KR102381039B1 - Load reduction device for vertical axis of machine tool - Google Patents

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Abstract

공작기계의 수직 컬럼의 일측에 상하 방향으로 이동하는 스핀들 헤드가 장착되고, 상기 스핀들 헤드는 수직 방향으로 볼스크류를 통해 스핀들모터에 연결되며, 상기 스핀들모터는 상기 볼 스크류를 회전시켜 스핀들 헤드를 상하로 이동 시키도록 수직 축계를 구성하고, 상기 컬럼의 내부에는 상기 스핀들모터의 수직 하중을 저감 시키도록 상기 스핀들 헤드를 수직 방향으로 지지하는 유압실린더가 설치된 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치에 있어서, 축계의 부하하중을 저감 시키기 위해 고압의 유압 실린더와 상기 유압실린더에 압력을 보충하기 위해 축압기(accumulator)와 부스터로 유압시스템을 구성하고, 축압기를 포함한 유로 상의 압력을 검출하고, 검출된 압력에 따라 부스터를 작동시켜 축압기와 수직 축계 유압실린더의 압력을 유지한다.A spindle head moving vertically is mounted on one side of a vertical column of the machine tool, and the spindle head is vertically connected to a spindle motor through a ball screw, and the spindle motor rotates the ball screw to move the spindle head up and down. In the load reducing device of a machine tool vertical shaft system, a vertical shaft system is installed to move the vertical shaft system, and a hydraulic cylinder supporting the spindle head in a vertical direction is installed inside the column to reduce the vertical load of the spindle motor. A high-pressure hydraulic cylinder to reduce the load of The booster is operated to maintain the pressure of the accumulator and the vertical shaft hydraulic cylinder.

Description

공작기계 수직 축계의 부하 저감장치{Load reduction device for vertical axis of machine tool}Load reduction device for vertical axis of machine tool

본 발명은 공작기계의 수직 축계에서, 수직방향으로 작용하는 축계 하중을 저감 하기 위한 것으로, 유압장치를 이용하여 축계를 구동하는 스핀들모터의 부하를 저감하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for reducing a shaft load acting in the vertical direction in a vertical shaft system of a machine tool, and to a device for reducing a load on a spindle motor driving the shaft system using a hydraulic device.

일반적으로 수직 축계를 가지는 NC 보링머신과 같은 대형 공작기계는 수직으로 된 컬럼(10) 상에서 상하로 이동하는 스핀들 헤드(20)가 장착된다. In general, a large machine tool such as an NC boring machine having a vertical axis system is equipped with a spindle head 20 moving up and down on a vertical column 10 .

이러한 스핀들 헤드(20)는 선단에 장착되는 공구를 포함하여 수 십 Kg에서 수 백 Kg에 달할 정도로 매우 무거우며, 서보모터의 일종인 스핀들모터(22)와 연결된 볼스크류에 의해 컬럼(10) 상에서 상하로 이동하게 된다. 따라서 스핀들모터(22)는 스핀들 헤드(20)와 스핀들 선단에 장착된 공구 무게를 포함하여 중량물을 상하로 이동시킴에 따라 매우 큰 축계 하중을 받게 된다.This spindle head 20 is very heavy, from several tens of Kg to several hundred Kg, including the tool mounted on the tip, and is on the column 10 by a ball screw connected to the spindle motor 22, which is a kind of servomotor. will move up and down. Therefore, the spindle motor 22 receives a very large axial load as it moves up and down the weight including the spindle head 20 and the weight of the tool mounted on the tip of the spindle.

아래에서 소개하는 특허문헌1에는 이와 같은 축계 하중을 줄이기 위하여 유압실린더(30)를 사용하는 방식과 밸런스웨이트(23)를 사용하는 방식을 개시하고 있다.Patent Document 1 to be introduced below discloses a method of using a hydraulic cylinder 30 and a method of using a balance weight 23 in order to reduce such an axial load.

먼저, 특허문헌1의 5쪽 도면1에서 개시한 유압실린더(30) 방식을 살펴본다.First, look at the hydraulic cylinder 30 method disclosed in Figure 1 on page 5 of Patent Document 1.

이 방식은 도 1에서 개시한 바와 같이, 컬럼(10) 내부에 유압실린더(30)를 설치하고, 이 유압실린더(30)는 롤러와 체인 등의 연결부재를 통해 스핀들 헤드(20)와 연결한 구조를 개시하고 있다.In this method, as shown in FIG. 1, a hydraulic cylinder 30 is installed inside the column 10, and the hydraulic cylinder 30 is connected to the spindle head 20 through a connecting member such as a roller and a chain. structure is disclosed.

이와 같은 유압실린더(30) 방식은 스핀들 헤드(20)가 이동할 때, 스핀들 헤드(20)의 위치에 따라 유압실린더(30)에 많은 량의 유압을 짧은 시간에 펌핑하거나 드레인하기 위해서는 유압펌프의 토출 용량이 커져야 하고, 또한 유압실린더(30) 내부로 많은 량의 유압이 유입 또는 배출되는 과정에 유압의 맥동현상(surging)이나 공동현상(cavitation)으로 인해 스핀들 헤드(20) 축계에 진동과 충격이 발생하고, 그 결과 공작물의 가공정밀도에 악영향을 미치게 된다. 또한 유압실린더(30)는 유압펌프 작동에 따라 추종됨으로 스핀들 헤드(20)의 고속 이송에 부적합한 문제점이 야기되기도 한다.In this hydraulic cylinder 30 method, when the spindle head 20 moves, the hydraulic pump is discharged to pump or drain a large amount of hydraulic pressure to the hydraulic cylinder 30 in a short time according to the position of the spindle head 20. The capacity must be increased, and vibrations and shocks to the shaft system of the spindle head 20 due to surging or cavitation of hydraulic pressure in the process of introducing or discharging a large amount of hydraulic pressure into or out of the hydraulic cylinder 30 and, as a result, adversely affects the machining precision of the workpiece. In addition, since the hydraulic cylinder 30 is followed according to the operation of the hydraulic pump, a problem unsuitable for high-speed transport of the spindle head 20 may be caused.

한편, 특허문헌1의 6쪽 도면2에서 개시한 밸런스웨이트 방식을 살펴본다.On the other hand, look at the balance weight method disclosed in Figure 2 on page 6 of Patent Document 1.

이 밸런스웨이트 방식은, 도 2에 개시한 바와 같이, 상하방향으로 이동하는 스핀들 헤드(20)에 밸런스웨이트(23)를 연결한 구조로 이루어진다. 또한, 상기 스핀들 헤드(20)와 밸런스웨이트(23)는 체인이나 와이어와 같은 연결부재로 연결되며, 이러한 연결부재의 중간에는 복잡한 구성부품으로 이루어지는 장력조절장치를 포함하여 이루어진다.This balance weight system, as shown in FIG. 2, has a structure in which the balance weight 23 is connected to the spindle head 20 moving in the vertical direction. In addition, the spindle head 20 and the balance weight 23 are connected by a connecting member such as a chain or a wire, and a tension adjusting device made of complex components is included in the middle of the connecting member.

이 방식은 무엇보다 철제 밸런스웨이트(23)의 무게로 인하여 공작기계의 제조원가가 상승하고, 연결부재와 장력조절장치 등의 복잡한 구조로 인해 공작기계 크기가 지나치게 커지고, 또한 공작기계 내부에서 밸런스웨이트(23)의 흔들림에 의한 충격이나, 진동에 의해 공작물의 가공정밀도에 악영향을 미치게 된다.This method, above all else, increases the manufacturing cost of the machine tool due to the weight of the iron balance weight 23, and the size of the machine tool becomes excessively large due to the complicated structure of the connecting member and the tension control device, and also the balance weight ( 23), the impact or vibration caused by the shaking adversely affects the machining precision of the workpiece.

KR 10-2009-0065566 AKR 10-2009-0065566 A

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 스핀들 헤드가 상하로 이동할 때 수직 축계의 부하를 줄이면서도, 유압실린더에 유압을 공급하는 유압펌프의 용량을 최소화하고, 또한 유압실린더에 유압을 공급하거나 배출하는 과정에 유압의 맥동현상(surging)이나 공동현상(cavitation)으로 인해 발생하는 진동과 충격을 최소화 하기 위한 것이다. Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to reduce the load on the vertical shaft system when the spindle head moves up and down, while minimizing the capacity of the hydraulic pump for supplying hydraulic pressure to the hydraulic cylinder In addition, this is to minimize vibration and shock caused by surging or cavitation of hydraulic pressure in the process of supplying or discharging hydraulic pressure to the hydraulic cylinder.

또한, 본 발명의 다른 목적은 수직 축계 부하를 줄이기 위한 유압실린더의 속도를 증진시켜 스핀들 헤드의 고속 이송을 실현하는 것을 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to increase the speed of the hydraulic cylinder for reducing the vertical shaft load to realize high-speed feed of the spindle head.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 수직 축계 부하를 줄이기 위해 밸런스웨이트와 같이 크기가 크고 무게가 무거운 내부 구조를 사용하지 않으므로 공작기계의 제조원가를 줄이고, 공작기계의 크기를 줄이는데 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to reduce the manufacturing cost of the machine tool and reduce the size of the machine tool because it does not use an internal structure having a large size and heavy weight such as a balance weight to reduce the vertical shaft load.

상기 목적을 달성하기 위한 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치는, 축계의 부하를 저감 시키기 위해 고압의 유압 실린더와 상기 유압실린더에 압력을 보충하기 위해 축압기(accumulator)와 부스터(booster)로 유압시스템을 구성한다.A machine tool vertical shaft load reduction device for achieving the above object is a high-pressure hydraulic cylinder to reduce the load on the shaft system, and an accumulator and a booster to supplement the pressure in the hydraulic cylinder. make up

이와 같은 수직 축계 부하 저감장치지는 고압의 유압 실린더를 중력 반대 방향으로, 상시 스핀들 헤드를 들어올려 주도록 설치함으로써 스핀들 모터의 부하를 저감시킨다.Such a vertical shaft load reducing device reduces the load on the spindle motor by installing a high-pressure hydraulic cylinder in a direction opposite to gravity to always lift the spindle head.

보다 구체적으로, 상기 목적을 달성하기 위한 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치는, More specifically, the load reduction device of the machine tool vertical axis system for achieving the above object,

스핀들 모터의 수직 하중을 저감 시키도록 스핀들 헤드를 수직 방향으로 지지하는 유압실린더가 설치된 공작기계 수직 축계 부하 저감장치에 있어서, In the machine tool vertical shaft load reducing device installed with a hydraulic cylinder supporting the spindle head in the vertical direction to reduce the vertical load of the spindle motor,

상기 유압실린더와 유로를 통해 연결되며, 상기 유압실린더에 압력을 가하거나 상기 유압실린더로부터 배출되는 유압을 수용하는 원통형 용기로 이루어진 축압기와;an accumulator connected to the hydraulic cylinder through a flow path, the accumulator having a cylindrical container for applying pressure to the hydraulic cylinder or receiving hydraulic pressure discharged from the hydraulic cylinder;

상기 축압기와 유로를 통해 연결되고, 유압펌프로부터 공급되는 유압을 가압하여 상기 축압기의 유압을 승압시키는 부스터와;a booster connected to the accumulator through a flow path and pressurizing the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pump to increase the hydraulic pressure of the accumulator;

상기 유압실린더와, 상기 축압기와, 상기 부스터를 연결하는 유로의 일측에 설치되어 상기 유로 내부의 압력을 검출하는 압력센서와;a pressure sensor installed on one side of a flow path connecting the hydraulic cylinder, the accumulator, and the booster to detect a pressure inside the flow path;

상기 부스터와 상기 부스터에 유압을 공급하는 상기 유압펌프 사이의 유로에 설치되며, 상기 압력센서로부터 검출된 압력 값이 미리 정한 제1압력 값보다 낮으면 상기 부스터가 작동되도록 절환되고, 상기 압력센서로부터 검출된 압력 값이 미리 정한 제1압력 값과 같거나 높으면 상기 부스터의 작동을 중지시키도록 절환되는 제1솔레노이드밸를 포함한다.It is installed in the flow path between the booster and the hydraulic pump supplying hydraulic pressure to the booster, and when the pressure value detected by the pressure sensor is lower than a predetermined first pressure value, the booster is switched to operate, and from the pressure sensor and a first solenoid valve that is switched to stop the operation of the booster when the detected pressure value is equal to or higher than a predetermined first pressure value.

또한, 상기 유압실린더는 피스톤 로드가 컬럼의 바닥면에 지지된 상태로 수직방향으로 컬럼 내부에 설치되며, 실린더 하우징의 일측에는 스핀들 헤드가 수직 방향으로 거치되도록 걸림턱이 형성되고, 상기 실린더 하우징의 끝단부에는 유압 출입구가 형성된다.In addition, the hydraulic cylinder is installed inside the column in a vertical direction in a state in which the piston rod is supported on the bottom surface of the column, and on one side of the cylinder housing a locking jaw is formed so that the spindle head is mounted in the vertical direction, A hydraulic inlet is formed at the end.

또한, 상기 축압기는 원통형 용기 내부에 유압을 수용하는 공간과, 상기 수용 공간의 유압에 압력을 가하도록 고압의 질소 가스로 충전되고 고무 재질로 된 질소튜브로 이루어진다.In addition, the accumulator includes a space for accommodating the hydraulic pressure inside the cylindrical container, and a nitrogen tube filled with high-pressure nitrogen gas to apply pressure to the hydraulic pressure of the accommodating space and made of a rubber material.

또한, 상기 부스터는 상기 축압기와 유로를 통해 연결되고, 내부에 피스톤이 삽입되고, 이 피스톤을 경계로 유압펌프 또는 드레인탱크와 선택적으로 연결되는 대경실과, 상기 대경실 보다 가압 면적이 좁으며 상기 축압기와 연결되는 소경실로 이루어진다.In addition, the booster has a large diameter chamber connected to the accumulator and a flow path, a piston is inserted therein, and selectively connected to a hydraulic pump or a drain tank with the piston as a boundary, and the pressure area is narrower than that of the large diameter chamber, and the It consists of a small diameter chamber connected to the accumulator.

또한, 상기 제1솔레노이드밸브는 상기 압력센서로부터 검출된 압력 값이 미리 정한 제1압력 값보다 낮으면 상기 부스터의 대경실과 상기 유압펌프를 연결하여 상기 부스터의 소경실의 유압이 승압되어 상기 축압기에 충전되게 절환되고, 상기 압력센서로부터 검출된 압력 값이 미리 정한 제1압력 값과 같거나 높으면 상기 부스터의 대경실을 드레인탱크로 연결함과 동시에 상기 소경실은 상기 유압펌프와 연결되도록 절환되는 밸브구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, when the pressure value detected from the pressure sensor is lower than a predetermined first pressure value, the first solenoid valve connects the large diameter chamber of the booster and the hydraulic pump to increase the hydraulic pressure in the small diameter chamber of the booster, so that the accumulator A valve that is switched to be charged in and is switched so that when the pressure value detected from the pressure sensor is equal to or higher than a predetermined first pressure value, the large diameter chamber of the booster is connected to the drain tank and the small diameter chamber is connected to the hydraulic pump at the same time It is characterized in that it has a structure.

또한, 상기 부스터는 상기 제1솔레노이드밸브를 경유하여 부스터의 외측으로 우회하여 상기 소경실과 부스터 사이의 유로와 합류하도록 우회유로를 설치하되, 상기 우회유로는 상기 소경실과 축압기 사이에 설치된 제1체크밸브의 상류 측 유로에 연결되며, 상기 우회유로 상에는 상기 우회유로의 내부의 유압이 상기 유압펌프 또는 드레인탱크로 역류 하지 못하도록 제2체크밸브가 설치된 특징으로 한다.In addition, the booster bypasses the outside of the booster via the first solenoid valve and installs a bypass flow path to join the flow path between the small diameter chamber and the booster, wherein the bypass flow path is a first check installed between the small diameter chamber and the accumulator It is connected to the flow path upstream of the valve, and a second check valve is installed on the bypass flow path to prevent the hydraulic pressure inside the bypass flow path from flowing back to the hydraulic pump or the drain tank.

또한, 상기 유압실린더와, 상기 축압기와, 상기 부스터를 연결하는 유로의 일측에는 상기 유로의 내부 압력이 미리 정한 제1압력 값 이상이 되면 상기 유로 내의 유압을 드레인탱크로 드레인 시키는 제1릴리프밸브가 더 설치된다.In addition, on one side of the flow path connecting the hydraulic cylinder, the accumulator, and the booster, when the internal pressure of the flow path exceeds a predetermined first pressure value, a first relief valve for draining the hydraulic pressure in the flow path to the drain tank is installed more

또한, 상기 유압실린더와 상기 축압기 사이의 유로에는 상기 유압실린더에서 상기 축압기 방향으로 유압이 역류하는 것을 방지하는 체크밸브유로와, 상기 유압실린더와 상기 축압기를 연통시키는 연통유로를 구비하고, 상기 압력센서에서 검출된 압력 값이 미리 정한 제3압력 값보다 낮을 경우 상기 체크밸브유로로 절환되는 제2솔레노이드밸브가 더 설치된다.In addition, the flow path between the hydraulic cylinder and the accumulator includes a check valve flow path for preventing a reverse flow of hydraulic pressure from the hydraulic cylinder to the accumulator, and a communication flow path for communicating the hydraulic cylinder and the accumulator, When the pressure value detected by the pressure sensor is lower than a predetermined third pressure value, a second solenoid valve that is switched to the check valve flow path is further installed.

또한, 상기 제2솔레노이드밸브는 상기 유압실린더의 유압 출입구 측 유로에 입접하여 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the second solenoid valve is characterized in that it is installed in contact with the hydraulic inlet side flow path of the hydraulic cylinder.

또한, 상기 미리 정한 제3압력 값은 상기 미리 정한 제1압력 값보다 낮은 것을 특징으로 한다.In addition, the predetermined third pressure value is characterized in that it is lower than the predetermined first pressure value.

또한, 상기 유압실린더의 유압 출입구 측 유로에는 상기 유압실린더의 압력이 미리 정한 제2압력 값보다 높을 경우 상기 유압실린더의 유압을 드레인탱크로 드레인시키는 제2릴리프밸브를 더 포함한다.In addition, a second relief valve for draining the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder to the drain tank when the pressure of the hydraulic cylinder is higher than a predetermined second pressure value is further included in the hydraulic inlet side flow path of the hydraulic cylinder.

또한, 상기 미리 정한 제2압력 값은 상기 제1압력 값 보다 높게 설정된 것을 특징으로 한다.In addition, the predetermined second pressure value is characterized in that set higher than the first pressure value.

이와 같이 본 발명은, 스핀들 헤드가 상하로 이동할 때 축계 부하를 줄이면서도, 진동과 충격을 최소화 하여 공작물의 가공정밀도에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.As described above, the present invention can prevent the adverse influence on the machining precision of the workpiece by minimizing vibration and shock while reducing the shaft load when the spindle head moves up and down.

또한, 본 발명은 스핀들 헤드의 축계 부하를 줄이기 위한 유압실린더의 설치에도 불구하고 스핀들 헤드가 상하로 이동하는 속도를 증진시킬 수 있다.In addition, the present invention can increase the speed at which the spindle head moves up and down despite the installation of a hydraulic cylinder to reduce the shaft load of the spindle head.

또한, 본 발명은 스핀들 헤드의 축계 부하를 줄이기 위한 장치에도 불구하고, 공작기계의 크기와 무게를 줄일 수 있으며, 제조원가를 낮출 수 있다.In addition, the present invention can reduce the size and weight of the machine tool, despite the device for reducing the shaft load of the spindle head, and can lower the manufacturing cost.

도 1은 종래기술로, 유압실린더 방식의 스핀들 헤드 축계 부하저감장치의 사시도이다.
도 2는 종래기술로, 밸런스웨이트 방식의 스핀들 헤드 축계 부하저감장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예로, 유압실린더에 축압기와 부스터를 이용한 스핀들 헤드 축계 부하저감장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예로, 유압실린더를 포함한 스핀들 헤드 축계 부하저감장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예로, 스핀들 헤드 축계 부하저감장치의 유압실린더 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예로, 스핀들 헤드 축계 부하저감장치의 축압기 상세도이다
도 7은 본 발명의 실시예로, 스핀들 헤드 축계 부하저감장치의 부스터 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예로, 스핀들 헤드 축계 부하저감장치의 유압시스템 회도이다.1 is a perspective view of a spindle head shaft-based load reducing device of a hydraulic cylinder type in the prior art.
Figure 2 is a prior art, a perspective view of the spindle head shaft load reducing device of the balance weight system.
3 is a perspective view of a spindle head shaft load reducing device using an accumulator and a booster in a hydraulic cylinder according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a spindle head shaft-based load reducing device including a hydraulic cylinder according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a hydraulic cylinder of a spindle head shaft-based load reducing device according to an embodiment of the present invention.
6 is a detailed view of the accumulator of the spindle head shaft load reducing device according to an embodiment of the present invention;
7 is a cross-sectional view of a booster of a spindle head shaft-based load reducing device according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram of a hydraulic system of a spindle head shaft-based load reducing device according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 공작기계의 스핀들 헤드 수직 축계 부하 저감장치에 대해 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the spindle head vertical shaft load reducing device of the machine tool of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

우선 도 3을 참조하여 본 발명의 대략적인 구성에 대해 설명한다. First, a schematic configuration of the present invention will be described with reference to FIG. 3 .

본 발명은 공작기계의 수직 컬럼(10)의 일측에 상하 방향으로 이동하는 스핀들 헤드(20)가 장착된다.In the present invention, a spindle head 20 moving in the vertical direction is mounted on one side of the vertical column 10 of the machine tool.

상기 스핀들 헤드(20)는 수직 방향으로 볼스크류(21)를 통해 스핀들 모터(22)에 연결되며, 상기 스핀들 모터(22)는 상기 볼스크류(21)를 회전시켜 스핀들 헤드(20)를 상하로 이동 시키도록 수직 축계를 구성한다. The spindle head 20 is vertically connected to the spindle motor 22 through a ball screw 21, and the spindle motor 22 rotates the ball screw 21 to move the spindle head 20 up and down. Configure the vertical axis to move.

또한, 상기 컬럼(10)의 내부에는 상기 스핀들 모터(22)의 수직 하중을 저감 시키도록 상기 스핀들 헤드(20)를 수직 방향으로 지지하는 유압실린더(30)가 설치된다.In addition, a hydraulic cylinder 30 supporting the spindle head 20 in a vertical direction is installed inside the column 10 to reduce the vertical load of the spindle motor 22 .

또한, 상기 컬럼(10)의 일측에는 상기 유압실린더(30)의 압력을 일정하게 유지 시켜주는 축압기(Accumulator)(40)가 설치된다. 또한 상기 축압기(40)에는 축압기(40)의 압력이 미리 정한 제1압력 값 이하로 떨어질 경우 유압을 보충하는 부스터(50)가 연결된다.In addition, an accumulator 40 is installed at one side of the column 10 to maintain a constant pressure of the hydraulic cylinder 30 . Also, a booster 50 for supplementing hydraulic pressure is connected to the accumulator 40 when the pressure of the accumulator 40 falls below a predetermined first pressure value.

이하에서 본 발명의 주요 구성부품에 대해 보다 자세히 설명한다. Hereinafter, the main components of the present invention will be described in more detail.

먼저 도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 유압실린더(30)는 피스톤 로드(31)가 컬럼(10)의 바닥면에 지지된 상태로 수직방향으로 컬럼(10) 내부에 설치되며, 실린더 하우징(32)의 일측에는 스핀들 헤드(20)가 수직 방향으로 거치되도록 걸림턱(34)이 형성된다.First, referring to Figures 4 and 5, the hydraulic cylinder 30 of the present invention is installed inside the column 10 in the vertical direction in a state in which the piston rod 31 is supported on the bottom surface of the column 10, the cylinder A locking protrusion 34 is formed on one side of the housing 32 so that the spindle head 20 is mounted in the vertical direction.

또한, 상기 실린더 하우징(32)의 끝단부에는 유압 출입구(33)가 형성된다.In addition, a hydraulic inlet 33 is formed at the end of the cylinder housing 32 .

다음으로 도 6을 참조하여 본 발명의 축압기(40)에 대해 설명한다. Next, the accumulator 40 of the present invention will be described with reference to FIG. 6 .

상기 축압기(40)는 상기 유압실린더(30)와 유로(60)를 통해 연결되며, 원통형 용기 내부에 유압을 수용하는 공간과, 상기 수용 공간 내부에 채워진 유압에 일정한 압력을 가하도록 고압의 질소 가스로 충전되고 고무 재질로 된 질소튜브(41)로 이루어진다.The accumulator 40 is connected to the hydraulic cylinder 30 and the flow path 60 through a space for accommodating the hydraulic pressure in the cylindrical container, and a high-pressure nitrogen to apply a constant pressure to the hydraulic pressure filled in the accommodating space. It consists of a nitrogen tube 41 filled with gas and made of a rubber material.

또한, 상기 질소튜브(41)는 상기 축압기(40) 내에서 팽창과 수축 작용을 하면서 상기 유압실린더(30)에 유압을 공급하거나 유압실린더(30)로부터 배출되는 유압을 상기 원통형 용기 내부에 수용하여 상기 유압실린더(30)의 압력이 일정하게 유지되도록 한다. 또한 상기 축압기(40)는 내부의 유압이 미리 정한 제1압력 값 이하로 낮아질 경우 유압이 보충될 수 있도록 부스터(50)와 연결된다.In addition, the nitrogen tube 41 supplies hydraulic pressure to the hydraulic cylinder 30 while expanding and contracting within the accumulator 40 or receives hydraulic pressure discharged from the hydraulic cylinder 30 inside the cylindrical container. Thus, the pressure of the hydraulic cylinder 30 is maintained constant. In addition, the accumulator 40 is connected to the booster 50 so that the hydraulic pressure can be replenished when the internal hydraulic pressure is lowered to less than a predetermined first pressure value.

다음으로 도 7을 참조하여 본 발명의 부스터(50)에 대해 설명한다. Next, the booster 50 of the present invention will be described with reference to FIG. 7 .

상기 부스터(50)는 내부에 피스톤(51)이 삽입되고, 이 피스톤(51)을 경계로 유압펌프(61) 또는 드레인탱크(65)와 선택적으로 연결되는 대경실(52)과, 상기 대경실(52) 보다 가압 면적이 좁으며 상기 축압기(40)와 연결되는 소경실(53)로 이루어진다. The booster 50 includes a large-diameter chamber 52 having a piston 51 inserted therein, and selectively connected to the hydraulic pump 61 or the drain tank 65 with the piston 51 as a boundary, and the large-diameter chamber. The pressure area is narrower than (52) and consists of a small diameter chamber (53) connected to the accumulator (40).

다음으로 도 8을 참조하여 상기 유압실린더(30), 축압기(40), 부스터(50) 등과 연계된 유압회로에 대해 설명한다.Next, a hydraulic circuit connected with the hydraulic cylinder 30 , the accumulator 40 , the booster 50 and the like will be described with reference to FIG. 8 .

상기 유압실린더(30)의 유압 출입구(33)에는 유로(60)를 통해 축압기(40)가 연결된다. An accumulator 40 is connected to the hydraulic inlet 33 of the hydraulic cylinder 30 through a flow passage 60 .

또한, 상기 축압기(40)는 부스터(50)와도 연결되어 상기 축압기(40)에 유압을 보충할 수 있도록 연결된다.In addition, the accumulator 40 is also connected to the booster 50 so as to supplement the hydraulic pressure to the accumulator 40 .

또한, 상기 유압실린더(30)와 축압기(40), 상기 부스터(50)를 연결하는 유로(60)의 일측에는 유로(60) 내부의 압력을 검출하는 압력센서(70)가 설치된다. In addition, at one side of the flow path 60 connecting the hydraulic cylinder 30 , the accumulator 40 , and the booster 50 , a pressure sensor 70 for detecting the pressure inside the flow path 60 is installed.

또한, 상기 축압기(40)와 상기 부스터(50)를 연결하는 유로(60)의 일측에는 상기 축압기(40)와 상기 부스터(50) 사이의 상기 유로(60) 내부의 압력이 미리 정한 제1압력 값인 150바(bar) 이상이 되면 상기 유로(60) 내의 유압을 드레인탱크(65)로 드레인 시키는 제1릴리프밸브(82)가 설치된다. In addition, on one side of the flow path 60 connecting the accumulator 40 and the booster 50 , the pressure inside the flow path 60 between the accumulator 40 and the booster 50 is set in advance. When the pressure value is 150 bar or more, the first relief valve 82 for draining the hydraulic pressure in the flow path 60 to the drain tank 65 is installed.

특히, 상기 제1릴리프밸브(82)는 상기 부스터(50) 작동 시 순간적인 승압으로 유로(60) 내부의 압력이 일시적으로 미리 정한 제1압력 값인 150바 이상이 될 경우, 유로(60)의 파손을 방지하기 위해 유로(60) 내부의 유압을 드레인탱크(65)로 배출한다.In particular, when the pressure inside the flow path 60 temporarily becomes 150 bar or more, which is a predetermined first pressure value due to an instantaneous increase in pressure when the booster 50 is operated, the first relief valve 82 is In order to prevent damage, the hydraulic pressure inside the flow path 60 is discharged to the drain tank 65 .

또한, 상기 유압펌프(61)와 부스터(50) 사이의 유로(60)에는 제1솔레노이드밸브(80)가 설치되어, 그 절환 방향에 따라 상기 부스터(50)의 대경실(52)에 유압펌프(61)의 유압을 공급하거나, 또는 우회유로(62)를 통해 소경실(53)로 유압펌프(61)의 유압을 공급함과 동시에 상기 대경실(52)의 유압은 드레인탱크(65)로 드레인시키도록 구성한다.In addition, a first solenoid valve 80 is installed in the flow path 60 between the hydraulic pump 61 and the booster 50, and the hydraulic pump is located in the large diameter chamber 52 of the booster 50 according to the switching direction. The hydraulic pressure of 61 is supplied, or the hydraulic pressure of the hydraulic pump 61 is supplied to the small-diameter chamber 53 through the bypass passage 62, and the hydraulic pressure of the large-diameter chamber 52 is drained to the drain tank 65 at the same time. configure to do

또한, 상기 우회유로(62)는 상기 제1솔레노이드밸브(80)를 경유하여 부스터(50)의 외측으로 우회하여 상기 소경실(53)과 부스터(50) 사이의 유로(60)와 합류하도록 설치하되, 상기 소경실(53)과 축압기(40) 사이에 설치된 제1체크밸브(63)의 상류 측 유로(60)에 연결되며, 또한 상기 우회유로(62) 상에는 상기 우회유로(62)의 내부의 유압이 상기 유압펌프(61) 또는 드레인탱크(65)로 역류 하지 못하도록 제2체크밸브(64)가 설치된다.In addition, the bypass flow path 62 is installed to bypass the outside of the booster 50 via the first solenoid valve 80 and merge with the flow path 60 between the small diameter chamber 53 and the booster 50 . However, it is connected to the flow path 60 on the upstream side of the first check valve 63 installed between the small diameter chamber 53 and the accumulator 40, and on the bypass flow path 62, the A second check valve 64 is installed to prevent the internal hydraulic pressure from flowing back to the hydraulic pump 61 or the drain tank 65 .

또한, 상기 유압실린더(30)의 유압 출입구(33) 측 유로(60)에는 상기 유압실린더(30)에 갑작스런 외압이 작용하여 상기 압력센서(70)에 의해 검출된 상기 유압실린더(30)의 압력이 미리 정한 제2압력 값인 180바 보다 높을 경우, 상기 유압실린더(30)와 유로(60)의 파손을 방지하기 위하여 상기 유압실린더(30)의 유압을 드레인탱크(65)로 드레인시키는 제2릴리프밸브(83)가 설치된다.In addition, the pressure of the hydraulic cylinder 30 detected by the pressure sensor 70 due to a sudden external pressure acting on the hydraulic cylinder 30 in the hydraulic inlet 33 side flow path 60 of the hydraulic cylinder 30 . When this predetermined second pressure value is higher than 180 bar, a second relief for draining the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder 30 to the drain tank 65 in order to prevent damage to the hydraulic cylinder 30 and the flow path 60 . A valve 83 is installed.

여기서 상기 제2릴리프밸브(83)의 미리 정한 제2압력 값은, 스핀들 헤드(20)와 공작물의 충돌과 같은 갑작스런 충격으로 유압실린더(30)에 일시적으로 과도한 압력이 발생하였을 때, 유압 시스템을 보호하기 위한 것인 만큼, 상기 제1릴리프밸브(82)의 허용압력인 제1압력 값 보다 다소 높게 설정한다.Here, the predetermined second pressure value of the second relief valve 83 is a hydraulic system when temporarily excessive pressure is generated in the hydraulic cylinder 30 due to a sudden impact such as a collision between the spindle head 20 and a work piece. As it is for protection, it is set somewhat higher than the first pressure value, which is the allowable pressure of the first relief valve 82 .

또한, 상기 유압실린더(30)와 상기 축압기(40) 사이의 유로(60)에는 상기 유압실린더(30)에 인접하여 제2솔레노이드밸브(81)가 설치된다. 상기 제2솔레노이드밸브(81)는 유로(60)의 파손이나 원인 모를 다량의 누유로 인해 압력센서(70)에 의해 검출한 유로(60) 내의 압력이 미리 정한 제3압력 값 이하로 떨어질 경우, 체크밸브유로 방향으로 절환되어 유압실린더(30)의 유압이 역류하여 급격히 배출되는 것을 방지하고, 이를 통해 스핀들 헤드(20)가 낙하 하는 것을 방지하고 현재의 위치를 고정하기 위한 것이다. In addition, a second solenoid valve 81 is installed adjacent to the hydraulic cylinder 30 in the flow path 60 between the hydraulic cylinder 30 and the accumulator 40 . When the pressure in the flow path 60 detected by the pressure sensor 70 falls below a predetermined third pressure value, the second solenoid valve 81 is It is switched in the direction of the check valve flow path to prevent the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder 30 from being rapidly discharged by reverse flow, thereby preventing the spindle head 20 from falling and fixing the current position.

여기서 상기 미리 정한 제3압력 값은 바람직하게는 제1릴리프밸브(82)의 릴리프 압력인 150바 보다 낮은 130바 정도가 바람직하다.Here, the predetermined third pressure value is preferably about 130 bar lower than 150 bar, which is the relief pressure of the first relief valve 82 .

또한, 상기 제2솔레노이드밸브(81)는 유압실린더(30)의 유압이 유로(60)를 통해 역류하는 것을 방지하기 위한 것인 만큼, 가능하면 유압실린더(30)에 인접하여 설치한다. 보다 구체적으로, 상기 제2솔레노이드밸브(81)는 상기 유압실린더(30)에서 상기 유로(60)로 유압이 역류하는 것을 방지하기 위해 내부에 체크밸브를 포함하는 체크밸브유로와, 상기 유압실린더(30)와 상기 축압기(40)의 유로(60)를 연통시키는 연통유로를 구비하고 선택적으로 절환되는 밸브구조이다.In addition, the second solenoid valve 81 is installed adjacent to the hydraulic cylinder 30 as much as possible to prevent the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder 30 from flowing backward through the flow path 60 . More specifically, the second solenoid valve 81 includes a check valve flow path including a check valve therein to prevent backflow of hydraulic pressure from the hydraulic cylinder 30 to the flow path 60, and the hydraulic cylinder ( 30) and the flow passage 60 of the accumulator 40 are provided with a communication passage for communicating, and the valve structure is selectively switched.

이하에서 도 8을 위주로, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 8 .

스핀들 헤드(20)의 반복적인 상하 이동 동작에 따라 상기 유압실린더(30)도 반복 작동을 하게 된다. 이 과정에 상기 축압기(40)는 항시 상기 유압실린더(30)에 일정한 압력을 유지하도록 가압 상태를 유지한다. 이는 상기 축압기(40)에 고압의 질소튜브(41)를 구비하고 팽창과 수축을 통해 내부의 유압을 유압실린더(30)에 공급하기도 하고, 유압실린더(30)으로부터 배출되는 유압을 수용하기도 하는 과정을 통해 이루어진다. According to the repeated vertical movement of the spindle head 20, the hydraulic cylinder 30 also repeatedly operates. During this process, the accumulator 40 always maintains a pressurized state to maintain a constant pressure in the hydraulic cylinder 30 . It is provided with a high-pressure nitrogen tube 41 in the accumulator 40, and supplies the internal hydraulic pressure to the hydraulic cylinder 30 through expansion and contraction, and also receives the hydraulic pressure discharged from the hydraulic cylinder 30 done through the process.

이러한 과정을 통해 상기 유압실린더(30)는 스핀들 헤드(20)의 무게를 지지하여 스핀들모터(22)의 수직 축계 부하를 감소시킨다.Through this process, the hydraulic cylinder 30 supports the weight of the spindle head 20 to reduce the vertical axis load of the spindle motor 22 .

그러나 유압실린더(30)의 반복 동작으로 인해 상기 유압실린더(30)나 유로(60)를 포함한 유압시스템 상에 미세한 누유 등으로 내부 압력이 저하하여 상기 압력센서(70)의 압력 값이 미리 정한 제1압력 값인 150바 미만으로 떨어지면, 유압펌프(61)와 부스터(50) 사이의 유로(60)에 설치된 제1솔레노이드밸브(80)가 작동하게 된다.However, due to the repeated operation of the hydraulic cylinder 30, the internal pressure is lowered due to minute oil leakage in the hydraulic system including the hydraulic cylinder 30 or the flow path 60, so that the pressure value of the pressure sensor 70 is set in a predetermined range. When the pressure falls to less than 150 bar, the first solenoid valve 80 installed in the flow path 60 between the hydraulic pump 61 and the booster 50 operates.

상기 제1솔레노이드밸브(80)가 절환됨에 따라 상기 부스터(50)의 대경실(52)에는 상기 유압펌프(61)로부터 60바의 유압이 공급된다. 이와 같이 대경실(52)로 60바의 유압이 공급되면 부스터(50)의 피스톤(51)은, 상기 대경실(52)과 소경실(53)의 가압 면적 차이에 의해, 상기 소경실(53)을 약 180바로 가압하여 소경실(53)에 채워져 있던 유압을 축압기(40)로 공급하여 축압기(40)의 압력을 승압시킨다.As the first solenoid valve 80 is switched, a hydraulic pressure of 60 bar is supplied from the hydraulic pump 61 to the large diameter chamber 52 of the booster 50 . As such, when 60 bar hydraulic pressure is supplied to the large-diameter chamber 52 , the piston 51 of the booster 50 moves to the small-diameter chamber 53 by the difference in pressurization area between the large-diameter chamber 52 and the small-diameter chamber 53 . ) is pressurized to about 180 bar, and the hydraulic pressure filled in the small diameter chamber 53 is supplied to the accumulator 40 to increase the pressure of the accumulator 40 .

한편, 상기 부스터(50)는 피스톤(51)이 왕복 할 때 마다 상기 제1솔레노이드밸브(80)는 반대로 절환되어 상기 부스터(50)의 대경실(52)을 드레인탱크(65)로 연결하고, 동시에 소경실(53)로는 유압펌프(61)의 압력이 공급되도록 우회유로(62)가 연결된다. On the other hand, in the booster 50, whenever the piston 51 reciprocates, the first solenoid valve 80 is reversely switched to connect the large diameter chamber 52 of the booster 50 to the drain tank 65, At the same time, the bypass flow path 62 is connected to the small diameter chamber 53 so that the pressure of the hydraulic pump 61 is supplied.

좀 더 구체적으로 설명하자면, 상기 제1솔레노이드밸브(80)의 절환에 따라 상기 우회유로(62)를 통해 상기 소경실(53)로 유압펌프(61)에서 토출되는 60바에 해당하는 유압이 공급되면, 상기 유압펌프(61)의 토출 유압은 상기 부스터(50)와 축압기(40) 사이의 유로(60)에 설치된 제1체크밸브(63)의 상류 측으로 합류되어, 상기 축압기(40)의 높은 압력 때문에 상기 축압기(40)로는 공급되지 않고 상기 부스터(50)의 소경실(53)로 공급되어, 상기 부스터(50)의 피스톤(51)을 대경실(52) 방향으로 가압하여 대경실(52)의 유압은 드레인시키고, 소경실(53)에는 유압이 채워진 상태를 유지하도록 한다. More specifically, when the hydraulic pressure corresponding to 60 bar discharged from the hydraulic pump 61 is supplied to the small diameter chamber 53 through the bypass passage 62 according to the switching of the first solenoid valve 80, , the discharge hydraulic pressure of the hydraulic pump 61 is joined to the upstream side of the first check valve 63 installed in the flow path 60 between the booster 50 and the accumulator 40, Because of the high pressure, it is not supplied to the accumulator 40 but is supplied to the small-diameter chamber 53 of the booster 50, and pressurizes the piston 51 of the booster 50 in the large-diameter chamber 52 direction. The hydraulic pressure of 52 is drained, and the small diameter chamber 53 is kept filled with hydraulic pressure.

이와 같이 피스톤(51)의 왕복운동을 통하여 상기 압력센서(70)의 압력 값이 미리 정한 제1압력 값인 150바에 도달할 때까지 승압작용이 일어난다.As described above, through the reciprocating motion of the piston 51, the pressure increasing action occurs until the pressure value of the pressure sensor 70 reaches 150 bar, which is a predetermined first pressure value.

한편, 상기 승압 과정에 순간적으로 상기 유로(60) 상의 압력이 미리 정한 제1압력 값인 150바 이상이 되면, 유압시스템의 안전을 위하여 상기 유로(60) 상의 제1릴리프밸브(82)가 열려 유로(60) 내의 유압을 드레인탱크(65)로 드레인시켜 유로(60)을 보호한다. On the other hand, when the pressure on the flow path 60 momentarily becomes 150 bar or more, which is a predetermined first pressure value, during the pressure increase process, the first relief valve 82 on the flow path 60 is opened for the safety of the hydraulic system. The hydraulic pressure in (60) is drained to the drain tank (65) to protect the flow path (60).

한편, 스핀들 헤드(20)가 공작물에 부딪히는 등의 사고로 인해 상기 유압실린더(30)에 예상치 못한 갑작스런 과부하가 발생하여 압력 값이 미리 정한 제2압력 값인 180바에 이르면, 유압실린더(30)를 포함한 유압시스템의 보호를 위해 제2릴리프밸브(83)가 개방되어 유압실린더(30)의 유압을 드레인탱크(65)로 드레인시킨다.On the other hand, an unexpected and sudden overload occurs in the hydraulic cylinder 30 due to an accident such as the spindle head 20 collides with the workpiece and the pressure value reaches 180 bar, which is the second predetermined pressure value, including the hydraulic cylinder 30 To protect the hydraulic system, the second relief valve 83 is opened to drain the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder 30 to the drain tank 65 .

한편, 유로(60)의 파손이나 원인 모를 다량의 누유로 인해 압력센서(70)에 의해 검출한 유로(60) 내의 압력이 미리 정한 제3압력 값인 130바 이하로 떨어지면, 이는 유압실린더(30)의 유압이 급격히 배출되어 유압실린더(30)가 스핀들 헤드(20)를 정상적으로 지지할 수 없는 상태이거나 스핀들 모터(22)의 축계 부하를 지나치게 증가시키는 현상이 되는 것이다. 이 때 유압실린더(30)의 유압출입구(33)에 인접한 유로(60)에 설치된 제2솔레노이드밸브(81)가 체크밸브유로 방향으로 절환되어 유압실린더(30)의 유압이 배출되는 것을 방지한다.On the other hand, if the pressure in the flow path 60 detected by the pressure sensor 70 due to damage of the flow path 60 or a large amount of leakage of unknown cause falls below the predetermined third pressure value of 130 bar, this is the hydraulic cylinder 30 . of the hydraulic pressure is rapidly discharged, so that the hydraulic cylinder 30 cannot normally support the spindle head 20, or a phenomenon that excessively increases the shaft load of the spindle motor 22. At this time, the second solenoid valve 81 installed in the flow path 60 adjacent to the hydraulic inlet 33 of the hydraulic cylinder 30 is switched to the check valve flow path direction to prevent the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder 30 from being discharged.

그 결과 스핀들 헤드(20)는 낙하하지 않고 위치를 현재의 위치에 고정된다.As a result, the spindle head 20 is fixed at the current position without falling.

이와 같이 제2솔레노이드밸브(81)가 절환되는 동작은, 상기 압력센서(70)가 압력 값을 제어장치(미도시)에 전달하고, 제어장치는 상기 제2솔레노이드밸브(81)에 신호를 인가함으로써 이루어진다.As such, in the operation of switching the second solenoid valve 81 , the pressure sensor 70 transmits a pressure value to a control device (not shown), and the control device applies a signal to the second solenoid valve 81 . done by doing

여기서 상기 미리 정한 제3압력 값은 바람직하게는 유로(60)의 파손과 같은 갑작스런 상황에서 유압 저하를 감지하기 위하여 제1릴리프밸브(82)의 릴리프 압력인 150바 보다 낮은 130바 정도가 바람직하다.Here, the predetermined third pressure value is preferably about 130 bar lower than the 150 bar relief pressure of the first relief valve 82 in order to detect a drop in hydraulic pressure in a sudden situation such as breakage of the flow path 60 . .

이와 같이 본 발명은, 축압기(40)와 부스터(50)를 사용하여 유압펌프(61)의 용량을 최소화한 유압시스템을 이용하여 중력 반대 방향으로 스핀들 헤드(20)를 안정적으로 들어올려 줌으로써 스핀들 모터(22)의 수직 축계 부하를 저감시킨다.As described above, the present invention uses a hydraulic system in which the capacity of the hydraulic pump 61 is minimized by using the accumulator 40 and the booster 50 to stably lift the spindle head 20 in the opposite direction to the gravity of the spindle. The vertical shaft load of the motor 22 is reduced.

또한, 유압실린더(30)가 작동할 때 마다 대용량 유압펌프를 사용하여 유압실린더(30)에 유압을 공급하거나, 대용량의 유압을 배출함으로써 발생할 수 있는 유압의 맥동현상이나 공동현상을 방지하고, 이로 인한 소음과 유압부품의 손상을 방지할 수 있다.In addition, whenever the hydraulic cylinder 30 operates, a large-capacity hydraulic pump is used to supply hydraulic pressure to the hydraulic cylinder 30 or to discharge a large-capacity hydraulic pressure to prevent pulsation or cavitation of hydraulic pressure that may occur, and thereby It can prevent noise and damage to hydraulic parts.

또한, 스핀들 헤드(20)가 상하로 이동할 때 축계 부하를 줄이면서도, 진동과 충격을 최소화 하여 공작물의 가공정밀도에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.In addition, while reducing the shaft load when the spindle head 20 moves up and down, vibration and shock are minimized to prevent adverse effects on the machining precision of the workpiece.

또한, 본 발명은 스핀들 헤드(20)의 축계 부하를 줄이기 위한 유압실린더(30)의 설치에도 불구하고 스핀들 헤드(20)가 상하로 이동하는 속도를 증진시킬 수 있다.In addition, the present invention can increase the speed at which the spindle head 20 moves up and down despite the installation of the hydraulic cylinder 30 for reducing the shaft-based load of the spindle head 20 .

또한, 본 발명은 스핀들 헤드(20)의 축계 부하를 줄이기 위한 장치에도 불구하고, 공작기계의 크기와 무게를 줄일 수 있으며, 제조원가를 낮출 수 있다.In addition, the present invention can reduce the size and weight of the machine tool, despite the device for reducing the shaft load of the spindle head 20, and can lower the manufacturing cost.

10: 컬럼
20: 스핀들 헤드
21: 볼스크류
22: 스핀들모터
23: 밸런스웨이트
30: 유압실린더
31: 피스톤 로드
32: 실린더 하우징
33: 유압 출입구
34: 걸림턱
40: 축압기
41: 질소튜브
50: 부스터
51: 피스톤
52: 대경실
53: 소경실
60: 유로
61: 유압펌프
62: 우회유로
63: 제1체크밸브
64: 제2체크밸브
65: 드레인탱크
70: 압력센서
80: 제1솔레노이드밸브
81: 제2솔레노이드밸브
82: 제1릴리프밸브
83: 제2릴리프밸브10: column
20: spindle head
21: ball screw
22: spindle motor
23: balance weight
30: hydraulic cylinder
31: piston rod
32: cylinder housing
33: hydraulic doorway
34: jamming jaw
40: accumulator
41: nitrogen tube
50: booster
51: piston
52: Daegyeongsil
53: blind room
60: Euro
61: hydraulic pump
62: bypass
63: first check valve
64: second check valve
65: drain tank
70: pressure sensor
80: first solenoid valve
81: second solenoid valve
82: first relief valve
83: second relief valve

Claims (12)

스핀들 모터의 수직 하중을 저감 시키도록 스핀들 헤드를 수직 방향으로 지지하는 유압실린더가 설치된 공작기계 수직 축계 부하 저감장치에 있어서,
상기 유압실린더와 유로를 통해 연결되며, 상기 유압실린더에 압력을 가하거나 상기 유압실린더로부터 배출되는 유압을 수용하는 원통형 용기로 이루어진 축압기와;
상기 축압기와 유로를 통해 연결되고, 유압펌프로부터 공급되는 유압을 가압하여 상기 축압기의 유압을 승압시키는 부스터와;
상기 유압실린더와, 상기 축압기와, 상기 부스터를 연결하는 유로의 일측에 설치되어 상기 유로 내부의 압력을 검출하는 압력센서와;
상기 부스터와 상기 부스터에 유압을 공급하는 상기 유압펌프 사이의 유로에 설치되며, 상기 압력센서로부터 검출된 압력 값이 미리 정한 제1압력 값보다 낮으면 상기 부스터가 작동되도록 절환되고, 상기 압력센서로부터 검출된 압력 값이 미리 정한 제1압력 값과 같거나 높으면 상기 부스터의 작동을 중지시키도록 절환되는 제1솔레노이드밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치. In the machine tool vertical shaft load reducing device installed with a hydraulic cylinder supporting the spindle head in the vertical direction to reduce the vertical load of the spindle motor,
an accumulator connected to the hydraulic cylinder through a flow path, the accumulator having a cylindrical container for applying pressure to the hydraulic cylinder or receiving hydraulic pressure discharged from the hydraulic cylinder;
a booster connected to the accumulator through a flow path and pressurizing the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pump to increase the hydraulic pressure of the accumulator;
a pressure sensor installed on one side of a flow path connecting the hydraulic cylinder, the accumulator, and the booster to detect a pressure inside the flow path;
It is installed in the flow path between the booster and the hydraulic pump that supplies hydraulic pressure to the booster, and when the pressure value detected by the pressure sensor is lower than a predetermined first pressure value, the booster is switched to operate, and from the pressure sensor When the detected pressure value is equal to or higher than the predetermined first pressure value, the load reducing device of the machine tool vertical axis system, characterized in that it includes a first solenoid valve that is switched to stop the operation of the booster. 제 1 항에 있어서, 상기 유압실린더는 피스톤 로드가 컬럼의 바닥면에 지지된 상태로 수직방향으로 컬럼 내부에 설치되며, 실린더 하우징의 일측에는 스핀들 헤드가 수직 방향으로 거치되도록 걸림턱이 형성되고, 상기 실린더 하우징의 끝단부에는 유압 출입구가 형성된 것을 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치.According to claim 1, wherein the hydraulic cylinder is installed inside the column in a vertical direction in a state in which the piston rod is supported on the bottom surface of the column, one side of the cylinder housing is formed with a locking jaw so that the spindle head is mounted in the vertical direction, A load reducing device for a vertical shaft system of a machine tool, characterized in that a hydraulic inlet is formed at the end of the cylinder housing. 제 1 항에 있어서, 상기 축압기는 원통형 용기 내부에 유압을 수용하는 공간과, 상기 수용 공간의 유압에 압력을 가하도록 고압의 질소 가스로 충전되고 고무 재질로 된 질소튜브로 이루어진 것을 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치.The accumulator according to claim 1, wherein the accumulator comprises a space for accommodating the hydraulic pressure inside the cylindrical container, and a nitrogen tube filled with high-pressure nitrogen gas to apply pressure to the hydraulic pressure of the accommodating space and made of a rubber material. Load reducing device for vertical axis system of machine tool. 제 1 항에 있어서, 상기 부스터는 상기 축압기와 유로를 통해 연결되고, 내부에 피스톤이 삽입되고, 이 피스톤을 경계로 유압펌프 또는 드레인탱크와 선택적으로 연결되는 대경실과, 상기 대경실 보다 가압 면적이 좁으며 상기 축압기와 연결되는 소경실로 이루어진 것을 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치.According to claim 1, wherein the booster is connected to the accumulator and the flow path, a piston is inserted therein, and a large-diameter chamber selectively connected to a hydraulic pump or a drain tank with the piston as a boundary, and a pressure area larger than that of the large-diameter chamber A load reducing device for a vertical shaft system of a machine tool, characterized in that it is narrow and consists of a small-diameter chamber connected to the accumulator. 제 4 항에 있어서, 상기 제1솔레노이드밸브는 상기 압력센서로부터 검출된 압력 값이 미리 정한 제1압력 값보다 낮으면 상기 부스터의 대경실과 상기 유압펌프를 연결하여 상기 부스터의 소경실의 유압이 승압되어 상기 축압기에 충전되게 절환되고, 상기 압력센서로부터 검출된 압력 값이 미리 정한 제1압력 값과 같거나 높으면 상기 부스터의 대경실을 드레인탱크로 연결함과 동시에 상기 소경실은 상기 유압펌프와 연결되도록 절환되는 밸브구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치. 5. The method of claim 4, wherein the first solenoid valve connects the large diameter chamber of the booster and the hydraulic pump when the pressure value detected from the pressure sensor is lower than a predetermined first pressure value to increase the hydraulic pressure in the small diameter chamber of the booster. is switched to be charged in the accumulator, and when the pressure value detected from the pressure sensor is equal to or higher than a predetermined first pressure value, the large diameter chamber of the booster is connected to the drain tank and the small diameter chamber is connected to the hydraulic pump A load reducing device for a vertical shaft system of a machine tool, characterized in that it has a valve structure that is switched as much as possible. 제 4 항에 있어서, 상기 부스터는 상기 제1솔레노이드밸브를 경유하여 부스터의 외측으로 우회하여 상기 소경실과 부스터 사이의 유로와 합류하도록 우회유로를 설치하되, 상기 우회유로는 상기 소경실과 축압기 사이에 설치된 제1체크밸브의 상류 측 유로에 연결되며, 상기 우회유로 상에는 상기 우회유로의 내부의 유압이 상기 유압펌프 또는 드레인탱크로 역류 하지 못하도록 제2체크밸브가 설치된 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치.5. The method of claim 4, wherein the booster bypasses the outside of the booster via the first solenoid valve to provide a bypass flow path to join the flow path between the small diameter chamber and the booster, wherein the bypass flow path is between the small diameter chamber and the accumulator. It is connected to the upstream flow path of the installed first check valve, and a second check valve is installed on the bypass flow path to prevent the hydraulic pressure inside the bypass flow from flowing back to the hydraulic pump or the drain tank. reduction device. 제 1 항에 있어서, 상기 유압실린더와, 상기 축압기와, 상기 부스터를 연결하는 유로의 일측에는 상기 유로의 내부 압력이 미리 정한 제1압력 값 이상이 되면 상기 유로 내의 유압을 드레인탱크로 드레인 시키는 제1릴리프밸브가 더 설치된 것을 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치.According to claim 1, wherein the hydraulic cylinder, the accumulator, and at one side of the flow path connecting the booster, drain the hydraulic pressure in the flow path to a drain tank when the internal pressure of the flow path is equal to or greater than a predetermined first pressure value A load reducing device for a vertical shaft system of a machine tool, characterized in that the first relief valve is further installed. 제 1 항에 있어서, 상기 유압실린더와 상기 축압기 사이의 유로에는 상기 유압실린더에서 상기 축압기 방향으로 유압이 역류하는 것을 방지하는 체크밸브유로와, 상기 유압실린더와 상기 축압기를 연통시키는 연통유로를 구비하고, 상기 압력센서에서 검출된 압력 값이 미리 정한 제3압력 값보다 낮을 경우 상기 체크밸브유로로 절환되는 제2솔레노이드밸브가 더 설치된 것을 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치.According to claim 1, wherein the flow path between the hydraulic cylinder and the accumulator, and a check valve flow path for preventing the hydraulic pressure from flowing backward from the hydraulic cylinder to the accumulator, and a communication flow path for communicating the hydraulic cylinder and the accumulator and, when the pressure value detected by the pressure sensor is lower than a predetermined third pressure value, a second solenoid valve that is switched to the check valve flow path is further installed. 제 8 항에 있어서, 상기 제2솔레노이드밸브는 상기 유압실린더의 유압 출입구 측 유로에 입접하여 설치된 것을 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치.According to claim 8, wherein the second solenoid valve is a load reducing device for a vertical shaft system of a machine tool, characterized in that it is installed in contact with the hydraulic inlet side flow path of the hydraulic cylinder. 제 8 항에 있어서, 상기 미리 정한 제3압력 값은 상기 미리 정한 제1압력 값보다 낮은 것을 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치.
The load reducing device of claim 8, wherein the third predetermined pressure value is lower than the predetermined first pressure value.
 제 1 항에 있어서, 상기 유압실린더의 유압 출입구 측 유로에는 상기 유압실린더의 압력이 미리 정한 제2압력 값보다 높을 경우 상기 유압실린더의 유압을 드레인탱크로 드레인시키는 제2릴리프밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치.The method of claim 1, wherein the hydraulic pressure inlet side of the hydraulic cylinder further comprises a second relief valve for draining the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder to the drain tank when the pressure of the hydraulic cylinder is higher than a predetermined second pressure value. A load reducing device for the vertical axis of a machine tool. 제 11 항에 있어서, 상기 미리 정한 제2압력 값은 상기 제1압력 값 보다 높게 설정된 것을 특징으로 하는 공작기계 수직 축계의 부하 저감장치.[Claim 12] The load reducing device of claim 11, wherein the predetermined second pressure value is set higher than the first pressure value.
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