特許 7675767 静止工具ホルダの固定機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-01

(45)【発行日】2025-05-13

(54)【発明の名称】静止工具ホルダの固定機構

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/12 20060101AFI20250502BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/12 E

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023126116

(22)【出願日】2023-08-02

(65)【公開番号】P2025021975

(43)【公開日】2025-02-14

【審査請求日】2023-08-02

(73)【特許権者】

【識別番号】591028072

【氏名又は名称】株式会社日研工作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】弁理士法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中薗 隆美

(72)【発明者】

【氏名】宮島 義嗣

(72)【発明者】

【氏名】中野 雄平

【審査官】戸塚 優

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－２６７３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１５９０９６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－０１９６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２２３８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０５－０７０８４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－０１９６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１０３７５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ ３／１２

Ｂ２３Ｂ３１／１１７

Ｂ２３Ｂ３１／０２

Ｂ２３Ｄ１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静止工具および回転工具を選択的に使用可能な工作機械に用いられるものであり、１８０°対称の位置に設けられる一対のキーを有する主軸と、前記主軸に付設されるハウジングと、回転工具ホルダ用のキー溝の製作公差よりも小さい製作公差で製作される静止工具ホルダ用のキー溝を有する静止工具ホルダとを備え、回転軸線に対して直交する方向から前記静止工具ホルダを前記ハウジングに対して固定する静止工具ホルダの固定機構において、
前記一対のキーのうち一方のキーであり、前記工作機械の主軸の端面に設けられる第１のキーと、
前記主軸に固定される工具ホルダのフランジ部に設けられ、前記第１のキーと係合する第１のキー溝と、
前記ハウジングに設けられ、前記工具ホルダの回転軸線に対して直交する方向に移動可能な係合ピンと、
前記工具ホルダに設けられ、前記係合ピンと係合する係合穴とを備え、
前記係合ピンと前記係合穴との係合により前記工具ホルダの回転が抑制され、
前記第１のキーの幅寸法がＡであり、
前記工具ホルダの第１のキー溝の幅寸法がＢであり、その公差がｂ１からｂ２の範囲であり、
規格品の工具ホルダのキー溝の幅寸法がＣであり、その公差がｃ１からｃ２の範囲である場合において、
前記第１のキー、前記規格品の工具ホルダのキー溝、および前記工具ホルダの第１のキー溝の幅寸法は、Ｃ≧Ｂ＞Ａの関係が成立し、
前記規格品の工具ホルダのキー溝、および、前記工具ホルダの第１のキー溝の公差は、［ｃ２－ｃ１］＞［ｂ２－ｂ１］の関係が成立し、
前記係合ピンは、前記ハウジングに取り付けられる筐体を介して軸方向に移動可能に支持されており、
前記筐体は、回転軸線に対して直交する方向に対して位置調節可能に前記ハウジングに取り付けられている、静止工具ホルダの固定機構。

【請求項2】

静止工具および回転工具を選択的に使用可能な工作機械に用いられるものであり、１８０°対称の位置に設けられる一対のキーを有する主軸と、前記主軸に付設されるハウジングと、回転工具ホルダ用のキー溝の製作公差よりも小さい製作公差で製作される静止工具ホルダ用のキー溝を有する静止工具ホルダとを備え、回転軸線に対して直交する方向から前記静止工具ホルダを前記ハウジングに対して固定する静止工具ホルダの固定機構において、
前記一対のキーのうち一方のキーであり、前記工作機械の主軸の端面に設けられる第１のキーと、
前記主軸に固定される工具ホルダのフランジ部に設けられ、前記第１のキーと係合する第１のキー溝と、
前記ハウジングに設けられる係合ピンと、
前記工具ホルダに設けられ、前記係合ピンと係合する係合穴とを備え、
前記係合ピンと前記係合穴との係合により前記工具ホルダの回転が抑制され、
前記第１のキーの幅寸法がＡであり、
前記工具ホルダの第１のキー溝の幅寸法がＢであり、その公差がｂ１からｂ２の範囲であり、
規格品の工具ホルダのキー溝の幅寸法がＣであり、その公差がｃ１からｃ２の範囲である場合において、
前記第１のキー、前記規格品の工具ホルダのキー溝、および前記工具ホルダの第１のキー溝の幅寸法は、Ｃ≧Ｂ＞Ａの関係が成立し、
前記規格品の工具ホルダのキー溝、および、前記工具ホルダの第１のキー溝の公差は、［ｃ２－ｃ１］＞［ｂ２－ｂ１］の関係が成立し、
前記一対のキーのうち他方のキーであり、前記第１のキーに対して周方向に１８０°の位置に設けられる第２のキーと、前記第２のキーと係合する第２のキー溝とをさらに備え、
前記第２のキーの幅寸法および公差は、前記規格品の工具ホルダと同じであり、
前記第１のキーを前記第１のキー溝に係合した状態であり、かつ、前記第２のキーを前記第２のキー溝に係合した状態において、
前記第２のキーの回転軸線方向の長さは、前記第１のキーよりも長く、
前記第１のキーの前記主軸側の端部の位置は、前記第２のキーの前記主軸側の端部の位置と同一である、静止工具ホルダの固定機構。

【請求項3】

前記係合ピンは、前記工具ホルダの回転軸線に対して直交する方向に移動可能に設けられる、請求項２に記載の静止工具ホルダの固定機構。

【請求項4】

前記係合ピンは、軸方向先端側に向かって細くなるテーパ形状を含み、
前記係合穴は、前記係合ピンのテーパ形状と同じ角度のテーパ穴を含む、請求項１または２に記載の静止工具ホルダの固定機構。

【請求項5】

前記係合ピンは、軸方向先端側に向かって細くなるテーパ形状を含み、前記ハウジングに取り付けられる前記筐体を介して軸方向に移動可能に支持されており、
前記筐体は、前記係合ピンのテーパ形状と係合可能であり、前記係合ピンのテーパ形状と同じ角度のテーパ孔を含む、請求項１に記載の静止工具ホルダの固定機構。

【請求項6】

前記係合ピンと前記係合穴とが係合された状態か否かを判定する判定部と、
前記判定部によって、前記係合ピンと前記係合穴とが係合された状態であると判定されたことに応じて、前記工作機械の主軸の回転を電気的に制御する制御部とをさらに備える、請求項１または２に記載の静止工具ホルダの固定機構。

【請求項7】

前記第２のキーは、先細りのテーパ形状の先端部を含み、
前記第２のキー溝は、その受入端が前記第２のキーを受け入れるようにテーパ状に形成されている、請求項２に記載の静止工具ホルダの固定機構。

【請求項8】

前記係合ピンは、前記ハウジングに取り付けられる筐体を介して軸方向に移動可能に支持されており、
前記筐体は、回転軸線に対して直交する方向に対して位置調節可能に前記ハウジングに取り付けられている、請求項１または２に記載の静止工具ホルダの固定機構。

【請求項9】

前記係合ピンの中心と前記係合穴の中心とを一致させる位置合わせ機構をさらに備える、請求項１または２に記載の静止工具ホルダの固定機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、静止工具ホルダの固定機構に関し、特に静止工具および回転工具を選択的に使用可能な工作機械に用いられる静止工具ホルダの固定機構に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２００４－１４２０５３号公報（特許文献１）および実開平５－８０６３６号公報（特許文献２）などに開示されているように、たとえば工作機械のマシニングセンタの主軸端面に設けられているキーを、工具ホルダのフランジ部に設けられているキー溝に嵌め合わせることで、主軸の回転駆動力を滑りなく工具ホルダに伝えることが知られている。

【0003】

工作機械のキーおよび工具ホルダのキー溝の寸法および公差は、それぞれ規格で定められている。たとえば、静止工具用の規格として、ＩＳＯ１２１６４－３においてＨＳＫ－Ｔシャンクが挙げられる。ＨＳＫ－Ｔシャンクは、マシニングセンタと旋盤の両方の機能を備える機械である複合加工機において用いられる静止工具用シャンクである。この規格では、キーとキー溝の公差を小さくすることで、主軸と工具ホルダを一体化し、工具ホルダの刃先の位相の変化を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－１４２０５３号公報

【文献】実開平５－８０６３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、重切削を行う機会が増加してきている。主軸を回転不可にクランプした場合、規格品のＨＳＫ－Ｔシャンクを使用して重切削が行える。しかし、小型工作機械の場合、クランプ機構を設けることは機械的に困難である。そのため、主軸を回転不可にクランプしないで、主軸のサーボロック機能をオフにした場合、重切削による推力により、主軸とともに工具ホルダが回される可能性がある。また、主軸のサーボロック機能をオンにした場合であっても、切削する際に発生する振動によって、主軸と工具ホルダに微振動が発生する場合がある。

【0006】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、安定した重切削をすることが可能な静止工具ホルダの固定機構を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この目的のため本発明の一態様に係る静止工具ホルダの固定機構は、静止工具および回転工具を選択的に使用可能な工作機械に用いられるものであり、１８０°対称の位置に設けられる一対のキーを有する主軸と、主軸に付設されるハウジングと、回転工具ホルダ用のキー溝の製作公差よりも小さい製作公差で製作される静止工具ホルダ用のキー溝を有する静止工具ホルダとを備え、回転軸線に対して直交する方向から静止工具ホルダをハウジングに対して固定する静止工具ホルダの固定機構において、工作機械の主軸の端面に設けられる第１のキーと、主軸に固定される工具ホルダのフランジ部に設けられ、第１のキーと係合する第１のキー溝と、工作機械の主軸を支持するハウジングに設けられる係合ピンと、工具ホルダに設けられ、係合ピンと係合する係合穴とを備え、係合ピンと係合穴との係合により工具ホルダの回転が抑制され、第１のキーの幅寸法がＡであり、工具ホルダの第１のキー溝の幅寸法がＢであり、その公差がｂ１からｂ２の範囲であり、規格品の工具ホルダのキー溝の幅寸法がＣであり、その公差がｃ１からｃ２の範囲である場合において、第１のキー、規格品の工具ホルダのキー溝、および工具ホルダの第１のキー溝の幅寸法は、Ｃ≧Ｂ＞Ａの関係が成立し、規格品の工具ホルダのキー溝、および、工具ホルダの第１のキー溝の公差は、［ｃ２－ｃ１］＞［ｂ２－ｂ１］の関係が成立する。

【0008】

好ましくは、係合ピンは、工具ホルダの回転軸線に対して直交する方向に移動可能に設けられる。

【0009】

好ましくは、係合ピンは、軸方向先端側に向かって細くなるテーパ形状を含み、係合穴は、係合ピンのテーパ形状と同じ角度のテーパ穴を含む。

【0010】

好ましくは、係合ピンは、軸方向先端側に向かって細くなるテーパ形状を含み、ハウジングに取り付けられる筐体を介して軸方向に移動可能に支持されており、筐体は、係合ピンのテーパ形状と同じ角度のテーパ孔を含む。

【0011】

好ましくは、係合ピンと係合穴とが係合された状態か否かを判定する判定部と、判定部によって、係合ピンと係合穴とが係合された状態であると判定されたことに応じて、工作機械の主軸の回転を機械的に制御する制御部とをさらに備える。

【0012】

好ましくは、第１のキーに対して周方向に１８０°の位置に設けられる第２のキーと、第２のキーと係合する第２のキー溝とをさらに備え、第２のキーの幅寸法および公差は、規格品の工具ホルダと同じである。

【0013】

好ましくは、第２のキーの回転軸線方向の長さは、第１のキーよりも長い。

【0014】

好ましくは、第２のキーは、先細りのテーパ形状の先端部を含み、第２のキー溝は、その受入端が第２のキーを受け入れるようにテーパ状に形成されている。

【0015】

好ましくは、係合ピンは、ハウジングに取り付けられる筐体を介して軸方向に移動可能に支持されており、筐体は、軸方向に位置調節可能にハウジングに取り付けられている。

【0016】

好ましくは、係合ピンの中心と係合穴の中心とを一致させる位置合わせ機構をさらに備える。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、安定した重切削をすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施の形態１に係る静止工具ホルダの固定機構を示す正面図である。

【図2】実施の形態１に係る静止工具ホルダの固定機構を示す正面図であり、工作機械から工具ホルダを取り外した状態を示している。

【図3】図２の矢印ＩＩＩから見た、主軸端面の底面図である。

【図4】図３の矢印ＩＶから見た、第１のキーの側面図である。

【図5】図３の矢印Ｖから見た、第２のキーの側面図である。

【図6】ＪＩＳ規格のＢ６３４０を示す図であり、（Ａ）は規格品の断面図および底面図であり、（Ｂ）はその規格表におけるＢＴ３０の幅寸法および公差の抜粋である。

【図7】図２の矢印ＶＩＩから見た、工具ホルダの平面図である。

【図8】図７の矢印ＶＩＩＩから見た、第１のキー溝の側面図である。

【図9】図７の矢印ＩＸから見た、第２のキー溝の側面図である。

【図10】ＭＡＳ ＢＴ規格の４０３－１９８２を示す図であり、（Ａ）は規格品の正面図および平面図であり、（Ｂ）はその規格表におけるＢＴ３０の幅寸法および公差の抜粋である。

【図11】第１のキーと第１のキー溝との関係、および、第２のキーと第２のキー溝との関係を示す模式図である。

【図12】実施の形態２に係る静止工具ホルダの固定機構を示す正面図である。

【図13】実施の形態３に係る静止工具ホルダの固定機構を示す正面図である。

【図14】実施の形態４に係る静止工具ホルダの固定機構を示す正面図である。

【図15】実施の形態５に係る静止工具ホルダの固定機構を示す図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は図１５（Ａ）の矢印ＸＶｂから見た筐体の平面図である。

【図16】実施の形態６に係る静止工具ホルダの固定機構を示す正面図である。

【図17】図１６の丸部分を拡大して示す図である。

【図18】実施の形態６の工具ホルダ本体の側面図である。

【図19】実施の形態６の位置合わせ機構の一部を取り出して示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0020】

＜実施の形態１＞
図１～図２を参照して、本発明の実施の形態１に係る静止工具ホルダの固定機構について説明する。なお、図１および図２の一点鎖線Ｏは、工作機械の回転軸線であり、図１の二点鎖線Ｏは、旋削対象物であるワークの回転軸線である。また、図２は、図１の工具ホルダを工作機械の主軸から取り外した状態を示す図である。図１および図２の正面図では、理解容易のため、工作機械を断面図で示している。

【0021】

静止工具ホルダの固定機構は、静止工具および回転工具を選択的に使用可能な工作機械１で用いられるものであり、特に、その工作機械１で旋削を行うための静止工具を固定するためのものである。静止工具ホルダの固定機構は、１８０°対称の位置に設けられる一対のキーを有する主軸と、主軸に付設されるハウジングと、回転工具ホルダ用のキー溝の製作公差よりも小さい製作公差で製作される静止工具ホルダ用のキー溝を有する静止工具ホルダとを備え、回転軸線に対して直交する方向から静止工具ホルダをハウジングに対して固定するものである。

【0022】

工作機械１に取り付けた静止工具は、高速回転している加工対象物であるワーク１００に対して旋削を行う。静止工具ホルダの固定機構の説明に先立ち、工作機械１と静止工具ホルダ３に関して詳細に説明する。以下の説明において、静止工具ホルダ３を単に工具ホルダ３という。

【0023】

（工作機械について）
工作機械１は、たとえば、マシニングセンタと旋盤の両方の機能を備える複合機械である。工作機械１は、概略として、主軸ヘッド１０と、主軸ヘッド１０に対して回転可能に設けられる主軸１１とを備える。主軸ヘッド１０と主軸１１とは、複数のベアリング１３を介して接続されている。これにより、主軸１１は、固定されている主軸ヘッド１０に対して、回転可能に設けられる。

【0024】

主軸１１は、主軸１１の回転軸線に沿ってテーパ孔１２が設けられる。このテーパ孔１２は、後述する工具ホルダ３を取り付けるための穴であり、上方に向かって先細りの形状となっている。この主軸１１の端面には、周方向に対向して設けられる一対のキー１４，１５（キー１５については図３を参照）が設けられる。一対のキー１４，１５は、周方向１８０°の位置に設けられる。一対のキー１４，１５は、後述するキー溝３４，３５が係合する（キー溝３５については図７を参照）。なお、キー１４，１５は、主軸１１の端面に位置するものであるが、理解容易のため、図１および図２において、正面側に位置するキー１４に薄墨を付して示している。キー１４，１５については後述する。

【0025】

主軸ヘッド１０の側方には、ハウジング１８が取り付けられている。ハウジング１８の下方端部は、後述する工具ホルダ３のフランジ部３２の高さ寸法の分だけ、主軸ヘッド１０の下方端部よりも下方に位置する。これにより、ハウジング１８と主軸ヘッド１０との間には段差部が設けられる。また、主軸１１を回転可能に支持する主軸ヘッド１０はハウジングに含まれていてもよい。

【0026】

ハウジング１８の下端には、筐体１６が取り付けられている。筐体１６内には、工具ホルダの回転軸線に対して直行する方向に移動可能に設けられる係合ピン１７が設けられる。筐体１６内には、たとえばシリンダ室が設けられており、エアーまたは油圧などによって、係合ピン１７としてのピストンが回転軸線に対して直行する方向（左右方向）の直線運動に変換される。係合ピン１７については後述する。

【0027】

（工具ホルダについて）
工具ホルダ３は、静止工具であり、回転しているワーク１００に対して旋削加工を行う際に用いられる。特に図２に示すように、工具ホルダ３は、概略として、テーパシャンク部３０と、フランジ部３２と、工具ホルダ本体３６とを備える。テーパシャンク部３０は、工作機械１の主軸１１に設けられるテーパ孔１２と同一の傾斜である。テーパシャンク部３０の先端にはプルスタッド３１が設けられており、テーパシャンク部３０は、プルスタッド３１によりテーパ孔１２内に引き込まれてクランプされている。

【0028】

テーパシャンク部３０の下端には、フランジ部３２が設けられる。フランジ部３２は、回転軸線方向の中央部に位置し、外径方向に突出している。フランジ部３２には、上述した工作機械１のキー１４，１５と係合するキー溝３４，３５が設けられる（キー溝３５については図７を参照）。キー溝３４，３５は、フランジ部３２の上端縁から下方に向かって開口する凹部である。キー溝３４，３５については、後述する。

【0029】

フランジ部３２の下端には、工具ホルダ本体３６が設けられる。工具ホルダ本体３６の下端には、ワーク１００に対して旋削加工をするための切刃チップ３８が取り付けられている。切刃チップ３８は、工具ホルダ本体３６の側壁から側方に突出している。切刃チップ３８に対して周方向に１８０°の位置には、係合穴３７が設けられる。係合穴３７については後述する。

【0030】

（静止工具ホルダの固定機構について）
次に、図３～図１１をさらに参照して、静止工具ホルダの固定機構について詳細に説明する。静止工具ホルダの固定機構は、少なくとも２箇所の係合箇所により成立するものである。具体的には、静止工具ホルダの固定機構は、上述した、キー１４，１５と、キー溝３４，３５と、係合ピン１７と、係合穴３７とを備える。キー１４，１５はキー溝３４，３５に係合し、係合ピン１７は係合穴３７に係合する。

【0031】

キー１４，１５およびキー溝３４，３５の説明に先立ち、係合ピン１７と係合穴３７について説明する。図１および図２を参照して、係合ピン１７は、係合穴３７に係合し、係合ピン１７と係合穴３７との係合により工具ホルダ３の回転が抑制される。

【0032】

係合ピン１７は、左右方向に延びる棒状であり、その先端角部にアールが形成されておらず、角張った平坦形状である。係合穴３７は、係合ピン１７の先端を受け入れる深さを有する凹部である。係合穴３７は、係合ピン１７の先端形状に対応して角張った形状である。

【0033】

次に、図３～図６をさらに参照して、キー１４，１５について説明する。図３は、図２の矢印ＩＩＩから見た図であり、工作機械１の主軸１１の端面の底面図であり、図４は、図３の矢印ＩＶから見た図であり、第１のキー１４を示す側面図であり、図５は、図３の矢印Ｖから見た図であり、第２のキー１５を示す側面図である。図６は、ＪＩＳ規格のＢ６３４０を示す図である。

【0034】

上述のように、キー１４，１５は、工作機械１の主軸１１の端面に設けられるものである。図３に示すように、第１のキー１４および第２のキー１５は、周方向に１８０°の位置に対向して設けられる。

【0035】

図４に示す第１のキー１４は、幅寸法がＡであり、公差がａ１からａ２の範囲である。この幅寸法および公差は、図６に示すＪＩＳ規格のＢ６３４０によって定められている。図６によると、ＪＩＳ規格のＢ６３４０によって定められている幅寸法ｂは１５．９ｍｍであり、公差は－０．００８ｍｍから０ｍｍの範囲である。すなわち、本実施の形態の第１のキー１４の幅寸法Ａは１５．９ｍｍであり、公差ａ１は－０．００８ｍｍであり、公差ａ２は０ｍｍである。また、第１のキー１４の回転軸方向の長さ（高さ）はＤである。

【0036】

図５に示す第２のキー１５は、その先端が下方に向かって細くなるテーパ形状である。第２のキー１５は、テーパ形状の下部１５ａと、下部１５ａから上方に平行に延びる上部１５ｂとを含む。下部１５ａと上部１５ｂとの境界部は、第２のキー１５の上下方向途中に位置する。第２のキー１５の上部１５ｂは、第１のキー１４と同様の幅寸法および公差で形成される。すなわち、幅寸法Ａは１５．９ｍｍであり、公差ａ１は－０．００８ｍｍであり、公差ａ２は０ｍｍである。当然のことではあるが、下部１５ａがテーパ形状であるため、下部１５ａの幅寸法は、上部１５ｂの幅寸法よりも小さい。

【0037】

また、第２のキー１５の回転軸方向の長さ（高さ）はＥであり、下部１５ａの高さはＥ１であり、上部１５ｂの高さはＥ２である。上部１５ｂの高さＥ２は、上述した第１のキー１４の高さＤと同じである。すなわち、第２のキー１５の高さＥは、第１のキー１４の高さＤよりも高い。

【0038】

次に、図７～図１０を参照してキー溝３４，３５について説明する。図７は、図２の矢印ＶＩＩから見た図であり、工具ホルダ３の平面図であり、図８は、図７の矢印ＶＩＩＩから見た図であり、第１のキー溝３４を示す側面図であり、図９は、図７の矢印ＩＸから見た図であり、第２のキー溝３５を示す側面図である。図１０は、ＭＡＳ ＢＴ規格の４０３－１９８２を示す図である。

【0039】

図７に示すように、キー溝３４，３５は、主軸１１に固定される工具ホルダ３のフランジ部３２に設けられる。キー溝３４，３５は、周方向に１８０°の位置に設けられる。

【0040】

図８に示すように、第１のキー溝３４は、フランジ部３２の上端縁から下方に向かって凹む形状である。第１のキー溝３４は、凹部形状であり、その下端部がアール形状であってもよい。第１のキー溝３４は、幅寸法がＢであり、公差がｂ１からｂ２の範囲である。この幅寸法および公差は、図１０に示すＭＡＳ ＢＴ規格の４０３－１９８２によって定められているものよりも幅狭で極小となるように設定されている。

【0041】

図１０によると、ＭＡＳ ＢＴ規格の４０３－１９８２で定められている幅寸法ｂは１６．１ｍｍであり、公差は０ｍｍから＋０．１８ｍｍの範囲である。すなわち、本実施における規格品の工具ホルダのキー溝の幅寸法Ｃは１６．１ｍｍであり、公差ｃ１は０ｍｍ、公差ｃ２は＋０．１８ｍｍである。これに対し、第１のキー溝３４は、ＭＡＳ規格で定めている幅寸法よりも狭くし、公差を極小にしている。具体的には、第１のキー溝３４の幅寸法Ｂを１５．９ｍｍにしている。この幅寸法Ｂは、第１のキー１４の幅寸法と１００μｍの単位では同一であるが、１００μｍ未満の単位においては、第１のキー１４の幅寸法Ａよりも大きい。第１のキー溝３４の公差を＋０．０４ｍｍから＋０．０６ｍｍの範囲、すなわち公差ｂ１を＋０．０４ｍｍ、公差ｂ２を＋０．０６ｍｍ以下にしている。

【0042】

図９に示す第２のキー溝３５は、第１のキー溝３４と同様に、フランジ部３２の上端から下端に向かって凹む形状であるが、上方が幅広に開口する形状であり、その受入端が第２のキー１５を受け入れるようにテーパ状に形成されている。具体的には、第２のキー溝３５は、上方から下方に向かって細くなる上側壁３５ａと、上側壁３５ａから下方に連なる下側壁３５ｂとを含む。上側壁３５ａ間の幅寸法は、下側壁３５ｂ間の幅寸法よりも大きい。第２のキー溝３５の下側壁３５ｂの幅寸法は、上述したＭＡＳ ＢＴ規格の４０３－１９８２で定められている幅寸法および公差で形成される。すなわち、下側壁３５ｂの幅寸法Ｃは１６．１ｍｍであり、公差は０ｍｍから＋０．１８ｍｍの範囲、すなわち公差ｃ１は０ｍｍ以上、公差ｃ２は＋０．１８ｍｍ以下である。

【0043】

以上より、第１のキー１４および第２のキー１５の幅寸法をＡ、第２のキー溝３５の幅寸法をＣ、第１のキー溝３４の幅寸法をＢとした場合に、幅寸法としてはＣ≧Ｂ＞Ａの関係が成立する。さらに、第１のキー溝３４の公差をｃ１からｃ２の範囲、第２のキー溝３５の公差をｂ１からｂ２の範囲にした場合に、公差としては、［ｃ２－ｃ１］＞［ｂ２－ｂ１］の関係が成立する。すなわち、第１のキー溝３４の幅寸法を規格品のキー溝の幅寸法よりも狭くし、第１のキー溝３４の公差を規格品のキー溝の公差よりも小さくして極小としている。

【0044】

図１１は、第１のキー１４および第１のキー溝３４の関係、第２のキー１５および第２のキー溝３５の関係を示す図である。図１１を参照して、キー１４，１５およびキー溝３４，３５の関係について説明する。

【0045】

第１のキー１４は、上述したＪＩＳ規格の規格品である。それに対し、第１のキー１４が係合する第１のキー溝３４は、上述したＨＳＫ規格の規格品よりも幅寸法を狭くし、公差を極小としたものである。そのため、第１のキー１４を第１のキー溝３４に係合させることで、規格品のキー溝を用いるよりも、主軸１１と工具ホルダ３を一体化することができる。

【0046】

第２のキー１５は、上述したＪＩＳ規格の規格品であるが、その先端に先細りのテーパ形状の下部１５ａが設けられている。さらに、第２のキー１５が係合する第２のキー溝３５は、下側壁３５ｂ間の幅寸法ＣがＨＳＫ規格の規格品と同じであるが、上側壁３５ａ間の幅寸法が下側壁３５ｂよりも大きい。そのため、第２のキー１５の中心位置と第２のキー溝３５の中心位置が多少ずれていたとしても、第２のキー１５のテーパ形状の下部１５ａが第２のキー溝３５の上側壁３５ａに受け入れられるため、第２のキー１５と第２のキー溝３５は、係合することができる。このように、第２のキー１５と第２のキー溝３５は、第２のキー１５を挿入する際に中心位置に案内するガイドとして機能する。

【0047】

第１のキー溝３４の幅寸法を狭くし、公差を極小とすれば、第１のキー溝３４と第１のキー１４との隙間を小さくすることができるため、工作機械１と工具ホルダ３を一体にすることが可能である。しかし、第１のキー溝３４に加え、第２のキー溝３５まで規格品よりも幅寸法を狭くし、公差を極小とすれば、位置合わせが困難となり、第２のキー１５が第２のキー溝３５に嵌りにくくなる場合がありえる。そこで、第２のキー溝３５を従来の規格品の幅寸法と公差にすることで、第２のキー１５が第２のキー溝３５の下側壁３５ｂのテーパ形状に嵌め合されることで、第２のキー１５が第２のキー溝３５の中心に案内されるため、幅寸法を狭くし、公差を小さくした第１のキー溝３４にも第１のキー１４を容易に係合させることができる。

【0048】

本実施の形態の静止工具ホルダの固定機構は、一対のキー１４，１５と一対のキー溝３４，３５により係合されるものであるが、一方のキー溝を規格品の幅寸法および公差とし、他方のキー溝を規格品の幅寸法および公差よりも小さくすることで、規格品と同一の幅寸法と公差である一方のキー溝（規格品）がガイドとなり、規格品よりも幅寸法を狭くし、公差を極小とした、他方のキー溝の係合を容易にすることができる。このように、本実施の形態は、一対で設けられるキー溝の幅寸法および公差を同一にするのではなく、異ならせたことに特徴がある。

【0049】

さらに、第２のキー１５の高さＥは、第１のキー１４の高さＤよりもテーパ形状の下部１５ａの高さＥ１の分だけ長く形成される。これにより、工具ホルダ３を主軸１１に取り付ける際に、位置決めの機能を有する第１のキー１４が第１のキー溝３４に挿入される前に、ガイドの機能を有する第２のキー１５が第２のキー溝３５に挿入されるため、第２のキー１５を第２のキー溝３５の中心に案内することができる。

【0050】

以上から、本実施の形態の静止工具ホルダの固定機構は、キー１４，１５とキー溝３４，３５との係合で主軸１１と工具ホルダ３を一体化し、係合ピン１７と係合穴３７との係合でハウジング１８と工具ホルダ３とを一体化することができるため、重切削の際に工具ホルダ３が回転するおそれがなく、微振動も発生しないため、安定した重切削をすることが可能となる。また、キー１４，１５とキー溝３４，３５とは、回転軸線方向の係合であるのに対し、係合ピン１７と係合穴３７とは回転軸線方向に直交する方向の係合であり、係合方向が異なる。この点でも、工作機械１と工具ホルダ３との一体化を強化することができる。

【0051】

＜実施の形態２＞
図１２を参照して、本発明の実施の形態２に係る静止工具ホルダの固定機構について説明する。図１２は、実施の形態２に係る静止工具ホルダの固定機構を示す正面図である。実施の形態１と実施の形態２とは、係合ピン１７，１７Ａの先端の形状および係合穴３７，３７Ａの形状が異なる。以下において、実施の形態１で示した構造との相違点のみ説明する。

【0052】

本実施の形態の係合ピン１７Ａの先端は、軸方向先端側に向かって細くなるテーパ形状である。それに対し、係合穴３７Ａは、係合ピン１７Ａのテーパ形状と同じ角度のテーパ穴である。なお、係合ピン１７Ａの先端は尖っておらず、平坦になっており、係合穴３７Ａの底部は、その係合ピン１７Ａの先端に対応して平坦になっている。

【0053】

これにより、係合ピン１７Ａと係合穴３７Ａがテーパ結合となるため、より剛性が向上する。さらに、係合ピン１７Ａの中心位置が係合穴３７Ａの中心位置とずれていた場合でも、係合ピン１７Ａを係合穴３７Ａに挿入することができる。

【0054】

＜実施の形態３＞
図１３を参照して、本発明の実施の形態３に係る静止工具ホルダの固定機構について説明する。図１３は、実施の形態３に係る静止工具ホルダの固定機構を示す正面図である。実施の形態２と実施の形態３とは、係合ピン１７Ａ，１７Ｂのテーパ形状が設けられる箇所が異なる。以下において、実施の形態２で示した構造との相違点のみ説明する。

【0055】

本実施の形態の係合ピン１７Ｂの長手方向途中位置には、軸方向先端側に向かって細くなるテーパ形状のテーパ部２０Ｂが設けられる。テーパ部２０Ｂは、係合ピン１７Ｂの外周に沿って全周に設けられる。係合ピン１７Ｂは、テーパ部２０Ｂを境界として、工具ホルダ３側が細く、シリンダ側が太い形状である。また、係合ピン１７Ｂの先端は、実施の形態１の係合ピン１７と同様に平坦であり、実施の形態２の係合ピン１７Ａのようにテーパ形状になっていなくてもよい。

【0056】

筐体１６Ｂは、係合ピン１７Ｂのテーパ部２０Ｂと同じ角度のテーパ孔１９Ｂを含む。テーパ孔１９Ｂは、係合ピン１７Ｂを係合穴３７に係合させた状態で、テーパ部２０Ｂと当接する位置に設けられる。本実施の形態においても、係合ピン１７Ｂのテーパ部２０Ｂと筐体１６Ｂのテーパ孔１９Ｂとがテーパ結合となるため、より剛性が向上する。

【0057】

＜実施の形態４＞
図１４を参照して、本発明の実施の形態４に係る静止工具ホルダの固定機構について説明する。図１４は、実施の形態４に係る静止工具ホルダの固定機構を示す正面図である。実施の形態１と実施の形態４とは、近接スイッチ２１Ｃが設けられる点が異なる。以下において、実施の形態１で示した構造との相違点のみ説明する。

【0058】

本実施の形態の係合ピン１７の後端に位置する箇所には、近接スイッチ２１Ｃが設けられる。近接スイッチ２１Ｃは、係合ピン１７が係合穴３７に係合している場合に、工作機械１の主軸１１の回転を電気的にロックするものである。具体的には、近接スイッチ２１Ｃは、インタロックであり、図示しない判定部と、制御部とを備える。判定部は、係合ピン１７と係合穴３７とが係合された状態か否かを判定する。制御部は、判定部によって、係合ピン１７と係合穴３７とが係合された状態であると判定されたことに応じて、工作機械１の主軸１１の回転を電気的に制御する。

【0059】

近接スイッチ２１Ｃが設けられることで、旋削加工中に、誤って工作機械１の主軸１１が回転しないようにすることができる。本実施の形態によれば、キー１４，１５およびキー溝３４，３５、係合ピン１７および係合穴３７に加えて、工作機械１の主軸１１が回転しないように電気的に制御することができる。

【0060】

＜実施の形態５＞
図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）を参照して、本発明の実施の形態５に係る静止工具ホルダの固定機構について説明する。図１５（Ａ）は、実施の形態５に係る静止工具ホルダの固定機構を示す正面図であり、図１５（Ｂ）は、筐体だけ取り出して示す平面図である。実施の形態１と実施の形態５とは、筐体１６Ｄの取り付け方法において異なる。以下において、実施の形態１で示した構造との相違点のみ詳細に説明する。

【0061】

上述した実施の形態１の筐体１６は、ハウジング１８に対して移動しないように固定されていた。それに対し、本実施の形態の筐体１６Ｄは、ハウジング１８に対して、長孔４０Ｄと、取付ボルト４１Ｄと、調節ピン４２Ｄとを介して取り付けられている。図１５（Ｂ）に示すように、長孔４０Ｄは、筐体１６Ｄの上面の角部４箇所に設けられており、回転軸線に直交する方向に延びている。図１５（Ａ）に示すように、長孔４０Ｄには、取付ボルト４１Ｄが下方から上方に向かって貫通している。調節ピン４２Ｄは、回転軸線に直交する方向に延び、ハウジング１８Ｄの側壁２２Ｄを貫通し、筐体１６Ｄの側方に当接している。これにより、筐体１６Ｄは、ハウジング１８に対して左右方向に位置変更可能に固定される。

【0062】

図１に示すように、係合ピン１７を係合穴３７に係合させる際に、工具ホルダ３および主軸１１に応力がかかり、工具ホルダ３が変位し、切刃チップ３８が所定の箇所から移動する場合がある。そうすると、ワーク１００に対する精密な旋削が十分に行えない。さらに、主軸１１のベアリング１３にも負荷がかかるおそれがある。

【0063】

そこで、本実施の形態では、切刃チップ３８の位置を測定するダイヤルゲージ１０１Ｄを工具ホルダ本体３６に配置する。係合穴３７に係合ピン１７を係合させ、ダイヤルゲージ１０１Ｄで工具ホルダ本体３６の位置を計測し、正しい位置であると判断された場合に、調節ピン４２Ｄで筐体１６Ｄとハウジング１８Ｄの位置を固定する。

【0064】

本実施の形態は、筐体１６Ｄが、ハウジング１８Ｄに対して、長孔４０Ｄ、取付ボルト４１Ｄ、および調節ピン４２Ｄを介して取り付けられているため、係合ピン１７が必要以上に工具ホルダ３を押して、工具ホルダ３が変位することを防止することができる。これにより、より精密な切削加工が可能となる。

【0065】

＜実施の形態６＞
図１６～図１９を参照して、本発明の実施の形態６に係る静止工具ホルダの固定機構について説明する。図１６は、実施の形態６に係る静止工具ホルダの固定機構を示す側面図であり、図１７は、図１６の一点鎖線の丸部分の拡大図であり、図１８は、係合穴を示す側面図であり、図１９は、位置合わせ機構を示す斜視図である。実施の形態２と実施の形態６とは、係合ピン１７，１７Ｅの先端がテーパ形状である点で共通するが、実施の形態６が位置合わせ機構６０Ｅを有する点において異なる。以下において、実施の形態１で示した構造との相違点のみ詳細に説明する。

【0066】

本実施の形態は、係合ピン１７Ｅの中心と係合穴３７Ｅの中心とを一致させる位置合わせ機構６０Ｅを備える。位置合わせ機構６０Ｅは、係合ピン１７Ｅと係合穴３７Ｅとの間に挟まれている。図１７および図１９に示すように、位置合わせ機構６０Ｅは、板状部６１Ｅと、板状部６１Ｅから工具ホルダ３側に突出する筒状部６２Ｅとを備える。板状部６１Ｅには、４つの長孔６４Ｅと、その長孔６４Ｅを貫通して位置合わせ機構６０Ｅを工具ホルダ本体３６Ｅに固定する４つの取付ボルト６５Ｅとが設けられる。図１９において、４つの長孔６４Ｅは、板状部６１Ｅの横方向に沿って延びているが、縦方向に延びていてもよい。

【0067】

位置合わせ機構６０Ｅは、係合ピン１７Ｅの中心と係合穴３７Ｅとの中心を一致させるものである。位置合わせ機構６０Ｅは、芯合わせ機構ともいう。位置合わせ機構６０Ｅは、板状部６１Ｅが長孔６４Ｅおよび取付ボルト６５Ｅにより工具ホルダ本体３６Ｅに対して固定されることで、位置合わせ機構６０Ｅは、工具ホルダ本体３６に対して移動可能に支持される。板状部６１Ｅおよび筒状部６２Ｅには、係合ピン１７Ｅと係合する穴部６３Ｅが形成される。穴部６３Ｅは、有底穴であり、係合ピン１７Ｅと同様の形状であり、係合ピン１７Ｅのテーパ形状と同じ角度のテーパ穴である。筒状部６２Ｅは、係合穴３７Ｅ内を移動可能に支持されるために、係合穴３７Ｅよりも小さい。

【0068】

図１７および図１８に示すように、係合穴３７Ｅと工具ホルダ本体３６との輪郭部分には、凹部５１Ｅと、凹部５１Ｅ内に設けられる４つの取付穴５２Ｅが設けられる。図１８に示すように、凹部５１Ｅは、位置合わせ機構６０Ｅの板状部６１Ｅが位置する領域であり、側面視における板状部６１Ｅの形状と略同一の矩形形状である。凹部５１Ｅは、板状部６１Ｅを移動可能に支持するために、板状部６１Ｅの形状よりも大きい。

【0069】

たとえば、実施の形態２のように、係合ピン１７Ａの先端がテーパ形状である場合に以下の懸念点がある。具体的には、係合ピン１７Ａが係合穴３７Ａの中心に対してラジアル方向または上下方向にずれてしまっている場合、係合ピン１７Ａを係合穴３７Ａに係合させる際に、工具ホルダ３を強く押すと、係合ピン１７Ａの先端のテーパ形状の向きに沿って工具ホルダ３が回されてしまい、工具ホルダおよび主軸の位相が変化する場合がある。

【0070】

それに対し、本実施の形態では、係合ピン１７Ｅと係合穴３７Ｅとの間に係合ピンの中心と係合穴の中心とを一致させる位置合わせ機構６０Ｅを設けた。具体的には、凹部５１Ｅを板状部６１Ｅより大きくし、係合穴３７Ｅを筒状部６２Ｅよりも大きく形成しているため、長孔６４Ｅの分だけラジアル方向または上下方向に移動可能となる。そのため、係合ピン１７Ｅの中心と係合穴３７Ｅの中心とを一致させることができる。

【0071】

＜変形例について＞
なお、実施の形態１の静止工具ホルダの固定機構では、キー１４，１５とキー溝３４，３５が周方向に１８０°の位置にそれぞれ設けられ、第２のキー溝３５が規格品の幅寸法Ｃおよび公差ｃ１からｃ２の範囲であり、第１のキー溝３４が規格品の幅寸法Ｃよりも狭い幅寸法Ｂであり、規格品の公差よりも極小であるｂ１からｂ２の範囲であるとしたが、２つのキー溝３４，３５ともに規格品の幅寸法よりも狭く、公差を極小にしてもよい。いずれのキー溝３４，３５とも規格品よりも幅寸法を狭く、公差を極小にすることで、主軸１１と工具ホルダ３をより一体化することができるため、より安定した重旋削をすることが可能となる。

【0072】

実施の形態１の第２のキー溝３５は、図９に示すように、上方が幅広に開口する形状であるとしたが、第１のキー溝３４と同じ形状であってもよく、その形状に限定されない。また、実施の形態１の第２のキー１５は、その高さが第１のキー１４よりも高い形状であったが、たとえば、第２のキー１５と第１のキー１４の高さはほぼ同じであってもよい。

【0073】

上記実施の形態の静止工具ホルダの固定機構は、キーとキー溝が２つずつ設けられていたが、その構成に限定されるものではなく、たとえばキーとキー溝がそれぞれ１つだけ設けられていてもよいし、３つ以上設けられていてもよく、キーとキー溝の数については限定されない。

【0074】

上記実施の形態の係合ピンは、工具ホルダ３の回転軸線に対して直交する方向に移動可能に設けられていたが、その移動方向に限定されるものではなく、たとえば回転軸線の方向に移動可能に、つまり上下方向に移動可能に設けられていてもよい。

【0075】

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、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。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本発明は、静止工具および回転工具を選択的に使用可能な工作機械において有利に利用される。

【符号の説明】

【0077】

１ 工作機械、３ 静止工具ホルダ（工具ホルダ）、１１ 主軸、１４ 第１のキー、１５ 第２のキー、１６，１６Ｂ，１６Ｄ 筐体、１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｅ 係合ピン、１８，１８Ｄ ハウジング、３２ フランジ部、３４ 第１のキー溝、３５ 第２のキー溝、３７，３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｅ 係合穴、４０Ｅ 位置合わせ機構。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】