JP5057843B2 - 工作機械用の角度割出し装置 - Google Patents

Description

本発明は工作機械用の角度割出し装置に関し、より詳しくは、五軸加工機（同時五軸制御可能な加工機）、回転テーブル装置等に使用する、角度割出し装置に関する。

工作機械用の角度割出し装置の一例としては、同時五軸制御加工機として、角度を割出す旋回駆動モータをヘッド支持部に内蔵し、旋回駆動モータで回す斜めの駆動軸の下部に、鉛直なヘッドの下部を接続し、ヘッド内に鉛直な工具主軸を回転可能に支持するという、並列的な支持形態であって、しかも、旋回駆動モータにロータとステータからなるもの、即ち俗称ＤＤモータ（直接駆動型モータ）を単独で（１個）用いるものが知られている（特許文献１）。

また、工作機械用の角度割出し装置の別例としては、回転割出しテーブルとして、一端部に割出テーブルが取り付けられた軸を、ケーシング内に回転可能に支持し、ケーシングと軸との間にＤＤモータを収容するものも知られている（特許文献２）。

ところで上記特許文献には記載はないが、一般的に前記ＤＤモータには、装置の外部へ向けて配線されるケーブルが接続されている。このケーブルとしては、例えば、ステータのコイルに対し電流を供給するための電流供給ケーブル、アース線、駆動モータの異常を検出するための検出線等である。そして、ケーブルを配線するには、第一の手法として、ＤＤモータを収容するハウジング（ヘッド支持部、ケーシング）と駆動軸との間の空間にケーブルを通す手法や、第二の手法として、ＤＤモータとケーブルとの接続箇所の近傍からハウジングの外周側にケーブルを引き出す手法が一般的に考えられる。

ところが、第一の手法の場合、ハウジングと駆動軸との間に何らかの部品が設けられているとすると、ケーブルを通すスペースが無く、第二の手法を採らざるを得ないこともある。

また、第二の手法を採る場合、ケーブルを剥き出しの状態で配線すると、ケーブルが破損するおそれがある。特に、工作機械に着脱する部分の近傍にケーブルが剥き出しで配線されていると、着脱時に破損するおそれが大きい。また、ＤＤモータとケーブルとの接続箇所の近傍からケーブルを引き出すので、ケーブルの殆ど全部が剥き出しとなっており、破損のおそれは大きい。

かといって、第二の手法を採る場合に、ハウジングの外側にケーブルの保護カバーを付けると、その分だけハウジングの外径が大きくなり、望ましくない。何故なら、角度割出し装置を既存の工作機械の所定の取り付け位置へ取り付けられる場合、ハウジングの外径を現状よりも大型化すると、既存の工作機械にそのまま取り付けることができず、工作機械自体に改造を施さねばならないからである。
特開平２−１１６４３７号公報（９頁下欄、第１６図） 特開平４−２８９０４２号公報（特許請求の範囲、図４）

本発明は上記実情を考慮して創作されたもので、その解決課題は、第一にハウジングに内蔵されるモータに接続されて外部へ引き出されるケーブルの破損をできる限り防止し、第二にモータを内蔵するハウジングの外径寸法を、モータ用ケーブルの配線に伴って大型化せずに済むことである。

本発明は、一端に回転駆動対象部材が固定される回転軸と、該回転軸を支持するためにその外周を少なくとも囲むと共に工作機械に着脱可能なハウジングと、該ハウジングと前記回転軸との間に設けられる軸受と、前記ハウジングと前記回転軸との間に設けられると共に前記回転軸を回転駆動してその角度位置を割出す駆動手段とを含み、前記駆動手段として、前記ハウジング内で前記回転軸の周りに同心円状に配置されたモータロータとモータステータとからなる駆動モータを採用した、工作機械用の角度割出し装置を前提とする。

そして、解決手段は、前記ハウジングは、前記回転軸の外周を囲む外筒の肉厚内部に、前記駆動モータに接続するケーブルの引き出し方向の全長のうち少なくとも上流部分が挿通される配線孔を、前記回転軸の軸線方向に沿って設けてあることである。なお、「配線孔を回転軸の軸線方向に沿って設ける」とは、配線孔の全長が軸線方向に平行な一直線の形態に限らず、部分的に大きな孔を有する形態であったり、部分的に大きな孔を介してその前後の配線孔が回転軸の軸線を中心にして内外に位置ずれする関係の形態も含まれる。

ケーブルの引き出し方向の全長とは、ケーブルをハウジングの範囲（回転軸の軸線方向の全長）外に引き出すことを前提として、駆動モータとケーブルとの接続箇所を起点とし、ハウジングの端部（より詳しくは、回転軸の軸線方向に関してのケーブルの引き出し方向におけるハウジングの端部）を終点とするときの、起点から終点までの長さをいう。

割出し装置の外径をハウジングの外径と一致させるには次のようにする。
即ち、前記ハウジングに形成する前記配線孔を、前記ケーブルの引き出し方向の全長が挿通されるものとする。

駆動手段は、駆動モータの個数を問わない。故に、駆動モータは、１個でも良いし、複数個を前記回転軸の軸線方向に離間して直列的に配置したものでも良い。複数個の駆動モータを前記回転軸の軸線方向に離間して直列的に配置すれば、ハウジングの外径寸法を大型化することなく、１個の駆動モータよりも大きなトルクを得ることができる。このようにして駆動モータを複数配置すると、ケーブルの引き出し方向を基準として、上流側に位置する駆動モータに接続するケーブルは、下流側に位置する駆動モータが邪魔になって回転軸とハウジングの間を通し難い。このような場合に、ケーブルの損傷等を防止するには、次のようにすることが望ましい。
即ち、前記ケーブルの引き出し方向を基準として、上流側の前記駆動モータに接続する前記ケーブルを挿通するための前記配線孔を、前記ハウジングのうち、下流側の前記駆動モータの外側に相当する箇所とする。

また、ハウジングは、一体構造、分割可能に連結した構造のいずれであっても良いが、配線孔の形成を容易にするには、次のようにすることが望ましい。
即ち、前記ハウジングを、前記複数の駆動モータの各々に対応させてその外周を別々に囲む複数のハウジング部材が、前記回転軸の軸線方向に分割可能に連結して構成されたものとし、前記ケーブルの引き出し方向を基準として、上流側の前記駆動モータに接続する前記ケーブルを挿通するための前記配線孔を、下流側の前記駆動モータに対応する前記ハウジング部材に形成する。

本発明は、ハウジング内に収納する部品との関係で、ハウジングと回転軸との間を通してケーブルを引き出せない場合であっても、ハウジングの外筒の肉厚内部に、ケーブルの少なくとも引き出し方向の上流部分が挿通される配線孔を、回転軸の軸線方向に沿って設けてあるので、ケーブルの全部をハウジングの外側に引き出す構造に比べて、ケーブルの損傷を防止できる。

また、ハウジングに形成する配線孔を、ケーブルの引き出し方向の全長を挿通されるものとしてあるので、割出し装置のハウジングの外径の大型化を防止できる。それ故、既存の工作機械への着脱も支障なく行なえる。

更に、複数の駆動モータを軸線方向に離間して設けてある場合でも、ケーブルの引き出し方向を基準として、上流側の駆動モータに接続するケーブルの配線孔の形成箇所を、前記ハウジングのうち、下流側の駆動モータの外側に相当する箇所としてあるので、下流側の駆動モータに干渉することなく、ケーブルを引き出すことができ、ケーブルの損傷の防止、並びに割出し装置の着脱箇所の大型化の防止を効果的に図れる。

請求項２の発明は、ケーブルの配線孔を、下流側の駆動モータに対応するハウジング部材に形成すれば良いので、配線孔の形成を容易に行なえる。

本発明が適用される工作機械１の一例として、図７に示すように、門型工作機械（マシニングセンタ）を五軸加工機や多面加工機などの複合化加工機として用いるものを挙げる。図示の工作機械１は、同時五軸制御可能な加工機であって、ベッド２の両側から起立する左右のコラム３，３と、両コラム３，３の間に跨って両コラム３の前後面の片面上を上下方向（Ｚ軸方向）に移動するクロスレール４と、クロスレール４の前面上（コラム３に対してクロスレール４を設けた面と同一面上）を水平に左右方向（Ｙ軸方向）に移動するサドル５と、サドル５の前面上をＺ軸方向に移動するラム６と、ベッド２の上面を前後方向に移動するテーブル７とを工作機械本体として備えるものである。さらに、工作機械本体のラム６には加工用ヘッド８を着脱可能に取り付け、工具が取り付けられるスピンドル９を備えたスピンドルユニット10を、加工用ヘッド８の一部品として備えている。

かかる工作機械１は、ワークの加工時において、予め設定されたプログラムに基づく数値制御により、テーブル７、クロスレール４、サドル５及びラム６を移動させると共に、加工用ヘッド８がスピンドルユニット10の角度位置（回転位置）の割出しを行なう。これにより、門型工作機械では、ワークの各加工面に対して工具を最適な角度で当てて加工を行なうことができ、複雑な形状のワークの切削加工等を可能としている。

加工用ヘッド８は、図６に示すように、工具が取り付けられるスピンドル９を有するスピンドルユニット10と、スピンドルユニット10を角度調節を可能な状態で回転可能に支持する第一の支持ヘッド11と、スピンドルユニット10とは反対側で第一の支持ヘッド11を回転可能に支持する第二の支持ヘッド20を含むものである。そして、第一の支持ヘッド11（第一の支持ヘッド11の基部12）が本願発明の回転駆動対象部材に相当し、第二の支持ヘッド20が本願発明の角度割出し装置に相当する。

スピンドルユニット10は、モータ内蔵型のスピンドルヘッドであって、そのケーシング13内に回転可能に支持されたスピンドル９を、内蔵された図示しないモータで高速回転駆動するものである。

第一の支持ヘッド11は、スピンドルユニット10をＡ軸を中心にして回転可能に支持すると共に、内蔵するモータでスピンドルユニット10を、その鉛直方向の軸線方向（以下「Ｃ軸方向」という）と直交する軸線（以下、「Ａ軸」という）を中心に回転させてその角度位置を割出すものである。Ｃ軸は、工作機械１のＺ軸と平行である。

第一の支持ヘッド11は、基部12（第二の支持ヘッド20側の部分）に対し一対の脚部14，14が離間して（間隔をあけて）取り付けられたフォーク形に構成されており、一対の脚部14,14の間でスピンドルユニット10を支持する。詳しくは、スピンドルユニット10の両側面には、各脚部14の内部で回転可能に支持されると共に回転軸線をＡ軸に一致させて配置された一対の支持軸（図示せず）が取付けられ、この支持軸によって一対の脚部14、14間で回転可能に支持される。そして、支持軸が脚部14に内蔵されたモータによって回転駆動されることにより、スピンドルユニット10がＡ軸を中心に回転されてその角度位置が割り出される。

第二の支持ヘッド20は、第一の支持ヘッド11をＣ軸を中心に回転可能に支持し、内蔵する駆動手段で第一の支持ヘッド11を回転させてその角度位置を割出すことにより、延てはスピンドルユニット10の角度位置を割出すものである。第二の支持ヘッド20は、工作機械１のラム６に取り付けられ、その一端側に第一の支持ヘッド11が取り付けてある。なお、以後の説明において、第二の支持ヘッド20を構成する各パーツは、基本的にＣ軸を軸線とする筒状やリング状に形成されているものとする。また、連結とは、ネジ、ボルト等によって締結固定することをいうものとする。

第二の支持ヘッド20は、図１に示すように、ハウジング30と、ハウジング30の内部に回転可能に支持する回転軸40と、ハウジング30と回転軸40との間に介在する軸受B1、B2と、同じくハウジング30と回転軸40との間に介在する駆動手段M1、M2と、同じくハウジング30と回転軸40との間に介在するクランプ機構50（回転軸40を回転不能に保持するもの）とから構成される。駆動手段M1、M2及び軸受B1、B2は何れも複数であって、Ｃ軸方向に間隔をあけて直列的に配置してある。また、図示の例では、回転駆動対象部材とは反対側（上側）の軸受B1にクロスローラベアリングを採用し、回転駆動対象部材側（下側）の軸受B2にアキシアル方向及びラジアル方向の荷重を支持可能な複列形式のころ軸受を採用してある。

駆動手段M1、M2は、工作機械１に固定されるハウジング30に対して回転軸40を回転駆動するものであって、駆動モータM1、M2を採用し、各駆動モータM1、M2は、ギヤ等の減速器を使わずに直接負荷に繋いで運転するタイプのもの（俗に、直接駆動型モータ／ＤＤモータと言われる。）である。そして、各駆動モータM1、M2は、固定鉄心にコイルを捲回して構成されたモータステータM1b、M2bと、モータステータM1b、M2bの内周面に近設して対向する複数のマグネットを周方向に亘って配置したモータロータM1a、M2ａと、モータステータM1b、M2bを保持するステータスリーブM1c、M2cとを同心円状に配置した構成となっている。

ハウジング30は、複数のハウジング部材31、32と、ロータリジョイントＲのディストリビュータR1を主として構成される。ハウジング30は、Ｃ軸方向に分割可能であって、図ではハウジング部材31,32の２つから構成されている。このハウジング部材31,32について、図面上側のハウジング部材31を第一のハウジング部材、下側のハウジング部材32を第二のハウジング部材とする。また、ディストリビュータR1は、その外径を、第一ハウジング部材31の内径よりも小径としてある。そして、第一ハウジング部材31と第二ハウジング部材32を縦長の筒型に連結し、第一ハウジング部材31の内周側に間隔をあけてディストリビュータR1を同心円状に配置すると共に、第一ハウジング部材31の上端部に、ディストリビュータR1の上端部から半径方向外向きに突出するフランジ部R1aの外周部を連結するものである。即ち、第一、第二ハウジング部材31,32が外筒、ディストリビュータR1のうちフランジ部R1aを除く部分が内筒、フランジ部R1aが外筒と内筒の一端を塞ぐ蓋、の関係になる。これにより、第一ハウジング部材31とディストリビュータR1との間、ディストリビュータR1の内周側、及び第二ハウジング部材32の内周側に、それぞれ空間を連通して形成し、これら空間に回転軸40、軸受B1、B2及び駆動モータM1、M2を配置してある。

第一ハウジング部材31は、その本体31aをその下端部が内向きに屈曲する片側断面Ｌ字状に形成し、その本体31aの上端部に、ディストリビュータR1に向かって半径方向内側に突出する第一ハウジングスリーブ31bを連結し、全体としての片側断面を内向きに開口するコ字状に形成してある。

ロータリジョイントＲは、径の異なる筒状のディストリビュータR1とシャフトR2とから構成され、ディストリビュータR1とシャフトR2を二重管状に回転可能に嵌め合わせてある。ここでは、ディストリビュータR1の外側にシャフトR2を嵌め合わせてある。ディストリビュータR1とシャフトR2のそれぞれには、円周方向に位置をずらして複数の流体流路R11、R21が形成されており、更に、ディストリビュータR1とシャフトR2の間の嵌合周面には、各流体流路R11、R21が通じる環状溝R0が形成されている。この構成により、ディストリビュータR1とシャフトR2とが相対回転してもディストリビュータR1の流体流路R11とシャフトR2の流体流路R21との連通状態が維持される。ディストリビュータR1の流体流路R11はフランジ部R1aにおいて外部に通じる構造とし、シャフトR2の流体流路R21は第一の支持ヘッド11側へ通じる構造としてある。

第二ハウジング部材32は、その本体32aの上端部に半径方向内向きに突出する第二ハウジングスリーブ32bを連結し、更に、本体32aの下端部に半径方向内向きに突出する係止スリーブ32cを連結して構成してある。そして、第二ハウジング部材32は、第二ハウジングスリーブ32bを第一ハウジング部材31の下部に連結することにより第一ハウジング部材31に対し固定される。

なお、第二ハウジングスリーブ32bは、上記記載では第二ハウジング部材32の一部として捉えているが、第一ハウジング部材31の一部として捉えても良い。なぜなら、第二ハウジング部材32は、下側の駆動モータM2の外側の領域を囲むことを主たる目的とし、本体32aがその目的を達する部分であるので、その駆動モータM2の外側から少し外れた領域を囲む部分、即ち、第二ハウジングスリーブ32bは、第二ハウジング部材32の一部ではなく、第一ハウジング部材31の一部として捉えても特段の支障は良いからである。

回転軸40は、複数の筒状の軸部材41、42、40aを主として構成され、ハウジング30の分割箇所に対応する箇所でＣ軸方向に分割可能に設けてある。図では、回転軸40はＣ軸方向に関し２つに分割可能であり、第一ハウジング部材31とディストリビュータR1との間の空間に配置する軸部材41を第一軸部材、第二ハウジング部材32の内周側の空間に配置する軸部材41を第二軸部材とする。また、ディストリビュータR1の内周側の空間に配置する軸部材40aを回転検出用軸部材とする。そして、ディストリビュータR1の内外に配置した回転検出用軸部材40aと第一軸部材41を、第二軸部材42の上端に、Ｃ軸を中心として突き合わせて連結し、第一軸部材41と第二軸部材42をハウジング30の分割箇所に対応する箇所で分割可能としてある。

第一軸部材41は、その本体をロータリジョイントＲのシャフトR2とするもので、第一ハウジング部材31の下部に対向してシャフトR2の下部を半径方向外向きに突出すると共に、シャフトR2の上部に、半径方向外向きに突出する第一シャフトスリーブR2aを連結して構成してある。そして、第一軸部材41と第一ハウジング部材31との間の筒形の空間に、駆動モータM1と軸受B1を一つずつ配置し、且つ駆動モータM1の下側に軸受B1を配置してある。即ち、上側の軸受B1は上下の駆動モータM1,M2の間に配置してある。

上側の軸受B1（クロスローラベアリング）は、その外周部（外輪）を第一ハウジング部材31の下部に、その内周部（内輪）を第一軸部材41の下部に、それぞれ連結してある。

上側の駆動モータM1は、第一ハウジング部材31の内周側にステータスリーブM1cを介してモータステータM1bを固定し、第一軸部材41の外周側にモータロータM1aを固定したものである。より詳しく言えば、モータステータM1bをステータスリーブM1cの内周面に同心円状に嵌め込んで固定し、ステータスリーブM1cを第一ハウジングスリーブ31bの下側に連結して第一ハウジング部材31に対しモータステータM1bを固定している。また、第一軸部材41（ロータリジョイントＲのシャフトR2）の外周面にモータロータM1aを嵌め込み、第一シャフトスリーブR2aの下面にモータロータM1aを連結して第一軸部材41に対しモータロータM1aを固定している。

また、上側の駆動モータM1には、コネクタc1を介してケーブルc11を接続してある。ケーブルc11は、例えば、モータステータに内蔵されるコイルに電流を供給するためのＵ、Ｖ、Ｗ相用の電流供給ケーブル、アース線、駆動モータM1の異常を検出するための検出線等である。コネクタc1を配置するために、第一ハウジングスリーブ31bの下面の一部に局部的に窪んだ空間を形成し、その窪んだ空間にコネクタc1を配置している。また、ケーブルc11を通すために第一ハウジングスリーブ31bには上下に貫通するケーブル用配線孔H1を設けてある。

第二軸部材42は、その本体42aの上端面の中央部に凹部42bを形成し、ディストリビュータR1の下部、及び回転検出用軸部材40aの下部を凹部42bに配置する。凹部42bは、下部に比べて上部の内径を広くした段差形状であって、上部の内周側にディストリビュータR1の下部の外周面が当接し、下部の内周側に回転検出用軸部材40aの下部の外周面が当接する。また、第二軸部材42は、その本体42aの上部に連結された半径方向外向きに突出する第二シャフトスリーブ42cを有し、その第二シャフトスリーブ42cをその上の第一軸部材41に連結してある。

また、第二軸部材42は、その本体42aの下側に配置されたフランジ部材42e、及びフランジ部材42eを挟むようにして配置された連結部材42dを有し、フランジ部材42eと共に連結部材42dを第二軸部材42の下面に連結して構成してある。なお、連結部材42dの下端面と第一の支持ヘッド11の基部12の上端面とは、凹凸の嵌め合いによる位置決めをしてある。

第二軸部材42と第二ハウジング部材32は、その適宜箇所を内向き又は外向きに突出することによって、両部材42,32の間に環状の三つの空間を上下に間隔をあけて形成し、その三つの空間に、下側の駆動モータM2、クランプ機構50、下側の軸受B2を分けて配置してある。

下側の駆動モータM2は、三つの空間のうちの上側の空間に配置され、上側の駆動モータM1と同様にモータロータM2a、モータステータM2b、ステータスリーブM2cとから構成され、各々を同様に、第二ハウジングスリーブ32bを介して第二ハウジング部材32に固定し、第二シャフトスリーブ42cを介して第二軸部材42に固定してある。

また、下側の駆動モータM2にもコネクタc2を介して複数のケーブルc21を接続してある。コネクタc2を配置するために、第ニハウジングスリーブ32bの下面に局部的に窪んだ空間を形成してある。また、ケーブルc21を引き出し方向全長に亘って通すためにケーブル用配線孔H2を、ハウジング30の前述した外筒の肉厚内部に軸線方向に沿って連通して形成してある。より詳しく言えば、配線孔H2は、第ニハウジングスリーブ32bの抜穴H21、本体31aの抜穴H22、第一ハウジングスリーブ31bの抜穴H23から構成される。さらに、本体31aはその下端部の外周に、ケーブルc21に通じる外向窓31cを設けている。外向窓31cは本体31aの抜穴H22の一部となる。

外向窓31cは、第一ハウジング部材31と第二ハウジングスリーブ32bとを連結後にケーブルc21ケーブル用配線孔H2に通す際に使用される。また、配線孔H2のうち、第ニハウジングスリーブ32bの抜穴H21と、第一ハウジング部材31の抜穴H22は、Ｃ軸を中心にして内側、外側の配置関係にあり、ケーブルc21を湾曲させて引き出すスペースを外向窓31cによって形成することにより、ケーブルc21にかかるストレスを軽減させてある。

配線孔H2は、一つだけ設けてＵ、Ｖ、Ｗ相用の三本の電流供給ケーブル、アース線、検出線等をまとめて挿入するものであっても良いが、図２ではケーブルc21の種類ごと（電流供給線用、アース線用、検出線用）に分けて円周方向に間隔をあけて形成してある。検出線用のものを他と分けて形成してあるので、検出線へのノイズの混入を防止するのに有効である。また、図示しないが、全ての線ごとに専用の孔を設けて挿入するものであっても良い。なお、上述した上側、下側の配線孔H1,H2は、図面では上側のケーブルc11と下側のケーブルc21が干渉しないように、位置をずらして設けてある。

クランプ機構50は、三つの空間のうちの中間の空間に配置され、回転軸40を相対的に締め付けて回転軸40を相対回転不能とするクランプスリーブ51と、クランプスリーブ51を変形させる流体を導く受圧部材52とから構成され、第二ハウジング部材32の内周側に受圧部材52、クランプスリーブ51を順次同心円状に配置して連結してある。クランプスリーブ51は、その外周に溝を有し、その溝により上下の厚肉部51a,51aの間に変形可能な薄肉部51bが形成される。また、その溝と受圧部材52とにより、薄肉部51bの外側と受圧部材52との間に圧力室53を形成してある。そして、クランプスリーブ51は、薄肉部51bを第二軸部材42に近接させて配置される。更に、受圧部材52には、その内部に圧力室53に通じる流体通路54が形成してあり、その流体通路54の出口部54aが圧力室53に開口している。流体通路54は、ハウジング部材31,32に形成した流体流路であってハウジングスリーブ31bにおいて外部に通じる流体流路（図示せず）に通じている。そして、流体通路54に流体を供給することにより、薄肉部51bを小径方向に変形させて第二軸部材42を締め付けて回転軸40を回転不能な状態に保持する。

下側の軸受B2は、具体的には三列ローラベアリング（三列円筒ころ軸受／アキシアル・ラジアルローラベアリングとも言う）を採用してある。詳しく言えば、図５に示すように、軸受B2（三列ローラベアリング）は、内輪B2aと、外輪B2bと、内輪B2aと外輪B2bの間に介在する複数の円筒ころB2cによって構成される。内輪B2aを複数のパーツの組み付けによって片側断面コ字状に外向きに開口して形成し、その開口する溝部の高さ中間部に外輪B2bの内周部を配置し、内輪B2aを回転軸40に、外輪B2bをハウジング30にそれぞれ連結し、外輪B2bの上、下、内側に円筒ころB2cをそれぞれ配置し、上下の円筒ころB2c、B2cでアキシアル方向の荷重を支持し、内側の円筒ころB2cでラジアル方向の荷重を支持してある。内側の円筒ころB2cは、図示しない保持部材によって保持される。

なお、回転軸40の回転量、即ち第一の支持ヘッド11の角度位置を検出するための回転検出器60が、ハウジング30（ディストリビュータR1）と、回転軸40（回転検出用軸部材40a）の上端にベアリング等を介して固定してある。回転検出器60は、検出器ステータ61をディストリビュータR1に、検出器ロータ62を回転検出用軸部材40aの上端部にそれぞれ固定してある。そして、回転検出器60の検出信号は、工作機械１の制御装置に送られ、第一の支持ヘッド11の回転制御に用いられる。

上記実施形態の加工用ヘッドの組み付け対象は、図６、図７に示すように門型工作機械本体のラム６であり、第二の支持ヘッド20をラム６の内部に挿入して組み付けるので、第二の支持ヘッド20の外径は、ラム６の形状によって制限を受ける。上記実施形態では、第二の支持ヘッド20の内部に２個の駆動モータM1,M2を上下に離して設ける構造を基本とし、下側の駆動モータM2用のケーブルc21をその引き出し方向の全長に亘ってハウジング30の外筒の肉厚内部の配線孔H2に通す工夫をしてあるので、そのまま第二の支持ヘッド20をラム６に組み付けることができ、ケーブルc21がラム６等に接触せずに済み、ケーブルc21の損傷が防止でき、組み付け作業も迅速に行なえる。
ちなみに、上記実施形態のように第二の支持ヘッド20の内部に２個の駆動モータM1,M2を上下に離して設ける構造を基本とする場合、下側の駆動モータM2からのケーブルc21を上側に引き出すには、上側の駆動モータM1が邪魔になるので、通常であれば、ハウジング30の外側に横向きに通してから上に引き出すことしかできない。また、下側の駆動モータM2の設置箇所からハウジング30の外側にケーブルc21を横向きに通して上に引き出す構造の場合、ケーブルc21の分だけ全体の外径が大きくなり、その上、ケーブルc21の保護カバーをハウジング30の外側に取り付けることは、第二の支持ヘッド20の外径がラム６の形状によって制限を受けることとの関係上、困難となる。さらに、保護カバーなしで第二の支持ヘッド20を組み付けると、ケーブルc21を損傷するおそれがある。また、ケーブルc21の損傷をしないように気を付けながら作業すると、作業に長時間を要することになる。

図３は第二の支持ヘッド20の他の実施形態を示す。これは、ハウジング30と回転軸40の間に、三つの駆動モータM1、M2、M3をＣ軸方向に間隔をあけて直列的に配置した例である。また、この例においても、各駆動モータM1、M2、M3の配置箇所に対応させてハウジング30及び回転軸40をＣ軸方向に三分割可能に形成してある。すなわち、図２に示す第二の支持ヘッド20では、三つのハウジング部材31,32,33、即ち第一、第二、第三ハウジング部材31,32,33をＣ軸方向に沿って直線的に連結したものを採用し、各ハウジング部材31,32,33の内側に駆動モータM1,M2,M3、及び第一、第二、第三軸部材41,42,43を対応させてそれぞれ配置し、第一、第二、第三軸部材41,42,43をＣ軸方向に沿って直線的に連結してある。

この場合の第二、第三軸部材42,43は、前記実施形態の第二軸部材42を軸線方向中間部で分割してその間にスペーサ軸部材42fを介して連結したものに相当し、第二、第三ハウジング部材32,33は前記実施形態の第二ハウジング部材32を軸線方向中間部で分割してその間にスペーサスリーブ32dを介して連結したものに相当する。

一番下側の駆動モータM3の、モータロータM3a、モータステータM3b、ステータスリーブM3cの配置は他の駆動モータM1、M2と同様である。また、一番下側の駆動モータM3に対するコネクタc3、ケーブルc31、ケーブル用配線孔H3を、前記実施形態と同様に設け、中間のケーブル用配線孔H2と一番下のケーブル用配線孔H3を円周方向に位置をずらして設けてある。なお、第二ハウジング部材32の下端部に外向窓32eを、第一ハウジング部材31の外向窓31cと同様に設けてある。

さらに本発明は上記した実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて種々に変更することが可能である。

配線孔H1,H2,H3は、その形状（断面形状）、寸法は限定されず、例えば図２では断面が長方形状でケーブルc21の径と遜色のない寸法であったが、円形等の他形状であっても良いし、ケーブルc21が余裕を持って挿通できる寸法等であっても良い。

配線孔H2,H3は下側の駆動モータM2,M3の設置箇所からハウジング30の上端（回転駆動対象部材の反対側）まで連続してＣ軸方向に沿って設けてあり、それ故、ケーブルc21,c31の引き出し箇所となる配線孔H2,H3の出口はハウジング30の上端となっているが、他の形態であっても良い。例えば、配線孔H2,H3は、下側の駆動モータM2,M3の設置箇所からハウジング30の上端に至る途中までＣ軸方向に沿って設け、配線孔H2,H3の出口をハウジング30の外筒の外周面に設ける形態でも良い。このようにしても、ケーブルc21,c31の引き出し方向の上流部分は配線孔H2,H3に通してあるので、通常考えられる構造（ハウジング30の外周面であって下側の駆動モータの設置箇所の近傍に配線孔の出口を設ける構造）よりも、ケーブルc21,c31を損傷する等の種々の問題を解消できる。

また、前述の実施形態ではロータリジョイントＲのシャフトR2が、駆動モータM1のモータロータM1aを固定する第一軸部材41を兼ね、第一軸部材41及びその他の軸部材42,43の外側に駆動モータM1,M2,M3を対応させて配置し、そのうちの一つの軸部材42,43の外側にクランプ機構50をも併せて配置する構造としてあるが、図４に示すように、ロータリジョイントＲのシャフトR2（第一軸部材41）の外側にクランプ機構50を単独で配置し、第二、第三軸部材42,43の外側に駆動モータM1,M2をそれぞれ配置する構造であっても良い。この場合、クランプ機構50の外側に位置する第一ハウジング部材31の肉厚内部に配線孔H1,H2を設けてある。

また、図示しないが、回転軸40が第一〜第三軸部材41,42,43を備えると共に２つの駆動モータM1,M2を設ける構造の場合には、クランプ機構50を第二軸部材42の外側に単独で配置し、第一軸部材41と第三軸部材43の外側に駆動モータM1,M2をそれぞれ配置する構造であっても良い。

ハウジング30や回転軸40を分割可能とする態様は、前述の実施形態のように各駆動モータM1,M2,M3に対応させる態様に限らず、駆動モータM1,M2,M3とは無関係な態様であっても良い。例えば、ハウジング30に二つの駆動モータM1,M2を備える構造において、ハウジング30を二つに分割する場合に、（組立て状態において）一方のハウジング部材31,32内に駆動モータM1,M2が２つとも存在し、他方のハウジング部材31,32内にクランプ機構50等が存在するものとしても良い。また、ハウジング30に二つの駆動モータM1,M2を備える構造において、ハウジング30を三つに分割する場合に、連結する二つのハウジング部材31,32内に駆動モータM1が一つ存在し、残りのハウジング部材33内に駆動モータM2とクランプ機構50等が一つずつ存在するものとしても良い。さらに、回転軸40及びハウジング30は、分割不能な連続する一体構造であっても良い。回転軸40においても同様である。

また、本発明の角度割出し装置は、上記した五軸加工機等に限らず、たとえばワークが載置される円テーブルを回転駆動してその角度位置を割出す回転テーブル装置に適用しても良い。角度割出し装置を回転テーブル装置として使用する場合、円テーブルが本発明でいう回転駆動対象部材となる。

さらに、本発明の角度割出し装置によれば、使用される駆動モータの数は前述で説明したものに限らず、四つ以上の駆動モータを軸線方向に離間して直列的に配置することも可能である。

工作機械用の角度割出し装置の一実施形態を示す断面図である。 図１の要部横断面図である。 工作機械用の角度割出し装置の別の実施形態を示す断面図である。 工作機械用の角度割出し装置の変形例を示す断面図である。 複列形式のころ軸受を示す拡大断面図である。 加工用ヘッドの概略を示す正面図である。 工作機械の全体を示す斜視図である。

符号の説明

１工作機械、２ベッド、３コラム、４クロスレール、５サドル、６ラム、７テーブル、
８加工用ヘッド、９スピンドル、10スピンドルユニット、
11第一の支持ヘッド、12基部、13ケーシング、14脚部、
20第二の支持ヘッド、
30ハウジング、31第一ハウジング部材、31a本体、31b第一ハウジングスリーブ、
31c外向窓、32第二ハウジング部材、32a本体、32b第二ハウジングスリーブ、
32c係止スリーブ、32dスペーサスリーブ、32e外向窓
c1コネクタ、c11ケーブル、H1ケーブル用配線孔、c2コネクタ、c21ケーブル、
H2ケーブル用配線孔、c3コネクタ、c31ケーブル、H3ケーブル用配線孔
H21抜穴、H22抜穴、H23抜穴
40回転軸、40a回転検出用軸部材、41第一軸部材、42第二軸部材、42a本体、42b凹部、
42c第二シャフトスリーブ、42d連結部材、42eフランジ部材、43第三軸部材、
50クランプ機構、51クランプスリーブ、51a厚肉部、51b薄肉部、52受圧部材、53圧力室、54流体通路、54a出口部、
Ｒロータリジョイント、R1ディストリビュータ、R1aフランジ部、R2シャフト、
R2a第一シャフトスリーブ、R0環状溝、R11流体流路、R21流体流路、
B1軸受、B2軸受、B2a内輪、B2b外輪、B2c円筒ころ、
M1駆動モータ、M1aモータロータ、M1bモータステータ、M1cステータスリーブ、
M2駆動モータ、M2aモータロータ、M2bモータステータ、M2cステータスリーブ、
M3駆動モータ、M3aモータロータ、M3bモータステータ、M3cステータスリーブ、
60回転検出器、61検出器ステータ、62検出器ロータ

Claims (2)

1. 一端に回転駆動対象部材が固定される回転軸と、該回転軸を支持するためにその外周を少なくとも囲むと共に工作機械に着脱可能なハウジングと、該ハウジングと前記回転軸の間に収納される軸受と、前記ハウジングと前記回転軸の間に収納されると共に前記回転軸を回転駆動してその角度位置を割出す駆動手段とを含み、
   前記駆動手段として、前記ハウジング内で前記回転軸の周りに同心円状に配置されたモータロータとモータステータとからなる駆動モータを採用した、工作機械用の角度割出し装置において、
   前記ハウジングは、前記回転軸の外周を囲む外筒の肉厚内部に、前記駆動モータに接続するケーブルの引き出し方向の全長が挿通される配線孔を、前記回転軸の軸線方向に沿って設けてあり、
   前記駆動手段は、複数の前記駆動モータを前記回転軸の軸線方向に離間して直列的に配置して構成されており、
   前記ケーブルの引き出し方向を基準として、上流側の前記駆動モータに接続する前記ケーブルを挿通するための前記配線孔が、前記ハウジングのうち、下流側の前記駆動モータの外側に相当する箇所に形成されている、
   ことを特徴とする工作機械用の角度割出し装置。
2. 前記ハウジングは、前記複数の駆動モータの各々に対応させてその外周を別々に囲む複数のハウジング部材を、前記回転軸の軸線方向に分割可能に連結し、
   前記ケーブルの引き出し方向を基準として、上流側の前記駆動モータに接続する前記ケーブルを挿通するための前記配線孔が、下流側の前記駆動モータに対応する前記ハウジング部材に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の工作機械用の角度割出し装置。
   

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