(57)【要約】【課題】  クランプ力の伝達経路のループを短くでき、従来よりも簡素な構成で確実に楔部材を駆動できる信頼性の高い工具クランプ機構を提供する。【解決手段】  プルスタッド５のフランジ面５ｂと、フランジ面５ｂよりも主軸１の前端寄りに位置させて主軸１内に設けられた楔受け面１３との間に楔部材１１を挿入してプルスタッド５を軸線方向後方へ引き込む工具クランプ機構１０Ａにおいて、楔部材１１には、主軸１の半径方向の外周側から当接可能なクランプ用テーパ面１１ｃ、及び半径方向の中心側から当接可能なアンクランプ用テーパ面１１ｄを設ける。ドローバー１２には、クランプ用テーパ面１１ｃに対して半径方向外周側から当接する第１テーパ面１７ａ、及びアンクランプ用テーパ面１１ｄに対して半径方向中心側から当接する第２テーパ面１７ｂを有する楔駆動部１７を設ける。【選択図】      図２
2005103676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の軸線方向へのドローバーの動作により、前記主軸内に挿入されたプルスタッドのフランジ面と、前記フランジ面よりも主軸の前端寄りに位置させて主軸内に設けられた楔受け部との間に楔部材を挿入して前記プルスタッドを前記軸線方向後方へ引き込むようにした工作機械の工具クランプ機構において、
前記楔部材には、前記主軸の半径方向の外周側から当接可能なクランプ用当接部、及び前記半径方向の中心側から当接可能なアンクランプ用当接部が設けられ、
前記ドローバーには、前記クランプ用当接部に対して前記半径方向外周側から当接する第１当接部、及び前記アンクランプ用当接部に対して前記半径方向中心側から当接する第２当接部を有する楔駆動部が前記軸線方向前方及び後方に一体に移動可能に設けられ、
前記クランプ用当接部及び前記第１当接部の少なくともいずれか一方は、前記軸線方向一方の側への前記ドローバーの運動を楔作用により前記楔部材の前記半径方向中心側への運動に変換するように前記軸線方向に対して傾けられたテーパ面状に形成され、
前記アンクランプ用当接部及び前記第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記軸線方向他方の側への前記ドローバーの運動を楔作用により前記楔部材の前記半径方向外周側への運動に変換するように前記軸線方向に対して傾けられたテーパ面状に形成されている、
ことを特徴とする工作機械の工具クランプ機構。
【請求項２】
前記クランプ用当接部及び第１当接部が、前記軸線方向に対して同一方向に傾斜して互いに面接触するテーパ面状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の工具クランプ機構。
【請求項３】
前記クランプ用当接部及び前記アンクランプ用当接部が、前記フランジ面と前記楔部材との接触位置よりも外周側の領域に互いに向かい合うように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の工具クランプ機構。
【請求項４】
前記クランプ用当接部が前記フランジ面と前記楔部材との接触位置よりも外周側の領域に配置され、前記アンクランプ用当接部は前記フランジ面と前記楔部材との接触位置よりも前記軸線方向後方でかつ前記クランプ用当接部よりも前記半径方向中心側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の工具クランプ機構。
【請求項５】
前記クランプ用当接部及び前記第１当接部の少なくともいずれか一方は、前記ドローバーの前記軸線方向後方への運動を楔作用により前記楔部材の前記半径方向中心側への運動に変換するように、前記軸線方向後方に向かうほど前記半径方向外周側に偏位するテーパ面状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具クランプ機構。
【請求項６】
前記クランプ用当接部及び前記第１当接部の少なくともいずれか一方は、前記ドローバーの前記軸線方向前方への運動を楔作用により前記楔部材の前記半径方向中心側への運動に変換するように、前記軸線方向前方に向かうほど前記半径方向外周側に偏位するテーパ面状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具クランプ機構。
【請求項７】
前記主軸の軸線方向に対する前記クランプ用当接部及び第１当接部の傾斜角は、前記プルスタッド側からの力の入力による前記楔部材の前記半径方向外周側への抜け出しを前記クランプ用当接部と前記第１当接部との間に作用する摩擦力にて阻止する自己保持作用が生じる範囲に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の工具クランプ機構。
【請求項８】
主軸の軸線方向へのドローバーの動作により、前記主軸内に挿入されたプルスタッドのフランジ面と、前記フランジ面よりも主軸の前端寄りに位置させて主軸内に設けられた楔受け部との間に楔部材を挿入して前記プルスタッドを前記軸線方向後方へ引き込むようにした工作機械の工具クランプ機構において、
前記楔部材には、前記主軸の半径方向の外周側に面したクランプ用テーパ面、及び前記半径方向の中心側に面しかつ前記クランプ用テーパ面と同一方向に傾斜するアンクランプ用テーパ面が設けられ、
前記ドローバーには、前記クランプ用テーパ面と面接触する第１テーパ面、及び前記アンクランプ用テーパ面と面接触する第２テーパ面を有する楔駆動部が前記軸線方向前方及び後方に一体に移動可能なように設けられている、ことを特徴とする工作機械の工具クランプ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、楔作用を利用して工具ホルダのプルスタッドを主軸内に引き込むようにした工作機械の工具クランプ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械の工具クランプ機構としては、主軸内に挿入されたプルスタッドの後端部をコレットで掴むとともに、そのコレットをドローバーによって主軸の後方に引き込むものが一般に使用されている。ドローバーは多数の皿ばねによって主軸の後方に付勢されており、プルスタッドはその皿ばねの力で後方に引き込まれる。そして、プルスタッドを引き込む力（以下、これをクランプ力と呼ぶ。）の伝達経路は、工具ホルダのテーパシャンクと主軸のテーパ穴との接触部分を前端とし、そこからドローバーの後端部へ大きく回り込んだループを描いている。
【０００３】
ところで、クランプ力の伝達経路が大きなループを描くと加工時のびびり安定限界が低下し、重切削に対する主軸系の安定性が低下する。クランプ力が皿ばねの力に依存しているので、工具に作用する引き抜き力によるクランプの緩みを防止するためにはばね定数がより大きな皿ばねを用いる必要が生じる。この場合、大きな引き込み力が細長いドローバーに作用することになり、剛性及び強度に関して不利である。
【０００４】
特許文献１に記載されたクランプ機構では、主軸内に挿入されたプルスタッドのフランジ面と、そのフランジ面よりも主軸の前端寄りの位置にて主軸内に固定されたコレットオープナーの楔受け部との間に楔部材（コレット）を押し込んでプルスタッドを主軸の後方に引き込んでいる。このようなクランプ機構によれば、プルスタッドよりも前側（主軸の前端側）の領域において、プルスタッドと主軸との間に楔部材及びコレットオープナーが入り込んでクランプ力の伝達経路が形成される。従って、クランプ力の伝達経路のループをプルスタッドよりも前側の範囲で閉じることができる。
【特許文献１】特開平１０−５８２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載のクランプ機構は次のような問題を含んでいる。
（１）楔部材の後端部をプルスタッドよりも主軸の後方に突出させ、その突出部分をコレットホルダのテーパ面と接触させ、そのコレットホルダを皿ばねにて主軸前方に付勢することにより、楔部材を半径方向外周側へ駆動してプルスタッドの引き込みを解除している。すなわち、ドローバーが前方に移動して楔部材の押し込みが解除されると、コレットホルダが皿ばねの力を受けて楔部材の後端部を前方に押し込み、その押し込み力がテーパ面を経て楔部材に半径方向外周側への力として作用して楔部材が半径方向外周側へ移動するようにしている。このような構造とした場合、楔部材がプルスタッドと楔部材との接触位置に対して主軸後方へ比較的大きく離れた位置で半径方向外周側へ押されるので、楔部材にモーメントが作用する。その結果として、プルスタッドの引き込みを解除する際の楔部材の移動が円滑に行えないおそれがある。
（２）ドローバーの先端に取り付けられて楔部材を半径方向中心側に押し込むシリンダケースが楔部材の外周のテーパ面と線接触している。その接触部分に応力集中が発生し易くてクランプ力を大きく取ることができない。
（３）楔部材の半径方向中心側への移動と半径方向外周側への移動とをそれぞれ別部品にて行うため、部品点数が増加し、機構の複雑化による組み立て工数の増加、信頼性の低下等の不都合が避けられない。
【０００６】
そこで、本発明は、クランプ力の伝達経路のループを短くでき、しかも、従来よりも簡素な構成で確実に楔部材を駆動できる信頼性の高い工具クランプ機構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】
【０００７】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００８】
本発明の工具クランプ機構（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）は、主軸（１）の軸線方向へのドローバー（１２）の動作により、前記主軸内に挿入されたプルスタッド（５）のフランジ面（５ｂ）と、前記フランジ面よりも主軸の前端寄りに位置させて主軸内に設けられた楔受け部（１３）との間に楔部材（１１）を挿入して前記プルスタッドを前記軸線方向後方へ引き込むようにした工作機械の工具クランプ機構において、前記楔部材には、前記主軸の半径方向の外周側から当接可能なクランプ用当接部（１１ｃ）、及び前記半径方向の中心側から当接可能なアンクランプ用当接部（１１ｄ）が設けられ、前記ドローバーには、前記クランプ用当接部に対して前記半径方向外周側から当接する第１当接部（１７ａ）、及び前記アンクランプ用当接部に対して前記半径方向中心側から当接する第２当接部（１７ｂ）を有する楔駆動部（１７）が前記軸線方向前方及び後方に一体に移動可能に設けられ、前記クランプ用当接部及び前記第１当接部の少なくともいずれか一方は、前記主軸の軸線方向一方の側への前記ドローバーの運動を楔作用により前記楔部材の前記半径方向中心側への運動に変換するように前記軸線方向に対して傾けられたテーパ面状に形成され、前記アンクランプ用当接部及び前記第２当接部の少なくともいずれか一方は、前記主軸の軸線方向他方の側への前記ドローバーの運動を楔作用により前記楔部材の前記半径方向外周側への運動に変換するように前記軸線方向に対して傾けられたテーパ面状に形成されている、ことにより上述した課題を解決する。
【０００９】
このクランプ機構によれば、ドローバーを主軸の軸線方向の一方の側に移動させると、楔駆動部の第１当接部によってクランプ用当接部が半径方向中心側に押し込まれ、それにより楔部材がプルスタッドのフランジ面と主軸側の楔受け部との間に押し込まれてプルスタッドが主軸の軸線方向後方へ引き込まれる。楔部材は主軸側の楔受け部とプルスタッドのフランジ面との間に位置するので、クランプ力の伝達経路が描くループをプルスタッドのフランジ面よりも前方の範囲で閉じることができる。従って、主軸系のびびり安定限界を向上させることができる。
【００１０】
一方、ドローバーを主軸の軸線方向の他方の側に移動させると、楔駆動部の第２当接部によってアンクランプ用当接部が半径方向外周側に押し込まれ、それにより楔部材が半径方向外周側に後退してプルスタッドの引き込みが解除される。このように、ドローバーに設けた楔駆動部を楔部材と接触させながらドローバーの動作によって楔部材を半径方向外周側へ駆動するようにしたので、楔部材を確実に半径方向外周側へ後退させることができる。
【００１１】
さらに、楔部材の半径方向中心側及び外周側への駆動をドローバーの先端の楔駆動部にて行うようにしたので、部品点数が減少し、機構が簡素化される。そのため、組み立て工数が減少し、信頼性が向上する。
【００１２】
本発明のクランプ機構においては、前記クランプ用当接部及び第１当接部が、前記軸線方向に対して同一方向に傾斜して互いに面接触するテーパ面状に形成されてもよい。この場合には、楔駆動部の第１当接部と楔部材のクランプ用当接部とが面接触するので、プルスタッドを引き込んだ状態において楔部材と楔駆動部との接触部分に応力集中が生じ難く、大きなクランプ力を与えることができる。
【００１３】
前記クランプ用当接部及び前記アンクランプ用当接部が、前記フランジ面と前記楔部材との接触位置よりも外周側の領域に互いに向かい合うように配置されてもよい（図２及び図６）。この場合には、楔部材をフランジ面の外周側にコンパクトにまとめることができ、ドローバーから楔部材へのクランプ用の駆動力又はアンクランプ用の駆動力の入力により、半径方向以外の方向への楔部材の動作を抑えるのに都合がよい。
【００１４】
一方、前記クランプ用当接部が前記フランジ面と前記楔部材との接触位置よりも外周側の領域に配置され、前記アンクランプ用当接部は前記フランジ面と前記楔部材との接触位置よりも前記軸線方向後方でかつ前記クランプ用当接部よりも前記半径方向中心側に配置されてもよい（図５）。この場合には、楔部材の半径方向外周側への拡大を抑えることができる。従って、主軸の内径が制限されている場合に好適である。
【００１５】
前記クランプ用当接部及び前記第１当接部の少なくともいずれか一方は、前記ドローバーの前記軸線方向後方への運動を楔作用により前記楔部材の前記半径方向中心側への運動に変換するように、前記軸線方向後方に向かうほど前記半径方向外周側に偏位するテーパ面状に形成されてもよい（図２及び図６）。この場合には、ドローバーを主軸の後方へ動作させることによりプルスタッドを主軸内に引き込んで拘束することができる。
【００１６】
また、前記クランプ用当接部及び前記第１当接部の少なくともいずれか一方は、前記ドローバーの前記軸線方向前方への運動を楔作用により前記楔部材の前記半径方向中心側への運動に変換するように、前記軸線方向前方に向かうほど前記半径方向外周側に偏位するテーパ面状に形成されてもよい（図６）。この場合には、ドローバーを主軸の前方に押し出すように動作させることによりプルスタッドを主軸内に引き込んで拘束することができる。
【００１７】
前記クランプ用当接部及び第１当接部がいずれもテーパ面状に形成される場合において、前記主軸の軸線方向に対する前記クランプ用当接部及び第１当接部の傾斜角は、前記プルスタッド側からの力の入力による前記楔部材の前記半径方向外周側への抜け出しを前記クランプ用当接部と前記第１当接部との間に作用する摩擦力にて阻止する自己保持作用が生じる範囲に設定されていることが望ましい。この場合には、楔部材を半径方向中心側へ駆動してプルスタッドを主軸内に引き込んだ後は、ドローバーから楔部材へクランプ力を継続して作用させなくてもプルスタッドを主軸内に強固に引き込んだ状態を維持することができる。これにより、クランプの信頼性、安定性が向上する。
【００１８】
また、本発明の工具クランプ機構（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）は、主軸（１）の軸線方向へのドローバー（１２）の動作により、前記主軸内に挿入されたプルスタッド（５）のフランジ面（５ｂ）と、前記フランジ面よりも主軸の前端寄りに位置させて主軸内に設けられた楔受け部（１３）との間に楔部材（１１）を挿入して前記プルスタッドを前記軸線方向後方へ引き込むようにした工作機械の工具クランプ機構において、前記楔部材には、前記主軸の半径方向の外周側に面したクランプ用テーパ面（１１ｃ）、及び前記半径方向の中心側に面しかつ前記クランプ用テーパ面と同一方向に傾斜するアンクランプ用テーパ面（１１ｄ）が設けられ、前記ドローバーには、前記クランプ用テーパ面と面接触する第１テーパ面（１７ａ）、及び前記アンクランプ用テーパ面と面接触する第２テーパ面（１７ｂ）を有する楔駆動部（１７）が前記軸線方向前方及び後方に一体に移動可能に設けられたものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のクランプ機構によれば、主軸の楔受け部とプルスタッドのフランジ面との間に楔部材を押し込んでプルスタッドを主軸内に引き込むようにしたので、クランプ力の伝達経路が描くループをプルスタッドのフランジ面よりも前方の範囲で閉じることができ、それにより主軸系のびびり安定限界を向上させることができる。しかも、楔部材のクランプ時の駆動及びアンクランプ時の駆動を、いずれもドローバーに設けた楔駆動部にて行うようにしたので、ドローバーの軸線方向への往復運動により、楔部材を半径方向内外へ確実に駆動して、クランプ機構の安定性、信頼性を高めることができる。さらに、楔部材の半径方向中心側及び外周側への駆動をドローバーの楔駆動部にて行うようにしたので、部品点数が減少して機構の構成が簡素化され、そのため、組み立て工数が減少し、信頼性が向上する。さらに、楔部材のクランプ用当接部と楔駆動部の第１当接部とを面接触させる場合には、これらの接触部分への応力集中を抑え、より大きなクランプ力を与えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明のクランプ機構の第１の実施の形態を示している。周知のように主軸１の前端にはテーパ穴２が形成されている。テーパ穴２から工具ホルダ３のテーパシャンク４が挿入されてプルスタッド５がクランプ機構１０Ａにて主軸１の後方（図１の左方）に引き込まれることにより、テーパ穴２とテーパシャンク４とが密着して工具ホルダ３が主軸１に同軸的に装着される。
【００２１】
クランプ機構１０Ａは、主軸１の軸線を取り囲むように配置された複数の楔部材１１…１１と、それらの楔部材１１を主軸１の半径方向に駆動するためのドローバー１２とを備えている。ドローバー１２は不図示のばね手段（例えば皿ばね）により主軸１の後方に付勢され、油圧シリンダ等の駆動手段によりばね手段に抗して主軸１の前方に押し込み駆動される。このようなドローバー１２の駆動に拘わる構成は従来のクランプ機構と同様でよい。
【００２２】
図２はそのクランプ機構１０Ａの詳細を示す。但し、図２は主軸１の軸線ＡＸを境界とする半断面図であり、（ａ）はクランプ時を、（ｂ）はアンクランプ時をそれぞれ示している。主軸１の内面には、プルスタッド５の後端の拡大部５ａに設けられたフランジ面５ｂよりも前方に位置させて楔受け面（楔受け部）１３が設けられており、楔部材１１はその楔受け面１３に沿って半径方向に移動可能である。主軸１の内周面には、アンクランプ時の楔部材１１を受け入れるための逃げ溝１ａが形成されている。なお、図３に示すように、楔部材１１は主軸１の周方向に複数（図では６個）設けられている。楔部材１１同士の間にはスペーサ１４…１４が配置される。楔部材１１…１１はそれらの外周に装着される保持リング１５によってリング状に束ねられる。これらの楔部材１１，スペーサ１４及び保持リング１５によりクランプリング１６が構成される。なお、図３（ａ）はクランプリング１６の軸線方向断面図、（ｂ）及び（ｃ）は軸線方向からの正面図であって、（ｂ）はクランプ時を、（ｃ）はアンクランプ時の様子をそれぞれ示している。アンクランプ時において、クランプリング１６の中心にはプルスタッド５の拡大部５ａが通過可能な大きさの中心孔１６ａが生じる。保持リング１５はゴム等の弾性材料、又はコイルばねにて構成される。
【００２３】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、楔部材１１にはプルスタッド５のフランジ面５ｂと面接触するテーパ面状の工具保持面１１ａと、楔受け面１３と面接触する拘束面１１ｂとが設けられている。楔受け面１３は主軸１の軸線ＡＸと直交し、工具保持面１１ａはプルスタッド５のフランジ面５ｂと同様に半径方向外周側から中心側に向かうほど主軸１の前方に偏位するテーパ面状に形成されている。従って、楔受け面１３に沿って楔部材１１を半径方向中心側に押し込むとフランジ面５ｂと工具保持面１１ａとが接触してプルスタッド５が主軸１の後方に引き込まれる。
【００２４】
さらに、楔部材１１の工具保持面１１ａよりも外周側の部分には、主軸１の半径方向外周側に面するクランプ用テーパ面（クランプ用当接部）１１ｃと、主軸１の半径方向中心側に面するアンクランプ用テーパ面（アンクランプ用当接部）１１ｄとが互いに向かい合うようにして形成されている。これらのテーパ面１１ｃ、１１ｄは主軸１の軸線方向後方に向かうほど半径方向外周側に偏位するように傾けられている。主軸１の軸線ＡＸに対する各テーパ面１１ｃ、１１ｄの傾斜角αは同一である。但し、楔部材１１がアンクランプ時に半径方向外側へ十分移動できればテーパ面１１ｃ、１１ｄの傾斜角αは必ずしも等しく設定する必要はなく、アンクランプ用テーパ面１１ｄの傾斜角αをクランプ用テーパ面１１ｃの傾斜角αよりも大きく設定してもよい。
【００２５】
一方、ドローバー１２の先端には楔部材１１を半径方向に駆動するための楔駆動部１７が一体に設けられている。楔駆動部１７には、楔部材１１のクランプ用テーパ面１１ｃに半径方向外周側から当接する第１テーパ面（第１当接部）１７ａと、アンクランプ用テーパ面１１ｄに半径方向中心側から当接する第２テーパ面（第２当接部）１７ｂとが設けられている。軸線ＡＸに対する第１テーパ面１７ａ及び第２テーパ面１７ｂの傾斜角は、楔部材１１のテーパ面１１ｃ、１１ｄの傾斜角αと同じである。これにより、第１テーパ面１７ａはクランプ用テーパ面１１ｃと面接触し、第２テーパ面１７ｂはアンクランプ用テーパ面１１ｄと面接触することができる。
【００２６】
楔駆動部１７はドローバー１２の先端部を切削加工して設けることができる。あるいは、楔駆動部１７をドローバー１２とは別部品としてひとまず製造し、その製造された楔駆動部１７をドローバー１２の先端にねじ等の固定手段を用いて固定することにより、楔駆動部１７をドローバー１２と一体化してもよい。要するに、楔駆動部１７はドローバー１２と一体的に主軸１の軸線ＡＸの方向に移動できればよい。
【００２７】
以上のように構成されたクランプ機構１０Ａにおいては、ドローバー１２を主軸１の前方に駆動すると図２（ｂ）に示すように第２テーパ面１７ｂとアンクランプ用テーパ面１１ｄとが接して楔部材１１が半径方向外周側に駆動される。これにより、クランプリング１６の中心孔１６ａが広がってプルスタッド５の拡大部５ａの抜き差しが可能となる。一方、ドローバー１２を主軸１の後方に引き込んだ場合には図２（ａ）に示すように第１テーパ面１７ａがクランプ用テーパ面１１ｃを押し込むために楔部材１１が半径方向中心側に駆動される。これにより、楔部材１１がフランジ面５ｂと楔受け面１３との間に入り込み、プルスタッド５が後方に引き込まれる。このときのクランプ力のループＬＰはプルスタッド５よりも主軸１の前方の領域で閉じる。従って、びびり安定限界が向上する。
【００２８】
図４はプルスタッド５を引き込む力Ｆaz（図２（ａ）参照）とドローバー１２の引き込み力Ｆeとの比（Ｆaz／Ｆe）として定義される増力率と、傾斜角（くさび角）αとの関係を演算によって求めた結果を示している。この図から明らかなように、主軸１の軸線ＡＸと直交する方向に対するプルスタッド５のフランジ面５ｂの傾斜角βを一定に保持した場合、傾斜角αが小さいほど増力率を大きくすることができる。特に、傾斜角αを２０°以下、好ましくは１５°以下に設定することにより、増力率を比較的大きくできることが判る。
【００２９】
さらに、傾斜角αは楔部材１１の自己保持作用、つまりはプルスタッド５側からフランジ面５ｂと工具保持面１１ａとの間に外力が作用してもクランプ用テーパ面１１ｃと第１テーパ面１７ａとの間の摩擦力により楔部材１１が抜け出すことなくクランプ状態が保持される作用が得られる範囲の角度（例えば５°）に設定することがより好ましい。
【００３０】
楔受け面１３はフランジ面５ｂと反対方向に傾斜するテーパ面、つまり、半径方向中心側に向かうほど主軸１の後方に偏位するテーパ面に形成してもよい。このように楔受け面１３に傾斜を設ける場合には第１テーパ面１７ａによる押し込み力に伴って楔部材１１に発生するモーメントＭｃ（図２）による楔部材１１の回転を抑えることができる。このような回転モーメントＭｃを放置すると、主軸１の回転に伴って楔部材１１に作用する遠心力と相俟って楔部材１１が傾き、増力率が低下する傾向がある。従って、特に高速回転に対応させる場合には回転モーメントＭｃによる楔部材１１の傾きを抑える対策が有効である。傾斜角βを小さく（例えば５°程度）することによっても回転モーメントＭｃに対して同様の効果を得ることができる。
【００３１】
図５は本発明の第２の実施の形態のクランプ機構１０Ｂに関する図２と同様の半断面図であり、（ａ）はクランプ時を、（ｂ）はアンクランプ時をそれぞれ示している。このクランプ機構１０Ｂは、楔部材１１のアンクランプ用テーパ面１１ｄが、工具保持面１１ａよりも主軸１の軸線方向後方でかつクランプ用テーパ面１１ｃよりも半径方向中心側の位置に形成されている点において図２のクランプ機構１０Ａと異なる。楔駆動部１７の第２テーパ面１７ｂもアンクランプ用テーパ面１１ｄに合わせてその位置が変更される。このような構成によれば、主軸１の半径方向外周側への楔部材１１の拡大を抑え、主軸１の内周への逃げ溝１ａ（図２参照）の加工を不要とすることができる。さらに、図５の例では、アンクランプ時の楔部材１１のガタツキを防止するため、主軸１の内周には楔部材１１の外周を楔受け面１３上に拘束するための保持リング１８を設けている。保持リング１８には殆ど荷重が加わらないので、例えば樹脂等の剛性の低い材料で保持リング１８を形成してもよい。保持リング１８の取り付け方法としては、例えば保持リング１８を弾性変形させた状態で主軸１内の取付位置まで挿入し、その取付位置で保持リング１８を元の形状に復元させる方法が使用できる。
【００３２】
上記以外の部分に関して、図５のクランプ機構１０Ｂは図２のクランプ機構１０Ａと同様である。
【００３３】
図６は本発明の第３の実施の形態のクランプ機構１０Ｃに関する図２と同様の半断面図であり、（ａ）はクランプ時を、（ｂ）はアンクランプ時をそれぞれ示している。このクランプ機構１０Ｃは、クランプ用テーパ面１１ｃ及びアンクランプ用テーパ面１１ｄの傾斜方向を図２のものと反対に設定することにより、ドローバー１２の動作方向と楔部材１１の動作方向との関係を変更したものである。すなわち、図６のクランプ機構１０Ｃにおいて、クランプ用テーパ面１１ｃ及びアンクランプ用テーパ面１１ｄは、いずれも主軸１の軸線方向前方に向かうほど半径方向外周側に偏位するテーパ面状に形成されている。このため、ドローバー１２の軸線方向前方への運動により楔部材１１が押し込まれてプルスタッド５が後方に引き込まれ、ドローバー１２の軸線方向後方への運動により楔部材１１が半径方向外周側へ移動してプルスタッド５の引き込みが解除される。上記以外の部分に関して、図６のクランプ機構１０Ｃは図２のクランプ機構１０Ａと同様である。図６の構造によれば、ドローバー１２を前方に駆動するほどクランプが進行しつつ楔駆動部１７の第１テーパ面１７ａとクランプ用テーパ面１１ｃとの接触面積が増加することになる。従って、クランプ状態における楔部材１１と楔駆動部１７との接触面積を図２，図５の例よりも大きく確保することができる。
【００３４】
なお、図６ではクランプ用テーパ面１１ｃとアンクランプ用テーパ面１１ｄとを互いに向かい合うように設けたが、図５と同様にアンクランプ用テーパ面１１ｄを工具保持面１１ａよりも後方かつクランプ用テーパ面１１ｃよりも半径方向中心側に設けてもよい。
【００３５】
本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の形態にて実施してよい。例えば、クランプ用当接部及び第１当接部を同一傾斜角のテーパ面１１ｃ，１７ａに形成して面接触させる構成に代え、いずれか一方の当接部を突起形状等に形成して両当接部を線接触させてもよい。アンクランプ用当接部及び第２当接部についても、これらをテーパ面１１ｄ，１７ｂに形成して面接触させる構成に代え、いずれか一方の当接部を突起形状等に形成して両当接部を線接触させてもよい。但し、クランプ用当接部及び第１当接部に関しては、応力集中を避けるためになるべく面接触させることが望ましい。
【００３６】
本発明において、主軸のテーパ穴は、ＨＳＫ，ＮＣ５のように自己保持作用が生じる規格によるものでもよいし、ＢＴシャンクのように自己保持作用が生じない規格によるものでもよい。自己保持作用が生じる主軸テーパ穴を採用した場合、プルスタッドの傾斜角βを大きくしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態のクランプ機構の軸線方向断面図。
【図２】図１のクランプ機構の詳細を示す図。
【図３】図２のクランプ機構で使用するクランプリングの構成を示す図。
【図４】図２のクランプ機構による傾斜角α、βと増力率との関係を示す図。
【図５】第２の実施の形態のクランプ機構の詳細を示す図。
【図６】第３の実施の形態のクランプ機構の詳細を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１  主軸
２  テーパ穴
３  工具ホルダ
４  テーパシャンク
５  プルスタッド
５ｂ  フランジ面
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  クランプ機構
１１  楔部材
１１ａ  工具保持面
１１ｂ  拘束面
１１ｃ  クランプ用テーパ面（クランプ用当接部）
１１ｄ  アンクランプ用テーパ面（アンクランプ用当接部）
１２  ドローバー
１３  楔受け面（楔受け部）
１４  スペーサ
１５  保持リング
１６  クランプリング
１７  楔駆動部
１７ａ  第１テーパ面（第１当接部）
１７ｂ  第２テーパ面（第２当接部）
１８  保持リング
ＡＸ  主軸の軸線
【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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