KR20170082801A - 스핀들용 베어링의 가변예압장치 - Google Patents

스핀들용 베어링의 가변예압장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스핀들용 베어링의 가변예압장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고속으로 회전이 가능한 스핀들의 외부에 결합되어 있는 베어링을 예압할 수 있도록 베어링하우징을 전반부 베어링과 후반부 베어링 사이에 결합하고, 상기 베어링하우징을 피스톤의 작동에 의해 후반부 베어링을 가압할 수 있도록 설치하며, 상기 피스톤을 유체 또는 압축공기로 가압함으로써 후반부 베어링에 가해주는 예압을 필요에 따라 조절할 수 있는 스핀들용 베어링의 가변예압장치이다.

Description

스핀들용 베어링의 가변예압장치{Pre-load change device for spindle bearing}
본 발명은 스핀들용 베어링의 가변예압장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고속으로 회전이 가능한 스핀들의 외부에 결합되어 있는 베어링을 예압할 수 있도록 베어링하우징을 전반부 베어링과 후반부 베어링 사이에 결합하고, 상기 베어링하우징을 피스톤의 작동에 의해 후반부 베어링을 가압할 수 있도록 설치하며, 상기 피스톤을 유체 또는 압축공기로 가압함으로써 후반부 베어링에 가해주는 예압을 필요에 따라 조절할 수 있는 스핀들용 베어링의 가변예압장치이다.
일반적으로 축(스핀들) 주위에 형성되어 상기 축의 회전을 도우는 베어링에는 예압을 주게 되는데 그 목적은 축이 축방향(액셜 방향) 및 반경방향(레이디얼 방향)의 위치결정을 정확하게 함과 동시에 축의 진동을 억제하기 위해서 하는 경우와, 베어링의 강성을 높이기 위해서 실시하는 경우와, 축방향의 진동 및 공진에 의한 이음을 방지하기 위해 실시하는 경우와, 전동체의 선회미끄럼, 공전미끄럼 및 자전미끄럼을 억제하기 위해 실시하는 경우와, 궤도륜에 대해서 전동체를 바른 위치로 유지하기 위해 실시하는 경우 등이 있다.
즉, 베어링의 예압은 예압의 방법과 예압조건에 따라 축의 강성, 진동, 소음, 발열, 제품의 가공정밀도 등에 큰 영향을 주는데, 주로 정압예압은 축이 고속으로 회전할 때 적용되며 정위치 예압은 축이 저속, 중속으로 회전할 때 적용된다.
가변예압을 사용하는 경우는 축의 고속 회전시에는 정압예압을 사용하고, 저속, 중속시에는 정위치 예압을 부여하되 베어링을 가압할 수 있는 가압부재의 위치 변화에 의해 예압을 조절할 수 있는 방법이다.
이런 베어링의 가변예압장치로서는 공개실용신안 제96-29232호에 개시되어 있는 것과 같은 압전소자를 이용해 예압을 조절하는 장치가 있으며, 공개실용신안 제94-27675호나 공개실용신안 제91-14403호에 개시되어 있는 것과 같은 스프링을 이용해 예압을 자동으로 조절하는 장치가 있으며, 특허등록 제246309호와 같은 머시닝센터의 주축베어링의 예압변경장치와 같은 것이 있다.
먼저, 압전소자를 이용해 예압을 조정하는 장치는 그 반응속도가 느리고 정밀한 예압의 조절이 힘들며, 스프링을 이용해 예압을 자동으로 조절하는 장치는 항상 동일한 정압예압만을 베어링에 가해줄 수밖에 없어 축의 회전속도에 따라 가변적인 예압을 줄 수 없는 문제가 있다.
가변예압장치와 관련된 것으로서 상술한 머시닝센터 주축베어링의 예압변경장치는 유압을 이용해 가변적으로 베어링의 예압을 조절함으로써 그 반응속도가 빠르다는 장점은 있으나, 피스톤과 실린더, 가압체, 탄성스프링 및 베어링예압스프링 등 그 구성이 복잡하고 이로 인해 제작비용이 상승되며, 정밀한 예압의 조절이 어려운 단점이 있다.
또 다른 종래기술로서는 등록특허 제10-0925919호에 제안되어 있는 압축공기를 이용한 베어링의 가변예압장치 및 방법이 있다.
상기 특허에는 고속회전이 가능한 스핀들에 형성된 베어링의 예압을 조절하는 가변예압장치에 있어서, 압축공기가 들어가는 인입구와, 상기 인입구로 들어온 압축공기가 머무르는 공기챔버와, 상기 공기챔버 내부의 압축공기에 의해 이동되는 피스톤과, 상기 피스톤과 결합되어 이동되는 베어링슬리브와, 상기 베어링슬리브에 의해 예압이 조절되는 베어링을 포함하여 구성되고, 상기 베어링슬리브와 하우징 사이에는 베어링슬리브의 이동마찰을 감소시켜주기 위해 볼부쉬가 형성되어 있는 것이 특징인 압축공기를 이용한 베어링의 가변예압장치가 제안되어 있는데, 압축공기가 피스톤을 밀 때 예압스프링을 압축하면서 밀어야하므로 필요 이상의 힘이 들고, 스핀들 자체에 단차를 두어 베어링의 내륜을 고정함으로써 내륜에 가해지는 예압의 조절이 힘들고, 스핀들의 끝부분에서 예압을 조절함으로써 척과 가까운 가공물의 절삭점과 멀어서 가변예압으로 인한 효과를 보기가 어려운 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 고속으로 회전이 가능한 스핀들의 외부에 결합되어 있는 베어링에 예압을 줄 수 있도록 베어링하우징을 전반부 베어링과 후반부 베어링 사이에 결합하고, 상기 베어링하우징을 피스톤의 작동에 의해 후반부 베어링에 가압할 수 있도록 설치하며, 상기 피스톤을 작동유로서 가압함으로써 후반부 베어링에 가해주는 예압을 스핀들샤프트의 회전속도에 따라 정압예압으로 선택하거나 작동유의 가압에 의한 가변예압으로 선택할 수 있으며, 응답속도를 향상시킨 스핀들용 베어링의 가변예압장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 스핀들의 축방향 변형 및 반경방향의 변형을 흡수할 수 있도록 베어링하우징의 외부에 볼부쉬를 결합한 스핀들용 베어링의 가변예압장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 스핀들의 일측에 스핀들의 축방향 변위량을 파악할 수 있는 변위센서를 설치하여 스핀들의 변위량을 감안하여 주축의 이동량을 결정하는 스핀들용 베어링의 가변예압장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 고속회전이 가능한 스핀들에 결합되어 있는 베어링의 예압을 조절하는 가변예압장치에 있어서, 상기 가변예압장치는 작동유나 압축공기가 들어가고 나오는 입출구와, 상기 입출구에 인가되는 유압에 의해 공구홀더에서 멀어지는 방향으로 이동되는 피스톤과, 상기 피스톤의 단면과 맞닿아 있으며 피스톤의 이동을 가이드해주는 베어링슬라이드와, 상기 베어링슬라이드의 단면과 맞닿아 있으며 후반부 베어링에 압력을 가하는 베어링하우징으로 구성된 것이 특징이다.
본 발명에 의한 스핀들용 베어링의 가변예압장치는 고속으로 회전이 가능한 스핀들의 외부에 결합되어 있는 베어링을 예압할 수 있도록 베어링하우징을 후반부 베어링의 외부에 결합하고, 상기 베어링하우징을 피스톤의 작동에 의해 베어링에 가압할 수 있도록 설치하며, 상기 피스톤을 작동유로서 가압함으로써 베어링에 가해주는 예압을 축의 회전속도에 따라 정압예압으로 선택하거나 작동유의 가압에 의한 가변예압으로 선택할 수 있으므로 스핀들의 회전속도에 따른 적절한 예압력을 선택적으로 가해줄 수 있고, 작동유를 사용하여 피스톤을 이동시켜 응답속도를 향상시킨 효과가 있으며, 베어링하우징의 외부에 볼부쉬를 결합하여 스핀들의 축방향 변형 및 반경방향의 변형을 흡수할 수 있는 효과가 있으며, 스핀들의 일측에 스핀들의 축방향 변위량을 파악할 수 있는 변위센서를 설치하여 스핀들의 변위량을 감안하여 주축의 이동량을 결정함으로써 가공정밀성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전체구성도
도 2는 본 발명의 일부분 구성도
도 3은 본 발명의 일부분 구성도
본 발명은 스핀들용 베어링의 가변예압장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고속으로 회전이 가능한 스핀들의 외부에 결합되어 있는 베어링을 예압할 수 있도록 베어링하우징을 전반부 베어링과 후반부 베어링 사이에 결합하고, 상기 베어링하우징을 피스톤의 작동에 의해 후반부 베어링을 가압할 수 있도록 설치하며, 상기 피스톤을 유체 또는 압축공기로 가압함으로써 후반부 베어링에 가해주는 예압을 필요에 따라 조절할 수 있는 스핀들용 베어링의 가변예압장치이다.
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전체구성도이고, 도 2와 도 3은 본 발명의 일부분 구성도로써, 본 발명은 고속회전이 가능한 스핀들에 결합되어 있는 베어링의 예압을 조절하는 가변예압장치에 있어서, 상기 가변예압장치는 작동유나 압축공기가 들어가고 나오는 입출구(10)와, 상기 입출구(10)에 인가되는 유압에 의해 공구홀더(21)에서 멀어지는 방향으로 이동되는 피스톤(12)과, 상기 피스톤(12)의 단면과 맞닿아 있으며 피스톤(12)의 이동을 가이드해주는 베어링슬라이드(13)와, 상기 베어링슬라이드(13)의 단면과 맞닿아 있으며 후반부 베어링(30c, 30d)에 압력을 가하는 베어링하우징(17)으로 구성된 것이 특징이다.
여기서, 스핀들샤프트(1)에는 총 5개의 베어링(30a, 30b, 30c, 30d, 31)이 결합되는데, 롤러베어링(31)을 제외한 4개의 베어링(30a, 30b, 30c, 30d) 중에서 공구홀더(21)와 가까운 쪽 2개의 베어링을 편의상 전반부 베어링이라 칭하고, 나머지 2개의 베어링을 후반부 베어링이라 칭한다.
먼저, 주축 즉, 스핀들의 구성에 대해 간략히 살펴보면, 원통 형상의 바디(20) 내에서 다수의 베어링(30a, 30b, 30c, 30d, 31)에 의해 지지되는 스핀들샤프트(1)가 형성되고, 상기 스핀들샤프트(1)의 회전을 위해 스핀들샤프트(1)와 고정 결합된 로터(41)와, 상기 로터(41)의 외주면에 형성되어 로터(41)를 회전시키는 스테이터(40)로 구성되며, 상기 로터(41)와 스테이터(40)는 통상 빌트인 스핀들 모터로 불리운다.
상기 스핀들샤프트(1)의 내부에는 드로우바(23)가 끼워져 있으며, 상기 드로우바(23)의 일측에는 작동유나 압축공기의 인가에 의해 스핀들샤프트(1)의 회전축 방향으로 왕복 이동되는 피스톤(24)이 결합되며, 상기 피스톤(24)의 주위에는 피스톤(24)의 작동을 위해 인가된 유압이나 공기압이 외부로 새는 것을 방지하기 위해 실린더(26)가 형성되어 있으며, 상기 드로우바(23)의 타측에는 공구홀더(21)를 잡아주기 위한 그리퍼(32)가 설치되어 있다.
따라서, 피스톤(24)에 가해주는 유압으로 인해 드로우바(23)가 공구홀더(21) 쪽으로 전진하면 그리퍼(32)로부터 공구홀더(21)의 생크를 뺄 수 있는 상태가 되고, 반대로 피스톤(24)을 공구홀더(21)에서 멀어지는 쪽으로 후진시켜주면 드로우바(23) 역시 공구홀더(21)에서 멀어지는 방향으로 후진되면서 그리퍼(32)를 스핀들샤프트(1)의 회전중심축 방향으로 회동시켜 그리퍼(32)가 공구홀더(21)의 생크를 잡고 있는 상태가 된다.
물론, 스핀들샤프트(1) 내에는 헬리컬코일스프링(34)이 형성되어 있어 드로우바(23)를 피스톤(24) 쪽으로 항상 잡아주는 힘을 가해줌으로써 피스톤(24)에 의해 드로우바(23)를 공구홀더(21) 쪽으로 밀어주는 힘이 해제되면 드로우바(23)가 피스톤(24) 쪽으로 원위치되며, 상기 헬리컬코일스프링(34)의 탄성력 즉, 드로우바(23)을 당기고 있는 힘은 그리퍼(32)에 의한 공구홀더(21)의 고정력(척킹력)을 높여주게 된다.
한편, 입출구(10)는 작동유나 압축공기가 들어오고 나가는 통로로써, 스핀들 바디(20)의 반경방향에 설치되어 작동유나 압축공기는 스핀들샤프트(1)의 회전축과 수직되는 반경방향으로 유입되는 것이 보통이며, 경우에 따라 바디(20)의 단면방향에 형성할 수도 있다.
상기 입출구(10)의 일단은 피스톤(12)의 일측 모서리에 형성된 원주면 상의 홈과 연통되어 있는데, 상기 피스톤(12)의 원주면 상의 홈은 바디(20)와 결합되면서 링 형상으로 빈 공간인 챔버(10a)가 형성되며, 입출구(10)를 통해 들어온 작동유나 압축공기가 상기 챔버(10a)에 머물면서 피스톤(12)을 가압하게 된다. 이때, 상기 피스톤(12)은 베어링슬라이드(13)와 맞닿은 상태로 이동되며, 챔버(10a)에 인가된 작동유나 압축공기가 피스톤(12)을 넘어서 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해 피스톤(12)의 내부원주면과 외부원주면에 홈이 형성되고 상기 홈에 오링이 각각 결합되어 있다.
상기 베어링슬라이드(13)는 피스톤(12)이 스핀들샤프트(1)의 축방향으로 이동됨에 따라 같이 이동되고, 상기 베어링슬라이드(13)의 일측에는 내부에 베어링들(30c, 30d)이 수납되어 있는 베어링하우징(17)이 결합되어 있어, 상기 베어링슬라이드(13)의 이동량에 따라 후반부 베어링(30c, 30d)에 가해지는 예압력이 변하게 된다.
즉, 전반부 베어링(30a, 30b)과 후반부 베어링(30c, 30d)의 내륜은 스핀들샤프트(1)와 결합되어 있는 상태에서 로크너트(29)와 스페이스(15) 및 인너칼라들(7, 9)에 의해 그 위치가 유지되며, 상기 로크너트(29)가 스핀들샤프트(1)에 결합될수록 베어링들(30a, 30b, 30c, 30d)에 가해지는 예압력이 높아지게 된다.
또한, 상기 베어링들(30a, 30b, 30c, 30d)의 외륜은 그 위치가 미세하게 변하게 되어, 베어링 속의 볼에 가해주는 압력이 달라지게 되는데, 후반부 베어링(30c, 30d)이 결합되어 있는 베어링하우징(17)은 베어링(30c, 30d)의 외륜쪽 단면과 접촉하도록 결합되어 있어, 상기 베어링하우징(17)에 가해주는 압력이 달라질수록 아웃칼라(8)에 가해주는 압력 역시 달라지고 이로써 후반부 베어링(30c, 30d)에 가해주는 압력이 변하게 된다.
이러한 작용과 함께, 챔버(10a)에 인가된 작동유나 압축공기의 압력은 피스톤(12)을 로크너트(29) 쪽으로 밀어주고 이에 대한 반발력이 전반부 베어링(30a, 30b) 쪽으로 작용함으로써, 상기 입출구(10)에 작동유나 압축공기의 압력이 인가되면 후반부 베어링(30c, 30d)뿐만 아니라, 전반부 베어링(30a, 30b)에도 예압력이 상승되어 결국 주축의 강성이 높아지게 된다.
도시된 실시예는 공구홀더(21)와 가장 가까운 쪽의 전반부 베어링(30a, 30b)은 입출구(10)를 통한 압력이 인가되지 않을 경우 정위치를 유지하게 되고, 후반부 베어링(30c, 30d)은 입출구(10)를 통해 인가되는 유압에 의해 가변예압을 줄 수 있으며, 유압이 제로(0) 상태일 경우 스프링(28)에 의해 정압예압을 가해주는 상태이다.
또한, 상기 베어링들(30a, 30b, 30c, 30d)에 가해주는 압력은 스핀들샤프트(1)의 회전속도에 따라 가변적으로 변하게 되는데, 스핀들샤프트(1)가 비교적 고속으로 회전할 경우 정압예압을 주고, 스핀들샤프트(1)가 비교적 저속으로 회전할 경우 작동유에 의해 피스톤(12)을 가압함으로써 예압력을 높여주어 주축의 강성을 확보할 수 있다.
즉, 정압예압은 피스톤(12)과 베어링슬라이드(13) 사이에 스프링(28)을 형성하여 피스톤(12)의 위치가 씰플레이트(11)와 맞닿은 상태로 유지되면 상기 스프링(28)의 탄성력으로 인해 베어링슬라이드(13)를 베어링하우징(17) 쪽으로 밀어주고, 이로써 베어링하우징(17) 내에 수납되어 있는 후반부 베어링(30c, 30d)의 외륜을 가압함으로써 정압의 예압을 베어링에 가해준다.
가변예압 즉, 스프링(28)으로 가해주는 압력보다 더욱 높은 압력을 후반부 베어링(30c, 30d)에 가해줄 경우에는 입출구(10)에 유압이나 공기압을 인가하여 피스톤(12)의 위치를 베어링슬라이드(13) 쪽으로 밀어주고 상기 베어링슬라이드(13)가 베어링하우징(17)을 가압하고, 이로써 후반부 베어링(30c, 30d)의 외륜을 가압함으로써 결국 후반부 베어링(30c, 30d)의 볼에 가해주는 예압력을 조절하게 되며, 인가된 유압이나 공기압에 의해 피스톤(12)이 밀리면 이에 대한 반발력에 의해 전반부 베어링(30a, 30b) 역시 가압되게 된다.
또한, 상기 베어링하우징(17)의 외부에는 베어링하우징(17)의 이동마찰을 감소시키고 스핀들샤프트(1)의 과열에 따른 열변형을 흡수하기 위해 볼부쉬(16)가 결합되어 있다.
즉, 스핀들샤프트(1)는 고속으로 회전할 경우 베어링(30a, 30b, 30c, 30d)과의 마찰에 의해 많은 열이 발생하게 되고, 이로써 축방향의 변형과 반경방향의 변형이 동시에 일어나게 된다.
이때, 축방향의 변형은 베어링(30a, 30b, 30c, 30d)의 내륜과 같이 이동되게 되어 일정량 흡수가 가능하나, 반경방향의 변형은 바디(20)에 의해 변형이 제한되어 있으므로 스핀들샤프트(1)와 바디(20) 사이에 결합되어 있는 베어링(30a, 30b, 30c, 30d)에 상당한 부하가 가해지게 된다.
따라서, 상기 볼부쉬(16)를 베어링하우징(17)의 외부에 결합하여 볼부쉬(16)에 형성된 볼이 압축되거나 미세하게 이동됨으로써 스핀들샤프트(1)의 반경방향 변형을 일정량 흡수할 수 있으며, 베어링하우징(17)이 스핀들샤프트(1)의 축방향으로 이동할때 마찰을 줄여 베어링(30)에 가해주는 예압력의 조절이 용이하다.
또한, 상기 베어링의 일측에는 베어링(30)의 윤활성을 높이고 열을 식히기 위해 오일윤활장치인 오일에어배출관(22)이 설치되어 있으며, 오일에어는 아웃칼라(6, 8)에 형성된 관을 통해 베어링(30a, 30b, 30c, 30d)쪽으로 들어가고 상기 오일에어배출관(22)을 통해 배출되면서 베어링(30a, 30b, 30c, 30d)의 열을 식혀주게 된다. 도시된 실시예는 오일에어배출관(22)이 하나만 설치되어 있는 것으로 나타나 있으나, 실제 다수의 오일에어배출관(22)이 설치되어 있으며, 일부가 생략 도시되어 있다.
또한, 상기 스핀들샤프트(1)의 외부에는 원통 형상의 바디(20)가 결합되고, 상기 바디(20)에는 프론트커버(1)가 결합되며, 상기 스핀들샤프트(1)의 일측에는 외부의 불순물이 베어링(30) 쪽으로 침투되는 것을 방지하기 위해 협곡구조의 틈이 형성된 베어링고정스페이서(5) 및 라비린스칼라(4)가 결합되어 있으며, 상기 프론트커버(1)에는 변위센서(33)가 결합되어 베어링고정스페이서(5)의 변위량을 감지함으로써 스핀들샤프트(1)의 열팽창이나 열수축에 따른 축방향 변위를 감지하게 된다.
즉, 스핀들샤프트(1)의 경우 고속회전에 따라 온도가 급격히 상승되게 되고, 이로써 스핀들샤프트의 열을 식히기 위해 바디(1)에 다수의 냉각수통로가 형성되는데, 그럼에도 공작물 가공이 계속하여 이루어질 경우 스핀들샤프트(1) 자체의 열은 비교적 높은 상태로 유지된다. 이로써 스핀들샤프트(1)는 축방향으로 열변형이 일어나게 되는데, 스핀들샤프트의 축방향 변위로 공작물의 가공오차가 생기게 된다.
본 발명은 이러한 스핀들샤프트(1)의 축방향 변위량을 파악하기 위해 프론트커버(2)의 일측에 변위센서(33)를 결합하여, 베어링고정스페이서(5)가 이동한 이동량을 파악하고 이를 이용해 스핀들의 이동량을 줄이거나 늘려줌으로써 가공물의 가공오차를 줄일 수 있다.
상기 라비린스칼라(4)와 베어링고정스페이서(5)는 서로 결합되면 협곡 구조의 틈이 생기며, 상기 틈이 복잡한 형상으로 꼬여 있으므로 압력차에 의해 외부의 불순물 즉, 공작물 가공으로 발생하는 칩이나 절삭유가 바디(20) 내로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
미설명부호 중 아웃칼라(6) 및 인너칼라(7)는 오일에어를 통한 윤활유를 공급해주는 노즐이 형성되어 있으며 전반부 베어링(30a, 30b) 사이의 간격을 조절해주는 구성이고, 에어씰커버(3)는 불순물침투를 방지하기 위해 에어가 공급되는 씰커버이며, 프론트베어링하우징(18)은 베어링하우징(17)을 수용하는 구성이며, 쿨링커버(19)는 냉각수통로를 설치하기 위한 구성이며, 엔드커버(25)는 스핀들의 마감용 커버이고, 롤러베어링(31)은 스핀들샤프트(1)를 지지하기 위한 구성이다.
결국, 본 발명에 의한 스핀들용 베어링의 가변예압장치는 고속으로 회전이 가능한 스핀들의 외부에 결합되어 있는 베어링을 예압할 수 있도록 베어링하우징을 후반부 베어링의 외부에 결합하고, 상기 베어링하우징을 피스톤의 작동에 의해 베어링에 가압할 수 있도록 설치하며, 상기 피스톤을 작동유로서 가압함으로써 베어링에 가해주는 예압을 축의 회전속도에 따라 정압예압으로 선택하거나 작동유의 가압에 의한 가변예압으로 선택할 수 있으므로 스핀들의 회전속도에 따른 적절한 예압력을 선택적으로 가해줄 수 있고, 작동유를 사용하여 피스톤을 이동시켜 응답속도를 향상시킨 효과가 있으며, 베어링하우징의 외부에 볼부쉬를 결합하여 스핀들의 축방향 변형 및 반경방향의 변형을 흡수할 수 있는 효과가 있으며, 스핀들의 일측에 스핀들의 축방향 변위량을 파악할 수 있는 변위센서를 설치하여 스핀들의 변위량을 감안하여 주축의 이동량을 결정함으로써 가공정밀성을 높일 수 있는 효과가 있다.
1. 스핀들샤프트 2. 프론트커버 3. 에어씰커버
4. 라비린스칼라 5. 베어링고정스페이서 6. 아웃칼라
7. 인너칼라 8. 아웃칼라 9. 인너칼라
10. 입출구 10a. 챔버 11. 씰플레이트
12. 피스톤 13. 베어링슬라이드 14. 아웃칼라
15. 베어링고정스페이서 16. 볼부쉬 17. 베어링하우징
18. 프론트베어링하우징 19. 쿨링커버 20. 바디
21. 공구홀더 22. 오일에어배출관 23. 드로우바
24. 피스톤 25. 엔드커버 26. 실린더
27. 스프링스페이서 28. 스프링 29. 로크너트
30; 베어링
30a, 30b. 전반부 베어링 30c, 30d. 후반부 베어링
31. 롤러베어링 32. 그리퍼 33. 변위센서
34. 헬리컬코일스프링 40. 스테이터 41. 로터

Claims (8)

  1. 고속회전이 가능한 스핀들에 결합되어 있는 베어링의 예압을 조절하는 가변예압장치에 있어서,
    상기 가변예압장치는 작동유나 압축공기가 들어가고 나오는 입출구(10)와, 상기 입출구(10)에 인가되는 유압에 의해 공구홀더(21)에서 멀어지는 방향으로 이동되는 피스톤(12)과, 상기 피스톤(12)의 단면과 맞닿아 있으며 피스톤(12)의 이동을 가이드해주는 베어링슬라이드(13)와, 상기 베어링슬라이드(13)의 단면과 맞닿아 있으며 후반부 베어링(30c, 30d)에 압력을 가하는 베어링하우징(17)으로 구성된 것이 특징인 스핀들용 베어링의 가변예압장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베어링하우징(17)의 외부에는 베어링하우징(17)의 이동마찰을 감소시키고 스핀들샤프트(1)의 과열에 따른 열변형을 흡수하기 위해 볼부쉬(16)가 결합되어 있는 것이 특징인 스핀들용 베어링의 가변예압장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공구홀더(21)와 가장 가까운 쪽의 전반부 베어링(30a, 30b)은 입출구(10)를 통한 압력이 인가되지 않을 경우 정위치를 유지하게 되고, 후반부 베어링(30c, 30d)은 입출구(10)를 통해 인가되는 유압에 의해 가변예압을 줄 수 있는 것이 특징인 스핀들용 베어링의 가변예압장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베어링슬라이드(13)와 피스톤(12) 사이에는 스프링(28)이 형성되어 입출구(10)로 인가된 유압이 없을 때에는 상기 스프링(28)의 탄성에 의해 베어링(30)에 정압예압을 가하는 것이 특징인 스핀들용 베어링의 가변예압장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베어링의 일측에는 베어링(30)의 윤활성을 높이고 열을 식히기 위해 오일윤활장치인 오일에어배출관(22)이 설치되어 있으며, 오일에어는 아웃칼라(6, 8)에 형성된 관을 통해 베어링(30a, 30b, 30c, 30d)쪽으로 들어가고 상기 오일에어배출관(22)을 통해 배출되면서 베어링(30a, 30b, 30c, 30d)의 열을 식혀주게 되는 것이 특징인 스핀들용 베어링의 가변예압장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스핀들샤프트(1)의 외부에는 원통 형상의 바디(20)가 결합되고, 상기 바디(20)에는 프론트커버(1)가 결합되며, 상기 스핀들샤프트(1)의 일측에는 외부의 불순물이 베어링(30) 쪽으로 침투되는 것을 방지하기 위해 협곡구조의 틈이 형성된 베어링고정스페이서(5) 및 라비린스칼라(4)가 결합되어 있으며, 상기 프론트커버(1)에는 변위센서(33)가 결합되어 베어링고정스페이서(5)의 변위량을 감지함으로써 스핀들샤프트(1)의 열팽창이나 열수축에 따른 축방향 변위를 감지하는 것이 특징인 스핀들용 베어링의 가변예압장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 후반부 베어링(30c, 30d)과 전반부 베어링(30a, 30b)의 내륜은 스핀들샤프트(1)와 결합되어 있는 상태에서 로크너트(29)와 스페이스(15) 및 인너칼라들(7, 9)에 의해 그 위치가 유지되며, 상기 로크너트(29)가 스핀들샤프트(1)에 결합될수록 베어링들(30a, 30b, 30c, 30d)에 가해지는 예압력이 높아 것이 특징인 스핀들용 베어링의 가변예압장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 후반부 베어링(30c, 30d)과 전반부 베어링(30a, 30b)에 가해주는 압력은 스핀들샤프트(1)의 회전속도에 따라 가변적으로 변하게 되는데, 스핀들샤프트(1)가 비교적 고속으로 회전할 경우 정압예압을 주고, 스핀들샤프트(1)가 비교적 저속으로 회전할 경우 작동유에 의해 피스톤(12)을 가압함으로써 예압력을 높여주어 주축의 강성을 확보할 수 있는 것이 특징인 스핀들용 베어링의 가변예압장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110449989A (zh) * 2019-07-11 2019-11-15 深圳市爱贝科精密机械有限公司 一种电主轴轴芯热膨胀检测机构
KR20210115191A (ko) 2020-03-12 2021-09-27 두산공작기계 주식회사 볼스크류 축계의 예압 보정장치 및 보정방법
US11148241B2 (en) * 2017-03-30 2021-10-19 Makino Milling Machine Co., Ltd. Main shaft device
KR20230029218A (ko) 2021-08-24 2023-03-03 주식회사 디엔솔루션즈 공작기계 베어링의 냉각장치

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