JP2019123070A - 内部空間を有する工具ホルダー - Google Patents

Abstract

【課題】シャンク部において、必要な剛性を外周だけでなく、その内側においても備えると共に、内側空間の形成によって工具ホルダーの軽量化を実現すること。【解決手段】前側に工具９を着脱自在に保持するホルダー部１２を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部１１を備えている工具ホルダー１において、外周６の内壁５内に、長手方向と直交又は斜交する１個又は複数個の板状体２、又は長手方向に沿った複数個の板状体２、又は柱状体３の交差に基づく格子状体を配設することによって、前記課題を達成することができる工具ホルダー１。【選択図】図１

Description

本発明は、内部空間を有する工具ホルダーを対象としている。

前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいては、主軸から工具ホルダーを介して工具に対し、当該工具の作動に必要な回転モーメントが伝達されている。

従って、工具ホルダーにおいては、上記モーメントの伝達に必要な剛性を有することを必要不可欠としている。

このような剛性が重視された結果、工具ホルダーにおいては、回転中心軸の周囲近傍に延設されたクーラント通過用パイプ以外の内部は工具を生成する素材、具体的には、ニッケルクロム鋼等の硬度が高く耐摩耗性、耐熱性に優れた金属材料を充填した構成が採用されており、工具ホルダーの軽量化については然して重視されていなかったというのが偽らざる実状である。

即ち、精々シンプルな設計の改善又は材質の選択によって、工具ホルダーの軽量化が行われているに過ぎない。

因みに、特許文献１記載の工具ホルダーにおいては、シャンク部８の内側全空間を中空とする構成を採用する一方（図１及び要約書の解決手段並びに請求項１）、特許文献２記載の工具ホルダにおいては、シャンク部２のうち、回転中心軸の周囲に配置されたクーラント通過用穴以外の領域を中空状態とする構成を採用している（図１、２及び要約書の解決手段並びに請求項１）。

しかしながら、特許文献１及び同２のような中空構成の場合には、必然的にシャンク部の外周は、工具ホルダーに必要な剛性を得るうえで一定の肉厚を必要とし、必ずしも十分な軽量化を実現することはできない。

他方、特許文献３記載の工具ホルダにおいては、テーパーシャンク部の主要部とホルダ部の主要部とにつき、アルミニウム合金を母材として採用し、所定の剛性を確保したうえで軽量化を実現している。

しかしながら、特許文献３の工具ホルダにおいて、アルミニウム合金によって所定の剛性を確保し得る以上、テーパーシャンク部及びホルダ部の全てを充填する構成を採用する必要はない。

然るに、特許文献３においては、上記充填構成が採用されており、工具ホルダーを更に軽量化するために必要な工夫が行われていない。

特開２００１−２５２８４１号公報 特開２００６−３２６６９６号公報 特開２０１１−１１２９８号公報

本発明は、シャンク部において、必要な剛性を外周だけでなく、その内側においても備えると共に、内側空間の形成によって工具ホルダーの軽量化を実現することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、長手方向と直交又は斜交する方向に配設された１個又は複数個の板状体によって接続し、かつ各板状体に同一形状である複数個のクーラント通過用穴を、当該形状の中心位置が回転中心軸を基準として、半径方向に沿って同一の長さの距離にあり、かつ等角度となるように配設されている内部空間を有する工具ホルダー、
（２）前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁と回転中心軸を囲んだ状態にて延設されているクーラント通過用パイプとを、回転中心軸を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の板状体によって接続している内部空間を有する工具ホルダー、
（３）前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、回転中心軸を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の板状体によって接続している内部空間を有する工具ホルダー、
（４）前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、長手方向に直交又は斜交する方向に複数個の柱状体が規則的に交差することによって格子状体を形成した状態にて接続している内部空間を有する工具ホルダー、
（５）前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、回転中心軸から長手方向に直交する方向に半径方向に沿って等角度にて延設された複数個の柱状体と、回転中心軸を同心円状にて囲んでいる複数個の柱状体との交差による格子状体、又は前記延設された複数個の柱状体と、当該柱状体を直線状にて接続しかつ回転中心軸を中心とする正多角形辺を形成している複数個の柱状体との交差による格子状体によって接続している内部空間を有する工具ホルダー、
からなる。

尚、前記各基本構成において、板状体とは、例えば長方形又は楕円のように、一方側が長く、当該一方側に直交する他方側が短い状態を呈している断面を備えた平坦面形状又は湾曲面形状を意味しており、柱状体とは、例えば正多角形又は円形のように、長い方の一方側と短い方の他方側とに特定できない状態を呈している断面を備えた直線形状又は曲線形状を意味している。

基本構成（１）、（２）、（３）、（４）、（５）に立脚している本発明においては、シャンク部において鋼材、アルミニウム合金等の金属材料を採用したうえで、周壁、板状体、及び柱状体の素材及び形状につき、工具の作動に必要な回転モーメントを主軸から工具に伝達するために必要な剛性を備えるように設計することを当然の前提としている。

このような前提の下に、基本構成（１）の場合には、長手方向と直交する板状体と内壁、基本構成（２）、（３）の場合には、長手方向に沿った板状体と内壁との間の内部空間、基本構成（４）、（５）の場合には、内壁を接続する格子状体によって形成される内部空間によって、工具の軽量化を達成することができる。

しかも、後述するように、シャンク部においては、外周の内壁から回転中心軸に近くなるにしたがって、主軸から工具に回転モーメントを伝達する際に負担する曲げモーメントが増大することから、必要な剛性を外周だけでなく、前記板状体、又は格子状体によって分担することができる。

その結果、前記各基本構成においては、必要な剛性の全て又は殆どを外周に備えさせている特許文献１及び同２の構成に比し、更なる軽量化を実現することができる。

更には、前記各基本構成においては、クーラントを工具ホルダーの内部空間に充満することが可能であることから、工具ホルダーの効率的な冷却を実現することができる。

基本構成（１）を示しており、（ａ）は長手方向に沿った側断面図であり（尚、断面は左右方向の中央位置を示す。）、（ｂ）、（ｃ）は前記側断面図において、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの位置の長手方向と直交する方向における板状体の断面図であり、（ｄ）は前記長手方向において、Ｃ−Ｃの位置の長手方向に沿った板状体の補強材の断面図である。 基本構成（２）を示しており、（ａ）は長手方向に沿った側断面図であり（尚、断面は左右方向の中央位置を示す。）、（ｂ）は前記側断面図において、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの位置の長手方向と直交する方向における板状体の断面図であり、（ｃ）は前記長手方向において、Ｃ−Ｃの位置の長手方向と直交する方向における柱状体の補強材の断面図である。 基本構成（３）を示しており、（ａ）は長手方向に沿った側断面図であり（尚、断面は左右方向の中央位置を示す。）、（ｂ）は前記側断面図において、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの位置の長手方向と直交する方向における板状体の断面図であり、（ｃ）は前記長手方向において、Ｃ−Ｃの位置の長手方向と直交する方向における板状体の補強材の断面図である。 基本構成（４）を示しており、（ａ）は長手方向に沿った側断面図であり（尚、断面は左右方向の中央位置を示す。）、（ｂ）は前記側断面図において、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの位置の長手方向と直交する方向における柱状体の断面図であり、（ｃ）は前記長手方向において、Ｃ−Ｃの位置の長手方向と直交する方向における柱状体の補強材の断面図である。 基本構成（５）を示しており、（ａ）は長手方向に沿った側断面図であり（尚、断面は左右方向の中央位置を示す。）、（ｂ）、（ｃ）は前記側断面図において、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの位置の長手方向と直交する方向における柱状体の断面図であり、（ｄ）は前記長手方向において、Ｃ−Ｃの位置の長手方向と直交する方向における板状体の補強材の断面図である。 尚、図１〜３においては、シャンク部全体の形状として、後方となるにしたがって長手方向と直交する方向の断面が小さくなるようなテーパー形状工具ホルダーを示すが、図４、５においては、シャンク部の前側の一部領域が円筒形状であり、その余の後方領域が前記のようなテーパー形状である工具ホルダーを示しており、本発明においては何れの形状をも採用することができる。

以下、各基本構成につき実施形態に即して説明する。
尚、前記各基本構成においては、シャンク部１１とホルダー部１２とを不可欠の構成要素としているが、大抵の工具ホルダー１においては、図１〜図５に示すように、シャンク部１１の先端にフランジ部１３を備え、かつホルダー部１２とフランジ部１３とを着脱自在とする構成を採用している。

基本構成（１）は、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ホルダー部１２の後方に位置しているシャンク部１１において、クーラント通過用パイプ８を延設せずに、前記円筒の内壁５間を、長手方向と直交又は斜交する方向に配設された１個又は複数個の板状体２によって接続し、かつ各板状体２に同一形状である複数個のクーラント通過用穴２０を、当該形状の中心位置が回転中心軸７を基準として、半径方向に沿って同一の長さの距離にあり、かつ等角度となるように配設している。

上記板状体２の数については、長手方向の長さ及び板状体２の厚みを考慮したうえで適宜選択することができる。

基本構成（１）においては、クーラント通過用穴２０の上記配設状態によって、工具ホルダー１は回転中心軸７を基準として等方位的にバランスしており、作動段階にて安定した回転状態を維持することができる。

基本構成（１）においては、前記円筒及び前記板状体２における金属材料の素材及び形状の選択によって、作動に必要な剛性を確保することを当然の前提としている。

基本構成（１）においては、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、板状体２の肉厚が外周６の内壁５から回転中心軸７に近くなるに従って厚い状態であることを特徴とする実施形態を採用することができる。

工具９に回転モーメントを伝達する際、工具ホルダー１において発生する曲げモーメントは、内壁５から回転中心軸７に近くなるにしたがって増加するが、上記実施形態は、このような曲げモーメントの増加に適合することができる。

更には、基本構成においては、図１（ａ）に示すように、板状体２の肉厚が長手方向の前側から遠くなるに従って厚い状態であることを特徴とする実施形態を採用することができる。

工具ホルダー１においては、工具９を保持している前側から遠くなるにしたがって、工具９に回転モーメントを伝達する際発生する曲げモーメントが増加するが、上記実施形態はこのような増加状態に適合することができる。

基本構成（２）は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ホルダー部１２の後方に位置しているシャンク部１１において、前記外周６の内壁５と回転中心軸７を囲んだ状態にて延設されているクーラント通過用パイプ８とを、回転中心軸７を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の板状体２によって接続している。

基本構成（２）においても、前記外周６及び前記板状体２における金属材料の素材及び形状の選択によって、作動に必要な剛性を確保することを当然の前提としている。

長手方向に沿って配設された複数個の板状体２につき、回転中心軸７を基準として等角度であってかつ同一形状とすることによって、工具ホルダー１は回転中心軸７を基準として等方位的にバランスしており、作動段階にて安定した回転状態を維持することができる。

基本構成（３）は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ホルダー部１２の後方に位置しているシャンク部１１において、クーラント通過用パイプ８を延設せずに、前記外周６の内壁５間を、回転中心軸７を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の板状体２によって接続している。

長手方向に沿って配設された板状体２につき、回転中心軸７を基準として等角度にて同一形状とすることによって、基本構成（２）の場合と同様に、工具ホルダー１は回転中心軸７を基準として等方位的にバランスしており、作動段階にて安定した回転状態を維持することができる。

基本構成（３）においても、前記外周６及び前記板状体２における金属材料の素材及び形状の選択によって、作動に必要な剛性を確保することを当然の前提としている。

基本構成（２）、（３）においては、長手方向に沿って必ずしも連続状態にて接続する必要はなく、図２（ａ）に示すように、長手方向の１個又は複数個の位置において、非連続であることを特徴とする実施形態を採用することができる。

但し、上記実施形態において、板状体２が非連続という領域においては、工具ホルダー１の剛性を維持するために、外周６を肉厚とすることによって、作動時に発生する曲げモーメントに対応するような設計を採用するとよい。

基本構成（２）、（３）においても、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、板状体２の肉厚が外周６の内壁５から回転中心軸７に近くなるに従って厚い状態であることを特徴とする実施形態によって、曲げモーメントが中心軸に近くなるに従って増加することに適合することができる。

更には、これらの基本構成においては、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、板状体２の肉厚が長手方向の前側から遠くなるに従って厚い状態であることを特徴とする実施形態を採用することによって、発生する曲げモーメントが前側から遠くなるにしたがって増加することに適合することができる。

基本構成（２）、（３）においては、何れも長手方向に沿った内部空間を形成していることから、クーラントを、当該空間に沿って流動することができる。

したがって、基本構成（２）のように、回転中心軸７を囲んだ状態にあるクーラント通過用パイプ８を設けることは必要ではない。

但し、大抵の工具９においては、回転中心軸を囲んだ状態にて延設されているクーラント通過用パイプが採用されている以上、基本構成（２）のように、工具ホルダー１において前記クーラント通過用パイプ８を延設したうえで、当該クーラント通過用パイプ８において、長手方向に沿ってクーラント放出用穴（図示せず）を設置した場合には、工具９のクーラント通過用パイプとの接続を行う一方、クーラントを内部空間に充満させることができる。

基本構成（４）は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ホルダー部１２の後方に位置しているシャンク部１１において、工具ホルダー１の外周６の内壁５間を、長手方向に直交又は斜交する方向に複数個の柱状体３が規則的に交差することによって格子状体を形成した状態にて接続している（図４においては、図４（ａ）に示すように、長手方向に直交する状態を示している。）。

柱状体３が規則的に交差することによって、基本構成（２）の場合と同様に、工具ホルダー１は回転中心軸７を基準として等方位的にバランスしており、作動段階にて安定した回転状態を維持することができる。

換言するならば、不規則的な交差の場合には、回転中心軸７を基準とする円周方向に沿って、交差した柱状体３の分布状態を均一とすることができないことを原因として、等方位的なバランスに基づく安定した回転状態を維持することが不可能となるからに他ならない。

基本構成（４）は、格子状体を形成方向が長手方向に直交する方向又は斜交する方向の何れをも採用することができるが、何れの方向の場合であっても、本来必要な剛性が同程度であることを考慮するならば、直交する構成の方が斜交する構成よりも、必要な材料を節約することが可能である点においてベターである。

基本構成（４）においては、前記外周６及び前記格子状体における金属材料の素材及び形状の選択によって、作動に必要な剛性を確保することを当然の前提としている。

基本構成（５）は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ホルダー部１２の後方に位置しているシャンク部１１において、工具ホルダー１の外周６の内壁５間を、回転中心軸７から長手方向に直交する方向に半径方向に沿って等角度にて延設された複数個の柱状体３と、回転中心軸７を同心円状にて囲んでいる複数個の柱状体３とが交差することによる格子状体によって接続するか、又は図５（ａ）、（ｃ）に示すように、前記延設された複数個の柱状体３と、当該柱状体３を直線状にて接続し、かつ回転中心軸７を中心とする正多角形辺を形成している複数個の柱状体３との交差による格子状体によって接続している。

基本構成（５）においても、前記外周６及び前記格子状体における金属材料の素材及び形状の選択によって、作動に必要な剛性を確保することを当然の前提としている。

基本構成（４）、（５）においては、格子状の内部空間が存在していることから、工具ホルダー１内に、回転中心軸７を囲んだ状態によるクーラント通過用パイプ８を延設することは必要ではない。

但し、大抵の工具９においては、回転中心軸を囲んだクーラント通過用パイプが採用されている以上、基本構成（４）、（５）において、クーラント通過用パイプ８を延設したうえで、当該クーラント通過用パイプ８において、長手方向に沿ってクーラント放出用穴（図示せず）を設置した場合には、工具９のクーラント通過用パイプとの接続を行う一方、クーラントを内部空間に充満させることができる。

基本構成（４）、（５）においては、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、格子状体を形成する柱状体３の断面積が前側から遠くなるに従って増加することを特徴とする実施形態を採用することによって、発生する曲げモーメントが前側から遠くなるにしたがって増加することに適合することができる。

更には、これらの基本構成においては、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、格子状体を形成する柱状体３の交差数が前側から遠くなるに従って増加することを特徴とする実施形態を採用することによって、発生する曲げモーメントが前側から遠くなるに従って増加することに適合することができる。

以下、実施例にしたがって説明する。

実施例１は、基本構成（１）において、図１（ａ）、（ｄ）に示すように、複数個の板状体２相互の間の一部又は全てを、回転中心軸７を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２によって架設していることを特徴としている。

実施例１において、同一形状である複数個の柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２を、長手方向に沿って、回転中心軸７を基準として等角度にて架設しているのは、工具ホルダー１の回転軸のバランスを確保することに由来している。

このような柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２の架設によって、実施例１においては、工具ホルダー１に必要な剛性を十分補強することができる。

尚、作動時における曲げモーメントが、作動が行われる前側から離れるに従って、増加することを考慮するならば、上記柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２は、前側から離れるに従って、耐剛性に関する補強効果を発揮することができる。

したがって、柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２の断面積については、図１（ａ）に示すように、前側から離れるに従って増加させるとよい。

実施例２は、基本構成（２）、（３）において、図２（ａ）、（ｄ）及び図３（ａ）、（ｄ）に示すように、長手方向に沿って配設された前記複数個の板状体２の間を、１個又は複数個の長手方向と直交し、かつ回転中心軸７を中心とする円周状態を形成している柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２よって架設していることを特徴としている（図３（ａ）、（ｄ）は、柱状体の補強材４１を架設した場合を示しており、図３（ａ）、（ｄ）は、板状体の補強材４２を架設した場合を示す。）。

このような円周状態を形成している柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２の架設によって、実施例２においても、工具ホルダー１に必要な剛性を十分補強することができる。

実施例１の場合と同様の根拠に基づき、実施例２においても、柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２を設ける部位は、作動が行われている前側から離れるにしたがって、耐剛性に関する補強効果を十分発揮することができる。

したがって、実施例１の場合と同様に、柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２の断面積を前側から離れるにしたがって増加させるとよい。

実施例３においては、基本構成（４）、（６）において、図４（ａ）、（ｄ）及び図５（ａ）、（ｄ）に示すように、長手方向に沿った同一形状である複数個の柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２を、格子状体を形成している柱状体３との間に架設し、前記複数個の柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２が回転中心軸７を基準として等角度に配設されていることを特徴としている（図４（ａ）、（ｄ）は、柱状体の補強材４１を架設した場合を示しており、図５（ａ）、（ｄ）は、板状体の補強材４２を架設した場合を示す。）。

このような柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２の架設によって、実施例３においても工具ホルダー１の剛性を十分補強することができる。

同一形状の柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２が、回転中心軸７を基準として等角度に配設されているのは、工具ホルダー１の回転時におけるバランスを確保することに由来している。

実施例１及び同２の場合と同様の根拠によって、柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２は、前側から離れるに従って、耐剛性に関する補強効果を十分発揮することができる。

したがって、柱状体の補強材４１又は板状体の補強材４２の断面積は、前側から離れるに従って増加させるとよい。

このように、本発明においては、工具ホルダーにおいて外周の内側において内部空間を形成することによって、工具ホルダーの軽量化を実現することができ、その利用価値は絶大である。

１ 工具ホルダー
１１ シャンク部
１２ ホルダー部
１３ フランジ部
２ 板状体
２０ クーラント通過用穴
３ 柱状体
４１ 柱状体の補強材
４２ 板状体の補強材
５ 内壁
６ 外周
７ 回転中心軸
８ クーラント通過用パイプ
９ 工具

本発明は、内部空間を有する工具ホルダーを対象としている。

前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいては、主軸から工具ホルダーを介して工具に対し、当該工具の作動に必要な回転モーメントが伝達されている。

従って、工具ホルダーにおいては、上記モーメントの伝達に必要な剛性を有することを必要不可欠としている。

このような剛性が重視された結果、工具ホルダーにおいては、回転中心軸の周囲近傍に延設されたクーラント通過用パイプ以外の内部は工具を生成する素材、具体的には、ニッケルクロム鋼等の硬度が高く耐摩耗性、耐熱性に優れた金属材料を充填した構成が採用されており、工具ホルダーの軽量化については然して重視されていなかったというのが偽らざる実状である。

即ち、精々シンプルな設計の改善又は材質の選択によって、工具ホルダーの軽量化が行われているに過ぎない。

因みに、特許文献１記載の工具ホルダーにおいては、シャンク部８の内側全空間を中空とする構成を採用する一方（図１及び要約書の解決手段並びに請求項１）、特許文献２記載の工具ホルダにおいては、シャンク部２のうち、回転中心軸の周囲に配置されたクーラント通過用穴以外の領域を中空状態とする構成を採用している（図１、２及び要約書の解決手段並びに請求項１）。

しかしながら、特許文献１及び同２のような中空構成の場合には、必然的にシャンク部の外周は、工具ホルダーに必要な剛性を得るうえで一定の肉厚を必要とし、必ずしも十分な軽量化を実現することはできない。

他方、特許文献３記載の工具ホルダにおいては、テーパーシャンク部の主要部とホルダ部の主要部とにつき、アルミニウム合金を母材として採用し、所定の剛性を確保したうえで軽量化を実現している。

しかしながら、特許文献３の工具ホルダにおいて、アルミニウム合金によって所定の剛性を確保し得る以上、テーパーシャンク部及びホルダ部の全てを充填する構成を採用する必要はない。

然るに、特許文献３においては、上記充填構成が採用されており、工具ホルダーを更に軽量化するために必要な工夫が行われていない。

特開２００１−２５２８４１号公報 特開２００６−３２６６９６号公報 特開２０１１−１１２９８号公報

本発明は、シャンク部において、必要な剛性を外周だけでなく、その内側においても備えると共に、内側空間の形成によって工具ホルダーの軽量化を実現することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、長手方向と直交又は斜交する方向に配設された１個又は複数個の板状体によって接続し、かつ各板状体に同一形状である複数個のクーラント通過用穴を、当該形状の中心位置が回転中心軸を基準として、半径方向に沿って同一の長さの距離にあり、かつ等角度となるように配設されている内部空間を有する工具ホルダー、
（２）前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁と回転中心軸を囲んだ状態にて延設されているクーラント通過用パイプとを、回転中心軸を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の板状体によって接続している内部空間を有する工具ホルダー、
（３）前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、回転中心軸を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の板状体によって接続している内部空間を有する工具ホルダー、
（４）前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、長手方向に直交又は斜交する方向に複数個の柱状体が規則的に交差することによって格子状体を形成した状態にて接続している内部空間を有する工具ホルダー、
（５）前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、回転中心軸から長手方向に直交する方向に半径方向に沿って等角度にて延設された複数個の柱状体と、回転中心軸を同心円状にて囲んでいる複数個の柱状体との交差による格子状体、又は前記延設された複数個の柱状体と、当該柱状体を直線状にて接続しかつ回転中心軸を中心とする正多角形辺を形成している複数個の柱状体との交差による格子状体によって接続している内部空間を有する工具ホルダー、
からなる。

尚、前記各基本構成において、板状体とは、例えば長方形又は楕円のように、一方側が長く、当該一方側に直交する他方側が短い状態を呈している断面を備えた平坦面形状又は湾曲面形状を意味しており、柱状体とは、例えば正多角形又は円形のように、長い方の一方側と短い方の他方側とに特定できない状態を呈している断面を備えた直線形状又は曲線形状を意味している。

基本構成（１）、（２）、（３）、（４）、（５）に立脚している本発明においては、シャンク部において鋼材、アルミニウム合金等の金属材料を採用したうえで、周壁、板状体、及び柱状体の素材及び形状につき、工具の作動に必要な回転モーメントを主軸から工具に伝達するために必要な剛性を備えるように設計することを当然の前提としている。

このような前提の下に、基本構成（１）の場合には、長手方向と直交する板状体と内壁、基本構成（２）、（３）の場合には、長手方向に沿った板状体と内壁との間の内部空間、基本構成（４）、（５）の場合には、内壁を接続する格子状体によって形成される内部空間によって、工具の軽量化を達成することができる。

しかも、後述するように、シャンク部においては、外周の内壁から回転中心軸に近くなるにしたがって、主軸から工具に回転モーメントを伝達する際に負担する曲げモーメントが増大することから、必要な剛性を外周だけでなく、前記板状体、又は格子状体によって分担することができる。

その結果、前記各基本構成においては、必要な剛性の全て又は殆どを外周に備えさせている特許文献１及び同２の構成に比し、更なる軽量化を実現することができる。

更には、前記各基本構成においては、クーラントを工具ホルダーの内部空間に充満することが可能であることから、工具ホルダーの効率的な冷却を実現することができる。

基本構成（１）を示しており、（ａ）は長手方向に沿った側断面図であり（尚、断面は左右方向の中央位置を示す。）、（ｂ）、（ｃ）は前記側断面図において、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの位置の長手方向と直交する方向における板状体の断面図であり、（ｄ）は、前記ａが手方向においてＣ−Ｃの位置の長手方向に沿った柱形状の補強材の断面図であり、（ｅ）は前記長手方向において、Ｃ−Ｃの位置の長手方向に沿った板形状の補強材の断面図である。 基本構成（２）を示しており、（ａ）は長手方向に沿った側断面図であり（尚、断面は左右方向の中央位置を示す。）、（ｂ）は前記側断面図において、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの位置の長手方向と直交する方向における板状体の断面図であり、（ｃ）は前記長手方向において、Ｃ−Ｃの位置の長手方向と直交する方向における柱形状の補強材の断面図である。 基本構成（３）を示しており、（ａ）は長手方向に沿った側断面図であり（尚、断面は左右方向の中央位置を示す。）、（ｂ）は前記側断面図において、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの位置の長手方向と直交する方向における板状体の断面図であり、（ｃ）は前記長手方向において、Ｃ−Ｃの位置の長手方向と直交する方向における板状体の補強材の断面図である。 基本構成（４）を示しており、（ａ）は長手方向に沿った側断面図であり（尚、断面は左右方向の中央位置を示す。）、（ｂ）は前記側断面図において、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの位置の長手方向と直交する方向における柱状体の断面図であり、（ｃ）は前記長手方向において、Ｃ−Ｃの位置の長手方向と直交する方向における柱形状の補強材の断面図である。 基本構成（５）を示しており、（ａ）は長手方向に沿った側断面図であり（尚、断面は左右方向の中央位置を示す。）、（ｂ）、（ｃ）は前記側断面図において、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの位置の長手方向と直交する方向における柱状体の断面図であり、（ｄ）は前記長手方向において、Ｃ−Ｃの位置の長手方向と直交する方向における板状体の補強材の断面図である。 尚、図１〜３においては、シャンク部全体の形状として、後方となるにしたがって長手方向と直交する方向の断面が小さくなるようなテーパー形状工具ホルダーを示すが、図４、５においては、シャンク部の前側の一部領域が円筒形状であり、その余の後方領域が前記のようなテーパー形状である工具ホルダーを示しており、本発明においては何れの形状をも採用することができる。

以下、各基本構成につき実施形態に即して説明する。
尚、前記各基本構成においては、シャンク部１１とホルダー部１２とを不可欠の構成要素としているが、大抵の工具ホルダー１においては、図１〜図５に示すように、シャンク部１１の先端にフランジ部１３を備え、かつホルダー部１２とフランジ部１３とを着脱自在とする構成を採用している。

基本構成（１）は、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ホルダー部１２の後方に位置しているシャンク部１１において、クーラント通過用パイプ８を延設せずに、前記円筒の内壁５間を、長手方向と直交又は斜交する方向に配設された１個又は複数個の板状体２によって接続し、かつ各板状体２に同一形状である複数個のクーラント通過用穴２０を、当該形状の中心位置が回転中心軸７を基準として、半径方向に沿って同一の長さの距離にあり、かつ等角度となるように配設している。

上記板状体２の数については、長手方向の長さ及び板状体２の厚みを考慮したうえで適宜選択することができる。

基本構成（１）においては、クーラント通過用穴２０の上記配設状態によって、工具ホルダー１は回転中心軸７を基準として等方位的にバランスしており、作動段階にて安定した回転状態を維持することができる。

基本構成（１）においては、前記円筒及び前記板状体２における金属材料の素材及び形状の選択によって、作動に必要な剛性を確保することを当然の前提としている。

基本構成（１）においては、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、板状体２の肉厚が外周６の内壁５から回転中心軸７に近くなるに従って順次厚い状態であることを特徴とする実施形態を採用することができる。

工具９に回転モーメントを伝達する際、工具ホルダー１において発生する曲げモーメントは、内壁５から回転中心軸７に近くなるにしたがって増加するが、上記実施形態は、このような曲げモーメントの増加に適合することができる。

更には、基本構成においては、図１（ａ）に示すように、複数個の板状体２の肉厚が長手方向の前側から遠くなるに従って順次厚い状態であることを特徴とする実施形態を採用することができる。

工具ホルダー１においては、工具９を保持している前側から遠くなるにしたがって、工具９に回転モーメントを伝達する際発生する曲げモーメントが増加するが、上記実施形態はこのような増加状態に適合することができる。

基本構成（２）は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ホルダー部１２の後方に位置しているシャンク部１１において、前記外周６の内壁５と回転中心軸７を囲んだ状態にて延設されているクーラント通過用パイプ８とを、回転中心軸７を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の板状体２によって接続している。

基本構成（２）においても、前記外周６及び前記板状体２における金属材料の素材及び形状の選択によって、作動に必要な剛性を確保することを当然の前提としている。

長手方向に沿って配設された複数個の板状体２につき、回転中心軸７を基準として等角度であってかつ同一形状とすることによって、工具ホルダー１は回転中心軸７を基準として等方位的にバランスしており、作動段階にて安定した回転状態を維持することができる。

基本構成（３）は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ホルダー部１２の後方に位置しているシャンク部１１において、クーラント通過用パイプ８を延設せずに、前記外周６の内壁５間を、回転中心軸７を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の板状体２によって接続している。

長手方向に沿って配設された板状体２につき、回転中心軸７を基準として等角度にて同一形状とすることによって、基本構成（２）の場合と同様に、工具ホルダー１は回転中心軸７を基準として等方位的にバランスしており、作動段階にて安定した回転状態を維持することができる。

基本構成（３）においても、前記外周６及び前記板状体２における金属材料の素材及び形状の選択によって、作動に必要な剛性を確保することを当然の前提としている。

基本構成（２）、（３）においては、長手方向に沿って必ずしも連続状態にて接続する必要はなく、図２（ａ）に示すように、長手方向の１個又は複数個の位置において、非連続であることを特徴とする実施形態を採用することができる。

但し、上記実施形態において、板状体２が非連続という領域においては、工具ホルダー１の剛性を維持するために、外周６を肉厚とすることによって、作動時に発生する曲げモーメントに対応するような設計を採用するとよい。

基本構成（２）、（３）においても、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、板状体２の肉厚が外周６の内壁５から回転中心軸７に近くなるに従って順次厚い状態であることを特徴とする実施形態によって、曲げモーメントが中心軸に近くなるに従って増加することに適合することができる。

更には、これらの基本構成においては、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、板状体２の肉厚が長手方向の前側から遠くなるに従って順次厚い状態であることを特徴とする実施形態を採用することによって、発生する曲げモーメントが前側から遠くなるにしたがって増加することに適合することができる。

基本構成（２）、（３）においては、何れも長手方向に沿った内部空間を形成していることから、クーラントを、当該空間に沿って流動することができる。

したがって、基本構成（２）のように、回転中心軸７を囲んだ状態にあるクーラント通過用パイプ８を設けることは必要ではない。

但し、大抵の工具９においては、回転中心軸を囲んだ状態にて延設されているクーラント通過用パイプが採用されている以上、基本構成（２）のように、工具ホルダー１において前記クーラント通過用パイプ８を延設したうえで、当該クーラント通過用パイプ８において、長手方向に沿ってクーラント放出用穴（図示せず）を設置した場合には、工具９のクーラント通過用パイプとの接続を行う一方、クーラントを内部空間に充満させることができる。

基本構成（４）は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ホルダー部１２の後方に位置しているシャンク部１１において、工具ホルダー１の外周６の内壁５間を、長手方向に直交又は斜交する方向に複数個の柱状体３が規則的に交差することによって格子状体を形成した状態にて接続している（図４においては、図４（ａ）に示すように、長手方向に直交する状態を示している。）。

柱状体３が規則的に交差することによって、基本構成（２）の場合と同様に、工具ホルダー１は回転中心軸７を基準として等方位的にバランスしており、作動段階にて安定した回転状態を維持することができる。

換言するならば、不規則的な交差の場合には、回転中心軸７を基準とする円周方向に沿って、交差した柱状体３の分布状態を均一とすることができないことを原因として、等方位的なバランスに基づく安定した回転状態を維持することが不可能となるからに他ならない。

基本構成（４）は、格子状体を形成方向が長手方向に直交する方向又は斜交する方向の何れをも採用することができるが、何れの方向の場合であっても、本来必要な剛性が同程度であることを考慮するならば、直交する構成の方が斜交する構成よりも、必要な材料を節約することが可能である点においてベターである。

基本構成（４）においては、前記外周６及び前記格子状体における金属材料の素材及び形状の選択によって、作動に必要な剛性を確保することを当然の前提としている。

基本構成（５）は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ホルダー部１２の後方に位置しているシャンク部１１において、工具ホルダー１の外周６の内壁５間を、回転中心軸７から長手方向に直交する方向に半径方向に沿って等角度にて延設された複数個の柱状体３と、回転中心軸７を同心円状にて囲んでいる複数個の柱状体３とが交差することによる格子状体によって接続するか、又は図５（ａ）、（ｃ）に示すように、前記延設された複数個の柱状体３と、当該柱状体３を直線状にて接続し、かつ回転中心軸７を中心とする正多角形辺を形成している複数個の柱状体３との交差による格子状体によって接続している。

基本構成（５）においても、前記外周６及び前記格子状体における金属材料の素材及び形状の選択によって、作動に必要な剛性を確保することを当然の前提としている。

基本構成（４）、（５）においては、格子状の内部空間が存在していることから、工具ホルダー１内に、回転中心軸７を囲んだ状態によるクーラント通過用パイプ８を延設することは必要ではない。

但し、大抵の工具９においては、回転中心軸を囲んだクーラント通過用パイプが採用されている以上、基本構成（４）、（５）において、クーラント通過用パイプ８を延設したうえで、当該クーラント通過用パイプ８において、長手方向に沿ってクーラント放出用穴（図示せず）を設置した場合には、工具９のクーラント通過用パイプとの接続を行う一方、クーラントを内部空間に充満させることができる。

基本構成（４）、（５）においては、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、格子状体を形成する柱状体３の断面積が前側から遠くなるに従って増加することを特徴とする実施形態を採用することによって、発生する曲げモーメントが前側から遠くなるにしたがって増加することに適合することができる。

更には、これらの基本構成においては、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、格子状体を形成する柱状体３の交差数が前側から遠くなるに従って増加することを特徴とする実施形態を採用することによって、発生する曲げモーメントが前側から遠くなるに従って増加することに適合することができる。

以下、実施例にしたがって説明する。

実施例１は、基本構成（１）において、図１（ａ）、（ｅ）に示すように、複数個の板状体２相互の間の一部又は全てを、回転中心軸７を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２によって架設していることを特徴としている。

実施例１において、同一形状である複数個の柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２を、長手方向に沿って、回転中心軸７を基準として等角度にて架設しているのは、工具ホルダー１の回転軸のバランスを確保することに由来している。

このような柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２の架設によって、実施例１においては、工具ホルダー１に必要な剛性を十分補強することができる。

尚、作動時における曲げモーメントが、作動が行われる前側から離れるに従って、増加することを考慮するならば、上記柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２は、前側から離れるに従って、耐剛性に関する補強効果を発揮することができる。

したがって、柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２の断面積については、図１（ａ）に示すように、前側から離れるに従って増加させるとよい。

実施例２は、基本構成（２）、（３）において、図２（ａ）、（ｄ）及び図３（ａ）、（ｄ）に示すように、長手方向に沿って配設された前記複数個の板状体２の間を、１個又は複数個の長手方向と直交し、かつ回転中心軸７を中心とする円周状態を形成している柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２よって架設していることを特徴としている（図３（ａ）、（ｄ）は、柱形状の補強材４１を架設した場合を示しており、図３（ａ）、（ｄ）は、板形状の補強材４２を架設した場合を示す。）。

このような円周状態を形成している柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２の架設によって、実施例２においても、工具ホルダー１に必要な剛性を十分補強することができる。

実施例１の場合と同様の根拠に基づき、実施例２においても、柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２を設ける部位は、作動が行われている前側から離れるにしたがって、耐剛性に関する補強効果を十分発揮することができる。

したがって、実施例１の場合と同様に、柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２の断面積を前側から離れるにしたがって増加させるとよい。

実施例３においては、基本構成（４）、（６）において、図４（ａ）、（ｄ）及び図５（ａ）、（ｄ）に示すように、長手方向に沿った同一形状である複数個の柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２を、格子状体を形成している柱状体３との間に架設し、前記複数個の柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２が回転中心軸７を基準として等角度に配設されていることを特徴としている（図４（ａ）、（ｄ）は、柱形状の補強材４１を架設した場合を示しており、図５（ａ）、（ｄ）は、板形状の補強材４２を架設した場合を示す。）。

このような柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２の架設によって、実施例３においても工具ホルダー１の剛性を十分補強することができる。

同一形状の柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２が、回転中心軸７を基準として等角度に配設されているのは、工具ホルダー１の回転時におけるバランスを確保することに由来している。

実施例１及び同２の場合と同様の根拠によって、柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２は、前側から離れるに従って、耐剛性に関する補強効果を十分発揮することができる。

したがって、柱形状の補強材４１又は板形状の補強材４２の断面積は、前側から離れるに従って増加させるとよい。

このように、本発明においては、工具ホルダーにおいて外周の内側において内部空間を形成することによって、工具ホルダーの軽量化を実現することができ、その利用価値は絶大である。

１ 工具ホルダー
１１ シャンク部
１２ ホルダー部
１３ フランジ部
２ 板状体
２０ クーラント通過用穴
３ 柱状体
４１ 柱形状の補強材
４２ 板形状の補強材
５ 内壁
６ 外周
７ 回転中心軸
８ クーラント通過用パイプ
９ 工具

Claims (17)

1. 前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、長手方向と直交又は斜交する方向に配設された１個又は複数個の板状体によって接続し、かつ各板状体に同一形状である複数個のクーラント通過用穴を、当該形状の中心位置が回転中心軸を基準として、半径方向に沿って同一の長さの距離にあり、かつ等角度となるように配設されている内部空間を有する工具ホルダー。
2. 板状体の肉厚が外周の内壁から回転中心軸に近くなるに従って厚い状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ー。
3. 板状体の肉厚が長手方向の前側から遠くなるに従って厚い状態であることを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載の工具ホルダー。
4. 複数個の板状体相互の間の一部又は全てを、回転中心軸を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の柱状体又は板状体の補強材によって架設していることを特徴とする請求項１、２、３の何れか一項に記載の工具ホルダー。
5. 前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁と回転中心軸を囲んだ状態にて延設されているクーラント通過用パイプとを、回転中心軸を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の板状体によって接続している内部空間を有する工具ホルダー。
6. 前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、回転中心軸を基準として等角度にて長手方向に沿って配設された同一形状である複数個の板状体によって接続している内部空間を有する工具ホルダー。
7. 前記板状体が長手方向の１個又は複数個の位置において、非連続であることを特徴とする請求項５，６の何れか一項に記載の工具ホルダー。
8. 板状体の肉厚が外周の内壁から回転中心軸に近くなるに従って厚い状態であることを特徴とする請求項５，６，７の何れか一項に記載の工具ホルダー。
9. 板状体の肉厚が長手方向の前側から遠くなるに従って厚い状態であることを特徴とする請求項５，６，７，８の何れか一項に記載の工具ホルダー。
10. 長手方向に沿って配設された前記複数個の板状体の間を、長手方向と直交し、かつ回転中心軸を中心とする１個又は複数個の円周形状又は正多角形状を形成している柱状体又は板状体の補強材によって架設していることを特徴とする請求項５、７、８、９の何れか一項に記載の工具ホルダー。
11. 前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、長手方向に直交又は斜交する方向に複数個の柱状体が規則的に交差することによって格子状体を形成した状態にて接続している内部空間を有する工具ホルダー。
12. 前側に工具を着脱自在に保持するホルダー部を備え、後側に主軸と着脱可能に嵌合するシャンク部を備えている工具ホルダーにおいて、長手方向と直交する方向の断面が円形であるシャンク部における外周の内壁間を、回転中心軸から長手方向に直交する方向に半径方向に沿って等角度にて延設された複数個の柱状体と、回転中心軸を同心円状にて囲んでいる複数個の柱状体との交差による格子状体、又は前記延設された複数個の柱状体と、当該柱状体を直線状にて接続しかつ回転中心軸を中心とする正多角形辺を形成している複数個の柱状体との交差による格子状体によって接続している内部空間を有する工具ホルダー。
13. 回転中心軸を囲んだ状態にあるクーラント通過用パイプを延設していることを特徴とする請求項１１，１２の何れか一項に記載の工具ホルダー。
14. 格子状体を形成する柱状体の断面積が前側から遠くなるに従って増加することを特徴とする請求項１１，１２，１３の何れか一項に記載の工具ホルダー。
15. 格子状体を形成する柱状体の交差数が前側から遠くなるに従って増加することを特徴とする請求項１１，１２，１３，１４の何れか一項に記載の工具ホルダー。
16. 長手方向に沿った同一形状である複数個の柱状体又は板状体の補強材を、格子状体を形成している柱状体との間に架設し、前記複数個の板状体又は柱状体の補強材が回転中心軸を基準として等角度に配設されていることを特徴とする請求項１１，１２，１３，１４，１５，の何れか一項に記載の工具ホルダー。
17. シャンク部の先端にフランジ部を備え、かつホルダー部をフランジ部と着脱自在としていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６の何れか一項に記載の工具ホルダー。

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