JP5026891B2 - Machining head for machine tools - Google Patents

Description

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）で使用される加工用ヘッドに関する。 The present invention relates to a machining head for a machine tool. More specifically, the present invention relates to a machining head used in a complex machining machine (machine tool) such as a 5-axis machine (a machine capable of simultaneous 5-axis control) or a multi-face machine. Regarding the head.

図４は、上記の複合加工機の一例として、門型工作機械（マシニングセンタ）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。 FIG. 4 shows a portal machine tool (machining center) 1 as an example of the combined machining machine. This type of portal machine tool 1 includes left and right columns 2, 2 attached on a bed 4, a cross rail 6 that moves in the vertical direction (Z-axis direction) on the columns 2, 2, Includes a saddle 7 that moves horizontally in the left-right direction (Y-axis direction), a ram 8 that moves on the saddle 7 in the Z-axis direction, and a table 5 that moves on the bed 4 in the front-rear direction (X-axis direction). . Further, a machining head 10 including a spindle unit 20 having a spindle to which a tool is attached is attached to the ram 8.

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（回転位置）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工を行うことができ、複雑な形状のワークの切削加工等を可能としている。 The portal machine tool 1 moves the table 5, the cross rail 6, the saddle 7 and the ram 8 by numerical control based on a preset program when machining a workpiece, and the machining head 10 is a spindle unit. Indexing 20 angular positions (rotational positions). Thereby, in the said machine tool, it can process by contacting a tool with the optimal angle with respect to each process surface of a workpiece | work, and the cutting of the workpiece | work of a complicated shape etc. is enabled.

そのため、上記加工用ヘッドは、スピンドルユニット２０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、ロータが、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、２）。 For this reason, the processing head includes an indexing mechanism for indexing the angular position of the spindle unit 20. As a driving means of the indexing mechanism, the motor stator and the motor rotor are arranged in the housing of the machining head 10, and the rotor is connected to a support shaft that supports the spindle unit (hereinafter referred to as a direct drive type driving motor). , "DD motor" is known (for example, Patent Documents 1 and 2).

なお、上記の加工用ヘッドでは、上記数値制御によってスピンドルユニット２０の角度割出しを行うために、スピンドルユニット２０の角度位置（支持軸の回転位相）を検出する必要がある。従って、加工用ヘッドは、そのための回転検出器（例えば、エンコーダ）を備えているのが一般的であり、この回転検出器が、加工用ヘッドのハウジング内で上記支持軸に付設されている。また、上記加工用ヘッドは、上記ＤＤモータ及び回転検出器に加え、角度割り出しされたスピンドルユニットの位置を保持するためのクランプ機構を必要な構成として備えており、さらには、スピンドルユニットに対し後述の加工用の流体を供給するためのロータリジョイントを備えているものがある。 In the above processing head, it is necessary to detect the angular position of the spindle unit 20 (the rotational phase of the support shaft) in order to index the spindle unit 20 by the numerical control. Accordingly, the machining head is generally provided with a rotation detector (for example, an encoder) for this purpose, and this rotation detector is attached to the support shaft in the housing of the machining head. In addition to the DD motor and the rotation detector, the processing head includes a clamp mechanism for holding the position of the spindle unit whose angle has been determined as a necessary configuration. Some of them are equipped with a rotary joint for supplying a machining fluid.

ところで、特許文献１に記載の加工用ヘッド（スピンドルヘッド）では、スピンドルユニット（ツールスピンドル）は、上記ＤＤモータによって回転駆動される単一の回転軸（第２ハーフヘッド）によって支持されている。すなわち、この特許文献１の加工用ヘッドでは、スピンドルユニットの支持構造は片持ち支持となっている。（なお、上記において括弧書された各部の名称は、その特許文献で使用されている対応する各部の名称であり、下記の特許文献２に関する記載についても同じである。） By the way, in the processing head (spindle head) described in Patent Document 1, the spindle unit (tool spindle) is supported by a single rotating shaft (second half head) that is rotationally driven by the DD motor. That is, in the processing head disclosed in Patent Document 1, the support structure of the spindle unit is cantilevered. (Note that the name of each part in parentheses above is the name of the corresponding part used in the patent document, and the same applies to the description relating to Patent Document 2 below.)

しかし、このような片持ちによる支持構造の場合、支持剛性が低いために振動が発生し易く、それによって加工精度が低下するといった問題が発生してしまう。そこで、このような片持ち支持構造に代えて、特許文献２に記載されているような支持構造を採用することが考えられる。 However, in the case of such a cantilevered support structure, since the support rigidity is low, vibrations are likely to occur, thereby causing a problem that processing accuracy is lowered. Therefore, it is conceivable to employ a support structure as described in Patent Document 2 instead of such a cantilever support structure.

この特許文献２に記載の加工用ヘッド（操作ヘッド）では、スピンドルユニット（ツールホルダ）を支持する支持ヘッド（第１の支持部）は、スピンドルユニットを挟んで対向配置された支持部（一対のアーム）を有しており、スピンドルユニットは、各支持部内で回転自在に支持されて互いに軸心を一致させて対向配置された一対の支持軸によって両側で支持されている。この構成によれば、上記した片持ち支持構造の加工用ヘッドに比べて支持剛性が高くなるため、上記のような振動の発生に伴う加工精度の低下の問題は発生することがない。 In the processing head (operation head) described in Patent Document 2, the support head (first support part) that supports the spindle unit (tool holder) is provided with a support part (a pair of support parts) that are arranged to face each other with the spindle unit interposed therebetween. The spindle unit is supported on both sides by a pair of support shafts that are rotatably supported in the respective support portions and are arranged to face each other with their axes aligned with each other. According to this configuration, since the support rigidity is higher than that of the processing head having the above-described cantilever support structure, the problem of the decrease in processing accuracy due to the occurrence of vibration as described above does not occur.

しかし、この特許文献２に記載の加工用ヘッドでは、加工用ヘッドが大型化し、それに伴って加工精度が低下する等の新たな問題が発生する。 However, in the processing head described in Patent Document 2, a new problem such as an increase in size of the processing head and a decrease in processing accuracy is caused.

すなわち、従来の加工用ヘッドでは、特許文献１に記載の加工用ヘッドもそうであるように、スピンドルユニットの支持軸に対応してＤＤモータが設けられるという構成が採用されており、特許文献２に記載の加工用ヘッドでも、各支持軸に対応させて両支持部のそれぞれにＤＤモータを設ける構成となっている。 That is, the conventional processing head employs a configuration in which a DD motor is provided corresponding to the support shaft of the spindle unit, as is the case with the processing head described in Patent Document 1. In the processing head described in (1), a DD motor is provided in each of the support portions in correspondence with the support shafts.

このような構成の場合、加工用ヘッドの上記支持部内には、上記ＤＤモータ及び上記支持軸を回転自在に支持するための軸受に加え、前述のような回転検出器、クランプ機構、ロータリジョイント、等を配置しなければならないため、設計上、必然的に各支持部の支持軸の軸線方向における寸法が大きくなってしまう。そして、その結果として、加工用ヘッド自体が大型化してしまう。 In such a configuration, in the support portion of the machining head, in addition to the bearing for rotatably supporting the DD motor and the support shaft, the rotation detector, the clamp mechanism, the rotary joint, Therefore, the dimensions in the axial direction of the support shaft of each support portion inevitably increase in design. As a result, the processing head itself becomes large.

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撓み、加工精度を低下させたりする原因となる。
特表２００４−５２０９４４号公報 特開２００３−０４８１３５号公報 When the machining head is enlarged, for example, in the case of the above portal machine tool, the machine tool itself must be enlarged in order to secure the moving area, or the work space on the machine tool may be limited. End up. In addition, the increase in weight due to the increase in size may cause the machining head to move smoothly and adversely affect workability, or the weight of the machining head may cause the cross beam to bend and reduce machining accuracy. Become.
JP-T-2004-520944 JP 2003-048135 A

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く、高い加工精度が得られる構成を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a machining head for a machine tool provided with an indexing mechanism that can obtain high machining accuracy without increasing the size of the machining head itself.

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ユニットと、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工用ヘッドを前提とする。 Based on the above problems, the present invention provides a spindle unit including a spindle to which a tool is attached and a support head that supports the spindle unit, the spindle unit being rotated about an axis perpendicular to the spindle rotation axis. A machining head for a machine tool provided with a support head including an indexing mechanism for indexing the angular position is assumed.

そして、本発明では、支持ヘッドが、上記のスピンドルの回転軸線と直交する軸線に軸心を一致させた状態で上記スピンドルユニットを挟んで対向配置された第１及び第２の支持軸をそれぞれに含む第１及び第２の支持部を有し、割出し機構が、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を含むと共に、第１及び第２の支持部のいずれか一方にのみ配置されている、ことを特徴とする。 In the present invention, the first and second support shafts that are opposed to each other with the spindle unit in between in a state where the support head is aligned with an axis perpendicular to the rotation axis of the spindle. The indexing mechanism includes a drive motor including a motor rotor and a motor stator that are coaxially arranged around the support shaft in the housing of the support head and surround the support shaft. It is arranged only on either one of the first and second support parts.

また、本発明では、支持ヘッドが、支持軸の回転位相を検出するための回転検出器を備え、この回転検出器が、第１及び第２の支持部の割出し機構が設けられる側の他方に配設されることを特徴とする。
In the present invention, the support head includes a rotation detector for detecting the rotation phase of the support shaft, and this rotation detector is the other of the first and second support portions on the side where the indexing mechanism is provided. It is arranged in that.

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、割出し機構の駆動手段として機能するＤＤモータは、支持ヘッドの主要部を構成する第１及び第２の支持部のいずれか一方にのみ内蔵されるため、他方には、その分だけ空間的な余裕ができる。よって、他の部材（支持軸、回転検出器、クランプ機構、ロータリジョイント、等）を、上記第１及び第２の支持部のいずれかに適宜に配設することにより、支持ヘッド（加工用ヘッド）の大型化を防ぐことができ、加工用ヘッドの大型化に伴う前述の問題を有効に防止することができる。 According to the machining head for a machine tool according to the present invention described above, the DD motor that functions as the drive mechanism of the indexing mechanism is provided on either one of the first and second support parts that constitute the main part of the support head. Since only the internal space is built in, the other side can have a space. Therefore, by arranging other members (support shaft, rotation detector, clamp mechanism, rotary joint, etc.) appropriately on either of the first and second support parts, a support head (processing head). ) Can be prevented, and the above-described problems associated with the increase in the size of the processing head can be effectively prevented.

また、本発明による工作機械用の加工用ヘッドによれば、回転検出器を、上記第１の支持部及び第２の支持部の割出し機構が配設される側の他方に配設することにより、支持ヘッドの大型化を防止するような回転検出器の配置をより容易に実現することができる。 According to the machining head for a machine tool according to the present invention, the rotation detector is disposed on the other side of the first support portion and the second support portion on the side where the indexing mechanism is disposed. Accordingly, it is possible to more easily realize the arrangement of the rotation detector that prevents the support head from being enlarged.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

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（本発明の「支持ヘッド」に相当）と、第１の支持ヘッド３０を支持する第２の支持ヘッド５０とを含む（図３）。 1 to 3 show an embodiment of the present invention. The illustrated machining head 10 includes a spindle unit 20 having a spindle 21 to which a tool is attached, and a first support head that supports the spindle unit 20. 30 (corresponding to the “support head” of the present invention) and a second support head 50 that supports the first support head 30 (FIG. 3).

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。 The spindle unit 20 is a spindle head with a built-in drive motor, and the spindle 21 is driven to rotate at a high speed by a built-in drive motor 25.

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が挿通配置されており、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、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、アンギュ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。 A spindle 21 is inserted into the housing 23 of the spindle unit 20, and a drive motor 25 is incorporated so as to surround the spindle 21. The drive motor 25 includes a rotor 25a that is externally fitted and fixed to the spindle 21, and a stator 25b that is provided so as to face the outer peripheral surface of the rotor 25a. The spindle 21 is rotatably supported by bearings (for example, angular contact bearings) 27 arranged in a plurality of rows before and after the drive motor 25 (up and down in the drawing). When an exciting current is supplied to the stator 25b, an exciting force is generated between the rotor 25a, and the rotor 25a is rotated by the exciting force to drive the spindle 21 to rotate.

第１の支持ヘッド３０は、上記スピンドルユニット２０を支持すると共に、スピンドルユニット２０を、上記スピンドル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。 The first support head 30 supports the spindle unit 20 and rotates the spindle unit 20 about an axis orthogonal to the rotation axis of the spindle 21 (hereinafter referred to as “A-axis”). It is for determining.

この第１の支持ヘッド３０は、支持部３０ｃに対し、本願発明の第１及び第２の支持部に相当する一対の脚部３０ａ、３０ｂを組み付けたフォーク形に構成されており、その脚部３０ａ、３０ｂ間で上記のスピンドルユニット２０を支持する。そして、上記スピンドルユニット２０は、脚部３０ａ、３０ｂのそれぞれの内部で回転自在に支持された一対の支持軸によって支持されている。 The first support head 30 has a fork shape in which a pair of leg portions 30a and 30b corresponding to the first and second support portions of the present invention is assembled to the support portion 30c. The spindle unit 20 is supported between 30a and 30b. The spindle unit 20 is supported by a pair of support shafts rotatably supported inside the leg portions 30a and 30b.

また、本実施例における支持ヘッド（第１の支持ヘッド３０）では、スピンドルユニット２０を回転駆動するためのＤＤモータ（本発明の「駆動モータ」に相当）３３が、上記一対の脚部３０ａ、３０ｂのうちの一方の脚部３０ａ（第１の支持部）内にのみ設けられた構成となっている。そこで、以下では、上記一対の支持軸のうち、脚部３０ａ側の支持軸を駆動支持軸といい、脚部３０ｂ側の支持軸を従動支持軸という。さらに、本実施例の支持ヘッドでは、後述の回転検出器及びクランプ機構が、ＤＤモータ３３が配設される側の脚部３０ａとは他方の脚部３０ｂ（第２の支持部）の内部に配設されている。 Further, in the support head (first support head 30) in the present embodiment, a DD motor (corresponding to the “drive motor” of the present invention) 33 for rotationally driving the spindle unit 20 includes the pair of leg portions 30a, It is the structure provided only in one leg part 30a (1st support part) of 30b. Therefore, hereinafter, of the pair of support shafts, the support shaft on the leg portion 30a side is referred to as a drive support shaft, and the support shaft on the leg portion 30b side is referred to as a driven support shaft. Further, in the support head of this embodiment, a rotation detector and a clamp mechanism, which will be described later, are provided inside the leg 30b (second support) on the side where the DD motor 33 is disposed and the other leg 30b. It is arranged.

以下に、ＤＤモータ３３が配設される脚部３０ａ（第１の支持部）の構成について、詳細に説明する。 Below, the structure of the leg part 30a (1st support part) by which the DD motor 33 is arrange | positioned is demonstrated in detail.

脚部３０ａは、ハウジング３１ａを主体とし、そのハウジング３１ａ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、クロスローラベアリング）３５、及びスピンドルユニット２０へ加工用の流体（以下、単に「流体」という）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。 The leg portion 30a has a housing 31a as a main body, and a rotor (motor rotor) 33a and a stator (motor stator) 33b constituting the DD motor 33, a drive support shaft for supporting the spindle unit 20, and a drive support shaft thereof. A bearing (for example, a cross roller bearing) 35 for rotatably supporting the shaft and a rotary joint 37 for supplying a machining fluid (hereinafter simply referred to as “fluid”) to the spindle unit 20 are incorporated. Yes.

ハウジング３１ａは、ＤＤモータ３３及び後述の回転軸を挿入するために、脚部３０ｂ側が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３１ａ1が形成されている。そして、円筒部３１ａ1には、Ａ軸方向にロータリジョイント３７が挿入される貫通孔３１ａ2が形成されている。また、ハウジング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。さらに、脚部３０ａの反脚部３０ｂ側には、側面カバー１８ａが取り付けられており、凹部３１ａ3がこの側面カバー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。 The housing 31a has a large opening on the leg 30b side in order to insert the DD motor 33 and a rotating shaft described later. The housing 31a is formed with a cylindrical portion 31a1 extending in the A-axis direction from the side surface on the opposite leg portion 30b side. The cylindrical portion 31a1 is formed with a through hole 31a2 into which the rotary joint 37 is inserted in the A-axis direction. A recess 31a3 is formed on the end surface of the housing 31a on the side opposite to the leg 30b, through which a later-described fluid supply pipe and a cable for supplying current are passed. Further, a side cover 18a is attached to the side of the leg 30a opposite to the leg 30b, and the recess 31a3 is covered with the side cover 18a. FIG. 2 shows a state in which the side cover 18a is removed.

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３７ａ1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。 The rotary joint 37 includes a distributor 37a fixed to the housing 31a and a shaft 37b that is rotatably fitted on the outer side of the cylindrical portion 37a1 of the distributor 37a.

ディストリビュータ３７ａは、ハウジング３１ａの貫通孔３１ａ2に挿入された状態で、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。 The distributor 37a is inserted into the through hole 31a2 of the housing 31a, and is attached to the housing 31a by a plurality of screw members 37c arranged in the circumferential direction at the flange portion 37a2. Further, a through hole 37a4 is formed in the center of the distributor 37a to allow passage of a cable or the like toward the spindle unit 20.

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３７ａ3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３７ｂ1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３７ｂ1は、その１つのみが代表的に示されている。 Further, the distributor 37a is formed with a plurality of fluid flow paths 37a3 for supplying or discharging the fluid with the positions shifted in the circumferential direction. On the other hand, a plurality of fluid flow paths 37b1 corresponding to the respective fluid flow paths 37a3 of the distributor 37a are formed in the shaft 37b. In FIG. 1, only one of the plurality of fluid channels 37a3 and fluid channels 37b1 is representatively shown.

そして、各流体流路３７ａ3とそれに対応する各流体流路３７ｂ1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３７ｂ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３７ｂ1は、スピンドルユニット２０に形成された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。 And each fluid flow path 37a3 and each corresponding fluid flow path 37b1 are connected via the annular groove formed in the fitting peripheral surface of the distributor 37a and the shaft 37b, and the shaft 37b rotates. However, the communication state is configured to be maintained. Each fluid flow path 37b1 is connected to a fluid supply or discharge port 24 formed in the spindle unit 20. Further, a sealing member for sealing is interposed between the annular grooves between the distributor 37a and the shaft 37b.

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が、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内を循環した流体が、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。因みに、このスピンドルユニット２０へ供給される流体としては、例えば、高速で回転するＤＤモータ２５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、等がある。 Further, the distributor 37a is formed with a plurality of fluid supply or discharge ports 37d shifted in the circumferential direction, and a fluid supply or discharge pipe 12 is connected to each port 37d. . The fluid supplied from the supply pipe 12 is supplied from the rotary joint 37 to the spindle unit 20 via the port 24. When the fluid is circulated, the fluid circulated in the spindle unit 20 is discharged to the discharge pipe 12 via the rotary joint 37. Incidentally, examples of the fluid supplied to the spindle unit 20 include a cooling motor for cooling the DD motor 25 and the spindle 21 that rotate at high speed, and cutting powder to the spindle unit 20 (the rotating portion of the spindle 21). There are air for sealing to prevent the intrusion of water, water for cooling for cooling the rotary tool and the like during processing, and the like.

ＤＤモータ３３は、ハウジング３１ａに対し固定配置されたステータ３３ｂと、ステータ３３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ＤＤ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いる。 The DD motor 33 includes a stator 33b that is fixedly arranged with respect to the housing 31a, and a rotor 33a that is arranged to face the inner peripheral surface of the stator 33. That is, the illustrated DD motor 33 is configured as an inner rotor type motor.

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。このステータスリーブ３３ｃの外周面には、環状溝３３ｃ1が形成されている。一方、ハウジング３１ａには、この環状溝３３ｃ1に連通する流体供給路３１ａ4及び流体排出路３１ａ5が形成されている。そして、この環状溝３３ｃ1に対し、流体供給路３１ａ4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、ロータ３３ａの回転に伴うＤＤモータ３３の発熱を抑えるようになっている。なお、環状溝３３ｃ1は、流体供給路３１ａ4から供給された流体が、環状溝３３ｃ1を循環して流体排出路３１ａ5から排出されるように、螺旋状に形成されている（図示略）。 The stator 33b is fitted and fixed to the inner peripheral surface of a stator sleeve 33c fixed to the housing 31a. An annular groove 33c1 is formed on the outer peripheral surface of the stator sleeve 33c. On the other hand, the housing 31a is formed with a fluid supply path 31a4 and a fluid discharge path 31a5 communicating with the annular groove 33c1. A cooling fluid (for example, oil) for cooling the DD motor 33 is supplied to the annular groove 33c1 from the fluid supply path 31a4 so as to suppress the heat generation of the DD motor 33 accompanying the rotation of the rotor 33a. It has become. The annular groove 33c1 is formed in a spiral shape (not shown) so that the fluid supplied from the fluid supply path 31a4 circulates through the annular groove 33c1 and is discharged from the fluid discharge path 31a5.

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。 The rotor 33a is externally fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft 32 that is rotatably provided in the housing 31a. The rotation shaft 32 is disposed concentrically with respect to the shaft 37b of the rotary joint 37 described above, and is fixed to the shaft 37b by a plurality of screw members disposed in the circumferential direction. The rotor 33 a is arranged so that its outer peripheral surface faces the inner peripheral surface of the stator 33 b and is fitted and fixed to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 32 a formed on the rotary shaft 32, so that it cannot rotate relative to the rotary shaft 32. Is provided.

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、スピンドルユニット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。 The spindle unit 20 is fixed to the rotary shaft 32 by a plurality of screw members 14 arranged in the circumferential direction with respect to the end surface 32b on the leg 30b side. That is, the spindle unit 20 is supported by the rotating shaft 32 by being fixed to the end surface 32 b of the rotating shaft 32. Therefore, on the leg portion 30a side, the rotation shaft 32 and the shaft 37b of the rotary joint 37 that rotates integrally with the rotation shaft 32 constitute a drive support shaft for the spindle unit 20.

上記した回転軸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３１ａ1を囲繞するように形成され、その外周面にＤＤモータ３３のロータ３３ａが嵌装されている。一方、ハウジング３１ａの円筒部３１ａ1とこの円筒部３１ａ1の貫通孔３１ａ2内に位置するシャフト３７ｂとの間には、軸受３５が介装されている。そして、この軸受３５によってシャフト３７ｂがハウジング３１ａに対し回転自在に支持された状態となっている。従って、これらの構成により、上記の駆動支持軸（ロータリジョイント３７のシャフト３７ｂ＋シャフト３７ｂに組み付けられた回転軸３２）は、ハウジング３１ａに対し回転自在に支持されると共に、ＤＤモータ３３によって回転駆動される。 The cylindrical portion 32a of the rotary shaft 32 is formed so as to surround the cylindrical portion 31a1 of the housing 31a with a slight gap in a state where the rotary shaft 32 is assembled to the shaft 37b of the rotary joint 37. The rotor 33a of the DD motor 33 is fitted on the outer peripheral surface. On the other hand, a bearing 35 is interposed between the cylindrical portion 31a1 of the housing 31a and the shaft 37b located in the through hole 31a2 of the cylindrical portion 31a1. The shaft 37b is rotatably supported by the bearing 35 with respect to the housing 31a. Therefore, with these configurations, the drive support shaft (the shaft 37b of the rotary joint 37 + the rotation shaft 32 assembled to the shaft 37b) is rotatably supported with respect to the housing 31a and is rotationally driven by the DD motor 33. The

次に、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（第２の支持部）の構成について、以下で詳細に説明する。 Next, the configuration of the leg portion 30b (second support portion) that supports the spindle unit 20 at a position facing the leg portion 30a will be described in detail below.

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。 The leg portion 30b mainly includes a housing 31b, and a clamp mechanism 34 that holds the angular position of the spindle unit 20, a driven support shaft that supports the spindle unit 20, and a driven support shaft that rotatably supports the driven shaft. A bearing 36, a rotary joint 38, and the like are incorporated.

ハウジング３１ｂは、Ａ軸方向に貫通する貫通孔３１ｂ1が形成されており、その貫通孔３１ｂ1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３１ｂ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。 The housing 31b has a through hole 31b1 penetrating in the A-axis direction, and the clamp mechanism 34, the driven support shaft, the bearing 36, and the rotary joint 38 are incorporated in the through hole 31b1. In addition, a recess is formed on the end surface of the housing 31b on the side opposite to the leg portion 30a (not shown) similarly to the leg portion 30a, and this is covered with the side cover 18b.

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、ハウジング３１ｂに軸受ホルダ７０の円筒部７０ａ1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３８ａの円筒部３８ａ1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。 The rotary joint 38 is the same as the rotary joint 37 on the leg 30a side, and is rotatable to the outside of the distributor 38a fixed to the cylindrical portion 70a1 of the bearing holder 70 in the housing 31b and the cylindrical portion 38a1 of the distributor 38a. And a shaft 38b fitted in the.

ディストリビュータ３８ａは、上記の円筒部３８ａ1と、円筒部３８ａ1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３８ａ2とからなっている。そして、ディストリビュータ３８ａは、軸受ホルダ７０の貫通孔７０ａ4に挿入された状態で、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３８ｃによって軸受ホルダ７０に組み付けられている。また、ディストリビュータ３８ａの中心には、Ａ軸方向に貫通する貫通孔３８ａ4が形成されている。 The distributor 38a includes the above-described cylindrical portion 38a1 and a flange portion 38a2 formed so as to expand in the radial direction at the end of the cylindrical portion 38a1 on the side opposite to the leg portion 30a. The distributor 38a is assembled to the bearing holder 70 by a plurality of screw members 38c arranged in the circumferential direction at the flange portion 38a2 in a state where the distributor 38a is inserted into the through hole 70a4 of the bearing holder 70. Further, a through hole 38a4 penetrating in the A-axis direction is formed at the center of the distributor 38a.

このディストリビュータ３８ａには、円周方向に位置をずらして複数の流体流路３８ａ3が形成されている。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３８ｂ1が形成されている。なお、図１では、この複数の流体流路３８ａ3及び流体流路３８ｂ1について、その１つのみが代表的に示されている。 In the distributor 38a, a plurality of fluid flow paths 38a3 are formed at different positions in the circumferential direction. On the other hand, a plurality of fluid flow paths 38b1 corresponding to the fluid flow paths 38a3 of the distributor 38a are formed in the shaft 38b. In FIG. 1, only one of the plurality of fluid channels 38a3 and fluid channels 38b1 is representatively shown.

そして、各流体流路３８ａ3とそれに対応する各流体流路３８ｂ1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３８ｂ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、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。さらに、流体流路３８ｂ1は、スピンドルユニット２０に形成された流体供給用又は排出用のポート２４に連通されている。 And each fluid flow path 38a3 and each corresponding fluid flow path 38b1 are connected via the annular groove formed in the fitting peripheral surface of the distributor 38a and the shaft 38b, and the shaft 38b rotates. However, the communication state is configured to be maintained. Further, a sealing member for sealing is interposed between the annular grooves between the distributor 38a and the shaft 38b. Further, the fluid flow path 38 b 1 is communicated with a fluid supply or discharge port 24 formed in the spindle unit 20.

軸受ホルダ７０は、上記の円筒部７０ａ1と、円筒部７０ａ1の反脚部７０ａ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７０ｂ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、上記の貫通孔７０ａ4がＡ軸方向に貫通するように形成されている。 The bearing holder 70 includes the cylindrical portion 70a1 described above and a flange portion 70a2 formed so as to spread in the radial direction at the end of the cylindrical portion 70a1 on the side opposite to the leg portion 70a. The bearing holder 70 is assembled to the housing 31b by a plurality of screw members 70b disposed in the circumferential direction at the flange portion 70a2. Further, the through hole 70a4 is formed in the center of the bearing holder 70 so as to penetrate in the A-axis direction.

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３９ｂと、このフランジ部材３９ｂに組み付けられたロータリジョイント３８のシャフト３８ｂとで構成されている。この回転軸３９（ロータリジョイント３８のシャフト３８ｂ＋フランジ部材３９ｂ）は、その回転軸線が、脚部３０ａ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。そして、回転軸３９は、軸受３６によって軸受ホルダ７０に回転自在に支持されており、Ａ軸に関し軸受ホルダ７０の円筒部７０ａ1と同心的に配設された状態となっている。 In the leg portion 30b, the rotation shaft 39 corresponding to the rotation shaft 32 of the leg portion 30a is composed of a flange member 39b and a shaft 38b of the rotary joint 38 assembled to the flange member 39b. The rotation shaft 39 (the shaft 38b of the rotary joint 38 + the flange member 39b) is disposed such that the rotation axis thereof coincides with the rotation axis (= A axis) of the rotation shaft 32 of the leg portion 30a. The rotating shaft 39 is rotatably supported by the bearing holder 70 by the bearing 36, and is disposed concentrically with the cylindrical portion 70a1 of the bearing holder 70 with respect to the A axis.

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３９ｂ1を有しており、この端面３９ｂ1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が、脚部３０ｂにおけるスピンドルユニット２０を支持するための従動支持軸として機能する。なお、回転軸３９には、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７１が固定されており、このブレーキ部材７１も回転軸３９と一体的に回転する。従って、このブレーキ部材７１も従動支持軸の一部に相当する。 Further, the flange member 39b has an end surface 39b1 parallel to the end surface 32b of the rotation shaft 32 in the leg portion 30a on the leg portion 30a side, and a plurality of circumferentially arranged relative to the end surface 39b1. The spindle unit 20 is fixed by the screw member 15. Accordingly, the rotation shaft 39 functions as a driven support shaft for supporting the spindle unit 20 in the leg portion 30b. A cylindrical brake member 71 is fixed to the rotary shaft 39 at the outer peripheral portion of the flange member 39 b, and the brake member 71 also rotates integrally with the rotary shaft 39. Therefore, the brake member 71 also corresponds to a part of the driven support shaft.

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、圧力室を形成するための環状溝３４ａ1が形成された円筒部３４ａ2と、この円筒部３４ａ2の脚部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３４ａ3とからなっている。また、円筒部３４ａ2は、回転軸３９と一体的に回転するブレーキ部材７１を、その回転を許容する状態で囲繞している。 The clamp mechanism 34 for holding the rotational position (angular position) of the spindle unit 20 is mainly composed of a clamp sleeve 34a. The clamp sleeve 34a includes a cylindrical portion 34a2 in which an annular groove 34a1 for forming a pressure chamber is formed, and a flange portion 34a3 formed so as to expand in the radial direction at the end of the cylindrical portion 34a2 on the leg portion 30a side. It is made up of. Further, the cylindrical portion 34a2 surrounds the brake member 71 that rotates integrally with the rotary shaft 39 in a state in which the rotation is allowed.

クランプスリーブ３４ａの円筒部３４ａ2とハウジング３１ｂとの間には、環状の受圧部材３４ｂが介装されている。より詳しくは、ハウジング３１ｂの貫通孔３１ｂ1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３４ａの円筒部３４ａ2が内嵌固定されている。そして、フランジ部３４ａ3に螺挿したネジ部材により、クランプスリーブ３４ａ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。 An annular pressure receiving member 34b is interposed between the cylindrical portion 34a2 of the clamp sleeve 34a and the housing 31b. More specifically, the pressure receiving member 34b is fitted and fixed in the through hole 31b1 of the housing 31b, and the cylindrical portion 34a2 of the clamp sleeve 34a is fitted and fixed to the inner peripheral surface of the pressure receiving member 34b. The clamp sleeve 34a is fixed to the housing 31b by a screw member screwed into the flange portion 34a3, and the pressure receiving member 34b is fixed to the flange portion 34a3.

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３４ａ1が形成されており、この環状溝３４ａ1と受圧部材３４ｂの内周面とによって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３４ｂ1が連通している。この流体流路３４ｂ1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。 The clamp sleeve 34a is formed with an annular groove 34a1 that opens toward the pressure receiving member 34b with respect to the cylindrical portion 34a2, and a pressure chamber is formed by the annular groove 34a1 and the inner peripheral surface of the pressure receiving member 34b. . Further, a fluid flow path 34b1 formed in the pressure receiving member 34b communicates with the pressure chamber. The fluid channel 34b1 communicates with a fluid channel 31b2 formed in the housing 31b via a fluid channel 34a4 formed in the flange portion 34a3 of the clamp sleeve 34a.

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において、円筒部３４ａ2の環状溝３４ａ1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７１に対し縮径方向の締付け力が作用し、ブレーキ部材７１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、シャフト３８ａ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。 In the clamp mechanism 34, pressure fluid (for example, pressure oil) is supplied to the pressure chamber through these fluid flow paths, so that the clamp sleeve 34a has a thin wall corresponding to the annular groove 34a1 of the cylindrical portion 34a2. The part is deformed in the diameter reducing direction. As a result, a tightening force in the reduced diameter direction acts on the brake member 71, and the brake member 71 and the rotation shaft 39 assembled thereto are prevented from rotating (clamped state). Further, by stopping the supply of the pressure fluid to the pressure chamber, the deformed state of the thin portion of the cylindrical portion 34a2 is eliminated, the clamping force with respect to the shaft 38a disappears, and the clamped state is released.

また、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２０の角度位置）を検出するための回転検出器４１が設けられている。 In the illustrated example, a rotation detector 41 for detecting the rotation angle of the rotation shaft 39 (= the angular position of the spindle unit 20) is provided in the leg portion 30b.

回転検出器４１は、軸受ホルダ７０の貫通孔７０ａ4内に設けられ、貫通孔７０ａ4の内周面から半径方向に突出する円盤状の支持部の所定位置に取り付けられた一対の検出ヘッド４１ａ、４１ａと、検出器ヘッド４１ａ、４１ａの内側に対向するよう配置で、回転軸３９の端部に取り付けられた検出リング４１ｂとで構成されている。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。 The rotation detector 41 is provided in a through hole 70a4 of the bearing holder 70, and a pair of detection heads 41a and 41a attached to predetermined positions of a disk-shaped support portion protruding radially from the inner peripheral surface of the through hole 70a4. And a detection ring 41b attached to the end of the rotary shaft 39, which is arranged so as to face the inside of the detector heads 41a and 41a. However, the rotation detector in the present invention is not limited to this configuration, and may be another known one.

そして、この回転検出器４１によるスピンドルユニット２０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。 A detection signal of the angular position of the spindle unit 20 by the rotation detector 41 is sent to a control device (not shown) of a machine tool on which the machining head 10 of the present invention is mounted, and the rotation control of the spindle unit 20 is performed. Used for (numerical control).

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。 Next, details of the second support head 50 in the illustrated processing head 10 will be described below.

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の支持ヘッド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、前述の工作機械のラム等に支持される。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）。 As described above, the processing head 10 in this embodiment includes the second support head 50 that supports the first support head 30 in addition to the first support head 30 described above. The first support head 30 is supported by the ram or the like of the machine tool described above via the second support head 50. The second support head 50 is provided to rotate the first support head 30 around a vertical axis (axis parallel to the Z axis of the machine tool / hereinafter referred to as “C axis”). (Fig. 3).

第２の支持ヘッド５０は、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５０に対し組み付けられている。また、図示の例では、第２の支持ヘッド５０は、そのフランジ部５１ｂに螺挿された複数のネジ部材によって工作機械１のラム８に取り付けられている。 The second support head 50 mainly includes a housing 51 having a through hole 51a penetrating in the C-axis direction, and includes a rotating shaft 52 having a shaft portion 52a disposed in the through hole 51a. The first support head 30 is assembled to the second support head 50 via the rotation shaft 52. In the illustrated example, the second support head 50 is attached to the ram 8 of the machine tool 1 by a plurality of screw members screwed into the flange portion 51b.

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。 The second support head 50 includes a DD motor 53 for rotationally driving the rotary shaft 52, a clamp sleeve 54 for holding the rotational position of the rotary shaft 52, and a first support in the through hole 51a of the housing 51. A rotary joint 55 for supplying fluid to the head 30 is provided.

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５３ａ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。 The DD motor 53 includes a stator 53a fixed to the housing 51 via a stator sleeve 53c, and a rotor 53b fixed to the rotary shaft 52 in an arrangement facing the inner peripheral surface of the starter 53a. Further, the excitation current for driving the DD motor 53 is supplied by the cable 17 connected to the DD motor 53 via the connector 17a.

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が挿通される貫通孔５２ｃが形成されている。 The rotation shaft 52 is attached to a shaft member 52a that is rotatably provided in the through hole 51a of the housing 51, and an end of the shaft member 52a on the first support head 30 side, and is arranged in a radial direction (perpendicular to the C axis And a flange member 52b extending in the direction). The rotating shaft 52 is formed with a through hole 52c through which the rotary joint 55 is inserted.

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。 In the illustrated example, a bearing housing 52d is formed between the shaft member 52a of the rotating shaft 52 and the flange member 52b. A bearing 56 is interposed between the bearing housing 52 d and the housing 51, and the rotating shaft 52 is rotatably supported by the housing 51 by the bearing 56. Incidentally, the bearing 56 in the illustrated example is a three-row cylindrical roller bearing (three-row roller bearing / axial / radial roller bearing), which is one of the compound roller type slewing bearings, and has a large load in the axial and radial directions. Can receive.

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が螺挿されており、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がＤＤ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。 The rotor 53b of the DD motor 53 is fitted and fixed to the outer peripheral surface of the shaft member 52a, and the shaft member 52a is rotationally driven around the C axis as the rotor 53b rotates. The flange member 52b is assembled to the shaft member 52a by a plurality of screw members 52e disposed in the circumferential direction, and rotates integrally with the shaft member 52a. Furthermore, a plurality of screw members 19 are screwed into the flange member 52b in the circumferential direction, and the support portions 30c of the first support head 30 are assembled to the flange member 52b by the screw members 19. Accordingly, the first support head 30 rotates together with the rotation shaft 52 when the rotation shaft 52 is rotationally driven by the DD motor 53.

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５５ａ1に回転可能に嵌装され、Ｃ軸に関しディストリビュータ５５ａと同心的に配設されたシャフト５５ｂとで構成されている。 The rotary joint 55 is the same as the rotary joints 37 and 38 of the first support head 30, and is rotatably fitted in a distributor 55a fixed to the housing 51 and a through hole 55a1 formed in the distributor 55a. The shaft 55b is arranged concentrically with the distributor 55a with respect to the C axis.

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。 The distributor 55a includes a cylindrical portion 55a2 disposed in the through hole 52c of the rotary shaft 52, and a flange portion 55a3 formed so as to spread in the radial direction at the end of the cylindrical portion 55a2 on the side opposite to the first support head 30. The flange portion 55a3 is assembled to the housing 51 by a plurality of screw members arranged in the circumferential direction.

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３０ｃ1に嵌め込まれる形状となっており、このフランジ部材５７と支持部３０ｃの凹部３０ｃ1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。 In addition, a disc-shaped flange member 57 is assembled to the shaft 55 b at the end on the first support head 30 side, and the shaft 55 b is connected to the flange member 52 b of the rotary shaft 52 via the flange member 57. It is assembled against. Therefore, along with the rotation of the rotating shaft 52, the shaft 55b also rotates. The flange member 57 has a shape that is fitted into a circular recess 30c1 formed in the support portion 30c of the first support head 30, and the flange member 57 and the recess 30c1 of the support portion 30c allow the first Positioning when assembling the support head 30 and the second support head 50 is performed.

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５５ｂ1が、円周方向に位置をずらして形成されている。 In the distributor 55a, a plurality of fluid flow paths 55a4 for taking in fluid from the outside are formed at different positions in the circumferential direction. On the other hand, a plurality of fluid flow paths 55b1 corresponding to the respective fluid flow paths 55a4 of the distributor 55a are also formed on the shaft 55b while being shifted in the circumferential direction.

そして、各流体流路５５ａ4とそれに対応する各流体流路５５ｂ1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５５ｂ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５５ｂ1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のディストリビュータ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のディストリビュータ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。 And each fluid flow path 55a4 and each corresponding fluid flow path 55b1 are connected via the annular groove formed in the fitting peripheral surface of the distributor 55a and the shaft 55b, and the shaft 55b rotates. However, the communication state is configured to be maintained. The plurality of fluid flow paths 55b1 formed in the shaft 55b are communicated with corresponding fluid flow paths 37a3 or 38a3 formed in the distributors 37a and 38a of the rotary joint 37 or 38 in the first support head 30, respectively. Yes. Accordingly, the fluid supplied from the outside to the distributor 55a of the rotary joint 55 is supplied to the rotary joints 37 and 38 of the first support head 30 via the shaft 55b.

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クランプスリーブ５４が設けられている。このクランプスリーブ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、クランプスリーブ５４の円筒部５４ｂには、ディストリビュータ５５ａ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とディストリビュータ５５ａの円筒部５５ａ2の外周面とにより圧力室が形成される。 Between the distributor 55 a fixed to the housing 51 and the shaft member 52 a of the rotating shaft 52, a clamp sleeve 54 for holding the rotating position of the rotating shaft 52 is provided. The clamp sleeve 54 is provided at the flange portion 54 a so as to be assembled to the distributor 55 a by a plurality of screw members and allowed to rotate relative to the rotation shaft 52. The cylindrical portion 54b of the clamp sleeve 54 is formed with an annular groove 54c that opens to the cylindrical portion 55a2 side of the distributor 55a. The pressure chamber is formed by the annular groove 54c and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 55a2 of the distributor 55a. It is formed.

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。 And by supplying a pressure fluid to the pressure chamber via a fluid flow path 54d formed in the distributor 55a, the thin portion corresponding to the annular groove 54c of the cylindrical portion 54b is deformed in the diameter increasing direction. As a result, a tightening force in the diameter increasing direction acts on the rotating shaft 52, and the rotating shaft 52 is prevented from rotating (clamped state).

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、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。 In the illustrated example, a rotation detector 44 for detecting the rotation amount of the rotary shaft 52, that is, the rotation amount of the first support head 30, is provided at the upper end portion of the rotary joint 55. The rotation detector 44 is attached to a pair of detector heads 44a and 44a arranged at predetermined positions on the distributor 55a, and a shaft 55b rotating with the rotary shaft 52 in an arrangement facing the detection heads 44a and 44a. And a detection ring 44b. The detection signal of the rotation detector 44 is sent to the control device of the machine tool and used for rotation control of the first support head 30, similarly to the rotation detector 41 in the first support head 30.

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を支持する支持ヘッド（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、両支持軸に対し相対回転不能に固定して支持している。そして、スピンドルユニット２０は、脚部３０ａ側の駆動支持軸がＤＤモータ３３によって回転駆動されることにより、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される。 In the processing head 10 having the above-described configuration, the support head (first support head 30) that supports the spindle unit 20 sandwiches the spindle unit 20 between the support shafts of the pair of leg portions 30a and 30b. It is fixed and supported so that it cannot rotate relative to both support shafts. The spindle unit 20 is driven by the DD motor 33 so that the drive support shaft on the leg 30a side is rotated, so that the rotation axis of the support shaft (= axis / axis A perpendicular to the rotation axis of the spindle 21) is the center. , And rotationally driven toward a desired angular position.

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によって供給される。 The DD motor 33 is driven according to numerical control based on a preset program, and the angular position of the spindle unit 20 is controlled via the drive support shaft by the rotation control of the rotor 33a. Therefore, in the illustrated example, the DD motor 33 provided in the leg portion 30a and the drive support shaft (rotary shaft 32 + shaft 37b) connected to the DD motor 33 function as an indexing mechanism for the spindle unit 20. . The exciting current for driving the DD motor 33 is supplied by the cable 16 connected to the DD motor 33 by the connector 16a.

そして、本発明に基づく上記第１の支持ヘッド３０では、前述のように、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が、一対の脚部３０ａ、３０ｂのうちの一方の脚部３０ａにのみ配設される構成となっている。すなわち、本発明に基づく支持ヘッドでは、従来のようにスピンドルユニットを支持する一対の支持軸を共に駆動軸とするのではなく、一方の支持軸のみを駆動軸とし、他方の支持軸については、スピンドルユニットを支持する機能のみを持たせたものとしている。 In the first support head 30 according to the present invention, as described above, the DD motor 33 for rotationally driving the spindle unit 20 is provided on one leg 30a of the pair of legs 30a and 30b. Only the arrangement is provided. That is, in the support head according to the present invention, instead of using a pair of support shafts that support the spindle unit as drive shafts as in the prior art, only one support shaft is used as the drive shaft, and the other support shaft is Only the function to support the spindle unit is assumed.

しかも、本実施例では、スピンドルユニット２０と共に一体的に回転する一対の支持軸の回転位相（スピンドルユニット２０の角度位置）を検出するための回転検出器４１、及び割り出されたスピンドルユニット２０の角度位置を保持するためのクランプ機構３４を、ＤＤモータ３３が配置されない他方の脚部３０ｂの内部に配置する構成としている。すなわち、本実施例に基づく支持ヘッドでは、上記のように一対の支持部（脚部３０ａ、３０ｂ）の一方にのみＤＤモータ（割出し機構）を内蔵し、ＤＤモータを配置しないことによって空間的に余裕がある他方の支持部（脚部３０ｂ）側に回転検出器及びクランプ機構をまとめて配置してある。 Moreover, in this embodiment, the rotation detector 41 for detecting the rotation phase (angular position of the spindle unit 20) of the pair of support shafts that rotate integrally with the spindle unit 20, and the determined spindle unit 20 The clamp mechanism 34 for holding the angular position is configured to be disposed inside the other leg 30b where the DD motor 33 is not disposed. That is, in the support head according to the present embodiment, as described above, a DD motor (indexing mechanism) is built in only one of the pair of support portions (leg portions 30a and 30b), and the DD motor is not disposed, so that spatial The rotation detector and the clamp mechanism are collectively arranged on the other support portion (leg portion 30b) side that has a margin.

そして、これらの構成によれば、支持剛性を高めるためにスピンドルユニットを一対の支持軸によって挟み込むように支持する支持ヘッドであっても、従来の各支持軸のそれぞれに対応させて駆動モータを配設する構成に比べ、支持軸の軸線方向における支持ヘッドの寸法が大きくなることが回避され、加工用ヘッドの大型化を防止することができる。 According to these configurations, even if the support head supports the spindle unit so as to be sandwiched between the pair of support shafts in order to increase the support rigidity, the drive motor is arranged corresponding to each of the conventional support shafts. Compared to the configuration to be provided, it is possible to avoid an increase in the size of the support head in the axial direction of the support shaft, and it is possible to prevent an increase in the size of the processing head.

特に、本実施例のように、ロータリジョイントを各支持部内に配設する支持ヘッドでは、ＤＤモータ、軸受及びロータリジョイントの配設に伴って他の部材の配置に制限を受けてしまうため、一つの支持部内にＤＤモータと回転検出器及びクランプ機構とを配設すると、その支持軸の軸線方向における寸法は大きくならざるを得ない。これに対し、本発明によれば、いずれか一方の支持部内にはＤＤモータが配設されないため、回転検出器又はクランプ機構の少なくとも一方を、このＤＤモータが配設されない側の支持部内に配設することにより、従来の支持ヘッドに比べ、支持軸の軸線方向における寸法を小さくすることができる。 In particular, in the support head in which the rotary joint is disposed in each support portion as in this embodiment, the arrangement of other members is limited due to the disposition of the DD motor, the bearing, and the rotary joint. When a DD motor, a rotation detector, and a clamp mechanism are arranged in one support portion, the size of the support shaft in the axial direction must be increased. On the other hand, according to the present invention, since the DD motor is not disposed in any one of the support portions, at least one of the rotation detector and the clamp mechanism is disposed in the support portion on the side where the DD motor is not disposed. By providing, the dimension in the axial direction of a support shaft can be made small compared with the conventional support head.

なお、以上で説明した本発明による加工用ヘッドでは、支持ヘッド（第１の支持ヘッド３０）は、回転検出器及びクランプ機構が、共にＤＤモータが配設されていない支持部（第２の支持部／脚部３０ｂ）内に配設される構成となっているが、本発明はこれに限定されず、回転検出器又はクランプ機構の一方が、ＤＤモータが配設されている支持部（第１の支持部／脚部３０ａ）側に配設されるものであってもよい。この構成の場合であっても、両支持部内にＤＤモータが配設されている支持ヘッドに比べ、支持軸の軸線方向における寸法を小さくすることができる。 In the processing head according to the present invention described above, the support head (first support head 30) includes a rotation detector and a clamp mechanism, both of which are not provided with a DD motor (second support). However, the present invention is not limited to this, and one of the rotation detector and the clamp mechanism is a support portion (first part) in which the DD motor is disposed. 1 support portion / leg portion 30a) side. Even in the case of this configuration, the dimension of the support shaft in the axial direction can be reduced as compared with the support head in which the DD motor is disposed in both support portions.

また、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く、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。 The present invention is not limited to any of the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the claims of the present invention.

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。The front fragmentary sectional view which shows one Embodiment of the support head in the processing head of this invention. 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。The side view which shows one Embodiment of the support head in the processing head of this invention. 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。The front fragmentary sectional view showing one embodiment of the processing head of the present invention. 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。The perspective view which shows an example of the machine tool to which the processing head of this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

１ 工作機械
１０ 加工用ヘッド
２０ スピンドルユニット
２１ スピンドル
２５ ＤＤモータ
２５ａ ロータ
２５ｂ ステータ
３０ 支持ヘッド（第１の支持ヘッド）
３０ａ、３０ｂ 脚部
３０ｃ 支持部
３１ａ、３１ｂ ハウジング
３２ 回転軸
３３ ＤＤモータ
３３ａ ロータ
３３ｂ ステータ
３４ クランプ機構
３４ａ クランプスリーブ
３５、３６ 軸受
３７ ロータリジョイント
３７ａ ディストリビュータ
３７ｂ シャフト
３８ ロータリジョイント
３８ａ ディストリビュータ
３８ｂ シャフト
３９ 回転軸
４１、４４ 回転検出器
４１ａ、４４ａ 検出器ステータ
４１ｂ、４４ｂ 検出器ロータ
５０ 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）
７０ 軸受ホルダ
７１ ブレーキ部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Machine tool 10 Processing head 20 Spindle unit 21 Spindle 25 DD motor 25a Rotor 25b Stator 30 Support head (1st support head)
30a, 30b Leg part 30c Support part 31a, 31b Housing 32 Rotating shaft 33 DD motor 33a Rotor 33b Stator 34 Clamp mechanism 34a Clamp sleeve 35, 36 Bearing 37 Rotary joint 37a Distributor 37b Shaft 38 Rotary joint 38a Distributor 38b Shaft 39 Shaft 39 , 44 Rotation detector 41a, 44a Detector stator 41b, 44b Detector rotor 50 Second support head 51 Housing 52 Rotating shaft 53 DD motor 53a Stator 53b Rotor 54 Clamp sleeve 55 Distributor 56 Bearing (three-row cylindrical roller bearing)
70 Bearing holder 71 Brake member

Claims (1)

工具が取り付けられるスピンドルを含むスピンドルユニットと、該スピンドルユニットを支持する支持ヘッドであって前記スピンドルの回転軸線と直交する軸線を中心に前記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工用ヘッドであって、
前記支持ヘッドは、前記スピンドルの回転軸線と直交する軸線に軸心を一致させた状態で前記スピンドルユニットを挟んで対向配置された第１及び第２の支持軸をそれぞれに含む第１及び第２の支持部を有すると共に、前記支持軸の回転位相を検出するための回転検出器を備えており、
前記割出し機構は、前記支持ヘッドのハウジング内で前記支持軸周りに同軸的に配置されて前記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を含むと共に、前記第１及び第２の支持部のいずれか一方にのみ配置されており、
前記回転検出器は、前記第１及び第２の支持部の前記割出し機構が設けられる側の他方に配設される、
ことを特徴とする工作機械用の加工用ヘッド。 A spindle unit including a spindle to which a tool is attached, and an indexing mechanism that supports the spindle unit and rotates the spindle unit about an axis orthogonal to the rotation axis of the spindle to determine its angular position A machining head for a machine tool comprising a support head including:
The support head includes first and second support shafts, respectively, which are disposed to face each other with the spindle unit in between in a state where the axis is aligned with an axis orthogonal to the rotation axis of the spindle. And a rotation detector for detecting the rotation phase of the support shaft,
The indexing mechanism includes a drive motor including a motor rotor and a motor stator that are coaxially arranged around the support shaft in the housing of the support head and surround the support shaft, and the first and second support members Is placed only in one of the parts,
The rotation detector is disposed on the other side of the first and second support portions where the indexing mechanism is provided.
A machining head for machine tools characterized by the above.

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