JP4772900B2 - 工具ホルダ - Google Patents

Description

本発明は、先端部内に形成されたテーパ穴を有するコレットチャック本体と、主テーパ面および先端テーパ面の２つのテーパ面を有するダブルテーパコレットと、コレットチャック本体の先端部外周に形成された雄ねじに螺合してテーパコレットをテーパ穴に押し付けることにより工具挿入孔を縮径させる筒状のロックナットとを備えた工具ホルダに関する。

切削工具のシャンク部を把持する工具ホルダとして、ロックナットをコレットチャック本体に螺合することにより、かかるロックナットがテーパコレットをコレットチャック本体のテーパ穴に押し込み縮径させて、かかるテーパコレットがシャンク部を把持する形式が一般的に知られ、かつ従来様々なものが実用化されている。

この形式の問題としてテーパコレットをコレットチャック本体のテーパ穴に押し込む際に、テーパコレットがコレットチャック本体の軸線に対して傾いてしまうという事情があった。そうすると、切削工具のシャンク部がコレットチャック本体の軸線と一致しなくなり、切削工具の振れ精度が低下してしまう。

そこで、かかる問題を解消することを目的に、実開平７−２７７１２号公報（特許文献１）に記載のコレットチャックが既に知られている。特許文献１のコレットチャックは、テーパコレットがコレットチャック本体と密嵌合する主テーパ面の他に、先端に向かって先細りのテーパ面をさらに備えるダブルテーパコレットである。また、ロックナットがロックナット本体と、ロックナット本体の前部に球体のボールを介して相対回転自在に嵌合された環状のノーズリングを有する。このノーズリングの外周には、前部の外径が後部の外径よりも小さくなるよう環状段部が形成されている。またロックナット本体の前端の内径がノーズリングの後部外径よりも小さい。そして、ノーズリングの外周に形成された環状段部は、複数のボールが転走する内側軌道面となり、ロックナット本体の内周には環状溝が形成されて、かかる環状溝は複数のボールが転走する外側軌道面となる。

実開平７−２７７１２号公報

しかし、上記従来のようなテーパコレットにあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり、ロックナットを強い力で締め付けるとロックナットがコレットチャック本体に近づくよう後方移動し、ロックナットの外側軌道面とノーズリングの内側軌道面とによってボールが挟圧されてしまい、軸線を合わせるためのノーズリングの径方向の移動が円滑になされなくなる。その結果、ノーズリングの軸線がコレットチャック本体の軸線に対して安定して一致しなくなる。そうすると、ロックナットを回して締め付けを行う際にテーパコレットがコレットチャック本体の軸線に対して傾く場合が起こり、工具の軸線がコレットチャック本体の軸線と一致しない場合が生じて、工具の振れ精度が安定しなくなる。

本発明は、上述の実情に鑑み、ロックナットの締め付け力の大小に関わらず、工具の振れ精度を安定させることができる工具ホルダを提供することを目的とする。

この目的のため、一つの局面において、本発明による工具ホルダは、先端部に軸線方向後端に向かって先細りとなるテーパ穴を有するコレットチャック本体と、軸線方向に延びる工具挿入孔と、テーパ穴に嵌合する主テーパ面と、主テーパ面よりも軸線方向先端側に位置し軸線方向先端に向かって先細りとなる先端テーパ面とを有するテーパコレットと、コレットチャック本体の先端部外周の雄ねじに螺合する雌ねじ、および内径方向に向かって突出する内向きフランジ部を有し、前記内向きフランジ部の後端側には軸線と直交する平坦な後端側平面が形成されている筒状のロックナットと、軸線直角方向の微小移動が許容され、先端テーパ面に嵌合するテーパ状当接面、および外径方向に向かって突出する外向き突起部を有し、外向き突起部には後端側平面と向き合う環状平面が形成され、ロックナットによって軸線方向後端に向かって押し込まれることにより、テーパコレットをテーパ穴に押し付けて工具挿入孔を縮径させる先端テーパ部材と、ロックナットの押し込み方向に対して直交する面内に位置し、先端テーパ部材が軸線直角方向に変位可能な状態でロックナットの後端側平面と先端テーパ部材の環状平面との間に介挿されるプレーンベアリングとを備える。

かかる本発明によれば、ロックナットの後端側平面と先端テーパ部材の環状平面との間に介挿されるプレーンベアリングを備えることから、プレーンベアリングがロックナットと先端テーパ部材と間の摩擦抵抗を低減することが可能となる。したがって、ロックナットを強い力で締め付けても、かかるプレーンベアリングの作用により先端テーパ部材は軸線直角方向に変位することが可能になり、先端テーパ部材はテーパコレットとともにコレットチャック本体のテーパ穴に倣いながら締め付けられる。この結果、テーパコレットの軸線がコレットチャック本体の軸線と安定して一致し、強い力でロックナットを締め付けても工具の振れ精度が安定する。

また本発明によれば、先端テーパ部材がテーパコレットの先端テーパ面と嵌合するテーパ状当接面を内周先端に有することから、ロックナットを強い力で締め付けることによって先端テーパ部材のテーパ状当接面がテーパコレットの先端テーパ面と密嵌合する。したがって、先端テーパ部材がゲージラインよりも先端側にあるテーパコレット先端を支持することが可能になり、工具の位置ずれを生じさせない。

また、他の局面において、本発明による工具ホルダは、先端部に軸線方向後端に向かって先細りとなるテーパ穴を有するコレットチャック本体と、軸線方向に延びる工具挿入孔と、テーパ穴に嵌合する主テーパ面と、主テーパ面よりも軸線方向先端側に位置し軸線方向先端に向かって先細りとなる先端テーパ面とを有するテーパコレットと、コレットチャック本体の先端部外周の雄ねじに螺合する雌ねじ、および内径方向に向かって突出する内向きフランジ部を有し、内向きフランジ部の後端側には軸線と直交する平坦な後端側平面が形成されている筒状のロックナットと、軸線直角方向の微小移動が許容され、先端テーパ面に嵌合するテーパ状当接面、および外径方向に向かって突出する外向き突起部を有し、外向き突起部にはロックナットの後端側平面と対面し摩擦係数を下げるよう表面処理された低摩擦平面が形成され、軸線直角方向に変位可能な状態でロックナットによって軸線方向後端に向かって押し込まれることにより、テーパコレットをテーパ穴に押し付けて工具挿入孔を縮径させる先端テーパ部材とを備える。

かかる本発明によれば、先端テーパ部材の外向き突起部にロックナットの後端側平面と対面し摩擦係数を下げるよう表面処理された低摩擦平面が形成されることから、ロックナットと先端テーパ部材との摩擦抵抗を低減することが可能となる。したがって、ロックナットを強い力で締め付けても、かかる低摩擦平面の作用により先端テーパ部材は軸線直角方向に変位することが可能になり、先端テーパ部材はテーパコレットとともにコレットチャック本体のテーパ穴に倣いながら締め付けられる。この結果、テーパコレットの軸線がコレットチャック本体の軸線と安定して一致し、強い力でロックナットを締め付けても工具の振れ精度が安定する。

ここで好ましくは、テーパコレットは、主テーパ面と先端テーパ面との間の外周部に形成されて周方向に延びるリング溝をさらに有し、先端テーパ部材は、テーパコレットのリング溝と係合する突起をさらに有する。かかる実施形態によれば、ロックナットを緩める際にテーパコレットを先端側へ移動させることが可能になる。したがって、テーパコレットをコレットチャック本体から外す作業が容易になる。

より好ましくは、テーパコレットのリング溝の先端側の側壁が軸線方向後端に向かって先細りとなるテーパ面を有し、先端テーパ部材の突起はリング溝のテーパ面と当接するテーパ状当接面を有する。かかる実施形態によれば、ロックナットを緩める際にテーパコレットが傾かないようにしつつテーパコレットを先端側へ引き抜くことが可能になる。また、リング溝の先端側の側壁が軸線方向後端に向かって先細りとなるテーパ面を有することから、テーパコレットを先端テーパ部材から取り外す作業が容易になる。

先端テーパ部材の突起は、様々な実施形態が可能であり、先端テーパ部材の内周に周方向不連続に設けられたものであってもよいし、先端テーパ部材の内周に形成されて周方向に延びる突条であってもよい。

好ましい実施形態として、先端テーパ部材はテーパコレットの外周を包囲するリング形状であって、先端テーパ部材の突起は、先端テーパ部材の内周に形成されて内径方向に突出し周方向に延びる突条であり、突条における内周縁の輪郭形状が、先端テーパ部材の軸心から偏心した円を形成する。かかる実施形態によれば、周方向に延びる突条がテーパコレットのリング溝に確りと係合して、ロックナットの螺合を緩めることによりコレットチャック本体からテーパコレットを引き抜くことができる。

また、突条における内周縁の輪郭形状が、先端テーパ部材の軸心から偏心した円を形成する。これにより、内周縁のうち偏心側に位置する一部内周縁では、軸心から内周縁までの距離が内周縁の半径よりも長くなり、偏心側の内空領域を大きくすることができる。したがって、偏心側の内空領域からテーパコレットを容易に取り外すことができる。しかも、逆の手順により、テーパコレットを先端テーパ部材の内空領域に容易に挿入することができる。

本発明は一実施形態に限定されるものではないが、ロックナットの内周に取り付けられて先端テーパ部材の後端を受け止める保持手段をさらに有していてもよい。保持手段は、スナップリング、あるいはキー部材等でよい。かかる実施形態によれば、ロックナットを緩める際に先端テーパ部材をロックナットとともに先端側へ移動させ、テーパコレットをコレットチャック本体から確実に外すことができる。しかもロックナットから保持手段を取り外すことが可能となり、ロックナットを容易に分解することができる。したがって、メンテナンス作業の効率が向上する。

本発明は一実施形態に限定されるものではないが、ロックナットの先端開口部に取り付けられてテーパコレットの先端に対向しつつ先端開口部を封止する蓋部材をさらに備えていてもよく、蓋部材は、工具のシャンク部が貫通する工具貫通孔と、蓋部材の後端側端面から先端側端面まで延在し工具の先端方向に向けて切削液を噴出する切削液通路とを有する。かかる実施形態によれば、蓋部材の後端側端面から先端側端面まで延在し工具の先端方向に向けて切削液を噴出する切削液通路とを有することから、切削液用貫通穴付工具を用いることなく、工具の先端に切削液を供給することが可能になり、工具および工具ホルダの温度上昇を回避し、ワークを加工する切削工具１００の先端を効率よく冷却することができる。また、従来のようにスチールカバーを工具ホルダの先端に装着するという工数をかけることなく、工具ホルダの防塵機能を発揮させることができる。また、シャンク径が異なる工具に取り替える場合であっても、工具貫通孔の内径が異なる蓋部材を用いればよいことから、汎用性が高く経済的である。

あるいは、ロックナットの先端開口部に取り付けられてテーパコレットの先端に対向しつつ先端開口部を封止する蓋部材をさらに備え、蓋部材は、工具のシャンク部が貫通する工具貫通孔と、該工具貫通孔の内周に装備されて工具貫通孔の内周および工具のシャンク部の外周間の隙間を閉じるシール部材とを有してもよい。かかる実施形態によれば、蓋部材の工具貫通孔の内周に装備されて工具貫通孔の内周および工具のシャンク部の外周間の隙間を閉じるシール部材を有することから、切削液が工具貫通孔の内周および工具のシャンク部の外周間の隙間から先端へ向かって流出することがなく、シャンク部を液密に封止することが可能になる。したがって、切削液が流れる切削液用貫通穴を内部に備える切削液用貫通穴付工具をチャッキングして当該工具のシャンク部に切削液を供給するときに切削液の漏出を防止することができる。

このように本発明は、１つの局面において、ロックナットの押し込み方向に対して直交する面内に位置し、ロックナットの内向き突起部の後端側平面と先端テーパ部材の外向き突起部の環状平面との間に介挿されるプレーンベアリングを有することから、ロックナットを強い力で締め付けても、プレーンベアリングの作用により先端テーパ部材は軸線直角方向に変位することが可能になり、ロックナットの姿勢にかかわらず先端テーパ部材はテーパコレットとともにコレットチャック本体のテーパ穴に倣いながら締め付けられる。したがって、テーパコレットの軸線がコレットチャック本体の軸線と安定して一致し、強い締め付け力であっても工具の振れ精度が安定する。

また本発明によれば、テーパコレットの先端テーパ面に嵌合するテーパ状当接面を有し、ロックナットによって軸線方向後端に向かって押し込まれる先端テーパ部材を有することから、ロックナットを強い力で締め付けることによって先端テーパ部材の内周がテーパコレットの外周先端と密嵌合する。したがって、先端テーパ部材がゲージラインよりも先端側にあるテーパコレット外周先端を支持することが可能になり、工具の位置ずれを防止することができる。この結果、大きな横力が作用する切削加工や、テーパコレットの鍔部から工具の先端までの距離が大きい特殊な工具を用いる切削加工に有利である。

また本発明は、他の局面において、先端テーパ部材の外向き突起部にはロックナットの後端側平面と対面し摩擦係数を下げるよう表面処理された低摩擦平面が形成されることから、ロックナットを強い力で締め付けても、低摩擦平面の作用により先端テーパ部材は軸線直角方向に変位することが可能になり、ロックナットの姿勢にかかわらず先端テーパ部材はテーパコレットとともにコレットチャック本体のテーパ穴に倣いながら締め付けられる。したがって、テーパコレットの軸線がコレットチャック本体の軸線と安定して一致し、強い締め付け力であっても工具の振れ精度が安定する。

本実施例の工具ホルダを示す全体図である。 同実施例の先端部を拡大して示す縦断面図である。 同実施例の工具ホルダを各構成要素に分解して示す図である。 他の実施例のロックナットおよび蓋部材を分解して示す縦断面図である。 同実施例の蓋部材を先端側からみた状態を示す正面図である。 さらに他の実施例のロックナットおよび蓋部材を分解して示す縦断面図である。 同実施例の蓋部材を先端側からみた状態を示す正面図である。 さらに他の実施例の工具ホルダを拡大して示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。図１は、本実施例になる工具ホルダを示す全体図であり、図１の右側が縦断面図、図１の左側が側面図である。図２は、同実施例の工具ホルダの先端部を拡大して示す縦断面図である。図３は、同実施例の工具ホルダを各部材に分解して示す縦断面図である。

工具ホルダ１０は、主な構成要素としてコレットチャック本体１１と、テーパコレット２１と、ロックナット３１と、先端テーパ部材４１と、プレーンベアリング５１と、スナップリング６１とを備える。これら構成要素１１，２１，３１，４１，５１を組み立てた状態の工具ホルダ１０は、切削工具１００のシャンク部１０１を把持する。

コレットチャック本体１１は、その中心に貫通孔１２を有する。貫通孔１２はコレットチャック本体１１の先端から後端まで、一点鎖線で示す軸線に沿って延在する。コレットチャック本体１１の外周には、軸線方向中程で外径方向へ突出した把持用フランジ部１３が形成される。また、把持用フランジ部１３から後端へ向かうにつれて小径となるテーパシャンク部１４が形成される。工具ホルダ１０は、テーパシャンク部１４で図示しない工作機械の主軸に装着される。

テーパシャンク部１４とは反対側になるコレットチャック本体１１の先端は、シャンク部１０１を把持する工具取付部１５である。工具取付部１５は外周に環状段差１６を伴う筒状に形成される。工具取付部１５の先端部外周には、コレットチャック本体１１の中程よりも外径が小さく、雄ねじ１７が形成される。工具取付部１５の内周である貫通孔１２における先端部は、後端に向かって先細りとなり先端に向かうにつれて大径となるテーパ穴１８に形成される。

テーパ穴１８には、筒状のテーパコレット２１が嵌合する。テーパコレット２１の内周は、工具挿入孔２３になっている。工具挿入孔２３はテーパコレット２１の後端から先端まで軸線方向に貫通する。工具挿入孔２３には先端側から切削工具のシャンク部１０１が挿入される。このため、以下、軸線方向先端側を工具挿入側ともいう。

テーパコレット２１の外周後端部は、後端側へ向かうにつれて小径となる主テーパ面２２になっている。主テーパ面２２は、後端部から軸線方向中程まで延在し上述したテーパ穴１８と嵌合する。

主テーパ面２２と隣接するテーパコレット２１の外周先端部には、全周に亘って延びるリング溝２４が形成されており、リング溝２４には後述する先端テーパ部材４１が係合する。リング溝２４の先端側の側壁は、軸線方向後端に向かって先細りとなり先端に向かうほど外径が大きくなるテーパ面２５をなす。

テーパ面２５よりも先端側は、先端へ向かうにつれて小径となる先端テーパ面２７になっている。先端テーパ面２７は、テーパコレット２１の外周のうち最も先端に形成される。先端テーパ面２７はリング溝２４のテーパ面２５と隣接するが、これらテーパ面２５，２７間に面取りを形成してもよい。

またテーパコレット２１は、軸線と平行に延在するスリット状のスリ割り２６を有する。スリ割り２６は、テーパコレット２１の工具挿入側端から中程まで延在するものと、テーパコレット２１の後端から中程まで延在するものがある。いずれのスリ割り２６も、周方向等間隔に配置される。スリ割り２６を押し縮めることによって、テーパコレット２１はその径が変化可能である。

コレットチャック本体１１の先端部外周に形成された雄ねじ１７には、筒状のロックナット３１の内周に形成された雌ねじ３２が螺合する。ロックナット３１はコレットチャック本体１１に螺合してテーパコレット２１を軸線後端方向へ押し込むためのものであり、テーパコレット２１はテーパ穴１８に押し付けられて工具挿入孔２３が縮径する。

ロックナット３１は、コレットチャック本体１１の先端部外周に形成された雄ねじ１７に螺合する雌ねじ３２が内周に形成された筒状部３３、および筒状部３３の先端に形成されて内径方向に向かって突出する内向きフランジ部３４を有する。内向きフランジ部３４の後端側平面３４ｋは軸線と直交する環状の平坦面である。後端側平面３４ｋよりも後端側における筒状部３３の内周には、先端テーパ部材４１が取り付けられる。

先端テーパ部材４１は、環状に形成され、先端テーパ面２７と嵌合するテーパ状当接面４２を内周先端に有し、このテーパ状当接面４２よりも後端側の内周に、テーパコレット２１の外周に形成されたリング溝２４と係合するリング突条４３を有する。リング突条４３は、内径方向に突出する突起であり、周方向に所定の間隔で設けられてもよい。

リング突条４３の先端側の側壁は、軸線方向後端に向かって先細りとなり先端側へ向かうほど大径となるテーパ状当接面４４を形成する。テーパ状当接面４４の軸線に対する勾配は、テーパコレット２１のテーパ面２５のそれと一致する。

外径方向に向かって突出する先端テーパ部材４１の外周後端部は外周先端部よりも外径が大きく、この外周後端部に内向きフランジ部３４と向き合う環状平面４５を有する。先端テーパ部材４１の環状平面４５とロックナット３１の後端側平面３４ｋとの間には、プレーンベアリング５１が介挿される。

プレーンベアリング５１は、軸線直角方向の摩擦を低減しつつ軸線方向の力を伝達するすべり軸受の一種であり、ロックナット３１の内周径に対応した外径を有するリング盤状を呈する板材である。そして、プレーンベアリング５１の後端側端面は先端テーパ部材４１の環状平面４５と接触し、プレーンベアリング５１の先端側端面は内向きフランジ部３４の環状の後端側平面３４ｋと接触する。内向きフランジ部３４と先端テーパ部材４１との間で軸線方向の押し付け力を受けるプレーンベアリング５１は、両接触面（後端側平面３４ｋおよび環状平面４５）の摩擦抵抗を低減する。

プレーンベアリング５１は、焼入・研磨された鋼板等により環板状に成形される。プレーンベアリング５１の両面、すなわち後端側端面および先端側端面には、環状平面４５および後端側平面３４ｋとの摩擦抵抗を低減するための低摩擦処理が施されている。そのような処理は例えば、イオン窒化処理、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コーティング処理、ＴｉＮコーティング処理及び鏡面状ラッピング処理等である。プレーンベアリング５１の両面は、上述した処理と併用して、あるいは別個に、油膜潤滑されていてもよい。

ロックナット３１の後端側開口からプレーンベアリング５１および先端テーパ部材４１を順次挿入してこの先端テーパ部材４１を内向きフランジ部３４に突き当て、ロックナット３１の先端部内周に形成された環状の係合溝３６にスナップリング６１を嵌装することにより、先端テーパ部材４１はロックナット３１内に着脱可能に保持される。保持手段になるスナップリング６１は、先端テーパ部材４１の後端における外周縁と接触し、先端テーパ部材４１がロックナット３１内から抜け出ることを防止する。

かくしてプレーンベアリング５１はロックナット３１の内部に収容され、先端テーパ部材４１はロックナット３１内周に相対回転自在に取り付けられ、しかも先端テーパ部材４１は軸線直角方向の微小移動が許容される。これにより、先端テーパ部材４１がテーパコレット２１のリング溝２４に係合して内向きフランジ部３４が先端テーパ部材４１を軸線方向後端側へ押し付ける際に、プレーンベアリング５１を介して後端側平面３４ｋと環状平面４５との間の軸線直角な平面における摺接がスムーズに行われるようになっている。

なお、内向きフランジ部３４の後端側平面３４ｋと先端テーパ部材４１の環状平面４５との間に介在されるプレーンベアリング５１の数は１個に限定されず、複数個介在する構成にしてもよい。

次に、チャッキングの手順について説明する。

まず、ロックナット３１の先端部にプレーンベアリング５１、先端テーパ部材４１、およびスナップリング６１を取り付けておく。次にロックナット３１の後端側開口からテーパコレット２１の先端部２８を差し込み、テーパコレット２１の先端部２８を先端テーパ部材４１のリング突条４３の内径より小さい径に縮径し、この状態でテーパコレット２１の先端部２８を先端テーパ部材４１の中心孔に挿入する。その後、先端部２８が元の外径に復元することによりリング溝２４がリング突条４３に係合し、テーパコレット２１をロックナット３１に相対回転可能に取り付ける。

次に、テーパコレット２１の主テーパ面２２をコレットチャック本体１１のテーパ穴１８内に挿入する。そして、ロックナット３１の雌ねじ３２をコレットチャック本体１１の雄ねじ１７に螺合してロックナット３１をコレットチャック本体１１に仮締めする。次いで、切削工具１００のシャンク部１０１をテーパコレット２１の工具挿入孔２３に挿入する。ここでシャンク部１０１はロックナット３１の先端側から挿入される。この仮締め状態ではテーパコレット２１が全くまたは殆ど縮径していないので、シャンク部１０１を工具挿入孔２３に容易に挿通することができる。

次に、雌ねじ３２および雄ねじ１７をさらに相対回転（螺合）させてロックナット３１をコレットチャック本体１１に本締めする。これにより、先端テーパ部材４１のテーパ状当接面４２がテーパコレット２１の先端テーパ面２７と密嵌合して、テーパコレット２１の先端部２８を確りと把持する。同時に先端テーパ部材４１はテーパコレット２１の先端部２８を後端方向に押し込み、主テーパ面２２がコレットチャック本体１１のテーパ穴１８内に押し込まれて、テーパコレット２１が縮径し、切削工具１００のシャンク部１０１をチャッキングする。

この時、先端テーパ部材４１の環状平面４５とロックナット３１の後端側平面３４ｋと間にプレーンベアリング５１が介在されているため、これら互いに摺接し合う両接触面の摩擦抵抗が大幅に低減される。これにより、ロックナット３１の締め付けによるテーパコレット２１への押し込み力が均一に作用する。

またこの時、先端テーパ部材４１は先端部２８とともにテーパ穴１８に倣ってコレットチャック本体１１の軸線と一致する。

これらの結果、テーパコレット２１の主テーパ面２２は、傾くことなくテーパ穴１８のテーパに倣って、テーパコレット２１をテーパ穴１８内に確実に押し込むことができる。

チャッキングの解除の手順について説明すると、コレットチャック本体１１に螺合したロックナット３１を緩めることにより、リング溝２４に係合するリング突条４３のテーパ状当接面４４が、リング溝２４のテーパ面２５と当接し、ロックナット３１の引き抜き力が先端テーパ部材４１を介してテーパコレット２１へ均一に作用する。

またこの時、先端テーパ部材４１は先端部２８とともにテーパ穴１８に倣ってコレットチャック本体１１の軸線と一致する。

これらの結果、テーパコレット２１の主テーパ面２２は、傾くことなくテーパ穴１８のテーパに倣って、テーパコレット２１をテーパ穴１８から確実に引き抜くことができる。

ところで本実施例の工具ホルダ１０によれば、ロックナット３１と先端テーパ部材４１との間に介挿されるプレーンベアリング５１を備える。

具体的には、ロックナット３１が内径方向に向かって突出する内向きフランジ部３４を有し、先端テーパ部材４１の外周後端が先端よりも外径方向に向かって突出し、かかる外周後端の先端側が環状平面４５を有する。そして、プレーンベアリング５１は、内向きフランジ部３４と環状平面４５との間に介挿される。これにより、プレーンベアリング５１の両面が環状平面４５および内向きフランジ部３４の後端側平面３４ｋと接触して、この互いの接触面間の摩擦抵抗を大幅に低減できる。

したがって、ロックナット３１の締め付けによるテーパコレット２１への押し込み力は均一になるとともに、テーパコレット２１にロックナット３１の回転に伴うねじり力は伝達されない。この結果、ロックナット３１を強い力で締め付けても、プレーンベアリング５１の作用により先端テーパ部材４１は軸線直角方向に変位することが可能になり、先端テーパ部材４１はテーパコレット２１とともにコレットチャック本体１１のテーパ穴１８に倣いながら締め付けられる。これにより、テーパコレット２１の主テーパ面２２は、傾くことなくテーパ穴１８に倣ってテーパ穴１８内に確実に押し込まれるとともに、ロックナット３１の締付時におけるテーパコレット２１の傾きがなくなる。この結果、シャンク部１０１をコレットチャック本体１１の軸線に対し傾けることなくコレットチャック本体１１にチャッキングすることができ、テーパコレット２１に把持された切削工具１００の振れ回転をなくして振れ精度を安定させることができる。

また、本実施例の工具ホルダ１０によれば、ロックナット３１を締め付けることによりロックナット３１の先端がテーパコレット２１の先端に形成された先端テーパ面２７と密嵌合することから、先端テーパ面２７の後端Ｂとテーパ状当接面４２の先端Ｃとの間でシャンク部１０１を把持することが可能になる。したがって、ロックナット３１の先端開口部になる先端テーパ部材４１がテーパ穴１８先端に位置するゲージラインＡ（図２）よりも先端側にある先端部２８の径方向の変位を規制することが可能になり、テーパ穴１８のみ（ゲージラインＡよりも後端側のみ）でテーパコレット２１を把持する従来の工具ホルダよりも頗る有利である。この結果、切削工具１００でワーク作業中、切削工具１００の先端に横力が作用しても、先端部２８を介して切削工具１００の位置ずれを防止することができる。

また、本実施例の工具ホルダ１０によれば、テーパコレット２１が主テーパ面２２と先端テーパ面２７との間の外周部に形成されて周方向に延びるリング溝２４をさらに有し、先端テーパ部材４１がリング溝２４と係合するリング突条４３を有することから、ロックナット３１を緩める際にテーパコレット２１を先端側へ移動させることが可能になる。したがって、テーパコレット２１をコレットチャック本体１１から外す作業が容易になる。

また、リング溝２４の先端側の側壁が軸線方向後端に向かって先細りとなるテーパ面２５を有し、先端テーパ部材４１のリング突条４３がリング溝２４のテーパ面２５と当接するテーパ状当接面４４を有することから、テーパコレット２１が傾くことなくロックナット３１から取り外すことができる。

また、本実施例の工具ホルダ１０によれば、ロックナット３１の内周に取り付けられて先端テーパ部材４１の後端を受け止めるスナップリング６１をさらに有することから、ロックナット３１を緩める際に先端テーパ部材４１をロックナット３１とともに先端側へ移動させ、テーパコレット２１をコレットチャック本体１１から確実に外すことができる。しかもロックナット３１からスナップリング６１を取り外すことが可能になり、ロックナット３１から先端テーパ部材４１およびプレーンベアリング５１を容易に分解することができる。したがって、プレーンベアリング５１の交換等、ロックナット３１のメンテナンス作業の効率が向上する。

次に本発明の他の実施例を説明する。図４は他の実施例のロックナットおよび蓋部材を分解して示す縦断面図であり、図５は、蓋部材を先端側からみた状態を示す正面図である。他の実施例につき、上述した実施例と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。他の実施例のロックナット１３１も、上述したロックナット３１と同様にコレットチャック本体１１と螺合してテーパコレット２１をテーパ穴１８に押し込む。他の実施例の工具ホルダは、ロックナット１３１の先端開口部１３２に取り付けられてテーパコレット２１の先端を覆う蓋部材７１をさらに備える。

ロックナット１３１は、後端側平面３４ｋからさらに先端側に延び、この先端が先端開口部１３２を形成する。先端開口部１３２の内周には雌ねじ１３３が設けられ、雌ねじ１３３よりも先端側の内周には雌ねじ１３３よりも大径の凹部１３４が形成される。円形の凹部１３４は、所定深さの環状段差１３６を伴ってロックナット１３１の先端端面１３５より窪んでいる。

蓋部材７１は、後端面から先端面まで貫通する工具貫通孔７２を有する筒状体であって、先端には外径方向に突出したフランジ部７３を有し、後端部の外周には雄ねじ７４を有する。この雄ねじ７４は先端開口部１３２の雌ねじ１３３に螺合する。また工具貫通孔７２には先端側から切削工具１００のシャンク部１０１が挿入される。フランジ部７３の外径は凹部１３４の内径よりも若干小さい。工具貫通孔７２の内径はシャンク部１０１の外径よりも若干大きい。また工具貫通孔７２の内壁面には、切削液を噴出するための溝７５が設けられている。溝７５は、蓋部材７１の後端から先端まで軸線方向に延在し、周方向等間隔に設けられている。またフランジ部７３の先端面には、この蓋部材７１を回転操作する治具を差し込むための治具係合穴７６が設けられている。

次に、チャッキングの手順について説明する。

まず、ロックナット１３１の内周にプレーンベアリング５１、先端テーパ部材４１、およびスナップリング６１を取り付けておく。次にロックナット１３１の後端側開口にテーパコレット２１の先端部２８を差し込み、先端部２８を縮径した状態で先端テーパ部材４１に挿通する。その後、先端部２８が元の外径に復元することによりテーパコレット２１のリング溝２４が先端テーパ部材４１のリング突条４３に係合し、テーパコレット２１をロックナット１３１に相対回転可能に取り付ける。

次に、蓋部材７１の雄ねじ７４をロックナット１３１の雌ねじ１３３に螺合して締め付け、蓋部材７１をロックナット１３１に取り付けることにより、蓋部材７１のフランジ部７３が凹部１３４に収容されて環状段差１３６と密着する。また、蓋部材７１の後端はテーパコレット２１の先端部２８および先端テーパ部材４１と軸線方向隙間を介して対向する。

次に、テーパコレット２１の主テーパ面２２をコレットチャック本体１１のテーパ穴１８内に挿入する。そして、ロックナット１３１の雌ねじ３２をコレットチャック本体１１の雄ねじ１７に螺合してロックナット１３１をコレットチャック本体１１に仮締めする。次いで、切削工具１００のシャンク部１０１を蓋部材７１の工具貫通孔７２に貫通させるとともにテーパコレット２１の工具挿入孔２３に挿入する。この仮締め状態ではテーパコレット２１が全くまたは殆ど縮径していないので、シャンク部１０１を工具挿入孔２３に容易に挿通することができる。また、溝７５はシャンク部１０１の外周面に覆われて、後述する切削液通路を形成し、スリ割り２６と連通する。

次に、雌ねじ３２および雄ねじ１７をさらに相対回転（螺合）させてロックナット１３１をコレットチャック本体１１に本締めする。これにより、主テーパ面２２がテーパ穴１８内に押し込まれてテーパコレット２１が縮径し、切削工具１００のシャンク部１０１をチャッキングする。

かかる工具ホルダが工作機械の主軸に装着された状態において、主軸の内部を通じて工具ホルダに供給される切削液は、コレットチャック本体１１の貫通孔１２と、テーパコレット２１のスリ割り２６と、溝７５とを順次通過して、蓋部材７１の先端から切削工具１００の先端方向に向けて噴出する。

ロックナット１３１を用いた工具ホルダによれば、先端開口部１３２に螺合してテーパコレット２１の先端部２８に対向しつつ先端開口部１３２を封止する蓋部材７１をさらに備え、蓋部材７１は、シャンク部１０１が貫通する工具貫通孔７２と、蓋部材７１の後端側端面から先端側端面まで延在し切削工具１００の先端方向に向けて切削液を噴出する溝７５とを有することから、切削工具１００が切削液用貫通穴を具備しない一般的な工具の場合、ワークを加工する切削工具１００の先端を効率よく冷却することができる。また、従来のようにスチールカバーを工具ホルダの先端に装着するという工数をかけることなく、工具ホルダの防塵機能を発揮させることができる。また、切削工具１００をシャンク部１０１の外径が異なる工具に取り替える場合であっても、工具貫通孔７２の内径が異なる蓋部材７１を用いればよいことから、汎用性が高く経済的である。

なお溝７５に代えて、図示はしなかったが、蓋部材７１は、蓋部材７１の後端側の端面から先端側の端面まで延在する貫通孔など、切削工具１００の先端方向に向けて切削液を噴出する切削液通路を有してもよい。

次に本発明のさらに他の実施例を説明する。図６はさらに他の実施例のロックナットを分解して示す縦断面図であり、図７は、さらに他の実施例の蓋部材を先端側からみた状態を示す正面図である。さらに他の実施例につき、上述した実施例と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。さらに他の実施例におけるロックナット１３１は、上述した他の実施例のロックナット１３１と同一であるが、蓋部材７１は溝７５に代えてシール部材７７を有する。

シール部材７７は、工具貫通孔７２の内周に装備されたＯリングであり、シャンク部１０１の外周と密に接触し、工具貫通孔７２の内周およびシャンク部１０１の外周間の隙間を閉じる。

さらに他の実施例のロックナットを用いた工具ホルダによれば、蓋部材７１の工具貫通孔７２の内周および切削工具１００のシャンク部１０１の外周間の隙間を閉じるシール部材７７を有することから、切削液が工具貫通孔７２の内周および切削工具１００のシャンク部１０１の外周間の隙間から先端へ向かって流出することがなく、シャンク部１０１を液密に封止することが可能になる。したがってさらに他の実施例の工具ホルダは、切削工具１００が切削液用貫通穴を内部に具備する切削液用貫通穴付工具の場合、有利に適用される。切削液用貫通穴は、工具の内部に設けられてシャンク部から工具先端まで延び工具先端に切削液を供給するところ、さらに他の実施例の蓋部材７１によれば、シャンク部１０１が液密に封止され、切削液が隙間から漏出することなくシャンク部１０１に切削液を供給することができる。

次に本発明のさらに他の実施例を説明する。図８はさらに他の実施例のロックナットを分解して示す縦断面図である。さらに他の実施例につき、上述した実施例と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。さらに他の実施例では、先端テーパ部材４１の環状平面４５とロックナット３１の後端側平面３４ｋとの間にプレーンベアリング５１が介挿されず、その代わりに環状平面４５は摩擦係数を下げるよう表面処理が施されている。そのような表面処理の例として、コーティング処理あるいは磨き処理が挙げられる。具体的には例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）膜を環状平面４５の表面に成膜する処理、あるいはイオン窒化処理、あるいはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コーティング処理、あるいは鏡面状ラッピング処理等が挙げられる。

図８に示す実施例によれば、環状平面４５が低摩擦に表面処理されることから、互いに対面して接触する環状平面４５と後端側平面３４ｋとの摩擦抵抗を大幅に低減できる。したがって、ロックナット３１の締め付けによるテーパコレット２１への押し込み力は均一になるとともに、テーパコレット２１にロックナット３１の回転に伴うねじり力は伝達されない。この結果、ロックナット３１を強い力で締め付けても、環状平面４５の低摩擦作用により先端テーパ部材４１は軸線直角方向に変位することが可能になり、先端テーパ部材４１はテーパコレット２１とともにコレットチャック本体１１のテーパ穴１８に倣いながら締め付けられる。

これにより、テーパコレット２１の主テーパ面２２は、傾くことなくテーパ穴１８に倣ってテーパ穴１８内に確実に押し込まれるとともに、ロックナット３１の締付時におけるテーパコレット２１の傾きがなくなる。この結果、シャンク部１０１をコレットチャック本体１１の軸線に対し傾けることなくコレットチャック本体１１にチャッキングすることができ、テーパコレット２１に把持された切削工具１００の振れ回転をなくして振れ精度を安定させることができる。

また、図８に示す実施例では、先端テーパ部材４１がテーパコレット２１の外周を包囲するリング形状であって、先端テーパ部材４１の内周にリング突条４３が設けられる。リング突条４３は、内径方向に突出し周方向に延びる。そして、リング突条４３における内周縁の輪郭形状が、先端テーパ部材４１の軸心Ｏから偏心した円を形成する。このため、偏心側の内周縁４３ａから軸心Ｏまでの距離が、軸心Ｏを挟んで反対側の内周縁４３ｂから軸心Ｏまでの距離よりも長くなる。

図８に示す実施例によれば、先端テーパ部材４１の内周に形成されて内径方向に突出し周方向に延びるリング突条４３がテーパコレット２１のリング溝２４に確りと係合する。これにより、ロックナット３１を回転させて雌ねじ３２の螺合を緩めることによりテーパ穴１８からテーパコレット２１を引き抜くことができる。

さらに図８に示す実施例によれば、リング突条４３における内周縁の輪郭形状が、先端テーパ部材４１の軸心Ｏから偏心した円を形成することから、偏心側の内周縁から軸心までの距離が内周縁の半径よりも長くなる。また、軸心Ｏを挟んで偏心側と反対側に位置する内周縁から軸心までの距離が内周縁の半径よりも短くなる。これにより、先端テーパ部材４１内側のうち偏心側の内空領域を大きくすることができる。

したがって、工具ホルダ１０によるシャンク部１０１のチャッキングを解除するべく、コレットチャック本体１１からロックナット３１を分離し、テーパコレット２１の工具挿入孔２３から工具１００を抜き去った後において、テーパコレット２１を僅かに縮径させつつ軸心Ｏに対し傾斜させて偏心側の内周縁４３ａへ寄せることにより、先端テーパ部材４１の内空領域からテーパコレット２１を容易に取り外すことが可能となる。しかも、逆の手順により、テーパコレット２１を先端テーパ部材４１の内空領域に容易に挿入することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明になる工具ホルダは、切削工具を把持してワークを加工する工作機械において有利に利用される。

１０ 工具ホルダ、１１ コレットチャック本体、１２ 貫通孔、１５ 工具取付部、１７ 雄ねじ、１８ テーパ穴、２１ テーパコレット、２２ 主テーパ面、２３ 工具挿入孔、２４ リング溝、２５ テーパ面、２６ スリ割り、２７ 先端テーパ面、２８
先端部、３１ ロックナット、３２ 雌ねじ、３３ 筒状部、３４ 内向きフランジ部、３４ｋ 後端側平面、３６ 係合溝、４１ 先端テーパ部材、４２ テーパ状当接面、４３ リング突条、４４ テーパ状当接面、４５ 環状平面、５１ プレーンベアリング、６１ スナップリング、７１ 蓋部材、７２ 工具挿入孔、７３ フランジ部、７４ 雄ねじ、７５ 溝、７７ シール部材、１００ 切削工具、１０１ シャンク部、１３１ ロックナット、１３２ 先端開口部、１３３ 雌ねじ、１３４ 凹部。

Claims (8)

1. 先端部に軸線方向後端に向かって先細りとなるテーパ穴を有するコレットチャック本体と、
   軸線方向に延びる工具挿入孔と、前記テーパ穴に嵌合する主テーパ面と、前記主テーパ面よりも軸線方向先端側に位置し軸線方向先端に向かって先細りとなる先端テーパ面とを有するテーパコレットと、
   前記コレットチャック本体の先端部外周の雄ねじに螺合する雌ねじ、および内径方向に向かって突出する内向きフランジ部を有し、前記内向きフランジ部の後端側には軸線と直交する平坦な後端側平面が形成されている筒状のロックナットと、
   軸線直角方向の微小移動が許容され、前記先端テーパ面に嵌合するテーパ状当接面、および外径方向に向かって突出する外向き突起部を有し、前記外向き突起部には前記後端側平面と向き合う環状平面が形成され、前記ロックナットによって軸線方向後端に向かって押し込まれることにより、前記テーパコレットを前記テーパ穴に押し付けて前記工具挿入孔を縮径させる先端テーパ部材と、
   前記ロックナットの押し込み方向に対して直交する面内に位置し、前記先端テーパ部材が軸線直角方向に変位可能な状態で前記ロックナットの後端側平面と前記先端テーパ部材の環状平面との間に介挿されるプレーンベアリングとを備える、工具ホルダ。
2. 先端部に軸線方向後端に向かって先細りとなるテーパ穴を有するコレットチャック本体と、
   軸線方向に延びる工具挿入孔と、前記テーパ穴に嵌合する主テーパ面と、前記主テーパ面よりも軸線方向先端側に位置し軸線方向先端に向かって先細りとなる先端テーパ面とを有するテーパコレットと、
   前記コレットチャック本体の先端部外周の雄ねじに螺合する雌ねじ、および内径方向に向かって突出する内向きフランジ部を有し、前記内向きフランジ部の後端側には軸線と直交する平坦な後端側平面が形成されている筒状のロックナットと、
   軸線直角方向の微小移動が許容され、前記先端テーパ面に嵌合するテーパ状当接面、および外径方向に向かって突出する外向き突起部を有し、前記外向き突起部には前記ロックナットの後端側平面と対面し摩擦係数を下げるよう表面処理された低摩擦平面が形成され、軸線直角方向に変位可能な状態で前記ロックナットによって軸線方向後端に向かって押し込まれることにより、前記テーパコレットを前記テーパ穴に押し付けて前記工具挿入孔を縮径させる先端テーパ部材とを備える、工具ホルダ。
3. 前記テーパコレットは、前記主テーパ面と前記先端テーパ面との間の外周部に形成されて周方向に延びるリング溝をさらに有し、
   前記先端テーパ部材は、前記リング溝と係合する突起をさらに有する、請求項１または２に記載の工具ホルダ。
4. テーパコレットの前記リング溝の先端側の側壁が軸線方向後端に向かって先細りとなるテーパ面を有し、
   先端テーパ部材の前記突起はリング溝の前記テーパ面と当接するテーパ状当接面を有する、請求項３に記載の工具ホルダ。
5. 前記先端テーパ部材は前記テーパコレットの外周を包囲するリング形状であって、
   先端テーパ部材の前記突起は、先端テーパ部材の内周に形成されて内径方向に突出し周方向に延びる突条であり、
   前記突条における内周縁の輪郭形状が、先端テーパ部材の軸心から偏心した円を形成する、請求項３または４に記載の工具ホルダ。
6. 前記ロックナットの内周に取り付けられて前記先端テーパ部材の後端を受け止める保持手段をさらに有する、請求項１〜５のいずれかに記載の工具ホルダ。
7. 前記ロックナットの先端開口部に取り付けられて前記テーパコレットの先端に対向しつつ前記先端開口部を封止する蓋部材をさらに備え、
   前記蓋部材は、工具のシャンク部が貫通する工具貫通孔と、蓋部材の後端側端面から先端側端面まで延在し工具の先端方向に向けて切削液を噴出する切削液通路とを有する、請求項１〜６のいずれかに記載の工具ホルダ。
8. 前記ロックナットの先端開口部に取り付けられて前記テーパコレットの先端に対向しつつ前記先端開口部を封止する蓋部材をさらに備え、
   前記蓋部材は、工具のシャンク部が貫通する工具貫通孔と、該工具貫通孔の内周に装備されて工具貫通孔の内周および工具のシャンク部の外周間の隙間を閉じるシール部材とを有する、請求項１〜６のいずれかに記載の工具ホルダ。

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