KR101052808B1

KR101052808B1 - 스핀들 축의 변형 방지장치

Info

Publication number: KR101052808B1
Application number: KR1020100074641A
Authority: KR
Inventors: 김복인
Original assignee: 김복인
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2011-07-29

Abstract

본 발명은 절삭 가공시 마찰에 고열이 발생이 발생되는 스핀들을 지지하면서 스핀들헤드가 Z축방향으로 이동토록 설치되는 스핀들 축의 변형을 최소화하도록 하고, 스핀들 축을 적어도 2면이상에서 지지하도록 설치되어 스핀들헤드가 정해진 가공치수를 따라 정확하게 승,하강할 수 있도록 하는 스핀들 축의 변형 방지장치에 관한 것이다.

Description

스핀들 축의 변형 방지장치{a device for prevention the transformation of spindle shaft}

일반적으로 수치제어 밀링기는 하나의 스핀들이 설치된 Z축 슬라이더가 구비되어 있으며, 공작물을 가공할 경우 공구대에 여러 기능의 공구를 절삭 공정순으로 고정하여 두고 한 공정이 끝날 때마다 공구대를 회전시켜 다음에 가공되는 공구를 교환하고, Z축 슬라이더 및 스핀들이 입력된 프로그램에 의하여 자동제어 구동되는 일련의 수치제어작업을 통하여 공작물의 조각 가공작업이 이루어진다.

그리고, 상기와 같은 공작물의 가공은 단 한 종류의 절삭작업으로 완성되는 경우는 드물고 다단계의 작업을 필요로 하는 경우가 많으며, 각각의 작업시마다 공구를 자동 교환하거나 특수한 경우에는 공작기계를 변경하여 사용한다.

이러한 기술과 관련하여 등록실용신안 제331503호에 밀링기(1)가 개시되어 있으며 그 구성은 도1a,b에서와 같이, 회전공구대(50)에 대기하고 있는 다양한 공 구의 자동교환척킹용 메인 스핀들장치(10)가 설치되는 Z축 슬라이더(30) 일측에 마이너 스핀들장치(20)가 설치되고, 각각의 스핀들장치(10)(20)에는 일반적인 구성으로서 스핀들(11)(21) 하부에 경면가공공구(73) 및 공구(70)가 장착되기 위한 척(15)(25)이 구비된다.

그리고, 상기 마이너 스핀들장치(20)의 하단부에 위치되며 공구가 장착된 척(25)은 상기 메인 스핀들장치(10)에 장착된 척(15)에 비하여 공작물(2)이 장착되는 테이블(60)로부터 멀리 설치되는 구성으로 이루어진다.

그러나, 상기와 같은 밀링기는, 스핀들장치(10)(20)가 수직방향 승,하강 운동하는 Z축슬라이더(30)에 연결되는 구성으로 작업시 고열이 발생되는 스핀들장치로 부터의 열전달에 의해 Z축슬라이더(30)가 변형되어 정확한 수직운동이 힘들게 되어 가공상의 에러요인이 발생되는 등의 단점이 있다.

또한, 상기 스핀들장치(10)(20)가 항상 과열된 상태로 작업이 이루어져 제품의 내구성을 저하시키게 되고, 스핀들장치(10)(20)가 Z축슬라이더(30)의 한면에서만 연결되어 작업시 미세한 변형이 발생되는 등의 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 열에 의한 스핀들헤드의 변형을 최소화할 수 있도록 하고, 스핀들 헤드를 견고하게 지지할 수 있도록 하며, 스핀들헤드의 이동간격에 대응되는 냉각공간을 구비할 수 있도록 하고, 스핀들헤드가 정확하게 승,하강할 수 있도록 하며, 스핀들을 용이하게 냉각시켜 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 스핀들 축의 변형 방지장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 가공시 마찰에 고열이 발생이 발생되는 스핀들을 지지하면서 스핀들축이 Z축방향으로 이동토록 설치되는 스핀들 축에 냉각수단이 구비되어 스핀들축이 정해진 가공치수를 따라 정확하게 승,하강할 수 있도록 하는 스핀들 축의 변형 방지장치를 제공한다.

그리고, 본 발명의 냉각수단은, 냉각수가 유입 및 배출되는 냉각수공급관 및 냉각수배출관, 상기 냉각수가 유동토록 스핀들축에 구비되는 유동공간으로 이루어진 스핀들 축의 변형 방지장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 스핀들축은 겐트리에 연결되면서 적어도 2면 이상에서 가이드유니트를 통하여 지지토록 되는 고정블럭에 연결되는 스핀들 축의 변형 방지장치를 제공한다.

계속하여, 본 발명의 유동공간은 복수개로 구분설치되면서 냉각수가 유동토록 복수의 관통홈이 구비되는 스핀들 축의 변형 방지장치를 제공한다.

그리고, 본 발명의 냉각수단은, 스핀들축에 구비되는 제1결합부와 스핀들에 제2결합부를 통하여 연결되면서 냉각공간이 구비되는 냉각블럭의 조립구조로 이루어 진 스핀들 축의 변형 방지장치를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 열에 의한 스핀들축의 변형을 최소화하고, 스핀들축을 견고하게 지지하며, 스핀들축의 이동간격에 대응되는 냉각공간의 형성이 가능하여 냉각성능을 높이고, 스핀들축이 정확하게 승,하강되며, 스핀들을 용이하게 냉각시켜 내구성을 향상시키는 효과가 있는 것이다.

도1a,b는 각각 종래의 밀링장치를 도시한 측면도 및 요부 측면도이다.
도2는 본 발명에 따른 스핀들축의 장착상태를 도시한 측면도이다.
도3은 본 발명에 따른 스핀들축을 도시한 사시도이다.
도4a,b는 각각 본 발명에 따른 스핀들축을 도시한 사시도 및 결합상태 단면도이다.
도5a,b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수단이 구비된 스핀들축을 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 스핀들축의 장착상태를 도시한 측면도이고, 도3은 본 발명에 따른 스핀들축을 도시한 사시도이며, 도4a,b는 각각 본 발명에 따른 스핀들축을 도시한 사시도 및 결합상태 단면도이고, 도5a,b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수단이 구비된 스핀들축을 도시한 사시도이다.

본 발명의 스핀들축(100)은, 가공시 공작물의 마찰에 의한 열이 전달되는 발생이 스핀들(101)이 Z축방향으로 왕복이송토록 이송수단(140)을 통하여 일체로 연결된다.

이때, 상기 스핀들(101)이 연결되는 스핀들축(100)에는 냉각수단(120)이 구비된다.

그리고, 상기 냉각수단(120)은, 냉각블럭(201)이 스핀들축(100)의 일측에 구비될 때 냉각수가 유입 및 배출토록 설치되는 냉각수공급관(121)과 냉각수배출관(123), 상기 냉각수공급관과 냉각수배출관을 통하여 유입 및 배출되는 냉각수가 유동되면서 스핀들(100)로 부터 열이 전달되는 냉각수 유동공간(125)으로 이루어진다.

계속하여, 상기 유동공간(125)은, 복수개로 구분되면서 각 유동공간 사이를 연결토록 복수의 관통홈(125a)이 일체로 형성된다.

그리고, 상기 냉각수단(120)은, 스핀들(100)에 구비되는 제1결합부(145)와 스핀들축에 제2결합부(147)를 통하여 상이한 용량을 갖는 각각의 냉각블럭(201)이 스핀들축에서 연결 및 분리토록 설치된다.

또한, 상기 스핀들축(100)은, 겐트리(200)에 연결되면서 내경측의 적어도 2면 이상에서 설치되는 가이드유니트(310)를 통하여 지지토록 되는 고정블럭(300)의 내측에 연결된다.

더하여, 상기 스핀들(101)이 연결되는 스핀들축(100)을 겐트리를 중심으로 하여 Z축방향으로 왕복이송토록 설치되는 이송수단(140)은, 고정블럭(300)에 결합되는 이송스크류(143)와 상기 이송스크류에 치합되면서 스핀들에 구비되는 이송너트(144)로서 이루어진다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도5에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 스핀들축(100)의 스핀들(101)이 연결되는 부분에 냉각수단(120)이 구비되어 스핀들(101)을 이용한 절삭가공등의 작업시 스핀들과 공작물과의 마찰에 의한 열이 스핀들축(100)에 전달되어 이송불량을 가져오는 문제점을 해결한다.

즉, 본 발명의 스핀들축(100) 단부에 구비되는 냉각수단(120)에 열이 전달되는 스핀들(101)이 연결되어 스핀들(101)의 열이 냉각수단(120)에 의해 흡수되어 스핀들축(100)에 전달되는 것을 최소화한다.

그리고, 상기 냉각수단(120)은, 냉각블럭(201)이 스핀들축(100)의 일측에 구비되어 냉각수가 유입 및 배출되는 냉각수공급관(121)과 냉각수배출관(123), 상기 냉각수공급관과 냉각수배출관을 통하여 유입 및 배출되는 냉각수가 유동되면서 스핀들(100)로 부터 열이 전달되는 냉각수 유동공간(125)으로 이루어져 상기 유동공간(125)에는 냉각수공급관(121)과 냉각수배출관(123)을 통하여 유동하는 냉각수가 충진되어 스핀들(101)로부터 전달되는 열을 신속하게 흡수토록 한다.

이때, 상기 스핀들(101)의 둘레는 이에 대응토록 원통으로 형성되면서 유동공간(125)을 갖는 냉각블럭(201)의 내경측에 밀착되는 구성으로 그 접촉면적을 넓혀 열전달효과를 더욱 상승토록 한다.

더하여, 상기 냉각블럭(201)의 외측면 역시 공기와의 접촉면적을 넓히도록 냉각핀(210a)이 노출되는 구성으로 신속한 냉각이 가능토록 된다.

또한, 상기 유동공간(125)은, 전체가 개방되는 하나로서 이루어져도 좋으며, 격벽(125b)을 통하여 복수개로 구분설치되면서 이를 상호 연결토록 복수의 관통홈(125a)이 일체로 형성되는 구성으로 이루어지면 공급되는 냉각수가 신속하게 충진토록 되어 열전달 효과를 높이게 된다.

한편, 상기 냉각블럭(210)의 스핀들축(101)의 내측에 일체로 설치되어도 좋으나, 스핀들축과 냉각블럭을 분리설치한 후 스핀들(100)에 구비되는 제1결합부(145)와 스핀들축에 제2결합부(147)를 통하여 결합할 때 상이한 용량을 갖는 각각의 냉각블럭(201)이 스핀들축에서 연결 및 분리토록 설치되어 원하는 냉각용량의 냉각블럭을 용이하게 설치할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 스핀들(101)이 연결되는 스핀들축(100)은, 베이스(270)에 이송가능토록 지지되는 겐트리(200)에 연결되면서 상호 평행하는 복수의 지지면이나 내측이 관통되는 중공형상의 사각블럭으로 이루어진 고정블럭(300)의 내측에서 적어도 2면 이상에 설치되는 가이드유니트(310)를 통하여 연결되어 종래의 한면에서만 지지될 때 발생되는 편심을 방지하게 된다.

이때, 상기 스핀들축(100)을 가이드유니트(310)를 중심으로 이송토록 하는 이송수단(140)은, 고정블럭(300)에 결합되는 이송스크류(143)와 상기 이송스크류에 치합되면서 스핀들에 구비되는 이송너트(144)로서 이루어져 이송스크류의 정회전 및 역회전시 이송너트(144)가 연결되는 스핀들축(100)이 고정블럭의 내측에서 상부 또는 하부를 향하여 승,하강토록 하는 것이다.

100...스핀들축 101...스핀들
125...유동공간 200...겐트리
201...냉각블럭 300...고정블럭
310...가이드유니트

Claims

절삭을 수행하는 가공기에 있어서,
스핀들(101)이 연결되는 스핀들축(100)에 냉각수단(120)이 구비되고,
상기 냉각수단(120)은, 스핀들축(100)에 구비되는 냉각블럭(201)과 상기 냉각블럭에 연결되면서 냉각수를 유입 및 배출시키도록 설치되는 냉각수공급관(121)과 냉각수배출관(123), 냉각수가 유동되면서 스핀들(100)로부터의 전달되는 열을 흡수하는 냉각수 유동공간(125)으로 이루어지고,
상기 유동공간(125)은, 격벽(125b)을 통하여 복수개로 분리되는 구성으로 각각의 유동공간을 연결토록 격벽에 복수의 관통홈(125a)이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 축의 변형 방지장치
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제1항에 있어서, 상기 냉각수단(120)은, 냉각블럭(201)이 스핀들축과 분리되는 구성으로 스핀들축(100)에 구비되는 제1결합부(145)와 스핀들에 구비되는 제2결합부(147)를 통하여 연결되고, 상기 냉각블럭의 외측에 냉각핀(210a)이 구비되는 것을 특징으로 하는 스핀들 축의 변형 방지장치
제1항에 있어서, 상기 스핀들축(100)은, 베이스에 이송가능토록 설치되는 겐트리(200)에 연결되는 고정블럭(300) 내측의 적어도 2면 이상에서 가이드유니트(310)를 통하여 지지토록 되어 이송수단을 통하여 Z축방향으로 왕복이송토록 설치되고,
상기 이송수단(120)은, 고정블럭(300)에 결합되는 이송스크류(143)와 상기 이송스크류에 치합되면서 스핀들에 구비되는 이송너트(144)로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들 축의 변형 방지장치
제5항에 있어서, 상기 고정블럭(300)은, 겐트리(200)에 연결되면서 상호 평행하는 복수의 지지면 또는 내측이 관통되는 중공형상의 사각블럭중에서 선택되면 서 상기 스핀들축이 접촉되는 내측면에 복수의 가이드유니트(310)가 구비되는 것을 특징으로 하는 스핀들 축의 변형 방지장치