机床用的主轴驱动装置中的夹紧装置的制作方法

专利名称：机床用的主轴驱动装置中的夹紧装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机床用的主轴驱动装置中的夹紧装置，尤其涉及利用驱动装置旋转驱
动将相对机架可旋转地被支撑且在端部固定有旋转驱动对象部件的主轴的机床用的主轴
驱动装置中的夹紧装置，该夹紧装置具备包括设在机架侧并受到工作流体的压力的受压 面以及相对主轴作用压接力的制动部的制动部件；由上述受压面和机架形成的压力室；以 及用于对该压力室供给来自工作流体供给源的工作流体的工作流体供给机构，利用对上述 压力室供给的工作流体的压力使上述制动部向主轴侧位移并对主轴作用压接力。
背景技术：
作为用于机床的主轴驱动装置，有通过主轴旋转驱动载置有工件等的圆工作台的 旋转分度工作台装置。该旋转分度工作台装置用于通过旋转驱动主轴来对主轴(圆工作 台)的角度位置进行分度，并以该分度的角度位置加工工件。从而，旋转分度工作台装置具 备用于保持分度的角度位置的夹紧装置。 作为具备如上所述的夹紧装置的旋转分度工作台装置的一种现有技术，有专利文 献1 (日本特开2006-95668号公报)记载的技术。该专利文献1的旋转分度工作台装置作 为圆工作台的驱动机构，使用无需借助于齿轮等驱动传递机构就能旋转驱动主轴的直接驱 动型的马达(以下，称为"DD马达")。而且，专利文献1的旋转分度工作台装置作为夹紧装 置，具备在固定于利用DD马达旋转驱动的主轴上的圆工作台上不可相对旋转地安装制动 板(夹紧盘)，并且利用工作流体对活塞向制动板侧加力，从而通过机架与活塞的协作来保 持制动板的盘式的夹紧装置。 更详细地说，专利文献1的旋转分度工作台装置中的夹紧装置通过工作流体的导 入来转换圆工作台的夹紧状态和非夹紧状态，活塞利用抗縮弹簧总是向制动板侧被加力， 在工作流体的导入停止的状态下与制动板抵接并通过摩擦使工作台的旋转停止。而且，在 使工作台旋转的场合，导入工作流体，使活塞克服抗縮弹簧的作用力移动而成为夹紧状态。
这样在现有的主轴驱动装置中，一般在使主轴旋转的场合使夹紧装置处于非夹紧 状态，在使工件连续旋转的同时进行精加工的场合，也是使夹紧装置处于非夹紧状态而进 行加工。 但是，在使工件连续旋转的同时进行精加工的场合，主轴驱动装置从加工工件的 刀具受到负载。该负载在一定的加工条件下总是发生变动。从而，主轴驱动装置的旋转状 态受到从刀具受到的负载的变动的影响。 在如专利文献1所记载的旋转分度工作台装置那样作为主轴的驱动机构使用DD 马达的场合，DD马达的控制基于来自主轴驱动装置的旋转检测器的旋转角度(旋转量)的 反馈，在对从上述刀具受到的负载的影响所产生的主轴驱动装置的旋转角度(旋转量)的 偏差进行补正的同时进行。但是，由于从刀具受到的负载的变动，存在控制所进行的DD马 达的旋转不能追随上述偏差的可能，DD马达的旋转不一定一样而是伴随着脉动。另外，在 作为主轴的驱动机构包括利用齿轮的减速装置的场合，由于从上述刀具受到的负载的变动的影响，在齿轮的齿隙范围内在主轴的旋转状态中伴随着脉动。 其结果，在主轴驱动装置的旋转状态中产生脉动，工件的精加工面的面粗糙度恶 化。 另外，在夹紧装置处于非夹紧状态的场合，主轴驱动装置的主轴的刚性主要依赖 于轴承的刚性。轴承的刚性大部分依赖于轴承的增压，所以在需要主轴的刚性的场合，加大 轴承的增压即可，但是为了承受较大的增压需要加大轴承自身。但是，若加大轴承，则振动 精度下降，因此分度精度随之下降，作为其结果加工精度下降。而且，轴承直径越大价格越 贵，因此装置的制造成本变高。

发明内容
从而，本发明的课题是在上述主轴驱动装置中，提供一种能够抑制在使工件连续
旋转的同时进行精加工的场合的主轴驱动装置的旋转状态的脉动，并且无需加大轴承也能 提高主轴的刚性的结构。 于是，本申请的第一发明的前提是利用驱动装置旋转驱动相对机架可旋转地被支
撑并在端部固定有旋转驱动对象部件的主轴的机床用的主轴驱动装置中的夹紧装置，该夹
紧装置具备包括设在机架侧并且受到工作流体的压力的受压面以及对主轴作用压接力的 制动部的制动部件；由受压面和机架形成的压力室；以及用于对该压力室供给来自工作流 体供给源的工作流体的工作流体供给机构，利用对上述压力室供给的工作流体的压力使上 述制动部向主轴侧位移并对主轴作用压接力。 而且，以上述课题为基础，在涉及上述夹紧装置的第一发明中，其特征是制动部
件具备向与制动部对主轴作用压接力的方向正交的方向延伸的第一、第二受压面，并且工
作流体供给机构具备从共同的工作流体供给源选择性地对由第一、第二受压面的各个和机
架形成的第一、第二压力室的至少一个供给工作流体的转换部，制动部件构成为在对第一、
第二受压面作用了相同的工作流体的压力的各个场合制动部对主轴作用不同的压接力。 而且，在上述第一发明中，也可以将制动部件做成通过对第二受压面作用工作流
体的压力而由制动部将使主轴处于夹紧状态的压接力作用于主轴上，工作流体供给机构在
使主轴处于完全夹紧状态时利用转换部至少对第一压力室供给工作流体。而且，也可以将
制动部件形成为第一、第二受压面的面积不同。 另外，本申请的第二发明的前提是利用驱动装置旋转驱动相对机架可旋转地被支
撑并且在端部固定有旋转驱动对象部件的主轴的机床用的主轴驱动装置中的夹紧装置，该
夹紧装置具备包括相对机架可向主轴的轴线方向位移地设置并受到工作流体的压力的受
压面以及对主轴作用压接力的制动部的夹紧活塞；由受压面和机架形成的压力室；以及用
于对该压力室供给来自工作流体供给源的工作流体的工作流体供给机构，利用对上述压力
室供给的工作流体的压力使上述夹紧活塞向主轴侧位移并对主轴作用压接力。 而且，在涉及上述夹紧装置的第二发明中，其特征是具备向与制动部对主轴作用
压接力的方向相同的方向即第一方向对夹紧活塞加力的弹簧部件，该弹簧部件将使制动部
对主轴作用使主轴处于半夹紧状态的压接力的弹力作用于受压面，而且，夹紧活塞具备向
与上述第一方向正交的方向即第二方向延伸并且在上述第一方向上受到工作流体的压力
并且受到弹簧部件的弹力的第一受压面、和向上述第二方向延伸并且在与上述第一方向相反的方向上受到工作流体的压力的第二受压面，工作流体供给机构具备从共同的工作流体 供给源选择性地对由第一、第二受压面的各个和机架形成的第一、第二压力室的至少一个 供给工作流体的转换部。
本发明具有以下效果。 根据本申请的第一发明，通过制动部件具备向与制动部对主轴作用压接力的方向 正交的方向延伸的第一、第二受压面，并且工作流体供给机构具备从共同的工作流体供给 源选择性地对由第一、第二受压面的各个和机架形成的第一、第二压力室的至少一个供给 工作流体的转换部，制动部件构成为在对第一、第二受压面作用了相同的工作流体的压力 的各个场合制动部对主轴作用不同的压接力，从而无需调整工作流体的压力，就能从共同 的工作流体供给源选择性地供给相同压力的工作流体，由此夹紧装置的制动部能够对主轴 作用不同的压接力。 从而，若在工作流体的压力作用于一个受压面(例如，第二受压面)时制动部将使 主轴处于半夹紧状态的压接力作用于主轴上，则只是通过选择性地转换工作流体的供给就 能容易地实现使主轴处于半夹紧状态。而且，在此所说的"半夹紧状态"是夹紧装置对主轴 作用赋予允许其旋转的程度的旋转阻力的压接力的状态。 另外，根据本申请的第二发明，通过具备向与制动部对主轴作用压接力的方向相同 的方向即第一方向对夹紧活塞加力的弹簧部件，该弹簧部件将使制动部对主轴作用使主轴处 于半夹紧状态的压接力的弹力作用于受压面，而且，夹紧活塞具备向与上述第一方向正交的 方向即第二方向延伸并且在上述第一方向上受到工作流体的压力并且受到弹簧部件的弹力 的第一受压面、和向上述第二方向延伸并且在与上述第一方向相反的方向上受到工作流体的 压力的第二受压面，工作流体供给机构具备从共同的工作流体供给源选择性地对由第一、第 二受压面的各个和机架形成的第一、第二压力室的至少一个供给工作流体的转换部，从而成 为对主轴总是作用使其处于半夹紧状态的压接力的状态，通过对第二受压面作用工作流体的 压力，能够使夹紧活塞克服弹簧部件的弹力并向上述第二方向位移而成为未对主轴作用压接 力的非夹紧状态。而且，通过对第一受压面作用工作流体的压力，成为夹紧活塞不仅受到弹簧 部件的弹力而且被工作流体的压力向上述第一方向被加力的状态，能够使主轴处于完全夹紧 状态。这样，根据第二发明，无需调整工作流体的压力只是选择性地转换工作流体的供给，就 能够容易实现半夹紧状态、完全夹紧状态、非夹紧状态的各个状态。 另外，通过使主轴处于半夹紧状态，在用主轴驱动装置使工件连续旋转的同时进 行精加工的场合，能够利用旋转阻力来抑制主轴驱动装置从加工工件的刀具受到的负载变 动。随之，能够抑制DD马达的控制中的脉动和在齿轮的齿隙范围内的脉动，所以能够使主 轴驱动装置的旋转状态均匀地稳定。 而且，由于夹紧装置分担主轴驱动装置中的主轴的刚性，因此不需加大轴承也能 提高主轴的刚性。作为这些结果，能够使工件的精加工面上的面粗糙度处于良好的状态。而 且，能够用直径相同的轴承对应比以往更大的工件，能够采用直径更小的轴承，因此能得到 高加工精度，能够抑制机床用的主轴驱动装置的制造成本。


图1是表示机床中的主轴驱动装置的旋转阻力装置的第一实施例的侧视图。
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图2是表示机床中的主轴驱动装置的旋转阻力装置的第一实施例的放大说明图。
图3是表示机床中的主轴驱动装置的旋转阻力装置的第二实施例的侧视图。
图4是表示机床中的主轴驱动装置的旋转阻力装置的第二实施例的放大说明图。
图5是表示机床中的主轴驱动装置的旋转阻力装置的第二实施例的放大说明图。
图6是表示机床中的主轴驱动装置的旋转阻力装置的第三实施例的侧视图。
图7是表示机床中的主轴驱动装置的旋转阻力装置的第三实施例的放大说明图。
图8是表示机床中的主轴驱动装置的旋转阻力装置的第三实施例的放大说明图。
图9是表示机床中的主轴驱动装置的旋转阻力装置的第三实施例的放大说明图。
图中 1-旋转分度工作台装置，2-机架，3-轴承，4a_主轴，4b_凸缘，5_圆工作台，6_驱 动装置，7-马达转子，S-马达定子，9-DD马达，10-夹紧装置，11-基体部，12-安装螺栓， 13a-中心孔，13b-中心孔，14-轴承盖，15-安装螺栓，16-突出部，16a_孑L 17-安装螺栓， 18-盖部件，19-安装螺栓，20-旋转检测器，21-被检测环，22-检测传感器，23-保持部， 24-安装螺栓，25-定子套筒，26-安装螺栓，27-安装螺栓，28a-箱体，28b-箱体，29-基 体部件，30-槽，30a-第一槽，30b-第二槽，31a-第一制动部，31b-第二制动部，32-夹紧 面，33-滑动面，34-密封件，35-受压面，35a-第一受压面，35b_第二受压面，36-压力室， 36a-第 一 压力室，36b-第二压力室，37-安装螺栓，38-流道，38a_第 一 流道，38b_第二 流道，39-连通通道，39a-第一连通通道，39b-第二连通通道，40-端口 ， 40a_第一端口 ， 40b-第二端口 ， 41-流体供给装置，42-工作流体供给机构，43-滑动盘，44-夹紧活塞(制动 部件)，44a-第一活塞部件，44b-第二活塞部件(突出部)，44c-制动部，45-返回盘，48-转 换部，49-压力室，49a-第一压力室，49b-第二压力室，51-安装螺栓，52-返回盘，53-安装 螺栓，55-滑动面，60-安装螺栓，61-弹簧部件，62-凸缘部件，63-夹紧面，64-夹紧套筒(制 动部件)，64a-夹紧部，64b-凸缘部，65-旋转体，66-C型挡圈，100-容器，101-工作流体供 给源(空气压力/液压能源)，110-夹紧装置，210-夹紧装置。
具体实施例方式
图1及图2表示作为本发明的机床用的主轴驱动装置的旋转分度工作台装置1，图 1是其整体图。而且，在以下说明中，"轴线方向"是指支撑作为旋转驱动对象部件的圆工作 台5的主轴4a的轴线方向，"半径方向"是指同心配置的主轴4a、圆工作台5的半径方向。
在图1中，旋转分度工作台装置l包括相对机架2可旋转地被支撑并在端部固定 有旋转驱动对象部件的主轴4a、用于旋转驱动主轴4a的驱动装置6和保持主轴4a的分度 的旋转角度的夹紧装置10。机架2成为相对机床的设置面的部分形成为平坦面，而且，以围 绕主轴4a的方式具有筒状的基体部11。 机架2分体形成箱体28a及28b与形成有筒状的基体部11的基体部件29，通过将 两者利用多个安装螺栓27组合而构成。但是，筒状的基体部11也可以作为其单独的部件 另外形成，并利用螺栓等进行安装。 主轴4a在机架2内插入到筒状的基体部11的内部，并利用轴承3相对机架2可 旋转地被支撑。在主轴4a的一端，安装有凸缘4b及作为旋转驱动对象部件的圆工作台5。 而且，主轴4a的另一端插入到利用 个安装螺栓37安装在基体部件29的内周侧的圆盘状的突出部16的孔16a中，而且从该孔16a突出。 圆工作台5在中心孔13a的部分嵌入到凸缘4b的圆工作台侧的端面(图1的上 面)，在通过嵌合相对凸缘4b定位的状态下，利用多个安装螺栓12安装在凸缘4b的上述 端面上。而且，凸缘4b在中心孔13b的部分嵌入到主轴4a的一端，在通过嵌合定位的状态 下利用多个安装螺栓51安装在主轴4a的端面上。在该凸缘4b上一体地形成有从与上述 端面相反的一侧的端面向主轴4a的轴线方向延伸的筒状的保持部23，该保持部23形成为 围绕基体部11的形式。而且，保持部23及凸缘4b与圆工作台5分体形成并固定在圆工作 台5上，但是保持部23及凸缘4b也可以与圆工作台5 —体地形成。另外，保持部23也可 以与主轴4a—体地形成。 主轴4a利用设在主轴4a的外周面与基体部11的内周面之间的轴承3被支撑，在 图示的例子中，为了支撑主轴4a而组合设置三个轴承3。而且，这些轴承3以内圈侧被形成 于主轴4a的外周面的阶梯部与凸缘4b的中心孔13b的周围的部分夹入的状态固定在主轴 4a上，并且以外圈侧被形成于基体部11的内周面上的阶梯部与利用安装螺栓15安装在基 体部11的端面上的环状的轴承盖14夹入的状态安装的基体部11上。
另外，在主轴4a上安装有承受由后述的夹紧装置引起的压接力(押接力)的滑动 盘43。该滑动盘43是由圆盘状的薄板构成的可弹性变形的部件，在其内周侧的部分利用 安装螺栓19固定在主轴4a上。而且，滑动盘43配置成其外周部的圆工作台5侧的面与基 体部ll的上述阶梯部的轴线方向上的圆工作台5相反侧的面63相对。另外，滑动盘43的 圆工作台5相反侧的面与安装在基体部件29上的突出部16的圆工作台5侧的面相对。而 且，基体部11的上述阶梯部上的圆工作台5相反侧的面63如上所述是在滑动盘43从夹紧 装置受到了压接力时滑动盘43压接的面、即所谓夹紧面。 而且，在主轴4a上，在从突出部16的孔16a突出的另一端，安装有构成旋转检测 器20的一部分的被检测环21。该旋转检测器20用于检测主轴4a的旋转角度(旋转量)， 由安装在主轴4a上的上述被检测环21和安装在机架2侧的突出部16上的检测传感器22 构成。设置该旋转检测器20的主轴4a的另一端上的主轴4a的外周的空间被利用安装螺 栓17安装在基体部件29上的盖部件18封闭。 在图示的例子中，作为驱动装置6采用不借助于齿轮等驱动传递机构而旋转驱动 主轴的DD马达9。即，在本实施例中，DD马达9相当于本发明的驱动装置。该DD马达9关 于主轴4a的轴线与主轴4a同心地配置，包括相对主轴4a不能相对旋转地设置的马达转子 7和以围绕马达转子7的方式配置并相对机架2不能相对旋转地设置的马达定子8。 S卩，图 示的DD马达9是所谓内转子型。另外，DD马达9与未图示的机床的控制装置连接，利用该 控制装置控制驱动。 马达转子7在嵌入凸缘4b的保持部23的外周面的状态下，利用从凸缘4b侧插入 的安装螺栓24，相对凸缘4b不能相对旋转地安装。从而，马达转子7成为相对固定有圆工 作台5的主轴4a不能相对旋转的状态。 马达定子8其内周面与马达转子7的外周面相对，以在与马达转子7的外周面之 间形成微小的间隙的状态安装在机架2上。详细地说，在机架2上的箱体28a的内周面上 嵌入定子套筒25，马达定子8不能相对旋转地嵌入该定子套筒25的内周面上。而且，定子 套筒25利用从机架2的基体部件29侧插入的安装螺栓26安装在机架2上。从而，马达定子8在机架2内成为相对机架2不能相对旋转地设置的状态。 夹紧装置10具备作为制动部件的环状的夹紧活塞、第一、第二压力室49a、49b和 工作流体供给机构42。 S卩，本实施例中的夹紧装置10是制动部件为夹紧活塞，并利用夹紧 活塞对上述滑动盘43作用压接力，并且用夹紧活塞和夹紧面63对滑动盘43赋予旋转阻力 的盘式的夹紧装置。 作为制动部件的上述夹紧活塞在图示的例子中由第一、第二活塞部件44a、44b构 成。第一活塞部件44a以沿轴线方向可移动的状态容纳在形成于突出部16的环状的第一 槽30a中。该第一槽30a形成为在突出部16上的与滑动盘43相对的部分向滑动盘43 — 侧开口。从而，容纳在第一槽30a中的第一活塞部件44a其圆工作台5侧的端面(=滑动 盘43侧的端面)与滑动盘43的相对。 另外，在第一活塞部件44a上，在滑动盘43侧的端面的外周侧部分且与上述夹紧 面63相对的部分形成有向滑动盘43侧突出的环状的突起部。该突起部用于在第一活塞部 件44a向滑动盘43侧位移了时相对滑动盘43抵接并作用压接力，相当于本发明的制动部 44c。而且，在本实施例中，制动部44c向轴线方向上的圆工作台5侧对滑动盘43作用压 接力，该方向相当于本发明中所说的"对主轴4a作用压接力的方向"(以下，称为"夹紧方 向")。另外，第一活塞部件44a上的滑动盘43相反侧的端面相当于向正交于夹紧方向的方 向延伸的第一受压面35a。而且，由第一受压面35a和第一槽30a包围的空间成为供给用于 使第一活塞部件44a(制动部44c)位移的工作流体的第一压力室49a。
另外，返回盘52设置在受压面35a与突出部16的滑动盘43侧的面之间的位置 上。返回盘52是在平面上设有多个未图示的安装孔的大致环形的由薄板构成的可弹性变 形的部件，利用安装螺栓53，将邻接的该安装孔交替安装在第一活塞部件44a和突出部16 上。从而，返回盘52不能相对旋转地连接第一活塞部件44a与突出部16，并且利用邻接的 该安装孔彼此之间的部分的弹力将第一活塞部件44a维持在后退位置上。
第二活塞部件44b以沿轴线方向可移动的状态容纳在形成于突出部16上的环状 的第二槽30b中。该第二槽30b形成为在第一槽30a的外周侧使外周面与第一槽30a —致 并向第一槽30a的底面开口 。 S卩，第二槽30b其内径比第一槽30a的内径还大，并且形成为 内侧面在半径方向位于比第一槽30a的内侧面还靠外侧的位置。从而，容纳在第二槽30b 中的第二活塞部件44b设置成其滑动盘43侧的端面与第一槽30a的第一受压面35a相对， 并构成为内径比第一活塞部件44a还大的部件。 另外，在第二活塞部件44b上，在滑动盘43侧的端面的外周侧的部分且半径方向 上的与第一活塞部件44a的制动部44c对应的部分，形成有向第一活塞部件44a侧突出的 突起部。从而，第二活塞部件44b能够以该突起部与第一活塞部件44a抵接，伴随着第二活 塞部件44b的位移，第一活塞部件44a从该突起部受到压接力。 在第二活塞部件44b中，滑动盘43相反侧的端面相当于向正交于夹紧方向的方向 延伸的第二受压面35b。而且，由第二受压面35a和第二槽30b包围的空间成为供给用于使 第二活塞部件44b位移的工作流体的第二压力室49b。 如上所述，第二槽30b形成为在环状的第一槽30a的底面开口 。 S卩，第二槽30b的 底面的面积比环状的第一槽30a的底面还小。从而，容纳在第二槽30b中的第二活塞部件 44b上的第二受压面35b比容纳在第一槽30a中的第一活塞部件44a上的第一受压面35a
8还小。 而且，第一受压面35a其面积形成为通过作用工作流体的某一规定的压力而由制动部44c将使主轴4a处于完全夹紧状态的压接力作用于主轴4a(滑动盘43)的大小，第二受压面35b其面积形成为通过作用工作流体的上述规定的压力而由制动部44c将使主轴4a处于半夹紧状态的压接力作用于主轴4a(滑动盘43)的大小。 工作流体供给机构42包括形成于机架2上的第一、第二端口 40a、40b、与第一、第二受压面35a、35b的每个连通的第一、第二流道38a、38b、与工作流体供给源101连接的流体供给装置41以及分别连通第一、第二端口 40a、40b与第一、第二流道38a、38b的第一、第二连通通道39a、39b。 更详细地说，第一流道38a形成于突出部16上，并且在与第一受压面35a相对的位置与第一压力室49a连通。而且，第一流道38a借助于形成在箱体28a上的第一连通通道39a，与向箱体28a的外侧面开口而形成的第一端口 40a连通，第一端口 40a连接在与机架2分体设置的流体供给装置41上。 另外，第二流道38b形成于突出部16上，并且在与第二受压面35b相对的位置与第二压力室49b连通。而且，第二流道38b借助于形成在箱体28a上的第二连通通道39b，与向箱体28a的外侧面开口而形成的第二端口 40b连通，第二端口 40b连接在与机架2分体设置的流体供给装置41上。 立体供给装置41包括被机床的控制装置所控制的未图示的转换阀，该转换阀在一方用流道与工作流体供给源101及容器100连接，在另一方用流道与第一、第二端口 40a、40b连接。流体供给装置41用于将来自共同的工作流体供给源101的规定压力的工作流体利用转换阀向第一、第二端口 40a、40b选择性地转换并供给，从而对第一、第二压力室的至少一个选择性地供给规定压力的工作流体。从而，流体供给装置41相当于本发明的转换部48。 而且，流体供给装置41并不限定于对第一、第二端口 40a、40b供给相同压力的装置，为了调整使主轴4a处于完全夹紧状态的压接力和使主轴4a处于半夹紧状态的压接力中的一个压接力，也可以做成能够调整对第一、第二端口 40a、40b的一个供给的压力。
接着，对图1及图2的旋转分度工作台装置l，说明其作用。首先，在旋转分度工作台装置1中，在旋转驱动圆工作台5时，DD马达9利用上述机床的控制装置进行的控制来励磁，利用随之产生的旋转磁场，使马达转子7与主轴4a、凸缘4b、圆工作台5 —起旋转。此时的圆工作台5的旋转角度(旋转量)利用旋转检测器20来检测。
然后，在使主轴4a仅旋转预先设定的旋转角度而对角度位置进行分度的状态下加工圆工作台5上的工件的场合，旋转分度工作台装置l利用夹紧装置10在所分度的角度位置不可旋转地保持主轴4a。具体地说，在通过DD马达9的驱动对主轴4a的角度位置进行分度之后，机床的控制装置利用工作流体供给机构42的流体供给装置41 (转换部48)中的未图示的转换阀将工作流体仅向第一端口 40a侧供给。 随之，由工作流体产生的压力作用于第一压力室49a，第一受压面35a以其整个面受到工作流体的压力，第一活塞部件44a向滑动盘43侧位移。由此，第一活塞部件44a上的制动部44c的前端的夹紧面63压接滑动盘43的一方的滑动面55，使滑动盘43挠曲而变形，滑动盘43的另一方的滑动面55与基体部11的夹紧面63抵接。而且，作为这些结果，制动部44c对作为主轴4a的一部分的滑动盘43作用压接力。 另外，此时第一活塞部件44a的制动部44c作用于滑动盘43的压接力相当于第一受压面35a在其整个面从工作流体受到的压力。而且，如上所述，第一受压面35a的面积形成为使通过作用某一规定压力而使主轴4a处于完全夹紧状态的压接力作用于滑动盘43的大小。从而，此时在夹紧面63与滑动面55之间产生的摩擦阻力成为利用夹紧装置10提供给主轴4a的旋转阻力不允许主轴4a的旋转的力，夹紧装置10成为将主轴4a完全夹紧的状态。即，夹紧装置10作为保持旋转分度工作台装置1的主轴4a的角度位置的装置起作用。 另外，若利用流体供给装置41将流道与容器100连通，则工作流体的压力不作用于第一压力室49a，第一压力室49a的内压下降。由此，在第一受压面35a上也不作用工作流体的压力，不能使第一活塞部件44a上的制动部44c对滑动盘43作用压接力，所以第一活塞部件44a利用滑动盘43的弹力和返回盘52的弹力返回至后退位置。由此，夹紧面63与滑动面55分离，所以旋转分度工作台装置1的夹紧装置10成为非夹紧状态。
另一方面，在旋转分度工作台装置1中，在使圆工作台5旋转的同时对工件进行精加工的场合，流体供给装置41 (转换部48)与上述例子同样被机床的控制装置控制，工作流体被供给到第二端口40b。 随之，由工作流体产生的压力作用于第二压力室49b，第二受压面35b受到工作流体的压力，使第二活塞部件44b向滑动盘43侧位移，第二活塞部件44b的前端按压第一活塞部件44a上的滑动盘43相反侧的端面即第一受压面35a。由此，第一活塞部件44a也向滑动盘43侧位移，第一活塞部件44a上的制动部44c的前端的夹紧面63 (制动面)与滑动盘43的一方的滑动面55抵接，第二活塞部件44b借助于第一活塞压接滑动盘43。而且，滑动盘43借助于第一活塞部件44a受到第二活塞部件44b所引起的压接力而挠曲变形，另一方的滑动面55与基体部11的夹紧面63(制动面)抵接。 另外，就此时的第二活塞部件44b所引起的压接力而言，如上所述，第二活塞部件44b上的第二受压面35b比第一活塞部件44a上的第一受压面35a面积小，所以即使在与在使主轴4a处于完全夹紧状态时作用于第一压力室49a的压力相同的压力作用于第二压力室49b的场合，第二活塞部件44b作用于滑动盘43的压接力比在使主轴4a处于完全夹紧状态时第一活塞部件44a作用于滑动盘43的压接力小。从而，从共同的工作流体供给源101利用共同的流体供给装置41 (转换部8)供给某一规定压力的工作流体，在该压力作用于第一压力室49a的情况和作用于第二压力室49b的情况下，后者利用第一活塞部件44a作用于滑动盘43的压接力更小，随之滑动盘43的挠曲量也小。 而且，第二受压面35b的面积形成为使制动部44c将通过作用由工作流体产生的上述规定压力使主轴4a处于半夹紧状态的压接力作用于滑动盘43的大小。从而，此时的滑动面55与夹紧面63(制动面)之间的摩擦力成为利用夹紧装置10提供给主轴4a的旋转阻力允许主轴4a的旋转的程度的力，夹紧装置10成为将主轴4a半夹紧的状态。S卩，该场合，夹紧装置10作为半夹紧装置起作用，旋转分度工作台装置1在半夹紧状态下旋转。
利用上述旋转阻力抑制在旋转的同时对工件进行精加工时的从加工工件的刀具向旋转分度工作台装置1的负载变动，所以能够使来自刀具的负载变动所产生的旋转分度工作台装置1的旋转角度(旋转量)的偏差更小。随之，还能够抑制在补正旋转角度(旋转量)的偏差的同时进行的DD马达9的控制中的脉动，所以能够使旋转分度工作台装置1 的旋转状态均匀稳定。而且，由于半夹紧状态的夹紧装置10分担旋转分度工作台装置1中 的主轴4a的刚性，因此无需加大轴承3也能提高主轴4a的刚性。作为这些结果，利用半夹
紧状态的夹紧装置io，能够使在旋转的同时对工件进行精加工时的工件的精加工面上的面
粗糙度处于良好的状态。而且，能够用直径相同的轴承3对应比以往更大的工件，由于能够 采用直径更小的轴承3，因此能得到高加工精度，能够抑制机床用的旋转分度工作台装置1 的制造成本。而且，无需调整来自共同的工作流体供给源101的相同压力的工作流体的压 力，就能够使夹紧装置10的制动部44c将预先设定并使主轴4a处于半夹紧状态的压接力 和处于完全夹紧状态的压接力作用于主轴4a上。 另外，在图1及图2的实施例中，第一活塞部件44a和第二活塞部件44b作为分体 部件以两体构成，但是并不限定于此，也可以将第一活塞部件44a和第二活塞部件44b作为 一体部件(夹紧活塞)来构成。 接着，基于图3及图4，说明本发明的旋转分度工作台装置1的其他实施方式。图 3是整体图，是作为旋转分度工作台装置1的夹紧装置IO采用了夹紧套筒式的夹紧装置的 结构例。而且，就本实施例的旋转分度工作台装置1而言，除了夹紧装置110的结构及未设 置安装于主轴4a上的滑动盘43以外，其他结构与图1及图2的例子大致相同。从而，对于 与图1及图2共同的部分，在附图上标注了相同的符号，并省略对该部分的说明。
在图3中，夹紧装置110是利用作为制动部件的夹紧套筒64对主轴4a作用压接力 (旋转阻力)的夹紧套筒式的夹紧装置。夹紧装置110具备作为制动部件的夹紧套筒64、 第一、第二压力室36a、36b以及工作流体供给机构42。 根据图3的例子，夹紧套筒64具有配置在机架2的基体部11与圆工作台5的保 持部23之间的筒状的夹紧部64a和与夹紧部64a连续地向半径方向延伸的凸缘部64b，夹 紧部64a嵌入安装在基体部11的外侧，并且用凸缘部64b相对机架2的基体部件29利用 安装螺栓37进行安装。夹紧部64a与成为滑动面33的保持部23的内周面相对并以非接 触状态进行配置，相对基体部11的外周面借助于三个密封件34进行密合。
夹紧套筒64在夹紧部64a的内周面形成两个槽(第一槽30a和第二槽30b)，与 各个槽对应的部分成为壁厚薄的薄壁部。而且，由上述各槽的内面和基体部11的外周面包 围的空间成为供给工作流体(例如，压力油)的第一、第二压力室36a、36b。在该夹紧套筒 64中，通过对第一、第二压力室36a、36b供给工作流体，与第一槽30a和第二槽30b分别对 应的薄壁部向半径方向上的外侧挠曲而对主轴4a作用压接力。从而，这些薄壁部相当于制 动部。而且，半径方向上的向外侧的方向相当于制动部对主轴4a作用压接力的方向，与第 一槽30a和第二槽30b分别对应的薄壁部(第一、第二制动部31a、31b)上的第一、第二压 力室36a、36b侧的面相当于向与制动部对主轴作用压接力的方向正交的方向延伸的第一、 第二受压面35a、35b。 在本实施例中，第一、第二制动部31a、31b形成为其受压面(第一、第二受压面 35a、35b)的面积不同，并且壁厚(半径方向的厚度)彼此不同。第一、第二制动部31a、31b 作为产生完全夹紧用的压接力的制动部和产生半夹紧用的压接力的制动部形成。
更详细地说，第一制动部31a其厚度及第一受压面35a的面积设定如下，利用第一 受压面35a因从共同的工作流体供给源101供给的工作流体受到的规定压力，使在夹紧面32与滑动面33之间产生的压接力(旋转阻力)不允许主轴4a的旋转。S卩，壁厚形成较薄以便更容易挠曲，第一受压面35a的面积形成为通过作用工作流体的某一规定压力，以与壁厚的关系将使主轴4a处于完全夹紧状态的压接力作用于主轴4a上的大小。
另外，第二制动部31b形成为比对应于第一制动部31a的薄壁部厚，且比第一受压面35a窄，以便利用通过从共同的工作流体供给源101供给的工作流体由第二受压面35b受到的规定压力，使在夹紧面32与滑动面33之间产生的压接力(旋转阻力)允许主轴4a的旋转，挠曲量及压接力比第一制动部31a小。 但是，第一、第二制动部31a、31b不限定于如图示的例子那样第一、第二受压面35a、35b的面积不同并且两者的壁厚不同，也可以形成为只有第一、第二受压面35a、35b的面积不同，或者只有壁厚不同。 第一、第二压力室36a、36b分别以不同的路径借助于形成在机架2的基体部件29上的第一、第二流道38a、38b、以及形成于箱体28a的第一、第二连通通道39a、39b、第一、第二端口 40a、40b与工作流体供给机构42的流体供给装置41 (转换部8)连接。
接着，对图3及图4的旋转分度工作台装置1，说明其作用。首先，在使主轴4a仅旋转预先设定的旋转角度而对角度位置进行分度的状态下加工圆工作台5上的工件的场合，在利用DD马达9的驱动对主轴4a的角度位置进行分度之后，工作流体供给机构42利用流体供给装置41 (转换部48)上的未图示的转换阀将工作流体仅向第一端口 40a侧供给。
随之，来自工作流体供给源101的工作流体所产生的压力作用于第一压力室36a。由此，第一受压面35a受到工作流体的压力，如图4的虚线所示，第一制动部31a向扩径方向变形(挠曲)，夹紧面32与滑动面33压接。而且，作为其结果，第一制动部31a对主轴4a作用压接力。 而且，如上所述，第一制动部31a其厚度及第一受压面35a的面积形成为，在对第一受压面35a作用了规定压力时利用夹紧面32作用于滑动面33的压接力成为提供不允许主轴4a的旋转的旋转阻力的大小。从而，此时在夹紧面32与滑动面33之间产生的摩擦阻力成为夹紧装置110提供给主轴4a的旋转阻力不允许主轴4a的旋转的力，夹紧装置110成为将主轴4a完全夹紧的状态。S卩，该场合，夹紧装置110作为保持主轴4a的角度位置的完全夹紧装置起作用。 另一方面，在使圆工作台5旋转的同时对工件进行精加工的场合，机床的控制装置利用工作流体供给机构42的流体供给装置41 (转换部48)中的转换阀将工作流体仅向第二端口40b侧供给。 随之，工作流体所产生的压力作用于第二压力室36b，第二受压面35b受到工作流体的压力，第二制动部31b向扩径方向变形(挠曲)，夹紧面32与滑动面33压接。而且，作为其结果，第二制动部31b对主轴4a作用压接力。 另外，第二制动部31b其厚度及第二受压面35b的面积形成为，在对第二受压面35b作用了规定压力时利用夹紧面32作用于滑动面33的压接力成为使主轴4a处于半夹紧状态的大小。从而，此时在夹紧面32与滑动面33之间产生的摩擦阻力成为夹紧装置110提供给主轴4a的旋转阻力允许主轴4a的旋转的力，夹紧装置110成为将主轴4a半夹紧的状态。即，该场合，夹紧装置110作为半夹紧装置起作用，旋转分度工作台装置1在半夹紧状态下旋转。
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另外，在图3及图4的实施例中，夹紧套筒64作为具有两个槽(第一槽30a和第二槽30b)的一体部件形成，但是也可以构成为如图5所示，用第一部件和第二部件这两体构成，并且在各个部件上形成槽。而且，在图5中，第二部件与上述轴承盖14 一体形成，第二部件的凸缘部兼作轴承盖。 接着，基于图6及图7，说明本发明的旋转分度工作台装置1的其他实施方式。图6是整体图，是作为旋转分度工作台装置1的夹紧装置210采用了盘式的夹紧装置的结构例。而且，就本实施例的旋转分度工作台装置1而言，除了夹紧装置210的结构以外，其他结构与图1及图2的例子大致相同。从而，对于与图1及图2共同的部分，在附图上标注了相同的符号，并且省略了该部分的说明。 在图6中，夹紧装置210是利用作为制动部件的夹紧活塞44对安装在主轴4a上的圆盘状的滑动盘43作用压接力(旋转阻力)的装置，与图1及图2的实施例同样是盘式的夹紧装置。而且，与上述实施例同样，夹紧活塞具有第一、第二受压面35a、35b。但是，作为与图1及图2的实施例不同的部分，在本实施例中，形成为第二受压面35b作为非夹紧用起作用的结构。 作为制动部件的夹紧活塞44在图示的例子中，形成为单一的部件。夹紧活塞44以沿轴线方向可移动的状态容纳在形成于突出部16上的环状的第一槽30a中。该第一槽30a形成为在突出部16上的与滑动盘43相对的部分向滑动盘43侧开口 。从而，容纳在第一槽30a中的夹紧活塞44其圆工作台5侧的端面(=滑动盘43侧的端面)与滑动盘43相对。 另外，在夹紧活塞44上，在滑动盘43侧的端面的外周侧部分且与上述夹紧面63相对的部分形成有向滑动盘43侧突出的环状的突起部。该突起部用于在夹紧活塞44向滑动盘43侧位移了时相对滑动盘43抵接并作用压接力，相当于本发明的制动部44c。而且，在本实施例中，制动部44c向轴线方向上的圆工作台5侧对滑动盘43作用压接力，该方向相当于本发明中所说的"与制动部对主轴作用压接力的方向相同的方向即第一方向"
夹紧活塞44具有形成于其内周部的下端并向内周侧突出的环状的突出部44b。该突出部44b的内周面与第一槽30a的内周面借助于密封件34密合。 另外，在突出部44b与滑动盘43之间的位置，利用安装螺栓60在突出部16的滑动盘43侧的端面上安装环状的凸缘部件62。该凸缘部件62的外周面与夹紧活塞44的内周面借助于密封件34密合。 而且，由包括突出部44b的夹紧活塞44的下端面(滑动盘43相反侧的端面)和第一槽30a包围的空间成为第一压力室49a。另外，由上述突出部44b的滑动盘43侧的面、夹紧活塞44的内周面、凸缘部件62和第一槽30a的内周面包围的空间成为供给工作流体的第二压力室49b，该工作流体使夹紧活塞44向与上述第一方向相反的方向位移、即作为由夹紧活塞44产生的压接力未作用于滑动盘43的状态使夹紧装置210处于非夹紧状态。
在这里，夹紧活塞44的下端面相当于向与上述第一方向正交的方向即第二方向延伸并且在第一方向上受到工作流体的压力的第一受压面35a。而且，夹紧活塞44上的上述突出部44b的滑动盘43侧的面即与凸缘部件62相对的面相当于向第二方向延伸并且在与第一方向相反的方向上受到工作流体的压力的第二受压面35b。 另外，在第一压力室49a设有弹簧部件61。该弹簧部件61是压縮弹簧，在第一槽30a的底面与第一受压面35a之间的位置设置多个，对第一受压面35a作用弹力而将夹紧活塞44向上述第一方向加力。而且，弹簧部件61的弹力由此设定成利用制动部44c将使主轴4a处于半夹紧状态的压接力作用于主轴4a上的大小。 第一受压面35a形成为将通过作用弹簧部件61的弹力和工作流体的规定压力而使主轴4a处于完全夹紧状态的压接力用制动部44c作用于主轴4a(滑动盘43)上的面积。而且，第二受压面35b形成为通过作用工作流体的上述规定压力而使夹紧活塞44对弹簧部件61作用比其作用力还大的压接力的面积。 通过以上内容，第一压力室49a作用产生完全夹紧用的压接力的压力室起作用，第二压力室49b作为产生克服弹簧部件61的作用力的力的非夹紧用的压力室起作用。
工作流体供给机构42的第一流道38a形成于突出部16，在与第一受压面35a相对的位置，与第一压力室49a连通。而且，第一流道38a借助于形成在箱体28a的第一连通通道39a，与向箱体28a的外侧面开口而形成的第一端口 40a连通，第一端口 40a连接在与机架2分体设置的流体供给装置41上。 另外，第二流道38b形成于突出部16，在第一槽30a的内周面的凸缘部件62与第二受压面35b之间的位置，与第二压力室49b连通。而且，第二流道38b借助于形成在箱体28a的第二连通通道39b，与向箱体28a的外侧面开口而形成的第二端口 40b连通，第二端口 40b连接在与机架2分体设置的流体供给装置41上。 接着，对图6及图7的旋转分度工作台装置l，说明其作用。首先，在进行主轴4a的角度位置的分度的场合，流体供给装置41 (转换部48)与上述例子同样地利用机床的控制装置进行控制，将工作流体供给第二端口 40b。 随之，来自工作流体供给源101的工作流体所产生的压力作用于第二压力室49b，第二受压面35b受到工作流体的压力，夹紧活塞44向与上述第一方向相反的方向被按压。而且，夹紧活塞44克服弹簧部件61的作用力向与第一方向相反的方向位移，夹紧活塞44上的制动部44c的前端的夹紧面63(制动面)与滑动盘43的一方的滑动面55分离。由此，夹紧装置10成为非夹紧状态，旋转分度工作台装置1利用DD马达9的驱动对主轴4a的角度位置进行分度。 在如上所述对角度位置进行分度之后，在以完全夹紧状态进行加工的场合，流体供给装置41 (转换部48)将第二端口 40b侧的流道与容器100连通并且将工作流体仅向第一端口 40a侧的流道供给。由此，工作流体的压力不作用于第二压力室49b而是作用于第一压力室49a，第一受压面35a不仅受到弹簧部件61的作用力还受到工作流体的压力，夹紧活塞44向滑动盘43侧位移。而且，如图7所示，夹紧活塞44的前端(制动部44c)的夹紧面63与滑动盘43的一方的滑动面55压接，滑动盘43挠曲变形，滑动盘43的另一方的滑动面55与基体部11的夹紧面63压接。 此时在夹紧面63与滑动面55之间产生的摩擦阻力成为夹紧装置210提供给主轴4a的旋转阻力不允许主轴4a的旋转的力。 另一方面，在旋转的同时对工件进行精加工的场合，流体供给装置41 (转换部48)将通向第一、第二端口 40a、40b的流道与容器100连通。 随之，工作流体的压力不作用于第一、第二压力室49a、49b，第一、第二压力室49a、49b的内压下降。由于在第一、第二受压面35a、35b上也不作用工作流体的压力，因此第一受压面35a仅受到弹簧部件61的作用力。从而，夹紧活塞44的制动部44c仅通过弹簧部件61的加力来对滑动盘43作用压接力。此时的滑动面55与夹紧面63(制动面)之间的摩擦力成为利用夹紧装置210提供给主轴4a的旋转阻力允许主轴4a的旋转的程度的力，夹紧装置210成为将主轴4a半夹紧的状态。即，该场合，夹紧装置210作为半夹紧装置起作用，旋转分度工作台装置1在半夹紧状态下旋转。 在图6及图7的实施例中，构成为制动部44c直接按压滑动盘43，但是并不限定于此，如图8所示，也可以构成为制动部44c借助于返回盘45按压滑动盘43。
另外，在图6及图7的实施例中，在半夹紧状态下，滑动盘43其一方的滑动面55从制动部44c受到压接力并且另一方的滑动面55压接基体部11的夹紧面63，但是并不限定于此，也可以构成为另一方的滑动面55不与基体部11的夹紧面63抵接，并且一方的滑动面55以受到压接力的状态仅与制动部44c接触。 而且，在图6及图7的实施例中，夹紧活塞44由单一的部件构成，但是并不限定于此，如图9所示，也可以由两个活塞部件44a、44b这两体构成。
产业上的可利用性如下。 本发明的机床中的主轴驱动装置的夹紧装置作为机床的装备部件，或者作为各种机床的后装部件，安装在机床上。
权利要求
一种机床用的主轴驱动装置中的夹紧装置，利用驱动装置旋转驱动相对机架可旋转地被支撑并在端部固定有旋转驱动对象部件的主轴，并且具备包括设置在机架侧并且受到工作流体的压力的受压面以及对主轴作用压接力的制动部的制动部件；由上述受压面和机架形成的压力室；以及用于对该压力室供给来自工作流体供给源的工作流体的工作流体供给机构，利用对上述压力室供给的工作流体的压力使上述制动部向主轴侧位移并对主轴作用压接力，其特征在于，上述制动部件具备向与上述制动部对主轴作用压接力的方向正交的方向延伸的第一、第二受压面，上述工作流体供给机构具备从共同的工作流体供给源选择性地对由上述第一、第二受压面的各个和机架形成的第一、第二压力室的至少一个供给工作流体的转换部，上述制动部件构成为在对上述第一、第二受压面作用了相同的工作流体的压力的各个场合制动部对主轴作用不同的压接力。
2. 根据权利要求1所述的机床用的主轴驱动装置中的夹紧装置，其特征在于， 上述制动部件通过对上述第二受压面作用工作流体的压力而由上述制动部将使主轴处于半夹紧状态的压接力作用于主轴上，上述工作流体供给机构在使主轴处于完全夹紧状态时，利用上述转换部至少对第一压 力室供给工作流体。
3. 根据权利要求1或2所述的机床用的主轴驱动装置中的夹紧装置，其特征在于， 上述制动部件形成为上述第一、第二受压面的面积不同。
4. 一种机床用的主轴驱动装置中的夹紧装置，利用驱动装置旋转驱动相对机架可旋转 地被支撑并在端部固定有旋转驱动对象部件的主轴，并且具备包括相对机架可向主轴的 轴线方向位移地设置并且受到工作流体的压力的受压面以及对主轴作用压接力的制动部 的夹紧活塞；由上述受压面和机架形成的压力室；以及用于对该压力室供给来自工作流体 供给源的工作流体的工作流体供给机构，利用对上述压力室供给的工作流体的压力使夹紧 活塞向主轴侧位移并对主轴作用压接力，其特征在于，具备向与上述制动部对主轴作用压接力的方向相同的方向即第一方向对上述夹紧活 塞加力的弹簧部件，该弹簧部件将弹力作用于上述受压面，上述制动部通过该弹力对主轴 作用使主轴处于半夹紧状态的压接力，上述夹紧活塞具备向与上述第一方向正交的方向即第二方向延伸并且在上述第一方 向上受到工作流体的压力并且受到上述弹簧部件的弹力的第一受压面、和向上述第二方向 延伸并且在与上述第一方向相反的方向上受到工作流体的压力的第二受压面，上述工作流体供给机构具备从共同的工作流体供给源选择性地对由上述第一、第二受 压面的各个和机架形成的第一、第二压力室的至少一个供给工作流体的转换部。
全文摘要
本发明的机床用主轴驱动装置中的夹紧装置具备包括设在机架侧并受到工作流体压力的受压面及对主轴作用压接力的制动部的制动部件；由受压面和机架形成的压力室；以及用于对压力室供给来自工作流体供给源的工作流体的工作流体供给机构，利用对压力室供给的工作流体压力使制动部向主轴侧位移并对主轴作用压接力，制动部件具备向与制动部对主轴作用压接力的方向正交的方向延伸的第一、第二受压面，工作流体供给机构具备从共同的工作流体供给源选择性地对由第一、第二受压面的各个和机架形成的第一、第二压力室的至少一个供给工作流体的转换部，制动部件构成为在对第一、第二受压面作用了相同的工作流体压力的各个场合制动部对主轴作用不同的压接力。
文档编号B23Q1/38GK101733648SQ20091022185
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月18日 优先权日2008年11月19日
发明者辰田好教 申请人:津田驹工业株式会社