以下、本発明の実施の形態を図面に基づい て詳述する。

図1及び2に示すのは本発明の一実施形態で� ��って、図示の加工用ヘッド10は、工具が取� �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� �る支持ヘッド30とで構成されている。

図1に示すように、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 り、内蔵された駆動モータによってスピンド ル21を高速回転駆動するものである。詳しく� ��、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� ��スピンドル21を囲繞するようにして駆動モ� �タ25が内蔵されている。駆動モータ25は、ス� ��ンドル21に外嵌固定されたロータ25aと、ロ� �タ25aの外周面に対向するように設けられた� �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� �された軸受(例えば、アンギュラコンタクト� ��アリング)27によって回転自在に支持されて� ��る。そして、ステータ25bに励磁電流を供給� ��ると、ロータ25aとの間に励磁力が発生し、� ��の励磁力によってロータ25aが回転してスピ� ��ドル21が回転駆動される。

また、支持ヘッド30の各支持部と対向する� ��ピンドルユニット20の側面には、支持ヘッ� �30から供給される加工用流体の給排を行うた めの給排ポート24が、スピンドルユニット20� �回転軸(A軸)を中心とした配置円上に複数形� �されている。因みに、このスピンドルユニ� �ト20へ供給される加工用流体としては、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。

支持ヘッド30は、支持軸を介して上記スピ� ��ドルユニット20を支持すると共に、スピン� �ルユニット20を、支持軸の軸線と一致する前 記A軸を中心に回転させてその角度位置を割� �出すためのものである。

この支持ヘッド30は、基部30cに対し、第1及 び第2の支持部30a、30bを組み付けたフォーク� �に構成されている。そして、上記スピンド� �ユニット20は、この両支持部30a、30b間におい て、支持部30a、30bのそれぞれの内部で回転自 在に支持された支持軸に固定されて支持され ている。

なお、本実施例における支持ヘッド30では� ��スピンドルユニット20を回転駆動するため� �駆動モータとしてのDDモータ33が、上記第1及 び第2の支持部30a、30bのうちの第1の支持部30a� ��にのみ設けられた構成となっている。そこ� ��、以下では、第1の支持部における支持軸を 駆動支持軸といい、第2の支持部30bにおける� �持軸を従動支持軸という。さらに、本実施� �における支持ヘッド30では、後述の回転検出 器等の検出器類及びクランプ機構が、DDモー� ��33とは逆に、第2の支持部30b側のみに配設さ� ��ている。

以下に、DDモータ33が配設される第1の支持� ��30aの構成について、詳細に説明する。

第1の支持部30aは、ハウジング31aを主体と� �、そのハウジング31aの内部に、DDモータ33を� ��成するロータ(モータロータ)33a及びステー� �(モータステータ)33b、スピンドルユニット20� ��支持する駆動支持軸、この駆動支持軸を回� ��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へ加工用の流体を供給するためのロータ� ��ジョイント37、等が組み込まれている。

ハウジング31aは、DDモータ33や後述の回転� �等を挿入するためにスピンドルユニット20側 が大きく開口している。また、ハウジング31a 内には、反スピンドルユニット20側の側面か� ��A軸方向に伸びる円筒部31a1が形成されてお� �、この円筒部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の反スピンドル ユニット20側の側端面には、後述の流体供給� ��のパイプやDDモータ33へ電流を供給するため のケーブル等を配置するための凹部31a3が形� �されている。さらに、ハウジング31aの反ス� �ンドルユニット20側には、その側面に対し側 面カバー18aが取り付けられており、上記の凹 部31a3がこの側面カバー18aによって覆われて� �る(図2は、この側面カバー18aを外した状態を 示している)。

ロータリジョイント37は、ハウジング31aに� ��定された軸部材としてのディストリビュー� ��37aと、ディストリビュータ37aの円筒部37a1の 外周面に回転可能に嵌装された回転部材とし てのシャフト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� ��ネジ部材によってハウジング31aに対し固定� ��れている。また、ディストリビュータ37aの� ��心には、スピンドルユニット20に向けての� �ーブル等の通過を許容するための貫通孔37a4� ��形成されている。更に、ディストリビュー� ��37aには、スピンドルユニット20に対し供給� �れる流体を供給又は排出するための複数の� �体流路37a3が円周方向に位置をずらして形成� ��れており(図1では、複数の流体流路37a3は、� ��の1つのみが代表的に示されている)、この� �流体流路37a3は、ディストリビュータ37aの反� ��ピンドルユニット20側の端面に形成された� �排ポート37dに連通されている。そして、給� �ポート37dには、流体供給用又は排出用のパ� �プ12が接続されており、このパイプ12を介し� ��ディストリビュータ37aに対する加工用流体� ��供給又はディストリビュータ37aからの加工� ��流体の排出が行われる。

一方、シャフト37bには、上記のディストリ ビュータ37aに形成された各流体流路37a3に対� �する複数の流体流路37b1が形成されている(図 1では、流体流路37b1は、その1つのみが代表的 に示されている)。また、各流体流路37b1は、� ��動支持軸(回転軸32)に形成された連通流路32c を介し、スピンドルユニット20の第1の支持部 30a側の側面に形成された給排ポート24に接続� ��れる給排ポート32c1に連通されている。

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との嵌合周面に形成された環状溝� ��介して連通しており、シャフト37bが回転し� ��場合でもその連通状態が維持されるように� ��成されている。従って、供給用のパイプ12� �ら供給された加工用流体は、給排ポート37d� �ロータリジョイント37におけるディストリビ ュータ37a、シャフト37b及び給排ポート32cを介 し、スピンドルユニット20の給排ポート24へ� �給される。また、流体を循環させる場合に� �、スピンドルユニット20内を循環した流体が 、給排ポート24、32cを介してロータリジョイ� ��ト37へ排出され、これが排出用のパイプ12へ 排出される。なお、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、各環状溝の液密 性を保つようになっている。

DDモータ33は、ハウジング31aに対し固定配� �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� �ロータ型のモータとして構成されている。� �し、本発明の支持ヘッドにおける割出し機� �に用いられる駆動モータは、このようなイ� �ナーロータ形のDDモータに限らず、アウター ロータ形のDDモータであってもよい。

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。また、ロータ33aは、回転軸32に形成� ��れた円筒部32aの外周面に外嵌固定されて回� ��軸32に対し相対回転不能に設けられている� �

回転軸32は、前述のロータリジョイント37� �シャフト37bに対し、その回転軸線について� �心的に配置され、円周方向に配設された複� �のネジ部材によって組み付けられている。� �た、このシャフト37bとハウジング31aの円筒� �31a1との間には、軸受(例えば、クロスローラ ベアリング)35が介装されている。従って、シ ャフト37b及びシャフト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� ��された状態となっている。

更に、回転軸32には、そのスピンドルユニ� ��ト20側の端面32bに対し、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。� ��なわち、回転軸32は、その端面32bにおいて� �ピンドルユニット20を支持している。従って 、第1の支持部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� ��フト37bが、第1の支持部30a側の駆動支持軸を 構成している。なお、スピンドルユニット20� ��駆動支持軸に対し固定するためのネジ部材1 4は、駆動支持軸の回転軸線(A軸)を中心とし� �設定される配置円の円周上に複数配設され� �おり、駆動支持軸(シャフト37b、回転軸32)及� ��スピンドルユニット20に螺挿されている。

次に、第1の支持部30aと対向する位置でス� �ンドルユニット20を支持する第2の支持部30b� �構成について、以下に説明する。

第2の支持部30bは、ハウジング31bを主体と� �、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� ��ニット20を支持する従動支持軸、この従動� �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� ��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 上記のクランプ機構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の反スピンドルユニ ット20側の側面には、第1の支持部30aと同様に 凹部が形成されており(図示略)、これが側面� ��バー18bによって覆われている。

ロータリジョイント38は、第1の支持部30a側 のロータリジョイント37と同様のものであっ� ��、ハウジング31bに固定された軸部材として� ��ディストリビュータ38aと、ディストリビュ� ��タ38aの円筒部38a1の外周面に回転可能に嵌装 された回転部材としてのシャフト38bとで構成 されている。

ディストリビュータ38aは、そのフランジ部 38a2において、円周方向に配設された複数の� �ジ部材によってハウジング31bに組み付けら� �ている。また、ディストリビュータ38aの中� �には、A軸方向に貫通する貫通孔38a4が形成さ れている。更に、ディストリビュータ38aには 、その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。また、シャフト38 bには、ディストリビュータ38aの各流体流路38 a3に対応する複数の流体流路38b1が形成されて いる(図1では、複数の流体流路38a3及び38b1は� �その1つのみが代表的に示されている)。そし て、各流体流路38a3とそれに対応する各流体� �路38b1とは、ディストリビュータ38aとシャフ� ��38bとの嵌合周面に形成された環状溝を介し� ��連通しており、シャフト38bが回転した場合� ��もその連通状態が維持されるように構成さ� ��ている。また、シャフト38bに形成された各� ��体流路38b1は、従動支持軸(回転軸39)に形成� �れた連通流路39cを介し、スピンドルユニッ� �20の第2の支持部30b側の側面に形成された給� �ポート24に接続される給排ポート39c1に連通� �れている。

第2の支持部30bにおいて、第1の支持部30aに� ��ける回転軸32に対応する回転軸39は、軸受36� ��受け入れるため、軸部材39aとフランジ部材3 9bとの2つの部材によって構成されている。こ の回転軸39(軸部材39a及びフランジ部材39b)は� �その回転軸線が、第1の支持部30aの回転軸32� �回転軸線(A軸)と一致するように配設される� �

回転軸39の軸部材39aは、ディストリビュー� ��38aの貫通孔38a4内で、ディストリビュータ38a に対し軸受36を介して回転自在に支持されて� ��り、A軸に関しディストリビュータ38aと同心 的に配設されている。また、フランジ部材39b は、そのスピンドルユニット20側において、� ��1の支持部30aにおける回転軸32の端面32bと平� ��な端面39b1を有している。そして、この端面 39b1には、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� ��軸39が、第2の支持部30b側の従動支持軸とな� ��ている。また、回転軸39には、そのフラン� �部材39bに対しロータリジョイント38のシャフ ト38bに固定されており、シャフト38bも回転軸 39と一体的に回転する。従って、このシャフ� ��38bも、従動支持軸の一部に相当する。

なお、スピンドルユニット20を従動支持軸� ��対し固定するためのネジ部材15は、従動支� �軸の回転軸線(A軸)を中心として設定される� �置円の円周上に複数配設されており、従動� �持軸(回転軸39のフランジ部材39b)及びスピン� ��ルユニット20に螺挿されている。また、こ� �ネジ部材15の配置円は、第1の支持部30a側と� �固定状態のバランスを考えて、ネジ部材14の 配置円と同径に設定されている。

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、クラン プスリーブ34a及び受圧部材34bで構成されてい る。受圧部材34bは、環状の部材であって、ハ ウジング31bの貫通孔31b1に対し内嵌固定され� �おり、その内周面にクランプスリーブ34aの� �筒部34a2が嵌装されている。クランプスリー� ��34aは、そのフランジ部34a3に螺挿されたネジ 部材により、ハウジング31b及び受圧部材34bに 対し固定されている。従って、クランプスリ ーブ34a及び受圧部材34bは、ハウジング31bに対 し回転不能となっている。また、クランプス リーブ34aは、その円筒部34a2において、回転� �39と一体的に回転するロータリジョイント38� ��シャフト38bを、その回転を許容する状態で� ��繞している。

また、クランプスリーブ34aの円筒部34a2に� �、受圧部材34b側に開口する環状溝34a1が形成� ��れており、この環状溝34a1と受圧部材34bの内 周面とにより、圧力室が形成される。更に、 この圧力室には、フランジ部34a3及び受圧部� �34bに形成された流体流路を介し、ハウジン� �31bに形成された流体流路31b2から圧力流体(例 えば、圧油)が供給されるようになっている� �そして、このクランプ機構34では、上記圧力 室に対し圧力流体が供給されることにより、 円筒部34a2の環状溝34a1に対応する薄肉部が縮� ��方向に変形し、その結果として、シャフト3 8bに対し縮径方向の締付け力が作用する。こ� ��により、シャフト38b及びこれに組み付けら� ��た回転軸39の回転が阻止された状態(クラン� ��状態)となってその回転位置が保持される。 また、圧力室に対する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� �態が解消され、シャフト38aに対する締付け� �が消失してクランプ状態が解除される。

さらに、図示の支持ヘッド30では、第2の支 持部30b内に、回転軸39の回転角度(=スピンド� �ユニット20の角度位置)を検出するための回� �検出器41、及びスピンドルユニット20の回転� ��囲を制限するための角度検出器42といった� �出器類が設けられている。

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 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� ��取り付けられた検出リング41bとで構成され� ��いる。そして、この回転検出器41による検� �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、� ��ピンドルユニット20の回転制御(数値制御)に 用いられる。なお、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。

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、リミットスイッチ42は不作動状� ��におかれる。従って、制御の異常等により� ��スピンドルユニット20が許容角度以上に回� �した場合、それがリミットスイッチ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の制御装置へ送られる 。

以上の構成からなる支持ヘッド30では、ス� ��ンドルユニット20を、第1及び第2の支持部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、第1の支 持部30a側の駆動支持軸がDDモータ33によって� �転駆動されることにより、支持軸の回転軸� �(A軸)を中心として、所望の角度位置へ向け� �回転駆動される。

DDモータ33の駆動は、予め設定されたプロ� �ラムに基づく数値制御に従って行われ、ロ� �タ33aの回転制御により、駆動支持軸を介し� �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、第1の支持部30a� �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、� ��ピンドルユニット20のための割出し機構と� �て機能する。なお、DDモータ33を駆動するた� ��の励磁電流は、コネクタ16aによってDDモー� �33に接続されたケーブル16によって供給され� ��。

そして、本発明に基づく上記支持ヘッド30� ��は、各支持部30a、30b内に配設されているロ� ��タリジョイント37、38は、図示のように、各 ディストリビュータ37a、38aと各シャフト37b、 38bとの間の摺動面の径に関し、第2の支持部30 b側の方が第1の支持部30a側よりも大径のもの� ��採用している。詳しくは、スピンドルユニ� ��ト20を支持軸に固定するためのネジ部材14、 15の配置円14a、15a(図2)の径との比較でいうと� ��第1の支持部30a側のロータリジョイント37は� ��そのディストリビュータ37aとシャフト37bと� ��間の摺動面の径が上記配置円14aよりも小径� ��ものであり、第2の支持部30b側のロータリジ ョイント38は、そのディストリビュータ38aと� ��ャフト38bとの間の摺動面の径が上記配置円1 5aよりも大径ものものとなっている。

このように、各支持部30a、30bに対し同じ形 態のロータリジョイントを配設するのではな く、各ロータリジョイント37、38をその摺動� �の径が異なるものとし、しかも、第2の支持� ��30b側のロータリジョイント38を、その摺動� �の径がより大径のもの、より好ましくは、� �持軸とスピンドルユニット20とを固定する複 数のネジ部材の配置円よりもその摺動面の径 が大きいものとすることにより、支持軸が配 設されるロータリジョイントの半径方向内側 に十分な空間を確保することができる。従っ て、支持軸に付設される構成要素、特に、前 述の回転検出器41等の検出器類をいずれか一� ��の支持部内に配設するにあたり、これを第2 の支持部30b側に配設することにより、支持部 を構成するハウジングのA軸方向の寸法を大� �くすること無く、上記構成要素をハウジン� �内に収容することができる。

また、各ロータリジョイント37、38を前記� �構成のものとした場合、各ロータリジョイ� �ト37、38におけるシャフト37b、38bのそれぞれ� ��形成されてスピンドルユニット20の給排ポ� �ト24に連通する複数の流体流路37b1及び38b1は� ��第1の支持部30a側では、ネジ部材14の配置円1 4aよりも小径の円周上に各流体流路37b1が配設 されるものとなり、第2の支持部30b側では、� �ジ部材15の配置円15aよりも大径の円周上に各 流体流路38b1が配設されるものとなる。

この場合において、上記スピンドルユニッ ト20の給排ポート24及びこれに接続される各� �持部30a、30b側の給排ポート32c1、39c1は前記ネ ジ部材14、15と同様にA軸を中心とした円周上� ��配設されるものであるが、この給排ポート2 4及び32c1、39c1の配置円32d、39dの径が、ネジ部 材14、15の配置円14a、15aの径との関係におい� �、前記の各流体流路37b1及び38b1の配置円とは 逆の関係、すなわち、第1の支持部30a側では� �排ポート32c1の配置円32dがネジ部材14の配置� �14aよりも大径であり、第2の支持部30b側では� ��排ポート39c1の配置円39dがネジ部材15の配置� ��15aよりも小径である場合、各流体流路37b1、 38b1と対応する給排ポート32c1、39c1とを連通さ せる連通流路32c、39cが、ネジ部材14、15の配� �円14a、15aと交差して形成されることとなる� �この場合、連通流路32c、39cが通る位置には� �ジ部材14、15を螺挿することができないため� ��連通流路32c、39cによってネジ部材14、15の数 が制限されてしまう。

これに対し、本実施例における支持ヘッド 30では、各支持部30a、30bにおいて、給排ポー� ��32c1、39c1が、ネジ部材14、15の配置円14a、15a� ��対し、流体供給路37b1、38b1と同じ側に形成� �れている。すなわち、各支持部30a、30bにお� �て、給排ポート32c1、39c1の配置円32d、39dとネ ジ部材14、15の配置円14a、15aとの径の大小関� �が、流体供給路37b1、38b1の配置円とネジ部材 14、15の配置円14a、15aとの径の大小関係と同� �となるように給排ポート32c1、39c1が形成され ている。この構成によれば、各流体流路37b1� �38b1と対応する給排ポート32c1、39c1とを連通� �せる連通流路32c、39cがネジ部材14、15の配置� ��14a、15aと交差することがないため、上記の� ��うにネジ部材14、15の数が制限されることは なく、複数のネジ部材14、15による支持軸と� �ピンドルユニット20との固定において十分な 固定力を得ることができる。

なお、上記の構成の場合において、スピン ドルユニット20に形成される給排ポート24は� �各支持部30a、30bに形成される給排ポート32c1� ��39c1と直接接続されるものであるから、スピ ンドルユニット20に形成される給排ポート24� �、第1の支持部30a側と第2の支持部30b側とで異 なる径の配置円上に形成されたものとなる。 すなわち、本発明による加工用ヘッド10にお� ��て、前記支持ヘッド30に支持されるスピン� �ルユニット20では、各支持部と対向する各側 面における給排ポート24は、第2の支持部30b側 のものが第1の支持部30a側のものよりも大径� �配置円上に形成されるものとなり、更には� �第1の支持部30a側の給排ポート24が、ネジ部� �14の配置円14aよりも小径の配置円上に形成さ れ、第2の支持部30b側の給排ポート24が、ネジ 部材15の配置円15aよりも大径の配置円上に形� ��されたものとなる。

また、以上で説明した本発明による加工用 ヘッドにおける支持ヘッド30では、DDモータ33 は、第1の支持部30a側にのみ設けられた構成� �なっている。すなわち、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� ��出し機構が、2つの支持部のうちの一方(第1� ��支持部30a)にのみ設けられた構成となってい る。この構成によれば、第2の支持部30bのハ� �ジング31b内には、DDモータが配設されないた め、その分だけ空間的に余裕ができ、ハウジ ング31を大型化することなく、各構成要素の� ��ウジング内への配置をより容易に行えるも� ��となる。

但し、本発明はこのような構成に限定され るものではなく、図3に示すように、第1及び� ��2の支持部30a、30bの両方に割出し機構を備え たものであってもよい。なお、図3では、図1� ��示す構成と対応する部分には図1と同じ符号 が付してある。また、図3に示す例では、割� �し機構が第2の支持部30a側にも設けられいる� ��に加え、クランプ機構34が第1の支持部30a側� ��設けられている点でも図1に示す例と異なっ ている。

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。