JPH1199441A - 工具ホルダ - Google Patents
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Abstract
ルダを得る。 【解決手段】 ホルダ本体1、コレット10、中間ロッ
ド15、クランプボルト25、プルスタッド30から構
成された工具ホルダ。コレット10と中間ロッド15と
はねじ結合で一体化されている。ホルダ本体1の先端部
に取り付けたスペーサ46には切削工具のシャンク部4
0aの直径に略対応した開口孔部47を有している。開
口孔部47には後方に拡径部及び前方に縮径部を有する
テーパ状溝部48が形成され、この溝部48にはシール
用Oリング49が装着されている。キャップ45はスペ
ーサ46を保持するもので、ホルダ本体1の前部に螺着
され、ホルダ本体とは互いにテーパ面8,45cで圧接
している。
Description
くは、ドリルやエンドミル等の切削工具を工作機械の主
軸に装着するための工具ホルダに関する。
へのクーラントの供給や防塵のためにホルダ本体の先端
部あるいは切削工具の後端部をシールすることが知られ
ている。
従来の構造を示す。ホルダ本体1の先端部にボルト51
で固定されたキャップ50を介してスペーサ52を取り
付け、スペーサ52の開口孔部53にはOリング54が
装着されている。切削工具40はシャンク部40aを開
口孔部53を通じてコレット10へ挿入され、該コレッ
ト10にて圧着保持される。クーラントはホルダ本体1
の内部を通じて矢印b方向から供給され、切削工具40
の中心孔(図示せず)を通して工具40の先端から噴出
する。この構成では、クーラントは矢印b’方向の圧力
を有するが、前記Oリング54及びキャップ50とスペ
ーサ52との間に挿入したOリング55によってシール
が図られている。
ッド15の先端テーパ面15aに当接させてシールする
従来の構造を示す。クーラントは中間ロッド15の中心
孔17を通じて切削工具40の中心孔42へ供給され
る。
たシール構造では、Oリング54の内径と同一のシャン
ク径を有する切削工具40しか使用できないという問題
点を有していた。通常、切削工具は径が0.1mm単位
で異なったものが多数使用されている。少なくともOリ
ング54の内径よりも1mm程大きいシャンク径の切削
工具まで、例えば、Oリング54の内径が12mmであ
れば、0.1mmきざみで13mmまでのシャンク径の
切削工具を1種類のスペーサ52で使用可能とすれば、
便利である。
ロッド15はコレット10と一体的に移動するため、換
言すれば、切削工具40を締め付ける際、コレット10
は後方(矢印A方向)に引き込まれるが、このとき中間
ロッド15も後方に引き込まれる。従って、切削工具4
0の後端と中間ロッド15のテーパ面15aとの圧接力
が十分に確保されず、シール効果が不十分であるという
問題点を有していた。
の軸心がホルダ本体1の軸心と正確に一致せず、バラン
スが崩れ、高速回転時に切削工具40に振動が発生する
ことにより、加工精度が低下するという問題点を有して
いる。キャップ50はボルト51をレンチ等の締付け具
を用いてホルダ本体1に固定されるが、ホルダ本体1と
完全に同軸に固定することは困難である。しかも、近年
では工具は14,000回転程度の高速で回転されるた
め、キャップ50の微少な軸ずれであっても振動の発生
が顕著である。
ンク径が多少異なる場合でも、ホルダ本体の先端部で十
分なシール効果を発揮する工具ホルダを提供することに
ある。本発明の他の目的は、引込みタイプにおいて切削
工具の後端部で十分なシール効果を発揮する工具ホルダ
を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、
ホルダ本体の前面部に取り付けられるキャップをホルダ
本体と軸心を正確に合致させることのできる工具ホルダ
を提供することにある。
発明に係る工具ホルダは、切削工具のシャンク部の直径
に略対応した開口孔部を有し、ホルダ本体の前面部に着
脱可能なシール用スペーサを備え、前記開口孔部には後
方に拡径部及び前方に縮径部を有するテーパ状溝部が形
成され、このテーパ状溝部にシール用環状弾性体が装着
されている。
性体の内径と同じ直径のシャンク部を有する切削工具を
使用する。クーラント供給時において環状弾性体はクー
ラントの圧力でテーパ状溝部の縮径部に押し込まれ、ホ
ルダ本体の先端部をシールする。環状弾性体の内径より
も大きい直径のシャンク部であっても、1mm程度の差
であれば、シャンク部を開口孔部に挿入する際、環状弾
性体は拡径部に移動して弾性を保持する。この場合もク
ーラントが供給されると、環状弾性体はクーラントの圧
力でテーパ状溝部の縮径部に押し込まれ、ホルダ本体の
先端部をシールする。
で環状弾性体が縮径部に押込められて良好なシール効果
を発揮すると共に、環状弾性体の内径よりも若干大径の
シャンク部を有する切削工具であっても環状弾性体が拡
径部に移動することで挿入でき、1種類のスペーサ及び
環状弾性体で複数種類の直径を有する切削工具に対応す
ることができる。
ット引込みタイプの工具ホルダであって、ホルダ本体の
中心孔内に、後端が引込み用クランプボルトの先端面と
当接する給液ロッドを設け、この給液ロッドの先端部に
切削工具の後端部が圧接する圧接面を形成した。
部が給液ロッドの先端圧接面に当接するまでコレットに
挿入される。切削工具を締め付けるためにクランプボル
トを回転させると、クランプボルトは定位置で回転し、
コレットがホルダ本体内に引き込まれる。このとき、給
液ロッドはクランプボルトの先端面と当接して定位置に
保持され、コレットと一体的に引き込まれる切削工具の
後端部が給液ロッドの圧接面により強く圧接することに
なる。クーラントは給液ロッドから切削工具へ供給され
る。即ち、本発明によれば、給液ロッドの先端圧接面と
切削工具の後端部とはコレットに対する引込み力で互い
に圧接力を付与され、良好なシール効果を発揮する。
ダ本体の前面部に装着されるキャップが、ホルダ本体と
は互いのテーパ面で軸方向に圧接している。テーパ面は
軸(中実軸とシリンダ)どうしの嵌め合いと比べて軸心
を容易に一致させることができる。従って、工具ホルダ
が高速回転されてもバランス(軸心)のずれによる振動
が顕在化することがなく、切削工具による加工精度の低
下を解消することができる。
実施形態について添付図面を参照して説明する。
図1において、本発明の第1実施形態である工具ホルダ
は、ホルダ本体1と、スプリングコレット10と、中間
ロッド15と、クランプボルト25と、プルスタッド3
0と、キャップ45と、スペーサ46とで構成されてい
る。
機械の主軸に挿入されるテーパシャンク部2を備え、中
間部にマニュピレータ保持部3を備え、前後に貫通する
中心孔4が形成されている。中心孔4の前部内周面には
テーパ孔部4aが形成されている。
aを有する割り爪部11とねじ部12を有し、ホルダ本
体1の中心孔4に前方から挿入されている。テーパ部1
0aがホルダ本体1のテーパ孔部4aに圧着することで
割り爪部11が内方に撓み、切削工具40のシャンク部
40aを保持する。中間ロッド15は前部外周面にねじ
部16を形成し、中心孔17の後部にねじ部18を形成
したもので、外周面には軸方向に溝部19が形成されて
いる。この中間ロッド15はねじ部16をコレット10
のねじ部12に螺着してコレット10と一体的に結合さ
れ、ホルダ本体1の中心孔4に挿入されている。そし
て、ホルダ本体1の外周面から螺着されたガイドねじ1
4の先端が溝部19に係合することによって、軸方向に
は移動可能かつ回転はしない状態にセットされる。
29とを有し、ホルダ本体1の中心孔4に後方から挿入
され、ねじ部29が前記中間ロッド15のねじ部18に
螺着している。頭部26には六角孔27が形成されると
共に、外周面には断面略半円形の環状溝部28が形成さ
れている。一方、ホルダ本体1の中心孔4には溝部28
と対向する位置に断面半円形の環状溝部5が形成され、
溝部5,28に複数の鋼球6が装着されている。鋼球6
を装着するため、ホルダ本体1には溝部5から外周面に
連通する孔(図示せず)が形成されており、クランプボ
ルト25を中心孔4に挿入した後、連通孔を通じて鋼球
6を溝部5,28に装着する。連通孔は鋼球6の装着し
た後、図示しないピンを螺着することで塞がれる。
先端ねじ部32をホルダ本体1の中心孔4の後部に形成
したねじ部4bに螺着したものである。このプルスタッ
ド30は、ホルダ本体1が工作機械の主軸に挿入された
とき、主軸内のクランプ機構によって引き込まれる。こ
れにて、テーパシャンク部2が主軸のテーパ孔部に圧着
されることになる。
5aをホルダ本体1の外周面に形成した雄ねじ7に螺着
することで、ホルダ本体1に対して着脱可能であり、こ
のキャップ45とホルダ本体1との間にはOリング58
が介在されている。スペーサ46はキャップ45の開口
孔部45bに嵌合され、キャップ45によって抜け止め
された状態でホルダ本体1の先端面に対向して取り付け
られている。
図2に示すように、該開口孔部47には後方(矢印A方
向)に拡径部及び前方に縮径部を有するテーパ状溝部4
8が形成されている。さらに、溝部48にはシール用の
Oリング49が装着されている。切削工具40はスペー
サ46の開口孔部47からシャンク部40aをコレット
10内に挿入され保持され、図示しない工作機械の主軸
からクーラントが供給される。クーラントはプルスタッ
ド30の貫通孔31、クランプボルト25の中心孔25
a、中間ロッド15の中心孔17、コレット10を介し
て切削工具40の後端からその中心孔42に送り込ま
れ、二股に分岐した先端ノズル部から噴出する。なお、
切削工具40の着脱方法については後述する。
スペーサ46とOリング49とは、図3(A)に示すよ
うに、直径Dの切削工具40に対応したものとして使用
されている。Oリング49は内径がDであり、開口孔部
47の直径はD’(D’>D)である。例えば、Dを1
2mmとすると、D’は13mmである。切削工具40
のシャンク部40aをスペーサ46の開口孔部47に挿
入すると、Oリング49が溝部48の拡径部に移動す
る。クーラントが供給されると、Oリング49は矢印
b’方向への圧力で縮径部側へ移動して圧縮され、切削
工具40の周囲をシールする。
施形態では、Oリング49の内径Dよりも大径の切削工
具40でも使用可能である。図3(B)はOリング49
の内径Dが12mmに対して、直径D’が13mmの切
削工具40を挿入した場合を示す。この場合、Oリング
49はシャンク部40aによって押し広げられながら溝
部48の拡径部に押し込められる。クーラントが供給さ
れると、Oリング49は前記同様に矢印b’方向の圧力
で縮径部側へ移動して圧縮され、切削工具40の周囲を
シールする。
ング49に対して外径12〜13mmの切削工具40が
使用可能である。切削工具40の外径は0.1mmきざ
みで使用されるため、本第1実施形態では一つのOリン
グ49及びスペーサ46に対して計11種類の外径を有
する切削工具40を使用可能である。
のキャップ45は後端面がテーパ面45cとされ、ホル
ダ本体1の前端部にはこのテーパ面45cと同じ傾斜の
テーパ面8が形成されている。キャップ45の雌ねじ4
5aをホルダ本体1の雄ねじ7にねじ込んでいくと、テ
ーパ面45cがテーパ面8に圧接する。テーパ面45
c,8に圧接によってキャップ45はホルダ本体1と軸
心を正確に一致させて装着される。これにて、ホルダ本
体1が高速で回転駆動されても全体のバランスが崩れる
ことがなく、切削加工を高精度に維持できる。
本体1のねじ7に螺着させて取り付けられる。このねじ
締めは専ら作業者が手でキャップ45を回転させて行
う。スパナ等の工具を用いてキャップ45をねじ締めす
ることも考えられるが、大きなトルクで締め付けること
ができる利点を有する反面、スパナ等の工具を必要とす
ること、スパナ等を係合させる溝部をキャップ45に形
成するためキャップ45が大型化し、着脱に手間と時間
が掛かる欠点を有する。手作業で行えば迅速に着脱でき
る。しかし、締め付けトルクが不足するので、これを解
消するために、キャップ45とホルダ本体1との間にO
リング58を介在させた。このOリング58はクーラン
トのシール材としての機能を有するものであるが、キャ
ップ45とホルダ本体1との間に圧縮状態で取り付けら
れることで、キャップ45の緩みを防止することができ
る。Oリング58がキャップ45の緩み防止機能を有す
ることは、キャップ45を手作業で締め付ける方式を採
用しても締め付けトルク不足を補うことができることを
意味し、キャップ45の薄肉化、小径化を達成すること
ができる。
る。まず、切削工具40のシャンク部40aをコレット
10内に所定量挿入し、L形レンチを用いて、プルスタ
ッド30を取り外した状態で、あるいはプルスタッド3
0を取り付けた状態であれば貫通孔31からL形レンチ
を挿入して、L形レンチの先端をクランプボルト25の
六角孔27に嵌合し、クランプボルト25を矢印a方向
に正転させる。このとき、頭部26は中心孔4に形成し
た段差面4cに面摩擦で圧接し、中間ロッド15を介し
てコレット10が後方に付勢される。これにてコレット
10のテーパ部10aがホルダ本体1のテーパ孔部4a
に圧着し、割り爪部11が切削工具40のシャンク部4
0aを締め付けて保持する。
記締付け時と同様にL形レンチを用いてクランプボルト
25を矢印aとは逆方向に回転させる。この種の工具ホ
ルダでは、クランプボルト25を正転させてコレット1
0を引き込んだときにコレットテーパ部10aと本体テ
ーパ孔部4aとに喰い付き現象を生じ、両者を離脱させ
るのに大きなトルクを必要とする。
を逆転させると、ボルト25が後方(矢印A方向)へ移
動しようとするが、溝部28が鋼球6と圧接し、ボルト
25は後方への移動を阻止された状態で逆転する。これ
にて、中間ロッド15と共にコレット10が前方に押し
出され、割り爪部11による切削工具40に対する締付
けが解除される。この逆転時における鋼球6と溝部2
8,5とはころがり摩擦で圧接するため、摩擦抵抗は非
常に小さい。即ち、テーパ孔部4aとテーパ部10aの
喰い付き現象を離脱させるためトルクは、摩擦抵抗が低
いことにより従来と比較して小さく、及び、クランプボ
ルト25を叩いて喰い付きを解除したりする必要なく、
コレット10の締付け力を解除でき、作業性は良好であ
る。
態である工具ホルダは、スペーサ46’が前記スペーサ
46と異なるだけで、他の構成は図1に示した第1実施
形態と同じである。従って、図4では図1と同じ部材に
は同じ符号を付し、その説明は省略する。スペーサ4
6’は複数のクーラント供給孔47’を有している。切
削工具40’はクーラント用の中央孔42(図1参照)
を有するものではなく、クーラントは矢印bで示すよう
に、供給孔47’から切削工具40’の刃部に供給され
る。キャップ45の構成と機能については前記第1実施
形態での説明が妥当する。
態である工具ホルダは、前記第1実施形態と同様のコレ
ット引込みタイプであり、給液ロッド20を備えてお
り、キャップ45とスペーサ46とは省略されている。
図5において、図1と同じ部材には同じ符号を付し、そ
の説明は省略する。
ッド15内に位置し、後端はクランプボルト25の先端
面に当接している。この給液ロッド20は前後に貫通す
る中心孔21を有し、先端部には前方に拡開するテーパ
面22が形成されている。切削工具40はシャンク部4
0aの後端部がテーパ面22に当接するまでコレット1
0に挿入される。この状態でクランプボルト25を矢印
a方向に正転させると、前記第1実施形態で説明したよ
うに、コレット10及び中間ロッド15が後方に引き込
まれ、同時に切削工具40もコレット10に圧着保持さ
れて引き込まれる。一方、クランプボルト25と当接す
る給液ロッド20は定位置に保持され、切削工具40の
後端部がテーパ面22に強く圧接する。
1、クランプボルト25の中心孔25a、給液ロッド2
0の中心孔21を介して切削工具40の後端からその中
心孔42に送り込まれ、二股に分岐した先端ノズル部か
ら噴出する。切削工具40の周囲のシールに関しては、
コレット10が引き込まれて切削工具40を圧着保持す
る際、シャンク部40aの後端縁部と給液ロッド20の
先端テーパ面22とが圧接するため、十分なシール効果
を発揮し、クーラントが割り爪11の間から漏れること
がない。
ホルダは前記実施形態に限定するものではなく、その要
旨の範囲で種々に変更することができる。特に、ホルダ
本体の構成や主軸への取付け構造、コレットの形状等は
任意である。また、クーラントは工作機械の主軸から供
給するのではなく、ホルダ本体1の側部から供給する方
式であってもよい。
込みタイプではなく押込みタイプであってもよい。さら
に、前記シール用弾性体としては、断面円形のOリング
以外に、断面楕円形あるいは角形等種々の断面形状の環
状弾性体を使用することが可能である。さらに、第3実
施形態では、給液ロッド20のテーパ面22に弾性材を
貼着等によって設けてもよい。
断面図。
を示す拡大断面図。
(A)は基準径の切削工具使用時を示し、(B)は大径
の切削工具使用時を示す。
を示す断面図。
断面図。
Claims (11)
- 【請求項1】 ホルダ本体の後部に工作機械の主軸に装
着されるテーパシャンク部を有し、前部に切削工具を着
脱可能なコレットを備え、切削工具へクーラントを供給
するようにした工具ホルダにおいて、 切削工具のシャンク部の直径に略対応した開口孔部を有
し、前記ホルダ本体の前面部に着脱可能なシール用スペ
ーサを備え、 前記開口孔部には後方に拡径部及び前方に縮径部を有す
るテーパ状溝部が形成され、この溝部にシール用環状弾
性体が装着されていること、 を特徴とする工具ホルダ。 - 【請求項2】 前記スペーサを前記ホルダ本体の前面部
に保持するためのキャップをホルダ本体の前部に着脱可
能に設け、該キャップとホルダ本体とは互いのテーパ面
で軸方向に圧接していることを特徴とする請求項1記載
の工具ホルダ。 - 【請求項3】 前記キャップはその内周面に形成した雌
ねじを前記ホルダ本体の外周面に形成した雄ねじに結合
することによって取り付けられることを特徴とする請求
項2記載の工具ホルダ。 - 【請求項4】 前記キャップと前記ホルダ本体との間に
は弾性体が圧縮状態で介在されていることを特徴とする
請求項2又は請求項3記載の工具ホルダ。 - 【請求項5】 ホルダ本体の後部に工作機械の主軸に装
着されるテーパシャンク部を有し、前部に切削工具を着
脱可能なコレットを備え、切削工具へクーラントを供給
するようにした工具ホルダにおいて、 切削工具のシャンク部の直径に略対応した開口孔部を有
し、前記ホルダ本体の前面部に着脱可能なスペーサと、 前記スペーサを前記ホルダ本体の前面部に取り付けるた
めのキャップと、を備え、 前記キャップは前記ホルダ本体の前部に着脱可能であっ
て、ホルダ本体とは互いのテーパ面で軸方向に圧接して
いること、 を特徴とする工具ホルダ。 - 【請求項6】 前記キャップはその内周面に形成した雌
ねじを前記ホルダ本体の外周面に形成した雄ねじに結合
することによって取り付けられることを特徴とする請求
項5記載の工具ホルダ。 - 【請求項7】 前記キャップと前記ホルダ本体との間に
は弾性体が圧縮状態で介在されていることを特徴とする
請求項5又は請求項6記載の工具ホルダ。 - 【請求項8】 前記スペーサは切削工具へ供給されるク
ーラントをシールするためのものであることを特徴とす
る請求項5、請求項6又は請求項7記載の工具ホルダ。 - 【請求項9】 前記スペーサはクーラントを切削工具へ
供給するための供給孔を有していることを特徴とする請
求項5、請求項6又は請求項7記載の工具ホルダ。 - 【請求項10】 ホルダ本体の後部に工作機械の主軸に
装着されるテーパシャンク部を有し、前部に切削工具を
着脱可能なコレットを備え、ホルダ本体の中央孔に後部
から挿入したクランプボルトの正転/逆転によって前記
コレットを引込み/押出して切削工具への締付け/解除
を行い、かつ、切削工具へクーラントを供給するように
した工具ホルダにおいて、 前記ホルダ本体の中心孔内に後端が前記クランプボルト
の先端面と当接する給液ロッドを設け、 前記給液ロッドの先端部に切削工具の後端部が圧接する
圧接面を形成したこと、 を特徴とする工具ホルダ。 - 【請求項11】 前記給液ロッドの圧接面は切削工具の
後端縁部が圧接するテーパ面であることを特徴とする請
求項10記載の工具ホルダ。
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