DE69532125T2 - Magnetlager für spindelvorrichtung - Google Patents

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Manabu Yamatotakada-shi Taniguchi
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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Magnetlager-Spindelvorrichtungen zur Verwendung als Maschinenwerkzeuge.
  • In der gesamten Beschreibung bezieht sich der Begriff "vorn" auf die linke Seite der jeweiligen Zeichnungen, und der Begriff "hinten" auf die entgegengesetzte Seite.
  • STAND DER TECHNIK
  • Die Spindelvorrichtungen zur Verwendung als Maschinenwerkzeuge umfassen reibungsmindernde Lagerspindelvorrichtungen als Ergänzung zu Magnetlager-Spindelvorrichtungen. Magnet-Spindelvorrichtungen umfassen, in einem Gehäuse untergebracht, eine Spindel, einen Motor, radiale Magnetlager, ein axiales Magnetlager, radiale Sensoren, einen axialen Sensor und Aufsetzlager. Eine solche Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 ist beispielsweise in der US-A-4 976 177 gezeigt, die eine Magnetspindel-Anordnung offenbart, die im Zusammenhang mit Maschinenwerkzeugen zur Bearbeitung mit optischer Qualität anwendbar ist.
  • Die Spindel ist dazu vorgesehen, berührungsfrei von den radialen Magnetlagern und den axialen Magnetlagern in Bezug auf das Gehäuse gelagert zu werden. Reibungsarme Lagerspindelvorrichtungen umfassen eine Spindel, einen Motor und reibungsarme Lager, die in einem Gehäuse untergebracht sind. Die Spindel wird drehbar durch die reibungsarmen Lager in Bezug auf das Gehäuse gelagert. Magnetlager-Spindelvorrichtungen haben gegenüber reibungsarmen Lager-Spindelvorrichtungen die Vorteile, dass die Spindel einen größeren Durchmesser aufweisen kann, eine höhere Steifigkeit aufweist und mit einer höheren Geschwindigkeit bei verminderten Lagerverlusten anzutreiben ist.
  • Für manche Arbeiten ist es erforderlich, ein Kühl- und Arbeitsfluid zum Werkstück vom vorderen Ende der Spindel zur Kühlung des Werkstücks und des Werkzeugs zuzuführen. Zur Erfüllung dieses Erfordernisses wurde eine reibungsarme Lagerspindelvorrichtung vorgeschlagen, die einen Kühl- und Arbeitsfluid-Kanal aufweist, der sich axial durch die Spindel erstreckt, sowie ein rohrförmiges Kühl- und Arbeitsfluid-Zuleitungselement, das am hinteren Ende des Gehäuses angebracht und mit der Spindel durch eine Rotationskupplung verbunden ist. Die Rotationskupplung umfaßt ein Rohrstück, das am hinteren Ende der Spindel angebracht ist und in einem äußeren Rahmen untergebracht ist, der an dem Zuleitungselement befestigt ist, sowie ein ringförmiges Dichtungselement, das in einem Zwischenraum zwischen dem Rohrstück und dem äußeren Rahmen angebracht ist, so dass eine abgedichtete Konstruktion geschaffen wird. Bei der reibungsarmen Lagerspindelvorrichtung ist die Spindel stets in einer radial fixierten Position, so dass das Kühl- und Arbeitsfluid wirksam daran gehindert werden kann, aus der Verbindungsstelle des Fluid-Zuleitungselements und der Spindel auf diese Weise auszutreten, wie es bei einer Öldichtung der Fall ist. Darüber hinaus wird das Arbeitsfluid selbst dann, wenn es in kleinen Mengen austritt, keinen nachteiligen Effekt auf die gesamte Vorrichtung haben.
  • Bei der Magnetlager-Spindelvorrichtung unterscheidet sich jedoch die Spindel im angehaltenen Zustand von der Spindel während des Betriebs in ihrer Position bezüglich der radialen und axialen Richtungen. Dementsprechend kann selbst dann, wenn die Spindel einen Kühl- und Arbeitsfluid-Kanal aufweist, der sich axial durch diese erstreckt, während ein rohrförmiges Kühl- und Arbeitsfluid-Zuleitungselement am hinteren Ende des Gehäuses angebracht ist, die Spindel nicht mit dem Fluid-Zuleitungselement durch eine Rotationskupplung verbunden werden. Da Dichtungseinrichtungen vom Berührungstyp keine Hochgeschwindigkeitsrotation der Spindel zulassen, falls diese verwendet werden, erscheint es möglich, das Fluid-Zuleitungselement in den Fluid-Kanal der Spindel so einzusetzen, dass ein Zwischenraum um das Element gebildet wird, wohingegen es in diesem Fall unmöglich ist, ein Austreten des Arbeitsfluids vollständig zu verhindern. Ferner führt ein Auftreten eines Austretens des Arbeitsfluids zu einem Isolationsfehler, insbesondere dann, wenn das Fluid wasserlöslich ist, so dass Schäden am Motor, dem Magnetlager, dem Sensor oder dergleichen auftreten, was zu einer Fehlfunktion der gesamten Magnetlager-Spindelvorrichtung führt.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Magnetlager-Spindelvorrichtung zu schaffen, die frei von den vorstehend beschriebenen Problemen ist.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Magnetlager-Spindelvorrichtung, mit einer in einem Gehäuse angeordneten Spindel, Magnetlagern zur berührungsfreien Lagerung der Spindel gegenüber dem Gehäuse, während die Spindel rotiert, und mechanischen Aufsetzlagern zur Lagerung der Spindel in Berührung mit diesen, wenn die Spindel in Rotation versetzt wird und wenn die Spindel angehalten wird, welche Spindel mit einem Kühl- und Arbeitsfluid-Kanal versehen ist, der sich axial durch diese erstreckt, wobei ein rohrförmiges Kühl- und Arbeitsfluid-Zuleitungselement an einem hinteren Ende des Gehäuses befestigt ist und in den Fluidkanal der Spindel mit einem Zwischenraum um das Fluid-Zuleitungselement herum eingesetzt ist, und ein radialer Zwischenraum, der zwischen einer äußeren Umfangsoberfläche des Fluid-Zuleitungselements und einer inneren Umfangsoberfläche der Spindel vorgesehen ist und den Fluid-Kanal begrenzt, größer ist als ein radialer Zwischenraum zwischen dem Aufsetzlager und der Spindel im berührungsfrei gelagerten Zustand, die den Kanal begrenzende innere Umfangsoberfläche der Spindel mit zumindest einer schraubenförmigen Nut zum Zuleiten eines Kühl-und Arbeitsfluids versehen ist, wenn die Spindel rotiert, und der Bereich des Fluid-Zuleitungselements, der in den hinteren Endbereich des Fluid-Kanals der Spindel eingesetzt ist, auf seiner äußeren Umfangsoberfläche mit zumindest einer schraubenförmigen Nut versehen ist, deren Windungsrichtung sich von der schraubenförmigen Nut oder den Nuten unterscheidet, die in dem hinteren Endbereich der den Kanal begrenzenden inneren Umfangsoberfläche der Spindel vorgesehen ist.
  • Wenn ein Kühl- und Arbeitsfluid in den Fluid-Kanal der so konstruierten Spindel eingeleitet wird, wird das Fluid durch den Kanal vorwärts gefördert und von einem Werkzeug, das am vorderen Ende der Spindel angebracht ist, einem Werkstück zugeführt. Dementsprechend ist die Magnetlager-Spindelvorrichtung, die unterschiedliche Vorteile gegenüber den berührungsfreien Lagerspindelvorrichtungen aufweist, ferner dazu geeignet, dass das Werkstück und das Werkzeug gekühlt werden können.
  • Das Kühl- und Arbeitsfluid kann dann durch die Rotation der Spindel zuverlässig vorwärts geleitet werden.
  • Das Kühl- und Arbeitsfluid kann dann in den Fluid-Kanal der Spindel durch das Fluid-Zuleitungselement zugeleitet werden. Falls der radiale Zwischenraum zwischen dem äußeren Umfang des Fluid-Zuleitungselements und dem den Kanal begrenzenden inneren Umfang der Spindel größer bemessen ist als der radiale Zwischenraum zwischen dem Aufsetzlager und der Spindel im berührungsfrei gelagerten Zustand, kann eine Berührung oder Behinderung zwischen der Spindel und dem Fluid-Zuleitungselement ausgeschlossen werden, wenn sich die Spindel aufgrund eines Wechsels der Vorrichtung vom Betrieb zu der angehaltenen Stellung und umgekehrt radial und axial verschiebt.
  • Wenn die Magnetlager-Spindelvorrichtung das oben beschriebene Kühl- und Arbeitsfluid-Zuleitungselement aufweist, ist das Gehäuse vorzugsweise in seinem inneren hinteren Bereich mit einer Arbeitsfluid-Kammer versehen, die mit dem Zwischenraum in der Spindel um das Fluid-Zuleitungselement herum in Verbindung steht, wobei in dem Gehäuse eine Auslaßöffnung angebracht ist, die mit der Fluid-Kammer in Verbindung steht. Wenn das Kühl- und Arbeitsfluid nach hinten aus dem Zwischenraum austritt, wird das austretende Fluid in der Kammer gesammelt und über die Auslaßöffnung abgeführt.
  • Bei der Magnetlager-Spindelvorrichtung, die die Arbeitsfluid-Kammer und die Auslaßöffnung in dem Gehäuse aufweist, welche mit der zuvor beschriebenen Fluid-Kammer in Verbindung steht, weist die Vorrichtung vorzugsweise ein Dichtungselement zwischen dem Gehäuse und der Spindel auf, zur Schaffung einer Dichtung zwischen dem inneren Gehäusebereich, der mit der Fluid-Kammer versehen ist, und einem Bereich vor dem inneren Bereich. Vorzugsweise ist die Dichtungseinrichtung eine Labyrinth-Dichtung, die zwischen dem Gehäuse und der Spindel angebracht ist. Das Kühl- und Arbeitsfluid, das in der Kammer gesammelt ist, wird dann daran gehindert, in dem Bereich vor der Kammer zu fließen. Infolgedessen werden der Motor, das Magnetlager, Sensoren oder dergleichen, die sich in dem Bereich vor dem Kammer befinden, vor Beschädigungen beispielsweise durch einen Isolationsfehler geschützt, wodurch die Vorrichtung insgesamt vor Fehlfunktionen geschützt wird.
  • Bei der Magnetlager-Spindelvorrichtung, die das zuvor beschriebene Kühl- und Arbeitsfluid-Zuleitungselement aufweist, kann die den Kanal begrenzende innere Umfangsoberfläche der Spindel über einen Bereich, der sich von einem hinteren Ende der Spindel her erstreckt und größer ist als die Einsetztiefe des Fluid-Zuleitungselements, mit zumindest einer schraubenförmigen Nut zur Zuleitung des Kühl- und Arbeitsfluids während der Rotation der Spindel versehen sein. Das Kühl- und Arbeitsfluid wird dann zuverlässiger durch die Rotation der Spindel vorwärts befördert und daran gehindert, nach hinten aus dem Zwischenraum innerhalb der Spindel um das Fluid-Zuleitungselement herum auszutreten.
  • Die beschriebene Magnetlager-Spindelvorrichtung kann ein radiales Magnetlager umfassen, das zwischen dem Gehäuse und der Spindel an jeder von zwei Stellen angeordnet ist, die axial an der Spindel beabstandet sind, sowie ein axiales Magnetlager, das zwischen dem Gehäuse und einem äußeren Flansch angeordnet ist, der fest an der Spindel angebracht ist, sowie radiale Sensoren zur Bestimmung der radialen Position der Spindel, einen axialen Sensor zur Bestimmung der axialen Position der Spindel und einen Magnetlager-Steuerschaltkreis zur Stromversorgung der radialen Magnetlager und des axialen Magnetlagers aufgrund von Positionsbestimmungs-Signalen der radialen Sensoren und des axialen Sensors.
  • In diesem Fall kann das axiale Magnetlager und ein Motor zum Rotationsantrieb der Spindel zwischen den zwei radialen Magnetlagern angeordnet sein. Die Aufsetzlager können außerhalb der zwei radialen Magnetlager bezüglich der axialen Richtung der Spindel angeordnet sein. Sollte in diesem Fall das Arbeitsfluid nach hinten zwischen der Spindel und dem Fluid-Zuleitungselement austreten, dient das Aufsetzlager selbst als eine Barriere, während der Zwischenraum zwischen der Spindel und dem Aufsetzlager als Labyrinth-Dichtung dient, die das Kühl- und Arbeitsfluid daran hindert, zu den radialen Magnetlagern und dem axialen Magnetlager zu fließen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Längsschnitt durch die Gesamtkonstruktion einer Magnetlager-Spindelvorrichtung als Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ist eine vergrößerte Teilansicht von 1; und
  • 3 ist eine Teil-Explosionsdarstellung von 1.
  • BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt die Gesamtkonstruktion einer Magnetlager-Spindelvorrichtung gemäß der Erfindung, und 2 und 3 zeigen die Konstruktion von deren Hauptteil.
  • Gemäß 1 umfaßt die Magnetlager-Spindelvorrichtung, die innerhalb eines Gehäuses 1 angeordnet ist, eine Spindel 2, einen Motor 3, radiale Magnetlager 4, ein axiales Magnetlager 5, radiale Sensoren 6, einen axialen Sensor 7, Aufsetzlager 8,9 usw., wie hinreichend bekannt.
  • Die radialen Magnetlager 4 sind zwischen dem Gehäuse 1 und der Spindel 2 an jeweils zwei Stellen angeordnet, die bezüglich der Spindel 2 axial beabstandet sind. Das axiale Magnetlager 5 ist zwischen dem Gehäuse 1 und einem äußeren Flansch 41 angeordnet, der fest an der Spindel 2 angebracht ist. Die radialen Magnetlager 4, das axiale Magnetlager 5, die radialen Sensoren 6 zur Bestimmung der radialen Position der Spindel 2 und der axiale Sensor 7 zur Bestimmung der axialen Position der Spindel 2 sind mit einem Magnetlager-Steuerschaltkreis 40 zur Stromversorgung der radialen Magnetlager 4 und des axialen Magnetlagers 5 aufgrund von Positionssignalen der radialen Sensoren 6 und des axialen Sensors 7 verbunden. Das axiale Magnetlager 5, der Motor 3 zum Rotationsantrieb der Spindel 2 und der axiale Sensor 7 sind zwischen den zwei radialen Magnetlagern 4 angeordnet. Die zwei radialen Sensoren 6 sind bezüglich der axialen Richtung der Spindel 2 außerhalb der zwei radialen Magnetlager 4 angeordnet. Die Aufsetzlager 8,9 sind bezüglich der axialen Richtung der Spindel 2 außerhalb der zwei radialen Magnetlager 4 und der radialen Sensoren 6 angeordnet.
  • Das vordere Ende der Spindel 2 erstreckt sich durch das vordere Ende des Gehäuses 1 nach außen und ist dazu vorgesehen, ein Werkzeug zu tragen. Während der Rotation wird die Spindel 2 berührungsfrei durch die radialen Magnetlager 4 und das axiale Magnetlager 5 in Bezug auf das Gehäuse 1 gelagert. Wenn sie in Rotation versetzt wird und angehalten wird, wird die Spindel 2 durch die mechanischen Aufsetzlager 8,9 in Berührung mit diesen gelagert.
  • Das Gehäuse 1 umfaßt eine Hauptkomponente 11 in Form eines hohlen Zylinders, eine ringförmige vordere Komponente 12, die am vorderen Ende der Hauptkomponente 11 befestigt ist, eine ringförmige hintere Komponente 13, die am hinteren Ende der Hauptkomponente 11 befestigt ist, einen ringförmigen vorderen Halter 14, der an der Vorderfläche der vorderen Komponente 12 zur Befestigung des vorderen Aufsetzlagers 8 an der vorderen Komponente 12 befestigt ist, einen ringförmigen hinteren Halter 15, der an der hinteren Fläche der hinteren Komponente 13 zur Befestigung des hinteren Aufsetzlagers 9 an der hinteren Komponente 13 befestigt ist, und eine Verschlußplatte 16, die an der hinteren Fläche des hinteren Halters 15 befestigt ist und das hintere Ende des Gehäuses 1 abschließt. Das hintere Ende des Gehäuses 1 ist durch eine Abdeckung 17 abgedeckt, die an der Hauptkomponente 11 befestigt ist. Mit 18 ist ein Kühlfluid-Kanal bezeichnet, der in dem Gehäuse 1 und der Abdeckung 17 vorgesehen ist.
  • Gemäß 1 bis 3 erstreckt sich ein Kühl- und Arbeitsfluid-Kanal 19 axial durch die Spindel 2. Der Fluid-Kanal 19 weist an seinem hinteren Ende einen Bereich 19a großen Durchmessers auf. Der Kanal 19 hat einen Bereich 19b kleinen Durchmessers, der vor dem Bereich 19a großen Durchmessers angeordnet ist und einen hinteren Endbereich aufweist, der über eine vorbestimmte Länge hinweg mit zumindest einer, zum Beispiel zwei schraubenförmigen Nuten 21 zur Vorwärtsleitung eines Kühl- und Arbeitsfluids versehen ist, wenn die Spindel 2 rotiert. Wenn beispielsweise die Spindel 2 im Uhrzeigersinn (nach rechts) von hinten nach vorn betrachtet rotiert, werden die schraubenförmigen Nuten 21 nach links gedreht. Die innere Umfangsoberfläche der Spindel 2, die den Bereich 19a großen Durchmessers begrenzt, ist ebenfalls mit zumindest einer, zum Beispiel zwei schraubenförmigen Nuten 22 versehen, zum Vorwärtsleiten des Kühl- und Arbeitsfluids, wenn sich die Spindel 2 dreht. Die schraubenförmigen Nuten 22 winden sich in der gleichen Richtung wie die schraubenförmigen Nuten 21 des Bereichs 19b kleinen Durchmessers. Der Fluidkanal 19 weist in seinem vorderen Endbereich einen kegelförmigen Bereich 19c und einen Bereich 19d mit großem Durchmesser auf. Die inneren Umfangsbereiche der Spindel, die den vorderen Bereich 19d großen Durchmessers und das vordere Ende des Bereichs 19b kleinen Durchmessers begrenzen, sind mit Gewinden wie etwa bei 23,24 zur Befestigung des Werkzeugs versehen. Ein innerer Umfangsbereich der Spindel zum hinteren Teil des hinteren, mit einem inneren Gewinde versehenen Bereichs 24 ist mit schraubenförmigen Nuten 25 versehen, ähnlich den schraubenförmigen Nuten 21 zur Leitung des Kühl- und Arbeitsfluids.
  • Wie in 2 gezeigt ist, weist die Spindel 2 einen hinteren Endbereich 2a mit kleinem Durchmesser auf, mit einem hinteren Teil, der mit einem Außengewinde versehen ist, so dass er eine Schraube 26 bildet. Der Bereich 2a kleinen Durchmessers weist ein hinteres Ende auf, das sich nach hinten durch ein Loch 15a in dem hinteren Halter 15 erstreckt. Ein Ring 27 ist auf die Schraube 26 des Bereichs 2a der Spindel 2 durch das Loch 15a von der Hinterseite des hinteren Halters 15 her aufgeschraubt. Eine Labyrinth-Dichtung 28 ist zwischen dem Ring 27 und dem hinteren Halter 15 über den gesamten Umfang des Rings hinweg angebracht.
  • Ein ringförmiges Kühl- und Arbeitsfluid-Zuleitungselement 29 erstreckt sich durch die Abdeckung 17 von der Hinterseite der Abdeckung 17 und ist flüssigkeitsdicht durch die Verschlußplatte 16 in das Gehäuse 1 eingesetzt und an der Abdeckung 17 und der Verschlußplatte 16 befestigt. Das Fluid-Zuleitungselement 29 weist einen vorderen Endbereich 29a kleinen Durchmessers auf, der in den Bereich 19a großen Durchmessers des Fluid-Kanals 19 der Spindel 2 so eingesetzt ist, dass zwischen ihnen ein Zwischenraum verbleibt. Der radiale Zwischenraum L zwischen der inneren Umfangsoberfläche der Spindel 2, die den Bereich 19a großen Durchmessers des Fluidkanals 19 begrenzt, und der äußeren Umfangsoberfläche des Bereichs 29a kleinen Durchmessers des Fluid-Zuleitungselements 29 ist größer als der radiale Zwischenraum 1 zwischen der Spindel 2 und den Aufsetzlagern 8,9, wenn die Spindel 2 berührungsfrei durch die radialen Magnetlager 4 und das axiale Magnetlager 5 gelagert wird. Zumindest eine, zum Beispiel zwei schraubenförmige Nuten 31, deren Windungsrichtung sich von den schraubenförmigen Nuten 22 unterscheidet, welche in der inneren Umfangsoberfläche der Spindel 2, die den Bereich 19a großen Durchmessers des Fluid-Kanals 19 begrenzt, vorgesehen sind, sind in der äußeren Umfangsoberfläche des Bereichs 29a kleinen Durchmessers des Fluid-Zuleitungselements 29 angebracht.
  • Eine ringförmige Arbeitsfluid-Kammer 32, die mit dem Zwischenraum zwischen der Spindel 2 und dem Fluid-Zuleitungselement 23 in Verbindung steht, ist in dem hinteren inneren Endbereich des Geläuses 1 vorgesehen, d.h., in dem Bereich, der durch den hinteren Halter 15, die Verschlußplatte 16, den Ring 27 und das Fluid-Zuleitungselement 29 begrenzt wird. Die Labyrinth-Dichtung 28 ist an dem Bereich zwischen der Kammer 32 und einem innerem Bereich des Gehäuses 1 vorgesehen, der vor dem hinteren Halter 15 liegt. Der hintere Halter 15 ist mit einer Anzahl von Auslaßöffnungen 33 versehen, die mit der Fluid-Kammer 32 in Verbindung stehen und in Umfangsrichtung an dem Halter beabstandet sind. Ein Kühl- und Arbeitsfluid-Abzugelement 34, das sich von außen durch die Umfangswand der Abdeckung 17 erstreckt, weist ein Ende auf, das fest in jede Auslaßöffnung eingesetzt ist. Mit dem Fluid-Abzugelement 34 ist eine Saugleitung 36 verbunden, die sich bis zu einer Saugvorrichtung 35 erstreckt. Wenn die Spindel 2, die berührungsfrei durch die radialen Magnetlager 4 und das axiale Magnetlager 5 gelagert wird, durch den Motor 3 zum Betrieb der so aufgebauten Magnetlager-Spindelvorrichtung gedreht wird, wird das Kühl- und Arbeitsfluid, das in den Fluid-Kanal 19 der Spindel 2 durch das Fluid-Zuleitungselement 29 geleitet wird, durch den Kanal 19 vorwärts geleitet und aus dem Werkzeug in Richtung des Werkstücks herausgetrieben. Gleichzeitig wird das Fluid vorwärts geleitet und an einem Rückfluß durch die Wirkung der schraubenförmigen Nuten 21 gehindert, die in der inneren Umfangsoberfläche der Spindel angebracht sind, die den hinteren Endbereich des Bereichs 19b kleinen Durchmessers des Fluidkanals 19 begrenzen. Selbst wenn das Fluid rückwärts in den Zwischenraum innerhalb des Bereichs 19a großen Durchmessers des Fluid-Kanals 19 um den Bereich 29a kleinen Durchmessers des Fluid-Zuleitungselements 29 fließt, bewirken die schraubenförmigen Nuten 22 in der inneren Umfangsoberfläche, die den Bereich 19a großen Durchmessers des Fluid-Kanals 19 begrenzt, und die schraubenförmigen Nuten 31 in der äußeren Umfangsoberfläche des Bereichs 29a kleinen Durchmessers des Fluid-Zuleitungselements 29, dass das Kühlund Arbeitsfluid nach vorn befördert wird und dass das Fluid an einem Rückstrom gehindert wird, so dass ein Austreten des Fluids nach hinten durch den Zwischenraum zwischen der Spindel 2 und dem Fluid-Zuleitungselement 29 verhindert wird.
  • Sollte das Fluid nach hinten durch den Zwischenraum zwischen der Spindel 2 und dem Element 29 austreten, wird das Fluid in der Kammer 32 gesammelt und durch die Ablauföffnung 33, das Saugelement 34 und das Saugrohr 36 durch die Saugvorrichtung 35 zur Entfernung abgesogen.
  • Ferner verhindert die Labyrinthdichtung 28, dass das Fluid innerhalb der Kammer 32 in den inneren Bereich des Gehäuses 1 zum vorderen Bereich der hinteren Halter 15 eindringt. Die Zentrifugalkraft, die durch die Rotation des Rings 27 hervorgerufen wird, hindert das Fluid innerhalb der Kammer 32 daran, zur Labyrinthdichtung 28 zu strömen. Infolgedessen werden der Motor 3, die radialen Magnetlager 4, das axiale Magnetlager 5, die radialen Sensoren 6 und der axiale Sensor 7 vor Beschädigungen geschützt.
  • Obwohl lediglich der hintere Endbereich des Fluidkanals 19 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit schraubenförmigen Nuten 22 versehen ist, können die Nuten auf der gesamten axialen Länge des Fluidkanals 19 vorhanden sein. Das Kühl- und Arbeitsfluid kann dann zuverlässiger vorwärts befördert werden.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die erfindungsgemäße Magnetlager-Spindelvorrichtung ist zur Verwendung als Maschinenwerkzeug geeignet.

Claims (8)

  1. Magnetlager-Spindelvorrichtung, mit einer in einem Gehäuse angeordneten Spindel (2), Magnetlagern (4, 5) zur berührungsfreien Lagerung der Spindel (2) gegenüber dem Gehäuse (1), während die Spindel rotiert, und mechanischen Aufsetzlagern (8, 9) zur Lagerung der Spindel (2) in Berührung mit diesen, wenn die Spindel (2) in Rotation versetzt wird und wenn die Spindel (2) angehalten wird, welche Spindel (2) mit einem Kühl- und Arbeitsfluid-Kanal (19) versehen ist, der sich axial durch diese erstreckt, dadurch gekennzeichnet, – dass ein rohrförmiges Kühl- und Arbeitsfluid-Zuleitungselement (29) an einem hinteren Ende des Gehäuses (1) befestigt ist und in den Fluid-Kanal (19) der Spindel (2) mit einem in dem Kanal (19) um das Fluid-Zuleitungselement (29) herum vorgesehenen Zwischenraum eingesetzt ist, – dass ein radialer Zwischenraum (L), der zwischen einer äußeren Umfangsoberfläche des Fluid-Zuleitungselements (29) und einer den Fluid-Kanal (19) begrenzenden inneren Umfangsoberfläche der Spindel (2) vorgesehen ist, größer ist als ein radialer Zwischenraum (1) zwischen dem Aufsetzlager (8, 9) und der Spindel (2) im berührungsfrei gelagerten Zustand, – dass die den Kanal begrenzende innere Umfangsoberfläche der Spindel (2) mit zumindest einer schraubenförmigen Nut (21, 22, 25) zum Zuleiten eines Kühl- und Arbeitsfluids versehen ist, wenn die Spindel (2) rotiert – und dass der Bereich des Fluid-Zuleitungselements (29), der in den hinteren Endbereich (19a) des Fluid-Kanals (19) der Spindel (2) eingesetzt ist, auf seiner äußeren Umfangsoberfläche mit zumindest einer schraubenförmigen Nut (31) versehen ist, deren Windungsrichtung sich von der schraubenförmigen Nut oder den Nuten (22) unterscheidet, die in dem hinteren Endbereich (19a) der den Kanal begrenzenden inneren Umfangsoberfläche der Spindel (2) vorgesehen sind.
  2. Magnetlager-Spindelvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher das Gehäuse (1) in seinem inneren hinteren Bereich mit einer Arbeitsfluid-Kammer (32) versehen ist, die mit dem Zwischenraum in der Spindel (2) um das Fluid- Zuleitungselement (29) herum in Verbindung steht, und in dem Gehäuse (1) eine Auslaßöffnung (33) angebracht ist, die mit der Fluid-Kammer (32) in Verbindung steht.
  3. Magnetlager-Spindelvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher zwischen dem Gehäuse (1) und der Spindel (2) ein Dichtungselement (28) vorgesehen ist, zur Schaffung einer Dichtung zwischen dem inneren Gehäusebereich, der mit der Fluid-Kammer (32) versehen ist, und einem Bereich vor dem inneren Bereich.
  4. Magnetlager-Spindelvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei welcher das Dichtungselement eine Labyrinthdichtung (28) ist, die zwischen dem Gehäuse (1) und der Spindel (2) angebracht ist.
  5. Magnetlager-Spindelvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welchem die den Kanal begrenzende innere Umfangsoberfläche der Spindel (2) über einen Bereich, der sich von einem hinteren Ende der Spindel her erstreckt und größer ist als die Einsetztiefe des Fluid-Zuleitungselements (29), mit zumindest einer schraubenförmigen Nut (21, 22, 25) zur Zuleitung eines Kühl- und Arbeitsfluids während der Rotation der Spindel versehen ist.
  6. Magnetlager-Spindelvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Magnetlager (4, 5) ein radiales Magnetlager (4) umfassen, das zwischen dem Gehäuse (1) und der Spindel (2) an jeder von zwei Stellen angeordnet ist, die axial an der Spindel (2) beabstandet sind, sowie ein axiales Magnetlager (5), das zwischen dem Gehäuse (1) und einem äußeren Flansch (41) angeordnet ist, der fest an der Spindel angebracht ist, und mit radialen Sensoren (6) zur Bestimmung der radialen Position der Spindel (2), einem axialen Sensor (7) zur Bestimmung der axialen Position der Spindel (2) und einem Magnetlager-Steuerschaltkreis (40) zur Stromversorgung der radialen Magnetlager (4) und des axialen Magnetlagers (5) aufgrund von Positionsbestimmungs-Signalen der radialen Sensoren (6) und des axialen Sensors (7) versehen sind.
  7. Magnetlager-Spindelvorrichtung gemäß Anspruch 6, bei welchem das axiale Magnetlager (5) und ein Motor (3) zum Rotationsantrieb der Spindel (2) zwischen den zwei radialen Magnetlagern (4) angeordnet sind.
  8. Magnetlager-Spindelvorrichtung gemäß Anspruch 6, bei welchem die Aufsetzlager (8, 9) außerhalb der beiden radialen Magnetlager (4, 5) bezüglich der axialen Richtung der Spindel (2) angeordnet sind.
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