JP5753261B2 - ホルダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、工具挿入部に挿入されたエンドミルなどの切削工具を把持するホルダ装置に関するもので、内部に保持した流体など圧力媒体の圧力を操作することにより工具挿入部を変形させ、切削工具の被把持部に圧力を加えて把持するホルダ装置に関する。

圧力媒体を利用するホルダ装置は、切削工具を把持する把持部の肉厚を薄くして変形を容易にし、支持部は圧力の損失を防ぐためにできる限り変形しないように肉厚にしている。このように、ホルダ装置の支持部の外径は工具の円筒部の軸径に対して大きくなっているが、小径の切削工具に対して支持部の外径が大きいと加工物の狭い溝形状を加工する際には干渉が起きやすくなる。

このような細長い構造に適した圧力媒体を利用するホルダ装置として、供給された圧力を圧力室と圧力発生装置との間の軸方向距離にわたって伝達すべく圧力案内系を有し、該案内系はチャック軸線に対し同心的に環状に配置された密閉隙間や通路により形成されている（特許文献１参照）ものが知られている。

特表２００７−５３１６３４号公報

特許文献１の液圧伸縮式工具チャックは、工具側端に配置され圧力室で取り囲まれた伸縮スリーブと、チャック軸線に関して伸縮スリーブから軸方向に間隔を隔てた圧力発生装置と、該圧力発生装置から圧力室に圧力を伝達するための圧力案内系とを備え、伸縮スリーブが圧力室内に収容された圧力媒体の作用下で工具を締付け固定すべく半径方向に変形可能にする。ここで、圧力室は本体に一体の締付けスリーブの端部と締付けスリーブの内周側に配置された伸縮スリーブとの間に形成されており、圧力案内系は締付けスリーブの内周面においてチャック軸線に対し同心的な環状隙間により形成されている。

しかしながら、上記の構成によれば、圧力室と圧力発生装置との間の軸方向の距離が長いために、本体と締付けスリーブはともに細くて長い軸や穴を形成することになり、このような細径長尺の加工によりチャック部の真円度や円筒度、チャック軸線に対する振れ精度などを高めようとすると困難を極める。また、圧力室が本体に一体の締付けスリーブの端部と伸縮スリーブとの間に形成されており、締付けスリーブは全体的には剛性が高い方が好ましい。一方、締付けスリーブの端部の圧力室が形成される部分については、伸縮スリーブを変形させる上で剛性が低い方が好ましい場合がある。

本発明は、細長い被把持体の把持に適した圧力媒体を利用しつつ、本体に対する細径長尺の加工が不要であり、かつ圧力室の形成部にスリーブの変形に適した材料の使用が可能なホルダ装置の提供を目的とする。

本発明に係るホルダ装置の第１特徴構成は、圧力媒体の作用で被把持体を締付け固定すべく径方向に変形可能なホルダ装置であって、筒部を有する本体と、前記筒部に挿入配置され前記被把持体を把持するスリーブと、前記筒部に連設され、前記スリーブの径方向外側に配置された支持部と、前記支持部と前記スリーブとの間に周設される圧力室と、を備え、前記筒部に、前記圧力室に前記圧力媒体を供給する圧力案内路が形成され、前記支持部の内周面を介して前記圧力案内路と前記圧力室とが連通する点にある。

本構成では、ホルダ装置の端部が本体、スリーブ、及び支持部によって形成され、特に先端部は本体とは別体のスリーブと支持部とによって構成される。このため、細長い構造に適した圧力媒体を利用するホルダ装置であっても、支持部に対して細径の加工を行うことにより本体に対する細径長尺の加工が不要となる。また、本体とは別体のスリーブと支持部とを用いることで、本体とは異なる材料をスリーブと支持部とに用いることができる。これにより、スリーブと支持部とを各種材料から選択することでスリーブと支持部との最適な組合せでスリーブの変形を容易に制御できる。その結果、スリーブの圧縮・膨張機能が良好になり、被把持体を強固に保持することができる。

また、本体、スリーブ及び支持部のうち、本体に圧力案内路が備えられ、スリーブ及び支持部の２部材によって圧力室が形成されるため、圧力案内路は剛性を有する本体に形成され、圧力室については材料選択が可能なスリーブと支持部とによりスリーブの変形に適した形状に形成される。その結果、圧力案内路の加工が容易となり、圧力室の加工精度を向上させることができる。

本発明に係るホルダ装置の第２特徴構成は、前記本体の回転軸芯から径方向における前記圧力室までの距離が前記回転軸芯から径方向における前記圧力案内路までの距離よりも短い点にある。

スリーブは、その材料特性に鑑み変形する部分の肉厚を薄くして膨張程度の設定を自由に行う。このため、圧力室は通常、本体の回転軸芯から径方向において距離が短い位置に設けられる。そのため、本構成では、本体の回転軸芯から径方向における圧力室までの距離が回転軸芯から径方向における圧力案内路までの距離よりも短く構成してある。また、圧力案内路は本体のうち肉厚の筒部の適切な位置に径の大きい空間を形成できるので、圧力室への迅速な圧力供給が可能となる。また、本体は厚みが十分に確保できるため、圧力案内路を形成する上で本体への孔開け加工が容易になる。

本発明に係るホルダ装置の第３特徴構成は、前記圧力案内路と前記圧力室との間に、前記本体の端面及び前記支持部の端面に囲まれた環状の圧力媒体貯留空間が形成してある点にある。

本構成の如く、圧力案内路と圧力室との間に、本体の端面及び支持部の端面に囲まれた環状空間部が形成してあると、圧力案内路の液圧が環状空間部を介してスリーブの周方向に広がるため、圧力室の液圧が周方向全体に行渡りやすい。その結果、被把持体を周方向全体からの均等な圧力によって把持することができる。

ホルダ装置全体の側断面図である。 ホルダ装置の先端部の側断面図である。 別実施形態におけるホルダ装置の先端部の側断面図である。

以下、本発明の実施形態として、ねじ操作式のホルダ装置を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るホルダ装置１は、本体２と、本体２の筒部２ａの先端側に配置されるスリーブ３と、スリーブ３の外周側に周設される支持部９と、本体２の後端側に突設され工作機械のスピンドルに嵌合されるシャンク５とを備えており、本体２の中間部にマニュピレーター把持用の溝６が形成されている。

スリーブ３は、切削工具などの被把持体７を収容して嵌合するための筒孔４を備える。また、スリーブ３の外周には、スリーブ３の筒孔４の内周面を全周にわたって囲むように圧力室８が設けられており、圧力室８の外周に圧力室８を覆う支持部９が備えられている。

本体２は、その外周面から径方向に向かう雌ネジ孔１０と、雌ネジ孔１０と圧力室８とを連通させる圧力発生室１１とを有する圧力発生装置Ｐが備えられている。雌ネジ孔１０及び圧力発生室１１には、ネジ棒１２が装着される。ネジ棒１２には、頭部１２ａと頭部１２ａよりも小径の先端部１２ｂとを備える。ネジ棒１２の頭部１２ａには、雄ネジ部が形成されており、ネジ棒１２の先端部１２ｂの外周面には、Ｏリングなどのシール部材１３が設けられている。圧力発生室１１の内径は、雌ネジ孔１０の内径よりも小さく設定されている。

ネジ棒１２をその先端部１２ｂから雌ネジ孔１０に挿入して、頭部１２ａの雄ネジ部を雌ネジ孔１０に螺入しながらネジ棒１２の先端部１２ｂを圧力発生室１１に押し込むことによって、先端部１２ｂのシール部材１３が圧力発生室１１の内周面の全周にわたって密着する。その結果、圧力発生室１１から圧力室８にわたって水や油などの流体（圧力媒体）１４が封入される。

図１に示すように、レンチＴをネジ棒１２の頭部１２ａに嵌合させてネジ棒１２の軸心周りに回転操作することによって、ネジ棒１２の雌ネジ孔１０及び圧力発生室１１に対するねじ込み量を調節することができる。

ネジ棒１２のねじ込み量を増加させて圧力発生室１１の容積を減少させると、圧力発生室１１と圧力室８とにわたって封入される流体１４の圧力が上昇する。これにより、スリーブ３が筒孔４側に膨張して、スリーブ３の筒孔４に嵌合させた被把持体７を強力に把持する。

一方、ネジ棒１２のねじ込み量を減少させて圧力発生室１１の容積を増加させると、圧力発生室１１と圧力室８とにわたって封入される流体１４の圧力が低下する。これにより、スリーブ３が圧力室８側に復帰し、スリーブ３の筒孔４に嵌合させた被把持体７を取り外すことができるようになる。

スリーブ３は、軸心方向における中央部分に圧力室８側に向けて突出する台形凸部３ａが設けられ、台形凸部３ａの軸心方向における両側部分に肉薄部３ｃ、３ｄが形成されている。このため、圧力室８内の圧力を増加させると、スリーブ３において肉薄部３ｃ、３ｄが特に大きく筒孔４側に膨張し、被把持体７は主に肉薄部３ｃ、３ｄの支持によって把持される。

ホルダ装置１の先端部を形成するには、まず、本体２と支持部９とを固着し、その後、先端側からスリーブ３を挿入し、スリーブ３を本体２及び支持部９に固着する。

本体２は、軸方向に平行な圧力案内路１５を備えている。圧力案内路１５は、圧力室８とは本体２の回転軸芯から径方向において異なる位置にドリル等で加工して配設されており、本体２と支持部９との間に形成された環状の圧力媒体貯留空間１６に連通している。圧力媒体貯留空間１６は、本体２の端面及び支持部９の端面に囲まれて形成されており、本体２の外周面と支持部９の内周面との間に形成された連通路１７を介して圧力室８に連通している。このように、支持部９の端面を利用して環状の圧力媒体貯留空間１６が形成されていると、圧力案内路１５の液圧が環状の圧力媒体貯留空間１６を介してスリーブ３の周方向に広がるため、圧力室８の液圧が周方向全体に行渡りやすい。その結果、被把持体７を周方向全体からの均等な圧力によって把持できる。

本構成では、ホルダ装置１の端部を本体２、スリーブ３、及び支持部９によって形成し、特に先端部は本体２とは別体のスリーブ３と支持部９とにより構成する。このため、細長い構造に適した圧力媒体を利用するホルダ装置１であっても、支持部９に対して細径の加工することにより本体２に対する細径の加工が不要となる。また、本体２とは別体のスリーブ３と支持部９とを用いることで、本体２とは異なる材料をスリーブ３と支持部９とに用いることができる。これにより、スリーブ３を各種材料から選択することでスリーブ３と支持部９との最適な組合せでスリーブ３の変形を容易に制御できる。その結果、スリーブ３の圧縮・膨張機能が良好になり、被把持体７を強固に保持することができる。

また、本体２に圧力案内路１５が形成され、支持部９の内周面とスリーブ３の外周面との間の軸方向において圧力室８が形成されている。これにより、圧力案内路１５は剛性を有する本体２に形成され、圧力室８については材料選択が可能なスリーブ３と支持部９とによりスリーブ３の変形に適した形状に形成される。その結果、圧力案内路１５の加工が容易となり、圧力室８の加工精度を向上させることができる。

また、圧力案内路１５が圧力室８とは本体２の回転軸芯から径方向において異なる位置に配設されているので、本体２における圧力案内路１５の位置が自由に設定できる。
スリーブ３は、その材料特性に鑑み変形する部分の肉厚を薄くして膨張程度の設定を自由に行う。このため、圧力室８は本体２の回転軸芯から径方向において距離が短い位置に設けられている。一方、圧力案内路１５は本体２の厚み中心部に形成された径の大きい空間であるので、圧力室８への迅速な圧力供給が可能となる。

〔他の実施形態〕
（１）上記の実施形態では、圧力案内路１５と圧力室８との間に連通路１７を備える構成を示したが、図３に示すように、本体２の長さを長くし支持部９を短くするようにして、圧力室８からの反力を本体２で受けるようにしてもよい。

（２）上記の実施形態では、スリーブ３の外周側に支持部９を配置して圧力室８をスリーブ３の外周面と支持部９の内周面との間に形成する例を示したが、スリーブ３の内周側に支持部９を配置して圧力室８をスリーブ３の内周面と支持部９の外周面との間に形成してもよい。なお、この場合は、圧力室８内の圧力媒体の作用によりスリーブ３の外径を拡径させて被把持体７を把持する。

（３）上記の実施形態では、スリーブ３と支持部９とにより圧力室８を形成する例を示したが、圧力室８はスリーブ３と、本体２及び支持部９によって形成してもよい。

（４）スリーブ３の軸心方向における中央部分に、圧力室８側に向けてなだらかに盛り上がる凸部を形成してもよい。これにより、圧力室８内の圧力を増加させると、スリーブ３の全体が筒孔４側に膨張する。スリーブ３の軸心方向における中央部分は、凸部を有しない平坦な形状であってもよい。

本発明は、切削工具などを工作機械のスピンドルに装着するため使用される様々なホルダ装置に適用することができる。

１ ホルダ装置
２ 本体
３ スリーブ
４ 筒孔
７ 被把持体
８ 圧力室
９ 支持部
１４ 流体（圧力媒体）
１５ 圧力案内路
１６ 圧力媒体貯留空間
Ｐ 圧力発生装置

Claims (3)

1. 圧力媒体の作用で被把持体を締付け固定すべく径方向に変形可能なホルダ装置であって、
   筒部を有する本体と、
   前記筒部に挿入配置され前記被把持体を把持するスリーブと、
   前記筒部に連設され、前記スリーブの径方向外側に配置された支持部と、
   前記支持部と前記スリーブとの間に周設される圧力室と、を備え、
   前記筒部に、前記圧力室に前記圧力媒体を供給する圧力案内路が形成され、
   前記支持部の内周面を介して前記圧力案内路と前記圧力室とが連通するホルダ装置。
2. 前記本体の回転軸芯から径方向における前記圧力室までの距離が前記回転軸芯から径方向における前記圧力案内路までの距離よりも短い請求項１記載のホルダ装置。
3. 前記圧力案内路と前記圧力室との間に、前記本体の端面及び前記支持部の端面に囲まれた環状の圧力媒体貯留空間が形成してある請求項１又は２記載のホルダ装置。

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