JPH0890315A - Tool holder - Google Patents
Tool holderInfo
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- JPH0890315A JPH0890315A JP22997294A JP22997294A JPH0890315A JP H0890315 A JPH0890315 A JP H0890315A JP 22997294 A JP22997294 A JP 22997294A JP 22997294 A JP22997294 A JP 22997294A JP H0890315 A JPH0890315 A JP H0890315A
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- elastic member
- sleeve
- tool holder
- tool
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の主軸に着脱
自在に装着される工具ホルダーに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tool holder detachably mounted on a spindle of a machine tool.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マシニングセンター等の工作機械におい
ては、自動工具交換装置が設けられ、該自動工具交換装
置により、工具を取り付けた工具ホルダーを工作機械の
主軸に着脱自在に交換可能としている。そして、主軸に
装着された工具ホルダーは、主軸のテーパ孔と工具ホル
ダーのシャンク部のテーパ面との一個所の接触において
結合され、且つ、主軸に内装された引張手段により軸方
向内側に引っ張られてテーパ孔とテーパ面との当接が強
化されることにより、工具ホルダーは主軸に強固に固定
される。この主軸と工具ホルダーとの結合強度（結合剛
性）は、加工精度に影響を与える。もしこの結合剛性が
小さいと重切削や高速回転に耐えられず、ビビリや振動
及び工具の倒れや心振れ等が発生する。2. Description of the Related Art In a machine tool such as a machining center, an automatic tool changing device is provided, and the tool holder having a tool attached thereto can be detachably replaced with a spindle of a machine tool by the automatic tool changing device. Then, the tool holder mounted on the main shaft is joined at one point of contact with the tapered hole of the main shaft and the tapered surface of the shank portion of the tool holder, and is pulled inward in the axial direction by the tension means installed in the main shaft. By strengthening the contact between the tapered hole and the tapered surface, the tool holder is firmly fixed to the spindle. The coupling strength (coupling rigidity) between the spindle and the tool holder affects the machining accuracy. If this joint rigidity is low, heavy cutting and high-speed rotation cannot be endured, and chatter, vibration, tool collapse, and heart runout occur.
【０００３】前記結合強度を向上させるためには、前記
引張手段の引っ張り強さを増大させる必要があるが、し
かし、この引張手段の引っ張り力を増大させるのには限
界がある。そこで、引っ張り力を増大させずに、その結
合剛性を増大させるようにした工具ホルダーとして、例
えば、実開昭６３ー５３６０５号公報に記載のものが公
知である。In order to improve the bond strength, it is necessary to increase the tensile strength of the tension means, but there is a limit to increasing the tensile force of the tension means. Therefore, as a tool holder designed to increase the coupling rigidity without increasing the pulling force, for example, the one described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-53605 is known.
【０００４】この従来の工具ホルダーは、工作機械の主
軸のテーパ孔に嵌合するスリーブと、該スリーブに軸方
向相対移動を許容されて挿通されたシャンク部と、該シ
ャンク部と一体的に設けられて前記主軸の端面に当接す
るフランジ部と、該フランジ部と前記スリーブとの間に
設けられた弾性部材とを有したものであった。前記弾性
部材には、シャンク部まわりで環状を成す一枚もののゴ
ム弾性体や、複数の皿バネを交互に逆向きに組み合わせ
た皿バネ組体を用いるようにしていた。This conventional tool holder is provided integrally with a sleeve that fits into a tapered hole of a main shaft of a machine tool, a shank portion that is inserted through the sleeve while allowing relative movement in the axial direction, and the shank portion. It has a flange portion that is brought into contact with the end surface of the main shaft, and an elastic member provided between the flange portion and the sleeve. As the elastic member, a single rubber elastic body forming an annular shape around the shank portion or a disc spring assembly in which a plurality of disc springs are alternately combined in opposite directions is used.
【０００５】前記従来の工具ホルダーは、そのフランジ
部の外周面に凹設された周溝部を自動工具交換装置のア
ームで把持することにより、工作機械の主軸のテーパ孔
に着脱自在に装着される。この装着の時、スリーブ外周
面のテーパ面が主軸のテーパ孔に嵌合し、主軸端面とフ
ランジ端面との間には、所定の間隙が形成されている。The conventional tool holder is detachably mounted in a taper hole of a spindle of a machine tool by gripping a peripheral groove portion formed on the outer peripheral surface of the flange portion with an arm of an automatic tool changing device. . At the time of this mounting, the taper surface of the sleeve outer peripheral surface is fitted into the taper hole of the main shaft, and a predetermined gap is formed between the main shaft end surface and the flange end surface.
【０００６】そして、主軸に内装された引張手段により
工具ホルダーが主軸内方に引き込まれることによりフラ
ンジ端面が主軸端面に当接する。このとき、スリーブ
は、弾性部材によって押圧され、主軸のテーパ孔との結
合を強固にすると共に、スリーブの内径が縮径して、ス
リーブとシャンク部との結合が強化される。即ち、前記
従来の工具ホルダーは、工作機械の主軸のテーパ孔と工
具ホルダーのシャンク部のテーパ面、及び、主軸端面と
工具ホルダーのフランジ部端面の二個所で主軸に密着当
接し、且つ、スリーブとシャンク部との結合を強化する
ことにより、同じ引っ張り力において、テーパ孔とテー
パ面の一個所のみにより結合されるものよりも強固な結
合剛性を得ようとするものであった。Then, the tool holder is pulled inward by the pulling means installed in the main shaft, so that the flange end surface abuts on the main shaft end surface. At this time, the sleeve is pressed by the elastic member to strengthen the connection with the tapered hole of the main shaft, and the inner diameter of the sleeve is reduced to strengthen the connection between the sleeve and the shank portion. That is, the conventional tool holder is in close contact with the spindle at two points, that is, the taper hole of the spindle of the machine tool and the taper surface of the shank portion of the tool holder, and the spindle end surface and the end surface of the flange portion of the tool holder, and the sleeve. By strengthening the connection between the shank portion and the shank portion, it has been attempted to obtain a stronger connection rigidity than that formed by only one portion of the tapered hole and the tapered surface with the same tensile force.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】前記従来の工具ホルダ
ーにおいて、その弾性部材として、ゴム弾性体や皿バネ
組立体を用いた場合、所定のスリーブ押圧力を得るため
には、弾性部材の圧縮量を大きくする必要がある。そし
て、弾性部材の圧縮量を大きくすると、自動工具交換装
置により工具ホルダーを主軸に装着したとき、主軸端面
とフランジ部端面との隙間が大きくなり、引張手段の引
き込み量を大きくする必要があった。従来その引き込み
量は約３ｍｍであった。In the conventional tool holder, when a rubber elastic body or a disc spring assembly is used as the elastic member, in order to obtain a predetermined sleeve pressing force, the compression amount of the elastic member is reduced. Needs to be increased. When the compression amount of the elastic member is increased, when the tool holder is attached to the spindle by the automatic tool changer, the gap between the spindle end face and the flange end face becomes large, and it is necessary to increase the pulling amount of the tension means. . Conventionally, the retracted amount was about 3 mm.
【０００８】前述の如く引き込み量が大きいと、自動工
具交換の際、工具ホルダーを把持している工具交換用ア
ームが大きくたわみ、自動工具交換装置の破損の原因に
なっていた。また、引き込み量が大きくなると、工具交
換時間も長くなると言う問題があった。また、従来の皿
バネ組体を用いた場合は、その圧縮時に各皿バネを完全
に密着させることは困難であり、軸方向に沿った空間が
存在することになる。皿バネ間に間隙があると、皿バネ
の振動が容易になり、所定の周波数において共振が生
じ、切削加工時のビビリの原因になっていた。As described above, when the retracted amount is large, the tool exchanging arm holding the tool holder is largely bent during automatic tool exchanging, which causes damage to the automatic tool exchanging device. Further, there is a problem that the tool exchange time becomes longer as the pulling amount becomes larger. Further, when the conventional disc spring assembly is used, it is difficult to bring the disc springs into close contact with each other when the disc spring is compressed, and there is a space along the axial direction. If there is a gap between the disc springs, the disc springs easily vibrate, and resonance occurs at a predetermined frequency, which causes chattering during cutting.
【０００９】更に、皿バネの場合、圧縮・非圧縮時の変
形及び復元を可能とするため、皿バネ内周面とシャンク
部外周面との間に若干の間隙を設ける必要があるが、高
速回転時、前記間隙により皿バネが移動してアンバラン
スを生じ、振動が発生する等の問題があった。そこで、
本発明は、弾性部材の圧縮代を少なくしても十分なスリ
ーブ付勢力を得ることができるようにし、また、圧縮時
において隙間が生じないようにし、前記問題点を解決し
た工具ホルダーを提供することを目的とする。Further, in the case of a disc spring, it is necessary to provide a slight gap between the inner peripheral surface of the disc spring and the outer peripheral surface of the shank portion in order to enable deformation and restoration during compression / non-compression, but at high speed. At the time of rotation, the disc spring moves due to the gap to cause imbalance, which causes a problem such as vibration. Therefore,
The present invention provides a tool holder that solves the above-mentioned problems by making it possible to obtain a sufficient sleeve biasing force even when the compression margin of the elastic member is reduced, and also to prevent a gap from being generated during compression. The purpose is to
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、次の技術的手段を講じた。即ち、本発明
の特徴とするところは、工作機械の主軸のテーパ孔に嵌
合するスリーブと、該スリーブに軸方向相対移動を許容
されて挿通されたシャンク部と、該シャンク部と一体的
に設けられて前記主軸の端面に当接するフランジ部と、
該フランジ部と前記スリーブとの間に設けられた弾性部
材とを有した工具ホルダーにおいて、前記弾性部材は、
弾性材製の圧縮体と硬質材製の非圧縮体とが軸方向に隙
間なく接合されて成る点にある。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention takes the following technical means. That is, a feature of the present invention is that a sleeve that fits into a tapered hole of a main shaft of a machine tool, a shank portion that is inserted through the sleeve while allowing relative movement in an axial direction, and the shank portion are integrally formed. A flange portion provided and abutting the end surface of the main shaft,
In a tool holder having an elastic member provided between the flange portion and the sleeve, the elastic member is
The point is that a compressed body made of an elastic material and a non-compressed body made of a hard material are joined together in the axial direction without a gap.
【００１１】前記弾性部材は、環状に形成され、かつ、
前記圧縮体と非圧縮体との組み合わせが複数組接合され
て成るのが好ましい。前記弾性部材は環状に形成され、
その内周面は前記シャンク部の外周面に当接しているこ
とが好ましい。前記弾性部材にプリロードを付与して前
記スリーブとフランジ部との組立距離を一定にするプリ
ロード付与手段が設けられていることが好ましい。The elastic member is formed in an annular shape, and
It is preferable that a plurality of combinations of the compressed body and the non-compressed body are joined together. The elastic member is formed in an annular shape,
It is preferable that the inner peripheral surface thereof is in contact with the outer peripheral surface of the shank portion. It is preferable that a preload imparting means is provided for imparting a preload to the elastic member so as to keep a constant assembly distance between the sleeve and the flange portion.
【００１２】[0012]
【作用】本発明の工具ホルダーは、従来のものと同様
に、自動工具交換装置のアームにより把持されて、工作
機械の主軸のテーパ孔に着脱自在に装着される。この装
着の時、スリーブ外周面のテーパ面が主軸のテーパ孔に
嵌合し、主軸端面とフランジ部端面との間には、所定の
間隙が形成される。Like the conventional tool holder, the tool holder of the present invention is grasped by the arm of the automatic tool changer and detachably mounted in the tapered hole of the spindle of the machine tool. At the time of this mounting, the taper surface of the sleeve outer peripheral surface is fitted into the taper hole of the main shaft, and a predetermined gap is formed between the main shaft end surface and the flange end surface.
【００１３】そして、主軸に内装された引張手段により
工具ホルダーが主軸内方に引き込まれることによりフラ
ンジ部端面が主軸端面に当接する。このとき、スリーブ
は、弾性部材によって押圧され、主軸のテーパ孔との結
合を強固にすると共に、スリーブの内径が縮径して、ス
リーブとシャンク部との結合が強化される。そして、工
具ホルダーの前記装着工程が完了した後、前記自動工具
交換装置のアームがその把持を解除する。Then, the end portion of the flange portion abuts on the end surface of the main shaft by pulling the tool holder inward of the main shaft by the pulling means incorporated in the main shaft. At this time, the sleeve is pressed by the elastic member to strengthen the connection with the tapered hole of the main shaft, and the inner diameter of the sleeve is reduced to strengthen the connection between the sleeve and the shank portion. Then, after the mounting step of the tool holder is completed, the arm of the automatic tool changer releases the grip.
【００１４】本発明によれば、弾性部材は、圧縮体と非
圧縮体とを軸方向に隙間なく接合したものであるため、
全体をゴム弾性体で成形したものに比べ、その全体厚み
が同じであれば、本発明の方がその圧縮量が小さくな
り、且つ、大きなスリーブ押圧力を得ることができる。
従って、本発明によれば、弾性部材の圧縮量が少ないの
で、フランジ部端面が主軸端面に当接するまでの引き込
み量が少なくなり、自動工具交換の際、工具交換アーム
の変形が少なくなり、また、工具交換時間が短くなる。According to the present invention, since the elastic member is formed by joining the compressed body and the non-compressed body in the axial direction without any gap,
If the entire thickness is the same as that of the whole formed by a rubber elastic body, the present invention has a smaller compression amount and a larger sleeve pressing force can be obtained.
Therefore, according to the present invention, the amount of compression of the elastic member is small, so the amount of pull-in until the flange end face abuts the spindle end face is small, and the deformation of the tool change arm is reduced during automatic tool change. , Tool change time is shortened.
【００１５】また、弾性部材は、軸方向に隙間を有しな
いものであるので、従来の皿バネ組立体のように間隙を
有するものに比べ、共振によるビビリの発生がなくな
る。前記弾性部材を環状に形成し、かつ、前記圧縮体と
非圧縮体との組み合わせを複数組接合されて成るものと
することにより、単数組接合のものに比べて剛性と制振
性が向上し、共振が生じ難くなる。Further, since the elastic member has no gap in the axial direction, chatter due to resonance is less likely to occur as compared with a conventional disc spring assembly having a gap. By forming the elastic member in an annular shape and joining a plurality of combinations of the compressed body and the non-compressed body, the rigidity and the vibration damping property are improved as compared with the single set joined one. , Resonance is less likely to occur.
【００１６】前記弾性部材を環状に形成し、その内周面
を前記シャンク部の外周面に当接させることにより、高
速回転しても、芯振が生じなくなるので、高速回転時の
振動発生が防止される。前記弾性部材にプリロードを付
与して前記スリーブとフランジ部との組立距離を一定に
するプリロード付与手段を設けることにより、弾性部材
の圧縮量を一定にすることができ、工具ホルダー引張手
段による引っ張り固定を容易にする。Since the elastic member is formed in an annular shape and its inner peripheral surface is brought into contact with the outer peripheral surface of the shank portion, center vibration does not occur even at high speed rotation, so that vibration is generated at high speed rotation. To be prevented. By providing a preload applying means for applying a preload to the elastic member to make the assembly distance between the sleeve and the flange part constant, the compression amount of the elastic member can be made constant, and the tool holder pulling means pulls and fixes the elastic member. To facilitate.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１において、本発明の工具ホルダーは、工作機械
の主軸1 のテーパ孔2 に嵌合するスリーブ3 と、該スリ
ーブ3 に軸方向相対移動を許容されて挿通されたシャン
ク部4 と、該シャンク部4 と一体的に設けられて前記主
軸の端面に当接するフランジ部5 と、該フランジ部5 と
前記スリーブ3 との間に設けられた弾性部材6 とを有す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1, a tool holder of the present invention comprises a sleeve 3 fitted in a tapered hole 2 of a spindle 1 of a machine tool, a shank portion 4 inserted into the sleeve 3 while allowing relative movement in the axial direction, and a shank portion of the shank 4. A flange portion 5 is provided integrally with the portion 4 and comes into contact with the end surface of the main shaft, and an elastic member 6 is provided between the flange portion 5 and the sleeve 3.
【００１８】前記工作機械の主軸1 には、該主軸1 のテ
ーパ孔2 に装着された工具ホルダーを引き込むための引
張手段7 が内装されている。また、この主軸1 には、前
記テーパ孔2 にクーラントを供給するためのクーラント
供給装置（図示省略）や、クリーリング用エヤーを供給
するための圧縮空気供給装置（図示省略）が設けられて
いる。The spindle 1 of the machine tool is internally provided with a pulling means 7 for pulling in a tool holder mounted in the tapered hole 2 of the spindle 1. Further, the main shaft 1 is provided with a coolant supply device (not shown) for supplying a coolant to the tapered hole 2 and a compressed air supply device (not shown) for supplying a cooling air. .
【００１９】前記スリーブ3 は、内外周面を有するリン
グ状体で、その外周面がテーパ面に形成され、その内周
面はストレート面に形成されている。このテーパ面のテ
ーパ角度は、前記主軸1 のテーパ孔2 のテーパ角度と同
じとされている。このテーパは、一般的な傾きとして採
用される７／２４（約１６°）、好ましくは１２°より
緩傾斜で行われるようにしてある。本実施例では１／１
０の傾き（約６°）を採用した。The sleeve 3 is a ring-shaped body having inner and outer peripheral surfaces, the outer peripheral surface of which is formed into a tapered surface, and the inner peripheral surface of which is formed into a straight surface. The taper angle of this taper surface is the same as the taper angle of the taper hole 2 of the main shaft 1. This taper is made to be performed at a gentler inclination than 7/24 (about 16 °), which is generally used as the inclination, and preferably 12 °. In this embodiment, 1/1
A slope of 0 (about 6 °) was adopted.
【００２０】前記シャンク部4 は、工具ホルダー本体8
の一端部に形成され、該シャンク部4 の外周面は、前記
スリーブ3 の内周面に軸方向摺動可能に密嵌合するスト
レート面に成形されている。前記フランジ部5 は、前記
シャンク部4 に連接して設けられ、該シャンク部4の径
よりも大径とされている。このフランジ部5 は、ホルダ
ー本体8 とは別体のリング体9 を焼きばめ等によりホル
ダー本体8 に一体的に結合したものであってもよい。こ
のフランジ部5 の外周面には、自動工具交換装置の工具
交換アーム（図示省略）が嵌合するＶ字状の嵌合溝10が
周設されている。The shank portion 4 includes a tool holder body 8
The outer peripheral surface of the shank portion 4 is formed as a straight surface which is closely fitted to the inner peripheral surface of the sleeve 3 so as to be slidable in the axial direction. The flange portion 5 is provided so as to be connected to the shank portion 4 and has a diameter larger than the diameter of the shank portion 4. This flange portion 5 may be one in which a ring body 9 that is separate from the holder body 8 is integrally coupled to the holder body 8 by shrink fitting or the like. A V-shaped fitting groove 10 into which a tool changing arm (not shown) of the automatic tool changing device is fitted is provided around the outer peripheral surface of the flange portion 5.
【００２１】前記フランジ部5 のシャンク部側の端面
は、前記工作機械の主軸1 の端面に面接当する平坦面に
形成されている。そして、このフランジ部5 の平坦面の
内周部側に、弾性部材取付座11が形成されている。この
取付座11は、前記平坦面に凹設された環状凹部からな
る。図２に示すように、前記弾性部材6 は、環状に形成
され、前記取付座11の凹部に収納され、そして、前記ス
リーブ3 の端面に当接している。そして、環状弾性部材
6 の内周面は、前記シャンク部外周面に密着状に接触
し、その外周面は、取付座11の凹部内周面と所定の間隙
を有している。The end surface of the flange portion 5 on the shank portion side is formed into a flat surface that comes into contact with the end surface of the spindle 1 of the machine tool. An elastic member mounting seat 11 is formed on the inner peripheral side of the flat surface of the flange portion 5. The mounting seat 11 is composed of an annular recess formed in the flat surface. As shown in FIG. 2, the elastic member 6 is formed in an annular shape, is housed in the recess of the mounting seat 11, and is in contact with the end surface of the sleeve 3. And the annular elastic member
The inner peripheral surface of 6 is in close contact with the outer peripheral surface of the shank portion, and the outer peripheral surface thereof has a predetermined gap with the inner peripheral surface of the recess of the mounting seat 11.
【００２２】前記弾性部材6 は、弾性材製の圧縮体12と
硬質材製の非圧縮体13とが軸方向に隙間なく接合されて
成る。前記圧縮体12は、ウレタン系の軟質樹脂やゴム、
フッ素系その他の軟質樹脂、或いはその他の合成ゴム等
の弾性材によって形成されている。本実施例においてそ
の肉厚は１ｍｍとした。The elastic member 6 is composed of a compression body 12 made of an elastic material and a non-compression body 13 made of a hard material, which are joined together without a gap in the axial direction. The compression body 12 is a urethane-based soft resin or rubber,
It is formed of an elastic material such as a fluorine-based soft resin or other synthetic rubber. In this embodiment, the wall thickness is 1 mm.
【００２３】前記非圧縮体13は、鋼板をはじめとする金
属板等の硬質材によって形成されている。本実施例にお
いてその肉厚は０．２ｍｍとした。本実施例では、圧縮
体12と非圧縮体13との組み合わせを全部で５組接合した
ものとした。そのため、弾性部材6 の全体厚は６ｍｍと
なっている。前記工具ホルダー本体8 のシャンク部側端
面にプルスタッド14が螺着されている。このプルスタッ
ド14の軸心部に工具挿通孔15が貫通して設けられてい
る。このプルスタッド14の外周部に前記シャンク部4 の
外径よりも大径とされた突出部16を有し、該突出部16が
前記スリーブ3 の抜け止めを行っている。この突出部16
とスリーブ3 との間にプリロード付与手段17が介在され
ている。The non-compressed body 13 is formed of a hard material such as a metal plate such as a steel plate. In this embodiment, the wall thickness is 0.2 mm. In this embodiment, a total of 5 combinations of the compressed body 12 and the non-compressed body 13 are joined. Therefore, the total thickness of the elastic member 6 is 6 mm. A pull stud 14 is screwed onto the end surface of the tool holder body 8 on the shank side. A tool insertion hole 15 is provided so as to penetrate the shaft center of the pull stud 14. The pull stud 14 has a projecting portion 16 having a larger diameter than the outer diameter of the shank portion 4 on the outer peripheral portion thereof, and the projecting portion 16 prevents the sleeve 3 from coming off. This protrusion 16
The preload applying means 17 is interposed between the sleeve 3 and the sleeve 3.
【００２４】このプリロード付与手段17は、前記弾性部
材6 にプリロードを付与して前記スリーブ3 の端面とフ
ランジ部5 の平坦面との組立距離を一定にするものであ
る。この実施例では、このプリロード付与手段17は、複
数枚のスペーサからなる。即ち、スペーサの厚みを調整
することにより、弾性部材6 の厚みのばらつきを修正
し、スリーブ端面とフランジ部5 の平坦面との組立距離
を一定にするものである。The preload applying means 17 applies a preload to the elastic member 6 to make the assembling distance between the end surface of the sleeve 3 and the flat surface of the flange 5 constant. In this embodiment, the preload applying means 17 is composed of a plurality of spacers. That is, by adjusting the thickness of the spacer, the variation in the thickness of the elastic member 6 is corrected, and the assembly distance between the sleeve end surface and the flat surface of the flange portion 5 is made constant.
【００２５】前記工具ホルダー本体8 のフランジ部5 を
介したシャンク部側とは反対側は、フランジ部5 よりも
前方に突出する工具保持部18に形成されている。この工
具保持部18には、前端面に開口するコレット保持孔19が
同心状に設けられている。このコレット保持孔19は緩や
かなテーパ面に形成され、該保持孔19にテーパコレット
20が装着される。このテーパコレット20は、その先端部
側に工具保持孔21を同心状に有し、その後端部に雌ネジ
部22を同心状に有する。前記工具保持孔21にエンドミル
やドリル等の切削工具23が着脱自在に挿入保持される。A side of the tool holder main body 8 opposite to the shank portion side with the flange portion 5 interposed therebetween is formed as a tool holding portion 18 projecting forward from the flange portion 5. The tool holding portion 18 is provided with a collet holding hole 19 which is open at the front end surface and is concentrically provided. The collet holding hole 19 is formed in a gentle taper surface, and the taper collet
20 is installed. The taper collet 20 has a tool holding hole 21 concentrically on the tip end side thereof and a female screw portion 22 concentrically on the rear end thereof. A cutting tool 23 such as an end mill or a drill is detachably inserted and held in the tool holding hole 21.
【００２６】前記工具ホルダー本体8 の軸心部には、ド
ローボルト24が回動自在に且つ軸方向の移動を拘束され
て保持されおり、該ドローボルト24のネジ部が前記テー
パコレット20の雌ネジ部22に螺合している。ドローボル
ト24の頭部には、工具係合部25が凹設されている。ドロ
ーボルト24の軸心部には、クーラント供給孔26が貫通し
て設けられている。A draw bolt 24 is rotatably held in the axial center portion of the tool holder body 8 with its axial movement constrained, and the threaded portion of the draw bolt 24 is a female part of the taper collet 20. It is screwed into the screw portion 22. A tool engaging portion 25 is recessed in the head portion of the draw bolt 24. A coolant supply hole 26 is provided through the axial center of the draw bolt 24.
【００２７】前記プルスタッド14の工具挿通孔15から六
角棒レンチ等の工具を挿入して、該工具をドローボルト
24の工具係合部25に係合させて、該ドローボルト24を回
動操作することにより、テーパコレット20がコレット保
持孔19に対して軸心方向に相対移動する。このテーパコ
レット20の軸心方向移動により、工具保持孔21に挿入さ
れた工具23の把持又はその解除が行われる。A tool such as a hexagonal bar wrench is inserted from the tool insertion hole 15 of the pull stud 14 and the tool is pulled by a draw bolt.
By engaging the tool engaging portion 25 of 24 and rotating the draw bolt 24, the taper collet 20 relatively moves in the axial direction with respect to the collet holding hole 19. By the axial movement of the taper collet 20, the tool 23 inserted in the tool holding hole 21 is gripped or released.
【００２８】前記構成の実施例によれば、工具23を装着
した本発明の工具ホルダーは、自動工具交換装置のマガ
ジン（図示省略）に装着される。自動工具交換装置の工
具交換アームが工具ホルダーの嵌合溝10を把持して、該
工具ホルダーをマガジンから取り出して、工作機械の主
軸1 まで搬送し、そして、主軸1 のテーパ孔2 に装着す
る。According to the embodiment having the above-mentioned structure, the tool holder of the present invention having the tool 23 mounted thereon is mounted in the magazine (not shown) of the automatic tool changing device. The tool changing arm of the automatic tool changer grips the fitting groove 10 of the tool holder, takes out the tool holder from the magazine, conveys it to the spindle 1 of the machine tool, and mounts it in the tapered hole 2 of the spindle 1. .
【００２９】このとき、主軸1 のテーパ孔2 と、工具ホ
ルダーのスリーブ3 のテーパ面とが密着嵌合する。この
嵌合状態において主軸1 の端面と、工具ホルダーのフラ
ンジ部5 の平坦面との間には、所定の間隙が形成され
る。この間隙は、本実施例の場合、０．５ｍｍとされて
いる。この間隙が一定になるよう、前記プリロード付与
手段17によりスリーブ3 とフランジ部5 との組立間隙が
予め調整されている。At this time, the taper hole 2 of the main shaft 1 and the taper surface of the sleeve 3 of the tool holder are closely fitted. In this fitted state, a predetermined gap is formed between the end surface of the spindle 1 and the flat surface of the flange portion 5 of the tool holder. This gap is set to 0.5 mm in this embodiment. The assembling gap between the sleeve 3 and the flange portion 5 is adjusted in advance by the preload applying means 17 so that this gap becomes constant.
【００３０】次に、主軸1 に内装された引張手段7 がプ
ルスタッド14を把持し、工具ホルダー本体8 を主軸内方
に引き込む。この引っ張り込みにより、シャンク部4 と
フランジ部5 とは一体的に軸方向に移動しようとし、そ
して、弾性部材6 を介してその移動力はスリーブ3 に伝
達される。このとき、スリーブ3 の内外周面の移動抵抗
差により、スリーブ内面とシャンク部外周面との間に軸
方向相対移動が生じ、弾性部材6 は圧縮され、そして、
フランジ部5 の平坦面が主軸端面に当接する（図１参
照）。Next, the pulling means 7 incorporated in the spindle 1 grips the pull stud 14 and pulls the tool holder body 8 inward of the spindle. Due to this pulling, the shank portion 4 and the flange portion 5 try to move integrally in the axial direction, and the moving force thereof is transmitted to the sleeve 3 via the elastic member 6. At this time, due to the difference in movement resistance between the inner and outer peripheral surfaces of the sleeve 3, relative movement in the axial direction occurs between the inner surface of the sleeve and the outer peripheral surface of the shank portion, the elastic member 6 is compressed, and
The flat surface of the flange portion 5 contacts the end surface of the spindle (see Fig. 1).
【００３１】このとき、スリーブ3 は弾性部材6 の圧縮
による反発力により軸方向に押圧され、該押圧力によ
り、スリーブ3 のテーパ面と主軸1 のテーパ孔2 とのテ
ーパ接触結合が得られる。そして、このテーパ接触によ
る締め付けによりスリーブ3 の内径は縮径し、シャンク
部4 を強固に把持する。前記引き込み工程が完了した
後、前記工具交換アームの把持が解除され、該アーム
は、元の待機位置に復帰する。At this time, the sleeve 3 is axially pressed by the repulsive force due to the compression of the elastic member 6, and the pressing force provides a tapered contact connection between the tapered surface of the sleeve 3 and the tapered hole 2 of the main shaft 1. Then, the inner diameter of the sleeve 3 is reduced by the tightening by the taper contact, and the shank portion 4 is firmly gripped. After the pulling process is completed, the grip of the tool changing arm is released, and the arm returns to the original standby position.
【００３２】以上の装着工程において、本実施例のもの
ではプリロード付与手段17によって工具ホルダーの引き
込み量が０．５ｍｍと大変短くされているので、工具交
換アームの変形量が少なくなり、該アーム等の破損のお
それがなくなる。また、引き込み量が少ないので、従来
の３ｍｍのものに比べて引き込み時間が短くなるので、
工具交換時間の短縮が図れる。In the mounting process described above, in the present embodiment, the preload applying means 17 reduces the tool holder retracting amount to a very short 0.5 mm, so that the tool exchanging arm is less deformed and the arm etc. There is no risk of damage. Also, since the amount of pull-in is small, the pull-in time is shorter than that of the conventional 3 mm,
Tool change time can be shortened.
【００３３】そして、前記装着工程が終了後、工作機械
の主軸1 が回転を開始し、工具ホルダーに保持された工
具23によりワークが切削加工される。この切削加工の
時、主軸1 のクーラント供給装置から供給されたクーラ
ントは、プルスタッド14の工具挿通孔15、および、ドロ
ーボルト24のクーラント供給孔26を通って工具23に供給
される。After the mounting step is completed, the spindle 1 of the machine tool starts to rotate and the work is cut by the tool 23 held by the tool holder. During this cutting process, the coolant supplied from the coolant supply device of the spindle 1 is supplied to the tool 23 through the tool insertion hole 15 of the pull stud 14 and the coolant supply hole 26 of the draw bolt 24.
【００３４】この回転、切削工程において、弾性部材6
は、圧縮体12と非圧縮体13とを軸方向に隙間を有しない
で組み合わせたものであるので、従来の皿バネ組立体の
ように間隙を有するものに比べ、共振によるビビリの発
生がなくなる。また、前記圧縮体12と非圧縮体13との組
み合わせを複数組接合されて成るものであるので、単数
組接合のものに比べて剛性と制振性が向上し、共振が生
じ難くなる。In this rotation and cutting process, the elastic member 6
Is a combination of the compression body 12 and the non-compression body 13 with no gap in the axial direction, so that chattering due to resonance is less likely to occur as compared with a conventional disc spring assembly having a gap. . Further, since a plurality of combinations of the compressed body 12 and the non-compressed body 13 are joined, the rigidity and the vibration damping property are improved and the resonance is less likely to occur as compared with the case where the single set is joined.
【００３５】更に、前記弾性部材6 を環状に形成し、そ
の内周面を前記シャンク部4 の外周面に当接させている
ので、高速回転しても、弾性部材6 の芯振が生じなくな
るので、高速回転時の振動発生が防止される。尚、本実
施例では、スリーブのテーパを１／１０の緩やかなテー
パとすることにより、高い結合剛性を得ることができ
た。Further, since the elastic member 6 is formed in an annular shape and its inner peripheral surface is in contact with the outer peripheral surface of the shank portion 4, the center vibration of the elastic member 6 does not occur even when rotating at high speed. Therefore, generation of vibration during high speed rotation is prevented. In this embodiment, a high coupling rigidity could be obtained by making the taper of the sleeve a gentle taper of 1/10.
【００３６】即ち、図３に示すように、スリーブ3 のテ
ーパ角度Ｔp と引張手段の引っ張り力Ｐt とが、工具ホ
ルダーの主軸装着時の軸心の傾きθにどの様に影響を与
えているかを調べた。 図３から明らかなように、工具
ホルダーの傾きθは、引込み力Ｐt を種々に異ならせた
場合も一様に、テーパ接触の傾きＴp が緩い程小さくな
る傾向を示している。即ち、テーパ角度を小さくするほ
ど結合剛性が向上することが判った。このテーパ角度Ｔ
p は、１２度以下とすることが好ましい。That is, as shown in FIG. 3, how the taper angle Tp of the sleeve 3 and the pulling force Pt of the pulling means influence the inclination θ of the shaft center when the tool holder is mounted on the spindle. Examined. As is apparent from FIG. 3, the inclination θ of the tool holder shows a tendency that the inclination Tp of the taper contact becomes smaller as the inclination Tp of the taper contact becomes smaller, even when the pulling force Pt is varied. That is, it was found that the smaller the taper angle, the higher the joint rigidity. This taper angle T
It is preferable that p is 12 degrees or less.
【００３７】図４に示すものは、本発明の他の実施例で
あり、プリロード付与手段17が前記実施例のものと異な
る。即ち、プリロード付与手段17は、シャンク部端部に
ボルト27により固定されたスペーサ28からなる。このス
ペーサ28の厚みを調整することにより、スリーブ3 とフ
ランジ部5 との組立距離を一定にしている。尚、プリロ
ード付与手段17は、前記各実施例のものに限定されるも
のではなく、弾性部材6 の非圧縮体13の厚み又は枚数を
調整するものであってもよい。又は、弾性部材6 の非圧
縮体13の厚み又は枚数を調整するものと、前記スペーサ
28の厚みを調整するものとの組み合わせにより、スリー
ブ3 とフランジ部5 との組立距離を一定にするものであ
ってもよい。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which the preload applying means 17 is different from that of the above embodiment. That is, the preload applying means 17 is composed of the spacer 28 fixed to the end of the shank portion by the bolt 27. By adjusting the thickness of the spacer 28, the assembly distance between the sleeve 3 and the flange portion 5 is made constant. The preload applying means 17 is not limited to those in the above-mentioned embodiments, and may be one that adjusts the thickness or the number of the non-compressed bodies 13 of the elastic member 6. Alternatively, a member for adjusting the thickness or the number of the non-compressed bodies 13 of the elastic member 6 and the spacer
The assembling distance between the sleeve 3 and the flange portion 5 may be made constant by a combination with 28 for adjusting the thickness.
【００３８】図５、６に示すものは、前記スリーブ3 の
変形例であり、スリーブ3 の軸方向両端部から軸方向中
途部に達する第１スリット29及び第２スリット23が形成
されている。各スリット29,30 は、周方向に等間隔に複
数本設けられている。そして、スリーブ内周面には、環
状溝31が形成されている。この環状溝31を介して第１及
び第２スリット29,30 は軸方向に関して互いにオーバラ
ップしている。FIGS. 5 and 6 show a modified example of the sleeve 3, in which a first slit 29 and a second slit 23 extending from both axial end portions of the sleeve 3 to an intermediate portion in the axial direction are formed. A plurality of slits 29, 30 are provided at equal intervals in the circumferential direction. An annular groove 31 is formed on the inner peripheral surface of the sleeve. The first and second slits 29, 30 are axially overlapped with each other via the annular groove 31.
【００３９】本実施例の工具ホルダーでは、工具ホルダ
ー取り外し時、工具交換アームが工具ホルダーを把持し
た後、引張手段7 によるプルスタッド14のクランプが解
除されると、図７に示すように、主軸1 の端面と工具ホ
ルダーのフランジ部5 との密着が解除され、両者間に間
隙が形成される。また、前記引張手段7 のアンクランプ
により、主軸内の圧縮空気供給装置から圧縮空気がテー
パ孔内に供給される。In the tool holder of this embodiment, when the pulling means 7 releases the clamp of the pull stud 14 after the tool changing arm grips the tool holder when the tool holder is removed, as shown in FIG. The close contact between the end face of 1 and the flange portion 5 of the tool holder is released, and a gap is formed between them. Further, due to the unclamping of the pulling means 7, compressed air is supplied from the compressed air supply device in the main shaft into the tapered hole.
【００４０】すると、前記スリット付きスリーブ3 を有
する工具ホルダーでは、前記圧縮空気は、スリーブ3 の
第１スリット29を通り、環状溝31から第２スリット30を
通って、前記主軸1 の端面とフランジ部5 との間隙から
噴出され、主軸端面のクリーニングが行われる。そし
て、工具交換アームにより工具ホルダーが主軸1 のテー
パ孔2 から取り外されるとき、図８に示すようにテーパ
孔内面とスリーブ3 のテーパ面との間に間隙が生じ、こ
の時、圧縮空気は該間隙を通って流れるので、テーパ孔
1 の内面のクリーニングが行われる。Then, in the tool holder having the sleeve 3 with the slit, the compressed air passes through the first slit 29 of the sleeve 3 and from the annular groove 31 to the second slit 30, and the end face of the spindle 1 and the flange. It is ejected from the gap with the portion 5, and the end face of the spindle is cleaned. When the tool holder is removed from the taper hole 2 of the main shaft 1 by the tool changing arm, a gap is created between the inner surface of the taper hole and the taper surface of the sleeve 3 as shown in FIG. Taper hole because it flows through the gap
The inner surface of 1 is cleaned.
【００４１】このように、本実施例によれば、プリロー
ド付与手段17と弾性部材6 との協働作用によって、本来
的にはテーパ孔1 の内面のクリーニングを行うための圧
縮空気を、テーパ孔1 の内面のクリーニングをする前に
主軸1 の端面に集中的に流動させることによって、主軸
1 の端面を効果的にクリーニングすることができる。な
お、かかる作用効果は、図９に示す比較例においても同
様に奏することができる。As described above, according to this embodiment, the compressed air for cleaning the inner surface of the taper hole 1 is originally provided by the cooperation of the preloading means 17 and the elastic member 6. Spin the spindle 1 by intensively flowing it to the end face of the spindle 1 before cleaning the inner surface of the spindle 1.
The end face of 1 can be effectively cleaned. It should be noted that such an effect can be similarly obtained in the comparative example shown in FIG.
【００４２】図９に示す比較例について簡単に説明する
と、上記本発明の実施例とは弾性部材6 の構成が異な
り、その他の構成については同様であるので同符号を付
して詳細説明を省略する。本比較例の弾性部材6 は、環
状の皿バネ41と平ワッシャ42の組み合わせ体から構成さ
れている。皿バネ41は、非圧縮状態では、取付座11の凹
部の内外周面と間隙を有して弾性変形可能とされている
が、フランジ部5 の端面と主軸1 の端面とが接触した圧
縮状態では、皿バネ41の内外周面は取付座11の凹部の内
外周面と当接する寸法とされている。また、平ワッシャ
13の内周面はシャンク部4 の外周面（環状凹部11の内周
面）に密嵌合する寸法とされている。なお、平ワッシャ
13は、適宜の厚さのものを選択して（或いは任意の枚数
だけ）装着され、皿バネ41の圧縮量の調整が可能となっ
ている。The comparative example shown in FIG. 9 will be briefly described. The structure of the elastic member 6 is different from that of the above-described embodiment of the present invention, and other structures are the same. To do. The elastic member 6 of this comparative example is composed of a combination of an annular disc spring 41 and a flat washer 42. In the uncompressed state, the disc spring 41 is elastically deformable with a gap with the inner and outer peripheral surfaces of the recess of the mounting seat 11, but in a compressed state in which the end surface of the flange portion 5 and the end surface of the main shaft 1 are in contact with each other. Then, the inner and outer peripheral surfaces of the disc spring 41 are dimensioned to come into contact with the inner and outer peripheral surfaces of the recess of the mounting seat 11. Also, flat washers
The inner peripheral surface of 13 is dimensioned to be closely fitted to the outer peripheral surface of the shank portion 4 (the inner peripheral surface of the annular recess 11). In addition, flat washer
13 has a suitable thickness (or an arbitrary number) and is mounted, and the amount of compression of the disc spring 41 can be adjusted.
【００４３】したがって、本比較例によれば、工作機械
の回転、切削工程において、弾性部材6 の皿バネ41の内
外周面は取付座11の凹部の内外周面に当接しているの
で、高速回転しても、弾性部材6 の芯振が生じなくなる
ので、高速回転時の振動発生が防止される。尚、本発明
は、前記各実施例に限定されるものではない。例えば、
弾性部材6は、その圧縮体12や非圧縮体13の肉厚や使用
枚数等が限定されるものではなく、工具23の直径や用
途、回転速度、引込み力等に応じて適宜変更可能であ
る。また、前記スリーブ3 としては、前記実開昭６３ー
５３６０５号公報に記載の各種のものを採用することが
できる。Therefore, according to this comparative example, since the inner and outer peripheral surfaces of the disc spring 41 of the elastic member 6 are in contact with the inner and outer peripheral surfaces of the recess of the mounting seat 11 in the rotation and cutting processes of the machine tool, high speed is achieved. Even if the elastic member 6 rotates, the center vibration of the elastic member 6 does not occur, so that the generation of vibration at high speed rotation is prevented. The present invention is not limited to the above embodiments. For example,
The elastic member 6 is not limited in the thickness and the number of the compression body 12 and the non-compression body 13 to be used, and can be appropriately changed according to the diameter and application of the tool 23, the rotation speed, the retraction force, and the like. . As the sleeve 3, various sleeves described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-53605 can be used.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、弾性部材は、圧縮体と
非圧縮体とを軸方向に隙間なく接合したものであるた
め、全体をゴム弾性体で成形したものに比べ、その全体
厚みが同じであれば、本発明の方がその圧縮量が小さく
なり、且つ、大きなスリーブ押圧力を得ることができ
る。According to the present invention, since the elastic member is formed by joining a compressed body and a non-compressed body without a gap in the axial direction, the entire thickness of the elastic member is larger than that of a rubber elastic body. If the values are the same, the compression amount of the present invention is smaller, and a larger sleeve pressing force can be obtained.
【００４５】従って、本発明によれば、弾性部材の圧縮
量が少ないので、フランジ部端面が主軸端面に当接する
までの引き込み量が少なくなり、自動工具交換の際、工
具交換アームの変形が少なくなり、また、工具交換時間
が短くなる。また、弾性部材は、軸方向に隙間を有しな
いものであるので、従来の皿バネ組立体のように間隙を
有するものに比べ、共振によるビビリの発生がなくな
る。Therefore, according to the present invention, since the compression amount of the elastic member is small, the pulling amount until the end face of the flange portion comes into contact with the end face of the spindle is small, and the deformation of the tool exchange arm is small at the time of automatic tool exchange. Also, the tool change time is shortened. Further, since the elastic member does not have a gap in the axial direction, chatter due to resonance is less likely to occur than that of a conventional disc spring assembly having a gap.
【００４６】前記弾性部材を環状に形成し、かつ、前記
圧縮体と非圧縮体との組み合わせを複数組接合されて成
るものとすることにより、単数組接合のものに比べて剛
性と制振性が向上し、共振が生じ難くなる。前記弾性部
材を環状に形成し、その内周面を前記シャンク部の外周
面に当接させることにより、高速回転しても、芯振が生
じなくなるので、高速回転時の振動発生が防止される。By forming the elastic member in an annular shape and joining a plurality of combinations of the compressed body and the non-compressed body, the rigidity and the vibration damping property can be improved as compared with the case of a single set joint. Is improved and resonance hardly occurs. By forming the elastic member in an annular shape and bringing the inner peripheral surface of the elastic member into contact with the outer peripheral surface of the shank portion, core vibration does not occur even at high speed rotation, so vibration generation at high speed rotation is prevented. .
【００４７】前記弾性部材にプリロードを付与して前記
スリーブとフランジ部との組立距離を一定にするプリロ
ード付与手段を設けることにより、弾性部材の圧縮量を
一定にすることができ、工具ホルダー引張手段による引
っ張り固定を容易にする。By providing a preload applying means for applying a preload to the elastic member to make the assembly distance between the sleeve and the flange part constant, the compression amount of the elastic member can be made constant, and the tool holder pulling means. Makes it easy to pull and fix.
【図１】本発明に係る装着構造を示す側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing a mounting structure according to the present invention.
【図２】図１のＡ部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG.
【図３】スリーブの外周面と差込部の内周面とのテーパ
接触傾きに伴う剛性の変化を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a change in rigidity due to a taper contact inclination between the outer peripheral surface of the sleeve and the inner peripheral surface of the insertion portion.
【図４】プリロード付与手段の変形例を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modified example of the preload applying means.
【図５】スリーブの変形例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modified example of the sleeve.
【図６】図５の正面図である。FIG. 6 is a front view of FIG.
【図７】主軸の端面のクリーニングの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of cleaning the end surface of the spindle.
【図８】主軸のテーパ孔のクリーニングの説明図であ
る。FIG. 8 is an explanatory diagram of cleaning a taper hole of a main shaft.
【図９】比較例に係る装着構造を示す側断面図である。FIG. 9 is a side sectional view showing a mounting structure according to a comparative example.
１ 工作機械の主軸 ２ テーパ孔 ３ スリーブ ４ シャンク部 ５ フランジ部 ６ 弾性部材 １２ 圧縮体 １３ 非圧縮体 １７ プリロード付与手段 1 Main spindle of machine tool 2 Tapered hole 3 Sleeve 4 Shank part 5 Flange part 6 Elastic member 12 Compressed body 13 Non-compressed body 17 Preload applying means
Claims (4)
リーブと、該スリーブに軸方向相対移動を許容されて挿
通されたシャンク部と、該シャンク部と一体的に設けら
れて前記主軸の端面に当接するフランジ部と、該フラン
ジ部と前記スリーブとの間に設けられた弾性部材とを有
した工具ホルダーにおいて、 前記弾性部材は、弾性材製の圧縮体と硬質材製の非圧縮
体とが軸方向に隙間なく接合されて成ることを特徴とす
る工具ホルダー。1. A sleeve fitted into a taper hole of a main shaft of a machine tool, a shank portion inserted through the sleeve while allowing relative movement in an axial direction, and a shank portion integrally provided with the shank portion. In a tool holder having a flange portion that comes into contact with an end surface and an elastic member provided between the flange portion and the sleeve, the elastic member includes a compression body made of an elastic material and a non-compression body made of a hard material. A tool holder characterized in that and are joined together with no gap in the axial direction.
つ、前記圧縮体と非圧縮体との組み合わせが複数組接合
されて成ることを特徴とする請求項１記載の工具ホルダ
ー。2. The tool holder according to claim 1, wherein the elastic member is formed in an annular shape, and a plurality of combinations of the compressed body and the non-compressed body are joined together.
周面は前記シャンク部の外周面に当接していることを特
徴とする請求項１又は２記載の工具ホルダー。3. The tool holder according to claim 1, wherein the elastic member is formed in an annular shape, and an inner peripheral surface of the elastic member is in contact with an outer peripheral surface of the shank portion.
記スリーブとフランジ部との組立距離を一定にするプリ
ロード付与手段が設けられていることを特徴とする請求
項１〜３の何れかに記載の工具ホルダー。4. The preload imparting means for imparting a preload to the elastic member so as to make the assembling distance between the sleeve and the flange part constant, is provided. Tool holder.
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| JP22997294A JP2784150B2 (en) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Tool holder |
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