KR100624892B1 - Apparatus for cooling spindle head of machining center - Google Patents

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Abstract

본 발명은 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치에 관한 것으로, 스핀들헤드 바디(51)의 선단에 설치된 베어링(61)(62)(63)(64)의 외주부에 제1 오일 자켓(68)이 형성되고, 상기 스핀들헤드 바디의 일측면(69)에 제1 오일 포켓(72)이 형성되며, 주축모터(54)의 일측에 스핀들헤드 바디의 다른 측면(74)을 냉각하기 위한 제2 오일 포켓(5)이 설치되는 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치에서 상기 스핀들헤드 바디(51)의 후면에 냉각유 배관(66)과 연결되는 제2 오일 자켓(7)을 설치함으로써 냉각용 윤활유를 스핀들 선단측으로 공급되는 제1계통, 스핀들헤드 바디의 측면으로 공급되는 제2계통 및 스핀들헤드 바디의 후단부의 공급되는 제3계통으로 분리시켜 공급함으로써 스핀들헤드 바디의 선단 및 측면 뿐 아니라 후방에서 발생되는 고열을 냉각시킬 수 있어 냉각효과를 극대화시켜 가공정밀도를 향상시키도록 한 것이다.The present invention relates to a cooling device for a machining center spindle head, wherein a first oil jacket (68) is formed at an outer circumference of the bearings (61), (62), (63) and (64) provided at the tip of the spindle head body (51). A first oil pocket 72 is formed on one side 69 of the spindle head body, and a second oil pocket 5 for cooling the other side 74 of the spindle head body on one side of the spindle motor 54. In the cooling device of the machining center spindle head is installed a second oil jacket (7) connected to the cooling oil pipe (66) in the rear of the spindle head body 51 is supplied with cooling lubricant to the spindle end side By separating and supplying the first system, the second system supplied to the side of the spindle head body, and the third system supplied to the rear end of the spindle head body, it is possible to cool the high temperature generated from the rear and side of the spindle head body as well. There is cooling effect To be one in order to improve the machining accuracy conversation.

스핀들헤드, 냉각유, 오일 자켓 Spindle head, coolant, oil jacket

Description

머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치{Apparatus for cooling spindle head of machining center}Apparatus for cooling spindle head of machining center

도 1은 본 발명에 의한 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a cooling device of a machining center spindle head according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

4 ; 열교환핀 5 ; 제2 오일 포켓4 ; Heat exchange fins 5; 2nd oil pocket

6 ; 베어링 7 ; 제2 오일 자켓6; Bearing 7; 2nd oil jacket

8 ; 제3 오일 포켓 9 ; 제4 오일 포켓8 ; Third oil pocket 9; 4th oil pocket

51 ; 스핀들헤드 바디 52 ; 스핀들51; Spindle head body 52; Spindle

54 ; 주축모터 66 ; 오일배관54; Spindle motor 66; Oil piping

68 ; 제1 오일 자켓 72 ; 제1 오일 포켓68; First oil jacket 72; First oil pocket

본 발명은 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스핀들헤드 바디의 후방측에서 발생되는 고열을 냉각시키기에 적합하도록 냉각유를 복수계통으로 분리하여 공급하도록 한 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling apparatus of a machining center spindle head, and more particularly, to a machining center spindle head configured to supply cooling oil separately into a plurality of systems so as to be suitable for cooling high heat generated at the rear side of the spindle head body. It relates to a cooling device.

일반적으로 공작기계는 공구를 장착하여 회전시키기 위한 주축이 공작물 가공시 필요에 따라 고속으로 회전된다. 이러한 고속회전으로 발생되는 고열로 인해 주축과 베어링이 팽창되는데, 베어링은 과도한 예압이 걸리게 되어 예압이 일정 수준을 넘어서게 되면 주축과 함께 손상을 입게 되어 공작기계의 가공정밀도가 저하된다. 뿐만 아니라 주축과 베어링의 수명은 물론이고 공작기계 자체의 수명도 단축되는 문제가 있다.In general, a machine tool has a spindle for mounting and rotating a tool, which is rotated at a high speed as needed when machining a workpiece. Due to the high heat generated by the high-speed rotation, the main shaft and the bearing is expanded, the bearing is subjected to excessive preload, and when the preload exceeds a certain level, the main shaft and the bearing are damaged together with the main shaft, which reduces the machining precision of the machine tool. In addition, there is a problem that the life of the machine tool itself as well as the life of the spindle and bearing.

이와 같이 종래 기술에 의한 머시닝센터 스핀들의 클램프 및 언클램프장치는 스핀들의 베어링의 외주부나, 기어 부분 및 스핀들모터가 조립된 부위에서 고열이 발생되어 냉각을 실시하고 있다. 그런데, 특히 스핀들헤드 바디의 후면에서 발생되는 고열에 의해 스핀들이 열변형되면서 가공정밀도가 현저하게 저하되는 문제가 있는데, 이에 대한 해소방안이 마련되어 있지 않은 실정이다.As described above, the clamp and unclamp device of the machining center spindle according to the prior art is cooled by generating high heat at the outer circumferential portion of the bearing of the spindle, the gear portion, and the site where the spindle motor is assembled. By the way, in particular, there is a problem that the processing accuracy is significantly lowered as the spindle is thermally deformed due to the high heat generated at the rear of the spindle head body, and there is no solution for this.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 스핀들헤드의 후면에서 발생되는 고열을 냉각시킬 수 있도록 하여 고능률, 고정도의 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치를 제공함에 있다.An object of the present invention devised in view of the above problems is to provide a cooling device for a high efficiency, high precision machining center spindle head by cooling the high heat generated from the rear of the spindle head.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스핀들헤드 바디의 선단에 설치된 베어링의 외주부에 제1 오일 자켓이 형성되고, 상기 스핀들헤드 바디의 일측면에 제1 오일 포켓이 형성되며, 주축모터의 일측에 스핀들헤드 바디의 다른 측면을 냉각하기 위한 제2 오일 포켓이 설치되는 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치에 있어 서, 상기 스핀들헤드 바디의 후면에 냉각유 배관과 연결되는 제2 오일 자켓을 설치한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the first oil jacket is formed on the outer peripheral portion of the bearing installed on the tip of the spindle head body, the first oil pocket is formed on one side of the spindle head body, one side of the main shaft motor In a cooling device of a machining center spindle head having a second oil pocket for cooling the other side of the spindle head body, a rear side of the spindle head body is provided with a second oil jacket connected to the cooling oil pipe. It features.

상기 스핀들 주축에는 스핀들과 연동되어 스핀들헤드 바디의 후방으로 찬공기를 공급하는 열교환핀이 장착되는 것이 바람직하다.Preferably, the spindle spindle is equipped with a heat exchanger fin that interlocks with the spindle and supplies cold air to the rear of the spindle head body.

상기 스핀들헤드 바디의 하측에는 오일탱크의 상부 선단측에 제3 오일 포켓이 설치되고, 오일탱크의 상부 후단측에 제4 오일 포켓이 설치되는 것이 바람직하다.The lower side of the spindle head body is preferably provided with a third oil pocket on the upper end side of the oil tank, the fourth oil pocket is installed on the upper rear end side of the oil tank.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명 실시예가 적용되는 수평형 머시닝센터의 주축은 스핀들헤드 바디(51)의 후방에 스핀들(52)을 회전시키는 모터(54)가 설치되어 있다. 모터(54)에는 샤프트(55)가 설치되고, 샤프트(55)에는 기어(56)가 설치되며, 기어(56)는 기어(57)에 연결되어 스핀들 샤프트(58)에 회전력이 전달되도록 구성된다. 상기 스핀들 샤프트(58)에는 기어(59a)(59b)가 습동가능하게 설치되고, 스핀들(52)에는 기어(60a)(60b)가 설치되며, 스핀들(52)의 선단부에 공구 홀더(53)가 설치된다. 부호 61,62,63,64는 베어링이다.As shown in FIG. 1, the main shaft of the horizontal machining center to which the embodiment of the present invention is applied is provided with a motor 54 for rotating the spindle 52 behind the spindle head body 51. The motor 54 is installed with a shaft 55, the shaft 55 is provided with a gear 56, the gear 56 is connected to the gear 57 is configured to transmit a rotational force to the spindle shaft 58. . Gears 59a and 59b are slidably installed on the spindle shaft 58, gears 60a and 60b are installed on the spindle 52, and a tool holder 53 is provided at the tip of the spindle 52. Is installed. 61, 62, 63 and 64 are bearings.

이러한 스핀들헤드 바디(51)에 설치되는 냉각장치는 냉각유의 배관(66)이 3개의 계통으로 분기되어 구성된다.The cooling device installed in the spindle head body 51 is configured by branching the piping 66 of the cooling oil into three systems.

냉각유의 제 1 계통은 스핀들헤드 바디(51)의 선단에 설치된 스핀들 베어링 (61)(62)(63)(64)의 외주부에 제1 오일 자켓(68)이 형성되어 냉각유 배관과 연결되어 있고, 스핀들헤드 바디(51)의 일측면(69)에 제1 오일 포켓(72)이 형성되어 있으며, 그리고 스핀들(52) 주축에는 열교환핀(4)이 장착된다. 이러한 제1 오일 자켓(68)은 스핀들(52)의 외주에 설치되는 스핀들 베어링(61)(62)(63)(64)을 냉각시키고, 상기 제1 오일 포켓(72)은 스핀들헤드 바디의 일 측면(69)과 복수의 기어들을 냉각하게 되며, 상기 열교환핀(4)은 후방으로 찬공기를 공급하게 된다.In the first system of the cooling oil, a first oil jacket 68 is formed at the outer circumference of the spindle bearings 61, 62, 63, 64 provided at the tip of the spindle head body 51, and is connected to the cooling oil pipe. The first oil pocket 72 is formed on one side 69 of the spindle head body 51, and the heat exchange fin 4 is mounted on the spindle 52 main shaft. This first oil jacket 68 cools the spindle bearings 61, 62, 63, 64 installed on the outer periphery of the spindle 52, and the first oil pocket 72 is one of the spindle head bodies. The side 69 and the plurality of gears are cooled, and the heat exchange fins 4 supply cold air to the rear.

냉각유의 제 2 계통은 주축모터(54)의 일측에서 스핀들헤드 바디(51)의 다른 측면(74)을 냉각하기 위한 제2 오일 포켓(5)이 구비되어 냉각유 배관(66)과 연결되어 있다.The second system of cooling oil is provided with a second oil pocket 5 for cooling the other side 74 of the spindle head body 51 at one side of the main shaft motor 54 and connected to the cooling oil pipe 66. .

또한, 본 발명의 특징부는 스핀들헤드 바디(51)의 후면에서 발생되는 열을 냉각하기 위하여 스핀들헤드 바디(51)의 후면에 냉각유 배관(66)과 연결되는 제2 오일 자켓(7)이 구비된다. 이러한 제2 오일 자켓(7)은 스핀들헤드 바디(51)의 후단부에 설치되는 베어링(6)과 인접되게 설치된다.In addition, a feature of the present invention is provided with a second oil jacket (7) connected to the cooling oil pipe (66) on the rear of the spindle head body 51 to cool the heat generated from the rear of the spindle head body (51) do. The second oil jacket 7 is installed adjacent to the bearing 6 installed at the rear end of the spindle head body 51.

그리고 스핀들헤드 바디(51)의 하측에는 오일탱크(53)의 상부 선단측에 오일탱크(53)와 연결되는 제3 오일 포켓(8)이 설치되고, 오일탱크(53)의 상부 후단측에 제4 오일 포켓(9)이 설치되어 오일탱크(53)와 연결된다.In addition, a third oil pocket 8 connected to the oil tank 53 is installed at an upper end side of the oil tank 53 at a lower side of the spindle head body 51, and is formed at an upper rear end side of the oil tank 53. 4 oil pocket (9) is installed and connected to the oil tank (53).

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 냉각장치의 작용을 설명한다.The function of the cooling apparatus by this invention comprised in this way is demonstrated.

스핀들헤드 바디(51)의 주위에 형성된 냉각유의 제 1 계통은 오일배관(66)과 연결된 오일공급로를 흐르는 윤활유인 냉각유가 공급되어 제1 오일자켓(68)을 통해서 스핀들(52)의 선단에 구비된 베어링(61)(62)(63)(64)들이 냉각되고, 제1 오일포 켓(72)에 공급되는 냉각유가 오버 플로워되어 스핀들헤드 바디(51)의 일측면(69)과 기어들(59a)(59b)(60a)(60b)의 냉각이 실시된다. 아울러 스핀들(52)의 회전시 열교환핀(4)이 동시에 회전되면서 냉각팬의 역할을 수행하게 되어 스핀들헤드 바디(51)의 후면측으로 공기를 송풍시켜 더운 공기가 순환되면서 스핀들헤드 바디(51)의 후방측이 열교환되면서 냉각된다.The first system of cooling oil formed around the spindle head body 51 is supplied with cooling oil, which is a lubricating oil flowing through an oil supply passage connected to the oil pipe 66, and is connected to the front end of the spindle 52 through the first oil jacket 68. The bearings 61, 62, 63, 64 are cooled, and the cooling oil supplied to the first oil pocket 72 overflows to one side 69 and the gears of the spindle head body 51. Cooling of (59a) (59b) (60a) (60b) is performed. In addition, during the rotation of the spindle 52, the heat exchange fins 4 rotate at the same time to perform a role of a cooling fan to blow air to the rear side of the spindle head body 51, so that hot air is circulated and the spindle head body 51 The rear side is cooled while being heat exchanged.

또한, 제 2 계통의 오일공급로에서는 제2 오일 포켓(5)에 공급된 냉각유가 주축모터(54)가 조립된 스핀들헤드 바디(51)의 또 다른 측면(74)을 냉각함과 아울러 기어들을 냉각하게 된다.In addition, in the oil supply passage of the second system, the cooling oil supplied to the second oil pocket 5 cools the other side 74 of the spindle head body 51 to which the spindle motor 54 is assembled, To cool.

그리고 제 3 계통의 오일공급로를 통해 공급되는 냉각유는 스핀들헤드 바디(51)의 후방에 마련된 제2 오일 자켓(7)을 통해서 스핀들헤드 바디(51)의 후방에 구비된 베어링(6)을 냉각시키게 된다.In addition, the cooling oil supplied through the oil supply passage of the third system uses the second oil jacket 7 provided at the rear of the spindle head body 51 to provide a bearing 6 provided at the rear of the spindle head body 51. Cooled.

상기 제 1 계통을 통해 공급된 냉각유는 스핀들헤드 바디(51)의 하부측에 설치된 제3 오일포켓(8)에서 오버 플로워된 후에 오일탱크(73)로 회수되고, 제2 계통 및 제3 계통의 냉각유는 제4 오일포켓(9)에서 오버 플로워된 후에 오일탱크(73)로 회수된다.The cooling oil supplied through the first system is recovered to the oil tank 73 after overflowing from the third oil pocket 8 installed on the lower side of the spindle head body 51, and the second system and the third system. Cooling oil is recovered to the oil tank (73) after overflowing from the fourth oil pocket (9).

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하고 있는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various modifications without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, such changes are intended to fall within the scope of the claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치는 냉각용 윤활유를 스핀들 선단측으로 공급되는 제1계통, 스핀들헤드 바디의 측면으로 공급되는 제2계통 및 스핀들헤드 바디의 후단부의 공급되는 제3계통으로 분리시켜 공급함으로써 스핀들헤드 바디의 선단 및 측면 뿐 아니라 후방에서 발생되는 고열을 냉각시킬 수 있어 냉각효과를 극대화시켜 가공정밀도를 향상시키는 효과가 있다.As described above, the cooling apparatus of the machining center spindle head according to the present invention supplies the first system supplied with cooling lubricant to the spindle end side, the second system supplied to the side of the spindle head body, and the rear end of the spindle head body. By separating and supplying to the third system, it is possible to cool the high heat generated from the rear as well as the front end and the side of the spindle head body, thereby maximizing the cooling effect and improving the processing precision.

또한, 스핀들 주축에는 열교환핀이 구비되어 스핀들 주축의 회전시 열교환핀이 냉각팬의 역할을 수행하여 스핀들헤드 바디의 후방측으로 찬공기를 공급함으로써 스핀들헤드 바디의 후방측에서의 냉각 효율을 향상시키게 된다.In addition, the spindle spindle is provided with a heat exchange fin so that when the spindle spindle rotates, the heat exchange fin serves as a cooling fan to supply cold air to the rear side of the spindle head body, thereby improving cooling efficiency at the rear side of the spindle head body.

아울러 본 발명에서는 오일탱크의 상부측에 제3 및 제4 오일포켓이 마련되어 1,2계통 및 제3계통에서 순환된 냉각유가 제3 및 제4 오일포켓에 다시 모인 후에 오버 플로워되어 오일탱크로 회수되도록 하여 냉각유에 의한 스핀들헤드 바디의 냉각효과를 극대화시키는 효과가 있다.In addition, in the present invention, the third and fourth oil pockets are provided on the upper side of the oil tank, and the cooling oil circulated in the first and second systems and the third system is overflowed again after being collected in the third and fourth oil pockets to recover the oil tank. It is effective to maximize the cooling effect of the spindle head body by the cooling oil.

Claims (3)

스핀들헤드 바디(51)의 선단에 설치된 베어링(61)(62)(63)(64)의 외주부에 제1 오일 자켓(68)이 형성되고, 상기 스핀들헤드 바디의 일측면(69)에 제1 오일 포켓(72)이 형성되며, 주축모터(54)의 일측에 스핀들헤드 바디의 다른 측면(74)을 냉각하기 위한 제2 오일 포켓(5)이 설치되는 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치에 있어서,A first oil jacket 68 is formed on the outer circumference of the bearings 61, 62, 63, 64 provided at the tip of the spindle head body 51, and the first oil jacket 68 is formed on one side 69 of the spindle head body. In the cooling device of the machining center spindle head is formed with an oil pocket 72, the second oil pocket (5) for cooling the other side 74 of the spindle head body on one side of the main shaft motor (54), 상기 스핀들헤드 바디(51)의 후면에 냉각유 배관(66)과 연결되는 제2 오일 자켓(7)을 설치한 것을 특징으로 하는 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치.Cooling device of the machining center spindle head, characterized in that the second oil jacket (7) is installed on the rear of the spindle head body (51) connected to the cooling oil pipe (66). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스핀들헤드 바디(51)의 하측에는 오일탱크(53)의 상부 선단측에 제3 오일 포켓(8)이 설치되고, 오일탱크(53)의 상부 후단측에 제4 오일 포켓(9)이 설치되는 것을 특징으로 하는 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치.The third oil pocket 8 is installed at the upper end side of the oil tank 53 at the lower side of the spindle head body 51, and the fourth oil pocket 9 is installed at the upper rear end side of the oil tank 53. Cooling device of the machining center spindle head, characterized in that. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 스핀들(52) 주축에는 스핀들과 연동되어 스핀들헤드 바디(51)의 후방으로 찬공기를 공급하는 열교환핀(4)이 더 장착되는 것을 특징으로 하는 머시닝센터 스핀들헤드의 냉각장치.The spindle 52 is a spindle of the cooling device of the machining center spindle head, characterized in that the heat exchange fin (4) is further mounted in conjunction with the spindle to supply cold air to the rear of the spindle head body (51).
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