KR20090049592A

KR20090049592A - 공작기계용의 가공용 헤드

Info

Publication number: KR20090049592A
Application number: KR1020097003693A
Authority: KR
Inventors: 요시노리 다쓰다
Original assignee: 쯔다고마 고오교오 가부시키가이샤
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2007-08-13
Publication date: 2009-05-18
Also published as: EP2058083A1; TW200810876A; EP2058083A4; WO2008023588A1; CN101516569A; CN101516569B; US20120121356A1

Abstract

본 발명은, 공구가 부착용의 스핀들 유닛(20)과, 스핀들(21)의 회전 각도 위치를 산출하는 산출기구를 포함하는 지지헤드(30, 60)를 구비한 공작기계용의 가공용 헤드(19)에 있어서, 상기 산출기구가, 베어링(35, 65)을 통하여 지지헤드(30, 60)의 하우징(31a, 61) 내에 지지된 구동 모터(33, 63)와, 상기 베어링(35, 65) 및 구동 모터(33, 63)와 동축적으로 배치된 로터리 조인트(37, 67)를 구비하고, 상기 베어링(35, 65)이 지지축(32, 37b, 62, 67c)의 축선방향에 있어서의 구동 모터(33, 63)의 존재 범위 내에 배치되고, 상기 로터리 조인트(37, 67)가 구동 모터(33, 63)의 반지름 방향 내측에 배치되어 있다.

Description

공작기계용의 가공용 헤드 {MACHINING HEAD FOR MACHINE TOOL}

본 발명은, 공작기계용의 가공용 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 5축 가공기(동시 5축 제어가능한 가공기)나 다면 가공기 등의 복합 가공기(공작기계)에서 사용되는 산출기구를 구비한 가공용 헤드에 관한 것이다.

도 7은, 상기의 복합 가공기의 일례로서 문형(門型) 공작기계(머시닝 센터)(1)를 나타내고 있다. 이 종류의 문형 공작기계(1)은, 베드(4) 상에 부설된 좌우의 컬럼(2, 2)과, 컬럼(2, 2) 상을 상하방향(Z축방향)으로 이동하는 크로스 레일(6)과, 크로스 레일(6) 상을 수평으로 좌우방향(Y축방향)으로 이동하는 새들(7)과, 새들(7) 상을 Z축방향으로 이동하는 램(8)과, 베드(4) 상을 전후방향(X축방향)으로 이동하는 테이블(5)을 포함한다. 또한, 램(8)에는, 공구가 부착되는 스핀들을 구비한 스핀들 유닛(20)을 포함하는 가공용 헤드(10)이 부착되어 있다.

상기 문형 공작기계(1)은, 워크의 가공시에 있어서, 미리 설정된 프로그램에 근거하는 수치제어에 의해, 상기 테이블(5), 크로스 레일(6), 새들(7) 및 램(8)을 이동시킴과 함께, 가공용 헤드(10)이 스핀들 유닛(20)의 각도 위치를 산출한다. 이것에 의해, 상기 공작기계에서는, 워크의 각 가공면에 대해서 공구를 최적 각도로 하여 가공을 행할 수 있어, 복잡한 형상의 워크의 절삭 가공 등이 가능하게 되어 있다.

이 때문에, 상기 가공용 헤드는, 스핀들 유닛의 각도 위치를 산출하기 위한 산출기구를 구비하고 있다. 그리고, 이 산출기구의 구동수단으로서 그 모터 스테이터 및 모터 로터가 가공용 헤드(10)의 하우징 내에 배치되고, 로터가 스핀들 유닛을 지지하는 지지축에 연결된 직접 구동형인 구동모터(이하, "DD모터"라고 한다)를 채용한 가공용 헤드가 공지되어 있다(예를 들면, 특허문헌1). 또, 이와 같은 가공용 헤드에서는, 일반적으로 상기한 스핀들 유닛을 지지하는 지지축은 가공용 헤드의 하우징내에서 베어링에 의해 회전이 자유롭게 지지되어 있다.

또, 상기와 같은 스핀들 유닛을 지지하는 가공용 헤드에서는, 스핀들 유닛에 대해 가공용의 유체 (이하, 간단히 "유체"라고 한다)를 공급하기 위해서, 스핀들 유닛 및 지지축이 회전 구동되어도 유체 유로의 연통 상태가 유지되는 로터리 조인트를 채용하는 경우가 있다. 그리고, 이 스핀들 유닛(20)으로 공급되는 유체란, 예를 들면, 고속으로 회전하는 DD모터(33)이나 스핀들(21)을 냉각하기 위한 냉각용 오일, 스핀들 유닛(20)(스핀들(21)의 회전 부분)으로의 절삭분의 침입을 막기 위한 시일용 에어, 가공시에 회전 공구 등을 냉각하기 위한 냉각용 물 등이다.

그런데, 이 특허문헌1에 기재된 가공용 헤드에서는, 스핀들 유닛을 지지하는 지지축(구동축)을 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링이 지지축의 축선방향에 있어서의 상기 DD모터의 존재 범위의 외측에 배치되어 있다. 그 결과, 가공용 헤드의 지지축의 축선방향에 관한 치수가 커져, 가공용 헤드가 대형화되어 버린다.

가공용 헤드가 대형화되면, 예를 들면 상기 문형 공작기계의 경우, 그 이동 영역을 확보하기 위해서 공작기계 자체가 어쩔 수 없이 대형화되거나 혹은, 공작기계 상에서의 작업 스페이스가 제한된다. 또, 대형화에 수반되는 중량의 증가는, 가공용 헤드의 이동을 원활하게 행할 수 없어 작업성에 악영향을 미치거나, 가공용 헤드의 중량에 의해 크로스 빔이 휘어, 가공 정밀도를 저하시키거나 하는 원인이 된다.

　[특허 문헌 1]일본공개특허공보 평 2－116437호

[발명이 해결하고자 하는 과제]

따라서, 본 발명의 과제는, 산출기구를 구비한 공작기계용의 가공용 헤드에 있어서, 그 가공용 헤드 자체가 대형화되지 않고, 높은 가공 정밀도가 얻어지는 구성을 제공하는 데 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 과제를 근거로, 본 발명은, 공구가 부착되는 스핀들을 포함하는 스핀들 유닛과, 그 스핀들 유닛을 지지하는 지지헤드로서 적어도 상기 스핀들의 회전축선과 직교하는 축선을 중심으로 스핀들 유닛을 회전시켜 그 각도 위치를 산출하는 산출기구를 포함하는 지지헤드를 구비한 공작기계용의 가공용 헤드를 전제로 한다.

그리고, 본 발명에서는, 상기의 산출기구가, 스핀들 유닛에 고정됨과 함께 베어링을 통하여 지지헤드의 하우징내에서 회전이 자유롭게 지지된 지지축과, 지지헤드의 하우징내에서 지지축 주위에 동축적으로 배치되어 지지축을 둘러싸는 모터 로터 및 모터 스테이터로 이루어지는 구동 모터와, 상기 베어링 및 구동 모터와 동축적으로 배치된 로터리 조인트를 구비하고, 상기 베어링이 지지축의 축선방향에 있어서의 구동 모터의 존재 범위내에 배치되고, 상기 로터리 조인트가 구동 모터의 반지름 방향 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에서는, 상기 베어링이 구동 모터의 모터 로터의 반지름 방향 내측에 배치된 것으로 해도 되고, 또한, 상기의 로터리 조인트가 상기 베어링의 반지름 방향 내측에 배치되는 것으로 해도 된다.

[발명의 효과]

상기한 본 발명에 의한 공작기계용의 가공용 헤드에 의하면, 상기 지지축을 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링이 지지축의 축선방향에 있어서의 상기 DD모터의 존재 범위내에 마련되고, 게다가, 상기의 로터리 조인트가 DD모터의 모터 로터의 반지름 방향 내측에 배치되는 구성을 채용하고 있기 때문에, 가공용 헤드의 지지축의 축선방향에 있어서의 치수가 커져 가공용 헤드 자체가 대형화되는 것이 회피되어, 공작기계의 대형화나 가공 정밀도의 저하를 유효하게 방지할 수 있다.

　　도 1은 본 발명의 가공용 헤드에 있어서의 지지헤드의 일 실시형태를 나타내는 정면부분 단면도.

　　도 2는 본 발명의 가공용 헤드에 있어서의 지지헤드의 일 실시형태를 나타내는 측면도.

　　도 3은 본 발명의 가공용 헤드의 일 실시형태를 나타내는 정면 부분 단면도.

　　도 4는 상기 실시 형태에 있어서의 지지헤드의 변형예를 나타내는 부분 단면도.

　　도 5는 상기 실시 형태에 있어서의 지지헤드의 변형예를 나타내는 부분 단면도.

　　도 6은 본 발명의 가공용 헤드에 있어서의 지지헤드의 다른 실시형태를 나타내는 정면부분 단면도.

　　도 7은 본 발명의 가공용 헤드가 적용되는 공작기계의 일례를 나타내는 사시도.

[부호의 설명]

1:공작기계 10:가공용 헤드

20:스핀들 유닛 21:스핀들

25:DD모터 25a:로터

25b:스테이터 30:지지헤드(제1의 지지헤드)

30a, 30b:다리부 30c:지지부

31a, 31b:하우징 32:회전축

33:DD모터 33a:로터

33b:스테이터 34:클램프 기구

34a:클램프 슬리브 35, 36: 베어링

37:로터리 조인트 37a:디스트리뷰터

37b:샤프트 38:로터리 조인트

38a:디스트리뷰터 38b:샤프트

39:회전축 41, 44:회전 검출기

41a, 44a:검출기 스테이터 41b, 44b:검출기 로터

50:제2의 지지헤드 51:하우징

52:회전축 53:DD모터

53a:스테이터 53b:로터

54:클램프 슬리브 55:디스트리뷰터

56:베어링(3열 원통 롤러 베어링) 60:지지헤드

61:하우징 62:회전축

63:DD모터 63a:스테이터

63b:로터 65:베어링

67:로터리 조인트 67a, 67b:디스트리뷰터

67c:샤프트 68:회전 검출기

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 근거하여 상세히 서술한다.

도 1~3에 나타내는 것은 본 발명의 일 실시형태로서, 도시한 가공용 헤드(10)은, 공구가 장착되는 스핀들(21)을 가지는 스핀들 유닛(20)과, 스핀들 유닛(20)을 지지하는 제1의 지지헤드(30)과, 제1의 지지헤드(30)을 지지하는 제2의 지지헤드(50)을 포함한다(도 3). 또한, 본 실시예에 있어서의 제1의 지지헤드(30)(본 발명의 "지지헤드"에 상당)은, 도시한 바와 같이, 지지부(30c)에 한 쌍의 다리부(30a, 30b)를 장착한 포크형으로 구성되어 있어, 그 다리부(30a, 30b) 사이 에서 상기의 스핀들 유닛(20)을 지지하는 것이며, 또한 스핀들 유닛(20)을 회전 구동하기 위한 DD모터(본 발명의 "구동 모터"에 상당)가 한 쌍의 다리부(30a, 30b) 중 한쪽에만 마련된 구성으로 되어 있다.

스핀들 유닛(20)은, 구동모터 내장형의 스핀들 헤드로서, 내장된 구동모터에 의해 스핀들(21)을 고속회전 구동하는 것이다.

이 스핀들 유닛(20)의 하우징(23) 내에는, 스핀들(21)이 삽입통과 배치되어 있으며, 이 스핀들(21)을 둘러싸도록 하여 구동모터(25)가 내장되어 있다. 구동모터(25)는, 스핀들(21)에 외감 고정된 로터(25a)와, 이 로터(25a)의 외주면에 대향하도록 마련된 스테이터(25b)로 이루어져 있다. 스핀들(21)은, 구동모터(25)의 전후(도면의 상하)에 복수열 배치된 베어링(예를 들면, 앵귤러 콘텍트 베어링)(27)에 의해 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 그리고, 스테이터(25b)에 여자전류를 공급하면, 로터(25a)와의 사이에 여자력이 발생하고, 그 여자력에 의해 로터(25a)가 회전하여 스핀들(21)이 회전 구동된다.

제1의 지지헤드(30)은, 상기 스핀들 유닛(20)을 지지함과 함께, 스핀들 유닛(20)을 상기 스핀들(21)의 회전축선과 직교하는 축선(이하, "A축"이라고 한다)을 중심으로 회전시켜 그 각도 위치를 산출하기 위한 것이다.

상기와 같이, 제1의 지지헤드(30)은 지지부(30c)에 한 쌍의 다리부(30a, 30b)를 장착한 포크형으로 구성되어 있으며, 그 다리부(30a, 30b)의 각각의 내부에 회전이 자유롭게 장착된 지지축에 의해 스핀들 유닛(20)이 지지되어 있다. 또, 제1의 지지헤드(30)은, 스핀들 유닛(20)을 회전 구동하기 위한 DD모터가 한 쌍의 다리 부(30a, 30b) 중 다리부(30a)에만 마련된 구성으로 되어 있다. 따라서, 이하에서는, 양 다리부(30a, 30b)의 각 지지축에 대해, 다리부(30a)측의 지지축을 구동 지지축(본 발명의 "지지축"에 상당)이라 하며, 다리부(30b)측의 지지축을 종동 지지축이라 한다.

이하에, 다리부(30a)의 구성을 상세하게 설명한다.

다리부(30a)는, 하우징(31a)를 주체로 하며, 그 내부에, DD모터(33)을 구성하는 로터(모터 로터)(33a) 및 스테이터(모터 스테이터)(33b), 스핀들 유닛(20)을 지지하는 구동 지지축, 이 구동 지지축을 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링(예를 들면, 크로스 롤러 베어링)(35), 및 스핀들 유닛(20)에 유체를 공급하기 위한 로터리 조인트(37) 등이 장착되어 있다.

하우징(31a)는 DD모터(33) 및 후술하는 회전축을 삽입하기 위해 다리부(30b)측이 크게 개구되어 있다. 또, 하우징(31a)에는, 반대측 다리부(30b)측의 측면으로부터 A축방향으로 늘어나는 원통부(31a1)이 형성되어 있다. 또, 원통부(31a1)에는 로터리 조인트(37)이 삽입되는 관통구멍(31a2)가 형성되어 있다.

하우징(31a)의 반대측 다리부(30b)측의 단면에는, 후술하는 유체 공급용의 파이프나 전류를 공급하기 위한 케이블이 통과되는 오목부(31a3)가 형성되어 있다. 또, 다리부(30a)의 반대측 다리부(31b)측에는 측면 커버(18a)가 부착되어 있고, 오목부(31a3)이 이 측면 커버(18a)에 의해 덮여 있다. 또한, 도 2는 이 측면 커버(18a)를 벗긴 상태를 나타내고 있다.

로터리 조인트(37)은, 하우징(31a)에 고정된 디스트리뷰터(37a)와, 디스트리 뷰터(37a)의 원통부(37a1)의 외측에 회전 가능하게 끼워진 샤프트(37b)로 구성되어 있다.

디스트리뷰터(37a)는, 하우징(31a)의 관통구멍(31a2)에 삽입된 상태로, 그 플랜지부(37a2)에 있어서, 원주방향으로 설치된 복수의 나사부재(37c)에 의해 하우징(31a)에 부착되어 있다. 또, 디스트리뷰터(37a)의 중심에는, 스핀들 유닛(20)을 향한 케이블 등의 통과를 허용하기 위한 관통구멍(37a4)가 형성되어 있다.

또, 디스트리뷰터(37a)에는, 유체를 공급 또는 배출하기 위한 복수의 유체 유로(37a3)이 원주방향으로 위치를 어긋나게 하여 형성되어 있다. 한편, 샤프트(37b)에는, 디스트리뷰터(37a)의 각 유체 유로(37a3)에 대응하는 복수의 유체 유로(37b1)이 형성되어 있다. 또한, 도 1에서는, 복수의 유체 유로(37a3) 및 유체 유로(37b1)은 그 1개만이 대표적으로 나타나 있다.

그리고, 각 유체 유로(37a3)과 그것에 대응하는 각 유체 유로(37b1)는, 디스트리뷰터(37a)와 샤프트(37b)의 감합 주위면에 형성된 고리형상 홈을 통하여 연통하고 있으며, 샤프트(37b)가 회전한 경우여도 그 연통 상태가 유지되도록 구성되어 있다. 또, 각 유체 유로(37b1)은, 스핀들 유닛(20)의 유체 공급용 또는 배출용의 포트(24)에 연통되어 있다. 또한, 디스트리뷰터(37a)와 샤프트(37b) 사이에는, 각 고리형상 홈의 사이에 밀봉용의 시일 부재가 장착되어 있다.

또한, 디스트리뷰터(37a)에는, 원주 방향으로 위치를 어긋나게 하여 복수의 유체 공급용 또는 배출용의 포트(37d)가 형성되어 있고, 각 포트(37d)에 유체 공급용 또는 배출용의 파이프(12)가 접속되어 있다. 그리고, 공급용의 파이프(12)로부 터 공급된 유체가 로터리 조인트(37)로부터 포트(24)를 통하여 스핀들 유닛(20)으로 공급된다. 또, 유체를 순환시키는 경우에는, 스핀들 유닛(20) 내를 순환한 유체가 로터리 조인트(37)을 통하여 배출용의 파이프(12)로 배출된다.

DD모터(33)은 하우징(31a)에 대해 고정적으로 설치된 스테이터(33b)와, 스테이터(33)의 내주면에 대향하도록 설치된 로터(33a)로 이루어진다. 즉, 도시한 DD모터(33)은 이너 로터형의 모터로서 구성되어 있다.

스테이터(33b)는 하우징(31a)에 고정된 스테이터 슬리브(33c)의 내주면에 내감 고정되어 있다. 또, 이 스테이터 슬리브(33c)의 외주면에는, 고리형상 홈(33c1)이 형성되어 있다. 한편, 하우징(31a)에는 이 고리형상 홈(33c1)에 연통하는 유체 공급로(31a4) 및 유체 배출로(31a5)가 형성되어 있다. 그리고, 이 고리형상 홈(33c1)에 대해, 유체 공급로(31a4)로부터 DD모터(33)을 냉각하기 위한 냉각용 유체(예를 들면, 오일)가 공급되어, 로터(33a)의 회전에 수반하는 DD모터(33)의 발열을 억제하도록 되어 있다. 또한, 고리형상 홈(33c1)은, 유체 공급로(31a4)로부터 공급된 유체가 고리형상 홈(33c1)을 순환하여 유체 배출로(31a5)로부터 배출되도록 나선형상으로 형성되어 있다(도시 생략).

로터(33a)는 하우징(31a) 내에 회전 가능하게 마련된 회전축(32)의 외주면에 외감 고정되어 있다. 이 회전축(32)는 상기 서술한 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)에 대해 그 회전축선에 대해 동심적으로 배치되어 있고, 원주방향으로 설치된 복수의 나사부재에 의해 샤프트(37b)에 고정되어 있다. 그리고, 로터(33a)는 그 외주면이 스테이터(33b)의 내주면에 대향하는 배치로, 회전축(32)에 형성된 원통 부(32a)의 외주면에 외감 고정되어 회전축(32)에 대해 상대 회전 불가능하게 마련되어 있다.

또, 회전축(32)에는 그 다리부(30b)측의 단면(32b)에 대해 원주방향으로 설치된 복수의 나사부재(14)에 의해 스핀들 유닛(20)이 고정된다. 즉, 스핀들 유닛(20)은 회전축(32)의 단면(32b)에 대해서 고정됨으로써 회전축(32)에 지지된다. 따라서, 다리부(30a)측에서는 회전축(32) 및 이것과 일체적으로 회전하는 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)가 스핀들 유닛(20)을 위한 구동 지지축을 구성하고 있다.

회전축(32)의 원통부(32a)는 회전축(32)를 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)에 장착한 상태로, 아주 작은 틈을 통하여 상기한 하우징(31a)의 원통부(31a1)을 둘러싸도록 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 회전축(32)를 샤프트(37b)에 장착한 상태로, DD모터(33)의 로터(33a)가 외감 고정된 원통부(32a)의 내주면의 반지름 방향 내측에는 하우징(31a)의 원통부(31a1)이 존재하고 있다.

한편, 하우징(31a)의 원통부(31a1)의 관통구멍(31a2) 내에는 로터리 조인트(37)의 주요 부분인 디스트리뷰터(37a)의 원통부(37a1) 및 샤프트(37b)가 배치되어 있다. 또한, 하우징(31a)의 원통부(31a1)와 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)와의 사이에는, 샤프트(37b)를 하우징(31a)에 대해 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링(35)가 장착되어 있다.

이상과 같이, 도시한 예에서는, DD모터(33)에 의해 회전 구동되는 구동 지지축 (로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)＋회전축(32))에 관련되는 로터리 조인트(37) 및 이 구동 지지축을 하우징(31a)에 대해 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링(35)는 모두 DD모터(33)의 반지름 방향 내측에 설치되어 있다. 또, 베어링(35)의 A축방향에 관한 배치는 도시한 바와 같이 A축방향에 있어서의 DD모터(33)의 존재 범위내로 되어 있다.

다음에, 도시의 예에서는, 다리부(30a)와 대향하는 위치에서 스핀들 유닛(20)을 지지하는 다리부(30b)의 구성에 대해, 이하에서 상세하게 설명한다.

다리부(30b)는, 하우징(31b)를 주체로 하며, 그 내부에, 스핀들 유닛(20)의 각도 위치를 유지하는 클램프 기구(34), 스핀들 유닛(20)을 지지하는 종동 지지축, 이 종동 지지축을 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링(36), 및 로터리 조인트(38) 등이 장착되어 있다.

하우징(31b)는 A축방향으로 관통하는 관통구멍(31b1)이 형성되어 있고, 그 관통구멍(31b1) 내에 상기 클램프 기구(34), 종동 지지축, 베어링(36) 및 로터리 조인트(38)이 장착되어 있다. 또, 하우징(31b)의 반대측 다리부(30a)측의 단면에는 다리부(30a)와 동일하게 오목부가 형성되어 있고(도시 생략), 이것이 측면 커버(18b)에 의해 덮여 있다.

로터리 조인트(38)은 다리부(30a)측의 로터리 조인트(37)과 동일한 것으로서, 하우징(31b)에 고정된 디스트리뷰터(38a)와, 디스트리뷰터(38a)의 원통부(38a1)의 외측에 회전 가능하게 끼워진 샤프트(38b)로 구성되어 있다.

디스트리뷰터(38a)는, 상기의 원통부(38a1)과, 원통부(38a1)의 반대측 다리부(30a)측의 단부에서 반지름 방향으로 넓어지도록 형성된 플랜지부(38a2)로 이루 어져 있다. 그리고, 디스트리뷰터(38a)는, 이 플랜지부(38a2)에 있어서, 원주방향으로 설치된 복수의 나사부재38c에 의해 하우징(31b)에 대해 장착되어 있다. 또, 디스트리뷰터(38a)의 중심에는 A축방향으로 관통하는 관통구멍(38a4)가 형성되어 있다.

이 디스트리뷰터(38a)에는 원주방향으로 위치를 어긋나게 하여 복수의 유체 유로(38a3)가 형성되어 있다. 또, 샤프트(38b)에는 디스트리뷰터(38a)의 각 유체 유로(38a3)에 대응하는 복수의 유체 유로(38b1)이 형성되어 있다. 그리고, 각 유체 유로(38a3)와 그것에 대응하는 각 유체 유로(38b1)는 디스트리뷰터(38a)와 샤프트(38b)의 감합 주위면에 형성된 고리형상 홈을 통하여 연통하고 있어, 샤프트(38b)가 회전한 경우에도 그 연통 상태가 유지되도록 구성되어 있다.

다리부(30b)에 있어서, 다리부(30a)의 회전축(32)에 대응하는 회전축(39)는 베어링(36)을 받아들이기 위해 축부재(39a)와 플랜지 부재(39b)의 2개의 부재로 구성되어 있다. 또, 이 회전축(39)(축부재(39a) 및 플랜지 부재(39b))는 그 회전축선이 다리부(30a)의 회전축(32)의 회전축선(=A축)과 일치하도록 설치된다.

회전축(39)의 축부재(39a)는 디스트리뷰터(38a)의 관통구멍(38a4) 내에 배치되어 있고, 디스트리뷰터(38a)에 대해 베어링(36)을 통하여 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 따라서, 축부재(39a)와 디스트리뷰터(38a)는 A축에 관하여 동심적으로 설치된 상태로 되어 있다.

또, 플랜지 부재(39b)는 다리부(30a)측에, 다리부(30a)에 있어서의 회전축(32)의 단면(32b)와 평행한 단면(39b1)을 가지고 있고, 이 단면(39b1)에 대해 원 주방향으로 설치된 복수의 나사부재(15)에 의해 스핀들 유닛(20)이 고정된다. 따라서, 이 회전축(39)가 다리부(30b)에 있어서의 스핀들 유닛(20)을 지지하기 위한 종동 지지축으로서 기능한다. 또한, 회전축(39)는, 플랜지 부재(39b)에 있어서, 로터리 조인트(38)의 샤프트(38b)에 고정되어 있으며, 샤프트(38b)와 일체적으로 회전한다. 따라서, 로터리 조인트(38)의 샤프트(38b)도 종동 지지축의 일부에 상당한다.

스핀들 유닛(20)의 회전 위치(각도 위치)를 유지하기 위한 클램프 기구(34)는 주로 클램프 슬리브(34a)로 구성된다. 클램프 슬리브(34a)는, 압력실이 되는 고리형상 홈(34a1)이 형성된 원통부(34a2)와, 이 원통부(34a2)의 다리부(30a)측의 단부에서 반지름 방향으로 넓어지도록 형성된 플랜지부(34a3)으로 이루어져 있다. 원통부(34a2)는, 회전축(39)와 일체적으로 회전하는 로터리 조인트(38)의 샤프트(38b)를 그 회전을 허용하는 상태로 둘러싸고 있다.

클램프 슬리브(34a)의 원통부(34a2)와 하우징(31b) 사이에는 고리 형상의 수압부재(34b)가 장착되어 있다. 보다 상세하게는, 하우징(31b)의 관통구멍(31b1)에 수압부재(34b)가 내감 고정되어 있고, 또한 이 수압부재(34b)의 내주면에 클램프 슬리브(34)의 원통부(34a2)가 내감 고정되어 있다. 그리고, 플랜지부(34a3)에 끼워진 나사부재에 의해 클램프 슬리브(34)가 하우징(31b)에 고정되고, 또한 수압부재(34b)가 플랜지부(34a3)에 대해 고정되어 있다.

또, 클램프 슬리브(34a)의 원통부(34a2)에는 수압부재(34b)측에 개구하는 고리형상 홈(34a1)이 형성되어 있고, 이 고리형상 홈(34a1)과 수압부재(34b)의 내주 면에 의해 압력실이 형성된다. 또한, 이 압력실에는 수압부재(34b)에 형성된 유체 유로(34b1)이 연통하고 있다. 이 유체 유로(34b1)은 클램프 슬리브(34a)의 플랜지부(34a3)에 형성된 유체 유로(34a4)를 통하여 하우징(31b)에 형성된 유체 유로(31b2)에 연통하고 있다.

그리고, 이 클램프 기구(34)에서는, 이들의 유체 유로를 통하여 압력 유체(예를 들면, 압유)가 압력실에 공급됨으로써, 클램프 슬리브(34a)의 원통부(34a2)에 있어서의 고리형상 홈(34a1)에 대응하는 박육부가 지름축소 방향으로 변형한다. 그 결과, 샤프트(38b)에 대해 지름축소 방향의 체결력이 작용하여, 샤프트(38b) 및 여기에 장착된 회전축(39)의 회전이 저지된 상태(클램프 상태)가 된다. 또, 압력실로의 압력 유체의 공급을 정지함으로써 원통부(34a2)의 박육부의 변형 상태가 해소되어, 샤프트(38a)에 대한 체결력이 소실되어 클램프 상태가 해제된다.

또한, 도시한 예에서는, 다리부(30b) 내에, 회전축(39)의 회전 각도(=스핀들 유닛(20)의 각도 위치)를 검출하기 위한 회전 검출기(41) 및 스핀들 유닛(20)의 회전 범위를 제한하기 위한 각도 검출기(42)가 마련되어 있다.

회전 검출기(41)은, 로터리 조인트(38)의 디스트리뷰터(38a)의 관통구멍(38a4) 내에서, 관통구멍(38a4)의 내주면으로부터 반지름 방향으로 돌출하는 원반 형상의 지지부의 소정 위치에 부착된 한 쌍의 검출 헤드(41a, 41a)와, 검출기 헤드(41a, 41a)의 내측에 대향하는 배치로, 회전축(39)의 축부재(39a)에 부착된 검출 링(41b)로 구성되어 있다. 이 회전 검출기(41)에 의한 스핀들 유닛(20)의 각도 위치의 검출 신호는 본 발명의 가공용 헤드(10)이 탑재되는 공작기계의 제어장치 (도시하지 않음)로 보내져, 스핀들 유닛(20)의 회전 제어(수치제어)에 이용된다.

또, 각도 검출기(42)는, 예를 들면 리미트 스위치로서, 디스트리뷰터(38a)의 관통구멍(38a4) 내에 마련된 지지판 상에 부착되며, 회전축(39)의 단부에 부착된 원반 형상의 부재(43)의 주위면에 대향하도록 마련되어 있다. 이 부재(43)의 주위면에는 허용 각도 범위에 대응하는 도그가 형성되고, 이 도그에 대향한 상태에서는, 리미트 스위치(42)는 부작동 상태에 놓여진다. 따라서, 제어의 이상 등에 의해 스핀들 유닛(20)이 허용 각도 이상으로 회전한 경우, 그것이 리미트 스위치(42)에 의해 검출되어, 그 검출 신호가 예를 들면 비상 정지 신호로서 공작기계의 제어장치로 보내진다.

다음에, 도시한 가공용 헤드(10)에 있어서의 제2의 지지헤드(50)에 대해, 그 상세를 이하에 설명한다.

상기 서술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 가공용 헤드(10)은, 상기에서 설명한 제1의 지지헤드(30)에 더하여, 이 제1의 지지헤드(30)을 지지하는 제2의 지지헤드(50)을 구비하고 있다. 그리고, 제1의 지지헤드(30)은 제2의 지지헤드(50)을 통하여, 공작기계의 주축 헤드 등에 지지된다. 이 제2의 지지헤드(50)은 제1의 지지헤드(30)을 연직 방향의 축선(공작기계의 Z축과 평행한 축선/이하, "C축"이라고 한다)을 중심으로 회전 구동시키기 위해서 마련되어 있다(도 3).

제2의 지지헤드(50)은 C축방향으로 관통하는 관통구멍(51a)를 가지는 하우징(51)을 주체로 하고 있으며, 축부(52a)가 관통구멍(51a) 내에 설치된 회전축(52)를 구비하고 있다. 그리고, 제1의 지지헤드(30)은 이 회전축(52)를 통하여 제2의 지지헤드(50)에 대해 장착되어 있다. 또, 제2의 지지헤드(50)은 하우징(51)에 부착된 고리 형상의 지지체(51a)를 통하여 공작기계의 주축 헤드 등에 부착된다.

제2의 지지헤드(50)은, 하우징(51)의 관통구멍(51a) 내에, 회전축(52)를 회전 구동하기 위한 DD모터(53), 회전축(52)의 회전 위치를 유지하기 위한 클램프 슬리브(54) 및 제1의 지지헤드(30)으로 유체를 공급하기 위한 로터리 조인트(55)를 구비하고 있다.

DD모터(53)은, 스테이터 슬리브(53c)를 통하여 하우징(51)에 고정된 스테이터(53a)와, 스테이터(53a)의 내주면에 대향하는 배치로, 회전축(52)에 고정된 로터(53b)로 구성되어 있다. 또, DD모터(53)을 구동하기 위한 여자전류의 공급은 커넥터(17a)를 통하여 DD모터(53)에 접속된 케이블(17)에 의해 행해진다.

회전축(52)는, 하우징(51)의 관통구멍(51a) 내에서 회전 가능하게 마련된 축부재(52a)와, 축부재(52a)의 제1의 지지헤드(30)측의 단부에 부착되어 반지름 방향(C축과 직교하는 방향)으로 넓어지는 플랜지 부재(52b)를 포함하고 있다. 또, 회전축(52)에는, 로터리 조인트(55)가 삽입통과되는 관통구멍(52c)가 형성되어 있다.

또한, 도시한 예에서는, 회전축(52)의 축부재(52a)와 플랜지 부재(52b)의 사이에 베어링 하우징(52d)가 형성되어 있다. 그리고, 이 베어링 하우징(52d)와 하우징(51) 사이에 베어링(56)이 장착되고, 이 베어링(56)에 의해 회전축(52)가 하우징(51)에 대해 회전이 자유롭게 지지된 상태로 되어 있다. 그리고, 도시한 예에 있어서의 베어링(56)은 복합 롤러 형식의 선회 베어링의 하나인 3열 원통 롤러 베어링(3열 롤러 베어링/엑시얼·래디얼 롤러 베어링)으로서, 엑시얼 방향 및 래디얼 방향의 큰 하중을 받을 수 있는 것이다.

축부재(52a)의 외주면에는 DD모터(53)의 로터(53b)가 외감 고정되어 있고, 로터(53b)의 회전에 수반하여 축부재(52a)가 C축을 중심으로 하여 회전 구동된다. 또, 플랜지 부재(52b)는 원주방향으로 설치된 복수의 나사부재(52e)에 의해 축부재(52a)에 장착되어 있어 축부재(52a)와 일체적으로 회전한다. 또한, 플랜지 부재(52b)에는 원주방향으로 복수의 나사부재(19)가 끼워져 있고, 이 나사부재(19)에 의해 제1의 지지헤드(30)의 지지부(30c)가 플랜지 부재(52b)에 장착된다. 따라서, 회전축(52)가 DD모터(53)에 의해 회전 구동됨으로써, 제1의 지지헤드(30)이 회전축(52)와 함께 회전한다.

로터리 조인트(55)는 제1의 지지헤드(30)의 로터리 조인트(37, 38)과 동일한 것으로서, 하우징(51)에 고정된 디스트리뷰터(55a)와, 디스트리뷰터(55a)에 형성된 관통구멍(55a1) 내에 회전 가능하게 끼워진 샤프트(55b)로 구성되어 있다.

디스트리뷰터(55a)는, 회전축(52)의 관통구멍(52c) 내에 배치되는 원통부(55a2)와, 원통부(55a2)의 반대측 제1의 지지헤드(30)측의 단부에서 반지름 방향으로 넓어지도록 형성된 플랜지부(55a3)으로 이루어져 있고, 그 플랜지부(55a3)에 있어서 원주방향으로 설치된 복수의 나사부재에 의해 하우징(51)에 장착되어 있다.

또, 샤프트(55b)에는, 제1의 지지헤드(30)측의 단부에 원반 형상의 플랜지 부재(57)이 장착되어 있고, 샤프트(55b)는 이 플랜지 부재(57)을 통하여 회전축(52)의 플랜지 부재(52b)에 대해 장착되어 있다. 따라서, 회전축(52)의 회전에 수반하여 샤프트(55b)도 함께 회전한다. 또한, 플랜지 부재(57)은 제1의 지지헤 드(30)의 지지부(30c)에 형성된 원형의 오목부(30c1)에 끼워 넣어지는 형상으로 되어 있으며, 이 플랜지 부재(57)과 지지부(30c)의 오목부(30c1)에 의해 제1의 지지헤드(30)과 제2의 지지헤드(50)을 장착할 때의 위치 결정이 행해진다.

디스트리뷰터(55a)에는 외부로부터 유체를 삽입하기 위한 유체 유로(55a4)가 원주방향으로 위치를 어긋나게 하여 복수 형성되어 있다. 한편, 샤프트(55b)에도 디스트리뷰터(55a)의 각 유체 유로(55a4)에 대응하는 복수의 유체 유로(55b1)이 원주 방향으로 위치를 어긋나게 하여 형성되어 있다.

그리고, 각 유체 유로(55a4)와 그것에 대응하는 각 유체 유로(55b1)는 디스트리뷰터(55a)와 샤프트(55b)의 감합 주위면에 형성된 고리형상 홈을 통하여 연통되어 있으며, 샤프트(55b)가 회전한 경우에도 그 연통 상태가 유지되도록 구성되어 있다. 또, 샤프트(55b)에 형성된 복수의 유체 유로(55b1)은 각각 제1의 지지헤드(30)에 있어서의 로터리 조인트(37 또는 38)의 디스트리뷰터(37a, 38a)에 형성된 대응하는 유체 유로(37a3 또는 38a3)에 연통되어 있다. 따라서, 외부로부터 로터리 조인트(55)의 디스트리뷰터(55a)에 공급된 유체는 샤프트(55b)를 통하여 제1의 지지헤드(30)의 로터리 조인트(37, 38)로 공급된다.

하우징(51)에 고정된 디스트리뷰터(55a)와 회전축(52)의 축부재(52a)의 사이에는 회전축(52)의 회전 위치를 유지하기 위한 슬리브 클램프(54)가 마련되어 있다. 이 슬리브 클램프(54)는 그 플랜지부(54a)에 있어서 복수의 나사부재에 의해 디스트리뷰터(55a)에 장착됨과 함께, 회전축(52)와의 상대 회전이 허용되도록 마련되어 있다. 또, 슬리브 클램프(54)의 원통부(54b)에는 디스트리뷰터(55a)의 원통 부(55a2)측에 개구하는 고리형상 홈(54c)가 형성되어 있으며, 이 고리형상 홈(54c)와 디스트리뷰터(55a)의 원통부(55a2)의 외주면에 의해 압력실이 형성된다.

그리고, 이 압력실에 대해 디스트리뷰터(55a)에 형성된 유체 유로(54d)를 통하여 압력 유체를 공급함으로써, 원통부(54b)의 고리형상 홈(54c)에 대응하는 박육부가 지름확대 방향으로 변형한다. 그 결과, 회전축(52)에 대해 지름확대 방향의 체결력이 작용하여, 회전축(52)의 회전이 저지된 상태(클램프 상태)가 된다.

또, 도시한 예에서는, 로터리 조인트(55)의 상단부에, 회전축(52)의 회전량, 즉, 제1의 지지헤드(30)의 회전량을 검출하기 위한 회전 검출기(44)가 마련되어 있다. 이 회전 검출기(44)는, 하우징(51)에 고정된 디스트리뷰터(55a) 상의 소정 위치에 배치된 한 쌍의 검출기 헤드(44a, 44a)와, 이 검출 헤드(44a, 44a)의 내측에 대향하는 배치로, 회전축(52)와 함께 회전하는 샤프트(55b)에 부착된 검출 링(44b)로 이루어져 있다. 이 회전 검출기(44)의 검출 신호는 제1의 지지헤드(30)에 있어서의 회전 검출기(41)과 동일하게 공작기계의 제어장치로 보내져, 제1의 지지헤드(30)의 회전 제어에 이용된다.

이상의 구성으로 이루어지는 가공용 헤드(10)에서는, 스핀들 유닛(20)을 지지하기 위한 제1의 지지헤드(30)은 스핀들 유닛(20)을 한 쌍의 다리부(30a, 30b)의 각 지지축에 끼어넣는 형태로 양 지지축에 상대 회전 불가능하게 고정하여 지지하고 있다. 그리고, 다리부(30a)측의 구동 지지축을 DD모터(33)에 의해 회전 구동함으로써, 스핀들 유닛(20)을 지지축의 회전축선(=스핀들(21))의 회전축선에 직교하는 축선/A축)을 중심으로 하여 원하는 각도 위치를 향하여 회전 구동한다.

DD모터(33)의 구동은 미리 설정된 프로그램에 근거하는 수치제어에 따라 행해지고, 로터(33a)의 회전 제어에 의해 구동 지지축을 통하여 스핀들 유닛(20)의 각도 위치가 제어된다. 따라서, 도시한 예에서는, 다리부(30a) 내에 마련된 DD모터(33) 및 DD모터(33)에 연결된 구동 지지축(회전축(32)＋샤프트(37b))이 스핀들 유닛(20)을 위한 산출기구로서 기능한다. 또한, DD모터(33)을 구동하기 위한 여자전류는 커넥터(16a)에 의해 DD모터(33)에 접속된 케이블(16)에 의해 공급된다.

그리고, 본 발명에 근거하는 상기 제1의 지지헤드(30)에서는, 스핀들 유닛(20)을 위한 다리부(30a)측의 지지축(구동 지지축)을 회전이 자유롭게 지지하는 베어링(35)를 A축방향에 있어서의 DD모터(33)의 존재 범위내에서, DD모터(33)의 반지름 방향 내측에 설치하는 구성으로 하고, 또한, DD모터(33)이 마련되는 다리부(30a)측에 설치되어 회전 구동되는 스핀들 유닛(20)에 대해 유체를 공급하기 위한 로터리 조인트(37)을, DD모터(33)의 반지름 방향 내측에 설치하는 구성으로 했기 때문에, 베어링(35) 및 로터리 조인트(37)은 DD모터(33)의 반지름 방향 내측의 공간에 수용되는 형태가 되어, 다리부(30a)의 A축방향의 치수가 커지는 일은 없다.

또, 다리부(30b)에 대해서는, 그 A축방향의 치수는 지지축(종동 지지축)의 길이 (A축방향의 치수)에 근거하여 정해진 것이며, 그 지지축의 길이는 가공시에 걸리는 부하의 밸런스를 고려하여 다리부(30a)의 지지축의 길이와 보다 동일하게 하는 것이 바람직하다고 여겨지고 있다. 따라서, 다리부(30b)의 A축방향의 치수는 다리부(30a)의 그것에 좌우되는 것이며, 다리부(30a)의 A축방향의 치수를 보다 작 게 함으로써, 다리부(30b)의 A축방향의 치수도 보다 작은 것으로 할 수 있다. 그 결과, 제1의 지지헤드(30)은 전체적으로 A축방향의 치수가 작은 것이 되어, 가공용 헤드(10)의 컴팩트화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시예의 지지헤드와 같이, 베어링(35)가 이너 로터형 DD모터(33)의 로터(33a)의 반지름 방향 내측, 즉, DD모터(33)의 반지름 방향 내측에 설치되는 구성으로 함으로써, 보다 지름이 작은 베어링을 채용하는 것이 가능해진다. 베어링은 지름이 커질수록 흔들림 정밀도의 저하를 초래하여 가공 정밀도를 저하시키는 요인이 되지만, 이 본 실시예의 구성에 의하면, 이와 같은 베어링의 대지름화에 수반하는 가공 정밀도의 저하라는 문제는 발생하지 않는다.

또한, 이상에서 설명한 가공용 헤드(10)에 있어서의 제1의 지지헤드(30)에서는, 다리부(30a)에 있어서의 지지축과 하우징(31a)의 원통부(31a1)과의 사이의 베어링(35)의 배치를, 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)와 하우징(31a)의 원통부(31a1)의 사이에 베어링(35)를 마련하는 구성으로 하고 있지만, 이를 대신하여, 회전축(32)의 원통부(32a)와 하우징(31a)의 원통부(31a1)의 사이에 베어링(35)를 마련하는 것도 가능하다(도 4(a)).

또, 상기의 제1의 지지헤드(30)에서는, 로터리 조인트(37)을 가장 A축측에 배치하고, 로터리 조인트(37)(샤프트(37b))의 외주면에 베어링(35)를 외감 고정하는 구성으로 했지만, 이를 대신하여, 로터리 조인트(37)을 베어링(35)의 외주면측에 마련하는 구성으로 하는 것도 가능하다(도 4(b)).

즉, 상기 제1의 지지헤드(30)에서는, 지지축(로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)＋회전축 39)는 DD모터(33)의 로터(33a)가 외감 고정되는 대지름부와 이 대지름부의 반지름 방향 내측에서 베어링(35)에 의해 회전이 자유롭게 지지되는 축부를 가지고 있으며, 상기 대지름부가 회전축(32)의 원통부(32a)에 의해 형성되고, 축부가 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)로 형성되어 있다, 그러나, 이를 대신하여, 상기 대지름부를 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)로 형성하여, 그 외주위면에 DD모터(33)의 로터(33a)를 외감 고정하도록 해도 된다.

이와 같이, 본 발명에서는, 로터리 조인트의 배치는, DD모터의 반지름 방향 내측이면, 상기 실시예와 같은 구동 지지축의 반지름 방향 내측에 한정하지 않고, 상기 베어링의 외주면을 둘러싸는 것 등이어도 된다.

또, 상기의 제1의 지지헤드(30)에서는, 구동 지지축을 회전 구동하기 위한 구동 모터로서 로터(33a)가 스테이터(33b)의 내주면에 대향하도록 설치된 이너 로터형의 DD모터(33)을 채용하고 있지만, 본 발명에 이용되는 구동 모터는 이것에 한정하지 않고, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 로터(33a)가 스테이터(33b)의 외주면에 대향하도록 배치되는 아우터 로터형 구동 모터(DD모터(33’))로 해도 된다.

또한, 상기에서는, 제1의 지지헤드(30)에 있어서의 베어링(35)가 DD모터(33)(33’)의 반지름 방향 내측에 설치되는 구성에 대해 설명했지만, 본 발명에 있어서의 베어링의 구성은 이것에 한정되는 것은 아니며, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 베어링(35’)가 DD모터(33’)보다도 큰지름이며, DD모터(33’)의 외주면을 둘러싸는 회전축(32)의 원통부(32a)의 외주면에 외감 고정되는 것이어도 된다.

다음에, 본 발명의 다른 실시형태를 도 6에 근거하여 설명한다.

상기의 실시예에서는, 본 발명이 적용되는 가공용 헤드에 있어서의 지지헤드(제1의 지지헤드(30))에 대해서, 스핀들 유닛(20)을 지지하는 한 쌍의 다리부 중의 한쪽의 다리부만이 스핀들 유닛(20)을 회전 구동하기 위한 산출기구(DD모터)를 구비한 것으로 했지만, 이를 대신하여, 도 6에 나타내는 바와 같이, 양 다리부에 산출기구(DD모터)를 구비한 지지헤드의 양 산출기구에 대해 본 발명을 적용해도 된다.

또, 도 6에 나타내는 예에서는, 도 1 등의 실시예와는 달리, DD모터에 의해 회전 구동되는 지지축을 회전이 자유롭게 지지하는 베어링이 로터리 조인트를 구성하는 디스트리뷰터와 샤프트 사이에 장착되어 있다. 즉, 로터리 조인트가 상기 베어링의 반지름 방향 내측에 설치되어 있는 상기 실시예와는 달리, 상기 베어링이 반지름 방향에 있어서의 로터리 조인트의 존재 범위내에 설치되는 구성으로 되어 있다.

상기와 같이, 도 6에 나타내는 지지헤드(60)에서는, 스핀들 유닛(20)을 지지하는 한 쌍의 다리부(60a, 60b)의 각각에 대해 DD모터(63)을 포함하는 산출기구가 마련되어 있다. 또한, 도시한 예에서는, 다리부(60a)와 (60b)의 내부 구조는 거의 동일하다. 따라서, 이하에서는, 다리부(60a)에 대해서만 설명하고, 다리부(60b)에 대해서는 그 설명 및 도면에 있어서의 부호는 생략한다.

다리부(60a)는, A축방향으로 관통하는 관통구멍(61a)가 형성된 하우징(61)을 주체로 하여 이루어지고, 그 관통구멍(61a) 내에, DD모터(63), 스핀들 유닛(20)을 지지하는 지지축, 지지축을 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링(65) 및 로터리 조인트(67) 등이 장착되어 있다. 또, 다리부(60a)에는 상기 서술한 실시예와 동일한 회전 검출기(68)이 마련되어 있다(회전 검출기(68)은 다리부(60a)측만).

도시한 예에서는, 로터리 조인트(67)의 디스트리뷰터는 2개의 부재(67a)(제1의 디스트리뷰터) 및 (67b)(제2의 디스트리뷰터)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 제2의 디스트리뷰터(67b)가 그 플랜지부(67b2)에 있어서 제1의 디스트리뷰터(67a)에 장착되고, 제1의 디스트리뷰터(67a)가 그 플랜지부(67a2)에 있어서 하우징(61)에 장착됨으로써, 제1, 제2의 디스트리뷰터(67a, 67b)가 하우징(61)에 대해 고정된 상태로 되어 있다.

또, 로터리 조인트(67)의 샤프트(67c)는 제1의 디스트리뷰터(67a)의 원통부(67a1)과 제2의 디스트리뷰터(67b)의 원통부(67b1)의 사이에 회전 가능하게 끼워지는 대지름부(67c1)과, 베어링(65)가 외감 고정되는 축부(67c2)로 이루어져 있다.

그리고, 이 로터리 조인트(67)에서는, 제1, 제2의 디스트리뷰터(67a, 67b)의 각각에 복수 형성된 유체 유로(67a3, 67b3)과, 각 유체 유로(67a3, 67b3)에 대응하여 샤프트(67c)에 형성된 복수의 유체 유로(67c3)이, 제1, 제2의 디스트리뷰터(67a, 67b)의 각 원통부(67a1) 및 (67b1)과 샤프트(67c)의 대지름부(67c1)과의 감합 주위면에 형성된 고리형상 홈을 통하여 연통되어 있다.

샤프트(67c)의 축부(67c2)에는, 다리부(60b)측에, 하우징(61)에 대해 회전 가능하게 마련된 회전축(62)가 조립되어 있다. 이 회전축(62)는, 로터리 조인트(67)에 있어서의 제1의 디스트리뷰터(67a)의 원통부(67a1)을 둘러싸는 원통부(62a)를 가지고 있다. 또, 회전축(62)에는 로터리 조인트(67)의 샤프트(67c)에 형성된 각 유체 유로(67c3)의 각각에 연통하는 복수의 유체 유로(62c)가 형성되어 있고, 각 유체 유로(67c3)는 이 유체 유로(62c)를 통하여 스핀들 유닛(20)의 포트(24)에 연통하고 있다.

도시한 바와 같이, 하우징(61)에 고정된 로터리 조인트(67)에 있어서의 제1의 디스트리뷰터(67a)의 원통부(67a1)과 샤프트(67c)의 축부(67c2)의 사이에는 베어링(65)가 장착되어 있다. 그리고, 이 베어링(65)에 의해, 샤프트(67c)는 하우징(61)에 대해 회전이 자유롭게 지지된 상태로 되어 있다. 또, 회전축(62)는 샤프트(67c)에 장착됨과 함께, 그 다리부(60b)측의 단면(62b)에 스핀들 유닛(20)이 부착된다. 따라서, 로터리 조인트(67)의 샤프트(67c) 및 회전축(62)가 회전이 자유롭게 마련되어 스핀들 유닛(20)을 지지하는 지지축에 상당한다.

DD모터(63)은 스테이터 슬리브(63c)를 통하여 하우징(61)에 고정된 스테이터(63a)와, 스테이터(63a)의 내주면에 대향하는 배치로, 회전축(62)의 원통부(62a)의 외주면에 외감 고정된 로터(63b)로 구성되어 있으며, 이너 로터형 DD모터이다.

이와 같이, 도시한 지지헤드(60)에서는, 이너 로터형 DD모터(63)은 그 로터(63b)에 의해 제1의 디스트리뷰터(67a)의 원통부(67a1)을 둘러싸는 회전축(62)의 원통부(62a)에 외감 고정되어 있고, 한편, 상기 지지축(로터리 조인트(67)의 샤프트(67c)＋회전축(62))을 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링(65)는 제1의 디스트리뷰터(67a)의 원통부(67a1)과 이 원통부(67a1)보다도 반지름 방향 내측에 위치하는 샤프트(67c)의 축부(67c2)의 사이에 장착되어 있다. 게다가, 그 베어링(65)의 A축방향의 배치는, 도시한 바와 같이, A축방향에 있어서의 DD모터(63)의 존재 범위 내로 되어 있다.

즉, 본 실시예에 있어서도, DD모터(63)에 의해 회전 구동되는 지지축을 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링(65)가 A축방향에 관한 DD모터(63)의 존재 범위내에서 DD모터(63)의 반지름 방향 내측에 설치되어 있고, 또한, 로터리 조인트(67)이 DD모터(63) 반지름 방향 내측에 설치되는 구성으로 되어 있다. 따라서, 본 실시예에 의해서도, 상기 서술한 도 1 등의 실시예와 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 본 실시예의 지지헤드(60)과 같이, 한 쌍의 다리부(60a, 60b)의 각각에 DD모터(33)을 포함하는 산출기구를 마련한 경우, 도 1 등의 실시예에 의한 지지헤드에 비하여 A축방향의 치수가 보다 큰 것이 되어 버리기 때문에, 본 발명은, 이와 같은 지지헤드의 경우에 보다 유효하다.

또한, 본 발명은 상기의 어느 실시형태에도 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 여러 가지로 변경하는 것이 가능하다.

Claims

공구가 부착되는 스핀들을 포함하는 스핀들 유닛과, 그 스핀들 유닛을 지지하는 지지헤드로서 적어도 상기 스핀들의 회전축선과 직교하는 축선을 중심으로 상기 스핀들 유닛을 회전시켜 그 각도 위치를 산출하는 산출기구를 포함하는 지지헤드를 구비한 공작기계용의 가공용 헤드로서,

상기 산출기구가, 상기 스핀들 유닛에 고정됨과 함께 베어링을 통하여 상기 지지헤드의 하우징내에서 회전이 자유롭게 지지된 지지축과, 상기 지지헤드의 하우징내에서 상기 지지축 주위에 동축적으로 배치되어 상기 지지축을 둘러싸는 모터 로터 및 모터 스테이터로 이루어지는 구동 모터와, 상기 베어링 및 상기 구동 모터와 동축적으로 배치된 로터리 조인트를 구비하고,

상기 베어링이 상기 지지축의 축선방향에 있어서의 상기 구동 모터의 존재 범위내에 배치되고,

상기 로터리 조인트가 상기 구동 모터의 반지름 방향 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계용의 가공용 헤드.
제 1항에 있어서,

상기 베어링이 상기 구동 모터의 상기 모터 로터의 반지름 방향 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 공작기계용의 가공용 헤드.
제 2항에 있어서,

상기 로터리 조인트가 상기 베어링의 반지름 방향 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 공작기계용의 가공용 헤드.