JP4598927B2 - 工具保持具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機の回転部に装着して用いられる工具保持具に係り、詳しくは工作機の回転部に工具保持具における軸体の元部側を装着し、軸体の先部側には、刃物等の工具を保持する為の保持部を備えさせて用いるものであって、保持部に取り付けられる刃物等の工具の先端部分の芯振れを修正できるようにした工具保持具に関する
【0002】
【従来の技術】
工作機等を用いて被加工物に穿孔したり、孔の内面を削ったりする場合、工作機の回転部に装着されている工具保持具における先部側に刃物等の工具を装着し、工作機等の回転部を高速回転させることにより工具保持具における先部側の工具を高速回転させて被加工物に対して短時間で所望の加工をすることが行われている。
このように工具保持具は高速回転状態で使用されるため、高速回転に伴って工具保持具における先部側に装着した工具の先端が僅かでも振れると、穴の寸法精度が乱れたり、穴の内周面が荒れる等、穴の精密加工ができなくなる問題点が生じる。
上記問題点を解決するために、従来は、工具保持具における軸体の振動を修正する手段を工具保持具に設けている(特開平11‐104931号公報参照)。
そこで従来例を説明する為に図12を示し、この図を用いて説明する。工具保持具1における軸体3の元部側2は、図示しない周知構成の工作機における主軸1aのテーパー孔1bに嵌合させる為、周知の如くテーパー状のシャンク部2に形成してある。また軸体3の先部側には工具4aの保持部4が備えさせてある(一般的にはドリル等の刃物で例示される工具4aを締付固着するために保持部4としては拡大縮小自在の挟着孔を有するチャック4が備えられる。なお周知の構成にあってはチャック4の個所において刃物4aが軸体3に対して直接的かつ一体状に装着して保持する場合もある)。軸体3における外周部で、かつシャンク部2の側には周知の如くロボットにおける把持部で把持する場合に用いられる太径のフランジ部5が形成してある。5aは係合用の溝部を示す。
図12に示される工具保持具1においてはフランジ部5における溝部5aの底部には複数の半径方向の孔6が螺刻され、各孔6には質量としてのねじ部材として、雄ねじ7が螺入されている。雄ねじ7の頭部には六角レンチ用の六角孔8が設けられており、レンチを用い各雄ねじ7を孔6内で進退調整し、工具保持具1を高速回転させたときに、その半径方向の位置の変化が、質量の変化として現れ、工具保持具1の軸体3の振動が修正できるようにしてある。
また、工具保持具1の軸体3の部分で軸体の振動を修正しても、先端の工具取付部4に近い位置で軸心が振れることもある。そこで、先端部分3aにも同様の質量としての雄ねじ9を進退調整自在に取り付けておき、各雄ねじ9を進退させることで、先端部分3aの軸体の振動を修正できるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術の様な軸体の振動の修正具は、この修正具を設けた箇所やその近傍の軸体の振動を修正できるだけである。
しかし、例えばドリル4aのように工具取付部4からの突出寸法の大きい長手の工具の場合、回転中心に対する軸心の振れを最も修正する必要があるのは、ドリル先端の刃先4b部分である。しかるに、上記の従来技術では、雄ねじ7及び9を用いてもドリル先端の刃先4b部分のように、工具取付部4から大きく突出した部分の、回転中心に対する軸心の振れを修正することはできない。
【0004】
本件出願の目的は、軸体の一部を加圧する為のねじ部材を回動させるという簡単な操作でもって、 軸体における先部側の軸線Cを変位させ、突出した先端部に装着されている工具の先端の中心部を工具保持具の回転中心Caに合わせるようにした振れ修正具を備えている工具保持具を提供することにある。
本件出願の他の目的は、軸体における先部側の軸線Cを変位させる為のねじ部材を工具保持具における主軸の周囲に少なくとも3個所以上、均等位置に配設することにより工具としての刃物の軸心が、どちらの向きに振れていても、その向きには無関係に、刃物の先端を工具保持具の回転中心に移動できる様にした工具保持具を提供しようとするものである。
他の目的は、1個所に設けたねじ部材であっても、そのねじ部材の回動の方向によって、上記刃物の先端の位置を左にでも右にでも自由に変位させることの出来るようにした工具保持具を提供することにある。
他の目的及び利点は図面及びそれに関連した以下の説明により容易に明らかになるであろう。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る工具保持具10の断面図であり、図2の(A)は、図1のII‐II線矢視図である。なお(B)、(C)図はねじ部材24の数を変えた図を示す。図3は、図1の振れ修正具の部分拡大図である。
図1から図5において、符号10から18が付された部材による構成は図12で示す工具保持具1と同様に周知のものであるが、以下に説明を加える。
工具保持具10は、周知のように主体部としての中空部13aを有する軸体13を備える。この軸体13は図1に表れているように一体材で一体に形成してある。軸体13の外周には、フランジ部11を、またフランジ部11の背部位置には元部側後方に向けて突設させたテーパー状のシャンク部12を配設している。これは工作機における回転部に対して装着する為の装着部である。
フランジ部11の前側位置における軸体13は、フランジ部11より著しく小径に形成されている(フランジ部11より太径の場合もある)。フランジ部11の前側には段部11bが形成されている。軸体13は、周知の如く細長い中空の筒状に形成してあり(中実の場合もある)、それの先部側には工具17を保持させるための保持部14を備えている。
保持部14はチャック部として広く知られており、周知の如く保持部14の中心孔14aに挿入された任意の刃物としてのドリル17の元部を、コレットチャック15a、締付リング15等を用いて締め付け固定するようになっている。
保持部14は、図1のように装着部12の回転中心Ca上に一体材で形成されているから、横ずれは極めって微少であるが、保持部14においては、保持部14における軸体部分の肉厚や、コレットチャック(収縮環)15a、締付リング15等の製造誤差により、全体の肉厚が不揃いになる。そうすると工具保持具10の回転中心Caに対して、工具先端18の位置が横ずれして工具保持具における回転中心Caから外れる。その状態でドリル17を高速で回転させた場合に、ドリル17の先端の刃先18が矢印S方向に振れ、精密加工が不可能になってしまう。
【0006】
そこで、本実施形態では、軸体13の外周面に、振れ修正具20を着脱自在に配設している。振れ修正具20の主体部は、ある程度の厚みと重量のある金属材料を用いて、軸体13の外周に外嵌可能にリング状(環状体)21に構成されている。
環状体21の外周側から内周側に向けて設けられている雌ねじ孔23に対しては、ねじ部材24を進退自在に螺合させている。雄ねじで構成されるねじ部材24は、図示のように全長を雌ねじ孔23内に貫入させてある。ねじ部材24は、頭部24bに設ける周知の操作溝を利用して、半径方向の側方からねじ部材24を夫々回動操作できる。ねじ部材24が螺合されている雌ねじ孔23は、環状体21の周囲において1箇所でも工具17の先端18の芯振れの調整は可能である。しかし、軸体の外周部における周方向の少なくとも3個所以上、幾つでもよいが(図2のB,C図参照)それらを均等位置に配設すれば工具の先18の中心の「ぶれ」を調整するときに極めて簡単、迅速になる。
上記環状体21における1つの側面には、上記軸体13の外周部に設けられている第1の接部26に当接させる為の当付部28を備えさせた。この第1の接部26は前記の段部11bに形成した。即ち、フランジ部における前壁面26を利用して、ここに上記環状体21における1つの側面28を当付けるようにした。
上記のねじ部材24における先端29は、上記第1の接部26から長手方向に向かって離れた位置に設けられている第2の接部27に対して当接可能にしてある。第2の接部27は、軸体13の外周面に環状のU溝22を刻設して構成してある。
上記ねじ部材24を回動させることにより上記両接部(26、27)を加圧してそれらの間に、対して軸体13における先部側の軸線Cを変位させる力Fを発生させるようにしてある。
即ち、ねじ部材の先端部29が軸体13に圧接状態になったとき、軸体13からの反力で上記環状体21の端面28と、フランジ部11の側端面26とは圧接状態となり、環状体21と軸体13とを強固に固定するようになっている。しかも図3に示す様に、本実施形態では、環状体21のフランジ部側端面28と、フランジ部11の端面26とが当接した状態、即ち、環状体21がフランジ11の側に移動不能な圧接状態になると、U溝22の中心点22aに対して、貫通孔23は、その中心点が保持部14の側に若干ずれるように位置決めされている。
従って、ねじ部材24が螺入され、その先端部29がU溝22内に入ったときに、ねじ先端部29は、U溝22の保持部14側の傾斜面27(第2の接部)にのみ当たり、フランジ11側の傾斜面には全く当たらない状態になっている。これにより、ねじ部材24をねじ孔23にねじ込んで締め付けたとき、ねじ込む力(図3において、工具保持具10の軸心C方向へ向う力)は、傾斜面27の作用により、図3にFで示す方向の力、即ち軸部13における保持部14の側を矢印Fa方向に撓ます分力を持つこととなる。
次に、30は環状のカバーを示し、ねじ部材24の飛び出しを防止する為に環状体の外周に配置し、端部を軸体13の側に着脱を自在に止着してある。31はねじ頭24bよりも小さい径の操作孔を示し、ねじ頭24bの外周側に位置させてある。
【0007】
斯かる構成の工具保持具10にドリル17を装着して回転させたときに、図4に示す様に、ドリルの刃先位置18が回転中心軸Caよりずれていた場合は工具17の先端18の中心部を工具保持具の回転中心Caに合わせるようにする。この場合、図2の3本のねじ部材24(又はそれ以上)の夫々の締め付け力(傾斜面27への圧接力)を調整することにより、図3、図5に示す様に、軸体13を撓ませて、軸線Cを矢印Fa方向に変位させ、刃先位置18を回転中心軸Caに一致させる。
図12に示される従来品は、修正具のねじ7を締め込んでも、ねじ直下の質量しか変化させることができなかったため、修正場所より工具側で発生する軸心の振れを修正するのが困難であったが、本実施形態によれば、ねじ24を締め込む力を、図3に示す力Fの様に、軸体13を撓ませて工具取付部側14に及ぼすことができるため、工具の先端18の回転中心と、工具保持具10の回転中心Caとの振れを容易に修正可能となる。
上述した様に、本実施形態による振れ修正具20は、修正具20よりも工具17側寄りの振れを修正することが可能である。これは、傾斜面27の作用によるものであり、この傾斜面27の傾斜角度を変えることで、力Fの方向をより工具側に向けることもできるが、それだけ必要とする力(ねじ24を締め付ける力)も大きくする必要がある。
【0008】
そこで、ドリル先端の刃先18の振れをより修正できる本発明の第2実施形態に係る工具保持具10を図6に示す。この実施形態では、第1実施形態に比べ、振れ修正具20の取付位置を、より工具17側に設けたことが異なる。この様に、振れ修正具20を工具側にすることで、傾斜面27の傾斜角度を浅くする必要がなくなり、より小さなねじ締め付け力で工具先端18の振れ修正が可能となる。
【0009】
なお、図1から図6における工具保持具10に係わる振れ修正具については、工具保持具10に対して装着離脱が自在の構成である振れ修正具20を装着して、工具保持具10に係わる「ぶれ」の修正を行うことを説明した。しかし振れ修正具20は、着脱自在の独立のものであってもよいが、独立した構成のものではなく、工具保持具10の製造過程において予め環状体21を軸体における外周面に装着したものであってもよい。
次に、図6の説明にあたっては、機能上前述の図1から図5のものと同一又は均等構成と考えられる部分には、前述の図1から図5において用いた数字符号と同じ符号を用い、区別の為に余分なアルファベットのeを付すことにより構成は理解ができるので重複する説明を省略した。(また図7以降に示される、振れ修正具20が付されている工具保持具10の部分図に係る構成においても順次同様の考えで前図と同一の数字符号を付し、余分なアルファベットのf、g,h,iを順に付して重複する説明を省略する。)
次に、上述した図1〜図6の実施形態では、振れ修正具20の第2の接部として、U溝22の一面の傾斜面を利用したが、軸体13の周方向に対応点在的に第2の当付部29を受止める係合の構造が存在すればよく、U溝である必要はない。また図3においては第2の接部27に対してねじ部材24を対向させるように構成したが、第1の接部26にU溝22を形成し、ねじ部材24をこれに対して進退自在に構成しても、図3に示される力Fを発生させることは同様に可能である。
【0010】
上記実施例の内、振れ修正具20に係る実施態様は次の図7に示されるように構成しても良い。これらの図に示される振れ修正具20は、図3に示される振れ修正具20とは一部の構成において異ならせた実施態様を示すものである。
【0011】
図7に示される振れ修正具の目的とするところは、軸体における長手方向の任意の中間位置に対して振れ修正具を施し、軸体13における先部側の軸線を変位させることのできる可能性を示すものである。
図7において33は、軸体13fにおける長手方向38の任意の中間位置外周に設けた前後開放型の舟底状の凹陥部で、それの内側の軸体長手方向38に向かって相互に離れた前後位置の両側に、第1の接部26fと第2の接部27fとを構成する為の斜面を夫々形成している。この凹陥部33には、鋼材製の押当部材34が舟底に向けての進退を自在に備えさせてある。この押当部材34の前後には、上記第1の接部と第2の接部の傾斜部分に対して当接させる為に、対応傾斜状にした第1の当付部28fと第2の当付部29fを備える。軸体の周囲にはねじ部材24fを進退保持する為の雌ねじ形成部材36が固定的に配置されている。雌ねじ形成部材36は、凹陥部33の数及びこれに対応させるねじ部材24fの数量だけ各独立的に軸周囲に固定的に配置してもよい。しかし、図示の如く一体形成の環状体21fを軸周囲に配置し、これに所望の数だけ雌ねじ形成部材36を配設しても良い。また舟底状の凹陥部33も、図1のU溝22と同様に、軸体13の外周面に連続環状的に刻設しても良い。凹陥部33を 軸体13の外周面に連続環状的に刻設した場合には、環状体21fを軸周方向に向けて移動自在にすることにより、雌ねじ形成部材36の周方向の位置が変わり、軸体13fにおける先部側の軸線Cfの変位方向を任意方向に変えることができる。従ってねじ部材24の数を少なくすることができる。なお、押当部材34には凹部34aが設けられ、これに対し、ねじ部材24fの先端35が遊嵌させてある。
図7の振れ修正具20は、ねじ部材24を操作して先端部35を軸中心方向に進めると押当部材34における両側の押当面28f,29fは、第1の接部26fと第2の接部27fの斜面を押し広げ、図3に示す場合と同様に軸体13fにおける先部側の軸線Cfを変位させる力Ffを発生させる。
【0012】
図8の振れ修正手段において、11bgは、軸体13gにおける長手方向38の任意の中間位置外周に一般に設けられている段部で、長手方向38に向かって相互に離れた位置の両側に、第1の接部26gと第2の接部27gとを構成する為の立上壁面26gと、それに直交する軸体外周面27gを夫々形成している。この段部11bgには、鋼材製の押当部材40が角部42の空間に向けての進退を自在に備えさせてある。この押当部材40の前後には、上記第1の接部26gと第2の接部27gに対して当接させる為に、対応傾斜状の当面にした第1の当付部28gと第2の当付部29gを備える。
一方上記軸体13gにおける角部42には、雌ねじ孔23gを配設し、これには上記押当部材40の透孔43を貫通させたねじ部材24gを進退可能に螺合させてある。 図8の振れ修正手段20gは、ねじ部材24gを操作して押当部材40を角部42方向に進めると押当部材40における両側の当り面28g,29gは、第1の接部26gと第2の接部27gの当り面を押し広げ、図7に示す場合と同様に軸体13gにおける先部側の軸線Cgを変位させる力を発生させる。
【0013】
図9、図10の振れ修正手段において、第1の接部26h、iを構成する立上壁面26h、iはフランジ11h、i(又は軸体に固定された別材形成の環状部材)の前側に形成される段部を利用し、軸体13h、iにおける長手方向38に向かって相互に離れた位置には、軸体と一体材で固定的に形成した(又は別材で嵌着自在に固定的に形成した)環状体21h、iを配設して、そこに雌ねじ部23h、iでもって第2の接部27h、iを構成する。その雌ねじ部23h、iにはねじ部材24h、iを螺合させ、それの先端を第1の当付部28h、iとし、元部のねじの側を第2の当付部29h、iにした。
このような構成によれば、ねじ部材24h、iを操作して立上壁面26h、iと雌ねじ部23h、iを具備する部材21h、iとの間を押し広げることにより軸体13h、iにおける先部側の軸線Ch、iを変位させる力を発生させる。
なお図9と図10におけるねじ部材24h、iの軸線方向は、図9のように軸体13hの軸線と平行状態にしたり或いは図10のように傾斜状に角度47を付けて操作し易いようにしたり任意にすればよい。
【0014】
図11の振れ修正手段において、第1の接部26jとしては立上壁面26jに対し、左雌ねじ(または右雄ねじ)23jを形成し、軸体13jにおける長手方向38に向かって相互に離れた位置には、第1の接部26jのねじとは逆向きの右雌ねじ部(または左)23jを第2の接部27jとしてねじ保持部材50に配設する。ねじ保持部材50としては鋼材製のナットのような独立した状態の構成のものであれば良い。第1の当付部28jと第2の当付部29jとしては、一つのねじ部材24jの両側に左ねじ28jと右ねじ29jを形成し、これらを前記第1の接部26jと第2の接部27jに夫々形成した左、右の雌ねじに螺合させ、一つのねじ部材24jを左又は右に回動操作することにより両接部26j,27jを近づけたり、離間させたりして、軸体13jにおける先部側の軸線Cjの方向を、右に、左に、異なる方向に変位することが出来る。
組立に当たっては、ねじ部材24jの両側を夫々対応する雌ねじに螺合させた状態で、いまだ回動自在の状態にあるナット50を溶接51等、任意の手段で軸体13jの外周に固着させる。52は嵌合用の凹溝を示し、53はねじ操作用の角部材を示す。
【0015】
なお図8、図9、図10、図11においては軸体13の周囲に夫々4組の振れ修正手段を配置する例を示したが、その数は1から6組等、第1実施例の場合と同様に任意である。
またこれらの図に示される振れ修正手段については夫々1組についての操作を説明したが、軸周に配置される2組、3組、数組の振れ修正手段を交互に操作すると軸心Cを任意の方向に曲げて変位させることができる。例えば、工具17における刃先18の位置を、工具保持具10における回転中心Caに寄せて一致させることもできるが、工具17の刃先18の位置を、回転中心Caから遠ざけて、切削半径を大きくするように操作することもできる。
次に技術的事項を示す図8、図9、図10、図11における各(A)図は、工具保持具における図3に対応させた位置の断面図を表し、(B)図は、図8、図9、図10、図11における各(A)図の振れ修正手段位置の断面図である。
【0016】
【発明の効果】
本発明によれば、装着部12と、保持部14とが一体材で一体に形成してある軸体13の先端部にある保持部14に対して工具17を装着し、穿孔、切削作業を行う場合、上記の工具先端18の位置が僅かでも横ずれしていて、工具保持具10における回転中心Caから外れている場合であっても、半径方向の側方から、ねじ部材24を回動操作して、工具保持具10における軸体13の外周部に備えさせてある2つの接部26,27の間に対して軸体13における先部側の軸線Cを変位させる力を発生させ、上記一体材で一体に形成してある軸体13の刃先先端18の位置を、工具保持具10における回転中心Caに簡単に寄せて一致させることのできる特長がある。このことにより、工具保持具10を高速回転させて穿孔、切削作業を行う場合に、精度の高い精密加工が出きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係る振れ修正具を備える工具保持具の断面図。
【図2】 図1のII‐II線矢視図で(A)はねじ部材を4個所に配設した例、(B)はねじ部材を3個所に配設した例、(C)はねじ部材を6個所に配設した例。
【図3】 図1に示す振れ修正具の拡大図。
【図4】 工具刃先の振れた状態を示す1部破断図。
【図5】 工具刃先の振れを修正した状態を示す部分破断図。
【図6】 本発明の異なる実施例の振れ修正具を備える部分断面図。
【図7】 本発明の更に異なる例の振れ修正具の部分断面図。
【図8】 異なる振れ修正手段の部分断面図。
【図9】 更に異なる振れ修正手段の部分断面図。
【図10】 更に異なる振れ修正手段の部分断面図。
【図11】 更に異なる振れ修正手段の部分断面図。
【図12】 従来の振れ修正具の説明図。
【符号の説明】
10…工具保持具、11…フランジ部、12…シャンク部、13…軸体、14…保持部、17…工具、18…刃先、20…振れ修正具、21…環状体、22…U溝、24…ねじ部材、 26… 第1の接部、27…第2の接部 28、29…当付部
Claims (2)
- 軸体の元部側には、工作機における回転部に対して装着する為の装着部を備え、軸体の先部側には、工具を保持させるための保持部を備え、
しかも上記装着部を備える軸体と、保持部を備える軸体とは一体材で一体に形成してある工具保持具において、
上記一体材で形成してある軸体の外周部においては、 軸体の外周部における周方向の少なくとも3個所以上の均等位置に対して、夫々、軸体の軸線に平行する方向に向かって相互に離れた位置に第1の接部と第2の接部とを備えさせ、
上記各第2の接部は、上記各第1の接部よりも先部側に寄った位置に設定し、
上記軸体における各第2の接部が形成してある位置の外周には、環状体を周設状に備えさせ、
その環状体における上記各第2の接部の外周位置にはねじ部材を備えさせ、半径方向の側方から上記ねじ部材を夫々回動操作することによって、夫々上記軸体の軸心方向に進行させて上記各第2の接部に当接押圧させ、上記環状体における第1の接部に対向する部分と、上記ねじ部材でもって、上記各第1の接部と、各第2の接部の間を押し広げて、各第2の接部に対して、軸体における先部側を当該ねじ部材のねじ込み方向に平行する方向に撓ます力を発生させるようにしてあることを特徴とする工具保持具。 - 軸体の元部側には、工作機における回転部に対して装着する為の装着部を備え、軸体の先部側には、工具を保持させるための保持部を備え、
しかも上記装着部を備える軸体と、保持部を備える軸体とは一体材で一体に形成してある工具保持具において、
上記一体材で形成してある軸体の外周部においては、 軸体の外周部における周方向の少なくとも3個所以上の均等位置に対して、夫々、軸体の軸線に平行する方向に向かって相互に離れた位置に第1の接部と第2の接部とを備えさせ、
上記各第2の接部は、上記各第1の接部よりも先部側に寄った位置に設定し、
上記軸体における各第2の接部が形成してある位置の外周には、環状体を周設状に備えさせ、
その環状体における上記各第2の接部の外周位置にはねじ部材を備えさせ、半径方向の側方から上記ねじ部材を夫々回動操作することによって、夫々上記軸体の軸心方向に進行させて上記各第1の接部と、各第2の接部の間に介在させる押当部材を押圧することにより、上記各第1の接部と、各第2の接部の間を押し広げて、各第2の接部に対して、軸体における先部側を当該ねじ部材のねじ込み方向に平行する方向に撓ます力を発生させるようにしてあることを特徴とする工具保持具。
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Publications (2)
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