JP5504994B2 - タップホルダー - Google Patents

Description

本発明は、タップホルダーに係り、より詳細しくは、軸方向に微小伸縮が可能なタップホルダーに関する。

ネジ加工を行う場合、ネジ切り用のタップ（工具）が把持されたタップコレットを嵌着するホルダー本体と、ホルダー本体を工作機械の主軸に着脱自在に装着するシャンクで構成されるタップホルダーが使用される。

現在の工作機械は、主軸の回転と送り速度の制御を同期させている。例えば、ネジ加工の回転から停止までの間、主軸の回転と主軸の送り速度を１回転あたり１．２７ｍｍなどとする同期制御を行なっている。同期制御のない工作機械では、主軸を停止する場合、慣性があるため主軸は、主軸の送り量より多く回転した後に停止する。そのためタップホルダーには、送り量と回転のずれを補正する意味で軸方向に伸縮させる伸縮機能が付いていた。

このため、工作機械に同期制御を備えるなら、タップホルダーには伸縮機能が必要ないと思われてきた。しかし、工作機械は経年変化や精度の低下などにより微少なズレが生じるので、主軸の回転と主軸の送り速度を完全に同期することは難しいことが知られるようになってきた。すなわち軸方向に伸縮させる機能のないタップホルダーでネジ加工すると、タップの折損やネジ山の精度に低下につながる場合がある。そのため、従来のように大きな伸縮量は不要であるが、軸方向に微小な伸縮（０．１〜０．５ｍｍ）が可能なタップホルダーが求められている。

特許文献１には、シャンクとタップホルダー本体との間に、タップホルダー本体を軸方向の相反する方向に付勢して、付勢力の釣り合う位置にタップホルダーを停止させる状態とする伸びばねと縮みばねを備え、タップ加工中に主軸送り誤差が発生し、送り量とタップのピッチが不一致になると、タップからの外力に反応してタップのピッチに一致させる方向に微小スライドさせるタップホルダーが示されている。しかしながら、伸びばねと縮みばねを必要とするなど構造が複雑である。

特開２００４−１４２０３３号公報

本発明の目的は、構造が簡単で伸縮量を調節でき、軸方向と回転方向のガタつきがなく、軸方向に微少伸縮が可能なタップホルダーを提供することにある。

本発明によるタップホルダーは、円周方向に複数の貫通孔が設けられた円筒部を有するシャンクと、前記円筒部の外側に摺動可能に嵌合され、前記貫通孔と対応する位置に係止孔が形成されたホルダー本体と、前記円筒部に収納され、頭部と軸部を有し、前記頭部の下側にテーパ部が形成されたボルトと、前記ボルトの軸部に外挿され、前記ボルトの頭部に向ってテーパ部が形成されたワッシャと、前記ボルトのネジ先部に螺合されるナットと、前記ボルトの軸部に外挿され、一端が前記ワッシャと当接され、他端が前記ナットと当接される巻きばねと、前記貫通孔に収容され、一側が前記係止孔の円周部分に支持され、他側が前記ボルトのテーパ部と前記ワッシャのテーパ部で支持される鋼球と、を備え、前記シャンクと前記ホルダー本体の間を相対的にずらす外力が作用した場合、前記係止孔が軸方向にずれて前記鋼球を前記ボルト側に押し出し、前記鋼球が前記ボルトのテーパ部と前記ワッシャのテーパ部を均等に押圧して前記巻きばねを圧縮することを特徴とする。

前記シャンクの内部に螺合して設けられ、前記ボルトの頭部との隙間を調節して、前記ボルトの可動範囲を制限するボルト調整ネジが備えられることを特徴とする。

前記ホルダー本体は、前記係止孔の周囲に内周面より掘り下げられた凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明によるタップホルダーによれば、（１）シャンクに装着されるボルトの軸部にワッシャとナットで挟み込んだ１本の巻きばねと鋼球で微小伸縮させるので、構造が簡単で、耐薬品性、耐油性、耐熱性、耐久性、耐変形性に優れたものにできる。（２）ボルトのネジ先部に螺合されるナットを設けたので、ナットの位置を上下させることにより、あらかじめ巻きばねに与える力を調節できる。例えば、巻きばねの圧縮量を大きくしておけば、ホルダー本体がシャンクに対してずれる力を大きくでき、逆に巻きばねの圧縮量を小さくしておけば、ホルダー本体がシャンクに対してずれる力を小さくできる。（３）鋼球は、ホルダー本体の係止孔に一部が落ち込んで、係止孔の円周部分で支持されるので、ガタつきのないものとできる。（４）ホルダー本体がシャンクに対してずれる場合、ホルダー本体の係止孔が動き、鋼球がボルト側に押し出され、鋼球がボルトのテーパ部とワッシャのテーパ部を均等に押圧し、巻きばねを圧縮することにより、ホルダー本体の微小伸縮ができる。ホルダー本体の微小伸縮は、無理なネジ切りがなくネジの加工精度を向上させ、タップの破損を防止することができる。

請求項２によれば、シャンク内にボルト調整ネジを設けたので、ボルト頭部との隙間を調節してボルトの可動範囲を制限し、伸縮量を可変にできる。請求項３によれば、係止孔の周囲に内周面より掘り下げられた凹部を設けたので、鋼球を係止孔の深い位置で受け止め、安定に保持することができる。

本発明によるタップホルダーの軸方向断面図である。 図１の係止孔の周囲を示す部分斜視図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 係止孔の周囲に座ぐりを設けた場合の部分斜視図である。 本発明によるタップホルダーにおいてシャンクとホルダー本体の間をずらす力が作用した場合の説明図である。（Ａ）は通常の状態を示す。（Ｂ）はホルダー本体が下方向に微小スライドする場合を示す。（Ｃ）はホルダー本体が上方向に微小スライドする場合を示す。

以下、本発明のタップホルダーについて、図面を参照して詳しく説明する。

図１は、本発明によるタップホルダーの軸方向断面図である。図１に示すように、タップホルダー１００は、シャンク１と、タップコレット２５が連結されるホルダー本体２を備える。シャンク１は、工作機械の主軸２６と結合される円錐台２７と複数の貫通孔１７が円周方向に配置された円筒部１５からなる。ホルダー本体２は、タップコレット２５が連結されるとともに、シャンク１の円筒部１５の外側に摺動可能に嵌合される。ホルダー本体２は、シャンク１の貫通孔１７と対応する位置に、係止孔１８が形成されている。

ボルト６は、ホルダー本体２の円筒部１５内に収納される。ボルト６は、頭部６ａと軸部６ｂを有する。頭部６ａの下側にはテーパ部１１が形成される。ワッシャ３はボルト６の軸部６ｂに外挿され、シャンク１の円筒部１５の内部に収納される。ワッシャ３は、ボルト６の頭部６ａに向ってテーパ部１２が形成されている。ナット７は、ボルト６のネジ先部６ｃに螺合され、シャンク１の円筒内に収納される。ナット７を回してワッシャ３との高さが調節できる。これにより、巻きばね４の圧縮量を変更でき、巻きばね４にあらかじめ与える力を調節できる。ナット７は、高さ調節した後は止めネジ９でボルト６に固定される。巻きばね４は、ボルト６の軸部６ｂに外挿され、一端がワッシャ３と当接され、他端がナット７と当接される。鋼球２０は、シャンク１の貫通孔１７に収容され、一側がホルダー本体２の係止孔１８に支持され、他側がボルト６のテーパ部１１とワッシャ３のテーパ部１２で形成されるＶ字溝で支持される。

ボルト調整ネジ２２は、下側がボルト６の頭部６ａとの間に隙間ができるように調整され、上側がシャンク１の円錐台２７の内周部に螺合され止めネジ１０により固定される。ボルト調整ネジ２２を回して、ボルト６の可動範囲を制限することができ、シャンク円筒部１５とホルダー本体２の「スライド量」を調節することができる。

ボルト６のねじ側端面とホルダー本体２の筒部の底には空間があり、ボルト６を回すことによりナット７が相対的に上下動でき、巻きばね４の設定長さを調節できる。

図２は、ホルダー本体２の係止孔１８の周囲を示す部分斜視図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図２、３に示すように、ホルダー本体２の係止孔１８の内径は鋼球２０の外径より小さい。また、鋼球２０は一部が係止孔１８に落ち込んでおり、鋼球２０は係止孔１８の円周部分に線接触して支持される。このためガタのない取り付けができる。係止孔１８の周囲には、ホルダー本体２の内周面より外側に掘り下げられた凹部１４が形成される。凹部１４は、ホルダー本体２の内周に沿って環状に設けられ、鋼球２０を装着孔（図示せず）から投入する時のガイド溝となる。図３に示すように、ホルダー本体２が例えば上方向に移動すれば、鋼球２０は図３の右側方向にずれる。ホルダー本体２が下方向に移動しても、鋼球２０は図３の右側方向にずれる。

図４は、係止孔１８の周囲に座ぐり１９を設けた場合の部分斜視図である。凹部１４に換えて、座ぐり１９を設けてもよい。凹部１４または座ぐり１９によれば、係止孔１８の径を大きくすることなく、鋼球２０を深い位置で受け止め、安定して保持することができる。

図５は、本発明によるタップホルダーにおいてシャンクとホルダー本体の間をずらす力が作用した場合の説明図である。図５（Ａ）は通常の状態を示す。図５（Ｂ）はホルダー本体が下方向に微小スライドする場合を示す。図５（Ｃ）はホルダー本体が上方向に微小スライドする場合を示す。シャンク１とホルダー本体２の間を相対的にずらす力が作用した場合、図５（Ｂ）のホルダー本体２がシャンク１から引き離されるように伸びる場合であっても、図５（Ｃ）のホルダー本体２がシャンク１に接近するように縮む場合であっても、鋼球２０は、係止孔１８が軸方向にずれるためボルト６のある方向に押し出される。

押し出された鋼球２０は、ボルト６のテーパ部１１とワッシャ３のテーパ部１２を均等に押圧することにより、巻きばね４を圧縮し、巻きばね４にワッシャ３とボルト６の間隔を広げる力を与える。この時、ボルト６とボルト調整ネジ２２の設定された隙間Ｓの量だけボルト６は移動することができるので、同様にシャンク１とホルダー本体２の間をずれる量もそれにより制限される。

シャンク１とホルダー本体２の間を相対的にずらす力がなくなると、巻きばね４がナット７とワッシャ３を押し戻すので、鋼球２０は元の位置に復元される。すなわち、ボルト６とワッシャ３が巻きばね４により押し戻されると、ボルト６のテーパ部１１とワッシャ３のテーパ部１２が、鋼球２０を係止孔１８の方向に押し戻す。このようにして、鋼球２０が元の位置に復元される。

回転方向にはシャンク１とホルダー本体２が互いにずれないように、鋼球２１が設けられる。鋼球２１は、シャンク１の穴とホルダー本体２の穴で形成される凹穴に装着され、シャンク１とホルダー本体２の動きを制限している。

本発明によるタップホルダー１００は、１本の巻きばねにより微少スライドが可能であり、作動荷重もスライド量も調整可能である。また、シャンク１とホルダー本体２間の鋼球２０は、係止孔１８で安定して支持されるので、シャンク１とホルダー本体２の回転方向にガタがない。

本発明によれば、構造が簡単で、微小伸縮ができるタップホルダーとして好適である。

１ シャンク
２ ホルダー本体
３ ワッシャ
４ 巻きばね
６ ボルト
６ａ 頭部
６ｂ 軸部
６ｃ ネジ先部
７ ナット
９、１０ 止めねじ
１１ テーパ部（ボルト側）
１２ テーパ部（ワッシャ側）
１４ 凹部
１５ 円筒部
１７ 貫通孔
１８ 係止孔
１８ａ 円周部分
１９ 座ぐり
２０、２１ 鋼球
２２ ボルト調整ネジ
２５ タップコレット
２６ 主軸
２７ 円錐台
１００ タップホルダー

Claims (3)

1. 円周方向に複数の貫通孔が設けられた円筒部を有するシャンクと、
   前記円筒部の外側に摺動可能に嵌合され、前記貫通孔と対応する位置に係止孔が形成されたホルダー本体と、
   前記円筒部に収納され、頭部と軸部を有し、前記頭部の下側にテーパ部が形成されたボルトと、
   前記ボルトの軸部に外挿され、前記ボルトの頭部に向ってテーパ部が形成されたワッシャと、
   前記ボルトのネジ先部に螺合されるナットと、
   前記ボルトの軸部に外挿され、一端が前記ワッシャと当接され、他端が前記ナットと当接される巻きばねと、
   前記貫通孔に収容され、一側が前記係止孔の円周部分に支持され、他側が前記ボルトのテーパ部と前記ワッシャのテーパ部で支持される鋼球と、を備え、
   前記シャンクと前記ホルダー本体の間を相対的にずらす外力が作用した場合、前記係止孔が軸方向にずれて前記鋼球を前記ボルト側に押し出し、前記鋼球が前記ボルトのテーパ部と前記ワッシャのテーパ部を均等に押圧して前記巻きばねを圧縮することを特徴とするタップホルダー。
   
2. 前記シャンクの内部に螺合して設けられ、前記ボルトの頭部との隙間を調節して、前記ボルトの可動範囲を制限するボルト調整ネジが備えられることを特徴とする請求項１に記載のタップホルダー。
   
3. 前記ホルダー本体は、前記係止孔の周囲に内周面より掘り下げられた凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のタップホルダー。

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