JP6871822B2

JP6871822B2 - 工具ホルダ及びタップオイル供給ユニット

Info

Publication number: JP6871822B2
Application number: JP2017155185A
Authority: JP
Inventors: 弘樹目黒
Original assignee: 共立精機株式会社
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-08-10
Also published as: JP2019034346A

Description

本発明は、工具ホルダ及びタップオイル供給ユニットに関し、更に詳しくは、タップ加工及びタップ工具へのタップオイルの供給を一本のツールで行うことを可能にした工具ホルダ及びタップオイル供給ユニットに関する。

工作機械による切削加工では、切削工具により金属などの材料を切削する際に、クーラントや切削油などの切削液を加工部分に供給することで、切削加工性を高めるようにしている。これに対して、切削加工時に切削液を供給可能にした工具ホルダは種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、従来のタップオイルの自動供給装置は、予め被加工物に下穴加工を施し、その下穴にタップオイルを注入するものであるため、タップ工具にタップオイルを直接供給することができず、また、そのような自動供給装置はツールポットの一つを占有してしまうという欠点がある。特に、被加工物に設けた下穴にタップオイルを注入した後、タッピング加工に移るまでの間にタップオイルが流出してしまうという問題があった。

また、一般に、切削液として水溶性切削液が多く用いられている。しかしながら、水溶性切削液を用いて難削材の加工や大径のタッピング加工を行う場合、被加工物に不具合（所謂、かじりやびびり）が生じるという問題がある。これに対して、タップペーストやタップオイルなどの切削性の高い切削油が使用されるが、作業中に工作機械を一旦停止して手作業による塗布を行う必要があり、手間がかかるという欠点がある。

特開２００５−２３８３８６号公報

本発明の目的は、タップ加工とタップ工具へのタップオイルの供給を一本のツールで行うことを可能にした工具ホルダ及びタップオイル供給ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の工具ホルダは、工作機械の主軸に対して固定されるシャンクを一端側に有するホルダ本体と、該ホルダ本体の他端側に配設されていてタップ工具を保持する工具保持部と、該タップ工具にタップオイルを供給するタップオイル供給部とを備え、該タップオイル供給部が、前記タップ工具にタップオイルを供給するノズルと、タップオイルを貯蔵するタンクと、該タンクからタップオイルを押し出すピストンと、該ピストンを前記ノズルに向かって付勢する弾性部材と、前記ピストンと前記ノズルとの間に前記主軸の軸廻りに回動自在に配設され、タップオイルが流通する貫通孔を内設した円盤状のローター部とを備え、前記タップオイル供給部が、前記主軸の回転により前記貫通孔と前記ノズルとを連通させる一方で前記主軸の逆転により前記貫通孔と前記ノズルとの連通を遮断する切換構造を有することを特徴とするものである。

また、本発明のタップオイル供給ユニットは、タップ工具を保持する工具ホルダに取り付けられ、前記タップ工具にタップオイルを供給するタップオイル供給部を備えるタップオイル供給ユニットであって、該タップオイル供給部が、前記タップ工具にタップオイルを供給するノズルと、タップオイルを貯蔵するタンクと、該タンクからタップオイルを押し出すピストンと、該ピストンを前記ノズルに向かって付勢する弾性部材と、前記ピストンと前記ノズルとの間に工作機械の主軸の軸廻りに回動自在に配設され、タップオイルが流通する貫通孔を内設した円盤状のローター部とを備え、前記タップオイル供給部が、前記主軸の回転により前記貫通孔と前記ノズルとを連通させる一方で前記主軸の逆転により前記貫通孔と前記ノズルとの連通を遮断する切換構造を有することを特徴とするものである。

本発明の工具ホルダでは、工作機械の主軸に対して固定されるシャンクを一端側に有するホルダ本体と、ホルダ本体の他端側に配設されていてタップ工具を保持する工具保持部と、タップ工具にタップオイルを供給するタップオイル供給部とを備え、タップオイル供給部は、タップ工具にタップオイルを供給するノズルと、タップオイルを貯蔵するタンクと、タンクからタップオイルを押し出すピストンと、ピストンをノズルに向かって付勢する弾性部材と、ピストンとノズルとの間に主軸の軸廻りに回動自在に配置され、タップオイルが流通する貫通孔を内設した円盤状のローター部とを備えているので、１本の工具ホルダによりタップ加工及びタップ工具へのタップオイルの供給（塗布）が可能となる。これにより、タップ工具に対してタップオイルを直接的に自動供給することができると共に、ツールポットの一つを占有することがない。また、工作機械を停止することなくタップオイルを供給することができるため、生産効率を向上させることが可能となる。

本発明では、タップオイル供給部は、主軸の回転により貫通孔とノズルとを連通させる一方で主軸の逆転により貫通孔とノズルとの連通を遮断する切換構造を有することが好ましい。これにより、タップ工具にタップオイルを効率的に射出することができる。

また、本発明のタップオイル供給ユニットは、タップ工具にタップオイルを供給するノズルと、タップオイルを貯蔵するタンクと、タンクからタップオイルを押し出すピストンと、ピストンをノズルに向かって付勢する弾性部材と、ピストンとノズルとの間に主軸の軸廻りに回動自在に配置され、タップオイルが流通する貫通孔を内設した円盤状のローター部とを備えているので、従来の工具ホルダに本発明のタップオイル供給ユニットを取り付けて使用することで、１本の工具ホルダによりタップ加工及びタップ工具へのタップオイルの供給（塗布）が可能となる。これにより、タップ工具に対してタップオイルを直接的に自動供給することができると共に、ツールポットの一つを占有することがない。また、工作機械を停止することなくタップオイルを供給することができるため、生産効率を向上させることが可能となる。

本発明では、タップオイル供給ユニットは、主軸の回転により貫通孔とノズルとを連通させる一方で主軸の逆転により貫通孔とノズルとの連通を遮断する切換構造を有することが好ましい。これにより、タップ工具にタップオイルを効率的に射出することができる。

本発明の実施形態からなる工具ホルダにおいてタップオイルの流路が閉口している状態を示す断面図である。図１の工具ホルダにおけるローター部を抽出して示す平面図である。本発明の実施形態からなる工具ホルダにおいてタップオイルの流路が開口している状態を示す断面図である。図３の工具ホルダにおけるローター部を抽出して示す平面図である。本発明の実施形態からなるタップオイル供給ユニットの一例を示す断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜４は本発明の実施形態からなる工具ホルダを示すものである。

図１に示すように、本発明の実施形態からなる工具ホルダ１は、工作機械の主軸Ｓに対して固定される金属製のホルダ本体２を備えている。鉛直方向に延在するホルダ本体２は、工作機械の主軸Ｓに着脱自在に装着されるテーパー状をなすシャンク３を上端側（一端側）に有している。このシャンク３に隣接するホルダ本体２の中間部の外周側にはボトルグリップ部４が突設されている。このボトルグリップ部４は、不図示の自動工具交換装置（ＡＴＣ）のアームにより把持される部分であり、ボトルグリップ部４の側面に形成された回り止めのキー４ａと該アームとが嵌合するようになっている。ホルダ本体２には、上端側から下端側（他端側）まで貫通する円柱状の孔部５が内設されている。ホルダ本体２の孔部５の下端側には、タップ工具Ｔを取り付けるための工具保持部６が摺動自在に内装されている。図１では工具保持部６として金属製のコレットを採用した例を示している。なお、図１〜４に示す工具ホルダ１は孔部５を有するが、工具ホルダのサイズによっては孔部がないものもある。

工具保持部６には、工具ホルダ１の軸方向に延在する複数の割り溝（不図示）が所定の間隔で周方向に沿って配設されている。工具保持部６には、その外周面が下端側に向かって拡開する傾斜面６ａが形成され、ホルダ本体２の傾斜面２ａと当接するよう構成されている。工具保持部６が上方に移動すると、工具保持部６の傾斜面６ａがホルダ本体２の傾斜面２ａに押圧され、それに伴って割り溝の幅が縮小して工具保持部６が縮径し、タップ工具Ｔを強固に固定する。一方、工具保持部６が下方に移動すると、割り溝が元の幅に復帰するため工具保持部６が拡径し、工具保持部６は割り溝を介して拡縮自在に構成されている。工具保持部６の下端部の外周面には、締付けナット７が係脱自在に係合する環状溝６ｂが形成されている。図１に示すように、この工具保持部６の環状溝６ｂと、締付けナット７の内周面に設けてある環状の突条７ａとが嵌合する。

上記工具ホルダにおいて、ホルダ本体２はタップ工具Ｔにタップオイルを供給する円筒状のタップオイル供給部１１を備えている。このタップオイル供給部１１はボトルグリップ部４の下方に配置されている。また、タップオイル供給部１１は、タップ工具Ｔにタップオイルを供給するノズル１２と、タップオイルを貯蔵するタンク１３と、タンク１３からタップオイルを押し出すピストン１４と、ピストン１４をノズル１２に向かって付勢する弾性部材１５と、円盤状のローター部１６とを備えている。

ノズル１２には、射出孔１３ｂに連結するタップオイルの通路が内設されている。ノズル１２の先端部は、タップ工具Ｔに向かって屈曲しており、タップオイルをタップ工具Ｔに向かって塗布できるようになっている。

タンク１３は内部に空洞部１３ａを有しており、その空洞部１３ａにはピストン１４とローター部１６とが内包されている。タンク１３の底面には鉛直方向に貫通する射出孔１３ｂが形成されている。この射出孔１３ｂはタンク１３内のタップオイルをノズル１２に供給するための流路である。また、タンク１３の外周面にはグリースニップル１７が配設され、このグリースニップル１７からグリースガン等を用いてタンク１３内にタップオイルが充填される。グリースニップル１７から充填されたタップオイルは、ローター部１６との間に存在する隙間ｄからタンク１３内に流入する。図１に示すタンク１３は満量のタップオイルが充填された状態であり、図３に示すタンク１３はほぼ半分の量のタップオイルが残留している状態である。

ピストン１４は、タンク１３の上端側から下端側まで鉛直方向に移動可能に構成されている。このピストン１４は、タンク１３の内壁と密接した構造を有しており、弾性部材１５の弾性力によりタンク１３内に貯蔵されたタップオイルを常にノズル１２に向かって押し出すように構成されている。

弾性部材１５は、その弾性力によりピストン１４をノズル１２に向かって付勢するように構成されている。弾性部材１５の材質は特に限定されるものではないが、例えば、バネを採用することができる。また、弾性部材１５の弾性力を調整することにより、ピストン１４がタンク１３内に貯蔵されたタップオイルを押し出す圧力が変わり、それに伴ってノズル１２から射出されるタップオイルの量を調整することができるようになっている。

ローター部１６はピストン１４とノズル１２との間に配設されている。ローター部１６は、図２，４に示すように主軸Ｓの軸廻りに角度θの範囲で回動自在に構成されている。角度θは１０°〜４５°の範囲であることが好ましい。ローター部１６にはタップオイルが流通する貫通孔１６ａが内設されている。この貫通孔１６ａの大きさは特に限定されるものではないが、射出孔１３ｂと同等以上であることが好ましい。

また、ローター部１６には、貫通孔１６ａと異なる位置に射出孔１３ｂを封止する封止弁１６ｂが内設されている。封止弁１６ｂの直径は射出孔１３ｂの直径より大きく構成されている。封止弁１６ｂは、工具ホルダ１の上端側に開口部を有する有底筒状の封止部材１６１と、封止部材１６１をノズル１２向かって付勢する弾性部材１６２から構成されている。弾性部材１６２として、例えば、バネを採用することができる。弾性部材１６２が封止部材１６１を常にノズル１２に向かって付勢することにより、射出孔１３ｂの密閉度を高くして、タップオイルのノズル１２への流出を確実に防ぐことができる。

図２及び図４に示すローター部１６において、貫通孔１６ａ及び封止弁１６ｂはローター部１６の外周縁部に配置されている。つまり、これら貫通孔１６ａ及び封止弁１６ｂは、ローター部１６の回転により射出孔１３ｂと重なるように、射出孔１３ｂの位置を通る同一円周上に配置されている。ローター部１６の回転により、図４に示すように貫通孔１６ａと射出孔１３ｂとが重なった際にはタップオイルの流路が開口し、図２に示すように封止弁１６ｂと射出孔１３ｂとが重なった際にはタップオイルの流路が閉口する。

ローター部１６の下面には、ローター部１６の回転角を規制する規制溝１６ｃが形成されている。この規制溝１６ｃ内には、規制溝１６ｃと嵌合してローター部１６の回転角を規制するストッパピン１８が配設されている。このように規制溝１６ｃとストッパピン１８とを配置することにより、ローター部１６の回転角が物理的に規制され、ローター部１６が角度θの範囲で回転可能な構造となる。また、タップオイル供給部１１の下端には、ストッパピン１８の内部を通じて、下方から上方に向かってローター部１６を付勢するプランジャ１９が配設されている。このプランジャ１９は、バネが入っているネジ部品で、ローター部１６に対して適度な荷重を与えるように構成されている。このようにプランジャ１９がローター部１６に加圧しているので、工作機械の主軸Ｓの低回転時にローター部１６が回転しないようになっている。

上記工具ホルダを用いてタップ加工を行う場合、工具ホルダ１にタップを取り付ける。そして、タップオイルをグリースニップル１７からグリースガンを使用して充填する。その後、タップオイルの射出方向を調整し、タップを取り付けた工具ホルダ１を自動工具交換装置（ＡＴＣ装置）のツールマガジン内に収納されたツールポットに取り付ける。次に、ＡＴＣ装置を作動させ、工具ホルダ１を工作機械の主軸Ｓに取り付けて被加工物のタップ加工を開始する。

このようなタップ加工の工程において、主軸Ｓの回転を利用してタップオイルをタップ工具Ｔに供給することができる。具体的には、図１，２に示すタップオイルの流路が閉口している状態から、例えば、主軸Ｓを５００ｒｐｍの高回転数で回転させた場合、慣性によりローター部１６が図２のＲ１方向に角度θだけ回転し、ローター部１６の貫通孔１６ａの位置と射出孔１３ｂの位置とが一致する。これにより、タップオイルの流路が確保されるため、図３，４に示すようにタップオイルを供給可能な開状態となる。他方、図３，４に示すタップオイルの流路が開口している状態から、例えば、主軸Ｓを５００ｒｐｍの高回転数で逆転させた場合、慣性によりローター部１６が図４のＲ２方向に角度θだけ回転し、封止弁１６ｂの位置と射出孔１３ｂの位置とが一致し、封止弁１６ｂが射出孔１３ｂを覆うように位置する。これにより、タップオイルの流路が遮断されるため、図１，２に示すようにタップオイルが供給されない閉状態となる。なお、主軸Ｓの回転に対応するローター部１６の回転方向Ｒ１，Ｒ２は、特に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

ここで、タッピング加工の際、工作機械の主軸Ｓは低回転数で回転する。そのため、ローター部１６がストッパピン１８により回転が規制されていることもあり、タッピング加工のような低回転数ではローター部１６が回転しないように構成されている。これにより、タッピング加工中にローター部１６が回転することはないため、タップオイルが誤って射出されることはない。

上記工具ホルダでは、工作機械の主軸Ｓに対して固定されるシャンク３を一端側に有するホルダ本体２と、ホルダ本体２の他端側に配設されていてタップ工具Ｔを保持する工具保持部６と、タップ工具Ｔにタップオイルを供給するタップオイル供給部１１とを備え、タップオイル供給部１１は、タップ工具Ｔにタップオイルを供給するノズル１２と、タップオイルを貯蔵するタンク１３と、タンク１３からタップオイルを押し出すピストン１４と、ピストン１４をノズル１２に向かって付勢する弾性部材１５と、ピストン１４とノズル１２との間に主軸Ｓの軸廻りに回動自在に配置され、タップオイルが流通する貫通孔１６ａを内設した円盤状のローター部１６とを備えているので、１本の工具ホルダ１によりタップ加工及びタップ工具Ｔへのタップオイルの供給（塗布）が可能となる。これにより、タップ工具Ｔに対してタップオイルを直接的に自動供給することができると共に、ツールポットの一つを占有することがない。また、工作機械を停止することなくタップオイルを供給することができるため、生産効率を向上させることが可能となる。

上記工具ホルダにおいて、タップオイル供給部１１は、主軸Ｓの回転により貫通孔１６ａとノズル１２（射出孔１３ｂ）とを連通させる一方で主軸Ｓの逆転により貫通孔１６ａとノズル１２（射出孔１３ｂ）との連通を遮断する切換構造を有することが好ましい。このようにタップオイル供給部１１を構成することで、タップ工具Ｔにタップオイルを効率的に射出することができる。

次に、本発明のタップオイル供給ユニットについて説明する。図５は本発明の実施形態からなるタップオイル供給ユニットにおいてタップオイルの流路が閉口している状態を示すものである。図５に示すように、本発明のタップオイル供給ユニット２１はタップ工具Ｔを保持する工具ホルダ１に取り付けて用いる。工具ホルダ１に取り付ける際は、取付けネジ２２を水平方向に押接して工具ホルダ１に対して固定する。

タップオイル供給ユニット２１はタップオイル供給部１１を備えるものであり、そのタップオイル供給部１１は図１〜４に示す工具ホルダ１のタップオイル供給部１１と同様に構成されている。即ち、タップオイル供給ユニット２１は、上述した工具ホルダ１からタップオイル供給部１１のみを分離可能にした構造を有するものである。これに対して、図１〜４に示す工具ホルダ１は、ホルダ本体２に対してタップオイル供給部１１が付加され、それらが一体的に構成された構造を有している。このようにして、予め、ホルダ本体２とタップオイル供給ユニット２１とを一体的に形成することも可能である。

上記タップオイル供給ユニットでは、図５に示すように、タップ工具Ｔにタップオイルを供給するノズル１２と、タップオイルを貯蔵するタンク１３と、タンク１３からタップオイルを押し出すピストン１４と、ピストン１４をノズル１２に向かって付勢する弾性部材１５と、ピストン１４とノズル１２との間に主軸Ｓの軸廻りに回動自在に配置され、タップオイルが流通する貫通孔１６ａを内設した円盤状のローター部１６とを備えているので、従来の工具ホルダに本発明のタップオイル供給ユニット２１を取り付けて使用することで、１本の工具ホルダによりタップ加工及びタップ工具Ｔへのタップオイルの供給（塗布）が可能となる。これにより、タップ工具Ｔに対してタップオイルを直接的に自動供給することができると共に、ツールポットの一つを占有することがない。また、工作機械を停止することなくタップオイルを供給することができるため、生産効率を向上させることが可能となる。

１工具ホルダ
２ホルダ本体
２ａ傾斜面
３シャンク
４ボトルグリップ部
４ａキー
５孔部
６工具保持部
６ａ傾斜面
６ｂ環状溝
７締付けナット
７ａ突条
１１タップオイル供給部
１２ノズル
１３タンク
１３ａ空洞部
１３ｂ射出孔
１４ピストン
１５弾性部材
１６ローター部
１６ａ貫通孔
１６ｂ封止弁
１６ｃ規制溝
１７グリースニップル
１８ストッパピン
１９プランジャ
２１タップオイル供給ユニット
２２取付けネジ
Ｓ主軸
Ｔタップ工具
ｄ隙間

Claims

工作機械の主軸に対して固定されるシャンクを一端側に有するホルダ本体と、該ホルダ本体の他端側に配設されていてタップ工具を保持する工具保持部と、該タップ工具にタップオイルを供給するタップオイル供給部とを備え、
該タップオイル供給部が、前記タップ工具にタップオイルを供給するノズルと、タップオイルを貯蔵するタンクと、該タンクからタップオイルを押し出すピストンと、該ピストンを前記ノズルに向かって付勢する弾性部材と、前記ピストンと前記ノズルとの間に前記主軸の軸廻りに回動自在に配設され、タップオイルが流通する貫通孔を内設した円盤状のローター部とを備え、
前記タップオイル供給部が、前記主軸の回転により前記貫通孔と前記ノズルとを連通させる一方で前記主軸の逆転により前記貫通孔と前記ノズルとの連通を遮断する切換構造を有することを特徴とする工具ホルダ。
タップ工具を保持する工具ホルダに取り付けられ、前記タップ工具にタップオイルを供給するタップオイル供給部を備えるタップオイル供給ユニットであって、該タップオイル供給部が、前記タップ工具にタップオイルを供給するノズルと、タップオイルを貯蔵するタンクと、該タンクからタップオイルを押し出すピストンと、該ピストンを前記ノズルに向かって付勢する弾性部材と、前記ピストンと前記ノズルとの間に工作機械の主軸の軸廻りに回動自在に配設され、タップオイルが流通する貫通孔を内設した円盤状のローター部とを備え、
前記タップオイル供給部が、前記主軸の回転により前記貫通孔と前記ノズルとを連通させる一方で前記主軸の逆転により前記貫通孔と前記ノズルとの連通を遮断する切換構造を有することを特徴とするタップオイル供給ユニット。