机床用的加工用头的制作方法

专利名称：机床用的加工用头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机床用的加工用头，更详细地，涉及使用于5轴加工机 (同时可控制5轴的加工机)或多面加工机等的复合加工机(机床)的具备转位机 构的加工用头。
背景技术：
图7，作为上述复合加工机的一例，表示龙门铣床l。这种龙门铣床l，包 括在床4上付设的左右圆柱2、 2;在圆柱2、 2上朝上下方向(Z轴方向)移
动的横轨6;在横轨6上朝左右方向(Y轴方向)水平移动的床鞍7;在床鞍7上
朝Z轴方向移动的随机存取存储器8;在床4上朝前后方向(X轴方向)移动的 工作台5。而且，在随机存取存储器8安装有，包含具备安装工具的主轴的主 轴单元20的加工用头10。
上述龙门铣床l，在加工工件时，通过根据提前设定的程序的数值控制， 使上述工作台5、横轨6、床鞍7及随机存取存储器8移动的同时，加工用头 10进行主轴单元20的角度位置的转位。由此，在上述机床，对于工件的各加 工面能以最佳角度加工工具，从而，可以进行复杂形状的工件的切削加工等。
为此，上述加工用头具备，为了将主轴单元的角度位置转位的转位机构。 并且，作为此转位机构的驱动手段，其电机定子及电机转子配置在加工用头IO 的壳体内，公知的有，转子采用与支撑主轴单元的支撑轴连接的直接驱动型的 驱动电机(以下，称为「DD电机」)的加工用头(例如，专利文献l)。而且，在 这样的加工用头， 一般支撑上述主轴单元的支撑轴在加工用头的壳体内由轴承 旋转自如地被支撑着。
并且，在支撑如上述的主轴单元的加工用头，为了对主轴单元供给加工用 的流体(以下，简称为「流体」)，即使主轴单元及支撑轴被旋转驱动，也有采 用保持流体流路的连通状态的旋转接头的情况。顺便，供给到此主轴单元20的流体，例如为用于冷却以高速旋转的DD电机33或主轴21的冷却用油； 为了防止切粉向主轴单元20(主轴21的旋转部分)侵入的密封用空气；在加工 时，用于冷却旋转工具等的冷却用水等。
然而，在上述专利文献1所述的加工用头，用于将支撑主轴单元的支撑轴
(驱动轴)旋转自如地支撑的轴承配置于在支撑轴的轴线方向的上述DD电机的
存在范围的外侧。其结果，关于加工用头的支撑轴的轴线方向的尺寸增大，而 加工用头成为大型化。
若加工用头为大型化，例如，上述龙门铣床的情况，为了确保其移动领 域，机床本身不得不为大型化或在机床上的工作空间受限制。并且，伴随大型 化的重量的增加，不能顺利地进行加工用头的移动，而对工作性导致坏影响， 或由加工用头的重量横梁弯曲，为使加工精度下降的原因。
专利文献1日本专利公开平2-116437号公报

发明内容
因此，本发明的课题是提供一种，在于具备转位机构的机床用加工用头， 不必大型化其加工用头本身，而能得到高加工精度的构成。
根据上述课题，本发明的前提是具备包含安装工具的主轴的主轴单元
和；为支撑该主轴单元的支撑头，包含以至少与上述主轴的旋转轴线直交的轴 线为中心旋转主轴单元，而转位其角度位置的转位机构的支撑头。
而且，在本发明，其特征在于，上述转位机构，具备固定于主轴单元的 同时，通过轴承在支撑头的壳体内旋转自如地支撑的支撑轴；由在支撑头的壳 体内被同轴配置在支撑轴周围，围绕支撑轴的电机转子及电机定子而成的驱动 电机；与上述轴承及驱动电机被同轴配置的旋转接头，上述轴承配置在支撑轴 的轴线方向的驱动电机存在范围内，上述旋转接头配置在驱动电机的半径方向 内侧。
并且，在本发明，上述轴承配置在驱动电机的电机转子的半径方向内侧的 也可以，还有，上述旋转接头配置在上述轴承的半径方向内侧的也可以。
根据由上述本发明的机床用的加工用头，用于旋转自如地支撑上述支撑轴 的轴承，设置在支撑轴的轴线方向的上述DD电机存在的范围内，而且，上述旋转接头，由于采用了配置在DD电机的电机转子的半径方向内侧的构成，因此， 能够避免在加工用头的支撑轴的轴线方向的尺寸增大，而加工用头本身成为大 型化的现象，且能够有效地防止机床的大型化或加工精度的下降。


图1表示在于本发明的加工用头的支撑头的一实施方式的正面部分截面图。
图2表示在于本发明的加工用头的支撑头的一实施方式的侧面图。
图3表示本发明的加工用头的一实施方式的正面部分截面图。 图4A及图4B表示在于上述实施方式的支撑头的变形例的部分截面图。 图5A及图5B表示在于上述实施方式的支撑头的变形例的部分截面图。 图6表示在于本发明的加工用头的支撑头的其他实施方式的正面部分截面图。
图7表示适用本发明的加工用头的机床的一例的斜视图。
具体实施例方式
以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。
图1~3所示的是本发明的一实施方式，图示的加工用头10包含，具有安
装工具的主轴21的主轴单元20、支撑主轴单元20的第1支撑头30、支撑第1 支撑头30的第2支撑头50(图3)。另外，在于本实施例的第l支撑头30(相当 于本发明的「支撑头」)，如图示，被构成为在支撑部30c组装一对脚部30a、 30b的叉子形状，在其脚部30a、 30b之间，支撑上述主轴单元20，而且，用 于旋转驱动主轴单元20的DD电机(相当于本发明的「驱动电机」)成为仅设置 在一对脚部30a、 30b中一方的构成。
主轴单元20，为驱动电机内装型的主轴头，是由内装的驱动电机高速旋转 驱动主轴21。
在此主轴单元20的壳体23内，插通配置主轴21，使得围绕此主轴21而 内装驱动电机25。驱动电机25由，外嵌固定于主轴21的转子25a和、使与此
5转子25a的外周面相对而设置的定子25b而成。主轴21，通过在驱动电机25 的前后(图的上下)多列配置的轴承(例如，角接触轴承)27,而旋转自如地支 撑。并且，若给定子25b供给励磁电流，则在与转子25a的之间发生励磁力， 由其励磁力旋转转子25a，而旋转驱动主轴21。
第1支撑头30是用于，支撑上述主轴单元20的同时，以与上述主轴21 的旋转轴线直交的轴线(以下，称为「A轴」)为中心旋转主轴单元20而转位其 角度位置。
如上述，第1支撑头30构成为，在支撑部30c组装一对脚部30a、 30b的 叉子形状，通过在其脚部30a、 30b的各个内部旋转自如地安装的支撑轴而支 撑主轴单元20。而且，第1支撑头30为，用于将主轴单元20旋转驱动的DD 电机仅设置在一对脚部30a、 30b中的脚部30a的构成。因此，在以下，对于 两脚部30a、 30b的各支撑轴，将脚部30a侧的支撑轴称为驱动支撑轴(相当于 本发明的「支撑轴」)，将脚部30b侧的支撑轴称为从动支撑轴。
以下，详细说明脚部30a的构成。
脚部30a，以壳体31a为主体，在其内部组装有，构成DD电机33的转子 (电机转子)33a及定子(电机定子)33b、支撑主轴单元20的驱动支撑轴、用于 旋转自如地支撑此驱动支撑轴的轴承(例如，交叉滚子轴承)35、及用于将流体 供给到主轴单元20的旋转接头37等。
壳体31a，为了插入DD电机33及后述的旋转轴，脚部30b侧为大开口。 并且，在壳体31a，形成有从反脚部30b侧的侧面到朝A轴方向延伸的圆筒部 31al。而且，在此圆筒部31al，形成有插入旋转接头37的贯通孔31a2。
在壳体31a的反脚部30b侧的端面，形成有后述的流体供给用的管或为了 供给电流的电缆通过的凹部31a3。并且，在脚部30a的反脚部30b侧，安装有 侧面盖子18a，凹面31a3由该侧面盖子18a覆盖。另外，图2表示取下此侧面 盖子18a的状态。
旋转接头37由固定于壳体31a的分配器37a和旋转自如地嵌装在分配器 37a的圆筒部37al的外侧的轴37b而构成。
分配器37a，以插入于壳体31a的贯通孔31a2的状态下，在于其凸缘部 37a2，通过配设在圆周方向的多个螺丝部件37c而安装在壳体31a。而且，在
6分配器37a的中心形成有，用于容许朝向主轴单元20的电缆等的通过的贯通孔37a4。
并且，在分配器37a，为了将流体供给或排出的多个流体流路37a3向圆周方向偏移位置而形成。另一方面，在轴37b，形成有对应于分配器37a的各流体流路37a3的多个流体流路37bl。另外，在图1，多个流体流路37a3及流体流路37bl，其中只有1个被代表性地表示。
而且，各流体流路37a3和与此对应的各流体流路37bl被构成为，通过形成在分配器37a和轴37b的嵌合周面的环状沟而连通，即使旋转轴37b时也能保持其连通状态。并且，各流体流路37bl，连通于主轴单元20的流体供给用或排出用的端口24。而且，在分配器37a和轴37b之间，在各环状沟之间介设有密封用的密封部件。
还有，在分配器37a，向圆周方向偏移位置，而形成有多个流体供给用或排出用的端口37d，在各端口37d连接有流体供给用或排出用的管12。而且，从供给用管12供给的流体通过端口 24从旋转接头37供给到主轴单元20。而且，在使流体循环时，在主轴单元20内循环的流体通过旋转接头37而排出到排出用管12。
DD电机33由，对于壳体31a固定配设的定子33b和、使得与定子33的内周面相对而配设的转子33a而构成。g口，图示的DD电机33，作为内转子型的电机而构成。
定子33b，内嵌固定在固定于壳体31a的定子套筒33c的内周面。而且，在定子套筒33c的外周面，形成有环状沟33cl。另一方面，在壳体31a，形成有连通于此环状沟33cl的流体供给路31a4及流体排出路31a5。因此，对于此环状沟33cl，从流体供给路3la4供给用于冷却DD电机33的冷却用流体(例如，油)，控制伴随转子33a的旋转的DD电机33的发热。另外，环状沟33cl形成为，使得从流体供给路31a4供给的流体在环状沟33cl循环而从流体排出路31a5排出的螺旋状(省略图示)。
转子33a外嵌固定于，可旋转地设置在壳体31a内的旋转轴32的外周面。此旋转轴32，对于上述旋转接头37的轴37b、以同心配置在其旋转轴线上，通过向圆周方向配设的多个螺丝部件而固定在轴37b。而且，转子33a，
7其夕卜周面与定子33b的内周面相对配置，外嵌固定在形成于旋转轴32的圆筒
部32a的外周面，对于旋转轴32被设置成不能相对旋转。
而且，在旋转轴32，对于其脚部30b侧的端面32b，由向圆周方向配设的多个螺丝部件14而固定主轴单元20。即，主轴单元20，通过对于旋转轴32的端面32b而固定，被旋转轴32支撑。因此，在脚部30a侧，旋转轴32及与此一体旋转的旋转接头37的轴37b构成用于主轴单元20的驱动支撑轴。
旋转轴32的圆筒部32a，被形成为以在旋转接头37的轴37b组装旋转轴32的状态，通过微小的间隙而围绕上述壳体31a的圆筒部31al。换而言之，以在轴37b组装旋转轴32的状态，在DD电机33的转子33a被外嵌固定的圆筒部32a的内周面的半径方向的内侧，存在壳体3la的圆筒部31al。
另一方面，在壳体31a的圆筒部31al的贯通孔31a2内配设有旋转接头37的主要部分的分配器37a的圆筒部37al及轴37b。还有，在壳体31a的圆筒部31al和旋转接头37的轴37b之间介设有，用于对壳体31a旋转自如地支撑轴37b的轴承35。
如上述，在图示例，根据DD电机33而旋转驱动的驱动支撑轴(旋转接头37的轴37b+旋转轴32)所涉及的旋转接头37、及用于对壳体31a旋转自如地支撑此驱动支撑轴的轴承35都配设在DD电机33的半径方向内侧。并且，关于轴承35的A轴方向的配置，如图示成为，在A轴方向的DD电机33存在的范围内。
接着，在图示的例，以下对于在与脚部30a相对位置支撑主轴单元20的脚部30b的构成，进行详细说明。
脚部30b，以壳体31b为主体，在其内部组装有，保持主轴单元20的角度位置的夹紧机构34、支撑主轴单元20的从动支撑轴、用于将此从动支撑轴旋转自如地支撑的轴承36、及旋转接头38等。
壳体31b，形成有向A轴方向贯通的贯通孔31bl，在其贯通孔31bl内组装有上述夹紧机构34、从动支撑轴、轴承36、及旋转接头38。而且，在壳体31b的反脚部30a侧的端面，与脚部30a同样地形成有凹部(省略图示)，由侧面盖子18b而覆盖此。旋转接头38，为与脚部30a侧的旋转接头37同样的旋转接头，由固定于壳体31b的分配器38a和、在分配器38a的圆筒部38al的外侧旋转自如地嵌装的轴38b而构成。
分配器38a，由上述圆筒部38al和、使得在圆筒部38al的反脚部30a侧的端部向半径方向扩大而形成的凸缘部38a2而构成。并且，分配器38a，在于此凸缘部38a2，通过向圆周方向配设的多个螺丝部件38c，对于壳体31b被组装。而且，在分配器38a的中心，形成有向A轴方向贯通的贯通孔38a4。
在此分配器38a,向圆周方向偏移位置而形成多个流体流路38a3。并且，在轴38b，形成有对应于分配器38a的各流体流路38a3的多个流体流路38bl。而且，各流体流路38a3和与此对应的各流体流路38bl被构成为，通过在分配器38a和轴38b的嵌合周面形成的环状沟进行连通，在轴38b旋转时也能保持其连通状态。
在于脚部30b，对应于脚部30a的旋转轴32的旋转轴39，为了收容轴承36，由轴部件39a和凸缘部件39b的2个部件而构成。并且，此旋转轴39(轴部件39a及凸缘部件3%)，配设为使得其旋转轴线与脚部30a的旋转轴32的旋转轴线(二A轴)一致。
旋转轴39的轴部件39a，配置在分配器38a的贯通孔38a4内，对于分配器38a，通过轴承36而旋转自如地支撑。因此，轴部件39a和分配器38a成为，关于A轴同心配设的状态。
而且，凸缘部件3%，在脚部30a侧具有与脚部30a的旋转轴32的端面32b平行的端面39bl，对于此端面39bl，通过向圆周方向配设的多个螺丝部件15而固定主轴单元20。因此，此旋转轴39，作为为了支撑脚部30b的主轴单元20的从动支撑轴而起作用。另外，旋转轴39，在于凸缘部件39b，固定于旋转接头38的轴38b，与轴38b—体旋转。因此，旋转接头38的轴38b也相当于从动支撑轴的一部分。
用于保持主轴单元20的旋转位置(角度位置)的夹紧机构34，主要由夹紧套筒34a而构成。夹紧套筒34a，由成为压力室的环状沟34al形成的圆筒部34a2和、在此圆筒部34a2的脚部30a侧的端部使得向半径方向扩大而形成的凸缘部34a3而构成。圆筒部34a2，在容许其旋转的状态下，围绕与旋转轴39 一体旋转的旋转接头38的轴38b。
在夹紧套筒34a的圆筒部34a2和壳体31b的之间，介设有环状的受压部 件34b。更详细地，在壳体31b的贯通孔31bl内嵌固定有受压部件34b，而 且，在此受压部件34b的内周面内嵌固定有夹紧套筒34的圆筒部34a2。并 且，通过在凸缘部34a3螺合插入的螺丝部件，夹紧套筒34固定在壳体31b， 而且，对于凸缘部34a3固定受压部件34b。
并且，在夹紧套筒34a的圆筒部34a2，形成有在受压部件34b侧开口的环 状沟34al，由该环状沟34al和受压部件34b的内周面而形成压力室。还有， 在该压力室，连通在受压部件34b所形成的流体流路34bl。此流体流路 34bl，通过在夹紧套筒34a的凸缘部34a3所形成的流体流路34a4，连通于在 壳体31b所形成的流体流路31b2。
而且，在该夹紧机构34，通过这些流体流路向压力室供给压力流体(例 如，压油)，对应于夹紧套筒34a的圆筒部34a2的环状沟34al的薄肉部变形 到縮径方向。其结果，对于轴38b向縮径方向缔紧力而起作用，轴38b及组装 于此的旋转轴39的旋转成为被阻止的状态(夹紧状态)。并且，通过停止向压 力室供给的压力流体，而消除圆筒部34a2的薄肉部的变形状态，对于轴38a 的缔紧力消失而解除夹紧状态。
还有，在图示例，在脚部30b内设置为，为了检测旋转轴39的旋转角度 (二主轴单元20的角度位置)的旋转检测器41及为了限制主轴单元20的旋转范 围的角度检测器42。
旋转检测器41，由在旋转接头38的分配器38a的贯通孔38a4内，安装于 从贯通孔38a4的内周面向半径方向突出的圆盘状的支撑部的规定位置的一对 检测头41a、 41a和；在检测器头41a、 41a内侧相对配置而安装于旋转轴39 的轴部件39a的检测环41b而构成。由该旋转检测器41的主轴单元20的角度 位置的检测信号，发送到装载有本发明的加工用头10的机床的控制装置(未图 示)，而使用于主轴单元20的旋转控制(数值控制)。
并且，角度检测器42，例如为限位开关，安装于在分配器38a的贯通孔 38a4内设置的支撑板上，使得在旋转轴39的端部被安装的圆盘状的部件43的
10周面相对而设置。在该部件43的周面，形成有对应于容许角度范围的牵转 具，在相对于此牵转具的状态下，限位开关42处于不作动的状态。因此，通
过控制的异常等，主轴单元20旋转容许角度以上时，其通过限位开关42而检 测，其检测信号，例如，作为非常停止信号发送到机床的控制装置。 以下，对于图示的加工用头10的第2支撑头50，进行详细说明。 如上述，在于本实施例的加工用头10，除上述说明的第l支撑头30外， 具备支撑此第1支撑头30的第2支撑头50。并且，第1支撑头30，通过第2 支撑头50而支撑在机床的主轴头等。为了使第1支撑头30以铅直方向的轴线 (与机床的Z轴平行的轴线/以下，称为「C轴」)为中心旋转驱动而设置此第2 支撑头50(图3)。
第2支撑头50，以具有向C轴方向贯通的贯通孔51a的壳体51为主体， 具备在贯通孔51a内配设轴部52a的旋转轴52。而且，通过此旋转轴52对第 2支撑头50组装第1支撑头30。并且，通过在壳体51被安装的环状的支撑体 51a，而在机床的主轴头等安装第2支撑头50。
第2支撑头50，在壳体51的贯通孔51a内具备DD电机，为了将旋转轴 52旋转驱动；夹紧套筒54，为了保持旋转轴52的旋转位置；及旋转接头55， 为了将流体供给到第1支撑头30。
DD电机53由通过定子套筒53c而固定在壳体51的定子53a和；与定子 53a的内周面相对配置，固定在旋转轴52的转子53b而构成。而且，为了驱动 DD电机53的励磁电流的供给，由通过连接器17a而连接在DD电机53的电缆 17而进行。
旋转轴52包含可旋转地设置于壳体51的贯通孔51a内的轴部件52a 和；安装于轴部件52a的第1支撑头30侧的端部而向半径方向(与C轴直交的 方向)扩大的凸缘部件52b。并且，在旋转轴52，形成有旋转接头55被插通的 贯通孔52c。
另外，在图示例，在旋转轴52的轴部件52a和凸缘部件52b之间形成有 轴承壳体52d。而且，在该轴承壳体52d和壳体51之间介设轴承56,由该轴 承56，旋转轴52对壳体51成为旋转自如地支撑的状态。顺便，在图示例的轴承56，为复合滚的摆动轴承的一个的3列圆筒滚轴承(3列滚子轴承/轴向，径向
滚筒轴承)，可能会受到轴向方向及径向方向的大荷重。
在轴部件52a的外周面，外嵌固定有DD电机53的转子53b，伴随转子 53b的旋转而以C轴为中心旋转驱动轴部件52a。并且，凸缘部件52b，由向圆 周方向配设的多个螺丝部件52e而组装在轴部件52a，与轴部件52a —体旋 转。还有，在凸缘部件52b，向圆周方向螺合插入多个螺丝部件19，由该螺丝 部件19，第l支撑头30的支撑部30c组装于凸缘部件52b。因此，通过旋转 轴52由DD电机53而旋转驱动，从而，第1支撑头30与旋转轴52 —起旋 转。
旋转接头55，为与第1支撑头30的旋转接头37、 38同样的旋转接头，由 固定于壳体51的分配器55a和、在分配器55a所形成的贯通孔55al内可旋转 地嵌装的轴55b而构成。
分配器55a由在旋转轴52的贯通孔52c内配置的圆筒部55a2和、在圆筒 部55a2的相反侧的第1支撑头30侧的端部向半径方向扩大的方式形成的凸缘 部55a3而成，在于其凸缘部55a3，由向圆周方向配设的多个螺丝部件而组装 在壳体51。
而且，在轴55b，在第1支撑头30侧的端部，组装圆盘状的凸缘部件 57，轴55b，通过此凸缘部件57组装在旋转轴52的凸缘部件52b。因此，伴 随旋转轴52的旋转，轴55b也一起旋转。另外，凸缘部件57，成为嵌入于在 第1支撑头30的支撑部30c所形成的圆形的凹部30cl的形状，通过此凸缘部 件57和支撑部30c的凹部30cl，进行组装第1支撑头30和第2支撑头50时 的定位。
在分配器55a，向圆周方向偏移位置形成多个为了从外部引进流体的流体 流路55a4。另一方面，在轴55b，也向圆周方向偏移位置形成对应于分配器 55a的各流体流路55a4的多个流体流路55bi。
并且，与各流体流路55a4对应的各流体流路55bl被构成为，通过在分配 器55a和轴55b的嵌合周面形成的环状沟而连通，在轴55b旋转时，也保持其 连通状态。并且，在轴55b形成的多个流体流路55bl，分别连通于在第l支撑
12头30的旋转接头37或38的分配器37a、 38a所形成的对应的流体流路37a3 或38a3。因此，从外部供给到旋转接头55的分配器55a的流体，通过轴55b 供给到第1支撑头30的旋转接头37、 38。
在固定于壳体51的分配器55a和旋转轴52的轴部件52a之间，设置有为 了保持旋转轴52的旋转位置的夹紧套筒54。此夹紧套筒54，在其凸缘部 54a，由多个螺丝部件而组装在分配器55a的同时，设置成容许与旋转轴52的 相对旋转。而且，在夹紧套筒54的圆筒部54b，形成有在分配器55a的圆筒部 55a2侧开口的环状沟54c，由该环状沟54c和分配器55a的圆筒部55a2的外 周面而形成压力室。
并且，对于此压力室，通过在分配器55a形成的流体流路54d而供给压力 流体，对应于圆筒部54b的环状沟54c的薄肉部向扩径方向变形。其结果，对 于旋转轴52施加扩径方向的缔紧力，旋转轴52的旋转成为被阻止的状态(夹 紧状态)。
而且，在图示例，在旋转接头55的上端部，设置有为了检测旋转轴52的 旋转量，即，第1支撑头30的旋转量的旋转检测器44。此旋转检测器44由在 固定于壳体51的分配器55a上的规定位置配置的一对检测器头44a、 44a和； 与此检测头44a、 44a的内侧相对配置，安装在与旋转轴52—起旋转的轴55b 的检测环44b而成。此旋转检测器44的检测信号，与在第1支撑头30的旋转 检测器41同样地发送到机床的控制装置，并用于第1支撑头30的旋转控制。
在由以上构成而成的加工用头10，为了支撑主轴单元20的第1支撑头 30，在一对脚部30a、 30b的各支撑轴夹入主轴单元20的状态，相对不能旋转 地固定支撑在两支撑轴。并且，通过由DD电机33而旋转驱动脚部30a侧的驱 动支撑轴，以支撑轴的旋转轴线(二与主轴21的旋转轴线直交的轴线/A轴)为中 心朝向希望的角度位置旋转驱动主轴单元20。
DD电机33的驱动，按照根据提前设定的程序的数值控制而进行，由转子 33a的旋转控制，通过驱动支撑轴而控制主轴单元20的角度位置。因此，在图 示例，设在脚部30a内的DD电机33及连结在DD电机33的驱动支撑轴(旋转 轴32+轴37b)作为为了主轴单元20的转位机构起作用。另外，为了驱动DD电 机33的励磁电流，由通过连接器16a连接在DD电机33的电缆16而供给。并且，在根据本发明的上述第1支撑头30，将旋转自如地支撑为了主轴单
元20的脚部30a侧的支撑轴(驱动支撑轴)的轴承35形成为，在于A轴方向的 DD电机33的存在范围内，配设在DD电机33的半径方向内侧的构成，且为了 对于配设在设置DD电机33的脚部30a侧而旋转驱动的主轴单元20，供给流体 的旋转接头37形成为，配设在DD电机33的半径方向内侧的构成，轴承35及 旋转接头37成为在DD电机33的半径方向内侧的空间被收容的状态，不会放 大脚部30a的A轴方向的尺寸。
而且，对于脚部30b，其A轴方向的尺寸是，根据支撑轴(从动支撑轴)的 长度(A轴方向的尺寸)而决定的，其支撑轴的长度，鉴于加工时施加负荷的平 衡，与脚部30a的支撑轴长度更接近为理想。因此，脚部30b的A轴方向的尺 寸，决定于脚部30a，通过将脚部30a的A轴方向的尺寸更縮小，而脚部30b 的A轴方向的尺寸也能够更縮小。其结果，第1支撑头30， A轴方向的尺寸整 体縮小，而能够谋求加工用头10的紧凑化。
并且，如本实施例的支撑头，通过形成为轴承35配设于内转子型DD电机 33的转子33a的半径方向内侧，gp， DD电机33的半径方向内侧的构成，可以 采用更小径的轴承。轴承，直径越大越导致振动精度降低的现象，而成为加工 精度降低的要因，但是，根据该本实施例的构成，不发生伴随这种轴承的大径 化的加工精度的降低的问题。
另外，在以上说明的加工用头10的第1支撑头30，构成为将在脚部30a 的支撑轴和壳体31a的圆筒部31al之间配置轴承35，在旋转接头37的轴37b 和壳体31a的圆筒部31al之间设置轴承35，但是代替于此，也可以在旋转轴 32的圆筒部32a和壳体31a的圆筒部31al之间设置轴承35 (图4A)。
而且，在上述第1支撑头30，构成为在最A轴侧配置旋转接头37，在旋 转接头37(轴37b)的外周面外嵌固定轴承35，但是代替于此，也可以作为在轴 承35的外周面侧设置旋转接头37的构成(图4B)。
艮口，在上述第1支撑头30，支撑轴(旋转接头37的轴37b+旋转轴39)具有， DD电机33的转子33a被外嵌固定的大径部和；在该大径部的半径方向内侧被 轴承35旋转自如地支撑的轴部，上述大径部由旋转轴32的圆筒部32a而形 成，轴部以旋转接头37的轴37b所形成。但是代替于此，将上述大径部以旋
14转接头37的轴37b形成，在其外周面外嵌固定DD电机33的转子33a也可 以。
如此，在本发明，旋转接头的配置只要在DD电机的半径方向内侧，不限 定于如上述实施例的驱动支撑轴的半径方向内侧，围绕上述轴承的外周面等也 可以。
并且，在上述第1支撑头30，作为为了将驱动支撑轴旋转驱动的驱动电 机，采用了使得转子33a与定子33b的内周面相对而配设的内转子型的DD电 机33，但是，在本发明所使用的驱动电机不限定于此，如图5A所示，作为使 得转子33a与定子33b的外周面相对而配置的外转子型的驱动电机(DD电机 33')也可以。
还有，在上述，说明了关于在于第1支撑头30的轴承35，配设于DD电机 33(33，)的半径方向内侧的构成，但是，在本发明的轴承的构成不限定于此， 如图5B所示，轴承35，比DD电机33'还更大径，在围绕DD电机33，的外周 面的旋转轴32的圆筒部32a的外周面被外嵌固定也可以。
以下，根据图6说明本发明的其他实施方式。
在上述的实施例，对在适用本发明的加工用头的支撑头(第1支撑头30)， 支撑主轴单元20的一对脚部中的只有一方的脚部具备为了旋转驱动主轴单元 20的转位机构(DD电机)，但是代替于此，如图6所示，对于在两脚部具备转 位机构(DD电机)的支撑头的两转位机构也可以适用本发明。
而且，在图6所示的例，与图l等的实施例不同，将由DD电机而旋转驱 动的支撑轴旋转自如地支撑的轴承，介设在构成旋转接头的分配器和轴之间。 即，旋转接头与在上述轴承的半径方向内侧配设的上述实施例不同，成为上述 轴承配设于半径方向的旋转接头的存在范围内的构成。
如上述，在图6所示的支撑头60，分别对于支撑主轴单元20的一对脚部 60a、 60b，设置有包含DD电机63的转位机构。另外，在图示例，脚部60a和 60b的内部结构几乎相同。因此，在以下，只对脚部60a进行说明，对于脚部 60b，省略其说明及附图的符号。
脚部60a由，以形成有向A轴方向贯通的贯通孔61a的壳体61为主体而 成，在其贯通孔61a内组装有DD电机63、支撑主轴单元20的支撑轴；为了
15将支撑轴旋转自如地支撑的轴承65;及旋转接头67等。并且，在脚部60a， 设置有与上述实施例同样的旋转检测器68 (旋转检测器68只对脚部60a侧)。
在图示例，旋转接头67的分配器，由2个部件67a(第l分配器)及 67b(第2分配器)而构成。而且，第2分配器67b其凸缘部67b2组装在第l分 配器67a，第l分配器67a通过在其凸缘部67a2组装有壳体61，而第1、 2分 配器67a、 67b对壳体61成为固定状态。
并且，旋转接头67的轴67c，由在第l分配器67a的圆筒部67al和第2 分配器67b的圆筒部67bl之间可旋转地嵌装的大径部67cl和、外嵌固定有轴 承65的轴部67c2而构成。
而且，在该旋转接头67，分别形成于第l、第2分配器67a、 67b的多个 流体流路67a3、 67b3和；在对应于各流体流路67a3、 67b3形成在轴67c的多 个流体流路67c3，通过在第l、第2分配器67a、 67b的各圆筒部67al及67bl 和轴67c的大径部67cl的嵌合周面形成的环状沟而连通。
在轴67c的轴部67c2，组装有在脚部60b侧，对于壳体61可旋转地设置 的旋转轴62。此旋转轴62，具有围绕旋转接头67的第l分配器67a的圆筒部 67al的圆筒部62a。并且，在旋转轴62形成有，分别与形成在旋转接头67的 轴67c的各流体流路67c3连通的多个流体流路62c，各流体流路67c3，通过 此流体流路62c而与主轴单元20的端口 24连通。
如图示，在固定于壳体61的旋转接头67的第1分配器67a的圆筒部67al 和轴67c的轴部67c2之间，介设轴承65。而且，由该轴承65，轴67c对于壳 体61成为旋转自如地支撑的状态。并且，旋转轴62，组装于轴67c的同时， 在其脚部60b侧的端面62b安装有主轴单元20。因此，旋转接头67的轴67c 及旋转轴62旋转自如地被设置且相当于支撑主轴单元20的支撑轴。
DD电机63由通过定子套筒63c而固定在壳体61的定子63a和；与定子 63a的内周面相对配置，在旋转轴62的圆筒部62a的外周面被外嵌固定的转子 63b而构成，是内转子型的DD电机。
如此，在图示的支撑头60，内转子型DD电机63由其转子63b，而在围绕 第1分配器67a的圆筒部67al的旋转轴62的圆筒部62a被外嵌固定，另一方 面，为了将上述支撑轴(旋转接头67的轴67c+旋转轴62)旋转自如地支撑的轴承65，介设在第1分配器67a的圆筒部67al和比该圆筒部67al更位于半径方 向内侧的轴67c的轴部67c2之间。而且，其轴承65的A轴方向的配置，如图 示，成为A轴方向的DD电机63的存在范围内。
艮P，在于本实施例也构成为，为了旋转自如地支撑由DD电机63而旋转驱 动的支撑轴的轴承65，在关于A轴方向的DD电机63的存在范围内，配设在 DD电机63的半径方向的内侧，且旋转接头67配设在DD电机63的半径方向内 侧。因此，根据本实施例，也能得到与上述图l等的实施例同样的效果。尤 其，如本实施例的支撑头60，在一对脚部60a、 60b分别设置包含DD电机33 的转位机构时，因为A轴方向的尺寸比由图1等的实施例的支撑头变成更大， 所以，本发明，在这种支撑头时更加有效。
另外，本发明不限定于上述任一实施方式，在不脱离本发明的权利要求的 范围内，可以进行各种变更。
1权利要求
1.一种机床用的加工用头，具备包含安装工具的主轴的主轴单元和；为支撑该主轴单元的支撑头，包含以至少与上述主轴的旋转轴线直交的轴线为中心使上述主轴单元旋转，而转位其角度位置的转位机构的支撑头，其中，上述转位机构，具备固定于上述主轴单元的同时，通过轴承在上述支撑头的壳体内旋转自如地支撑的支撑轴；由在上述支撑头的壳体内被同轴配置在上述支撑轴周围，并围绕上述支撑轴的电机转子及电机定子而成的驱动电机；与上述轴承及上述驱动电机被同轴配置的旋转接头，上述轴承，配置在上述支撑轴的轴线方向的上述驱动电机存在的范围内，上述旋转接头，配置在上述驱动电机的半径方向内侧。
2. 根据权利要求1所述的机床用的加工用头，其中， 上述轴承配置在上述驱动电机的上述电机转子的半径方向内侧。
3. 根据权利要求2所述的机床用的加工用头，其中，上述旋转接头配置在上述轴承的半径方向内侧。
全文摘要
本发明提供一种具备转位机构的机床用的加工用头，不必大型化其加工用头本身，而能得到高加工精度的构成。在于机床用的加工用头，具备包含安装工具的主轴的主轴单元和；包含以与主轴的旋转轴线直交的轴线为中心使主轴单元旋转，而转位其角度位置的转位机构的支撑头，上述转位机构，具备通过轴承在支撑头的壳体内旋转自如地支撑的支撑轴；由被同轴配置在支撑轴周围并围绕支撑轴的电机转子及电机定子而成的驱动电机；与上述轴承及驱动电机被同轴配置的旋转接头，上述轴承，配置在支撑轴的轴线方向的驱动电机的存在范围内，上述旋转接头，配置在驱动电机的半径方向内侧。
文档编号B23Q1/70GK101516569SQ20078003132
公开日2009年8月26日 申请日期2007年8月13日 优先权日2006年8月23日
发明者辰田好教 申请人:津田驹工业株式会社