簡介
諸如主軸（特別是電主軸）、旋轉臺或多軸線轉動頭等的電機驅動的機床單元中，
關於如何藉助於轉子單元的轉子軸將轉子單元安裝在定子單元中或定子單元上，原理上存在兩種不同的軸承佈置。然而，取決於實施例，軸承佈置的細節可以有些許變化。在第一軸承原理中，一個或兩個徑向推力球軸承通常相應地既佈置在轉子軸的前部上還佈置在轉子軸的後部上。例如採用所謂的O形或X形佈置來進行佈置的徑向推力球軸承吸收徑向力和軸向壓力。後軸承吸收徑向力和軸向拉力。第二種可能性或者第二種軸承佈置被稱為“固定/浮動軸承組合”。在這種情況下，軸承通常被設計成使得：前軸承位或軸承單元採用固定軸承的形式並且沿兩個方向吸收徑向力和軸向力。後軸承位或軸承單元在這種情況下被構造為浮動軸承並且僅吸收徑向力。這種“ 固定/浮動軸承組合”是一種來源於工程機械的、在結構上非常清晰的、力分配佈置。
例如，在機床主軸中，在（單個）滾動軸承或圓柱滾子軸承的幫助下，在主軸的後部區域中或者在轉子軸與工具座或工件座相對的端部處，所謂的浮動軸承經常得以實現。這種圓柱滾子軸承通常由內圈、帶有集成的滾子或滾動元件的保持架、以及外圈組成。滾子保持架要麼經由內圈要麼經由外圈被導向和保持。在實踐中已經使用了幾十年的這種佈置還暗示著後軸承不能夠吸收軸向力，這導致無論軸或轉子單元的膨脹運動是否因外力、或熱膨脹、或溫度影響而產生，軸或轉子單元的大部分膨脹運動都僅作用在後部區域中。這進而導致，例如在電主軸中，在已安裝的電機軸的後部區域中有時產生零點幾毫米、或者高達約一毫米的軸向運動。然而，這種在機床區域中/對機床區域而言非常大的長度改變或運動通常不會在此刻具有任何破壞性影響。這種機床單元中的前述固定/浮動軸承組合的極大優勢在於，配合在靠近工具座處（例如靠近主軸處）的固定軸承將主軸在前部區域中的軸向運動降低到最小。這進而導致，工具僅受到非常小的軸向位移的影響。這特別是在現代機床工業中或者在現代高性能電主軸等中具有巨大優勢，因為現今對相應的機床（例如數控機床（CNCmachine）等）提出了非常高的精度要求。此處，不僅僅是維持百分之一毫米的精度，而是必須務必維持千分之一毫米的精度。此外，近年來需要滿足對加工的日益提高的要求，以及特別是對諸如橫向進給和角速度的參數的日益提高的要求。因此，與此同時，一些工具也已經投入使用，其中，在加工期間，實際的厚度或尺寸精度藉助於相應的傳感器來確定，並且一些工具被用於控制機床或調節機床。例如，超聲波傳感器已經投入使用，其被佈置在轉子軸上或者被佈置在（旋轉）工具中/（旋轉）工具上。出於該目的，近年來，越來越多地使用電子旋轉接頭或能量傳輸系統，它們將電能從機床單元的靜止部件或從機床單元的定子傳輸到機床單元的旋轉部件或轉子。例如，這使用傳輸線圈來實現，傳輸線圈大體上由兩個有效地連接的線圈（具有鐵氧體磁芯）組成，並且在這兩個線圈之間存在非可調節的或確定的間隙。間隙的尺寸精度非常重要，以便不損害能量傳輸和/或信號傳輸。因此，這些傳輸線圈迄今已經被佈置在工件的或前固定軸承的前部區域中，因為迄今只有此處能夠確保間隙的尺寸精度。
然而，缺點在於，在工具的前部區域中存在如下風險：由於灰塵、切屑、冷卻潤滑劑等，會對能量傳輸單元並且特別是間隙以及因此尤其是信號傳輸產生損害或汙染。因此，會導致在工具的控制上出現錯誤，並且因此會導致加工誤差。
因而，傳輸單元還佔據安裝空間，這在工具加工區域中是非常具有干擾性的，並且另外地，此處還存在主軸與工件發生碰撞的風險。
數控機床設計技術：超高精度電主軸結構
圖1示出了示意性截面，該截面貫穿根據本發明的第一電主軸的後部區域，第一電主軸具有浮動軸承單元和第一電能傳輸單元，以及圖2示出了示意性截面，該截面貫穿根據本發明的第二電主軸的後部區域，第二電主軸具有浮動軸承單元和第二電能傳輸單元。
圖示意性地圖示出的兩個相似例，其中，轉子軸8在電主軸的遠離工具/工件（未更詳細地圖示）的區域18中具有後軸承19，該區域18是所謂的“後部區域”18。軸承19採用浮動軸承19的形式，並且經由導向環11連接到電主軸的定子單元16。
第一線圈13，特別是鐵氧體磁芯線圈13，被佈置/固定在導向環/元件11上，第一線圈13，特別是鐵氧體磁芯線圈13，被有效地連接到第二線圈14或者鐵氧體磁芯線圈14。第二鐵氧體磁芯線圈14被佈置/固定在轉子軸8上。在電主軸2的操作期間，即，當電機軸8正旋轉時，尤其是電機軸8升溫，並因此電機軸8發生長度改變L。這種沿旋轉軸線D的方向的長度改變L會改變或增大兩個電機線圈13、14之間的軸向間隙20，然而這將會不利於電信號從一個線圈13、14傳輸到另一個線圈13、14。然而，根據本發明，藉助於導向環11和彈簧21實現“靜止”線圈13的軸向調節。優選地，若干彈簧21以沿周向方向儘可能均勻地分佈的方式來佈置。
在轉子軸8沿著旋轉軸線D發生特別是與溫度相關的膨脹時，軸承單元19的內圈相應地沿縱向方向L被調節，這有利地導致經由滾動元件或球以及還有滾動軸承19的外圈和導向環來軸向地調節非旋轉或“靜止”線圈13。藉助於一個彈簧21或多個彈簧21，尤其產生了有利的回覆力，或者產生了使導向環11在滾動軸承19的外圈上的壓力。此外，提供有利的旋轉編碼器22，旋轉編碼器22有效地連接到定子單元16，或者有效地連接到非旋轉或“靜止”線圈13，或者有效地連接到導向環11。包括轉子單元15的齒結構23允許對轉子軸8的沿周向方向的位置的有利感測。
例如，在發生約20°C到200°C的溫度改變時，產生約1mm的長度改變L。這將會給兩個線圈13、14之間的信號傳輸帶來負面影響，然而，根據本發明該負面影響被有利地抑制。這是因為根據防止了待傳輸的電信號由於電機軸8的長度改變L而發生不利改變。
通常，根據各種不同的參數或者過程參數等被旋轉側或被旋轉單元15監測/傳送。因此，例如，可被用於如下參數：物質的量、磁、電磁輻射、支承（Lagerung）、聲學、溫度、振盪、間距、力、振動、碰撞和感應和/或類似參數。
在靜止側上，或者在定子單元上，可有利地實現過程分析或評價/控制/調整/過程控制，其中 ，尤其可使用數字濾波器、模擬濾波器、所謂的“B盒（B-Box）”還有鎖相環（Phasenregelschleife）和/或類似物。
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