JP5767119B2 - ランス・ユニット及びランス・ユニットを具備するスピンドル - Google Patents

Description

本発明は、工作機械のスピンドル内に装着するためのランス・ユニット、及びこのランス・ユニットを具備するスピンドルに関する。

２チャネル型最少量潤滑（ＭＱＬ）装置が知られており、この装置では、ドリルビットのような工具とワークピースとの接触点の近くで、空気と潤滑剤との混合物が生成され、この混合物は極めて低い比率の潤滑剤を含む。このようなＭＱＬ装置は、例えば独国特許第１９６ ５５ ３３４号明細書から推測することができる。

この公知のＭＱＬ装置では、ランス・ユニットがスピンドルと共に回転し、これにより、ランス・ユニットの後端部に高精度で高価な回転カップリングが必要となる。なぜならば、現代の複合工作機械におけるスピンドルは最大２０，０００ｒｐｍで回転し、０．８ＭＰａ（８ｂａｒ）以上の圧力で流体を取り扱わなければならない。

従って、本発明の目的は、請求項１の前置部に係るランス・ユニットを発展させて、ランスの後端部の高価な回転カップリングを省くことができるようにすることにある。

この目的は、本発明によれば、請求項１に示された特徴を有するスピンドルによって達成される。

本発明によるランス・ユニット及び／又はスピンドルにおいて、液状潤滑剤を運ぶ液体管が回転不能にベース部材に結合されている。液体管の自由端部はスピンドル自体の隣接する回転部分と共に、一種の回転カップリングを形成する。しかしこの回転カップリングは、高精度に機械加工される必要はない。なぜならば、操作条件下で液体管の外側を軸平行に流れるガス流によって、良好な流体シールが得られるからである。さらに、液体管の端部から放出される潤滑剤は極めて少量なので、圧密液体シールはここでは必要ではない。相応の少量の液体体積は、液体管の端部から放出されると、ランス端部を覆うように一掃する空気流によって運び去られる。

それでもなお本発明によるランス・ユニットの場合、長さが大きくても、スピンドル内のランス・ユニットが、運転中にそこで曝される機械負荷、具体的には、１つの作業地点から別の作業地点に移動するときに生じる横方向加速に十分に耐え得ることが保証されている。

本発明に従って設けられたピボット軸受は、スペース又は材料の理由から絶対的に剛性の構造を有することができない液体管を、所定の地点に対して半径方向に支持し、ひいては液体管の曲げを阻止する。液体管の曲げは、スピンドルの回転部分との望ましくない接触をもたらすことがあり、このような接触は、スピンドルの回転速度が高いことにより液体管を急速に損傷するおそれがある。

このような支持は、スピンドル孔において直接に行われるか、又はスピンドルに結合された部材の孔、例えばコレット・チャックを作動させるロッドの孔において行われる。これら孔は、以下ではまとめて軸受孔、すなわち、液体供給管が横方向に支持される孔を意味するものとする。

本発明の有利な発展形が従属請求項に示されている。

液体管が過度に長くなく、良好な剛性を有している場合には、管の基部から離間された単一の地点に対して液体管を支持することでしばしば十分である。

液体管が長めの場合、請求項２に従って、離間された複数のピボット軸受を設けると、スペースの理由からしばしば不可能である、液体管壁厚の増大を施さなくてもよい。ピボット軸受の場所は大まかに言えば、運転に関連するスピンドル軸からの偏位が最大となる個所に軸受が位置するように選択される。典型的には、これらは、偏位波腹又は振動波腹に位置する領域である。

ピボット軸受が設けられる好ましい場所が、請求項３に記載されている。これらの場所は振動波腹に相当する。

請求項４に記載のランス・ユニットの場合、液体管とピボット軸受とから成る装置全体は、カートリッジ内で予め組み付けられる。カートリッジは軸受孔内に簡単に取り付けることができる。このような完成済サブユニットを準備することは特に興味深い。なぜならば、ランス・ユニットは、半径方向で極めてコンパクトな構造を有しており、当業者の元に残される精密機械的な高精度ユニットであるからである。

請求項５は、どのようにピボット軸受を具体的に形成することができるか、その種々の可能性を示している。ここでは具体的には、軸受が半径方向に延びる大きさ、軸受が耐え得る回転速度、ピボット軸受を貫流する空気の規模、及びピボット軸受によって受け止めなければならない半径方向の力に応じて選択が行われる。

この場合特に好ましいのは、請求項７に記載された滑り軸受である。滑り軸受は、速度に対する抵抗が高く、特に低摩擦であると共に構造が機械的にシンプルである点で際立っている。このような軸受は、空気が軸線方向に軸受を貫流するように容易に形成することもできる。

請求項７に従って提案されたタイプの滑り層は、なるほど良好な滑り特性を有してはいるものの脆弱であり、液体管上にそのまま形成するのが不可能であることがしばしばある。請求項８に記載の発展形は、相応の軸受スリーブを別個の部材として製造し、次いでこれらの別個の部材を仕上げ済滑り層とともに液体管に取り付けることを可能にする。

請求項９に記載の本発明の発展形により、液体管の外面と、ランス・ユニットを受容する軸受孔の内面との間に残された環状空間を、ガスを搬送するために使用することができる。ガスは、工具のカッティングエッジとワークピースの材料との接触地点に潤滑剤を少量供給するために使用される。

請求項１０に記載の本発明の発展形は、ランス・ユニット全体を少しだけ軸線方向に変位させるのを可能にする。これは、ランス・ユニット全体がタイロッドの調節運動に従うのを可能にする。タイロッドは、スピンドルの端部に配置された工具支持体コレット・チャックを作動させるのに使用される。従って、ピボット軸受のアウタ・レースと、ランス・ユニットのためのスピンドルの受容孔との間に軸線方向相対運動性を提供する必要はない。

請求項１１に記載のランス・ユニットの場合、少量の液体体積を作業地点に運ぶガスを供給するガス管も、回転方向で定置である。液体管と同様に、ガス管も工場で既にベース部材に結合されてよい。従って、ランス・ユニットは最小量の潤滑のための液体供給路及びガス供給路を全体として具備する。

請求項１２に記載のランス・ユニットの場合、空気管と液体管とは、１つ又は２つ以上の空気透過性スペーサ部材によって互いに機械的に結合されており、従って、極めて安定な剛性シェル構造を形成する。

この場合、請求項１３によれば、請求項１０に関して既に上述したものと同じ利点、すなわち、コレット・チャックを作動させるためのタイロッドを備えたスピンドルにおける有用性が得られる。

請求項１４に記載のランス・ユニットの場合、液体管は、支承点で僅かに傾倒することができる。このことは、さもなければ液体管壁に支承点で作用する局所的な高い曲げトルクを防止する。このような負荷は、連続運転中に疲労破壊を招くおそれがある。

請求項１６に記載の本発明の発展形によって達成される効果は、結合部材を備えたピボット軸受がばね作用下で、これを受容する軸受孔に対して運動可能であり、この軸受孔の軸に対して傾倒可能であり、そして軸受孔に沿って軸線方向で変位可能であることである。

これら利点は請求項１７によれば、軸受装置を受容する孔の障害物のない断面が、軸受間に位置する領域において著しく損なわれることがないという形で得られる。

請求項１に記載のスピンドルの場合、潤滑剤の小さな液滴を作業地点に供給するガスは、スピンドル自体を通るように導かれる。結果として、一方では、スピンドルが付加的に冷却され、そして他方では、ランス・ユニットを受容するスピンドル孔内の空間が僅かに大きくなる。このことは、コレット・チャックを作動させるために使用されるタイロッドを、その壁が僅かに厚くなるように設計するのを可能にするので、コレット・チャックは極めて高い作動力で操作することができ、しかも長い耐用寿命を有することができる。

請求項１８に記載の別の実施態様は、スピンドル孔がそのようなものとしてガスを輸送するのに十分な空間を提供し、そしてピボット軸受がガス不透過性であるか又は限られた程度でしかガス透過性でないという理由から、バイパスをピボット軸受にだけ設けなければならない場合に用いられることが好ましい。このようなバイパスはこの場合、スピンドル孔の内壁に、内方に向かって開いた溝を切削することによってシンプルに実現することができる。この際、ピボット軸受のアウタ・レースは、溝間に残されたリブの内側の端面によって画定される。

図面を参照しながら本発明の実施態様を以下に詳しく説明する。

ＭＱＬランス・ユニットが挿入された工作機械のスピンドルを示す軸線方向断面図である。 図１のスピンドルの端部及びスピンドルの中間部分を示す拡大図である。 ランス・ユニットのベース部材を示す軸線方向断面図である。 図２と同様の、しかしスピンドルの中空タイロッドに対して液体管を支持するために異なるピボット軸受が使用されている断面図である。 液体管とガス管との両方がランス・ユニットのベース部材によって固定された状態で支持されている、変更を加えられたスピンドルを示す概略的な長手方向断面図である。 ランス・ユニットの液体管を支持するためにピボット軸受として使用可能な空気透過性の滑り軸受を示す平面図及び軸線方向断面図である。 永久磁石ピボット軸受が使用されている、図６と同様の図である。 ピボット軸受として空気圧負荷式の動的軸受が使用されている、図６と同様の図である。 図８と同様の、しかし変更が加えられた静的流体軸受を示す図である。 ピボット軸受として玉軸受が使用されている、図６と同様の図である。 液体供給管のためのさらに変更が加えられた支承点を示す軸線方向断面図及び平面図である。 工具支持体タイロッドのルーメンとスピンドルの空気通路との間の空気移動点を示す概略図である。 さらに変更が加えられた支承点が示されている、図１０と同様の図である。

図１において、１０は、軸線方向にねじ結合された複数のハウジング・セグメント１０ａ、１０ｂ及び１０ｃから成るスピンドル・ハウジングを示している。

スピンドル・ハウジング内には、スピンドル１２が軸受１４，１６によって支持されている。スピンドル１０の中央部分はロータ１８を支持しており、ロータはステータ２０と共にスピンドル・モータ２２を形成している。

スピンドル１２の図１で見て左側の端部には、ほぼ切頂円錐状のコレット受容体２４が設けられている。工具支持体２６の円錐体がコレット・チャック受容体２４内に受容されることができ、且つ工具支持体２６とスピンドル１２とを回動ロックするために、全体を符号２８で示されたコレット・チャックが設けられており、コレット・チャックは、公知の態様で弾性的なクランプアーム３０を具備し、これらクランプアーム３０の前端部は、凹部３４の保持ショルダ３２と協働するラグを備えている。凹部３４は工具支持体２６の端面に設けられている。

クランプアーム３０は、工具支持体２６をロックする位置に、作動スリーブ３６により押し込まれる。作動スリーブは、スピンドル孔２９内に摺動案内された中空タイロッド３８の端部にねじ込まれている。タイロッド３８は、皿ばね組立体４０によって図面で見て右に向かってプレロードが加えられており、スピンドル１の軸線方向外側に位置するクランプシリンダ４２によって、図面で見て左に向かって動かすことができ、その結果、クランプアーム３０のラグは保持ショルダ３２から解放される。

クランプシリンダ４２は、シリンダ４４と、このシリンダ内で移動可能なピストン４６とを具備しており、ピストンは、タイロッド３８の右端部と結合されている。

図面には再現されていな圧力媒体通路が、受圧下の液圧流体を、クランプシリンダ４２のそれぞれ所望の作業室に供給するために使用される。

タイロッド２８の符号４８で示された長手方向孔内の中央を油管５０が延びている。油管５０は回転方向において固定されており、軸線方向に離間された３つの地点に設けられたピボット軸受５２−１、５２−２、及び５２−３を介して、タイロッド３８の孔４８に対して半径方向に支持されている。ピボット軸受５２はそれぞれ、中心のハブ部分５４を具備する滑り軸受であり、このハブ部分から半径方向に外方に向かって３つのリブ５６が延びる。

滑り軸受スリーブは、油管５０の外面に沿って低い摩擦係数で走行する炭素材料から製造されている。油管５０は高級鋼から製造されている。リブ５６は孔４８の内面に締まり嵌めされており、ハブ部分５４は滑り遊びをもって油管５０の外面と協働する。

典型的には、３つのリブ５６が周方向に分配されている。リブの厚さは、リブが作業中に予測されるピボット軸受の半径方向負荷に耐え得るように選択される。しかしこの場合、安定性と両立し得る限り、リブ５６の間に残された溝５８ができるだけ広く形成されて、ピボット軸受が全体として、良好な空気透過性を軸線方向で有するように留意される。

図１から明らかなように、油管５０は軸線方向でスピンドル１２の端部及びタイロッド２８の端部を超えて延びており、そして空間的に固定されたベース部材６０内に延びている。ベース部材６０は、それぞれ潤滑油及び圧縮空気のための２つの接続部６２，６４を有している。

油管５２と、クランプシリンダ４２と、ベース部材６０とは、ピボット軸受５２と共にランス・ユニット６６を形成している。ランス・ユニット６６は、図面で見て左側に位置する端部で、潤滑剤含有率が低い潤滑剤／空気混合物を提供することができる。これを目的として、孔４８の内部にはベース部材６０を介して圧縮空気が供給されるのに対して、油管５０の内部には、ベース部材６０から潤滑油が供給される。

ベース部材６０内には調量弁が組み込まれている。調量弁は、制御ユニット（図示せず）の制御下で短い時間間隔で開くので、相応してその都度少量の液体体積が、油管５０の、図面で見て左側に位置する前端部から押し出される。油管５０の端部から離れるとさらに小さな部分に分裂するこのような小体積の油は、次いで油管５０の外面に沿ってこの小体積の油に向かって流れてくる空気によって、図面で見て左側に運ばれる。

こうして得られた油／空気混合物は、混合物通路６８によって引き取られる。混合物通路は、結合ソケット７２内にねじ嵌められた通路スリーブ７０に形成されている。結合ソケット７２は、工具支持体２６に結合されている。混合物は次いで、工具支持体の、図面で見て左側に想定される工具受容体に移動し、そしてそこから、工具（図示せず）の潤滑剤通路内に移動する。

図面から明らかなように、混合物通路６８は、僅かな半径方向の空隙を持って油管５０の自由端部を取り囲み、油管５０の端部の下流側に狭窄部７４を有している。

リップ・シール部材７６が結合ソケット７２の外面をタイロッド３８に向かってシールしている。

上記スピンドルにおいて、油管５０は、タイロッド３８に対して軸線方向運動することができる。なぜならば、滑りピボット軸受５２が、ピボット軸受装置並びに軸線方向軸受装置を実現するからである。

図３に示された更なる実施態様では、油管５０はタイロッド３８に対して、玉軸受を使用して支持されている。図１及び２のスピンドルの上記構成部分に機能の上で相当する図３に示されたスピンドルの構成部分には、これらが詳細な点で異なっているとしても、同じ符号が付けられており、これらをもう一度個々に詳細に説明する必要はない。

図３に示された実施態様の場合、ピボット軸受５２のインナ・レースは、油管５０の外側に定置に結合されており、最も前方のピボット軸受５２のアウタ・レースは、孔４８のショルダに対して支持されている。内側の軸受５２−１などは、スペーサ・スリーブ１７４によって離間されている。

従って、このような変更例の場合、工具支持体を解放又はクランプしようとすると、油管５０はタイロッド３８と共に軸線方向に運動する。

図３に示されたスピンドルの場合、ピボット軸受５２−１の領域内にはバイパスが設けられている。バイパスは、わずかしか空気透過性ではない玉軸受を迂回する。このバイパスは、それぞれピボット軸受５２の上流側及び下流側でタイロッド３８内に設けられた２つの孔付きリング７８，８０及び８２，８４、並びに、スピンドル軸に対して斜めに延びるチャネル８６，８８を具備する。チャネル８６，８８の代わりに、内方に向かって開いて、孔付きリング７８，８０から孔付きリング８２，８４へ延びる軸線方向溝を使用することもできる。

ピボット軸受５２−３のために、同様の、しかしより単純なバイパスが設けられている。

図３に示された実施態様の場合、油管５０はタイロッド３８と共に軸線方向に運動する。

対応する態様で、ベース部材６０には、油管５０の端部の軸線方向変位能力が提供されている。油管回転防止部材が２つのリブ９２を具備する。これらリブは油管５０の端部の外側に溶接されており、ガイド溝９４と協働する。このガイド溝は、ベース部材の軸受室９６内に設けられている。軸受室９６は、通路９８を通って環境周囲に向かって通気されている。

油管５０への潤滑油の供給は、油管５０の壁に設けられた孔１００又は長孔、並びに潤滑油接続部６２と連通するベース部材６０の通路１０２を通して行われる。

図５は、スピンドルの更なる実施態様を示している。ここでは、最も重要な部分だけを再現している。同一機能において既に上述した構成部分には、詳細には変更が加えられているとしても、やはりここでも同じ符号が付けられている。

図５に示された実施態様の場合、油管５０は、空気管１０４によって半径方向の空隙を持って取り囲まれている。この事例では、油管５０は、結合部材１０６，１０８，１０９によって３つの点で空気管１０４に固く結合されている。これらの結合部材は、図２に示されたスロット付き滑り軸受スリーブと同じ幾何学的形状を有していてよいが、しかし油管５０にも空気管１０４にも等しく固く結合されている。これにより、油管５０及び空気管１０４によって形成されたユニットは、高い機械安定性を有する（シェル型構造）。

油管５０と空気管１０４とによって形成されたユニットは、この場合もはやり、ピボット軸受５２を介してスピンドル孔２９に対して半径方向に支持されている。油管／空気管ユニットの軸線方向寸法が比較的小さいならば、ただ一つのピボット軸受だけで十分である。このピボット軸受は、具体的には図１及び２を参照しながら説明したものと同じ構造を有しており、すなわち、リブ５６の外面によってスピンドル１２に定置に結合されているのに対して、ハブ部分５４の内面は空気管１０４の外側に沿って滑り遊びをもって走行する。

変更例の場合、この実施態様において転がり接触軸受も十分に使用することができる。なぜならば、スピンドル孔と空気管１０４の外面との間の環状空間は、流体を輸送するためには必要とされないからである。

滑りピボット軸受の構造は、図６にもう一度詳細に示されている。

図６は、ピボット軸受５２のハブ部分５４並びに３つのリブ５６を再び示している。これらリブは、ハブ部分５４から半径方向で外方に向かって延びており、これらリブの間には幅広の溝５８が配置されている。これら溝は、極端な絞りなしに、空気流がピボット軸受を通るのを可能にする。

図６は、ハブ部分５４の内側走行面が、油管５０の外面に沿って直接には走行しない様子を明らかにしている。そればかりか油管５０の外面には、内側軸受スリーブ１１０が溶接されている。内側軸受スリーブ１１０はその外面に滑り層１１２を支持している。滑り層１１２は、ハブ部分５４の内面と低摩擦で協働する。このタイプの典型的な滑り層は、硬質金属工学において知られているような、硬質の金属酸化物、金属炭化物又は金属窒化物から成る研磨層である。このような層は、しばしば特殊な装置においてのみ製造し、所望の表面仕上げになるように加工することができる。

図７に示された磁気ピボット軸受は、内側軸受スリーブ１１４と外側軸受スリーブ１１６とを具備する。両軸受スリーブは、永久磁石材料、例えばフェライト材料から形成されている。永久磁石材料は、複数の環状セグメント内で磁化されている。この事例では、内側軸受スリーブ及び外側軸受スリーブの極性は、軸線方向に対向して位置する場合、２つの軸受スリーブ１１４及び１１６の間に反発磁力が作用し、その結果、磁気半径方向軸受装置が得られるように選択される。

外側軸受スリーブ１１６は支持スリーブ１１８内に不動に埋め込まれている。支持スリーブ１１８はここでもやはり、ハブ部分１２０と、周方向に均一に分配された３つのリブ１２２とを具備する。リブ１２２の外面は、軸受孔（スピンドル孔又はタイロッド孔）の内面に不動に結合されており、ハブ部分１２０の内面は、外側軸受スリーブ１１６を不動に支持している。

図７に示された磁気ピボット軸受はまた、油管５０又は油管／空気管ユニットを回転スピンドルに対して半径方向に支持することができる。

図８に示されたピボット軸受は、流体軸受として形成されており、空気管１０４に設けられた開口１２６を通して圧縮空気を供給される軸受ドラム１２４を具備する。軸受ドラム１２４内に、空気透過性充填材料１２８が配置されていてよい。

軸受ドラム１２４の端壁１３０，１３２は、スピンドル孔又はタイロッド孔の内面の前により大きい滑り遊びを持って走行し、これにより、端壁１３０，１３２の間に、エアクッション軸受装置を保証する圧縮空気充填ポケットを形成する。

図９に示されたピボット軸受の場合、中実の軸受スリーブ内に、複数のノズル孔１３４が設けられており、これらノズル孔は、空気管１０４に設けられた接続開口１３６から半径方向に、軸受孔４８の壁に延びている。ノズル孔１３４は、符号１３８で示すように、自由端部でフレア状に広がっている。

ノズル孔１３４はリング内で半径方向に配列されており、そして複数のこのようなノズルリングが、軸受スリーブ内で軸線方向に間隔を置いて設けられている。

図１０に示されたピボット軸受は玉軸受であり、玉軸受のアウタ・レースは軸受スリーブ１４２内に支持されている。軸受スリーブ１４２は、らせん状の結合アーム１４４によって、外側装着リング１４６に結合されている。外側装着リング１４６は、摩擦係合によって軸受孔に結合されている。

結合アーム１４４は弾性的であってよい。

玉軸受が配置されている軸受スリーブ１４２の軸線方向領域は、切頂円錐形の移行部分を備えた拡張部１４８を有している。

図１０に示された装置によって、玉軸受の直径を、スピンドル１２又はタイロッド３８の軸受孔の直径とは異なるように選択することが可能になる。従って軸受は、専らその特性及びコストに関して選択することができる。支承点全体は、同様に軸線方向に良好な空気透過性を有する。

上記種々の実施態様に使用されるピボット軸受の走行面は、付加的にそれ自体が潤滑されてよい。これは、オイル・ミスト流によって、又は走行面への潤滑剤の直接の供給によって行われてよい。

図５には、ベース部材６０の通路１５２を通して、空気管１０４とスピンドル孔２９との間の環状空間内にオイル・ミストを導入するオイル・ミスト源１５０が破線によって表されている。このオイル・ミストによって、ピボット軸受５２のハブ部分５４と空気管１０４の外面との間の走行面が潤滑される。

或いは、油管５０に隣接する滑り軸受面は、図６に示されているように、油管５０内の対応領域に極めて微細な潤滑開口１５４を設けることにより、或いは、滑り軸受リング１５６によって、油管５０を選択された軸線方向部分で中断することにより、容易に潤滑することができる。滑り軸受リング１５６は、僅かに有孔質の材料、例えば有孔質青銅から製造されており、油管５０内に供給された潤滑剤で飽和されるようになる。

図１１に示された、油管５０のための更なる支承点は２つの玉軸受５２−ａ及び５２−ｂを形成している。これら玉軸受は、軸受孔の内径に匹敵する、より小さい間隔を互いに置いて配置されている。

２つの玉軸受のインナ・レースは油管５０に定置に結合されており、アウタ・レースは、３つの薄板１５８によって結合されている。これら薄板は周方向で均一に分配されたばね鋼から形成されていて、アウタ・レースに溶接されている。図面から明らかなように、薄板１５８は凸面状に湾曲した幾何学的形状を有しており、そして、玉軸受５２−ａ，５２−ｂのアウタ・レースの外径は、軸受孔４８の内径よりも小さい。

薄板１５８の湾曲は、薄板１５８と玉軸受のアウタ・レースとによって形成された保持器が、軸受孔４８内に締まり嵌めによって挿入可能であるように、選択される。

薄板１５８の断面は好ましくは、板ばねにおけるように、シャープな角部を備えた方形であるので、薄板１５８は軸受孔４８内に周方向で密に装着される。

結果として、図１１に示された支承点では、湾曲した薄板１５８によって得られる半径方向ばね作用が生じる。

更なる結果は、玉軸受５２−ａ，５２−ｂによって実現されるピボット軸受装置である。

玉軸受はさらに、軸受孔に対して軸線方向に変位可能である。このことは、薄板１５８の緩く湾曲した外面によって支援される。図１１に示された支承点はさらにまた、油管５０の支持された部分を、軸受孔の正確な軸線に向かって僅かに傾倒させるのを可能にする。なぜならば、薄板１５８がばねであり、これらの外面はさらに球面状に形成されているからである。

最後に支承点は、玉軸受自体を別としても、実際には不変のままの空気通流断面を有する。

図３に示された実施態様の場合、スピンドルの中央において、油管５０とピボット軸受５２とを具備するユニットを、薄壁状の円筒形カートリッジ１６０内にいかに挿入できるかがさらに明らかになる。カートリッジ１６０は、例えばスポット溶接によって、ピボット軸受５２のアウタ・レースに結合されており、回動ロック式にタイロッド２８の孔４８内に装着されている。

このことは、スピンドル内へのランス・ユニットの取り付けを容易にする。

図３に破線で示すように、（孔４８の断面積が不十分な場合）圧縮空気又はその一部をバイパス通路１６２を通して搬送することができる。バイパス通路１６２は第１のピボット軸受５２−１の上流側に位置するタイロッド２８の１地点を基点として、スピンドル１２の後端部に延びる。この後端部においてバイパス通路１６２はタイロッド２８の内部に戻るか、又はベース部材６０の一部である圧縮空気回転カップリングの出口に戻る。

図１２には、タイロッド３８の内部と、スピンドル１２内に位置する軸受バイパス通路との間の空気移動地点が示されている。この空気移動地点は、孔付きリングの代わりに使用することができる。

当該実施態様で長さが孔４８の直径のほぼ１．５倍である、軸線方向に延びる領域において、タイロッド３８の壁内にスロット７８が切削されている。これらスロットは例えば０．２〜０．５ｍｍの狭幅であり、周方向に均一に分配されている。これらスロットは幅が狭いがしかし長いので、空気のための良好な総平均表面積を有している。タイロッドの材料は周方向で僅かにしか低減されていないので、タイロッド３８は、スロット７８の領域内にも高い負荷を伝達することができる。

スロット７８を通ってタイロッドから出る空気は、次の空気貫流地点まで延びる、スピンドル孔２９の中空旋削部分１６４を通して、次の空気貫流地点に案内され、この場所で、空気は、図１２の配置に対して水平方向に鏡像反転された形で対応する配置を通して、ロッドの内部に戻される。

図１３は、図１０に示されたものと同様の、さらに変更を加えられた支承点を示す。

同等の機能において既に上述した構成部分には同じ符号が付けられており、これについては再度詳細に説明することはしない。

玉軸受によって形成されたピボット軸受１５は、ここでは軸受部材１４２内に装着されている。軸受部材１４２は環状部分１６６を具備する。環状部分１６６は、玉軸受のアウタ・レース５２Ａとオーバーラップするが、しかしインナ・レース５２Ｉとはオーバーラップしない。

環状部分１６６には、３つの軸線方向の保持アーム１６８が一体成形されている。これらのアームは周方向に分配されており、アウタ・レース５２−Ａの外面を確実に取り囲んでいる。保持アーム１６８の端部は係止舌片１７０を支持している。これら係止舌片１７０は半径方向に向かって延び、アウタ・レースの端面に被さるように係合している。

広幅の保持アーム１６８からは方形の支持薄板１７２が切り出されており、これら支持薄板は、保持アーム１６８の周面に対して４５度の角度を成すように、外方に向かって折り曲げられている。

無負荷状態で、支持薄板１７０の、半径方向外側の軸線方向縁部は１つの円上にあり、その直径は孔４８の直径よりも大きい。従って、孔４８内には支持薄板１７０は変形した状態で挿入され、プレロードをかけられた状態にある。

回転方向に負荷されると、最も外側の縁部が食い込み、結果として、良好な自己増強ロックが得られる。支持部材１４２は、力を加えることによって回転方向とは反対方向にねじられることができる。支持部材はさらに、力を加えることによって軸線方向に変位させることもでき、支持薄板１７０の最も外側の縁部は、アイススケート靴の刃のように働く。

支持部材全体は、ばね鋼板から成る打ち抜き曲げ構成部分である。保持アーム１６８によって形成された保持器を広げることによって、支持部材１４２を玉軸受に容易に（図１３において下方から）クリップ嵌めすることができる。

なお、参考例として、前記ピボット軸受（５２）が、スペーサ（１７４）、具体的にはスペーサ・スリーブによって離間されていてもよい。これは、所定の相互間隔を置いてピボット軸受を設けること、しかしピボット軸受と液体管とを予め組み立てられたユニットとしてスピンドル内に組み込むことを可能にする。従って、ランス・ユニットを受容する軸受孔に当接ショルダなどを設ける必要もない。更なる利点は、ピボット軸受と、軸受孔又は液体管の外面との間に、軸線方向の相対運動を可能にすることである。このような軸線方向の相対運動は、例えばランス・ユニットが、コレット・チャックを作動させるために多くのスピンドル内に設けられている中空タイロッドの内部に配置される場合に必要となる運動である。コレット・チャックによって、工具を支持する工具支持体を、スピンドルと取り外し可能にクランプすることができる。

また、参考例として、貫通路（５８）が周方向延在構成部分を有していてもよい。これにより、ピボット軸受の貫通路によって、軸受を貫流するガスに与えられる渦流を低減することができる。さらに、参考例として、ピボット軸受（５２）には、少なくとも２つの異なるタイプの軸受があってもよい。これは、液体管の種々の地点で必要となる半径方向の支持力が異なるという事実に照らして有利である。しかしながら、設置空間が同じであるとして、軸受が形成する必要のある支持力が小さいものにすぎないのならば、他のパラメータ、例えば耐用寿命、又は空気透過性に関して最適化することができる。

また、参考例として、前記薄板（１５８）が、外方から見て凸面状の薄板部分を具備してもよい。これは、軸受孔に対するピボット軸受の良好な軸線方向変位可能性の点で有利である。同時に、良好なトルクが結合部材を介して軸受孔に伝達される。また、参考例として、２つの隣接するピボット軸受（５２−ａ，５２−ｂ）のために、共通の弾性的な結合部材（１５８）が設けられていてもよい。これは、支承点の対称性という点で有利である。より近接した２つのピボット軸受がある場合、これはフェイルセーフの点からも有利である。なぜならば、軸受のうちの１つに摩耗又は故障が生じた場合、その機能は他の軸受が引き受けることができるからである。

さらに、参考例として、前記ピボット軸受（５２）に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置（１５０，１５２）が設けられていてもよい。この場合、種々のピボット軸受が低摩擦で作業し、そして長い実働時間にわたっても僅かな摩耗しか示さないことが保証される。また、参考例として、前記ガス通路（１６２）が、前記ベース部材（６０）に隣接する地点から、前記液体管（５０）の自由端部に隣接する地点まで延びていてもよい。これによって達成される効果は、ガス通路を設けるために必要なスピンドルの機械加工が特に容易であることである。

さらに、参考例として、前記スピンドル孔（２９）内にタイロッド（３８）が配置されており、前記タイロッドは、クランプシリンダ（４２）と、工具支持体コレット・チャック（２８）との間に延びており、そして前記ランス・ユニットが、前記タイロッド（３８）の内部に、前記ピボット軸受（５２）がこれらの間に挟まれた状態で配置されていてもよい。これによって、工具支持体コレット・チャックの作動、及び潤滑剤及びガスの供給がスピンドルの内部でコンパクトな形で実現される。加えて、参考例として、前記タイロッド（３８）は前記ガス通路（１６４）の領域内で、軸線方向スロットの形状の通路（７８）のリングを具備し、前記通路の軸線方向寸法は、周方向の延びの少なくとも５倍、好ましくは少なくとも１０倍であり、前記周方向の延びは好ましくは約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍであってもよい。これによって達成される効果は、タイロッドのルーメンとその外部との間に流体接続部を確立することが可能であることである。流体接続部は、全体として見た場合、良好な貫通路断面を有するが、しかし軸線方向に負荷されるタイロッドの耐荷重材料を周方向において十分に維持する。

Claims (19)

1. 自由端部において少量の潤滑剤を放出するランス・ユニットを有する、工作機械のスピンドルであって、
   当該ランス・ユニットが、固定されたベース部材（６０）を具備し、該ベース部材内には潤滑剤用接続部（６２）が設けられており、
   当該ランス・ユニットが液体管（５０）を具備し、該液体管が、前記潤滑剤用接続部（６２）と連通し且つ該ベース部材（６０）とは離れる方向に延び、前記液体管の自由端部が少量の液体を放出し、
   前記液体管（５０）は該ベース部材（６０）によって回転方向において固定された状態で支持されており且つ当該スピンドルがガス通路（２９，８６，８８；１６２，１６４）を具備する、スピンドルにおいて、
   前記ガス通路（２９，８６，８８；１６２，１６４）は前記スピンドル（１２）と共に回転し、前記ベース部材（６０）がガス回転カップリングを具備し、且つ前記液体管（５０）が、前記ベース部材（６０）から離間された少なくとも１つの管部分で、前記ガス通路（２９，８６，８８；１６２，１６４）に支持されたピボット軸受（５２）と協働することを特徴とする、スピンドル。
2. 前記液体管（５０）が、軸線方向に離間された複数のピボット軸受（５２）と協働することを特徴とする、請求項１に記載のスピンドル。
3. ａ） 各ピボット軸受が、前記液体管（５０）の長さのｎ／ｉ（ここでｎ＝１，２，３，４...及びｉ＝２，３，４...）の位置に配置されているか、又は
   ｂ） 各ピボット軸受（５２）が、前記液体管（５０）の長さのｎ（１／２）ⁱ（ここでｎ＝１，２，３，４...及びｉ＝２，３，４...）の位置に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のスピンドル。
4. 前記ピボット軸受（５２）のアウタ・レースが、当該スピンドルのための外側ハウジングを形成する真直ぐなカートリッジ（１６０）に結合されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のスピンドル。
5. 前記ピボット軸受（５２）の少なくとも１つが、次の群、すなわち、転がり接触軸受、滑り軸受、流体軸受、磁気軸受から成る群から選択されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスピンドル。
6. 前記滑り軸受が、炭素系滑り軸受材料を備えた滑り軸受である、請求項５に記載のスピンドル。
7. 前記液体管（５０）が、少なくとも１つの滑り層（１１２）を支持しており、該滑り層は外側軸受スリーブ（５２）の内面と協働し、該滑り層の少なくとも走行面は、炭素系滑り軸受材料を具備することを特徴とする、請求項６に記載のスピンドル。
8. 前記滑り層（１１２）が、液体管（５０）によって支持された内側軸受スリーブ（１１４）の外側に設けられていることを特徴とする、請求項７に記載のスピンドル。
9. ガスが、前記ピボット軸受（５２）を軸線方向に通って流れうることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のスピンドル。
10. 前記液体管（５０）のベース部材側の端部は、長手方向変位可能に、しかし回転不能に前記ベース部材（６０）内に支持されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のスピンドル。
11. 前記液体管（５０）はガス管（１０４）によって取り囲まれており、前記ガス管は、前記ベース部材（６０）に回転不能に接続されていて、該ベース部材（６０）のガス用接続部（６４）と連通しており、そして前記ピボット軸受（５２）は前記ガス管（１０４）の外側に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスピンドル。
12. 前記ガス管（１０４）が、少なくとも１つの空気透過性スペーサ部材（１０６，１０８，１０９）によって、前記液体管（５０）に結合されていることを特徴とする、請求項１１に記載のスピンドル。
13. 前記ガス管（１０４）のベース部材側の端部は、長手方向変位可能に、しかし回転不能に前記ベース部材（６０）内に支持されていることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載のスピンドル。
14. 前記ピボット軸受（５２）が、自動調心軸受として形成されており、これらのアウタ・レースが、クラウニングされた外面を有し、或いはこれらのインナ・レースが、クラウニングされた内面を有していることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のスピンドル。
15. 前記アウタ・レースが、クラウニングされた球面状の外面を有し、或いは前記インナ・レースが、クラウニングされた球面状の内面を有していることを特徴とする、請求項１４に記載のスピンドル。
16. 前記ピボット軸受（５２）の少なくとも１つが、弾性変形可能な保持部材（１４２；１５８）を具備することを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のスピンドル。
17. 前記保持部材が、周方向に分配された複数の弾性薄板（１５８；１７２）を具備することを特徴とする、請求項１６に記載のスピンドル。
18. 前記ガス通路は部分的には、前記ランス・ユニットが収納されるスピンドル孔（２９）によって形成され、また部分的にはバイパス通路（８６，８８）によって形成されており、該バイパス通路は、前記ピボット軸受（５２）を迂回するように前記スピンドル（１２）内に加工成形されていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のスピンドル。
19. 前記バイパス通路（８６，８８）は内方に向いた溝の形態である、請求項１８に記載のスピンドル。

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