| 【発明の名称】 |
工具ホルダ |
| 【発明者】 |
【氏名】溝口 春機
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| 【要約】 |
【課題】切削工具に対する締付け力解除の作業性が容易な工具ホルダを得る。
【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とは一体的にねじ結合されている。コレット１０はクランプボルト２５を矢印ａ方向に正転させることで中間ロッド１５を介してホルダ本体１内に引き込まれ、切削工具４０を圧着保持する。このとき、クランプボルト２５の頭部２６はホルダ本体１の段差面４ｃに面摩擦で圧接して回転する。一方、締付けを解除するとき、クランプボルト２５を逆転させる。このとき、クランプボルト２５は頭部２６とホルダ本体１の中心孔４の間に挿入した鋼球６を介してころがり摩擦で回転し、コレット１０が前方に押し出される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 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するホルダ本体と、前記ホルダ本体の前部に形成されたテーパ孔部に装着され、後方に付勢されることで切削工具の保持力を生じるコレットと、前記コレットの後部に連結された状態で前記ホルダ本体の中心孔内に軸方向に移動可能に装着されたロッドと、前記ロッドの後部に螺着された状態で前記ホルダ本体の中心孔に後方から挿入され、正転させることでロッドを介してコレットに締付け力を付与し、逆転させることでコレットの締付け力を解除させるクランプボルトと、を備え、前記クランプボルトの頭部はホルダ本体の内面に対して、正転時には面摩擦で圧接し、逆転時にはころがり摩擦で圧接すること、を特徴とする工具ホルダ。
【請求項２】 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するホルダ本体と、前記ホルダ本体の前部に形成されたテーパ孔部に装着され、後方に付勢されることで切削工具の保持力を生じるコレットと、前記コレットの後部に螺着された状態で前記ホルダ本体の中心孔に後方から挿入され、正転させることでコレットに締付け力を付与し、逆転させることでコレットの締付け力を解除させるクランプボルトと、を備え、前記クランプボルトの頭部はホルダ本体の内面に対して、正転時には面摩擦で圧接し、逆転時にはころがり摩擦で圧接すること、を特徴とする工具ホルダ。
【請求項３】 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、中心孔の前部に切削工具のテーパシャンク部が挿入されるテーパ孔部を有するホルダ本体と、前記切削工具の後部に螺着された状態で前記ホルダ本体の中心孔に後方から挿入され、正転させることで切削工具のテーパシャンク部にホルダ本体のテーパ孔部への圧接力を付与し、逆転させることで圧接力を解除させるクランプボルトと、を備え、前記クランプボルトの頭部はホルダ本体の内面に対して、正転時には面摩擦で圧接し、逆転時にはころがり摩擦で圧接すること、を特徴とする工具ホルダ。
【請求項４】 前記クランプボルトの頭部は、正転時には前方面部がホルダ本体の中心孔に形成した段差面に圧接し、逆転時にはホルダ本体の内周面に設けた回転自在な鋼球に圧接することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の工具ホルダ。
【請求項５】 前記クランプボルトの頭部は、ころがり摩擦で鋼球を介してホルダ本体の内周面に圧接するカラーが分離されていることを特徴とする請求項４記載の工具ホルダ。
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【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、工具ホルダとしては、図５に示すものが提供されていた。この工具ホルダは、引込みタイプとして構成されたもので、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２０と、プルスタッド３０とで構成されている。本体１の軸心部には先端から後端に貫通する中心孔４が形成されている。コレット１０は中心孔４の前部テーパ孔部４ａに装着され、後方（矢印Ａ方向）に付勢されることで切削工具４０のシャンク部４０ａを圧着保持する。ロッド１５の前部はコレット１０の後部に結合され、後部にはクランプボルト２０が螺着している。
【０００３】この工具ホルダにおいては、クランプボルト２０を矢印ａ方向に正転させることで、ロッド１５を介してコレット１０を後方に引き込み、コレット１０に切削工具４０に対する締付け力を付与する。工具４０を取り出す際には、クランプボルト２０を矢印ａとは逆方向に回転させることで、コレット１０の締付け力を解除する。なお、クランプボルト２０を回転させるには、プルスタッド３０を取り外して、図示しないＬ形レンチをボルト頭部２１の六角孔２２に嵌合するか、プルスタッド３０を装着した状態でＬ形レンチを貫通孔３１から挿入して六角孔２２に嵌合して行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上の構成からなる工具ホルダにおいて、クランプボルト２０を正／逆回転させるトルクに関しては、工具締付け時（コレット引込み時）よりも締付け解除時（コレット押出し時）の方が増大する。これは、クランプボルト２０を正転させてコレット１０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とに喰い付き現象が発生するからである。
【０００５】従って、工具取り外し時にクランプボルト２０を逆転させてもテーパ部１０ａとテーパ孔部４ａとの結合が離れず、この結合を解除するにはクランプボルト２０の頭部２１を後方から衝撃を加えてコレット１０を叩き出す必要がある。しかし、これでは作業性が悪いという問題点を有している。
【０００６】そのため、プルスタッド３０の先端面３０ａとクランプボルト２０の頭部２１とを近接して位置させ、プルスタッド３０を本体１に装着した状態でＬ形レンチを貫通孔３１から挿入してクランプボルト２０を逆転させる方法が提案されている（特開平８−１５０５０４号公報参照）。この方法では、クランプボルト２０を逆転させると、頭部２１がプルスタッド３０の先端面３０ａに圧接し、コレット１０が前方に押し出され、テーパ部１０ａとテーパ孔部４ａとの結合が解除されることになる。
【０００７】しかし、この方法においては、解除時に頭部２１とプルスタッド先端面３０ａとが面摩擦で圧接するため、クランプボルト２０を逆転させるのに非常に大きなトルクを必要とし、作業が困難であるという問題点を有している。
【０００８】そこで、本発明の目的は、切削工具に対する締付け力解除の作業性が容易な工具ホルダを提供することにある。
【０００９】
【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、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するホルダ本体と、このホルダ本体の前部に形成されたテーパ孔部に装着され、後方に付勢されることで切削工具の保持力を生じるコレットと、このコレットの後部に連結された状態でホルダ本体の中心孔内に軸方向に移動可能に装着されたロッドと、このロッドの後部に螺着された状態でホルダ本体の中心孔に後方から挿入され、正転させることでロッドを介してコレットに締付け力を付与し、逆転させることでコレットの締付け力を解除させるクランプボルトとを備え、クランプボルトの頭部はホルダ本体の内面に対して、正転時には面摩擦で圧接し、逆転時にはころがり摩擦で圧接することを特徴とする。前記ロッドを省略し、クランプボルトをコレットの後部に直接螺着させてもよい。
【００１０】以上の本発明においては、コレットの締付け力を解除する際、クランプボルトを逆転させると、クランプボルトの頭部はホルダ本体の内面に対してころがり摩擦で圧接し、コレットが前方に押し出される。ころがり摩擦は面摩擦に比べて摩擦抵抗が格段に小さく、小さいトルクでクランプボルトを逆転させることができる。
【００１１】従って、本発明によれば、切削工具を取り外す際にクランプボルトを逆転させるトルクが小さくて済み、かつ、クランプボルトを叩き出さなくても回転だけでコレットを押し出して締付け力を解除でき、作業性が良好である。
【００１２】さらに、本発明に係る工具ホルダは、コレットを用いることなく、ホルダ本体は前部に切削工具のテーパシャンク部が挿入されるテーパ孔部を有するものであっても、前記同様の作用効果を奏することができる。このものでは、クランプボルトは切削工具の後部に直接螺着されるか、ロッドを介して切削工具に結合されることになる。
【００１３】
【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。
【００１４】（第１実施形態、図１、図２参照）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３０とで構成されている。
【００１５】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。
【００１６】スプリングコレット１０は、テーパ部１０ａ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１０ａ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１４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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】以上の構成からなる工具ホルダにおいて、切削工具４０の着脱は以下のようにして行われる。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３０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は前方面部２６ａが中心孔４に形成した段差面４ｃに面摩擦で圧接し（図２参照）、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４０ａを締め付けて保持する。このとき、鋼球６と溝部２８との間には間隙αが存在し（図２参照）、鋼球６の摩擦抵抗は微々たるものである。
【００２０】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、前述のように、コレット１０を引き込んだときにテーパ孔部４ａとテーパ部１０ａ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。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の一側面２８ａ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２８，５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との喰い付き現象を離脱させるためのトルクは、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。
【００２１】（第２実施形態、図３参照）本第２実施形態は、前記クランプボルト２５の頭部２６からカラー５０を分離したもので、その他の構成は前記第１実施形態と同様である。従って、図３において図１と同一部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。カラー５０は、貫通孔５１を有し、外周面には断面半円形の環状溝部５２が形成されている。鋼球６は溝部５２とホルダ本体１の環状溝部５とに挿入されており、カラー５０は鋼球６を介して回転自在であり、かつ、軸方向には移動することはない。
【００２２】この第２実施形態において、切削工具４０の着脱はカラー５０の貫通孔５１を通じて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を正転／逆転させて行うことは前記第１実施形態と同様である。締付け力を解除する際、クランプボルト２５は間隙βだけ後方へ移動し、頭部２６の後端面とカラー５０の前端面とが面摩擦で圧接し、この摩擦抵抗でカラー５０がクランプボルト２５と一体的に回転する。カラー５０がクランプボルト２５と面摩擦で一体化するとクランプボルト２５の後退は阻止され、鋼球６によるころがり摩擦でクランプボルト２５及びカラー５０が一体的に逆転し、コレット１０が前方に押し出されて切削工具４０に対する締付け力を解除する。
【００２３】（第３実施形態、図４参照）本第３実施形態も引込みタイプの工具ホルダであるが、切削工具４５をコレットではなく、ホルダ本体６０の中心孔６４に形成したテーパ孔部６４ａで直接保持する点で前記第１、第２実施形態と異なっている。切削工具４５はテーパ孔部６４ａと嵌合するテーパシャンク部４６を有し、後部にはねじ部４７が形成されている。
【００２４】クランプボルト５５は図１に示したクランプボルト２５と同様に、六角孔５７と環状溝部５８を形成した頭部５６とねじ部５９とからなり、ねじ部５９は切削工具４５のねじ部４７に螺着している。また、溝部５８とホルダ本体６０の中心孔６４の内周面に形成した環状溝部６５には鋼球６が装着されている。
【００２５】締付け時において、クランプボルト５５を矢印ａ方向に正転させると、頭部５６がホルダ本体６０の中心孔６４に形成した段差面６４ｃと面摩擦で圧接すること、及び、解除時において逆転させると、頭部５６が鋼球６を介して溝部６５ところがり摩擦で圧接することは前記第１、第２実施形態と同様である。
【００２６】なお、本第３実施形態においても、前記第２実施形態に示したように、クランプボルト５５の頭部５６からカラーを分離してもよい。また、クランプボルト５５を中間ロッドを介して切削工具４５の後部に結合してもよい。
【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。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１２８６９８２
【氏名又は名称】株式会社エムエスティコーポレーション
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）７月２９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 武一
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| 【公開番号】 |
特開平１１−４２５０６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）２月１６日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２０３５５４ |
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