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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023159658
(43)【公開日】2023-11-01
(54)【発明の名称】回転軸クランプ装置
(51)【国際特許分類】
B23Q 16/10 20060101AFI20231025BHJP
B23Q 1/28 20060101ALI20231025BHJP
【ＦＩ】
B23Q16/10 A
B23Q1/28 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022069492
(22)【出願日】2022-04-20
(71)【出願人】
【識別番号】000003458
【氏名又は名称】芝浦機械株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000637
【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】石井 雄介
(72)【発明者】
【氏名】竹内 一弘
【テーマコード（参考）】
3C048
【Ｆターム（参考）】
3C048BC02
3C048BC03
3C048DD10
3C048DD19
(57)【要約】
【課題】構造が簡素で拘束力および位置精度を確保できる回転軸クランプ装置を提供する。
【解決手段】クランプ装置４０は、所定の中心軸線まわりに相対回転可能な第１部材と第２部材とをクランプする回転軸クランプ装置であって、第１部材である回転軸４１に形成されたディスク４３の外周に形成されて中心軸線から所定距離の環状とされかつ互いに一定間隔で対向する一対の接触面４６と、第２部材である支持体４２に支持されて一対の接触面４６に圧接可能な圧接部材４４と、を有し、圧接部材４４は、一対の接触面４６の間に配置されて接触面４６に対向する一対の表面４７が中心軸線に沿った方向へ進出可能である。
【選択図】図４
【解決手段】クランプ装置４０は、所定の中心軸線まわりに相対回転可能な第１部材と第２部材とをクランプする回転軸クランプ装置であって、第１部材である回転軸４１に形成されたディスク４３の外周に形成されて中心軸線から所定距離の環状とされかつ互いに一定間隔で対向する一対の接触面４６と、第２部材である支持体４２に支持されて一対の接触面４６に圧接可能な圧接部材４４と、を有し、圧接部材４４は、一対の接触面４６の間に配置されて接触面４６に対向する一対の表面４７が中心軸線に沿った方向へ進出可能である。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の中心軸線まわりに相対回転可能な第１部材と第２部材とをクランプする回転軸クランプ装置であって、
前記第１部材に支持されて前記中心軸線から所定距離の環状に形成されかつ互いに一定間隔で対向する一対の接触面と、前記第２部材に支持されて一対の前記接触面に圧接可能な圧接部材と、を有し、
前記圧接部材は、一対の前記接触面の間に配置されて前記接触面に対向する一対の表面が前記中心軸線に沿った方向へ進出可能である回転軸クランプ装置。
前記第１部材に支持されて前記中心軸線から所定距離の環状に形成されかつ互いに一定間隔で対向する一対の接触面と、前記第２部材に支持されて一対の前記接触面に圧接可能な圧接部材と、を有し、
前記圧接部材は、一対の前記接触面の間に配置されて前記接触面に対向する一対の表面が前記中心軸線に沿った方向へ進出可能である回転軸クランプ装置。
【請求項2】
請求項１に記載の回転軸クランプ装置において、
前記第１部材は回転軸であり、
前記第２部材は前記回転軸を回転自在に支持する支持体であり、
前記回転軸の中間部には同軸でディスクが形成され、
一対の前記接触面は前記ディスクの外周に形成されかつ前記中心軸線方向に対向されており、
前記圧接部材は前記支持体に支持されている回転軸クランプ装置。
前記第１部材は回転軸であり、
前記第２部材は前記回転軸を回転自在に支持する支持体であり、
前記回転軸の中間部には同軸でディスクが形成され、
一対の前記接触面は前記ディスクの外周に形成されかつ前記中心軸線方向に対向されており、
前記圧接部材は前記支持体に支持されている回転軸クランプ装置。
【請求項3】
請求項１に記載の回転軸クランプ装置において、
前記第１部材は支持体であり、
前記第２部材は前記支持体に回転自在に支持された回転軸であり、
前記支持体の内側には前記回転軸と同軸で環状の接触部材が形成され、
一対の前記接触面は前記接触部材の内周に形成されかつ前記中心軸線方向に対向されており、
前記圧接部材は前記回転軸に支持されている回転軸クランプ装置。
前記第１部材は支持体であり、
前記第２部材は前記支持体に回転自在に支持された回転軸であり、
前記支持体の内側には前記回転軸と同軸で環状の接触部材が形成され、
一対の前記接触面は前記接触部材の内周に形成されかつ前記中心軸線方向に対向されており、
前記圧接部材は前記回転軸に支持されている回転軸クランプ装置。
【請求項4】
請求項１に記載の回転軸クランプ装置において、
前記第１部材は回転軸であり、
前記第２部材は前記回転軸を回転自在に支持する支持体であり、
前記回転軸の中間部には同軸でディスクが形成され、
一対の前記接触面は前記ディスクの外縁に形成されかつ前記回転軸の径方向に対向されており、
前記圧接部材は前記支持体に支持されている回転軸クランプ装置。
前記第１部材は回転軸であり、
前記第２部材は前記回転軸を回転自在に支持する支持体であり、
前記回転軸の中間部には同軸でディスクが形成され、
一対の前記接触面は前記ディスクの外縁に形成されかつ前記回転軸の径方向に対向されており、
前記圧接部材は前記支持体に支持されている回転軸クランプ装置。
【請求項5】
請求項１に記載の回転軸クランプ装置において、
前記第１部材は支持体であり、
前記第２部材は前記支持体に回転自在に支持された回転軸であり、
前記支持体の内側には前記回転軸と同軸で環状の接触部材が形成され、
一対の前記接触面は前記接触部材の内縁に形成されかつ前記回転軸の径方向に対向されており、
前記圧接部材は前記回転軸に支持されている回転軸クランプ装置。
前記第１部材は支持体であり、
前記第２部材は前記支持体に回転自在に支持された回転軸であり、
前記支持体の内側には前記回転軸と同軸で環状の接触部材が形成され、
一対の前記接触面は前記接触部材の内縁に形成されかつ前記回転軸の径方向に対向されており、
前記圧接部材は前記回転軸に支持されている回転軸クランプ装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転軸クランプ装置において、
前記圧接部材は、偏平かつ内部に供給される流体圧により膨出可能なダイヤフラムを有する回転軸クランプ装置。
前記圧接部材は、偏平かつ内部に供給される流体圧により膨出可能なダイヤフラムを有する回転軸クランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は回転軸クランプ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
工作機械には、例えば多軸工作機械の主軸ヘッドの向きや傾き調整用に、あるいは回転テーブルの角度位置の調整用に、それぞれ回転割出装置が用いられている。
回転割出装置には、回転軸を回転させる回転駆動装置とともに、所定の角度位置で回転軸を拘束するクランプ装置が設置される。
クランプ装置として、回転軸を拘束する軸拘束式、または回転軸に装着されたディスクを拘束するディスク式が利用されている。
回転割出装置には、回転軸を回転させる回転駆動装置とともに、所定の角度位置で回転軸を拘束するクランプ装置が設置される。
クランプ装置として、回転軸を拘束する軸拘束式、または回転軸に装着されたディスクを拘束するディスク式が利用されている。
【0003】
軸拘束式として、特許文献１および特許文献２がある。
軸拘束式の回転軸クランプ装置では、ダイヤフラム式の変位機構を回転軸の外周に圧接させ、摩擦により制動している。
ディスク式として、特許文献３および特許文献４がある。
ディスク式の回転軸クランプ装置では、回転軸に装着されたディスクを固定し、ダイヤフラム式の変位機構をディスクの表面に圧接させ、摩擦により制動している。
軸拘束式の回転軸クランプ装置では、ダイヤフラム式の変位機構を回転軸の外周に圧接させ、摩擦により制動している。
ディスク式として、特許文献３および特許文献４がある。
ディスク式の回転軸クランプ装置では、回転軸に装着されたディスクを固定し、ダイヤフラム式の変位機構をディスクの表面に圧接させ、摩擦により制動している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第４９９６２８５号
【特許文献2】特許第４８８３８１５号
【特許文献3】特許第４９９３７２２号
【特許文献4】特許第５０７８５２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前述したディスク式は、拘束位置の回転中心からの距離が大きい分、軸拘束式よりも拘束力を高めることができる。
しかし、ディスクに対する圧接力がディスクの片面側だけから加えられる場合、回転軸にスラスト方向（回転中心軸線方向）の負荷が生じ、回転割出装置としての位置精度に影響がある。
ここで、ディスクの両面側から圧接力を加える構成とすることで、各々の圧接力を相殺させて回転中心軸線方向の変位を抑制できる。しかし、ディスクの両面側にそれぞれダイヤフラムなどの変位機構を設置する場合、部品点数の増加や設置スペースの拡大など、回転割出装置の設置上の影響がある。
しかし、ディスクに対する圧接力がディスクの片面側だけから加えられる場合、回転軸にスラスト方向（回転中心軸線方向）の負荷が生じ、回転割出装置としての位置精度に影響がある。
ここで、ディスクの両面側から圧接力を加える構成とすることで、各々の圧接力を相殺させて回転中心軸線方向の変位を抑制できる。しかし、ディスクの両面側にそれぞれダイヤフラムなどの変位機構を設置する場合、部品点数の増加や設置スペースの拡大など、回転割出装置の設置上の影響がある。
【0006】
本発明の目的は、構造が簡素で拘束力および位置精度を確保できる回転軸クランプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の回転軸クランプ装置は、所定の中心軸線まわりに相対回転可能な第１部材と第２部材とをクランプする回転軸クランプ装置であって、前記第１部材に支持されて前記中心軸線から所定距離の環状に形成されかつ互いに一定間隔で対向する一対の接触面と、前記第２部材に支持されて一対の前記接触面に圧接可能な圧接部材と、を有し、前記圧接部材は、一対の前記接触面の間に配置されて前記接触面に対向する一対の表面が前記中心軸線に沿った方向へ進出可能である。
【0008】
本発明の回転軸クランプ装置において、前記第１部材は回転軸であり、前記第２部材は前記回転軸を回転自在に支持する支持体であり、前記回転軸の中間部には同軸でディスクが形成され、一対の前記接触面は前記ディスクの外周に形成されかつ前記中心軸線方向に対向されており、前記圧接部材は前記支持体に支持されていてもよい。
【0009】
このような本発明では、既存のディスク式のクランプ装置と同様な基本構成とすることができ、圧接部材が接触面に圧接することで支持体に対して回転軸を拘束でき、回転軸から圧接部材までの距離を大きくすることで拘束力を確保できる。
ここで、本発明では、圧接部材がディスク外周に形成された一対の接触面の間に配置されるので、クランプ装置としての構造が簡素にできる。さらに、圧接部材が一対の接触面の内側にそれぞれ圧接し、接触面の各々に対する接触力が均等化されるため、回転軸には圧接に伴う中心軸線方向の力（スラスト力）が生じず、回転機構としての位置精度が確保できる。
ここで、本発明では、圧接部材がディスク外周に形成された一対の接触面の間に配置されるので、クランプ装置としての構造が簡素にできる。さらに、圧接部材が一対の接触面の内側にそれぞれ圧接し、接触面の各々に対する接触力が均等化されるため、回転軸には圧接に伴う中心軸線方向の力（スラスト力）が生じず、回転機構としての位置精度が確保できる。
【0010】
本発明の回転軸クランプ装置において、前記第１部材は支持体であり、前記第２部材は前記支持体に回転自在に支持された回転軸であり、前記支持体の内側には前記回転軸と同軸で環状の接触部材が形成され、一対の前記接触面は前記接触部材の内側に形成されかつ前記中心軸線方向に対向されており、前記圧接部材は前記回転軸に支持されていてもよい。
【0011】
このような本発明では、既存のディスク式のクランプ装置とは圧接部材および接触面の配置が逆となるが、圧接部材が接触面に圧接することで支持体に対して回転を拘束でき、回転軸から圧接部材までの距離を大きくすることで拘束力を確保できる。
ここで、本発明では、圧接部材が環状の接触部材の内側に形成された一対の接触面の間に配置されるので、クランプ装置としての構造が簡素にできる。さらに、圧接部材が一対の接触面の内側にそれぞれ圧接し、接触面の各々に対する接触力が均等化されるため、回転軸には圧接に伴う中心軸線方向の力（スラスト力）が生じず、回転機構としての位置精度が確保できる。
ここで、本発明では、圧接部材が環状の接触部材の内側に形成された一対の接触面の間に配置されるので、クランプ装置としての構造が簡素にできる。さらに、圧接部材が一対の接触面の内側にそれぞれ圧接し、接触面の各々に対する接触力が均等化されるため、回転軸には圧接に伴う中心軸線方向の力（スラスト力）が生じず、回転機構としての位置精度が確保できる。
【0012】
本発明の回転軸クランプ装置において、前記第１部材は回転軸であり、前記第２部材は前記回転軸を回転自在に支持する支持体であり、前記回転軸の中間部には同軸でディスクが形成され、一対の前記接触面は前記ディスクの外縁に形成されかつ前記回転軸の径方向に対向されており、前記圧接部材は前記支持体に支持されていてもよい。
【0013】
このような本発明では、圧接部材が接触面に圧接することで支持体に対して回転軸を拘束でき、回転軸から圧接部材までの距離を大きくすることで拘束力を確保できる。
ここで、本発明では、圧接部材がディスク外縁に形成された一対の接触面の間に配置され、かつディスク外周より内側に圧接部材が配置されるので、クランプ装置としての構造が簡素かつコンパクトにできる。さらに、圧接部材が一対の接触面の内側にそれぞれ圧接し、接触面の各々に対する接触力が均等化されるため、回転軸には圧接に伴う中心軸線交差方向の力（ラジアル力）が生じず、回転機構としての位置精度が確保できる。
ここで、本発明では、圧接部材がディスク外縁に形成された一対の接触面の間に配置され、かつディスク外周より内側に圧接部材が配置されるので、クランプ装置としての構造が簡素かつコンパクトにできる。さらに、圧接部材が一対の接触面の内側にそれぞれ圧接し、接触面の各々に対する接触力が均等化されるため、回転軸には圧接に伴う中心軸線交差方向の力（ラジアル力）が生じず、回転機構としての位置精度が確保できる。
【0014】
本発明の回転軸クランプ装置において、前記第１部材は支持体であり、前記第２部材は前記支持体に回転自在に支持された回転軸であり、前記支持体の内側には前記回転軸と同軸で環状の接触部材が形成され、一対の前記接触面は前記接触部材の内縁に沿って形成されかつ前記回転軸の径方向に対向されており、前記圧接部材は前記回転軸に支持されていてもよい。
【0015】
このような本発明では、圧接部材が接触面に圧接することで支持体に対して回転を拘束でき、回転軸から圧接部材までの距離を大きくすることで拘束力を確保できる。
ここで、本発明では、圧接部材が接触部材内縁に形成された一対の接触面の間に配置され、かつディスク外周より内側に圧接部材を配置できるので、クランプ装置としての構造が簡素にできる。さらに、圧接部材が一対の接触面の内側にそれぞれ圧接し、接触面の各々に対する接触力が均等化されるため、回転軸には圧接に伴う中心軸線交差方向の力（ラジアル力）が生じず、回転機構としての位置精度が確保できる。
ここで、本発明では、圧接部材が接触部材内縁に形成された一対の接触面の間に配置され、かつディスク外周より内側に圧接部材を配置できるので、クランプ装置としての構造が簡素にできる。さらに、圧接部材が一対の接触面の内側にそれぞれ圧接し、接触面の各々に対する接触力が均等化されるため、回転軸には圧接に伴う中心軸線交差方向の力（ラジアル力）が生じず、回転機構としての位置精度が確保できる。
【0016】
本発明の回転軸クランプ装置において、前記圧接部材は、偏平かつ内部に供給される流体圧により膨出可能なダイヤフラムを有することが好ましい。
本発明において、ダイヤフラムは、偏平な圧接部材の両面に形成されていることが好ましい。ただし、ダイヤフラムは圧接部材の片面だけでもよい。ダイヤフラムが圧接部材の片面だけの場合、圧接部材の回転軸または支持体に対して中心軸線方向にスライド可能に支持すれば、スラスト力を確実に解消できる。
このような本発明では、圧接部材に加圧流体を供給してダイヤフラムを膨出させることで接触面に圧接させることができる。また、圧接部材から加圧流体を排出することで、ダイヤフラムを元の形状に戻し、接触面への圧接を解除できる。このようなダイヤフラム式の圧接部材は、構造を簡素にでき、保守性も向上できる。
本発明において、ダイヤフラムは、偏平な圧接部材の両面に形成されていることが好ましい。ただし、ダイヤフラムは圧接部材の片面だけでもよい。ダイヤフラムが圧接部材の片面だけの場合、圧接部材の回転軸または支持体に対して中心軸線方向にスライド可能に支持すれば、スラスト力を確実に解消できる。
このような本発明では、圧接部材に加圧流体を供給してダイヤフラムを膨出させることで接触面に圧接させることができる。また、圧接部材から加圧流体を排出することで、ダイヤフラムを元の形状に戻し、接触面への圧接を解除できる。このようなダイヤフラム式の圧接部材は、構造を簡素にでき、保守性も向上できる。
【0017】
本発明において、圧接部材としては、ダイヤフラムのほか、偏平なピストンを用いてもよい。例えば、偏平な基材の両面に円形の凹部を形成し、そこに円形板状のピストンを嵌め込んだ構造が利用できる。ピストンの周囲のシール性を考慮して、内部に樹脂バルーンを収納してその内部に作動油を供給してもよい。このような圧接部材によれば、ピストンの進退ストロークが確保しやすく、圧接部材と接触面との間隔が比較的大きい場合でも確実なクランプが可能である。
圧接部材としては、板状の圧電素子を用いてもよい。例えば、偏平な基材の両面に板状の圧電素子を固定した構造が利用できる。このような圧接部材によれば、印加電圧の制御により圧電素子を膨出させて接触面に圧接させることができ、流体を用いる場合よりも構造をさらに簡素化できる。
圧接部材としては、板状の圧電素子を用いてもよい。例えば、偏平な基材の両面に板状の圧電素子を固定した構造が利用できる。このような圧接部材によれば、印加電圧の制御により圧電素子を膨出させて接触面に圧接させることができ、流体を用いる場合よりも構造をさらに簡素化できる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、構造が簡素で拘束力および位置精度を確保できる回転軸クランプ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の第１実施形態の主軸ヘッドを示す正面図。
【図2】前記第１実施形態の主軸ヘッドを示す側面図。
【図3】前記第１実施形態の主軸ヘッドを示す平面図。
【図4】前記第１実施形態の回転軸クランプ装置を示す断面図。
【図5】前記第１実施形態の圧接部材を示す断面図。
【図6】前記第１実施形態の他の圧接部材を示す断面図。
【図7】前記第１実施形態の他の圧接部材を示す断面図。
【図8】前記第１実施形態の他の圧接部材を示す断面図。
【図9】本発明の第２実施形態の回転軸クランプ装置を示す断面図。
【図10】本発明の第３実施形態の回転軸クランプ装置を示す断面図。
【図11】本発明の第４実施形態の回転軸クランプ装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
〔第１実施形態〕
図１から図３には５軸工作機械の５軸ヘッド１０が示されている。
５軸ヘッド１０は、主軸１１に装着された刃物１２を回転させてワークを加工するものであり、図示しない工作機械に装着されてＸＹＺの３軸方向へ移動可能である。さらに、５軸ヘッド１０は、Ｂ軸回転割出装置２０およびＣ軸回転割出装置３０を有し、主軸１１の向きをＢ軸（Ｙ軸回り）およびＣ軸（Ｚ軸回り）の２軸へ回転可能である。
図１から図３には５軸工作機械の５軸ヘッド１０が示されている。
５軸ヘッド１０は、主軸１１に装着された刃物１２を回転させてワークを加工するものであり、図示しない工作機械に装着されてＸＹＺの３軸方向へ移動可能である。さらに、５軸ヘッド１０は、Ｂ軸回転割出装置２０およびＣ軸回転割出装置３０を有し、主軸１１の向きをＢ軸（Ｙ軸回り）およびＣ軸（Ｚ軸回り）の２軸へ回転可能である。
【0021】
５軸ヘッド１０は、スピンドルヘッド１３、アーム本体１４およびヘッド本体１５を有する。
ヘッド本体１５は、矩形箱状に形成され、上面側が図示しない締結機構により工作機械のラム１の先端に装着可能である。
アーム本体１４は、矩形箱状の下側からＸ軸に沿って切欠かれ、下部が一対のアーム１４１とされている。アーム本体１４の上面には回転軸１４２が接続されている。回転軸１４２は、ヘッド本体１５により回転自在に支持されている。
ヘッド本体１５は、矩形箱状に形成され、上面側が図示しない締結機構により工作機械のラム１の先端に装着可能である。
アーム本体１４は、矩形箱状の下側からＸ軸に沿って切欠かれ、下部が一対のアーム１４１とされている。アーム本体１４の上面には回転軸１４２が接続されている。回転軸１４２は、ヘッド本体１５により回転自在に支持されている。
【0022】
スピンドルヘッド１３は、一対のアーム１４１の間に配置されている。
スピンドルヘッド１３は、中心軸がＹ軸に沿った円筒形状とされ、両端面にはスピンドルヘッド１３の中心軸に沿って伸びる回転軸１３１が接続されている。一対の回転軸１３１は、それぞれ一対のアーム１４１の内部まで延び、アーム１４１に回転自在に支持されている。
スピンドルヘッド１３は、前述した主軸１１を回転自在に支持するとともに、主軸１１を回転させる図示しない主軸モータを備えている。
スピンドルヘッド１３は、中心軸がＹ軸に沿った円筒形状とされ、両端面にはスピンドルヘッド１３の中心軸に沿って伸びる回転軸１３１が接続されている。一対の回転軸１３１は、それぞれ一対のアーム１４１の内部まで延び、アーム１４１に回転自在に支持されている。
スピンドルヘッド１３は、前述した主軸１１を回転自在に支持するとともに、主軸１１を回転させる図示しない主軸モータを備えている。
【0023】
ヘッド本体１５の上面にはスリップリングケース１５１が設置されている。回転軸１４２の上端にはスリップリング回転軸１４３が接続されている。スリップリング回転軸１４３はスリップリングケース１５１の内部に導入され、スリップリングケース１５１の内部にはスリップリングが形成されている。スリップリングケース１５１内のスリップリングを介して、前述した主軸モータおよび後述するＢ軸回転割出装置２０およびＣ軸回転割出装置３０への電気的配線および配管類がラム１側へと回転自在に接続される。
【0024】
Ｂ軸回転割出装置２０として、一対のアーム１４１には、それぞれ駆動モータ２１およびクランプ装置２２が設置されている。一対の駆動モータ２１は、回転軸１３１を回転させ、主軸１１の向きをＢ軸の任意角度位置へ変更可能である（図２参照）。一対のクランプ装置２２は、アーム本体１４に対してスピンドルヘッド１３がＢ軸の任意角度位置にある状態で回転軸１３１を拘束し、クランプ可能である。
【0025】
Ｃ軸回転割出装置３０として、ヘッド本体１５には、駆動モータ３１およびクランプ装置３２が設置されている。駆動モータ３１は、回転軸１４２を回転させ、アーム本体１４の向きをＣ軸の任意角度位置へ変更可能である（図３参照）。クランプ装置３２は、ヘッド本体１５に対してアーム本体１４がＣ軸の任意角度位置にある状態で回転軸１４２を拘束し、クランプ可能である。
【0026】
本実施形態では、Ｂ軸回転割出装置２０のクランプ装置２２およびＣ軸回転割出装置３０のクランプ装置３２として、それぞれ図４に示すクランプ装置４０を用いている。
図４のクランプ装置４０において、回転軸４１とは、クランプ装置２２における回転軸１３１、またはクランプ装置３２における回転軸１４２である。また、支持体４２とは、クランプ装置２２におけるアーム本体１４、またはクランプ装置３２におけるヘッド本体１５である。
図４のクランプ装置４０において、回転軸４１とは、クランプ装置２２における回転軸１３１、またはクランプ装置３２における回転軸１４２である。また、支持体４２とは、クランプ装置２２におけるアーム本体１４、またはクランプ装置３２におけるヘッド本体１５である。
【0027】
クランプ装置４０は、回転軸４１（第１部材）の中間部に固定されたディスク４３と、支持体４２（第２部材）に支持された圧接部材４４と、を備えている。
ディスク４３の外周両面側には、それぞれ環状の接触部材４５が固定されている。一対の接触部材４５は、回転軸４１の中心軸線Ａ方向に所定間隔で対向配置され、各々の対向面に一対の接触面４６が形成されている。一対の接触面４６は、回転軸４１の中心軸線Ａから所定距離の環状に形成されかつ互いに一定間隔で対向されている。
圧接部材４４は、環状かつ中心軸方向へ偏平に形成され、ディスク４３の外側に全周に渡って同心状に配列されている（図３参照）。圧接部材４４は、一部が一対の接触面４６の間に配置され、接触面４６に対向する表裏一対の表面４７が回転軸４１の中心軸線Ａに沿った方向へ進出可能である。
ディスク４３の外周両面側には、それぞれ環状の接触部材４５が固定されている。一対の接触部材４５は、回転軸４１の中心軸線Ａ方向に所定間隔で対向配置され、各々の対向面に一対の接触面４６が形成されている。一対の接触面４６は、回転軸４１の中心軸線Ａから所定距離の環状に形成されかつ互いに一定間隔で対向されている。
圧接部材４４は、環状かつ中心軸方向へ偏平に形成され、ディスク４３の外側に全周に渡って同心状に配列されている（図３参照）。圧接部材４４は、一部が一対の接触面４６の間に配置され、接触面４６に対向する表裏一対の表面４７が回転軸４１の中心軸線Ａに沿った方向へ進出可能である。
【0028】
図５において、圧接部材４４としては、全体として偏平で内部にキャビティ４４１を有し、両側の表面４７がダイヤフラム４４２とされた部材が利用できる。このような圧接部材４４では、内部のキャビティ４４１に外部から加圧流体を供給することで、流体圧によりダイヤフラム４４２が膨出し、表面４７を接触面４６に圧接させることができる。
【0029】
圧接部材４４が一対の接触面４６から均等な距離に配置されていれば、加圧流体の供給により両側のダイヤフラム４４２が均等に膨出し、両側の表面４７がそれぞれ同時に一対の接触面４６に接触し、均等に圧接してゆく。
その結果、両側の表面４７と接触面４６との間の摩擦力により、接触部材４５が圧接部材４４で拘束され、支持体４２に対する回転軸４１のクランプが行われる。この際、両側の表面４７から対向する接触面４６に加えられる圧接力は、各側で互いに逆向きであるため相殺され、支持体４２に対する回転軸４１の変位を生じさせることはない。
その結果、両側の表面４７と接触面４６との間の摩擦力により、接触部材４５が圧接部材４４で拘束され、支持体４２に対する回転軸４１のクランプが行われる。この際、両側の表面４７から対向する接触面４６に加えられる圧接力は、各側で互いに逆向きであるため相殺され、支持体４２に対する回転軸４１の変位を生じさせることはない。
【0030】
これに対し、圧接部材４４が一対の接触面４６の片方に偏っていた場合、各側の表面４７の接触面４６への圧接は順次行われる。
すなわち、加圧流体の供給によるダイヤフラム４４２の膨出に伴って、先ず偏っている側の表面４７が対向する接触面４６に接触し、ダイヤフラム４４２の膨出が抑制される。偏っている側とは反対側のダイヤフラム４４２は膨出を続ける。
ここで、偏っている側だけで表面４７と接触面４６とが圧接されている状態では、同側の圧接力が回転軸４１に作用するが、この段階での圧接力は支持体４２による回転軸４１の回転支持構造で負担可能であり、回転軸４１を変位させることはない。
すなわち、加圧流体の供給によるダイヤフラム４４２の膨出に伴って、先ず偏っている側の表面４７が対向する接触面４６に接触し、ダイヤフラム４４２の膨出が抑制される。偏っている側とは反対側のダイヤフラム４４２は膨出を続ける。
ここで、偏っている側だけで表面４７と接触面４６とが圧接されている状態では、同側の圧接力が回転軸４１に作用するが、この段階での圧接力は支持体４２による回転軸４１の回転支持構造で負担可能であり、回転軸４１を変位させることはない。
【0031】
続く加圧流体の供給によって、偏っている側と反対側の表面４７が対向する接触面４６に接触し、ダイヤフラム４４２の膨出が抑制される。そして、加圧流体をさらに圧送することで、両側のダイヤフラム４４２を介して各側の表面４７が対向する接触面４６に圧接される。
これにより、前述した均等な配置の場合と同様、両側の表面４７と接触面４６との間の摩擦力により、接触部材４５が圧接部材４４で拘束され、支持体４２に対する回転軸４１のクランプが行われる。この際、両側の表面４７から対向する接触面４６に加えられる圧接力は、各側で互いに逆向きであるため相殺され、支持体４２に対する回転軸４１の変位を生じさせることはない。
これにより、前述した均等な配置の場合と同様、両側の表面４７と接触面４６との間の摩擦力により、接触部材４５が圧接部材４４で拘束され、支持体４２に対する回転軸４１のクランプが行われる。この際、両側の表面４７から対向する接触面４６に加えられる圧接力は、各側で互いに逆向きであるため相殺され、支持体４２に対する回転軸４１の変位を生じさせることはない。
【0032】
従って、本実施形態のクランプ装置４０では、既存のディスク式のクランプ装置と同様な基本構成とすることができ、圧接部材４４が接触面４６に圧接することで支持体４２に対して回転軸４１を拘束でき、ディスク４３の外径により回転軸４１から圧接部材４４までの距離を大きくすることで拘束力を確保できる。
さらに、本実施形態では、圧接部材４４がディスク４３の外周に形成された一対の接触面４６の間に配置されるので、クランプ装置４０としての構造が簡素にできる。さらに、圧接部材４４が一対の接触面４６の内側にそれぞれ圧接し、接触面４６の各々に対する接触力が均等化されるため、回転軸４１には圧接に伴う中心軸線Ａ方向の力（スラスト力）が生じず、回転機構であるＢ軸回転割出装置２０およびＣ軸回転割出装置３０としての位置精度が確保できる。
さらに、本実施形態では、圧接部材４４がディスク４３の外周に形成された一対の接触面４６の間に配置されるので、クランプ装置４０としての構造が簡素にできる。さらに、圧接部材４４が一対の接触面４６の内側にそれぞれ圧接し、接触面４６の各々に対する接触力が均等化されるため、回転軸４１には圧接に伴う中心軸線Ａ方向の力（スラスト力）が生じず、回転機構であるＢ軸回転割出装置２０およびＣ軸回転割出装置３０としての位置精度が確保できる。
【0033】
さらに、２つのＢ軸回転割出装置２０は、それぞれアーム本体１４の両側端部に設置したので、アーム本体１４の端部カバーを開くことで保守点検などが容易である。
【0034】
〔圧電素子の他の実施形態〕
本実施形態においては、図５の圧接部材４４に代えて、図６ないし図８に示す圧接部材４４Ａ～４４Ｃを用いることもできる。
図６において、圧接部材４４Ａは、全体として偏平で内部にキャビティ４４１を有する。キャビティ４４１は圧接部材４４Ａの片面に偏っており、両側の表面４７のうち一方だけがダイヤフラム４４２とされている。圧接部材４４Ａは、支持体４２に形成された凹部４２１に嵌め込まれ、回転軸４１の軸線方向に延びるピン４２２が貫通され、回転軸４１の回転方向に移動規制されつつ回転軸４１の軸線方向には変位可能である。
本実施形態においては、図５の圧接部材４４に代えて、図６ないし図８に示す圧接部材４４Ａ～４４Ｃを用いることもできる。
図６において、圧接部材４４Ａは、全体として偏平で内部にキャビティ４４１を有する。キャビティ４４１は圧接部材４４Ａの片面に偏っており、両側の表面４７のうち一方だけがダイヤフラム４４２とされている。圧接部材４４Ａは、支持体４２に形成された凹部４２１に嵌め込まれ、回転軸４１の軸線方向に延びるピン４２２が貫通され、回転軸４１の回転方向に移動規制されつつ回転軸４１の軸線方向には変位可能である。
【0035】
このような圧接部材４４Ａでは、内部のキャビティ４４１に外部から加圧流体を供給することで、流体圧によりダイヤフラム４４２が膨出し、一方の表面４７が対向する接触面４６に圧接する。加圧流体をさらに供給することで、ダイヤフラム４４２が膨出しつつ圧接部材４４Ａが変位し、反対側の表面４７も対向する接触面４６に圧接する。これにより、両側の表面４７がそれぞれ一対の接触面４６に圧接し、加圧流体をさらに供給することで十分な拘束力を確保できる。一方、回転軸４１には圧接に伴う中心軸線Ａ方向の力（スラスト力）が生じない。
【0036】
なお、図６のクランプ装置４０では、圧接部材４４Ａの片側に接触部材４５が配置されるとともに、反対側にはディスク４３の一部を延長した接触部分４３Ａが配置されている。このような構造では、片側の接触部材４５をディスク４３から取り外すことで、圧接部材４４Ａを一対の接触面４６の間に導入することができる。この点は、前述した図５、後述する図７および図８のクランプ装置４０でも同様である。
【0037】
図７において、圧接部材４４Ｂは、全体として偏平で内部にキャビティ４４１を有し、両側の表面４７が偏平なピストン４４３で形成されている。このような圧接部材４４Ｂでは、内部のキャビティ４４１に外部から加圧流体を供給することで、流体圧によりピストン４４３が進出し、表面４７を接触面４６に圧接させることができる。
【0038】
図８において、圧接部材４４Ｃは、全体として偏平な板状に形成され、両側の表面４７が偏平な圧電素子４４４で形成されている。このような圧接部材４４Ｃでは、圧電素子４４４への電圧印加により圧電素子４４４を膨出させ、表面４７を接触面４６に圧接させることができる。
【0039】
〔第２実施形態〕
本実施形態は、前述した第１実施形態と同様な５軸工作機械の５軸ヘッド１０であって、クランプ装置４０の構成が異なるものである。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図９には、本実施形態のクランプ装置４０Ａが示されている。
前述した第１実施形態のクランプ装置４０では、回転軸４１に固定されたディスク４３に一対の接触面４６が形成され、圧接部材４４が支持体４２に支持されていた。
これに対し、本実施形態のクランプ装置４０Ａでは、回転軸４１および支持体４２における圧接部材４４および一対の接触面４６の配置が逆になっている。
本実施形態は、前述した第１実施形態と同様な５軸工作機械の５軸ヘッド１０であって、クランプ装置４０の構成が異なるものである。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図９には、本実施形態のクランプ装置４０Ａが示されている。
前述した第１実施形態のクランプ装置４０では、回転軸４１に固定されたディスク４３に一対の接触面４６が形成され、圧接部材４４が支持体４２に支持されていた。
これに対し、本実施形態のクランプ装置４０Ａでは、回転軸４１および支持体４２における圧接部材４４および一対の接触面４６の配置が逆になっている。
【0040】
図９において、支持体４２には、円筒状の内周面に環状の溝が形成され、その内側の対向面が一対の接触面４６とされている。一対の接触面４６は、回転軸４１の中心軸線Ａから所定距離の環状に形成されかつ互いに中心軸線Ａ方向に所定間隔で対向されている。一対の接触面４６を形成する溝は、片側が支持体４２から連続した接触部分４２Ａとされ、反対側が支持体４２に着脱可能に固定された環状の接触部材４５Ａとされている。
圧接部材４４は、ディスク４３の外周に径方向外向きに固定され、それぞれ一対の接触面４６の間まで延びている。圧接部材４４は、接触部材４５Ａを支持体４２から取り外した状態で、溝内に導入可能である。
圧接部材４４は、前述した図５の構成または図６ないし図８の構成（圧接部材４４Ａ～４４Ｃ）とされ、接触面４６に対向する表裏一対の表面４７が回転軸４１の中心軸線Ａに沿った方向へ進出可能である。
圧接部材４４は、ディスク４３の外周に径方向外向きに固定され、それぞれ一対の接触面４６の間まで延びている。圧接部材４４は、接触部材４５Ａを支持体４２から取り外した状態で、溝内に導入可能である。
圧接部材４４は、前述した図５の構成または図６ないし図８の構成（圧接部材４４Ａ～４４Ｃ）とされ、接触面４６に対向する表裏一対の表面４７が回転軸４１の中心軸線Ａに沿った方向へ進出可能である。
【0041】
このような本実施形態においても、圧接部材４４の両側の表面４７をそれぞれ進出させて一対の接触面４６に圧接させることで、支持体４２に対して回転軸４１を変位させることなく拘束することができ、構造が簡素で拘束力および位置精度を確保できる。
【0042】
〔第３実施形態〕
本実施形態は、前述した第１実施形態と同様な５軸工作機械の５軸ヘッド１０であって、クランプ装置４０の構成が異なるものである。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図１０には、本実施形態のクランプ装置４０Ｂが示されている。
前述した第１実施形態のクランプ装置４０では、回転軸４１に固定されたディスク４３の外周の一対の接触面４６、および支持体４２に支持された圧接部材４４の表面４７が、それぞれ回転軸４１の径方向に沿って配置されていた。
これに対し、本実施形態のクランプ装置４０Ｂでは、圧接部材４４の表面４７および一対の接触面４６が回転軸４１の径方向と交差方向、つまり回転軸４１の周方向に沿って配置されている。
本実施形態は、前述した第１実施形態と同様な５軸工作機械の５軸ヘッド１０であって、クランプ装置４０の構成が異なるものである。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図１０には、本実施形態のクランプ装置４０Ｂが示されている。
前述した第１実施形態のクランプ装置４０では、回転軸４１に固定されたディスク４３の外周の一対の接触面４６、および支持体４２に支持された圧接部材４４の表面４７が、それぞれ回転軸４１の径方向に沿って配置されていた。
これに対し、本実施形態のクランプ装置４０Ｂでは、圧接部材４４の表面４７および一対の接触面４６が回転軸４１の径方向と交差方向、つまり回転軸４１の周方向に沿って配置されている。
【0043】
図１０において、ディスク４３の外周近傍の片面には一対の接触部材４５Ｂが固定されている。一対の接触部材４５Ｂは、回転軸４１の中心軸線Ａに対して同軸状に配置され、各々の対向面に一対の接触面４６が形成されている。一対の接触面４６は、回転軸４１の中心軸線Ａから所定距離の環状に形成されかつ互いに一定間隔で対向されている。
圧接部材４４は、支持体４２の内側から張り出した内フランジ４２３に支持され、回転軸４１の中心軸線Ａ方向に延びて一対の接触面４６の間まで達している。
圧接部材４４は、前述した図５の構成または図６ないし図８の構成（圧接部材４４Ａ～４４Ｃ）とされ、接触面４６に対向する表裏一対の表面４７が回転軸４１の中心軸線Ａに沿った方向へ進出可能である。
圧接部材４４は、支持体４２の内側から張り出した内フランジ４２３に支持され、回転軸４１の中心軸線Ａ方向に延びて一対の接触面４６の間まで達している。
圧接部材４４は、前述した図５の構成または図６ないし図８の構成（圧接部材４４Ａ～４４Ｃ）とされ、接触面４６に対向する表裏一対の表面４７が回転軸４１の中心軸線Ａに沿った方向へ進出可能である。
【0044】
このような本実施形態においても、圧接部材４４の両側の表面４７をそれぞれ進出させて一対の接触面４６に圧接させることで、支持体４２に対して回転軸４１を変位させることなく拘束することができ、構造が簡素で拘束力および位置精度を確保できる。
【0045】
〔第４実施形態〕
本実施形態は、前述した第１実施形態と同様な５軸工作機械の５軸ヘッド１０であって、クランプ装置４０の構成が異なるものである。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図１１には、本実施形態のクランプ装置４０Ｃが示されている。
前述した第１実施形態のクランプ装置４０では、回転軸４１に固定されたディスク４３の外周の一対の接触面４６、および支持体４２に支持された圧接部材４４の表面４７が、それぞれ回転軸４１の径方向に沿って配置されていた。
これに対し、本実施形態のクランプ装置４０Ｃでは、圧接部材４４の表面４７および一対の接触面４６が回転軸４１の径方向と交差方向、つまり回転軸４１の周方向に沿って配置されている。さらに、回転軸４１および支持体４２における圧接部材４４および一対の接触面４６の配置が逆になっている。
本実施形態は、前述した第１実施形態と同様な５軸工作機械の５軸ヘッド１０であって、クランプ装置４０の構成が異なるものである。以下、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図１１には、本実施形態のクランプ装置４０Ｃが示されている。
前述した第１実施形態のクランプ装置４０では、回転軸４１に固定されたディスク４３の外周の一対の接触面４６、および支持体４２に支持された圧接部材４４の表面４７が、それぞれ回転軸４１の径方向に沿って配置されていた。
これに対し、本実施形態のクランプ装置４０Ｃでは、圧接部材４４の表面４７および一対の接触面４６が回転軸４１の径方向と交差方向、つまり回転軸４１の周方向に沿って配置されている。さらに、回転軸４１および支持体４２における圧接部材４４および一対の接触面４６の配置が逆になっている。
【0046】
図１１において、支持体４２の内側から張り出した内フランジ４２３の片面には一対の接触部材４５Ｃが固定されている。一対の接触部材４５Ｃは、回転軸４１の中心軸線Ａに対して同軸状に配置され、各々の対向面に一対の接触面４６が形成されている。一対の接触面４６は、回転軸４１の中心軸線Ａから所定距離の環状に形成されかつ互いに一定間隔で対向されている。
圧接部材４４は、ディスク４３の外周近傍の片面に支持され、回転軸４１の中心軸線Ａ方向に延びて一対の接触面４６の間まで達している。
圧接部材４４は、前述した図５の構成または図６ないし図８の構成（圧接部材４４Ａ～４４Ｃ）とされ、接触面４６に対向する表裏一対の表面４７が回転軸４１の中心軸線Ａに沿った方向へ進出可能である。
圧接部材４４は、ディスク４３の外周近傍の片面に支持され、回転軸４１の中心軸線Ａ方向に延びて一対の接触面４６の間まで達している。
圧接部材４４は、前述した図５の構成または図６ないし図８の構成（圧接部材４４Ａ～４４Ｃ）とされ、接触面４６に対向する表裏一対の表面４７が回転軸４１の中心軸線Ａに沿った方向へ進出可能である。
【0047】
このような本実施形態においても、圧接部材４４の両側の表面４７をそれぞれ進出させて一対の接触面４６に圧接させることで、支持体４２に対して回転軸４１を変位させることなく拘束することができ、構造が簡素で拘束力および位置精度を確保できる。
【0048】
〔他の実施形態〕
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前記各実施形態では、回転軸４１に固定したディスク４３の外周部に接触部材４５または圧接部材４４を支持したが、これらの支持はディスク４３に限らず放射状のスポークなどであってもよい。また、接触部材４５は圧接部材４４の両側に限らず、片側はディスク４３と一体に形成された接触部分４３Ａとしてもよい。さらに、支持体４２に支持した環状の接触部材４５は、支持体４２と一体に形成された環状の接触部分４２Ａであってもよい。一対の接触面４６は、一対の接触部材４５の内側に対向する面に限らず、環状の溝の内側面として形成してもよい。さらに、圧接部材４４についても、支持体４２あるいはディスク４３に一体形成してもよい。
前記各実施形態では、圧接部材４４，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃをそれぞれ偏平な環状としたが、環状に連続したものに限らず、断片的な圧接部材を複数、周方向に所定間隔で配列してもよい。
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前記各実施形態では、回転軸４１に固定したディスク４３の外周部に接触部材４５または圧接部材４４を支持したが、これらの支持はディスク４３に限らず放射状のスポークなどであってもよい。また、接触部材４５は圧接部材４４の両側に限らず、片側はディスク４３と一体に形成された接触部分４３Ａとしてもよい。さらに、支持体４２に支持した環状の接触部材４５は、支持体４２と一体に形成された環状の接触部分４２Ａであってもよい。一対の接触面４６は、一対の接触部材４５の内側に対向する面に限らず、環状の溝の内側面として形成してもよい。さらに、圧接部材４４についても、支持体４２あるいはディスク４３に一体形成してもよい。
前記各実施形態では、圧接部材４４，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃをそれぞれ偏平な環状としたが、環状に連続したものに限らず、断片的な圧接部材を複数、周方向に所定間隔で配列してもよい。
【0049】
前記各実施形態においては、Ｂ軸の回転軸１３１にＢ軸回転割出装置２０を２つ設置し、Ｃ軸の回転軸１４２にＣ軸回転割出装置３０を１つ設置したが、これらは１つ以上の任意の数であってもよい。
また、Ｂ軸回転割出装置２０およびＣ軸回転割出装置３０に、それぞれクランプ装置２２あるいはクランプ装置３２を１つずつ設置したが、各々に複数列設置してもよい。
前記各実施形態においては、本発明の回転軸クランプ装置を５軸工作機械の５軸ヘッド１０のＢ軸回転割出装置２０およびＣ軸回転割出装置３０に適用したが、本発明の回転軸クランプ装置は、工作機械のワークテーブル回転機構ほかに適用してもよい。
また、Ｂ軸回転割出装置２０およびＣ軸回転割出装置３０に、それぞれクランプ装置２２あるいはクランプ装置３２を１つずつ設置したが、各々に複数列設置してもよい。
前記各実施形態においては、本発明の回転軸クランプ装置を５軸工作機械の５軸ヘッド１０のＢ軸回転割出装置２０およびＣ軸回転割出装置３０に適用したが、本発明の回転軸クランプ装置は、工作機械のワークテーブル回転機構ほかに適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0050】
本発明は回転軸クランプ装置に利用できる。
【符号の説明】
【0051】
１…ラム、１０…５軸ヘッド、１１…主軸、１２…刃物、１３…スピンドルヘッド、１３１…回転軸、１４…アーム本体、１４１…アーム、１４２…回転軸、１４３…スリップリング回転軸、１５…ヘッド本体、１５１…スリップリングケース、２０…Ｂ軸回転割出装置、２１，３１…駆動モータ、２２，３２，４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ…クランプ装置、３０…Ｃ軸回転割出装置、４１…回転軸、４２…支持体、４２１…凹部、４２２…ピン、４２３…内フランジ、４３…ディスク、４４，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ…圧接部材、４４１…キャビティ、４４２…ダイヤフラム、４４３…ピストン、４４４…圧電素子、４５，４５Ｂ，４５Ｃ…接触部材、４２Ａ，４３Ａ…接触部分、４６…接触面、４７…表面、Ａ…中心軸線。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】