JPH0746411Y2 - 工具ホルダ - 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，中ぐり工具等切削工具の工作機械へ
の取付けに用いられる工具ホルダに関するものであり、
特に、切削工具の工具ホルダへの取付精度を向上させる
技術に関するものである。

従来の技術 切削工具を工作機械へ取り付けるための工具ホルダとし
て、例えば、特開昭60-221236号公報に記載されたもの
がある。この工具ホルダはホルダ本体とコレットチャッ
クとを備えている。ホルダ本体は取付部と工具保持部と
を備え、工具保持部の先端面から軸方向に工具挿入孔が
形成され、取付部において工作機械に固定される。コレ
ットチャックは、そのホルダ本体の先端面近傍に設けら
れて工具挿入孔に挿入される切削工具を把持する。この
工具ホルダにおいては、工具挿入孔の内奥部に切削工具
の挿入端と係合可能なドライブメンバが配設されてお
り、ホルダ本体の外周に嵌合され、そのドライブメンバ
の外周端部に形成された雄ねじ部と螺合するアジャスト
ナットを任意の量だけ回転させることにより、ドライブ
メンバが工具挿入孔内で軸方向に移動して切削工具の挿
入深さが調整されるようになっている。アジャストナッ
トはホルダ本体の外周面に固定されて固定後は工具ホル
ダの一部として機能する止め輪とホルダ本体のフランジ
部との間に軸方向に移動不能に取り付けられており、ド
ライブメンバに切削工具の挿入端が当接した際、フラン
ジ部のアジャストナット側の端面がアジャストナットを
介してドライブメンバの移動を阻止するようになってい
る。すなわち、フランジ部のアジャストナット側端面
が、アジャストナットの後ろ向き面と当接してアジャス
トナットのホルダ本体に対する相対的な後退を阻止する
前向き面として機能しているのである。

この工具ホルダにおいては、ホルダ本体の工具挿入孔に
工具を挿入してドライブメンバに切削工具を当接させた
後、ホルダ本体の先端面近傍に設けられたコレットチャ
ックを締め付ければコレットが縮径し、コレットの内周
面と切削工具の外周面との摩擦力により切削工具が把持
される。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、上記工具ホルダにおいては、切削工具の
取付け時に、切削工具の軸心がホルダ本体の軸心に対し
て傾斜するいわゆる振れが生じ、取付精度が悪くなる場
合があるという問題があった。

切削工具に振れが生ずれば加工精度が低下するととも
に、切削工具がドリルである場合には穴あけの進行に伴
って無理な力が作用し、ドリルが折れる恐れがある等、
種々の不都合が生ずるのであるが、このように切削工具
のホルダ本体への取付精度が低下する原因として、以下
のようなことが推測される。

すなわち、切削工具が工具挿入孔に挿入された状態で
は、切削工具を工具挿入孔内へ押し込む向きの力がドラ
イブメンバおよびアジャストナットを介してホルダ本体
のフランジ部、すなわち前向き面により剛的に受けられ
るため、切削工具が工具挿入孔内に更に深く進入（後
退）することは許されない。

一方、コレットチャックにより切削工具が把持される際
には、切削工具にそれを工具挿入孔内へ押し込む向きの
力が加えられる。コレットはテーパ孔内において、工具
挿入孔の奥に向かう方向に移動させられることによって
縮径させられるものであるから、このコレットに把持さ
れる切削工具も同方向に移動しようとする。しかし、こ
の方向の移動は上記のように阻止されているため、切削
工具に軸方向の大きな圧縮力が加えられることとなって
工具が座屈し、それにより振れが生ずると考えられる。

また、別の原因として、切削工具の挿入端がドライブメ
ンバに適正な状態で係合しない状態、すなわち挿入端の
軸心がホルダ本体の軸心から外れた状態でコレットチャ
ックの締付けを行った場合に、挿入端側はドライブメン
バとの摩擦力によってそのまま固定されてしまう一方、
ホルダ先端側においてはコレットにより切削工具の軸心
がホルダ本体の軸心と強制的に一致させられるため、両
部分の軸心のずれによって、切削工具に振れが生ずると
考えられる。

本考案はこれらの推測に基づいて、切削工具を精度よく
良好にホルダ本体に取り付け得る工具ホルダを得ること
を課題として為されたものである。

課題を解決するための手段 そして、本考案の要旨は、前記ホルダ本体と，コレット
チャック，ドライブメンバ，雄ねじ山およびアジャスト
ナットを備えた工具ホルダにおいて、アジャストナット
の後ろ向き面と、ホルダ本体のその後ろ向き面と当接し
てアジャストナットのホルダ本体に対する相対的な後退
を阻止する前向き面との間に、Ｏリング、皿ばね等の弾
性部材を介在させたことにある。

作用 上記のように構成された工具ホルダにおいては、切削工
具が工具挿入孔に挿入されれば、その挿入深さが、ドラ
イブメンバ，アジャストナットおよび弾性部材を介して
ホルダ本体の前向き面により規定される。したがって、
切削工具の脱着が繰り返される際、切削工具の先端の位
置が一義的に決まる。しかし、切削工具は軸方向に全く
移動不能なわけではなく、弾性部材の弾性変形量だけ移
動可能である。したがって、コレットチャックにより切
削工具が把持される際に微小量の軸方向移動が許容さ
れ、切削工具に大きな圧縮力がかかることが回避され
る。また、圧縮力が小さければ、切削工具の挿入端とそ
れを受ける面との間の摩擦力も小さくなるため、工具の
挿入端の軸心がずれていた場合にも、コレットチャック
の締付け時に挿入端の半径方向の移動が大きな摩擦力に
よって阻止されることもない。

なお、弾性部材は上記のように切削工具の挿入深さを規
定するものであるから、切削工具は通常の力で工具挿入
孔に挿入された際には、実質的に弾性変形しない変形抵
抗を有するものであることが望ましい。

考案の効果 このように、切削工具の工具挿入孔への挿入端と、ホル
ダ本体の挿入深さ規定面との間に弾性部材を配設すると
いう簡単な手段により、切削工具の工具ホルダへの取付
け時に工具に撓みや振れが生じることが良好に防止さ
れ、取付精度が向上し、被加工物の加工精度が向上する
効果が得られる。

なお、弾性部材の弾性変形量はコレットが縮径して切削
工具を相対移動不能に把持してからのコレットの軸方向
の移動に伴う切削工具の移動を許容する大きさであれば
よく、ごく小さくて済むため、弾性部材の介在によって
切削工具の軸方向位置に実用上問題となる程の影響はな
い。

実施例 以下、本考案をマシニングセンタ用の工具ホルダに適用
した場合の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図において10はホルダ本体である。ホルダ本体10
は、大径のフランジ部12と、フランジ部12の端面14から
延び出させられた取付部16と、端面18から延び出させら
れた工具保持部20とから成っている。取付部16はホルダ
後端側ほど径の小さいテーパ状に形成されており、図示
しない工作機械の工具取付部に固定されるようになって
いる。工具保持部20の中心部には、その先端面から軸方
向に延びる工具挿入孔22が形成されており、また取付部
20の中心部にはフランジ部12を貫通して工具挿入孔22に
連通する貫通孔24が形成されている。

工具挿入穴22の内奥部には、ドライブメンバ30が軸方向
に移動可能に配設されている。ドライブメンバ30の本体
部32は矩形の板状を成しており、その厚さ方向に対して
直角に延び出す一対のアーム部34（図には一方のみ示
す）を備えている。各アーム部34は、ホルダ本体10の工
具挿入孔22を囲む側壁の直径方向に隔たった位置に形成
された一対の長穴36を貫通して、その先端部がホルダ本
体10の外周面から突出させられている。長穴36はアーム
部34の幅よりも僅かに広い幅を有してドライブメンバ30
の挿通を許容するようにされており、また、ホルダ本体
10の軸方向に平行に、かつホルダ本体10の工具保持部20
側の先端部に形成されたテーパ穴38の後端側端部に隣接
する位置からフランジ部12に至る長さで形成されてお
り、この長穴36とアーム部34との係合によってホルダ本
体10に加えられる工作機械の回転力がドライブメンバ30
に伝達されるようになっている。

ドライブメンバ30の工具挿入孔22の開口側の端面の中心
部には、アーム部34が延び出した方向とは直角な方向に
延びる矩形断面の溝40が形成されており、この溝40に第
２図に示す工具42が係合させられる。工具42は中ぐり用
のものであり、シャンク43の先端側が刃具保持部44、後
端側がタング45とされている。したがって、シャンク43
を工具挿入孔22内へ挿入し、挿入端たるタング45を溝40
に係合にさせれば、工具42に工作機械の回転力が伝達さ
れる。

ドライブメンバ30の本体部32にはさらに、雌ねじ穴46が
形成されており、この雌ねじ穴46には前記貫通孔24内に
挿入されたボルト48のねじ部50が螺合されている。ボル
ト48は、その頭部52と貫通孔24の内周面に形成された内
向きフランジ部54との間に装着された圧縮コイルスプリ
ング56によってホルダ後端側へ付勢されている。

ドライブメンバ30の一対のアーム部34の先端面には、そ
れぞれ雄ねじ山58が形成されており、この雄ねじ山58に
アジャストナット60が螺合されている。アジャストナッ
ト60は、長穴36より長く形成されており、フランジ部12
の端面18とホルダ本体10の外周面に嵌められたＣ形止め
輪62とによって軸方向の移動不能かつ回転可能にホルダ
本体10に取り付けられている。したがって、このアジャ
ストナット60を回動操作すればアーム部34が螺進あるい
は螺退させられ、ドライブメンバ30が軸方向に移動させ
られるのであり、工具42のタング45がドライブメンバ30
の溝40の底面に当接させられることにより、工具42の軸
方向位置がドライブメンバ30およびアジャストナット60
を介してフランジ部12の端面18により規定される。すな
わち、本実施例においては、フランジ部12の端面18がア
ジャストナット60の後ろ向き面と当接してアジャストナ
ットのホルダ本体10に対する相対的な後退を阻止する前
向き面として機能し、それによって、ドライブメンバ30
のホルダ本体に対する相対的な後退が阻止され、工具挿
入孔22への工具42の挿入深さが規定されるのである。

アジャストナット60の端面18側の端部には円環状の切欠
64が形成されており、ここにＯリング66が嵌合されてい
る。Ｏリング66は、その直径が、アジャストナット60と
フランジ部12の端面18との間に一定量の隙間を形成し得
る大きさとされており、アジャストナット60にかかる軸
方向力がＯリング66を介して端面18に受けられるように
されている。なお、アジャストナット60から軸方向に外
れた部位に止めねじ68が螺合されており、アジャストナ
ット60の必要時以外の回転が防止されている。

ホルダ本体10の工具挿入孔22の前記テーパ穴38内にはコ
レット70が嵌合されている。テーパ孔38は先端側ほど径
が大きくされており、コレット70は、テーパ孔38の内周
面に対応して形成されたテーパ外周面72においてテーパ
孔38に嵌合される一方、軸方向に平行に形成された内周
面73において、工具42のシャンク部43の外周面に密着し
てこれを把持し、切削時に工具42が受ける軸方向力を受
けるようになっている。コレット70の外周面にはさら
に、テーパ外周面72が形成された部分に隣接して矩形断
面の環状溝74が形成されるとともに、環状溝74を挟んで
テーパ外周面72が形成された部分とは反対側の外周面に
は、先端面側ほど径の小さいテーパ面76が形成されてい
る。

コレット70の先端部にはコレットキャップ78が被せられ
ている。コレットキャップ78の内周面には、その軸方向
のほぼ中間部において矩形断面の環状溝80が形成されて
おり、この環状溝80を画定する両側の側壁82,84のう
ち、一方の側壁82の内周面はコレット70のテーパ面76と
対応するテーパ面86とされている。そして、コレットキ
ャップ78をコレット70に被せるには、コレット70を縮径
させつつテーパ面86が形成されていない方の側壁84をコ
レット70の環状溝74内に嵌入させた後、コレット70を自
然状態に戻せば、コレットキャップ78を軸方向に移動不
能な状態でコレット70に被せ得る。コレットキャップ78
は、このようにしてコレット70に被せられた状態ではテ
ーパ面86がテーパ面76に密着した状態となるとともに、
コレット70が縮径されるにつれてコレット70に対して軸
方向に小距離だけ相対移動し得る状態となる。環状溝74
の幅が側壁84の厚さより広くされているのである。ま
た、コレット70の長さは、コレットキャップ78がホルダ
本体10から一定距離離れた状態となるように決められて
いる。

工具保持部20の外周面には雄ねじ部88が形成されてお
り、この雄ねじ部88にはクランプナット90が螺合されて
いる。クランプナット90はホルダ本体10から突出した部
分においてコレットキャップ78に嵌合されており、これ
らクランプナット90とコレットキャップ78とは、両者の
間に介在する多数のボール92によって互いに相対回転可
能かつ軸方向への移動は不能とされている。したがっ
て、クランプナット90が雄ねじ部88にねじ込まれる方向
へ回転操作された場合には、コレットキャップ78がホル
ダ後端側へ移動させられるとともにテーパ面86によって
コレット70のテーパ面76が押され、コレット70がテーパ
穴38内へ押し込まれつつ縮径させられる。コレット70,
コレットキャップ78,雄ねじ部88,クランプナット90等に
よりコレットチャック94が構成されているのである。な
お、96はボール92の抜け出しを阻止するためのプラグで
ある。

以上のように構成された工具ホルダにおいて、工具42の
取付けは次のようにして行われる。

まず、工具挿入孔22内に工具42を挿入し、ドライブメン
バ30の溝40にタング45を係合させる。そして、アジャス
トナット60を回転させてドライブメンバ30を任意の量だ
け軸方向に移動させ、工具42を工具挿入孔22への挿入深
さを調節する。工具42の適宜の挿入深さが決まれば、ク
ランプナット90を回転させてコレットキャップ78を介し
てコレット70を締め付ければ、コレット70がテーパ穴38
内へ押し込まれつつ縮径させられ、工具42のシャンク43
がコレット70に締め付けられて保持される。

このとき、コレット70のテーパ穴38内への進入に伴って
工具42が受ける軸方向の力は、タング45からドライブメ
ンバ30,アジャストナット60,Oリング66を経て端面18へ
伝達されるが、Ｏリング66の緩衝作用によりこの軸方向
の力が従来ほど大きくなることはない。そのため、工具
42に過大な圧縮力がかかることがなく、工具42の座屈が
防止される。

また、タング45がドライブメンバ30の溝40の底面に当接
させられた際、工具42の軸心がホルダ本体10の軸心から
外れていた場合にも、コレット70の締付けに伴ってタン
グ45とドライブメンバ30との間に従来程大きな摩擦力が
生ずることはなく、コレット70の内周面73とシャンク43
の外周面との密着による工具42とホルダ本体10の心合わ
せが殆ど妨げられない。

なお、ドライブメンバ30が圧縮コイルスプリング56によ
りホルダ後端側へ付勢されることにより、アジャストナ
ット60のねじ溝と雄ねじ山58との間の遊びが除かれるよ
うになっており、工具42の挿入深さが精度よく規定され
る。また、Ｏリングの弾性変形量は僅かであるため、工
具42の軸方向位置に影響を与えることは殆どないが、Ｏ
リング66の弾性変形量を予め考慮して工具42の工具挿入
穴22内への挿入深さを決めれば、より正確に工具42の軸
方向の位置決めをすることができる。

本実施例の工具ホルダに試験用のロッドを取り付けた場
合と、Ｏリング66を用いない従来の工具ホルダに同様の
ロッドを取り付けた場合とにおけるロッドの振れを比較
する試験を行った。その結果を第３図に示す。図におい
て、○で示すのはロッドの挿入端をドライブメンバ30に
当接させなかった場合の値であり、×で示すのはドライ
ブメンバ30を長穴36の先端へ移動させ、それにロッドの
挿入端を当接させた場合の値であり、△で示すのはドラ
イブメンバ30を長穴36の後端へ移動させ、それにロッド
の挿入端を当接させた場合の値である。また、小さい
○，×，△は各測定値を表し、大きい○，×，△はそれ
らの平均値を表す。図から明らかなように、ロッドをド
ライブメンバ30に当接させなかった場合にはＯリング66
がある場合とない場合とで殆ど違いはないが、ロッドを
ドライブメンバ30に当接させた場合には、Ｏリング66が
ない従来の工具ホルダの振れの大きさが約４〜27μｍで
あったのに対して、本実施例の工具ホルダにおいてはロ
ッドの振れが約２〜10μｍと半分以下になることが判明
した。

また、第４図および第５図に示すように、本実施例の工
具ホルダにおいては、コレットの締付け力の大きさにも
殆ど左右されず、精度よくロッドを取り付け得、また、
製造ロッドの違いにも影響されないことが判明した。

以上、本考案の一実施例について説明したが、Ｏリング
を皿ばね，並ばね等他の弾性部材に変更するなど、当業
者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した態様で本
考案を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である工具ホルダを示す正面
図（一部断面）である。第２図は上記工具ホルダに保持
される工具を示す正面図である。第３図ないし第５図は
本実施例の工具ホルダの工具取付精度の試験を行った結
果を示すグラフである。 10:ホルダ本体、12:フランジ部 16:取付部、18:端面 20:工具保持部、22:工具挿入孔 42:工具、45:タング、60:アジャストナット 66:Oリング、70:コレット 78:コレットキャップ、90:クランプナット 94:コレットチャック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭61−20206（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−12706（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−19412（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】工具保持部と取付部とを備え、工具保持部
   の先端面から軸方向に工具挿入孔が形成されるととも
   に、取付部において工作機械に固定されるホルダ本体
   と、 そのホルダ本体の前記先端面近傍に設けられて前記工具
   挿入孔に挿入される切削工具を把持するコレットチャッ
   クと、 前記工具挿入孔の内奥部に軸方向に移動可能に配設さ
   れ、切削工具がその工具挿入孔に挿入されたとき、それ
   と当接して挿入深さを規定するとともにその切削工具の
   非円形断面部と係合する本体部と、その本体部から半径
   方向外向きに延び出させられ、前記ホルダ本体の前記工
   具挿入孔を囲む側壁に軸方向に平行に形成された長穴を
   貫通してホルダ本体の外周面から突出する複数のアーム
   とを有し、切削工具にホルダ本体の回転トルクを伝達す
   るドライブメンバと、 前記アームの先端面に前記ホルダ本体と同心に形成され
   た雄ねじ山に螺合されるとともに、前記ホルダ本体に回
   転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられたアジャス
   トナットと を含む工具ホルダにおいて、 前記アジャストナットの後ろ向き面と、前記ホルダ本体
   のその後ろ向き面と当接してアジャストナットのホルダ
   本体に対する相対的な後退を阻止する前向き面との間
   に、弾性部材を介在させたことを特徴とする工具ホル
   ダ。