(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材に形成した外周面と、前記外周面を取り囲むように第２の部材に形成した内周面と、前記外周面および前記内周面の間に位置する可撓性の筒状部を備えていると共に前記第２の部材に固定されたブレーキリングと、このブレーキリングと前記内周面の間に形成された圧力室とを有し、前記圧力室に作用する流体圧力によって前記ブレーキリングを前記外周面に押しつけて、前記第１及び第２の部材のクランプ状態を形成するクランプ機構において、
前記ブレーキリングは、前記筒状部の一方の開口縁から半径方向の外側に広がった環状ダイヤフラムと、この環状ダイヤフラムの外周縁に連続している取り付け用フランジとを備えており、当該取り付け用フランジが前記第２の部材に固定されていることを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記可撓性の筒状部は、その軸線方向に間隔を開けて形成した２条の環状凸部を備えており、これらの環状凸部の間に位置する当該筒状部の部分に、流体圧力が作用することを特徴とするクランプ機構。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ブレーキリングの可撓性の筒状部および環状ダイヤフラムの表面には、ショットピーニングが施されていることを特徴とするクランプ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、割り出し盤においてテーブル軸をクランプおよびアンクランプ状態に切り換えるために用いられるクランプ機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５には、割り出し盤等に用いられている油圧式のクランプ機構の例を示してある。このクランプ機構１００は、リング状のテーブル軸１０１と、同心状に配置されたリング状のテーブルハウジング１０２の間に構成されており、テーブルハウジング１０２に形成した油圧供給路１０３を介して外部から油圧が供給されると、テーブル軸１０１をテーブルハウジング１０２の側にクランプし、油圧が解除されると、テーブル軸１０１を再びアンクランプ状態に戻すように構成されている。
【０００３】
図６にはクランプ機構１００を拡大して示してある。クランプ機構１００はブレーキリング１１０を備えており、このブレーキリング１１０は、テーブルハウジング１０２の環状端面１０４に締結固定された環状の取り付け用フランジ１１１と、この取り付け用フランジ１１１の内周縁端１１２から、中心軸線１０１ａの方向に延びている可撓性の円筒部１１３とを備えている。
【０００４】
可撓性の円筒部１１３は、テーブル軸１０１の円形外周面１０５を僅かの隙間を保って同心状に取り囲んでいる。また、この可撓性の円筒部１１３の外周を取り囲んでいるテーブルハウジング１０２の内周面には、左右一対のＯリング１０６、１０７が装着されており、これらのＯリング１０６、１０７と、これらＯリングの間のテーブルハウジング内周面１０８と、可撓性の円筒部１１３とによって、油圧室（圧力室）１２０が区画形成されている。この油圧室１２０に対しては、内周面１０８に開口している油圧供給路１０３を介して外部から油圧の印加および開放を行うことが可能となっている。可撓性の円筒部１１３の中心軸線方向の両側には、それぞれオイルシール１２１、１２２が装着されている。
【０００５】
油圧供給路１０３を介して外部から油圧を油圧室１２０に加えると、ブレーキリング１１０の可撓性の円筒部１１３における油圧室１２０を区画している受圧部分が半径方向の内側に撓む。この結果、可撓性の円筒部１１３がテーブル軸１０１の外周面１０５に押しつけられるので、当該可撓性の円筒部１１３を介して、テーブル軸１０１はテーブルハウジング１０２の側にクランプされた状態となる。油圧を開放すると、可撓性の円筒部１１３が弾性復帰するので、テーブル軸１０１は再びアンロック状態に復帰する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のブレーキリング１１０においては、クランプ状態において、その可撓性の円筒部１１３に応力集中が発生し、疲労破壊が起こり易いという問題点がある。図４（Ａ）には、クランプ状態において所定のトルクをテーブル軸に加えた状態においてブレーキリング１１０の各部分の応力分布を解析した例を示してある。この応力分布曲線Ｉにおける各点Ａ〜Ｆは、それぞれ、図４（Ｂ）に示すブレーキリング１１０の各点Ａ〜Ｆに対応している。
【０００７】
この応力分布曲線Ｉから分かるように、可撓性の円筒部１１３におけるＯリングによって支持されている点Ｄ、Ｅにおいて最も大きな応力集中が見られる。また、円筒部１１３における取り付け用フランジ１１１の内周縁端１１２への取り付き端に対応する点Ｂにおいて、次に大きな応力集中が見られる。これに対して、点Ｂと点Ｄの間においては応力値が大きく低下しており、また、点Ｄと点Ｅの間の部分、すなわち、油圧が作用する部分ではほぼ同一の応力が現れている。さらに、点Ｂから、取り付け用フランジ１１１の他方の内周縁端Ａに向けて応力が急激に低下しており、同様に、点Ｅから円筒部１１３の先端縁Ｆに向けて応力が急激に低下している。
【０００８】
本発明の課題は、このようなブレーキリングの応力分布状態に着目し、疲労破壊が起こらず、耐久性のあるブレーキリングを備えたクランプ装置を提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、第１の部材に形成した外周面と、前記外周面を取り囲むように第２の部材に形成した内周面と、前記外周面および前記内周面の間に位置する可撓性の筒状部を備えていると共に前記第２の部材に固定されたブレーキリングと、このブレーキリングと前記内周面の間に形成された圧力室とを有し、前記圧力室に作用する流体圧力によって前記ブレーキリングを前記外周面に押しつけて、前記第１および第２の部材のクランプ状態を形成するクランプ装置において、前記ブレーキリングを次の構成としたことを特徴としている。
【００１０】
すなわち、本発明によるブレーキリングは、前記筒状部の一方の開口縁から半径方向の外側に広がった環状ダイヤフラムと、この環状ダイヤフラムの外周縁に連続している取り付け用フランジとを備えており、当該取り付け用フランジが前記第２の部材に固定されていることを特徴としている。
【００１１】
この構成のブレーキリングでは、環状ダイヤフラムが可撓性の円筒部の変形に追従して撓むことにより、可撓性の円筒部に発生する応力集中を緩和でき、また、発生する最大応力を低減でき、さらには、応力分布をなだらかにすることができる。この結果、ブレーキリングの疲労破壊を防止でき、その耐久性も向上する。
【００１２】
ここで、前記可撓性の筒状部には、その軸線方向に間隔を開けて形成した２条の環状凸部を形成し、これらの環状凸部の間に位置する当該筒状部の部分に、流体圧力を作用させることが望ましい。このように最大応力が発生する部分の肉厚を厚くすることにより、当該部分に発生する応力を低減できる。よって、ブレーキリングに発生する最大応力値を低減できる。
【００１３】
一方、前記ブレーキリングの可撓性の筒状部および環状ダイヤフラムの表面（一方の表面、あるいは両面）に、ショットピーニングを施せば、これらの部分の疲労強度を改善できるので好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を適用した油圧式クランプ装置を説明する。
【００１５】
図１には、本例のクランプ機構の概略構成を示してある。このクランプ機構１は、例えば、図５、６に示す割り出し盤のクランク機構として用いることができる。
【００１６】
クランプ機構１は、第１の部材、例えば割り出し盤のテーブル軸２に形成した円形の外周面３を備えている。また、第２の部材、例えば割り出し盤のテーブルハウジング４に形成した内周面５を備えており、この内周面５は、同心状態でテーブル軸２の外周面３を取り囲んでいる。さらには、ブレーキリング６を備えており、このブレーキリング６は、可撓性の円筒部７と、この可撓性の円筒部７の一端開口縁から半径方向の外側に広がっている環状のダイヤフラム８と、このダイヤフラム８の外周縁に連続している環状の取り付け用フランジ９とを備えている。
【００１７】
ブレーキリング６の可撓性の円筒部７は、僅かの隙間を開けて、テーブル軸２の外周面３に対峙している。また、この円筒部７は全体としては一定の肉厚とされているが、その両端開口に隣接した部位には、断面形状が台形状となるように半径方向の外方に突出した厚肉の環状凸部７１、７２が形成されている。この環状凸部７１、７２に対峙しているテーブルハウジング４の内周面５の部位には、それぞれ、所定の深さの矩形断面の環状溝４１、４２が刻まれており、各環状溝内には、Ｏリング１１、１２が装着されている。各Ｏリング１１、１２は、テーブルハウジング４の環状溝４１、４２の表面に接触していると共に、プレーキリング６の可撓性の円筒部７における環状凸部７１、７２の表面に接触しており、これによって、内周面５と円筒部７の間には油圧室１３が区画形成されている。この油圧室１３には、テーブルハウジング４に形成されている油圧供給路４３が連通している。
【００１８】
一方、ブレーキリング６の取り付け用フランジ９は、テーブルハウジング４に形成した環状端面４４に対して（一点鎖線で示す）締結ボルト等によって締結固定されている。
【００１９】
この構成のクランプ機構１において、油圧室１３に油圧を加えると、可撓性の円筒部７では、図において想像線で示すように、環状凸部７１、７２の間の受圧部７３が半径方向の内側に撓み、内側のテーブル軸外周面３に押しつけられる。この結果、テーブル軸２はテーブルハウジング４の側にクランプされた状態になる。クランプ状態になった後はテーブル軸２に一定のトルクを掛けて、そのクランプ状態を保持する。クランプを解除するためには、まず、トルクを解除し、次に、油圧を開放する。この結果、円筒部７の受圧部７３が弾性復帰するので、テーブル軸２は再びアンクランプ状態に戻る。
【００２０】
この構成のクランプ機構１によりクランプ状態を形成した場合において、そのブレーキリング６に発生する応力分布を解析した。図３（Ａ）には得られた応力分布曲線を示してある。この応力分布曲線ＩＩの各点Ａ〜Ｆは、それぞれ、図３（Ｂ）に示すブレーキリング６の各点Ａ〜Ｆに対応している。
【００２１】
この応力分布曲線ＩＩを、従来のブレーキリングの応力分布曲線Ｉ（図４参照のこと）と比較すると明らかなように、全体的に発生応力が低減されている。また、最大応力が発生する点Ｄ、Ｅの値が大幅に低減されている。さらには、円筒部７から取り付け用フランジ９までの間において応力集中が見られず、全体として応力分布がなだらかになっている。
【００２２】
従って、本例のブレーキリング６は、従来の構成のブレーキリングに比べて、疲労破壊が起こりにくく、耐久性が改善される。
【００２３】
ここで、本例のブレーキリング６において、その円筒部７およびダイヤフラム８の表面にショットピーニングを施せば、それらの疲労強度を高めることができるので好ましい。ショットピーニングはこれらの部分の片面あるいは両面に施すことができる。
【００２４】
なお、本例では、円筒部７に二条の環状凸部７１、７２を形成してあるが、これを省略した場合においても、従来のブレーキリングに比べて、応力分布がなだらかになり、最大応力も低減されることが確認された。
【００２５】
次に、図２を参照して、本発明によるブレーキリング６における各部分の望ましい寸法について説明する。本発明者らの実験等によれば、ブレーキリング６の円筒部７およびダイヤフラム８の各寸法として次の範囲が望ましいことが分かった。
【００２６】
まず、円筒部７の受圧部７３の厚さｔ１は、当該円筒部７の内径ΦＤ１の０．２〜０．５％の範囲とすることが望ましい。
【００２７】
この円筒部７に形成した環状凸部７１、７２の厚さｔ２は、受圧部７３の厚さｔ１の１．５倍以上の厚さとすることが望ましい。さらには、１．５〜２倍とすることが望ましい。
【００２８】
この環状凸部７１、７２の台形断面形状における上低の長さｌは、厚さｔ１の４倍以上とすることが望ましい。さらには、４〜８倍の範囲内とすることが望ましい。
【００２９】
この環状凸部７１、７２の台形断面形状における両側の傾斜角度については、受圧部７３の側の傾斜角度をθｂとし、反対側の傾斜角度をθａとすると、角度θａを角度θｂ以上とし、且つ、角度θａを７〜２０度の範囲内とし、角度θｂを５〜２０度の範囲内とすることが望ましい。さらには、角度θａを７〜１１度の範囲内とし、角度θｂを５〜９度の範囲内とすることが望ましい。
【００３０】
取り付け用フランジ９の内径ΦＤ２は、円筒部７の内径ΦＤ１の１０５〜１３０％の範囲とすることが望ましい。換言すると、これらの径差分の幅を備えた環状のダイヤフラム８を設けることが望ましい。
【００３１】
ダイヤフラム８と円筒部７の境界部分である湾曲部分の断面形状は、その凹側の曲線の曲率半径Ｒ１を受圧部の厚さｔ１の２倍以上、好ましくは２〜３倍の範囲内の値とし、その凸側の曲線の曲率半径Ｒ２を受圧部の厚さｔ１の２倍以上、好ましくは３〜４倍の範囲内の値とし、且つ、Ｒ１をＲ２以上の値とすることが望ましい。
【００３２】
なお、以上の説明においては、円筒部７に形成した環状凸部７１、７２は台形状断面としてあるが、円弧状に盛り上がった断面形状としてもよい。また、半径方向の内方に突き出た突起としてもよい。
【００３３】
また、上記の説明は油圧を用いたクランプ機構の例であるが、油圧以外の流体圧を利用することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のクランプ機構では、そのブレーキリングにおける可撓性の円筒部と、固定側の部材に取り付けられている取り付け用フランジとの間のダイヤフラムを形成した構成を採用している。このダイヤフラムにより円筒部の撓み時に発生する応力分布を全体としてなだらかにでき、また、応力集中も緩和できる。よって、ブレーキリングの疲労破壊を防止でき、またブレーキリングの耐久性も向上する。
【００３５】
また、本発明では、ブレーキリングの円筒部における最大応力発生部分に環状凸部を形成してあるので、当該部分に発生する応力を大幅に低減できる。この結果、ブレーキリングの疲労破壊を確実に防止でき、その耐久性も一層向上させることができる。
【００３６】
さらに、本発明では、ブレーキリングの撓み部分である円筒部およびダイヤフラムの表面にショットピーニングを施すようにしているので、それらの疲労強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したクランプ機構の概略構成図である。
【図２】図１のクランプ機構のブレーキリングの各部分の望ましい形状を説明するための説明図である。
【図３】図１のクランプ機構のブレーキリングの撓み部分の断面形状を示す説明図、およびその応力分布曲線を示すグラフである。
【図４】従来のクランプ機構のブレーキリングの撓み部分の断面形状を示す説明図、およびその応力分布曲線を示すグラフである。
【図５】従来のクランプ機構を備えた割り出し盤の主要部分を示す概略断面図である。
【図６】図５のクランプ機構を拡大して示す拡大図である。
【符号の説明】
１  クランプ機構
２  テーブル軸（第１の部材）
３  テーブル軸の外周面
４  テーブルハウジング（第２の部材）
５  テーブルハウジングの内周面
６  ブレーキリング
７  可撓性の円筒部
７１、７２  環状凸部
７３  受圧部
８  ダイヤフラム
９  取り付け用フランジ
１１、１２  Ｏリング
１３  油圧室
４３  油圧供給路
【図１】
0004093652.tif 000002
【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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