KR101778847B1 - 주축 및 이를 포함하는 공작기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하우징; 상기 하우징에 수용되되 일단이 상기 하우징의 외측으로 노출되는 스핀들; 상기 하우징과 스핀들 사이에 배치되는 베어링; 및 상기 하우징에 고정되고, 상기 베어링을 지지하는 칼라;를 포함하고, 상기 칼라는 일체로 형성되는 주축 및 이를 포함하는 공작기계를 제공한다. 이에 의하여, 이물질 유입을 효과적으로 차단할 수 있고, 조립 시간의 단축으로 인한 생상성 향상, 제조 비용 절감, 교체 용이 및 교체 비용 절감을 꾀할 수 있다.

Description

주축 및 이를 포함하는 공작기계{SPINDLE AND MACHINE TOOL COMPRISING THE SAME}

본 발명은 구조가 개선된 주축 및 이를 포함하는 공작기계에 관한 것이다.

공작기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재(이하 모재)를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하던가 또는 더욱 정밀한 가공을 추가할 목적으로 사용되는 기계를 말한다.

도 1은 종래 공작기계의 주축을 도시한 단면도이다

도 1을 참조하면, 종래의 공작기계는 주축(10)을 포함하고, 이러한 주축(10)은 회전하는 스핀들(11), 상기 스핀들(11)을 내부에 수용하여 공작기계의 일측에 고정되는 하우징(12), 상기 하우징(12)과 스핀들(11) 사이에 배치되는 베어링(13), 상기 베어링(13)의 위치를 고정하는 칼라(14) 및 상기 하우징(12)과 스핀들(11)의 자유단을 밀폐하는 커버부(15)를 포함한다.

이러한 종래의 주축(10)은 베어링(13)의 내륜(13a)과 외륜(13b)을 각각 지지하기 위해, 상기 칼라(14)를 상기 내륜(13a)을 지지하기 위한 내측칼라(14a)와, 상기 외륜(13b)을 지지하기 위한 외측칼라(14b)를 포함하며, 이러한 내측칼라(14a)와 외측칼라(14b)는 서로의 방향으로 절곡된 부분을 교차되게 배치하여 스핀들(11) 및 베어링(13) 내부로 이물질이 유입되지 않도록 라비린스(labyrinth) 구조를 취하고 있다.

여기서, 종래의 주축(10)은 상기 내측칼라(14a) 또는 외측칼라(14b)로써 상기 내륜(13a) 또는 외륜(13b)을 각각 밀어 분해할 수 있는 구조이다.

그러나, 이러한 종래의 주축(10) 구조는 라비린스 구조를 취하기 위한 내측칼라(14a)와 외측칼라(14b)가 두 개가 필요하여 고정밀 형성을 요하므로 제품 단가가 상승하는 요인이 된다.

또한, 상기와 같이 주축(10) 베어링(13)에 대한 정밀 부품이 많이 필요하므로 정밀도 조정에 시간이 소요되어 생산성이 더뎌지며, 이는 베어링(13) 교체를 위한 시간이 많이 소요될 뿐더러 교체 단가도 상승하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 주축 내부로 이물질이 유입되지 않으면서도 구조를 단순화한 구조가 개선된 주축 및 이를 포함하는 공작기계를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 하우징; 상기 하우징에 수용되되 일단이 상기 하우징의 외측으로 노출되는 스핀들; 상기 하우징과 스핀들 사이에 배치되는 베어링; 및 상기 하우징에 고정되고, 상기 베어링을 지지하는 칼라;를 포함하고, 상기 칼라는 일체로 형성되는 주축을 제공한다.

상기 칼라는 환형으로 형성되는 몸체부; 상기 몸체부의 외주부로부터 상기 베어링 측으로 돌출되는 제1 외측 돌출부; 및 상기 몸체부의 내주부로부터 상기 베어링 측으로 돌출되는 제2 외측 돌출부;를 포함할 수 있다.

상기 베어링은, 상기 하우징에 고정되는 외륜; 및 상기 외륜에 대향되고, 상기 스핀들과 접촉하여 회전되는 내륜;을 포함하고, 상기 외륜은 상기 제1 외측 돌출부에 지지되고, 상기 내륜은 상기 제1 내측 돌출부에 지지될 수 있다.

상기 제1 내측 돌출부는 상기 내륜과 사전에 결정된 거리만큼 이격되게 형성될 수 있다.

상기 칼라는, 상기 몸체부의 외주부로부터 상기 제1 외측 돌출부의 반대측으로 돌출되는 제2 외측 돌출부; 및 상기 몸체부의 내주부로부터 상기 제1 내측 돌출부의 반대측으로 돌출되는 제2 내측 돌출부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 외측 돌출부와 상기 제2 내측 돌출부는 서로 이격되어 그 제2 외측 돌출부와 그 제2 내측 돌출부 사이에 개재되는 요입홈을 형성할 수 있다.

상기 스핀들에는 상기 요입홈에 삽입되는 삽입돌기가 형성될 수 있다.

상기 하우징의 일단부에는 상기 칼라를 지지하고 상기 노출된 스핀들의 일단부를 수용하는 플랜지가 형성되고, 상기 스핀들 또는 상기 플랜지에는 상기 스핀들의 외주면을 외부와 차단시키기는 커버부가 형성될 수 있다.

상기 커버부는, 상기 스핀들에 지지되는 스핀들커버; 및 상기 플랜지에 지지되는 하우징커버;를 포함할 수 있다.

상기 스핀들커버는 상기 스핀들의 자유단에 형성된 단차부에 배치되며, 상기 스핀들의 외주면과 이격되어 상기 하우징 방향으로 절곡 형성되며, 상기 하우징커버는 상기 스핀들커버의 절곡된 부분과 스핀들의 외주면 사이에 형성된 공간에 배치되는 후크부와, 상기 스핀들커버의 절곡된 부분을 수용하는 수용홈이 형성될 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 주축을 포함하는 공작기계를 제공한다.

본 발명은 베어링을 고정시키는 칼라와 스핀들의 구조를 개선하여 단일 칼라로써 라비린스 구조를 형성하여 이물질 유입을 효과적으로 차단할 수 있다.

또한, 본 발명은 단일 칼라구조를 가지므로써 조립 시간의 단축으로 인한 생상성 향상, 제조 비용 절감, 교체 용이 및 교체 비용 절감을 꾀할 수 있다.

도 1은 종래 공작기계의 주축을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 주축을 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 주축을 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공작기계는 주축(100)을 포함할 수 있으며, 상기 주축(100)은 하우징(110)과, 상기 하우징(110)에 수용되되 일단이 상기 하우징(110)의 외측으로 노출되는 스핀들(120)과, 상기 하우징(110)과 스핀들(120) 사이에 배치되는 베어링(130)과, 상기 하우징(110)에 고정되어 상기 베어링(130)을 지지하는 칼라(140)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 주축(100)은 상기 하우징(110)의 일단에 고정되어 상기 칼라(140)를 지지하며, 상기 노출된 스핀들(120)의 일단을 수용하는 플랜지(150)를 더 포함할 수도 있다.

또한, 실시예는 상기 스핀들(120)의 자유단에 배치되어 공구를 클램핑하는 콜렛(160)을 더 포함할 수 있으며, 상기 콜렛(160)에 클램핑력을 제공하기 위해 상기 스핀들(120)의 회전중심 위치에 배치되는 드로우바(170)를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 주축(100)은 상기 스핀들(120)의 외주면을 외부와 차단시키기 위해 상기 스핀들(120) 또는 플랜지(150)에 배치되는 커버부(180)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 커버부(180)는 상기 스핀들(120)에 배치되어 상기 스핀들(120)과 동회전하는 스핀들커버(181)와, 상기 플랜지(150)에 배치되어 고정되는 하우징커버(182)를 포함하여, 스핀들(120)과 하우징(110) 사이로 유입될 수 있는 이물질을 1차적으로 차단할 수 있다.

구체적으로, 상기 스핀들커버(181)는 상기 스핀들(120)의 자유단에 형성된 단차부(121)에 배치되며, 상기 스핀들(120)의 외주면과 이격되어 상기 하우징(110) 방향으로 절곡 형성될 수 있다.

또한, 상기 하우징커버(182)는 상기 스핀들커버(181)의 절곡된 부분과 스핀들(120)의 외주면 사이에 형성된 공간에 배치되는 후크부(182a)와, 상기 스핀들커버(181)의 절곡된 부분을 수용하는 수용홈이 형성될 수 있다.

상기 수용홈은 후크부의 절곡 형상으로써 형성될 수 있다.

따라서, 상기 스핀들(120) 커버는 1차적인 라비린스(labyrinth) 구조를 형성하여 상기 하우징(110) 안으로의 이물질 유입을 차단할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 실시예는 베어링(130)을 지지하는 칼라(140)와 스핀들(120)의 구조를 개선하여 2차적인 라비린스 구조를 형성하여 더욱 효과적으로 이물질 유입을 차단할 수 있다.

구체적으로, 상기 베어링(130)은 상기 스핀들(120)과 접촉하여 회전하는 내륜(131)과, 상기 하우징(110)에 고정되는 외륜(132)을 포함하는데, 실시예에 따른 칼라(140)는 단일 칼라(140)로 형성되어 상기 베어링(130)의 내륜(131)과 외륜(132)을 지지할 수 있다. 즉, 상기 칼라(140)는 일체로 형성될 수 있다.

일 실시예로써, 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 칼라(140)는 원형의 링 형상으로서 절단면이 I자 형상으로 형성되어, 상기 베어링(130) 측으로 돌출되는 두 개의 제1 돌출부(142) 및 상기 제1 돌출부(142)의 반대측으로 돌출되는 두 개의 제2 돌출부(143)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 칼라(140)는 환형으로 형성되는 몸체부(141), 상기 몸체부(141)의 외주부로부터 상기 베어링(130)의 외륜(132) 측으로 돌출되는 제1 외측 돌출부(142a), 상기 몸체부(141)의 내주부로부터 상기 베어링(130)의 내륜(131) 측으로 돌출되는 제1 내측 돌출부(142b), 상기 몸체부(141)의 외주부로부터 상기 제1 외측 돌출부(142a)의 반대측으로 돌출되는 제2 외측 돌출부(143a) 및 상기 몸체부(141)의 내주부로부터 상기 제1 내측 돌출부(142b)의 반대측으로 돌출되는 제2 내측 돌출부(143b)를 포함할 수 있다.

상기 제1 외측 돌출부(142a)는 상기 외륜(132)을 지지하고, 상기 제1 내측 돌출부(142b)는 상기 내륜(131)을 지지할 수 있다.

여기서, 상기 제1 내측 돌출부(142b)는 상기 내륜(131)과 사전에 결정된 거리만큼 이격되게 형성될 수 있다. 이에 의하여, 상기 제1 내측 돌출부(142b)는 상기 스핀들(120)과 함께 상기 내륜(131)이 회전될 때 그 내륜(131)과 이격되어 마찰이 감소될 수 있다. 한편, 상기 제1 내측 돌출부(142b)는 상기 베어링(130)의 교체 시 상기 내륜(131)을 가압하여 상기 베어링(130)이 용이하게 탈거될 수 있도록 한다. 즉, 상기 베어링(130)의 교체는, 상기 커버부(180)와 상기 플랜지(150)가 상기 하우징(110)으로부터 탈거되고, 상기 칼라(140)가 상기 베어링(130) 측으로 이동되며, 상기 베어링(130)이 상기 칼라(140)에 의해 가압되어 탈거되고, 새로운 베어링이 삽입됨으로써 이루어질 수 있다. 이때, 상기 칼라(140)의 제1 내측 돌출부(142b)가 상기 내륜(131)에 접촉되어 그 내륜(131)을 가압함으로써, 상기 베어링(130)의 탈거가 용이하게 이루어질 수 있다.

상기 제2 외측 돌출부(143a)와 상기 제2 내측 돌출부(143b)는 서로 이격되어 그 제2 외측 돌출부(143a)와 그 제2 내측 돌출부(143b) 사이에 개재되는 요입홈(143c)을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 스핀들(120)에는 상기 요입홈(143c)에 대응되는 삽입돌기(122)가 형성되어 상기 칼라(140)의 요입홈(143c)과 라비린스 구조를 형성하여 더욱 효과적으로 이물질 유입을 차단할 수 있다.

이러한 실시예에 따른 칼라(140)는 단일 칼라(140)로써 상기 베어링(130)의 내륜(131)과 외륜(132)을 지지하기 때문에 우수한 내구성을 가지게 되며, 주축(100)의 조립 및 교체를 더욱 신속하게 도모할 수 있다.

더욱이, 상기 스핀들(120)의 구조를 개선하여 상기 칼라(140)와 라비린스 구조를 취함으로써 더욱 효과적으로 조립 공차를 줄일 수 있으며, 제조 원가 또한 절감될 수 있다.

이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.

100: 주축 110: 하우징
120: 스핀들 121: 단차부
122: 삽입돌기 130: 베어링
131: 내륜 132: 외륜
140: 칼라 142: 제1 돌출부
142a: 제1 외측 돌출부 142b: 제1 내측 돌출부
143: 제2 돌출부 143a: 제2 외측 돌출부
143b: 제2 내측 돌출부 143c: 요입홈
150: 플랜지 180: 커버부

Claims (11)

1. 하우징;
   상기 하우징에 수용되되 일단이 상기 하우징의 외측으로 노출되는 스핀들;
   상기 하우징과 스핀들 사이에 배치되는 베어링; 및
   상기 하우징에 고정되고, 상기 베어링을 지지하는 칼라;를 포함하고,
   상기 칼라는 일체로 형성되고,
   상기 칼라는,
   환형으로 형성되는 몸체부;
   상기 몸체부의 외주부로부터 상기 베어링 측으로 돌출되는 제1 외측 돌출부;
   상기 몸체부의 내주부로부터 상기 베어링 측으로 돌출되는 제1 내측 돌출부;
   상기 몸체부의 외주부로부터 상기 제1 외측 돌출부의 반대측으로 돌출되는 제2 외측 돌출부; 및
   상기 몸체부의 내주부로부터 상기 제1 내측 돌출부의 반대측으로 돌출되는 제2 내측 돌출부를 포함하고,
   상기 제2 외측 돌출부와 상기 제2 내측 돌출부는 서로 이격되어 그 제2 외측 돌출부와 그 제2 내측 돌출부 사이에 개재되는 요입홈을 형성하고,
   상기 스핀들에는 상기 요입홈에 삽입되는 삽입돌기가 형성되는 주축.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 베어링은,
   상기 하우징에 고정되는 외륜; 및
   상기 외륜에 대향되고, 상기 스핀들과 접촉하여 회전되는 내륜;을 포함하고,
   상기 외륜은 상기 제1 외측 돌출부에 지지되고, 상기 내륜은 상기 제1 내측 돌출부에 지지되는 것을 특징으로 하는 주축.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 내측 돌출부는 상기 내륜과 사전에 결정된 거리만큼 이격되게 형성되는 주축.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 일단부에는 상기 칼라를 지지하고 상기 노출된 스핀들의 일단부를 수용하는 플랜지가 형성되고,
   상기 스핀들 또는 상기 플랜지에는 상기 스핀들의 외주면을 외부와 차단시키기는 커버부가 형성되는 주축.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 커버부는,
   상기 스핀들에 지지되는 스핀들커버; 및
   상기 플랜지에 지지되는 하우징커버;를 포함하는 주축.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 스핀들커버는 상기 스핀들의 자유단에 형성된 단차부에 배치되며, 상기 스핀들의 외주면과 이격되어 상기 하우징 방향으로 절곡 형성되며,
    상기 하우징커버는 상기 스핀들커버의 절곡된 부분과 스핀들의 외주면 사이에 형성된 공간에 배치되는 후크부와, 상기 스핀들커버의 절곡된 부분을 수용하는 수용홈이 형성되는 주축.
    
11. 제1항, 제3항, 제4항, 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항의 주축을 포함하는 공작기계.

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