KR101840161B1

KR101840161B1 - 초고속 에어베어링 스핀들

Info

Publication number: KR101840161B1
Application number: KR1020170014882A
Authority: KR
Inventors: 이동헌; 유성웅
Original assignee: 주식회사 알피에스
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2018-04-26

Abstract

본 발명은 초고속 에어베어링 스핀들에 관한 것으로서, 스핀들을 회전시키기 위한 모터가 삽입된 하우징과, 상기 하우징 끝단에 설치되는 프론트 커버와, 상기 모터 전단부와 후단부에 설치되어 샤프트를 부상시키는 에어노즐을 포함한 프론트 베어링과 리어 베어링, 상기 프론트 베어링, 리어 베어링 내륜에 삽입되는 것으로 내부에 드루바가 삽입되고, 드루바 끝단에 툴을 클램핑하기 위한 콜렛이 설치된 샤프트와, 상기 하우징 타단에 설치되고 드루바를 전진시키기 위한 피스톤 로드와 상기 피스톤 로드를 밀기 위한 실린더가 내장되어 툴 홀더를 탈착하는 ATC와, 상기 프론트 커버 일측에 툴의 런아웃을 측정하기 위한 런아웃 측정 센서를 설치하는 것을 특징으로 하는 초고속 에어베어링 스핀들에 관한 것이다.

Description

초고속 에어베어링 스핀들{Superhigh speed air bearing spindle}

본 발명은 초고속 에어베어링 스핀들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스핀들이 가공물의 가공 중 툴의 런아웃을 실시간으로 확인할 수 있으며 런아웃의 변형을 신속히 파악하여 가공물의 생산성을 향상시킬 수 있으며, ATC(Auto Tool Changer) 고장시 수동 또는 공압으로 드루바를 밀어주므로서 작업오차를 줄일 수 있는 초고속 에어베어링 스핀들에 관한 것이다.

일반적으로 머시닝센터에 사용되는 ATC(Automatic Tool Changer:이하 “ATC“ 라 한다) 스핀들(spindle)은 축단이 공작물이나 절삭공구에 장착된 회전축으로서 고속으로 회전하며 절삭이 이루어지게 하는데 이용된다.

기존에 사용되는 머시닝센터용 ATC 스핀들의 회전구동은 빌트인 모터 형식으로 이루어짐이 일반적인데, 이러한 빌트인 모터 형식에서 피삭재 절삭을 위해 ATC 스핀들을 회전시킴에 있어 속도제어를 통하여 절삭부하시에도 무부하일 경우와 동일한 회전속도를 얻을 수 있도록 빌트인 모터에 공급되는 전류량을 조절함으로써, ATC 스핀들이 정속으로 회전할 수 있게 구성되었다.

종래, 스핀들의 가공물과 툴 사이에 고속으로 회전시 발생하는 마찰, 열 등에 의하여 툴의 변형이 발생하게 되고 그로 인해 런아웃의 변형이 발생되어 가공물의 가공면이 고르지 못하여 제품 불량으로 이어지므로, 작업자가 툴의 런아웃을 인디게이터 등의 측정 장비로 수시로 측정해야 하는 문제점이 발생되었다.

또한, 툴 교환시 툴이 설치된 콜렛을 탈거해야 하는데 ATC 시스템 고장 및 에어 압력이 낮아지며 ATC 시스템이 드루바를 밀지 못하여 툴을 교체할 수 없는 상황이 발생된다.

일반적으로 ATC 시스템은 압축공기를 이용하여 툴 홀더를 교환하기 위한 것이다. 도 1은 ATC 시스템의 구성도이며, ATC 시스템은 압축유체(통상 공압)를 공급되면 실린더의 피스톤이 작동하여 드루바를 전진시키고 그로 인해 그리퍼가 전진하게 된다. 그리퍼가 전진하게 되면 콜렛을 놓으면서 장착을 해지하게 된다.

ATC 시스템의 압축공기가 중단되면 드루바 내부의 디스크 스프링의 복원력에 의해 실린더는 후퇴하고 그리퍼는 압축하게 되면서 콜렛을 고정하게 되는 방식이다.

국내등록특허공보 등록번호 제1011817050000(2012.09.05.)호에는 내부에 공간이 형성된 원통형상의 하우징(7)과, 상기 하우징(7)의 내부에 내장되며 내부에 공간이 형성된 원통형상인 에어베어링 스핀들과, 상기 에어베어링 스핀들의 내부에 내장되며 내부에 공간이 형성된 원통형상의 회전축(5)과, 상기 하우징(7)의 상부 중앙부에 설치된 공기유입구(100)와, 상기 공기유입구(100)와 일정간격 이격되어 설치된 공기배출구(110)로 구성되며, 상기 공기유입구(100)와 연결되어 하우징(7)의 후면 일단부에 관통되어 설치된 에어유입분기로(A)와, 상기 에어유입분기로(A)의 하부중간일측에 연결되고, 하우징(7)의 내측 상부에 형성되며 전면 일측에 다수개의 통공이 이격되어 설치된 에어제1유입로(B)와, 상기 에어유입분기로(A)의 끝단부에 연결되며, 하우징(7)의 내부에 형성되며 에어베어링 스핀들 후면에 설치된 드로우바(16)의 외부와 하우징(7)의 내부 전면 사이에 형성된 에어제2유입로(C)와, 상기 에어제2유입로(C)의 전면에 설치되며 후면중앙부에 내부공간관통부가 구비된 에어베어링스핀들과, 상기 에어베어링스핀들은 내부에 공간이 형성된 원통형상으로, 후면 상부에 설치된 에어베어링스핀들후면에어유입로(D-5)와, 상기 에어제1유입로(B)의 끝단부에 형성된 통공과 연결되고, 에어베어링 스핀들에 관통하여 설치되며, 에어제1유입로(B)와 연결되고 일정간격 이격되어 설치된 4개의 에어제3유입로제1,제2,제3,제4입구(D-1,D-2,D-3,D-4)에 연결되어 에어베어링스핀들 내부와 회전축(5)의 외부에 형성된 에어제3유입로(D)와, 상기 에어제3유입로(D)의 전면 끝단부에 설치된 에어제1배출구(G)로 구성되며, 내부에 공간이 형성된 원통형상이며 후면중앙부에 회전축내부공간관통부가 구비된 회전축(5)의 내부에 설치된 에어제4유입로(회전축내)(E)와, 회전축(5)의 전면 끝단부양측에 에어가 배출되는 다수개의 에어제2배출구(F)로 구성된 에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조에 관한 기술이 공개되어 있고,

국내등록특허공보 등록번호 제1014924380000(2015.02.05.)호에는 에어터빈을 구동하기 위해 공급되는 에어의 유량을 조절하여 피삭재의 절삭을 위해 회전하는 주축인 ATC 에어스핀들이 정속으로 회전함과 아울러 정위치에서 회전할 수 있도록 에어터빈의 외주면에 형성된 포켓에 공급되는 에어의 유량을 정밀하게 제어할 수 있게 하는 ATC 에어스핀들 구동용 에어터빈 제어시스템이 기재되어 있으며,

국내등록특허공보 등록번호 제1004280570000(2004.04.08.)호에는 공구홀더(20)를 장착시키기 위한 콜릿(22)을 갖고, 클램프 실린더 장치(30)에 의해 콜릿(22)을 동작시키기 위한 드로우바(40)를 갖는 보링스핀들(10)을 냉각시켜 주기 위한 장치에 있어서, 상기 드로우바(40)의 외주면과 상기 보링스핀들(10)의 내주면과의 사이에 형성된 냉각수회수통로(11)와; 상기 클램프 실린더 장치(30)의 피스톤(32) 내부에 배치됨과 동시에 상기 드로우바(40)의 후단부에 결합되고, 외주면에 냉각오일 도입구멍(51)을 갖는 로터리 샤프트(50)와; 상기 드로우바(40)의 중심선상에 배치되고, 일단이 상기 드로우바(40)의 내부 일단에 실링 지지되고 후단이 상기 로터리 샤프트(50)에 실링 지지된 에어파이프(60)와; 상기 에어파이프(60)의 외주면과 상기 드로우바(40)의 내주면과의 사이에 형성된 냉각수 공급통로(70)와; 상기 피스톤(32)의 내부에 장착됨과 동시에 상기 로터리 샤프트(50)의 원주상에 삽입 배치되고, 원주면에 냉각오일을 내부로 도입하기 위한 냉각오일 도입구멍(81)을 갖는 샤프트 하우징(80)과; 상기 샤프트 하우징(80)의 내부에 도입된 냉각오일을 로터리샤프트(50)와의 사이에서 누설없이 가두어 상기 로터리샤프트(50)의 냉각오일도입구멍(51)으로 유도하는 대향하는 한쌍의 오일실(91,92)과; 상기 클램프 실린더 장치(30)의 피스톤(32)에는 상기 샤프트하우징(80)의 냉각오일 도입구멍(81)과 연통한 냉각오일공급통로(32a)와 상기 에어파이프(60)의 내부로 에어를 공급하기 위한 에어공급통로(32b)를 포함한 보링 머신에서 스핀들을 축방향으로 이동시키는 이송축의 열변형을 제거하기 위한 장치가 공개되어 있음을 알 수 있다.

1. 국내등록특허공보 등록번호 제1011817050000(2012.09.05.)호 2. 국내등록특허공보 등록번호 제1014924380000(2015.02.05.)호 3. 국내등록특허공보 등록번호 제1004280570000(2004.04.08.)호

상기와 같은 종래의 ATC는 에어공급라인만 압축공기를 투입시키는 형식이므로, 한번 에어가 인입되면 툴과 콜렛 사이에 이물질(가공칩 등) 등이 끼거나 수분에 의한 부식되거나, 툴, 콜렛, 드루바, 스프링 등의 마모, 손상되거나, ATC의 내부 압력이 충분하지 못할 경우에는 작동이 원활하지 않고, ATC가 파손되거나 압축공기의 공급이 중단되면 콜렛을 탈착하지 못하고 이로 인해 툴을 교체하지 못하는 문제점을 해결하는 것이 본 발명의 해결하고자 하는 과제인 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 특허출원번호 제10-2011-0022757(등록번호 제10-1181705호), 발명의 명칭; 에어베어링 스핀들의 이물질 유입방지구조를 개량한 것으로서,

스핀들을 회전시키기 위한 모터가 삽입된 하우징과, 상기 하우징 끝단에 설치되는 프론트 커버와, 상기 모터 전단부와 후단부에 설치되어 샤프트를 부상시키는 에어노즐을 포함한 프론트 베어링과 리어 베어링, 상기 프론트 베어링, 리어 베어링 내륜에 삽입되는 것으로 내부에 드루바가 삽입되고, 드루바 끝단에 툴을 클램핑하기 위한 콜렛이 설치된 샤프트와, 상기 하우징 타단에 설치되고 드루바를 전진시키기 위한 피스톤 로드와 상기 피스톤 로드를 밀기 위한 실린더가 내장되고 툴 홀더를 탈거하기 위한 ATC 시스템으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 ATC에 에어의 공급과 배출하기 위한 에어공급노즐과 에어배출노즐이 형성되고, 상기 에어공급노즐과 에어배출노즐의 공급과 배출은 상호 변경 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 ATC 시스템 일측에 수직으로 슬라이딩 가능한 드루바 푸쉬로드를 설치하되, 드루바 푸쉬로드의 끝단은 사다리꼴 형상 또는 볼록형상으로 제작되고 드루바 푸쉬로드가 슬라이딩할 경우 드루바와 간섭이 가능하도록 하여 드루바를 전진시키는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 드루바 푸쉬로드 외주면에 스프링을 설치하고, 스프링 끝단은 ATC 스토퍼와 접촉하여 드루바 푸쉬로드의 슬라이딩 후 복귀가 가능하도록 한 초고속 에어베어링 스핀들을 제공하는 것이 본 발명의 과제해결 수단인 것이다.

본 발명은 스핀들이 가공물의 가공 중 툴의 런아웃과 진동 상태를 실시간으로 확인할 수 있으며 런아웃의 변형을 신속히 파악하여 가공물의 생산성을 향상시킬 수 있으며, ATC(Auto Tool Changer) 고장 및 파손으로 작동이 정확하지 않을 경우, 수동 또는 공압으로 드루바를 밀어 툴 및 콜렛을 탈착할 수 있으므로 별도의 작업을 하지 않아도 되는 효과가 있다.

도1 본 발명인 초고속 에어베어링 스핀들의 전체도
도2 본 발명의 ATC 상세도
도3 본 발명의 드루바와 드루바 푸쉬로드 상세도
도4 본 발명의 피스톤, 피스톤로드, 드루바, 그리퍼 연결관계를 나타낸 도면
도5 본 발명의 ATC 에어 이동 상세도
도6 본 발명의 스핀들을 작동하기 위한 에어 공급 경로도

본 발명은 초고속 에어베어링 스핀들에 관한 것으로, 스핀들을 회전시키기 위한 모터가 삽입된 하우징과, 상기 하우징 끝단에 설치되는 프론트 커버와, 상기 모터 전단부와 후단부에 설치되어 샤프트를 부상시키는 에어노즐을 포함한 프론트 베어링과 리어 베어링, 상기 프론트 베어링, 리어 베어링 내륜에 삽입되는 것으로 내부에 드루바가 삽입되고, 드루바 끝단에 툴을 클램핑하기 위한 콜렛이 설치된 샤프트와, 상기 하우징 타단에 설치되고 드루바를 전진시키기 위한 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드를 밀기 위한 실린더가 내장되어 툴 홀더를 탈착하는 ATC (Auto Tool Changer)를 포함한 초고속 에어베어링 스핀들에 관한 것이다.

본 발명의 프론트 커버 일측에 진동을 측정하기 위한 진동센서가 설치 가능하다.

이때, 별도의 단말기(미도시)와 런아웃 측정 센서, 진동센서를 통신하여 스핀들의 정보를 실시간으로 확인하여 상황에 따른 대응이 가능하다.

상기 ATC에 에어의 공급과 배출하기 위한 에어공급노즐과 에어배출노즐이 도5와 같이 형성되고, 상기 에어공급노즐과 에어배출노즐은 에어공급과 에어배출이 상호 바뀔수 있도록 하여 드루바의 전, 후진이 가능하다.

또한 ATC 내부의 에어공급을 에어배출노즐에 연결되어 에어를 공급함으로써, 에어공급노즐이 에어배출노즐로, 에어배출노즐은 에어공급노즐로 기능이 바뀌도록 구성하였다.

상기 ATC 일측에 수직으로 슬라이딩이 가능한 드루바 푸쉬로드를 설치하되 드루바 푸쉬로드의 끝단은 경사진 형상 또는 사다리꼴 형상, 볼록한 형상으로 제작되고 드루바 푸쉬로드가 슬라이딩할 경우 드루바와 간섭이 가능하도록 하여 드루바의 전진이 가능하다.

아울러, 상기 드루바 푸쉬로드 외주면에 스프링을 설치하고, 스프링 끝단은 스토퍼와 접촉하여 드루바 푸쉬로드의 슬라이딩 후 복귀가 가능하다.

또한, 드루바 푸쉬로드는 수동 또는 에어압으로 누름할 수 있거나 별도의 압축유체 투입구를 설치하여 압축유체에 의해 드루바 푸쉬로드를 슬라이딩시켜 드루바의 전, 후진이 가능하며, 드루바 푸쉬로드의 전진 및 복귀 방법은 당업자에 의해 변경 실시 가능함을 밝혀 둔다.

콜렛은 스핀들 끝단 즉, 샤프트 끝단을 감싸도록 설치되어 툴을 잡아주는 역할을 한다.

샤프트(회전축)는 내부에 드루바를 수용할 수 있는 홈이 길이방향으로 형성되고 상기 홈에 드루바가 내장되어 전후진으로 슬라이딩 된다.

하우징 내측 중간부에 스테이터가 설치되고 샤프트 중간부에 로터가 설치되어 회전되는 구조이다.

일반적으로 모터(7)의 구성은 로터(75)와 스테이터(70)로 구분되며,

스테이터(70)는 하우징(9) 내측 중간부에 설치되고, 로터(75)는 샤프트(5)의 중간부에 설치되며,

스테이터(70)와 로터(5)는 맡닿도록 설치되어, 에어 인입으로 인하여 샤프트(5)가 부상되고 부상된 후, 스테이터(70)에 전기적 신호를 주게됨으로서 로터(75)를 회전시켜 샤프트(5)를 회전시키는 구조이다.

본 발명의 하우징(9)과 하우징(9)의 후면에 설치된 프론트커버(4)의 내측에 샤프트를 지지하는 트러스트 베어링(61)에어유로가 형성된 구조이며, 에어가 하우징 내부의 에어유로(18-1)로 공급되므로써 내부에 있는 샤프트가 부상되고, 모터의 작동으로 샤프트가 회전되는 에어베어링스핀들의 구조와 모터등은 당분야에서 널리 사용되는 일반적이기 때문에 본 발명에서는 구체적으로 기술하지 않기로 하겠다.

본 발명의 특징은 일반적인 하우징(9)의 후면에 ATC를 장착하고,

그에 따른 샤프트의 전후진 시켜 툴에 탈착하기 위한 드루바 및 드루바를

작동시키는 구조인 것이다.

ATC장착 후 Air의 유입 및 출구는 도5와 같다.

이하 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1 본 발명인 초고속 에어베어링 스핀들의 전체도, 도2 본 발명의 ATC 상세도, 도3 본 발명의 드루바와 드루바 푸쉬로드 상세도, 도4 본 발명의 피스톤, 피스톤로드, 드루바, 그리퍼 연결관계를 나타낸 도면, 도5 본 발명의 ATC 에어 이동 상세도, 도6 본 발명의 스핀들을 작동하기 위한 에어 공급 경로도를 도시하였고, 툴(1), 콜렛(2), 센서(3), 프론트커버(4), 샤프트(5), 프론트베어링(6), 모터(7), 리어베어링(8), 하우징(9), 드루바(10), 스프링(11), 드루바 푸쉬로드(12), 스토퍼(13), 피스톤로드(14), 실린더(15), 에어공급노즐(16,16-1), 에어배출노즐(17), 에어배출구(17-1), 부상용 에어공급노즐(18), 에어유로(18-1), ATC(20), ATC커버(21), ATC삽입부(22), ATC고정부(30), 그리퍼(40), 디스크스프링(41), 트러스트베어링(61), 스테이터(70), 로터(75), 후면몸체(100)를 나타낸 것임을 알 수 있다.

본 발명의 초고속 에어베어링 스핀들의 구조는 도1내지 도4에 도시된 바와 같이,

하우징(9)과, 상기 하우징(9) 끝단에 설치되는 프론트 커버(4)와,

상기 프론트커버(4)의 내측에 설치되며 하부 일측에 에어유로가

구비된 트러스트 베어링(61)과,

상기 프론트 커버(4) 일측에 툴(1)의 런아웃을 측정하기 위한 런아웃 측정 센서(3)와, 상기 하우징(9)에 내장된 샤프트의 중간 외부에 설치되어 샤프트(5)를 회전시키며 스테이터(70)와 로터(75)로 구비된 모터(7)와,

상기 모터(7)의 전단부와 후단부에 설치되어 샤프트(5)를 부상시키는 에어유로(18-1)를 포함한 프론트 베어링(6)과 리어 베어링(8)과,

상기 프론트 베어링(6) 및 리어 베어링(8) 내륜에 삽입되는 것으로 내부에 드루바(10)가 삽입되고, 드루바(10) 끝단에 툴(1)을 클램핑하기 위한 콜렛(2)이 설치된 샤프트(5)와,

상기 하우징(9) 전면 하부에 설치되며 내부의 에어유로(18-1)에 연결된 부상용 에어공급노즐(18)과,

상기 하우징(9) 내측 전면에 설치되고 드루바(10)를 전후진시키기 위한 피스톤 로드(14)와, 상기 피스톤 로드(14)를 전후진시키기 위한 실린더(15)가 내장된 ATC(20)로 구성되고,

상기 ATC(20)는 도2 내지 도6에 도시된 바와 같이, 하우징(9)의 전면에 설치되며, 전면 중앙부에 ATC고정부(30)가 구비된 후면몸체(100)와, 상기 후면몸체(100)의 ATC고정부(30) 전면에 설치된 ATC커버(21)로 구성되며,

상기 ATC커버(21)의 내부중앙에 설치되어 드루바(10)와 접촉되는 피스톤로드(14)와, 상기 피스톤로드(14)의 전면에 설치된 실린더(15)와, 상기 실린더(15)의 전면에 설치된 일정간격 이격되어 설치된 두 개의 에어공급노즐(16,16-1)과, 상기 ATC커버(21)의 하부 일측 중간에 설치된 에어배출노즐(17)과, ATC커버(21)의 후면 중앙부에 일정간격 이격되어 설치된 ATC삽입부(22)로 구성되고,

상기 후면몸체(100)는 일측 상부에 수직으로 슬라이딩 가능한 드루바 푸쉬로드(12)와, 상기 드루바푸쉬로드(12)의 중간하부에 돌출된 스토퍼(13)와, 상기 스토퍼(13)와 드루바푸쉬로드(12)의 상부 사이에 설치된 스프링(11)과,

전면부 중간부에 설치되어 ATC커버(21)의 ATC삽입부(22)가 삽입되는 ATC고정부(30)로 구성되어 있음을 알 수 있다.

상기 ATC(20)는 일측에 수직으로 슬라이딩 가능한 드루바 푸쉬로드(12)를 설치하되, 상기 드루바 푸쉬로드(12)의 끝단은 경사진 형상 또는 사다리꼴 형상, 볼록 형상 중에서 선택된 어느 하나이며, 상기 드루바 푸쉬로드(12)가 슬라이딩할 경우 드루바(10)와 간섭이 가능하도록 하여 드루바(10)를 전진시키도록 하며,

상기 드루바(10)는 드루바 푸쉬로드(12) 외주면에 스프링(11)을 설치하고, 스프링(11) 끝단은 스토퍼(13)와 접촉하여 드루바 푸쉬로드(12)의 슬라이딩 후 복귀가 가능한 구조임을 특징으로 한다.

작동방법을 설명하면,

먼저, 부상용 에어공급노즐(18)를 통해 에어가 하우징 내부의 에어유로(18-1)로 공급되어 내부에 있는 샤프트를 부상시키고(도 6 참조), 전기전인 신호에 의해 로터와 스테이터로 구성된 모터를 작동시키면 스테이터는 하우징 내경 중간부에 설치되고, 로터는 샤프트 중간부에 설치됩니다. 이때 스테이터와 로터는 맡닿도록 설치되도록 하며, 에어 인입으로 인하여 샤프트가 부상되고 부상된 후 스테이터에 전기적 신호를 주게됨으로서 로터를 회전시켜 샤프트를 회전시키는 일반적인 방법이며,

본 발명의 특징인 ATC의 작동 방법은 에어공급노즐(16)을 통해 에어를 ATC 내부로 공급하면 실린더(15)에 연결된 피스톤로드(14)가 후진하여 드루바(10)를 후진시키고 그로 인해 그리퍼(40)가 후진되면 콜렛(2)이 탈착되어 작동하는 방법인 것이다.

이때, 툴과 콜렛 사이에 이물질(가공칩 등) 등이 끼거나 수분에 의한 부식되거나, 툴, 콜렛, 드루바, 스프링 등의 마모, 손상되거나, ATC의 내부 압력이 충분하지 못할 경우에는 작동이 원활하지 않고, ATC가 파손되거나 압축공기의 공급이 중단되면 콜렛을 탈착하지 못하고 이로 인해 툴을 교체하지 못하는 경우,

드루바(10)의 상부에서 수동 또는 공압으로 드루바 푸쉬로드(12)를 압박하면, 드루바 푸쉬로드(12)가

하강하여 드루바(10)의 경사진 끝단면에 접촉하면서 드루바(10)의 경사진 끝단면에 압박을 가하여 후진시키고, 드루바 푸쉬로드(12)의 하강은 스토퍼(13)에 의해 정지되고,

후진된 드루바(10)는 디스크스프링(41)에 의해 원위치되어

최초의 상태로 돌아가 ATC의 에어공급노즐(16)에 에어가 공급되어 실린더(15)에 연결된 피스톤로드(14)가 후진하면서, 드루바(10)를 다시 후진시키는 원리를 반복하여 작동하는 것이다.

ATC의 구동은 에어공급노즐(16)에 유입된 공기가 실린더의 작동 후 잔여 에어의 배출을 위하여 에어배출노즐(17)을 통해 외부로 배출되는 것이다.(도 5 참조, ATC 에어유입경로 설명)

또한, 에어공급노즐(16-1)로 에어가 유입되어 피스톤로드(14)의 내부와 샤프트(회전축)내부를 통해 콜렛(2) 사이로 배출되어 장치 내부 및 툴을 청소하는 툴클리닝이 가능하다.(도 5 참조)

한편 상기 ATC는 에어의 공급과 배출하기 위한 에어공급노즐과 에어배출노즐이 형성되고, 상기 에어공급노즐과 에어배출노즐의 공급과 배출은 상호 변경 가능한데,

변경시에는 에어배출노즐(17)을 통해 에어를 ATC 내부로 공급하면 실린더(15)에 연결된 피스톤로드(14)가 전진하여 드루바(10)를 전진시키고 그로 인해 그리퍼(40)가 전진되면 콜렛(2)을 탈거하는 방법인 것이다.

툴(1), 콜렛(2), 센서(3), 프론트커버(4), 샤프트(5), 프론트베어링(6), 모터(7), 리어베어링(8), 하우징(9), 드루바(10), 스프링(11), 드루바 푸쉬로드(12), 스토퍼(13), 피스톤로드(14), 실린더(15), 에어공급노즐(16,16-1), 에어배출노즐(17), 에어배출구(17-1), 부상용 에어공급노즐(18), 에어유로(18-1), ATC(20), ATC커버(21), ATC삽입부(22), ATC고정부(30), 그리퍼(40), 디스크스프링(41), 트러스트베어링(61), 스테이터(70), 로터(75), 후면몸체(100)

Claims

초고속 에어베어링 스핀들에 있어서,
하우징과, 상기 하우징 끝단에 설치되는 프론트 커버와,
상기 프론트커버의 내측에 설치되며 하부 일측에 에어유로가 구비된
트러스트 베어링과,

상기 하우징에 내장된 샤프트의 중간 외부에 설치되어 샤프트를 회전시키며 스테이터와 로터로 구비된 모터와,
상기 모터의 전단부와 후단부에 설치되어 샤프트를 부상시키는 에어유로를 포함한 프론트 베어링과 리어 베어링과,
상기 프론트 베어링 및 리어 베어링 내륜에 삽입되는 것으로 내부에 드루바가 삽입되고, 드루바 끝단에 툴을 클램핑하기 위한 콜렛이 설치된 샤프트와,
상기 하우징 전면 하부에 설치되며 내부의 에어유로에 연결된 부상용 에어공급노즐과,
상기 하우징 전면에 설치되고 드루바를 전후진시키기 위한 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드를 전후진시키기 위한 실린더가 내장된 ATC로 구성되며,

상기 ATC는 전면 중앙부에 ATC고정부가 구비된 후면몸체와, 상기 후면몸체의 ATC고정부 전면에 설치된 ATC커버로 구성되며,

상기 ATC커버의 내부중앙에 설치되어 드루바와 접촉되는 피스톤로드와, 상기 피스톤로드의 전면에 설치된 실린더와, 상기 실린더의 전면에 설치되고 일정간격 이격되어 설치된 두 개의 에어공급노즐과, 상기 ATC커버의 일측에 설치된 에어배출노즐과, ATC커버의 후면 중앙부에 일정간격 이격되어 설치된 ATC삽입부로 구성되고,

상기 후면몸체는 일측 상부에 수직으로 슬라이딩 가능한 드루바 푸쉬로드와, 상기 드루바푸쉬로드의 중간하부에 돌출된 스토퍼와, 상기 스토퍼와 드루바푸쉬로드의 상부 사이에 설치된 스프링과,
전면 중간부에 설치되어 ATC커버의 ATC삽입부가 삽입된 ATC고정부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초고속 에어베어링 스핀들.
청구항 1에 있어서, 상기 ATC는 에어의 공급과 배출하기 위한 에어공급노즐과 에어배출노즐이 형성되고, 상기 에어공급노즐과 에어배출노즐의 공급과 배출은 상호 변경 가능한 것을 특징으로 하는 초고속 에어베어링 스핀들.
청구항 1에 있어서, 상기 ATC는 일측에 수직으로 슬라이딩 가능한 드루바 푸쉬로드를 설치하되, 드루바 푸쉬로드의 끝단은 경사진 형상 또는 사다리꼴 형상, 볼록 형상 중에서 선택된 어느 하나이며, 드루바 푸쉬로드가 슬라이딩할 경우 드루바와 간섭이 가능하도록 하여 드루바를 전진시키는 것을 특징으로 하는 초고속 에어베어링 스핀들.
청구항 3에 있어서,
상기 드루바는 드루바 푸쉬로드 외주면에 스프링을 설치하고, 상기 스프링 끝단은 스토퍼와 접촉하여 드루바 푸쉬로드의 슬라이딩 후 복귀가 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 초고속 에어베어링 스핀들.