KR101466979B1 - 공작기계의 축심 쿨링장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작기계의 축심 쿨링장치에 관한 것으로서, 공작기계의 축심을 형성하되, 내부에 축심 방향을 따라 중공부(11)가 형성되어 있는 볼 스크루(10), 볼 스크루(10)의 양단부(10a,10b) 중 어느 일단부(10a)에 착탈 가능하게 결합되며, 축심 쿨링용 냉각수의 순환을 위해 내부에 중공부(11)와 상호 연통 가능한 축심 쿨링홀(20a)이 형성되어 있는 커플링(20) 및 볼 스크루(10)의 일단부(10a) 영역에 구비되어 볼 스크루(10)를 정역 방향으로 회전시키는 서보 모터(40)를 포함하고, 커플링(20)은 서보 모터(40)의 분해 후, 볼 스크루(10)의 일단부(10a)에 볼 스크루(10)의 축심 방향을 따라 부분적으로 삽입 가능하게 착탈 결합된다. 이에 의하여, 기부착된 볼 스크루(10)를 분해하지 않더라도 축심 쿨링을 진행할 수 있기 때문에 작업 공수가 감소되고 비용 또한 절감될 수 있으며, 특히 기출하된 장비에 적용하더라도 기존의 정도를 유지할 수 있다.
Figure R1020070127376
공작기계, 축심, 볼스크루(ball screw), 냉각, 쿨링

Description

공작기계의 축심 쿨링장치{Cooling device for axle of machine tool}
본 발명은, 공작기계의 축심 쿨링장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기부착된 볼스크루를 분해하지 않더라도 축심 쿨링을 진행할 수 있기 때문에 작업 공수가 감소되고 비용 또한 절감될 수 있으며, 특히 기출하된 장비에 적용하더라도 기존의 정도를 유지할 수 있는 공작기계의 축심 쿨링장치에 관한 것이다.
산업 현장에서 널리 사용되는 공작기계(machine tool)는 다양한 기능 및 역할을 수행하는 장비들을 총칭하는 용어이다.
공작기계에는 통상적으로 알려진 선반, 밀링, 연마기, 드릴 머신, 탭핑 머신, 보링 머신 등의 범용 공작기계를 비롯하여 NC(Numerical Control) 공작기계, CNC(Computer Numerical Control) 공작기계, 머시닝 센터(Machining Center Tool) 등이 있으며, 이들은 각기 해당 기능에 맞게 사용되고 있다.
이러한 공작기계들의 일 영역에는 피구조물이나 혹은 가공기구 등의 회전 중심을 이루는 축심이 마련되는데, 보통은 축심을 볼스크루(ball screw)로 적용한 예 가 많다. 즉, 볼스크루가 회전의 축심을 이루면서 동작됨으로써 다양한 동작을 수행할 수 있게 되는 것이다.
이처럼 볼스크루를 축심으로 사용하는 경우, 축심 쿨링(cooling, 냉각)이 요구되는데, 종래기술에서 축심 쿨링을 수행하기 위해서는 구조적인 한계로 인해 우선, 볼스크루를 분해하고, 쿨링용 오일 관로를 위한 브래킷(bracket) 및 실(seal)을 추가한 후 다시 볼스크루를 재조립해야만 했었다.
그런데, 상기의 방법대로 볼스크루를 재조립했을 때, 볼스크루의 프리텐션 값(pretension value)을 다시 적용해야 하므로 프리텐션 조정용 라이너(liner)를 재연마하여 부착해야 하고, 볼스크루의 지지 베어링의 교체와 함께 베어링 예압용 라이너도 치수 측정하여 다시 연마해야 하며, 볼스크루 교체에 따라 그 축의 피치 에러(pitch error) 보정도 다시 해야 한다. 이 뿐 아니라 홈(home) 및 이머젼시(emergency)의 위치도 다시 세팅(setting)해야 한다.
이와 같이, 종래기술에 의하면 공작기계의 축심 쿨링을 위해 상기와 같은 다양한 문제점이 발생되므로 작업 공수가 증가하고 비용이 많이 소요되는 등의 로스(loss) 발생을 야기시키는 문제점이 있다.
특히, 상기의 방법대로 기출하된 장비의 축심 쿨링을 위해 볼스크루를 분해하려 하는 경우, 장소 및 환경에 따라 작업이 난해한 경우가 발생할 수 있고, 또한 볼스크루의 분해 후 재조립 시 장비의 정도가 기존보다 오히려 더 떨어질 우려가 있으므로 축심 쿨링을 위한 새로운 방안이 요구된다.
본 발명의 목적은, 기부착된 볼스크루를 분해하지 않더라도 축심 쿨링을 진행할 수 있기 때문에 작업 공수가 감소되고 비용 또한 절감될 수 있으며, 특히 기출하된 장비에 적용하더라도 기존의 정도를 유지할 수 있는 공작기계의 축심 쿨링장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 공작기계의 축심을 형성하되, 내부에 상기 축심 방향을 따라 중공부(11)가 형성되어 있는 볼 스크루(10); 및 상기 볼 스크루(10)의 양단부(10a,10b) 중 어느 일단부(10a)에 착탈 가능하게 결합되며, 축심 쿨링용 냉각수의 순환을 위해 내부에 상기 중공부(11)와 상호 연통 가능한 축심 쿨링홀(20a)이 형성되어 있는 커플링(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 축심 쿨링장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 볼 스크루(10)의 일단부(10a) 영역에는 상기 볼 스크루(10)를 정역 방향으로 회전시키는 서보 모터(40)가 구비될 수 있으며, 상기 커플링(20)은 상기 서보 모터(40)의 분해 후, 상기 볼 스크루(10)의 일단부(10a)에 상기 볼 스크루(10)의 축심 방향을 따라 부분적으로 삽입 가능하게 착탈 결합될 수 있다.
상기 커플링(20)의 외주면을 따라 마련되는 실부재(35); 및 상기 커플링(20)에 대해 상기 실부재(35)를 고정 지지하는 실 지지용 브래킷(30)을 더 포함할 수 있다.
상기 서보 모터(40)를 고정 지지하는 모터 지지용 브래킷(45)을 더 포함할 수 있으며, 상기 커플링(20)과 상기 실 지지용 브래킷(30) 중 어느 하나는 상기 모터 지지용 브래킷(45)에 결합될 수 있다.
상기 볼 스크루(10)의 타단부(10b)에 결합되는 로테이팅 유니온(50); 및 상기 로테이팅 유니온(50)을 고정 지지하는 유니온 지지용 브래킷(55)을 더 포함할 수 있다.
상기 볼 스크루(10)의 양단부(10a,10b) 영역에는 상기 볼 스크루(10)를 회전 가능하게 지지하는 지지베어링(61,62)이 마련될 수 있으며, 상기 지지베어링(61,62)은 베어링 지지용 브래킷(61a,62a)에 의해 해당 위치에 고정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기부착된 볼스크루를 분해하지 않더라도 축심 쿨링을 진행할 수 있기 때문에 작업 공수가 감소되고 비용 또한 절감될 수 있으며, 특히 기출하된 장비에 적용하더라도 기존의 정도를 유지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 축심 쿨링장치에 대한 구조도, 도 2는 도 1에 도시된 볼스크루의 일단부 영역에 대한 확대도, 도 3은 도 2의 분해도, 도 4는 실부재 영역의 평면도, 도 5는 도 1에 도시된 볼스크루의 타단부 영역에 대한 확대도이다.
이들 도면을 참조하되 주로 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 공작기계의 축심 쿨링장치는, 내부에 축심 방향을 따라 중공부(11)가 형성되어 있는 볼 스크루(10)와, 볼 스크루(10)의 일단부(10a)에 착탈 가능하게 결합되며, 축심 쿨링용 냉각수의 순환을 위해 내부에 중공부(11)와 상호 연통 가능한 축심 쿨링홀(20a)이 형성되어 있는 커플링(20)을 포함한다.
볼 스크루(10)는 앞서도 기술한 바와 같이, 공작기계의 축심을 형성하는 부분이다. 경우에 따라 그 내부에 중공부(11)가 형성되지 않은 타입으로서 공작기계의 축심을 형성하는 경우도 존재한다.
이러한 경우, 축심 쿨링이 곤란하기는 하지만, 이는 본 실시예와 같이, 그 내부에 중공부(11)가 형성된 볼 스크루(10)로 용이하게 교체가 가능하다. 즉, 공작기계 전체를 교체하지 않고, 단순히 본 실시예의 볼 스크루(10)만을 교체할 수도 있는데, 이러한 경우, 공작기계의 축심 쿨링장치가 적용되기에 충분할 것이다.
볼 스크루(10)는 도넛(doughnut) 형상의 단면 구조를 갖는 긴 막대 형상으로 서, 그 일단부(10a)에 인접한 영역에는 볼 스크루(10)의 단면적에 비해 상대적으로 크게 제작되는 보스부(13)가 결합되어 있다.
그리고 볼 스크루(10)의 일단부(10a) 외측에는 볼 스크루(10)를 정역 방향으로 회전시키는 서보 모터(40)가 구비되어 있으며, 서보 모터(40)와 보스부(13) 사이에는 서보 모터(40)를 고정 지지하는 모터 지지용 브래킷(45)이 마련되어 있다. 모터 지지용 브래킷(45)과 보스부(13) 사이에는 모터 지지용 브래킷(45)에 나사(47a) 결합되는 더미 결합 블록(47)이 더 결합되어 있다.
한편, 실질적으로 축심 쿨링을 위해 사용되는 커플링(20)은 앞서도 기술한 바와 같이, 축심 쿨링 시 볼 스크루(10)의 일단부(10a)에 착탈 가능하게 결합된다.
종래기술에서는 축심 쿨링을 위해 볼 스크루(10)를 분해해야만 했지만, 본 실시예의 경우에는 볼 스크루(10)를 분해하지 않는 대신 상대적으로 분해가 편리한 서보 모터(40)만을 분해한 후, 커플링(20)을 볼 스크루(10)의 일단부(10a)에 볼 스크루(10)의 축심 방향을 따라 부분적으로 삽입 가능하게 착탈 결합시키면 된다.
따라서 축심의 쿨링 효과는 종래와 차이가 없으면서도 종래에 비해 그 구조가 매우 단순하고 간단해지기 때문에 작업 공수가 감소되고 비용 또한 절감될 수 있다. 뿐만 아니라 특히, 기출하된 장비에 적용하더라도 기존의 정도를 유지할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.
이러한 커플링(20)의 외주면에는 실부재(35)가 더 결합되어 있다. 실부재(35)는 커플링(20)에 대해 실부재(35)를 고정 지지하는 실 지지용 브래킷(30)에 의해 고정 지지되어 있다. 도면에 나타나 있는 바와 같이, 커플링(20)과 실 지지용 브래킷(30) 중 어느 하나는 모터 지지용 브래킷(45)에 결합됨으로써 부품간의 이탈을 저지하고 있다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 볼 스크루(10)의 타단부(10b)에는 볼 스크루(10)와 함께 회전하는 로테이팅 유니온(50)이 결합되어 있다. 이 로테이팅 유니온(50)은 유니온 지지용 브래킷(55)에 의해 해당 위치에 고정 지지되어 있다.
한편, 볼 스크루(10)의 양단부(10a,10b) 영역에는 볼 스크루(10)를 회전 가능하게 지지하는 지지베어링(61,62)이 마련되어 있다. 지지베어링(61,62)은 볼베어링 등으로 채용될 수 있는데, 이러한 지지베어링(61,62)은 베어링 지지용 브래킷(61a,62a)에 의해 해당 위치에 고정된다.
이러한 구성을 갖는 공작기계의 축심 쿨링장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
축심 쿨링 작업을 진행하려 한다면, 우선 서보 모터(40)를 모터 지지용 브래킷(45)으로부터 분해한다. 보통은 몇몇의 스크루 해제에 의해 쉽게 서보 모터(40)를 분리해낼 수 있다.
서보 모터(40)가 분해되면, 서보 모터(40)가 위치되어 있던 영역이 개방되는데, 이 영역을 통해 커플링(20)을 볼 스크루(10)의 일단부(10a)에 결합시켜 볼 스크루(10)의 중공부(11)와 커플링(20)의 축심 쿨링홀(20a)이 상호 연통되도록 한다.
그리고는 상호 연통된 중공부(11)와 축심 쿨링홀(20a)로 축심 쿨링용 냉각수를 순환시킴으로써 간단하고 간편하게 축심 쿨링 작업을 진행할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 기부착된 볼 스크루(10)를 분해하지 않더라 도 축심 쿨링을 진행할 수 있기 때문에 작업 공수가 감소되고 비용 또한 절감될 수 있다.
특히 본 실시예에 따르면, 기출하된 장비에 적용하더라도 기존의 정도를 유지할 수 있게 된다. 즉, 기출하된 장비(기사용 중인 장비)에 축심 쿨링 작업을 진행하려 하는 경우, 종래기술의 방법대로 진행하면 장소 및 환경에 따라 작업이 난해한 경우가 발생할 소지가 높을 뿐만 아니라 볼 스크루(10) 분해 후 재조립 시 장비의 정도가 기존 보다 더 떨어질 우려가 있었으나, 본 실시예의 경우에는 축심 쿨링 시 볼 스크루(10)를 분해하지 않아도 되기 때문에 기존의 정도를 유지할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 축심 쿨링장치에 대한 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 볼스크루의 일단부 영역에 대한 확대도이다.
도 3은 도 2의 분해도이다.
도 4는 실부재 영역의 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 볼스크루의 타단부 영역에 대한 확대도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 볼 스크루 11 : 중공부
13 : 보스부 20 : 커플링
20a : 축심 쿨링홀 30 : 실 지지용 브래킷
40 : 서보 모터 50 : 로테이팅 유니온
61,62 : 지지베어링

Claims (6)

  1. 내부에 축심 방향을 따라 중공부(11)가 형성되어 있는 볼 스크루(10);
    상기 볼 스크루(10)의 일단부(10a)에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 중공부(11)와 상호 연통 가능한 축심 쿨링홀(20a)이 형성되어 있는 커플링(20);
    상기 볼 스크루(10)의 타단부(10b)에 배치되어 상기 볼스크루(10)의 중공부(11)에 냉매를 유입시키는 로테이팅 유니온(50); 및
    상기 볼 스크루(10)의 일단부(10a) 외측에 구비되어 상기 볼 스크루(10)를 정역 방향으로 회전시키는 서보 모터(40);를 포함하고,
    상기 커플링(20)은 상기 볼 스크루(10)의 일단부(10a)에 상기 볼 스크루(10)의 축심 방향을 따라 부분적으로 삽입 가능하게 착탈 결합되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 축심 쿨링장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커플링(20)의 외주면을 따라 마련되는 실부재(35); 및
    상기 커플링(20)에 대해 상기 실부재(35)를 고정 지지하는 실 지지용 브래킷(30);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 축심 쿨링장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 볼 스크루(10)의 양단부(10a,10b) 영역에는 상기 볼 스크루(10)를 회전 가능하게 지지하는 지지베어링(61,62)이 마련되어 있으며,
    상기 지지베어링(61,62)은 베어링 지지용 브래킷(61a,62a)에 의해 해당 위치에 고정되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 축심 쿨링장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커플링(20)과 연통되어 상기 로테이팅 유니온(50)으로부터 유입된 냉매를 배출하는 냉매배출부를 더 포함하는 축심 쿨링장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 볼 스크루(10)의 일단부(10a)에 고정되어 상기 서버모터(40)를 지지하는 모터 지지용 브래킷(45)과,
    상기 볼스크루(10)의 외주면에 고정되며, 상기 모터 지지용 브래킷(45)과 결합되는 더미 결합 블록(47)을 더 포함하는 축심 쿨링장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 볼 스크루(10)의 타단부(10b)에 고정되며, 상기 로테이팅 유니온(50)과 결합되어 상기 로테이팅 유니온(50)을 고정 지지하는 유니온 지지용 브래킷(55)을 더 포함하는 축심 쿨링장치.
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