專利名稱：機(jī)床用的加工用頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)床用的加工用頭，更詳細(xì)地，涉及使用于5軸加工機(jī) (同時可控制5軸的加工機(jī))或多面加工機(jī)等的復(fù)合加工機(jī)(機(jī)床)的具備轉(zhuǎn)位機(jī) 構(gòu)的加工用頭。
背景技術(shù)：
圖7，作為上述復(fù)合加工機(jī)的一例，表示龍門銑床l。這種龍門銑床l，包 括在床4上付設(shè)的左右圓柱2、 2;在圓柱2、 2上朝上下方向(Z軸方向)移
動的橫軌6;在橫軌6上朝左右方向(Y軸方向)水平移動的床鞍7;在床鞍7上
朝Z軸方向移動的隨機(jī)存取存儲器8;在床4上朝前后方向(X軸方向)移動的 工作臺5。而且，在隨機(jī)存取存儲器8安裝有，包含具備安裝工具的主軸的主 軸單元20的加工用頭10。
上述龍門銑床l，在加工工件時，通過根據(jù)提前設(shè)定的程序的數(shù)值控制， 使上述工作臺5、橫軌6、床鞍7及隨機(jī)存取存儲器8移動的同時，加工用頭 10進(jìn)行主軸單元20的角度位置的轉(zhuǎn)位。由此，在上述機(jī)床，對于工件的各加 工面能以最佳角度加工工具，從而，可以進(jìn)行復(fù)雜形狀的工件的切削加工等。
為此，上述加工用頭具備，為了將主軸單元的角度位置轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。 并且，作為此轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的驅(qū)動手段，其電機(jī)定子及電機(jī)轉(zhuǎn)子配置在加工用頭IO 的殼體內(nèi)，公知的有，轉(zhuǎn)子采用與支撐主軸單元的支撐軸連接的直接驅(qū)動型的 驅(qū)動電機(jī)(以下，稱為「DD電機(jī)」)的加工用頭(例如，專利文獻(xiàn)l)。而且，在 這樣的加工用頭， 一般支撐上述主軸單元的支撐軸在加工用頭的殼體內(nèi)由軸承 旋轉(zhuǎn)自如地被支撐著。
并且，在支撐如上述的主軸單元的加工用頭，為了對主軸單元供給加工用 的流體(以下，簡稱為「流體」)，即使主軸單元及支撐軸被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，也有采 用保持流體流路的連通狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)接頭的情況。順便，供給到此主軸單元20的流體，例如為用于冷卻以高速旋轉(zhuǎn)的DD電機(jī)33或主軸21的冷卻用油； 為了防止切粉向主軸單元20(主軸21的旋轉(zhuǎn)部分)侵入的密封用空氣；在加工 時，用于冷卻旋轉(zhuǎn)工具等的冷卻用水等。
然而，在上述專利文獻(xiàn)1所述的加工用頭，用于將支撐主軸單元的支撐軸
(驅(qū)動軸)旋轉(zhuǎn)自如地支撐的軸承配置于在支撐軸的軸線方向的上述DD電機(jī)的
存在范圍的外側(cè)。其結(jié)果，關(guān)于加工用頭的支撐軸的軸線方向的尺寸增大，而 加工用頭成為大型化。
若加工用頭為大型化，例如，上述龍門銑床的情況，為了確保其移動領(lǐng) 域，機(jī)床本身不得不為大型化或在機(jī)床上的工作空間受限制。并且，伴隨大型 化的重量的增加，不能順利地進(jìn)行加工用頭的移動，而對工作性導(dǎo)致壞影響， 或由加工用頭的重量橫梁彎曲，為使加工精度下降的原因。
專利文獻(xiàn)1日本專利公開平2-116437號公報

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題是提供一種，在于具備轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的機(jī)床用加工用頭， 不必大型化其加工用頭本身，而能得到高加工精度的構(gòu)成。
根據(jù)上述課題，本發(fā)明的前提是具備包含安裝工具的主軸的主軸單元
和；為支撐該主軸單元的支撐頭，包含以至少與上述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線直交的軸 線為中心旋轉(zhuǎn)主軸單元，而轉(zhuǎn)位其角度位置的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的支撐頭。
而且，在本發(fā)明，其特征在于，上述轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，具備固定于主軸單元的 同時，通過軸承在支撐頭的殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地支撐的支撐軸；由在支撐頭的殼 體內(nèi)被同軸配置在支撐軸周圍，圍繞支撐軸的電機(jī)轉(zhuǎn)子及電機(jī)定子而成的驅(qū)動 電機(jī)；與上述軸承及驅(qū)動電機(jī)被同軸配置的旋轉(zhuǎn)接頭，上述軸承配置在支撐軸 的軸線方向的驅(qū)動電機(jī)存在范圍內(nèi)，上述旋轉(zhuǎn)接頭配置在驅(qū)動電機(jī)的半徑方向 內(nèi)側(cè)。
并且，在本發(fā)明，上述軸承配置在驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的半徑方向內(nèi)側(cè)的 也可以，還有，上述旋轉(zhuǎn)接頭配置在上述軸承的半徑方向內(nèi)側(cè)的也可以。
根據(jù)由上述本發(fā)明的機(jī)床用的加工用頭，用于旋轉(zhuǎn)自如地支撐上述支撐軸 的軸承，設(shè)置在支撐軸的軸線方向的上述DD電機(jī)存在的范圍內(nèi)，而且，上述旋轉(zhuǎn)接頭，由于采用了配置在DD電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的半徑方向內(nèi)側(cè)的構(gòu)成，因此， 能夠避免在加工用頭的支撐軸的軸線方向的尺寸增大，而加工用頭本身成為大 型化的現(xiàn)象，且能夠有效地防止機(jī)床的大型化或加工精度的下降。


圖1表示在于本發(fā)明的加工用頭的支撐頭的一實(shí)施方式的正面部分截面圖。
圖2表示在于本發(fā)明的加工用頭的支撐頭的一實(shí)施方式的側(cè)面圖。
圖3表示本發(fā)明的加工用頭的一實(shí)施方式的正面部分截面圖。 圖4A及圖4B表示在于上述實(shí)施方式的支撐頭的變形例的部分截面圖。 圖5A及圖5B表示在于上述實(shí)施方式的支撐頭的變形例的部分截面圖。 圖6表示在于本發(fā)明的加工用頭的支撐頭的其他實(shí)施方式的正面部分截面圖。
圖7表示適用本發(fā)明的加工用頭的機(jī)床的一例的斜視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1~3所示的是本發(fā)明的一實(shí)施方式，圖示的加工用頭10包含，具有安
裝工具的主軸21的主軸單元20、支撐主軸單元20的第1支撐頭30、支撐第1 支撐頭30的第2支撐頭50(圖3)。另外，在于本實(shí)施例的第l支撐頭30(相當(dāng) 于本發(fā)明的「支撐頭」)，如圖示，被構(gòu)成為在支撐部30c組裝一對腳部30a、 30b的叉子形狀，在其腳部30a、 30b之間，支撐上述主軸單元20，而且，用 于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動主軸單元20的DD電機(jī)(相當(dāng)于本發(fā)明的「驅(qū)動電機(jī)」)成為僅設(shè)置 在一對腳部30a、 30b中一方的構(gòu)成。
主軸單元20，為驅(qū)動電機(jī)內(nèi)裝型的主軸頭，是由內(nèi)裝的驅(qū)動電機(jī)高速旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動主軸21。
在此主軸單元20的殼體23內(nèi)，插通配置主軸21，使得圍繞此主軸21而 內(nèi)裝驅(qū)動電機(jī)25。驅(qū)動電機(jī)25由，外嵌固定于主軸21的轉(zhuǎn)子25a和、使與此
5轉(zhuǎn)子25a的外周面相對而設(shè)置的定子25b而成。主軸21，通過在驅(qū)動電機(jī)25 的前后(圖的上下)多列配置的軸承(例如，角接觸軸承)27,而旋轉(zhuǎn)自如地支 撐。并且，若給定子25b供給勵磁電流，則在與轉(zhuǎn)子25a的之間發(fā)生勵磁力， 由其勵磁力旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子25a，而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動主軸21。
第1支撐頭30是用于，支撐上述主軸單元20的同時，以與上述主軸21 的旋轉(zhuǎn)軸線直交的軸線(以下，稱為「A軸」)為中心旋轉(zhuǎn)主軸單元20而轉(zhuǎn)位其 角度位置。
如上述，第1支撐頭30構(gòu)成為，在支撐部30c組裝一對腳部30a、 30b的 叉子形狀，通過在其腳部30a、 30b的各個內(nèi)部旋轉(zhuǎn)自如地安裝的支撐軸而支 撐主軸單元20。而且，第1支撐頭30為，用于將主軸單元20旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的DD 電機(jī)僅設(shè)置在一對腳部30a、 30b中的腳部30a的構(gòu)成。因此，在以下，對于 兩腳部30a、 30b的各支撐軸，將腳部30a側(cè)的支撐軸稱為驅(qū)動支撐軸(相當(dāng)于 本發(fā)明的「支撐軸」)，將腳部30b側(cè)的支撐軸稱為從動支撐軸。
以下，詳細(xì)說明腳部30a的構(gòu)成。
腳部30a，以殼體31a為主體，在其內(nèi)部組裝有，構(gòu)成DD電機(jī)33的轉(zhuǎn)子 (電機(jī)轉(zhuǎn)子)33a及定子(電機(jī)定子)33b、支撐主軸單元20的驅(qū)動支撐軸、用于 旋轉(zhuǎn)自如地支撐此驅(qū)動支撐軸的軸承(例如，交叉滾子軸承)35、及用于將流體 供給到主軸單元20的旋轉(zhuǎn)接頭37等。
殼體31a，為了插入DD電機(jī)33及后述的旋轉(zhuǎn)軸，腳部30b側(cè)為大開口。 并且，在殼體31a，形成有從反腳部30b側(cè)的側(cè)面到朝A軸方向延伸的圓筒部 31al。而且，在此圓筒部31al，形成有插入旋轉(zhuǎn)接頭37的貫通孔31a2。
在殼體31a的反腳部30b側(cè)的端面，形成有后述的流體供給用的管或?yàn)榱?供給電流的電纜通過的凹部31a3。并且，在腳部30a的反腳部30b側(cè)，安裝有 側(cè)面蓋子18a，凹面31a3由該側(cè)面蓋子18a覆蓋。另外，圖2表示取下此側(cè)面 蓋子18a的狀態(tài)。
旋轉(zhuǎn)接頭37由固定于殼體31a的分配器37a和旋轉(zhuǎn)自如地嵌裝在分配器 37a的圓筒部37al的外側(cè)的軸37b而構(gòu)成。
分配器37a，以插入于殼體31a的貫通孔31a2的狀態(tài)下，在于其凸緣部 37a2，通過配設(shè)在圓周方向的多個螺絲部件37c而安裝在殼體31a。而且，在
6分配器37a的中心形成有，用于容許朝向主軸單元20的電纜等的通過的貫通孔37a4。
并且，在分配器37a，為了將流體供給或排出的多個流體流路37a3向圓周方向偏移位置而形成。另一方面，在軸37b，形成有對應(yīng)于分配器37a的各流體流路37a3的多個流體流路37bl。另外，在圖1，多個流體流路37a3及流體流路37bl，其中只有1個被代表性地表示。
而且，各流體流路37a3和與此對應(yīng)的各流體流路37bl被構(gòu)成為，通過形成在分配器37a和軸37b的嵌合周面的環(huán)狀溝而連通，即使旋轉(zhuǎn)軸37b時也能保持其連通狀態(tài)。并且，各流體流路37bl，連通于主軸單元20的流體供給用或排出用的端口24。而且，在分配器37a和軸37b之間，在各環(huán)狀溝之間介設(shè)有密封用的密封部件。
還有，在分配器37a，向圓周方向偏移位置，而形成有多個流體供給用或排出用的端口37d，在各端口37d連接有流體供給用或排出用的管12。而且，從供給用管12供給的流體通過端口 24從旋轉(zhuǎn)接頭37供給到主軸單元20。而且，在使流體循環(huán)時，在主軸單元20內(nèi)循環(huán)的流體通過旋轉(zhuǎn)接頭37而排出到排出用管12。
DD電機(jī)33由，對于殼體31a固定配設(shè)的定子33b和、使得與定子33的內(nèi)周面相對而配設(shè)的轉(zhuǎn)子33a而構(gòu)成。g口，圖示的DD電機(jī)33，作為內(nèi)轉(zhuǎn)子型的電機(jī)而構(gòu)成。
定子33b，內(nèi)嵌固定在固定于殼體31a的定子套筒33c的內(nèi)周面。而且，在定子套筒33c的外周面，形成有環(huán)狀溝33cl。另一方面，在殼體31a，形成有連通于此環(huán)狀溝33cl的流體供給路31a4及流體排出路31a5。因此，對于此環(huán)狀溝33cl，從流體供給路3la4供給用于冷卻DD電機(jī)33的冷卻用流體(例如，油)，控制伴隨轉(zhuǎn)子33a的旋轉(zhuǎn)的DD電機(jī)33的發(fā)熱。另外，環(huán)狀溝33cl形成為，使得從流體供給路31a4供給的流體在環(huán)狀溝33cl循環(huán)而從流體排出路31a5排出的螺旋狀(省略圖示)。
轉(zhuǎn)子33a外嵌固定于，可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體31a內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸32的外周面。此旋轉(zhuǎn)軸32，對于上述旋轉(zhuǎn)接頭37的軸37b、以同心配置在其旋轉(zhuǎn)軸線上，通過向圓周方向配設(shè)的多個螺絲部件而固定在軸37b。而且，轉(zhuǎn)子33a，
7其夕卜周面與定子33b的內(nèi)周面相對配置，外嵌固定在形成于旋轉(zhuǎn)軸32的圓筒
部32a的外周面，對于旋轉(zhuǎn)軸32被設(shè)置成不能相對旋轉(zhuǎn)。
而且，在旋轉(zhuǎn)軸32，對于其腳部30b側(cè)的端面32b，由向圓周方向配設(shè)的多個螺絲部件14而固定主軸單元20。即，主軸單元20，通過對于旋轉(zhuǎn)軸32的端面32b而固定，被旋轉(zhuǎn)軸32支撐。因此，在腳部30a側(cè)，旋轉(zhuǎn)軸32及與此一體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)接頭37的軸37b構(gòu)成用于主軸單元20的驅(qū)動支撐軸。
旋轉(zhuǎn)軸32的圓筒部32a，被形成為以在旋轉(zhuǎn)接頭37的軸37b組裝旋轉(zhuǎn)軸32的狀態(tài)，通過微小的間隙而圍繞上述殼體31a的圓筒部31al。換而言之，以在軸37b組裝旋轉(zhuǎn)軸32的狀態(tài)，在DD電機(jī)33的轉(zhuǎn)子33a被外嵌固定的圓筒部32a的內(nèi)周面的半徑方向的內(nèi)側(cè)，存在殼體3la的圓筒部31al。
另一方面，在殼體31a的圓筒部31al的貫通孔31a2內(nèi)配設(shè)有旋轉(zhuǎn)接頭37的主要部分的分配器37a的圓筒部37al及軸37b。還有，在殼體31a的圓筒部31al和旋轉(zhuǎn)接頭37的軸37b之間介設(shè)有，用于對殼體31a旋轉(zhuǎn)自如地支撐軸37b的軸承35。
如上述，在圖示例，根據(jù)DD電機(jī)33而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的驅(qū)動支撐軸(旋轉(zhuǎn)接頭37的軸37b+旋轉(zhuǎn)軸32)所涉及的旋轉(zhuǎn)接頭37、及用于對殼體31a旋轉(zhuǎn)自如地支撐此驅(qū)動支撐軸的軸承35都配設(shè)在DD電機(jī)33的半徑方向內(nèi)側(cè)。并且，關(guān)于軸承35的A軸方向的配置，如圖示成為，在A軸方向的DD電機(jī)33存在的范圍內(nèi)。
接著，在圖示的例，以下對于在與腳部30a相對位置支撐主軸單元20的腳部30b的構(gòu)成，進(jìn)行詳細(xì)說明。
腳部30b，以殼體31b為主體，在其內(nèi)部組裝有，保持主軸單元20的角度位置的夾緊機(jī)構(gòu)34、支撐主軸單元20的從動支撐軸、用于將此從動支撐軸旋轉(zhuǎn)自如地支撐的軸承36、及旋轉(zhuǎn)接頭38等。
殼體31b，形成有向A軸方向貫通的貫通孔31bl，在其貫通孔31bl內(nèi)組裝有上述夾緊機(jī)構(gòu)34、從動支撐軸、軸承36、及旋轉(zhuǎn)接頭38。而且，在殼體31b的反腳部30a側(cè)的端面，與腳部30a同樣地形成有凹部(省略圖示)，由側(cè)面蓋子18b而覆蓋此。旋轉(zhuǎn)接頭38，為與腳部30a側(cè)的旋轉(zhuǎn)接頭37同樣的旋轉(zhuǎn)接頭，由固定于殼體31b的分配器38a和、在分配器38a的圓筒部38al的外側(cè)旋轉(zhuǎn)自如地嵌裝的軸38b而構(gòu)成。
分配器38a，由上述圓筒部38al和、使得在圓筒部38al的反腳部30a側(cè)的端部向半徑方向擴(kuò)大而形成的凸緣部38a2而構(gòu)成。并且，分配器38a，在于此凸緣部38a2，通過向圓周方向配設(shè)的多個螺絲部件38c，對于殼體31b被組裝。而且，在分配器38a的中心，形成有向A軸方向貫通的貫通孔38a4。
在此分配器38a,向圓周方向偏移位置而形成多個流體流路38a3。并且，在軸38b，形成有對應(yīng)于分配器38a的各流體流路38a3的多個流體流路38bl。而且，各流體流路38a3和與此對應(yīng)的各流體流路38bl被構(gòu)成為，通過在分配器38a和軸38b的嵌合周面形成的環(huán)狀溝進(jìn)行連通，在軸38b旋轉(zhuǎn)時也能保持其連通狀態(tài)。
在于腳部30b，對應(yīng)于腳部30a的旋轉(zhuǎn)軸32的旋轉(zhuǎn)軸39，為了收容軸承36，由軸部件39a和凸緣部件39b的2個部件而構(gòu)成。并且，此旋轉(zhuǎn)軸39(軸部件39a及凸緣部件3%)，配設(shè)為使得其旋轉(zhuǎn)軸線與腳部30a的旋轉(zhuǎn)軸32的旋轉(zhuǎn)軸線(二A軸)一致。
旋轉(zhuǎn)軸39的軸部件39a，配置在分配器38a的貫通孔38a4內(nèi)，對于分配器38a，通過軸承36而旋轉(zhuǎn)自如地支撐。因此，軸部件39a和分配器38a成為，關(guān)于A軸同心配設(shè)的狀態(tài)。
而且，凸緣部件3%，在腳部30a側(cè)具有與腳部30a的旋轉(zhuǎn)軸32的端面32b平行的端面39bl，對于此端面39bl，通過向圓周方向配設(shè)的多個螺絲部件15而固定主軸單元20。因此，此旋轉(zhuǎn)軸39，作為為了支撐腳部30b的主軸單元20的從動支撐軸而起作用。另外，旋轉(zhuǎn)軸39，在于凸緣部件39b，固定于旋轉(zhuǎn)接頭38的軸38b，與軸38b—體旋轉(zhuǎn)。因此，旋轉(zhuǎn)接頭38的軸38b也相當(dāng)于從動支撐軸的一部分。
用于保持主軸單元20的旋轉(zhuǎn)位置(角度位置)的夾緊機(jī)構(gòu)34，主要由夾緊套筒34a而構(gòu)成。夾緊套筒34a，由成為壓力室的環(huán)狀溝34al形成的圓筒部34a2和、在此圓筒部34a2的腳部30a側(cè)的端部使得向半徑方向擴(kuò)大而形成的凸緣部34a3而構(gòu)成。圓筒部34a2，在容許其旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，圍繞與旋轉(zhuǎn)軸39 一體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)接頭38的軸38b。
在夾緊套筒34a的圓筒部34a2和殼體31b的之間，介設(shè)有環(huán)狀的受壓部 件34b。更詳細(xì)地，在殼體31b的貫通孔31bl內(nèi)嵌固定有受壓部件34b，而 且，在此受壓部件34b的內(nèi)周面內(nèi)嵌固定有夾緊套筒34的圓筒部34a2。并 且，通過在凸緣部34a3螺合插入的螺絲部件，夾緊套筒34固定在殼體31b， 而且，對于凸緣部34a3固定受壓部件34b。
并且，在夾緊套筒34a的圓筒部34a2，形成有在受壓部件34b側(cè)開口的環(huán) 狀溝34al，由該環(huán)狀溝34al和受壓部件34b的內(nèi)周面而形成壓力室。還有， 在該壓力室，連通在受壓部件34b所形成的流體流路34bl。此流體流路 34bl，通過在夾緊套筒34a的凸緣部34a3所形成的流體流路34a4，連通于在 殼體31b所形成的流體流路31b2。
而且，在該夾緊機(jī)構(gòu)34，通過這些流體流路向壓力室供給壓力流體(例 如，壓油)，對應(yīng)于夾緊套筒34a的圓筒部34a2的環(huán)狀溝34al的薄肉部變形 到縮徑方向。其結(jié)果，對于軸38b向縮徑方向締緊力而起作用，軸38b及組裝 于此的旋轉(zhuǎn)軸39的旋轉(zhuǎn)成為被阻止的狀態(tài)(夾緊狀態(tài))。并且，通過停止向壓 力室供給的壓力流體，而消除圓筒部34a2的薄肉部的變形狀態(tài)，對于軸38a 的締緊力消失而解除夾緊狀態(tài)。
還有，在圖示例，在腳部30b內(nèi)設(shè)置為，為了檢測旋轉(zhuǎn)軸39的旋轉(zhuǎn)角度 (二主軸單元20的角度位置)的旋轉(zhuǎn)檢測器41及為了限制主軸單元20的旋轉(zhuǎn)范 圍的角度檢測器42。
旋轉(zhuǎn)檢測器41，由在旋轉(zhuǎn)接頭38的分配器38a的貫通孔38a4內(nèi)，安裝于 從貫通孔38a4的內(nèi)周面向半徑方向突出的圓盤狀的支撐部的規(guī)定位置的一對 檢測頭41a、 41a和；在檢測器頭41a、 41a內(nèi)側(cè)相對配置而安裝于旋轉(zhuǎn)軸39 的軸部件39a的檢測環(huán)41b而構(gòu)成。由該旋轉(zhuǎn)檢測器41的主軸單元20的角度 位置的檢測信號，發(fā)送到裝載有本發(fā)明的加工用頭10的機(jī)床的控制裝置(未圖 示)，而使用于主軸單元20的旋轉(zhuǎn)控制(數(shù)值控制)。
并且，角度檢測器42，例如為限位開關(guān)，安裝于在分配器38a的貫通孔 38a4內(nèi)設(shè)置的支撐板上，使得在旋轉(zhuǎn)軸39的端部被安裝的圓盤狀的部件43的
10周面相對而設(shè)置。在該部件43的周面，形成有對應(yīng)于容許角度范圍的牽轉(zhuǎn) 具，在相對于此牽轉(zhuǎn)具的狀態(tài)下，限位開關(guān)42處于不作動的狀態(tài)。因此，通
過控制的異常等，主軸單元20旋轉(zhuǎn)容許角度以上時，其通過限位開關(guān)42而檢 測，其檢測信號，例如，作為非常停止信號發(fā)送到機(jī)床的控制裝置。 以下，對于圖示的加工用頭10的第2支撐頭50，進(jìn)行詳細(xì)說明。 如上述，在于本實(shí)施例的加工用頭10，除上述說明的第l支撐頭30外， 具備支撐此第1支撐頭30的第2支撐頭50。并且，第1支撐頭30，通過第2 支撐頭50而支撐在機(jī)床的主軸頭等。為了使第1支撐頭30以鉛直方向的軸線 (與機(jī)床的Z軸平行的軸線/以下，稱為「C軸」)為中心旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而設(shè)置此第2 支撐頭50(圖3)。
第2支撐頭50，以具有向C軸方向貫通的貫通孔51a的殼體51為主體， 具備在貫通孔51a內(nèi)配設(shè)軸部52a的旋轉(zhuǎn)軸52。而且，通過此旋轉(zhuǎn)軸52對第 2支撐頭50組裝第1支撐頭30。并且，通過在殼體51被安裝的環(huán)狀的支撐體 51a，而在機(jī)床的主軸頭等安裝第2支撐頭50。
第2支撐頭50，在殼體51的貫通孔51a內(nèi)具備DD電機(jī)，為了將旋轉(zhuǎn)軸 52旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；夾緊套筒54，為了保持旋轉(zhuǎn)軸52的旋轉(zhuǎn)位置；及旋轉(zhuǎn)接頭55， 為了將流體供給到第1支撐頭30。
DD電機(jī)53由通過定子套筒53c而固定在殼體51的定子53a和；與定子 53a的內(nèi)周面相對配置，固定在旋轉(zhuǎn)軸52的轉(zhuǎn)子53b而構(gòu)成。而且，為了驅(qū)動 DD電機(jī)53的勵磁電流的供給，由通過連接器17a而連接在DD電機(jī)53的電纜 17而進(jìn)行。
旋轉(zhuǎn)軸52包含可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于殼體51的貫通孔51a內(nèi)的軸部件52a 和；安裝于軸部件52a的第1支撐頭30側(cè)的端部而向半徑方向(與C軸直交的 方向)擴(kuò)大的凸緣部件52b。并且，在旋轉(zhuǎn)軸52，形成有旋轉(zhuǎn)接頭55被插通的 貫通孔52c。
另外，在圖示例，在旋轉(zhuǎn)軸52的軸部件52a和凸緣部件52b之間形成有 軸承殼體52d。而且，在該軸承殼體52d和殼體51之間介設(shè)軸承56,由該軸 承56，旋轉(zhuǎn)軸52對殼體51成為旋轉(zhuǎn)自如地支撐的狀態(tài)。順便，在圖示例的軸承56，為復(fù)合滾的擺動軸承的一個的3列圓筒滾軸承(3列滾子軸承/軸向，徑向
滾筒軸承)，可能會受到軸向方向及徑向方向的大荷重。
在軸部件52a的外周面，外嵌固定有DD電機(jī)53的轉(zhuǎn)子53b，伴隨轉(zhuǎn)子 53b的旋轉(zhuǎn)而以C軸為中心旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸部件52a。并且，凸緣部件52b，由向圓 周方向配設(shè)的多個螺絲部件52e而組裝在軸部件52a，與軸部件52a —體旋 轉(zhuǎn)。還有，在凸緣部件52b，向圓周方向螺合插入多個螺絲部件19，由該螺絲 部件19，第l支撐頭30的支撐部30c組裝于凸緣部件52b。因此，通過旋轉(zhuǎn) 軸52由DD電機(jī)53而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，從而，第1支撐頭30與旋轉(zhuǎn)軸52 —起旋 轉(zhuǎn)。
旋轉(zhuǎn)接頭55，為與第1支撐頭30的旋轉(zhuǎn)接頭37、 38同樣的旋轉(zhuǎn)接頭，由 固定于殼體51的分配器55a和、在分配器55a所形成的貫通孔55al內(nèi)可旋轉(zhuǎn) 地嵌裝的軸55b而構(gòu)成。
分配器55a由在旋轉(zhuǎn)軸52的貫通孔52c內(nèi)配置的圓筒部55a2和、在圓筒 部55a2的相反側(cè)的第1支撐頭30側(cè)的端部向半徑方向擴(kuò)大的方式形成的凸緣 部55a3而成，在于其凸緣部55a3，由向圓周方向配設(shè)的多個螺絲部件而組裝 在殼體51。
而且，在軸55b，在第1支撐頭30側(cè)的端部，組裝圓盤狀的凸緣部件 57，軸55b，通過此凸緣部件57組裝在旋轉(zhuǎn)軸52的凸緣部件52b。因此，伴 隨旋轉(zhuǎn)軸52的旋轉(zhuǎn)，軸55b也一起旋轉(zhuǎn)。另外，凸緣部件57，成為嵌入于在 第1支撐頭30的支撐部30c所形成的圓形的凹部30cl的形狀，通過此凸緣部 件57和支撐部30c的凹部30cl，進(jìn)行組裝第1支撐頭30和第2支撐頭50時 的定位。
在分配器55a，向圓周方向偏移位置形成多個為了從外部引進(jìn)流體的流體 流路55a4。另一方面，在軸55b，也向圓周方向偏移位置形成對應(yīng)于分配器 55a的各流體流路55a4的多個流體流路55bi。
并且，與各流體流路55a4對應(yīng)的各流體流路55bl被構(gòu)成為，通過在分配 器55a和軸55b的嵌合周面形成的環(huán)狀溝而連通，在軸55b旋轉(zhuǎn)時，也保持其 連通狀態(tài)。并且，在軸55b形成的多個流體流路55bl，分別連通于在第l支撐
12頭30的旋轉(zhuǎn)接頭37或38的分配器37a、 38a所形成的對應(yīng)的流體流路37a3 或38a3。因此，從外部供給到旋轉(zhuǎn)接頭55的分配器55a的流體，通過軸55b 供給到第1支撐頭30的旋轉(zhuǎn)接頭37、 38。
在固定于殼體51的分配器55a和旋轉(zhuǎn)軸52的軸部件52a之間，設(shè)置有為 了保持旋轉(zhuǎn)軸52的旋轉(zhuǎn)位置的夾緊套筒54。此夾緊套筒54，在其凸緣部 54a，由多個螺絲部件而組裝在分配器55a的同時，設(shè)置成容許與旋轉(zhuǎn)軸52的 相對旋轉(zhuǎn)。而且，在夾緊套筒54的圓筒部54b，形成有在分配器55a的圓筒部 55a2側(cè)開口的環(huán)狀溝54c，由該環(huán)狀溝54c和分配器55a的圓筒部55a2的外 周面而形成壓力室。
并且，對于此壓力室，通過在分配器55a形成的流體流路54d而供給壓力 流體，對應(yīng)于圓筒部54b的環(huán)狀溝54c的薄肉部向擴(kuò)徑方向變形。其結(jié)果，對 于旋轉(zhuǎn)軸52施加擴(kuò)徑方向的締緊力，旋轉(zhuǎn)軸52的旋轉(zhuǎn)成為被阻止的狀態(tài)(夾 緊狀態(tài))。
而且，在圖示例，在旋轉(zhuǎn)接頭55的上端部，設(shè)置有為了檢測旋轉(zhuǎn)軸52的 旋轉(zhuǎn)量，即，第1支撐頭30的旋轉(zhuǎn)量的旋轉(zhuǎn)檢測器44。此旋轉(zhuǎn)檢測器44由在 固定于殼體51的分配器55a上的規(guī)定位置配置的一對檢測器頭44a、 44a和； 與此檢測頭44a、 44a的內(nèi)側(cè)相對配置，安裝在與旋轉(zhuǎn)軸52—起旋轉(zhuǎn)的軸55b 的檢測環(huán)44b而成。此旋轉(zhuǎn)檢測器44的檢測信號，與在第1支撐頭30的旋轉(zhuǎn) 檢測器41同樣地發(fā)送到機(jī)床的控制裝置，并用于第1支撐頭30的旋轉(zhuǎn)控制。
在由以上構(gòu)成而成的加工用頭10，為了支撐主軸單元20的第1支撐頭 30，在一對腳部30a、 30b的各支撐軸夾入主軸單元20的狀態(tài)，相對不能旋轉(zhuǎn) 地固定支撐在兩支撐軸。并且，通過由DD電機(jī)33而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動腳部30a側(cè)的驅(qū) 動支撐軸，以支撐軸的旋轉(zhuǎn)軸線(二與主軸21的旋轉(zhuǎn)軸線直交的軸線/A軸)為中 心朝向希望的角度位置旋轉(zhuǎn)驅(qū)動主軸單元20。
DD電機(jī)33的驅(qū)動，按照根據(jù)提前設(shè)定的程序的數(shù)值控制而進(jìn)行，由轉(zhuǎn)子 33a的旋轉(zhuǎn)控制，通過驅(qū)動支撐軸而控制主軸單元20的角度位置。因此，在圖 示例，設(shè)在腳部30a內(nèi)的DD電機(jī)33及連結(jié)在DD電機(jī)33的驅(qū)動支撐軸(旋轉(zhuǎn) 軸32+軸37b)作為為了主軸單元20的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)起作用。另外，為了驅(qū)動DD電 機(jī)33的勵磁電流，由通過連接器16a連接在DD電機(jī)33的電纜16而供給。并且，在根據(jù)本發(fā)明的上述第1支撐頭30，將旋轉(zhuǎn)自如地支撐為了主軸單
元20的腳部30a側(cè)的支撐軸(驅(qū)動支撐軸)的軸承35形成為，在于A軸方向的 DD電機(jī)33的存在范圍內(nèi)，配設(shè)在DD電機(jī)33的半徑方向內(nèi)側(cè)的構(gòu)成，且為了 對于配設(shè)在設(shè)置DD電機(jī)33的腳部30a側(cè)而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的主軸單元20，供給流體 的旋轉(zhuǎn)接頭37形成為，配設(shè)在DD電機(jī)33的半徑方向內(nèi)側(cè)的構(gòu)成，軸承35及 旋轉(zhuǎn)接頭37成為在DD電機(jī)33的半徑方向內(nèi)側(cè)的空間被收容的狀態(tài)，不會放 大腳部30a的A軸方向的尺寸。
而且，對于腳部30b，其A軸方向的尺寸是，根據(jù)支撐軸(從動支撐軸)的 長度(A軸方向的尺寸)而決定的，其支撐軸的長度，鑒于加工時施加負(fù)荷的平 衡，與腳部30a的支撐軸長度更接近為理想。因此，腳部30b的A軸方向的尺 寸，決定于腳部30a，通過將腳部30a的A軸方向的尺寸更縮小，而腳部30b 的A軸方向的尺寸也能夠更縮小。其結(jié)果，第1支撐頭30， A軸方向的尺寸整 體縮小，而能夠謀求加工用頭10的緊湊化。
并且，如本實(shí)施例的支撐頭，通過形成為軸承35配設(shè)于內(nèi)轉(zhuǎn)子型DD電機(jī) 33的轉(zhuǎn)子33a的半徑方向內(nèi)側(cè)，gp， DD電機(jī)33的半徑方向內(nèi)側(cè)的構(gòu)成，可以 采用更小徑的軸承。軸承，直徑越大越導(dǎo)致振動精度降低的現(xiàn)象，而成為加工 精度降低的要因，但是，根據(jù)該本實(shí)施例的構(gòu)成，不發(fā)生伴隨這種軸承的大徑 化的加工精度的降低的問題。
另外，在以上說明的加工用頭10的第1支撐頭30，構(gòu)成為將在腳部30a 的支撐軸和殼體31a的圓筒部31al之間配置軸承35，在旋轉(zhuǎn)接頭37的軸37b 和殼體31a的圓筒部31al之間設(shè)置軸承35，但是代替于此，也可以在旋轉(zhuǎn)軸 32的圓筒部32a和殼體31a的圓筒部31al之間設(shè)置軸承35 (圖4A)。
而且，在上述第1支撐頭30，構(gòu)成為在最A(yù)軸側(cè)配置旋轉(zhuǎn)接頭37，在旋 轉(zhuǎn)接頭37(軸37b)的外周面外嵌固定軸承35，但是代替于此，也可以作為在軸 承35的外周面?zhèn)仍O(shè)置旋轉(zhuǎn)接頭37的構(gòu)成(圖4B)。
艮口，在上述第1支撐頭30，支撐軸(旋轉(zhuǎn)接頭37的軸37b+旋轉(zhuǎn)軸39)具有， DD電機(jī)33的轉(zhuǎn)子33a被外嵌固定的大徑部和；在該大徑部的半徑方向內(nèi)側(cè)被 軸承35旋轉(zhuǎn)自如地支撐的軸部，上述大徑部由旋轉(zhuǎn)軸32的圓筒部32a而形 成，軸部以旋轉(zhuǎn)接頭37的軸37b所形成。但是代替于此，將上述大徑部以旋
14轉(zhuǎn)接頭37的軸37b形成，在其外周面外嵌固定DD電機(jī)33的轉(zhuǎn)子33a也可 以。
如此，在本發(fā)明，旋轉(zhuǎn)接頭的配置只要在DD電機(jī)的半徑方向內(nèi)側(cè)，不限 定于如上述實(shí)施例的驅(qū)動支撐軸的半徑方向內(nèi)側(cè)，圍繞上述軸承的外周面等也 可以。
并且，在上述第1支撐頭30，作為為了將驅(qū)動支撐軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的驅(qū)動電 機(jī)，采用了使得轉(zhuǎn)子33a與定子33b的內(nèi)周面相對而配設(shè)的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的DD電 機(jī)33，但是，在本發(fā)明所使用的驅(qū)動電機(jī)不限定于此，如圖5A所示，作為使 得轉(zhuǎn)子33a與定子33b的外周面相對而配置的外轉(zhuǎn)子型的驅(qū)動電機(jī)(DD電機(jī) 33')也可以。
還有，在上述，說明了關(guān)于在于第1支撐頭30的軸承35，配設(shè)于DD電機(jī) 33(33，)的半徑方向內(nèi)側(cè)的構(gòu)成，但是，在本發(fā)明的軸承的構(gòu)成不限定于此， 如圖5B所示，軸承35，比DD電機(jī)33'還更大徑，在圍繞DD電機(jī)33，的外周 面的旋轉(zhuǎn)軸32的圓筒部32a的外周面被外嵌固定也可以。
以下，根據(jù)圖6說明本發(fā)明的其他實(shí)施方式。
在上述的實(shí)施例，對在適用本發(fā)明的加工用頭的支撐頭(第1支撐頭30)， 支撐主軸單元20的一對腳部中的只有一方的腳部具備為了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動主軸單元 20的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)(DD電機(jī))，但是代替于此，如圖6所示，對于在兩腳部具備轉(zhuǎn) 位機(jī)構(gòu)(DD電機(jī))的支撐頭的兩轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)也可以適用本發(fā)明。
而且，在圖6所示的例，與圖l等的實(shí)施例不同，將由DD電機(jī)而旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動的支撐軸旋轉(zhuǎn)自如地支撐的軸承，介設(shè)在構(gòu)成旋轉(zhuǎn)接頭的分配器和軸之間。 即，旋轉(zhuǎn)接頭與在上述軸承的半徑方向內(nèi)側(cè)配設(shè)的上述實(shí)施例不同，成為上述 軸承配設(shè)于半徑方向的旋轉(zhuǎn)接頭的存在范圍內(nèi)的構(gòu)成。
如上述，在圖6所示的支撐頭60，分別對于支撐主軸單元20的一對腳部 60a、 60b，設(shè)置有包含DD電機(jī)63的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。另外，在圖示例，腳部60a和 60b的內(nèi)部結(jié)構(gòu)幾乎相同。因此，在以下，只對腳部60a進(jìn)行說明，對于腳部 60b，省略其說明及附圖的符號。
腳部60a由，以形成有向A軸方向貫通的貫通孔61a的殼體61為主體而 成，在其貫通孔61a內(nèi)組裝有DD電機(jī)63、支撐主軸單元20的支撐軸；為了
15將支撐軸旋轉(zhuǎn)自如地支撐的軸承65;及旋轉(zhuǎn)接頭67等。并且，在腳部60a， 設(shè)置有與上述實(shí)施例同樣的旋轉(zhuǎn)檢測器68 (旋轉(zhuǎn)檢測器68只對腳部60a側(cè))。
在圖示例，旋轉(zhuǎn)接頭67的分配器，由2個部件67a(第l分配器)及 67b(第2分配器)而構(gòu)成。而且，第2分配器67b其凸緣部67b2組裝在第l分 配器67a，第l分配器67a通過在其凸緣部67a2組裝有殼體61，而第1、 2分 配器67a、 67b對殼體61成為固定狀態(tài)。
并且，旋轉(zhuǎn)接頭67的軸67c，由在第l分配器67a的圓筒部67al和第2 分配器67b的圓筒部67bl之間可旋轉(zhuǎn)地嵌裝的大徑部67cl和、外嵌固定有軸 承65的軸部67c2而構(gòu)成。
而且，在該旋轉(zhuǎn)接頭67，分別形成于第l、第2分配器67a、 67b的多個 流體流路67a3、 67b3和；在對應(yīng)于各流體流路67a3、 67b3形成在軸67c的多 個流體流路67c3，通過在第l、第2分配器67a、 67b的各圓筒部67al及67bl 和軸67c的大徑部67cl的嵌合周面形成的環(huán)狀溝而連通。
在軸67c的軸部67c2，組裝有在腳部60b側(cè)，對于殼體61可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置 的旋轉(zhuǎn)軸62。此旋轉(zhuǎn)軸62，具有圍繞旋轉(zhuǎn)接頭67的第l分配器67a的圓筒部 67al的圓筒部62a。并且，在旋轉(zhuǎn)軸62形成有，分別與形成在旋轉(zhuǎn)接頭67的 軸67c的各流體流路67c3連通的多個流體流路62c，各流體流路67c3，通過 此流體流路62c而與主軸單元20的端口 24連通。
如圖示，在固定于殼體61的旋轉(zhuǎn)接頭67的第1分配器67a的圓筒部67al 和軸67c的軸部67c2之間，介設(shè)軸承65。而且，由該軸承65，軸67c對于殼 體61成為旋轉(zhuǎn)自如地支撐的狀態(tài)。并且，旋轉(zhuǎn)軸62，組裝于軸67c的同時， 在其腳部60b側(cè)的端面62b安裝有主軸單元20。因此，旋轉(zhuǎn)接頭67的軸67c 及旋轉(zhuǎn)軸62旋轉(zhuǎn)自如地被設(shè)置且相當(dāng)于支撐主軸單元20的支撐軸。
DD電機(jī)63由通過定子套筒63c而固定在殼體61的定子63a和；與定子 63a的內(nèi)周面相對配置，在旋轉(zhuǎn)軸62的圓筒部62a的外周面被外嵌固定的轉(zhuǎn)子 63b而構(gòu)成，是內(nèi)轉(zhuǎn)子型的DD電機(jī)。
如此，在圖示的支撐頭60，內(nèi)轉(zhuǎn)子型DD電機(jī)63由其轉(zhuǎn)子63b，而在圍繞 第1分配器67a的圓筒部67al的旋轉(zhuǎn)軸62的圓筒部62a被外嵌固定，另一方 面，為了將上述支撐軸(旋轉(zhuǎn)接頭67的軸67c+旋轉(zhuǎn)軸62)旋轉(zhuǎn)自如地支撐的軸承65，介設(shè)在第1分配器67a的圓筒部67al和比該圓筒部67al更位于半徑方 向內(nèi)側(cè)的軸67c的軸部67c2之間。而且，其軸承65的A軸方向的配置，如圖 示，成為A軸方向的DD電機(jī)63的存在范圍內(nèi)。
艮P，在于本實(shí)施例也構(gòu)成為，為了旋轉(zhuǎn)自如地支撐由DD電機(jī)63而旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動的支撐軸的軸承65，在關(guān)于A軸方向的DD電機(jī)63的存在范圍內(nèi)，配設(shè)在 DD電機(jī)63的半徑方向的內(nèi)側(cè)，且旋轉(zhuǎn)接頭67配設(shè)在DD電機(jī)63的半徑方向內(nèi) 側(cè)。因此，根據(jù)本實(shí)施例，也能得到與上述圖l等的實(shí)施例同樣的效果。尤 其，如本實(shí)施例的支撐頭60，在一對腳部60a、 60b分別設(shè)置包含DD電機(jī)33 的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)時，因?yàn)锳軸方向的尺寸比由圖1等的實(shí)施例的支撐頭變成更大， 所以，本發(fā)明，在這種支撐頭時更加有效。
另外，本發(fā)明不限定于上述任一實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求的 范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變更。
1權(quán)利要求
1.一種機(jī)床用的加工用頭，具備包含安裝工具的主軸的主軸單元和；為支撐該主軸單元的支撐頭，包含以至少與上述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線直交的軸線為中心使上述主軸單元旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)位其角度位置的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的支撐頭，其中，上述轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，具備固定于上述主軸單元的同時，通過軸承在上述支撐頭的殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地支撐的支撐軸；由在上述支撐頭的殼體內(nèi)被同軸配置在上述支撐軸周圍，并圍繞上述支撐軸的電機(jī)轉(zhuǎn)子及電機(jī)定子而成的驅(qū)動電機(jī)；與上述軸承及上述驅(qū)動電機(jī)被同軸配置的旋轉(zhuǎn)接頭，上述軸承，配置在上述支撐軸的軸線方向的上述驅(qū)動電機(jī)存在的范圍內(nèi)，上述旋轉(zhuǎn)接頭，配置在上述驅(qū)動電機(jī)的半徑方向內(nèi)側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床用的加工用頭，其中， 上述軸承配置在上述驅(qū)動電機(jī)的上述電機(jī)轉(zhuǎn)子的半徑方向內(nèi)側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)床用的加工用頭，其中，上述旋轉(zhuǎn)接頭配置在上述軸承的半徑方向內(nèi)側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具備轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的機(jī)床用的加工用頭，不必大型化其加工用頭本身，而能得到高加工精度的構(gòu)成。在于機(jī)床用的加工用頭，具備包含安裝工具的主軸的主軸單元和；包含以與主軸的旋轉(zhuǎn)軸線直交的軸線為中心使主軸單元旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)位其角度位置的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的支撐頭，上述轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，具備通過軸承在支撐頭的殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地支撐的支撐軸；由被同軸配置在支撐軸周圍并圍繞支撐軸的電機(jī)轉(zhuǎn)子及電機(jī)定子而成的驅(qū)動電機(jī)；與上述軸承及驅(qū)動電機(jī)被同軸配置的旋轉(zhuǎn)接頭，上述軸承，配置在支撐軸的軸線方向的驅(qū)動電機(jī)的存在范圍內(nèi)，上述旋轉(zhuǎn)接頭，配置在驅(qū)動電機(jī)的半徑方向內(nèi)側(cè)。
文檔編號B23Q1/70GK101516569SQ20078003132
公開日2009年8月26日 申請日期2007年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月23日
發(fā)明者辰田好教 申請人:津田駒工業(yè)株式會社