JP6851092B2 - 工具ホルダの工具締付方法及び工具ホルダ - Google Patents

Description

ホルダ本体に装着された締付け部材が工具を締め付けて保持する工具ホルダの工具締付方法及び工具ホルダに関する。

近年、工作機械の進化によって工具の主軸の最高回転数が高くなっている。そのため、特に金型加工や微細加工では、超高速回転での精密加工にも耐え得る小径高精度チャックへの要求が高まっている。

例えば、ナット（操作部材の一例）を回転させてコレット（締付け部材の一例）を押し込む従来の工具ホルダでは、ナットを締め込む際にコレットとの間で摩擦が生じるため、コレットがナットの回転方向に捻られて歪んだ状態で押し込まれる場合がある。その結果、コレットの軸芯がホルダ本体の軸芯から外れた場合には、工具の把持精度が低下するおそれがある。

これを解消する技術としては、例えば、特許文献１に示すものがある。
この技術では、ナットに内挿された加圧部材（連結環）がコレットを保持しており、加圧部材に埋め込んだキー部材が、ホルダ本体の外面に設けたキー溝に係合することで、加圧部材とホルダ本体との相対回転が不能となる。これにより、ナットを回転させた際に加圧部材は共回りせずに軸芯方向にスライド可能になるため、コレットを軸芯方向に沿って真っ直ぐに引き込むことができる。

実開昭５３−０１１７７９号公報

しかし、上記従来の工具ホルダでは、加圧部材とナットとをホルダ本体に取り付ける際に、キー部材とキー溝との回転方向に沿った相対位相を一致させ難いという問題があった。

つまり、加圧部材をホルダ本体に取り付ける際に、ナットを外挿した加圧部材をホルダ本体に近付け、ナットの雌ネジ部をホルダ本体の雄ネジ部に螺合させる操作をするが、その際に操作者はキー部材とキー溝とを視認することができない。そのため、操作者はナットをホルダ本体にある程度螺合させた後でなければキー部材とキー溝との位置関係が適切であるか否かを確認することができない。一方で、ナットとホルダ本体とが螺合してしまうとキー部材とキー溝とを軸芯の方向に沿って大きく動かすことができず、キー部材とキー溝との係合状態を手の感触で確認することが困難であった。このように従来の工具ホルダでは、工具交換の作業効率を向上させるためには改善の余地があった。

そのため、工具の振れ精度が向上し、工具の交換作業性に優れた工具ホルダの工具締付方法及び工具ホルダが望まれている。

本開示に係る工具ホルダの工具締付方法の特徴構成は、工具ホルダが、工具を締め付けて保持する締付け部材と、軸芯に沿って前記締付け部材を受け入れる受容部を先端に有するホルダ本体と、前記締付け部材を前記ホルダ本体に取付ける操作部材と、を備え、前記操作部材の操作によって前記締付け部材が前記工具を締め付けるよう構成されており、前記締付け部材が前記工具を締め付ける際に、前記締付け部材と前記ホルダ本体との当接部位に振動を印加する点にある。

工具ホルダは、工具を保持する締付け部材が操作部材に内装（あるいは外装）されており、操作部材をホルダに外装（あるいは内装）することで締付け部材がホルダ本体に取付けられる。この操作部材の操作によって締付け部材は工具を締め付ける。一般的に、軸方向において締付け部材がホルダ本体に近づくほど、互いの圧接により、ホルダ本体による締付け部材の締め付けが強くなる。そして、ホルダ本体に締め付けられた締付け部材が工具を締め付け、本体に対する工具の取り付けが完了する。

ここで、締付け部材の軸芯とホルダ本体の軸芯とがずれた状態で、ホルダ本体に対する操作部材の取付けが継続されると、互いの軸芯がずれたまま締付け部材がホルダ本体に締め付けられる。その結果、ホルダ本体に対して取り付けられる工具の軸芯もホルダ本体の軸芯とずれることとなる。そこで、本構成では、締付け部材が工具を締め付ける際に、締付け部材とホルダ本体との当接部位に振動を印加する。締付け部材とホルダ本体との当接部位が振動を受けることで、締付け部材の姿勢が是正されて締付け部材の軸芯（工具の軸芯）が補正されるようになり、結果として締付け部材の軸芯とホルダ本体の軸芯とが一致した状態となる。この状態で操作部材のホルダ本体への取付けが継続されると、締付け部材の軸芯に操作部材の軸芯が一致し、この状態のまま、工具は、締付け部材と共にホルダ本体に取り付けられる。従って、本構成によれば、ホルダ本体に対して締付け部材を介して工具を取付ける場合に、工具ホルダによって工具を精度良く締め付けて保持することができる。

また、前記締付け部材、前記ホルダ本体、及び、前記操作部材の少なくともいずれか１つに振動発生部が備えられ、前記振動発生部が前記当接部位に振動を印加すると好適である。

本構成によれば、工具ホルダの構成部材が振動発生部を備えるので、工具ホルダから締付け部材とホルダ本体との当接部位に振動を直接印加することができる。また、工具ホルダにおいて振動発生部を適正な位置に設けることで、締付け部材とホルダ本体との当接部位に効果的に振動を印加することができる。

また、前記工具ホルダの外部において発生させた振動を前記当接部位に印加すると好適である。

工具ホルダの外部において発生させた振動によって、締付け部材とホルダ本体との当接部位に確実に振動を印加することができる。また、工具ホルダに振動発生部を設ける必要がないため、工具ホルダを簡素に構成することができる。

前記工具ホルダの外部において発生させた前記振動は、前記工具、前記締付け部材、前記ホルダ本体、及び、前記操作部材の少なくともいずれか１つを通して前記当接部位に印加されると好適である。

工具ホルダの外部において発生させた振動は、工具、締付け部材、ホルダ本体、及び、操作部材のいずれか１つを通して印加されることで、締付け部材とホルダ本体との当接部位に確実に振動を印加することができる。また、工具ホルダにおいて適正な位置に外部からの振動を印加することで、締付け部材とホルダ本体との当接部位に効果的に振動を印加することができる。

前記締付け部材の締付けトルクを検出するトルク検出部を備え、前記トルク検出部の検出値に基づいて前記当接部位に印加される振動が制御され、前記検出値が所定の値以上になると前記当接部位に振動を印加すると好適である。

締付け部材とホルダ本体との当接部位への振動の印加は、ホルダ本体に対する締付け部材の姿勢を是正して締付け部材の軸芯とホルダ本体の軸芯とを一致させるために行われる。ただし、締付け部材による工具の締め付けの初期段階では、締付け部材の締付けトルクは小さい。このため、振動を受けた締付け部材はホルダ本体に対する姿勢が変動し易く、ホルダ本体に対する締付け部材の姿勢が是正されない可能性がある。そこで、本構成では、締付け部材の締付けトルクに基づいて当接部位に印加される振動が制御され、トルク検出部の検出値が所定の値以上になると当接部位に振動を印加する。これにより、締付け部材の締付けトルクが適正な時期に当接部位に対して振動を印加することができ、締付け部材の軸芯とホルダ本体の軸芯とを確実に一致させることができる。

本開示に係る工具ホルダの特徴構成は、工具を締め付けて保持する締付け部材と、軸芯に沿って前記締付け部材を受け入れる受容部を先端に有するホルダ本体と、前記締付け部材を前記ホルダ本体に取付ける操作部材と、を備え、前記操作部材の操作によって前記締付け部材が前記工具を締め付けるよう構成されており、前記締付け部材と前記ホルダ本体との当接部位に振動を印加する振動発生部を備えた点にある。

工具ホルダに締付け部材を介して工具を取付ける場合には、締付け部材の軸芯とホルダ本体の軸芯とがずれた状態で、ホルダ本体に対する操作部材の取付けが継続されると、互いの軸芯がずれたまま締付け部材がホルダ本体に締め付けられる。その結果、ホルダ本体に対して取り付けられる工具の軸芯もホルダ本体の軸芯とずれることとなる。そこで、本構成の工具ホルダでは、締付け部材とホルダ本体との当接部位に振動を印加する振動発生部を備える。締付け部材とホルダ本体との当接部位が振動発生部からの振動を受けることで、締付け部材が工具を締め付ける際に、締付け部材の姿勢が是正されて締付け部材の軸芯（工具の軸芯）が補正されるようになり、結果として締付け部材の軸芯とホルダ本体の軸芯とが一致した状態となる。この状態で操作部材のホルダ本体への取付けが継続されると、締付け部材の軸芯に操作部材の軸芯が一致し、この状態のまま、工具は、締付け部材と共にホルダ本体に取り付けられる。従って、本構成によれば、ホルダ本体に対して締付け部材を介して工具を取付ける場合に、工具ホルダによって工具を精度良く締め付けて保持することができる。

前記振動発生部は、前記締付け部材、前記ホルダ本体、及び、前記操作部材の少なくともいずれか１つに備えられると好適である。

本構成によれば、工具ホルダの構成部材が振動発生部を備えるので、工具ホルダから締付け部材とホルダ本体との当接部位に振動を直接印加することができる。また、工具ホルダにおいて振動発生部を適正な位置に設けることで、締付け部材とホルダ本体との当接部位に効果的に振動を印加することができる。

前記締付け部材の締付けトルクを検出するトルク検出部と、前記トルク検出部の検出値に基づいて前記当接部位に印加される振動を制御する振動制御部と、を備えると好適である。

本構成によれば、振動制御部によって、トルク検出部の検出値に基づいて当接部位に印加される振動が制御することができる。これにより、例えば、トルク検出部の検出値が所定の値以上になると当接部位に振動を印加する制御が可能になる。その結果、締付け部材の締付けトルクが適正な時期に当接部位に対して振動を印加することができ、締付け部材の軸芯とホルダ本体の軸芯とを確実に一致させることができる。

第１実施形態に係る工具用ホルダの断面図である。 第１実施形態に係る工具用ホルダの変形例を示す断面図である。 第２実施形態に係る工具用ホルダの断面図である。 第３実施形態に係る工具用ホルダの断面図である。 第４実施形態に係る工具用ホルダの断面図である。 第４実施形態の変形例に係る工具用ホルダの断面図である。 第５実施形態に係る工具用ホルダの断面図である。 第５実施形態に係る工具用ホルダの要部断面図である。 第５実施形態に係る工具用ホルダの断面図である。 第５実施形態に係る工具用ホルダの断面図である。 第５実施形態に係る工具用ホルダの断面図である。

本実施形態に係る工具ホルダ１について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
図１に示すように、工具ホルダ１は、工具５を締め付けて保持するコレット４（締付け部材の一例）と、ホルダ本体２と、保持部材３を備えるナットＮ（操作部材の一例）と、を備える。ホルダ本体２は、軸芯ＡＸに沿ってコレット４を受け入れる受容部２５を先端に有する。本実施形態では、ホルダ本体２の受容部２５の内部に対して、軸芯ＡＸに沿ってコレット４が挿入される。保持部材３は、コレット４を内装し且つ当該コレット４と軸芯ＡＸを基準とする軸方向Ｘに沿って一体的に移動可能に構成されている。ナットＮは、ホルダ本体２に対して外装され且つ保持部材３を内装する。これにより、ナットＮの操作によってコレット４が工具５を締め付ける。なお、ホルダ本体２の軸芯ＡＸは、工具ホルダ１の回転軸芯に相当する。以下では、軸芯ＡＸに沿う方向を、軸方向Ｘとする。軸方向Ｘにおいて、コレット４がホルダ本体２の受容部２５に挿入される側を、軸方向基端側Ｘ２とし、その反対側を軸方向先端側Ｘ１とする。また、軸芯ＡＸに直交する方向を径方向Ｒとする。径方向Ｒにおける軸芯ＡＸ側を径方向内側Ｒ２とし、その反対側を径方向外側Ｒ１とする。

ホルダ本体２の外周には、雄ネジＰ１が形成されている。ホルダ本体２の雄ネジＰ１は、ナットＮの内周面に形成された雌ネジＰ２と噛み合うようになっている。従って、ホルダ本体２に外装されるナットＮは、雄ネジＰ１及び雌ネジＰ２の噛み合いにより、ホルダ本体２に対して直接的に取り付けられるように構成されている。ホルダ本体２の受容部２５の内周面には、軸方向先端側Ｘ１に向かって拡径となるテーパ内周面２６が形成されている。

コレット４は、工具５のシャンク部５１を径方向外側Ｒ１から収縮して把持するように筒状に構成されている。コレット４は、シャンク部５１を把持した状態で、工具５と一体回転する。コレット４の外周には、受容部２５のテーパ内周面２６と当接するテーパ外周面４１が形成されている。テーパ外周面４１は、軸方向先端側Ｘ１に向かって拡径となるように構成されている。従って、テーパ外周面４１と同様に、テーパ内周面２６も軸方向先端側Ｘ１に向かって拡径となるように構成されている。

保持部材３は、ナットＮの径方向内側Ｒ２において、ナットＮに対して軸芯ＡＸまわりに回転自在に内装されている。保持部材３は、ナットＮとホルダ本体２との螺合によってナットＮがホルダ本体２に対して軸方向Ｘに沿って相対移動するのに伴って、軸方向Ｘに沿ってナットＮと一体的に移動するように構成されている。保持部材３は、コレット４の径方向外側Ｒ１を保持して、軸方向Ｘに沿ってコレット４と一体的に移動可能に構成されている。

保持部材３は、ナットＮの前端部内周面に回転自在に装着される。保持部材３の外周面とこれに対応するナットＮの内周面とには、夫々断面半円状の環状溝が設けられおり、両環状溝間にボール７が密に組み込まれている。これにより、ナットＮと保持部材３とは、互いに回動自在にしつつ軸方向Ｘにおいて一体となるように連結される。

工具ホルダ１は、保持部材３の軸方向基端側Ｘ２への移動によって、ホルダ本体２の受容部２５の奥側にコレット４を押し込むコレット押圧機構８を備えている。コレット押圧機構８は、コレット４の外周に形成された第１外側当接面８ａと、保持部材３の内周に形成されると共に第１外側当接面８ａと当接する第１内側当接面８ｂと、を備えている。第１外側当接面８ａ及び第１内側当接面８ｂは、軸方向基端側Ｘ２に向かって拡径となるように傾斜している。第１外側当接面８ａ及び第１内側当接面８ｂは、径方向Ｒに起伏した形状となっており、互いに当接するように構成されている。そのため、第１外側当接面８ａ及び第１内側当接面８ｂは、少なくとも軸方向Ｘに作用する力を互いに伝達可能となっている。これにより、コレット押圧機構８は、保持部材３の軸方向基端側Ｘ２に沿う移動に伴って、コレット４をホルダ本体２の受容部２５の奥側（軸方向基端側Ｘ２）に押し込むことが可能となっている。

更に、工具ホルダ１は、保持部材３の軸方向先端側Ｘ１への移動によって、ホルダ本体２に対して軸方向先端側Ｘ１にコレット４を引っ張るコレット引張機構１０を備えている。コレット引張機構１０は、コレット４の外周に形成された第２外側当接面１０ａと、保持部材３の内周に形成されると共に第２外側当接面１０ａと当接する第２内側当接面１０ｂと、を備えている。第２外側当接面１０ａ及び第２内側当接面１０ｂは、軸方向先端側Ｘ１に向かって拡径となるように傾斜している。これら第２外側当接面１０ａと第２内側当接面１０ｂとが当接することで、軸方向Ｘに沿う力を伝達可能になっている。

ホルダ本体２は振動発生部１１を備える。振動発生部１１は、例えば圧電素子によって構成されている。振動発生部１１は、ホルダ本体２の外周面２ａに環状に設けられており、圧電素子が連続または分散配置されている。振動発生部１１は、コレット４が工具５を締め付ける際に、コレット４とホルダ本体２との当接部位Ｔに振動を印加する。振動発生部１１は、振動制御部１２が接続されて振動制御部１２からの信号電圧を受けて振動する。振動発生部１１の振動は振動制御部１２によって制御することができる。振動制御部１２は、例えば、振幅、振動時間、振動するタイミング等を制御する。本実施形態では、振動制御部１２は、振動発生部１１に対して接離可能に構成されている。振動制御部１２は振動発生部１１と一体的に構成してもよい。

次に、工具ホルダ１における工具５の締付方法について説明する。工具５の締付は、ナットＮ、保持部材３、及び、コレット４をホルダ本体２に取り付ける際に、コレット４を受容部２５の奥側に向けて押圧することで行われる。

ナットＮと、保持部材３と、コレット４と、工具５と、が組み付けられた状態で、コレット４をホルダ本体２の受容部２５の奥側（軸方向基端側Ｘ２）に向けて挿入する。そして、図１に示すように、ナットＮをホルダ本体２に対してねじ込んでいく。

ここで、保持部材３が軸芯ＡＸまわりに回転不能の状態であるのに対し、保持部材３の径方向外側Ｒ１で保持部材３と連結するナットＮは、ボール７の転動により軸芯ＡＸまわりに回転可能な状態である。ボール７は、環状溝間に密に組み込まれているから、ナットＮのホルダ本体２への螺合により当該ナットＮが軸方向基端側Ｘ２に移動すると、ナットＮ及び保持部材３は、軸方向基端側Ｘ２に向かって一体的に移動する。このとき、受容部２５に形成されたテーパ内周面２６とコレット４に形成されたテーパ外周面４１とが当接している状態である。

このように、コレット４が工具５を締め付ける際に、振動発生部１１は、振動制御部１２に振動を制御されて、コレット４とホルダ本体２との当接部位Ｔに振動を印加する。当接部位Ｔが振動発生部１１からの振動を受けることで、コレット４の姿勢が是正されてコレット４の軸芯（工具５の軸芯）が補正されるようになり、結果としてコレットの軸芯と軸芯ＡＸとが一致した状態となる。この状態でナットＮのホルダ本体２への取付けが継続されると、コレット４の軸芯にナットＮの軸芯が一致し、この状態のまま、工具５は、コレット４と共にホルダ本体２に取り付けられる。これにより、工具ホルダ１によって工具５を精度良く締め付けて保持することができる。

本実施形態では、ホルダ本体２にコレット４の締付けトルクを検出するトルク検出部１３が備えられている。このため、振動制御部１２が、トルク検出部１３の検出値に基づいて当接部位Ｔに印加される振動を制御してもよい。例えば、振動制御部１２において、トルク検出部１３の検出値が所定の値以上になると当接部位Ｔに振動を印加する制御を行う。これにより、当接部位Ｔに対して適正な時期に振動を印加することができる。トルク検出部１３は、保持部材３やコレット４に設けてもよい。

〔第１実施形態の変形例〕
ホルダ本体２が備える振動発生部１１は、図２に示すように、外周面２ａから突設させることなく、外周面２ａよりも径方向内側Ｒ２に組み込んでもよい。こうすると、ホルダ本体２を拡径させることなく、ホルダ本体２に振動発生部１１を配置することができる。

〔第２実施形態〕
本実施形態では、図３に示すように、振動発生部１１はナットＮに備えられる。図３では、振動発生部１１はナットＮの外周面Ａに突設されている。第１実施形態と同様、本実施形態においても、更には以下の全ての実施形態や変形例においても、振動発生部１１は環状に設けられている。図示しないが、振動発生部１１はナットＮの外周面Ａよりも径方向内側Ｒ２に組み込んでもよい。

〔第３実施形態〕
本実施形態では、図４に示すように、振動発生部１１はコレット４に備えられる。図４では、振動発生部１１はコレット４の先端面４ａに突設されている。図示しないが、振動発生部１１は、コレット４の先端面４ａよりも軸方向基端側Ｘ２に組み込んでもよく、工具５の軸芯方向に沿って設けてもよい。

〔第４実施形態〕
本実施形態では、図５に示すように、工具ホルダ１の外部に振動発生部１１を有する振動発生器Ｖを備える。振動発生器Ｖは、例えば、ホルダ本体２を保持する治具（不図示）に配置される。治具にホルダ本体２を取り付けた状態で、振動発生器Ｖはホルダ本体２と当接するように構成されており、第１実施形態と同様、外部の振動制御部１２の制御により、振動発生器Ｖの振動発生部１１はホルダ本体２を通して当接部位Ｔに振動を印加する。図６に示すように、振動発生部１１を有する振動発生器Ｖを工具５に当接するよう配置して、振動発生部１１から工具５を通して当接部位Ｔに振動を印加してもよい。図示しないが、振動発生部１１を有する振動発生器ＶをナットＮ、コレット４に当接させて、振動発生部１１からナットＮ、コレット４を通して当接部位Ｔに振動を印加してもよい。

〔第５実施形態〕
本実施形態では、電気的に振動を発生させる振動発生部１１によらずに振動を発生させる工具ホルダ１について説明する。図７〜図１１に示すように、工具ホルダ１において、ホルダ本体２の先端部２３の外周には、保持部材３の内周面と当接する先端外周面２３ａが形成されている。また、ホルダ本体２の中間部２２と先端部２３とによって筒部２４が構成されている。筒部２４は、コレット４を内部に挿入可能な受容部２５を有している。

保持部材３は、ホルダ本体２の先端部２３の径方向外側Ｒ１において、先端部２３に対して軸方向Ｘに沿って相対移動自在且つ軸芯ＡＸまわりに相対回転不能に外装されている。保持部材３は、ナットＮに内装される第１保持部材３１と、第１保持部材３１に内装され且つコレット４を内装する第２保持部材３２と、を含んで構成されている。第１保持部材３１及び第２保持部材３２は、軸芯ＡＸを中心とする環状に形成されている。第１保持部材３１は、第２保持部材３２に対して径方向外側Ｒ１に配置されている。従って、第２保持部材３２は、第１保持部材３１に対して径方向内側Ｒ２に配置されている。

工具ホルダ１は、ホルダ本体２に対する保持部材３の相対回転を規制する回り止め機構６を備えている。回り止め機構６は、ボール嵌合穴６１に入れられるスラストボール６２と、スラストボール６２を軸方向Ｘに沿って案内するガイド凹部６３と、ガイド凹部６３の軸方向基端側Ｘ２に形成された拡幅部６４と、スラストボール６２に対して軸芯ＡＸを中心とする周方向の両側で当接する一対の周方向当接面（図示省略）と、を備えている。なお、以下では、軸芯ＡＸを中心とする周方向を、単に周方向という。

ボール嵌合穴６１は、先端部２３の先端外周面２３ａにおける周方向の一部に設けられている。スラストボール６２は、ボール嵌合穴６１によって保持された状態となっている。ガイド凹部６３は、第１保持部材３１の内周面における周方向の一部に設けられている。ガイド凹部６３は、第１保持部材３１の内周面から径方向外側Ｒ１に向かって凹むように、且つ、軸方向Ｘに沿って延在する溝状に形成されている。ナットＮと共に保持部材３がホルダ本体２に取り付けられる際に、ボール嵌合穴６１に保持されたスラストボール６２がガイド凹部６３の軸方向基端側Ｘ２の端部から当該ガイド凹部６３に入り込むように構成されている。拡幅部６４は、ガイド凹部６３の軸方向基端側Ｘ２の端部において、径方向外側Ｒ１に切り欠かれた形状となっている。拡幅部６４によって、ガイド凹部６３の軸方向基端側Ｘ２の端部からスラストボール６２が入り込み易いようになっている。図示しないが、ボール嵌合穴６１及びガイド凹部６３の周方向の両側には、一対の周方向当接面が形成されている。周方向当接面は、周方向においてスラストボール６２と当接するように構成されている。この当接により、ガイド凹部６３を有する第１保持部材３１と、ボール嵌合穴６１を有するホルダ本体２と、が軸芯ＡＸを中心として相対回転できないようになっている。一方で、スラストボール６２が案内されるガイド凹部６３は軸方向Ｘに沿って延在しているから、第１保持部材３１は、ホルダ本体２に対して軸方向基端側Ｘ２に相対移動可能である。従って、回り止め機構６により、保持部材３とホルダ本体２との軸芯ＡＸを中心とする相対回転が規制されかつ、これらの軸方向Ｘに沿う相対移動が可能となっている。

ナットＮに内装される保持部材３は、振動発生部として移動許容機構９を有している。移動許容機構９は、ナットＮがホルダ本体２に対して軸方向Ｘに沿って相対移動する際に、保持部材３がナットＮに対して軸方向Ｘに沿って相対移動するのを許容する。具体的には、第１保持部材３１は第２保持部材３２とは、軸方向Ｘに沿って相対移動可能に構成され、移動許容機構９は、ナットＮがホルダ本体２に対して軸方向Ｘに沿って相対移動する際に、第２保持部材３２がナットＮに対して軸方向Ｘに沿って相対移動するのを許容するよう構成されている。

図８に示すように、移動許容機構９は、第１保持部材３１及び第２保持部材３２のうち、いずれか一方において軸芯ＡＸに対する周方向に設けられた係合凸部９２と、いずれか他方において周方向に設けられ且つ係合凸部９２に係合される被係合凹部９１と、を備えている。また、移動許容機構９は、第１保持部材３１と第２保持部材３２との径方向Ｒの間に隙間Ｓを有している。この隙間Ｓによって、第２保持部材３２は、径方向Ｒでの移動が許容された状態となっている。そのため、第２保持部材３２は、コレット４が受容部２５に押圧されている際には、径方向Ｒにおいてコレット４に追従する。すなわち、コレット４の第１外側当接面８ａが径方向Ｒに動くと、第２保持部材３２の第１内側当接面８ｂが第１外側当接面８ａに追従する。また、第２保持部材３２は、コレット４が受容部２５に押圧されていないときは、第２保持部材３２の軸芯が軸芯ＡＸに一致するように移動して、コレット４が径方向Ｒにおいて第２保持部材３２に追従する。これにより、コレット４とホルダ本体２との当接部位Ｔには一時的に振動が印加されるようになり、第２保持部材３２の径方向Ｒに沿う移動によりコレット４の軸芯が軸芯ＡＸに一致し易くなる。

係合凸部９２は、第１保持部材３１及び第２保持部材３２のうち、いずれか一方において周方向に設けられた溝部９２ｂと、溝部９２ｂに配置され当該溝部９２ｂから一部が突出する弾性リング９２ａとによって構成されている。本実施形態では、溝部９２ｂは、第２保持部材３２の外周において周方向の全体に亘って設けられている。弾性リング９２ａの軸方向Ｘに沿う断面は、円形となっている。本実施形態では、弾性リング９２ａと溝部９２ｂとを含んで構成される係合凸部９２は、第２保持部材３２の外周における周方向の全体に亘って設けられている。係合凸部９２は、弾性リング９２ａの弾性力により径方向Ｒに弾性変形可能に構成されて溝部９２ｂに案内するようになっている。

本実施形態では、被係合凹部９１は、第１保持部材３１の内周における周方向の全体に亘って設けられている。被係合凹部９１は、第２保持部材３２に設けられた係合凸部９２に係合されることが可能に構成されている。被係合凹部９１は、軸方向Ｘに沿って併設され且つ係合凸部９２を保持する一対の小凹部９１ａ，９１ｃと、一対の小凹部９１ａ，９１ｃの間に設けられ且つ係合凸部９２を径方向Ｒに弾性変形させる小突起９１ｂと、を有している。本実施形態では、一対の小凹部９１ａ，９１ｃは、軸方向基端側Ｘ２に配置される基端側小凹部９１ａと、軸方向先端側Ｘ１に配置される先端側小凹部９１ｃと、から構成されている。基端側小凹部９１ａと先端側小凹部９１ｃとは、略同一形状である。以下、基端側小凹部９１ａと先端側小凹部９１ｃとをまとめて、一対の小凹部９１ａ，９１ｃという場合がある。一対の小凹部９１ａ，９１ｃそれぞれの軸方向Ｘの長さは、係合凸部９２の軸方向Ｘの長さよりも長く形成されている。従って、一対の小凹部９１ａ，９１ｃのそれぞれは、係合凸部９２を保持可能となっている。本実施形態では、一対の小凹部９１ａ，９１ｃのそれぞれは、弾性リング９２ａを保持可能となっており、深さは弾性リング９２ａの約半分である。小突起９１ｂは、径方向内側Ｒ２に突き出して形成されている。本実施形態では、小突起９１ｂは、軸方向Ｘにおける基端側小凹部９１ａと先端側小凹部９１ｃとの間に配置されている。

次に、本実施形態の工具ホルダ１を用いた工具５の締付方法について説明する。工具５の締付方法は、ナットＮ、保持部材３、及び、コレット４をホルダ本体２に取り付ける際に、コレット４を受容部２５の奥側に向けて押圧する第１工程と、第１工程の押圧による反力を受けて、移動許容機構９によりホルダ本体２に対して第２保持部材３２（保持部材３）を受容部２５の先端側に相対移動させる第２工程と、第２工程の後にコレット４を受容部２５の奥側に向けて再度押圧して工具５をホルダ本体２に固定する第３工程と、を備えている。第１工程、第２工程及び第３工程は、ナットＮのホルダ本体２への螺合を継続する過程で一連的に行われる。説明の便宜上、以下では、これら３つの工程を分けて説明する。

まず、図９に示すように、ナットＮと、第１保持部材３１及び第２保持部材３２と、コレット４と、工具５と、が組み付けられた状態で、コレット４をホルダ本体２の受容部２５の奥側（軸方向基端側Ｘ２）に向けて挿入していく。図９に示す状態は、ホルダ本体２の中間部２２の雄ネジＰ１とナットＮの雌ネジＰ２とがまだ噛み合っていない状態である。受容部２５へコレット４を挿入する際には、ホルダ本体２の先端部２３のボール嵌合穴６１にて保持されたスラストボール６２の周方向の配置位置に、第１保持部材３１に形成されたガイド凹部６３の周方向の配置位置を合わせながらコレット４を受容部２５へ挿入する。ガイド凹部６３の軸方向基端側Ｘ２の端部には、径方向Ｒに広がる拡幅部６４が形成されているので、スラストボール６２がガイド凹部６３の内部に案内され易くなっている。

次に、コレット４を受容部２５の奥側に向けて押圧する第１工程を行う。図１０に示すように、ナットＮをホルダ本体２に対してねじ込んでいく。スラストボール６２がガイド凹部６３に案内されると、スラストボール６２は、ガイド凹部６３及びボール嵌合穴６１に形成された不図示の周方向当接面に当接するため、ホルダ本体２に対して第１保持部材３１（保持部材３）は相対回転不能の状態となる。一方で、スラストボール６２が案内されるガイド凹部６３は軸方向Ｘに沿って延在しているから、第１保持部材３１は、ホルダ本体２に対して軸方向基端側Ｘ２に相対移動可能である。

第１保持部材３１が軸芯ＡＸまわりに回転不能の状態であるのに対し、第１保持部材３１と径方向外側Ｒ１で連結するナットＮは、ボール７の転動により軸芯ＡＸまわりに回転可能な状態である。ボール７は、環状溝間に密に組み込まれているから、ナットＮのホルダ本体２への螺合により当該ナットＮが軸方向基端側Ｘ２に移動すると、ナットＮ及び第１保持部材３１は、軸方向基端側Ｘ２に向かって一体的に移動する。

図１０に示す状態は、ナットＮのホルダ本体２への螺合を継続する過程である。図８の仮想線にも示すように、基端側小凹部９１ａに弾性リング９２ａが係合しており、且つ、弾性リング９２ａが小突起９１ｂに軸方向基端側Ｘ２から接触している状態である。弾性リング９２ａが小突起９１ｂに接触しているため、第２保持部材３２の軸方向先端側Ｘ１への移動は一時的に規制される。第２保持部材３２は、コレット４の軸方向先端側Ｘ１の端部近傍に設けられた第１外側当接面８ａ及び第２保持部材３２の内周に設けられた第１内側当接面８ｂを介してコレット４を軸方向基端側Ｘ２に押圧する。受容部２５に形成されたテーパ内周面２６とコレット４に形成されたテーパ外周面４１とが当接している状態である。テーパ内周面２６及びテーパ外周面４１は、軸方向先端側Ｘ１に向かって拡径となっているため、これらの当接により、コレット４は、受容部２５を軸方向基端側Ｘ２に押圧する力を作用させる。また、ナットＮのホルダ本体２への螺合を更に継続させることにより、コレット４による受容部２５を押圧する力が強まり、この力の反力として、受容部２５は、コレット４を軸方向先端側Ｘ１に押圧する力を作用させる。

次に、移動許容機構９によりホルダ本体２に対して第２保持部材３２を受容部２５の先端側に相対移動させる第２工程を行う。図８の仮想線及び図１１に示すように、弾性リング９２ａと小突起９１ｂとが軸方向Ｘで当接しており、弾性リング９２ａは断面視円形であるから、押圧する力が規制する力以上になると、弾性リング９２ａは、小突起９１ｂから径方向内側Ｒ２に向かう力を受け、径方向内側Ｒ２に向かって弾性変形（縮径）して、小突起９１ｂを乗り越える。これにより、第２保持部材３２は軸方向先端側Ｘ１に移動自在の状態となり、第２保持部材３２が軸方向先端側Ｘ１に移動する。第２保持部材３２は、第１保持部材３１の第１規制面９３ａと第２保持部材３２の第２規制面９３ｂとが当接することにより、これ以上軸方向先端側Ｘ１へ移動できなくなる（図８参照）。弾性リング９２ａが小突起９１ｂを乗り越えて小凹部９１ｃに入り、第２保持部材３２が軸方向先端側Ｘ１に移動自在の状態になったときに、第２保持部材３２は弾性リング９２ａの押圧力から解放されることにより振動し、これによりホルダ本体２とコレット４との当接部位Ｔに一時的に振動が印加されることとなり、テーパ内周面２６とテーパ外周面４１との圧接状態が軽減される。すなわち、軽圧入による軸芯に対する取付精度が良い状態を維持することができ、またコレット４を受容部２５に挿入した際にコレット４の軸芯が軸芯ＡＸに対して傾いていた場合でも、コレット４が軸芯ＡＸに沿う姿勢となり易くなる。従って、コレット４の軸芯が軸芯ＡＸに一致し易くなる。更に、本実施形態では、第１保持部材３１と第２保持部材３２との径方向Ｒの間に隙間Ｓが形成されているから、第２保持部材３２は、径方向Ｒに移動して、この第２保持部材３２に把持されるコレット４の軸芯と軸芯ＡＸとが更に一致し易くなる。

次に、第２工程の後にコレット４を受容部２５の奥側に向けて再度押圧して工具５をホルダ本体２に固定する第３工程を行う。図８に示すように、第１保持部材３１の第１規制面９３ａと第２保持部材３２の第２規制面９３ｂとが当接した状態で、ナットＮ、第１保持部材３１、第２保持部材３２及びコレット４は、軸方向基端側Ｘ２に向かって一体的に移動可能な状態となる。この状態から、ホルダ本体２に対するナットＮの螺合を継続させることで、ナットＮ、第１保持部材３１、第２保持部材３２及びコレット４を軸方向基端側Ｘ２に向かって一体的に移動させる（図７参照）。これにより、ホルダ本体２によってコレット４が強く押圧されていき、工具５の締付けが完了する。

その他の実施形態について説明する。
（１）第１実施形態では、振動発生部１１が圧電素子によって構成される例を示したが、振動発生部１１はモータによって構成されてもよい。振動発生部１１は当接部位Ｔに振動を印加できるものであれば、他の振動発生機構を適用してもよい。

（２）第１実施形態では、振動制御部１２がトルク検出部１３の検出値に基づいて振動を制御する例を示したが、振動制御部１２はトルク検出部１３の検出値に係わりなく振動を制御してもよい。その場合は、トルク検出部１３を備えずに工具ホルダ１を構成することができる。

（３）第１〜第３実施形態では、振動発生部１１が、工具ホルダ１の構成部材である、ホルダ本体２、ナットＮ（保持部材３を含む）、及び、コレット４のいずれ１つに備えられる例を示したが、工具ホルダ１は、ホルダ本体２、ナットＮ（保持部材３を含む）、及び、コレット４のうち、複数の構成部材に振動発生部１１を備えて構成してもよい。

（４）第１〜第３実施形態では、振動発生部１１が、工具ホルダ１の構成部材である、ホルダ本体２、ナットＮ（保持部材３を含む）、及び、コレット４と一体的に構成される例を示したが、これら構成部材の表面から突出する振動発生部１１については、工具ホルダ１から着脱可能な別部材として構成してもよい。

（５）第１〜第３実施形態では、工具ホルダ１において、操作部材（ナットＮ）がホルダ本体２に対して外装されるとともに締付け部材（コレット４）を内装する例を示したが、操作部材が、ホルダ本体２に対して内装されるとともに締付け部材を外装する構成であってもよい。

（６）本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。上記の各実施形態は、矛盾の生じない範囲で組み合わすことができる。

１ ：工具ホルダ
２ ：ホルダ本体
３ ：保持部材
４ ：コレット
５ ：工具
９ ：移動許容機構（振動発生部）
１１ ：振動発生部
１２ ：振動制御部
１３ ：トルク検出部
２５ ：受容部
ＡＸ ：軸芯
Ｎ ：ナット
Ｒ ：径方向
Ｓ ：隙間
Ｔ ：当接部位
Ｖ ：振動発生器
Ｘ ：軸方向

Claims (8)

1. 工具ホルダが、
   工具を締め付けて保持する締付け部材と、
   軸芯に沿って前記締付け部材を受け入れる受容部を先端に有するホルダ本体と、
   前記締付け部材を前記ホルダ本体に取付ける操作部材と、を備え、
   前記操作部材の操作によって前記締付け部材が前記工具を締め付けるよう構成されており、
   前記締付け部材が前記工具を締め付ける際に、前記締付け部材と前記ホルダ本体との当接部位に振動を印加する工具ホルダの工具締付方法。
2. 前記締付け部材、前記ホルダ本体、及び、前記操作部材の少なくともいずれか１つに振動発生部が備えられ、
   前記振動発生部が前記当接部位に振動を印加する請求項１記載の工具ホルダの工具締付方法。
3. 前記工具ホルダの外部において発生させた振動を前記当接部位に印加する請求項１記載の工具ホルダの工具締付方法。
4. 前記工具ホルダの外部において発生させた振動は、前記工具、前記締付け部材、前記ホルダ本体、及び、前記操作部材の少なくともいずれか１つを通して前記当接部位に印加される請求項３記載の工具ホルダの工具締付方法。
5. 前記締付け部材の締付けトルクを検出するトルク検出部を備え、前記トルク検出部の検出値に基づいて前記当接部位に印加される振動が制御され、前記検出値が所定の値以上になると前記当接部位に振動を印加する請求項１から４のいずれか一項に記載の工具ホルダの工具締付方法。
6. 工具を締め付けて保持する締付け部材と、
   軸芯に沿って前記締付け部材を受け入れる受容部を先端に有するホルダ本体と、
   前記締付け部材を前記ホルダ本体に取付ける操作部材と、を備え、
   前記操作部材の操作によって前記締付け部材が前記工具を締め付けるよう構成されており、
   前記締付け部材が前記工具を締め付ける際に、前記締付け部材と前記ホルダ本体との当接部位に振動を印加する振動発生部を備えた工具ホルダ。
7. 前記振動発生部は、前記締付け部材、前記ホルダ本体、及び、前記操作部材の少なくともいずれか１つに備えられる請求項６記載の工具ホルダ。
8. 前記締付け部材の締付けトルクを検出するトルク検出部と、
   前記トルク検出部の検出値に基づいて前記当接部位に印加される振動を制御する振動制御部と、を備える請求項６又は７に記載の工具ホルダ。

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