JPH05200651A - Tool holder - Google Patents
Tool holderInfo
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- JPH05200651A JPH05200651A JP4206078A JP20607892A JPH05200651A JP H05200651 A JPH05200651 A JP H05200651A JP 4206078 A JP4206078 A JP 4206078A JP 20607892 A JP20607892 A JP 20607892A JP H05200651 A JPH05200651 A JP H05200651A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ドリル、タップ等の
折損予知を行なう工具ホルダに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tool holder for predicting breakage of a drill, tap or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】ドリル等による切削加工中に切粉の排出
が不良であると切削トルクが増えてドリルがねじ切れた
り、あるいはドリルが摩耗した状態で一定送りで加工す
ると過大なスラスト力を生じ、これによってドリルが座
屈することがあった。2. Description of the Related Art If cutting chips are not properly discharged during cutting with a drill, the cutting torque will increase and the drill will break, or if the drill is worn and processed with constant feed, an excessive thrust force will be generated. , This sometimes caused the drill to buckle.
【0003】上記のような過大なトルク及びスラスト荷
重を検出する工具ホルダとして、本出願人が先に出願し
たものがあり(特願平2−41678号)、これは、ホ
ルダ軸に工具保持筒を円周及び軸方向に夫々移動可能に
支持し、工具保持筒をスラスト荷重設定ばねで前方へ付
勢し、ホルダ軸の外周と工具保持筒の外周とに設けた複
数の検出子を互いに間に臨ませ、ホルダ軸と工具保持筒
をつなぐ伝達トルク設定用のねじりコイルばねのねじり
力で検出子を当接させ、その当接部に軸方向に対して大
きな角度で傾斜している傾斜面を設けそれらの傾斜面ど
うしの係合によって工具保持筒の軸方向移動を円周方向
回動に変換し、過負荷トルクのみならず過負荷スラスト
荷重も、工具保持筒とホルダ軸の所定量の回転ずれとし
て取出すものである。As a tool holder for detecting the above-mentioned excessive torque and thrust load, there is one previously filed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 2-41678), which has a tool holder cylinder on a holder shaft. Is movably supported in the circumferential and axial directions respectively, the tool holding cylinder is biased forward by a thrust load setting spring, and a plurality of detectors provided on the outer circumference of the holder shaft and the outer circumference of the tool holding cylinder are placed between each other. The detector shaft is contacted by the torsional force of the torsion coil spring for setting the transmission torque that connects the holder shaft and the tool holding cylinder, and the contact surface is inclined at a large angle to the axial direction. Is provided to convert the axial movement of the tool holding cylinder into a circumferential rotation by engaging the inclined surfaces with each other, so that not only the overload torque but also the overload thrust load can be controlled by a predetermined amount of the tool holding cylinder and the holder shaft. It is taken out as a rotation deviation .
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、工具
保持筒とホルダ軸との間には、スラスト荷重設定ばねと
伝達トルク設定用のねじりコイルばねの2つのばねが介
在されており、各ばねを別々に調整、管理する手間がか
かり、また、部品点数も増える問題もあった。In the prior art, two springs, a thrust load setting spring and a torsion coil spring for setting transmission torque, are interposed between the tool holding cylinder and the holder shaft. It takes time and effort to adjust and manage the springs separately, and there is also a problem that the number of parts increases.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
するために、ホルダ体に工具保持体を円周方向と軸方向
に夫々移動可能に支持し、ホルダ体と工具保持体間に切
削負荷設定用のばねを介装してホルダ体に対して工具保
持体を軸方向前方と、回転方向とに付勢し、切削中に工
具保持体に生ずる切削負荷が前記ばねの設定負荷より大
きくなった時に生じる工具保持体のホルダ体に対する相
対移動を検出するようにして成る工具ホルダであって、
ホルダ体と工具保持体間にホルダ体に対する工具保持体
の軸方向前方移動とホルダ体の回転方向移動との間の双
方向変換と、移動方向を上記と逆にした双方向変換を行
なう変換機構を介在させたことを特徴とする。In order to solve the above problems, the present invention supports a tool holder on a holder body so as to be movable in a circumferential direction and an axial direction, respectively, and cuts between the holder body and the tool holder. A load setting spring is interposed to urge the tool holder to the holder body axially forward and in the rotational direction, and the cutting load generated on the tool holder during cutting is larger than the set load of the spring. A tool holder configured to detect relative movement of the tool holder with respect to the holder body when
A conversion mechanism that performs bidirectional conversion between the axial movement of the tool holder relative to the holder body and the movement in the rotational direction of the holder body between the holder body and the tool holder, and a bidirectional conversion in which the movement direction is opposite to the above. It is characterized by interposing.
【0006】[0006]
【作用】本発明の工具ホルダでは、工具保持体をホルダ
体に対して前方へ付勢するばねをホルダ体との間に介在
させると、変換機構によって工具保持体がホルダ体に対
して回転方向と同方向へ付勢され、その結果このばね1
つでスラスト荷重、伝達トルクを設定できる。また、こ
のばねは工具保持体をホルダ体に対して回転方向へ付勢
するねじりコイルばねであってもよく、この円周方向付
勢力は変換機構によって工具保持体のホルダ体に対する
軸方向前方移動となり、やはり、このねじりコイルばね
1つでスラスト荷重、伝達トルクが設定される。In the tool holder of the present invention, when a spring for biasing the tool holder forward with respect to the holder body is interposed between the tool holder and the holder body, the tool holder is rotated in the rotational direction with respect to the holder body by the conversion mechanism. Is biased in the same direction as
Thrust load and transmission torque can be set with one. Further, this spring may be a torsion coil spring for urging the tool holding body in the rotational direction with respect to the holder body, and this circumferential urging force causes the conversion mechanism to move the tool holding body forward in the axial direction with respect to the holder body. After all, the thrust load and the transmission torque are set by this one torsion coil spring.
【0007】[0007]
【実施例】図1,図2において、工作機械のスピンドル
1と一体連結するホルダ体2と、先端に工具4を保持す
るコレットチャック5を備えた工具保持体6から成る本
発明の第1実施例の工具ホルダ7について説明する。ホ
ルダ体2はテーパ部2a,テーパ部2aと一体の把持部
2b及び把持部2b中心より下方に伸びる支持軸3から
なる。この支持軸3には、保持筒9の外周に連結筒10
を一体螺合させ、この両部材によってつくられる中空内
に支持筒11を嵌入して構成される工具保持体6が嵌め
込まれている。この嵌め込み状態において、支持軸11
に穿設された支持孔11aと支持軸3外周とに、夫々対
向して、工具ホルダ7の回転軸に対して傾斜するガイド
溝(リード溝)12が刻設され、このガイド溝12間に
ボール13を介在させ、ホルダ体2に対する工具保持体
6の軸方向後退移動(主軸1に近づく方向の移動)と工
具ホルダ7の回転方向と逆方向の円周方向移動との間で
双方向に移動方向を変換させ、また、ホルダ体2に対す
る工具保持体6の軸方向前方移動(主軸1から遠ざかる
方向の移動)と工具ホルダ7の回転方向と同方向の円周
方向移動との間で双方向に移動方向を変換させる変換機
構14が構成されている。また、15は支持筒11内に
設けられ、ボール13の循環を行なうためのリターンチ
ューブである。1 and 2, a first embodiment of the present invention comprising a holder body 2 integrally connected to a spindle 1 of a machine tool and a tool holder 6 having a collet chuck 5 for holding a tool 4 at a tip thereof. An example tool holder 7 will be described. The holder body 2 is composed of a tapered portion 2a, a grip portion 2b integral with the tapered portion 2a, and a support shaft 3 extending downward from the center of the grip portion 2b. The support shaft 3 has a connecting cylinder 10 on the outer circumference of a holding cylinder 9.
Is integrally screwed, and the tool holder 6 configured by inserting the support cylinder 11 into the hollow formed by both members is fitted. In this fitted state, the support shaft 11
A guide groove (lead groove) 12 that is inclined with respect to the rotation axis of the tool holder 7 is formed in the support hole 11a and the outer periphery of the support shaft 3 that are formed in the guide hole 12 between the guide grooves 12. With the ball 13 interposed, the tool holder 6 is bidirectionally moved between the axial movement of the tool holder 6 relative to the holder 2 (movement in the direction approaching the spindle 1) and the circumferential movement of the tool holder 7 in the opposite direction to the rotational direction. The movement direction is changed, and both the axial forward movement of the tool holder 6 with respect to the holder body 2 (movement in the direction away from the spindle 1) and the circumferential movement in the same direction as the rotational direction of the tool holder 7 are performed. A conversion mechanism 14 for converting the moving direction to the direction is configured. Reference numeral 15 is a return tube provided in the support cylinder 11 for circulating the balls 13.
【0008】前記のように工具ホルダ7内部に設けられ
た変換機構14はボールねじ構造であり、ボール13と
支持軸3及び支持筒11とは転がり接触しており、摩擦
力が小さく、そのリード角は9度程度である。As described above, the conversion mechanism 14 provided inside the tool holder 7 has a ball screw structure, and the balls 13 and the support shaft 3 and the support cylinder 11 are in rolling contact with each other, so that the friction force is small and the lead thereof is small. The angle is about 9 degrees.
【0009】前記工具保持体6の連結筒10には、切削
負荷設定用のねじりコイルばね16の一端が接続され、
ばね16他端は、ホルダ体2の把持部2bに連結され、
加工時ホルダ体2の回転を工具保持体6に伝達してい
る。また、連結筒10には、図3に示すように多数の係
止孔17と係脱する左右2本のピン18が植設された検
出リング19が把持部2bとの間に介在したばね20に
よって下方に付勢され、連結筒10に検出リング19が
一体に取り付けられている。従ってねじりコイルばね1
6のねじり強さは、検出リング19をばね力に抗して後
方(図2上方)へ動かして、係止孔17と位置決めピン
18の係合を外し、その状態で連結筒10を円周方向へ
回動した後、検出リング19の係止孔17と位置決めピ
ン18を係合させることにより調整される。また、ねじ
りコイルばね16のねじり強さは工具4にかかるスラス
ト荷重とトルクの両方に対応するように最大許容スラス
ト荷重と最大許容トルクのうちで小さい方の値以下に対
応して設定されこのねじりコイルばね16によって、工
具保持体6はホルダ体2に対して回転方向(図5の矢印
方向)に付勢され、また、前記変換機構14を介して軸
方向前方に付勢され、このねじりコイルばね16でトル
ク、スラストの両方を負荷している。One end of a torsion coil spring 16 for setting a cutting load is connected to the connecting cylinder 10 of the tool holder 6.
The other end of the spring 16 is connected to the grip portion 2b of the holder body 2,
The rotation of the holder body 2 is transmitted to the tool holder 6 during processing. In addition, as shown in FIG. 3, the connecting cylinder 10 has a spring 20 in which a detection ring 19 in which a large number of locking holes 17 and two left and right pins 18 that engage and disengage are planted is interposed between the connecting ring 10 and the grip portion 2b. The detection ring 19 is integrally attached to the connecting cylinder 10 by being urged downward by. Therefore, torsion coil spring 1
The torsional strength of 6 moves the detection ring 19 backward (upward in FIG. 2) against the spring force to release the engagement between the locking hole 17 and the positioning pin 18, and in this state, the connecting cylinder 10 is rotated circumferentially. After rotating in the direction, adjustment is made by engaging the locking hole 17 of the detection ring 19 and the positioning pin 18. Further, the torsional strength of the torsion coil spring 16 is set so as to correspond to both the thrust load and the torque applied to the tool 4, and is set so as to correspond to the smaller one of the maximum allowable thrust load and the maximum allowable torque. The tool holder 6 is urged by the coil spring 16 in the rotation direction (the arrow direction in FIG. 5) with respect to the holder body 2, and is also urged axially forward by the conversion mechanism 14 to form a torsion coil. Both the torque and the thrust are loaded by the spring 16.
【0010】検出リング19の外周には図4に示すよう
に、円周方向に等角度間隔(図5に示す角度θ(120
度)おき)の3つの変位検出子21が形成されている。
図5に示すように変位検出子21は工具ホルダの回転方
向両縁が後述の近接スイッチ35による検出開始又は検
出終了を示す検出表示部22,23となっている。As shown in FIG. 4, the outer circumference of the detection ring 19 is equiangularly spaced in the circumferential direction (angle θ (120 (120) shown in FIG. 5).
Three displacement detectors 21 are formed every (degrees).
As shown in FIG. 5, the displacement detector 21 has detection display portions 22 and 23 at both edges in the rotational direction of the tool holder that indicate the start or end of detection by a proximity switch 35, which will be described later.
【0011】隣り合う変位検出子21間へ向かって、把
持部2bから3つの基準検出子(突起部)24が突設さ
れている。各基準検出子24は図5に示すように中央が
突出した階段状を成し、中央突出部25の回転方向両縁
が後述の近接スイッチ35による検出開始又は検出終了
を示す一対の検出表示部26,27となっており、回転
方向120度の間に、検出表示部26,23間及び検出
表示部22,27間で一対の回転ずれの検出域28,2
9が形成され、このような検出域28,29が円周方向
一周の間に三対設けてある。これらの検出域28,29
を検出した時近接スイッチ35はOFFとなる。前記ね
じりコイルばね16のねじり力及び変換機構14によっ
て変位検出子21の一側面と突起部24の低段部30の
一側面30aとが当接している時、低段部30の他側面
30bと対向する検出表示部23との間には僅かな円周
方向の遊び(図5のa、絶対値2aに対応するパルスカ
ウント値が後述の設定値tより大となるようにしてあ
る)があるようにしてあり、前記一対の検出域28,2
9と中央突出部25及び変位検出子21の円周方向長さ
Lは全て同じ(30度)に設定してある。Three reference detectors (projections) 24 project from the grip portion 2b toward the space between the adjacent displacement detectors 21. As shown in FIG. 5, each of the reference detectors 24 has a stepped shape with a center protruding, and both edges of the center protruding portion 25 in the rotation direction indicate a detection start or a detection end by a proximity switch 35 described later. 26 and 27, and a pair of detection regions 28 and 2 of the rotation deviation between the detection display units 26 and 23 and between the detection display units 22 and 27 within the rotation direction of 120 degrees.
9 are formed, and three pairs of such detection areas 28 and 29 are provided in the circumferential direction. These detection areas 28, 29
The proximity switch 35 is turned off when is detected. When one side surface of the displacement detector 21 and one side surface 30a of the low step portion 30 of the protrusion 24 are in contact with each other by the twisting force of the torsion coil spring 16 and the conversion mechanism 14, the other side surface 30b of the low step portion 30 There is a slight circumferential play (a pulse count value corresponding to the absolute value 2a in FIG. 5 is larger than a set value t described later) between the detection display units 23 facing each other. And the pair of detection areas 28, 2
9, the central projection 25, and the displacement detector 21 have the same circumferential length L (30 degrees).
【0012】前記検出域28,29を検出する近接スイ
ッチ35は、図1に示すように主軸ヘッド36の前面に
固着したブラケット37に1個取付けてある。この近接
スイッチ35からの信号は図6に示す過負荷トルク(又
はスラスト荷重)の判別手段40へ送られるようにして
ある。One proximity switch 35 for detecting the detection areas 28 and 29 is attached to a bracket 37 fixed to the front surface of a spindle head 36 as shown in FIG. The signal from the proximity switch 35 is sent to the overload torque (or thrust load) determination means 40 shown in FIG.
【0013】判別手段40において、41は周波数−電
圧変換器42と電圧−周波数変換器43により近接スイ
ッチ35からの信号パルスを平均し、所定倍数逓倍して
スピンドル1の1回転で所定数の基準パルスを発生する
ようにしたスピンドル角度パルス発生器、44は近接ス
イッチ35の信号の立下りで立上り、立上りで立下がる
(近接スイッチ35がOFFの間開く)ゲート回路、4
5はゲート回路44が開いている間に入力されてくるス
ピンドル角度パルスPsを加算又は減算するカウンタ、
46は近接スイッチ35のON、OFF信号の1周期で
カウンタ45に対する加算又は減算指令を切換えると共
に、立上りで判定指令信号を比較回路47へ出力する加
算、減算切換回路、47は判定指令があった時にカウン
タ45内のカウント値が設定回路48で予め設定される
設定値tを越えたかを判定する比較回路、49は比較回
路47で判定後に前記カウンタ45をリセットするリセ
ット回路、50は比較回路47での比較結果が設定値t
を越えたときに過負荷トルク(又はスラスト)検出信号
を出力信号として出力する出力回路である。前記設定値
tは切削前の無負荷時に近接スイッチ35が前記一対の
検出域28,29を検出した時のカウンタ45のパルス
カウント値の差に許容値を加えたものが設定される。製
作誤差がないとすると、この実施例では一対の検出域2
8,29でのパルスカウント値の差はゼロとなる。In the discriminating means 40, 41 is a frequency-voltage converter 42 and a voltage-frequency converter 43, which averages the signal pulses from the proximity switch 35 and multiplies them by a predetermined multiple to make a predetermined number of references per revolution of the spindle 1. A spindle angle pulse generator for generating a pulse, a gate circuit 44 that rises at the fall of the signal of the proximity switch 35 and falls at the rise (opens while the proximity switch 35 is OFF), 4
5 is a counter for adding or subtracting the spindle angle pulse Ps input while the gate circuit 44 is open,
Reference numeral 46 switches an addition or subtraction command to the counter 45 in one cycle of the ON / OFF signal of the proximity switch 35, and outputs a judgment command signal to the comparison circuit 47 at the rising edge. At the same time, a comparison circuit for judging whether the count value in the counter 45 exceeds a preset value t set by the setting circuit 48, 49 is a reset circuit for resetting the counter 45 after the judgment by the comparison circuit 47, and 50 is a comparison circuit 47. Is the set value t
Is an output circuit that outputs an overload torque (or thrust) detection signal as an output signal when it exceeds. The set value t is set to a value obtained by adding an allowable value to the difference between the pulse count values of the counter 45 when the proximity switch 35 detects the pair of detection areas 28 and 29 when there is no load before cutting. Assuming that there is no manufacturing error, a pair of detection areas 2 in this embodiment.
The difference between the pulse count values at 8 and 29 is zero.
【0014】さて、前記のような構成によれば、正常切
削時ホルダ体2の回転は、ねじりコイルばね16を介し
て工具保持体6へ伝えられ加工が行なわれる。近接スイ
ッチ35からはON、OFF信号が繰り返し出力され
る。検出域28ではOFFとなり、この間にゲート回路
44が開き加算、減算切換回路46の加算指令のもとに
カウンタ45内にスピンドル角度パルスPsが加算さ
れ、近接スイッチ35が中央突出部25を検出してON
となるとゲート回路44が閉じ減算に切換わり、再び近
接スイッチ35が検出域29を検出してOFFとなると
カウンタ45内に先程加算したパルスカウント値からス
ピンドル角度パルスPsを減じ、近接スイッチ35が変
位検出子21を検出してONとなると、判定指令信号が
出力されてカウンタ45内のカウント値が設定値tと比
較される。正常加工の場合、ねじりコイルばね16およ
び変換機構14により変位検出子21の一側面と基準検
出子24の低段部30の一側面30aとが当接した状態
なので検出域28,29の長さは同一であるからカウン
タ45内のカウント値はゼロとなり、過負荷トルクの出
力信号は出されない。According to the above-mentioned structure, the rotation of the holder body 2 during normal cutting is transmitted to the tool holder 6 via the torsion coil spring 16 for machining. The proximity switch 35 repeatedly outputs ON and OFF signals. In the detection range 28, the gate circuit 44 is turned off, and during this period, the spindle angle pulse Ps is added to the counter 45 under the addition command of the addition / subtraction switching circuit 46, and the proximity switch 35 detects the central protrusion 25. ON
Then, the gate circuit 44 is closed and switched to subtraction. When the proximity switch 35 detects the detection area 29 again and is turned off, the spindle angle pulse Ps is subtracted from the pulse count value added in the counter 45, and the proximity switch 35 is displaced. When the detector 21 is detected and turned on, a determination command signal is output and the count value in the counter 45 is compared with the set value t. In the case of normal processing, since the torsion coil spring 16 and the conversion mechanism 14 make contact with one side surface of the displacement detector 21 and one side surface 30a of the low step portion 30 of the reference detector 24, the lengths of the detection areas 28 and 29 are small. Are the same, the count value in the counter 45 becomes zero, and the output signal of the overload torque is not output.
【0015】次に、工具摩耗により、過負荷スラスト荷
重のみが工具4に生じた場合について説明する。ねじり
コイルばね16のねじり強さを超える過負荷スラスト荷
重が工具4に生じるまではねじりコイルばね16はねじ
られず、変位検出子21と基準検出子24とは図5に示
す関係にある。工具4に過負荷スラスト荷重が生じる
と、工具保持体6がホルダ体2に対して後退し、この軸
方向移動が変換機構14によって回転方向と逆方向の円
周方向回動に変換される。従って工具保持体6の外周に
設けられた変位検出子21が基準検出子24に対して回
転遅れを生じ、相対的に基準検出子24が図5に示す遊
びaだけ回動して低段部30の側面30bが検出表示部
23に当接する。この相対回動により検出域28の円周
方向長さはL−aに、また検出域29の円周方向長さは
L+aとなる。従って検出域28で加算し、検出域29
で減算した結果は−2aとなり、その絶対値2aは設定
値tより大となるので出力回路50から過負荷スラスト
の出力信号が出力される。この過負荷スラストの出力信
号によって、スピンドル駆動モータに停止指令を出力し
たり、あるいはステップバック動作を指令したり、更に
はこの出力信号を寿命カウンタで計数し、寿命カウンタ
内の計数値が所定回数を超えたときに、加工途中でもそ
の工具と同一の新しい工具に工具交換を行なう。Next, a case where only the overload thrust load is generated in the tool 4 due to tool wear will be described. The torsion coil spring 16 is not twisted until an overload thrust load exceeding the torsional strength of the torsion coil spring 16 is generated in the tool 4, and the displacement detector 21 and the reference detector 24 have the relationship shown in FIG. When an overload thrust load is generated on the tool 4, the tool holder 6 retracts with respect to the holder body 2, and this axial movement is converted by the conversion mechanism 14 into circumferential rotation in the direction opposite to the rotation direction. Therefore, the displacement detector 21 provided on the outer periphery of the tool holder 6 causes a rotation delay with respect to the reference detector 24, and the reference detector 24 relatively rotates by the play a shown in FIG. The side surface 30b of 30 abuts on the detection display unit 23. By this relative rotation, the circumferential length of the detection area 28 becomes L-a, and the circumferential length of the detection area 29 becomes L + a. Therefore, the detection area 28 is added and the detection area 29 is added.
The result of the subtraction at −2a is −2a, and the absolute value 2a is larger than the set value t, so that the output signal of the overload thrust is output from the output circuit 50. By the output signal of this overload thrust, a stop command is output to the spindle drive motor or a step back operation is instructed. Furthermore, this output signal is counted by the life counter, and the count value in the life counter is a predetermined number of times. When exceeding, the tool is replaced with a new tool that is the same as the tool even during machining.
【0016】また、過負荷トルクのみが生じた場合に
は、工具保持体6がホルダ体2に対して回転遅れ(回転
方向と逆方向の円周方向回動)を生じ、この回転遅れは
工具保持体6のホルダ体2に対する軸方向後退移動とな
り、結果として軸方向のスラスト荷重のみが生じた場合
と同様となる。過負荷トルクと過負荷スラストの両方が
同じに生じても同様の作用となる。When only the overload torque is generated, the tool holder 6 causes a rotation delay (circular rotation in the direction opposite to the rotation direction) with respect to the holder body 2. This is the same as the case where the holding body 6 is moved backward in the axial direction with respect to the holder body 2 and, as a result, only the axial thrust load is generated. Even if both the overload torque and the overload thrust occur in the same way, the same operation is performed.
【0017】次に、図7において第2実施例について説
明する。この工具ホルダ55は、ホルダ筒56、支持筒
11及び支承筒58を備えたホルダ体2と、支持軸3の
下部外周に検出筒59を一体螺合してなる工具保持体6
とで構成されている。ホルダ筒56は、上部に形成され
たテーパ部56a,テーパ部56aと一体の把持部56
b及び把持部56bより下方にのびる筒部56cからな
り、この筒部56cの嵌入孔60内に支持筒11を嵌入
し、下方よりこの嵌入孔60に支承筒58外周を一体螺
合させてホルダ体2が構成されている。この支持筒11
の支持孔11aに、工具保持体6の支持軸3上部を嵌め
込み、この嵌め込み状態で、支持孔11aと、支持軸3
上部外周とに、前記第1実施例と同様に夫々ガイド溝1
2を刻設し、このガイド溝12間に、ボール13を介在
させ、変換機構14が構成されている。又支承軸58内
周と支持軸3の略中間部外周との間に玉軸受52を介在
させてある。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The tool holder 55 includes a holder body 2 having a holder cylinder 56, a support cylinder 11 and a support cylinder 58, and a tool holder 6 formed by integrally screwing a detection cylinder 59 around the lower outer circumference of the support shaft 3.
It consists of and. The holder cylinder 56 includes a tapered portion 56a formed on the upper portion and a grip portion 56 integrated with the tapered portion 56a.
b and a grip portion 56b, and a cylindrical portion 56c extending below the grip portion 56b. The support cylinder 11 is fitted into the fitting hole 60 of the cylindrical portion 56c. The body 2 is constructed. This support cylinder 11
The support shaft 3 upper part of the tool holder 6 is fitted into the support hole 11a of the support hole 11a, and in this fitted state, the support hole 11a and the support shaft 3
As in the first embodiment, the guide grooves 1 are formed on the outer periphery of the upper part, respectively.
2 is engraved, and a ball 13 is interposed between the guide grooves 12 to form a conversion mechanism 14. A ball bearing 52 is interposed between the inner circumference of the bearing shaft 58 and the outer circumference of the intermediate portion of the support shaft 3.
【0018】前記ホルダ体2のテーパ部56a内部に嵌
入孔60へ開口した中心孔62が穿設され、この中心孔
62下部には、中心孔62に挿入される円柱ブロック6
3の鍔部63aを係止する段部62aが設けられ、この
円柱ブロック63下端面と前記支持軸3上端面とに夫々
穿設された支持穴63b,3a間に鋼球66を介在さ
せ、更に円柱ブロック63をばね67によって下方に付
勢し支持機構68が構成されている。この支持機構68
の円柱ブロック63と鋼球66及び支持軸3上端面と鋼
球66間の押付力によってホルダ体2の回転を工具保持
体6に伝達している。また工具に生じる切削負荷を受け
るばね67の圧縮強さは、プルスタッド69を取り外し
このばね67を異なる圧縮強さを有するばねと交換する
ことによって調整できる。A central hole 62 opening to the fitting hole 60 is bored inside the tapered portion 56a of the holder body 2, and a cylindrical block 6 inserted into the central hole 62 is formed below the central hole 62.
3 is provided with a stepped portion 62a for locking the flange portion 63a, and a steel ball 66 is interposed between the support holes 63b and 3a formed in the lower end surface of the cylindrical block 63 and the upper end surface of the support shaft 3, respectively. Further, the columnar block 63 is urged downward by a spring 67 to form a support mechanism 68. This support mechanism 68
The rotation of the holder body 2 is transmitted to the tool holder 6 by the pressing force between the cylindrical block 63 and the steel ball 66 and the upper end surface of the support shaft 3 and the steel ball 66. The compressive strength of the spring 67 that receives the cutting load generated in the tool can be adjusted by removing the pull stud 69 and replacing the spring 67 with a spring having a different compressive strength.
【0019】前記ホルダ体2を構成するホルダ筒56の
外周に一体螺合される基準検出子24及び工具保持体6
を構成する検出筒59外周に形成される変位検出子21
の形状、構成等は第1実施例と同様である。また、過負
荷トルク(又はスラスト荷重)の判別手段40等も第1
実施例と同様である。A reference detector 24 and a tool holder 6 which are integrally screwed to the outer circumference of a holder cylinder 56 which constitutes the holder body 2.
Of the displacement detector 21 formed on the outer circumference of the detection cylinder 59 that constitutes the
The shape, configuration, etc. are the same as in the first embodiment. Further, the overload torque (or thrust load) discriminating means 40 and the like are also the first.
It is similar to the embodiment.
【0020】次に、工具摩耗により、過負荷スラスト荷
重のみ(過負荷トルクのみ又は過負荷スラストと過負荷
トルクが同時に生じた場合も同様である)が工具に生じ
た場合について説明する。穴明け加工時ばね67の圧縮
強さを超える過負荷スラスト荷重が工具に生じるまでは
支持機構68によって、ホルダ体2の回転は工具保持体
6に伝えられ加工が行なわれる。また、支持機構68及
び変換機構14によって、図5に示すように変位検出子
21の一側面と基準検出子24の低段部30の一側面3
0aとが当接した状態となり、過負荷スラスト荷重の出
力信号は出されない。工具に過負荷スラスト荷重が生じ
ると、支持機構68において、ばね67が後方に移動す
ると共に鋼球66と円柱ブロック63との圧接点ですべ
りが発生する。従って、工具保持体6はホルダ体2に対
して後退し、この軸方向移動が変換機構14によって円
周方向回動に変換され、変位検出子21が基準検出子2
4に対して回転方向と逆方向へ所定角度(本実施例の場
合遊びa)回動する。この回動によって検出域28,2
9間でカウントされるパルス数に差が生じるので、これ
により過負荷スラスト荷重の検出信号が出力信号として
出力される。Next, a case will be described in which only the overload thrust load (the same applies when only the overload torque or the overload thrust and the overload torque occur at the same time) is caused by the tool wear. The rotation of the holder body 2 is transmitted to the tool holding body 6 by the support mechanism 68 until the overload thrust load exceeding the compressive strength of the spring 67 is generated in the tool during drilling. Further, as shown in FIG. 5, one side surface 3 of the displacement detector 21 and one side surface 3 of the low step portion 30 of the reference detector 24 are supported by the support mechanism 68 and the conversion mechanism 14.
0a comes into contact with each other, and the output signal of the overload thrust load is not output. When an overloaded thrust load is generated on the tool, in the support mechanism 68, the spring 67 moves rearward and the pressure contact between the steel ball 66 and the cylindrical block 63 causes a slip. Therefore, the tool holder 6 retracts with respect to the holder body 2, this axial movement is converted into a circumferential rotation by the conversion mechanism 14, and the displacement detector 21 becomes the reference detector 2.
4 is rotated in a direction opposite to the rotation direction by a predetermined angle (play a in this embodiment). By this rotation, the detection areas 28, 2
Since there is a difference in the number of pulses counted among the nine, the detection signal of the overload thrust load is output as an output signal.
【0021】更に図8〜11に基づいて、第3実施例を
説明する。工具ホルダ200において、ホルダ体2はそ
の把持部2bから前方に筒部201が突設してある。筒
部201の中心に穿設した支持孔202に、工具保持体
6の支持軸203が玉軸受204を介して軸方向と円周
方向に移動可能に支持してある。支持孔202に連続す
るホルダ体2内の中心孔205には、圧接ブロック20
6が軸方向移動可能に嵌装され、ホルダ体2の後端に螺
合したプルスタッド207との間に切削負荷設定用の圧
縮ばね208が介在され、圧接ブロック206が鋼球2
09を介して前記支持軸203を前方へ付勢し、鋼球2
09の押付力でホルダ体2の回転を工具保持体6に伝達
するようにしてある。前記圧縮ばね208のばね力は、
工具4にかかるスラスト荷重とトルクの両方に対応する
ように最大許容スラスト荷重と最大許容トルクのうちで
小さい方の値以下に対応して設定され、1つの圧縮ばね
208でトルク、スラストの両方を負荷するようになっ
ている。Further, a third embodiment will be described with reference to FIGS. In the tool holder 200, the holder body 2 has a cylindrical portion 201 projecting forward from the grip portion 2b. A support shaft 203 of the tool holder 6 is supported via a ball bearing 204 in a support hole 202 formed at the center of the cylindrical portion 201 so as to be movable in the axial direction and the circumferential direction. The pressure contact block 20 is attached to the center hole 205 in the holder body 2 which is continuous with the support hole 202.
6 is movably mounted in the axial direction, a compression spring 208 for setting a cutting load is interposed between the stud 207 and a pull stud 207 screwed to the rear end of the holder body 2, and the pressure contact block 206 is attached to the steel ball 2.
The support shaft 203 is urged forward via 09 to move the steel ball 2
The rotation of the holder body 2 is transmitted to the tool holding body 6 by the pressing force of 09. The spring force of the compression spring 208 is
It is set so as to correspond to both the thrust load and the torque applied to the tool 4 in correspondence with the smaller value of the maximum allowable thrust load and the maximum allowable torque, and both torque and thrust are set by one compression spring 208. It is designed to load.
【0022】支持軸203の後端には、図9に示すよう
に左右にカム溝211が削設してある。カム溝211の
形状は図11に示すように、軸方向後方に向かって下が
り勾配となるように形成してある。また、前記ホルダ体
2の筒部201にはカム溝211と対向した位置にガイ
ドピン210が夫々植設され、ガイドピン210の内端
部がカム溝211内に摺接可能に嵌入されている。従っ
てこれらのガイドピン210とカム溝211によってホ
ルダ体2に対する工具保持体6の軸方向後退移動(主軸
1に近づく方向の移動)と工具ホルダ200の回転方向
と逆方向の円周方向移動との間で双方向に移動方向を変
換させ、また、ホルダ体2に対する工具保持体6の軸方
向前方移動と工具ホルダ200の回転方向と同方向の円
周方向移動との間で双方向に移動方向を変換させる変換
機構214が構成され、前記圧縮ばね208のばね力で
工具保持体6はホルダ体2に対し、軸方向前方と、回転
方向と同方向とに付勢されている。At the rear end of the support shaft 203, cam grooves 211 are cut left and right as shown in FIG. As shown in FIG. 11, the shape of the cam groove 211 is formed so as to have a downward slope toward the rear in the axial direction. Further, guide pins 210 are respectively implanted in the cylindrical portion 201 of the holder body 2 at positions facing the cam grooves 211, and the inner ends of the guide pins 210 are slidably fitted into the cam grooves 211. .. Therefore, the guide pin 210 and the cam groove 211 allow the tool holder 6 to move backward relative to the holder body 2 in the axial direction (to move toward the spindle 1) and to move the tool holder 200 in the circumferential direction opposite to the rotational direction. The direction of movement in both directions, and the direction of movement in both directions between the axial forward movement of the tool holder 6 with respect to the holder body 2 and the circumferential movement in the same direction as the rotation direction of the tool holder 200. A conversion mechanism 214 for converting the tool holder 6 is urged by the spring force of the compression spring 208 toward the holder body 2 in the axial forward direction and in the same rotational direction.
【0023】次に支持軸203と共に工具保持体6を構
成する検出筒215の後端外周には円周方向に120度
間隔で変位検出子216が突設してある。また、変位検
出子216の間に臨むようにホルダ体2の把持部2bか
ら基準検出子217が円周方向に120度間隔で前方に
突設してある。基準検出子217は低段部217aと突
出部217bから成り、低段部217a、突出部217
b及び変位検出子216の円周方向長さは夫々30度に
設定してある。そして、過負荷スラスト荷重や過負荷ト
ルクが無い状態では、圧縮ばね208のばね力で前記変
換機構214を介して検出筒215が図15のZ方向
(回転方向と同じ)へ付勢されているので低段部217
aと変位検出子216が当接した状態を保つ。またこの
時のガイドピン210の位置はカム溝211に対して図
11に示す実線位置である。Next, displacement detectors 216 are provided on the outer periphery of the rear end of the detection cylinder 215 which constitutes the tool holder 6 together with the support shaft 203 at intervals of 120 degrees in the circumferential direction. Further, reference detectors 217 are provided so as to protrude between the displacement detectors 216 from the grip portion 2b of the holder body 2 at 120 ° intervals in the circumferential direction. The reference detector 217 includes a low step portion 217a and a protruding portion 217b, and the low step portion 217a and the protruding portion 217 are provided.
The circumferential lengths of b and the displacement detector 216 are set to 30 degrees, respectively. Then, in the state where there is no overload thrust load or overload torque, the detection cylinder 215 is urged by the spring force of the compression spring 208 via the conversion mechanism 214 in the Z direction of FIG. 15 (the same as the rotation direction). So the lower part 217
The state where a and the displacement detector 216 are in contact with each other is maintained. The position of the guide pin 210 at this time is the solid line position shown in FIG. 11 with respect to the cam groove 211.
【0024】この工具ホルダ200では、過負荷スラス
ト荷重及び、又は過負荷トルクが工具4にかかるまで
は、圧縮ばね208のばね力により変位検出子216と
基準検出子217とは図10の関係を保ちつつ回転し、
加工する。この状態では例えば近接スイッチ35が変位
検出子216の検出表示部216cでONとなって、次
の基準検出子217の検出表示部217cで再びONと
なる間の距離は60度で一定であり、過負荷信号は出力
されない。しかし、過負荷スラスト荷重が工具4にかか
ると、鋼球209が圧接ブロック206を介して圧縮ば
ね208を圧縮し、工具保持体6が後退し、変換機構2
14によりガイドピン210に沿ってガイド溝211が
案内されて変位検出子216が後退しつつ前記Z方向と
逆方向に回転する。この時、鋼球209と圧接ブロック
206間はすべりを生じる。このようにして変位検出子
216が回転すると、検出表示部216c,217cの
間隔が変化するので、この間隔の変化をとらえて、定常
時の値(前記60度)と比較し、予め設定してある許容
値を外れた場合に過負荷信号を出力する。また、過負荷
トルク発生時には、工具保持体6がホルダ体2に対して
相対回転するので、変位検出子216は変換機構214
を介して回転しつつ後退することになる。尚、過負荷の
検出は特公昭51−15630号で周知のように工具保
持体のホルダ体に対する後退移動を検知するようにして
あってもよい。In this tool holder 200, the displacement detector 216 and the reference detector 217 have the relationship shown in FIG. 10 by the spring force of the compression spring 208 until an overload thrust load and / or an overload torque is applied to the tool 4. Rotate while keeping,
To process. In this state, for example, the distance between the proximity switch 35 being turned on in the detection display section 216c of the displacement detector 216 and being turned on again in the detection display section 217c of the next reference detector 217 is constant at 60 degrees, No overload signal is output. However, when an overload thrust load is applied to the tool 4, the steel ball 209 compresses the compression spring 208 via the pressure contact block 206, the tool holder 6 retracts, and the conversion mechanism 2
The guide groove 211 is guided along the guide pin 210 by 14 and the displacement detector 216 retracts and rotates in the direction opposite to the Z direction. At this time, slippage occurs between the steel ball 209 and the press contact block 206. When the displacement detector 216 rotates in this way, the interval between the detection display units 216c and 217c changes, so this change in interval is captured and compared with the steady-state value (60 degrees above) and set in advance. Outputs an overload signal when the value exceeds a certain allowable value. Further, when the overload torque is generated, the tool holder 6 rotates relative to the holder body 2, so that the displacement detector 216 causes the conversion mechanism 214 to move.
It will retreat while rotating through. The overload may be detected by detecting the backward movement of the tool holder with respect to the holder as is well known in Japanese Patent Publication No. 51-15630.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上のように、本発明では工具保持体と
ホルダ体の間に、ホルダ体に対する工具保持体の軸方向
前方移動とホルダ体の回転方向との間の双方向変換と、
移動方向を逆の関係にした双方向変換を行なわせる変換
機構を介在させたので、切削負荷設定用のばねを、工具
保持体をホルダ体に対して前方へ付勢するばねか、又は
回転方向方向と同方向へ付勢するばねの何れか一方を採
用すれば、このばねによってトルク及びスラストの両方
の値を設定でき、切削負荷設定用ばねの数を1つにでき
る利点がある。As described above, according to the present invention, between the tool holder and the holder body, bidirectional conversion between the axial forward movement of the tool holder with respect to the holder body and the rotation direction of the holder body,
Since a conversion mechanism that performs bidirectional conversion in which the movement direction is reversed is interposed, a spring for setting the cutting load is a spring that biases the tool holder forward with respect to the holder body, or a rotation direction. If either one of the springs biasing in the same direction is adopted, both the values of torque and thrust can be set by this spring, and there is an advantage that the number of cutting load setting springs can be set to one.
【図1】第1実施例の工具ホルダの正面図である。FIG. 1 is a front view of a tool holder according to a first embodiment.
【図2】第1実施例の工具ホルダの拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the tool holder according to the first embodiment.
【図3】図2のIII−III断面図である。3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
【図4】図2のIV−IV断面図である。4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.
【図5】第1実施例の工具ホルダの変位検出子と基準検
出子の円周方向全周の展開図である。FIG. 5 is a development view of the displacement detector and the reference detector of the tool holder of the first embodiment in the entire circumference in the circumferential direction.
【図6】制御装置のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a control device.
【図7】第2実施例の断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a second embodiment.
【図8】第3実施例の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a third embodiment.
【図9】図8のIX−IX断面図である。9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG.
【図10】第3実施例の工具ホルダの変位検出子と基準
検出子の円周方向全周の展開図である。FIG. 10 is a development view of the displacement detector and the reference detector of the tool holder of the third embodiment in the entire circumference in the circumferential direction.
【図11】第3実施例の変換機構の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a conversion mechanism of the third embodiment.
2 ホルダ体、 3 支持軸、 6 工具保持体、7,
55,200 工具ホルダ、 11a 支持孔、12
ガイド溝、 13 ボール、 14,214 変換機
構、21,24,216,217 検出子2 holder body, 3 support shaft, 6 tool holder, 7,
55,200 Tool holder, 11a Support hole, 12
Guide groove, 13 balls, 14,214 Conversion mechanism 21, 24, 216, 217 Detector
Claims (1)
向に夫々移動可能に支持し、ホルダ体と工具保持体間に
切削負荷設定用のばねを介装してホルダ体に対して工具
保持体を軸方向前方と、回転方向とに付勢し、切削中に
工具保持体に生ずる切削負荷が前記ばねの設定負荷より
大きくなった時に生じる工具保持体のホルダ体に対する
相対移動を検出するようにして成る工具ホルダであっ
て、ホルダ体と工具保持体間にホルダ体に対する工具保
持体の軸方向前方移動とホルダ体の回転方向移動との間
の双方向変換と、移動方向を上記と逆にした双方向変換
を行なう変換機構を介在させたことを特徴とする工具ホ
ルダ。1. A holder supporting a tool holder movably in a circumferential direction and an axial direction respectively, and a spring for setting a cutting load is interposed between the holder and the tool holder with respect to the holder. Detects the relative movement of the tool holder with respect to the holder body when the cutting load generated on the tool holder during cutting exceeds the set load of the spring by urging the tool holder axially forward and in the rotational direction. In the tool holder configured as described above, bidirectional conversion between the axial forward movement of the tool holder relative to the holder body and the rotational direction movement of the holder body between the holder body and the tool holder, and the movement direction are as described above. A tool holder characterized by interposing a conversion mechanism for performing bidirectional conversion which is the reverse of the above.
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPH024706U (en) * | 1988-06-17 | 1990-01-12 |
-
1992
- 1992-07-08 JP JP4206078A patent/JP2900715B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH024706U (en) * | 1988-06-17 | 1990-01-12 |
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