工具機用的加工用頭的製作方法

2023-05-08 04:18:21

專利名稱：工具機用的加工用頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種工具機用的加工用頭，更詳細地，涉及使用於5軸加工機 (同時可控制5軸的加工機)或多面加工機等的複合加工機(工具機)的具備轉位機 構的加工用頭。
背景技術：
圖7，作為上述複合加工機的一例，表示龍門銑床l。這種龍門銑床l，包 括在床4上付設的左右圓柱2、 2;在圓柱2、 2上朝上下方向(Z軸方向)移
動的橫軌6;在橫軌6上朝左右方向(Y軸方向)水平移動的床鞍7;在床鞍7上
朝Z軸方向移動的隨機存取存儲器8;在床4上朝前後方向(X軸方向)移動的 工作檯5。而且，在隨機存取存儲器8安裝有，包含具備安裝工具的主軸的主 軸單元20的加工用頭10。
上述龍門銑床l，在加工工件時，通過根據提前設定的程序的數值控制， 使上述工作檯5、橫軌6、床鞍7及隨機存取存儲器8移動的同時，加工用頭 10進行主軸單元20的角度位置的轉位。由此，在上述工具機，對於工件的各加 工面能以最佳角度加工工具，從而，可以進行複雜形狀的工件的切削加工等。
為此，上述加工用頭具備，為了將主軸單元的角度位置轉位的轉位機構。 並且，作為此轉位機構的驅動手段，其電機定子及電機轉子配置在加工用頭IO 的殼體內，公知的有，轉子採用與支撐主軸單元的支撐軸連接的直接驅動型的 驅動電機(以下，稱為「DD電機」)的加工用頭(例如，專利文獻l)。而且，在 這樣的加工用頭， 一般支撐上述主軸單元的支撐軸在加工用頭的殼體內由軸承 旋轉自如地被支撐著。
並且，在支撐如上述的主軸單元的加工用頭，為了對主軸單元供給加工用 的流體(以下，簡稱為「流體」)，即使主軸單元及支撐軸被旋轉驅動，也有採 用保持流體流路的連通狀態的旋轉接頭的情況。順便，供給到此主軸單元20的流體，例如為用於冷卻以高速旋轉的DD電機33或主軸21的冷卻用油； 為了防止切粉向主軸單元20(主軸21的旋轉部分)侵入的密封用空氣；在加工 時，用於冷卻旋轉工具等的冷卻用水等。
然而，在上述專利文獻1所述的加工用頭，用於將支撐主軸單元的支撐軸
(驅動軸)旋轉自如地支撐的軸承配置於在支撐軸的軸線方向的上述DD電機的
存在範圍的外側。其結果，關於加工用頭的支撐軸的軸線方向的尺寸增大，而 加工用頭成為大型化。
若加工用頭為大型化，例如，上述龍門銑床的情況，為了確保其移動領 域，工具機本身不得不為大型化或在工具機上的工作空間受限制。並且，伴隨大型 化的重量的增加，不能順利地進行加工用頭的移動，而對工作性導致壞影響， 或由加工用頭的重量橫梁彎曲，為使加工精度下降的原因。
專利文獻1日本專利公開平2-116437號公報

發明內容
因此，本發明的課題是提供一種，在於具備轉位機構的工具機用加工用頭， 不必大型化其加工用頭本身，而能得到高加工精度的構成。
根據上述課題，本發明的前提是具備包含安裝工具的主軸的主軸單元
和；為支撐該主軸單元的支撐頭，包含以至少與上述主軸的旋轉軸線直交的軸 線為中心旋轉主軸單元，而轉位其角度位置的轉位機構的支撐頭。
而且，在本發明，其特徵在於，上述轉位機構，具備固定於主軸單元的 同時，通過軸承在支撐頭的殼體內旋轉自如地支撐的支撐軸；由在支撐頭的殼 體內被同軸配置在支撐軸周圍，圍繞支撐軸的電機轉子及電機定子而成的驅動 電機；與上述軸承及驅動電機被同軸配置的旋轉接頭，上述軸承配置在支撐軸 的軸線方向的驅動電機存在範圍內，上述旋轉接頭配置在驅動電機的半徑方向 內側。
並且，在本發明，上述軸承配置在驅動電機的電機轉子的半徑方向內側的 也可以，還有，上述旋轉接頭配置在上述軸承的半徑方向內側的也可以。
根據由上述本發明的工具機用的加工用頭，用於旋轉自如地支撐上述支撐軸 的軸承，設置在支撐軸的軸線方向的上述DD電機存在的範圍內，而且，上述旋轉接頭，由於採用了配置在DD電機的電機轉子的半徑方向內側的構成，因此， 能夠避免在加工用頭的支撐軸的軸線方向的尺寸增大，而加工用頭本身成為大 型化的現象，且能夠有效地防止工具機的大型化或加工精度的下降。


圖1表示在於本發明的加工用頭的支撐頭的一實施方式的正面部分截面圖。
圖2表示在於本發明的加工用頭的支撐頭的一實施方式的側面圖。
圖3表示本發明的加工用頭的一實施方式的正面部分截面圖。 圖4A及圖4B表示在於上述實施方式的支撐頭的變形例的部分截面圖。 圖5A及圖5B表示在於上述實施方式的支撐頭的變形例的部分截面圖。 圖6表示在於本發明的加工用頭的支撐頭的其他實施方式的正面部分截面圖。
圖7表示適用本發明的加工用頭的工具機的一例的斜視圖。
具體實施例方式
以下，根據附圖詳細說明本發明的實施方式。
圖1~3所示的是本發明的一實施方式，圖示的加工用頭10包含，具有安
裝工具的主軸21的主軸單元20、支撐主軸單元20的第1支撐頭30、支撐第1 支撐頭30的第2支撐頭50(圖3)。另外，在於本實施例的第l支撐頭30(相當 於本發明的「支撐頭」)，如圖示，被構成為在支撐部30c組裝一對腳部30a、 30b的叉子形狀，在其腳部30a、 30b之間，支撐上述主軸單元20，而且，用 於旋轉驅動主軸單元20的DD電機(相當於本發明的「驅動電機」)成為僅設置 在一對腳部30a、 30b中一方的構成。
主軸單元20，為驅動電機內裝型的主軸頭，是由內裝的驅動電機高速旋轉 驅動主軸21。
在此主軸單元20的殼體23內，插通配置主軸21，使得圍繞此主軸21而 內裝驅動電機25。驅動電機25由，外嵌固定於主軸21的轉子25a和、使與此
5轉子25a的外周面相對而設置的定子25b而成。主軸21，通過在驅動電機25 的前後(圖的上下)多列配置的軸承(例如，角接觸軸承)27,而旋轉自如地支 撐。並且，若給定子25b供給勵磁電流，則在與轉子25a的之間發生勵磁力， 由其勵磁力旋轉轉子25a，而旋轉驅動主軸21。
第1支撐頭30是用於，支撐上述主軸單元20的同時，以與上述主軸21 的旋轉軸線直交的軸線(以下，稱為「A軸」)為中心旋轉主軸單元20而轉位其 角度位置。
如上述，第1支撐頭30構成為，在支撐部30c組裝一對腳部30a、 30b的 叉子形狀，通過在其腳部30a、 30b的各個內部旋轉自如地安裝的支撐軸而支 撐主軸單元20。而且，第1支撐頭30為，用於將主軸單元20旋轉驅動的DD 電機僅設置在一對腳部30a、 30b中的腳部30a的構成。因此，在以下，對於 兩腳部30a、 30b的各支撐軸，將腳部30a側的支撐軸稱為驅動支撐軸(相當於 本發明的「支撐軸」)，將腳部30b側的支撐軸稱為從動支撐軸。
以下，詳細說明腳部30a的構成。
腳部30a，以殼體31a為主體，在其內部組裝有，構成DD電機33的轉子 (電機轉子)33a及定子(電機定子)33b、支撐主軸單元20的驅動支撐軸、用於 旋轉自如地支撐此驅動支撐軸的軸承(例如，交叉滾子軸承)35、及用於將流體 供給到主軸單元20的旋轉接頭37等。
殼體31a，為了插入DD電機33及後述的旋轉軸，腳部30b側為大開口。 並且，在殼體31a，形成有從反腳部30b側的側面到朝A軸方向延伸的圓筒部 31al。而且，在此圓筒部31al，形成有插入旋轉接頭37的貫通孔31a2。
在殼體31a的反腳部30b側的端面，形成有後述的流體供給用的管或為了 供給電流的電纜通過的凹部31a3。並且，在腳部30a的反腳部30b側，安裝有 側面蓋子18a，凹面31a3由該側面蓋子18a覆蓋。另外，圖2表示取下此側面 蓋子18a的狀態。
旋轉接頭37由固定於殼體31a的分配器37a和旋轉自如地嵌裝在分配器 37a的圓筒部37al的外側的軸37b而構成。
分配器37a，以插入於殼體31a的貫通孔31a2的狀態下，在於其凸緣部 37a2，通過配設在圓周方向的多個螺絲部件37c而安裝在殼體31a。而且，在
6分配器37a的中心形成有，用於容許朝向主軸單元20的電纜等的通過的貫通孔37a4。
並且，在分配器37a，為了將流體供給或排出的多個流體流路37a3向圓周方向偏移位置而形成。另一方面，在軸37b，形成有對應於分配器37a的各流體流路37a3的多個流體流路37bl。另外，在圖1，多個流體流路37a3及流體流路37bl，其中只有1個被代表性地表示。
而且，各流體流路37a3和與此對應的各流體流路37bl被構成為，通過形成在分配器37a和軸37b的嵌合周面的環狀溝而連通，即使旋轉軸37b時也能保持其連通狀態。並且，各流體流路37bl，連通於主軸單元20的流體供給用或排出用的埠24。而且，在分配器37a和軸37b之間，在各環狀溝之間介設有密封用的密封部件。
還有，在分配器37a，向圓周方向偏移位置，而形成有多個流體供給用或排出用的埠37d，在各埠37d連接有流體供給用或排出用的管12。而且，從供給用管12供給的流體通過埠 24從旋轉接頭37供給到主軸單元20。而且，在使流體循環時，在主軸單元20內循環的流體通過旋轉接頭37而排出到排出用管12。
DD電機33由，對於殼體31a固定配設的定子33b和、使得與定子33的內周面相對而配設的轉子33a而構成。g口，圖示的DD電機33，作為內轉子型的電機而構成。
定子33b，內嵌固定在固定於殼體31a的定子套筒33c的內周面。而且，在定子套筒33c的外周面，形成有環狀溝33cl。另一方面，在殼體31a，形成有連通於此環狀溝33cl的流體供給路31a4及流體排出路31a5。因此，對於此環狀溝33cl，從流體供給路3la4供給用於冷卻DD電機33的冷卻用流體(例如，油)，控制伴隨轉子33a的旋轉的DD電機33的發熱。另外，環狀溝33cl形成為，使得從流體供給路31a4供給的流體在環狀溝33cl循環而從流體排出路31a5排出的螺旋狀(省略圖示)。
轉子33a外嵌固定於，可旋轉地設置在殼體31a內的旋轉軸32的外周面。此旋轉軸32，對於上述旋轉接頭37的軸37b、以同心配置在其旋轉軸線上，通過向圓周方向配設的多個螺絲部件而固定在軸37b。而且，轉子33a，
7其夕卜周面與定子33b的內周面相對配置，外嵌固定在形成於旋轉軸32的圓筒
部32a的外周面，對於旋轉軸32被設置成不能相對旋轉。
而且，在旋轉軸32，對於其腳部30b側的端面32b，由向圓周方向配設的多個螺絲部件14而固定主軸單元20。即，主軸單元20，通過對於旋轉軸32的端面32b而固定，被旋轉軸32支撐。因此，在腳部30a側，旋轉軸32及與此一體旋轉的旋轉接頭37的軸37b構成用於主軸單元20的驅動支撐軸。
旋轉軸32的圓筒部32a，被形成為以在旋轉接頭37的軸37b組裝旋轉軸32的狀態，通過微小的間隙而圍繞上述殼體31a的圓筒部31al。換而言之，以在軸37b組裝旋轉軸32的狀態，在DD電機33的轉子33a被外嵌固定的圓筒部32a的內周面的半徑方向的內側，存在殼體3la的圓筒部31al。
另一方面，在殼體31a的圓筒部31al的貫通孔31a2內配設有旋轉接頭37的主要部分的分配器37a的圓筒部37al及軸37b。還有，在殼體31a的圓筒部31al和旋轉接頭37的軸37b之間介設有，用於對殼體31a旋轉自如地支撐軸37b的軸承35。
如上述，在圖示例，根據DD電機33而旋轉驅動的驅動支撐軸(旋轉接頭37的軸37b+旋轉軸32)所涉及的旋轉接頭37、及用於對殼體31a旋轉自如地支撐此驅動支撐軸的軸承35都配設在DD電機33的半徑方向內側。並且，關於軸承35的A軸方向的配置，如圖示成為，在A軸方向的DD電機33存在的範圍內。
接著，在圖示的例，以下對於在與腳部30a相對位置支撐主軸單元20的腳部30b的構成，進行詳細說明。
腳部30b，以殼體31b為主體，在其內部組裝有，保持主軸單元20的角度位置的夾緊機構34、支撐主軸單元20的從動支撐軸、用於將此從動支撐軸旋轉自如地支撐的軸承36、及旋轉接頭38等。
殼體31b，形成有向A軸方向貫通的貫通孔31bl，在其貫通孔31bl內組裝有上述夾緊機構34、從動支撐軸、軸承36、及旋轉接頭38。而且，在殼體31b的反腳部30a側的端面，與腳部30a同樣地形成有凹部(省略圖示)，由側面蓋子18b而覆蓋此。旋轉接頭38，為與腳部30a側的旋轉接頭37同樣的旋轉接頭，由固定於殼體31b的分配器38a和、在分配器38a的圓筒部38al的外側旋轉自如地嵌裝的軸38b而構成。
分配器38a，由上述圓筒部38al和、使得在圓筒部38al的反腳部30a側的端部向半徑方向擴大而形成的凸緣部38a2而構成。並且，分配器38a，在於此凸緣部38a2，通過向圓周方向配設的多個螺絲部件38c，對於殼體31b被組裝。而且，在分配器38a的中心，形成有向A軸方向貫通的貫通孔38a4。
在此分配器38a,向圓周方向偏移位置而形成多個流體流路38a3。並且，在軸38b，形成有對應於分配器38a的各流體流路38a3的多個流體流路38bl。而且，各流體流路38a3和與此對應的各流體流路38bl被構成為，通過在分配器38a和軸38b的嵌合周面形成的環狀溝進行連通，在軸38b旋轉時也能保持其連通狀態。
在於腳部30b，對應於腳部30a的旋轉軸32的旋轉軸39，為了收容軸承36，由軸部件39a和凸緣部件39b的2個部件而構成。並且，此旋轉軸39(軸部件39a及凸緣部件3%)，配設為使得其旋轉軸線與腳部30a的旋轉軸32的旋轉軸線(二A軸)一致。
旋轉軸39的軸部件39a，配置在分配器38a的貫通孔38a4內，對於分配器38a，通過軸承36而旋轉自如地支撐。因此，軸部件39a和分配器38a成為，關於A軸同心配設的狀態。
而且，凸緣部件3%，在腳部30a側具有與腳部30a的旋轉軸32的端面32b平行的端面39bl，對於此端面39bl，通過向圓周方向配設的多個螺絲部件15而固定主軸單元20。因此，此旋轉軸39，作為為了支撐腳部30b的主軸單元20的從動支撐軸而起作用。另外，旋轉軸39，在於凸緣部件39b，固定於旋轉接頭38的軸38b，與軸38b—體旋轉。因此，旋轉接頭38的軸38b也相當於從動支撐軸的一部分。
用於保持主軸單元20的旋轉位置(角度位置)的夾緊機構34，主要由夾緊套筒34a而構成。夾緊套筒34a，由成為壓力室的環狀溝34al形成的圓筒部34a2和、在此圓筒部34a2的腳部30a側的端部使得向半徑方向擴大而形成的凸緣部34a3而構成。圓筒部34a2，在容許其旋轉的狀態下，圍繞與旋轉軸39 一體旋轉的旋轉接頭38的軸38b。
在夾緊套筒34a的圓筒部34a2和殼體31b的之間，介設有環狀的受壓部 件34b。更詳細地，在殼體31b的貫通孔31bl內嵌固定有受壓部件34b，而 且，在此受壓部件34b的內周面內嵌固定有夾緊套筒34的圓筒部34a2。並 且，通過在凸緣部34a3螺合插入的螺絲部件，夾緊套筒34固定在殼體31b， 而且，對於凸緣部34a3固定受壓部件34b。
並且，在夾緊套筒34a的圓筒部34a2，形成有在受壓部件34b側開口的環 狀溝34al，由該環狀溝34al和受壓部件34b的內周面而形成壓力室。還有， 在該壓力室，連通在受壓部件34b所形成的流體流路34bl。此流體流路 34bl，通過在夾緊套筒34a的凸緣部34a3所形成的流體流路34a4，連通於在 殼體31b所形成的流體流路31b2。
而且，在該夾緊機構34，通過這些流體流路向壓力室供給壓力流體(例 如，壓油)，對應於夾緊套筒34a的圓筒部34a2的環狀溝34al的薄肉部變形 到縮徑方向。其結果，對於軸38b向縮徑方向締緊力而起作用，軸38b及組裝 於此的旋轉軸39的旋轉成為被阻止的狀態(夾緊狀態)。並且，通過停止向壓 力室供給的壓力流體，而消除圓筒部34a2的薄肉部的變形狀態，對於軸38a 的締緊力消失而解除夾緊狀態。
還有，在圖示例，在腳部30b內設置為，為了檢測旋轉軸39的旋轉角度 (二主軸單元20的角度位置)的旋轉檢測器41及為了限制主軸單元20的旋轉範 圍的角度檢測器42。
旋轉檢測器41，由在旋轉接頭38的分配器38a的貫通孔38a4內，安裝於 從貫通孔38a4的內周面向半徑方向突出的圓盤狀的支撐部的規定位置的一對 檢測頭41a、 41a和；在檢測器頭41a、 41a內側相對配置而安裝於旋轉軸39 的軸部件39a的檢測環41b而構成。由該旋轉檢測器41的主軸單元20的角度 位置的檢測信號，發送到裝載有本發明的加工用頭10的工具機的控制裝置(未圖 示)，而使用於主軸單元20的旋轉控制(數值控制)。
並且，角度檢測器42，例如為限位開關，安裝於在分配器38a的貫通孔 38a4內設置的支撐板上，使得在旋轉軸39的端部被安裝的圓盤狀的部件43的
10周面相對而設置。在該部件43的周面，形成有對應於容許角度範圍的牽轉 具，在相對於此牽轉具的狀態下，限位開關42處於不作動的狀態。因此，通
過控制的異常等，主軸單元20旋轉容許角度以上時，其通過限位開關42而檢 測，其檢測信號，例如，作為非常停止信號發送到工具機的控制裝置。 以下，對於圖示的加工用頭10的第2支撐頭50，進行詳細說明。 如上述，在於本實施例的加工用頭10，除上述說明的第l支撐頭30外， 具備支撐此第1支撐頭30的第2支撐頭50。並且，第1支撐頭30，通過第2 支撐頭50而支撐在工具機的主軸頭等。為了使第1支撐頭30以鉛直方向的軸線 (與工具機的Z軸平行的軸線/以下，稱為「C軸」)為中心旋轉驅動而設置此第2 支撐頭50(圖3)。
第2支撐頭50，以具有向C軸方向貫通的貫通孔51a的殼體51為主體， 具備在貫通孔51a內配設軸部52a的旋轉軸52。而且，通過此旋轉軸52對第 2支撐頭50組裝第1支撐頭30。並且，通過在殼體51被安裝的環狀的支撐體 51a，而在工具機的主軸頭等安裝第2支撐頭50。
第2支撐頭50，在殼體51的貫通孔51a內具備DD電機，為了將旋轉軸 52旋轉驅動；夾緊套筒54，為了保持旋轉軸52的旋轉位置；及旋轉接頭55， 為了將流體供給到第1支撐頭30。
DD電機53由通過定子套筒53c而固定在殼體51的定子53a和；與定子 53a的內周面相對配置，固定在旋轉軸52的轉子53b而構成。而且，為了驅動 DD電機53的勵磁電流的供給，由通過連接器17a而連接在DD電機53的電纜 17而進行。
旋轉軸52包含可旋轉地設置於殼體51的貫通孔51a內的軸部件52a 和；安裝於軸部件52a的第1支撐頭30側的端部而向半徑方向(與C軸直交的 方向)擴大的凸緣部件52b。並且，在旋轉軸52，形成有旋轉接頭55被插通的 貫通孔52c。
另外，在圖示例，在旋轉軸52的軸部件52a和凸緣部件52b之間形成有 軸承殼體52d。而且，在該軸承殼體52d和殼體51之間介設軸承56,由該軸 承56，旋轉軸52對殼體51成為旋轉自如地支撐的狀態。順便，在圖示例的軸承56，為複合滾的擺動軸承的一個的3列圓筒滾軸承(3列滾子軸承/軸向，徑向
滾筒軸承)，可能會受到軸向方向及徑向方向的大荷重。
在軸部件52a的外周面，外嵌固定有DD電機53的轉子53b，伴隨轉子 53b的旋轉而以C軸為中心旋轉驅動軸部件52a。並且，凸緣部件52b，由向圓 周方向配設的多個螺絲部件52e而組裝在軸部件52a，與軸部件52a —體旋 轉。還有，在凸緣部件52b，向圓周方向螺合插入多個螺絲部件19，由該螺絲 部件19，第l支撐頭30的支撐部30c組裝於凸緣部件52b。因此，通過旋轉 軸52由DD電機53而旋轉驅動，從而，第1支撐頭30與旋轉軸52 —起旋 轉。
旋轉接頭55，為與第1支撐頭30的旋轉接頭37、 38同樣的旋轉接頭，由 固定於殼體51的分配器55a和、在分配器55a所形成的貫通孔55al內可旋轉 地嵌裝的軸55b而構成。
分配器55a由在旋轉軸52的貫通孔52c內配置的圓筒部55a2和、在圓筒 部55a2的相反側的第1支撐頭30側的端部向半徑方向擴大的方式形成的凸緣 部55a3而成，在於其凸緣部55a3，由向圓周方向配設的多個螺絲部件而組裝 在殼體51。
而且，在軸55b，在第1支撐頭30側的端部，組裝圓盤狀的凸緣部件 57，軸55b，通過此凸緣部件57組裝在旋轉軸52的凸緣部件52b。因此，伴 隨旋轉軸52的旋轉，軸55b也一起旋轉。另外，凸緣部件57，成為嵌入於在 第1支撐頭30的支撐部30c所形成的圓形的凹部30cl的形狀，通過此凸緣部 件57和支撐部30c的凹部30cl，進行組裝第1支撐頭30和第2支撐頭50時 的定位。
在分配器55a，向圓周方向偏移位置形成多個為了從外部引進流體的流體 流路55a4。另一方面，在軸55b，也向圓周方向偏移位置形成對應於分配器 55a的各流體流路55a4的多個流體流路55bi。
並且，與各流體流路55a4對應的各流體流路55bl被構成為，通過在分配 器55a和軸55b的嵌合周面形成的環狀溝而連通，在軸55b旋轉時，也保持其 連通狀態。並且，在軸55b形成的多個流體流路55bl，分別連通於在第l支撐
12頭30的旋轉接頭37或38的分配器37a、 38a所形成的對應的流體流路37a3 或38a3。因此，從外部供給到旋轉接頭55的分配器55a的流體，通過軸55b 供給到第1支撐頭30的旋轉接頭37、 38。
在固定於殼體51的分配器55a和旋轉軸52的軸部件52a之間，設置有為 了保持旋轉軸52的旋轉位置的夾緊套筒54。此夾緊套筒54，在其凸緣部 54a，由多個螺絲部件而組裝在分配器55a的同時，設置成容許與旋轉軸52的 相對旋轉。而且，在夾緊套筒54的圓筒部54b，形成有在分配器55a的圓筒部 55a2側開口的環狀溝54c，由該環狀溝54c和分配器55a的圓筒部55a2的外 周面而形成壓力室。
並且，對於此壓力室，通過在分配器55a形成的流體流路54d而供給壓力 流體，對應於圓筒部54b的環狀溝54c的薄肉部向擴徑方向變形。其結果，對 於旋轉軸52施加擴徑方向的締緊力，旋轉軸52的旋轉成為被阻止的狀態(夾 緊狀態)。
而且，在圖示例，在旋轉接頭55的上端部，設置有為了檢測旋轉軸52的 旋轉量，即，第1支撐頭30的旋轉量的旋轉檢測器44。此旋轉檢測器44由在 固定於殼體51的分配器55a上的規定位置配置的一對檢測器頭44a、 44a和； 與此檢測頭44a、 44a的內側相對配置，安裝在與旋轉軸52—起旋轉的軸55b 的檢測環44b而成。此旋轉檢測器44的檢測信號，與在第1支撐頭30的旋轉 檢測器41同樣地發送到工具機的控制裝置，並用於第1支撐頭30的旋轉控制。
在由以上構成而成的加工用頭10，為了支撐主軸單元20的第1支撐頭 30，在一對腳部30a、 30b的各支撐軸夾入主軸單元20的狀態，相對不能旋轉 地固定支撐在兩支撐軸。並且，通過由DD電機33而旋轉驅動腳部30a側的驅 動支撐軸，以支撐軸的旋轉軸線(二與主軸21的旋轉軸線直交的軸線/A軸)為中 心朝向希望的角度位置旋轉驅動主軸單元20。
DD電機33的驅動，按照根據提前設定的程序的數值控制而進行，由轉子 33a的旋轉控制，通過驅動支撐軸而控制主軸單元20的角度位置。因此，在圖 示例，設在腳部30a內的DD電機33及連結在DD電機33的驅動支撐軸(旋轉 軸32+軸37b)作為為了主軸單元20的轉位機構起作用。另外，為了驅動DD電 機33的勵磁電流，由通過連接器16a連接在DD電機33的電纜16而供給。並且，在根據本發明的上述第1支撐頭30，將旋轉自如地支撐為了主軸單
元20的腳部30a側的支撐軸(驅動支撐軸)的軸承35形成為，在於A軸方向的 DD電機33的存在範圍內，配設在DD電機33的半徑方向內側的構成，且為了 對於配設在設置DD電機33的腳部30a側而旋轉驅動的主軸單元20，供給流體 的旋轉接頭37形成為，配設在DD電機33的半徑方向內側的構成，軸承35及 旋轉接頭37成為在DD電機33的半徑方向內側的空間被收容的狀態，不會放 大腳部30a的A軸方向的尺寸。
而且，對於腳部30b，其A軸方向的尺寸是，根據支撐軸(從動支撐軸)的 長度(A軸方向的尺寸)而決定的，其支撐軸的長度，鑑於加工時施加負荷的平 衡，與腳部30a的支撐軸長度更接近為理想。因此，腳部30b的A軸方向的尺 寸，決定於腳部30a，通過將腳部30a的A軸方向的尺寸更縮小，而腳部30b 的A軸方向的尺寸也能夠更縮小。其結果，第1支撐頭30， A軸方向的尺寸整 體縮小，而能夠謀求加工用頭10的緊湊化。
並且，如本實施例的支撐頭，通過形成為軸承35配設於內轉子型DD電機 33的轉子33a的半徑方向內側，gp， DD電機33的半徑方向內側的構成，可以 採用更小徑的軸承。軸承，直徑越大越導致振動精度降低的現象，而成為加工 精度降低的要因，但是，根據該本實施例的構成，不發生伴隨這種軸承的大徑 化的加工精度的降低的問題。
另外，在以上說明的加工用頭10的第1支撐頭30，構成為將在腳部30a 的支撐軸和殼體31a的圓筒部31al之間配置軸承35，在旋轉接頭37的軸37b 和殼體31a的圓筒部31al之間設置軸承35，但是代替於此，也可以在旋轉軸 32的圓筒部32a和殼體31a的圓筒部31al之間設置軸承35 (圖4A)。
而且，在上述第1支撐頭30，構成為在最A軸側配置旋轉接頭37，在旋 轉接頭37(軸37b)的外周面外嵌固定軸承35，但是代替於此，也可以作為在軸 承35的外周面側設置旋轉接頭37的構成(圖4B)。
艮口，在上述第1支撐頭30，支撐軸(旋轉接頭37的軸37b+旋轉軸39)具有， DD電機33的轉子33a被外嵌固定的大徑部和；在該大徑部的半徑方向內側被 軸承35旋轉自如地支撐的軸部，上述大徑部由旋轉軸32的圓筒部32a而形 成，軸部以旋轉接頭37的軸37b所形成。但是代替於此，將上述大徑部以旋
14轉接頭37的軸37b形成，在其外周面外嵌固定DD電機33的轉子33a也可 以。
如此，在本發明，旋轉接頭的配置只要在DD電機的半徑方向內側，不限 定於如上述實施例的驅動支撐軸的半徑方向內側，圍繞上述軸承的外周面等也 可以。
並且，在上述第1支撐頭30，作為為了將驅動支撐軸旋轉驅動的驅動電 機，採用了使得轉子33a與定子33b的內周面相對而配設的內轉子型的DD電 機33，但是，在本發明所使用的驅動電機不限定於此，如圖5A所示，作為使 得轉子33a與定子33b的外周面相對而配置的外轉子型的驅動電機(DD電機 33')也可以。
還有，在上述，說明了關於在於第1支撐頭30的軸承35，配設於DD電機 33(33，)的半徑方向內側的構成，但是，在本發明的軸承的構成不限定於此， 如圖5B所示，軸承35，比DD電機33'還更大徑，在圍繞DD電機33，的外周 面的旋轉軸32的圓筒部32a的外周面被外嵌固定也可以。
以下，根據圖6說明本發明的其他實施方式。
在上述的實施例，對在適用本發明的加工用頭的支撐頭(第1支撐頭30)， 支撐主軸單元20的一對腳部中的只有一方的腳部具備為了旋轉驅動主軸單元 20的轉位機構(DD電機)，但是代替於此，如圖6所示，對於在兩腳部具備轉 位機構(DD電機)的支撐頭的兩轉位機構也可以適用本發明。
而且，在圖6所示的例，與圖l等的實施例不同，將由DD電機而旋轉驅 動的支撐軸旋轉自如地支撐的軸承，介設在構成旋轉接頭的分配器和軸之間。 即，旋轉接頭與在上述軸承的半徑方向內側配設的上述實施例不同，成為上述 軸承配設於半徑方向的旋轉接頭的存在範圍內的構成。
如上述，在圖6所示的支撐頭60，分別對於支撐主軸單元20的一對腳部 60a、 60b，設置有包含DD電機63的轉位機構。另外，在圖示例，腳部60a和 60b的內部結構幾乎相同。因此，在以下，只對腳部60a進行說明，對於腳部 60b，省略其說明及附圖的符號。
腳部60a由，以形成有向A軸方向貫通的貫通孔61a的殼體61為主體而 成，在其貫通孔61a內組裝有DD電機63、支撐主軸單元20的支撐軸；為了
15將支撐軸旋轉自如地支撐的軸承65;及旋轉接頭67等。並且，在腳部60a， 設置有與上述實施例同樣的旋轉檢測器68 (旋轉檢測器68隻對腳部60a側)。
在圖示例，旋轉接頭67的分配器，由2個部件67a(第l分配器)及 67b(第2分配器)而構成。而且，第2分配器67b其凸緣部67b2組裝在第l分 配器67a，第l分配器67a通過在其凸緣部67a2組裝有殼體61，而第1、 2分 配器67a、 67b對殼體61成為固定狀態。
並且，旋轉接頭67的軸67c，由在第l分配器67a的圓筒部67al和第2 分配器67b的圓筒部67bl之間可旋轉地嵌裝的大徑部67cl和、外嵌固定有軸 承65的軸部67c2而構成。
而且，在該旋轉接頭67，分別形成於第l、第2分配器67a、 67b的多個 流體流路67a3、 67b3和；在對應於各流體流路67a3、 67b3形成在軸67c的多 個流體流路67c3，通過在第l、第2分配器67a、 67b的各圓筒部67al及67bl 和軸67c的大徑部67cl的嵌合周面形成的環狀溝而連通。
在軸67c的軸部67c2，組裝有在腳部60b側，對於殼體61可旋轉地設置 的旋轉軸62。此旋轉軸62，具有圍繞旋轉接頭67的第l分配器67a的圓筒部 67al的圓筒部62a。並且，在旋轉軸62形成有，分別與形成在旋轉接頭67的 軸67c的各流體流路67c3連通的多個流體流路62c，各流體流路67c3，通過 此流體流路62c而與主軸單元20的埠 24連通。
如圖示，在固定於殼體61的旋轉接頭67的第1分配器67a的圓筒部67al 和軸67c的軸部67c2之間，介設軸承65。而且，由該軸承65，軸67c對於殼 體61成為旋轉自如地支撐的狀態。並且，旋轉軸62，組裝於軸67c的同時， 在其腳部60b側的端面62b安裝有主軸單元20。因此，旋轉接頭67的軸67c 及旋轉軸62旋轉自如地被設置且相當於支撐主軸單元20的支撐軸。
DD電機63由通過定子套筒63c而固定在殼體61的定子63a和；與定子 63a的內周面相對配置，在旋轉軸62的圓筒部62a的外周面被外嵌固定的轉子 63b而構成，是內轉子型的DD電機。
如此，在圖示的支撐頭60，內轉子型DD電機63由其轉子63b，而在圍繞 第1分配器67a的圓筒部67al的旋轉軸62的圓筒部62a被外嵌固定，另一方 面，為了將上述支撐軸(旋轉接頭67的軸67c+旋轉軸62)旋轉自如地支撐的軸承65，介設在第1分配器67a的圓筒部67al和比該圓筒部67al更位於半徑方 向內側的軸67c的軸部67c2之間。而且，其軸承65的A軸方向的配置，如圖 示，成為A軸方向的DD電機63的存在範圍內。
艮P，在於本實施例也構成為，為了旋轉自如地支撐由DD電機63而旋轉驅 動的支撐軸的軸承65，在關於A軸方向的DD電機63的存在範圍內，配設在 DD電機63的半徑方向的內側，且旋轉接頭67配設在DD電機63的半徑方向內 側。因此，根據本實施例，也能得到與上述圖l等的實施例同樣的效果。尤 其，如本實施例的支撐頭60，在一對腳部60a、 60b分別設置包含DD電機33 的轉位機構時，因為A軸方向的尺寸比由圖1等的實施例的支撐頭變成更大， 所以，本發明，在這種支撐頭時更加有效。
另外，本發明不限定於上述任一實施方式，在不脫離本發明的權利要求的 範圍內，可以進行各種變更。
1權利要求
1.一種工具機用的加工用頭，具備包含安裝工具的主軸的主軸單元和；為支撐該主軸單元的支撐頭，包含以至少與上述主軸的旋轉軸線直交的軸線為中心使上述主軸單元旋轉，而轉位其角度位置的轉位機構的支撐頭，其中，上述轉位機構，具備固定於上述主軸單元的同時，通過軸承在上述支撐頭的殼體內旋轉自如地支撐的支撐軸；由在上述支撐頭的殼體內被同軸配置在上述支撐軸周圍，並圍繞上述支撐軸的電機轉子及電機定子而成的驅動電機；與上述軸承及上述驅動電機被同軸配置的旋轉接頭，上述軸承，配置在上述支撐軸的軸線方向的上述驅動電機存在的範圍內，上述旋轉接頭，配置在上述驅動電機的半徑方向內側。
2. 根據權利要求1所述的工具機用的加工用頭，其中， 上述軸承配置在上述驅動電機的上述電機轉子的半徑方向內側。
3. 根據權利要求2所述的工具機用的加工用頭，其中，上述旋轉接頭配置在上述軸承的半徑方向內側。
全文摘要
本發明提供一種具備轉位機構的工具機用的加工用頭，不必大型化其加工用頭本身，而能得到高加工精度的構成。在於工具機用的加工用頭，具備包含安裝工具的主軸的主軸單元和；包含以與主軸的旋轉軸線直交的軸線為中心使主軸單元旋轉，而轉位其角度位置的轉位機構的支撐頭，上述轉位機構，具備通過軸承在支撐頭的殼體內旋轉自如地支撐的支撐軸；由被同軸配置在支撐軸周圍並圍繞支撐軸的電機轉子及電機定子而成的驅動電機；與上述軸承及驅動電機被同軸配置的旋轉接頭，上述軸承，配置在支撐軸的軸線方向的驅動電機的存在範圍內，上述旋轉接頭，配置在驅動電機的半徑方向內側。
文檔編號B23Q1/70GK101516569SQ20078003132
公開日2009年8月26日 申請日期2007年8月13日 優先權日2006年8月23日
發明者辰田好教 申請人:津田駒工業株式會社