KR101183599B1 - thrust bearing cooling structure of superhigh speed air bearing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원통형 형상의 하우징커버(2)와, 상기 하우징커버(2)의 내측에 설치된 냉각자켓(1)과, 상기 냉각자켓(1)의 내측에 설치된 레이디얼베어링(3)과, 상기 레이디얼베어링(3)의 내부에 삽입되는 회전축(5)과, 상기 회전축(5)의 전면이며 하우징커버(2)의 전면에 설치되며 중앙에 관통부가 형성된 프런트커버(7)와, 상기 프런트커버(7)의 후면에 설치된 내부에 관로가 구비된 트러스트베어링(4)과, 상기 트러스트베어링(4)의 후면에 설치되며 내부에 관로가 구비된 스페이서(6)로 구성된 초고속 에어베어링 스핀들의 트러스트베어링 냉각장치에 관한 것이다.The present invention provides a cylindrical housing cover (2), a cooling jacket (1) installed inside the housing cover (2), a radial bearing (3) installed inside the cooling jacket (1), and the lady. A rotating shaft 5 inserted into the inner bearing 3, a front cover 7 installed on the front of the rotating shaft 5 and the front of the housing cover 2, and having a through portion formed at the center thereof, and the front cover ( Trust bearing cooling of the ultra-high-speed air bearing spindle consisting of a thrust bearing (4) provided with a conduit inside the rear of the 7) and a spacer (6) installed in the rear of the thrust bearing (4) and provided with a conduit therein. Relates to a device.
Description
본 발명은 초고속 에어베어링 스핀들의 냉각시스템의 장치에 관한 것으로서 스핀들 내부의 모터부와 레이디얼베어링부 외에 특수한 관로구조를 적용한 트러스트베어링부의 냉각시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for a cooling system of an ultra-high speed air bearing spindle, and more particularly to a cooling system of a thrust bearing part to which a special pipe structure is applied in addition to a motor part and a radial bearing part inside the spindle.
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.As the industrial speed increases, high speed spindles are required for shortening the processing time and improving productivity. Increasingly, precise spindles with less vibration are required.
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, 대부분 에어베어링 스핀들의 냉각장치는 모터부와 레이디얼베어링이 조립된 부위의 외측에만 냉각수가 순환할 수 있게 되어 있다.Generally, air bearing spindles are attached to CNC M / C, micro drill (PCB drill), dicing machine, optical lens and drum grinding, micro parts precision grinding and processing, etc. It is designed to achieve the effect of minimization and noise. It basically consists of stator and rotor of driving motor, radial bearing and thrust bearing, rotating shaft, cooling jacket, housing, etc. Cooling water can be circulated only outside the part where the motor part and the radial bearing are assembled.
예를 들면, 국내공개특허공보 공개번호 제10-2004-0090280호에는 기계장치의 동력원으로부터 벨트 등으로 연결되는 풀리와 하우징 내에 설치되어 고속으로 회전하는 회전축과 이를 지지하는 다수의 볼베어링으로 구성된 스핀들에 있어서, 고속회전으로 인한 열을 냉각시키는 동시에 이물질의 유입을 방지할 수 있는 에어 포켓(7)을 설치하여 구성함을 특징으로 하는 정밀 가공장비용 고속 스핀들이 공개되어 있으며,For example, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2004-0090280 discloses a spindle composed of a pulley connected to a belt or the like from a power source of a mechanical device, and a rotating shaft installed in a housing to rotate at high speed and a plurality of ball bearings supporting the same. The high-speed spindle for precision machining equipment is disclosed, which is characterized by installing an air pocket (7) to cool the heat due to the high-speed rotation and to prevent the inflow of foreign substances.
동 공보 공개번호 제10-2003-0049640호에는 모터하우징(10)과 상기 모터하우징(10)에 설치되는 회전축(20)과 상기 회전축(20)에 설치되는 회전자(30)와 회전자(30)의 둘레에 배치되도록 상기 모터하우징 (10)의 내면에 설치되는 고정자(40)로 구성되며, 상기 모터하우징(10)의 둘레에 간격을 두고 배치되는 케이싱(50) 및 케이싱(50)의 흡입실(52)에 설치되어 모터하우징(10)을 냉각시키는 냉각팬(60)을 포함하는 공작기계의 스핀들모터에 있어서, 상기 모터하우징(10)과 고정자(40)사이에 공기통로(16)가 형성될 수 있도록 하면서 모터하우징(10)의 방열을 위해 다수의 리브(14)들을 상기 모터하우징(10)의 내주면에 형성하고, 상기 모터하우징(10)의 외면에는 상기 냉각팬(60)이 상기 공기통로(16)의 공기를 빨아들일 수 있도록 상기 흡입실(52)과 연통되는 흡입구멍(19) 및 외기와 연통되는 다수의 통기구멍(18)들이 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 스핀들모터 냉각구조가 공개되어 있으며,Korean Patent Publication No. 10-2003-0049640 discloses a
동 공보 공개번호 제10-2007-0069324호에는 스핀들 하우징(10)에 내장되어 공구를 회전시키는 스핀들(20)의 냉각 장치에 있어, 삭유 통로(103)는 상기 스핀들 하우징(10)의 내주면과 상기 스핀들(20) 외측의 스핀들 베어링(30) 외주면 사이에 형성되고, 절삭유를 상온으로 저장하는 절삭유 탱크(101) 및 상기 절삭유 탱크(101)로부터 상기 절삭유를 공급하기 위한 펌프(102)로 구성된 절삭유 공급 장치에서 공급된 상기 절삭유를 공작물에 상기 절삭유를 분사하기 위한 절삭유 분사구(104)로 유도하는 것을 특징으로 하는 절삭유를 이용한 스핀들 냉각 장치가 기재되어 있고,Publication No. 10-2007-0069324 discloses a cooling device of a spindle 20 embedded in a
국내등록특허공보 등록번호 제10-0367987호에는 모타의 일측과 회전자(102)의 일측 연장선상에 형성된 스핀들(103)의 외경면(104)에 소정의 이격공간을 가지며 결합되어 스핀들(103)의 외경면(104)에 에어를 분사하여 스핀들(103)이 에어와 접동회전토록 하는 제1에어노즐(105)을 다수개 마련한 노즐본체(106)와, 상기 제1에어노즐(105)로 에어를 공급하기 위한 제1에어유로(107)가 다수개 형성된 스핀들하우징(108)을 가지며 스핀들하우징(108)의 타측이 고정캡(110)으로 고정된 에어베어링 스핀들의 구조에 있어서,Korean Patent Publication No. 10-0367987 has a predetermined separation space coupled to the outer diameter surface 104 of the spindle 103 formed on one side of the motor and one side extension of the rotor 102, the spindle 103 Air to the outer diameter surface 104 of the nozzle body 106 provided with a plurality of first air nozzles 105 for causing the spindle 103 to slide in rotation with the air, and the air to the first air nozzles 105. In the structure of the air bearing spindle having a plurality of first housing (108) air supply for supplying the spindle housing 108 is formed and the other side of the spindle housing 108 is fixed by a fixed cap 110,
상기 고정캡(110)의 일측 내측면에 매설되어 회전자(102)의 타측 지지축(110)으로 부터 소정의 이격공간을 가지도록 결합되어 상기 지지축(110)의 외측면에 에어를 분사하도록 된 제2에어노즐(105a)을 다수개 형성한 보조지지체(112)와, 상기 보조지지체(112)의 제2에어노즐(105a)을 통하여 상기 회전자(102)의 지지축(111)에 공기를 공급하기 위하여 상기 고정캡(107)으로 연결되도록 상기 보조지지체(112)에 형성된 제2에어유로(107a)와; 상기 제1에어노즐(105)로 부터 분사되는 에어와 마찰되는 스핀들(103)의 외경면에 마찰을 방지하도록 코팅 형성된 세라믹층(114)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 에어베어링 스핀들의 구조가 기재되어 있으며,Buried in one inner surface of the fixed cap 110 is coupled to have a predetermined space from the other support shaft 110 of the rotor 102 to inject air to the outer surface of the support shaft 110 Air to the
동 공보 등록번호 제10-1001004호에는 스핀들 하우징(16)에 내장되어 주축(10)을 회전시키는 스핀들 모터(14)의 냉각장치에 있어서, 상기 스핀들 모터(14)가 위치하는 스핀들 하우징(16)내의 모터실(11)에는 주축의 길이방향측 벽면으로 모터실(11)과 연통된 각기 하나 이상의 냉각유체 입구통로(101) 및 냉각유체 출구통로(102)가 형성되고, 상기 냉각유체 입구통로(101)에는 일정압력의 냉각유체가 토출되는 공압원(103)에 연결되고, 상기 냉각유체 입구통로(101)의 출구측에는, 일측면에 해당 출구와 연통되어 원주방향으로 형성된 환형홈(31)과 타측면에 상기 환형홈(31)에 연통되고 일정 등간격으로 배치된 다수의 관통된 오리피스 구멍(32)을 갖는 분배기(30)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 내장형 스핀들 모터의 냉각장치가 공개되어 있고,Publication No. 10-1001004 discloses a cooling device for a
동 공보 등록번호 제10-0062957호에는 선단에 소켓(1)을 형성한 중공의 로드(2)가 내장된 스핀들(3)을 헤드 몸체(4)내에 삽설하여 구동모터(5)로 회전하는 공작기계의 고속 스핀들 장치를 구성함에 있어서, 상기 헤드 몸체(4)내에 스핀들 하우징(6)을 삽착하여 스핀들(3)을 삽설하되, 로드(2) 후단에 실린더(7)로 작동되는 밀판(8)을 결합함과 동시에, 스핀들(3)에는 모터(5)의 축(5a)에 축착된 스플라인 샤프트(9)와 결합된 스플라인(10)을 결합하여 모터(5)와 스핀들(3)을 직결로 연결토록 구성함을 특징으로 하는 공작기계의 고속 스핀들 장치가 공개되어 있으며,Publication No. 10-0062957 discloses a work in which a spindle (3) with a hollow rod (2) having a socket (1) formed thereon is inserted into a head body (4) and rotated by a drive motor (5). In constructing a high speed spindle device of the machine, the
국내등록실용공보 등록번호 제20-0190474호에는 베어링 결합체에 의해 회동지지되고, 그 내부에 드로바가 압입되며, 회전속도제어가 가능한 모터의 구동으로 스핀들 축을 회동시키면서 클램핑된 소재를 가공하도록 하는 스핀들 유니트에 있어서, 스핀들의 일측에 윤활유가 스핀들 축을 관통하여 드로바의 후방측으로 유입되는 유입관로를 형성하고, 상기 유입관로의 윤활유가 상기 스핀들 축의 내면과 접촉하면서 나선방향으로 순환되도록 드로바의 외면에 이중 나선홈을 형성하며, 상기 이중 나선홈으로 순환된 윤활유가 회동지지하는 베어링 결합체 내로 유입 윤활되도록 베어링 윤활로를 관통형성하되, 상기 베어링 윤활로를 거친 윤활유는 배출되면서 펌핑에 의해 다시 유입관로로 유입 순환되도록 함을 특징으로 하는 스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 냉각 윤활장치가 공개되어 있음을 알 수 있습니다.
No. 20-0190474 is registered in Korea Utility Model No. 20-0190474, the spindle unit is rotated and supported by the bearing assembly, the drawbar is pressed into the inside, and the spindle unit for processing the clamped material while rotating the spindle axis by the drive of the motor capable of rotation speed control In the spindle, on one side of the spindle to form an inlet conduit through which the lubricating oil penetrates the spindle axis to the rear side of the drawbar, and the lubricating oil of the inlet conduit is circulated in a spiral direction while being in contact with the inner surface of the spindle shaft. A spiral groove is formed, and the lubricating oil circulated to the double spiral groove is formed to penetrate through the bearing lubrication path so that the lubricating oil flows into the bearing assembly supporting the rotating support. The lubricating oil passing through the bearing lubrication path is discharged into the inlet pipe by pumping. Spindle axis, characterized in that it is circulated The lubricating device for peering, you can see that is open to the public.
수만~수십만rpm으로 고속회전하는 에어베어링방식의 스핀들은 대부분 모터부와 레이디얼베어링 부분만을 냉각시킬 수 있는 장치로 구성되어 있어 스핀들 앞쪽의 트러스트베어링이 위치한 부분은 냉각효과를 얻을 수 없거나 냉각효과가 다른 부분보다 취약한 구조로 되어있다. 스핀들의 몸체에 열이 발생하면 서로다른재질로 이루어진 내부부품의 열팽창으로 인한 고속 회전 시 불안정한 운전상태로 이어질 수 있으며, 특히 에어베어링 특성상 미세한 틈새(10㎛전후)를 유지해야 하는 기술적인 부분에 열팽창에 의한 오류가 발생 할 수 있어 에어베어링을 이용한 초정밀 가공 시 가공품질에 영향을 미치게 된다. 이 때문에 최적의 가공조건을 도출하지 못하고 차선책에 의한 가공조건을 설정하여 가공품질 및 스핀들의 수명에 영향을 주게 되는 문제점이 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 것이다.
Most air bearing spindles that rotate at high speeds of tens of thousands to hundreds of thousands of rpm consist of a device that can only cool the motor and the radial bearing, so that the thrust bearing in front of the spindle is not able to achieve cooling effect or cooling effect. It is more fragile than other parts. If heat is generated in the body of the spindle, it may lead to unstable operation during high-speed rotation due to thermal expansion of internal parts made of different materials.In particular, thermal expansion in technical parts that must maintain fine gaps (about 10㎛) due to the characteristics of air bearings. Errors may occur, which affects the machining quality during ultra-precision machining using air bearings. For this reason, the problem to affect the processing quality and the life of the spindle by setting the processing conditions according to the next best solution without deriving the optimum processing conditions is a problem to be solved by the present invention.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 트러스트베어링이 위치한 스핀들의 앞쪽에 특수한 형태의 냉각수 순환 관로를 설치하여 스핀들 전체에 고른 냉각효과를 얻을 수 있게 하여 스핀들이 고속 회전 시에도 열 발생으로부터 자유롭게 최적의 가공조건을 발휘할 수 있도록 하여 정밀 가공품의 품질향상에 기여하고자 하는 초고속 에어베어링 스핀들의 트러스트베어링 냉각장치를 제공하는 것이 본 발명의 과제 해결 수단인 것이다.
In order to solve the above problems, the present invention provides a special cooling water circulation conduit in front of the spindle where the thrust bearing is located to obtain an even cooling effect on the entire spindle so that the spindle is free from heat generation even at high speed rotation. It is an object of the present invention to provide a thrust bearing cooling device for an ultra-high-speed air bearing spindle, which is intended to contribute to the improvement of the quality of precision workpieces.
에어베어링 스핀들을 수만rpm으로 회전시키면 스핀들은 모터의 발열에 의해서 회전축과 베어링 및 하우징이 뜨거워지는데 냉각관로가 형성되어있는 모터부와 레이디얼베어링부 외에 트러스트베어링 부까지 냉각효과를 주어 고속 회전 시 발생하는 고열로부터 스핀들을 보호하여 내부부품의 열팽창을 방지하고, 스핀들이 구조적으로 내부틈새를 일정하게 유지시킬 수 있으므로 에어베어링 효과의 손실을 예방하여 스핀들이 최종 하고자 하는 정밀가공의 최적의 조건으로 구동 및 활용 할 수 있는 효과가 있다.
When rotating the air bearing spindle at tens of thousands of rpm, the spindle heats up the rotating shaft, bearing and housing by the heat of the motor.In addition to the motor part and the radial bearing part where the cooling conduits are formed, it also cools the thrust bearing part and generates it at high speed. It prevents thermal expansion of internal parts by protecting the spindle from high heat, and prevents the loss of air bearing effect because the spindle can structurally maintain internal clearance. There is an effect that can be utilized.
도1은 본 발명의 초고속 에어베어링 스핀들의 트러스트베어링 냉각장치 전체도.
도2는 본 발명의 회전축(스핀들) 상세도.
도3은 본 발명의 레이디얼베어링 및 트러스트베어링 연결 상세도.
도4는 본 발명의 트러스트베어링 상세도.
도5는 본 발명의 스페이서 상세도.
도6은 종래의 초고속에어스핀들의 트러스트베어링 냉각장치 상세도.1 is an overall view of a thrust bearing cooling device of the ultra-high speed air bearing spindle of the present invention.
Figure 2 is a detailed view of a rotating shaft (spindle) of the present invention.
Figure 3 is a detailed view of the radial bearing and the thrust bearing connection of the present invention.
4 is a detailed view of a trust bearing of the present invention.
Figure 5 is a detailed view of the spacer of the present invention.
Figure 6 is a detailed view of a conventional thrust bearing cooling device of ultra-high air spindle.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원통형 형상의 하우징커버(2)와, 상기 하우징커버(2)의 내측에 설치된 냉각자켓(1)과, 상기 냉각자켓(1)의 내측에 설치된 레이디얼베어링(3)과, 상기 레이디얼베어링(3)의 내부에 삽입되는 회전축(5)과, 상기 회전축(5)의 전면이며 하우징커버(2)의 전면에 설치되며 중앙에 관통부가 형성된 프런트커버(7)와, 상기 프런트커버(7)의 후면에 설치된 내부에 관로가 구비된 트러스트베어링(4)과, 상기 트러스트베어링(4)의 후면에 설치되며 내부에 관로가 구비된 스페이서(6)로 구성된 초고속 에어베어링 스핀들의 트러스트베어링 냉각장치에 관한 것이다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a cylindrical housing cover (2), a cooling jacket (1) installed inside the housing cover (2), and a radial installed inside the cooling jacket (1). A
본 발명에 사용되는 초고속 스핀들은 고주파 AC Induction 모터와 공기정압 베어링을 적용한 스핀들로서 터치패널용 강화유리 면취가공에 적합한 에어베어링 방식의 고주파 스핀들에 대한 냉각방식에 관한 기술로서, 주요 스펙은 6만rpm급의 초고속 회전이 가능하고, 2.8kW급의 출력을 가지며, 에어베어링의 정적 부하용량이 10kg 정도로 강화유리 가공에 적합한 특성을 갖는 스핀들이다. The ultra-high speed spindle used in the present invention is a spindle applied with a high frequency AC induction motor and an air static bearing, and is a technology related to a cooling method for an air bearing high frequency spindle suitable for chamfering glass for touch panels. The main specification is 60,000 rpm. It is capable of ultra high speed rotation, has a power of 2.8kW class, and has a static load capacity of 10kg, which is suitable for tempered glass processing.
초고속 스핀들의 정압 에어베어링은 베어링과 회전축의 틈새가 10㎛정도로 매우 미세한 틈새에 압축공기를 공급하여 에어의 압력을 이용하여 회전축을 부상시키는 방식이 사용된다. 고주파모터를 내장한 빌트인타입의 고주파 에어베어링스핀들은 초고속 회전이 가능하도록 고주파모터의 고정자와 회전자로 구성이 되고, 회전자는 회전축과 일체로 조립이 되어 최종 정밀가공을 통해서 완성이 된다.The high speed spindle's static pressure air bearing uses compressed air to supply a very small gap with a clearance of 10 µm between the bearing and the rotating shaft to float the rotating shaft using air pressure. Built-in high frequency air bearing spins with a built-in high frequency motor are composed of stators and rotors of the high frequency motor to enable high speed rotation, and the rotor is assembled with the rotating shaft to be completed through final precision machining.
6만rpm급으로 회전하기 위해서는 정밀가공기술 외에도 회전축의 언발란스질량을 제거해주는 기술이 매우 중요하여 0.001g.mm이내의 정밀 발란싱을 교정한다. 회전축의 앞부분에는 에어베어링 스핀들이 일을 할 수 있도록 공구를 장착하기 위한 콜렛과 너트가 체결되어진다. 회전축은 에어베어링방식의 레이디얼베어링과 트러스트베어링에 의해 지지되어 있으며, 압축공기의 힘에 의해 비접촉상태로 부상되어진다.In order to rotate at 60,000rpm class, in addition to the precision processing technology, the technology to remove the unbalanced mass of the rotating shaft is very important to correct the precision balancing within 0.001g.mm. In front of the rotating shaft, a collet and a nut are fastened to mount the tool so that the air bearing spindle can work. The rotating shaft is supported by air bearing radial bearings and thrust bearings and floats in a non-contact state by the force of compressed air.
에어베어링 외부에는 스핀들을 냉각시킬 수 있는 냉각자켓과 하우징이 안정된 장치로 전체 부품을 감싸고 있다.Outside the air bearing, the cooling jacket to cool the spindle and the housing secure the entire part.
이러한 스핀들의 기본 구조에 트러스트베어링의 냉각을 위해서 하우징의 레이디얼베어링 부까지 순환하던 냉각수 관로를 레이디얼베어링 측면과 트러스트베어링 스페이서, 트러스트베어링 부를 관통하는 홀을 통해 트러스트베어링 앞쪽 까지 냉각수가 순환 할 수 있는 장치로 개선하여 스핀들 전체에 충분한 냉각효과를 얻을 수 있게 하였으며, 트러스트베어링의 측면에는 냉각효과를 극대화시키기 위하여 입구와 출구를 분리하여 전 둘레에 일정한 폭과 깊이의 홈을 형성하였다.The coolant can be circulated to the front of the thrust bearing through the hole through the radial bearing side, thrust bearing spacer, and thrust bearing part through the coolant pipe that circulated to the radial bearing part of the housing for cooling the thrust bearing. In order to maximize the cooling effect on the side of the thrust bearing, the inlet and the outlet were separated to form a groove of constant width and depth in the perimeter.
도1은 본 발명의 초고속 에어베어링 스핀들의 트러스트베어링 냉각장치 전체도로서, 트러스트베어링부에 냉각관로가 적용 된 에어베어링 스핀들의 장치이며, 트러스트베어링부 내측에 관로(X)가 설치되어 있고, 회전축(스핀들)(5)의 앞부분인 레이디얼베어링(3)에 냉각수가 순환할 수 있도록 레이디얼베어링(3)의 외부에 설치된 냉각자켓(1)과 관로(X)와 연결되는 홀을 레이디얼베어링(3)의 칼라부와 스페이서(6), 트러스트베어링(4)까지 연결되게 제작하였고, 트러스트베어링(4) 측면은 냉각수가 순환하여 방향을 전환할 수 있도록 거의 원에 가까운 호의 형태로 관로가 형성되어 냉각자켓(1)과 연결 설치되어 있다.1 is an overall view of a thrust bearing cooling apparatus of an ultra-high speed air bearing spindle of the present invention, which is a device of an air bearing spindle to which a cooling conduit is applied to a thrust bearing portion, and a pipe line (X) is installed inside the thrust bearing portion, and a rotating shaft is provided. (Spindle) Radial bearings are connected to the cooling jacket (1) installed on the outside of the radial bearing (3) and the conduit (X) so that the coolant can circulate in the radial bearing (3), which is the front of the spindle. (3) The collar, spacer (6) and the thrust bearing (4) is made to be connected, and the thrust bearing (4) side has a pipe in the form of an arc almost close to a circle so that the coolant can be circulated to change direction. It is connected to the cooling jacket (1).
도2는 본 발명의 회전축(스핀들) 상세도를 도시한 것이며,Figure 2 shows a detailed view of the rotating shaft (spindle) of the present invention,
도3은 본 발명의 레이디얼베어링 및 트러스트베어링 연결 상세도와, 도4는 본 발명의 트러스트베어링 상세도를 도시한 것으로서, 냉각자켓(1)이 회전축 스핀들의 전면부 까지 형성되어 회전축(스핀들)(5) 전체의 면적을 고른 분포로 냉각효과를 줄 수 있는 시스템을 확인할 수 있다. Figure 3 is a detailed view of the radial bearing and the thrust bearing connection of the present invention, Figure 4 is a detailed view of the thrust bearing of the present invention, the cooling jacket (1) is formed up to the front of the rotating shaft spindle rotating shaft (spindle) ( 5) You can check the system that can give cooling effect with the distribution of the whole area.
도4는 본 발명의 트러스트베어링 상세도, 도5는 본 발명의 스페이서 상세도로서, 내측에 냉각수 이동통로 관로(X)가 설치되어 있음을 알 수 있으며,Figure 4 is a detailed view of the thrust bearing of the present invention, Figure 5 is a detailed view of the spacer of the present invention, it can be seen that the cooling water movement passage (X) is installed inside.
도6은 종래의 초고속에어스핀들의 트러스트베어링 냉각장치 상세도로서, 에어베어링 스핀들의 일반적인 냉각자켓 장치로서 C-IN위치로 냉각수가 공급되어 외측의 파여진 홈을 따라서 냉각수가 순환하도록 되어 있으며, C-OUT위치에서 외부로 배출되는 장치로 구성되어져 모터와 레이디얼베어링(3)이 위치해있는 부분만 냉각효과를 줄 수 있는 장치로 되어있다.
FIG. 6 is a detailed view of a thrust bearing cooling device of a conventional high speed air spindle. As a general cooling jacket device of an air bearing spindle, cooling water is supplied to a C-IN position to circulate the cooling water along an outer groove. It is composed of a device that is discharged to the outside from the -OUT position, so that only the part where the motor and the radial bearing (3) are located can give a cooling effect.
이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도1은 본 발명의 초고속 에어베어링 스핀들의 트러스트베어링 냉각장치 전체도, 도2는 본 발명의 회전축(스핀들) 상세도, 도3은 본 발명의 레이디얼베어링 및 트러스트베어링 연결 상세도, 도4는 본 발명의 트러스트베어링 상세도, 도5는 본 발명의 스페이서 상세도, 도6은 종래의 초고속에어스핀들의 트러스트베어링 냉각장치 상세도를 도시한 것이며, 냉각자켓(1), 하우징커버(2), 레이디얼베어링(3), 트러스트베어링(4), 회전축(5), 스페이서(6), 프런트커버(7), 리어커버(8), 모터스페이서(9), 커넥터브라켓(10), 링볼트(11), 커넥터(12), 고정자(13), 회전자(14), 콜렛(15), 콜렛너트(16), 소음기(17), 레이디얼에어베어링노즐(30), 냉각자켓냉각수유입구(111), 냉각자켓냉각수출구(112), 냉각자켓트러스트베어링냉각수연결관통부(114,115), 트러스트베어링냉각수출구(114-1), 스페이서냉각수출구(114-2), 트러스트베어링냉각수유입구(115-1), 스페이서냉각수유입구115-2), 관로(X)를 나타낸 것임을 알 수 있다.1 is an overall view of a thrust bearing cooling device of the ultra-high-speed air bearing spindle of the present invention, Figure 2 is a detailed view of the rotating shaft (spindle) of the present invention, Figure 3 is a radial bearing and a thrust bearing connection of the present invention, Figure 4 Detailed view of the thrust bearing of the present invention, Figure 5 is a detailed view of the spacer of the present invention, Figure 6 shows a detailed view of the conventional thrust bearing cooling device of the ultra-high air spindle, the cooling jacket (1), the housing cover (2), Radial bearings (3), thrust bearings (4), rotary shafts (5), spacers (6), front covers (7), rear covers (8), motor spacers (9), connector brackets (10), ring bolts ( 11), connector 12, stator 13, rotor 14, collet 15, collet nut 16, silencer 17, radial air bearing nozzle 30, cooling jacket coolant inlet (111) ), Cooling jacket cooling outlet 112, cooling jacket thrust bearing cooling water connection (114, 115), thrust bearing cooling outlet (114-1), It can be seen that the spacer cooling water outlet 114-2, the thrust bearing cooling water inlet 115-1, the spacer cooling water inlet 115-2, and the conduit X are shown.
구조를 살펴보면 본 발명의 초고속 에어베어링 스핀들의 트러스트베어링 냉각장치는 도1 내지 도5에 도시된 바와 같이,Looking at the structure of the ultra-high-speed air bearing spindle thrust bearing cooling apparatus of the present invention, as shown in Figures 1 to 5,
원통형 형상의 하우징커버(2)와, 상기 하우징커버(2)의 내측에 설치된 냉각자켓(1)과, 상기 냉각자켓(1)의 내측에 설치된 레이디얼베어링(3)과, 상기 레이디얼베어링(3)의 내부에 삽입되는 회전축(5)과, 상기 회전축(5)의 전면이며 하우징커버(2)의 전면에 설치되며 중앙에 관통부가 형성된 프런트커버(7)와, 상기 프런트커버(7)의 후면에 설치된 트러스트베어링(4)과, 상기 트러스트베어링(4)의 후면에 설치된 스페이서(6)로 구성되어 있으며,A
상기 냉각자켓(1)은 도3에 도시된 바와 같이, 표면에 홈이 지그자그로 연결되어 설치되며,As shown in Figure 3, the cooling
냉각자켓(1)의 전면 홈 일측에 외부로 관통되어 설치된 냉각자켓냉각수유입구(111)와, 상기 냉각자켓냉각수유입구(111)와 일정간격 이격된 홈에 설치된 냉각자켓냉각수출구(112)와,A cooling jacket cooling
상기 냉각자켓(1)의 후면 각기 다른 홈 일측에 외부로 관통되어 설치된 The rear side of the cooling jacket (1) is installed to penetrate through the outside of one side of the other groove
냉각자켓트러스트베어링냉각수연결관통부(114,115)로 구성되어 있으며,
It consists of cooling jacket, thrust bearing and cooling water connection part (114, 115),
상기 트러스트베어링(4)은 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 링형상으로 내측으로 관통된 다수개의 레이디얼에어베어링노즐(30)과, 상부 일측에 설치된 트러스트베어링냉각수유입구(115-1)와, 상기 트러스트베어링냉각수유입구(115-1)와 일정간격 이격되어 설치된 트러스트베어링냉각수출구(114-1)와, 상기 트러스트베어링냉각수유입구(115-1) 및 트러스트베어링냉각수출구(114-1)와 홈에 의해 연결되며 " "형상의(X)로 구성되며,
3 and 4, the
상기 스페이서(6)는 도5에 도시된 바와 같이, 상부 일측에 설치된 스페이서냉각수유입구(115-2)와, 상기 스페이서냉각수유입구(115-2)와 일정간격 이격되어 설치된 스페이서링냉각수출구(114-2)와, 상기 스페이서냉각수유입구(115-2) 및 스페이서냉각수출구(114-2)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 5, the
조립 및 사용상태를 설명하면,
Explain the assembly and use state,
원통형의 레이디얼베어링(3)의 전면에 회전자고정부(미도시)를 연결하고, 상기 레이디얼베어링(3)의 외부와 회전자고정부의 외부에 냉각자켓(1)을 설치한 다음,
After connecting the rotor fixing part (not shown) to the front of the cylindrical radial bearing (3), and installing the cooling jacket (1) on the outside of the radial bearing (3) and the rotor fixing part,
상기 회전자고정부(미도시)의 후면에 리더커버(미도시)를 볼트로 연결하되, 리더커버에 냉각수유입구 및 냉각수출구를 냉각수유입구 및 출구파이프에 연결하되, 냉각자켓냉각수유입구(111)와 일정간격 이격된 홈에 설치된 냉각자켓냉각수출구(112)와 일치시켜 조립하고,
Connect the leader cover (not shown) to the rear of the rotor fixing part (not shown) with a bolt, and connect the coolant inlet and the cooling outlet to the coolant inlet and the outlet pipe to the leader cover, and the cooling
회전축(5)의 후면에 회전자를 연결하여 상기 레이디얼베어링(3)내측에 삽입시킨 후에,After connecting the rotor to the rear of the rotary shaft (5) and inserted into the radial bearing (3),
상기 삽입된 전면에 스페이서(6)를 위치시키되, 냉각자켓(1)의 후면 각기 다른 홈 일측에 외부로 관통되어 설치된 냉각자켓트러스트베어링냉각수연결관통부(114,115)와 스페이서냉각수유입구(115-2)및 스페이서링냉각수출구(114-2)와 일치시켜 연결시킨 후,
The
상기 스페이서(6)의 후면에 트러스트베어링(4)을 연결시키되, 스페이서(6)의 스페이서냉각수유입구(115-2)및 스페이서링냉각수출구(114-2)와 트러스트베어링(4)의 트베어링냉각수유입구(115-1) 및 트러스트베어링냉각수출구(114-1)를 일치시킨 후, The
상기 트러스트베어링(4)의 후면에 프런트커버(7)를 연결시켜 조립한 후,After assembling by connecting the front cover (7) to the rear of the trust bearing (4),
회전축(5)의 전면에 콜렛(15)를 콜렐너트로 연결하여 조립을 완료 하였다.
The assembly was completed by connecting the
작동방법은 냉각수유입구 및 출구의 밸브를 열고, 전원을 온 시키면,The operating method is to open the valve of the coolant inlet and outlet, turn on the power,
냉각자켓(1)에 냉각수가 유입됨과 동시에, 회전자(14)가 회전되고, 회전자(14)에 연결된 회전축(5)이 회전되면서, 회전축(5)의 외부에 설치된 레이디얼에어베어링 노즐(30)에서 에어가 회전축(5)으로 공급되어 저항 없이 회전되도록 하며, 냉각자켓(1)에 냉각수를 공급하여 회전축(5)의 전면에 설치된 트러스트베어링(4)및 스페이서(6)로 냉각수가 공급되어 회전축(5) 전체에 원하는 온도를 유지시켜 작동시키는 방법인 것이다.As the coolant flows into the cooling
이때, 냉각자켓(1)의 냉각수 공급은 냉각자켓냉각수유입구(111), 냉각자켓 홈, 스페이서냉각수유입구(115-2), 트러스트베어링냉각수유입구(115-1), 관로(X)를 통해 냉각수가 공급된 후, 트러스트베어링냉각수출구(114-1). 스페이서냉각수출구(115-1),냉각자켓홈, 냉각자켓냉각수출구(112)를 통해 냉각수가 배출되는 것이다.
At this time, the cooling water supply of the cooling jacket (1) is the cooling water through the cooling jacket cooling
냉각자켓(1), 하우징커버(2), 레이디얼베어링(3), 트러스트베어링(4), 회전축(5), 스페이서(6), 프런트커버(7), 리어커버(8), 모터스페이서(9), 커넥터브라켓(10), 링볼트(11), 커넥터(12), 고정자(13), 회전자(14), 콜렛(15), 콜렛너트(16), 소음기(17), 냉각자켓냉각수유입구(111), 냉각자켓냉각수출구(112), 냉각자켓트러스트베어링냉각수연결관통부(114,115), 트러스트베어링냉각수출구(114-1), 스페이서냉각수출구(114-2), 트러스트베어링냉각수유입구(115-1), 스페이서냉각수유입구115-2), 관로(X)Cooling jacket (1), housing cover (2), radial bearing (3), thrust bearing (4), rotary shaft (5), spacer (6), front cover (7), rear cover (8), motor spacer ( 9), connector bracket (10), ring bolt (11), connector (12), stator (13), rotor (14), collet (15), collet nut (16), silencer (17), cooling jacket Inlet (111), cooling jacket cooling outlet (112), cooling jacket trust bearing cooling water connection passage (114, 115), trust bearing cooling outlet (114-1), spacer cooling outlet (114-2), trust bearing cooling water inlet (115) -1), spacer coolant inlet 115-2), pipeline (X)
Claims (1)
원통형 형상의 하우징커버(2)와, 상기 하우징커버(2)의 내측에 설치된 냉각자켓(1)과, 상기 냉각자켓(1)의 내측에 설치된 레이디얼베어링(3)과, 상기 레이디얼베어링(3)의 내부에 삽입되는 회전축(5)과, 상기 회전축(5)의 전면이며 하우징커버(2)의 전면에 설치되며 중앙에 관통부가 형성된 프런트커버(7)와, 상기 프런트커버(7)의 후면에 설치된 트러스트베어링(4)과, 상기 트러스트베어링(4)의 후면에 설치된 스페이서(6)로 구성되어 있으며,
상기 냉각자켓(1)은 표면에 홈이 지그자그로 연결되어 설치되며,
냉각자켓(1)의 전면 홈 일측에 외부로 관통되어 설치된 냉각자켓냉각수유입구(111)와, 상기 냉각자켓냉각수유입구(111)와 일정간격 이격된 홈에 설치된 냉각자켓냉각수출구(112)와,
상기 냉각자켓(1)의 후면 각기 다른 홈 일측에 외부로 관통되어 설치된 냉각자켓트러스트베어링냉각수연결관통부(114,115)로 구성되어 있으며,
상기 트러스트베어링(4)은 링형상으로 내측으로 관통된 다수개의 레이디얼에어베어링노즐(30)과, 상부 일측에 설치된 트러스트베어링냉각수유입구(115-1)와, 상기 트러스트베어링냉각수유입구(115-1)와 일정간격 이격되어 설치된 트러스트베어링냉각수출구(114-1)와, 상기 트러스트베어링냉각수유입구(115-1) 및 트러스트베어링냉각수출구(114-1)와 홈에 의해 연결되며 " "형상의 트러스트베어링냉각수관로(X)로 구성되며,
상기 스페이서(6)는 상부 일측에 설치된 스페이서냉각수유입구(115-2)와, 상기 스페이서냉각수유입구(115-2)와 일정간격 이격되어 설치된 스페이서링냉각수출구(114-2)와, 상기 스페이서냉각수유입구(115-2) 및 스페이서냉각수출구(114-2)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 초고속 에어베어링 스핀들의 트러스트베어링 냉각장치.In a thrust bearing cooling device of an ultra-high speed air bearing spindle,
A cylindrical housing cover 2, a cooling jacket 1 installed inside the housing cover 2, a radial bearing 3 installed inside the cooling jacket 1, and the radial bearing ( 3) a rotary shaft 5 inserted into the interior, a front cover 7 of the front surface of the rotary shaft 5, which is installed on the front of the housing cover 2, and has a penetrating portion in the center thereof, It consists of a thrust bearing (4) installed on the rear, and a spacer (6) installed on the rear of the thrust bearing (4),
The cooling jacket (1) is installed with a groove connected to the surface zigzag,
A cooling jacket cooling water inlet 111 penetrating to the outside of one side of the front groove of the cooling jacket 1 and a cooling jacket cooling water outlet 112 installed in a groove spaced at a predetermined distance from the cooling jacket cooling water inlet 111;
The cooling jacket (1) consists of a cooling jacket thrust bearing cooling water connecting portion (114, 115) penetrated to the outside of the other groove on the rear side of the cooling jacket (1),
The thrust bearing 4 has a plurality of radial air bearing nozzles 30 penetrating inward in a ring shape, a thrust bearing cooling water inlet 115-1 provided at one side of the upper part, and the thrust bearing cooling water inlet 115-1. ) And the thrust bearing cooling outlet 114-1 installed at a predetermined interval, and connected to the thrust bearing cooling water inlet 115-1 and the thrust bearing cooling outlet 114-1 by a groove. "Consists of shape thrust bearing cooling water pipe (X),
The spacer 6 includes a spacer cooling water inlet 115-2 installed at one side of the upper portion, a spacer ring cooling outlet 114-2 installed at a predetermined distance from the spacer cooling water inlet 115-2, and the spacer cooling water inlet. A thrust bearing cooling device for an ultra-high speed air bearing spindle, comprising: 115-2 and a spacer cooling outlet 114-2.
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