工具ホルダ
【課題】加工時に生じる切り粉や切り屑といった加工屑を合理的に排出するのに有効な技術を提供する。
【解決手段】工具ホルダ１００のハウジングを形成するホルダ本体と、工具２００を把持する工具把持機構１２０と、空気供給源が接続される第１開口１１４ａと、導出開口１１６と、第１開口１１４ａと導出開口１１６とを接続し、空気供給源から供給された空気が第１開口１１４ａから導出開口１１６へと流通する空気流通経路１４３、１４６と、空気流通経路１４３、１４６において流路断面積が相対的に絞られた絞り流路１５２と、絞り流路１５２と工具２００の工具先端領域Ｂとを接続し、絞り流路１５２を空気が流通する際に生じる負圧により工具先端領域Ｂの空気を空気流通経路へと吸引する空気吸引経路とを含み、工具２００の工具先端部と工具後端部との間を貫通する貫通孔２１０によって構成されている。
【解決手段】工具ホルダ１００のハウジングを形成するホルダ本体と、工具２００を把持する工具把持機構１２０と、空気供給源が接続される第１開口１１４ａと、導出開口１１６と、第１開口１１４ａと導出開口１１６とを接続し、空気供給源から供給された空気が第１開口１１４ａから導出開口１１６へと流通する空気流通経路１４３、１４６と、空気流通経路１４３、１４６において流路断面積が相対的に絞られた絞り流路１５２と、絞り流路１５２と工具２００の工具先端領域Ｂとを接続し、絞り流路１５２を空気が流通する際に生じる負圧により工具先端領域Ｂの空気を空気流通経路へと吸引する空気吸引経路とを含み、工具２００の工具先端部と工具後端部との間を貫通する貫通孔２１０によって構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械加工に用いる工具を把持し、所定の加工作業に供するための工具ホルダの構築技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械加工に用いる工具において、加工時に生じる切り粉や切り屑といった加工屑を排出する排出構造が種々提案されている。例えば、下記特許文献１には、転削工具の切り屑排出機構が開示されている。この切り屑排出機構は、吸引機構が転削工具の切り屑排出空間に外付けされた構成を有するところ、工具を把持する工具ホルダにおいてこの種の排出構造を採用する場合には、構造が複雑化しコストが嵩むという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４３９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、機械加工に用いる工具を把持する工具ホルダにおいて、加工時に生じる切り粉や切り屑といった加工屑を合理的に排出するのに有効な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明が構成される。なお、本発明は、工具を把持する工具ホルダを対象とするものであって、ここでいう「工具」には、穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等に用いられる工具が広く包含される。
【０００６】
本発明にかかる工具ホルダは、長軸状に延在する工具を把持（「挟持」ないし「保持」ともいう）し、所定の加工作業に供するためのホルダとして構成され、ホルダ本体、工具把持機構、空気導入口、空気導出口、空気流通経路、絞り流路及び空気吸引経路を含む。ここでいう「所定の加工作業」として典型的には、穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等の作業が挙げられる。なお、工具ホルダによって把持される工具は、当該工具ホルダの一構成要素であってもよいし、或いは当該工具ホルダとは別の要素として構成されてもよい。すなわち、工具が把持された状態の工具ホルダのみならず、工具が把持される前の状態の工具ホルダも、本発明の「工具ホルダ」の範疇に含まれる。
【０００７】
ホルダ本体は、工具ホルダのハウジングを形成する。このハウジングは、工具ホルダ自体の外郭をなすハウジングとして構成されてもよいし、或いは工具が工具ホルダごと加工機に取り付けられた状態では、工具ホルダ自体の外郭をなすハウジングと加工機のハウジングとによって構成されてもよい。工具使用の際には、このホルダ本体に取り付けられた工具把持機構を介して工具が把持される。
【０００８】
空気導入口は、ホルダ本体に設けられ、空気供給源が接続される開口部分として構成される。空気供給源から供給された空気がこの空気導入口を通じてホルダ本体に導入される。空気導出口は、ホルダ本体に設けられた開口部分として構成される。この空気導出口を通じてホルダ本体から空気が排出される。空気流通経路は、空気導入口と空気導出口とを接続し、空気供給源から供給された空気が空気導入口から空気導出口へと流通する経路として構成される。絞り流路は、空気流通経路において流路断面積が相対的に絞られた領域、すなわち当該空気流通経路の他の領域よりも流路断面積が抑えられた領域として構成される。これにより、空気流通経路を流通する空気は、絞り流路を通過する際に流速が相対的に高められる。空気吸引経路は、空気流通経路の絞り流路と工具の工具先端領域とを接続し、絞り流路を空気が流通する際に生じる負圧により工具先端領域の空気を空気流通経路へと吸引する経路として構成される。この空気吸引経路は、工具内の流路によって構成されてもよいし、或いは工具に沿って取り付けられる別部材によって構成されてもよい。
【０００９】
上記構成によれば、工具による被加工材の加工時に空気供給源の空気を空気導入口からホルダ本体に導入することによって、加工時に生じた切り粉や切り屑といった加工屑を、工具先端領域の空気とともに空気吸引経路を通じて空気流通経路へと吸引し、空気流通経路を通じてホルダ本体の空気導出口から排出することが可能となる。本構成では、ホルダ本体を利用して空気流通経路を構成するため合理的である。
【００１０】
また、前記の空気吸引経路は、工具の工具先端部と工具後端部との間を貫通する貫通孔によって構成されるのが好ましい。このような構成によれば、空気吸引経路に関し、工具内の貫通孔を利用した合理的な構造が実現される。
【００１１】
また本発明にかかる更なる形態の工具ホルダでは、前記のホルダ本体は、工具の長軸方向に沿って長尺状に延在し、当該ホルダ本体のホルダ先端側に工具把持機構が取り付けられ、工具把持機構とは反対側に空気導入口が設けられる構成であるのが好ましい。また、前記の空気流通経路は、第１の流通路、第２の流通路及び第３の流通路を含む構成であるのが好ましい。第１の流通路は、空気導入口からホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の延在方向に沿って工具把持機構側へと延在する流通路として構成される。第２の流通路は、第１の流通路に連通して設けられ、ホルダ本体を貫通しつつ第１の流通路とは反対方向へと延在する流通路として構成される。第３の流通路は、第２の流通路に連通して設けられ、ホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の径方向に延在する流通路として構成される。
このような構成では、長尺状に延在するホルダ本体のうち、工具から離間したホルダ後端側の空気導入口から導入した空気を、工具の貫通孔に近接した位置まで移送することで加工屑が吸引された後、加工屑を含む空気が工具から離間した位置まで移送されてホルダ本体外へと排出される。これにより、比較的簡単な構造によって加工屑の吸引及び排出を行なうことが可能となる。また、ホルダ本体の延在方向に関し、加工屑を含む空気の排出先に自由度を持たせることが可能となる。
【００１２】
また本発明にかかる更なる形態の工具ホルダでは、前記のホルダ本体は、加工機側の駆動部に接続され、当該駆動部によって工具の長軸まわりに回転駆動される回転体として構成されるのが好ましい。また、工具ホルダは、固定部材、排出口及び誘導部を備える構成であるのが好ましい。固定部材は、加工機側に固定され、ホルダ本体を前記工具の長軸まわりの回転が可能となるように支持する部材として構成される。排出口は、固定部材に設けられた開口部分として構成される。誘導部は、固定部材に取り付けられ、空気導出口から導出された空気を前記排出口へと誘導（ガイド）する部材として構成される。
このような構成によれば、被加工材の加工に際しホルダ本体が回転駆動されるタイプの工具ホルダにおいて、回転側部材としてのホルダ本体の空気導出口から導出された、加工屑を含む空気を、固定側部材に設けられた排出口を通じて一定方向に排出することが可能となる。
【００１３】
また本発明にかかる別の形態の工具ホルダでは、前記のホルダ本体は、工具の長軸方向に沿って長尺状に延在し、当該ホルダ本体のホルダ先端側に工具把持機構が取り付けられ、工具把持機構とは反対側に空気導入口が設けられる構成であるのが好ましい。また、前記の空気流通経路は、第１の流通路、第２の流通路及び排出口を含む構成であるのが好ましい。第１の流通路は、空気導入口からホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の延在方向に沿って工具把持機構側へと延在する流通路として構成される。第２の流通路は、第１の流通路に連通して設けられ、ホルダ本体を貫通しつつ第１の流通路とは反対方向へと延在する流通路として構成される。排出口は、ホルダ本体の空気導入口側において第２の流通路に連通して設けられた開口部分として構成される。
このような構成では、長尺状に延在するホルダ本体のうち、工具から離間したホルダ後端側の空気導入口から導入した空気を、工具の貫通孔に近接した位置まで移送することで加工屑が吸引された後、加工屑を含む空気が工具から離間した位置、特にホルダ本体の空気導入口側の排出口まで移送されてホルダ本体外へと排出される。これにより、比較的簡単な構造によって加工屑の吸引及び排出を行なうことが可能となる。また、ホルダ本体の延在方向に関し、加工屑を含む空気の排出先に自由度を持たせることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、機械加工に用いる工具を把持する工具ホルダにおいて、加工時に生じる切り粉や切り屑といった加工屑を合理的に排出することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の「工具ホルダ」にかかる一実施の形態の工具ホルダ１００の縦断面構造を示す図である。
【図２】図１中の工具ホルダ１００のＡ−Ａ線に関する断面構造を示す図である。
【図３】図１及び図２中の規制部材１７０の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明における一実施の形態の工具ホルダの具体的な構成及び作用効果を、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、本発明の「工具ホルダ」にかかる一実施の形態の工具ホルダ１００の縦断面構造が図１に示され、図２には図１中の工具ホルダ１００のＡ−Ａ線に関する断面構造が示されている。また、図３には、図１及び図２中の規制部材１７０の斜視図が示されている。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態の工具ホルダ１００は、被加工物（図示省略）の所定の加工作業を行なう工具２００を把持（「挟持」ないし「保持」ともいう）するホルダとして構成される。この工具ホルダ１００は、長軸状の工具２００を把持して当該工具２００ごと、加工機１０に取り付けられる。ここでいう「所定の加工作業」として典型的には、穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等の作業が挙げられる。
【００１９】
加工機１０は、周知の工作機本体として構成され、フレーム１２、スピンドル１４及び軸受１６を備える。スピンドル１４は、テーパー形状の装着孔１５を有し、この装着孔１５に工具ホルダ１００の後述する主軸１１０が装着される。また、このスピンドル１４は、固定側部材としてのフレーム１２に対し軸受１６を介して工具２００の軸周りに回転駆動される。ここでいうスピンドル１４が、本発明における「加工機側の駆動部」に相当する。
【００２０】
なお、本明細書中では、工具ホルダ１００の延在方向に関し工具２００が把持される側、すなわち図１中に記号「ＦＲ」で示す図中右側を「ホルダ先端側」として規定し、その反対側、すなわち図中左側を「ホルダ後端側」として規定する。
【００２１】
工具ホルダ１００は、概して主軸１１０、工具把持機構１２０、ケース１３０、吸引機構１４０、排出部材１６０、規制部材１７０及び位置決め機構１８０を備える。
【００２２】
主軸１１０は、工具ホルダ１００のハウジングを形成するホルダ本体として構成される部材であり、全体として工具２００の軸方向に沿って長尺状に延在する金属製部材とされる。この主軸１１０は、そのホルダ後端側の後端部１１０ａが加工機１０のスピンドル１４に設けられた装着孔１５に装着され、被加工材の加工時にスピンドル１４によって回転駆動される。この主軸１１０の先端部１１０ｂ（ホルダ先端側）に工具把持機構１２０が一体状に取り付けられる。
【００２３】
また、この主軸１１０は、収容空間１１２及び連通孔１１４を備える。収容空間１１２は、主軸１１０の中間部１１０ｃにおいて主軸１１０の延在方向に長尺状に延在するように形成され、吸引機構１４０を収容するための収容空間として構成される。連通孔１１４は、主軸１１０の後端部１１０ａにおいて、スピンドル１４側の第１開口１１４ａと収容空間１１２側の第２開口１１４ｂとの間を連通する連通孔として構成される。加工機１０に主軸１１０が装着された状態において、この連通孔１１４の第１開口１１４ａが空気供給源（図示省略）に接続される。第１開口１１４ａは、空気供給源からの空気を主軸１１０内に導入する開口部分であり、主軸１１０のうち工具把持機構１２０とは反対側の後端部１１０ａに設けられる。ここでいう第１開口１１４ａが、本発明における「空気導入口」に相当する。
【００２４】
工具把持機構１２０は、長軸状に構成された工具２００の工具後端部２０２を把持する機構として構成される。工具２００は、その長軸方向に沿って工具先端部２０１と工具後端部２０２との間に長尺状に延在する貫通孔２１０を備える。ここでいう貫通孔２１０が、本発明における「貫通孔」に相当し、また後述する「空気吸引経路」を構成する。工具２００の工具先端部２０１は、工具２００の各部位のうち被加工物側の工具先端領域Ｂに面する部位として構成され、工具後端部２０２は、工具２００の各部位のうち吸引機構１４０に面する部位として構成される。この工具先端部２０１は、被加工物の加工にかかる加工刃として構成される。この工具２００として、典型的には穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等に用いられる工具が挙げられる。ここでいう工具把持機構１２０が、本発明における「工具把持機構」に相当する。また工具把持機構１２０によって把持される工具２００が、本発明における「工具」に相当する。
【００２５】
ケース１３０は、加工機１０側に固定される円筒状部材として構成され、その筒内にベアリング１３１を介して主軸１１０の中間部１１０ｃを収容する。このケース１３０によって、主軸１１０の中間部１１０ｃの工具２００の長軸まわりの回転が可能となるように支持される。
【００２６】
吸引機構１４０は、被加工物の加工時に工具先端領域Ｂで発生した切り粉や切り屑といった固形状の加工屑を吸引する吸引機構として構成され、主軸１１０内に一体状に組み込まれる。この吸引機構１４０は、空気流通部材１４１及び絞り部材１５０を含む構成とされる。この吸引機構１４０は主軸１１０に組み込まれることによって、主軸１１０のハウジング部分を構成するものであり、主軸１１０とともに本発明における「ホルダ本体」を構成する。
【００２７】
空気流通部材１４１は、図１及び図２に示すように、導入空間１４２、第１流通路１４３、反転空間１４４、合流空間１４５、第２流通路１４６及び導出空間１４７を含む構成とされる。
【００２８】
導入空間１４２は、主軸１１０に形成された連通孔１１４の第２開口１１４ｂに接続される開口部分として構成される。主軸１１０の連通孔１１４を流通した空気は、この導入空間１４２を通じて第１流通路１４３へと導入される。
【００２９】
第１流通路１４３は、導入空間１４２のホルダ先端側に接続され、この導入空間１４２と反転空間１４４との間で主軸１１０の延在方向に沿って延在する流通路とされる。この第１流通路１４３は、図１中では破線で示され、図２中では実線で示されている。この第１流通路１４３は、前述の連通孔１１４及び導入空間１４２とともに、主軸１１０ないし空気流通部材１４１を貫通しつつ主軸１１０の延在方向に沿って工具把持機構１２０側へと延在する流通路を形成しており、これら第１流通路１４３、連通孔１１４及び導入空間１４２によって本発明における「第１の流通路」が構成される。
【００３０】
反転空間１４４は、第１流通路１４３のホルダ先端側に接続されるとともに、反転空間１４４のホルダ先端側に接続される空間部分として構成される。従って、第１流通路１４３をホルダ先端側（図１中右側）へと流れた空気は、反転空間１４４で流れ方向が逆向きに反転されてホルダ後端側（図１中左側）へと流れた後、合流空間１４５へと移流する。
【００３１】
合流空間１４５は、反転空間１４４と絞り部材１５０の後述する貫通孔１５１とに接続されるとともに、第２流通路１４６のホルダ先端側に接続される空間部分として構成される。また、この合流空間１４５に、後述する絞り流路１５２が形成される。このような構成により、反転空間１４４を流れた空気と、絞り部材１５０の貫通孔１５１を流れた空気は、合流空間１４５で合流して第２流通路１４６に向けてホルダ後端側（図１中左側）へと流れる。
【００３２】
第２流通路１４６は、合流空間１４５のホルダ後端側に接続され、この合流空間１４５と導出空間１４７との間で主軸１１０の延在方向に沿って延在する流通路とされる。この第２流通路１４６は、図１中及び図２中の実線で示されている。この第２流通路１４６は、前述の合流空間１４５とともに、空気流通部材１４１を貫通しつつ主軸１１０の延在方向に沿って工具把持機構１２０とは反対側へと延在する流通路を形成しており、これら第２流通路１４６及び合流空間１４５によって本発明における「第２の流通路」が構成される。
【００３３】
導出空間１４７は、第２流通路１４６のホルダ後端側に接続されるとともに、主軸１１０に形成された導出開口１１６に接続される空間部分として構成される。この導出空間１４７は、径方向に延在する空間部分として構成される。この導出空間１４７は、空気流通部材１４１を貫通しつつ第２流通路１４６から主軸１１０の径方向外側（放射方向）へと延在する（主軸１１０の延在方向と交差する方向に延在する）流通路であり、この導出空間１４７によって本発明における「第３の流通路」が構成される。
【００３４】
主軸１１０の導出開口１１６は、導出空間１４７の径方向外側に配設され、導出空間１４７と排出部材１６０の後述する排出口１６１とを接続する流通路として構成される。従って、第２流通路１４６を流れた空気は、導出空間１４７及び導出開口１１６を通じて排出部材１６０の排出口１６１へと流れる。ここでいう導出開口１１６は、主軸１１０内を流通した空気が主軸１１０外へと導出する開口部分であり、この導出開口１１６が本発明における「空気導出口」に相当する。
【００３５】
絞り部材１５０は、筒内に貫通孔１５１を有する筒状部材として構成される。この貫通孔１５１は、一端が工具後端部２０２において工具２００の貫通孔２１０に接続される一方、他端が空気流通部材１４１の合流空間１４５に接続される。また、この絞り部材１５０は、空気流通部材１４１との間に絞り流路１５２を形成した状態で合流空間１４５に挿設されている。絞り流路１５２は、空気流通部材１４１の内周面と絞り部材１５０の外周面とが対向することによって形成される対向空間とされる。この絞り流路１５２は、第１流通路１４３や反転空間１４４よりも流路断面積が相対的に絞られた（抑えられた）流路として構成される。ここでいう絞り流路１５２が、本発明における「絞り流路」に相当する。
【００３６】
上記構成により、空気供給源から連通孔１１４の第１開口１１４ａを通じて主軸１１０内へ導入された空気は、連通孔１１４、導入空間１４２、第１流通路１４３、反転空間１４４、合流空間１４５、第２流通路１４６、導出空間１４７によって構成される一連の空気流通経路を通じて、主軸１１０外へと導出される。この一連の空気流通経路は、空気導入口としての第１開口１１４ａと、空気導出口としての導出開口１１６とを接続し、空気供給源から供給された空気が第１開口１１４ａから導出開口１１６へと流通する空気流通経路であって、本発明における「空気流通経路」を構成する。
【００３７】
また上記構成により、絞り部材１５０の貫通孔１５１、及び工具２００の貫通孔２１０によって形成される経路は、空気流通部材１４１の合流空間１４５と工具２００の工具先端領域Ｂとを接続する経路として構成される。当該経路は、空気流通部材１４１の絞り流路１５２を空気が流通する際に生じる負圧により工具先端領域Ｂの空気を合流空間１４５へと吸引する空気吸引経路であって、本発明における「空気吸引経路」を構成する。
【００３８】
排出部材１６０は、規制部材１７０とともにケース１３０に対し取り付け固定される円筒状部材として構成され、その筒内に主軸１１０の中間部１１０ｃを収容する。この排出部材１６０は、径方向に延在する排出口１６１を備える。この排出口１６１は、空気流通部材１４１の導出空間１４７から主軸１１０の導出開口１１６へと流れた空気を大気側へと排出するための排出口として構成される。ここでいう排出部材１６０は、ケース１３０に対し取り付け固定される構成であり、ケース１３０とともに、本発明における「固定部材」を構成する。また、この排出部材１６０に設けられた排出口１６１が、本発明における「排出口」に相当する。
【００３９】
規制部材１７０は、図３に示すように、ケース１３０に対し取り付け固定される円筒状の本体部１７１と、この本体部１７１に連接して設けられ、主軸１１０の導出開口１１６に配設される誘導部１７２とを備える。誘導部１７２は、更に第１円弧面１７２ａ及び
第２円弧面１７２ｂを備える。
【００４０】
第１円弧面１７２ａは、導出開口１１６の延在方向と交差する方向に延在する円弧面として構成される。従って、この第１円弧面１７２ａは、主軸１１０の導出開口１１６を径方向外側（放射方向）へと流れた空気流れを、本体部１７１の周方向に沿った旋回状の空気流れに変換する機能を果たす。一方、第２円弧面１７２ｂは、本体部１７１の周方向と交差する方向に延在する円弧面として構成される。従って、この第２円弧面１７２ｂは、第１円弧面１７２ａで変換された旋回状の空気流れを、排出部材１６０の排出口１６１の径方向外側（放射方向）への空気流れに変換する機能を果たす。ここでいう誘導部１７２（規制部材１７０）が、本発明における「誘導部」に相当する。これにより、誘導部１７２は、第１円弧面１７２ａ及び第２円弧面１７２ｂの双方を備えることによって、回転体としての主軸１１０の導出開口１１６を流れる空気を、固定体としての排出部材１６０の排出口１６１へと円滑に誘導する機能を果たす。
【００４１】
位置決め機構１８０は、主軸１１０の位置決めを行なう機構とされ、ケース１３０に対する主軸１１０の回転を阻止する係止ピン１８１を備える。加工機１０に主軸１１０が装着される前の状態では、主軸１１０に取り付けられた係止部材１１５に係止ピン１８１が係合することによって主軸１１０の回転が阻止され、これにより主軸１１０の位置決めがなされる。一方、加工機１０に主軸１１０が装着される際、係止部材１１５と係止ピン１８１との係合が解除される。これにより、加工機１０に主軸１１０が装着された状態では、ケース１３０に対する主軸１１０の回転が許容される。
【００４２】
次に、上記構成の工具ホルダ１００の作用効果を図１及び図２を参照しつつ説明する。
【００４３】
工具２００によって被加工物を加工する加工作業の際、加工機１０のスピンドル１４が回転駆動されることによって、このスピンドル１４に装着された主軸１１０が同様に工具２００の長軸まわりに回転駆動される。スピンドル１４のこの回転駆動の際、工具ホルダ１００は、主軸１１０とともに回転駆動される回転側部材と、ケース１３０とともに静止状態とされる静止側部材とに区分される。回転側部材としては、主軸１１０、係止部材１１５、工具把持機構１２０、吸引機構１４０及び工具２００が挙げられる。一方、静止側部材としては、ケース１３０、排出部材１６０、規制部材１７０及び位置決め機構１８０が挙げられる。
【００４４】
また、被加工物の加工作業の際、加工機１０側の空気供給源から空気が供給される。この空気は、主軸１１０の第１開口１１４ａに導入された後、図１中の黒矢印で示す第１の空気流れにしたがって連続的に流れる。具体的には、連通孔１１４をホルダ先端側（図１中右側）へと第２開口１１４ｂまで流れた空気は、その後空気流通部材１４１の導入空間１４２に導入される。空気流通部材１４１では更に、空気が第１流通路１４３を通じてホルダ先端側（図１中右側）へと流れた後、反転空間１４４に導入される。この反転空間１４４では、空気の流れ方向が逆向きに反転され、合流空間１４５に向けて今度はホルダ後端側（図１中左側）へと流れる。
【００４５】
絞り流路１５２で流路断面積が絞られているため、合流空間１４５では、空気は絞り流路１５２を流れる際にその流速が相対的に高められた高速状態で、ホルダ後端側（図１中の左方向）に向けて第２流通路１４６へと噴射される。このとき、合流空間１４５から第２流通路１４６へのこの空気流れによって、合流空間１４５の貫通孔１５１側の領域に空気の負圧状態（「真空状態」ともいう）が生じる。これにより、絞り部材１５０の貫通孔１５１の空気が負圧によって合流空間１４５側へと吸引され、またこれに伴って工具２００の貫通孔２１０の空気も貫通孔１５１を通じて合流空間１４５側へと吸引される。これにより、空気流通部材１４１の合流空間１４５と、工具２００の工具先端部２０１との間には、図１中の白抜き矢印で示す第２の空気流れが連続的に形成される。従って、加工時に工具先端領域Ｂにおいて生じた切り粉Ｃは、この第２の空気流れの空気とともに貫通孔２１０を工具先端部２０１側から工具後端部２０２側へ吸引され、合流空間１４５に導入される。
【００４６】
合流空間１４５で合流した、第１の空気流れの空気及び第２の空気流れの空気（切り粉Ｃを含む空気）は、第２流通路１４６をホルダ後端側へと流れた後、導出空間１４７及び導出開口１１６において主軸１１０の径方向外方への流れに変換される。そして、導出開口１１６を流れた空気（切り粉Ｃを含む空気）は、規制部材１７０の誘導部１７２によって排出部材１６０の排出口１６１へと誘導され、この排出口１６１から大気中へ放出される。
【００４７】
このとき、誘導部１７２の第１円弧面１７２ａにおいて、主軸１１０の導出開口１１６を径方向外側へと流れた空気流れが、本体部１７１の周方向に沿った旋回状の空気流れに変換される。また、この誘導部１７２の第２円弧面１７２ｂにおいて、第１円弧面１７２ａで変換された旋回状の空気流れが、排出部材１６０の排出口１６１の径方向外側への空気流れに変換される。かくして、主軸１１０の導出開口１１６を流れた空気（切り粉Ｃを含む空気）は、誘導部１７２は、第１円弧面１７２ａ及び第２円弧面１７２ｂの双方によって、排出部材１６０の排出口１６１へと円滑に誘導され、この排出口１６１を通じて大気へと一定方向に排出される。
【００４８】
以上のように、本実施の形態の工具ホルダ１００によれば、工具２００による被加工材の加工時に空気供給源の空気を第１開口１１４ａからホルダ本体（主軸１１０及び空気流通部材１４１）に導入することによって、加工時に生じた加工屑を、工具先端領域Ｂの空気とともに吸引してホルダ本体の導出開口１１６から排出することが可能となる。本構成では、ホルダ本体を利用して空気流通経路を構成するため合理的である。
【００４９】
また、上記実施の形態によれば、加工時に生じた加工屑を工具先端領域Ｂの空気とともに吸引する空気吸引経路に関し、工具２００内の貫通孔２１０を利用した合理的な構造が実現される。
【００５０】
また、上記実施の形態によれば、長尺状に延在する主軸１１０のうち、工具２００から離間したホルダ後端側の第１開口１１４ａから導入した空気を、工具２００の貫通孔２１０に近接した位置まで移送することで加工屑が吸引された後、加工屑を含む空気が工具２００から離間した位置まで移送されて主軸１１０外へと排出される。これにより、比較的簡単な構造によって加工屑の吸引及び排出を行なうことが可能となる。また、主軸１１０の延在方向に関し、加工屑を含む空気の排出先に自由度を持たせることが可能となる。
【００５１】
また、上記実施の形態によれば、被加工材の加工に際し主軸１１０が回転駆動されるタイプの工具ホルダにおいて、回転側部材としての主軸１１０の第１開口１１４ａから導出された、加工屑を含む空気を、固定側部材である排出部材１６０に設けられた排出口１６１を通じて一定方向に排出することが可能となる。
【００５２】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００５３】
上記実施の形態では、被加工物の加工時に生じる加工屑の空気吸引経路を、工具２００内の貫通孔２１０を用いて構成する場合について記載したが、本発明では、工具２００以外の部材によって空気吸引経路を構成することもできる。例えば、工具２００の延在方向に沿って被着される管状部材によって、工具先端領域Ｂと絞り部材１５０の貫通孔１５１或いは合流空間１４５を接続する構成を採用することもできる。
【００５４】
また上記実施の形態では、主軸１１０の延在方向に沿って工具把持機構１２０側へと延在する第１の流通路、空気流通部材１４１を貫通しつつ主軸１１０の延在方向に沿って工具把持機構１２０とは反対側へと延在する第２の流通路、及び空気流通部材１４１を貫通しつつ主軸１１０の径方向に延在する第３の流通路を用いて空気流通経路を構成する場合について記載したが、空気流通経路を構成する流通路の延在方向、流通路の流路断面積、流通路の数等は、必要に応じて適宜変更が可能である。例えば、前記の第３の流通路を設ける代わりに、図１に示す実施例の第２の流通路を延長することによって、ホルダ本体（主軸１１０）の空気導入口側において第２の流通路に連通する排出口（本発明における「排出口」に相当する開口部分）を設け、加工屑を含む空気をこの排出口を通じて加工機１０側に排出する構成を採用することもできる。
【００５５】
また上記実施の形態では、被加工材の加工時に回転駆動される主軸１１０を備える工具ホルダ１００について記載したが、被加工材の加工時にホルダ本体が例えば往復駆動される構成の工具ホルダに対し、本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…加工機
１２…フレーム
１４…スピンドル
１５…装着孔
１６…軸受
１００…工具ホルダ
１１０…主軸
１１０ａ…後端部
１１０ｂ…先端部
１１０ｃ…中間部
１１２…収容空間
１１４…連通孔
１１４ａ…第１開口
１１４ｂ…第２開口
１１５…係止部材
１１６…導出開口
１２０…工具把持機構
１３０…ケース
１４０…吸引機構
１４１…空気流通部材
１４２…導入空間
１４３…第１流通路
１４４…反転空間
１４５…合流空間
１４６…第２流通路
１４７…導出空間
１５０…絞り部材
１５１…貫通孔
１５２…絞り流路
１６０…排出部材
１６１…排出口
１７０…規制部材
１７１…本体部
１７２…誘導部
１７２ａ…第１円弧面
１７２ｂ…第２円弧面
１８０…位置決め機構
１８１…係止ピン
２００…工具
２０１…工具先端部
２０２…工具後端部
２１０…貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械加工に用いる工具を把持し、所定の加工作業に供するための工具ホルダの構築技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械加工に用いる工具において、加工時に生じる切り粉や切り屑といった加工屑を排出する排出構造が種々提案されている。例えば、下記特許文献１には、転削工具の切り屑排出機構が開示されている。この切り屑排出機構は、吸引機構が転削工具の切り屑排出空間に外付けされた構成を有するところ、工具を把持する工具ホルダにおいてこの種の排出構造を採用する場合には、構造が複雑化しコストが嵩むという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４３９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、機械加工に用いる工具を把持する工具ホルダにおいて、加工時に生じる切り粉や切り屑といった加工屑を合理的に排出するのに有効な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明が構成される。なお、本発明は、工具を把持する工具ホルダを対象とするものであって、ここでいう「工具」には、穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等に用いられる工具が広く包含される。
【０００６】
本発明にかかる工具ホルダは、長軸状に延在する工具を把持（「挟持」ないし「保持」ともいう）し、所定の加工作業に供するためのホルダとして構成され、ホルダ本体、工具把持機構、空気導入口、空気導出口、空気流通経路、絞り流路及び空気吸引経路を含む。ここでいう「所定の加工作業」として典型的には、穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等の作業が挙げられる。なお、工具ホルダによって把持される工具は、当該工具ホルダの一構成要素であってもよいし、或いは当該工具ホルダとは別の要素として構成されてもよい。すなわち、工具が把持された状態の工具ホルダのみならず、工具が把持される前の状態の工具ホルダも、本発明の「工具ホルダ」の範疇に含まれる。
【０００７】
ホルダ本体は、工具ホルダのハウジングを形成する。このハウジングは、工具ホルダ自体の外郭をなすハウジングとして構成されてもよいし、或いは工具が工具ホルダごと加工機に取り付けられた状態では、工具ホルダ自体の外郭をなすハウジングと加工機のハウジングとによって構成されてもよい。工具使用の際には、このホルダ本体に取り付けられた工具把持機構を介して工具が把持される。
【０００８】
空気導入口は、ホルダ本体に設けられ、空気供給源が接続される開口部分として構成される。空気供給源から供給された空気がこの空気導入口を通じてホルダ本体に導入される。空気導出口は、ホルダ本体に設けられた開口部分として構成される。この空気導出口を通じてホルダ本体から空気が排出される。空気流通経路は、空気導入口と空気導出口とを接続し、空気供給源から供給された空気が空気導入口から空気導出口へと流通する経路として構成される。絞り流路は、空気流通経路において流路断面積が相対的に絞られた領域、すなわち当該空気流通経路の他の領域よりも流路断面積が抑えられた領域として構成される。これにより、空気流通経路を流通する空気は、絞り流路を通過する際に流速が相対的に高められる。空気吸引経路は、空気流通経路の絞り流路と工具の工具先端領域とを接続し、絞り流路を空気が流通する際に生じる負圧により工具先端領域の空気を空気流通経路へと吸引する経路として構成される。この空気吸引経路は、工具内の流路によって構成されてもよいし、或いは工具に沿って取り付けられる別部材によって構成されてもよい。
【０００９】
上記構成によれば、工具による被加工材の加工時に空気供給源の空気を空気導入口からホルダ本体に導入することによって、加工時に生じた切り粉や切り屑といった加工屑を、工具先端領域の空気とともに空気吸引経路を通じて空気流通経路へと吸引し、空気流通経路を通じてホルダ本体の空気導出口から排出することが可能となる。本構成では、ホルダ本体を利用して空気流通経路を構成するため合理的である。
【００１０】
また、前記の空気吸引経路は、工具の工具先端部と工具後端部との間を貫通する貫通孔によって構成されるのが好ましい。このような構成によれば、空気吸引経路に関し、工具内の貫通孔を利用した合理的な構造が実現される。
【００１１】
また本発明にかかる更なる形態の工具ホルダでは、前記のホルダ本体は、工具の長軸方向に沿って長尺状に延在し、当該ホルダ本体のホルダ先端側に工具把持機構が取り付けられ、工具把持機構とは反対側に空気導入口が設けられる構成であるのが好ましい。また、前記の空気流通経路は、第１の流通路、第２の流通路及び第３の流通路を含む構成であるのが好ましい。第１の流通路は、空気導入口からホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の延在方向に沿って工具把持機構側へと延在する流通路として構成される。第２の流通路は、第１の流通路に連通して設けられ、ホルダ本体を貫通しつつ第１の流通路とは反対方向へと延在する流通路として構成される。第３の流通路は、第２の流通路に連通して設けられ、ホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の径方向に延在する流通路として構成される。
このような構成では、長尺状に延在するホルダ本体のうち、工具から離間したホルダ後端側の空気導入口から導入した空気を、工具の貫通孔に近接した位置まで移送することで加工屑が吸引された後、加工屑を含む空気が工具から離間した位置まで移送されてホルダ本体外へと排出される。これにより、比較的簡単な構造によって加工屑の吸引及び排出を行なうことが可能となる。また、ホルダ本体の延在方向に関し、加工屑を含む空気の排出先に自由度を持たせることが可能となる。
【００１２】
また本発明にかかる更なる形態の工具ホルダでは、前記のホルダ本体は、加工機側の駆動部に接続され、当該駆動部によって工具の長軸まわりに回転駆動される回転体として構成されるのが好ましい。また、工具ホルダは、固定部材、排出口及び誘導部を備える構成であるのが好ましい。固定部材は、加工機側に固定され、ホルダ本体を前記工具の長軸まわりの回転が可能となるように支持する部材として構成される。排出口は、固定部材に設けられた開口部分として構成される。誘導部は、固定部材に取り付けられ、空気導出口から導出された空気を前記排出口へと誘導（ガイド）する部材として構成される。
このような構成によれば、被加工材の加工に際しホルダ本体が回転駆動されるタイプの工具ホルダにおいて、回転側部材としてのホルダ本体の空気導出口から導出された、加工屑を含む空気を、固定側部材に設けられた排出口を通じて一定方向に排出することが可能となる。
【００１３】
また本発明にかかる別の形態の工具ホルダでは、前記のホルダ本体は、工具の長軸方向に沿って長尺状に延在し、当該ホルダ本体のホルダ先端側に工具把持機構が取り付けられ、工具把持機構とは反対側に空気導入口が設けられる構成であるのが好ましい。また、前記の空気流通経路は、第１の流通路、第２の流通路及び排出口を含む構成であるのが好ましい。第１の流通路は、空気導入口からホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の延在方向に沿って工具把持機構側へと延在する流通路として構成される。第２の流通路は、第１の流通路に連通して設けられ、ホルダ本体を貫通しつつ第１の流通路とは反対方向へと延在する流通路として構成される。排出口は、ホルダ本体の空気導入口側において第２の流通路に連通して設けられた開口部分として構成される。
このような構成では、長尺状に延在するホルダ本体のうち、工具から離間したホルダ後端側の空気導入口から導入した空気を、工具の貫通孔に近接した位置まで移送することで加工屑が吸引された後、加工屑を含む空気が工具から離間した位置、特にホルダ本体の空気導入口側の排出口まで移送されてホルダ本体外へと排出される。これにより、比較的簡単な構造によって加工屑の吸引及び排出を行なうことが可能となる。また、ホルダ本体の延在方向に関し、加工屑を含む空気の排出先に自由度を持たせることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、機械加工に用いる工具を把持する工具ホルダにおいて、加工時に生じる切り粉や切り屑といった加工屑を合理的に排出することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の「工具ホルダ」にかかる一実施の形態の工具ホルダ１００の縦断面構造を示す図である。
【図２】図１中の工具ホルダ１００のＡ−Ａ線に関する断面構造を示す図である。
【図３】図１及び図２中の規制部材１７０の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明における一実施の形態の工具ホルダの具体的な構成及び作用効果を、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、本発明の「工具ホルダ」にかかる一実施の形態の工具ホルダ１００の縦断面構造が図１に示され、図２には図１中の工具ホルダ１００のＡ−Ａ線に関する断面構造が示されている。また、図３には、図１及び図２中の規制部材１７０の斜視図が示されている。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態の工具ホルダ１００は、被加工物（図示省略）の所定の加工作業を行なう工具２００を把持（「挟持」ないし「保持」ともいう）するホルダとして構成される。この工具ホルダ１００は、長軸状の工具２００を把持して当該工具２００ごと、加工機１０に取り付けられる。ここでいう「所定の加工作業」として典型的には、穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等の作業が挙げられる。
【００１９】
加工機１０は、周知の工作機本体として構成され、フレーム１２、スピンドル１４及び軸受１６を備える。スピンドル１４は、テーパー形状の装着孔１５を有し、この装着孔１５に工具ホルダ１００の後述する主軸１１０が装着される。また、このスピンドル１４は、固定側部材としてのフレーム１２に対し軸受１６を介して工具２００の軸周りに回転駆動される。ここでいうスピンドル１４が、本発明における「加工機側の駆動部」に相当する。
【００２０】
なお、本明細書中では、工具ホルダ１００の延在方向に関し工具２００が把持される側、すなわち図１中に記号「ＦＲ」で示す図中右側を「ホルダ先端側」として規定し、その反対側、すなわち図中左側を「ホルダ後端側」として規定する。
【００２１】
工具ホルダ１００は、概して主軸１１０、工具把持機構１２０、ケース１３０、吸引機構１４０、排出部材１６０、規制部材１７０及び位置決め機構１８０を備える。
【００２２】
主軸１１０は、工具ホルダ１００のハウジングを形成するホルダ本体として構成される部材であり、全体として工具２００の軸方向に沿って長尺状に延在する金属製部材とされる。この主軸１１０は、そのホルダ後端側の後端部１１０ａが加工機１０のスピンドル１４に設けられた装着孔１５に装着され、被加工材の加工時にスピンドル１４によって回転駆動される。この主軸１１０の先端部１１０ｂ（ホルダ先端側）に工具把持機構１２０が一体状に取り付けられる。
【００２３】
また、この主軸１１０は、収容空間１１２及び連通孔１１４を備える。収容空間１１２は、主軸１１０の中間部１１０ｃにおいて主軸１１０の延在方向に長尺状に延在するように形成され、吸引機構１４０を収容するための収容空間として構成される。連通孔１１４は、主軸１１０の後端部１１０ａにおいて、スピンドル１４側の第１開口１１４ａと収容空間１１２側の第２開口１１４ｂとの間を連通する連通孔として構成される。加工機１０に主軸１１０が装着された状態において、この連通孔１１４の第１開口１１４ａが空気供給源（図示省略）に接続される。第１開口１１４ａは、空気供給源からの空気を主軸１１０内に導入する開口部分であり、主軸１１０のうち工具把持機構１２０とは反対側の後端部１１０ａに設けられる。ここでいう第１開口１１４ａが、本発明における「空気導入口」に相当する。
【００２４】
工具把持機構１２０は、長軸状に構成された工具２００の工具後端部２０２を把持する機構として構成される。工具２００は、その長軸方向に沿って工具先端部２０１と工具後端部２０２との間に長尺状に延在する貫通孔２１０を備える。ここでいう貫通孔２１０が、本発明における「貫通孔」に相当し、また後述する「空気吸引経路」を構成する。工具２００の工具先端部２０１は、工具２００の各部位のうち被加工物側の工具先端領域Ｂに面する部位として構成され、工具後端部２０２は、工具２００の各部位のうち吸引機構１４０に面する部位として構成される。この工具先端部２０１は、被加工物の加工にかかる加工刃として構成される。この工具２００として、典型的には穴あけ加工、研削加工、研磨加工、締付け加工等に用いられる工具が挙げられる。ここでいう工具把持機構１２０が、本発明における「工具把持機構」に相当する。また工具把持機構１２０によって把持される工具２００が、本発明における「工具」に相当する。
【００２５】
ケース１３０は、加工機１０側に固定される円筒状部材として構成され、その筒内にベアリング１３１を介して主軸１１０の中間部１１０ｃを収容する。このケース１３０によって、主軸１１０の中間部１１０ｃの工具２００の長軸まわりの回転が可能となるように支持される。
【００２６】
吸引機構１４０は、被加工物の加工時に工具先端領域Ｂで発生した切り粉や切り屑といった固形状の加工屑を吸引する吸引機構として構成され、主軸１１０内に一体状に組み込まれる。この吸引機構１４０は、空気流通部材１４１及び絞り部材１５０を含む構成とされる。この吸引機構１４０は主軸１１０に組み込まれることによって、主軸１１０のハウジング部分を構成するものであり、主軸１１０とともに本発明における「ホルダ本体」を構成する。
【００２７】
空気流通部材１４１は、図１及び図２に示すように、導入空間１４２、第１流通路１４３、反転空間１４４、合流空間１４５、第２流通路１４６及び導出空間１４７を含む構成とされる。
【００２８】
導入空間１４２は、主軸１１０に形成された連通孔１１４の第２開口１１４ｂに接続される開口部分として構成される。主軸１１０の連通孔１１４を流通した空気は、この導入空間１４２を通じて第１流通路１４３へと導入される。
【００２９】
第１流通路１４３は、導入空間１４２のホルダ先端側に接続され、この導入空間１４２と反転空間１４４との間で主軸１１０の延在方向に沿って延在する流通路とされる。この第１流通路１４３は、図１中では破線で示され、図２中では実線で示されている。この第１流通路１４３は、前述の連通孔１１４及び導入空間１４２とともに、主軸１１０ないし空気流通部材１４１を貫通しつつ主軸１１０の延在方向に沿って工具把持機構１２０側へと延在する流通路を形成しており、これら第１流通路１４３、連通孔１１４及び導入空間１４２によって本発明における「第１の流通路」が構成される。
【００３０】
反転空間１４４は、第１流通路１４３のホルダ先端側に接続されるとともに、反転空間１４４のホルダ先端側に接続される空間部分として構成される。従って、第１流通路１４３をホルダ先端側（図１中右側）へと流れた空気は、反転空間１４４で流れ方向が逆向きに反転されてホルダ後端側（図１中左側）へと流れた後、合流空間１４５へと移流する。
【００３１】
合流空間１４５は、反転空間１４４と絞り部材１５０の後述する貫通孔１５１とに接続されるとともに、第２流通路１４６のホルダ先端側に接続される空間部分として構成される。また、この合流空間１４５に、後述する絞り流路１５２が形成される。このような構成により、反転空間１４４を流れた空気と、絞り部材１５０の貫通孔１５１を流れた空気は、合流空間１４５で合流して第２流通路１４６に向けてホルダ後端側（図１中左側）へと流れる。
【００３２】
第２流通路１４６は、合流空間１４５のホルダ後端側に接続され、この合流空間１４５と導出空間１４７との間で主軸１１０の延在方向に沿って延在する流通路とされる。この第２流通路１４６は、図１中及び図２中の実線で示されている。この第２流通路１４６は、前述の合流空間１４５とともに、空気流通部材１４１を貫通しつつ主軸１１０の延在方向に沿って工具把持機構１２０とは反対側へと延在する流通路を形成しており、これら第２流通路１４６及び合流空間１４５によって本発明における「第２の流通路」が構成される。
【００３３】
導出空間１４７は、第２流通路１４６のホルダ後端側に接続されるとともに、主軸１１０に形成された導出開口１１６に接続される空間部分として構成される。この導出空間１４７は、径方向に延在する空間部分として構成される。この導出空間１４７は、空気流通部材１４１を貫通しつつ第２流通路１４６から主軸１１０の径方向外側（放射方向）へと延在する（主軸１１０の延在方向と交差する方向に延在する）流通路であり、この導出空間１４７によって本発明における「第３の流通路」が構成される。
【００３４】
主軸１１０の導出開口１１６は、導出空間１４７の径方向外側に配設され、導出空間１４７と排出部材１６０の後述する排出口１６１とを接続する流通路として構成される。従って、第２流通路１４６を流れた空気は、導出空間１４７及び導出開口１１６を通じて排出部材１６０の排出口１６１へと流れる。ここでいう導出開口１１６は、主軸１１０内を流通した空気が主軸１１０外へと導出する開口部分であり、この導出開口１１６が本発明における「空気導出口」に相当する。
【００３５】
絞り部材１５０は、筒内に貫通孔１５１を有する筒状部材として構成される。この貫通孔１５１は、一端が工具後端部２０２において工具２００の貫通孔２１０に接続される一方、他端が空気流通部材１４１の合流空間１４５に接続される。また、この絞り部材１５０は、空気流通部材１４１との間に絞り流路１５２を形成した状態で合流空間１４５に挿設されている。絞り流路１５２は、空気流通部材１４１の内周面と絞り部材１５０の外周面とが対向することによって形成される対向空間とされる。この絞り流路１５２は、第１流通路１４３や反転空間１４４よりも流路断面積が相対的に絞られた（抑えられた）流路として構成される。ここでいう絞り流路１５２が、本発明における「絞り流路」に相当する。
【００３６】
上記構成により、空気供給源から連通孔１１４の第１開口１１４ａを通じて主軸１１０内へ導入された空気は、連通孔１１４、導入空間１４２、第１流通路１４３、反転空間１４４、合流空間１４５、第２流通路１４６、導出空間１４７によって構成される一連の空気流通経路を通じて、主軸１１０外へと導出される。この一連の空気流通経路は、空気導入口としての第１開口１１４ａと、空気導出口としての導出開口１１６とを接続し、空気供給源から供給された空気が第１開口１１４ａから導出開口１１６へと流通する空気流通経路であって、本発明における「空気流通経路」を構成する。
【００３７】
また上記構成により、絞り部材１５０の貫通孔１５１、及び工具２００の貫通孔２１０によって形成される経路は、空気流通部材１４１の合流空間１４５と工具２００の工具先端領域Ｂとを接続する経路として構成される。当該経路は、空気流通部材１４１の絞り流路１５２を空気が流通する際に生じる負圧により工具先端領域Ｂの空気を合流空間１４５へと吸引する空気吸引経路であって、本発明における「空気吸引経路」を構成する。
【００３８】
排出部材１６０は、規制部材１７０とともにケース１３０に対し取り付け固定される円筒状部材として構成され、その筒内に主軸１１０の中間部１１０ｃを収容する。この排出部材１６０は、径方向に延在する排出口１６１を備える。この排出口１６１は、空気流通部材１４１の導出空間１４７から主軸１１０の導出開口１１６へと流れた空気を大気側へと排出するための排出口として構成される。ここでいう排出部材１６０は、ケース１３０に対し取り付け固定される構成であり、ケース１３０とともに、本発明における「固定部材」を構成する。また、この排出部材１６０に設けられた排出口１６１が、本発明における「排出口」に相当する。
【００３９】
規制部材１７０は、図３に示すように、ケース１３０に対し取り付け固定される円筒状の本体部１７１と、この本体部１７１に連接して設けられ、主軸１１０の導出開口１１６に配設される誘導部１７２とを備える。誘導部１７２は、更に第１円弧面１７２ａ及び
第２円弧面１７２ｂを備える。
【００４０】
第１円弧面１７２ａは、導出開口１１６の延在方向と交差する方向に延在する円弧面として構成される。従って、この第１円弧面１７２ａは、主軸１１０の導出開口１１６を径方向外側（放射方向）へと流れた空気流れを、本体部１７１の周方向に沿った旋回状の空気流れに変換する機能を果たす。一方、第２円弧面１７２ｂは、本体部１７１の周方向と交差する方向に延在する円弧面として構成される。従って、この第２円弧面１７２ｂは、第１円弧面１７２ａで変換された旋回状の空気流れを、排出部材１６０の排出口１６１の径方向外側（放射方向）への空気流れに変換する機能を果たす。ここでいう誘導部１７２（規制部材１７０）が、本発明における「誘導部」に相当する。これにより、誘導部１７２は、第１円弧面１７２ａ及び第２円弧面１７２ｂの双方を備えることによって、回転体としての主軸１１０の導出開口１１６を流れる空気を、固定体としての排出部材１６０の排出口１６１へと円滑に誘導する機能を果たす。
【００４１】
位置決め機構１８０は、主軸１１０の位置決めを行なう機構とされ、ケース１３０に対する主軸１１０の回転を阻止する係止ピン１８１を備える。加工機１０に主軸１１０が装着される前の状態では、主軸１１０に取り付けられた係止部材１１５に係止ピン１８１が係合することによって主軸１１０の回転が阻止され、これにより主軸１１０の位置決めがなされる。一方、加工機１０に主軸１１０が装着される際、係止部材１１５と係止ピン１８１との係合が解除される。これにより、加工機１０に主軸１１０が装着された状態では、ケース１３０に対する主軸１１０の回転が許容される。
【００４２】
次に、上記構成の工具ホルダ１００の作用効果を図１及び図２を参照しつつ説明する。
【００４３】
工具２００によって被加工物を加工する加工作業の際、加工機１０のスピンドル１４が回転駆動されることによって、このスピンドル１４に装着された主軸１１０が同様に工具２００の長軸まわりに回転駆動される。スピンドル１４のこの回転駆動の際、工具ホルダ１００は、主軸１１０とともに回転駆動される回転側部材と、ケース１３０とともに静止状態とされる静止側部材とに区分される。回転側部材としては、主軸１１０、係止部材１１５、工具把持機構１２０、吸引機構１４０及び工具２００が挙げられる。一方、静止側部材としては、ケース１３０、排出部材１６０、規制部材１７０及び位置決め機構１８０が挙げられる。
【００４４】
また、被加工物の加工作業の際、加工機１０側の空気供給源から空気が供給される。この空気は、主軸１１０の第１開口１１４ａに導入された後、図１中の黒矢印で示す第１の空気流れにしたがって連続的に流れる。具体的には、連通孔１１４をホルダ先端側（図１中右側）へと第２開口１１４ｂまで流れた空気は、その後空気流通部材１４１の導入空間１４２に導入される。空気流通部材１４１では更に、空気が第１流通路１４３を通じてホルダ先端側（図１中右側）へと流れた後、反転空間１４４に導入される。この反転空間１４４では、空気の流れ方向が逆向きに反転され、合流空間１４５に向けて今度はホルダ後端側（図１中左側）へと流れる。
【００４５】
絞り流路１５２で流路断面積が絞られているため、合流空間１４５では、空気は絞り流路１５２を流れる際にその流速が相対的に高められた高速状態で、ホルダ後端側（図１中の左方向）に向けて第２流通路１４６へと噴射される。このとき、合流空間１４５から第２流通路１４６へのこの空気流れによって、合流空間１４５の貫通孔１５１側の領域に空気の負圧状態（「真空状態」ともいう）が生じる。これにより、絞り部材１５０の貫通孔１５１の空気が負圧によって合流空間１４５側へと吸引され、またこれに伴って工具２００の貫通孔２１０の空気も貫通孔１５１を通じて合流空間１４５側へと吸引される。これにより、空気流通部材１４１の合流空間１４５と、工具２００の工具先端部２０１との間には、図１中の白抜き矢印で示す第２の空気流れが連続的に形成される。従って、加工時に工具先端領域Ｂにおいて生じた切り粉Ｃは、この第２の空気流れの空気とともに貫通孔２１０を工具先端部２０１側から工具後端部２０２側へ吸引され、合流空間１４５に導入される。
【００４６】
合流空間１４５で合流した、第１の空気流れの空気及び第２の空気流れの空気（切り粉Ｃを含む空気）は、第２流通路１４６をホルダ後端側へと流れた後、導出空間１４７及び導出開口１１６において主軸１１０の径方向外方への流れに変換される。そして、導出開口１１６を流れた空気（切り粉Ｃを含む空気）は、規制部材１７０の誘導部１７２によって排出部材１６０の排出口１６１へと誘導され、この排出口１６１から大気中へ放出される。
【００４７】
このとき、誘導部１７２の第１円弧面１７２ａにおいて、主軸１１０の導出開口１１６を径方向外側へと流れた空気流れが、本体部１７１の周方向に沿った旋回状の空気流れに変換される。また、この誘導部１７２の第２円弧面１７２ｂにおいて、第１円弧面１７２ａで変換された旋回状の空気流れが、排出部材１６０の排出口１６１の径方向外側への空気流れに変換される。かくして、主軸１１０の導出開口１１６を流れた空気（切り粉Ｃを含む空気）は、誘導部１７２は、第１円弧面１７２ａ及び第２円弧面１７２ｂの双方によって、排出部材１６０の排出口１６１へと円滑に誘導され、この排出口１６１を通じて大気へと一定方向に排出される。
【００４８】
以上のように、本実施の形態の工具ホルダ１００によれば、工具２００による被加工材の加工時に空気供給源の空気を第１開口１１４ａからホルダ本体（主軸１１０及び空気流通部材１４１）に導入することによって、加工時に生じた加工屑を、工具先端領域Ｂの空気とともに吸引してホルダ本体の導出開口１１６から排出することが可能となる。本構成では、ホルダ本体を利用して空気流通経路を構成するため合理的である。
【００４９】
また、上記実施の形態によれば、加工時に生じた加工屑を工具先端領域Ｂの空気とともに吸引する空気吸引経路に関し、工具２００内の貫通孔２１０を利用した合理的な構造が実現される。
【００５０】
また、上記実施の形態によれば、長尺状に延在する主軸１１０のうち、工具２００から離間したホルダ後端側の第１開口１１４ａから導入した空気を、工具２００の貫通孔２１０に近接した位置まで移送することで加工屑が吸引された後、加工屑を含む空気が工具２００から離間した位置まで移送されて主軸１１０外へと排出される。これにより、比較的簡単な構造によって加工屑の吸引及び排出を行なうことが可能となる。また、主軸１１０の延在方向に関し、加工屑を含む空気の排出先に自由度を持たせることが可能となる。
【００５１】
また、上記実施の形態によれば、被加工材の加工に際し主軸１１０が回転駆動されるタイプの工具ホルダにおいて、回転側部材としての主軸１１０の第１開口１１４ａから導出された、加工屑を含む空気を、固定側部材である排出部材１６０に設けられた排出口１６１を通じて一定方向に排出することが可能となる。
【００５２】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００５３】
上記実施の形態では、被加工物の加工時に生じる加工屑の空気吸引経路を、工具２００内の貫通孔２１０を用いて構成する場合について記載したが、本発明では、工具２００以外の部材によって空気吸引経路を構成することもできる。例えば、工具２００の延在方向に沿って被着される管状部材によって、工具先端領域Ｂと絞り部材１５０の貫通孔１５１或いは合流空間１４５を接続する構成を採用することもできる。
【００５４】
また上記実施の形態では、主軸１１０の延在方向に沿って工具把持機構１２０側へと延在する第１の流通路、空気流通部材１４１を貫通しつつ主軸１１０の延在方向に沿って工具把持機構１２０とは反対側へと延在する第２の流通路、及び空気流通部材１４１を貫通しつつ主軸１１０の径方向に延在する第３の流通路を用いて空気流通経路を構成する場合について記載したが、空気流通経路を構成する流通路の延在方向、流通路の流路断面積、流通路の数等は、必要に応じて適宜変更が可能である。例えば、前記の第３の流通路を設ける代わりに、図１に示す実施例の第２の流通路を延長することによって、ホルダ本体（主軸１１０）の空気導入口側において第２の流通路に連通する排出口（本発明における「排出口」に相当する開口部分）を設け、加工屑を含む空気をこの排出口を通じて加工機１０側に排出する構成を採用することもできる。
【００５５】
また上記実施の形態では、被加工材の加工時に回転駆動される主軸１１０を備える工具ホルダ１００について記載したが、被加工材の加工時にホルダ本体が例えば往復駆動される構成の工具ホルダに対し、本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…加工機
１２…フレーム
１４…スピンドル
１５…装着孔
１６…軸受
１００…工具ホルダ
１１０…主軸
１１０ａ…後端部
１１０ｂ…先端部
１１０ｃ…中間部
１１２…収容空間
１１４…連通孔
１１４ａ…第１開口
１１４ｂ…第２開口
１１５…係止部材
１１６…導出開口
１２０…工具把持機構
１３０…ケース
１４０…吸引機構
１４１…空気流通部材
１４２…導入空間
１４３…第１流通路
１４４…反転空間
１４５…合流空間
１４６…第２流通路
１４７…導出空間
１５０…絞り部材
１５１…貫通孔
１５２…絞り流路
１６０…排出部材
１６１…排出口
１７０…規制部材
１７１…本体部
１７２…誘導部
１７２ａ…第１円弧面
１７２ｂ…第２円弧面
１８０…位置決め機構
１８１…係止ピン
２００…工具
２０１…工具先端部
２０２…工具後端部
２１０…貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長軸状に延在する工具を把持し、所定の加工作業に供するための工具ホルダであって、
当該工具ホルダのハウジングを形成するホルダ本体と、
前記ホルダ本体に取り付けられ、前記工具を把持する工具把持機構と、
前記ホルダ本体に設けられ、空気供給源が接続される空気導入口と、
前記ホルダ本体に設けられた空気導出口と、
前記空気導入口と前記空気導出口とを接続し、空気供給源から供給された空気が前記空気導入口から前記空気導出口へと流通する空気流通経路と、
前記空気流通経路において流路断面積が相対的に絞られた絞り流路と、
前記空気流通経路の前記絞り流路と前記工具の工具先端領域とを接続し、前記絞り流路を空気が流通する際に生じる負圧により前記工具先端領域の空気を前記空気流通経路へと吸引する空気吸引経路と、
を含み、
前記空気流通経路が、前記工具の工具先端部と工具後端部との間を貫通する貫通孔によって構成されていることを特徴とする工具ホルダ。
【請求項２】
請求項１に記載の工具ホルダであって、
前記ホルダ本体は、前記工具の長軸方向に沿って長尺状に延在し、当該ホルダ本体のホルダ先端側に前記工具把持機構が取り付けられ、前記工具把持機構とは反対側に前記空気導入口が設けられる構成であり、
前記空気流通経路は、
前記空気導入口から前記ホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の延在方向に沿って前記工具把持機構側へと延在する第１の流通路と、
前記第１の流通路に連通して設けられ、前記ホルダ本体を貫通しつつ前記第１の流通路とは反対方向へと延在する第２の流通路と、
前記第２の流通路に連通して設けられ、前記ホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の径方向に延在する第３の流通路と、
を含む構成であることを特徴とする工具ホルダ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の工具ホルダであって、
前記ホルダ本体は、加工機側の駆動部に接続され、当該駆動部によって前記工具の長軸まわりに回転駆動される回転体として構成され、
加工機側に固定され、前記ホルダ本体を前記工具の長軸まわりの回転が可能となるように支持する固定部材と、
前記固定部材に設けられた排出口と、
前記固定部材に取り付けられ、前記空気導出口から導出された空気を前記排出口へと誘導する誘導部と、
を備える構成であることを特徴とする工具ホルダ。
【請求項４】
請求項１に記載の工具ホルダであって、
前記ホルダ本体は、前記工具の長軸方向に沿って長尺状に延在し、当該ホルダ本体のホルダ先端側に前記工具把持機構が取り付けられ、前記工具把持機構とは反対側に前記空気導入口が設けられる構成であり、
前記空気流通経路は、
前記空気導入口から前記ホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の延在方向に沿って前記工具把持機構側へと延在する第１の流通路と、
前記第１の流通路に連通して設けられ、前記ホルダ本体を貫通しつつ前記第１の流通路とは反対方向へと延在する第２の流通路と、
前記ホルダ本体の前記空気導入口側において前記第２の流通路に連通して設けられた排出口と、
を含む構成であることを特徴とする工具ホルダ。
【請求項１】
長軸状に延在する工具を把持し、所定の加工作業に供するための工具ホルダであって、
当該工具ホルダのハウジングを形成するホルダ本体と、
前記ホルダ本体に取り付けられ、前記工具を把持する工具把持機構と、
前記ホルダ本体に設けられ、空気供給源が接続される空気導入口と、
前記ホルダ本体に設けられた空気導出口と、
前記空気導入口と前記空気導出口とを接続し、空気供給源から供給された空気が前記空気導入口から前記空気導出口へと流通する空気流通経路と、
前記空気流通経路において流路断面積が相対的に絞られた絞り流路と、
前記空気流通経路の前記絞り流路と前記工具の工具先端領域とを接続し、前記絞り流路を空気が流通する際に生じる負圧により前記工具先端領域の空気を前記空気流通経路へと吸引する空気吸引経路と、
を含み、
前記空気流通経路が、前記工具の工具先端部と工具後端部との間を貫通する貫通孔によって構成されていることを特徴とする工具ホルダ。
【請求項２】
請求項１に記載の工具ホルダであって、
前記ホルダ本体は、前記工具の長軸方向に沿って長尺状に延在し、当該ホルダ本体のホルダ先端側に前記工具把持機構が取り付けられ、前記工具把持機構とは反対側に前記空気導入口が設けられる構成であり、
前記空気流通経路は、
前記空気導入口から前記ホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の延在方向に沿って前記工具把持機構側へと延在する第１の流通路と、
前記第１の流通路に連通して設けられ、前記ホルダ本体を貫通しつつ前記第１の流通路とは反対方向へと延在する第２の流通路と、
前記第２の流通路に連通して設けられ、前記ホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の径方向に延在する第３の流通路と、
を含む構成であることを特徴とする工具ホルダ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の工具ホルダであって、
前記ホルダ本体は、加工機側の駆動部に接続され、当該駆動部によって前記工具の長軸まわりに回転駆動される回転体として構成され、
加工機側に固定され、前記ホルダ本体を前記工具の長軸まわりの回転が可能となるように支持する固定部材と、
前記固定部材に設けられた排出口と、
前記固定部材に取り付けられ、前記空気導出口から導出された空気を前記排出口へと誘導する誘導部と、
を備える構成であることを特徴とする工具ホルダ。
【請求項４】
請求項１に記載の工具ホルダであって、
前記ホルダ本体は、前記工具の長軸方向に沿って長尺状に延在し、当該ホルダ本体のホルダ先端側に前記工具把持機構が取り付けられ、前記工具把持機構とは反対側に前記空気導入口が設けられる構成であり、
前記空気流通経路は、
前記空気導入口から前記ホルダ本体を貫通しつつ当該ホルダ本体の延在方向に沿って前記工具把持機構側へと延在する第１の流通路と、
前記第１の流通路に連通して設けられ、前記ホルダ本体を貫通しつつ前記第１の流通路とは反対方向へと延在する第２の流通路と、
前記ホルダ本体の前記空気導入口側において前記第２の流通路に連通して設けられた排出口と、
を含む構成であることを特徴とする工具ホルダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２２４７５０（Ｐ２０１１−２２４７５０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９８６８５（Ｐ２０１０−９８６８５）
【出願日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【出願人】（５９１０３３７５５）エヌティーツール株式会社 (22)
【出願人】（０００１４９０６６）オークマ株式会社 (476)
【出願人】（０００１５２９９６）株式会社日本ピスコ (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【出願人】（５９１０３３７５５）エヌティーツール株式会社 (22)
【出願人】（０００１４９０６６）オークマ株式会社 (476)
【出願人】（０００１５２９９６）株式会社日本ピスコ (9)
【Ｆターム（参考）】
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