KR20040042009A - 주축의 베어링 오일분무 및 오일회수가 가능한 윤활장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계의 주축을 지지하는 베어링에 오일을 분무시키고, 분무된 오일의 회수가 가능하도록 한 주축의 베어링 오일분무 및 오일회수가 가능한 윤활장치에 관한 것으로, 공작기계의 주축(12)을 지지하는 전부 베어링(14)과 후부 베어링(16)측에 각기 분무된 오일을 흡입할 수 있도록 전,후부 베어링 하우징(22,24)에 각기 형성된 분무오일 드레인통로(26,28)와, 상기 분무오일 드레인통로(26,28)에 오일회수라인(30,32)을 통해 연결되어 흡입력을 발생시키는 진공펌프(34)와, 상기 오일회수라인(30,32)과 진공펌프(34)의 사이에 설치되어 오일과 공기를 분리하는 오일분리기(36,36)가 포함된 것을 특징으로 한다.

Description

주축의 베어링 오일분무 및 오일회수가 가능한 윤활장치{Bearing oil mist of main spindle and oil recoveriable lubrication device}

본 발명은 공작기계의 주축 발열 억제를 위한 윤활장치에 관한 것으로, 특히 주축을 지지하는 베어링에 오일을 분무시키고, 분무된 오일의 회수가 가능하도록 한 주축의 베어링 오일분무 및 오일회수가 가능한 윤활장치에 관한 것이다.

공작기계 예로, CNC 선반의 주축은 가공물을 클램핑하여 회전시켜 주는 부분으로 작용한다. 주축의 고속 회전시 회전부위에서는 마찰열이 발생하고, 이 마찰열은 주축의 열변형을 일으키는 열원으로 작용하여 가공물의 정밀도에 악영향을 미치게 된다. 따라서 주축을 회전 지지하는 베어링의 발열을 억제하는 윤활이 요구된다.

대부분의 CNC 선반의 주축 베어링의 윤활 방식은 그리스 윤활을 채용하고 있다. 그리스 윤활은 주축의 구조를 간략화할 수 있는 장점이 있는 반면에, 높은 회전수의 윤활에는 부적당하고, 먼지의 여과기능이 없으며 냉각작용에 의한 냉각효과를 기대할 수 없다. 특히 고속, 고정밀을 요구하는 CNC 선반의 경우 주축 베어링의 발열이 가공물의 정밀도를 저하시키는 요인이 되고 있다.

주축 베어링의 발열을 최소화 시키기 위해 오일 윤활방식이 사용되고 있는데, 그 중 오일 에어 윤활과 오일 분무(mist) 윤활이 대표적으로 사용되고 있다.

전자의 오일 에어 윤활의 경우에는 미량의 윤활유를 정량 피스톤으로 간헐적으로 내뿜고 압축된 공기에 의해 미량의 윤활유가 베어링에 공급된다. 그러나 정확한양의 윤활유과 베어링에 공급되기 위해서는 각각 독립적으로 베어링에 윤활유가 공급되어져야 하므로 구조적으로 복잡해지는 문제를 갖는다.

후자의 오일 분무 윤활의 경우가 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 압축 공기를 이용하여 소량의 오일을 오일공급통로(18)로 공급시켜 주축(12)을 회전 지지하는 전부 베어링(14)과 후부 베어링(16)을 윤활시키는 구조를 나타내고 있다. 도 1과 같이 오일을 분무화시켜 베어링에 공급하는 방식은 소량의 오일이 사용되므로 베어링의 전체 마찰중에 윤활 마찰이 적게 작용하여 발열이 적다.

그리고 베어링을 통과해서 전달되는 공기는 냉각작용과 주위의 이물질이 침투하지 못하게 하는 실링작용까지 하는 이점을 가지고 있다.

그러나 압축공기와 함께 대기중으로 빠져나가는 오일의 양이 많은 경우, 오일 재활용 불가에 의한 경제적 비용이 증가되고, 환경오염을 일으키는 문제가 발생된다.

따라서 본 발명은 여러 이점을 갖는 오일 분무 윤활방식에 있어 베어링에 분무된 오일을 환경오염 없이 회수시킬 수 있도록 함과 동시에 오일의 재활용이 가능하도록 하여 경제적인 윤활을 이룰 수 있도록 한 주축의 베어링 오일분무 및 오일회수가 가능한 윤활장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 공작기계 주축 윤활장치의 윤활구조 예시도.

도 2는 본 발명에 따른 주축 오일 분무 및 오일회수를 위한 회로 구성도.

도 3 및 도4는 도 2에 도시된 주축의 전단부 및 후단부에 대한 분무오일공급통로 및 오일회수통로가 나타난 각각의 베어링부 확대 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

14: 전부 베어링

16: 후부 베어링

20: 오일분무 공급유닛

22: 전부 베어링 하우징

24: 후부 베어링 하우징

26,28: 분무오일 드레인통로

30,32: 오일회수라인

34: 진공펌프

36: 오일분리기

38 : 에어탱크

42 : 에어필터

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오일분무 및 오일회수가 가능한 회로장치이고, 도 3 및 도4는 도 2에 도시된 주축의 전단부 및 후단부에 대한 분무오일공급통로 및 오일회수통로가 나타난 각각의 베어링부 확대 단면도이다.

본 발명은 도 3,4와 같이 공작기계의 주축(12)을 양단부에서 전부 베어링(14)과 후부 베어링(16)을 통해 회전 지지하고, 이들 베어링(14,16)에 오일을 주입시키기 위한 오일공급통로(18,18)와, 이 오일공급통로(18,18)로 오일을 분무시키는 주지의 오일분무 공급유닛(20)을 갖는 장치에 있어서, 상기 양단부 베어링(14,16)측에 각기 분무된 오일을 흡입할 수 있도록 전,후부 베어링 하우징(22,24)에 각기 분무오일 드레인통로(26,28)가 형성되어 있다.

이때 전부 베어링(14)은 도 3과 같이 축방향 및 반경방향에 대해 주축(12)을 지지하는 앵귤라 컨택트 볼 베어링으로서 한쌍으로 설치되므로 그 중간에 칼라(15)가 개재되어 있고, 이 칼라(15)에는 하나의 입구(15a)와 이에 연통한 2개의 출구(15b)를 갖고 오일공급통로(18)의 일부를 이루고 있다.

또한 후부 베어링(24)은 도 4와 같이 주축(12)의 반경방향을 지지하는 롤러 베어링으로서 그 일측에 후부 베어링 칼라(25)가 설치되어 있고, 이 후부 베어링 칼라(25)는 하나의 입구(25a)와 이에 연동한 1개의 출구(25b)를 갖고 오일공급통로(18)의 일부를 이루고 있다.

또한 전부 분무오일 드레인통로(26)는 전부 베어링(14)의 양측에서 흘러나오는 오일은 하나의 출구(26a)로 오일을 배출시키게 되어 있고, 후부 분무오일 드레인통로(28)는 후부 베어링 칼라(25)의 출구(25b)측과 대각선에서 대향하는 위치에오일을 드레인시키는 출구(28a)가 형성되어 있다.

상기 분무오일 드레인통로(26,28)의 각 출구(26a,28a)에는 도 2와 같이 각기 오일회수라인(30,32)을 통해 흡입력을 발생시키는 진공펌프(34)가 설치되어 있고, 오일회수라인(30,32)의 중간에는 오일을 분리하는 오일분리기(36)(36)가 각각 설치되어 있고, 진공펌프(34)의 흡입구측에는 흡입 압력의 맥동을 제거하기 위한 서지탱크(38)가 설치되어 있고, 상기 오일분리기(36,36)에서 분리된 오일은 오일탱크(44)로 회수되게 되어 있다.

도면부호 '40'은 서지탱크(38)내의 압력을 측정하기 위한 압력게이지이고, '43'은 진공펌프(34)를 온/오프 구동시키기 위한 압력스위치이고, '42'는 에어필터이다.

상기 압력스위치(43)는 서지탱크(38)가 일정압력으로 떨어지면 진공펌프(34)를 전기적으로 온(on) 구동시키고, 반대로 서지탱크(38)가 일정 압력 이상이 되면 진공펌프(34)를 오프(off) 정지시킨다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작동을 설명한다.

먼저, 주지의 오일분무 공급유닛(20)의 작동에 의해 소량의 오일이 압축되고 공기와 혼합되어 분무된다. 분무된 오일은 전,후부 베어링 하우징(14,16)에 형성된 윤활유 공급통로(18,18)로 공급되어 해당 통로의 베어링 칼라(15,25)의 출구(15b,25b)를 통해 전부 베어링(14)과 후부 베어링(16)에 유입된다.

각 전,후부 베어링(14,16)에 유입된 분무 오일은 베어링을 윤활시키고 동시에 주위에서 발생된 열을 흡수한다.

이때 진공펌프(34)의 흡입력에 의해 베어링(14,16)을 윤활시키던 분무오일은 드레인통로(26,28)로 배출되고 오일회수라인(30,32)을 경유하여 각기 오일분리기(36)(36)로 유입된다. 이때 오일 미스트의 흡입 시에 베어링(14,16)에 외부의 이물질이 침투할 수 있으므로 기계적인 실링처리를 하여 이물질의 침투로 인한 베어링의 오염을 막도록 함이 바람직하다.

따라서 오일분리기(36)(36)로부터 분리된 오일이 드레인되어 오일탱크(44)로 회수되고, 오일분리기(36)(36)로부터 분리된 공기는 에어필터(42.42)를 통과하여 미세한 먼지 입자 등이 여과된 후 서지탱크(38)를 거쳐 진공펌프(34)를 거쳐 대기로 방출된다.

이때 서지탱크(38)에서는 흡입 공기의 맥동을 제거하여 일정한 흡입력이 유지되도록 한다.

이같이 주축(12)의 베어링(14,16)을 거쳐 나온 분무된 오일은 오일분리기(36,36)로 흡입되어 오일탱크(44,44)로 회수되므로 기계 주위의 대기중으로 분무 오일이 새어나오는 일은 없다.

상술한 바와 같이 본 발명은 공작기계 주축에서 베어링 발열을 억제하기 위해 오일 분무 윤활을 사용하는데 있어 베어링에 분사된 오일이 드레인 될 수 있는 베어링 하우징의 구조를 갖고, 진공펌프로 분무 오일을 흡입하여 오일 분리기를 통해 오일과 공기를 분리시킨 후, 오일은 수거하여 재사용이 가능하다.

따라서 경제적인 기계 운영을 할 수 있고, 공기의 경우 에어 필터를 거쳐 진공 펌프로 흡입되는 구조로서 외부로 누출되는 오일 미스트로 인한 환경오염을 막을 수 있다.

특히 고정밀을 요구하는 하드 터닝(Hard Turning) 선반의 경우 건식 가공을 하는 경우가 많은데 이 경우 본 발명의 주축 윤활 구조를 사용하면 베어링 저발열로 인한 정밀도 향상을 꾀할 수 있다.

Claims (3)

1. 공작기계의 주축(12)을 양단부에서 전부 베어링(14)과 후부 베어링(16)을 통해 회전 지지하고, 이들 베어링에 오일을 주입시키기 위한 오일공급통로(18,18)에 오일을 분무시키는 오일분무 공급유닛(20)을 갖는 윤활장치에 있어서,

   상기 양단부 베어링(14,16)측에 각기 분무된 오일을 흡입할 수 있도록 전,후부 베어링 하우징(22,24)에 각기 형성된 분무오일 드레인통로(26,28)와;

   상기 분무오일 드레인통로(26,28)에 오일회수라인(30,32)을 통해 연결되어 흡입력을 발생시키는 진공펌프(34)와;

   상기 오일회수라인(30,32)과 진공펌프(34)의 사이에 설치되어 오일과 공기를 분리하는 오일분리기(36,36)가 포함된 것을 특징으로 하는 주축의 베어링 오일분무 및 오일회수가 가능한 윤활장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 진공펌프(34)와 상기 오일분리기(36,36) 사이에 서지탱크(38)를 포함한 것을 특징으로 하는 주축의 베어링 오일분무 및 오일회수가 가능한 윤활장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 오일분리기(36,36)와 상기 서지탱크(38) 사이에 에어필터(42)를 포함한 것을 특징으로 하는 주축의 베어링 오일분무 및 오일회수가 가능한 윤활장치.