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JP3258626B2 - 工具ホルダ - Google Patents

工具ホルダ

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Publication number
JP3258626B2
JP3258626B2 JP16168398A JP16168398A JP3258626B2 JP 3258626 B2 JP3258626 B2 JP 3258626B2 JP 16168398 A JP16168398 A JP 16168398A JP 16168398 A JP16168398 A JP 16168398A JP 3258626 B2 JP3258626 B2 JP 3258626B2
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JP
Japan
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holder
cap
tool
cutting tool
diameter
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JP16168398A
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JPH1199441A (ja
Inventor
春機 溝口
Original Assignee
株式会社エムエスティコーポレーション
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Publication date
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Priority to US09/114,908 priority patent/US5984595A/en
Priority to DE19832793A priority patent/DE19832793B4/de
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/001—Protection against entering of chips or dust
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
    • B23B31/20—Longitudinally-split sleeves, e.g. collet chucks
    • B23B31/201—Characterized by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/207—Characterized by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the spindle
    • B23B31/2073—Axially fixed cam, moving jaws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2250/00—Compensating adverse effects during turning, boring or drilling
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
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  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工具ホルダ、詳し
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。
【０００２】
【従来の技術】従来、工具ホルダにおいては、加工箇所
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
部をシールすることが知られている。
【０００３】図４はホルダ本体１の先端部をシールする
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示し
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。
【０００５】また、従来の工具ホルダではキャップ５０
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。
【０００６】そこで、本発明の目的は、切削工具のシャ
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。さらに、本発明の他の目的は、前記目的に加え
て、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。
【０００７】
【発明の要旨及び効果】以上の目的を達成するため、本
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。
【０００８】以上の構成において、基本的には、環状弾
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。
【０００９】即ち、本発明によれば、クーラントの圧力
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。
【００１０】さらに、本発明に係る工具ホルダは、ホル
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。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る工具ホルダの
実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】 （第１実施形態、図１、図２、図３参照） 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。
【００１３】ホルダ本体１は、矢印Ａ方向の後部に工作
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。
【００１４】スプリングコレット１０は、テーパ部１０
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。
【００１５】クランプボルト２５は、頭部２６とねじ部
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。
【００１６】プルスタッド３０は、貫通孔３１を有し、
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。
【００１７】キャップ４５は内周面に形成した雌ねじ４
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。
【００１８】前記スペーサ４６は開口孔部４７を有し、
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。
【００１９】ところで、本第１実施形態において、前記
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。
【００２０】一方、図３（Ｂ）に示すように、本第１実
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。
【００２１】本第１実施形態では、内径１２ｍｍがＯリ
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。
【００２２】次に、キャップ４５について説明する。こ
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。
【００２３】また、キャップ４５はねじ４５ａをホルダ
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。
【００２４】次に、切削工具４０の着脱について説明す
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。
【００２５】一方、切削工具４０を取り外す際には、前
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。
【００２６】本第１実施形態では、クランプボルト２５
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。
【００２７】（他の実施形態）なお、本発明に係る工具
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。
【００２８】また、前記第１実施形態では、コレット引
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である工具ホルダを示す
断面図。
【図２】前記工具ホルダに使用されるシール用スペーサ
を示す拡大断面図。
【図３】前記工具ホルダのシール部分を示す断面図、
（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。
【図４】従来の工具ホルダの一例を示す断面図。
【符号の説明】
１…ホルダ本体 ２…テーパシャンク部 ４…中心孔 ７…雄ねじ ８…テーパ面 １０…スプリングコレット ４０…切削工具 ４０ａ…シャンク部 ４５…キャップ ４５ａ…雌ねじ ４５ｃ…テーパ面 ４６…スペーサ ４７…開口孔部 ４８…テーパ状溝部 ４９，５８…Ｏリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23B 31/20 B23Q 3/12 B23Q 11/10

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【請求項４】 前記キャップと前記ホルダ本体との間に
    はシール機能を有する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。
JP16168398A 1997-07-29 1998-06-10 工具ホルダ Expired - Lifetime JP3258626B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16168398A JP3258626B2 (ja) 1997-07-29 1998-06-10 工具ホルダ
US09/114,908 US5984595A (en) 1997-07-29 1998-07-14 Tool holder
DE19832793A DE19832793B4 (de) 1997-07-29 1998-07-21 Werkzeughalter

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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