JPH0354811Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ドリルやタツプ等の回転切削工具を
工作機械の主軸に取り付けるために使用されるホ
ルダーに関するものである。

（従来の技術） ドリル等の回転切削工具は、その刃部の摩耗に
よつて切削性能が低下し、切削トルクが大きくな
る。従つて、ドリル等は加工個数を決めて再研磨
の時期を管理しているが、被削材や切削条件が変
わると寿命管理が難しく、切削途中に破損させて
しまつて被加工物を不良にするケースが多い。特
に小径ドリルやタツプは折れ易く、切削中の切粉
詰まりでも簡単に折れることが多い。

切削途中に工具が折損したことを検出する手段
としては、工具折損時の超音波振動をキヤツチす
る方式のセンサーが知られているが、実際に必要
なことは、工具が折れる前に機械を止め、工具を
交換することである。

回転切削工具が折れる主たる原因は、前記のよ
うに刃部の摩耗や切粉の詰まり等によつて切削ト
ルクが大きくなることであるから、従来は、単に
限界を越える切削トルクが作用しないように安全
クラツチを介して工具を回転駆動すれば工具の折
損を防止出来ると考え、例えば実開昭63−47839
号公報に記載されたように、工具を保持するスピ
ンドルとホルダー本体との間に一定トルクを越え
るとスリツプするボールクラツチを介装すること
が考えられた。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら従来のホルダーでは、切削トルク
が一定値を越えたとき、前記ボールクラツチによ
り工具への回転力の伝達を自動的に断つことが出
来ても軸心方向の送りはそのまま続行されるため
に、工具が軸心方向に圧縮され、その圧縮応力の
増大によつて工具が破損することになる。特に小
径ドリルやタツプ等は、軸心方向の圧縮応力の増
大により簡単に座屈破損する恐れがある。即ち、
前記のように単に、工具を保持するスピンドルと
ホルダー本体との間に安全クラツチを介装する方
法では、工具の折損を確実に防止することが出来
なかつた。

（課題を解決するための手段） 本考案は上記のような従来の問題点を解決する
ために、工作機械へ取り付けるホルダー本体に、
先端に工具チヤツク部を備えたスピンドルを、軸
心の周りの回転と一定範囲内での軸心方向移動と
が可能な状態に同心状に支持し、前記ホルダー本
体と前記スピンドルとの間にボールクラツチを介
装し、当該ボールクラツチは、前記スピンドル側
に半径方向遊動可能に保持されたボールと、前記
ホルダー本体側の円柱状内周面に形成され且つ前
記スピンドルが出限位置にあるときに前記ボール
の一部が嵌合するボール係止孔と、ボール押圧盤
を介して前記ボールを遠心方向に押し出すと共に
前記スピンドルを出限方向に付勢するスプリング
とから構成して成る回転切削工具ホルダーを提案
するものである。

（考案の作用） 上記工具ホルダーを工作機械の主軸にセツトす
ると共に、ドリル等の回転切削工具を前記工具チ
ヤツクに取り付けて切削作業を行うが、前記工具
チヤツクを介して工具を保持する前記スピンドル
は、前記ボールクラツチのスプリングによつて出
限位置に保持されると共に、当該ボールクラツチ
のボールが前記スプリングの付勢力でホルダー本
体側のボール係止孔に嵌合することによつて、ホ
ルダー本体に対する回転も止められている。従つ
て、前記工具の捩じり折損強度と平衡する限界切
削トルクよりも少し低い回転力で前記ボールクラ
ツチのボールがボール係止孔から押し出されるよ
うに、前記スプリングの強度を設定しておくこと
により、刃部が許容限度以上に摩耗したため、或
いは切粉が詰まつたために、切削トルクが前記ボ
ールクラツチの伝達トルクを超えた場合には、当
該ボールクラツチのボールが前記スプリングの付
勢力に抗してボール係止孔から押し出されてクラ
ツチが切れ、ホルダー本体がスピンドル（工具）
に対して空回りする状態になる。即ち、過大切削
トルクによつて捻じり折損強度を超える捻じり応
力が工具に作用するのを未然に防止することが出
来る。

上記のようにボールクラツチが働いてスピンド
ル（工具）の強制回転駆動が停止した後、主軸の
送りによつてホルダー本体が回転軸方向に進出移
動しても、スピンドル（工具）に対しホルダー本
体のみが前記ボールクラツチのスプリングに抗し
て相対的に回転軸方向に進出移動することにな
り、圧縮折損強度を超えるような過大な軸心方向
圧縮応力が工具に作用するのを未然に防止し得
る。このとき前記ボールクラツチのボールは、ホ
ルダー本体側の円柱状内周面上を回転周方向に転
動しながら回転軸方向に移動することになる。

又、切削トルクが前記ボールクラツチの伝達ト
ルクを超えていなくとも、切削途中で工具に規定
以上の軸心方向反力が作用したときは、前記ボー
ルクラツチのボールが前記スプリングの付勢力に
抗してボール係止孔から押し出され、ホルダー本
体のみが前記ボールクラツチのスプリングに抗し
て相対的に回転軸方向に進出移動することにな
り、やはり圧縮折損強度を超えるような過大な軸
心方向圧縮応力が工具に作用するのを未然に防止
し得る。勿論この場合、ホルダー本体からスピン
ドル（工具）への回転力伝達も断たれることにな
る。

（考案の効果） 以上のように本考案の工具ホルダーによれば、
回転切削工具に作用する切削トルクが一定値を越
えることを防止出来るだけでなく、当該工具に過
大な圧縮力が作用することも同時に防止すること
が出来るので、回転切削工具の過大切削トルクに
よる捻じり折損や軸心方向の過大圧縮力による座
屈折損を確実に防止することが出来るのである。

しかも切削トルクが過大になつたときに働く安
全クラツチと軸心方向推力が過大になつたときに
働く安全クラツチとを一つのボールクラツチで兼
用するものであるから、部品点数が少なくて構造
が簡単になり、安価に実施し得る。

（実施例） 以下に本考案の一実施例を添付の例示図に基づ
いて説明する。

第１図に於いて、１はホルダー本体であり、工
作機械の主軸２への取付部となるシヤンク部３
と、このシヤンク部３の外端にボルト４で同心状
に取り付けられた円筒状本体５とから構成されて
いる。６はスピンドルであつて、前記円筒状本体
５内に前後一対の回転軸受７ａ，７ｂにより同心
状に支持され、円筒状本体５から突出する外端に
工具チヤツク８を備えている。このスピンドル６
は、前記回転軸受７ａ，７ｂにより円筒状本体５
に対し軸心の周りで回転可能であると同時に、前
記回転軸受７ａ，７ｂとの間の微小間〓（嵌め合
い公差）の存在により軸心方向に移動可能であ
る。このスピンドル６と回転軸受７ａ，７ｂとの
間の微小間〓中は潤滑油による油膜が介在してい
るので、スピンドル６を軸心方向に移動し得る状
態で精度良く支承し得る。

９はボールクラツチであり、第１図と第２図に
示すように、前記スピンドル６から一体に突設さ
れたボール支持盤１０、このボール支持盤１０の
内側に放射状に形成されたボール支持溝１１、各
ボール支持溝１１内にスピンドル６に対し半径方
向遊動可能に一部が嵌合するボール１２、前記ボ
ール支持盤１０の内側でスピンドル６に回転及び
軸心方向移動可能に遊嵌されたボール押圧盤１
３、このボール押圧盤１３をボール支持盤１１側
へ押圧する圧縮コイルスプリング１４、及び前記
各ボール１２の一部が嵌合するように前記円筒状
本体５の円柱状内周面５ａに設けられた周方向複
数個のボール係止孔１５から構成されている。

前記スプリング１４によつて付勢されたボール
押圧盤１３は、その円錐状押圧面１３ａにより各
ボール１２を押圧する。この結果、ボール支持盤
１０を介してスピンドル６が軸心方向外方に付勢
されるので、当該スピンドル６は、ボール支持盤
１０が回転軸受７ａに当接する出限位置に保持さ
れる。一方、ボール押圧盤１３の円錐状押圧面１
３ａによつて各ボール１２はスピンドル６に対し
遠心方向に付勢されるので、前記のようにスピン
ドル６が出限位置にあるとき、各ボール１２の一
部が円筒状本体５側のボール係止孔１５に各々嵌
合する。即ち、クラツチ入りの状態になる。

１６は伝達トルク調整手段であつて、第１図と
第３図に示すように、スピンドル６に軸心方向相
対移動可能に遊嵌され且つ前記スプリング１４の
内端を受けるスプリング受け盤１７、このスプリ
ング受け盤１７から直径方向に突設された２つの
突出部１７ａが各々貫通するように円筒状本体５
に設けられた軸心方向に長い２つの長孔１８、前
記円筒状本体５の外周面に設けられたねじ溝加工
周面部１９に螺嵌し且つ内周面に前記２つの突出
部１７ａが嵌合する環状溝２０を備えた調整リン
グ２１、及び当該調整リング２１のロツクボルト
２２から構成されている。尚、２３は円筒状本体
５の外周面に設けた伝達トルク表示目盛である。

第１図に示す状態は、前記調整リング２１によ
り前記スプリング受け盤１７を後退限位置まで後
退させ、スプリング１４の初期圧縮応力を最小に
した状態、即ちボールクラツチ９の伝達トルクを
最小に調整した状態を示す。従つて、ボールクラ
ツチ９の伝達トルクを大きくするときは、ロツク
ボルト２２を弛緩させた状態で調整リング２１を
繰り出し方向に回転させ、環状溝２０の一側面に
当接している突出部１７ａを介してスプリング受
け盤１７を軸心方向に前進移動させて、スプリン
グ１４を圧縮させれば良い。即ち、調整リング２
１の回転繰り出しによりボールクラツチ９の伝達
トルクが大きくなり、調整リング２１の回転引き
戻しによりボールクラツチ９の伝達トルクが小さ
くなる。

使用に際しては、従来の工具ホルダーと同様に
工作機械の主軸２にホルダー本体１のシヤンク部
３を取り付け、スピンドル６の工具チヤツク８に
所要の回転切削工具、例えばドリルＴを取り付け
る。そして当該ドリルＴの折損強度を超える回転
力や軸心方向推力がスピンドル６に作用しないよ
うに、前記のように調整リング２１によりボール
クラツチ９の伝達トルクを調整しておく。

前記ホルダー本体１とスピンドル６とは、ボー
ル係止孔１５にボール１２の一部が嵌合して伝達
作用状態にあるボールクラツチ９により、回転方
向及び軸心方向に関して結合されているので、主
軸２を回転させると共に軸方向に送りをかける
と、主軸２、ホルダー本体１、スピンドル６、及
びドリルＴが一体に回転すると共に軸心方向に前
進移動することになり、当該ドリルＴにより被加
工物Ｗを切削穿孔加工することが出来る。

この切削穿孔加工中に於いて、切削孔内での切
粉の詰まりやドリルＴの刃部の摩耗が限度を超え
ること等によつて、スピンドル６に作用する切削
トルクが前記ボールクラツチ９の伝達トルクを超
えると、スプリング１４がボール押圧盤１３を介
してボール１２をボール係止孔１５に嵌合させる
作用力よりもボール係止孔１５の周縁がボール１
２を押し出す作用力が打ち勝つて、スピンドル６
に対してホルダー本体１（円筒状本体５）が周方
向に相対回転しながら第４図に示すようにボール
１２をボール係止孔１５から押し出すことにな
る。このときボール１２は、ボール押圧盤１３を
スプリング１４の付勢力に抗して押し退けながら
ボール支持溝１１内を求心方向に転動してボール
係止孔１５から離脱し、円筒状本体５の円柱状内
周面５ａ上を回転周方向に転動する。この結果、
スピンドル６に対し円筒状本体５、即ちホルダー
本体１が空回りの状態になり、ドリルＴに捻じり
折損を生じさせる過大切削トルクが作用するのを
未然に防止し得る。

上記のようにボールクラツチ９の働きでホルダ
ー本体１からスピンドル６への回転力伝達が断た
れた後も主軸２の回転と送り作用によつてホルダ
ー本体１が回転しながら軸心方向に前進移動を続
行することになるが、このホルダー本体１とスピ
ンドル６とは、回転軸受７ａ，７ｂとスピンドル
６との間の滑りを伴つて軸心方向に相対移動可能
であるから、スピンドル６に対しホルダー本体１
のみが回転しながら軸心方向に前進移動し、当該
ホルダー本体１と一体に前進移動するスプリング
受け盤１７を介してボールクラツチ９のスプリン
グ１４を圧縮するだけで、ドリルＴに軸方向圧縮
折損を生じさせるような過大な軸方向圧縮力を作
用させないで済む。尚、このときボール係止孔１
５から押し出されているボール１２は、第５図に
示すように円筒状本体５の円柱状内周面５ａ上を
回転周方向に転動しながら回転軸心方向にも転動
移動することになる。

前記ボールクラツチ９は、前記のようにホルダ
ー本体１からスピンドル６への回転力伝達手段で
あると同時に、軸心方向推力の伝達手段でもある
から、当該ボールクラツチ９によりホルダー本体
１からスピンドル６に切削回転力を伝達している
状態でも、スピンドル６に過大な軸方向反力が作
用したときには、切削トルクが過大になつたとき
と同様に、スプリング１４がボール押圧盤１３を
介してボール１２をボール係止孔１５に嵌合させ
る作用力よりもボール係止孔１５の周縁がボール
１２を押し出す作用力が打ち勝つて、第５図に示
すようにボール１２をボール係止孔１５から押し
出しながらホルダー本体１（円筒状本体５）がス
プリング１４を圧縮しつつスピンドル６に対して
軸心方向に前進移動することになる。即ち、切削
トルクに関係なく、過大な軸心方向圧縮力がドリ
ルＴに作用するのを未然に防止することも出来
る。勿論この場合も、ボールクラツチ９は非伝動
作用状態に切り換わるので、ホルダー本体１から
スピンドル６への切削トルクの伝達も断たれ、ス
ピンドル６に対しホルダー本体１が空回りするこ
とになる。

何れにしても上記のようにボールクラツチ９の
働きでドリルＴの回転が止まつた場合には、ホル
ダー本体１がスピンドル６に対して軸心方向に前
進移動している間に、即ちスピンドル６がホルダ
ー本体１（円筒状本体５）に対する出限位置から
後退限位置に達する前に、主軸２の送りを停止
し、主軸２を後退移動させてドリルＴを被加工物
Ｗの切削孔から脱出させ、ドリルＴの交換等、必
要な対策を講じれば良い。主軸２によつてホルダ
ー本体１が後退移動せしめられると、スプリング
１４の付勢力でスピンドル６がホルダー本体１に
対し軸心方向に前進移動して再び出限位置に達す
るので、ボール押圧盤１３を介してスプリング１
４により遠心方向に付勢されているボール１２
は、回転しているホルダー本体１（円筒状本体
５）側のボール係止孔１５に自動的に嵌合し、再
び伝動作用状態に復帰する。

尚、第６図〜第８図にしめすように、円筒状本
体５の円柱状内周面５ａに、ボール係止孔１５の
直径と同一か若干小巾の適当深さの凹溝２４を周
方向に沿つて環状に形成し、この凹溝２４の中心
とボール係止孔１５の軸心とが一致するように前
記ボール係止孔１５を穿設することにより、回転
軸心方向に関しては、ボール係止孔１５の周縁の
内、円筒状本体５の円柱状内周面５ａとレベルが
一致する周縁部１５ａに於いてボール１２に当接
させるが、回転周方向に関しては、ボール係止孔
１５の周縁の内、一段低くなつた凹溝２４内の周
縁部１５ｂに於いてボール１２と当接させ、以
て、回転軸心方向に関して見たときのボール係止
孔１５に対するボール１２の嵌合深さD1を、回
転周方向に関して見たときのボール係止孔１５に
対するボール１２の嵌合深さD2よりも深くする
ことが出来る。

換言すれば、一つのスプリング１４でボール押
圧盤１３を介してボール１５をボール係止孔１５
に嵌合させるように付勢しているにも拘わらず、
回転力でボール１２をボール係止孔１５から押し
出す場合に要する作用力よりも、軸心方向推力で
ボール１２をボール係止孔１５から押し出す場合
に要する作用力を大きくすることが出来るので、
前記凹溝２４の深さを選択することにより、ボー
ルクラツチ９に於ける回転力の伝達能力よりも軸
心方向推力の伝達能力を任意に大きくすることが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一部縦断側面図、第２図及び第３図は
要部の横断面図、第４図及び第５図はボールクラ
ツチの作用を説明する要部の縦断側面図、第６図
は変形例を説明する要部の平面図、第７図は同縦
断面図、第８図は同横断面図である。 １……ホルダー本体、２……工作機械の主軸、
３……シヤツク部、５……円筒状本体、６……ス
ピンドル、７ａ，７ｂ……回転軸受、８……工具
チヤツク、９……ボールクラツチ、１０……ボー
ル支持盤、１１……ボール支持溝、１２……ボー
ル、１３……ボール押圧盤、１４……圧縮コイル
スプリング、１５……ボール係止孔、１６……伝
達トルク調整手段、１７……スプリング受け盤、
１８……長孔、１９……ねじ溝加工周面部、２０
……環状溝、２１……調整リング、２４……凹
溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 工作機械へ取り付けるホルダー本体に、先端に
   工具チヤツク部を備えたスピンドルを、軸心の周
   りの回転と一定範囲内での軸心方向移動とが可能
   な状態に同心状に支持し、前記ホルダー本体と前
   記スピンドルとの間にボールクラツチを介装し、
   当該ボールクラツチは、前記スピンドル側に半径
   方向遊動可能に保持されたボールと、前記ホルダ
   ー本体側の円柱状内周面に形成され且つ前記スピ
   ンドルが出限位置にあるときに前記ボールの一部
   が嵌合するボール係止孔と、ボール押圧盤を介し
   て前記ボールを遠心方向に押し出すと共に前記ス
   ピンドルを出限方向に付勢するスプリングとから
   構成して成る回転切削工具ホルダー。