JP7214811B1

JP7214811B1 - タップホルダ

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Publication number: JP7214811B1
Application number: JP2021159331A
Authority: JP
Inventors: 稔伊原
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2023-01-30
Anticipated expiration: 2041-09-29
Also published as: JP2023049541A; KR20230046223A; US20230094334A1; EP4159347A1; CN115870567A

Abstract

【課題】構造が簡単であり、振れ精度が高いタップホルダを提供する。【解決手段】タップホルダ１０は、先端側に開口するコレットホルダ穴１１ｂを有するボディ１１と、コレットホルダ穴１１ｂに進退可能に挿入され、先端部に配置されたタップ装着穴２５ｂと、基端側に配置されたスリーブ穴１３ｅと、を有するタップコレット１７と、ボディ１１の回転をタップコレット１７に伝達するトルク伝達機構１４と、ボディ１１とタップコレット１７との間に配置され、タップコレット１７を先端方向に押圧する第１弾性体１８と、スリーブ穴１３ｅに挿入されてボディ１１に配置され、タップコレット１７が先端方向に抜けることを防ぐスリーブ１９と、スリーブ１９とタップコレット１７との間に配置され、タップコレット１７を基端方向に押圧する第２弾性体２１と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、タップホルダに関する。

シャンクと、シャンク内に軸方向に摺動自在に挿入されたタップホルダ本体と、シャンクとタップホルダ本体との間に配置され、タップホルダ本体を軸方向の相反する方向に付勢して、付勢力の釣り合い位置にタップホルダ本体を停止させる第１のバネ及び第２のバネを有するタップホルダが提案されている（例えば、特許第４３４４８８０号）。このタップホルダは、タップホルダに配置され、軸方向に延びる軸部材と、シャンク内に往復可能に配置されたバネ受け部材とを有する。第２のバネは、バネ受け部材を介してタップホルダ本体をタップ方向に付勢する。第１のバネは、バネ受け部材に支承され、軸部材を介してタップホルダ本体をタップと反対方向に付勢する。

従来のタップホルダは、構造が複雑である。
本発明は、構造が簡単であり、振れ精度が高いタップホルダを提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、
先端側に開口するコレットホルダ穴を有するボディと、
前記コレットホルダ穴に進退可能に挿入されたタップコレットであって、
先端部に配置されたタップ装着穴と、
基端側に配置されたスリーブ穴と、
を有するタップコレットと、
前記ボディの回転を前記タップコレットに伝達するトルク伝達機構と、
前記ボディと前記タップコレットとの間に配置され、前記タップコレットを先端方向に押圧する第１弾性体と、
前記スリーブ穴に挿入されて前記ボディに配置され、前記タップコレットが先端方向に抜けることを防ぐスリーブと、
前記スリーブと前記タップコレットとの間に配置され、前記タップコレットを基端方向に押圧する第２弾性体と、
を有する、タップホルダである。

本発明のタップホルダは、リジッドタップに用いられる。ここで、リジッドタップとは、ねじ立てを行う際に、主軸の回転と送りを同期させる加工である。リジッドタップは、シンクロタップと呼ばれることもある。

タップコレットは、コレットホルダ穴に摺動する外円筒面を有する。タップコレットは、外円筒面とコレットホルダ穴に案内されて、進退する。タップコレットは、コレットホルダと、コレットと、ナットと、を有する。コレットホルダは、コレットが装着されるテーパ穴と、スリーブ穴と、雄ねじとを有して良い。コレットホルダは、フランジを更に有して良い。フランジは、ボディの先端面と明確な隙間を設けて配置される。テーパ穴は、スリーブ穴に接続して良い。コレットは、タップ装着穴を有する。ナットは、タップと、コレットと共に雄ねじに締結される。

ボディは、シャンクを有しても良い。ボディは、雌ねじを有しても良い。スリーブは、雌ねじに固定される。スリーブは、貫通穴を有して良い。スリーブは、貫通穴を通したボルトと共に、雌ねじに固定されて良い。

キーは、滑動キーである。好ましくは、複数のキーが配置される。キーは、ボディの中心軸に回転対称に配置される。

第１弾性体は、例えば、皿ばね、弾性リングである。第２弾性体は、例えば、皿ばね、弾性リングである。弾性リングは、例えば、断面が円形または矩形である。弾性リングは、例えば、ゴム、プラスチックで構成される。第１弾性体や第２弾性体は、自由長よりも圧縮されて装着される。
第１弾性体、第２弾性体の伸縮量は、制限されて良い。

例えば、第１弾性体は、タップコレットの基端面に配置された片溝内に配置される。片溝は、例えば、円周溝である。また、第１弾性体は、コレットホルダに配置されたフランジの基端面と、ボディの先端面との間に配置されても良い。ここで、タップコレットの基端面とコレットホルダ穴の基端面（底面）とは、わずかな第１隙間を空けて面する。第１弾性体は、第１隙間の幅だけ、圧縮できる。第１弾性体は、復元力によってタップコレットを先端方向に押し出す。
第２弾性体は、フランジとスリーブ穴の間に挟まれる。スリーブの一部がスリーブ穴と直接衝突できるように構成されても良い。例えば、スリーブの小径部とフランジ部との間に中径部を有し、中径部の基端面がスリーブ穴の大径部の端面にわずかな第２隙間を設けて面しても良い。このとき、第２弾性体は、第２隙間の幅だけ圧縮できる。

トルク伝達機構は、例えば、キー、スプラインである。トルク伝達機構は、回転方向の遊びが小さい。

本発明によれば、構造が簡単であり、振れ精度が高いタップホルダを提供できる。

第１実施形態のタップホルダの縦断面図図１のＩＩ－ＩＩ線断面図第１実施形態のタップホルダの分解組立図（縦断面図）一般的なタップの側面図第２実施形態のタップホルダの縦断面図第３実施形態のタップホルダの縦断面図

＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態のタップホルダ１０は、ボディ１１と、トルク伝達機構１４と、タップコレット１７と、第１弾性リング（第１弾性体）１８と、スリーブ１９と、第２弾性リング（第２弾性体）２１と、ボルト２３と、を有する。なお、図１は、図２のＩ－Ｉ線断面図を示す。タップホルダ１０は、例えば、工作機械の主軸１に装着される。タップホルダ１０には、タップ３が装着される。
トルク伝達機構１４は、第２キー溝１２と、第１キー溝１６と、半月キー１５とを有する。タップコレット１７は、コレットホルダ１３と、コレット２５と、ナット２７と、を有する。

図３は、Ｉ－Ｉ線断面図を、部品毎に分解した図である。図３に示すように、ボディ１１は、シャンク１１ａと、大径部１１ｄと、コレットホルダ穴１１ｂと、第２キー溝１２と、雌ねじ１１ｃと、先端面１１ｆと、を有する。ボディ１１は、小径部１１ｅを有しても良い。シャンク１１ａは、例えば、ストレートシャンクである。大径部１１ｄは、例えば、円筒形であり、シャンク１１ａよりも大径である。シャンク１１ａは、主軸穴に装着される。大径部１１ｄは、主軸１の端面に密接しても良い。小径部１１ｅは、ボディ１１の先端部に配置される。コレットホルダ穴１１ｂは、有底の円筒穴であり、シャンク１１ａと同軸に配置される。コレットホルダ穴１１ｂは、ボディ１１の先端面１１ｆに開口する。コレットホルダ穴１１ｂの円筒面は、平滑である。第２キー溝１２は、滑動用のキー溝である。第２キー溝１２は、先端面１１ｆから、コレットホルダ穴１１ｂの中央部まで延びる。第２キー溝１２は、シャンク１１ａの中心軸に回転対象に配置される。本実施形態のボディ１１は、２つの第２キー溝１２を有する。雌ねじ１１ｃは、コレットホルダ穴１１ｂの底面の中央に配置される。

コレットホルダ１３は、コレットホルダ穴１１ｂに挿入される。コレットホルダ１３は、中空円柱状である。コレットホルダ１３は、外円筒面１３ａと、円周片溝１３ｄと、第１キー溝１６と、フランジ１３ｂと、雄ねじ１３ｃと、テーパ穴１３ｇと、スリーブ穴１３ｅと、を有する。スリーブ穴１３ｅは、段付きの貫通穴である。スリーブ穴１３ｅは、大径部１３ｅ２と、小径部１３ｅ１と、を有する。

コレットホルダ１３の外面は、基端側から円周片溝１３ｄ、外円筒面１３ａ、フランジ１３ｂ、雄ねじ１３ｃの順に配置される。円周片溝１３ｄは、コレットホルダ１３の基端面１３ｆに配置された、断面が矩形の円周溝である。外円筒面１３ａは、平滑であり、コレットホルダ穴１１ｂと実質的に同径である。第１キー溝１６は、半月溝であり、外円筒面１３ａの先端部に配置される。フランジ１３ｂは、外円筒面１３ａのよりも大径であり、円板状である。フランジ１３ｂにスパナ掛け（例えば平行２面）が配置される。
雄ねじ１３ｃは、コレットホルダ１３の先端まで延びる。テーパ穴１３ｇは、先端に向かうにつれて大径である円錐面であり、大径部１３ｅ２に接続する。大径部１３ｅ２と、小径部１３ｅ１は、円筒面である。大径部１３ｅ２は、小径部１３ｅ１よりも大径である。円周片溝１３ｄと、雄ねじ１３ｃと、テーパ穴１３ｇと、スリーブ穴１３ｅとは、外円筒面１３ａと同軸である。

第１弾性リング１８は、断面が矩形の円環である。第１弾性リング１８の材質は、天然ゴムや合成ゴムである。第１弾性リング１８の軸方向の長さは、円周片溝１３ｄの長さよりも若干長い。第１弾性リング１８は、円周片溝１３ｄに装着される。

半月キー１５は、第１キー溝１６に装着される。半月キー１５とコレットホルダ１３は、ボディ１１内をシャンク１１ａの軸方向に一体となって往復する。このとき、外円筒面１３ａがコレットホルダ穴１１ｂの円筒面に摺動して、案内される。半月キー１５は、第２キー溝１２内を滑動する。

スリーブ１９は、フランジ１９ｃと、円筒部１９ｂと、貫通穴１９ａと、を有する。円筒部１９ｂの外径は、小径部１３ｅ１の内径と実質的に同一である。円筒部１９ｂの長さは、小径部１３ｅ１の長さと、第２弾性リング２１の長さの和よりも若干短い。フランジ１９ｃの外径は、大径部１３ｅ２の内径と実質的に等しい。貫通穴１９ａは、スリーブ１９の中心を貫通する。

第２弾性リング２１は、断面が矩形の円環である。第２弾性リング２１の材質は、天然ゴムや合成ゴムである。第２弾性リング２１は、円筒部１９ｂに装着されて、フランジ１９ｃとコレットホルダ穴１１ｂの底面との間に挟まれる。

ボルト２３は、貫通穴１９ａと小径部１３ｅ１とを貫通して、雌ねじ１１ｃに締め込まれる。これにより、ボルト２３は、スリーブ１９をボディ１１に固定する。スリーブ１９がボディ１１に締結されたときに、第１弾性リング１８と第２弾性リング２１とが圧縮される。そして、第１弾性リング１８は、その復元力によって、コレットホルダ１３を先端方向へ押圧する。第２弾性リング２１は、その復元力によって、コレットホルダ１３を基端方向へ押圧する。また、スリーブ１９は、タップコレット１７が先端方向に抜けることを防ぐ。

コレット２５は、コレットテーパ２５ａを有する。コレットテーパ２５ａは、テーパ穴１３ｇと同一のテーパ角度を有する。ナット２７は、ナットねじ２７ａを有する。コレットテーパ２５ａは、テーパ穴１３ｇに密着する。ナットねじ２７ａは、雄ねじ１３ｃに嵌まり合う。コレット２５は、ナット２７に装着されて、タップ３と共にコレットホルダ１３に締結される。ナット２７が締められると、コレット２５には、テーパ穴１３ｇから半径方向内側にナット２７の締結力の分力が働く。これにより、タップ３がコレットホルダ１３に締結される。

なお、ボルト２３は、スリーブ１９と一体に構成されて良い。この場合、貫通穴１９ａは省いて良い。

本実施形態のタップホルダ１０を用いて、リジッドタップ加工を行う。リジッドタップ加工では、主軸１を正回転しながら、ねじリードに合わせるように、主軸１の回転速度に同期して主軸１を先端方向に送り、タップ穴を加工する。タップ深さが所定の深さに達したときに、主軸１を一旦停止する。その後、主軸１を逆回転し、ねじリードに合わせるように、主軸１の回転速度に同期して主軸１を基端方向へ戻す。タップ３には、リード誤差、正逆反転誤差、主軸の送り誤差が生じ得る。本実施形態のタップホルダ１０によれば、タップコレット１７が前後方向にわずかにずれて、タップ３のねじリードに合わせてタップ３が移動する。そのため、ねじ山が崩れることなく、タップ加工できる。

図１を参照して、外円筒面１３ａは、コレットホルダ穴１１ｂに摺動して、案内される。そのため、ボディ１１が回転したときに、タップコレット１７が振れにくい。

図２を参照して、トルク伝達機構１４は滑りキー（半月キー１５）を有するため、回転方向の遊びが小さい。したがって、ボディ１１の回転にタップコレット１７の回転が良く追従する。特に、タップ加工の終点で、主軸１（ボディ１１）の回転方向が逆転する。このとき、回転の遊び分だけ、タップコレット１７の回転が主軸１の回転から遅れる。タップコレット１７の回転の遅れが大きいと、第２弾性リング２１で吸収できず、先にタップ３が後退してしまう。そのため、ねじを引きちぎる等、ねじ精度が悪化するおそれがある。
本実施形態のタップホルダ１０によれば、トルク伝達機構１４の遊びが小さいため、ボディ１１に対するタップコレット１７の回転の遅れが小さくなる。また、回転の正逆と送りのタイミングの微調整が不要である。

トルク伝達機構１４は、半月キー１５を有するため、第１キー溝１６が半月溝である。そのため、コレットホルダ１３を容易に製作できる。

ここで、第１弾性体や第２弾性体としてコイルばねを用いたときには、主軸１の回転速度が大きくなると、ねじが崩れる場合がある。例えば、スパイラルタップであるタップ３を使用した場合、加工方向にタップ３が引っ張られる。図４に示すように、通常のタップ４は、食いつき部４ａと、案内部４ｂと、シャンク部４ｃとを有する。タップ４が案内部４ｂを有する場合、食いつき部４ａが加工したねじ山に案内部４ｂが案内されて、タップ４の送り量がリード送りに自己調整される。そして、案内部４ｂが、加工したねじ山に支持されるため、タップ４が受ける引張力は、加工されたねじ山と案内部３ｂに分散して作用する。すると、ねじ山が崩れにくい。

これに対して、図１に示すように、リジッドタップ加工用のタップ３は、食いつき部３ａと、シャンク部３ｃとを有し、案内部を有さない。案内部を有さないタップ３を用いて加工すると、タップ３の送り量が、タップ３のリードに自己調整されない。そのため、リジッドタップ加工においては、タップ３の回転速度に、タップ３の進行速度が同期する必要がある。ここで、コイルばねは、伸縮量が大きく復元力が小さい。第１弾性体や第２弾性体としてコイルばねを用いたときには、タップ３の送り量が、タップ３のリードから大きく外れる場合がある。コイルばねを用いたときは、ねじ深さが深くなり、加工不良を起こしやすい。

本実施形態のタップホルダ１０は、第１弾性体である第１弾性リング１８と、第２弾性体である第２弾性リング２１とを有する。第１弾性リング１８及び第２弾性リング２１の軸方向の長さが短い。また、第１弾性リング１８及び第２弾性リング２１の弾性率が高い。そのため、ボディ１１に対するタップコレット１７の進退量が小さい。
本実施形態のタップホルダ１０によれば、第１弾性リング１８や第２弾性リングの伸縮量が小さく、一定の力で弾性力を有するため、タップコレット１７がタップ３のリードに合わせて微小量だけ調整される。そのため、加工精度が向上する。

コレットホルダ１３の基端面１３ｆとコレットホルダ穴１１ｂの底面との隙間は、わずかである。そのため、コレットホルダ１３がボディ１１に対して大きく後退すると、コレットホルダ１３がコレットホルダ穴１１ｂに衝突する。これにより、コレットホルダ１３の後退幅が定まる。コレットホルダ１３の後退幅が制限されるため、コレットホルダ１３が後退しすぎることによる第１弾性リング１８の破壊が抑制される。

以上のように、本実施形態のタップホルダ１０は、高速回転でのタップ加工に好適に利用できる。

＜第２実施形態＞
図５に示すように、本実施形態のタップホルダ１００は、タップコレット１１７と、トルク伝達機構１１４と、皿ばね（第１弾性体）１１８と、皿ばね（第２弾性体）１２１と、を有する。タップコレット１１７は、コレットホルダ１１３を有する。タップホルダ１００のその他の構成は、第１実施形態のタップホルダ１０と実質的に同一である。

コレットホルダ１１３は、第１実施形態の円周片溝１３ｄに比べて、シャンク１１ａの軸方向に深い円周片溝１１３ｄを有する。皿ばね１１８は、円周片溝１１３ｄとコレットホルダ穴１１ｂの間に配置される。好ましくは、複数の皿ばね１１８が、円周片溝１１３ｄとコレットホルダ穴１１ｂの間に配置される。
コレットホルダ１１３は、第１実施形態の大径部１３ｅ２に比べて、シャンク１１ａの軸方向に深い大径部１１３ｅ２を有する。フランジ１９ｃと大径部１１３ｅ２との間に、深さの深い空間が生ずる。皿ばね１２１は、フランジ１９ｃと大径部１１３ｅ２との間に配置される。好ましくは、複数の皿ばね１２１が、フランジ１９ｃと大径部１１３ｅ２との間に配置される。

トルク伝達機構１１４は、第１キー溝１１６と、平行キー１１５と、第２キー溝１２と、を有する。第１キー溝１１６は、角溝である。平行キー１１５は、第１キー溝１１６に締結され、第２キー溝１２を滑動する。

平行キー１１５は、第１キー溝１１６に締結されるため、第１キー溝１１６に対して傾くことを抑制される。第１弾性体及び第２弾性体が皿ばね１１８、１２１であるため、耐久性が高い。

＜第３実施形態＞
図６に示すように、本実施形態のタップホルダ２００は、タップコレット２１７と、トルク伝達機構２１４と、第１弾性リング２１８と、を有する。タップコレット２１７は、コレットホルダ２１３を有する。第１弾性リング２１８は、ボディ１１とフランジ２１３ｂとの間に挿入される。タップホルダ２００のその他の構成は、第１実施形態のタップホルダ１０と実質的に同一である。

トルク伝達機構２１４は、スプライン穴２１２と、スプライン軸２１５と、を有する。スプライン穴２１２は、コレットホルダ穴１１ｂの先端部に配置される。スプライン軸２１５は、コレットホルダ２１３の外円筒面１３ａの先端部に配置される。スプライン軸２１５は、スプライン穴２１２に嵌りあい、シャンク１１ａの軸方向に滑動する。

コレットホルダ２１３は、第１実施形態における円周片溝１３ｄを有しない。第１弾性リング２１８は、先端面１１ｆと、フランジ２１３ｂとの間に挿入される。

トルク伝達機構２１４は、スプラインであるため、ボディ１１に対するコレットホルダ２１３の円周方向の遊びが小さい。

本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１０、１００、２００タップホルダ
１１ボディ
１１ｂコレットホルダ穴
１３ｅスリーブ穴
１４、１１４、２１４トルク伝達機構
１７、１１７、２１７タップコレット
１８、１１８、２１８第１弾性体
１９スリーブ
２１，１２１第２弾性体
２５ｂタップ装着穴

Claims

先端側に開口し中心軸に沿って延びるコレットホルダ穴を有するボディと、
前記コレットホルダ穴に進退可能に挿入されたタップコレットであって、
先端部に配置されたタップ装着穴と、
基端側に配置され、前記中心軸に沿って延びるスリーブ穴と、
を有するタップコレットと、
前記ボディの回転を前記タップコレットに伝達するトルク伝達機構と、
前記ボディと前記タップコレットとの間に配置され、前記タップコレットを先端方向に押圧する第１の弾性リングと、
前記スリーブ穴に挿入されて前記ボディに配置され、前記タップコレットが先端方向に抜けることを防ぐスリーブと、
前記スリーブと前記タップコレットとの間に配置され、前記タップコレットを基端方向に押圧する第２の弾性リングと、
を有する、タップホルダ。
前記トルク伝達機構は、
前記タップコレットに配置された第１キー溝と、
前記コレットホルダ穴に配置された第２キー溝と、
前記第１キー溝又は第２キー溝のいずれか一方に配置され、前記第１キー溝又は第２キー溝の他方を滑動するキーと、
を有する、
請求項１に記載のタップホルダ。
先端側に開口するコレットホルダ穴を有するボディと、
前記コレットホルダ穴に進退可能に挿入されたタップコレットであって、
先端部に配置されたタップ装着穴と、
基端側に配置されたスリーブ穴と、
を有するタップコレットと、
前記ボディの回転を前記タップコレットに伝達するトルク伝達機構であって、
前記タップコレットに配置された第１キー溝と、
前記コレットホルダ穴に配置された第２キー溝と、
前記第１キー溝又は第２キー溝のいずれか一方に配置され、前記第１キー溝又は第２キー溝の他方を滑動するキーと、
を有するトルク伝達機構と、
前記ボディと前記タップコレットとの間に配置され、前記タップコレットを先端方向に押圧する第１の弾性リングと、
前記スリーブ穴に挿入されて前記ボディに配置され、前記タップコレットが先端方向に抜けることを防ぐスリーブと、
前記スリーブと前記タップコレットとの間に配置され、前記タップコレットを基端方向に押圧する第２の弾性リングと、
を有する、タップホルダ。
前記キーは、前記第１キー溝に配置された半月キーである、
請求項２又は３に記載のタップホルダ。
前記トルク伝達機構は、
前記タップコレットに配置されたスプライン軸と、
前記ボディに配置され、前記スプライン軸と互いに滑動するスプライン穴と、を有する、
請求項１に記載のタップホルダ。
前記スリーブ穴は、段付きの貫通穴であって、
先端側に配置された大径部と、
基端側に配置された小径部と、を有し、
前記スリーブは、
前記小径部よりも大きい径を有し、前記大径部の内部に配置されたフランジと、
前記小径部を貫通する円筒部と、を有し、
前記第２の弾性リングは、前記フランジと、前記大径部の端面との間に配置される、
請求項１～５のいずれかに記載のタップホルダ。
前記第１の弾性リングは、前記コレットホルダ穴と前記タップコレットとの間に配置される、
請求項１～６のいずれかに記載のタップホルダ。
前記第１の弾性リングは、前記ボディの先端面と、前記タップコレットとの間に配置される、
請求項１～７のいずれかに記載のタップホルダ。