JP6467546B1 - 加工工具 - Google Patents

Abstract

【課題】正確で安定した微少伸縮が可能な加工工具を提供する。
【解決手段】クランプカバーの軸方向へのスライドにより、ホルダー本体のワンタッチ脱着ができる加工工具であって、連結部が上位装置に取り付けられ、下部に筒部を有する上部体と、筒部の外周壁に設けられる第１ばねと、第２ばねが巻き付けられる凸部と、中央のボディ部と、下端に工具を把持するコレットチャックと、からなり、上部体の前記筒部に着脱可能に装着されるホルダー本体と、第１ばねを覆い、筒部の外側にスライド可能に装着されるクランプカバーと、筒部の貫通孔に保持され、一側がホルダー本体のボディ部に対向し、他側がクランプカバーの内周に対向する鋼球と、ボディ部の外周壁に設けられ、鋼球を支えるＶ字形の溝と、クランプカバーの内周に設けられ、鋼球を支える傾斜面と、が備えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工工具に係り、より詳しくは、軸方向の微小伸縮が可能な加工工具に関する。

特許文献１には、軸方向に微少伸縮が可能な加工工具（タッパー）が示される。この構造を図９に示す。この加工工具は、上部体１とホルダー本体２からなり、上部体１の上側が工作機械の主軸に取り付けられ、ホルダー本体２の下端には工具（タップ）が取り付けられる。ホルダー本体２は、環状の第１弾性体３２と第２弾性体３３で支持されるので、工具（タップ）で工作物にネジ穴をあける際、タップの押し返し力や、引張り力があっても微小伸縮（０．１〜０．５ｍｍ）できる。具体的には、第１弾性体３２がタップの押し返し力２５で縮み、第２弾性体３３がタップの引張り力２６で縮む。しかしながら、第１弾性体３２と第２弾性体３３には、耐油性のゴムのオーリングなどが使用されので、弾性係数にばらつきがあり、正確な荷重計算が難しい。また耐久性も低い。さらにゴムの弾性体は、より小さい５〜１００μｍの微小伸縮には対応できない。

特許文献２に示される加工工具は、伸びばねと縮みばねで可動体をバランスさせる構造である。この構造は、可動体の伸縮量が押し返し力や引張り力に応じて大きくなる。最近は、工具の回転と送りが同期しているので、大きな伸縮は必要なく、微少な伸縮を可能とすることが求められている。

特開２０１２−１１４７４号公報 特開２００４−１４２０３３号公報

本発明の目的は、正確で安定した微少伸縮が可能な加工工具を提供することにある。

本発明による加工工具は、クランプカバーの軸方向へのスライドにより、ホルダー本体のワンタッチ脱着ができる加工工具であって、連結部が上位装置に取り付けられ、下部に筒部を有する上部体と、前記筒部の外周壁に設けられる第１ばねと、第２ばねが巻き付けられる凸部と、中央のボディ部と、下端に工具を把持するコレットチャックと、からなり、前記上部体の前記筒部に着脱可能に装着されるホルダー本体と、前記第１ばねを覆い、前記筒部の外側にスライド可能に装着されるクランプカバーと、前記筒部の貫通孔に保持され、一側が前記ホルダー本体の前記ボディ部に対向し、他側が前記クランプカバーの内周に対向する鋼球と、前記ボディ部の外周壁に設けられ、前記鋼球を支えるＶ字形の溝と、前記クランプカバーの内周に設けられ、軸方向に傾斜し、前記鋼球を支える傾斜面と、が備えられ、前記貫通孔には前記鋼球が軸方向に移動可能な第１隙間（Δｃ）が設けられ、前記クランプカバー内側には前記鋼球が軸方向と直交する方向に移動可能な第２隙間（Δｔ）が設けられ、工具からの押し返し力では、前記第１ばねと前記第２ばねの付勢力に抗して、前記鋼球が軸方向に前記第１隙間（Δｃ）を移動し、工具の引張り力では、前記第２ばねが伸び、前記第１ばねの付勢力に抗して、前記鋼球が軸方向と直交する方向に前記第２隙間（Δｔ）を移動することを特徴とする。

前記クランプカバーには、前記鋼球を外側方向に受け止める窪みが形成されていることを特徴とする。

本発明による加工工具によれば、
（１）第１ばねと、第２ばねと、鋼球と、によりホルダー本体の微小伸縮を可能としたので、ゴムの弾性体のようなへたりがなく、耐久性を得ることができる。また、ゴムの弾性体のようなばらつきがなく、弾性係数に基づき正確で安定した微小伸縮が実現できる。
（２）貫通孔には鋼球が軸方向に移動可能な第１隙間（Δｃ）を設け、クランプカバー内側には鋼球が軸方向と直交する方向に移動可能な第２隙間（Δｔ）を設けたので、タップからの押し返し力、引張り力の２つに対応できる。
（３）ホルダー本体のボディ部の外周に設けられたＶ字形の溝に鋼球を係合させ、スライド可能に装着されるクランプカバーの内周で鋼球を押し込む構造なので、鋼球によるホルダー本体の着脱が容易にできる。

クランプカバーに、鋼球を外側方向に受け止める窪みを設けたので、クランプカバーをスライドさせ、鋼球を窪みに落し込み、鋼球を筒部の外側方向に移動させることで、ホルダー本体のＶ字形の溝と鋼球の係合を外し、ホルダー本体を外すことができる。逆に、この状態から、ホルダー本体を上部体の筒部に装着し、クランプカバーを元に戻すと、Ｖ字形の溝と鋼球とが係合し、ホルダー本体のワンタッチの装着ができる。

工具からの押し返し力では、第１ばねと前記第２ばねの付勢力に抗して、鋼球が第１隙間（Δｃ）を移動し、工具の引張り力では、第２ばねが伸び、第１ばねの付勢力に抗して、鋼球が第２隙間（Δｔ）を移動するようにしたので、押し返し力の強い荷重によって微小伸縮ができ、引張り力の比較的弱い荷重によって微小伸縮ができる。

本発明による加工工具の内部構造図（例１）である。 本発明による加工工具の内部構造図（例２）である。 図１の鋼球まわりの拡大図である。 図３の動作説明図である。 図３の動作説明図である。 クランプカバーと第１ばねの他の構成例である。 鋼球の装着状態を示す断面図（断面形状が円形）である。 従来の微少伸縮が可能な加工工具の説明図である。

以下、図面を参照して、本発明による加工工具を詳しく説明する。

図１は、本発明による加工工具１００の内部構造図（例１）である。加工工具１００は、上部体１と、ホルダー本体２と、締付けナット８と、クランプカバー３からなる。上部体１は、工作機械やロボットの上位装置に着脱自在に連結される部分である。図１では、連結部１ａは、工作機械の主軸に連結されるシャンクを図示している。上部体１は、連結部１ａの下部に筒部１ｂを有する。ホルダー本体２は、上部の凸部２ａと、中央のボディ部２ｂと、下端のコレットチャック２ｃからなる。凸部２を上にしてホルダー本体２が、上部体１の筒部１ｂに装着される。この装着状態では、上部体１の筒部１ｂに、ホルダー本体２のボディ部２ｂがはめ込まれる。コレットチャック２ｃは工具２０を把持する。工具２０は、これに限るものではないが、タップ（ネジ孔穿設用工具）とした。締付けナット８は、ホルダー本体２の下端に螺合し、工具２０をホルダー本体２に締結する。筒部１ｂの外側には、クランプカバー３がスライド可能に装着される。クーラント（工具の冷却液）の流路１０は、上部体１の連結部１ａにコ字形に形成される。

図１に示すように、筒部１ｂの外周には、巻付けの第１ばね５が設けられる。凸部２ａには、巻付けの第２ばね６が設けられる。押し出し金具４は、第２ばね６の付勢力を調整する金具である。この実施例では、棒状の凸部２ａと、中央のボディ部２ｂは、一体のものである。鋼球７は、筒部１ｂの貫通孔１３に保持される。鋼球７は貫通孔１３からはみ出して、一側がホルダー本体２のボディ部２ｂに対向し、他側がクランプカバー３の内周に対向している。ホルダー本体２のボディ部２ｂの外周には、鋼球７を支えるＶ字形の溝１４が設けられる。クランプカバー３の内周には、鋼球７を支える傾斜面１５が設けられる。

図２は、本発明による他の加工工具１００の内部構造図（例２）である。図１の加工工具１００とは、ホルダー本体２の上部の構成が少し異なるだけである。図２では、凸部２ａと中央のボディ２ｂが一体のものではなく、棒状の凸部２ａがボディ部２ｂから分離される。凸部２ａは、上部が連結部１ａにはめ込まれ、下部がボディ部２ｂの凹部にはめ込まれる。凸部２ａは軸の中心にクーラントの流路１０が形成され、コ字形の流路はボディ部２ｂに形成される。その他の構成は、図１と同じである。

図３は、図１の鋼球まわりの拡大図である。図３に示すように、第１ばね５と第２ばね６は、装着状態では、両方とも軸方向（下方向）に付勢するばねとした。Ｖ字形の溝１４は、一方が軸方向に対しθ１の角度を有し、他方が軸方向に対しθ２の角度を有する。θ１とθ２は、同じにも異なるようにもできる。傾斜面１５は、軸方向に対しθ３の角度を有する。鋼球７は、第１ばね５と第２ばね６が軸方向（工具２０の方向）に付勢しているので、θ３の傾斜面１５と、θ１の溝１４で工具２０方向に押され、鋼球７が貫通孔１３の下側端面に当接して保持される。上部体１の筒部１ｂは固定部であり、ホルダー本体２のボディ部２ｂが可動部であり、可動部が鋼球７で保持される形となる。なお、溝１４の鋼球７との当接箇所（θ１側）には、ホルダー本体２の自重もかかり、傾斜面１５の鋼球７との当接箇所にはクランプカバー３の自重もかかる。この状態では、鋼球７は、貫通孔１３の上側端面との間に第１隙間Δｃができる。鋼球７は、傾斜面１５の接点と傾斜面の終点との間に第２隙間Δｔができる。

図３に示すように、クランプカバー３には、半球状の窪み１１が設けられる。クランプカバーを第１ばね５の付勢力に抗して上方向にスライドさせると、鋼球７が窪み落ち込み可能となり、鋼球７が筒部１ｂの外側方向に移動でき、ホルダー本体２のＶ字形の溝１４と鋼球７の係合が外れるので、ホルダー本体２を下方向に移動させて、これを外すことができる。逆にこの状態から、ホルダー本体２を上部体１の筒部１ｂに装着し、クランプカバー３を第１ばねの力で元に戻すと、Ｖ字形の溝１４と鋼球７とが係合し、ホルダー本体２がロックされ、ワンタッチの装着ができる。

図４は、図３の動作説明図である。工具２０の押し返し力２５（上向き）が働いた場合を示す。鋼球７は、溝１４の鋼球７との当接箇所（θ２側）で押されて、第１隙間Δｃだけ上方向に移動し、貫通孔１３の上側端面に当接する。第２ばね６は、ホルダー本体２が上に押されることで縮む。また、第１ばね５も、鋼球７の傾斜面１５で押されて縮む。押し返し力２５では、第１ばね５と第２ばね６が、両方とも縮むようにできる。鋼球７は、軸方向（上方向）に動き、軸方向と直交する方向には動かない。

図５は、図３の動作説明図である。工具２０の引張り力２６（下向き）が働いた場合を示す。鋼球７は、溝１４の鋼球７との当接箇所（θ１側）で下向きに押されるが、貫通孔１３の下側端面が軸方向への移動を阻止している。そのため、鋼球７は、軸方向と直交する方向に第２隙間Δｔだけ移動する。この時、鋼球７が傾斜面１５を軸方向（上方向）に押すので、第１ばね５が縮む。一方、第２ばね６は、下方向に伸びる。引張り力では、第１ばね５が縮み、第２ばね６が伸びる。鋼球７は、軸方向と直交する方向に動き、軸方向（下方向）には動かない。

図６は、クランプカバーと第１ばねの他の構成例である。図３では、第１ばね５は、装着状態では軸方向（下方向）に付勢するばねとしたが、図６に示すように軸方向（上方向）に付勢するばねとしてもよい。この場合、クランプカバー３の半球状の窪み１１は、クランプカバー３の上部に設けられる。鋼球７の動きは、図４、５の動作説明と同じなので省略する。

図７は、鋼球の装着状態を示す断面図（断面形状が円形）である。断面は図１のＡ−Ａ線で示す箇所である。筒部１ｂとボディ部２ｂとクランプカバー３は、断面が円形とした。鋼球７が貫通孔１３にある場合、鋼球７は、貫通孔１３にテーパがあるので、筒部１ｂの内側に出ることはない。また、上部体１の筒部１ｂとホルダー本体２は、例えば工具が部材に食らいついてホルダー本体２がねじれても、３つの鋼球７の位置関係や力関係は変化しない。

本発明は、軸方向の微小伸縮が可能な加工工具として好適である。

１ 上部体
１ａ 連結部
１ｂ 筒部
２ ホルダー本体
２ａ 凸部
２ｂ ボディ部
２ｃ コレットチャック
３ クランプカバー
４ 押し出し金具
５ 第１ばね
６ 第２ばね
７ 鋼球
８ 締付けナット
１０ 流路
１１ 半球状の窪み
１３ 貫通孔
１４ 溝
１５ 傾斜面
２０ 工具（タップ）
２５ 押し返し力
２６ 引張り力
Δｃ 第１隙間
Δｔ 第２隙間
３２ 第１弾性体
３３ 第２弾性体
１００ 加工工具

Claims (2)

1. クランプカバーの軸方向へのスライドにより、ホルダー本体のワンタッチ脱着ができる加工工具であって、
   連結部が上位装置に取り付けられ、下部に筒部を有する上部体と、
   前記筒部の外周壁に設けられる第１ばねと、
   第２ばねが巻き付けられる凸部と、中央のボディ部と、下端に工具を把持するコレットチャックと、からなり、前記上部体の前記筒部に着脱可能に装着されるホルダー本体と、
   前記第１ばねを覆い、前記筒部の外側にスライド可能に装着されるクランプカバーと、
   前記筒部の貫通孔に保持され、一側が前記ホルダー本体の前記ボディ部に対向し、他側が前記クランプカバーの内周に対向する鋼球と、
   前記ボディ部の外周壁に設けられ、前記鋼球を支えるＶ字形の溝と、
   前記クランプカバーの内周に設けられ、軸方向に傾斜し、前記鋼球を支える傾斜面と、
   が備えられ、
   前記貫通孔には前記鋼球が軸方向に移動可能な第１隙間（Δｃ）が設けられ、前記クランプカバー内側には前記鋼球が軸方向と直交する方向に移動可能な第２隙間（Δｔ）が設けられ、
   工具からの押し返し力では、前記第１ばねと前記第２ばねの付勢力に抗して、前記鋼球が軸方向に前記第１隙間（Δｃ）を移動し、
   工具の引張り力では、前記第２ばねが伸び、前記第１ばねの付勢力に抗して、前記鋼球が軸方向と直交する方向に前記第２隙間（Δｔ）を移動することを特徴とする加工工具。
2. 前記クランプカバーには、前記鋼球を外側方向に受け止める窪みが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加工工具。
   

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