(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削用の工作機械のための、ワークスピンドル（２０）であって、前記ワークスピンドルは、
ａ）切削ツール（５２）を駆動するための自由端（１２）を有するドライブシャフト（１０）と、
ｂ）このドライブシャフト（１０）が回転軸（１６）を中心として回転自在に取り付けられてなる２つの軸受（１４ａ，１４ｂ）と、
ｃ）前記ドライブシャフト（１０）のための駆動装置（２２）であって、前記切削ツールに作用する反力に起因する径方向の力（Ｆｐ）が前記自由端（１２）に作用するとき、このドライブシャフト（１０）は、前記軸受（１４ａ，１４ｂ）の間で、前記回転軸（１６）からの撓みを有する、駆動装置と、
ｄ）これらの軸受（１４ａ，１４ｂ）の間に設けられており、前記撓みに対抗する平衡力（Ｆｍ）を前記ドライブシャフト（１０）に加えるためのアクチュエータ（４２）と、
を具備するワークスピンドルにおいて、
ｅ）前記駆動装置（２２）は、前記ドライブシャフト（１０）を前記軸受（１４ａ，１４ｂ）の間で少なくとも部分的に包摂するステータ（２４）を有し、このステータは、前記軸受（１４ａ，１４ｂ）の間の前記ドライブシャフト（１０）に設けられたロータ（３４）と協働するために形成されていること、および、
ｆ）前記アクチュエータ（４２）は、前記ステータ（２４）に設けられたアクチュエータ電磁石（３８）を有しており、
ｇ）前記アクチュエータ（４２）は、強磁性材料からなり、かつ前記ドライブシャフト（１０）に設けられている磁石要素（３６）を有し、
ｈ）前記アクチュエータ（４２）は、平衡力（Ｆｍ）を、径方向外側に向けて、前記ドライブシャフト（１０）に作用させるように構成されており、
ｉ）前記ドライブシャフト（１０）は、前記切削ツールに作用する反力に起因する径方向の力（Ｆｐ）が前記自由端（１２）に作用するときに、前記軸受（１４ａ，１４ｂ）の間で、前記回転軸（１６）からの最大限の撓みの腹（１８）を有しており、および前記アクチュエータ（４２）は、前記腹（１８）の周囲に設けられており、
ｊ）前記ステータ（２４）は、複数の駆動用電磁石（２６ａ，２６ｂ）と、これらの駆動用電磁石（２６ａ，２６ｂ）に電流を供給するための駆動用給電装置（２８）とを有しており、および
前記ワークスピンドル（２０）は、前記駆動用給電装置（２８）に独立しており、かつアクチュエータ電磁石（３８）に電流を供給するためのアクチュエータ給電装置（４６）を有しており、
ｋ）前記駆動用電磁石（２６ａ，２６ｂ）は、１つのフェーズにつき少なくとも２つの別々に給電可能な巻線分岐に設けられている、ワークスピンドルにおいて、
ｌ）前記磁石要素（３６）は、前記アクチュエータ電磁石（３８）と共に、磁気抵抗力アクチュエータ（４２）を形成していることを特徴とするワークスピンドル。
【請求項２】
前記磁石要素（３６）は、互いに電気的に絶縁されている複数のプレートから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のワークスピンドル。
【請求項３】
前記磁石要素（３６）は、前記腹（１８）の周囲に、前記２つの軸受（１４ａ，１４ｂ）の間の中央の周囲に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のワークスピンドル。
【請求項４】
前記ロータ（３４）は、複数の永久磁石（３２ａ，３２ｂ）を有し、前記磁石要素（３６）は、これらの永久磁石（３２ａ，３２ｂ）の間に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のワークスピンドル。
【請求項５】
前記ロータ（３４）は、短絡したかご形巻線を有するシート層を具備し、前記磁石要素（３６）は、前記かご形巻線が前記磁石要素を貫通することなく、これらのシート層の間に、設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のワークスピンドル。
【請求項６】
前記駆動用電磁石（２６ａ，２６ｂ）の巻線は、前記駆動用電磁石（２６ａ，２６ｂ）と前記アクチュエータ電磁石（３８）との間で相互に影響を及ぼす磁場の干渉が生じないように、前記巻線が軸方向に前記アクチュエータ電磁石（３８）の中を通るように形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のワークスピンドル。
【請求項７】
前記回転軸（１６）からの前記ドライブシャフト（１０）の撓みを検出するためのセンサ（４８）を具備することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のワークスピンドル。
【請求項８】
前記センサ（４８）に接続されている制御装置（３０）を具備し、この制御装置は、前記アクチュエータ（４２）が、前記ドライブシャフト（１０）の撓みに対抗する平衡力（Ｆｍ）を、前記ドライブシャフト（１０）に加えるように、前記アクチュエータ（４２）を制御するために設けられていることを特徴とする請求項７に記載のワークスピンドル。
【請求項９】
前記ステータ（２４）は、複数の駆動用電磁石（２６ａ，２６ｂ）と、これらの駆動用電磁石（２６ａ，２６ｂ）に電流を供給するための駆動用給電装置（２８）とを有すること、および
この駆動用給電装置（２８）は、前記駆動用電磁石（２６ａ，２６ｂ）を制御するために形成されている制御装置（３０）を有し、
その結果、前記駆動用電磁石（２６ａ，２６ｂ）は、前記撓みに対抗する平衡力（Ｆｍ）を前記ドライブシャフト（１０）に加えるための磁石要素（３６）と協働することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のワークスピンドル。
【請求項１０】
前記請求項１ないし９のいずれか１項に記載のワークスピンドル（２０）を有する切削用の工作機械。
【請求項１１】
フライス盤、研削盤または旋盤であることを特徴とする請求項１０に記載の切削用の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載のワークスピンドルおよびワークスピンドルを操作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削用の工作機械において、生じる振動は、工作機械で加工されるワークピースの達成可能な生産性および品質にとって問題である。生じる振動は、自由振動と、他励振動と、自励振動とに分類されることができる。自由振動では、ワークスピンドルが、パルス状の励起後に、固有周波数をもって振動してその振動が減衰し、他励振動では、ワークスピンドルが、励起の周波数をもって、例えば、アンバランスまたは周期的力によって振動し、自励振動は、ワークスピンドル自体によるエネルギ投入によって発生される。
【０００３】
振動の３種類すべては、切削用の工作機械のために最大限に達成可能な加工速度を制限し、ワークスピンドルの構成要素にとって荷重である。荷重は、軸受の損傷およびツールの破損に影響を与える。
【０００４】
ワークスピンドルによる振動を減少するために、アクティブなおよびパッシブな方法を用いることが知られている。パッシブな方法には、材料の適切な選択およびワークスピンドルの剛性構造による減衰の増大が属する。
【０００５】
本発明が関連するアクティブな方法は、ワークスピンドルの構成要素に力を加えることによって振動の低減を実現する。
【０００６】
DE 694 09 998 T2からは、繊維工業の回転式機械のための振動制御設備が公知である。公知の振動制御設備は、中空シャフトを有する。この中空シャフトは、２つの軸受に取り付けられており、中空シャフトを駆動するための電気モータを有する。軸受の直ぐ近くに、複数の磁石アクチュエータが設けられている。これらの磁石アクチュエータは、中空シャフトの自励振動が抑制されるように、制御される。この原理は、ワークスピンドルには伝達されない。何故ならば、ワークスピンドルでは、例えばツールを駆動するために自由端が存在する必要があるからである。このことは、中空シャフトでは実現することができない。
【０００７】
DE 100 23 973 A1からは、ワークスピンドルを軸受において反らせ、かくして、振動および軸受の誤った位置決めを相殺することが公知である。
【０００８】
DE 197 82 264 T1およびDE 197 81 660 T1からは、２つの軸受を有する、ハードディスクドライブ用の電磁的な減衰システムが公知である。減衰のために、軸受へ、振動に対抗する磁気力が加えられる。このシステムは、軸受を磁気力によって十分に大きく撓ませることができるために、軸受が十分に弾性的であるときのみ、使用可能である。このことは、軸受が、振動をパッシブに減衰するために、非常に剛性をもって設計されていてなるワークスピンドルの場合には、当てはまらない。
【０００９】
DE 1 166 589からは、平衡力が、機械的に荷重される支持体（Stuetzkoerper）によって生じてなる、前提部分に記載のワークスピンドルが公知である。このワークスピンドルの欠点は、ワークスピンドルが、高い周波数を有しかつフライス切削の際に生じるツール振動を相殺するためには、余りに緩慢なことである。
EP 0 612 933 A1およびDE 10 2004 063 259 B3からは、２つの軸受の間に電気モータが設けられている、前提部分に記載のワークスピンドルが公知である。電気モータは、磁気コアに、駆動巻線および追加の巻線を有し、双方の巻線は、２つの軸受の間でシャフトの位置決めをするために役立つ。追加の巻線には、これらの追加の巻線が、駆動に係わる巻線によって発生される磁場と協働するように、通電される。このような構造物の欠点は、外部に励起される振動を効果的に抑制するためには、非常に複雑な制御装置が必要であることである。
US 6,508,614 B1からは、組み合わされた空気力学的なおよび磁気的な軸受を有するスピンドルが公知である。この公報に記載されたスピンドルの欠点は、撓みを相殺するために必要な大きな力が、確実に加えられないことである。
EP 0 612 933 A1からは、高速のスピンドルのための振動制御装置が公知である。この振動制御装置では、シャフトに装着された磁石アクチュエータが、ステータの磁石と相互作用する。この公知の装置の欠点は、磁石の難しい制御である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】DE 694 09 998 T2
【特許文献２】DE 100 23 973 A1
【特許文献３】DE 197 82 264 T1
【特許文献４】DE 197 81 660 T1
【特許文献５】DE 1 166 589
【特許文献６】EP 0 612 933 A1
【特許文献７】DE 10 2004 063 259 B3
【特許文献８】US 6,508,614 B1
【特許文献９】EP 0 612 933 A1
【特許文献１０】GB-A-1 562 799
【発明の概要】
【００１１】
高い周波数の場合でも振動の相殺を可能にするワークスピンドルおよびこのワークスピンドルを操作する方法を提案するという課題が、本発明の基礎になっている。
【００１２】
本発明は、請求項１の特徴を有するワークスピンドルと、請求項１８の特徴を有するワークスピンドルを操作するための方法とによって解決される。
【００１３】
本発明の利点は、アクチュエータが複数の軸受の間に設けられていることによって、アクチュエータが、以下の個所の、すなわち、ツールによって引き起こされた振動が、シャフトの大きな撓みを引き起こすことができる個所の近くにあることである。この個所では、従って、この振動への対抗を特に効果的になすことが可能である。
【００１４】
更に、利点は、アクチュエータとして、非接触でかつ迅速に力の大きな振幅を発生させるために用いる磁気抵抗力アクチュエータが、使用可能であることである。力のこの振幅を発生させるために、更に、電気エネルギをワークスピンドルの回転部分に伝達することが不要であることは好ましい。本発明の他の利点は、振動の減衰が、高い回転数でも可能であることである。更に、利点は、アクチュエータを、実質的に耐磨耗性をもって実施することができることである。他の利点は、ワークスピンドルの現存の構成要素に一体化可能であることである。このことによって、コンパクトな構造が生まれる。同時に、本発明を、現存のワークスピンドルにおけるほんの僅かの構造的な変更によって、実施することができる。
【００１５】
本明細書の枠内で、ワークスピンドルは、電気的に駆動される、特に工作機械用のモータスピンドルを意味する。本発明が、非常に高い回転数でも使用可能であるので、本発明は、１分当たり２００００回転より多い回転数のために備えられている、高速度のワークスピンドルまたは高速度のモータスピンドルにも関する。
【００１６】
ワークスピンドルがちょうど２つの軸受を有することが、本発明にとって必要という訳ではない。ワークスピンドルが少なくとも２つの軸受を有することで十分である。軸受は、磁気的な、気体静力学的な、流体静力学的な、水力学的な軸受およびころがり軸受であってもよい。
【００１７】
更に、自由端が軸受を越えて延びていることが、必要という訳ではない。軸受を越えた個所に、径方向の妨げる力を加えることができることのみが、決定的である。かくして、ドライブシャフトが、双方の軸受の一方で終わることが可能である。この場合、自由端は、ドライブシャフトに設けられた連結装置を有することが可能である。この連結装置によって、ツール用のツールホルダを取り付けることができる。この場合、径方向の妨げる力が、同様に、回転軸からのドライブシャフトの撓みをもたらす。
【００１８】
好ましい実施の形態では、アクチュエータは、平衡力が、径方向に、特に径方向外側に、ドライブシャフトに作用するように、形成されている。このことは、特に大きな平衡力がドライブシャフトに加えられることができるという利点を有する。他の実施の形態では、アクチュエータは、径方向に、特に径方向外側へ作用する平衡力成分を、ドライブシャフトに加えることができるように、形成されている。この場合に、アクチュエータは、軸方向にドライブシャフトに作用する平衡力成分が更に加えられることができるように、形成されている。このことは、ドライブシャフトの軸方向の振動も減衰することができるという利点を有する。
【００１９】
アクチュエータが腹の周囲に設けられていることは好ましい。腹が回転軸からの最大限の撓みの位置であるのは、径方向の妨げる力がドライブシャフトの自由端に作用するときである。アクチュエータが、ドライブシャフトの第１の曲げ固有振動形に属する腹の、その周囲に設けられていることは、特に好ましい。この場合、特に効果的な減衰が可能である。「周囲に」という表現は、アクチュエータが腹の直ぐ近くに設けられている必要はないことを意味する。特に、アクチュエータは、ドライブシャフトの撓みが複数の軸受の間の最大限の撓みの半分よりも大きくなる領域に設けられている。
【００２０】
ワークスピンドルの駆動装置は、ステータを有する。ステータは、ドライブシャフトを複数の軸受の間で少なくとも部分的に包摂し、これらの軸受の間のドライブシャフトに設けられたロータと協働するために形成されている。アクチュエータは、ステータに設けられたアクチュエータ電磁石を有する。
【００２１】
ステータが、駆動用電磁石と、この駆動用電磁石に電気エネルギを供給するための駆動用給電装置とを有することは特に好ましい。ワークスピンドルは、駆動用給電装置に依存しておらず、かつアクチュエータ電磁石に電気エネルギを供給するためのアクチュエータ給電装置を有する。このことによって、アクチュエータが駆動装置に係わりなく制御可能であることが達成される。従って、トルクをワークスピンドルに加えるために、駆動用給電装置が駆動用電磁石と協働するのに対し、アクチュエータ給電装置は、ドライブシャフトの振動を低減するために、アクチュエータ電磁石と協働する。
【００２２】
好ましい実施の形態では、複数の駆動用電磁石は、少なくとも２つの別個に給電可能な巻線分岐に設けられている。駆動用電磁石が、少なくとも２つの、特に３つのフェーズを有することは好ましい。２つまたは３つのフェーズの各々が、少なくとも２つの別個に給電可能な巻線分岐を有する。１つのフェーズにつき少なくとも２つより多い巻線分岐、例えば、４つまたは６つの巻線分岐が可能である。
【００２３】
本発明によれば、アクチュエータは、強磁性材料からなり、かつドライブシャフトに設けられている磁石要素を有する。磁石要素（dabei）が軟磁性材料であることは好ましい。このことは、磁場が、常に、径方向外側に作用する出来る限り高い力を磁石要素にかけるという利点を有する。磁石要素が、以下のように、すなわち、駆動用電磁石によって発生された磁場が、径方向力を磁石要素に全然かけないか、実質的に全然かけないように、構成されおよび／または設けられていることは好ましい。このことによって、電気駆動装置とアクチュエータとの間の相互作用が大幅に回避される。
【００２４】
特に好ましい実施の形態では、一方では磁石要素、および１つのアクチュエータ電磁石または複数のアクチュエータ電磁石は、磁気抵抗力アクチュエータを形成する。この磁気抵抗力アクチュエータが、以下のように、すなわち、磁気抵抗力アクチュエータが、ドライブシャフトに作用する平衡力を加えることができ、この平衡力が、径方向外側に向いている成分を有するように、形成されていることは好ましい。軸方向の成分を発生することが意図されないときは、磁石要素および１つのアクチュエータ用電磁石または複数のアクチュエータ電磁石が、ドライブシャフトに対し軸方向に同じ高さで向かい合っていることが好ましい。
【００２５】
磁石要素が、互いに電気的に絶縁されている複数のプレートから構成されていることは、好都合である。電気的絶縁は、例えば、酸化被膜および／またはワニス層によって形成されており、ワークスピンドルの操作中に渦流が磁石要素の中で最小化または大幅に抑制されるように、デザインされている。
【００２６】
好ましい実施の形態では、磁石要素は、腹の周囲に、特に、２つの軸受の間の中央の周囲に設けられている。このことの利点は、かように設けられた磁石要素に作用する磁気的な平衡力が、ドライブシャフトの撓みに特に効果的に対抗することができることである。
【００２７】
好ましい実施の形態では、ロータは、永久磁石を有し、磁石要素は、複数の永久磁石の間に設けられている。このことによって、ワークスピンドルの特にコンパクトな設置が可能となる。この場合に特に好都合であるのは、１つのアクチュエータ電磁石または複数のアクチュエータ電磁石が、永久磁石に対し設けられており、アクチュエータ電磁石が、ワークスピンドルの操作が損なわれないほど弱く、永久磁石と協働することである。このことは、例えば、磁石要素の両側に設けられた複数の永久磁石が、各々の径方向に夫々が逆の極性を有することによって、達成されることができる。アクチュエータ電磁石によって引き起こされる、複数の永久磁石の一方への引力が、他方の電磁石への逆の力によって、大幅に相殺される。
【００２８】
好ましい実施の形態では、ワークスピンドルは、更に、回転軸からのドライブシャフトの撓みを検出するためのセンサを有する。このセンサは、特に、非接触に作動するセンサ、例えば、レーザ・センサまたは誘導的なセンサである。
【００２９】
ワークスピンドルが以下の制御装置を有することは好ましい。この制御装置は、駆動用給電装置と協働して、複数の駆動用電磁石が、撓みに対抗する平衡力をドライブシャフトに加えるための磁石要素と協働する。このことの利点は、ワークスピンドルの特にコンパクトな構造が得られることである。更に、ワークスピンドルの振動を効果的に減衰することができるためには、１つの磁石要素がドライブシャフトに設けられていればよい。従って、現存のワークスピンドルを、僅かな構造的なコストで改良することが可能であり、かくして、改善された減衰を達成することができる。
【００３０】
本発明は、更に、本発明に係わるワークスピンドルを有する切削用の工作機械、例えば、フライス盤、研削盤または旋盤を具備する。
【００３１】
本発明に係わる方法は、ドライブシャフトの振動が減衰され、あるいはドライブシャフトの自由端の撓みが減少されるように、実施され、好ましくは、回転軸からのドライブシャフトの撓みを測定するステップを有する。この撓みは、外部に作用する力によって、しかしまた、ワークスピンドルにおける、またはワークスピンドルのドライブシャフトに接続されている構成要素におけるアンバランスによって引き起こされる。
【００３２】
かくして測定された撓みからは、実時間で、ワークスピンドルの振動を減衰するために必要である平衡力が算出される。撓みの測定は、必要な平衡力の計算の基礎として用いるために適切であるすべての方法を意味する。例えば、自由端の近くにおけるドライブシャフトの撓みが測定される。しかしながら、２つの軸受の間の撓みを測定することも可能である。この場合、撓みが、直接、長さの形態で測定される必要はない。例えば、加速度センサによって加速度を測定し、この加速度から、直接、必要な平衡力を算出することが可能である。
【００３３】
しかしながら、平衡力を算出することが必要という訳ではない。電流がアクチュエータに加えられるとき、ドライブシャフトの振動を減衰し、あるいは、自由端の撓みを減少する電流を測定するだけで十分である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ワークスピンドルのドライブシャフトの略図を示す。ドライブシャフトは、２つの軸受の間で回転軸を中心として回転自在に取り付けられており、径方向の妨げる力がこのドライブシャフトに作用する。
【図２】本発明に係わるワークスピンドルの断面図を示す。
【図３】本発明に係わるワークスピンドルの第１の実施の形態の原理図を示す。
【図４】本発明に係わるワークスピンドルの他の実施の形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照して本発明を詳述する。図１は、自由端１２を有するドライブシャフト１０を略示する。自由端には、図示しない切削ツール、例えば、フライスまたは研磨ディスクを固定することができる。ドライブシャフト１０は、２つの軸受の間、すなわち、第1の軸受１４ａと第２の軸受１４ｂとの間で、回転軸１６を中心として回転自在に取り付けられている。径方向の妨げる力Ｆｐがドライブシャフト１０に作用するとき、軸受１４ａと１４ｂとの間で、ドライブシャフト１０の、回転軸１６からの撓みが生じる。
【００３６】
撓みが生じなければ、ドライブシャフト１０の縦軸Ｌが回転軸１６に一致する。撓みは、縦軸Ｌが、回転軸１６からの、軸方向の位置ｘに依存する間隔Ａ（ｘ）を有することをもたらす。
【００３７】
２つの軸受１４ａと１４ｂとの間で径方向に作用する平衡力Ｆｍを加えることによって、軸受１４ａと１４ｂとの間および自由端１２におけるドライブシャフト１０の撓みＡを相殺することができる。
【００３８】
第１の変形例では、平衡力Ｆｍは、軸受１４ａと１４ｂとの間でのドライブシャフト１０の撓みが十分に相殺されるように、選択される。その代わりに、ドライブシャフト１０の自由端１２の撓みが相殺されるように、平衡力Ｆｍを選択することができる。この目的のために必要であり得ることは、軸受１４ａと１４ｂとの間でドライブシャフト１０を、以下の程度に、すなわち、ドライブシャフトが、回転軸１６からの撓みを有するが、この撓みは、妨げる力Ｆｐによって引き起こされる撓みとは逆の方向に延びているほどに、撓ませることである。図１には、この場合、ドライブシャフト１０が、以下のように、すなわち、ドライブシャフトが軸受１４ａと１４ｂとの間で上方に湾曲されているように、撓まされねばならないだろう。
【００３９】
図１に示した撓みは、自由な、他励のおよび自励の振動の結果であり得る。図１では、ドライブシャフト１０の自励の振動の第１の基本振動が示されている。この基本振動では、２つの軸受１４ａと１４ｂとの間で、腹（Bauchstelle）１８が生じ、２つの軸受１４ａ，１４ｂは、振動の結節点（Knotenstellen）を表わす。腹１８は、ドライブシャフト１０の軸方向の位置ｘを意味する。この位置では、２つの軸受１４ａと１４ｂとの間で、最大限の撓みＡが生じる。従って、腹１８がその位置を変えないのは、例えば、妨げる力Ｆｐが、図１に示した妨げる力Ｆｐとまさしく反対である方向に作用する場合である。
【００４０】
図２は、ドライブシャフト１０が、ころがり軸受の形態の２つの軸受１４ａと１４ｂとの間に取り付けられていてなるワークスピンドル２０を示す。軸方向に軸受１４ａと１４ｂとの間に、ドライブシャフト１０を駆動するための駆動装置２２が設けられている。駆動装置２２はステータ２４を有する。このステータは、２つの駆動用電磁石２６ａ，２６ｂを有し、これらの駆動用電磁石は、軸受１４ａと１４ｂとの間でドライブシャフト１０を包摂する。ステータ２４は、更に、図２に略示した駆動用給電装置２８を有する。駆動用給電装置には、駆動用電磁石２６ａ，２６ｂが、夫々、電線３０ａ，３０ｂによって接続されている。駆動用給電装置は、ディジタル式の制御装置３０に接続されている。この制御装置によって、駆動用電磁石２６ａ，２６ｂは、駆動用給電装置２８によって給電される。
【００４１】
駆動用電磁石２６ａ，２６ｂには、軸方向に同一の高さで、ロータ３４の部分である永久磁石３２ａ，３２ｂが向かい合っている。永久磁石３２ａ，３２ｂは、その都度交番する極性を有するドライブシャフト１０の周方向に設けられている、図２に示さない永久磁石要素を有する。これらの永久磁石要素は、知られているように、駆動用電磁石２６ａ，２６ｂと協働する。その目的は、トルクをドライブシャフト１０に加えるためである。この目的のために、駆動用電磁石２６ａ，２６ｂは、巻線分岐（Wicklungszweige）を有する。各々の巻線分岐は、駆動用給電装置２８によって、互いに別個に給電されることができる。
【００４２】
永久磁石要素の代わりとして、駆動用永久磁石が、回転部に、軟磁性のシート層をもってデザインされていてもよい。このシート層には、短絡巻線（いわゆるかご形巻線）が挿入されている。かご形巻線は、磁石要素３６の軸方向外側に設けられている。このかご形巻線は、以下に記述する。
【００４３】
磁石要素３６は、永久磁石３２ａと３２ｂの間に設けられており、ドライブシャフト１０を完全に把持している。磁石要素３６は、軟磁性材料の、互いに電気的に絶縁された多数のシートを有し、図示しない固定手段によって、ドライブシャフト１０に固定されている。他の実施の形態では、磁石要素３６は、ドライブシャフト１０に、力の結合によって、例えば焼きばめによって固定されている。
【００４４】
回転軸１６に対し同一の軸方向の高さで、アクチュエータ電磁石３８が磁石要素３６に向かい合っている。アクチュエータ電磁石は、複数のアクチュエータ電磁石要素４０ａ，４０ｂ，．．．．から構成されている。図２には、２つのアクチュエータ電磁石要素４０ａおよび４０ｂのみが示されている。アクチュエータ電磁石３８および磁石要素３６は、共に、磁気抵抗力アクチュエータ４２の構成要素である。
【００４５】
アクチュエータ電磁石３８は、多心の電気ケーブル４４を介して、アクチュエータ給電装置４６に接続されている。アクチュエータ電磁石要素４０ａ，４０ｂ，．．．．の各々は、電気ケーブルに個々に接触されている。アクチュエータ給電装置４６は、個々のアクチュエータ電磁石要素に個々に給電するために形成されている。
【００４６】
制御装置３０は、電気的なおよび／または光学的な接続ケーブルを介して、図２に略示したセンサ４８に接続されている。センサは、回転軸１６に対するドライブシャフト１０の撓みを測定する。このセンサ４８は、２つの軸受１４ａ，１４ｂを越えてあるいはこれらの軸受の間に設けられていてもよい。センサ４８をステータ２４に設けることは、特に好都合である。その代わりに、ステータ２４は、このステータによって回転軸１６からのドライブシャフト１０の撓みが測定可能であるように形成されていてもよい。
【００４７】
ステータ２４および軸受１４ａ，１４ｂは、ドライブシャフト１０を軸受１４ａと１４ｂの間で完全に囲むハウジング５０に固定されている。このハウジング５０によって、ワークスピンドル２０は、図示しない工作機械、例えばフライス盤へ組み込まれている。操作のためには、自由端１２に、切削ツール５２が取り付けられている。切削ツールは、図２では、略示したフライス盤の形態で示されている。切削ツール５２は、操作のために、ツールホルダ５１に締め付けられている。切削ツール５２を使用する際に、ドライブシャフト１０の自由端１２に作用しかつドライブシャフト１０の撓みをもたらす妨げる力が生じる。
【００４８】
ワークスピンドルの操作中に、ステータ２４およびロータ３４は、両者がドライブシャフト１０を回転させるように、協働する。切削ツール５２が、図示しないワークピースと係合するとき、径方向の妨げる力Ｆｐが生じる。この妨げる力は、切削ツール５２に作用し、ドライブシャフト１０を他励振動させる。このことによって、軸受１４ａと１４ｂとの間に、回転軸１６からのドライブシャフト１０の撓みが生じる。この撓みは、センサ４８によって検出される（図１を参照）。
【００４９】
アクチュエータ給電装置４６に接続されている制御装置３０は、センサ４８からの信号に基づき、制御信号をアクチュエータ給電装置４６に送信する。続いて、アクチュエータ給電装置は、アクチュエータ電磁石３８のアクチュエータ電磁石要素４０ａ，４０ｂに給電する。この電流によって、アクチュエータ電磁石３８と磁石要素３６の間に、磁場が形成される。この磁場は、磁石要素３６が、図３に示すように、磁気引力Ｆｍの形態の平衡力を受けることをもたらす。この平衡力Ｆｍに基づき、切削ツール５２には、妨げる力Ｆｐに反対向きの力が生じる。このことにより、切削ツール５２の撓みが減少される。
【００５０】
図３に示されるように、一方では、永久磁石３２ａおよび３２ｂが夫々、他方では、駆動用電磁石２６ａおよび２６ｂが夫々ならびに磁石要素３６およびアクチュエータ電磁石３８が、同一の軸方向の高さで直に向かい合っている。このことによって阻止されるのは、アクチュエータ電磁石３８によって発生される磁場が、永久磁石３２ａ，３２ｂに著しく影響を与えることである。逆に、アクチュエータ電磁石の作用が、永久磁石または駆動用電磁石によって著しく影響を受けることが阻止される。
【００５１】
図４には、本発明に係わるワークスピンドル２０の他の実施の形態が示されている。ロータ３４は、この実施の形態では、上記と全く同様に構成されている。ステータ２４は、上記ステータ２４とは、駆動用磁石２６が設けられていて、アクチュエータ電磁石３８が設けられていない点で異なっている。上記第１の実施の形態のように、図４に示した駆動用磁石２６は、複数の、特に２つより多い分岐に設けられた巻線を有する。これらの巻線を個々に給電することができる。
【００５２】
図４には、平衡力Ｆｍが、駆動用電磁石２６の、図４で上に示した部分には、図４で下にある部分よりも高い電力が供給されることによって、発生される。この他の実施の形態における利点は、ワークスピンドルのコンパクトな、特に短い構造であり、および別個のアクチュエータ給電装置を省略することができることである。
【符号の説明】
【００５３】
１０  ドライブシャフト
１２  自由端
１４ａ  軸受
１４ｂ  軸受
１６  回転軸
１８  腹
２０  ワークスピンドル
２２  駆動装置
２４  ステータ
２６ａ  駆動用電磁石
２６ｂ  駆動用電磁石
２８  駆動用給電装置
３０  制御装置
３２ａ  永久磁石
３２ｂ  永久磁石
３４  ロータ
３６  磁石要素
３８  アクチュエータ電磁石
４０ａ  アクチュエータ電磁石要素
４０ｂ  アクチュエータ電磁石要素
４２  磁気抵抗力アクチュエータ
４４  ケーブル
４６  アクチュエータ給電装置
４８  センサ
５０  ハウジング
５１  ツールホルダ
５２  切削ツール
Ｆｐ  妨げる力
Ｆｍ  平衡力
Ｌ  ドライブシャフトの縦軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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