KR100198362B1

KR100198362B1 - 베어링 자동예압장치

Info

Publication number: KR100198362B1
Application number: KR1019950067092A
Authority: KR
Inventors: 장낙영; 이호상; 권오철; 김의중; 송승훈; 정병철
Original assignee: 김덕중; 사단법인 고등기술연구원 연구조합
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1995-12-29
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR970045895A

Abstract

본 발명은 베어링 자동예압장치를 개시한다.

본 발명은, 하우징의 내측면에 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 복수개의 볼베어링과, 상기 복수개의 볼 베어링들 사이의 하우징 내측면에 볼 베어링의 외륜과 소정간격 이격되도록 연장 형성되는 걸림 플랜지와, 상기 복수개의 볼 베어링 외륜과 상기 하우징의 걸림 플랜지 측면 사이의 개재되며 전압이 인가되는 것에 의해 그 원주방향에 대해 수직되는 방향으로 변위를 발생시키는 환형의 피에조 액츄에이터와, 상기 스핀들의 회전수를 감지하는 엔코더와, 상기 엔코더에 의해 감지되는 스핀들의 회전수에 따라 상기 피에조 액츄에이터 각각에 가변적인 전압을 공급하는 콘트롤러를 포함하여 상기 스핀들의 축방향으로의 이동을 가능케하고 상기 볼베어링에의 예압을 최적으로 유지함을 특징으로 하는 베어링 자동 예압장치를 제공하며, 스핀들의 회전수를 감지하는 엔코더와, 이 엔코더에 의해 감지된 스핀들의 회전수에 따라 적정 전압을 피에조 액츄에이터에 공급하는 콘트롤러를 통해 스핀들을 하우징에 회전 가능하게 지지하고 있는 볼 베어링에 가해지는 예압을 신속하게 적정하게 유지시킬 수 있고 각각의 피에조 액츄에이터에 서로 다른 전압을 인가함으로써 스핀들의 축방향 위치를 조절할 수 있는 효과가 있다. 따라서 제품의 성능 예컨대 정밀도의 향상을 꾀할 수 있다.

Description

베어링 자동예압장치

제1도는 종래 베어링 자동예압장치의 단면도.

제2도는 본 발명에 다른 베어링 자동예압장치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 하우징 11 : 걸림 플랜지

20 : 스핀들 30, 30' : 볼 베어링

40 : 너트록 50 : 컬러

60, 60' : 피에조엑츄에이터 70 : 엔코더

80 : 콘트롤러

본 발명은 스핀들을 하우징상에 회전 가능하게 지지하고 있는 볼 베어링(Ball Bearing)에 스핀들(Spindle)의 회전수(R.P.M)에 따라 적절한 예압을 가하기 위한 베어링 자동 예압장치에 관한 것이다.

일반적으로, 하우징상에 스핀들을 축 지지하고 있는 볼 베어링에는 적절한 예압을 가해주어야 한다.

이는, 스핀들이 고속으로 회전하는 과정에서, 이를 축 지지하고 있는 볼 베어링의 진동 및 이에 따른 소음을 방지하기 위함이다.

제1도에는 일반적으로 선반에 적용된 정압예압방식의 베어링 예압구조가 고시되어 있다.

이는 하우징(HOUSING;1)의 내면에는 복수개의 볼 베어링(BALL BEARING;2,2')을 통해 스핀들(SPINDLE;3)이 회전 가능하게 축(軸) 지지되어 있다.

이때 스핀들(3)의 전면 일측에는 대응되는 위치의 볼 베어링(2)상에 일정한 예압을 가하는 너트 록(NUT LOCK;4)이 마련되며, 후측의 볼 베어링(2')상에는 스핀들(3) 자체에 형성된 걸림턱 즉, 컬러(COLLAR;5)에 의해 소정의 예압이 부여되고 있다.

그러나, 이와 같은 정압예압방식이 예압구조에 있어서는, 스핀들(3)이 항시 일정한 회전수를 갖고 회전하는 경우에는 별다른 문제점이 발생되지 않는 것이나, 예컨대 가변(可變)적인 회전수를 갖고 회전하는 경우에는 이 스핀들(3)의 가변적인 회전수에 으해 너트 록(4) 및 컬러(5)에 의해 예압을 받고 있는 베어링(2, 2')에 가변적인 예압이 가해지게 된다.

이에 의해서 베어링(2, 2')의 수명이 단축되거나 심하게는 비정상적으로 파괴(破壞)되는 등의 문제점이 야기된다. 그리고 이와 같은 문제점은 특히 스핀들(3)이 고속회전 하는 과정에서 특히 심각하게 대두된다 할 것이다.

한편, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 스핀들의 회전수에 따라 가변적인 예압을 부여할 수 있는 유압 및 스프링(SPRING)을 이용한 정압예압장치가 제안되어 있으나, 이와 같은 유압 및 스프링에 의한 정압예압장치에 있어서는, 회전초기에 부여되는 유압으로 일정한 예압을 가한 후 어느정도 스핀들의 회전수가 증가하게 되면, 즉, 가변되게 되면, 예압을 유압에서 스프링하는 전환하는 방식이기 때문에 동작의 신뢰성이 떨어지게 되며, 특히 그 응답성이 떨어지게 됨으로써, 스핀들의 회전수 변화에 따라 신속하게 적절한 예압을 가할 수 없게되는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 스핀들의 회전수에 따라 적절한 예압을 신속하게 부여할 수 있는 베어링 자동예압 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 베어링 자동예압장치는, 하우징의 내측면에 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 복수개의 볼베어링과 상기 복수개의 볼 베어링들 사이의 하우징 내측면에 볼 베어링의 외륜과 소정간격 이격되도록 연장 형성되는 걸림 플랜지와; 상기 복수개의 볼 베어링 외륜과, 상기 하우징의 걸림 플랜지 측면 사이의 개재되며 전압이 인가되는 것에 의해 그 원주방향에 대해 수직되는 방향으로 변위를 발생시키는 환형의 피에조 액츄에이터와; 상기 스핀들의 회전수를 감지하는 엔코더와; 상기 엔코더에 의해 감지되는 스핀들의 회전수에 따라 상기 피에조 액츄에이터에 가변적인 전압을 공급하는 콘트롤러를 포함하여 상기 볼 베어링에의 예압을 최적으로 유지하도록 된 것을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 후술하는 첨부된 도면을 참조한 발명의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.

제2도는 본 발명에 다른 베어링 자동예압장치의 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 베어링 자동예압장치는, 하우징(HOUSING;10)이 내측면에는 스핀들(SPINDLE;20)이 복수개(도시된 것은 2개)의 볼 베어링(BALL BEARING;30,30')을 통해 회전 가능하게 지지된다.

이때 스핀들(20)의 전면측과 후면측에는 각각 대응되는 측의 볼 베어링(30,30')의 내륜(內輪)과, 접촉되는 너트 록(NUT LOCK;40)과, 컬러(COLLAR;50)가 각각 위치된다.

한편, 하우징(10)의 내측면에는 즉, 좀더 상세히는 복수개의 볼 베어링(30,30') 사이에는 각 볼 베어링(30,30')의 외륜(外輪)과 소정간격 이격되도록 걸림 플랜지(FLANGE;11)가 연장 형성되며, 특히 이 걸림 플랜지(11)와, 이와 대응되는 볼 베어링(30,30')의 외륜 사이에는 실질적인 본 발명의 특징적인 요소를 갖는 환형의 피에조 액츄에이터(60,60')가 각각 개재된다.

이때 피에조 액츄에이터(60,60')는 인가되는 전압에 따라 그 원주방향에 대해 수직되는 방향으로 변위(變位)를 발생시키는 특징을 갖고 있다.

또한 전술한 피에조 액츄에이터(60,60')상에 가변적인 전압으로 인가하기 위한 수단으로써, 스핀들(20)의 회전수를 감지하는 엔코더(ENCODER;70)가 구비되며, 이 엔코더(70)에 의해 감지된 스핀들(20)의 회전수에 따라 적절한 전압을 피에조 액츄에이터(60,60')에 공급하기 위한 콘트롤러(CONTROLLER;80)가 구비된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 베어링 자동예압장치는, 먼저, 스핀들(20)을 하우징(10)내에 회전가능하게 축 지지하고 있는 볼 베어링(30,30')의 외륜에 즉, 좀더 상세히는 걸림 플랜지(11)와 볼 베어링(30,30')의 외륜사이에 개재된 피에조 액츄에이터(60,60')에 소정의 전압을 인가한다.

이에 의해 피에조 엑츄에이터(60,60')는 자체의 특성에 의해 그 원주방향에 대해 수직되는 방향으로 일정한 변위가 발생되게 되고, 즉, 팽창되게 되어 볼 베어링(30,30')에 적정량의 예압을 가하게 된다.

이와 같은 상태에서, 스핀들(20)의 회전수가 변하게 되면, 즉, 점차적으로 고속 회전하게 되면, 열이 발생되고, 결과적으로 피에조 액츄에이터(60,60')를 통해 볼 베어링(30,30')에 가하고 있던 예압이 증가하게 된다.

따라서, 전술한 스핀들(20)의 회전수 증가를 엔코더(70)를 통해 감지하고, 동시에 이 엔코더(70)을 통해 감지된 스핀들(20)의 회전수에 적정한 전압을 콘트롤러(80)를 통해 피에조 액츄에이터(60,60')에 가하게 되면, 열 발생에 의한 예압의 증가를 감소시킬 수 있게 된다. 즉, 피에조 액츄에이터(60,60')에 가해지고 있던 초기전압에 비하여 상대적으로 낮은 전압이 공급됨으로써, 피에조 액츄에이터(60,60')의 변위는 작게 됨으로써, 열발생에 의한 팽창을 보상하게 되는 것이다.

이와 같이 공급전압을 조절하여 피에조 액츄에이터(60,60')의 변위량을 변화시킬 수 있는 구성은, 또한, 스핀들(20)의 축방향 위치를 어느 정도 조절할 수 있는 기능을 가지게 된다. 일반적으로, 공작기계는 동작중에 열발생으로 인하여 주축의 스핀들이 축방향으로 늘어나기 때문에 공작물의 가공정밀도가 떨어지는 경향이 있다. 이런 경우에 있어서도, 본 발명은 스핀들의 늘어난 길이를 보상해 주도록 피에조 액츄에이터(60,60')를 적절히 변위시킴으로써, 가공정밀도를 향상시키는 효과를 가질 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 베어링 자동 예압장치에 의하면, 스핀들의 회전수를 감지하는 엔코더와, 이 엔코더에 의해 감지된 스핀들의 회전수에 따라 적정 전압을 피에조 액츄에이터에 공급하는 콘트롤러를 통해 스핀들을 하우징에 회전가능하게 지지하고 있는 볼 베어링에 가해지는 예압을 신속하게 적정하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

따라서 제품의 성능 예컨대 정밀도의 향상을 꾀할 수 있다.

Claims

하우징(10)의 내측면에 스핀들(20)을 회전 가능하게 지지하는 복수개의 볼 베어링(30,30')과; 상기 복수개의 볼 베어링(30,30')들 사이의 하우징(10) 내측면에 볼 베어링(30,30')의 외륜과 소정간격 이격되도록 연장 형성되는 걸림 플랜지(11)와; 상기 복수개의 볼 베어링(30,30') 외륜과 상기 하우징(10)의 걸림 플랜지(11) 측면 사이의 개재되며 전압이 인가되는 것에 의해 그 원주방향에 대해 수직되는 방향으로 변위를 발생시키는 환형의 피에조 액츄에이터(60,60')와; 상기 스핀들(20)의 회전수를 감지하는 엔코더(70)와; 상기 엔코더(70)에 의해 감지되는 스핀들(20)의 회전수에 따라 상기 피에조 액츄에이터(60,60') 각각에 가변적인 전압을 공급하는 콘트롤러(80);를 포함하여 상기 스핀들의 축방향으로의 이동을 가능케하고 상기 볼베어링에의 예압을 최적으로 유지함을 특징으로 하는 베어링 자동 예압장치.