专利名称：工作机械用主轴接头的制作方法
技术领域：
本发明系有关于工作机械用主轴接头，特别是有关于对于主轴单元供给电力和流 体用的构造。
背景技术：
专利文献1系，在所谓的加工中心等的工作机械中，揭露有主轴接头，其支持将安 装有工具的主轴旋转驱动的主轴单元、具有回转驱动用的叉形的驱动部(A轴驱动部)。上述主轴单元系，藉由被内藏的主轴马达(也称为内建马达)，在主轴单元的壳体 内、将可自由旋转地被支持的主轴旋转驱动。在上述主轴马达，供给驱动电流用的动力线 被连接，此动力线系，从主轴单元的壳体内朝外部被引出，朝向工作机械侧的电源电路被配 线。又，上述动力线系，一般以在主轴单元转动之际不成为障碍的方式，通过支持主轴 单元的支持接头的壳体内而被配线。又，从主轴单元朝支持接头的配线系，也存在将动力线 从主轴单元的后端部(后端面)一但朝外部导出后、再导入至支持接头内，但也有避免伴随 着主轴单元的转动、动力线的挥动，形成贯通孔在支持被设置于支持接头内的主轴单元用 的支持轴，在支持轴内、通过动力线而配线，动力线不露出至外部的情形。又，在习知一般的 主轴接头中，如上述般、在支持轴内通过动力线而配线的情形，仅可在分别位于主轴单元两 侧的支持轴中的一方配线而被构成，成为仅从主轴单元的单侧延伸出动力线而配线的构造。又，将生产性提高而将主轴马达高输出化的话，伴随于此、动力线变粗。又，应将主 轴以低速及高速的两阶段可驱动、主轴马达为具有高速旋转用卷线和低速旋转用卷线的卷 线切替式的情形，动力线的数目加倍(例如，三相马达的U、v、w相各一根加倍而共计六根)。又，在支持轴中的配线路径，不仅主轴马达用的动力线、且有从被设置于主轴单元 内的传感器(马达用的温度传感器、旋转传感器)的信号线被配线的情形。又，也有将供给 加工用流体至主轴单元的管配管的情形。作为此加工用流体，例如，为了防止在切削加工时 产生的切削粉侵入至主轴单元内、从主轴的前端附近朝向工件侧被喷射的空气、冷却主轴 马达用的冷却用的流体、加工用的冷却液等被举出。如上述，在支持轴内，复数根动力线或信号线的所谓的电缆类被配线，且有流体供 给用的管被配管的情形，将这些复数根电缆类或管通过支持轴内的话，支持轴中的贯通孔 内的空间没有剩余，伴随着支持轴的旋转、上述电缆类扭转摩擦而恐怕会产生断线。又，由 于空间没有剩余，无法通过较粗的动力线，而有无法对应于高输出的主轴马达的情形。在动 力线的情形，动力线被插通的空间的容积率在设计上被规定，在没有剩余的空间无法通过 动力线。[专利文献1]美国专利5，584，621号说明书
发明内容
因此，本发明的课题系，在主轴单元用的复数根动力线、信号线、流体供给用的管等(以下称为“线体”)在支持轴内被配线、配管(以下称为“配索”)的主轴接头中，在上 述线体被插通的状态下、支持轴内的配索路径作为空间的剩余多的构造，防止在电缆类产 生断线，且可对应于高输出的主轴马达。基于上述课题，本发明系为一种工作机械用主轴接头(1)，包括主轴单元(4)，将 前端安装有工具(2)的主轴(3)藉由被内藏的主轴马达(5)旋转驱动；以及支持接头(6)， 作为支持上述主轴单元(4)的支持接头(6)，具备在上述主轴单元(4)的转动轴线(A轴) 方向分离而被配置的一对叉形臂(7)以及在各叉形臂(7)内藉由轴承(13)可自由转动地 被支持而被连结至上述主轴单元(4)的一对支持轴(9、30、31)；其中在上述各支持轴(9、 30、31)、形成将从上述主轴单元(4)延伸出的复数个线体(22)配索用的贯通孔(12)，将上 述复数根线体(22)分为两群而作为两个线体群，且将各线体群分别在上述一对支持轴(9、 30,31)分开而配索。又，在本发明中，上述复数根线体(22)包含供给驱动电流至主轴马达(5)用的动 力线(22a)和将从被设置于主轴单元(4)内的传感器的信号输出的信号线(22b)，将上述动 力线(22a)和上述信号线(22b)分开为不同的上述线体群而配线也可。又，在本发明中，将上述支持接头(6)、在上述各叉形臂(7)内、作为其构成要素、 在上述支持轴(9)以及上述轴承(13)加上、转动上述支持轴(9)用的驱动马达(14)以及 保持上述支持轴(9)的转动位置用的挟持装置(28)被配设，将藉由上述各构成要素被构成 的上述一对叉形臂(7)内的构造、对于上述主轴单元(4)中的上述主轴(3)的旋转轴线(C 轴)线对称也可。[发明的效果]根据本发明的话，在上述的工作机械用主轴接头(1)中，由于在一对支持轴(9、 30,31)分别形成将从主轴单元(4)延伸出的复数根线体(22)(例如，主轴马达用的动力线、 传感器的信号线等)配索用的贯通孔(12)，且将复数根线体(22)分为两群而将各线体群分 别在上述一对支持轴(9、30、31)分开而配索，所以与将从主轴单元(4)被延伸出的复数根 线体(22)仅在一方的支持轴被插通而配索的情形相比，支持轴内的配索路径中的剩余空 间变大，可及时地防止伴随着支持轴的旋转、被配索在支持轴内的线体扭转摩擦而断线产 生。又，由于配索路径中的空间剩余大，较粗的动力线可插通，可采用对于主轴接头较高输 出的主轴马达。又，藉由将在复数根线体(22)被包含的供给驱动电流至主轴马达(5)用的动力线 (22a)和将从被设置于主轴单元内的传感器的信号输出的信号线(22b)分开为不同的上述线 体群而配线，可防止从动力线发生的噪声波及不良的影响到信号线，可得到正确的检测值。又，将各叉形臂(7)内的构造、藉由对于主轴单元(4)中的主轴(3)的旋转轴线(C 轴)线对称，可期待以下的效果。亦即，伴随着支持接头的驱动、驱动马达系发生热，有藉由此热、由驱动马达周围 的构成要素构成的构造产生热位移的情形。此时，在包含将主轴单元在转动轴线(A轴)方 向中的左右两侧支持的支持轴的各叉形臂内的构造有不同的话，伴随上述热位移、构造的 状态变化在各叉形臂内不同，伴随于此，藉由各叉形臂内的支持轴、在两侧被支持的主轴单 元倾斜产生，主轴的轴线在左右的任一个偏移，加工精度降低的情形产生。相对地，藉由将 各叉形臂内的构造、特别是由主要的构成要素构成的构造作为对称构造，伴随着上述热位移、构造状态的变化在各叉形臂内相同，可防止上述般的主轴的轴线的偏移t
第1图系为本发明的工作机械用主轴接头1的剖面图
第2图系为本发明的工作机械用主轴接头1的正面图
第3图系为工作机械用主轴接头1被组装的工作机械
第ζt图系为本发明的另一实施例的工作机械用主轴接
符号说明
1 -工作机械用主轴接头； 2 工具；
3 -主轴；4 主轴单元；
5 -主轴马达；6 第一支持接头；
7 -叉形臂；8 壳体；
9 -支持轴；10 转动轮；
11 ‘ 转动套筒；12 贯通孔；
13 ‘ 轴承；14 驱动马达；
15 ‘ 马达转子；16 马达定子；
17 ‘ 定子套筒；18 旋转接头；
19 ‘ 分配器；20 分配器；
21 ‘、轴；22 线体；
22a 动力线；22b 信号线；
23 ‘ 安装基部；24 盖；
25 ‘ 旋转检测器；26 电缆插通用孔；
27 ‘ 电缆插通用孔；28 挟持装置；
29 ‘ 第二支持接头；30 支持轴；
31 ‘ 支持轴；33 旋转接头；
34 ‘ 分配器；35 轴；
36 ‘ 旋转接头；37 分配器；
37a 贯通孔；38 轴；
40 ‘ 工作机械；41 床；
42 ‘、圆柱；43 横轨；
44 ‘、床鞍；45 冲柱；
46 ‘、台。
具体实施例方式成为本发明的对象的主轴接头系，被利用在工作机械，例如，纵型的加工中心(复 合加工机)等。以下，说明将本发明适用于纵型的加工中心的例子。第1图及第2图系，表示本发明的工作机械用主轴接头1。工作机械用主轴接头1 系指，被利用在纵型的加工中心等，支持工具2被装着的主轴单元4、回转驱动的装置。在此 表示的工作机械用主轴接头1系，在被搭载于纵型的加工中心等的情形中，在工作机械用主轴接头1全体移动于工作机械的XYZ方向加上，被支持于工作机械用主轴接头1的主轴 单元4在与XY平面平行的轴(A轴)周围以及与Z轴平行的轴(C轴)周围旋转运动。工作机械用主轴接头1系，由工具2被安装在前端的主轴3、旋转驱动主轴的主轴 单元4、将主轴单元4在A轴周围可自由转动地支持的第一支持接头(A轴驱动部)6、以及 将主轴单元4和第一支持接头6在C轴周围可旋转地支持的第二支持头(C轴驱动部)29所 构成，藉由将工具2对于工作物朝向最适当的方向，将复杂形状的零件以高效率和高精度 加工。主轴单元4系，为在其内部内藏主轴马达5的内建马达型，藉由此主轴马达5旋转驱 动主轴3。切削加工时、适合切削加工的工具2被安装于主轴3的前端，藉由主轴3(亦即， 工具2)的旋转施加切削加工于加工对象的工作物。第一支持接头6系，将叉形的壳体8作为其框架，在主轴单元4的转动轴线(A轴) 方向分离而被配置的一对叉形臂7内配设驱动马达14的两侧马达型。一对叉形臂7系，将主轴3的旋转轴线(C轴)作为对称轴、具有线对称的内部构 造，各叉形臂7系，分别具有被连结至主轴单元4的支持轴9、可自由转动地支持支持轴9的 轴承13、作为将主轴单元4在A轴周围分度驱动的驱动马达14的DD马达、朝主轴单元4供 给流体用的旋转接头18、作为将支持轴9挟持而将主轴单元4在所希望的分度角度固定的 挟持装置28的挟持套筒。只是，在第1图中，仅在左侧的叉形臂7内，检测支持轴9的旋转 角度用的旋转检测器(编码器)25被设置。旋转检测器25以外的构成系，全部将C轴作为 对称轴而线对称。驱动马达14系，为将支持轴9不经由齿轮等的驱动传达机构而直接地驱动、也称 为直接[direct](直接驱动型)驱动马达。驱动马达14系，具有马达转子15、和马达定子 16，马达转子15系被固定在构成支持轴9的一部分的转动轮10，马达定子16系在被固定于 叉形臂7的定子套筒17被不能旋转地嵌入。旋转接头18系，对于转动的主轴单元4，从第一支持头6侧供给加工用流体，由被 固定于叉形臂7的分配器19、20、以及构成支持轴9的一部分而和支持轴9 一起转动的轴 21所构成。这里所指的作为加工用流体，例如，冷却用的冷却液或水、除去在加工时发生的 切削粉等用的空气等被举出。支持轴9系由上述的转动轮10、轴21以及转动套筒11所构成。支持轴9的两端 中、一端系被连结至主轴单元4、另一端系成为在叉形臂7的外侧侧面露出的状态。又，在转 动轮10、轴21以及转动套筒11的构件的各方面，相同直径的孔被形成在中心部，这些孔系 在各构件被组合的状态下、形成将支持轴9在轴线方向贯穿的贯通孔12。亦即，贯通孔12 系，从第一支持接头6的壳体8 (叉形臂7)的外侧，贯通第一支持接头6的内部而到达主轴 单元4。在贯通孔12方面，从主轴单元4被延伸出的复数根线体22被配索。”线体”系，如 先前定义所述般，不仅是动力线或信号线等的电性的电缆类，流体供给用的管等也包含的 概念，在第1图中，系表示主轴单元4的动力线22a及信号线22b被配线的例子。只是，在 图面中，省略其一部分。如前述般，一对叉形臂7系，将C轴作为对称轴、具有线对称的内部构造，贯通孔12 也在主轴单元4的两侧被形成。藉此，将上述复数根线体22对应于线体22的用途、尺寸等 分开成两群而作为两个线体群，可将各线体群在一对支持轴9的贯通孔12分别分开而配索。例如，在本例中，考虑从动力线22a发生的噪声波及信号线22b的影响，将动力线22a 和信号线22b分开而在分别的支持轴9的贯通孔12内配线(只是，采用作为信号线22b不 易受到噪声影响的情形系，由于即使在同一支持轴9内配线、问题也不会产生，将各线体群 作为动力线22a和信号线22b混合在一起也可)。又，在本例中，将被配索至两支持轴9中的贯通孔12内的线体22，作为主轴单元4 内的主轴马达5的动力线、来自传感器的信号线的所谓的电性的电缆类，但线体22并不限 于这些电性的线体，包含供给上述加工用流体用的流体供给用的管(供给管)也可。亦即， 在本例中，将上述的加工用流体从被形成在第一支持接头6的壳体8等的流体流路经由旋 转接头18朝主轴单元4供给，但有根据主轴单元4的样式、将加工用流体的一部分不经由 旋转接头而藉由专用的供给管等朝主轴单元4供给的情形，将此样式的供给管和上述电缆 类等一起配索至贯通孔12内也可。如上述，藉由在主轴单元4的两侧形成成为线体22的配索路径的贯通孔12，将各 种的一或二以上的线体22对应于其用途或尺寸分开成两群而作为两个线体群，可将各线 体群分别在一对贯通孔12分成两部分而配索。例如，如上述般，将动力线22a和信号线22b分成不同的线体群，将各别在不同的 支持轴9的贯通孔12分成两部分而配索之外，在线体22、电性的电缆类和流体供给管被包 含的情形方面，将电性的电缆类和流体供给管分开而配索也可。亦即，仅将电性的电缆类配 线在一方的支持轴9的贯通孔12内、仅将流体供给管配管在另一方的支持轴9的贯通孔12 内的话，可事先地防止根据漏水的漏电或短路。又，对应于配索的线体22的种类，施加防 磁、非导电处理、耐热/隔热等的遮蔽、密封处理的话，可更提高上述效果。又，在图示的主轴接头6中，在各叉形臂7内、旋转接头18被设置。如上述，在具 备旋转接头的主轴接头中，在支持轴内将电缆类等插通时，为了尽可能增大支持轴的贯通 孔内的剩余空间，作为一般的解决手段、在可设计的范围内、增大支持轴的直径也被考虑。 然而，增大支持轴的直径的话，在围绕支持轴的状态下被设置的旋转接头的直径也不得不 变大。旋转接头的分配器和轴系，其嵌合面滑动而相对旋转，又，由于在两者间、密封构件被 安装在其间，与仅滑动接触的情形相比、滑动抵抗比较大。又，两者间的滑动抵抗系与滑动 面的面积成比例，由于此面积与滑动面的直径成比例，在旋转接头的直径变大的程度、滑动 抵抗变大。因此，考虑抑制驱动马达的动力损失的情形，旋转接头的直径小的方式较佳，因 此，支持轴的直径也小的方式较佳。如上述，在一般的解决手段下，将支持轴内的剩余空间 变大、以及将旋转接头的(滑动面的)直径不变大系，成为可满足所谓的彼此相反的要求。相对地，根据本发明的话，在支持主轴单元4的一对支持轴9的任一个形成贯通孔 12，由于将复数个电缆类等在各支持轴9分成两部分而配索，将支持轴9的直径不变大、可 将支持轴9内的剩余空间比习知技术大，确保支持轴9内的剩余空间、也可回避旋转接头18 中的滑动面的滑动抵抗的增大。第一支持接头6、第二支持接头29系，在第一支持接头6的安装基部23被连接。 又，第二支持接头29系，和第3图的说明一起在后面描述，藉由工作机械，例如，加工中心等 被保持，虽然未图示，在内部内藏DD马达等的驱动马达，将C轴(和加工中心的Z轴平行的 轴线)作为旋转中心、将第一支持接头6旋转。又，C轴系，在主轴3的待机状态下，和主轴 3的中心轴一致。
7
作为图示的例子中的线体22的电缆类(动力线22a以及信号线22b)系，通过支 持轴9内的贯通孔12之后，通过第一支持接头6中的壳体8和盖构件24之间的空间，从壳 体8的上部侧面朝被形成于壳体8的电缆插通用孔26被插入，将C轴作为中心而被形成、 从在第一支持接头6的上部开口的电缆插通用孔27被延伸出，被导入至第二支持接头29 内。在第二支持接头29内，虽然未图示，线体22系，通过被形成于将C轴作为中心被旋转 驱动的旋转轴的贯通孔内，朝工作机械40侧被导出。在第3图中，将有关本发明的工作机械用主轴接头1被组入的工作机械的一例简 单地说明。工作机械40系，为纵型的加工中心，包括被附设于床41上的左右一对的圆柱 42、在一对圆柱42上移动于上下方向(Z轴方向)的水平的横轨43、在横轨43上水平地移 动于左右方向(Y轴方向)的床鞍44、在床鞍44上移动于Z轴方向的冲柱45、以及在床41 上水平地移动于前后方向(X轴方向)的台46。又，有关本发明的工作机械用主轴接头1 系，藉由第二支持接头29在被插入至冲柱45的状态下被固定于冲柱45而被支持。第4图系，表示本发明的另一实施例。在本例和上述的实施例间很大的不同点系， 在本例中，各叉形臂7内的构造系不对称。工作机械用主轴接头1系，和实施例1相同，被 利用在纵型的加工中心(复合加工机)等。本例的工作机械用主轴接头1系，和上述实施例相同，作为主要的构成零件，由主 轴单元4、第一支持接头6、和第二支持接头29所构成。第一支持接头6系，具有支持轴30、31、驱动马达14、旋转接头33、36、和挟持装置 28。只是，和上述实施例不同，各叉形臂7内的构造对于C轴并非线对称。亦即，在本例中， 驱动用的驱动马达14系仅在一方的叉形臂7内被设置，挟持套筒28系仅在另一方的叉形 臂7内被设置。又，旋转接头33、36系在两个叉形臂7内被设置，分别由分配器34、37、轴 35、38所构成。在本例中，也和上述实施例相同，将从主轴单元4被延伸出的线体22配索用的贯 通孔12在一对支持轴30、31被形成。又，对于在上述的实施例中、线体22直接被配索在被 形成于支持轴的贯通孔12，在本例中，分配器34、37被插入在被形成于支持轴30、31的贯通 孔12，线体22被配索于被形成在此分配器34、37的贯通孔34a、37a。如上述，线体22系，藉由第一支持接头6内的驱动马达、支持轴、旋转接头等的构 造/配置的不同，也有如第1图的例子般、在被形成于支持轴9的贯通孔12直接地被配索的 情形，也有如第4图的例子般、在支持轴30、31的贯通孔12内经由其它构件而间接地被配 索的情形。后者的情形，将上述其它构件不转动般的话(例如，第4图的例子的分配器34、 37系被固定于叉形臂7的壳体8而不转动)，由于通过其内部的线体22、和上述其它构件相 对地不动，可防止线体22和上述其它构件摩擦而断线的问题。在图示的例子中的线体22系，通过支持轴30、31内的贯通孔12 (34a、37a)之后， 通过第一支持接头6中的壳体8和盖构件24之间的空间，从壳体8的上部侧面朝被形成于 壳体8的电缆插通用孔26被插入，从将C轴作为中心而被形成、且在第一支持接头的上部 开口的电缆插通用孔27被延伸出，被导入至第二支持接头29内。在第二支持接头29内， 虽然未图示，通过在将C轴作为中心被旋转驱动的旋转轴被形成的贯通孔内，朝工作机械 40侧被导出。
权利要求
一种工作机械用主轴接头(1)，包括主轴单元(4)，将前端安装有工具(2)的主轴(3)藉由被内藏的主轴马达(5)旋转驱动；以及支持接头(6)，作为支持上述主轴单元(4)的支持接头(6)，具备在上述主轴单元(4)的转动轴线(A轴)方向分离而被配置的一对叉形臂(7)以及在各叉形臂(7)内藉由轴承(13)可自由转动地被支持而被连结至上述主轴单元(4)的一对支持轴(9、30、31)；其中在上述各支持轴(9、30、31)，从上述主轴单元(4)延伸出的复数根线体(22)配索用的贯通孔(12)被形成；将上述复数根线体(22)分为两群而作为两个线体群，且将各线体群分别在上述一对支持轴(9、30、31)分开而配索。
2.如申请专利范围第1项所述之工作机械用主轴接头(1)，其中上述复数根线体(22) 包含供给驱动电流至主轴马达(5)用的动力线(22a)、和将从设置于主轴单元(4)内的传感 器的信号输出的信号线(22b)；将上述动力线(22a)和上述信号线(22b)分开为不同的上述线体群而配线。
3.如申请专利范围第1或2项所述之工作机械用主轴接头(1)，其中在上述各叉形臂 (7)内、作为其构成要素、在上述支持轴(9)以及上述轴承(13)加上、转动上述支持轴(9) 用的驱动马达(14)以及保持上述支持轴(9)的转动位置用的挟持装置(28)被配设，藉由上述各构成要素被构成的上述一对叉形臂(7)内的构造系，对于上述主轴单元(4)中的上述主轴(3)的旋转轴线(C轴)线对称。
全文摘要
本发明提供一种将具有线体配索用的贯通孔的主轴单元的支持轴的构造可获得较多宽裕空间的构造，防止在电缆类产生断线，且可对应于高输出的主轴马达。在借由将在主轴单元(4)的旋转轴线(A轴)上被连结于主轴单元(4)的一对支持轴(9)、以一对叉形臂(7)以及轴承(13)可自由旋转地支持，包含将主轴单元(4)在A轴周围分度驱动的支持接头(6的工作机械用主轴接头(1)中；形成将从主轴单元(4)延伸出的复数根线体(22)分别配索至一对支持轴(9)用的贯通孔(12)，将复数根线体(22)分为两群而作为两个线体群，且将各线体群分别在上述一对支持轴(9)分开而配索。
文档编号B23Q1/70GK101883661SQ20098010122
公开日2010年11月10日 申请日期2009年1月26日 优先权日2008年2月8日
发明者西田阳一, 辰田好教 申请人:津田驹工业株式会社