(57)【要約】      （修正有）【課題】回転装置にクランプ機構を設けるにあたり、ピストン径を小さくすることなく、クランプ機構のプレート径をできるだけ大きくすることができる回転装置を提供する。【解決手段】ピニオンギア２３とクランプ機構１００の間のメインシャフト２に、第二ベアリング５０を配置していることから、ピニオンギア２３とクランプ機構１００との間に、第二ベアリング５０配置分の軸方向距離を確保することができる。このため、この第二ベアリング５０配置分の軸方向距離を有効に利用して、ピストン６、７とクランプ機構１００をレイアウトできるため、第一ピストン６や第二ピストン７の径を小さくすることなく、クランプ機構１００のクランププレート１０２のプレート径を大きくすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボデーと、該ボデーに回転可能に支持され、一端にワークを固定保持して中間部にピニオンギアが設けられたメインシャフトと、該メインシャフトのピニオンギアに噛合するラックギアを有するピストンと、該ピストンに作動圧を与えてピストンを移動させるピストン作動手段と、を備えた回転装置であって、
前記メインシャフトの他端側に、前記ワークの加工時に該メインシャフトをクランププレートを介して前記ボデーに固定保持するクランプ機構が設けられて、
前記ピニオンギアと前記クランプ機構の間に、メインシャフトをボデーに回転自在に支持するベアリングが配置された
ことを特徴とする回転装置。
【請求項２】
前記クランプ機構は、前記メインシャフトに固定された第一クランププレートと、
前記ボデーに固定され、前記ベアリングよりも径外方位置で前記第一クランププレートと重合する第二クランププレートと、
前記第一クランププレートと第二クランププレートの重合位置で軸方向に移動して該両プレートをボデー側に押圧して、前記メインシャフトをボデー側に固定するクランプピストンと、を備えることを特徴とする
請求項１記載の回転装置。
【請求項３】
前記ベアリングと前記クランプ機構との間に、前記ベアリングの内部すきまを減少させる内部すきま減少機構が設けられて、
該内部すきま減少機構は、前記クランプ機構で前記メインシャフトを前記ボデーに固定する際に、同時にベアリングの内部すきまを減少させるように構成したことを特徴とする
請求項１又は２記載の回転装置。
【請求項４】
前記クランプ機構は、前記クランププレートをボデー側に押圧するクランプピストンを備えるものであって、
前記内部すきま減少機構は、前記クランプピストンの軸方向の移動によって、ベアリングの内部すきまを減少させるように構成したことを特徴とする
請求項３記載の回転装置。
【請求項５】
前記内部すきま減少機構は、前記ベアリングのインナーレースを押圧するベアリングプッシュプレートであることを特徴とする
請求項３又は４記載の回転装置。
【請求項６】
前記クランププレートと前記ベアリングプッシュプレートが同じボルトでメインシャフトに共締め固定されることを特徴とする
請求項５記載の回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械等に取り付けられてワークを回転し及び固定保持するロータリーアクチュエータ等の回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、下記特許文献１や特許文献２に開示されるロータリーアクチュエータと呼ばれる回転装置が知られている。これらの回転装置は、一端にワークを固定保持するメインシャフト（スピンドル）の中間部にピニオンギアを設け、このピニオンギアに噛合するラックギアを有するピストンを、メインシャフト軸方向と直交する方向に移動させることで、メインシャフトを０度から９０度、又は１８０度に回転させるように構成している。
【０００３】
そして、この回転装置では、各角度位置（０度、９０度、又は１８０度）でワークを加工する際に、ピストンに作動圧を加え続けることで、メインシャフトを固定してワークを固定保持するようにしている。すなわち、ピストンに作動圧を加え続けることで、ピストンのラックギアからメインシャフトのピニオンギアを押圧して、メインシャフトの回転方向の動きを抑制し、その回転位置を固定保持するのである。
【０００４】
また、一方でワークの保持角度を微細に調整できる「割出しテーブル」も、下記特許文献３等で知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３４６９５２５号公報
【特許文献２】特許３７５５０７２号公報
【特許文献３】特許４３２８０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ワークを切削加工等する場合には、様々な方向から荷重や衝撃が作用するため、メインシャフトをより強固に固定しておく必要があるが、従来の回転装置のように、単にラックギアとピニオンギアの噛合面でメインシャフトの回転位置を固定しているだけでは、十分ではなかった。すなわち、メインシャフトの軸方向の変位やシャフト倒れ方向の動きに対しては、十分な固定保持力が得られないのである。
【０００７】
そこで、前記特許文献３に記載される割出しテーブルで用いられる「クランプ機構」を採用して、このメインシャフトの動きを固定することが考えられる。この「クランプ機構」とは、メインシャフトとボデー（本体）との間に、メインシャフトと回転一体のクランププレートと呼ばれるクラッチ板を設け、このクランププレートをピストンでボデー側に押圧することで、メインシャフトをボデーと一体化するものである。
【０００８】
ここで、割出しテーブルは、一般に、メインシャフトの中間部に設けたウォームホイールの近傍位置に、クランププレート等のクランプ機構を設けている。これは、割出しテーブルでは、微細な角度調整によって割出した角度を、確実かつ正確に保持する必要があるためである。
【０００９】
しかし、こうした割出しテーブルのクランプ機構を、そのまま回転装置に採用すると、新たな問題が生じる。それは、回転装置の場合には、ピニオンギアの近傍位置に作動圧を加えるための大きなピストンが存在するため、装置の高さ寸法を大きくしない限り、クランププレート等のプレート径を大きく確保できないことである。
【００１０】
この対策の一例としては、ピストン径を小さくして、クランプ機構のプレート径を大きくすることが考えられる。しかしながら、その場合、ピストンによるメインシャフトの回転及び固定保持力が低下するため、ピストン径を小さくすることはできない。
【００１１】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、回転装置にクランプ機構を設けるにあたり、装置の高さ寸法を維持しつつ、ピストン径を小さくすることなく、クランプ機構のプレート径をできるだけ大きくすることができる回転装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の回転装置は、ワークを固定保持するメインシャフトを支持するベアリングを、ピニオンギアとクランプ機構との間に配置することで、ピニオンギアとクランプ機構の間に、ベアリング分の軸方向距離を確保するようにしている。
【００１３】
具体的には、第一の発明は、ボデーと、該ボデーに回転可能に支持され、一端にワークを固定保持して中間部にピニオンギアが設けられたメインシャフトと、該メインシャフトのピニオンギアに噛合するラックギアを有するピストンと、該ピストンに作動圧を与えてピストンを移動させるピストン作動手段と、を備えた回転装置であって、前記メインシャフトの他端側に、前記ワークの加工時に該メインシャフトをクランププレートを介して前記ボデーに固定保持するクランプ機構が設けられて、前記ピニオンギアと前記クランプ機構の間に、メインシャフトをボデーに回転自在に支持するベアリングが配置されたことを特徴とする回転装置である。
【００１４】
上記構成によれば、メインシャフトの他端側にクランプ機構を設けて、ピニオンギアと該クランプ機構との間に、メインシャフトを回転自在に支持するベアリングを配置したことにより、ピニオンギアとクランプ機構との間に、ベアリング配置分だけの軸方向の距離を確保することができる。
【００１５】
このため、ベアリング配置分の軸方向距離を有効に利用して、ピストンとクランプ機構をレイアウトできるため、ピストンの径を小さくすることなく、クランプ機構のプレート径を大きくすることができる。
【００１６】
また、ピニオンギアとクランプ機構の間にベアリングを配置したことで、その部分での、メインシャフトの支持力が高まりピニオンギアの支持剛性や、クランプ機構の位置精度も高まり、メインシャフトの固定保持力をさらに高めることができる。
【００１７】
第二の発明は、前記クランプ機構は、前記メインシャフトに固定された第一クランププレートと、前記ボデーに固定され、前記ベアリングよりも径外方位置で前記第一クランププレートと重合する第二クランププレートと、前記第一クランププレートと第二クランププレートの重合位置で軸方向に移動して該両プレートをボデー側に押圧して、前記メインシャフトをボデー側に固定するクランプピストンと、を備えることを特徴とする回転装置である。
【００１８】
上記構成によれば、ベアリングよりも径外方位置で、第一クランププレートと第二クランププレートを重合させて、この重合部分をクランプピストンでボデー側に押圧することで、メインシャフトを固定している。このため、メインシャフト中心から離れた径外方側位置で、レバー長（半径）を長く確保してクランププレートを押圧することになるため、比較的小さな押圧力で、クランプピストンを作動させたとしても、メインシャフトをしっかりと固定保持することができる。
【００１９】
よって、クランプピントンの作動圧（押圧力）を大きくしなくても、確実にメインシャフトを固定保持することができ、回転装置等の設備の大型化を防ぐことができる。
【００２０】
第三の発明は、前記ベアリングと前記クランプ機構との間に、前記ベアリングの内部すきまを減少させる内部すきま減少機構が設けられて、該内部すきま減少機構は、前記クランプ機構で前記メインシャフトを前記ボデーに固定する際に、同時にベアリングの内部すきまを減少させるように構成したことを特徴とする回転装置である。
【００２１】
上記構成によれば、ベアリングの内部すきまを減少させる内部すきま減少機構を設けて、クランプ機構でメインシャフトを固定保持する際に、この内部すきま減少機構がベアリングの内部すきまを減少させるようにしているため、クランプ機構によるメインシャフトの固定保持に加えて、ベアリングでのメインシャフトの支持力も高めることができる。
【００２２】
よって、これらにより、ワーク加工時のメインシャフトのガタツキをより確実に抑えることができ、ワークの加工精度を高めることができる。
【００２３】
第四の発明は、前記クランプ機構は、前記クランププレートをボデー側に押圧するクランプピストンを備えるものであって、前記内部すきま減少機構は、前記クランプピストンの軸方向の移動によって、ベアリングの内部すきまを減少させるように構成したことを特徴とする回転装置である。
【００２４】
上記構成によれば、クランプ機構のクランプピストンの軸方向の移動によって、内部すきま減少機構が、ベアリングの内部すきまを減少させることになる。すなわち、ベアリングの内部すきまを、クランプ機構のクランプピストンを、利用して減少させることができる。
【００２５】
よって、クランプ機構のクランプピストンを、ベアリングの内部すきまを減少させる手段として兼用することができ、効率的に、メインシャフトの固定保持力を高めることができる。
【００２６】
第五の発明は、前記内部すきま減少機構は、前記ベアリングのインナーレースを押圧するベアリングプッシュプレートであることを特徴とする回転装置である。
【００２７】
上記構成によれば、内部すきま減少機構はベアリングのインナーレースを押圧するベアリングプッシュプレートであるため、ベアリングを押圧する部材の径方向のサイズを小さくすることができ、小型化が図れる。
【００２８】
よって、内部すきま減少機構を設けたとしても、回転装置をコンパクトに構成することができる。
【００２９】
第六の発明は、前記クランププレートと前記ベアリングプッシュプレートが同じボルトでメインシャフトに共締め固定されることを特徴とする回転装置である。
【００３０】
上記構成によれば、クランププレートとベアリングプッシュプレートが同じボルトでメインシャフトに共締め固定されることにより、クランププレートの軸方向への動きが直接ベアリングプッシュプレートに伝達されることになり、効果的にクランプピストンの軸方向の動きを伝達することができる。また、一つのボルトで共締め固定することで、装置のコンパクト化を図ることもできる。
【００３１】
よって、クランプピントンの作動圧（押圧力）を、より効率的に無駄なくクランププレートとベアリングプッシュプレートに伝達することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、ベアリング配置分の軸方向の距離を有効に利用して、ピストンとクランプ機構をレイアウトできるため、ピストンの径を小さくすることなく、クランプ機構のプレート径を大きくすることができる。
【００３３】
よって、回転装置にクランプ機構を設けるにあたり、装置の高さ寸法を維持しつつ、ピストン径を小さくすることなく、クランプ機構のプレート径をできるだけ大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第一実施形態の回転装置を示した全体斜視図である。
【図２】第一実施形態の回転装置の内部構造を示す水平断面図である。
【図３】第一実施形態の回転装置の内部構造を示す横断垂直断面図である。
【図４】図３のＺ部における拡大詳細断面図である。
【図５】メインシャフトの回転状態を説明する図で、（ａ）がメインシャフト０度位置の断面図、（ｂ）がメインシャフト４５度位置の断面図、（ｃ）がメインシャフト９０度位置の断面図である。
【図６】クランプ機構のクランプ状態を説明する図で、（ａ）がクランプ作動を行っていない状態の模式図、（ｂ）がクランプ作動を行っている状態の模式図である。
【図７】回転装置を用いた切削加工工程の流れを説明するフローチャートである。
【図８】第二実施形態の回転装置における図４相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。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。
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態の回転装置の全体斜視図、図２は、当該回転装置の内部構造を示す水平断面図、図３は、当該回転装置の内部構造を示す横断垂直断面図、図４は、図３のＺ部における拡大詳細断面図をそれぞれ示している。
【００３６】
図１〜図４に示すように、本実施形態の回転装置Ｕは、矩形箱型形状の金属製のボデー１を備える。このボデー１の中央には、上下方向に延びる略円筒状（中空状）のメインシャフト２が回転自在に支持されている。そして、このメインシャフト２上端（一端）のテーブル面２１には、ワーク（図示せず）を取り付けるためにワーク固定用の複数の固定ボルト孔２２…が穿設されている。また、ボデー１の周囲の４か所（図１では２か所のみ開示）には、当該回転装置Ｕを、工作機械（図示せず）に設置固定するための取付ボルト３，３が設けられている。
【００３７】
図２に示すように、ボデー１内部には、水平方向に延びる第一シリンダー４と第二シリンダー５の二つが互いに平行に形成されており、第一シリンダー４の内部には、両端に第一ピストン面６１と第二ピストン面６２を設けた第一ピストン６が往復移動自在に収容され、第二シリンダー５の内部には、両端に第三ピストン面７１と第四ピストン面７２を設けた第二ピストン７が往復移動自在に収容されている。
【００３８】
この第一ピストン６と第二ピストン７の間には、前述のメインシャフト２が各ピストン６、７と直交するように上下方向に延びるように配置されている。
【００３９】
そして、第一ピストン６と第二ピストン７のメインシャフト２側（内方側）の側面には、それぞれ、各ピストン６、７の軸方向に延びる歯面を有するラックギア６３、７３が形成されている。また、メインシャフト２には、このラックギア６３、７３に噛合するピニオンギア２３が形成されている。
【００４０】
このようにラックギア６３，７３とピニオンギア２３が噛合するように設けられていることにより、第一ピストン６と第二ピストン７が各シリンダー４、５内を逆方向に往復移動すると、メインシャフト２がボデー１内で回転するように構成されている。
【００４１】
また、図２において、８は、第一シリンダー４と第二シリンダー５の一端側を封鎖するサイドカバー、９は、第一シリンダー４の他端側を封鎖する第一ブロック、１０は、第二シリンダー５の他端側を封鎖する第二ブロックであり、いずれもボデー１の一部を構成している。これら三つの部材８、９、１０によって、第一シリンダー４と第二シリンダー５をボデー１内で密閉している。このうち、第一ブロック９には第一アジャストボルト１１が、また第二ブロック１０には第二アジャストボルト１２がそれぞれブロック９、１０を貫通するように設けられている。
【００４２】
これらのアジャストボルト１１、１２には、前述の第一ピストン面６１に設けられたボス部６４と、第三ピストン面７１に設けられたボス部７４が、それぞれ当接するように構成されており、これらボス部６４、７４が各アジャストボルト１１、１２に当接すると、第一ピストン６と第二ピストン７の移動が停止し、その停止位置をアジャストボルト１１、１２によって調整するように設定されている。
【００４３】
作動流体であるエアの供給通路は、詳細には説明しないが、図１に示すように、右側ブロック９にピストン作動手段であるエアポンプ１３からエアを取り入れる第一エア給排口１４が設けられ、左側ブロック１０に同様にピストン作動手段であるエアポンプ１５からエアを取り入れる第二エア給排口１６が設けられている。
【００４４】
そして、第一エア給排口１４から供給されたエアは、図２に示すように、第一ブロック９内で分岐し、一方が第一ピストン面６１と第一シリンダー内壁４ａで構成される第一圧力室１７に導入されて、他方が第四ピストン面７２と第二シリンダー内壁５ａで構成される第四圧力室２０に導入されるように構成されている。一方、第二エア給排口１６から供給されたエアは、第二ブロック内１０で分岐し、一方が第三ピストン面７１と第二シリンダー内壁５ａで構成される第三圧力室１９に導入されて、他方が第二ピストン面６２と第一シリンダー内壁４ａで構成される第二圧力室１８に導入されるように構成されている。
【００４５】
図３に示すように、メインシャフト２は、上部が大径で下部が小径の略円錐台形状の円筒部材で構成されており、前述のように上端のテーブル面２１には、ワーク（図示せず）を取り付ける固定ボルト孔２２が穿設され、中間部には前述のピニオンギア２３が設けられている。また、このメインシャフト２の下部には、後述するクランプ機構１００が設けられている。なお、メインシャフト２のテーブル面２１の周囲には、シール部材３１Ａを介して、テーブル面２１の位置を規定するとともに、ボデー１内部を密閉する中空円盤状のフロントカバー３１が設けられている。
【００４６】
メインシャフト２のテーブル面２１の下側には、メインシャフト２の上端部を回転自在に支持する第一ベアリング４０が設けられている。この第一ベアリング４０は、両側に鋼板シールド４１、４１を備えた深溝玉軸受で構成されており、アウターレース４２がボデー１に嵌合支持されて、インナーレース４３でメインシャフト２を支持している。なお、この第二ベアリング４０を、オープン形の深溝玉軸受で構成で構成してもよい。
【００４７】
一方、メインシャフト２のピニオンギア２３の下方には、メインシャフト２の下端部を回転自在に支持する第二ベアリング５０が設けられている。この第二ベアリング５０は、オープン形の深溝玉軸受で構成されており、アウターレース５１がボデー１に嵌合支持されて、インナーレース５２でメインシャフト２を支持している。そして、この第二ベアリング５０は、前述した第一ベアリング４０よりも小径サイズの深溝玉軸受で構成されている。
【００４８】
また、これら第一ベアリング４０と第二ベアリング５０との間には、前述の第一ピストン６と第二ピストン７がメインシャフト２と直交する方向に配置されている。そして、図３から分かるように、これら第一ピストン６と第二ピストン７は、比較的大径サイズで構成されている。これは、第一ピストン６と第二ピストン７は、メインシャフト２を俊敏に回転させる回転力が必要であり、また、メインシャフト２を固定する際には確実な固定保持力を必要とするためである。
【００４９】
第二ベアリング５０の下方には、クランプ機構１００が設けられている。このクランプ機構１００は、クランプ圧力室１０３に供給されるエアの作動圧で軸方向に移動するクランプピストン１０１と、このクランプピストン１０１の押圧力を受けてメインシャフト２を固定するクランププレート１０２と、前述のクランプピストン１０１との間で内部にクランプ圧力室１０３を区画するクランプシリンダー１０４と、クランプピストン１０１を待機位置（図面下側位置）に戻すリターンスプリング１０５と、を備えている。
【００５０】
また、第二ベアリング５０の下方には、第二ベアリング５０の内部すきまを減少させる内部すきま減少機構１１０が設けられている。
【００５１】
図４を利用して、このクランプ機構１００、及び内部すきま減少機構１１０を、より詳細に説明する。
【００５２】
クランプ機構１００のクランプシリンダー１０４は、中心孔を有し且つ周縁部１０４ａが上方に盛り上がった浅皿状の円盤部材によって構成され、ボデー１下面に複数の締結ボルト１０６（図４では１本のみ開示）によって締結固定されている。また、このクランプシリンダー１０４には、図３に示すように、ボデー１側から送られるエアの給排路１０７が形成されており、この給排路１０７がクランプピストン１０１との間で構成されるクランプ圧力室１０３に連通している。
【００５３】
クランプ機構１００のクランクピストン１０１は、外周部１０１ａが上方に隆起したドーナツ円盤状に形成され、外周端１０１ｂと内周端１０１ｃがそれぞれシリンダー内壁１０４ｂ、１０４ｃに密着して摺接するように構成されている。また、これら当接位置には、それぞれエア漏れを防ぐシール材１０８、１０８が嵌合固定されている。
【００５４】
クランプ機構１００のクランププレート１０２は、クランプシリンダー１０４を固定する締結ボルト１０６で共締め固定される変形可能な円環板状の第二クランププレート１０２Ｂと、メインシャフト２に固定ボルト１０９によって固定される変形可能な円板状の第一クランププレート１０２Ａによって構成されている。また、第二クランププレート１０２Ｂの上側には、締結ボルト１０６で共締め固定されるフランジプレート１０６Ａが設けられている。なお、これらのクランププレート１０２Ａ、１０２Ｂは、このように２枚に限定されるものではなく、１枚又は、３枚、４枚等であってもよい。
【００５５】
この第一クランププレート１０２Ａと第二クランププレート１０２Ｂは、径方向で一部が重合するように、第一クランププレート１０２Ａの外径寸法と、第二クランププレート１０２Ｂの内径寸法が、それぞれ設定されており、この重合部分１０２ｘがクランプピストン１０１の押圧部１０１ｄによって下方からボデー１側に押圧されることで、両クランププレート１０２Ａ、１０２Ｂが押圧され、第一クランププレート１０２Ａが第二クランププレート１０２Ｂとボデー１との間に挟圧されて摩擦接触することで、メインシャフト２がボデー１に回転不能に固定されるように構成している。
【００５６】
そして、この重合部分１０２ｘ（重合位置）は、第二ベアリング５０よりも径外方側に設定されている。このように設定することで、メインシャフト２の中心からの距離（レバー長）を長く確保して、クランプピストン１０１の押圧力が小さくても、大きな固定トルクが得られるように構成している。すなわち、小さい押圧力であっても効率的にメインシャフト２を固定保持できるように構成しているのである。これは、クランプ機構１００のクランププレート１０２を比較的大径のプレート部材で構成しているから可能となっているのである。
【００５７】
前記内部すきま減少機構１１０は、メインシャフト２に前記固定ボルト１０９で第一クランププレート１０２Ａと共締め固定されるベアリングプッシュプレート１１１で構成されている。このベアリングプッシュプレート１１１は、固定ボルト１０９でメインシャフト２に固定される内周側の固定部１１１ａと、この固定部１１１ａに対し上側に段差状にずれ、第二ベアリング５０のインナーレース５２を押圧する外周側の押圧部１１１ｂと、を備える厚肉ドーナツ円盤状部材で構成される。
【００５８】
このベアリングプッシュプレート１１１は、予め押圧部１１１ｂでインナーレース５２に対して軸方向の予圧を与えるように、固定ボルト１０９でメインシャフト２に固定されている。すなわち、固定部１１１ａより軸上方側に突出した押圧部１１１ｂをインナーレース５２に当接させて、固定ボルト１０９でメインシャフト２に螺合固定することで、押圧部１１１ｂにやや上向きの押圧力を発生させている。これにより、第二ベアリング５０は、常時、内部すきまが少ない状態でメインシャフト２を支持することができ、メインシャフト２の支持剛性を高めることができる。
【００５９】
また、このベアリングプッシュプレート１１１は、前記クランプ機構１００のクランプピストン１０１が作動した際には、後述のように、さらにクランププレート１０２を介して上方に押圧されるようになっている。そのため、第二ベアリング５０のインナーレース５２をさらに押圧して、第二ベアリング５０の内部すきまを減少させることができる。よって、メインシャフト２の支持剛性をさらに高めることができる。
【００６０】
次に、第一実施形態の回転装置の作動状況について、図５、図６によって説明する。図５（ａ）はメインシャフト２が０度位置の断面図、図５（ｂ）はメインシャフト２が４５度位置の断面図、図５（ｃ）はメインシャフト２が９０度位置の断面図である。また、図６（ａ）はクランプ機構１００がクランプ作動を行っていない状態の模式図、図６（ｂ）はクランプ機構１００がクランプ作動を行っている状態の模式図である。なお、各図の構成要素の説明については、前述した符号を付すことで省略する。
【００６１】
回転装置Ｕのメインシャフト２の回転作動は、例えば、図５（ａ）から、図５（ｂ）、さらに図５（ｃ）といった流れで行われる。
【００６２】
まず、図５（ａ）の０度位置の状態において、第二ブロック１０の第二エア供給口１６からエアが供給されると、第二ブロック１０内で分岐したエアは、第三圧力室１９と第二圧力室１８に供給される。そして、第二圧力室１８にエアが供給されると、第一ピストン６が図面右側に移動を開始する。また、第三圧力室１９にエアが供給されると、第二ピストン７が図面左側に移動を開始する。なお、メインシャフト２の○印はメインシャフト２の回転位置の変化の目安を示すために便宜上記載したマークである。
【００６３】
そして、エアの供給が継続されると、回転途中である図５（ｂ）の４５度位置の状態では、第二圧力室１８と第三圧力室１９の容積がそれぞれ拡大して、第一ピストン６と第二ピストン７がそれぞれシリンダー４、５内を移動する。この第一ピストン６と第二ピストン７との移動によって、ラックギア６３、７３とピニオンギア２３の作用によって、メインシャフト２が図面時計回り方向に回転する。
【００６４】
その後、エアの供給が継続されると、図５（ｃ）の９０度位置の状態では、第二圧力室１８と第三圧力室１９の容積が最大になり、第一ピストン６と第二ピストン７の移動が停止する。このとき、第一ピストン６のボス部６４が第一アジャストボルト１１に当接することで、第一ピストン６の移動が停止して、ラックギア６３、７３とピニオンギア２３の作用によって、メインシャフト２の回転も止まる。
【００６５】
そして、この状態において、エアの供給を継続し続けると、第四圧力室２０にわずかな「隙間Ｄ」が設定されるようになっている。そのため、第二ピストン７を図面左側に移動させるような力が作用して、メインシャフト２の図面反時計回り方向の回転が防止される。この回転防止状態が、ラックギア６３、７３とピニオンギア２３の噛合面によるメインシャフト２の回転位置保持状態である。
【００６６】
もっとも、この回転位置保持状態では、固定保持力が低いため、本実施形態では、クランプ機構１００を設けている。クランプ機構１００のクランプ作動は、図６（ａ）から図６（ｂ）という流れで行われる。なお、図６では、簡略化するため、クランププレート１０２を一枚で表している。
【００６７】
図６（ａ）に示すクランプ作動を行っていない状態では、クランプ機構１００のクランプピストン１０１は待機位置にあり、クランププレート１０２を開放している。このため、メインシャフト２はボデー１と離れており、自由に回転するようになっている。この状態では、メインシャフト２はボデー１に全く固定されていないため、矢印で示すように、軸方向の変位量が大きく、シャフト倒れ方向の動きも大きい。
【００６８】
クランプ機構１００のクランプ圧力室１０３（図４参照）にエアを供給すると、図６（ｂ）に示すクランプ作動を行っている状態となる。この状態では、クランプピストン１０１が上方に移動して、クランププレート１０２をボデー１側に押圧するため、クランププレート１０２とボデー１が摩擦接触をして、メインシャフト２がボデー１と一体化する。こうして、メインシャフト２がボデー１と一体化することで、メインシャフト２が固定されるため、矢印で示すように、メインシャフト２の軸方向の変位量も小さく、シャフト倒れ方向の動きも小さくなる。これにより、ワーク（図示せず）を固定するメインシャフト２の固定保持力が、格段に向上する。
【００６９】
また、この図６（ｂ）に示すように、クランプピストン１０１が上方に移動すると、クランププレート１０２を介してベアリングプッシュプレート１１１にも上方への押圧力が加わるため、さらに、ベアリングプッシュプレート１１１が第二ベアリング５０のインナーレース５２を押し上げて、第二ベアリング５０の内部すきまを減少させることができる。このため、メインシャフト２の固定保持力を、第二ベアリング５０の位置においてもさらに高めることができ、前述のクランププレート１０２の位置と共に、二つの箇所において、メインシャフト２をボデー１に固定支持するような状態になる。
【００７０】
次に、図７のフローチャートを使って、第一実施形態の回転装置Ｕを用いたワーク加工時の加工手順について説明する。
【００７１】
まず、工程Ｓ１で工作機械に治具を取り付けると共に、工作機械に設置した回転装置Ｕにワークを取り付ける。そして、工程Ｓ２で回転指令Ａを行い、第一エア給排口１４へエアを供給する。このエアの供給は、エアポンプ１３から行なわれ、次に回転指令Ｂが行われるまで継続される。ここで、回転指令Ａとは、メインシャフト２を回転位置Ａ（例えば、本実施形態では９０度位置）まで回転させる指令であり、回転指令Ｂとは、メインシャフト２を回転位置Ｂ（例えば、本実施形態では０度位置）まで回転させる指令である。
【００７２】
その後、エアの供給が続くと、工程Ｓ３でメインシャフト２の回転が回転位置Ａで停止する。この状態で、エアの供給は継続されるため、メインシャフト２の回転位置は保持される。
【００７３】
次に、工程Ｓ４でクランプ指令を行い、クランプ機構１００にエアを供給する。このクランプ指令によって、クランプ機構１００のクランプピストン１０１が作動して、メインシャフト２がボデー１に固定される。これにより、メインシャフト２の固定保持力が格段に高まる。
【００７４】
そして、工程Ｓ５で回転位置Ａにおいてワークの加工を行う。この回転位置Ａでのワークの加工では、メインシャフト２の固定保持力が高いため、比較的大きな加工荷重がワークに作用しても、メインシャフト２のガタツキが防げるため、ワークの精密な加工が可能となる。
【００７５】
その後、加工が終了すると、工程Ｓ６でアンクランプ指令を行い、クランプ機構１００へのエアを停止する。これにより、メインシャフト２がボデー１から離れる。
【００７６】
次に、工程Ｓ７で回転指令Ｂを行い、第二エア給排口１６へエアを供給する。このエアの供給は、エアポンプ１５から行なわれ、次に作動ＯＦＦまで継続される。そして、エアの供給が続くと、工程Ｓ８でメインシャフト２の回転が回転位置Ｂで停止する。また、この状態でも、エアの供給は継続されるため、メインシャフト２の回転位置は保持される。
【００７７】
次に、工程Ｓ９でクランプ指令を行い、クランプ機構１００にエアを供給する。ここでも、クランプ機構１００のクランプピストン１０１が作動して、メインシャフト２がボデー１に固定される。これにより、メインシャフト２の固定保持力が高まる。
【００７８】
そして、工程Ｓ１０で回転位置Ｂにおいてワークの加工を行う。この回転位置Ｂでのワークの加工でも、メインシャフト２の固定保持力が高いため、大きな加工荷重がワークに作用しても、メインシャフト２のガタツキはなく、ワークの精密な加工が可能となる。
【００７９】
その後、加工が終了すると、工程Ｓ１１でアンクランプ指令を行い、クランプ機構１００へのエアを停止する。こうして、メインシャフト２がボデー１から離れる。
【００８０】
最後に、工程Ｓ１２で治具を工作機械から取り外し、回転装置Ｕからワークを取り外すことによって、本実施形態の回転装置を用いたワークの加工手順が終了する。
【００８１】
以上のように、本実施形態の回転装置Ｕによると、メインシャフト２の回転位置を、回転指令によるエア供給の回転位置保持だけではなく、クランプ機構１００による固定保持を行っているため、メインシャフト２の固定保持力が格段に高まる。このため、ワークの加工精度をより高めることができる。
【００８２】
そして、本実施形態では、ピニオンギア２３とクランプ機構１００の間のメインシャフト２に、第二ベアリング５０を配置していることから、ピニオンギア２３とクランプ機構１００との間に、第二ベアリング５０配置分の軸方向距離を確保することができる。
【００８３】
このため、この第二ベアリング５０配置分の軸方向距離を有効に利用して、ピストン６、７とクランプ機構１００をレイアウトできるため、第一ピストン６や第二ピストン７の径を小さくすることなく、クランプ機構１００のクランププレート１０２のプレート径を大きくすることができる。
【００８４】
よって、回転装置Ｕにクランプ機構１００を設けるにあたり、回転装置Ｕの高さ寸法を維持しつつ、第一ピストン６や第二ピストン７のピストン径を小さくすることなく、クランプ機構１００のクランププレート１０２のプレート径をできるだけ大きくすることができる。
【００８５】
また、このように、ピニオンギア２３とクランプ機構１００の間に、メインシャフト２の支持力を高める第二ベアリング５０を配置したことで、ピニオンギア２３の支持剛性や、クランプ機構１００の位置保持精度も高まり、メインシャフト２の固定保持力をさらに高めることができる。
【００８６】
また、本実施形態では、第一クランププレート１０２Ａと第二クランププレート１０２Ｂの重合部分１０２ｘを、第二ベアリング５０のよりも径外方側に設定して、クランプピストン１０１の押圧部１０１ｄでその重合部分１０２ｘをボデー１側に押圧するように設定している。
【００８７】
これにより、メインシャフト２中心から離れた径外方側位置で、レバー長（半径）を長く確保して、クランププレート１０２を押圧することができ、押圧力の小さなクランプピストン１０１で押圧しても、メインシャフト２をしっかりとボデー１側に固定することができる。
【００８８】
よって、クランプピントン１０１の押圧力を大きくしなくても、確実にメインシャフト２を固定保持することができ、回転装置Ｕ等の設備の大型化を防ぐことができる。
【００８９】
また、本実施形態では、第二ベアリング５０とクランプ機構１００との間に、第二ベアリング５０の内部すきまを減少させる内部すきま減少機構１１０を設けて、クランプ機構１００でメインシャフト２をボデー１に固定保持する際に、同時に第二ベアリング５０の内部すきまを減少させるように構成している。
【００９０】
これにより、クランプ機構１００でメインシャフト２を固定保持する際に、第二ベアリング５０の内部すきまも減少するため、クランプ機構１００によるメインシャフト２の固定保持に加えて、第二ベアリング５０でのメインシャフト２の支持力も高めることができる。
【００９１】
よって、ワーク加工時のメインシャフト２のガタツキをより確実に抑えることができ、ワークの加工精度を高めることができる。
【００９２】
また、本実施形態では、クランプ機構１００のクランプピストン１０１の軸方向の移動によって、内部すきま減少機構１１０が、第二ベアリング５０の内部すきまを減少させるように構成している。
【００９３】
これにより、クランプ機構１００のクランプピストン１０１を利用して、第二ベアリング５０の内部すきまを減少させることができる。
【００９４】
よって、クランプ機構１００のクランプピストン１０１を、第二ベアリング５０の内部すきまを減少させる手段として兼用することができ、効率的に、メインシャフト２の固定保持力を高めることができる。
【００９５】
また、本実施形態では、内部すきま減少機構１１０を、第二ベアリング５０のインナーレース５２を押圧するベアリングプッシュプレート１１１で構成している。
【００９６】
これにより、第二ベアリング５０を押圧する部材の径方向のサイズを小さくすることができ、小型化が図れる。このため、内部すきま減少機構１１０を設けたとしても、回転装置Ｕをコンパクトに構成することができる。
【００９７】
また、本実施形態では、第一クランププレート１０２Ａとベアリングプッシュプレート１１１が、同じ固定ボルト１０９でメインシャフト２に共締め固定されている。これにより、第一クランププレート１０２Ａの軸方向への動きが直接ベアリングプッシュプレート１１１に伝達されることになり、効果的にクランプピストン１０１の軸方向の動きを伝達することができる。また、一つの固定ボルト１０９で共締め固定することで、装置のコンパクト化を図ることもできる。
【００９８】
よって、クランプピストン１０１の作動圧（押圧力）を、より効率的に無駄なく第一クランププレート１０２Ａとベアリングプッシュプレート１１１に伝達することができる。
（第二実施形態）
次に、第二実施形態の回転装置Ｕについて、図８で説明する。この第二実施形態の回転装置Ｕは、クランプ機構２００の構造が第一実施形態と異なり、レバー部材２０１等の増力手段を用いたクランプ機構２００で構成している。なお、第一実施形態と同一の構成要素の説明については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９９】
この第二実施形態のクランプ機構２００の増力手段は、ボデー１に対して外方端の支点部２０１ａが支持されて上下方向（メインシャフト２軸方向）に揺動自在となった棒状のレバー部材２０１と、そのレバー部材２０１から押圧される受圧リング２０１と、レバー部材２０１の周方向の動きを規制するガイドリング２０３とから構成されている。このうち、ガイドリング２０３は、図示しない取付けボルトによってボデー１に固定されている。なお、２０６はクランプシリンダーである。
【０１００】
レバー部材２０１は、外方端の支持部２０１ａでボデー１に対して揺動自在に支持されて、内方端の入力部２０１ｂでクランプピストン２０４からの押圧力を受け、中間位置の押圧部２０１ｃで受圧リング２０２を押圧するように構成されている。
【０１０１】
ここで、レバー部材２０１の支持部２０１ａと入力部２０１ｂの間の距離（Ｌ１）と、レバー部材２０１の支持部２０１ａと押圧部２０１ｃの間の距離（Ｌ２）とが異なり、Ｌ１がＬ２よりも大きい（Ｌ１＞Ｌ２）。そのため、クランクピストン２０４の押圧力は、レバー部材２０１で増力されて受圧リング２０２に伝達される。具体的には、クランクピストン２０４の押圧力は、Ｌ１：Ｌ２の比で増幅されて、受圧リング２０２に伝達される。
【０１０２】
このため、受圧リング２０２が軸方向上方側に押圧されると、この受圧リング２０２がクランププレート１０２を押圧することになり、第一実施形態のクランプ機構１００と同様に、クランプピストン２０４が作動した際には、メインシャフト２をボデー１に固定することができる。
【０１０３】
この第二実施形態によると、さらに、クランプ機構２００によるメインシャフト２の固定保持力が、レバー部材２０１による増力効果によって高まるため、ワークの加工精度をより高めることができる。また、クランプピストン２０４の径もコンパクトにすることができるため、回転装置Ｕの大型化も防ぐことができる。
（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、変更をしてもよく、この実施形態に限定されるものではない。
【０１０４】
例えば、ベアリングについては、第一ベアリング４０を無くして、第二ベアリング５０の一つだけでメインシャフト２を支持するように構成しても良いし、また、種類についても、ローラベアリング、ニードルベアリング等、特に制限するものでもない。
【０１０５】
また、回転装置Ｕのピストンについても、第一ピストン６の一つで構成されるものであっても良い。そして、回転装置Ｕのメインシャフト２の回転位置についても、０度〜１８０度を回転移動するものであっても良い。
【０１０６】
加えて、ベアリングの内部すきまを減少させる内部すきま減少機構１１０についても、例えば、Ｏリング等のシール部材を使って、ベアリングのインナーレースを押圧するように構成しても良いし、また、スプリング部材を使ってベアリングのインナーレースを押圧しても良い。さらに、インナーレースではなく、アウターレースを押圧してベアリングの内部すきまを減少するように構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上説明したように、本発明にかかる回転装置は、例えば、工作機械に設置されて、ワークを回転及び固定保持するロータリーアクチュエータのような回転装置において有用である。
【符号の説明】
【０１０８】
Ｕ…回転装置
１…ボデー
２…メインシャフト
４…第一シリンダー
５…第二シリンダー
６…第一ピストン（ピストン）
７…第二ピストン（ピストン）
１３…エアポンプ（ピストン作動手段）
１５…エアポンプ（ピストン作動手段）
５０…第二ベアリング（ベアリング）
５２…インナーレース
１００…クランプ機構
１０１…クランプピストン
１０２…クランププレート
１０２Ａ…第一クランププレート
１０２Ｂ…第二クランププレート
１０９…固定ボルト（ボルト）
１１０…内部すきま減少機構
１１１…ベアリングプッシュプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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