[发明专利]机床和机床单元

说明书

本发明涉及一种电机驱动的机床单元（2），例如多轴线旋转头、电主轴（2）、旋转台等，机床单元（2）具有定子单元（16）和至少一个转子单元（15），至少一个转子单元（15）具有能够绕旋转轴线旋转的转子轴（8）。转子单元（15）包括至少一个第一轴承单元和第二轴承单元（19），以便将转子轴（8）安装在定子单元（16）中，第一轴承单元被布置在工具和/或工件座的端部区域中，第二轴承单元（19）被布置在相对的端部区域（18）处。至少一个电能传输单元被提供，以便在定子单元（16）和转子单元（15）之间传输电能。本发明所解决的问题在于更好地满足对现代机床或机床单元日益提高的要求。根据本发明该问题得到解决，因为电能传输单元（10）被布置在与工具和/或工件保持件相对的端部区域（18）中并且/或者被布置在第二轴承单元（19）上。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的一种电机驱动的机床单元，例如多轴线转动头（Mehrachsendrehkopf）、电主轴（Motorspindel）、旋转台等。

背景技术

现有技术

在诸如主轴（特别是电主轴）、旋转台或多轴线转动头等的电机驱动的机床单元中，关于如何借助于转子单元的转子轴将转子单元安装在定子单元中或定子单元上，原理上存在两种不同的轴承布置。然而，取决于实施例，轴承布置的细节可以有些许变化。

在第一轴承原理中，一个或两个径向推力球轴承通常相应地既布置在转子轴的前部上还布置在转子轴的后部上。例如采用所谓的O形或X形布置来进行布置的径向推力球轴承吸收径向力和轴向压力。后轴承吸收径向力和轴向拉力。

第二种可能性或者第二种轴承布置被称为“固定/浮动轴承组合”。在这种情况下，轴承通常被设计成使得：前轴承位或轴承单元采用固定轴承的形式并且沿两个方向吸收径向力和轴向力。后轴承位或轴承单元在这种情况下被构造为浮动轴承并且仅吸收径向力。这种“固定/浮动轴承组合”是一种来源于工程机械的、在结构上非常清晰的、力分配布置。

例如，在机床主轴中，在（单个）滚动轴承或圆柱滚子轴承的帮助下，在主轴的后部区域中或者在转子轴与工具座或工件座相对的端部处，所谓的浮动轴承经常得以实现。这种圆柱滚子轴承通常由内圈、带有集成的滚子或滚动元件的保持架、以及外圈组成。滚子保持架要么经由内圈要么经由外圈被导向和保持。

在实践中已经使用了几十年的这种布置还暗示着后轴承不能够吸收轴向力，这导致无论轴或转子单元的膨胀运动是否因外力、或热膨胀、或温度影响而产生，轴或转子单元的大部分膨胀运动都仅作用在后部区域中。这进而导致，例如在电主轴中，在已安装的电机轴的后部区域中有时产生零点几毫米、或者高达约一毫米的轴向运动。然而，这种在机床区域中/对机床区域而言非常大的长度改变或运动通常不会在此刻具有任何破坏性影响。

这种机床单元中的前述固定/浮动轴承组合的极大优势在于，配合在靠近工具座处（例如靠近主轴处）的固定轴承将主轴在前部区域中的轴向运动降低到最小。这进而导致，工具仅受到非常小的轴向位移的影响。这特别是在现代机床工业中或者在现代高性能电主轴等中具有巨大优势，因为现今对相应的机床（例如数控机床（CNC machine）等）提出了非常高的精度要求。此处，不仅仅是维持百分之一毫米的精度，而是必须务必维持千分之一毫米的精度。

此外，近年来需要满足对加工的日益提高的要求，以及特别是对诸如横向进给和角速度的参数的日益提高的要求。因此，与此同时，一些工具也已经投入使用，其中，在加工期间，实际的厚度或尺寸精度借助于相应的传感器来确定，并且一些工具被用于控制机床或调节机床。例如，超声波传感器已经投入使用，其被布置在转子轴上或者被布置在（旋转）工具中/（旋转）工具上。出于该目的，近年来，越来越多地使用电子旋转接头或能量传输系统，它们将电能从机床单元的静止部件或从机床单元的定子传输到机床单元的旋转部件或转子。