WO2012101929A1 - 工具ホルダ及び工作機械 - Google Patents

Abstract

加工部分に近い位置からのクーラントの噴射を可能にするとともに、工具内部に給油孔を設ける必要がなくクーラントを所望位置に供給できる工具ホルダ及び工作機械を提供することを目的とする。工具ホルダ１は、主軸Ｓに把持されるシャンク部２Ａと、工具Ｔが挿入される挿入口４を先端面５に有する工具取付部２Ｂと、工具取付部２Ｂの外周を覆う筒状壁２２および工具取付部２Ｂの先端面５を覆う底面２４を有するカバー２０と、カバー２０の筒状壁２２と工具取付部２Ｂとの間に設けられたベアリング３０と、工具取付部２Ｂに伴うカバー２０の共回りを防止するストッパー４０とを備える。カバー２０の底面２４には、工具Ｔが貫通する貫通穴２１と、該貫通穴２１の周囲に配置され、工具Ｔに向けてクーラントを噴射する噴出口２３とが設けられている。

Description

工具ホルダ及び工作機械

　本発明は、例えばエンドミル、フェースミル、ドリル、タップ、リーマ等の工具を工作機械の主軸に装着するための工具ホルダ及びこれを用いた工作機械に関する。

　従来から、工具の長寿命化を図るために、工作機械による機械加工中に切削油（クーラント）を工具に供給することが一般的に行われてきた。

　切削油の供給方式は、元々、外部に設けたノズルから切削油を工具に向けて噴射する外部給油方式であった。ところが、外部給油方式では、ノズルから噴射された切削油が被加工物に遮られて加工部分に到達できない場合があり、切削油の効果的な供給が難しかった。また、被加工物とノズルとが干渉する懸念があるため、被加工物から遠く離れた位置にノズルを設ける必要があり、切削油を加工部分に精度良く供給することが困難であった。さらに、加工中にＡＴＣ（自動工具交換装置）で工具を交換するマシニングセンタ等の工作機械が普及するにつれて、切削油の供給位置を工具ごとに変更する要請が出てきたが、ノズルの位置・向きが固定である外部給油方式はそのような要請に応えることができない。よって、外部給油方式は、後述の刃物スルー方式やスキマスルー方式に代替され、現在、工作機械に外部給油方式が採用されることは稀である。

　これに対し、刃物スルー方式は、工具先端で開口する給油孔を工具内部に設け、この給油孔を介して加工部分に切削油を供給するというものである（特許文献１及び２参照）。
　ところが、刃物スルー方式は、工具先端で給油孔を開口させるため、フェースミルやエンドミルのように工具外周面の刃部で被加工物を切削する工具では、刃部の潤滑と冷却を効率的に行うことができない。また、工具内部に給油孔を設ける必要があるため、工具が高価になってしまう。さらに、工具が小径である場合、工具内部に給油孔を形成すること自体が非常に困難である。

　一方、スキマスルー方式は、工具ホルダの先端にスキマナットを取り付けて、スキマナットと工具外周との間の隙間から切削油を噴射するというものであり、給油孔を内部に有しない工具にも対応できる。
　例えば、特許文献３には、スキマスルー方式に対応した工具ホルダが記載されている。この工具ホルダでは、内周側に螺旋溝が形成されたスキマナットが先端に取り付けられており、スキマナットと工具外周との間の隙間から切削油が噴射される。これにより、スキマナットの螺旋溝を通って噴射された切削油が、工具の逃げ面に沿って効率的に加工部分に供給される。

　また、工具ホルダの給油方式に関するものではないが、特許文献４には、工作機械のスピンドルに連結された伝動軸体から入力された回転をトラクション伝動機構によって増速して主軸に伝達するトラクションドライブ方式のドライブスピンドルが記載されている。トラクション伝動機構は遊星ローラ及び太陽ローラの組合せからなっており、スピンドルとともに公転する遊星ローラから、主軸に連結された太陽ローラに回転を伝達するようになっている。このトラクション伝動機構を介して伝動軸体から回転が入力された主軸の先端には加工工具取付け部が設けられており、該加工工具取付け部に工具（例えば研削砥石）が取り付けられる。
　また特許文献４に記載のドライブスピンドルは、トラクション伝動機構及び主軸軸受を冷却するための冷却装置が設けられている。この冷却装置は、トラクション伝動機構の外周及び主軸の軸受の外周に設けられた冷却ジャケットと、伝動軸体の外周箇所からトラクション伝動機構の冷却ジャケットを経て主軸の軸受の冷却ジャケットに至る冷却媒体通路とを有する。冷却媒体通路に流入した冷却媒体は、トラクション伝動機構の冷却ジャケットと、主軸軸受の冷却ジャケットを通過した後、主軸軸受の外輪を押圧するベアリング押え板に形成された吹き出し口から噴出されるようになっている。

特開２００９－６４３５号公報 特開平４－１７６５３８号公報 特開２００３－１５４５号公報 実開平３－１２３６５７号公報

　しかしながら、スキマスルー方式では、噴射された切削油が遠心力によって広がってしまい、加工部分に切削油を効率的に供給することができない。特に、工具を高速回転させる場合、加工部分での発熱が大きく多量の切削油で冷却する必要があるが、遠心力の影響によって加工部分に十分な量の切削油を供給することが難しい。

　なお、特許文献４に記載のトラクションドライブ方式のドライブスピンドルでは、主軸の外周に位置する吹き出し口から冷却媒体を噴出させるようになっているが、この吹き出し口は、主軸の先端側に位置する加工工具取付け部に取り付けられる工具から離れた位置に設けられる。これは、工作機械のスピンドル側から入力される回転を増速して主軸側に伝達するというトラクション伝達機構の役割を果たすには、トラクション伝達機構は、工作機械のスピンドルと、先端に工具が取り付けられる主軸との間に設けざるを得ないためである。したがって、工具からの距離が遠い吹き出し口からの冷却媒体を加工部分に精度良く供給することは難しい。
　また、引用文献４に記載のドライブスピンドルでは、トラクション伝達機構内における遊星ローラから太陽ローラへの回転の伝達を可能にするために、遊星ローラの外周に設けられるハウジングの共回りを防止する必要がある。仮に、ハウジングの共回りが防止されていなければ、遊星ローラの公転とともにハウジングが回転してしまい、遊星ローラが太陽ローラの周囲を公転する際に太陽ローラにトルクが伝達されず、太陽ローラが回転することはない。そのため、特許文献４に記載のドライブスピンドルでは、ハウジングの上面に回り止めピンを挿入して、ハウジングの共回りを防止している。つまり、特許文献４においてハウジングの共回りを防止しているのは、トラクション伝達機構内における遊星ローラから太陽ローラへの回転の伝達を可能にするためであって、ベアリング押え板に形成された吹き出し口から噴出される冷却媒体に及ぼされる遠心力の影響を低減するためではない。
　このように、特許文献４は、工作機械のスピンドルと、先端に工具が取り付けられる主軸との間にトラクション伝達機構を設けた場合に限って、このトラクション伝達機構の本来の役割を実現するためにハウジングの共回りを防止することを示唆している。したがって、加工部分に近い位置から切削油を噴射するとともに、遠心力の影響を受けずに切削油を所望位置に供給するための解決策は特許文献４には何ら記載されていない。

　本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、加工部分に近い位置からのクーラントの噴射を可能にするとともに、工具内部に給油孔を設ける必要がなくクーラントを所望位置に供給できる工具ホルダ及び工作機械を提供することを目的とする。

　本発明に係る工具ホルダは、工作機械の主軸に工具を装着するための工具ホルダであって、一端に設けられ、前記主軸に把持されるシャンク部と、他端に設けられ、前記工具が挿入される挿入口を先端面に有する工具取付部と、前記工具取付部の外周を覆う筒状壁、および、前記工具取付部の前記先端面を覆う底面を有するカバーと、前記カバーの前記筒状壁と前記工具取付部との間に設けられたベアリングと、前記工具取付部に伴う前記カバーの共回りを防止するストッパーとを備え、前記カバーの前記底面には、前記工具が貫通する貫通穴と、該貫通穴の周囲に配置され、前記工具に向けてクーラントを噴射する噴出口とが設けられることを特徴とする。
　ここで、クーラントは、水溶性又は非水溶性の切削油であってもよいし、ミスト（気体中に含まれる液体微粒子）であってもよいし、エアーであってもよい。

　この工具ホルダでは、工具取付部の外周及び先端面を覆うカバーを取り付け、ベアリング及びストッパーにより工具ホルダ（工具取付部）の回転に伴うカバーの共回りを防止し、このカバーの底面に設けた噴出口からクーラントを噴射するようにしたので、噴射されたクーラントが遠心力の影響を受けることを大幅に抑制できる。よって、クーラントを所望の位置に供給できる。
　また、カバーの底面に設けた噴出口からクーラントを噴射するようにしたので、従来の刃物スルー方式とは異なり、工具内部に給油孔を設ける必要がない。
　さらに、カバーの底面に工具が貫通する貫通穴を設け、この貫通穴の周囲に配置された噴出口からクーラントを噴射するようにしたので、噴出口の位置を加工部分に近づけることができる。したがって、クーラントを精度良く加工部分に供給することができる。

　また、上記工具ホルダにおいて、前記ベアリングは、前記クーラントの一部により潤滑され、冷却されることが好ましい。

　このように、クーラントの一部を用いて、ベアリングの潤滑及び冷却を行うようにしたので、ベアリングの焼き付きを起こすことなく、工具の高速回転を実現することができる。

　上記工具ホルダにおいて、前記シャンク部および前記工具取付部の内部に前記主軸側から供給されるクーラントが流れる第１流路が設けられ、該第１流路を介して前記工具取付部の前記先端面と前記カバーの前記底面との間にクーラントが導かれ、前記第１流路を介して前記工具取付部の前記先端面と前記カバーの前記底面との間に導かれたクーラントを前記ベアリングに向けて流す第２流路が、前記カバーの前記筒状壁と前記工具取付部との間に設けられ、前記ベアリングは、前記第２流路を介して供給されるクーラントによって潤滑され、冷却されることが好ましい。

　このように主軸側から供給されるクーラントが流れる第１流路をシャンク部及び工具取付部の内部に設けることで、工具ホルダを主軸に装着するだけで、主軸からカバー底面の噴出口に至るまでのクーラントの流路が繋がる。よって、ＡＴＣ（自動工具交換装置）による工具ホルダの自動交換にも容易に対応できる。
　また、第２流路を介してベアリングにクーラントを供給することで、ベアリングの潤滑及び冷却が可能になり、ベアリングの焼き付きを防止できる。これにより、工具を高速回転させる場合であっても、ベアリングの焼き付きを起こすことなく、安定した機械加工を行うことができる。実際、本発明者は、第２流路を介してベアリングに水溶性切削油を供給することで、工具回転数が２００００ｒｐｍ程度の条件下でもベアリングの焼き付きが起こらないことを確認している。

　この場合、前記カバーの径方向外方に延びる連通孔と、該連通孔から外部に通じる排出孔とを含み、前記ベアリングを潤滑及び冷却した後のクーラントを排出する第３流路を前記カバーの内部に形成してもよい。

　このように第３流路を設けて、ベアリングの冷却及び潤滑を行った後のクーラントの排出を促進することで、ベアリング周囲のクーラントのよどみを防止し、常に新鮮なクーラントをベアリングに供給して、冷却及び潤滑を効率的に行える。また、ベアリングから第３流路を介して外部に向かうクーラントの緩やかな流れが形成されるので、ベアリングの回転に伴う外部からの気泡の混入を防止するとともに、何らかの原因で異物がクーラントに混入してもこれを外部に確実に排出してベアリングの機能を妨げることがない。

　上記工具ホルダにおいて、前記カバーの外周に凹部が設けられており、前記ストッパーは、前記凹部と係合して前記カバーの共回りを防止する回転止めピンを含んでいてもよい。

　このようにカバー外周の凹部と係合する回転止めピンを含むストッパーを用いることで、簡単な構成でカバーの共回りを防止することができる。

　この場合、前記回転止めピンが前記凹部に係合した状態における、前記凹部と前記回転止めピンとのカバー周方向の間隙（遊隙）は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

　このように係合状態におけるカバー外周の凹部と回転止めピンとのカバー周方向の間隙（遊隙）を０．１ｍｍ以上にすることで、回転止めピンを凹部に容易に挿し込める。一方、同間隙（遊隙）を０．５ｍｍ以下にすることで、タップ等の工具を逆回転させる際にカバーが回転してしまうことによって、クーラントが遠心力の影響を受けたり、回転止めピンと凹部の壁面との衝突に起因して衝撃が発生したりすることを抑制できる。

　また、前記凹部が設けられた箇所における前記カバーの外径は、前記工具取付部の直径によらず略一定であってもよい。

　これにより、工具取付部の直径によらず、同一のストロークで回転止めピンを移動させてカバー外周の凹部と係合させることができる。よって、ＡＴＣ（自動工具交換装置）による工具ホルダの自動交換にも容易に対応できる。

　また、複数の前記凹部が前記カバーの全周に亘って設けられており、前記ストッパーは、前記回転止めピンを移動させるアクチュエータと、該アクチュエータと前記回転止めピンとの間に設けられたスプリングとをさらに含むことが好ましい。

　このように、回転止めピンを移動させるアクチュエータと回転止めピンとの間にスプリングを設けることで、アクチュエータでカバー外周に押し付けられた回転止めピンが凹部の位置と多少ずれていても、スプリングがたわんで回転止めピンが凹部に入り込む。よって、ＡＴＣ（自動工具交換装置）による工具ホルダの自動交換にも容易に対応できる。
　また、回転止めピンの過剰なストロークをスプリングが縮むことで吸収できるので、カバーのサイズによらず、アクチュエータによる回転止めピンの移動量を共通に設定することができる。

　この場合、前記ストッパーは、前記アクチュエータの駆動力によって、工具軸心方向に対して斜め方向に進退するロッドをさらに含み、前記回転止めピンは、前記スプリングを介して前記ロッドに支持されていることが好ましい。

　このように、アクチュエータの駆動力によって進退するロッドを工具軸心方向に対して斜めに配置することで、ストッパー（アクチュエータやロッド）が被加工物と干渉することを防止できる。

　上記工具ホルダにおいて、前記シャンク部および前記工具取付部の内部に前記主軸側から供給されるクーラントが流れる第１流路が設けられ、該第１流路を介して前記工具取付部の前記先端面と前記カバーの前記底面との間にクーラントが導かれ、前記第１流路内の前記工具の後端面の上流側に、前記クーラントが前記工具の前記後端面の周縁と前記第１流路を形成する前記工具取付部の内壁面との間の隙間に向かって流れるように前記クーラントを整流する整流部材を設けてもよい。

　このように、工具取付部の内部に設けた第１流路内の工具の後端面の上流側に整流部材を設けて、この整流部材によってクーラントを整流することで、クーラントが、工具後端面に衝突することなく、工具後端面の周縁と工具取付部の内壁面との隙間をスムーズに通過できる。したがって、クーラントの工具後端面への衝突に起因してクーラントの流れの勢いが失われることを防止できる。
　特に、クーラントとしてエアーを用いる場合、工具後端面との衝突によってクーラント（エアー）の流れは著しく勢いが落ちてしまう。そのため、上述した整流部材を設けることによって、クーラント（エアー）の流れの勢いを維持しうることは非常に有益である。

　この場合、前記整流部材は、前記第１流路の断面積を減少させて前記クーラントの圧力を上昇させてもよい。

　工具の回転数に応じて遠心力が変化するため、第１流路を流れるクーラントを工具後端面の周縁と工具取付部の内壁面との隙間に供給するのが難しく、工具後端面や第１流路の内壁面にクーラントが一部衝突してしまうことが考えられる。そこで、上述のように、整流部材によって第１流路の断面積を減少させてクーラントの圧力を上昇させることで、整流部材を通過したクーラントの所望位置（工具後端面の周縁と工具取付部の内壁面との隙間）への指向性を強めて、第１流路を流れるクーラントをより効果的に工具後端面の周縁と工具取付部の内壁面との隙間に導くことができる。
　また、整流部材によって第１流路内を流れるクーラントの圧力を上昇させることで、高圧のクーラントを噴出口から勢いよく噴射させることができる。特に、クーラントとしてエアーを用いる場合、他の種類のクーラントに比べて、工具の冷却に必要な量のクーラント（エアー）を供給するのが容易ではないため、整流部材によるクーラントの圧力上昇によって、高圧のクーラントを噴出口から勢いよく噴射しうることは非常に有益である。

　上記工具ホルダは、前記カバーの前記筒状壁と前記工具取付部との間に設けられて、前記クーラントを前記工具取付部の前記先端面に向けて押し出す羽根部をさらに備えていてもよい。

　このように、カバーの筒状壁と工具取付部との間の羽根部によってクーラントを工具取付部の前記先端面に向けて押し出すことで、高圧のクーラントをカバー底面の噴出口から勢いよく噴射できる。特に、クーラントとしてエアーを用いる場合、他の種類のクーラントに比べて、工具の冷却に必要なクーラント（エアー）を供給するのが容易ではないため、上述した羽根部によって、高圧のクーラントを噴出口から勢いよく噴射しうることは非常に有益である。

　この場合、前記工具取付部の外周に固定された前記ベアリングのインナーレースは、前記ベアリングのアウターレースによって覆われない延長部を、前記工具取付部の前記先端面側に有し、前記羽根部は、前記インナーレースの前記延長部に設けられていてもよい。

　これにより、工具取付部の外周に固定されたインナーレースの回転に伴って、羽根部が回転し、クーラントを工具取付部の先端面に向けて押し出すことができる。したがって、羽根部を駆動するための動力源を設ける必要がない。また、羽根部をインナーレースの延長部に設けたので、部品点数の増加を抑制できる。

　上記工具ホルダは、前記カバーと前記工具取付部との間の空間が加圧状態の前記クーラントで満たされるように、前記空間からの前記クーラントの流出を抑制する閉塞部をさらに備えていてもよい。

　このように、カバーと工具取付部との間の空間からのクーラントの流出を閉塞部によって抑制することで、この空間に満たされた加圧状態のクーラントがダンパとして機能し、工具取付部の振動及びビビリを減衰し、加工精度の低下や工具の摩耗を防止できる。なお、カバーと工具取付部との間の空間に満たされたクーラントがダンパとして機能するのは、ストッパーによって工具取付部に伴うカバーの共回りが防止されてカバーが静止し、工具ホルダとカバーとが別個独立であるからである。

　上記工具ホルダにおいて、前記噴出口は前記底面の貫通穴の周囲に複数設けられており、それぞれの噴出口の工具軸心方向に対する傾斜角が互いに異なることが好ましい。

　このように工具軸心方向に対する傾斜角が異なる複数の噴出口を設けることで、クーラントを複数方向に噴射して、広範囲に亘るクーラントの供給が可能になる。このため、被加工物に遮られてクーラントを加工部分に供給しづらい場合であっても、いずれかの噴出口から噴射されたクーラントを加工部分に到達させることができる。
　また、ドリルやタップを用いた機械加工では、被加工物に形成された穴の内部の加工部分に直接切削油を供給することができないため、被加工物の表面の穴周縁と工具との間の隙間に向けてクーラントを噴射し、該隙間を介して穴の内部にクーラントを供給する必要がある。ところが、工具がドリルやタップである場合、加工の進捗に伴い、工具ホルダが被加工物に徐々に接近するので、クーラントの被加工物への着弾位置は一定ではない。この点、工具軸心方向に対する傾斜角が異なる複数の噴出口を設ければ、いずれかの噴出口から噴射されたクーラントを常に被加工物の表面の穴周縁と工具との間の隙間に到達させることができる。よって、該隙間を介して穴内部にクーラントを常に供給して、穴内部の加工部分を冷却するとともに、切り屑（キリコ）の排出を促進することができる。

　上記工具ホルダにおいて、前記噴出口は、円形部と、該円形部の直径よりも小さな幅を有し、前記貫通穴から離れる方向に前記円形部から延在する長穴部とを繋げた形状であり、前記長穴部の工具中心方向に対する傾斜角は、前記円形部の工具中心方向に対する傾斜角よりも大きくしてもよい。

　このような形状の噴出口を用いることで、円形部から噴出されて比較的工具に沿って垂れ落ちていくクーラントの噴流を、長穴部から噴出されたクーラントによって工具に押し付けることで、広範囲にわたってクーラントを工具に供給できる。よって、噴出口の数を少なくすることができ、全噴射口の総開口面積を低減して、噴出口から噴射されるクーラントの圧力低下を抑制できる。

　上記工具ホルダにおいて、前記カバーは、少なくとも前記底面が着脱自在に構成されていることが好ましい。

　カバー底面の噴出口の位置や、直径や、工具軸心方向に対する傾斜角は、工具の寸法（特に工具の長さ）、工具の種類、加工条件等に応じて変えることが望ましい。よって、噴出口が設けられたカバーの底面を着脱自在に構成することで、相応しい噴出口を有するカバーを工具ホルダに装着して、加工部分に向けてクーラントをより効果的に供給することができる。

　本発明に係る工作機械は、上述の工具ホルダを備えることを特徴とする。

　この工作機械は、上述の工具ホルダを備えるから、噴射されたクーラントが遠心力の影響を受けることを大幅に抑制することができるとともに、工具内部に給油孔を設ける必要がない。

　本発明によれば、工具取付部の外周及び先端面を覆うカバーを取り付け、ベアリング及びストッパーにより工具ホルダ（工具取付部）の回転に伴うカバーの共回りを防止し、このカバーの底面に設けた噴出口からクーラントを噴射するようにしたので、噴射されたクーラントが遠心力の影響を受けることを大幅に抑制できる。よって、クーラントを所望の位置に供給できる。
　また、カバーの底面に設けた噴出口からクーラントを噴射するようにしたので、従来の刃物スルー方式とは異なり、工具内部に給油孔を設ける必要がない。
　さらに、カバーの底面に工具が貫通する貫通穴を設け、この貫通穴の周囲に配置された噴出口からクーラントを噴射するようにしたので、噴出口の位置を加工部分に近づけることができる。したがって、クーラントを精度良く加工部分に供給することができる。

第１実施形態に係る工具ホルダの構成例を示す図であり、（ａ）が工具ホルダ全体の断面図、（ｂ）がベアリングを封入するための詳細構造を示す図である。 図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 切削油を噴射する噴出口の配置例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図３（ａ）のＢ－Ｂ断面図、（ｃ）は図３（ａ）のＣ－Ｃ断面図、（ｄ）は図３（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。 ベアリング周辺の切削油の流路構造を示す断面図である。 第３流路が設けられたアウターレースの構成例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は図５（ａ）のＥ方向から視た図、（ｃ）は図５（ｂ）のＦ方向から視た図である。 ストッパーにより回転止めリングを拘束する様子を示す図である。 図６の符号Ｇで示した領域の拡大図である。 回転止めリングの外径とエアシリンダのストロークとの関係を説明するための図であり、（ａ）は工具取付部が小径の場合を示し、（ｂ）は工具取付部が大径の場合を示す。 噴射口を有するカバーの他の構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図９（ａ）のＨ－Ｈ断面図である。 第２実施形態に係る工具ホルダの構成例を示す図であり、（ａ）が工具ホルダの概略を示す断面図、（ｂ）が図１０（ａ）のＩ部の拡大図である。 工具ホルダの第１流路内に設けられる整流部材の構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１１（ａ）のＪ－Ｊ断面図である。 工具ホルダのカバーと工具取付部の外周との間に設けられる羽根部の構成例を示す斜視図である。

　以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

［第１実施形態］
　図１は第１実施形態に係る工具ホルダの構成例を示す図であり、図１（ａ）は工具ホルダ全体の断面図、図１（ｂ）はベアリングを封入するための詳細構造を示す図である。図２は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図３は、切削油を噴射する噴出口の配置例を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ－Ｂ断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＣ－Ｃ断面図、図３（ｄ）は図３（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。

　図１（ａ）に示すように、工具ホルダ１は、主軸（スピンドル）Ｓに工具Ｔを装着するために用いられ、ミーリングチャック本体２、カバー２０、ベアリング３０及びストッパー４０を有する。

　ミーリングチャック本体２の基端側には、主軸Ｓによって把持されるシャンク部２Ａが設けられている。シャンク部２Ａは、いわゆるＢＴ（ボトルグリップテーパ）シャンクであり、その端部にはプルスタッド３が螺着されている。また、主軸Ｓの内部には、その軸方向に移動可能なドローバー（不図示）が設けられている。そして、ドローバーの動作によってプルスタッド３が主軸Ｓ側に引き込まれることで、工具ホルダ１（ミーリングチャック本体２）が主軸Ｓに固定されるようになっている。
　なお、シャンク部２Ａは、ＢＴシャンク以外にも、ＨＳＫシャンク、ＫＭシャンク、ＮＴシャンク等の任意の形状のものを用いることができる。

　ミーリングチャック本体２の先端側には、ミーリングチャック本体２の先端面５で開口する挿入口４を有する工具取付部２Ｂが設けられている。工具取付部２Ｂの挿入口４には工具Ｔが挿入され、コレット６の締付力によって固定される。コレット６による工具Ｔの固定は、次のように行われる。

　コレット６は、図２に示すように、複数のスリット７が設けられ、工具取付部２Ｂの挿入口４の内壁との当接面の一部がテーパ形状になっている（図１（ａ）参照）。このため、コレット６は、主軸Ｓ側への移動により縮径し、逆方向への移動により拡径するようになっている。

　コレット６は、その一端に締付ボルト８が螺着されており、締付ボルト８と一体となっている。また、ミーリングチャック本体２の内部には、締付ナット１０が締付ナット固定ボルト１１によって固定されている。そして、締付ボルト８の雄ねじと締付ナット１０の雌ねじとが、ねじ部１２において螺合している。

　工具Ｔをミーリングチャック本体２に取り付ける場合、締付ボルト８の端部に設けられた締付ボルト六角部１４を専用の六角レンチで回転させて、締付ボルト８をその軸方向に後退（主軸Ｓ側に移動）させる。これにより、締付ボルト８とともにコレット６が主軸Ｓ側に移動し、コレット６が縮径して、工具Ｔが把持される。
　一方、工具Ｔをミーリングチャック本体２から取り外す場合、締付ボルト六角部１４を逆方向に回転させる。これにより、締付ボルト８とともにコレット６が主軸Ｓとは反対側に移動し、コレット６が拡径して、工具Ｔの把持が解除される。

　カバー２０は全体としてカップ形状に構成され、図１（ａ）に示すように、工具取付部２Ｂの外周を覆う筒状壁２２と、工具取付部２Ｂの先端面５を覆う底面２４とを有する。筒状壁２２は、ベアリング３０のアウターレース３４を含んで円筒状に形成される。

　カバー２０の底面２４には、工具Ｔが貫通する貫通穴２１と、この貫通穴２１の周囲に配置されて切削液Ｃを噴射する噴出口２３とが設けられている。噴出口２３は、主軸Ｓから離れるにつれ工具Ｔの外周面に近づくように工具軸心方向に対して傾斜しており、その傾斜角αは工具Ｔの所望の位置に切削油Ｃを供給できるように適宜調節されることが好ましい。

　また、図３に示すように、噴出口２３（２３－１，２３－２，・・・，２３－６）を複数設けて、それぞれの噴出口２３の工具軸心方向に対する傾斜角α（α１，α２，・・・，α６）を互いに異ならせてもよい。例えば、α１＝４５°、α２＝４０°、α３＝３５°、α４＝３０°、α５＝２５°、α６＝２０°にしてもよい。
　このように工具軸心方向に対する傾斜角αが異なる複数の噴出口２３（２３－１，２３－２，・・・，２３－６）を設けることで、切削油Ｃを複数方向に噴射して、広範囲に亘る切削油Ｃの供給が可能になる。このため、被加工物に遮られて切削油Ｃを加工部分に供給しづらい場合であっても、いずれかの噴出口２３から噴射された切削油Ｃを加工部分に到達させることができる。
　なお、各噴出口２３の傾斜角αは工具Ｔの長さに応じて調節することが好ましく、長さが異なる複数種の工具Ｔを取り扱う場合には各工具Ｔの長さに見合った傾斜角αの噴出口２３を有するカバー２０を予め用意しておくことが好ましい。

　また、ドリルやタップを用いた機械加工では、被加工物に形成された穴の内部の加工部分に直接切削油を供給することができないため、被加工物の表面の穴周縁と工具との間の隙間に向けて切削油を噴射し、該隙間を介して穴の内部に切削油を供給する必要がある。ところが、工具Ｔがドリルやタップである場合、加工の進捗に伴い、工具ホルダ１（カバー２０の底面２４）が被加工物に徐々に接近するので、噴出口２３から噴射された切削油Ｃの被加工物への着弾位置は一定ではない。この点、工具軸心方向に対する傾斜角αが異なる複数の噴出口２３（２３－１，２３－２，・・・，２３－６）を設ければ、いずれかの噴出口２３から噴射された切削油Ｃを常に被加工物の表面の穴周縁と工具との間の隙間に到達させることができる。よって、該隙間を介して穴内部に切削油を常に供給して、穴内部の加工部分を冷却するとともに、切り屑（キリコ）の排出を促進することができる。

　カバー２０は、少なくとも底面２４が着脱自在に構成されていることが好ましい。例えば、底面２４および筒状壁２２の一部（筒状壁２２のうちアウターレース３４以外）をねじ部３８（図４参照）によってアウターレース３４に螺着可能に構成してもよい。
　底面２４の噴出口２３の位置や、直径や、工具軸心方向に対する傾斜角は、工具Ｔの寸法（特に工具Ｔの長さ）、工具Ｔの種類、加工条件等に応じて変えることが望ましい。よって、少なくとも底面２４を着脱自在に構成することで、底面２４を含むこの部分の交換により、各工具Ｔに相応しい噴出口２３を有する底面２４（及び筒状壁２２の一部）を用いて、加工部分に向けて切削油Ｃをより効果的に供給することができる。

　シャンク部２Ａおよび工具取付部２Ｂの内部には第１流路１６が形成されており、主軸Ｓ側から第１流路１６を介して工具取付部２Ｂの先端面５とカバー２０の底面２４との間に切削油Ｃが導かれるようになっている。第１流路１６は、図１の矢印で示すように、プルスタッド３および締付ボルト８の内部流路と、コレット６のスリット７（図２参照）とで構成される。なお、第１流路１６を介して工具取付部２Ｂの先端面５とカバー２０の底面２４との間に導かれた切削油Ｃは、一部が噴出口２３から工具Ｔに向けて噴射され、残りが後述の第２流路１８を通ってベアリング３０に供給される。
　このように主軸Ｓ側から供給される切削油Ｃが流れる第１流路１６をシャンク部２Ａ及び工具取付部２Ｂの内部に設けることで、工具ホルダ１を主軸Ｓに装着するだけで、主軸Ｓから噴出口２３に至るまでの切削油Ｃの流路が繋がる。よって、ＡＴＣ（自動工具交換装置）による工具ホルダ１の自動交換にも容易に対応できる。

　ベアリング３０は、工具取付部２Ｂの外周に固定されたインナーレース３２と、カバー２０の筒状壁２２の一部を構成するアウターレース３４との間に複数の玉を封入したボールベアリングである。ベアリング３０のインナーレース３２はミーリングチャック本体２とともに高速回転する。一方、ベアリング３０のアウターレース３４は、アウターレース３４に取り付けられた回転止めリング２６が後述のストッパー４０によって拘束されるため、静止したままである。
　ベアリング３０の封入は次のようにして行う。最初に、アウターレース３４のベアリング入口穴３３に塞ぎボルト３７を螺着した状態で、アウターレース３４の内周側にＲ溝３５を形成する。この後、塞ぎボルト３７を取り外し、アウターレース３４をインナーレース３２に取り付けて、インナーレース３２とアウターレース３４との間のＲ溝３５にベアリング入口穴３３からベアリング３０を投入する。そして、Ｒ溝３５が先端に形成された塞ぎボルト３７によってベアリング入口穴３３を塞ぐ。これにより、ベアリング３０が、インナーレース３２とアウターレース３４との間のＲ溝３５に封入される。なお、塞ぎボルト３７の雄ねじ及びこれに螺合するベアリング入口穴３３の雌ねじは、塞ぎボルト３７の基端側及びアウターレース３４の外周側だけに設けられ、塞ぎボルト３７のベアリング入口穴３３へのねじ込み時に塞ぎボルト３７の位置が規制されるようになっているので、ベアリング３０と塞ぎボルト３７のＲ溝３５との間隙を高精度に調節できる。

　また、筒状壁２２と工具取付部２Ｂの外周との間には、第１流路１６を介して工具取付部２Ｂの先端面５とカバー２０の底面２４との間に導かれた切削油Ｃの一部をベアリング３０に向けて流す第２流路１８が設けられている。第２流路１８を介してベアリング３０に供給された切削油Ｃは、ベアリング３０を冷却するとともに潤滑し、焼き付きを防止する。
　これにより、工具Ｔを高速回転させる場合であっても、ベアリング３０の焼き付きを起こすことなく、安定した機械加工を行うことができる。実際、本発明者は、第２流路１８を介してベアリング３０に水溶性の切削油Ｃを供給することで、工具回転数が２００００ｒｐｍ程度の条件下でもベアリング３０の焼き付きが起こらないことを確認している。

　ここで、ベアリング３０周辺の切削油Ｃの流れについて詳述する。図４は、ベアリング３０周辺の切削油の流路構造を示す断面図である。
　同図に示すように、インナーレース３２とアウターレース３４との間には、全周に亘って隙間３６（３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ）が設けられている。そして、筒状壁２２と工具取付部２Ｂの外周との間の第２流路１８を通過した切削油が隙間３６（３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ）を流れる途中で、ベアリング３０の冷却及び潤滑が行われる。ベアリング３０を冷却及び潤滑した後の切削油は、図４の矢印で示したように、第３流路５０によって排出される。第３流路５０は、ベアリング３０が封入されたＲ溝から径方向外方に切削油を流す連通孔５２と、隙間３６Ｃを通過してアウターレース３４の上面に達した切削油を径方向外方に流す上面溝５３と、連通孔５２及び上面溝５３からの切削油を合流させて下方に排出する貫通孔５４とからなる。
　このように、第３流路５０を設けて、ベアリング３０の冷却及び潤滑を行った後の切削油Ｃの排出を促進することで、ベアリング３０の周囲の切削油Ｃのよどみを防止し、常に新鮮な切削油Ｃをベアリング３０に供給して、冷却及び潤滑を効率的に行える。また、ベアリング３０から第３流路５０を介して外部に向かう切削油Ｃの緩やかな流れが形成されるので、ベアリング３０の回転に伴う外部からの気泡の混入を防止するとともに、何らかの原因で異物が切削油に混入してもこれを外部に確実に排出してベアリング３０の機能を妨げることがない。

　２列のベアリング３０で挟まれた隙間３６Ｂの幅は、他の隙間３６Ａ及び３６Ｃの幅よりも大きくすることが好ましい。これにより、２列目のベアリング３０（図４の上側のベアリング３０）に切削油Ｃを安定して供給できる。また、２列目のベアリング３０の直後の流路である隙間３６Ｃの幅を、隙間３６（３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ）のうちで最も小さくして、十分な圧力で連通孔５２に切削油を流すことで、ベアリング３０のよどみを防止して冷却及び潤滑を効率化するとともに、気泡の混入防止や異物の排出促進を効果的に行うことができる。例えば、隙間３６Ｂの幅を約０．５ｍｍとし、隙間３６Ａの幅を約０．２ｍｍとし、隙間３６Ｃの幅を約０．０５ｍｍとしてもよい。
　なお、連通孔５２、上面溝５３及び貫通孔５４の幅（又は直径）は、１列目のベアリング３０の直前の流路である隙間３６Ａの幅（すなわち、第３流路５０の入口側の流路幅）よりも大きいことが好ましい。これにより、ベアリング３０を冷却及び潤滑した後の切削油の排出を促進し、ベアリング３０の周囲の切削油のよどみを防止し、常に新鮮な切削油をベアリング３０に供給して、冷却及び潤滑をより効率的に行える。例えば、連通孔５２の直径を０．３ｍｍ程度とし、上面溝５３及び貫通孔５４の幅（直径）を０．５ｍｍ程度にしてもよい。

　また、アウターレース３４と回転止めリング２６とを別体として構成し、アウターレース３４だけに第３流路５０を形成してもよい。例えば、図４に示すように、第３流路５０が予め形成されたアウターレース３４の外周に、セットスクリュー２９を用いて、回転止めリング２６を着脱自在に取り付けてもよい。
　アウターレース３４を回転止めリング２６とは別体とすることで、万が一、アウターレース３４又は回転止めリング２６が故障又は破損しても、故障又は破損した部品のみを選択的に交換することができる。

　また、アウターレース３４だけに第３流路５０を形成することで、機械加工が容易になり、製作コストを低減できる。このことを、図５を用いて説明する。図５は、第３流路５０が設けられたアウターレース３４の構成例を示す図であり、図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ方向から視た図、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＦ方向から視た図である。
　連通孔５２、上面溝５３及び貫通孔５４からなる第３流路５０は周方向に複数（例えば６０度おきに６箇所）設けられる。ベアリング３０を案内するＲ溝３５に連通する連通孔５２は、アウターレース３４の外周側からの穴あけ加工で容易に形成できる。また、上面溝５３及び貫通孔５４は、アウターレース３４の上面又は外周面への切削加工により容易に形成できる。よって、一体的に設けられたアウターレース３４及び回転止めリング２６に対して第３流路５０を形成する場合に比べて、第３流路５０の機械加工が容易であり、製作コストを低減できる。

　図１（ａ）に示すように、ストッパー４０は、回転止めリング２６の外周の凹部２７と係合する回転止めピン４２と、スプリング４４を介して回転止めピン４２を支持するピストンロッド４６と、このピストンロッド４６を進退させるエアシリンダ４８とを有する。なお、エアシリンダ４８は、工作機械側のＺ軸に固定されていてもよい。
　エアシリンダ４８の駆動力によってピストンロッド４６がその長手方向に移動して、回転止めピン４２が回転止めリング２６の凹部２７に挿し込まれることで、回転止めリング２６が係止される。なお、ピストンロッド４６は、その長手方向が工具Ｔの軸心方向に対して斜めになるように回転止めリング２６よりも上方に配置されているので、ピストンロッド４６及びエアシリンダ４８が被加工物と干渉することを防止できる。

　図６は、ストッパー４０により回転止めリング２６を拘束する様子を示す図である。図７は、図６の符号Ｇで示した領域の拡大図である。
　図６に示すように、回転止めリング２６の外周には、多数の凹部２７が回転止めリング２６の全周に亘って設けられている。そして、回転止めリング２６の周方向における凹部２７の幅Ｗ（図７参照）は、内周側に比べて外周側が広くなっており、回転止めピン４２を凹部２７に挿し込みやすくなっている。また、回転止めピン４２の基端側にはスプリング４４が設けられているから、回転止めリング２６の外周に押し付けられた回転止めピン４２が凹部２７の位置と多少ずれていても、スプリング４４がたわんで回転止めピン４２が凹部２７に入り込む。しかも、回転止めピン４２の先端は、球形状であるから、回転止めリング２６の外表面に引っかからずにスムーズに凹部２７に入り込む。したがって、ＡＴＣ（自動工具交換装置）による工具ホルダ１の自動交換にも容易に対応できる。

　また、回転止めピン４２が凹部２７に係合した状態における、凹部２７と回転止めピン４２との周方向の間隙（すなわち、凹部２７の幅Ｗと回転止めピン４２の先端の直径Ｄとの差）は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
　このように係合状態における回転止めリング２６の凹部２７と回転止めピン４２との周方向の間隙を０．１ｍｍ以上にすることで、回転止めピン４２を凹部２７に容易に挿し込める。一方、同間隙を０．５ｍｍ以下にすることで、タップ等の工具を逆回転させる際に回転止めリング２６が回転してしまうことによって、噴出口２３から噴出される切削油Ｃが遠心力の影響を受けたり、回転止めピン４２と凹部２７の壁面２８との衝突に起因して衝撃が発生したりすることを抑制できる。

　また、凹部２７が設けられた回転止めリング２６の外径は、工具取付部２Ｂの直径によらず略一定としてもよい。
　図８は回転止めリング２６の外径とエアシリンダ４８のストロークとの関係を説明するための図であり、図８（ａ）は工具取付部２Ｂが小径の場合を示し、図８（ｂ）は工具取付部２Ｂが大径の場合を示している。
　図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、工具取付部２Ｂの直径が異なる場合であっても、回転止めリング２６の外径Ｄを略一定にすることで、同一のストロークＬで回転止めピン４２を移動させて回転止めリング２６の凹部２７と係合させることが可能になる。したがって、ＡＴＣ（自動工具交換装置）によって工具ホルダ１を自動交換する場合であっても、工具ホルダ１毎にエアシリンダ４８のストロークを変更する必要がないから、ＡＴＣによる工具ホルダ１の自動交換に容易に対応できる。

　以上説明したように、本実施形態では、工具取付部２Ｂの外周及び先端面５を覆うカバー２０を取り付け、ベアリング３０及びストッパー４０により工具ホルダ１（工具取付部２Ｂ）の回転に伴うカバー２０の共回りを防止し、このカバー２０の底面２４に設けた噴出口２３から切削油Ｃを噴射するようにしたので、噴射された切削油Ｃが遠心力の影響を受けることを大幅に抑制できる。よって、切削油Ｃを所望の位置に供給できる。
　また、カバー２０の底面２４に設けた噴出口２３から切削油Ｃを噴射するようにしたので、従来の刃物スルー方式とは異なり、工具Ｔの内部に給油孔を設ける必要がない。
　さらに、カバー２０の底面２４に工具Ｔが貫通する貫通穴２１を設け、この貫通穴２１の周囲に配置された噴出口２３から切削油を噴射するようにしたので、噴出口２３の位置を加工部分に近づけることができる。したがって、切削油を精度良く加工部分に供給することができる。

　なお、本実施形態では、エアシリンダ４８のストロークを一定にするために工具取付部２Ｂの直径によらず回転止めリング２６の外径を略一定にする例（図８（ａ）及び（ｂ）参照）について説明したが、工具取付部２Ｂの直径に応じた外径を有する回転止めリング２６を用いても、次のように、エアシリンダ４８のストロークを変更する必要のない装置を実現できる。これにより、回転止めリング２６のコンパクト化を図りながら、ＡＴＣによる工具ホルダ１の自動交換に容易に対応できる。
　エアシリンダ４８のストロークは、ＡＴＣ（自動工具交換装置）で用いる工具ホルダのうち工具取付部２Ｂの直径が最も小さいもの（すなわち、外径が最も小さい回転止めリング２６を有する工具ホルダ）に合わせて設定する。すなわち、外径が最も小さい回転止めリング２６の凹部２７に回転止めピン４２が到達しうるように、エアシリンダ４８のストロークを設定する。このストローク設定値は、ＡＴＣ（自動工具交換装置）で用いる全ての工具ホルダで共通に使用する。工具取付部２Ｂの直径が最も大きい工具ホルダの場合には、エアシリンダ４８が回転止めピン４２を上記ストローク設定値だけ動かそうとしたときに、スプリング４４が縮んで余分なストロークを吸収する。このとき、スプリング４４が縮んでも、過剰な弾性力によって回転止めピン４２と回転止めリング２６の凹部２７との係合が阻害されないように、スプリング４４の自然長及び／又はばね定数を調節することが好ましい。
　また、この場合、回転止めピン４２と回転止めリング２６の凹部２７との接触時の衝撃を緩和する観点から、エアシリンダ４８によるピストンロッド４６の押出し速度が押出し動作中に段階的に小さくなるように構成してもよい。例えば、工具取付部２Ｂの直径が最も大きい工具ホルダの場合に回転止めピン４２が凹部２７に接触するストロークをＬ０としたとき、任意の閾値Ｌｔｈ（＜Ｌ０）を境にピストンロッド４６の押出し速度を変化させてもよい。すなわち、０＜Ｌ＜Ｌｔｈのストローク範囲ではピストンロッド４６の押出し速度を大きくし、Ｌｔｈ≦Ｌのストローク範囲ではピストンロッド４６の押出し速度を小さくしてもよい。これにより、工具取付部２Ｂの直径が最も大きい工具ホルダの場合であっても、回転止めピン４２が凹部２７に接触する前（すなわち、ストロークが閾値Ｌｔｈに達した時）にピストンロッド４６の押出し速度が小さくなり、回転止めピン４２と回転止めリング２６の凹部２７との接触時の衝撃が緩和される。

　また、本実施形態では、カバー２０の底面２４に円形状の噴射口２３（図３（ａ）参照）を形成する例について説明したが、噴射口２３の形状はこの例に限定されず、任意の形状であってもよい。
　図９は他の形状例の噴射口２３を有するカバー２０を示す図であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＨ－Ｈ断面図である。図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、円形部６０と、工具Ｔが貫通する貫通穴２１から離れる方向に円形部６０から延在する長穴部６２とを繋げた形状の噴出口２３を用いてもよい。長穴部６２の幅Ｗ２は、円形部６０の直径Ｄ２よりも小さい。また、長穴部６２の工具中心方向に対する傾斜角γ１，γ２は、円形部６０の工具中心方向に対する傾斜角β１，β２よりも大きい。なお、カバー２０の底面２４に複数の噴出口２３を設けて、各噴出口２３の円形部６０及び長穴部６２の工具中心方向に対する傾斜角を互いに異ならせてもよい。
　このように、円形部６０及び長穴部６２からなる噴出口２３を用いることで、円形部６０から噴出された後に工具Ｔに比較的沿って垂れ落ちていく切削油の噴流を、長穴部６２から噴出された切削油の噴流によって工具Ｔ側に押し付けることで、広範囲にわたって切削油を工具Ｔに供給できる。よって、噴出口２３の数を少なくすることができ、全噴射口２３の総開口面積を低減して、噴出口２３から噴射される切削油の圧力低下を抑制できる。

　また、カバー２０の底面２４の内側面における長穴部６２の周縁のうち貫通穴２１から遠い領域を選択的に面取りして、Ｃ面６３を形成することが好ましい。これにより、長穴部６２から噴射される切削油がＣ面６３に沿って流れる際に断面積減少によって圧力上昇するので、長穴部６２から噴射される切削油の勢いを増すことができる。

　また、本実施形態では、工具ホルダ１がＡＴＣによる自動交換に対応しやすい構成のストッパー４０を備える例について説明したが、ストッパー４０はカバー２０の共回りを防止可能であれば特に限定されず、任意の構成のものを用いることができる。
　また、本実施形態では、噴出口２３から切削油を噴出する例について説明したが、切削油に替えてミストやエアー等の他のクーラントを用いてもよい。
　また、本実施形態では、ベアリング３０としてインナーレース３２とアウターレース３４との間に玉を封入したボールベアリングを例に挙げたが、工具取付部２Ｂの外周面に回転止めリング２６を相対的に回転自在に支持しうる軸受であれば特に限定されず、任意の構成のものを用いることができる。
　さらに、本実施形態では、回転止めピン４２を移動させるためにエアシリンダ４８を用いる例について説明したが、エアシリンダ４８に替えて、油圧シリンダやモータ等の任意のアクチュエータを用いることができる。

［第２実施形態］
　次に、第２実施形態に係る工具ホルダについて説明する。以下、第１実施形態の工具ホルダ１と共通する箇所には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態の工具ホルダ１と異なる点を中心に本実施形態の工具ホルダについて説明する。
　図１０は第２実施形態に係る工具ホルダの構成例を示す図であり、図１０（ａ）は本実施形態の工具ホルダの概要を示す断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＩ部の拡大図である。図１１は工具ホルダの第１流路１６内に設けられる整流部材の構成例を示す図であり、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＪ－Ｊ断面図である。図１２は工具ホルダのカバー２０と工具取付部２Ｂの外周との間に設けられる羽根部の構成例を示す斜視図である。

　図１０（ａ）に示すように、本実施形態の工具ホルダ１００では、締付ボルト８の端部に整流部材（圧力コントローラ）７０が螺着されている。整流部材７０は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１流路１６におけるクーラント（切削油、ミスト、エアー等）の流れ方向に逆らって突出する突起部７２を囲むように、第１流路１６の一部を形成する一対の略環状の貫通孔７４Ａ，７４Ｂが形成されている。また整流部材７０は、全体として略円筒状に形成されており、その外周面には締付ボルト８の端部に形成された雌ねじに螺合する雄ねじ７８が設けられている。各貫通孔７４Ａ，７４Ｂの出口部７６は、整流部材７０の径方向外方に屈曲している。整流部材７０の中心軸に対する出口部７６の屈曲角度θは、工具Ｔの後端面７１の周縁と工具取付部２Ｂの内壁面（具体的にはコレット６の内側表面、または、コレット６のスリット７に対応する位置における挿入穴４の壁面）との隙間に向かってクーラントが流れるように調節されている。
　このように、整流部材７０を第１流路１６の工具Ｔの後端面７１の上流側に設けることで、第１流路１６内を流れるクーラントが整流されて、工具Ｔの後端面７１の周縁と工具取付部２Ｂの内壁面との間の上記隙間に導かれる。そのため、クーラントが工具Ｔの後端面７１に直接衝突することなく、工具Ｔの後端面７１の周縁と工具取付部２Ｂの内壁面との間の上記隙間をスムーズに通過できる。したがって、工具Ｔの後端面７１へのクーラントの衝突に起因して、クーラントの流れの勢いが失われることを防止できる。
　特に、クーラントとしてエアーを用いる場合、工具Ｔの後端面７１との衝突によってクーラント（エアー）の流れは著しく勢いが落ちてしまう。そのため、上述した整流部材７０を設けることによって、クーラント（エアー）の流れの勢いを維持しうることは非常に有益である。

　また整流部材７０の内部における第１流路１６の断面積（すなわち貫通孔７４Ａ，７４Ｂの総断面積）は、整流部材７０の上流側における第１流路１６の断面積に比べて小さい。具体的には、第１流路１６の上流側から下流側に向かうに従って、第１流路１６の断面積は、突起部７２により徐々に減少して、最終的に貫通孔７４Ａ，７４Ｂの総断面積となる。そのため、第１流路１６内を流れるクーラントは、整流部材７０を通過する際に圧力が上昇する。なお、整流部材７０の突起部７２は略円錐形状であるから、圧力損失の原因とならずに、クーラントを分流して各貫通孔７４Ａ，７４Ｂにスムーズに導くことができる。

　上述のように、整流部材７０によって第１流路１６を狭めてクーラントの圧力を上昇させることで、出口部７６から流出するクーラントの所望位置（工具Ｔの後端面７１の周縁と工具取付部２Ｂの内壁面との間の上記隙間）への指向性が向上する。よって、第１流路１６を流れるクーラントを、工具Ｔの後端面７１の周縁と工具取付部２Ｂの内壁面との間の上記隙間により効果的に導くことができる。したがって、クーラントの圧力を高く維持したまま噴出口２３に供給し、噴出口２３から勢いよくクーラントを噴射できる。
　また、整流部材７０によって第１流路１６内を流れるクーラントの圧力を上昇させることで、高圧のクーラントを噴出口２３から勢いよく噴射させることができる。特に、クーラントとしてエアーを用いる場合、他の種類のクーラントに比べて、工具Ｔの冷却に必要な量のクーラント（エアー）を供給するのが容易ではないため、整流部材７０によるクーラントの圧力上昇によって、高圧のクーラントを噴出口２３から勢いよく噴射しうることは非常に有益である。

　なお、整流部材７０は樹脂製であって、射出成形等の公知の手法によって作製されてもよい。これにより、整流部材７０の製造コストを削減できる。そのため、貫通孔７４Ａ，７４Ｂの大きさや、整流部材７０の中心軸に対する出口部７６の屈曲角度θが異なる複数品種の整流部材７０を予め準備し、工具Ｔの種類に応じて適切な整流部材７０を選択して使用してもよい。

　また、工具ホルダ１００では、図１０（ａ）に示すように、カバー２０の筒状壁２２と工具取付部２Ｂの外周との間の第２流路１８内には羽根部８０を設けている。羽根部８０は、図１０（ａ）及び１２に示すように、ベアリング３０のインナーレース３２と一体的に設けられている。具体的には、ベアリング３０のインナーレース３２を工具取付部２Ｂの先端面５側に延設し、アウターレース３４によって覆われないインナーレース３２の延長部８１（図１２参照）を形成し、この延長部８１に羽根部８０を設ける。羽根部８０は、延長部８１の外周を切り欠いて形成した凹部８２と、この凹部８２の境界に沿って延長部８１の外周面に設けられた突出部８４とで構成される。凹部８２は、側壁面８２Ａ、上壁面８２Ｂ及び傾斜面８２Ｃによって形成される。傾斜面８２Ｃは、工具取付部２Ｂの先端面５側に向かうに従って、インナーレース３２の回転方向の逆方向にずれるように傾斜している。インナーレース３２の中心軸に対する傾斜面８２Ｃの傾斜角度は、例えば３０度以上４５度以下の範囲内で設定してもよい。なお、羽根部８０は、延長部８１の周方向に複数設けてもよい。

　このように第２流路１８内に羽根部８０を設けることで、工具取付部２Ｂとともにインナーレース３２が図１２の矢印方向に回転すると、凹部８２に流入したクーラントは傾斜面８２Ｃによって工具取付部２Ｂの先端面５側に押し出される。そのため、高圧のクーラントをカバー２０の底面２４に形成した噴出口２３から勢いよく噴射できる。特に、クーラントとしてエアーを用いる場合、他の種類のクーラントに比べて、工具Ｔの冷却に必要な量のクーラント（エアー）を供給するのが容易ではないため、上述した羽根部８０によって、高圧のクーラントを噴出口２３から勢いよく噴射しうることは非常に有益である。
　また、工具Ｔによる加工中、羽根部８０は工具取付部２Ｂとともに回転するから、羽根部８０を駆動するための動力源を別途設ける必要がない。さらに、羽根部８０をインナーレース３２の延長部８１に設けたので、羽根部８０の採用に伴う部品点数の増加を抑制できる。

　なお、第２流路１８内には、羽根部８０によって押し出されて工具取付部２Ｂの先端面５側に向かうクーラントの流れ以外にも、クーラントの流れが存在する。すなわち、第１流路１６から工具取付部２Ｂの先端面５とカバー２０の底面２４との間に流入した後、噴射口２３から噴出されなかったクーラントは、カバー２０の底面２４からの反動力によってベアリング３０に向かうように変向される。さらに、羽根部８０によって工具取付部２Ｂの先端面５側に押し出されたクーラントも、カバー２０の底面２４からの反動力によってベアリング３０に向かうように変向される。そのため、第２流路１８内のクーラントの流れは旋回流を含む複雑な流れであるが、第２流路１８内のクーラントの流れがどうであれ、羽根部８０を設けることで第２流路１８内のクーラントの圧力が上昇することは明らかである。よって、第２流路１８を介してベアリング３０に十分な量のクーラントを供給することができ、ベアリング３０の潤滑及び冷却を効果的に行うことができる。特に、クーラントとしてエアーを用いる場合、他の種類のクーラントに比べて、ベアリング３０の冷却に必要な量のクーラント（エアー）を供給するのが容易ではないため、上述した羽根部８０を設けて第２流路１８内の圧力を高めることで、ベアリング３０へのクーラントの供給を確実に行いうることは非常に有益である。

　さらに、工具ホルダ１００では、図１０（ａ）に示すように、カバー２０と工具取付部２Ｂの外周との間の空間９１からのクーラントの流出を抑制する閉塞部９０を設けている。この空間９１は、カバー２０の筒状壁２２と工具取付部２Ｂの外周との間の第２流路１８と、カバー２０の回転止めリング２６と工具取付部２Ｂの外周との間の空間とを含む領域である。

　閉塞部９０は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転止めリング２６の上端部に設けられた内向きフランジ９２と、この内向きフランジ９２を覆うように工具取付部２Ｂの外周に取り付けられたリング部材９４とで構成される。
　また、内向きフランジ９２の先端面と工具取付部２Ｂの外周との間には微小隙間９６が形成され、リング部材９４の下面と内向きフランジ９２の上面との間には微小隙間９８が形成されている。このように微小隙間９６，９８を設けるのは、工具取付部２Ｂ及びこれに取り付けられたリング部材９４が回転止めリング２６に接触しないようにして、両者の相対的な回転を可能にするためである。

　なお、図１０（ａ）には明示していないが、ベアリング３０周辺のクーラントの流路構造は、図４を用いて説明した第１実施形態と同様に隙間３６（３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ）と第３流路５０（具体的には、連通孔５２，上面溝５３及び貫通孔５４）とで構成されている。

　閉塞部９０の微小間隙９６，９８は、隙間３６（３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ）よりも小さく設定されている。例えば、隙間３６Ｂの幅を約０．５ｍｍとし、隙間３６Ａの幅を約０．２ｍｍとし、隙間３６Ｃの幅を約０．０５ｍｍとする一方で、閉塞部９０の微小間隙９６，９８は０．０１ｍｍ以下に設定してもよい。これにより、隙間３６（３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ）を介してベアリング３０を通過するクーラントの量を維持しながら、閉塞部９０によって空間９１からのクーラントの流出を効果的に抑制できる。
　また、内向きフランジ９２の先端面と工具取付部２Ｂの外周との間の微小隙間９６と、リング部材９４の下面と内向きフランジ９２の上面との間の微小間隙９８とで形成される流路は屈曲しているため、空間９１内からのクーラントの流出がより一層抑制される。

　このように、カバー２０と工具取付部２Ｂの外周との間の空間９１からのクーラントの流出を閉塞部９０によって抑制することで、この空間９１に満たされたクーラントを高圧に維持できる。そのため、空間９１内の加圧状態のクーラントがダンパ（クッション）として機能し、工具取付部２Ｂの振動及びビビリを減衰して、加工精度の低下および工具Ｔの摩耗を防止できる。なお、カバー２０と工具取付部２Ｂの外周との間の空間９１に満たされたクーラントがダンパとして機能するのは、ストッパー４０によって工具取付部２Ｂに伴うカバー２０の共回りが防止されており、工具取付部２Ｂから独立してカバー２０が静止しているからである。
　本発明者が行った実験によれば、閉塞部９０を設けてエンドミルによる切削加工を行った場合、閉塞部９０を設けずに同一のエンドミルによる切削加工を行う場合に比べて、主軸負荷（％）を大幅に軽減できることが明らかになった。例えば、工具径が５ｍｍの粗挽き用のエンドミル（パワーミル）について、閉塞部９０の有無が主軸負荷（％）に及ぼす影響を調査したところ、閉塞部９０を設けない場合の主軸負荷が約５％であったのに対し、閉塞部９０を設けた場合の主軸負荷は約３％であった。この実験結果から、閉塞部９０の採用により、工具取付部２Ｂの振動及びビビリを減衰できることが分かった。

　また、閉塞部９０を設けることで、異物の空間９１内への侵入を防止できる。したがって、ベアリング３０の機能が異物によって妨げられるといった事態を防止できる。

　さらに、工具ホルダ１００では、次に説明するように、ベアリング３０の封入手法を第１実施形態の工具ホルダ１とは異ならせている。すなわち、工具ホルダ１００では、塞ぎボルト３７に替えて、雄ねじを有さない塞ぎピース３７’を用いる点で第１実施形態と異なる。
　工具ホルダ１００においてベアリング３０の封入を行う手順は次のとおりである。最初に、アウターレース３４のベアリング入口穴３３に塞ぎピース３７’を挿入した状態で、塞ぎピース３７’も含めたアウターレース３４の内周側にＲ溝３５を形成する。この後、塞ぎピース３７’を取り外し、アウターレース３４をインナーレース３２に取り付けて、インナーレース３２とアウターレース３４との間のＲ溝３５にベアリング入口穴３３からベアリング３０を投入する。そして、Ｒ溝３５が形成された塞ぎピース３７’によってベアリング入口穴３３を塞ぐ。最後に、塞ぎピース３７’をセットスクリュー１０２でアウターレース３４に固定する。これにより、ベアリング３０が、インナーレース３２とアウターレース３４との間のＲ溝３５に封入される。
　なお、図１０（ａ）には上下２列のベアリング３０のうち、上側列のベアリング３０に対してのみ塞ぎピース３７’及びセットスクリュー１０２を示しているが、下側列のベアリング３０に対しても同様に塞ぎピース３７’及びセットスクリュー１０２が設けられている。

　上述のように塞ぎピース３７’をセットスクリュー１０２で固定するのは、塞ぎピース３７’を位置決めして、塞ぎピース３７’のＲ溝３５が形成する軌道面を、塞ぎピース３７’以外のアウターレース３４のＲ溝３５が形成する軌道面に一致させるためである。
　第１実施形態のように、塞ぎボルト３７を用いてベアリング３０を封入する場合、塞ぎボルト３７のＲ溝３５が形成する軌道面と、アウターレース３４のＲ溝３５が形成する軌道面とを一致させるのは困難である。そこで、塞ぎボルト３７に替えて、雄ねじを有さない塞ぎピース３７’によりベアリング入口穴３３を塞ぐとともに、塞ぎピース３７’をセットスクリュー１０２で位置決めすることで、塞ぎピース３７’のＲ溝３５が形成する軌道面とアウターレース３４のＲ溝３５が形成する軌道面とを容易に一致させることができる。

　以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
　例えば、第１実施形態で説明した内容と、第２実施形態で説明した内容とを適宜組み合わせてもよい。

　１　　　　　工具ホルダ
　２　　　　　ミーリングチャック本体
　２Ａ　　　　シャンク部
　２Ｂ　　　　工具取付部
　３　　　　　プルスタッド
　４　　　　　挿入口
　５　　　　　先端面
　６　　　　　コレット
　７　　　　　スリット
　８　　　　　締付ボルト
　１０　　　　締付ナット
　１１　　　　締付ナット固定ボルト
　１２　　　　ねじ部
　１４　　　　締付ボルト六角部
　１６　　　　第１流路
　１８　　　　第２流路
　２０　　　　カバー
　２１　　　　貫通穴
　２２　　　　筒状壁
　２３　　　　噴出口
　２４　　　　底面
　２６　　　　回転止めリング
　２７　　　　凹部
　２８　　　　壁面
　２９　　　　セットスクリュー
　３０　　　　ベアリング
　３２　　　　インナーレース
　３３　　　　ベアリング入口穴
　３４　　　　アウターレース
　３５　　　　Ｒ溝
　３６　　　　隙間
　３７　　　　塞ぎボルト
　３７’　　　塞ぎピース
　３８　　　　ねじ部
　４０　　　　ストッパー
　４２　　　　回転止めピン
　４４　　　　スプリング
　４６　　　　ピストンロッド
　４８　　　　エアシリンダ
　５０　　　　第３流路
　５２　　　　連通孔
　５３　　　　上面溝
　５４　　　　貫通孔
　６０　　　　円形部
　６２　　　　長穴部
　６３　　　　Ｃ面
　７０　　　　整流部材（圧力コントローラ）
　７１　　　　後端面
　７２　　　　突起部
　７４Ａ　　　貫通孔
　７４Ｂ　　　貫通孔
　７６　　　　出口部
　７８　　　　ねじ部
　８０　　　　羽根部
　８１　　　　延長部
　８２　　　　凹部
　８２Ａ　　　側壁面
　８２Ｂ　　　上壁面
　８２Ｃ　　　傾斜面
　８４　　　　突出部
　９０　　　　閉塞部
　９１　　　　空間
　９２　　　　内向きフランジ
　９４　　　　リング部材
　９６　　　　微小隙間
　９８　　　　微小隙間
　１００　　　工具ホルダ
　１０２　　　セットスクリュー
　Ｓ　　　　　主軸
　Ｔ　　　　　工具

Claims (18)

1. 　工作機械の主軸に工具を装着するための工具ホルダであって、
   　一端に設けられ、前記主軸に把持されるシャンク部と、
   　他端に設けられ、前記工具が挿入される挿入口を先端面に有する工具取付部と、
   　前記工具取付部の外周を覆う筒状壁、および、前記工具取付部の前記先端面を覆う底面を有するカバーと、
   　前記カバーの前記筒状壁と前記工具取付部との間に設けられたベアリングと、
   　前記工具取付部に伴う前記カバーの共回りを防止するストッパーとを備え、
   　前記カバーの前記底面には、前記工具が貫通する貫通穴と、該貫通穴の周囲に配置され、前記工具に向けてクーラントを噴射する噴出口とが設けられることを特徴とする工具ホルダ。
2. 　前記ベアリングは、前記クーラントの一部により潤滑され、冷却されることを特徴とする請求項１に記載の工具ホルダ。
3. 　前記シャンク部および前記工具取付部の内部に前記主軸側から供給されるクーラントが流れる第１流路が設けられ、該第１流路を介して前記工具取付部の前記先端面と前記カバーの前記底面との間にクーラントが導かれ、
   　前記第１流路を介して前記工具取付部の前記先端面と前記カバーの前記底面との間に導かれたクーラントを前記ベアリングに向けて流す第２流路が、前記カバーの前記筒状壁と前記工具取付部との間に設けられ、
   　前記ベアリングは、前記第２流路を介して供給されるクーラントによって潤滑され、冷却されることを特徴とする請求項２に記載の工具ホルダ。
4. 　前記カバーの径方向外方に延びる連通孔と、該連通孔から外部に通じる排出孔とを含み、前記ベアリングを潤滑及び冷却した後のクーラントを排出する第３流路を前記カバーの内部に形成したことを特徴とする請求項３に記載の工具ホルダ。
5. 　前記カバーの外周に凹部が設けられており、
   　前記ストッパーは、前記凹部と係合して前記カバーの共回りを防止する回転止めピンを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
6. 　前記回転止めピンが前記凹部に係合した状態における、前記凹部と前記回転止めピンとのカバー周方向の間隙は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の工具ホルダ。
7. 　前記凹部が設けられた箇所における前記カバーの外径は、前記工具取付部の直径によらず略一定であることを特徴とする請求項５又は６に記載の工具ホルダ。
8. 　複数の前記凹部が前記カバーの全周に亘って設けられており、
   　前記ストッパーは、前記回転止めピンを移動させるアクチュエータと、該アクチュエータと前記回転止めピンとの間に設けられたスプリングとをさらに含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
9. 　前記ストッパーは、前記アクチュエータの駆動力によって、工具軸心方向に対して斜め方向に進退するロッドをさらに含み、
   　前記回転止めピンは、前記スプリングを介して前記ロッドに支持されていることを特徴とする請求項８に記載の工具ホルダ。
10. 　前記シャンク部および前記工具取付部の内部に前記主軸側から供給されるクーラントが流れる第１流路が設けられ、該第１流路を介して前記工具取付部の前記先端面と前記カバーの前記底面との間にクーラントが導かれ、
    　前記第１流路内の前記工具の後端面の上流側に、前記クーラントが前記工具の前記後端面の周縁と前記第１流路を形成する前記工具取付部の内壁面との間の隙間に向かって流れるように前記クーラントを整流する整流部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
11. 　前記整流部材は、前記第１流路の断面積を減少させて前記クーラントの圧力を上昇させることを特徴とする請求項１０に記載の工具ホルダ。
12. 　前記カバーの前記筒状壁と前記工具取付部との間に設けられて、前記クーラントを前記工具取付部の前記先端面に向けて押し出す羽根部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
13. 　前記工具取付部の外周に固定された前記ベアリングのインナーレースは、前記ベアリングのアウターレースによって覆われない延長部を、前記工具取付部の前記先端面側に有し、
    　前記羽根部は、前記インナーレースの前記延長部に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の工具ホルダ。
14. 　前記カバーと前記工具取付部との間の空間が加圧状態の前記クーラントで満たされるように、前記空間からの前記クーラントの流出を抑制する閉塞部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
15. 　前記噴出口は前記底面の貫通穴の周囲に複数設けられており、それぞれの噴出口の工具軸心方向に対する傾斜角が互いに異なることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
16. 　前記噴出口は、円形部と、該円形部の直径よりも小さな幅を有し、前記貫通穴から離れる方向に前記円形部から延在する長穴部とを繋げた形状であり、
    　前記長穴部の工具中心方向に対する傾斜角は、前記円形部の工具中心方向に対する傾斜角よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
17. 　前記カバーは、少なくとも前記底面が着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
18. 　請求項１乃至１７のいずれか一項の工具ホルダを備える工作機械。

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