(第1実施形態)
 以下、本発明の第1実施形態に係る主軸装置 及び複合加工工作機械としての門形マシニン グセンタについて図面に基づいて詳細に説明 する。

 図1に示すように、門形マシニングセンタ 1では、ベッド2の上にテーブル3がX軸方向へ� �動可能に支持されており、ベッド2の両側に� ��一対のコラム4が立設されている。コラム4� �上端にはクロスレール5が架設されており、� ��ロスレール5には、サドル6がY軸方向へ移動� ��能に設けられる。また、サドル6には、Z軸� �向に昇降可能なラム7が支持されており、ラ� ��7の下端には、本発明の主軸装置20をY軸回り 及びZ軸回りに回転割出し駆動可能に保持す� �主軸ヘッド8が装着されている。

 図2及び図3に示すように、主軸ヘッド8に� ��、主軸装置20のブラケット21を挟むように一 対の支持アーム9が設けられており、支持ア� �ム9の内部には、ブラケット21の両側面に固� �された一対の旋回シャフト10が複数の軸受11� ��介して回転可能に収容されている。また、� ��方の旋回シャフト10にはモータ12が配置され ており、これにより、主軸装置20は一対の支� ��アーム9にY軸(旋回軸A)回りに旋回可能に取� �付けられる。なお、主軸装置20の旋回駆動は 、旋回シャフト10まわりにモータ12を配置す� �代わりに、旋回シャフト10をギア駆動するも のであってもよい。

 図4及び図5に示すように、主軸装置20のブ ラケット21は、旋回シャフト10がY軸方向の両� ��面に固定され、X軸方向(旋回軸に対して略� �直)に貫通する筒部22を有するブラケット本� �23と、ブラケット本体23の後端面にボルト26� �よって固定される後蓋25と、を備える。そし て、このブラケット本体23の筒部22には、主� �30のハウジング32が挿脱可能に取り付けられ� ��いる。なお、図4中、符号23aは、旋回シャフ ト10を取り付けるためのボルト孔である。

 図5に示すように、主軸30は、モータビル� ��イン式であり、先端に工具Wを装着可能な回 転部31と、ブラケット本体23の筒部22に挿脱可 能に取り付けられるハウジング32と、回転部3 1とハウジング32との間に配置され、回転部31� ��ハウジング32に対して回転自在に支持する� �側及び後側軸受50,51と、を有する。

 ハウジング32は、ステータ34が取り付けら れる中間ハウジング35、スリーブハウジング3 6、後側ハウジング37、リヤカバー38を有する� ��筒39と、外筒39と一体に形成される前側ハウ ジング40と、前側ハウジング40の前方に取り� �けられる前蓋41及びフロントカバー42とを、� ��する。なお、中間ハウジング35とスリーブ� �ウジング36とは一体構造としてもよい。また 、外筒39と前側ハウジング40は別体に形成さ� �てもよい。

 回転部31は、ロータ43を有する回転自在な 回転軸44と、回転軸44の内部で、回転軸44に軸 方向に相対移動可能に装着されるドローバー 45と、ドローバー45が工具ホルダ46を固定する コレット部47を軸方向内方に引き込むように� ��ドローバー45に外装され、軸方向において� �転軸44とドローバー45の大径部45aとの間に圧� ��可能に配置されるばね48と、が配置される� �なお、ばね48としては、皿ばねを使用してい るが、コイルばねや螺旋皿ばね等を使用して もよい。

 前側軸受50は、外輪が前側ハウジング40に 固定されると共に内輪が回転軸44の一端側に� ��嵌する組合せアンギュラ玉軸受によって構� ��される。また、回転軸44の他端側に配設さ� �たスリーブハウジング36には、回転軸44の軸� ��向に移動可能な軸受スリーブ49が嵌合され� �おり、後側軸受51は、外輪が軸受スリーブ49� ��固定されると共に内輪が回転軸44の他端側� �外嵌する一対のアンギュラ玉軸受によって� �成され、前側軸受50と共働して回転軸44を回� ��自在に支持する。

 ドローバー45の後端側には、工具交換の� �めのピストン機構60のピストン61に装着され� ��ピストン押圧部62によって押圧されるピス� �ン当接部63が設けられている。ピストン機構 60は、往動側圧力導入部64に油、水、空気等� �圧力媒体が導入されることにより、ピスト� �61が往動され、ピストン61のピストン押圧部6 2がピストン当接部63を押圧し、ドローバー45� ��軸方向に押圧移動させて工具Wを押し出して 工具アンクランプ状態とする(図5の上部位置� ��照。)。一方、往動側圧力導入部64の圧力を� ��き、復動側圧力導入部65に圧力媒体が導入� �れることにより、ピストン61が復動され、ド ローバー45を軸方向に戻り移動させて工具ク� ��ンプ状態とする(図5の下部位置参照。)。

 リヤカバー38には、ピストン機構60のピス トン61の位置を検出する位置検出センサ66や� �工具Wの有無を検出する工具検出センサ67が� �定されており、後側ハウジング37の内側には 、回転軸44の回転速度を検出するエンコーダ6 8が配置されている。   

 外筒39は、中間ハウジング35のフランジ部 35aをブラケット本体23の先端面にボルト締結� ��ることで、ブラケット21に固定されている� �このため、外筒39は、ボルト96を外すことで� ��主軸30をブラケット21から先端側に抜き取り 可能に構成される。

 また、ブラケット本体23の先端面と対向� �る中間ハウジング35のフランジ部35aの取付面 35bには流路開口が設けられており、主軸30に� ��給されるすべての流体は、この取付面35bに� ��成された流路開口から供給或は排出される� ��図7に示すように、フランジ部35aの取付面35b には、軸受及びモータ用の冷却油の入口側流 路開口80、ピストン61のクランプ用圧油の流� �開口81、フラッドクーラントの流路開口82、� ��ーパエアブローの流路開口83、エアシール� �アの流路開口84、ピストン61のアンクランプ� ��圧油の流路開口85、軸受及びモータ用の冷� �油の出口側流路開口86がそれぞれ形成されて いる。なお、図7の符号32bは、中間ハウジン� �32のフランジ部32aに形成された、ボルト96が� ��通するボルト孔(本実施形態では、6つ)であ� ��。

 例えば、図5に示すように、アンクランプ 用圧油は、ブラケット側の流路94から中間ハ� ��ジング35の取付面35bに形成された流路開口85 に導かれ、さらに、中間ハウジング35、スリ� ��ブハウジング36、後側ハウジング37、リヤカ バー38内に形成された各流路87を通過して、� �動側圧力導入部65に供給される。また、図6� �示すように、軸受及びモータ用の冷却油も� �ブラケット側の流路94から中間ハウジング35� ��取付面35bに形成された流路開口80に導かれ� �。その後、この流路開口80から延びる流路88� ��、中間ハウジング35内で分岐され、冷却油� �一部は、中間ハウジング35の後方に延びる流 路89によって、冷却筒90へ供給され、また、� �の冷却油は、前側ハウジング40に形成された 流路92により、冷却部93へ供給される。なお� �その他の流体も、中間ハウジング35から各ハ ウジングに形成された流路を通って所望の位 置に供給され、或は、各ハウジングに形成さ れた流路を通って中間ハウジング35からブラ� ��ット側へ排出される。

 一方、各流体のブラケット側の流路94は� �ブラケット本体23に形成され、ブラケット本 体23の先端面に形成された開口94aと、旋回シ� ��フト10のフランジ10a(図3参照)と対向する取� �面23bに形成された開口94bとを連通する。こ� �取付面23bに開口した流路94は、旋回シャフト 10のフランジ10aに形成された図示しない流路� ��配管無しで連通する。これにより、主軸30� �供給される流体の流路は、旋回シャフト側� �らブラケット本体23、中間ハウジング35を介� ��て主軸30の所望の位置まで配管無しで連通� �れており、旋回シャフト10とブラケット本体 23、或はブラケット本体23と中間ハウジング35 を分解すると同時に各部材間の流体の流路が 切り離される。また、旋回シャフト10とブラ� ��ット本体23、或はブラケット本体23と中間ハ ウジング35を組み付けると同時に各部材間の� ��体の流路が組み立てられる。なお、これら� ��部材の対向面間で各流路開口の周囲にはOリ ングが配置されており、対向面に形成された 流路開口からの流体の漏洩を防止している。

 従って、本実施形態の主軸装置20によれ� �、ブラケット本体23の筒部22に挿脱可能に取� ��付けられる中間ハウジング35は、ブラケッ� �本体23の先端面と対向する取付面35bに、主軸 30に供給される流体の流路開口80~86が形成さ� �るので、主軸30をブラケット21から取り外す� ��同時に流体の流路が切り離されるため、配� ��を分解することなく、短時間で主軸30をブ� �ケット21から取り外すことができる。また、 主軸30をブラケット21に組み付けると同時に� �体の流路が接続されるため、分解時と同様� �、配管を組み立てる必要がなく、短時間で� �軸30をブラケット21に組付けることができる� ��また、流体の排出として使用される流路の� ��合には、取付面35b以外に開口が主軸側にな� ��ので、異物などの浸入を確実に防止するこ� ��ができる。

 (第2実施形態)
 次に、本発明の第2実施形態に係る主軸装置 及び複合加工工作機械としての門形マシニン グセンタについて図8及び図9に基づいて詳細� ��説明する。なお、第1実施形態と同等部分に ついては、同一符号を付して説明を省略或い は簡略化する。

 図8及び図9に示すように、本実施形態で� �、外筒39は、中間ハウジング35のフランジ部3 5aをスペーサ27を介してブラケット本体23の先 端面23cにボルト締結することで、ブラケット 21に固定されている。このため、外筒39は、� �ルト96を外すことで、主軸30をブラケット21� �ら先端側に抜き取り可能に構成される。

 スペーサ27は環状に形成され、工具Wの旋� ��半径の誤差を吸収可能なように、ブラケッ� ��本体23の先端面23cと該先端面23cと対向する� �ランジ部35aの取付面35bとの間に配置される� �スペーサ27は、フランジ部35aの取付面35bに接 着やボルトによって予め固定されてもよく、 或は、中間ハウジング35のフランジ部35aをブ� ��ケット本体23に締結する際に共締めされて� �よい。

 旋回軸Aからブラケット本体23の先端面23c� ��での軸方向距離L1は一様であるから、スペ� �サ27の軸方向寸法L2と主軸側の軸方向寸法L3� �の合計も一様となるように設定することで� �工具Wの旋回寸法を所望の旋回寸法とするこ� ��ができる。

 スペーサ27の軸方向寸法L2は、工具Wを装� �するための工具ホルダ46が取り付けられる取 付基準面となる回転軸44の先端面44aとフラン� ��部35aの取付面35bとの間の軸方向寸法L3をダ� �ヤルゲージ等の測定器で測定し、この軸方� �寸法L2に基づいて適宜決定される。スペーサ 27は、所望の軸方向寸法L1となるように加工� �れてもよく、或は、軸方向寸法の異なるス� �ーサ27を複数用意して、所望の軸方向寸法L1� ��有するスペーサが組みつけられてもよい。� ��お、工具Wの旋回寸法は、旋回軸Aから回転� �44の先端面44aの軸方向寸法Rを設定すること� �決定される。

 従って、例えば、主軸30をブラケット21に 対して交換する際に、主軸側の軸方向寸法L3� ��ばらつきが生じた場合でも、所望の軸方向� ��法L2を有するスペーサ27を配置することで、 所望の旋回半径との誤差がスペーサ27によっ� ��吸収される。これにより、主軸30を交換し� �も工具の旋回半径が変化することなく、加� �精度を良好に保つことができる。

 また、第1実施形態と同様、ブラケット本 体23の先端面23cと対向する中間ハウジング35� �フランジ部35aの取付面35bには流路開口が設� �られており、主軸30に供給されるすべての流 体は、この取付面35bに形成された流路開口か ら供給或は排出される。これにより、アンク ランプ用圧油は、ブラケット側の流路94から� ��ペーサ27に形成された貫通路27aを介して中� �ハウジング35の取付面35bに形成された流路開 口85に導かれ、さらに、中間ハウジング35、� �リーブハウジング36、後側ハウジング37、リ� ��カバー38内に形成された各流路87を通過して 、復動側圧力導入部65に供給される。

 従って、本実施形態の主軸装置20によれ� �、主軸30のハウジング32をブラケット21に固� �する際にスペーサ27を介して行なうことで、 工具Wの旋回半径Rの誤差をスペーサ27によっ� �吸収することができ、主軸30の各構成部品の 寸法公差を厳密に管理、調整する必要がなく 、低コストで製作が可能であり、また、加工 精度も良好となる。

 特に、スペーサ27は、ブラケット本体23の先 端面23cと該先端面23cと対向する中間ハウジン グ35のフランジ部35aの取付面35bとの間に配置� ��れるので、主軸30をブラケット21に固定する 際に合せて工具Wの旋回半径Rを調整すること� ��でき、調整作業を容易に行なうことが可能� ��ある。
 その他の構成及び作用については、第1実施 形態のものと同様である。

 (第3実施形態)
 次に、本発明の第3実施形態に係る主軸装置 及び複合加工工作機械としての門形マシニン グセンタについて図10及び図11に基づいて詳� �に説明する。なお、第1実施形態と同等部分� ��ついては、同一符号を付して説明を省略或� ��は簡略化する。

 図10及び図11に示すように、本実施形態で は、リヤカバー38の後部には、回転部31のド� �ーバー45内にクーラントを供給する回転継手 70が設けられている。回転継手70は、図11に示 すように、リヤカバー38の後端面に対向して� ��り付けられるフランジ部71aを有する継手ケ� ��ス71と、この継手ケース71に対して2つの軸� �72を介して相対回転可能に配置される回転管 軸73と、回転管軸73の後端と対向するように� �手ケース71に固定された継手カバー74に装着� ��れるフローティングシート75と、回転管軸73 の後端部とフローティングシート75の先端部� ��それぞれ装着されるシールリングを有する� ��ール部76と、を備える。

 回転管軸73には、回転軸44の後端から延出 するドローバー45の後部の延長された部分45b� ��装着されて(図10参照)、回転軸44と共に回転� ��ると共に、内部に通孔73aが形成され、ドロ� ��バー45の延長部分45bに形成された図示しな� �孔部と連通して回転側流路を構成する。ま� �、フローティングシート75の内部にも、継手 カバー74に形成された孔部74aと連通する通孔7 5aが形成され、固定側流路を構成する。そし� ��、回転管軸73の通孔73aとフローティングシ� �ト75の通孔75aをシール部76を介して連通する� ��とで、回転側流路と固定側流路を連結する� ��

 外筒39は、中間ハウジング35のフランジ部 35aをブラケット本体23の先端面にボルト締結� ��ることで、ブラケット21に固定されている� �このため、外筒39は、ボルト96を外すことで� ��主軸30をブラケット21から先端側に抜き取り 可能に構成される。

 本実施形態においても、クランプ用圧油� ��アンクランプ用圧油、冷却油等は、第1実施 形態と同様、主軸30に供給されているが、図1 0に示すように、中間ハウジング35、スリーブ ハウジング36、後側ハウジング37、リヤカバ� �38内に形成された各流路87´を通過するテー� �エアブローは、リヤカバー38の後端面に取り 付けられる継手ケース71のフランジ部71aに形� ��された流路開口71bを介して、継手ケース71� �び継手カバー74の各流路77に供給される。そ� ��て、供給圧力により、フローティングシー� ��75を下流側に押圧させた状態で、シール部76 が密着し、テーパエアブローが固定側流路か ら回転側流路に導かれ、回転部31に供給され� ��。

 従って、本実施形態の主軸装置20によれば� �回転部31に流体を供給する回転継手70は、リ� ��カバー38の後端面と対向し、回転継手70に供 給される流体の流路開口が形成されるフラン ジ部71aを持った継手ケース71を有するので、� ��体が配管なしで回転継手70に供給され、配� �のためのスペースをブラケット内に設ける� �要がなくなり、コンパクトな主軸装置20を構 成することができる。また、回転継手70をリ� ��カバー38に組付けると同時に回転継手70に供 給される流体の流路が接続されるため、主軸 30をブラケット21から分解又は組み付ける時� �、配管を分解・組み立てる必要がなく、メ� �テナンス時のダウンタイムが短く生産性の� �いものとなる。
 その他の構成及び作用については、第1実施 形態のものと同様である。

 (第4実施形態)
 次に、本発明の第4実施形態に係る主軸装置 及び複合加工工作機械としての門形マシニン グセンタについて図12~図14に基づいて詳細に� ��明する。なお、第1実施形態と同等部分につ いては、同一符号を付して説明を省略或いは 簡略化する。

 図13及び図14に示すように、本実施形態で は、後蓋として、ブラケット本体23の後端面2 3dに固定される筒状穴付きカバー部材120が設� ��られる。カバー部材120は、筒状の部分120dと 、その後端側で穴が形成された底部120aとを� �する。そして、カバー部材120は、ブラケッ� �本体23に装着されてその後端面23dから突出す る主軸30の後端部外周面に底部120aの内周面120 bを外嵌させ、前端面120cをブラケット本体23� �後端面23dに対向させて、これらの四隅を締� �するボルト26でブラケット本体23に固定され� ��。なお、図14中、主軸30は、上記実施形態と 同様、モータビルトイン式の公知のものが適 用可能されている。

 主軸30の他端側であるハウジング32の後端 部は小径に形成されており、モータのステー タに動力を伝送する動力線97(配線)と、主軸30 に設けられたセンサの信号線98(配線)がブラ� �ット本体23の筒部22と干渉しないように後方� ��延出される。なお、本実施形態においても� ��センサとして、回転部31の回転速度を検出� �るエンコーダ68や、クランプ用ピストンの位 置を検出する位置検出センサ66、工具の有無� ��検出する工具検出センサ67が設けられてい� �(図5参照。)。

 ハウジング32からカバー部材120内に導出さ� �た動力線97は、ブラケット本体23に形成され� ��第1空間S ₁ に配索されており、一方、カバー部材120内の 各信号線98は、ブラケット本体23の筒部22の中 心軸Bに対して第1空間S ₁ と略対称位置に形成された第2空間S ₂ に配索されている。

 ブラケット本体23の後端面23dとカバー部材12 0の前端面120cとの間、主軸30のハウジング32の 後端部外周面とカバー部材120の底部120aの内� �面120bとの間には、密封部材であるOリング110 ,111がそれぞれ配置されており、カバー部材12 0の内部を、ブラケット本体23及びハウジング 32と共に外部から密封する。このため、主軸3 0のハウジング32からブラケット本体23の各空� ��S ₁ ,S ₂ へ導入されるこれら配線97,98は、カバー部材1 20によって確実に密封される。

 第1及び第2空間S ₁ ,S ₂ は、互いに略同形状に形成されており、図13� ��び図14に示すように、ブラケット本体23には 、ブラケット本体23の旋回軸Aと筒部22の中心� ��Bに垂直な(Z軸方向の)両側面上に形成される 溝部100,100´と、ブラケット本体23の後端面か� ��溝部100,100´に貫通する開口孔101,101´と、溝� ��100,100´の底面から旋回シャフト10が取り付� �られる各取付面に開口し、且つ、部分的に� �部22の内周面に開口した傾斜孔102,102´と、が それぞれ形成されている。また、溝部100,100´ の周囲には、図示しないOリングが装着され� �リング溝103が形成されており、それぞれ一� �の平板カバー24をブラケット本体23に固定す� ��ことで、溝部100,100´の側面開口は密封され� ��。

 また、このように形成された第1及び第2空� �S ₁ ,S ₂ 内を配索されて各取付面から
導出された動力線97と信号線98は、それぞれ� �対の旋回シャフト10に形成された円筒面10aか ら取り出され、主軸ヘッド側へ導かれる(図12 参照)。図13に示すように、動力線97及び信号� ��98はそれぞれ、端子間を着脱可能に接続す� �一対の接続部品を備えた圧着端子やコネク� �等のジョイント部品104,104´によって途中接� �されている。ジョイント部品104,104´は、ハ� �ジング32の外面から延出する配線97,98の延出� ��分から所定の長さ離れた位置に設けられて� ��り、ジョイント部品104,104´は溝部100内に収� ��される。なお、ジョイント部品104,104´は、� ��バー部材120内に収容されてもよい。また、� ��14のジョイント部品104,104´は、主軸30から延 出する配線側に設けられた雄コネクタ104a,104a ´と、主軸ヘッド側の配線側に設けられた雌� ��ネクタ104b,104b´を示している。

 このように構成される本実施形態の主軸� ��置20によれば、ブラケット21は、筒部22を有� ��るブラケット本体23と、ブラケット本体23の 後端面23d及び主軸30の後端部外周面に取り付� ��られ、延出した動力線97及び信号線98を収容 する筒状穴付きカバー部材120と、を有するの で、これら配線97,98はカバー部材120内に収容� ��れて外部に晒されることなく支持アーム側� ��配索することができ、これら配線97,98の防� �性を確保することができる。特に、本実施� �態では、配線97,98の途中にジョイント部品104 ,104´が設けられているので、この部分からク ーラント等の流体が入り込むことをより確実 に防止することができる。また、カバー部材 120は主軸30の後端部外周面に取り付けられて� ��るので、主軸装置20全体を軸方向に伸ばす� �となくカバー部材120が設けられ、コンパク� �な構成とすることができる。

 また、ブラケット本体23の後端面23dとカバ� �部材120の前端面120cとの間、及び主軸30の後� �部外周面とカバー部材120の底部120aの内周面1 20bとの間には、Oリング110,111がそれぞれ配置� ��れるので、配線97,98の防水性をより向上す� �ことができる。
 その他の構成及び作用については、第1実施 形態のものと同様である。

 尚、本発明は、前述した各実施形態に限定� ��れるものではなく、適宜、変形、改良、等� ��可能である。
 上記実施形態では、主軸装置20は、主軸ヘ� �ド8の一対の支持アーム9によって旋回可能に 支持されているが、一本の支持アームによっ て片持ち支持される構成であってもよい。

 また、第4実施形態のブラケット本体23に形� ��される第1及び第2空間S ₁ ,S ₂ は、本発明が達成されるものであれば任意の 形状に変更可能である。
 さらに、第4実施形態では、カバー部材120の 底部120aの内周面120bを主軸30のハウジング32の 後端部外周面に外嵌させているが、ブラケッ ト本体23の後端面23dから延出して配線97,98を� �容可能な軸方向位置で外周面に外嵌されれ� �よく、カバー部材120の後方に主軸30が突出し てもよい。

 加えて、本実施形態においても、主軸に� ��排されるクーラントや冷却油などの流体は� ��ブラケット本体23や主軸30のハウジング3・BR >Qに形成された流路を介して供給されてい� ��が、ブラケット本体23から主軸30のハウジン グ32に配管を介して供給する場合には、配管� ��カバー部材120内に配置することで配管の防� ��性も確保することができる。

 なお、本出願は、2006年12月27日出願の日� �特許出願(特願2006-351175)、2006年12月27日出願� �日本特許出願(特願2006-351176)、2006年12月27日� �願の日本特許出願(特願2006-351177)、2006年12月2 7日出願の日本特許出願(特願2006-351178)に基づ� ��ものであり、その内容はここに参照として� ��り込まれる。