JP2018030219A - 割出し装置におけるクランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレームの収容孔内に軸受を介して回転可能に支持された主軸を駆動装置による回転駆動によって設定された角度位置に割り出す割出し装置に備えられたクランプ装置であって、圧縮空気を供給する空気供給装置とクランプ装置内の圧力室とを接続する作動流路を含み、空気供給装置から圧縮空気が供給されることによって動作して主軸の角度位置を保持する割出し装置におけるクランプ装置において、装置コストの上昇を抑えると共に、クランプ装置による主軸のクランプ状態が実現されるまでの時間を短縮することが可能な構成を提供する。【解決手段】前記クランプ装置において、作動流路中に介装される圧力伝達部であってピストンが摺動可能に内装される圧力伝達部を備え、当該圧力伝達部におけるピストンよりも圧力室側の作動流路中に非圧縮性流体が充填されていることを特徴とする割出し装置におけるクランプ装置。【選択図】図１

Description

本発明は、フレームの収容孔内に軸受を介して回転可能に支持された主軸を駆動装置による回転駆動によって設定された角度位置に割り出す割出し装置に備えられたクランプ装置であって、圧縮空気を供給する空気供給装置と前記クランプ装置内の圧力室とを接続する作動流路を含み、前記空気供給装置から圧縮空気が供給されることによって動作して前記主軸の角度位置を保持する割出し装置におけるクランプ装置を前提とし、そのクランプ装置に関する。

工作機械に用いられる割出し装置としては、例えば、ワークが載置される円盤状のテーブルが一端に固定された主軸をフレームの収容孔内に軸受を介して回転可能に収容すると共に駆動モータを駆動源とする駆動装置によって主軸を回転駆動することにより、主軸（テーブル）を予め定められた角度位置に割り出す回転テーブル装置がある。また、そのような主軸の角度位置を割り出すように構成された割出し装置としては、回転テーブル装置に限らず、例えば、特許文献１に開示されているような、多軸加工機や多面加工機等の複合加工機で使用される支持ヘッド（特許文献１で言う「第２の支持ヘッド」）であって、工具を挿着するスピンドルユニットが取り付けられるスピンドルヘッド（特許文献１で言う「第１の支持ヘッド」）を支持する支持ヘッドがある。

そして、そのような割出し装置は、前記のように駆動装置によって割り出された角度位置で主軸を保持する（角度位置を固定する）ためのクランプ装置を備えている。

その割出し装置におけるクランプ装置としては 例えば、特許文献２に開示された回転テーブル装置に採用された所謂ディスクタイプのクランプ装置がある。そのディスクタイプのクランプ装置は、主軸に固定されたクランプディスクと、フレームに形成された収容溝内で主軸の軸線方向に摺動可能に収容された挟持部材としてのクランプピストンとを含み、収容溝とクランプピストンとで形成された圧力室に作動流体を供給して作動流体の圧力によってクランプピストンを動作させることで、クランプディスクをクランプピストンとフレームとで挟持して主軸を割り出された角度位置で保持するものである。また、特許文献２のクランプ装置は、作動流体として圧縮空気が用いられており、圧縮空気を供給する空気供給装置と圧力室とを接続する作動流路により、空気供給装置から圧力室に対し圧縮空気が供給される構成となっている。但し、ディスクタイプのクランプ装置においては、作動流体として圧油を用いるものも存在する。

なお、クランプ装置としては、前記したディスクタイプのクランプ装置とは別に、特許文献１に開示された割出し装置に採用されている所謂スリーブタイプのクランプ装置がある。因みに、そのスリーブタイプのクランプ装置は、円筒状に形成されると共に全周に亘って形成された環状溝を有する挟持部材としてのクランプスリーブであって、その環状溝に対応する部分が変形可能な薄肉部として形成されたクランプスリーブを含む。そして、そのスリーブタイプのクランプ装置は、クランプスリーブにおける環状溝とフレーム（ハウジング）又はフレームと一体的に構成された部分とで形成された圧力室に作動流体が供給されることで、薄肉部が主軸の半径方向に膨出するかたちで変形し、それにより、その薄肉部と対向する主軸に対しその半径方向に向けた締付け力を作用させるものである。但し、スリーブタイプのクランプ装置の場合、一般的には、作動流体として圧油が用いられている。

再公表特許ＷＯ２００８／０５０７４７号公報 特開２００４−０７４３２８号公報

ところで、前記のような割出し装置を備えた工作機械が設置される工場は、一般的には、空気を圧縮して圧縮空気として供給する空気供給装置を備えている。そのため、割出し装置に備えられるクランプ装置が前記したディスクタイプである場合において、クランプピストンを動作させるためにクランプ装置に供給される作動流体が圧縮空気である場合には、その作動流体を供給するための設備を追加する必要がない。従って、作動流体を圧縮空気とする形式のクランプ装置に対する需要が高まる傾向にある。

しかし、作動流体を圧縮空気とする形式のクランプ装置の場合、主軸を回転不能に保持するクランプ状態及びクランプ装置が主軸に対し回転抵抗を与えないアンクランプ状態について、そのアンクランプ状態からのクランプ状態への切り換えに時間が掛かるという問題がある。

詳しくは、作動流体を圧縮空気とする形式（空圧式）のクランプ装置の場合、空気は圧縮性流体であることから、その供給に伴って圧力室内の空気の圧力が徐々に上昇し、その圧力がある程度まで高まった時点でクランプピストンが動作を開始し、その後、更なる圧力の上昇に伴って前記したクランプ状態が実現されるものとなっている。言い換えれば、そのクランプ装置の場合、圧縮空気の供給が開始されても直ぐにはクランプピストンは動作を開始せず、圧力が上昇して初めてクランプピストンが動作を開始してクランプ状態が実現されるものとなっている。従って、そのクランプ装置の場合、圧縮空気の供給が開始されてからクランプピストンが動作を開始するまでに時間差があり、その結果としてクランプ状態が実現されるまでに時間が掛かってしまう。なお、そのようにクランプ状態が実現されるまでに時間が掛かってしまうと、駆動装置によって主軸の角度位置が割り出されてから実際に加工が可能となる（クランプ状態となる）までに待ち時間が発生するものとなり、工作機械における加工時間（リードタイム）が長くなってしまう。

一方で、作動流体を圧油とする形式（油圧式）のクランプ装置であれば、油は非圧縮性流体であることから、その圧油の供給に伴ってクランプピストンが動作を開始する、すなわち、圧縮空気を作動流体とした場合のような作動流体の供給開始とクランプピストンの動作開始との間の大きな時間差が存在しないため、その結果として、前記空圧式のクランプ装置と比べ、クランプ状態が実現されるまでの時間は短くなる。従って、工作機械において、その割出し装置におけるクランプ装置として、前記油圧式のクランプ装置を採用した場合には、前記空圧式のクランプ装置を採用する場合と比べ、リードタイムが短くなる。

しかし、その前記油圧式のクランプ装置に対し圧油を供給するための油圧装置については、前記工場において一般的に備えられている前記した空気供給装置とは異なり、前記工場において備えられていない場合が多い。そのため、クランプ装置に供給される作動流体を圧油とする場合には、その油圧装置を工作機械毎に設けなければならなくなり、装置コストの上昇を招いてしまう。

そこで、以上のような問題を鑑み、本発明は、作動流体が供給されることによって主軸を割り出された角度位置で保持する割出し装置のクランプ装置において、装置コストの上昇を抑えると共に、クランプ装置による主軸のクランプ状態が実現されるまでの時間を短縮することが可能な構成を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成すべく、割出し装置におけるクランプ装置であって、前述の前提とするクランプ装置において、前記作動流路中に介装される圧力伝達部であってピストンが摺動可能に内装される圧力伝達部を備え、前記圧力伝達部における前記ピストンよりも前記圧力室側の前記作動流路中に非圧縮性流体が充填されていることを特徴とする。

本発明の割出し装置におけるクランプ装置は、作動流体を供給する装置が前記の空気供給装置であり、その上で、前記作動流路中にピストンを摺動可能に内装する圧力伝達部が介装された構成となっている。なお、そのように圧力伝達部が設けられることにより、前記作動流路は、そのピストンによって、圧力室側である下流側の部分と空気供給装置側である上流側の部分とに分断されている。そして、クランプ装置は、前記作動流路における前記上流側の部分については、従来の作動流体を圧縮空気とする形式のクランプ装置と同様に、空気供給装置に接続されて圧縮空気が供給されるが、圧力室に連通する前記下流側の部分については、その中に非圧縮性流体（圧油等）が充填される構成となっている。従って、そのような構成による本発明のクランプ装置においては、前記上流側の部分に対し圧縮空気が供給されるのに伴い、その圧縮空気の圧力によってピストンが前記下流側の部分側へ変位し、その結果としてそのピストンが前記下流側の部分中の非圧縮性流体を介して前記挟持部材に対し押圧力を作用させる状態となり、主軸のクランプ状態が実現される。

なお、本発明が前提とするクランプ装置においては、前記挟持部材が作動流体の圧力によって押圧力を受ける受圧面の断面積と圧力室に対し作動流体を供給する前記作動流路の断面積とを比べると、前記受圧面の断面積の方がかなり大きくなるようにそのクランプ装置が構成されているのが一般的である。

そして、作動流体を供給する装置が空気供給装置であるクランプ装置は、空気供給装置と前記挟持部材との間の作動流体が存在する存在領域における空気の圧力を主軸のクランプ状態が実現され得るような圧力（クランプ圧力）とすることで、そのクランプ状態が実現され得るものとなっている。その上で、前記した圧縮空気のみで前記挟持部材を動作させる前記空圧式のクランプ装置の場合は、前記存在領域全体に空気が充填される構成となっており、主軸をクランプ状態とするにあたり、その前記存在領域全体の空気の圧力を前記クランプ圧力にまで高める必要があるため、そのクランプ状態を実現するのに時間を要するものとなっている。

それに対し、本発明のクランプ装置では、前記存在領域における空気が充填される範囲は前記作動流路中の圧力伝達部におけるピストンよりも前記上流側の部分のみであるため、その空気が充填される範囲に前記のような断面積が大きい受圧面に対応する圧力室を含む前記空圧式のクランプ装置と比べ、その前記存在領域中の空気の圧力を前記クランプ圧力にまで高めるための時間が極めて短くなる。その上で、本発明のクランプ装置では、その前記上流側の部分における圧縮空気の圧力がピストン及び非圧縮性流体を介して前記挟持部材に作用する構成となっており、前記上流側の部分における空気の圧力の高まりに対しほぼ時間差無く押圧力が前記挟持部材に作用するものとなっている。従って、本発明のクランプ装置によれば、圧縮空気の供給が開始されてから主軸のクランプ状態が実現されるまでの時間が前記空圧式のクランプ装置と比べて非常に短くなり、その結果として、前記空圧式のクランプ装置を採用した割出し装置を備える工作機械と比べ、工作機械におけるリードタイムが短くなる。

しかも、本発明のクランプ装置によれば、クランプ装置を動作させるための作動流体を供給する装置は前記のように空気供給装置であり、前述のように、その空気供給装置は前記工場において一般的に備えられているものであるから、工作機械における割出し装置に前記油圧式のクランプ装置を採用する場合と比べ、作動流体を供給するための追加の設備を工作機械毎に設ける必要が無いため、装置コストの上昇が抑えられる。

本発明による割出し装置のクランプ装置の一実施形態を示す正面図である。 本発明による割出し装置のクランプ装置の一実施形態を示す正面図の要部拡大図である。

以下では、図１、２に基づき、本発明の一実施例（実施例）について説明する。なお、以下の例は、割出し装置としての回転テーブル装置に備えられたクランプ装置の構成に本発明を適用した例である。

図１、２に示すように、回転テーブル装置１は、収容孔１３を有するフレーム１０と、その収容孔１３内で軸受３０を介してフレーム１０に回転可能に支持される主軸２０であってワーク等を載置するテーブル４０がその一端に対し相対回転不能に取り付けられた主軸２０とを備えている。また、回転テーブル装置１は、主軸２０を回転駆動して設定された角度位置に割り出す駆動装置５０と、その割り出された角度位置で主軸２０を保持するためのクランプ装置６０とを備えている。なお、回転テーブル装置１における各構成について、詳しくは以下の通りである。

フレーム１０は、その大部分を占める本体部１１を主体として構成されており、その本体部１１に対しベース部１２が組み付けられた構成となっている。詳しくは、本体部１１は、主軸２０が挿通可能な内径の貫通孔を有している。但し、その貫通孔は、その一端側の内径が他端側の内径よりも大きくなるように形成されている。すなわち、その貫通孔は、前記一端側に内径の大きい大径部を有するように形成されている。

また、ベース部１２は、円板状であって、その外周面において本体部１１の貫通孔における前記大径部に嵌装可能な大きさに形成されている。さらに、ベース部１２は、その板厚方向に貫通するように形成された貫通孔であって、主軸２０を挿通可能な内径の貫通孔を有している。但し、その貫通孔は、ベース部１２をその板厚方向に見て、その中心がベース部１２の中央（外周縁の中心）に位置するように形成されている。その上で、ベース部１２は、本体部１１に対し、本体部１１の貫通孔における前記大径部に嵌装されるかたちで組み付けられている。従って、そのように本体部１１と本体部１１に嵌装されたベース部１２とで形成されたフレーム１０は、その内部に、本体部１１の貫通孔とベース部１２の貫通孔とから成る収容孔１３であって主軸２０を挿通可能な収容孔１３を有する構成となっている。

主軸２０は、前記のようにワーク等が載置されるテーブル４０がその一端に取り付けられると共に、そのテーブル４０が取り付けられる一端がベース部１２とは反対側となる向きで、フレーム１０の収容孔１３内に配置されている。その上で、主軸２０は、本体部１１との間に介装された軸受３０により、フレーム１０に対し回転可能に支持されている。

駆動装置５０は、主軸２０を回転駆動するための駆動源としての駆動モータと（図示略）と、その駆動モータの出力軸の回転を主軸２０に対し伝達する駆動伝達機構５１とで構成されている。また、駆動伝達機構５１は、主軸２０に対し相対回転不能に取り付けられたウォームホイール５２と、そのウォームホイール５２に噛合するかたちでフレーム１０に対し回転可能に支持されるウォームスピンドル５３とで構成されている。その上で、駆動モータは、その出力軸において駆動伝達機構５１におけるウォームスピンドル５３に対し連結されている。そして、回転テーブル装置１においては、その駆動装置５０における駆動モータが予め設定された数値制御プログラムに従ってその駆動を制御されることにより、主軸２０がその数値制御プログラムに設定された角度位置に割り出され、それに伴い、テーブル４０がその角度位置に割り出される。

クランプ装置６０は、本実施例では、所謂ディスクタイプのクランプ装置であり、主軸２０に対し相対回転不能に取り付けられたクランプディスク６１を、クランプピストン６２とフレーム１０に形成されたクランプ面６４とで挟持することによってクランプディスク６１を介して主軸２０をクランプ状態とする構成となっている。

そのクランプ装置６０について、先ず、フレーム１０におけるベース部１２は、その板厚方向における寸法に関し、その半径方向における内周側の部分におけるその寸法が外周側の部分におけるその寸法よりも大きくなるように形成されている。すなわち、ベース部１２は、その半径方向における内周側の部分が板厚方向に突出するようにして形成された突出部を有する構成となっている。但し、ベース部１２は、その前記突出部がテーブル４０側となる向きで、前記のように本体部１１に対し組み付けられた状態とされている。従って、フレーム１０は、収容孔１３の半径方向（＝フレーム１０におけるベース部１２の半径方向）に関し本体部１１の前記大径部の内周面とベース部１２における前記突出部の外周面とで画定される環状の収容溝６３をその内部に有する構成となっている。さらに、フレーム１０において、本体部１１は、その貫通孔が前記大径部を有するように形成されていることから、ベース部１２と対向する端面であって、クランプ装置６０におけるクランプ面６４として機能する端面を有している。

クランプピストン６２は、フレーム１０における環状の収容溝６３に対し収容可能なリング状の部材として形成されている。その上で、そのクランプピストン６２は、収容溝６３に対し嵌挿されるかたちで、フレーム１０内において主軸の軸線方向に変位可能に設けられている。なお、クランプピストン６２は、収容溝６３に収容された状態でテーブル４０側となる端面における外周側の部分に、その厚さ方向に突出する押圧部６２ａを有している。そして、クランプ装置６０においては、そのクランプピストン６２の押圧部６２ａにおけるテーブル４０側の端面（押圧面）とフレーム１０におけるクランプ面６４とは、前記半径方向においてその存在範囲が一致しており、前記軸線方向において互いに対向した状態となっている。但し、そのクランプピストン６２における前記押圧面とフレーム１０におけるクランプ面６４とは、前記した角度位置の割り出しが行われる主軸２０のアンクランプ時においては、前記軸線方向において離間している。

クランプディスク６１は、可撓性を有する部材であって、主軸２０を挿通可能な貫通孔を有すると共に、その外径がフレーム１０の本体部１１における貫通孔の前記大径部の内径よりも僅かに小さい円盤状の部材として形成されている。そして、そのクランプディスク６１は、主軸２０がその貫通孔内に挿通されると共に主軸２０と同心的に配置された状態において、ウォームホイール５２におけるベース部１２側の端面に対しネジ部材によって固定されている。但し、クランプディスク６１は、そのようにウォームホイール５２に対し固定された状態では、前記軸線方向に関し、フレーム１０におけるクランプ面６４とクランプピストン６２における前記押圧面との間に位置し、その外周側の部分がそのクランプ面６４及び前記押圧部と対面するように設けられた状態となっている。そして、クランプ装置６０においては、そのクランプディスク６１の外周側の部分とクランプ面６４及び前記押圧面とは、前記アンクランプ時において、前記軸線方向に関し僅かに離間した状態となっている。

また、フレーム１０における本体部１１は、前記した収容溝６３とフレーム１０の外部とを連通する管路である連通路１１ａを有している。より詳しくは、その連通路１１ａは、収容溝６３とクランプピストン６２とによって画定される環状の空間である作動空間６５に対し作動流体を供給するために、その作動空間６５に連通されるようにしてフレーム１０における本体部１１に対し形成されている。その上で、クランプ装置６０においては、その連通路１１ａを介して作動空間６５内へ作動流体が供給されることで、収容溝６３に収容されたクランプピストン６２がその作動流体の圧力によって前記軸線方向におけるクランプディスク６１側へ付勢される。従って、その作動空間６５が、クランプ装置６０における圧力室として機能する。

そして、そのクランプ装置６０においては、連通路１１ａを介して作動流体が作動空間６５に対し供給されることにより、クランプピストン６２が前記のように付勢され、クランプピストン６２とクランプ面６４とでクランプディスク６１を挟持した状態となって前記した主軸２０のクランプ状態が実現される。

また、主軸２０の角度位置を割り出すべくそのようなクランプ状態から主軸２０を前記したアンクランプ状態とするにあたっては、クランプ装置６０において、作動空間６５に対する作動流体の供給が停止され、それにより、作動空間６５内の作動流体の圧力が低下する。そして、クランプ装置６０には、クランプピストン６２を前記軸線方向においてクランプディスク６１から離間する方向へ付勢するリターンディスク６６が設けられていることから、前記のように作動空間６５内の作動流体の圧力が低下することに伴い、クランプピストン６２がクランプディスク６１から離間し、クランプピストン６２とクランプ面６４とでクランプディスク６１を挟持した状態が解除されて前記アンクランプ状態となる。因みに、そのリターンディスク６６は、可撓性を有する円盤状の部材であって、その内周側の部分においてフレーム１０におけるベース部１２の前記突出部におけるテーブル４０側の端面に対しネジ部材によって固定されると共に、その外周側の部分がクランプピストン６２の内周側の部分と対向するように設けられている。

そして、以上のような構成を有する回転テーブル装置１において、クランプ装置６０は、作動流体の供給源として圧縮空気を供給する空気供給装置７０が採用されると共に、その空気供給装置７０がフレーム１０の本体部１１に形成されて作動空間（圧力室）６５に連通する連通路１１ａに対し供給管７１によって接続される構成となっている。すなわち、本実施例のクランプ装置６０は、本発明で言う作動流路が連通路１１ａと供給管７１とを含んで構成され、前記供給源としての空気供給装置７０と圧力室６５とがその作動流路によって連通される構成となっている。

また、本発明では、前記のような回転テーブル装置１を含む割出し装置において、その割出し装置に備えられるクランプ装置は、前記作動流路中に圧力伝達部が介装されるものであり、本実施例では、クランプ装置６０は、フレーム１０の本体部１１に取り付けられると共に本体部１１内の連通路１１ａとフレーム１０外の供給管７１とを接続するかたちで設けられた圧力伝達部８０を備える構成となっている。その圧力伝達部８０について、詳しくは以下の通りである。

圧力伝達部８０は、その内部に貫通孔としてのシリンダ孔８１ｂを有する円筒形状のシリンダ部８１と、そのシリンダ部８１のシリンダ孔８１ｂ内に収容されると共にシリンダ孔８１ｂの貫通方向に摺動可能に設けられるピストン８２とを有している。また、その圧力伝達部８０におけるシリンダ部８１は、その一端側に、外径を拡大させるかたちで形成されたフランジ８１ａを有している。そして、圧力伝達部８０は、そのシリンダ部８１におけるフランジ８１ａがフレーム１０における本体部１１の外面に形成された凹部に対し嵌め込まれた状態で、本体部１１に螺挿されるネジ部材によってフレーム１０に対し取り付けられている。但し、そのフレーム１０に対する圧力伝達部８０の取り付け位置は、シリンダ部８１におけるシリンダ孔８１ｂが本体部１１における連通路１１ａに対し連通するような位置となっている。

なお、圧力伝達部８０は、シリンダ部８１における前記一端側とは反対の他端側において、その他端側に取り付けられた管継手７２により供給管７１と接続されている。従って、クランプ装置６０は、空気供給装置７０に接続された供給管７１とフレーム１０（本体部１１）に形成された連通路１１ａとが圧力伝達部８０におけるシリンダ部８１のシリンダ孔８１ｂを介して連通されており、その供給管７１、シリンダ孔８１ｂ及び連通路１１ａによって作動流路９０が形成された構成となっている。また、そのクランプ装置６０において、作動流路９０における供給管７１中には、空気供給装置７０からの作動流体としての圧縮空気の供給を制御するための流路切替弁７３が介装されている。

さらに、その圧力伝達部８０において、シリンダ部８１におけるシリンダ孔８１ｂは、その貫通方向に亘って内径が一定であるように形成されている。従って、そのシリンダ孔８１ｂに対し摺動可能に収容されるピストン８２は、その軸線方向に亘り外径が一定であるように形成されている。言い換えれば、ピストン８２は、その軸線方向における両端面の面積が同じである構成となっている。

そして、そのようなピストン８２が収容されることにより、シリンダ部８１におけるシリンダ孔８１ｂ内の空間は、ピストン８２よりも上流側（空気供給装置７０、供給管７１側）の空間（以下、「上流側空間」）８３と下流側（連通路１１ａ、圧力室６５側）の空間（以下、「下流側空間」）８４とに分断されている。従って、クランプ装置６０においては、作動流路９０は、供給管７１及び上流側空間８３で形成されるピストン８２よりも上流側の部分（以下、「上流部」）９１と、連通路１１ａ及び下流側空間８４で形成されるピストン８２よりも下流側の部分（以下、「下流部」）９２とで構成されている。その上で、その作動流路９０における下流部９２には、作動流体として非圧縮性流体が充填されている。但し、本実施例では、その非圧縮性流体として圧油が用いられている。また、そのように作動流路９０における下流部９２に圧油が充填されることに伴い、圧力室６５にも圧油が充填されている。

そして、以上のような構成による本実施例の回転テーブル装置１のクランプ装置６０においては、テーブル４０に載置されるワークの加工時に、前述のように駆動装置５０によって角度位置が割り出された主軸２０をクランプ状態とするべく、空気供給装置７０が供給管７１へ向けて圧縮空気を供給するように駆動され、それにより、その供給管７１を含む作動流路９０における上流部９１に対し圧縮空気が供給される。それに伴い、上流部９１内の空気の圧力が上昇し、圧力伝達部８０においては、その上流側空間８３内における圧縮空気の圧力によってピストン８２が下流側へ向けて変位する。

そして、そのようなピストン８２の下流側への変位に伴い、圧力伝達部８０においては、その作動流路９０における下流部９２に含まれる下流側空間８４における圧油が、非圧縮性流体であるために、そのピストン８２の変位量に相当する分だけピストン８２によって押し出され、下流部９２における連通路１１ａ側へ移行する。その結果として、連通路１１ａに充填されていた圧油の一部が、押し出されるかたちで下流部９２に連通する圧力室６５内に供給される。それにより、圧力室６５内の圧油の量が増加し、その増加した量に相当する分だけクランプピストン６２がクランプディスク６１側へ変位し、クランプピストン６２がクランプディスク６１を押圧した状態となって前記した主軸２０のクランプ状態が実現される。

但し、そのクランプ状態においては、圧力伝達部８０における上流側空間８３内の圧縮空気の圧力が、ピストン８２、作動流路９０における下流部９２に充填された圧油、及び圧力室６５内に充填された圧油を介してクランプピストン６２に作用する状態となっている。また、クランプピストン６２がクランプディスク６１に対し作用させる押圧力は、所望のクランプ力が得られるような大きさとなっており、その押圧力の単位面積あたりの大きさは、圧力伝達部８０における上流側空間８３において、圧縮空気がピストン８２に作用させる圧力の大きさと略一致したものとなっている。言い換えれば、クランプ装置６０においては、圧力伝達部８０における上流側空間８３内の圧縮空気の圧力を前記所望のクランプ力が得られるような大きさ（前述のクランプ圧力）とすることにより、その圧力がピストン８２及び圧油を介してクランプピストン６２に作用し、前記所望のクランプ力によるクランプ状態が実現される。

このように、本発明に基づく本実施例によるクランプ装置６０は、作動流体の供給源である空気供給装置７０と圧力室６５とを接続する作動流路９０が圧力伝達部８０（ピストン８２）によって上流部９１と下流部９２とに分断され、空気供給装置７０からの圧縮空気の供給がその上流部９１に対してのみ行われる構成となっている。また、そのクランプ装置６０においては、その作動流路９０における下流部９２に対し圧油が充填され、それに伴い、圧力室６５にも圧油が充填されている。そして、その下流部９２及び圧力室６５に充填される圧油は圧力が加わっても圧縮されることの無い非圧縮性流体であることから、そのクランプ装置６０は、上流部９１における圧縮空気の圧力が、その圧油を介してほぼ時間差無くクランプピストン６２に作用する構成となっている。それにより、そのような構成においては、上流部９１における圧縮空気の圧力を前記クランプ圧力にまで高めることで、その圧力が圧油を介してクランプピストン６２に作用し、前記クランプ状態が実現される。

従って、そのクランプ装置６０によれば、従来の前記空圧式のクランプ装置のように、前記クランプ状態を実現するにあたって容積の大きい作動流体の存在領域全体（作動流路＋圧力室）に亘って圧縮空気の圧力を前記クランプ圧力まで高める必要がある構成に比べ、作動流路９０の一部である容積の小さい上流部９１の圧縮空気の圧力を前記クランプ圧力にまで高めるだけで前記クランプ状態が実現されるため、空気供給装置７０からの圧縮空気の供給が開始されてから主軸２０の前記クランプ状態が実現されるまでの時間が前記空圧式のクランプ装置と比べて非常に短くなる。そして、その結果として、前記空圧式のクランプ装置を採用した回転テーブル装置と比べてリードタイムが短くなる。

しかも、そのクランプ装置６０によれば、前記のように作動流体の供給源が空気供給装置７０であり、また、その空気供給装置７０は前述のように前記工場において一般的に備えられているものであるから、クランプ装置として前記油圧式のクランプ装置を採用する場合と比べ、作動流体を供給するための追加の設備を設ける必要が無いため、装置コストの上昇が抑えられる。

以上では、本発明による割出し装置としての回転テーブル装置に備えられたクランプ装置の一実施形態（実施例）について説明したが、本発明は前記実施例において説明したものに限定されるものではなく、以下のような別の実施形態（変形例）での実施も可能である。

（１）クランプ装置に備えられる圧力伝達部について、前記実施例では、圧力伝達部８０は、空気供給装置７０に接続された供給管７０とフレーム１０（本体部１１）に形成された連通路１１ａとを接続するようにフレーム１０の外面に対し取り付けられている。すなわち、前記実施例では、圧力伝達部は、作動流路における圧力室に連通する部分であって回転テーブル装置のフレーム内に形成された部分である連通路と、作動流路における空気供給装置に連通される部分であってフレームの外側に位置する部分である供給管とを接続すべく、その一端側において前記連通路に連通するようにフレームの外面に取り付けられ、その上で、その他端側に前記供給管が接続されることで、前記供給管と前記連通路との間に位置するように設けられている。

しかし、本発明のクランプ装置において、圧力伝達部は、前記のように前記供給管と前記連通路との間に設けられる場合であっても、前記実施例のように回転テーブル装置のフレームの外面に取り付けられるかたちで設けられるものに限らず、フレームに埋め込まれると共にその前記他端側がフレームの外面に露出するかたちで、言い換えれば、そのシリンダ部がフレームの一部を為す（フレームの一部がシリンダ部を為す）かたちで設けられていても良い。

また、その圧力伝達部の配置は、前記のように前記供給管と前記連通路との間に限らず、それ以外の作動流路中のどの位置であっても良い。具体的には、圧力伝達部は、回転テーブル装置のフレームの外側において、前記供給管の管路中に設けられていても良い。すなわち、前記供給管を空気供給装置に接続される上流側の部分とフレームに接続されて前記連通路に連通される下流側の部分との２つの部分で構成されたものとし、その上流側の部分と下流側の部分とを連通させるように圧力伝達部が設けられていても良い。

また、圧力伝達部は、回転テーブル装置のフレームに内装される（又は、フレームの一部が圧力伝達部のシリンダ部を為す）かたちで、フレーム内に形成された連通路の流路中に位置するように設けられていても良い。

更には、圧力伝達部は、作動流路の最下流側に位置するように、すなわち、連通路と圧力室との間で圧力室に対し直接的に連通されるように、フレーム内に設けられていても良い。なお、本発明のクランプ装置における作動流路は、空気供給装置と圧力室とを接続する部分であり、前記実施例からも明らかなように圧力伝達部もその作動流路の一部を為す部分であるから、このように圧力伝達部が連通路よりも下流側に設けられる（連通路と圧力室の間に設けられる）場合であっても、その圧力伝達部までが本発明でいう作動流路であり、この場合も、圧力伝達部が作動流路中に介装されていると言える。

（２）圧力伝達部におけるシリンダ部の貫通孔内に収容されるピストンについて、前記実施例では、ピストン８２は、その外径が軸線方向に亘って一定の単一の部材で構成されている。しかし、本発明のクランプ装置において、ピストンは、そのような単一の部材で構成されたものに限らず、複数の部材を組み合わせて構成されたものであっても良い。例えば、ピストンは、軸体の両端のそれぞれに円盤状の部材が取り付けられるかたちで構成されたものであっても良い。

また、圧力伝達部におけるピストンは、前記実施例では、前記のように外径が軸線方向に亘って一定となっている、すなわち、軸線方向における両端面（圧力室側の端面（下流側端面）及び空気供給装置側の端面（上流側端面））の面積が同じである構成となっている。しかし、本発明における圧力伝達部のピストンは、そのように前記両端面の面積が同じに構成されたものに限らず、その前記両端面の面積が異なるように構成されたものであっても良い。但し、そのように前記両端面の面積を異ならせる場合において、その各端面の面積は、以下の点を踏まえて設定される。

先ず、本発明によるクランプ装置においては、前記実施例で説明したように、その圧力伝達部において空気圧によってピストンが下流側（圧力室側）へ向けて変位することにより、前記下流側空間に充填されている圧油が圧力伝達部から押し出され、その結果として圧力室に圧油が供給されてクランプピストンがクランプディスク側へ変位し、前記クランプ状態が実現される。従って、そのピストンの変位によって圧力伝達部から押し出される圧油の量は、クランプピストンがクランプディスクを押圧した状態となるまでクランプピストンを変位させるのに必要な量であり、そのクランプ装置の機械的な構成（クランプピストンの受圧面積、クランプピストンの変位量等）に応じて定まる量である。

このように、クランプ状態を実現するために圧力伝達部から押し出される圧油の量はそのクランプ装置の機械的な構成によって定まっていることから、圧力伝達部においては、ピストンにおける前記下流側端面の面積が大きいほど前記クランプ状態を実現するためのピストンの変位量は小さくなり、逆に前記下流側端面の面積が小さいほどその前記変位量は大きくなる。すなわち、前記クランプ状態を実現するために必要な圧油の量はそのクランプ装置において一定であるため、ピストンにおける前記下流側端面の面積の大きさと前記変位量とは反比例の関係となっている。

また、そのクランプ装置において、圧力伝達部におけるピストンの前記下流側端面の面積が小さいほど、すなわち、ピストンの前記変位量が大きいほど、前記クランプ状態が実現されるまでに要する時間（以下、「クランプ時間」と言う。）は長くなってしまう。一方で、前記下流側端面の面積が大きいほど、例えば前記実施例のように圧力伝達部における前記下流側空間と圧力室とが連通路で接続されている構成の場合には、その連通路の流路径と前記下流側空間の直径との差が大きくなり、前記下流側空間から圧油を押し出す際の流路抵抗が大きくなるため、それに伴って前記クランプ時間は長くなってしまう。そこで、圧力伝達部におけるピストンの前記下流側端面の面積は、ピストンの前記変位量が前記クランプ時間に対し与える影響と前記流路抵抗が前記クランプ時間に対し与える影響との両方を考慮した上で、そのクランプ装置において適宜な大きさに設定される。

その上で、圧力伝達部におけるピストンの前記上流側端面は、前記実施例では、そのようにして設定された前記下流側端面の面積（以下、「基準面積」と言う。）と同じ面積で形成されている。しかし、その前記上流側端面は、その前記基準面積よりも大きい面積又は小さい面積で形成されていても良い。

但し、ピストンにおける前記上流側端面の面積を前記基準面積よりも大きくする場合においては、その面積は、前記基準面積の２倍未満に設定される。何故なら、ピストンの前記上流側端面の面積が大きいほど圧力伝達部における前記上流側空間の容積が大きくなり、その結果として前記上流側空間に供給される圧縮空気の圧力が前記クランプ圧力となるまでの時間が長くなって前記クランプ時間が長くなってしまい、本発明の目的と反する状態となってしまうからである。

一方で、ピストンにおける前記上流側端面の面積を前記基準面積よりも小さくする場合においては、その面積は、圧力伝達部における前記上流側空間に供給される圧縮空気の圧力との関係で前記クランプ状態を実現可能な（前記所望のクランプ力が得られるような）押圧力をクランプピストンがクランプディスクに作用させる大きさに設定される。詳しくは、一般的に工場に設置された空気供給装置においてはその供給される圧縮空気の圧力は予め定まっていることから、本発明のクランプ装置の場合、その圧縮空気の圧力がピストンに作用することによって得られる前記押圧力は、ピストンの前記上流側端面の面積の大きさに比例したものとなる。そして、前記実施例の場合では、前記のようにその上流側端面の面積は前記基準面積と同じとなっており、その大きさで少なくとも前記所望のクランプ力が得られるものとなっている。その上で、その前記上流側端面の面積を前記基準面積よりも小さくする場合でも、その面積は、当然ながら前記押圧力が得られるような大きさに設定される必要があり、その割出し装置（回転テーブル装置）において求められる前記所望のクランプ力と前記上流側空間に供給される圧縮空気の圧力とに基づいて設定される。

（３）本発明が前提とするクランプ装置について、前記実施例では、そのクランプ装置を所謂ディスクタイプのクランプ装置６０としたが、そのクランプ装置は、ディスクタイプのクランプ装置に限らず、前述のような所謂スリーブタイプのクランプ装置であっても良い。また、そのクランプ装置は、フレーム側のカップリング部材であって主軸の軸線方向に変位可能に設けられたカップリング部材（挟持部材）と主軸側のカップリング部材とを噛合させて主軸を回転不能な状態に保持する所謂カップリングタイプのクランプ装置であっても良い。そして、クランプ装置がそれらの構成の場合には、クランプスリーブを変形させる／フレーム側のカップリング部材を変位させるための作動流体の供給機構に対し本発明の構成が適用される。

また、前記実施例では、クランプ装置は、主軸の前記軸線方向へ変位可能に設けられた挟持部材（クランプピストン）であってアンクランプ方向へ常時付勢された挟持部材を作動流体の圧力によってクランプ方向へ変位させて前記クランプ状態が実現される所謂常時アンクランプ式のクランプ装置とされている。しかし、本発明が前提とするクランプ装置は、挟持部材が主軸の軸線方向に変位可能に設けられる形式の場合には、クランプ方向に常時付勢された挟持部材を作動流体の圧力によってアンクランプ方向へ変位させてクランプ装置をアンクランプ状態とする所謂常時クランプ式のクランプ装置であっても良い。そして、クランプ装置が常時クランプ式の場合には、その挟持部材をアンクランプ方向へ変位させるための作動流体の供給機構に対し本発明の構成が適用される。

さらに、そのクランプ装置は、挟持部材が主軸の軸線方向へ変位可能に設けられる形式であって、挟持部材のクランプ方向への変位及びアンクランプ方向への変位がそれぞれ作動流体の圧力によって行われる形式のクランプ装置であっても良い。そして、そのようなクランプ装置の場合には、挟持部材をクランプ方向へ変位させるための供給機構及び挟持部材をアンクランプ方向へ変位させるための供給機構のうちの少なくとも前者に対し本発明の構成が適用される。

また、本発明によるクランプ装置が適用される割出し装置は、前記実施例のような回転テーブル装置に限らず、例えば多軸工作機械（多軸加工機）における割り出し装置であって、工具が固定されたスピンドルを回転駆動する装置（スピンドルユニット）を支持する支持軸をその軸線まわりに回転駆動して前記スピンドルユニットの角度位置を割り出す割出し装置（支持ヘッド）であっても良いし、前記スピンドルユニットを支持する支持ヘッドを工作機械の所謂Ｚ軸（鉛直方向に延在する軸線）まわりに回転駆動して前記支持ヘッドの角度位置を割り出す割出し装置であっても良い。

なお、本発明は、上記のいずれの実施形態にも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々に変更することが可能である。

１ 回転テーブル装置
１０ フレーム
１１ 本体部
１１ａ 連通路
１２ ベース部
１３ 収容孔
２０ 主軸
３０ 軸受
４０ テーブル
５０ 駆動装置
５１ 駆動伝達機構
５２ ウォームホイール
５３ ウォームスピンドル
６０ クランプ装置
６１ クランプディスク
６２ クランプピストン
６２ａ 押圧部
６３ 収容溝
６４ クランプ面
６５ 作動空間（圧力室）
６６ リターンディスク
７０ 空気供給装置
７１ 供給管
７２ 管継手
７３ 流路切替弁
８０ 圧力伝達部
８１ シリンダ部
８１ａ フランジ
８１ｂ シリンダ孔
８２ ピストン
８３ 上流側空間
８４ 下流側空間
９０ 作動流路
９１ 上流部
９２ 下流部

Claims (1)

1. フレームの収容孔内に軸受を介して回転可能に支持された主軸を駆動装置による回転駆動によって設定された角度位置に割り出す割出し装置に備えられたクランプ装置であって、圧縮空気を供給する空気供給装置と前記クランプ装置内の圧力室とを接続する作動流路を含み、前記空気供給装置から圧縮空気が供給されることによって動作して前記主軸の角度位置を保持する割出し装置におけるクランプ装置において、
   前記作動流路中に介装される圧力伝達部であってピストンが摺動可能に内装される圧力伝達部を備え、
   前記圧力伝達部における前記ピストンよりも前記圧力室側の前記作動流路中に非圧縮性流体が充填されている
   ことを特徴とする割出し装置におけるクランプ装置。

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