KR101984545B1

KR101984545B1 - Spindle

Info

Publication number: KR101984545B1
Application number: KR1020190000082A
Authority: KR
Inventors: 황용구
Original assignee: 주식회사 우진지엠씨
Priority date: 2019-01-02
Filing date: 2019-01-02
Publication date: 2019-09-03

Abstract

The present invention relates to a flow pressure spindle capable of minimizing heat generated from the rotation of a spindle at a low cost based on simple composition. The flow pressure spindle includes: a spindle; a spindle housing formed on the outer surface of the spindle; and a metal bearing and a thrust bearing, which are formed between the spindle and the spindle housing to make the rotation of the spindle smooth. Even if a spindle is formed to simply supply oil to the metal bearing and the thrust bearing, an oil film is formed to minimize heat during the rotation of the spindle, and also, an oil sensor is formed on a position of an oil circulation part, to which the oil is returned, to sense an oil leak during the circulation of the oil, and therefore, only when the oil is smoothly circulated, the spindle is turned on, so the spindle can be prevented from being damaged.

Description

유동압 스핀들{Spindle}Hydrostatic Spindle {Spindle}

본 발명은 간단한 구성으로 이루어져 저렴한 가격으로도 스핀들 회전시 발생하는 발열을 최소화시킬 수 있는 유동압 스핀들에 관한 것이다.The present invention is made of a simple configuration and relates to a fluid pressure spindle that can minimize the heat generated when the spindle rotates even at a low price.

최근에 전자산업, 공학기기산업의 발달에 따라 초정밀 가공품에 대한 요구정밀도가 높아지고 있는데, 컴퓨터용 하드 디스크, 레이저용 반사경, 레이저 스캐너용 다면경, 정밀 연삭기 등의 알루미늄 합금과 자기 헤드용 페라이트, 웨이퍼용 실리콘 등의 각종 세라믹 재료를 초정밀 가공하기 위해서는 진동이 없는 고속 초정밀 스핀들이 필수적이라 할 수 있다.Recently, with the development of the electronics industry and the engineering equipment industry, the precision of ultra-precision products has been increasing, including aluminum alloys such as computer hard disks, reflectors for lasers, multi-facets for laser scanners, precision grinding machines, ferrites for wafers, wafers In order to perform ultra-precision processing of various ceramic materials such as molten silicon, a high speed ultra-precision spindle without vibration is essential.

볼베어링을 사용하는 기존의 스핀들은 볼의 구름접촉에 의하여 마찰열이 발생하며, 볼과 궤도면의 진원도 차이에 의하여 진동이 발생하는 등 문제점을 갖고 있기 때문에 초정밀 가공기용 스핀들로서는 적합하지 않다.Conventional spindles using ball bearings are not suitable as spindles for ultra precision machines because they have problems such as frictional heat generated by the rolling contact of the balls and vibrations caused by the difference in the roundness between the ball and the raceway.

한편, 대한민국등록특허 제10-0618032호(이하, '특허문헌 1'이라 함), 대한민국등록특허 제10-1560795호(이하, '특허문헌 2'라 함)와 같은 공기정압 스핀들은 공기압에 의해 축이 부상하는 방식으로 볼베어링이 갖는 진원도 오차에 의한 진동문제를 해결할 수 있으며, 마찰열을 충분히 감소시킬 수 있기 때문에 초고속, 초정밀이 요구되는 초정밀 가공기용 스핀들로 이용되고 있으며, 진원도 측정기 등의 계측기에도 사용이 증가되고 있다.On the other hand, air static spindles such as the Republic of Korea Patent No. 10-0618032 (hereinafter referred to as 'Patent Document 1'), Republic of Korea Patent No. 10-1560795 (hereinafter referred to as 'Patent Document 2') by the air pressure It can solve the vibration problem caused by the roundness error of the ball bearing in the way that the shaft floats, and it can be used as the spindle for the ultra precision machine that requires high speed and super precision because it can reduce the friction heat sufficiently. This is increasing.

(특허문헌 1) KR10-0618032 B1 압력조절장치가 내장된 공기정압 스핀들(Patent Document 1) KR10-0618032 Air static spindle with B1 pressure regulator

(특허문헌 2) KR10-1560795 B1 유정압 스핀들(Patent Document 2) KR10-1560795 B1 Hydrostatic Spindle

상기 특허문헌 1, 2의 유정압 스핀들은 앞서 설명한 것과 같이 스핀들 외주면에 오일막을 형성함으로써 마찰열을 충분히 감소시킬 수 있었다.As described above, the hydrostatic spindles of Patent Documents 1 and 2 can sufficiently reduce frictional heat by forming an oil film on the outer peripheral surface of the spindle.

하지만, 상술한 유정압 스핀들은 스핀들을 부상시키기 위해 오일을 강제 투입한 상태를 유지하기 위한 복잡한 구조로 이루어져 있어 이를 구성하기 위한 비용이 높기 때문에 초정밀 가공에서만 이용할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.However, the above-mentioned hydrostatic spindle has a complicated structure for maintaining the state in which oil is forced to inflate the spindle, and thus has a problem in that it can only be used in ultra-precision processing because the cost is high.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 유동압 스핀들은 스핀들 하우징에 단순히 오일을 투입하여 스핀들 외주면에 배치되어 있는 메탈 베어링 및 트러스트 베어링에 오일을 공급함으로써 스핀들의 외주면에 오일막을 형성하여 스핀들 회전시 발생하는 발열을 간단한 구성으로 최소화시킬 수 있는 유동압 스핀들을 제공하는데 그 목적이 있다.Flow pressure spindle according to the present invention for solving the above problems by simply putting the oil into the spindle housing to supply oil to the metal bearing and the thrust bearing disposed on the outer peripheral surface of the spindle to form an oil film on the outer peripheral surface of the spindle rotation It is an object of the present invention to provide a fluid pressure spindle that can minimize heat generated in a simple configuration.

본 발명의 또 다른 목적은 스핀들을 지지하는 메탈 베어링을 일정크기로 분할하여 다수의 메탈 베어링을 스핀들 외주면 전체에 접촉시키지 않고 지지할 수 있도록 함으로써 메탈 베어링과의 접촉면적을 최소화시켜 스핀들 회전시 발열을 줄일 수 있도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to divide the metal bearing supporting the spindle into a certain size to support a plurality of metal bearings without contacting the entire outer peripheral surface of the spindle to minimize the contact area with the metal bearing to generate heat during spindle rotation To reduce it.

본 발명의 또 다른 목적은 메탈 베어링의 메탈 베어링 내주면에 스핀들의 회전시 최초 맞닿는 제1 단부의 직경을 제2 단부의 직경보다 크게 형성하고, 제1 단부의 선단에 오일유입구간을 형성하여 스핀들 하우징을 통해 단순히 투입되는 오일이 메탈 베어링 내주면과 스핀들 사이에 용이하게 유입되도록 함으로써 오일막 형성에 따른 스핀들 회전시 발생하는 발열을 최소화시킬 수 있도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to form the diameter of the first end of the first end contacting the inner surface of the metal bearing of the metal bearing when the spindle is rotated larger than the diameter of the second end, and to form an oil inlet section at the tip of the first end spindle housing By simply introducing the oil through the metal bearing inner circumferential surface and the spindle easily to minimize the heat generated when the spindle rotation due to the oil film is formed.

본 발명의 또 다른 목적은 스핀들을 지지하는 트러스트 베어링에는 스핀들 하우징에서 공급되는 오일을 공급받는 트러스트 링이 형성되어 스핀들 회전시 발열을 최소화 시킬 수 있도록 하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a thrust bearing for supporting the spindle, in which a thrust ring receiving oil supplied from the spindle housing is formed to minimize heat generation during rotation of the spindle.

본 발명의 또 다른 목적은 스핀들 하우징 내부로 인입되는 오일을 순환시키기 위한 오일순환부 중 오일이 회수되는 라인에 오일을 감지하기 위한 오일감지센서를 형성하여 오일순환시 오일이 새는 구간이 있는지 여부를 확인하여 스핀들의 구동을 제어함으로써 스핀들의 고장을 미연에 방지할 수 있도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to form an oil detection sensor for detecting oil in the oil recovery line of the oil circulation portion for circulating the oil flowing into the spindle housing whether the oil leaking section during the oil circulation By checking and controlling the drive of the spindle, it is possible to prevent the failure of the spindle in advance.

본 발명은 스핀들 하우징에 단순히 오일을 투입하여 스핀들 외주면에 배치되어 있는 메탈 베어링 및 트러스트 베어링에 오일을 공급함으로써 스핀들의 외주면에 오일막을 형성하여 스핀들 회전시 발생하는 발열을 간단한 구성으로 최소화시킬 수 있다.The present invention can simply minimize the heat generated when the spindle rotates by forming an oil film on the outer circumferential surface of the spindle by simply supplying oil to the spindle housing and supplying oil to the metal bearing and the thrust bearing disposed on the outer circumferential surface of the spindle.

또한, 스핀들을 지지하는 메탈 베어링을 일정크기로 분할하여 다수의 메탈 베어링을 스핀들 외주면 전체에 접촉시키지 않고 지지할 수 있도록 함으로써 메탈 베어링과의 접촉면적을 최소화시켜 스핀들 회전시 발열을 줄일 수 있다.In addition, by dividing the metal bearing supporting the spindle into a certain size to support a plurality of metal bearings without contacting the entire outer peripheral surface of the spindle to minimize the contact area with the metal bearing to reduce heat generation during spindle rotation.

그리고 메탈 베어링의 메탈 베어링 내주면에 스핀들의 회전시 최초 맞닿는 제1 단부의 직경을 제2 단부의 직경보다 크게 형성하고, 제1 단부의 선단에 오일유입구간을 형성하여 스핀들 하우징을 통해 단순히 투입되는 오일이 메탈 베어링 내주면과 스핀들 사이에 용이하게 유입되도록 함으로써 오일막 형성에 따른 스핀들 회전시 발생하는 발열을 최소화시킬 수 있다.In addition, the diameter of the first end that is first contacted when the spindle rotates on the metal bearing inner circumferential surface of the metal bearing is larger than the diameter of the second end, and an oil inflow section is formed at the tip of the first end to simply enter the oil through the spindle housing. By allowing the metal bearing to easily flow between the inner circumferential surface and the spindle, it is possible to minimize heat generated when the spindle rotates due to the oil film formation.

또한, 스핀들을 지지하는 트러스트 베어링에는 스핀들 하우징에서 공급되는 오일을 공급받는 트러스트 링이 형성되어 스핀들 회전시 발열을 최소화 시킬 수 있다.In addition, a thrust bearing supporting the spindle is provided with a thrust ring receiving oil supplied from the spindle housing, thereby minimizing heat generation when the spindle rotates.

아울러, 스핀들 하우징 내부로 인입되는 오일을 순환시키기 위한 오일순환부 중 오일이 회수되는 라인에 오일을 감지하기 위한 오일감지센서를 형성하여 오일순환시 오일이 새는 구간이 있는지 여부를 확인하여 스핀들의 구동을 제어함으로써 스핀들의 고장을 미연에 방지할 수 있는 유용한 발명이다.In addition, by forming an oil detection sensor to detect oil in the oil recovery line of the oil circulating part for circulating the oil flowing into the spindle housing, the drive of the spindle by checking whether there is an oil leaking section during oil circulation It is a useful invention that can prevent the failure of the spindle in advance by controlling the.

도 1은 본 발명에 따른 유동압 스핀들의 결합 상태를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 유동압 스핀들을 도시한 분해 사시도.
도 3의 (a)는 본 발명에서 스핀들 하우징을 도시한 평면도 이고, 도 3의 (b)는 정면도.
도 4는 본 발명에서의 메탈 베어링을 도시한 측면도.
도 5의 (a)는 본 발명에서의 트러스트 링의 사시도이고, 도 5의 (b)는 트러스트 베어링의 측면 단면도.1 is a cross-sectional view showing a coupled state of the hydraulic pressure spindle according to the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view showing a hydraulic pressure spindle according to the present invention.
Figure 3 (a) is a plan view showing a spindle housing in the present invention, Figure 3 (b) is a front view.
Figure 4 is a side view showing a metal bearing in the present invention.
Figure 5 (a) is a perspective view of the trust ring in the present invention, Figure 5 (b) is a side cross-sectional view of the thrust bearing.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings in more detail.

우선, 스핀들(10)은 도 1 내지 도 2에서와 같이 통상의 구동수단(1)에 의해 회전력을 전달받아 회전하는 구성으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.First, as shown in FIGS. 1 and 2, the spindle 10 is rotated by receiving a rotational force by the conventional driving means 1, so that detailed description thereof will be omitted.

다음으로, 스핀들 하우징(20)은 상기 스핀들(10)의 외주면에 형성되는 구성으로서 스핀들(10)을 보호하기 위한 구성이다.Next, the spindle housing 20 is a configuration formed on the outer circumferential surface of the spindle 10 to protect the spindle 10.

이러한, 스핀들 하우징(20)은 도 1 내지 도 2 및 도 3의 (a), (b)에서와 같이 파이프와 같이 내부에 중공부(21)가 형성되어 있고, 외주면으로는 스핀들(10)이 연장되는 방향으로 연장되어 있는 키홈형태의 오일 공급홈(22a)과 상기 오일 공급홈(22a)에서 중공부(21) 방향으로 타공되어 있는 하나 이상의 오일 공급홀(22b)로 이루어진 오일공급부(22) 및 상기 오일공급부(22)를 통해 공급된 오일이 배출될 수 있는 오일 배출홀(23)이 형성되어 있다.The spindle housing 20 has a hollow portion 21 formed therein like a pipe as shown in FIGS. 1 to 2 and 3 (a) and (b), and the spindle 10 is formed on the outer circumferential surface thereof. Oil supply part 22 consisting of an oil supply groove 22a having a key groove shape extending in an extending direction and at least one oil supply hole 22b which is perforated in the direction of the hollow portion 21 in the oil supply groove 22a. And an oil discharge hole 23 through which the oil supplied through the oil supply part 22 may be discharged.

다음으로, 메탈 베어링(30)은 상기 스핀들(10) 및 스핀들 하우징(20)의 중공부(21) 사이에 배치되어 스핀들(10)을 스핀들 하우징(20) 내에서 고정된 상태를 유지시킴은 물론, 스핀들(10)의 회전시 베어링 역할을 수행하기 위한 구성이다.Next, the metal bearing 30 is disposed between the spindle 10 and the hollow portion 21 of the spindle housing 20 to keep the spindle 10 fixed in the spindle housing 20 as well. , Is a configuration for performing the role of bearing during the rotation of the spindle (10).

이러한, 메탈 베어링(30)은 도 1 내지 도 2 및 도 4에서와 같이 도너츠와 같은 원형 형상으로 이루어져 내측으로는 스핀들(10)의 외주면에 접촉하여 결합하는 메탈 베어링 내주면(31)이 형성되어 있고, 외측으로는 스핀들 하우징(20)의 중공부(21)와 접촉하여 결합하는 메탈 베어링 외주면(32)으로 이루어져 있다.Such a metal bearing 30 has a circular shape such as donuts as shown in FIGS. 1 to 2 and 4, and has a metal bearing inner circumferential surface 31 formed therein in contact with and coupled to the outer circumferential surface of the spindle 10. The outer side is composed of a metal bearing outer circumferential surface 32 for contacting and engaging with the hollow portion 21 of the spindle housing 20.

여기서, 상술한 메탈 베어링(30)은 일정 크기로 분할되어 다수의 메탈 베어링(30)이 스핀들(10) 외주면 전체를 지지하는 것이 아니라 일정간격을 두고 지지할 수 있는 형태로 이루어져 있으며, 이러한 메탈 베어링(30)은 스핀들(10)의 전, 후측에 각각 1개소씩 형성할 수 있다.Here, the above-described metal bearing 30 is divided into a predetermined size so that the plurality of metal bearings 30 is not formed to support the entire outer peripheral surface of the spindle 10 but is formed in a form that can be supported at a predetermined interval, such a metal bearing 30 can be formed in the front and rear sides of the spindle 10, respectively.

한편, 상술한 메탈 베어링(30)은 앞서 설명한 것과 같이 스핀들(10)의 회전시 베어링 역할을 위한 것으로 스핀들 하우징(20)의 오일 공급부(22)를 통해 공급되는 오일이 스핀들(10)의 외주면과 메탈 베어링(30)의 메탈 베어링 내주면(31) 사이에 원활히 유입되어야 한다.On the other hand, the above-described metal bearing 30 is to serve as a bearing during the rotation of the spindle 10 as described above, the oil supplied through the oil supply unit 22 of the spindle housing 20 and the outer peripheral surface of the spindle 10 It should flow smoothly between the metal bearing inner peripheral surface 31 of the metal bearing (30).

이에 본 발명에서는 상기 메탈 베어링(30)을 구성하고 있는 메탈 베어링 내주면(31) 중 스핀들(10) 회전시 최초 맞닿는 위치의 제1 단부(31a)의 직경이 끝단부인 제2 단부(31b)의 직경보다 크게 형성되어 있으며, 상기 제1 단부(31a)의 선단에는 오일의 원활한 유입을 위한 오일유입구간(31c)이 형성되어 있다.Accordingly, in the present invention, the diameter of the second end 31b of the metal bearing inner peripheral surface 31 constituting the metal bearing 30 is the end of the diameter of the first end 31a at the first contact position when the spindle 10 rotates. It is formed larger, and an oil inflow section 31c is formed at the tip of the first end 31a for smooth inflow of oil.

또한, 상술한 스핀들 하우징(20)에는 다수의 결합홀(24)을 형성하고, 상기 결합홀(24)과 대응하는 위치의 메탈 베어링(30)의 외주면에는 결합홈(33)을 형성하여 통상의 볼트(B)를 통해 메탈 베어링(30)을 고정 결합할 수 있도록 구성할 수 있다.In addition, a plurality of coupling holes 24 are formed in the above-described spindle housing 20, and coupling grooves 33 are formed on the outer circumferential surface of the metal bearing 30 at a position corresponding to the coupling hole 24. The bolt (B) may be configured to be fixed to the metal bearing 30.

다음으로, 트러스트 베어링(40)은 도 1 내지 도 2에서와 같이 스핀들 하우징(20)과 스핀들(10) 사이에 형성되는 구성으로서 스핀들(10)의 회전시 함께 회전하는 한쌍의 트러스트 메탈(41)과 상기 트러스트 메탈(41) 사이에 형성되는 트러스트 링(43) 및 상기 트러스트 링(43)과 스핀들(10) 사이에 형성되어 스핀들(10)과 함께 회전하는 칼라(42)로 구성되어 스핀들(10) 회전시 베어링 역할을 수행하도록 구성되어 있다..Next, the thrust bearing 40 is formed between the spindle housing 20 and the spindle 10 as shown in FIGS. 1 and 2, and a pair of thrust metals 41 that rotate together when the spindle 10 rotates. And a thrust ring 43 formed between the thrust metal 41 and a collar 42 formed between the thrust ring 43 and the spindle 10 to rotate together with the spindle 10. ) It is configured to play the role of bearing during rotation.

여기서, 상술한 스핀들 하우징(20)을 구성하는 오일공급부(22)의 오일 공급홀(22b)은 메탈 베어링(30) 및 트러스트 베어링(40)으로 오일을 공급할 수 있는 위치에 형성되는데, 상기와 같은 트러스트 베어링(40)을 구성하는 트러스트 링(43)에는 도 5의 (a), (b)에서와 같이 상술한 오일 공급홀(22b)과 대응하는 위치의 트러스트 링(43)의 외주면에 연속적으로 형성되는 오일 이동홈(43a)이 형성되고, 상기 오일 이동홈(43a)에서 트러스트 링(43)의 내주면 방향으로 타공되는 제1 트러스트 오일공급홀(43b)이 형성되며, 오일을 양 측면에 배치되어 있는 트러스트 메탈(41)과 맞닿는 면에 공급하기 위해 전, 후면에 형성되되 외주면에서 내주면 방향으로 형성되는 제2 트러스트 오일공급홀(43c)과 전, 후면 방향으로 타공되는 제3 트러스트 오일공급홀(43d)이 형성되어 있다.Here, the oil supply hole 22b of the oil supply unit 22 constituting the spindle housing 20 is formed at a position capable of supplying oil to the metal bearing 30 and the thrust bearing 40. The thrust ring 43 constituting the thrust bearing 40 is continuously connected to the outer circumferential surface of the thrust ring 43 at a position corresponding to the aforementioned oil supply hole 22b as shown in FIGS. 5A and 5B. An oil movement groove 43a is formed, and a first thrust oil supply hole 43b is formed in the oil movement groove 43a to be perforated in the direction of the inner circumferential surface of the trust ring 43, and oil is disposed on both sides. The second thrust oil supply hole 43c which is formed in the front and rear surfaces and is formed in the inner circumferential direction from the outer circumferential surface and the third trust oil supply hole which is perforated in the front and rear directions for supplying to the surface in contact with the trusted metal 41 43d is formed.

한편, 본 발명에서는 오일순환부(50)를 더 포함하여 구성할 수 있다.On the other hand, in the present invention can be configured to further include an oil circulation (50).

상기 오일순환부(50)는 도 1에서와 같이 스핀들 하우징(20) 내부로 오일을 순환하기 위한 것으로서, 스핀들 하우징(20)의 오일공급부(22)와 연결되는 오일공급라인(51)과 스핀들 하우징(20)의 오일 배출홀(23)과 연결되는 오일배출라인(52)과 상기 오일 공급라인(51) 및 오일배출라인(52)과 연결되는 오일탱크(53) 및 오일을 순환하기 위한 펌프(55)로 이루어져 있다.The oil circulation part 50 is for circulating oil into the spindle housing 20 as shown in FIG. 1, and the oil supply line 51 and the spindle housing connected to the oil supply part 22 of the spindle housing 20. An oil discharge line 52 connected to the oil discharge hole 23 of the 20 and an oil tank 53 connected to the oil supply line 51 and the oil discharge line 52 and a pump for circulating oil ( 55).

여기서, 상기 오일탱크(53)에는 오일챔버(54)가 구성되어 있다.Here, the oil tank 53 is configured with an oil chamber 54.

상기 오일챔버(54)는 오일탱크(53)의 상단에 형성되어 스핀들 하우징(20)을 순환하여 오일 배출홀(23) 및 오일배출라인(51)을 통해 리턴되는 위치에 형성되어 있다.The oil chamber 54 is formed at the upper end of the oil tank 53 and circulates through the spindle housing 20 and is formed at a position returned through the oil discharge hole 23 and the oil discharge line 51.

구체적으로는, 오일배출라인(51)을 통해 리턴되는 오일이 저장되는 위치에는 오일탱크(53)로 오일을 이동시키기 위한 제1 오일유입홀(54a)이 형성되어 있고, 다른 위치에는 제1 오일유입홀(54a)보다 큰 크기로 이루어진 제2 오일유입홀(54b)이 형성되어 있으며, 제1, 2 오일유입홀(54a, 54b) 사이에는 격막(54e)이 형성되어 제1, 2 챔버(54c, 54d)가 형성된 구조로 이루어진다.Specifically, a first oil inlet hole 54a for moving oil to the oil tank 53 is formed at a position where the oil returned through the oil discharge line 51 is stored, and the first oil is located at another position. A second oil inflow hole 54b having a size larger than the inflow hole 54a is formed, and a diaphragm 54e is formed between the first and second oil inflow holes 54a and 54b to form the first and second chambers ( 54c, 54d).

즉, 제1 오일유입홀(54a)의 위치에는 제1 챔버(54c)가 형성되고 제2 오일유입홀(54b)의 위치에는 제2 챔버(54d)가 형성된 구조로 이루어져 있다.That is, the first chamber 54c is formed at the position of the first oil inlet hole 54a and the second chamber 54d is formed at the position of the second oil inlet hole 54b.

여기서, 상기 격막(54e)은 제1, 2 챔버(54c, 54d)의 높이보다 낮게 형성하여 제1 챔버(54c)의 오일이 일정 높이 채워지면 제2 챔버(54d)로 넘어갈 수 있도록 구성되어 있으며, 특히, 오일의 순환이 정상적일 때에는 제1 챔버(54c)로 오일 유입시 제1 오일유입홀(54a)을 통해 오일탱크(53)로 이동하는 속도보다 제1 챔버(54c)로 채워지는 양이 더 많아 제2 챔버(54d) 및 제2 오일유입홀(54b)을 통해 오일탱크(53)로 오일이 이동하도록 구성되는 것이 바람직하다.Here, the diaphragm 54e is formed to be lower than the heights of the first and second chambers 54c and 54d so that the oil of the first chamber 54c can be passed to the second chamber 54d when the oil of the first chamber 54c is filled to a certain level. In particular, when the circulation of oil is normal, the amount of oil being filled into the first chamber 54c rather than the speed of moving to the oil tank 53 through the first oil inlet hole 54a when the oil is introduced into the first chamber 54c. More preferably, the oil is configured to move to the oil tank 53 through the second chamber 54d and the second oil inflow hole 54b.

또한, 상기 제1 챔버(54c)의 일정 높이, 더욱 구체적으로는 격막(54e)보다는 낮은 위치에 오일을 감지하기 위한 오일감지센서(54f)가 형성되어 있어, 제1 챔버(54c)의 오일이 제2 챔버(54d)로 넘어갈 정도의 수위를 유지할 경우 이를 인지하여 스핀들(10)을 구동시킬 수 있는 전기적 신호를 송신할 수 있도록 구성되어 있다.In addition, an oil detecting sensor 54f for detecting oil is formed at a predetermined height of the first chamber 54c, more specifically, at a position lower than the diaphragm 54e, so that the oil in the first chamber 54c It is configured to transmit an electrical signal capable of recognizing this when the water level is maintained to the second chamber 54d to drive the spindle 10.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 유동압 스핀들의 작동에 따른 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the effect of the operation of the hydraulic pressure spindle according to the present invention made of a configuration as described above are as follows.

우선, 본 발명에 따른 유동압 스핀들(100)를 구동시키기 위해서는 오일순환부(50)의 펌프(55)가 작동하여 오일탱크(53) 내의 오일을 순환시켜야 한다.First, in order to drive the flow pressure spindle 100 according to the present invention, the pump 55 of the oil circulation unit 50 is operated to circulate oil in the oil tank 53.

즉, 펌프(55)의 작동에 의해 오일탱크(53)의 오일은 오일공급라인(52) 및 스핀들 하우징(20)을 구성하는 오일공급부(22)의 오일 공급홈(22a)으로 이동하게 된다.That is, by the operation of the pump 55, the oil of the oil tank 53 is moved to the oil supply groove 22a of the oil supply part 22 constituting the oil supply line 52 and the spindle housing 20.

여기서, 상기 오일 공급홈(22a) 키홈형태로 스핀들(10)이 연장된 방향으로 장공홈 형태로 구성되어 있어 오일 공급홈(22a) 전체에 오일이 채워지게 된다.Here, the oil supply groove (22a) is in the form of a long hole groove in the direction in which the spindle 10 extends in the form of a key groove so that the oil is filled in the entire oil supply groove (22a).

이렇게 오일 공급홈(22a)으로 채워진 오일은 오일 공급홀(22b)을 통해 스핀들 하우징(20)의 중공부(21)로 이동하게 된다.The oil filled in the oil supply groove 22a moves to the hollow portion 21 of the spindle housing 20 through the oil supply hole 22b.

여기서, 상술한 오일 공급홀(22b)은 메탈 베어링(30) 및 트러스트 베어링(40)으로 오일을 공급할 수 있는 위치에 형성되어 있기 때문에 일부는 스핀들(10)의 외주면과 메탈 베어링(30)의 위치로 유입되고, 일부는 트러스트 베어링(40)을 구성하는 트러스트 링(43)의 외주면에 형성되어 있는 오일 이동홈(43a)으로 이동한다.Here, since the above-described oil supply hole 22b is formed at a position capable of supplying oil to the metal bearing 30 and the thrust bearing 40, a part of the oil supply hole 22b is positioned at the outer circumferential surface of the spindle 10 and the position of the metal bearing 30. Flows in, and a part moves to the oil moving groove 43a formed in the outer circumferential surface of the thrust ring 43 constituting the thrust bearing 40.

여기서, 상기 오일 이동홈(43a)은 트러스트 링(43)의 외주면 전체에 연속적인 형태로 형성되어 있어 공급되는 오일이 오일 이동홈(43a)의 전체에 채워지게 되고, 이렇게 채워진 오일은 오일 이동홈(43a)에서 제1, 2 트러스트 오일공급홀(43b, 43c)로 공급되어 트러스트 메탈(41)과 트러스트 링(43) 사이에 오일막이 형성될 수 있도록 유입된다.Here, the oil moving groove 43a is formed in a continuous shape on the entire outer circumferential surface of the thrust ring 43 so that the supplied oil is filled in the whole of the oil moving groove 43a, and thus the filled oil is the oil moving groove It is supplied to the first and second trust oil supply holes 43b and 43c at 43a and is introduced to form an oil film between the trust metal 41 and the trust ring 43.

상기와 같은 상태에서 통상의 구동력을 스핀들(10)에 인가하게 되면 스핀들(10)의 회전이 이루어져 오일은 트러스트 베어링(40)을 구성하는 트러스트 메탈(41)과 트러스트 링(43) 사이 및 스핀들(10)과 같이 회전하는 칼라(42) 및 스핀들 회전시에 회전하지 않는 트러스트 링(43)의 내주면 사이에서 원심력에 의해 오일막을 형성한 채로 회전하게 되어 마찰에 의한 발열을 최소화하면서 스핀들(10)의 회전이 이루어지게 된다.When the normal driving force is applied to the spindle 10 in the above state, the spindle 10 is rotated so that the oil is between the thrust metal 41 and the thrust ring 43 constituting the thrust bearing 40 and the spindle ( As shown in FIG. 10, the oil is formed by the centrifugal force between the rotating collar 42 and the inner circumferential surface of the thrust ring 43, which does not rotate when the spindle rotates. Rotation will be made.

또한, 메탈 베어링(30)으로 유입되었던 오일은 스핀들(10)의 회전시 스핀들(10)과 가장 먼저 접촉하는 메탈 베어링 내주면(31)의 제1 단부(31a) 및 제1 단부(31a)의 선단에 형성되어 있는 오일유입구간(31c)에 의해 스핀들(10)의 외주면과 메탈 베어링 내주면(31) 사이에 오일의 유입이 이루어지게 되어 오일막을 형성하게 된다.In addition, the oil introduced into the metal bearing 30 is the tip of the first end 31a and the first end 31a of the inner circumferential surface 31 of the metal bearing 31 which comes into contact with the spindle 10 first when the spindle 10 rotates. Oil is introduced between the outer circumferential surface of the spindle 10 and the metal bearing inner circumferential surface 31 by the oil inlet section 31c formed in the oil film.

즉, 상술한 제1 단부(31a)는 제2 단부(31b)보다 더 큰 직경으로 이루어져 있어 스핀들(10)의 외주면에서 미세하게 공간이 형성된 구조로 이루어져 있기 때문에 상술한 바와 같이 스핀들(10)의 회전시 제1 단부(31a)를 통해 오일이 유입될 수 있는 것이다.That is, since the first end 31a has a larger diameter than the second end 31b and has a structure in which a space is minutely formed on the outer circumferential surface of the spindle 10, the spindle 10 of the spindle 10 is described above. During rotation, oil may flow through the first end 31a.

여기서, 본 발명에서는 강제적으로 메탈 베어링(30)과 스핀들(10) 및 트러스트 베어링(40)과 스핀들(10) 사이에 투입하는 것이 아니라 간단한 구조로 오일을 단순히 투입만 하더라도 오일막의 형성이 이루어지기 때문에 저렴한 비용으로 제작을 하더라도 스핀들(10)들의 발열을 최소화시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.Here, in the present invention, rather than forcing the metal bearing 30 and the spindle 10 and the thrust bearing 40 and the spindle 10, the oil film is formed even by simply adding the oil in a simple structure. Even if manufacturing is made at low cost, it is possible to obtain an effect of minimizing heat generation of the spindles 10.

특히, 본 발명에서의 메탈 베어링(30)은 일정 크기로 분할된 다수의 메탈 베어링(30)이 스핀들(10)의 외주면 전체에 모두 결합된 구조로 이루어진 것이 아니라 군데군데 비워져 있는 공간이 있는 형태로 결합이 이루어져 있기 때문에 접촉면적을 최소화시킴으로써 이 또한 스핀들(10)의 회전시 발생하는 발열을 최소화시킬 수 있도록 작용하게 되는 것이다.In particular, the metal bearing 30 in the present invention is not made of a structure in which a plurality of metal bearings 30 divided into a predetermined size are all bonded to the entire outer circumferential surface of the spindle 10, but in a form in which the space is emptied in several places. Since the combination is made by minimizing the contact area is also to act to minimize the heat generated during the rotation of the spindle (10).

한편, 본 발명에서는 상술한 스핀들(10)의 회전시 오일이 지속적으로 투입되는 것이 중요하다.On the other hand, in the present invention, it is important that the oil is continuously added during the rotation of the above-described spindle (10).

더욱이, 오일의 순환 중 어느 한곳에서 오일의 누유가 발생하게 될 경우 원활한 오일 공급이 이루어지지 않게되어 스핀들(10)이 발열에 의한 파손이 발생할 수 있게 된다.Moreover, when oil leakage occurs in any one of the circulation of the oil, the smooth oil supply is not made, and the spindle 10 may be damaged due to heat generation.

이에 본 발명에서는 오일이 리턴되는 라인 상에 오일감지센서(54f)를 형성하여 오일 순환시 오일의 누유 여부를 인지함으로써 스핀들(10)의 파손을 방지할 수 있게 된다.Accordingly, in the present invention, the oil detection sensor 54f is formed on the line where the oil is returned to detect whether the oil leaks during oil circulation, thereby preventing damage to the spindle 10.

즉, 스핀들 하우징(20)의 오일공급부(22)를 통해 공급된 오일은 오일 배출홀(23) 및 오일순환부(50)의 오일배출라인(51)을 통해 회수된다.That is, the oil supplied through the oil supply part 22 of the spindle housing 20 is recovered through the oil discharge line 51 of the oil discharge hole 23 and the oil circulation part 50.

이렇게 회수되는 오일은 오일챔버(54)를 구성하는 제1 챔버(54c)로 유입되어 제1 오일유입홀(54a)을 통해 일부의 오일은 오일탱크(53)로 이동하게 된다.The oil recovered in this way flows into the first chamber 54c constituting the oil chamber 54 and some of the oil moves to the oil tank 53 through the first oil inflow hole 54a.

여기서, 오일이 정상적으로 순환할 경우에는 상기 제1챔버(54c)에 채워지는 오일 양이 제1 오일유입홀(54a)을 통해 오일탱크(53)로 이동하는 양이 많아 제1 챔버(54c)에 많은 양이 오일에 채워지게 되면서 격막(54e)에 의해 구획되었던 제2 챔버(54d) 및 제2 오일유입홀(54b)을 통해 오일탱크(53)로 이동하게 되며, 이때에 상기 제1 챔버(54c)에 형성되어 있는 오일감지센서(54f)에 의해 오일 양이 확인되면 정상적으로 오일의 순환이 이루어진 것으로 판단해 오일감지센서(54f)는 전기적 신호를 스핀들(10)을 구동할 수 있는 수단에 송신하여 스핀들(10)을 구동시킬 수 있도록 작용하게 된다.In this case, when the oil is circulated normally, the amount of oil filled in the first chamber 54c moves to the oil tank 53 through the first oil inflow hole 54a, and thus the amount of oil in the first chamber 54c is increased. As a large amount is filled in the oil, it is moved to the oil tank 53 through the second chamber 54d and the second oil inflow hole 54b, which are partitioned by the diaphragm 54e. If the oil amount is confirmed by the oil detection sensor 54f formed at 54c, it is determined that the oil is normally circulated, and the oil detection sensor 54f transmits an electrical signal to a means capable of driving the spindle 10. Thereby actuating the spindle 10.

하지만, 일부 구간에서 오일의 누유가 발생하게 되면 리턴되어 제1 챔버(54c)로 유입되는 오일양이 적어지게 되어 제1 챔버(54c)에서 제2 챔버(54d)로 넘어가는 오일이 존재하지 않게 된다.However, when oil leakage occurs in some sections, the amount of oil returned and introduced into the first chamber 54c is reduced so that there is no oil flowing from the first chamber 54c to the second chamber 54d. .

따라서, 오일감지센서(54f)에서 오일을 감지 못하면 원활한 오일의 공급이 이루어지지 않은 것으로 판단하여 스핀들(10)을 구동시킬 수 있는 수단에 전기적 신호가 송신되지 않게되어 스핀들(10)의 작동이 이루어지지 않음으로서 원활한 오일 공급이 이루어지지 않을 시 발생할 수 있는 스핀들(10)을 포함한 다른 구성들의 파손을 방지할 수 있도록 작용하게 되는 것이다.Therefore, if the oil is not detected by the oil sensor 54f, it is determined that a smooth supply of oil is not made, and thus an electrical signal is not transmitted to the means capable of driving the spindle 10, thereby operating the spindle 10. By not supporting it will act to prevent damage to other components, including the spindle 10 that may occur when a smooth oil supply is not made.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자들에게 있어 명백한 것이다.Although the above-described embodiments have been described with respect to the most preferred embodiments of the present invention, it is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It is obvious to the engineers.

10 : 스핀들
20 : 스핀들 하우징
21 : 중공부
22 : 오일공급부 22a : 오일 공급홈 22b : 오일 공급홀
23 : 오일 배출홀
24 : 결합홀
30 : 메탈 베어링
31 : 메탈 베어링 내주면 31a : 제1 단부 31b : 제2 단부
31c : 오일유입구간
32 : 메탈 베어링 외주면 33 : 결합홈
40 : 트러스트 베어링
41 : 트러스트 메탈
42 : 칼라
43 : 트러스트 링
43a : 오일 이동홈 43b : 제1 트러스트 오일공급홀
43c : 제2 트러스트 오일공급홀 43d : 제3 트러스트 오일공급홀
50 : 오일순환부
51 : 오일배출라인 52 : 오일공급라인 53 : 오일탱크
54 : 오일챔버 54a : 제1 오일유입홀 54b : 제2 오일유입홀
54c : 제1 챔버 54d : 제2 챔버 54e : 격막 54f : 오일감지센서
55 : 펌프
100 : 유동압 스핀들10: spindle
20: spindle housing
21: hollow part
22: oil supply part 22a: oil supply groove 22b: oil supply hole
23: oil discharge hole
24: coupling hole
30: metal bearing
31 metal bearing inner peripheral surface 31a first end 31b second end
31c: Oil inflow section
32: outer surface of the metal bearing 33: coupling groove
40: thrust bearing
41: trust metal
42: collar
43: Trust Ring
43a: oil moving groove 43b: first thrust oil supply hole
43c: 2nd thrust oil supply hole 43d: 3rd thrust oil supply hole
50: oil circulation unit
51: oil discharge line 52: oil supply line 53: oil tank
54: oil chamber 54a: first oil inlet hole 54b: second oil inlet hole
54c: first chamber 54d: second chamber 54e: diaphragm 54f: oil detection sensor
55 pump
100: fluid pressure spindle

Claims

스핀들;
상기 스핀들의 외주면으로 스핀들이 연장되는 방향으로 연장되어 있으며 내측으로는 스핀들과 일정간격 이격된 위치에 배치되는 중공부와,
외주면의 일측으로는 스핀들이 연장하는 방향으로 연장되는 키홈 형태로 이루어진 오일 공급홈과 상기 오일 공급홈에서 중공부 방향으로 관통되어 형성되는 하나 이상의 오일 공급홀을 포함하는 오일공급부와,
상기 오일공급부를 통해 공급되는 오일이 외부로 배출될 수 있도록 외주면과 중공부를 관통하여 형성되는 오일 배출홀을 포함하는 스핀들 하우징;
상기 스핀들과 스핀들 하우징의 중공부 사이에 배치되며 스핀들의 외주면과 접촉하는 메탈 베어링 내주면과 스핀들 하우징의 중공부에 접촉하는 메탈 베어링 외주면을 포함하는 메탈 베어링;
상기 스핀들과 스핀들 하우징의 중공부 사이에 배치되는 한쌍의 트러스트 메탈과 상기 트러스트 메탈 사이에 배치되어 오일을 공급하기 위한 트러스트 링과
상기 트러스트 링의 내주면과 스핀들 외주면 사이에 배치되어 스핀들 회전시 같이 회전하는 칼라로 이루어진 트러스트 베어링;을 포함하여 이루어지되,
상기 스핀들 하우징의 오일공급부에 형성되는 오일 공급홀은 메탈 베어링 및 트러스트 베어링으로 오일을 공급할 수 있는 위치에 형성되고,
상기 스핀들 하우징에는 결합홀을 형성하고, 메탈 베어링에는 스핀들 하우징의 결합홀 위치와 대응하는 위치에 결합홈을 형성하여 볼트를 이용해 메탈 베어링을 고정 결합하며,
상기 메탈 베어링은 일정크기로 분할되어 다수가 스핀들 외주면의 일부만 접촉하도록 배치되어 있으며,
상기 스핀들의 외주면에 맞닿는 메탈 베어링의 메탈 베어링 내주면은 스핀들의 회전시 최초 맞닿는 제1 단부의 내주면 직경이 다른 위치에 있는 제2 단부의 외주면 직경보다 더 크게 형성되어 스핀들 회전시 메탈 베어링의 내주면으로 오일이 유입되어 오일막을 형성하도록 구성되고,
상기 메탈 베어링의 제1 단부의 선단에는 오일이 유입될 수 있는 오일유입구간이 더 포함되어 구성되며,
상기 트러스트 베어링을 구성하는 트러스트 링은 외주면에는 스핀들 하우징의 오일공급부에 형성된 오일 공급홀을 통해 공급되는 오일을 공급받을 수 있도록 외주면 전체에 연속적으로 형성되는 오일 이동홈과 상기 오일 이동홈에서 내주면 방향으로 타공되는 제1 트러스트 오일공급홀과 오일을 양 측면의 트러스트 메탈로 공급하기 위해 전, 후면에 형성되되 외주면에서 내주면 방향으로 형성되는 제2 트러스트 오일공급홀과 전, 후면 방향으로 타공되는 제3 트러스트 오일공급홀로 이루어지며,
상기 스핀들 하우징에 형성된 오일 공급부에 연결되는 오일공급라인과 오일 배출홀에 연결되는 오일배출라인과 상기 오일공급라인 및 오일배출라인이 연결되는 저장탱크 및 펌프로 이루어진 오일순환부가 더 포함되며, 상기 저장탱크에는 오일배출라인으로부터 오일을 공급받는 위치에 저장탱크로 오일을 유입시키기 위한 제1 오일유입홀과 상기 제1 오일유입홀보다 더 큰 직경으로 이루어진 제2 오일유입홀과 상기 제1, 2 오일유입홀을 분할하여 제1, 2 챔버를 형성하기 위한 격막과 상기 제1 챔버의 일정 높이 위치에 형성되어 오일이 감지되면 스핀들을 구동할 수 있도록 전기적 신호를 송신하는 오일감지센서로 이루어진 오일챔버가 더 포함되되, 상기 오일순환부의 오일챔버에 형성되는 격막은 제1, 2 챔버의 높이보다 낮게 형성하여 제1 챔버로 채워지는 오일이 격막을 넘어 제2 챔버로 유입될 수 있도록 구성되고, 상기 오일감지센서는 격막보다 낮은 위치에 형성되어 있으며,
상기 오일순환부를 통해 오일의 순환이 정상적일 때에는 제1 챔버로 오일 유입시 제1 오일유입홀을 통해 오일탱크로 이동하는 속도보다 제1 챔버로 채워지는 양이 더 많아 제2 챔버 및 제2 오일유입홀을 통해 오일탱크로 오일이 이동하도록 구성된 것에 특징이 있는 유동압 스핀들.Spindle;
A hollow portion extending in a direction in which the spindle extends to an outer circumferential surface of the spindle and disposed at a position spaced apart from the spindle at a predetermined interval;
An oil supply part including an oil supply groove formed in a key groove shape extending in a direction in which the spindle extends and at least one oil supply hole formed in a hollow part direction in the oil supply groove on one side of the outer circumferential surface;
A spindle housing including an oil discharge hole formed through an outer circumferential surface and a hollow to allow the oil supplied through the oil supply part to be discharged to the outside;
A metal bearing disposed between the spindle and the hollow portion of the spindle housing and including a metal bearing inner circumferential surface contacting the outer circumferential surface of the spindle and a metal bearing outer circumferential surface contacting the hollow portion of the spindle housing;
A pair of thrust metal disposed between the spindle and the hollow of the spindle housing and a thrust ring disposed between the thrust metal and supplying oil;
A thrust bearing disposed between the inner circumferential surface of the thrust ring and the outer circumferential surface of the thrust ring, the thrust bearing made of a collar that rotates as the spindle rotates;
The oil supply hole formed in the oil supply part of the spindle housing is formed at a position capable of supplying oil to the metal bearing and the thrust bearing,
A coupling hole is formed in the spindle housing, and a metal coupling groove is formed at a position corresponding to the coupling hole position of the spindle housing to fix the metal bearing using bolts.
The metal bearing is divided into a predetermined size and a plurality of the metal bearings are arranged to contact only part of the outer circumferential surface of the spindle
The inner circumferential surface of the metal bearing of the metal bearing that is in contact with the outer circumferential surface of the spindle has a larger inner diameter of the inner circumferential surface of the first end that is in contact with the spindle when the spindle is rotated than the outer circumferential surface of the second end at a different position, so that the oil is the inner circumferential surface of the metal bearing during the spindle rotation. Is introduced to form an oil film,
The front end of the first end of the metal bearing is configured to further include an oil inflow section through which oil can be introduced,
The thrust ring constituting the thrust bearing has an oil movement groove continuously formed on the entire outer circumference so as to receive oil supplied through an oil supply hole formed in the oil supply portion of the spindle housing on the outer circumference thereof and in the direction of the inner circumference of the oil movement groove. First thrust oil supply hole to be perforated and oil to be supplied to the thrust metals on both sides, the second thrust oil supply hole is formed in the front and rear direction from the outer circumference to the inner circumferential direction and the third trust perforated in the front and rear directions It consists of an oil supply hole
An oil circulating unit further includes an oil supply line connected to an oil supply unit formed in the spindle housing, an oil discharge line connected to an oil discharge hole, and a storage tank and a pump connected to the oil supply line and the oil discharge line. The tank has a first oil inlet hole for introducing oil into the storage tank at a position where oil is supplied from the oil discharge line, and a second oil inlet hole having a larger diameter than the first oil inlet hole, and the first and second oils. An oil chamber comprising a diaphragm for dividing the inflow hole to form the first and second chambers, and an oil detecting sensor formed at a predetermined height position of the first chamber and transmitting an electrical signal to drive the spindle when oil is detected. Further included, the diaphragm formed in the oil chamber of the oil circulation portion is formed lower than the height of the first and second chambers to fill the first chamber Losing oil is configured to flow into the second chamber beyond the diaphragm, the oil sensor is formed at a lower position than the diaphragm,
When the circulation of oil is normal through the oil circulating unit, when the oil is introduced into the first chamber, the amount of the second chamber and the second oil is greater than that of the oil moving through the first oil inlet to the oil tank. A fluid pressure spindle characterized by the movement of oil into the oil tank through the inlet hole.

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