JP2013129011A - 工具ホルダ - Google Patents

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西 紀 男 山
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Abstract

【課題】工具の回転精度を向上できるような工具ホルダを提供する。
【解決手段】工具ホルダ１０は、回転主軸９０の工具ホルダ結合穴に挿入可能な挿入軸部２０と、周縁部において回転主軸との締結用のネジ孔３１が設けられたフランジ部３０と、内周側にテーパ面４２を有する固定スリーブ４０と、複数のすり割溝が形成され、固定スリーブ４０の内周側に配置されたコレット５０と、固定スリーブ４０にネジ結合されると共に、コレット５０を相対回転可能に保持するナット部６０と、を備える。工具ホルダ１０は、ナット部６０をネジ回転させて固定スリーブ４０側に近づけることで、固定スリーブ４０のテーパ面４２がコレット５０の外周面５１を押圧することによってコレット５０の内径が縮径するようになっており、ナット部６０の周縁部に複数のタップ穴７０が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、工作機械の回転主軸の工具ホルダ結合穴に結合される工具ホルダに関する。
図４ａ、図４ｂ及び図５を参照して、従来の工具ホルダについて説明する。図４ａ及び図４ｂは、それぞれ、従来の工具ホルダの構成の一例を示す概略側面図及び概略底面図である。図５は、図４ａの工具ホルダのコレット及びナット部の縦断面図である。
図４ａ及び図４ｂに示すように、工具ホルダ１００は、工作機械の回転主軸の工具ホルダ結合穴（不図示）に挿入可能な挿入軸部１２０と、挿入軸部１２０に連続すると共に、当該挿入軸部１２０よりも大径で、周縁部において回転主軸との締結用のネジ孔１３１が設けられたフランジ部１３０と、を備えている。
挿入軸部１２０は、小径挿入軸部１２１と、当該小径挿入軸部１２１よりも大径な大径挿入軸部１２２と、により構成されている。
フランジ部１３０のネジ孔１３１は、図４ｂに示すように、フランジ部１３０の周方向に等間隔に１２個が配置されている。
図４ａに示すように、工具ホルダ１００は、フランジ部１３０に連続すると共に、内周側にテーパ面１４２を有する固定スリーブ１４０と、複数のすり割溝（不図示）が形成され、固定スリーブ１４０の内周側に配置されたコレット１５０と、固定スリーブ１４０にネジ結合されると共に、コレット１５０を相対回転可能に保持するナット部１６０と、を備えている。
図４ａに示すように、固定スリーブ１４０のテーパ面１４２は、工作機械の回転主軸の工具ホルダ結合穴から離れる方向に向かって拡がっている。固定スリーブ１４０の先端側（工具ホルダ結合穴から遠い側）の外周には、ナット部１６０の雌ネジ部１６１と螺合される雄ネジ部１４１が設けられている。
コレット１５０は、回転主軸の軸線方向に略平行に形成された複数のすり割溝により、縮径可能になっている。また、コレット１５０の先端側の外周には、環状溝１５２が設けられている。
そして、ナット部１６０の先端側の内周には、環状溝１５２の側面と当接可能な突出部１６２と、コレット１５０の先端側テーパ面１５３（先端に向かう方向に縮径している）と当接可能なテーパ面１６３と、が設けられている。これにより、コレット１５０はナット部１６０に相対回転可能に保持されている。
ナット部１６０をネジ回転させて固定スリーブ１４０側に近づけることで、ナット部１６０のテーパ面１６３がコレット１５０の先端側テーパ面１５３と当接し、更にこれを押圧し、固定スリーブ１４０のテーパ面１４２がコレット１５０の外周面１５１を押圧することによってコレット１５０の内径が縮径するようになっている。
次に、従来の工具ホルダ１００の利用の形態について、図６ａ及び図６ｂを参照して説明する。図６ａ及び図６ｂは、それぞれ、図４ａの工具ホルダ１００を備えた従来の工作機械の回転主軸１９０の構成の一例を示す概略側面図及び概略底面図である。
図６ａ及び図６ｂに示す工作機械の回転主軸１９０は、モータ部１９１と、スラスト軸受部１９２と、本体部１９３と、周縁部において工作機械（例えばフライス盤）との締結用の締結孔１９５が設けられた取付フランジ１９４と、ラジアル軸受１９６と、周縁部において工具ホルダ１００のネジ孔１３１との締結用のネジ孔（不図示）が設けられた工具ホルダ結合部１９７と、を備えている。
工作機械の回転主軸１９０と工具ホルダ１００との締結は、挿入軸部１２０が工具ホルダ結合部１９７の工具ホルダ結合穴に挿入されて位置決めされて、ネジ孔１３１とネジ孔（不図示）とが適宜の締結ボルトで螺着されることによってなされる。
工具ホルダ１００に工具（例えば、エンドミル、ドリル）（不図示）が把持される際には、工具がコレット１５０に挿入された後に、ナット部１６０がネジ回転されて固定スリーブ１４０側に近づけられる。これにより、固定スリーブ１４０のテーパ面１４２がコレット１５０の外周面１５１を押圧することによってコレット１５０の内径が縮径することにより、工具が把持される。
特開２０１１−１６２０３号公報
前述したように、従来の工具ホルダ１００は、工作機械の回転主軸１９０に直接締結される。これにより、工具ホルダ１００の回転主軸１９０に対する取付精度の向上が図られている。
それにも関わらず、回転主軸１９０のモータ部１９１の回転精度の誤差、コレット１５０の加工精度の誤差、回転主軸１９０と工具との取付精度の誤差等の積重ねにより、従来の工作機械の工具の回転精度においては、数ナノメートル程度の誤差が生じていた。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、工具の回転精度を向上できるような工具ホルダを提供することである。
本発明は、回転主軸の工具ホルダ結合穴に挿入可能な挿入軸部と、前記挿入軸部に連続すると共に、当該挿入軸部よりも大径のフランジ部と、前記フランジ部に連続すると共に、内周側にテーパ面を有する固定スリーブと、複数のすり割溝が形成され、前記固定スリーブの内周側に配置されたコレットと、前記固定スリーブにネジ結合されると共に、前記コレットを相対回転可能に保持するナット部と、を備え、前記ナット部をネジ回転させて前記固定スリーブ側に近づけることで、前記固定スリーブの前記テーパ面が前記コレットの外周面を押圧することによって前記コレットの内径が縮径するようになっており、前記ナット部の周縁部に複数のタップ穴が設けられていることを特徴とする工具ホルダである。
本発明によれば、ナット部の周縁部に設けられた複数のタップ穴のいずれかに種々の重量のネジを適宜に取付けることで、工具の回転時の重量バランスを調整することができる。これにより、工具の回転精度を向上させることができる。
好ましくは、前記複数のタップ穴は、前記ナット部の端面に配置されている。この場合、ネジの取付（取外）作業が容易であるため、工具の回転精度をより容易に向上させることができる。
また、好ましくは、前記複数のタップ穴は、周方向に等間隔に配置されている。この場合、タップ穴自体によって重量バランスの不均衡が発生することを防止することができる。
本発明によれば、ナット部の周縁部に設けられた複数のタップ穴のいずれかに種々の重量のネジを適宜に取付けることで、工具の回転時の重量バランスを調整することができる。これにより、工具の回転精度を向上させることができる。
本発明の一実施の形態における工具ホルダの構成の一例を示す概略側面図である。 本発明の一実施の形態における工具ホルダの構成の一例を示す概略底面図である。 図１ａの工具ホルダのコレット及びナット部の縦断面図である。 図１ａの工具ホルダを備えた工作機械の回転主軸の構成の一例を示す概略側面図である。 図１ａの工具ホルダを備えた工作機械の回転主軸の構成の一例を示す概略底面図である。 従来の工具ホルダの構成の一例を示す概略側面図である。 従来の工具ホルダの構成の一例を示す概略底面図である。 図４ａの工具ホルダのコレット及びナット部の縦断面図である。 図４ａの工具ホルダを備えた工作機械の回転主軸の構成の一例を示す概略側面図である。 図４ａの工具ホルダを備えた工作機械の回転主軸の構成の一例を示す概略底面図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態について説明する。図１ａ及び図１ｂは、それぞれ、本発明の一実施の形態における工具ホルダの構成の一例を示す概略側面図及び概略底面図である。図２は、図１ａの工具ホルダのコレット及びナット部の縦断面図である。
図１ａ及び図１ｂに示すように、本実施の形態の工具ホルダ１０は、工作機械の回転主軸の工具ホルダ結合穴（不図示）に挿入可能な挿入軸部２０と、挿入軸部２０に連続すると共に、当該挿入軸部２０よりも大径で、周縁部において回転主軸との締結用のネジ孔３１が設けられたフランジ部３０と、を備えている。
挿入軸部２０は、小径挿入軸部２１と、当該小径挿入軸部２１よりも大径な大径挿入軸部２２と、により構成されている。
フランジ部３０のネジ孔３１は、図４ｂに示すように、フランジ部３０の周方向に等間隔に１２個が配置されている。
図１ａに示すように、工具ホルダ１０は、フランジ部３０に連続すると共に、内周側にテーパ面４２を有する固定スリーブ４０と、複数のすり割溝（不図示）が形成され、固定スリーブ４０の内周側に配置されたコレット５０と、固定スリーブ４０にネジ結合されると共に、コレット５０を相対回転可能に保持するナット部６０と、を備えている。
図１ａに示すように、固定スリーブ４０のテーパ面４２は、工作機械の回転主軸の工具ホルダ結合穴から離れる方向に向かって拡がっている。固定スリーブ４０の先端側（工具ホルダ結合穴から遠い側）の外周には、ナット部６０の雌ネジ部６１と螺合される雄ネジ部４１が設けられている。
コレット５０は、回転主軸の軸線方向に略平行に形成された複数のすり割溝により、縮径可能になっている。また、コレット５０の先端側の外周には、環状溝５２が設けられている。
そして、ナット部６０の先端側の内周には、環状溝５２の側面と当接可能な突出部６２と、コレット５０の先端側テーパ面５３（先端に向かう方向に縮径している）と当接可能なテーパ面６３と、が設けられている。これにより、コレット５０はナット部６０に相対回転可能に保持されている。
ナット部６０をネジ回転させて固定スリーブ４０側に近づけることで、ナット部６０のテーパ面６３がコレット５０の先端側テーパ面５３と当接し、更にこれを押圧し、固定スリーブ４０のテーパ面４２がコレット５０の外周面５１を押圧することによってコレット５０の内径が縮径するようになっている。
また、ナット部６０の先端側の内周には、工具ガイド爪部６４が設けられている。工具ガイド爪部６４は、工具がコレット５０内に挿入される際に、工具が回転主軸９０の軸線方向を向くよう案内するようになっている。
ナット部６０の周縁部には、本実施の形態の特徴として、複数のタップ穴７０が設けられている。具体的には、複数のタップ穴７０は、ナット部６０の端面に配置されている。また、複数のタップ穴は、フランジ部３０の周方向に等間隔に１２個が配置されている。
次に、本実施の形態の工具ホルダ１０の利用の形態について、図３ａ及び図３ｂを参照して説明する。図３ａ及び図３ｂは、それぞれ、図１ａの工具ホルダ１０を備えた工作機械の回転主軸９０の構成の一例を示す概略側面図及び概略底面図である。
図３ａ及び図３ｂに示す工作機械の回転主軸９０は、モータ部９１と、スラスト軸受部９２と、本体部９３と、周縁部において工作機械（例えばフライス盤）との締結用の締結孔９５が設けられた取付フランジ９４と、ラジアル軸受９６と、周縁部において工具ホルダ１０のネジ孔３１との締結用のネジ孔（不図示）が設けられた工具ホルダ結合部９７と、を備えている。
先ず、挿入軸部２０が工具ホルダ結合部９７の工具ホルダ結合穴に挿入されて位置決めされて、ネジ孔３１とネジ孔（不図示）とが適宜の締結ボルトで螺着されることによって、工具ホルダ１０が回転主軸９０に締結される。
次に、工具が工具ガイド爪部６４によって回転主軸９０の軸線方向を向くように案内されながらコレット５０に挿入された後に、ナット部６０がネジ回転されて固定スリーブ４０側に近づけられる。これにより、固定スリーブ４０のテーパ面４２がコレット５０の外周面５１を押圧することによってコレット５０の内径が縮径することにより、工具が把持される。
工具が把持された後、モータ部９１が低速で駆動されて工具が回転する。このとき、工具の周方向の振れを観測することにより、工具の回転時の重量バランスが評価される。そして、当該重量バランスの評価に基づいて、種々の重量のネジ（不図示）が、複数のタップ穴７０のいずれか（１つとは限らない）に適宜に取付けられる。
本実施の形態によれば、ナット部６０の周縁部に設けられた複数のタップ穴７０のいずれかに種々の重量のネジを適宜に取付けることで、工具の回転時の重量バランスを調整することができる。これにより、工具の回転精度を向上させることができる。
また、タップ穴７０がナット部６０の端面に配置されていることにより、ネジの取付（取外）作業が容易であるため、工具の回転精度をより容易に向上させることができる。
また、タップ穴７０は、周方向に等間隔に配置されているため、タップ穴７０自体によって重量バランスの不均衡が発生することを防止することができる。
１０ 工具ホルダ
２０ 挿入軸部
２１ 小径挿入軸部
２２ 大径挿入軸部
３０ フランジ部
３１ ネジ孔
４０ 固定スリーブ
４１ 雄ネジ部
４２ テーパ面
５０ コレット
５１ 外周面
５２ 環状溝
５３ 先端側テーパ面
６０ ナット部
６１ 雌ネジ部
６２ 突出部
６３ テーパ面
６４ 工具ガイド爪部
７０ タップ穴
９０ 回転主軸
９１ モータ部
９２ スラスト軸受部
９３ 本体部
９４ 取付フランジ
９５ 締結孔
９６ ラジアル軸受
９７ 工具ホルダ結合部
１００ 工具ホルダ
１２０ 挿入軸部
１２１ 小径挿入軸部
１２２ 大径挿入軸部
１３０ フランジ部
１３１ ネジ孔
１４０ 固定スリーブ
１４１ 雄ネジ部
１４２ テーパ面
１５０ コレット
１５１ 外周面
１５２ 環状溝
１５３ 先端側テーパ面
１６０ ナット部
１６１ 雌ネジ部
１６２ 突出部
１６３ テーパ面
１９０ 回転主軸
１９１ モータ部
１９２ スラスト軸受部
１９３ 本体部
１９４ 取付フランジ
１９５ 締結孔
１９６ ラジアル軸受
１９７ 工具ホルダ結合部

Claims (3)

  1. 回転主軸の工具ホルダ結合穴に挿入可能な挿入軸部と、
    前記挿入軸部に連続すると共に、当該挿入軸部よりも大径のフランジ部と、
    前記フランジ部に連続すると共に、内周側にテーパ面を有する固定スリーブと、
    複数のすり割溝が形成され、前記固定スリーブの内周側に配置されたコレットと、
    前記固定スリーブにネジ結合されると共に、前記コレットを相対回転可能に保持するナット部と、
    を備え、
    前記ナット部をネジ回転させて前記固定スリーブ側に近づけることで、前記固定スリーブの前記テーパ面が前記コレットの外周面を押圧することによって前記コレットの内径が縮径するようになっており、
    前記ナット部の周縁部に複数のタップ穴が設けられている
    ことを特徴とする工具ホルダ。
  2. 前記複数のタップ穴は、前記ナット部の端面に配置されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の工具ホルダ。
  3. 前記複数のタップ穴は、周方向に等間隔に配置されている
    ことを特徴とする請求項２に記載の工具ホルダ。
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