KR100273593B1 - 기계공구용스핀들조립체 - Google Patents

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Abstract

공구기계 스핀들의 베어링은 축에 장치된 한쌍의 납땜 봉합에 의해 봉해지고, 축이 이어지는 링의 마주하는 면에 접하도록 되어있다. 링과 축사이에 매우 작은 틈에 낮은 압력에서 공기를 공급한다. 기체가 공급될때, 가령 축이 정지상태에 있을때 봉합이 링에 접하고, 탄성은 접촉을 좋게하여 봉합면에서 다른면으로 축을 따라 윤활제의 이동을 저해시킨다. 축이 움직일때, 낮은 압력 기체가 공급되고, 이 압력으로 링에서 봉합을 편향시키고, 이때 마찰력이 연결되지 않고, 전력손실이나 열이 발생되지 않고, 원심력에 의해 봉합으로 액체가 이동하지 않게 한다.

Description

기계공구용 스핀들조립체
제1도는 단일 스핀들조립체의 부분단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 스핀들 12 : 단부
14,16 : 베어링 18,20 : 요홈
22,24 : 와이핑씰 26 : 고정부품
28 : 포트 30 : 통로
32 : 통로 34 : 요홈부
36, 37 : 수집챔버 38 : 플링거
40 : 판
본 발명은 한쪽 단부에서 절삭공구를 지지하고, 베어링(bearing)들 내부에 저널(journal) 이음되는 기계공구용 스핀들(spindle)에 관련된다. 비눗물과 같은 냉각 및 린싱(rinsing)유체를 공급하는 것이 보편화되어 있고, 상기 유체가 상기 베어링에 도달되는 것을 방지하는 것이 중요한다. 또한 윤활유를 상기 베어링들에 공급하는 것이 보편화되어 있고, 상기 윤활유가 외부로 누출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 따라서 베어링들 및 절삭공구사이에 한 개 또는 두 개 이상의 씰(seal)들이 삽입된다.
심지어 회전운동이 정지될 때도, 회전운동부품 및 비회전운동부품사이에서 접촉상태를 유지하는 와이핑씰(wiping seal)들을 구성하는 것이 보편화되어 있다. 상기 와이핑씰은 탄성상태로 제 위치에 고정되어야 한다. 스핀들위에 억지끼워맞춤되는 링(ring) 및 반경방향의 일체형플랜지(flange)로 구성된 소위 V형링들을 이용하는 것이 공지되어 있고, 상기 V형 링은 적합한 플라스틱 또는 고무와 같이 경미한 탄성을 가진 재료로 제조된다. 그러나 상기 와이핑씰은 마찰작용을 야기하여 온도가 상승되며, 그 결과 스핀들의 중심위치(center position)가 냉각치수 및 가열치수사이에서 변화하기 때문에, 가공작업이 부정확해질 수 있다. 종종 축은 국소적으로 경화되거나 씰링부품으로서 예를 들어 세라믹(ceramic)표면을 가져서, 마모를 감소시킬 필요가 있지만, 비용이 많이 든다.
종종 마찰작용 및 마찰작용에 기인한 발열 및 마모작용을 방지하기 위해 래버린스씰(labyrinth seal)이 이용되지만, 다중부품래버린스구조는 설계를 복잡하게 만들고, 제조비용을 증가시키며, 설계시 불리하게 여겨지는 추가 길이를 요구한다.
또 다른 공지된 씰시스템(seal system)에 따르면 자유롭게 위치설정되고 반경방향으로 연장구성되는 플랜지(flange)들이 구성되어, 스핀들을 따라 유동하고-냉각제 또는 윤활유와 같은-액체가 플랜지에 도달하고 원심력에 의해 원형의 수집공간내부로 비산된다. 그러나 상기 씰시스템은 래버린스씰과 같이 기본적으로 스핀들이 이용될 때 제한적으로 유용하다. 어떤 이유로 상기 씰시스템이 정지될 때, 이미 제 위치에 있는 유체로부터 불필요한 유동이 야기될 수 있다.
본 발명의 목적은 단순화되고 구조가 개선된 기계공구용 스핀들조립체를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 절삭공구에 고정되는 단부를 향해 연속적으로 연장구성되는 스핀들이 베어링들에 의해 지지되고, 상기 베어링들 및 고정부품을 통해 구성되고, 스핀들 또는 고정부품위에 장착되며 상기 스핀들 또는 고정부품과 접촉하는 한 개이상의 와이핑씰이 구성되며, 한 개이상의 상기 와이핑씰을 이동시켜 접촉상태로부터 벗어나도록, 한 개이상의 상기 와이핑씰에 유체압력을 제공하기 위한 포트 및 통로들이 구성되는 기계공구용 스핀들조립체에 있어서, 상기 고정부품은 고정부품의 구멍 및 스핀들사이에 작은 간격을 가지고, 고정부품의 마주보는 와이핑면들사이에서 요홈부를 가지며, 한쌍의 상기 와이핑씰이 각각의 상기 와이핑면들과 연결되게 제공되고, 각각의 와이핑씰이 해당 수집챔버내에 위치하며, 상기 간격을 통해 축방향을 따라 양쪽으로 유동하고 상기 유체압력을 양쪽의 와이핑씰에 전달하도록, 고정부품을 관통해서 연장구성되는 통로 및 상기 요홈부에 대한 개구부가 상기 고정부품에 구성되고, 양쪽 방향으로 스핀들을 따라 유체가 통과한 후에, 해당 와이핑씰에 도달한 유체의 유체압력을 방출하기 위한 방출통로가 상기 수집챔버에 구성된다.
가해지는 유체압력이 세정가스로서 작용한다. 상기 세정가스에 의해 구성부품들은 무접촉상태를 형성하고, 그 결과 마찰발생이 없는 위치에 놓이게되며, 원심력에 의해 플랜지가 유체를 비산가능하고, 상기 유체들을 위한 방출통로들이 제공될 수 있다.
세정가스가 없을 때, 와이핑씰은 접촉상태를 형성한다. 세정가스가 존재할 때, 와이핑씰을 통해 역류방향으로 유체가 유동하는 것이 가스유동에 의하여 방지되고, 세정가스 및 (와이핑씰을 포함한) 스핀들의 회전운동이 존재할 때, 와이핑씰에 도달한 유체가 상기 와이핑씰에 의해 비산될 수 있다.
공통의 고정부품에 구성되고 마주보는 표면들과 접촉하도록 한쌍의 상기 와이핑씰들이 배열되고, 상기 고정부품을 통해 세정가스가 공급되며, 상기 와이핑씰들이 V자형상을 가지도록 마주보며 경사구조를 형성할 수 있다. 상기 세정가스로서 공기가 제공될 수 있다.
첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 선호되는 실시예가 더욱 상세히 설명된다.
도면을 참고할 때, 스핀들(10)이 구성되고, 단부(12)가 (도면에 도시되지 않은) 절삭공구를 수용하게 된다. 베어링(14,16)들이 상기 스핀들(10)과 저널 (journal)이음된다.
상기 실시예에 있어서, 깊이가 작고 주변부에 위치한 한쌍의 요홈(18,20)들이 상기 스핀들(10)에 구성된다. 각각의 요홈(18,20)은 씰링기능을 가진 V자형상의 와이핑씰(wiping seal)(22,24)들을 지지하고, 상기 와이핑씰(22,24)들은 경사구조 즉, 원추대형상의 반경방향 플랜지(flange)를 가진 링유니트로 구성된다. 상기 설명과 같이 경미한 탄성 및 휨특성을 가진 합성수지에 의해 상기 와이핑씰들이 제조된다. 축방향 위치설정을 위하여, 와이핑씰부분의 형상이 해당요홈과 상호작용한다. 상기 탄성에 의해 상기 와이핑실이 펼쳐지면 (또는 와이핑씰이 확대되면), 직경이 더 큰 스핀들부분으로 통과될 수 있고, 다음에 탄성복원작용에 의해 상기 씰링링은 상기 요홈내부에 포착된다.
정치상태의 고정부품(26)을 통해 상기 스핀들(10)이 연장구성되고, 고정부품(26)의 구멍 및 스핀들(10)사이에서 상기 고정부품은 작은 간격을 형성한다. 상기 고정부품에서 평행하게 구성된 표면들이 와이핑면(wiping surface)들을 형성하고, 정지상태에서 두 개의 와이핑씰들이 탄성력을 받으며 상기 와이핑면과 접촉한다.
포트(port)(28)에 의해 적합한 압력의 공기가 제공되어 통로(30,32)를 유동하고, 고정부품(26)내부의 요홈부(34)에 도달하며, 다음에 크기가 작은 상기 간격을 통해 축방향을 따라 양쪽방향으로 유동하고, 그 결과 상기 플랜지들의 탄성력에 대하여 양쪽 플랜지들이 휘어져서, 상기 플랜지들은 고정부품(26)으로부터 경미하게 이격된다. 결과적으로 공기가 없을 때에만, 와이핑씰의 립(lip)들이 접촉하게 되고, 공기가 공급되고 스핀들(10)이 회전될 때, 마찰작용은 발생하지 않게 된다.
예를 들어, 수용공기압은 가요성 및 탄성과 같은 플랜지의 특성에 의존하고, 실험에 의하면 0.042Kg/sq.cm(0.6psi)의 작은 값이 효과적이며, 0.14Kg/sq.cm(2psi)의 값이 전형적으로 이용된다.
작동시 절삭유체가 와이핑씰(22)로부터 비산되고, 윤활유가 와이핑씰(24)로부터 비산된다. 각각의 경우에 있어서, 수집챔버(36,37)들의 하부에 위치한 포트(port)들을 통해 배출되도록, 수집챔버(36,37)의 정치식 외측벽으로 상기 액체들을 비산시킨다.
또한 고속유체들에 의한 직접적인 충격으로부터 탄성재료를 보호하는 판(40) 및 플링거디스크(flinger disc)(42)가 구성된다.
판(40)에 대해 래버린스씰(labyrinth seal)을 가지고 전방에 위치한 금속제의 플링거(38)가 추가로 구성되더라도, 현재 상기 플링거는 본 발명의 기본적인 작동과 관련하여 불필요하다.

Claims (4)

  1. 절삭공구에 고정되는 단부(12)를 향해 연속적으로 연장구성되는 스핀들(10)이 베어링(14,16)들에 의해 지지되며, 상기 베어링(14,16)들 및 고정부품(26)을 통해 구성되고, 스핀들(10) 또는 고정부품(26)위에 장착되며 상기 스핀들(10) 또는 고정부품(26)과 접촉하는 한 개 이상의 와이핑씰(22,24)이 구성되며, 한 개이상의 상기 와이핑씰(22,24)을 이동시켜 접촉상태로부터 벗어나도록, 한 개이상의 상기 와이핑씰(22,24)에 유체압력을 제공하기 위한 포트(28) 및 통로(30,32)들이 구성되는 기계공구용 스핀들조립체에 있어서, 상기 고정부품(26)은 고정부품의 구멍 및 스핀들(10)사이에 작은 간격을 가지고, 고정부품(26)의 마주보는 와이핑면들사이에서 요홈부(34)를 가지며, 한싸의 상기 와이핑씰(22,24)이 각각의 상기 와이핑면들과 연결되게 제공되고, 각각의 와이핑씰(22,24)이 해당 수집챔버(36,37)내에 위치하며, 상기 간격을 통해 축방향을 따라 양쪽으로 유동하고 상기 유체압력을 양쪽의 와이핑씰(22,24)에 전달하도록, 고정부품(26)을 관통해서 연장구성되는 통로(32) 및 상기 요홈부(34)에 대한 개구부가 상기 고정부품(26)에 구성되고, 양쪽 방향으로 스핀들(10)을 따라 유체가 통과한 후에, 해당 와이핑씰에 도달한 유체의 유체압력을 방출하기 위한 방출통로가 상기 수집챔버(36,37)에 구성되는 것을 특징으로 하는 기계공구용 스핀들조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 와이핑씰들이 V자형상을 형성하도록 마주보게 경사구조를 이루는 것을 특징으로 하는 기계공구용 스핀들조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유체가 0.14Kg/sq.cm의 압력을 가진 공기인 것을 특징으로 하는 기계공구용 스핀들조립체.
  4. 전항들 중 한항에 있어서, 상기 와이핑씰들과 함께 회전운동하도록 상기 와이핑씰들이 스핀들상에 장착되고, 고속회전운동시 원심력에 기인하여 상기 와이핑씰들이 들어올려지며 유체를 비산시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 기계공구용 스핀들조립체.
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