KR101666305B1 - 공작기계 주축의 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 냉각수 순환유로를 구비하는 주축과 팬을 구비하는 냉각유닛에 의해 냉각수 순환유로를 순환하는 냉각수와 팬에 의해 순환되는 공기를 통해 주축을 이중으로 냉각하여 주축의 고속회전에 의해 발생하는 열에 의한 열변형을 최소화하여 공작기계의 가공정밀도를 향상시키고, 공냉과 수냉의 이중 냉각을 위해 설치되는 냉각장치의 설치공간 및 설치비용을 최소화하며, 냉각장치의 냉각성능을 극대화할 수 있는 공작기계 주축의 냉각장치에 관한 것이다.

Description

공작기계 주축의 냉각장치{Cooling device of main spindle for machine center}
본 발명은 공작기계 주축의 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 냉각수 순환유로를 구비하는 주축과 팬을 구비하는 냉각유닛에 의해 주축을 이중으로 냉각하여 주축의 고속회전에 의해 발생하는 열에 의한 열변형을 최소화하여 공작기계의 가공정밀도를 향상시키고, 냉각유닛의 설치비용 및 설치공간을 최소화할 수 있는 공작기계 주축의 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.
구체적으로 공작물의 가공과정에서 칩이 발생하는 절삭가공을 수행하는 공작기계는 터닝센터, 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반 등이 있으며, 이러한 다양한 종류의 절삭 공작기계가 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
또한, 공작물의 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭가공을 수행하는 공작기계로는 각종 프레스 장치, 절고기, 단조기, 인발기 등이 있으며, 이러한 다양한 종류의 비절삭 공작기계가 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 생산성을 향상시키기 위해 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되고 있다.
일반적으로 절삭 공작기계의 주축은 공작물(workpiece)을 가공하기 위해 주축의 일측에 공작물 또는 공구(tool)를 파지한 상태에서 고속으로 회전한다. 이처럼, 주축이 고속으로 회전함에 따라 주축을 지지하는 베어링부와의 마찰에 의한 열이 발생한다.
종래 공작기계의 주축은 고속회전에 따라 발생하는 열에 의해 주축을 지지하는 베어링 등에 열변형이 발생하고, 이에 따라 공작물의 가공 정밀도가 저감되는 문제점이 있었다.
또한, 종래 공작기계의 주축이 열변형이 발생된 경우에 공작기계의 주축의 온도가 소정 온도로 내려갈때까지 공작기계를 구동할 수 없어 공작기계의 생산성이 감소하는 문제점이 있었다.
더욱이, 종래 공작기계의 주축의 고속회전에 따라 발생하는 열을 감소시키기 위해 공작기계의 주축의 내부를 관통하는 유로를 형성하고, 이러한 유로를 통해 공기 또는 냉각수를 유동시켜 공작기계의 주축을 냉각하였으나, 공작기계의 주축을 관통하는 유로를 형성하기 위해 많은 가공공정을 수행해야 함에 따라 공작기계의 제조비용과 제조시간이 증가되는 문제점이 있었다.
게다가, 종래 공작기계의 주축의 냉각장치는 공작기계의 주축 내부 또는 주축의 외부만을 공냉방식(air cooling) 또는 수냉방식(water cooling)의 한가지 방식으로 냉각함에 따라 공작기계의 주축의 냉각효율이 감소하는 문제점이 있었다.
마지막으로, 종래 공작기계 주축의 냉각장치는 공기냉각과 수냉각의 이중 냉각을 위해 각각 별도의 장치를 설치해야 함에 따라 공작기계의 크기가 증가하고, 냉각장치의 제조비용 및 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.
대한민국 특허공개공보 제10-2008-0086225호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 내부에 냉각수 순환유로를 구비하는 주축과 팬을 구비하는 냉각유닛에 의해 냉각수 순환유로를 순환하는 냉각수와 팬에 의해 순환되는 공기를 통해 주축을 이중으로 냉각하여 주축의 고속회전에 의해 발생하는 열에 의한 열변형을 최소화하여 공작기계의 가공정밀도를 향상시키고, 공냉과 수냉의 이중 냉각을 위해 설치되는 냉각장치의 설치공간 및 설치비용을 최소화하며, 냉각장치의 냉각성능을 극대화할 수 있는 공작기계 주축의 냉각장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치는 베드; 내부에 냉각수 순환유로를 구비하고 베드의 상부에 설치되는 주축; 상기 주축을 회전시키기 위한 구동부; 및 상기 주축을 냉각하기 위한 팬을 구비하는 냉각유닛;을 포함하고 상기 주축은 상기 냉각수 순환유로를 순환하는 냉각수와 상기 팬에 의해 순환되는 공기에 의해 이중으로 냉각되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계 주축의 냉각장치는 상기 냉각수의 순환과 상기 팬의 회전속도를 제어하기 위한 제어유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계 주축의 냉각장치의 냉각유닛은 상기 주축의 일측에 설치되는 하우징;상기 하우징의 내부에 설치되어, 상기 냉각수 순환유로를 순환하여 가열된 냉각수를 냉각하기 위한 라디에이터; 상기 하우징의 내부에 설치되는 팬; 상기 하우징의 외부 일측에 설치되어 냉각수를 저장하는 냉각수 탱크; 상기 냉각수 탱크로부터 냉각된 냉각수를 상기 주축에 공급하기 위한 냉각수 공급유로; 및 상기 냉각수 순환유로를 유동하여 상기 주축을 냉각한 냉각수를 상기 라디에이터를 통해 냉각하고, 상기 냉각수 탱크로 회수하기 위한 냉각수 회수유로;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계 주축의 냉각장치의 냉각유닛의 하우징은 상기 주축의 상부에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계 주축의 냉각장치의 냉각유닛의 팬은 상기 주축 주변의 가열된 공기를 흡입하여 라디에이터로 송풍시키기 위해, 상기 하우징의 내부에서 상기 라디에이터의 하부 위치되도록 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계 주축의 냉각장치의 냉각유닛은 상기 냉각수 공급유로 상에 설치되어, 상기 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환펌프;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계 주축의 냉각장치의 냉각유닛은 상기 냉각수 공급유로 상에서 상기 냉각수 순환펌프와 상기 주축의 냉각수 순환유로 사이에 설치되어 압력을 감지하는 압력검출부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계 주축의 냉각장치의 냉각유닛은 상기 냉각수 회수유로 상에서 상기 라디에이터와 상기 냉각수 탱크 사이에 설치되어 상기 냉각수의 온도를 감지하는 온도검출부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계 주축의 냉각장치의 제어유닛은 기준 압력 데이터 및 기준 냉각수 온도 데이터를 저장하는 기준 데이터 저장부; 상기 압력검출부와 상기 온도검출부에 압력과 냉각수 온도 데이터를 수신하는 데이터 수신부; 상기 데이터 저장부에 저장된 기준 압력과 기준 냉각수 온도 및 상기 데이터 수신부에 수신된 현재 압력과 현재 냉각수 온도를 비교하는 비교부; 및 상기 비교부의 판단 결과에 따라, 상기 냉각수 순환펌프를 통해 공급되는 냉각수의 공급유량과 상기 팬의 회전속도를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계 주축의 냉각장치의 냉각유닛의 하우징은 상기 주축의 상부에 상기 주축에 수직하게 설치되는 수직 서포트부; 상기 수직 서포트부에 직교하도록 상기 주축의 폭방향을 따라 상기 수직 서포트부의 측면에 설치되는 수평 서포트부; 및 상기 수직 서포트부와 상기 수평 서포트부의 상부에 설치되는 커버부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계 주축의 냉각장치의 냉각유닛의 하우징은 상기 커버가 회동 개폐 가능하도록 상기 수평 서포트부의 일부에 설치되어, 상기 커버와 상기 수평 서포트부를 연결하는 힌지부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치는 내부에 냉각수 순환유로를 구비하는 주축과 하우징의 내부에서 라디에이터 하부에 설치되는 팬을 구비하는 냉각유닛에 의해 냉각수 순환유로를 순환하는 냉각수와 팬에 의해 순환되는 공기를 통해 주축을 이중으로 냉각하여 주축의 고속회전에 의해 발생하는 열에 의한 열변형을 최소화하여 공작기계의 가공정밀도 및 공작물의 생산효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치는 주축의 상부에 설치되는 하우징과 하우징의 내부에서 라디에이터의 하부에 설치되는 팬을 구비하는 냉각유닛에 의해 공냉과 수냉의 이중 냉각을 위해 설치되는 냉각장치의 설치공간 및 설치비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치는 냉각장치가 설치되는 설치공간을 최소화함에 따라 공작기계의 소형화를 도모하고 공작기계의 제조시간과 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치는 냉각수 순환유로를 순환하는 냉각수와 팬에 의해 순환되는 공기를 통해 주축을 이중으로 냉각할뿐만 아니라 제어유닛에 의해 주축의 회전속도 및 냉각수 온도 등에 따라 냉각장치를 제어하여 냉각장치의 유지비용을 절감하고, 냉각장치의 냉각성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 냉각장치의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에서 A-A선에 따른 단면도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 냉각장치의 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에서 A-A선에 따른 단면도를 나타낸다.
이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "하부"란 주축(200)과 지면에 대해 수직한 방향의 아래쪽 부분을 의미한다. "상부"란 주축(200)과 지면에 대해 수직한 방향의 위쪽 부분, 즉 동일한 부재 또는 동일한 구성요소에서 "하부"와 반대되는 부분을 의미한다. "길이방향"이란 주축의 긴 부분, 즉 주축의 가로방향을 의미하한다. "폭방향"이란 주축의 짧은 부분, 즉 주축의 세로방향을 의미한다.
설명의 편의를 위해 도 1 내지 도 2 및 이하에서, 공작기계 중에서 선반(lathe)을 중심으로 설명하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다른 종류의 공작기계의 주축에도 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치(1)를 설명한다. 도 1 내지 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 냉각장치(1)는 베드(100), 주축(200), 구동부, 및 냉각유닛(300)으로 이루어진다.
베드(100)는 지면에 인접하게 배치되어, 후술하는 주축이 장착된다. 또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 베드에는 공작물을 가공하기 위해 공구가 장착되어 베드상에 설치되는 레일 등을 따라 이동하는 공구대, 심압대, 및 방진구 등이 설치될 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 공구의 신속한 교체를 통해 공작기계의 생산성을 향상하기 위해 베드의 일측 또는 상부에 공구의 교환을 위한 자동공구교환장치(ATC, Automatic Tool Changer)가 설치될 수 있다.
주축(200) 베드(100)의 상부에 설치된다. 주축(200)은 주축(200)의 외형을 형성하는 하우징의 내부에 드로우바, 커넥션바, 유압 실린더, 로터리 조인트, 회전축, 회전축과 접하여 주축의 양측 등에 설치되는 베어링을 구비한다. 또한, 주축(200)의 하우징의 내부에는 주축(200)을 냉각하기 위한 냉각수가 유동하는 냉각수 순환유로(210)를 구비한다. 이러한 냉각수 순환유로(210)는 주축(200)의 하우징 내부를 관통하거나 주축의 내부에 설치되는 회전축을 따라 형성되어 주축의 고속회전에 의해 발생하는 열을 냉각하게 된다.
도면에 도시되지는 않았지만, 구동부가 주축(200)의 회전시키기 위해 설치된다. 구동부는 주축(200)의 하우징의 내부에 주축의 회전축을 감싸도록 빌트인 형태(built-in type)로 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라 모터와 폴리, 벨트 형태로 형성될 수 있고, 모터와 기어 형태로 형성될 수도 있다. 즉, 구동부는 동력원에 의해 주축을 회전시킬 수 있는 형태로 형성되어 주축을 NC 또는 CNC의 제어에 의해 원하는 RPM으로 회전시키는 기능을 수행한다.
팬(330)을 구비하는 냉각유닛(300)이 베드(100)의 일부 또는 주축(200)의 일부에 설치된다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계 주축의 냉각장치(1)의 주축(200)은 냉각수 순환유로(210)를 순환하는 냉각수와 팬(330)에 의해 순환하는 공기에 의해 주축(200)이 이중으로 냉각됨에 따라, 냉각장치(1)의 냉각효율을 증대시키고, 열변형에 의해 가공정밀도가 저감을 방지하며, 공작기계의 생산성을 증대시킬 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 냉각장치(1)의 냉각유닛(300)은 하우징(310), 라디에이터(320), 팬(330), 냉각수 탱크(340), 냉각수 공급유로(360), 및 냉각수 회수유로(370)로 이루어진다.
하우징(310)은 주축(200)의 일측에 설치되어 냉각유닛(300)이 외형을 형성한다. 더욱 바람직하게는 하우징(310)은 주축의 상부에 설치된다.
도 2에 도시된 것처럼, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 냉각장치(1)의 냉각유닛(300)의 하우징(310)은 수직 서포트부(311), 수평 서포트부(312), 커버부(313), 및 힌지부(314)로 이루어진다.
수직 서포트부(311)는 주축(200)의 상부에 주축(200)에 대해 수직상방으로 연장 설치된다. 즉, 수직 서포트부(311)는 주축(200)의 폭방향을 따라 서로 마주하도록 주축(200)의 상부에 수직하게 한 쌍으로 설치된다.
수평 서포트부(312)는 수직 서포트부(311)에 직교하도록 주축(200)의 폭방향을 따라 수직 서포트부(311)의 측면에 설치된다. 즉, 수평 서포트부(312)는 주축(200)의 길이방향을 따라 서로 마주하도록 수직 서포트부(311)의 측면에 수직 서포트부(311)에 직교하도록 한 쌍으로 설치된다.
수직 서포트부(311)와 수평 서포트부(312)에 의해 이물질이 냉각유닛(300)의 내부로 유입되는 것을 1차적으로 방지하고, 하우징(310)의 내부에 설치되는 각종 장비를 보호한다.
커버부(313)가 수직 서포트부(311)와 수평 서포트부(312)의 상부에 설치된다. 즉, 커버부(313)가 수직 서포트부(311)와 수평 서포트부(312)에 의해 하우징(310)의 상부를 폐쇄하도록 설치된다. 커버부(313)에 의해 이물질이 냉각유닛(300)으로 유입되는 것을 2차적으로 방지하고, 하우징(310)의 내부에 설치되는 장비를 보호한다. 커버부(313)에 소정의 크기를 갖는 구멍이 형성될 수 있다. 이러한 구멍을 통해 후술하는 팬(330)을 통해 흡입된 공기가 하우징(310)의 외부로 배출된다.
힌지부(314)가 수평 서포트부(312)의 일측에 설치된다. 힌지부(314)는 커버(313)를 회동 개폐 가능하도록 커버(313)와 수평 서포트부(312)를 연결한다. 즉, 힌지부(314)에 의해 커버(313)가 하우징(310)의 상방에 개폐가능하게 설치된다. 이처럼, 커버부(313)가 힌지부(314)에 의해 개폐가능하게 설치됨에 따라 하우징(310)을 주축(300)에서 분리하지 않고도 라디에이터(320)나 팬(330)등을 유지보수할 수 있어 작업자의 편의를 도모하고, 유지보수 시간을 절감할 수 있다.
라디에이터(320)가 하우징(310)의 내부에 설치된다. 즉, 라디에이터(320)가 하우징(310)의 수직 서포트부(311)와 수평 서포트부(312)에 결합된 상태로 하우징(310)의 내부에 설치된다. 라디에이터(320)는 냉각수 순환유로(210)를 순환하면서 가열된 냉각수를 냉각하는 기능을 수행한다.
팬(330)이 하우징(310)의 내부에 설치된다. 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 팬(330)은 주축(200) 주변의 가열된 공기를 흡입하고, 흡인한 공기를 라디에이터(310)로 송풍시키기 위해 하우징(310)의 내부에서 라디에이터(320)의 하부와 주축(200)의 상부에 위치하도록 설치된다. 이처럼, 팬(330)이 라디에이터(320)의 하부와 주축(200)의 상부 사이에 설치됨에 따라, 주축(200)의 공기와 냉각수로 이중으로 냉각시켜 주축의 냉각효율을 극대화하고, 냉각장치가 공작기계 내부에서 차지하는 공간을 최소화할 수 있다. 또한, 주축의 이중냉각을 위한 냉각장치를 소형화함에 따라 공작기계의 소형화를 도모하고, 공작기계의 제조비용과 제조시간을 절감할 수 있다.
냉각수 탱크(340)가 하우징(310)의 외부 일측에 설치된다. 또한, 냉각수 탱크(340)는 필요에 따라 하우징(310)의 내부에 설치될 수도 있다. 냉각수 탱크(340)는 냉각수를 저장하는 기능을 수행한다.
냉각수 공급유로(360)는 냉각수 탱크(340)로부터 냉각된 냉각수를 주축(200), 특히 주축(200)의 내부에 형성된 냉각수 순환유로(210)에 공급하는 기능을 수행한다. 냉각수 공급유로(360)는 일단이 냉각수 탱크(340)에 연결되고, 타단이 주축(200)의 냉각수 순환유로(210)의 입구측에 연결되도록 형성된다.
냉각수 회수유로(370)는 주축(200)의 내부에 형성된 냉각수 순환유로(210)를 유동하면서 주축(200)을 냉각한 냉각수를 라디에이터(320)를 통해 냉각난 후에, 다시 냉각수 탱크(340)로 회수하는 기능을 수행한다. 냉각수 회수유로(370)는 일단이 주축(200)의 냉각수 순환유로(210)의 출구측에 연결되고, 라디에이터(320)를 거쳐 타단이 냉각수 탱크(340)에 연결되도록 형성된다.
도 1에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 냉각장치(1)의 냉각유닛(300)은 냉각수 순환펌프(350), 압력검출부(380), 및 온도검출부(390)를 더 포함한다.
냉각수 순환펌프(350)는 냉각수 공급유로(360) 상에 설치되어, 냉각수를 순환시키는 기능을 수행한다.
압력검출부(380)는 냉각수 공급유로(360) 상에서 냉각수 순환펌프(350)와 주축(200)의 냉각수 순환유로(210) 사이에 설치되어 압력을 감지하는 기능을 수행한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 압력검출부(380)는 압력센서로 이루어질 수 있다.
온도검출부(390)는 냉각수 회수유로(370) 상에서 라디에이터(320)와 냉각수 탱크(340) 사이에 설치되어 냉각수의 온도를 감지하는 기능을 수행한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 온도검출부(390)는 온도센서로 이루어질 수 있다.
도 1에 도시된 것처럼, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 냉각장치(1)는 제어유닛(400)을 더 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공작기계 주축의 냉각장치(1)의 제어유닛(400)은 기준 데이터 저장부(410), 데이터 수신부(420), 비교부(430), 및 제어부(340)로 이루어진다.
기준 데이터 저장부(410)에 공작기계의 기준 압력 데이터와 기준 냉각수 온도 데이터가 저장된다.
데이터 수신부(420)는 압력검출부(380)에 의해 검출된 압력과 온도검출부(390)에 의해 검출된 현재의 냉각수 온도 데이터를 수신한다.
비교부(430)는 데이터 저장부(410)에 저장된 기준 압력과 기준 냉각수 온도 및 데이터 수신부(420)에 수신된 현재 압력과 현재 냉각수 온도를 비교한다.
제어부(440)는 비교부(430)의 판단 결과에 따라, 냉각수 순환펌프(350)를 통해 공급되는 냉각수의 공급유량과 팬(330)의 회전속도를 제어한다.
본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치는 냉각수 순환유로를 순환하는 냉각수와 팬에 의해 순환되는 공기를 통해 주축을 이중으로 냉각할뿐만 아니라 제어유닛에 의해 주축의 회전속도 및 냉각수 온도 등에 따라 냉각장치를 제어하여 냉각장치의 유지비용을 절감하고, 냉각장치의 냉각성능을 극대화할 수 있다.
도 1 내지 도 2을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 냉각장치(1)에 의해 주축(200)이 냉각되는 원리를 설명한다.
NC나 CNC의 제어에 따라 공작물을 원하는 형태로 가공하기 위해 주축(200)이 구동부에 의해 회전한다. 주축(200)의 회전에 의해 냉각수 순환펌프(350)가 작동하여 냉각수 탱크(340)에 저장된 냉각수가 냉각수 공급유로(360)를 통해 주축(200)의 냉각수 순환유로(210)로 공급된다. 주축(200)의 내부를 냉각한 냉각수가 냉각수 회수유로(370)를 통해 라디에이터(320)로 유입되고, 라디에이터(320)에서 냉각된 냉각수가 냉각수 회수유로(370)를 통해 냉각수 탱크(340)로 회수된다. 냉각수 순환펌프(350)의 작동과 동시에 팬(330)이 작동하여 주축(200) 주변의 가열된 공기를 GNQ입하여 라디에이터(320)로 송풍시킨다.
또한, 압력검출부(380)와 온도검출부(390)에서 실시간으로 검출된 압력과 냉각수 온도가 데이터 수신부(420)로 수신된다. 비교부(430)에서는 지속적으로 데이터 수신부(420)로 수신된 현재의 냉각수 온도와 압력 및 기준 데이터 저장부(410)에 저장된 기준 압력과 기준 냉각수 온도를 비교한다. 제어부(440)가 비교부(430)에서 실시간으로 판단된 결과에 따라 냉각수 순환펌프(350)에 의해 공급되는 냉각수 유량과 팬(330)의 회전속도를 제어한다.
이처럼, 본 발명에 의한 공작기계 주축의 냉각장치는 내부에 냉각수 순환유로를 구비하는 주축과 하우징의 내부에서 라디에이터 하부에 설치되는 팬을 구비하는 냉각유닛에 의해 냉각수 순환유로를 순환하는 냉각수와 팬에 의해 순환되는 공기를 통해 주축을 이중으로 냉각하여 주축의 고속회전에 의해 발생하는 열에 의한 열변형을 최소화하여 공작기계의 가공정밀도와 공작물의 생산효율을 향상시키고, 제어유닛에 의해 실시간으로 주축의 냉각량을 조절함에 따라 냉각효율을 극대화하고, 주축의 냉각을 위해 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 변형예와 상기에서 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
1 : 냉각장치, 100 : 베드,
200 : 주축, 210 : 냉각수 순환유로,
300 : 냉각유닛, 310 : 하우징,
311 : 수직 서포트부, 312 : 수평 서포트부,
313 : 커버부, 314 : 힌지부,
320 : 라디에이터, 330 : 팬,
340 : 냉각수 탱크, 350 : 냉각수 순환펌프,
360 : 냉각수 공급유로, 370 : 냉각수 회수유로,
380 : 압력검출부, 390 : 온도검출부,
400 : 제어유닛, 410 : 기준 데이터 저장부,
420 : 데이터 수신부, 430 : 비교부,
440 : 제어부.

Claims (11)

  1. 베드;
    내부에 냉각수 순환유로를 구비하고 베드의 상부에 설치되는 주축;
    상기 주축을 회전시키기 위한 구동부; 및
    상기 주축을 냉각하기 위한 냉각유닛;을 포함하고,
    상기 냉각유닛은,
    상기 주축의 일측에 설치되는 하우징;
    상기 하우징의 내부에 설치되어, 상기 냉각수 순환유로를 순환하여 가열된 냉각수를 냉각하기 위한 라디에이터; 및
    상기 하우징의 내부에 설치되는 팬;을 포함하고,
    상기 주축은 상기 냉각수 순환유로를 순환하는 냉각수와 상기 팬에 의해 순환되는 공기에 의해 이중으로 냉각되고,
    상기 주축은 상기 라디에이터보다 상기 팬에 의한 공기 흐름 방향 상 상류 측에 위치되는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수의 순환과 상기 팬의 회전속도를 제어하기 위한 제어유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 냉각장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각유닛은,
    상기 하우징의 외부 일측에 설치되어 냉각수를 저장하는 냉각수 탱크;
    상기 냉각수 탱크로부터 냉각된 냉각수를 상기 주축에 공급하기 위한 냉각수 공급유로; 및
    상기 냉각수 순환유로를 유동하여 상기 주축을 냉각한 냉각수를 상기 라디에이터를 통해 냉각하고, 상기 냉각수 탱크로 회수하기 위한 냉각수 회수유로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 냉각장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 주축의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 냉각장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 팬은,
    상기 주축 주변의 가열된 공기를 흡입하여 라디에이터로 송풍시키기 위해, 상기 하우징의 내부에서 상기 라디에이터의 하부에서 그 라디에이터와 상기 주축 사이에 위치되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 냉각장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉각유닛은,
    상기 냉각수 공급유로 상에 설치되어, 상기 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 냉각장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉각유닛은,
    상기 냉각수 공급유로 상에서 상기 냉각수 순환펌프와 상기 주축의 냉각수 순환유로 사이에 설치되어 압력을 감지하는 압력검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 냉각장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉각유닛은,
    상기 냉각수 회수유로 상에서 상기 라디에이터와 상기 냉각수 탱크 사이에 설치되어 상기 냉각수의 온도를 감지하는 온도검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 냉각장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    기준 압력 데이터 및 기준 냉각수 온도 데이터를 저장하는 기준 데이터 저장부;
    상기 압력검출부와 상기 온도검출부에 압력과 냉각수 온도 데이터를 수신하는 데이터 수신부;
    상기 데이터 저장부에 저장된 기준 압력과 기준 냉각수 온도 및 상기 데이터 수신부에 수신된 현재 압력과 현재 냉각수 온도를 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부의 판단 결과에 따라, 상기 냉각수 순환펌프를 통해 공급되는 냉각수의 공급유량과 상기 팬의 회전속도를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 냉각장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 주축의 상부에 상기 주축에 수직하게 설치되는 수직 서포트부;
    상기 수직 서포트부에 직교하도록 상기 주축의 폭방향을 따라 상기 수직 서포트부의 측면에 설치되는 수평 서포트부; 및
    상기 수직 서포트부와 상기 수평 서포트부의 상부에 설치되는 커버부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 냉각장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 커버가 회동 개폐 가능하도록 상기 수평 서포트부의 일부에 설치되어, 상기 커버와 상기 수평 서포트부를 연결하는 힌지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 냉각장치.
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