KR100986496B1

KR100986496B1 - 롤 가공 장치

Info

Publication number: KR100986496B1
Application number: KR1020080010433A
Authority: KR
Inventors: 다까노부 아끼야마
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2010-10-08
Also published as: KR20080072562A; CN101234471B; CN101234471A; TWI343456B; TW200846566A; US8256963B2; US20080187266A1; JP2008188692A; JP4823931B2

Abstract

본 발명은 예컨대 실온에서의 변화로 인한 길이 방향으로의 롤의 열팽창을 흡수하면서 유체 정역학적 베어링에 의해 롤을 정확하게 지지함으로써 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 롤 가공 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 롤 가공 장치는 롤을 수평 위치에 지지 및 회전시키면서 롤의 표면을 가공하기 위한 롤 가공 장치이며, 롤의 일단부에 착탈 가능하게 결합되는 제1 스핀들과, 동일 축 상에 제1 스핀들과 대향 배치되며 롤의 타단부에 착탈 가능하게 결합되는 제2 스핀들과, 제 1 스핀들의 반경 방향 하중을 수용하고 제1 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 제1 유체 정역학적 방사상 베어링과, 제1 스핀들의 스러스트 하중을 수용하고 제1 스핀들의 축방향 이동을 제한하는 유체 정역학적 스러스트 베어링과, 제2 스핀들의 반경 방향 하중을 수용하고 제2 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 제2 유체 정역학적 방사상 베어링과, 제2 스핀들의 스러스트 하중을 수용하는 스러스트 베어링을 갖는 부유 스러스트부를 포함하고, 스러스트부는 상기 스러스트 베어링의 축방향 이동을 선택적으로 제한 및 허용하는 것이 가능하다.

롤 가공 장치, 스핀들, 유체 정역학적 방사상 베어링, 부유 스러스트부,

Description

롤 가공 장치{ROLL MACHINING APPARATUS}

본 발명은 롤을 수평 위치에 지지하고 회전시키면서 롤의 표면을 가공하기 위한 롤 가공 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 예컨대 후방 프로젝션 장치에 사용하기 위한 렌티큘러 렌즈 또는 액정 디스플레이에 사용하기 위한 광학 필름의 제조를 위한 롤 주형과 같이, 정밀 가공을 요구하는 가공품으로 롤을 가공하기 위한 롤 가공 장치에 관한 것이다.

전술한 롤 주형은 섬세하고, 아주 높은 정밀도의 가공을 요구한다. 따라서, 롤을 이러한 롤 주형으로 가공할 때는, 롤의 회전동안 롤의 축의 변위, 흔들림 등을 억제하면서 롤을 정확하게 지지하는 것이 필요하다. 이러한 목적을 위해, 롤의 양 단부를 지지하는 스핀들을 유체 정역학적 베어링에 의해 지지하는 것이 양호하다.

그러나, 스핀들이 스러스트 하중을 수용하는 유체 정역학적 스러스트 베어링에 의해 지지될 때, 베어링의 작은 베어링 간극 때문에, 베어링은 예컨대 실온에서의 변화로 인한 길이 방향으로의 롤의 열팽창을 흡수하지 못할 수 있고, 특히 롤이 길 때는 베어링 내에서 스커핑(scuffing)을 야기할 수 있다.

일본 특허공개공보 제11-207503호는 작업편으로서 크랭크 샤프트를 가공하기 위한 장치를 개시하고 있는데, 작업편의 양 단부는 추진 방향과 방사상 방향 모두에 유체 정역학적 베어링에 의해 지지되는 2개의 스핀들에 의해 지지된다. 작업편은 스핀들 중 하나에 직접 고정되지 않고, 그 일단부에서 하나의 스핀들에 제공된 피스톤에 고정된다. 작업편은 피스톤으로부터 일단부에 인가된 장력에 의해 지지된다.

예컨대 실온에서의 변화로 인한 길이 방향으로의 작업편의 열팽창을 흡수할 수 있는 방법이 개시되어 있지만, 장치의 구조를 복잡하게 한다. 또한, 작업편의 일단부가 스핀들에 직접 고정되지 않고 피스톤을 통해 간접적으로 스핀들에 고정되기 때문에, 작업편은 안정되게 지지될 수 없으며 회전동안 작업편의 축방향 변위, 흔들림 등이 발생하기 쉽다.

따라서, 본 발명의 목적은 예컨대 실온에서의 변화로 인한 길이 방향으로의 롤의 열팽창을 흡수하면서 유체 정역학적 베어링에 의해 롤을 정확하게 지지함으로써 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 롤 가공 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 롤을 수평 위치에 지지 및 회전시키면서 롤의 표면을 가공하기 위한 롤 가공 장치이며, 상기 롤의 일단부에 착탈 가능하게 결합되는 제1 스핀들과, 동일 축 상에 상기 제1 스핀들과 대향 배치되며 상 기 롤의 타단부에 착탈 가능하게 결합되는 제2 스핀들과, 상기 제 1 스핀들의 반경 방향 하중을 수용하고 제1 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 제1 유체 정역학적 방사상 베어링과, 상기 제1 스핀들의 스러스트 하중을 수용하고 제1 스핀들의 축방향 이동을 제한하는 유체 정역학적 스러스트 베어링과, 상기 제2 스핀들의 반경 방향 하중을 수용하고 제2 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 제2 유체 정역학적 방사상 베어링과, 상기 제2 스핀들의 스러스트 하중을 수용하는 스러스트 베어링을 갖는 부유 스러스트부를 포함하고, 상기 부유 스러스트부는 상기 스러스트 베어링의 축방향 이동을 선택적으로 제한 및 허용할 수 있는 롤 가공 장치를 제공한다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 상기 부유 스러스트부는 실린더 챔버와, 상기 스러스트 베어링이 베어링 케이스와 함께 축방향으로만 이동 가능하게 삽입되는 구멍을 포함하는 하우징과, 상기 제2 스핀들의 후방 단부에 스러스트 베어링을 고정하는 수단과, 상기 실린더 챔버에 공급되는 가압 유체에 의해 축방향으로 스러스트 베어링을 가압하기 위해 상기 구멍에 이동 가능하게 끼워 맞춤된 피스톤과, 상기 스러스트 베어링의 축방향 이동을 허용하거나 상기 스러스트 베어링의 축방향 이동을 제한하여 미리 정해진 위치에 고정시키도록 피스톤이 작동하는 것을 선택적으로 허용하기 위해 상기 실린더 챔버에 공급되는 가압 유체의 유로를 절환하기 위한 절환 밸브를 포함한다.

본 발명에 따르면, 롤의 양단부를 지지하는 2개의 스핀들 중 제1 스핀들은 추진 방향 및 방사상 방향 양쪽으로 유체 정역학적 베어링에 의해 지지되고, 제2 스핀들은 방사상 방향으로 유체 정역학적 베어링에 의해 지지되고 추진 방향으로 제2 스핀들의 축방향 이동을 선택적으로 제한할 수 있는 부유 스러스트부에 의해 지지된다. 이는 장치의 구조를 간단하게 하는 것을 가능하게 하고, 추가로 제1 및 제2 스핀들에 대한 유체 정역학적 방사상 베어링과 제1 스핀들에 대한 유체 정역학적 스러스트 베어링에 의해 롤을 정확하게 지지하면서 예컨대 실온에서의 변화로 인한 길이 방향으로의 롤의 열팽창이 부유 스러스트부에 의해 흡수함으로써 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.

부유 스러스트부는 제1 및 제2 스핀들에 착탈될 때 제2 스핀들의 축방향 위치를 스핀들 헤드 본체에 대해 미리 정해진 위치에 고정하기 위한 것이고, 스핀들 헤드 본체에 대해 제2 스핀들의 축방향 위치의 최초 설정을 수행하기 위한 것이다. 따라서, 부유 스러스트부는 유체 정역학적 스러스트 베어링을 사용할 필요가 없다. 부유 스러스트부에 대한 볼 베어링의 사용은 장치의 구조를 더 간단하게 하고 비용을 절감할 수도 있다.

본 발명은 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 롤 가공 장치를 도시하고 있다. 도1에서, R은 가공될 롤을 나타내고, 참조부호 10 및 11은 각각 제1 스핀들과 제2 스핀들을 나타낸다. 제1 스핀들(10) 및 제2 스핀들(11)은 동일한 수평축 상에 서로 대향 배치되고, 롤(R)의 양단부를 착탈 가능하게 고정 및 지지하며, 수평 위치에 롤을 보유한다.

제1 스핀들(10)은, 롤(R)에 대해 그 전방 및 후방측 상에서, 유체 정역학적 포켓 부재(12, 13)을 포함하는 제1 유체 정역학적 방사상 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 제2 스핀들(11)은, 롤(R)에 대해 그 전방 및 후방측 상에서, 유체 정역학적 포켓 부재(14, 15)을 포함하는 제2 유체 정역학적 방사상 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 유체 정역학적 포켓 부재(12)는, 예컨대 도2에 도시된 바와 같이 대향하는 수직 쌍으로 유체 정역학적 포켓(12A, 12B)과 대향하는 측방향 쌍으로 유체 정역학적 포켓(12C, 12D)을 갖는다. 다른 유체 정역학적 포켓 부재(13, 14, 15)에 대해 동일하게 적용된다.

유체 정역학적 포켓(12A, 12B, 12C, 12D) 중, 하중이 롤(R)로부터 인가되는 수직 쌍 중 상부 포켓인 유체 정역학적 포켓(12A)은 유체 정역학적 포켓(12A) 내의 압력 변화에 반응하여 유체 정역학적 포켓(12A)에 공급되는 가압유의 유량을 변경시켜 유체 정역학적 포켓(12A)의 베어링 간극을 일정하게 유지시키기 위해 가압유 공급 회로(16) 내에 제공되는 정압비 유동 제어 밸브(17)를 구비한다. 제2 스핀들(11)의 전방측 상의 유체 정역학적 포켓 부재(14)의 상부 유체 정역학적 포켓(14A)은 또한 가압유 공급 회로(16)에 제공된 정압비 유동 제어 밸브(17)를 구비한다.

한편 스핀들(10, 11)의 후방측 상의 유체 정역학적 포켓 부재(13, 15)에 관해서는, 하부 유체 정역학적 포켓(13B, 15B)은 각각 가압유 공급 회로(16) 내에 정압비 유동 제어 밸브(17)를 구비한다. 가압유 공급 회로(16)는 온도 조절 유닛(18)을 통해 가압유의 공급원인 어큐뮬레이터 탱크(19)에 연결된다.

유체 정역학적 포켓 부재(12, 13, 14, 15)의 유체 정역학적 포켓(12A, 14A, 13B, 15B) 이외의 유체 정역학적 포켓(참조부호 생략)은 정압비 유동 제어 밸브(17)를 통하지 않고 온도 조절 유닛(18)을 통해 가압유의 공급원인 어큐뮬레이터 탱크(19)에 연결된다.

참조부호 20, 21은 제1 스핀들(10)에 대한 유체 정역학적 스러스트 베어링을 나타낸다. 유체 정역학적 스러스트 베어링(20, 21)은 제1 스핀들(10) 내에 제공된 플랜지(22)의 대향면 상에 대향하는 유체 정역학적 포켓 쌍을 갖는다. 각 유체 정역학적 포켓은 가압유 공급 회로(16)와 온도 조절 유닛(18)을 통해 어큐뮬레이터 탱크(19)에 연결된다. 참조부호 23은 유체 정역학적 베어링(12 내지 15, 20, 21)으로부터 유동하는 오일을 탱크(24)로 복귀시키기 위한 드레인을 나타낸다.

제2 스핀들(11)은 그 후방 단부(도1에서 우측 단부)에 부유 스러스트부(25)를 구비한다. 도3에 도시된 바와 같이, 부유 스러스트부(25)는 스러스트 베어링으로서 볼 베어링(26, 27)을 갖고, 베어링은 스페이서(28)가 베어링과 너트 사이에 개재되는 상태로 너트(29)에 의해 제2 스핀들(11)의 후방 단부에 장착된다. 볼 베어링(26, 27)의 외부 레이스는 베어링 케이스(32)를 통해 하우징(31)의 구멍(31A)에 끼워 맞춤된다. 가이드 핀(31B)은 가이드 핀(31B)이 베어링 케이스(32)의 주연면과 접촉하도록 방사상 방향으로 하우징(31)에 삽입된다. 베어링 케이스(32)는 가이드 핀(31B)에 의해 지지되고 축방향으로만 이동 가능하다. 하우징(31)은 유체 정역학적 포켓 부재(14, 15)에 의해 제2 스핀들(11)을 회전 가능하게 지지하는 (일부만 도시된) 스핀들 헤드 본체(30)에 장착된다.

실린더 챔버(33a, 34a)가 하우징(31) 내에서 구멍(31A)의 전방 및 후방측에 형성된다. 베어링 케이스(32)를 후방 및 전방으로 가압하기 위한 피스톤(33, 34)이, 제2 스핀들(11)이 피스톤(33, 34)을 관통하도록 상기 실린더 챔버(33a, 34a) 내에 제공된다. 실린더 챔버(33a, 34a)와 구멍(31A) 전방 및 후방 사이에는 단차부가 형성되고, 상기 단차부에 의해, 피스톤(33, 34)의 전방 이동은 제한되지만, 이들은 각각 미리 정해진 거리만큼 후방으로 이동할 수 있다. 피스톤(33, 34)의 배면측 내의 실린더 챔버(33a, 34a)는 절환 밸브(35)를 통해 가압유 공급 회로(16) 및 탱크(24)에 선택적으로 연결된다. 가압유 공급 회로(16)에 피스톤(33, 34)을 연결함으로써, 피스톤(33, 34)은 가압유에 의해 제한된 전방 이동 위치까지 가압되고, 그로 인해 베어링 케이스(32)를 통해 볼 베어링(26, 27)의 축방향 위치를 고정시킨다. 한편, 탱크(24)에 피스톤(33, 34)을 연결함으로써, 피스톤(33, 34)의 배면측 상의 압력이 해제되어 볼 베어링(26, 27)과 제2 스핀들의 후방 단부가 서로 고정된 상태로 축방향으로 이동될 수 있다.

도1을 참조하면, 어큐뮬레이터 탱크(19)는 예컨대 공장 공기인 가압된 공기원(36)으로부터 가압된 공기의 압력을 증가시키는 압력 증가 밸브(37)로부터 고압 공기를 저장하기 위한 리시버 탱크(38)에 연결되어, 어큐뮬레이터 탱크(19)에는 유체 정역학적 포켓 부재(12 내지 15, 20, 21)에 대해 요구되는 압력이 주어질 수 있다.

또한, 펌프(40)는 체크 밸브(39)를 통해 어큐뮬레이터 탱크(19)에 연결된다. 펌프(40)의 시동 및 중지는 어큐뮬레이터 탱크(19) 내에 미리 정해진 양 이상의 가압유를 저장하기 위해 어큐뮬레이터 탱크(19) 내에 제공된 상부 및 하부 액체 레벨 표식(41, 42)에 의해 제어된다. 롤(R)의 착탈을 위해 제공되는, 제1 스핀들(10) 및 제2 스핀들(11)에 대한 회전 구동 기구와, 제1 스핀들(10) 또는 제2 스핀들(11) 에 대한 축방향 이동 기구는 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 본 명세서에서 그 상세한 설명은 생략한다.

이제 롤 가공 장치의 작동이 설명될 것이다.

제1 스핀들(10)과 제2 스핀들(11)에 롤(R)을 부착하기 전에, 피스톤(33, 34)의 배면측은 절환 밸브(35)에 의해 가압유 공급 회로(16)에 연결되어, 공급된 가압유가 도3에 도시된 바와 같이 구멍(31A) 전방 및 후방의 단차부에 대항하여 피스톤(33, 34)을 가압함으로써, 하우징(31)에 대해 볼 베어링(26, 27)을 고정시키고 스핀들 헤드 본체(30)에 대해 제2 스핀들(11)의 축방향 위치를 고정시킨다.

다음으로, 롤(R)의 양단부는 제1 스핀들(10)과 제2 스핀들(11)의 전방 단부에 부착 및 고정된다. 롤(R)의 부착 후에, 롤(R)의 하중은 스핀들(10, 11) 상에 작용하고, 그로 인해 전방 유체 정역학적 포켓 부재(12, 14)의 하부 유체 정역학적 포켓(12B, 14B)의 베어링 간극은 더 작아지고, 그에 반해 상부 유체 정역학적 포켓(12A, 14A)의 베어링 간극은 더 커진다. 반대로, 후방 유체 정역학적 포켓 부재(13, 15)의 경우에는, 상부 유체 정역학적 포켓(13A, 15A)의 베어링 간극은 더 작아지고, 그에 반해 하부 유체 정역학적 포켓(13B, 15B)의 베어링 간극은 더 커진다.

베어링 간극이 감소함에 따라 유체 정역학적 포켓 내의 가압유의 압력은 증가되고, 반대로 베어링 간극이 증가함에 따라 유체 정역학적 포켓 내의 가압유의 압력은 감소한다. 그러나, 가압유는 어큐뮬레이터 탱크(19)에서부터 유체 정역학적 포켓(12A, 14A, 13B, 15B)까지 제공되고, 유체 정역학적 포켓의 베어링 간극은 각각의 정압비 유동 제어 밸브(17)에 의해 더 커진다. 각 유체 정역학적 포켓(12A, 14A, 13B, 15B)에 공급되는 가압유의 유량은 유체 정역학적 포켓 내의 가압유의 압력 변화에 반응하여 변하므로, 그에 따라 각 유체 정역학적 포켓(12A, 14A, 13B, 15B)의 베어링 간극은 일정하게 유지된다.

롤(R)의 하중에 의해 그 베어링 간극이 변하는 유체 정역학적 포켓(12A, 14A, 13B, 15B)의 베어링 간극이 이렇게 일정하게 유지되기 때문에, 수직 쌍의 그 대향하는 대응부의 베어링 간극, 즉 유체 정역학적 포켓(12B, 14B, 13A, 15A)도 일정하게 유지된다. 롤(R)의 하중으로 인한 각 유체 정역학적 포켓의 베어링 간극의 변화는 이렇게 억제될 수 있다. 따라서, 도시되지 않은 회전 구동 기구에 의해 고속으로 스핀들(10, 11)을 회전시킬 때조차도, 각 유체 정역학적 포켓 내의 온도 상승에 있어서의 차이는 작게 될 수 있다. 따라서, 스핀들(10, 11)의 변형은 억제되고, 이는 롤(R)을 정확하게 지지하고 향상된 정밀도로 그것을 가공하는 것을 가능하게 한다.

또한 본 실시예에 따르면, 리시버 탱크(38)에 의해 안정된 압력이 달성되는 어큐뮬레이터 탱크(19)로부터 유체 정역학적 베어링(12 내지 15, 20, 21)에 가압유가 공급된다. 이는 펌프로부터 직접 가압유를 공급할 때 발생할 수 있는 펄스식 이동을 억제하고, 이는 롤(R)을 정확하고 안정적으로 지지 및 회전시키는 것을 가능하게 한다. 이는 또한 롤(R)에 대한 가공 정밀도를 향상시킬 수도 있다.

또한, 액체 레벨 표식(41, 42)에 의한 펌프(40)의 시동 및 중지의 제어를 통해 미리 정해진 양 이상의 가압유가 어큐뮬레이터 탱크(19) 내에 저장된다. 이는 전원 고장시에도 유체 정역학적 포켓에 가압유를 공급하는 것을 가능하게 하고, 그에 따라 베어링에 대해 스커핑과 같은 손상을 방지한다.

전술한 방식에서 스핀들(10, 11)에 롤(R)을 부착한 후, 그리고 스핀들(10, 11)을 회전시켜 롤(R)의 가공을 시작하기 전에, 부유 스러스트부(25)에 대한 절환 밸브(35)는 피스톤(33, 34)의 배면측을 탱크(24)로 개방하도록 절환된다. 이는 롤(R)이 예컨대 실온에서의 변화로 인해 팽창 또는 수축할 때 볼 베어링(26, 27)이 하우징(31)에 대해 축방향으로 이동하는 것을 허용하고, 그에 따라 제2 스핀들(11)이 축방향으로 이동하는 것을 허용한다. 따라서, 제1 스핀들(10)의 유체 정역학적 스러스트 베어링(20, 21)에 초과 하중이 인가되지 않는다. 이는 베어링에 대한 스커핑과 같은 손상을 방지할 뿐만 아니라, 롤(R)을 정확하고 안정되게 지지 및 회전시키는 것을 가능하게 함으로써, 롤(R)에 대한 가공 정밀도를 향상시킨다.

본 실시예에서는, 롤(R)의 하중이 작용하는 수직 쌍 내에 대향하는 유체 정역학적 포켓인 유체 정역학적 포켓(12A, 12B 등) 중, 롤(R)의 하중에 의해 그 베어링 간극이 증가하는 유체 정역학적 포켓(12A 등)만이 각 정압비 유동 제어 밸브(17)에 연결되어 각 베어링 간극을 일정하게 유지한다. 그러나, 그 베어링 간극이 감소하는 유체 정역학적 포켓(12B 등) 또는 유체 정역학적 포켓의 수직 쌍인 유체 정역학적 포켓(12A, 12B 등) 모두에 정압비 유동 제어 밸브(17)를 연결하는 것도 가능하다. 또한 정압비 유동 제어 밸브(17)를 사용하지 않는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 가압유가 온도 조절 유닛(18)을 통해 어큐뮬레이터 탱크(19)로부터 유체 정역학적 포켓 부재(12) 등에 공급되었지만, 본 발명은 이에 한 정되지 않는다. 따라서, 펌프(40)에 대해 어큐뮬레이터 탱크(19)를 변경하도록 또는 펌프(40)로부터 직접 가압유를 공급하도록 온도 조절 유닛(18)을 생략하는 것이 가능하다.

본 실시예에서는, 볼 베어링(26, 27)이 부유 스러스트부(25)에 대해 사용된다. 부유 스러스트부(25)는 제1 스핀들(10) 및 제2 스핀들(11)에 롤(R)을 착탈하는 때에 스핀들 헤드 본체(30)에 대해 미리 정해진 위치에 제2 스핀들(11)의 축방향 위치를 고정하기 위한 것이고, 스핀들 헤드 본체(30)에 대해 제2 스핀들(11)의 축방향 위치의 최초 설정을 수행하기 위한 것이다. 따라서, 볼 베어링(26, 27) 대신에 유체 정역학적 베어링 또는 평면 베어링과 같은 다양한 다른 형태의 스러스트 베어링을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예에서는 유체 정역학적 베어링에 대해 가압유 공급 회로(16) 내의 가압유가 스핀들 헤드 본체(30)에 부유 스러스트부(25)의 볼 베어링(26, 27)을 고정하기 위해 사용되지만, 가압된 공기를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 볼 베어링(26, 27)은 롤(R)의 팽창 및 수축에 반응하기 위해 피스톤(33, 34)에 의해 전방 및 후방으로 이동 가능하게 설계된다. 그러나, 가공 조건으로 인해 롤(R)이 팽창 또는 수축 중 하나만 영향을 받는 경우에는, 후방 또는 전방으로만 이동 가능하도록 피스톤을 설계할 수 있다. 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않고 전술한 실시예들에 대해 다른 변형예 또는 수정예가 만들어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명은 예컨대 후방 프로젝션 장치에 사용하기 위한 렌티큘러 렌즈 또는 액정 디스플레이에 사용하기 위한 광학 필름 등의 제조를 위한 롤 주형과 같이, 정밀 가공을 요구하는 가공품으로 롤을 가공하기 위한 롤 가공 장치에 양호하게 적용될 수 있지만, 본 발명은 제1 스핀들과 제2 스핀들이 서로 대향 배치되는 상태로 롤을 수평 위치에 지지 및 회전시키면서 롤의 표면을 가공하기 위한 롤 가공 장치에 널리 적용될 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 롤 가공 장치의 주요부를 도시한 개략도.

도2는 도1의 선A-A를 따라 취한 단면도.

도3은 도1에 도시된 부유 스러스트부를 상세하게 도시한 확대 수직 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 제1 스핀들

11 : 제2 스핀들

12, 13, 14, 15 : 유체 정역학적 포켓 부재

16 : 가압유 공급 회로

18 : 온도 조절 유닛

19 : 어큐뮬레이터 탱크

20, 21 : 유체 정역학적 스러스트 베어링

22 : 플랜지

Claims

롤을 수평 위치에 지지 및 회전시키면서 롤의 표면을 가공하기 위한 롤 가공 장치이며,

상기 롤의 일단부에 착탈 가능하게 결합되는 제1 스핀들과,

동일 축 상에 상기 제1 스핀들과 대향 배치되며, 상기 롤의 타단부에 착탈 가능하게 결합되는 제2 스핀들과,

상기 제 1 스핀들의 반경 방향 하중을 수용하고 제1 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 제1 유체 정역학적 방사상 베어링과,

상기 제1 스핀들의 스러스트 하중을 수용하고 제1 스핀들의 축방향 이동을 제한하는 유체 정역학적 스러스트 베어링과,

상기 제2 스핀들의 반경 방향 하중을 수용하고 제2 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 제2 유체 정역학적 방사상 베어링과,

상기 제2 스핀들의 스러스트 하중을 수용하는 스러스트 베어링을 갖는 부유 스러스트부를 포함하고,

상기 부유 스러스트부는 상기 스러스트 베어링의 축방향 이동을 선택적으로 제한 및 허용할 수 있는 롤 가공 장치.
제1항에 있어서, 상기 부유 스러스트부는

실린더 챔버와, 상기 스러스트 베어링이 베어링 케이스와 함께 축방향으로만 이동 가능하게 삽입되는 구멍을 포함하는 하우징과,

상기 제2 스핀들의 후방 단부에 스러스트 베어링을 고정하는 수단과,

상기 실린더 챔버에 공급되는 가압 유체에 의해 축방향으로 스러스트 베어링을 가압하기 위해, 상기 실린더 챔버 내에 이동 가능하게 끼워 맞춤된 피스톤과,

상기 스러스트 베어링의 축방향 이동을 허용하거나 상기 스러스트 베어링의 축방향 이동을 제한하여 미리 정해진 위치에 고정시키도록 피스톤이 작동하는 것을 선택적으로 허용하기 위해, 상기 실린더 챔버에 공급되는 가압 유체의 유로를 절환하기 위한 절환 밸브를 포함하는 롤 가공 장치.
제2항에 있어서, 상기 피스톤의 전방 이동을 전방 한계 위치까지 제한하기 위한 단차부가 상기 구멍 내에 형성되고, 상기 전방 한계 위치에서 피스톤은 스러스트 베어링의 베어링 케이스를 지지하여 미리 정해진 위치에 스러스트 베어링을 고정하는 롤 가공 장치.
제3항에 있어서, 상기 피스톤은 스러스트 베어링의 외부 레이스의 양 단부 상에 배치되는 한 쌍의 피스톤을 포함하고, 상기 실린더 챔버는 각 피스톤의 배면측에 형성되는 롤 가공 장치.
제2항에 있어서, 상기 스러스트 베어링이 축방향으로만 이동하는 것을 허용하도록 스러스트 베어링의 베어링 케이스의 주연면과의 접촉을 위한 가이드 핀이 하우징에 끼워 맞춤되는 롤 가공 장치.
제2항에 있어서, 상기 부유 스러스트부의 스러스트 베어링은 볼 베어링으로 구성되는 롤 가공 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 유체 정역학적 방사상 베어링은 제1 스핀들의 전방부와 후방부를 각각 지지하는 2개의 유체 정역학적 포켓 부재를 갖고, 각각의 유체 정역학적 포켓 부재는 수직 및 측방향 쌍으로 4개의 유체 정역학적 포켓으로 이루어진 롤 가공 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 유체 정역학적 방사상 베어링은 제2 스핀들의 전방부와 후방부를 각각 지지하는 2개의 유체 정역학적 포켓 부재를 갖고, 각각의 유체 정역학적 포켓 부재는 수직 및 측방향 쌍으로 4개의 유체 정역학적 포켓으로 이루어진 롤 가공 장치.
제1항에 있어서, 상기 유체 정역학적 스러스트 방사상 베어링은 가압유가 공급되는 플랜지부 베어링 간극이 형성되고 상기 제1 스핀들 내에 형성된 플랜지부의 양측 상에 배치되는 복수의 유체 정역학적 포켓을 포함하는 롤 가공 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1 유체 정역학적 방사상 베어링과 제2 유체 정역학적 방사상 베어링의 유체 정역학적 포켓 부재에서, 가압유는 유량 조절 수단을 통해 롤의 부하로 인해 베어링 간극이 증가하는 유체 정역학적 포켓 또는 베어링 간극이 감소하는 유체 정역학적 포켓에 공급되는 롤 가공 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 유체 정역학적 방사상 베어링의 제1 스핀들의 전방부를 지지하는 유체 정역학적 포켓 부재에서 가압유는 유량 조절 수단을 통해 상부 유체 정역학적 포켓에 공급되어 베어링 간극을 일정하게 유지하고, 상기 제1 유체 정역학적 방사상 베어링의 제1 스핀들의 후방부를 지지하는 유체 정역학적 포켓 부재에서 가압유는 유량 조절 수단을 통해 하부 유체 정역학적 포켓에 공급되어 베어링 간극을 일정하게 유지하는 롤 가공 장치.
제10항에 있어서, 상기 제2 유체 정역학적 방사상 베어링의 제2 스핀들의 전방부를 지지하는 유체 정역학적 포켓 부재에서 가압유는 유량 조절 수단을 통해 상부 유체 정역학적 포켓에 공급되어 베어링 간극을 일정하게 유지하고, 상기 제2 유체 정역학적 방사상 베어링의 제2 스핀들의 후방부를 지지하는 유체 정역학적 포켓 부재에서 가압유는 유량 조절 수단을 통해 하부 유체 정역학적 포켓에 공급되어 베어링 간극을 일정하게 유지하는 롤 가공 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 유체 정역학적 방사상 베어링, 제2 유체 정역학적 방사상 베어링 및 스러스트 베어링에 가압유를 공급하기 위한 가압유 공급 회로는 미리 정해진 양 이상의 가압유를 저장하기 위한 어큐뮬레이터를 구비하는 롤 가공 장치.
제13항에 있어서, 상기 가압유 공급 회로는 가압유의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 유닛을 더 구비하는 롤 가공 장치.
제1항에 있어서, 상기 롤은 광학 필름 또는 렌티큘러 렌즈의 성형에 사용하기 위한 롤 주형으로 가공되는 롤 가공 장치.