JP4048066B2

JP4048066B2 - 工具ホルダ

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Publication number: JP4048066B2
Application number: JP2002080601A
Authority: JP
Inventors: 秀仁三浦; 正明郡司
Original assignee: 株式会社池貝
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP2003275933A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを加工するための工具を保持する工具ホルダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の主軸等に装着され、保持した工具でワークの加工を行う工具ホルダが知られている。このような工具ホルダでワークに対して切削や孔明け等の複合的な加工を行うときには、各加工工程で必要な異なる種類の工具を、それぞれ工具ホルダに保持させて用意しておき、各加工工程に応じて工具ホルダを交換しながら前記ワークの加工を行っている。
【０００３】
しかしながら、多くの場合、従来の工具ホルダは、単一の工具ホルダには単一の工具しか保持されないのが一般的で、加工工程の数に応じた数の工具ホルダが必要となり、加工が切り替わる度に工具ホルダを交換する必要があるため、ワークの加工時間のさらなる短縮を図ることが困難で、コストも高くなるという問題がある。
【０００４】
また、異なる種類の複数の工具を保持させた工具ホルダも存在するが、各前記工具が前記工具ホルダに固定的に保持されているため、この工具ホルダを用いて行うことができる加工の種類が限定され、汎用的ではないという問題がある。例えば、ねじ孔の下孔加工を行うドリルの後端に、ねじ孔加工用のタップを一体に取り付けた複合加工工具が知られているが、このような工具は、単一種類のねじ孔加工にしか用いることができないという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点にかんがみてなされたもので、工具ホルダに保持させた同一種類又は異なる種類の工具を適宜に使い分けながら加工を行うことができ、工具ホルダを交換することなく複数の加工工程を連続して行うことができる汎用性に優れた工具ホルダの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の工具ホルダは、主軸と、この主軸の貫通孔内を挿通して設けられた回転自在な制御軸と、前記主軸と前記制御軸とを同期回転及び相対回転させる駆動制御手段とを有する工作機械の前記主軸に装着され、ワークを加工する工具を保持する工具ホルダにおいて、前記工具ホルダは異種又は同種の複数の工具を保持可能で、前記複数の工具のうち、少なくとも一つの工具を、他の工具による前記ワークの加工中に前記ワークと干渉しない格納位置と、前記ワークの加工が可能な突出位置との間で進退移動自在に保持する工具保持体と、前記制御軸と係脱自在に係合し、前記制御軸が前記主軸に対して相対的に回転したときに、前記制御軸の回転を前記工具保持体の進退移動に変換する変換手段とを有する構成としてある。
【０００７】
この構成によれば、単一の工具ホルダの複数の工具を切り替えながら、ワークの加工を行うことが可能になり、複数の工具による複合的な加工を、工具ホルダの交換をすることなく行うことができるようになる。
すなわち、前記工具保持体に保持させた一の工具を、ワークと干渉しない格納位置に格納した状態で、他の工具によるワークの加工を行い、この後、前記制御軸を主軸に対して相対的に回転させることで前記一の工具をワークの加工が可能な位置まで突出させて、当該一の工具でワークの加工を行うことが可能になる。
【０００８】
請求項２に記載の工具ホルダは、前記変換手段が、前記工具ホルダ内で回転自在に支持され、前記制御軸と係脱自在に係合する回転軸と、前記工具保持体に形成され、前記回転軸と螺合して前記回転軸の回転によって前記工具保持体を進退移動させるねじ孔とからなる構成としてある。
この構成によれば、前記制御軸が前記主軸に対して相対的に回転することで、前記回転軸が前記工具保持体に対して相対的に回転する。前記回転軸と前記工具保持体とは螺合しているので、前記回転軸の回転によるねじの作用により、前記前記工具保持体が進退移動する。
【０００９】
この場合、請求項３に記載するように、前記工具保持体に保持される工具が回転工具で、前記工具ホルダに保持される他の工具が切削工具であるようにするとよい。
このようにすることで、例えば、切削工具による座ぐり孔の加工後に、ドリル等の加工工具を格納位置から突出位置まで移動させ、前記座ぐり孔の底部に下孔等の加工を行うことができる。
【００１０】
請求項４に記載の工具ホルダは、前記変換手段が、前記工具ホルダ内で回転自在に支持され、前記制御軸と係脱自在に係合する回転軸と、この回転軸と螺合するねじ孔を有し、前記回転軸の軸線と同方向に進退移動する移動体と、この移動体の進退移動を、前記回転軸の軸線と交差する方向の前記工具保持体の進退移動に変換する第二の変換手段を有する構成としてある。
この構成によれば、回転軸の回転が変換手段によって移動体の進退移動に変換される。そして、この移動体の進退移動が、第二の変換手段によって前記回転軸と交差する方向の前記工具保持体の進退移動に変換される。
【００１１】
また、請求項５に記載するように、前記第二の変換手段は、前記移動体に形成された傾斜面と、前記工具保持体に形成され前記移動体の傾斜面と摺接する傾斜面とを有するように構成するとよい。
この構成によれば、前記移動体の進退移動にともなって、前記移動体の傾斜面に沿って前記工具保持体の傾斜面が摺動することで、前記工具保持体が前記主軸の軸線と交差する方向に進退移動する。
【００１２】
請求項６に記載の工具ホルダは、請求項１に記載の場合において、前記変換手段が、前記工具ホルダ内で回転自在に支持され、前記制御軸と係脱自在に係合する回転軸と、この回転軸に設けられ、前記工具保持体に常時連接する偏心カムとを有する構成してある。
この構成によれば、前記制御軸が前記主軸に対して相対的に回転すると、前記偏心カムが回転して工具保持部を進退移動させる。
請求項７に記載するように、前記工具保持体を前記偏心カムの周囲に複数設けた構成としてもよい。
このようにすることで、複数の工具を順次切り替えながら、複数の加工工程を連続して行うことができるようになる。
【００１３】
本発明の工具ホルダを装着する工作機械としては、請求項８に記載するように、径方向切り込み機能（Ｕ軸機能）を備えたものであるのが好ましい。
このようにすれば、本発明の工具ホルダを動作させるにあたり、既存のＵ軸機能をそのまま用いることができる。
また、この場合、請求項９に記載するように、前記工具ホルダが、工具を取り付ける工具取付ヘッドと、この工具取付ヘッドが着脱自在に取り付けられ、前記工作機械の主軸に装着されるホルダ本体と、前記制御軸と係合して前記制御軸の回転を伝達する回転軸とを有し、前記ホルダ本体と前記回転軸とを、径方向切り込み機能を備えた工具ホルダと共用させるようにするとよい。
このようにすることで、本発明の工具ホルダとＵ軸工具ホルダとを簡単に切り替えることが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の工具ホルダの好適な実施形態を、図面にしたがって詳細に説明する。
［第一の実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる工具ホルダの縦断面図、図２（ａ）は、図１のI-I方向断面図、図２（ｂ）は、図１のII-II方向断面図である。
なお、以下の説明において「前」と記載するときには図１の左側を、「後」と記載するときには図１の右側を指すものとする。
工具ホルダ１００は、ワークを切削加工する工具Ｔ１，Ｔ２を周面上に複数（この実施形態では三つ）保持する工具取付ヘッド１１０と、工作機械の主軸１０の工具装着孔１０ｂに挿入されるホルダ本体１５０と、このホルダ本体１５０の後端に取り付けられ、主軸貫通孔１０ａ内でコレットチャック等により把持されるプルスタット１７０とを有している。
【００１５】
図２（ｂ）に示すように、工具取付ヘッド１１０の前端側の外周面には、切削工具等の工具Ｔ２を取り付ける工具取付部１１４が、軸線Ｃの対称位置に二カ所形成され、各工具取付部１１４に工具Ｔ２がボルト等で取り付けられる。
また、工具取付ヘッド１１０，ホルダ本体１５０及びプルスタット１７０のそれぞれには、この工具ホルダ１００の軸線Ｃ上で連通する貫通孔１１０ａ，１５０ａ，１７０ａが形成されている。そして、この貫通孔１１０ａ，１５０ａ，１７０ａを挿通して、回転軸１２０が挿入されている。
【００１６】
この回転軸１２０は、主軸１０の軸線Ｃと同一の軸線上に位置し、ホルダ本体１５０の貫通孔１５０ａ内で、軸受１５２によって回転自在に支持されている。
さらに、回転軸１２０は、軸受１５２の後面と係合する鍔部１２４と、軸受１５２の前面から突出するねじ部１２２とを有していて、ねじ部１２２に螺入されたナット１２３と鍔部１２４とで軸受１５２を前後から挟み付けることで、前後方向の移動が規制されている。
【００１７】
貫通孔１１０ａ内に位置する回転軸１２０の前端は、ねじ軸１２１として形成されていている。一方、工具取付ヘッド１１０の貫通孔１１０ａには、回転軸１２０の前方に、進退移動自在な移動体１３０が挿入されている。この移動体１３０は、貫通孔１１０ａに嵌入されたガイドスリーブ１１５に案内されながら、軸線Ｃと同方向に進退移動する。そして、この移動体１３０の後端面に形成されたねじ孔１３１に、回転軸１２０のねじ軸１２１が螺入されている。なお、移動体１３０は、貫通孔１１０ａ内で回転しないように、貫通孔１１０ａ内に設けられたキー１３５等で回転が規制されていて、ワーク加工時には、工具ホルダ１００と一体になって回転するようになっている。
【００１８】
上記の態様により、回転軸１２０が移動体１３０に対して回転すると、ねじ軸１２１とねじ孔１３１との螺合作用によって、移動体１３０が軸線Ｃと同方向に前進又は後退する。詳しくは、回転軸１２０が、ねじ軸１２１をねじ孔１３１に螺入させる方向に回転すると、移動体１３０が後退し、ねじ軸１２１をねじ孔１３１から螺出させる方向に回転すると、移動体１３０が前進する。
【００１９】
移動体１３０の前後方向の途中部位には、外周面の一部を斜めに切り欠いて、傾斜面状のカム部１３２が形成されている。また、工具取付ヘッド１１０の一端には、貫通孔１１０ａを垂直に横断するように、貫通孔１１０ｂが形成されている。そして、この貫通孔１１０ｂ内に、複数の工具Ｔ１，Ｔ２のうちの一つの工具（図１の例では、工具Ｔ１）を保持する工具保持体１４０が挿入されている。この工具保持体１４０は、他の工具Ｔ２によるワーク加工の際に、前記ワークと干渉しない格納位置（図２（ｂ）の実線で示す位置）と、工具Ｔ１による前記ワークの加工が可能な突出位置（同仮想線で示す位置）との間で進退移動自在である。
【００２０】
この工具保持体１４０は、工具Ｔ１がボルト等で取り付けられる先端側の頭部１４２と、この頭部１４２から貫通孔１１０ｂ内に延びる軸部１４１とから概略構成されている。
頭部１４２には、移動体１３０のカム部１３２と摺接する傾斜状の摺接面１４２ａが形成されている。また、軸部１４１の外側には、ばね１４５が嵌装され、このばね１４５が、常に頭部１４２の摺接面１４２ａをカム部１３２に押し付けるように付勢している。なお、このばね１４５の付勢力は、工具ホルダ１００の回転時に工具保持体１４０に遠心力が作用しても、工具保持体１４０が容易に工具ホルダ１００の径方向外側に移動しない程度のばね定数を有するものでなければならない。
【００２１】
上記の態様により、軸線Ｃと同方向の移動体１３０の進退移動が、カム部１３２と摺接面１４２ａとにより軸線Ｃと直交する方向の移動に変換され、工具保持体１４０及び工具Ｔ１を工具ホルダ１００の径方向に移動させる。詳しくは、移動体１３０が後退すると、工具保持体１４０及び工具Ｔ１が工具ホルダ１００の径方向外側に移動し、移動体１３０が前進すると、ばね１４５の付勢力によって工具保持体１４０及び工具Ｔ１が工具ホルダ１００の径方向内側に移動する。
【００２２】
このように、この実施形態では、回転軸１２０のねじ軸１２１と、移動体１３０のねじ孔１３１とが、回転軸１２０の回転を工具保持体１４０の進退移動に変換する変換手段を構成する。また、カム部１３２と摺接面１４２ａとが、移動体１３０の進退移動を、軸線Ｃと交差する方向の工具保持体１４０及び工具Ｔ１の進退移動に変換する第二の変換手段を構成する。
【００２３】
次に、回転軸１２０を移動体１３０に対して同期回転又は相対回転させるための駆動機構について説明する。
この駆動機構は、主軸貫通孔１０ａ内に回転自在に設けられた制御軸１１と、この制御軸１１の駆動を制御する駆動制御手段とから概略構成されている。前記した制御軸１１の前端は、工具ホルダ１００が主軸１０に装着されたときに、回転軸１２０の後端に形成された凸状の係合部１２８と係合できる凹状の被係合部として形成されている。
【００２４】
そして、前記した駆動制御手段の作用によって、制御軸１１が主軸１０と同期回転又は所定の速度差で相対回転することによって、回転軸１２０と移動体１３０とを同期回転又は相対回転させる。
以下、制御軸１１を主軸１０に対して同期回転又は相対的に回転させるための駆動制御手段の一例を、図３を参照しながら説明する。
【００２５】
図３は、前記した駆動制御手段の一例を説明するブロック図である。
なお、図３に示す駆動制御手段は、径方向切り込み機能（Ｕ軸機能）を備えた工作機械のＵ軸制御機構として公知のものである。前記Ｕ軸制御機構としては様々な構成のものが知られているが、この実施形態では、主軸１０はビルトイン形式のモータ１３の駆動によって回転され、制御軸１１はサーボモータ１４の駆動によって回転されるものとする。また、主軸１０の回転速度と制御軸１１の回転速度とは、各々に対応して設けられたセンサ１０ｂ，１１ｂによって検出され、このセンサ１０ｂ，１１ｂの検出結果に基づいて、サーボモータ１４の駆動が制御されるものとして説明する。
【００２６】
主軸モータ１３の駆動は、ＣＰＵ２０からのモータ駆動指令信号によって制御される。前記モータ駆動指令信号は、モータ駆動回路２１に入力され、所定の駆動信号として主軸モータ１３に出力される。
また、制御軸１１を回転させるモータ１４の駆動は、ＣＰＵ２０からのモータ駆動指令信号に基づいて速度信号を出力する速度処理回路２２ａと、この速度処理回路２２ａからの出力信号に基づいて、制御軸１１を所定の速度で回転させるようにモータ１４を駆動させるサーボ処理回路２２ｂとによって制御される。
さらに、ＣＰＵ２０からの指令に基づいて、主軸モータ１３に対する制御軸１１の相対回転速度を指令する重畳回路２３が設けられ、この重畳回路２３によって指定された相対回転速度信号が速度処理回路２２ａに入力されるようになっている。
【００２７】
主軸１０の回転速度を検出するためのセンサ１０ｂが、主軸１０の外周面に取り付けられた被検出部材１０ａを検出すると検出信号を出力し、この検出信号が速度処理回路２２ａに入力され、主軸１０の回転速度が演算される。また、制御軸１１の回転速度を検出するためのセンサ１１ｂが制御軸１１の外周面に取り付けられた被検出部材１１ａを検出すると検出信号を出力し、この検出信号が速度処理回路２２ａに入力され、制御軸１１の回転速度が演算される。
【００２８】
速度処理回路２２ａは、制御軸１１と主軸１０とが同期又は重畳回路２３で指定された所定の回転速度差で回転するように、サーボ処理回路２２ｂに指令を出力してモータ１４の駆動を制御する。
制御軸１１の回転速度と主軸１０の回転速度とが同期しているときは、制御軸１１に係合している工具ホルダ１００の回転軸１２０は、移動体１３０に対して相対的に静止した状態であるので、工具保持体１４０及び工具Ｔ１が移動することはない。重畳回路２３で指定された回転速度差で制御軸１１が回転すると、回転軸１２０が移動体１３０に対して相対的に回転し、移動体１３０を進退移動させる。これにより、工具保持体１４０及び工具Ｔ１が工具ホルダ１００の径方向に進退移動する。
【００２９】
次に、上記構成の工具ホルダ１００を用いた複合加工の一例を、図１〜図４を参照しながら説明する。
以下の説明では、工具ホルダ１００に保持された孔内周面加工用の工具Ｔ２でワークＷの孔内周面Ｗａの切削加工を行った後に、この孔内周面Ｗａの一部に、溝加工用の工具Ｔ１を用いて、孔内周面Ｗａの全周にわたって溝Ｗｂを形成するものとして説明する。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、工具Ｔ２を用いて孔内周面Ｗａの切削加工を行う前に、制御軸１１及び回転軸１２０を主軸１０に対して相対的に回転させて移動体１３０を工具ホルダ１００の前方に押し出し、ばね１４５の付勢力によって工具Ｔ１を工具ホルダ１００内に格納しておく。これにより、工具Ｔ２による孔内周面Ｗａの加工中に、工具Ｔ１とワークＷとが干渉することがない。
【００３１】
工具Ｔ１を工具ホルダ１００内の所定位置に格納した後、制御軸１１の速度調整を行って、制御軸１１を主軸１０に対して同期回転させる。これにより、工具Ｔ１は前記格納位置で保持される。この状態で、工具ホルダ１００を軸線Ｃと同方向に移動させて、工具Ｔ２による孔内周面Ｗａの加工を行う。
孔内周面Ｗａの加工終了後、工具ホルダ１００を軸線Ｃと同方向に移動させて、孔内周面Ｗａの所定位置に位置決めする。
【００３２】
次いで、制御軸１１を主軸１０に対して所定の回転速度差で回転させる。これにより、移動体１３０が所定の速度で後退するとともに、工具保持体１４０及び工具Ｔ１が所定の速度で、工具ホルダ１００の径方向外側に向けて移動する。工具Ｔ１の刃先が孔内周面Ｗａに達すると、工具Ｔ１による溝Ｗｂの加工が開始される。以後、工具Ｔ１の送り速度が適切なものになるように、重畳回路２３の指令に基づいて制御軸１１の回転速度を制御しながら、溝Ｗｂの加工を行う。
【００３３】
溝Ｗｂの加工終了後は、制御軸１１の回転速度を制御して移動体１３０を前進させ、工具Ｔ１を前記の格納位置まで移動させた後、工具ホルダ１００を軸線Ｃと同方向に移動させてワークＷから離間させる。
このように、本発明の工具ホルダ１００によれば、複数の加工を、工具ホルダ１００の交換することなく行うことができ、加工時間の大幅な短縮を図ることができるものである。
【００３４】
［第二の実施形態］
次に、本発明の工具ホルダの第二の実施形態を、図５を参照しながら説明する。
図５（ａ）は、本発明の第二の実施形態にかかる工具ホルダの前端部分の断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の工具ホルダのIII-III方向断面図である。
この実施形態の工具ホルダ２００は、図５（ｂ）に示すように、工具取付ヘッド２１０に、径方向に進退移動自在な四つの工具保持部２４１，２４２，２４３，２４４が均等間隔で設けられている。
【００３５】
工具取付ヘッド２１０の貫通孔２１０ａ内には、軸線Ｃ上に回転軸２２０が設けられ、軸受２５２によって回転自在に支持されている。この回転軸２２０は、先の実施形態の回転軸１２０と同様に、ナット等で前後方向の移動が規制されているとともに、その後端（図示せず）が、主軸１０内の制御軸１１（図１参照）と係合するようになっている。
【００３６】
回転軸２２０の前端には、軸２３１が軸線Ｃから偏心した軸線Ｃ′上に設けられている。そして、この軸２３１に、偏心カム２３０が回転自在に取り付けられている。また、工具保持部２４１，２４２，２４３，２４４と工具取付ヘッド２１０との間にはばね２４５が介装されていて、工具保持部２４１，２４２，２４３，２４４の一側に形成された摺接面２４１ａ〜２４４ａを、常時偏心カム２３０のカム面に押し当てる方向に付勢している。このばね２４５は、第一の実施形態のばね１４５と同様に、加工中に生じる遠心力によって、工具保持部２４１，２４２，２４３，２４４が容易に移動しないばね定数を有するものでなければならない。
【００３７】
上記構成の工具ホルダ２００においては、制御軸１１を主軸１０（図１参照）に対して相対的に回転させて回転軸２２０を回転させると、偏心カム２３０の外周面が工具保持部２４１，２４２，２４３，２４４の摺接面２４１ａ〜２４４ａと当接した状態で回転し、複数の工具Ｔ２１〜Ｔ２４のうちの一の工具（例えば工具Ｔ２１）を、ワークＷの加工が可能な位置まで突出させる。このとき、他の工具Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４は、ワークＷと干渉しない位置に後退しているので、これにより、一の工具Ｔ２１によるワークＷの加工が可能になる。
【００３８】
この実施形態では、上記の第一の実施形態の工具ホルダ１００よりもさらに多くの工具Ｔ２１〜Ｔ２４を、工具ホルダ２００に移動自在に保持させることができる。そのため、さらに多くの種類の加工を、工具ホルダ２００の交換を行うことなくできるという点で有利である。また、偏心カム２３０を用いているので、工具取付ヘッド２１０の全長を、第一の実施形態の工具ホルダ１００の工具取付ヘッド１１０よりも短くすることができるという点で有利である。
【００３９】
さらに、この実施形態の工具ホルダ２００においては、五つ以上の工具を工具ホルダ２００に進退移動自在に保持させることも可能である。また、偏心カム２３０を軸線Ｃと同方向に複数配置し、各偏心カム２３０ごとに複数の工具を進退移動自在に設けることで、さらに多くの工具を一つの工具ホルダに進退移動自在に設けることも容易である。
【００４０】
［第三の実施形態］
次に、図６及び図７を参照しながら、本発明の工具ホルダの第三の実施形態について説明する。
上記の第一及び第二の実施形態では、工具ホルダ１００，２００の径方向に工具Ｔ１，Ｔ２１〜Ｔ２４が進退移動するように構成している。この第三の実施形態では、軸線Ｃと同方向に工具Ｔ３２が進退移動するように構成している。
【００４１】
図６は、この第三の実施形態の工具ホルダの断面図で、その前端部分を示したものである。
工具ホルダ３００は、工具取付ヘッド３１０の貫通孔３１０ａ内に、軸受３５２によって回転自在に支持された回転軸３２０と、この回転軸３２０の前端のねじ軸３２１に螺合するねじ孔３３１を有する移動体３３０とを有している。
【００４２】
この実施形態においても、回転軸３２０は、第一の実施形態及び第二の実施形態と同様に、前後方向の移動が規制されているとともに、その後端が主軸１０内の制御軸１１（図１参照）の前端と係合するようになっている。
貫通孔３１０ａの前方には、回転軸３２０のねじ軸３２１と螺合するねじ孔３３１を有する移動体３３０が、進退移動自在に挿入されている。この移動体３３０も、第一の実施形態の移動体１３０と同様に、キー等によって貫通孔３１０ａ内での回転が規制され、ワークの加工時等に工具ホルダ３００と一体になって回転するようになっている。
【００４３】
上記構成の工具ホルダ３００においては、工具取付ヘッド３１０の外周面に、切削加工を行う工具Ｔ３１が取り付けられ、軸線Ｃと同方向に進退移動自在な移動体３３０に、回転工具であるドリル又はタップ等の工具Ｔ３２が取り付けられている。
工具Ｔ３２は、移動体３３０の進退移動によって、工具取付ヘッド３１０の貫通孔３１０ａ内に格納された格納位置（図６中実線で示す位置）と、貫通孔３１０ａから前方に突出した、ワークＷの加工が可能な突出位置（同仮想線で示す）との間で進退移動する。
【００４４】
次に、この実施形態の工具ホルダ３００を用いた加工の一例を、図７を参照しながら説明する。
図７は、上記の工具ホルダ３００を用いたワーク加工の一例を示す図である。以下の説明では、工具取付ヘッド３１０の外周面に取り付けた切削工具等の工具Ｔ３１でワークＷに所定径の孔Ｗａを形成した後、ドリル等の工具Ｔ３２で、孔Ｗａの底部に、ねじ孔等の下孔となる孔Ｗｂの加工を施すものとする。
【００４５】
工具Ｔ３１を用いて図７（ａ）の孔加工を開始する前に、制御軸１１（図１参照）及び回転軸３２０を主軸１０（図１参照）に対して相対的に回転させて、移動体３３０を後退させ、工具Ｔ３２を貫通孔３１０ａ内に格納しておく。これにより、工具Ｔ３１による孔加工中に、工具Ｔ３２とワークＷとが干渉することがない。工具Ｔ３２を工具ホルダ３００の貫通孔３１０ａ内に格納した後、制御軸１１の速度調整を行って、制御軸１１を主軸１０に対して同期回転させる。これにより、工具Ｔ３２は貫通孔３１０ａ内で保持される。
【００４６】
この状態で、工具ホルダ３００を軸線Ｃと同方向に移動させて、工具Ｔ３２による孔加工を行う。
孔加工の終了後、図７（ｂ）に示すように、工具ホルダ３００を軸線Ｃと同方向に移動させて、ワークＷから離間させる。
そして、この状態で、制御軸１１及び回転軸３２０を主軸１０に対して所定の速度差で相対的に回転させ、移動体３３０とともに工具Ｔ３２を工具ホルダ３００の前端から突出させる。工具Ｔ３２が所定長さ突出したところで、制御軸１１を主軸１０に対して同期回転させ、工具Ｔ３２の位置を保持する。これにより、工具Ｔ３２によるワークＷの孔明け加工が可能になる。
【００４７】
図７（ｃ）に示すように、軸線Ｃと同方向に工具ホルダ３００をワークＷに向けて移動させ、工具Ｔ３２で孔Ｗａの底部に孔Ｗｂを形成する。
このように、この実施形態の工具ホルダ３００は、切削加工等の工具のみならず、孔明け加工等の回転工具も保持させることが可能で、切削，孔明け，ねじ孔加工等の多種多様な加工を、工具ホルダを交換することなく行うことができるという利点がある。
【００４８】
また、この第三の実施形態の工具ホルダ３００と、第一の実施形態の工具ホルダ１００とを組み合わせることで、さらに多くの複合加工が可能になる。
すなわち、工具ホルダ３００の移動体３３０に、第一の実施形態の工具ホルダ１００のようなカム部を形成し、かつ、工具取付ヘッド３１０を横断する方向に、工具保持体１４０と同様の工具保持体を設けることで、回転工具等の工具Ｔ３２と、切削工具等の工具Ｔ１とを、交互にワークＷに対して出没させて加工を行うことが可能になる。
【００４９】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
本発明の工具ホルダを装着する工作機械は、Ｕ軸制御機構のように主軸に対して同期回転又は相対回転をさせることのできる制御軸を有していればよく、主軸を上下方向に支持する立形のものであってもよいし、主軸を水平方向に支持する横形のものであってもよい。
【００５０】
また、本発明の工具ホルダ１００，２００，３００において、工具取付ヘッド１１０は、図１、図５及び図６に示すように、ボルト１１１，２１１，３１１によってホルダ本体１５０に着脱自在に取り付けられるようにするとよい。このようにすると、本発明の工具ホルダ１００，２００，３００のホルダ本体１５０，プルスタット１７０及び回転軸１２０，２２０，３２０を、Ｕ軸機能を備えた工作機械に用いられるＵ軸工具ホルダと共用することが可能である。そして、ボルト１１１，２１１，３１１を緩めて工具取付ヘッド１１０，２１０，３１０をホルダ本体１５０から取り外すことで、容易に本発明の工具ホルダ１００，２００，３００をＵ軸工具ホルダに切り替えることができる。
【００５１】
また、上記の説明では、センサ１０ｂ，１１ｂによって制御軸１１と主軸１０の回転の同期及び相対回転を制御するようにしているが、例えば、サーボモータ１４やモータ１３を駆動させるパルス信号に基づいて、制御軸１１及び主軸１０の同期又は相対回転を制御するようにしてもよい。
【００５２】
さらに、上記の説明では、異なる種類の工具を工具ホルダに保持させ、これらの工具を切り替えながら、ワークに複数種類の加工を行うものとして説明したが、同一の工具を工具ホルダに保持させ、同一の加工工程においてこれら工具を切り替えながら加工を行うものとしてもよい。すなわち、一つの工具が寿命に達したときに、同一種類の他の工具に切り替えて加工を継続するようにすることで、今まで以上に長時間の連続加工が可能になる。
【００５３】
また、上記の説明では、主軸１０の軸線Ｃと工具ホルダ１００，２００，３００内に設けられ回転軸１２０，２２０，３２０の軸線とが同一の線上に位置するものとして説明したが、本発明は、工具取付ヘッドがホルダ本体に対してＬ字状に屈曲した工具ホルダにも適用が可能である。この場合は、制御軸１１の回転を、傘歯歯車等を用いて回転軸に伝達するようにするとよい。
【００５４】
さらに、第一の実施形態及び第二の実施形態では、ばね１４５，２４５によって工具保持体１４０，２４０を一側に付勢するようにしているが、移動体１３０や偏心カム２３０と連動したカムによって、工具保持体１４０，２４０を一側に付勢するようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成されているので、工具ホルダに保持させた同一種類又は異なる種類の工具を適宜に使い分けながら、単一又は複数の加工を、工具ホルダを交換することなく行うことなくことができる。そのため、ワークの加工時間を短縮し、加工コストを低減させることができる。
【００５６】
また、一の工具でワークの加工を行っている間は、他の工具はワークと干渉しない位置に格納され、他の工具でワークの加工を行うときには、当該他の工具がワークの加工が可能な位置まで突出するので、一つの工具ホルダを多種多様なワークの加工に使用することができ、汎用性に優れた工具ホルダを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかる工具ホルダの縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１のI−I方向断面図、（ｂ）は図１のII−II方向断面図である。
【図３】制御軸を主軸に対して同期又は相対回転させるための駆動機構の概略を説明するブロック図である。
【図４】第一の実施形態の工具ホルダを用いた加工の一例を示す図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第二の実施形態にかかる工具ホルダの前端部分の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の工具ホルダのIII−III方向断面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態にかかる工具ホルダの前端部分の縦断面図である。
【図７】第三の実施形態の工具ホルダを用いた加工の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０主軸
１１制御軸
１００工具ホルダ
１１０工具取付ヘッド
１２０回転軸
１３０移動体
１４０工具保持体
１５０ホルダ本体
１７０プルスタット
Ｔ工具

Claims

主軸と、この主軸の貫通孔内を挿通して設けられた回転自在な制御軸と、前記主軸と前記制御軸とを同期回転及び相対回転させる駆動制御手段とを有する工作機械の前記主軸に装着され、ワークを加工する工具を保持する工具ホルダにおいて、
前記工具ホルダは、異種又は同種の複数の工具を保持可能で、
前記複数の工具のうち、少なくとも一つの工具を、他の工具による前記ワークの加工中に前記ワークと干渉しない格納位置と、前記ワークの加工が可能な突出位置との間で進退移動自在に保持する工具保持体と、
前記制御軸と係脱自在に係合し、前記制御軸が前記主軸に対して相対的に回転したときに、前記制御軸の回転を前記工具保持体の進退移動に変換する変換手段とを有すること、
を特徴とする工具ホルダ。
前記変換手段が、前記工具ホルダ内で回転自在に支持され、前記制御軸と係脱自在に係合する回転軸と、前記工具保持体に形成され、前記回転軸と螺合して前記回転軸の回転によって前記工具保持体を進退移動させるねじ孔とからなることを特徴とする請求項１に記載の工具ホルダ。
前記工具保持体に保持される工具が回転工具で、前記工具ホルダに保持される他の工具が切削工具であることを特徴とする請求項２に記載の工具ホルダ。
前記変換手段が、前記工具ホルダ内で回転自在に支持され、前記制御軸と係脱自在に係合する回転軸と、この回転軸と螺合するねじ孔を有し、前記回転軸の軸線と同方向に進退移動する移動体と、この移動体の進退移動を、前記回転軸の軸線と交差する方向の前記工具保持体の進退移動に変換する第二の変換手段を有することを特徴とする請求項１に記載の工具ホルダ。
前記第二の変換手段は、前記移動体に形成された傾斜面と、前記工具保持体に形成され前記移動体の傾斜面と摺接する傾斜面とを有することを特徴とする請求項４に記載の工具ホルダ。
前記変換手段が、前記工具ホルダ内で回転自在に支持され、前記制御軸と係脱自在に係合する回転軸と、この回転軸に設けられ、前記工具保持体に常時連接する偏心カムとを有することを特徴とする請求項１に記載の工具ホルダ。
前記工具保持体を前記偏心カムの周囲に複数設けたことを特徴とする請求項６に記載の工具ホルダ。
前記工作機械が、径方向切り込み機能を備えたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の工具ホルダ。
前記工具ホルダが、工具を取り付ける工具取付ヘッドと、この工具取付ヘッドが着脱自在に取り付けられ、前記工作機械の主軸に装着されるホルダ本体と、前記制御軸と係合して前記制御軸の回転を伝達する回転軸とを有し、前記ホルダ本体と前記回転軸とを、径方向切り込み機能を備えた工具ホルダと共用させたことを特徴とする請求項８に記載の工具ホルダ。