KR101522433B1 - Apparatus for preventing heat generation of tool post of machine tool - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모터(10)의 회전력을 샤프트(50) 및 베벨기어(60)를 경유하여 공구대의 공구(80)에 전달하는 공작기계의 공구대 발열 억제 장치로서, 상기 샤프트(50) 및 상기 베벨기어(60)를 수용하는 하우징(90)과, 상기 하우징(90)의 외측 유입구(A)로부터 유입된 냉각 유체를 상기 베벨기어(60) 및 상기 샤프트(50)를 관통하여 연통시킨 후 상기 하우징(90)의 외측 유출구(B)로 유출시키기 위한 유체 도관(110)과, 상기 하우징(90)의 외측 유출구(B)와 연통가능하고 상기 유체 도관(110)의 유체 압력보다 낮은 유체 압력을 가지도록 구성된 벤츄리 도관(100)을 포함하여, 상기 유체 도관(110)으로부터 상기 외측 유출구(B)로 유출된 냉각 유체의 배출을 촉진시키는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a tool-unit heating suppression device of a machine tool for transmitting the rotational force of a motor (10) to a tool tool (80) via a shaft (50) and a bevel gear (60) A housing 90 for housing the gear 60 and a cooling fluid introduced from the outside inlet A of the housing 90 through the bevel gear 60 and the shaft 50, (B) of the housing (90) and having a fluid pressure that is lower than the fluid pressure of the fluid conduit (110), the fluid conduit And a venturi conduit (100) configured to facilitate the discharge of cooling fluid flowing from the fluid conduit (110) to the outer outlet (B).
공구대, 공작기계, 터닝 센터, 발열, 벤츄리, 베벨기어, 억제, 배출, 열 Tool stand, machine tool, turning center, heat, venturi, bevel gear, suppression, exhaust, heat
Description
본 발명은 공작기계의 공구대 발열 억제 또는 배출에 관한 것이고, 보다 상세하게는 터닝 센터와 같은 공작기계의 공구대에 있어서 샤프트와 공구를 연결하는 베벨기어의 발열 배출에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to suppression or discharge of a tool against heat of a machine tool, and more particularly to heat generation and discharge of a bevel gear for connecting a shaft and a tool in a tool stand of a machine tool such as a turning center.
터닝 센터와 같은 공작기계에서는 모터의 구동력을 샤프트 및 공구에 전달하기 위해 풀리, 벨트, 기어 등과 같은 각종 동력 전달 수단을 이용한다. In a machine tool such as a turning center, various power transmission means such as pulleys, belts, and gears are used to transmit the driving force of the motor to the shaft and the tool.
예컨대, 도 1에 도시된 것과 같은 터닝 센터의 경우, 모터(1)에서 발생한 회전력은 제1 풀리(2), 벨트(3) 및 제2 풀리(3)를 거쳐 샤프트(5)에 전달된다.1, the rotational force generated by the motor 1 is transmitted to the shaft 5 via the first pulley 2, the
그리고 샤프트(5)의 회전력은 베벨기어(6)를 통해 공구대에 설치된 밀링 공구(8)에 전달되며, 샤프트(5)의 회전력을 선택적으로 전달 또는 차단하기 위해 클러치 샤프트(7)가 마련된다. 또한, 샤프트(5) 및 베벨기어(6) 및 클러치 샤프트(7)는 위치 고정 및 안정성을 위해 하우징(9) 내부에 수용된다.The rotational force of the shaft 5 is transmitted to the milling tool 8 provided on the tool bar via the bevel gear 6 and the clutch shaft 7 is provided for selectively transmitting or interrupting the rotational force of the shaft 5 . In addition, the shaft 5, the bevel gear 6 and the clutch shaft 7 are housed inside the housing 9 for position fixing and stability.
이러한 공작기계에서는 제1, 제2 풀리(2, 4) 및 벨트(4) 부분과 베벨기어(6) 부분과 같이 동력 전달 매개 수단에서 많은 열이 발생하게 된다.In such a machine tool, much heat is generated in the power transmission mediating means such as the first and second pulleys 2 and 4, the belt 4 and the bevel gear 6.
그러나, 제1, 제2 풀리(2, 4) 및 벨트(4) 부분에 비하여, 베벨기어(6) 부분은 하우징(9) 내부에 수용되어 있으므로, 발생한 열이 효과적으로 외부로 방출되지 못하고 하우징(9) 내부에 잔류하는 문제가 있었다.However, since the bevel gear 6 is housed in the housing 9 as compared with the first and second pulleys 2 and 4 and the belt 4, the generated heat can not be efficiently discharged to the outside, 9) There was a problem that remained inside.
이와 같이 베벨기어(6)에서 발생한 열이 하우징(9)에 잔류함으로써, 베벨기어(6)뿐만 아니라 이에 인접한 하우징(9), 공구(8) 및 클러치 샤프트(7)에도 발열로 인한 열변형을 초래하게 되며, 이는 가공 정밀성 악화와 공구대 변형 등의 악영향을 미치게 된다.The heat generated in the bevel gear 6 remains in the housing 9 so that not only the bevel gear 6 but also the housing 9 adjacent thereto, the tool 8 and the clutch shaft 7 are subjected to heat deformation Which leads to adverse effects such as deterioration of machining precision and tool versus deformation.
본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명은 공작기계, 특히 터닝 센터에서 공구에 동력을 전달하는 매개 수단인 베벨기어에서 발생한 열을 효과적으로 배출시켜 공작기계 공구대의 발열을 효과적으로 억제하는 것을 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to effectively discharge heat generated from a bevel gear, which is an intermediate means for transmitting power to a tool in a machine tool, To be a technical challenge.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는. 모터(10)의 회전력을 샤프트(50) 및 베벨기어(60)를 경유하여 공구대의 공구(80)에 전달하는 공작기계의 공구대 발열 억제 장치가 제안된다.In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, There is proposed a tool-unit heating suppression device of a machine tool which transmits the rotational force of the
본 발명에 따른 발열 억제 장치는, 상기 샤프트(50) 및 상기 베벨기어(60)를 수용하는 하우징(90)과, 상기 하우징(90)의 외측 유입구(A)로부터 유입된 냉각 유체를 상기 베벨기어(60) 및 상기 샤프트(50)를 관통하여 연통시킨 후 상기 하우징(90)의 외측 유출구(B)로 유출시키기 위한 유체 도관(110)과,상기 하우징(90)의 외측 유출구(B)와 연통가능하고 상기 유체 도관(110)의 유체 압력보다 낮은 유체 압력을 가지도록 구성된 벤츄리 도관(100)을 포함함으로써, 상기 유체 도관(110)으로부터 상기 외측 유출구(B)로 유출된 각 유체의 배출을 촉진시키는 것을 특징으로 한다.The apparatus for suppressing heat generation according to the present invention comprises a
또한, 상기 벤츄리 도관(100)은, 외부의 냉각 유체가 유입되는 유입구(101)와, 냉각 유체가 유출되도록 상기 외측 유출구(B)와 연통되는 유출구(103)와, 상기 유입구(101)와 상기 유출구(103) 및 상기 유체 도관(110)이 교차되는 지점에 마련되는 중간부(102)를 포함하여 구성되며, 상기 중간부(102)는 상기 유입구(101)와 상기 유출구(103)의 단면적보다 작은 단면적을 가짐으로써 유체 압력이 상기 유체 도관(110)의 유체 압력보다 낮도록 구성되는 중간부(102)를 포함한다.The
또한, 상기 유체 도관(110)은 상기 하우징(90)의 외부로부터 유입된 냉각 유체를 상기 베벨기어(60)까지 연통가능하게 하는 유입 도관(111)과, 상기 유입 도관(111)에 인접하여 상기 베벨기어(60) 및 상기 샤프트(50)를 관통하여 형성된 연결 도관(112, 113) 및 상기 연결도관(112, 113)의 유출구와 상기 벤츄리 블록(100)의 중간부(102)를 연통시키는 유출 도관(114)을 포함한다.The
특히, 상기 유출 도관(114)은 상기 유입 도관(111)보다 상부에 형성된 것이 바람직하다.In particular, the
또한, 상기 유출 도관(114)은 상기 중간부(102)보다 큰 단면적을 가지는 것이 바람직하다.In addition, the
본 발명에 따르면, 벤츄리 효과에 의해 저압을 형성하는 중간부(102)가 마련된 벤츄리 블록(100)을 하우징(90) 내부의 유출 도관(114)에 설치함으로써, 베벨기어(61,62)의 냉각 후 유출 도관(110) 및 제1 및 제2 연결 도관(112, 113)에 잔류하고 있는 가열된 냉각 유체를 압력차이에 의해 흡입함으로써 고온의 냉각 유체의 외부 배출이 촉진되며, 발열을 효과적으로 억제할 수 있다.According to the present invention, the
또한, 본 발명에 따르면, 유출 도관(114)을 유입 도관(111)보다 상부에 배치 함으로써 냉각 유체 유입구(A)를 통해 하우징(90) 내부를 통해 순환한 후 가열되어 밀도가 낮아진 고온의 냉각 유체가 유출 도관(114)이 용이하게 냉각 유체 유출구(B)로 배출되도록 할 수 있다.According to the present invention, the
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 공작기계의 공구대 발열 억제 장치의 전체 구성을 도시한 측단면도이고, 도 3은 도 2의 장치에 대한 상세도이다.FIG. 2 is a side sectional view showing the overall configuration of a tool-piece heat generation suppressing apparatus of a machine tool according to the present invention, and FIG. 3 is a detailed view of the apparatus of FIG.
도시된 것과 같이, 본 발명이 적용되는 공작기계는 모터(10)에서 발생한 회전력은 제1 풀리(20), 벨트(30) 및 제2 풀리(30)를 거쳐 샤프트(50)에 전달된다. 그리고 샤프트(50)의 회전력은 베벨기어(60)를 통해 공구대에 설치된 밀링 공구(80)에 전달되며, 샤프트(50)의 회전력을 선택적으로 전달 또는 차단하기 위해 클러치 샤프트(70)가 마련된다. 또한, 샤프트(50) 및 베벨기어(60) 및 클러치 샤프트(70)는 위치 고정 및 안정성을 위해 하우징(90) 내부에 수용된다.As shown in the figure, in the machine tool to which the present invention is applied, the rotational force generated by the
본 발명의 발열 억제 장치는 상기 공작기계에 발생한 열을 하우징(10) 외부로 효과적으로 배출하기 위한 벤츄리 도관(100)과 유체 도관(110)이 설치된 것을 특징으로 한다.The heat suppressing device of the present invention is characterized in that a
벤츄리 도관(100)은 하우징(90)의 외측 유출구(B)와 연통가능하도록 하우징(90) 외측에 설치되고, 그 자체에 중간부분의 단면적이 감소하는 관통 도관이 설치되어 있어서 소위, 벤츄리효과(venturi effect)에 의해 유체 도관(110)의 유체 압력보다 낮은 유체 압력을 가지도록 구성된다.The
즉, 도 3을 참조하면, 벤츄리 도관(100)은 유입구(101), 중간부(102) 및 유출구(103)를 통해 냉각 유체가 관통하도록 도관이 설치되어 있다.3, the
여기서, 중간부(102)는 유입구(101)와 유출구(103) 사이에 마련되되, 유입구(101) 및 유출구(103)의 단면적보다 작은 단면적을 가지도록 벤츄리관(venturi tube) 형태로 구성된다. 따라서, 벤츄리 효과(venturi effect)에 의해 단면적이 주변보다 작은 중간부(102)의 유체 압력은 유입구(101) 및 유출구(103)의 유체 압력, 더 나아가서는 하우징(90) 내부의 유체 도관(110)의 유체 압력보다 낮은 압력을 가지게 된다(A1 > A2, v1 < v2 → p1 > p2).The
벤츄리 효과(venturi effect)에 의해 유입구(101) 또는 유출구(103)보다 단면적이 작은(A1 > A2) 중간부(102)에서 유체 속도가 증가(v1 < v2)하는 대신 유체 압력이 낮아지는(p1 > p2) 원리는 유량 일정의 원칙과 베르누이 유체 방정식에 의해 하기의 수학식 1과 같이 유도된다.(V1 < v2) instead of increasing the fluid velocity (v1 < v2) at the
Q: 단위 시간당 도관을 통과한 유체의 유량(m3/s)Q: Flow rate of fluid passing through conduit per unit time (m 3 / s)
v1: 유입구(101) 및 유출구(103)의 유체 속도(m/s)v1: the fluid velocity (m / s) of the inlet port (101) and the outlet port (103)
v2: 중간부(102)의 유체 속도(m/s)v2: fluid velocity in midsection 102 (m / s)
A1: 유입구(101) 및 유출구(103)의 단면적(m2)A1: sectional area m 2 of the
A2: 중간부(102)의 단면적(m2)A2: sectional area (m 2 ) of the
ρ: 유체 밀도(kg/m3)ρ: Fluid density (kg / m 3 )
그리고, 중간부(102)는 후술할 유체 도관(110)의 유출 도관(114)와 연통되어 있다.The
다음으로, 유체 도관(110)는 하우징(90)의 외측 유입구(A)로부터 유입된 냉각 유체를 베벨기어(60) 및 샤프트(50)를 관통하도록 연통시킨 후 하우징(90)의 외측 유출구(B)로 유출시키기 위한 구성이다. 유체 도관(110)의 유출 도관(114)은 벤츄리 블록(100)의 저압부인 중간부(102)와 연통되어 있다.The
도 3을 참조로 구체적으로 살펴보면, 유체 도관(110)은 유입 도관(111)과, 연결 도관(112, 113) 및 유출 도관(114)으로 구성된다.3, the
유입 도관(111)은 하우징(90)의 외부 유입구(A)로부터 유입된 냉각 유체를 베벨기어(60)까지 연통가능하게 한다.The
연결 도관(112, 113)은 유입 도관(112)에 인접하여 형성되며, 베벨기어(60) 및 샤프트(50)를 관통하는 제1 연결 도관(112) 및 하우징(90)의 내부의 공간에 형성되어 있는 제2 연결 도관(113)으로 구성되어 있다.The connecting
유출 도관(114)은 제2 연결도관(113)의 유출구와 벤츄리 블록(100)의 중간부(102)를 연통시켜 중간부(102)의 저압에 의해 유체가 벤츄리 블록(100)으로 용이하게 배출되도록 한다.The
또한, 바람직한 실시예에 따르면 유출 도관(114)을 유입 도관(111)보다 상부에 배치함으로써 냉각 유체 유입구(A)를 통해 하우징(90) 내부를 통해 순환한 후 가열되어 밀도가 낮아진 고온의 냉각 유체가 유출 도관(114)이 용이하게 냉각 유체 유출구(B)로 배출되도록 할 수 있다.In addition, according to a preferred embodiment, the
또한, 바람직한 실시예에 따르면 유출 도관(114)의 단면적을 유입 도관(111)의 단면적보다 크게함으로써 냉각 유체 배출을 더욱 촉진할 수 있다.Also, according to a preferred embodiment, the cross-sectional area of the
이상 설명한 구성에 따라 본 발명에 따른 본 발명의 공구대 발열 억제 장치의 작동 과정을 도 3을 참조로 설명한다.The operation of the apparatus for suppressing heat generation of the tool according to the present invention will be described with reference to FIG.
냉각 유체가 유입구(A)를 통해 유입되면 유체 도관(110)의 유입 도관(111)을 통과한 후, 제1 연결 도관(112)를 지나면서 베벨기어(61) 및 주변 구성요소, 즉 샤프트(50), 하우징(90) 및 공구(80)를 냉각시킨다. After the cooling fluid flows through the inlet A, it passes through the
한편, 제1 연결 도관(112)를 통과하면서 고온으로 가열된 냉각 유체는 제2 연결 도관(113)을 통해 하우징(90) 하부에서 상부로 이동하고, 유출 도관(114)을 거쳐 벤츄리 블록(100)의 저압 중간부(102)로 이송된다.The cooling fluid heated to a high temperature while passing through the
전술한 것과 같이, 벤츄리 블록(100)에서는 벤츄리 효과에 의해 단면적이 작은 중간부(102)의 유체 압력은 유입구(101) 및 유출구(103), 그리고 하우징(90) 내부의 유출 도관(110), 제1 및 제2 연결 도관(112, 113) 등의 유체 압력보다 낮다.As described above, in the
따라서, 베벨기어(61)의 냉각 후 유출 도관(114) 및 제1 및 제2 연결 도관(112, 113)에 잔류하고 있는 가열된 냉각 유체를 압력차이에 의해 흡입함으로써 벤츄리 블록(100)의 중간부(102) 및 유출구(103)을 통한 외부 배출이 촉진된다.The cooling fluid remaining in the
또한, 바람직한 실시예에 따르면 유출 도관(114)을 유입 도관(111)보다 상부에 배치함으로써 냉각 유체 유입구(A)를 통해 하우징(90) 내부를 통해 순환한 후 가열되어 밀도가 낮아져 밀도차이에 의해 상방으로 상승하는 작용이 발생하므로, 고온의 냉각 유체가 용이하게 상부에 배치된 냉각 유체 유출구(B)로 배출되도록 할 수 있다.Also, according to a preferred embodiment, the
또한, 바람직한 실시예에 따르면 유출 도관(114)의 단면적을 유입 도관(111)의 단면적보다 크게함으로써 냉각 유체 배출을 더욱 촉진할 수 있다.Also, according to a preferred embodiment, the cross-sectional area of the
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. Although specific embodiments of the present invention have been described above, it should be understood that the spirit and scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, but various modifications and variations may be made without departing from the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are provided so that those skilled in the art can fully understand the scope of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, The invention is only defined by the scope of the claims.
도 1은 종래 기술에 따른 공작기계용 공구대의 구성을 설명하기 위한 측단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a side sectional view for explaining a configuration of a tool bar for a machine tool according to the prior art; Fig.
도 2는 본 발명에 따른 공작기계용 공구대 발열 억제 장치의 전체 구성을 설명하기 위한 측단면도.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus for suppressing heat generation of a tool for a machine tool,
도 3은 본 발명에 따른 공작기계용 공구대 발열 억제 장치의 상세 구성을 나타내는 측단면도.3 is a side cross-sectional view showing a detailed configuration of a tool-piece heat generation suppressing device for a machine tool according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
1, 10: 모터 2, 20: 제1 풀리1, 10: motor 2, 20: first pulley
3, 30: 제2 풀리 4, 40: 벨트3, 30: second pulley 4, 40: belt
5, 50: 샤프트 6, 60: 베벨기어5, 50: shaft 6, 60: bevel gear
7, 70: 클러치 샤프트 8, 80: 공구7, 70: clutch shaft 8, 80: tool
9, 90: 하우징 100: 벤츄리 블록9, 90: Housing 100: Venturi block
101: 유입구 102: 중간부101: inlet 102: middle part
103: 유출구 110: 에어 도관103: Outlet 110: Air conduit
111; 유입 도관 112: 제1 연결 도관111; Inlet conduit 112: first connecting conduit
113: 제2 연결 도관 114: 유출 도관113: second connection conduit 114: outlet conduit
A: 하우징 외측 유입구 B: 하우징 외측 유출구A: Housing Outside Inlet B: Outside Housing Outlet
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KR1020090117533A KR101522433B1 (en) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Apparatus for preventing heat generation of tool post of machine tool |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101522433B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0680506U (en) * | 1993-04-26 | 1994-11-15 | オークマ株式会社 | Rotating tool holder for lathe |
JP2003181743A (en) * | 2001-12-17 | 2003-07-02 | Seiwa Seiki Kk | Tool holder for lathe |
KR200358218Y1 (en) * | 2004-05-13 | 2004-08-05 | 이달호 | oil mist generator for cutting by using ultrasonics |
JP2008062315A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Nakamura Tome Precision Ind Co Ltd | Rotary tool turret having lubricating structure |
-
2009
- 2009-12-01 KR KR1020090117533A patent/KR101522433B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0680506U (en) * | 1993-04-26 | 1994-11-15 | オークマ株式会社 | Rotating tool holder for lathe |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110061024A (en) | 2011-06-09 |
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