JP6611301B2 - 治工具固定装置 - Google Patents

Description

本明細書では、加工装置に治工具を固定する装置であり、治工具の取り外し作業が容易な固定装置を開示する。

本明細書で使用する用語の意味を最初に説明する。
治工具：ワークの位置決め等のために加工装置に固定して用いる治具、あるいはワークの加工等のために加工装置に固定して用いる工具をいう。例えば、ワークを位置決めするレースセンター、あるいはワークを加工するドリルやエンドミル等をいう。治工具の基部側の側面にテーパ外面が形成されている。
ホルダ：前記のテーパ外面に密着するテーパ内面を提供する穴が形成されており、加工装置に直接ないし間接的に固定される部材、あるいは加工装置に対して位置決めされる部材をいう。例えば、ボール盤にドリルを固定するホルダは、ボール盤本体に対して位置決めされた直線上をスライドする。これも加工装置に対して位置決めされたホルダに相当する。
テーパ面：円錐台の側面形状をいう。
テーパ外面：治工具の基部側の側面に形成されているテーパ面をいい、基部側が小径であり、先端側が大径である。
テーパ内面：ホルダに形成されている穴の側面であり、入口側が大径であり、奥側が小径である。
基部側：ホルダの穴に挿入して固定する治工具の挿入側をいう。
先端側：治工具のホルダに挿入されない側をいう。
治工具はホルダに対して脱着可能であり、治工具の基部側をホルダの穴に挿入すると、テーパ外面がテーパ内面に密着し、治工具がホルダによって位置決めされた状態で固定される。

加工装置に直接ないし間接的に固定または位置決めされるホルダによって治工具を位置決めして固定する技術が知られている。ホルダの穴に治工具の基部側を挿入すると、治工具のテーパ外面がホルダのテーパ内面に密着し、治工具がホルダに対して位置決めされた状態で固定される。すなわち、治工具が加工装置に対して位置決めされる。

特開２０１４−０８７８７７号公報 特開平９−８５５０５号公報

治工具のテーパ外面がホルダのテーパ内面に密着すると、容易なことでは治工具をホルダから取り外せなくなってしまう。強く密着してしまうと、容易なことでは治工具を取り外せなくなり、治工具に強い衝撃を与えてホルダから取り外すしかなくなってしまう。取り外しの際に治工具が損傷することも多いし、ホルダが加工装置に対して位置ずれしてしまうことがある。
本明細書では、治工具に衝撃を与えないで治工具をホルダから取り外せるようにする技術を開示する。

本明細書で開示する治工具固定装置は、治工具とホルダと螺子を備えている。
治工具の基部側にはテーパ外面が形成されており、ホルダには穴が形成されている。その穴の側面は、治工具のテーパ外面に密着するテーパ内面を形成している。ホルダの側壁には、前記穴に交差する方向から前記穴に達する螺子穴が形成されている。穴の奥部に、少なくとも２個の球が収容されている。螺子穴に螺子をねじこむと、螺子の先端が穴の中心に向かって前進し、螺子の先端が一方の球を押し、一方の球が他方の球を押し、他方の球が治工具の基部側端面を先端側に押し出す。それによって治工具がホルダから取り外される。治工具に衝撃を与える必要がない。一方の球が小径であり、他方の球が大径であると、螺子の前進力を他方の球の前進力に効率的に変換することができ、螺子や螺子穴が損傷しない範囲内の力で治工具をホルダから押し出すことができる。また、螺子の先端に対して球が回転可能な状態で球を支持している螺子を利用することによって、小球と螺子の位置関係が安定し、小球と大球の位置関係が安定し、小球が基部側に移動することを螺子によって阻止するができ、治工具を安定的に押し出すことができる。

第１実施例のホルダ固定台とホルダと治工具の断面図を示す。ホルダに治工具が密着している状態を示す。 図１の実施例であって、ホルダから治工具が離脱する際の断面図を示す。 第２実施例のホルダと治工具の断面図を示す。 第３実施例のホルダと治工具の断面図を示す。 第４実施例のホルダと治工具の断面図を示す。 第５実施例のホルダと治工具の断面図を示す。 第６実施例のホルダと治工具の断面図を示す。

以下、本明細書で開示する技術の特徴を整理する。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。
特徴１：図４，５，７に例示されているように、一方の球４２が穴２３の奥側の壁２７に接触している。一方の球４２が壁２７によって奥側に移動できないので、他方の球４６が治具１０を先端側に押し出す。
特徴２：図１〜７に例示されているように、一方の球４２が螺子３０の先端に対して回転可能である。
特徴３：図１〜４、６〜７に例示されているように、一方の球４２に対して他方の球４６が回転可能である。
特徴４：図１〜７に例示されているように、他方の球４６に対して一方の球４２が回転可能である。
特徴５：図１〜３に例示されているように、穴２３の奥側の壁２７に接触する第３の球４４が存在する。螺子穴２４に螺子３０をねじこむと、一方の球４２が第３の球４４と他方の球４６の間に侵入し、他方の球４６が治具１０を先端側に押し出す。
特徴６：図１〜３に例示されているように、一方の球４２と他方の球４６と第３の球４４のいずれもが、他の球に対して回転可能である。
特徴７：図５に例示されているように、治工具１０の基部側端面が部分球面１４に形成されており、その部分球が一方の球４２に接触する。螺子３０の前進力を治工具１０の前進力に変換する関係では、部分球１４が他方の球として機能する。
特徴８：穴２３の奥側に収容しておく少なくとも２個の球４２，４６が穴２３から抜け落ちることを防止する保持機構を備えている。例えば、図３に例示されているストッパ螺子６２、あるいは図４に例示されているＣリング６４によって保持機構が形成されている。球４６等を永久磁石で形成することによっても保持機構が得られる。

（第１実施例）
図１と図２は、治工具１０がレースセンターであり、加工装置が研磨機である場合に本技術を適用した実施例を示す。レースセンター１０は、先端が円錐形状をしており、その先端が図示しない円柱状ワークの端面のセンターに形成されている窪みに張り込む。図示はしないが、レースセンター１０は左右一対にして用い、円柱状ワークの左右の端面を支持する。

参照番号５０は、加工装置に直接または他の部材を介して固定されているホルダ台である。ホルダ台５０は、加工装置に対して移動可能であり、所定の位置に位置決めされた状態で加工装置に固定されている。ホルダ台５０には、穴５４が形成されており、穴５４の側面はテーパ内面５２となっている。テーパ内面５２は、穴５４の入口側が大径であり、奥側が小径である。

穴５４にホルダ２０の基部側が挿入される。ホルダ２０の基部側側面はテーパ外面２８となっている。ホルダ台５０のテーパ内面５２とホルダ２０のテーパ外面２８は同一形状であり、密着する。ホルダ２０の基部側をホルダ台５０の穴５４に挿入すると、ホルダ台５０のテーパ内面５２とホルダ２０のテーパ外面２８が密着する。テーパ内面５２とテーパ外面２８が密着すると、容易なことではホルダ台５０からホルダ２０が抜けなくなり、両者が固定される。

ホルダ２０の先端側から基部側に向かう穴２３が形成されている。穴２３の側面はテーパ内面２２となっている。テーパ内面２２は、穴２３の入口側が大径であり、奥側が小径である。穴２３は、ホルダ２０の先端側端面において開口している。

治工具（この場合レースセンター）１０の基部側は、穴２３に挿入される。治工具１０の基部側側面はテーパ外面１２となっている。ホルダ２０のテーパ内面２２と治工具１０のテーパ外面１２は同一形状であり、密着可能である。治工具１０の基部側をホルダ２０の穴２３に挿入すると、治工具１０のテーパ外面１２とホルダ２０のテーパ内面２２が密着する。テーパ外面１２とテーパ内面２２が密着すると、容易なことでは治工具１０がホルダ２０からが取り外せなくなり、両者が固定される。

ホルダ２０から治工具１０を容易に取り外せるように、穴２３内に３個の球４２，４４，４６が収容されている。球４２，４４，４６は、穴２３の奥側に収容されており、治工具１０を穴２３に挿入すると、球４２，４４，４６は、治工具１０の基部側端面と穴２３の奥側の壁２７の間に位置する。

ホルダ２０の側壁には、ホルダ２０の外周面からテーパ内面２２に達する穴２４が開けられている。穴２４の側壁には雌螺子２６が形成されている。螺子穴２４に螺子３０がねじ込まれている。螺子３０の外周面には、雌螺子２６と噛み合う雄螺子３６が形成されている。螺子穴２４は、螺子３０の先端面に球４２が接触する位置に形成されている。

図１は、治工具１０をホルダ２０に固定した状態を示している。この場合、球４２の一部が螺子穴２４内に入り込み、球４６と球４４が密着する。球４２、４４，４６がその位置関係にあると、治工具１０のテーパ外面１２とホルダ２０のテーパ内面２２が密着するまで治工具１０を穴２３内に深く押し込むことができる。球４２，４４，４６は、治工具１０をホルダ２０に固定することを邪魔しない。

図２は、治工具１０をホルダ２０から取り外すために、螺子３０を螺子穴２４に深くねじ込んだ状態を示している。螺子３０の先端面は、穴２３の中心に向かって前進する。その結果、一方の球４２が下方に押しやられる。一方の球４２は第３の球４４に接触する。第３の球４４は穴２３の奥側の壁２７に接触し、それ以上には奥側に移動できない。その状態で螺子３０がさらにねじ込まれると、他方の球４６が先端側に前進する。球４６が先端側に前進すると、球４６が治工具１０の基部側端面に接触する。螺子３０をさらにねじこむと、球４６がさらに前進し、治工具１０を穴２３から先端側に押し出す。

幾多の実験によって球４２，４４，４６を利用して螺子３０の先端面の前進力を球４６の前進力に変換すると、螺子３０や螺子穴２４が損傷しない範囲の力で、治工具１０をホルダ２０から押し出すことができることが確認された。
これに対して、例えば螺子３０の先端を円錐形にしておき、その円錐形の斜面で治工具１０の基部側端面を先端側に押し出すなどの幾多の構造を実験してみたが、いずれによって螺子３０の雄螺子３６がつぶれるほどの力を加えても治工具１０をホルダ２０から押し出すことができなかった。
球を利用することで良好な結果が得られる理由は解明しきれていないが、球同志の間で回転可能なこと、あるいは球と球の接触面積が狭いことなどによって、摩擦による悪影響が受けにくくなっているものと推定される。

第１実施例では、一方の球４２、他方の球４６、第３の球４４を用いている。ここで、球４２，４４，４６の直径は、順に大きくなる関係に設定されている。直径が上記の関係にあると、一方の球４２と他方の球４６の接触点４８と球４６の中心を結ぶ線分と、穴２３の中心線がなす角θが４５°以下となり、螺子３０の前進力を他方の球４６の前進力に変換する効率が高い。螺子３０や螺子穴２４が損傷しない範囲内の力で、治工具１０をホルダ２０から押し出すことができる。

（第２実施例）
図３に例示するように、他の球４６と第３の球４４の直径を等しくしてもよい。なお、図３に示すように、治工具１０の基部側端面よりも後方の位置で穴２３に達する貫通孔６６を設けておくとよい。貫通孔６６がエアー抜き通路となり、治工具１０の基部側端面よりも後方側における穴２３内の圧力が変化することによる悪影響を防止できる。また他方の球４６の先端側に接するストッパ螺子６２を利用してもよい。これによって、球４２，４４，４６等が穴２３から抜け落ちることを防止できる。

（第３実施例）
第３の球４４はなくてもよい。図４は、一方の球４２が穴２３の奥側の壁２７に接触することによって、一方の球４２の奥側への移動を阻止し、他方の球４６の前進力に変換する実施例を示す。この実施例によっても、螺子３０や螺子穴２４が損傷しない範囲内の力で、治工具１０をホルダ２０から押し出すことができる。

（第４実施例）
図５に示すように、他方の球４６に代えて、治工具１０の基部側端面を部分球面１４にしてもよい。これによっても図４と同様の力方向の変換作用が得られる。

（第５実施例）
図６に示すように、一方の球４２を螺子３０ａの先端に支持してもよい。螺子の先端に球が回転可能に支持されている螺子が市販されており、それを利用することができる。これによると、螺子３０ａによって一方の球４２が穴２３の奥側に移動することが防止される。本実施例では、Ｃ-リング６４によって球４６が穴２３から抜け落ちることを防止する。

（第６実施例）
図７に示すように、一方の球４２と他方の球４６の間に、一対の楔７２，７４を配置してもよい。これによっても、螺子３０の前進力を球４６の前進力に効率的に変換することができる。
また、球４６を穴２３の中心線上に維持するスリーブ６８を付加してもよいし、スリーブ６８に球４６の抜け落ちを防止するストッパを形成してもよい。スリーブ６８は穴５２に圧入して固定する。
穴２３内に収容する部材を永久磁石で形成しておくと、これらの部材が穴２３から抜け落ちることを防止できる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：治工具（レースセンター）
１２：テーパ外面
２０：ホルダ
２２：テーパ内面
２３：穴
２４：螺子穴
２６：雌螺子
２７：奥側の壁
２８：テーパ外面
３０：螺子
３６：雄螺子
４０：一連の球
４２：一方の球
４４：第３の球
４６：他方の球
５０：ホルダ台
５２：テーパ内面
５４：穴
６２：ストッパ螺子
６４：Ｃリング
６６：エアー抜き用の貫通孔
６８：スリーブ

Claims (3)

1. 治工具とホルダと螺子を備えており、
   前記治工具の基部側にテーパ外面が形成されており、
   前記テーパ外面に密着するテーパ内面を提供する穴が前記ホルダに形成されており、
   その穴に交差する方向から前記穴に達する螺子穴が前記ホルダに形成されており、
   前記穴の奥部に、少なくとも２個の球が収容されており、
   前記螺子穴に前記螺子をねじこむと、
   前記螺子の先端面が一方の球を押し、
   その一方の球が他方の球を前記穴の内面と前記治工具の基部側端面に押し付け、
   その他方の球が前記治工具の前記基部側端面を押し出し、
   前記一方の球が小径であり、前記他方の球が大径であり、
   前記螺子の先端に対して前記一方の球が回転可能な状態で、前記螺子が前記一方の球を支持しており、
   前記一方の球が基部側に移動することを前記螺子によって阻止することを特徴とする治工具固定装置。
2. 前記治工具の基部側端面に部分球に形成されており、その部分球が前記他方の球となる
   請求項１の治工具固定装置。
3. 前記他方の球が前記穴から抜け出ることを防止する保持機構を備えている請求項１の治
   工具固定装置。

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