JP5277057B2 - 工作機械用の主軸駆動装置における回転抵抗付与装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械用の主軸駆動装置における回転抵抗付与装置に関し、特に、工作機械のフレームに対し回転可能に支持された主軸またはこれと一体的に回転する部材に対して回転抵抗を与える装置に用いて好適なものである。

従来、工作機械に用いられる主軸駆動装置として、ワーク（被加工物）が載置される円テーブルを主軸に固定し、当該主軸を回転駆動することによって円テーブルを回転させる回転割出テーブル装置が知られている。この回転割出テーブル装置は、主軸を回転駆動することによって円テーブルの角度位置を割り出し、その割り出した角度位置でワークを加工するために用いられる。この種の回転割出テーブル装置は、割り出した角度位置（割出位置）で円テーブルを保持するために、クランプ装置を備えている。

クランプ装置は、割出位置において主軸（円テーブル）を回転阻止状態とするためのものであり、カップリング式、ディスク式、スリーブ式の３タイプがある。カップリング式は、噛み合い継手等の手段によって主軸の回転を停止させるものである。ディスク式は、円テーブルに平行なブレーキ板（クランプディスク）を主軸の端面に当接させ、クランプディスクを押圧することによって摩擦により主軸の回転を停止させるものである。スリーブ式は、主軸の外周面にクランプスリーブを当接して摩擦により主軸の回転を停止させるものである。

クランプ装置を備えた回転割出テーブル装置に関する従来技術の１つとして、特許文献１に記載されたものが存在する。この特許文献１に記載の回転割出テーブル装置は、円テーブルの駆動手段として、ウォームギア等の駆動伝達手段を介さずに主軸を回転駆動する直接駆動型（Direct Drive）のモータ（以下、ＤＤモータという）を用いている。すなわち、特許文献１では、ＤＤモータによって回転駆動される主軸に固定された円テーブルにブレーキ板を当接させ、摩擦により円テーブルを回転阻止状態としている。

ところで、通常はクランプ装置をクランプ状態にして円テーブルの回転を停止させ、ワークの加工を行う。しかし、クランプ装置をアンクランプ状態にして、連続的にワークを回転させながら仕上げ加工を行うこともある。その場合、主軸駆動装置は、ワークを加工するカッタから負荷を受ける。この負荷は、一定の加工条件の下でも常に変動している。そのため、主軸駆動装置による円テーブルの回転状態は、カッタから受ける負荷の変動の影響を受ける。

特許文献１のように主軸の駆動手段としてＤＤモータを用いる場合、この負荷の変動の影響を打ち消すようにＤＤモータの制御が行われる。具体的には、主軸駆動装置の回転検出器からフィードバックされる主軸の回転角度（回転量）に基づいて、カッタから受ける負荷の変動により生じた主軸の回転角度の偏差を補正しながらＤＤモータの回転駆動が制御される。しかしながら、回転角度の偏差の変動に対してＤＤモータの制御が追従できないことがある。この場合は、ＤＤモータの回転が必ずしも一定にならず、脈動を伴うことになる。

一方、主軸の駆動手段として、ウォームギア等の駆動伝達手段を用いる場合にも、主軸の回転に脈動を生じることがある。通常、ウォームギアにはバックラッシュがある。バックラッシュとは、ウォーム（歯車）などの互いに嵌り合って運動する機械要素において、運動方向に意図して設けられた隙間のことである。この隙間があることによって、歯車は自由に動くことが可能となる。しかし、バックラッシュは脈動を発生させる原因にもなる。すなわち、カッタから受ける負荷変動の影響を受けて、噛み合っているギアの駆動側の回転速度が変化すると、従動側（主軸側）のギアが慣性によりバックラッシュの範囲内で駆動側と無関係に揺動してしまい、主軸の回転状態に脈動を生じてしまう。

主軸の回転状態に脈動が生じると、主軸に固定された円テーブルの回転状態にも脈動を伴う。その結果、円テーブルを回転しながら仕上げ加工されるワークの仕上加工面の面粗度が劣化してしまう。このような問題を解決するために、脈動の発生を抑制できるようにした主軸駆動装置が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

この特許文献２の主軸駆動装置は、主軸を停止または回転させた状態で、刃物台に装着された回転工具によりワークの端面ないし周面に孔加工や溝加工を行うことを可能にした旋盤に関するものである。そして、主軸を低速回転させてワークの加工を行うときに、スティックスリップ現象（脈動）が生じてワークの加工形状や加工面精度が低下してしまう不都合を防止することを課題としている。

この課題を解決するために、特許文献２に記載の旋盤は、主軸の回転を一様にするためのブレーキ装置を備える。このブレーキ装置は、主軸に固定されたブレーキディスクやスリーブなどの回転部材に押接されるブレーキシューと、ブレーキシューの摺接面に装着された摺動面材と、摺動面材の摺接面へ潤滑油を供給する手段とを備える。そして、摺動面材の摺接面へ潤滑油を供給しながら、ブレーキシューを回転部材に押接して主軸を低速回転することにより、静摩擦係数と動摩擦係数との差が小さくなるようにして、主軸のスティックスリップ現象を回避できるようにしている。

特開２００６−９５６６８号公報 特開２０００−２１８４０４号公報

しかしながら、特許文献２に記載の従来技術は、摺動面材が装着されたブレーキシューを主軸の回転部材に押接することにより、押圧部材としての摺動面材と被押圧部材としての回転部材との摩擦力により主軸に対して回転抵抗（制動力）を与えるものである。したがって、この従来技術では、押圧した状態で摺動する回転部材や摺動面材の摩耗が避けられない。回転部材や摺動面材が摩耗すると、回転抵抗の大きさが変化して、十分な回転抵抗を得ることができなくなってしまう。その結果、主軸の回転状態に脈動が起こり、ワークの仕上加工面の面粗度が劣化してしまうという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、押圧部材および被押圧部材の摩耗を抑制し、主軸に付与する回転抵抗の大きさを長い時間維持できるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、少なくとも一部を主軸側へ変位可能に成されたフレーム側の押圧部材が有する面であって被押圧部材に押圧力を作用させる第１の面と、被押圧部材が有する面であって第１の面に対向する第２の面との間に弾性変形可能な転動体を設けている。ここで、被押圧部材は、主軸またはこれと一体的に回転する部材（主軸に固定された円テーブル等の回転駆動対象部材を含む）である。

上記のように構成した本発明によれば、押圧力付与装置によって押圧部材の少なくとも一部を被押圧部材側へ変位させると、押圧部材と被押圧部材との間に介装された転動体が第１の面と第２の面との間で挟持され、押圧部材から受ける押圧力により変形する。被押圧部材と転動体とは当接状態であるため、被押圧部材の回転に伴って転動体は転がるが、上記変形によって被押圧部材は転動体を変形させながら転がす状態となるため、その転動体の転がり抵抗により主軸に対し回転抵抗（制動力）が付与される。これにより、主軸の回転状態に脈動が発生する不都合が抑制される。しかも、押圧力を作用させる押圧部材の第１の面と回転抵抗を受ける被押圧部材の第２の面との間に転動体が介装されており、転動体は両面間で転がるため、第２の面に回転抵抗が付与された状態でも、従来のように静止した第１の面を回転する第２の面に押接させる場合と比べ、各面に押接される面（転動体の周面）との間の摺動量は小さく、第１の面および第２の面の摩耗が抑制される。したがって、摩耗による回転抵抗の変化が抑制されるので、主軸に付与する回転抵抗の大きさを長い時間維持することができる。

本発明による回転抵抗付与装置を備えた工作機械用の主軸駆動装置の構成例を示す図である。 本発明による回転抵抗付与装置の構成例を示す図である。 本発明による回転抵抗付与装置の一部拡大図である。 本発明による中空ローラの配置例を示す図である。 本発明による中空ローラの配置例を示す図である。 本発明による回転抵抗付与装置の他の構成例を示す図である。 本発明による回転抵抗付与装置の他の構成例を示す図である。 本発明による回転抵抗付与装置を備えた工作機械用の主軸駆動装置の他の構成例を示す図である。 本発明による回転抵抗付与装置の他の構成例を示す図である。 本発明による中空ローラの他の配置例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る回転抵抗付与装置を備えた工作機械用の主軸駆動装置の構成例を示す図である。図１は、主軸駆動装置の一例として、回転割出テーブル装置の構成例を示している。この場合の回転駆動対象部材は、加工対象のワークが載置される円テーブルである。さらに、図１の例では、主軸の駆動手段として、ギア等の駆動伝達手段を介さずに主軸を回転駆動するＤＤモータを用いている。

図２は、本発明に係る回転抵抗付与装置の構成例を示す図である。図３は、図２の一部拡大図である。図２および図３に示す回転抵抗付与装置は、主軸に取り付けられている円盤状の摺動ディスクに対し、クランプピストンによって押圧力を作用させるディスク式のクランプ装置に関するものである。また、本実施形態による回転抵抗付与装置は、後ほど詳細に説明するように、弾性変形可能な転動体として３個の中空ローラを備える。中空ローラは、フレーム側の押圧部材としてのクランプピストンと、主軸側の被押圧部材としての摺動ディスクとの間に配置される。すなわち、本実施形態では、ディスク式のクランプ装置を本発明でいう回転抵抗付与装置として兼用している。

まず、図１を参照して、回転割出テーブル装置１の構成について説明する。なお、以下の説明において、「軸線方向」とは、回転駆動対象部材としての円テーブル５を支持する主軸４ａの軸線の方向を指し、「半径方向」とは、同心的に配置された主軸４ａおよび円テーブル５の半径方向を指すものとする。

図１において、回転割出テーブル装置１は、フレーム２と、フレーム２に対し回転可能に支持された主軸４ａと、主軸４ａを回転駆動するための駆動装置６と、主軸４ａの割り出された回転角度を保持するクランプ装置１０とを含んで構成される。

フレーム２は、工作機械に対する設置面となる部分が平坦な面として形成されている。このフレーム２は、ケーシング体２８ａ，２８ｂとベース部材２９とを別体に形成し、両者を複数の取付ボルト２７によって組み合わせることにより構成されている。ベース部材２９は、主軸４ａを囲繞する筒状のベース部１１を有している。なお、筒状のベース部１１は、それ単独の部材として別に形成し、ボルト等によって取り付けられる構成としてもよい。

主軸４ａは、フレーム２内において筒状のベース部１１の内部に挿入され、軸受３によってフレーム２に対し回転可能に支持されている。主軸４ａの一端にはフランジ４ｂが取り付けられ、フランジ４ｂには円テーブル５が取り付けられている。また、主軸４ａの他端は、円盤状の突出部材１６の孔１６ａに挿入され、更にこの孔１６ａから突出している。なお、突出部材１６は、ベース部材２９の内周側に複数の取付ボルト３１によって取り付けられている。

円テーブル５は、中心孔１３ａの部分でフランジ４ｂの円テーブル５側の端面（図１の上面）に嵌め込まれ、嵌め合いによってフランジ４ｂに対し位置決めされた状態で、複数の取付ボルト１２によってフランジ４ｂの端面に対し取り付けられる。

フランジ４ｂは、中心孔１３ｂの部分で主軸４ａの一端に嵌め込まれ、嵌め合いによって位置決めされた状態で、複数の取付ボルト３０により主軸４ａの端面に対し取り付けられている。このフランジ４ｂには、円テーブル５から主軸４ａの軸線方向へ延びる筒状の保持部２３が一体的に形成されており、この保持部２３がベース部１１を囲繞するかたちとなっている。なお、保持部２３およびフランジ４ｂは、円テーブル５と別体に形成されて円テーブル５に固定されているが、保持部２３およびフランジ４ｂが円テーブル５と一体に形成されていてもよい。また、保持部２３は、主軸４ａと一体に形成されたものであってもよい。

主軸４ａは、主軸４ａの外周面とベース部１１の内周面との間に設けられた軸受３により支持されている。図１の例では、主軸４ａを支持するために３個の軸受３が組み合わせて設けられている。そして、これらの軸受３の内輪側は、主軸４ａの外周面に形成された段部とフランジ４ｂの中心孔１３ｂの周囲の部分とにより挟み込まれた状態で、主軸４ａに対し固定されている。また、軸受３の外輪側は、ベース部１１の内周面に形成された段部とベース部１１の端面に取り付けボルト１５によって取り付けられた環状の軸受け押さえ１４とにより挟み込まれた状態で、ベース部１１に対し固定されている。

また、主軸４ａには、クランプ装置１０による押接力を受ける摺動ディスク４３が取り付けられている。この摺動ディスク４３は、円盤状の薄板からなる弾性変形可能な部材であって、その内周側の部分において取付ボルト１９によって主軸４ａに固定されている。

さらに、主軸４ａには、突出部材１６の孔１６ａから突出している他端に、回転検出器２０の一部を成す被検出リング２１が取り付けられている。この回転検出器２０は、主軸４ａの回転角度（回転量）を検出するためのものであって、主軸４ａに取り付けられた被検出リング２１と、フレーム２側の突出部材１６に取り付けられた検出センサ２２とで構成されている。この回転検出器２０が設けられる主軸４ａの他端側における主軸４ａの外周の空間は、カバー部材１８によって塞がれている。なお、カバー部材１８は、取付ボルト１７によってベース部材２９に取り付けられている。

以上の構成より成る主軸４ａは、駆動装置６によって回転駆動される。駆動装置６としては、ギア等の駆動伝達手段を介さずに主軸４ａを回転駆動するＤＤモータ９を採用している。このＤＤモータ９は、主軸４ａの軸線に関し主軸４ａと同心的に配置されており、モータロータ７およびモータステータ８を含んで構成される。すなわち、ＤＤモータ９は所謂インナーロータ形である。なお、ＤＤモータ９は、図示しない工作機械の制御装置に接続されており、その制御装置によって駆動が制御される。

モータロータ７は、フランジ４ｂの保持部２３の外周面に嵌め込まれた状態で、フランジ４ｂ側から挿入された取付ボルト２４により、フランジ４ｂに対し相対回転不能に取り付けられている。したがって、モータロータ７は、円テーブル５が固定された主軸４ａに対し相対回転不能な状態となっている。

モータステータ８は、モータロータ７の外周面を囲繞するように配置されている。すなわち、モータステータ８は、その内周面がモータロータ７の外周囲に対向し、モータロータ７の外周面との間に僅かな隙間を形成した状態でフレーム２に取り付けられている。また、モータステータ８は、ステータスリーブ２５の内周面に相対回転不能に嵌め込まれている。ステータスリーブ２５は、フレーム２におけるケーシング体２８ａの内周面に嵌め込まれた状態で、フレーム２のベース部材２９側から挿入した取付ボルト２６によってフレーム２に取り付けられている。したがって、モータステータ８は、フレーム２内において、フレーム２に対し相対回転不能に設けられた状態となっている。

クランプ装置１０は、押圧部材としての環状のクランプピストン４５と、弾性変形可能な転動体としての中空ローラ４６ａ，４６ｂと、押圧力付与装置４８とを含んで構成される。押圧力付与装置４８は、作動流体供給機構４２と、バネ部材４７と、第１および第２の圧力室４９ａ，４９ｂとを備えている。

中空ローラ４６ａは、フレーム２側の押圧部材としてのクランプピストン４５と主軸４ａ側の被押圧部材としての摺動ディスク４３との間に配置されている。本実施形態におけるクランプ装置１０は、押圧力付与装置４８によりクランプピストン４５に付与される押圧力を、中空ローラ４６ａを介して、または直接的に摺動ディスク４３に作用させることによって、摺動ディスク４３に対し２種類の回転抵抗を付与する。

なお、図１ではクランプ装置１０の一部を成す作動流体供給機構４２について詳細を説明する。クランプ装置１０のその他の構成については、図２および図３を用いて詳細を後述する。作動流体供給機構４２は、フレーム２のケーシング体２８ａの外側面に向けて開口して形成された第１および第２のポート４０ａ，４０ｂと、ケーシング体２８ａに形成された第１および第２の連通路３９ａ，３９ｂと、フレーム２のベース部材２９に形成された第１および第２の流路（図１には第１の流路３８ａのみ図示）と、作動流体（例えば、圧油）を供給するための作動流体供給源１０１と、作動流体のタンク１００と、作動流体供給源１０１に接続された流体供給装置４１とを備えて構成されている。

第１の流路３８ａおよびこれに接続された第１の連通路３９ａは、第１の圧力室４９ａと第１のポート４０ａとの間を連通している。第１のポート４０ａは、フレーム２と別体に設けられた流体供給装置４１に接続されている。また、第２の流路（図示せず）およびこれに接続された第２の連通路３９ｂは、第２の圧力室４９ｂと第２のポート４０ｂとの間を連通している。第２のポート４０ｂは流体供給装置４１に接続されている。

流体供給装置４１は、工作機械の制御装置により制御される図示しない切替弁を含む。この切替弁は、一方で作動流体供給源１０１およびタンク１００と流路で接続されており、他方で第１および第２のポート４０ａ，４０ｂと流路で接続されている。流体供給装置４１は、共通の作動流体供給源１０１から供給される所定の圧力の作動流体を、切替弁により第１および第２のポート４０ａ，４０ｂに選択的に切り替えて供給し、第１および第２の圧力室４９ａ，４９ｂの少なくとも一方に選択的に所定の圧力の作動流体を供給するものである。

詳しくは図２および図３を用いて後述するが、主軸４ａを半クランプ状態とする場合は、流体供給装置４１は、第１および第２のポート４０ａ，４０ｂの何れにも作動流体は供給しない。この場合、バネ部材４７の付勢力によりクランプピストン４５に対して付与される摺動ディスク４３側への第１の押圧力が、中空ローラ４６ａを介して摺動ディスク４３に作用した状態となり、それに伴って中空ローラ４６ａが変形し、変形した状態での中空ローラ４６ａの転がり抵抗により主軸４ａに対して半クランプ用の回転抵抗（制動力）が付与される。なお、半クランプ状態とは、クランプ装置１０が主軸４ａに対しその回転を許容する範囲で回転抵抗を付与する押圧力を作用させる状態である。

また、主軸４ａを完全クランプ状態とする場合は、流体供給装置４１は、第１のポート４０ａに所定の圧力の作動流体を供給する。この場合、押圧力付与装置４８によりクランプピストン４５に対して付与される摺動ディスク４３側への第２の押圧力（流体供給装置４１から第１の圧力室４９ａに供給される作動流体による摺動ディスク４３側への押圧力とバネ部材４７による摺動ディスク４３側への押圧力との合計）が直接的に摺動ディスク４３に作用し、摺動ディスク４３に対し完全クランプ用の回転抵抗を付与する。なお、完全クランプ状態とは、クランプ装置１０が主軸４ａに対しその回転を許容しない回転抵抗を付与する押圧力を作用させる状態である。

また、主軸４ａをアンクランプ状態とする場合は、流体供給装置４１は、第２のポート４０ｂに所定の圧力の作動流体を供給する。この場合、アンクランプ用に機能する第２の圧力室４９ｂに作動流体の所定の圧力が作用することによって、押圧力付与装置４８によりバネ部材４７の付勢力に抗した押圧力であって付勢力よりも大きなアンクランプ用の押圧力がクランプピストン４５に作用し、クランプピストン４５の端部に配置された中空ローラ４６ａが摺動ディスク４３から離れてアンクランプ状態となる。

次に、図２および図３を参照して、本実施形態による回転抵抗付与装置（クランプ装置１０）の構成を詳細に説明する。押圧部材としてのクランプピストン４５は、フレーム２の突出部材１６に形成されている環状の案内溝５１に対し軸線方向に移動可能な状態で納められている。案内溝５１は、フレーム２の突出部材１６における摺動ディスク４３と対向する部分において、摺動ディスク４３側に開口するように形成されている。したがって、案内溝５１に収容されるクランプピストン４５は、その円テーブル５側の端面（＝摺動ディスク４３側の端面）が摺動ディスク４３と対向している。

クランプピストン４５には、摺動ディスク４３側の端面における外周側の部分を切り欠いた環状の切欠部５２が形成されている。この切欠部５２の底面４５ａが本発明でいう第１の面に相当する。また、クランプピストン４５の摺動ディスク４３側の端面における切欠部５２以外の面４５ｂが本発明でいう第３の面に相当する。一方、摺動ディスク４３におけるクランプピストン４５側の面のうち、第１の面４５ａに対向する部分４３ａが本発明でいう第２の面に相当し、第３の面４５ｂに対向する部分４３ｂが本発明でいう第４の面に相当する。すなわち、本実施形態では、第２の面４３ａと第４の面４３ｂとは同一平面上に存在している。

切欠部５２には保持器５６ａが配置され、その保持器５６ａによって中空ローラ４６ａが保持される。切欠部５２は、その軸線方向における寸法、すなわち、軸線方向における第１の面４５ａと第３の面４５ｂとの距離が、半クランプ用の第１の押圧力により弾性変形した中空ローラ４６ａの押圧方向における直径寸法よりも小さく、かつ、第１の押圧力より大きい完全クランプ用の第２の押圧力により弾性変形した中空ローラ４６ａの押圧方向における直径寸法と同じかそれよりも大きく形成されている。

第３の面４５ｂは、中空ローラ４６ａに第１の押圧力を作用させた状態（クランプピストン４５に対し流体供給装置４１からの作動流体の圧力が作用していない状態）では、摺動ディスク４３の第４の面４３ｂに接触していない。一方、第３の面４５ｂは、中空ローラ４６ａに第２の押圧力を作用させたとき（第１の圧力室４９ａに対し流体供給装置４１から所定の圧力の作動流体を作用させたとき）には、摺動ディスク４３の第４の面４３ｂに押接される。つまり、第３の面４５ｂは、中空ローラ４６ａに第１の押圧力を作用させた状態から第２の押圧力を作用させる状態に変化させたときに起こる中空ローラ４６ａの径変化量よりも短い距離で、摺動ディスク４３の第４の面４３ｂと対向している。

クランプピストン４５は、その内周部の下端に形成されて内周側へ向けて突出する環状の突出部５３を有している。そして、この突出部５３と摺動ディスク４３との間の位置で環状のフランジ部材５４が、取付ボルト３２によりフレーム２の突出部材１６の摺動ディスク４３側の端面に取り付けられている（図１参照）。このフランジ部材５４の外周面は、クランプピストン４５の内周面とシール５５を介在させて密着している。

さらに、本実施形態では、摺動ディスク４３のクランプピストン４５側に設けた中空ローラ４６ａに加え、摺動ディスク４３の円テーブル５側にも別の３個の中空ローラ４６ｂを設けている。

フレーム２の一部を成すベース部材２９のベース部１１には、その内周面から半径方向内側へ突出する段部６１が形成され、その段部６１の下面が摺動ディスク４３の円テーブル５側の面と対向する。さらに、段部６１の下面のうち、摺動ディスク４３における円テーブル５側の面の外周部と対向する位置に、溝６２が形成されている。

そして、本実施形態では、摺動ディスク４３よりも円テーブル５側に設けられる中空ローラ４６ｂが、この溝６２の底面（第５の面）１１ａとそれに対向する摺動ディスク４３の円テーブル５側の面（第６の面）４３ｃとの間に配置されている。この中空ローラ４６ｂは、保持器５６ｂによって保持される。また、段部６１の下面における溝６２よりも内周側の面（第７の面）１１ｂが、中空ローラ４６ｂに第１の押圧力に応じた力を作用させた状態から第２の押圧力に応じた力を作用させた状態に変化させたときに起こる中空ローラ４６ｂの径変化量よりも短い距離で、摺動ディスク４３の円テーブル５側の面（第８の面）４３ｄと対向している。

次に、クランプ装置１０の中空ローラ４６ａ，４６ｂを保持するための保持器５６ａ,５６ｂについて説明する。図４および図５は、摺動ディスク４３よりもクランプピストン４５側に設けられる中空ローラ４６ａを保持するための保持器５６ａにおける中空ローラ４６ａの配置例を示す図であり、図４は保持器５６ａを上方から見た上面図、図５は保持器５６ａを正面（図２および図３と同じ方向）から見て一部を断面で示した一部断面正面図である。なお、本実施形態では、保持器５６ａ,５６ｂは同様の構造であり、ここでは保持器５６ａについて説明する。

図４および図５に示すように、本実施形態では、環状の保持器５６ａ上に中空ローラ４６ａを等間隔に３個設けている。保持器５６ａは、その板厚が、第２の押圧力によって中空ローラ４６ａが弾性変形した後の軸線方向の直径よりも薄い略ドーナツ形の円盤である。保持器５６ａは、外周面から円盤の中心方向へ向けて内周面に貫通しないポケット６３を、外周面に等角度間隔で３つ備えている。

これらのポケット６３は、中空ローラ４６ａの直径よりも大きなエンドミルで保持器５６ａの外周面から加工された穴である。したがって、ポケット６３の直径は保持器５６ａの板厚よりも大きく、ポケット６３は保持器５６ａの板厚方向における両側面に開放した開放部６４を有している。開放部６４は、保持器５６ａの両側面における円周方向の幅を中空ローラ４６ａの直径よりも小さい寸法に形成されている。これらの３つのポケット６３に中空ローラ４６ａが装填されており、中空ローラ４６ａはその外周面をポケット６３の開放部６４から外側へ突出させている（図５参照）。保持器５６ａは、ポケット６３に装填された中空ローラ４６ａによって上下方向を支持されている。

保持器５６ａの３つのポケット６３に装填された各中空ローラ４６ａは、クランプピストン４５の切欠部５２の底面である第１の面４５ａと摺動ディスク４３における第２の面４３ａとの間の位置で、保持器５６ａにより、その軸線を主軸４ａの軸芯に向けて互いの間隔を維持した状態で保持されている。これらの各中空ローラ４６ｂは、フレーム２のベース部１１に設けた溝６２の底面である第５の面１１ａと摺動ディスク４３における第６の面４３ｃとの間の位置で、保持器５６ｂにより、その軸線を主軸４ａの軸芯に向けて互いの間隔を維持した状態で保持されている。

なお、摺動ディスク４３の円テーブル５側に設けた３個の中空ローラ４６ｂは、摺動ディスク４３のクランプピストン４５側に設けた３個の中空ローラ４６ａに対応する位置にあってもよいし、円テーブル５の半径方向および回転方向において互いにずれた位置にあってもよい。

上述したように、押圧力付与装置４８は、クランプピストン４５に対し半クランプ用の第１の押圧力を作用させるバネ部材４７と、第１の押圧力に加えて完全クランプ用の第２の押圧力となる押圧力をクランプピストン４５に対し作用させる作動流体を供給するための作動流体供給源１０１、流体供給装置４１および第１の圧力室４９ａとを備える。さらに、押圧力付与装置４８は、アンクランプ用の押圧力をクランプピストン４５に対し作用させる作動流体を供給するための第２の圧力室４９ｂを備える。

クランプピストン４５の下端面４５ｃ（摺動ディスク４３とは反対側の端面）と案内溝５１とで囲まれた空間が、第１の圧力室４９ａとなる。第１の圧力室４９ａには、前述の第１の押圧力をクランプピストン４５に作用させるバネ部材４７が設けられている。このバネ部材４７は、圧縮バネであって、案内溝５１の底面５１ａに開口する溝５１ｂとクランプピストン４５の下端面４５ｃとの間の位置に複数個設けられている。

クランプピストン４５の下端面は、バネ部材４７によるバネ力に加えて、第１の圧力室４９ａに供給した作動流体による所定の圧力をクランプピストン４５に作用させたときに、中空ローラ４６ａがさらに弾性変形して第３の面４５ｂと第４の面４３ｂとが直接押接し、その押接力によって主軸４ａを完全クランプ状態とすることが可能な面積に形成されている。

また、クランプピストン４５の内周面と、クランプピストン４５の突出部５３における摺動ディスク４３側の面と、フランジ部材５４と、案内溝５１の内周面５１ｃとで囲まれた空間が第２の圧力室４９ｂとなる。クランプピストン４５の突出部５３における摺動ディスク４３側の面は、第２の圧力室４９ｂに供給した作動流体による所定の圧力をクランプピストン４５に作用させたときに、クランプピストン４５がバネ部材４７に対しその付勢力よりも大きな押圧力を作用させる面積に形成されている。そして、第１の流路３８ａが、クランプピストン４５の下端面４５ｃと対向する位置において、第１の圧力室４９ａに連通している。また、第２の流路（図示せず）が、案内溝５１の内周面５１ｃのフランジ部材５４とクランプピストン４５の突出部５３との間の位置において、第２の圧力室４９ｂに連通している。

第１の圧力室４９ａは、上述したように、第１の流路３８ａおよび第１の連通路３９ａを介して、ケーシング体２８ａの外側面に向けて開口して形成された第１のポート４０ａに連通し、第１のポート４０ａはフレーム２と別体に設けられた流体供給装置４１に接続されている。また、第２の流路（図示せず）および第２の圧力室４９ｂは、第２の連通路３９ｂを介して、ケーシング体２８ａの外側面に向けて開口して形成された第２のポート４０ｂに連通し、第２のポート４０ｂは流体供給装置４１に接続されている。

以上の構成により、押圧力付与装置４８は、主軸４ａを半クランプ状態とする第１の押圧力をバネ部材４７により発生する。また、押圧力付与装置４８は、第１の押圧力と作動流体の所定の圧力が第１の圧力室４９ａに作用して発生する押圧力とにより、主軸４ａを完全クランプ状態とする第２の押圧力を発生する。さらに、押圧力付与装置４８は、作動流体の所定の圧力が第２の圧力室４９ｂに作用することにより、バネ部材４７の付勢力に抗するアンクランプ用の押圧力を発生する。

次に、以上のように構成した本実施形態によるクランプ装置１０の動作を説明する。主軸４ａの角度位置を割り出す場合には、工作機械の制御装置（図示せず）は、流体供給装置４１における図示しない切替弁を制御し、作動流体を第２のポート４０ｂ側のみへ供給する。これにより、バネ部材４７の付勢力に抗してクランプピストン４５を摺動ディスク４３と反対側へ移動させて、第２の面４３ａおよび第５の面１１ａと中空ローラ４６ａ，４６ｂとを離間させることによりクランプ装置１０をアンクランプ状態とする。そして、ＤＤモータ９の駆動によって主軸４ａの角度位置を割り出す。

その後、割り出した角度位置に主軸４ａを保持した状態、すなわち、主軸４ａを完全クランプ状態としてワークの加工を行う場合には、まず、工作機械の制御装置は、流体供給装置４１における図示しない切替弁を制御して、第２のポート４０ｂ側の流路をタンク１００と通じさせて第２の圧力室４９ｂの内圧を低下させる。次いで、工作機械の制御装置は、流体供給装置４１における図示しない切替弁を制御して、作動流体を第１のポート４０ａ側のみへ供給する。

これにより、作動流体の圧力が第１の圧力室４９ａに作用する。その結果、クランプピストン４５は、その底面にあるバネ部材４７のバネ力と作動流体の圧力との作用を受けて摺動ディスク４３側へ変位し、中空ローラ４６ａを介して摺動ディスク４３に対し第２の押圧力を作用させる。その際、第１の面４５ａと第２の面４３ａとの間で中空ローラ４６ａが押圧されて弾性変形するとともに、第３の面４５ｂは第４の面４３ｂに押接する。これにより、摺動ディスク４３の外周部が撓んで円テーブル５側に変形する。

摺動ディスク４３が円テーブル５側に撓むことにより、第５の面１１ａと第６の面４３ｃとの間でも中空ローラ４６ｂが押圧されて弾性変形するとともに、摺動ディスク４３が撓んで変形したときに、第７の面１１ｂが第８の面４３ｄに押接する。

このとき、第３の面４５ｂと第４の面４３ｂとの間、および第７の面１１ｂと第８の面４３ｄとの間で生じる摩擦抵抗は、主軸４ａの回転を許容しないものとなる。これにより、クランプ装置１０は主軸４ａを完全クランプ状態として、その角度位置を保持する。

一方、円テーブル５を回転させながらワークを仕上加工する場合には、工作機械の制御装置は、流体供給装置４１における切替弁を制御して、第１のポート４０ａ側の流路をタンク１００と通じさせる。これにより、作動流体の圧力が第１の圧力室４９ａに作用しなくなり、第１の圧力室４９ａの内圧が低下する。その結果、クランプピストン４５の底面には、第１の圧力室４９ａによる作動流体の圧力が作用しなくなる。この場合にクランプピストン４５は、バネ部材４７の付勢のみによる第１の押圧力を摺動ディスク４３に作用させる。

その結果、第３の面４５ｂと第４の面４３ｂとが離間するとともに、第２の押圧力で撓んでいた摺動ディスク４３が第１の押圧力が作用した状態まで復元する。これに伴い、第７の面１１ｂと第８の面４３ｄとが離間し、完全クランプ状態が解除される。そして、第１の面４５ａと第２の面４３ａとの間で中空ローラ４６ａが第１の押圧力で押圧されるとともに、第５の面１１ａと第６の面４３ｃとの間でも中空ローラ４６ｂが第１の押圧力に応じた力で押圧される。このとき、第１の押圧力により弾性変形した中空ローラ４６ａ、および第１の押圧力に応じた力により弾性変形した中空ローラ４６ｂの転がり抵抗により、クランプ装置１０は主軸４ａを半クランプ状態とする。なお、回転割出テーブル装置１において円テーブル５を回転させながらワークを仕上加工する場合には、回転割出テーブル装置１はクランプ装置１０を半クランプ状態としたまま円テーブル５を回転させる。

以上詳しく説明したように、本実施形態では、主軸４ａ側に備えられた摺動ディスク４３の方向へと変位可能に成されたクランプピストン４５が有する面であって摺動ディスク４３側に押圧力を作用させる第１の面４５ａと、摺動ディスク４３が有する面であって第１の面４５ａに対向する第２の面４３ａとの間に弾性変形可能な中空ローラ４６ａを設けている。そして、クランプピストン４５に付与される押圧力を、当該クランプピストン４５の変位によって第１の面４５ａおよび第２の面４３ａに押接する中空ローラ４６ａを介して摺動ディスク４３に作用させるようにしている。

このように構成した本実施形態によれば、押圧力付与装置４８によってクランプピストン４５を摺動ディスク４３側へ変位させると、クランプピストン４５の第１の面４５ａが中空ローラ４６ａを介して摺動ディスク４３の第２の面４３ａを押圧する。このとき、中空ローラ４６ａが押圧により変形した状態となり、変形した状態での中空ローラ４６ａの転がり抵抗により、摺動ディスク４３（主軸４ａ）に対してその回転を許容する範囲内で回転抵抗（制動力）が付与される。これにより、主軸４ａの回転状態に脈動が発生する不都合を抑制することができる。

また、本実施形態では、摺動ディスク４３よりもクランプピストン４５側の中空ローラ４６ａに加えて、摺動ディスク４３よりも円テーブル５側にも、フレーム２のベース部１１が有する第５の面１１ａと摺動ディスク４３が有する第６の面４３ｃとの間に弾性変形可能な中空ローラ４６ｂを設けている。このように構成することにより、第１の押圧力によって弾性変形した中空ローラ４６ａ、および第１の押圧力に応じた力により弾性変形した中空ローラ４６ｂの転がり抵抗により、摺動ディスク４３の両面から回転抵抗（制動力）を付与することができ、脈動の発生を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態によれば、回転抵抗を付与するためにクランプピストン４５に押圧力が加えられた状態でも、中空ローラ４６ａが転がってクランプピストン４５の第１の面４５ａや摺動ディスク４３の第２の面４３ａの摩耗が抑制される。さらには、中空ローラ４６ｂが転がってベース部１１の第５の面１１ａや摺動ディスク４３の第６の面４３ｃの摩耗も抑制される。したがって、これら各面の摩耗による回転抵抗の変化を抑制でき、主軸４ａに付与する回転抵抗の大きさを長い時間維持することができる。

また、本実施形態では、環状の保持器５６ａにおいて円周方向に複数（例では３個）の中空ローラ４６ａを備えている。これにより、第１の面４５ａが中空ローラ４６ａを介して第２の面４３ａを押圧する際のクランプピストン４５の傾きを抑制することができる。

また、本実施形態では、回転割出テーブル装置１において、摺動ディスク４３を挟んで完全クランプ用の第３の面４５ｂおよび第７の面１１ｂを備えるクランプ装置１０が、第３の面４５ｂおよび第７の面１１ｂよりも摺動ディスク４３から離間して形成された半クランプ用の第１の面４５ａおよび第５の面１１ａを備え、第１の面４５ａおよび第５の面１１ａと摺動ディスク４３との間に中空ローラ４６ａ，４６ｂを配置して回転抵抗付与装置としての機能も有している。すなわち、割り出された主軸４ａの角度位置を保持するためのクランプ装置１０に、半クランプ用の押圧力を被押圧部材に作用させる回転抵抗付与装置の機能を持たせ、クランプ装置１０を回転抵抗付与装置としても兼用している。これにより、装置の小型化や製造コストを抑えることができる。

なお、上記実施形態では、摺動ディスク４３の円テーブル５側および円テーブル５と反対側の両方に中空ローラ４６ａ，４６ｂを設けているが、本発明はこれに限定されない。例えば、円テーブル５と反対側（クランプピストン４５側）のみに中空ローラ４６ａを設けるようにしてもよい。また、クランプピストン４５および中空ローラ４６ａを摺動ディスク４３の円テーブル５側に配置してもよい。

また、上記実施形態では、クランプピストン４５は一体の部材として構成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、クランプピストン４５を第１のピストン部材４５−１と第２のピストン部材４５−２との２体で構成してもよい。

また、上記実施形態では、押圧力付与装置４８は、クランプピストン４５に対し第１の押圧力を作用させるバネ部材４７と、第１の押圧力に加えて第２の押圧力となる押圧力を作用させる第１の圧力室４９ａと、アンクランプ用の押圧力を作用させる第２の圧力室４９ｂとを備えているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、バネ部材４７を廃して、第１の押圧力を作用させる第１の圧力室４９ａと、第２の押圧力を作用させる第２の圧力室４９ｂとを備え、流体供給装置４１の図示しない切替弁によって第１のポート４０ａおよび第２のポート４０ｂへの作動流体の流路を切り替える構成としてもよい。

図７のようにクランプ装置１０を構成する場合、リターンディスク６５が、クランプピストン４５と突出部１６の摺動ディスク４３側の面との間の位置に設けられる。リターンディスク６５は、平面上に複数の図示しない取り付け穴が設けられた略ドーナツ形の薄板からなる弾性変形可能な部材であって、取り付けボルト６６により、隣接する該取り付け穴を交互にクランプピストン４５と突出部１６とに取り付けられる。したがって、リターンディスク６５は、クランプピストン４５と突出部１６とを相対回転不能に連結するとともに、隣接する該取り付け穴同士の間の部分の弾性力によりクランプピストン４５を後退位置に維持する。

また、上記実施形態では、第２の面４３ａと中空ローラ４６ａとの間および第５の面１１ａと中空ローラ４６ｂとの間がアンクランプ状態で離間する構成としているが、本発明はこれに限定されない。例えば、中空ローラ４６ａ，４６ｂが常に転がるように、かつ、その転がり抵抗がアンクランプ状態で許容できる程度の軽い負荷となるようにしてもよい。この場合は、クランプピストン４５の最後退位置における第１の面４５ａと第２の面４３ａとの距離および第５の面１１ａと第６の面４３ｃとの距離を、中空ローラ４６ａ，４６ｂの直径と同じかそれよりも若干小さい距離に構成する。

また、上記実施形態では、保持器５６ａ，５６ｂは、ポケット６３に装填された中空ローラ４６ａ，４６ｂによって上下方向を支持され、かつ、開口部６４から中空ローラ４６ａ，４６ｂが抜け出ないようになっているが、この構成に限らない。保持器５６ａ，５６ｂは、中空ローラ４６ａ，４６ｂの直径よりも薄く、フレーム２に対して回転可能な状態で中空ローラ４６ａ，４６ｂ同士の間隔を維持できるものであれば、ポケット６３を構成する面が平面であってもよいし、中空ローラ４６ａ，４６ｂに支持されずにクランプピストン４５、フレーム２あるいは摺動ディスク４３に支持されてもよい。

また、上記実施形態では、摺動ディスク４３の第２の面４３ａと第４の面４３ｂとが同一平面上に存在するとともに、摺動ディスク４３の第６の面４３ｃと第８の面４３ｄとが同一平面上に存在しているが、この構成に限らない。例えば、第２の面４３ａと第４の面４３ｂとがそれぞれ異なる平面上に存在してもよいし、第６の面４３ｃと第８の面４３ｄとがそれぞれ異なる平面上に存在してもよい。

次に、本発明による別の実施形態を図面に基づいて説明する。図８は、本発明による回転抵抗付与装置を備えた工作機械用の主軸駆動装置１’の他の構成例を示す図である。なお、この図８において、図１に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。また、図９は、本発明による回転抵抗付与装置の他の構成例を示す図である。なお、この図９において、図２および図３に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。また、図１０は、本発明による中空ローラ４６の他の配置例を示す図であり、図１０（ａ）は保持器５６を上方から見た上面図、図１０（ｂ）は保持器５６を正面（図９と同じ方向）から見て一部を断面で示した一部断面正面図である。

本発明による別実施形態の回転抵抗付与装置は、フレーム２側に設けられた押圧部材としてのクランプスリーブにより主軸４ａ（フランジ４ｂ）に回転抵抗を付与するスリーブ式のクランプ装置１０’に関するものである。図８に示すように、主軸駆動装置としての回転割出テーブル装置１’の構成は、図１に示す構成と基本的には同じである。ただし、クランプ装置１０’の形式が異なることに伴い、摺動ディスクは設けられていない。また、押圧部材を配置するためにフランジ４ｂの保持部２３とベース部材２９のベース部１１との間の空間が、図１のものよりも大きく形成されている。

以下、図８〜図１０を用いて、回転割出テーブル装置１’およびクランプ装置１０’について詳しく説明する。クランプ装置１０’は、押圧部材としてのクランプスリーブ７１と、弾性変形可能な転動体としての中空ローラ４６と、押圧力付与装置４８’とを含んで構成される。押圧力付与装置４８’は、作動流体供給機構４２’と圧力室４９とを備えている。中空ローラ４６は、フレーム２側のクランプスリーブ７１のクランプ部７１ａと主軸４ａ側のフランジ４ｂにおける保持部２３との間に設けられている。

クランプスリーブ７１は、フレーム２のベース部１１と主軸４ａ側のフランジ４ｂにおける保持部２３との間に配置される筒状のクランプ部７１ａと、クランプ部７１ａに続いて半径方向に延びるフランジ部７１ｂとを有している。そして、クランプ部７１ａがベース部１１の外側に嵌装されるとともに、フランジ部７１ｂがフレーム２のベース部材２９に対し取付ボルト７２によって取付けられている。クランプ部７１ａは、その外周面が保持部２３の内周面に対向して非接触の状態で配置され、内周面がベース部１１の外周面に対し２つのシール７３を介して密着している。

クランプスリーブ７１は、クランプ部７１ａの内周面に溝が形成され、溝に対応する部分が肉厚の薄い薄肉部７１ｃとなっている。そして、溝の内面とベース部１１の外周面とで囲まれた空間は、作動流体が供給される圧力室４９になる。図８では、流体供給装置４１’からポート４０、連通路３９および流路３８を通して圧力室４９に作動流体を供給することにより、溝に対応する薄肉部７１ｃを半径方向における外側へ撓ませて径を拡大させる。これにより、主軸４ａ側の被押圧部材としての保持部２３に対し、押圧力を作用させる。

保持部２３の内周面には、クランプスリーブ７１の薄肉部７１ｃに対応する中央の位置およびその位置から保持部２３の上下方向に所定長さの部分を外周側へ切り欠いた環状の切欠部７５が形成されている。そして、この切欠部７５の内周面とクランプスリーブ７１のクランプ部７１ａの外周面との間の空間に、保持器５６によって中空ローラ４６が配設されている。

したがって、本実施形態では、クランプスリーブ７１の外周面のうちの切欠部７５内の中空ローラ４６に対向する部分７４ａが本発明でいう第１の面に相当し、切欠部７５の内周面のうちの中空ローラ４６に対向する部分７４ｂが第２の面に相当する。

押圧力付与装置４８’は、先の実施形態と同様に、圧力室４９に対し作動流体を供給することにより、クランプスリーブ７１の薄肉部７１ｃに対し半クランプ用の第１の押圧力および完全クランプ用の第２の押圧力を作用させる。

保持部２３の切欠部７５を除く部分の内周面とクランプスリーブ７１におけるクランプ部７１ａの外周面との間の間隙は、薄肉部７１ｃに対し作動流体による第１の押圧力が作用した状態において、それに伴う薄肉部７１ｃの撓みにより薄肉部７１ｃの外周面が保持部２３の上記部分の内周面と接触しない距離に設定される。また、上記間隙は、薄肉部７１ｃに対し作動流体による第２の押圧力が作用した状態において、それに伴う薄肉部７１ｃの撓みにより薄肉部７１ｃの外周面が保持部２３の上記部分の内周面に押接される距離に設定されている。

したがって、クランプスリーブ７１における薄肉部７１ｃの外周面のうち、保持部２３の切欠部７５を除く部分に対向する部分７４ｃが本発明でいう第３の面に相当し、保持部２３の切欠部７５を除く部分の内周面のうち、第３の面７４ｃに対向する部分７４ｄが本発明でいう第４の面に相当する。

なお、切欠部７５について、その半径方向における深さ寸法、すなわち、半径方向における第２の面７４ｂと第４の面７４ｄとの距離は、非変形状態（押圧力が作用していない状態）における中空ローラ４６の外径よりも小さい距離で、かつ、第２の押圧力に応じた力により弾性変形した中空ローラ４６の押圧方向における直径よりも大きい距離に設定されている。また、第２の面７４ｂと第４の面７４ｄとの距離と、第３の面７４ｃと第４の面７４ｄとの間の間隙との和は、非変形状態の中空ローラ４６の外径よりも大きく、かつ、薄肉部７１ｃに対し第１の押圧力が作用したときに中空ローラ４６が第１の面７４ａで押圧されて第２の面７４ｂとの間で弾性変形する距離である。

したがって、中空ローラ４６は、非変形状態において切欠部７５よりもクランプスリーブ７１側へ突出し、かつ、クランプ部７１ａおよび保持部２３の少なくとも一方と離間している。そして、薄肉部７１ｃに対し第１の押圧力が作用すると、第３の面７４ｃと第４の面７４ｄとが接触しない範囲で薄肉部７１ｃが外側へ撓み、第１の面７４ａが中空ローラ４６に押圧力を作用させ、第２の面７４ｂとの間で挟持して中空ローラ４６を変形させる。これにより、主軸４ａの回転に伴うフランジ４ｂ（保持部２３）の回転時に、中空ローラ４６の転がり抵抗が回転抵抗として保持部２３に作用し、半クランプ用の回転抵抗が主軸４ａに付与される。また、薄肉部７１ｃに対し第２の押圧力が作用すると、第３の面７４ｃが第４の面７４ｄに押接され、フランジ４ｂ（保持部２３）を介して主軸４ａに完全クランプ用の回転抵抗が付与される。

本実施形態では、図１０に示すように、中空ローラ４６は３個設けられている。各中空ローラ４６は、クランプスリーブ７１の外周面である第１の面７４ａと、第１の面７４ａに対応する保持部２３における切欠部７５の底面である第２の面７４ｂとの間の位置で、保持器５６により、中空ローラ４６の軸線を主軸４ａの軸線と平行な方向に向けて互いの間隔を維持した状態で保持されている。

保持器５６は、その肉厚が第２の押圧力によって中空ローラ４６が弾性変形した後の直径よりも薄い円筒である。この円筒の一方の端面（図１０の例では円テーブル５側の端面）には、円周方向に等間隔で３つのポケット６３が備えられている。これらのポケット６３は、保持器５６の一方の端面から保持器５６の軸線方向と平行な方向へ向けて、中空ローラ４６の直径よりも大きなエンドミルで加工された穴である。したがって、ポケット６３の直径は保持器４６の肉厚よりも大きく、ポケット６３は保持器５６の内周面および外周面に開放した開放部６４を有している。開放部６４は、保持器５６の内周面および外周面における半径方向と軸線方向とに直交する方向の幅が、中空ローラ４６の直径よりも小さい寸法となるように形成されている。

このように形成した３つのポケット６３に中空ローラ４６がそれぞれ装填されており、中空ローラ４６はその外周面をポケット６３の開放部６４から外側へ突出させている。なお、保持器５６の下端面には、環状の抜け止め７６が取付ボルト７７によって取り付けられている。これにより保持器５６は、その下端面が抜け止め７６の円テーブル５側の面に載置された状態で配置されている。

押圧力付与装置４８’は、作動流体供給機構４２’と圧力室４９とを備えている。作動流体供給機構４２’は、フレーム２のケーシング体２８ａに形成されたポート４０と、ケーシング体２８ａに形成された連通路３９と、フレーム２のベース部材２９に形成された流路３８と、クランプスリーブ７１に対し押圧力を作用させる作動流体を供給するための作動流体供給源１０１と、作動流体のタンク１００と、作動流体供給源１０１に接続された流体供給装置４１’とを備えて構成されている。

圧力室４９は、フレーム２のベース部材２９に形成されている流路３８と、ケーシング体２８ａに形成されている連通路３９およびポート４０とを介して流体供給装置４１’に接続されている。流体供給装置４１’は、作動流体供給源１０１から供給される作動流体の圧力を調整する図示しない低圧供給部と高圧供給部とを備えている。低圧供給部と高圧供給部とは、それぞれ図示しない圧力調整弁を備えている。

低圧供給部は、圧力調整弁により、作動流体供給源１０１から供給される作動流体の圧力を、その圧力によってクランプスリーブ７１（薄肉部７１ｃ）に作用する押圧力が、第３の面７４ｃと第４の面７４ｄとが接触しない範囲で薄肉部７１ｃを撓ませて中空ローラ４６を変形させる第１の押圧力となる圧力に調整する。また、高圧供給部は、圧力調整弁により、作動流体供給源１０１から供給される作動流体の圧力を、その圧力によってクランプスリーブ７１に作用する押圧力が、その押圧力による薄肉部７１ｃの撓みによって第３の面７１ｃが第４の面７１ｄに押接されて主軸４ａの回転を許容しない回転抵抗（摩擦抵抗）を保持部２３に作用させる第２の押圧力となる圧力に調整する。

さらに、流体供給装置４１’は、ポート４０への流路を低圧供給部および高圧供給部とタンク１００との何れかへ通じる流路に切り替える図示しない切替弁を備えている。以上の構成により、押圧力付与装置４８’は、流体供給装置４１’の切替弁でポート４０への流路を低圧供給部、高圧供給部またはタンク１００と通じる流路の何れかに切り替えることにより、選択的に、第１の押圧力または第２の押圧力を発生する状態や、押圧力の作用しない状態とする。

以上の構成により、本実施形態ではスリーブ式のクランプ装置を、主軸４ａ側の被押圧部材としての保持部２３に対し中空ローラ４６を介して押圧力を作用させて回転抵抗を付与する回転抵抗付与装置としても兼用して使用することができ、装置の小型化や製造コストを抑えることができる。

次に、以上のように構成したクランプ装置１０’の動作を説明する。主軸４ａの角度位置を割り出した状態において（すなわち、主軸４ａを完全クランプ状態として）円テーブル５上のワークを加工する場合には、工作機械の制御装置（図示せず）は、流体供給装置４１’における図示しない切替弁を制御し、高圧供給部から高圧にて作動流体をポート４０へ供給する。これにより、高圧供給部からの作動流体による圧力が圧力室４９に作用する。

作動流体の圧力（高圧）が圧力室４９に作用すると、クランプスリーブ７１の薄肉部７１ｃは、第２の押圧力の作用を受けて径が拡大する方向へ変形する。それに伴い、薄肉部７１ｃの外周面のうち中空ローラ４６に対応する部分以外の部分に相当する第３の面７４ｃが、それに対向する第４の面７４ｄに押接され、保持部２３に対し第２の押圧力に応じた力を作用させる。このときに第３の面７４ｃと第４の面７４ｄとの間で生じる摩擦抵抗は、主軸４ａの回転を許容しないものとなる。これにより、クランプ装置１０’は回転割出テーブル装置１’の主軸４ａを完全クランプ状態とし、その角度位置を保持する。

一方、主軸４ａの角度位置を割り出す場合には、工作機械の制御装置は、流体供給装置４１’における切替弁を制御して、ポート４０の流路をタンク１００と通じさせる。ポート４０への流路がタンク１００と通じると、作動流体による圧力が圧力室４９に作用しなくなる。それに伴い、径が拡大する方向へ弾性変形していたクランプスリーブ７１の薄肉部７１ｃが復元し、第３の面７４ｃが第４の面７４ｄから離間する。これにより、クランプスリーブ７１による押圧力が保持部２３に対して作用しなくなり、回転割出テーブル装置１’はアンクランプ状態となる。

また、円テーブル５を回転させながらワークを仕上加工する場合には、工作機械の制御装置は、流体供給装置４１’における切替弁を制御して、低圧供給部から低圧にて作動流体をポート４０ヘ供給する。これにより、低圧供給部からの作動流体による圧力が圧力室４９に作用する。作動流体の圧力（低圧）が圧力室４９に作用すると、クランプスリーブ７１の薄肉部７１ｃは、第１の押圧力の作用を受けて径が拡大する方向へ変形する。それに伴い、薄肉部７１ｃの外周面のうち中空ローラ４６に対応する部分に相当する第１の面７４ａが、第１の押圧力に応じた力により中空ローラ４６を押圧する。その結果、中空ローラ４６が第１の面７４ａと第２の面７４ｂとの間で圧縮されて弾性変形する。

薄肉部７１ｃが第１の押圧力の作用を受けた状態では、中空ローラ４６に対応する部分以外の第３の面７４ｃと第４の面７４ｄとは、離間状態となっている。何故なら、第３の面７４ｃと第４の面７４ｄとの間の間隙は、薄肉部７１ｃに対し作動流体による第１の押圧力が作用した状態での薄肉部７１ｃの撓みにより、第３の面７４ｃと第４の面７４ｄとが接触しない距離に設定されているからである。よって、保持部２３は、中空ローラ４６に対応した部分（第２の面７４ｂ）のみで、第１の面７４ａから中空ローラ４６を介して第１の押圧力に応じた力の作用を受ける。

このため、第１の面７４ａと第２の面７４ｂとの間で圧縮されて弾性変形した中空ローラ４６の転がり抵抗が、保持部２３に対してその回転を許容する回転抵抗として作用し、当該保持部２３を備えたフランジ４ｂに固定された主軸４ａは、半クランプ状態となる。したがって、ワークの仕上げ加工のために円テーブル５を回転させながら加工を行う場合において、主軸４ａの脈動が防止される。しかも、回転抵抗を付与するためにクランプスリーブ７１に押圧力が加えられた状態でも、中空ローラ４６が転がってクランプスリーブ７１の第１の面７４ａや保持部２３の第２の面７４ｂの摩耗が抑制される。したがって、これら各面の摩耗による回転抵抗の変化を抑制でき、主軸４ａに付与する回転抵抗の大きさを長い時間維持することができる。

なお、薄肉部７１ｃは、作動流体の圧力の作用を受けて半径方向へ撓む際、円周方向における中空ローラ４６と対応する部分とそれ以外の部分とで撓み量が異なる。すなわち、中空ローラ４６と対応する部分では、中空ローラ４６を押圧して弾性変形させているために中空ローラ４６の弾性変形に伴う反力の作用を受けており、その反力の作用を受けない他の部分よりも撓み量が小さくなる。中空ローラは第１の面７４ａ（第３の面７４ｃ）上を転動しながら移動するので、それに伴って第１の面７４ａ（第３の面７４ｃ）の拡径寸法も部分的に変化する。しかし、中空ローラ４６に対応する部分以外の第３の面７４ｃのうち薄肉部７１ｃの最も撓み量が大きな部分に対応する部分が第４の面７４ｄと当接することはなく、第３の面７４ｃと第４の面７４ｄとは離間状態となっている。

また、上記別の実施形態では、アンクランプ状態で第１の面７４ａおよび第２の面７４ｂは中空ローラ４６と離間する構成としているが、本発明はこれに限定されない。例えば、中空ローラ４６が常に転がるように、アンクランプ状態でも第１の面７４ａおよび第２の面７４ｂと中空ローラ４６とが当接する構成としてもよい。ただし、この場合は、中空ローラ４６の転がり抵抗がアンクランプ状態で許容できる程度の軽い負荷となるようにする。

さらに、上記各実施形態では、ＤＤモータ９を駆動装置とする回転割出テーブル装置１，１’について説明したが、必ずしもＤＤモータ９を用いるものに限定する必要はない。例えば、駆動装置は、ギアによる減速装置とモータとを含むものであってもよい。

また、上記各実施形態では、回転抵抗付与装置（クランプ装置）を適用する工作機械の主軸駆動装置として回転割出テーブル装置１，１’を例示して説明したが、これ以外の主軸駆動装置であってもよい。例えば、工作機械のミーリングヘッド（ユニバーサルヘッドあるいはスピンドルヘッド）や複合加工工作機械のワーク主軸装置であってもよい。

また、上記各実施形態では、クランプ装置に、半クランプ用の押圧力を被押圧部材に作用させる回転抵抗付与装置の機能を持たせ、クランプ装置を回転抵抗付与装置としても兼用する構成について説明したが、半クランプ状態を実現する回転抵抗付与装置と、完全クランプ状態を実現するクランプ装置とを独立した装置として併設するかたちとしてもよい。また、完全クランプ状態を実現するクランプ装置を設けずに、半クランプ状態を実現する回転抵抗付与装置を単独で設けてもよい。

また、上記各実施形態では、弾性変形可能な転動体を中空ローラとしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、転動体は弾性変形可能なボールであってもよいし、弾性変形可能な円筒コロであってもよい。

また、上記各実施形態では、中空ローラを１つの保持器に３個備える例について説明したが、３個には限定されない。例えば、３個より少ない数（１個または２個）であってもよいし、４個以上であってもよい。ただし、第１の面が中空ローラを介して第２の面を押圧する際の押圧部材（図１のクランプピストン４５または図８のクランプスリーブ７１）の傾きを抑制するという点からすれば、中空ローラは２個以上であることが好ましく、３個以上であることが更に好ましい。また、押圧部材の傾きを抑制するという点では中空ローラの数は多ければ多いほどよいが、多すぎると、複数の中空ローラを弾性変形させるのにより大きな圧力が必要となる。よって、中空ローラは３個〜５個程度であることが好ましい。

また、上記各実施形態では、主軸４ａと一体的に回転する部材（図１の摺動ディスク４３または図８のフランジ４ｂにおける保持部２３）を被押圧部材とする構造の主軸駆動装置に回転抵抗付与装置を適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、主軸４ａ自身を被押圧部材とする構造の主軸駆動装置に回転抵抗付与装置を適用するようにしてもよい。

その他、上記各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１，１’ 回転割出テーブル装置（主軸駆動装置）
４ａ 主軸
４ｂ フランジ
１０，１０’ 回転抵抗付与装置（クランプ装置）
２３ フランジの保持部（被押圧部材）
４３ 摺動ディスク（被押圧部材）
４５ クランプピストン（押圧部材）
４６，４６ａ，４６ｂ 中空ローラ（転動体）
４８，４８’ 押圧力付与装置
７１ クランプスリーブ（押圧部材）

Claims (3)

1. フレームに対し回転可能に支持された主軸を回転駆動する工作機械用の主軸駆動装置における回転抵抗付与装置であって、
   上記フレーム側に設けられ、少なくとも一部を上記主軸側へ変位可能に成された押圧部材と、
   上記押圧部材に押圧力を付与して上記押圧部材の少なくとも一部を上記主軸側へ変位させることによって、被押圧部材としての上記主軸または上記主軸と一体的に回転する部材に対して上記押圧力を作用させる押圧力付与装置と、
   上記押圧部材が有する面であって上記被押圧部材に上記押圧力を作用させる第１の面と、上記被押圧部材が有する面であって上記第１の面に対向する第２の面との間に設けた弾性変形可能な転動体とを備えたことを特徴とする工作機械用の主軸駆動装置における回転抵抗付与装置。
2. 上記押圧部材は、上記第１の面と同じ向きで設けられた面であって、上記被押圧部材が上記第２の面と同じ向きで有する第４の面に対向する第３の面を更に備え、
   上記押圧力付与装置は、上記第３の面と上記第４の面とが押接しない範囲内で上記転動体を上記第２の面に押接させて弾性変形させる第１の押圧力と、上記第３の面と上記第４の面とが押接する範囲内で上記転動体を上記第２の面に押接させて弾性変形させる押圧力であって上記第１の押圧力より大きい第２の押圧力との何れかを切り替えて上記押圧部材に作用させることを特徴とする請求項１に記載の工作機械用の主軸駆動装置における回転抵抗付与装置。
3. 上記転動体を複数備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械用の主軸駆動装置における回転抵抗付与装置。