JP6559455B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械などの回転体を備える主軸を固定保持（クランプ）する工作機械用のクランプ装置に関する。

工作機械で加工する際、スピンドル（主軸）が回転しないように固定保持する場合がある。従来より、固定保持する技術として、様々な技術が知られており、軸を直接クランプする技術としては、例えば特許文献１に開示されるものがある。特許文献１においては、チャンバーを設け、流体圧で弾性変形させることでクランプ部材をスピンドル径方向に移動させ、固定保持している。

また、特許文献２に開示されるようなボデーに備えられている制動部材が、油圧供給によって径方向に弾性変形することでスピンドルを固定保持する構造も知られている。

さらに、軸を間接的にクランプして、クランプ力を増力させる技術としては、例えば特許文献３に開示されるものがある。特許文献３においては、移動部材が転動体を押すことで、挟持部材に増力され、挟持部材がクランプディスクをフレームに押すことで、クランプ力を増力させている。すなわち、挟持部材とクランプディスクとフレームとの部材同士を当接させることで、摩擦力によって固定保持を可能としている。

特表２００３−５１４２０３号公報 特開２０１３−９４８５８号公報 特開２００９−１８４０２１号公報

特許文献１に示されるようなチャンバーを設け、流体圧で弾性変形させる技術では、弾性変形させる部材を高弾性体とする必要がある。また、複雑な形状にも加工しなければならなく、高コストになってしまう。

また、特許文献２に示されるような制動部材を弾性変形させることでクランプする構造では、弾性変形させるために制動部材の軸方向の寸法を長く取る必要がある。そのため、装置が軸方向に長くなってしまう。また、制動部材を弾性変形させるためには、油圧のような高圧の流体を用いる必要がある。また、高クランプ力を得るために、内側と外側からクランプすることで、部品点数の増加により装置が大型化になってしまう。

また、特許文献３に示されるようなクランプ力を増力させる構造では、挟持部材とクランプディスクとフレームとの部材同士の隙間を小さく取る必要がある。そのため、組立て時に軸方向の寸法を調整するか、高精度加工によって、組立寸法を管理する必要がある。また、テーパによりクランプ力を増力させる構造となっており、構造が複雑で、加工や組立の工数が増加してしまう。また、長尺部材を加工する際は、装置のねじれ剛性は低く、クランプした回転体に外部から回転トルクが加わると、装置がひずみ回転体に変位が発生してしまう。

従って、本発明は、低圧の流体でも強固なクランプ力を有し、シンプルで安価に、そしてコンパクトなクランプ装置を提供することを目的とする。

本発明のクランプ装置は、ピストンの駆動力でクランプ部材を押圧することで、クランプ部材を径収縮方向に弾性変形させ、回転体を径方向から強力に回転不能に固定している。
具体的には、第一の発明は、ボデー内に軸受を介して回転可能に軸支された回転体の外周面をクランプする工作機械用のクランプ装置において、回転体の外方に間隔を開けて同軸に設けられたクランプ部材と、流体圧若しくは弾性力との組み合せによって、駆動力を発生させるシリンダと、シリンダの駆動力によって、軸方向に往復駆動可能なピストンと、が、夫々前記回転体を覆った状態で設けられ、且つ、夫々前記回転体の軸線と同一線上に設けられた略円環状部材からなっており、クランプ部材が、一端に外周面において径方向外方に突出し、対応するシリンダに固定されるフランジ部と、それに連なる他端に外周方向に等分の複数のスリット状の切欠き部を有し、この切欠き部の切欠き残部が径方向内方に屈曲可能な弾性爪壁をなしている円筒部とよりなり、弾性爪壁の先端の外周が、接触部よりなり、弾性爪壁の内周面が、クランプ部よりなり、ピストンが、径方向内方に接触部を押圧する押圧部よりなり、接触部若しくは押圧部のどちらか一方若しくは両方がテーパ形状であることを特徴とする。
上記構成によれば、複数の切欠き部により切欠き残部である弾性爪壁が、径方向内方に弾性変形を容易にすることが可能である。
また、クランプ時にクランプ部材のフランジ部が弾性変形した際に、弾性爪壁の先端の接触部を力点、クランプ部を作用点、フランジ部の弾性変形の起点を支点とした、テコの原理を作用させている。
すなわち、流体圧若しくは弾性体によって軸方向にピストンを駆動すると、ピストンの押圧部でクランプ部材の接触部を押圧し、クランプ部材が径収縮方向に弾性変形することでクランプ部材の内周面に備えられたクランプ部で回転体を径方向からより強固にクランプし回転不能に固定することができる。
第二の発明は、切欠き部が、円筒部からフランジ部の径方向外方に跨って形成されていることを特徴とする。
上記構成によれば、切欠き部が円筒部からフランジ部の径方向外方まで跨ることで、より弾性変形しやすくなる。また、より弾性変形しやすくなるため、円筒部の軸方向の長さを短くすることができ、クランプ装置のコンパクト化が可能となる。
第三の発明は、フランジ部が、円周方向に沿って形成された複数の長穴を有していることを特徴とする。
上記構成によれば、弾性爪壁の径収縮方向、及びフランジ部の軸方向への弾性変形を容易にすることができる。
第四の発明は、接触部と前記押圧部との間に転動体を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、ピストンの推力を、転動体を介することで点接触や線接触によって伝達し、クランプ部材のクランプ部を押圧するため、摩擦による損失を小さくすることができる。
第五の発明は、フランジ部は、弾性変形可能な変形部をさらに備え、クランプ状態において、接触部に力が発生する部位と変形部との軸方向における距離Ｌ _１１ と、クランプ部に力が発生する部位と変形部との軸方向における距離Ｌ _１２ とが、Ｌ _１１ ＞Ｌ _１２ であることを特徴とする。

本発明によれば、低圧の流体でも強固なクランプ力を有し、シンプルで安価に、そしてコンパクトなクランプ装置を提供することができる。

本発明の実施形態１の回転テーブルを示した断面図である。 実施形態１のクランプ装置の展開斜視断面図である。 図１のクランプ装置の動作状態を説明する部分断面図で、（ａ）がアンクランプ状態、（ｂ）が動作途中状態、（ｃ）がクランプ状態である。 図３の（ｂ）動作途中状態と、（ｃ）クランプ状態の拡大詳細断面図である。 実施形態２の回転テーブルにおける図１相当図である。 実施形態２のクランプ装置の動作状態を説明する部分断面図で、（ａ）がアンクランプ状態、（ｂ）がクランプ状態である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、適宜、図面を参照しながら説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の回転テーブル１００を示した断面図であり、回転テーブル１００は、主にマシニングセンターに搭載され、取り付けられたワークを所定の角度に回転割出するものである。本実施形態１では、本発明のクランプ装置の実施の一例として回転テーブル１００を例に説明していく。

本実施形態１の回転テーブル１００は、ボデー１０１を備え、このボデー１０１に回転軸Ｊを中心に回転可能に軸受で支持されたスピンドル１０２と、このスピンドル１０２を回転駆動する駆動機構とを備え、スピンドル１０２の一端の外方には、幾分かの間隔を有して、クランプ装置１が備えられている。図２はこのクランプ装置１の展開斜視断面図である。

図１〜図２に示すように、クランプ装置１は、クランプ部材１０と、クランプ部材１０に固定される第２のシリンダ１３と、第２のシリンダ１３に固定される第１のシリンダ１２と、第１のシリンダ１２と第２のシリンダ１３との間で駆動可能なピストン１１とを備えている。

クランプ部材１０は、スピンドル１０２の外方に間隔を開けて同軸に設けられており、フランジ部１０ａと円筒部１０ｂとで構成されている。
フランジ部１０ａは、クランプ部材１０の一端に外周面において径方向外方に突出し、対応する第２のシリンダ１３に固定されている。
また、フランジ部１０ａは、端面に円周方向に沿って複数の長穴１０ｇが形成されており、長穴１０ｇの近傍には、弾性変形可能な変形部１０ｈを有している。
一方、円筒部１０ｂは、フランジ部１０ａに連なった円筒形状であり、その他端に外周方向に等分の複数の切欠き部１０ｃを有し、この切欠き部１０ｃの切欠き残部が夫々径方向内方に屈曲可能な弾性爪壁１０ｄをなしている。
切欠き部１０ｃは、円筒部からフランジ部の径方向外方に跨って形成されている。
また、このフランジ部まで跨って形成されている切欠き部１０ｃの終端にも、上述の長穴１０ｇが連設されている。
弾性爪壁１０ｄの先端の外周は、全周に亘って接触部１０ｅが形成されており、また、弾性爪壁１０ｄの内周面は、全周に亘って夫々凸設されたクランプ部１０ｆが形成されている。

ピストン１１は、断面が中空円形形状をしており、内周縁が回転軸Ｊ方向に延在されており、延在部の径方向内方に接触部１０ｅを押圧する押圧部１１ａを備えている。
また、接触部１０ｅと押圧部１１ａは夫々テーパ形状となっている。

第１のシリンダ１２と第２のシリンダ１３は、夫々断面が中空円形形状をしており、ボルト１５で固定されている。また、第２のシリンダは、図示しないボルトでボデー１０１にスピンドル１０２と同軸となるように固定されている。
また、第１のシリンダ１２と第２のシリンダ１３との間には、ピストン１１が回転軸Ｊの軸方向に水平移動可能にスピンドル１０２と同軸となるように配置されている。
また、ピストン１１を介して第１のシリンダ１２側は、第１の流体圧室１２ａを区画しており、一方、第２のシリンダ１３側は、第２の流体圧室１３ａを区画しており、夫々のシリンダから夫々の流体圧室にエアが供給されることでピストン１１が往復駆動可能となっている。

以下に、動作の説明を図３と図４を用いて説明をする。
図３は、図１のクランプ装置１の動作状態を説明する部分断面図で、（ａ）がアンクランプ状態、（ｂ）が動作途中状態、（ｃ）がクランプ状態の断面図を夫々示している。
なお、ここでは、クランプが行われておらず、スピンドル１０２が回転可能な状態を「アンクランプ状態」、ピストン１１がクランプ部材１０に当接し、クランプ部材１０が弾性変形をしていない状態を「動作途中状態」、そして、クランプが行われ、スピンドル１０２が回転不能に固定されている状態を「クランプ状態」と定義する。
また、図３に矢視で示しているように、左方向矢視をクランプ方向、一方、右方向矢視をアンクランプ方向と定義する。
図４は、図３の（ｂ）動作途中状態と、（ｃ）クランプ状態の拡大詳細断面図である。

本実施形態の回転テーブル１００は、クランプ状態で加工等がなされ、アンクランプ状態で回転割出しを行う装置である。
回転テーブル１００のクランプ動作は、例えば、図３（ａ）から、図３（ｂ）、さらに図３（ｃ）といった流れで行われる。

まず、図３（ａ）のアンクランプ状態において、第１の流体圧室１２ａにエア圧が供給されると、ピストン１１がクランプ方向（図面左方）に移動する。
エア圧の供給が継続されると、ピストン１１はクランプ方向に移動していき、図３（ｂ）の動作途中状態で示すように、ピストン１１の押圧部１１ａがクランプ部材１０の接触部１０ｅと当接する。

さらに、エア圧の供給が継続されると、図４（ｂ）の動作途中状態に示すように、ピストンの押圧部１１ａがクランプ部材１０の接触部１０ｅを押圧し、押圧部１１ａと接触部１０ｅはテーパ形状になされているために、矢印で示す向きのピストン推力Ｐ_１０は、くさび効果によって矢印で示す力Ｆ_１０に増力される。
すなわち、この力Ｆ_１０によって、クランプ部材１０の接触部１０ｅが径方向内方に押圧される。

また、ピストン推力Ｐ_１０によって、クランプ部材１０のフランジ部１０ａがクランプ方向（図面左方）に押圧される。この力Ｆ_１０とピストン推力Ｐ_１０の押圧力によって、クランプ部材１０は変形部１０ｈ付近を起点として径収縮方向に弾性変形する。
さらに、クランプ部材１０は、切欠き１０ｃと長穴１０ｇも有しているため、容易に弾性変形することが可能となる。
この弾性変形は、クランプ部材１０の内周面に備えられたクランプ部１０ｆが、スピンドル１０２の外周と当接した状態である、図３（ｃ）に示すクランプ状態となるまで継続する。

クランプ状態となったとき、図４（ｃ）のクランプ状態に示すように、クランプ部材１０の接触部１０ｅにおいては矢印で示す力Ｆ_１１が生じ、またクランプ部材１０のクランプ部１０ｆにおいて、矢印で示す力Ｆ_１２が生じる。
ここで、力Ｆ_１１とクランプ部材１０の変形部１０ｈとの距離はＬ_１１であり、力Ｆ_１２とクランプ部材１０の変形部１０ｈとの距離はＬ_１２となっている。
つまり、力と距離の関係は、Ｆ_１１×Ｌ_１１＝Ｆ_１２×Ｌ_１２であり、Ｆ_１２に着目すると、Ｆ_１２＝Ｆ_１１×Ｌ_１１／Ｌ_１２となる。
すなわち、Ｌ_１１はＬ_１２よりも距離が大きいため、力Ｆ_１２は力Ｆ_１１に対して、所謂テコの原理によって増力されている。
したがって、この増力された力Ｆ_１２によって、クランプ部１０ｆはスピンドル１０２の外周を押圧し、スピンドル１０２を固定している。

このように、ピストンの推力Ｐ_１０がテーパのくさび効果によって力Ｆ_１０に増力され、さらに、テコの原理によって、力Ｆ_１１が力Ｆ_１２に増力されるという２種類の増力を経ることで、クランプ部１０ｆでスピンドル１０２の外周をより強固にクランプし、スピンドル１０２を回転不能に固定することが可能となっている。

次に、回転テーブル１００のアンクランプ動作は、例えば、図３（ｃ）から、図３（ｂ）、さらに図３（ａ）といった流れで行われる。
まず、図３（ｃ）のクランプ状態において、第２の流体圧室１３ａにエア圧が供給されると、ピストン１１がアンクランプ方向（図面右方）に移動する。
このとき、ピストン１１がアンクランプ方向に移動すると、径収縮方向に弾性変形していたクランプ部材１０は、径方向外方に復元力が働き径拡大していく。

さらに、エア圧の供給が継続されると、クランプ部材１０のクランプ部１０ｆが、スピンドル１０２から離れていき、隙間を有した状態となっていく。
クランプ部材１０の弾性変形が完全に復元されると、図３（ｂ）の動作途中状態となる。
さらに、エア圧の供給が継続されると、ピストン１１の押圧部１１ａがクランプ部材１０のテーパ形状の接触部１０ｅから離れ、ピストン１１は図３（ａ）のアンクランプ状態となるまで移動する。

本実施形態１は、このアンクランプ状態で、駆動機構によってスピンドル１０２の回転割出しを行っている。回転割出しの後、再び上記のクランプ状態への動作によってスピンドル１０２の固定を行うという動作を行い、その後、加工がなされるという繰り返し作業となっている。

以上のように、本実施形態１の回転テーブル１００によると、ピストン１１の押圧部１１ａとクランプ部材１０の接触部１０ｅがテーパ接触していることでピストン推力が増力されることと、クランプ部材１０の接触部１０ｅとクランプ部１０ｆでテコの原理が作用し増力されることにより、より大きなクランプ力を得ることができる。

つまり、本実施形態１でワークの回転割出しを行い、加工を行う場合、クランプ状態とすることにより、加工でワークに荷重が加わっても回転割出しされた位置で強力にクランプされていることにより、精度よく加工することが可能になっている
また、切欠き１０ｃが円筒部１０ｂからフランジ部１０ａまで有していることで、円筒部１０ｂの軸方向の長さが短くても弾性変形しやすい形状となっている。それによって、コンパクトなクランプ装置１を提供することができる。

（実施形態２）
次に、実施形態２の回転テーブル１００について、図５と図６を用いて説明する。図５は実施形態２の回転テーブル１００における図１相当図である。また、図６は実施形態２のクランプ装置の動作状態を説明する部分断面図で、（ａ）がアンクランプ状態、（ｂ）がクランプ状態の断面図である。
尚、実施形態１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
また、実施形態１との主な変更点は、スプリングなどによる戻り機構を設けた、単動シリンダにしている点、転動体を有した点、クランプ部材１０をシリンダと一体とした点である。以下に詳細な説明をしていく

図５に示すように、クランプ装置２は、第１のシリンダ２２と、第１のシリンダ２２に固定される第２のシリンダ２３と、第１のシリンダ２２と第２のシリンダ２３との間で駆動可能なピストン２１と、夫々のシリンダとピストン２１との間で力を伝達する転動体３０とを備えている。

第１のシリンダ２２は、径方向内方にクランプ部材１０を有した一体構造となっている。
クランプ部材１０は、スピンドル１０２の外方に間隔を開けて同軸に設けられており、フランジ部１０ａと円筒部１０ｂとで構成されている。

フランジ部１０ａは、クランプ部材１０の一端に外周面において径方向外方に突出し、対応する第１のシリンダ２２に固結されている。
また、フランジ部１０ａは、後述のフランジ部１０ａに跨って形成される切欠き部１０ｃの近傍に弾性変形可能な変形部１０ｈを有している。
一方、円筒部１０ｂは、フランジ部１０ａに連なった円筒形状であり、その他端に外周方向に等分の複数の切欠き部１０ｃを有し、この切欠き部１０ｃの切欠き残部が夫々径方向内方に屈曲可能な弾性爪壁１０ｄをなしている。
切欠き部１０ｃは、円筒部からフランジ部の径方向外方に跨って形成されている。
弾性爪壁１０ｄの外周は、全周に亘って転動体３０と接触する接触部１０ｅを備えており、また、弾性爪壁１０ｄの内周面は、クランプ部１０ｆが形成されている。

ピストン２２は、断面が中空円形形状をしており、内周面の一部が転動体３０を押圧するテーパ形状の押圧部１１ａを有している。
また、ピストン２１の端面には、後述のスプリング３１が内設可能な凹部２１ａが設けられている。

第２のシリンダ２３は、ピストン２１との間にスプリング３１を備え、スプリング３１は、一端が第２のシリンダ２３に備えられ、他端がピストンの凹部２１ａに内設されており、第２のシリンダ２３をアンクランプ方向（図面左方）に付勢している。
転動体３０は、球体であって、ピストン２１の押圧部１１ａと、第１のシリンダ２２の接触部１０ｅと、第２のシリンダ２３との間に備えられている。

以下に、動作の説明を、図６を用いて説明する。
図６は、実施形態２のクランプ装置の動作状態を説明する部分断面図で、（ａ）がアンクランプ状態、（ｂ）がクランプ状態の断面図を夫々示している。
回転テーブル１００のクランプ動作は、例えば、図６（ａ）から図６（ｂ）といった流れで行われる。

まず、図６の（ａ）クランプ状態において、第１の流体圧室２２ａにエア圧が供給されると、ピストン２１がクランプ方向（図面右方）に移動し、ピストン２１の押圧部１１ａが転動体３０を押圧する。
押圧された転動体３０は、第２のシリンダ２３の端面と当接し、第１のシリンダ２２の接触部１０ｅを押圧する。このとき、ピストン２１の押圧部１１ａはテーパ形状になされているために、矢印で示す向きのピストン推力Ｐ_２０は、くさび効果によって矢印で示す力Ｆ_２０に増力される。

すなわち、この力Ｆ_２０によって、転動体３０を介して第１のシリンダ２２の接触部１０ｅが径方向内方に押圧されると、第１のシリンダ２２の一部であるクランプ部材１０はフランジ部１０ａの変形部１０ｈ近傍で弾性変形可能になされているため、クランプ部材１０は径収縮方向に弾性変形する。
また、このとき球体である転動体３０を介することによって、摩擦による損失が少なくなっており、力Ｆ_２０の損失が少なくなっている。
この弾性変形は、クランプ部材１０の内周面に備えられたクランプ部１０ｆが、スピンドル１０２の外周と当接した状態である、図６（ｂ）に示すクランプ状態となるまで継続する。

クランプ状態となったとき、図６（ｂ）に示すように、クランプ部材１０の接触部１０ｅにおいては矢印で示す力Ｆ_２１が生じ、またクランプ部材１０のクランプ部１０ｆにおいて、矢印で示す力Ｆ_２２が生じる。
ここで、力Ｆ_２１とクランプ部材１０の変形部１０ｈとの距離はＬ_２１であり、力Ｆ_２２とクランプ部材１０の変形部１０ｈとの距離はＬ_２２となっている。
つまり、力と距離の関係は、Ｆ_２１×Ｌ_２１＝Ｆ_２２×Ｌ_２２であり、Ｆ_２２に着目すると、Ｆ_２２＝Ｆ_２１×Ｌ_２１／Ｌ_２２となる。
すなわち、Ｌ_２１はＬ_２２よりも距離が大きいため、力Ｆ_２２は力Ｆ_２１に対して、所謂テコの原理により増力されている。
したがって、この増力された力Ｆ_２２によって、クランプ部１０ｆはスピンドル１０２の外周を押圧し、スピンドル１０２を固定する。

このように、ピストンの推力Ｐ_２０がテーパのくさび効果によって力Ｆ_２０に増力され、力Ｆ_２０は転動体３０によって点接触でクランプ部材１０の接触部１０ｅに伝達され、接触部１０ｅを径方向内方に押圧し、さらに、テコの原理によって、力Ｆ_２１が力Ｆ_２２に増力されるという２種類の増力を経ることで、クランプ部１０ｆでスピンドル１０２の外周をより強固にクランプし、スピンドル１０２を回転不能に固定することが可能となっている。

次に、回転テーブル１００のアンクランプ動作は、例えば、図６（ｂ）から図６（ａ）といった流れで行われる。
まず、図６（ｂ）のクランプ状態において、第１の流体圧室２２ａへのエア圧が供給されなくなると、スプリング３１の復元力によって、ピストン２１がアンクランプ方向（図面左方）に移動を開始する。
このとき、ピストン２１がアンクランプ方向に移動すると、径収縮方向に弾性変形していたクランプ部材１０は、力Ｆ_２１が働かなくなることによって、転動体３０から押圧されなくなり、径方向外方に復元力が働き径拡大していく。

さらに、クランプ部材１０のクランプ部１０ｆが、スピンドル１０２から離れていき、隙間を有した状態となっていく。
ピストン２１は、クランプ部材１０の弾性変形が完全に復元されるまで、アンクランプ方向に移動し、図６（ａ）のアンクランプ状態となるまで移動する。

本実施形態２は、このアンクランプ状態で、駆動機構によってスピンドル１０２の回転割出しを行っている。回転割出しの後、再び上記のクランプ状態への動作によってスピンドル１０２の固定を行うという動作を行い、その後、加工がなされるという繰り返し作業となっている。

（その他の実施形態）
以上のように、２つの実施形態を説明したが、本発明は、その目的の範囲を逸脱しない限りにおいて、適宜変更してもよく、この実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態１〜２は、回転テーブルでの例を示しているが、本発明は回転テーブルのような割出しを行う装置に限らず、回転体を備え、また固定する必要のある工作機械に利用することができる。
また、流体圧は、エア圧で実施しているが、油圧であっても構わない。
また、クランプ部１０ｆは全周に亘って凸設されているが、これに限らず、弾性爪壁１０ｄの一部が凸設されていても構わないし、半球状であっても構わないし、これに限定するものではない。
また、本実施形態１では接触部１０ｅと押圧部１１ａとを夫々テーパ形状とし、本実施形態２では押圧部１１ａをテーパ形状としているが、接触部１０ｅ若しくは押圧部１１ａのどちらか一方若しくは両方がテーパ形状であっても構わない。
また、本実施形態１では、第１のシリンダ１２を第２のシリンダ１３にボルトで固定し、第２のシリンダ１３をボデー１０１にボルトで固定する構造としているが、これに限らず、第１のシリンダ１２をボデー１０１に固定しても良いし、第１のシリンダ１２や第２のシリンダ１３がボデー１と一体となっていても良く、固定手段を限定するものではない。
さらに、本実施形態２では、転動体３０を球体としているが、ころ等の、点接触や線接触するものであれば構わない。

以上のように、本発明によれば、クランプ部材１０が径収縮方向に弾性変形する事によってクランプ部材１０の内周面に備えられたクランプ部１０ｆで回転体を径方向からクランプすることができる。すなわち、従来のディスクブレーキのように組立時に軸方向の寸法管理を必要としないため、加工及び組立が容易にできる。
また、クランプ部材１０が弾性変形部分を径方向箇所であるフランジ部１０ａにおいて弾性変形するようになされていることによって、装置を軸方向に短くすることができる。
また、クランプ部材１０が軸方向に短いことによって、クランプ時に回転体に回転トルクが加わった際の、クランプ部材１０のねじれを少なくできる。
また、クランプ時にクランプ部材１０が径方向に収縮する際に、クランプ部材１０のフランジ部１０ａが軸方向へ弾性変形しながらクランプ部１０ｆが径方向へ収縮することによって、ピストン推力による径方向の力だけでなく、軸方向の力も利用してクランプ部材１０を弾性変形させることとなり、ピストン推力を最大限利用することができる。
また、クランプ部材１０の弾性変形が容易にできることによって、クランプ時に弾性変形しているクランプ部材１０の径拡大方向への反力が小さくなり、径収縮方向への力を大きくできることによって、大きなクランプを得ることができる。
また、ピストンを駆動する流体がエア圧等の低圧の流体であっても、クランプ部材１０を弾性変形させ、大きなクランプ力を得ることができる。
また、クランプ時にテコの原理が作用し、増力することによって、ピストンを駆動する流体が低圧の流体であっても、大きなクランプ力を得ることができる。
また、ピストンの推力を転動体の点接触や線接触によって伝達し、面接触よりも摩擦による損失を小さくしていることによって、大きなクランプ力を得ることができる。
また、クランプ装置はシンプルな構造となっているため、部品点数も少なく安価に製造することができる。

以上説明したように、本発明にかかるクランプ装置は、スピンドルを回転不能に固定する装置であって、例えば工作機械でワークを所定の角度に回転割出しさせて加工を行う際に使用される回転テーブル装置などで利用することができる。

１、２ クランプ装置
１０ クランプ部材
１０ａ フランジ部
１０ｂ 円筒部
１０ｃ 切欠き部
１０ｄ 弾性爪壁
１０ｅ 接触部
１０ｆ クランプ部
１０ｇ 長穴
１０ｈ 変形部
１１、２１ ピストン
１１ａ 押圧部
１２、２２ 第１のシリンダ
１３、２３ 第２のシリンダ
３０ 転動体
３１ スプリング
１００ 回転テーブル
１０１ ボデー
１０２ スピンドル
Ｊ 回転軸

Claims (5)

1. ボデー内に軸受けを介して回転可能に軸支された回転体の外周面をクランプする工作機械用のクランプ装置において、
   前記回転体の外方に間隔を開けて同軸に設けられたクランプ部材と、
   流体圧若しくは弾性力との組み合せによって、駆動力を発生させるシリンダと、
   前記シリンダの駆動力によって、軸方向に往復駆動可能なピストンと、
   が、夫々前記回転体を覆った状態で設けられ、且つ、夫々前記回転体の軸線と同一線上に設けられた略円環状部材からなっており、
   前記クランプ部材が、一端に外周面において径方向外方に突出し、対応する前記シリンダに固定されるフランジ部と、それに連なる他端に外周方向に等分の複数のスリット状の切欠き部を有し、該切欠き部の切欠き残部が夫々径方向内方に屈曲可能な弾性爪壁をなしている円筒部とよりなり、
   前記弾性爪壁の先端の外周が、接触部よりなり、
   前記弾性爪壁の内周面が、クランプよりなり、
   前記ピストンが、径方向内方に前記接触部を押圧する押圧部よりなり、
   前記接触部若しくは押圧部のどちらか一方若しくは両方がテーパ形状であることを特徴とする、クランプ装置。
2. 前記切欠き部が、円筒部からフランジ部の径方向外方に跨って形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記フランジ部が、円周方向に沿って形成された複数の長穴を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のクランプ装置。
4. 前記接触部と前記押圧部との間に転動体を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のクランプ装置。
5. 前記フランジ部は、弾性変形可能な変形部をさらに備え、
   クランプ状態において、
   前記接触部に力が発生する部位と変形部との軸方向における距離Ｌ _１１ と、
   前記クランプ部に力が発生する部位と変形部との軸方向における距離Ｌ _１２ とが、
   Ｌ _１１ ＞Ｌ _１２
   であることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。

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