JPH0329069Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、定寸のねじ加工に用いられるタツプ
ホルダに係り、特にNC工作機械でタツプ加工を
行なうのに好適なタツプホルダに関する。

〔従来の技術〕

NC工作機械でねじ加工を行なう場合、主軸に
ホルダを介してタツプを装着し、この主軸の回転
及び送りをプログラムに従つて数値制御すること
により、被加工物の下穴に予定する深さのねじ立
てを可能にしている。しかし、このようなNC工
作機械では、主軸の回転と主軸の送りとの同期が
不完全なため、テンシヨン又はコンプレツシヨン
機能を有しないタツプホルダを用いると、タツプ
の下穴への食い込み時あるいはねじ穴からタツプ
を引き抜く時、タツプが折損したり、ねじ山が損
傷するなどして満足すべきねじ立てが不能にな
り、又、テンシヨン又はコンプレツシヨン機能を
備えたタツプホルダにあつては、ねじ立てがスム
ーズに行なわれるものの、ねじ加工深さがばらつ
くという不具合があつた。

そこで、従来にあつては、実公昭54−17184号
公報のような定寸タツプホルダが提案されてい
る。

かかるタツプホルダは、被加工物に対するねじ
立てが所定の深さまでなされた時、内蔵のクラツ
チ機構を解放動作させ、主軸の回転に拘わらずタ
ツプの回転を停止させるものである。

第７図は従来の定寸タツプホルダを示す。同図
において、５０はシヤンク部５０ａ及び円筒部５
０ｂを有するホルダ本体、５１は円筒部５０ｂ内
に嵌合した従動体、５２は従動体５１の突出先端
部に取り付けたタツプ、５３は従動体５１の外周
に固着したクラツチ体、５４はクラツチ体５３に
形成した上方が開放する切込みで、側壁５４ａは
側壁５４ｂより長くなつている。５５及び５６は
切込み５４と円筒部５０ｂの長孔（図示せず）間
にまたがつて係合する鋼球及びローラ、５７はロ
ーラ５６の上端に当接するリング、５８は押しス
プリング、５９は引張りスプリングである。

上記のように構成された従来のタツプホルダに
おいて、鋼球５５が切込み５４内にあるうちは、
ホルダ本体５０のトルクが従動体５１に伝達され
る。従つて、主軸（図示せず）の前進によるホル
ダ本体５０の矢印Ｙ方向への送りが停止し、主軸
による回転がホルダ本体５０に伝達されていると
きは、タツプ５２のねじ加工に伴つてタツプ５２
を含めた従動体５１、クラツチ体５３は自己推進
する。そして、鋼球５５が切込み５４の側壁５４
ｂの端縁に形成した上向きの傾斜面に達すると、
従動体５１へのトルクの伝達は行なわれなくな
る。即ち、ホルダ本体５０側が回転していても従
動体５１側は回転せず、これにより被加工物への
ねじ立ての深さが一定に規定されることになる。
このときの自己推進の量は、鋼球５５と切込み５
４の長手方向の位置関係で決定される。

又、ねじ加工の終了に伴いタツプ５２をねじ穴
から抜く場合は、ホルダ本体５０を逆回転させ、
かつ後退送りさせるが、ホルダ本体５０を主軸に
より逆回転すると、切込み５４の側壁５４ａが５
４ｂより長いので、鋼球５５は側壁５４ａの上端
側に係合し、これにより逆転トルクを従動体５１
に伝達し、従動体５１及びタツプ５２を逆回転す
ることによりねじ穴のリードで矢印Ｙの逆の方向
に従動体５１及びクラツチ体５３を後退させ、タ
ツプ５２をねじ穴から抜き取る。

〔考案が解決しようとする問題点〕 上記のような従来のタツプホルダでは、これを
逆回転及び後退動作させる主軸にNC制御部から
逆回転及び後退指令を同時に与えても、主軸の回
転と後退動作は同期せず、一般には、後退動作が
先に立ち上がり、これより遅れて回転が立ち上が
る。このため、タツプ５２をねじ穴から抜くと
き、ホルダ本体５０側が逆回転開始される以前に
後退動作が開始されてしまい、鋼球５５も同一方
向に移動して切込み５４の側壁５４ａの上端縁か
ら外れてしまうことがある。この傾向は主軸が高
速回転される程著しくなり、ねじ加工時間を短縮
できない一因となつていた。

又、鋼球５４が切込み側壁５４ａの上端縁から
外れると、ホルダ本体５０側が逆回転されても、
その回転トルクはタツプ５２を含めた従動体５１
側に全く伝達されないので、タツプ５２は逆回転
せず、抜き方向への後退もなされない。従つて、
かかる状態が続いて、ベアリング６０がクラツチ
体５３の下端面に係合し、ホルダ本体５０側の後
退動作で従動体５１側が無理に抜き方向に引つ張
られると、タツプやタツプホルダが破損された
り、加工したねじ山を欠損する等の問題がある。
このような問題を回避するために、側壁５４ａと
５４ｂの段差を大きくすることが考えられるが、
この段差による傾斜面を鋼球５５がスリツプする
時の抵抗が大きくなり、クラツチの切れが悪くな
る。即ち、タツプ加工深さがばらつき、定寸タツ
プホルダとしての機能が果たせなくなる。

又、側壁５４ａと５４ｂの段差をそのままにし
て、NCプログラム制御により逆転を先に行な
い、所定時間後に後退指令を与える方式も考えら
れるが、上記遅れ時間は、タツプサイズや設定回
転数により異なるため、それぞれのタツプ立てに
適合した値にすることはNCプログラムを含めた
仕様が繁雑になり、実用に適しない問題があつ
た。

〔考案の目的〕

本考案は上記の問題点を解決するためになされ
たもので、ねじ穴からのタツプの抜き動作開始
時、駆動側（ホルダ本体側）の逆回転と後退動作
の立上がりの不整合が発生しても定寸クラツチ機
構への影響をなくし、かつ上記不整合を補償して
タツプ及びねじ山等の損傷をなくすると共に、高
速なねじ加工を可能にしたタツプホルダを提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に係るタツプホルダは、一端部にシヤン
ク部を有し他端部に円筒部を有するホルダ本体
と、上記ホルダ本体内にその軸線方向に移動可能
にかつ円周方向に相対回転可能に挿着したスリー
ブと、上記スリーブ内に軸線方向に摺動可能にか
つ円周方向に相対回転可能に挿着したタツプ保持
用従動軸と、上記スリーブと従動軸間を結合する
定寸用クラツチ機構と、上記ホルダ本体と従動軸
の後端間に設けられ、機械主軸の逆回転と後退動
作の立上がりの差による不整合を吸収する不整合
補償機構と、上記従動軸がねじ加工を終え停止
し、戻し動作に入り、逆回転より後退動作の方が
早く立上がつた時上記ホルダ本体とスリーブ間の
ロツクを解除してクラツチとクラツチピンの位置
関係を変えないように、ホルダ本体とスリーブを
引張方向に相対移動できるよう動作する機構とか
ら成るものである。

〔考案の作用〕

本考案においては、タツプのねじ加工による自
己推進に伴い従動軸がスリーブに対し前進して定
寸クラツチ機構が空転状態になり、ねじ加工を終
え停止し、戻し動作に入り、逆回転より後退動作
の方が早く立上がつた時、上記ホルダ本体とスリ
ーブ間のロツクを解除してクラツチとクラツチピ
ンの位置関係を変えないようにホルダ本体とスリ
ーブを引張方向に相対移動させる。これにより所
期の目的を達成させる。

〔考案の実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図乃至第４図は本考案に係るタツプホルダ
の一実施例を示すもので、第１図は全体の断面
図、第２図は第１図の−線に沿う断面図であ
り、第３図は定寸クラツチ機構の初期状態即ち
正・逆転両方向でトルク伝達可能な状態を示す断
面図、第４図はクラツチ機構の定寸作動時、即ち
正転方向ではクラツチが解放した状態であり、逆
転方向ではトルク伝達可能な状態を示す断面図で
ある。

第１図乃至第４図において、１はホルダ本体
で、工作機械の主軸穴へ挿着されるテーパ付きシ
ヤンク部１ａと、このシヤンク部１ａの大径側端
に軸線を一致させて連設した円筒部１ｂ、及びシ
ヤンク部１ａと円筒部１ｂとの境界部外周に設け
た工具交換用の把持フランジ１ｃを有している。

このようにしたホルダ本体１内には、円筒部１
ｂの開口端側から径を順次小さくした円筒穴２，
３，４が軸線を一致して軸方向に階段状に形成さ
れ、この円筒穴２及び３内には、スリーブ５が軸
方向に摺動可能にかつ円周方向に回転可能に嵌合
されている。上記スリーブ５は、その開口端側外
周に形成した軸方向の長溝６と、これに対向して
円筒部１ｂに形成した軸線と平行する複数の長穴
７（これは円周方向に等分割され、第２図に示す
如く３個ある）とに係合する複数の鋼球８によつ
て軸方向に限定された範囲で相対移動可能で、か
つホルダ本体１から抜け出ないように保持されて
いる。

又、上記スリーブ５内には従動軸９が軸線を一
致して嵌合されており、この従動軸９は、その中
間部外周に形成した環状溝１０と、これに対向し
てスリーブ５の内周に形成した軸方向に巾の広い
長溝１１とに係合する鋼球１２により、軸方向に
は長溝１１の長さ範囲で摺動可能で、かつ円周方
向には回転自由になるようにしてスリーブ５に保
持されている。又、上記ホルダ本体１の円筒穴３
の内周面には半円状の環状溝１３が形成されてお
り、この環状溝１３と対向するスリーブ５の周壁
には、その周方向に複数個の丸穴１４が形成さ
れ、この各丸穴１４の従動軸９側は縮径されてい
る。そして、これら各丸穴１４と環状溝１３の両
方にはそれぞれ鋼球１５が係合しており、この各
鋼球１５をスリーブ５に嵌合する従動軸９の外周
面により環状溝１３内へ押し付けて半径方向の動
きを拘束することにより、ホルダ本体１とスリー
ブ５とを軸線方向に相対移動しないようにロツク
するようになつている。

第１図において、１６は予定の深さのねじ加工
を可能にする定寸機能付きのクラツチ機構で、こ
のクラツチ機構１６は、ホルダ本体１の円筒穴２
内に位置してスリーブ５と従動軸９間に設けられ
ている。

上記クラツチ機構１６は、第１図乃至第３図に
示すように従動軸９の外周壁に円周方向に180゜の
位相差をもち、かつ軸方向に伸びる１対のクラツ
チ溝１７ａ，１７ｂを有し、この各クラツチ溝１
７ａ，１７ｂの上端は開口されていると共に、ク
ラツチ溝１７ａ，１７ｂの開口端側には、一方の
クラツチ溝１７ａから他方のクラツチ溝１７ｂ
へ、及び他方のクラツチ溝１７ｂから一方のクラ
ツチ溝１７ａへ達する従動軸９の外周面に沿つて
右回りの上り勾配で傾斜するリード段部１８ａ，
１８ｂが形成されている。又、上記クラツチ機構
１６は、上記クラツチ溝１７ａ，１７ｂに対向し
て半径方向に配置した１対のクラツチピン１９
ａ，１９ｂを有し、この各クラツチピン１９ａ，
１９ｂの一端はクラツチ溝１７ａ，１７ｂに係合
すると共に、その他端側は、上記各クラツチ溝１
７ａ，１７ｂに対向してスリーブ５の外壁に形成
した軸線方向に伸びる長穴２０ａ，２０ｂを通し
て外周側へ突出され、その外方突出端は、スリー
ブ５の外周にその軸線方向に摺動可能に嵌合した
リテーナ２１に固着されており、そしてリテーナ
２１と、これより上方に位置してスリーブ５の外
周に固着したばね受２２間には圧縮ばね２３が介
在され、このばね２３のばね圧により、リテーナ
２１を常時下方へ付勢し、クラツチピン１９ａ，
１９ｂがクラツチ溝１７ａ，１７ｂ内に係合でき
るようになつている。

又、第１図において、２４は上記ホルダ本体１
の円筒穴４内に設けた不整合補償機構で、タツプ
抜き動作開始時におけるホルダ本体１側の逆転動
作の立上がりと後退移動量動作の立上がりとの非
同期による不整合を吸収する機能を有している。
この不整合補償機構２４は、従動軸９をホルダ本
体１に対し内方へ引き込む方向（コンプレツシヨ
ン）の誤差を吸収する第１の圧縮ばね２５と、従
動軸９をホルダ本体１に対し外方へ押出し方向
（テンシヨン）の誤差を吸収する第２の圧縮ばね
２６と、従動軸９の円筒穴４内への小径突出軸部
９ａに摺動可能に嵌合され、かつ突出軸部９ａの
先端面に固着した抜け止め部材２７により抜け止
めしたばね受部材２８と、円筒穴４の内壁に円筒
穴３側へ片寄らせて固定したリング状支持部材２
９に保持されたスラスト軸受３０とを備え、そし
て上記第１の圧縮ばね２５は、ばね受部材２８と
突出軸部９ａの段部９ｂ間に介在され、第２の圧
縮ばね２６はばね受部材２８とスラスト軸受３０
間に介在されている。スラスト軸受３０はホルダ
本体１と従動軸９との相対回転に伴う圧縮ばね２
６のねじれを防止するものである。３１は突出軸
部９ａの従動軸９側との連設肩部に形成した、鋼
球１５の内方への逃げ用半凹溝である。

又、３２はタツプ３３をホルダ本体１に取り付
けるためのアダプタで、このアダプタ３２は上記
従動軸９の円筒穴９ｃ内に嵌合される軸部３４を
有し、この軸部３４の外周面には雄ねじ３４ａが
形成されていると共に、径方向に貫通する長穴３
５が形成されており、そして長穴３５内を貫通し
て両端を従動軸９に固着した連結ピン３６によ
り、アダプタ３２を従動軸９に軸方向には移動可
能で回転方向には動きを拘束して保持するように
なつている。又、上記従動軸９のアダプタ挿入端
部には、上記アダプタ軸部３４の雄ねじ３４ａと
螺合する調整ナツト３７が回転可能に取り付けら
れており、この調整ナツト３７を回転操作するこ
とにより、タツプ３３のホルダ本体１からの突き
出し長さを調整できるようになつている。

次に、上記のように構成されたタツプホルダの
動作について説明する。

先ず、図示しないNC工作機械の主軸にホルダ
本体１のシヤンク部１ａが挿着された状態におい
て、図示しない主軸の駆動機構にNC装置からね
じ加工指令が与えられると、主軸は回転すると共
に、前進動作を開始する。このとき、タツプ３３
が被加工物（図示せず）の下穴に近づくまでに主
軸の回転数及び前進送り速度はプログラムで設定
された値に達しており、タツプ３３の先端部が下
穴に喰い付いて所定深さまでねじ加工した時点
で、主軸の前進送りはストツプし、その後は主軸
の回転のみによつてタツプ３３はねじ加工を続け
る。そして主軸を含むホルダ本体１及びクラツチ
機構１６を介して結合された従動軸９が回転する
に伴いタツプ３３は下穴にねじ加工すると同時
に、そのタツプリードに沿つてアダプタ３２を含
む従動軸９が自己前進する。

下穴へのねじ加工に伴い従動軸９側が更に前進
して、クラツチピン１９ａ，１９ｂとクラツチ溝
１７ａ，１７ｂの係合位置が第４図に示す如くク
ラツチ溝１７ａ，１７ｂの上端開口に達すると、
タツプ３３にかかる切削トルクの方がクラツチピ
ン１９ａ，１９ｂによる回動トルクより大きいの
で、クラツチピン１９ａ，１９ｂはリード段部１
８ａ，１８ｂへ乗り上がり、クラツチ溝１７ａ，
１７ｂから外れる。これによりクラツチピン１９
ａ，１９ｂはホルダ本体１の正回転に伴いリード
段部１８ａ，１８ｂ上を摺動することになり、ホ
ルダ本体１側は従動軸９に対してトルク伝達でき
ない空転状態となり、下穴に対し予定の深さのね
じ加工が終了した定寸位置に達したことになる。

かかる状態になつたならば、NC装置から主軸
駆動機構に停止指令を与えて主軸の正回転動作を
停止させ、次いで、主軸駆動機構に逆転指令及び
後退指令を与えて主軸を逆回転させると共に、後
退動作させる。このとき、主軸の後退動作の立上
がりは主軸の逆回転の立上がりより早いので、ホ
ルダ本体１とスリーブ５がばね２６を圧縮しなが
ら従動軸９より先に後退動作（第５図の矢印Ａ方
向）する。すると、スリーブ５が従動軸９に対し
て矢印Ａ方向にスライドするため、第５図に示す
如く鋼球１５が凹溝３１内に落ち込み、ホルダ本
体１とスリーブ５との軸方向の拘束が解除され
る。そしてその直後に鋼球１２が環状溝１１の下
端に第５図に示すように突き当たる。

ホルダ本体１とスリーブ５との軸方向の拘束が
解除されることにより、ホルダ本体１はばね２６
を圧縮して、スリーブ５に対し長溝６と長穴７の
隙間分だけ第６図の矢印Ａ方向に更に後退され
る。この長溝６と長穴７は逆回転の立上がりの遅
れを吸収するのに十分な長さとなつている。又、
この間、スリーブ５と従動軸９との位置関係は変
わらないので、クラツチピン１９ａ，１９ｂとク
ラツチ溝１７ａ，１７ｂとの位置関係は第５図に
示す状態を保持することになる。即ち、鋼球８が
長溝６及び長穴７の反対側（第５図と逆の側）に
突き当たる前にホルダ本体１の逆回転速度が設定
速度まで十分に立上がることができる。これによ
りホルダ本体１が逆回転され始めると、その回転
は鋼球８を介してスリーブ５に伝達され、更にク
ラツチピン１９ａ，１９ｂは第５図に示す如くク
ラツチ溝１７ａ，１７ｂの上端部１７a₁，１７b₁
に係合しているから、スリーブ５の逆回転トルク
はクラツチ機構１６を介して従動軸９に伝達さ
れ、これによりタツプ３３はねじ加工穴から、そ
のねじリードに沿つて抜け出ることになる。

又、ねじ加工穴からタツプ３３が抜け出ると、
ホルダ本体１と従動軸９との相対関係はばね２６
のばね力により第１図に示す状態に戻される。

上記のように本実施例にあつては、タツプ抜き
動作時に、ホルダ本体１側の逆回転の立上がりが
ホルダ本体１側の後退動作の立上がりより遅れ
て、タツプ逆回転による従動軸９側の後退動作と
ホルダ本体１側の後退動作との間に差が生じて
も、これは不整合補償機構２４によつて吸収され
るため、タツプ３３側に強引な引張り負荷が作用
することがなく、タツプやタツプホルダを破損し
たり、加工したねじ山を損傷するのを未然に防止
できる。しかも逆回転と後退動作の不整合により
タツプホルダ本体１が後退されても、その変化分
はスリーブ５とホルダ本体１間の軸方向の相対移
動により吸収されるため、スリーブ５と従動軸９
間の相対位置関係が変わることがなく、クラツチ
ピン１９ａ，１９ｂとクラツチ溝１７ａ，１７ｂ
との位置関係も変化することがない。従つて、ク
ラツチ溝の開口部の段差を大きくする必要がなく
なり、クラツチの作動特性（切れ具合）が良好と
なつてねじ加工のための回転数を高く設定しても
安全に、かつ確実にねじ加工を行なうことがで
き、ねじ加工時間の短縮が可能になる。

なお、ホルダ本体１へのタツプ３３の取付手段
は、上記実施例に示す方式に限定されない。

〔考案の効果〕

以上のように本考案によれば、ホルダ本体内に
軸線方向に相対移動可能に挿着したスリーブと、
このスリーブ内に軸線方向に摺動自在にかつ相対
回転可能に挿着した従動軸間を定寸用クラツチ機
構により結合し、かつホルダ本体と従動軸間に機
械主軸の逆回転と後退動作の不整合補償機構を設
け、タツプを保持した従動軸が前進して定寸空転
状態になつた後にホルダ本体とスリーブ間の軸方
向の固定を解除してホルダ本体とスリーブ間を引
張り方向に相対移動可能にしたので、逆回転と後
退動作間に不整合が生じてもクラツチ機構のクラ
ツチピンとクラツチ溝間の位置関係を常に正常な
状態（正転方向には空転、逆転方向にはトルク伝
達可能）に保持でき、このため高速なねじ加工が
可能になると共に、不整合によるタツプ及びねじ
山等の損傷も防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るタツプホルダの一実施例
を示す縦断面図、第２図は第１図の−線に沿
う断面図、第３図は本実施例における定寸用クラ
ツチ機構の詳細を示す断面図、第４図乃至第６図
はそれぞれ本考案の実施例における動作説明用の
断面図、第７図は従来のタツプホルダの断面図で
ある。 １……ホルダ本体、２，３，４……円筒穴、５
……スリーブ、６，１１……長溝、１０，１３…
…環状溝、７，２０ａ，２０ｂ，３５……長穴、
８，１２，１５……鋼球、９……従動軸、９ａ…
…小径突出軸部、１４……丸穴、１６……定寸用
クラツチ機構、１７ａ，１７ｂ……クラツチ溝、
１８ａ，１８ｂ……リード段部、１９ａ，１９ｂ
……クラツチピン、２１……リテーナ、２２……
ばね受、２３，２５，２６……圧縮ばね、２４…
…不整合補償機構、２７……抜け止め部材、２８
……ばね受部材、３０……スラスト軸受、３１…
…逃げ用凹部、３２……アダプタ、３３……タツ
プ、３４……軸部、３６……連結ピン、３７……
調整ナツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端部にシヤンク部を有し他端部に円筒部を有
   するホルダ本体と、上記ホルダ本体内にその軸線
   方向に移動可能にかつ円周方向に相対回転可能に
   挿着したスリーブと、上記スリーブ内に軸線方向
   に摺動可能にかつ円周方向に相対回転可能に挿着
   したタツプ保持用従動軸と、上記スリーブと従動
   軸間を結合する定寸用クラツチ機構と、上記ホル
   ダ本体と従動軸の後端間に設けられ機械主軸の逆
   回転と後退動作の立上がりの差による不整合を吸
   収する不整合補償機構と、上記従動軸がねじ加工
   を終え停止し、戻し動作に入り、逆回転により後
   退動作の方が早く立上がつた時上記ホルダ本体と
   スリーブ間のロツクを解除してクラツチとクラツ
   チピンの位置関係を変えないように、ホルダ本体
   とスリーブを引張方向に相対移動できるよう動作
   する機構とから成るタツプホルダ。