JP2001062663A - 割出し軸のクランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３枚組カップリングの係合力を固定側カップ
リング部材と軸側カップリング部材との軸線方向の相対
的位置関係に依存することなく、また割出し軸の軸受部
材のスラスト剛性に関係なく、設計上で自由に最適値に
決定できる割出し軸のクランプ装置を提供すること。 【解決手段】 ３枚組カップリングによる割出し軸のク
ランプ装置において、ピストン１５の背面側に固定側部
材３と固定された固定側シリンダ室構成部材７と割出し
軸２に固定された軸側シリンダ室構成部材１３とにより
ピストン前進用のシリンダ室１７を画定し、ピストン１
５と対向するシリンダ室１７の内端面は、一部１７ａを
固定側シリンダ室構成部材７により構成し、残りを軸側
シリンダ室構成部材１３により構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１ 】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械の割出
しテーブル、チルド式主軸ヘッド等で使用される割出し
軸のクランプ装置に関し、特に、３枚組カップリングを
使用した割出し軸のクランプ装置に関するものである。

【０００２ 】

【従来の技術】工作機械の割り出しテーブル、チルド式
主軸ヘッド等で使用される割出し軸のクランプ装置とし
て、３枚組カップリングを使用したものが知られてお
り、その代表例を図３を参照して説明する。

【０００３ 】図３において、１００は固定側部材（本
体）を、１０１は軸受部材１０２により固定側部材１０
０より自身の中心軸線周りに回転可能に支持された割出
し軸を示している。割出し軸１０１には割出しテーブル
やチルド主軸ヘッド等の割出し物が接続される。割出し
軸１０１にはボルト１０３やキー、ノックピン等によっ
てリング状の割出し歯車１０４が固定され、割出し軸１
０１は割出し歯車１０４と噛合する駆動歯車（図示省
略）により回転駆動される。

【０００４ 】固定側部材１００にはボルト１０５によ
って割出し軸１０１と同心にリング状の固定側カップリ
ング部材１０６が固定され、割出し軸１０１にはボルト
１０７によって割出し軸１０１と同心にリング状の軸側
カップリング部材１０８が固定されている。

【０００５ 】固定側カップリング部材１０６と軸側カ
ップリング部材１０８は割出し軸１０１の軸線方向に見
て略同一位置にあり、同じ一方のスラスト面（図３で見
て右側のスラスト面）に歯１０６ａ、１０８ａを各々形
成されている。

【０００６ 】また、割出し軸１０１側には割出し軸１
０１の軸線方向に移動可能に可動クランプカップリング
部材１０９が設けられている。可動クランプカップリン
グ部材１０９は、固定側カップリング部材１０６、軸側
カップリング部材１０８の歯１０６ａ、１０８ａに対向
するスラスト面（図３で見て左側のスラスト面）に、固
定側カップリング部材１０６と軸側カップリング部材１
０８の双方の歯１０６ａ、１０８ａに同時に噛合する歯
１０９ａを有している。

【０００７ 】上述の固定側カップリング部材１０６と
軸側カップリング部材１０８と可動クランプカップリン
グ部材１０９により、一般的構造による３枚組カップリ
ングが構成され、可動クランプカップリング部材１０９
が前進移動（図３で見て左側への移動）することによ
り、可動クランプカップリング部材１０９の歯１０９ａ
が固定側カップリング部材１０６の歯１０６ａと軸側カ
ップリング部材１０８の歯１０８ａとに噛合し、割出し
軸１０１を任意の割出し回転角位置にてクランプする。

【０００８ 】割出し軸１０１には、フランジ付きのス
リーブ状の軸側シリンダ構成部材１１０が、キー係合状
態で嵌合し、締結ナット１１１によって締結固定されて
いる。固定側部材１００にはスリーブ状の固定側シリン
ダ構成部材１１２が図示されていないボルトによって軸
側シリンダ構成部材１１０と同心状態で固定されてい
る。

【０００９ 】軸側シリンダ構成部材１１０のスリーブ
部１１０ａにはピストン１１３がキー係合状態で、軸線
方向に移動可能に嵌合している。ピストン１１３はボル
ト１１４によって結合された二つのピストン構成部材１
１３ａ、１１３ｂの結合体により構成されており、ピス
トン前面部にはボルト１１５によって可動クランプカッ
プリング部材１０９が固定されている。

【００１０ 】ピストン１１３の背面側には、軸側シリ
ンダ構成部材１１０の外側フランジ部１１０ｂとの間に
前進用シリンダ室１１６が画定され、ピストン１１３の
前面側には、固定側シリンダ構成部材１１２の内部フラ
ンジ部１１２ａとの間に戻し用シリンダ室１１７が画定
されている。

【００１１ 】図４は他の従来例を示している。この従
来例では、固定側シリンダ構成部材１１２に内側フラン
ジ部１１２ｂが形成され、内側フランジ部１１２ｂとピ
ストン１１３との間に前進用シリンダ室１１６が画定さ
れている。

【００１２ 】上述の構成によるクランプ装置は、前進
用シリンダ室１１６に流体圧を供給されることにより、
ピストン１１３によって可動クランプカップリング部材
１０９が前進移動（左側移動）し、可動クランプカップ
リング部材１０９の歯１０９ａが固定側カップリング部
材１０６の歯１０６ａと軸側カップリング部材１０８の
歯１０８ａとに噛合する。この噛合により、割出し軸１
０１が任意の割出し回転角位置にてクランプされる。

【００１３ 】

【発明が解決しようとする課題】上述のような構成によ
る従来のクランプ装置では、ピストン１１３と対向する
前進用シリンダ室１１６の内端面（前進用シリンダ室１
１６の背壁）１１６ａの全てが割出し軸１０１に固定さ
れている軸側シリンダ構成部材１１０の外側フランジ部
１１０ｂにより構成されているから、前進用シリンダ室
１１６に供給された流体圧による反力は全て割出し軸１
０１に作用し、可動クランプカップリング部材１０９の
歯１０９ａが固定側カップリング部材１０６の歯１０６
ａに噛合した後は、割出し軸１０１が固定側部材１００
に対して図３で見て右方へ軸線方向移動し、この移動に
よって可動クランプカップリング部材１０９と軸側カッ
プリング部材１０８との噛合力が増える。

【００１４ 】このため、従来のクランプ装置では、可
動クランプカップリング部材１０９と固定側カップリン
グ部材１０６との噛合力と、可動クランプカップリング
部材１０９と軸側カップリング部材１０８との噛合力
は、固定側カップリング部材１０６と軸側カップリング
部材１０８との軸線方向の相対的位置関係の影響を受
け、その二つの噛合力を均等に設定する調整が難しいも
のになる。また、その二つの噛合力を均等に設定する範
囲は、割出し軸１０１の軸受部材１０２のスラスト剛性
（ばね系）の許容範囲（軸受部材１０２が軸受部材とし
て正常に機能し得る範囲）内に制限され、割出し剛性を
増加するのに限界が生じる。

【００１５ 】また、ピストン１１３と対向する前進用
シリンダ室１１６の内端面（前進用シリンダ室１１６の
背壁）１１６ａの全てが固定側シリンダ構成部材１１２
の内側フランジ部１１２ｂにより構成されているもので
は、前進用シリンダ室１１６に供給された流体圧による
反力は全て固定側部材１００に作用し、可動クランプカ
ップリング部材１０９の歯１０９ａが固定側カップリン
グ部材１０６の歯１０６ａに噛合する少し前に、軸側カ
ップリング部材１０８と可動クランプカップリング部材
１０９とが噛合するように調整する必要がある。

【００１６ 】この発明は、従来の割出し軸のクランプ
装置に於ける上述の如き問題点に着目してなされたもの
であり、可動クランプカップリング部材と固定側カップ
リング部材との噛合力と、可動クランプカップリング部
材と軸側カップリング部材との噛合力を、固定側カップ
リング部材と軸側カップリング部材との軸線方向の相対
的位置関係に依存することなく設計上で自由に最適値に
決定でき、しかも、割出し軸の軸受部材のスラスト剛性
に影響を与えることがなく、噛合力を軸受部材のスラス
ト剛性の許容範囲に関係なく設定できる割出し軸のクラ
ンプ装置を提供することを目的としている。

【００１７ 】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による割出し軸のクランプ装置は、割出
し軸と同心に固定側部材に固定された固定側カップリン
グ部材と、前記割出し軸と同心に当該割出し軸に固定さ
れた軸側カップリング部材と、前記割出し軸の軸線方向
に移動可能に設けられて前進移動することにより前記固
定側カップリング部材と前記軸側カップリング部材とに
スラスト方向に係合する可動クランプカップリング部材
とによる３枚組カップリングによる割出し軸のクランプ
装置において、前記可動クランプカップリング部材を前
進移動するピストンが前記割出し軸に軸線方向に移動可
能に設けられ、前記ピストンの背面側に前記固定側部材
と固定された固定側シリンダ室構成部材と前記割出し軸
に固定された軸側シリンダ室構成部材とによりピストン
前進用のシリンダ室が画定され、前記ピストンと対向す
る前記シリンダ室の内端面は、一部を前記固定側シリン
ダ室構成部材により構成され、残りを前記軸側シリンダ
室構成部材により構成されているものである。

【００１８ 】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。図１はこの発明による割出
し軸のクランプ装置をチルド式主軸ヘッドの割出し軸に
適用した一つの実施の形態を示している。

【００１９ 】図１において、１はチルド式主軸ヘッド
のスピンドルユニットを、２はスピンドルユニット１に
設けられた割出し軸（チルド軸）を、３はクランプ装置
の本体ハウジングを示しており、本体ハウジング３が固
定側部材をなす。

【００２０ 】割出し軸２は軸受部材４により本体ハウ
ジング３より自身の中心軸線周りに回転可能に支持され
ている。割出し軸２には割出し歯車５がキー係合しお
り、割出し軸２は割出し歯車５と噛合する駆動歯車（図
示省略）により回転駆動される。

【００２１ 】本体ハウジング３にはボルト６によって
固定側シリンダ構成部材（外側シリンダ構成部材）７が
固定されている。固定側シリンダ構成部材７に先端面部
分にはボルト８によって割出し軸２と同心にリング状の
固定側カップリング部材９が固定されている。また、割
出し軸２上の割出し歯車５の側壁部にはボルト１０によ
って割出し軸２と同心にリング状の軸側カップリング部
材１１が固定されている。

【００２２ 】固定側カップリング部材９と軸側カップ
リング部材１０は割出し軸２の軸線方向に見て略同一位
置にあり、同じ一方のスラスト面（図１で見て右側のス
ラスト面）に歯９ａ、１０ａを各々形成されている。

【００２３ 】また、割出し軸２側には割出し軸２の軸
線方向に移動可能に可動クランプカップリング部材１２
が設けられている。可動クランプカップリング部材１２
は、固定側カップリング部材９、軸側カップリング部材
１１の歯９ａ、１１ａに対向するスラスト面（図３で見
て左側のスラスト面）に、固定側カップリング部材９と
軸側カップリング部材１１の双方の歯９ａ、１１ａに同
時に噛合する歯１２ａを有している。

【００２４ 】上述の固定側カップリング部材９と軸側
カップリング部材１１と可動クランプカップリング部材
１２により、３枚組カップリングが構成される。

【００２５ 】割出し軸２には、フランジ付きのスリー
ブ状の軸側シリンダ構成部材（内側シリンダ構成部材）
１３が、キー係合状態で嵌合し、割出し歯車５と共に締
結ナット１４によって締結固定されている。

【００２６ 】軸側シリンダ構成部材１３のスリーブ部
１３ａと固定側シリンダ構成部材７の円筒部７ａとの円
環状空間にはリング状のピストン１５が軸線方向に移動
可能に嵌合配置されている。ピストン１５の前面部には
ボルト１６によって可動クランプカップリング部材１５
が固定されている。

【００２７ 】ピストン１５の背面側には、固定側シリ
ンダ構成部材７と軸側シリンダ構成部材１３と前進用シ
リンダ室１７が画定されている。固定側シリンダ構成部
材７は内側段差部７ｂを有し、軸側シリンダ構成部材１
３は固定側シリンダ構成部材７の内周面７ａに外周面１
３ｂにて内接嵌合する外側フランジ部１３ｃを有してお
り、ピストン１５と対向する前進用シリンダ室１７の内
端面は、一部１７ａを固定側シリンダ室構成部材７の内
側段差部７ｂにより構成され、残り１７ｂを軸側シリン
ダ室構成部材１３の外側フランジ部１３ｃにより構成さ
れている。

【００２８ 】固定側シリンダ室構成部材７には前進用
シリンダ室１７に対する流体圧の給排を行うための通路
１８が形成されている。

【００２９ 】なお、図１において、１９〜２１は各部
に設置されたシール部材であり、シール部材１９〜２１
によって前進用シリンダ室１７の液気密性が保たれるよ
うになっている。

【００３０ 】上述の構成によるクランプ装置は、前進
用シリンダ室１７に流体圧を供給されることにより、ピ
ストン１５によって可動クランプカップリング部材１２
が前進移動（左側移動）し、可動クランプカップリング
部材１２の歯１２ａが固定側カップリング部材９の歯９
ａと軸側カップリング部材１１の歯１１ａとに噛合す
る。この噛合により、割出し軸２が任意の割出し回転角
位置にてクランプされ、スピンドルユニット１のチルド
角が決定する。

【００３１ 】ピストン１５と対向する前進用シリンダ
室１７の内端面のうち外側の内端面１７ａは固定側シリ
ンダ室構成部材７の内側段差部７ｂにより構成され、残
りの外側の内端面１７ｂは軸側シリンダ室構成部材１３
の外側フランジ部１３ｃにより構成されているから、前
進用シリンダ室１７に供給された流体圧による反力は本
体ハウジング３と割出し軸２とに作用する。

【００３２ 】従って、可動クランプカップリング部材
１２の歯１２ａが固定側カップリング部材９の歯９ａと
軸側カップリング部材１１の歯１１ａに噛合して各々に
おいて噛合力が発生している状態では、図２に示されて
いるように、本体ハウジング３を含む固定側カップリン
グ部材９側の内力ループＡと、割出し軸２を含む軸側シ
リンダ室構成部材１３側の内力ループＢとが発生する。

【００３３ 】内力ループＢによる割出し軸２側のクラ
ンプ力は、可動クランプカップリング部材１２と軸側カ
ップリング部材１１との強固な結合（剛性大）を前進用
シリンダ室１７に供給された流体圧に比例して生み出
す。これらを一体の系と考えると、この系は、一体のま
ま、内力ループＡにより固定側カップリング部材９に締
め付けられる。内力ループＡも前進用シリンダ室１７に
供給された流体圧に比例した強固な結合（剛性大）を生
み出す。

【００３４ 】従って、固定側カップリング部材９と可
動クランプカップリング部材１２との噛合力と、軸側カ
ップリング部材１１と可動クランプカップリング部材１
２との噛合力、換言すれば、剛性は、設計時の外側の内
端面１７ａと内側の内端面１ｂとの面積比、前進用シリ
ンダ室１７に供給する流体圧の大きさにより、自由に選
定でき、軸受剛性やカップリング部材の取付位置精度に
依存や影響を受けることなくクランプ特性、クランプ値
を設定できる。

【００３５ 】以上に於ては、この発明を特定の実施の
形態について詳細に説明したが、この発明は、これに限
定されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実
施の形態が可能であることは当業者にとって明らかであ
ろう。

【００３６ 】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による割出し軸のクランプ装置によれば、ピストンと
対向するシリンダ室（前進用シリンダ室）の内端面のう
ち外側の内端面を固定側シリンダ室構成部材により構成
され、残りの外側の内端面を軸側シリンダ室構成部材に
より構成されているから、シリンダ室に供給された流体
圧による反力は固定側部材（本体ハウジング）と割出し
軸とに作用し、可動クランプカップリング部材が固定側
カップリング部材と軸側カップリング部材に係合（噛
合）して各々において係合力（噛合力）が発生している
状態では、本体ハウジング３を含む固定側カップリング
部材側の内力ループと、割出し軸を含む軸側シリンダ室
構成部材側の内力ループとが発生するから、固定側カッ
プリング部材と可動クランプカップリング部材との係合
力と、軸側カップリング部材と可動クランプカップリン
グ部材との係合力は、設計時の外側の内端面と内側の内
端面の面積比、シリンダ室に供給する流体圧の大きさに
より、自由に選定でき、軸受剛性やカップリング部材の
取付位置精度に依存や影響を受けることなくクランプ特
性、クランプ値を設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による割出し軸のクランプ装置をチル
ド式主軸ヘッドの割出し軸に適用した一つの実施の形態
を示す断面図である。

【図２】この発明による割出し軸のクランプ装置の動作
状態を示す説明図である。

【図３】従来の割出し軸のクランプ装置を示す断面図で
ある。

【図４】割出し軸のクランプ装置の他の従来例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ スピンドルユニット ２ 割出し軸 ３ 本体ハウジング ４ 軸受部材 ５ 割出し歯車 ７ 固定側シリンダ構成部材 ９ 固定側カップリング部材 １１ 軸側カップリング部材 １２ 可動クランプカップリング部材 １３ 軸側シリンダ構成部材 １５ ピストン １７ 前進用シリンダ室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 割出し軸と同心に固定側部材に固定され
   た固定側カップリング部材と、前記割出し軸と同心に当
   該割出し軸に固定された軸側カップリング部材と、前記
   割出し軸の軸線方向に移動可能に設けられて前進移動す
   ることにより前記固定側カップリング部材と前記軸側カ
   ップリング部材とにスラスト方向に係合する可動クラン
   プカップリング部材とによる３枚組カップリングによる
   割出し軸のクランプ装置において、 前記可動クランプカップリング部材を前進移動するピス
   トンが前記割出し軸に軸線方向に移動可能に設けられ、
   前記ピストンの背面側に前記固定側部材と固定された固
   定側シリンダ室構成部材と前記割出し軸に固定された軸
   側シリンダ室構成部材とによりピストン前進用のシリン
   ダ室が画定され、前記ピストンと対向する前記シリンダ
   室の内端面は、一部を前記固定側シリンダ室構成部材に
   より構成され、残りを前記軸側シリンダ室構成部材によ
   り構成されていることを特徴とする割出し軸のクランプ
   装置。