CN101486152A - 工作机械用的转动分度装置 - Google Patents

Abstract

本发明通过使上述转动分度装置所包含的转动接头直径更小，使转动接头上的滑动面的面积减小，由此减小由滑动阻力导致的动力损失，有效率地驱动转动分度装置。一种工作机械用的转动分度装置，包括：以在框架内可自由转动的方式设置的、通过设置在端部的转动体支承转动驱动对象的转动轴；用于对上述转动驱动对象供给加工用流体的转动接头，从上述转动驱动对象引出的多根电缆以向上述转动轴的轴线方向插入框架内的状态被配线。其中，在转动接头的构成滑动部的分配器以及轴中，在位于半径方向外侧的部件所具有的中空圆筒部的外周面的外侧，配置上述电缆中的至少1根。

Description

工作机械用的转动分度装置

技术领域

本发明涉及工作机械用的转动分度装置，具有对转动运动的转动驱动对象提供电力、流体压的转动接头。

背景技术

专利文献1公开了，在所谓机械加工中心等的工作机械中，具有用于旋回驱动的叉形驱动部(A轴驱动部)的主轴头，该主轴头支承用于对安装有工具的主轴转动驱动的主轴单元。在上述主轴头中，A轴驱动部被套筒36支承，通过套筒36上安装的DD电机的电机转子70，A轴驱动部被围绕C轴被转动驱动。围绕C轴转动驱动该A轴驱动部及A轴驱动部的部分(C轴驱动部)具有对任意的转动角度进行分度并使其停止规定位置的转动分度装置的功能。A轴驱动部作为驱动源具有DD电机，另外，虽然未图示，但主轴单元还内设有驱动电机(主轴电机)。

另外，专利文献2公开了作为转动分度装置的分度工作台(转台装置)，并且公开了该转台装置具有转动接头。

在由它们代表的转动分度装置中，像上述专利文献1记载的装置那样，被转动驱动的转动驱动对象大多情况下具有电驱动部。该情况下，必须配置对该驱动部提供电力的电力供给用的电缆。

该电缆是在转动分度装置的框架内以沿着支承转动驱动对象的转动轴的轴线的状态配置的，以避免随着转动驱动对象的转动在装置外上述电缆缠绕。另外，一般地作为常识，为了抑制框架内的电缆的振动等，将上述电缆配置在转动轴的轴线附近。即，在转动分度装置中，在转动轴的中心形成贯通孔，一般在该贯通孔内配置上述电缆。

而且，转动分度装置在专利文献2记载的那样具有转动接头的情况下，一般采用以下结构：例如，其转动接头由圆筒状的分配器和嵌装于分配器的轴构成时，在分配器的中心形成贯通孔，在该贯通孔内配置上述电缆。

但是，在这样构成的情况下，上述电缆粗和/或根数多的情况下，会产生转动接头的滑动阻力变大的问题。具体的是，随着转动分度装置的转动轴的转动，分配器和轴的嵌合面一边滑动一边相对转动。另外，由于在两者之间隔设有密封部件，所以与只滑动抵接的情况相比，滑动阻力大。而且，两者之间的滑动阻力与滑动面的面积成正比例，由于其面积与滑动部面的直径成正比例，所以滑动面的直径越大，滑动阻力越大。如上所述地配置的电缆粗和/或根数多的情况下，必须使用于配置电缆的贯通孔的直径大。由此，与此同时，分配器和轴之间的滑动面的面积变大，其结果，随着两者相对转动的滑动阻力增大。而且，转动接头上的分配器和轴之间的滑动阻力大时，就会产生与大出的这部分相当的动力损失。

专利文献1：美国专利5584621号说明书

专利文献2：日本特开2002-36047号公报

发明内容

因此，本发明的课题是有效率地驱动转动分度装置，通过使上述转动分度装置所包含的转动接头直径更小，使转动接头上的滑动面的面积减小，由此减小由滑动阻力导致的动力损失。

为实现上述课题，技术方案1的发明是一种工作机械用的转动分度装置1，包括：以在框架2内可自由转动的方式设置并通过设置在端部的转动体3支承转动驱动对象10的转动轴6；作为关于上述转动轴6的轴线而与上述转动轴6同心地设置的转动接头15、32并用于对上述转动驱动对象10供给加工用流体的转动接头15、32，将从上述转动驱动对象10引出的多根电缆27、43以向上述转动轴6的轴线方向插入的状态配线，其特征在于，上述转动接头15、32具有：相对于上述框架2不能相对转动地设置的分配器16、33；相对于上述分配器16、33可相对转动地嵌装的轴21，38，上述分配器16、33及轴21、38中的一个具有轴心与上述转动体3的转动中心一致地配置的轴部22、34，另一个具有嵌装在上述轴部22、34的中空圆筒部17、39，上述电缆27、43中的至少1根被配置在上述转动接头15、32的分配器16、33及轴21、38中的上述另一个上的中空圆筒部17、39的外周面的外侧。

在引用技术方案1的技术方案2中，上述分配器16、33以及轴21、38中的一个上的上述轴部22、34形成为实心的，上述电缆27、43全部配置在上述中空圆筒部17、39的外周面的外侧。

发明效果

根据技术方案1的发明，一种工作机械用的转动分度装置1，包括：以在框架2内可自由转动的方式设置并通过设置在端部的转动体3支承转动驱动对象10的转动轴6；用于对上述转动驱动对象10供给加工用流体的转动接头15、32，从上述转动驱动对象10引出的多根电缆27、43以向上述转动轴6的轴线方向插入框架2内的状态被配线。其中，在转动接头15、32的构成滑动部的分配器16、33以及轴21、38中，在位于半径方向外侧的部件所具有的中空圆筒部17、39的外周面的外侧，配置上述电缆27、43中的至少1根，从而能够减少以往配置在转动接头内部的电缆的根数，或不配置在内部。由此，通过使转动接头的直径更小，能够减小联轴器的分配器和轴之间的滑动面的面积，从而减小滑动面产生的滑动阻力导致的动力损失，能够有效率地驱动转动分度装置。

另外，在转动接头的轴芯部形成贯通孔并配置上述电缆的情况下，与将多根电缆全部配置在上述贯通孔内的情况相比，能够减小贯通孔的直径。其结果，能够减小分配器和轴之间的滑动面的面积，从而能够减小滑动阻力并减少动力损失。

根据技术方案2的发明，在技术方案1的发明中，在转动接头15、32的分配器16、33以及轴21、38中，位于半径方向内侧的部件所具有的轴部22、34形成为实心的，上述电缆27、43全部配置在上述中空圆筒部17、39的外周面的外侧。从而与在转动接头的轴芯部形成贯通孔来配置上述电缆的情况相比，能够大幅度地减小转动接头15、32的轴部22、34的直径，能够进一步提高技术方案1的发明效果。

附图说明

图1是转动分度台1的剖视图。

图2是转动分度台1的俯视图。

图3是转动分度台1的剖视图。

图4是5轴加工机的主轴头的概要图。

附图标记的说明

1 作为工作机械用的转动分度装置的转动分度台

2 框架

3 作为转动体的圆台

4 贯通孔

5 台阶部

6 转动轴

7 转动套筒

8 轴承

9 轴承压盖

10 转动驱动对象

11 DD电机

12 电机转子

13 电机定子

14 定子套筒

15 转动接头

16 分配器

17 中空圆筒部

18 凸缘部

19 流体流路

20 环状槽

21 轴

22 轴部

23 凸缘部

24 环状槽

25 流体流路

26 流体流路

27 电缆

28 切口部

29 切口部

30 切口部

31 电缆引导部

32 转动接头

33 分配器

34 轴部

35 凸缘部

36 流体流路

37 环状槽

38 轴

39 中空圆筒部

40 凸缘部

41 环状槽

42 流体流路

43 电缆

44 转动挡块

45 切口部

46 切口部

47 电缆引导部

48 固紧套筒

具体实施方式

成为本发明的对象的转动分度装置中，除了以下说明的实施例的转动分度台以外，还包括例如，在5轴加工机的主轴头中围绕A轴旋回驱动主轴单元的部分(A轴驱动部)、围绕与工作机械的Z轴平行的轴线(C轴)转动驱动该A轴驱动部的部分(C轴驱动部)。即，所谓转动分度装置是对支承工件、工具等的转动驱动对象进行转动驱动，并将转动驱动对象带(分度)到规定的转动位置(角度位置)的装置。以下，表示将本发明适用于转动分度台的例子。

实施例1

图1表示本发明所适用的转动分度装置的一例的转动分度台1。大致来说，转动分度台1是将支承作为转动体的圆台3的转动轴6以可转动的方式安装在基座即框架2上的装置，也被称为转台装置、分度工作台、转台等。

对于转动分度台1进行详细的说明。圆台3被固定在以可转动的方式设置于框架2内的转动轴6的一个端部上，通过被固定在框架2上的轴承8以可转动的方式相对于框架2而被支承。转动轴6具有：构成转动轴6外壳的转动套筒7；通过螺栓固定在转动套筒7上并与转动套筒7一起夹住轴承8内轮的轴承压盖9；后述转动接头15的轴21。圆台3被螺栓固定在轴承压盖9上，由此，圆台3与转动轴6一体地转动。并且，在本例中，作为转动体的圆台3与转动轴6分别形成，但转动体也可以是与转动轴6一体形成的部分。

另外，在圆台3上形成由用于配线等的贯通孔4，该贯通孔4的内周面的一部(后述转动接头15一侧)上向半径方向内侧突出地形成台阶部5。台阶部5也向转动轴6的轴线方向的转动接头15一侧突出，以所谓筒式嵌入轴承压盖9。而且，圆台3的外周面嵌入被固定在框架2上的固紧套筒48的内周面。这里，固紧套筒48因液压使其直径收缩，并不能转动地夹紧圆台3。

另外，在圆台3上，作为转动驱动对象10搭载有例如夹具装置(保持工件的装置)。并且，作为转动驱动对象10，除了夹具装置以外，还可以是在转动分度台1的使用状态下的各种各样的物品。例如，也有在转动分度台1的圆台3上搭载其他转动分度台的情况，该情况是将圆台3上的其他转动分度台作为转动驱动对象10。

另外，转动分度台1中，作为转动轴6的驱动机构，内置有不通过齿轮等的驱动传递机构而直接驱动转动轴6的DD电机11(直接(直接驱动型)驱动电机)。DD电机11具有电机转子12和电机定子13，电机转子12被固定在转动轴6的转动套筒7上，电机定子13以不能转动的方式被嵌入框架2上固定的定子套筒14。并且，在本例中，作为转动轴6的驱动机构采用DD电机，但也可以代替DD电机，采用例如通过与驱动电机连结的蜗杆驱动转动轴6上固定的蜗轮的蜗杆齿轮机构。

其次，对内置在转动分度台1的转动接头15进行说明。大致来说，转动接头15是用于从转动分度台1的主体侧向转动的转动驱动对象10供给加工用的流体的部件，由不转动一侧的部件即框架2上固定的分配器16和转动侧的部件即与圆台3、转动轴6一起转动的轴21构成。这里所说的加工用的流体，例如在转动驱动对象10为上述夹具装置的情况下，是夹紧工件的夹紧装置用的作动流体。另外，在转动分度装置为上述主轴头的情况下，可以是被供给到主轴单元的冷却用的冷却液或水、用于除去加工时发生的切屑等的空气等。

对转动接头15进行详细说明，转动接头15具有：关于转动轴6的轴线同心地设置的、相对于框架2不能相对转动的、从装置外部接受加工用流体的供给的分配器16；相对于分配器16可相对转动地嵌装的、从分配器16接受加工用流体的供给的轴21。并且，一般地，分配器和轴的半径方向的位置关系为轴通过分配器的内侧时是轴嵌在分配器的外侧时的2倍，这里，对轴通过分配器的内侧的情况进行说明，在后述实施例2(图3)中，对轴嵌在分配器的外侧的情况进行说明。

分配器16具有：嵌装在轴21的轴部22(后述)上的中空圆筒部17；被固定在框架2上的、与中空圆筒部17一体形成的凸缘部18。在中空圆筒部17以及凸缘部18的内部，从转动分度台1的装置外部接受加工用流体的供给的流体流路19在圆周方向上偏置地形成多个，流体流路19穿过在中空圆筒部17的内周面形成的多个环状槽20。

另外，轴21具有：以轴心与圆台3的转动中心一致的方式配置的、与分配器16的中空圆筒部17嵌合的轴部22；被固定在圆台3以及轴承压盖9上的凸缘部23。在轴部22的外周面，在与分配器16的中空圆筒部17的环状槽20对应的位置，形成有多个环状槽24，多个环状槽24分别穿过在轴部22以及凸缘部23的内部在圆周方向上偏置地多个形成的流体流路25。并且，如上所述，轴21通过凸缘部23被固定在圆台3以及转动轴6的一部分即转动套筒7上，圆台3以及转动套筒7一体转动。因此，轴21既相当于转动接头15的一部分，也相当于转动轴6的一部分。

根据如上构成的转动接头15，即使转动轴6即轴21转动，也能维持分配器16一侧的流体流路19和轴21一侧的流体流路25连接的状态，从装置外部供给的加工用流体通过流体流路19、流体流路25以及圆台3内部形成的流体流路26被供给到转动驱动对象10。

另外，从转动驱动对象10引出对转动驱动对象10供给电力的电力供给用的多根电缆27。作为该电缆27的具体例，在转动驱动对象10具有电驱动部的情况下，例如，在上述转动分度台1的圆台3上还搭载其他转动分度台的情况下，该电缆27是用于向其他转动分度台的驱动电机等供给电力的电力供给电缆(动力电缆)。除此以外，还包括与转动驱动对象10所具备的传感器(转动检测器等)连接的信号线等。

从转动驱动对象10引出的电缆27以如下方式布线：从圆台3一侧通过贯通孔4内被引入转动分度台1内，并通过转动分度台1内部的各部件上形成的切口部28、29、30。电缆27向转动轴6的轴线方向被插入并贯穿转动分度台1内部，并被与分配器16的凸缘部18的轴线方向相关的反圆台3的侧端面上设置的电缆引导部31保持，而且其前端朝向工作机械一侧的未图示的电源回路被配置。并且，随着转动驱动对象10、圆台3以及转动轴6的转动，电缆27在框架2内振动，但由于要进行工件的加工就得使圆台3向同一方向至少转动1圈以上，所以如果在框架2内以某程度的富余长度对电缆27布线，就不会有电缆27振动的问题。

切口部28、29、30分别形成在圆台3的台阶部5、轴21的凸缘部23、分配器16的凸缘部18上。这些切口部28、29、30形成为覆盖上述部件的圆周方向的规定范围(随着圆台3的转动允许电缆27运动的程度的范围)的扇形(图2)。

这样，在圆台3的台阶部5、轴21的凸缘部23、分配器16的凸缘部18上形成用于供电缆27通过的切口部28、29、30，由此在转动接头15(除了凸缘部18、凸缘部23)的外侧可以通过电缆27。

在图2中，全部12根电缆27被配置在转动接头15的主体外侧即在本例中配置在分配器16的中空圆筒部17的外周面外侧。由此，与在转动接头的轴部形成贯通孔进行电缆的布线的情况相比，能够使转动接头的直径减小。其结果，能够使分配器和轴之间的滑动面的面积减小，从而能够减小滑动阻力并减少动力损失。

并且，在本例中，为了最大限度地发挥本发明的效果，将轴21的轴部22形成为中实棒状并极力减小转动接头的直径，并不在转动接头主体内部穿过电缆，将全部多根电缆配置在转动接头主体的外侧，在轴21的轴部22上形成贯通孔，并将多根电缆中的1根或多根配置在上述贯通孔内，在此情况下，与将全部多根电缆配置在上述贯通孔内的情况相比，能够减小贯通孔的直径。其结果，能够减小分配器和轴之间的滑动面的面积，并能够减小滑动阻力而减少动力损失。

实施例2

图3表示转动接头的分配器和轴之间的半径方向的位置关系与实施例1相反的例子。即，在本例中，转动接头32如下构成：轴38嵌入分配器33的外侧。

转动接头32具有：以关于转动轴6的轴线同心地设置的、相对于框架2不能相对转动地设置的、从装置外部接受加工用流体的供给的分配器33；相对于分配器33以可相对转动的方式嵌装的、从分配器33接受加工用流体的供给的轴38。

分配器33具有：被嵌装在轴38的中空圆筒部39(后述)上的轴部34；与轴部34一体形成的、根据转动挡块44而不能相对于框架2转动地设置的凸缘部35。在轴部34以及凸缘部35的内部，从分度圆台1的装置外部接受加工用流体的供给的流体流路36在圆周方向上偏置地形成多个，各流体流路36穿过轴部34的外周面上形成的多个环状槽37。

另外，轴38具有：轴心与圆台3的转动中心一致地配置的、与分配器33的轴部34嵌合的中空圆筒部39；与中空圆筒部39一体形成的、被固定在圆台3以及轴承压盖9上的凸缘部40。在中空圆筒部39的内周面，在与分配器33的轴部34的环状槽37对应的位置，形成有多个环状槽41，多个环状槽41分别穿过在中空圆筒部39以及凸缘部40的内部在圆周方向上偏置地多个形成的流体流路42。

与实施例1同样地，从转动驱动对象10引出对转动驱动对象10供给电力的电力供给用的多根电缆43。电缆43以如下方式布线：从圆台3一侧通过贯通孔4内被引入转动分度台1内，并通过圆台3的台阶部5以及轴38的凸缘部40上形成的切口部45、46。电缆43向转动轴6的轴线方向被插入并贯穿转动分度台1内部，并在包围转动接头32并与之连续的转动套筒7(圆台3に固定)的内周面的反圆台侧端部，电缆43被向半径方向内侧突出形成的电缆引导部41保持，而且其前端朝向工作机械一侧的未图示的电源回路被配置。形成有电缆引导部47的转动套筒7与转动轴6(轴38)及圆台3一体转动，被电缆引导部47保持在转动套筒7上的电缆43也在框架2内与转动轴6等一起转动，从而在框架2内电缆43不振动。因此，在本例中，对于切口部45、46的形成，不需要考虑电缆43的运动(只要存在供电缆43通过的空间就足够了)。

图4是本发明可适用的主轴头的概要图。所谓主轴头是用于5轴加工机等的工作机械的、支承对安装有工具的主轴进行转动驱动的主轴单元来进行旋回驱动的装置。这里表示的主轴头是在5轴加工机上搭载的情况下，主轴头整体在工作机械的XYZ方向上移动的基础上，被主轴头支承的主轴单元围绕与XY平面平行的轴(A轴)以及与Z轴平行的轴(C轴)被转动运动。在被C轴驱动部转动驱动的A轴驱动部以及主轴单元上，内置有驱动电机、流体压夹紧部等，在C轴驱动部以及A轴驱动部上，贯穿有向驱动电机等供给电力的电缆，并且内置有用于供给加工用流体的转动接头。

当前，如果着眼于A轴驱动部，本发明所称的转动体是被设置在用于支承主轴单元的支承轴(转动轴)上的、安装有主轴单元的联轴器部分，转动驱动对象是主轴单元。另外，如果着眼于C轴驱动部，本发明所称的转动体是安装有A轴驱动部的联轴器部分，转动驱动对象是A轴驱动部。

另外，本发明不限于实施例1、2的转动分度台，也可以适用于用于对图4所示的主轴单元旋回驱动的主轴头。并且，作为该主轴头不限于图4所示的叉形(在两侧支承主轴单元)部件，也可以是日本特开平3-178709号公报记载的单侧支承主轴单元的部件。

工业实用性

本发明能够广泛应用于具有转动接头的装置，该转动接头对转动对象进行转动驱动的、对转动中的转动对象供给流体、电力。

Claims (2)

1.一种工作机械用的转动分度装置(1)，包括：转动轴(6)，其以在框架(2)内可自由转动的方式设置并通过设置在端部的转动体(3)来支承转动驱动对象(10)；转动接头(15、32)，其是关于上述转动轴(6)的轴线而与上述转动轴(6)同心地设置的转动接头(15、32)且用于对上述转动驱动对象(10)供给加工用流体，

将从上述转动驱动对象(10)引出的多根电缆(27、43)以向上述转动轴(6)的轴线方向插入的状态配线，其特征在于，

上述转动接头(15、32)具有：相对于上述框架(2)不能相对转动地设置的分配器(16、33)；相对于上述分配器(16、33)可相对转动地嵌装的轴(21，38)，

上述分配器(16、33)及轴(21、38)中的一个具有轴心与上述转动体(3)的转动中心一致地配置的轴部(22、34)，另一个具有嵌装在上述轴部(22、34)的中空圆筒部(17、39)，

上述电缆(27、43)中的至少1根被配置在上述转动接头(15、32)的分配器(16、33)及轴(21、38)中的上述另一个上的中空圆筒部(17、39)的外周面的外侧。

2.如权利要求1所述的工作机械用的转动分度装置(1)，其特征在于，

上述分配器(16、33)以及轴(21、38)中的一个上的上述轴部(22、34)形成为实心的，上述电缆(27、43)全部配置在上述中空圆筒部(17、39)的外周面的外侧。

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