JPH08108317A

JPH08108317A - タップホルダー

Info

Publication number: JPH08108317A
Application number: JP24593894A
Authority: JP
Inventors: Koji Otsuki; 浩司大槻
Original assignee: KATO KOKI KK
Current assignee: KATO KOKI KK
Priority date: 1994-10-12
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】過負荷が加わっても所定のねじ加工を完了し
うる折損予知機能を備えたタップホルダーの提供。【構成】ストッパー１４ｂを有するタップコレット本
体１４と、前記ストッパーと遊びをもって係合しうる係
合爪１７ｃを有するトルク伝達環１７と、タップコレッ
ト本体内部にその軸方向に摺動可能に配設された摺動子
１９と、圧子２０と、圧子を摺動子側へ押圧するトルク
ばね２１と、これら両者１９、２０それぞれが有するテ
ーパ部間で形成されるＶ字状溝とタップコレット本体と
トルク伝達環とに係合してトルク伝達環からタップコレ
ット本体に回転力を伝達しうるトルク伝達ボール１６と
から構成されたタップコレット２７が装着され、摺動子
の移動を検知して電気信号を出す過負荷トルク検出機構
１１を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はタップホルダーおよびタ
ップコレットに関する。さらに詳しくは、工作機械の主
軸に装着されたタップホルダーにおいて、先端部にタッ
プを具備し、雌ねじ加工時にタップに過負荷が加わった
ときにこの過負荷を自動検知する機構を有し、タップを
折損することなく工作機械を自動停止させるか、または
停止させずに加工途中の雌ねじを加工完了することを可
能とし、且つ内蔵する電源電池の無駄な消耗を防止する
ことができるタップホルダー、およびかかるタップホル
ダーに好適に用いられるタップコレットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械の主軸に装着して回転せ
しめられる工具ホルダにおけるドリル、タップなどの回
転工具の摩耗や折損等の異常を検知する手段として、特
公昭６４−１２６８号公報に開示された回転工具の折損
予防装置が知られている。この折損予防装置は、機械の
主軸に装着して回転せしめられる工具ホルダ本体と、該
工具ホルダ本体に回転可能に嵌着された工具把持軸と、
該工具把持軸に前記工具ホルダ本体の回転力を伝達する
伝動部材と、該伝動部材に組み付けられタップに加わる
負荷が過負荷になったときには前記回転力を伝達しない
トルクリミッタと、該トルクリミッタの動作時に生じる
前記工具ホルダ本体と前記伝動部材との相対運動を検出
する検出手段とから構成されている。

【０００３】かかる構成により、切削加工中にドリル、
タップなどの回転工具の刃先が摩耗するなどして切削ト
ルクが増大すると、トルクリミッタが作動して、工具ホ
ルダ本体と伝動部材との間にスリップが生じ、被加工物
（以下、ワークという）に拘束された回転工具、工具把
持軸および伝動部材はその回転を停止する。一方、工具
ホルダ本体は回転を続けるので、検出手段は停止状態の
伝動部材と回転する工具ホルダ本体との相対運動を検出
する。

【０００４】このように、工具ホルダ本体に組み付けら
れたトルクリミッタの作動を検出する手段を設けること
により、加工作業中に回転工具に過負荷が加わって回転
工具が停止し、工具ホルダ本体が空転するという異常が
発生した場合、その異常状態をインプロセス検出しよう
とするものである。

【０００５】この従来のタップホルダーを用いた場合の
ねじ切り加工プロセスの一例を、図１８を参照しながら
説明する。

【０００６】ワークからタップにトルクリミッタの設定
トルクを越える、いわば過負荷トルクが加わらない場合
は通常のねじ加工を継続し、所定長さだけねじ切りを行
った後は、主軸の逆転およびピッチ戻しによってタップ
をワークから抜き取り、ついで計画どおりの次加工等を
行い、加工を完了する。

【０００７】一方、タップに過負荷トルクが加わった場
合は、トルクリミッタが働いて工具ホルダ本体が空転
し、それにより受信機が作動してアラームが発せられる
とともに工作機械の主軸回転および送りが停止する。そ
れ以降は作業者が手動で前記受信機のアラームおよび工
作機械側のアラームを解除し、タップの抜き取り作業を
行う。そして、再び工作機械の自動運転を開始させるこ
とになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ト
ルクリミッタに設定されている設定トルクを超える過負
荷トルクが、加工作業中の回転工具にかかると、トルク
リミッタが作動して回転工具が停止し、工具ホルダ本体
が空転することになる。

【０００９】従って、ワークに雌ねじ加工を行うタッピ
ング加工でタップが正転している加工途中に過負荷トル
クが発生してタップが停止した場合、工具ホルダ本体を
逆転させてワークからタップを抜き取る必要があり、ワ
ークを雌ねじが不完全ねじのまま放置せざるを得ないと
いう問題点があった。

【００１０】この様に、加工途中で過負荷が生じて、タ
ップが抜き取られると雌ねじが不完全ねじとなり、ワー
クは不良品となってしまう。

【００１１】本発明はかかる問題点を解消するためにな
されたものであり、過負荷が加わっても所定のねじ加工
を完了しうる折損予知機能を備えたタップホルダーおよ
びかかるタップホルダーに好適に用いられるタップコレ
ットを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第一態様に係る
タップホルダ−は、工作機械の主軸Ｓに連接されて回転
駆動される第一部材（17）と、該第一部材に対して相対
的に回転可能であり且つ第一部材の回転を受けてタップ
（Ｔ）を回転させることも可能な第二部材（14）と、該
第二部材に内蔵され、タップに加わる過負荷によってそ
の軸方向に移動しうる摺動子（19）と、該摺動子の移動
を検知して電気信号を出す過負荷トルク検出機構（11）
と、該検出機構の電気信号によって起動し、電波または
光を発信する送信器（36）と、該送信器に給電する電池
（46）とを備えており、前記第一部材および第二部材が
ともに、相互の回転角度を一定以下に制限するための係
止部（14b ）、（17c ）を有することを特徴としてい
る。

【００１３】本発明の第二態様に係るタップコレット
は、先端部に雌ねじ加工をする為のタップ把持部を有す
るタップコレット本体（14）と、該タップコレット本体
外周に回動可能に嵌合して、工作機械の主軸からの回転
力をタップコレット本体に伝達しうるトルク伝達環（1
7）と、タップコレット本体内部にその軸方向に摺動可
能に配設された、テーパ部を有する摺動子（19）と、該
摺動子のテーパ部に対向するテーパ部を有する圧子（2
0）と、該圧子を摺動子側へ押圧するためのトルクばね
（21）と、これら両テーパ部間で形成される実質的にＶ
字状溝とタップコレット本体とトルク伝達環とに係合し
てトルク伝達環からタップコレット本体に回転力を伝達
しうるトルク伝達ボール（16）とからなり、前記トルク
伝達ボールは、前記トルクばねで設定される一定のトル
クを越える過負荷ではトルクばねに抗して摺動子と圧子
とを離間させるとともに、トルク伝達環との係合が解除
されるように構成されており、前記タップコレット本体
およびトルク伝達環がともに、相互の回転角度を一定以
下に制限するための係止部（14b ）、（17c ）を備えて
なることを特徴としている。

【００１４】本発明の第三態様に係るタップホルダ−
は、その先端に着脱可能に装着された前記第二態様のタ
ップコレット（27）と、前記摺動子（19）の作動を検出
して電気信号を出す検出器（11）と、この検出器（11）
の信号によって起動して警報信号を出力する無線送信器
（36）と、この無線送信器（36）に給電する電池（46）
とを具備したことを特徴としている。

【００１５】このタップホルダーにおいて、タップ
（Ｔ）の過負荷トルクにより作動する摺動子（19）の動
きを検出して、電気信号を出す検出器（11）の信号で起
動して警報信号を出力する無線送信器（36）と、この無
線送信器（36）に給電する電池（46）とを具備し、検出
器（11）が摺動子（19）の作動を検出した都度、検出器
（11）の信号で起動して、一定時間のみ無線送信器に作
動電力を電池（46）より給電するタイマ回路（62）を具
備するのが電池の無駄な消耗を防止することができる点
で好ましい。

【００１６】本発明の第四態様に係る警報システムは、
前記第三態様のタップホルダーに、このタップホルダー
からの警報信号を受信する受信器（56）をも具備したこ
とを特徴としている。

【００１７】

【作用】本発明の第一態様に係るタップホルダーによれ
ば、タップを回転させ且つその軸方向送りによって正常
切削加工を行うことができるのはもちろんのこと、所定
値以上のトルクがタップに加わったときに、第二部材に
内蔵された摺動子がその軸方向に変位することにより、
過負荷トルク検出機構が作動するため、アラームを発生
したり、それに加えて駆動を停止せしめたりすることが
可能となる。さらに、過負荷トルク検出機構が作動して
も、第一部材と第二部材とに形成された係止部同士の係
合によってタップの回転を自動的に継続せしめることも
可能である。したがって、タップに過負荷が加わったと
しても、所定ピッチだけのねじ切り加工を完了したうえ
で工作機械の作動を停止させうるので、ねじ切り加工の
途中で停止してしまってワークを廃却しなければならな
い、という問題が回避できる。

【００１８】本発明の第二態様に係るタップコレットに
よれば、正常切削加工を行うことができるのはもちろん
のこと、所定値以上のトルクがタップに加わったときに
タップコレット本体に対して回転するトルク伝達環によ
り、摺動子および圧子それぞれのテーパ部から形成され
るＶ字溝に押圧されるトルク伝達ボールによって摺動子
と圧子とが互いに離間させられる。つまり、摺動子はタ
ップコレット本体の軸方向に移動する。したがって、こ
のタップコレットを装着した、たとえば本発明の第三態
様に係るタップホルダーでは、この摺動子の移動を検出
することが可能となり、検出器を適用して各種信号の発
信も容易になされる。また、制御方法の選択によって
は、過負荷が検出されても、タップコレット本体とトル
ク伝達環とに形成された係止部同士の係合によってタッ
プの回転を自動的に継続せしめることも可能である。し
たがって、タップに過負荷が加わったとしても、所定ピ
ッチだけのねじ切り加工を完了したうえで工作機械の作
動を停止させうるので、ねじ切り加工の途中で停止して
しまってワークを廃却しなければならない、という問題
が回避できる。

【００１９】なお、本発明のタップホルダーおよびタッ
プコレットでは、タップに過負荷が加わった場合に従来
のタップホルダー等のように部品間の相対回転を検知す
るのではなく、摺動子の軸方向の直線移動を検知するた
め、複雑な機構を必要とせず、簡単な接点を採用しうる
という利点がある。

【００２０】本発明の第四態様に係る警報システムによ
っても上記作用を奏しうることは明らかである。

【００２１】さらに具体的に、添付図面中の符号を用い
て図面参照が可能なかたちで本発明の上記タップコレッ
トおよびタップホルダーを用いた場合の作用の一例を説
明する。

【００２２】工作機械の主軸（Ｓ）にシャンクを嵌着し
てタップホルダー（１）を取付け、タップホルダ−
（１）の先端にタップコレット（27）を装着すると共
に、このタップコレット（27）の先端にタップ（Ｔ）を
取付ける。タップ（Ｔ）がワーク（Ｗ）の下穴に臨んだ
状態で主軸（Ｓ）が正回転（以下、正転という）され、
軸方向に送りが与えられると、正転はシャンク（４）、
タップホルダーのタップホルダー本体（５）、トルク伝
達環（17）、トルク伝達ボール（16）、タップコレット
本体（14）へと伝達されてタップコレット（27）全体を
正転させる。タップ（Ｔ）はタップコレット（27）と共
に正転する。そして軸方向の送りによって下穴にタッピ
ングする。こうして正常切削がされる。

【００２３】タップ（Ｔ）が切削能力が低下して、トル
クばね（21）によって設定された一定のトルクを越える
過負荷トルクがタップ（Ｔ）に加わると、この過負荷ト
ルクによるいわば停止トルクがタップ（Ｔ）とタップコ
レット本体（14）に加わって両者の回転が止められよう
とする。するとトルク伝達ボール（16）が内方に押し込
まれ、タップホルダー本体（５）の正転をタップコレッ
ト本体（14）に伝えられなくなり、トルクばね（21）に
抗して摺動子（19）を軸方向に移動させることになる。

【００２４】一方、トルク伝達ボール（16）がタップホ
ルダー本体（５）の正転をタップコレット本体（14）に
伝えられなくなると、タップホルダー本体（５）と嵌合
したトルク伝達環（17）の係合爪（17c ）とタップコレ
ット本体（14）のストッパー（14ｂ）とが係合し、タッ
プホルダー本体（５）の正転をタップ（Ｔ）に伝える。
こうして再び正常切削が開始され、タッピングを完了す
る。

【００２５】検出器（11）は摺動子（19）の移動を検出
して電気信号を出し、この信号で無線送信器（36）が起
動して警報信号を出力する。無線送信器（36）の作動電
力は電池（46）から供給される。

【００２６】この作動電力は検出器（11）が摺動子（1
9）の移動を検出する都度、検出器（11）の信号で起動
するタイマ回路（62）により、一定時間の間、電池（4
6）より給電する。

【００２７】無線送信器（36）の警報信号は受信器（5
6）で受信され、警報を出したり、必要に応じて工作機
械（Ｍ）のＮＣ装置などの制御に使用される。

【００２８】

【実施例】図１は本発明のタップホルダーの一実施例を
示す縦断面図、図２は本発明のタップコレットの一実施
例を示す組み立て前斜視図、図３（ａ）は図１のＡ−Ａ
断面図、図３（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図、図３（ｃ）
は図１のＣ−Ｃ断面図、図３（ｄ）は図１のＤ−Ｄ断面
図、図４は図１のタップホルダーの正常切削時における
縦断面図、図５は図１のタップホルダーの過負荷検出時
における縦断面図、図６は図２のタップコレットの過負
荷検出時における縦断面図、図７（ａ）は図６のＥ−Ｅ
断面図、図７（ｂ）は図６のＦ−Ｆ断面図、図８は図１
のタップホルダーにおける、ワークからタップを抜き取
るときの縦断面図、図９は図１のタップホルダーにおけ
る、切削加工終了時の縦断面図、図１０は図１のタップ
ホルダーにおける無線送信器のブロック図、図１１は図
１のタップホルダーに適用される受信機のブロック図、
図１２は本発明のタップホルダーの他の実施例を示す縦
断面図、図１３（ａ）は図１２のＧ−Ｇ断面図、図１３
（ｂ）は図１２のＩ−Ｉ断面図、図１３（ｃ）は図１２
のＪ−Ｊ断面図、図１３（ｄ）は図１２のＫ−Ｋ断面
図、図１４は図１２のタップホルダーにおけるタップコ
レットの、過負荷検出時における縦断面図、図１５
（ａ）は図１４のＬ−Ｌ断面図、図１５（ｂ）は図１４
のＰ−Ｐ断面図、図１６は本発明のタップホルダーを用
いて行う加工のプロセスの一例を示すフローチャート、
図１７は本発明のタップホルダーを用いて行う加工のプ
ロセスの他の例を示すフローチャートである。

【００２９】図１において、１はタップホルダーであっ
て、その上部基端にシャンク４を有する外套体３を備え
ている。シャンク４は、タップホルダー１を使用すると
きに工作機械の主軸Ｓのテーパ穴Ｈに嵌着される。

【００３０】外套体３は全体がほぼ円筒形に形成され、
その下端部にはタップホルダー本体５が嵌入されてい
る。タップホルダー本体５は全体が円筒形に形成され、
その上部外周の円周を三等分した三箇所に、半径方向に
貫通した保持孔７が刻設されている。外套体３の下部に
は、保持孔７に対向するように外套体３の円周を三等分
する位置に３個の長溝６が明けられている。

【００３１】前記保持孔７にはそれぞれ係合ボール８が
緩く嵌入されている（図３（ａ）参照）。係合ボール８
の直径は保持孔７を明けた外套体３の外壁の厚みより大
きくされており、この外壁の外周に密着する環状のカバ
ー５ｅを図示のように嵌合することで、係合ボール８の
一部は長溝６に嵌入係合する。５ｇはカバー５ｅおよび
カラー５ｆが外れないように外套体３の外周の溝に嵌入
された止め環である。

【００３２】このように、係合ボール８を介してタップ
ホルダー本体５が外套体３に連結されているため、タッ
プホルダー本体５は図１に示す位置から軸線方向上方へ
ほぼ長溝６の長さだけ外套体３に対して相対的に移動可
能であり、一方、互に回動できないようにされている。

【００３３】９は緩衝ばねで、タップホルダー本体５を
外套体３に対して相対的に下方へ付勢する円輪波板状の
板ばねから構成されており、ねじ切り加工時のワークか
らのスラストを弾力的に受ける。緩衝ばね９の上端は外
套体３下端の段部で受けられ、下端は検出器ブラケット
１０で受けられている。検出器ブラケット１０は緩衝ば
ね９の下端とタップホルダー本体５内面の段部との間に
その上端鍔状部分が保持された有底円筒形の部材であ
る。

【００３４】検出器ブラケット１０の底部には、マイク
ロスイッチからなる検出器１１が調節ナット１３によっ
て固定されている。したがって、調節ナット１３によっ
て検出器１１の位置を検出器ブラケット１０に対して上
下方向に調節できる。１２は検出器１１のマイクロスイ
ッチのアクチュエータに覆設された防水用のゴムカバー
である。

【００３５】つぎに、図２も併せて参照すれば明らかで
あるが、１４はほぼ円筒形のタップコレット本体であ
り、その上部外周に部分円形の断面形状を呈した環状溝
１４ａが形成されている。タップコレット本体１４の中
間部には、その円筒形部分を半径方向に貫通する８個の
貫通孔１５が円周を８等分する箇所に形成されている。

【００３６】１６はこれら８個の貫通孔１５にそれぞれ
緩く嵌入したトルク伝達ボールであり、タップコレット
本体１４における貫通孔１５形成部分の壁の厚みより大
きな直径を有している（図３（ｃ）参照）。

【００３７】１７は環状のトルク伝達環であり、タップ
コレット本体１４に回動可能に嵌合している。また、ト
ルク伝達環１７における貫通孔１５と対向する位置にト
ルク伝達ボール１６の直径より小さい径のトルク伝達孔
１７ａが放射状に形成されている。トルク伝達環１７は
周方向２箇所に上方に突出する四角形の駆動爪１７ｂを
有し、この駆動爪１７ｂが、それと対向してタップホル
ダー本体５下端部に設けられた２個の凹部に嵌入するこ
とにより、タップホルダー本体５とトルク伝達環１７と
が一体に回動する。さらに、トルク伝達環１７の下端面
にはその円周を４等分する４箇所に係合爪１７ｃが突設
されており、この係合爪１７ｃはそれぞれに対応するタ
ップコレット本体１４外周に形成された４個のストッパ
ー１４ｂに遊びをもって係合しうる（図３（ｄ）参
照）。正常切削時（図１および図３）にはトルク伝達ボ
ール１６によってトルク伝達環１７からタップコレット
本体１４にトルクが伝達されるため、図３（ｄ）に示す
ように、ストッパー１４ｂと係合爪１７ｃとは回転方向
に係合していない。ところが、後述するように過負荷が
検出されてトルク伝達ボール１６がトルクを伝達しなく
なったときには、このストッパー１４ｂと係合爪１７ｃ
とは回転方向に係合して（図７（ｂ）参照）トルクが伝
達される。

【００３８】１８はトルク伝達環１７の外周に嵌着され
た環状カバーである。１９はその下部に膨出した頭部１
９ａと、上部にねじが刻設されたロッド１９ｂとからな
る摺動子であり、ロッド１９ｂの上端は常時（正常切削
時）前記検出器１１の下端に当接している。そして、タ
ップに過負荷トルクが加わったときには後述のごとく摺
動子１９が下方に移動して、ロッド１９ｂの上端は検出
器１１の下端から離間する。一方、頭部１９ａの上部に
はテーパ部が形成されている。そして、この摺動子１９
は上下方向に摺動可能にタップコレット本体１４の内径
側に嵌入されている。

【００３９】２０は摺動子１９のロッド１９ｂに遊嵌さ
れた環状の圧子であり、その下端には頭部１９ａの前記
テーパ部と対向して、いわばＶ字状の溝を形成するよう
にテーパ部が形成されている。

【００４０】２１は圧縮コイルスプリングからなるトル
クばねであり、ロッド１９ｂに緩く嵌装されると共に、
ロッド１９ｂの上部のねじに螺着したナット２２および
その下に嵌着された座金２２ａと、圧子２０との間に装
着されて、圧子２０を頭部１９ａ側（図示下方）へ付勢
している。２３はロッド１９ｂの上端部に嵌着された止
め環である。

【００４１】摺動子１９の頭部１９ａと圧子２０とに設
けられた両テーパ部が構成する前記Ｖ字状溝には、図示
のようにトルク伝達ボール１６の内側（タップコレット
本体１４の内側方向）が係合すると共に、該Ｖ字状溝に
よってトルク伝達ボール１６はタップコレット本体１４
の外方半径方向へ押される。そして、トルク伝達ボール
１６はトルク伝達環１７のトルク伝達孔１７ａの内側縁
に押し付けられる（図３（ｃ）参照）。

【００４２】２４はタップコレット本体１４の下端に嵌
入されたタップ保持補助部材であり、２５はこの補助部
材２４に形成された半径方向貫通孔に嵌入された保持ボ
ールである。２６は補助部材２４を下方に付勢するよう
にタップコレット本体１４の下部に嵌装された保持ばね
であり、圧縮コイルスプリングで構成されている。

【００４３】上記符号１４〜２６で示す部材からタップ
コレット２７が構成されている。タップコレット２７は
タップホルダー本体５の下端に着脱可能に装着される。

【００４４】装着方法は、このタップコレット２７の本
体１４をタップホルダー本体５に嵌入し、ついでタップ
ホルダー本体５にその円周を３等分する位置に形成され
た３個の保持孔５ａに係合ボール２８をそれぞれ嵌入
し、そして係合ボール２８を部分的に前記環状溝１４ａ
に係合させ、さらに環状のカバー２９をタップホルダー
本体５の外周に嵌合して係合ボール２８がタップホルダ
ー本体５の外周から突出しないようにすることで完了す
る（図１および図３（ｂ）参照）。

【００４５】このとき、前述のように、トルク伝達環１
７の駆動爪１７ｂがタップホルダー本体５の下端の凹部
に嵌入する（図１）。

【００４６】なお、実際には、タップコレット２７をタ
ップホルダー本体５に装着する以前に、図１および図３
（ｂ）に示すように、係合ボール２８、圧縮ばね３０、
カバー２９および止め環３１をタップホルダー本体５に
取付けておく。

【００４７】カバー２９とタップホルダー本体５との間
には圧縮ばね３０が介装されて、カバー２９を下方に付
勢する。３１はカバー２９がタップホルダー本体５から
外れないように設けられた止め環である。カバー２９の
内周には環状溝２９ａが設けられている。この環状溝２
９ａは、カバー２９を図１の位置から圧縮ばね３０に抗
して上方に動かして係合ボール２８に対向させることが
でき、それにより係合ボール２８を環状溝２９ａに逃が
し、環状溝１４ａとの係合を解いてタップコレット２７
をタップホルダー本体５から外すことができる。

【００４８】前記３個の保持孔５ａは、図３（ｂ）に示
すようにタップホルダー本体５の半径方向に貫通し、且
つ外方に広がるようにテーパ状に形成されている。それ
により、タップコレット２７をタップホルダー本体５か
ら外したときに係合ボール２８が保持孔５ａからタップ
ホルダー本体５の内側に落下することがない。

【００４９】また、５ｂはタップホルダー本体５の内側
に遊嵌された環状の押出用部材であり、圧縮ばね５ｃに
よって下方に付勢されている。５ｄは押出用部材が下方
に抜け落ちないようにするための止め輪である。

【００５０】図１のように、装着されたタップコレット
２７を外すには、カバー２９を圧縮ばね３０に抗して上
方に移動させて環状溝２９ａを係合ボール２８に臨ませ
ると、係合ボール２８がタップコレット本体１４の環状
溝１４ａから脱出して、カバー２９の環状溝２９ａ内に
逃げる。このように係合ボール２８が逃げるのは、圧縮
ばね５ｃが押出用部材５ｂを介してタップコレット本体
１４を下方に押しているからで、係合ボール２８が逃げ
ると、続いて圧縮ばね５ｃの力でタップコレット本体１
４がさらに下方に押し出される。こうして、タップコレ
ット２７をタップホルダー本体５から容易に外すことが
できる。この状態からタップコレット２７をタップホル
ダー本体５に装着するには、タップコレット２７を上方
へ押し込むだけでよいことは図１から明らかである。

【００５１】３２は電気回路で、この電気回路３２と、
外套体３に嵌合した環状のアンテナブロック３４の外周
面側の溝に巻き付けたアンテナ３５と、アンテナブロッ
ク３４の外周を覆う環状のアンテナカバー３３とからＶ
ＨＦ帯のＦＭ電波を発信する無線送信器３６を構成して
いる。

【００５２】３７，３８および３９はＯリングであり、
アンテナ３５の部分および外套体３内部に冷却水などが
入るのを防止する。アンテナカバー３３およびアンテナ
ブロック３４はプラスチックで作られており、アンテナ
ブロック用止めねじ５０によって回転が防止されてい
る。

【００５３】４０は検出器１１と電気回路３２とを接続
するコードである。４１は外套体３の内側に取付けられ
た回路保護キャップであり、前記コード４０はこの保護
キャップ４１の中央に穿孔された孔を通して配線されて
いる。４２および４３は防水用のＯリングである。

【００５４】４４は筒形のバッテリケースでプラスチッ
クから形成され、シャンク４の内側に嵌装される。４６
はバッテリケース４４に収納した電池、４７は電池４４
のプラス電極を電気回路３２に接続するバッテリ緩衝ば
ね、４８はバッテリキャップで電池４６のマイナス電極
に接続される。４５および４９は防水用のＯリングであ
る。なお電気回路のマイナス側はマイナス側接続電線５
１および前記アンテナブロック用止めねじ５０によって
外套体３に接続されている。

【００５５】図４に示すように、叙上のごとく構成され
たタップホルダー１は、タップコレット２７の下端部に
タップＴを取付け、シャンク４を工作機械の主軸Ｓのテ
ーパ穴Ｈに嵌着して駆動回転させる。

【００５６】タップＴがワークＷの下穴Ｐに臨んだ状態
で主軸が正転され、軸方向に送りが与えられると、上記
正転はシャンク４、外套体３、係合ボール８、タップホ
ルダー本体５、トルク伝達環１７、トルク伝達ボール１
６およびタップコレット本体１４を介してタップＴに伝
達され、軸方向の送りによって下穴Ｐにタッピングされ
る。かくして正常切削がされる。

【００５７】タップＴの切削能力が低下することによっ
てトルクばね２１で設定された一定のトルクを越えるト
ルクがタップＴにかかると、図５に示すように、タップ
Ｔとタップコレット本体１４はこの過負荷トルクによる
いわば停止トルクを受けてその回転を停止する。一方、
タップホルダー本体５から回転トルクを受けているトル
ク伝達環１７は回転を続けようとするので、８個のトル
ク伝達ボール１６をそのトルク伝達孔１７ａから内方へ
押し込むことになる（図６、７も併せて参照）。そうす
ると、このトルク伝達ボール１６は摺動子１９の頭部１
９ａのテーパ部と圧子２０のテーパ部とを押圧して軸心
方向の力を生じ、トルクばね２１に抗して摺動子１９を
下方へ、圧子２０を上方へ相対的に移動させる。その結
果、タップホルダー本体５は空転を始める。なお、この
ときタップホルダー本体５の空転角度は後述するように
ほんのわずかである。

【００５８】前記摺動子１９の下方への移動に、摺動子
１９のロッド１９ｂ上端に当接している検出器１１のア
クチュエータが応動して、検出器１１のマイクロスイッ
チが作動し、電気回路３２へ信号を伝える。そこで送信
器３６がＶＨＦ帯のＦＭ電波を送信し、タップの過負荷
トルクを警報する。

【００５９】この警報信号の電波は、図１１に示される
工作機械Ｍに取付けられた受信器５６に受信される。受
信器５６はこの警報信号を受信すると、工作機械Ｍに制
御信号を送る。工作機械Ｍでは、予め組み込まれている
プログラムに従って、前記制御信号を受けてから所定時
間だけ主軸の送り駆動と回転駆動とを延長したのちに両
駆動を停止する。かかる駆動の延長途中に、トルク伝達
環１７下端の係合爪１７ｃとタップコレット本体１４外
周のストッパー１４ｂとがすぐに係止する（図７（ｂ）
参照）のでタップコレット本体１４には再び回転力が伝
わる。その結果、過負荷が加わったとしても、所定ピッ
チだけのねじ切り加工を完了したうえで工作機械Ｍの作
動が停止することになる。このように、たとえ過負荷が
加わったとしても、ねじ切り加工の途中で停止してしま
ってワークを廃却しなければならない、という問題は回
避できる。

【００６０】ここで、タップの過負荷トルクの警報はト
ルク伝達ボール１６の内方移動によってなされるため、
過負荷を受けてから過負荷トルク警報までのトルク伝達
環１７とタップコレット本体１４との相対回転角度はき
わめて小さくてすむ。また、図７（ｂ）から明らかなよ
うに、係合爪１７ｃとストッパー１４ｂとの遊びはきわ
めて小さい（本実施例では約２０°）ため、上述のきわ
めて小角度のトルク伝達環１７とタップコレット本体１
４との相対回転によってタップは再回転する。

【００６１】したがって、従来のタップホルダーに組み
込まれたトルクリミッターのように、回転工具（たとえ
ばタップ）が停止して工具ホルダー本体が空転し続ける
ために不完全ねじ部を生じるという問題は生じない。

【００６２】叙上のごとく、タップＴに過負荷トルクが
加わったためのタップホルダー本体５の空転角度は、係
合爪１７ｃとストッパー１４ｂと係止するまでのほんの
わずかである。したがって、タップホルダー本体５が空
転すると緩衝ばね９が圧縮されて縮むが、その縮みはわ
ずかですむ。

【００６３】加工が完了すれば、主軸を逆転させると共
に軸方向逆に送り引き上げると、タップＴか逆転して上
昇する。こうしてタップＴはワークＷから抜き取られ
る。この抜き取り時の状態を図８に示す。図９はタッピ
ング加工終了時の状態を示しており、主軸は停止してい
る。

【００６４】受信機からの制御信号を積極的に有効利用
して、機械を停止させた後、退避プログラムを作動させ
ることにより、タップを加工物（ワーク）から抜きと
り、予備のタップホルダーと交換することも可能であ
る。

【００６５】図１２に示すのは他の実施例にかかるタッ
プホルダー８０である。

【００６６】図１〜９のタップホルダー１とは、そのタ
ップコレット本体７８の下端部分のみが異なっている。
すなわち、図１２に示タップホルダー８０では、加工が
完了したのちにワークからタップを引き抜くときに、タ
ップの回転と引き上げ速度との誤差に起因する、ワーク
からタップに働く引っ張り力を吸収するための引き上げ
ばね７３が装備されている。引き上げばね７３は圧縮コ
イルばねから構成されており、タップコレット本体７８
の下端部の段部と、タップコレット本体７８に内挿され
たコレット内装部材７７の段部とのあいだに介装されて
いる。そして、コレット内装部材７７は、その外周面に
形成された凹陥部７７ａとタップコレット本体７８に形
成された長孔７６とに嵌合している係合ボール７５によ
って、タップコレット本体７８と相互回転不能に連結さ
れている。上記長孔７６がコレット内装部材７７の軸方
向の移動距離を規定している。７２は係合ボール７５の
落下を防止するために、タップコレット本体７８に外嵌
挿されたカバーであり、７４はカバー７２の落下を防止
するための止め輪である。

【００６７】図１３は前記図１２のタップホルダー８０
の、正常切削時における各係合部の断面を示している。
これは、図１〜９のタップホルダーの正常切削時におけ
る各係合部の断面を示す図３と同一であるのは当然であ
る。

【００６８】また、図１４には、図１２のタップホルダ
ーの過負荷検出時におけるタップコレット７９を示して
いる。この場合も前記タップコレット２７（図６）と同
様に、トルク伝達環１７は図１４に示すように８個のト
ルク伝達ボール１６をそのトルク伝達孔１７ａから内方
へ押し込むことになる。そうすると、このトルク伝達ボ
ール１６は摺動子１９の頭部１９ａのテーパ部と圧子２
０のテーパ部とを押圧して軸心方向の力を生じ、トルク
ばね２１に抗して摺動子１９を下方へ、圧子２０を上方
へ相対的に移動させる。その結果、図１２の検出器１１
が作動して過負荷トルクを検出する。

【００６９】図１５は、上記過負荷検出時における図１
４のタップコレット７９の各係合部の断面を示してお
り、図７と同一である。すなわち、過負荷トルクが検出
されたのち、工作機械Ｍは、予め組み込まれているプロ
グラムに従って、前記制御信号を受けてから所定時間だ
け主軸の送り駆動と回転駆動とを延長したのちに両駆動
を停止する。かかる駆動の延長途中に、係合爪１７ｃと
ストッパー７８ｂとがすぐに係止して（図１５（ｂ）参
照）タップコレット本体７８に再び回転力が伝わる。そ
して、所定ピッチだけのねじ切り加工を完了したうえで
工作機械Ｍの作動が停止することになる。

【００７０】図１０は前記両タップホルダー１、８０
（図１、図１２）に適用される電気系統の一例を示すブ
ロック図である。１１は前記検出器、４６は前記電池、
３２は前記電気回路であり、３５はアンテナである。５
８はエンコーダＩＣである。５９は電源電圧監視回路で
あり、検出器１１の信号でタイマ回路６２が起動してい
るあいだ、電池４６の電圧を監視しており、その電圧が
一定以下になると、電池がなくなりかけているという電
池電圧低下信号をエンコーダＩＣ５８へ送出する。

【００７１】６０はＩＤスイッチであり、タップホルダ
ーのＩＤ（識別番号）をセットしておけばそのＩＤをエ
ンコーダＩＣ５８に入力する。６１はクリスタル制御の
ＦＭ発信回路であり、エンコーダＩＣ５８のＤａｔａ
Ｏｕｔからのシリアルパルス列を変調信号として変調し
たＦＭ・ＶＨＦ電波をアンテナを介して空中へ放射す
る。

【００７２】６２はタイマ回路で、検出器１１がタップ
に加わる過負荷で作動する摺動子１９の動きを検出する
都度、検出器１１の信号で起動して一定時間の間エンコ
ーダＩＣ５８とＦＭ発信回路６１に作動電力を供給す
る。すなわち、タップホルダーに対応したＩＤコードを
含んだＦＳＫ変調のＶＨＦ電波がアンテナ３５から放射
される。

【００７３】図１１は受信器５６のブロック図である。
６３、６４はアンテナ、６５は検波回路６５ａを有する
ＦＭ受信回路、６６はデコーダＩＣである。６７はアド
レス・コードを設定するＩＤスイッチであり、前記無線
送信器３６のＩＤスイッチ６０と同様に設定する。

【００７４】送信器３６から送られてきたアドレス・コ
ード（ＩＤコード）と、ＩＤスイッチ６７で設定したア
ドレス・コード（ＩＤコード）が一致するとデコーダＩ
Ｃ６６から一致信号が出力される。シリアル列が入って
も、アドレス・コード（ＩＤコード）が一致しなくなる
と出力はなくなる。

【００７５】６８は遅延積分回路であり、エンコーダＩ
Ｃ６６の一致信号が一定時間以上続いているときだけ出
力するようにされており、雑音などによる誤動作を防止
する。デコーダＩＣ６６は、一致信号を出力すると同時
に、４ビットのデータ・コードに該当する信号を出力す
る。

【００７６】６９は判別回路であり、遅延積分回路６８
の出力と、デコーダＩＣ６６のデータ・コードに該当す
る出力信号のＡＮＤとを受けて、出力回路７０とバッテ
リーアラーム７１とへ信号を出す。

【００７７】前記タップコレット２７がタップＴの過負
荷により、摺動子１９が作動して検出器１１が無線送信
器３６を起動させ、ＩＤスイッチ６０によって設定した
アドレス・コードと、エンコーダＩＣ５８のデータ・コ
ードからなるシリアル・パルス列がＦＳＫ・ＶＨＳ電波
として送信される。これを受信して、ＦＭ受信回路６５
はシリアル・パルス列をデコーダＩＣ６６へ出力する。
デコーダＩＣ６６は、一致信号を出力し、これが、遅延
積分回路６８から出力され、判別回路６９で、デコーダ
ＩＣ６６のデータ・コードに該当する出力信号のＡＮＤ
を受けて、出力回路７０を作動させる。こうして外部の
ＮＣ装置などへ制御信号を出す。

【００７８】叙上のタップホルダーを用いた場合のねじ
切り加工プロセスの例を、図１６および図１７を参照し
ながら説明する。

【００７９】図１６および図１７共に、過負荷トルクが
加わらない場合は同様に、通常のねじ加工を継続し、所
定長さだけねじ切りを行った後は、主軸の逆転およびピ
ッチ戻しによってタップをワークから抜き取り、ついで
計画どおりの次加工等を行い、加工を完了する。

【００８０】過負荷トルクが加わった場合は、図１６で
は工作機械の受信機が作動して制御回路に折損予知信号
が送られ、且つアラームが発せられる。また、係合爪と
ストッパーとがすぐに係止してねじ切り加工は継続さ
れ、所定長さだけねじ切りされると主軸が逆転してタッ
プはワークから抜き取られ、工作機械は作動を停止す
る。その後は作業者が手動で受信機側のアラームと工作
機械側のアラームとを解除し、タップの抜き取り作業を
行い、タップを交換して再び工作機械の自動運転を開始
させることになる。

【００８１】図１７では過負荷トルク検出によって工作
機械の受信機が作動して制御回路に折損予知信号が送ら
れる。制御回路では同一タップについての過去の過負荷
トルク検出回数を積算しておき、所定回数Ｎ以下であれ
ば前記折損予知信号の受信により、タップを逆転させて
戻し、再度ねじ切りを試みる。一方、所定回数Ｎを超え
る場合は、自動的に切削条件の変更、たとえば送り速度
および回転速度の減速等を行う。また、係合爪とストッ
パーとがすぐに係止してねじ切り加工は継続され、所定
長さだけねじ切りされると主軸が逆転してタップはワー
クから抜き取られ、工作機械は予め組み込まれているプ
ログラムに従って予備工具と交換し、再び工作機械の自
動運転を開始させることになる。

【００８２】

【発明の効果】本発明では、タッピング時のタップに加
わる過負荷トルクにより、タップコレットの摺動子が軸
方向に変位すると、直ちに、無線で警報信号を出すこと
ができる。しかも、過負荷が検出されても、タップコレ
ット本体とトルク伝達環とに形成された係止部同士の係
合によってタップの回転を自動的に継続せしめることも
可能である。したがって、タップに過負荷が加わったと
しても、所定ピッチだけのねじ切り加工を完了したうえ
で工作機械の作動を停止させうるので、ねじ切り加工の
途中で停止してしまってワークを廃却しなければならな
い、という問題が回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタップホルダーの一実施例を示す縦断
面図である。

【図２】本発明のタップコレットの一実施例を示す組み
立て前斜視図である。

【図３】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１の
Ｂ−Ｂ断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）は
図１のＤ−Ｄ断面図である。

【図４】図１のタップホルダーの正常切削時における縦
断面図である。

【図５】図１のタップホルダーの過負荷検出時における
縦断面図である。

【図６】図２のタップコレットの過負荷検出時における
縦断面図である。

【図７】（ａ）は図６のＥ−Ｅ断面図、（ｂ）は図６の
Ｆ−Ｆ断面図である。

【図８】図１のタップホルダーにおける、ワークからタ
ップを抜き取るときの縦断面図である。

【図９】図１のタップホルダーにおける、切削加工終了
時の縦断面図である。

【図１０】図１のタップホルダーにおける無線送信器の
ブロック図である。

【図１１】図１のタップホルダーに適用される受信機の
ブロック図である。

【図１２】本発明のタップホルダーの他の実施例を示す
縦断面図である。

【図１３】（ａ）は図１２のＧ−Ｇ断面図、（ｂ）は図
１２のＩ−Ｉ断面図、（ｃ）は図１２のＪ−Ｊ断面図、
（ｄ）は図１２のＫ−Ｋ断面図である。

【図１４】図１２のタップホルダーにおけるタップコレ
ットの、過負荷検出時における縦断面図である。

【図１５】（ａ）は図１４のＬ−Ｌ断面図、（ｂ）は図
１４のＰ−Ｐ断面図である。

【図１６】本発明のタップホルダーを用いて行う加工の
プロセスの一例を示すフローチャートである。

【図１７】本発明のタップホルダーを用いて行う加工の
プロセスの他の例を示すフローチャートである。

【図１８】従来のタップホルダーを用いて行う加工のプ
ロセスの一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１、８０・・・タップホルダー３・・・外套体４・・・シャンク５・・・タップホルダー本体１１・・・検出器７８、１４・・・タップコレット本体１４ｂ・・・ストッパー１６・・・トルク伝達ボール１７・・・トルク伝達環１７ｃ・・・係合爪１９・・・摺動子２０・・・圧子２１・・・トルクばね７９、２７・・・タップコレット３２・・・電気回路３６・・・無線送信器５６・・・受信器Ｓ・・・主軸Ｔ・・・タップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械の主軸に連接されて回転駆動さ
れる第一部材と、該第一部材に対して相対的に回転可能
であり且つ第一部材の回転を受けてタップを回転させる
ことも可能な第二部材と、該第二部材に内蔵され、タッ
プに加わる過負荷によってその軸方向に移動しうる摺動
子と、該摺動子の移動を検知して電気信号を出す過負荷
トルク検出機構と、該検出機構の電気信号によって起動
し、電波または光を発信する送信器と、該送信器に給電
する電池とを備えており、前記第一部材および第二部材
がともに、相互の回転角度を一定以下に制限するための
係止部を有することを特徴とするタップホルダ−。
【請求項２】タップコレット本体と、該タップコレッ
ト本体外周に回動可能に嵌合して、工作機械の主軸から
の回転力をタップコレット本体に伝達しうるトルク伝達
環と、タップコレット本体内部にその軸方向に摺動可能
に配設された、テーパ部を有する摺動子と、該摺動子の
テーパ部に対向するテーパ部を有する圧子と、該圧子を
摺動子側へ押圧するためのトルクばねと、これら両テー
パ部間で形成される実質的にＶ字状溝とタップコレット
本体とトルク伝達環とに係合してトルク伝達環からタッ
プコレット本体に回転力を伝達しうるトルク伝達ボール
とからなり、前記トルク伝達ボールが、前記トルクばね
で設定される一定のトルクを越える過負荷ではトルクば
ねに抗して摺動子と圧子とを離間させるとともに、トル
ク伝達環との係合が解除されるように構成されており、
前記タップコレット本体およびトルク伝達環がともに、
相互の回転角度を一定以下に制限するための係止部を備
えてなることを特徴とするタップコレット。
【請求項３】その先端に着脱可能に装着された請求項
２のタップコレットと、前記摺動子の作動を検出して電
気信号を出す検出器と、該検出器の信号によって起動
し、警報信号を出力する無線送信器と、該無線送信器に
給電する電池とを具備したことを特徴とするタップホル
ダ−。
【請求項４】タップの過負荷トルクによって作動する
摺動子の動きを検出して、電気信号を出す検出器の信号
で起動して警報信号を出力する無線送信器と、この無線
送信器に給電する電池とを具備したタップホルダーであ
って、検出器が前記摺動子の作動を検出した都度、検出
器の信号によって起動して、一定時間のみ無線送信器に
作動電力を電池より給電するタイマ回路を内蔵したこと
を特徴とする請求項３記載のタップホルダー。
【請求項５】請求項３のタップホルダーと、該タップ
ホルダーからの警報信号を受信する受信器とを具備した
警報システム。