KR20040063437A - 자동 공구 교환방식 고속 주축의 베어링 보호구조 - Google Patents

자동 공구 교환방식 고속 주축의 베어링 보호구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 공구 교환기능을 갖는 공작기계 주축에서 공구 교환시 발생하는 샤프트 전방 변위로부터 베어링의 손상을 보호할 수 있는 주축 구조에 관한 것으로, 이같은 본 발명은 자동 공구 교환시 언클램핑 유니트(20)의 밀어주는 힘에 의해 디스크 스프링(16)이 압축되면서 샤프트(10) 내의 드로바(12)가 공구방향으로 이동되도록 설치되고, 샤프트(10)와 주축 케이스(30) 사이에 전후방 적어도 한쌍의 베어링(40,40a)이 설치된 주축에 있어서; 전방 베어링의 외륜(46)을 주축 케이스(30)에 고정되는 외륜 고정기구에 의해 구속되도록 설치하고, 상기 샤프트(10)에 밀접된 전방 베어링 내륜 고정기구와 상기 외륜 고정기구 사이에는 내륜 밀림억제용 틈새(S1,S2 또는 S3)를 형성하며, 그 외측에 방진커버(32)를 설치하되 상기 주축 케이스(30)와 방진커버(32) 사이에 베어링 조립편차 보상용 틈새(S11)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
이로 인해, 본 발명은 자동 공구 교환시 베어링의 손상을 방지하고 베어링을 교환할 때마다 외륜 고정기구를 바꿔주는 문제들을 효과적으로 해결한다.

Description

자동 공구 교환방식 고속 주축의 베어링 보호구조{Bearing protection structure of high-speed principal axis of automatic tool exchange type}
본 발명은, 자동 공구 교환기능을 갖는 공작기계의 고속 주축에서 공구 교환시 발생하는 샤프트 전방 변위로부터 베어링의 손상을 보호할 수 있는 주축 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 공작기계의 주축에서 자동 공구 교환기구를 사용할 경우 드로바의 디스크 스프링의 복원력에 의해 공구 홀더를 주축의 테이퍼 시트에 잡아당겨 고정하게 되는데, 이와 반대로 공구 홀더를 주축으로부터 분리하기 위해서는 디스크 스프링의 복원력을 능가하는 힘으로 드로바를 공구방향으로 밀어 주어야 한다.
이러한 역할은, 주로 공압이나 유압 액츄에이터를 사용하는 언클램핑 유니트에 의해 실행된다. 이렇게 드로바를 밀어 주는 힘이 드로바를 통해 샤프트에 전달되고, 이는 다시 베어링에 가해지게 되는 것이므로 베어링의 강구와 레이스 웨이가 함께 과도한 하중을 받게 되어 그 표면에 영구변형을 일으키게 되는 중대한 문제점을 나타내고 있는 것이었다.
종래의 일반 주축의 경우는 회전속도가 느리므로 이와 같은 베어링의 강구와 레이스 웨이의 사소한 손상이 문제가 되지 않았다. 하지만 오늘날 공작기계가 고속화 되면서 주축의 회전속도가 수 만 알피엠(약 30,000∼50,000rpm)의 높은 속도로 회전할 것이 요구되고 있는 것이며, 이러한 고속 주축의 베어링에서는 그 강구와 레이스 웨이의 사소한 변형이 회전의 동력학적 특성을 크게 악화시켜 회전의 정밀함이 떨어지게 됨은 물론, 베어링의 수명을 현저히 단축시키는 결과를 초래하게 된다.
대개의 경우, 이러한 문제점을 무시하고 자동 공구 교환기구를 사용하므로고가의 고성능 베어링을 단기간 마다 빈번하게 교환해야 하는 것이 오늘날 현실이다. 따라서 일부 드로바 메이커에서는 드로바의 언클램핑 유니트에 축방향으로 가동할 수 있는 샤프트 홀딩기능을 사용하고 있다.
이 방법에 의하면, 언클램핑 유니트가 드로바를 밀어줄 때 베어링이 손상되는 이유는 드로바를 밀어주는 힘과 같은 양의 힘이 반대방향으로 언클램핑 유니트에 작용하게 되는데, 언클램핑 유니트는 주축의 케이스에 고정되어 있으므로 반작용의 힘은 주축 케이스를 통해 전방 베어링에 작용하게 되는 것이다. 한편 드로바를 밀어주는 힘은 드로바와 샤프트를 통해 베어링에 작용하게 된다. 그러므로 결국 서로 반대되는 방향의 힘이 베어링에 작용하게 되는 것이고, 이로 인해 베어링에 손상이 일어나게 된다.
이와같이 드로바를 밀어줄 때, 언클램핑 유니트에 작용하는 반작용의 힘이 베어링에 가해지는 것을 막기 위해서는, 언클램핑 유니트에 작용하는 반작용의 힘이 주축 케이스에 가해지는 대신 샤프트에 가해지도록 하는 것이다. 즉 드로바를 밀어 줄 때 언클램핑 유니트가 일시적으로 샤프트에 고정되도록 홀딩기구를 사용하므로써 언클램핑 유니트에 작용하는 반대방향의 힘은 주축 케이스 대신 샤프트에 작용하게 된다.
다시말해, 드로바와 샤프트를 통해 베어링에 가해지던 힘이 베어링에 작용하지 않고 홀딩기구를 통해 반작용의 힘으로 언클램핑 유니트에 가해지는 구조가 된다. 따라서 작용과 반작용의 힘은 드로바와 샤프트에만 작용하고 베어링에는 작용하지 않게 되므로 베어링은 보호된다. 공구 교환이 완료되면 언클램핑 유니트를 샤프트에 고정하는 홀딩기구는 샤프트와 분리되고 샤프트는 회전할 수 있게 된다.
그러나 이러한 선행기술은 구조가 복잡하며 높은 비용이 요구된다. 따라서 언클램핑 유니트에 작용하는 반작용의 힘을 홀딩기구를 통해 샤프트에 가하는 방법 대신 간단하게 사용할 수 있는 방법이 언클램핑 유니트의 밀어주는 힘에 의해 드로바와 샤프트가 공구방향으로 이동할 때 샤프트가 더 이상 이동할 수 없도록 외륜 고정기구를 사용하는 구조이다.
즉, 외륜 고정기구를 주축 케이스에 설치하여, 샤프트가 이동하면 외륜 고정기구에 맞닿도록 구성함으로써, 드로바와 샤프트를 통해 베어링에 가해지는 힘을 베어링 대신 직접 주축 케이스에 작용시키는 구조를 구성할 수 있다. 이는 도 1에서 구체적으로 도시하는 바와 같이, 샤프트(10')에 전방 베어링(40')의 내륜(44')과 외륜(46')을 로크너트(36')(37')로 각각 체결한 다음, 그 외측에 방진커버(32')를 설치하는 방법으로 구성하게 된다.
이같은 외륜 고정기구는, 드로바(12')를 왼쪽으로 밀어줄 때 샤프트(10')가 같은 방향으로 함께 이동하여 방진커버(32')에 맞닿으면 샤프트(10')는 더 이상 이동하지 않고 드로바(12')만이 이동하게 되어 베어링(40',40a')을 보호할 수 있다.
이같은 방식에 따르면, 베어링(40',40a')의 구조에 있어 내륜(44')과 외륜(46')이 강구(42')를 중심으로 축방향으로 움직일 수 있는 약간의 여유공간을 가지고 있다는 특징을 이용하는 것으로, 드로바(12')를 밀때 베어링(40',40a')의 주어져 있는 여유 치수를 초과하지 않는 범위에서 샤프트(10')를 멈추게 하여 베어링(40',40a')의 강구(42')와 내,외륜(44',46') 사이에 여유공간을 가지게 함으로써강구(42')와 내,외륜(44',46')에 하중이 가해지지 않도록 하는 것이다.
이때, 베어링(40',40a')의 강구(42')는 내륜(44') 또는 외륜(46')과 이격되어 자유 상태에 놓이게 되며, 드로바(12')를 밀어주는 힘은 샤프트(10')를 통해 외륜 고정기구인 방진커버(32')에 작용할 뿐 베어링(40',40a')에는 작용하지 않게 된다.
그러나 이때 발견되는 문제는, 샤프트(10')가 이동하고 베어링(40',40a')의 내륜(44')이 함께 이동하여 베어링(40',40a')의 강구(42')를 이격된 자유상태에 놓이게 할 수 있는 허용거리가 불과 0.1~0.3㎜ 정도로 작다는 점이다.
즉 샤프트(10')가 공구방향으로 일정거리 이동하면 강구(42')는 이격된 자유상태에 놓이게 되나 샤프트(10')가 더 이동하여 허용된 거리를 넘게 되면 강구(42')는 다시 구속상태가 된다. 그러므로 허용거리 이상 이동할 수 없는 위치에 외륜 고정기구를 설치하여 두어야 하는 것이다.
그런데, 이와같이 작은 거리만을 허용하여 외륜 고정기구를 설치하게 될 때의 문제점은, 베어링을 교환할 때 마다 외륜 고정기구를 빈번하게 바꾸어 주어야 한다는 것이다. 이는 베어링의 축방향 폭, 즉 두께의 허용공차가 0.1~0.4㎜로 베어링마다 두께가 다르기 때문이다. 만일 두께가 정 치수인 베어링을 사용하여 멈춤거리 0.1㎜가 되도록 외륜 고정기구를 제공하는 경우 베어링을 교환 할 때에도 정 치수의 베어링만을 골라서 사용하지 않으면 안된다. 베어링의 두께가 0.1㎜만 큰 것을 사용해도 샤프트는 항상 외륜 고정기구에 맞닿게 되어 회전할 수 없게 되는 까닭이다.
더욱이 공작기계의 주축 베어링은, 2개 이상의 베어링을 직렬로 조합하여 사용하는 것이 일반화되어 있으므로 베어링 교환시마다 베어링의 두께 차이는 더욱 커진다. 이와같은 베어링 두께의 문제 때문에 베어링을 교환할 때마다 베어링의 이격 허용거리를 측정하여 그에 맞는 외륜 고정기구를 제공하지 않으면 아니되는 것이다.
본 발명은 이러한 문제점들을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 언클램핑 유니트의 밀어주는 힘에 의해 드로바와 샤프트가 공구방향으로 이동할 때, 주축 케이스에 고정되는 외륜 고정기구와 이격수단을 통해 샤프트가 더 이상 이동할 수 없도록 함으로써 자동 공구 교환시에 베어링의 손상을 효과적으로 방지하게 되는 내구성이 향상된 공작기계의 고속 주축을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 베어링을 교환할 때마다 허용 공차에 따라 외륜 고정기구를 바꿔줄 필요가 전혀 없는 신뢰도가 우수한 고부가가치의 자동 공구 교환기능을 갖는 공작기계의 고속 주축을 제공하려는 것이다.
도 1은 종래의 고속 주축에서 전방 베어링부의 확대 단면도.
도 2는 본 발명의 구조를 적용하기 위한 고속 주축의 일반 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1실시예의 고속 주축 전방 베어링부 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2실시예의 고속 주축 전방 베어링부 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 제 3실시예의 고속 주축 전방 베어링부 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 제 4실시예의 고속 주축 전방 베어링부 확대 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10:샤프트, 12:드로바, 14:공구홀더, 16:디스크 스프링, 20:언클램핑 유니트, 22:언클램핑 유니트 샤프트, 30:주축 케이스, 32:방진커버, 34:보울트, 36:로크너트, 40,40a:전방 베어링, 42:강구(ball), 44:내륜, 46:외륜, 50,52,54:칼라, 56:외륜 고정기구, 10a,56b:단턱, S1,S2,S3:내륜 밀림억제용 틈새, S11:베어링 조립편차 보상용 틈새
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 자동 공구 교환시 언클램핑 유니트(20)의 밀어주는 힘에 의해 디스크 스프링(16)이 압축되면서 샤프트(10) 내의 드로바(12)가 공구방향으로 이동되도록 설치되고, 샤프트(10)와 주축 케이스(30) 사이에 전후방 적어도 한쌍의 베어링(40,40a)이 설치된 주축에 있어서; 전방 베어링의 외륜(46)을 주축 케이스(30)에 고정되는 외륜 고정기구에 의해 구속되도록 설치하고, 상기 샤프트(10)에 밀접된 전방 베어링 내륜 고정기구와 상기 외륜 고정기구 사이에는 내륜 밀림억제용 틈새(S1,S2 또는 S3)를 형성하며, 그 외측에 방진커버(32)를 설치하되 상기 주축 케이스(30)와 방진커버(32) 사이에 베어링 조립편차 보상용 틈새(S11)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기한 구성에 따라, 자동 공구 교환 시에 언클램핑 유니트의 밀어주는 힘에 의해 드로바와 샤프트가 공구방향으로 밀릴 때 샤프트에 의해 전방 이동하는 전방 베어링의 내륜은 일정의 베어링 이격 허용거리 내에서 외륜 고정기구에 걸려 더 이상 이동하지 않으므로 베어링은 손상으로부터 보호된다.
본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면에 의하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2 및 도 3은 본 발명의 제 1실시예를 나타낸 것이다. 이에 따르면, 전방 베어링(40)의 외륜(46)을 주축 케이스(30)에 고정되는 방진커버(32)에 의해 구속되도록 설치하고, 상기 샤프트(10)에 밀접된 전방 베어링 내륜(44)은 로크너트(36)에 의해 고정되도록 설치하며, 상기 로크너트(36)와 방진커버(32) 사이에는 내륜 밀림억제용 틈새(S1)를 형성하고 있다.
다시말해, 상기 베어링 내륜(44)은 로크너트(36)에 의해 샤프트(10)와 고정되도록 설치하는 것이므로 공구 교환을 위해 샤프트(10)가 전방으로 이동하면 상기 베어링 내륜(44) 또한 샤프트(10)와 함께 과도한 이동을 하게 되는데, 이러한 이동의 허용범위를 상기 틈새(S1)를 두어 억제하려는 것이다.
즉, 허용거리를 초과하여 무리하게 이동하지 못하도록 로크너트(36)의 전방에 방진커버(32)를 설치하고 있는 것으로서, 주축 케이스(30)에 보울트(34)로 고정되는 상기 방진커버(32)는 외륜 고정기구의 기능을 수행하도록 구성하고 있다.
그리고, 상기 주축 케이스(30)와 방진커버(32) 사이에는 또한 베어링의 조립편차에 따른 공차를 보상하기 위하여 틈새(S11)를 형성하고 있다.
도 4는 본 발명의 제 2실시예를 나타내고 있는 것으로서, 이는 상기한 제 1실시예와 비교하여 볼 때, 상기 주축 케이스(30)에 고정되는 방진커버(32)와 전방 베어링의 외륜(46) 사이에 칼라(50)를 추가로 설치하고 있다는 점이 다를 뿐이다.
이때, 베어링 내륜(44)을 고정하고 있는 상기 로크너트(36)과 외륜(46)을 지지하는 칼라(50) 사이의 이격된 틈새(S2)는 드로바(12)와 함께 상기 샤프트(10)가 이동할 때 더욱 벌어지게 되는 것이므로 외륜 고정기구의 역할을 수행하지 못하게 되며, 따라서 상기 샤프트(10)에 전방 베어링의 내륜(44)을 고정하고 있는 로크너트(32)와 상기 방진커버(32) 사이에 형성되는 내륜 밀림억제용 틈새(S1)가 유효하게 외륜 고정기구의 기능을 수행하게 된다.
도 5는 본 발명의 제 3실시예를 나타내고 있는 것으로서, 전방 베어링(40)의 전방쪽 내륜(44)과 로크너트(36) 사이에 별도의 칼라(54)를 삽입하고, 이 칼라(54)의 이동 허용거리 0.1㎜ 전방에는 베어링(40)의 전방쪽 외륜(46)과 방진커버(32) 사이에 또 하나의 칼라(52)를 설치하고 나서, 여기에 상기 주축 케이스(30)에 체결되는 상기 로크너트(36)가 위치하도록 구성하고 있다.
다시말해, 상기 베어링(40)의 내륜(44)과 로크너트(36) 사이에 하나의 내륜 지지용 칼라(54)를 설치하고, 상기 전방 베어링(40)의 전방쪽 외륜(46)과 방진커버(32) 사이에도 외륜 지지용 칼라(52)를 설치하되, 이들 한쌍의 칼라(52,54)들이 상기 샤프트(10)와 주축 케이스(30)의 접촉면에 각각 미끄럼 이동가능하게 설치되며, 이들은 또한 0.1㎜의 내륜 밀림억제용 틈새(S2)를 가지도록 함으로서 소정의 외륜 고정기구를 형성할 수 있도록 구성한 것이다.
이때, 상기 외륜 지지용 칼라(52)는, 드로바(12)를 왼쪽으로 밀어줄 때 샤프트(10)와 함께 이동하게 되는 내륜 지지용 칼라(54)가 내륜 밀림억제용 틈새(S2)의 이격거리인 0.1㎜이상으로 이동하는 것을 방지하게 되는 것이므로 샤프트(10)는 더 이상 이동하지 않고 드로바(12)만이 이동하게 되어 베어링(40,40a)이 효과적으로 보호될 수 있게 된다.
그리고, 상기 방진커버(32)와 상기 주축 케이스(30) 사이에는, 베어링(40,40a)의 두께에 상관없이 상기 외륜 고정기구를 상기 전방 베어링(40)의 외륜(46)에 고정시킬 수 있도록 베어링 조립편차 보상용 틈새(S11)를 가지게 된다.
따라서, 공구 교환이 있을 때, 고속 주축의 언클램핑 유니트(20)에서 공압 또는 유압에 의하여 언클램핑 유니트 샤프트(22)가 전진하여 디스크 스프링(16)을 압축하면 드로바(12)가 공구방향(왼쪽)으로 전진하여 공구홀더(14)가 샤프트(10)에서 나옴으로서 공구홀더(14)에 끼워져 있던 공구가 분리되게 된다.
이때, 언클램핑 유니트(20)의 미는 힘이 샤프트(10)에 작용하여 전방 베어링(40,40a)이 전방(왼쪽)으로 밀리게 된다. 그러나 전방 베어링(40)의외륜(46)은 주축 케이스(30)에 체결된 방진커버(32) 및 외륜 지지용 칼라(52)에 고정되어 있기 때문에 움직이지 않는 반면, 칼라(54)와 접하고 있는 내륜(44)은 일정한 범위 내에서 샤프트(10)와 함께 움직일 수 있는 상태이다.
그 움직임의 범위는, 내륜 지지용 칼라(54)와 외륜 지지용 칼라(52) 간에 주어진 내륜 밀림억제용 틈새(S2) 만큼의 거리로서 고속 주축에 사용될 수 있는 통상적인 베어링의 치수를 고려할 때 0.1㎜로 설정할 수 있다.
이같은 내륜 밀림억제용 틈새(S2)는, 내륜(44)과 외륜(46)이 강구(42)를 중심으로 축방향으로 움직일 수 있는 약간의 여유공간을 말하는 것이다. 다시말해, 드로바(12)를 밀 때 베어링(40,40a)에 주어져 있는 여유치수를 초과하지 않는 범위에서 샤프트(10)를 멈추게 하여 베어링(40,40a)의 강구(42)와 내, 외륜(44,46) 사이에 여유공간을 가지게 함으로써 강구(42)와 내, 외륜(44,46)에 하중이 가해지지 않도록 하는 것이다.
베어링(40,40a)의 강구(42)는 이때 내륜(44) 또는 외륜(46)과 이격되어 자유 상태에 놓이게 되는 것이며, 드로바(12)를 밀어주는 힘은 샤프트(10)를 통해 외륜 고정기구에 작용할 뿐 베어링(40,40a)에는 실질적으로 작용하지 않게 된다.
한편, 주축 케이스(30)와 방진커버(32) 사이에는, 베어링 조립편차 보상용 틈새(S11)를 구비한다. 이는 조립되는 베어링들(40,40a)이 허용공차 내에서 가지는 두께의 차이를 흡수하기 위한 여유공간이다.
이는, 내륜 지지용 칼라(54)와 외륜 지지용 칼라(52) 간에 주어진 내륜 밀림억제용 틈새(S2)를 유지하기 위해서도 필요한데, 샤프트(10)에 끼워지는베어링(40,40a)의 두께(좌우방향)가 얇을 때에는 여유공간(S11)이 작아지고 베어링(40,40a)의 두께가 두꺼울 때는 여유공간(S11)이 커진다. 그래서 베어링(40,40a)의 두께에 상관없이 외륜 고정기구를 전방 베어링(40)의 외륜(46)에 고정시킬 수 있는 것이다.
도 6는 본 발명의 제 4실시예를 나타낸 것이다. 이 경우에는 앞에서 설명한 실시예들과 달리 외륜 고정기구를 베어링(40,40a)의 후방에 위치시킨 구조이다.
즉, 단턱(56b)이 형성된 외륜 고정기구(56)를 상기 전방 베어링(40a)의 후방에서 외륜(46)과 밀접되도록 주축 케이스(30)에 체결시키고, 상기 전방 베어링(40a)의 후방에서 내륜(44)과 밀접하는 샤프트(10)의 일측에는 상기 외륜 고정기구(56)의 단턱(56b)과 일정의 내륜 밀림억제용 틈새(S3)를 유지할 수 있도록 단턱(10a)을 형성시킨 것이다. 상기에서 외륜 고정기구(56)는 실질적으로 베어링 하우징이다.
이 실시예에 있어서 본 발명이 추구하는 기능은, 샤프트(10)와 외륜 고정기구(56)에 각각 형성되는 단턱(10a,56b)에 의해서 달성된다. 물론 제 3실시예와 같이 한 쌍으로 구성되는 칼라를 설치할 수도 있고, 결코 필요치는 않으나 전후방에 모두 설치하여도 좋다.
그 동작 상태를 설명하면, 공구 교환이 있을 때 고속 주축의 언클램핑 유니트(20)에서 공압 또는 유압에 의하여 언클램핑 유니트 샤프트(22)가 전진하여 디스크 스프링(16)을 압축하면 드로바(12)가 공구방향으로 전진하여 공구홀더(14)가 샤프트(10)에서 나옴으로서 공구홀더(14)에 끼워져 있던 공구가 빠져나가게 된다.
이때 언클램핑 유니트(20)의 미는 힘이 샤프트(10)에 작용하여 전방 베어링(40,40a)이 전방으로 밀리게 된다. 그러나 전방 베어링(40a)의 외륜(46)은 주축 케이스(30)에 체결된 외륜 고정기구(56)에 고정되어 있기 때문에 움직이지 않는 반면, 샤프트(10)와 접하고 있는 내륜(44)은 움직일 수 있는 상태이다.
그 움직임의 범위는 외륜 고정기구(56)와 샤프트(10)의 단턱(10a,56b) 간에 주어진 내륜 밀림억제용 틈새(S3) 만큼의 거리로서 고속 주축에 사용될 수 있는 통상적인 베어링의 치수를 고려할 때 0.1㎜로 설정할 수 있다.
샤프트(10)의 단턱(10a)과 외륜 고정기구(56) 사이의 내륜 밀림억제용 틈새(S3)는 내륜(44)과 외륜(46)이 강구(42)를 중심으로 축방향으로 움직일 수 있는 약간의 여유 공간을 말하는 것이다.
다시말해, 드로바(12)를 밀때 베어링(40,40a)에 주어져 있는 여유치수를 초과하지 않는 범위에서 샤프트(10)를 멈추게 하여 베어링(40,40a)의 강구(42)와 내, 외륜(44,46) 사이에 여유공간을 가지게 함으로써 강구(42)와 내, 외륜(44,46)에 하중이 가해지지 않는다.
이때 베어링(40,40a)의 강구(42)는 내륜(44) 또는 외륜(46)과 이격되어 자유 상태에 놓이게 되며, 드로바(12)를 밀어주는 힘은 샤프트(10)를 통해 외륜 고정기구(56)에 작용할 뿐 베어링(40,40a)에는 실질적으로 작용하지 않게 된다.
한편, 주축 케이스(30)와 방진커버(32) 사이, 그리고 로크너트(36)와 방진커버(32) 사이에는 베어링들(40,40a)이 허용공차 내에서 가지는 두께의 차이를 흡수하기 위한 여유공간(S11), 즉 틈새를 부여하고 있다.
이것은 샤프트(10)에 끼워지는 베어링(40,40a)의 두께가 얇을 때에는 여유공간(S11)이 작아지고 베어링(40,40a)의 두께가 두꺼울 때 여유공간(S11)이 커진다. 여기에서 전방 베어링(40)의 외륜(46)과 방진커버(32) 사이에는 도 4에서와 같이 별도의 칼라(50)가 위치할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와같이 본 발명은, 주축 케이스에 고정되는 외륜 고정기구를 전방 베어링의 전방 또는 후방에 베어링의 손상을 방지할 수 있는 이격 허용거리만큼 떨어지게 고정시켜 언클램핑 유니트의 밀어주는 힘에 의해 드로바와 샤프트가 공구방향으로 밀릴 때 외륜 고정기구가 샤프트의 이동을 저지시킴으로써, 자동 공구교환시 베어링의 손상을 방지한다.
이러한 외륜 고정기구는, 먼지 침투를 억제하기 위한 목적의 방진커버와는 달리 전방 베어링의 전방 또는 후방에 별도로 장착되기 때문에 베어링을 교환할 때마다 허용 공차에 따라 외륜 고정기구를 바꿔줄 필요가 전혀 없게 된다.

Claims (4)

  1. 자동 공구 교환시 언클램핑 유니트(20)의 밀어주는 힘에 의해 디스크 스프링(16)이 압축되면서 샤프트(10) 내의 드로바(12)가 공구방향으로 이동되도록 설치되고, 샤프트(10)와 주축 케이스(30) 사이에 전후방 적어도 한쌍의 베어링(40,40a)이 설치된 주축에 있어서;
    전방 베어링의 외륜(46)을 주축 케이스(30)에 고정되는 외륜 고정기구에 의해 구속되도록 설치하고, 상기 샤프트(10)에 밀접된 전방 베어링 내륜 고정기구와 상기 외륜 고정기구 사이에는 내륜 밀림억제용 틈새(S1,S2 또는 S3)를 형성하며, 그 외측에 방진커버(32)를 설치하되 상기 주축 케이스(30)와 방진커버(32) 사이에 베어링 조립편차 보상용 틈새(S11)를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동 공구 교환방식 고속 주축의 베어링 보호구조.
  2. 제1항에 있어서,
    전방 베어링의 외륜(46)을 주축 케이스(30)에 고정하는 상기 외륜 고정기구가 방진커버(32)로 이루어지며, 상기 샤프트(10)에 밀접된 전방 베어링 내륜(44)은 로크너트(36)에 의해 고정되도록 설치하되, 상기 로크너트(36)와 방진커버(32) 사이에 내륜 밀림억제용 틈새(S1)를 형성함을 특징으로 하는 자동 공구 교환 방식 고속 주축의 베어링 보호구조.
  3. 제1항에 있어서,
    전방 베어링(40)의 내륜(44)과 로크너트(36) 사이에 내륜 지지용 칼라(54)를 삽입하고, 전방 베어링(40)의 외륜(46)과 방진커버(32) 사이에는 외륜 지지용 칼라(52)를 설치하되, 이들이 이동 허용거리 만큼 이격되도록 내륜 지지용 칼라(54)와 외륜 지지용 칼라(52) 사이에 내륜 밀림억제용 틈새(S1)를 구성함을 특징으로 하는 자동 공구 교환 방식 고속 주축의 베어링 보호구조.
  4. 제1항에 있어서,
    단턱(56b)이 형성된 외륜 고정기구(56)를 상기 전방 베어링(40a)의 후방에서 외륜(46)과 밀접되도록 주축 케이스(30)에 체결시키고, 상기 전방 베어링(40a)의 후방에서 내륜(44)과 밀접하는 샤프트(10)의 일측에는 상기 외륜 고정기구(56)의 단턱(56b)과 일정의 내륜 밀림억제용 틈새(S3)를 유지할 수 있도록 단턱(10a)을 형성시킨 것을 특징으로 하는 자동 공구 교환 방식 고속 주축의 베어링 보호구조.
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