JP5356155B2 - 工具ホルダ - Google Patents

Description

本発明は、機械加工等に用いる工具を把持し、所定の加工作業に供するための工具ホルダの構築技術に関するものである。

従来、機械加工等に用いる工具を把持する工具ホルダの構造が種々提案されている。例えば、下記特許文献１には、加工時に工具から受ける衝撃に対処するように構成された工具ホルダが開示されているが、この種の工具ホルダの設計に際しては、加工時の衝撃吸収性能向上を図るべく更なる技術が要請される。
特開２００５−２１２０８７号公報

本発明では、工具を把持する工具ホルダにおいて、加工時の衝撃吸収性能の向上を図るのに有効な技術を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明が構成される。なお、本発明は、工具を把持する工具ホルダを対象とするものであって、ここでいう「工具」には、穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等に用いられる工具が広く包含される。

本発明にかかる工具ホルダは、工具を把持（「挟持」ないし「保持」ともいう）し、所定の加工作業に供するためのホルダとして構成され、ホルダ本体、把持スリーブ、工具把持空間、保持空間及び弾性部材を少なくとも含む。ここでいう「所定の加工作業」として典型的には、穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等の作業が挙げられる。なお、工具ホルダによって把持される工具は、当該工具ホルダの一構成要素であってもよいし、或いは当該工具ホルダとは別の要素として構成されてもよい。すなわち、工具が把持された状態の工具ホルダのみならず、工具が把持される前の状態の工具ホルダも、本発明の「工具ホルダ」の範疇に含まれる。

ホルダ本体は、工具ホルダのハウジングを形成する。このハウジングは、工具ホルダ自体の外郭をなすハウジングとして構成されてもよいし、或いは工具が工具ホルダごと加工機に取り付けられた状態では、工具ホルダ自体の外郭をなすハウジングと加工機のハウジングとによって構成されてもよい。

把持スリーブは、ホルダ本体に取り付けられる長尺筒状の部材として構成される。この把持スリーブ内に把持スリーブの長軸方向に沿って工具把持空間が形成される。工具把持空間は、工具が把持される空間部分、すなわち工具の把持を実質的に行なう把持領域として構成される。

保持空間は、把持スリーブの長軸方向に沿ってホルダ本体内に形成される。この保持空間は、把持スリーブが保持されるとともに、把持スリーブの長軸方向及び周方向に関しホルダ本体に対する把持スリーブの移動が許容される領域とされる。

弾性部材は、ホルダ本体と把持スリーブとを接続し、保持空間で保持された把持スリーブに対し、当該把持スリーブの長軸方向及び周方向に関する弾発力を作用させる部材として構成される。この弾性部材の弾発力によって、把持スリーブの長軸方向及び周方向に関し工具の衝撃吸収を行なうことができ、以って加工時の衝撃吸収性能の向上を図ることが可能となる。なおこの弾性部材は、ホルダ本体と把持スリーブとを接続する構成であればよく、ホルダ本体と把持スリーブとの対向領域に弾性部材が介在する構成であってもよいし、或いはホルダ本体と把持スリーブとの対向領域から外れた領域に配設される構成であってもよい。上記構成の工具ホルダは、特に工具を工具ホルダごと加工機に取り付け、当該工具ホルダを軸周りに回転させて加工を行なう場合に好適に用いることができる。

また本発明にかかる更なる形態の工具ホルダでは、前記の把持スリーブは、当該把持スリーブから当該把持スリーブの長軸方向と交差する方向に放射状にそれぞれ突出する複数の突出部と、各突出部の端部が先端側に向けて傾斜状に縮小された傾斜面とを有する構成であるのが好ましい。特に複数の突出部が把持スリーブの軸まわりに等間隔で配設されるのが好ましい。ここでいう「ホルダ先端側」とは、典型的には工具ホルダの各部位のうち工具が把持される側、すなわち工具把持機構が取り付けられる側として規定される。なお複数の突出部は、保持スリーブに貫通状に設けられた単一の部材によって構成されてもよい。また、前記の弾性部材は、保持空間においてホルダ本体と各突出部の端部との間にそれぞれ介在し、突出部に設けられた傾斜面と面接触で係合する第２の傾斜面を有する構成であるのが好ましい。このような構成によれば、突出部の傾斜面と弾性部材の第２の傾斜面とが面接触で係合することにより、衝撃吸収機能が高まる。また、互いに係合する突出部及び弾性部材を介して、ホルダ本体に対する把持スリーブの組み付け誤差を吸収する機能をも果たす。

また本発明にかかる更なる形態の工具ホルダは、ホルダ本体に設けられ、各弾性部材を突出部の端部に対して押圧するとともに、当該押圧力を調整可能な調整ネジを有する構成であるのが好ましい。この調整ネジは、弾性部材に直接的に作用する構成であってもよいし、或いは別部材を介して弾性部材に間接的に作用する構成であってもよい。このような構成によれば、使用する工具に適した所望の弾発力を弾性部材によって把持スリーブに作用させることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、工具を把持する工具ホルダにおいて、加工時の衝撃吸収性能の向上を図ることが可能となった。

以下に、本発明における一実施の形態の工具ホルダの具体的な構成及び作用効果を、図面に基づいて説明する。

図１には、本発明の「工具ホルダ」にかかる一実施の形態の工具ホルダ１００の縦断面構造が示される。また図２には、図１中の工具ホルダ１００のＡ−Ａ線に関する横断面構造が示され、図３には、図１中の工具ホルダ１００のＢ領域の拡大図が示されている。

図１に示すように、本実施の形態の工具ホルダ１００は、被加工物（図示省略）の所定の加工作業を行なう工具２００（図中の二点鎖線参照）を把持（「挟持」ないし「保持」ともいう）するホルダであって、概してホルダ本体１１０及び工具把持機構１２０を含む。この工具ホルダ１００は、工具２００を把持して当該工具２００ごと加工機（図示省略）に取り付けられる。ここでいう「所定の加工作業」として典型的には、穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等の作業が挙げられる。

ホルダ本体１１０は、工具ホルダ１００のハウジングを形成する。このホルダ本体１１０は、ホルダ先端部１１０ａ内に工具把持機構１２０が設けられている。この工具ホルダ１００は、全体として工具２００の長軸状の工具端部（「被挿設部」ともいう）２０１の把持が可能とされた長尺状の金属製部材として構成される。ここでいう工具２００が本発明における「工具」に相当し、この工具２００として、典型的には穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等に用いられる工具が挙げられる。またここでいうホルダ本体１１０が、本発明における「ホルダ本体」に相当する。

なお、本明細書中では、工具ホルダ１００の延在方向に関し工具２００が把持される側、すなわち図１中に記号「ＦＲ」で示す図中右側を「ホルダ先端側」として規定し、その反対側、すなわち図中左側を「ホルダ後端側」として規定する。また工具ホルダ１００の延在方向と交差する方向に関し工具２００に向かう側を「ホルダ内方」として規定し、その反対側を「ホルダ外方」として規定する。

工具把持機構１２０は、ホルダ本体１１０のホルダ先端部１１０ａに取り付けられ、工具２００の長軸状の工具端部２０１を把持する機構であり、把持スリーブ１３０、工具把持空間１３１、締め付け部材１３２、保持空間１４０及び振動吸収機構１５０を含む構成とされる。

把持スリーブ１３０は、ホルダ先端側に開口状の工具把持空間１３１を有する長尺筒状の金属製部材として構成され、ホルダ本体１１０に取り付けられる。工具把持空間１３１は、把持スリーブ１３０の長軸延在方向（工具端部２０１の延在方向）に沿って把持スリーブ１３０内に形成されるとともに、その内径が把持スリーブ１３０の長軸延在方向に関し一様となるように構成される。この工具把持空間１３１は、工具２００の長軸状の工具端部２０１が挿設されて、工具２００が把持される空間部分、すなわち工具２００の把持を実質的に行なう把持領域として構成される。従って、工具把持空間１３１の内径ｄ１は、工具２００の工具端部２０１の挿入が許容されるように、工具端部２０１の外径ｄ２に微小のクリアランスを加えた大きさに設定されるのが好ましい。

締め付け部材１３２は、把持スリーブ１３０の全周を取り囲むように設けられるリング状の部材とされる。この締め付け部材１３２の締め付け解除操作（図１中の（＋）方向への回転操作）に伴って、工具把持空間１３１の内径ｄ１が拡張される一方、この締め付け部材１３２の締め付け操作（図１中の(−)方向への回転操作）に伴って、工具把持空間１３１の内径ｄ１が縮小される。従って、工具把持空間１３１に挿入された工具端部２０１が、締め付け部材１３２によって締め付け操作されることによって、工具２００が工具把持機構１２０に把持される。ここでいう把持スリーブ１３０が、本発明における「把持スリーブ」に相当し、またこの把持スリーブ１３０の工具把持空間１３１が、本発明における「工具把持空間」に相当する。

またこの把持スリーブ１３０は、そのホルダ後端側に長軸状のスリーブ端部１３０ａ（「シャンク」ともいう）を有する。保持空間１４０は、把持スリーブ１３０（スリーブ端部１３０ａ）の長軸方向に沿ってホルダ本体１１０内に形成される。この保持空間１４０は、把持スリーブ１３０のスリーブ端部１３０ａが収容保持されるとともに、当該スリーブ端部１３０ａの長軸方向及び周方向に関しホルダ本体１１０に対する把持スリーブ１３０の移動が許容された保持空間とされる。ここでいう保持空間１４０が、本発明における「保持空間」に相当する。

図２及び図３に示すように、振動吸収機構１５０は、保持空間１４０に挿入された把持スリーブ１３０のスリーブ端部１３０ａを弾性的に保持するとともに、当該保持力を調節する機能を果たす。この振動吸収機構１５０は、ピン部材１５１、一対の弾性部材１５３，１５３及び一対の調整ネジ１５４，１５４を含む構成とされる。

ピン部材１５１は、スリーブ端部１３０ａに取り付けられ、当該スリーブ端部１３０ａの長軸方向と交差する方向に長尺状に延在するピン状の部材として構成される。このピン部材１５１は、当該スリーブ端部１３０ａから当該スリーブ端部１３０ａの長軸方向と交差する方向に放射状にそれぞれ突出する一体状の第１の突出部１５１ａ及び第２の突出部１５１ｂを備える。これら第１の突出部１５１ａ及び第２の突出部１５１ｂは、スリーブ端部１３０ａの軸まわりに等間隔（１８０度間隔）で配設されている。ここでいう第１の突出部１５１ａ及び第２の突出部１５１ｂによって、本発明における「複数の突出部」が構成される。これら突出部１５１ａ，１５１ｂはいずれもピン端部１５２に先端側に向けて傾斜状に縮小された凸状の傾斜面１５２ａを有する。ここでいう傾斜面１５２ａが、本発明における「傾斜面」に相当する。

弾性部材１５３は、各ピン端部１５２に対応してそれぞれ設けられる円柱状の弾性部材として構成される。各弾性部材１５３は、ホルダ本体１１０と把持スリーブ１３０とを接続するべく、保持空間１４０においてホルダ本体１１０とピン端部１５２との間に介在する。この弾性部材１５３は、保持空間１４０で保持された把持スリーブのスリーブ端部１３０ａに対し、当該スリーブ端部１３０ａの長軸方向（図１中の矢印１０で示す方向）、及び周方向（図２中の矢印２０で示す方向）の弾発力を作用させる機能を果たす。また、この弾性部材１５３は、対応するピン端部１５２の凸状の傾斜面１５２ａと面接触で係合する凹状の傾斜面１５３ａを有する。ここでいう弾性部材１５３が、本発明における「弾性部材」に相当し、またこの弾性部材１５３の傾斜面１５３ａが、本発明における「第２の傾斜面」に相当する。

調整ネジ１５４は、弾性部材１５３をピン端部１５２に対して押圧するとともに、当該押圧力を調整可能な調整ネジとして構成される。この調整ネジ１５４は、ホルダ本体１１０に設けられたネジ係合部に螺合する構成とされる。従って、調整ネジ１５４のねじ込み操作に伴って弾性部材１５３がピン端部１５２に徐々に押し付けられる。一方、調整ネジ１５４のねじ戻し操作に伴って、ピン端部１５２に対する弾性部材１５３の押し付けが徐々に解除される。この調整ネジ１５４は、弾性部材１５３に直接的に作用する構成であってもよいし、或いは別部材を介して弾性部材１５３に間接的に作用する構成であってもよい。ここでいう調整ネジ１５４が、本発明における「調整ネジ」に相当する。

ここで、上記構成の工具ホルダ１００の作用効果を、図１〜図３に加えて更に図４を参照しつつ説明する。本実施の形態は、工具２００を工具ホルダ１００ごと加工機に取り付け、当該工具ホルダ１００を軸周りに回転させて加工を行なう場合に好適に用いられる。ここで図４には、図３に示す拡大図において、調整ネジ１５４が更にねじ込み操作された様子が示される。

工具２００を工具ホルダ１００に把持する場合には、上記構成の工具ホルダ１００を準備する。その後、使用者によって把持スリーブ１３０の工具把持空間１３１に工具２００の工具端部２０１が挿入され、締め付け部材１３２の締め付け操作によって、工具２００が工具把持機構１２０に把持される。

次に、使用する当該工具２００に適した所望の弾発力を弾性部材１５３によって把持スリーブ１３０に作用させるべく調整ネジ１５４を操作する。具体的には、調整ネジ１５４のねじ込み操作或いはねじ戻し操作によって、そのねじ込み量を調整する。これにより、例えば図３に示す弾性部材１５３は、調整ネジ１５４による押圧力によって図４中の白抜き矢印で示される方向に加圧されて押し潰される。従って、弾性部材１５３の弾性付勢力が高まって、第１の突出部１５１ａ（及び第２の突出部１５１ｂ）のピン端部１５２に対する弾性部材１５３の押し付け力が増方向に調整される。

このとき、ピン端部１５２の傾斜面１５２ａと弾性部材１５３の傾斜面１５３ａとが面接触で係合しているため、第１の突出部１５１ａ（及び第２の突出部１５１ｂ）は、ピン端部１５２の傾斜面１５２ａにおいて弾性部材１５３の傾斜面１５３ａ上を摺動しつつ、既定の位置に容易に位置決めされる。従って、本実施の形態の振動吸収機構１５０は、後述する衝撃吸収機能に加えて、更に互いに係合するピン部材１５１及び弾性部材１５３を介して、ホルダ本体１１０に対する把持スリーブ１３０（工具把持機構１２０）の組み付け誤差を吸収する機能をも果たす。

工具２００を工具ホルダ１００ごと加工機に取り付け、工具ホルダ１００を軸周りに回転させて加工を行なう場合、加工時の加工動力は、ホルダ本体１１０から弾性部材１５３、ピン部材１５１、把持スリーブ１３０を順次経由して工具２００に伝達される。反対に、加工時に工具２００に加わる衝撃は、工具２００から把持スリーブ１３０、ピン部材１５１を経由して弾性部材１５３に伝達される。このとき、本実施の形態では弾性部材１５３を用いることによって、保持空間１４０で保持された把持スリーブのスリーブ端部１３０ａに対し、当該スリーブ端部１３０ａの長軸方向及び周方向の両方向の弾発力が作用する。従って、工具２００に加わる衝撃は、把持スリーブ１３０及びピン部材１５１を経由して、スリーブ端部１３０ａの長軸方向及び周方向に関して弾性部材１５３によって吸収される。
また、本実施の形態では、ピン端部１５２の傾斜面１５２ａと弾性部材１５３の傾斜面１５３ａとが面接触で係合する構成であるため、工具２００に加わる衝撃がピン部材１５１から弾性部材１５３へと確実に伝達されることとなり衝撃吸収機能が高まる。

〔他の実施の形態〕
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記実施の形態では、ピン部材１５１、弾性部材１５３及び調整ネジ１５４を含む１つの振動吸収機構１５０を用いる場合について記載したが、本発明ではこの振動吸収機構１５０を必要に応じて１または複数設けることができる。

また上記実施の形態では、第１の突出部１５１ａ及び第２の突出部１５１ｂを有する単一のピン部材１５１を用いる場合について記載したが、第１の突出部１５１ａ及び第２の突出部１５１ｂは、スリーブ端部１３０ａに離間状に設けられた別体構造であってもよい。また、これら第１の突出部１５１ａや第２の突出部１５１ｂのような突出部を、必要に応じて３つ以上設けることもできる。この場合、複数の突出部はスリーブ端部１３０ａの軸まわりに等間隔で配設されるのが好ましい。

また上記実施の形態では、ピン端部１５２に設けられた凸状の傾斜面１５２ａと、弾性部材１５３に設けられた凹状の傾斜面１５３ａとが面接触で係合する場合について記載したが、本発明では、ピン端部１５２と弾性部材１５３とが係合する部位の構造は必要に応じて適宜変更が可能である。例えば、ピン端部１５２に設けられた凹状の傾斜面と、弾性部材１５３に設けられた凸状の傾斜面とが面接触で係合するように構成することもできる。

また上記実施の形態では、ホルダ本体１１０とピン部材１５１との対向領域のみに円柱状の弾性部材１５３が介在する構成について記載したが、本発明では弾性部材１５３がホルダ本体１１０と把持スリーブ１３０とを接続する構成であればよく、例えばホルダ本体１１０とピン部材１５１との対向領域に加えて或いは代えて、当該対向領域から外れた領域においてルダ本体１１０と把持スリーブ１３０とを接続する弾性部材を用いることもできる。

本発明の「工具ホルダ」にかかる一実施の形態の工具ホルダ１００の縦断面構造を示す図である。 図１中の工具ホルダ１００のＡ−Ａ線に関する横断面構造を示す図である。 図１中の工具ホルダ１００のＢ領域の拡大図である。 図３に示す拡大図において、調整ネジ１５４が更にねじ込み操作された様子を示す図である。

１００…工具ホルダ
１１０…ホルダ本体
１１０ａ…ホルダ先端部
１２０…工具把持機構
１３０…把持スリーブ
１３０ａ…スリーブ端部
１３１…工具把持空間
１３２…締め付け部材
１４０…保持空間
１５０…振動吸収機構
１５１…ピン部材
１５１ａ…第１の突出部
１５１ｂ…第２の突出部
１５２…ピン端部
１５２ａ…傾斜面
１５３…弾性部材
１５３ａ…傾斜面
１５４…調整ネジ
２００…工具
２０１…工具端部

Claims (3)

1. 工具を把持し、所定の加工作業に供するための工具ホルダであって、
   当該工具ホルダのハウジングを形成するホルダ本体と、
   前記ホルダ本体に取り付けられる長尺筒状の把持スリーブと、
   前記把持スリーブの長軸方向に沿って前記把持スリーブ内に形成され、前記工具が把持される工具把持空間と、
   前記把持スリーブの長軸方向に沿って前記ホルダ本体内に形成され、前記把持スリーブが保持されるとともに、前記把持スリーブの長軸方向及び周方向に関し前記ホルダ本体に対する前記把持スリーブの移動が許容される保持空間と、
   前記ホルダ本体と前記把持スリーブとを接続し、前記保持空間で保持された前記把持スリーブに対し、当該把持スリーブの長軸方向及び周方向の弾発力を作用させる弾性部材と、
   を含む構成であることを特徴とする工具ホルダ。
2. 請求項１に記載の工具ホルダであって、
   前記把持スリーブは、当該把持スリーブから当該把持スリーブの長軸方向と交差する方向に放射状にそれぞれ突出する複数の突出部と、各突出部の端部が先端側に向けて傾斜状に縮小された傾斜面とを有し、
   前記弾性部材は、前記保持空間において前記ホルダ本体と各突出部の端部との間にそれぞれ介在し、前記突出部に設けられた前記傾斜面と面接触で係合する第２の傾斜面を有する構成であることを特徴とする工具ホルダ。
3. 請求項２に記載の工具ホルダであって、
   前記ホルダ本体に設けられ、各弾性部材を前記突出部の端部に対して押圧するとともに、当該押圧力を調整可能な調整ネジを有する構成であることを特徴とする工具ホルダ。

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