JP2577907B2 - 工具ホルダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばマシニングセンタのようにプルスタ
ッドボルトを用いて工具を固定し、かつATC装置即ち自
動工具交換装置によって工具を交換し、ツールマガジン
に刃具をストックしておく方式の工作機械に使用される
工具ホルダに関するものである。

［従来の技術］ 近年の機械加工では、加工時間の短縮が強く要望され
るにつれて、機械主軸の回転数は高くなり送り速度は早
くなりつつある。

このような工作機械の高速化及び早送り化に対応する
ため、工具ホルダには高剛性と高精度の性能が求められ
ている。即ち、高剛性は早送りによる負荷の増大に耐え
るために不可欠な要件であり、また高精度は高速回転に
伴って発生する信号によって加工精度が低下することを
防止するために必要である。

一方、マシニングセンタ等のようにプルスタッドボル
トを用いて工具ホルダを固定する工作機械においては、
プルスタッドボルトを工具ホルダにねじ嵌合によって固
定し、プルスタッドボルトを工作機械の引張り機構によ
り引き込んで工具ホルダごと機械主軸に固定するように
している。従って、工具ホルダに刃具を固定するには別
の取付手段が必要とされ、その代表的なものとしてモー
ルステーパホルダが知られている。

この方式のものは刃具を機械主軸に高精度にかつ高剛
性に取り付け得るという優れた長所を有しているが、刃
具の交換時に工具ホルダ全体を機械主軸から外す必要が
あり、重量物の移動運搬を余儀なくされるという短所を
有している。また、刃具の交換ごとに工具長が変わるの
で、その都度データを変更しなければならないという欠
点もある。更に、刃具の摩耗に対し再研削長を考慮して
最初は刃具全長を長目に設定しなけれがならないので、
剛性の面から見ても不利になる。

そこで、刃具の摩耗分は刃具を前に出すことにより補
正し、必要な一定の工具長を常に確保してデータの変更
を不要とし、また工具交換時はホルダ全体を機械から外
さずに交換できるようにした所謂クイックチェンジスタ
ブホルダも採用されているが、この方式のものは刃具の
固定力が弱く、またクリアランスがあるため剛性と精度
を高くできないという欠点がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、機械主軸に刃具を取り付けている状
態では、機械側の引張り機構によりホルダ本体と刃具ホ
ルダとを強固に固定し、ツールマガジンでの待機状態で
はホルダ本体と刃具ホルダとの固定力を弱くして、極く
小さな力により刃具を容易に交換できるようにした工具
ホルダを提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、工作機
械の主軸軸穴に嵌挿されるホルダ本体の前側内部に着脱
自在に嵌合された刃具ホルダの後端部を、前記ホルダ本
体の後側内部に前記ホルダ本体に対し回転不能にかつ軸
方向に若干移動可能に嵌合されたプルスタッドボルトの
前端部に、前記刃具ホルダ側を４分の１回転することに
より軸方向に着脱自在に連結する手段と、前記刃具ホル
ダの前端側外周に軸方向へ摺動自在に設けたドライブリ
ングと前記ホルダ本体との間に設け回転方向に連結する
手段とを有し、前記プルスタッドボルトを前記工作機械
側の引張り機構によって引き込むとき、前記刃具ホルダ
を前記主軸側に更に引き込むことにより前記ホルダ本体
を前記主軸軸穴に固定することを特徴とする工具ホルダ
である。

［発明の実施例］ 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明に係る工具ホルダの一実施例を示し、
機械主軸Ｓの軸穴に嵌挿されるホルダ本体１の後側内部
には、機械側の引張り機構によって引き込まれるプルス
タッドボルト２が嵌合され、かつその前側内部にはドリ
ル等の刃具Ｔを把持する刃具ホルダ３が着脱自在に嵌合
されている。ホルダ本体１は機械主軸Ｓの軸穴に着脱可
能に嵌合されるシャンク部４に続いてフランジ部５を有
し、かつ先端にはトルク伝達用のキー溝６が設けられて
いる。また、ホルダ本体１には刃具ホルダ３を嵌合する
孔として、先端の開口から徐々に内径を小さくしたテー
パ孔７に続いてストレート孔８が設けられ、このストレ
ート孔８はホルダ本体１の後端に開口するプルスタッド
ボルト嵌合孔8aに連通している。プルスタッドボルト２
はピン９によりホルダ本体１に対して回転不能に、また
軸方向には若干移動できるように装着されている。プル
スタッドボルト２の後端部は、周知のように工作機械側
の引張機構と係合できるように所定の形状とされている
が、その先端部は刃具ホルダ３の後端部と係合できるよ
うに第２図に示すような形状になっている。即ち、比較
的直径の大きな大径円柱部10から先端にかけて、小径円
柱部11及び中径フランジ部12が設けられ、この中径フラ
ンジ部12の外周面の両側には平行な面取部12a、12bが設
けられている。この面取部12a、12bの間隔W2は小径円柱
部11の直径と同等又は幾らか大きい程度になっている。
一方、この中径フランジ部12と係合する刃具ホルダ３の
後端には、第３図に示すように間隔W2よりも僅かに大き
な幅W3を有する凹溝13が設けられ、この凹溝13の奥部内
面には中径フランジ部12を係止するための内孔14が設け
られている。

第４図（ａ）、（ｂ）は中径フランジ部12と内孔14と
の寸法関係を示し、中径フランジ部12の直径D2は内孔14
の内径D3よりも小さく、かつ凹溝13の幅W3よりは大きく
なっている。従って、中径フランジ部12の面取部12a、1
2bに凹溝13を合わせて嵌合した後に、これらを相対的に
約90度回転させれば、中径フランジ部12は内孔14内に嵌
合して状態で内孔14の外壁部15に繋止される。

なお、刃具ホルダ３の先端附近の外周には、キー溝６
に嵌合する突出キー16を備えた略円筒状のドライブリン
グ17が摺動自在に嵌合されている。このドライブリング
17はスプリング18によって常時キー溝６側に押圧されて
いるが、第５図に示すように刃具ホルダ３側に設けられ
たトルク伝達用のフランジ19によって一定限度以上の移
動が規制されている。突出キー16はフランジ19に設けら
れた切欠部19aを通ってフランジ19によりも機械側へ突
出され、その突出部分がキー溝６に嵌合されるようにな
っている。また、刃具ホルダ３の内部には、周知のよう
に刃具Ｔを固着するためのテーパ面を有するコレット20
が挿入されており、刃具ホルダ３の先端に取り付けたロ
ックナット21を締め付け又は緩めることによって、コレ
ット20を刃具ホルダ３に着脱されるようになっている。

刃具Ｔをコレット20を用いて固定した刃具ホルダ３を
ホルダ本体１に取り付ける場合には、凹溝13と中径フラ
ンジ部12の面取部12a、12bの位相を合わせて刃具ホルダ
３をホルダ本体１に挿入し、その後に刃具ホルダ３をホ
ルダ本体１に対して約90度回動すれば、前述のように中
径フランジ部12が内孔14に係合し、刃具ホルダ３は多少
のがたはあるものの軸方向の移動は不能になる。このと
き、ドライブリング17の突出キー16がキー溝６に嵌合す
るように、相互の位相が決められている。

この状態では、刃具ホルダ３はホルダ本体１に緩く係
合されているが、回転方向及び軸方向は共に拘束されて
いる。この状態で機械主軸Ｓに装着し、周知のように機
械側に設けられている引張り機構によってプルスタッド
ボルト２を引き込むと、刃具ホルダ３も共に引き込ま
れ、刃具ホルダ３を介して刃具ホルダ１も強固に固定さ
れる。

また、刃具ホルダ３の交換は機外で行うため、ホルダ
本体１と刃具ホルダ３とは前述のように緩く係合されて
いるから、ドライブリング17をスプリング18の弾力に抗
して刃具Ｔの方向に動かすことによりキー溝６と突出キ
ー16との係合を解き、次に約90度回動することによって
刃具ホルダ３とプルスタッドボルト２との係合を外せ
ば、刃具ホルダ３をホルダ本体１からそのまま抜き出す
ことができる。

上述の実施例では、プルスタッドボルト２と刃具ホル
ダ３との係合部において、中径フランジ部12をプルスタ
ッドボルト２側に設け、凹溝13を刃具ホルダ３側に設け
た場合を示したが、その関係を逆にしてもよい。即ち、
プルスタッドボルト２側に凹溝13を、刃具ホルダ３側に
中径フランジ部12を設けても同様な係合を実施すること
ができる。

また、第１図においてホルダ本体１と刃具ホルダ３と
の軸方向の当りはテーパ孔７のテーパ面になっている
が、テーパ面によらずに、フランジ端面当りとしてもよ
い。なお、第１図では刃具Ｔはドリル刃の場合を示して
いるが、リーマ、エンドミル等の種々の刃具にも適用で
きることは云うまでもない。更に、刃具ホルダは実施例
に示したようなコレットチャックに限定されず、例えば
刃具と一体化されたホルダでも同様に適用することがで
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る工具ホルダは、機械
主軸に取り付けた状態では工作機械側の引張り機構によ
ってホルダ本体及び刃具ホルダを強固に固定することが
できる。一方、ツールマガジンに刃具を待機させた状態
では、ホルダ本体と刃具ホルダとの間の係合が緩くなっ
ているので、特殊な用具を用いることなく、軽い力で刃
具を容易に交換することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る工具ホルダの実施例を示すものであ
り、第１図は断面図、第２図、第３図はそれぞれプルス
タッドボルトとの係合部の斜視図、第４図（ａ）、
（ｂ）は係合部の寸法関係の説明図、第５図はトルク伝
達手段の斜視図である。 符号１はホルダ本体、２はプルスタッドボルト、３は刃
具ホルダ、６はキー溝、10は大径円柱部、11は小径円柱
部、12は中径フランジ部、13は凹溝、14は内孔、15は外
壁部、16は突出キー、17はドライブリング、18はスプリ
ング、19はフランジ、20はコレット、21はロックナット
である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械の主軸軸穴に嵌挿されるホルダ本
   体の前側内部に着脱自在に嵌合された刃具ホルダの後端
   部を、前記ホルダ本体の後側内部に前記ホルダ本体に対
   し回転不能にかつ軸方向に若干移動可能に嵌合されたプ
   ルスタッドボルトの前端部に、前記刃具ホルダ側を４分
   の１回転することにより軸方向に着脱自在に連結する手
   段と、前記刃具ホルダの前端側外周に軸方向へ摺動自在
   に設けたドライブリングと前記ホルダ本体との間に設け
   回転方向に連結する手段とを有し、前記プルスタッドボ
   ルトを前記工作機械側の引張り機構によって引き込むと
   き、前記刃具ホルダを前記主軸側に更に引き込むことに
   より前記ホルダ本体を前記主軸軸穴に固定することを特
   徴とする工具ホルダ。