ボーリングホルダ
【課題】従来とは異なる新たな調整機構を備えるボーリングホルダを提供する。
【解決手段】ハウジング５１と、ハウジング５１の内部に流体を供給する流体供給装置８１と、ハウジング５１に対して回転軸線方向に交差する方向へスライド可能となるようにハウジング５１に支持される移動体５２と、移動体５２に取り付けられる刃具７０と、ハウジング５１に支持され、流体供給装置８１から供給される流体の作用により移動体５２を押圧してクランプすることと移動体５２への押圧を解除してアンクランプすることを切り替え、移動体５２のスライド動作とは独立した動作を行うクランプ部５７とを備える。クランプ部５７は、弾性変形により縮径可能な筒状に形成され、移動体５２の外周に配置され、流体供給装置８１から供給される流体により弾性変形して縮径することで移動体５２をクランプし、弾性復帰により移動体５２をアンクランプする。
【解決手段】ハウジング５１と、ハウジング５１の内部に流体を供給する流体供給装置８１と、ハウジング５１に対して回転軸線方向に交差する方向へスライド可能となるようにハウジング５１に支持される移動体５２と、移動体５２に取り付けられる刃具７０と、ハウジング５１に支持され、流体供給装置８１から供給される流体の作用により移動体５２を押圧してクランプすることと移動体５２への押圧を解除してアンクランプすることを切り替え、移動体５２のスライド動作とは独立した動作を行うクランプ部５７とを備える。クランプ部５７は、弾性変形により縮径可能な筒状に形成され、移動体５２の外周に配置され、流体供給装置８１から供給される流体により弾性変形して縮径することで移動体５２をクランプし、弾性復帰により移動体５２をアンクランプする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具径を調整可能なボーリングホルダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工具径を調整可能なボーリングホルダとして、例えば、特許文献１〜４に記載されたものがある。これらのボーリングホルダは、刃具が取り付けられた移動体をハウジングに対して移動する機構そのものにより、ハウジングに対する移動体の位置決めを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８３４６９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４８４８１号公報
【特許文献３】特開２００３−３１１５１７号公報
【特許文献４】特開２００１−６２６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来とは異なる新たな調整機構を備えるボーリングホルダ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】
【０００５】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に流体を供給する流体供給装置と、
前記ハウジングに対して回転軸線方向に交差する方向へスライド可能となるように前記ハウジングに支持される移動体と、
前記移動体に取り付けられる刃具と、
前記ハウジングに支持され、前記流体供給装置から供給される第一流体の作用により前記移動体を押圧してクランプすることと前記移動体への押圧を解除してアンクランプすることを切り替え、前記移動体のスライド動作とは独立した動作を行うクランプ部と、
を備え、
前記クランプ部は、弾性変形により縮径可能な筒状に形成され、前記移動体の外周に配置され、前記流体供給装置から供給される前記第一流体により弾性変形して縮径することで前記移動体をクランプし、弾性復帰により前記移動体をアンクランプすることである。
【０００６】
請求項２に係る発明の特徴は、前記クランプ部は、外周に前記流体供給装置からの前記第一流体を供給されると共に、前記第一流体の圧力に応じて弾性変形して縮径する溝部が形成され、前記流体供給装置から供給される前記第一流体により前記溝部が弾性変形して縮径することにより前記移動体をクランプし、前記溝部が弾性復帰することにより前記移動体をアンクランプすることである。
【０００７】
請求項３に係る発明の特徴は、前記クランプ部には、径方向に沿って縮径可能とするためのすり割りが形成され、前記クランプ部の外周面は、テーパ状に形成され、前記ボーリングホルダは、前記ハウジングに支持されるスプリングと、テーパ状内周面を有する筒状に形成され、前記クランプ部の外周面に対してテーパ係合するようにかつ前記クランプ部の外周側に前記クランプ部の軸方向に摺動可能に設けられ、前記スプリングの付勢力と前記流体供給装置から供給される前記第一流体の圧力とが前記摺動方向に対抗するように設けられ、摺動位置に応じた力であって前記クランプ部を縮径させる力を発生する付勢部材と、をさらに備えることである。
【０００８】
請求項４に係る発明の特徴は、前記ボーリングホルダは、前記ハウジングに設けられ前記移動体の偏心運動によって生じる不均一な荷重を吸収するカウンタウエイトと、前記移動体と前記カウンタウエイトを前記ハウジングに対して連動させる連動機構と、をさらに備え、前記クランプ部は、前記移動体をクランプすることにより、前記連動機構を介して前記カウンタウエイトをクランプすることである。
【０００９】
請求項５に係る発明の特徴は、前記移動体は、前記流体供給装置から供給される第二流体により、前記クランプ部の動作とは独立して、前記刃具の位置が前記回転軸線から遠ざかる方向へ前記ハウジングに対してスライドすることである。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、クランプ部のクランプ／アンクランプの動作と移動体のスライド動作とが、それぞれ独立した動作としている。つまり、移動体をスライドさせる手段として、種々の移動手段を適用することができる。例えば、移動体を一方方向にスライドさせるための駆動手段と、移動体を他方方向にスライドさせるための駆動手段を別々の手段とすることができる。
【００１１】
そして、クランプ部により移動体のクランプ／アンクランプの切り替え動作を、流体供給装置により供給される第一流体の作用により行うこととしている。特に、クランプ部が移動体を押圧することによりクランプし、クランプが移動体に対する押圧を解除することによりアンクランプすることとしている。さらには、クランプ部を弾性変形により縮径可能な筒状に形成し、第一流体により弾性変形して縮径することで移動体をクランプしている。これにより、非常に簡易な手段によりクランプ部を構成することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、溝部が弾性変形して縮径することにより移動体をクランプしている。従って、確実に移動体を位置決めすることができる。
請求項３に係る発明によれば、いわゆるコレットチャックに相当する構成をなしている。これにより、容易な構成により、確実に移動体を位置決めすることができる。
請求項４に係る発明によれば、カウンタウエイトをクランプするための専用の機構を有することなく、移動体をクランプすることによりカウンタウエイトを同時にクランプすることができる。
【００１３】
請求項５に係る発明によれば、移動体をスライドさせるための手段として、流体供給装置から供給される第二流体を用いている。つまり、流体供給装置から供給される流体を第一流体と第二流体とに使い分けて、第一流体をクランプ部の動作に用い、第二流体を移動体のスライド動作に用いることとしている。このように、一つの流体供給装置を用いて、二種類の動作を行わせることで、全体として小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態：ボーリングホルダの軸方向の部分断面図である。
【図２】粗動調整機構の軸方向の拡大断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】微動調整機構を調整した状態を示すボーリングホルダの軸方向の部分断面図である。
【図５】粗動調整機構の動作：連結工程を示す図である。
【図６】粗動調整機構の動作：アンクランプ工程を示す図である。
【図７】粗動調整機構の動作：当接工程を示す図である。
【図８】粗動調整機構の動作：調整工程を示す図である。
【図９】粗動調整機構の動作：クランプ工程を示す図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】第二実施形態：粗動調整機構の軸方向の拡大断面図である。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ断面図である。
【図１３】粗動調整機構の動作：アンクランプ工程を示す図である。
【図１４】粗動調整機構の動作：クランプ工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のボーリングホルダを具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
＜第一実施形態＞
（ボーリングホルダの構成）
第一実施形態のボーリングホルダ１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１に示すように、ボーリングホルダ１は、軸線周りに回転可能な主軸２に保持されて工作物に穴などを加工する工具であって、工具径を調整可能とされている。ここで、各図において、ボーリングホルダ１のうち主軸２側を基端側といい、ボーリングホルダ１のうち刃具７０が設けられる側を先端側という。
【００１７】
ボーリングホルダ１は、被保持部１０と、微動調整機構２０と、粗動調整機構５０と、刃具７０とを備えている。なお、被保持部１０、微動調整機構２０および粗動調整機構５０が、ボーリングホルダ本体に相当する。
【００１８】
被保持部１０は、基端側に向かって細くなるようなテーパ状に形成されたテーパシャンク部１１と、テーパシャンク部１１の最基端に設けられたプルスタッド１２とを備えている。テーパシャンク部１１は、主軸２のテーパ穴に挿入され、プルスタッド１２は、主軸２のコレット（図示せず）により把持される。このようにして、被保持部１０は、主軸２に保持されている。また、テーパシャンク部１１の中心には、軸線方向に延びる空気流路１３が形成されている。この空気流路１３には、主軸２側から空気が供給される。主軸２側から供給される空気は、制御装置（図示せず）によって圧力を制御される。
【００１９】
微動調整機構２０は、被保持部１０の先端側に取り付けられており、刃具７０の軸線からの位置、すなわち工具径を微調整することができる装置である。この微動調整機構２０は、基端ボディ部２１（本発明の「基部」に相当する）と、弾性変形部４１とを備えている。
【００２０】
基端ボディ部２１は、被保持部１０の先端側に一体的に結合されており、内部に空油圧変換部２２が形成されている。空油圧変換部２２は、次のように構成されている。被保持部１０の空気流路１３の先端側に連通する第一シリンダ２３が形成されている。この第一シリンダ２３内に第一ピストン２４が、摺動シール２５を介して、軸線方向（図１の上下方向に）に往復スライド可能に収容されている。また、第一ピストン２４のうち先端側には、連結ロッド２６を介して第二ピストン２７が連結されている。この第二ピストン２７は、第一シリンダ２３の先端側に連通する小径の第二シリンダ２８内に、摺動シール２９を介して、軸線方向に往復スライド可能に収容されている。
【００２１】
第二ピストン２７の先端側は、作動油が充填される作動油空間３０を形成しており、被保持部１０の空気流路１３を通して空気圧が第一ピストン２４に作用することで、第一ピストン２４が先端側に移動し、これに伴い第二ピストン２７が先端側に移動することで、作動油空間３０内の油圧が増圧される。このようにして、空油圧変換部２２は、被保持部１０の空気流路１３から供給される空気圧を、油圧に変換させると共に増圧している。作動油空間３０の先端側には、連通路３１が連通して形成されている。
【００２２】
弾性変形部４１は、基端ボディ部２１の先端側に、次のように構成されている。弾性変形部４１の内部には、パワーユニット４２が設けられている。パワーユニット４２は、凸ブロック４３と凹ブロック４４との間に油圧空間４５が形成され、この油圧空間４５と基端ボディ部２１の連通路３１とが、弾性変形部４１の本体および凹ブロック４４に形成してある油通路４６を通して連通している。さらに、弾性変形部４１にはＳ字状のスリット４７が形成されており、油圧空間４５に油圧が作用すると、弾性変形部４１における先端側の微動部４８は、弾性変形することにより、弾性変形部４１のうち基端ボディ部２１側に対して、図１の左方向にシフトする。
【００２３】
粗動調整機構５０は、微動調整機構２０の先端側に取り付けられており、刃具７０の軸線からの位置、すなわち工具径を粗調整することができる装置である。この粗動調整機構５０による工具径の調整可能量は、微動調整機構２０による工具径の調整可能量よりも大きい。この粗動調整機構５０は、粗動ハウジング５１と、粗動移動体５２と、カウンタウエイト５３と、ピニオン軸５４と、流体受給ポート５５と、空油圧変換部５６と、クランプ部５７とを備えている。
【００２４】
粗動ハウジング５１は、微動調整機構２０の弾性変形部４１の微動部４８に取り付けられている。つまり、粗動ハウジング５１は、弾性変形部４１の微動部４８が径方向にシフトした場合には、その動作に伴って径方向にシフトする。
【００２５】
粗動移動体５２は、主として円柱状に形成されている。なお、粗動移動体５２は、円柱状に限られるものではなく、例えば、角柱状に形成されるようにしてもよい。この粗動移動体５２の先端側（ボーリングホルダ１の径方向外側）に刃具７０が設けられている。このように形成された粗動移動体５２は、粗動ハウジング５１の先端側であって径方向に向かって貫通形成されている円形孔５１ａのうち一方開口側（図１の右側）に、後述する筒状のクランプ部５７を介して、往復スライド可能に嵌挿されている。この粗動移動体５２の粗動ハウジング５１に対する径方向の移動量（粗動調整量）は、微動調整機構２０の弾性変形部４１における微動部４８の微動調整量より大きい。
【００２６】
そして、粗動移動体５２がその円柱軸周りに回転しないように回り止めされている。さらに、粗動移動体５２の円柱状の基端部には、さらに円柱軸方向に延長されるように移動体側ラック部５２ｂが一体的に形成されている。この移動体側ラック部５２ｂは、ラック＆ピニオン機構の一部を構成するものであり、後述するピニオン軸５４に噛合している。つまり、ピニオン軸５４が回転すると、粗動移動体５２は図１の左右方向に移動する。
【００２７】
さらに、粗動移動体５２の先端側には、基端側に向かって突出する基準部５２ｃが設けられている。この基準部５２ｃのうちボーリングホルダ１の径方向外側面は、ボーリングホルダ１の径方向を法線方向とする平面状に形成されている。そして、基準部５２ｃは、常に粗動ハウジング５１の外部に露出する位置に位置している。この基準部５２ｃは、粗動調整を行う際に用いるものであって、後述する粗動調整ユニット８０に設けられる位置調整用基準部材８３に当接させるための部材である。
【００２８】
カウンタウエイト５３は、粗動移動体５２の偏心運動によって生じる不均一な荷重を吸収するためのものである。つまり、カウンタウエイト５３の形状や位置は、粗動移動体５２および刃具７０による慣性モーメントと等価な慣性モーメントを有するように設定される。本実施形態においては、カウンタウエイト５３は、全体としてほぼ円柱状に形成されており、粗動移動体５２の質量とほぼ同程度の質量を有している。
【００２９】
ここで、このカウンタウエイト５３は、慣性モーメントを調整することができるような機構を有している。具体的には、カウンタウエイト５３は、ウエイト本体５３ａと、調整用ウエイト５３ｂとを備えている。調整用ウエイト５３ｂは、例えば、ねじなどにより、ウエイト本体５３ａに対してカウンタウエイト５３のスライド方向に相対移動可能に設けられている。つまり、調整用ウエイト５３ｂのウエイト本体５３ａに対する位置を調整することで、例えば、刃具７０の交換などにより、粗動移動体５２および刃具７０の慣性モーメントが変更された場合に、カウンタウエイト５３全体としてこれに等価な慣性モーメントを有するようにできる。また、カウンタウエイト５３は、円柱状に限られるものではなく、例えば、角柱状に形成されるようにしてもよい。
【００３０】
このカウンタウエイト５３は、粗動ハウジング５１の先端側に貫通形成されている円形孔５１ａのうち他方開口側（図１の左側）に、往復スライド可能に嵌挿されている。そして、カウンタウエイト５３は、その円柱軸周りに回転しないように粗動ハウジング５１に回り止めされている。カウンタウエイト５３の円柱状の基端部には、さらに円柱軸方向に延長されるようにウエイト側ラック部５３ａが一体的に形成されている。このウエイト側ラック部５３ａは、ラック＆ピニオン機構の一部を構成するものであり、後述するピニオン軸５４に噛合している。つまり、ピニオン軸５４が回転すると、カウンタウエイト５３は図１の左右方向に移動する。
【００３１】
ピニオン軸５４は、粗動ハウジング５１の先端側に貫通形成されている円形孔５１ａのほぼ中央に、粗動ハウジング５１の回転軸線回りに回転可能に支持されている。そして、ピニオン軸５４は、移動体側ラック部５２ｂとウエイト側ラック部５３ａに噛合している。そして、図３において、ピニオン軸５４が左回りに回転すると、移動体側ラック部５２ｂが図３の右側、すなわち粗動移動体５２が径方向外側に移動し、かつ、ウエイト側ラック部５３ａが図３の左側、すなわちカウンタウエイト５３が粗動移動体５２の移動方向とは反対側の径方向外側に移動する。一方、ピニオン軸５４が右回りに回転すると、移動体側ラック部５２ｂが図３の左側、すなわち粗動移動体５２が径方向内側に移動し、かつ、ウエイト側ラック部５３ａが図３の右側、すなわちカウンタウエイト５３が粗動移動体５２の移動方向とは反対側の径方向内側に移動する。つまり、ピニオン軸５４が回転すると、粗動移動体５２とカウンタウエイト５３は、同期して、両者が反対方向に連動する。
【００３２】
流体受給ポート５５は、粗動ハウジング５１の基端側の外周面に設けられている。この流体受給ポート５５は、外部の粗動調整ユニット８０に連結され、粗動調整ユニット８０から供給される空気圧を供給される。さらに、流体受給ポート５５は、第一ポートと第二ポートを有している。第一ポートは、後述する空気滞留空間５１ｂ側へ空気（本発明の「第二流体」に相当する）を供給するポートであって、第二ポートは、後述する空油圧変換部５６側へ空気（本発明の「第一流体」に相当する）を供給するポートである。そして、第二ポートには、逆流防止弁が収容されており、後述する粗動調整ユニット８０が連結されていない場合には、粗動ハウジング５１の内部から外部へ向かう方向に逆流しないように構成されている。
【００３３】
ここで、粗動ハウジング５１には、粗動移動体５２の基端（ボーリングホルダ１の径方向内側の端部）とカウンタウエイト５３の基端（ボーリングホルダ１の径方向内側の端部）との間には、空気滞留空間５１ｂが形成されている。この空気滞留空間５１ｂと流体受給ポート５５の第一ポートとの間には、両者を連通する空気流路５１ｃが形成されている。つまり、空気滞留空間５１ｂには、粗動調整ユニット８０から供給される空気圧によって粗動移動体５２とカウンタウエイト５３が動作する。具体的には、粗動調整ユニット８０から空気圧が供給されて空気滞留空間５１ｂの空気圧が高まると、粗動移動体５２は、径方向外側、すなわち刃具７０の位置が回転軸線から遠ざかる方向へスライドする。粗動移動体５２の動作と同時にかつ連動して、カウンタウエイト５３が径方向外側へスライドする。また、空気滞留空間５１ｂに供給された空気は、粗動ハウジング５１の円形孔５１ａとカウンタウエイト５３との間に形成されている僅かな隙間から外部へ排出される。
【００３４】
空油圧変換部５６は、粗動ハウジング５１の内部に形成され、後述する粗動調整ユニット８０から流体受給ポート５５の第二ポートを介して供給される空気圧を油圧に変換している。この空油圧変換部５６は、粗動ハウジング５１の内部に径方向に向かって形成された段付きシリンダ５６ａと、この段付きシリンダ５６ａ内に径方向に往復スライド可能に収容されているピストン５６ｂとを備えている。ピストン５６ｂは、大径円盤部と小径ロッド部とを有している。段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの大径円盤部より図２の右側空間には、流体受給ポート５５から空気圧が供給される。また、段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの小径ロッド部の図２の左側空間は、作動油空間を形成している。つまり、流体受給ポート５５の第二ポートを介して供給される空気圧がピストン５６ｂの大径円盤部に作用することで、ピストン５６ｂが図２の左側へ移動し、これに伴い作動油空間内の油圧が増圧される。このようにして、空油圧変換部５６は、空気圧を油圧に変換させると共に増圧している。
【００３５】
クランプ部５７は、筒状に形成されている。このクランプ部５７の貫通孔には、上述した粗動移動体５２がスライド可能に嵌挿されている。このクランプ部５７の外周面には、軸方向に離れた２カ所の溝部５７ａが形成されている。つまり、クランプ部５７のうち溝部５７ａが形成されている部分の径方向厚みは、溝部５７ａが形成されていない部分の径方向厚みに比べて薄肉となっている。
【００３６】
この溝部５７ａの外周側には、粗動ハウジング５１の円形孔５１ａとの間に作動油空間５７ｂが形成されている。この作動油空間５７ｂは、空油圧変換部５６の作動油空間（段付きシリンダ５６ａのピストン５６ｂの小径ロッド部より図２の左側空間）から、連通路５１ｄを介して供給される作動油が収容される。
【００３７】
つまり、空油圧変換部５６から作動油が供給されるとクランプ部５７の作動油空間５７ｂの油圧が高まり、溝部５７ａの溝底が縮径するように弾性変形する。ここで、溝部５７ａが弾性変形すると、溝部５７ａの溝底の内周面が、粗動移動体５２の外周面を押圧して、粗動ハウジング５１に対する粗動移動体５２をクランプする。一方、空油圧変換部５６から供給される作動油の圧力が低下すると、クランプ部５７の作動油空間５７ｂの油圧が低下し、溝部５７ａの溝底が弾性復帰する。つまり、この弾性復帰により、クランプ部５７は粗動移動体５２の外周面への押圧を解除して、粗動ハウジング５１に対して粗動移動体５２をアンクランプする。
【００３８】
つまり、クランプ部５７は、粗動移動体５２のクランプとアンクランプの切り替えレバーの役割を有する。なお、クランプ部５７は、粗動移動体５２のクランプとアンクランプの切り替えを行うのみであって、粗動移動体のスライド動作を行うものではない。つまり、クランプ部５７によるクランプ／アンクランプの切り替え動作は、粗動移動体５２のスライド動作とは独立して行われる。
【００３９】
（微動調整機構による工具径の微調整方法）
次に、微動調整機構による工具径の微調整方法について、図１および図４を参照してより詳細に説明する。主軸２側から制御された所定の圧力の空気が供給されるとする。そうすると、この空気圧に応じて空油圧変換部２２の第一ピストン２４が、ボーリングホルダ１の先端側に向かってスライドする。第一ピストン２４の移動に伴って、第二ピストン２７も、ボーリングホルダ１の先端側に向かってスライドする。この第二ピストン２７の移動によって、作動油空間３０に充填される作動油の圧力が高まる。作動油の圧力が高まることで、連通路３１および油通路４６を介して、弾性変形部４１の油圧空間４５の油圧が高くなる。その結果、弾性変形部４１における先端側の微動部４８が、図４に示すように、左側へシフトする。
【００４０】
このようにして弾性変形部４１の微動部４８が基端ボディ部２１に対して径方向に微動することにより、弾性変形部４１の微動部４８側に取り付けられている粗動調整機構５０全体が、基端ボディ部２１に対して径方向に微動する。つまり、粗動移動体５２に取り付けられている刃具７０の回転軸線に対する位置、すなわち工具径は、微動調整機構２０の動作によって微動調整される。
【００４１】
微動調整量を変更する場合には、主軸２側から供給される空気の圧力を調整することにより行う。ここで、微動調整機構２０は、空油圧変換部２２により主軸２側から供給する空気圧を増幅している。従って、小さな空気圧によって、弾性変形部４１の弾性変形を可能とする。また、微動調整量をゼロに戻す場合には、主軸２側から供給する空気圧をゼロにすればよい。この微動調整機構２０による微動調整は、弾性変形部４１の弾性変形によるものであるため、この微動調整量はそれほど大きなものではない。逆に言うと、微動調整機構２０は、非常に微小な調整を高精度に行うことができる。
【００４２】
（粗動調整機構による工具径の粗調整方法）
次に、粗動調整機構５０の動作について、図５〜図１０を参照して説明する。粗動調整機構５０の動作に際して、粗動調整ユニット８０を用いるため、まずは、粗動調整ユニット８０について説明する。
【００４３】
粗動調整ユニット８０は、図５に示すように、流体供給装置８１と、流体供給スライドポート８２と、位置調整用基準部材８３とを備える。流体供給装置８１は、空気を供給することができ、かつ、供給する空気圧を制御可能な装置である。この流体供給装置８１は、例えば、マシニングセンタのベッド（図示せず）に固定されている。ここで、本実施形態においては、例えば、主軸２がベッドに対して移動可能に構成されるマシニングセンタを適用する場合には、粗動調整ユニット８０の流体供給装置８１は、主軸２に対して相対的に移動可能に設けられていることになる。
【００４４】
流体供給スライドポート８２は、粗動調整機構５０の流体受給ポート５５に連結することができ、流体供給装置８１から供給される空気を流体受給ポート５５へ供給するポートである。この流体供給スライドポート８２は、流体供給装置８１に対して、図５の左右方向にスライド可能に設けられている。さらに、流体供給スライドポート８２は、流体受給ポート５５の第一ポートに対応した第一連結ポートと、流体受給ポート５５の第二ポートに対応した第二連結ポートとを備えている。そして、流体供給装置８１は、流体供給スライドポート８２の第一連結ポートから空気圧を供給するか、第二連結ポートから空気圧を供給するかの切り替えを行うことができる。位置調整用基準部材８３は、流体供給装置８１に固定されており、粗動移動体５２に設けられた基準部５２ｃに当接可能に設けられている。
【００４５】
次に、粗動調整機構５０による工具径の調整方法について説明する。まず、図５に示すように、主軸２と粗動調整ユニット８０とを相対的に移動させて、粗動調整ユニット８０の流体供給スライドポート８２と、粗動調整機構５０の流体受給ポート５５とを連結させる（連結工程）。具体的には、流体供給スライドポート８２の第一連結ポートを流体受給ポート５５の第一ポートに連結し、流体供給スライドポート８２の第二連結ポートを流体受給ポート５５の第二ポートに連結する。このとき、粗動調整ユニット８０の流体供給スライドポート８２は、図５の左側に最もスライドした状態としている。さらに、この状態において、粗動移動体５２の基準部５２ｃは、粗動調整ユニット８０の位置調整用基準部材８３に対向するように位置している。なお、図５においては、クランプ部５７の作動油空間５７ｂに供給されている作動油の圧力が高い状態としており、クランプ部５７の溝部５７ａの溝底が弾性変形により縮径している状態を示している。
【００４６】
続いて、図６に示すように、流体供給装置８１が、流体供給スライドポート８２の第二連結ポートおよび流体受給ポート５５の第二ポートを介して、既に供給されていた空油圧変換部５６の段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの大径円盤部の右側空間の空気圧を低下させる。そうすると、空油圧変換部５６のピストン５６ｂが図６の右側へ移動し、段付きシリンダ５６ａ内のピストン５６ｂの小径ロッド部より図６の左側空間の油圧が低下する。この作動油の圧力の低下により、クランプ部５７の作動油空間５７ｂの作動油の油圧が低下する。そうすると、弾性変形していたクランプ部５７の溝部５７ａが弾性復帰して、溝部５７ａが粗動移動体５２の外周面を押圧している状態が解除される。このようにして、粗動移動体５２は、粗動ハウジング５１に対してアンクランプされる（アンクランプ工程）。
【００４７】
続いて、図７に示すように、流体供給装置８１が、流体供給スライドポート８２の第一連結ポートおよび流体受給ポート５５の第一ポートを介して、空気流路５１ｃに空気圧を供給する。そうすると、空気滞留空間５１ｂの空気圧が高まり、空気滞留空間５１ｂの体積を拡大するような力を発生する。つまり、空気滞留空間５１ｂの空気圧の高騰により、粗動移動体５２およびカウンタウエイト５３が離れる方向、すなわち、径方向外側へスライドする。このとき、粗動移動体５２、カウンタウエイト５３およびピニオン軸５４は、ラック＆ピニオン機構を構成している。従って、粗動移動体５２の径方向外側へのスライド動作と、カウンタウエイト５３の径方向外側へのスライド動作とは、同期しかつ連動している。さらに、粗動移動体５２のスライド量とカウンタウエイト５３のスライド量とは同一である。
【００４８】
このように、粗動移動体５２が径方向外側へスライドすることに伴って、粗動移動体５２の基準部５２ｃが、粗動調整ユニット８０の位置調整用基準部材８３に当接する（当接工程）。このとき、刃具７０の位置は、ボーリングホルダの回転軸線から遠ざかる方向の所定位置（例えば、最も遠ざかる位置）に移動している。つまり、流体供給スライドポート８２が流体供給装置８１に対して図７の最も左側に位置する状態であって、流体供給スライドポート８２が流体受給ポート５５に連結された状態であって、粗動移動体５２の基準部５２ｃが位置調整用基準部材８３に当接した状態において、刃具７０の回転軸線に対する位置、すなわち工具径は、既知である。この状態を基準状態とする。
【００４９】
続いて、図８に示すように、基準状態から、主軸２と位置調整用基準部材８３との相対的な位置を近接する方向に変更する。例えば、主軸２を移動させる駆動軸があるマシニングセンタにおいては、その駆動軸を用いて主軸２を位置調整用基準部材８３に近接する方向に移動する。ここで、基準状態における工具径は既知であって、目標工具径は把握できている。そこで、目標工具径と基準状態における工具径との差分だけ、主軸２を位置調整用基準部材８３に近接する方向へ移動させる。このようにして、回転軸線に対する刃具７０の位置、すなわち工具径を粗調整する（調整工程）。
【００５０】
この調整工程において、回転軸線に対する刃具７０の位置を調整する際に、刃具７０の位置が回転軸線から遠ざかる方向へ粗動移動体５２を粗動ハウジング５１に対してスライドさせるために供給された空気は、カウンタウエイト５３と粗動ハウジング５１に形成された円形孔５１ａとの僅かな隙間から外部へ排出している。
【００５１】
続いて、図９および図１０に示すように、流体供給装置８１が、流体供給スライドポート８２の第二連結ポートおよび流体受給ポート５５の第二ポートを介して、空油圧変換部５６の段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの大径円盤部の右側空間に空気圧を供給する。そうすると、空油圧変換部５６のピストン５６ｂが図９の左側へ移動し、段付きシリンダ５６ａ内のピストン５６ｂの小径ロッド部より図９の左側空間の油圧が高騰する。この作動油の圧力の高騰により、クランプ部５７の作動油空間５７ｂの作動油の油圧が高騰する。そうすると、クランプ部５７の溝部５７ａの溝底が弾性変形により縮径して、粗動移動体５２の外周面を押圧する。このようにして、粗動移動体５２は、粗動ハウジング５１に対してクランプされる（クランプ工程）。この状態において、粗動調整ユニット８０の連結が解除された場合に、逆流防止弁に効果により、粗動移動体５２の粗動ハウジング５１に対するクランプ状態が維持される。
【００５２】
（本実施形態の効果）
以上説明したボーリングホルダ１によれば、主軸２側から先端に向かって、被保持部１０、微動調整機構２０、粗動調整機構５０、刃具７０の順に取り付けられている。つまり、粗動調整機構５０によって粗動移動体５２が径方向に移動したとしても、微動調整機構２０は何ら移動しない。つまり、粗動調整機構５０によって径方向に移動する部分には、粗動移動体５２および刃具７０となり、微動調整機構２０が含まれない。そして、カウンタウエイト５３は、粗動調整機構５０に含まれる構成としている。従って、このカウンタウエイト５３は、粗動移動体５２および刃具７０の質量を考慮すれば良く、微動調整機構２０の質量は考慮する必要がなくなる。このように、本実施形態のボーリングホルダ１によれば、カウンタウエイト５３の質量を小さくすることができる。その結果、回転体としてのボーリングホルダ１全体の質量を小さくすることができる。
【００５３】
また、カウンタウエイト５３を粗動ハウジング５１に対して位置調整可能とする構成としているため、粗動移動体５２の移動量に応じてカウンタウエイト５３の位置を調整することで、より偏心運動が生じることを抑制できる。さらに、カウンタウエイト５３の移動を粗動移動体５２に同期して、かつ、粗動移動体５２の移動量と同じ移動量だけ移動する構成とすることで、カウンタウエイト５３の位置調整を自動的に行うことができる。さらに、カウンタウエイト５３をクランプするための専用の機構を有することなく、粗動移動体５２をクランプすることによりカウンタウエイト５３を同時にクランプすることができる。
【００５４】
また、微動調整機構２０を弾性変形によって微動調整を行うことで、より高精度に微動調整が可能となる。また、カウンタウエイト５３は、粗動調整機構５０に含む構成としている。つまり、上述したカウンタウエイト５３は、微動調整機構２０による調整に伴う偏心運動によって生じる不均一な荷重を吸収することはできない。しかし、微動調整機構２０の調整量は弾性変形範囲内であるため、非常に微小である。つまり、粗動調整機構５０にカウンタウエイト５３を設けることで、ボーリングホルダ１全体において偏心運動によって生じる不均一な荷重を十分に吸収することができる。
【００５５】
また、クランプ部５７のクランプ／アンクランプの動作と粗動移動体５２のスライド動作とが、それぞれ独立した動作としている。つまり、粗動移動体５２をスライドさせる手段として、クランプ部５７の動作とは別の手段、本実施形態においては、流体供給装置８１から供給される流体と主軸２の移動のための駆動部を適用している。このように、粗動移動体５２をスライドさせる手段として選択の自由度が高まる。
【００５６】
また、本実施形態においては、クランプ部５７により粗動移動体５２のクランプ／アンクランプの切り替え動作を、流体供給装置８１から供給される空気圧の作用により行うこととしている。特に、クランプ部５７が粗動移動体５２を押圧することによりクランプし、クランプ部５７が粗動移動体５２に対する押圧を解除することによりアンクランプすることとしている。これにより、非常に簡易な手段によりクランプ部５７を構成することができる。さらには、クランプ部５７の溝部５７ａが弾性変形により縮径することで、粗動移動体５２の外周面を押圧してクランプすることとしている。これにより、確実に粗動移動体５２を位置決めすることができる。
【００５７】
また、粗動移動体５２をスライドさせるためと、クランプ部５７をクランプ／アンクランプさせるためとに、流体供給装置８１から供給される空気圧を用いている。つまり、流体供給装置８１から供給される空気圧を二種類に使い分けて、クランプ部５７の動作と、粗動移動体５２のスライド動作に用いることとしている。このように、一つの流体供給装置８１を用いて、二種類の動作を行わせることで、全体として小型化を図ることができる。
【００５８】
また、粗動調整機構による工具径の調整において、刃具７０の位置を回転軸線から遠ざかる方向の所定位置に移動させた状態で、かつ、粗動移動体５２の基準部５２ｃと位置調整用基準部材８３とを当接させた状態を基準状態として、この基準状態から主軸２と位置調整用基準部材８３との相対的な位置を近接する方向に変更している。その結果として、回転軸線に対する刃具７０の位置を基準状態から近づけることにより、回転軸線に対する刃具７０の位置を調整している。このように、基準状態とするために、粗動移動体５２に基準部５２ｃを設け、かつ、位置調整用基準部材８３を新たに設けることとにより、自動的に工具径を調整することができる。
【００５９】
また、流体供給装置８１から供給される空気圧を用いて、刃具７０の位置を回転軸線から遠ざかる方向の所定位置（例えば、最も遠ざかる位置）にしている。これにより、粗動移動体５２の基準部５２ｃと位置調整用基準部材８３とを当接させる当接工程を容易に実現できる。ここで、このように当接工程において、刃具を回転軸線から遠ざかる方向の所定位置に移動させるために流体を用いた場合には、当接工程および調整工程において、供給した空気を粗動移動体５２およびカウンタウエイト５３と粗動ハウジング５１との間に形成した僅かな隙間から排出している。これにより、当該隙間から切削粉などの侵入を防止するエアパージ機能を有することになる。
【００６０】
また、粗動調整ユニット８０をボーリングホルダ１とは別体として設けることにより、ボーリングホルダ１自体の質量を小さくすることができる。この場合であっても、両者が連結できるような構成とすることで、確実に工具径を調整できる。
【００６１】
＜第二実施形態＞
第二実施形態のボーリングホルダについて、図１１〜図１４を参照して説明する。第二実施形態のボーリングホルダは、第一実施形態のボーリングホルダ１に対して、粗動調整機構のみ相違する。そこで、以下に、第二実施形態における粗動調整機構９０のみについて説明する。また、粗動調整機構９０の構成部品においても、第一実施形態の粗動調整機構５０の構成部品と同一のものがあり、これらについては同一符号を付して説明を省略する。
【００６２】
第二実施形態の粗動調整機構９０は、微動調整機構２０の先端側に取り付けられており、刃具７０の軸線からの位置、すなわち工具径を粗調整することができる装置である。この粗動調整機構９０による工具径の調整可能量は、微動調整機構２０による工具径の調整可能量よりも大きい。この粗動調整機構９０は、粗動ハウジング５１と、粗動移動体５２と、カウンタウエイト５３と、ピニオン軸５４と、流体受給ポート５５と、空油圧変換部５６と、クランプ部９７と、付勢力発生部９８と、スプリング９９とを備えている。つまり、第二実施形態の粗動調整機構９０において、第一実施形態の粗動調整機構５０に対して、クランプ部９７、付勢力発生部９８およびスプリング９９のみ相違する。
【００６３】
クランプ部９７は、筒状に形成されており、粗動移動体５２の外周側に配置されている。このクランプ部９７は、一端側に、径方向外側に広がるフランジ部９７ａを備えている。クランプ部９７は、他端側に、テーパ状外周面を有すると共に、径方向に沿って弾性変形により縮径可能とするためのすり割りが形成された縮径部９７ｂを備えている。このクランプ部９７の貫通孔には、粗動移動体５２が嵌挿されている。つまり、クランプ部９７の縮径部９７ｂが弾性変形により縮径すると、粗動移動体５２の外周面を押圧し、クランプ部９７の縮径部９７ｂが弾性復帰すると粗動移動体５２への押圧が解除される。
【００６４】
付勢力発生部９８は、テーパ状内周面を有する筒状に形成され、クランプ部９７の外周側に配置されている。また、付勢力発生部９８は、粗動ハウジング５１に対して、図１１の左右方向にスライド可能に設けられている。付勢力発生部９８のテーパ状内周面は、クランプ部９７の外周面に対してテーパ係合するように、かつ、クランプ部９７の外周側にクランプ部９７の軸方向に摺動可能に設けられている。そして、この付勢力発生部９８の基端側（図１１の左端）には、粗動ハウジング５１との間に作動油空間９８ａが形成されている。この作動油空間９８ａは、空油圧変換部５６の作動油空間（段付きシリンダ５６ａのピストン５６ｂの小径ロッド部より図２の左側空間）から、連通路５１ｄを介して供給される作動油が収容される。
【００６５】
そして、スプリング９９が、クランプ部９７のフランジ部９７ａと付勢力発生部９８の先端面との間に配置されている。つまり、スプリング９９は、クランプ部９７のフランジ部９７ａに対して、付勢力発生部９８を図１１の左側へ付勢している。一方、付勢力発生部９８の基端側の作動油空間９８ａには油圧が供給される。つまり、スプリング９９の付勢力と空油圧変換部５６から供給される作動油の圧力とが、付勢力発生部９８の粗動ハウジング５１に対する摺動方向に対抗するように設けられていることになる。
【００６６】
そして、付勢力発生部９８の摺動位置が変化すると、クランプ部９７の縮径部９７ｂのテーパ状外周面への押圧力が変化する。つまり、付勢力発生部９８は、その摺動位置に応じた力によりクランプ部９７を縮径させる力を発生する。
【００６７】
次に、粗動調整機構９０におけるアンクランプ工程の動作について図１３を参照して説明する。図１３に示すように、アンクランプ工程においては、流体供給装置８１が、流体供給スライドポート８２の第二連結ポートおよび流体受給ポート５５の第二ポートを介して、空油圧変換部５６の段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの大径円盤部の右側空間に空気圧を供給する。そうすると、空油圧変換部５６のピストン５６ｂが図１３の左側へ移動し、段付きシリンダ５６ａ内のピストン５６ｂの小径ロッド部より図１３の左側空間の油圧が高騰する。この作動油の圧力の高騰により、付勢力発生部９８の基端側の作動油空間９８ａの作動油の油圧が高騰する。そうすると、付勢力発生部９８は、スプリング９９の付勢力に抗して、粗動ハウジング５１に対して図１３の右側へ摺動する。そして、付勢力発生部９８のテーパ状内周面とクランプ部９７の縮径部９７ｂのテーパ状外周面とのテーパ係合力が小さくなり、クランプ部９７の縮径部９７ｂは弾性復帰により縮径状態が解除される。その結果、クランプ部９７の縮径部９７ｂは、粗動移動体５２の外周面への押圧を解除して、粗動ハウジング５１に対して粗動移動体５２をアンクランプする。
【００６８】
次に、粗動調整機構９０におけるクランプ工程の動作について図１４を参照して説明する。図１４に示すように、クランプ工程においては、流体供給装置８１が、流体供給スライドポート８２の第二連結ポートおよび流体受給ポート５５の第二ポートを介して、既に供給されていた空油圧変換部５６の段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの大径円盤部の右側空間の空気圧を低下させる。そうすると、空油圧変換部５６のピストン５６ｂが図１４の右側へ移動し、段付きシリンダ５６ａ内のピストン５６ｂの小径ロッド部より図１４の左側空間の油圧が低下する。この作動油の圧力の低下により、付勢力発生部９８の基端側の作動油空間９８ａの作動油の油圧が低下する。そうすると、付勢力発生部９８は、スプリング９９の付勢力により、粗動ハウジング５１に対して図１３の左側へ摺動する。そして、付勢力発生部９８のテーパ状内周面とクランプ部９７の縮径部９７ｂのテーパ状外周面とのテーパ係合力が大きくなり、クランプ部９７の縮径部９７ｂは弾性変形により縮径する。その結果、クランプ部９７の縮径部９７ｂは、粗動移動体５２の外周面を押圧して、粗動ハウジング５１に対して粗動移動体５２をクランプする。
【符号の説明】
【００６９】
１：ボーリングホルダ、 ２：主軸
１０：被保持部、 １１：テーパシャンク部、 １２：プルスタッド、 １３：空気流路
２０：微動調整機構
２１：基端ボディ部、 ２２：空油圧変換部、 ２３：第一シリンダ
２４：第一ピストン、 ２５：摺動シール、 ２６：連結ロッド、 ２７：第二ピストン
２８：第二シリンダ、 ２９：摺動シール、 ３０：作動油空間、 ３１：連通路
４１：弾性変形部
４２：パワーユニット、 ４３：凸ブロック、 ４４：凹ブロック、 ４５：油圧空間
４６：油通路、 ４７：スリット、 ４８：微動部
５０：粗動調整機構
５１：粗動ハウジング、 ５１ａ：円形孔、 ５１ｂ：空気滞留空間
５１ｃ：空気流路、 ５１ｄ：連通路
５２：粗動移動体、 ５２ｂ：移動体側ラック部、 ５２ｃ：基準部
５３：カウンタウエイト、 ５３ａ：ウエイト側ラック部
５４：ピニオン軸、 ５５：流体受給ポート
５６：空油圧変換部、 ５６ａ：段付きシリンダ、 ５６ｂ：ピストン
５７：クランプ部、 ５７ａ：溝部、 ５７ｂ：作動油空間
７０：刃具
８０：粗動調整ユニット
８１：流体供給装置、 ８２：流体供給スライドポート、 ８３：位置調整用基準部材
９０：粗動調整機構
９７：クランプ部、 ９７ａ：フランジ部、 ９７ｂ：縮径部、 ９８：付勢力発生部
９８ａ：作動油空間
９９：スプリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具径を調整可能なボーリングホルダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工具径を調整可能なボーリングホルダとして、例えば、特許文献１〜４に記載されたものがある。これらのボーリングホルダは、刃具が取り付けられた移動体をハウジングに対して移動する機構そのものにより、ハウジングに対する移動体の位置決めを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８３４６９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４８４８１号公報
【特許文献３】特開２００３−３１１５１７号公報
【特許文献４】特開２００１−６２６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来とは異なる新たな調整機構を備えるボーリングホルダ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】
【０００５】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に流体を供給する流体供給装置と、
前記ハウジングに対して回転軸線方向に交差する方向へスライド可能となるように前記ハウジングに支持される移動体と、
前記移動体に取り付けられる刃具と、
前記ハウジングに支持され、前記流体供給装置から供給される第一流体の作用により前記移動体を押圧してクランプすることと前記移動体への押圧を解除してアンクランプすることを切り替え、前記移動体のスライド動作とは独立した動作を行うクランプ部と、
を備え、
前記クランプ部は、弾性変形により縮径可能な筒状に形成され、前記移動体の外周に配置され、前記流体供給装置から供給される前記第一流体により弾性変形して縮径することで前記移動体をクランプし、弾性復帰により前記移動体をアンクランプすることである。
【０００６】
請求項２に係る発明の特徴は、前記クランプ部は、外周に前記流体供給装置からの前記第一流体を供給されると共に、前記第一流体の圧力に応じて弾性変形して縮径する溝部が形成され、前記流体供給装置から供給される前記第一流体により前記溝部が弾性変形して縮径することにより前記移動体をクランプし、前記溝部が弾性復帰することにより前記移動体をアンクランプすることである。
【０００７】
請求項３に係る発明の特徴は、前記クランプ部には、径方向に沿って縮径可能とするためのすり割りが形成され、前記クランプ部の外周面は、テーパ状に形成され、前記ボーリングホルダは、前記ハウジングに支持されるスプリングと、テーパ状内周面を有する筒状に形成され、前記クランプ部の外周面に対してテーパ係合するようにかつ前記クランプ部の外周側に前記クランプ部の軸方向に摺動可能に設けられ、前記スプリングの付勢力と前記流体供給装置から供給される前記第一流体の圧力とが前記摺動方向に対抗するように設けられ、摺動位置に応じた力であって前記クランプ部を縮径させる力を発生する付勢部材と、をさらに備えることである。
【０００８】
請求項４に係る発明の特徴は、前記ボーリングホルダは、前記ハウジングに設けられ前記移動体の偏心運動によって生じる不均一な荷重を吸収するカウンタウエイトと、前記移動体と前記カウンタウエイトを前記ハウジングに対して連動させる連動機構と、をさらに備え、前記クランプ部は、前記移動体をクランプすることにより、前記連動機構を介して前記カウンタウエイトをクランプすることである。
【０００９】
請求項５に係る発明の特徴は、前記移動体は、前記流体供給装置から供給される第二流体により、前記クランプ部の動作とは独立して、前記刃具の位置が前記回転軸線から遠ざかる方向へ前記ハウジングに対してスライドすることである。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、クランプ部のクランプ／アンクランプの動作と移動体のスライド動作とが、それぞれ独立した動作としている。つまり、移動体をスライドさせる手段として、種々の移動手段を適用することができる。例えば、移動体を一方方向にスライドさせるための駆動手段と、移動体を他方方向にスライドさせるための駆動手段を別々の手段とすることができる。
【００１１】
そして、クランプ部により移動体のクランプ／アンクランプの切り替え動作を、流体供給装置により供給される第一流体の作用により行うこととしている。特に、クランプ部が移動体を押圧することによりクランプし、クランプが移動体に対する押圧を解除することによりアンクランプすることとしている。さらには、クランプ部を弾性変形により縮径可能な筒状に形成し、第一流体により弾性変形して縮径することで移動体をクランプしている。これにより、非常に簡易な手段によりクランプ部を構成することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、溝部が弾性変形して縮径することにより移動体をクランプしている。従って、確実に移動体を位置決めすることができる。
請求項３に係る発明によれば、いわゆるコレットチャックに相当する構成をなしている。これにより、容易な構成により、確実に移動体を位置決めすることができる。
請求項４に係る発明によれば、カウンタウエイトをクランプするための専用の機構を有することなく、移動体をクランプすることによりカウンタウエイトを同時にクランプすることができる。
【００１３】
請求項５に係る発明によれば、移動体をスライドさせるための手段として、流体供給装置から供給される第二流体を用いている。つまり、流体供給装置から供給される流体を第一流体と第二流体とに使い分けて、第一流体をクランプ部の動作に用い、第二流体を移動体のスライド動作に用いることとしている。このように、一つの流体供給装置を用いて、二種類の動作を行わせることで、全体として小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態：ボーリングホルダの軸方向の部分断面図である。
【図２】粗動調整機構の軸方向の拡大断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】微動調整機構を調整した状態を示すボーリングホルダの軸方向の部分断面図である。
【図５】粗動調整機構の動作：連結工程を示す図である。
【図６】粗動調整機構の動作：アンクランプ工程を示す図である。
【図７】粗動調整機構の動作：当接工程を示す図である。
【図８】粗動調整機構の動作：調整工程を示す図である。
【図９】粗動調整機構の動作：クランプ工程を示す図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】第二実施形態：粗動調整機構の軸方向の拡大断面図である。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ断面図である。
【図１３】粗動調整機構の動作：アンクランプ工程を示す図である。
【図１４】粗動調整機構の動作：クランプ工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のボーリングホルダを具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
＜第一実施形態＞
（ボーリングホルダの構成）
第一実施形態のボーリングホルダ１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１に示すように、ボーリングホルダ１は、軸線周りに回転可能な主軸２に保持されて工作物に穴などを加工する工具であって、工具径を調整可能とされている。ここで、各図において、ボーリングホルダ１のうち主軸２側を基端側といい、ボーリングホルダ１のうち刃具７０が設けられる側を先端側という。
【００１７】
ボーリングホルダ１は、被保持部１０と、微動調整機構２０と、粗動調整機構５０と、刃具７０とを備えている。なお、被保持部１０、微動調整機構２０および粗動調整機構５０が、ボーリングホルダ本体に相当する。
【００１８】
被保持部１０は、基端側に向かって細くなるようなテーパ状に形成されたテーパシャンク部１１と、テーパシャンク部１１の最基端に設けられたプルスタッド１２とを備えている。テーパシャンク部１１は、主軸２のテーパ穴に挿入され、プルスタッド１２は、主軸２のコレット（図示せず）により把持される。このようにして、被保持部１０は、主軸２に保持されている。また、テーパシャンク部１１の中心には、軸線方向に延びる空気流路１３が形成されている。この空気流路１３には、主軸２側から空気が供給される。主軸２側から供給される空気は、制御装置（図示せず）によって圧力を制御される。
【００１９】
微動調整機構２０は、被保持部１０の先端側に取り付けられており、刃具７０の軸線からの位置、すなわち工具径を微調整することができる装置である。この微動調整機構２０は、基端ボディ部２１（本発明の「基部」に相当する）と、弾性変形部４１とを備えている。
【００２０】
基端ボディ部２１は、被保持部１０の先端側に一体的に結合されており、内部に空油圧変換部２２が形成されている。空油圧変換部２２は、次のように構成されている。被保持部１０の空気流路１３の先端側に連通する第一シリンダ２３が形成されている。この第一シリンダ２３内に第一ピストン２４が、摺動シール２５を介して、軸線方向（図１の上下方向に）に往復スライド可能に収容されている。また、第一ピストン２４のうち先端側には、連結ロッド２６を介して第二ピストン２７が連結されている。この第二ピストン２７は、第一シリンダ２３の先端側に連通する小径の第二シリンダ２８内に、摺動シール２９を介して、軸線方向に往復スライド可能に収容されている。
【００２１】
第二ピストン２７の先端側は、作動油が充填される作動油空間３０を形成しており、被保持部１０の空気流路１３を通して空気圧が第一ピストン２４に作用することで、第一ピストン２４が先端側に移動し、これに伴い第二ピストン２７が先端側に移動することで、作動油空間３０内の油圧が増圧される。このようにして、空油圧変換部２２は、被保持部１０の空気流路１３から供給される空気圧を、油圧に変換させると共に増圧している。作動油空間３０の先端側には、連通路３１が連通して形成されている。
【００２２】
弾性変形部４１は、基端ボディ部２１の先端側に、次のように構成されている。弾性変形部４１の内部には、パワーユニット４２が設けられている。パワーユニット４２は、凸ブロック４３と凹ブロック４４との間に油圧空間４５が形成され、この油圧空間４５と基端ボディ部２１の連通路３１とが、弾性変形部４１の本体および凹ブロック４４に形成してある油通路４６を通して連通している。さらに、弾性変形部４１にはＳ字状のスリット４７が形成されており、油圧空間４５に油圧が作用すると、弾性変形部４１における先端側の微動部４８は、弾性変形することにより、弾性変形部４１のうち基端ボディ部２１側に対して、図１の左方向にシフトする。
【００２３】
粗動調整機構５０は、微動調整機構２０の先端側に取り付けられており、刃具７０の軸線からの位置、すなわち工具径を粗調整することができる装置である。この粗動調整機構５０による工具径の調整可能量は、微動調整機構２０による工具径の調整可能量よりも大きい。この粗動調整機構５０は、粗動ハウジング５１と、粗動移動体５２と、カウンタウエイト５３と、ピニオン軸５４と、流体受給ポート５５と、空油圧変換部５６と、クランプ部５７とを備えている。
【００２４】
粗動ハウジング５１は、微動調整機構２０の弾性変形部４１の微動部４８に取り付けられている。つまり、粗動ハウジング５１は、弾性変形部４１の微動部４８が径方向にシフトした場合には、その動作に伴って径方向にシフトする。
【００２５】
粗動移動体５２は、主として円柱状に形成されている。なお、粗動移動体５２は、円柱状に限られるものではなく、例えば、角柱状に形成されるようにしてもよい。この粗動移動体５２の先端側（ボーリングホルダ１の径方向外側）に刃具７０が設けられている。このように形成された粗動移動体５２は、粗動ハウジング５１の先端側であって径方向に向かって貫通形成されている円形孔５１ａのうち一方開口側（図１の右側）に、後述する筒状のクランプ部５７を介して、往復スライド可能に嵌挿されている。この粗動移動体５２の粗動ハウジング５１に対する径方向の移動量（粗動調整量）は、微動調整機構２０の弾性変形部４１における微動部４８の微動調整量より大きい。
【００２６】
そして、粗動移動体５２がその円柱軸周りに回転しないように回り止めされている。さらに、粗動移動体５２の円柱状の基端部には、さらに円柱軸方向に延長されるように移動体側ラック部５２ｂが一体的に形成されている。この移動体側ラック部５２ｂは、ラック＆ピニオン機構の一部を構成するものであり、後述するピニオン軸５４に噛合している。つまり、ピニオン軸５４が回転すると、粗動移動体５２は図１の左右方向に移動する。
【００２７】
さらに、粗動移動体５２の先端側には、基端側に向かって突出する基準部５２ｃが設けられている。この基準部５２ｃのうちボーリングホルダ１の径方向外側面は、ボーリングホルダ１の径方向を法線方向とする平面状に形成されている。そして、基準部５２ｃは、常に粗動ハウジング５１の外部に露出する位置に位置している。この基準部５２ｃは、粗動調整を行う際に用いるものであって、後述する粗動調整ユニット８０に設けられる位置調整用基準部材８３に当接させるための部材である。
【００２８】
カウンタウエイト５３は、粗動移動体５２の偏心運動によって生じる不均一な荷重を吸収するためのものである。つまり、カウンタウエイト５３の形状や位置は、粗動移動体５２および刃具７０による慣性モーメントと等価な慣性モーメントを有するように設定される。本実施形態においては、カウンタウエイト５３は、全体としてほぼ円柱状に形成されており、粗動移動体５２の質量とほぼ同程度の質量を有している。
【００２９】
ここで、このカウンタウエイト５３は、慣性モーメントを調整することができるような機構を有している。具体的には、カウンタウエイト５３は、ウエイト本体５３ａと、調整用ウエイト５３ｂとを備えている。調整用ウエイト５３ｂは、例えば、ねじなどにより、ウエイト本体５３ａに対してカウンタウエイト５３のスライド方向に相対移動可能に設けられている。つまり、調整用ウエイト５３ｂのウエイト本体５３ａに対する位置を調整することで、例えば、刃具７０の交換などにより、粗動移動体５２および刃具７０の慣性モーメントが変更された場合に、カウンタウエイト５３全体としてこれに等価な慣性モーメントを有するようにできる。また、カウンタウエイト５３は、円柱状に限られるものではなく、例えば、角柱状に形成されるようにしてもよい。
【００３０】
このカウンタウエイト５３は、粗動ハウジング５１の先端側に貫通形成されている円形孔５１ａのうち他方開口側（図１の左側）に、往復スライド可能に嵌挿されている。そして、カウンタウエイト５３は、その円柱軸周りに回転しないように粗動ハウジング５１に回り止めされている。カウンタウエイト５３の円柱状の基端部には、さらに円柱軸方向に延長されるようにウエイト側ラック部５３ａが一体的に形成されている。このウエイト側ラック部５３ａは、ラック＆ピニオン機構の一部を構成するものであり、後述するピニオン軸５４に噛合している。つまり、ピニオン軸５４が回転すると、カウンタウエイト５３は図１の左右方向に移動する。
【００３１】
ピニオン軸５４は、粗動ハウジング５１の先端側に貫通形成されている円形孔５１ａのほぼ中央に、粗動ハウジング５１の回転軸線回りに回転可能に支持されている。そして、ピニオン軸５４は、移動体側ラック部５２ｂとウエイト側ラック部５３ａに噛合している。そして、図３において、ピニオン軸５４が左回りに回転すると、移動体側ラック部５２ｂが図３の右側、すなわち粗動移動体５２が径方向外側に移動し、かつ、ウエイト側ラック部５３ａが図３の左側、すなわちカウンタウエイト５３が粗動移動体５２の移動方向とは反対側の径方向外側に移動する。一方、ピニオン軸５４が右回りに回転すると、移動体側ラック部５２ｂが図３の左側、すなわち粗動移動体５２が径方向内側に移動し、かつ、ウエイト側ラック部５３ａが図３の右側、すなわちカウンタウエイト５３が粗動移動体５２の移動方向とは反対側の径方向内側に移動する。つまり、ピニオン軸５４が回転すると、粗動移動体５２とカウンタウエイト５３は、同期して、両者が反対方向に連動する。
【００３２】
流体受給ポート５５は、粗動ハウジング５１の基端側の外周面に設けられている。この流体受給ポート５５は、外部の粗動調整ユニット８０に連結され、粗動調整ユニット８０から供給される空気圧を供給される。さらに、流体受給ポート５５は、第一ポートと第二ポートを有している。第一ポートは、後述する空気滞留空間５１ｂ側へ空気（本発明の「第二流体」に相当する）を供給するポートであって、第二ポートは、後述する空油圧変換部５６側へ空気（本発明の「第一流体」に相当する）を供給するポートである。そして、第二ポートには、逆流防止弁が収容されており、後述する粗動調整ユニット８０が連結されていない場合には、粗動ハウジング５１の内部から外部へ向かう方向に逆流しないように構成されている。
【００３３】
ここで、粗動ハウジング５１には、粗動移動体５２の基端（ボーリングホルダ１の径方向内側の端部）とカウンタウエイト５３の基端（ボーリングホルダ１の径方向内側の端部）との間には、空気滞留空間５１ｂが形成されている。この空気滞留空間５１ｂと流体受給ポート５５の第一ポートとの間には、両者を連通する空気流路５１ｃが形成されている。つまり、空気滞留空間５１ｂには、粗動調整ユニット８０から供給される空気圧によって粗動移動体５２とカウンタウエイト５３が動作する。具体的には、粗動調整ユニット８０から空気圧が供給されて空気滞留空間５１ｂの空気圧が高まると、粗動移動体５２は、径方向外側、すなわち刃具７０の位置が回転軸線から遠ざかる方向へスライドする。粗動移動体５２の動作と同時にかつ連動して、カウンタウエイト５３が径方向外側へスライドする。また、空気滞留空間５１ｂに供給された空気は、粗動ハウジング５１の円形孔５１ａとカウンタウエイト５３との間に形成されている僅かな隙間から外部へ排出される。
【００３４】
空油圧変換部５６は、粗動ハウジング５１の内部に形成され、後述する粗動調整ユニット８０から流体受給ポート５５の第二ポートを介して供給される空気圧を油圧に変換している。この空油圧変換部５６は、粗動ハウジング５１の内部に径方向に向かって形成された段付きシリンダ５６ａと、この段付きシリンダ５６ａ内に径方向に往復スライド可能に収容されているピストン５６ｂとを備えている。ピストン５６ｂは、大径円盤部と小径ロッド部とを有している。段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの大径円盤部より図２の右側空間には、流体受給ポート５５から空気圧が供給される。また、段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの小径ロッド部の図２の左側空間は、作動油空間を形成している。つまり、流体受給ポート５５の第二ポートを介して供給される空気圧がピストン５６ｂの大径円盤部に作用することで、ピストン５６ｂが図２の左側へ移動し、これに伴い作動油空間内の油圧が増圧される。このようにして、空油圧変換部５６は、空気圧を油圧に変換させると共に増圧している。
【００３５】
クランプ部５７は、筒状に形成されている。このクランプ部５７の貫通孔には、上述した粗動移動体５２がスライド可能に嵌挿されている。このクランプ部５７の外周面には、軸方向に離れた２カ所の溝部５７ａが形成されている。つまり、クランプ部５７のうち溝部５７ａが形成されている部分の径方向厚みは、溝部５７ａが形成されていない部分の径方向厚みに比べて薄肉となっている。
【００３６】
この溝部５７ａの外周側には、粗動ハウジング５１の円形孔５１ａとの間に作動油空間５７ｂが形成されている。この作動油空間５７ｂは、空油圧変換部５６の作動油空間（段付きシリンダ５６ａのピストン５６ｂの小径ロッド部より図２の左側空間）から、連通路５１ｄを介して供給される作動油が収容される。
【００３７】
つまり、空油圧変換部５６から作動油が供給されるとクランプ部５７の作動油空間５７ｂの油圧が高まり、溝部５７ａの溝底が縮径するように弾性変形する。ここで、溝部５７ａが弾性変形すると、溝部５７ａの溝底の内周面が、粗動移動体５２の外周面を押圧して、粗動ハウジング５１に対する粗動移動体５２をクランプする。一方、空油圧変換部５６から供給される作動油の圧力が低下すると、クランプ部５７の作動油空間５７ｂの油圧が低下し、溝部５７ａの溝底が弾性復帰する。つまり、この弾性復帰により、クランプ部５７は粗動移動体５２の外周面への押圧を解除して、粗動ハウジング５１に対して粗動移動体５２をアンクランプする。
【００３８】
つまり、クランプ部５７は、粗動移動体５２のクランプとアンクランプの切り替えレバーの役割を有する。なお、クランプ部５７は、粗動移動体５２のクランプとアンクランプの切り替えを行うのみであって、粗動移動体のスライド動作を行うものではない。つまり、クランプ部５７によるクランプ／アンクランプの切り替え動作は、粗動移動体５２のスライド動作とは独立して行われる。
【００３９】
（微動調整機構による工具径の微調整方法）
次に、微動調整機構による工具径の微調整方法について、図１および図４を参照してより詳細に説明する。主軸２側から制御された所定の圧力の空気が供給されるとする。そうすると、この空気圧に応じて空油圧変換部２２の第一ピストン２４が、ボーリングホルダ１の先端側に向かってスライドする。第一ピストン２４の移動に伴って、第二ピストン２７も、ボーリングホルダ１の先端側に向かってスライドする。この第二ピストン２７の移動によって、作動油空間３０に充填される作動油の圧力が高まる。作動油の圧力が高まることで、連通路３１および油通路４６を介して、弾性変形部４１の油圧空間４５の油圧が高くなる。その結果、弾性変形部４１における先端側の微動部４８が、図４に示すように、左側へシフトする。
【００４０】
このようにして弾性変形部４１の微動部４８が基端ボディ部２１に対して径方向に微動することにより、弾性変形部４１の微動部４８側に取り付けられている粗動調整機構５０全体が、基端ボディ部２１に対して径方向に微動する。つまり、粗動移動体５２に取り付けられている刃具７０の回転軸線に対する位置、すなわち工具径は、微動調整機構２０の動作によって微動調整される。
【００４１】
微動調整量を変更する場合には、主軸２側から供給される空気の圧力を調整することにより行う。ここで、微動調整機構２０は、空油圧変換部２２により主軸２側から供給する空気圧を増幅している。従って、小さな空気圧によって、弾性変形部４１の弾性変形を可能とする。また、微動調整量をゼロに戻す場合には、主軸２側から供給する空気圧をゼロにすればよい。この微動調整機構２０による微動調整は、弾性変形部４１の弾性変形によるものであるため、この微動調整量はそれほど大きなものではない。逆に言うと、微動調整機構２０は、非常に微小な調整を高精度に行うことができる。
【００４２】
（粗動調整機構による工具径の粗調整方法）
次に、粗動調整機構５０の動作について、図５〜図１０を参照して説明する。粗動調整機構５０の動作に際して、粗動調整ユニット８０を用いるため、まずは、粗動調整ユニット８０について説明する。
【００４３】
粗動調整ユニット８０は、図５に示すように、流体供給装置８１と、流体供給スライドポート８２と、位置調整用基準部材８３とを備える。流体供給装置８１は、空気を供給することができ、かつ、供給する空気圧を制御可能な装置である。この流体供給装置８１は、例えば、マシニングセンタのベッド（図示せず）に固定されている。ここで、本実施形態においては、例えば、主軸２がベッドに対して移動可能に構成されるマシニングセンタを適用する場合には、粗動調整ユニット８０の流体供給装置８１は、主軸２に対して相対的に移動可能に設けられていることになる。
【００４４】
流体供給スライドポート８２は、粗動調整機構５０の流体受給ポート５５に連結することができ、流体供給装置８１から供給される空気を流体受給ポート５５へ供給するポートである。この流体供給スライドポート８２は、流体供給装置８１に対して、図５の左右方向にスライド可能に設けられている。さらに、流体供給スライドポート８２は、流体受給ポート５５の第一ポートに対応した第一連結ポートと、流体受給ポート５５の第二ポートに対応した第二連結ポートとを備えている。そして、流体供給装置８１は、流体供給スライドポート８２の第一連結ポートから空気圧を供給するか、第二連結ポートから空気圧を供給するかの切り替えを行うことができる。位置調整用基準部材８３は、流体供給装置８１に固定されており、粗動移動体５２に設けられた基準部５２ｃに当接可能に設けられている。
【００４５】
次に、粗動調整機構５０による工具径の調整方法について説明する。まず、図５に示すように、主軸２と粗動調整ユニット８０とを相対的に移動させて、粗動調整ユニット８０の流体供給スライドポート８２と、粗動調整機構５０の流体受給ポート５５とを連結させる（連結工程）。具体的には、流体供給スライドポート８２の第一連結ポートを流体受給ポート５５の第一ポートに連結し、流体供給スライドポート８２の第二連結ポートを流体受給ポート５５の第二ポートに連結する。このとき、粗動調整ユニット８０の流体供給スライドポート８２は、図５の左側に最もスライドした状態としている。さらに、この状態において、粗動移動体５２の基準部５２ｃは、粗動調整ユニット８０の位置調整用基準部材８３に対向するように位置している。なお、図５においては、クランプ部５７の作動油空間５７ｂに供給されている作動油の圧力が高い状態としており、クランプ部５７の溝部５７ａの溝底が弾性変形により縮径している状態を示している。
【００４６】
続いて、図６に示すように、流体供給装置８１が、流体供給スライドポート８２の第二連結ポートおよび流体受給ポート５５の第二ポートを介して、既に供給されていた空油圧変換部５６の段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの大径円盤部の右側空間の空気圧を低下させる。そうすると、空油圧変換部５６のピストン５６ｂが図６の右側へ移動し、段付きシリンダ５６ａ内のピストン５６ｂの小径ロッド部より図６の左側空間の油圧が低下する。この作動油の圧力の低下により、クランプ部５７の作動油空間５７ｂの作動油の油圧が低下する。そうすると、弾性変形していたクランプ部５７の溝部５７ａが弾性復帰して、溝部５７ａが粗動移動体５２の外周面を押圧している状態が解除される。このようにして、粗動移動体５２は、粗動ハウジング５１に対してアンクランプされる（アンクランプ工程）。
【００４７】
続いて、図７に示すように、流体供給装置８１が、流体供給スライドポート８２の第一連結ポートおよび流体受給ポート５５の第一ポートを介して、空気流路５１ｃに空気圧を供給する。そうすると、空気滞留空間５１ｂの空気圧が高まり、空気滞留空間５１ｂの体積を拡大するような力を発生する。つまり、空気滞留空間５１ｂの空気圧の高騰により、粗動移動体５２およびカウンタウエイト５３が離れる方向、すなわち、径方向外側へスライドする。このとき、粗動移動体５２、カウンタウエイト５３およびピニオン軸５４は、ラック＆ピニオン機構を構成している。従って、粗動移動体５２の径方向外側へのスライド動作と、カウンタウエイト５３の径方向外側へのスライド動作とは、同期しかつ連動している。さらに、粗動移動体５２のスライド量とカウンタウエイト５３のスライド量とは同一である。
【００４８】
このように、粗動移動体５２が径方向外側へスライドすることに伴って、粗動移動体５２の基準部５２ｃが、粗動調整ユニット８０の位置調整用基準部材８３に当接する（当接工程）。このとき、刃具７０の位置は、ボーリングホルダの回転軸線から遠ざかる方向の所定位置（例えば、最も遠ざかる位置）に移動している。つまり、流体供給スライドポート８２が流体供給装置８１に対して図７の最も左側に位置する状態であって、流体供給スライドポート８２が流体受給ポート５５に連結された状態であって、粗動移動体５２の基準部５２ｃが位置調整用基準部材８３に当接した状態において、刃具７０の回転軸線に対する位置、すなわち工具径は、既知である。この状態を基準状態とする。
【００４９】
続いて、図８に示すように、基準状態から、主軸２と位置調整用基準部材８３との相対的な位置を近接する方向に変更する。例えば、主軸２を移動させる駆動軸があるマシニングセンタにおいては、その駆動軸を用いて主軸２を位置調整用基準部材８３に近接する方向に移動する。ここで、基準状態における工具径は既知であって、目標工具径は把握できている。そこで、目標工具径と基準状態における工具径との差分だけ、主軸２を位置調整用基準部材８３に近接する方向へ移動させる。このようにして、回転軸線に対する刃具７０の位置、すなわち工具径を粗調整する（調整工程）。
【００５０】
この調整工程において、回転軸線に対する刃具７０の位置を調整する際に、刃具７０の位置が回転軸線から遠ざかる方向へ粗動移動体５２を粗動ハウジング５１に対してスライドさせるために供給された空気は、カウンタウエイト５３と粗動ハウジング５１に形成された円形孔５１ａとの僅かな隙間から外部へ排出している。
【００５１】
続いて、図９および図１０に示すように、流体供給装置８１が、流体供給スライドポート８２の第二連結ポートおよび流体受給ポート５５の第二ポートを介して、空油圧変換部５６の段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの大径円盤部の右側空間に空気圧を供給する。そうすると、空油圧変換部５６のピストン５６ｂが図９の左側へ移動し、段付きシリンダ５６ａ内のピストン５６ｂの小径ロッド部より図９の左側空間の油圧が高騰する。この作動油の圧力の高騰により、クランプ部５７の作動油空間５７ｂの作動油の油圧が高騰する。そうすると、クランプ部５７の溝部５７ａの溝底が弾性変形により縮径して、粗動移動体５２の外周面を押圧する。このようにして、粗動移動体５２は、粗動ハウジング５１に対してクランプされる（クランプ工程）。この状態において、粗動調整ユニット８０の連結が解除された場合に、逆流防止弁に効果により、粗動移動体５２の粗動ハウジング５１に対するクランプ状態が維持される。
【００５２】
（本実施形態の効果）
以上説明したボーリングホルダ１によれば、主軸２側から先端に向かって、被保持部１０、微動調整機構２０、粗動調整機構５０、刃具７０の順に取り付けられている。つまり、粗動調整機構５０によって粗動移動体５２が径方向に移動したとしても、微動調整機構２０は何ら移動しない。つまり、粗動調整機構５０によって径方向に移動する部分には、粗動移動体５２および刃具７０となり、微動調整機構２０が含まれない。そして、カウンタウエイト５３は、粗動調整機構５０に含まれる構成としている。従って、このカウンタウエイト５３は、粗動移動体５２および刃具７０の質量を考慮すれば良く、微動調整機構２０の質量は考慮する必要がなくなる。このように、本実施形態のボーリングホルダ１によれば、カウンタウエイト５３の質量を小さくすることができる。その結果、回転体としてのボーリングホルダ１全体の質量を小さくすることができる。
【００５３】
また、カウンタウエイト５３を粗動ハウジング５１に対して位置調整可能とする構成としているため、粗動移動体５２の移動量に応じてカウンタウエイト５３の位置を調整することで、より偏心運動が生じることを抑制できる。さらに、カウンタウエイト５３の移動を粗動移動体５２に同期して、かつ、粗動移動体５２の移動量と同じ移動量だけ移動する構成とすることで、カウンタウエイト５３の位置調整を自動的に行うことができる。さらに、カウンタウエイト５３をクランプするための専用の機構を有することなく、粗動移動体５２をクランプすることによりカウンタウエイト５３を同時にクランプすることができる。
【００５４】
また、微動調整機構２０を弾性変形によって微動調整を行うことで、より高精度に微動調整が可能となる。また、カウンタウエイト５３は、粗動調整機構５０に含む構成としている。つまり、上述したカウンタウエイト５３は、微動調整機構２０による調整に伴う偏心運動によって生じる不均一な荷重を吸収することはできない。しかし、微動調整機構２０の調整量は弾性変形範囲内であるため、非常に微小である。つまり、粗動調整機構５０にカウンタウエイト５３を設けることで、ボーリングホルダ１全体において偏心運動によって生じる不均一な荷重を十分に吸収することができる。
【００５５】
また、クランプ部５７のクランプ／アンクランプの動作と粗動移動体５２のスライド動作とが、それぞれ独立した動作としている。つまり、粗動移動体５２をスライドさせる手段として、クランプ部５７の動作とは別の手段、本実施形態においては、流体供給装置８１から供給される流体と主軸２の移動のための駆動部を適用している。このように、粗動移動体５２をスライドさせる手段として選択の自由度が高まる。
【００５６】
また、本実施形態においては、クランプ部５７により粗動移動体５２のクランプ／アンクランプの切り替え動作を、流体供給装置８１から供給される空気圧の作用により行うこととしている。特に、クランプ部５７が粗動移動体５２を押圧することによりクランプし、クランプ部５７が粗動移動体５２に対する押圧を解除することによりアンクランプすることとしている。これにより、非常に簡易な手段によりクランプ部５７を構成することができる。さらには、クランプ部５７の溝部５７ａが弾性変形により縮径することで、粗動移動体５２の外周面を押圧してクランプすることとしている。これにより、確実に粗動移動体５２を位置決めすることができる。
【００５７】
また、粗動移動体５２をスライドさせるためと、クランプ部５７をクランプ／アンクランプさせるためとに、流体供給装置８１から供給される空気圧を用いている。つまり、流体供給装置８１から供給される空気圧を二種類に使い分けて、クランプ部５７の動作と、粗動移動体５２のスライド動作に用いることとしている。このように、一つの流体供給装置８１を用いて、二種類の動作を行わせることで、全体として小型化を図ることができる。
【００５８】
また、粗動調整機構による工具径の調整において、刃具７０の位置を回転軸線から遠ざかる方向の所定位置に移動させた状態で、かつ、粗動移動体５２の基準部５２ｃと位置調整用基準部材８３とを当接させた状態を基準状態として、この基準状態から主軸２と位置調整用基準部材８３との相対的な位置を近接する方向に変更している。その結果として、回転軸線に対する刃具７０の位置を基準状態から近づけることにより、回転軸線に対する刃具７０の位置を調整している。このように、基準状態とするために、粗動移動体５２に基準部５２ｃを設け、かつ、位置調整用基準部材８３を新たに設けることとにより、自動的に工具径を調整することができる。
【００５９】
また、流体供給装置８１から供給される空気圧を用いて、刃具７０の位置を回転軸線から遠ざかる方向の所定位置（例えば、最も遠ざかる位置）にしている。これにより、粗動移動体５２の基準部５２ｃと位置調整用基準部材８３とを当接させる当接工程を容易に実現できる。ここで、このように当接工程において、刃具を回転軸線から遠ざかる方向の所定位置に移動させるために流体を用いた場合には、当接工程および調整工程において、供給した空気を粗動移動体５２およびカウンタウエイト５３と粗動ハウジング５１との間に形成した僅かな隙間から排出している。これにより、当該隙間から切削粉などの侵入を防止するエアパージ機能を有することになる。
【００６０】
また、粗動調整ユニット８０をボーリングホルダ１とは別体として設けることにより、ボーリングホルダ１自体の質量を小さくすることができる。この場合であっても、両者が連結できるような構成とすることで、確実に工具径を調整できる。
【００６１】
＜第二実施形態＞
第二実施形態のボーリングホルダについて、図１１〜図１４を参照して説明する。第二実施形態のボーリングホルダは、第一実施形態のボーリングホルダ１に対して、粗動調整機構のみ相違する。そこで、以下に、第二実施形態における粗動調整機構９０のみについて説明する。また、粗動調整機構９０の構成部品においても、第一実施形態の粗動調整機構５０の構成部品と同一のものがあり、これらについては同一符号を付して説明を省略する。
【００６２】
第二実施形態の粗動調整機構９０は、微動調整機構２０の先端側に取り付けられており、刃具７０の軸線からの位置、すなわち工具径を粗調整することができる装置である。この粗動調整機構９０による工具径の調整可能量は、微動調整機構２０による工具径の調整可能量よりも大きい。この粗動調整機構９０は、粗動ハウジング５１と、粗動移動体５２と、カウンタウエイト５３と、ピニオン軸５４と、流体受給ポート５５と、空油圧変換部５６と、クランプ部９７と、付勢力発生部９８と、スプリング９９とを備えている。つまり、第二実施形態の粗動調整機構９０において、第一実施形態の粗動調整機構５０に対して、クランプ部９７、付勢力発生部９８およびスプリング９９のみ相違する。
【００６３】
クランプ部９７は、筒状に形成されており、粗動移動体５２の外周側に配置されている。このクランプ部９７は、一端側に、径方向外側に広がるフランジ部９７ａを備えている。クランプ部９７は、他端側に、テーパ状外周面を有すると共に、径方向に沿って弾性変形により縮径可能とするためのすり割りが形成された縮径部９７ｂを備えている。このクランプ部９７の貫通孔には、粗動移動体５２が嵌挿されている。つまり、クランプ部９７の縮径部９７ｂが弾性変形により縮径すると、粗動移動体５２の外周面を押圧し、クランプ部９７の縮径部９７ｂが弾性復帰すると粗動移動体５２への押圧が解除される。
【００６４】
付勢力発生部９８は、テーパ状内周面を有する筒状に形成され、クランプ部９７の外周側に配置されている。また、付勢力発生部９８は、粗動ハウジング５１に対して、図１１の左右方向にスライド可能に設けられている。付勢力発生部９８のテーパ状内周面は、クランプ部９７の外周面に対してテーパ係合するように、かつ、クランプ部９７の外周側にクランプ部９７の軸方向に摺動可能に設けられている。そして、この付勢力発生部９８の基端側（図１１の左端）には、粗動ハウジング５１との間に作動油空間９８ａが形成されている。この作動油空間９８ａは、空油圧変換部５６の作動油空間（段付きシリンダ５６ａのピストン５６ｂの小径ロッド部より図２の左側空間）から、連通路５１ｄを介して供給される作動油が収容される。
【００６５】
そして、スプリング９９が、クランプ部９７のフランジ部９７ａと付勢力発生部９８の先端面との間に配置されている。つまり、スプリング９９は、クランプ部９７のフランジ部９７ａに対して、付勢力発生部９８を図１１の左側へ付勢している。一方、付勢力発生部９８の基端側の作動油空間９８ａには油圧が供給される。つまり、スプリング９９の付勢力と空油圧変換部５６から供給される作動油の圧力とが、付勢力発生部９８の粗動ハウジング５１に対する摺動方向に対抗するように設けられていることになる。
【００６６】
そして、付勢力発生部９８の摺動位置が変化すると、クランプ部９７の縮径部９７ｂのテーパ状外周面への押圧力が変化する。つまり、付勢力発生部９８は、その摺動位置に応じた力によりクランプ部９７を縮径させる力を発生する。
【００６７】
次に、粗動調整機構９０におけるアンクランプ工程の動作について図１３を参照して説明する。図１３に示すように、アンクランプ工程においては、流体供給装置８１が、流体供給スライドポート８２の第二連結ポートおよび流体受給ポート５５の第二ポートを介して、空油圧変換部５６の段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの大径円盤部の右側空間に空気圧を供給する。そうすると、空油圧変換部５６のピストン５６ｂが図１３の左側へ移動し、段付きシリンダ５６ａ内のピストン５６ｂの小径ロッド部より図１３の左側空間の油圧が高騰する。この作動油の圧力の高騰により、付勢力発生部９８の基端側の作動油空間９８ａの作動油の油圧が高騰する。そうすると、付勢力発生部９８は、スプリング９９の付勢力に抗して、粗動ハウジング５１に対して図１３の右側へ摺動する。そして、付勢力発生部９８のテーパ状内周面とクランプ部９７の縮径部９７ｂのテーパ状外周面とのテーパ係合力が小さくなり、クランプ部９７の縮径部９７ｂは弾性復帰により縮径状態が解除される。その結果、クランプ部９７の縮径部９７ｂは、粗動移動体５２の外周面への押圧を解除して、粗動ハウジング５１に対して粗動移動体５２をアンクランプする。
【００６８】
次に、粗動調整機構９０におけるクランプ工程の動作について図１４を参照して説明する。図１４に示すように、クランプ工程においては、流体供給装置８１が、流体供給スライドポート８２の第二連結ポートおよび流体受給ポート５５の第二ポートを介して、既に供給されていた空油圧変換部５６の段付きシリンダ５６ａのうちピストン５６ｂの大径円盤部の右側空間の空気圧を低下させる。そうすると、空油圧変換部５６のピストン５６ｂが図１４の右側へ移動し、段付きシリンダ５６ａ内のピストン５６ｂの小径ロッド部より図１４の左側空間の油圧が低下する。この作動油の圧力の低下により、付勢力発生部９８の基端側の作動油空間９８ａの作動油の油圧が低下する。そうすると、付勢力発生部９８は、スプリング９９の付勢力により、粗動ハウジング５１に対して図１３の左側へ摺動する。そして、付勢力発生部９８のテーパ状内周面とクランプ部９７の縮径部９７ｂのテーパ状外周面とのテーパ係合力が大きくなり、クランプ部９７の縮径部９７ｂは弾性変形により縮径する。その結果、クランプ部９７の縮径部９７ｂは、粗動移動体５２の外周面を押圧して、粗動ハウジング５１に対して粗動移動体５２をクランプする。
【符号の説明】
【００６９】
１：ボーリングホルダ、 ２：主軸
１０：被保持部、 １１：テーパシャンク部、 １２：プルスタッド、 １３：空気流路
２０：微動調整機構
２１：基端ボディ部、 ２２：空油圧変換部、 ２３：第一シリンダ
２４：第一ピストン、 ２５：摺動シール、 ２６：連結ロッド、 ２７：第二ピストン
２８：第二シリンダ、 ２９：摺動シール、 ３０：作動油空間、 ３１：連通路
４１：弾性変形部
４２：パワーユニット、 ４３：凸ブロック、 ４４：凹ブロック、 ４５：油圧空間
４６：油通路、 ４７：スリット、 ４８：微動部
５０：粗動調整機構
５１：粗動ハウジング、 ５１ａ：円形孔、 ５１ｂ：空気滞留空間
５１ｃ：空気流路、 ５１ｄ：連通路
５２：粗動移動体、 ５２ｂ：移動体側ラック部、 ５２ｃ：基準部
５３：カウンタウエイト、 ５３ａ：ウエイト側ラック部
５４：ピニオン軸、 ５５：流体受給ポート
５６：空油圧変換部、 ５６ａ：段付きシリンダ、 ５６ｂ：ピストン
５７：クランプ部、 ５７ａ：溝部、 ５７ｂ：作動油空間
７０：刃具
８０：粗動調整ユニット
８１：流体供給装置、 ８２：流体供給スライドポート、 ８３：位置調整用基準部材
９０：粗動調整機構
９７：クランプ部、 ９７ａ：フランジ部、 ９７ｂ：縮径部、 ９８：付勢力発生部
９８ａ：作動油空間
９９：スプリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に流体を供給する流体供給装置と、
前記ハウジングに対して回転軸線方向に交差する方向へスライド可能となるように前記ハウジングに支持される移動体と、
前記移動体に取り付けられる刃具と、
前記ハウジングに支持され、前記流体供給装置から供給される第一流体の作用により前記移動体を押圧してクランプすることと前記移動体への押圧を解除してアンクランプすることを切り替え、前記移動体のスライド動作とは独立した動作を行うクランプ部と、
を備え、
前記クランプ部は、弾性変形により縮径可能な筒状に形成され、前記移動体の外周に配置され、前記流体供給装置から供給される前記第一流体により弾性変形して縮径することで前記移動体をクランプし、弾性復帰により前記移動体をアンクランプすることを特徴とするボーリングホルダ。
【請求項２】
請求項１において、
前記クランプ部は、
外周に前記流体供給装置からの前記第一流体を供給されると共に、前記第一流体の圧力に応じて弾性変形して縮径する溝部が形成され、
前記流体供給装置から供給される前記第一流体により前記溝部が弾性変形して縮径することにより前記移動体をクランプし、前記溝部が弾性復帰することにより前記移動体をアンクランプすることを特徴とするボーリングホルダ。
【請求項３】
請求項１において、
前記クランプ部には、径方向に沿って縮径可能とするためのすり割りが形成され、前記クランプ部の外周面は、テーパ状に形成され、
前記ボーリングホルダは、
前記ハウジングに支持されるスプリングと、
テーパ状内周面を有する筒状に形成され、前記クランプ部の外周面に対してテーパ係合するようにかつ前記クランプ部の外周側に前記クランプ部の軸方向に摺動可能に設けられ、前記スプリングの付勢力と前記流体供給装置から供給される前記第一流体の圧力とが前記摺動方向に対抗するように設けられ、摺動位置に応じた力であって前記クランプ部を縮径させる力を発生する付勢部材と、
をさらに備えることを特徴とするボーリングホルダ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記ボーリングホルダは、
前記ハウジングに設けられ前記移動体の偏心運動によって生じる不均一な荷重を吸収するカウンタウエイトと、
前記移動体と前記カウンタウエイトを前記ハウジングに対して連動させる連動機構と、
をさらに備え、
前記クランプ部は、前記移動体をクランプすることにより、前記連動機構を介して前記カウンタウエイトをクランプすることを特徴とするボーリングホルダ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記移動体は、前記流体供給装置から供給される第二流体により、前記クランプ部の動作とは独立して、前記刃具の位置が前記回転軸線から遠ざかる方向へ前記ハウジングに対してスライドすることを特徴とするボーリングホルダ。
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に流体を供給する流体供給装置と、
前記ハウジングに対して回転軸線方向に交差する方向へスライド可能となるように前記ハウジングに支持される移動体と、
前記移動体に取り付けられる刃具と、
前記ハウジングに支持され、前記流体供給装置から供給される第一流体の作用により前記移動体を押圧してクランプすることと前記移動体への押圧を解除してアンクランプすることを切り替え、前記移動体のスライド動作とは独立した動作を行うクランプ部と、
を備え、
前記クランプ部は、弾性変形により縮径可能な筒状に形成され、前記移動体の外周に配置され、前記流体供給装置から供給される前記第一流体により弾性変形して縮径することで前記移動体をクランプし、弾性復帰により前記移動体をアンクランプすることを特徴とするボーリングホルダ。
【請求項２】
請求項１において、
前記クランプ部は、
外周に前記流体供給装置からの前記第一流体を供給されると共に、前記第一流体の圧力に応じて弾性変形して縮径する溝部が形成され、
前記流体供給装置から供給される前記第一流体により前記溝部が弾性変形して縮径することにより前記移動体をクランプし、前記溝部が弾性復帰することにより前記移動体をアンクランプすることを特徴とするボーリングホルダ。
【請求項３】
請求項１において、
前記クランプ部には、径方向に沿って縮径可能とするためのすり割りが形成され、前記クランプ部の外周面は、テーパ状に形成され、
前記ボーリングホルダは、
前記ハウジングに支持されるスプリングと、
テーパ状内周面を有する筒状に形成され、前記クランプ部の外周面に対してテーパ係合するようにかつ前記クランプ部の外周側に前記クランプ部の軸方向に摺動可能に設けられ、前記スプリングの付勢力と前記流体供給装置から供給される前記第一流体の圧力とが前記摺動方向に対抗するように設けられ、摺動位置に応じた力であって前記クランプ部を縮径させる力を発生する付勢部材と、
をさらに備えることを特徴とするボーリングホルダ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記ボーリングホルダは、
前記ハウジングに設けられ前記移動体の偏心運動によって生じる不均一な荷重を吸収するカウンタウエイトと、
前記移動体と前記カウンタウエイトを前記ハウジングに対して連動させる連動機構と、
をさらに備え、
前記クランプ部は、前記移動体をクランプすることにより、前記連動機構を介して前記カウンタウエイトをクランプすることを特徴とするボーリングホルダ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記移動体は、前記流体供給装置から供給される第二流体により、前記クランプ部の動作とは独立して、前記刃具の位置が前記回転軸線から遠ざかる方向へ前記ハウジングに対してスライドすることを特徴とするボーリングホルダ。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１０４７０３（Ｐ２０１１−１０４７０３Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６１４００（Ｐ２００９−２６１４００）
【出願日】平成２１年１１月１６日（２００９．１１．１６）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【出願人】（０００１０２８６５）エヌティーエンジニアリング株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１６日（２００９．１１．１６）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【出願人】（０００１０２８６５）エヌティーエンジニアリング株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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