专利名称：主轴装置，包括该主轴装置的加工中心，以及装配该主轴装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种主轴装置、包括该主轴装置的加工中心、以及用 于装配该主轴装置的方法。更具体地说，本发明涉及一种被安装在龙 门加工中心的主轴头上的主轴装置、包括该主轴装置的加工中心、以 及用于装配该主轴装置的方法。
背景技术：
常规上，作为以三维方式相对于彼此移动大型工件和刀具从而实 现诸如切削操作和钻削操作的加工操作的加工中心，例如，使用不仅
仅以往复方式直线地运动工件安装在其上的工作台，而且还在X轴，Y 轴和Z轴方向控制包括刀具的主轴的龙门加工中心(portal machining center) 0
在龙门加工中心中，滑座安装在由两个立柱支撑的横导轨上，主 轴头安装在相对于滑座能够在Z轴运动的滑枕的端部上，而且，电动 机内置式主轴通过支架可摆动地安装在主轴头的两个支撑臂上(见， 例如，专利文献1)。
而且，在包括在普通机床中的主轴装置中，用于将诸如冷却剂的 流体供给到刀具的旋转接头设置在主轴内，并且流体通过管道从设置 在主轴装置外部的流体供给设备供给到该旋转接头上(见，例如，专 利文献2)
专利文献l:国际专利公开NO. W096/41695(图4) 专利文献2:日本专利待审査公开JP-A-2001-287102(图4)
发明内容
本发明要解决的问题
这里，在专利文献1中所公开的用于加工中心的主轴中，使用诸 如切削液、润滑剂、冷却剂、压縮气体以及液压操作油的流体，从而 需要分别用来供给或排放这些流体的流道。传统上，这些流道分别构 造成由管道分别连接到主轴上。因此，在主轴的维护中，当从支架拆 卸主轴或者将主轴装配到支架的时候，必须要拆卸并且然后装配很多 管道，这导致维护主轴的时间较长。在维护期间，由于必须停止机器 并且增加停机时间，所以导致生产率降低。
而且，在专利文献1的加工中心中，刀具安装在其上的主轴被直 接紧固并且通过螺栓固定到支架上，以便与支架一同摆动。例如，当 为了进行该主轴的各组成部件的维护而替换主轴时，如果在主轴的组 成部件的尺寸方面发生误差，那么在替换主轴之前与之后之间的刀具 的摆动半径产生差异，从而增加刀具的加工精度可能降低的概率。而 且，为了严格地控制刀具的摆动半径，还必须严格地控制其上安装有 刀具的主轴的各组成部件的尺寸公差，这导致增加产品的制造成本。
而且，在根据专利文献1的机床中，没有发现诸如用于驱动主轴 的电动机的电源线和信号线的布线的公开。机床的主轴在正常暴露于 冷却剂的环境下使用，并且因此为了能够将这些布线从主轴布置到主 轴头侧，必须要考虑这些布线的防水性能。
而且，当将专利文献2的主轴装置应用到上述加工中心的时候， 必须在支架内提供用于安置管子的空间，这些管子用于将流体供给到 旋转接头；然而，这导致增加主轴装置的尺寸。同样，在这种情况下， 在主轴的维护中，当从支架拆卸主轴或者当将主轴装配到支架的时候， 必须要拆卸或者装配管子，导致增加用于维护的时间。在维护期间， 由于必须停止机器，增加了停机时间因而导致该主轴的生产率降低。提出本发明旨在解决上述问题。具体说，本发明的第一个目的是 提供一种主轴装置和加工中心，其能够在很短的时间内替换该主轴， 能够减少用于维护的停机时间并且能够提供高生产率。本发明的第二 个目的是提供一种无需严格控制和调节主轴的各组成部件的尺寸公 差，能够以低成本制造并且能够提供高加工精度的主轴装置；包括这 种主轴装置的加工中心；以及用于装配这种主轴装置的方法。本发明 的第三个目的是提供一种主轴装置和加工中心，其能够设置具有紧凑 结构的旋转接头，能够提供用于维护的短的停机时间并且能够提供高 生产率。本发明的第四个目的是提供一种能够确保布线的防水性能的
主轴装置和加工中心。 解决问题的方法
技术领域：
本发明的上述目的能够通过下面的结构实现。
(1) 一种主轴装置，包括
支架，其可摆动地安装在支撑臂上，并且包括与该支撑臂的摆动 轴线大致垂直的管状部分；以及 主轴，包括
旋转部分，其能够在其前端部分上安装刀具； 壳体，其安装在该支架的管状部分上，以便适于插入到该支 架的管状部分中并且从该支架的管状部分拆卸，该壳体具有与支架的 表面相对的安装表面；以及
轴承，其设置在该旋转部分与壳体之间，并且相对于壳体可
旋转地支撑该旋转部分，
其中，用于被供给到主轴的流体的流道开口设置在壳体的安装表 面上。
(2) —种主轴装置，包括
支架，其可摆动地安装在支撑臂上，并且包括与该支撑臂的摆动轴线大致垂直的管状部分； 主轴，包括
旋转部分，其能够将刀具安装在其前端部分上；
壳体，其安装在该支架的管状部分上，以便能够插入到该支
架的管状部分中并且能够从该支架的管状部分拆卸；以及
轴承，其设置在该旋转部分与壳体之间，并且相对于壳体可
旋转地支撑该旋转部分；以及
垫圈，其能够吸收刀具的摆动半径的误差。
(3) 如方面(2)提出的主轴装置，其中垫圈插入在该支架的前 端面与凸缘部分的安装表面之间，该凸缘部分设置在壳体上以便与支 架的前端面相对。
(4) 一种主轴装置，包括
支架，其可摆动地安装在支撑臂上，并且包括与该支撑臂的摆动
轴线大致垂直的管状部分； 主轴，包括
旋转部分，其能够将刀具安装在其前端部分上；
壳体，其安装在该支架的管状部分上，以便能够插入到该支
架的管状部分中并且能够从该支架的管状部分拆卸；
轴承，其设置在该旋转部分与壳体之间，并且相对于壳体可 旋转地支撑该旋转部分；以及
旋转接头，其安装在该壳体的后部上，并且将流体供给到主 轴的旋转部分，
其中，该旋转接头包括凸缘部分， 该凸缘部分与该壳体的后部端面相对，并且
用于被供给到旋转接头的流体的流道开口设置在该凸缘部分上。
(5) —种主轴装置，包括
支架，其可摆动地安装在支撑臂上，并且包括与该支撑臂的摆动轴线大致垂直的管状部分；以及
主轴，其安装在该支架的管状部分上，以便能够插入到该支架的管状部分中并且能够从该支架的管状部分拆卸，
其中，刀具适于安装在主轴的一端侧上，并且布线设置在主轴的另一端侧上并且从其延伸，并且
该支架包括
支架主体，其具有管状部分；以及
管状盖部件，其安装在该支架主体的后端面上和该主轴的外周表面上，该盖部件将延伸的布线容纳在其中。
(6) 如在方面(5)中提出的主轴装置，其中密封件分别设置在该支架主体的后端面与该盖部件的前端面之
间；以及该主轴的外周表面与该盖部件的内周表面之间。
(7) —种加工中心，包括如方面(1)到(6)中的任意一项中提出的主轴装置。
(8) —种用于装配主轴装置的方法，该主轴装置包括
支架，其可摆动地安装在支撑臂上，并且包括与该支撑臂的摆动轴线大致垂直的管状部分；以及主轴，包括
旋转部分，其能够将刀具安装在其前端部分上；壳体，其安装在该支架的管状部分上，以便能够插入到该支架的管状部分中并且能够从该支架的管状部分拆卸；以及
轴承，其设置在该旋转部分与壳体之间，并且相对于壳体可旋转地支撑该旋转部分，
该主轴装置的装配方法包括下列步骤测量刀具的摆动半径；
提供垫圈，其能够吸收在该测量的摆动半径与希望的摆动半径之间的差；以及通过所述垫圈将该主轴的壳体固定到支架上。本发明的效果
根据本发明，将可拆卸地安装在支架的管状部分上的壳体构造为，使得用于被供给到主轴的流体的流道开口形成在与支架的表面相对的壳体的安装表面上。因此，当主轴从支架拆卸时，流体用的流道同时被分离，从而主轴可以在很短的时间内从支架拆卸，而无需分解管道。而且，由于当主轴装配到支架的时候流体流道被同时连接，与分解操作相类似，无需装配管道就能在很短的时间内将主轴装配到支架上。此外，如果流道用作用于流体的放泄道，由于除了安装表面之外，没有开口形成在主轴侧上，所以能够确定地防止杂质的进入。
根据本发明，由于主轴的壳体通过垫圈固定到支架上，所以刀具摆动半径方面的误差能够被该垫圈吸收。这不需要严格控制和调整主轴的各组成部件的尺寸公差。因此，能够以低成本制造该主轴装置，并且还能够提高该主轴装置的加工精度。
根据本发明，由于用于将流体供给到旋转部分的旋转接头包括凸缘部分，该凸缘部分与壳体的后部端面相对并且在其上形成有用于被供给到旋转接头的流体的流道开口，所以在没有管道的情况下能够将流体供给到旋转接头，消除了在支架中设置用于管道的空间的需要，从而可以用紧凑的结构制造该主轴装置。而且，由于当旋转接头装配到壳体时，用于被供给到该旋转接头的流体的流道同时被连接，所以当主轴从支架拆卸或者装配到支架时，不需要分解或者装配管道，从而能够减少主轴装置的维护所需要的停机时间，并且还能够提高其生产效率。
根据本发明，由于从主轴的另一端侧延伸的布线容纳在管状盖部件中，该管状盖部件安装在支架主体的后端面上和主体的后端部分外周表面上，布线可以设置在支撑臂侧上而无需暴露于外部，所以能够确保布线的防水性能。而且由于该盖部件安装在主轴的后端部分外周表面上，所以该盖部件设置成无需在轴向上延伸整个主轴装置，从而能够利用紧凑的结构生产主轴装置。
而且，由于分别在支架主体的后端面与盖部件的前端面之间，以及在主轴的后端部分外周表面与盖部件的内周表面之间分别设置密封件，因此能够进一步增强布线的防水性能。
图1是应用根据本发明第一实施例的主轴装置的龙门加工中心的示意图2是图1所示的主轴头的主要部分的透视图3是主轴头的前视图4是主轴装置的分解透视图5是主轴装置的剖视图6是沿着图7所示的VI-VI线截取的主轴装置的局部剖视图7是当从图5所示的箭头记号VII观察时，从支架拆下的主轴的后视图8是根据本发明第二实施例的主轴装置的分解透视图；图9是图8所示的主轴装置的剖视图IO是根据本发明第三实施例的主轴装置的分解透视图11是图IO所示的旋转接头的放大的剖视图12是根据本发明第四实施例的主轴头的前视图13是主轴装置的分解透视图；以及
图14是主轴装置的剖视图。
附图标记
1: 龙门加工中心(加工中心)20:主轴装置21:支架22:管状部分
23: 支架主体
23c 前端面
24:平板盖
25: 后盖
27: 垫圈
30: 主轴
31:旋转部分
32: 壳体
35: 中间壳体
35b:安装表面
39:外部管
40: 前侧壳体
50: 前侧轴承
51: 后侧轴承
70: 旋转接头71:接头外壳71a:凸缘部分71b:流道开口
72: 轴承73:旋转管道轴
75: 浮动板
76: 密封部分
80:用于轴承和电动机用的冷却液的入口侧流道开口;
81:用于夹紧活塞用的液压油的流道开口
82:用于流体冷却液的流道
83:用于锥形鼓风的流道
84:用于气密空气的流道
85:用于松开活塞用的液压油的流道开口
86:用于轴承和电动机用的冷却液的出口侧流道开口97: 电源线(布线)98:信号线(布线)
110， 111: O形环120: 盖部件
具体实施例方式
(第一实施例)
现在，下面将参考附图分别给出根据本发明的第一实施例的主轴装置和用作加工中心的龙门加工中心的详细描述。
如图1所示，在龙门加工中心l中，工作台3支撑在床身2上，以便在X轴方向可以运动，并且在床身2的两侧上竖立一对立柱4。在立柱4的上端上，设置有横导轨5，并且在该横导轨5上设置有滑座6以便在Y轴方向可以运动。而且，在滑座6上，支撑有可以在Z轴方向上下运动的滑枕7。在滑枕7的下端，安装有用于保持根据本发明的主轴装置20的主轴头8，使得该主轴头8能够驱动主轴装置20，也就是，其能够绕着Y轴和Z轴旋转并使该主轴装置20转换位置(index)。
如图2和3所示，主轴头8包括一对支撑臂9，其设置为将主轴装置20的支架21保持在它们之间。在支撑臂9的内部，容纳有一对摆动轴10，其分别固定到支架21的两个侧表面上以便通过多个轴承11旋转。而且电动机12设置在一个摆动轴10中，从而主轴装置20能够安装到该对支撑臂9上，以便绕着Y轴(摆动轴A)摆动。在这里，主轴装置20的摆动运动可以不是由绕着摆动轴10设置的电动机(motor) 12来驱动的，而也可以是通过使用齿轮来驱动。
如图4和5所示，主轴装置20的支架21包括支架主体23，其具有在Y轴方向分别固定到其两个侧表上的摆动轴10，并且包括在X轴线方向(其为大致垂直于摆动轴线的方向)穿过其的管状部分22;以及可以由螺栓26固定到支架主体23的后端面上的后盖25。主轴30的壳体32安装在支架主体23的管状部分22上，以便能够插入到其中并能够从其拆卸。这里，在图4中，附图标记23a表示摆动轴IO可以安装在其中的螺栓孔[MSl]。
如图5所示，电动机内置式的主轴30包括其前端上能够安装刀具W的旋转部分31，能够安装在支架主体23的管状部分22上以便能够插入到其中并从其拆卸的壳体32，以及分别设置在旋转部分31和用于支撑该旋转部分31的壳体32之间以便旋转部分31能够相对于壳体32旋转的前侧和后侧轴承50， 51。
壳体32包括包含中间壳体35的外部管39，用于在其上安装定子34;衬套壳体36;后侧壳体37;以及后盖38;与外部管39—体地形成的前侧壳体40，分别安装在前侧壳体40的前面的前顶板41和前盖42。在这里，中间壳体35和衬套壳体36也可以彼此一体地形成。而且，外部管39和前侧壳体40也可以彼此单独形成。
在旋转部分31中，设置有包括转子43的可旋转的旋转轴44;安装在旋转轴44内以便使它能够在轴向相对于旋转轴44运动的拉杆45;以及弹簧48，其安装在拉杆45的外侧以便该拉杆45能够在轴向方向向内拉动用于固定刀夹46的夹头部分47，并且该弹簧48在轴向设置在旋转轴44与拉杆45的大直径部分之间，以便被压縮。这里，使用碟簧作为弹簧48;然而，也可以使用螺旋弹簧、螺旋碟簧等。
每一个前侧轴承50由组合的向心推力球轴承所形成，其中外圈固定到前侧壳体40上，而内圈与旋转轴44的一端侧的外表面配合。而且，由于衬套壳体36设置在旋转轴44的另一端侧上，所以装配有轴承衬套49，其可以在旋转轴44的轴向运动。并且，每一个后侧轴承51由一对向心推力球轴承形成，其中外圈固定到轴承衬套49上，而内圈与旋转轴44的另一端侧的外表面配合；并且后侧轴承52与前侧轴承50协作以支撑旋转轴44，以便能够旋转。在拉杆45的后端侧上，设置有能够被活塞压紧部分62压紧的活
塞接触部分63，该活塞压紧部分62安装在用于更换刀具的活塞机构60的活塞61上。关于活塞机构60的操作，当诸如油、水或者空气的压力介质被引入至其前进侧压力引入部分64中的时候，活塞61沿着前进方向移动，活塞61的活塞压紧部分62紧贴活塞接触部分63，以在轴向压紧并移动所述拉杆45。因此拉杆45将刀具W推出，从而将刀具转动到其松开位置中(见图5的上部的位置)。另一方面，当前进侧压力引入部分64的压力被释放并且压力介质被引入活塞机构60的返回侧压力引入部分65的时候，活塞61运动或返回，以在轴向返回拉杆45，从而将刀具转动到其夹紧位置(见图5的下部的位置)。
在后盖38上，固定有用于检测活塞机构60的活塞61的位置的位置检测传感器66、以及用于检査是否存在刀具的刀具检测传感器67。在后侧壳体37的内部，设置有用于检测旋转轴44的旋转速度的编码器68。
外部管39固定到支架21上，以便中间壳体35的凸缘部分35a通过螺栓紧固到支架主体23的前端面上。因此，将外部管39这样构造，使得当螺栓96被拆下时，主轴30能够朝着其前端侧从支架21拉出。
而且，与支架主体23的前端面相对的流道开口形成在中间壳体35的安装表面35b上。供给到主轴30的所有流体都从形成在安装表面35b中的流道开口供给或排放。如图7所示，在凸缘部分35的安装表面35b中，分别形成有用于冷却轴承和电动机的冷却油用的入口侧流道开口80，用于夹紧活塞61的压力油用的流道开口 81，用于喷出冷却液的流道开口 82，用于锥形鼓风的流道开口 83，用于气密空气的流道开口 84，用于松开活塞61的液压油用的流道开口 85，以及用于冷却轴承和电动机的冷却油用的出口侧流道开口 86。在这里，图7中所示的附图标记32b表示螺栓孔(在本实施例中，六个螺栓孔)，其分别形成在中间壳体35的凸缘部分35a中并且螺栓96能够插入其中。
例如，如图5所示，将松开的压力油从形成在支架侧上的流道94引入到形成在中间壳体35的安装表面35b中的流道开口 85，并且通过分别形成在中间壳体35、衬套壳体36以及后侧壳体37中的流道87被进一步引导，然后供给到返回侧引入部分65。而且，如图6所示，用于轴承和电动机的冷却油也被从支架侧流道94引入到形成在中间壳体35的安装表面35b中的流道开口 80。然后，从流道开口 80延伸的流道88在中间壳体35中分岔。部分冷却油通过向中间壳体35的后面延伸的流道89被供给到冷却管90;而其余部分冷却油通过形成在前侧壳体40中的流道92被供给到冷却部分93。在这里，其余流体也通过分别形成在各自壳体中的它们的相应流道而从中间壳体35供给到它们所期望的位置，或者，它们通过分别形成在各自壳体中的它们的相应流道而从中间壳体35排出到支架侧。
另一方面，用于相应流体的在支架侧上的流道94形成在支架主体23中，并且允许在开口 94a与开口 94b之间互连通，开口94a分别形成在支架主体23的前端面中，开口 94b分别形成在与摆动轴10的凸缘10a (见图3)相对的安装表面23b中。在支架主体23的安装表面23b中开口的流道94与形成在摆动轴10的凸缘10a中的流道(未示出)连通，而无需管道。因此，通过支架主体23和中间壳体35，使得被供给到主轴30的流体的流道能够从摆动轴侧直到主轴30的期望位置彼此连通。而且，当摆动轴10与支架主体23分解的时候，或者支架主体23与中间壳体35分解的时候，与此同时，在各组成部件之间的流体流道能够彼此分离。而且，当摆动轴10与支架主体23放在一起的时候，或者当支架主体23与中间壳体35放在一起的时候，与此同时，在各组成部件之间的流体流道能够被装配。这里，在这些部件的相对表面之间的各流道开口的周边中，分别设置有O形环，从而防止流体从形成在该相对表面中的流道开口泄漏。因此，根据本实施例的主轴装置20，由于将中间壳体35构造成使
得用于被供给到主轴30的流体的流道开口 80至86分别形成在与支架主体23的前端面相对的安装表面35b上，当主轴30从支架21拆下的时候，与此同时，用于流体的流道能够被分离，该中间壳体35上安装有支架主体23的管状部分22，以便能够插入到该管状部分22并且能够从该管状部分22拆卸。因此，能够在很短的时间内将主轴30从支架21上拆下，而无需分解管道。而且，由于用于流体的流道能够在主轴30装配到支架21时的同时被连接，与分解操作相类似，无需装配管道就能够将主轴30在很短的时间内装配到支架21上。此外，如果该流道用作为流体用的放泄道，由于除了安装表面之外没有开口形成在主轴侧上，所以能够确定地防止杂质等的进入。
(第二实施例)
接下来，下面将参考图8和图9给出根据本发明的第二实施例的主轴装置和用作加工中心的龙门加工中心的详细描述。这里，与第一实施例相同的部件赋予相同的标记，因此在此省略或简化其描述。
如图8和图9所示，根据本实施例，外部管39固定到支架21上，以便中间壳体35的凸缘部分35a通过使用螺栓穿过垫圈27紧固到支架主体23的前端面23c。因此，通过拆下螺栓96，主轴30可以朝着前端侧从支架21拉出。
垫圈27形成为环形形状并且设置在支架主体23的前端面23c与凸缘部分35a的安装表面35b之间以便吸收刀具W的摆动半径的误差，该安装表面35b与前端面23c相对。垫圈27也可以通过粘接剂或螺栓预先固定到凸缘部分35a的安装表面35b上，或者当中间壳体35的凸缘部分35a被紧固到支架主体23的时候，它也可以被紧固在一起。
由于从摆动轴线A到支架主体23的前端面23c的轴线距离Ll是不变的，因此当将垫圈27的轴向尺寸L2与主轴侧的轴向尺寸L3的总和设定为不变的时候，能够将刀具W的摆动尺寸设定为希望的摆动尺寸。
在旋转轴44的前端面44a与凸缘部分35a的安装表面35b之间的轴向距离L3通过使用诸如度盘式指示器的测量装置来测量，然后基于该轴向尺寸L3，适当地确定空间27的轴向尺寸L2。在这里，前端面44a用作基准面，其上安装有用于安装刀具W的刀夹46。
垫圈27也可以这样加工，其具有希望的轴向尺寸Ll，或者，可以准备轴向尺寸不同的多个垫圈27，并且将具有希望的轴向尺寸Ll的垫圈装配到垫圈27上。在这里，通过设定在摆动轴线A与旋转轴44的前端面44a之间的轴向尺寸R能够确定刀具W的摆动尺寸。
因此，例如，当相对于支架21替换主轴30的时候，尽管在主轴侧上的轴向尺寸L3变化，但是通过提供具有希望的轴向尺寸L2的垫圈27，在尺寸L3的变化与希望的摆动半径之间的误差能够由垫圈27吸收。因此，即使当主轴30被替换时，也能够防止刀具的摆动半径变化，因此，能够保持刀具极好的加工精度。
而且，与第一实施例相类似，在与支架主体23的前端面23c相对的中间壳体35的凸缘部分35a的安装表面35b中，形成流道开口。被供给到主轴30的所有流体都从形成在安装表面35b中的这些流道开口而供给或排放。因此，松开的压力油通过形成在垫圈27中的穿透通道27a从在支架侧上的流道94引入到形成在中间壳体35的安装表面35b中的流道开口85，并且通过分别形成在中间壳体35、衬套壳体36、后侧壳体37以及后盖38中的流道87能够被进一步引导，并且最终供给到返回侧压力引入部分65。
因此，根据本实施例的主轴装置20，由于主轴30的壳体32通过垫圈27固定到支架21上，刀具W的摆动半径R的误差能够通过该垫圈27吸收，不需要严格地控制或调整主轴30的各组成部件的尺寸公
差，而能够以低成本制造主轴30并且刀具W的加工精度能够保持在高水平。
特别是，由于垫圈27设置在支架主体23的前端面23c和与该前端面23c相对的中间壳体35的凸缘部分35a的安装表面35b之间，因此当将主轴30固定到支架21上的时候，能够一起调整刀具W的摆动半径R，并且便于刀具的摆动半径的调整操作。
本实施例的其他结构和操作与第一实施例的结构和操作类似。
(第三实施例)
接下来，下面将参考图10和图11给出根据本发明的第三实施例的主轴装置和用作加工中心的龙门加工中心的详细描述。在这里，与第一实施例相同的部分赋予相同的标记，因此在此省略或简化其描述。
如图10和图11所示，根据本实施例，在后盖38的后部，设置有用于将冷却剂供给到旋转部分31的拉杆45中的旋转接头70。如图11所示，该旋转接头70包括接头外壳71，其具有将要被安装的凸缘部分71a以便与后盖38的后端面相对；经由两个轴承72设置的旋转管道轴73，以便相对于接头外壳71可以旋转；安装在接头盖74上的浮动板75，该接头盖74固定到接头外壳71上以便与旋转管道轴73的后端相对；以及密封部分76，其具有分别安装到旋转管道轴73的后端部分上和浮动板75的前端部分上的密封环。
从旋转轴44的后端延伸的拉杆45的后部的延伸部分45b连接到旋转管道轴73上(见图10)，并且该旋转管道轴73与旋转轴74 —起旋转。而且，通孔73a形成在旋转管道轴73的内部，并且该通孔73a与形成在拉杆45的延伸部分45b中的通孔(未示出)连通，从而构成旋转侧流道。此外，与形成在接头盖74中的孔部分74a连通的通孔75形成在浮动板75的内部，并且形成固定侧流道。然后，使得旋转管道轴73的通孔73a与浮动板75的通孔75a连通，并且旋转侧流道和固定侧流道连接在一起。
外部管39固定到支架21，以便中间壳体35的凸缘部分35a用螺栓紧固到支架主体23的前端面。因此，外部管这样构造，使得当拆下螺栓96的时候，主轴30能够朝着其前端侧从支架21拉出。
还是在本实施例中，与第一实施例相类似，夹紧的压力油、松开的压力油、冷却油等被供给到主轴30。然而，如图IO所示，通过形成在接头外壳71的凸缘部分71a中的流道开口 71b，经过分别形成在中间壳体35、衬套壳体36、后侧壳体37以及后盖38中的流道87'的锥形鼓风被供给到接头外壳71和接头盖74的相应流道77，所述接头外壳71的凸缘部分71a安装在后盖38的后端面上。并且，在浮动板75由于供给压力而被朝着下游侧压紧的情况下，密封部分76与该浮动板75紧密地接触，从而锥形鼓风能够从固定侧流道引入到旋转侧流道，并随后能够供给到旋转部分31。
因此，根据本实施例的主轴装置20，由于用于将流体供给到旋转部分31的旋转接头70包括接头外壳71，并且凸缘部分71a与后盖38的后端面相对，并且用于被供给到旋转接头的流体的流道开口形成在凸缘部分71a上，所以在不使用任何管道的情况下能够将流体供给到旋转接头70。因此，不需要在支架内提供用于管道用的空间，从而能够用紧凑的结构来生产主轴装置20。
此外，当将旋转接头70装配到后盖38上的时候，与此同时，用于被供给到旋转接头70的流体的流道彼此连接。因此，当从支架21装配或者拆卸主轴30的时候，没有必要装配或者拆卸管道。因此，能够縮短维护时的停机时间，并且能够提高生产率。
本实施例的其他结构和操作与第一实施例相类似。 (第四实施例)
接下来，下面将参考图12-14给出根据本发明的第四实施例的主 轴装置和用作加工中心的龙门加工中心的详细描述。这里，与第一实 施例相同的部件赋予相同的标记，因此在此省略或简化其描述。
如图13和图14所示，根据本实施例，提供固定到支架主体23的 后端面23d的管状盖部件120作为后盖。该盖部件120包括管状部分 120d;以及在后端侧处具有孔的底部分120a。在该盖部件120中，底 部分120a的内周表面120b与主轴30的后端部分外周表面向外配合， 该主轴30安装在支架主体23上并且从后端面23d伸出。而且，使得 前端面120c与支架主体23的后端面23d相对，并且盖部件120在四个 拐角处用螺栓26固定到支架主体23上。这里，在图14中，与上述实 施例相类似，可以将熟知的电动机内置式主轴作为主轴30。
将壳体32的后端部分形成为具有小直径，该后端部分为主轴30 的另一端侧。用于将电源传送到电动机的定子的电源线97 (布线)和 用于设置在主轴30中的传感器的信号线98 (布线)从壳体32的后端 部分向后延伸，因此防止它们与支架主体23的管状部分22相干扰。 这里，还是在本实施例中，作为传感器，设置用于检测旋转轴31的旋 转速度的编码器68、用于检测夹紧活塞的位置的位置检测传感器66以 及用于检査是否存在刀具的刀具检测传感器67 (见图5)。
从壳体32引导至盖部件120中的电源线97布置在形成在支架主 体23中的第一空间Sl中。另一方面，在盖部件120中的各信号线98 布置在第二空间S2中，该第二空间S2形成在相对于支架主体23的管 状部分22的中心轴线B与第一空间Sl大致对称的位置处。其为密封件的0形环110， 111分别设置在支架主体23的后端面
23d与盖部件120的前端面120c之间、以及主轴30的壳体32的后端 部分外周表面与盖部件120的底部120a的内周表面120b之间。该O 形环IIO， 111与支架主体23和壳体32相配合，以从外部密封盖部件 120的内部。因此，从主轴30的壳体32引入到支架主体23的各空间 SI和S2中的布线97和98能够用盖部件120确定地密封。
第一和第二空间SI和S2在形状上形成为彼此大致相同。如图13 和14所示，凹槽部分100和100，、开孔101和101'、以及斜孔102和 102'形成在支架主体23中。凹槽部分100和100'分别形成在两个侧表 面上，这两个侧表面与支架主体23的摆动轴A以及管状部分22的中 心轴线B垂直(在Z轴方向)。开孔101和IOI'分别从支架主体23 的后端面穿过凹槽部分100和100'。斜孔102和102'分别从凹槽部分 100和100'的底表面向能够在其上安装摆动轴IO的各安装表面开口。 斜孔102和102，也在管状部分22的内周表面上局部地开口。而且，在 凹槽部分100和IOO，的周边中，形成有O形环(未示出)安装在其上 的环形槽103。当一对平板盖24固定到支架主体23上的时候，凹槽部 分100和100'的侧表面开口被密封。
而且，电源线97和信号线98布置在这样形成的第一和第二空间 Sl和S2中；从它们的相应安装表面引入；分别从它们的相关的圆柱表 面10a取出，该圆柱表面10a分别形成在一对摆动轴IO上；并且被引 入到主轴头侧(见图12)。如图13所示，电源线97和信号线98分别 通过接头部件104和104'连接在其中间部分中，该接头部件104和104' 例如为夹紧端子或者具有一对用于从彼此可移拆卸地连接端子的连接 部分的连接器。接头部分104和104'设置在，当布线97和98从壳体 32的外表面延伸时，与布线97和98的该延伸部分距离一定距离的位 置处，同时该接头部分104和104，分别容纳在凹槽部分100中。这里， 接头部件104和104'也可以容纳在盖部件120中。而且，图14所示的接头部件104和104'分别包括阳连接器104a和104a'以及阴连接器104b 和104b，，该阳连接器104a和104a，分别形成在该从主轴30延伸的该 布线侧上，该阴连接器104b和104b，分别设置在该在主轴头侧上存在 的该布线上。
根据本实施例的这样构造的主轴装置20，支架21包括具有管状部 分22的支架主体23，以及用于将电源线97和信号线98存贮在其中的 管状盖部件120，该电源线97和信号线98安装在支架主体23的后端 面上并且从其延伸，并且安装在主轴30的后端部分外周表面上。因此， 这些布线97和98容纳在盖部件120中，并且在没有暴露于外部的情 况下布置在支撑臂上，从而能够保证布线97和98的防水性能。尤其 是，根据本实施例，由于在布线97和98的中间部分中设置有接头部 件104和104'，所以能够更加确定地防止诸如冷却液的流体从这些部 分进入。此外，由于盖部件120安装在主轴30的后端面外圆周表面上， 所以能够在不用在轴向延长整个主轴装置20的情况下设置盖部件120， 从而可以用紧凑的结构生产该主轴装置20。
而且，O形环llO， 111分别设置在支架主体23的后端面23d与 盖部件120的前端面120c之间、以及主轴30的后端部分外周表面与盖 部件120的底部120a的内周表面120b之间。因此，能够提高布线97 和98的防水性能。
本实施例的其他结构和操作与第一实施例相类似。
在此，本发明并不限于上述各实施例，而适当的修改，适当的改 进等也是可能的。
根据上述实施例，主轴20由主轴头8的一对支撑臂9可摆动地支 撑。然而，该主轴装置20也可以构造成使其由单个支撑臂悬臂支撑。而且，根据本发明第四实施例形成在支架主体23中的第一和第二
空间Sl和S2也可以改变为任意形状，只要其能够实现本发明的目的。
而且，在第四实施例中，盖部件120的底部分120a的内周表面120b 与主轴30的壳体32的后端部分外周表面向外配合。然而，该内表面 120b可以从支架主体23的后端面23d延伸，并且可以在能够容纳布线 97和98的轴向位置与该外周表面向外配合。也就是说，该主轴30还 可以向盖部件120的后面伸出。
此外，还是在第四实施例中，供给到主轴或者从主轴排出的诸如 冷却剂和冷却油的流体通过分别形成在支架主体23和主轴30的壳体 32中的流道而被供给。然而，当该流体通过管道从支架主体23供给到 主轴30的壳体32的时候，该管道可以设置在盖部件120内，从而也 能够确保管道的防水特性。
在此，本发明基于2006年12月27号提交的日本专利申请(专利 申请No.2006-351175) 、 2006年12月27号提交的日本专利申请(专 利申请No.2006-351176)、2006年12月27号提交的日本专利申请(专 利申请No.2006-351177)以及2006年12月27号提交的日本专利申请 (专利申请No.2006-351178)，并且其内容结合与此以供参考。
权利要求
1.一种主轴装置，包括支架，其可摆动地安装在支撑臂上，并且包括与该支撑臂的摆动轴线大致垂直的管状部分；以及主轴，包括旋转部分，其能够将刀具安装在其前端部分上；壳体，其安装在所述支架的管状部分上，以便适于插入到该支架的管状部分中并且从该支架的管状部分中拆卸，该壳体具有与所述支架的表面相对的安装表面；以及轴承，其插入在所述旋转部分与所述壳体之间，并且相对于所述壳体可旋转地支撑所述旋转部分，其中，用于被供给到所述主轴的流体的流道开口设置在所述壳体的安装表面上。
2. —种主轴装置，包括支架，其可摆动地安装在支撑臂上，并且包括与该支撑臂的摆动 轴线大致垂直的管状部分； 主轴，包括旋转部分，其能够将刀具安装在其前端部分上； 壳体，其安装在所述支架的管状部分上，以便能够插入到所 述支架的管状部分中并且能够从所述支架的管状部分中拆卸；以及轴承，其插入在所述旋转部分与所述壳体之间，并且相对于所述壳体可旋转地支撑所述旋转部分；以及垫圈，其能够吸收刀具的摆动半径的误差。
3. 根据权利要求2所述的主轴装置，其中所述垫圈插入在所述支 架的前端面与凸缘部分的安装表面之间，该凸缘部分设置在所述壳体 上以便与所述支架的前端面相对。
4. 一种主轴装置，包括支架，其可摆动地安装在支撑臂上，并且包括与该支撑臂的摆动 轴线大致垂直的管状部分； 主轴，包括旋转部分，其能够将刀具安装在其前端部分上； 壳体，其安装在所述支架的管状部分h，以便能够插入到所 述支架的管状部分中并且能够从所述支架的管状部分中拆卸；轴承，其插入在所述旋转部分与所述壳体之间，并且相对于 所述壳体可旋转地支撑所述旋转部分；以及旋转接头，其安装在所述壳体的后部上，并且将流体供给到 所述主轴的旋转部分，其中，所述旋转接头包括凸缘部分， 所述凸缘部分与所述壳体的后部端面相对，并且 用于被供给到旋转接头的流体的流道开口设置在所述凸缘部分
5. —种主轴装置，包括支架，其可摆动地安装在支撑臂上，并且包括与该支撑臂的摆动 轴线大致垂直的管状部分；以及主轴，其安装在所述支架的管状部分上，以便能够插入到所述支 架的管状部分中并且能够从所述支架的管状部分拆卸，其中，刀具适于安装在所述主轴的一端侧上，并且布线设置在主 轴的另一端侧上并且从其延伸，并且所述支架包括支架主体，其具有管状部分；以及管状盖部件，其安装在所述支架主体的后端面上和所述主轴 的外周表面上，所述盖部件将延伸的布线容纳在其中。
6. 如权利要求5所述的主轴装置，其中密封件分别设置在所述支架主体的后端面与所述盖部件的前端面之间、以及所述主轴的外周表面与所述盖部件的内周表面之间。
7. —种加工中心，包括如权利要求1至6中的任意一项所述的主 轴装置。
8. —种用于装配主轴装置的方法，该主轴装置包括支架，其可摆动地安装在支撑臂上，并且包括与该支撑臂的摆动 轴线大致垂直的管状部分；以及 主轴，包括旋转部分，其能够将刀具安装在其前端部分上；壳体，其安装在所述支架的管状部分上，以便能够插入到所述支架的管状部分中并且能够从所述支架的管状部分拆卸；以及轴承，其插入在所述旋转部分与所述壳体之间，并且相对于所述壳体可旋转地支撑所述旋转部分，所述主轴装置的装配方法包括如下步骤 测量所述刀具的摆动半径；提供垫圈，该垫圈能够吸收在如此测量的摆动半径与希望的摆动 半径之间的差；以及通过所述垫圈将所述主轴的壳体固定到所述支架上。
全文摘要
一种主轴装置(20)，包括支架(21)，其可摆动地安装在支撑臂(9)上，并且包括与该支撑臂(9)的摆动轴线大致垂直的管状部分(22)；以及主轴(30)，包括旋转部分(31)，其能够将刀具安装在其前端部分上；壳体(32)，其可插入地并可拆卸地安装在支架(21的管状部分(22)上，并具有与所述支架(21)的表面相对的安装表面(35a)；以及轴承(50)和(51)，其分别设置在所述旋转部分(31)与所述壳体(32)之间用于相对于所述壳体(32)可旋转地支撑所述旋转部分(31)。在壳体(32)的安装表面(35a)中，形成有用于供给到主轴(30)的流体的流道开口(80)至(86)。
文档编号B23Q1/70GK101568403SQ20078004827
公开日2009年10月28日 申请日期2007年10月31日 优先权日2006年12月27日
发明者岩崎修, 稻垣好史, 米山博树 申请人:日本精工株式会社