JP3083291B1 - 工具ホルダ - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 引き込み力が小さくても、工作機械のス
ピンドル２０に強く保持でき、高精度の切削加工ができ
る工具ホルダを提供する。 【解決手段】 ホルダ本体２のシャンク部３の前側に設
けたフランジ部４の後端部とシャンク部３に嵌めたテー
パコーンの前端面との間に弾性部材７を介在させ、前記
コーン８の後端面をシャンク部３にストッパ部材９で支
持した工具ホルダにおいて、後側が小径となる前記コー
ン８の外周をスピンドル２０のテーパ孔２１内周面２１
ａのテーパと等しい角度とし、前記コーン８内周面とシ
ャンク部３外周面とのテーパを互いに等しい角度で前記
コーン８の外周テーパよりもゆるい角度で後側が小径と
なるようにし、ホルダ本体２の引き込みにより前記コー
ン８が拡径して、これの外周面をテーパ孔２１内周面に
強く保持できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械のスピ
ンドルに着脱可能に装着する工具ホルダに関するもので
ある。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来の工具ホルダは、
そのシャンク部を後方に行くにしたがい小外径となるテ
ーパ面に形成し、このシャンク部を工作機械のスピンド
ルのテーパ孔を挿入し、引き込み部材によりシャンク部
を後方へ引き込むことにより、前記工具ホルダをスピン
ドルに装着している。しかし、工具ホルダのシャンク部
の前部側に設けたフランジ部とスピンドルの前端面との
間に隙間が生じるため、テーパ付きシャンク部をスピン
ドルのテーパ孔に密嵌合するのみにでは、工具ホルダに
対する拘束力が不足して、大きな力でシャンク部を保持
することができず、高速回転あるいは低速重切削加工に
おいてビビリなどが発生して満足な切削ができなかっ
た。そこで、スピンドルの前端面に、工具ホルダのシャ
ンク部前端側に設けたフランジ部の後端面を押し付ける
ことで得られる端面拘束を、前記テーパ付きシャンク部
の外周面と、前記テーパ孔内周面とによる拘束に加える
ことで、大きな拘束力を得るようにしている。しかし、
前記のような構成にするには、工具ホルダの製作公差を
シビアにしなければならないため、コスト高になり、ま
た、長期間にわたってスピンドルを使用していると、そ
のテーパ孔の再研磨が必要となり、再研磨をしたものは
テーパ孔が拡がるため、シャンク部の外周面とテーパ孔
内周面とによる拘束力が低下して工具ホルダのフランジ
部とスピンドルの端面による拘束のみになり、テーパ部
は接触せず、工具が振れてしまい使用出来なくなる。ま
た、スピンドルを高速回転させると、そのテーパ孔によ
ってスピンドルの前端部が遠心力で拡がり、テーパ孔に
よる拘束力が低下し、工具ホルダによって保持した工具
が振動し、加工精度が低下する。

【０００３】そこで、フランジ部を有する工具ホルダの
ホルダ本体のシャンク部にストレートを設け、そこにテ
ーパコーンを嵌め、このテーパコーンの前端面とフラン
ジ部間に弾性部材を介在して、テーパコーンにプリロー
ドをかけることにより、後方に行くにしたがい小径とな
るテーパコーンの外周面をスピンドルのテーパ孔内周面
に押し付け、更に前記ホルダ本体をスピンドルの後方に
引き込むことで、ある程度の成果を得ることができ、製
作も比較的容易にしたものがある。しかし、ホルダ本体
の引き込み力を大きくしないと、テーパ孔の内周面によ
るテーパコーンの拘束が十分にできない。また、ホルダ
本体のシャンク部の外周に大径端部と小径端部とを２段
のストレート部を形成し、テーパコーンの内周にも前記
端部と対応するようにストレートの小径端部と大径端部
とを形成したものもあるが、テーパコーンの内周面がス
トレート状であるため、ホルダ本体を強大な引き込み力
で引き込まないと十分な効果が得られないという問題点
があった。

【０００４】この発明は、前述した問題点を解決して、
ホルダ本体の引き込み力が比較的小さくても、ホルダ本
体のシャンク部外周面とこれに密着嵌合されるテーパコ
ーンの内周面に、後方に行くにしたがい小径となるスピ
ンドルのテーパ孔内周面およびテーパコーン外周面のテ
ーパ角度よりゆるい角度のテーパ面を形成することによ
り、シャンク部外周面がテーパコーンに対し、いわゆる
くさび効果によるロック機能を発揮させ、スピンドルの
テーパ孔内周面に対しテーパコーンの外周面の内張り力
が作用する結果、スピンドルのテーパ孔に装着される工
具ホルダを大きな拘束力で保持することができ、高速回
転および低速重切削に耐え得る工具ホルダを提供するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、工作
機械のスピンドルに該スピンドルの前端から後方に行く
にしたがい小径となるように形成したテーパ孔に嵌合さ
れるテーパコーンと、前記テーパコーンに軸方向に相対
移動できるように嵌合されたシャンク部を有するホルダ
本体と、前記ホルダ本体に一体に設けられ前記スピンド
ルの前端面に当接するフランジ部と、前記フランジ部と
前記テーパコーンの前端面間に設けられた弾性部材と、
前記テーパコーンの後端面に当接され、前記シャンク部
の後端に螺合したプルスタッドを締め付け得ることによ
り前記弾性部材にプリロードを付与するストッパ部材を
備える工具ホルダにおいて、前記テーパコーンの外周面
を前記スピンドルのテーパ孔内周面と等しい角度のテー
パ面に形成し、前記テーパコーンの内周面及び当該内周
面に嵌合する前記シャンク部の外周面の少なくとも一部
を後方に行くに従い小径となる互いに等しいテーパ面に
形成し、かつ当該テーパ面を前記テーパコーンの外周面
のテーパ角度よりゆるい角度にしたことを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明は、前記角度のゆるいテー
パ面は、前記テーパコーンの内周面全体および前記シャ
ンク部の外周面全体に形成されている請求項１に記載の
工具ホルダである。

【０００７】請求項３の発明は、前記角度のゆるいテー
パ面は、前記シャンク部の前端部側の外周面および前記
テーパコーン前端部側の内周面にそれぞれ形成され、前
記シャンク部の後端部側外周面および前記テーパコーン
の後端部側内周面を軸方向に摺動可能に密嵌合するスト
レート面に形成し、かつ前記角度のゆるいテーパ面とス
トレート面間に位置する前記シャンク部の中間部とテー
パコーンの中間部との間に隙間を設けた請求項１に記載
の工具ホルダである。

【０００８】請求項４の発明は、前記テーパコーンに該
テーパコーンの全長にわたり軸方向に対し傾斜する切り
割りを形成し、この切り割りに弗素系のゴムなどの弾性
体を充填させて接着した請求項１または２に記載した工
具ホルダである。

【０００９】請求項５の発明は、前記テーパコーンの前
記角度のゆるいテーパ面と対向する箇所に軸方向に対し
傾斜する前部切り割りを設け、かつ前記テーパコーンの
前記ストレート面と対向する箇所に軸方向に対し傾斜す
る後部切り割りを設け、前記両切り割りに弗素系ゴムな
どの弾性体を充填させて接着した請求項３に記載の工具
ホルダである。

【００１０】請求項６の発明は、前記テーパコーンの前
端面と対向する前記フランジ部の箇所に前記弾性部材を
収容する環状凹部を形成し、前記弾性部材は互いに積層
される複数の皿ばねと該積層皿ばねの少なくとも一方に
重ねられた座金とから構成されている請求項１に記載の
工具ホルダである。

【００１１】請求項７の発明は、前記ストッパ部材は、
弾性リングと座金を重ねて構成される請求項１に記載の
工具ホルダである。

【００１２】請求項８の発明は、前記スピンドルの前端
面と対向する前記フランジ部の箇所に１対の円弧状のシ
ム板を着脱可能に設け、前記シム板をスピンドルの前端
面に当接するようにした請求項１〜７のいずれか１つに
記載の工具ホルダである。

【００１３】請求項９の発明は、前記ホルダ本体、テー
パコーンなどの工具ホルダを構成する各部材に防錆処理
を施した請求項１〜８のいずれか１つに記載の工具ホル
ダである。

【００１４】

【発明の実施の形態】第１実施形態の工具ホルダ１は、
図１，図２に示すように、ホルダ本体２を備え、このホ
ルダ本体２は、後端側にシャンク部３を、このシャンク
部３の前端側に大外径のフランジ部４を有し、このフラ
ンジ部４の前端側には、工具を把持するための前端部６
が一体に形成されている。

【００１５】前記フランジ部４の後端面４ａは、外周側
から中心側に向かって軸方向と直角に形成され、フラン
ジ部４の外周面には自動工具交換装置のアーム（図示省
略）が係脱可能に係合する台形溝４ｂが形成され、フラ
ンジ部４の後端面４ａには環状凹部４ｃが形成され、環
状凹部４ｃ内には後述する弾性部材７が収納されてい
る。なお、４ｅ，４ｅはキ−溝である。

【００１６】前記シャンク部３の外周には前端面が弾性
部材７に当接してテーパシャンクを構成するテーパコー
ン８が縮径可能に、かつ軸方向に摺動可能に嵌合され、
テーパコーン８の後端部に後述するプリロード調節用の
ストッパ部材９が当接されており、さらに、ストッパ部
材９の後端面を支持するプルスタッド１０がシャンク部
３の後端部にねじ結合され、このプルスタッド１０を締
め付けることにより、ストッパ部材９を介してテーパコ
ーン８を弾性部材７に押し付けて、弾性部材７を圧縮し
プリロードを付与している。

【００１７】前記テーパーコーン８は、図３に示すよう
に、前端部側から後端部側に行くにしたがい小径になる
ように構成され、外周面の全体は１／１０テーパ面を呈
するテーパ角αに形成され、かつ、その内周面の全体は
１／５０テーパ面を呈する、外周面よりもゆるいテーパ
角βに形成されている。

【００１８】また、テーパコーン８には、図３，図４に
示すように、軸方向に対しゆるく傾斜する切り割り８ａ
がテーパコーン８の全長にわたって形成され、この切り
割り８ａ内には弗素系のゴムなどの弾性体８ｂが充填さ
れ、径方向に弾性変形可能にしてある。なお、前記弾性
体８ｂは、テーパコーン８の内，外周面から突出しない
ように前記切り割り８ａに充填され、切り割り８ａの対
向面に接着剤で固着させることで、防塵機能を有するよ
うにしている。

【００１９】前記弾性部材７は、鋼板などの弾性金属板
からなる複数の環状の皿ばね７ａと、環状の金属板など
からなる薄板（座金）７ｂとを重ねて構成され、これら
積層体は、その上層部分が前記環状凹部４ｃから突出す
るようにして環状凹部４ｃ内に収容され、これにより、
環状凹部４ｃの底とテーパコーン８の前端面との間に介
在させてある。前記ストッパ部材９は、弾性リング９ａ
と座金９ｂとを重ね、これらをプルスタッド１０の大径
支持部１０ｂによってテーパコーン８の後端面を支持す
るようにしてある。

【００２０】さらに、シャンク部３のテーパコーン８が
嵌合する部分の外周面には、周方向に連続する山形状の
潤滑剤封入溝３ａが形成され、この封入溝３にグリース
などの潤滑剤を入れ、シャンク部３とテーパコーン８と
の相対移動が長期間にわたってスムーズにできるように
してある。

【００２１】前記ホルダ本体２の軸方向中間部と前端と
の間にはコレット保持用のテーパ孔１１と、このテーパ
孔１１の後端側に延びるストレート孔１２とが同軸に形
成され、ストレート孔１２の後端側には小径のボルト挿
通孔１３を形成することによりボルト支持部１４が形成
され、さらに、ボルト挿通孔１３の後端側にホルダ本体
２の後端面に開口する後端部孔１５が形成され、後端部
孔１５の軸方向の適所にめねじ部１５ａが形成されてい
る。前記各孔１１，１２，１３，１５はホルダ本体２の
軸心と同心に一連に設けられている。

【００２２】前記プルスタッド１０の前端おねじ部１０
ａを後端部孔１５のめねじ部１５ａに螺合され、このプ
ルスタッド１０を、その大径支持部１０ｂがシャンク部
３の後端面に当接されるまで締め付けることにより、ス
トッパ部材９を介してテーパコーン８を弾性部材９に押
し付け、所定のプリロードをテーパコーン８に付与でき
るようになっている。また、大径支持部１０ｂの後端側
に係合部１０ｃが突設されており、また、プルスタッド
１０の中心部に貫通孔１０ｄが形成され、大径支持部１
０ｂには相対向する平坦切欠部１０ｅが形成されてい
る。なお、１０ｆは前端おねじ部１０ａの上方に嵌合配
設したシール部材である。

【００２３】ホルダ本体２のテーパ孔１１およびストレ
ート孔１２には、テーパコレット１６に一連に形成した
前端側のテーパ部１６ａおよびストレート状の後端部１
６ｂが嵌挿されている。テーパコレット１６の前記テー
パ部１６ａには、外周面にテーパ孔１１と等しいテーパ
を形成し、周方向の３箇所に切り割り部１６ｃを等間隔
で形成し、切り割り部１６ｃ間の周方向中央部には切削
液供給溝１６ｄが内周に貫通してそれぞれ形成されてお
り、テーパコレット１６の後端部１６ｂには中央部を貫
通するめねじ孔１６ｅが形成されている。なお、切り割
り部１６ｃは、テーパ部１６ａの全長にわたって形成
し、切削液供給溝１６ｄはテーパコレット１６の前端か
ら後端部１６ｂまで細長く形成してある。

【００２４】ホルダ本体２の後端側から後端部孔１５に
引きボルト１７が挿入され、この引きボルト１７の脚部
１７ａをボルト挿通孔１３に後端側から挿通し、脚部１
７ａに形成したおねじ部１７ｂは前記コレット１６の後
端部１６ｂに形成しためねじ孔１６ｅに螺合される。前
記引きボルト１７は、横断面が正六角形状の係合凹部１
７ｄを有する頭部１７ｃを有し、そして、係合凹部１７
ｄの底から脚部１７ａの先端まで小径の切削液通路孔１
７ｅが引きボルト１７の軸心部に貫通して形成されてい
る。また、頭部１７ｃは脚部１７ａに嵌めた座金１８を
介し、ホルダ本体２のボルト支持部１４の後端面に係合
される構成になっている。なお、１９はテーパコレット
１６にシャンク１９ａを嵌めたエンドミル，ドリルなど
の工具である。

【００２５】また、図２において、２０は工作機械のス
ピンドルであり、このスピンドル２０には、その前端面
から後方に行くにしたがい小径となるテーパ孔２１が形
成されており、このテーパ孔２１は１／１０テーパ面を
呈するテーパ角を有している。そして、スピンドル２０
のテーパ孔２１後端側に引き込み部材２２が設けられて
いる。さらに、ホルダ本体２，テーパコーン８，テーパ
コレット１６などの金属部材にはそれぞれ防錆処理を施
し、切削液などによる前記金属部材に錆が発生しないよ
うにしてある。

【００２６】前記のように構成した第１の実施の形態に
おける工具ホルダ１を工作機械のスピンドル２０装着す
る場合は、自動工具交換装置のアームにより工具ホルダ
１のフランジ部４を把持して、テーパコーン８を含むシ
ャンク部３を工作機械のスピンドル２０のテーパ孔２１
内に挿入する。その後、引き込み部材２２の前端部にプ
ルスタッド１０の係合部１０ｃを係合させ、プルスタッ
ド１０をスピンドル２０の後側に引き込む。これによ
り、工具ホルダ１のテーパコーン８の外周面はスピンド
ル２０の内周面に密着される。そして、プルスタッド１
０がスピンドル２０の後方へ引き込まれることにより、
プルスタッド１０に固着したホルダ本体２のシャンク部
３とシャンク部３に嵌めたテーパコーン８が後方に引き
込まれる。この時、シャンク部３の外周面とテーパコー
ン８の内周面とに互いに等しい１／５０テーパなどの後
方に行くに従い小径となるゆるいテーパが形成してある
ので、シャンク部３の引き込みによってテーパコーン８
に対して図５に示す矢印Ｋの如く、くさび効果が働きテ
ーパコーンの内周面が拡径して矢印Ｎの如く内張り力が
働く。

【００２７】また、スピンドル２０のテーパ孔２１内周
面２１ａとテーパコーン８の外周面には互いに等しい１
／１０テーパの後方に行くに従い小径となるテーパが
成してあるため、テーパコーン８の外周面に対し前記テ
ーパ孔２１内周面２１ａの締付力Ｍが働きテーパコーン
８を縮径しようとするが、テーパコーン８の矢印Ｎのよ
うな内張り力が働き、両者を強力に拘束することが、工
具ホルダ１の引き込み力が比較的弱くても可能になる。
なお、テーパ角度が小さいほど、結合剛性が向上するこ
とは、既に知られているところである。

【００２８】図６は、この発明の工具ホルダ１と従来の
標準タイプの工具ホルダにおける、ホルダ本体２をスピ
ンドル２０のテーパー孔２１内にドローバーによって引
込む、引き込み力の状態を示した説明図である。例え
ば、ホルダ本体２の引き込み力の設定値を９００ｋｇと
設定した場合、スピンドル２０のテーパ孔２１に工具ホ
ルダ１を装着した時、ドローバー（図示せず）に連結さ
れた引込み部材２２を引込むために配設された圧縮状態
の皿ばね（図示せず）などの瞬時の引き込み力（ハンマ
リング効果と称され、引き込み力設定値および引込み早
さで変化する）は、瞬間的に１. ３〜１. ８倍の１２０
０ｋｇ程度の引き込み力に到達する。

【００２９】しかるに、従来の標準タイプの工具ホルダ
では、テーパコーンの内周面とシャンク部外周面がそれ
ぞれ前後方向にストレートであるため直ちに点線で示す
引き込み力設定値である９００ｋｇの引き込み力に戻
り、この状態で切削作業が行われる。

【００３０】これに対し、この発明による工具ホルダ１
によれば、スピンドル２０のテーパ孔２１に工具ホルダ
１を装着した時点で、ドローバーがプルスタッド１０を
スピンドル２０の後方へ引き込むことにより、プルスタ
ッド１０に固着したホルダ本体２のシャンク部３とシャ
ンク部３に嵌めたテーパコーン８が後方に引き込まれる
と、シャンク部３の外周面とテーパコーン８の内周面と
に互いに等しい１／５０テーパなどの後方に行くにした
がい小径となるゆるいテーパが形成してあるので、シャ
ンク部３の引き込みによってシャンク部３外周面がテー
パコーン８に対し所謂くさび効果によるロック機能を呈
し、且つスピンドル２０のテーパ孔２１内周面２１ａに
対しテーパコーン８の外周面の内張り力が作用する結
果、前記引き込み力の瞬時の到達点である１２００ｋｇ
の引き込み力を維持した状態で拘束が可能となる。した
がって、スピンドル２０のテーパ孔２１ａに装着される
工具ホルダ１を大きな拘束力で密着保持することがで
き、高速回転および低速重切削に耐え得る工具ホルダ１
を提供できる。

【００３１】前記引き込み力の瞬時の到達点である引き
込み力を維持した状態で拘束が可能となることは、引き
込み力が低下する４〜５年使用のスピンドルの引き込み
手段に対して適用した場合に、引き込み力を向上させる
効力を発揮できることは勿論である。なお、自動工具交
換装置は、アームを適時に台形溝４ｂから外して、動作
前の位置に復帰させる。

【００３２】前述した工具ホルダ１の自動工具交換を行
なう場合は、自動工具交換装置のアームを台形溝４ｂに
係合させてフランジ部４を把持し、この状態でスピンド
ル２０のテーパ孔２１から前記工具ホルダ１を引き抜
く。

【００３３】また、第１の実施の形態における工具ホル
ダ１において、テーパコーン８の前端面と、これに対向
するフランジ部４の後端面４ａ間には弾性部材７が介在
されているので、テーパコーン８がシャンク部３の軸方
向に移動可能であり、また、テーパコーン８には全長に
わたる切り割り８ａが形成され、この切り割り８ａ内に
弾性体８ｂが充填されいるので、テーパコーン８の拡径
縮径が可能であり、テーパコーン８をスピンドル２０の
テーパ孔２１に密着させて嵌合させ、かつフランジ部４
の後端面４ａをスピンドル２０の前端面２０ａに確実に
密着させることができる。

【００３４】また、第１の実施の形態において、使用に
よって刃部が磨耗または欠損した工具１９を交換するに
は、工具ホルダ１を工作機械から外して工具の交換作業
場に運び、ホルダ本体２のフランジ部４を万力台に固定
した万力などによって固定し、プルスタッド１０の後端
側からＬ字状に折り曲げた横断面正六角形状の操作棒の
前端部を、プルスタッド１０の貫通孔１０ｄに挿通して
引きボルト１７の頭部１７ｃに設けた係合凹部１７ｄに
係合させる。

【００３５】そして、前記操作棒をプルスタッド１０外
から弛める方向に回転させ、引きボルト１７を同方向に
回転させることで、その頭部１７ｃをプルスタッド１０
の前端に当接させ、この状態で、引きボルト１７をさら
に弛め方向に回転させることにより、引きボルト１７の
おねじ１７ｂとテーパコレット１６のめねじ孔１６ｅと
のねじ嵌合によって前記コレット１６をホルダ本体２の
前端側に押し出し、コレット１６のテーパ部１６ａに対
するホルダ本体２前端部のテーパ孔１１による締め付け
を弛める。

【００３６】これによって、コレット１６のテーパ部１
６ａによる工具１９のシャンク１９ａの締め付けも弛む
ので、工具１９をコレット１６から引き抜き、新しい工
具など使用可能な工具１９のシャンク１９ａをコレット
１６のテーパ部１６ａに嵌めることができる。その後、
前述した操作とは逆に前記操作棒によって引きボルト１
７を締め付け方向に回転させてホルダ本体２の後方へ引
き込むことで、コレット１６のテーパ部１６ａをホルダ
本体２のテーパ孔１１周面で締め付け、コレット１６を
介して工具のシャンクをホルダ本体２の前端部６に把持
し、さらにその後、操作棒を工具ホルダ１の後端側に抜
き出し、そのフランジ部４を万力から外すことで、工具
ホルダ１を再使用できる。

【００３７】また、スピンドル２０に工具ホルダ１を装
着し、スピンドル２０を回転させつつ工具１９を前進さ
せ、工作物に加工を行う際に、スピンドル２０の中心部
から切削液を供給し、この切削液を、プルスタッド１０
の貫通孔１０ｄ，ホルダ本体２の後端部孔１５，引きボ
ルト１７の係合凹部１７ｄ，テーパコレット１６の後端
部１６ｂに通し、前記コレット１６の切削液供給溝１６
ｄを経てコレット１６の前端から工具１９外周面に沿っ
て噴出させ、工具１９の刃部および刃部による工作物の
加工部を冷却することもできる。

【００３８】なお、上記第１の実施の形態における工具
ホルダにおいて、フランジ部は、ホルダ本体と一体に形
成したり、全部または前端部以外を別部材とし、この部
材を焼き嵌めなどによってホルダ本体の外周に嵌合固定
したりすることで構成する。また、第１の実施の形態に
おける工具ホルダにおいて、スピンドルの前端部に設け
たテーパ孔の内周面およびテーパコーンの外周面を、後
方に行くにしたがい小径となる７／２４テーパなどのき
ついテーパ面にそれぞれ形成し、テーパコーンの内周面
およびホルダ本体のシャンク部の外周面をそれぞれ後方
に行くにしたがい小径となる１／５０などのゆるいテー
パに形成してもよい。

【００３９】本発明にかかる第２の実施の形態における
工具ホルダ１は、図７に示すように、ホルダ本体２の後
端側に図１に示す場合より長いシャンク部３を設け、こ
のシャンク部３の前端側にシャンク部３より大径のフラ
ンジ部４が設けられている。前記フランジ部４の後端面
４ａには環状凹部４ｃを形成し、この環状凹部４ｃに弾
性部材７を嵌め、シャンク部３の外周に当該シャンク部
３の長さに対応した長さのテーパコーン８を回転可能に
かつ軸方向に摺動可能に嵌合し、シャンク部３の後端部
にはプリロード調節用のストッパ部材９が設けられてい
る。

【００４０】前記テーパーコーン８の外周面の全体は、
７／２４テーパのきついテーパ面に形成され、その内周
面の前端部８ｇ側は、１／１０ 〜 １／１００テー
パ、好ましくは、１／５０テーパのゆるいテーパ面に形
成され、前端部８ｇに連なる中間部８ｈの内周面は段状
にして、テーパーコーン８の外周面のテーパ面と同一に
形成され、さらに、この中間部８ｈに連なる後端部の内
周面にはストレート面を呈するストレート部８ｉが形成
されている。

【００４１】前記シャンク部３の前端部３ｃの外周面
は、テーパコーン８の前端部８ｇに等しい１／１０ 〜
１／１００テーパ、好ましくは１／５０テーパのゆる
いテーパ面に形成され、この前端部３ｃに連なる中間部
３ｄの外周面はテーパコーン８の内周面と接しない小外
径に形成され、また、中間部３ｄに連なる後端部の外周
面にはテーパーコーン８のストレート部８ｉと同一のス
トレート面を呈するストレート部３ｅが形成され、さら
に、ストレート部３ｅに連なる等外径の後端部３ｆが設
けられている。

【００４２】前記テーパコーン８を前記シャンク部３に
嵌合した時、テーパコーン８の前端部８ｇとシャンク部
３の前端部３ｃが密嵌合され、テーパコーン８の中間部
８ｈとシャンク部３の中間部３ｄとの間に径方向の隙間
ａと前後方向の隙間ｂとが形成され、テーパコーン８の
ストレート部８ｉとシャンク部３のストレート部３ｆが
密嵌合される。

【００４３】前記ストッパ部材９は、テーパコーン８の
後端面から突出するシャンク部３の後端部３ｆに係合さ
れる座金９ｂと、前記後端部３ｆに螺合されたナット９
ｃを備え、ナット９ｃを前記後端部３ｆに螺合させて締
め付けることにより、座金９ｂをテーパコーン８の後端
面に押し付ける。

【００４４】また、シャンク部３の前端部３ｃおよびス
トレート部３ｅの外周面には、周方向に連続する山形状
の潤滑剤封入溝３ａおよび潤滑剤封入溝３ｇをそれぞれ
形成され、これらの封入溝３ａ，３ｇにグリースなどの
潤滑剤が入れてある。工作機械のスピンドル２０の前端
部にはその前端面に開口するテーパ孔２１を形成し、テ
ーパ孔２１の内周面２１ａを後側が小径となる７／２４
テーパのきついテーパが形成してある。

【００４５】なお、第２の実施の形態における工具ホル
ダの前述した以外の構成は、第１の実施の形態に示す工
具ホルダと同様である。また、第２実施の形態における
工具ホルダの使用および効果も第１の実施の形態におけ
る工具ホルダと同様であるが、この第２の実施の形態
は、シャンク部３を長くし、かつこれに対応してテーパ
コーン８を長くした場合に本発明を適用したものであ
り、これに伴い、テーパコーン８の前端部８ｇとシャン
ク部３の前端部３ｃとがテーパ面による密嵌合構造とし
たので、テーパを形成する部分の切削加工の長さが短
く、加工が容易にでき、また、テーパコーン８の後端部
に設けたストレート部８ｉとシャンク部３の後端部に設
けたストレート部３ｅとを密嵌合させる構成にしたの
で、前，後２箇所でシャンク部３にテーパコーン８を支
持させることができ、使用時に振動を少なくして、工具
によるワークの加工精度を良好にできる。

【００４６】図８は、第２の実施の形態における工具ホ
ルダのテーパコーン８の変形例を示すもので、テーパコ
ーン８の前端部８ｇのゆるいテーパ面と対向する箇所に
軸方向に対し傾斜してしてテーパコーン８の前端から中
間部まで延在する前部切り割り８ｃを設け、かつテーパ
コーン８のストレート部８ｉと対向する箇所に軸方向に
対し傾斜してテーパコーン８の後端から中間部まで延在
する後部切り割り８ｄを設け、この両切り割り８ｃ、８
ｄに弗素系ゴムなどの弾性体８ｅ，８ｆをそれぞれ充填
して、各切り割り８ｃ，８ｄの対向面に接着剤で固着
し、防塵機能を発揮できるようにし、また、各切り割り
８ｃ，８ｄが短いので、これらの加工が容易になり、弾
性体８ｅ，８ｆの劣化が遅く長期間の使用が可能にな
る。なお、このテーパコーン８の内周面，外周面のテー
パなどは図７に示したテーパコーンと同様にしてある。

【００４７】図９は、本発明の第３の実施の形態を示す
もので、この実施の形態における工具ホルダ１は、図９
に示すように、スピンドル２０の端面２０ａと対向する
ホルダ本体２のフランジ部４の後端面４ａに２枚の平面
円弧状のシム板２４，２４をフランジ部３と同心にし
て、円周方向に間隔をおいて配置し、このシム板２４，
２４に複数ずつ設けた孔２４ａ，２４ａに皿ビス２５，
２５を差し込んでそれぞれ前記フランジ部４に予め形成
してあるめねじ孔４ｄ，４ｄに螺合することにより、シ
ム板２４，２４を着脱可能に固着し、シム板２４，２４
の後面が工作機械のスピンドル２０の前端面２０ａに密
着するようにしたものである。

【００４８】なお、第３の実施の形態における工具ホル
ダの前述した以外の構成は、第２の実施の形態における
工具ホルダと同様である。また、第３の実施の形態にお
ける工具ホルダの使用および効果も第２の実施の形態に
示す工具ホルダと同様であるが、この第３の実施の形態
では、スピンドル２０に対する工具ホルダ１の多数回の
着脱によってシム板２４，２４が磨耗などの損傷した場
合に新品に交換したり、多数回の工具ホルダ１の着脱に
よってシム板２４，２４が取り付けてないフランジ部４
の後端面４ａが損傷した場合に、フランジ部４の後端部
を切削した後、後端面に所要の厚さのシム板を支持して
皿ビスによって固着してもよい。なお、シム板は、複数
の厚さの異なるものを用意しておき、適切な厚さのシム
板を使用することが好ましい。

【００４９】前記各実施形態の工具ホルダは、縦形の工
作機械のスピンドルに装着した使用に限られることな
く、横形の工作機械のスピンドルに装着しても使用でき
る。前記各実施形態の工具ホルダのテーパコーンは、切
り割りを形成しなくてもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、工作機械のスピンドルに該スピンドルの前端か
ら後方に行くにしたがい小径となるように形成したテー
パ孔に嵌合されるテーパコーンと、前記テーパコーンに
軸方向に相対移動できるように嵌合されたシャンク部を
有するホルダ本体と、前記ホルダ本体に一体に設けられ
前記スピンドルの前端面に当接するフランジ部と、前記
フランジ部と前記テーパコーンの前端面間に設けられた
弾性部材と、前記テーパコーンの後端面に当接され、前
記シャンク部の後端に螺合したプルスタッドを締め付け
得ることにより前記弾性部材にプリロードを付与するス
トッパ部材を備える工具ホルダにおいて、前記テーパコ
ーンの外周面を前記スピンドルのテーパ孔内周面と等し
い角度のテーパ面に形成し、前記テーパコーンの内周面
及び当該内周面に嵌合する前記シャンク部の外周面の少
なくとも一部を後方に行くに従い小径となる互いに等し
いテーパ面に形成し、かつ当該テーパ面を前記テーパコ
ーンの外周面のテーパ角度よりゆるい角度にしたので、
前記スピンドル内に設けた引き込み部材によって、ホル
ダ本体を後方へ引き込むことにより、シャンク部外周面
がテーパコーンに対し、所謂くさび効果によるロック機
能を呈し、且つスピンドルのテーパ孔内周面に対しテー
パコーンの外周面の内張り力が作用する結果、前記引き
込み力の瞬時の到達点である引き込み力を維持した状態
で拘束が可能となり、スピンドルのテーパ孔に装着され
る工具ホルダを大きな拘束力で密着保持することで減衰
効果が優れ、高速回転および低速重切削に十分耐え得る
ものとすることができる。しかも、シャンク部の外周面
とテーパコーンの内周面にテーパコーンの外周面のテー
パ角度よりゆるい角度の互いに等しいテーパ面を形成す
ることにより、前記ホルダ本体の引き込み力が弱くて
も、テーパコーンの外周面をテーパ孔の内周面に密着さ
せ、テーパコーンを十分に拘束して、強く保持でき、ス
ピンドルの駆動により工具ホルダに装着した工具によっ
て重切削ができ且つ精度が高い切削加工ができる。

【００５１】請求項２の発明によれば、後方に行くにし
たがい小径となる互いに等しい角度のゆるいテーパ面
を、テーパコーンの内周面全体およびシャンク部の外周
面の全体とに形成することにより、前記テーパコーンの
内周面全体を有効に用いて１／１０テーパのテーパ孔を
形成したスピンドルに使用するのに好ましい。

【００５２】請求項３の発明によれば、前記角度のゆる
いテーパ面は、前記シャンク部の前端部側の外周面およ
び前記テーパコーン前端部側の内周面にそれぞれ形成さ
れ、前記シャンク部の後端部側外周面および前記テーパ
コーンの後端部側内周面を軸方向に摺動可能に密嵌合す
るストレート面に形成し、かつ前記角度のゆるいテーパ
面とストレート面間に位置する前記シャンク部の中間部
とテーパコーンの中間部との間に隙間を設けることによ
り、長いシャンク部を有する工具ホルダであっても、テ
ーパ加工をする面積が小さて済み、テーパ加工が容易に
なるほか、加工時の振動が少なく、精度がよい切削加工
ができ、７／２４テーパのテーパ孔を形成したスピンド
ルに使用するのに好ましい。

【００５３】請求項４，５の発明によれば、テーパコー
ンに切り割りを設け、この切り割りに弗素系のゴムなど
の弾性体を充填させて接着させたので、防塵機能を発揮
できる。

【００５４】請求項６の発明によれば、前記テーパコー
ンの前端面と対向する前記フランジ部の箇所に環状凹部
を形成し、この環状凹部内に互いに積層される複数の皿
ばねと該積層皿ばねの少なくとも一方に重ねられた座金
とからなる弾性部材を収容する構成にしたので、テーパ
コーンを後側に付勢することができ、また座金の数や厚
さを変更することで、テーパコーンの前後方向位置など
を調節できる。

【００５５】請求項７の発明によれば、前記ストッパ部
材を、弾性リングと座金を重ねて構成することにより、
異なったプルスタッドの使用を可能にする。

【００５６】請求項８の発明によれば、前記スピンドル
の前端面と対向する前記フランジ部の箇所に１対の円弧
状のシム板を着脱可能に設け、前記シム板をスピンドル
の前端面に当接するように構成することにより、ホルダ
本体を長期間にわたって有効に使用でき、また、所要の
厚さのシム板を使用することで、工作機械のスピンドル
端面と工具ホルダフランジ後端面の隙間の差を吸収でき
る。

【００５７】請求項９の発明によれば、ホルダ本体、デ
ーパコーンなどの工具ホルダを構成する各部材に防錆処
理を施すことにより、ホルダ本体、デーパコーンなど長
期にわたって使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態に係る工具ホルダを示
した分解側面図。

【図２】図１に示した工具ホルダの縦断説明図。

【図３】図１に示した工具ホルダのテーパコーンの拡大
縦断面図。

【図４】図１に示した工具ホルダのテーパコーンの正面
図。

【図５】図１に示した工具ホルダの動作説明図。

【図６】この発明の工具ホルダと従来の標準タイプの工
具ホルダにおける、引き込み力を動作状態を示した説明
図。

【図７】この発明の第２実施形態に係る工具ホルダを示
した縦断説明図。

【図８】図７に示した工具ホルダのテーパコーンの正面
図。

【図９】この発明の第３実施形態に係る工具ホルダを示
した要部の縦断図

【符号の説明】

１ 工具ホルダ ２ ホルダ本体 ３ シャンク部 ３ａ 潤滑剤封入溝 ３ｃ シャンク部外周面の前端部 ３ｄ 中間部 ３ｅ ストレート部 ３ｆ 後端部 ４ フランジ部 ４ａ 後端面 ４ｂ 台形溝 ４ｃ 環状凹部 ４ｄ めねじ孔 ６ 前端部 ７ 弾性部材 ７ａ 皿ばね ８ テーパコーン ８ａ 切り割り ８ｂ 弾性体 ８ｃ 前部切り割り ８ｄ 後部切り割り ８ｅ，８ｆ 弾性体 ８ｇ 前側部 ８ｈ 中間部 ８ｉ ストレート部 ９ ストッパ部材 ９ａ 弾性リング ９ｂ 座金 １０ プルスタッド １０ａ 前端おねじ部 １０ｂ 大径支持部 １０ｃ 係合部 １０ｄ 貫通孔 １０ｅ 平坦切欠部 １０ｆ シール部材 １１ テーパ孔 １２ ストレート孔 １３ ボルト挿通孔 １４ ボルト支持部 １５ 後端部孔 １５ａ めねじ部 １６ テーパコレット １６ａ 前端側のテーパ部 １６ｂ 後端部 １６ｃ 切り割り部 １６ｄ 切削液供給溝 １６ｅ めねじ孔 １７ 引きボルト １７ａ 脚部 １７ｂ おねじ部 １７ｃ 頭部 １７ｄ 係合凹部 １７ｅ 切削液通路孔 １８ 座金 １９ 工具 １９ａ 工具のシャンク ２０ スピンドル ２０ａ 前端面 ２１ テーパ孔 ２１ａ テーパ孔の内周面 ２２ 引き込み部材 ２４，２４ シム板 ２５，２５ 皿ビス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−174374（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−108302（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−177419（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−290302（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−114612（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−94946（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−125972（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−91335（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭48−20072（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−8949（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 3/12 B23B 29/00 B23B 31/06

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械のスピンドルに該スピンドルの
   前端から後方に行くにしたがい小径となるように形成し
   たテーパ孔に嵌合されるテーパコーンと、前記テーパコ
   ーンに軸方向に相対移動できるように嵌合されたシャン
   ク部を有するホルダ本体と、前記ホルダ本体に一体に設
   けられ前記スピンドルの前端面に当接するフランジ部
   と、前記フランジ部と前記テーパコーンの前端面間に設
   けられた弾性部材と、前記テーパコーンの後端面に当接
   され、前記シャンク部の後端に螺合したプルスタッドを
   締め付け得ることにより前記弾性部材にプリロードを付
   与するストッパ部材を備える工具ホルダにおいて、 前記テーパコーンの外周面を前記スピンドルのテーパ孔
   内周面と等しい角度のテーパ面に形成し、前記 テーパコーンの内周面及び当該内周面に嵌合する前
   記シャンク部の外周面の少なくとも一部を後方に行くに
   従い小径となるテーパ面に形成し、かつ当該テーパ面を
   前記テーパコーンの外周面のテーパ角度よりゆるい角度
   にしたことを特徴とする工具ホルダ。
2. 【請求項２】 前記角度のゆるいテーパ面は、前記テー
   パコーンの内周面全体および前記シャンク部の外周面全
   体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   工具ホルダ。
3. 【請求項３】 前記角度のゆるいテーパ面は、前記シャ
   ンク部の前端部側の外周面および前記テーパコーン前端
   部側の内周面にそれぞれ形成され、前記シャンク部の後
   端部側外周面および前記テーパコーンの後端部側内周面
   を軸方向に摺動可能に密嵌合するストレート面に形成
   し、かつ前記角度のゆるいテーパ面とストレート面間に
   位置する前記シャンク部の中間部とテーパコーンの中間
   部との間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１に記
   載の工具ホルダ。
4. 【請求項４】 前記テーパコーンに該テーパコーンの全
   長にわたり軸方向に対し傾斜する切り割りを形成し、こ
   の切り割りに弗素系のゴムなどの弾性体を充填させて接
   着したことを特徴とする請求項１または２に記載した工
   具ホルダ。
5. 【請求項５】 前記テーパコーンの前記角度のゆるいテ
   ーパ面と対向する箇所に軸方向に対し傾斜する前部切り
   割りを設け、かつ前記テーパコーンの前記ストレート面
   と対向する箇所に軸方向に対し傾斜する後部切り割りを
   設け、前記両切り割りに弗素系ゴムなどの弾性体を充填
   させて接着したことを特徴とする請求項３に記載の工具
   ホルダ。
6. 【請求項６】 前記テーパコーンの前端面と対向する前
   記フランジ部の箇所に前記弾性部材を収容する環状凹部
   を形成し、前記弾性部材は互いに積層される複数の皿ば
   ねと該積層皿ばねの少なくとも一方に重ねられた座金と
   から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   工具ホルダ。
7. 【請求項７】 前記ストッパ部材は、弾性リングと座金
   を重ねて構成されることを特徴とする請求項１に記載の
   工具ホルダ。
8. 【請求項８】 前記スピンドルの前端面と対向する前記
   フランジ部の箇所に１対の円弧状のシム板を着脱可能に
   設け、前記シム板をスピンドルの前端面に当接するよう
   にしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに
   記載の工具ホルダ。
9. 【請求項９】 前記ホルダ本体、テーパコーンなどの工
   具ホルダを構成する各部材に防錆処理を施したことを特
   徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の工具ホル
   ダ。