KR20040090280A - 정밀 가공장비용 볼베어링 스핀들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제작하고자 하는 부품의 정밀한 외경연삭 가공등을 하기 위하여 고속으로 회전하는 축에 연삭숫돌을 장치하여 사용하는 기계의 고속 스핀들(Spindle)에 관한 것으로, 기계장치의 동력원으로부터 벨트 등으로 연결되는 풀리와 하우징내에 설치되어 고속으로 회전하는 회전축과 이를 지지하는 다수의 베어링으로 구성된 정밀가공기계용 고속스핀들에 있어서, 회전정밀도를 향상시키기 위하여 기존에 사용되어 오던 공기 정압 베어링이나 유체 베어링 대신에 볼베어링을 사용하여 가공장비의 가공 정밀도를 높이고 가격경쟁력을 향상시키도록 구성한 것이다.

Description

정밀 가공장비용 볼베어링 스핀들 {Ball bearing spindle for high-precision machine}

본 발명은 제작하고자 하는 부품의 정밀한 외경연삭 가공 등을 하기 위하여 고속으로 회전하는 축에 연삭숫돌을 장치하여 사용하는 기계의 스핀들에 관한 것으로, 특히 스핀들을 구성하고 있는 각 부품들을 보다 향상된 정밀도를 가질 수 있게 가공하고, 가공시에 일어날 수 있는 가공오차를 줄이기 위하여 스핀들을 구성하고 있는 부품들의 형상을 새로이 설계한 것이다.

일반적으로, 주축의 회전정밀도는 가공정도에 직접적인 영향을 주기 때문에 회전시 축방향 및 축의 수직방향으로의 미세 진동 및 움직임을 방지하여야 정밀가공이 가능하다. 종래의 스핀들의 구조는 기계장치의 동력원으로부터 벨트 등으로 연결되는 풀리와 하우징내에 설치되어 고속으로 회전하는 회전축 및 회전축을 지지하는 다수의 베어링 등으로 구성되어 있으며 이 때 회전축을 하우징 내에 정밀하게 위치시키기 위하여 스핀들의 일측과 타측에 베어링이 설치되어 있다. 또한, 설치된 베어링들은 각 측에 2개의 베어링을 반대방향으로 위치시킴으로써 힘의 불균형을 방지하고 스핀들에 가해지는 축방향의 하중과 축의 직각 방향으로 가해지는 하중을 지지할 수 있도록 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 종래 스핀들은 운전하는데 지장이 없도록 사용되고 있으나, 스핀들을 구성하고 있는 부품의 가공이나 조립시 발생하는 오차로 인하여, 스핀들에 장착된 베어링이 보장하는 일반적인 스핀들의 회전정밀도보다 더 높은 회전정밀도 (약 0.5 미크론 내외) 를 가지는 것은 볼베어링을 장착한 스핀들로서는 그 예가 거의 없을 정도로 실현하는데 많은 어려움을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 주축(1)의 고속화가 가능하면서 동시에 단순한 구조를 가지고, 스핀들의 고속회전에 따른 열발생을 줄여 베어링의 회전 정밀도를 유지함으로써, 결과적으로 약 0.5 미크론 내외의 스핀들 회전정밀도를 가지는 가공장비의 스핀들을 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 스핀들을 구성하고 있는 부품의 가공시 치수와 형상의 정밀도를 높이기 위하여 기존에 실시해 오던 일반적인 스핀들 부품의 가공보다 더 높은 치수정밀도로 가공하고, 스핀들 하우징에 압축냉각공기 공급을 위한 에어 포켓(7)을 설치하고, 가공시에 발생할 수 있는 가공오차와 각 부품을 조립시에 발생할 수 있는 조립오차를 예측하여 각 스핀들 부품의 형상을 재설계한 특징을 갖는다.

도 1은 본 발명 정밀 가공장비용 스핀들의 단면설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주축 2 : 전열베어링

3 : 후열베어링 4 : 베어링 내부칼라

5 : 베어링 외부칼라 6 : 베어링케이스

7 : 에어포켓 8 : 전열플렌지

9 : 후열플렌지

이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면 도1에 실시된 바와 같이 주축(1)과 베어링 케이스(6)의 앞쪽에는 전열플랜지(8)가 고정되고, 후미부분에는 후열플랜지(9)가 설치되어 있으며, 전열플랜지(8)와 후열플랜지(9)에는 축방향의 대향형으로 예압을 가할 수 있는 볼베어링 (앵귤러콘택트 베어링) 형태의 전열베어링(2)과 후열베어링(3)이 설치된다. 또한, 전열베어링(2) 및 후열베어링(3)은 베어링 내부칼라(4)와 베어링 외부칼라(5)에 의해 축방향으로 지지되고, 베어링 내부칼라(4)와 외부칼라(5)를 포함한 전열베어링(2)과 후열베어링(3)은 베어링케이스(6)에 의해 실링되어 있다. 한편, 첨부도면 도1은 스핀들의 고속회전에 따른 열을 냉각시키기 위하여, 외부에서 압축공기의 유입을 위한 본 발명의 일실시예를 나타낸 것으로, 여기에 도시된 바와 같이 베어링케이스(6)에는 스핀들 운용시 압축공기를 주입할 수 있는 에어포켓(7)을 형성하여 고속회전에 따른 열발생으로 인한 회전정밀도의 저하를 방지할 수 있도록 구성하였다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 주축(1)의 양단이 볼베어링으로 지지되어 있기 때문에 주축(1)의 고속회전이 가능하게 되는 것은 물론이고, 주축(1)의 회전에 따른 열발생을 최대한 방지할 수 있는 구조로 되어 있으므로, 고속회전시 발생하는 열발생으로 인한 스핀들을 구성하는 부품의 변형을 방지할 수 있는 효과가 있게 되고, 스핀들을 구성하는 부품들은 더 높은 정밀도를 가지고 있는 동시에 부품들의 가공시 발생할 수 있는 오차를 줄이기 위하여 간단하면서도 기존의 스핀들과 차별되는 구조를 가지고 있고, 기존의 볼베어링을 장착한 스핀들에 비하여 더 높은 회전정밀도를 가질 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

1. 기계장치의 동력원으로부터 벨트 등으로 연결되는 풀리와 하우징내에 설치되어 고속으로 회전하는 회전축과 이를 지지하는 다수의 볼베어링으로 구성된 스핀들에 있어서,

   고속회전으로 인한 열을 냉각시키는 동시에 이물질의 유입을 방지할 수 있는 에어 포켓(7)을 설치하여 구성함을 특징으로 하는 정밀 가공장비용 고속 스핀들.
2. 제 1 항에 있어서, 회전축을 지지하는 볼베어링인 전열베어링(2)과 후열베어링(3)이 베어링 내부칼라(4)와 외부칼라(5)에 의하여 지지되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 정밀 가공장비용 고속 스핀들.
3. 제 2 항에 있어서, 회전축을 지지하는 다수의 볼베어링과 베어링 내부칼라(4)와 외부칼라(5)가 원통모양의 일체로 되어 있어 가공시 발생할 수 있는 가공오차를 최대한 줄일 수 있는 특징을 가진 베어링케이스(6)에 의하여 실링된 구조를 가지는 정밀 가공장비용 고속 스핀들.