JP2008213062A - クランプスリーブ - Google Patents

Abstract

【課題】 流体圧力をさほど高めなくても所望クランプ力が得られ、しかも長命である割出装置のクランプスリーブを提供する。
【解決手段】 クランプスリーブ３４ａは、貫通孔３４ａ7と外周周りに連続され圧力室３４ｄの一部を構成する環状溝３４ａ1とを有し、環状溝３４ａ1は、一対の内側端面３４ｅ6，３４ｅ6’と、貫通孔３４ａ7に平行に延びる溝底面３４ｅ0とを有するとともに、内側端面３４ｅ6，３４ｅ6’と溝底面３４ｅ0との間には、円弧状の第１の緩和面３４ｅ1，３４ｅ1’がそれぞれ形成されており、溝底面３４ｅ0が設けられる領域における肉厚ｔ１が変形可能な肉厚を有するように、環状溝３４ａ1が設けられる。さらに第１の緩和面３４ｅ1，３４ｅ1’のうち少なくとも一方と溝底面３４ｅ0との間には、第１の緩和面よりも緩和された曲率を有する第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’を設ける。
【選択図】 図６

Description

本発明は、工作機械に用いられる割出装置、より具体的には、５軸加工機（同時５軸制御可能な加工機）や多面加工機（工作機械）で使用される割出装置を備えた加工用ヘッド、あるいはワークが載置される回転テーブルを角度的に割り出す割出装置（いわゆる円テーブル装置）に関するものであり、より詳しくは、割出操作後の回転軸の位置を、圧力流体の供給によって保持するクランプスリーブに関する。

割出装置として、例えば工作機械のベッドに載置され、ワークが載置される円テーブルを割り出し可能な装置（円テーブル装置）が知られている。例えば特許文献１に示される円テーブル装置は、中央に貫通孔を有するフレームと、前記貫通孔に挿入されて前記フレームに対して回転可能に支持される回転軸を有するとともに、ワークを載置するテーブル面が前記回転軸と一体に設けられる回転テーブルとを備える。そして、前記フレーム内には、前記回転テーブルに対して一体のウオームホイールが収容されており、またウオームホイールには、サーボモータなどのアクチュエータに連結されるウオームスピンドルが、それに噛合されるように同じく収容されている。そしてサーボモータを回転駆動することによって、回転軸と一体の回転テーブルを所望の角度に回転させて割出動作を行うことができる。

一方、特許文献１の円テーブル装置には、回転テーブルの割出操作後の角度（位置）を保持するクランプ機構（クランプスリーブ）が組み込まれている。そして、前記回転テーブルには、フレーム側の貫通孔に沿って並行に延びるシリンダ部が前記回転テーブルと一体に設けられるとともに、シリンダ部とフレームとの間の空間には、リング状に設けられるクランプスリーブが配置される。クランプスリーブは、その内側に貫通孔を有する一方、外周側には、回転テーブルのシリンダ部の外側に嵌り合う円筒部と、前記円筒部に連続して設けられフレーム側への取付部として機能するフランジ部とを有しており、円筒部の外側には、環状溝が外周周りに連続して形成されていて、収容されるフレームの貫通孔との間に、圧力室を構成する。

ここで、円テーブル装置に用いられる従来のクランプスリーブについて、その周辺部を拡大図示する図１１を用いて以下詳説する。

回転テーブル１０３には、フレーム１０１側の貫通孔１０２に沿って平行に延びるシリンダ部１０４が、図示しないネジ部材を介して前記回転テーブル１０３と一体に設けられるとともに、シリンダ部１０４とフレーム１０１の貫通孔１０２との間の空間には、リング状に設けられるクランプスリーブ１０５が配置される。クランプスリーブ１０５は、回転テーブル１０３のシリンダ部１０４の外側に嵌り合う円筒部１０６と、前記円筒部１０６に連続するとともに半径方向外側に向かって延在して設けられ、フレーム１０１側への取付部として機能するフランジ部１０７とを有する一方、連続される円筒部１０６ならびにフランジ部１０７に対してその内側に貫通孔（内周端１１０）を有している。クランプスリーブ１０５のフランジ部１０７は、ネジ部材１１５を介してフレーム１０１の図示しない取付座に固着され、フレーム１０１に対して取付けられている。

円筒部１０６には、その外周端１０９ａ，１０９ａ’より陥没して設けられ、その外周周りに連続される環状溝１０８が形成される。より詳しくは、環状溝１０８は、図示しない回転軸の半径方向内側に向けて延び、かつ互いに離間して対向される一対の内側端面１０９ｂ、１０９ｂ’と、前記貫通孔（内周端１１０）に対して平行に延びる溝底面１０９ｃとを有するとともに、前記内側端面１０９ｂ、１０９ｂ’と溝底面１０９ｃとの間には、数ｍｍ程度の曲率半径を有する円弧状のＲ面１０９ｄ、１０９ｄ’が連続して形成されており、このように設けられる環状溝１０８と、収容されるフレーム１０１の貫通孔１０２とにより、圧力室１１２が構成される。またクランプスリーブ１０５の環状溝１０８は、溝底面１０９ｃが設けられる領域ｑ１において、圧力室１１２に供給される圧力流体の供給によって変形可能な肉厚の薄肉部（直線延在部）１１１を有している。

一方、貫通孔１０２には、シール部材１１３，１１３’を収容するための図示しない環状溝が設けられる。シール部材１１３，１１３’は、環状溝に挿入されて貫通孔１０２に対して相対的移動不能に、かつ円筒部の外周端１０９ａ，１０９ａ’に当接するように配置されて、環状溝１０８と収容されるフレーム１０１の貫通孔１０２とにより構成される圧力室１１２を気密あるいは液密状態に維持している。他方、フレーム１０１には、図示しない流体供給源に通ずる流路１１４が前記圧力室１１２に連通するように設けられる。そして、クランプ動作時には、例えば圧縮空気や圧油などの圧縮流体が上記圧力室１１２に供給され、これにより薄肉部１１１が回転軸の半径方向内側に膨出して、回転テーブル１０３のシリンダ部１０４を押圧する。このようにして、先に角度的に位置決めされた回転テーブル１０３をフレーム１０１に対して回転不能に保持することができる。

このような円テーブル装置について、回転テーブルを回転駆動するために、電動モータの回転を内蔵されるウオーム機構によって回転テーブル側に伝達する特許文献１のような装置もあるが、近年いわゆるＤＤモータと呼ばれる直接駆動型モータをその内部に組み込んだ円テーブル装置も開発されており、そのような装置としては、本出願人が提案する特願２００５−３１９５８６号の装置もある。
特開２００２−１０３１８１号（図１、図３）

クランプスリーブは、円テーブル装置の内部に組み込まれて用いられるがゆえ、クランプスリーブの全体の外形寸法は可能な限り小型化（コンパクト化）が要求される。一方、クランプスリーブは、搭載される工作機械上で、ワーク加工時のように回転テーブルに大きな力が加わるときにも、上記割り出された角度をそのまま強固に保持する必要があり、必要なクランプ力を発生させるには、薄肉部１１１の軸方向の長さ（図１１に示す領域ｑ１の区間長さ）についてある程度の長さが必要であり、この区間長さを極力確保するために、内側端面１０９ｂ、１０９ｂ’と外周端１０９ｃとに連続される第１の緩和面としてのＲ面１０９ｄ、１０９ｄ’の曲率半径ｒ１は、上記したように数ｍｍ程度の小さな値にされる。

そのようなクランプスリーブで構成される圧力室１１２に圧力流体が供給されると、薄肉部１１１は、図面上に点線図示されるように第１の緩和面としてのＲ面１０９ｄ、１０９ｄ’と溝底面１０９ｃとの連結点ｐ１、ｐ１’近傍の比較的に狭い領域（すなわち図示領域ｑ７）において大きく変形する。このため、クランプ動作およびアンクランプ動作を繰り返すうちに、この狭い領域において集中的に疲労が進行してやがて底部に亀裂が発生してしまい、クランプ機能が損なわれるという問題がある。このような従来のクランプスリーブは、実際には１年〜１．５年程度で交換が必要となり、比較的に短命である。

この対策として、第１の緩和部としてのＲ面について、その曲率半径をより大きくすることも考えられる。しかし、上記したようにクランプスリーブの外形寸法が制約を受けるため、肉厚ｔ１が一定とされる薄肉部１１１を必要充分な長さを確保することは難しい。このような事情から、圧力流体の供給圧力を高めることによって、所望のクランプ力を得ることになる。しかしながら、液密あるいは気密状態に維持するための圧力室１１２や流路１１４、流体回路について気密あるいは液密状態に維持するためのシール材１１３，１１３’などがよりダメージを受けることになって、これらの部材が逆に短命化するという新たな問題も生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、角度割出を行った後圧力流体によってクランプスリーブを膨出させて回転軸を回転不能に保持する割出装置で、クランプスリーブに供給する流体圧力をさほど高めなくても所望のクランプ力を得ることができ、しかも長命であるクランプスリーブを提供することにある。

そこで、本発明は、貫通孔と外周周りに連続され圧力流体が供給される圧力室の一部を構成する環状溝とを有し、回転軸と前記回転軸の外側のフレームとの間に配置されるクランプスリーブであって、前記環状溝は、軸線に対して半径方向に延びかつ互いに離間して対向される一対の内側端面と、前記貫通孔に対して平行に延びる溝底面とを有するともに、前記内側端面と前記溝底面との間には、円弧状の第１の緩和面がそれぞれ形成されており、前記溝底面が設けられる領域における肉厚ｔ１が前記圧力室への流体供給によって変形可能な肉厚を有するように、前記環状溝が設けられるクランプスリーブを前提とする。そして本発明であるクランプスリーブの特徴点として、前記２つの内側端面のうち少なくともいずれか一方の側における前記第１の緩和面と前記溝底面との間には、前記第１の緩和面よりも緩和された曲率を有する第２の緩和面が設けられることを、その要旨とする。

上記要旨によれば、クランプ動作時に圧力流体が圧力室に供給されると、フレーム側に取付けられるクランプスリーブの環状溝は、第２の緩和面が設けられる領域から溝底面が設けられる領域にかけて撓むように変形し、少なくとも溝底面が設けられる領域では回転軸側に膨出して回転軸を押圧するため、回転軸をフレームに対して回転不能に保持することができる。さらに第２の緩和面は、前記溝底面側の始点から終点側に進むにつれて前記貫通孔との間の距離すなわち肉厚が徐々に増大されるように、換言すれば、第２の緩和面が設けられる領域では、溝底面が設けられる領域に近づくにつれて、その肉厚が溝底面と貫通孔とで画定される薄肉部における変形可能な肉厚ｔ１に徐々に近づくように薄肉に形成される。このため、圧力室への圧力流体の供給にともない環状溝の変形量は、第２の緩和面が設けられる領域において、溝底面が設けられる領域である薄肉部に近づくにつれて、圧力室への圧力流体の供給にともなう環状溝の変形量は徐々に増大され、また溝底面が設けられる領域ではその変形量は一定となる。

つまり、第２の緩和面が、前記溝底面側の始点から終点側に進むにつれて前記貫通孔との間の距離が徐々に増大されるように設けられることにより、第２の緩和面が設けられる領域では、上記した変形量が軸方向内側に進むにつれて徐々に増加され、クランプスリーブの底部が全体的に緩やかに撓むように変形される。従来のような曲率が急である緩和面によって溝底面に連続されるクランプスリーブのように、特定の狭い領域で大きく変形する箇所は存在しない。従ってクランプ動作・アンクランプ動作によってそのような変形が繰り返されたとしても、環状溝の底部での疲労の進行は従来に比べて遅れることになるから、より長命になる。

そのように第１の緩和面よりも緩和された曲率を有する第２の緩和面として、より具体的には、前記溝底面側の始点から終点までの区間にわたって連続される直線状の傾斜面（つまり無限大に近い曲率半径を有するテーパ面）、あるいは凹状の円弧面（始点と終点を結ぶ線分に対して回転軸側に下に凸の円弧面）のうちいずれかにより設けることができる。また好適には、第２の緩和面は、溝底面側の始点から終点までの軸方向長さＬ１が４ｍｍ以上に、かつ溝底面の始点から終点までの区間における前記貫通孔との間の距離の増大量Ｌ２が０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下となるように設ければよい。

さらに好適には、前記溝底面と前記第２の緩和面との間には、前記第２の緩和面よりもさらに緩和された曲率を有する第３の緩和面が設けられる。これにより、前記溝底面と前記第２の緩和面とが直接連結される形態のように、環状溝の底部において、上記２つの面の連結点近傍の領域で集中的に疲労が進行することはなく、クランプスリーブはより長命になる。なお上記第３の緩和面についても、具体的には、ほぼ直線状の傾斜面（つまり無限大に近い曲率半径を有するテーパ面）、あるいは第２の緩和面の曲率半径に比べて大なる曲率半径を有する凹状の円弧面のうちいずれかにより形成可能である。

上記クランプスリーブが用いられる工作機械用の割出装置としては、工具が取付けられるスピンドルユニットの割出機構として、工作機械用の加工用ヘッドに組み込まれるものに適用してもよいし、ワークが載置される回転テーブルを角度的に割り出す割出装置（すなわち回転テーブルが一体の回転軸によってフレーム側に支承されている円テーブル装置）とすることもできる。

本発明である割出装置について、工具が取付けられるスピンドルユニットの割出機構として、工作機械用の加工用ヘッドに組み込まれる装置を一例として、以下説明する。

図１は、上記した複合加工機の一例として、門型工作機械（いわゆるマシニングセンタ）１を示している。この種の門型工作機械１は、ベッド４上に付設された左右のコラム２、２と、コラム２、２上を上下方向（Ｚ軸方向）に移動するクロスレール６と、クロスレール６上を水平に左右方向（Ｙ軸方向）に移動するサドル７と、サドル７上をＺ軸方向に移動するラム８と、ベッド４上を前後方向（Ｘ軸方向）に移動するテーブル５とを含む。さらに、ラム８には、工具が取り付けられるスピンドルを備えたスピンドルユニット２０を含む加工用ヘッド１０が取り付けられている。

上記門型工作機械１は、ワークの加工時において、予め設定されたプログラムに基づく数値制御により、上記テーブル５、クロスレール６、サドル７及びラム８を移動させると共に、加工用ヘッド１０がスピンドルユニット２０の角度位置の割出しを行う。これにより、上記工作機械では、ワークの各加工面に対して工具を最適な角度で当てて加工を行うことができ、複雑な形状のワークの切削加工等を可能としている。

このため、上記加工用ヘッドは、スピンドルユニットの角度位置を割り出すための割出し機構を備えている。そして、この割出し機構の駆動手段として、そのモータステータ及びモータロータが加工用ヘッド１０のハウジング内に配置され、ロータが、スピンドルユニットを支持する支持軸に連結された直接駆動型の駆動モータ（以下、「ＤＤモータ」という）を採用した加工用ヘッドである。そのような加工用ヘッドは、スピンドルユニット（ヘッド）およびスピンドルユニットを支持する支持ヘッド（ヘッド支持部）で構成され、駆動手段として、ステータの内周面にロータが対向するインナーロータ型のＤＤモータを支持ヘッド内に備えている。なお、このような加工用ヘッドとしては、例えば特開平２−１１６４３７号公報に示されるものがある。

このような加工用ヘッド１０について、図２〜図４を用いて、以下詳細に説明する。

図２〜４に示すのは本発明の一実施形態であって、図示の加工用ヘッド１０は、工具が取り付けられるスピンドル２１を有するスピンドルユニット２０と、スピンドルユニット２０を支持する第１の支持ヘッド３０（本発明の「支持ヘッド」に相当）と、第１の支持ヘッド３０を支持する第２の支持ヘッド５０とを含む。（図４）

スピンドルユニット２０は、駆動モータ内蔵型のスピンドルヘッドであって、内蔵された駆動モータによってスピンドル２１を高速回転駆動するものである。（図２）

このスピンドルユニット２０のハウジング２３内には、スピンドル２１が挿通配置されており、このスピンドル２１を囲繞するようにして駆動モータ２５が内蔵されている。駆動モータ２５は、スピンドル２１に外嵌固定されたロータ２５ａと、ロータ２５ａの外周面に対向するように設けられたステータ２５ｂとから成っている。スピンドル２１は、駆動モータ２５の前後（図の上下）に複数列配置された軸受（例えば、アンギュラコンタクトベアリング）２７によって回転自在に支持されている。そして、ステータ２５ｂに励磁電流を供給すると、ロータ２５ａとの間に励磁力が発生し、その励磁力によってロータ２５ａが回転してスピンドル２１が回転駆動される。

第１の支持ヘッド３０は、上記スピンドルユニット２０を支持すると共に、スピンドルユニット２０を、上記スピンドル２１の回転軸線と直交する軸線（以下、「Ａ軸」という）を中心に回転させてその角度位置を割り出すためのものである。

第１の支持ヘッド３０は、支持部３０ｃに一対の脚部３０ａ、３０ｂを組み付けたフォーク形に構成されており、その脚部３０ａ、３０ｂ間で上記スピンドルユニット２０を支持する。スピンドルユニット２０は、脚部３０ａ、３０ｂのそれぞれの内部に回転自在に組み込まれた支持軸によって支持されている。なお、図示の支持ヘッドは、スピンドルユニット２０を回転駆動するためのＤＤモータ（本発明の「駆動モータ」に相当）が、一対の脚部３０ａ、３０ｂのうちの脚部３０ａにのみ設けられた構成となっている。従って、以下では、両脚部３０ａ、３０ｂの各支持軸について、脚部３０ａ側の支持軸を駆動支持軸（本発明の「支持軸」に相当）といい、脚部３０ｂ側の支持軸を従動支持軸という。

以下に、脚部３０ａの構成を詳細に説明する。

脚部３０ａは、ハウジング３１ａを主体とし、その内部に、ＤＤモータ３３を構成するロータ（モータロータ）３３ａ及びステータ（モータステータ）３３ｂ、スピンドルユニット２０を支持する駆動支持軸、この駆動支持軸を回転自在に支持するための軸受（例えば、クロスローラベアリング）３５、及びスピンドルユニット２０へ加工用の流体（以下、単に「流体」という）を供給するためのロータリジョイント３７、等が組み込まれている。

ハウジング３１ａは、ＤＤモータ３３及び後述の回転軸を挿入するために、脚部３０ｂ側が大きく開口した形状となっている。また、ハウジング３１ａには、反脚部３０ｂ側の側面からＡ軸方向に伸びる円筒部３１ａ1が形成されている。そして、円筒部３１ａ1には、Ａ軸方向にロータリジョイント３７が挿入される貫通孔３１ａ2が形成されている。また、ハウジング３１ａの反脚部３０ｂ側の端面には、後述の流体供給用のパイプや電流を供給するためのケーブルが通される凹部３１ａ3が形成されている。さらに、脚部３０ａの反脚部３０ｂ側には、側面カバー１８ａが取り付けられており、凹部３１ａ3がこの側面カバー１８ａによって覆われている。なお、図３には、この側面カバー１８ａを外した状態を示しており、より詳しくは、図３（Ａ）には、脚部３０ａからカバー１８ａを取り外した状態で、反脚部３０ｂ側より見た図を示し、図３（Ｂ）には、脚部３０ｂからカバー１８ｂを取り外した状態で、反脚部３０ａ側より見た図を示す。

ロータリジョイント３７は、ハウジング３１ａに対して固定されたディストリビュータ３７ａと、ディストリビュータ３７ａの円筒部３７ａ1の外周面に回転可能に嵌装されたシャフト３７ｂとで構成されている。

ディストリビュータ３７ａは、ハウジング３１ａの貫通孔３１ａ2に挿入された状態で、そのフランジ部３７ａ2において、円周方向に配設された複数のネジ部材３７ｃによってハウジング３１ａに取り付けられている。また、ディストリビュータ３７ａの中心には、スピンドルユニット２０に向けてのケーブル等の通過を許容するための貫通孔３７ａ4が形成されている。

また、ディストリビュータ３７ａには、流体を供給又は排出するための複数の流体流路３７ａ3が円周方向に位置をずらして形成されている。一方、シャフト３７ｂには、ディストリビュータ３７ａの各流体流路３７ａ3に対応する複数の流体流路３７ｂ1が形成されている。なお、図２では、複数の流体流路３７ａ3及び流体流路３７ｂ1は、その１つのみが代表的に示されている。

そして、各流体流路３７ａ3とそれに対応する各流体流路３７ｂ1とは、ディストリビュータ３７ａとシャフト３７ｂとの嵌合周面に全周に形成された環状溝を介して連通しており、シャフト３７ｂが回転した場合でもその連通状態が維持されるように構成されている。また、流体流路３７ｂ1は、スピンドルユニット２０の流体供給用又は排出用のポート２４に連通されている。さらに、ディストリビュータ３７ａとシャフト３７ｂとの間には、各環状溝の間に密封用のシール部材が介装されている。

また、ディストリビュータ３７ａには、その円周方向に位置をずらして複数の流体供給用又は排出用のポート３７ｄが形成されており、各ポート３７ｄに流体供給用又は排出用のパイプ１２が接続されている。そして、供給用のパイプ１２を介し図示しない流体制御回路から供給された流体が、ロータリジョイント３７からポート２４を介してスピンドルユニット２０へ供給される。また、流体を循環させる場合には、スピンドルユニット２０内を循環した流体が、ロータリジョイント３７を介して排出用のパイプ１２へ排出される。因みに、このスピンドルユニット２０へ供給される流体としては、例えば、高速で回転するＤＤモータ２５やスピンドル２１を冷却するための冷却用の油、スピンドルユニット２０（スピンドル２１の回転部分）への切り粉の侵入を防ぐためのシール用のエア、加工時に回転工具等を冷却するための冷却用の水、等がある。

ＤＤモータ３３は、ハウジング３１ａに対し固定的に配設されたステータ３３ｂと、ステータ３３の内周面に対向するように配設されたロータ３３ａとからなり、ロータ３３ａは回転軸３２の円筒部３２ａの外周に嵌り合うようにかつ円筒部３２ａと一体に取付けられている。すなわち、インナーロータ型のモータとして構成される図示のＤＤモータ３３は、例えば、ロータ３３ａが希土金属類等を材料とする永久磁石によって構成された磁極であって円周方向に隣接する複数の磁極が互いに反転するように円周方向に並び設けられており、他方ステータ３３は、通電によって磁力を発生する複数の電磁石がロータの磁極に対応して周方向に並び設けられていて、ステータ３３における電磁石の選択的な通電によってロータ３３ａを回転させる、いわゆる永久磁石同期型ブラシレスＤＣモータとして構成される。

ステータ３３ｂは、ハウジング３１ａに固定されたステータスリーブ３３ｃの内周面に内嵌固定されている。このステータスリーブ３３ｃの外周面には、環状溝３３ｃ1が形成されている。一方、ハウジング３１ａには、この環状溝３３ｃ1に連通する流体供給路３１ａ4及び流体排出路３１ａ5が形成されている。そして、上記環状溝３３ｃ1に対し、流体供給路３１ａ4からＤＤモータ３３を冷却するための冷却用の流体（例えば、油）が供給され、ロータ３３ａの回転に伴うＤＤモータ３３の発熱を抑えるようになっている。なお、環状溝３３ｃ1は、流体供給路３１ａ4から供給された流体が、環状溝３３ｃ1を循環して流体排出路３１ａ5から排出されるように、螺旋状に形成されている（図示略）。

ロータ３３ａは、ハウジング３１ａ内に回転可能に設けられた回転軸３２の外周面に外嵌固定されている。この回転軸３２は、前述のロータリジョイント３７のシャフト３７ｂに対しその回転軸線について同心的に配置されており、円周方向に配設された複数のネジ部材によってシャフト３７ｂに固定されている。そして、ロータ３３ａは、その外周面がステータ３３ｂの内周面に対向する配置で、回転軸３２に形成された円筒部３２ａの外周面に外嵌固定され、回転軸３２に対し相対回転不能に設けられている。

また、回転軸３２には、その脚部３０ｂ側の端面３２ｂに対し、円周方向に配設された複数のネジ部材１４によってスピンドルユニット２０が固定される。すなわち、スピンドルユニット２０は、回転軸３２の端面３２ｂに対して固定されることにより、回転軸３２と一体とされて支持される。従って、脚部３０ａ側では、回転軸３２及びこれと一体的に回転するロータリジョイント３７のシャフト３７ｂが、スピンドルユニット２０のための駆動支持軸を構成している。

回転軸３２の円筒部３２ａは、回転軸３２をロータリジョイント３７のシャフト３７ｂに組み付けた状態で、僅かな隙間を介して前記したハウジング３１ａの円筒部３１ａ1を囲繞するように形成されている。言い換えると、回転軸３２をシャフト３７ｂに組み付けた状態で、円筒部３２ａの内周面の内側、すなわち、円筒部３２ａに外嵌固定されたロータ３３ａの半径方向内側には、ハウジング３１ａの円筒部３１ａ1が存在している。

一方、ハウジング３１ａの円筒部３１ａ1と円筒部３１ａ1の貫通孔３１ａ2内に位置するロータリジョイント３７のシャフト３７ｂとの間には、軸受３５が介装されている。そして、この軸受３５によってシャフト３７ｂがハウジング３１ａに対し回転自在に支持された状態となっている。

このように、図示の例では、駆動支持軸（ロータリジョイント３７のシャフト３７ｂ＋シャフト３７ｂに組み付けられた回転軸３２）は、ＤＤモータ３３のロータ３３ａが外嵌固定される大径部（回転軸３２の円筒部３２ａ）と、この大径部の半径方向内側で軸受３５によって回転自在に支持される軸部（ロータリジョイント３７のシャフト３７ｂ）とを有している。そして、この大径部と軸部との間にはハウジング３１ａに形成された円筒部３１ａ1が配設され、この円筒部３１ａ1と支持軸との間に軸受３５が介装される構成となっている。これにより、支持軸が、ハウジング３１ａに対し回転自在に支持される構成となっている。しかも、図示のように、軸受３５のＡ軸方向に関する配置は、Ａ軸方向におけるＤＤモータ３３の存在範囲内となっている。

次に、脚部３０ａと対向する位置でスピンドルユニット２０を支持する脚部３０ｂの構成について、以下で詳細に説明する。

脚部３０ｂは、ハウジング３１ｂを主体とし、その内部に、スピンドルユニット２０の角度位置を保持するクランプ機構３４、スピンドルユニット２０を支持する従動支持軸、この従動支持軸を回転自在に支持するための軸受３６、及びロータリジョイント３８、等が組み込まれている。

ハウジング３１ｂは、Ａ軸方向に貫通する貫通孔３１ｂ1が形成されており、その貫通孔３１ｂ1内に上記クランプ機構３４、従動支持軸、軸受３６、及びロータリジョイント３８が組み込まれている。また、ハウジング３１ｂの反脚部３０ａ側の端面には、脚部３０ａと同様に凹部が形成されており（図示略）、これが側面カバー１８ｂによって覆われている。

ロータリジョイント３８は、脚部３０ａ側のロータリジョイント３７と同様のものであって、ハウジング３１ｂに固定されたディストリビュータ３８ａと、ディストリビュータ３８ａの円筒部３８ａ1の外周面に回転可能に嵌装されたシャフト３８ｂとで構成されている。

ディストリビュータ３８ａは、上記の円筒部３８ａ1と、円筒部３８ａ1の反脚部３０ｂ側の端部で半径方向に広がるように形成されたフランジ部３８ａ2とからなっている。そして、ディストリビュータ３８ａは、このフランジ部３８ａ2において、円周方向に配設された複数のネジ部材３８ｃによってハウジング３１ｂに対し組み付けられている。また、ディストリビュータ３８ａの中心には、Ａ軸方向に貫通する貫通孔３８ａ4が形成されている。

このディストリビュータ３８ａには、円周方向に位置をずらして複数の流体流路３８ａ3が形成されている。また、シャフト３８ｂには、ディストリビュータ３８ａの各流体流路３８ａ3に対応する複数の流体流路３８ｂ1が形成されている。そして、各流体流路３８ａ3とそれに対応する各流体流路３８ｂ1とは、ディストリビュータ３８ａとシャフト３８ｂとの嵌合周面に形成された環状溝を介して連通しており、シャフト３８ｂが回転した場合でもその連通状態が維持されるように構成されている。

脚部３０ｂにおいて、脚部３０ａの回転軸３２に対応する回転軸３９は、軸受３６を受け入れるため、軸部材３９ａとフランジ部材３９ｂとの２つの部材で構成されている。この回転軸３９（軸部材３９ａ及びフランジ部材３９ｂ）は、その回転軸線が、脚部３０ａの回転軸３２の回転軸線（＝Ａ軸）と一致するように配設される。

回転軸３９の軸部材３９ａは、ディストリビュータ３８ａの貫通孔３８ａ4内に配置されており、ディストリビュータ３８ａに対し、軸受３６を介して回転自在に支持されている。従って、軸部材３９ａとディストリビュータ３８ａとは、Ａ軸に関して同心的に配設された状態となっている。

また、回転軸３９のフランジ部材３９ｂは、脚部３０ｂ側に、脚部３０ａにおける回転軸３２の端面３２ｂと平行な端面３９ｂ1を有しており、この端面３９ｂ1に対し、円周方向に配設された複数のネジ部材１５によってスピンドルユニット２０が固定される。従って、この回転軸３９が、脚部３０ｂにおけるスピンドルユニット２０のための従動支持軸として機能する。なお、回転軸３９は、フランジ部材３９ｂにおいて、ロータリジョイント３８のシャフト３８ｂに固定されており、シャフト３８ｂと一体的に回転する。従って、ロータリジョイント３８のシャフト３８ｂも、従動支持軸の一部に相当する。

スピンドルユニット２０の回転位置（角度位置）を保持するためのクランプ機構３４は、リング状に設けられるクランプスリーブ３４ａを主要素として構成している（図２，図５）。クランプスリーブ３４ａは、圧力室となる環状溝３４ａ1が形成された円筒部３４ａ2と、この円筒部３４ａ2の脚部３０ａ側端部で半径方向に広がるように形成されたフランジ部３４ａ3とを有している。また、円筒部３４ａ2は、回転軸３９と一体的に回転するロータリジョイント３８のシャフト３８ｂを、その回転を許容する状態で囲繞している。

一方、ハウジング３１ｂには、貫通孔３１ｂ1に挿入されるクランプスリーブ３４ａを受けるため、Ａ軸方向に対して半径方向外側に向かって延びる平面を有する取付座３１ｂ3が貫通孔３１ｂ1に連続して設けられる。他方、クランプスリーブ３４ａのフランジ部３４ａ3には、後述する受圧部材３４ｂを取付ける際にネジ部材３４ｃ2を挿入するための貫通孔、ならびにクランプスリーブ３４ａをハウジング３１ｂに対して取付ける際にネジ部材３４ｃ1を挿入するための貫通孔が、円周方向に間隔をおいて、それぞれ複数設けられる。

クランプスリーブ３４ａの円筒部３４ａ2とハウジング３１ｂの貫通孔３１ｂ1との間には、ハウジング３１ｂ1に内嵌固定された円筒形状の受圧部材３４ｂが介装されている。より詳しくは、受圧部材３４ｂには、前記フランジ部３４ａ3の前記設けられる複数の貫通孔に対応して複数のネジ穴が設けられる。そして円筒状の受圧部材３４ｂが、クランプスリーブ３４ａの円筒部３４ａ2の外側に嵌り合うように挿入されるとともに、フランジ部３４ａの上記複数の貫通孔よりネジ部材３４ｃ2を上記受圧部材３４ｂの対応するネジ穴にそれぞれ螺入される。このように受圧部材３４ｂは、クランプスリーブ３４ａに対して外嵌固定されている。またクランプスリーブ３４ａは、装着した受圧部材３４ｂが貫通孔３１ｂ1に内嵌されるように挿入される。一方、ハウジング３１ｂの取付座３１ｂ3には、上記受圧部材３４ｂの円周方向に設けられる複数の貫通孔に対応して複数のネジ穴が設けられており、クランプスリーブ３４ａは、フランジ部３４ａの貫通孔よりネジ部材３４ｃ1を挿入し対応するネジ穴に螺入することによって取付座３１ｂ3に対して取り付けられ、これによりハウジング３１ｂに対して内嵌固定されている。

受圧部材３４ｂの軸端３４ｂ4、３４ｂ5は、半径方向に直交する方向に延びる平面を円周方向に連続して形成し、その一方の軸端３４ｂ4がクランプスリーブ３４ａのフランジ部３４ａ3に係合するように配設されている。そして、受圧部材３４ｂの内周面３１ｂ3には、全周方向にわたって図示しないＯリングが環状溝３４ａ1を挟んで軸方向の両側の位置にそれぞれ配置されており、これにより、圧力室３４ｄは、気密あるいは液密状態を維持可能にされている。さらに、この圧力室３４ｄには、受圧部材３４ｂに形成された流体流路３４ｂ1が連通している（図２）。この流体流路３４ｂ1は、クランプスリーブ３４ａのフランジ部３４ａ3に形成された流体流路３4ａ4を介し、ハウジング３１ｂに形成された流体流路３１ｂ2に連通している。

そして、このクランプ機構３４では、これらの流体流路を介して圧力流体（例えば、圧油）が圧力室３４ｄに供給されることにより、クランプスリーブ３４ａの円筒部３４ａ2における環状溝３４ａ1によって設けられた薄肉部３４ａ5が縮径方向（半径方向内側）に変形する。その結果、シャフト３８ｂに対して締付け力が作用して、シャフト３８ｂ及びこれに組み付けられた回転軸３９の回転が阻止された状態（クランプ状態）となる。

また、流体制御回路を介して圧力室に供給する流体（圧油）の圧力を解放することにより、円筒部３４ａ2の薄肉部の変形状態が解消され、シャフト３８ａに対する締付け力が消失されることによって、回転軸３９に対するクランプ状態が解除される。

さらに、図示の例では、脚部３０ｂ内に、回転軸３９の回転角度（＝スピンドルユニット２０の角度位置）を検出するための回転検出器４１、及びスピンドルユニット２０の回転範囲を制限するための角度検出器４２が設けられている。

回転検出器４１は、ロータリジョイント３８におけるディストリビュータ３８ａの貫通孔３８ａ4内で、貫通孔３８ａ4の内周面から半径方向に突出する円盤状の支持部の所定位置に取り付けられた一対の検出ヘッド４１ａ、４１ａと、検出器ヘッド４１ａ、４１ａの内側に対向するように配置され、回転軸３９の軸部材３９ａに取り付けられた検出リング４１ｂとで構成されている。この回転検出器４１によるスピンドルユニット２０の角度位置の検出信号は、本発明の加工用ヘッド１０が搭載される工作機械の制御装置（図示せず）に送られ、スピンドルユニット２０の回転制御（数値制御）に用いられる。

また、角度検出器４２は、例えばリミットスイッチであって、ディストリビュータ３８ａの貫通孔３８ａ4内に設けられた支持板上に取り付けられ、回転軸３９の端部に取り付けられた円盤状の部材４３の周面に対向するように設けられている。この部材４３の周面には、許容角度範囲に対応するドグが形成され、このドグに対向した状態では、リミットスイッチ４２は不作動状態におかれる。従って、制御の異常等により、スピンドルユニット２０が許容角度以上に回転した場合、それがリミットスイッチ４２によって検出され、その検出信号が、例えば非常停止信号として工作機械の制御装置へ送られる。

つまり、上記したスピンドルユニット２０をその両側より回転可能に保持する脚部３０ａ，３０ｂは、いわゆるスピンドルユニット２０をＡ軸を回転中心とする割出装置を構成し、脚部３０ｂは、さらに圧力流体によるクランプ機構を備えた割出装置が構成される。

より詳しくは、脚部３０ｂには、中央に貫通孔３１ｂ1を有するハウジング３１ｂと、前記ハウジング３１ｂの貫通孔３１ｂ1に挿入され、前記ハウジング３１ｂに対して回転可能に支持される回転軸３９（フランジ部材３９ｂ＋回転軸３９ａ）と、前記回転軸３９ａと一体に設けられその回転中心（Ａ軸）より半径方向に離間しかつ軸方向に延在されるシャフト３８ｂと、シャフト３８ｂの外周端に嵌り合うリング状の円筒部３４ａ2を有するクランプスリーブ３４ａと、円筒形状に形成される受圧部材３４ｂとを含む。

そして、リング状に設けられるクランプスリーブ３４ａは、環状溝３４ａ1が設けられる円筒部３４ａ2と、円筒部３４ａ2の端部より半径方向外側に向かって延在し、かつ円筒部３４ａ2に一体に形成されるフランジ部３４ａ3とを有する一方、上記連続される円筒部３４ａ2ならびにフランジ部３４ａ3に対してその内側に貫通孔としての内周端３４ａ5を有している。一方、ハウジング３１ｂ1には、クランプスリーブ３４ａのフランジ部３４ａ3を収容すべく貫通孔３１ｂ1より半径方向外側に向かって延びる係合面を有する取付部３１ｂ3が設けられている。受圧部材３４ｂは、その軸端３４ｂ4がクランプスリーブ３４ａのフランジ部３４ａ3に係合するように同軸に挿入されるとともに、フランジ部３４ａ3に設けられた複数のネジ穴に螺入される複数の締付け部材３４ｃ2を介してフランジ部３４ａ3に対して取付けられる。またクランプスリーブ３４ａのフランジ部３４ａ3がハウジング３１ｂの取付部３１ｂ3に固着されることにより、いわゆるフレームとして機能するハウジング３１ｂ側に移動不能に取付けられている。このようにして受圧部材３４ｂは、フランジ部３４ｂ3を介してハウジング３１ｂに取付けられており、クランプスリーブ３４ａは、回転軸３９ａに対して一体のシリンダ部３８ｂとシリンダ部３８ｂの外側に設けられるハウジング３１ｂとの間に配置されている。

さらに、クランプスリーブ３４ａの円筒部３４ａ2には、その軸方向断面において、軸端側の外周端３４ｅ5、３４ｅ5’より軸方向内側の領域において、軸線の半径方向内側に陥没される環状溝３４ａ1が外周周りに連続して形成される。そこで、本発明の特徴点であるクランプスリーブ３４ａについて、その要部を拡大する図６を用いて詳説する。なお、図６は、図５を右側に９０°回転させた状態で、かつ環状溝３４ａ1の周辺部（軸方向断面図）を拡大した図であり、図示の都合上、クランプスリーブ３４ａ以外の部材は、一点鎖線で図示している。

また、図６に示す第１の実施例は、クランプスリーブの内側端面に連なる第１の緩和面と溝底面との間に、直線状の第２の緩和面および曲率の緩和された第３の緩和面が連続的に設けられる実施例である。

図６ないし図７を参照するに、クランプスリーブ３４ａの円筒部３４ａ2は、その外周周りに環状溝３４ａ1が、外周端３４ｅ5，３４ｅ5’よりも回転軸の半径方向内側に向かって延在されかつ軸方向内側の図示領域ｑ５にわたって形成される。環状溝３４ａ1は、大まかに言えば、軸端両側の外周端３４ｅ5，３４ｅ5’より回転軸（Ａ軸）の半径方向内側に向かって延び、かつ回転軸方向に互いに離間して設けられる一対の内側端面３４ｅ6、３４ｅ6’と、内周端３４ａ7に対して平行に延びる溝底面３４ｅ0と、その一端が内側端面３４ｅ6、３４ｅ6’に連続される第１の緩和面３４ｅ1，３４ｅ1’とを形成するとともに、第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’および第３の緩和面３４ｅ3，３４ｅ3’とを、前記第１の緩和面３４ｅ1，３４ｅ1’と前記溝底面３４ｅ0との各間にそれぞれ連続して形成している。

また、溝底面３４ｅ0が設けられる領域における溝底面３４ｅ0と内周端３４ａ7との間の距離である肉厚ｔ１が、後述される圧力室３４ｄへの圧力流体の供給によって変形可能な肉厚を有するように、環状溝３４ｅ0が設けられていて、溝底面３４ｅ0と内周端３４ａ7とで画定される、図示領域ｑ１にわたり肉厚ｔ１の薄肉部（直線延在部３４ａ5）を構成する。また、内周端３４ａ7とシリンダ部３８ｂとの間には、シリンダ部３８ｂの回転を妨げないように、かつ後述されるクランプ動作時には直線延在部３４ａ5が変形してシリンダ部３８ｂを押圧保持可能な程度の所定の隙間３４ｆ1を有している。

上記直線延在部３４ａ5を構成する溝底面３４ｅ0の両端ｐ１，ｐ１’は、いずれも軸端方向に進むにつれて、図示領域ｑ３、ｑ３’の第３の緩和面３４ｅ3，３４ｅ3’、図示領域ｑ２，ｑ２’の第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’ならびに第１の緩和面３４ｅ1，３４ｅ1’を経て内側端面３４ｅ6，３４ｅ6’にそれぞれ連続されており、これら連続される複数の面によって、環状溝３４ａ1が構成される。なお、直線状に設けられる第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’は、第１の緩和面３４ｅ1、３４ｅ1’の始点と終点ｐ３，ｐ３’とを結ぶ各直線に対して、回転軸方向に対する傾斜角度が緩やかになるように設けられており、また円弧面として設けられる第３の緩和面３４ｅ3，３４ｅ3’は、その始点ｐ１，ｐ１’と終点ｐ２，ｐ２’とを結ぶ各直線が第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’の回転軸方向に対する傾斜角度よりもより緩やかな角度となるようにされ、円弧面はこの直線に対して凹状（下に凸）に設けられる。

第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’は、その始点ｐ２と終点ｐ３との間の領域ｑ２、ならびに始点ｐ２’と終点ｐ３’の間の領域ｑ２’にわたって、終点ｐ３、ｐ３’の方向に進むにつれて一定の勾配で内周端３４ａ7との距離（すなわち肉厚）が増大される直線状の傾斜面としてそれぞれ設けられる。また、第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’の各始点ｐ２、ｐ２’は、第２の緩和面よりも大なる曲率半径Ｒ１を有する円弧面とされる第３の緩和面３４ｅ3，３４ｅ3’を経由して、溝底面３４ｅ0の両端ｐ１，ｐ１’にそれぞれ連続されている。他方、第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’の終点ｐ３，ｐ３’は、数ｍｍ程度（より具体的には２〜８ｍｍ程度）の曲率半径を有する円弧面（Ｒ面）とされる第１の緩和面３４ｅ1、３４ｅ1’を経由して、内側端面３４ｅ6，３４ｅ6’の端部に連続されている。

言い換えれば、第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’は、始点から終点までの回転軸方向の長さＬ１とその区間における内周端との間で増大された長さ（すなわち肉厚増加量Ｌ２）との割合、すなわち曲率が、第１の緩和面３４ｅ1，３４ｅ1’よりも緩和された曲率を有しており、また第３の緩和面３４ｅ3，３４ｅ3’は、始点から終点までの回転軸方向の長さ（図示領域ｑ３の長さ）とその区間における内周端との間で増大された長さ（すなわち肉厚増加量Δｔ＝ｔ２−ｔ１）との割合、すなわち曲率が、第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’よりも緩和された曲率を有している。なお、内側端面３４ｅ6，３４ｅ6’の前記他方の端部は、図示しないテーパ面（ｃ面）を介して外周端３４ｅ5，３４ｅ5’に連続されている。

溝底面３４ｅ0の端部ｐ１，ｐ１’で画定される領域ｑ１すなわち直線延在部３４ａ５の肉厚ｔ１、第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’の始点ｐ２，ｐ２’における内周端３４ａ7との距離である肉厚ｔ２、ならびに終点ｐ３，ｐ３’における内周端３４ａ7との距離である肉厚ｔ３の各大小関係は、肉厚ｔ１≦肉厚ｔ２＜肉厚ｔ３の関係になっている。また、肉厚ｔ１は、後述される圧力室への圧力流体供給によって回転軸の半径方向内側に変形可能な値にされており、肉厚ｔ２は、第２の緩和面が設けられる領域の少なくとも一部が、後述される圧力流体供給によって変形可能な値にされている。このようにして、第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’は、溝底面３４ｅ0の端部ｐ１，ｐ１’から軸端方向の終点ｐ３，ｐ３’側に進むにつれて、内周端３４ａ7との距離である肉厚が徐々に増加されるように設けられている。

円筒部３４ａ2に形成された上記複数の面で構成される環状溝３４ａ1と受圧部材３４ｂとで囲まれる空間によって、圧力室３４ｄを構成する。また受圧部材３４ｂの内周端３４ｂ3には、一対のシール部材３４ｇ1，３４ｇ1’を収容するための図示しない環状溝が、内周端側全周にわたって設けられる。シール部材３４ｇ1，３４ｇ1’は、対応される上記環状溝に挿入されて受圧部材３４ｂに対して相対的移動不能に、かつ円筒部３４ａ2，３４ａ2'の外周端３４ｅ5，３４ｅ5’に当接するように配置されていて、圧力室３４ｄを気密あるいは液密状態に維持している。一方、受圧部材３４ｂの内周端３４ｂ3には、流路３４ｂ1が前記圧力室３４ｄに通ずるように設けられ、また流路３４ｂ1は、クランプスリーブ３４ａのフランジ部３４ａ3に対向して設けられる流路３４ａ4に連通され、図示しない流体供給源にも連通されている。

ハウジング３１ｂの貫通孔３１ｂ1の内周面３１ｂ4と受圧部材３４ｂの外周面３４ｂ2との間には、所定の隙間３４ｄ2が設けられる。なお、クランプスリーブ３４ａの材料としては、鋳物に比べて弾性を有する材料であれば良く、例えばニッケル、クロム、モリブデンなどを含有する機械構造用合金鋼とし、回転軸やハウジングさらには受圧部材３４ｂの材料としては、例えば機械構造用炭素鋼などの鋼材とすることができる。また、隙間３４ｄ2の具体的な数値範囲としては、具体的には、千分の数十ｍｍ〜１ｍｍである。

次に、図示の加工用ヘッド１０における第２の支持ヘッド５０について、その詳細を以下に説明する。（図４）

前述のように、本実施例における加工用ヘッド１０は、上記で説明した第１の支持ヘッド３０に加え、この第１の支持ヘッド３０を支持する第２の支持ヘッド５０を備えている。そして、第１の支持ヘッド３０は、第２の支持ヘッド５０を介し、工作機械の主軸ヘッドを支持するラム８に取付けられる。この第２の支持ヘッド５０は、第１の支持ヘッド３０を鉛直方向の軸線（工作機械のＺ軸と平行な軸線／以下、「Ｃ軸」という）を中心に回転駆動させるために設けられている（図４）。

第２の支持ヘッド５０は、Ｃ軸方向に貫通する貫通孔５１ａを有するハウジング５１を主体としており、軸部５２ａが貫通孔５１ａ内に配設された回転軸５２を備えている。そして、第１の支持ヘッド３０は、この回転軸５２を介して第２の支持ヘッド５０に対し組み付けられている。また、第２の支持ヘッド５０は、ハウジング５１に取り付けられた環状の支持体５１ｂを介し、工作機械の主軸ヘッドを支持するラム８に取り付けられる。

第２の支持ヘッド５０は、ハウジング５１の貫通孔５１ａ内に、回転軸５２を回転駆動するためのＤＤモータ５３、回転軸５２の回転位置を保持するためのクランプスリーブ５４、及び第１の支持ヘッド３０へ流体を供給するためのロータリジョイント５５を備えている。

ＤＤモータ５３は、ステータスリーブ５３ｃを介してハウジング５１に固定されたステータ５３ａと、ステータ５３ａの内周面に対向するように設けられ、回転軸５２に固定されたロータ５３ｂとで構成されている。また、ＤＤモータ５３を駆動するための励磁電流の供給は、コネクタ１７ａを介してステータ５３ａに接続されたケーブル１７を介して行われる。

回転軸５２は、ハウジング５１の貫通孔５１ａ内で回転可能に設けられた軸部材５２ａと、軸部材５２ａの第１の支持ヘッド３０側の端部に取り付けられて半径方向（Ｃ軸と直交する方向）へ広がるフランジ部材５２ｂとを含んでいる。また、回転軸５２には、ロータリジョイント５５が挿通される貫通孔５２ｃが形成されている。

なお、図示の例では、回転軸５２の軸部材５２ａとフランジ部材５２ｂとの間に軸受ハウジング５２ｄが形成されている。そして、この軸受ハウジング５２ｄとハウジング５１との間に軸受５６が介装され、この軸受５６により回転軸５２がハウジング５１に対し回転自在に支持された状態となっている。因みに、図示の例における軸受５６は、複合ころ形式の旋回軸受の１つである３列円筒ころ軸受（３列ローラベアリング／アキシアル・ラジアルローラベアリング）であって、アキシアル方向及びラジアル方向の大きい荷重を受けることができるものである。

軸部材５２ａの外周面には、ＤＤモータ５３のロータ５３ｂが外嵌固定されており、ロータ５３ｂの回転に伴って軸部材５２ａがＣ軸を中心として回転駆動される。また、フランジ部材５２ｂは、円周方向に配設された複数のネジ部材５２ｅによって軸部材５２ａに組み付けられており、軸部材５２ａと一体的に回転する。さらに、フランジ部材５２ｂには、円周方向に複数のネジ部材１９が螺挿されており、このネジ部材１９によって、第１の支持ヘッド３０の支持部３０ｃが、フランジ部材５２ｂに組み付けられる。従って、回転軸５２がＤＤモータ５３によって回転駆動されることにより、第１の支持ヘッド３０が回転軸５２と共に回転する。

ロータリジョイント５５は、第１の支持ヘッド３０のロータリジョイント３７、３８と同様のものであって、ハウジング５１に固定されたディストリビュータ５５ａと、ディストリビュータ５５ａに形成された貫通孔５５ａ1に回転可能に嵌装され、Ｃ軸に対しディストリビュータ５５ａと同心的に配設されたシャフト５５ｂとで構成されている。

ディストリビュータ５５ａは、回転軸５２の貫通孔５２ｃ内に配置される円筒部５５ａ2と、円筒部５５ａ2の反第１の支持ヘッド３０側の端部で半径方向に広がるように形成されたフランジ部５５ａ3とからなっており、そのフランジ部５５ａ3において、円周方向に配設された複数のネジ部材により、ハウジング５１に組み付けられている。

また、シャフト５５ｂには、第１の支持ヘッド３０側の端部に、円盤状のフランジ部材５７が組み付けられており、シャフト５５ｂは、このフランジ部材５７を介して回転軸５２のフランジ部材５２ｂに対し組み付けられている。従って、回転軸５２の回転に伴い、シャフト５５ｂも共に回転する。なお、フランジ部材５７は、第１の支持ヘッド３０の支持部３０ｃに形成された円形の凹部３０ｃ1に嵌め込まれる形状となっており、このフランジ部材５７と支持部３０ｃの凹部３０ｃ1とにより、第１の支持ヘッド３０と第２の支持ヘッド５０とを組み付ける際の位置決めが行われる。

ディストリビュータ５５ａには、外部から流体を取り入れるための流体流路５５ａ4が、円周方向に位置をずらして複数形成されている。一方、シャフト５５ｂにも、ディストリビュータ５５ａの各流体流路５５ａ4に対応する複数の流体流路５５ｂ1が、円周方向に位置をずらして形成されている。

そして、各流体流路５５ａ4とそれに対応する各流体流路５５ｂ1とは、ディストリビュータ５５ａとシャフト５５ｂとの嵌合周面に形成された環状溝を介して連通しており、シャフト５５ｂが回転した場合でもその連通状態が維持されるように構成されている。また、シャフト５５ｂに形成された複数の流体流路５５ｂ1は、それぞれ第１の支持ヘッド３０におけるロータリジョイント３７又は３８のディストリビュータ３７ａ、３８ａに形成された対応する流体流路３７ａ3又は３８ａ3に連通されている。従って、外部からロータリジョイント５５のディストリビュータ５５ａに供給された流体は、シャフト５５ｂを介し、第１の支持ヘッド３０のロータリジョイント３７、３８へ供給される。

ハウジング５１に固定されたディストリビュータ５５ａと回転軸５２の軸部材５２ａとの間には、回転軸５２の回転位置を保持するためのクランプスリーブ５４が設けられている。このクランプスリーブ５４は、そのフランジ部５４ａにおいて、複数のネジ部材によってディストリビュータ５５ａに組み付けられると共に、回転軸５２との相対回転が許容されるように設けられている。また、クランプスリーブ５４の円筒部５４ｂには、ディストリビュータ５５ａの円筒部５５ａ2側に開口する環状溝５４ｃが形成されており、この環状溝５４ｃとディストリビュータ５５ａの円筒部５５ａ2の外周面とにより圧力室が形成される。

そして、この圧力室に対し、ディストリビュータ５５ａに形成された流体流路５４ｄを介して圧力流体を供給することにより、円筒部５４ｂの環状溝５４ｃに対応する薄肉部が拡径方向に変形する。その結果、回転軸５２に対し拡径方向の締付け力が作用し、回転軸５２の回転が阻止された状態（クランプ状態）となる。

また、図示の例では、ロータリジョイント５５の上端部に、回転軸５２の回転量、すなわち、第１の支持ヘッド３０の回転量を検出するための回転検出器４４が設けられている。この回転検出器４４は、ディストリビュータ５５ａ上の所定位置に配置された一対の検出器ヘッド４４ａ、４４ａと、この検出ヘッド４４ａ、４４ａに対向する配置で、回転軸５２と共に回転するシャフト５５ｂに取り付けられた検出リング４４ｂとからなっている。この回転検出器４４の検出信号は、第１の支持ヘッド３０における回転検出器４１と同様に、工作機械の制御装置に送られ、第１の支持ヘッド３０の回転制御に用いられる。

以上の構成からなる加工用ヘッド１０では、スピンドルユニット２０を支持する支持ヘッド（第１の支持ヘッド３０）は、スピンドルユニット２０を、一対の脚部３０ａ、３０ｂの各支持軸に挟み込むかたちで、両支持軸に相対回転不能に固定して支持している。そして、脚部３０ａ側の駆動支持軸をＤＤモータ３３によって回転駆動することにより、スピンドルユニット２０を、支持軸の回転軸線（＝スピンドル２１の回転軸線に直交する軸線／Ａ軸）を中心として、所望の角度位置へ向けて回転駆動する。

さて、スピンドルユニット２０のスピンドル軸を、Ａ軸を中心として所望の角度に位置決め駆動する際、回転軸３２（回転軸３９）は、工作機械の制御装置によってその回転量が制御されるＤＤモータ３３を介して回転駆動される。ＤＤモータ３３の駆動は、予め設定されたプログラムに基づく数値制御に従って行われ、ステータ３３ｂを構成する図示しない電磁石を選択的に励磁してロータ３３ａの回転を制御することにより、駆動支持軸を介してスピンドルユニット２０の角度位置が制御される。従って、図示の例では、脚部３０ａ内に設けられたＤＤモータ３３及びＤＤモータ３３に連結された駆動支持軸（回転軸３２＋シャフト３７ｂ）が、スピンドルユニット２０のための割出し機構として機能する。なお、ＤＤモータ３３を駆動するための励磁電流は、コネクタ１６ａによってＤＤモータ３３（ステータ３３ａ）に接続されたケーブル１６によって供給される。

そのような回転軸３２（回転軸３９）の割出駆動が終了されると、クランプ動作として、圧力室３４ｄには、圧力流体供給源や開閉弁等で構成される図示しない流体制御回路から流体流路３１ｂ2を介して圧油が供給される。その際には、圧力室３４ｄを構成する薄肉部３４ａ5は、Ａ軸に対して半径方向内側に向かって膨出してシャフト３８ｂの外周端３８ｂ2を押圧することにより、回転軸３９はハウジング３１ｂに対して回転不能に保持される。

なお、クランプ動作にともなう圧力流体の供給によって、圧力室３４ｄの一部を構成する受圧部材３４ｂにも圧力が加わるため、受圧部材３４ｂも、回転軸半径方向外側に膨出することになるが、ハウジング３１ｂの貫通孔３１ｂ1の内周面３１ｂ4と受圧部材３４ｂの外周面３４ｂ2との間に、所定の隙間３４ｄ2が設けられているため、膨出する受圧部材３４ｂの外周面３４ｂ2が少なくとも貫通孔３１ｂ1の内周面３１ｂ4に当接するまでは、ハウジング３１ｂの貫通孔３１ｂ1への押圧力（作用力）は作用しない。このような構造とすることにより、角度割出された回転軸を、クランプ動作によって傾きが発生しないようにすることができる。しかし、そのような不都合が生じなければ、貫通孔との間に所定の隙間を有する受圧部材３４ｂを設ける必要はなく、図１１に示す円テーブル装置のようにように、貫通孔１０２が圧力室１１２の一部として機能するように設けることも可能である。

本発明の特徴点である第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’を有するクランプスリーブ３４ａでは、クランプ動作時に圧力流体が圧力室３４ｄに供給されると、クランプスリーブ３４ａの底部は、第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’が設けられる領域ｑ３，ｑ３’、第３の緩和面３４ｅ3，３４ｅ3’が設けられる領域ｑ３，ｑ３’および溝底面３４ｅ0で画定される肉厚ｔ１の直線延在部３４ａ5が設けられる領域ｑ１とからなる領域全体、すなわち実質的に変形される図示領域ｑ５の薄肉変形部が全体的に撓むように変形し、シリンダ部３８ｂの外周端側に膨出してこれを押圧する。このため、クランプスリーブ３４ａは、シリンダ部３８ｂと一体の回転軸３９ａを、ハウジング３１ｂに対して回転不能に保持することができる。

さらに、第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’は、直線延在部３４ａ5より軸端側の終点ｐ３，ｐ３’に近づくにつれて、その肉厚が徐々に肉厚ｔ３に向けて徐々に増加されるように、換言すれば、第２の緩和面が設けられる領域ｑ３，ｑ３’では、内側の始点ｐ２，ｐ２’に近づくにつれて、その肉厚が直線延在部３４ａ5の肉厚ｔ１に近づくように徐々に薄肉に形成されている。このため、圧力室への圧力流体供給時において、第２の緩和面３４ｅ2，３４ｅ2’が設けられる領域ｑ３，ｑ３’における変形量は、軸端側より内側に進むにつれて（直線延在部３４ａ5に近づくにつれて）徐々に増大し、また溝底面３４ｅ0が設けられる領域ｑ１ではその変形量は一定となり、クランプスリーブ３４ａの底部は、図６に点線図示するように、図示領域ｑ５にわたり全体的に緩やかに撓むように変形して、シリンダ部３８ｂを全周方向から押圧する。つまり、曲率が急である緩和面によって溝底面に連続される従来のクランプスリーブ（図８）のように、特定の狭い領域で大きく変形する箇所は存在しない。従って本発明のクランプスリーブによれば、圧力流体の供給によってそのような変形が繰り返されたとしても、環状溝３４ａ1の底部での疲労の進行は従来に比べて遅れることになるから、より長命になる。

本発明者は、クランプスリーブの実際の設計品の断面形状をもとに、また第２の緩和面の寸法が異なる値に設定して生成した複数のモデルに対して、曲げ応力（von Mises応力）解析をそれぞれ実施した。そして、各モデルの最大応力値の状況により、クランプスリーブにおける第２の緩和面の各寸法の許容範囲を以下得ることができた。このような曲げ応力解析について、例えば電子計算機上で実行される有限要素法などの公知の解析方法を用いる。

より詳しくは、この解析には、その断面を例えば数十個の多面体要素にメッシュ分割した有限要素モデルを用い、しかも直線状に設けられる第２の緩和面３４ｅ2の軸方向の区間長さＬ２，および第１の緩和面に至るまでの間の肉厚増加量Ｌ１のうちいずれかが異なるように設定したものを用いる。この有限要素モデルには、解析の際の条件として、実際の金属材料の弾性係数（縦弾性係数、横弾性係数、ポアソン比など）が設定される一方、環状溝（圧力室）を構成する第１の緩和面、第２の緩和面および直線延在部の外周面の各節点に対し、供給される流体圧力に対応する荷重が加わるように設定されており、そのような有限要素法による応力解析によって、各多面体要素に働く応力値（von Mises応力）が各多面体要素毎に求められる。求めた応力値が、金属材料、支持形態をもとに決定される所定の限界値未満であれば、設定された有限要素モデル（クランプスリーブ）、言い換えれば第２の緩和面３４ｅ2の区間長さＬ２，肉厚増加量Ｌ１は、条件をクリアしたと判断することとする。なお、図７は、解析のもとになったクランプスリーブでの寸法（区間）を示すものであり、図８は、有限要素法による応力解析の過程で副次的に得られたクランプスリーブの変形（歪み）状態を視覚的に示すものである。

クランプスリーブ３４ａの実際の寸法、環状溝の実際の寸法ならびに第１の緩和面および第３の緩和面の設定の有無、解析のために設定した第２の緩和面の寸法、さらには応力解析の境界条件に関する具体的な設定等について、一つの解析事例として、以下説明する。

（１）クランプスリーブ３４ａの実際の寸法について
ア）クランプスリーブ３４ａの内周端３４ａ7の内径は３６３ｍｍとし、嵌り合うシャフト３８ｂの外周端の外径も３６３ｍｍとする。なお、内周端３４ａ7とシャフト３８ｂの外周端との間の隙間３４ｆ1は、０．０５ｍｍの隙間があるように、外周端は幾分小径に設けられる。
イ）クランプスリーブ３４ａの軸方向の全長は１３５ｍｍとし、フランジ部３４ａ3の外径は４９０ｍｍ、円筒部３４ａ2の外周端３４ｅ5の外径は３８０ｍｍとする。

（２）環状溝の各寸法について
ア）クランプスリーブ３４ａの環状溝３４ａ1の幅Ｌ０は６４ｍｍとし、外周端３４ｅ5から溝底面３４ｅ0までの距離である環状溝の深さＬ３は５５ｍｍとする。このような関係から、直線延在部３４ａ5の肉厚ｔ１は１．５ｍｍとなる。
イ）いわゆるＲ面として設けられる第１の緩和面３４ｅ1の曲率半径Ｒ１は４ｍｍとする。

（３）解析のために設定した第２の緩和面３４ｅ2の寸法、ならびに第１の緩和面３４ｅ1および第３の緩和面３４ｅ3の設定の有無について
ア）第２の緩和面３４ｅ2が設けられる領域の軸方向長さＬ１は、０．２ｍｍ，０．５ｍｍ，１ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍ，４ｍｍ，５ｍｍおよび６ｍｍの８通りとする。
イ）第２の緩和面３４ｅ2が設けられる領域の始点ｐ２から終点ｐ３との間で増大される肉厚増大量Ｌ２は、３ｍｍ，４ｍｍ，５ｍｍ，１０ｍｍ，１５ｍｍ，２０ｍｍおよび２５ｍｍの７通りとする。
ウ）第１の緩和面３４ｅ1の曲率半径Ｒ１は４ｍｍである。また、第３の緩和面３４ｅ3は設けることとし、その曲率半径Ｒ２は、第２の緩和面に対応して数十ｍｍ〜数ｍｍとする。

（４）応力解析の境界条件に関する具体的な設定について
ア）環状溝に加える荷重について、想定される油圧の最大値１００ｋｇｆ/ｃｍ²とし、環状溝の面に対して直交する方向に荷重を加えるものとする。
イ）クランプスリーブの金属材料について、ニッケル、クロム、モリブデンなどを含有する機械構造用合金鋼（例えば日本工業規格における、ＳＣＭ４３５）とし、材料の弾性係数としてヤング率は２１０８８ｋｇｆ／ｍｍ³、ポアソン比は０．２９、また材料の比重は７．８としてそれぞれ設定する。
ウ）解析の都合上、クランプスリーブの両軸端付近の内周端が拘束状態として設定する。
エ）クランプスリーブ３４ａの内周端３４ａ7と、これに嵌り合うシャフトの外周端との間の隙間は、０．０５ｍｍに設定する。

このような条件のもとで、有限要素法による応力解析を行い、得られた応力値（von Mises応力）の最大値を実験データとして図９に示す。図９は、直線状に設けられる第２の緩和面３４ｅ2の長さＬ１を横軸とし、得られた最大応力値を縦軸とし、さらに、肉厚増大量Ｌ２毎にそれぞれグラフ化したものである。また、最大応力値（von Mises応力）の限界値として、金属材料の固有の疲労限界、荷重の加わり方（片振り荷重）や材質のバラツキ、解析精度の不確実性などを考慮して決定される安全率を考慮して、限界値は３０ｋｇｆ／ｃｍ²とする。

実験結果によれば、第２の緩和面における肉厚増大量Ｌ２がいずれの場合においても、第２の緩和面が設けられる軸方向の長さＬ１が４ｍｍより小さくなるにつれて、最大応力値σは、急激に増大し、また、長さＬ１が５ｍｍを超えるとほぼ一定になる傾向が見られる。また、上記導出された限界値に満たない数値範囲としては、第２の緩和面の長さＬ１は、４ｍｍ以上であり、第２の緩和面による肉厚増加量Ｌ２は、０．５ｍｍ以上のとき、範囲内にあることが導き出される。

第２の緩和面が形成される軸方向の長さＬ１を長くすれば、応力が緩和されるため良好であるが、第２の緩和面を必要以上長く設けることは、逆にクランプ力（保持力）が低下することになる。なぜならば、上記したようにクランプスリーブ全体の大きさ（具体的には、軸方向の長さ、換言すれば環状溝の幅Ｌ０）が制約を受ける関係上、長さＬ１を延ばすことは、逆に第２の緩和面よりも薄肉である肉厚ｔ１の直線延在部の長さを短くすることになるからである。本発明者らの研究によれば、円テーブル装置のテーブル径等の仕様を考慮すれば、長さＬ１について１５ｍｍ以下であっても実用上問題はないことを確認した。従って長さＬ１の好適な範囲としては、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下（言い換えれば、環状溝の幅Ｌ０に対する割合が３分の１以下の長さである）とすることが望ましい。

また、肉厚増大量Ｌ２についても、増大されるほど応力がより緩和されるのでより良好であるが、肉厚が増大されるにつれて、圧力流体供給時において実質的に変形する領域の長さが短くなり、逆にクランプ力が低下することが考えられる。本発明者の現在の実験では、肉厚増加量Ｌ２を７ｍｍ以上とした解析は行っていないが、現在の円テーブル装置などの仕様等を考慮すれば、その上限は、１０ｍｍ程度と考えられる。言い換えれば、環状溝の深さに対する割合が５分の１以下とすることが望ましい。

そのように導出された第２の緩和面が設けられる領域の軸方向長さＬ１、ならびにその領域における肉厚増加量Ｌ２に関し、本願発明のサンプル品１と従来品について、第１および第２の検証としての、クランプ力の実測および耐久試験を実施した。

この比較実験で用いたサンプル品および従来品の緩和面の詳細については、以下である。
ア）本願発明のサンプル品１について、第２の緩和面の長さＬ１は８ｍｍ、また肉厚増加量Ｌ２は１．５ｍｍである。また弧面形成される第３の緩和面３４ｅ３は設けない。
イ）サンプル品１および従来品の第１の緩和面の曲率半径Ｒ１は、いずれも４ｍｍである。また直線延在部の肉厚ｔ１はいずれも１．５ｍｍとする。それ以外のクランプスリーブの寸法については、上記応力解析で採用した実際品寸法そのものである。

第１の検証では、クランプ力を実測し、サンプル品１のクランプ力（クランプトルク）が従来品に対しどの程度低下するかを検証することとする。そこで、標準的な圧力である３５ｋｇ・ｆ／ｃｍ²の圧油を圧力室に供給したときのクランプ力（クランプトルク）を実測したところ、従来品では３４００Ｎｍ、サンプル品１では３０６０Ｎｍとなり、サンプル品１は従来品に対してクランプ力が１０％程度低下することが確認された。また、やや高めの圧力である５０ｋｇ・ｆ／ｃｍ²の圧力を供給したときには、従来品では４９００Ｎｍ、サンプル品１では４６５０Ｎｍとなり、サンプル品１は従来品に対してクランプ力が５％程度低下することが確認された。なお、この程度のクランプ力の低下は、実用上支障を及ぼさないものである。

第２の検証では、耐久試験として、圧力室への圧油供給による加圧、圧油放出による減圧を１サイクルとするいわゆるクランプ動作アンクランプ動作を継続的に実行し、薄肉部に亀裂が発生する時点（言い換えれば亀裂に起因する油漏れを検出時）の積算サイクル数により、サンプル品１の寿命が従来品に対しどの程度長命になったかを検証することとする。条件としては、やや高めの圧力である５０ｋｇ・ｆ／ｃｍ²の圧油を供給するものとし、５秒間圧油の供給、その後５秒間圧油の開放を１サイクルとして、数十万〜百数十万サイクルを目安に実行する。

その結果、従来品では、４０万サイクル付近でクランプスリーブの底部から油漏れが発生したのに対し、サンプル品１では、１２０万サイクルに達しても油漏れは発生しなかった。これによりサンプル品１は、従来品に対して寿命が３倍以上延びることが確認された。

第２の緩和面を備えるクランプスリーブについて、以下変形することができる。

上記した第１の実施例では、第２の緩和面について、肉厚ｔ１の直線延在部の両側に設けているが、クランプ力の低下を極力抑えるために、例えばフランジ部３４ａ3側（内側端面３４ｅ6側）のみに設けたり、反フランジ部側（内側端面３４ｅ6’側）のみに設けるようにしてもよい。また直線延在部３４ａ5の肉厚ｔ１について、１．５ｍｍとしたが、これよりも薄く（具体的には０．８ｍｍ程度まで）設けることも可能である。

第２の緩和面について、上記第１の実施例では、その断面形状が直線状（平面）に設けられる例だが、曲線状（弧面等）に設けるようにしても良い。図１０に示す第２の実施例は、上記第１実施例のような直線状の第２の緩和面３４ｅ2に代えて、曲率半径Ｒ２を有しかつその始点および終点とを結ぶ直線に対して凹状（下に凸）の円弧面を、軸端側に進むにつれてその肉厚が徐々に増大される第２の緩和面３４ｅ7として設け、溝底面３４ｅ0と第１の緩和面３４ｅ1とに連続させる例であり、また第３の緩和面が省略された例でもある。円弧面として図示領域ｑ４にわたって形成される第２の緩和面の軸方向長さＬ１、および肉厚増加量Ｌ２の好適な範囲は、上記した第１の実施例と同様であり、より具体的には、円弧面の曲率半径Ｒ２は、数ｍｍとされる第１の緩和面の曲率半径Ｒ１よりも大きい値として、数十ｍｍ以上（具体的には２０ｍｍ以上）とすることができる。しかし、第３の緩和面を省略しない形態、つまり第２の緩和面ならびに第３の緩和面をいずれも円弧面として設け、しかも第３の緩和面が第２の緩和面に対して大なる曲率半径を有するように設けることも可能である。

第１の実施例では、直線状の第２の緩和面３４ｅ2、３４ｅ2’と直線延在部３４ａ5との間に、第３の緩和面３４ｅ3、３４ｅ3’が設けられているが、その曲率半径は、第２の緩和面の曲率半径よりも大きくなるようにして、その曲率がより緩やかになるよう設ければよい。また第３の緩和面について、第１の実施例では、数十ｍｍ程度の曲率半径を有する円弧面として形成したが、これに代えて、直線状のテーパ面としても良い。この場合、第２の緩和面よりも緩やかになるようにその傾斜角度が決定される。

上記した２つの実施例では、第１の緩和面３４ｅ1，３４ｅ1’を、曲率半径を有する円弧面として設けたが、直線状の傾斜面として設けることも可能である。

上記実施例では、回転軸３９の駆動源がいわゆるＤＤモータで構成される例であるが、これ以外のモータ、回転駆動機構で構成することも可能である。

また上記実施例では、工具が取付けられるスピンドルユニット２０の割出機構として、工作機械用の加工用ヘッドに組み込まれる装置を一例として説明したが、これ以外の割出装置に適用可能である。例えば、ワークが載置されるテーブルの角度を割り出すための前記回転軸を備える割出装置（すなわち円テーブル装置）とすることもできる。例えば、第１の実施例（図５）を例として考えれば、スピンドルユニット２０が省略され、また回転軸を構成するフランジ部材３９ｂの端面３９ｂ1が段差のない平面に形成され、また軸部材３９ａと軸受３６とフランジ部材３９ｂとを結合するネジ部材１５は、フランジ部材３９ｂの端面３９ｂ1側より埋め込まれる形で軸部材３９ａに対して螺入するように設けられる。フランジ部材３９ｂに平面として設けられる端面３９ｂ1には、ワークを固着する図示しない治具が載置される、いわゆる円テーブル装置のテーブル面として機能する。

なお、第１の実施例（図５）では、テーブル面と一体の回転軸３９を回転駆動する機構が構成されていないが、公知の円テーブル装置のように、回転軸３９ａに対してウオームホイールを一体に設けるとともに、例えば回転量を制御可能なサーボモータに連結されるウオームスピンドルを、上記ウオームホイールに噛合するように構成したり、第１実施例における脚部３０ａに倣ってＤＤモータによって回転軸３９を回転駆動するように構成される。

また円テーブル装置は、工作機械のベッドに対して直交する回転軸のみを有する装置に限らない。具体的には、２軸以上の回転軸の割出機能を有する円テーブル装置に適用し、それの１軸以上の各クランプ機構に本発明を適用可能である。

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、本発明の請求範囲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。

本発明の割出装置が適用される工作機械（加工用ヘッド）の一例を示す斜視図である。 本発明の加工用ヘッドにおける支持ヘッドの一実施形態を示す正面部分断面図である。 本発明の加工用ヘッドにおける支持ヘッドの一実施形態を示す２つの側面図であって、図３（Ａ）には、脚部３０ａからカバー１８ａを取り外した状態で、反脚部３０ｂ側より見た図を示し、図３（Ｂ）には、脚部３０ｂからカバー１８ｂを取り外した状態で、反脚部３０ａ側より見た図を示す。 本発明の加工用ヘッドの一実施形態を示す正面部分断面図である。 本発明の加工用ヘッドにおけるクランプ機構を拡大した正面部分断面図である。 本発明のクランプ機構を構成するクランプスリーブの第１の実施例で、その要部（薄肉部付近）全体を示すべく拡大された断面図である。 図６に対して、クランプスリーブの第２の緩和面付近をさらに拡大した断面図である。 本発明の第１実施例であるクランプスリーブで、曲げ応力解析を行った際に用いた有限要素モデルの斜視図であり、クランプスリーブの変形（歪み）状態を示している。 本発明の第１実施例であるクランプスリーブで、応力解析の結果を示すグラフである。 本発明の第１実施例であるクランプスリーブで、第２の緩和面を他の形態を示す拡大された断面図である。 円テーブル装置に組み込まれた従来のクランプスリーブで、その要部（薄肉部付近）全体を示す拡大された断面図である。

符号の説明

１ 工作機械
１０ 加工用ヘッド
２０ スピンドルユニット
２１ スピンドル
２５ ＤＤモータ
２５ａ ロータ
２５ｂ ステータ
３０ 支持ヘッド（第１の支持ヘッド）
３０ａ、３０ｂ 脚部
３０ｃ 支持部
３１ａ、３１ｂ ハウジング
３２ 回転軸
３３ ＤＤモータ
３３ａ ロータ
３３ｂ ステータ
３４ クランプ機構
３４ａ クランプスリーブ
３４ａ1 環状溝
３４ａ2 円筒部
３４ａ3 フランジ部
３４ａ4 流路
３４ａ5 薄肉部（直線延在部）
３４ａ7 内周端
３４ｂ 受圧部材
３４ｂ1 流路
３４ｂ2 外周端
３４ｂ3 内周端
３４ｄ 圧力室
３４ｅ0 溝底面
３４ｅ1，３４ｅ1’ 第１の緩和面
３４ｅ2、３４ｅ2’、３４ｅ7，３４ｅ7’ 第２の緩和面
３４ｅ3 第３の緩和面
３４ｅ5 外周端
３４ｅ6 内側端面
３４ｆ1 隙間
３４ｇ1 シール部材
３５、３６ 軸受
３７ ロータリジョイント
３７ａ ディストリビュータ
３７ｂ シャフト
３８ ロータリジョイント
３８ａ ディストリビュータ
３８ｂ シャフト
３９ 回転軸
４１、４４ 回転検出器
４１ａ、４４ａ 検出器ステータ
４１ｂ、４４ｂ 検出器ロータ
５０ 第２の支持ヘッド
５１ ハウジング
５２ 回転軸
５３ ＤＤモータ
５３ａ ステータ
５３ｂ ロータ
５４ クランプスリーブ
５５ ディストリビュータ
５６ 軸受（３列円筒ころ軸受）
５７ 軸受

Claims (5)

1. 貫通孔と外周周りに連続され圧力流体が供給される圧力室の一部を構成する環状溝とを有し、回転軸と前記回転軸の外側のフレームとの間に配置されるクランプスリーブであって、
   前記環状溝は、軸線に対して半径方向に延びかつ互いに離間して対向される一対の内側端面と、前記貫通孔に対して平行に延びる溝底面とを有するともに、前記内側端面と前記溝底面との間には、円弧状の第１の緩和面がそれぞれ設けられており、
   前記溝底面が設けられる領域における肉厚ｔ１が前記圧力室への流体供給によって変形可能な肉厚を有するように、前記環状溝が設けられるクランプスリーブにおいて、
   前記２つの内側端面のうち少なくともいずれか一方の側における前記第１の緩和面と前記溝底面との間には、前記第１の緩和面よりも緩和された曲率を有する第２の緩和面が設けられることを特徴とする、クランプスリーブ。
2. 前記第２の緩和面は、前記溝底面側の始点から終点側に進むにつれて前記貫通孔との間の距離が徐々に増大されるように設けられることを特徴とする、請求項１に記載のクランプスリーブ。
3. 前記第２の緩和面は、前記溝底面側の始点から終点までの軸方向長さＬ１が４ｍｍ以上に、かつ前記溝底面の始点から終点までの区間における前記貫通孔との間の距離の増大量Ｌ２が０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下となるように設けられることを特徴とする、請求項２に記載のクランプスリーブ。
4. 前記第２の緩和面は、前記溝底面側の始点から終点までの区間にわたって連続される直線状の傾斜面、あるいは凹状の円弧面のうちいずれかにより設けられることを特徴とする、請求項３に記載のクランプスリーブ。
5. さらに前記溝底面と前記第２の緩和面との間には、前記第２の緩和面よりもさらに緩和された曲率を有する第３の緩和面が設けられることを特徴とする、請求項４に記載のクランプスリーブ。

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