５を越えて軸線方向先端側へ突出する。そして蓋部材４１の外周縁と向き合う。蓋部材４１の外径寸法は軸線方向先端面１２５の外径寸法よりも大きく、締付部材３２と工具着脱部１２との間の環状空間３３の軸線方向先端開口を覆う。したがって蓋部材４１の外周縁によって、リテーナ３５は軸線方向先端側への移動が規制されて、工具着脱部１２から抜け出ることがない。

蓋部材４１の外周縁には環状の外周側シール部材であるＯリング４２が取り付けられている。Ｏリング４２は蓋部材４１と締付部材３２との間を封止する。これにより異物が環状空間３３に侵入することが防止される。

締付部材３２の軸線方向後端縁は、軸線Ｏに対し直角な環状平面３２ｃに形成され、ホルダ本体１１の環状段差面１２ｃと対向する。締付部材３２は環状段差面１２ｃよりも先端側で軸線方向に移動可能であるが、環状段差面１２ｃを越えて後端側へ移動することないよう環状段差面１２ｃは締付部材３２の軸線方向後方移動を規制する。環状平面３２ｃには環状溝が刻設され、この環状溝には環状のシール部材であるＯリング３７が取り付けられる。

環状段差面１２ｃの内径側には、軸線Ｏを中心とする環状溝１２ｄが形成される。環状溝１２ｄの内径側側面は先端側外周面１２ａと等しい外径にされて連続しており、先端側外周面１２ａの軸線方向寸法を増大させる。したがってホルダ本体１１を長くすることなく、ロールロック式チャッキング構造３１の有効把握長Ｌ１を長くすることができる。

工具Ｔ１のチャッキング作業は、まず工具保持孔１２２に工具Ｔ１のシャンク部Ｔｓを挿入し、次にロールロック式チャッキング構造３１でシャンク部Ｔｓを高精度に把握し、次にサイドロック式チャッキング構造２１でシャンク部Ｔｓを回り止めする。本実施例によれば、先の作業で締付部材３２を回転させて工具保持孔１２２を縮径し工具Ｔ１のシャンク部Ｔｓをチャッキングすることによって、工具Ｔ１のシャンク部Ｔｓを工具着脱部１２で高精度に把握することができる。また、後の作業でサイドロックボルト２３を締め付けることから、軸線Ｏに一致するよう高精度で把握された工具Ｔ１のシャンク部Ｔｓを軸線Ｏからずれることなく回り止めすることができる。なお、上述した先の作業と後の作業を逆にすると、工具のシャンク部を工具着脱部で高精度に把握できない。

チャッキング作業を詳細に説明すると、予め図５に示すようにサイドロックボルト２３を緩め方向に回転させて、サイドロックボルト２３の先端部を工具保持孔１２２から退出させておく。また、締付部材３２を緩め方向に回転させて、工具着脱部１２を外径方向に復元させ、工具保持孔１２２の内径寸法を大きくしておく。次に、刃物などの工具のシャンク部Ｔｓを、軸線方向先端側から工具保持孔１２２に挿入する。シャンク部Ｔｓの外周は一部において切削され、平坦な当接平面Ｔｆが形成されているので、当接平面Ｔｆを貫通孔２２に合わせる。

次に締付部材３２を締め付け方向に回転させると、締付部材３２の内周面３２ａと接触するニードルローラ３４は自転しながら先端側外周面１２ａを螺旋状に公転する。そうすると締付部材３２は、リテーナ３５とともに軸線方向後端側へ徐々に移動する。これにより、共にテーパに形成された内周面３２ａと外周面１２ａのくさび作用で、外周面１２ａは全周に亘り内径方向に強圧されて縮径する。この結果、工具着脱部１２の中央に形成された工具保持孔１２２も縮径し、工具保持孔１２２に挿入されたシャンク部Ｔｓ前方の円柱部分は、先端側外周面１２ａの有効把握長Ｌ１において、内周面１２ｈによって全周に亘り均等に締め付けられ、軸線Ｏに沿って高精度に把握される。

また、締付部材３２を締め付け方向に回転させてシャンク部Ｔｓをチャッキングすると、締付部材３２の軸線方向後端の環状平面３２ｃとホルダ本体１１の環状段差面１２ｃが当接し、Ｏリング３７が締付部材３２の軸線方向後端縁とホルダ本体１１の環状段差面１２ｃとの間に介在する。これにより、締付部材３２と工具着脱部１２との間の環状空間３３の軸線方向後端開口を封止することができ、異物が環状空間３３に侵入することが防止される。

次にサイドロックボルト２３を締め付け方向に回転させて、貫通孔２２にねじ込まれたサイドロックボルト２３の先端面２３ｔを当接平面Ｔｆに当接させる。サイドロックボルト２３の先端面２３ｔは強い力でシャンク部Ｔｓ後方の当接平面Ｔｆを押し、シャンク部Ｔｓを工具保持孔１２２に固定する。なお貫通孔２２と同じ軸線方向位置に周溝１２４が形成されていることから、中央孔１３２から軸線方向先端側へ向かう切削液は、シャンク部Ｔｓ前方の円柱部分よりも軸線方向後端側で周溝１２４に流入する。

これまで説明してきたように、先にロールロック式チャッキング構造３１を用いてシャンク部Ｔｓを把握し、後にサイドロック式チャッキング構造２１を用いてシャンク部Ｔｓを回り止めし、図１に示すようにシャンク部Ｔｓが工具着脱部１２にチャッキングされる。なお、工具Ｔ１の取り外しは上述した作業とは逆の手順になる。

次に本発明の他の実施例を説明する。図６は本発明の他の実施例を示す縦断面図である。他の実施例につき、上述した実施例と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。他の実施例になる工具ホルダ２０では、蓋部材４１の内周縁と工具保持孔１２２に差し込まれる工具Ｔ２のシャンク部Ｔｓの外周面との間を封止する環状の内周側シール部材として、Ｏリング４３をさらに備える。工具ホルダ２０にチャッキングされるシャンク部Ｔｓの内部には、工具Ｔ２の後端から先端に向かって軸線方向に延びる液体通路Ｔｐが形成されており、中央小孔１３３から、工具保持孔１２２を経由して、液体通路Ｔｐの後端に切削液が供給される。切削液は、液体通路Ｔｐを流れて工具Ｔ２の先端（図示せず）から噴射し、ワークに到達する。図６の実施例によれば、蓋部材４１の内周縁とシャンク部Ｔｓの外周面との間を封止する環状のＯリング４３を備えることから、中央小孔１３３から工具保持孔１２２へ流れる切削液が、工具着脱部１２の先端から漏れ出ることを防止できる。特に、工具ホルダ２０の内周面１２ｈに前述した条溝１２６が形成される場合に、Ｏリング４３は有効である。

また他の実施例になる工具ホルダ２０では、工具保持孔１２２の孔底側に設けられて、工具保持孔１２２に差し込まれる工具Ｔ２のシャンク部Ｔｓの軸線方向位置を規定するストッパ部材５１をさらに備える。

ストッパ部材５１は、工具着脱部１２の内周面１２ｈに固定される固定部材５２と、固定部材５２に軸線方向変位可能に支持されて工具Ｔ２のシャンク部Ｔｓと当接するアジャスタ部材５３とを含む。固定部材５２の外周面には、雄ねじ５２２が形成され、工具保持孔１２２の孔底近傍で工具着脱部１２の内周面１２ｈに形成された雌ねじ１２ｓと螺合する。これにより固定部材５２は工具保持孔１２２に取付固定される。また固定部材５２の外周面には、雄ねじ５２２よりも先端側に環状溝が刻設され、この環状溝に環状のシール部材になるＯリング５５が取り付けられる。Ｏリング５５は、工具保持孔１２２と固定部材５２との間を封止する第１シール部材である。

さらに固定部材５２には軸線方向に貫通する中央孔５２３が形成され、中央孔５２３にはアジャスタ部材５３が取付固定される。中央孔５２３の後端側は先端側よりも小径にされ、かかる後端側には雌ねじ部５２４が形成される。

アジャスタ部材５３は、大径の先端部５３１と、先端部５３１よりも小径の中央部５３４と、中央部５３４よりもさらに小径の後端部５３５からなり、３つの円柱を直列に結合した形状である。アジャスタ部材５３の中心には、軸線方向に貫通する連絡通路５３２が形成される。連絡通路５３２の後端側開口は中央小孔１３３と接続する。連絡通路５３２の先端側開口はシャンク部Ｔｓの液体通路Ｔｐの後端開口と接続する。

大径の先端部５３１に形成されるアジャスタ部材５３の大径先端面５３３は、工具保持孔１２２に挿入される工具Ｔ２のシャンク部Ｔｓの後端と面接触するよう当接し、シャンク部Ｔｓの軸線方向位置を規定する。大径先端面５３３には、軸線Ｏを中心とするリング溝が形成され、かかるリング溝には環状のＯリング５７が取り付けられる。Ｏリング５７はシャンク部Ｔｓの後端面と隙間なく接触し、大径先端面５３３とシャンク部Ｔｓとの間を封止する第３シール部材である。これにより、大径先端面５３３の中心に設けられた連絡通路５３２の先端開口がシャンク部Ｔｓの後端面の中心に設けられた液体通路Ｔｐの後端開口と密封状態で接続する。

アジャスタ部材５３の後端部５３５は、その外周面に雄ねじ部が形成されており、固定部材５２の雌ねじ部５２４と螺合する。かかる螺合により、アジャスタ部材５３を回転させると、図６に破線で示すようにアジャスタ部材５３の軸線方向位置が調整される。

アジャスタ部材５３の中央部５３４は、固定部材５２の中央孔５２３の先端側に受け入れられる。そしてアジャスタ部材５３の中央部５３４の外周面には環状溝が刻設され、この環状溝に環状のシール部材になるＯリング５６が取り付けられる。Ｏリング５６は、固定部材５２の内周面とアジャスタ部材５３の外周面との間を封止する第２シール部材である。

図６に示す実施例によれば、切削液が流れる液体通路である中央孔１３２および中央小孔１３３は、ホルダ本体１１の装着部１３から工具保持孔１２２の孔底１２３まで延びる。また、アジャスタ部材５３は、固定部材５２に形成された軸線方向に貫通する中央孔５２３に取付固定され、工具保持孔１２２の孔底１２３側と工具保持孔１２２の開口側とを連通する連絡通路５３２と、軸線方向先端側端面である大径先端面５３３と工具Ｔ２のシャンク部Ｔｓの後端面との間を封止する環状のＯリング５７とを有する。これにより、連絡通路５３２を介してホルダ本体１１の中央小孔１３３と工具Ｔ２の液体通路Ｔｐを確実に連通することができる。

また固定部材５２は、固定部材５２と工具保持孔１２２との間を封止する環状のＯリング５５を有し、アジャスタ部材５３は中央孔５２３の周壁面とアジャスタ部材５３との間を封止する環状のＯリング５６とを有することから、貫通孔２２へ向かって切削液が流れ出ることを防止することができる。

次に図７の縦断面図を参照しつつ、サイドロック式チャッキング構造の変形例を説明する。変形例では、貫通孔２２の外径側部分２２ｍに環状溝を形成し、かかる環状溝にスナップリング２６を取付固定する。スナップリング２６は、Ｃ字状であって、サイドロックボルト２３よりも外径側に位置し、サイドロックボルト２３が貫通孔２２から外方（外径側）へ抜け出ることを防止する抜け止め部材である。これにより、工具ホルダ１０の高速回転時において、万一サイドロックボルト２３が緩んでも、サイドロックボルト２３の抜け出しを防止することができる。

図７は、サイドロックボルト２３を緩め方向に回転させ、サイドロックボルト２３の頭部２３ｍをスナップリング２６に当接させた状態を示す。このようにサイドロックボルト２３を外径側に移動させると、サイドロックボルト２３の先端面２３ｔは工具保持孔１２２の外へ退出する。かかる変形例によれば、平坦な当接平面が切り欠くように形成されない円柱形状のシャンク部Ｔｒを挿入することができる。なお、ロールロック式チャッキング構造３１でシャンク部Ｔｒを把握することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明になる工具ホルダは、工作機械において有利に利用される。

１０ 工具ホルダ、１１ ホルダ本体、１２ 工具着脱部、１３ 、２０ 工具ホルダ、２１ サイドロック式チャッキング構造、２２ 貫通孔、２２ｓ 雌ねじ、２３ サイドロックボルト、２４ Ｏリング、２５ 凹部、３１、ロールロック式チャッキング構造、３２ 締付部材、３４ ニードルローラ、３５ リテーナ、３７ Ｏリング、４１ 蓋部材、４２，４３ Ｏリング、５１ ストッパ部材、５２ 固定部材、５３ アジャスタ部材 ５５，５６ Ｏリング、５７ Ｏリング、１２２ 工具保持孔、１２６ 条溝、４１５ 噴射口。

Claims (12)

1. 軸線方向先端から軸線方向後端側に向かって延びる工具保持孔を中心に有し軸線方向先端領域に形成される筒状の工具着脱部、軸線方向後端領域に形成されて工作機械のセンタースルークーラント主軸に嵌合する形状にされる装着部、および前記装着部と前記工具保持孔を連通してセンタースルークーラント主軸から流入する液体を前記工具保持孔に供給する液体通路を有するホルダ本体と、
   前記工具着脱部の外周面から内周面まで貫通する貫通孔に挿入され、前記貫通孔に形成された雌ねじに螺合し、前記工具保持孔に挿入される工具のシャンク部を固定するサイドロックボルトと、
   前記貫通孔と前記サイドロックボルトとの間を封止する環状のシール部材とを備える、工具ホルダ。
2. 前記貫通孔に設けられ、前記サイドロックボルトの外方への抜けを防止する抜け止め部材をさらに備える、請求項１に記載の工具ホルダ。
3. 前記サイドロックボルトは前記抜け止め部材に当接する位置で前記工具保持孔から退出する、請求項２に記載の工具ホルダ。
4. 前記ホルダ本体には、前記工具保持孔に挿入される工具のシャンク部を前記サイドロックボルトで固定した状態で、ホルダ本体およびサイドロックボルトの軸線回りの質量バランスをとるための質量調整部が設けられる、請求項１〜３のいずれかに記載の工具ホルダ。
5. 前記工具着脱部の外周面は、軸線方向先端側に向かって細くなるテーパに形成され、
   内周面が前記外周面と同じ角度のテーパに形成されて、前記サイドロックボルトよりも軸線方向先端側で前記工具着脱部の外周面を包囲する筒状の締付部材と、前記締付部材の内周面と前記工具着脱部の外周面との間の環状空間に配置される複数のニードルローラと、これらのニードルローラを前記軸線に対して円周方向に所定の角度傾斜するように保持するリテーナとをさらに備え、
   前記締付部材を回転することにより前記ニードルローラを自転させつつ螺旋状に公転させて前記工具着脱部に形成される工具保持孔を縮径または復元させるよう構成される、請求項１〜４のいずれかに記載の工具ホルダ。
6. 前記ホルダ本体は、前記締付部材の軸線方向後端と向き合って前記締付部材の軸線方向後方移動を規制する環状段差面を外周に有し、
   前記締付部材の軸線方向後端と前記ホルダ本体の環状段差面との間に介在する環状のシール部材をさらに備える、請求項５に記載の工具ホルダ。
7. 前記工具着脱部の軸線方向先端に固定されて前記環状空間の軸線方向先端開口を覆う環状の蓋部材と、前記蓋部材と前記締付部材との間を封止する環状の外周側シール部材とをさらに備える、請求項５または６に記載の工具ホルダ。
8. 前記工具着脱部の内周面に、前記工具着脱部の軸線方向先端面から軸線方向後端側に向かって延びる条溝が形成され、
   前記蓋部材には、蓋部材の内周縁で、先端面から後端面まで延び、前記条溝と接続する噴射口が形成される、請求項７に記載の工具ホルダ。
9. 前記蓋部材の内周縁と前記工具保持孔に差し込まれる工具のシャンク部の外周面との間を封止する環状の内周側シール部材とをさらに備える、請求項７に記載の工具ホルダ。
10. 前記工具保持孔の孔底側に取付固定されて、前記工具保持孔に差し込まれる工具のシャンク部の軸線方向位置を規定するストッパ部材をさらに備える、請求項１〜９のいずれかに記載の工具ホルダ。
11. 前記ストッパ部材は、前記工具着脱部の内周面に取付固定される固定部材と、前記固定部材に軸線方向変位可能に支持されて工具のシャンク部と当接するアジャスタ部材とを含む、請求項１０に記載の工具ホルダ。
12. 前記液体通路は、前記ホルダ本体の装着部から前記工具保持孔の孔底まで延び、
    前記固定部材は、固定部材の外周面と工具着脱部の内周面との間を封止する環状の第１シール部材を有し、
    前記アジャスタ部材は、前記固定部材に形成された軸線方向に貫通する孔に取付固定され、前記固定部材に形成された孔の周壁面とアジャスタ部材との間を封止する環状の第２シール部材と、前記工具保持孔の孔底側と前記工具保持孔の開口側とを連通する連絡通路と、工具のシャンク部と当接する軸線方向先端側端面と工具のシャンク部との間を封止する環状の第３シール部材とを有する、請求項１１に記載の工具ホルダ。

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