机床用的加工用头制造技术

本发明专利技术提供一种在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；包含以至少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：固定于主轴单元而旋转自如地设置的支撑轴和；配置在支撑头的壳体内，由与支撑轴连接的转子及为了相对于该转子的外周围绕电机转子而设置的定子而成的驱动电机，用于旋转自如地支撑上述支撑轴的轴承，在支撑轴的旋转轴线方向的驱动电机的存在范围内，配置在上述转子的半径方向内侧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
图6，作为上述复合加工机的一例，表示龙门铣床(加工中心)1。这种龙门铣床1， 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1，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(旋转位置)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，用于将主轴单元20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，公知的有，其电机定子及电机转子配置在加工用头10的壳体 内，采用转子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，后述的专利公报)。而且，在上述的加工用头，由于藉由上述数值控制进行主轴单元20的角度转位， 有检测主轴单元20的角度位置(支撑轴的旋转位置)的必要。因此，加工用头具备用于此 的旋转检测器(例如，译码器)系为一般的，此旋转检测器系在加工用头的壳体内被附设在 上述支撑轴，又，上述加工用头系具备上述DD电机以及旋转检测器加上，将保持角度被转 位的主轴单元的位置用的夹紧机构作为必要的构成，且更具备对于主轴单元供给后述的加 工用流体用的旋转接头。在日本特开平2-116437号公报(以下，称专利文献1)所述的加工用头，由主轴单 元(头)及支撑主轴单元的支撑头(头支撑部)而构成，作为驱动手段，在支撑头内具备有 转子相对于定子的内周面的内转子型的DD电机。(此外，在上述括号内所记载的各部的名 称是在其专利文献中使用的对应的各部的名称，下述的专利文献2乃至4的相关记载也相 同。)然而，在此专利文献1所述的加工用头，用于将支撑主轴单元的支撑轴(驱动轴) 可旋转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。另一方面，在于由DD电机而驱动旋转轴的机床用的转位机构，在旋转轴的轴线方向的DD电机的存在范围内配置支撑旋转轴的轴承的构成记载于日本特开平4-2443号公报 (以下，称专利文献2)。在此专利文献2所述的转位机构，采用转子相对于定子的外周面的外转子型的DD 电机。并且，此转位机构，通过外嵌固定于转子的轴承，成为对于本体旋转自如地支撑旋转 轴(传达轴)的构成。然而，在此专利文献2所述的转位机构的情况，由于轴承围绕DD电机的构成，因此 必须采用大径的轴承。这时，通过轴承的大径化而振动精度下降，并转位精度，再加上加工 精度下降。而且，由于轴承的直径越大价格也越高，因此支撑头的制造成本会上升。日本特开2004-520944号公报(以下称专利文献3)记载的加工用头(主轴头)方 面，主轴单元(密封主轴)系藉由透过上述DD电机被旋转驱动的单一旋转轴(第二半头) 被支撑。亦即，在此专利文献1的加工用头，主轴单元的支撑构造系成为悬臂梁式的支撑。然而，根据此类悬臂梁的支撑构造的情形，由于支撑刚性低，震动容易发生，藉此， 加工精度降低的问题发生。因此，代替此类的悬臂梁支撑构造，考虑采用如在日本特开 2003-48135号公报(以下，称专利文献4)记载的支撑构造。在此专利文献4记载的加工用头(操作头)中，支撑主轴单元(密封架)的支撑 头(第一支撑部)系具有以夹持主轴单元而被相对配置的支撑部(一对臂)，主轴单元系在 各支撑部内，自由旋转地被支撑，藉由相互使轴心一致，而被相对配置的一对支撑轴在两侧 被支撑。根据此构成的话，与上述悬臂梁支撑构造的加工用头相比，由于支持刚性变高，伴 随着上述般的震动的发生而加工精度降低的问题系不会发生。然而，在此专利文献4记载的加工用头中，加工用头大型化，伴随与此，加工精度 降低等的新问题会发生。亦即，在习知的加工用头中，如专利文献3记载的加工用头也是如此般，采用与主 轴单元的支撑轴对应，DD电机被设置的构成，在专利文献4记载的加工用头也成为使其对 应于各支撑轴，在两支撑部分别设置DD电机的构成。此类构成的情形，在加工用头的上述支撑部内，在用以自由旋转地支撑上述DD电 机以及上述支撑轴的轴承加上，由于不得不设置上述般的旋转检测器、夹紧机构、旋转接头 等，设计上，必然在各支撑部的支撑轴的轴线方向的尺寸变大。又，作为此结果，加工用头本 身会大型化。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，而带给工作性坏影响，或由于加工用头的重量而造成横梁弯曲， 加工精度下降等的原因。专利文献1日本专利公开平2-116437号公报专利文献2日本专利公开平4-2443号公报专利文献3日本特开2004-520944号公报专利文献4日本特开2003-48135号公报
技术实现思路
因此，本专利技术的课题是提供一种，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，也能得到高加工精度的构成。根据上述课题，本专利技术将机床用加工用头作为前提，该机床用加工用头具备包含 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，该支撑头包含以与上述主轴 的旋转轴线直交的轴线为中心旋转主轴单元，而转位该主轴单元角度位置的转位机构。并且，在第一本专利技术，其特征在于，上述转位机构，具备固定于主轴单元的同时， 在支撑头的壳体内旋转自如地设置的支撑轴和；由在支撑头的壳体内被同轴配置在支撑轴 周围的电机转子及为了相对于该电机转子的外周围绕电机转子而设置的电机定子而成的 驱动电机；在支撑轴的旋转轴线方向的驱动电机的存在范围内，用于旋转自如地支撑支撑 轴的轴承的至少一部分配置于上述电机转子的半径方向内侧。而且，在第一本专利技术，上述支撑轴具有上述电机转子外嵌固定的大径部和通过上 述轴承而旋转自如地支撑的轴部，并且，上述壳体具有在上述大径部和轴部之间配设的圆 筒部，上述轴承介设在上述圆筒部和支撑轴之间也可以。而且，在第二本专利技术，其特征在于，上述支撑头系包含分别包含在上述旋转轴线使 轴心一致的状态被配设、以夹持上述主轴单元而被相对配置的第一以及第二支撑轴的第一 以及第二支撑部；上述转位机构系除了在上述支撑头的壳体内，包含由在支撑轴周围被同 轴配置并围绕支撑轴的电机转子及电机定子而成的驱动电机，且仅在上述第一以及第二支 撑部的任一方被配置。并且，在第二本专利技术中，上述支撑头系具备检测支撑轴的旋转位相用的旋转检测 器，此旋转检测器即使在上述第一以及第二支撑部的上述驱动电机被设置侧的另一方被配 设也可，又，上述支撑头系具备保持上述主轴单元的角度位置的夹紧机构，此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床用的加工用头，包括：包含安装工具的主轴的主轴单元；以及作为支撑该主轴单元的支撑头，该支撑头包含以与上述主轴的旋转轴线直交的轴线为中心旋转上述主轴单元，而转位该主轴单元角度位置的转位机构，所述机床用的加工用头中，上述支撑头包含第一以及第二支撑部，该第一以及第二支撑部分别包含在与上述主轴的旋转轴线直交的轴线上使轴心一致的状态配设、且夹持上述主轴单元而相对配置的第一以及第二支撑轴；上述转位机构系在上述支撑头的壳体内，包含由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构成的驱动电机，且仅在上述第一以及第二支撑部的任一方被配置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：辰田好教，
申请(专利权)人：津田驹工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]