DE10027750A1 - Motorspindel für eine Werkzeugmaschine sowie Moduleinheit für eine solche - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorspindel (10) für eine Werkzeugmaschine, mit einem Spindelgehäuse (12) und mit einer Spindelwelle (16). Die Spindelwelle (16) ist Bestandteil einer Moduleinheit (14), die an dem Spindelgehäuse (12) auswechselbar befestigt ist. Ferner weist die Spindelwelle (16) einen arbeitsseitigen Bereich (38) auf, der an der Moduleinheit (14) drehbar gelagert ist. Ein gehäuseseitiger Bereich (44) der Spindelwelle (16) ragt in das Spindelgehäuse (12) hinein. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im gehäuseseitigen Bereich (44) der Spindelwelle (16) ein Stützlager (52) angeordnet ist, mit dem die Spindelwelle (16) drehbar an dem Spindelgehäuse (12) abgestützt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorspindel für eine Werkzeugmaschine, mit einem Spindelgehäuse und mit einer Spin­ delwelle, wobei die Spindelwelle Bestandteil einer Moduleinheit ist, die an dem Spindelgehäuse auswechselbar befestigt ist, wo­ bei die Spindelwelle einen arbeitsseitigen Bereich aufweist, der an der Moduleinheit drehbar gelagert ist, und wobei die Spindelwelle einen gehäuseseitigen Bereich aufweist, der in das Spindelgehäuse hineinragt.

Die Erfindung betrifft des weiteren eine Moduleinheit für eine Motorspindel der zuvor genannten Art, mit einer Spindelwelle, die mit einem arbeitsseitigen Bereich drehbar an der Modulein­ heit gelagert ist.

Eine solche Motorspindel und eine entsprechende Moduleinheit sind aus der DE 195 32 976 A1 bekannt.

Die Verwendung von Motorspindeln, d. h. Spindeln, bei denen der Antriebsmotor in das Spindelgehäuse integriert ist, hat sich in der Praxis bewährt, da Motorspindeln über eine große Dynamik, ein weites Drehzahlspektrum und eine hohe Präzision verfügen. Darüber hinaus wird die Konstruktion der Werkzeugmaschine, für die die Spindel benötigt wird, wesentlich vereinfacht. Ein Nachteil von Motorspindeln ist demgegenüber jedoch ihre höhere Komplexität im Vergleich mit konventionellen, fremd angetriebe­ nen Spindeln. Diese Komplexität hat zur Folge, daß die Instand­ setzung einer defekten Motorspindel in der Regel nur beim Spin­ delhersteller erfolgen kann. Eine Reparatur vor Ort ist nur selten möglich. Die Komplexität hat des weiteren zur Folge, daß eine Motorspindel im Vergleich zu konventionellen, fremd ange­ triebenen Spindeln relativ teuer ist. Infolge dessen ist die Lagerhaltung von Ersatzspindeln zum Austausch einer defekten Motorspindel kostenaufwendig.

Ein weiterer Nachteil der Komplexität von Motorspindeln ist schließlich, daß der Ein- und Ausbau der Motorspindel in die Werkzeugmaschine mit großer Sorgfalt und häufig unter sehr en­ gen Platzverhältnissen erfolgen muß. Insbesondere das Anschlie­ ßen der elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Ver­ sorgungsleitungen sowie die korrekte Justage der Motorspindel in Bezug zu der Maschinengeometrie ist schwierig, so daß zum Austausch einer Motorspindel in der Regel speziell ausgebilde­ tes Fachpersonal erforderlich ist.

Diese Schwierigkeiten lassen sich durch die Verwendung einer Motorspindel der eingangs genannten Art vermeiden oder zumin­ dest verringern, da in diesem Fall der instandsetzungsanfällige Teil der Spindel, nämlich die Spindelwelle, Bestandteil der einfach auswechselbaren Moduleinheit ist. Die Versorgungsan­ schlüsse sind bei der bekannten Spindel der DE 195 32 976 A1 nur an dem Spindelgehäuse angeordnet, welches bei einem Aus­ tausch der Moduleinheit fest mit der Werkzeugmaschine verbunden bleibt.

Bei dieser gattungsgemäßen Motorspindel ist der Rotor des An­ triebsmotors fest auf der Spindelwelle angeordnet und somit Be­ standteil der auswechselbaren Moduleinheit. Der Rotor ist dabei am gehäuseseitigen Ende der Spindelwelle frei fliegend gela­ gert. Eine derartige Anordnung ist jedoch nur mit sehr kurz bauenden Rotoren möglich, da die Spindelwelle ansonsten bei den üblicherweise hohen Drehzahlen eine zu große Unwucht erfährt. Die Konstruktion der gattungsgemäßen Motorspindel kann daher nicht auf Anwendungsfälle übertragen werden, bei denen im Hin­ blick auf die erforderliche Antriebsleistung größere Rotoren benötigt werden.

Motorspindeln, die auch für höhere Antriebsleistungen geeignet sind, sind im Stand der Technik an sich ebenfalls bekannt. Eine solche Motorspindel ist beispielsweise in dem Artikel mit dem Titel "Hochgeschwindigkeitsspindeln" von Bernd Möller, erschie­ nen in der DE-Zeitschrift ZWF, Ausgabe 5/95, Carl Hanser Ver­ lag, beschrieben. Die bekannten Motorspindeln dieser Art verfü­ gen jedoch nicht über auswechselbare Moduleinheiten und sie be­ sitzen daher die bereits eingangs genannten Nachteile.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mo­ torspindel anzugeben, die eine einfache Instandsetzung ver­ schleißintensiver Teile ermöglicht und die gleichzeitig auch für hohe und sehr hohe Antriebsleistungen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Motorspindel da­ durch gelöst, daß im gehäuseseitigen Bereich der Spindelwelle ein Stützlager angeordnet ist, mit dem die Spindelwelle drehbar an dem Spindelgehäuse abgestützt ist.

Die Aufgabe wird bei der eingangs genannten Moduleinheit da­ durch gelöst, daß in einem gehäuseseitigen Bereich der Spindel­ welle ein Stützlager angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Motorspindel ermöglicht aufgrund ihres modularen Aufbaus einen einfachen Austausch der verschleißge­ fährdeten Teile, insbesondere der Spindelwelle mit ihren La­ gern. Das Spindelgehäuse kann dabei fest mit der Werkzeugma­ schine verbunden bleiben, so daß beim Austausch der Modulein­ heit keine oder nur geringe Justierarbeiten erforderlich sind. Des weiteren ist es möglich, die Spindelwelle auszutauschen, ohne daß die elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Versorgungsleitungen gelöst und wieder neu angeschlossen werden müssen. Der Austausch einer beschädigten Motorspindel ist daher sehr einfach und schnell durchzuführen. Des weiteren kann der Austausch auch ohne detailreiche Spezialkenntnisse von Motor­ spindeln erfolgen. Durch das zusätzliche Stützlager im gehäuse­ seitigen Bereich der Spindelwelle wird darüber hinaus eine Sta­ bilität der Spindelwelle erreicht, die die Verwendung von groß­ bauenden Antriebsrotoren ermöglicht. Infolge dessen kann die erfindungsgemäße Motorspindel auch für große Antriebsleistungen ausgelegt werden.

Ein besonderer Vorteil ist, daß das erfindungsgemäße Stützlager die Verwendung von Antriebsrotoren verschiedener Haugröße er­ möglicht, so daß die Antriebsleistung der Motorspindel insge­ samt skalierbar ist. Dies bedeutet, daß die jeweils zur Verfü­ gung gestellte Antriebsleistung ohne aufwendige Neukonstruktio­ nen der Motorspindel an die Erfordernisse der Werkzeugmaschine angepaßt werden kann.

Der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Motorspindel er­ möglicht somit einen einfachen Austausch der Verschleißteile auch dann, wenn die Motorspindel für große Antriebsleistungen ausgelegt ist. Die gestellte Aufgabe ist daher vollständig ge­ löst.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Stützlager Be­ standteil der Moduleinheit.

Alternativ hierzu ist es grundsätzlich auch möglich, das Stütz­ lager in das Spindelgehäuse zu integrieren. Die bevorzugte Aus­ gestaltung besitzt demgegenüber den Vorteil, daß das Stützla­ ger, das ebenfalls einem gewissen Verschleiß unterliegt, in ei­ nem Arbeitsgang mit der Moduleinheit ausgetauscht werden kann, wenn Wartungs- und/oder Instandsetzungsarbeiten erforderlich sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Spin­ delwelle im gehäuseseitigen Bereich ein Antriebsrotor angeord­ net, der Bestandteil der Moduleinheit ist.

In dieser Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die Modulein­ heit alle wesentlichen drehenden Teile der Motorspindel, wo­ durch der Austausch der verschleißgefährdeten Baugruppen noch­ mals vereinfacht ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme ist das Stützlager im Vergleich mit dem Antriebsrotor näher am gehäuseseitigen Ende der Spindelwelle angeordnet.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß der Antriebsrotor beid­ seitig axial abgestützt ist, wodurch eine besonders stabile La­ gerung erreicht wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Spin­ delgehäuse ein Antriebsstator ortsfest angeordnet.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß die elektrischen Ver­ sorgungsleitungen für die Antriebseinheit in denjenigen Teil der Motorspindel integriert werden können, der auch bei einem Austausch der verschleißgefährdeten Baugruppen fest an der Werkzeugmaschine installiert bleiben kann. Infolge dessen ver­ einfacht sich der Aufwand beim Austausch der Moduleinheit.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Stütz­ lager eine radial nach außen vorspringende Zentrierhilfe auf.

Besonders bevorzugt dient als Zentrierhilfe ein Kunststoffring, dessen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Stützlagers ist und der so dimensioniert ist, daß er die zur Verfügung stehende lichte Weite der Einschuböffnung für die Mo­ duleinheit ausfüllt. Die Maßnahme besitzt den Vorteil, daß das Einsetzen der Moduleinheit in das Spindelgehäuse vereinfacht wird. Zudem werden Beschädigungen beim Einbau der Moduleinheit verhindert und durch die erleichterte Zentrierung wird eine ex­ akte Ausrichtung der Spindelwelle in dem Spindelgehäuse er­ reicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme wirkt die Zentrierhilfe mit einem Anschlag im Bereich des An­ triebsstators zusammen.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß ein erster Kontaktpunkt zwischen der Moduleinheit und dem Spindelgehäuse bereits gege­ ben ist, wenn die Moduleinheit noch vergleichsweise weit aus dem Spindelgehäuse hinausragt. Eine Zentrierung wird somit be­ reits zu einem sehr frühen Zeitpunkt beim Einsetzen der Modul­ einheit möglich, wodurch sich der Einbau in das Spindelgehäuse nochmals vereinfacht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Stütz­ lager eine Lagerhülse mit einem konusförmigen Außenmantel auf.

Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft, wenn das Stützlager als Bestandteil der Moduleinheit zusammen mit dieser ausgewech­ selt wird. Der konusförmige Außenmantel des Stützlagers bewirkt eine weitere Zentrierung, durch die der Ein- und Ausbau der Mo­ duleinheit in das Spindelgehäuse erleichtert wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme weist das Spindelgehäuse eine paßgenaue konusförmige Aufnahme für die Lagerhülse auf.

Eine derartige Aufnahme erlaubt es, die Lagerhülse des Stützla­ gers in Axialrichtung zu bewegen, so daß die Lagerhülse beim Einbau der Moduleinheit in das Spindelgehäuse in die Aufnahme eingeschoben werden kann. Gleichzeitig entsteht durch die paß­ genaue Ausgestaltung der Aufnahme ein Reibschluß, durch den die Lagerhülse in der Aufnahme festgehalten wird. Insgesamt erhält das Stützlager in dieser Ausgestaltung der Erfindung eine Los­ lagerfunktion, die einen besonders einfachen Austausch der Mo­ duleinheit ermöglicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme sind im Bereich des Außenmantels der Lagerhülse Gleitmittel an­ geordnet, um Gleitreibung in Axialrichtung zu vermindern.

Bevorzugt ist der Außenmantel der Lagerhülse in dieser Ausge­ staltung der Erfindung mit einer reibungsvermindernden Be­ schichtung versehen. Alternativ oder ergänzend kann jedoch auch die Innenwandung der konusförmigen Aufnahme eine derartige Be­ schichtung besitzen. Des weiteren können die Gleitmittel eine Fettschmierung beinhalten, wozu beispielsweise Schmiernuten am Außenmantel der Lagerhülse und/oder in der konusförmigen Auf­ nahme angeordnet sind. Die Maßnahme besitzt den Vorteil, daß der Einbau der Moduleinheit und insbesondere das Einsetzen des Stützlagers in die Aufnahme nochmals deutlich vereinfacht wird. Gleichzeitig kann auf diese Weise eine Zentrierung der Spindel­ welle mit sehr großer Paßgenauigkeit erreicht werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahmen sind im Bereich der Lagerhülse Rastmittel angeordnet, um ein Durchdrehen der Lagerhülse in der Aufnahme zu verhindern.

Derartige Rastmittel können beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer federgelagerter Druckstücke oder auch mit Hilfe eines Synchronringes realisiert sein. Die Maßnahme besitzt den Vor­ teil, daß ein Durchdrehen der Lagerhülse selbst dann verhindert wird, wenn das Stützlager beispielsweise aufgrund einer Beschä­ digung blockiert. Ohne die genannte Maßnahme wäre es möglich, daß in diesem Fall die eigentliche Lagerfunktion auf die Kon­ taktfläche zwischen der Lagerhülse und der konusförmigen Auf­ nahme übergeht. Hierdurch könnten Beschädigungen an der Aufnah­ me entstehen, die dann durch einen Austausch der Moduleinheit nicht beseitigt werden können. Derartige Beschädigungen werden durch die bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung verhindert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Stütz­ lager eine eigene Vorspanneinheit auf.

Die Vorspanneinheit kann beispielsweise mit Hilfe von Tellerfe­ dern realisiert sein, die im Bereich des Stützlagers angeordnet sind. Die Maßnahme besitzt den Vorteil, daß die Vorspannung des Stützlagers unabhängig von der Vorspannung der weiteren Lager eingestellt und realisiert werden kann. Hierdurch vereinfacht sich der konstruktive Aufbau der Moduleinheit. Zudem kann die Vorspannung optimal im Hinblick auf den Reibschluß zwischen der Lagerhülse und der Aufnahme bestimmt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die Moduleinheit sämtliche Spindellager.

Die Spindellager, d. h. diejenigen Lager, die die Spindelwelle halten, unterliegen im Betrieb der Motorspindel einem Ver­ schleiß. Hinzukommt, daß die Lager beispielsweise aufgrund von Querkräften beim Betrieb der Motorspindel beschädigt werden können. Die genannte Maßnahme besitzt den Vorteil, daß zusammen mit der Moduleinheit sämtliche Lager in einem Arbeitsgang aus­ getauscht werden können. Die Reparatur der Motorspindel kann daher sehr einfach und schnell erfolgen, was die Stillstands­ zeit der Werkzeugmaschine verkürzt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die Moduleinheit ein Werkzeugspannsystem.

Das Werkzeugspannsystem einer Motorspindel unterliegt ebenfalls einem gewissen Verschleiß sowie der Gefahr von Beschädigungen. Die Maßnahme besitzt den Vorteil, daß auch diese instand­ setzungsgefährdete Baugruppe einfach ausgetauscht werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Spindelgehäuse ein berührungsloser Meßwertaufnehmer zum Aufneh­ men einer Betriebsgröße der Spindelwelle angeordnet.

Der Meßwertaufnehmer nimmt beispielsweise die Winkelstellung der Spindelwelle und/oder eine Information von dem Werkzeugs­ pannsystem auf. Die Verwendung von berührungslosen Meßwertauf­ nehmern besitzt hier den Vorteil, daß die Meßwertaufnehmer mit ihrer elektrischen Verkabelung in dem Spindelgehäuse verbleiben können, auch wenn die Moduleinheit ausgewechselt wird. Infolge dessen wird der Austausch der Moduleinheit nochmals verein­ facht.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä­ ßen Motorspindel im Querschnitt,

Fig. 2 die Moduleinheit der Motorspindel aus Fig. 1 in ei­ ner Seitenansicht,

Fig. 3 einen Detailausschnitt der Motorspindel aus Fig. 1,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsge­ mäßen Motorspindel im Querschnitt, wobei die Modul­ einheit gerade in das Spindelgehäuse eingesetzt wird,

Fig. 5 die Motorspindel aus Fig. 4, wobei die Moduleinheit weiter in das Spindelgehäuse eingeschoben ist,

Fig. 6 die Motorspindel aus Fig. 4 und 5, wobei die Modul­ einheit vollständig in das Spindelgehäuse einge­ schoben ist, und

Fig. 7 einen Detailausschnitt der Motorspindel aus Fig. 6.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Motorspindel in ihrer Ge­ samtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.

Die Motorspindel 10 besitzt ein Spindelgehäuse 12, in das eine auswechselbare Moduleinheit 14 eingesetzt ist. Die Moduleinheit 14 beinhaltet unter anderem die Spindelwelle 16.

Das Spindelgehäuse 12 weist an seinem der Bearbeitungsseite ab­ gewandten Ende einen elektrischen Anschluß 18 für den Antriebs­ motor 20 sowie weitere Anschlüsse 22, 24 für hydraulische bzw. pneumatische Versorgungsleitungen auf. Über diese Anschlüsse wird die Motorspindel mit einer hier nicht dargestellten Werk­ zeugmaschine verbunden. Im eingebauten Zustand ist das Spindel­ gehäuse 12 an der Werkzeugmaschine in einer exakt definierten Position befestigt.

Zur Beschreibung der weiteren Bestandteile der Motorspindel 10 wird nachfolgend zusätzlich auch auf die Fig. 2 Bezug genommen, in der gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente bezeichnen wie in Fig. 1.

Die Moduleinheit 14 ist in der in Fig. 1 dargestellten Position über Schraubverbindungen 26 fest mit dem Spindelgehäuse 12 ver­ bunden. Die Schraubverbindungen 26 sind radial um die Spindel­ welle 12 herum angeordnet, und die Moduleinheit 14 besitzt zur Aufnahme der Schraubverbindungen 26 einen feststehenden Gehäu­ seteil 28, der sich zu einem Befestigungsflansch 30 aufweitet. In dem feststehenden Gehäuseteil 28 sind insgesamt drei Schräg­ kugellager 32, 34, 36 angeordnet, in denen die Spindelwelle 16 drehbar gelagert ist. Die Schrägkugellager 32 und 34 sind am arbeitsseitigen Ende 38 parallel zueinander angeordnet. Das Schrägkugellager 36 stützt die Spindelwelle 16 in einem mittle­ ren Bereich ab.

Mit der Bezugsziffer 40 ist ein Antriebsrotor bezeichnet, der zusammen mit einem Antriebsstator 42 den Antriebsmotor 20 der Spindel 10 bildet. Der Antriebsrotor 40 ist in einem gehäuse­ seitigen Bereich 44 auf der Spindelwelle 16 befestigt. Der An­ triebsstator 42 ist ortsfest in dem Spindelgehäuse 12 angeord­ net und von einem Kühlmantel 46 umgeben.

Mit der Bezugsziffer 48 ist ein Werkzeugspannsystem bezeichnet, das sich in an sich bekannter Weise im Inneren der Spindelwelle 16 erstreckt. An seinem arbeitsseitigen Ende 38 ist eine Werk­ zeugaufnahme 50 angeordnet.

Mit der Bezugsziffer 52 ist ein Stützlager bezeichnet, das am gehäuseseitigen Ende 54 der Spindelwelle 16 angeordnet ist. Das Stützlager 52 stabilisiert somit den gehäuseseitigen Bereich 44 der Spindelwelle 16, und es ermöglicht daher die Verwendung ei­ nes großbauenden Antriebsrotors 40. Im Anschluß an das Stützla­ ger 52 ist am gehäuseseitigen Ende 54 der Spindelwelle 16 ein Meßzahnrad 56 sowie eine Abfragefahne 58 für das Werkzeug­ spannsystem 48 angeordnet. Das Meßzahnrad 56 ermöglicht in Ver­ bindung mit einem hier nicht näher dargestellten berührungslo­ sen Sensor die Bestimmung der Winkelposition der Spindelwelle 16. Die Abfragefahne 58 schließt sich an eine hydraulische Lö­ seeinheit 60 für das Werkzeugspannsystem 48 an. Die Löseeinheit 60 dient in an sich bekannter Weise dazu, ein in der Werkzeug­ aufnahme 50 gehaltenes Werkzeug (hier nicht dargestellt) zu lö­ sen. Sie ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in das Spin­ delgehäuse 12 integriert und daher nicht Bestandteil der aus­ wechselbaren Moduleinheit 14.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, besitzt das Stützlager 52 außenseitig eine Lagerhülse 62 mit einem konusförmigen Außen­ mantel 64. Die Lagerhülse 62 sitzt in der in Fig. 1 dargestell­ ten Position paßgenau in einer konusförmigen Aufnahme 66, die in das Spindelgehäuse 12 integriert ist. Hierdurch wird das Stützlager 52 mit dem Spindelgehäuse 12 verbunden.

Die genaue Anordnung des Stützlagers 52 in der Aufnahme 66 wird aus Fig. 3 deutlich. Hier sind die innere Lagerschale 68 sowie die äußere Lagerschale 70 des Stützlagers 52 erkennbar. Die äu­ ßere Lagerschale 70 ist von der Lagerhülse 62 umgeben. Diese sitzt ihrerseits paßgenau in der konusförmigen Aufnahme 66. Des weiteren ist innerhalb der Lagerhülse 62 eine Tellerfeder 72 angeordnet, die eine Vorspanneinheit für das Stützlager 52 bil­ det, indem sie die äußere Lagerschale 70 in Richtung des Lauf­ körpers 74 drückt.

Des weiteren ist in Fig. 3 ein Rastmittel 76 dargestellt, mit dessen Hilfe ein Durchdrehen der Lagerhülse 62 in der Aufnahme 66 selbst in dem Fall, daß das Stützlager 52 einen Lagerschaden besitzt, verhindert. Im Normalfall wird das Rastmittel 76 je­ doch nicht benötigt, da der Reibschluß zwischen dem Außenmantel 64 der Lagerhülse 62 und der Innenseite der Aufnahme 66 aus­ reicht, um ein Durchdrehen der Lagerhülse 62 zu verhindern.

Das Rastmittel 76 beinhaltet in dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel ein federbelastetes Druckstück 78, das in einer ent­ sprechend angeordneten Nut 80 am Außenmantel 64 der Lagerhülse 62 eingreift. Alternativ könnte das Rastmittel 76 beispielswei­ se mit Hilfe eines an sich bekannten Synchronringes realisiert sein. In diesem Fall wären an der Lagerhülse 62 und der Aufnah­ me 66 zueinander passende Verzahnungen angeordnet.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der weiteren Ausführungsbei­ spiele bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente wie in den vorangehenden Figuren.

In den Fig. 4, 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel ei­ ner erfindungsgemäßen Motorspindel in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 90 bezeichnet.

Die Motorspindel 90 unterscheidet sich von der zuvor beschrie­ benen Motorspindel 10 anhand einiger Details, die nachfolgend beschrieben sind. Vom Grundkonzept her entspricht die Motor­ spindel 90 jedoch der Motorspindel 10 gemäß den Fig. 1 und 2.

In den Fig. 4 bis 6 ist das Einsetzen der Moduleinheit 14 in das Spindelgehäuse 12 anhand von drei verschiedenen Einschubpo­ sitionen dargestellt. In Fig. 4 befindet sich die Moduleinheit 14 noch weitgehend außerhalb des Spindelgehäuses 12. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beginnt jedoch an dieser Position bereits die Zentrierung der Spindelwelle 16 in Bezug auf das Spindelgehäuse 12. Zu diesem Zweck ist bei diesem Aus­ führungsbeispiel der Erfindung am Außenumfang der Lagerhülse 62 ein Kunststoffring 92 angeordnet, dessen Außendurchmesser dem lichten Innendurchmesser des Antriebsstators 42 entspricht. Der Kunststoffring 92 beginnt in der in Fig. 4 dargestellten Posi­ tion mit einem Anschlag zusammenzuwirken, der von einer Mantel­ hülse 94 gebildet wird, die die Wickelköpfe 96 des Antriebssta­ tors 42 umgibt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung besitzt die Mantelhülse 94 an der Stelle, an der sich der Kunststoffring 92 in der in Fig. 4 dargestellten Position befindet, eine (hier nicht erkennbare) Fase, die das Einfädeln der Moduleinheit 14 nochmals erleichtert. Gemeinsam bilden der Kunststoffring 92 und die Mantelhülse 94 eine Zentrierhilfe, die das Einführen der Moduleinheit 14 in das Spindelgehäuse 12 erleichtert.

Durch die Verwendung der Mantelhülse 94 im Bereich der Wickel­ köpfe 96 wird der erste Kontaktpunkt für die Moduleinheit 14 mit dem Spindelgehäuse 12 nach vorne, d. h. in Richtung des arbeitsseitigen Endes 38 verlagert. Darüber hinaus erhält der Kunststoffring 92 in dem gesamten Bereich des Antriebsstators 42 eine gleichmäßige Führung. Ferner werden durch die Mantel­ hülse 94 auch die Wickelköpfe 96 des Antriebsstators 42 ge­ schützt. Schließlich verbessert die Mantelhülse 94 auch die Kühlung der Spindelwelle 16 und des Antriebsmotors 20, da die Wärmeübergangsfläche zwischen dem Antriebsrotor 40 und dem Antriebsstator 42 vergrößert wird.

Eine weitere Zentrierung der Moduleinheit 14 in Bezug auf das Spindelgehäuse 12 wird durch einen zweiten Kunststoffring 98 erreicht, der im Bereich des Schrägkugellagers 36 an dem fest­ stehenden Gehäuseteil 28 angeordnet ist. Wie in Fig. 5 darge­ stellt ist, besitzt der Kunststoffring 98 einen Außendurchmes­ ser, der gleich dem lichten Innendurchmesser des Spindel­ gehäuses 12 ist. Ab der in Fig. 5 dargestellten Position gerät der Kunststoffring 98 mit dem Spindelgehäuse 12 in Kontakt. Ab dieser Position besitzt die Moduleinheit 14 somit zwei axial zueinander versetzte Kontaktpunkte mit dem Spindelgehäuse 12, die eine sehr exakte Zentrierung ermöglichen.

In der in Fig. 6 dargestellten Position befindet sich die Moduleinheit 14 vollständig im Spindelgehäuse 12. Dementspre­ chend sitzt die Lagerhülse 62 hier paßgenau in der Aufnahme 66 des Spindelgehäuses 12. Die Lagerhülse 62 wird dort aufgrund der im Vergleich zum Stützlager 52 höheren Gleitreibung festge­ halten und stützt die Spindelwelle 16 so an ihrem gehäuseseiti­ gen Ende 54.

Der exakte Sitz der Lagerhülse 62 in der Aufnahme 66 ist noch­ mals in der Detaildarstellung gemäß Fig. 7 gezeigt. Des weite­ ren ist hier auch der Kunststoffring 92 zu erkennen, der die Lagerhülse 62 und damit die gesamte Moduleinheit 14 in dem Spindelgehäuse 12 zentriert. In der in Fig. 6 bzw. Fig. 7 dar­ gestellten Endposition stützt sich der Kunststoffring 92 an der Mantelhülse 94 ab, die um den Wickelkopf 96 herum angeordnet ist.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist bei der Motorspindel 90 die Nut 80 zum Eingriff eines hier nicht dargestellten Druckstückes koaxial am Außenmantel 64 der Lager­ hülse 62 angeordnet. Die Funktion der Nut 80 entspricht jedoch dem anhand Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel.

Darüber hinaus sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Be­ reich des Außenmantels 64 der Lagerhülse 62 Schmiernuten 100 angeordnet, über die ein reibungsverringerndes Schmiermittel in die Aufnahme 66 eingebracht werden kann. Hierdurch kann vor al­ lem die Gleitreibung in Axialrichtung verringert werden, wo­ durch das Einführen der Lagerhülse 62 in die Aufnahme 66 er­ leichtert wird.

In einem alternativen, hier nicht dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist der Außenmantel 64 der Lagerhülse 62 mit einer reibungsvermindernden Beschichtung versehen. Alternativ oder ergänzend kann zudem auch die Innenseite der Aufnahme 66 mit einer derartigen Beschichtung versehen sein.

Claims (16)

1. Motorspindel für eine Werkzeugmaschine, mit einem Spindel­ gehäuse (12) und mit einer Spindelwelle (16), wobei die Spindelwelle (16) Bestandteil einer Moduleinheit (14) ist, die an dem Spindelgehäuse (12) auswechselbar befestigt ist, wobei die Spindelwelle (16) einen arbeitsseitigen Be­ reich (38) aufweist, der an der Moduleinheit (14) drehbar gelagert ist, und wobei die Spindelwelle (16) einen gehäu­ seseitigen Bereich (44) aufweist, der in das Spindelgehäu­ se (12) hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß im gehäu­ seseitigen Bereich (44) der Spindelwelle (16) ein Stützla­ ger (52) angeordnet ist, mit dem die Spindelwelle (16) drehbar an dem Spindelgehäuse (12) abgestützt ist.

2. Motorspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützlager (52) Bestandteil der Moduleinheit (14) ist.

3. Motorspindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß auf der Spindelwelle (16) im gehäuseseitigen Be­ reich (44) ein Antriebsrotor (40) angeordnet ist, der Be­ standteil der Moduleinheit (14) ist.

4. Motorspindel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützlager (52) im Vergleich mit dem Antriebsrotor (40) näher am gehäuseseitigen Ende (54) der Spindelwelle (16) angeordnet ist.

5. Motorspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Spindelgehäuse (12) ein Antriebs­ stator (42) ortsfest angeordnet ist.

6. Motorspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stützlager (52) eine radial nach au­ ßen vorspringende Zentrierhilfe (92) aufweist.

7. Motorspindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierhilfe (92) mit einem Anschlag (94) im Bereich des Antriebsstators (42) zusammenwirkt.

8. Motorspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stützlager (52) eine Lagerhülse (62) mit einem konusförmigen Außenmantel (64) aufweist.

9. Motorspindel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spindelgehäuse (12) eine paßgenaue konusförmige Auf­ nahme (66) für die Lagerhülse (62) aufweist.

10. Motorspindel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich des Außenmantels (64) der Lagerhülse (62) Gleitmittel (100) angeordnet sind, um Gleitreibung in Axialrichtung zu vermindern.

11. Motorspindel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich der Lagerhülse (62) Rastmittel (76) angeordnet sind, um ein Durchdrehen der Lagerhülse (62) in der Aufnahme (66) zu verhindern.

12. Motorspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützlager (52) eine eigene Vor­ spanneinheit (72) aufweist.

13. Motorspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduleinheit (14) sämtliche Spin­ dellager (32, 34, 36, 52) beinhaltet.

14. Motorspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduleinheit (14) ein Werkzeug­ spannsystem (48) beinhaltet.

15. Motorspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spindelgehäuse (12) ein berüh­ rungsloser Meßwertaufnehmer zum Aufnehmen einer Betriebs­ größe der Spindelwelle (16) angeordnet ist.

16. Moduleinheit für eine Motorspindel nach einem der Ansprü­ che 1 bis 15, mit einer Spindelwelle (16), die mit einem arbeitsseitigen Bereich (38) drehbar an der Moduleinheit (14) gelagert ist, gekennzeichnet durch ein Stützlager (52), das in einem gehäuseseitigen Bereich (44) der Spin­ delwelle (16) angeordnet ist.