JPH0596451A - 工具ホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具の折損予知を行なえる工具ホルダにおい
て、加工中の工具保持体の回転振れと軸方向移動時の抵
抗を少なくする。 【構成】 工具ホルダ２００のホルダ体２に工具保持体
６を軸方向と回転方向にころがり案内するこがり軸受２
０４を介して円周方向と軸方向に夫々移動可能に支持す
る。工具４に過負荷トルク及び又は過負荷スラストが加
わった時、工具保持体６はころがり軸受２０４と共に回
転方向又は軸方向に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は切削中に生じる工具の
過負荷トルク及び過負荷スラストを検出し工具折損予知
を行なう工具ホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術としてドリル等による切削加
工中に工具の異常を予知する工具異常予知装置を備えた
工具ホルダが特開昭６３−２４５３０４号公報に開示さ
れている。この技術によれば工具ホルダに工具保持体を
回転方向及び軸方向へ移動するよう支持する方法とし
て、回転するホルダ体にスライドベアリング（針状ころ
がり軸受）を介して工具保持体を軸方向移動、かつ回転
自在に支持している。工具保持体はスライドベアリング
との間に軸方向に移動容易なように半径方向の隙間を持
っており、工具保持体の外周面とスライドベアリングの
ころがり軸の軸方向外周面と線接触で軸方向に摺動する
ようになっている。又他の方法として実開平２−２７８
０８号公報に開示されたものによれば、回転するホルダ
体に玉軸受を介して工具保持体を回転可能に支持すると
共に、玉軸受の内輪と工具保持体との間に微少な隙間を
設け、この隙間中に潤滑油を給油して滑りをよくし軸方
向に移動可能にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のような工具ホル
ダで加工物を切削すると工具保持体を支持した軸受との
間に微少な隙間があることによって、回転中の工具保持
体が振れ、先端に取付けた工具の振れが発生し加工精度
を悪くする問題があった。工具の振れを小さくするため
には隙間を小さくすればよいが、そうすると工具保持体
が軸方向に移動するときの摺動時の摩擦抵抗を大きくす
ることになり切削中に生じる微少な過負荷トルク及び過
負荷スラストを検出することが出来なくなる問題も生じ
る恐れがある。そこでこの発明の課題は前記従来の工具
ホルダの支持構造を改良しホルダ体と工具保持体との間
に介在させたころがり軸受によって工具保持体の振れと
軸方向移動時の摩擦抵抗を小さくし加工精度を向上させ
ると共に工具異常予知に与える悪影響とを可能な限り小
さくできる工具ホルダを得ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明の工具ホルダにおいては、工具保持体をホルダ体
に軸方向と回転方向にころがり案内するころがり軸受を
介して、円周方向と軸方向に夫々移動可能に支持し、工
具保持体とホルダ体の間に工具保持体の軸方向移動を円
周方向回動に変換する変換機構を備え、工具保持体先端
の工具にかかる過負荷トルクと過負荷スラストを工具保
持体とホルダ体との所定量の回転のずれとして取り出す
ようにしたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明の工具ホルダではホルダ体に装着したこ
ろがり軸受により工具保持体を円周方向、軸方向にころ
がり案内するように支持したのでころがり軸受に予圧を
与えることによって工具保持体の回転時の振れを小さく
し、かつ軸方向移動時の抵抗を小さくすることができ
る。

【０００６】

【実施例】図１，図２において、工作機械のスピンドル
１と一体連絡するホルダ体２と先端に工具４を保持する
コレクトチャック５を備えた工具保持体６から成る本発
明の工具ホルダ２００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から前方に筒部２０１が突設してある。筒部２
０１には中心に穿設した支持孔２０２に工具保持体６の
支持軸２０３がころがり軸受２０４を介して支持してあ
る。

【０００７】このころがり軸受２０４は数多くのボール
２０４ａが鋼性の高い保持器２０４ｂで任意の方向に転
動自在に保持され、円周方向に重複しないよう螺旋状に
配列された周知のものであり、ボール２０４ａの外周の
一部が保持器２０４ｂの内周面と外周面から突出してい
る。各ボール２０４ａは支持孔２０２の内周面と支持軸
２０３の外周面に沿って軸方向、円周方向に転動するよ
うに支持孔２０２と支持軸２０３に嵌め込まれており、
この各ボール２０４ａの転動に伴ってころがり軸受２０
４の全体が軸方向と円周方向に移動自在である。このよ
うに工具保持体６をころがり軸受２０４で軸方向、円周
方向に転動案内するようにしたので、ボール２０４ａが
支持孔２０２と支持軸２０３にマイナス隙間（予圧））
を与えるようにすることにより、ころがり軸受２０４と
支持軸２０３、支持孔２０２の間の隙間をなくすことが
でき加工時の工具保持体６の振れを小さくし、かつ、過
負荷スラストを生じた時の軸方向移動を円滑にできる。

【０００８】前記支持孔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２０６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との間にトルク伝達用の圧縮ばね２０８が介
在され、圧接ブロック２０６が鋼球２０９を介して前記
支持軸２０３を前方へ付勢し、鋼球２０９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る。

【０００９】支持軸２０３の後端には、図３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４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をカム溝２１１によって工具
保持体６の軸方向後退移動があると、ガイドピン２１０
にカム溝２１１が案内されて工具保持体６が円周方向に
移動する変換機構２１４が構成される。

【００１０】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５のＺ方向（回
転方向と同じ）へ付勢されているので低段部２１７ａ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４に
示す実線位置である。前記、変位検出子２１６と基準検
出子２１７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
過負荷トルク及び過負荷スラストの判別手段４０へ送ら
れるようにしてある。

【００１１】前記のような構成によれば正常切削時ホル
ダ体２の回転は圧縮ばね２０８を介して工具保持体６へ
伝えられて加工が行なわれ、過負荷スラスト及び又は過
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４の関係を持ちつつホルダ体２と相対回転する。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２
１７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。

【００１２】しかし、加工中に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２１４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ので鋼球２０９と圧接ブロ
ック２０６間はすべりを生じる。この時ころがり軸受２
０４のボール２０４ａは工具保持体６の後退に伴って軸
方向と円周方向に転動しころがり軸受２０４全体も後退
回転する。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りころがり軸受２０４は前記同様
ボール２０４ａの転動方向に回転後退する。

【００１３】次に、第６図において第２実施例の工具ホ
ルダ５１について説明する。この工具ホルダ５１は、ホ
ルダ体２と一体の支持軸３に、保持筒９、連結筒１０及
び支持筒１１からなる工具保持体６を嵌め込んだ状態
で、支持軸３上部外周と、この支持軸３の上部と対応し
た軸線方向長さをもつ支持筒１１の支持孔１１ａとに、
夫々対向して、工具ホルダ５１の回転軸芯に対して傾斜
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、工具４に過負荷スラ
スト荷重がかかったとき、工具保持体６のホルダ体２に
対する軸方向移動を円周方向回動に変換する変換機構１
４が構成されている。また支持軸３下部外周と保持筒９
の内周の間には第１実施例同様のころがり軸受５２が介
在されている。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明の装置によれば、工
具保持体をホルダ体に軸方向と円周方向にころがり案内
するころがり軸受を介して円周方向と軸方向に夫々移動
可能に支持するようにしたので、ころがり軸受に予圧を
与えても軸方向と円周方向に、工具保持体を円滑にころ
がり案内できる。従ってころがり軸受と工具保持体の間
の隙間を無くすことができ、加工中の工具保持筒の振
れ、即ち工具の振れを小さくすることができ加工精度が
向上する。又工具の過負荷トルク時及び過負荷スラスト
時に工具保持体がころがり軸受によりころがり案内され
るので、軸方向移動するときの摩擦抵抗が小さくなり微
妙な過負荷トルク、スラストの増加も検出することがで
き、小径なドリル等の折損を防止しドリル寿命を伸ばす
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の工具ホルダの正面図である。

【図２】実施例の工具ホルダの断面図である。

【図３】図２のIII−III断面図である。

【図４】実施例の変換機構の説明図である。

【図５】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。

【図６】第２実施例の断面図である。

【符号の説明】 ２ ホルダ体、 ４ 工具、 ６ 工具保持体、 ２０
０ 工具ホルダ、２０４ころがり軸受、 ２０４ａ ボ
ール、 ２０４ｂ 保持器、２１４ 変換機構、 ２１
６ 変位検出子、 ２１７ 基準検出子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具保持体をホルダ体に軸方向と回転方
   向にころがり案内するころがり軸受を介して、円周方向
   と軸方向に夫々移動可能に支持し、工具保持体とホルダ
   体の間に工具保持体の軸方向移動を円周方向回動に変換
   する変換機構を備え、工具保持体先端の工具にかかる過
   負荷トルクと過負荷スラストを工具保持体とホルダ体と
   の所定量の回転のずれとして取り出すようにした工具ホ
   ルダ。