JPH0732982B2 - 工具保持筒の支持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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を検出
し、工具切削予知を行う工具ホルダに関する。

従来の技術 類似の技術が、特公昭54−6102号に開示してある。これ
によれば、回転する筒体に、深溝玉軸受を介してスピン
ドルを円周方向に所定の遊びを持って支承し、筒体とス
ピンドル間をトルク伝達用のばねを介して連結し、スピ
ンドル先端の工具（例えばドリル）により過負荷トルク
が生じると、筒体に対しスピンドルが回転遅れを生じ、
これを作動棒の軸方向移動として取出すようにしてあ
る。

発明が解決しようとする課題 上記のような技術では、ばねによる伝達設定トルクに対
する、軸受の摩擦トルクの割合を必要最小限にすること
が、特に極細径のドリルの切損予知のために必要であ
る。軸受にかかる予圧は、摩擦トルクに大きく影響する
ので、前述の深溝玉軸受を嵌込む筒体及び軸受に支持さ
れるスピンドルの加工精度を極めて高精度にして適正な
予圧を付与せねばならず、製作が容易でない。

課題を解決するための手段 この発明は、前記問題点を解決することを目的とし、テ
ーパシャンクを備えたホルダ軸先端部と、ホルダ軸に遊
嵌したスリーブの後端部を夫々円錐面に形成し、これら
の円錐面をピボット玉軸受で支承して、このピボット玉
軸受を工具保持筒に嵌着し、ホルダ軸とスリーブとの間
に予圧付与のためのスプリングを介装したことを特徴と
する。

作用 スプリングにより、２つの円錐面が夫々離れる方向へ力
を受け、これによってピボット玉軸受に予圧が付与され
るので、スプリング力で予圧調整ができる。従って、摩
擦トルクを必要最小にする予圧をピボット玉軸受に容易
に付与でき、その結果、微小な過負荷トルクを正確に検
出できる。

実施例 第１図に示すように、ホルダ軸１はテーパシャンク２と
把持部３及び把持部３から前方へ突設した中間軸部４と
支持軸部５から成る。支持軸部５の先端部は円錐面６に
形成されると共に、支持軸部５にはスリーブ７が遊嵌さ
れ、このスリーブ７の後端部が円錐面８に形成してあ
る。これらの円錐面６、８を支承する大小のピボット玉
軸受９、10が工具保持筒20の支承筒21に嵌着してある。
前記支持軸部５に軸方向前方へ移動不能に装着されたカ
ラー11とスリーブ７の鍔部7aとの間にスプリング12が介
装され、このスプリング12のばね力で、２つの円錐面
６、８を介してピボット玉軸受９、10に予圧が付与され
る。このばね力はピボット玉軸受９、10による摩擦トル
クを必要最小とする予圧となるように設定されている。

ホルダ軸１の中間軸部４には、第２図に示すように菱形
の係止面15が形成され、また前記支持筒21と共に工具保
持筒20を構成する検出筒22内には、前記菱形の係止面15
の対辺が嵌る係止孔16が形成され、この係止孔16に前記
係止面15が嵌合してある。係止孔16と係止面15は円周方
向に所定の遊び（第２図の角度θ）を有し、これによっ
て工具保持筒20がホルダ軸１に対し所定角度（θ）回動
可能としてある。このように工具保持筒20の内側でホル
ダ軸１に対する回転角度の規制が行われているので、切
くず等が係止面15と係止孔16間に入り込むことはなく、
所定角度θの回動が長期にわたって確実である。

中間軸部４には、更にトルク調整リング25が軸方向及び
円周方向に移動自在に遊嵌してある。トルク調整リング
25にはトルク伝達用のねじりコイルばね26の一端が接続
され、ばね他端は検出筒22に連結してある。トルク調整
リング25の後端部はホルダ軸１の把持部３に削設したリ
ング溝3aに嵌入している。トルク調整リング25には、第
４図に示すように所定角度毎に多数の係止穴27が穿設さ
れ、ホルダ軸１の把持部３前面に植設した係止ピン28と
前記係止穴27とにより、トルク調整リング25をホルダ軸
１と係脱自在とする係止手段29が構成される。従って、
係止ピン28と係止穴27の係止を解除し、トルク調整リン
グ25を回動させて再び係止させれば、ねじりコイルばね
26のねじり強さが細かく調整できる。

把持部３外周には、第４図に示すように90度毎に切欠部
31が削設されて、その間が基準検出子32に形成してあ
る。これらの基準検出子32と対応する断面Ｌ字状の変位
検出子33が、前記検出筒22の外周に突設してあり、変位
検出子33の間は切欠部34としてある。基準検出子32と変
位検出子33の円周方向長さは同一であって、その外径も
同一にしてあるが、前記ねじりコイルばね26のねじり力
でホルダ軸１の菱形係止面15の一組の対辺が工具保持筒
20の係止孔16と当接している時に、第３、４図のよう
に、前記角度θだけ検出子32、33間に円周方向の位相ず
れがあるようにしてある。工具保持筒20先端には、ドリ
ル23を保持するコレットチャック24が一体装着してあ
る。

次に主軸ヘッド40からはブラケット41が立上げられ、こ
のブラケット41には前記基準及び変位検出子32、33を検
出してON信号を出力し、切欠部31、34でOFF信号を出力
する近接スイッチ42、43が装着してある。近接スイッチ
42、43の信号はノット素子44を介してアンド素子45へ入
力され、NC装置46へ伝達されるようにしてある。47は主
軸ヘッド40に回動自在に支承された主軸である。

このような工具ホルダは、主軸47に装着されて回転され
る。ホルダ軸１の回転は、トルク調整リング25、ねじり
コイルばね26を介して工具保持筒20へ伝達され、ドリル
23を回転させ、切削を行う。ねじりコイルばね26でドリ
ル23に応じた許容トルクが設定されており、この許容ト
ルクを超えない正常な加工の場合、基準検出子32と変位
検出子33は角度θの位相ずれを保って回転する。そのた
め近接スイッチ42、43からの信号Ａ、Ｂが同時にOFFと
なることはなく、過負荷信号Ｃは出力されない（第５
図）。ドリル23が摩耗してくると切削トルクがねじりコ
イルばね26で設定された許容トルクを超え、ホルダ軸１
がねじりコイルばね26のねじり強さに抗して工具保持筒
20に対し角度θだけ回転する。この時、ピボット玉軸受
９、10に、スプリング12で与えられている予圧は必要最
小のものであるので、玉軸受９、10による摩擦抵抗は小
さく、許容トルクを僅かに超えた切削トルクがドリル23
に生じても、ホルダ軸１が工具保持筒20に対し回転でき
る。これによって、第２図で係止孔16と当接していなか
った側の菱形係止面15の対辺が係止孔16と当接する。こ
の状態では、基準、変位検出子32、33の位相ずれがなく
なり、切欠部31、34も全く位相ずれがなくなる。従っ
て、近接スイッチ42、43からはON信号又はOFF信号が同
時に出力されるが、OFF信号が同時に出力された時に、
ノット素子44で反転され、アンド素子45へ入力されるの
で、アンド素子45からは過負荷信号ＣがNC装置46へ出力
される。NC装置46はこの過負荷信号Ｃにより主軸47をス
テップバックさせ、あるいは、過負荷信号Ｃの入力回数
を計数してドリル23の寿命を判断し、切損前に同一工具
との工具交換を指令する。このようにホルダ側でドリル
径に応じた許容トルクが設定してあるので、過負荷信号
Ｃが出力された時は、許容トルクを超えた時であり、従
来のようにトルク値を演算推定し、正常値と比較する必
要がない。

発明の効果 以上のようにこの発明の装置によれば、ホルダ軸に工具
保持筒をピボット玉軸受を介して支承し、ピボット玉軸
受間に配置したスプリングとスリーブによってピボット
玉軸受に予圧を与えるようにしたので、スプリングのば
ね強さによって軸受の摩擦トルクを必要最小とする予圧
をピボット玉軸受に容易に付与できる。これにより、ピ
ボット玉軸受の摩擦トルクを必要最小にでき、工具保持
筒先端のドリルが極細径のものであって、微少な過負荷
トルクが生じた場合でも、これをホルダ軸に対する工具
保持筒の回転遅れとして正確に取出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る工具ホルダ断面図、第２図は第
１図のII−II断面図、第３図は第１図のIII−III断面
図、第４図は第１図のIV−IV断面図、第５図は検出信号
の関係図を示す。 １…ホルダ軸、２…テーパシャンク、６、８…円錐面、
７…スリーブ、9,10…ピボット玉軸受、12…スプリン
グ、15…係止面、16…係止孔、20…工具保持筒、25…ト
ルク調整リング、26…ねじりコイルばね26、29…係止手
段、32…基準検出子、33…変位検出子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トルク伝達用のばねにより許容トルクを設
   定し、設定した許容トルクを切削トルクが越えたとき
   に、工具保持筒がホルダ軸に対して所定角度回転するよ
   うに工具保持筒をホルダ軸に支持して、過負荷トルクを
   検出するようにした工具ホルダであって、ホルダ軸の先
   端部と、ホルダ軸に遊嵌したスリーブの後端部を円錐面
   に形成し、それらの円錐面を支承するピボット玉軸受を
   工具保持筒に嵌着し、ホルダ軸とスリーブとの間にスプ
   リングを介装してピボット玉軸受に予圧を付与して成る
   工具保持筒の支持構造。