JP2013126702A - 工作機械における工具ホルダの位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転工具用の工具ホルダのシャンク及び固定工具を保持して切削加工に使用する切削工具用の工具ホルダのシャンクを旋盤等の工作機械の刃物台の所定位置に形成されたシャンク挿入穴に取り付ける際に、その位置決めを高精度に調整でき、かつ着脱時の繰返し精度を改善した工作機械における工具ホルダの位置決め装置を提供する。
【解決手段】工具ホルダ２のシャンク位置決め機構５は、前記シャンク挿入穴４をシャンク挿入端末側４ａから同一径のストレート穴部４ｘと、このストレート穴部４ｘから連続し、かつシャンク挿入開口部側４ｂに向かって順次拡径したテーパ穴部４ｙとで形成すると共に、このシャンク挿入穴４の形状に対応して、前記工具ホルダ２のシャンク２ａを、先端側から同一径のストレートシャンク部２ｘと、このストレートシャンク部２ｘに連続して工具ホルダ２のヘッド６側に向かって順次拡径するテーパシャンク部２ｙとで構成してある。
【選択図】図２

Description

この発明は、工作機械における工具ホルダの位置決め装置に係わり、更に詳しくはドリルやエンドミル等の回転工具を保持して穴あけやミーリング等の切削加工に使用する回転工具用の工具ホルダのシャンク及びバイト等の固定工具を保持して切削加工に使用する切削工具用の工具ホルダのシャンクを旋盤等の工作機械の刃物台の所定位置に形成されたシャンク挿入穴に取り付ける際、その位置決めを高精度に調整でき、かつ着脱時の繰返し精度を改善した工作機械における工具ホルダの位置決め装置に関するものである。

旋盤等の工作機械によりワーク（加工対象物）に対して精度良く加工を行うには、回転工具用の工具ホルダ及び切削工具用の工具ホルダを旋盤等の刃物台に正確に位置決めする必要がある。この位置決めを正確に行うために、従来から刃物台には工具ホルダの位置決め装置が設けられている。

従来の位置決めするための技術としては、例えば、（１）．位置決めピンと位置決め穴で形成した旋盤用工具ホルダの発明（例えば、特許文献１参照）、（２）．工具ホルダと刃物台との位置決めをより精度良く行うために凹凸部を複数個のキー溝とキーとで形成した刃物台の発明（例えば、特許文献２参照）が提案されている。しかしながら、これらの発明は、位置決め精度を上げるためキーとキー溝との間の間隙を最小限に抑え、かつ取付け易さを考慮して微小の間隙を設けているため、位置決め精度及び繰り返し精度が良くないと言う問題があった。

また、その他に（３）．位置決めキーと位置決めブロックで形成し、位置決めキー側に弾性変形用の溝を設け、嵌合時の隙間を無くし、工具ホルダを繰り返し脱着する時の位置精度を改善した工作機械の刃物台の発明（例えば、特許文献３参照）や、（４）カービックカップリングを利用した回転角度位置を調整することが出来る刃物台の発明（例えば、特許文献４参照）等が提案されている。

通常、工具ホルダの工具保持部に装着した工具は、切削加工等の前に機械上でテストインジケータを工具先端部に押し当て位置精度を測定し、精度が良い場合のみ切削加工等にとりかかる。また精度が悪い場合には、工具ホルダの工具を精度良くなるまで着脱操作を繰り返して行う。また、ケーシングを外部から叩く等して傾きを調整している。

しかしながら、上記のような従来の位置決めの技術の場合、上記（１）、（２）の発明では、位相方向の位置決め精度を上げるためキーとキー溝との間の間隙を最小限に抑えており、取付け易さを考慮して微小の間隙を設けているため、位置決め精度や繰り返し精度が極めて悪いと言う問題があった。

また、その他に、取り付け部のシャンクに対して、工具保持部が同一軸線上の回転工具ホルダの場合には、同心度が重要になると考えられる。しかし上記のような従来の技術では、位相方向の位置決めが必要な工具ホルダと同様に、取り付け部のシャンクをストレートとしているため、微小の隙間により位置決め精度及び繰り返し精度が良くないと考えられる。

また、上記（３）の従来の発明の場合には、位置決めキー（凹部）と位置決めブロック（凸部）で形成させ、位置決めキー（凹部）に弾性変形用の溝を設け嵌合時の隙間を無くし、工具ホルダを繰り返し脱着する時の工具の位置精度は改善される。しかし、位置決めキー（凹部）及び位置決めブロック（凸部）を組み込むための溝加工や位置決めキー（凹部）に設けられている弾性変形用の溝加工は、製作上において精度良く加工することは難しいと言う問題があった。更に、嵌合箇所に平行な面で受けているため装着がし難いと言う問題も考えられる。

更に、上記（４）の従来の発明の場合には、カービックカップリングを利用し、回転角度位置を調整することが出来る半面、カービックカップリングの製作上の難しさやコストアップとなる問題があった。

特開２００３−１８１７４３号公報 特開２００６−１６７８６２号公報 特開２０１０−２４０７６５号公報 特開２００６−１９２５５０号公報

この発明はかかる従来の課題に着目し、回転工具用の工具ホルダのシャンク及び固定工具を保持して切削加工に使用する切削工具用の工具ホルダのシャンクを旋盤等の工作機械の刃物台の所定位置に形成されたシャンク挿入穴に取り付ける際に、その位置決めを高精度に調整でき、かつ着脱時の繰返し精度を改善した工作機械における工具ホルダの位置決め装置を提供することを目的とするものである。

この発明は上記目的を達成するため、工作機械の刃物台に回転工具を保持する工具ホルダのシャンク及び固定工具を保持する工具ホルダのシャンクを装着させるためのシャンク挿入穴を形成し、前記シャンク挿入穴に、シャンク位置決め機構を介して前記工具ホルダのシャンクを着脱可能に装着するように構成して成る工作機械における工具ホルダの位置決め装置であって、前記工具ホルダのシャンク位置決め機構は、前記シャンク挿入穴をシャンク挿入端末側から同一径のストレート穴部と、このストレート穴部から連続し、かつシャンク挿入開口部側に向かって順次拡径したテーパ穴部とで形成すると共に、このシャンク挿入穴の形状に対応して、前記工具ホルダのシャンクを、先端側から同一径のストレートシャンク部と、このストレートシャンク部に連続して工具ホルダのヘッド側に向かって順次拡径するテーパシャンク部とで構成したことを要旨とするものである。

ここで、前記工作機械の刃物台に、所定の間隔を隔てて複数のシャンクを装着させるためのシャンク挿入穴を形成し、前記刃物台の取付面と工具ホルダの取付面との間に、着脱可能なアダプタを介在させて取り付けることも可能である。

また、前記回転工具を保持する工具ホルダ及び固定工具を保持する工具ホルダが、工具ホルダのシャンクを回転駆動する駆動軸と同一軸線上のストレートタイプの工具ホルダまたは回転駆動する駆動軸と交差するアングルタイプの工具ホルダである。

また前記刃物台またはアダプタの取付面と、工具ホルダの取付面との間に、芯ズレ及び位相ズレの調整を行う位置決めピンを設けることも可能であり，更に前記工作機械の刃物台が、外周面に複数本の工具ホルダを着脱自在に取り付けられる多角柱状のタレット刃物台である。

この発明は、上記のように工作機械の刃物台に回転工具を保持する工具ホルダのシャンク及び固定工具を保持する工具ホルダのシャンクを装着させるためのシャンク挿入穴を形成し、前記シャンク挿入穴に、シャンク位置決め機構を介して前記工具ホルダのシャンクを着脱可能に装着するように構成して成る工作機械における工具ホルダの位置決め装置であって、前記工具ホルダのシャンク位置決め機構は、前記シャンク挿入穴をシャンク挿入端末側から同一径のストレート穴部と、このストレート穴部から連続し、かつシャンク挿入開口部側に向かって順次拡径したテーパ穴部とで形成すると共に、このシャンク挿入穴の形状に対応して、前記工具ホルダのシャンクを、先端側から同一径のストレートシャンク部と、このストレートシャンク部に連続して工具ホルダのヘッド側に向かって順次拡径するテーパシャンク部とで構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。（ａ）．工具ホルダのシャンクを旋盤等の工作機械の刃物台の所定位置に形成されたシャ
ンク挿入穴に取り付ける際に、その位置決めを高精度に調整でき、作業性及び生 産性の向上を図ることが出来る。
（ｂ）．従来のカービックカップリング等の位置決め機構に比べて、製作上簡易で安価に 製作できる。
（ｃ）．工具ホルダと刃物台との間にアダプタを介在させる場合には、脱着作業の繰り返 し等による傷や摩耗に対して、高価な刃物台を交換することなくアダプタを交換 すれば良いため、経済的である。
（ｄ）．刃物台またはアダプタの取付面と、工具ホルダの取付面との間に、芯ズレ及び位
相ズレの調整を行う位置決めピンを設けることで、位置決め精度及び繰り返し精 度を改善することが出来る。また、弾性体ピンとその反対側のピンに偏芯ピン等 の調整機構を設けることにより、単体精度（部品加工精度）が悪くても位置調整 することにより調整作業を改善することが出来る。

この発明を実施した工作機械における刃物台の側面図である。 回転工具を保持する回転工具ホルダに駆動軸と同一軸線上のストレートシャンクを取り付けた図１のＡ−Ａ矢視拡大断面図である。 図２の右側側面図である。 図２の実施形態においてアダプターを取り外した状態の図２と同様な図である。 図４の右側側面図である。 回転工具を保持する回転工具ホルダに駆動軸と交差（直交）するアングルタイプの工具ホルダを取り付けた図１のＢ−Ｂ矢視拡大断面図である。 図６の平面図である。 図６の右側側面図である。 図６の実施形態においてアダプターを取り外した状態の図４と同様な図である。 図９の平面図である。 図９の右側側面図である。 固定工具ホルダに固定工具を取り付けた図１のＣ−Ｃ矢視拡大断面図である。 図１２の平面図である。 図１２の右側側面図である。 図１２の実施形態においてアダプターを取り外した状態の図４と同様な図である。 図１５の平面図である。 図１５の右側側面図である。 固定工具を保持する固定工具ホルダに駆動軸と交差（直交）するアングルタイプの工具ホルダを取り付けた図１のＤ−Ｄ矢視拡大断面図である。 図１８の平面図である。 図１８の右側側面図である。 図１８の実施形態においてアダプターを取り外した状態の図４と同様な図である。 図２１の平面図である。 図２１の右側側面図である。

以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
図１は、この発明を実施した旋盤等の工作機械における多角形状の刃物台の側面図を示し、１は工作機械に取り付けられた刃物台（この実施形態ではタレット刃物台を示す）を示し、この多角形状（この実施形態では１２角形であるが、形状は特に限定されない）の刃物台の外周面には、所定の間隔を隔てて複数種類のドリルやエンドミル等の回転工具Ｔ１を締め付けナットＴａを介して保持して穴あけやミーリング等の切削加工に使用するまた、バイト等の固定工具Ｔ２を締め付けネジＴｂを介して保持して切削加工に使用する切削工具用の工具ホルダ３が着脱可能に取り付けられている。

前記多角形状の刃物台１の外周面には、刃物台１の中心Ｏと同一軸線上に図２及び図１２に示すように、回転工具Ｔ１を保持する工具ホルダ２のシャンク２ａ及び固定工具Ｔ２を保持する工具ホルダ３のシャンク３ａを装着させるためのシャンク挿入穴４が形成され、このシャンク挿入穴４に、シャンク位置決め機構５を介して前記工具ホルダ２，３のシャンク２ａ，３ａを着脱可能に装着するように構成してある。

前記工具ホルダ２，３のシャンク位置決め機構５は、前記シャンク挿入穴４をシャンク挿入端末側４ａから同一径のストレート穴部４ｘと、このストレート穴部４ｘから連続し、かつシャンク挿入開口部側４ｂに向かって順次拡径したテーパ穴部４ｙとで形成すると共に、このシャンク挿入穴４の形状に対応して、前記工具ホルダ２，３のシャンク２ａ，３ａを、先端側から同一径のストレートシャンク部２ｘと、このストレートシャンク部２ｘに連続して工具ホルダ２，３のヘッド６側に向かって順次拡径するテーパシャンク部２ｙとで構成してある。

上記図２及び図１２の第１実施形態では、刃物台１の工具ホルダ取付面１Ａに回転工具ホルダ２，固定工具ホルダ３の取付面２Ａ，３Ａを複数本の固定ボルト７を介して取り付ける際、刃物台１の取付面１Ａと工具ホルダ２，３の取付面２Ａ，３Ａとの間に、複数本の固定ボルト８を介して着脱可能なアダプタ９を介在させて取り付けてあるが、図４及び図１５に示すように、アダプタ９を介在させずに、刃物台１の取付面１Ａに工具ホルダ２，３の取付面２Ａ，３Ａを複数本の固定ボルト１０を介して直接取り付けることも可能である。

なお、図２及び図１２において、１１は工具ホルダ２，３のシャンク２ａ，３ａを回転駆動する工作機械側の回転駆動軸を示しており、シャンク２ａ，３ａの先端と回転駆動軸１１との先端とが凹凸状の係合部１２を介して着脱可能に係合するように構成され、この第１実施形態では、回転駆動軸１１と同一軸線上に回転工具Ｔ１を保持した回転工具用の工具ホルダ２が取り付けられているストレートタイプの取り付け状態を示している。また、回転駆動軸１１の基端部は、図示しない工作機械の駆動モータ等に接続機構を介して接続されている。

前記刃物台１またはアダプタ９の取付面１Ａと、工具ホルダ２，３の取付面２Ａ，３Ａとの間に、芯ズレ及び位相ズレの調整を行う位相用の位置決め機構が設けてあり、この位相用の位置決め機構は、位置決め用のピン１３とキリ穴１４を介して配設された弾性体ピン１５との間の間隙を無くし、かつ取り付け易くするために位置決め用のピン１３の外周部付近にキリ穴１４を介した弾性体ピン１５を設け、位置決め用のピン１３を弾性的に押し当てる構造に構成してある。また、図３において、１６ａはロックネジ、１６ｂは調整用のネジ、１６ｃはロックナット、１６ｄはストッパ−ピンを示している。

これにより、位置決め精度及び繰り返し精度が改善され、更には弾性体ピン１５と反対側のストッパ−ピン１６ｄに偏芯ピン１７等の調整機構を設けることにより、単体精度（部品加工精度）が悪くても位置調整を改善することが出来るものである。

またストッパ−ピン１６ｄの先端形状を丸型の形状に変更することにより、結合部を平行な面から点または線で受ける形状にすることで装着し易くなる。

次に、図６〜図８は、この発明の他の実施形態を示し、この実施形態は、上記図２及び図１２の実施形態が回転駆動軸１１と同一軸線上に回転工具Ｔ１を保持した回転工具用の工具ホルダ２が取り付けられているのに対して、この実施形態では、回転駆動軸１１と直交する向きに回転工具Ｔ１を保持した回転工具用の工具ホルダ２が取り付けられているアングルタイプの取り付け状態を示している。

このアングルタイプの回転工具用の工具ホルダ２の場合には、工具ホルダ２の内部に歯車機構１８を介して回転駆動軸１１の回転駆動力を回転工具Ｔ１に伝達出来るように構成され、その他の構成は、上記の図２及び図１２の構成と同一なので同一符号を付して説明は省略する。

図９〜図１１は、上記の図６〜図８の実施形態においてアダプタ９を介在させずに、刃物台１の取付面１Ａに工具ホルダ２，３の取付面２Ａ，３Ａを複数本の固定ボルト１０を介して直接取り付けるアングルタイプの実施形態を示したもので、その他の構成は上記の図６〜図８の実施形態と同様なので、同一符号を付して説明は省略する。

次に、図１２〜図１４は、バイト等の固定工具Ｔ２を締め付けネジＴｂを介して保持して切削加工に使用する切削工具用の工具ホルダ３で、かつ回転駆動軸１１と同一軸線上に固定工具Ｔ２を保持した切削工具用の工具ホルダ３をアダプタ９を介在させて取り付けられているストレートタイプの取り付け状態を示している。

また、図１５〜図１７は、図１２〜図１４の実施形態においてアダプタ９を介在させずに、刃物台１の取付面１Ａに工具ホルダ３の取付面３Ａを複数本の固定ボルト１０を介して直接取り付けたストレートタイプの取り付け状態を示している。

更に図１８〜図２０は、上記の図１５〜図１７の実施形態においてアダプタ９を介在させ、回転駆動軸１１と直交する向きにバイト等の固定工具Ｔ２を締め付けネジＴｂを介して保持して切削加工に使用する切削工具用の工具ホルダ３で、固定工具Ｔ２を保持した切削工具用の工具ホルダ３が取り付けられているアングルタイプの取り付け状態を示している。

また図２１〜図２３は、上記の図１８〜図２０の実施形態においてアダプタ９を介在させずに回転駆動軸１１と直交する向きにバイト等の固定工具Ｔ２を締め付けネジＴｂを介して保持して切削加工に使用する切削工具用の工具ホルダ３で、固定工具Ｔ２を保持した回転工具用の工具ホルダ３が取り付けられているアングルタイプの取り付け状態を示している。なお、その他の構成は、上記の各実施形態と同様なので、同一符号を付して説明は省略する。

この発明は、上記のように工具ホルダ２，３のシャンク位置決め機構５は、前記シャンク挿入穴４をシャンク挿入端末側４ａから同一径のストレート穴部４ｘと、このストレート穴部４ｘから連続し、かつシャンク挿入開口部側４ｂに向かって順次拡径したテーパ穴部４ｙとで形成すると共に、このシャンク挿入穴４の形状に対応して、前記工具ホルダ２，３のシャンク２ａ，３ａを、先端側から同一径のストレートシャンク部２ｘと、このストレートシャンク部２ｘに連続して工具ホルダ２，３のヘッド６側に向かって順次拡径するテーパシャンク部２ｙとで構成してあるので、工具ホルダ２，３のシャンク２ａ，３ａを旋盤等の工作機械の刃物台の所定位置に形成されたシャンク挿入穴４に取り付ける際に、その位置決めを高精度に調整でき、作業性及び生産性の向上を図ることが出来るものである。

また、従来のカービックカップリング等の位置決め機構に比べて、製作上簡易で安価に製作でき、工具ホルダ２，３と刃物台１との間にアダプタ９を介在させる場合には、脱着作業の繰り返し等による傷や摩耗に対して、高価な刃物台を交換することなくアダプタ９を交換すれば良いため、経済的である。

また刃物台１またはアダプタ９の取付面と、工具ホルダ２，３の取付面２Ａ，３Ａとの間に、芯ズレ及び位相ズレの調整を行う位置決めピン１３を設けることで、位置決め精度及び繰り返し精度を改善することが出来、また、弾性体ピン１５とその反対側のストッパーピン１６ｄに偏芯ピン等の調整機構を設けることにより、単体精度（部品加工精度）が悪くても位置調整することにより調整作業を改善することが出来るものである。

１ 刃物台（タレット刃物台）
１Ａ 刃物台の取付面
２ 回転工具ホルダ
２Ａ 回転工具ホルダ取付面
Ｔ１ 回転工具
Ｔａ 締め付けナット
Ｔ２ 固定工具
Ｔｂ 締め付けネジ
Ｏ 刃物台の中心
２ａ，３ａ シャンク
２ｘ ストレートシャンク部
２ｙ テーパシャンク部
３ 固定工具ホルダ
３Ａ 固定工具ホルダの取付面
４ シャンク挿入穴
４ａ シャンク挿入端末側
４ｂ シャンク挿入開口部側
５ シャンク位置決め機構
４ｘ ストレート穴部
４ｙ テーパ穴部
６ ヘッド
７ 固定ボルト
８ 固定ボルト
９ アダプタ
１０ 固定ボルト
１１ 回転駆動軸
１２ 係合部
１３ 位置決め用のピン
１４ キリ穴
１５ 弾性体ピン
１６ａ ロックネジ
１６ｂ 調整用のネジ
１６ｃ ロックナット
１６ｄ ストッパーピン
１７ 偏芯ピン
１８ 歯車機構

Claims (6)

1. 工作機械の刃物台に回転工具を保持する工具ホルダのシャンク及び固定工具を保持する工具ホルダのシャンクを装着させるためのシャンク挿入穴を形成し、前記シャンク挿入穴に、シャンク位置決め機構を介して前記工具ホルダのシャンクを着脱可能に装着するように構成して成る工作機械における工具ホルダの位置決め装置であって、
   前記工具ホルダのシャンク位置決め機構は、前記シャンク挿入穴をシャンク挿入端末側から同一径のストレート穴部と、このストレート穴部から連続し、かつシャンク挿入開口部側に向かって順次拡径したテーパ穴部とで形成すると共に、このシャンク挿入穴の形状に対応して、前記工具ホルダのシャンクを、先端側から同一径のストレートシャンク部と、このストレートシャンク部に連続して工具ホルダのヘッド側に向かって順次拡径するテーパシャンク部とで構成したことを特徴とする工作機械における工具ホルダの位置決め装置。
2. 前記工作機械の刃物台に、所定の間隔を隔てて複数のシャンクを装着させるためのシャンク挿入穴を形成した請求項１に記載の工作機械における工具ホルダの位置決め装置。
3. 前記刃物台の取付面と工具ホルダの取付面との間に、着脱可能なアダプタを介在させて取り付けた請求項１または２に記載の工作機械における工具ホルダの位置決め装置。
4. 前記回転工具を保持する工具ホルダ及び固定工具を保持する工具ホルダが、工具ホルダのシャンクを回転駆動する駆動軸と同一軸線上のストレートタイプの工具ホルダまたは回転駆動する駆動軸と交差するアングルタイプの工具ホルダである請求項１、２または３に記載の工作機械における工具ホルダの位置決め装置。
5. 前記刃物台またはアダプタの取付面と、工具ホルダの取付面との間に、芯ズレ及び位相ズレの調整を行う位置決めピンを設けた請求項１、２、３または４に記載の工作機械における工具ホルダの位置決め装置。
6. 前記工作機械の刃物台が、外周面に複数本の工具ホルダを着脱自在に取り付けられる多角柱状のタレット刃物台である請求項１、２、３、４または５に記載の工作機械における工具ホルダの位置決め装置。

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