(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツールホルダの内部テーパーソケットに組み付けられるように構成されたスピンドル部品であって、前記スピンドル部品は、後端及び前端を有し、該前端は、前記スピンドル部品のツール締め付けシステムの近位にあり、該後端は前記ツール締め付けシステムとは反対側の前記スピンドル部品の端部の近位にある、前記スピンドル部品において、
前記ツールホルダ内での回転用に構成された回転シャフトと、
前端ベアリング部品及び後端ベアリング部品を含み、前記ツールホルダ内で前記回転シャフトを支持し、前記ツールホルダ内での前記回転シャフトの高速回転を可能にするベアリング部品と、
前記回転シャフトと動作的に接続され、前記回転シャフトを回転させるように構成されたタービンと、
前記スピンドル部品の部品を機械的に支持する中空ハウジングと、
前記中空ハウジングの外面上に形成された複数のスロットであって、前記ツールホルダから高圧冷却液が流れて前記タービンを駆動できるようにする複数の通路を前記ツールホルダの前記内部テーパーソケットの内面とともに形成するように構成された前記複数のスロットとを備え、
前記ベアリング部品の少なくとも一つのベアリングは、前記ツールホルダの前記テーパーソケットと前部締め付けナットとにより形成された空間に位置するように構成された前記スピンドル部品の一部に配置されている、スピンドル部品。
【請求項２】
前記中空ハウジングは、コレットを含む、請求項２に記載のスピンドル部品。
【請求項３】
前記複数の通路は、冷却液の少なくとも一部が前記ベアリング部品を介して流れてベアリングを冷却及び潤滑するように構成されている、請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項４】
前記複数の通路は、冷却液の排出部を含む、請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項５】
冷却液の排出部により冷却液が前記スピンドル部品上に搭載されたツールの作業点に向けて流れ、冷却液の排出部は、前記スピンドル部品の前端に配置され、開口、噴射器、スプリンクラーからなるグループから選択された手段を含む、請求項４に記載のスピンドル部品。
【請求項６】
前記複数の通路は、前記回転シャフトを貫通する中空トンネルを含み、前記中空トンネルは、冷却液の一部を前記スピンドル部品上に搭載されたツールの中空ボアに向けて高圧で流れさせることができるように構成されている、請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項７】
前記スピンドル部品の後端は、前記回転シャフトの中空トンネルを介した冷却液の漏れを実質的に防止する動的シーリングシステムを含む、請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項８】
前記動的シーリングシステムは、該動的シーリングシステムを介した冷却液の漏れを許容し、前記複数の通路は、漏れた冷却液が前記後端ベアリング部品及び前記前端ベアリング部品に流れ、前記後端ベアリング部品及び前記前端ベアリング部品に潤滑を提供し、かつ冷却することができるように構成された通路を含む、請求項７に記載のスピンドル部品。
【請求項９】
前記前端ベアリング部品及び前記後端ベアリング部品は、背中合わせ、対面及びタンデムからなるグループから選択された構成で搭載されている、請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項１０】
各ベアリング部品は、少なくとも一つのベアリングを含む、請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項１１】
前記タービンは、前記後端ベアリング部品の後方、前記後端ベアリング部品と前記前端ベアリング部品との間、及び前記前端ベアリング部品の前からなるグループから選択された位置に配置されている、請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項１２】
前記ベアリング部品は、バネにより付与される予荷重圧力を用いて予荷重されている、請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項１３】
前記バネは、Ｏリング、コイルバネ、皿バネ、波形バネ、フィンガーバネからなるグループから選択される、請求項１２に記載のスピンドル部品。
【請求項１４】
前記前端ベアリング部品及び前記後端ベアリング部品は、互いに隣接して配置され、この配置で予荷重が行われる、請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項１５】
前記タービンは、軸インパルスタービン、ラジアルインパルスタービン、及び反応タービンからなるグループから選択される、請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項１６】
冷却液は水と油の乳剤である、請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項１７】
ツール締め付けシステムを備える請求項１に記載のスピンドル部品。
【請求項１８】
ロータ保持システムのための準備を備える請求項１に記載のスピンドル部品。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
スピンドルは、旋盤、フライス盤、ボール盤、その他等の機械加工装置の生産性を向上させ、かつ全体の効率を向上させるために提供される。しかしながら、公知のスピンドルは、非常に複雑で、先端的なベアリング部品及びモータ等の非常に高価な部品から構成され得る。従って、スピンドルは、非常に高価な傾向であり、非常に高い生産性、品質及び高い切断品質のみの使用に制限される。
【０００２】
代替的な解決としては、（スピンドル速度加速器またはスピンドル速度乗算器として呼称される）スピンドル増速器(spindle speeders)が挙げられる。これらの装置は、機械加工装置の主スピンドルに組み付けられ、かつ主スピンドルとともに回転する。従って、部品の全体の回転速度は、スピンドル増速器の回転速度と機械加工装置の主スピンドルの回転速度との代数和となり得る。
【０００３】
更に、多くのスピンドル増速器は、空圧、水圧、または電気機器等の機械加工装置への外部電源を必要とする。通常、これらの電源は、旧式の低コストの機械加工装置において利用することができない。従って、機械加工装置による多くのスピンドル増速器の使用は実用的ではない。この事実により、これらの解決策に対する市場規模が非常に小さくなる。
【０００４】
しかしながら、全ての規模の作業場におけるこれらの設備を含む多くの機械加工装置は、主スピンドルを介して圧力冷却液を供給するためのシステムを含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態では、ツールホルダの内部テーパーソケットに組み付けられるように構成されたスピンドル部品が提供され、スピンドル部品は、後端及び前端を有し、前端は、スピンドル部品のツール締め付けシステムの近位にあり、後端はツール締め付けシステムとは反対側のスピンドル部品の端部の近位にある。スピンドル部品は、ツールホルダ内での回転用に構成された回転シャフトと、前端ベアリング部品及び後端ベアリング部品を含み、ツールホルダ内で回転シャフトを支持し、ツールホルダ内での回転シャフトの高速回転を可能にするベアリング部品と、回転シャフトと動作的に接続され、回転シャフトを回転させるように構成されたタービンと、ツールホルダから高圧冷却液が流れてタービンを駆動できるように構成された複数の通路とを備え、ベアリング部品の少なくとも一つのベアリングは、ツールホルダのテーパーソケットと前部締め付けナットとにより形成された空間に位置するように構成されたスピンドル部品の一部に配置されている。
【０００６】
更に、本発明の実施形態では、スピンドル部品はスピンドル部品の部品を機械的に支持する中空ハウジングを含んでもよい。
更に、本発明の実施形態では、中空ハウジングは、コレットを含んでもよい。
【０００７】
更に、本発明の実施形態では、複数の通路は、中空ハウジングの外表面とツールホルダのテーパーソケットの内表面とによって少なくとも部分的に形成されてもよい。
更に、本発明の実施形態では、複数の通路は、冷却液の少なくとも一部がベアリング部品を介して流れてベアリングを冷却及び潤滑するように構成されてもよい。
【０００８】
更に、本発明の実施形態では、複数の通路は、冷却液の排出部を含んでもよい。
更に、本発明の実施形態では、冷却液の排出部により冷却液がスピンドル部品上に搭載されたツールの作業点に向けて流れ、冷却液の排出部は、スピンドル部品の前端に配置され、開口、噴射器、スプリンクラーからなるグループから選択された手段を含んでもよい。
【０００９】
更に、本発明の実施形態では、複数の通路は、回転シャフトを貫通する中空トンネルを含み、中空トンネルは、冷却液の一部をスピンドル部品上に搭載されたツールの中空ボアに向けて高圧で流れさせることができるように構成されてもよい。
【００１０】
更に、本発明の実施形態では、スピンドル部品の後端は、回転シャフトの中空トンネルを介した冷却液の漏れを実質的に防止する動的シーリングシステムを含んでもよい。
本発明の実施形態では、動的シーリングシステムは、動的シーリングシステムを介した冷却液の漏れを許容し、複数の通路は、漏れた冷却液が後端ベアリング部品及び前端ベアリング部品に流れ、後端ベアリング部品及び前端ベアリング部品に潤滑を提供し、かつ冷却することができるように構成された通路を含んでもよい。
【００１１】
本発明の実施形態では、前端ベアリング部品及び後端ベアリング部品は、背中合わせ、対面及びタンデムからなるグループから選択された構成で搭載されていてもよい。
本発明の実施形態では、各ベアリング部品は、少なくとも一つのベアリングを含んでもよい。
【００１２】
本発明の実施形態では、タービンは、後端ベアリング部品の後方、後端ベアリング部品と前端ベアリング部品との間、及び前端ベアリング部品の前からなるグループから選択された位置に配置されていてもよい。
【００１３】
本発明の実施形態では、ベアリング部品は、バネにより付与される予荷重圧力を用いて予荷重されていてもよい。
本発明の実施形態では、バネは、Ｏリング、コイルバネ、皿バネ、波形バネ、フィンガーバネからなるグループから選択されてもよい。
【００１４】
本発明の実施形態では、前端ベアリング部品及び後端ベアリング部品は、互いに隣接して配置され、この配置で予荷重が行われてもよい。
本発明の実施形態では、タービンは、軸インパルスタービン、ラジアルインパルスタービン、及び反応タービンからなるグループから選択されてもよい。
【００１５】
本発明の実施形態では、冷却液は水と油の乳剤であってもよい。
本発明の実施形態では、スピンドル部品は、ツール締め付けシステムを備えてもよい。
本発明の実施形態では、スピンドル部品は、ロータ保持システムのための準備を備えてもよい。
【００１６】
本発明と見なされる主題は、本願の結末部分において具体的に説明され、別に特許請求の範囲に記載されている。本発明は、機構及び動作方法としても、目的、特徴及びその効果とともに、添付の図面を見ながら以下の詳細な説明を参照することにより理解し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本発明の実施形態の典型的なスピンドルシステムの図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態の図１Ａのスピンドルシステムの概略的な断面を示す図である。
【図１Ｃ】本発明の実施形態の図１Ａのスピンドルシステムの拡大された概略的な断面を示す図である。
【図１Ｄ】本発明の実施形態の図１Ｃの概略的な断面の拡大された底部を示す図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態の標準的なコレットを有する典型的なスピンドル部品の概略的な断面を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態の図２Ａの典型的なスピンドル部品の概略的な断面を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態の図２Ａのスピンドル部品の３次元の図面である。
【図３Ａ】本発明の実施形態の典型的な中間タービンスピンドル部品の概略的な断面を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態の図３Ａの典型的なスピンドル部品の概略的な部分等角断面を示す図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態の典型的な後部タービンスピンドル部品の概略的な断面を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態の図４Ａの典型的なスピンドル部品の概略を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の別の典型的な後部タービンスピンドル部品の概略的な断面を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態の典型的な後部反応タービン６４０を有するスピンドル部品の概略的な断面を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態の図６Ａの典型的なスピンドル部品の概略的な部分等角断面を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態の前部反応タービンを有する典型的なスピンドル部品の長手方向の概略的な断面を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態の図７Ａの典型的なスピンドル部品の概略的な三次元の図面である。
【図７Ｃ】本発明の実施形態の図７Ａの典型的なスピンドル部品の概略的な部分断面を示す面である。
【図７Ｄ】本発明の実施形態の図７Ａの典型的なスピンドル部品の横断方向の概略的な断面を示す図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態の典型的なフレームレススピンドル部品の概略的な断面を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の実施形態の図８Ａの典型的なスピンドル部品の概略的な断面を示す図である。
【図８Ｃ】本発明の実施形態の図８Ａの典型的なスピンドル部品の概略的な部分等角断面を示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態の典型的なロータに基づくスピンドル部品の水平方向の概略的な断面図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態の典型的なシャフトを示す概略図である。
【図９Ｃ】本発明の実施形態の別の典型的なシャフトを示す概略図である。
【図９Ｄ】本発明の実施形態の典型的なスピンドル部品の概略的な断面を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態の典型的な二重ベアリングスピンドル部品の水平方向の概略的な断面を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態の別の典型的な二重ベアリングスピンドル部品の水平方向の概略的な断面を示す図である。
【００１８】
図面の簡素化および明瞭化のため、図面に示されている構成は必ずしも実寸で記載される必要は無いことは理解できるものと思われる。例えば、いくつかの構成の寸法は明瞭化のために他の構成に対して誇張されている。更に、対応または同様の構成を示すために図面には参照番号が繰り返されている。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の詳細な説明において、本発明の全体的な理解を提供するために数々の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、当業者であれば本発明は具体的な詳細が無くとも実施できるものと理解されるものと思われる。他の例では、公知の方法、手順、及び要素は、発明が不明確とならないように、詳細には説明されていない。
【００２０】
明細書で使用される「複数」は、例えば、「多数」または「２以上」を含む。「複数」は、明細書を通して２つ以上の要素、装置、素子、ユニット、パラメータ等を記載する際に使用される。しかしながら、本発明の実施形態がこの点について制限されるものではない。
【００２１】
本発明の実施形態では、スピンドル部品は、機械加工装置のツールホルダの内部テーパーソケットに組み付けられるように構成される。スピンドル部品は、スピンドル部品の長手方向の寸法に沿った第１の部分と第２の部分とに分けられる。スピンドル部品は、スピンドル部品がツールホルダ上に搭載されるとき、スピンドル部品の第１の部分がツールホルダのテーパーソケットと前部締め付けナットとにより形成される空間に配置または位置するように設計されている。例えば、本発明の実施形態のスピンドル部品の長手方向の長さの少なくとも半分が、スピンドル部品がツールホルダに搭載される際に、ツールホルダのテーパーソケットと前部締め付けナットとにより形成される空間に配置または位置している。本発明の実施形態では、スピンドル部品の第１の部分は、スピンドルの少なくとも後端ベアリング部品を含む。
【００２２】
本願明細書を通して、「主スピンドル」は、機械加工装置と一体のスピンドルのことをさす。本発明の実施形態のスピンドル部品の主要部品は、サポート構造と、回転軸Ｒを中心としたツールホルダ内の回転用に構成された回転シャフトと、ツールホルダ内で回転シャフトを半径方向及び軸方向に支持し、かつシャフトの高速回転を可能にするように構成されたベアリング部品と、回転シャフトに動作的に接続されたタービンとを含む。タービンは、ツールホルダを介して機械加工装置により供給される高圧冷却液等の液体の流れに反応して回転シャフトを回転させるように構成されている。スピンドル部品は、スピンドル部品を介してツールホルダからの高圧冷却液の流れを許容して、タービンを駆動するように構成されている。少なくとも一つのベアリング、例えばスピンドルの後端ベアリング部品がツールホルダのソケット及び前部締め付けナットにより形成される空間である円錐形状の空洞に位置または配置されている。ツールホルダのソケットは、円錐形状を有してテーパー状となっている。
【００２３】
本発明の実施形態のスピンドルは、例えば、０．２Ｎｍのモーメントで４０ｋrpm（４０ｋｒ／ｍｉｎ）の回転速度に達する。しかしながら、本発明の実施形態のスピンドルは、より高いまたはより低い回転速度及び他のモーメントの大きさに達し得る。本発明の実施形態のスピンドルを用いて作業を行うとき、機械加工装置の主スピンドルは、回転しない。このことは、ツールホルダ及びスピンドルにおける許容値の累積的影響による許容誤差の重畳を解消し、スピンドル性能の全体的な精度を向上し得る。本発明の実施形態は、この点に関して制限されるものではなく、本発明の実施形態では、機械加工装置の主スピンドルは、スピンドルとともに回転して、主スピンドルと本発明の実施形態のスピンドルとの特定の回転速度の代数和である高作業速度に達するようにしてもよい。
【００２４】
回転軸Ｒは、長手方向の軸であり、かつスピンドル及びツールホルダの中心である。本発明の実施形態のスピンドルにおける要素の位置を説明するために本願明細書を通して使用される用語は、本発明の実施形態のスピンドルのツール締め付けシステムに関連して回転軸Ｒに沿って選定されている。前方または前方向は、ツール締め付けシステムの方向のことを言うか、あるいは、ツール締め付けシステムの近位であるということを意味する。同様に、反対側の後方は、反対方向、ツール締め付けシステムとは反対のスピンドルの端部のことを言うか、あるいは、ツール締め付けシステムとは反対の端部の近位であるということを意味する。同様に、用語「前」は、回転軸Ｒに沿って別の要素に対してツール締め付けシステムがより近づいて配置された要素について関連しており、用語「後方」は、回転軸Ｒに沿って別の要素に対してツール締め付けシステムから更に離れて配置された要素に関連している。
【００２５】
本発明の実施形態では、ツールホルダは、ＢＴ４０又はＨＳＫ４０等の標準的なツールホルダ又は適切なツールホルダであってもよい。ツールホルダの後部テーパー端が旋盤、フライス盤、ボール盤、その他等の機械加工装置（図示せず）上に固定された状態で搭載できるようにしてもよい。ツールホルダの内部テーパーソケットは、スピンドルの回転ツールホルダの装着に関する公知の基準に適合及び従ってもよい。例えば、ツールホルダの内部テーパーソケットは、ＥＲ４０またはＥＲ３２、ＴＧ１００、ＳＣ、Ｒ８、ＭＴ２コレット基準に適合し得る。
【００２６】
本願明細書では、サポート構造は、本発明の実施形態のスピンドルの各種部品の機械的な支持に用いられる要素のことを言う。サポート構造は、ＥＲ４０−ＥＲ１６コレット等の適切又は標準のハウジングを含む。代替例として、本発明のいくつかの実施形態では、ツールホルダの内部テーパーは、スピンドルに対するハウジングを提供し、サポート構造は、ベアリングを適所で保持するための要素を含み得る。
【００２７】
本発明の実施形態では、スピンドルのタービンが回転シャフトと動作的に接続されている。タービンは、ネジ締め、接着等の適切な技術を用いて回転シャフト上に搭載される。代替的に、タービン及びシャフトは、一つの部品として設けられる。タービンは、インパルスタービン、反応タービン、またはそれらの組み合わせであってもよい。タービンは、前端ベアリングと締め付けシステムとの間のシャフトの前端、前端ベアリングと後端ベアリングとの間のシャフトの中間部、後端ベアリングの後方のシャフトの後端に設けてもよい。
【００２８】
本発明の実施形態では、ベアリング部品は、前端ベアリング部品及び後端ベアリング部品を含む。前端ベアリング部品及び後端ベアリング部品の各々は、１以上のベアリングを含む。ベアリング部品は、径方向及び軸方向の負荷を支持するあらゆるタイプのベアリングを含む。ベアリング部品の許容範囲は、ＡＢＥＣスケールのＡＢＥＣ  １クラス又はＩＳＯ４９２基準の通常クラス６Ｘ等の低精度からＡＢＥＣスケールのＡＢＥＣ  ９Ｐクラス又はＩＳＯ４９２基準の通常クラス２等の高精度までである。例えば、ベアリング部品は、深溝ボールベアリング、アンギュラ接触ボールベアリング、４点接触ボールベアリング、又は磁気ベアリング等のボールベアリングを含む。特定の設計要求に基づいて輪溝を有するベアリング、接触シールドタイプ（contact sealed type）、非接触シールドタイプ（non contact sealed type）、遮蔽タイプ、又は開放タイプのベアリングを用いてもよい。前端ベアリング部品及び後端ベアリング部品は、背中合わせ（back-to-back: BTB）、対面(face to face: FTF)構成、またはタンデム構成で搭載され得る。
【００２９】
ベアリングの予荷重は、何らかの適切な予荷重技術により行われる。予荷重は、ベアリングがベアリングレールに固定されるように、荷重を付与してベアリングを押圧することにより軸方向及び径方向の両方における隙間を排除するために行われる。例えば、前端ベアリング及び後端ベアリングは、定圧技術を用いて予荷重される。例えば、ベアリング予荷重は、予荷重ネジ、ネジナット、タービン等の硬質のストッパ要素に抗して前端ベアリング部品及び後端ベアリング部品に均一（一定）圧力を付与するバネを用いて行われる。Ｏリング、コイルバネ、皿バネ、波型バネ及びフィンガーバネの少なくとも一つ等のあらゆるタイプの適切なバネを前端ベアリング部品及び後端ベアリング部品に予荷重を行うために用いてもよい。代替例として、予荷重位置決めを同様に用いてもよい。予荷重位置決めは、軸方向負荷の下で前端ベアリング及び後端ベアリングを機械的にロックすることにより行われる。
【００３０】
本発明の実施形態では、高圧冷却液がツールホルダから流れてタービンを駆動するのを可能にする複数の通路の少なくともいくつかが、サポート構造の外表面とツールホルダのテーパーソケットの内表面とにより少なくとも部分的に形成される。付加的または代替的に、通路は、スピンドルの内部にあってもよい。例えば、通路は、サポート構造により形成されたトンネル、シャフトの中央で中空トンネルにより提供された中央通路、ベアリングのボール間に設けられた通路を含み得る。
【００３１】
本発明の実施形態では、スピンドルの回転シャフトは、中央において通路を提供する中空トンネルを含み、その通路は、ツールホルダから流れる高圧冷却液がツールの中央に沿って配置された中央通路に向かって高圧及び低速度で流れることができるように構成されている。スピンドル部品の後端は、回転シャフトの中空トンネルを介して流れる冷却液の漏れを究極効率ではないが、高効率で防止するためのラビリンスシステム等の動的シーリングシステムを含む。動的シーリングシステムは、動的シーリングシステムを介した冷却液の漏れを許容する。冷却液が後端ベアリング部品及び前端ベアリング部品に流れることができるようにする通路を設けて、後端ベアリング部品および前端ベアリング部品に対する潤滑及び冷却を提供する。
【００３２】
冷却液は、ツールホルダが取り付けられる機械加工装置により供給されるあらゆる液体であってもよい。典型的には、冷却液は、約９５％の水と５％の油の乳剤（emulsion）である。高圧冷却液が８−２０Ｂａｒ（８×１０５−２０×１０５Ｐａ）で機械加工装置により供給され、９０Ｂａｒ（９０×１０５Ｐａ）まで達し得る。
【００３３】
本発明の実施形態では、タービンを駆動するために使用した後、冷却液を排出することができるように通路が設けられていてもよい。例えば、冷却液の排出部は、スピンドル部品の前端に設けられた開口を含み、開口により冷却液がスピンドルから流出できるようになる。例えば、開口によりスピンドル部品上に搭載されたツールの作業点に向かって冷却液が流れるようにしてもよい。代替的に、噴射器又はスプリンクラーをスピンドル部品の前端に設けて、タービン領域及びベアリング部品のうちの少なくとも一方から出る冷却液をツールの作業点に指向させて、作業点からの破片を冷却及び除去するようにしてもよい。排出部は、作業点を向く角度に指向しているトンネルによって提供されてもよい。ツールの作業点は、ツールがワークピースと接触する点又は領域であってもよい。
【００３４】
本発明の実施形態は特定のツール締め付けシステム又は特定のツールに制限されるものではない。切削ツール、研削ツール、ホーニングツール等のあらゆる適切なツールを本発明の実施形態のスピンドル部品上に搭載してもよい。更に、あらゆる適切なツール締め付けシステム及び技術が、締め付けコレット、熱収縮締め付け、弾性変形締め付け、液圧締め付け、またはニッケル−チタニウム（ニチノール）形状記憶合金（ＮｉＴｉ）締め付け等として用いられてもよい。沿うように、本発明の実施形態は、ツールを組み付ける際及び解体する際のスピンドルシャフトの回転を防止するために用いられる特定のロータ保持方法に制限されない。例えば、（平坦なキーに対して好適な）２つの平坦な領域、複数の穴、６個の平坦な領域、特別なスロット等のロータ保持システムのための準備をスピンドルに含ませるようにしてもよい。ここでは、ロータは、シャフト及びシャフトに取り付けられる部品等のスピンドルの回転部品のことを言う。
【００３５】
本発明の実施形態は、シャフトの回転速度を測定するための手段を含む。あらゆる適切な回転速度の測定方法及び技術を用いることができる。例えば、磁石を回転シャフト上に搭載し、回転速度測定システムは、回転速度測定のために使用されるホール効果センサを含む。
【００３６】
本発明の実施形態を典型的な設計により説明する。本発明が示される特定の例に限定されず、明細書に説明される原理の実施については、特定の設計要求に応じて変更されることについては注意されたい。加えて、以下の例のいくつかは、本発明の実施形態の選択された一面のみを示すものであり得る。
【００３７】
図１Ａを参照すると、本発明の実施形態の典型的なスピンドルシステム１００が示されている。本発明の実施形態では、スピンドルシステム１００は、ツールホルダ１９０上に搭載され、ツール１８０を保持するスピンドル部品１１０を含む。スピンドル部品１１０のツール１８０及び回転シャフト（図１Ａにおいて図示せず）は、回転軸Ｒとして記載された共通の中心軸上で回転するように構成されている。
【００３８】
図１Ｂ及び図１Ｃを参照すると、図１Ａの断面Ｉ−Ｉに沿った本発明の実施形態のスピンドルシステム１００の概略的な断面が示されている。図１Ｃは、破線枠「ａ」内にあるスピンドルシステム１００の一部の拡大図である。本発明の実施形態では、スピンドル１１０は、回転シャフト１１２、タービン１１４、ベアリング部品１２０、中空サポート構造１１６、前部締め付けナット１３０、後部部品１４０、およびツール締め付けシステム１５０を含む。
【００３９】
シャフト１１２は、タービン１１４の回転により回転シャフト１１２が回転するように、タービン１１４に動作可能に接続されている。例えば、タービン１１４は、シャフト１１２上に搭載され得るか、あるいは、タービン１１４及び回転シャフト１１２は１個の部品として形成され得る。タービン１１４は、インパルスタービンであり、例えば、前端ベアリング１２２と前部締め付けナット１３０との間のシャフト１１２の前端部に配置されている。
【００４０】
ベアリング部品１２０は、サポート構造１１６及びツールホルダ１９０内で径方向及び軸方向に回転シャフト１１２を支持し、かつサポート構造１１６及びツールホルダ１９０内でシャフト１１２の高速回転が可能となるように構成されている。ベアリング部品は、少なくとも２つのベアリングを含む。例えば、ベアリング部品１２０は、前端ベアリング１２２と後端ベアリング１２４とを含む。図１Ａ−図１Ｃに示される本発明の実施形態では、ベアリング部品１２０は、アンギュラ接触ボールベアリングを含むが、本発明の実施形態はこのタイプのベアリングに制限されない。前端ベアリング１２２及び後端ベアリング１２４は、図１Ｃに示すように、背中合わせ（back-to-back: BTB）構成で組み込まれている。代替例として、当該技術で公知であるように、対面(face to face: FTF)構成またはタンデム構成であってもよい。前端ベアリング１２２及び後端ベアリング１２４の互いについての図示した特定のタイプは、特定の設計要求に合致するように選択され得る。
【００４１】
前端ベアリング１２２及び後端ベアリング１２４は、定圧技術を用いた圧力、例えば、予め組み込まれたネジ１４９に抗して前端ベアリング１２２及び後端ベアリング１２４に一定の圧力を付与するバネとしてのＯリング１２５とともに予め組み込まれている。コイルバネ、皿バネ（Belleville spring）、波型バネ（wave spring）、フィンガーバネ（finger spring）等の他のタイプのバネを前端ベアリング１２２及び後端ベアリング１２４を予め組み込むために用いてもよい。
【００４２】
スピンドル部品は、Ｌで示されるスピンドル部品１１０の長手方向の長さに沿った、Ｌ１で示される長手方向の寸法を有する第１の部分１１１と、Ｌ２で示される長手方向の寸法を有する第２の部分１１３とに分けられる。スピンドル部品１１０は、スピンドル部品１１０がツールホルダ１９０上に搭載されたとき、スピンドル部品１１０の第１の部分１１１がツールホルダ１９０のテーパーソケット１９２及び前部締め付けナット１３０によって形成される空間に配置されるか、位置している。本発明の実施形態によれば、スピンドル部品１１０の第１の部分１１１は、少なくとも後端ベアリング１２４を含む。従って、スピンドル部品１１０がツールホルダ１９０上に搭載される際には、ツールホルダ１９０のテーパーソケット１９２及び前部締め付けナット１３０の内面によって形成される空間である円錐形状の空洞に少なくとも後端ベアリング１２４が配置される。
【００４３】
サポート構造１１６は、高圧の冷却液がツールホルダ１９０から流れてタービン１１４を駆動することができるように構成された複数の通路を有するハウジング１１７を含み得る。例えば、ハウジング１１７は、ハウジング１１７の外周においてハウジング１１７の最後尾部からハウジング１１７の最前部に延伸する複数の長手スロットを有し、そのスロットにタービン１１４の羽根に向かって冷却液が流れる。例えば、標準的なコレットがハウジング１１７に対して使用される。本発明の実施形態は、特定のスロットまたはトンネルの数及び構造に制限されない。十分な速度でタービン１１４を回転させるのに十分な圧力及び適切な角度で高圧冷却液がタービン１１４に到達可能となるような通路の設計を用いてもよい。例えば、スロットは、ベース１４８に対して垂直、即ち直角であるか、またはベース１４０に対して角度を付けて配置されている。タービンを駆動した後、通路は冷却液を排出することができるように設けられている。例えば、開口１３２は、前部締め付けナット１３０に設けられ、冷却液がスピンドル部品１１０から流れ出ることができるようになっている。代替例として、噴射器またはスプリンクラーを設けて、冷却液を作業点１８５に向くようにして、作業点１８５からの破片を冷却及び除去するようにしてもよい。
【００４４】
シャフト１１２は、高圧冷却液がツールホルダ１９０から流れて、ツール１８０の中心に沿って配置され得る中心通路（図示せず）に到達することができるように構成された通路を提供する中空部１６２を含む。後部部品１４０は、中空部１６２を介して流れる冷却液の漏れを究極効率ではないが、高効率で防止するための動的シーリングシステム１４２を含む。しかしながら、動的シーリングシステム１４２は、動的シーリングシステム１４２を介して流れる冷却液の漏れを許容する。動的シーリングシステム１４２を介して漏れる冷却液は、後端ベアリング１２４に流れ、トンネル１６４を介して前端ベアリング１２２に流れて、後端ベアリング１２４および前端ベアリング１２２に対する潤滑及び冷却を提供する。従って、冷却液は後端ベアリング１２４および前端ベアリング１２２を潤滑化する。
【００４５】
図１Ｄを参照すると、図１Ｂの破線「ｂ」内にあるスピンドルシステム１００の一部の底部の拡大図が示されている。後部部品１４０は、ベース１４８を含む。ベース１４８は、シャフト１１２に対して静止状態であり（即ち、回転しない）、例えば、ネジ山１４７を介してサポート構造１１６に固定されている。付加的または代替的に、ベース１４８は接着、溶着等の他の適切な方法でサポート構造１１６に固定されてもよい。中空ピン１４３がベース１４８の中央通路に配置され、ネジ締め、接着等の適切な方法によりベース１４８に固定されている。中空ピン１４３は、シャフト１１２の中空部１６２に突出する脚部１４４を有する。中空ピン１４３は、シール１４５によって封止されている。封止されていないとき、中空ピン１４３はツールホルダ１９０からツール１８０流れる高圧冷却液に対する通路を提供する。動的シーリングシステム１４２（連続矢印１４６によって図１Ｄに示されている一つの典型的な流路）は、（サポート構造１１６に対する）静止の中空ピン１４３と回転する予め組み付けられたネジ１４９との境界に沿って設けられている。静止の中空ピン１４３は、テフロン（登録商標）等の低静止摩擦係数の特性を有する材料でコーティングされている。動的シーリングシステム１４２は、高圧冷却液の流れに対して高抵抗を有し、大半の高圧冷却液の中空部１６２からの漏れを防止し、圧力損失を防止する。冷却液の流れに対する動的シーリングシステム１４２の抵抗は、動的シーリングシステム１４２を介して後端ベアリング１２４に流れ、トンネル１６４を介して前端ベアリング１２２に流れる漏れにより所望の量においてベアリングを潤滑及び冷却できるように設定される。
【００４６】
図１Ｃに戻り、スピンドル１１０は、ツール締め付けシステム１５０を含む。ツール締め付けシステム１５０は、ツール締め付けツール１５１及びツール締め付けナット１５２を含む。本発明の実施形態は、特定のツール締め付け装置及び方法に制限されるものではなく、収縮ユニット、液圧ユニット又は形状記憶合金ユニット等の他の適切なツール締め付け装置及び技術を使用し得る。
【００４７】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、本発明の実施形態の標準的なコレット２１０を有する典型的なスピンドル部品２００の概略的な断面が示されている。図２Ｂは、破線Ａ内にあるスピンドル部品２００の一部の拡大図である。スピンドル部品２００は、スピンドル部品１１０とほぼ同様である。スピンドル２００のサポート構造は、標準のコレット２１０を用いて実施される。コレット２１０は、コレット２１０の内径が前端ベアリング２３０を収容すべく調整されるように前端２５０において機械加工されている。
【００４８】
図２Ｃを参照すると、本発明の実施形態の典型的なスピンドル部品２００の３次元の図面が示されている。コレット２１０は、コレットの後端から少なくとも周辺トンネルにまで延在する複数の長手下部スロット２１２と、周辺トンネル２１４からコレット２１０の先端にまで延在する複数の長手上部スロット２１６とを含む。ツールホルダ１９０に組み付けられたとき（図１Ａ−図１Ｂ参照）、下部スロット２１２、周辺トンネル２１４、及び上部スロット２１６は、ツールホルダ１９０のテーパーソケット１９２の内面及び前部締め付けナット１３０の内面とともに（図１Ｂ参照）、高圧冷却液に対する外部被覆（outer envelope）通路を形成する。動作中、ツールホルダ１９０により提供された高圧冷却液は、下部スロット２１２を介して周辺トンネル２１４に流れ、上部スロット２１６を介してインパルスタービン２２０の羽根２２２に当たる。上部スロット２１６は、必要なものとしてガスケット（図示せず）により封止された穴２１８を含む。穴のいくつかを封止することにより、コレット２１０に対して回転可能なタービン２２０に流れる冷却液の圧力及びタービン２２０の回転速度及びモーメントについての制御が提供される。
【００４９】
図３Ａを参照すると、本発明の実施形態の典型的な中間タービンスピンドル部品３００の概略的な断面が示され、図３Ｂを参照すると、本発明の実施形態の典型的な中間タービンスピンドル部品３００の概略的な部分等角断面が示されている。ラジアルインパルスタービン３４０は、前端ベアリング３３０と後端ベアリング３３２との間のシャフト３２０の中央部分に位置している。ラジアルタービン３４０の羽根３４２の長さは、前端タービン１１４及び２２０に対して増加している（図１Ｃ及び図２Ａ参照）。羽根３４２の長さの増加により、前端ベアリングと締め付けシステム３３１との間の羽根の表面が増大し、タービンが前端に位置しているスピンドル部品１１０及び２００に対してラジアルタービン３４０及びスピンドル部品３００の効率が増大する。ラジアルタービン３４０がシャフト３２０の中央部分に位置することにより、前端タービン構成と比較して前端ベアリング３３０とツールの作業点との間の距離を少なくすることが可能となる。このことは、前端ベアリング３３０上の反作用モーメントを望ましく低減する。ラジアルタービン３４０をシャフト３２０の中央部分に位置させることにより、前端ベアリング３３０及び後端ベアリング３３２のＦＴＦ構成が必要となる。予め組み付けることは、Ｏリング３３４がシャフト３２０の領域３２２に抗して押圧することによりなされる。タービン３４０は、シャフト３２０の一体部分である。
【００５０】
ハウジング３１０の下部外表面に見られるスロット３５４は、ツールホルダ１９０のテーパーソケット１９２の内表面とともに高圧冷却液に対する通路を形成する。動作中、冷却液がツールホルダ１９０からスロット３５４を介してトンネル３５６に流れて、半径方向からラジアルタービン３４０の羽根３４２に当たる。Ｏリング３５８は、ハウジング３１０とツールホルダ１９０のテーパーソケット１９２の内面との間でスピンドル部品３００から高圧冷却液が漏れるのを防止するのに必要な封止を提供する。
【００５１】
ラジアルタービン３４０の羽根３４２に当たった後、冷却液はハウジング３１０内に形成されたトンネル３５２を介して流れて、噴射器３５０を介してスピンドル部品３００から流れ出る。噴射器３５０は、冷却液がスピンドル部品３００上に組み付けられたツールの作業点に向かうように冷却液の流れの角度を制御するように調整される。
【００５２】
図４Ａを参照して、本発明の実施形態の典型的な後部タービンスピンドル部品４００の概略的な断面が示され、図４Ｂを参照して、本発明の実施形態の図４Ａの典型的なスピンドル部品の概略が示されている。ラジアルインパルスタービン４４０は、ベース４４８と後端ベアリング４３２との間のシャフト４２０の後部に位置している。タービン４４０は、例えば、ネジ締め、接着又はネジ締め及び接着の両方によりシャフト４２０に固定されている。
【００５３】
ハウジング４１０の底部外表面にあるスロット４５４は、ツールホルダ１９０のテーパーソケット１９２の内表面（図１Ｂ参照）とともに、高圧冷却液に対する通路を形成する。動作中、高圧冷却液がツールホルダ１９０からスロット４５４を介してトンネル４５６に流れて、半径方向からラジアルタービン４４０の羽根（図示せず）に当たる。ラジアルタービン４４０の羽根に当たった後、冷却液は後端ベアリング４３２に流れ、ハウジング４１０内に形成されたトンネル４６０を介して前端ベアリング４３０に流れ、後端ベアリング４３２及び前端ベアリング４３０に対する潤滑及び冷却を提供する。冷却液は、ハウジング４１０に形成され、開口４５０において終端となるトンネル４６２を介して排出される。
【００５４】
スピンドル部品４００の前端ベアリング４３０は、スピンドル部品４００の後端ベアリング４３２よりも大きい。前端ベアリング４３０のサイズが増大することにより、前端ベアリング４３０が負う負荷が増大し、よって、より小さな前端ベアリング４３０を有する実施形態に比べてスピンドル部品４００が負う負荷が増大する。しかしながら、予荷重圧力（preloading pressure）は、ベアリングのサイズに関連しているので、予荷重レベルを設定する際には注意が必要である。例えば、各ベアリングは、許容予荷重レベルの範囲を有し、よって、後端ベアリング４３２及び前端ベアリング４３０の両方の許容予荷重レベル内に入る予荷重レベルが選択され得る。後端ベアリング４３２及び前端ベアリング４３０は、ＢＴＢ構成で配置され、タービン４４０に抗して後端ベアリング４３２を押圧するＯリング４３４を用いて予荷重（preload）が行われる。
【００５５】
スピンドル部品４００は、高効率でシャフト４２０の中空部４２２を介して流れる冷却液の漏れを防止する動的シーリングシステム４４６を含む。動的シーリングシステム４４６を介した漏れは、タービン４４０に流れるが、タービン４４０は回転されない。動的シーリングシステム４４６は、静止中空ピン４４３の脚部４４４の外表面と回転タービン４４０の脚部４４１の内表面との間に形成される。
【００５６】
図５を参照すると、本発明の実施形態の別の典型的な後部タービンスピンドル部品５００の概略的な断面が示されている。スピンドル部品５００は、後端ベアリング５３２及び前端ベアリング５３０が実質的に同じサイズを有しているということのみで、スピンドル部品４００と非常に類似している。図５は、トンネル４６０及び４６２に関して異なる視点で見た図である。
【００５７】
図６Ａを参照すると、本発明の実施形態の典型的な後部反応タービン６４０を有するスピンドル部品６００の概略的な断面が示され、図６Ｂを参照すると、本発明の実施形態の典型的な後部反応タービン６４０を有するスピンドル部品６００の概略的な部分等角断面が示されている。図６Ｂでは、後部側を上にして示されている。反応タービン６４０は、後端ベアリング６３２の後方でシャフト６２０の後部に位置している。タービン６４０は、例えば、ネジ締め、接着又はネジ締め及び接着の両方によりシャフト６２０に固定されている。高圧冷却液がツールホルダ１９０（図１にて図示）からタービン６４０の羽根６２２に直接流れる。反応タービン６４０は、インパルスタービンに対して比較的高いモーメントであるが低速度であるという特性を有するプロペラ型のタービンである。スピンドル部品６００は、熱収縮ツール締め付けシステム６５０を含む。ツールの交換には、シャフト６２０の前部の加熱が必要である。熱収縮ツール締め付けシステムは、コレット締め付けに比して精密であるものと考えられる。
【００５８】
反応タービン６４０の羽根に当たった後、冷却液は後端ベアリング６３２を介し、ハウジング６１０内に形成されたトンネル６４２及び前端ベアリング６３０を介して流れ、後端ベアリング６３２及び前端ベアリング６３０に対する潤滑及び冷却を提供する。冷却液は、ハウジング６１０内に形成された開口６６２を介して排出される。開口６６２は、回転軸Ｒに対して鋭角で傾斜しており、冷却液が想定した作業点の標準的な方向に流れるようになっている。
【００５９】
図７Ａを参照すると、本発明の実施形態の前部反応タービン７４０を有する典型的なスピンドル部品７００の長手方向の概略的な断面が示され、図７Ｂを参照すると、概略的な三次元の図面が示され、図７Ｃを参照すると、概略的な部分断面が示され、図７Ｄを参照すると、横断方向の概略的な断面が示されている。図７Ｄは、図７Ａに示されるＶ−Ｖ断面線に沿ったスピンドル部品７００の断面を示す。
【００６０】
スピンドル部品７００は、中央トンネル７７０及び周辺トンネル７７１を含むトンネルシステム７８０として実施される反応タービン７４０を含む。周辺トンネル７７１は、平角または鈍角α（アルファ）で配置されている。動作中、高圧冷却液がツールホルダ１９０（図１Ａにて図示）からシャフト７２０の中空部７２２を介してトンネルシステム７７０に流れ、タービン７４０を回転させる推進力が生じる。中央トンネル７７０は、反対方向から中央を横断して周辺トンネル７７１に到達するまで掘削され、ガスケット７７２で封止される。代替例として、中央トンネル７７０は、外周から中央に掘削され、外周と周辺トンネル７７１との間の中央トンネル７７０の一部が封止されてもよい。例えば、タービン７４０は、３組の中央トンネル７７０と、互いに約１２０度の角度で配置された周辺トンネル７７１とを含む。
【００６１】
スピンドル部品７００は、シャフト７２０の中空部７２２を介して流れる冷却液の漏れを高効率で防止する動的シーリングシステム７４６を含む。動的シーリングシステム７４６を介して漏れる冷却液は、後端ベアリング７３２、通路７４２、及び前端ベアリング７３０に流れる。動的シーリングシステム７４６は、静止中空ベース７４３の脚部７４４の外表面と回転シャフト７２０の内表面との間に形成されている。冷却液は、開口７６２を介して排出される。
【００６２】
後端ベアリング７３２及び前端ベアリング７３０は、ＢＴＢ構成で配置され、シャフト７２０に固定されたナットに抗して後端ベアリング７３２を押圧するＯリング７３４を用いて予荷重が行われる。サポート構造がコレット７１１及び追加のサポート７１０により提供される。
【００６３】
図８Ａを参照すると、本発明の実施形態の典型的なフレームレススピンドル部品８００の水平方向の概略的な断面が示され、図８Ｂを参照すると、概略的な部分等角断面が示され、図８Ｃを参照すると、概略的な図が示されている。ラジアルインパルスタービン８４０は、前端ベアリング８３０と後端ベアリング８３２との間のシャフト８２０の中央部に配置されている。ラジアルインパルスタービン８４０は、シャフト８２０の一体部分である。よって、ラジアルインパルスタービン８４０及びシャフト８２０は、単一部品として提供される。前端ベアリング８３０は、前端サポート８８２上に搭載され、後端ベアリング８３２は、後端サポート８８４上に搭載されている。動作上の見方として、ツールホルダ１９０は、後端サポート８８４、シャフト８２０、及び前端サポート８８２を保持するハウジングとして機能する。前部締め付けナット８８０は、ツールホルダ１９０にネジ締めされ、フレームレススピンドル部品８００の部品を共に保持する。
【００６４】
本発明の実施形態では、少なくとも後端ベアリング８３２が、ツールホルダ１９０のテーパーソケット１９２の内面と前部締め付けナット８８０とによって形成される空間である円錐形状の空洞に配置されている。
【００６５】
後端サポート８８４は、後端サポート８８４の外周において対角（diagonal）スロット８８６を有する。ツールホルダ１９０に組み付けられるとき、対角スロット８８６は、ツールホルダ１９０のテーパーソケット１９２の内面とともに高圧冷却液に対する通路を形成する。動作中、高圧冷却液は、ツールホルダ１９０から対角スロット８８６を介してインパルスタービン８４０の羽根８２２に流れる。対角スロット８８６は、インパルスタービン８４０の羽根８２２と垂直であり、高圧冷却液が約４５度でインパルスタービン８４０の羽根８２２に当たり、タービン８４０及びフレームレススピンドル部品８００の効率が増大するようになっている。前端ベアリング８３０及び後端ベアリング８３２はＦＴＦ構成で配置され、シャフト８２０の領域８３６に抗して前端ベアリング８３０を押圧する波形バネ８３４等のバネを用いて予荷重が行われる。
【００６６】
フレームレススピンドル部品８００は、弾性変形ツール締め付けシステム８５０を含む。シャフト８２０の円形空洞部がシャフト８２０の製造段階の間に掘削されるとき、シャフト８２０の前部が例えば、保持システムにより２点でクランプされる。クランプが解除されると、中空部は楕円形の断面となる。ツール交換では、保持装置によりシャフト８２０の前部のクランプ及びツールの挿入が必要となる。クランプが解除されると、ツールは楕円形の短軸に配置された２つの接触点で保持される。
【００６７】
図９Ａを参照すると、本発明の実施形態の典型的なロータに基づくスピンドル部品９００の断面が示されている。スピンドル部品９００は、シャフト９２０を除き、ボールベアリング、Ｏリング、予荷重ナット、（スピンドルハウジングとしての）ＥＲコレット、（スピンドルハウジングの一部でもある）ツールホルダ、及びツール締め付けシステム（コレット及びナット）等の標準の在庫部品から組み立てられる。反応タービン９４０は、例えば、前端ベアリング９３０とツール締め付けシステム９５０との間のシャフト９２０の前端に配置されている。反応タービン９４０は、シャフト９２０の一体部分である。よって、反応タービン９４０及びシャフト９２０は単一部品として提供される。前端ベアリング９３０及び後端ベアリング９３２は互いに接触するＢＴＢで配置され、予荷重位置決め技術（positioning preload technique）を用いて予荷重が行われる。前端ベアリング９３０及び後端ベアリング９３２はタービン９４０とネジナット９４５との間の場所で保持される。ロータ保持のための準備として、複数の穴９６０が設けられている。
【００６８】
図９Ｂを参照すると、本発明の実施形態の典型的なシャフトの概略が示されている。シャフト９２０は、後部側を上にして示されている。反応タービン９４０は、シャフト９２０に刻設されている。図９Ｃを参照すると、本発明の実施形態の第２の典型的なシャフト９２５の概略が示されている。シャフト９２５は、ロータ保持のための準備が６個の平坦な領域によりなされているということを除き、シャフト９２０と類似している。
【００６９】
図９Ａ−図９Ｃを参照すると、高圧冷却液は、ツールホルダ１９０からシャフト９２０又は９２５の側に形成されたトンネル９０２を介してタービン９４０に向かって流れる。トンネル９０２は、シャフト９２０又は９２５とベアリング９３０及び９３２との間の高圧冷却液のための通路を提供する。更に、高圧冷却液は、ツールホルダ１９０からベアリング９３０及び９３２を介してタービン９４０に向かって流れ、前端ベアリング９３０の外部レールは、高圧冷却液がタービン９４０に到達する前にスピンドル部品９００から漏れるのを防止するためのシーリングを提供する。
【００７０】
図９Ｄを参照すると、本発明の実施形態の典型的なスピンドルシステム９０１の図１Ａ上に示された断面Ｉ−Ｉに沿った概略的な断面が示されている。本発明の実施形態では、スピンドルシステム９０１は、ツールホルダ１９０上に搭載され、ツール１８０を保持するスピンドル部品９００を含む。スピンドル部品９００は、コレット２１０を含む。コレット２１０は、標準の在庫部品のコレットである。コレット２１０は、コレット２１０の外周面において長手スロット２１２を有する。冷却液の不所望の方向への飛散を防止するために、コレット２１２は、封止される。
【００７１】
本発明の実施形態では、少なくとも後端ベアリング９３２が、ツールホルダ１９０のテーパーソケット１９２の内面と前部締め付けナット９８０とによって形成される空間である円錐形状の空洞に配置されている。
【００７２】
図１０を参照すると、本発明の実施形態の典型的な二重ベアリングスピンドル部品１０００の断面は示されている。スピンドル部品１０００の動作原理は、スピンドル部品９００の動作原理と似ている。スピンドル部品１０００は、スピンドル部品９００で使用された反応タービン９４０と同様の反応タービン９４０を含む。前端ベアリング１０３０及び後端ベアリング１０３２の各々は、一対の隣接するベアリングを含む。各対はＢＴＢで組み付けられ、前端ベアリング１０３０及び後端ベアリング１０３２はＦＴＦで組み付けられる。外部スリーブ１０１０は、前端ベアリング１０３０及び後端ベアリング１０３２の支持を提供し、ツールを組み付ける際及び解体する際に生じる可能性のある損傷を防止するものである。一定圧力の予荷重が、タービン９４０に抗して前端ベアリング１０３０及び後端ベアリング１０３２を押圧する皿バネ等のバネにより行われる。
【００７３】
図１１を参照すると、本発明の実施形態の別の典型的な二重ベアリングスピンドル部品１１００の断面が示されている。スピンドル部品１１００の動作原理は、スピンドル部品９００の動作原理と似ている。スピンドル部品１１００は、スピンドル部品９００で使用された反応タービン９４０と同様の反応タービン９４０を含む。前端ベアリング１１３０及び後端ベアリング１１３２は、互いに隣接して配置され、前端ベアリング１１３０及び後端ベアリング１１３２の各々は、一対の隣接するベアリングを含む。各対はＢＴＢで組み付けられ、前端ベアリング１１３０及び後端ベアリング１１３２はＦＴＦで組み付けられる。予荷重の位置決めは、ネジナット１１３４及びタービン９４０によってなされる。
【００７４】
本発明のある特徴について図示し、説明したが、多くの改良、置換、変更、及び均等物が当業者によって生じ得る。従って、添付の特許請求の範囲は全てのそのような改良及び変更が本発明の技術思想に収まるものとしてカバーすることを意図している。
【符号の説明】
【００７５】
１１２…シャフト
１１４、２２０、３４０、４４０、６４０、７４０、８４０…タービン
１２０…ベアリング部品
１２２、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０，７３０，８３０、９３０、１０３０、１１３０…前端ベアリング
１２４、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２、８３２、９３２、１０３２、１１３２…後端ベアリング
１９０…ツールホルダ
１９２…テーパーソケット。
【図１Ａ】
0006303152.tif 000002
【図１Ｂ】
0006303152.tif 000003
【図１Ｃ】
0006303152.tif 000004
【図１Ｄ】
0006303152.tif 000005
【図２Ａ】
0006303152.tif 000006
【図２Ｂ】
0006303152.tif 000007
【図２Ｃ】
0006303152.tif 000008
【図３Ａ】
0006303152.tif 000009
【図３Ｂ】
0006303152.tif 000010
【図４Ａ】
0006303152.tif 000011
【図４Ｂ】
0006303152.tif 000012
【図５】
0006303152.tif 000013
【図６Ａ】
0006303152.tif 000014
【図６Ｂ】
0006303152.tif 000015
【図７Ａ】
0006303152.tif 000016
【図７Ｂ】
0006303152.tif 000017
【図７Ｃ】
0006303152.tif 000018
【図７Ｄ】
0006303152.tif 000019
【図８Ａ】
0006303152.tif 000020
【図８Ｂ】
0006303152.tif 000021
【図８Ｃ】
0006303152.tif 000022
【図９Ａ】
0006303152.tif 000023
【図９Ｂ】
0006303152.tif 000024
【図９Ｃ】
0006303152.tif 000025
【図９Ｄ】
0006303152.tif 000026
【図１０】
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【図１１】
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