KR20090054444A - 공작기계용의 가공용 헤드 - Google Patents

Abstract

공구가 장착되는 스핀들을 포함하는 스핀들 유닛과, 스핀들 유닛을 회전시켜 그 각도 위치를 산출하는 산출기구를 포함하는 지지 헤드를 구비한 공작기계용의 가공용 헤드에 있어서, 상기 지지 헤드가, 상기 회전축선에 축심을 일치시킨 상태로 설치되어 상기 스핀들 유닛을 사이을 끼고 대향 배치된 지지축과, 하우징에 고정됨과 동시에 베어링을 통하여 지지축을 회전이 자유롭게 지지하는 베어링 부재를 각각 포함하는 제1 지지부 및 제2의 지지부를 포함하고, 각 지지부에 있어서의 지지축이, 스핀들 유닛과의 고정 상태를 해제함과 동시에 베어링 부재의 하우징에 대한 고정을 해제함으로써, 지지축의 축선방향으로 베어링 부재와 함께 이동 가능하게 되는 상태로 베어링 부재에 지지되어 있다.

Description

공작기계용의 가공용 헤드 {WORKING 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 8은, 상기의 복합 가공기의 일례로서 문형(門型) 공작기계 (머시닝 센터:1)을 나타내고 있다. 이 종류의 문형 공작기계(1)은, 베드(4) 상에 부설(付設)된 좌우의 컬럼(2, 2)와 컬럼(2, 2) 상을 상하방향(Z축방향)으로 이동하는 크로스 레일(6)과, 크로스 레일(6) 상을 수평으로 좌우방향(Y축방향)으로 이동하는 서들(7)과, 서들(7) 상을 Z축방향으로 이동하는 램(8)과, 베드(4) 상을 전후방향(X축방향)으로 이동하는 테이블(5)을 포함한다. 또한, 램(8)에는, 공구가 장착되는 스핀들을 구비한 스핀들 유닛(20)을 포함하는 가공용 헤드(10)가 장착되어 있다.

상기 문형 공작기계(1)는, 워크의 가공시에 있어서, 미리 설정된 프로그램에 근거하는 수치제어에 의해, 상기 테이블(5), 크로스 레일(6), 서들(7) 및 램(8)을 이동시킴과 동시에, 가공용 헤드(10)가 스핀들 유닛(20)의 각도 위치(회전 위치)의 산출을 행한다. 이것에 의해, 상기 공작기계에서는, 워크의 각 가공면에 대해서 공구를 최적 각도로 맞춰 가공을 행할 수 있어, 복잡한 형상의 워크의 절삭 가공 등을 가능케하고 있다.

이 때문에, 상기 가공용 헤드는, 스핀들 유닛(20)을 가지고, 이 지지 헤드 내에 스핀들 유닛(20)의 각도 위치를 산출하기 위한 산출 기구를 구비하고 있다. 또, 이 산출 기구의 구동 수단으로서, 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, 특허문헌 1).

상기 특허 문헌 1에 기재된 가공용 헤드에 있어서의 지지 헤드(조작 헤드)에서는, 스핀들 유닛(제2의 지지부)은, 그 스핀들 유닛을 사이에 끼어 배향 배치된 한 쌍의 지지축(샤프트)을 통하여 지지 헤드(제1의 지지부)에 지지되어 있다.

또, 이 특허 문헌 1에 기재된 지지 헤드는, 스핀들 유닛을 끼고 대향 배치된 한 쌍의 지지부(아암)를 가지는 포크형으로 구성되어 있고, 각 지지부 내에 상기 지지축이 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 그리고, 각 지지부에는, 상기 지지축에 연결된 DD모터가 내장되어 있어, 이 DD모터에 의해 각 지지축을 회전 구동함으로써, 스핀들 유닛이 지지축의 축선둘레로 회전되어, 소정의 회전 위치(각도 위치)로의 각도 산출을 한다. (또한, 상기에 있어서 괄호 속에 기입된 각 부의 명칭은, 특허 문헌 1에서 사용되고 있는 대응하는 각 부의 명칭이다. )

또한, 특허 문헌 1에는 기재되어 있지 않지만, 공작기계에 이용되는 가공용 헤드에 있어서는, 지지축을 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링이나, 스핀들 유닛의 산출된 각도 위치를 유지하기 위한 클램프 기구가 상기 지지 헤드 내에 마련 된다. 또, 스핀들 유닛으로 후술의 가공용의 유체를 공급하기 위한 로터리 조인트를, 지지 헤드 내에 설치하는 경우도 있다.

그런데, 전술한 공작기계에 이용되는 가공용 헤드에서는, 조정이나 수리 등의 메인터넌스를 위해서 스핀들 유닛을 지지 헤드로부터 분리하는 것이 필요하게 될 경우가 있다. 이 경우에 있어서, 일반적인 가공용 헤드에서는, 단순히 지지축과 스핀들 유닛과의 나사 부재 등에 의한 고정을 해제하는 것만으로는 스핀들 유닛을 지지 헤드에서 분리할 수 없는 경우가 많다. 그 이유의 하나로서 다음 것을 들 수 있다.

상기 가공용 헤드에 있어서의 지지 헤드에서는, 스핀들 유닛을 지지부에 장착할 때의 지지부에 대한 스핀들 유닛의 위치 결정을 용이하게 할 목적으로, 지지축 및 스핀들 유닛의 한쪽에 구멍(혹은 오목부)을 형성함과 동시에, 다른쪽에 이 구멍과 감합되는 돌출부를 형성하고, 이 구멍과 돌출부를 감합함으로써 양자의 위치 결정을 행하는 것이 일반적으로 채용되고 있다. 그 때문에, 스핀들 유닛을 끼고 대향 배치된 한 쌍의 지지축에 의해 스핀들 유닛을 지지하는 지지 헤드에서는, 나사 부재 등에 의한 지지축과 스핀들 유닛과의 고정을 해제했다고 해도, 한쪽의 지지축을 그 축선방향으로 슬라이드(이동)시켜 스핀들 유닛과의 감합(嵌合) 상태를 해제하지 않는 한은, 스핀들 유닛을 지지 헤드에서 분리할 수 없다.

따라서, 상기와 같은 지지 헤드에서는, 스핀들 유닛을 지지 헤드에서 분리하는 작업에 있어서, 나사 부재 등에 의한 지지축과 스핀들 유닛과의 고정을 해제함과 동시에, 지지축을 그 축선방향으로 슬라이드시켜 상기와 같은 감합 상태를 해제 하는 작업을 행하지 않으면 안되는데, 종래의 지지 헤드의 구성에서는, 지지축을 그 축선방향으로 슬라이드시키기 위해서, 지지 헤드 내에 조립된 전술한 베어링 등을 포함하는 각 부재를, 반대측 스핀들 유닛측에 위치하는 것부터 순서대로 분리하지 않으면 안되어, 작업성이 상당히 나쁜것으로 되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 2003－48135호

[발명이 해결하고자 하는 과제]

따라서, 본 발명의 과제는, 스핀들 유닛을 지지하는 지지 헤드를 포함하는 공작기계용의 가공용 헤드에 있어서, 그 메인터넌스를 용이하게 행할 수 있는 지지 헤드의 구성을 제공하는 데에 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 과제를 근거로, 본 발명은, 공구가 장착되는 스핀들을 포함하는 스핀들 유닛과, 그 스핀들 유닛을 지지하는 지지 헤드로서 상기 스핀들의 회전축선과 직교하는 축선을 중심으로 스핀들 유닛을 회전시켜 그 각도 위치를 산출하는 산출기구 및 상기 스핀들 유닛의 산출된 각도 위치를 유지하기 위한 클램프 기구를 포함하는 지지 헤드를 구비한 공작기계용의 가공용 헤드를 전제로 한다.

그리고, 본 발명에서는, 상기 지지 헤드가, 상기 회전축선에 축심을 일치시킨 상태로 설치되고, 상기 스핀들 유닛을 사이에 끼우고 대향 배치된 지지축을 각각에 포함하는 제1 및 제2의 지지부를 포함한다. 그 제1 및 제2의 지지부는, 각각의 하우징 내에, 하우징에 대해 고정됨과 동시에 베어링을 통하여 지지축을 회전이 자유롭게 지지하는 베어링 부재를 가진다. 또, 상기 산출기구는, 제1 및 제2의 지지부의 적어도 한쪽 내에 마련되고, 지지축 주위에 동축적으로 배치되어 지지축을 둘러싸는 모터 로터 및 모터 스테이터로 이루어지는 구동 모터를 구동 수단으로서 가진다. 그리고, 각 지지부에 있어서의 지지축이 스핀들 유닛과의 고정 상태를 해제함과 동시에 베어링 부재의 하우징에 대한 고정을 해제함으로써, 지지축의 축선방향으로 베어링 부재와 함께 이동 가능해지는 상태로 베어링 부재에 지지되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에서는, 구동 모터가 지지축 및 베어링 부재에 대해 고정되어 있고, 상기 고정 상태의 해제에 수반하여 지지축 및 베어링 부재와 함께 일체적으로 이동 가능해지도록 해도 되고, 또, 클램프 기구가, 제1 및 제2의 지지부의 적어도 한쪽 내에서 베어링 부재에 대해 고정되어 있고, 상기 고정 상태의 해제에 수반하여 지지축 및 베어링 부재와 함께 일체적으로 이동 가능해지도록 해도 된다. 또한, 지지축을 회전이 자유롭게 지지하는 베어링이 각 지지부의 하우징 내에 있어서, 지지축의 축선방향에 관한 구동 모터의 존재 범위 내에 배치되도록 해도 된다.

[발명의 효과]

상기한 본 발명에 의한 공작기계용의 가공용 헤드에 의하면, 예를 들면, 수리 등의 메인터넌스를 위해서 스핀들 유닛을 지지 헤드로부터 분리할 때에, 나사 부재에 의한 지지축과 스핀들 유닛과의 고정을 해제하는 것에 더하여 베어링을 통하여 지지축을 회전이 자유롭게 지지하는 베어링 부재의 하우징에 대한 고정을 해제하는 것만으로, 지지축이 그 축선방향으로 이동(슬라이드) 가능해지기 때문에, 스핀들 유닛을 분리하기 위한 작업이 간략화되어, 메인터넌스에 수반하는 상기 작업을 용이하게 행할 수 있다.

또, 필요한 구성요소로서 지지부 내에 설치되는 구동 모터나 클램프 기구를 지지축 및/또는 베어링 부재에 대해 고정된 것으로 하고, 상기 지지축 및 베어링 부재의 이동에 수반하여 일체적으로 이동 가능하게 되는 구성으로 함으로써, 구동 모터 및/또는 클램프 기구를 지지축 및 베어링 부재와 함께 유닛화한 상태로 지지부 밖으로 분리할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 지지부의 내부의 구성이나 각 구성요소에 대해 조정 등의 메인터넌스가 필요하게 되었을 때, 그 분리나 메인터넌스 후의 장착을 용이하게 행할 수 있다. 또, 유닛화 된 상태, 즉, 각 구성요소가 그 조합에 의해 위치 관계를 유지한 채의 상태로 분리되기 때문에, 각 구성요소간의 조정 등도 용이하게 행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 가공용 헤드에 있어서의 지지 헤드의 일 실시형태를 나타내는 정면 부분 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 가공용 헤드에 있어서의 지지 헤드의 일 실시형태를 나타내는 측면도.

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

도 4는 본 발명에 의한 가공용 헤드에 있어서의 지지 헤드의 일 실시형태의 일부를 나타내는 분해도.

도 5는 본 발명에 의한 가공용 헤드에 있어서의 지지 헤드의 일 실시형태의 일부를 나타내는 분해도.

도 5은 본 발명에 의한 가공용 헤드에 있어서의 지지 헤드의 일 실시형태의 일부를 나타내는 분해도.

도 7은 본 발명의 가공용 헤드에 있어서의 지지 헤드의 다른 실시형태를 나타내는 정면 부분 단면도.

도 8은 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:지지 헤드(제1의 지지 헤드)

30a, 30b:다리부(지지부) 30c:지지부

31a, 31b:하우징 32, 39 회전축

33:DD모터(구동 모터) 33a:로터(모터 로터)

33b:스테이터(모터 스테이터) 34:클램프 기구

34a:클램프 슬리브 35:하우징 형성 부재(베어링 부재)

36:브레이크 부재 37, 38:로터리 조인트

37a, 38a:디스트리뷰터 37b, 38b:샤프트

39:베어링 홀더(베이링 부재) 41, 44:회전 검출기

41a, 44a:검출 헤드 41b, 44b:검출 링

45, 46:베어링 50:제2의 지지 헤드

51:하우징 52:회전축

53:DD모터 53a:스테이터

53b:로터 54:클램프 슬리브

55:디스트리뷰터 56:베어링(3열원통무렵 베어링)

60:지지 헤드 60a, 60b:다리부(지지부)

61:하우징 62:회전축

63:DD모터(구동 모터) 63a:로터(모터 로터)

63b:스테이터(모터 스테이터) 65:베어링

66:클램프 슬리브 67:로터리 조인트

67a:제1의 디스트리뷰터 67b:제2의 디스트리뷰터

67c:샤프트 68:회전 검출기

70a, 70b:스페이서 부재

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 상세히 서술한다. 도 1~5에 나타내는 것은 본 발명의 일 실시형태이며, 도시한 가공용 헤드(10)는, 공구가 장착되는 스핀들(21)을 가지는 스핀들 유닛(20)과, 스핀들 유닛(20)을 지지하는 제1의 지지 헤드(30; 본 발명의 “지지 헤드”에 상당)와 제1의 지지 헤드(30)를 지지하는 제2의 지지 헤드(50)를 포함한다(도 3).

스핀들 유닛(20)은, 구동모터 내장형인 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(外嵌) 고정된 로터(25a)와, 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 발생하여, 그 여자력에 의해 로터(25a)가 회전하여 스핀들(21)이 회전 구동된다.

제1의 지지 헤드(30)는, 상기 스핀들 유닛(20)을 지지함과 동시에, 스핀들 유닛(20)을 상기 스핀들(21)의 회전축선과 직교하는 축선(이하, “A축”이라고 한다)을 중심으로 회전시켜 그 각도 위치를 산출하기 위한 것이다.

이 제1의 지지 헤드(30)는, 지지부(30c)에 대해, 본 발명의 제1 및 제2의 지지부에 상당하는 한 쌍의 다리부(30a, 30b)가 마련된 포크형으로 구성되어 있고, 그 다리부(30a, 30b) 사이에서 상기의 스핀들 유닛(20)을 지지한다. 그리고, 상기 스핀들 유닛(20)은, 다리부(30a, 30b)의 각각의 내부에서 회전이 자유롭게 지지된 한 쌍의 지지축에 의해 지지되어 있다.

또, 본 실시예에 있어서의 본 발명에 의한 지지 헤드(제1의 지지 헤드(30))에서는, 스핀들 유닛(20)을 회전 구동하기 위한 DD모터(33; 본 발명의 “구동 모터 ”에 상당)이, 상기 한 쌍의 다리부(30a, 30b) 중의 한쪽의 다리부(30a; 제1의 지지부) 내에만 마련된 구성으로 되어 있다. 그래서, 이하에서는, 상기 한 쌍의 지지축 중, 다리부(30a)측의 지지축을 구동 지지축이라고 하고, 다리부(30b)측의 지지축을 종동(從動) 지지축이라고 한다.

이하에, DD모터(33)가 설치되는 다리부(30a; 제1의 지지부)의 구성에 대해, 상세하게 설명한다.

다리부(30a)는, 하우징(31a)을 주체로 하여, 그 하우징(31a)의 내부에, DD모터(33)를 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; 45), 및 스핀들 유닛(20)으로 가공용 유체(이하, 단순히 “유체”라고 한다)를 공급하기 위한 로터리 조인트(37), 등이 조립되어 있다.

하우징(31a)에는, DD모터(33) 및 후술하는 회전축 등의 각 구성요소를 그 내부에 설치하기 위한 관통구멍(31a1)이 형성되어 있다. 또, 하우징(31a)의 반대측 다리부(30b)측의 단면에는, 후술하는 유체 공급용의 파이프나 전류를 공급하기 위한 케이블이 통과되는 오목부(31a3)이 형성되어 있다. 또한, 다리부(30a)의 반대측 스핀들 유닛(20)측의 측면에는, 측면 커버(18a)가 장착되어, 오목부(31a3)가 이 측면 커버(18a)에 의해 덮이는 것으로 되어 있다. 또한, 도 2는, 이 측면 커버(18a)를 벗긴 상태를 나타내고 있다.

이 하우징(31a)의 반대측 스핀들 유닛(20)측의 측면에는, 하우징(31a)과는 별체의 하우징 형성 부재(35)가 장착되어 있다. 이 하우징 형성 부재(35)는, 평판형의 기부(基部)(35a)와, 기부(35a)로부터 스핀들 유닛(20)측으로 A축 방향으로 돌출되는 원통부(35b)를 일체로 형성한 구성으로 되어 있다. 또한, 원통부(35b)는, 그 스핀들 유닛(20)측의 선단부가 기부(35a)측보다도 소지름으로 형성되어 있다.

또, 하우징 형성 부재(35)에는, 로터리 조인트(37)을 받아들이기 위한 관통구멍(35c)이 형성되어 있다. 이 관통구멍(35c)은, 그 스핀들 유닛(20)측의 단부(端部)가 대지름으로 형성되어 있고, 그 내부에 단부(段部)(35c1)가 형성되어 있다. 또한, 하우징 형성 부재(35)의 기부(35a)에는, 후술의 DD모터(33)에 대해 여자전류를 공급하기 위한 케이블 등의 배치를 허용하기 위한 절결부(35d)가 형성되어 있다. 그리고, 하우징 형성 부재(35)는, 기부(35a)에 나삽(螺揷)되는 복수의 나사 부재(35a1)에 의해 하우징(31a)에 장착되어 있다.

로터리 조인트(37)는, 하우징 형성 부재(35)에 고정된 디스트리뷰터(37a)와, 디스트리뷰터(37a)의 원통부(37a1)의 외주면에 회전 가능하게 끼워진 샤프트(37b)로 구성되어 있다.

디스트리뷰터(37a)는, 하우징 형성 부재(35)의 관통구멍(35c)에 삽입된 상태로, 그 플랜지부(37a2)에 있어서, 원주방향으로 설치된 복수의 나사 부재(37c)에 의해 하우징 형성 부재(35)의 원통부(35b)에 장착되어 있다. 또, 디스트리뷰터(37a)의 중심에는, 스핀들 유닛(20)을 향한 케이블 등(도시하지 않음)의 통과를 허용하기 위한 관통구멍(37a4)이 형성되어 있다.

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

그리고, 각 유체 유로(37a3)와 거기에 대응하는 각 유체 유로(37b1)는, 디스트리뷰터(37a)와 샤프트(37b)와의 감합 주위면에 형성된 고리형상 홈을 통하여 연통하고 있어, 샤프트(37b)가 회전한 경우에도 그 연통 상태가 유지되도록 구성되어 있다. 또한, 디스트리뷰터(37a)와 샤프트(37b)와의 사이에는, 각 고리형상 홈의 사이에 밀봉용의 시일 부재가 개재되어 있어, 연통된 각 유체유로의 액밀성(液密性)을 유지하도록 하고 있다.

샤프트(37b)의 각 유체 유로(37b1)는, 스핀들 유닛(20)의 유체 공급용 또는 배출용의 포토(급배 포토; 24)에 연통되어 있다. 또, 디스트리뷰터(37a)의 각 유체 유로(37a3)는, 각 유체 유로(37a3)에 대응하여 하우징 형성 부재(35)에 형성된 유체 유로(35e)에 연통되어 있다. 그리고, 하우징 형성 부재(35)의 각 유체 유로(35e)에는, 도시하지 않은 외부로부터의 유체 공급용 파이프가 접속되어 있다.

이와 같은 로터리 조인트(37)을 통한 유체 유로의 구성에 의하면, 외부로부터 공급되는 유체가 하우징 형성 부재(35) 및 로터리 조인트(37)의 각 유체 공급로(35e, 37a3, 37b1)을 통하여 스핀들 유닛(20)으로 공급된다. 또, 유체를 순환시키는 경우에는, 스핀들 유닛(20) 내를 순환한 유체가 상기 유체 유로(35e, 37a3, 37b1)를 통하여 외부로 배출된다. 그리고, 이 스핀들 유닛(20)으로 공급되는 유체 로서는, 예를 들면, 고속으로 회전하는 스핀들 유닛(20)의 DD모터(25)나 스핀들(21)을 냉각하기 위한 냉각용 오일, 스핀들 유닛(20; 스핀들(21)의 회전 부분)으로의 절삭분의 침입을 막기 위한 시일용 에어, 가공 시에 회전 공구 등을 냉각하기 위한 냉각용 물 등이 있다.

DD모터(33)는 하우징(31a)에 대해 회전 불가능하게 배치된 스테이터(33b)와 스테이터(33b)의 내주면에 대향하도록 설치된 로터(33a)로 이루어진다. 즉, 도시한 DD모터(33)는 이너 로터형 모터로서 구성되어 있다.

스테이터(33b)는 원주 방향으로 설치된 복수의 나사 부재(33c3)에 의해 하우징 형성 부재(35)에 대해 고정된 스테이터 슬리브(33c)의 내주면에 내감(內嵌) 고정되어 있다. 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)를 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, 그 외주면이 스테이터(33b)의 내주면에 대향하는 배치로, 하우징(31a) 내에 회전 가능하게 마련된 회전축(32)의 외주면에 외감 고정되고, 또한 원주 방향으로 설치된 복수의 나사 부재(32c)에 의해 회전축(32)에 대해 상대 회전 불가능하게 장착되어 있다.

이 회전축(32)은, 전술한 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)에 대해, 그 회전축선에 대해 동심적으로 배치되어 있고, 원주 방향으로 설치된 복수의 나사 부재에 의해 샤프트(37b)에 장착되어 있다. 또, 회전축(32)에는, 샤프트(37b)에 장착된 상태로, 하우징 형성 부재(35)의 원통부(35b)에 있어서의 스핀들 유닛측단부의 소지름부를 둘러싸는 원통부(32a)가 형성되어 있다. 그리고, DD모터(33)의 로터(33a)는, 이 원통부(32a)의 외주면에 외감 고정되어 있다.

또, 회전축(32)에는 스핀들 유닛측의 단면(32b)에 대해 원주방향으로 설치된 복수의 나사 부재(14)에 의해 스핀들 유닛(20)이 고정된다. 즉, 스핀들 유닛(20)은 나사 부재(14)에 의해 회전축(32)의 단면(32b)에 대해서 고정되어, 회전축(32)에 의해 지지된 상태가 된다. 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.

또한, 상기의 회전축(32)의 단면(32b)에는, 회전축(32)의 회전축선을 중심으로 한 원통 형상의 볼록부(32b1)가 형성되어 있으며, 한편으로, 스핀들 유닛(20)의 볼록부(32b1)에 대응하는 위치에는, 이 볼록부(32b1)에 감합하는 오목부(28a)가 형성되어 있다. 그리고, 이 회전축(32)의 오목부(32b1)와 스핀들 유닛(20)의 오목부(28a)를 감합시킴으로써, 회전축(32; 구동 지지축)에 대한 스핀들 유닛(20)의 위치 결정이 행해진다.

또, 상기한 스핀들 유닛(20)을 고정하기 위한 나사 부재(14)는, 측면 커 버(18a)를 벗긴 상태에 있어서, 로터리 조인트(37)의 디스트리뷰터(37a)에 있어서의 플랜지부(37a2)에 형성된 구멍을 통하여, 반대측 스핀들 유닛(20)측에서 조작 가능하게 되어 있다.

상기의 다리부(30a)측의 구동 지지축은, 하우징 형성 부재(35)의 원통부(35b)와의 사이에 장착된 베어링(45)에 의해 하우징(31a) 내에서 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 따라서, 구동 지지축은 원통부(35b)의 중심축선에 대해 원통부(35b)와 동축적으로 배치된 상태로 되어 있다. 그리고 중심축선(회전축선)이, 스핀들 유닛(20)의 회전축선인 A축과 일치한다. 또한, 다리부(30a)측에서는, 하우징 형성 부재(35)가, 본 발명에 있어서의 베어링 부재에 상당하는 것이 된다.

베어링(45)은, 그 내륜이 구동 지지축의 일부를 구성하는 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)의 외주면에 외감 고정되고, 한편으로, 그 외륜은, 하우징(31a)에 고정된 하우징 형성 부재(35)의 관통구멍(35c)에 내감 고정되어 있다.

또, 베어링(45)은, 구동 지지축측(내륜)에 있어서, 샤프트(37b)의 대지름부(37b2)와 회전축(32)의 단면에 의해 A축 방향의 위치가 규제되어 있다. 한편으로, 하우징 형성 부재(35)측(외륜)에서는, 하우징 형성 부재(35)의 원통부(35b)의 스핀들 유닛(20)측 단면에 베어링 슬리브(45a)가 장착되어 있으며, 베어링(45)은 이 베어링 슬리브와 관통구멍(35c) 내에 형성된 단부(段部)(35c1)에서 A축 방향의 위치가 규제되어 있다. 즉, 베어링(45)은, 구동 지지축(로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)+회전축(32)) 및 하우징 형성 부재(35)의 어느 것에 대해서도 A축 방향의 위치가 규제된 상태로 조합되어 있고, 바꾸어 말하면, 구동 지지축과 베어링 부재 (하우징 형성 부재(35))는, 베어링(45)을 통하여, A축 방향에 대한 서로의 자유로운 이동을 저지하도록 조합되어 있다.

또한 상기와 같이, 도시한 예에 의한 베어링(45)은, DD모터(33)가 외감 고정되는 회전축(32)의 원통부(32a) 내에 위치하는 하우징 형성 부재(35)의 원통부(35b)와 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)와의 사이에 장착되어 있다.

다음에, 다리부(30a)와 대향하는 위치에서 스핀들 유닛(20)을 지지하는 다리부(30b; 제2의 지지부)의 구성에 대해, 이하에서 상세하게 설명한다.

다리부(30b)는, 하우징(31b)를 주체로 하여, 이 하우징(31b)에는, A축 방향으로 관통하는 관통구멍(31b1)이 형성되어 있다. 그리고, 이 관통구멍(31b1) 내에, 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(46), 및 로터리 조인트(38) 등이 조립되어 있다.

로터리 조인트(38)는 다리부(30a)측의 로터리 조인트(37)과 동일한 것으로서, 하우징(31b)에 고정된 베어링 홀더(39)에 장착된 디스트리뷰터(38a)와, 디스트리뷰터(38a)의 원통부(38a1)의 외주면에 회전 가능하게 끼워진 샤프트(38b)로 구성되어 있다.

베어링 홀더(39)는 원통부(39a)와, 원통부(39a)의 반대측 스핀들 유닛측의 단부에서 반지름 방향으로 넓어지도록 형성된 플랜지부(39b)로 이루어져 있다. 그리고 베어링 홀더(39)는 이 플랜지부(39b)에서, 원주 방향으로 설치된 복수의 나사 부재(39b)에 의해 후술하는 클램프 슬리브(34a)를 통하여 하우징(31b)에 장착되어 있다. 또, 베어링 홀더(39)의 중심에는 관통구멍(39c)이 A축 방향으로 형성되어 있다.

로터리 조인트(38)의 디스트리뷰터(38a)는, 상기한 원통부(38a1)와, 원통부(38a1)의 반대측 스핀들 유닛측의 단부에서 반지름 방향으로 넓어지도록 형성된 플랜지부(38b)로 이루어져 있다.

그리고 디스트리부터(38a)는 베어링 홀더(39)의 관통구멍(39c)에 삽입된 상태로 플랜지부(38b)에서, 원주 방향으로 설치된 복수의 나사 부재(38c)에 의해 베어링 홀더(39)에 장착되어 있다. 또한 디스트리뷰터(38a)의 중심에는 A축 방향으로 관통하는 관통구멍(38a4)이 형성되어 있다.

이 디스트리뷰터(38a)에는 원주방향으로 위치를 어긋나게 하여 복수의 유체 유로(38a3)가 형성되어 있다. 한편, 샤프트(38b)에는 디스트리뷰터(38a)의 각 유체 유로(38a3)에 대응하는 복수의 유체 유로(38b3)가 형성되어 있다. 또한, 도 1에서는, 이 복수의 유체 유로(38a3) 및 유체 유로(38b3)에 대해, 그 하나만을 나타내고 있다.

그리고, 각 유체 유로(38a3)와 거기에 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. 또한, 디스트리뷰터(38a)와 샤프트(38b) 사이에는, 각 고리형상 홈 사이에 밀봉용의 시일 부재가 장착되어 있다. 게다가, 각 유체 유로(38b3)는 스핀들 유닛(20)에 형성된 유체 공급용 또는 배출용의 포트(24)에 연통되어 있다.

로터리 조인트(38)의 샤프트(38b)는, 도시한 예에서는 축부재(38b1)와 플랜지 부재(38b2)인 2개의 부재로 구성되어 있다. 또한, 샤프트(38b)는 그 회전 축선이 다리부(30a)의 회전축(32)의 회전축선(=A축)과 일치하도록 설치되어 있다. 즉, 로터리 조인트(38)는 디스트리뷰터(38a)의 중심축선이 A축과 일치하도록 설치되고, 그것에 수반하여 샤프트(38b)가 다리부(30b)에서 다리부(30a)의 회전축(32)에 대응하는 구성으로 되어 있다.

샤프트(38b)는 축부재(38b1)가 베어링 홀더(39)의 원통부(39a)에 형성된 관통구멍(39c) 내에 배치된 상태로, 베어링 홀더(39)에 대해 베어링(46)을 통하여 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 따라서, 샤프트(38b)(축부재(38b1))와 베어링 홀더(39)의 원통부(39a)는 A축에 대해 동심적으로 설치된 상태로 되어 있다. 그리고, 이 베어링 홀더(39)가 다리부(30b)측에 있어서 베어링 부재에 상당한다.

또한, 샤프트(38b)의 플랜지 부재(38b2)는, 스핀들 유닛측에 다리부(30a)의 회전축(32)의 단면(32b)과 평행한 단면(38b5)을 가지고 있으며, 이 단면(38a5)에 대해 원통 방향으로 설치된 복수의 나사 부재(15)에 의해 스핀들 유닛(20)이 고정되어 있다. 따라서, 이 로터리 조인트(38)의 샤프트(38b)가, 다리부(30b)에 있어 스핀들 유닛(20)을 위한 종동 지지축으로서 기능한다. 또, 샤프트(38b)에는 플랜지 부재(38b2)의 외주부에서, 원통 형상의 브레이크 부재(36)가 고정되어 있으며, 이 브레이크 부재(36)도 일체적으로 회전한다. 따라서, 이 브레이크 부재(36)도 종동 지지축의 일부에 상당한다.

또한, 샤프트(38b)(플랜지 부재(38b2))의 단면(38b5)에는 샤프트(38b)의 회 전축선을 중심으로 한 원통 형상의 볼록부(38b5)와 감합하는 오목부(28b)를 감합시킴으로써, 샤프트(38b)(종동 지지축)에 대한 스핀들 유닛(20)의 위치 결정이 행해진다.

스핀들 유닛(20)을 고정하기 위한 나사 부재(15)는, 측면 커버(18b)를 벗긴 상태에 있어서, 로터리 조인트(38)의 디스트리뷰터(38a)의 플랜지부(38a2) 등에 형성된 구멍을 통하여, 반대측 스핀들 유닛(20)측에서 조작 가능하게 되어 있다.

베어링(46)은, 상기와 같이, 샤프트(38b)와 베어링 홀더(베어링 부재((39)의 원통부(39a) 사이에 장착된다. 상세하게는, 베어링(46)은, 샤프트(38b)측에서는, 그 내륜이 축부재(38b1)의 외주면에 외감 고정되고, 축부재(38b1)의 대지름부(38b4)와 플랜지부(38b2)의 단면에 의해 A축 방향의 위치가 규제되어 있다. 또, 디스트리뷰터(38a)측에서는, 그 외륜이 베어링 홀더(39)의 원통부(39a)에 형성된 관통구멍(39c)에 내감 고정되어 관통구멍(39c)의 대지름부에 의해 형성된 단부(段部)(39c1)와 원통부(39c)의 스핀들 유닛(20)측의 단면에 장착된 베어링 슬리브(46a)에 의해 A축 방향의 위치가 규제되어 있다.

이와 같이, 베어링(46)은 샤프트(38b)(종동 지지축) 및 베어링 홀더(70)(베어링 부재) 중 어느 것에 대해서도 A축 방향의 위치가 규제된 상태로 조합되어 있고, 바꾸어 말하면, 종동 지지축과 베어링 부재(베어링 홀더(70))는, 베어링(46)을 통하여, A축 방향에 대한 서로의 자유로운 이동을 저지하도록 조합되어 있다.

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, 압력실을 형성하 기 위한 고리형상 홈(34a1)이 형성된 원통부(34a2)와, 이 원통부(34a2)의 반대측 스핀들 유닛측단부에서 반지름 방향으로 넓어지도록 형성된 플랜지부(34a3)로 이루어져 있다. 또한, 원통부(34a2)는 로터리 조인트(38)의 샤프트(38b)와 일체적으로 회전하는 브레이크 부재(36)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(34a)의 원통부(34a2)가 내감 고정되어 있다. 그리고, 클램프 슬리브(34a)는, 플랜지부(34a3)에 대해 반대측 스핀들 유닛(20)측에서 나삽한 복수의 나사 부재(34a5)에 의해 하우징(31b)에 고정되고, 또한 수압부재(34b)가 플랜지부(34a3)에 고정되어 있다.

또, 클램프 슬리브(34a)에는, 원통부(34a2)에 대해, 수압부재(34b)측에 개구하는 고리형상 홈(34a1)이 형성되어 있고, 이 고리형상 홈(34a1)과 수압부재(34b)의 내주면에 의해 압력실이 형성된다. 또한, 이 압력실에는 수압부재(34b)에 형성된 유체 유로(34b1)이 연통하고 있다. 이 유체 유로(34b1)는 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)에 있어, 원통부(34a2)의 고리형상 홈(34a1)에 대응하는 두께가 얇은 부분(이하, 박육부라 한다) 가 지름축소 방향으로 변형한다. 그 결과, 브레이크 부재(36)에 대해 지름축소 방향이 체결력이 작용하여, 브레이크 부재(36) 및 이것에 장착된 샤프트(38b)(종동 지지축)의 회전이 저지된 상태(클램프 상태)가 된다. 또, 압력실로의 압력 유체의 공급을 정지함으로써, 원통부(34a2)의 박육부의 변형 상태가 해소되어, 브레이크 부재(36)에 대한 체결력이 소실되어 클램프 상태가 해제된다.

또한, 도시한 예에서는, 다리부(30b) 내에, 샤프트(38b)의 회전 각도(=스핀들 유닛(20)의 각도 위치)를 검출하기 위한 회전 검출기(41)가 마련되어 있다.

회전 검출기(41)는, 베어링 홀더(39)의 관통구멍(39c) 내에 설치되고, 관통구멍(39c)의 내주면으로부터 반지름 방향으로 돌출되는 원반 형상의 지지부의 소정 위치에 장착된 한 쌍의 검출 헤드(41a, 41a)와, 검출기 헤드(41a, 41a)의 내측에 대향하는 배치로, 샤프트(38b)의 반대측 스핀들 유닛(20)측에 장착된 검출 링(41b)로 구성되어 있다. 단, 본 발명에 있어서의 회전 검출기는 이 구성의 것에 한정되지 않고, 다른 공지의 것이어도 된다.

그리고, 이 회전 검출기(41)에 의한 스핀들 유닛(20)의 각도 위치의 검출 신호는 본 발명의 가공용 헤드(10)가 탑재되는 공작기계의 제어장치(도시하지 않음)로 보내져, 스핀들 유닛(20)의 회전 제어(수치제어)에 이용된다.

다음에, 도시한 가공용 헤드(10)에 있어서의 제2의 지지 헤드(50)에 대해, 상세하게 이하에 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 가공용 헤드(10)는, 상기에서 설명한 제1의 지지 헤드(30)에 더하여, 이 제1의 지지 헤드(30)를 지지하는 제2의 지지 헤드(50)를 구비하고 있다. 그리고, 제1의 지지 헤드(30)는 제2의 지지 헤드(50)를 통하여, 전술한 공작기계의 램 등에 지지된다. 이 제2의 지지 헤드(50)는 제1의 지지 헤드(30)를 연직 방향의 축선(공작기계의 Z축과 평행한 축선/이하, “C축”이라고 한다)을 중심으로 회전 구동시키기 위해서 마련되어 있다(도 3).

제2의 지지 헤드(50)는 C축 방향으로 관통하는 관통구멍(51a)을 가지는 하우징(51)을 주체로 하고 있으며, 축부(52a)가 관통구멍(51a) 내에 설치된 회전축(52)을 구비하고 있다. 그리고, 제1의 지지 헤드(30)는 이 회전축(52)을 통하여 제2의 지지 헤드(50)에 대해 장착되어 있다. 또, 도시한 예에서는 제2의 지지 헤드(50)는 그 플랜지부(51b)에 나삽된 복수의 나사 부재에 의해 공작기계(1)의 램(8)에 장착되어 있다.

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

DD모터(53)는, 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)은, 하우징(51)의 관통구멍(51a) 내에서 회전 가능하게 마련된 축부재(52a)와, 축부재(52a)의 제1의 지지 헤드(30)측의 단부에 장착되어 반지름 방 향(C축과 직교하는 방향)으로 넓어지는 플랜지 부재(52b)를 포함하고 있다. 또, 회전축(52)에는, 로터리 조인트(55)가 삽입통과되는 관통구멍(52c)이 형성되어 있다.

또한, 도시한 예에서는, 회전축(52)의 축부재(52a)와 플랜지 부재(52b) 사이에 베어링 하우징(52d)이 형성되어 있다. 그리고, 이 베어링 하우징(52d)과 하우징(51) 사이에 베어링(56)이 장착되고, 이 베어링(56)에 의해 회전축(52)이 하우징(51)에 대해 회전이 자유롭게 지지된 상태로 되어 있다. 즉, 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 나사 부재(52e)에 의해 축부재(52a)에 장착되어 있으며, 축부재(52a)와 일체적으로 회전한다. 또한, 플랜지 부재(52b)에는 원주방향으로 복수의 나사 부재(19)가 끼워져 있고, 이 나사 부재(19)에 의해 제1의 지지 헤드(30)의 지지부(30c)가 플랜지 부재(52b)에 장착된다. 따라서, 회전축(52)이 DD모터(53)에 의해 회전 구동됨으로써, 제1의 지지 헤드(30)가 회전축(52)과 함께 회전한다.

로터리 조인트(55)는 제1의 지지 헤드(30)의 로터리 조인트(37, 38)와 동일한 것으로서, 하우징(51)에 고정된 디스트리뷰터(55a)와, 디스트리뷰터(55a)에 형 성된 관통구멍(55a1)에 회전 가능하게 끼워져 C축에 대해 디스트리뷰터(55a)와 동심적으로 설치된 샤프트(55b)로 구성되어 있다.

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

또, 샤프트(55b)에는, 제1의 지지 헤드(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 지지 헤드(30)의 지지부(30c)에 형성된 원형의 오목부(30c1)에 끼워 넣어지는 형상으로 되어 있으며, 이 플랜지 부재(57)와 지지부(30c)의 오목부(30c1)에 의해 제1의 지지 헤드(30)과 제2의 지지 헤드(50)를 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)가 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)와의 감합 주위면에 형성된 고리형상 홈을 통하여 연 통하고 있어, 샤프트(55b)가 회전한 경우에도 그 연통 상태가 유지되도록 구성되어 있다. 또, 샤프트(55b)에 형성된 복수의 유체 유로(55b1)는 각각 제1의 지지 헤드(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 지지 헤드(30)의 로터리 조인트(37, 38)로 공급된다.

하우징(51)에 고정된 디스트리뷰터(55a)와 회전축(52)의 축부재(52a)와의 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 나사 부재에 의해 디스트리뷰터(55a)에 장착됨과 동시에, 회전축(52)과의 상대 회전이 허용되도록 마련되어 있다. 또, 슬리브 클램프(54)의 원통부(54b)에는 디스트리뷰터(55a)의 원통부(55a2)측에 개구하는 고리형상 홈(54c)이 형성되어 있어, 이 고리형상 홈(54c)과 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 지지 헤드(30)의 회전량을 검출하기 위한 회전 검출기(44)가 마련되어 있다. 이 회전 검출기(44)는, 디스트리뷰터(55a) 상의 소정 위치에 배치된 한 쌍 의 검출기 헤드(44a, 44a)와, 이 검출 헤드(44a, 44a)에 대향하는 배치로, 회전축(52)과 함께 회전하는 샤프트(55b)에 장착된 검출 링(44b)으로 이루어져 있다. 이 회전 검출기(44)의 검출 신호는 제1의 지지 헤드(30)에 있어서의 회전 검출기(41)와 동일하게 공작기계의 제어장치로 보내져, 제1의 지지 헤드(30)의 회전 제어에 이용된다.

이상의 구성으로 이루어지는 가공용 헤드(10)에서는, 스핀들 유닛(20)을 지지하는 지지 헤드(제1의 지지 헤드(30))는, 스핀들 유닛(20)을 한 쌍의 다리부(30a, 30b)의 각 지지축에 끼어넣는 형태로 양 지지축에 대해 상대 회전 불가능하게 고정되어 지지하고 있다. 그리고, 스핀들 유닛(20)은 다리부(30a)측의 구동 지지축이 DD모터(33)에 의해 회전 구동됨으로써, 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)를 구동하기 위한 여자전류는 커넥터(16a)에 의해 DD모터(33)에 접속된 케이블(16)에 의해 공급된다.

그리고, 본 발명에 근거하는 상기 제1의 지지 헤드(30)에서는, 다리부(30a, 30b)에 있어서의 각 지지축은, 대응하는 베어링 부재에 대해, 베어링(45, 46)을 통 하여 A축 방향에 관한 서로의 자유로운 이동이 저지된 상태로 조합되어 있고, 스핀들 유닛(20)과의 고정 상태를 해제함과 동시에, 베어링 부재의 하우징(31a, 31b)과의 고정 상태를 해제함으로써, 베어링 부재와 함께 A축 방향으로 이동 가능해지도록 구성되어 있다. 상세한 것은 다음과 같다.

다리부(30a)(제1의 지지부)측에 대해서는 전술한 바와 같이, 구동 지지축(로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)+ 회전축(32))은 베어링(45)을 통하여 하우징 형성 부재(35)와 조합되어 있으며, 하우징 형성 부재(35)에 대하여 그 A축 방향으로의 자유로운 이동이 저지된 상태로 되어 있다. 즉, 구동 지지축과 하우징 형성 부재(35)는 그 조합에 의한 서로의 위치 관계를 거의 유지한 채로 일체적으로 이동 가능한 상태(유닛화된 상태)로 되어 있다.

그리고, 그러한 조합된(유닛화된) 구동 지지축과 하우징 형성 부재(35)는, 구동 지지축 및 하우징 형성 부재(35)의 원통부(35b)가 하우징(31a)의 관통구멍(31a) 내에 배치된 상태로, 하우징 형성 부재(35)의 기부(35a)에서 하우징(31a)에 대해 장착된다. 구체적으로는, 하우징 형성 부재(35)는, 그 평판형의 기부(35a)에서, 기부(35a)의 스핀들 유닛측의 단면을 하우징(31a)의 반대측 스핀들 유닛측의 측면에 대향시킨 상태로, 기부(35a)의 반대측 스핀들 유닛측으로부터 A추축 방향으로 나삽된 복수의 나사 부재(35a1)에 의해, 하우징(31a)에 장착되어 있다. 따라서, 하우징 형성 부재(35)의 기부(35a)는 측면 커버(18a)를 벗긴 상태에서, 그 존재 영역에 있어서 A축 방향에 대해 다리부(30a) 내의 가장 반대측 스핀들 유닛(20)측에 위치하고 있다.

또한, 관통구멍(31a1) 내에 배치된 구동 지지축 및 하우징 형성 부재(35)의 원통부(35b)에 대해, 하우징(31a)은 그 관통구멍(31a1) 내에 있어, 구동 지지축 및 원통부(35b)의 A축 방향에서의 반대측 스핀들 유닛측으로의 이동을 방해하는 부위를 가지고 있지 않다. 즉, 관통구멍(31a1) 내에는 구동 지지축 및 원통부(35b)가 배치된 상태에서, 구동 지지축 및 원통부(35b)의 외주면의 각부에 대해, 그것보다 반대측 스핀들 유닛측에 있어, 그 외주면보다 반지름 방향 내측으로 돌출되는 부위가 존재하지 않는다. 바꾸어 말하면, 관통구멍(31a)은 그 내경이 구동 지지축 및 원통부(35b)의 외주면의 각부에 대하여, 그보다 반대측 스핀들 유닛 측에서, 그 외주면보다도 대지름으로 형성되어 있다. 따라서, 구동 지지축 및 원통부(35b)는 관통구멍(31a) 내에 배치된 상태로부터의 A축 방향에서의 반대측 스핀들 유닛측으로의 이동에 있어, 하우징(31a)의 간섭을 받는 일은 없다.

따라서, 메인터넌스 등에 의한 스핀들 유닛(20)을 분리하기 위해 구동 지지축을 A축 방향으로 슬라이드시키는 경우에는, 먼저, 나사 부재(14)에 의한 구동 지지축과 스핀들 유닛(20)의 고정 상태를 해제함과 동시에, 나사 부재(35a1)에 의한 하우징(31a)에 대한 하우징 형성 부재(35)의 고정을 해제한다. 이로써, 구동 지지축과 하우징 형성 부재(35)가, 하우징(31a) 내에 배치된 상태(도 1에 나타내는 상태)로부터 A축 방향의 반대측 스핀들 유닛(20)측으로 일체적으로 이동 가능한 상태가 된다. 그리고, 작업자가 하우징 형성 부재(35)를 A축 방향으로 이동시킴으로써, 이것과 동시에 구동 지지축이 A축 방향으로 이동(슬라이드)하여, 볼록부(32b1)와 오목부(28a)에 의한 스핀들 유닛(20)과 구동 지지축과의 감합 상태가 해제된다.

또한, 다리부(30b)측(제2의 지지부)에 대해서는, 종동 지지축(로터리 조인트(38)의 샤프트(38b)+브레이크 부재(36))는, 베어링(46)을 통하여 베어링 부재인 베어링 홀더(39)와 조합되어 잇으며, 베어링 홀더(39)에 대하여, 그 A축 방향으로의 자유로운 이동을 저지된 상태로 되어 있다. 즉, 종동 지지축과 베어링 홀더(39)는 그 조합에 의한 서로의 위치 관계를 거의 유지한 채로 일체적으로 이동 가한한 조합(유닛화된 상태)이 되어 있다.

그리고, 그렇게 조합된(유닛화된) 종동 지지축과 베어링 홀더(39)는, 종동 지지축 및 베어링 홀더(39)의 원통부(39a)가 하우징(31b)의 관통구멍(31b1) 내에 배치된 상태에서, 베어링 홀더(39)의 플랜지부(39b)에서 하우징(31b)에 장착된다. 구체적으로는, 베어링 홀더(39)는 그 플랜지부(39b)에서, 플랜지부(39b)의 스핀들유닛측의 단면을 하우징(31b)의 반대측 스핀들 유닛측의 측면에 대향시킨 상태로, 플랜지부(39a)의 반대측 스핀들 유닛측으로부터 A축 방향으로 나삽된 나사 부재(39d)에 의해, 하우징(31b)에 장착된 클램프 슬리브(34a)의 플랜지부(34a3)의 반대측 스핀들 유닛(20)측의 측면에 장착된다. 따라서, 베어링 홀더(39)의 플랜지 부(39b)는 측면 커버(18b)를 벗긴 상태에서는, 그 존재 영역에 있어서 A축 방향에 대해 다리부(30b)의 가장 반대측 스핀들 유닛(20) 측에 위치하고 있다.

또한, 관통구멍(31b) 내에 배치된 종동 지지축 및 베어링 홀더(39)의 원통부(39a)에 대하여, 종동 지지축에서는 로터리 조인트(38)에서의 샤프트(38b)의 플랜지 부재(38b2)에 대해 브레이크 부재(36)가 고정되어 있으며, 이 브레이크 부재(36)가 베어링 홀더(39)의 원통부(39a)를 둘러싸고 있다. 즉, 관통구멍(31b1) 내에서는 베어링 부재인 베어링 홀더(39)의 원통부(39a)는 종동 지지축의 반향 방향 내측에 위치하고 있다. 그리고, 종동 지지축의 외주부를 형성하는 브레이크 부재(36)는 하우징(31b)에 고정된 클램프 슬리브(34a)의 원통부(34a2) 내에 회전 가능하게 설치되어 있고, 또한 하우징(31b) 및 클램프 슬리브(34a)에 의해 그 A축 방향으로의 이동을 규제하지 않는 구성으로 되어 있다. 즉, 하우징(31b) 및 클램프 슬리브(34a)의 브레이크 부재(36)가 삽입되는 관통구멍은 브레이크 부재(36)보다 대지름으로 형성되어, 그 관통구멍 내에는 브레이크 부재(36)의 A축 방향으로의 이동을 방해하는 부위는 존재하지 않는다.

따라서, 다리부(30b)측에서도, 종동 지지축 및 원통부(39a)는 관통구멍(31b1) 내에 배치된 상태로부터 A축 방향에서의 반대측 스핀들 유닛측으로의 이동에 있어, 하우징(31b)의 간섭을 받는 일은 없다. 따라서, 종동 지지축 및 베어링 홀더(39)(베어링 부재)는 나사 부재(15)에 의한 종동 지지축과 스핀들 유닛(20)의 고정 상태를 해제함과 동시에, 베어링 홀더(39)의 하우징(31b)(클램프 슬리브(34a))에 대한 고정을 해제함으로써, 하우징(31b) 등에 방해받는 일 없이, 하우징(31b)에 배치된 상태로부터 A축 방향의 반대측 스핀들 유닛측으로 일체적으로 이동 가능하게 된다.

이와 같이, 이상의 성명에 의한 본 발명에 근거하는 지지 헤드(제1의 지지 헤드(30))에 의하면, 스핀들 유닛(20)의 착탈을 위해서 지지축을 A축 방향으로 슬라이드시키는 작업을 할 때, 스핀들 유닛(20)과 지지축의 고정 상태를 해제함과 동시에 베어링 부재와 하우징의 고정 상태를 해제하는 것만으로 지지축이 A축 방향으 로 슬라이드 가능한 상태가 되며, 게다가, 그 일부가 각 지지부 내에 있어 가장 반대측 스핀들 유닛측에 위치하는 베어링 부재를 통하여 지지축을 이동시키는 작업을 행할 수 있기 때문에, 종래에 비해 그 작업을 매우 용이하게 행할 수 있다.

그리고, 각 베어링 부재(하우징 형성 부재(35), 베어링 홀더(39))는 반대측 스핀들 유닛 측의 단면으로부터 A축 방향으로 나삽된 나사 부재(35a1, 39d)에 의해 대응하는 하우징(31a, 31b)에 장착되는 것이며, 이들 나사 부재는 커버 부재(18a, 18b)를 벗김으로써, 하우징의 측면에 노출된 상태가 된다. 따라서, 베어링 부재와 하우징과의 고정 상태를 해제하는 작업은, 하우징의 외부에서 용이하게 행할 수 있다. 또한, 스핀들 유닛(20)과 각 지지축을 고정 상태로 하고 있는 나사 부재(14, 15)도 각 베어링 부재에 형성된 관통구멍(35c, 39ㅊ), 및 각 관통구멍 내에 배치된 부재에 형성된 구멍을 통하여 외부에서 조작 가능하게 되어 있으며, 그 고정 상태를 해제하는 작업도 외부에서 용이하게 행할 수 있다.

또한, 도시한 구성에서는 이상의 설명과 같이, 지지축 및 베어링 부재가 조합된 상태(유닛화된 상태)로 일체적으로 이동 가능한 상태가 되는 것에 더하여, 각 지지부 내에 설치된 다른 구성 요소에 대해서도 지지축 및 베어링 부재와 함께 유닛화가 가능한 구성으로 되어 있다.

즉, 다리부(30a)측에서는, 로터리 조인트(37)의 디스트리뷰터(37a)가 그 원통부(37a1)을 하우징 형성 부재(35)의 관통구멍(35c) 내에 배치한 상태에서, 하우징 형성 부재(35)에 대하여 나사 부재(37c)에 의해 장착되어 있다. 따라서, 이 디스트리뷰터(37a)도 하우징 형성 부재(35)와 일체적으로 구성되어 있는 것이며, 바 꾸어 말하면, 로터리 조인트(37)가 하우징 형성 부재(35) 및 회전축(32)과 유닛화된 상태로 되어 있다고 할 수 있다.

또한, 구동 지지축을 회전 구동하는 DD 모터(33)에 대하여, 모터(33a)는 구동 지지축(회전축(32))에 고정되어 있다. 한편, 도시한 예에서는, 모터(33a)를 둘러싸는 스테이터(33b)가 내감 고정된 스테이터 슬리브(33c)는 하우징 형성 부재(35)의 기부(35a)에 고정되어 있고, 하우징(31a)에 대하여는 고정되어 있지 않다. 즉, 도시한 예에서는, DD모터(33)도 구동 지지축 및 하우징 형성 부재(35) 등과 함께 유닛화된 구성으로 되어 있다.

그리고, 이들 유닛화된 각 구성요소 중에서 가장 외측에 위치하는 스테이터 슬리브(33c는 하우징(31a)의 관통구멍(31a)에 대하여 그 반대측 스핀들 유닛 측의 개구로부터 A축 방향의 스핀들 유닛(20)측으로 끼워 삽입할 수 있도록 되어 있다. 즉, 스테이터 슬리브(33c)는 관통구멍(31a) 내에 배치된 상태로부터, 하우징(31a)에 간섭받지 않고 A축 방향의 반대측 스핀들 유닛측으로 이동 가능하게 되어 있고, 하우징 형성 부재(35)만에 의해 그 A축 방향의 반대측 스핀들 유닛측으로 이동이 저지된 상태로 되어 있다.

따라서, 스테이터 슬리브(33c) 및 하우징(31a) 내에서 스테이터 슬리브(33c)의 반지름 방향 내측에 설치된 각 구성요소(하우징 형성 부재(35), 로터리 조인트(37), 회전축(32), DD모터(33))는 그 조합에 의해 서로의 위치 관계를 거의 유지한 상태, 즉 유닛화된 상태로, 관통구멍(31a) 내로 삽입하여 장착할 수 있다. 그리고, 도 6은 상기한 각 구성요소를 유닛화한 상태에서 다리부(30a)로부터 분리한 상태를 나타낸다.

또한, 전술한 바와 같이, 도시한 예에서는, 베어링(45)은, DD모터(33)의 반지름 방향 내측에서, A축 방향에 있어서의 DD모터(33)의 존재 범위 내에 마련되어 있다. 이와 같이, 베어링(45)을 DD모터(33)가 끼워지는 회전축의 공통의 외주면 상에 나열하여 배치하는 것이 아니라, DD모터(33)의 반지름 방향 내측에 설치하는 경우, 지지축은, 필연적으로, 베어링(45)이 끼워지는 축부와, 그 축부보다도 반지름 방향 외측에 위치하여 DD모터(33)가 끼워지는 외주부를 가지는 구성이 된다. 게다가, DD모터(33)의 외주측 및 지지축의 상기 외주부와 베어링(45)과의 사이에는, 하우징(31a) 혹은 그것에 고정된 부재가 존재할 필요가 있다. 이와 같이, 베어링이 A축 방향에 있어서의 DD모터의 존재 범위에 설치되는 경우, 하우징 내의 구성은, 회전 부분과 고정 부분이 A축 방향으로 뒤얽힌 복잡한 것이 된다. 이것에 대해, 도시한 예에서는, 하우징(31a)의 관통구멍(31a1) 내에 들어가는 고정 부분을 모두 하우징과는 별체의 부재에 의한 것으로 하고, 또한, 그 하우징(31a)에 대한 고정을, 하우징(31a)의 반대측 스핀들 유닛(20)측의 측면에서 행하기 때문에, 상기와 같이 하우징 내의 구성이 회전 부분과 고정 부분에서 A축 방향으로 복잡하게 뒤얽히는 것이어도, 하우징(31a) 내에 설치된 구성요소를 유닛화하여, A축 방향으로 이동 가능하게 할 수 있다.

또한, 다리부(30b)측에서는, 도시한 예에서는, 로터리 조인트(38)의 디스트리뷰터(38a)는, 그 원통부(38a1)가 관통구멍(39c)에 삽입된 상태로 플랜지부(38a2)에서 베어링 홀더(39)에 장착되어 있다. 따라서, 디스트리뷰터(38a)도 종동 지지 축 및 베어링 홀더(39)와 유닛화된 상태로 되어 있으며, 바꾸어 말하면, 로터리 조인트(38)가 브레이크 부재(36) 및 베어링 홀더(39)와 유닛화된 상태로 되어 있다.

또한, 관통구멍(31b1) 내에서, 하우징(31b)과 종동 지지축(브레이크 부재(36)) 사이에 장착된 클램프 기구(34)(클램프 슬리브(34a)+수압부재(34b))는, 그 클램프 슬리브(34a)가 하우징(31b)의 반대측 스핀들 유닛(20)측의 측면에 대해, 그 플랜지부(34a3)에 나삽된 복수의 나사 부재(34a5)에 의해 장착되어 있다. 그리고, 클램프 슬리브(34a)의 원통부(34a2)를 둘러싸는 수압부재(34b)가 클램프 슬리브(34a)의 플랜지부(34a3)에 장착되어 있다. 게다가, 수압부재(34b)는 하우징(31b)의 관통구멍(31b1)에 대해, 그 반대측 스핀들 유닛(20)측의 개구로부터 A축 방향으로 삽입되는 것이며, 관통공(31b1) 내에 배치된 상태로부터 하우징(31b)에 간섭받는 일 없이, A축 방향의 반대측 스핀들 유닛측으로 이동 가능하게 구성되어 있다.

이것에 의해, 클램프 기구(34)는, 나사 부재(34a5)에 의한 고정을 해제한 상태에서는, 하우징(31b) 내에 있어서, 베어링 홀더(39)에 의해서만 그 A축 방향의 이동이 규제된 상태가 된다. 따라서, 클램프 기구(34)는, 나사 부재(38d)에 의해 베어링 홀더(39)와 고정된 상태에서는, 로터리 조인트(38), 브레이크 부재(36), 및 베어링 홀더(39)와 함께 일체적으로 이동 가능해진다. 즉, 상기의 나사 부재(39d)에 의한 고정 상태의 해제 대신에 나사 부재(34a5)에 의한 하우징(31b)에 대한 고정을 해제함으로써, 로터리 조인트(38), 브레이크 부재(36) 및 베어링 홀더(39)에 더하여 클램프 기구(34)도 유닛화된 상태로, 하우징(31b) 내에 배치된 상태로부터 A축 방향으로 일체적으로 이동한다. 또한, 이 경우에는, 하우징(31b)에 직접 장착되는 클램프 슬리브(34a)는, 본 발명에서 말하는 베어링 부재의 일부에 상당하는 것이 된다.

이와 같이, 도시한 예에 의한 지지 헤드에서는, 각 다리부(30a, 30b) 중 어느 것에 있어서도, 베어링 부재와 지지축이, 그 조합에 의한 서로의 위치 관계를 거의 유지한 채로 일체적으로 이동 가능한 상태로 조합되어 있다. 또한, 하우징(31a, 31b) 내에 설치되는 각 구성요소 중의 비회전 부재를 베어링 부재(디스트리뷰터(37a, 38a), 스테이터(33b) 등)이 베어링 부재에 장착됨 동시에, 회전 부재(회전축(32), 스테이터(33b))등이 지지축에 장착하고(혹은 그 일부를 이루는 것으로 하고), 지지축 및 베어링 부재를 포함한 각 구성요소를 유닛화한 상태로 하우징(31a, 31b)의 각 관통구멍(31a1, 31b1) 내에 설치하고 있다.

게다가, 이 각 구성요소를 유닛화하여 이루어지는 조립체는, 하우징(31a, 31b)의 측면의 A축 방향 외측(반대측 스핀들 유닛(20)측)에 위치하는 부위(하우징 형성 부재(35)의 기부(35a)/베어링 홀더(39)의 플랜지부(39b) 또는 클램프 슬리브(34a)의 플랜지부(34a3)에 의해서만 하우징(31a, 31b)에 고정되어 있다. 그리고, 하우징(31a, 31b)은, 그 각 관통구멍(31a1, 31b1)내에 있어서, 상기 유닛화된 조립체의 A축 방향의 반대측 스핀들 유닛(20)측으로의 이동을 규제하는 부위, 즉, 상기 조립체의 관통구멍(31a1, 31b1) 내에 위치하는 부분의 반지름 방향에 있어서의 가장 외측면보다도 반지름 방향 내측으로 돌출되는 부위를 가지고 있지 않다.

이것에 의해, 상기 유닛화된 조립체는, 하우징(31a, 31b)에 대해서는, 베어 링 부재에서의 나사 부재에 의한 고정에 의해서만 그 A축 방향에서의 반대측 스핀들 유닛측으로의 이동이 규제된 상태로 되어 있고, 그 고정 상태를 해제하는 것만으로, 하우징(31a, 31b)에 의한 이동의 규제가 해제된 상태가 된다. 따라서, 베어링 부재, 지지축 및 이들과 유닛화된 각 구성요소의 각 부재는, 베어링 부재와 하우징(31a, 31b)와의 고정 상태를 해제함과 동시에, 지지축과 스핀들 유닛(20)과의 고정 상태를 해제함으로써, 하우징(31a, 31b) 내에 배치된 상태로부터 A축 방향의 반대측 스핀들 유닛(20)측으로, 유닛화된 상태로 이동 및 분리가 가능해진다. 또, 다시 하우징(31a, 31b)에 대해 장착할 때에도, 각 구성요소를 유닛화한 상태로 관통구멍(31a1, 31b1) 내에 삽입하고, 나사 부재(35a1) 또는 나사 부재(38c, 34a5)에 의해 베어링 부재를 하우징(31a 또는 31b)에 대해 고정하여, 나사 부재(14 또는 15)에 의해 지지축을 스핀들 유닛(20)에 대해 고정하는 것만으로도 된다.

이러한 구성에 의하면, 조정 등을 위한 하우징(31a, 31b) 내에 설치되는 각 구성요소의 분리 작업을 용이하게 행할 수 있다. 각부의 조정 등을위한 각 구성요소의 분해나 장착을 공작기계의 외부에서 행할 수 있기 때문에, 그 작업을 용이하게 행할 수 있는 동시에 높은 정밀도로 장착할 수 있다. 게다가, 하우징(31a, 31b)에 대해 다시 장착할 때에도, 각 구성요소의 조합에 의한 위치 관계가 유지되고 있기 때문에, 장착시에 있어서의 각 구성요소의 위치 관계(조합 상태)의 조정도 불필요해져, 작업성이 향상된다.

그리고, 이상의 설명에서는 각 지지부(다리부(30a, 30b))를 구성하는 하우징(31a, 31b)을, 지지부(30c)를 구성하는 하우징과는 별체처럼 설명하였지만, 본 발명의 지지 헤드를 구성하는 하우징은 지지부(30C) 및 양 다리부(30a, 30b)를 구성하는 각 하우징이 별체로 형성된 것(삼체 구조)으로도 할 수 있으며, 도 6에 나타낸 하우징(31)과 같이 일체로 형성된 것(일체 구조)로 할 수도 있다. 특히, 하우징을 일체 구조로서 형성한 경우, 삼체 구조로 한 구체와 비교하여 강성이 높아지며, 스핀들 유닛(20)의 지지 강성을 높일 수 있다.

또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 각 지지부 내의 구성요소를 유닛화하는 경우에 있어, 유닛화된 각 조립체를 하우징에 장착할 때, 도시한 바와 같이 스페이서 부재(70a, 70b)를 각 조립체와 하우징(31) 사이에 끼워 장착할 수도 있다. 바꾸어 말하면, 베어링 부재에 의해 하우징(31)에 장착되는 각 조립체에 대하여, 각 조립체의 베어링 부재가 스페이서 부재(70a, 70b)를 사이에 두고 장착하는 것으로 할 수도 있다. 이 스페이서 부재(70a, 70b)는 스핀들 유닛(20)(스핀들(21))의 회전축선을 지지 헤드(30)의 중심축선(C축)에 일치시키기 위한 것이다. 즉, 스핀들 유닛(20)의 회전축선이 C축에 정확히 일치하지 않으면 가공 정밀도가 저하되기 때문에, 양자를 정확히 일치시킬 필요가 있고, 그것을표현하기 위해 스페이서 부재(70a, 70b)를 사용하는 것이다. 상세하게는 다음과 같다.

스핀들 유닛(20)은 다리부(30a, 30b) 사이에서 양 지지축에 의해 지지되는 것이며, 스핀들유닛(20)의 A축 방향에서의 위치는 유닛화된 양 조립체에서의 베어링 부재의 하우징에 대한 장착면(하우징 형성 부재(35)의 기부(35a)) 및 클램프 슬리브(34a)의 플랜지부(34a3)에 있어 스핀들 유닛측의 단면(35m, 34n)과 각 지지축의 스핀들 유닛측의 단면(32b, 38b5) 사이의 치수 L1, L2로 결정된다. 이 치수 L1, L2는 각 조립체를 구성하는 각 구성요소간의 장착 정밀도에 좌우되는 것이며, 한쪽 또는 양쪽의 조립체에 있어 각 구성요소간의 장착에 약간이라도 오차가 존재한 경우, 그 오차에 의해 치수 L1 및/또는 L2가 본래의 값과 다른 것이 되고, 그 때문에 스핀들 유닛(20)의 회전축선이 C축에 대해 어긋난 상태가 된다. 또, 상기한 치수 L1, L2는 각 구성요소의 장착이 완료된 시점에 측정하면 파악할 수 있지만, 그것이 원하는 값과 상이한 경우에, 그때 수정 작업을 행하여서는 작업성이 매우 나빠진다.

그래서, 각 조립체를 하우징(31)에 대하여 장착할 때, 도시한 바와 같이 스페이서 부재(70a, 70b)를 사이에 두고 장착하는 구성을 채용하고, 이 스페이서 부재(70a, 70b)를 상기한 치수 L1, L2에 따라 적절한 두께 치수(A축 방향의 치수)의 것으로 함으로써 스핀들 유닛(20)의 회전선축과 C축을 일치시킨 상태로 할 수가 있다.

더욱 상세하게는, 하우징(31)의 양 다리부(30a, 30b)에 있어 각 조립체의 장착면(30m, 30n)에서부터 하우징(31)의 중심선축(C축)까지의 치수는 고정되어 있다. 그래서, 각 조립체의 상기 치수 L1, L2를 측정하고, 각 치수 L1, L2와 스핀들 유닛(20)의 A축 방향에서의 단면에서부터 회전축선까지의 치수의 합계가, 하우징(31)에 있어 상기한 각 장착면(30m, 30n)에서부터 C축까지의 치수에 스페이서 부재(70a, 70b)를 더한 치수와 일치하도록 스페이서 부재(70a, 70b)의 두께 치수를 설정함으로써, 스핀들 유닛(20)의 회전축선을 C축과 일치시킨 상태로 할 수 있다. 또, 스페이서 부재(70a, 70b)는 얇은 판재를 복수매 조합하여 구성되는 것으로 하 고, 그 매수를 변경함으로써 두께 방향의 치수를 설정하는 것으로 할 수도 있으며, 단일 부재로 구성되는 것으로하고 단면을 깍는 등의 가공을 하여 두께 방향의 치수를 설정하는 것으로 할수도 있다.

다음에, 본 발명의 다른 실시 형태를, 도 7 근거하여 설명한다.

상기의 실시예에서는, 본 발명이 적용되는 가공용 헤드에 있어서의 지지 헤드(제1의 지지 헤드(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 7 나타내는 바와 같이, 양 다리부에 산출기구(DD모터)를 구비한 지지 헤드의 양 산출기구에 대해 본 발명을 적용해도 된다.

상기와 같이, 도 7에 나타내는 지지 헤드(60)에서는, 스핀들 유닛(20)을 지지하는 한 쌍의 다리부(60a, 60b)의 각각에 대해 DD모터(63)를 포함하는 산출기구가 마련되어 있다. 또한, 도시한 예에서는, 다리부(60a)와 다리부(60b)의 기본적인 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, A축 방향으로 관통하는 관통구멍(61a)이 형성된 하우징(61)을 주체로 하여 이루어지고, 그 관통구멍(61a) 내에, DD모터(63), 스핀들 유닛(20)을 지지하는 지지축(구동 지지축), 지지축을 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링(65) 및 로터리 조인트(67) 등이 조합되어 있다. 또, 다리부(60a)에는 전술한 실시예와 동일한 회전 검출기(68)가 마련되어 있다(회전 검출기(68)은 다리부(60a) 측만).

도시한 예에서는, 로터리 조인트(67)의 디스트리뷰터는 2개의 부재(67a) 제1의 디스트리뷰터) 및 부재(67b)(제2의 디스트리뷰터)에 의해 구성되어 있다. 제1의 디스트리뷰터(67a)는 그 플랜지부(67b2)에 있어서, 그 원주 방향으로 설치된 복수의 나사 부재(67d)에 의해, 하우징(61)의 반대측 스핀들 유닛(20)측의 측면에 대해 장착되어 있다. 또, 제1의 디스트리뷰터(67a)에는 A축 방향의 관통구멍(67a4)이 형성되어 있고, 제2의 디스트리뷰터(67b)가, 이 관통구멍(67a4)에 삽입된 상태로, 그 플랜지부(67b2)에 있어서 제1의 디스트리뷰터(67a)에 대해 장착되어 있다. 이것에 의해, 제1, 제2의 디스트리뷰터(67a, 67b)는, 하우징(61)에 대해 고정된 상태로 되어 있다.

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

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

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

도시한 바와 같이, 로터리 조인트(67)에 있어서의 제1의 디스트리뷰터(67a)의 원통부(67a1)와 샤프트(67c)의 축부(67c2) 사이에는, 베어링(65)이 장착되어 있다. 따라서, 샤프트(67c)는, 이 베어링(65)에 의해 하우징(61) 내에서 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 또, 샤프트(67c)에 장착된 회전축(62)은, 그 다리부(60b)측의 단면(62b)에 대해 스핀들 유닛(20)이 장착된다. 따라서, 로터리 조인트(67)의 샤프트(67c) 및 회전축(62)이, 하우징(61) 내에서 회전이 자유롭게 마련되어 스핀들 유닛(20)을 지지하는 지지축에 상당한다. 또, 제1의 디스트리뷰터(67a)가, 하우징(61)에 고정됨과 동시에 베어링(65)를 통하여 지지축을 회전이 자유롭게 지지하는 베어링 부재에 상당한다. 또한, 제2의 디스트리뷰터(67b)는 제1의 디스트리뷰터(67a)에 고정되어 일체적으로 되어 있기 때문에, 제2의 디스트리뷰터(67b)도 베어링 부재의 일부에 상당한다고 할 수 있다.

베어링(65)은, 그 내륜이, 지지축의 일부를 형성하는 로터리 조인트(67)에 있어서의 샤프트(67c)의 축부(67c2)의 외주면에 외감 고정되고, 샤프트(67b)의 대지름부(67c1)의 스핀들 유닛(20)측 단면과 축부(67c2)의 스핀들 유닛(20)측단면에 장착된 회전축(62)에 의해, 그 A축 방향의 위치가 규제되어 있다. 한편, 베어링(65)의 외륜은, 하우징(61)에 고정된 제1의 디스트리뷰터(67a)의 관통구멍(67a4) 내에서, 이 관통구멍(67a4)의 스핀들 유닛(20)측의 선단부에 형성된 대지름부에 내감 고정되고, 그리고, 이 대지름부의 단면과 제1의 디스트리뷰터(67a)의 스핀들 유닛(20)측 단면에 장착된 베어링 슬리브(65a)에 의해, 그 A축 방향의 위치가 규제되어 있다.

이것에 의해, 베어링(65)은, 지지축(로터리 조인트(67)의 샤프트(67c)+회전축(62)) 및 제1의 디스트리뷰터(67a) 중 어느 것에 대해서도 A축 방향의 위치가 규제된 상태로 조합되어 있고, 바꾸어 말하면, 지지축과 제1의 디스트리뷰터(67a)( 베어링 부재)는, 베어링(65)를 통하여, A축 방향에 대한 서로의 자유로운 이동을 저지하도록 조합되어 있다.

이와 같이, 이 도시의 예에 있어서도, 상기 지지축과 베어링 부재(제1의 디스트리뷰터(67a)+제2의 디스트리뷰터(67b))는, 그 조합에 의한 서로의 위치 관계를 거의 유지한 채로 일체적으로 이동 가능한 상태(유닛화된 상태)로 되어 있다. 게다가, 하우징(61)은, 그 관통구멍(61a) 내에 있어서, 상기 베어링 부재의 관통구멍(61a) 내에 있어서의 배치 상태(도시 상태)로부터의 A축 방향의 반대측 스핀들 유닛(20)측으로의 이동을 방해하는 부위를 가지고 있지 않다. 즉, 지지축은, 하우징(61)의 관통구멍(61a) 내에 있어서, 상기 베어링 부재(베어링(65))에 의해서만 그 A축 방향의 위치가 규제된 상태로 되어 있다. 따라서, 유닛화된 지지축과 베어링 부재는, 스핀들 유닛(20) 및 하우징(61)에 대한 고정 상태를 해제함으로써, 하 우징(61)에 그 이동을 방해 받는 일 없이, A축 방향의 반대측 스핀들 유닛(20)측으로 일체적으로 이동 가능해진다.

또, 도시한 예에서는, 스핀들 유닛(20)의 각도 위치를 유지하는 클램프 슬리브(66)은, 그 원통부(66b)가 제1의 디스트리뷰터(67a)의 원통부(67a1)의 외주면에 외감 고정되고, 그 플랜지부(66a)에 있어서, 원주 방향으로 설치된 복수의 나사 부재에 의해, 제1의 디스트리뷰터(67a)의 플랜지부(67a2)의 스핀들 유닛(20)측단면에 대해 장착되어 있다. 즉, 이 클램프 슬리브(66)도, 상기의 지지축 및 베어링 부재와 함께 유닛화된 상태로 되어 있다. 또한, 이 도시의 예에서는, 제1의 디스트리뷰터(67a)의 원통부(67a1)가 전술한 실시예에 있어서의 수압부재의 기능을 하고 있으며 클램프 슬리브(66)과 제1의 디스트리뷰터(67a; 원통부(67a1))에 의해 클램프 기구가 구성되어 있다.

그리고, 클램프 슬리브(66)는, 그 원통부(66b)가, 제1의 디스트리뷰터(67a)의 원통부(67a1)와 회전축(62)의 원통부(62a) 사이에 위치하고 있고 그 플랜지부(66a)가 반지름 방향에 있어서의 회전축(62)의 존재 범위 내에 위치하고 있다. 따라서, 클램프 슬리브(66)가 상기의 지지축 및 베어링 부재와 함께 일체적으로 이동하는 경우에 있어서, 클램프 슬리브(66)가 하우징(61)에 간섭하는 일은 없다.

또, 도시한 예에 있어서의 DD모터(63)는, 스테이터 슬리브(63c)를 통하여 하우징(61)의 관통구멍(61a)에 끼워진 스테이터(63b)와, 스테이터(63b)의 내주면에 대향하는 배치로, 회전축(62)의 원통부(62a)의 외주면에 외감 고정된 로터(63a)로 구성되어 있다. 또한 스테이터 슬리브(63c)는, 제1의 디스트리뷰터(67a)의 플랜지 부(67a2)에 대해, 그 원주방향으로 설치된 복수의 나사 부재(63c1)에 의해 고정되어 있다. 즉, DD모터(63)는, 그 스테이터(63b)가 베어링 부재에 고정됨과 동시에 로터(63a)가 지지축에 고정되어, 베어링 부재 및 지지축과 함께 유닛화된 상태로 되어 있다.

게다가, DD모터(63)의 가장 외주측에 위치하는 스테이터 슬리브(63c)는, 관통구멍(61a)에 끼워져 그 반대측 스핀들 유닛(20)측의 단면에서 제1의 디스트리뷰터(67a)의 플랜지부(67a2)에 장착되어 있고, 하우징(61)에 의해 그 A축 방향의 이동이 규제되는 상태로는 되어 있지 않다. 즉, 스테이터 슬리브(63c; DD모터(63))은, 제1의 디스트리뷰터(67a)의 A축 방향으로의 이동에 수반하여, 하우징(61)에 방해되는 일 없이, 제1의 디스트리뷰터(67a)와 일체적으로 이동 가능한 상태로 되어 있다.

이와 같이, 도시한 예의 지지 헤드(60)에 있어서도, 다리부(60a, 60b)의 하우징(61) 내에 있어서의 각 구성요소(로터리 조인트(67), 회전축(62), 클램프 슬리브(66), DD모터(63))는, 그 조합에 의한 서로의 위치 관계를 거의 유지한 채로 일체적으로 이동 가능한 상태(유닛화된 상태)로, 그 하우징(61) 내에 있어서의 배치 상태로부터, A축 방향의 반대측 스핀들측으로 일체적으로 이동시킬 수 있도록 조합되어 있다. 따라서, 이 지지 헤드(60)에 있어서도, 전술한 실시예에 있어서의 지지 헤드와 동일한 효과가 얻어진다.

또한 이상의 실시예에서는, 본 발명에 근거하는 지지 헤드에 있어서의 각 지지부(다리부)가 모두 로터리 조인트(37, 38, 67)를 구비한 것으로 했지만, 이 대신 에, 지지부 밖에서 스핀들 유닛(20)으로 직접 전술한 유체를 공급하는 것으로 하여, 로터리 조인트를 생략하는 것도 가능하다.

또, 상기의 실시예에서는, 각 지지부 내에 설치되는 구성요소를 모두 포함하여 유닛화하는 것으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 적어도 지지축, 지지축을 회전이 자유롭게 지지하는 베어링 및 베어링 부재가 유닛화되어 일체적으로 A축 방향을 이동 가능하게 되는 것이면 된다. 예를 들면, 도 1의 예에 있어서, 다리부(30b)측에 있어서의 클램프 기구(34)를 반대측 스핀들 유닛측으로부터 분리 불가능한 것으로 하고, 지지축, 베어링 및 베어링 부재(로터리 조인트(38)+회전축(39)+베어링(46))만이 A축 방향으로 일체적으로 이동 가능하게 유닛화되어 하우징(31b)으로부터 분리할 수 있는 것으로 해도 된다. 또, 다리부(30a)측에 있어서, 스테이터(33b)가 내감 고정된 스테이터 슬리브(33c)를 하우징(31a)에 대해 고정된 것으로 하고, DD모터(33)에 대해서는 로터(33a)만이 지지축 등과 유닛화되는 것으로 해도 된다.

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

Claims (5)

1. 공구가 장착되는 스핀들(21)을 포함하는 스핀들 유닛(20)과, 상기 스핀들 유닛(20)을 지지하는 지지 헤드로서 상기 스핀들(21)의 회전축선과 직교하는 축선을 중심으로 상기 스핀들 유닛(20)을 회전시켜 그 각도 위치를 산출하기 위한 산출기구 및 상기 스핀들 유닛(20)의 산출된 각도 위치를 유지하기 위한 클램프 기구(34)를 포함하는 지지 헤드(30, 60)를 구비한 공작기계용의 가공용 헤드(10)로서,

   상기 지지 헤드(30, 60)는, 상기 스핀들(21)의 회전축선과 직교하는 축선에 축심을 일치시킨 상태로 상기 스핀들 유닛(20)을 사이에 끼고 대향 배치된 지지축(37b, 32, 38b)을 각각에 포함하는 제1 지지부(30a) 및 제2의 지지부(30b)를 포함하고,

   상기 제1 지지부(30a) 및 제2의 지지부(30b)는, 각각의 하우징(31a, 31b) 내에, 상기 하우징(31a, 31b)에 대해 고정됨과 동시에 베어링(45, 46)을 통하여 상기 지지축(37b, 32, 38b)을 회전이 자유롭게 지지하는 베어링 부재(35, 39)를 가지고,

   상기 산출 기구는, 상기 제1 지지부(30a) 및 제2의 지지부(30b)의 적어도 한쪽 내에 마련되고, 상기 지지축(37b, 32, 38b) 주위에 동축적으로 배치되어, 상기 지지축(37b, 32, 38b)을 둘러싸는 모터 로터(33a) 및 모터 스테이터(33b)로 이루어지는 구동 모터(33)를 구동 수단으로서 가지고,

   각 지지부(30a, 30b)에 있어서의 상기 지지축(37b, 32, 38b)은, 상기 스핀들 유닛(20)과의 고정 상태를 해제함과 동시에, 상기 베어링 부재(35, 39)의 상기 하 우징(31a, 31b)에 대한 고정을 해제함으로써, 상기 지지축(37b, 32, 38b)의 축선방향으로 상기 베어링 부재(35, 39)와 함께 이동 가능해지는 상태로 상기 베어링 부재(35, 39)에 지지되어 있는, 공작기계용의 가공용 헤드(10).
2. 제1항에 있어서,

   상기 구동 모터(33)는, 상기 모터 로터(33a)가 상기 지지축(37b, 32)에 대하여 고정됨과 동시에 상기 모터 스테이터(33b)가 상기 베어링 부재(35)에 대하여 고정되고, 상기 고정 상태의 해제에 수반하여 상기 지지축(37b, 32) 및 상기 베어링 부재(35)와 함께 일체적으로 이동 가능해지는, 공작기계용의 가공용 헤드(10).
3. 제1항에 있어서,

   상기 클램프 기구(34)가, 상기 제1 지지부(30a) 및 제2의 지지부(30b)의 적어도 한쪽 내에서 상기 베어링 부재(39)에 고정되어 마련되어 있고, 상기 고정 상태의 해제에 수반하여 지지축(38b) 및 상기 베어링 부재(39)와 함께 일체적으로 이동 가능해지는, 공작기계용의 가공용 헤드(10).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 베어링(45, 46)이, 상기 지지축(37b, 32, 38b)의 축선방향에 대한 상기 구동 모터(33)의 존재 범위 내에 배치되는, 공작기계용의 가공용 헤드(10).
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 베어링 부재(35, 39)가, 스페이서 부재(70a, 70b)를 사이에 두고 하우징(31a, 31b)에 대해 장착되는, 공작기계용의 가공용 헤드(10).

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