JP5079274B2

JP5079274B2 - タップホルダ

Info

Publication number: JP5079274B2
Application number: JP2006184993A
Authority: JP
Inventors: 宏和駿河
Original assignee: Big Daishowa Seiki Co Ltd
Current assignee: Big Daishowa Seiki Co Ltd
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2026-07-04
Also published as: JP2008012613A

Description

本発明は、工作機械の主軸にネジ立て用のタップを保持するタップホルダに関する。

工作機械で機械主軸の軸送りと回転の同期を利用してタップ加工する際、主軸の回転とその軸送り移動量は、タップのピッチに合わせて同期するように制御されているが、実際の加工においては、サーボ遅れと言われる現象などにより、主軸の回転に対して、タップが切削し回転しながら自走する量の方が多くなったり、また逆に少なくなったりし、軸送りと回転の不一致で、タップが早く、または遅く進行するため、タップのピッチにずれが発生することになる。従来は、タップホルダの軸方向の両側にフロートを設けてこれを防止するようにしていたが、近年は機構や制御技術の発達により回転と軸送りの同期（シンクロナイズ）精度が向上したことによって、前記フロートをなくし、一体的な構造にしている。

また、タップホルダはタッパー本体とタップコレットに分離し、タップコレットによりタップのサイズを許容するように対応している。完全同期を目的とする同期タップホルダもまた、タッパー本体とタップコレットに分離しており、タッパー本体とタップコレットとを接続する際に隙間なく取り付くようにしている。しかし、工作機械によっては、タップ加工の際の主軸の軸送りに対して主軸の回転の同期が完全に一致せず、タップの軸方向への微小な移動の発生を防ぐことができないことから、タップの穴が拡大したり、ねじ山が痩せたりする不具合があった。

この同期の誤差を吸収する構成として、主軸装着部とタップ装着部とを板ばねを介して連結することで、タップ装着部を主軸の回転軸方向に移動可能としたり（特許文献１参照）、従来と同じように、主軸とタップコレットとの間に軸方向の互いに相反する方向にテンションバネとコンプレッションバネを付勢して付勢力の釣り合う位置でタップコレットを停止させるようにし、タップ加工中に主軸の送り誤差が発生して送り量とタップのピッチが不一致になったときには、先端のタップからの外力に反応してピッチを一致させる方向に微小スライドさせるようにしたり（特許文献２参照）、タップドライバに圧縮性および伸長性を持つ螺旋状コイルを設け、タップに加わった所定の力に応じてアタッチメント本体を軸線方向に微小量移動させ、同期できるようにした（特許文献３参照）構成などが提案されていた。
特開平７−６０５４４号公報（段落番号［００１１］、図１）特開２００４−１４２０３３号公報（段落番号［００３０］、図２）特開２００２−４６０２０号公報（［００１８］、図２）

しかしながら、上記特許文献１乃至３に記載の構成は、いずれの場合も構造が複雑であり、コストが高価なものになる問題がある。

本発明は上記点を考慮してなされたものであり、工作機械の主軸に対応するタップホルダをタッパー本体とタップコレットとに分離するようにした構成において、工作機械の主軸の送りと回転の同期に誤差が生じても、タッパー本体とタップコレットとの間の誤差を簡単な構成で吸収して同期させることができ、しかも従来のタップホルダとの互換性が得られるタップホルダを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明によるタップホルダは、一端にタップを保持するタップコレットと、このタップコレットの円筒状の他端外面側を緊密、且つ軸方向に着脱自在に受け入れて回転不能に把持固定するタッパー本体とからなり、前記タップコレットのタッパー本体と重なり合う円筒部外面に凹部を形成し、この凹部に係合するとともに凹部と対向して前記タッパー本体部の円周に亙って設けた複数の透孔に弾性を有する係合部材を嵌め込んで配置し、前記係合部材が弾性変形することによって前記タップコレットをタッパー本体に対して軸方向に移動可能としたことを特徴とするものである。

本発明によれば、タッパー本体とタップコレットとの間に軸方向の微小な移動を生じるようにすることで、工作機械の主軸における軸送りと回転の同期の誤差を簡単な構成で吸収させることができ、しかも従来使用の工作機械におけるタップホルダとの互換性を得ることができる効果を奏する。

以下、本発明の１実施形態を図面に沿って説明する。図１に要部を破断した側面図、図２に分離状態を示すタップホルダ（１）は、工作機械の主軸（２）に着脱自在に装着されるシャンク部（３ａ）を形成したタッパー本体（３）と、先端にタップ（４）を保持するチャック（５ａ）を着脱自在に取り付けるとともに、前記タッパー本体（３）の先端側の外筒部（３ｂ）の内面に穿設した円筒孔（３ｃ）内に、軸方向に摺動自在に円筒部（５ｂ）を挿入したタップコレット（５）とから形成されている。

前記チャック（５ａ）の先端に向けて形成された図示しない外周のネジ部には、締付ナット（６）が取り付けられており、この締付ナット（６）によってチャック（５ａ）を締め付けることにより、前記タップ（４）を着脱可能に把持固定するものである。なお、タップコレット（５）のタップ（４）把持構成については、特に図示しないが、サイドロック方式やボールクランプ方式であってもよい。

また、前記タップコレット（５）の円筒部（５ｂ）は、タッパー本体（３）の一端側に所定深さまで穿設した前記円筒孔（３ｃ）の内面に、筒状の外面を緊密に接触させた状態で摺動して挿入し、その先端を円筒孔（３ｃ）の奥底段部（３ｄ）と微小な隙間（Ａ）を存して対応させている。

しかして、前記タッパー本体（３）の円筒孔（３ｃ）内面とタップコレット（５）の円筒部（５ｂ）外周との間には、タップコレット（５）の軸方向への摺動をガイドするとともに、タッパー本体（３）とタップコレット（５）との結合をはかって軸方向を拘束する係合部材であるスチールボール（９）と樹脂製ボール（10）を設けている。

このスチールボール（９）と樹脂製ボール（10）は、図３、および図３のＢ−Ｂ線に沿う概略断面図である図４にその詳細を示すように、前記タッパー本体（３）の円筒孔（３ｃ）を形成する外筒部（３ｂ）端縁の円周に沿って所定の等間隔で穿設した複数の透孔（３ｅ）に、３個ずつ、且つ交互に嵌め込まれており、樹脂製ボール（10）は、図３の下方側に示すように、このスチールボール（９）よりわずかに径大にして透孔（３ｅ）とほぼ同径寸法に形成している。

本実施例では、各３個ずつの直径３ｍｍのスチール製のボール（９）と、耐熱性・耐薬品性・耐衝撃性にすぐれたナイロンなどの弾性を有する硬質合成樹脂で形成され、直径を３．１７５ｍｍ（１／８インチ）としたボール（10）とを、交互に、且つ等間隔で前記透孔（３ｅ）に嵌入している。

なお、前記スチールボール（９）および樹脂製ボール（10）の大きさはタップホルダ（１）のサイズに対応して設定されるものであり、各ボールの個数についても適宜増減することができるものであるが、タッパー本体（３）に対するタップコレット（５）を均等圧で保持できる位置での配置や使用個数であることが好ましいことから、タッパー本体（３）の透孔（３ｅ）内に配置される樹脂製ボール（10）は、円周上に等間隔で少なくとも２個以上設けることが望ましい。また、スチールボール（９）と樹脂製ボール（10）とは交互に、あるいは所定個数置きに配置することが望ましい。

前記透孔（３ｅ）に嵌め込まれたスチールボール（９）および樹脂製ボール（10）は、その内面側におけるタップコレット（５）の円筒部（５ｂ）の外表面に全周に亙って、例えば、０．５ｍｍ程度の深さに形成した断面円弧状の凹溝（５ｃ）に対向して保持されており、透孔（３ｅ）の外表面を覆うように取り付けられた円筒状のスリーブ（11）により、透孔（３ｅ）から抜け出ることを防止して前記タッパー本体（３）の円筒孔（３ｃ）内に臨ませている。なお、前記凹溝（５ｃ）の深さは、把持するタップ（４）の大きさにより決定されるタップコレット（５）の大きさで変更される。

スリーブ（11）は、タッパー本体の外筒部（３ｂ）の外周とスリーブ（11）との間隙部に配置した圧縮コイルバネ（12）により軸方向に摺動可能に付勢され、且つ外筒部（３ｂ）の端縁に嵌着したリング（13）を抜け止めストッパとして設けられており、通常は、前記コイルバネ（12）の付勢力で、内周面に亙って突出させた凸条（11ａ）を前記スチールボール（９）および樹脂製ボール（10）の位置に対応するように形成しており、スリーブ（11）がコイルバネ（12）の付勢力で前記リング（13）に係止し、前記凸条（11ａ）が透孔（３ｅ）に対応した際には、凸条（11ａ）によってスチールボール（９）および樹脂製ボール（10）を内方へ押し込み、タップコレット（５）の前記凹溝（５ｃ）内に進入させて緊密に係合するようにしている。

また、タップコレット（５）の円筒部（５ｂ）先端における前記タッパー本体（３）の奥底段部（３ｄ）との対応部には、廻り止め係合部（５ｄ）を形成している。この回り止め係合部（５ｄ）は、タッパー本体（３）の奥底段部（３ｄ）近傍の円筒孔（３ｃ）の径方向に架設した係止ピン（14）と係合させるものであり、タッパー本体（３）に対するタップコレット（５）の回転ずれを阻止して両者の結合を強固なものとし、主軸（２）の回転運動を確実にタップコレット（５）に伝達させるものである。

上記構成において、タップホルダ（１）を形成するには、まず、タップコレット（５）先端の締付ナット（６）を回動して緩め、その後タップ（４）をチャック（５ａ）に挿入し、再び締付ナット（６）の回動による締め付けでタップ（４）を固着する。

タップ（４）を固着したタップコレット（５）は、他端の円筒部（５ｂ）をタッパー本体（３）の円筒孔（３ｃ）の内面に挿入することで固着されるものであるが、その結合時には、タッパー本体（３）の外筒部（３ｂ）上のスリーブ（11）をコイルバネ（12）の付勢力に抗して主軸（２）側に押し下げ、凸条（11ａ）による透孔（３ｅ）内のスチールボール（９）および樹脂製ボール（10）の円筒孔（３ｃ）内への拘束力を解除することで、前記タップコレット（５）他端の円筒部（５ｂ）の円筒孔（３ｃ）内への挿入を可能としてこれを奥底段部（３ｄ）近傍まで押し込み、係止ピン（14）を回り止め係合部（５ｄ）に係合させる。

次いで、スリーブ（11）の押し下げを解除すると、スリーブ（11）はコイルバネ（12）の付勢力で外筒部（３ｂ）先端のリング（13）に当接して停止するまで外筒部（３ｂ）の外面を軸方向に摺動し、停止時には、凸条（11ａ）が透孔（３ｅ）上に位置してスチールおよび樹脂製ボール（９）、（10）を円筒孔（３ｃ）内に押し出すように動作する。このとき、各ボール、特に径大の樹脂製ボール（10）はタップコレット（５）の凹溝（５ｃ）内に突出し、凹溝（５ｃ）の円弧面上において軸方向の前後面に亙って当接し、これに密着して押圧するように作用することで、タップコレット（５）は、タッパー本体（３）と結合して軸方向、および横断面の周方向へ移動を阻止されることになり、主軸（２）およびタッパー本体（３）に位置決めされ、係止ピン（14）と回り止め係合部（５ｄ）の係合により、回転運動を確実にタップコレット（５）へ伝達することができるものである。

反面、前記タッパー本体（３）における透孔（３ｅ）の直径は、前記樹脂製ボール（10）の外径と同径寸法に形成していることから、樹脂製ボール（10）より径小のスチールボール（９）は、透孔（３ｅ）内におけるタップコレットの円筒部（５ｂ）とスリーブ（11）の凸条（11ａ）との間のみでなく、前記タップコレットの凹溝（５ｃ）との間に軸方向で微小な隙を生じることになる。なお、透孔（３ｅ）の内側の直径、すなわち、タップコレット（５）側の径はわずかに小さく狭めており、各ボール（９）、（10）が内側に所定量突出しても透孔（３ｅ）からは脱出しないようにしている。

このとき、係合部材のうちでスチールボール（９）より径大とした樹脂製ボール（10）は、タッパー本体（３）の軸移動をタップコレット（５）に伝達し、同期してタップ加工を進行させるように作用するが、主軸（２）の回転と送りの誤差などにより、タップコレット（５）が引っ張り力によって軸方向、すなわち軸先端のタップ（４）側方向に移動しようとする場合、樹脂製ボール（10）は、タッパー本体（３）の透孔（３ｅ）内においてはほとんど隙間がない状態で保持されていることから、透孔（３ｅ）の側壁、図３では右側の壁面に当接することになるが、樹脂製であることから所定量以上の荷重によって弾性変形し、その分タップコレット（５）の軸方向への微小量の移動を許容するものであり、主軸、すなわちタッパー本体（３）の移動量とタップ（４）の自走量との差である同期の誤差を吸収してタップコレット（５）がタップのピッチに一致する方向に微小移動し、精度の高いタップ加工をおこなうことができる。

また、前記樹脂製ボール（10）は弾性体であることから、所定量、例えば、０．１７５ｍｍ以上の弾性変形が発生した場合は、直径３ｍｍの前記スチールボール（９）がその引っ張り力を受容するように作用することになる。

さらに、前述とは逆に、タップコレット（５）が主軸（２）側の方向に移動しようとする場合は、樹脂製ボール（10）が図３中の透孔（３ｅ）の左側壁に当接し、前述と同じく、弾性力が前記奥底段部（３ｄ）における隙（Ａ）寸法分を許容量として押圧力（コンプレッション）に対する抑止力となり、同期の誤差を吸収するように作用する。

すなわち、前記樹脂製ボール（10）の弾性によって、前記透孔（３ｅ）部における軸方向への間隙は、同期にずれを生じた場合の吸収代となるが、タップ折損などの突発的な負荷が加わったときなど、それ以上の引張力、あるいは押圧力に対しては、樹脂製ボール（10）より径小で弾性を有しないスチールボール（９）がこれを受けるものである。

本発明のタップホルダは以上のように構成されており、従来のタップホルダ構成に比して、タッパー本体（３）とタップコレット（５）との結合をはかって軸方向を拘束する係合部材を、従来のスチールボールのみの構成から、スチールボール（９）とともにスチールボールより径大の樹脂製ボール（10）に変更し、それぞれをタップコレット（５）の円筒部（５ｂ）の周囲に均等間隔で配置したものである。

したがって、従来構成に対する変更点は、例えば、従来は直径３．１７５ｍｍ（１／８インチ）であったスチールボール（９）を直径３ｍｍに縮小するとともに、ナイロンなどのように弾性を有する硬質合成樹脂部材で直径３．１７５ｍｍとしたボール（10）を形成し、前記透孔（３ｅ）や凹溝（５ｃ）に係合させればよいものであり、安価で、且つ簡単な構成で優れた作用効果が得られるだけでなく、現在稼動している工作機械の同期タップホルダとの互換性をも得ることができるものである。

なお、前記実施例においては、スチールボール（９）および樹脂製ボール（10）をタップコレット（５）の円筒部（５ｂ）の外表面に形成した円周凹溝（５ｃ）に係合させる構成として説明したが、凹溝は、円周溝に限るものではなく、円周に沿った部分的な長さの凹溝であってもよい。

また、凹溝（５ｃ）ではなく、タップコレット（５）の円筒部（５ｂ）における円周表面上の所定箇所に形成した半球状の凹部とスチールおよび樹脂製ボール（９）（10）との係合関係としてもよく、この凹部にスチールボール（９）の拘束力でタッパー本体（３）とタップコレット（５）とが回転せず、樹脂製ボール（10）の弾性力で軸方向に移動可能なようにしてもよい。そして、円周の凹部に対して、軸の両方向に樹脂製ボール（10）を係合させてもよく、片方向の各々に係合するようにしてもよい。

さらに、前記実施例では、スチールボール（９）と樹脂製ボール（10）とを併用する構成について説明したが、樹脂製ボール（10）の引っ張り強度や硬度、あるいは耐候性、耐薬品性などの経時劣化に対する強度などの品質仕様を含めて表面部に弾性力を有する材質であれば、スチールボール（９）を使用せずに樹脂製ボール（10）のみを係合部材として対応させてもよい。

次に、本発明の他の実施例について説明する。前記実施例においては、タッパー本体（３）の奥底段部（３ｄ）とタップコレット（５）の円筒部（５ｂ）先端との間に隙Ａを形成し、樹脂製ボール（10）は、タッパー本体の透孔（３ｅ）とタップコレットの凹溝（５ｃ）との双方の軸方向の前後面に係合して引っ張り力と押圧力に対する弾性力を発揮するようにした構成を説明したが、図１に対して同一部分の構成である図５に示すように、タップコレット（５′）の円筒部（５ｂ′）先端は、タッパー本体（３′）の内面における円筒孔（３ｃ′）の奥底段部（３ｄ′）に配設させたＯリング（15）に当接させることで弾性力を付勢し、主軸（２′）側への押圧力に対する抑止力としてもよい。

したがって、タップコレット（５′）が主軸（２′）方向へ押圧されるようになる場合には、弾性部材であるＯリング（15）の弾性力により同期の誤差を吸収するようにし、樹脂製ボール（10′）は、前記図３と同部分の断面図である図６に示すように、タッパー本体（３′）の透孔（３ｅ′）とタップコレット（５）の凹溝（５ｃ′）のそれぞれの軸方向のタップ（４′）側へ係合させるようにすればよく、Ｏリング（15）と樹脂製ボール（10′）とを係合部材として、それぞれ一方向のみへの引っ張り力に対応させることができる。

本発明の１実施形態のタップホルダを示す要部を破断した側面図である。図１におけるタップホルダの分離状態を示す側面図である。図１の要部の拡大断面図である。図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本発明の他の実施例を示す図１と同一部分の要部を破断した側面図である。図５の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１タップホルダ
２主軸
３タッパー本体
３ａシャンク部
３ｂ外筒部
３ｃ円筒孔
３ｄ奥底段部
３ｅ透孔
４タップ
５タップコレット
５ａコレットチャック
５ｂ円筒部
５ｃ凹溝
５ｄ回り止め係合部
６締付ナット
９スチールボール
10 樹脂製ボール
11 スリーブ
12 コイルバネ
13 リング

Claims

一端にタップを保持するタップコレットと、このタップコレットの円筒状の他端外面側を緊密、且つ軸方向に着脱自在に受け入れて回転不能に把持固定するタッパー本体とからなり、前記タップコレットのタッパー本体と重なり合う円筒部外面に凹部を形成し、この凹部に係合するとともに凹部と対向して前記タッパー本体部の円周に亙って設けた複数の透孔に弾性を有する係合部材を嵌め込んで配置し、前記係合部材が弾性変形することによって前記タップコレットをタッパー本体に対して軸方向に移動可能としたことを特徴とするタップホルダ。
係合部材は、タッパー本体の透孔とタップコレットの凹部との双方の軸方向の前後面に係合するように設けたことを特徴とする請求項１記載のタップホルダ。
係合部材は、タッパー本体の透孔とタップコレットの凹部との双方の軸方向の一方向へ係合させるとともに、前記タップコレットの凹部と前記タッパー本体の透孔との係合以外の部分で係合して、前記方向とは逆方向へ係合させるように設けたことを特徴とする請求項１記載のタップホルダ。