WO2008023588A1

WO2008023588A1 - Tête d'usinage pour machine-outil

Info

Publication number: WO2008023588A1
Application number: PCT/JP2007/065802
Authority: WO
Inventors: Yoshinori Tatsuda
Original assignee: Tsudakoma Kogyo Kabushikikaisha
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2007-08-13
Publication date: 2008-02-28
Also published as: US20120121356A1; CN101516569B; EP2058083A1; CN101516569A; TW200810876A; KR20090049592A; EP2058083A4

Description

明細書

工作機械用の加ェ用ヘッド

技術分野

[0001] 本発明は、工作機械用の加工用ヘッドに関し、より詳しくは、 5軸加工機（同時 5軸制御可能な加工機)や多面加工機等の複合加工機（工作機械）で使用される、割出し機構を備えた加ェ用ヘッドに関する。

背景技術

[0002] 図 7は、上記の複合加工機の一例として、門型工作機械（マシユングセンタ） 1を示している。この種の門型工作機械 1は、ベッド 4上に付設された左右のコラム 2、 2と、コラム 2、 2上を上下方向（Z軸方向）に移動するクロスレール 6と、クロスレール 6上を水平に左右方向（Y軸方向）に移動するサドル 7と、サドル 7上を Z軸方向に移動するラム 8と、ベッド 4上を前後方向（X軸方向）に移動するテーブル 5とを含む。さらに、ラム 8には、工具が取り付けられるスピンドルを備えたスピンドルユニット 20を含む加工用ヘッド 10が取り付けられている。

[0003] 上記門型工作機械 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、上記テーブル 5、クロスレール 6、サドル 7及びラム 8を移動させると共に、加工用ヘッド 10がスピンドルユニット 20の角度位置の割出しを行う。これにより、上記工作機械では、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ェを行うことができ、複雑な形状のワークの切削加工等を可能としている。

[0004] このため、上記加工用ヘッドは、スピンドルユニットの角度位置を割り出すための割出し機構を備えている。そして、この割出し機構の駆動手段として、そのモータステータ及びモータロータが加工用ヘッド 10のハウジング内に配置され、ロータ力 s、スピンドルユニットを支持する支持軸に連結された直接駆動型の駆動モータ（以下、「DDモータ」という）を採用した加工用ヘッドが公知である（例えば、特許文献 1)。また、このような加工用ヘッドでは、一般的に、上記したスピンドルユニットを支持する支持軸は、加工用ヘッドのハウジング内で、軸受によって回転自在に支持されている。

[0005] また、上記のようなスピンドルユニットを支持する加工用ヘッドでは、スピンドルュニットに対し加工用の流体（以下、単に「流体」という）を供給するために、スピンドルュニット及び支持軸が回転駆動されても流体流路の連通状態が維持されるロータリジョイントを採用する場合がある。因みに、このスピンドルユニット 20へ供給される流体とは、例えば、高速で回転する DDモータ 33やスピンドル 21を冷却するための冷却用の油、スピンドルユニット 20 (スピンドル 21の回転部分）への切り粉の侵入を防ぐためのシール用のエア、加工時に回転工具等を冷却するための冷却用の水、等である。

[0006] ところで、前記特許文献 1に記載の加工用ヘッドでは、スピンドルユニットを支持する支持軸（駆動軸）を回転自在に支持するための軸受が、支持軸の軸線方向における上記 DDモータの存在範囲の外側に配置されている。その結果、加工用ヘッドの支持軸の軸線方向に関する寸法が大きくなり、加工用ヘッドが大型化してしまう。

[0007] 加工用ヘッドが大型化すると、例えば上記門型工作機械の場合、その移動領域を確保するために工作機械自体の大型化を余儀なくされたり、あるいは、工作機械上での作業スペースが制限されたりしてしまう。また、大型化に伴う重量の増加は、加工用ヘッドの移動がスムースに行えずに作業性に悪影響を及ぼしたり、加工用ヘッドの重量によってクロスビームが橈み、加工精度を低下させたりする原因となる。

特許文献 1：特開平 2— 116437号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 従って、本発明の課題は、割出し機構を備えた工作機械用の加工用ヘッドにおいて、その加工用ヘッド自体が大型化することなぐ高い加工精度が得られる構成を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] 上記課題のもとに、本発明は、工具が取り付けられるスピンドルを含むスピンドルュニットと、該スピンドルユニットを支持する支持ヘッドであって少なくとも上記スピンドルの回転軸線と直交する軸線を中心にスピンドルユニットを回転させてその角度位置を割り出す割出し機構を含む支持ヘッドと、を備えた工作機械用の加ェ用ヘッドを前提とする。

[0010] そして、本発明では、上記の割出し機構が、スピンドルユニットに固定されると共に軸受を介して支持ヘッドのハウジング内で回転自在に支持された支持軸と、支持ヘッドのハウジング内で支持軸周りに同軸的に配置されて支持軸を囲繞するモータロータ及びモータステータからなる駆動モータと、上記軸受及び駆動モータと同軸的に配置されたロータリジョイントとを備え、上記軸受が、支持軸の軸線方向における駆動モータの存在範囲内に配置され、上記ロータリジョイントが、駆動モータの半径方向内側に配置されている、ことを特徴とする。

[0011] また、本発明では、上記軸受が、駆動モータのモータロータの半径方向内側に配置されたものとしてもよく、さらには、上記のロータリジョイントが、上記軸受の半径方向内側に配置されるものとしてもよい。

発明の効果

[0012] 上記した本発明による工作機械用の加工用ヘッドによれば、上記支持軸を回転自在に支持するための軸受が、支持軸の軸線方向における上記 DDモータの存在範囲内に設けられ、し力、も、上記のロータリジョイントが、 DDモータのモータロータの半径方向内側に配置される構成を採用しているため、加工用ヘッドの支持軸の軸線方向における寸法が大きくなつて加工用ヘッド自体が大型化することが回避され、工作機械の大型化や加工精度の低下を有効に防止することができる。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]本発明の加工用ヘッドにおける支持ヘッドの一実施形態を示す正面部分断面図。

[図 2]本発明の加工用ヘッドにおける支持ヘッドの一実施形態を示す側面図。

[図 3]本発明の加工用ヘッドの一実施形態を示す正面部分断面図。

[図 4]上記実施形態における支持ヘッドの変形例を示す部分断面図。

[図 5]上記実施形態における支持ヘッドの変形例を示す部分断面図。

[図 6]本発明の加工用ヘッドにおける支持ヘッドの他の実施形態を示す正面部分断面図。

[図 7]本発明の加工用ヘッドが適用される工作機械の一例を示す斜視図。

符号の説明

[0014] 1 工作機械加工用ヘッド

スピンドルユニット

スピンドノレ

DDモータ

a ロータ

b ステータ

支持ヘッド (第 1の支持ヘッド)a, 30b 脚部

c 支持部

a, 31b ハウジング

回転軸

DDモータ

a ロータ

b ステータ

クランプ機構

a クランプスリーブ

、 36 車由受

ロータリジョイント

a デイス卜リビュータ

b シャフト

ロータリジョイント

a ディストリビュータ

b シャフト

回転軸

、 44 回転検出器

a, 44a 検出器ステータb, 44b 検出器ロータ

第 2の支持ヘッド 51 ハウジング

52 回転軸

53 DDモータ

53a ステータ

53b ロータ

54 クランプスリーブ

55 ディストリビュータ

56 軸受（3列円筒ころ軸受)

60 支持ヘッド

61 ノヽウジング

62 回転軸

63 DDモータ

63a ステータ

63b ロータ

65 軸受

67 ロータリジョイント

67a、 67b ディストリビュータ

67c シャフト

68 回転検出器

70 軸受ホルダ

70al 円筒部

70a2 フランジき

70a4 貫通孔

70b ブレーキ部材

70c ネジ部材

71 支持体

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する [0016] 図 1〜3に示すのは本発明の一実施形態であって、図示の加工用ヘッド 10は、工具が取り付けられるスピンドル 21を有するスピンドルユニット 20と、スピンドルユニット 20 を支持する第 1の支持ヘッド 30と、第 1の支持ヘッド 30を支持する第 2の支持ヘッド 5 0とを含む（図 3)。なお、本実施例における第 1の支持ヘッド 30 (本発明の「支持へッド」に相当）は、図示のように、支持部 30cに一対の脚部 30a、 30bを組み付けたフォーク形に構成されていて、その脚部 30a、 30b間で前記のスピンドルユニット 20を支持するものであり、さらに、スピンドルユニット 20を回転駆動するための DDモータ 33 ( 本発明の「駆動モータ」に相当）が、一対の脚部 30a、 30bのうちの一方にのみ設けられた構成となっている。

[0017] スピンドルユニット 20は、駆動モータ内蔵型のスピンドルヘッドであって、内蔵された駆動モータ 25によってスピンドル 21を高速回転駆動するものである。

[0018] このスピンドルユニット 20のハウジング 23内には、スピンドル 21が揷通配置されており、このスピンドル 21を囲繞するようにして駆動モータ 25が内蔵されている。駆動モータ 25は、スピンドル 21に外嵌固定されたロータ 25aと、このロータ 25aの外周面に対向するように設けられたステータ 25bとから成っている。スピンドル 21は、駆動モータ 25の前後（図の上下）に複数列配置された軸受（例えば、アンギユラコンタクトベアリング） 27によって回転自在に支持されている。そして、ステータ 25bに励磁電流を供給すると、ロータ 25aとの間に励磁力が発生し、その励磁力によってロータ 25aが回転してスピンドル 21が回転駆動される。

[0019] 第 1の支持ヘッド 30は、上記のスピンドルユニット 20を支持すると共に、スピンドルュニット 20を、前記スピンドル 21の回転軸線と直交する軸線（以下、「A軸」という）を中心に回転させてその角度位置を割り出すためのものである。

[0020] 上記のように、第 1の支持ヘッド 30は、支持部 30cに一対の脚部 30a、 30bを組み付けたフォーク形に構成されており、脚部 30a、 30bのそれぞれの内部に回転自在に組み込まれた支持軸によってスピンドルユニット 20が支持されている。また、第 1の支持ヘッド 30は、スピンドルユニット 20を回転駆動するための DDモータ 33力一対の脚部 30a、 30bのうちの脚部 30aにのみ設けられた構成となっている。従って、以下では、両脚部 30a、 30bの各支持軸について、脚部 30a側の支持軸を駆動支持軸（本発明の「支持軸」に相当）といい、脚部 30b側の支持軸を従動支持軸という。

[0021] 以下に、脚部 30aの構成を詳細に説明する。

[0022] 脚部 30aは、ハウジング 31aを主体とし、その内部に、 DDモータ 33を構成するロータ

(モータロータ） 33a及びステータ（モータステータ） 33b、スピンドルユニット 20を支持する駆動支持軸、この駆動支持軸を回転自在に支持するための軸受（例えば、クロスローラベァリング） 35、及びスピンドルユニット 20へ流体を供給するためのロータリジョイント 37、等が組み込まれている。

[0023] ハウジング 31aは、 DDモータ 33及び後述の回転軸 32を揷入するため、脚部 30b側力大きく開口している。また、ハウジング 31aには、反脚部 30b側の側面から A軸方向に伸びる円筒部 31alが形成されている。また、この円筒部 31alには、ロータリジョイント 37が揷入される貫通孔 31a2が形成されている。

[0024] ノ、ウジング 31aの反脚部 30b側の端面には、後述の流体供給用のパイプや電流を供給するためのケーブルが通される凹部 31a3が形成されている。また、脚部 30aの反脚部 31b側には、側面カバー 18aが取り付けられており、凹部 31a3がこの側面カバ一 18aによって覆われている。なお、図 2は、この側面カバー 18aを外した状態を示している。

[0025] ロータリジョイント 37は、ハウジング 31aに固定されたディストリビュータ 37aと、ディストリビュータ 37aの円筒部 37alの外側に回転可能に嵌装されたシャフト 37bとで構成されている。

[0026] ディストリビュータ 37aは、ハウジング 31 aの貫通孔 31a2に揷入された状態で、そのフランジ部 37a2において、円周方向に配設された複数のネジ部材 37cによってハウジング 31aに取り付けられている。また、ディストリビュータ 37aの中心には、スピンドルユニット 20に向けてのケーブル等の通過を許容するための貫通孔 37a4が形成されている。

[0027] また、ディストリビュータ 37aには、流体を供給又は排出するための複数の流体流路 3 7a3が円周方向に位置をずらして形成されている。一方、シャフト 37bには、ディストリビュータ 37aの各流体流路 37a3に対応する複数の流体流路 37blが形成されている。なお、図 1では、複数の流体流路 37a3及び流体流路 37blは、その 1つのみが代表的に示されている。

[0028] そして、各流体流路 37a3とそれに対応する各流体流路 37blとは、ディストリビュータ

37aとシャフト 37bとの嵌合周面に形成された環状溝を介して連通しており、シャフト 3 7bが回転した場合でもその連通状態が維持されるように構成されている。また、各流体流路 37blは、スピンドルユニット 20の流体供給用又は排出用のポート 24に連通されている。さらに、ディストリビュータ 37aとシャフト 37bとの間には、各環状溝の間に密封用のシール部材が介装されている。

[0029] さらに、ディストリビュータ 37aには、円周方向に位置をずらして複数の流体供給用又は排出用のポート 37dが形成されており、各ポート 37dに流体供給用又は排出用のパイプ 12が接続されている。そして、供給用のパイプ 12から供給された流体力ロータリジョイント 37からポート 24を介してスピンドルユニット 20へ供給される。また、流体を循環させる場合には、スピンドルユニット 20内を循環した流体力ロータリジョイント 37を介して排出用のパイプ 12へ排出される。

[0030] DDモータ 33は、ハウジング 31aに対し固定的に配設されたステータ 33bと、ステータ

33bの内周面に対向するように配設されたロータ 33aとからなる。すなわち、図示の D Dモータ 33は、インナーロータ型のモータとして構成されて!/、る。

[0031] ステータ 33bは、ハウジング 31aに固定されたステータスリーブ 33cの内周面に内嵌固定されている。また、ステータスリーブ 33cの外周面には、環状溝 33clが形成されている。一方、ハウジング 31aには、この環状溝 33c lに連通する流体供給路 31a4及び流体排出路 31 a5が形成されている。そして、この環状溝 33c lに対し、流体供給路 31 a4から DDモータ 33を冷却するための冷却用の流体（例えば、油）が供給され、口ータ 33aの回転に伴う DDモータ 33の発熱を抑えるようになつている。なお、環状溝 3 3c lは、流体供給路 31a4から供給された流体が、環状溝 33clを循環して流体排出路 31 a5から排出されるように、螺旋状に形成されてレ、る（図示略)。

[0032] ロータ 33aは、ハウジング 31a内に回転可能に設けられた回転軸 32の外周面に外嵌固定されている。この回転軸 32は、前述のロータリジョイント 37のシャフト 37bに対しその回転軸線について同心的に配置されており、円周方向に配設された複数のネジ部材によってシャフト 37bに固定されている。そして、ロータ 33aは、その外周面がステータ 33bの内周面に対向する配置で、回転軸 32に形成された円筒部 32aの外周面に外嵌固定され、回転軸 32に対し相対回転不能に設けられている。

[0033] また、回転軸 32には、その脚部 30b側の端面 32bに対し、円周方向に配設された複数のネジ部材 14によってスピンドルユニット 20が固定される。すなわち、スピンドルュニット 20は、回転軸 32の端面 32bに対して固定されることにより、回転軸 32に支持される。従って、脚部 30a側では、回転軸 32及びこれと一体的に回転するロータリジョイント 37のシャフト 37bが、スピンドルユニット 20のための駆動支持軸を構成している

〇

[0034] 回転軸 32の円筒部 32aは、回転軸 32をロータリジョイント 37のシャフト 37bに組み付けた状態で、僅かな隙間を介して前記したハウジング 31aの円筒部 31alを囲繞するように形成されている。言い換えると、回転軸 32をシャフト 37bに組み付けた状態で、 DDモータ 33のロータ 33aが外嵌固定された円筒部 32aの内周面の半径方向内側には、ハウジング 31aの円筒部 31alが存在している。

[0035] 一方、ハウジング 31aの円筒部 31alの貫通孔 31a2内には、ロータリジョイント 37の主要部分であるディストリビュータ 37aの円筒部 37al及びシャフト 37bが配設されている。さらに、ハウジング 31aの円筒部 31alとロータリジョイント 37のシャフト 37bとの間には、シャフト 37bをハウジング 31aに対し回転自在に支持するための軸受 35が介装されている。

[0036] 以上のように、図示の例では、 DDモータ 33によって回転駆動される駆動支持軸（口一タリジョイント 37のシャフト 37b +回転軸 32)に関連するロータリジョイント 37、及びこの駆動支持軸をハウジング 31 aに対し回転自在に支持するための軸受 35は、いずれも DDモータ 33の半径方向内側に配設されている。また、軸受 35の A軸方向に関する配置は、図示のように、 A軸方向における DDモータ 33の存在範囲内となってい

[0037] 次に、図示の例で、脚部 30aと対向する位置でスピンドルユニット 20を支持する脚部

30bの構成について、以下で詳細に説明する。

[0038] 脚部 30bは、ハウジング 31bを主体とし、その内部に、スピンドルユニット 20の角度位置を保持するクランプ機構 34、スピンドルユニット 20を支持する従動支持軸、この従動支持軸を回転自在に支持するための軸受 36、及びロータリジョイント 38、等が組み込まれている。

[0039] ハウジング 31bは、 A軸方向に貫通する貫通孔 31blが形成されており、その貫通孔

31bl内に上記クランプ機構 34、従動支持軸、軸受 36、及びロータリジョイント 38が組み込まれている。また、ハウジング 3 lbの反脚部 30a側の端面には、脚部 30aと同様に凹部が形成されており（図示略）、これが側面カバー 18bによって覆われている。

[0040] ロータリジョイント 38は、脚部 30a側のロータリジョイント 37と同様のものであって、軸受ホルダ 70の円筒部 70alに固定されたディストリビュータ 38aと、ディストリビュータ 3 8aの外側に回転可能に嵌装されたシャフト 38bとで構成されている。

[0041] ディストリビュータ 38aは、軸受ホルダ 70の貫通孔 70a4に揷入された状態で、そのフランジ部 38a2において、円周方向に配設された複数のネジ部材 70cによって軸受ホルダ 70に取り付けられている。また、ディストリビュータ 38aの中心には、スピンドルュニット 20に向けてのケーブル等の通過を許容するための貫通孔 38a4が形成されている。

[0042] また、ディストリビュータ 38aには、流体を供給又は排出するための複数の流体流路 3 8a3が円周方向に位置をずらして形成されている。一方、シャフト 38bには、ディストリビュータ 38aの各流体流路 38a3に対応する複数の流体流路 38b 1が形成されている。なお、図 1では、複数の流体流路 38a3及び流体流路 38blは、その 1つのみが代表的に示されている。

[0043] そして、各流体流路 38a3とそれに対応する各流体流路 38blとは、ディストリビュータ

38aとシャフト 38bとの嵌合周面に形成された環状溝を介して連通しており、シャフト 3 8bが回転した場合でもその連通状態が維持されるように構成されている。また、流体流路 38Mは、スピンドルユニット 20の流体供給用又は排出用のポート 24に連通されている。さらに、ディストリビュータ 38aとシャフト 38bとの間には、各環状溝の間に密封用のシール部材が介装されている。

[0044] 軸受ホルダ 70は、上記の円筒部 70alと、円筒部 70alの反脚部 30a側の端部で半径方向に広がるように形成されたフランジ部 70a2とからなっている。そして、軸受ホルダ 70は、このフランジ部 70a2において、円周方向に配設された複数のネジ部材 3 8cによってハウジング 31bに組み付けられている。また、軸受ホルダ 70の中心には、 A軸方向に貰通する貫通孔 70a4が形成されて!/、る。

[0045] 脚部 30bにおいて、脚部 30aの回転軸 32に対応する回転軸 39は、フランジ部材 39 bとフランジ部材 39bに組み付けられたロータリージョイント 38のシャフト 38bとで構成され、軸受 36により軸受ホルダ 70に回転自在に支持されている。この回転軸 39 (フランジ部材 39b +ロータリージョイント 38のシャフト 38b)は、その回転軸線が、脚部 3 Oaの回転軸 32の回転軸線（= A軸）と一致するように配設される。

[0046] また、フランジ部材 39bは、脚部 30a側に、脚部 30aにおける回転軸 32の端面 32bと平行な端面 39Mを有しており、この端面 39blに対し、円周方向に配設された複数のネジ部材 15によってスピンドルユニット 20が固定される。従って、この回転軸 39 ( フランジ部材 39b +ロータリージョイント 38のシャフト 38b)が、脚部 30bにおけるスピンドルユニット 20のための従動支持軸として機能する。なお、回転軸 39は、フランジ部材 39bの外周部において、円筒状のブレーキ部材 70bに固定されており、ブレーキ部材 70bは回転軸 39と一体的に回転する。従って、ブレーキ部材 70bも、従動支持軸の一部に相当する。

[0047] スピンドルユニット 20の回転位置（角度位置）を保持するためのクランプ機構 34は、主としてクランプスリーブ 34aで構成される。クランプスリーブ 34aは、圧力室となる環状溝 34alが形成された円筒部 34a2とこの円筒部 34a2の脚部 30a側端部で半径方向に広がるように形成されたフランジ部 34a3とからなっている。また、円筒部 34a2は、ブレーキ部材 70bを、その回転を許容する状態で囲繞している。

[0048] クランプスリーブ 34aの円筒部 34a2とハウジング 3 lbとの間には、環状の受圧部材 3 4bが介装されている。より詳しくは、ハウジング 31bの貫通孔 31blに受圧部材 34b が内嵌固定されており、さらに、この受圧部材 34bの内周面にクランプスリーブ 34の円筒部 34a2が内嵌固定されている。そして、フランジ部 34a3に螺揷したネジ部材により、クランプスリーブ 34がハウジング 31bに固定され、さらに、受圧部材 34bがフランジ部 34a3に対し固定されている。

[0049] また、クランプスリーブ 34aには、円筒部 34a2に対し、受圧部材 34b側に開口する環状溝 34alが形成されており、この環状溝 34alと受圧部材 34bの内周面とにより、圧力室が形成される。さらに、この圧力室には、受圧部材 34bに形成された流体流路 3 4b 1力 S連通している。この流体流路 34b 1は、クランプスリーブ 34aのフランジ部 34a3 に形成された流体流路 34a4を介し、ハウジング 31bに形成された流体流路 31b2に連通している。

[0050] そして、このクランプ機構 34では、これらの流体流路を介して圧力流体 (例えば、圧油）が圧力室に供給されることにより、クランプスリーブ 34aの円筒部 34a2における環状溝 34alに対応する薄肉部が縮径方向に変形する。その結果、ブレーキ部材 70b に対し縮径方向の締付け力が作用し、ブレーキ部材 70b及びこれに組み付けられた回転軸 39の回転が阻止された状態（クランプ状態）となる。また、圧力室への圧力流体の供給を停止することにより、円筒部 34a2の薄肉部の変形状態が解消され、ブレ一キ部材 70bに対する締付け力が消失してクランプ状態が解除される。

[0051] さらに、図示の例では、脚部 30b内に、回転軸 39の回転角度（=スピンドルユニット 2 0の角度位置）を検出するための回転検出器 41及びスピンドルユニット 20の回転範囲を制限するための角度検出器 42が設けられている。

[0052] 回転検出器 41は、シャフト 38bの外周面の所定位置に取り付けられた検出器ロータ

41bと、検出器ロータ 41aの外側に対向する配置で、シャフト 38bに取り付けられた検出器ステータ 41aとで構成されている。この回転検出器 41によるスピンドルユニット 2 0の角度位置の検出信号は、本発明の加工用ヘッド 10が搭載される工作機械の制御装置（図示せず）に送られ、スピンドルユニット 20の回転制御（数値制御）に用いられる。

[0053] また、角度検出器 42は、例えばリミットスィッチであって、軸受ホルダ 70の貫通孔 70 a4内に設けられた支持板上に取り付けられ、回転軸 39の端部に取り付けられた円盤状の部材 43の周面に対向するように設けられている。この部材 43の周面には、許容角度範囲に対応するドグが形成され、このドグに対向した状態では、リミットスィッチ 4 2は不作動状態におかれる。従って、制御の異常等により、スピンドルユニット 20が許容角度以上に回転した場合、それがリミットスィッチ 42によって検出され、その検出信号が、例えば非常停止信号として工作機械の制御装置へ送られる。但し、本発明における回転検出器は、この構成のものに限らず、他の公知のものであってもよい。 [0054] 次に、図示の加工用ヘッド 10における第 2の支持ヘッド 50について、その詳細を以下に説明する。

[0055] 前述のように、本実施例における加工用ヘッド 10は、上記で説明した第 1の支持へッド 30に加え、この第 1の支持ヘッド 30を支持する第 2の支持ヘッド 50を備えている。そして、第 1の支持ヘッド 30は、第 2の支持ヘッド 50を介し、工作機械の主軸ヘッド等に支持される。この第 2の支持ヘッド 50は、第 1の支持ヘッド 30を鉛直方向の軸線 (工作機械の Z軸と平行な軸線/以下、「C軸」という）を中心に回転駆動させるために設けられている（図 3)。

[0056] 第 2の支持ヘッド 50は、図 3のように、 C軸方向に貫通する貫通孔 51aを有するハウジング 51を主体としており、軸部材 52aが貫通孔 51a内に配設された回転軸 52を備えている。そして、第 1の支持ヘッド 30は、この回転軸 52を介して第 2の支持ヘッド 5 0に対し組み付けられている。また、第 2の支持ヘッド 50は、ハウジング 51に取り付けられた環状の支持体 71を介し、工作機械の主軸ヘッド等に取り付けられる。

[0057] 第 2の支持ヘッド 50は、ハウジング 51の貫通孔 51a内に、回転軸 52を回転駆動するための DDモータ 53、回転軸 52の回転位置を保持するためのクランプスリーブ 54、及び第 1の支持ヘッド 30へ流体を供給するためのロータリジョイント 55を備えている。

[0058] DDモータ 53は、ステータスリーブ 53cを介してハウジング 51に固定されたステータ 5 3aと、スタータ 53aの内周面に対向する配置で、回転軸 52に固定されたロータ 53bとで構成されている。また、 DDモータ 53を駆動するための励磁電流の供給は、コネクタ 17aを介して DDモータ 53に接続されたケーブル 17によって行われる。

[0059] 回転軸 52は、ハウジング 51の貫通孔 51a内で回転可能に設けられた軸部材 52aと、軸部材 52aの第 1の支持ヘッド 30側の端部に取り付けられて半径方向（C軸と直交する方向）へ広がるフランジ部材 52bとを含んでいる。また、回転軸 52には、ロータリジョイント 55が揷通される貫通孔 52cが形成されている。

[0060] なお、図示の例では、回転軸 52の軸部材 52aとフランジ部材 52bとの間に軸受ハウジング 52dが形成されている。そして、この軸受ハウジング 52dとハウジング 51との間に軸受 56が介装され、この軸受 56により回転軸 52がハウジング 51に対し回転自在に支持された状態となっている。因みに、図示の例における軸受 56は、複合ころ形式の旋回軸受の 1つである 3列円筒ころ軸受（3列ローラベアリング/アキシアル 'ラジアルローラベアリング）であって、アキシアル方向及びラジアル方向の大きい荷重を受けることができるものである。

[0061] 軸部材 52aの外周面には、 DDモータ 53のロータ 53bが外嵌固定されており、ロータ

53bの回転に伴って軸部材 52aが C軸を中心として回転駆動される。また、フランジ部材 52bは、円周方向に配設された複数のネジ部材 52eによって軸部材 52aに組み付けられており、軸部材 52aと一体的に回転する。さらに、フランジ部材 52bには、円周方向に複数のネジ部材 19が螺揷されており、このネジ部材 19によって、第 1の支持ヘッド 30の支持部 30cが、フランジ部材 52bに組み付けられる。従って、回転軸 52 力 ¾Dモータ 53によって回転駆動されることにより、第 1の支持ヘッド 30が回転軸 52 と共に回転する。

[0062] ロータリジョイント 55は、第 1の支持ヘッド 30のロータリジョイント 37、 38と同様のものであって、ハウジング 51に固定されたディストリビュータ 55aと、ディストリビュータ 55a に形成された貫通孔 55al内に回転可能に嵌装されたシャフト 55bとで構成されてい

[0063] ディストリビュータ 55aは、回転軸 52の貫通孔 52c内に配置される円筒部 55a2と、円筒部 55a2の反第 1の支持ヘッド 30側の端部で半径方向に広がるように形成されたフランジ部 55a3とからなっており、そのフランジ部 55a3において、円周方向に配設された複数のネジ部材により、ハウジング 51に組み付けられている。

[0064] また、シャフト 55bには、第 1の支持ヘッド 30側の端部に、円盤状のフランジ部材 57 が組み付けられており、シャフト 55bは、このフランジ部材 57を介して回転軸 52のフランジ部材 52bに対し組み付けられている。従って、回転軸 52の回転に伴い、シャフト 55bも共に回転する。なお、フランジ部材 57は、第 1の支持ヘッド 30の支持部 30c に形成された円形の凹部 30clに嵌め込まれる形状となっており、このフランジ部材 5 7と支持部 30cの凹部 30clとにより、第 1の支持ヘッド 30と第 2の支持ヘッド 50とを組み付ける際の位置決めが行われる。

[0065] ディストリビュータ 55aには、外部から流体を取り入れるための流体流路 55a4が、円周方向に位置をずらして複数形成されている。一方、シャフト 55bにも、ディストリビュータ 55aの各流体流路 55a4に対応する複数の流体流路 55blが、円周方向に位置をずらして形成されている。

[0066] そして、各流体流路 55a4とそれに対応する各流体流路 55blとは、ディストリビュータ

55aとシャフト 55bとの嵌合周面に形成された環状溝を介して連通しており、シャフト 5 5bが回転した場合でもその連通状態が維持されるように構成されている。また、シャフト 55bに形成された複数の流体流路 55blは、それぞれ第 1の支持ヘッド 30におけるロータリジョイント 37又は 38のデイストリビュータ 37a、 38aに形成された対応する流体流路 37a3又は 38a3に連通されている。従って、外部からロータリジョイント 55のデイストリビュータ 55aに供給された流体は、シャフト 55bを介し、第 1の支持ヘッド 30のロータリジョイント 37、 38へ供給される。

[0067] ハウジング 51に固定されたディストリビュータ 55aと回転軸 52の軸部材 52aとの間には、回転軸 52の回転位置を保持するためのスリーブクランプ 54が設けられている。このスリーブクランプ 54は、そのフランジ部 54aにおいて、複数のネジ部材によってディストリビュータ 55aに組み付けられると共に、回転軸 52との相対回転が許容されるように設けられている。また、スリーブクランプ 54の円筒部 54bには、ディストリビュータ 55 aの円筒部 55a2側に開口する環状溝 54cが形成されており、この環状溝 54cとデイストリビュータ 55aの円筒部 55a2の外周面とにより圧力室が形成される。

[0068] そして、この圧力室に対し、ディストリビュータ 55aに形成された流体流路 54dを介して圧力流体を供給することにより、円筒部 54bの環状溝 54cに対応する薄肉部が拡径方向に変形する。その結果、回転軸 52に対し拡径方向の締付け力が作用し、回転軸 52の回転が阻止された状態（クランプ状態）となる。

[0069] また、図示の例では、ロータリジョイント 55の上端部に、回転軸 52の回転量、すなわち、第 1の支持ヘッド 30の回転量を検出するための回転検出器 44が設けられている。この回転検出器 44は、ハウジング 51に固定されたディストリビュータ 55a上の所定位置に配置された一対の検出器ヘッド 44a、 44aと、この検出ヘッド 44a、 44aの内側に対向する配置で、回転軸 52と共に回転するシャフト 55bに取り付けられた検出リング 44bとからなっている。この回転検出器 44の検出信号は、第 1の支持ヘッド 30における回転検出器 41と同様に、工作機械の制御装置に送られ、第 1の支持ヘッド 30の回転制御に用いられる。

[0070] 以上の構成からなる加工用ヘッド 10では、スピンドルユニット 20を支持するための第

1の支持ヘッド 30は、スピンドルユニット 20を、一対の脚部 30a、 30bの各支持軸に挟み込むかたちで、両支持軸に相対回転不能に固定して支持している。そして、脚部 30a側の駆動支持軸を DDモータ 33によって回転駆動することにより、スピンドルユニット 20を、支持軸の回転軸線（=スピンドル 21の回転軸線に直交する軸線/ A 軸）を中心として、所望の角度位置へ向けて回転駆動する。

[0071] DDモータ 33の駆動は、予め設定されたプログラムに基づく数値制御に従って行われ、ロータ 33aの回転制御により、駆動支持軸を介してスピンドルユニット 20の角度位置が制御される。従って、図示の例では、脚部 30a内に設けられた DDモータ 33 及び DDモータ 33に連結された駆動支持軸（回転軸 32 +シャフト 37b)が、スピンドルユニット 20のための割出し機構として機能する。なお、 DDモータ 33を駆動するための励磁電流は、コネクタ 16aによって DDモータ 33に接続されたケーブル 16によつて供給される。

[0072] そして、本発明に基づく上記第 1の支持ヘッド 30では、スピンドルユニット 20のための脚部 30a側の支持軸（駆動支持軸）を回転自在に支持する軸受 35を、 A軸方向における DDモータ 33の存在範囲内で、 DDモータ 33の半径方向内側に配設する構成とし、且つ、 DDモータ 33が設けられる脚部 30a側に配設されて回転駆動されるスピンドルユニット 20に対し流体を供給するためのロータリジョイント 37を、 DDモータ 3 3の半径方向内側に配設する構成としたため、軸受 35及びロータリジョイント 37は、 DDモータ 33の半径方向内側の空間に収容されるかたちとなり、脚部 30aの A軸方向の寸法が大きくなることはない。

[0073] また、脚部 30bについては、その A軸方向の寸法は、支持軸（従動支持軸）の長さ（A 軸方向の寸法）に基づいて定められるものであり、その支持軸の長さは、加工時に掛力、る負荷のバランスを考慮して、脚部 30aの支持軸の長さとより等しくするのが好ましいとされている。従って、脚部 30bの A軸方向の寸法は、脚部 30aのそれに左右されるものであり、脚部 30aの A軸方向の寸法をより小さくすることにより、脚部 30bの A軸方向の寸法もより小さいものとすることができる。その結果、第 1の支持ヘッド 30は、全体として A軸方向の寸法が小さいものとなり、加工用ヘッド 10のコンパクト化を図ること力 Sでさる。

[0074] また、本実施例の支持ヘッドのように、軸受 35が、インナーロータ型の DDモータ 33 のロータ 33aの半径方向内側、すなわち、 DDモータ 33の半径方向内側に配設される構成とすることにより、より小径の軸受を採用することが可能となる。軸受は、径が大きくなる程に振れ精度の低下を招いて加工精度を低下させる要因となってしまうが、この本実施例の構成によれば、このような軸受の大径化に伴う加工精度の低下という問題は発生しない。

[0075] なお、以上で説明した加工用ヘッド 10における第 1の支持ヘッド 30では、脚部 30a における支持軸とハウジング 31aの円筒部 31alとの間の軸受 35の配置を、ロータリジョイント 37のシャフト 37bとハウジング 31aの円筒部 31alとの間に軸受 35を設ける構成としているが、これに代えて、回転軸 32の円筒部 32aとハウジング 31aの円筒部 31alとの間に軸受 35を設けることも可能である（図 4(a))。

[0076] また、上記の第 1の支持ヘッド 30では、ロータリジョイント 37を最も A軸側に配置し、口一タリジョイント 37 (シャフト 37b)の外周面に軸受 35を外嵌固定する構成としたが、これに代えて、ロータリジョイント 37を、軸受 35の外周面側に設ける構成とすることも可能である（図 4(b))。

[0077] すなわち、上記第 1の支持ヘッド 30では、支持軸（ロータリジョイント 37のシャフト 37b +回転軸 39)は、 DDモータ 33のロータ 33aが外嵌固定される大径部と、この大径部の半径方向内側で軸受 35によって回転自在に支持される軸部とを有しており、上記大径部が回転軸 32の円筒部 32aによって形成され、軸部がロータリジョイント 37のシャフト 37bで形成されている。し力、し、これに代えて、上記大径部をロータリジョイント 3 7のシャフト 37bで形成し、その外周面に DDモータ 33のロータ 33aを外嵌固定するようにしてもよい。

[0078] このように、本発明では、ロータリジョイントの配置は、 DDモータの半径方向内側であれば、上記実施例のような駆動支持軸の半径方向内側に限らず、上記軸受の外周面を囲繞するもの等であってもよレ、。

[0079] また、上記の第 1の支持ヘッド 30では、駆動支持軸を回転駆動するための駆動モータとして、ロータ 33aがステータ 33bの内周面に対向するように配設されたインナ一口ータ型の DDモータ 33を採用して!/、るが、本発明に用いられる駆動モータはこれに限らず、図 5(a)に示すように、ロータ 33aがステータ 33bの外周面に対向するように配置されるアウターロータ型の駆動モータ（DDモータ 33' )としてもよ!/、。

[0080] さらに、上記では、第 1の支持ヘッド 30における軸受 35が、 DDモータ 33 (33' )の半径方向内側に配設される構成について説明した力本発明における軸受の構成はこれに限定されるものではなぐ図 5(b)に示すように、軸受 35 'が、 DDモータ 33'よりも大径であって、 DDモータ 33'の外周面を囲繞する回転軸 32の円筒部 32aの外周面に外嵌固定されるものであってもよレ、。

[0081] 次に、本発明の他の実施形態を、図 6に基づいて説明する。

[0082] 上記の実施例では、本発明が適用される加工用ヘッドにおける支持ヘッド（第 1の支持ヘッド 30)について、スピンドルユニット 20を支持する一対の脚部のうちの一方の脚部のみ力スピンドルユニット 20を回転駆動するための割出し機構（DDモータ）を備えたものとしたが、これに代えて、図 6に示すように、両脚部に割出し機構 (DDモータ）を備えた支持ヘッドの両割出し機構に対し本発明を適用してもよい。

[0083] また、図 6に示す例では、図 1等の実施例とは異なり、 DDモータによって回転駆動される支持軸を回転自在に支持する軸受力ロータリジョイントを構成するディストリビュータとシャフトとの間に介装されている。すなわち、ロータリジョイントが上記軸受の半径方向内側に配設されている上記実施例とは異なり、上記軸受が、半径方向におけるロータリジョイントの存在範囲内に配設される構成となっている。

[0084] 上記のように、図 6に示す支持ヘッド 60では、スピンドルユニット 20を支持する一対の脚部 60a、 60bのそれぞれに対し、 DDモータ 63を含む割出し機構が設けられている。なお、図示の例では、脚部 60aと 60bの内部構造はほぼ同じである。従って、以下では、脚部 60aについてのみ説明し、脚部 60bについては、その説明及び図面における符号は省略する。

[0085] 脚部 60aは、 A軸方向に貫通する貫通孔 61aが形成されたハウジング 61を主体としてなり、その貫通孔 61a内に、 DDモータ 63、スピンドルユニット 20を支持する支持軸、支持軸を回転自在に支持するための軸受 65、及びロータリジョイント 67等が組み込まれている。また、脚部 60aには、前述の実施例と同様の回転検出器 68が設けられて!/、る（回転検出器 68は、脚部 60a側のみ）。

[0086] 図示の例では、ロータリジョイント 67のディストリビュータは、 2つの部材 67a (第 1のデイストリビュータ）及び 67b (第 2のディストリビュータ）によって構成されている。そして、第 2のディストリビュータ 67bが、そのフランジ部 67b2において第 1のディストリビュータ 67aに糸且み付けられ、第 1のディストリビュータ 67aが、そのフランジ部 67a2においてハウジング 61に組み付けられることにより、第 1、第 2のディストリビュータ 67a、 67b 1S ハウジング 61に対し固定された状態となって!/、る。

[0087] また、ロータリジョイント 67のシャフト 67cは、第 1のディストリビュータ 67aの円筒部 67 alと第 2のディストリビュータ 67bの円筒部 67blとの間に回転可能に嵌装される大径部 67clと、軸受 65が外嵌固定される軸部 67c2とからなっている。

[0088] そして、このロータリジョイント 67では、第 1、第 2のデイストリビュータ 67a、 67bのそれぞれに複数形成された流体流路 67a3、 67b3と、各流体流路 67a3、 67b3に対応してシャフト 67cに形成された複数の流体流路 67c3とが、第 1、第 2のディストリビュータ 67a、 67bの各円筒部 67al及び 67blとシャフト 67cの大径部 67clとの嵌合周面に形成された環状溝を介して連通されて!/、る。

[0089] シャフト 67cの軸部 67c2には、脚部 60b側に、ハウジング 61に対し回転可能に設けられた回転軸 62が組み付けられている。この回転軸 62は、ロータリジョイント 67における第 1のディストリビュータ 67aの円筒部 67alを囲繞する円筒部 62aを有している。また、回転軸 62には、ロータリジョイント 67のシャフト 67cに形成された各流体流路 6 7c3のそれぞれにに連通する複数の流体流路 62cが形成されており、各流体流路 6 7c3は、この流体流路 62cを介してスピンドルユニット 20のポート 24に連通している。

[0090] 図示のように、ハウジング 61に固定されたロータリジョイント 67における第 1のディストリビュータ 67aの円筒部 67alとシャフト 67cの軸部 67c2との間には、軸受 65が介装されている。そして、この軸受 65により、シャフト 67cは、ハウジング 61に対し回転自在に支持された状態となっている。また、回転軸 62は、シャフト 67cに組み付けられると共に、その脚部 60b側の端面 62bにスピンドルユニット 20が取り付けられる。従って、ロータリジョイント 67のシャフト 67c及び回転軸 62が、回転自在に設けられてスピンドルユニット 20を支持する支持軸に相当する。

[0091] DDモータ 63は、ステータスリーブ 63cを介してハウジング 61に固定されたステータ 6 3aと、ステータ 63aの内周面に対向する配置で、回転軸 62の円筒部 62aの外周面に外嵌固定されたロータ 63bとで構成されており、インナーロータ型の DDモータである

〇

[0092] このように、図示の支持ヘッド 60では、インナーロータ型の DDモータ 63は、そのロータ 63bによって、第 1のディストリビュータ 67aの円筒部 67alを囲繞する回転軸 62の円筒部 62aに外嵌固定されており、一方で、上記支持軸（ロータリジョイント 67のシャフト 67c +回転軸 62)を回転自在に支持するための軸受 65は、第 1のディストリビュータ 67aの円筒部 67alとこの円筒部 67alよりも半径方向内側に位置するシャフト 67 cの軸部 67c2との間に介装されている。し力、も、その軸受 65の A軸方向の配置は、図示のように、 A軸方向における DDモータ 63の存在範囲内となっている。

[0093] すなわち、本実施例においても、 DDモータ 63によって回転駆動される支持軸を回転自在に支持するための軸受 65が、 A軸方向に関する DDモータ 63の存在範囲内で、 DDモータ 63の半径方向内側に配設されており、且つ、ロータリジョイント 67が、 DDモータ 63の半径方向内側に配設される構成となっている。よって、本実施例によつても、前述の図 1等の実施例と同様の効果が得られる。特に、本実施例の支持へッド 60のように、一対の脚部 60a、 60bのそれぞれに DDモータ 33を含む割出し機構を設けた場合、図 1等の実施例による支持ヘッドに比べて A軸方向の寸法がより大きなものとなってしまうため、本発明は、このような支持ヘッドの場合により有効である。

[0094] なお、本発明は上記のいずれの実施形態にも限定されるものではなぐ本発明の請求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。

Claims

請求の範囲

[1] 工具が取り付けられるスピンドル（21)を含むスピンドルユニット（20)と、該スピンドルユニット（20)を支持する支持ヘッドであって少なくとも前記スピンドル（21)の回転軸線と直交する軸線 (A軸）を中心に前記スピンドルユニット（20)を回転させてその角度位置を割り出す割出し機構を含む支持ヘッド（30、 60)と、を備えた工作機械用の加工用ヘッド（ 10)であって、

前記割出し機構が、前記スピンドルユニット（20)に固定されると共に軸受（35、 65) を介して前記支持ヘッド（30、 60)のハウジング（31a、 61)内で回転自在に支持された支持車由（32、 37b, 62、 67c)と、前記支持ヘッド（30、 60)のノヽウジング（31a、 61 )内で前記支持軸（32、 37b, 62、 67c)周りに同軸的に配置されて前記支持軸（32 、 37b, 62、 67c)を囲繞するモータロータ（33a、 63b)及びモータステータ（33b、 6 3a)力なる駆動モータ（33、 63)と、前記軸受（35、 65)及び前記駆動モータ（33、 63)と同軸的に配置されたロータリージョイント（37、 67)と、を備え、

前記軸受（35、 65)力前記支持軸（32、 37b, 62、 67c)の軸線方向における前記駆動モータ（33、 63)の存在範囲内に配置され、

前記ロータリジョイント（37、 67)が、前記駆動モータ（33、 63)の半径方向内側に配置されている、

ことを特徴とする工作機械用の加工用ヘッド（10)。

[2] 前記軸受（35、 65) 1S 前記駆動モータ（33、 63)の前記モータロータ（33a、 63b) の半径方向内側に配置される、

ことを特徴とする請求項 1に記載の工作機械用の加工用ヘッド（10)。

[3] 前記ロータリージョイント（37、 67)が、前記軸受（35、 65)の半径方向内側に配置される、

ことを特徴とする請求項 2に記載の工作機械用の加工用ヘッド（10)。