KR101811106B1 - 절삭유 유입이 방지된 라이브센터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라이브센터의 구조를 변형하여 제작이 용이하고 고장을 일으키지 않는 절삭유 유입이 방지된 라이브센터에 관한 것으로, 내부에 중공부가 형성되고 전방 내측에는 레이디얼베어링 및 스러스트베어링 등이 장착되어 있는 하우징과, 레이디얼베어링의 내경에 장착되어 회전되는 센터샤프트를 포함하는 라이브센터에 있어서, 상기 하우징의 스러스트베어링이 설치된 부분의 안쪽의 협폭 단부에 센터샤프트의 외주면을 향하여 호형돌출부를 형성하되, 상기 호형돌출부는 센터샤프트의 공작물을 향한 바깥쪽을 향하며 내경이 커지도록 경사지게 형성하여 센터샤프트의 안쪽과 대응되는 공간보다 공작물을 향한 바깥쪽 공간이 넓어지게 함에 따라 안쪽보다 바깥쪽의 공간의 공기흐름이 느리고 압력이 높게 하여 공기가 바깥쪽으로 흐르게 하고, 호형돌출부의 정점과 센터샤프트 사이의 폭이 좁아 정점과 센터샤프트 사이의 틈을 통과하는 공기의 유속이 빨라지게 하여 절삭유가 안쪽으로 유입되는 것을 방지한 것을 특징으로 한다.

Description

절삭유 유입이 방지된 라이브센터{live center which the inflow of the collant is prevented}

본 발명은 절삭유 유입이 방지된 라이브센터에 관한 것으로, 상세하게는 라이브센터의 구조를 변형하여 제작이 용이하고 고장을 일으키지 않는 절삭유 유입이 방지된 라이브센터에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계, 즉 NC선반은 스핀들모터의 고속회전으로 축이 연동하고 그 축에 공작물을 클램핑할 수 있는 척이 끼워져 있는 스핀들유니트와, 공작물의 고속회전에 의한 원심력으로 중심을 벗어나는 것을 방지하고자 스핀들유니트의 구동축과 동일 중심선상에 위치하여 공작물의 중심을 지지하는 심압대유니트와, 스핀들유니트 상부의 베드상에 설치되고 수평 및 수직 운동을 하는 볼스크류유니트와, 볼스크류유니트의 이송대 상부에 설치되고 공작물에 접근하여 가공을 할 수 있게 다양한 공구가 구비된 공구대로 구성되어 있다.

이러한 공작기계에 설치된 심압대에는 공작물을 회전가능하게 지지하기 위한 라이브센터(live center)가 구비되어 있다.

이러한 라이브센터는 도 5에 도시한 바와 같이 내부에 중공부가 형성되고 전방 내측에는 레이디얼베어링 및 스러스트베어링이 장착되어 있는 하우징(10)과, 레이디얼베어링의 내경에 장착되어 회전되는 센터샤프트(20)를 포함하고 있으며, 공작물을 보다 안정적으로 공작물을 지지할 수 있게 하고 원활한 회전을 위해 다양한 구조를 갖고 있다.

이러한 라이브센터는 공작물의 일단을 회전가능하게 지지하고, 회전하는 공작물을 절삭바이트로 절삭하는 과정에서 열이 발생하며, 이렇게 발생하는 열을 제거하고 공작물의 가공이 용이하도록 절삭유를 공급하되 된다.

그러나 도 6에 확대 도시한 바와 같이 하우징과 센터샤프트 사이에는 틈(T)이 있고 이러한 틈으로 분사되는 절삭유가 유입되면 내부의 베어링이 파손되어 수명이 저하되는 문제가 있기 때문에 절삭유가 유입되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

이에 따라 라이브센터에 절삭유가 유입되는 것을 방지하기 위한 다양한 기술의 개발되고 있고, 그 예로는 특허문헌 1 내지 3이 있다.

특허문헌 1은 주축대에 삽입되며 내부에는 센터 장착부가 관통되어 있는 하우징과, 센터 장착부에 장착되며 공작물의 일단을 잡아주는 센터와, 센터의 외측면과 센터 장착부의 내측면 사이에 장착되어 센터의 회전시 마찰을 막는 다수의 베어링, 및 센터 장착부의 전방 내측과 센터의 전방 외측 사이에 장착되어 절삭유의 침투를 방지하는 실링으로 구성된 라이브센터에 있어서, 실링은 외측면에 절삭유의 내부 침투를 방지할 수 있도록 다수의 산부가 형성되어 있으며 내측면이 센터의 외측면에 조립되어 있는 고무재의 내륜과, 내측면에 다수의 산부가 삽입되는 산형홈부가 형성되며 외측면이 상기 센터 장착부에 조립되어 있는 외륜으로 구성되며, 서로가 조립되어 있는 산부의 표면과 산형홈부의 표면사이에는 센터의 비회전시 틈이 형성되고, 센터의 회전시 서로 밀착되는 틈이 형성되게 한 것이고,

특허문헌 2는 하우징 중공부의 후방에 후방 베어링부의 후퇴를 방지하도록 돌출 구비되는 돌출부와, 센터의 후방이 돌출부의 후방으로 연장되어 돌출 구비된 센터의 후방 단부에 체결수단을 통해 둘레가 돌출되게 체결 고정되는 고정판과, 고정판의 둘레와 돌출부 사이에 구비되어 센터의 회전 이송에 따라 발생되는 전후 방향 움직임을 상쇄시키는 전후 방향 움직임 상쇄수단으로 구성된 것이며,

특허문헌 3은 내부에 중공부가 형성되고 전방 내측에는 레이디얼베어링 및 스러스트베어링이 장착되어 있는 하우징과, 레이디얼베어링의 내경에 장착되어 회전되는 센터샤프트와, 하우징의 전방에 장착되며 내측이 센터샤프트에 삽입되는 커버와, 커버의 내측과 센터샤프트 사이에 삽입되는 오일 실을 포함하는 라이브센터에 있어서, 센터샤프트의 전방 외측에 장착되어 하우징 내부로 절삭유가 유입되지 않도록 절삭유를 외부로 비산시키는 절삭유 유입방지수단을 포함하는 것이다.

상기한 바와 같은 절삭유 유입 방지와 관련된 종래기술은 절삭유가 라이브 센터에 유입되는 것을 방지하여 라이브센터를 구성하는 구성품을 보호할 수 있으나, 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 절삭유 유입 방지 효과가 떨어지는 문제가 있다.

1. 대한민국 등록실용신안 제0219066호 2. 대한민국 등록특허 제0654398호 3. 대한민국 등록특허 제1324080호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 보다 효과적으로 절삭유가 유입되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 라이브센터의 구조를 변경하여 제작이 용이한 절삭유 유입이 방지된 라이브센터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 절삭유 유입이 방지된 라이브센터는 내부에 중공부가 형성되고 전방 내측에는 니들베어링, 테이퍼롤러베어링, 엥귤러콘텍트베어링 등이 장착되어 있는 하우징과, 베어링의 내경에 장착되어 회전되는 센터샤프트를 포함하는 라이브센터에 있어서, 상기 하우징의 베어링이 설치된 부분의 안쪽의 협폭 단부에 센터샤프트의 외주면을 향하여 호형돌출부를 형성하되, 상기 호형돌출부는 센터샤프트의 공작물을 향한 바깥쪽을 향하며 내경이 커지도록 경사지게 형성하여 센터샤프트의 하우징 안쪽과 대응되는 공간보다 공작물을 향한 바깥쪽 공간이 넓어지게 함에 따라 안쪽보다 바깥쪽의 공간의 공기 흐름이 느리고 압력이 높게 하여 공기가 바깥쪽으로 흐르게 하고, 호형돌출부의 정점과 센터샤프트 사이의 폭이 좁아 호형돌출부 정점과 센터샤프트 사이의 틈을 통과하는 공기의 유속이 빨라지게 하여 공기의 흐름을 통한 양압을 발생시켜서 절삭유가 안쪽으로 유입되는 것을 방지한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센터샤프트의 호형돌출부와 대응되는 외주면에 송풍날개를 더 설치하여 센터샤프트의 공작물을 향한 바깥쪽을 향하여 바람이 발생되게 함에 의해 센터샤프트의 외주면을 따라 절삭유가 안쪽으로 흐르는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 송풍날개는 자석으로 이루어지고, 하우징에는 송풍날개의 회전에 의해 자력이 변하는 코일을 구비하여 송풍날개가 회전자의 역할을 하고, 코일이 고정자의 역할을 하여 전기를 발생시킬 수 있게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭유 유입이 방지된 라이브센터는 하우징 내주면에 호형돌출부를 형성하여 호형돌출부를 중심으로 하우징과 센터샤프트 사이에 공간이 형성되고, 센터샤프트의 공작물을 향한 부분의 공간을 상대적으로 크게 형성하여 공작물을 향한 부분의 공간의 압력은 높아지게 함에 의해 공기의 흐름이 하우징의 내측 안쪽으로부터 공작물을 향한 부분을 향하게 하며, 호형돌출부의 정점과 센터샤프트 사이의 틈을 좁혀 통과하는 공기의 흐름을 빠르게 함에 의해 절삭유가 안쪽으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

더욱이 센터샤프트에 송풍날개를 더 설치하여 센터샤프트가 회전할 때 바람이 발생하게 하고, 이 바람이 라이브센터의 스러스트베어링을 향한 부분의 내부 압력을 높게 만들어 센터샤프트로 분사되는 절삭유가 센터샤프트의 안쪽으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 송풍날개를 자석으로 제작하고, 하우징에는 코일을 설치하여 송풍날개의 회전에 의해 코일에 유도되는 자력에 변화를 줌에 의해 전기를 발생시킬 수 있고, 발생된 전기를 이용하여 라이브센터의 수명과 사용 환경을 기록하는 전자칩이나 전력전기기기에 전원을 공급할 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 절삭유 유입이 방지된 라이브센터의 일예의 단면도
도 2는 도 1의 A 부분 일예의 확대도
도 3은 도 1의 A 부분 다른 일예의 확대도
도 4는 본 발명에 따른 절삭유 유입이 방지된 라이브센터를 구성하는 센터샤프트의 일예의 사시도
도 5는 종래 라이브센터의 일예의 단면도
도 6은 도 3의 B 부분 확대도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였고, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여, 첨부도면이 참조되어 상세하게 설명된다.

본 발명에 따른 절삭유 유입이 방지된 라이브센터는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 하우징(10)의 내주면에는 호형돌출부(11)가 형성되어 있다.

이러한 본 발명에 따른 절삭유 유입이 방지된 라이브센터는 도 1에 도시한 바와 같이, 통상의 라이브센터와 동일하게 내부에 중공부가 형성되고 전방 내측에는 레이디얼베어링 및 스러스트베어링 등이 장착되어 있는 하우징(10)과, 레이디얼베어링의 내경에 장착되어 회전되는 센터샤프트(20)를 포함하며, 이러한 구성품은 이미 종래기술에 의해 알려진 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 호형돌출부(11)는 상기 하우징(10)의 내주면에 형성되고, 스러스트베어링이 설치되는 넓은 내부공간과 폭이 좁아지는 부분의 경계부분에 센터샤프트(20)의 외주면을 향하여 돌출 형성되어 있다.

이렇게 형성된 호형돌출부(11)는 센터샤프트의 공작물을 향한 바깥쪽을 향하며 내경이 커지도록 경사지게 형성하여 센터샤프트의 하우징 안쪽과 대응되는 공간보다 공작물을 향한 바깥쪽 공간이 넓어지게 형성되어 있다.

이렇게 센터샤프트의 안쪽 공간보다 바깥쪽 공간이 넓어짐에 따라 안쪽보다 바깥쪽의 공간에서의 공기흐름은 느려지나 압력이 높아져, 공기의 흐름이 센터샤프트의 안쪽에서 바깥쪽을 향하게 되고, 이러한 공기의 흐름에 의해 절삭유가 안쪽으로 유입되지 못하는 것이다.

또한, 상기 호형돌출부(11) 중 정점(11t)과 센터샤프트의 외주면 사이는 틈이 좁아 이 틈을 통과하는 공기의 흐름이 다른 부분 보다 빨라 외부로부터 센터샤프트의 안쪽으로 절삭유가 흐르는 것을 차단하는 효과가 높아질 수 있다.

이와 같이 호형돌출부(11)를 형성한 하우징(10)을 구비할 경우, 센터샤프트의 표면이 매끄럽지만 센터샤프트의 회전시 바람이 생기고, 이 바람이 상기한 바와 같이 센터샤프트의 안쪽으로부터 공작물을 향한 바깥쪽으로 향하지만, 바람의 양이 적으면 절삭유가 안쪽으로 흘러 들어갈 수 있으므로 바람의 양을 늘리는 것이 바람직하다.

이에 따라 보다 강한 공기의 흐름을 유도하기 위해 상기 센터샤프트의 외주면에는 송풍날개(21)를 더 설치할 수 있으며, 이 송풍날개(21)는 도 4에 도시한 바와 같이 센터샤프트의 외주면에 방사상으로 다수의 날개를 형성하여 구성된다.

상기 송풍날개(21)는 센터샤프트가 회전할 때 바람을 일으켜 절삭유가 센터샤프트의 안쪽으로 유입되는 것을 차단하기 위한 것으로, 날개의 형상은 다양하게 변형하여 실시할 수 있으나, 바람의 방향이 센터샤프트의 공작물을 향한 바깥쪽을 향하도록 기울어지게 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 송풍날개(21)를 자석으로 만들고, 하우징(10)에는 송풍날개의 회전에 의해 자력이 변하는 코일(11c)을 구비하여 송풍날개가 회전자의 역할을 하고, 코일이 고정자의 역할을 하여 전기를 발생시킬 수 있게 할 수도 있다.

이렇게 송풍날개와 코일에 의해 만들어진 전기의 양은 극히 적으므로, 이는 라이브센터의 수명과 사용 환경을 기록하는 전자칩이나, 외부에 부착된 소형 디스플레이수단에 전원을 공급하는 정도로 사용할 수 있다.

또한, 상기 송풍날개(21)의 안쪽 또는 바깥쪽에는 절삭유가 센터샤프트(20)의 외주면을 따라 안쪽으로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 홈이나 턱을 더 형성할 수도 있다.

10: 하우징
11: 호형돌출부 11c: 코일
20: 센터샤프트
21: 송풍날개

Claims (3)

1. 내부에 중공부가 형성되고 전방 내측에는 다수의 베어링이 장착되어 있는 하우징(10)과, 베어링의 내경에 장착되어 회전되는 센터샤프트(20)를 포함하는 라이브센터에 있어서,
   상기 하우징(10)의 베어링이 설치된 부분 안쪽의 협폭 단부에 센터샤프트(20)의 외주면을 향하여 호형돌출부(11)를 형성하되,
   상기 호형돌출부(11)는 센터샤프트의 공작물을 향한 바깥쪽을 향하며 내경이 커지도록 경사지게 형성하여 센터샤프트의 안쪽과 대응되는 공간보다 공작물을 향한 바깥쪽 공간이 넓어지게 함에 따라 안쪽보다 바깥쪽의 공간의 공기흐름이 느리고 압력이 높게 하여 공기가 바깥쪽으로 흐르게 하고, 호형돌출부의 정점(11t)과 센터샤프트(20) 사이의 폭이 좁아 호형돌출부 정점과 센터샤프트 사이의 틈을 통과하는 공기의 유속이 빨라지게 하여 절삭유가 안쪽으로 유입되는 것을 방지한 것을 특징으로 하는 절삭유 유입이 방지된 라이브센터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 센터샤프트(20)의 호형돌출부와 대응되는 외주면에 송풍날개(21)을 더 설치하여 공기의 흐름을 센터샤프트의 공작물을 향한 바깥쪽으로 유도하여 센터샤프트의 외주면을 따라 절삭유가 안쪽으로 흐르는 것을 방지한 것을 특징으로 하는 절삭유 유입이 방지된 라이브센터.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 송풍날개는 자석으로 이루어지고, 하우징(10)에는 송풍날개의 회전에 의해 자력이 변하는 코일(11c)을 구비하여 송풍날개가 회전자의 역할을 하고, 코일이 고정자의 역할을 하여 전기를 발생시킬 수 있게 한 것을 특징으로 하는 절삭유 유입이 방지된 라이브센터.
   

Images