[发明专利]机床用的加工用头

说明书

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。