JP2568078Y2 - 軸結合装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、タップ保持具の連結
軸などの軸と、前記保持軸に回転力を伝達するクラッチ
軸などの結合部材とを結合させるための軸結合装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作物の深孔部にねじ立て加工す
るタップ保持具として、先端部にタップを着脱可能に装
着した連結軸と、工作機械の正，逆回転する主軸に結合
されたタッパーチャックなどからクラッチ機構を介し
て、回転力が伝達されるクラッチ軸（結合部材）とにタ
ップ保持軸を分割し、前記連結軸をクラッチ軸に着脱可
能に結合させたものがあった。なお、前記クラッチ機構
は過負荷時に回転力が連結軸に伝達されないようにする
ためのものである。

【０００３】そして、前記タップ保持具の連結軸とクラ
ッチ軸との結合は、連結軸に設けた段の末端側にこの段
の外径より小外径の末端側嵌挿部を形成し、この嵌挿部
をクラッチ軸の先端部に設けた筒状部に嵌挿し、テーパ
ーボルトなどのテーパーねじを前記筒状部に螺挿し、前
記テーパーねじの先端テーパー部を連結軸の前記嵌挿部
に設けたテーパー孔に係合させ、テーパーねじを締め付
けてクラッチ軸に連結軸を結合した、軸結合装置を用い
ている。

【０００４】また、テーパーねじの中心に対し前記嵌挿
部に設けたテーパー孔の中心を先端側にずらせてテーパ
ー偏心孔とし、この偏心孔に前記テーパーねじの先端テ
ーパー部を係合させ、テーパーねじを締め付けること
で、先端テーパー部によってテーパー偏心孔壁を末端側
に押し、連結軸の段をクラッチ軸の筒状部の開口した先
端面に圧着させ、前記段と前記先端面との摩擦力による
係合および連結軸とクラッチ軸との同軸心結合の機能を
持たせ、併せてテーパーねじによるクラッチ軸から連結
軸への回転力伝達機能を持たせたものもあった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の軸結合装置は、工作機械の主軸の正，逆回転によって
クラッチ軸（結合部材）から連結軸に回転力を伝達し、
連結軸に装着したタップにより工作物のねじ切り加工を
行い、この加工後に前記主軸の逆回転によってタップを
加工部分から抜き出しており、正，逆回転時に負荷の作
用方向が反対になるなどによって、テーパーねじが左右
方向に少しずつ緩み、クラッチ軸と連結軸との結合が不
確実となり、これらの間の回転力の伝達が不確実にな
り、加工不良の原因になるという問題点があった。

【０００６】また、前述した従来の軸結合装置を、ボー
リングバーの孔ぐり棒（軸）とシャンク部材（結合部
材）との結合に適用した場合には、孔ぐり棒の先端側に
設けた切刃チップによる工作物の孔ぐり加工時に、切削
量の大きな変動が円周方向にあると、孔ぐり棒が振動す
るなどによってテーパーねじが緩み、シャンク部材と孔
ぐり棒との間の回転力の伝達が不確実になるという問題
点があった。

【０００７】この考案は、前述した問題点を解決し、軸
が正，逆回転をしたり、振動を生じたりしても、テーパ
ーねじが緩むことがなく、結合部材と軸との間で回転力
を確実に伝達できる軸結合装置を提供することを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この考案は、軸に軸方向
と直交する段およびこの段の外径よりも小外径の末端側
嵌挿部を形成し、この嵌挿部を結合部材の先端に開口す
る筒状部に嵌挿した軸結合装置において、前記筒状部に
螺挿した圧着用テーパーねじの先端テーパー部を、この
ねじに対し偏心させて前記嵌挿部に設けたテーパー偏心
孔に係合させ、前記軸の段を前記結合部材の筒状部の先
端面に圧着させると共に、前記筒状部に螺挿した回転伝
達用テーパーねじの先端テーパー部を前記嵌挿部に設け
た軸方向に長いテーパー長孔に係合させたものである。

【０００９】

【作用】この考案による軸結合装置は、タップ保持具の
連結軸，ボーリングバーの孔ぐり棒などの軸に設けた嵌
挿部を、クラッチ軸，シャンク部材などの結合部材との
筒状部に嵌め、この筒状部に螺挿した圧着用テーパーね
じおよび回転伝達用テーパーねじの２組のテーパーねじ
によって、筒状部に前記嵌挿部を結合させる。

【００１０】そして、結合部材に螺挿した回転伝達用テ
ーパーねじの先端テーパー部を前記軸の嵌挿部に設けた
テーパー長孔に係合させて、結合部材と軸との間で回転
力を伝達させ、圧着用テーパーねじの先端テーパー部を
軸の嵌挿部に設けたテーパー偏心孔に係合させることに
より、軸に設けた段を結合部材の先端面に圧着させて、
軸と結合部材とを同軸心結合させているので、正，逆回
転したり、振動が生じたりしても、圧着用および回転伝
達用テーパーねじが緩みにくい。

【００１１】また、回転伝達用テーパーねじの先端テー
パー部は軸の嵌挿部に設けた軸方向に長いテーパー長孔
に係合させ、軸方向に移動できるため、圧着用テーパー
ねじの先端テーパー部と軸のテーパー偏心孔との係合を
妨げることがなく、軸の段を結合部材の先端面に強力に
押しつけることができる。したがって、この考案によれ
ば、結合部材と軸との間で回転力を確実に伝達できる。

【００１２】

【実施例】以下、この考案の実施例につき図を参照して
説明する。図１，図２，図３はこの考案の第１実施例に
よる軸結合装置を備えたタップ保持具を示す。図１にお
いて、１はタップ保持軸であり、タップ保持軸１は結合
部材であるクラッチ軸２と連結軸３とに分割されてい
る。

【００１３】前記クラッチ軸２は、マシニングセンター
のような工作機械の正，逆回転する主軸に結合されたタ
ッパーチャック４に末端部がクランプボール５を介して
着脱可能に連結され、前記チャック４からクラッチ機構
６を介して駆動力が伝達されるように構成されている。
前記クラッチ機構６は、クラッチ軸２の外周面に駆動輪
７が軸方向移動を拘束されて回動自在に嵌合支持され、
駆動輪７の末端部の爪７ａが前記チャック４の先端部に
凹凸係合され、駆動輪７の外周面に末端部が嵌合固定さ
れたクラッチケース８とクラッチ軸２の筒状部２ｂとの
間にテーパーリング９が収容され、駆動輪７に転動自在
に保持されたクラッチボール１０がクラッチ軸２の外周
面の凹部２ａとテーパーリング９の傾斜面との間に介挿
されている。

【００１４】前記クラッチケース８とクラッチ軸２との
間に複数の皿ばねからなるクラッチばね１１が収容さ
れ、クラッチケース８の先端部にトルク調整ナット１２
がねじ嵌合され、このナット１２によってクラッチばね
１１に所要のばね力が与えられ、このばね１１によって
テーパーリング９，クラッチボール１０がクラッチ軸２
の凹部２ａに押し付けられている。

【００１５】なお、図１中、１３は前記ナット１２のテ
ーパー孔に嵌合されたテーパー筒であり、このテーパー
筒１３にボルト１４がねじ嵌合されて、前記ナット１２
の緩み止め機構１５が構成されている。また、クラッチ
ボール１０およびクラッチ軸２の凹部２ａは円周方向の
３個所以上に等間隔で配置され、前記凹部２ａの周辺部
には凹部２ａの軸線と直交する平坦面が形成されてい
る。

【００１６】前記クラッチ軸２の先端部と連結軸３の末
端部とが軸結合装置１６によって結合され、この軸結合
装置１６は次のように構成されている。すなわち、クラ
ッチ軸２の筒状部２ｂはその軸方向と直交する先端に開
口し、連結軸３の末端部には、その軸方向と直交する段
３ａが形成され、段３ａの末端側に、この段３ａの外径
よりも小外径の末端側嵌挿部３ｂが突設され、この嵌挿
部３ｂが前記筒状部２ｂの先端部に嵌挿されている。

【００１７】図２，図３にも示すように、筒状部２ｂに
はテーパーボルトなどからなる圧着用テーパーねじ１７
と回転伝達用テーパーねじ１８とが９０°の角度間隔で
外周側から螺挿され、これらのテーパーねじ１７，１８
と対向するテーパー偏心孔３ｃ，テーパー長孔３ｄが前
記嵌挿部３ｂにそれぞれ形成されている。なお、テーパ
ー偏心孔３ｃの中心は圧着用テーパーねじ１７の中心に
対し嵌挿部３ｂの軸方向先端側にずらせて配置され、テ
ーパー長孔３ｄは嵌挿部３ｂの軸方向に長く形成されて
いる。

【００１８】そして、圧着用テーパーねじ１７の先端テ
ーパー部１７ａがテーパー偏心孔３ｃに係合されて締め
付けられることにより、嵌挿部３ｂが末端側に押されて
連結軸３の段３ａがクラッチ軸２の筒状部２ｂの先端面
に圧着され、回転伝達用テーパーねじ１８の先端テーパ
ー部１８ａがテーパー長孔３ｄに軸方向移動可能に係合
されて締め付けられることにより、連結軸３の嵌挿部３
ｂとクラッチ軸２の筒状部２ｂとの軸心回りの回動が阻
止され、連結軸３がクラッチ軸２と同軸心にこれの筒状
部２ｂに着脱可能に結合されている。

【００１９】連結軸３の先端部には、クランプ機構２５
が設けている。クランプ機構２５はタップ嵌挿孔３ｅと
この嵌挿孔３ｅの底３ｆ側に連続する四角孔３ｇとが形
成され、タップ嵌挿孔３ｅには円周方向の複数個所にボ
ール保持孔３ｈが形成されている。連結軸３のタップ嵌
挿孔３ｅにはスリーブ１９が遊挿され、スリーブ１９の
外周面には環状溝１９ａが前記ボール保持孔３ｈと対向
して形成され、ボール保持孔３ｈと環状溝１９ａとに鋼
球などからなるボール２０が転動可能に係合され、これ
らのボール２０によって連結軸３とスリーブ１９とが連
結されている。

【００２０】スリーブ１９の先端側にはこれより大径の
ロックリング２１が一体に形成され、ロックリング２１
は連結軸３の先端外方に配設され、円周方向の複数個所
にロックボルト２３が半径方向に進退可能にねじ嵌合さ
れている。タップ２２の柄部２２ｂの末端側に形成され
た角形部２２ａが連結軸３の四角孔３ｇに嵌挿されて係
合され、前記柄部２２ｂがロックリング２１およびスリ
ーブ１９に嵌挿され、ロックリング２１にねじ嵌合した
クランプボルト２３が柄部２２ｂ外周面に締め付けられ
てタップ２２が抜け止めされている。板状のストッパー
２４がタップ嵌挿孔３ｅの底３ｆに支持され、ストッパ
ー２４には、タップ２２の柄部２２ｂの角形部２２ａが
遊挿され、この角形部２２ａと柄部２２ｂとの境に形成
された段部２２ｃに当接されている。なお、ストッパー
２４は鋼板，銅板，アルミニウム板または合成樹脂板な
ど、タップ２２の柄部２２ｂの硬さ以下の軟質材料から
構成され、また皿ばねなどのばねを用いることもでき
る。

【００２１】以上のように構成されたタップ保持具は、
タッパーチャック４にクラッチ軸２の末端部がクラッチ
ボール５を介して結合され、クラッチ機構６の駆動輪７
が前記チャック４に凹凸係合されていることにより、工
作機械の主軸を駆動させて前記チャック４を正回転させ
ると、クラッチ機構６を介してクラッチ軸２に回転力が
伝達され、クラッチ軸２からこれに螺挿した回転伝達用
テーパーねじ１８によって回転力が連結軸２に伝達さ
れ、クラッチ軸２と一体にこれに結合された連結軸３が
正回転する。

【００２２】連結軸３の先端部では、タップ２２の柄部
２２ｂがスリーブ１９およびロックリング２１に嵌めら
れて、ロックリング２１にクランプボルト２３で固定さ
れ、また、柄部２２ｂの角形部２２ａが連結軸３の四角
孔３ｇに係合されているので、連結軸３の回転力が角形
部２２ａに伝達される。そして、連結軸３の四角孔３ｇ
とタップ２２の角形部２２ａとの間に多少の隙間があ
り、両者にかかる回転力が正回転と逆回転との転換時に
前記隙間の分だけがたつくが、これはスリーブ１９に固
定されたタップ２２と連結軸３とはボール２０がスリー
ブ１９の環状溝１９ａを滑り、スリーブ１９およびタッ
プ２２と連結軸３とが相対的に回転するので、クランプ
ボルト２３には回転力が作用せず、角形部２２ａのみで
回転力を伝達することになる。さらに、タップ２２にか
かる切削力は連結軸３、これと固定されたクラッチ軸２
からクラッチボール１０を介してクラッチケース８内の
駆動輪７に伝えられ、これと凹凸係合されているチャッ
ク４に回転力が伝達される。

【００２３】そして、クラッチ機構６では、クラッチば
ね１１による一定の押圧力でテーパーリング９をクラッ
チボール１０に押し付け、これらのボール１０をクラッ
チ軸２の凹部２ａに係合支持させてあるので、クラッチ
ボール１０に大きな回転トルクがかかると、クラッチ軸
２の凹部２ａからクラッチボール１０が飛び出す分力が
生じ、この分力でテーパーリング９をクラッチばね１１
に抗して後退させ、チャック４からクラッチ軸２への回
転力の伝達が行われなくなる。すなわち、チャック４が
回転していてもクラッチボール１０が凹部２ａから出て
いると、タップ２２には回転力が伝わらないクラッチ解
放状態となる。この結果、タップ２２によるねじ切り加
工中にタップ２２に一定以上の切削抵抗が作用すると、
タップ２２がねじ切れないように、クラッチ軸２および
これよりタップ２２側の部材の回転が停止する。

【００２４】また、ねじ切り加工が終ると、クラッチ軸
２を逆回転させることで、クラッチ軸２より先端側の各
部材の回転が正回転から逆回転となり、タップ２２を工
作物から引き抜いた後、クラッチ軸２などを停止させ
る。図４，図５はこの考案の第２実施例による軸結合装
置を備えたボーリングバーを示す。図４において、３１
は孔ぐり棒（軸）であり、孔ぐり棒３１は焼入硬化した
鋼材製の筒状表層部３２と超硬合金の焼結体製の芯棒３
３とから構成されている。

【００２５】筒状表層部３２には、末端側が大径で先端
側が小径となる微小なテーパーのあるテーパー孔３４が
軸方向に沿って形成され、末端部に大外径の鍔部３５が
突設され、鍔部３５の末端面で形成した段３５ａを介し
てその末端側に鍔部３５より小外径の末端側嵌挿部３５
ｂが突設され、筒状表層部３２の末端側には後述する工
具先端部３６が一体に連設されている。

【００２６】前記芯棒３３は、中心部に内部孔３７が軸
方向全長にわたって形成され、内部孔３７には末端側が
大外径で先端側が小径となる微小なテーパーが形成さ
れ、筒状表層部３２のテーパー孔３４に圧入嵌合により
固定されている。前記工具先端部３６の先端部一側に切
欠部３６ａ形成され、切欠部３６ａの底部に切刃チップ
３８を有するボーリングユニット３９が装着されてい
る。また、工具先端部３６には内部孔３７に連通する切
削液噴射孔４０が形成され、この噴射孔４０の先端に設
けた噴射口４１が工具先端部３６の切刃チップ３８より
末端側のこれに近い位置で切欠部３６ａに開口されてい
る。

【００２７】結合部材であるシャンク部材４２の先端部
と、軸である孔ぐり棒３１の末端部とが軸結合装置４３
によって結合されている。軸結合装置４３は、シャンク
部材４２に設けた先端筒状部４２ｂは先端が開口し、こ
の筒状部４２ｂには孔ぐり棒３１の鍔部３５末端面で形
成した段３５ａの末端側に突設された末端側嵌挿部３５
ｂが嵌挿されている。

【００２８】図５にも示すように、筒状部４２ｂにはテ
ーパーボルトなどの圧着用テーパーねじ４４と回転伝達
用テーパーねじ４５とが９０°の角度間隔で外周側から
螺挿され、これらのテーパーねじ４４，４５と対向する
テーパー偏心孔３５ｃ，テーパー長孔３５ｄが前記嵌挿
部３５ｂにそれぞれ形成されている。そして、テーパー
偏心孔３５ｃ，テーパー長孔３５ｄは、前述した第１実
施例のテーパー偏心孔，テーパー長孔とそれぞれ同様な
配置，形状にされ、両テーパーねじ４４，４５の先端テ
ーパー部４４ａ，４５ａが第１実施例と同様に係合され
ていることにより、孔ぐり棒３１の段３５ａがシャンク
部材４２の筒状部４２ｂの先端面に圧着され、孔ぐり棒
３１の嵌挿部３５ｂとシャンク部材４２の筒状部４２ｂ
との軸心回りの回動が阻止されている。

【００２９】前記シャンク部材４２は、筒状部４２ｂの
末端側に連らなる大径部４２ａに自動工具交換用の台形
溝４２ｃが形成され、芯棒３３に設けた内部孔３７に末
端と連通する中心孔４６が形成され、中心孔４６が図示
省略した工作機側の切削液供給源と弁を介して連通する
ようにされている。

【００３０】以上のように構成されたボーリングバー
は、シャンク部材４２を工作機械の主軸に対し自動交換
可能に保持固定し、前記主軸を駆動させてシャンク部材
４２を回転させると、シャンク部材４２からこれら先端
筒状部４２ｂに螺挿した回転伝達用テーパーねじ４５に
よって回転力が孔ぐり棒３１の筒状表層部３５の末端部
に設けた嵌挿部３５ｂに伝達され、孔ぐり棒３１と工具
先端部３６とが一体に回転する。

【００３１】そして、孔ぐり棒３１を工作機械のテーブ
ルに着脱可能に固定した工作物の加工孔径に対し深さが
深い加工孔などに挿入し、工具先端部３６に設けた切刃
チップ３８の刃先部によって加工孔壁のボーリング加工
を行う。また、この加工は、適時に図示省略した弁を開
き、切削液供給源からポンプによって切削液を圧送し、
シャンク部材４２の中心孔４６および芯棒３３に形成し
た内部孔３７を介し、工具先端部３６に形成した切削液
噴射孔４０に通して、切削液を噴射口４１から噴射させ
ながら行う。

【００３２】この孔ぐり加工時には、ボーリングバーが
軸回りに回転しつつ前進すると共に、切削液を切刃チッ
プ４８の末端近くに開口する噴射口４１から噴射させる
ので、切削液は切刃チップ４８の刃先部に向い勢いよく
集中して放出される。このため加工孔がその孔径に対し
深さが深くても、加工孔の奥まで切削液を適確に当て、
加工部を効率よく冷却できる。また、孔ぐり棒３１は、
曲げ剛性の大きい超硬合金の焼結体製の芯棒３３と、焼
入硬化した鋼材製の筒状表層部３２とをテーパー圧入嵌
合させたので、小外径でも加工時に撓みにくい。

【００３３】第１実施例では深孔部をねじ立て加工する
タップ保持具、第２実施例では加工孔径に対し深さが深
い加工孔壁にボーリング加工するボーリングバーについ
てそれぞれ説明したが、この考案は、前述した両実施例
に限られることなく、工具の保持などに用いる軸を結合
部材に結合する軸結合装置に広く適用できる。

【００３４】

【考案の効果】以上説明したように、この考案は軸に軸
方向と直交する段およびこの段の外径よりも小外径の末
端側嵌挿部を形成し、この嵌挿部を結合部材の先端に開
口する筒状部に嵌挿した軸結合装置において、前記筒状
部に螺挿した圧着用テーパーねじの先端テーパー部を、
このねじに対し偏心させて前記嵌挿部に設けたテーパー
偏心孔に係合させ、前記軸の段を前記結合部材の筒状部
の先端面に圧着させると共に、前記筒状部に螺挿した回
転伝達用テーパーねじの先端テーパー部を前記嵌挿部に
設けた軸方向に長いテーパー長孔に係合させたので、次
の効果が得られる。

【００３５】すなわち、この考案による軸結合装置は、
タップ保持具の連結軸，ボーリングバーの孔ぐり棒など
の軸に設けた嵌挿部を、クラッチ軸，シャンク部材など
の結合部材との筒状部に嵌め、この筒状部に螺挿した圧
着用テーパーねじおよび回転伝達用テーパーねじの２組
のテーパーねじによって、筒状部に前記嵌挿部を結合さ
せる。

【００３６】そして、結合部材に螺挿した回転伝達用テ
ーパーねじの先端テーパー部を前記軸の嵌挿部に設けた
テーパー長孔に係合させて、結合部材と軸との間で回転
力を伝達させ、圧着用テーパーねじの先端テーパー部を
軸の嵌挿部に設けたテーパー偏心孔に係合させることに
より、軸に設けた段を結合部材の先端面に圧着させて、
軸と結合部材とを同軸心結合させているので、正，逆回
転したり、振動が生じたりしても、圧着用および回転伝
達用テーパーねじが緩みにくい。

【００３７】また、回転伝達用テーパーねじの先端テー
パー部は軸の嵌挿部に設けた軸方向に長いテーパー長孔
に係合させ、軸方向に移動できるため、圧着用テーパー
ねじの先端テーパー部と軸のテーパー偏心孔との係合を
妨げることがなく、軸の段を結合部材の先端面に強力に
押しつけることができる。したがって、この考案によれ
ば、結合部材と軸との間で回転力を確実に伝達できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１実施例による軸結合装置を有す
るタップ保持具を示した横断側面図

【図２】図１の要部の横断面図

【図３】図１の要部の展開説明図

【図４】この考案の第２実施例による軸結合装置を有す
るボーリングバーを示した一部断面側面図

【図５】図４の要部の展開説明図

【符号の説明】

１ タップ保持軸 ２ クラッチ軸（結合部材） ２ｂ 筒状部 ３ 連結軸（軸） ３ａ 段 ３ｂ 末端側嵌挿部 ３ｃ テーパー偏心孔 ３ｄ テーパー長孔 ６ クラッチ機構 １６ 軸結合装置 １７ 圧着用テーパーねじ １７ａ 先端テーパー部 １８ 回転伝達用テーパーねじ １８ａ 先端テーパー部 ２２ タップ ２５ クランプ機構 ３１ 孔ぐり棒（軸） ３２ 筒状表層部 ３３ 芯棒 ３５ 鍔部 ３５ａ 段 ３５ｂ 末端側嵌挿部 ３５ｃ テーパー偏心孔 ３５ｄ テーパー長孔 ３６ 工具先端部 ３７ 内部孔 ３８ 切刃チップ ４０ 切削液噴射孔 ４１ 噴射口 ４２ シャンク部材（結合部材） ４２ｂ 筒状部 ４３ 軸結合装置 ４４ 圧着用テーパーねじ ４４ａ 先端テーパー部 ４５ 回転伝達用テーパーねじ ４５ａ 先端テーパー部

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸に軸方向と直交する段およびこの段の
   外径よりも小外径の末端側嵌挿部を形成し、この嵌挿部
   を結合部材の先端に開口する筒状部に嵌挿した軸結合装
   置において、前記筒状部に螺挿した圧着用テーパーねじ
   の先端テーパー部を、このねじに対し偏心させて前記嵌
   挿部に設けたテーパー偏心孔に係合させ、前記軸の段を
   前記結合部材の筒状部の先端面に圧着させると共に、前
   記筒状部に螺挿した回転伝達用テーパーねじの先端テー
   パー部を前記嵌挿部に設けた軸方向に長いテーパー長孔
   に係合させたことを特徴とする軸結合装置。