JPH0435297B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 工作機械の主軸Ｓの円錐形受容孔Ｂ内に挿入
可能かつ締込み可能なシヤフト部分２，２′と、
該シヤフト部分の前方延長部を形成するフランジ
部分３，３′と、前記主軸の扁平前端面２７に当
接する前記フランジ部分３，３′に設けた扁平リ
ング面２６と、前記シヤフト部分２，２′の最大
直径の前部範囲に設けた円筒形ガイド面１１，１
１ｂ，１１ａと、前記主軸Ｓの円錐形受容孔Ｂの
内周面に係合可能な、前記シヤフト部分の最大直
径の前部範囲に設けた円錐リング１３と、前記フ
ランジ部分３，３′と円錐リング１３との間に配
置されていて該円錐リングを軸方向で支持する弾
性的な受け座２１とを有する工具ホールダ１，
１′において、主軸Ｓの円錐受容孔Ｂの内部に位
置しているシヤフト部分２，２′の最小直径の後
部範囲で、前記第１の円錐リング１３から軸方向
で間隔をおいて前記円錐受容孔Ｂの内周面に係合
可能でかつ第２の弾性的な受け座２２に軸方向で
支持される第２の円錐リング１４のための第２の
円筒形ガイド面１２が設けられていることを特徴
とする、工具ホールダ。

２ 両円錐リング１３，１４，２８，３３の少な
くとも１つがスリツト１９，２９を有している、
請求の範囲第１項記載の工具ホールダ。

３ 円錐リング１３，１４に１つの切通しスリツ
ト１９が設けられている、請求の範囲第２項記載
の工具ホールダ。

４ 複数の切込みスリツト２９が夫々、円錐リン
グ２８の幅の一部分のみにわたつて延びている、
請求の範囲第２項記載の工具ホールダ。

５ シヤフト部分２′の最大直径の前部範囲に設
けられている少なくとも円筒形ガイド面１１ａ，
１１ｂに沿つて雄ねじ山部３２が設けられてお
り、かつ所属の円錐リング３３が、前記雄ねじ山
部に対応した雌ねじ山部３４を有している、請求
の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載
の工具ホールダ。

６ 雄ねじ山部３２の前後に夫々１つの円筒形ガ
イド面１１ａ，１１ｂが設けられており、かつ円
錐リング３３が前記ガイド面に対応した内面１５
ａ，１５ｂを有している、請求の範囲第５項記載
の工具ホールダ。

７ フランジ部分３が背面の少なくとも一部分に
振動減衰ライニング３０を有している、請求の範
囲第１項から第６項までのいずれか１項記載の工
具ホールダ。

８ 振動減衰ライニング３０がプラスチツクから
成る、請求の範囲第７項記載の工具ホールダ。

技術分野 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念による
形式の工具ホールダ又はそれに類するものに関す
る。

背景技術 前記形式の、フライスアーバとして構成された
工具ホールダはドイツ連邦共和国特許出願公開第
1900080号明細書に基づいて公知であり、この場
合ベース体は円錐スリーブのための座面の後方で
は、端部に至るまで一貫して円筒形のシヤフトと
して構成されている。該シヤフトは、主軸の円筒
孔部分内に入り込んでおり、該円筒孔部分は主軸
の円錐受容孔の後方に接続している。この円筒孔
部分は円錐受容孔以上に精密には加工されてい
ず、従つてフライスアーバのための心定め機能又
はガイド機能を全く有していない。

このようなフライスアーバでは、シヤフトが円
筒形であるゆえに、円錐形受容孔の後方に円筒孔
部分を有するように主軸を円筒形シヤフトに合わ
せて構成することが必要である。フライスアーバ
の円筒形シヤフトによつて、円錐体に対比して剛
性の低下が生じる。フライスアーバが事実上、た
だ１つの制限された範囲でしか、つまりシヤフト
からフランジへの移行部位でしか固定的に締込ま
れていず、円筒形シヤフトの端部は特に心定め又
はガイドされていないので、充分な回転真円精度
が保証されていない。

発明の開示 本発明の課題は、現存の欠点及び不充分な点を
克服して、冒頭で述べた形式の工具ホールダを改
良し、前記の先行技術に対比して工具ホールダの
シヤフト部分と主軸との間の連結部の剛性を高め
ると同時に回転真円精度をも高め、しかも慣用の
工具ホールダに対比してシヤフト部分自体の剛性
に著しい損失を及ぼすことがないようにし、更に
主軸の扁平端面に工具ホールダのフランジ部分を
特に効果的に接触させようとすることである。更
に本発明の目的は、以上の課題を達成しようとす
るにも拘らず工具ホールダをできるだけ汎用する
ことができ、すなわち、公知の実施態様の場合の
ような主軸の特殊構成を全く必要とせず、むしろ
種々異なつた円錐・締付け系において、例えば終
端ピンの有無の如何を問わず標準型の円錐体に対
して工具ホールダを使用することができ、特に
又、自動工具交換式機械でも使用できるようにす
ることである。これに関連して生じるその他の問
題点は、本発明の開示した解決手段の説明から自
ら明らかである。

冒頭で述べた形式の工具ホールダにおける前記
問題点を解決するための本発明の構成手段は、シ
ヤフト部分の後部範囲に、いま１つの弾性的な受
け座に支持される第２の円錐リングのための第２
の円筒形ガイドが設けられている点にある。

このような工具ホールダは一連の有利な特性に
よつて顕著な進歩性を有している。ベース体は主
軸の円錐形受容孔の２つの部位で、しかも最大径
と最小径の範囲で固定的かつ正確に締込まれるの
で、シヤフト部分と主軸との間に大きな連結剛さ
が生じる。振動発生率及びチヤツタリング傾向が
著しく低下される。一方の円錐リングが他方の円
錐リングには無関係にシフト可能かつ調整可能で
あるがゆえに、この調整は高い確実性を以て得ら
れ、しかも主軸の受容孔の円錐頂角の製作誤差も
補償される。主軸の扁平端面に対する工具ホール
ダのフランジ部分の所望の接触は確実に達成され
る。それにも拘らず高い回転真円精度も得られ
る。シヤフト部分は慣用の工具の場合のように設
計することができるので、それ自体高い剛性を有
している。

それのみならず、前記のように構成された工具
ホールダは多種多様の使用例に適している。本発
明の工具ホールダは主軸を特殊に構成する必要が
なく、むしろ、現在慣用の円錐体、チヤツク系及
び工具交換装置において使用できるようにいかな
る難点なしに構成することができる。この場合、
必要なことは他のすべての工具において必要とさ
れる適当な締付け手段の構成だけである。

本発明の範囲で使用される工具ホールダという
概念は、加工作業を実施するために考慮されかつ
主軸に着脱可能に固定されねばならないすべての
エレメントを包含するものである。この場合の工
具ホールダは、特に工具、工具支持体、その延長
部又はその他の部分を装着する、いわゆる取付け
基部であり、あるいは単一工具であつてもよい。

弾性的な受け座としては特に、いわゆるＯリン
グ又は、リングばねとして作用する類似の部材が
設けられる。しかし、同一目的を満たす別の形式
の部材又は機構を使用することも可能である。

工具ホールダの特別な実施態様は、両円錐リン
グの少なくとも１つがスリツトを有している点に
ある。事情に応じて両方の円錐リングにスリツト
を設けておくのが有利である。シヤフト部分にお
ける円筒形ガイド面及び円錐リングの内面をそれ
相応に設計することによつて、前記円錐リングは
軽度のプレロードをかけた状態でシヤフト部分に
装嵌することができる。これによつて最初から遊
びのない状態が保証されている。他面において、
主軸の受容孔内で工具ホールダを締込む際に或る
程度当該円錐リングを狭幅にせばめ、これによつ
て、場合によつては前以て存在している遊びを除
くようにすることも可能である。

スリツトは種々異なつた形式で構成することが
できる。円錐リングの一方の端縁から他方の端縁
へ切通す連続した１つのスリツトを設けることが
できる。また円錐リングの全幅を切通さない複数
の切込みスリツトが設けられてもよく、その場合
特に、一方の端縁から切込まれた切込みスリツト
と他方の端縁から切込まれた切込みスリツトとが
交互に、円錐リングの全周にわたつて適当数分配
して設けられている。

本発明の別の実施態様によれば円錐リングのた
めのガイド面又は取付け部の少なくとも１つに沿
つて、特にシヤフト部分の前部範囲に設けた少な
くとも円筒形ガイドに沿つて雄ねじ山部が設けら
れており、しかも所属の円錐リングが前記雄ねじ
山部に対応した雌ねじ山部を有している。このよ
うなねじ山部によつて円錐リングを調整すること
が可能である。大抵は、ごく僅かな調整行程で充
分である。これによつて、特に不都合な条件の場
合、例えば主軸の円錐形受容孔が、規格によつて
許容される製作誤差の限度に達しているか又は該
限度を超えている場合ですら、その都度の事情に
正確に適合することが可能になる。主軸における
シヤフト部分の位置固定と主軸の扁平端面に対す
るフランジ部分の面接触との間には常に正確な調
和が得られる。前記の実施態様は、例えば工具を
装着してフライス作業する際に半径方向の応力又
は力が強い場合には特に重要である。

ねじ山による円錐リングの調整可能性は第１
に、前部円錐リングについて考慮され、後部円錐
リングは所属の円筒形ガイド面上を摺動自在であ
り、要するにねじ山を有していないのが有利であ
る。しかし、両方の円錐リングに調整ねじ山部を
設けるのが有利であるような場合もあり得る。こ
のような場合もやはり本発明の範囲に属する。

前記ねじ山部以外にただ１つの円筒形ガイド面
を設けておけば充分ではあるが、シヤフト部分の
雄ねじ山部の前後に夫々１つの円筒形ガイド面が
設けられているのが有利であり、この場合円錐リ
ングは前記ガイド面に対応した円筒形内面を有し
ている。これによつて円錐リングはねじ山の前と
後ろで正確にガイドされている。両ガイド面は異
なつた直径を有しているので、段階構成が生じ
る。

弾性的な受け座、例えばＯリングは、ねじ山を
有する円錐リングの場合同時に回動防止手段とし
て役立つ。前記受け座は、該受け座に端面で接す
る円錐リングによつて、ねじ山により規制された
全螺合範囲において圧縮荷重を受けるように構成
するのが有利である。その他の構成尺度は、いず
れにしても、受け座のばね行程の範囲内で主軸の
円錐形受容孔においても主軸の扁平端面において
も所望のように接触が確実に行われるように調和
されている。

主軸の扁平端面に工具ホールダのフランジ部分
の背面を接触させる場合、全面的にであれ、特に
半径方向外寄りのリング状支持範囲においてであ
れ、金属的な接触が通常生じる。横方向応力及び
曲げ応力が大きい場合、支持面もしくは該支持面
直径を、工具ホールダを使用しようとする主軸の
直径に等しくするのが有利である。

異なつた態様によれば、工具ホールダのフラン
ジ部分は少なくとも一部分に振動減衰ライニング
を有している。この手段が有利になるのは中ぐり
作業を行う場合である。この場合、応力は比較的
小さいが、減衰すべき又は抑えるべきチヤツタリ
ング振動の発生する怖れがあるからである。

振動減衰ライニングのためには種々の材料が考
えられる。該振動減衰ライニングは例えば硬質
PVC又はPTFEのようなプラスチツクあるいは
PTFEをベースとするプラスチツクから成るのが
殊に有利である。これは特に、工作機械の案内路
のために公知になつているような材料である。

材料の選択もしくは設定並びに材料の設計によ
つてその都度の要求に対する適合が得られる。例
えば500乃至1000Hzの主要範囲の中波振動を減衰
するのに適したライニングを設けることにいかな
る困難もない。

本発明のその他の詳細、特徴及び利点は、実施
例の以下の説明、所属の図面及び請求の範囲に基
づいて明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は主軸の前方部分と工具ホールダの軸方
向縦断面図、第２図及び第３図は第１図に示した
工具ホールダの両円錐リングを夫々別個に示した
側面図、第４図は異なつた態様の円錐リングの部
分側面図、第５図は一部破断して示した異なつた
態様のフランジ部分の側面図、第６図は一部破断
して示した異なつた態様の円錐リング及びその受
容部位の側面図である。

発明を実施するための最良の形態 次に図面につき本発明の実施例を詳説する。

いわゆる取付け基部の形の工具ホールダ１が第
１図では、工作機械例えば加工センタのボール盤
などの主軸Ｓの円錐形受容孔Ｂに挿入した位置で
示されている。該工具ホールダ１は自動工具交換
系で使用するために適しかつ円錐形状のシヤフト
部分２と、該シヤフト部分の前方継続部を成すフ
ランジ部分３とを有している。フランジ部分３
は、工具交換系のグリツパによつて把持するため
の周方向溝５をもつたリングフランジ４を備えて
いる。また該リングフランジ４は、慣用のように
互いに対向した２つの部位に、主軸に設けた連行
ドグの入り込むための切欠きを有することもでき
る。工具ホールダ１は、前方端面を起点とする孔
６を有し、該孔は円筒座７と、その後位のねじ山
部分８とを有している。これによつて、それ相応
に構成された工具、フライスアーバ、延長部又は
その他の作業要素を取付け基部内に確実かつ正確
に保持することが可能である。

シヤフト部分２の後部孔９内にはボルト１０が
螺入されており、該ボルトの端部の茸状ヘツド１
０ａには、主軸Ｓ内に設けられた公知形式のチヤ
ツク装置（図示せず）の引締めチヤツクなどが、
工具ホールダ１を矢印Ｆの方向で受容孔Ｂ内へ引
込んで該受容孔内に緊締するために係合すること
ができる。

シヤフト部分２はその前端部及び後端部に、
夫々精密加工された円筒形のガイド面１１，１２
を、該ガイド面に沿つて摺動可能な円錐リング１
３，１４のための座面として有している（第２図
及び第３図参照）。各円錐リング１３，１４は、
前記ガイド面１１，１２に対応した嵌合面を有す
る円筒孔１５，１６と円錐外面１７，１８とを有
している。

該円錐外面１７，１８の円錐頂角は主軸Ｓの円
錐形受容孔Ｂの円錐頂角に等しい。図示の実施例
では各円錐リング１３，１４にはスリツトが切ら
れており、つまり１本の円錐母線に沿つて連続し
た縦スリツト１９が設けられている（第２図及び
第３図）。

両方の円筒形のガイド面１１と１２との間の範
囲ではシヤフト部分２は円錐形状を有し、しかも
この円錐面２０の外側寸法は主軸Ｓの円錐形の受
容孔Ｂの内側寸法よりも幾分小さいが、円錐面２
０と受容孔Ｂとの円錐頂角は等しいので、両ガイ
ド面１１と１２間の範囲ではシヤフト部分２の円
錐面２０と受容孔Ｂの円錐面とは、等しい僅かな
相互間隔をおいて同心的に延びている。

両円錐リング１３，１４のための弾性的な受け
座が符号２１，２２で示されている。図示の有利
な実施例では該受け座は、弾性材料殊に適当なプ
ラスチツクから成るリングとして構成されてい
る。しかし又、受け座として別のエレメント特に
ばね機構を設けることも可能である。第１図の図
示とは異なり、受け座２１，２２を支持する半径
方向面２３，２４の代りに、受け座を部分的に受
容する溝を設けておくことも可能である。円錐リ
ング１３及び１４は、円筒形のガイド面１１，１
２に装嵌したのち、シヤフト部分２の周方向溝に
嵌込まれたリング２５又はその他の適当な機素に
よつて、後方への滑落が防止される。

例えば工具交換機によつて工具ホールダ１を主
軸Ｓの受容孔Ｂ内へ導入し、次いで、ボルト１０
の茸状ヘツド１０ａに係合するチヤツク装置によ
つて把持して受容孔Ｂ内へ引込む場合、円錐リン
グ１３，１４が先ず受容孔Ｂの円錐面に接触す
る。円錐リング１３と１４は互いに無関係に所属
のガイド面１１，１２に沿つて摺動可能であるの
で、互いに対応した面の円錐頂角の製作誤差も補
償される。これにより、円錐リングの範囲では主
軸の受容孔に工具ホールダ１を申し分なく接触さ
せることが保証されている。工具ホールダを主軸
内へ更に引込むことによつて弾性的な受け座２１
及び２２は事情に応じて、フランジ部分３の背面
側の扁平リング面２６が主軸Ｓの扁平端面２７に
接触するまで、或る量だけ緊縮されて一層締付け
られる。受け座２１，２２のばね力は同時に円錐
リング１３，１４を受容孔Ｂの円錐内面に固定的
に圧着される。円錐リング１３，１４と所属の円
筒形のガイド面１１，１２との間に或る程度の僅
かな遊びが万一存在しているような場合には、受
け座２１，２２による締付けによつて一方又は両
方の円錐リング１３，１４が同時にせばめられ、
これによつて、いかなる遊びも完全に除かれる。
しかし当該円錐リングが初めからプレストレスを
かけて所属のガイド面にかぶさるように設計する
ことも可能である。

第４図に部分的に示した円錐リング２８では、
該円錐リングの一方の端縁と他方の端縁とを夫々
起点とする切込みスリツト２９が順次交互に設け
られている。該切込みスリツト２９の数と大きさ
並びに深さは、その都度その都度に最適な円錐リ
ング特性が得られるように選ばれる。図示の切込
みスリツトの配設以外に、特にＨ形のスリツトを
付加的に構成することも可能である。

第５図に示した工具ホールダ３１の実施態様で
は、第１図の実施態様とは異なつて、フランジ部
分３と主軸Ｓの扁平端面２７との間に決して直接
的な金属接触は行われず、むしろプラスチツク製
の振動減衰（吸振）ライニング３０が介在し、該
ライニングはフランジ部分３の背面側の扁平リン
グ面に例えば接着により固定されている。その他
の点では、第１図ついて述べたことは本実施態様
でもそれ相応に当て嵌まる。円錐リング１３並び
に所属の弾性的な受け座２１の配置関係は第５図
からも明らかである。

第６図に示した実施例では、第１図に等しい又
は相当する構成部分には第１図と同じ符号を付し
た。この場合も主軸Ｓの受容孔Ｂ内に装嵌された
位置で示したシヤフト部分２′とフランジ部分
３′とから成る工具ホールダ１′はシヤフト部分
２′の前部範囲に雄ねじ山部３２を備え、該雄ね
じ山部は比較的小さなねじ山ピツチを有している
のが有利である。該雄ねじ山部の前後には、２つ
の精密な円筒形のガイド面１１ａ，１１ｂが設け
られており、しかもガイド面１１ａは雄ねじ山部
３２よりも小さな外径を、またガイド面１１ｂは
雄ねじ山部３２よりも大きな外径を有している。

円錐外面１７を有する円錐リング３３は、前記
円筒形のガイド面１１ａ，１１ｂに対応して嵌合
する異なつた直径の２つの円筒孔１５ａ，１５ｂ
を有し、両円筒孔の間には、シヤフト部分２′の
雄ねじ山部３２に噛合う雌ねじ山部３４が設けら
れている。この場合も円錐リング３３がその端面
で以てＯリングの形の弾性的な受け座２１に当接
している。その場合の条件は、円錐リング３３が
雄ねじ山部３２に螺合した状態で、しかもその際
円錐リング３３の軸方向調整のために使用される
範囲では受け座２１が常に圧縮負荷され、あるい
はプレロードを受けているように選ばれている。
これによつて、遊びがなくなり、かつ特定の工作
機械において規定された工具ホールダ装着条件に
申し分なく適合する以外に、稼働後に工具ホール
ダ１′を主軸から抜取つて例えば次回の使用まで
マガジン内に収納する場合にシヤフト部分２′上
で円錐リング３３が回動する不都合が防止され
る。

シヤフト部分２′の後端部にもやはり、雌ねじ
山部を有する円錐リングを、第６図で前記円錐リ
ングについて示したのと同等又は類似の形式で構
成・配置することが可能である。しかしながら後
部円錐リングについては、第１図の後部円錐リン
グ１４について説明したように摺動自在な配置形
式を選ぶのが特に有利である。

前述のかつ図示のすべての構成手段は、公知の
従来技術が許容する限り、夫々単独で又は組合わ
せにおいても、本発明に帰属するものと看做され
ねばならない。