KR101181705B1

KR101181705B1 - 에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조

Info

Publication number: KR101181705B1
Application number: KR1020110022757A
Authority: KR
Inventors: 육인수; 한광신; 이남영
Original assignee: 주식회사 알피에스
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-09-19

Abstract

본 발명은 내부에 공간이 형성된 원통형상의 하우징(7)과, 상기 하우징(7)의 내부에 내장되며 내부에 공간이 형성된 원통형상인 에어베어링 스핀들과, 상기 에어베어링 스핀들의 내부에 내장되며 내부에 공간이 형성된 원통형상의 회전축(5)과, 상기 하우징(7)의 상부 중앙부에 설치된 공기유입구(100)와, 상기 공기유입구(100)와 일정간격 이격되어 설치된 공기배출구(110)로 구성되며, 상기 공기유입구(100)와 연결되어 하우징(7)의 후면 일단부에 관통되어 설치된 에어유입분기로(A)와, 상기 에어유입분기로(A)의 하부중간일측에 연결되고, 하우징(7)의 내측 상부에 형성되며 전면 일측에 다수개의 통공이 이격되어 설치된 에어제1유입로(B)와, 상기 에어유입분기로(A)의 끝단부에 연결되며, 하우징(7)의 내부에 형성되며 에어베어링 스핀들 후면에 설치된 드로우바(16)의 외부와 하우징(7)의 내부 전면 사이에 형성된 에어제2유입로(C)와, 상기 에어제2유입로(C)의 전면에 설치되며 후면중앙부에 내부공간관통부 가 구비된 에어베어링스핀들과, 상기 에어베어링스핀들은 내부에 공간이 형성된 원통형상으로, 후면 상부에 설치된 에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5)와, 상기 에어제1유입로(B)의 끝단부에 형성된 통공과 연결되고, 에어베어링 스핀들에 관통하여 설치되며, 에어제1유입로(B)와 연결되고 일정간격 이격되어 설치된 4개의 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4)에 연결되어 에어베어링스핀들 내부와 회전축(5)의 외부에 형성된 에어제3유입로(D)와, 상기 에어제3유입로(D)의 전면 끝단부에 설치된 에어제1배출구(G)로 구성되며, 내부에 공간이 형성된 원통형상이며 후면중앙부에 회전축내부공간관통부가 구비된 회전축(5)의 내부에 설치된 에어제4유입로(회전축내)(E)와, 회전축(5)의 전면 끝단부양측에 에어가 배출되는 다수개의 에어제2배출구(F)로 구성된 에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조에 관한 것이다.

Description

에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조{Foreign substance inflow preventing structure of air bearing spindle}

본 발명은 초고속 에어베어링 스핀들을 이용한 가공 시 발생하는 이물질이 스핀들 내부로 유입되는 현상을 방지하기 위한 것으로서 에어베어링의 베어링 작동물질인 압축공기의 흐름을 유도하여 특수한 구조의 회전축 내부에서 외측으로 배기되도록 하여 회전축과 베어링 및 하우징 틈새로 유입되는 이물질을 완벽하게 차단하는 에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조에 관한 것이다.

산업의 고속화가 진행됨에 따라 가공시간 단축과 생산성 향상 등을 위해 고속 스핀들이 요구되어 있으며, 전자 산업과 광학기기 산업의 발전에 따른 컴퓨터용 하드디스크, 레이저 스캐너용 다면경 등 정밀한 부품 가공의 필요성이 증대에 따라 진동이 적은 정밀한 스핀들이 요구되고 있다.

일반적으로 에어베어링 스핀들은 CNC M/C,초소형 드릴(PCB 드릴용),다이싱 머신용, 광학렌즈 및 드럼 연삭용, 초소형 부품 정밀연삭 및 가공용등에 부착되어 사용되고 있으며 초고속, 초정밀,저발열,오차 최소화,극소음의 효과를 이루어 낼 수 있도록 한 것이며, 기본적으로 구동용 모터의 스테이터와 로터, 레이디얼베어링과 트러스트베어링, 회전축, 냉각자켓, 하우징 등으로 구성되는데, 에어베어링 스핀들은 사용조건만 만족하면 반영구적으로 사용할 수 있는 특성이 있으나, 압축공기의 품질, 냉각수 공급조건, 외부의 충격 및 부하, 불안정한 전력공급, 이물질의 유입 등에 대한 조건을 충족시키지 못하면 그 수명은 매우 단시간이 될 수밖에 없다.

국내공개특허공보 공개번호 제1020090047168호에는 메인 유로(11)가 형성된 베어링 하우징(10), 베어링 하우징(10)의 하측에 체결되고 메인 유로(11)와 연통되는 제5 유로(81)가 형성되는 하단 캡(80), 하단 캡(80)의 내주면에 고정 배치되고 제5 유로(81)와 연통되는 제11 유로(311)가 형성되는 제1 어댑터 링(310), 스핀들(300)의 하단 외측에 고정 배치되고 제10 유로(301)와 제11 유로(311)가 연통되도록 제12 유로(321)가 형성되는 제2 어댑터 링(320) 및 베어링 하우징(10)의 내측에 회전 가능하게 배치되고 일단이 제12유로(321)와 연통되며 타단이 내주면에 형성된 테이퍼 내면(31)과 연통되는 제10 유로(301)가 형성되는 스핀들(300)을 포함한 스핀들에어공급장치가 공개되어 있고,

국내공개실용신안공보 공개번호 제2019980006950호에는 헤드스트록 바디에 추가공 홀을 형성하여 상기 추가공 홀에 에어를 공급함으로서 외부의 이물질이 유입되는 것을 상기 에어에 의해 밖으로 분사시켜 외부 이물질의 유입을 방지하도록 하여 정도를 보장하고, 수명을 연장시키며, 신뢰성을 향상시키도록 된 공작기계의 주축대 내부에 이물질 유입 방지 구조가 기재되어 있으며,

국내등록특허공보 등록번호 제100384749호에는 스핀들 하우징(11)과 베어링 캡(12)을 관통한 에어유로(14)를 통한 압축공기를 이용하여 스핀들 선단부의 스핀들 축(10)과 베어링 캡(12) 사이의 틈새로부터 침투하는 이물질을 차폐하는 스핀들 선단부의 이물질 차단장치에 있어서, 상기 스핀들 축(10)과 베어링 캡(12) 사이의 스핀들 선단부에 스핀들 축(10)에 간섭되지 않게 베어링 캡(12)의 내측면에 고정 압입되고, 상기 에어유로(14)와 연통하여 원주를 따라서 압축공기가 골고루 분포하여 분사될 수 있도록 등간격으로 다수의 노즐구멍(21)을 갖는 공기분배링(20)을 구성한 스핀들 선단부의 이물질 차단장치가 알려져 있고,

동 공보 등록번호 제100705118호에는 회전하는 스핀들 축과 고정된 스핀들 케이스에 프론트 커버와 리어 커버가 설치되고, 그 사이에 오일 링과 오일 시일을 설치하여 절삭유와 이물질의 유입을 방지하는 한편 에어 유로를 통해 에어를 불어 넣어 프론트 커버와 스핀들 축의 틈새를 통해 유입되는 절삭유를 불어내는 기어박스의 절삭유 유입 방지장치에 있어서, 상기 프론트 커버(32)의 앞측에는 상기 스핀들 축에 고정되어 회전하면서 상기 프론트 커버와의 틈새 사이로 유입되는 절삭유를 차단하는 회전 실링체(50)가 설치된 기술이 공개되어 있으며,

국내등록실용신안공보 등록번호 제200208864호에는 볼스크류 축(12)의 양단을 회전지지하기 위해 결합된 회전체(14)와 고정체(15)가 조합된 베어링 결합체(A,B)가 구성된 볼스크류장치에 있어서, 베어링 하우징(15b) 내부의 구조체에 이르기 전의 상기 볼스크류 축(12)의 외면에 그 축의 직경보다 작은 폭을 갖는 내입방지홈(20)을 형성하고, 이와 수직으로 대향되는 베어링 하우징(15b)의 내하부에는 침투된 이물질을 배출시키는 드레인 구멍(22)을 형성하여 된 이물질 침투방지구조를 갖는 볼스크류장치공개되어 있음을 알 수 있다.

수만~수십만rpm으로 고속 회전하는 에어베어링 방식의 스핀들은 미세하고 정밀한 가공을 위한 용도로 사용되어지는데, 미세가공 중 발생하는 칩과 같은 비산물이나 절삭유 등이 공작물과 스핀들 주변에서 발생하게 된다. 에어베어링 스핀들의 구조적인 특성상 회전축과 베어링 및 하우징과는 일정한 틈새를 유지해야하기 때문에 가공 시 발생하는 이물질이 스핀들 내부로 유입되어 에어베어링 내부의 표면이나 노즐부분으로 침투되어 스핀들 고장의 원인이 되고 있다. 그동안 많은 연구가 진행되고 산업현장에서도 이 문제를 개선하기 위해서 여러 가지 장치들을 고안하여 왔는데, 근본적인 해결책이 되지 못하고 있다. 특히 에어베어링 스핀들은 베어링용으로 사용되고 버려지는 압축공기가 배출되면서 자연적으로 이물질 유입 방지기능을 할 수 있는 구조로 되어 있기는 하지만 그 효과가 충분하지 못하다는 문제점이 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 초고속 에어베어링 스핀들을 이용한 가공 시 발생하는 이물질이 스핀들 내부로 유입되는 현상을 방지하기 위한 것으로서 에어베어링의 베어링 작동물질인 압축공기의 흐름을 유도하여 특수한 구조의 회전축 내부에서 외측으로 배기되도록 하여 회전축과 베어링 및 하우징 틈새로 유입되는 이물질을 완벽하게 차단하기 위하여,

하우징(7)의 후면 일단부에 관통되어 설치된 에어유입분기로(A)와, 상기 에어유입분기로(A)의 하부중간일측에 연결되고, 하우징(7)의 내측 상부에 형성되며 전면 일측에 다수개의 통공이 이격되어 설치된 에어제1유입로(B)와, 상기 에어유입분기로(A)의 끝단부에 연결되며, 드로우바(16)의 외부와 하우징(7)의 내부 전면 사이에 형성된 에어제2유입로(C)와, 상기 에어제1유입로(B)에 연결되고, 에어베어링스핀들 내부와 회전축(5)의 외부에 형성된 에어제3유입로(D)와,내부에 공간이 형성된 원통형상의 회전축(5) 내부에 설치된 에어제4유입로(회전축내)(E)와, 회전축(5)의 전면 끝단부에는 에어가 배출되는 에어제2배출구(F)로 구성된 에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조를 제공하는 것이 본 발명의 과제 해결 수단인 것이다.

본 발명은 에어베어링 스핀들의 내부로 유입되던 이물질을 차단하는 기능을 기존의 자연배기방식에서 회전축의 내부에서 외부로 배출방향을 유도하여 많은 양의 에어를 앞쪽으로 배출함으로서 회전축과 베어링 및 하우징의 틈새로 유입되어 문제를 발생시키던 것을 차단하여 스핀들의 수명을 연장 할 수 있는 장점이 있는 것이다.

도1은 본 발명의 에어베어링 스핀들 상세도
도2는 본 발명의 에어베어링 스핀들 평단면 상세도
도3은 본 발명의 에어베어링 스핀들 좌측면 상세도
도4는 본 발명의 에어베어링 스핀들 압축공기 제1경로 상세도
도5는 본 발명의 에어베어링 스핀들 압축공기 제2경로 상세도
도6은 본 발명의 에어베어링 스핀들 압축공기 배출 상세도
도7은 본 발명의 에어베어링 스핀들 회전축 상세도

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 공간이 형성된 원통형상의 하우징(7)과, 상기 하우징(7)의 내부에 내장되며 내부에 공간이 형성된 원통형상인 에어베어링 스핀들과, 상기 에어베어링 스핀들의 내부에 내장되며 내부에 공간이 형성된 원통형상의 회전축(5)과, 상기 하우징(7)의 상부 중앙부에 설치된 공기유입구(100)와, 상기 공기유입구(100)와 일정간격 이격되어 설치된 공기배출구(110)로 구성되며, 상기 공기유입구(100)와 연결되어 하우징(7)의 후면 일단부에 관통되어 설치된 에어유입분기로(A)와, 상기 에어유입분기로(A)의 하부중간일측에 연결되고, 하우징(7)의 내측 상부에 형성되며 전면 일측에 다수개의 통공이 이격되어 설치된 에어제1유입로(B)와, 상기 에어유입분기로(A)의 끝단부에 연결되며, 하우징(7)의 내부에 형성되며 에어베어링 스핀들 후면에 설치된 드로우바(16)의 외부와 하우징(7)의 내부 전면 사이에 형성된 에어제2유입로(C)와, 상기 에어제2유입로(C)의 전면에 설치되며 후면중앙부에 내부공간관통부 가 구비된 에어베어링스핀들과, 상기 에어베어링스핀들은 내부에 공간이 형성된 원통형상으로, 후면 상부에 설치된 에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5)와, 상기 에어제1유입로(B)의 끝단부에 형성된 통공과 연결되고, 에어베어링 스핀들에 관통하여 설치되며, 에어제1유입로(B)와 연결되고 일정간격 이격되어 설치된 4개의 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4)에 연결되어 에어베어링스핀들 내부와 회전축(5)의 외부에 형성된 에어제3유입로(D)와, 상기 에어제3유입로(D)의 전면 끝단부에 설치된 에어제1배출구(G)로 구성되며, 내부에 공간이 형성된 원통형상이며 후면중앙부에 회전축내부공간관통부가 구비된 회전축(5)의 내부에 설치된 에어제4유입로(회전축내)(E)와, 회전축(5)의 전면 끝단부양측에 에어가 배출되는 다수개의 에어제2배출구(F)로 구성된 에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조에 관한 것이다.

선행기술인 국내공개특허공보 공개번호 제10-2009-0047168호의 경우는 메인유로가 형성된 베어링 하우징으로 별도의 압축공기를 공급하면 에어가 스핀들의 하측의에 있는 공구쪽으로 전달되며, 이 때 공구가 전진을 하여 틈새가 발생하면 그 틈새로 공기압이 배기되어 에어커튼을 형성하는 기술이며,

또한 다른 선행기술인 국내등록특허공보 등록번호 제10-0705118호의 경우는 경사지게 설치된 스핀들에 절삭유 유입을 방지하기 위해서 오일링과 오일시일을 설치하였고, 수직방향으로 설치되어 회전중인 스핀들은 외측에서 별도의 에어를 불어넣어 프론트커버와 스핀들 축의 틈새를 통해 절삭유를 불어내주는 것으로서,

본 발명은 별도의 에어를 공급하지 않고, 에어베어링으로 사용 후 버려지는 배기 에어를 사용하는 것이고, 그 배기되는 에어를 회전축의 중심부에서 바깥쪽으로 형성된 여러 개의 홀을 통해 원주방향으로 고른 분포의 에어를 불어내어 스핀들의 원심력을 이용하여 에어의 흐름을 외측으로 벌려주기 때문에 회전축과 하우징의 틈새에서 배기되는 에어와 합류하여 완벽한 이물질 유입을 가능하게 하는 기술로 상기 종래기술보다 진보된 발명인 것임을 알 수 있습니다.

고주파 AC Induction 모터와 공기정압 베어링을 적용한 스핀들로서 PCB홀 가공 등 미세 정밀가공이 가능한 고주파 에어베어링 스핀들의 이물질 유입 방지기능에 관한 것으로서, 30만rpm으로 초고속 회전이 가능하고, 0.5kW급의 출력을 보유한 스핀들이다. 이 에어베어링 스핀들은 공구를 자동으로 교환하기 위한 장치(ATC)가 내장되어 있는데, 스핀들의 뒤쪽에 공압실린더 형식의 힘 증폭시스템을 부착하여 5(kg/㎠)의 압축공기를 공급하여 250kg정도의 힘을 발생시키고 이 힘에 의해서 공구를 척킹 할 수 있게 된다. 30만rpm으로 회전하기 위해서는 회전축은 크기에 제한을 받으며, 모터의 회전자 구조 및 회전축에서의 회전자 위치 또한 중요한 역할을 하게 된다. 그래서 본 발명에 적용된 회전축의 직경은 레이디얼 베어링부분이 11.8mm이고, 트러스트베어링부분이 23mm로 제작하여 고속 회전하는 데 유리하게 하였다. 스핀들 외관의 크기는 기존의 다른 제품과 호환이 용이하도록 하우징 외경을 61.9mm로 하였다. 회전자의 제작방법은 회전축과 일체형으로 하였으며, 회전축의 중간부에 동도금 방법으로 회전자의 도선과 엔드링 부분을 완성하는 방법을 채택하였다. 스핀들의 베어링 부분을 중심으로 외경의 모든 부분은 냉각수가 흐를 수 있는 구조로 제작하여 고속회전 시 발생할 수 있는 모터의 발열과 초고속 회전시 발생할 수 있는 에어의 마찰열에 대해 보완 할 수 있게 하였다. 에어베어링에 압축공기를 공급하기 위해서 하우징에 일정 크기의 에어공급홀을 가공하였으며, 이 홀을 통해서 레이디얼 베어링과 트러스트 베어링부에 압축공기를 공급 할 수 있게 된다.

초고속 스핀들을 이용한 미세 정밀가공 시 발생하는 스핀들 내부로의 이물질 유입을 방지하기 위해서 기존의 자연배기에 의존하던 방식에서 자연배기 되던 에어베어링의 압축공기를 회전축의 내부를 통해서 회전축의 앞쪽 경사면으로 토출될 수 있도록 여러 개의 경사홀을 등간격으로 배치하였다. 이는 원심력을 이용하여 배출되는 에어가 스핀들 외측으로 진행 할 수 있게 하였으며, 회전축과 베어링 및 하우징의 틈새로 배출되는 자연배기되는 에어의 진행방향을 도와줄 수 있는 효과를 얻게 되었다. 기존의 스핀들에서는 배기되는 에어를 앞쪽과 뒤쪽으로 분산하여 자연 배기되도록 하였으나, 본 발명에서는 뒤쪽으로 자연 배기된 에어를 스핀들 앞쪽으로 유도함으로서 많은 양의 에어를 이용하여 이물질 유입을 차단하는 기능을 확보하였다.

도1내지 도3은 에어베어링 스핀들의 기본적인 구성을 나타내고 있고, 하우징 외측에는 각종 유틸리티 공급용 피팅이 설치되어 있는데, 에어베어링 압축공기 공급용, 스핀들 냉각수 공급 및 배출용, 자동공구교환장치 압축공기 공급용 피팅이 설치되어 있으며, 모터 구동용 전원케이블이 설치되어 있다.

도4는 에어베어링 스핀들의 압축공기 공급경로에 대한 것으로서 에어베어링으로 사용되고 배출되는 에어는 스핀들의 앞쪽 회전축과 베어링 틈새로 일부 배출되며, 나머지는 스핀들 뒤쪽의 하우징 몸통 외부로 배출되어진다.

도5는 에어베어링 스핀들의 압축공기 공급 경로에 대한 것으로서 레이디얼베어링과 트러스트베어링으로 공급되는 경로를 보여주고 있다.

도6은 본 발명에 적용된 회전축이 조립된 베어링 부분을 표시한 것으로서 에어베어링으로 사용 후 배출되는 에어의 흐름 방향을 보여주고 있다.

회전축의 내경으로부터 불어져 나오는 에어와 베어링틈새에서 발생되어 회전축과 프론트커버 사이로 불어져 나오는 에어가 만나 합류하여 원심력에 의해 외부로 배출되면서 이물질의 유입을 완전히 차단할 수 있는 구조인 것이다.

도7은 본 발명에 적용된 회전축의 형상을 보여주는 것으로서 회전축의 앞쪽에 경사홀이 설치되어 있는 것을 확인 할 수 있다.

에어유입분기로(A)에서 유입된 에어는 분기된 에어제1유입로(B)와 에어제2유입로(C)로 유입되며,

에어제1유입로(B)에 유입된 에어는 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2, D-3, D-4)를 통과하여 에어제3유입로(D)로 에어가 공급되며,

에어제2유입로(C)는 원통형 공간으로서, 전면에 설치된 에어베어링스핀들의 에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5)를 통해 트러스트베어링(3)으로 공급되며,

에어제3유입로(D)는 각종 베어링과 회전축(5)사이에 미세한 틈새(약 15~25㎛)가 유지되는 공간으로서, 에어베어링효과가 발생되는 곳이다.

에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5)와 에어제3유입로제1,제2입구(D-1,D-2)에 유입된 에어는 에어제3유입로(D)의 후면을 통하여 에어제4유입로(회전축내)(E)를 통하여 에어제2배출구(F)로 배출되고,

에어제3유입로제3,제4입구(D-3,D-4)에 유입된 에어는 에어제3유입로(D)의 전면에 설치된 에어제1배출구(G)를 통하여 에어제2배출구(F)의 마지막 부분과 연결되어 배출되는 구조이다.

이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 에어베어링 스핀들 상세도, 도2는 본 발명의 에어베어링 스핀들 평단면 상세도, 도3은 본 발명의 에어베어링 스핀들 좌측면 상세도, 도4는 본 발명의 에어베어링 스핀들 압축공기 제1경로 상세도, 도5는 본 발명의 에어베어링 스핀들 압축공기 제2경로 상세도, 도6은 본 발명의 에어베어링 스핀들 압축공기 배출 상세도, 도7은 본 발명의 에어베어링 스핀들 회전축 상세도를 도시한 것이며, 프론트베어링(1), 레어베어링(2), 트러스트베어링(3), 트러스트베어링칼라(4), 회전축(5), 콜렛너트(6), 하우징(7), 하우징커버(8), 프론트커버(9), 드로우바가이드(10), 프런트실린더(11), 프런트피스톤(12), 레어실린더(13), 레어피스톤(14), 드로우바스페셔(15), 드로우바(16), 드로우바워셔(17), 코일스프링(18), 디스크스프링(19), 콜렌(20), 레어커버(21), 공기유입구(100), 공기배출구(110), CW유입구(200), CW배출구(210), 전선(300), 에어유입분기로(A), 에어제1유입로(B), 에어제2유입로(C), 에어제3유입로(D), 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4), 에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5), 에어제4유입로(E), 에어제1,제2배출구(G,F)를 나타낸 것임을 알 수 있다.

구조를 살펴보면 본 발명의 에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조는 도1내지 도7에 도시된 바와 같이,

하우징(7)과, 상기 하우징(7)의 상부 중앙부에 설치된 공기유입구(100)와, 상기 공기유입구(100)와 일정간격 이격되어 설치된 공기배출구(110)와, 상기 공기유입구(100)의 일측에 설치된 CW유입구(200)와, 상기 CW유입구(200)와 일정간격 이격되어 설치된 CW배출구(210)와, 상기 CW배출구(210)의 일측에 설치된 전선(300)과,

상기 하우징(7)의 후면과 하우징(7)의 내부에 설치되며 전면에 드로우바(16)가 구비된 드로우바가이드(10)와, 상기 드로우바가이드(10)의 후면에 설치된 프런트실린더(11)와, 상기 프런트실린더(11)내에 삽입된 프런트피스톤(12)과, 상기 프런트피스톤(12)의 후면에 설치된 레어실린더(13) 및 레어피스톤(14)와, 상기 레어실린더(13)의 후면에 설치된 레어커버(21)와, 상기 하우징(7)의 외측에 설치된 하우징커버(8)와, 상기 하우징커버(8)의 전면 끝단부에 설치되며 중앙통공부에 설치되는 프론트커버(9)와, 상기 드로우바(16)의 전면에 설치된 에어베어링 스핀들과,

상기 에어베어링스핀들 내부에 내장되며 끝단 일부가 프론트커버(9)의 중앙통공부 외부로 관통된 회전축(5)으로 구성되며,

상기 공기유입구(100)와 연결되어 하우징(7)의 후면 일단부에 관통되어 설치된 에어유입분기로(A)와,

상기 에어유입분기로(A)의 하부중간일측에 연결되고, 하우징(7)의 내측 상부에 형성되며 전면 일측에 다수개의 통공이 이격되어 설치된 에어제1유입로(B)와,

상기 에어유입분기로(A)의 끝단부에 연결되며, 하우징(7)의 내부에 형성되며 에어베어링 스핀들 후면에 형성된 드로우바(16)의 외부와 하우징(7)의 내부 사이에 형성된 에어제2유입로(C)로 구성되고,

상기 에어베어링스핀들은 도1내지 도5에 도시된 바와 같이, 에어베어링 스핀들은 내부에 공간이 형성된 원통형상으로, 후면 상부에 설치된 에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5)와, 후면중앙부에 설치된 에어베어링스핀들 내부공간관통부와,

에어베어링 스핀들 내부공간부 전면에 설치된 회전축(5)과,

에어제1유입로(B)와 연결되어 에어베어링 스핀들에 관통하여 설치되며 일정간격 이격되어 설치된 4개의 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4)에 연결되어 에어베어링스핀들 내부와 회전축(5)의 외부에 형성된 에어제3유입로(D)와.

상기 에어제3유입로(D)의 전면 끝단부에 설치되어 에어제2배출구(F)에 연결된 에어제1배출구(G)로 구성되며,

상기 4개의 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4)는 에어베어링스핀들과 회전축(5)의 사이에 설치되는 트러스트베어링(3)과, 상기 트러스트베어링(3)의 전면에 설치된 트러스트베어링칼라(4)와, 상기 트러스트베어링칼라(4)의 후면에 설치된 에어제3유입로제1입구(D-1)와, 상기 에어제3유입로제1입구(D-1)의 전면에 설치된 레어베어링(2)과, 상기 레어베어링(2)의 전면에 설치된 에어제3유입로제2입구(D-2)와, 상기 에어제3유입로제2입구(D-2)의 전면에 설치된 프론트베어링(1)과, 상기 프론트베어링(1)의 전면에 설치된 에어제3유입로제3입구(D-3)와, 상기 에어제3유입로제3입구(D-3)와 일정간격 이격되어 전면에 설치된 에어제3유입로제4입구(D-4)로 구성되며,

상기 회전축(5)은 도7에 도시된 바와 같이, 내부에 공간이 형성된 원통형상이며,

후면중앙부에 설치된 회전축 내부공간관통부와 내부공간부에 설치된 에어제4유입로(E)와, 상기 에어제4유입로(E)와 연결되며 전면 끝단부 양측에는 에어가 배출되는 다수개의 에어제2배출구(F)로 구성된 구조임을 알 수 있다.

본 발명을 이물질 유입 방지를 위한 에어배출구조만 보다 상세히 설명하면, 도4내지 도7에 도시된 바와 같이,

내부에 공간이 형성된 원통형상의 하우징(7)과, 상기 하우징(7)의 내부에 내장되며 내부에 공간이 형성된 원통형상인 에어베어링 스핀들과, 상기 에어베어링 스핀들의 내부에 내장되며 내부에 공간이 형성된 원통형상의 회전축(5)과, 상기 하우징(7)의 상부 중앙부에 설치된 공기유입구(100)와, 상기 공기유입구(100)와 일정간격 이격되어 설치된 공기배출구(110)로 구성되며,

상기 에어유입분기로(A)의 끝단부에 연결되며, 하우징(7)의 내부에 형성되며 에어베어링 스핀들 후면에 설치된 드로우바(16)의 외부와 하우징(7)의 내부 전면 사이에 형성된 에어제2유입로(C)와,

상기 에어제1유입로(B)의 끝단부에 형성된 통공과 연결되고, 에어베어링 스핀들에 관통하여 설치되며, 에어제1유입로(B)와 연결되고 일정간격 이격되어 설치된 4개의 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4)에 연결되어 에어베어링스핀들 내부와 회전축(5)의 외부에 형성된 에어제3유입로(D)와, 상기 에어제3유입로(D)의 전면 끝단부에 설치된 에어제1배출구(G)로 구성되며,

상기 에어제2유입로(C) 전면에 설치된 에어베어링스핀들의 에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5)를 통해 트러스트베어링(3)으로 공급되어 유입되는 에어제3유입로(D)와,

일부는 에어가 유입되는 내부에 공간이 형성된 원통형상의 회전축(5) 내부에 설치된 에어제4유입로(회전축내)(E)와, 회전축(5)의 전면 끝단부에 에어가 배출되는 에어제2배출구(F)로 구성된 구조임을 알 수 있다.

작동상태를 설명하면, 에어가 도4와 같이, 하우징(7)의 상부 중앙부에 설치된 공기유입구(100)를 통하여 유입되면, 하우징(7)의 후면 일단부에 관통되어 설치된 에어유입분기로(A)를 통과하여 하우징(7)과 에어베어링 스핀들 사이에 형성된 에어제1유입로(B)와 상기 하우징(7)의 내부에 형성되며 에어베어링 스핀들 후면에 형성된 피스톤 상부에 형성된 에어제2유입로(C)로 유입되고,

상기 에어제1유입로(B)로 유입된 에어는 도5 및 도6과 같이, 에어제1유입로(B)의 전면 일측에 다수개의 통공과 연결된 에어베어링 스핀들에 관통하여 에어스핀들내부와 회전축(5)의 외부에 설치된 4개의 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4)를 통과하여 에어베어링스핀들 내부와 회전축(5)의 외부에 형성된 에어제3유입로(D)(에어제3유입로(D)는 각종 베어링과 회전축(5)사이에 미세한 틈새(약 15~25㎛)가 유지되는 공간)에 유입되어 에어베어링효과를 발생하게하며,(회전축(5)의 회전에 작용)

에어제2유입로(C)에 유입된 에어는 일부는 하우징(7)의 상부에 설치된 공기배출구(110)를 통해 배출되고,

일부는 에어제2유입로C)의 전면에 설치된 에어베어링스핀들의 후면중앙부에 설치된 에어베어링스핀들 내부공간관통부를 통하여, 에어베어링스핀들의 내부 공간부에 설치된 회전축(5)의 후면중앙부에 설치된 회전축 내부공간관통부를 통하여 회전축(5) 내부로 유입되어 회전축(5) 내부의 에어제4유입로(회전축내)(E)로 유입되고,

일부는 전면에 설치된 에어베어링스핀들의 에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5)를 통해 트러스트베어링(3)으로 공급되어 에어베어링스핀들의 후면중앙부에 설치된 에어베어링스핀들 내부공간관통부를 통하여, 에어베어링스핀들의 내부 공간부에 설치된 회전축(5)의 후면중앙부에 설치된 회전축 내부공간관통부를 통하여 회전축(5)내부로 유입되어 회전축(5)내부의 에어제4유입로(회전축내)(E)로 유입되고,

에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5)와 에어제3유입로제1,제2입구(D-1,D-2)에 유입된 에어는 에어제3유입로(D)의 후면과 에어베어링스핀들 후면 중앙관통부와 회전축(5) 후면의 중앙관통부를 관통하여 회전축(5)내의 에어제4유입로(회전축내)(E)를 통하여 에어제2배출구(F)로 배출되고,

에어제3유입로제3,제4입구(D-3,D-4)에 유입된 에어는 에어제3유입로(D)의 전면에 설치된 에어제1배출구(G)를 통하여 에어제2배출구(F)의 마지막 부분과 연결되어 배출되며,

이때, 하우징(7)의 내부 드로우바(16)에 연결된 각종 베어링의 오일 및 기타 이물질을 함께 배출시키는 작동방법인 것이다.

프론트베어링(1), 레어베어링(2), 트러스트베어링(3), 트러스트베어링칼라(4), 회전축(5), 콜렛너트(6), 하우징(7), 하우징커버(8), 프론트커버(9), 드로우바가이드(10), 프런트실린더(11), 프런트피스톤(12), 레어실린더(13), 레어피스톤(14), 드로우바스페셔(15), 드로우바(16), 드로우바워셔(17), 코일스프링(18), 디스크스프링(19), 콜렌(20), 레어커버(21), 공기유입구(100), 공기배출구(110), CW유입구(200), CW배출구(210), 전선(300), 에어유입분기로(A), 에어제1유입로(B), 에어제2유입로(C), 에어제3유입로(D), 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4), 에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5), 에어제4유입로(E), 에어제1,제2배출구(G,F),

Claims

에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조에 있어서,
하우징(7)과, 상기 하우징(7)의 상부 중앙부에 설치된 공기유입구(100)와, 상기 공기유입구(100)와 일정간격 이격되어 설치된 공기배출구(110)와, 상기 공기유입구(100)의 일측에 설치된 CW유입구(200)와, 상기 CW유입구(200)와 일정간격 이격되어 설치된 CW배출구(210)와, 상기 CW배출구(210)의 일측에 설치된 전선(300)과,
상기 하우징(7)의 후면과 하우징(7)의 내부에 설치되며 전면에 드로우바(16)가 구비된 드로우바가이드(10)와, 상기 드로우바가이드(10)의 후면에 설치된 프런트실린더(11)와, 상기 프런트실린더(11)내에 삽입된 프런트피스톤(12)과, 상기 프런트피스톤(12)의 후면에 설치된 레어실린더(13) 및 레어피스톤(14)와, 상기 레어실린더(13)의 후면에 설치된 레어커버(21)와, 상기 하우징(7)의 외측에 설치된 하우징커버(8)와, 상기 하우징커버(8)의 전면 끝단부에 설치되며 중앙통공부에 설치되는 프론트커버(9)와, 상기 드로우바(16)의 전면에 설치된 에어베어링 스핀들과, 상기 에어베어링스핀들 내부에 내장되며 끝단 일부가 프론트커버(9)의 중앙통공부 외부로 관통된 회전축(5)으로 구성되며,
상기 공기유입구(100)와 연결되어 하우징(7)의 후면 일단부에 관통되어 설치된 에어유입분기로(A)와,
상기 에어유입분기로(A)의 하부중간일측에 연결되고, 하우징(7)의 내측 상부에 형성되며 전면 일측에 다수개의 통공이 이격되어 설치된 에어제1유입로(B)와,
상기 에어유입분기로(A)의 끝단부에 연결되며, 하우징(7)의 내부에 형성되며 에어베어링 스핀들 후면에 형성된 드로우바(16)의 외부와 하우징(7)의 내부 사이에 형성된 에어제2유입로(C)로 구성되고,

상기 에어베어링스핀들은 내부에 공간이 형성된 원통형상으로, 후면 상부에 설치된 에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5)와, 후면중앙부에 설치된 에어베어링스핀들 내부공간관통부와,
에어베어링 스핀들 내부공간부 전면에 설치된 회전축(5)과,
에어제1유입로(B)와 연결되어 에어베어링 스핀들에 관통하여 설치되며 일정간격 이격되어 설치된 4개의 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4)에 연결되어 에어베어링스핀들 내부와 회전축(5)의 외부에 형성된 에어제3유입로(D)와.
상기 에어제3유입로(D)의 전면 끝단부에 설치되어 에어제2배출구(F)에 연결된 에어제1배출구(G)로 구성되며,
상기 회전축(5)은 내부에 공간이 형성된 원통형상이며,후면중앙부에 설치된 회전축 내부공간관통부와 내부공간부에 설치된 에어제4유입로(E)와, 상기 에어제4유입로(E)와 연결되며 전면 끝단부 양측에는 에어가 배출되는 다수개의 에어제2배출구(F)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조.
에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조에 있어서,
내부에 공간이 형성된 원통형상의 하우징(7)과, 상기 하우징(7)의 내부에 내장되며 내부에 공간이 형성된 원통형상인 에어베어링 스핀들과, 상기 에어베어링 스핀들의 내부에 내장되며 내부에 공간이 형성된 원통형상의 회전축(5)과, 상기 하우징(7)의 상부 중앙부에 설치된 공기유입구(100)와, 상기 공기유입구(100)와 일정간격 이격되어 설치된 공기배출구(110)로 구성되며,
상기 공기유입구(100)와 연결되어 하우징(7)의 후면 일단부에 관통되어 설치된 에어유입분기로(A)와,
상기 에어유입분기로(A)의 하부중간일측에 연결되고, 하우징(7)의 내측 상부에 형성되며 전면 일측에 다수개의 통공이 이격되어 설치된 에어제1유입로(B)와,
상기 에어유입분기로(A)의 끝단부에 연결되며, 하우징(7)의 내부에 형성되며 에어베어링 스핀들 후면에 설치된 드로우바(16)의 외부와 하우징(7)의 내부 전면 사이에 형성된 에어제2유입로(C)와, 상기 에어제2유입로(C)의 전면에 설치되며 후면중앙부에 내부공간관통부 가 구비된 에어베어링스핀들과,
상기 에어베어링스핀들은 내부에 공간이 형성된 원통형상으로, 후면 상부에 설치된 에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5)와,
상기 에어제1유입로(B)의 끝단부에 형성된 통공과 연결되고, 에어베어링 스핀들에 관통하여 설치되며, 에어제1유입로(B)와 연결되고 일정간격 이격되어 설치된 4개의 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4)에 연결되어 에어베어링스핀들 내부와 회전축(5)의 외부에 형성된 에어제3유입로(D)와,
상기 에어제3유입로(D)의 전면 끝단부에 설치된 에어제1배출구(G)로 구성되며,
내부에 공간이 형성된 원통형상이며 후면중앙부에 회전축내부공간관통부가 구비된 회전축(5)의 내부에 설치된 에어제4유입로(회전축내)(E)와, 회전축(5)의 전면 끝단부양측에 에어가 배출되는 다수개의 에어제2배출구(F)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조.
청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 4개의 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4)는
상기 에어베어링스핀들과 회전축(5)의 사이에 설치되는 트러스트베어링(3)과, 상기 트러스트베어링(3)의 전면에 설치된 트러스트베어링칼라(4)와, 상기 트러스트베어링칼라(4)의 후면에 설치된 에어제3유입로제1입구(D-1)와, 상기 에어제3유입로제1입구(D-1)의 전면에 설치된 레어베어링(2)과, 상기 레어베어링(2)의 전면에 설치된 에어제3유입로제2입구(D-2)와, 상기 에어제3유입로제2입구(D-2)의 전면에 설치된 프론트베어링(1)과, 상기 프론트베어링(1)의 전면에 설치된 에어제3유입로제3입구(D-3)와, 상기 에어제3유입로제3입구(D-3)와 일정간격 이격되어 전면에 설치된 에어제3유입로제4입구(D-4)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조.