KR20180016402A - 홈형 프로파일을 갖는 작업물을 정밀 기계 가공하기 위한 공작 기계를 위한 스핀들 유닛 - Google Patents

홈형 프로파일을 갖는 작업물을 정밀 기계 가공하기 위한 공작 기계를 위한 스핀들 유닛 Download PDF

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로날드 제이콥
테오필 허그
에르윈 센하우져
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라이스하우어 아게
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Abstract

특히 치부와 같은 홈형 프로파일을 갖는 작업물을 정밀 기계 가공하기 위한 공작 기계를 위한 스핀들 유닛은 회전 가능하게 장착되는 스핀들 축(2)을 갖는다. 이 스핀들 축은, 축방향(AR)으로 연속적으로, 공구(4) 또는 기계 가공될 작업물을 부착하기 위한 장착 부분(A), 제 1 베어링 부분(B), 힘전달 부분(C) 및 제 2 베어링 부분(D)으로 나누어져 있다. 구동 유닛(5)이 힘전달 부분(C)에 힘을 전달하여스핀들 축(2)을 구동시킨다. 제 1 베어링 점(13) 및 제 2 베어링 점(14)은 제 1 베어링 부분(B)에서 스핀들 축(2)을 지지하도록 설계되어 있고, 제 3 베어링 점(15)는 제 2 베어링 부분(D)에 스핀들 축(2)을 장착하는 역할을 한다. 제 1 베어링 점(13) 및 제 2 베어링 점(14) 각각은 하나 이상의 유체 정역학적 베어링을 가지며 또한 반경 방향 힘과 축방향 힘을 받도록 설계되어 있다. 제 3 베어링 점(15)은 하나 이상의 유체 정역학적 베어링 및/또는 유체 동역학적 베어링을 가지며 또한 반경 방향 힘을 받도록 설계되어 있다.

Description

홈형 프로파일을 갖는 작업물을 정밀 기계 가공하기 위한 공작 기계를 위한 스핀들 유닛
본 발명은 특히 치부(tooth)와 같은 홈형 프로파일을 갖는 작업물을 정밀 기계 가공하기 위한 공작 기계를 위한 스핀들 유닛에 관한 것으로, 이 스핀들 유닛은 회전 가능하게 장착되는 스핀들 축을 가지며, 스핀들 축은 작업물에 대한 기계 가공을 위해 구동 유닛에 의해 회전 운동으로 구동될 수 있다.
홈형 프로파일을 갖는 작업물을 정밀 기계 가공할 때, 특히 기어를 연삭할 때, 더욱더 정밀한 표면이 요망된다. 이들 작업물의 질은 특히 홈형 프로파일의 표면의 치수 정확도, 거칠기, 형상 정확도 및 파형에 의해 결정된다. 이들 요망되는 표면 질은 예컨대 밀링, 호닝(honing), 쉐이빙(shaving), 프로파일 연삭 및 롤러 연삭을 위한 공작 기계의 사용으로 얻어진다.
정밀 기계 가공 공작 기계의 종류에 따라, 이는 적어도 하나의 스핀들 유닛을 가지며, 스핀들 유닛은 공구의 형태로 된 적어도 하나의 스핀들 축 또는 회전 가능하게 장착되는 작업물 스핀들을 갖는다. 특히 프로파일 연삭 휠 및/또는 웜 연삭 휠과 같은 공구가 부착되는 공구 스핀들이 예컨대 프로파일 연삭 기계 또는 기어 연삭 기계에 사용되고 있다. 공구 스핀들은 또한 형수정(truing) 스핀들일 수 있는데, 이 형수정 스핀들은 형수정 공구를 장착하는 역할을 한다. 작업물 스핀들에 장착되는 것은 공구가 아닌, 기계 가공될 작업물이다.
정밀 기계 가공을 위해, 스핀들 축 및 이에 부착되는 공구 또는 작업물은 구동 유닛에 의해 회전된다. 홈형 프로파일, 특히 기어를 위한 정밀 기계 가공 과정의 일 특징은, 기계 가공이 주로 치부 플랭크의 홈에서 일어난다는 것인데, 예컨대 비대칭적인 그리고/또는 교번적인 힘이 발생할 수 있다. 이들 작업물은 일반적으로 또한 경화된다. 그러므로, 이들 스핀들은 높은 반경 방향 강성 외에도 평균 보다 높은 축방향 강성을 가져야 한다.
기계 부품, 고정밀 구동기의 강성 및 감쇠 외에도, 이러한 공작 기계로 높은 표면 질을 얻음에 있어서 특히 결정적인 요인은 스핀들 축의 베어링이다. 스핀들 축의 가장 작은 진동 조차도 그에 부착되어 있는 공구 및 기계 가공될 작업물의 표면에 전달된다. 이는 작업물 스핀들의 경우에도 마찬가지며, 작업물 스핀들의 진동은 그에 부착되어 있는 작업물에 직접 전달되며 그 작업물에서 볼 수 있고 측정 가능하다
작업물, 특히 기어의 표면 질에 대한 오늘날의 극히 높은 요건을 달성할 수 있도록, 정밀 기계 가공 공작 기계의 스핀들 축은 가능한 최고의 품질을 갖는 예압식 스핀들 베어링에 장착된다. 다르게 구성된 스핀들 베어링을 갖는 복수의 공작 기계 및 특히 기어 연삭 기계가 알려져 있다.
예컨대, DE 10 2009 039 752 A1에는, 연삭 공구가 회전 축선을 따라 양 측에서 지지되고 구동되는 해결 방안이 나타나 있다.
EP 1 803 518 A2에 개시되어 있는 공구에서는, 놀음(play)이 없고 예압식인 단열(single-row)의 고정밀 스핀들 베어링이 사용되는데, 이 스핀들 베어링은 더 큰 베어링 간격을 갖는 베어링 세트로서 O-링 장치에 일체화되어 있다. 공구가 양 측에서 장착되기 위해, 제 1 베어링 세트에 대해 실질적으로 대칭인 변위 가능한 상대 베어링이 더 제공된다. 추가 스핀들 베어링이 제 1 스핀들 단부에 추가로 배치되며, 이 베어링은 주로 반경 방향 힘을 흡수하지만 축방향 힘도 흡수할 수 있다. DE 295 07 871 U1에는 호빙(hobbing) 기계에서 마찰 억제 베어링을 사용하는 유사한 베어링이 기재되어 있다.
DE 10 2012 018 358 A1에는 롤러 및 프로파일 연삭 기계의 스핀들 축이 나타나 있는데, 이 스핀들 축은, 연삭 공구가 스핀들 축에 부착될 때 그 연삭 공구의 보어의 영역에서 회전 축선을 따라 배치되는 베어링 점을 포함한다.
스핀들 축의 회전 속도는 생산성, 여기(excitation) 거동(진동), 절삭력 및 다른 파라미터에 중요한 인자이며, 그러므로, 더 높은 원주 방향 속도에서 기계 가공을 수행하는 것이 흥미로울 것인데, 하지만 스핀들 베어링은 종종 이를 허용하지 않는다. 한편, 공구 직경(예컨대, 연삭 휠의 직경) 또는 작업물 직경이 더 크게 선택되면, 원주 방향 속도는 증가하며, 하지만, 베어링에 대한 부하 역시 증가하게 된다. 따라서, 더 큰 스핀들 베어링을 사용하는 것이 필요한데, 하지만 이 또한 더 낮은 회전 속도만 허용한다. 그러므로, 이는 통상적인 정밀 기계 가공 공작 기계에서는 회전 속도와 스핀들 베어링에 대한 부하 간에 불가피한 최적의 균형이 있음을 의미한다(예컨대, 가용 공간).
EP 0 860 232 B1에는 밀링 또는 드릴링 작업을 위한 고속 스핀들이 나타나 있는데, 이 스핀들은 구동 모터에 대해 회전 축선을 따라 양측에서 유제정역학적 베어링 및 유체 동역학적 베어링에 의해 지지되고 또한 고속 영역에 대한 특수한 시일을 가지고 있다. 2개의 원추형 베어링 세트가 공지된 X 형 배치로 실현되어 있어, 온도의 증가시 베어링 틈은 더 작게 된다. 그러나, 이 구성은, 경사 모멘트를 흡수하는데에는 불리하다. 2개의 베어링 세트는 이들 사이에 구동 유닛이 위치되어 있음으로해서 서로 멀리 떨어져 있기 때문에, 베어링 점에 대한 열 팽창의 영향이 추가적으로 불리하게 된다. 스핀들 축의 유체 정역학적 베어링이 또한 DE 36 41 621 A1에 제안되어 있다.
캠축 연삭 기계, 범용 연삭 기계 및 적어도 부분적으로 유체 정역학적 베어링을 갖는 선반을 위한 다른 스핀들 유닛이 DE 196 35 687 A1, EP 0 779 127 A1 및 DE 42 34 049 A1에 나타나 있다.
EP 0 840 190 B1에는 또한 유체 정역학적 베어링을 위한 특수한 압력 제어기(점진적 유동 제어기)가 니타나 있는데, 이는 기계 부품 또는 유압 부품에만 기반하고 있고 또한 컴팩트한 구성을 가지고 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 특히 치부와 같은 홈형 프로파일을 정밀 기계 가공하기 위한 공작 기계를 위한 스핀들 유닛으로서, 높은 회전 속도에서 작동 가능하고 동시에 진동이 최적으로 감쇠되는 스핀들 유닛을 제공하는 것이다. 여기서 스핀들 유닛은 높은 반경 방향 강성 외에도, 가능한 한 높은 축방향 강성도 가져야 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재되어 있는 바와 같은 스핀들 유닛이 제안된다. 또한, 이러한 스핀들 유닛을 갖는 공작 기계가 청구항 17에 기재되어 있다. 본 발명의 유리한 실시 형태는 종속 청구항에 기재되어 있다.
그러므로, 본 발명은 특히 치부(tooth)와 같은 홈형 프로파일을 갖는 작업물을 정밀 기계 가공하기 위한 공작 기계를 위한 스핀들 유닛을 설명한다. 본 스핀들 유닛은,
회전 축선 주위로 회전 가능하게 장착되고, 상기 회전 축선으로 축방향 및 반경 방향을 규정하고, 축방향으로 연속적으로, 공구 또는 기계 가공될 작업물을 부착하기 위한 장착 부분, 제 1 베어링 부분, 힘전달 부분 및 제 2 베어링 부분으로 나누어져 있는 스핀들 축;
상기 힘전달 부분에 힘을 전달하여, 회전 축선 주위로 상기 스핀들 축을 회전 운동으로 구동시키기 위한 구동 유닛;
상기 제 1 베어링 부분에서 스핀들 축을 지지하기 위한 제 1 베어링 점과 제 2 베어링 점; 및
상기 제 2 베어링 부분에서 스핀들 축을 지지하기 위한 제 3 베어링 점을 포함한다.
상기 제 1 베어링 점 및 제 2 베어링 점 각각은 하나 이상의 유체 정역학적 베어링을 가지며 또한 반경 방향 힘과 축방향 힘 모두를 흡수하도록 각각 형성되어 있다. 상기 제 3 베어링 점은 하나 이상의 유체 정역학적 베어링 및/또는 유체 동역학적 베어링을 가지며 또한 반경 방향 힘을 흡수하도록 형성되어 있다.
상기 제 1 및 제 2 베어링 점 각각이 유체 정역학적 베어링을 가지며 또한 장착 부분에 인접하거나 심지어는 그 장착 부분과 겹치는 제 1 베어링 부분에 배치됨으로써, 공작 기계의 작동 중에 발생되는 진동이 공구 또는 작업물 근처에서 감쇠된다.
스핀들 축의 길이 방향 연장에 대해, 2개의 베어링 점이 유리하게는 공구 또는 기계 가공될 작업물에 가능한 한 가깝게 있는데, 즉, 특히 그의 바로 근처에 있으며, 그래서, 가능한 진동은 공구 또는 작업물의 운동에 최소의 영향만 주게 된다. 스핀들 축의 추가적인 레이디얼 베어링이 제 2 베어링 부분에 있기 때문에, 이 부분에서 발생되는 진동은 증폭될 수 없고 그래서 연삭 공구 또는 작업물의 운동을 악화시킬 수 없다. 이와 관련해서는, 아래에서 특히 도 2 와 3 및 이들 두 도와 관련된 실시 형태를 참조하면 된다.
상기 방법에 전형적인 비교적 높은 축방향 힘 및 경사 모멘트으로, 제 1 및 제 2 베어링 점의 베어링의 유체 정역학적 설계 및/또는 제 3 베어링 점의 베어링의 유체 동역학적 설계에 의해, 3000 rpm 이상의 비교적 높은 회전 속도가 가능하게 되고 또한 동시에 최적의 감쇠가 이루어진다. 제 1 및 제 2 베어링 점은 유리하게는 유체 정역학적 베어링만 가지며, 제 3 베어링 점은 유체 정역학적 베어링 및/또는 유체 동역학적 베어링만 갖는다. 그러므로 이러한 스핀들 유닛에 의해, 작업물의 홈형 프로파일이 매우 빠르게 또한 아주 정확하게 정밀 기계 가공될 수 있다. 유체 정역학적 베어링은 통상적인 작업 조건 하에서는 일반적으로 실제로 마모가 없고, 그래서, 예컨대, 마찰 억제 베어링과 비교하면, 규칙적인 베어링 유지 보수가 불필요하다. 유제 정역학적 베어링의 냉각은 또한 마찰 억제 베어링의 경우 보다 보다 실질적으로 더 용이하고 더 효율적이다. 일 특별한 이점은, 유제 정역학적 베어링의 특성은 큰 회전 속도 범위에 걸쳐 실질적으로 변하지 않는다는 것이다. 대체로, 당업자에게 알려져 있는 유제 정역학적 또는 유제 동역학적 윤활의 기술적 효과가 이 스핀들 유닛에서 매우 효과적으로 사용될 수 있다.
정밀 기계 가공용 공작 기계는 예컨대 밀링 기계, 프로파일 연삭 기계, 기어 연삭 기계 또는 기어를 위한 다른 정밀 기계 가공 공작 기계일 수 있다. 스핀들 유닛은 공구 스핀들 또는 작업물 스핀들일 수 있다. 공구 스핀들(작업물, 예컨대 기어를 기계 가공하기 위한 것)의 경우, 이는 형수정(truing) 스핀들(공구를 형수정하기 위한 공구)일 수 있다. 홈형 프로파일(들)을 갖는 기계 가공될 작업물은 예컨대 기어일 수 있다. 공작 기계는 일반적으로 고속으로 회전하는 적어도 2개의 스핀들 축을 가지며, 이들 스핀들 축 각각은 고정 하우징 안에 배치되고 또한 제 1, 제 2 및 제 3 베어링 점에 의해 회전 가능하게 장착된다.
회전 축선은 일반적으로 스핀들 축의 길이방향 중심 축선에 일치하고, 축방향으로 연장되어 있다. 반경 방향 또는 다수의 반경 방향은 축방향에 직각으로 회전 축선으로부터 외측으로 연장되어 있다. 스핀들 축은 일반적으로 실질적으로 회전 대칭적으로 형성되고, 이때 길이 방향 중심 축선이 대칭축이 된다. 스핀들 축을 전체적으로 단일체로 형성하는 것이 유리할 것인데, 하지만 이는 제조 및 조립 관련 이유로 항상 가능한 것은 아니다.
스핀들 축이 그의 회전 축선을 따라 장착 부분, 제 1 베어링 부분, 힘전달 부분 및 제 2 베어링 부분으로 연속적으로 나누어져 있다는 것은, 제 1 베어링 부분은 축방향으로 장착 부분과 힘전달 부분 사이에 배치되고 힘전달 부분은 제 1 및 제 2 베어링 부분 사이에 배치됨을 의미한다. 장착 부분, 제 1 베어링 부분, 힘전달 부분 및 제 2 베어링 부분은 유리하게도 회전 축선을 따라 직접 서로 인접하는데, 즉 추가적인 중간 부분이 없다.
제 1 베어링 부분, 및 공구 또는 기계 가공될 작업물을 부착하기 위한 장착 장치가 일반적으로 부착되는 장착 부분은 축방향으로 서로 겹칠 수 잇다. 그러므로, 축방향으로, 제 1 베어링은 장착 부분에 부착되는 장착 장치의 영역에 배치되고 그래서 회전 축선에 대해 장착 장치와 실질적으로 같은 높이에 위치될 수 있다. 제 1 베어링 부분 및 힘전달 부분 및/또는 힘전달 부분 및 제 2 베어링 부분이 서로 겹치는 것도 본질적으로 가능하다. 그러나, 제 1 베어링 부분, 힘전달 부분 및제 2 베어링 부분은 각 경우 서로 겹침이 없이 서로에 인접할 수 있다.
스핀들 축은 일반적으로, 장착 부분과 제 2 베어링 부분에 의해 형성되는 2개의 단부를 갖는다. 장착 장치는 유리하게는 장착 부분에 의해 형성되는 자유 단부에 배치된다.
스핀들 유닛은 바람직하게는, 스핀들 축이 배치되는 하우징을 갖는다. 이 하우징은, 스핀들 축이 회전 축선 주위로 하우징에 대해 회전할 수 있도록 일반적으로 고정된다.
구동 유닛은 바람직하게는, 하우징에 고정 연결되는 고정자 유닛, 및 비틀림 저항 방식으로 스핀들 축의 힘전달 부분에 부착되는 회전자 유닛을 갖는 전기 모터이다.
제 1 및 제 2 베어링 점은 축방향으로 스핀들 축의 여러 지점에 배치되고, 그래서 일반적으로 그것들의 베어링 및 특히 베어링 포켓이 축방향으로 서로 일정한 간격을 두고 배치된다. 동일한 베어링에 속하는 베어링 포켓은 바람직하게는 축방향에 대해 동일한 지점에 배치되고, 가능하다면, 회전 축선 주위에 규칙적인 간격으로 분산된다. 제 1 및 제 2 베어링 점의 베어링은 동일하거나 다른 직경으로 설계될 수 있다.
장착 장치는 플랜지, 원추 수용 수단 또는 임의의 장착 방안일 수 있다. 장착 장치는 바람직하게는 특히 실질적으로 중공 원통형인 연삭 공구를 부착하는 역할을 한다. 연삭 공구는 예컨대 웜 연삭 휠 또는 프로파일 연삭 휠일 수 있다. 그러나, 장착 장치는 기계 가공될 작업물 또는 형수정 공구를 부착하는 역할도 할 수 있다.
바람직하게는, 제 1 또는 제 2 베어링 점, 및 특히 바람직하게는 제 1 및 제 2 베어링 점 모두는 원추형으로 형성된다. 제 1 및/또는 제 2 베어링의 원추형에 의해, 스핀들 축이 축방향 및 반경 방향으로 지탱될 수 있고, 그래서 동일한 베어링 포켓이 축방향 힘과 반경 방향 힘 모두를 흡수한다. 대안적으로, 제 1 및/또는 제 2 베어링 점 각각은 적어도 하나의 평면형 액시얼 베어링 및/또는 적어도 하나의 원통형 레이디얼 베어링을 가질 수 있고, 이들 베어링은 축방향 힘과 반경 방향 힘을 함께 흡수한다.
제 1 및 제 2 베어링 점이 원추형으로 형성되면, 이들 두 베어링 점에 의해 형성되는 원추는 회전 축선에 대해 서로 반대 방향으로 정렬된다. 따라서, 경사 모멘트 및 축방향 힘이 회전 축선의 방향 및 이의 반대 방향으로 매우 유리하게 흡수될 수 있다. 제 1 및 제 2 베어링의 원추는 유리하게 서로의 쪽으로 테이퍼져 있다. 서로의 쪽으로 테이퍼져 있는 원추를 갖는 이러한 유형의 베어링 배치는 소위 O-형 배치로서 당업자에게 잘 알려져 있다. 제 1 및 제 2 베어링의 X-형 배치도 본질적으로 가능하다. 그러나 O-형 배치가 그의 더 큰 경사 강성 때문에 유리하다.
상기 제 1 베어링 점 및/또는 제 2 베어링 점에 의해 형성되는 원추는 회전 축선에 대해 10°내지 60°의 개구각을 갖는다. 이러한 개구각으로, 반경 방향 힘 및 축방향 힘이 최적으로 흡수되어 연삭 공구 또는 작업물의 바람직하지 않은 진동이 최소화될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
제 3 베어링 점의 유체 정역학적 베어링 및/또는 유체 동역학적 베어링은 특히 레이디얼 베어링일 수 있다. 그러나, 제 3 베어링 점의 베어링은 축방향 및 반경 방향으로 작용하는 힘 성분을 흡수할 수 있다. 이 경우, 제 3 베어링 점은 특히 원추형으로 형성된 베어링을 가질 수 있는데, 이 베어링은 축방향으로 스핀들 축에 작용하는 인장력을 흡수할 수 있다. 레이디얼 베어링에 대해 대안적으로 또는 추가적으로, 제 3 베어링 점은 특히 유체 정역학적 베어링일 수 있는 액시얼 베어링을 가질 수 있다. 그러므로 제 3 베어링 점은 액시얼 베어링 또는 액시얼 레이디얼 베어링일 수 있다. 축방향으로 작용하는 힘 성분이 또한 제 2 베어링 부분에 있는 제 3 베어링 점에 의해 흡수될 수 있음에 따라, 시스템은 추가적으로 감쇠되고/감쇠되거나 보강될 수 있다.
일반적으로, 상기 제 1 베어링 점은 하나 이상의 제 1 베어링 포켓을 가지며, 상기 제 2 베어링 점은 하나 이상의 제 2 베어링 포켓을 갖는다. 바람직하게는, 제 1 베어링 포켓에서의 압력 조건을 제어하기 위한 적어도 하나의 제 1 압력 제어기가 제공되고, 또한 상기 제 2 베어링 포켓에서의 압력 조건을 제어하기 위한 적어도 하나의 제 2 압력 제어기가 더 제공된다. 제 2 압력 제어기는 유리하게는 제 1 압력 제어기에 대해 별개로 형성되는데, 이는 대응하는 베어링 포켓에서의 압력 조건들이 서로 독립적으로 제어될 수 있음을 의미한다. 서로 별개로 형성되어 있는 압력 제어기가 각 경우 2개의 베어링을 위해 제공됨에 따라, 이것들은 전체적으로 더 간단하고 더 공간 절약적인 방식으로 수용될 수 있다. 베어링 압력은 또한 서로 독립적으로 설정될 수 있고, 작동 부하 없이 베어링 시스템에서 힘의 평형을 유지하는 것이 필요하다
제 1 및 제 2 압력 제어기는 유리하게는 각각 제 1 베어링 부분의 영역에 배치되고, 제 3 압력 제어기가 존재하는 경우 이 제 3 압력 제어기는 제 2 베어링 부분의 영역에 배치된다. 제 1 압력 제어기, 제 2 압력 제어기 및 제 3 압력 제어기는 각각 특히 유리하게는 축방향에 대해 제 1, 제 2 및 제 3 베어링 점과 같은 높이에 배치된다. 제 1 압력 제어기, 제 2 압력 제어기 및 제 3 압력 제어기는 각각 하나 이상의 고정 슬리브에 수용되고, 이 고정 슬리브는 특히 스핀들 축을 지지하는 역할을 하고 비틀림 저항 방식으로 하우징에 부착된다.
복수의 제 1 베어링 포켓과 복수의 제 2 베어링 포켓 및 복수의 제 1 압력 제어기와 복수의 제 2 압력 제어기가 존재하는 경우, 제 1 압력 제어기 중의 하나는 바람직하게 제 1 베어링 포켓 각각과 관련되어 있고, 제 2 압력 제어기 중의 하나는 제 2 베어링 포켓 각각과 관련되어 있다. 그러므로, 제 1 압력 제어기의 수는 제 1 베어링 포켓의 수와 같고 또한 제 2 압력 제어기의 수는 제 2 베어링 포켓의 수와 같다. 그래서 개별 베어링 포켓에서의 압력 조건은 개별적으로 제어될 수 있다.
제 3 베어링 점은 유리하게 하나 이상의 제 3 베어링 포켓을 갖는 유체 정역학적 베어링을 가지며, 상기 제 3 베어링 포켓 각각은 축방향에 대해 같은 높이에 배치되고, 또한 가능하다면, 회전 축선 주위에 일정한 간격으로 분산된다. 그리고, 제 3 베어링 포켓에서의 압력 조건을 제어하기 위한 적어도 하나의 제 3 압력 제어기가 제공되어 있고, 이 제 3 압력 제어기는 상기 제 1 압력 제어기 및 제 2 압력 제어기에 대해 별개로 형성된다. 복수의 제 3 베어링 포켓과 복수의 제 3 압력 제어기가 존재하는 경우, 제 3 압력 제어기 중의 하나는 유리하게 제 3 베어링 포켓 각각과 관련되어 있다. 따라서, 제 3 베어링 점은 제 1 및 제 2 베어링 점에 관한 앞의 두 단락에서 언급된 이점을 갖게 된다.
제 1, 제 2 및 제 3 베어링 점으로부터의 열 소산은 유리히게는, 유체 정역학적 베어링의 베어링 포켓에 제공되어 있는 유체에 의해 이루어지며, 이를 위해 그 유체는 유리하게는 공통적인 유체 회로에서 제 1, 제 2 및 제 3 베어링 점의 베어링 포켓 및 냉각 장치를 통해 순환한다. 이러한 극히 효과적인 냉각에 의해 또한, 사실상 회전 속도에 독립적인 베어링 특성이 보장된다. 유체 회로는 동시에 각각의 베어링 점을 윤활하는 역할도 한다.
유체 회로는 바람직하게는 구동 유닛을 또한 냉각한다. 따라서, 유체 회로에서 순환하는 동일한 유체로 서로 다른 베어링 점 및 구동 유닛을 아주 간단하게 또한 효율적으로 윤할하고 냉각할 수 있다 이 유체의 냉각은 회로에 배치되어 있는 단일의 냉각 장치에 의해 이루어질 수 있다. 공통의 유체 저장부가 바람직하게 존재하는데, 이는 베어링 점을 윤활 및/또는 냉각하고 또한 구동 유닛을 냉각하기 위해 사용되는 유체를 수용하도록 형성된다. 서로 다른 베어링 점들은 유체 회로에서 바람직하게는 서로 병렬로 배치된다. 그러나, 유체 회로에서 베어링 점들을 직렬로 연결하는 것도 가능하다. 마찬가지로 구동 유닛은 바람직하게 유체 회로에서 베어링 점에 대해 병렬로 배치되고, 직렬 연결 또한 본질적으로 가능하다.
제 1 압력 제어기, 제 2 압력 제어기 및 제 3 압력 제어기 각각은 바람직하게 컴팩트한 구성을 갖는다. 압력 제어기 각각은 특히 공통의 하우징 안에 수용될 수 있고, 이 공통의 하우징은 외부에 대해 실질적으로 폐쇄되어 있고 또한 압력 라인을 통해 각각의 베어링 점의 베어링 포켓에 연결된다.
본 발명의 추가 개량예에 따르면, 상기 제 1 압력 제어기, 제 2 압력 제어기 및 바람직하게는 또한 제 3 압력 제어기 각각은 전적으로 기계적인 그리고/또는 유압적인 요소에만 기반한다. 이리 하여, 대응하는 배선을 갖는 복잡한 전자 압력 제어 시스템이 필요 없게 된다. 제 1 압력 제어기, 제 2 압력 제어기 및 바람직하게는 또한 제 3 압력 제어기(존재하는 경우)는 EP 0 840 190 B1(이의 내용 전체는 본 설명에서 참조로 관련되어 있음)에 나타나 있는 바와 같은 소위 PM 유동 제어기(점진적 유동 제어기)로서 형성된다. PM 유동 제어기는 EP 0 840 190 B1의 청구항 1, 4, 10, 11 및 14 중의 하나에 따라 형성되는 제어기를 말한다. EP 0 840 190 B1에 나타나 있는 이 컴팩트한 PM 유동 제어기가 유체 정역학적 스핀들 베어링을 갖는 스핀들 유닛에 사용되는 경우, 교란적인 진동이 사실상 방지될 수 있고 또한 비교적 간단하고 소형화 가능한 구성으로 인해, 각각의 스핀들 상에의 직접 배치가 가능하다. 저점성 오일 또는 물 또는 에멀젼을 사용할 수 있기 때문에 이 PM 유동 제어기는 또한 비교적 낮은 동력 손실로 작동되며, 동시에, 다른 제어기 시스템에 비해 더 높은 베어링 강성이 보장된다.
그러나, 상기 제 1 압력 제어기, 제 2 압력 제어기 및/또는 제 3 압력 제어기에서의 압력 제어는 모세관 및/또는 스로틀(throttle) 및/또는 수축기(restrictor) 및/또는 전자 제어기 또는 종래 기술에 대응하는 유체 정역학적 베어링의 다른 제어 시스템에 의해 일어난다. 종래 기술의 유체 동역학적 베어링의 원리가 또한 사용될 수 있다.
공구 또는 기계 가공될 작업물을 부착하기 위한 장착 장치가 일반적으로 스핀들 축의 장착 부분에 부착된다. 제 1 및 제 2 베어링 점이 각각 축방향으로 장착 장치와 힘전달 부분 사이에 배치된다. 제 1 및 제 2 베어링 점은 축방향으로 장착 장치로부터 떨어져, 특히 연삭 공구 또는 작업물이 회전 축선을 따라 있는 영역의 외부에 배치됨에 따라, 반경 방향으로 측정되는 스핀들 직경은 장착 장치의 영역에서 최소일 수 있다. 이리하여, 매우 작은 보어 또는 내경을 갖는 연삭 공구 또는 작업물이 부착될 수 있다. 그래서, 작은 보어 직경을 갖는 연삭 공구 또는 작업물은, 반경 방향의 높은 회전 속도를 고려하여, 어떤 벽 두께가 필요하고 동시에 외경이 제한되는 경우에 사용된다.
제 1 베어링 점은 축방향으로 장착 장치와 실질적으로 동일한 또는 적어도 부분적으로 동일한 높이에서, 하지만 또한 장착 장치의 영역에, 즉 회전 축선을 따라 배치될 수 있다. 그리고 제 1 베어링 점 및 장착 부분은 축방향으로 서로 겹친다. 따라서, 스핀들 축의 굽힘 강성이 긍정적으로 영향을 받을 수 있는데, 연삭 공구 또는 작업물에서 가능한 바람직하지 않은 진동이 직접 감쇠되고, 스핀들 축의 전체 길이가 최소화될 수 있다.
특히, 제 1 베어링 부분 및 장착 부분이 축방향으로 서로 겹치면, 제 1 압력 제어기는 바람직하게는 축방향을 따라 장착 장치의 영역에서 그리고 특히 바람직하게는 반경 방향으로 장착 장치 내부에 배치된다.
스핀들 유닛은 유리하게 스핀들 축에 배치되는 각도 측정 장치를 추가로 갖는다. 이 각도 측정 장치는 바람직하게는 다음과 같은 기능들 중의 하나 이상을 갖는다:
- 회전 속도 제어를 위한 실제 회전 속도 값 전달기;
- 위치 제어를 위한 위치 전달기;
- 예컨대 동기 모터의 전기적 전류(commutation).
따라서, 스핀들 축에 부착되어 있는 연삭 공구 또는 작업물의 회전 운동이 작업물 또는 연삭 공구의 회전 운동에 최적으로 동기화될 수 있다. 높은 연삭 질을 얻기 위해서는, 연삭 공구 및 작업물의 두 회전 운동의 정확한 동기화가 필요하다. 하나 이상의 각도 측정 장치가 제공될 수 있다. 가능한 한 정확한 측정을 보장하기 위해, 각도 측정 장치는 유리하게는 장착 부분에 배치되거나 또는 장착 부분에 바로 인접하여 배치된다. 그러나, 각도 측정 장치는 대안적으로 또는 추가적으로 제 2 베어링 부분에도 배치될 수 있다. 그러므로, 각도 측정 장치를 제 2 베어링 부분에 배치하는 것이 일 선택 방안이 되는데, 왜냐하면, 각도 측정 장치를 위한 공간 조건이 종종 거기서 더 유리하고 또한 제 2 베어링 부분이 일반적으로 더 쉽게 접근 가능하고 그래서 각도 측정 장치가 조립 중에 그리고/또는 유지 보수를 위해 공작 기계에 더 용이하게 조립될 수 있고 또는 공작 기계로부터 더 용이하게 제거될 수 있기 때문이다. 제 3 베어링 점에서 스핀들 축이 반경 방향으로 안정화됨으로써, 스핀들 축의 휨으로 인해 각도 측정 장치에 의해 등록되는 측정 에러가 상당히 감소된다. 이는 이 베어링 장치의 추가의 중요한 이점인 것이다. 반경 방향 힘 외에도, 스핀들 축에 인장력으로서 작용하는 축방향 힘이 또한 흡수되도록 제 3 베어링 점이 형성되면, 스핀들 축의 더욱더 효과적인 안정화룰 달성할 수 있다.
최적의 시일링을 위해 공기 시일링 장치가 제공되면, 제 1, 제 2 및 제 3 베어링 점의 베어링 포켓의 최적의 시일링이 달성될 수 있는 것으로 나타났다. 공기 시일링 장치는 제 1, 제 2 및 제 3 베어링 점의 베어링 포켓을 각 경우 축방향으로 양측에서 외부에 대해 시일링한다
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명할 것이며, 도면은 단지 설명을 위한 것이고 한정적인 것으로 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 공작 기계의 본 발명의 스핀들 유닛의 사시도이다.
도 2는 스핀들 축의 일 가능한 굽힘 거동을 도시하기 위한, 스핀들 축을 갖는 공작 기계의 본 발명의 것이 아닌 스핀들 유닛의 중심 단면도로, 스핀들 축은 제 1 베어링 부분(B)에서만 반경 방향으로 장착되어 있고 제 2 베어링 부분(D)에서는 장착되어 있지 않다
도 3은 스핀들 축의 일 가능한 굽힘 거동을 도시하기 위한, 스핀들 축을 갖는 도 1의 스핀들 유닛의 중심 단면도로, 스핀들 축은 제 1 베어링 부분(B) 및 제 2 베어링 부분(D) 모두에서 반경 방향으로 장착되어 있다.
도 4a는 도 1의 스핀들 유닛을 통한 중심 단면도이다.
도 4b는 회전 축선을 따라 중심에서 절취한 도 1의 스핀들 유닛의 사시도로, 스핀들 축은 없다.
도 4c는 도 4a에 나타나 있는 Ⅰ- Ⅰ면을 통한 단면도이다.
도 4d는 도 4a에 나타나 있는 Ⅱ- Ⅱ 면을 통한 단면도이다.
도 4e는 도 4a에 나타나 있는 Ⅲ- Ⅲ 면을 통한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 공작 기계의 본 발명의 스핀들 유닛의 중심 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 공작 기계의 본 발명의 스핀들 유닛의 중심 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 공작 기계의 본 발명의 스핀들 유닛의 중심 단면도이다.
도 8은 공작 기계의 본 발명의 스핀들 유닛의 베어링 점을 윤활하기 위한 예시적인 유체 회로도이다.
도 9는 도 8의 유체 회로도를 스핀들 축의 영역에서 상세히 나타낸 것이다.
도 1 내지 7은 홈형 프로파일을 갖는 작업물을 정밀 기계 가공하기 위한 공작 기계의 스핀들 유닛의 다른 실시 형태들을 나타낸다. 상이한 실시 형태들에서 유사한 작용 요소들은 각각 동일한 참조 번호로 나타나 있다.
도 1 내지 7에 나타나 있는 스핀들 유닛 각각은 연삭 공구(4)가 부착되어 있는 스핀들 축(2)을 갖는다. 도 1 내지 7에 나타나 있는 스핀들 축은 특히 기어 연삭 기계와 같은 공작 기계에서 사용되는 공구 스핀들이다.
도 1은 공작 기계의 독창적인 스핀들 유닛의 사시도로, 이 스핀들 유닛은 하우징(1) 및 하우징 안에 회전 가능하게 지지되는 스핀들 축(2)을 가지고 있다. 스핀들 축(2)의 제 1 단부의 영역에서 연삭 공구(4)가 그 스핀들 축에 부착되어 있다. 연삭 공구(4)는 특히 기어 연삭에 사용되는 것과 같은 웜 연삭 휠일 수 있다.
도 2 및 3은 스핀들 축(2)의 여러 가능한 특징적인 굽힘 거동 중의 하나를 개략적인 단면 중심도로 각각 도시하는데, 도 2에 예시적으로 나타나 있는 기어 연삭 기계에서 스핀들 축은 2개의 베어링 점(13, 14)에서 제 1 베어링 부분(B)에만 장착되고, 도 3에 예시적으로 나타나 있는 기어 연삭 기계에서는 제 3 베어링 점(15)에서 추가적인 베어링을 가지고 있다. 실례를 들기 위한 복적으로, 도 2 및 3에서 스핀들 유닛의 일부 요소, 예컨대 하우징과 구동 유닛은 각 경우 생략되어 있다. 마찬가지로, 실례를 들기 위한 복적으로, 도 1 및 2에 잇는 스핀들 축(2)의 굽힘 거동은 각 경우 크게 과장되어 있다. 이 굽힘 거동 또한 개략적으로 도시되어 있다. 굽힘 거동은 회전 속도 또는 회전 진동수에 따라 크게 변할 수 있다는 것은 당업자에게 알려져 있다.
도 2 및 3에 각각 나타나 있는 스핀들 축(2)은 장착 부분(A)을 가지고 있는데, 이 장착 부분에는 연삭 공구(4)가 부착되어 있는 연삭 공구 플랜지(3) 형태의 장착 장치가 배치된다. 도 2 내지 7에서, 연삭 공구(4)는 각 경우 예컨대 연삭 공구 플랜지(3)에 의해 스핀들 축(2)에 장착된다. 또한, 연삭 공구(4)는 스핀들 축(2)에 직접 장착할 수 있다(연삭 공구 플랜지(3) 없이). 원통형으로 나타나 있는 연삭 공구(4)(또는 형수정 공구 및/또는 작업물)는 또한 디스크형 일 수 있다. 힘전달 부분(C)에서, 스핀들 축(2)은 구동 유닛(여기서는 나타나 있지 않음)에 의해 회전 축선(RA) 주위로 회전할 수 있다. 장착 부분(A)과 힘전달 부분(C) 사이에서, 도 2 및 3에 나타나 있는 스핀들 축(2) 각각은 2개의 베어링 점(13, 14)을 갖는 제 1 베어링 부분(B)을 가지고 있다. 제 3 베어링 점(15)(도 3에 나타나 있는 스핀들 축(2)에 추가적으로 제공되어 있음)은, 힘전달 부분(C)의 양측 중 제 1 베어링 부분(B)의 반대편에 잇는 측에 있는 제 2 베어링 부분(D)에 배치된다. 제 1 베어링 점(13) 및 제 2 베어링 점(14) 각각은 원추형으로 형성된 액시얼 레이디얼 베어링으로 형성되어 있고, 제 3 베어링 점(15)은 원통형 레이디얼 베어링으로 형성되어 있다.
스핀들 축(2)이 회전 축선(RA) 주위로 높은 속도로 회전할 때, 스핀들 축(2)은 다양한 이유로 진동하고 그래서 휘어지는 경향이 있다. 휴지(idle) 상태에서 일반적으로 회전 축선(RA)과 일치하는 스핀들 축(2)의 길이방향 중심 축선은, 도 2 및 3에서 휨선(BL)으로 나타나 있는 바와 같이, 어떤 영역에서 회전 축선(RA)으로부터 반경 방향으로 휘어지게 된다.
공작 기계의 비독창적인 스핀들 유닛(도 2에 나타나 있음)에서, 스핀들 축(2)은 2개의 베어링 점(13, 14)에서 제 1 베어링 부분(B)에서만 지지된다. 이 경우, 스핀들 축(2)은 그의 단부 영역, 즉 제 1 스핀들 단부(20)의 영역 및 제 2 스핀들 단부(21)의 영역에서 그의 길이방향 중심선과 함께 회전 축선(RA)으로부터 크게 휘어지게 된다. 스핀들 축(2)의 일 영역은 옆의 베어링 점(13 또는 14)으로부부 멀리 있을 수 록 회전 축선(RA)으로 부터 더 크게 휘어지게 된다. 그러므로, 스핀들 축(2)의 진동 거동은 제 1 스핀들 단부(20) 및 제 2 스핀들 단부(21)의 영역에서 가장 현저하게 된다. 이는 바람직하지 않은데, 왜냐하면, 제 1 스핀들 단부(20)는 연삭 공구(4)가 부착되는 장착 부분(A)으로 형성되기 때문이다. 따라서, 제 1 스핀들 단부(20)의 비교적 강한 진동이 연삭 공구(4)에 직접 전달되고 그래서 작업물의 표면 질을 악화시키게 된다. 대부분의 실시 형태에서 각도 측정 장치(19a)(도 4a 참조)가 배치되는 스핀들 단부(21)는 동일한 방식으로 거동하며 또는 어떤 진동수/속도에서는 심지어 더 현저하게 거동하게 된다. 비교적 강한 진동은 또한 연삭 결과에도 영향을 주는데, 측정 에러가 여기서 발생할 수 있기 때문이다.
도 3에 나타나 있는 바와 같이, 스핀들 축(2)의 추가적인 레이디얼 베어링이 제 2 베어링 부분(D)에 배치됨으로써, 이 제 2 베어링 부분(D)(각도 측정 장치(19a)에 더 중요함) 뿐만 아니라 장착 부분(A)에 대해서도 진동이 방지된다. 그러므로, 높은 회전 속도에서, 스핀들(2)은 특히 장착 부분(A) 및 제 2 베어링 부분(D)에서 전체적으로 덜 휘어지게 된다. 장착 부분(A) 및 베어링 부분(D)에서의 진동이 실질적으로 감소됨에 따라 연삭 질이 개선된다.
도 4a 내지 4d는 스핀들 축(2)을 갖는 기어 연삭 기계의 스핀들 유닛의 독창적인 예시적 실시 형태를 나타내는데, 스핀들 축은 회전 축선(RA)을 따라 연속적으로 장착 부분(A), 제 1 베어링 부분(B), 힘전달 부분(C) 및 제 2 베어링 부분(D)으로 나누어져 있다. 여기서 이들 개별적인 부분(A, B, C, D)은 서로 겹침이 없이 서로에 직접 인접한다.
회전 축선(RA)은 스핀들 축(2)의 길이방향 중심 축선에 대응한다. 스핀들 축(2)은 그의 회전 축선(RA)으로, 회전 축선(RA)에 대응하는 축방향(AR) 및 이에 직각인 다수의 반경 방향(RR)을 규정한다.
고정자(stator) 유닛(6)이 비틀림 저항 방식으로 하우징(1)에 연결되어 있다. 고정자 유닛(6)은 전기 모터의 형태로 되어 있는 구동 유닛(5)의 일부분을 형성하고, 구동 유닛은 스핀들 축(2)을 그의 회전 축선(RA) 주위로 구동시키는 역할을 한다. 마찬가지로 구동 융닛(5)의 일부분을 형성하는 회전자(rotor) 유닛(7)이 고정자 유닛(6)에 직접 인접하여 스핀들 축(2)에 비틀림 저항 방식으로 부착되어 있다. 여기서 회전자 유닛(7)은, 원주 방향으로 스핀들 축(2)의 외측면에 부착되어 있는 복수의 영구 자석으로 형성된다. 스핀들 축(2)이 회전자 유닛(7)에 의해 반경방향으로 둘러싸여 있고, 고정자 유닛(6)은 회전자 유닛(7)을 둘러싼다. 스핀들 축(2), 회전자 유닛(7) 및 고정자 유닛(6)은 서로 동심으로 배치된다. 구동 유닛(5)의 작동 중에 발생된 열 에너지를 소산시키기 위해 냉각제를 전달하기 위한 냉각 채널(25) 또는 복수의 냉각 채널이 고정자 유닛(6)과 하우징(1) 사이에 반경 방향으로 제공되어 있다.
스핀들 축(2)의 힘전달 부분(C)은, 구동 유닛(5) 및 특히 회전자 유닛(7)이 회전 축선(RA)을 따라 배치됨으로써 규정되며, 축방향(AR)으로 적어도 회전자 유닛(7)의 제 1 단부(8)에서부터 회전자 유닛(7)의 제 2 단부(9)까지 연장되어 있다. 스핀들 유닛의 작동 중에, 구동력이 힘전달 부분(C)을 따라 구동 유닛(5)으로부터 스핀들 축(2)에 전달되고, 이리하여, 스핀들 축(2)이 그의 회전 축선(RA) 주위로 회전된다.
제 1 스핀들 단부(20)의 영역에는, 연삭 공구 플랜지(3)(연삭 공구(4)를 비틀림 저항 방식으로 부착하기 위한 장착 장치로서 역할함)가 스핀들 축(2)의 장착 부분(A)에 부착된다. 연삭 공구(4)가 연삭 공구 플랜지(3)에 장착되면, 스핀들 축(2)은 축방향(AR)으로 연삭 공구(4)의 보어 안으로 또는 이 보어를 통해 돌출하게 된다. 스핀들 단부가 연삭 공구를 통해 돌출하지 않도록 또는 부분적으로만 돌출하도록 연삭 공구를 장착하는 것도 마찬가지로 가능하다.
회전 축선(RA)에 대한 스핀들 축(2)의 각위치를 검출하기 위한 제 1 각도 측정 장치(19a)가 제 2 스핀들 단부(21)에 예시적으로 제공되어 있다. 마찬가지로 제 2 각도 측정 장치(19b)가 스핀들 축에서 장착 부분(A)에 바로 인접하여 제 1 베어링 부분(B)에 예시적으로 배치되어 있다. 각도 측정 장치(19a 및/또는 19b)의 도움으로, 스핀들 축(2) 및 연삭 공구(4)의 회전 속도가 연삭 과정 중에 기계의 제어부에 의해 특정되는 값에 가능한 한 정확하게 대응하는 것을 보장할 수 있다. 각도 측정 장치는 또한 스핀들 축선을 따른 다른 지점에도 배치될 수 있는데, 예컨대, 제 1 베어링 부분(B)과 힘전달 부분(C) 사이의 천이 영역에 배치될 수 있고, 그리고/또는 단지 하나의 각도 측정 장치를 배치하는 것도 가능하다.
스핀들 축(2)은 축방향(AR)을 따라 제 1, 제 2 및 제 3 베어링 점(13, 14, 15)을 갖는다. 제 1 베어링 점(13) 및 제 2 베어링 점(14) 각각은 제 1 고정 슬리브(26)에 제공되고, 이 고정 슬리브는 비틀림 저항 방식으로 하우징(1)에 부착된다. 제 3 베어링 점(15)은 제 2 고정 슬리브(27)에 배치되고, 이 고정 슬리브도 마찬가지로 비틀림 저항 방식으로 하우징(1)에 부착된다.
제 1 베어링 부분(B)(연삭 공구 플랜지(3)와 회전자 유닛(7) 사이에 연장되어 있음)에서 제 1 베어링 점(13) 및 제 2 베어링 점(14)은 축방향(AR)으로 서로 떨어져 있다. 높은 회전 속도를 가능하게 하고 또한 일어날 수 있는 진동을 최적으로 감쇠시키기 위해, 제 1 베어링 점(13) 및 제 2 베어링 점(14) 모두는 각각 유체 정역학적 베어링으로 형성된다. 베어링 점(13, 14)의 베어링은 각각 원추형으로 형성되고, 스핀들 축선(2) 주위로 규칙적인 간격으로 배치되는 복수의(예컨대, 각 경우에 4개의 베어링 포켓이 도시되어 있음) 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d, 14a, 14b, 14c, 14d)(도 4c 및 4d 참조)을 가지고 있다. 축방향(AR)으로, 베어링 점(13, 14)의 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d, 14a, 14b, 14c, 14d) 각각은 공기 시일링 장치에 의해 양측에서 외부에 대해 시일링된다. 유체를 위한 복귀 채널이 일반적으로 예시적으로 축방향(AR)으로 양측에서 베어링 점과 공기 시일링 장치 사이에 위치되어 있다.
제 1 베어링 점(13) 및 제 2 베어링 점(14)이 원추형으로 되어 있음으로 해서, 이들 베어링 점 각각은, 스핀들 축(2)에서 축방향(AR)을 따라 원추형으로 테이퍼져 있거나 원추형으로 확장되어 있는 영역에 배치된다. 본 실시 형태에서, 제 1 베어링 점(13)의 베어링은 제 1 스핀들 단부(20)에서부터 제 2 스핀들 단부(21)까지 연장되어 축방향(AR)으로 테이퍼져 있다. 한편, 제 2 베어링 점(14)의 베어링은 제 1 스핀들 단부(20)로부터 제 2 스핀들 단부(21)로 가는 방향으로 원추형으로 확장되어 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 베어링 점(13, 14)의 베어링에 의해 형성되는 원추는 축방향(AR)을 따르는 그의 개구각(α)이 서로 반대 방향으로 있도록 정렬된다. 제 1 및 제 2 베어링 점(13, 14)의 베어링의 개구각(α)(회전 축선(RA)에 대해 측정됨)(도 4 참조)은 바람직하게는 각각 10°내지 60°이다. 제 1 및 제 2 베어링 점(13, 14)의 베어링은, 그의 원추형 설계 때문에, 반경 방향(RR) 및 축방향(AR) 모두로 작용하는 힘을 흡수하도록 형성되어 있다.
제 3 베어링 점(15)은 원통형 레이디얼 베어링으로 형성되며, 이 베어링은 스핀들 축(2)의 제 2 베어링 부분(D)에 배치된다. 제 2 베어링 부분(D)은 축방향(AR)으으로 힘전달 부분(C)에서부터 제 2 스핀들 단부(21)까지 연장되어 있다. 제 3 베어링 점(15)의 베어링은 스핀들 축(2)의 제 2 스핀들 단부(21)를 반경 방향(RR)으로 안정화시키는 역할을 한다. 한편으로, 그래서, 장착 장치의 영역에서 반경 방향 진동이 증폭되어 연삭 공구(4)의 회전 및 연삭 질을 악화시키는 것이 방지된다. 다른 한편으로, 제 3 베어링 점(15)의 베어링은, 제 2 스핀들 단부(21)에서의 스핀들 베어링의 휘어짐으로 인해 각도 측정 장치(19a) 근처에서 발생하는 측정 에러를 줄여준다. 기어 연삭 기계의 작동 중에, 그러한 측정 에러는 연삭 공구(4) 및 연삭 대상 작업물의 비동기적인 회전 운동을 일으켜 연삭 질을 악화시킬 수 있다.
3000 rpm 이상의 비교적 높은 회전 속도를 가능하게 하기 위해, 제 3 베어링 점(15) 또한 유체 정역학적 베어링으로 형성된다. 이 베어링은, 스핀들 축선(2) 주위로 규칙적인 간격으로 배치되는 복수의(예컨대, 여기서도 4개의 베어링 포켓이 도시되어 있음) 베어링 포켓(15a, 15b, 15c, 15d)(도 4e 참조)을 가지고 있고, 스핀들 축은 제 3 베어링(15)의 영역에서 대응적으로 원통형으로 형성된다. 제 3 베어링 점(15)의 베어링 포켓(15a, 15b, 15c, 15d) 각각은 또한 공기 시일링 장치에 의해 축방향(AR)으로 양측에서 외부에 대해 시일링된다. 유체를 위한 복귀 채널이 일반적으로 예시적으로 축방향(AR)으로 양측에서 베어링 점과 공기 시일링 장치 사이에 위치되어 있다. 제 3 베어링 점(15)은 유체 정역학적 베어링으로 형성되는 대신에, 유체 동역학적 베어링으로도 형성될 수 있다.
여기서 제 3 베어링 점(15)은 특히 스핀들 축(2)이 제 3 베어링 점(15)의 베어링을 통해 축방향(AR)을 따라 어느 정도 움직일 수 있도록 스핀들 축(2) 상에 형성되고 배치된다. 따라서, 스핀들 축(2)의 선형적인 팽창(기어 연삭 기계의 작동 중에 스핀들 축(2)의 가열에 의해 일어남)은 제 3 베어링 점(15)에 있는 스핀들 베어링에 영향을 주지 않는다. 스핀들 축(2)에서의 온도 관련 선형 변화로 인해 스핀들 축(2)이 제 2 베어링 부분(D)의 영역에서 축방향(AR)을 따라 어느 정도 변위하더라도, 제 1 베어링(13)과 제 2 베어링(14)이 연삭 공구(4) 근처에서 서로에 매우 가깝게 배치되기 때문에, 장착 부분(A)과 연삭 공구(4)는 최소한으로만 변위된다.
제 1 베어링 점(13)의 베어링에서 유체 정역학적 압력을 제어하기 위한 복수의 제 1 압력 제어기(16)가 제공되어 있다. 각 경우, 이들 제 1 압력 제어기(16) 중의 하나는 제 1 베어링 점(13)의 베어링에 속하는 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d) 각각에 관련 및 연결되어 있기 때문에, 제 1 압력 제어기(16)의 수는 베어링 점(13)의 베어링에 속하는 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d)의 수와 일치한다. 이는 복수의 제 2 압력 제어기(17) 및 복수의 제 3 압력 제어기(18)에도 해당되고, 제 3 압력 제어기는 제 2 베어링 점(14) 또는 제 3 베어링 점(15)에 속하는 베어링의 베어링 포켓(14a, 14b, 14c, 14d 또는 15a, 15b, 15c, 15d)에서의 압력 조건을 제어하는 역할을 한다. 각 경우, 제 2 압력 제어기(17) 중의 하나는 제 2 베어링 점(14)의 베어링 포켓(14a, 14b, 14c, 14d) 각각과 관련되어 있고, 또한 각 경우 제 3 압력 제어기(18) 중의 하나는 제 3 베어링 점(15)의 베어링 포켓(15a, 15b, 15c, 15d) 각각과 관련된다.
제 1 압력 제어기(16), 제 2 압력 제어기(17) 및 제 3 압력 제어기(18) 각각은 컴팩트한 구성을 가지고 있어, 외부에 대해 폐쇄되어 있는 하우징에 수용될 수 있다. 제 1 압력 제어기(16), 제 2 압력 제어기(17) 및 제 3 압력 제어기(18) 각각은 각 경우 하나의 압력 라인을 통해 제 1, 제 2 또는 제 3 베어링 점(13, 14, 15)의 대응적으로 관련된 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d 또는 14a, 14b, 14c, 14d 또는 15a, 15b, 15c, 15d)에 연결된다.
제 1, 제 2 및 제 3 압력 제어기(16, 17, 18)는 바람직하게 기계적 부품, 예컨대 스프링 요소, 및 유압 부품, 예컨대 스로틀(throttle)에만 기반한다. 따라서, 압력 포켓 또는 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d 또는 14a, 14b, 14c, 14d 또는 15a, 15b, 15c, 15d)에서의 압력은 전기적 에너지 없이 제어될 수 있고, 그래서, 대응하는 배선이 필요 없게 된다. 압력 제어기(16, 17, 18)는 유리하게는 EP 0 840 190 B1에 개시되어 있는 에시적인 실시 형태 중의 하나에 따라 형성된다.
복수의 제 1, 제 2 및 제 3 압력 제어기(16, 17, 18) 각각은 스핀들 유닛의 일 부품에 직접 부착되는데, 이는 반경 방향(RR)으로 이 압력 제어기에 각각 연결되어 있는 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d 또는 14a, 14b, 14c, 14d 또는 15a, 15b, 15c, 15d)이 위치되는 스핀들 축 부분에 직접 인접하여 배치된다. 압력 제어기(16, 17, 18) 각각은 축방향(AR)을 따라 대응하는 베어링 점(13, 14, 15)의 높이에 대략 배치된다. 도 4a - 4e에 나타나 있는 실시 형태에서, 제 1 압력 제어기(16) 및 제 2 압력 제어기(17) 각각은 제 1 베어링 부분(B)에서 축방향(AR)으로 특히 제 1 베어링 점(13)과 제 2 베어링 점(14) 사이에 배치된다. 제 3 압력 제어기(18)(이중의 2개를 도 1에서 볼 수 있음)는 제 2 베어링 부분(D)에 배치된다.
복수의 압력 제어기(16, 17, 18) 및 제 1, 제 2 및 제 3 베어링 점(13, 14, 15)의 개별적인 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d 또는 14a, 14b, 14c, 14d 또는 15a, 15b, 15c, 15d)은 공통의 유체 회로에 의해 서로에 연결되고, 그 유체 회로는 도 4a에서는 보이지 않고 도 8 및 9에 나타나 있고 아래에서 설명될 것이다. 유체 회로에는 유체가 순환하고, 이 유체 회로는 개별 베어링 포켓에서의 압력비를 제어하고 또한 제 1, 제 2 및 제 3 베어링 점(13, 14, 15)을 냉각하고 윤활하는 역할을 한다. 동일한 유체가 또한 구동 유닛(5)을 냉각하는데에 사용될 수 있다.
기어 연삭 기계에 예시적으로 도시되어 있는 독창적인 스핀들 유닛의 다른 실시 형태가 도 5에 나타나 있다. 도 5의 이 실시 형태는 실질적으로 도 4의 실시 형태에 대응하고, 차이점으로서, 여기서 제 1 베어링 점(13)은 축방향(AR)을 따라 연삭 공구 플랜지(3)와 동일한 높이에 배치되고, 또한 연삭 공구(4)가 그 연삭 공구 플랜지에 부착되는 경우, 이 연삭 공구(4)와도 동일한 높이에 배치된다. 그러므로, 장착 부분(A) 및 제 1 베어링 부분(B)은 축방향(AR)으로 부분적으로 겹치게 된다. 반경 방향(RR)을 따라, 제 2 실시 형태의 제 1 베어링 점(13)은 연삭 공구 플랜지(3) 내부에 배치되고, 그래서, 연삭 공구(4)가 연삭 공구 플랜지(3)에 부착되면, 반경 방향으로 이 플랜지에 의해 둘러싸이게 된다. 여기서 제 1 압력 제어기(16)는 축방향(AR)으로 장착 부분(A)에서 연삭 공구 플랜지(3)와 동일한 지점에 배치된다. 원통형 연삭 공구(4)가 연삭 공구 플랜지(3)에 부착되면, 제 1 베어링 점(13)과 마찬가지로 제 1 압력 제어기(16)는 연삭 공구(4)의 보어 내부에 위치된다. 도 4의 실시 형태에서 처럼, 제 2 베어링 점(14)은 축방향(AR)으로 연삭 공구 플랜지(3)와 제 1 회전자 단부(8) 사이에 배치된다.
제 1 베어링 점(13)은 장착 부분(A) 내에서 직접 연삭 공구 플랜지(3)의 영역에 위치되므로, 연삭 공구(4)의 진동이 최적으로 감쇠된다. 더욱이, 스핀들 축(2)은 더 작은 전체 길이를 가질 수 있고/있거나 두 베어링(13, 14) 사이의 간격이 증가될 수 있다.
도 5에 도시되어 있는 실시 형태는 어떤 보어 직경을 갖는 연삭 공구(4)에 적합하다. 그러나, 도 4a - 4e에 도시되어 있는 실시 형태는 보어 직경이 비교적 작은 연삭 공구(4)에 더 적합한데, 왜냐하면, 제 1 베어링 점(13) 및 제 1 압력 제어기(16)는 연삭 공구(4)의 보어 내부에 수용될 필요가 없고 그 외부에 배치되기 때문이다. 그러므로, 도 4의 실시 형태는, 매우 높은 원주 방향 속도로 연삭하도록 형성되어 있고 그래서 큰 반경 방향 벽 두께를 갖는 연삭 공구(4)에 특히 적합하다.
도 4a - 4e에 도시되어 있는 실시 형태와는 달리, 도 5의 실시 형태에서는, 제 2 각도 측정 장치(19c)는 예컨대 제 1 베어링 부분(B)에서 힘전달 부분(C)에 바로 인접하여 배치된다.
기어 연삭 기계의 독창적인 스핀들 유닛의 다른 실시 형태가 도 6에 나타나 있다. 이 실시 형태는 실질적으로 도 5의 실시 형태에 대응하지만, 이 또한 도 4a - 4e에서 처럼 구성될 수 있고, 다른 점은, 여기서는 인서트 슬리브(22)가 제공되어 있다는 것인데, 이 인서트 슬리브에는 스핀들 축(2)과 구동 유닛(5)이 수용된다. 제 1 슬리브 지지부(23a)는 하우징(1)에 제공되어 있는 수용 영역에 인서트 슬리브(22)를 장착하는 역할을 한다. 예컨대, 슬리브 지지부(23a)는, 축방향 힘 및 반경 방향 힘 모두가 인서트 슬리브(22)로부터 하우징(1)에 전달되어 이 하우징에 흡수될 수 있도록 형성되고 배치되는 스크류 연결부이다. 축방향(AR)을 따라 추가 슬리브 지지부가 가능한데, 이 추가 슬리브 지지부는 바람직하게는 베어링 점(14, 15)과 같은 높이에 위치되며 또한 반경 방향 힘이 하우징(1)에 전달될 수 있도록 형성된다. 슬리브 지지부(23b, 24)는 도 6에 예시적으로 도시되어 있다. 인서트 슬리브(22)는 하우징(1)의 대응하는 수용 영역의 내경과 대략 같은 크기인 외경을 가지고 있다. 슬리브 지지부(24)는, 예컨대 스크류 연결부에 의해 하우징(1)에 연결되는 별도의 부품으로서 형성되거나, 또는 하우징(1)과 일체적으로 형성될 수 있다.
도 7에 나타나 있는 독창적인 실시 형태가 도 4a - 4e의 실시 형태 및 도 5 및 6의 실시 형테와 다른 점은, 회전자 유닛(7)이 홀딩 슬리브(10)의 외측면에 고정되어 있다는 것인데, 그 홀딩 슬리브는 스핀들 축(2) 상으로 압입되어 비틀림 저항 방식으로 그 축상에 장착된다. 따라서 회전자 유닛(7)은 조립 중에 또는 유지 보수의 목적으로 매우 쉽게 스핀들 축에 부착되거나 그로부터 제거될 수 있다. 그러나, 홀딩 슬리브(10)의 부착을 용이하게 하기 위해, 힘전달 부분(C) 및 제 2 베어링 부분(D)에서 스핀들 축(2)의 외경은 도 4a에 나타나 있는 스핀들 축(2)의 외경 보다 다소 작다.
베어링 점(13, 14, 15)을 윤활하거나 지지하고 냉각하고 또한 구동 유닛(5)을 냉각하기 위한 유체 회로도의 일 예가 도 8 및 9에 나타나 있다. 도 8 및 9에 나타나 있는 회로도는 도 1 내지 7에 따른 모든 실시 형태에 사용될 수 있다.
유체를 수용하는 역할을 하는 공통 유체 저장부(28)가 유체 회로에 통합되어 있다. 유체 저장부(28)에 수용되는 유체는 유체 정역학적 베어링(13, 14, 15)을 위해 또한 구동 유닛(5)을 냉각하기 위해 사용되며, 구동 유닛은 스핀들 축(2)을 구동시키는 역할을 한다.
유체는 제 1 및 제 2 유체 펌프(30, 31)에 의해 유체 저장부(28)로부터 제 1 유체 라인(32a) 안으로 흡인되며, 유체 펌프는 구동 모터에 의해 함께 구동되거나 복수의 구동 모터(29)에 의해 개별적으로 구동된다. 제 1 유체 라인(32a)은 제 2 유체 라인(32b) 및 제 3 유체 라인(32c)으로 분지되어 있다.
제 1, 제 2 및 제 3 압력 제어기(16, 17, 18)를 윤활하고 냉각하기 위해 압력 하에 유체를 제 1, 제 2 및 제 3 압력 제어기에 공급하는 제 2 유체 펌프(31)는 제 2 유체 라인(32b) 내에 배치된다. 제 1, 제 2 및 제 3 압력 제어기(16, 17, 18)는 유체 회로에서 서로 병렬로 배치된다.
제 1 유체 펌프(30)가 배치되는 제 3 유체 라인(32c)은 제 4 유체 라인(32d) 및 제 5 유체 라인(32e)으로 분지되어 있다. 제 4 유체 라인(32d)은 분지점에 이어져 있고, 이 분지점에서 제 1 유체 라인(32a)은 제 2 및 제 3 유체 라인(32b, 32c)에 이어져 있다. 제 4 유체 라인(32d)은 유체를 냉각하고 여과하는 역할을 한다. 예압 밸브(33) 및 열교환기(34)가 제 4 유체 라인(32d) 내부에 연속적으로 배치되어 있다. 유체는 제 5 유체 라인(32e)을 통해 구동 유닛(5)에 도달하며, 그러므로 유체는 그 구동 유닛을 통해 냉각을 위해 압력 제어기(16, 17, 18)에 대해 병렬로 흐른다. 압력 제어기(16, 17, 18)로부터 유체는 제 6 유체 라인(32f)을 통해 다시 유체 저장부(28)에 도달하게 된다. 제 6 유체 라인에 병렬로 유체는 구동 유닛(5)으로부터 제 7 유체 라인(32g)을 통해 유체 저장부(28)에 도달하게 된다.
베어링 점(13, 14, 15)을 윤활하거나 지지하고 냉각하고 또한 구동 유닛(5)을 냉각하기 위한 예시적인 유체도는 유체 회로를 나타낸다. 유체의 이러한 공급 및 복귀는 도 1 내지 7에는 나타나 있지 않다.
베어링 점(13, 14, 15)을 윤활하거나 지지하고 냉각하고 또한 구동 유닛(5)을 냉각하기 위한 이 유체 회로도는 단순히 일 가능한 구성을 나타낸다. 예컨대, 베어링 점(13, 14, 15)을 윤활하거나 지지하는 과정 및 냉각 과정을 구동 유닛(5)의 냉각 과정과는 완전히 독립적으로 구성하는 것도 가능한데, 개별 베어링 점(13, 14, 15)에는 서로 독립적으로 유체가 공급될 수 있다. 마찬가지로, 예컨대, 구동 유닛(5)과 베어링 점(13, 14, 15)을 냉각하기 위한 서로 다른 유체를 사용하는 것도 가능하다.
여기서 설명한 본 발명은 언급한 실시 형태에 한정되지 않음은 물론이고, 복수의 변형예가 가능하다. 그러므로, 연삭 공구 플랜지(3) 대신에, 스핀들 축(2)은 예컨대 연삭 대상 작업물을 부착하기 위한 장착 장치를 가질 수 있다. 그러면 스핀들 축(2)은 공구 스핀들이 아닐 것이고 작업물 스핀들이 될 것이다. 이러한 진술 사항은 유사하게 형수정 스핀들에도 해당된다. 구동 유닛은 스핀들 축(2)을 둘러싸는 고정자 유닛 및 스핀들 축(2)에 부착되는 회전자 유닛을 갖는 전기 모터일 필요는 없다. 대신에, 종래 기술의 다른 바람직한 구동기도 가능한데, 예컨대, 벨트 구동기 등이 가능하다. 제 1 베어링 점(13) 및/또는 제 2 베어링 점(14)은 원추형으로 형성될 필요는 없고, 각 경우 유체 정역학적 레이디얼 베어링 및 유체 정역학적 액시얼 베어링으로 형성될 수 있다. 복수의 다른 변형예가 가능하다.
1 하우징
2 스핀들 축
3 연삭 공구 플랜지
4 연삭 공구
5 구동 유닛
6 고정자 유닛
7 회전자 유닛
8 회전자 유닛의 제 1 단부
9 회전자 유닛의 제 2 단부
10 홀딩 슬리브
11 제 1 원추형 영역
12 제 2 원추형 영역
13 제 1 베어링 점
13a,b,c,d 베어링 포켓
14 제 2 베어링 점
14a,b,c,d 베어링 포켓
15 제 3 베어링 점
15a,b,c,d 베어링 포켓
16 제 1 압력 제어기
17 제 2 압력 제어기
18 제 3 압력 제어기
19a,b,c 각도 측정 장치
20 제 1 스핀들 단부
21 제 2 스핀들 단부
22 인서트 슬리브
23a 제 1 슬리브 지지부
23b 제 2 슬리브 지지부
24 제 3 슬리브 지지부
25 냉각 채널
26 제 1 고정 슬리브
27 제 2 고정 슬리브
28 유체 저장부
29 구동 모터
30 제 1 유체 펌프
31 제 2 유체 펌프
32a-g 유체 라인
33 예압 밸브
34 열 교환기
A 장착 부분
B 제 1 베어링 부분
C 힘전달 부분
D 제 2 베어링 부분
RA 회전 축선
AR 축방향
RR 반경 방향
BL 휨선
α 개구각

Claims (17)

  1. 특히 치부(tooth)와 같은 홈형 프로파일을 갖는 작업물을 정밀 기계 가공하기 위한 공작 기계를 위한 스핀들 유닛으로서,
    회전 축선(RA) 주위로 회전 가능하게 장착되고, 상기 회전 축선(RA)으로 축방향(AR) 및 반경 방향(RR)을 규정하고, 축방향(AR)으로 연속적으로, 공구(4) 또는 기계 가공될 작업물을 부착하기 위한 장착 부분(A), 제 1 베어링 부분(B), 힘전달 부분(C) 및 제 2 베어링 부분(D)으로 나누어져 있는 스핀들 축(2);
    상기 힘전달 부분(C)에 힘을 전달하여, 회전 축선(RA) 주위로 상기 스핀들 축(2)을 회전 운동으로 구동시키기 위한 구동 유닛(5);
    상기 제 1 베어링 부분(B)에서 스핀들 축(2)을 지지하기 위한 제 1 베어링 점(13)과 제 2 베어링 점(14); 및
    상기 제 2 베어링 부분(D)에서 스핀들 축(2)을 지지하기 위한 제 3 베어링 점(15)을 포함하고,
    상기 제 1 베어링 점(13) 및 제 2 베어링 점(14) 각각은 하나 이상의 유체 정역학적 베어링을 가지며 또한 반경 방향 힘과 축방향 힘 모두를 흡수하도록 각각 형성되어 있고, 상기 제 3 베어링 점(15)은 하나 이상의 유체 정역학적 베어링 및/또는 유체 동역학적 베어링을 가지며 또한 반경 방향 힘을 흡수하도록 형성되어 있는, 스핀들 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 베어링 점(13) 및/또는 제 2 베어링 점(14)은 원추형으로 형성되어 있는, 스핀들 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 베어링 점(13) 및 제 2 베어링 점(14)은 원추형으로 형성되어 있고, 이들 두 베어링 점(13, 14)에 의해 형성되는 원추는 회전 축선(RA)에 대해 서로 반대 방향으로 정렬되어 있는, 스핀들 유닛.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 베어링 점(13) 및/또는 제 2 베어링 점(14)에 의해 형성되는 원추는 회전 축선(RA)에 대해 10°내지 60°의 개구각(α)을 갖는, 스핀들 유닛.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 베어링 유닛(15)은 추가적으로 축방향 힘을 흡수하도록 형성되어 있는, 스핀들 유닛.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 베어링 점(13)은 하나 이상의 제 1 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d)을 가지며, 상기 제 2 베어링 점(14)은 하나 이상의 제 2 베어링 포켓(14a, 14b, 14c, 14d)을 가지며, 상기 제 1 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d)에서의 압력 조건을 제어하기 위한 적어도 하나의 제 1 압력 제어기(16)가 제공되고, 또한 상기 제 2 베어링 포켓(14a, 14b, 14c, 14d)에서의 압력 조건을 제어하고 상기 제 1 압력 제어기(16)에 대해 별개로 형성되는 적어도 하나의 제 2 압력 제어기(17)가 더 제공되어 있는, 스핀들 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    복수의 제 1 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d)과 복수의 제 2 베어링 포켓(14a, 14b, 14c, 14d) 및 복수의 제 1 압력 제어기(16)와 복수의 제 2 압력 제어기(17)가 존재하고, 상기 제 1 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d) 각각은 상기 제 1 압력 제어기(16) 중의 하나와 관련되어 있고, 상기 제 2 베어링 포켓(14a, 14b, 14c, 14d) 각각은 상기 제 2 압력 제어기(17) 중의 하나와 관련되어 있는, 스핀들 유닛.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 3 베어링 점(15)은 하나 이상의 제 3 베어링 포켓(15a, 15b, 15c, 15d)을 갖는 유체 정역학적 베어링을 가지며, 상기 제 3 베어링 포켓(15a, 15b, 15c, 15d)에서의 압력 조건을 제어하기 위한 적어도 하나의 제 3 압력 제어기(18)가 제공되어 있고, 제 3 압력 제어기는 상기 제 1 압력 제어기(16) 및 제 2 압력 제어기(17)에 대해 별개로 형성되어 있는, 스핀들 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 제 3 베어링 포켓 및 복수의 제 3 압력 제어기(18)가 존재하고, 상기 제 3 베어링 포켓(15a, 15b, 15c, 15d) 각각은 상기 제 3 압력 제어기(18) 중의 하나와 관련되어 있는, 스핀들 유닛.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 제어기(16), 제 2 압력 제어기(17) 및 바람직하게는 또한 제 3 압력 제어기(18) 각각은 점진적 유동 제어기로서 형성되어 있고 특히 각각 전적으로 기계적인 그리고/또는 유압적인 요소를 가지고 있는, 스핀들 유닛.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 제어기(16), 제 2 압력 제어기(17) 및 바람직하게는 또한 제 3 압력 제어기(18) 각각은 컴팩트한 구성을 가지며, 대응하는 압력 제어가 예컨대 모세관 및/또는 스로틀(throttle) 및/또는 수축기(restrictor) 및/또는 전자 제어기에 의해 일어나는. 스핀들 유닛.
  12. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 제어기(16) 각각은 축방향(AR)에 대해 상기 제 1 베어링 점(13)과 실질적으로 같은 높이에 배치되며, 상기 제 2 압력 제어기(17) 각각은 축방향(AR)에 대해 상기 제 2 베어링 점(14)과 실질적으로 같은 높이에 배치되며, 또한 상기 제 3 압력 제어기(18) 각각은 축방향(AR)에 대해 상기 제 3 베어링 점(15)과 실질적으로 같은 높이에 배치되는, 스핀들 유닛.
  13. 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공구(4) 또는 기계 가공될 작업물을 부착하기 위한 장착 장치(3)가 상기 스핀들 축(2)의 장착 부분(A)에 부착되어 있고, 상기 제 1 압력 제어기(16)는 상기 장착 장치(3)의 영역에서 축방향(AR)을 따라 바람직하게는 장착 장치(3) 내부에서 반경 방향(RR)으로 배치되어 있는, 스핀들 유닛.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 베어링 점(13), 제 2 베어링 점(14) 및 제 3 베어링 점(15)을 윤활하고 냉각하며 또한 특히 상기 구동 유닛(5)을 냉각하기 위한 하나 이상의 유체 회로가 제공되어 있는, 스핀들 유닛.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스핀들 축(2)의 회전 속도를 검출하기 위한 적어도 하나의 각도 측정 장치(19a, 19b, 19c)를 추가로 가지며, 각도 측정 장치는 유리하게는 상기 장착 부분(A) 또는 제 1 베어링 부분(B) 또는 제 2 베어링 부분(C), 특히 유리하게는 제 1 베어링 부분(B)과 장착 부분(A) 사이의 천이 영역에 배치되는, 스핀들 유닛.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 베어링 점(13, 14)의 상기 베어링 포켓(13a, 13b, 13c, 13d; 14a, 14b, 14c, 14d), 바람직하게는 또한 제 3 베어링 점(15)의 베어링 포켓(15a, 15b, 15c, 15d)을 축방향(AR)으로 외부에 대해 시일링하는 공기 시일링 장치가 제공되어 있는, 스핀들 유닛.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 스핀들 유닛을 갖는 공작 기계.
KR1020177035634A 2015-06-15 2016-06-02 홈형 프로파일을 갖는 작업물을 정밀 기계 가공하기 위한 공작 기계를 위한 스핀들 유닛 KR20180016402A (ko)

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