KR200190474Y1 - 스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 냉각 윤활장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공작물을 클램핑하여 모터에 의해 고속회전하는 스핀들 축과 이를 회동지지하는 베어링으로 방열과 윤활을 위한 오일을 순환시켜 내부구조체의 안정성을 기하도록 하는 스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 냉각 윤활장치에 관한 것으로서, 베어링 결합체에 의해 회동지지되고, 그 내부에 드로바가 압입되며, 회전속도제어가 가능한 모터의 구동으로 스핀들 축을 회동시키면서 클램핑된 소재를 가공하도록 하는 스핀들 유니트에 있어서, 스핀들의 일측에 윤활유가 스핀들 축을 관통하여 드로바의 후방측으로 유입되는 유입관로를 형성하고, 상기 유입관로의 윤활유가 상기 스핀들 축의 내면과 접촉하면서 나선방향으로 순환되도록 드로바의 외면에 이중 나선홈을 형성하며, 상기 이중 나선홈으로 순환된 윤활유가 회동지지하는 베어링 결합체 내로 유입 윤활되도록 베어링 윤활로를 관통형성하되, 상기 베어링 윤활로를 거친 윤활유는 배출되면서 펌핑에 의해 다시 유입관로로 유입 순환되도록 하므로서 상기 스핀들 축을 회동지지하는 베어링의 윤활 및 냉각을 이루도록 함과 동시에 모터에 의해 발열되는 스핀들 축을 냉각시켜 가공에 따른 공작물의 클램핑동작을 보다 정확하게 이룰 수 있다.

Description

스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 냉각 윤활장치

본 고안은 스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 냉각 윤활장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공작물을 클램핑하여 모터에 의해 고속회전하는 스핀들 축과 이를 회동지지하는 베어링으로 방열과 윤활을 위한 오일을 순환시켜 내부구조체의 안정성을 기하도록 하는 스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 냉각 윤활장치에 관한 것이다.

일반적으로 스핀들 유니트는 공작물을 클램핑하도록 그 전단에 척이 구비된 스핀들 축과, 상기 스핀들 축이 회전자가 되어 고속회전하도록 하는 모터 및 상기 모터의 회전속도를 제어하는 속도제어장치가 구비되어 있다.

한편, 상기 스핀들 축을 고정지지하는 헤드스톡과 스핀들 축사이의 전단부와 후단부에는 내륜과 외륜 및 볼로 구성된 베어링 결합체가 개재되어 상기 스핀들 축의 고속회전을 지지하도록 구성되어 있다.

또한, 전,후단에 구성된 상기 베어링 결합체 사이에는 상기 스핀들 축을 고속회전시키도록 하는 모터가 헤드스톡에 고정된 상태로 장치되어 있다.

또한, 앞에서 기술한 바와같이 내륜, 외륜 및 볼로 이루어진 베어링 결합체에서 내륜이 스핀들 축에, 외륜이 헤드스톡에 고정지지되는데, 상기 베어링 결합체에서 상기 볼은 내륜과 외륜 사이에 개재되어 상당한 속도로 구름회전을 하게 된다.

이에 상기 내륜과 외륜 및 볼은 마찰에 의한 발열에 의해 팽창하게 되고, 예압은 상당히 증가하게 된다. 이 예압은 볼의 정위치를 결정하는데 중요한 요인으로 작용하지만 필요이상의 예압은 볼의 강성저하와 마찰증대를 초래하게 되므로 종래에는 상기 헤드스톡으로 각 베어링 결합체로 향하는 유로를 형성하고 그 유로로 그리스와 같은 윤활유를 밀어넣은 다음 밀봉제로 그 입구를 봉하는 것으로 구조가 이루어져 있다.

그러나 종래와 같은 윤활유는 각 부품간의 마찰을 어느정도 저감시킬 수는 있으나 상기의 윤활유는 순환방식이 아니라 정체되어 있기 때문에 작업자의 부주의로 주입시기를 놓치면 베어링 구조체에서 발생되는 열로 인해 그리스가 연소되어 상기 베어링 구조체를 교체하여야 하거나 전달된 열에 의해 오히려 발열의 증가를 부추기게 하는 문제점이 있었다.

한편, 고속회전에 따른 상기 스핀들 축은 모터의 코일에서 발생되는 열이 전달 되어지면서 상당한 열이 발생되는데 이 열로 인해 미세한 축의 변형, 또는 원심력에 의한 이상인장 등으로 공작물을 제대로 가공할 수 없게 되는 경우가 종종 발생할 수 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 제반문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 공작물을 클램핑하여 모터에 의해 고속회전하는 스핀들 축과 이를 회동지지하는 베어링으로 방열과 윤활을 위한 오일을 순환시켜 내부구조체의 안정성을 기하도록 하는 스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 냉각 윤활장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 고안은, 베어링 결합체에 의해 회동지지되고, 그 내부에 드로바가 압입되며, 회전속도제어가 가능한 모터의 구동으로 스핀들 축을 회동시키면서 클램핑된 소재를 가공하도록 하는 스핀들 유니트에 있어서,

스핀들의 일측에 윤활유가 스핀들 축을 관통하여 드로바의 후방측으로 유입되는 유입관로를 형성하고, 상기 유입관로의 윤활유가 상기 스핀들 축의 내면과 접촉하면서 나선방향으로 순환되도록 드로바의 외면에 이중 나선홈을 형성하며, 상기 이중 나선홈으로 순환된 윤활유가 회동지지하는 베어링 결합체 내로 유입 윤활되도록 베어링 윤활로를 관통형성하되, 상기 베어링 윤활로를 거친 윤활유는 배출되면서 펌핑에 의해 다시 유입관로로 유입 순환되도록 하는 특징을 갖는다.

도 1 은 본 고안에 따른 스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 윤활장치를 도시한 측단면도이다.

도 2 는 드로바에 형성된 각 유로와 그 유로로 흐르는 윤활유의 흐름을 도시한 확대 측단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10: 스핀들 축, 11: 모터,

12: 드로바, 13: 내륜,

14: 외륜, 15: 볼,

16: 유입관로, 17: 경유유로,

18: 복귀유로, 19: 격벽,

20: 베어링 윤활로, 21: 배출관로,

22: 윤활유탱크, 23: 펌핑수단

이하, 본 고안을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 고안에 따른 스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 윤활장치를 도시한 측단면도이고, 도 2 는 드로바에 형성된 각 유로와 그 유로로 흐르는 윤활유의 흐름을 도시한 확대 측단면도이다.

본 고안의 구성은, 내륜(13), 외륜(14) 및 볼(15)로 구성된 베어링 결합체에 의해 회동지지되고, 그 내부에 드로바(12)가 압입되며, 회전속도제어가 가능한 모터(11)의 구동으로 스핀들 축(10)을 회동시키면서 클램핑된 소재를 가공하도록 하는 스핀들 유니트에 있어서,

상기 스핀들(10a)의 후방 일측에 윤활유가 스핀들 축(10)의 후방으로 유입시키는 유입관로(16)를 형성한다. 상기 유입관로(16)는 상술한 바와같이 스핀들(10a)의 후방으로 관통된 관로로부터 드로바(12)의 후방으로 유입되게 관통된 관로를 포함한다.

또한, 상기 유입관로(16)로부터 유입된 윤활유가 스핀들 축(10)의 내면에 면접촉하면서 모터(11)의 구동에 의한 발열을 냉각시키도록 하기 위해 드로바(12)의 외면에 나선방향으로 순환되도록 하는 이중 나선홈을 형성한다.

상기 이중 나선홈은 스핀들(10a) 후방에 형성된 유입관로(16)로부터의 윤활유가 스핀들 축(10)에 면접되면서 축(10)의 전방으로 진행토록 하는 경유유로(17)과, 상기 경유유로(17)과 나란히 형성되되, 경유유로(17)과 서로 만나지 않게 독립적으로 나선형으로 형성되다가 스핀들 축(10)의 전방부에 와서는 서로 만나면서 축(10)의 후방으로 진행되게 별도로 형성된 복귀유로(18)로 명명된다.

또한, 상기 상기 경유유로(17)와 복귀유로(18)가 서로 독립적으로 형성되기 위해서는 그 유로(17)(18) 사이에 스핀들 축(10)의 내경에 압입구성되게 거의 동일내경을 갖게 형성하는 격벽(19)이 상기 유로(17)(18)들이 형성됨으로써 만들어진다.

한편, 이중 나선홈 즉, 상기 경유유로(17)를 지나면서 상기 스핀들 축(10)을 냉각시킨 다음 복귀유로(18)를 통해 리턴되는 윤활유를 베어링 결합체의 마찰부분인 볼(15)로 분사시키도록 하는 베어링 윤활로(20)를 내륜(13)에 관통 형성한다.

또한, 상기 베어링 윤활로(20)를 통한 윤활유가 내륜(13), 외륜(14) 및 볼(15) 등의 마찰부분을 윤활 및 냉각시키면서 배출시키는 배출관로(21)를 형성하는 한편, 상기 배출관로(21)를 거친 윤활유가 다시 재유입시켜 순환되도록 윤활유탱크(22)과 펌핑수단(23)이 함께 구비 연결됨은 자명한 일일 것이다.

한편, 상기 경유유로(17)와 복귀유로(18)는 스핀들 축(10)의 냉각효율을 증대시키기 위해 그 유로의 면적을 구획되는 격벽(19)보다 크게 형성하도록 함이 보다 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

윤활유탱크(22)내에 저장된 윤활유는 펌핑수단(23)의 구동에 의해 순환하게 되는데, 먼저 스핀들(10a) 후방 일측에 형성된 유입관로(16)를 통해 윤활유가 유입되면서 이 관로(16)와 관통형성되고 드로바(12)의 외면에 나선형으로 형성된 경유유로(17)를 따라 전진하면서 발열된 스핀들 축(10)을 냉각하게 된다.

한편, 드로바(10)의 전단에는 상기 경유유로(17)와 그 경유유로(17) 사이에 동일간격으로 형성되고 서로 만나는 복귀유로(18)가 형성되어 있는데, 윤활유는 그 복귀유로(18)로 진입하면서 또 다시 상기 스핀들 축(10)을 냉각하게 된다.

상기 경유유로(17)와 복귀유로(18)는 격벽(19)에 의해 서로 독립적으로 형성되어 있기 때문에 윤활유의 흐름이 간섭된다거나 방해되지 않는다.

이어서, 상기 복귀유로(18)를 따라서 흐르는 윤활유는 드로바(12)의 후단측에 이르러 베어링 결합체 즉, 내륜(13)으로 관통형성된 베어링 윤활로(20)내로 진입되어 고속회전하는 스핀들 축(10)에 의해 로울링하는 볼(15)로 분사시켜 마찰에 의한 마모와 발열을 제거시키면서 배출관로(21)로 드레인된다.

드레인된 윤활유는 다시 윤활유탱크(22)로 집수되고, 펌핑수단(23)에 의해 재순환하게 되는 것이다.

따라서, 이상에서와 같은 본 고안을 스핀들 유니트에 적용하게 되면, 스핀들 축과 이를 회동지지하는 베어링의 냉각 및 윤활을 위해 서로 조합되고 관통되는 하나의 유로에 의해 윤활유가 정체되지 않고 순환되도록 하는 방식이기 때문에 베어링에 있어서 윤활 및 냉각작용이 함께 이루어지는 한편, 드로바에 형성된 이중 나선홈에 의해 스핀들 축을 효율적으로 냉각시키기 때문에 축의 고속회전에 의해 발열이 일어난다 하더라도 축의 이상변형 등이 방지되어 소재의 올바른 클램핑이 실현될 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 베어링 결합체에 의해 회동지지되고, 그 내부에 드로바가 압입되며, 회전속도제어가 가능한 모터의 구동으로 스핀들 축을 회동시키면서 클램핑된 소재를 가공하도록 하는 스핀들 유니트에 있어서,

   스핀들의 일측에 윤활유가 스핀들 축을 관통하여 드로바의 후방측으로 유입되는 유입관로를 형성하고, 상기 유입관로의 윤활유가 상기 스핀들 축의 내면과 접촉하면서 나선방향으로 순환되도록 드로바의 외면에 이중 나선홈을 형성하며, 상기 이중 나선홈으로 순환된 윤활유가 회동지지하는 베어링 결합체 내로 유입 윤활되도록 베어링 윤활로를 관통형성하되, 상기 베어링 윤활로를 거친 윤활유는 배출되면서 펌핑에 의해 다시 유입관로로 유입 순환되도록 함을 특징으로 하는 스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 냉각 윤활장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이중 나선홈은 유입관로측으로부터는 서로 만나지 않게 독립적으로 진행되다가 상기 스핀들 축의 전방부에 와서는 서로 만나게 형성함을 특징으로 하는 스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 냉각 윤활장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이중 나선홈은 스핀들 축의 냉각효율을 증대시키기 위해 그 홈의 면적을 구획되는 격벽보다 크게 형성함을 특징으로 하는 스핀들 축 및 이를 지지하는 베어링의 냉각 윤활장치.