図1ないし図5は、複合加工機の一例として� ��型の工作機械1を示している。この種の工作 機械1は、マシニングセンタとも言われ、本� �明に係る割出装置100は、工作機械1のU軸ヘッ ドと呼ばれる加工ヘッド10に組み込まれてい� ��。

まず、図1において、工作機械1は、ベッド4 上に付設された左右一対のコラム2と、一対� �コラム2上を上下方向(Z軸方向)に移動する水� ��なクロスレール6と、クロスレール6上を水� �に左右方向(Y軸方向)に移動するサドル7と、� ��ドル7上をZ軸方向に移動するラム8と、ベッ� ��4上を前後方向(X軸方向)に水平に移動するテ ーブル5とを含む。

ラム8は、加工用ヘッド10を垂直軸の周りに 旋回自在に支持しており、加工用ヘッド10は� ��スピンドル21を駆動するためのスピンドル� �ニット20を水平軸の周りに回転自在に支持し ている。

工作機械1は、テーブル5の上に固定された� ��ーク3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� �動させる。一方、加工用ヘッド10は、本発明 の割出装置100によってスピンドルユニット20� ��角度位置の割り出しを行い、ワーク3に対し て装着された図示しない工具を所望の姿勢に 設定する。これにより、工作機械1は、ワー� �3の各加工面に対して工具を最適な角度で当� ��て必要な加工を行い、ワーク3に対して複雑 な切削加工等を可能としている。

図2ないし図4は、加工用ヘッド10及びスピ� �ドルユニット20の具体的な構成を示している 。スピンドルユニット20は、図2のように、第 1の支持ヘッド30により支持され、第1の支持� �ッド30は、図4のように、第2の支持ヘッド50� �より支持されている。

図2において、スピンドルユニット20は、モ ータ内蔵型のスピンドルヘッドであって、一 般にDDモータと呼ばれている直接駆動型のス� ��ンドルモータ25を内蔵しており、その回転� �力によってスピンドル21を高速で回転駆動す る。スピンドル21は、スピンドルユニット20� �ハウジング23内に挿通配置されており、スピ ンドルモータ25は、スピンドル21を囲繞する� �うにして組み込まれ、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。なお、スピンドル21は、スピンド� ��モータ25の両端部で複数列配置された例え� �アンギュラコンタクトベアリングによる軸� �27によりハウジング23の内部に回転自在に支� ��されている。

そして、スピンドルモータ25のステータ25b� ��励磁電流を供給すると、ステータ25bとロー� ��25aとの間に励磁力が発生し、その励磁力に� ��ってロータ25aは回転してスピンドル21を回� �させ、スピンドル21の先端テーパ穴に装着さ れた図示しない工具を切削方向に回転駆動を する。

図2のほか、図3ないし図5において、第1の� �持ヘッド30は、支持部30cに取り付けた一対の 脚部30a、30bの間でスピンドルユニット20の左� ��一対の回転軸32、39によって回転自在に支持 すると共に、一対の回転軸32、39の共通中心� �としてのA軸を回転中心として、スピンドル� ��ニット20を回転させて、スピンドルユニッ� �20の加工姿勢の角度位置を割り出す。スピン ドルユニット20の角度位置の割り出しのため� ��、一対の脚部30a、30bのうち一方の脚部30aは� ��その内部に割り出し用のモータ33を有し、� �方の脚部30bは、その内部に割り出した角度� �置を保持するためのクランプ機構34を有して いる。

これらの割り出し用のモータ33及びクラン� ��機構34は、本発明の割出装置100の要部を構� �している。なお、一対の回転軸32、39は、ス� ��ンドルユニット20のスピンドル21の回転の軸 線と直交する状態で、スピンドルユニット20� ��両側面に取り付けられ、脚部30a側の回転軸3 2は割り出し用のモータ33とともに割り出し時 に駆動側となっており、脚部30b側の回転軸39� ��割り出し時に従動側となっているが、割り� ��した角度位置を保持するときにはクランプ� ��となる。また、割り出し用のモータ33は、� �ピンドルモータ25と同様に、いわゆるDDモー� ��として構成されている。

次に、一方の脚部30aの内部の構成を説明す る。脚部30aは、ハウジング31aを主体とし、そ の内部に、割り出し用のモータ33を構成する� ��ータ33a及びステータ33b、スピンドルユニッ� ��20を支持する割り出し用の回転軸32、この回 転軸32を回転自在に支持するために例えばク� ��スローラベアリングなどの軸受35、及びス� �ンドルユニット20へ加工用の流体を供給する ためのロータリジョイント37等を具備してい� ��。

ハウジング31aは、モータ33及び回転軸32を� �入するために、脚部30b側が大きく開口した� �状となっている。また、ハウジング31aには� �外側面からA軸方向に伸びる円筒部31a1 が形� ��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� ��孔31a2が形成されている。また、ハウジング 31aの外側の端面には、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� �側面には、側面カバー18aが取り付けられて� �り、凹部31a3がこの側面カバー18aによって覆� ��れている。

なお、図3は、この側面カバー18aを外した� �態を示しており、図3の(A)は、脚部30aからカ� ��ー18aを取り外した状態で、脚部30bの反対側� ��まり外側より見た図を示している。また、� ��3の(B)は、脚部30bからカバー18bを取り外した 状態で、脚部30aの反対側つまり外側より見た 図を示す。

ロータリジョイント37は、ハウジング31aに� ��して固定されたディストリビュータ37aと、� ��ィストリビュータ37aの円筒部37a1の外周面に 回転可能に嵌装されたシャフト37bとで構成さ れている。

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� �部37a2において、円周方向に配設された複数� ��ネジ部材37cによってハウジング31aに取り付� ��られている。また、ディストリビュータ37a� ��中心には、スピンドルユニット20に向けて� �ケーブル等の通過を許容するための貫通孔37 a4が形成されている。

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� �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� �37aの各流体流路37a3に対応する複数の流体流� ��37b1が形成されている。なお、図2では、複� �の流体流路37a3及び流体流路37b1は、その1つ� �みが代表的に示されている。

そして、各流体流路37a3とそれに対応する� �流体流路37b1とは、ディストリビュータ37aと� ��ャフト37bとの嵌合周面に全周に形成された� ��状溝を介して連通しており、シャフト37bが� ��転した場合でも、その連通状態が維持され� ��ように構成されている。また、流体流路37b1 は、スピンドルユニット20の流体供給用又は� ��出用のポート24に連通している。さらに、� �ィストリビュータ37aとシャフト37bとの間に� �各環状溝の間に密封用のシール部材が介装� �れている。

また、ディストリビュータ37aには、その円 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� ��続されている。そして、供給用のパイプ12� �介し図示しない流体制御回路から供給され� �流体が、ロータリジョイント37からポート24� ��介してスピンドルユニット20へ供給される� �

この流体を循環させる場合には、スピンド ルユニット20内を通過した流体が、ロータリ� ��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� ��供給される流体としては、例えば、高速で� ��転するスピンドルモータ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やその回転部分への切り粉の侵入を防� ��ためのシール用のエア、加工時に工具等を� ��却するための冷却用の水等がある。

割り出し用のモータ33は、インナーロータ� ��のモータとして構成され、ハウジング31aに� ��し固定的に配設されたステータ33bと、ステ� ��タ33bの内周面に対向するように配設された� ��ータ33aとからなり、ロータ33aは、回転軸32� �円筒部32aの外周に嵌り合まり、かつ円筒部32 aと一体に取付けられている。すなわち、モ� �タ33のロータ33aは、例えば希土金属類等を材 料とする永久磁石によって構成された磁極で あって、円周方向に隣接する複数の磁極が互 いに反転するように円周方向に並び設けられ ており、他方、ステータ33bは、通電によって 磁力を発生する複数の電磁石をロータ33aの磁 極に対応して周方向に並び設けられていて、 ステータ33bにおける電磁石の選択的な通電に よってロータ33aを回転させる、いわゆる永久 磁石同期型ブラシレスDCモータとして構成さ� ��る。

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� �ジング31aには、この環状溝33c1に連通する流� ��供給路31a4及び流体排出路31a5が形成されて� �る。そして、上記環状溝33c1に対し、流体供� ��路31a4からモータ33を冷却するための冷却用� ��流体例えば、油が供給され、ロータ33aの回� ��に伴うモータ33の発熱を抑えるようになっ� �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� �体排出路31a5から排出されるように、図示し� ��いが螺旋状に形成されている。

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� ��いる。この回転軸32は、前述のロータリジ� �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� ��面に外嵌固定され、回転軸32に対し相対回� �不能に設けられている。

また、回転軸32には、脚部30b側の端面32bに� ��し、円周方向に配設された複数のネジ部材1 4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� ��32の端面32bに対して固定されることにより� �回転軸32と一体として支持される。従って、 脚部30a側では、回転軸32及びこれと一体的に� ��転するロータリジョイント37のシャフト37b� �、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。

回転軸32の円筒部32aは、回転軸32をロータ� �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て� �る。言い換えると、回転軸32をシャフト37bに 組み付けた状態で、円筒部32aの内周面の内側 、すなわち、円筒部32aに外嵌固定されたロー タ33aの半径方向内側には、ハウジング31aの円 筒部31a1が存在している。

一方、ハウジング31aの円筒部31a1と円筒部31 a1の貫通孔31a2内に位置するロータリジョイン ト37のシャフト37bとの間には、軸受35が介装� �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。

このように、図示の例では、駆動支持軸(� �ータリジョイント37のシャフト37b+シャフト37 bに組み付けられた回転軸32)は、モータ33のロ ータ33aを外嵌固定される大径部(回転軸32の円 筒部32a)と、この大径部の半径方向内側で軸� �35によって回転自在に支持される軸部(ロー� �リジョイント37のシャフト37b)とを有してい� �。そして、この大径部と軸部との間には、� �ウジング31aに形成された円筒部31a1が配設さ� ��、この円筒部31a1とシャフト37bとの間に軸受 35が介装される構成となっている。これによ� ��、駆動支持軸が、ハウジング31aに対し回転� ��在に支持される構成となっている。しかも� ��図示のように、軸受35のA軸方向に関する配� ��は、A軸方向におけるモータ33の存在範囲内� ��なっている。

次に、他方の脚部30bの内部の構成を説明す る。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� ��保持するクランプ機構34、スピンドルユニ� �ト20を支持する回転軸39、この回転軸39を回� �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等を具備している。ここでのハ� ��ジング31bは、スピンドルユニット20を回転� �在に受けるフレームを構成しており、また� �回転軸39は、割り出し用のモータ33による割� ��出し動作中に従動支持軸となっているが、� ��り出し動作完了後、クランプ機構34による� �ランプ動作の時に、割り出し角度を保持す� �ための制動用の軸となる。

ハウジング31bには、A軸方向に貫通する貫� �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、従動支持軸としての回� ��軸39、軸受36、及びロータリジョイント38が� ��み込まれている。またハウジング31bの外側� ��端面には、脚部30aと同様に凹部31c1が形成さ れており、その凹部31c1が側面カバー18bによ� �て覆われている。

ロータリジョイント38は、脚部30a側のロー� ��リジョイント37と同様のものであって、ハ� �ジング31bに固定されたディストリビュータ38 aと、ディストリビュータ38aの受圧円筒部38a1� ��外周面に回転可能に嵌装され、回転軸39と� �体のシリンダ部として機能する円筒状部38b� �で構成されている。

ディストリビュータ38aは、上記の受圧円筒 部38a1と、受圧円筒部38a1の外側の端部で半径� ��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、フランジ部38a2において、円周方� �に配設された複数のネジ部材38cによって、� �ウジング31bに対し組み付けられている。ま� �、ディストリビュータ38aの中心には、A軸方� ��に貫通する貫通孔38a4が形成されている。

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� �れている。また、円筒状部38bには、ディス� �リビュータ38aの各流体流路38a3に対応する複� ��の流体流路38b1が形成されている。そして、 各流体流路38a3とそれに対応する各流体流路38 b1とは、ディストリビュータ38aと円筒状部38b� ��の嵌合周面に形成された環状溝を介して連� ��しており、円筒状部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� ��いる。

脚部30bにおいて、脚部30aの回転軸32に対応� ��る回転軸39は、軸受36を受け入れるため、軸 部材39aとフランジ部材39bとの2つの部材で構� �されている。この回転軸39(軸部材39a及びフ� �ンジ部材39b)の軸線は、脚部30aの回転軸32の� �線一致し、A軸の軸線とも一致するように配� ��される。

回転軸39の軸部材39aは、ディストリビュー� ��38aの貫通孔38a4内に配置されており、ディス トリビュータ38aに対して、軸受36を介して回� ��自在に支持されている。従って、軸部材39a� ��ディストリビュータ38aとは、A軸に関して同 心的に配設された状態となっている。

また、回転軸39のフランジ部材39bは、脚部3 0b側に、脚部30aにおける回転軸32の端面32bと� �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� ��よってスピンドルユニット20が固定される� �従って、回転軸39は、前記のように、脚部30b におけるスピンドルユニット20のための従動� ��持軸として機能する。なお、回転軸39は、� �ランジ部材39bにおいて、ロータリジョイン� �38の円筒状部38bに固定されており、円筒状部 38bと一体的に回転する。従ってロータリジョ イント38の円筒状部38bも、従動支持軸の一部� ��相当することになる。

クランプ機構34は、図2及び図5のように、� �ピンドルユニット20の割り出し後の回転姿勢 つまり角度位置を保持するために、リング状 のクランプスリーブ34aを主要部として構成さ れている。クランプスリーブ34aは、圧力室34d となる環状溝34a1を形成する円筒部34a2と、こ� ��円筒部34a2の脚部30a側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とを有す� �とともに、クランプスリーブ34aの内側には� �円筒部34a2およびフランジ部34a3が設けられる 領域にわたって連続される締付け用の貫通孔 34e1とを有している。また、円筒部34a2は、回� ��軸39と一体的に回転するロータリジョイン� �38の円筒状部38bの回転を許容する状態で円筒 状部38bを囲繞している。なお、円筒状部38bは 、クランプスリーブ34aの締め付け用の貫通孔 34e1に挿入され、外周面で貫通孔34e1の内周面� ��隙間を残しながら対向している。

一方、ハウジング31bには、貫通孔31b1に挿� �されるクランプスリーブ34aを受けるため、A� ��方向に対して半径方向外側に向かって延び� ��平面を有する取付座31b3が貫通孔31b1に連続� �て設けられる。他方、クランプスリーブ34a� �フランジ部34a3には、後述する受圧部材34bを� ��付ける際にネジ部材34c2を挿入するための貫 通孔、ならびにクランプスリーブ34aをハウジ ング31bに対して取付ける際にネジ部材34c1を� �入するための貫通孔が、円周方向に間隔を� �いて、それぞれ複数設けられる。

クランプスリーブ34aの円筒部34a2とハウジ� �グ31bの貫通孔31b1との間には、ハウジング31b� ��内嵌固定された円筒形状の受圧部材34bが介� ��されている。受圧部材34bには、前記フラン� ��部34a3の複数の貫通孔に対応して複数のネジ 穴が設けられる。そして円筒状の受圧部材34b が、クランプスリーブ34aの円筒部34a2の外側� �嵌り合うように挿入されるとともに、フラ� �ジ部34a3の上記複数の貫通孔よりネジ部材34c2 を上記受圧部材34bの対応するネジ穴にそれぞ れ螺入される。

このように受圧部材34bは、クランプスリー ブ34aに対して外嵌固定され、その中空孔内と しての収容穴31d内でクランプスリーブ34aなど を収容し、その収容穴31dにより環状溝34a1と� �き合い、圧力室34dを形成している。クラン� �スリーブ34aは、収容穴31dに内嵌され、受圧� �材34bは貫通孔31b1に内嵌される。一方、ハウ� ��ング31bの取付座31b3には、受圧部材34bの円周 方向に設けられる複数の貫通孔に対応して複 数のネジ穴が設けられており、クランプスリ ーブ34aは、フランジ部34a3の貫通孔よりネジ� �材34c1を挿入し対応するネジ穴に螺入するこ� ��によって取付座31b3に対して取り付けられ、 これによりハウジング31bに対して固定されて いる。

受圧部材34bの軸端34b4、34b5は、半径方向に� ��交する方向に延びる平面を円周方向に連続� ��て形成しており、その一方の軸端34b4は、ク ランプスリーブ34aのフランジ部34a3に係合す� �ように配設されている。そして、受圧部材34 bの内周端34b3には、全周方向にわたってOリン グが環状溝34a1を挟んで軸方向の両側の位置� �それぞれ配置されており、これにより、圧� �室34dは、気密あるいは液密状態を維持可能� �されている。さらに、この圧力室34dには、� �圧部材34bに形成された流体流路34b1が連通し� ��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34 a4を介し、ハウジング31bに形成された流体流� ��31b2に連通している。

そして、クランプ機構34では、これらの流� ��流路34a4、34b1を介して圧力流体例えば、圧� �が圧力室34dに供給されることにより、クラ� �プスリーブ34aの円筒部34a2における環状溝34a1 によって設けられた薄肉部34a5が縮径方向(半� ��方向内側)に変形する。その結果、円筒状部 38bに対して締付け力が作用して、円筒状部38b 及びこれに組み付けられた回転軸39の回転が� ��止され、クランプ状態となる。

また、図示しない流体制御回路を介して圧 力室34dに供給する圧油などの圧力を解放する ことにより、円筒部34a2の薄肉部34a5の変形状� ��が解消され、円筒状部38bに対する締付け力� ��消失することによって、回転軸39に対する� �ランプ状態が解除される。

さらに、図示の例では、脚部30b内に、回転 軸39の回転角度つまりスピンドルユニット20� �姿勢を検出するための回転検出器41、及びス ピンドルユニット20の回転範囲を制限するた� ��の角度検出器42が設けられている。

回転検出器41は、ロータリジョイント38に� �けるディストリビュータ38aの貫通孔38a4内で� ��貫通孔38a4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 検出ヘッド41aと、検出器ヘッド41aの内側に対 向するように配置され、回転軸39の軸部材39a� ��取り付けられた検出リング41bとで構成され� ��いる。この回転検出器41によるスピンドル� �ニット20の角度位置の検出信号は、加工用ヘ ッド10が搭載される工作機械1の制御装置(図� �せず)に送られ、スピンドルユニット20の姿� �制御(数値制御)に用いられる。

また、角度検出器42は、例えばリミットス� ��ッチであって、ディストリビュータ38aの貫� ��孔38a4内に設けられた支持板上に取り付けら れ、回転軸39の端部に取り付けられた円盤状� ��部材43の周面に対向するように設けられて� �る。この円盤状の部材43の周面には、許容角 度範囲に対応するドグが形成され、このドグ に対向した状態では、角度検出器42は不作動� ��態におかれる。従って、制御の異常等によ� ��、スピンドルユニット20が許容角度以上に� �転したとき、その状態が角度検出器42によっ て検出され、その検出信号が例えば非常停止 信号として工作機械1の制御装置へ送られる� �

このように、第1の支持ヘッド30は、スピン ドルユニット20をその両側より回転可能に保� ��する脚部30a、30bを構成しており、一方の脚� ��30aは、A軸を回転中心として、スピンドルユ ニット20を割り出すために、割出装置100の回� ��駆動源として割り出し用のモータ33を内蔵� �ており、他方の脚部30bは、割り出し後のス� �ンドルユニット20を圧力流体によってクラン プ状態とするために、割出装置100に付属する クランプ機構34を内蔵している。

受圧部材34bは、既述のように、その軸端34b 4がクランプスリーブ34aのフランジ部34a3に係� ��するように同軸に挿入されるとともに、フ� ��ンジ部34a3に設けられた複数のネジ穴に螺入 される複数の締付け用のネジ部材34c2を介し� �フランジ部34a3に対して取付けられる。また� ��ランプスリーブ34aのフランジ部34a3がハウジ ング31bの取付座31b3に固着されることにより� �フレームとして機能するハウジング31b側に� �動不能に取付けられている。

このようにして受圧部材34bは、フランジ部 34a3を介してハウジング31bに取付けられてお� �、クランプスリーブ34aは軸部材39aと一体の� �筒状部38bと円筒状部38bの外側に設けられる� �ウジング31bとの間に配置されている。

次に、図4は、加工用ヘッド10における第2� �支持ヘッド50の構成を示している。図4にお� �て、第2の支持ヘッド50は、ラム8に取付けら� ��、加工用ヘッド10を工作機械1のZ軸と平行な C軸を中心に回転(旋回)させるために、C軸方� �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 された旋回用の回転軸52を備えている。

第1の支持ヘッド30は、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。� ��た、第2の支持ヘッド50は、ハウジング51に� �り付けられた環状の支持体51bによりラム8に� ��り付けられる。

第2の支持ヘッド50は、ハウジング51の貫通� ��51a内に、回転軸52を回転駆動するためのDDモ ータによる旋回用のモータ53、回転軸52の旋� �による回転位置を保持するための旋回用の� �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� ��備えている。

旋回用のモータ53は、ステータスリーブ53c� ��介してハウジング51に固定されたステータ53 aと、ステータ53aの内周面に対向するように� �けられ、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、モータ53を駆動する� ��めの励磁電流の供給は、コネクタ17aを介し� ��ステータ53aに接続されたケーブル17により� �われる。

旋回用の回転軸52は、ハウジング51の貫通� �51a内で回転可能に設けられた軸部52aと、軸� �52aの第1の支持ヘッド30側の端部に取り付け� �れて半径方向(C軸と直交する方向)へ広がる� �ランジ部材52bとを含んでいる。また、回転� �52には、ロータリジョイント55が挿通される� ��通孔52cが形成されている。

なお、図示の例では、回転軸52の軸部52aと� ��ランジ部材52bとの間に軸受ハウジング52dが� ��成されている。そして、この軸受ハウジン� ��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� ��ろ形式の旋回軸受の1つである3列円筒ころ� �受(3列ローラベアリング/アキシアル・ラジ� �ルローラベアリング)であって、アキシアル� ��向及びラジアル方向の大きい荷重を受ける� ��とができる。

軸部52aの外周面には、モータ53のロータ53b� ��外嵌固定されており、ロータ53bの回転に伴� ��て軸部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52aに組 み付けられており、軸部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が螺入されており、この� ��ジ部材19によって、第1の支持ヘッド30の支� �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がモータ53によって回転駆� ��されることにより、第1の支持ヘッド30が回� ��軸52と共に旋回する。

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� ��ビュータ55aと、ディストリビュータ55aに形� ��された貫通孔55a1に回転可能に嵌装され、C� �に対しディストリビュータ55aと同心的に配� �されたシャフト55bとで構成されている。

ディストリビュータ55aは、回転軸52の貫通� ��52c内に配置される円筒部55a2と、円筒部55a2� �反第1の支持ヘッド30側の端部で半径方向に� �がるように形成されたフランジ部55a3とから� ��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。

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� ��けられており、シャフト55bは、このフラン� ��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� ��回転に伴い、シャフト55bも共に回転する。� ��お、フランジ部材57は、第1の支持ヘッド30� �支持部30cに形成された円形の凹部30c1 に嵌� �込まれる形状となっており、このフランジ� �材57と支持部30cの凹部30c1 とにより、第1の� �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。

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� �に位置をずらして複数形成されている。一� �、シャフト55bにも、ディストリビュータ55a� �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 。

そして、各流体流路55a4とそれに対応する� �流体流路55b1とは、ディストリビュータ55aと� ��ャフト55bとの嵌合周面に形成された環状溝� ��介して連通しており、シャフト55bが回転し� ��ときでも、その連通状態が維持されるよう� ��構成されている。また、シャフト55bに形成� ��れた複数の流体流路55b1は、それぞれ第1の� �持ヘッド30におけるロータリジョイント37又� ��ロータリジョイント38のディストリビュー� �37a、38aに形成された対応する流体流路37a3又� ��流体流路38a3に連通している。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� ��タ55aに供給された流体は、シャフト55bを介� ��、第1の支持ヘッド30のロータリジョイント3 7、38へ供給される。

ハウジング51に固定されたディストリビュ� ��タ55aと回転軸52の軸部52aとの間には、回転� �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� ��ブ54は、そのフランジ部54aにおいて、複数� �ネジ部材によってディストリビュータ55aに� �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� ��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� �り圧力室54eが形成される。

そして、圧力室54e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� ��力が作用し、回転軸52の回転が阻止され、� �ランプ状態となる。

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� �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� ��に配置された一対の検出ヘッド44aと、この� ��出ヘッド44aに対向する配置で、回転軸52と� �に回転するシャフト55bに取り付けられた検� �リング44bとからなっている。この回転検出� �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1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。

以上の構成からなる加工用ヘッド10におい� ��、スピンドルユニット20を支持する第1の支� ��ヘッド30は、スピンドルユニット20を、一対 の脚部30a、30bの各回転軸32、39を挟み込むか� �ちで、両回転軸32、39の間に相対回転不能に� ��定して支持している。そして、脚部30a側の� ��動側の回転軸32を割り出し用のモータ33によ って回転駆動することにより、スピンドルユ ニット20を、回転軸32、39のA軸を中心として� �所望の姿勢とするための角度位置へ向けて� �転駆動する。

さて、スピンドルユニット20のスピンドル2 1をA軸を中心として所望の角度に位置決め駆� ��する際、スピンドルユニット20と一体の回� �軸32及び回転軸39は、回転量制御される割り� ��し用のモータ33を介して回転駆動される。� �ータ33の駆動は、工作機械1の制御装置によ� �て回転量制御され、予め設定されたプログ� �ムに基づく数値制御に従って行われ、ステ� �タ33bを構成する図示しない電磁石を選択的� �励磁してロータ33aの回転を制御することに� �り、回転軸32を介してスピンドルユニット20� ��角度位置が制御される。従って、図示の例� ��は、脚部30a内に設けられたモータ33及びモ� �タ33に連結された駆動側の回転軸32が、スピ� ��ドルユニット20のための割出装置100として� �能する。なお、モータ33を駆動するための励 磁電流は、コネクタ16aによって割り出しのモ ータ33のステータ33aに接続されたケーブル16� �よって供給される。

上記のように割出装置100のモータ33によっ� ��、回転軸32、回転軸39の回転駆動が終了し、 スピンドルユニット20が所定の回転角度に割� ��出されると、割出装置100のクランプ機構34� �よるクランプ動作が行われる。クランプ動� �のために、まず、圧力室34dに、圧力流体供� �源や開閉弁等で構成される図示しない流体� �御回路から流体流路31b2を介して圧油が供給� ��れる。圧油の供給によって、圧力室34dを構� ��する薄肉部34a5は、A軸に対して半径方向内� �に向かって膨出して、円筒状部38bの外周端38 b2を押圧することにより、回転軸39はフレー� �としてのハウジング31bに対して回転不能に� �持され、クランプ状態とされる。

クランプ動作にともなう圧力流体の供給に よって、圧力室34dの一部を構成する受圧部材 34bにも圧力が加わるため、その受圧部材34bも 、回転軸39の半径方向外側に膨出することに� ��るが、ハウジング31bの貫通孔31b1の内周面31b 4と受圧部材34bの外周端34b2との間に、所定の� ��間34d2が設けられているため、膨出する受圧 部材34bの外周端34b2が少なくとも貫通孔31b1の� ��周面31b4に当接するまでは、ハウジング31bの 貫通孔31b1への押圧力(作用力)は作用しない。 このような構造とすることにより、角度割り 出された回転軸39を、クランプ動作によって� ��きが発生しないようにすることができる。� ��かし、そのような不都合が生じなければ、� ��定の隙間34d2を有する受圧部材34bを設ける必 要はない。

ここで本発明に係る割出装置100の構成を図 5を参照しながら、請求項1の記載にもとづい� ��詳細に記述することとする。なお、図5は、 図2でA軸より上部のハウジング31b内を拡大し� ��示している。図5において、割出装置100は、 割り出し用のモータ33により割り出し駆動さ� ��る回転軸39と、回転軸39を収容する収容穴31d を有し、回転軸39を回転可能に支持するフレ� ��ムとしてのハウジング31bと、クランプ動作� ��ためのクランプスリーブ34aとを具備してい� ��。既述の通り、クランプスリーブ34aは、貫� ��孔34e1と外周周りに連続し圧力流体を供給す る圧力室34dの一部を構成する環状溝34a1とを� �し、ハウジング31bの収容穴31dと回転軸39との 間の空間に配置されてハウジング31bに対して 一体に取付けられる。

そして、回転軸39とクランプスリーブ34aと� ��間の空間には、クランプスリーブ34aの貫通� ��34e1に対して半径方向に離間され、回転軸39� ��方向に平行に延在する受圧周面38a5を有する 受圧円筒部38a1が、フレームとしてのハウジ� �グ31bに対してネジ部材31cにより一体に取付� �られる。一方、回転軸39には、半径方向外側 に向けて延在するフランジ部材39bがネジ部材 により一体に取付られるとともに、クランプ スリーブ34aの貫通孔34e1と受圧円筒部38a1との� ��の空間には、回転軸39に対して平行に延び� �円筒状部38bがフランジ部材39bに対してネジ� �材により一体に取付けられている。

また、円筒状部38bは、クランプスリーブ34a の貫通孔34e1と円筒状部38bの外周面との間、� �よび受圧円筒部の38a1の内周面と円筒状部38b� ��内周面との間に、いずれも円筒状部38bの回� ��を妨げない程度の所定の隙間(具体的には、 千分の数十mm~1mm程度)を有するように、設け� �れている。

このようにして、割出装置100のクランプ機 構34が構成される。このクランプ機構34の動� �時に、既述のように、圧力室34dに圧力流体� �供給され、その供給にともなうクランプス� �ーブ34aの膨出によって、円筒状部38bが回転� �39の側に撓み変形することにより、回転軸39� ��ハウジング31b側の収容穴31dと受圧円筒部38a1 との間で挟持し、割り出し後の回転軸39をク� ��ンプ状態とする。

次に図6は、図2ないし図5などの構成の変形 例である。前記図5のロータリジョイント38は 、円筒状部38bと受圧円筒部38a1との間に形成� �れている。これに対して、図6のロータリジ� ��イント38は、半径方向内側につまりA軸に近� ��位置で、受圧円筒部38a1の内周面と回転軸39� ��フランジ部材39bと一体の筒状のシャフト39c� ��外周面との間に形成されている。

より詳しくは、図6では、半径方向外側に� �けてのびるフランジ部38d2を有するディスト� ��ビュータ38aが、A軸を中心として半径方向に 互いに離間する2つの円筒部、すなわち半径� �向外側に設けられる受圧円筒部38a1、および� ��筒部38a6が設けられるとともに、受圧円筒部 38a1と円筒部38a6との間の空間には、回転軸39� �のフランジ部39bと一体に取付けられる筒状� �シャフト38cが挿入されており、ディストリ� �ュータ38aの円筒部38a6の内周面に通ずる流路� ��、これに嵌り合うように挿入されるシャフ� ��38cの外周面に設けられる環状溝とでロータ� ��ジョイント38を構成する。

つまり、このようなロータリジョイント38� ��構成するために、所定の肉厚を有する筒状� ��シャフト39cがフランジ部材39bの反スピンド� ��側の端面に当接するように配置され、ネジ� ��材39eにより一体に取付けられている。さら� ��、受圧円筒部38a1とクランプスリーブ34aの締 付け用の貫通孔34a5との間には、A軸の周りに� ��続されかつA軸方向の軸端側(反スピンドル� �)に向けて延びる円筒状部38bがフランジ部39b� ��対して一体に設けられる。また、円筒状部3 8bは、クランプスリーブ34aの貫通孔34e1と円筒 状部38bの外周面との間、および受圧円筒部38a 1の外周面と円筒状部38bの内周面との間に、� �ずれも円筒状部38bの回転を妨げない程度の� �定の隙間を有するように設けられる。

図6の構成例によると、図5の構成例に比べ� ��ロータリジョイント38を構成するための環� �溝が円筒状部38bに形成されないため、円筒� �部38bの内周面と受圧円筒部38a1の外周面との� ��で、クランプ面として向き合う周面の接触� ��積が広くなる。これにより大きな締め付け� ��ルクが発生可能となり、またロータリジョ� ��ント38の構成要素がクランプスリーブ34aの� �め付け力の発生位置から遠ざかるため、ロ� �タリジョイント38の構成要素の変形が回避で きることにもなる。言い換えれば、この実施 例はクランプスリーブからの押圧力を受ける 受圧円筒部とは、半径方向別の場所にロータ リジョイントを構成することにより、より高 いクランプ力を得るとともに、クランプ動作 時の押圧力が直接ロータリジョイントに加わ らないように構成されたものである。

次に図7は、請求項2に対応する実施例であ� ��、円筒状部38b及び受圧円筒部38a1を複数の部 材、この例によると、それぞれ2つの円筒状� �品38b11、38b12及び受圧円筒部品38a11、38a12によ り構成した例を示す。詳しくは、図7におい� �、クランプスリーブ34aの締付け用貫通孔34e1� ��対して半径方向内側に設けられる受圧円筒� ��38aは、内側に設けられる受圧円筒部38a12と� �前記受圧円筒部38a12の外周端に対して所定の 隙間を有し、前記受圧円筒部38a12に対して薄� ��に設けられる受圧円筒部38a11の、2つの円筒� ��部品で構成される。

また、他方の2つの円筒状部品38b11、38b12は� ��互いに異なる外径を有し所定の薄肉状態に� ��けられる円筒部と、これと一体に形成され� ��径方向に延びる基端部とを有し、ともにa軸 を中心とし、円筒部が互いに半径方向に離間 した状態で、フランジ部材39bにネジ部材38e、 38dによりそれぞれ取付けられている。他方、 2つの受圧円筒部品38a11、38a12は、ディストリ� ��ュータ38aとの間に空間を設けるべく、円筒� ��品38a11の基端部を受け入れ可能な凹欠部を� �一方の受圧円筒部38a12の軸端側に円周方向に 形成し、円筒部品38a12の基端部が上記凹欠部� ��収容された状態で、ネジ部材11、13によりハ ウジング31b側のディストリビュータ38aに取付 けられている。

これらの円筒状部品38b11、38b12及び受圧円� �部品38a11、38a12は、A軸に対して平行で、互い に重なる方向に延び、僅かな隙間を残して交 互に挟み合う状態に設けられ、ハウジング31b の内側に組み込まれる。なお、この例では、 図6と同じく、ロータリジョイント38が、受圧 円筒部38a12よりも内側に設けられる例であり� ��ロータリジョイント38は、シャフト39cの内� �と円筒状部38bの外周との間に形成されてい� �。なおこの実施例は、図6に対し、ディスト� ��ビュータ38aは、ハウジング31bと実質的に一� ��に形成される例である。

クランプ動作の時に、クランプスリーブ34a は半径方向内側に膨出するため、クランプス リーブ34aの締め付け力は、いずれも撓み変形 可能な円筒状部品38b11、受圧円筒部品38a11、� �筒状部品38b12の順に順次に作用させ、最終的 に受圧円筒部品38a12に作用される。従って、� ��ランプスリーブ34aの膨出によって、いずれ� ��フレームとしてのハウジング31bに取付けら� ��るクランプスリーブ34aと、受圧円筒部品38a1 1と、受圧円筒部品38a12とのそれぞれの間で、 回転軸39側と一体に回転される受圧円筒部品3 8b11および受圧円筒部品38b12を、両側から挟む ように締め付けられる結果、円筒状部38bと一 体の回転軸39を回転不能に保持することがで� ��る。

図7の構成例によると、クランプスリーブ34 aの膨出時には、クランプスリーブ34aと2つの� ��筒状部品38b11、38b12及び受圧円筒部品38a11、3 8a12との間で合計4つのクランプ面(摩擦面)が� �ることになるため、他の実施例に比べてよ� �大きな摩擦トルク(クランプ力)が得られる。