CN101588893B - 工作机械用分度装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工作机械用分度装置，在该工作机械用分度装置中，提供不招致装置大型化或加工精度降低等、藉由高支撑刚性支撑回转轴的构造。在具备具有贯通孔的壳体、回转驱动对象构件在一端被固定且在上述壳体的贯通孔内藉由轴承自由回转地被支撑的回转轴、以及使该回转轴回转驱动且转位其角度位置用的驱动马达的工作机械用分度装置中，使上述轴承作为可支承轴向方向以及径向方向的荷重的复列形式的滚子轴承，上述回转轴系藉由在其回转轴线方向分离而被配置的两个以上的上述轴承被支撑作为特征。

Description

工作机械用分度装置
技术领域
本发明涉及关于在工作机械被利用的分度装置，详而言之，有关于具备具有贯通孔的壳体、回转驱动对象物在一端被固定且在上述壳体的贯通孔内藉由轴承自由回转地被支撑的回转轴、以及使该回转轴回转驱动且转位其角度位置用的驱动马达的分度装置。
背景技术
作为上述般的分度装置，例如，在专利文献1或专利文献2被记载的对象系为熟知的。
在专利文献1记载的装置系为在作为工作机械的同时五轴控制加工机被利用的对象，作为将回转驱动工具主轴的头(在本发明为回转驱动对象构件)支撑的头支撑部而被构成。此头支撑部系具有在本体(壳体)内自由回转地被支撑而被回转驱动的驱动轴(回转轴)，在其一端，上述头被安装。又，藉由数值控制，使上述驱动轴，只配合对应设定的角度回转，转位上述头的角度位置(回转位置)。
又，在专利文献2记载的装置系为在工作机械被利用的回转转位桌，具有在壳体内自由回转地被支撑的转子(回转轴)，在此转子的端部，转位桌(在本发明为回转驱动对象构件)被安装。又，藉由数值控制，使上述转子，只配合对应设定的角度回转，转位上述转位桌的角度位置。
又，在上述专利文献1及2记载的分度装置，支撑回转驱动对象构件的回转轴系对于壳体，藉由一个交叉滚子轴承自由回转地被支撑。因此，此交叉滚子轴承系为可承受轴向方向以及径向方向的荷重。
在支撑上述般的回转驱动对象物的回转轴，在工件的加工时等，由于大的负荷施加在回转轴，为了得到高加工精度，高支撑刚性被要求。然而，如上述习知技术般，在将回转轴藉由单一轴承(交叉滚子轴承)支撑的构成，在欲得到高支撑刚性的情形，必须采用较大的直径的轴承。又，作为此结果，装置在轴承的径方向大型化。又，轴承系由于直径越大、容许回转速度越低，伴随着为了提高支撑刚性的轴承的大径化，回转速度系以较低的速度被限制，根据所希望的回转速度的装置的驱动变成无法进行。又，轴承系由于直径越大、震动精度降低，伴随着轴承的大径化，加工精度降低。
[专利文献1]日本特开平2-116137号公报
[专利文献2]日本实公平8-10504号公报
发明内容
因此，本发明的课题系在工作机械用分度装置中，提供不招致装置大型化或加工精度降低等、藉由高支撑刚性支撑回转轴的构造。
基于上述课题，本发明系以上述分度装置作为前提，使自由回转地支撑回转轴用的轴承作为可支承轴向方向以及径向方向的荷重的复列形式的滚子轴承，上述回转轴系藉由在其回转轴线方向分离而被配置的两个以上的上述轴承被支撑作为特征。
又，在本发明，使上述轴承作为复合滚子形式的旋转轴承的一个的三列圆筒滚子轴承(三列滚子轴承/轴向径向滚子轴承)也可。
根据如上述般的本发明的分度装置，采用可承受比习知中被使用的交叉滚子轴承更高的轴向方向及径向方向的荷重的复列形式的滚子轴承，且，由于使用两个以上此复列形式的滚子轴承而支撑回转轴的构成，不会使轴承大径化，可得到非常高的支撑刚性。
附图说明
第1图系表示根据本发明的分度装置的一实施例的正面剖面图；
第2图系表示包含根据本发明的分度装置的加工用头的正面剖面图；
第3图系表示在本发明被采用的轴承的一实施例的正面剖面图；以及
第4图系表示本发明的加工用头被适用的工作机械的一例的立体图。
附图标号说明
1～工作机械；        10～加工用头；
19～电缆；           19a～连接器；
20～主轴单元；       21～主轴；
30～第一支撑头；      30a、30b～脚部；
30c～基部；           31a、31b～壳体；
32、39～回转轴；      33～DD马达(驱动马达)；
33a～转子；           33b～定子；
34～夹持机构；        34a～夹持套筒；
35、36～轴承；        37、38～转动接头；
37a、38a～分配器；    37b、38b～轴；
41、44～回转检测器；  50～第二支撑头(分度装置)；
51～壳体；            51a、52c、55a1～贯通孔；
52～回转轴；          52a～轴构件；
52b～凸缘构件；       53～DD马达；
53a～定子；           53b～转子；
53c～定子套筒；       54～夹持套筒；
54a、55a3～凸缘部；   54b、55a2～圆筒部；
54c～环状沟；         54d、55a4、55b1～流体流路；
55～旋转接头；        55a～分配器；
55b～轴；             57～凸缘构件；
61～内轮；            60～三列圆筒滚子轴承；
63～外轮；            62、64、66～圆筒滚子。
具体实施方式
以下基于图示详述本发明的实施例。
在第1～3图所示的系为本发明的一实施例，在以下为在作为五轴加工机或多面加工机等的复合加工机(工作机械)的一个的门型工作机械(加工中心)被搭载的加工用头，支撑工具被安装的spindle(主轴)的加工用头作为例子，说明本发明的分度装置。
在第4图所示的系为搭载本发明适用的加工用头10的门型工作机械1。此种门型工作机械1系包括：在床4上附设的左右的柱2、2；在柱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轴方向移动的冲柱(ram)8；在床4上朝前后方向(X轴方向)移动的工作台5。而且，在冲柱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。
上述门型工作机械1，在加工工件时，通过根据预先设定的程序的数值控制，使上述工作台5、横轨6、床鞍7及冲柱8移动的同时，加工用头10进行主轴单元20的角度位置(旋转位置)的转位。由此，在上述工作机械，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。
图示的本实施例中的加工用头10系包含，具有安装工具的主轴21的主轴单元20、支撑主轴单元20的第一支撑头30、支撑第一支撑头30的第二支撑头50(第2图)。又，在本实施例中，上述第一支撑头30(第一支撑头30的基部30c)系相当于在本发明中的回转驱动对象构件，第二支撑头50系相当于在本发明中的分度装置。
上述主轴单元20系为驱动马达内装型的主轴头，使在其壳体内被旋转自如地支撑的主轴21藉由被内装的驱动马达高速旋转驱动。
又，第一支撑头30是用于，支撑上述主轴单元20的同时，以与上述主轴21的旋转轴线正交的轴线(以下，称为「A轴」)为中心旋转主轴单元20以转位其角度位置。
此第一支撑头30构成为，对于基部30c安装的一对脚部30a、30b的叉子形状，在此脚部30a、30b之间支撑上述的主轴单元20。而且，上述主轴单元20系藉由在脚部30a、30b的各个内部旋转自如地支撑的一对支撑轴被支撑。
又，图示的第一支撑头30系作为将主轴单元20旋转驱动的转位机构的驱动源，其马达定子以及马达转子系被配置在壳体内，采用马达转子系被连结在支撑主轴单元的支撑轴的直接驱动型的驱动马达(以下称为「DD马达」)。又，在图示的例子中，此DD马达33系为仅设置在一对脚部30a、30b中的一方的脚部30a内。
其次，对于本发明适用的图示的加工用头10的第二支撑头50，以下进行详细说明。
此第二支撑头50藉由框架等被安装在上述工作机械1，且支撑上述第一支撑头30。亦即，加工工件用的工具被安装的主轴单元20系经由第一支撑头30在第二支撑头50被支撑，藉由此第二支撑头50，在工作机械被支撑。又，第二支撑头50系为了使第一支撑头30以铅直方向的轴线(与工作机械的Z轴平行的轴线，以下，称为「C轴」)作为中心旋转，转位其角度位置(第2图)。
如第1图所示般，第二支撑头50系以具有在C轴方向贯通的贯通孔51a的壳体51为主体，具备轴构件52a在贯通孔51a内被配设、上述第一支撑头30被安装的旋转轴52。而且，在本实施例，作为将此旋转轴52对于壳体51旋转自如地支撑的轴承，采用三列圆筒滚子轴承60，藉由两个三列圆筒滚子轴承60、60，成为支撑旋转轴52的构成。
又，第二支撑头50系在壳体5 1的贯通孔51a内具备：DD马达53，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；以及旋转接头55，为了将流体供给到第一支撑头30。
DD马达53系由：经由定子套筒53c而被固定在壳体51的定子53a；以及与定子53a的内周面相对配置，被固定在旋转轴52的转子53b所构成。而且，用以驱动DD马达53的激磁电流的供给系，藉由经由连接器19a而被连接在DD马达53的电缆19而被进行。
旋转轴52系包含：轴构件52a，在壳体51的贯通孔51a内，藉由上述三列圆筒滚子轴承60自由旋转地被支撑；以及凸缘构件52b，安装于轴构件52a的第一支撑头30侧的端部而向半径方向(与C轴正交的方向)扩大。并且，在旋转轴52，形成有旋转接头55***通的贯通孔52c。
在轴构件52a的外周面，外嵌固定有DD马达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构件52a。并且，凸缘构件52b系藉由在圆周方向被配设的多个螺丝构件而被安装在轴构件52a，与轴构件52a一体地构成。还有，在凸缘构件52b，在圆周方向螺合***多个螺丝构件，藉由此螺丝构件，第一支撑头30的基部30c系被安装于凸缘构件52b。因此，藉由旋转轴52系由DD马达53被旋转驱动，从而，第一支撑头30系与旋转轴52一起在C轴***旋转。
旋转接头55系为与第一支撑头30的旋转接头37、38同样的旋转接头，由被固定于壳体51的分配器55a、以及以可旋转地被嵌装在分配器55a所形成的贯通孔55a1、且对于C轴和分配器55a同心地被配设的轴55b所构成。
分配器55a系由在旋转轴52的贯通孔52c内被配置的圆筒部55a2、以及在圆筒部55a2的第一支撑头30相反侧的端部在半径方向扩大的方式形成的凸缘部55a3所构成，在此凸缘部55a3中，藉由在圆周方向配设的多个螺丝构件而安装在壳体51。
而且，轴55b系，在其第一支撑头30侧的端部，圆盘状的凸缘构件57系被安装，经由此凸缘构件57而对于旋转轴52的凸缘构件52b被安装。因此，伴随旋转轴52的旋转，轴55b也一起旋转。另外，凸缘构件57系成为嵌入于在第一支撑头30的基部30c所形成的圆形的凹部30c1的形状，藉由此凸缘构件57和基部30c的凹部30c1，进行对于第二支撑头50的第一支撑头30的定位。
在分配器55a的圆筒部55a2，在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，也在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55b1。并且，各流体流路55a4与对应其的各流体流路55b1系被构成为，经由在分配器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55b1，系分别连通于在第一支撑头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37a1或38a1。因此，从外部供给到旋转接头55的分配器55a的流体系，经由轴55b被供给到第一支撑头30的旋转接头37、38。
在被固定于壳体51的分配器55a和旋转轴52的轴构件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系在其凸缘部54a，藉由配设于圆周方向的多个螺丝构件而安装在分配器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，藉由此环状沟54c和分配器55a的圆筒部55a2的外周面而形成的空间系成为压力室。
并且，对于此压力室，藉由经由在分配器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的薄肉部系在扩径方向变形。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，亦即，第一支撑头30的角度位置的旋转检测器44。又，此旋转检测器44的检测信号系，与在第一支撑头30的旋转检测器41同样地被发送到工作机械的控制装置，并用于第一支撑头30的旋转控制。
支撑使旋转轴52对于壳体51旋转自如的轴承系，如上述般，为作为复合滚子形式的旋转轴承的一个的三列圆筒轴承(三列滚子轴承/轴向径向滚子轴承)60，在本实施例中，此三列圆筒滚子轴承60系在旋转轴52的旋转轴线方向(C轴方向)分离而被两个配置。
此三列圆筒滚子轴承60系它本身为熟知的对象，详细说明的话，基本上藉由内轮61、外轮63、以及在内轮61和外轮63相互面对的周面之间被配置的复数的圆筒滚子62、64、66构成。
内轮61系以上下一对的内轮分割体61A、61B被分割，两内轮分割体61A、61B系对于形成在旋转轴52的轴构件52a的安装面52a1，藉由螺栓69被栓紧而被一体地栓合。又，内轮61系在其外周面，对于外轮63的轴方向的两侧面分别相对的一对颚部61a、61b被设置。又，在外轮63和两侧的颚部61a、61b之间，藉由保持构件(未图示)被保持的轴向荷重负担用的圆筒滚子62、64被安装。又，在外轮63和内轮61的外周面之间，藉由保持构件(未图示)被保持的径向荷重负担用的圆筒滚子66被安装。
如上述，在本发明适用的第二支撑头50，作为使回转轴52在壳体51内旋转自如地支撑用的轴承，关于轴向方向以及径向方向的荷重，采用可承受比同径的交叉滚子轴承高的荷重的三列滚子轴承60，且将此三列圆筒滚子轴承60朝C轴方向分离而两个配设，作为藉由此两个的三列圆筒滚子轴承60支撑旋转轴52的构成。藉此，为了支撑第一支撑头30，转位其角度位置，使被旋转驱动的旋转轴52的支撑可以高支撑刚性的对象下进行。因此，不见得要采用大径的轴承而得到高支撑刚性的构成，不会招致装置的大型化或加工精度的降低等。
又，在图示的例子中，作为支撑旋转轴52的轴承，虽然采用三列圆筒滚子轴承，但代替此对象，也可采用复列圆锥滚子轴承。亦即，在本发明中的复列形式的滚子轴承系不限定在上述实施例的三列圆筒滚子轴承，复列圆锥滚子轴承也可。又，可支承轴向方向及径向方向的荷重的其它滚子轴承也可。又，上述轴承的数目系不限于上述实施例般的两个的情形，空间上在三个以上也可。
又，本发明适用的分度装置系不限于上述实施例的对象，例如，使工件被载置的圆桌旋转驱动而转位其角度位置的旋转桌装置也可。又，分度装置为旋转桌装置的情形，上述圆桌成为本发明的旋转驱动对象构件。
另外，本发明不限于上述任一实施方式，在不脱离本发明的申请专利范围的范围内，可以进行各种变更。

Claims (2)

1.一种工作机械用分度装置，包括：具有贯通孔的壳体、回转驱动对象构件在一端被固定且在上述壳体的贯通孔内藉由轴承自由回转地被支撑的回转轴、以及使该回转轴回转驱动且转位其角度位置用的驱动马达，其中，
使上述轴承作为可支承轴向方向以及径向方向的荷重的复列形式的滚子轴承，
上述回转轴系藉由在其回转轴线方向分离而被配置的两个以上的上述轴承被支撑。
2.如权利要求1所述的工作机械用分度装置，其中，
上述轴承系为三列圆筒滚子轴承。
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