KR20090077898A - 공작기계용의 가공용 헤드 - Google Patents

Abstract

지지 헤드가 회전축선에 축심을 일치시킨 상태로, 스핀들 유닛을 사이에 두고 대향 배치되어 그 대향측 단면에 스핀들 유닛이 고정되는 지지축을 각각에 포함하는 제1의 지지부 및 제2의 지지부와, 제1의 지지부 및 제2의 지지부를 함께 지지하는 기부에 의해 구성되고, 제1의 지지부 및 제2의 지지부가 기부와는 별체로 형성되어 지지축이 각각에 조립되는 하우징을 주체로 하는 것으로 한다. 그리고, 하우징은 기부에 나삽되는 외부로부터 조작 가능한 복수의 제1의 나사 부재에 의해 기부에 대해 장착되고, 또한, 스핀들 유닛은 각 지지축에 대해 나삽되는 외부로부터 조작 가능한 복수의 제2의 나사 부재에 의해 상기 지지축에 장착되어 있다.

Description

공작기계용의 가공용 헤드 {PROCESSING HEAD FOR MACHINE TOOL}

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

도 5는 상기한 복합 가공기의 일례로서, 문형(門型) 공작기계(머시닝 센터)(1)를 나타내고 있다. 이 종류의 문형 공작기계(1)는 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 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)이 스핀들 유닛(20)의 각도 위치(회전 위치)의 산출을 행한다. 이것에 의해, 상기 공작기계에서는, 워크의 각 가공면에 대하여 공구를 최적 각도로 맞춰 가공을 행할 수 있어, 복잡한 형상의 워크의 절삭 가공 등이 가능하다.

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

또, 이 특허문헌 1에 기재된 지지 헤드는, 스핀들 유닛을 사이에 두고 대향 배치된 한 쌍의 지지부(암)를 가지는 포크형으로 구성되어 있고, 각 지지부 내에 상기 지지축이 회전이 자유롭게 조립되어 있다. 그리고, 각 지지부에는, 상기 지지축에 연결된 DD모터가 내장되어 있고, 이 DD모터에 의해 각 지지축을 회전 구동함으로써, 스핀들 유닛이 지지축의 축선둘레로 회전되어, 소정의 각도 위치에 대한 각도 산출이 행해진다.

또한, 특허문헌 1에는 기재되어 있지 않지만, 공작기계에 이용되는 가공용 헤드에 있어서는, 지지축을 회전이 자유롭게 지지하기 위한 베어링이나, 스핀들 유닛의 이 산출된 각도 위치를 유지하기 위한 클램프 기구가 상기 지지 헤드 내에 마련된다. 또, 스핀들 유닛으로 후술하는 가공용의 유체를 공급하기 위한 로터리 조 인트를, 지지 헤드 내에 설치하는 경우도 있다. 이하에서는, 이들을 총칭하여 구성요소라 한다.

그런데, 전술한 공작기계에 이용되는 가공용 헤드에서는, 조정이나 수리 등의 메인터넌스를 위해서 스핀들 유닛을 지지 헤드로부터 분리하는 것이 필요하게 되는 경우가 있다. 이 경우에 있어서, 일반적인 가공용 헤드에서는, 단순히 지지축과 스핀들 유닛과의 나사 부재 등에 의한 고정을 해제하는 것만으로는 스핀들 유닛을 지지 헤드로부터 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 감합(嵌合)되는 돌출부를 형성하고, 이 구멍과 돌출부를 감합함으로써 양자의 위치 결정을 행하는 구성이 일반적으로 채용되고 있다. 그 때문에, 스핀들 유닛을 사이에 두고 대향 배치된 한 쌍의 지지축에 의해 스핀들 유닛을 지지하는 지지 헤드에서는, 나사 부재 등에 의한 지지축과 스핀들 유닛과의 고정을 해제했다고 해도, 적어도 한쪽의 지지축을 그 축선방향으로 슬라이드(이동)시켜 스핀들 유닛과의 감합 상태를 해제하지 않는 한은, 스핀들 유닛을 지지 헤드로부터 분리할 수 없다.

따라서, 상기와 같은 지지 헤드에서는, 스핀들 유닛을 지지 헤드로부터 분리하는 작업에 있어서, 나사 부재 등에 의한 지지축과 스핀들 유닛과의 고정을 해제 하는 것에 더하여, 적어도 한쪽의 지지축을 그 축선방향으로 슬라이드시켜 상기와 같은 감합 상태를 해제하는 작업을 행하지 않으면 안 된다. 그리고, 이 지지축을 그 축선방향으로 슬라이드시키는 작업은, 지지 헤드 내에 있어서의 전술한 각 구성부의 배치에 따라 다르지만, 통상은, 지지 헤드 내에 조립된 복수의 구성요소를 반대측 스핀들 유닛측에 위치하는 것부터 차례로 분리하여, 지지축을 축선방향으로 이동 가능한 상태로 하여 지지축을 슬라이드시킨다는 순서로 행해진다.

또한, 지지 헤드는, 대형이고 중량물(重量物)인 경우가 많다. 그 때문에, 상기한 작업 시에는, 지지 헤드를 공작기계로부터 분리하지 않고, 그 작업을, 지지 헤드가 공작기계에 장착된 상태로 공작기계 상에서 행하는 것이 일반적이다. 그러나, 상기한 하우징 내에 조립된 각 구성요소를 차례로 분리하는 작업을 공작기계 상에서 행하는 경우, 작업 스페이스 등의 관계도 있어 작업성이 매우 나쁘고, 그 작업에 많은 시간을 필요로 함과 동시에 작업자에 대해 큰 부담이 된다. 또, 일단 분리한 각 구성요소를 다시 높은 정밀도로 하우징 내에 장착하여야 하여, 그 작업 또한 막대한 시간과 수고를 필요로 하게 된다.

[특허문헌 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 데 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은, 공구가 장착되는 스핀들을 포함하는 스핀들 유닛과, 상기 스핀들 유닛을 지지하는 지지 헤드를 구비하고, 상기 지지 헤드가, 구동 모터를 구동원으로 하여 상기 스핀들의 회전축선과 직교하는 축선을 중심으로 상기 스핀들 유닛을 회전시켜 그 각도 위치를 산출하기 위한 산출 기구를 포함하는 공작기계용의 가공용 헤드를 전제로 한다.

그리고, 본 발명에서는, 상기 과제하에, 상기 지지 헤드가 상기 회전축선에 축심을 일치시킨 상태로 상기 스핀들 유닛을 사이에 두고 대향 배치되어 그 대향측 단면에 상기 스핀들 유닛이 고정되는 지지축을 각각에 포함하는 제1의 지지부 및 제2의 지지부와, 상기 제1의 지지부 및 상기 제2의 지지부를 모두 지지하는 기부(基部)에 의해 구성되고, 또한 상기 제1의 지지부 및 상기 제2의 지지부 중 적어도 한쪽이, 상기 기부와는 별체로 형성된 하우징을 주체(主體)로 한다. 그리고, 상기 하우징은 상기 기부에 나삽(螺揷)되는 복수의 제1의 나사 부재이며 상기 기부에 상기 하우징을 장착한 상태로 상기한 기부 또는 하우징의 외부로부터 조작 가능한 복수의 제1의 나사 부재에 의해 상기 기부에 대해 장착되고, 또한, 상기 스핀들 유닛은, 상기 각 지지축에 대해 나삽되는 복수의 제2의 나사 부재이며 상기 지지축이 상기 하우징 내에 조립된 상태로 상기 하우징의 외부로부터 조작 가능한 제2의 나사 부재에 의해 상기 지지축에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 말하는 “외부로부터 조작 가능”이란, 나사 부재의 머리 부분의 조작단(공구 등이 꽂혀 끼워지는 부분)이, 상기한 기부 혹은 하우징을 외측에서 봐서, 외부로 노출되어 있는 상태(직접 보이는 상태)를 말한다. 단, 후술하는 바와 같이, 하우징에 커버가 장착되어 있어, 그 커버를 분리함으로써 상기 나사 부재의 머리 부분의 조작단이 보이는 상태가 되는 것도 포함한다.

[발명의 효과]

상기한 본 발명에 의한 공작기계용의 가공용 헤드에 의하면, 지지 헤드를 구성하는 한 쌍의 지지부 중 적어도 한쪽이, 기부와는 별체로 형성된 하우징을 주체로 하여, 기부에 대해, 제1의 나사 부재에 의해 분리가능하게 지지된 구성으로 되어 있다. 이것에 의해, 제1의 나사 부재에 의한 지지부(하우징)와 기부와의 고정 상태를 해제함으로써, 지지축을 포함하는 지지부를 기부에 대해 이동 가능하게 할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 수리 등의 메인터넌스를 위해서 스핀들 유닛을 지지 헤드로부터 분리할 때는, 제2의 나사 부재에 의한 한쪽의 지지부 내의 지지축과 스핀들 유닛과의 고정을 해제함과 동시에, 제1의 나사 부재에 의한 상기 한쪽의 지지부(하우징)와 기부와의 고정 상태를 해제하는 것만으로도, 지지축을 포함하는 상기 한쪽의 지지부가 다른쪽의 지지부를 통하여 기부에 지지된 스핀들 유닛에 대해 지지축마다 이동 가능한 상태로 할 수 있다.

즉, 스핀들 유닛을 지지 헤드로부터 분리하기 위한, 한쪽의 지지축을 그 축선방향으로 이동시키기 위한 작업을, 상기한 제1의 나사 부재 및 제2의 나사 부재의 조작만으로 가능하게 할 수 있어, 그 작업을 용이하고 또한 단시간에 행할 수 있다. 게다가, 상기한 제1의 나사 부재 및 제2의 나사 부재는, 각 지지부가 기부에 장착됨과 함께 스핀들 유닛이 지지부에 장착된 상태로 하우징의 외부로부터 조작 가능하기 때문에, 하우징 내에 조립된 각 구성요소를 분리하는 일 없이 상기 작업을 행할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 각 지지부(하우징) 내에 조립되어 있는 각 구성요소에 대해, 그 조립 상태를 유지한 채로 각 지지부를 지지 헤드로부터 분리할 수 있다. 그 때문에, 각 구성요소의 조정 등의 작업을 공작기계 상 이외의 장소에서 행할 수 있고, 게다가, 장착 상태가 유지되고 있기 때문에, 그 작업을 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 발명의 가공용 헤드에 있어서의 지지 헤드의 다른 실시형태를 나타내는 정면 부분 단면도.

도 5는 본 발명의 가공용 헤드가 적용되는 공작기계의 일례를 나타내는 사시도.

[부호의 설명]

1:공작기계 10:가공용 헤드

13, 15:나사 부재(제2의 나사 부재) 17:나사 부재(제1의 나사 부재)

20:스핀들 유닛 21:스핀들

25:DD모터 25a:로터

25b:스테이터 30:지지 헤드(제1의 지지 헤드)

30a:다리부(제1의 지지부) 30b:다리부(제2의 지지부)

30c:기부 31a, 31b:하우징

32, 39: 회전축 33:DD모터(구동 모터)

33a:로터 33b:스테이터

34:클램프 기구 34a:클램프 슬리브

35, 36:베어링 37, 38:로터리 조인트

37a, 38a:디스트리뷰터 37b, 38b:샤프트

41, 44:회전 검출기 41a, 44a:검출 헤드

41b, 44b:검출링 50:제2의 지지 헤드

51:하우징 52:회전축

53:DD모터 53a:스테이터

53b:로터 54:클램프 슬리브

55:디스트리뷰터 56:베어링(3열 원통 롤러 베어링)

60:지지 헤드 60a, 60b:다리부(지지부)

61:하우징 62:회전축

63:DD모터(구동 모터) 63a:로터

63b:스테이터 65:베어링

66:클램프 슬리브 67:로터리 조인트

67a:제1의 디스트리뷰터 67b:제2의 디스트리뷰터

67c:샤프트 68:회전 검출기

70a1:원통부 70a2:플랜지부

70a4:관통구멍 70b:브레이크 부재

70c:나사 부재 70a5:지지부

70a6:구멍 72:나사 부재(제2의 나사 부재)

74:나사 부재(제1의 나사 부재)

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 상세히 서술한다. 도 1~3에 나타내는 것은 본 발명의 일 실시형태로서, 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 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(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 콘택트 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 스핀들 유닛(20)을 지지함과 동시에, 스핀들 유닛(20)을 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, 기부(30c)에 대해, 본 발명의 제1의 지지부 및 제2의 지지부에 상당하는 한 쌍의 다리부(30a, 30b)가 장착된 포크형으로 구성되어 있고, 그 다리부(30a, 30b) 사이에서 스핀들 유닛(20)을 지지한다. 그리고, 스핀들 유닛(20)은 다리부(30a, 30b)의 각각의 내부에서 회전이 자유롭게 지지된 한 쌍의 지지축에 의해 지지되어 있다.

또, 본 실시예에서는, 제1의 지지 헤드(30)는 스핀들 유닛(20)을 회전 구동하는 산출기구의 구동원으로서 DD모터(33)(본 발명의 “구동 모터”에 상당)을 채용하고, 이 DD모터(33)가 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(驅動) 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, 기부(30c)와는 별체로 형성된 하우징(31a)을 주체로 한다. 이 하우징(31a)은 기부(30c)에 나삽된 복수의 나사 부재(17)(본 발명의 “제1의 나사 부재”에 상당)에 의해 기부(30c)에 대해 장착되어 있다. 따라서, 다리부(30a)는 나사 부재(17)에 의한 기부(30c)와 하우징(31a)과의 고정 상태를 해제함으로써, 기부(30c)로부터 분리하는 것이 가능하게 된다.

이 하우징(31a)의 내부에는 DD모터(33)를 구성하는 로터(33a) 및 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)으로 가공용의 유체(이하, 간단히 “유체”라고 한다)를 공급하기 위한 로터리 조인트(37) 등이 조립되어 있다.

하우징(31a)은 DD모터(33) 및 후술하는 회전축을 삽입하기 위해 스핀들 유닛(20)측이 크게 개구된 형상으로 되어 있다. 또한, 이 하우징(31a)에는 반대측 스핀들 유닛(20)측의 측면으로부터 A축방향으로 연장되는 원통부(31a1)가 형성되어 있고, 이 원통부(31a1)에는 로터리 조인트(37)이 삽입되는 관통구멍(31a2)이 형성되어 있다.

또, 하우징(31a)의 반대측 스핀들 유닛(20)측의 단면에는 후술하는 유체 공급용의 파이프나 전류를 공급하기 위한 케이블이 통과되는 오목부(31a3)가 형성되어 있다. 또, 다리부(30a)의 반대측 스핀들 유닛(20) 측에는 측면 커버(18a)가 장착되어 있고, 오목부(31a3)가 이 측면 커버(18a)에 의해 덮여 있다. 또한, 도 2는 이 측면 커버(18a)를 벗긴 상태를 나타내고 있다.

로터리 조인트(37)는, 하우징(31a)에 대해 고정된 디스트리뷰터(37a)와, 디 스트리뷰터(37a)의 원통부(37a1)의 외주면에 회전 가능하게 끼워진 샤프트(37b)로 구성되어 있다. 또한, 로터리 조인트(37)(디스트리뷰터(37a))의 중심에는 스핀들 유닛(20)을 향한 케이블 등의 통과를 허용하기 위한 관통구멍(37a4)이 형성되어 있다.

디스트리뷰터(37a)는 하우징(31a)의 관통구멍(31a2)에 삽입된 상태로, 그 플랜지부(37a2)에 있어서, 원주방향으로 설치된 복수의 나사 부재에 의해 하우징(31a)에 장착되어 있다. 또, 디스트리뷰터(37a)에는 유체를 공급 또는 배출하기 위한 복수의 유체 유로(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 연통되어 있어, 샤프트(37b)가 회전한 경우에도 그 연통 상태가 유지되도록 구성되어 있다. 또, 각 유체 유로(37b1)는, 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.

또, 디스트리뷰터(37a)에는 그 원주방향으로 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, 공급용인 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)를 통하여 배출용의 파이프(12)로 배출된다.

DD모터(33)는 하우징(31a)에 대해 고정적으로 설치된 스테이터(33b)와, 스테이터(33b)의 내주면에 대향하도록 설치된 로터(33a)로 이루어진다.

스테이터(33b)는 하우징(31a)에 고정된 스테이터 슬리브(33c)의 내주면에 내감(內嵌) 고정되어 있다. 또, 스테이터 슬리브(33c)의 외주면에는 고리형상 홈이 형성되어 있다. 한편, 하우징(31a)에는 이 고리형상 홈에 연통하는 유체 공급로(31a4) 및 유체 배출로(31a5)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 고리형상 홈에 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, 상기 고리형상 홈은, 유체 공급로(31a4)로부터 공급된 유체가 그 고리형상 홈 내를 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)은 전술한 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)에 대해 그 회전축선에 대해 동심적으로 배치되어 있고, 원주방향으로 설치된 복수의 나사 부재에 의해 샤프트(37b)에 고정되어 있다. 그리고, 로터(33a)는 그 외주면이 스테이터(33b)의 내주면에 대향하는 배치로, 회전축(32)에 형성된 원통부(32a)의 외주면에 외감 고정되어 회전축(32)에 대해 상대 회전 불가능하게 마련되어 있 다.

또, 회전축(32)에는 그 스핀들 유닛(20)측의 단면(32b)에 대해, 원주방향으로 설치된 복수의 나사 부재(13)(본 발명의 “제2의 나사 부재”에 상당)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 지지축이 된다. 그리고, 이 구동 지지축은 로터리 조인트(37)의 샤프트(37b)와 하우징(31a)의 원통부(31a1) 사이에 장착된 베어링(35)에 의해, 하우징(31a)에 대해 회전이 자유롭게 지지되어 있다.

또한, 상기한 복수의 나사 부재(13)에 의해 스핀들 유닛(20)을 구동 지지축에 고정한 상태로, 나사 부재(13)의 머리 부분의 A축방향에 있어서의 반대측 스핀들 유닛(20)측에는, 로터리 조인트(37)에 있어서의 디스트리뷰터(37a)의 플랜지부(37a2)가 존재하고 있다. 그러나, 이 디스트리뷰터(37a)의 플랜지부(37a2)에는 나사 부재(13)를 조작하기 위한 복수의 구멍(37a5)이 형성되어 있다. 따라서, 나사 부재(13)는 측면 커버(18a)를 벗긴 상태에서 하우징(31a)의 외부로부터 조작 가능하게 되어 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 기부(30c)와 별체로 형성된 하우징(31b)을 주체로 한다. 그리고, 이 하우징(31b)도 하우징(31a)과 마찬가지로, 기부(30c)에 나삽된 복수의 나 사 부재(17)에 의해 기부(30c)에 대해 장착되어 있다. 따라서, 기부(30b)도 나사 부재(17)에 의한 기부(30c)와 하우징(31b)과의 고정 상태를 해제함으로써, 기부(30c)로부터 분리하는 것이 가능하게 된다.

이 하우징(31b)에는 A축방향으로 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(36) 및 로터리 조인트(38) 등이 조립되어 있다. 또, 하우징(31b)의 반대측 스핀들 유닛(20)측의 측면에도 측면 커버(18b)가 장착되어 있다.

로터리 조인트(38)는 다리부(30a)측의 로터리 조인트(37)와 동일한 것으로서, 베어링 홀더(70)의 원통부(70a1)에 고정된 디스트리뷰터(38a)와 디스트리뷰터(38a)의 외측에 회전 가능하게 끼워진 샤프트(38b)로 구성되어 있다.

디스트리뷰터(38a)는 베어링 홀더(70)의 관통구멍(70a4)에 삽입된 상태에서, 그 플랜지부(38a2)에 있어서, 원주방향으로 배치된 복수의 나사 부재(70c)에 의해 베어링 홀더(70)에 장착되어 있다. 또, 디스트리뷰터(38a)의 중심에는 스핀들 유닛(20)을 향한 케이블 등의 콩과를 허용하기 위한 관통구멍(38a4)이 형성되어 있다.

또, 디스트리뷰터(38a)에는 유체를 공급 또는 배출하기 위한 복수의 유체 유로(38a3)가 원주방향으로 위치를 어긋나게 하여 형성되어 있다. 한편, 샤프트(38b)에는 디스트리뷰터(38a)의 각 유체 유로(38a3)에 대응하는 복수의 유체 유 로(38b1)이 형성되어 있다. 그리고, 도 1에서는 복수의 유체 유로(38a3) 및 유체 유로(38b1)는 그 1개만이 대표적으로 나타나있다.

그리고, 각 유체 유로(38a3)와 거기에 대응하는 각 유체 유로(38b1)와는 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. 또, 유체 유로(38b1)는 스핀들 유닛(20)의 유체 공급용 또는 배출용의 포트(24)에 연통되어 있다. 게다가, 디스트리뷰터(38a)와 샤프트(38b) 사이에는 각 고리형성 홈 사이에 밀봉용의 시일 부재가 개재되어 있다.

베어링 홀더(70)는 상기한 원통부(70a1)와 원통부(70a1)의 반대측 다리부(30a)측의 단부에서 반지름 방향으로 넓어지도록 형성된 플랜지부(70a2)로 이루어져 있다. 그리고 베어링 홀더(70)는 이 플랜지부(70a2)에 있어서, 원주방향으로 배치된 복수의 나사 부재(38c)에 의해 하우징(31b)에 장착되어 있다. 또, 베어링 홀더(70)의 중심에는 A축 방향으로 관통하는 관통구멍(70a4)이 형성되어 있다.

다리부(30b)에 있어서, 다리부(30a)의 회전축(32)에 대응하는 회전축(39)은 플랜지 부재(39b)와 플랜지 부재(39b)에 장착된 로터리 조인트(38)의 샤프트(38b)로 구성되고, 베어링(36)에 의해 베어일 홀더(70)에 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 이 회전축(39)(플랜지 부재(39b)＋로터리 조인트(38)의 샤프트(38b))는 그 회전축선이 다리부(30a)의 회전축(32)의 회전축선(=A축)과 일치하도록 설치된다.

또, 회전축(39)의 플랜지 부재(39b)는 다리부(30a)측에 회전축(32)의 단면(32b)과 평행한 단면(39b1)을 가지고 있고, 이 단면(39b1)에 대해 원주방향으로 설치된 복수의 나사 부재(15)에 의해 스핀들 유닛(2)이 고정된다. 따라서, 이 회전축(39)(플랜지 부재(39b)＋로터리 조인트(39)의 샤프트(38b))이 다리부(30b)에 있어서의 스핀들 유닛(20)을 지지하기 위한 종동 지지축으로서 기능한다. 또한, 회전축(39)은 플랜지 부재(39b)의 외주부에 있어서, 원통형의 브레이크 부재(70b)에 고정되어 있고, 브레이크 부재(70b)는 회전축(39)과 일체적으로 회전한다. 따라서, 브레이크 부재(70b)도 종동 지지축의 일부를 구성하고 있다.

스핀들 유닛(20)의 회전 위치(각도 위치)를 유지하기 위한 클램프 기구(34)는 클램프 슬리브(34a)를 주요소로 하고 있다. 클램프 슬리브(34a)는, 압력실이 되는 고리형상 홈(34a1)이 형성된 원통부(34a2)와, 이 원통부(34a2)의 스핀들 유닛(20)측의 단부에서 반지름 방향으로 넓어지도록 형성된 플랜지부(34a3)로 이루어져 있다. 이 클램프 슬리브(34a)는 원주방향으로 설치되어 플랜지부(34a3)에 나삽된 복수의 나사 부재에 의해 하우징(31b)에 대해 고정되어 회전 불가능하게 되어 있다. 또, 클램플 슬리브(34a)의 원통부(34a2)는 브레이크 부재(70b)를, 그 회전을 허용하는 상태에서 둘러싸고 있다.

클램프 슬리브(34a)의 원통부(34a2)와 하우징(31b) 사이에는 하우징(31b)의 관통구멍(31b1)에 내감 고정된 고리 형상의 수압부재(34b)가 장착되어 있다. 이 수압부재(34b)는 클램프 슬리브(34a)의 플랜지부(34a3)에 나삽된 복수의 나사 부재에 의해 플랜지부(34a3)에 대해 상대 회전 불가능하게 고정되어 있다. 한편, 클램프 슬리브(34a)의 원통부(34a2)에는 수압부재(34b)측으로 개구되는 고리형상 홈(34a1)이 형성되어 있다. 그리고 이 고리형상 홈(34a1)과 수압부재(34b)의 내주 면에 의해 압력실이 형성된다. 그리고, 이 압력실에는 수압부재(34b)에 형성된 유체 유로(34b1)가 연통하고 있으며, 클램프 슬리브(34a)의 플랜지부(34a3)에 형성된 유체 유로(34a4)를 통하여 하우징(31b)에 형성된 유체 유로(31b2)에 연통하고 있다.

이 클램프 기구(34)에서는, 상기한 각 유체 유로를 통하여 압력 유체(예를 들면, 압유(壓油))가 압력실에 공급됨으로써, 클램프 슬리브(34a)의 원통부(34a2)에 있어서의 고리형상 홈(34a1)에 대응하는 박육부가 지름축소 방향으로 변형한다. 그 결과, 브레이크 부재(70b)에 대해 지름축소 방향의 체결력이 작용하여, 브레이크 부재(70b) 및 이것에 장착된 회전축(39)의 회전이 저지된 상태(클램프 상태)가 된다. 또, 압력실로의 압력 유체의 공급을 정지함으로써 원통부(34a2)의 박육부의 변형 상태가 해소되어, 브레이크 부재(70b)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)는 샤프트(38b)의 외주면의 소정 위치에 부착된 검출기 링(41b)과, 검출기 링(41b)의 외측에 대향하는 배치로 베어링 홀더(70)에 부착된 검출기 헤드(41a)로 구성되어 있다. 이 회전 검출기(41)에 의한 스핀들 유닛(20)의 각도 위치의 검출 신호는 본 발명의 가공용 헤드(10)가 탑재되는 공작 기계의 제어 장치(도시하지 않음)로 보내져, 스핀들 유닛(20)의 회전 제어(수치제어)에 이 용된다. 단, 본 발명에 있어서의 회전 검출기는 이 구성의 것에 한정되지 않고, 다른 공지의 것이어도 된다.

또, 각도 검출기(42)는, 예를 들면 리미트 스위치로서, 베어링 홀더(70)의 관통구멍(70a4) 내에 마련된 지지판 상에 장착되어, 회전축(39)의 단부에 장착된 원반 형상의 부재(43)의 주위면에 대향하도록 마련되어 있다. 이 부재(43)의 주위면에는 허용 각도 범위에 대응하는 도그가 형성되고, 이 도그에 대향한 상태에서는, 각도 검출기(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 제어 장치로 보내진다.

또한, 전술한 복수의 나사 부재(15)에 의해 스핀들 유닛(20)을 종동 지지축에 고정한 상태에서는, 나사 부재(15)의 머리 부분의 A축방향에 있어서의 반대측 스핀들 유닛(20) 측에는, 상기한 베어링 홀더(70)의 관통구멍(70a5) 내에 형성된 지지부(70a5)가 존재한다. 그러나, 이 지지부(70a5)에는 나사 부재(15)를 조작하기 위한 복수의 구멍(70a6)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 디스트리뷰터(38a)의 플랜지부(38a2)에도 나사 부재(15)를 조작하기 위한 복수의 구멍이 형성되어 있다. 따라서, 나사 부재(15)는 측면 커버(18b)를 벗긴 상태로 하우징(31b)의 외부로부터 조작 가능하게 되어 있다.

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

전술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 가공용 헤드(10)는, 상기에서 설명한 제1의 지지 헤드(30)(본 발명에서 말하는 “지지 헤드”)에 더하여, 이 제1의 지지 헤드(30)을 지지하는 제2의 지지 헤드(50)을 구비하고 있다. 그리고, 제1의 지지 헤드(30)는 제2의 지지 헤드(50)을 통하여, 공작기계의 주축 헤드 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 C축방향으로 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, 제2의 지지 헤드(50)는 하우징(51)에 장착된 고리 형상의 지지체(51b)를 통하여 공작기계의 주축 헤드 등에 장착된다.

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)를 구동하기 위한 여자전류의 공급은 커넥터(19a)를 통하여 DD모터(53)에 접속된 케이블(19)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 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) 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. 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 나사 부재(52e)에 의해 축부재(52a)에 장착되어 있어 축부재(52a)와 일체적으로 회전한다. 또한, 플랜지 부재(52b)에는 원주방향으로 복수의 나사 부재(52b1)가 나삽되어 있고, 이 나사 부재(52b1)에 의해 제1의 지지 헤드(30)의 기부(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 형성된 관통구멍(55a1)에 회전 가능하게 끼워지고, 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)가 장착되어 있고, 샤프트(55b)는 이 플랜지 부재(57)를 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)는 제1의 지지 헤드(30)의 기부(30c)에 형성된 원형의 오목부(30c1)에 끼워 넣어지는 형상으로 되어 있어, 이 플랜지 부재(57)와 기부(30c)의 오목부(30c1)에 의해 제1의 지지 헤드(30)와 제2의 지지 헤드(50)를 장착할 때의 위치 결정이 행해진다.

디스트리뷰터(55a)에는 외부로부터 유체를 도입하기 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 원주방향으로 위치를 어긋나게 하여 형성되어 있다.

그리고, 각 유체 유로(55a4)와 거기에 대응하는 각 유체 유로(55b1)는 디스트리뷰터(55a)와 샤프트(55b)와의 감합 주위면에 형성된 고리형상 홈을 통하여 연통하고 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) 사이에는 회전축(52)의 회전 위치를 유지하기 위한 클램프 슬리브(54)가 마련되어 있다. 이 클램프 슬리브(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, 클램프 슬리브(54)의 원통부(54b)에는 디스트리뷰터(55a)의 원통부(55a2)측에 개구되는 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 변형된다. 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 쌍의 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 끼워 넣는 형태로 양 지지축에 상대 회전 불가능하게 고정하여 지지되어 있다. 그리고, 스핀들 유닛20은, 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 구동된다.

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, 본 발명에서 말하는 제1의 지지부 및 제2의 지지부인 각 다리부(30a, 30b)는, 그 주체인 하우징(31a, 31b)이 기부(30c)와는 별체로 형성되고, 기부(30c)에 나삽된 복수의 나사 부재(17)(제1의 나사 부재)에 의해 탈착 가능하게 장착되어 있다. 또, 도시한 예에서는, 나사 부재(17)는 제2의 지지 헤드(50)에 있어서의 회전축(52)의 플랜지부(52b)에 형성된 구멍(52b2)을 통하여 기부(30c)의 외부로부터 조작 가능하게 되어 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 스핀들 유닛(20)을 가공용 헤드(10)(지지 헤드(30))로부터 분리하기 위해 다리부(30a)의 구동 지지축을 A축방향으로 이동시키는 경우를 예로서 서술하면, 우선, 커버 부재(18a)를 분리한 후, 스핀들 유닛(20)과 구동 지지축을 고정 상태로 하고 있는 복수의 나사 부재(13)를 분리하고, 다음에, 기부(30c)와 하우징(31a)을 고정 상태로 하고 있는 복수의 나사 부재(17)를 분리한다는 작업만으로, 다리부(30a)를 기부(30c)에 대해 이동시키는 것이 가능한 상태가 되어, 구동 지지축과 스핀들 유닛(20)과의 감합 상태를 해제할 수 있다. 그 후는, 스핀들 유닛(20)과 하우징(31b)을 고정 상태로 하고 있는 복수의 나사 부재(15)를 분리함으로써, 지지 헤드(30)로부터 스핀들 유닛(20)을 분리할 수 있다.

이와 같이, 상기한 본 발명에 근거하는 지지 헤드(제1의 지지 헤드(30))에 의하면, 스핀들 유닛(20)의 탈착을 위해서 지지축을 A축방향으로 이동시키는 작업이, 단순한 공정으로 용이하게 행할 수 있고, 게다가, 지지축을 이동시키는데 있어서, 지지부 내의 각 구성요소를 분리하는 일 없이, 그들의 조립 상태를 유지한 채 로 행할 수 있기 때문에, 그 작업이 매우 간소화된다.

다음에, 본 발명의 다른 실시형태를 도 4에 근거하여 설명한다.

상기한 실시예에서는, 본 발명이 적용되는 가공용 헤드에 있어서의 지지 헤드(제1의 지지 헤드(30))에 대해서, 스핀들 유닛(20)을 지지하는 한 쌍의 지지부 중 한쪽의 지지부만이 스핀들 유닛(20)을 회전 구동하기 위한 산출기구(DD모터)를 구비한 것으로 했지만, 이를 대신하여, 도 4에 나타내는 바와 같이, 양 다리부에 산출기구(DD모터)를 구비한 지지 헤드의 양(兩) 산출기구에 대해 본 발명을 적용해도 된다.

도 4에 나타내는 지지 헤드(60)에서는, 상기와 같이, 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 내부 구조는 거의 동일하다. 따라서, 이하에서는, 다리부(60a)에 대해서만 설명하고, 다리부(60b)에 대해서는 그 설명 및 도면에 있어서의 부호는 생략한다.

지지 헤드(60)에 있어서, 다리부(60a)는 A축방향으로 관통하는 관통구멍(61a)이 형성된 하우징(61)을 주체로 하여, 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 전술한 실시예와 동일한 회전 검출기(68)가 마련되어 있다(회전 검출기(68)는 다리부(60a)측만).

DD모터(63)는 전술한 실시예와 동일한 것이며, 스테이터 슬리브(63c)를 통하 여 하우징(61)에 고정된 스테이터(63b)와, 스테이터(63b)의 내주면에 대향하는 배치로, 지지축의 일부를 이루는 회전축(62)의 원통부(62a)의 외주면에 외감 고정된 로터(63a)로 구성되어 있다.

로터리 조인트(67)는 기능적으로는 전술한 실시예의 것과 동일한 것이며, 도시한 예에서는, 각각이 하우징(61)에 대해 회전 불가능하게 고정되는 제1 및 제2의 디스트리뷰터(67a, 67b)와, 양 디스트리뷰터(67a, 67b)에 대해 회전 가능하게 조합된 샤프트(67c)로 구성되어 있다. 또, 샤프트(67c)는, 제1의 디스트리뷰터(67a)의 원통부(67a1)와 제2의 디스트리뷰터(67b)의 원통부(67b1) 사이에 회전 가능하게 끼워지는 대지름부(67c1)와, 베어링(65)이 외감 고정되는 축부(67c2)로 구성되어 있으며, 축부(67c2)의 외주면에 외감 고정된 베어링(65)에 의해 제1의 디스트리뷰터(67a)에 대해 회전 가능하게 지지되어 있다.

또, 로터리 조인트(67)에 있어서의 샤프트(67c)의 스핀들 유닛(20)측의 단부에는 회전축(62)이 조립되어 있다. 이 회전축(62)은, 로터리 조인트(67)에 있어서의 제1의 디스트리뷰터(67a)의 원통부(67a1)를 둘러싸는 원통부(62a)를 가지고 있으며, 이 원통부(62a)의 외주면에 대해, 상기한 바와 같이 DD모터(63)의 로터(63a)가 외감 고정되어 있다.

그리고, 회전축(62)에는, 그 스핀들 유닛(20)측의 단면(62b)에 대해, 원주방향으로 배치된 복수의 나사 부재(72)에 의해 스핀들 유닛(20)이 장착되어 있다. 따라서, 베어링(65)을 통하여 로터리 조인트(67)에 있어서의 제1의 디스트리뷰터(67a)에 회전이 자유롭게 지지된 샤프트(67c) 및 이 샤프트(67c)에 장착되어 샤 프트(67c)와 일체적으로 회전하는 회전축(62)이 스핀들 유닛(20)을 지지하는 지지축이 된다.

또, 지지 헤드(60)에서는, 양 다리부(60a, 60b)의 각각에 전술한 실시예와 동일한 클램프 기구가 조립되어 있으며, 그 주요소인 클램프 슬리브(66)가 로터리 조인트(67)의 제1의 디스트리뷰터(67a)와 회전축(62)의 원통부(62a) 사이에 설치되어 있다.

그리고, 이 실시예에 있어서의 지지 헤드(60)에 있어서도, 양 다리부(60a, 60b)의 주체인 하우징(61)은 기부(60c)와 별체로 형성되고, 기부(60c)에 나삽된 복수의 나사 부재(74)(본 발명에서 말하는 “제1의 나사 부재”)이며 기부(60c)의 외부로부터 조작 가능한 나사 부재(74)에 의해, 기부(60c)에 대해 탈착 가능하게 장착되어 있다. 또, 스핀들 유닛(20)을 지지축(회전축(62))에 대해 고정 상태로 하고 있는 나사 부재(72)(본 발명에서 말하는 “제2의 나사 부재”)도, 로터리 조인트(67)의 제2의 디스트리뷰터(67b)에 형성된 구멍(67b2)을 통하여 하우징(61)의 외부로부터 조작 가능하게 되어 있다. 따라서, 이 지지 헤드(60)에 있어서의 다리부(60a, 60b)도, 나사 부재(72, 74)를 분리하는 작업만으로 기부(60c)로부터 분리할 수 있어, 전술한 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이상의 실시예에서는, 스핀들 유닛(20)을 회전 구동하기 위한 산출 기구의 구동원으로서 로터 및 스테이터가 하우징 내에 수용되어 로터가 회전축에 고정되는 DD모터를 채용한 것에 대해서 서술했지만, 이 대신에, 하우징 밖에 설치되는 구동 모터로서, 하우징의 측면 등에 장착되어 출력축이 구동 전달 기구를 통하 여 회전축에 연결되는 구동 모터여도 된다. 이 경우, 구동 전달 기구로서는, 회전축에 장착된 웜휠, 및 하우징에 회전이 자유롭게 지지된 웜을 포함하는 것으로 하여, 이 웜의 회전축을 기어 등을 통하여 구동 모터의 출력축에 연결하는 것으로 하면 된다.

또, 상기한 실시예에서는, 지지 헤드에 있어서의 제1의 지지부 및 제2의 지지부가 어느 것이나 기부에 대해 탈착 가능하게 장착되어 있는 것으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 제1의 지지부 또는 제2의 지지부 중 적어도 한쪽이 기부에 대해 탈착 자재로 장착되고, 다른쪽의 지지부를 형성하는 하우징이 기부와 일체적으로 형성되어 있는 것이어도 된다. 즉, 스핀들 유닛(20)의 탈착에 관해서는, 한 쌍의 지지축 중 적어도 한쪽이 그 축선방향으로 이동 가능하면 되기 때문에, 제1의 지지부 또는 제2의 지지부의 한쪽만이 기부로부터 분리할 수 있는 것이어도 된다. 단, 제1의 지지부 및 제2의 지지부 내의 각 구성요소의 조정이나 수리 등을 고려할 경우에는, 제1의 지지부 및 제2의 지지부의 각각을 기부로부터 분리할 수 있도록 하는 편이 유리하다.

또, 상기한 실시예에서는, 기부에 대한 각 지지부의 장착 상태를 제1의 나사 부재에 의한 고정에 의해서만 유지하는 것으로 했지만, 예를 들면, 기부 또는 지지부의 한쪽에 대해 A축방향으로 연장되는 개미 홈 또는 T형 홈을 형성함과 동시에, 다른쪽에 대해 그 홈에 감합되는 돌기형상부를 형성하여, 기부와 지지부가 개미 홈 감합 또는 T홈 감합에 의해 A축방향으로 슬라이드 가능하게 조합되고, 그 조합상태로 제1의 나사 부재에 의해 고정하는 것으로 해도 된다.

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

Claims (1)

1. 공구가 장착되는 스핀들(21)을 포함하는 스핀들 유닛(20)과, 상기 스핀들 유닛(20)을 지지하는 지지 헤드(30)를 구비하고, 상기 지지 헤드(30)가 구동 모터(33)를 구동원으로 하여 상기 스핀들(21)의 회전축선과 직교하는 축선을 중심으로 상기 스핀들 유닛(20)을 회전시켜 그 각도 위치를 산출하기 위한 산출 기구를 포함하는, 공작기계용의 가공용 헤드(10)로서,

   상기 지지 헤드(30)는, 상기 회전축선에 축심을 일치시킨 상태로 상기 스핀들 유닛(20)을 사이에 두고 대향 배치되어 그 대향측 단면에 상기 스핀들 유닛(20)이 고정되는 지지축(32, 37b, 38b, 39b)을 각각에 포함하는 제1의 지지부(30a) 및 제2의 지지부(30b)와, 상기 제1의 지지부(30a) 및 상기 제2의 지지부(30b)를 함께 지지하는 기부(30c)에 의해 구성되고,

   상기 제1의 지지부(30a) 및 상기 제2의 지지부(30b)는, 그 적어도 한쪽이 상기 기부(30c)와는 별체로 형성된 하우징(31a, 31b)을 주체로 하고,

   상기 기부(30c)와 별체로 형성된 하우징(31a, 31b)은, 상기 기부(30c)에 나삽되는 복수의 제1의 나사 부재(17)로서 상기 기부(30c)에 상기 하우징(31a, 31b)을 장착한 상태로 상기 기부(30c) 또는 상기 하우징(31a, 31b)의 외부로부터 조작 가능한 복수의 제1의 나사 부재(17)에 의해 상기 기부(30c)에 장착되고,

   상기 스핀들 유닛(20)은, 상기 각 지지축(32, 37b, 38b, 39b)에 대해 나삽되는 복수의 제2의 나사 부재(13, 15)로서 상기 지지축(32, 37b, 38b, 39b)이 상기 하우징(31a, 31b) 내에 조립된 상태로 하우징(31a, 31b)의 외부로부터 조작 가능한 제2의 나사 부재(13, 15)에 의해 상기 지지축(32, 37b, 38b, 39b)에 장착되어 있는, 공작기계용의 가공용 헤드(10).

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