KR100973396B1

KR100973396B1 - 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치

Info

Publication number: KR100973396B1
Application number: KR1020080038889A
Authority: KR
Inventors: 김진수
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2010-07-30
Also published as: KR20090113028A

Abstract

이 발명은, 절삭유의 침입을 이중으로 차단함으로써 절삭유 침입 차단 효과를 높일 수 있으며, 공기가 스핀들의 외주면에 골고루 균등한 압력으로 분사될 수 있도록 하는, 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치에 관한 것으로서,

회전동력을 인가받아서 회전되는 스핀들과, 상기 스핀들의 외주면에 설치되어 있는 주축베어링과, 상기한 주축베어링을 사이에 두고 상기한 스핀들을 감싸고 있으며 제1 공기통로가 형성되어 있는 헤드바디와, 상기한 헤드바디의 전단부에 설치되며 상기 제1 공기통로와 연통되는 제2 공기통로가 형성되어 있는 예압 커버와, 상기 예압 커버의 전단 하부에 설치되는 라비린스와, 상기 예압 커버와 라비린스의 전단에 설치되며 상기 제2 공기통로와 연통되는 제3 공기통로가 형성되어 있는 제1 전방커버와, 상기 제1 전방 커버의 전단에 설치되며 상기 제3 공기통로와 연통되는 제4 공기통로가 형성되어 있는 제2 전방커버를 포함하여 이루어진다.

스핀들, 주축베어링, 헤드바디, 예압커버, 라비린스, 전방커버

Description

머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치{device for preventing spindle of machining center from cutting fluid}

이 발명은 공작기계 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 절삭유의 침입을 이중으로 차단함으로써 절삭유 침입 차단 효과를 높일 수 있으며, 공기가 스핀들의 외주면에 골고루 균등한 압력으로 분사될 수 있도록 하는, 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치에 관한 것이다.

산업 전반적인 성력화 추세에 힘입어 절삭 가공분야의 자동화 및 수치제어(NC)화도 급속히 진전되고 있다. 아울러 최근에는 그동안 회전형 선반계열과 밀링 계열로 양분되어 진행되어 온 공작기계의 수치제어(NC)화가 서로 복합적으로 결합되어 다기능 머시닝 센터가 출현하였으며, 산업현장의 폭넓은 수요에 힘입어 그 시장은 급속히 확대되고 있다. 상기한 머시닝 센터란 몇가지 종류의 절삭가공을 하나의 기계에서 자동적으로 수행하는 NC 공작기계로서, 대개 공구 자동교환기능과 가공물의 2개면 이상을 자동적으로 깎고 또한 분할할 수 있는 기능을 구비하고 있다. 상기한 머시닝 센터는 그 발달의 뿌리를 어디에 두었던간에 크게 비회전체 부품을 가공하는 형식과 회전체 부품을 가공하는 형식의 2종으로 구분할 수 있다. 비 회전체 부품을 대상으로 하는 머시닝 센터는 가공하는 NC 밀링 머시인 또는 NC 드릴링 머시인을 발전 모체로 하여 여러가지 부분을 개량하였고, 여기에 자동 공구교환장치(Automatic Tool Changer, ATC), 투울 매거진, 자동 가공물 교환장치(Automatic Loader, AL)를 조합하여 머시닝 센터를 만든 것이다. 회전부품을 대상으로 하는 머시닝 센터는 NC 선반을 발전 모체로 하여 회전체 부품을 선삭후에 각도분할, 홈가공, 구멍가공, 탭작업 등 여러가지 가공을 하며, 자동 공구교환장치(ATC) 이외에 자동 가공물 교환장치(AL)도 가지고 있고, 또한 가공중에 별도로 준비된 척으로 소재를 잡고 가공이 완료된 가공물은 척에서 풀려 나오도록 함으로써 가공물의 탈착을 자동화하고 있다.

상기 머시닝 센터는 회전력을 받아 회전하는 주축에 장착된 공구로 공작물을 가공하게 되는데, 이때 공구를 보호하고 절삭력을 높이기 위해 절삭유가 절삭부위에 뿌려지게 되고, 이에 따라 주축의 전단부가 절삭유에 노출된다.

상기 머시닝 센터의 전단부에 설치되어 있는 주축 베어링에는 통상적으로 윤활유(그리스)가 칠해져 있기 때문에 절삭유가 윤활유에 접촉되면 윤활유가 녹아버리고 주축 베어링은 제대로 역할을 할 수 없게 된다. 이에 따라 주축과 이 주축을 감싸는 비회전부와의 틈새사이로 절삭유가 침입하지 못하도록 주축 베어링을 보호할 수 있는 절삭유 침입 방지장치를 필요로 하게 된다.

종래에는 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치로서, 주축의 전단부 둘레에 비회전부와의 틈새로 에어를 분사시켜줌으로써 절삭유가 침투하지 못하도록 하는 구조를 사용한다.

그러나 상기 종래의 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치는 에어 투출구가 없는 곳에서는 에어 압력이 미비하여 절삭유의 침투를 허용할 뿐만 아니라 미세한 틈새를 갖기 때문에 근본적으로 절삭유를 완벽하게 차단할 수가 없는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 주축의 틈새 전둘레에 고르게 에어가 분사되도록 함과 동시에 에어 공급에 필요한 전원이 끊어지더라도 틈새를 차단하여 주축 베어링을 절삭유 침입으로부터 보호할 수 있도록 하는 기술이 대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2005-0066107(공개일자 2005년 06월 30일)의 "공작기계의 주축 베어링 절삭유 침투 방지장치"에서 개시된 바 있다.

그러나, 상기한 공개번호 10-2005-0066107에서 개시된 바와 같은 종래의 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치는, 고무 또는 합성수지재로 이루어져 있는 립이 오랜 사용으로 인하여 마모가 되면 절삭유가 유입될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 립을 사용하지 않고 절삭유의 침입을 이중으로 차단함으로써 절삭유 침입 차단 효과를 높일 수 있으며, 공기가 스핀들의 외주면에 골고루 균등한 압력으로 분사될 수 있도록 하는, 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 회전동력을 인가받아서 회전되는 스핀들과, 상기 스핀들의 외주면에 설치되어 있는 주축베어링과, 상기한 주축베어링을 사이에 두고 상기한 스핀들을 감싸고 있으며 제1 공기통로가 형성되어 있는 헤드바디와, 상기한 헤드바디의 전단부에 설치되며 상기 제1 공기통로와 연통되는 제2 공기통로가 형성되어 있는 예압 커버와, 상기 예압 커버의 전단 하부에 설치되는 라비린스와, 상기 예압 커버와 라비린스의 전단에 설치되며 상기 제2 공기통로와 연통되는 제3 공기통로가 형성되어 있는 제1 전방커버와, 상기 제1 전방 커버의 전단에 설치되며 상기 제3 공기통로와 연통되는 제4 공기통로가 형성되어 있는 제2 전방커버를 포함하여 이루어진다.

이 발명의 구성은, 상기한 라비린스는 가운데에 통공부가 형성되어 있으며, 두께면의 앞쪽과 뒷쪽에는 원주방향을 따라서 원형으로 홈이 각각 형성되어 있으며, 원주면에는 다수개의 홈이 형성되어 있는 구조로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 라비린스의 원주면에 형성되어 있는 선풍 홈은 4개가 90도 간격으로 설치되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 라비린스의 원주면에 형성되어 있는 선풍 홈은 사각형으로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 제1 전방커버는 가운데에 통공부가 형성되어 있으며, 두께면에는 공기통로가 스핀들의 축방향으로 통공형성되어 있으며, 상기한 통공부의 주변을 따라 스핀들의 축방향으로 플랜지부가 연장형성되어 있으며, 상기한 플랜지부를 따라 원주상으로 에어구멍이 다수개 형성되어 있으며, 상기한 플랜지부의 끝에는 돌출부가 형성되어 있는 구조로 이루어지면 바람직하다.

이 발명은, 절삭유의 침입을 이중으로 차단함으로써 절삭유 침입 차단 효과를 높일 수 있으며, 공기가 스핀들의 외주면에 골고루 균등한 압력으로 분사될 수 있도록 하는, 효과를 갖는다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치의 단면 구성도이고, 도 2 내지 도 4는 각각 이 발명의 일실시예에 따른 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치의 라비린스의 사시도, 정면도, 측단면도이고, 도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치의 제1 전방 커버의 정단면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치의 구성은, 회전동력을 인가받아서 회전되는 스핀들(5)과, 상기 스핀들(5)의 외주면에 설치되어 있는 주축베어링(6)과, 상기한 주축베어링(6)을 사이에 두고 상기한 스핀들(5)을 감싸고 있으며 제1 공기통로(11)가 형성되어 있는 헤드바디(1)와, 상기한 헤드바디(1)의 전단부에 설치되며 상기 제1 공기통로(11)와 연통되는 제2 공기통로(21)가 형성되어 있는 예압 커버(2)와, 상기 예압 커버(2)의 전단 하부에 설치되는 라비린스(8)와, 상기 예압 커버(2)와 라비린스(8)의 전단에 설치되며 상기 제2 공기통로(21)와 연통되는 제3 공기통로(33)가 형성되어 있는 제1 전방커버(3)와, 상기 제1 전방 커버(3)의 전단에 설치되며 상기 제3 공기통로(33)와 연통되는 제4 공기통로(41)가 형성되어 있는 제2 전방커버(4)를 포함하여 이루어진다.

상기한 라비린스(8)는 가운데에 통공부(81)가 형성되어 있는 도넛형태 또는 링형태로 이루어지며, 두께면(82)의 앞쪽과 뒷쪽에는 링의 원주방향을 따라서 원형으로 홈(83, 84)이 각각 형성되어 있으며, 원주면(85)에는 4개의 선풍 홈(86)이 90도 간격으로 형성되어 있는 구조로 이루어진다. 상기한 선풍 홈(86)의 갯수는 라비린스(8)의 크기나 선풍 홈(86)의 크기에 따라 적절하게 조정될 수 있다. 그리고, 상기한 선풍 홈(86)은 사각 형태로 이루어지는데, 삼각형, 반원형 등과 같은 다른 형태들도 가능하다.

상기한 제1 전방커버(3)는 가운데에 통공부(31)가 형성되어 있는 파이프 형태로 이루어지며, 두께면(32)에는 제3 공기통로(33)가 스핀들(5)의 축방향으로 통공형성되어 있으며, 상기한 통공부(31)의 주변을 따라 스핀들(5)의 축방향으로 플랜지부(34)가 연장형성되어 있으며, 상기한 플랜지부(34)를 따라 원주상으로 에어구멍(36)이 다수개 형성되어 있으며, 상기한 플랜지부(34)의 끝에는 돌출부(35)가 형성되어 있는 구조로 이루어진다. 상기한 에어구멍(36)은 8개 설치되는데, 그 갯수는 제1 전방커버(3)의 크기나 에어구멍(36)의 크기에 따라 적절하게 조정될 수 있다. 그리고, 상기한 에어구멍(36)은 원형으로 이루어지는데, 사각형, 삼각형, 반원형 등과 같은 다른 형태들도 가능하다.

상기 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치의 작용은 다음과 같다.

공압원(도시되지 않음)으로부터 발생된 소정압력의 공기가 헤드바디(1)의 제1 공기통로(11)와 예압 커버(2)의 제2 공기통로(21)와 제1 전방 커버(3)의 제3 공기통로(33)를 통과하여 제2 전방커버(4)의 제4 공기통로(41)를 지나 제1 전방 커버(3)의 원주상으로 설치된 에어구멍(36)을 통해 스핀들(5)의 틈새로 빠져 나가게 되어 절삭유의 침입을 막게 됨으로써 주축 베어링(6)을 보호하여 스핀들(5)이 원활하게 회전될 수 있도록 한다.

상기한 에어구멍(36)은 플랜지부(34)를 따라 원주상으로 다수개 형성되어 있음으로써 공기가 스핀들(5)의 외주면에 골고루 균등한 압력으로 분사될 수 있도록 한다. 이와 함께, 상기한 플랜지부(34)의 끝에 형성되어 있는 돌출부(35)는 공기가 에어구멍(36)을 통하여 분사되도록 가이드하는 역할을 한다.

한편, 예압 커버(2)의 하부와 제1 전방커버(3)의 하부의 사이에 설치되어 있는 라비린스(8)는 스핀들(5)과 함께 회전되면서 라비린스(8)의 원주면(85)에 형성되어 있는 선풍 홈(86)을 이용하여 바람을 일으켜 공기막을 형성함으로써 상기한 공기막에 의해 2차적으로 절삭유의 내부 침입을 막게 된다. 선풍 홈(86)을 이용하한 공기막을 형성하기 위한 공기는 제1 전방커버(3)와 예압 커버(2)의 틈새를 통해 들어오게 되고, 제1 전방커버(3)와 스핀들(5)의 틈새를 통해 배출됨으로써 절삭유의 침입을 2차적으로 방지한다.

도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치의 단면 구성도이다.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치의 라비린스의 사시도이다.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치의 라비린스의 정면도이다.

도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치의 라비린스의 측단면도이다.

도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치의 제1 전방 커버의 정단면도이다.

Claims

회전동력을 인가받아서 회전되는 스핀들과,

상기 스핀들의 외주면에 설치되어 있는 주축베어링과,

상기한 주축베어링을 사이에 두고 상기한 스핀들을 감싸고 있으며 제1 공기통로가 형성되어 있는 헤드바디와,

상기한 헤드바디의 전단부에 설치되며 상기 제1 공기통로와 연통되는 제2 공기통로가 형성되어 있는 예압 커버와,

상기 예압 커버의 전단 하부에 설치되는 라비린스와,

상기 예압 커버와 라비린스의 전단에 설치되며 상기 제2 공기통로와 연통되는 제3 공기통로가 형성되어 있는 제1 전방커버와,

상기 제1 전방 커버의 전단에 설치되며 상기 제3 공기통로와 연통되는 제4 공기통로가 형성되어 있는 제2 전방커버를 포함하여 이루어지며,

상기한 라비린스는 가운데에 통공부가 형성되어 있으며, 두께면의 앞쪽과 뒷쪽에는 원주방향을 따라서 원형으로 홈이 각각 형성되어 있으며, 원주면에는 다수개의 선풍 홈이 형성되어 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기한 라비린스의 원주면에 형성되어 있는 선풍 홈은 4개가 90도 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치.
제 1항에 있어서,

상기한 라비린스의 선풍 홈은 사각형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치.
제 1항에 있어서,

상기한 제1 전방커버는 가운데에 통공부가 형성되어 있으며, 두께면에는 공기통로가 스핀들의 축방향으로 통공형성되어 있으며, 상기한 통공부의 주변을 따라 스핀들의 축방향으로 플랜지부가 연장형성되어 있으며, 상기한 플랜지부를 따라 원주상으로 에어구멍이 다수개 형성되어 있으며, 상기한 플랜지부의 끝에는 돌출부가 형성되어 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터 주축의 절삭유 침입 방지장치.