TWI425995B - Hold the bushing - Google Patents

Description

夾持襯套

本發明係有關於利用於工作機械的分度裝置，具體而言，有關具備使用於五軸加工機(同時可控制五軸的加工機)或多面加工機(工作機械)等的分度裝置的加工用頭，或具備將工件被載置的旋轉台的角度轉位的分度裝置(所謂的圓台裝置)，詳而言之，有關將轉位操作後的旋轉軸的位置藉由壓力流體的供給而保持的夾持襯套。

作為分度裝置，例如，被載置於工作機械的床上，可將工件被載置的圓台轉位的裝置(圓台裝置)係為熟知的。例如，在專利文獻1所示的圓台裝置係，包括：框架，在中央具有貫通孔；旋轉軸，被插入於上述貫通孔，對於上述框架可旋轉地被支撐；旋轉台，載置工件的台面和上述旋轉軸一體地被設置。又，在上述框架內，對於上述旋轉台，一體的蝸輪(worm wheel)被收容，又，在蝸輪，與伺服馬達等的引動器連結的輪軸(worm spindle)係，在此嚙合般而相同地被收容。又，藉由旋轉驅動伺服馬達，將和旋轉軸一體的旋轉台旋轉至所希望的角度而可進行轉位動作。

另一方面，在專利文獻1的圓台裝置方面，保持旋轉台的轉位操作後的角度(位置)的夾持機構(夾持襯套)被安裝。又，在上述旋轉台方面，沿著框架側的貫通孔並行地 延伸的軸係和上述旋轉台一體地被設置，且在軸和框架間的空間，以環狀被設置的夾持襯套被配置。夾持襯套係在其內側具有貫通孔，且在外周側具有：圓筒部，嵌合在旋轉台的軸的外側；以及凸緣部，與上述圓筒部連續而被設置，作為朝框架側的安裝部的功能；其中在圓筒部的外側方面，環狀溝係在外周周圍連續而被形成，在和被收容的框架的貫通孔之間構成壓力室。

在此，有關利用於圓台裝置的習知夾持襯套，利用將其週邊部擴大圖示的第11圖在以下詳細說明。

在旋轉台103方面，沿著框架101側的貫通孔102平行延伸的軸104係，經由未圖示的螺絲構件，和上述旋轉台103一體地被設置的同時，在軸104和框架101的貫通孔102之間的空間方面，以環狀被設置的夾持襯套105被配置。夾持襯套105係具有：圓筒部106，嵌合在旋轉台103的軸104的外側；凸緣部107，作為朝框架101側的安裝部的功能；另一方面，對於連接於連續的圓筒部106的凸緣部107，在其內側具有貫通孔(內周端110)。夾持襯套105的凸緣部107係，經由螺絲構件115，被固著在框架101的未圖示的安裝座，相對於框架101而被安裝。

在圓筒部106方面，形成有從其外周端109a、109a’凹陷而被設置、在其外周周圍被連續的環狀溝108。詳而言之，環狀溝108係，向未圖示的旋轉軸的半徑方向內側延伸，且具有相互分離而被相對的一對內側端面109b、109b’、以及對於上述貫通孔(內周端110)平行延伸的溝 底面109c的同時，在上述內側端面109b、109b’和溝底面109c之間，具有數mm程度的曲率半徑的圓弧狀的R面109d、109d’係連續而被形成，藉由如上述被設置的環狀溝108、以及被收容的框架101的貫通孔102，壓力室112被構成。又，夾持襯套105的環狀溝108係，在溝底面109c被設置的區域q1中，具有藉由被供給至壓力室112的壓力流體的供給、肉厚可變形的薄肉部(直線延伸部)111。

另一方面，在貫通孔102方面，收容密封構件113、113’用的未圖示的環狀溝被設置。密封構件113、113’係，被插入於環狀溝而對於貫通孔102不能相對移動，且以與圓筒部的外周端109a、109a抵接的方式被配置，將由環狀溝108和被收容的框架101的貫通孔102被構成的壓力室112維持在氣密或液密狀態。另一方面，在框架101方面，和未圖示的流體供給源連通的流路114係和上述壓力室112連通般被設置。又，在夾持動作時，例如，壓縮空氣或壓油等的壓縮流體係被供給至上述壓力室112，藉此，薄肉部111突出於旋轉軸的半徑方向內側，按壓旋轉台103的軸104。如上述，可將之前在角度上被定位的旋轉台103對於框架101不能旋轉地保持。

有關此類的圓台裝置，也有為了旋轉驅動旋轉台，藉由內裝有電動馬達的旋轉的蝸輪機構而傳達至旋轉台側的專利文獻1般的裝置，但近年來將被稱為DD馬達的直接驅動型馬達組裝於其內部的圓台裝置也被開發，作為此類的裝置係，有本申請人提案的日本特願2005－319586號的裝 置。

[專利文獻1]日本特開2002－103181號公報(第1圖、第3圖)

夾持襯套係，因為被組裝於圓台裝置的內部而被使用，夾持襯套的全體外形尺寸係盡可能被要求小型化(compact)。另一方面，夾持襯套係在被搭載的工作機械上，即使在如工件加工時、在旋轉台施加大的力，必須將上述被轉位的角度在此狀態下強固地保持；在發生必要的夾持力方面，關於薄肉部111的軸方向的長度(在第11圖表示的區域q1的區間長度)係必須具有某種程度的長度，為了極力確保此區間長度，作為在內側端面109b、109b’和外周端109c連續的第一緩和面的R面109d、109d’的曲率半徑r1係，作為上述般、數mm程度的小的值。

壓力流體被供給至以此類夾持襯套構成的壓力室112的話，薄肉部111係，如圖示上的虛線所示般，作為第一緩和面的R面109d、109d’和溝底面109c的連結點p1、p1’附近的比較窄的區域(亦即，圖示的區域q7)中變形大。因此，將夾持動作和釋放動作重覆時，在此狹窄區域中，疲勞集中地進行，很快地在底部發生龜裂，有夾持功能損壞的問題。此類的習知夾持襯套在實際上，在一年到一年半左右必須更換，壽命比較短。

作為其對策，有關作為第一緩和部的R面，也考慮將其曲率半徑變大。然而，如上述，由於夾持襯套的外形尺寸受到限制，難以確保肉厚t1為一定的薄肉部111有充分必要的長度。從此類的事情，藉由提高壓力流體的供給壓力，得到所希望的夾持力。然而，為了維持液密或氣密狀態的壓力室112或流路114，關於流體迴路而為了維持在氣密或液密狀態的密封構件113、113’等更承受損害，這些構件相反地壽命減短，產生新問題。

本發明係有鑑於此類的事情，本發明的目的係在進行角度轉位後、藉由壓力流體使夾持襯套突出、使旋轉軸不能旋轉地保持的分度裝置，提供即使沒有將供給至夾持襯套的流體壓力變得那麼高，仍可得到所希望的夾持力、且壽命長的夾持襯套。

因此，本發明的夾持襯套係，具有貫通孔、以及構成在外周周圍被連續且壓力流體被供給的壓力室的一部分的環狀溝，且被配置在旋轉軸和上述旋轉軸的外側的框架之間；其中上述環狀溝係，具有相對於軸線而延伸在半徑方向且相互分開而相對的一對內側端面、以及相對於上述貫通孔平行地延伸的溝底面，同時在上述內側端面和上述溝底面之間，圓弧狀的第一緩和面分別被形成；以上述溝底面被設置的區域中的肉厚t1具有可藉由供給至上述壓力室的流體而變形的肉厚的方式，上述環狀溝被設置，作為前提。又，作為本發明的夾持襯套的特徵點，在上述兩個 內側端面中的至少一側中，在上述第一緩和面和上述溝底面之間，設置具有比上述第一緩和面緩和的曲率的第二緩和面，作為其要旨。

根據上述要旨，在夾持動作時，壓力流體被供給至壓力室的話，安裝於框架側的夾持襯套的環狀溝係，在從設置第二緩和面的區域到溝底面被設置的區域撓曲般變形，由於至少在溝底面被設置的區域突出至旋轉軸側而按壓旋轉軸，可使旋轉軸相對於框架不能旋轉地保持。又，第二緩和面係，伴隨著從上述溝底面側的始點前進到終點側、和上述貫通孔之間的距離，亦即，肉厚係逐漸增大般；換言之，在第二緩和面被設置的區域，伴隨著接近溝底面被設置的區域，其肉厚係逐漸地接近在溝底面和貫通孔界定的薄肉部中的可變形的肉厚t1般形成肉厚。因此，伴隨著供給壓力流體至壓力室，環狀溝的變形量係，在第二緩和面被設置的區域中，隨著接近溝底面被設置的區域的薄肉部，伴隨著朝壓力室的壓力流體的供給的環狀溝的變形量係逐漸增大；又，在溝底面被設置的區域，其變形量係為一定。

亦即，第二緩和面係，藉由伴隨著從上述溝底面側的始點前進到終點側，和上述貫通孔之間的距離係逐漸增大般被設置；在第二緩和面被設置的區域，上述變形量係伴隨著向軸方向內側前進而逐漸地增加，夾持襯套的底部係全體和緩地撓曲般變形。如藉由習知般的曲率陡峭的緩和 面、在溝底面連續的夾持襯套般，在特定的狹窄區域，變形大的場所不存在。因此，即使藉由夾持動作、釋放動作，此類的變形重覆，由於在環狀溝的底部的疲勞的進行與習知相比變慢，壽命較長。

如上述，作為具有比第一緩和面緩和的曲率的第二緩和面，具體而言，可藉由在橫跨上述溝底面側的始點到終點為止的區間而連續的直線狀的傾斜面(亦即，具有接近無限大的曲率半徑的推拔面)、或凹狀的圓弧面(相對於連結始點和終點的線段，在旋轉軸側向下突出的圓弧面)中的任一個設置。又，較佳的是第二緩和面係設為，從溝底面側的始點到終點的軸方向長度L1為4mm以上，且在從溝底面的始點至終點的區間中的和上述貫通孔之間的距離的增大量L2為0.5mm以上且6mm以下般為較佳地。

更佳的是，在上述溝底面和上述第二緩和面之間，設置有具有比上述第二緩和面更緩和的曲率的第三緩和面。藉此，以上述溝底面和上述第二緩和面直接連結的形態的方式，在環狀溝的底部中，在上述兩個面的連結點附近的區域，集中的疲勞不會進行，夾持襯套係壽命變長。又，有關上述第三緩和面，具體而言，可藉由大致直線狀的傾斜面(亦即，具有接近無限大的曲率半徑的推拔面)、或具有比第二緩和面的曲率半徑大的曲率半徑的凹狀的圓弧面中的任一個形成。

作為上述夾持襯套被利用的工作機械用之分度裝置係，作為工具被安裝的主軸單元的分度機構，也可適用在 安裝於工作機械用的加工用頭的物件，也可作為將工件被載置的旋轉台的角度轉位的分度裝置(亦即，旋轉台係藉由一體的旋轉軸被支承在框架側的圓台裝置)。

有關本發明的分度裝置，作為工具被安裝的主軸單元的分度機構，以下將被安裝於工作機械用之加工用頭的裝置作為例子說明。

第1圖係表示作為上述複合加工機的例子的門型工作機械(所謂加工中心)1。此種門型工作機械1係包括：在床4上附設的左右的柱2、2；在柱2、2上朝上下方向(Z軸方向)移動的橫軌6；在橫軌6上朝左右方向(Y軸方向)水平移動的床鞍7；在床鞍7上朝Z軸方向移動的衝柱(ram)8；在床4上朝前後方向(X軸方向)移動的台5。而且，在衝柱8安裝有，包含具備安裝工具的主軸的主軸單元20的加工用頭10。

上述門型工作機械1，在加工工件時，通過根據預先設定的程式的數值控制，使上述台5、橫軌6、床鞍7及衝柱8移動的同時，加工用頭10進行主軸單元20的角度位置的轉位。由此，在上述工作機械，對於工件的各加工面能以最佳角度進行加工，而可以進行複雜形狀的工件的切削加工等。

因此，上述加工用頭係，具備將主軸單元的角度位置轉位用的分度機構。又，作為此分度機構的驅動手段，其 馬達定子以及馬達轉子係被配置在加工用頭10的殼體內，為採用轉子係被連結在支撐主軸單元的支撐軸的直接驅動型的驅動馬達(以下稱為「ID馬達」)的加工用頭。此類的加工用頭係，以主軸單元(頭)以及支撐主軸單元的支撐頭(頭支撐部)所構成，作為驅動手段，在支撐頭內具備轉子與定子的內周面相對的內轉子型的DD馬達。又，作為此類的加工用頭，例如，為在日本特開平2－116437號公報所示的物件。

有關此類的加工用頭10，利用第2~4圖，以下詳細說明。

在第2~4圖所示的係為本發明的一實施例，圖示的加工用頭10係包含，具有安裝工具的主軸21的主軸單元20、支撐主軸單元20的第一支撐頭30(相當於本發明的「支撐頭」)、以及支撐第一支撐頭30的第二支撐頭50(第4圖)。

主軸單元20係為驅動馬達內裝型的主軸頭，使主軸21藉由被內裝的驅動馬達高速旋轉驅動。(第2圖)

在此主軸單元20的殼體23內，主軸21被插通配置，以圍繞此主軸21的方式，驅動馬達25被內裝。驅動馬達25由被外嵌固定於主軸21的轉子25a、以及與轉子25a的外周面相對方式被設置的定子25b所構成。主軸21係藉由在驅動馬達25的前後(圖的上下)多列配置的軸承(例如，角接觸軸承)27，而旋轉自如地被支撐。並且，若供給激磁電流至定子25b的話，則在與轉子25a之間發生激磁力，藉由此激磁力，轉子25a會旋轉，而主軸21係被旋轉驅動。

第一支撐頭30是用於，支撐上述主軸單元20的同時，以與上述主軸21的旋轉軸線正交的軸線(以下，稱為「A軸」)為中心旋轉主軸單元20以轉位其角度位置。

第一支撐頭30構成為，在支撐部30c安裝一對腳部30a、30b的叉子形狀，在此腳部30a、30b之間支撐上述主軸單元20。主軸單元20係藉由在腳部30a、30b的各個內部旋轉自如地安裝的支撐軸被支撐。又，圖示的支撐頭係，用於將主軸單元20旋轉驅動的DD馬達(相當於本發明的「驅動馬達」)為僅設置在一對腳部30a、30b中的腳部30a的構成。因此，在以下，有關兩腳部30a、30b的各支撐軸，將腳部30a側的支撐軸稱為驅動支撐軸(相當於本發明的「支撐軸」)，將腳部30b側的支撐軸稱為從動支撐軸。

以下詳細說明腳部30a的構成。

腳部30a係以殼體31a作為主體，在其內部組裝有，構成DD馬達33的轉子(馬達轉子)33a及定子(馬達定子)33b、支撐主軸單元20的驅動支撐軸、用於旋轉自如地支撐此驅動支撐軸的軸承(例如，交叉滾子軸承)35、以及將加工用的流體(以下僅稱為「流體」)供給至主軸單元20用的旋轉接頭37等。

殼體31a係為了插入DD馬達33及後述的旋轉軸，腳部30b側係成為大開口的形狀。並且，在殼體31a，形成有從腳部30b的相反側的側面朝A軸方向延伸的圓筒部31a1。又，在圓筒部31a1，在A軸方向形成有旋轉接頭37被插入的貫通孔31a2。又，在殼體31a的腳部30b的相反 側的端面，後述的流體供給用管或供給電流用的電纜通過的凹部31a3被形成。又，在腳部30a對於腳部30b的相反側，側面蓋子18a被安裝，凹部31a3係藉由此側面蓋子18a覆蓋。又，第3圖係表示在取下此側面蓋子18a的狀態，詳而言之，在第3(A)圖，表示在從腳部30a拆下蓋子18a的狀態下，從腳部30b相反側所見的圖示，在第3(B)圖，表示在從腳部30b拆下蓋子18b的狀態下，從腳部30a相反側所見的圖示。

旋轉接頭37係由對於殼體31a被固定的分配器37a、以及旋轉自如地嵌裝在分配器37a的圓筒部37a1的外周面的軸37b而構成。

分配器37a係在被插入於殼體31a的貫通孔31a2的狀態下，在其凸緣部37a2中，藉由配設在圓周方向的多個螺絲構件37c而被安裝在殼體31a。而且，在分配器37a的中心形成有用於容許朝向主軸單元20的電纜等的通過的貫通孔37a4。

並且，在分配器37a，為了將流體供給或排出的多個流體流路37a3係向圓周方向偏移位置而被形成。另一方面，在軸37b，形成有對應於分配器37a的各流體流路37a3的多個流體流路37b1。又，在第2圖，多個流體流路37a3以及流體流路37b1係，其中只有一個被代表性地表示。

又，各流體流路37a3和與此對應的各流體流路37b1被構成為，經由形成在分配器37a和軸37b的嵌合周面的全周的環狀溝而連通，即使軸37b旋轉時也能保持其連通 狀態。又，流體流路37b1係連通於主軸單元20的流體供給用或排出用的埠24。而且，在分配器37a和軸37b之間，在各環狀溝之間介設有密封用的密封構件。

又，在分配器37a，向其圓周方向偏移位置，而形成有多個流體供給用或排出用的埠37d，對於各埠37d連接有流體供給用或排出用的管12。又，經由供給用管12從未圖示的流體控制迴路被供給的流體經由埠24從旋轉接頭37被供給到主軸單元20。而且，在使流體循環時，在主軸單元20內循環的流體係經由旋轉接頭37而被排出至排出用管12。因此，作為朝此主軸單元20被供給的流體係，例如，冷卻以高速旋轉的DD馬達25或主軸21等用的冷卻用油、防止朝主軸單元20(主軸21的旋轉部分)的切削粉的侵入的密封用的空氣、為了在加工時冷卻旋轉工具等的冷卻用的水等。

DD馬達33係由對於殼體31a被固定地配設的定子33b、以及以與定子33b的內周面相對的方式配設的轉子33a所構成，轉子33a係以嵌合在旋轉軸32的圓筒部32a的外周般，且和圓筒部32a一體地被安裝。亦即，圖示的DD馬達33係作為內轉子型的馬達而被構成，例如，轉子33a藉由以稀土金屬類等作為材料的永久磁鐵構成的磁極，且在圓周方向鄰接的複數個磁極係以相互反轉般在圓周方向並列設置，另一方定子33b係，藉由通電發生磁力的複數個電磁鐵對應於轉子的磁極而在周方向並列設置，藉由在定子33b中的電磁鐵的選擇地通電，使轉子33a旋 轉，作為所謂永久磁鐵同期型無刷DC馬達而被構成。

定子33b係被內嵌固定在固定於殼體31a的定子襯套33c的內周面。在此定子襯套33c的外周面，環狀溝33c1被形成。一方面，在殼體31a，與此環狀溝33c1連通的流體供給路31a4以及流體排出路31a5被形成。又，對於上述環狀溝33c1，從流體供給路31a4，冷卻DD馬達33用的冷卻用流體(例如，油)被供給，伴隨著轉子33a的旋轉，抑制DD馬達33的發熱。又，環狀溝33c1係，以從流體供給路31a4被供給的流體在環狀溝33c1循環而從流體排出路31a5被排出的方式，以螺旋狀被形成(省略圖示)。

轉子33a係被外嵌固定於，可旋轉地設置在殼體31a內的旋轉軸32的外周面。此旋轉軸32係對於上述旋轉接頭37的軸37b、以同心配置在其旋轉軸線上，藉由配設於圓周方向的複數個螺絲構件被固定於軸37b。而且，轉子33a係藉由其外周面與定子33b的內周面相對配置，被外嵌固定在形成於旋轉軸32的圓筒部32a的外周面，對於旋轉軸32被設置成不能相對旋轉。

又，在旋轉軸32，對於其腳部30b側的端面32b，藉由配設於圓周方向的複數個螺絲構件14，主軸單元20係被固定。亦即，主軸單元20係藉由對於族轉軸32的端面32b被固定，和旋轉軸32一體地被支撐。因此，在腳部30a側，旋轉軸32及與此一體旋轉的旋轉接頭37的軸37b係構成主軸單元20用的驅動支撐軸。

旋轉軸32的圓筒部32a係，在將旋轉軸32組裝在旋 轉接頭37的軸37b的狀態下，經由些微間隙，圍繞上述殼體31a的圓筒部31a1般被形成。換言之，在將旋轉軸32組裝在軸37b的狀態下，圓筒部32a的內周面的內側，亦即，在外嵌固定於圓筒部32a的轉子33a的半徑方向內側，殼體31a的圓筒部31a1存在。

一方面，在殼體31a的圓筒部31a1和位於圓筒部31a1的貫通孔31a2內的旋轉接頭37的軸37b之間，軸承35被安裝。又，藉由此軸承35，軸37b係成為對於殼體31a可旋轉地被支撐的狀態。

如上述，在圖示的例子中，驅動支撐軸(旋轉接頭37的軸37b＋組裝於軸37b的旋轉軸32)係，具有DD馬達33的轉子33a被外嵌固定的大徑部(旋轉軸32的圓筒部32a)以及在此大徑部的半徑方向內側藉由軸承35可旋轉地被支撐的軸部(旋轉接頭37的軸37b)。又，在此大徑部和軸部之間，形成於殼體31a的圓筒部31a1被配設，在此圓筒部31a1和支撐軸之間，軸承35被安裝而構成。藉此，支撐軸係成為對於殼體31a可旋轉地被支撐的構成。又，如圖示般，關於軸承35的A軸方向的配置係，成為在A軸方向中的DD馬達33的存在範圍內。

接著，以下對於在與腳部30a相對位置支撐主軸單元20的腳部30b的構成，詳細說明。

腳部30b係以殼體31b為主體，在其內部，安裝有保持主軸單元20的角度位置的夾持機構34、支撐主軸單元20的從動支撐軸、用於將此從動支撐軸旋轉自如地支撐的 軸承36、以及旋轉接頭38等。

殼體31b係，形成有貫通於A軸方向的貫通孔31b1，在此貫通孔31b1內，上述夾持機構34、從動支撐軸、軸承36、以及旋轉接頭38被安裝。又，在殼體31b相反於腳部30a側的端面，與腳部30a相同，凹部被形成(省略圖示)，此係藉由側面蓋子18b被覆蓋。

旋轉接頭38係為與腳部30a側的旋轉接頭37同樣的旋轉接頭，藉由被固定於殼體31b的分配器38a、以及在分配器38a的圓周部38a1的外周面可旋轉地被嵌裝的軸38b所構成。

分配器38a係，由上述圓筒部38a1、以及在圓筒部38a1相反於腳部30a側的端部向半徑方向擴大般被形成的凸緣部38a2所構成。又，分配器38a係，在其凸緣部38a2中，藉由配設在圓周方向的多個螺絲構件38c而被組裝於殼體31b。而且，在分配器38a的中心，形成有貫通於A軸方向的貫通孔38a4。

在此分配器38a，在圓周方向偏移位置，多個流體流路38a3係被形成。又，在軸38b，形成有對應於分配器38a的各流體流路38a3的多個流體流路38b1。而且，各流體流路38a3和與此對應的各流體流路38b1被構成為，經由在分配器38a和軸38b的嵌合周面被形成的環狀溝而連通，即使軸38b旋轉時也能保持其連通狀態。

在腳部30b中，對應於腳部30a的旋轉軸32的旋轉軸39係，為了收容軸承36，由軸構件39a和凸緣構件39b的 兩個構件所構成。此旋轉軸39(軸構件39a以及凸緣構件39b)係，其旋轉軸線與腳部30a的旋轉軸32的旋轉軸線(＝A軸)一致的方式被配設。

旋轉軸39的軸構件39a係，配置在分配器38a的貫通孔38a4內，對於分配器38a，經由軸承36而旋轉自如地被支撐。因此，軸構件39a和分配器38a係，成為關於A軸同心地被配設的狀態。

而且，旋轉軸39的凸緣構件39b係，在腳部30b側，具有和在腳部30a中的旋轉軸32的端面32b平行的端面39b1，對於此端面39b1，藉由配設於圓周方向的多個螺絲構件15，主軸單元20係被固定。因此，此旋轉軸39係作為腳部30b中的主軸單元20用的從動支撐軸的功能。另外，旋轉軸39係，在凸緣構件39b中，被固定於旋轉接頭38的軸38b，和軸38b一體地旋轉。因此，旋轉接頭38的軸38b也相當於從動支撐軸的一部分。

用於保持主軸單元20的旋轉位置(角度位置)的夾持機構34係，以環狀設置的夾持襯套34a作為主要元件被構成(第2圖、第5圖)。夾持襯套34a係，具有成為壓力室的環狀溝34a1被形成的圓筒部34a2、以及在此圓筒部34a2的腳部30a側端部向半徑方向擴大般被形成的凸緣部34a3。又，圓筒部34a2係在容許其旋轉的狀態下，將與旋轉軸39一體旋轉的旋轉接頭38的軸38b圍繞。

一方面，在殼體31b，為了收納插入於貫通孔31b1的夾持襯套34a，對於A軸方向，具有向半徑方向外側延伸 的平面的安裝座31b3在貫通孔31b1連續而被設置。另一方面，在夾持襯套34a的凸緣部34a3，在安裝後述的受壓構件34b之際、插入螺絲構件34c2用的貫通孔，以及在將夾持襯套34a對於殼體31b安裝之際、插入螺絲構件34c1用的貫通孔係，在圓周方向隔開間隔被分別設置複數個。

在夾持襯套34a的圓筒部34a2和殼體31b的貫通孔31b1之間，內嵌固定於殼體31b的圓筒形狀的受壓構件34b被安裝。詳而言之，在受壓構件34b，對應於上述凸緣部34a3的上述被設置的複數個貫通孔，複數個螺絲孔被設置。又，圓筒狀的受壓構件34b係，在夾持襯套34a的圓筒部34a2的外側嵌合般被插入，且從凸緣部34a3的上述複數貫通孔將螺絲構件34c2分別栓入至上述受壓構件34b的對應螺絲孔。此類的受壓構件34b係，對於夾持襯套34a被外嵌固定。又，夾持襯套34a係，裝著的受壓構件34b在貫通孔31b1被內嵌般被插入。一方面，在殼體31b的安裝座31b3，對應於設置於上述受壓構件34b的圓周方向的複數貫通孔，複數個螺絲孔被設置，夾持襯套34a係，藉由從凸緣部34a3的貫通孔將螺絲構件34c1插入而栓入至對應的螺絲孔，對於安裝座31b3被安裝，藉此，對於殼體31b被內嵌固定。

受壓構件34b的軸端34b4、34b5係，將在半徑方向正交方向延伸的平面在圓周方向連續而形成，其一方的軸端34b4係在夾持襯套34a的凸緣部34a3卡合般被配設。又，在受壓構件34b的內周面34b3，橫跨全周方向，未圖示的 O形環藉由夾持環狀溝34a1在軸方向的兩側位置分別被配置，藉此，壓力室34d係，係可維持氣密或液密狀態。又，在此壓力室34d，形成於受壓構件34b的流體流路34b1連通(第2圖)。此流體流路34b1係，經由形成於夾持襯套34a的凸緣部34a3的流體流路34a4，在形成於殼體31b的流體流路31b2連通。

又，在此夾持機構34，藉由經由這些流體流路，壓力流體(例如，壓油)被供給至壓力室34d，藉由在夾持襯套34a的圓筒部34a2中的環狀溝34a1被設置的薄肉部34a5係在縮徑方向(半徑方向內側)變形。其結果，對於軸38b，締緊力係起作用，軸38b及安裝於此的旋轉軸39的旋轉成為被阻止的狀態(夾持狀態)。

並且，藉由經由流體控制迴路釋放供給至壓力室的流體(壓油)的壓力，而消除圓筒部34a2的薄肉部的變形狀態，藉由對於軸38b的締緊力消失而解除對於旋轉軸39的夾持狀態。

還有，在圖示例，在腳部30b內設置有，為了檢測旋轉軸39的旋轉角度(＝主軸單元20的角度位置)的旋轉檢測器41、以及為了限制主軸單元20的旋轉範圍的角度檢測器42。

旋轉檢測器41係，由在旋轉接頭38中的分配器38a的貫通孔38a4內，安裝於從貫通孔38a4的內周面突出於半徑方向的圓盤狀的支撐部的所定位置的一對檢測器頭41a、41a；以及在檢測器頭41a、41a內側相對般配置而被 安裝於旋轉軸39的軸構件39a的檢測環41b所構成。來自此旋轉檢測器41的主軸單元20的角度位置的檢測信號係，被發送到裝載有本發明的加工用頭10的工作機械的控制裝置(未圖示)，而被使用於主軸單元20的旋轉控制(數值控制)。

並且，角度檢測器42係，例如為限位開關，安裝於在分配器38a的貫通孔38a4內設置的支撐板上，與被安裝在旋轉軸39的端部的圓盤狀的構件43的周面相對般被設置。在此構件43的周面，形成有對應於容許角度範圍的牽轉具，在相對於此牽轉具的狀態下，限位開關42處於不作動的狀態。因此，藉由控制的異常等，主軸單元20旋轉在容許角度以上時，其藉由限位開關42而被檢測，其檢測信號，例如，作為非常停止信號發送到工作機械的控制裝置。

亦即，將上述主軸單元20從其兩側可旋轉地保持的腳部30a、30b係，將所謂的主軸單元20構成以A軸作為旋轉中心的分度裝置；腳部30b係，更具備根據壓力流體的夾持機構的分度裝置而被構成。

詳而言之，在腳部30b，包含：殼體31b，在中央具有貫通孔31b1；旋轉軸39(凸緣構件39b＋旋轉軸39a)，插入於上述殼體31b的貫通孔31b1，對於上述殼體31b可旋轉地被支撐；軸38b，和上述旋轉軸39a一體地被設置，從其旋轉中心(A軸)在半徑方向分離，且在軸方向延伸；夾持襯套34a，具有在軸38b的外周端嵌合的環狀的圓筒部34a2；以及受壓構件34b，以圓筒形狀被形成。

又，以環狀被設置的夾持襯套34a係，具有環狀溝34a1被設置的圓筒部34a2、從圓筒部34a2的端部向半徑方向外側延伸且在圓筒部34a2一體地形成的凸緣部34a3、以及對於上述連續的圓筒部34a2及凸緣部34a3而在其內側作為貫通孔的內周端34a5。另一方面，在殼體31b1，具有應收容夾持襯套34a的凸緣部34a3、且從貫通孔31b1向半徑方向外側延伸的卡合面的安裝部31b3被設置。受壓構件34b係，其軸端34b4在夾持襯套34a的凸緣部34a3卡合般被同軸地插入，且經由被栓入在設置於凸緣部34a3的複數個螺絲孔的複數個鎖合構件34c2而對於凸緣部34a3被安裝。又，藉由夾持襯套34a的凸緣部34a3被固著在殼體31b的安裝部31b3，在作為所謂的框架的功能的殼體31b側不能移動地被安裝。這樣的話，受壓構件34b係，經由凸緣部34a3被安裝在殼體31b；夾持襯套34a係，在相對於旋轉軸39a一體的軸38b和設置於軸38b的外側的殼體31b之間被設置。

又，在夾持襯套34a的圓筒部34a2方面，在其軸方向剖面中，在比軸端側的外周端34e5、34e5’軸方向內側的區域中，在軸線的半徑方向內側凹陷的環狀溝34a1係在外周周圍連續形成。在此，有關本發明的特徵的夾持襯套34a，利用將其主要部分擴大的第6圖詳細說明。又，第6圖係，在將第5圖向右側旋轉90度的狀態下，且將環狀溝34a1的周邊部(軸方向剖面圖)擴大的圖示，為了使圖示清楚，夾持襯套34a以外的構件係，以一點虛線圖示。

又，在第6圖所示的第一實施例係，在連接於夾持襯套的內側端面的第一緩和面和溝底面之間，直線狀的第二緩和面和曲率被緩和的第三緩和面係連續地被設置的實施例。

參考第6圖至第7圖，夾持襯套34a的圓筒部34a2係，在其外周周圍，環狀溝34a1係，比外周端34e5、34e5’向旋轉軸的半徑方向內側延伸，且在軸方向內側的圖示區域q5橫跨形成。環狀溝34a1係，大致上來說的話，形成：從軸端兩側的外周端34e5、34e5’向旋轉軸(A軸)的半徑方向內側延伸，且在旋轉軸方向相互分離而被設置的一對內側端面34e6、34e6’；相對於內周端34a7平行地延伸的溝底面34e0；以及其一端在內側端面34e6、34e6’連續的第一緩和面34e1、34e1’；且將第二緩和面34e2、34e2’以及第三緩和面34e3、34e3’在上述第一緩和面34e1、34e1’和上述溝底面34e0各個之間分別連續形成。

又，作為在溝底面34e0被設置的區域中的溝底面34e0和內周端34a7之間的距離的肉厚t1係，以具有藉由朝後述的壓力室34d的壓力流體的供給可變形的肉厚的方式，環狀溝34e0被設置，藉由溝底面34e0和內周端34a7被界定，構成在圖示區域q1橫跨的肉厚t1的薄肉部(直線延伸部34a5)。又，在內周端34a7和軸38b之間，以不妨礙軸38b旋轉的方式，且在後述的夾持動作時，直線延伸部34a5變形，具有可按壓保持軸38b的程度的所定間隙34f1。

構成上述直線延伸部34a5的溝底面34e0的兩端p1、 p1’係，都伴隨著朝軸端方向前進，經過圖示區域q3、q3’的第三緩和面34e3、34e3’、圖示區域q2、q2’的第二緩和面34e2、34e2’以及第一緩和面34e1、34e1’而在內側端面34e6、34e6’分別連續，藉由這些連續的複數的面，環狀溝34a1被構成。又，以直線狀被設置的第二緩和面34e2、34e2’係，對於連結第一緩和面34e1、34e1’的始點和終點p3、p3’的各直線，對於旋轉軸方向的傾斜角度緩和般被設置；又，作為圓弧面被設置的第三緩和面34e3、34e3’係，連結其始點p1、p1’和終點p2、p2’的各直線係比對於第二緩和面34e2、34e2’的旋轉軸方向的傾斜角度成為緩和的角度般，圓弧面係對於此直線以凹狀(向下凸)設置。

第二緩和面34e2、34e2’係，在其始點p2和終點p3之間的區域q2、以及在始點p2’和終點p3’之間的區域q2’橫跨，伴隨朝終點p3、p3’的方向前進，以一定的斜度，和內周端34a7的距離(亦即，肉厚)係作為被增大的直線狀的傾斜面而分別被設置。又，第二緩和面34e2、34e2’的各始點p2、p2’係，經由作為具有比第二緩和面大的曲率半徑R3的圓弧面的第三緩和面34e3、34e3’，在溝底面34e0的兩端p1、p1’分別被連續。另一方面，第二緩和面34e2、34e2’的終點p3、p3’係，經由作為具有數mm程度(較具體而言，2~8mm程度)的曲率半徑的圓弧面(R面)的第一緩和面34e1、34e1’，在內側端面34e6、34e6’的端部被連續。

換言之，第二緩和面34e2、34e2’係，在從始點至終點的旋轉軸方向的長度L1、以及與此區間中的內周端之間被增大的長度(亦即，肉厚增加量L2)的比率，亦即，曲率係具有比第一緩和面34e1、34e1’緩和的曲率；又，第三緩和面34e3、34e3’係，在從始點至終點的旋轉軸方向的長度(圖示區域q3的長度)、以及與此區間中的內周端之間被增大的長度(亦即，肉厚增加量△t＝t2－t1)的比率，亦即，曲率係具有比第二緩和面34e2、34e2’緩和的曲率。又，內側端面34e6、34e6’的上述另一方的端部係，經由未圖示的推拔面(c面)，在外周端34e5、34e5’被連續。

藉由溝底面34e0的端部p1、p1’被界定的區域q1、亦即、直線延伸部34a5的肉厚t1，與第二緩和面34e2、34e2’的始點p2、p2’中的內周端34a7的距離的肉厚t2，以及與終點p3、p3’中的內周端34a7的距離的肉厚t3的各大小關係為，成為肉厚t1≦肉厚t2<肉厚t3的關係。又，肉厚t1係，藉由朝後述的壓力室的壓力流體供給，在旋轉軸的半徑方向內側可變形的值；肉厚t2係，第二緩和面被設置的區域的至少一部分，藉由後述的壓力流體供給而可變形的值。如上述，第二緩和面34e2、34e2’係，伴隨著從溝底面34e0的端部p1、p1’前進至軸端方向的終點p3、p3’側，與內周端34a7的距離的肉厚逐漸地增加般設置。

藉由以形成在圓筒部34a2的上述複數的面構成的環狀溝34a1和受壓構件34b包圍的空間，構成壓力室34d。又，在受壓構件34b的內周端34b3方面，收容一對密封構 件34g1、34g1’用的未圖示的環狀溝係，橫跨在內周端側全周而設置。密封構件34g1、34g1’係，被插入於對應的上述環狀溝，對於受壓構件34b不能相對移動，且在圓筒部34a2、34a2’的外周端34e5、34e5’抵接般被配置，將壓力室34d維持在氣密或液密狀態。另一方面，在受壓構件34b的內周端34b3方面，流路34b1係以和上述壓力室34d連通般設置。又，流路34b1係，與夾持襯套34a的凸緣部34a3相對而被設置的流路34a4連通，和未圖示的流體供給源也連通。

在殼體31b的貫通孔31b1的內周面31b4和受壓構件34b的外周面34b2之間，所定的間隙34d2被設置。又，作為夾持襯套34a的材料，與鑄造物相比，具有彈性的材料也可，例如，含有鎳、鉻、或鉬等的機械構造用合金鋼；在旋轉軸或殼體等方面，作為受壓構件34b的材料，例如，可為機械構造用碳鋼等的鋼材。又，作為間隙34d2的具體數值範圍，具體而言，為千分之數十mm~1mm。

其次，有關圖示的加工用頭10中的第二支撐頭50，以下詳細說明。(第4圖)

如上述，本實施例中的加工用頭10係，在上述說明的第一支撐頭30加上，具備支撐此第一支撐頭30的第二支撐頭50。又，第一支撐頭30係，經由第二支撐頭50，被安裝在支撐工作機械的主軸頭的衝柱8。此第二支撐頭50係，為了使第一支撐頭30以鉛直方向的軸線(與工作機械的Z軸平行的軸線，以下，稱為「C軸」)作為中心旋轉驅 動而被設置(第4圖)。

第二支撐頭50係，以具有在C軸方向貫通的貫通孔51a的殼體51為主體，具備軸部52a在貫通孔51a內被配設的旋轉軸52。又，第一支撐頭30係，經由此旋轉軸52對於第二支撐頭50被組裝。又，第二支撐頭50係，經由安裝於殼體51的環狀支撐體51b，被安裝在支撐工作機械的主軸頭的衝柱8。

第二支撐頭50係在殼體51的貫通孔51a內具備：DD馬達53，用以將旋轉軸52旋轉驅動；夾持襯套54，用以保持旋轉軸52的旋轉位置；以及旋轉接頭55，用以將流體供給到第一支撐頭30。

DD馬達53係由：經由定子襯套53c而被固定在殼體51的定子53a；以及與定子53a的內周面相對配置，被固定在旋轉軸52的轉子53b所構成。而且，用以驅動DD馬達53的激磁電流的供給係，經由連接器17a而經由被連接在DD馬達53的電纜17而被進行。

旋轉軸52係包含：軸構件52a，在殼體51的貫通孔51a內自由旋轉地被設置；以及凸緣構件52b，安裝於軸構件52a的第一支撐頭30側的端部而向半徑方向(與C軸正交的方向)擴大。並且，在旋轉軸52，形成有旋轉接頭55被插通的貫通孔52c。

又，在圖示的例子，在旋轉軸52的軸構件52a和凸緣構件52b之間，軸承殼體52d被形成。又，在此軸承殼體52d和殼體51之間，軸承56被安裝，藉由此軸承56，旋 轉軸52係成為對於殼體51可旋轉地被支撐的狀態。因此，圖示的例子中的軸承56係，複合滾子形式的迴轉軸承的一個，且為三列圓筒滾子軸承(三列滾子軸承/軸向徑向滾子軸承)，為可承受軸向方向以及徑向方向的大荷重。

在軸構件52a的外周面，外嵌固定有DD馬達53的轉子53b，伴隨轉子53b的旋轉而以C軸為中，心旋轉驅動軸構件52a。並且，凸緣構件52b係藉由在圓周方向被配設的多個螺絲構件52e而被安裝在軸構件52a，與軸構件52a一體地旋轉。還有，在凸緣構件52b，在圓周方向螺合插入多個螺絲構件19，藉由此螺絲構件19，第一支撐頭30的支撐部30c係被安裝於凸緣構件52b。因此，藉由旋轉軸52係由DD馬達53被旋轉驅動，從而，第一支撐頭30係與旋轉軸52一起旋轉。

旋轉接頭55係為與第一支撐頭30的旋轉接頭37、38同樣的旋轉接頭，由被固定於殼體51的分配器55a、以及以可旋轉地被嵌裝在分配器55a所形成的貫通孔55a1、且對於C軸和分配器55a同心地被配設的軸55b所構成。

分配器55a係由在旋轉軸52的貫通孔52c內被配置的圓筒部55a2、以及在圓筒部55a2的第一支撐頭30相反側的端部在半徑方向擴大的方式形成的凸緣部55a3所構成，在此凸緣部55a3中，藉由在圓周方向配設的多個螺絲構件而安裝在殼體51。

而且，在軸55b，在第一支撐頭30側的端部，圓盤狀的凸緣構件57係被安裝，軸55b係經由此凸緣構件57而 對於旋轉軸52的凸緣構件52b被安裝。因此，伴隨旋轉軸52的旋轉，軸55b也一起旋轉。另外，凸緣構件57係成為嵌入於在第一支撐頭30的支撐部30c所形成的圓形的凹部30c1的形狀，藉由此凸緣構件57和支撐部30c的凹部30c1，進行組裝第一支撐頭30和第二支撐頭50時的定位。

在分配器55a，在圓周方向偏移位置形成多個為了從外部引進流體的流體流路55a4。另一方面，在軸55b，也在圓周方向偏移位置形成對應於分配器55a的各流體流路55a4的多個流體流路55b1。

並且，各流體流路55a4與對應此的各流體流路55b1係被構成為，經由在分配器55a和軸55b的嵌合周面形成的環狀溝而連通，在軸55b旋轉時，也保持其連通狀態。並且，在軸55b形成的多個流體流路55b1，係分別連通於在第一支撐頭30中的旋轉接頭37或38的分配器37a、38a所形成的對應的流體流路37a3或38a3。因此，從外部供給到旋轉接頭55的分配器55a的流體係，經由軸55b被供給到第一支撐頭30的旋轉接頭37、38。

在被固定於殼體51的分配器55a和旋轉軸52的軸構件52a之間，設置有為了保持旋轉軸52的旋轉位置的夾持襯套54。此夾持襯套54係在其凸緣部54a中，藉由多個螺絲構件而安裝在分配器55a的同時，設置成容許與旋轉軸52的相對旋轉。而且，在夾持襯套54的圓筒部54b，形成有在分配器55a的圓筒部55a2側開口的環狀溝54c，藉由此環狀溝54c和分配器55a的圓筒部55a2的外周面， 壓力室係被形成。

並且，對於此壓力室，藉由經由在分配器55a形成的流體流路54d而供給壓力流體，對應於圓筒部54b的環狀溝54c的薄肉部係在擴徑方向變形。其結果，對於旋轉軸52施加擴徑方向的締緊力，旋轉軸52的旋轉成為被阻止的狀態(夾持狀態)。

而且，在圖示例，在旋轉接頭55的上端部，設置有為了檢測旋轉軸52的旋轉量，亦即，第一支撐頭30的旋轉量的旋轉檢測器44。此旋轉檢測器44係由，配置在分配器55a上的所定位置的一對檢測器頭44a、44a；以及在此檢測器頭44a、44a相對配置而被安裝於和旋轉軸52一起旋轉的軸55b的檢測環44b所構成。此旋轉檢測器44的檢測信號係，與在第一支撐頭30中的旋轉檢測器41同樣地被發送到工作機械的控制裝置，並用於第一支撐頭30的旋轉控制。

在如以上構成的加工用頭10中，支撐主軸單元20的支撐頭(第一支撐頭30)係，藉由將主軸單元20在一對腳部30a、30b的各支撐軸夾入，在兩支撐軸相對不能旋轉地固定而支撐。又，藉由將腳部30a側的驅動支撐軸由DD馬達33旋轉驅動，將主軸單元20以支撐軸的旋轉軸線(＝正交於主軸21的旋轉軸線的軸線/A軸)作為中心，向所希望的角度位置旋轉驅動。

將主軸單元20的主軸(spindle)軸以A軸作為中心，在所希望的角度定位驅動之際，旋轉軸32(旋轉軸39)係， 藉由工作機械的控制裝置，經由其旋轉量被控制的DD馬達而被旋轉驅動。DD馬達33的驅動係，依據基於預先設定的程式的數值控制而進行，藉由將構成定子33b的未圖示的電磁鐵選擇地激磁而控制轉子33a的旋轉，經由驅動支撐軸，主軸單元20的角度位置被控制。因此，在圖示的例子，設置於腳部30a內的DD馬達33以及與DD馬達33連結的驅動支撐軸(旋轉軸32＋軸37b)係，作為主軸單元20用的分度機構的功能。又，驅動DD馬達33用的激磁電流係，藉由根據連接器16a連接於DD馬達33(定子33a)的電纜16而被供給。

此類的旋轉軸32(旋轉軸39)的轉位驅動終了的話，作為夾持動作，在壓力室34d，從在壓力流體供給源或開閉閥等被構成的未圖示的流體控制迴路，經由流體流路31b2，壓油被供給。此時，構成壓力室34d的薄肉部34a5係，對於A軸向半徑方向內側突出，藉由按壓軸38b的外周端38b2，旋轉軸39係對於殼體31b不能旋轉地被保持。

又，藉由隨著夾持動作的壓力流體的供給，由於在構成壓力室34d的一部分的受壓構件34b也施加壓力，受壓構件34b也成為突出在旋轉軸半徑方向外側，但在殼體31b的貫通孔31b1的內周面31b4和受壓構件34b的外周面34b2之間，由於所定的間隙34d2被設置，突出的受壓構件34b的外周面34b2係至少抵接至貫通孔31b1的內周面31b4為止，朝殼體31b的貫通孔31b1的按壓力(作用力)不作用。藉由此類的構造，可使角度被轉位的旋轉軸不發 生由於夾持動作的傾斜。然而，即使此類的不適當產生的話，不必設置在與貫通孔之間具有所定間隙的受壓構件34b，如在第11圖所示的圓台裝置所示般，也可以貫通孔102作為壓力室112的一部分的功能的方式設置。

在具有作為本發明的特徵的第二緩和面34e2、34e2’的夾持襯套34a，在夾持動作時，壓力流體被供給至壓力室34d的話，夾持襯套34a的底部係，由第二緩和面34e2、34e2’被設置的區域q2、q2’、第三緩和面34e3、34e3’被設置的區域q3、q3’以及溝底面34e0界定的肉厚t1的直線延伸部34a5被設置的區域q1所構成的區域全體，亦即，實質地變形的圖示區域q5的薄肉變形部全體撓曲般變形，在軸38b的外周端側突出而將此按壓。因此，夾持襯套34a係，將和軸38b一體的旋轉軸39a，可相對於殼體31b不能旋轉地保持。

又，第二緩和面34e2、34e2’係，伴隨著從直線延伸部34a5接近軸端側的終點p3、p3’，其肉厚係逐漸地向肉厚t3逐漸地被增加般，換言之，在第二緩和面被設置的區域q2、q2’，伴隨著接近內側的始點p2、p2’，其肉厚接近直線延伸部34a5的肉厚t1般，逐漸地以薄肉被形成。因此，在朝壓力室的壓力流體供給時，在第二緩和面34e2、34e2’被設置的區域q2、q2’中的變形量係，伴隨著從軸端側前進至內側(伴隨著接近直線延伸部34a5)，逐漸遞增大，又，在溝底面34e0被設置的區域q1，其變形量成為一定，夾持襯套34a的底部係，如第6圖的虛線圖示般， 橫跨圖示區域q5而全體緩慢地撓曲般變形，將軸38b從全周方向按壓。亦即，如藉由曲率陡急的緩和面而連續於溝底面的習知夾持襯套(第8圖)般，在特定狹窄區域的大變形場所係不存在。因此，根據本發明的夾持襯套的話，即使藉由壓力流體的供給，此類的變形反覆，由於在環狀溝34a1的底部的疲勞的進行與習知相比變慢，壽命變長。

本發明人係，基於夾持襯套的實際的設計品的剖面形狀，又，第二緩和面的尺寸以不同的值設定，對於產生的複數的模式(model)，分別實施彎曲應力(von Mises應力)解析。又，藉由各模式的最大應力值的狀況，夾持襯套中的第二緩和面的各尺寸的容許範圍可如以下得到。有關此類的彎曲應力解析，例如，利用在電子計算機上被實行的有限元素法等眾所皆知的解析方法。

詳而言之，在此解析方面，例如，利用將此剖面篩選(mesh)分割為數十個多面體元素的有限元素模式，且利用以直線狀設置的第二緩和面34e2的軸方向的區間長度L1、以及到第一緩和面為止的肉厚增加量L2中，任一個不同般設定。在此有限元素模式方面，作為解析之際的條件，實際的金屬材料的彈性係數(縱彈性係數、橫彈性係數、波松比等)被設定，另一方面，對於構成環狀溝(壓力室)的第一緩和面、第二緩和面以及直線延伸部的外周面的各節點，對應於被供給的流體壓力的荷重施加般被設定，藉由根據此類的有限元素法的應力解析，在各多面體元素作用的應力值(von Mises應力)係在各多面體元素分別被求 出。被求出的應力值係，基於金屬材料、支持型態被決定的所定的界限值不到的話，被設定的有限元素模式(夾持襯套)，換言之，第二緩和面34a2的區間長度L1、肉厚增加量L2係，判斷為通過條件。又，第7圖係表示被解析的夾持襯套的尺寸(區間)，第8圖係在視覺上表示在根據有限元素法的應力解析的過程而附帶地得到的夾持襯套的變形(歪斜)狀態。

有關夾持襯套34a的實際尺寸、環狀溝的實際尺寸以及第一緩和面和第三緩和面的設定有無、解析用而設定的第二緩和面的尺寸、以及關於應力解析的邊界條件的具體設定等，作為一個解析例子，在以下說明。

(1)有關夾持襯套34a的實際尺寸

(一)夾持襯套34a的內周端34a7的內徑為363mm，嵌合的軸38b的外周端的外徑也為363mm。又，內周端34a7和軸38b的外周端之間的間隙34f1係有0.05mm的間隙般，外周端係以有點小直徑般被設置。

(二)夾持襯套34a的軸方向的全長為135mm，凸緣部34a3的外徑為490mm，圓筒部34a2的外周端34e5的外徑為380mm。

(2)有關環狀溝的各尺寸

(一)夾持襯套34a的環狀溝34a1的寬度L0為64mm，從外周端34e5到溝底面34e0的距離的環狀溝的深度L3為55mm。從此類的關係，直線延伸部34a5的肉厚t1為1.5mm。

(二)以作為所謂的R面被設置的第一緩和面34e1的曲 率半徑R1為4mm。

(3)有關解析用而設定的第二緩和面34e2的尺寸、以及第一緩和面34e1和第三緩和面34e3的設定有無

(一)第二緩和面34e2被設置的區域的軸方向長度L1係為0.2mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、以及6mm八種。

(二)在從第二緩和面34e2被設置的區域的始點p2和終點p3之間被增大的肉厚增大量L2係為3mm、4mm、5mm、10mm、15mm、20mm、以及25mm七種。

(三)第一緩和面34e1的曲率半徑R1為4mm。又，第三緩和面34e3有設置，其曲率半徑R2係對應於第二緩和面而為數十mm~數mm。

(4)有關關於應力解析的邊界條件的具體設定

(一)有關施加於環狀溝的荷重，被假定的油壓的最大值為100kgf/cm² ，在對於環狀溝的面正交的方向施加荷重。

(二)有關夾持襯套的金屬材料，為含有鎳、鉻、鉬等的機械構造用合金鋼(例如，在日本工業規格中為SCM435)，作為材料的彈性係數，分別設定楊格率為21088kgf/mm³ 、波松比為0.29、材料的比重為7.8。

(三)解析的安排上，夾持襯套的兩軸端附近的內周端作為拘束狀態而設定。

(四)夾持襯套34a的內周端34a7、和與此嵌合的軸的外周端之間的間隙設定為0.05mm。

基於此類的條件，進行根據有限元素法的應力解析， 將得到的應力值(von Mises應力)的最大值作為實驗資料而在第9圖表示。第9圖係，以直線狀被設置的第二緩和面34e2的長度L1作為橫軸，以得到的最大應力值作為縱軸，又，作為最大應力值(von Mises應力)的界限值，考慮將金屬材料的固有的疲勞界限、荷重的施加方式(振動荷重)或材質的變異、解析精度的不確實性等考慮而決定的安全率，界限值為30kgf/cm² 。

根據實驗結果的話，第二緩和面中的肉厚增大量L2即使在任一情形中，伴隨著第二緩和面被設置的軸方向的長度L1比4mm小，最大應力值σ係急速增大，又，長度L1超過5mm的話，成為大致一定的傾向被看出。又，作為不滿足上述被導出的界限值的數值範圍，第二緩和面的長度L1係為4mm以上，根據第二緩和面的肉厚增加量L2係為0.5mm以上時，被導出在範圍內。

使第二緩和面被形成的軸方向的長度L1變長的話，雖然由於應力被緩和而良好，但因為使第二緩和面以必要以上長度設置，相對地，夾持力(保持力)降低。其原因如上述般，夾持襯套全體的大小(具體而言，軸方向的長度，換言之，環狀溝的寬度L0)受到限制的關係上，將長度L1延伸這件事係，相對地，使比第二緩和面薄肉的內厚t1的直線延伸部的長度變得縮短。根據本發明人等的研究的話，考慮圓台裝置的台直徑等的樣式的話，有關長度L1，確認即使15mm以下，在實用上也沒有問題。因此，作為長度L1的較佳範圍，5mm以上15mm以下(換言之，對於環狀溝 的寬度L0的比例為三分之一以下的長度)係所希望的。

又，有關肉厚增大量L2，雖然也因為越增大而應力較緩和而良好，但隨著肉厚被增大，在壓力流體供給時，實質地變形的區域的長度變短，相對地，夾持力降低被考慮。在本發明人的現在的實驗，使肉厚增加量L2在7mm以上的解析係不進行，但考慮現在的圓台裝置等的樣式等的話，其上限係，10mm程度被考慮。換言之，對於環狀溝的深度的比率為五分之一以下為所希望的。

關於如上述被導出的第二緩和面被設置的區域的軸方向長度L1、以及在此區域中的肉厚增加量L2，有關本發明的樣品1和習知品，作為第一以及第二檢驗，實施夾持力的實測以及耐久試驗。

有關在此比較實驗利用的樣品以及習知品的緩和面的詳細係在以下。

(一)有關本發明的樣品1，第二緩和面的長度L1為8mm，又，肉厚增加量L2為1.5mm。又，弧面形成的第三緩和面34e3係不設置。

(二)樣品1和習知品的第一緩和面的曲率半徑R1係均為4mm。又，直線延伸部的肉厚t1也均為1.5mm。有關此以外的夾持襯套的尺寸，為在上述應力解析採用的實際品尺寸。

在第一檢驗中，將夾持力實測，檢驗樣品1的夾持力(夾持扭矩)係相對於習知品的程度是否降低。在此，將作為標準壓力的35kg．f/cm² 的壓油供給至壓力室時的夾持 力(夾持扭矩)實測時，習知品為3400Nm，樣品1為3060Nm，樣品1相對於習知品，夾持力降低10%程度係被確認。又，在供給作為稍稍提高的壓力的50kg．f/cm² 的壓油時方面，習知品為4900Nm，樣品1為4650Nm，樣品1相對於習知品，夾持力降低5%程度係被確認。又，此程度的夾持力的降低係，在實用上不會有任何影響。

在第二檢驗中，作為耐久試驗，將根據朝壓力室的壓油供給的加壓、根據壓油放出的減壓作為一循環的所謂的夾持動作釋放動作係持續實行，藉由在薄肉部發生龜裂的時間點(換言之，檢測出起因於龜裂的漏油時)的累積循環數，檢驗出樣品1的壽命相對於習知品壽命較長。作為條件，將稍稍高的壓力的50kg．f/cm² 的壓力供給，將五秒鐘壓油的供給、之後五秒鐘壓油的開放作為一循環，大體上實行數十萬~百數十萬循環。

此結果，在習知品，在四十萬循環附近從夾持襯套的底部發生漏油，相對地，在樣品1中，即使達到120萬循環也沒發生漏油。藉此，樣品1係相對於習知品，壽命延伸到三倍以上係被確認。

有關具備第二緩和面的夾持襯套，可為以下變形。

在上述的第一實施例中，有關第二緩和面，雖然在肉厚t1的直線延伸部的兩側設置，但為了極力抑制夾持力的降低，例如，僅在凸緣部34a3側(內側端面34e6側)設置，或僅在凸緣部相反側(內側端面34e6’側)設置也可。又，有關直線延伸部34a5的肉厚t1，雖然為1.5mm，但比此薄 (具體而言，到0.8mm為止)設置也可。

有關第二緩和面，在上述第一實施例中，雖然其剖面形狀以直線狀(平面)被設置的例子，但以曲線狀(弧面等)設置也可。在第10圖所示的第二實施例係，代替如上述第一實施例般的直線狀的第二緩和面34e2，將具有曲率半徑R2且相對於連結其始點和終點的直線、凹狀(向下凸)的圓弧面，伴隨朝軸端側前進，其肉厚逐漸遞增大的第二緩和面34e7設置，與溝底面34e0和第一緩和面34e1連續的例子；又，也有第三緩和面被省略的例子。作為圓弧面，橫跨圖示區域q4而被形成的第二緩和面的軸方向長度L1、以及肉厚增加量L2的較佳範圍係，和上述第一實施例相同，較具體而言，圓弧面的曲率半徑R2係，為比數mm的第一緩和面的曲率半徑R1大的值，可為數十mm以上(具體而言，20mm以上)。然而，不省略第三緩和面的形態，亦即，將第二緩和面及第三緩和面任一個也作為圓弧面設置，且第三緩和面對於第二緩和面具有大曲率半徑般設置也可。

在第一實施例，在直線狀的第二緩和面34e2、34e2’和直線延伸部34a5之間，第三緩和面34e3、34e3被設置，但其曲率半徑係，比第二緩和面的曲率半徑大般，其曲率較緩和般設置也可。又，有關第三緩和面，在第一實施例，具有數十mm程度的曲率半徑的圓弧面形成，但代替此，直線狀的推拔面也可，此時，比第二緩和面緩和般，其傾斜角度被決定。

在上述兩個實施例中，將第一緩和面34e1、34e1’作為具有曲率半徑的圓弧面設置，但以直線狀的傾斜面設置也可。

在上述實施例中，旋轉軸39的驅動源係以所謂的DD，馬達被構成的例子，但也可以此以外的馬達、旋轉驅動機構構成。

又，在上述實施例中，作為工具被安裝的主軸單元20的分度機構，以在工作機械用的加工用頭被組裝的裝置作為例子說明，但可適用於此以外的分度裝置。例如，也可作為具備將工件被載置的台的角度轉位用的上述旋轉軸的分度裝置(亦即，圓台裝置)。例如，將第一實施例(第5圖)作為例子考慮的話，主軸單元20被省略，又，構成旋轉軸的凸緣構件39b的端面39b1係以沒有段差的平面被形成，又，結合軸構件39a和軸承36和凸緣構件39b的螺絲構件15係，以從凸緣構件39b的端面39b1側被埋入的形狀，對於軸構件39a栓入般被設置。在凸緣構件39b作為平面被設置的端面39b1，將工件固著的未圖示的治具被載置，作為所謂的圓台裝置的台面的功能。

又，在第一實施例(第5圖)，將和台面一體的旋轉軸39旋轉驅動的機構沒有被構成，但如習知的圓台裝置般，對於旋轉軸39，將蝸輪一體地設置，且例如，將連結於可控制旋轉量的伺服馬達的蝸桿，嚙合於上述蝸輪般構成，仿效第一實施例中的腳部30a，藉由DD馬達，將旋轉軸39旋轉驅動般被構成。

又，圓台裝置係，不限於具有僅對於工作機械的床正交的旋轉軸的裝置。具體而言，適用於具有兩軸以上的旋轉軸的分度功能的圓台裝置，可將本發明適用於此一軸以上的各夾持機構。

另外，本發明不限於上述任一實施方式，在不脫離本發明的申請專利範圍的範圍內，可以進行各種變更。

1‧‧‧工作機械

10‧‧‧加工用頭

20‧‧‧主軸單元

21‧‧‧主軸

25‧‧‧DD馬達

25a‧‧‧轉子

30‧‧‧支撐頭(第一支撐頭)

25b‧‧‧定子

30a、30b‧‧‧腳部

30c‧‧‧支撐部

31a、31b‧‧‧殼體

31b1‧‧‧貫通孔

31b4‧‧‧內周端

32、39‧‧‧迴轉軸

33‧‧‧DD馬達

33a‧‧‧轉子

33b‧‧‧定子

34‧‧‧夾持機構

34a‧‧‧夾持襯套

34a1‧‧‧環狀溝

34a2‧‧‧圓筒部

34a3‧‧‧凸緣部

34a5‧‧‧薄肉部(直線延伸部)

34a4‧‧‧流路

34a7‧‧‧內周端

34b‧‧‧受壓構件

34b1‧‧‧流路

34b2‧‧‧外周端

34c1、34c2‧‧‧螺絲構件

34b3‧‧‧內周端

34d‧‧‧壓力室

34d2‧‧‧間隙

34e1、34e1’‧‧‧第一緩和面

34e0‧‧‧溝底面

34e3‧‧‧第三緩和面

34e5‧‧‧外周端

34e6‧‧‧內側端面

34f1‧‧‧間隙

34g1‧‧‧密封構件

35、36‧‧‧軸承

37、38‧‧‧轉動接頭

37a、38a‧‧‧分配器

37b、38b‧‧‧軸

41、44‧‧‧旋轉檢測器

41a、44a‧‧‧檢測器定子

50‧‧‧第二支撐頭

41b、44b‧‧‧檢測器轉子

51‧‧‧殼體

52‧‧‧旋轉軸

53‧‧‧DD馬達

53a‧‧‧定子

53b‧‧‧轉子

54‧‧‧夾持襯套

55‧‧‧分配器

56‧‧‧軸承(三列圓筒滾子軸承)

57‧‧‧軸承

34e2、34e2’、34e7、34e7’‧‧‧第二緩和面

第1圖係表示本發明的分度裝置被適用的工作機械(加工用頭)的一例子的立體圖；第2圖係表示在本發明的加工用頭中的支撐頭的一實施例的正面部分剖面圖；第3圖係表示在本發明的加工用頭中的支撐頭的一實施例的兩個側面圖，其中在第3(A)圖，表示在從腳部30a拆下蓋子18a的狀態下，從腳部30b相反側所見的圖示，在第3(B)圖，表示在從腳部30b拆下蓋子18b的狀態下，從腳部30a相反側所見的圖示；第4圖係表示在本發明的加工用頭中的一實施例的正面部分剖面圖；第5圖係為在本發明的加工用頭中，將夾持機構擴大的正面部分剖面圖；第6圖係為在構成本發明的夾持機構的夾持襯套的第一實施例，表示其主要部分(薄肉部附近)全體而對應被擴大的剖面圖；

第7圖係為相對於第6圖，將夾持襯套的第二緩和面附近更擴大的剖面圖；第8圖係為在本發明的第一實施例的夾持襯套，在進行彎曲應力解析之際利用的有限元素模式的立體圖，表示夾持襯套的變形(歪斜)狀態；第9圖係為在本發明的第一實施例的夾持襯套，表示應力解析結果的圖表；第10圖係為在本發明的第一實施例的夾持襯套，表示第二緩和面的其他型態的擴大剖面圖；以及第11圖係為在組裝於圓台裝置的習知夾持襯套，表示其主要部分(薄肉部附近)全體而擴大的剖面圖。

20‧‧‧主軸單元

31b‧‧‧殼體

31b1‧‧‧貫通孔

31b4‧‧‧內周端

34a‧‧‧夾持襯套

34a1‧‧‧環狀溝

34a2‧‧‧圓筒部

34a3‧‧‧凸緣部

34a5‧‧‧薄肉部(直線延伸部)

34a4‧‧‧流路

34a7‧‧‧內周端

34b‧‧‧受壓構件

34b1‧‧‧流路

34b2‧‧‧外周端

34c1、34c2‧‧‧螺絲構件

34b3‧‧‧內周端

34d‧‧‧壓力室

34d2‧‧‧間隙

34e1、34e1’‧‧‧第一緩和面

34e0‧‧‧溝底面

34e2、34e2’‧‧‧第二緩和面

34e5‧‧‧外周端

34e3、34e3’‧‧‧第三緩和面

34f1‧‧‧間隙

34e6、34e6’‧‧‧內側端面

38b‧‧‧軸

34g1、34g1’‧‧‧密封構件

Claims (3)

1. 一種夾持襯套，具有貫通孔、以及構成在外周周圍被連續且壓力流體被供給的壓力室的一部分的環狀溝，且配置在旋轉軸和上述旋轉軸的外側的框架之間；其中上述環狀溝係，具有相對於軸線而延伸在半徑方向且相互分開而相對的一對內側端面、以及相對於上述貫通孔平行地延伸的溝底面，同時在上述內側端面和上述溝底面之間，圓弧狀的第一緩和面分別被形成；以上述溝底面被設置的區域中的肉厚t1具有可藉由供給至上述壓力室的流體而變形的肉厚的方式，上述環狀溝被設置；在上述兩個內側端面中的至少一側中，在上述第一緩和面和上述溝底面之間，設置具有比上述第一緩和面更小的曲率的第二緩和面；其中上述第二緩和面係，藉由伴隨著從上述溝底面側的始點到終點側，和上述貫通孔之間的距離係逐漸增大般被設置；其中上述第二緩和面係設為，從上述溝底面側的始點到終點的軸方向長度L1為4mm以上，且在從上述溝底面的始點至終點的區間中的和上述貫通孔之間的距離的增大量L2為0.5mm以上且6mm以下般。
2. 如申請專利範圍第1項所述之夾持襯套，其中上述第二緩和面係，以橫跨從上述溝底面側的始點到終點的區間而連續的直線狀的傾斜面、或凹狀的圓弧面中的任一個 設置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之夾持襯套，其中在上述溝底面和上述第二緩和面之間，設置有具有比上述第二緩和面更小的曲率的第三緩和面。