KR100893453B1 - 축관통 냉각구조를 갖는 고속 회전 테이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작물의 가공작업을 위한 회전 테이블의 중심 하부로 구비되어 상기 회전 테이블을 회전 가능하도록 테이블 하우징에 롤러 베어링으로 회전지지되어 회전자와 연결되는 회전축과; 상기 회전축의 외주연상에 끼워지는 링 형상의 회전자와; 상기 회전자에 대응하여 공극을 두고 구비되며 상기 테이블 하우징에 고정 구비되는 고정자;로 이루어진 공작기계의 고속 회전 테이블 있어서, 상기 회전축과 상기 회전자의 사이에 끼워지고 축방향을 따라 형성된 관통구가 원주상으로 다수개가 구비된 링 형상의 슬리브와; 상기 회전자와 고정자의 상단에 소정 간격을 두고 구비되어 공기를 분출하도록 분출구가 형성되고 상기 테이블 하우징의 외측으로 관통되어 공기가 유입되도록 형성된 공기유로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 축관통 냉각구조를 갖는 고속 회전 테이블에 관한 것이다. 그리고, 상기 슬리브의 상단에는 원주상으로 구비된 상기 관통구를 따라 소정 깊이로 형성되는 원주홈이 더 구비되는 것이 특징이고, 상기 공기유로는 상기 회전축을 중심하여 방사상으로 다수개가 형성되는 것을 특징으로 한다.

테이블, 냉각, 공기, 고정자, 회전자, 슬리브

Description

축관통 냉각구조를 갖는 고속 회전 테이블{A High-Speed Rotary Table With Through-Spindle Cooling System}

도 1은 종래의 오일자켓 냉각구조를 갖는 회전 테이블을 도시한 개략적인 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 축관통 냉각구조를 갖는 고속 회전 테이블의 단면 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 고속 회전 테이블에 냉각을 위한 공기 흐름을 보여주는 예시도,

도 4는 본 발명을 구성하는 슬리브의 확대 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 회전 테이블 2 : 회전축

3 : 롤러 베어링 5 : 테이블 하우징

6 : 고정자 7 : 회전자

12 : 냉각유 입구 13 : 냉각유 출구

14: 오일자켓

100 : 회전 테이블 150 : 회전축

160 : 롤러 베어링 200 : 공기유로

230 : 분출구 300 : 테이블 하우징

400 : 고정자 450 : 회전자

500 : 슬리브 530 : 관통구

540 : 원주홈 600 : 냉각공기출구

본 발명은 공작기계의 회전 테이블에 대한 냉각기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직결구동을 채용하여 고속회전이 가능한 회전 테이블의 냉각기구이며 공기유로를 통하여 공기를 분출시킴으로서 모터발열을 억제하기 위한 축관통 냉각 고속 회전 테이블에 관한 것이다.

회전 테이블은 공작기계에서 통상적으로 360°회전가능한 회전축으로 사용되며 간단한 분할기구부터 시작하여 연속적으로 각도위치를 제어할 수 있는 제품까지 다양한 구성으로 되어 있다.

최근에는 각도를 제어할 수 있는 기능뿐만 아니라 주축의 기능인 고속회전까지 요구되고 있으며 회전 테이블의 경우에는 분당 약 500회전 정도가 고속회전사양이된다.

이처럼 고속회전이 가능한 회전 테이블의 경우에는 고출력의 모터를 사용하며 이에 따라 모터에서 발생되는 열이 문제시된다.

도 1은 종래의 오일자켓 냉각구조를 갖는 회전 테이블을 도시한 개략적인 구 조도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 회전 테이블(1)에 회전축(2)으로 연결되는 모터는 상기 회전축(2) 아래에 회전자(7)가 고정되어 상기 회전축(2)과 함께 회전하며 고정자(6)는 테이블 하우징(5)에 고정되어 있는 구조이다. 상기 회전축(2)은 롤러 베어링(3)에 의하여 회전 지지되어 있다.

고속회전시에는 상기 고정자(6)에 높은 전류가 흘러 이에 따른 열손실이 발생되며, 또한 이 때의 열은 상기 회전자(7)에도 전도되고 이는 상기 회전축(2)과 테이블 하우징(5)에 전열되어 위치제어시 오차가 발생되게 된다.

이를 억제하기 위하여 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같이 상기 고정자(6) 주위에 오일자켓(14)을 마련하여 냉각유 입구(12)로부터 냉각유 출구(13)로 순환시켜 모터에서 발생되는 열을 냉각시켜 준다.

그러나, 이러한 방법은 간접적으로 외부에서 냉각시키는 구조이며 따라서 상기 회전축(2)으로 전열되는 현상은 줄이기 어려운 이유로 상기 회전축(2)의 열팽창을 초래하게 된다.

모터를 내장하여 직결한 회전 테이블(1)에 있어서 높은 토크발생은 고전류에 의한 발열을 증가시키고 열변위를 발생시키므로 발생된 열을 효과적으로 냉각시키기 위해서는 모터 고정자(6)와 회전자(7)에 직접적인 냉각 매체가 작용되도록 구성됨이 필요하다.

통상의 오일자켓(14)을 상기 고정자(6) 외면에 구성하는 간접적인 방법보다는 냉각매체가 회전자(7)를 관통함으로써 발생열을 냉각시키고 또한 고정자(6)와 회전자(7) 사이의 공극으로도 흐르게 되는 축관통방식의 냉각방법이 필요하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 고속회전이 가능하도록 회전 테이블에 직결한 모터의 고정자와 회전자에 직접적인 냉각 매체가 작용할 수 있게 공기유로를 형성하여 공기를 분출시킴으로서 냉각 매체인 공기가 상기 회전자와 고정자 및 슬리브를 관통하여 모터발열을 억제하기 위한 축관통 냉각 고속 회전 테이블을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 제 2목적은 고속회전시 고정자에 높은 전류가 흘러 이에 따른 열손실이 발생되며, 이 때의 열은 회전자에도 전도되고 이는 회전축과 테이블 하우징에 전열되어 위치제어시 오차가 발생되는 바, 이를 방지할 수 있는 축관통 냉각 고속 회전 테이블을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제 3목적은 공작기계의 회전 테이블 및 모터의 냉각을 효과적으로 이행함으로서 장치의 내구성을 높일 수 있는 축관통 냉각 고속 회전 테이블을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 공작물의 가공작업을 위한 회전 테이블의 중심 하부로 구비되어 상기 회전 테이블을 회전 가능하도록 테이블 하우징에 롤러 베어링으로 회전지지되어 회전자와 연결되는 회전축과;

상기 회전축의 외주연상에 끼워지는 링 형상의 회전자와;

상기 회전자에 대응하여 공극을 두고 구비되며 상기 테이블 하우징에 고정 구비되는 고정자;로 이루어진 공작기계의 고속 회전 테이블 있어서,

상기 회전축과 상기 회전자의 사이에 끼워지고 축방향을 따라 형성된 관통구가 원주상으로 다수개가 구비된 링 형상의 슬리브와;

상기 회전자와 고정자의 상단에 소정 간격을 두고 구비되어 공기를 분출하도록 분출구가 형성되고 상기 테이블 하우징의 외측으로 관통되어 공기가 유입되도록 형성된 공기유로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 축관통 냉각구조를 갖는 고속 회전 테이블.에 의하여 달성된다.

그리고, 상기 슬리브의 상단에는 원주상으로 구비된 상기 관통구를 따라 소정 깊이로 형성되는 원주홈이 더 구비되는 것이 특징이고, 상기 공기유로는 상기 회전축을 중심하여 방사상으로 다수개가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공기유로에 형성되는 분출구는 상기 회전자와 고정자 사이의 공극과 상기 슬리브의 관통구로 공기를 분출할 수 있도록 각각 두 개로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 축관통 냉각구조를 갖는 고속 회전 테이블의 단면 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 회전 테이블(100)은 견고한 테이블 하우징(300)의 상부에 고정된 롤러 베어링(160)에 의하여 회전축(150)이 회전 지지되어 회전할 수 있다. 상기 회전축(150)은 공작물의 가공작업을 위한 회전 테이블(100)의 중심 하부로 구비되고 상기 회전 테이블(100)을 회전가능하도록 지지하여 회전자(450)와 연결되어 있다.

상기 회전축(150)의 상부에 결합되어 있는 상기 회전 테이블(100)에는 공작물 등을 고정시킬수 있고, 하부로는 모터의 회전자(450)가 슬리브(500)에 끼워져 상기 회전축(150)에 고정되어 있다.

상기 모터의 회전자(450) 및 상기 회전자(450)의 내주연에 견고히 결합되어 있는 슬리브(500)는 링 형상으로 이루어져 있다. 또한, 상기 슬리브(500)는 회전축(150)에 끼워져 역시 견고히 결합되어진다.

상기 슬리브(500)에는 도 2에서 보는 바와 같이 축방향을 따라 형성된 관통구(530)가 다수개 구비되어 있다. 그리고, 모터의 고정자(400)는 소정의 공극을 두고 상기 회전자(450)에 대응하여 상기 테이블 하우징(300)의 내주연에 견고히 고정되어 있다.

즉, 상기 회전자(450)는 상기 슬리브(500)의 외주연상에 결합된 영구자석으로 이루어진 부품으로서, 상기 고정자(400)에 전류가 공급되면 회전하게 된다.

아울러, 상기 모터의 회전자(450)와 고정자(400) 상부에는 공기를 유입시키는 공기유로(200)가 구비되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 고속 회전 테이블에 냉각을 위한 공기 흐름을 보여주는 예시도이고, 도 4는 본 발명을 구성하는 슬리브의 확대 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 공기유로(200)는 상기 고정자(400) 크기의 원판상으로 분포되어 있으며, 고정자(400)와 회전자(450) 사이의 공극과 슬리브(500)의 관통구(530) 등 두 방향으로 공기를 분출할 수 있도록 각각 두 개씩의 분출구(230)가 구성되어 있다. 이러한, 상기 공기유로(200)는 상기 회전축(150)을 중심하여 방사상으로 다수개가 형성되어 각각의 분출구(230)가 다수개로 구비된다.

즉, 도 4에 도시된 바를 통하여 자세히 살펴보면 상기 슬리브(500)는 링 형상으로 상기 공기유로(200)와 마주보는 방향으로 360°에 걸쳐 원주홈(540)이 마련되어 있으며, 상기 원주홈(540)을 따라 축방향으로 형성된 관통구(530)가 원주상으로 다수개 구비되어 있는 구조이다.

이하에서 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 축관통 냉각구조를 갖는 고속 회전 테이블(100)의 동작과정을 통하여 보다 상세히 설명한다.

상기 회전 테이블(100)이 고속으로 회전하면 상기 모터 고정자(400)와 회전자(450)에서 전류에 의한 열손실이 발생하게 된다. 이 때 발생된 열은 회전축(150)과 테이블 하우징(300)에 전달되어 온도를 상승시킨다.

온도가 올라가게 되면 열팽창에 의한 위치변화가 생기게 됨으로 가공시 오차가 발생된다. 이 때, 모터에서 발생되는 열을 저감시키기 위하여 형성된 상기 공기유로(200)를 통하여 주입된 냉각용 공기는 상기 분출구(230)를 통하여 슬리브(500)의 관통 구멍으로 통과되면서 회전자(450)를 냉각하게 된다.

즉, 다수의 관통구(530)가 형성되어 있는 슬리브(500)를 사용하여 축관통형 식으로 냉각시키는 구조이다.

또한, 중간부위로 나가는 공기는 상기 고정자(400)와 회전자(450) 사이의 공극을 통하여 외부로 배출되면서 상기 고정자(400)와 회전자(450)를 냉각시킨다. 외부 냉각공기의 주입으로 모터가 위치한 회전 테이블(100)의 내부공간도 역시 냉각이 이루어지게 된다.

이를 위하여, 상기 회전자(450)와 고정자(400) 사이의 공극과 상기 슬리브(500)의 관통구(530)가 구비된 상기 테이블 하우징(300)의 하단에는 냉각공기출구(600)가 더 형성되어 있는 것이 특징이다.

즉, 상기 모터 고정자(400)와 회전자(450) 사이의 공극부위와 회전축(150)에 결합된 슬리브(500)를 관통하여 냉각공기를 흘림으로써 직접적인 영향을 미치는 발열부위를 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다.

특히, 상기 회전축(150)을 관통하여 냉각공기를 흘려보냄으로써 제일 중요한 기능부위인 상기 회전축(150)으로 전열되는 현상을 줄임으로써 회전 테이블(100)의 오차를 최소화 시킬 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 슬리브(500) 형상에서 단면부위에 형성된 상기 원주홈(540)이 360°원형을 이루고 있는 이유는 냉각공기를 분사시켜 회전하는 슬리브(500)에 닿을 경우 소음을 최소화시키기 위함이다.

즉, 다수의 관통구(530)만 있을 경우는 단속적으로 압축공기를 치는 소음이 발생될 우려가 크기 때문이다. 연속적인 원주홈(540)을 따라 냉각공기가 유도된 다음 다시 다수의 관통구(530)를 따라 모터의 뒤 쪽으로 상기 냉각공기출구(600)를 통하여 냉각용 공기가 빠져나가게 되는 구조를 형성하고 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 축관통 냉각구조를 갖는 고속 회전 테이블에 의하면, 고속회전이 가능하도록 회전 테이블에 직결한 모터의 고정자와 회전자에 직접적인 냉각 매체가 작용할 수 있게 공기유로를 형성하여 공기를 분출시킴으로서 냉각 매체인 공기가 상기 회전자와 고정자 및 슬리브를 관통하여 모터발열을 억제할 수 있게 되었다.

그리고, 모터의 고속회전시에는 고정자에 높은 전류가 흘러 이에 따른 열손실이 발생되며, 이 때의 열은 회전자에도 전도되고 이는 회전축과 테이블 하우징에 전열되어 위치제어시 오차를 발생시키게 되는데, 이 때 모터 고정자 및 슬리브에 마련되어 있는 다수의 축방향 냉각 관통구를 통한 축관통 냉각방식으로 효과적인 발열억제를 할 수 있어 이러한 오차를 줄일 수 있게 되었다.

아울러, 본 발명의 축관통 냉각으로 공작기계의 회전 테이블 및 모터의 냉각을 효과적으로 이행함으로서 장치의 내구성을 높일 수 있게 되었고, 고정자와 회전자 사이 공극의 냉각으로 인한 회전 테이블 내부의 국부적인 온도상승도 억제 시킬 수 있게 되었다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (4)

1. 공작물의 가공작업을 위한 회전 테이블(100)의 중심 하부로 구비되어 상기 회전 테이블(100)을 회전 가능하도록 테이블 하우징(300)에 롤러 베어링(160)으로 회전지지되어 회전자(450)와 연결되는 회전축(150)과;

   상기 회전축(150)의 외주연상에 끼워지는 링 형상의 회전자(450)와;

   상기 회전자(450)에 대응하여 공극을 두고 구비되며 상기 테이블 하우징(300)에 고정 구비되는 고정자(400);로 이루어진 공작기계의 고속 회전 테이블(100) 있어서,

   상기 회전축(150)과 상기 회전자(450)의 사이에 끼워지고 축방향을 따라 형성된 관통구(530)가 원주상으로 다수개가 구비된 링 형상의 슬리브(500)와;

   상기 슬리브(500)의 상단에는 원주상으로 구비된 상기 관통구(530)를 따라 소정 깊이로 형성되는 원주홈(540); 및

   상기 회전자(450)와 고정자(400)의 상단에 소정 간격을 두고 구비되어 공기를 분출하도록 분출구(230)가 형성되고 상기 테이블 하우징(300)의 외측으로 관통되어 공기가 유입되도록 형성하되, 상기 회전축(150)을 중심하여 방사상으로 다수개가 형성되는 공기유로(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 축관통 냉각구조를 갖는 고속 회전 테이블.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 공기유로(200)에 형성되는 분출구(230)는 상기 회전자(450)와 고정자(400) 사이의 공극과 상기 슬리브(500)의 관통구(530)로 공기를 분출할 수 있도록 각각 두 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 축관통 냉각구조를 갖는 고속 회전 테이블.

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