JP2001310228A - 工具保持具及び工具保持具の装着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工に適した高速の回転速度で主軸２を回し
た場合に、主軸２の開口部８の側が、遠心力の作用を受
けて拡張しても、本体６におけるシャンク部１０の外周
面１０ａの全面は、テーパ孔３の内周面３ａの全面に当
接し、両者が一体化した状態で回転するようにした工具
保持具を提供しようとする 【解決手段】シャンク部の外周面１０ａの傾斜の形状
を、テーパ孔３に対してシャンク部３を装着完了した回
転前の状態では、テーパ孔における開口部８に近い側の
内周面３Ｃにシャンク部の外周面１０ｃは密接するが、
テーパ孔における深部の側の内周面３ｂに対してシャン
ク部の深部側の外周面１０ｂは間隙を隔てるか、又は軽
く接触する程度になるように、テーパ孔の傾斜よりも大
きな傾斜にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工作機に対して夫々
異なる寸法の工具を交換的に取付ける場合に用いられる
工具保持具及び工具保持具の装着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より広く知られている工具保持具と
しては、図２に示されるものがある（例えば特開平７−
９６４３６号公報参照）。この図２において、１〜４は
工作機における周知の構成を示すもので、１はフレー
ム、２は回動自在の主軸、３は保持具装着用のテーパ孔
であって、テーパ孔３の内周面の傾斜は、周知の如く工
業規格に合致するように定められている。４は引具を示
す。次に保持具５において、６は本体、７は本体６の軸
線２ｂ方向の一端に備えた工具保持部で、例えば任意太
さのドリルを着脱自在に装着できるようにした周知のチ
ャック（図示省略）を工具保持部における支持部材１４
の先端に備える例を示す。この支持部材１４の元部は固
着ねじ１６を用いて、鍔部１７の開口部側１５に取替自
在に固着してある。１０は本体６の軸線方向の他端に備
えたシャンク部で、外周面１０ａは、テーパ孔３の内周
面の傾斜と同様に工業規格に合致するようにし、前記テ
ーパ孔３の内周面に対してぴったりと全面が密接するよ
うに対応テーパ状に形成してある。11はそれの内側の中
空部を示し、外周１０ａを前記テーパ孔３の内周面３ａ
に対して弾力的に圧接させる作用が生じる。12はシャン
ク部10の先端に備えた周知のプルスタッドを示す。この
種の工具保持具５は、工作機に対して夫々異なる寸法の
複数の工具（例えば太さの異なる複数のドリル）を交換
的に取付ける場合、それらの各寸法の工具を夫々上記の
ような構成の多数の工具保持具５に予め装着し、それら
をツールホルダーに整頓して準備しておく。そして、そ
れらの準備されている多数の工具保持具５から所望寸法
の工具が付いているものを選択し、それを工作機に取付
けることにより、どの寸法の工具でも全く同じ作業で取
付できる便利性がある。

【０００３】しかしながら図２に示される如く、加工作
業に先立っては、主軸２におけるテーパ孔３に対して、
工具が装着されている工具保持具のシャンク部１０を差
込み、プルスタッド１２を弾力的な引力を備える引具４
を用いて引込み、テーパ孔の内周面３ａに対してシャン
ク部の外周面１０ａを密着させて運転準備状態にする。
なお、かかる状態においては、主軸２における当て面２
ａに対して鍔部１７における当面２０は種々な機種によ
って当接する場合もあるし、僅かなギャップを残す場合
もあるし、さらにはその間に弾性部材を介在させる場合
もある。次にその後引き続き主軸２を高速回転させる。
回転速度が５０００〜１００００回転（毎分）の場合は
主軸２の軸芯２ｂに対して本体6における軸芯６ａは芯
振れなく一致した状態で適切に回転する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの従来の工具
保持具では、主軸の回転速度を順次高速化し、１５００
０、或いはそれからさらに２〜４００００回転（毎分）
に向けて高速回転化していくと、主軸２の先端側の太径
部２ｄ、即ち開口部８の側は、図3に示す如く遠心力の
作用を大きく受けて拡張する。一方、シャンク部１０の
深部の外周１０ｂに接する側、即ち、小径のテーパ孔の
深部内周面３ｂの側は比較的拡張することなくシャンク
部１０の深部１０ｂに接する当接状態を維持する。従っ
て、シャンク部１０の開口部８に近い側１０ｃは、図３
の如くテーパ孔の開口部に近い側が拡張されるので、そ
の内周面３ｃに当接することなく、図示の如く両者間に
は隙間９が形成される。係る状態で高速回転を持続し、
加工作業を続けると本体６の曲げ剛性は弱まり、俗に言
うビビリを生じる問題点がある。また主軸２に対する本
体の取付精度が悪くなり、軸芯２ｂに対して本体6にお
ける軸芯６ａは芯振れを生じ、加工不良品を発生させる
問題点があった。

【０００５】本件出願の工具保持具は、上記従来技術の
問題点を解決する為に提供するものである。本件出願の
目的は、加工に適した高速の回転速度で主軸を回した場
合に、上記のような事情から主軸の開口部の太径部２ｄ
の側が、遠心力の作用を大きく受けて拡張しても、本体
におけるシャンク部の外周面の全面は、テーパ孔の内周
面の全面に当接し、両者が理想的に一体化するようにし
た工具保持具を提供しようとするものである。他の目的
は、本体のシャンク部を 主軸のテーパ孔に装着する場
合、シャンク部の深部外周面と、テーパ孔の深部内周面
とは軽く或いはを少し間隙を隔てて装着し、シャンク部
の開口部側の外周面と、テーパ孔の開口部側の内周面と
は強くに密接常態となるように装着し、主軸を高速回転
にした時、本体におけるシャンク部の外周面の全面が、
テーパ孔の内周面の全面に当接して、両者が理想的に一
体化するようにした主軸に対する工具保持具の装着方法
を提供しようとするものである。他の目的及び利点は図
面及びそれに関連した以下の説明により容易に明らかに
なるであろう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明における工具保
持具は、本体の軸線方向の一端には工具保持部を備え、
本体の軸線方向の他端には、工作機の主軸の端部に備わ
っているテーパ孔に嵌合させるようにした対応テーパ形
状のシャンク部を備えている工具保持具において、上記
シャンク部の外周面の傾斜の形状は、テーパ孔に対して
シャンク部を装着完了した回転前の状態では、テーパ孔
における開口部に近い側の内周面にシャンク部の外周面
は密接するが、テーパ孔における深部の側の内周面に対
してシャンク部の深部側の外周面は間隙を隔てるか、又
は軽く接触する程度になるように、テーパ孔の傾斜より
も大きな傾斜にしたものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本願発明の実施の形態を示す
図面について説明する。図１において、前述の図２、図
３と同符号を付した構成、部材等の機能、性質、特徴等
は、以下に説明する構成において新規な部材、構成、組
合せ等の構成を除き、前述した説明と同旨と理解できる
ので、以下に於いて重複する説明は省略する。

【０００８】図１の工具保持具は、本体６の軸線６ａ方
向の一端には刃物を着脱自在に保持する為の工具保持部
７を備え、本体の軸線方向の他端には、工作機の主軸２
の端部に備わっているテーパ孔３に嵌合させるようにし
た対応テーパ形状のシャンク部１０を備えている。上記
シャンク部１０の外周面１０ａの傾斜の形状、即ち、軸
線６ａに対する角度は、上記テーパ孔３の内周面の傾斜
が工業規格に合致するように形成されている関係からし
て、外周面１０ａの傾斜は、工業規格において定められ
ている値よりもやや大きい値にしたものである。即ち、
図１（Ａ）の状態におけるテーパ孔３に対してシャンク
部１０を装着完了した状態（回転直前の状態）では、テ
ーパ孔３における開口部８に近い側の太径部２ｄの内周
面３ｃにシャンク部の外周面１０ｃは圧接状に密接する
が、テーパ孔における深部の側の細径部２ｅの内周面３
ｂに対してシャンク部の深部側の外周面１０ｂは微少な
間隙９ａを隔てるか、又は軽く接触する程度になるよう
に、テーパ孔３の内周面３ａの傾斜角度よりも大きな傾
斜角度にしてある。

【０００９】上記構成のものにあっては、図１（Ａ）
（Ｂ）に示す如く、工作機の主軸２の端部に備わってい
るテーパ孔３に嵌合させるように対応テーパ形状のシャ
ンク部１０を備えており、主軸の端部に備わっている引
具４によりプルスタッド１２を介して本体６を引込み、
シャンク部１０をテーパ孔３に図示の如く装着してい
る。この状態では、テーパ孔３における開口部８に近い
側の内周面３ｃにはシャンク部の外周面１０ｃを強く密
接させ、テーパ孔における深部の側の内周面３ｂに対し
ては、シャンク部の深部側の外周面１０ｂは微小な間隙
を隔てるか、又は軽く接触する程度に装着される。

【００１０】次に上記主軸２を高速回転させて、逐次速
度が上昇する（例えば１５０００回転／毎分に上昇す
る）に伴って、上記主軸２の開口部８側の太径部２ｄの
内周面３Ｃが遠心力の作用を受けて僅かに拡張する（例
えば１５０００回転／毎分に上昇すると、開口部８に近
い側の内周面３ｃの内径は１０ミクロンぐらい拡張す
る）。そうすると、上記の引き具4で引き込まれる方向
に力を受けていた本体６は、上記主軸２のテーパ孔３に
おける内周面３ａに沿ってほんの僅かに奥に向けて移動
し、テーパ孔における開口部８に近い側の内周面３ｃに
シャンク部の外周面１０ｃを圧接状態に密接させると共
に、テーパ孔における深部の側の内周面３ｂに対して
も、シャンク部の深部側の外周面１０ｂを圧接状態に密
着させる。その結果、上記主軸２の軸心２ｂと、工具保
持具の本体６の軸心６ａとは一致し、上記主軸２と、工
具保持具の本体６とは一体化し、両者の剛性はすこぶる
良好な状態となり、また取付け精度も高いものになる。

【００１１】なお、主軸２の回転速度については、上記
の例示した速度よりも高い速度で加工に供する場合があ
る。斯かる場合は、予定される速度に対応して予めテー
パ孔３における開口部８に近い側の内周面の拡張寸法は
分るので、それに対応させるシャンク部の外周面１０ａ
の傾斜を、テーパ孔３における開口部８に近い側の内周
面３ｃの拡張分だけ大きくしておくと良い。そのように
すると、主軸２の回転速度をより一層の高速回転にし
て、上記開口部８に近い側の内周面３ｃの拡張の度合い
がやや大きくなって、傾斜が大きくなっても、その傾斜
に対応するシャンク部の外周面１０ａの傾斜面は、シャ
ンク部が引具により引き込まれ、本体が僅かに移動する
程度で両者の傾斜面相互の密着性はよく、両者の一体性
はすこぶる良好なものにすることが出来る。上記の如く
主軸２の回転速度に対応して、両者の一体性が良好とな
るように本体６のシャンク部の外周形状（傾斜角度）を
適宜種々設定した場合は、その設定傾斜角度は微細なも
のであって目視判別は困難になる。この為、上記工具保
持具の本体６には、テーパ孔３の傾斜よりも大きな傾斜
にしてある上記シャンク部１０の外周面１０ａの傾斜の
度合を、工具保持具５の利用回転数を意味する数字、略
号又は記号で表示しておくとよい。このことは、上記シ
ャンク部１０の外周面１０ａの傾斜角度に代えて、「最
適利用の回転数」が取扱作業者に夫々理解できるよう
に、例えば図１（Ｂ）に表れるように、本体６の外周の
１部分２１に最適な、利用回転速度を実数で又は「２
万」等の略号で或は「II」等の記号等で表示しておくと
よい。そうすると作業者は主軸を２００００回転／毎分
で回転させるときと、主軸を３００００回転／毎分で回
転させるときでは、テーパ孔３における開口部８に近い
側の太径部２ｄの内周面３ｃの拡張の度合いが異なるこ
とを理解して、又は理解することなく、その回転速度に
対応する回転数の表示がなされている、例えば「２００
００ＲＰＭ」又は「３００００ＲＰＭ」と利用回転数の
表示がなされている工具保持具を選択利用して、両者の
一体性を密な状態にして利用できる。

【００１２】

【発明の効果】以上のように本願発明は、加工に適した
高速の回転速度で主軸２を回した場合に、主軸の開口部
８の側が、遠心力の作用を大きく受けて拡張しても、シ
ャンク部１０の外周面の形状は、予め、テーパ孔３にお
ける開口部に近い側の内周面３Ｃにシャンク部の外周面
１０Ｃは密接するが、テーパ孔における深部の側の内周
面３ｂに対してシャンク部の深部側の外周面１０ｂは間
隙を隔てるか、又は軽く接触する程度になるように、テ
ーパ孔の傾斜よりも大きな傾斜にしてあるから、本体６
におけるシャンク部１０の外周面の全面は、テーパ孔の
内周面の全面に当接し、両者が理想的に一体化して、す
こぶる良好な剛性を発揮し、また切削精度も向上するな
どの優れた効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、主軸に対して本体のシャンク部を装
着した状態を示す部分破断図。（Ｂ）は、主軸に対して
本体のシャンク部を装着して高速回転状態にした状態を
示す部分破断図。

【図２】主軸に対して本体のシャンク部を装着した状態
を示す従来例の部分破断図。

【図３】主軸に対して本体のシャンク部を装着して高速
回転状態にした状態を示す従来例の部分破断図。

【符号の説明】

１・・・フレーム、２・・・主軸、３・・・テーパー
孔、４・・・引具、５・・・工具保持具、６・・・本
体、７・・・工具保持部、８・・・開口部、９・・・間
隙、１０・・・シャンク部、１２・・・プルスタッド、
１７・・・鍔部、１８・・・凹溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体の軸線方向の一端には工具保持部を備
   え、本体の軸線方向の他端には、工作機の主軸の端部に
   備わっているテーパ孔に嵌合させるようにした対応テー
   パ形状のシャンク部を備えている工具保持具において、 上記シャンク部の外周面の傾斜の形状は、テーパ孔に対
   してシャンク部を装着完了した回転前の状態では、テー
   パ孔における開口部に近い側の内周面にシャンク部の外
   周面は密接するが、テーパ孔における深部の側の内周面
   に対してシャンク部の深部側の外周面は間隙を隔てる
   か、又は軽く接触する程度になるように、テーパ孔の傾
   斜よりも大きな傾斜にしてあることを特徴とする工具保
   持具。
2. 【請求項２】本体の軸線方向の一端には工具保持部を備
   え、本体の軸線方向の他端には、工作機の主軸の端部に
   備わっているテーパ孔に嵌合させるようにした対応テー
   パ形状のシャンク部を備えている工具保持具を、主軸の
   端部に備わっているテーパ孔に装着する工具保持具の装
   着方法において、テーパ孔における開口部に近い側の内
   周面にはシャンク部の外周面を密接させ、テーパ孔にお
   ける深部の側の内周面に対しては、シャンク部の深部側
   の外周面は間隙を隔てるか、又は軽く接触する程度に装
   着し、上記主軸を高速回転させて上記主軸の開口部側が
   拡張するに伴い、テーパ孔における開口部に近い側の内
   周面にシャンク部の外周面を密接させると共に、テーパ
   孔における深部の側の内周面に対しても、シャンク部の
   深部側の外周面を密着させ、上記主軸と工具保持具の本
   体とを一体化させるようにしたことを特徴とする主軸に
   対する工具保持具の装着方法。
3. 【請求項３】上記工具保持具の本体には、テーパ孔の傾
   斜よりも大きな傾斜にしてある上記シャンク部の外周面
   の傾斜の度合を、工具保持具の利用回転数を意味する数
   字、略号又は記号で表示したことを特徴とする請求項１
   記載の工具保持具。
4. 【請求項４】上記工具保持具の装着方法に用いられる工
   具保持具の本体においては、テーパ孔の傾斜よりも大き
   な傾斜にしてある上記シャンク部の外周面の傾斜の度合
   を、工具保持具の利用回転数を意味する数字、略号又は
   記号で表示した工具保持具を用いることを特徴とする請
   求項２記載の工具保持具の装着方法。