KR20050112620A - Device for preventing main axis of machine tool from thermal variation - Google Patents

Device for preventing main axis of machine tool from thermal variation Download PDF

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Abstract

이 발명은, 모터풀리와 스핀들풀리의 사이를 회전하는 벨트에 의해서 발생되는 마찰열을 강제로 냉각시켜서 주축헤드의 열팽창을 방지하여 주축중심과 스핀들의 거리에 변위가 발생되지 않도록 함으로써 항상 정밀가공기능이 유지되도록 하는, 공작기계의 주축의 열변위 억제 장치에 관한 것으로서,The present invention always provides precision processing by forcibly cooling the frictional heat generated by the belt rotating between the motor pulley and the spindle pulley to prevent thermal expansion of the spindle head so that no displacement occurs between the spindle center and the spindle. A device for suppressing thermal displacement of a spindle of a machine tool, which is to be maintained,

주축헤드와, 상기한 주축헤드의 내부에 설치되어 있으며 회전축의 하단에 모터풀리가 설치되어 있는 주축모터와, 상기한 주축헤드의 중심으로부터 일정거리만큼 이격되어 측단에 설치되어 있으며 중간에 스핀들 풀리가 설치되어 있는 스핀들과, 상기한 스핀들 풀리와 상기한 모터풀리의 사이에 설치되어 상기한 모터의 회전동력을 스핀들에 전달하는 벨트를 포함하여 이루어지는 공작기계의 주축에 있어서, 상기한 주축헤드의 내부의 가열된 공기를 외부로 방출하면서 차가운 공기가 들어오도록 함으로써 주축헤드로 전달되는 열을 차단하는 팬모터와, 상기한 주축헤드로 전달되는 열을 강제로 냉각시키기 위한 냉각오일을 제공하는 오일쿨러와, 상기한 오일쿨러에 연결되어 있으며 냉각오일이 주축헤드내를 순환하면서 강제로 냉각시키도록 냉각오일을 제공하기 위한 연결관을 더 포함하여 이루어진다.The spindle head, the spindle motor which is installed inside the spindle head and the motor pulley is installed at the lower end of the rotating shaft, and is installed at the side end spaced a certain distance from the center of the spindle head, and the spindle pulley in the middle A main shaft of a machine tool comprising a spindle provided and a belt provided between the spindle pulley and the motor pulley to transmit the rotational power of the motor to the spindle. An oil cooler for providing a cooling motor for forcibly cooling the heat transferred to the spindle head by blocking the heat transferred to the spindle head by letting cool air enter while discharging the heated air to the outside; It is connected to the above oil cooler and cools the oil so that the cooling oil is forced to cool while circulating in the spindle head. It further comprises a connector for providing work.

Description

공작기계의 주축의 열변위 억제 장치{Device for preventing main axis of machine tool from thermal variation}Device for preventing main axis of machine tool from thermal variation}

이 발명은 공작기계 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 모터풀리(motor pulley)와 스핀들풀리(spindle pulley)의 사이를 회전하는 벨트에 의해서 발생되는 마찰열을 강제로 냉각시켜서 주축헤드의 열팽창을 방지하여 주축중심과 스핀들의 거리에 변위가 발생되지 않도록 함으로써 항상 정밀가공기능이 유지되도록 하는, 공작기계의 주축의 열변위 억제 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the field of machine tools, more specifically, to forcibly cool the frictional heat generated by the belt rotating between the motor pulley and the spindle pulley to prevent thermal expansion of the spindle head The present invention relates to an apparatus for suppressing thermal displacement of a spindle of a machine tool, in which a precision machining function is maintained at all times by preventing displacement from occurring between a spindle center and a spindle.

각종의 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하든가 또는 반소재에 더욱 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계를 공작기계라고 하는데, 상기한 공작기계중에서 가공과정에서 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라고 하고, 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 금속가공기계라고 한다. Machine tools are used for various cutting or non-cutting methods to machine metals or non-metal materials into shapes and dimensions using suitable tools, or for the purpose of more precise machining on semi-materials. Among machine tools, a machine tool in which chips are generated in a machining process is called a cutting machine tool, and a non-cut machine tool in which chips are not generated in a machining process is called a metal machine.

상기한 절삭공작기계는 산업 전반적인 성력화 추세에 힘입어 자동화 및 수치제어(NC)화가 급속히 진전되고 있으며, 최근에는 회전형 선반계열과 밀링 계열로 양분되어 진행되어 온 공작기계의 수치제어(NC)화가 서로 복합적으로 결합되어 있는 다기능 머시닝 센터가 출현한 바 있으며, 산업현장의 폭넓은 수요에 힘입어 그 시장이 급속히 확대되고 있다. The above cutting machine tools are rapidly progressing in automation and numerical control (NC) due to the trend of general industrialization, and in recent years, the numerical control (NC) of machine tools, which has been divided into rotary lathe and milling series, is progressing. Multifunctional machining centers, which are combined with each other, have emerged, and the market is expanding rapidly due to the wide demand of industrial sites.

상기한 절삭공작기계에는 공구를 회전시키기 위한 스핀들이 내장되는 주축이 설치된다.The cutting machine is equipped with a spindle in which a spindle for rotating the tool is installed.

도 1은 종래의 공작기계의 주축의 단면 구성도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 공작기계의 주축의 구성은, 주축헤드(4)와, 상기한 주축헤드(4)의 내부에 설치되어 있으며 회전축의 하단에 모터풀리(31)가 설치되어 있는 주축모터(3)와, 상기한 주축헤드(4)의 중심으로부터 일정거리(L)만큼 이격되어 측단에 설치되어 있으며 중간에 스핀들 풀리(11)가 설치되어 있는 스핀들(1)과, 상기한 스핀들 풀리(11)와 상기한 모터풀리(31)의 사이에 설치되어 상기한 모터(3)의 회전동력을 스핀들(1)에 전달하는 벨트(2)를 포함하여 이루어진다.1 is a cross-sectional configuration diagram of a main shaft of a conventional machine tool. As shown in FIG. 1, the configuration of the main shaft of a conventional machine tool includes a main shaft head 4 and an inside of the main shaft head 4, and a motor pulley 31 is provided at a lower end of the rotating shaft. And a spindle (1) having a spindle motor (3) and a spindle pulley (11) installed at a side end spaced apart by a predetermined distance (L) from the center of the spindle head (4). It is provided between the spindle pulley 11 and the motor pulley 31 includes a belt (2) for transmitting the rotational power of the motor (3) to the spindle (1).

상기한 구성에 의한 종래의 공작기계의 주축은, 주축모터(3)가 회전하면 모터풀리(31)와 스핀들풀리(11)의 사이에 설치되어 있는 벨트(2)에 의해서 회전동력이 스핀들(1)로 전해져서 스핀들(1)의 하단에 장착된 공구를 회전시키게 된다. In the main shaft of the conventional machine tool according to the above-described configuration, when the main shaft motor (3) rotates, the rotational power is driven by the belt (2) provided between the motor pulley (31) and the spindle pulley (11). To rotate the tool mounted on the lower end of the spindle (1).

그러나, 이와 같은 종래의 공작기계의 주축은, 모터풀리(31)와 스핀들풀리(11)의 사이를 회전하는 벨트(2)에 의해서 대용량의 마찰열이 발생하게 되는데, 이 마찰열이 공기와 모터 베이스 플레이트(motor base plate) 등을 통해서 주축헤드(4)로 전달되어 주축헤드(4)를 가열시키게 되고, 이로 인해서 주축헤드(4)가 열팽창되어 주축중심과 스핀들(1)의 거리(L)에 변위가 발생됨으로써 정밀가공이 불가능하게 되는 문제점이 있다.However, in the main shaft of such a conventional machine tool, a large amount of frictional heat is generated by the belt 2 rotating between the motor pulley 31 and the spindle pulley 11, and this frictional heat is caused by the air and the motor base plate. It is transmitted to the spindle head (4) through a (motor base plate) to heat the spindle head (4), which causes the spindle head (4) is thermally expanded to displace the distance (L) between the spindle center and the spindle (1) There is a problem that the precision processing is impossible to occur.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모터풀리와 스핀들풀리의 사이를 회전하는 벨트에 의해서 발생되는 마찰열을 강제로 냉각시켜서 주축헤드의 열팽창을 방지하여 주축중심과 스핀들의 거리에 변위가 발생되지 않도록 함으로써 항상 정밀가공기능이 유지되도록 하는, 공작기계의 주축의 열변위 억제 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, by forcibly cooling the frictional heat generated by the belt rotating between the motor pulley and the spindle pulley to prevent thermal expansion of the spindle head to prevent the main shaft center and spindle An object of the present invention is to provide a heat displacement suppressing device of a main shaft of a machine tool, by which a precision machining function is maintained at all times by preventing displacement from occurring.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 주축헤드와, 상기한 주축헤드의 내부에 설치되어 있으며 회전축의 하단에 모터풀리가 설치되어 있는 주축모터와, 상기한 주축헤드의 중심으로부터 일정거리만큼 이격되어 측단에 설치되어 있으며 중간에 스핀들 풀리가 설치되어 있는 스핀들과, 상기한 스핀들 풀리와 상기한 모터풀리의 사이에 설치되어 상기한 모터의 회전동력을 스핀들에 전달하는 벨트를 포함하여 이루어지는 공작기계의 주축에 있어서, 상기한 주축헤드의 내부의 가열된 공기를 외부로 방출하면서 차가운 공기가 들어오도록 함으로써 주축헤드로 전달되는 열을 차단하는 팬모터와, 상기한 주축헤드로 전달되는 열을 강제로 냉각시키기 위한 냉각오일을 제공하는 오일쿨러와, 상기한 오일쿨러에 연결되어 있으며 냉각오일이 주축헤드내를 순환하면서 강제로 냉각시키도록 냉각오일을 제공하기 위한 연결관을 더 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the present invention comprises a main shaft head, a main shaft motor which is provided in the inside of the main shaft head, and a motor pulley is installed at the lower end of the rotating shaft, and the center of the main shaft head. Including a spindle which is installed at the side end spaced by a certain distance and the spindle pulley is installed in the middle, and is installed between the spindle pulley and the motor pulley to transfer the rotational power of the motor to the spindle. In the main shaft of the machine tool made up, the fan motor to block the heat transferred to the spindle head by allowing the cool air to enter while the heated air inside the spindle head to the outside, and the heat transferred to the spindle head Oil cooler to provide cooling oil for forcibly cooling water, and connected to the oil cooler and cooling While days circulated in the spindle head is made by further comprising a connector for providing cooling oil to cool the force.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages, including the object, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiment.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 주축의 열변위 억제 장치의 단면 구성도이고, 도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 주축의 열변위 억제 장치의 외관 구성도이다.Figure 2 is a cross-sectional configuration diagram of the thermal displacement suppression apparatus of the main shaft of the machine tool according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an external configuration diagram of the thermal displacement suppression apparatus of the main shaft of the machine tool according to an embodiment of the present invention to be.

도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 주축의 열변위 억제 장치의 구성은, 같이 종래의 공작기계의 주축은, 주축헤드(4)와, 상기한 주축헤드(4)의 내부에 설치되어 있으며 회전축의 하단에 모터풀리(31)가 설치되어 있는 주축모터(3)와, 상기한 주축헤드(4)의 중심으로부터 일정거리(L)만큼 이격되어 측단에 설치되어 있으며 중간에 스핀들 풀리(11)가 설치되어 있는 스핀들(1)과, 상기한 스핀들 풀리(11)와 상기한 모터풀리(31)의 사이에 설치되어 상기한 모터(3)의 회전동력을 스핀들(1)에 전달하는 벨트(2)를 포함하여 이루어지는 공작기계의 주축에 있어서, 상기한 주축헤드(4)의 내부의 가열된 공기를 외부로 방출하면서 차가운 공기가 들어오도록 함으로써 주축헤드(4)로 전달되는 열을 차단하는 팬모터(5)와, 상기한 주축헤드(4)로 전달되는 열을 강제로 냉각시키기 위한 냉각오일을 제공하는 오일쿨러(7)와, 상기한 오일쿨러(7)에 연결되어 있으며 냉각오일이 주축헤드(4)내를 순환하면서 강제로 냉각시키도록 냉각오일을 제공하기 위한 연결관(8)을 더 포함하여 이루어진다.As shown in Figures 2 and 3, the configuration of the heat displacement suppression apparatus of the main shaft of the machine tool according to an embodiment of the present invention, the main shaft of the conventional machine tool, the spindle head 4 and the The main shaft motor (3) is installed in one of the spindle head (4) and the motor pulley (31) is installed at the lower end of the rotating shaft, and is spaced apart from the center of the spindle head (4) by a predetermined distance (L). Rotation of the motor (3) is provided between the spindle (1) is installed at the side end and the spindle pulley (11) in the middle, and between the spindle pulley (11) and the motor pulley (31). In the spindle of a machine tool comprising a belt (2) for transmitting power to the spindle (1), the spindle head by allowing the cool air to enter while discharging the heated air inside the spindle head (4) to the outside Fan motor (5) for blocking heat transmitted to (4), and the An oil cooler 7 which provides cooling oil for forcibly cooling the heat transferred to the shaft head 4, and is connected to the oil cooler 7, and cooling oil circulates in the spindle head 4, It further comprises a connecting tube (8) for providing cooling oil for forced cooling.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 주축의 열변위 억제 장치의 작용은 다음과 같다.With the above configuration, the action of the heat displacement suppressing device of the main shaft of the machine tool according to the embodiment of the present invention is as follows.

주축모터(3)가 회전하면 모터풀리(31)와 스핀들풀리(11)의 사이에 설치되어 있는 벨트(2)에 의해서 회전동력이 스핀들(1)로 전해져서 스핀들(1)의 하단에 장착된 공구를 회전시키게 된다. When the spindle motor 3 rotates, the rotational power is transmitted to the spindle 1 by the belt 2 installed between the motor pulley 31 and the spindle pulley 11 so that the spindle motor 3 is mounted on the lower end of the spindle 1. The tool will rotate.

이때, 모터풀리(31)와 스핀들풀리(11)의 사이를 회전하는 벨트(2)에 의해서 발생하게 되는 마찰열은 모터 베이스 플레이트, 공기 등을 통해서 주축헤드(4)로 전달되는데, 모터팬(5)은 상기한 주축헤드(4)의 내부의 가열된 공기를 외부로 방출하면서 차가운 공기가 들어오도록 함으로써 주축헤드(4)로 전달되는 열을 차단하고, 상기한 오일쿨러(7)는 상기한 주축헤드(4)로 전달되는 열을 강제로 냉각시키기 위한 냉각오일을 연결관(8)을 이용하여 제공함으로써 냉각오일이 주축헤드(4)내를 순환하면서 강제로 냉각시키도록 한다.At this time, the friction heat generated by the belt 2 rotating between the motor pulley 31 and the spindle pulley 11 is transmitted to the spindle head 4 through the motor base plate, air, etc., the motor fan 5 ) Blocks the heat transferred to the spindle head (4) by letting the cool air enter while releasing the heated air inside the spindle head (4) to the outside, the oil cooler (7) is the spindle By providing cooling oil for forcibly cooling the heat transferred to the head 4 using the connecting pipe 8, the cooling oil is forced to cool while circulating in the spindle head 4.

상기한 오일쿨러(7)는 냉각오일이 입력 및 출력되는 입출입구가 각각 형성되어 있음으로써 냉각오일이 주축헤드(4)내를 순환할 수 있도록 한다. The oil cooler 7 is provided with inlet and outlet ports through which the cooling oil is input and output so that the cooling oil can circulate in the spindle head 4.

이와 같이 팬모터(5)에 주축헤드(4)로 전달되는 열이 철저하게 차단되거나 오일쿨러(7)로부터 제공되는 냉각오일에 의해 주축헤드(4)가 냉각됨으로써 주축헤드(4)의 열팽창이 방지됨과 동시에 주축중심과 스핀들의 거리(L)에 변위가 발생되지 않게되어 항상 정밀 가공이 가능하게 된다.As such, the heat transmitted to the spindle head 4 to the fan motor 5 is completely blocked, or the spindle head 4 is cooled by the cooling oil provided from the oil cooler 7, so that the thermal expansion of the spindle head 4 is performed. At the same time, displacement is prevented from occurring at the distance (L) between the spindle center and the spindle, thereby enabling precision machining at all times.

이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 모터풀리와 스핀들풀리의 사이를 회전하는 벨트에 의해서 발생되는 마찰열을 강제로 냉각시켜서 주축헤드의 열팽창을 방지하여 주축중심과 스핀들의 거리에 변위가 발생되지 않도록 함으로써 항상 정밀가공기능이 유지되도록 하는, 효과를 갖는다.As described in the above embodiment, the present invention forcibly cools the frictional heat generated by the belt rotating between the motor pulley and the spindle pulley to prevent thermal expansion of the spindle head, thereby causing displacement in the distance between the spindle center and the spindle. It is effective to maintain the precision machining function at all times.

도 1은 종래의 공작기계의 주축의 단면 구성도이다.1 is a cross-sectional configuration diagram of a main shaft of a conventional machine tool.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 주축의 열변위 억제 장치의 단면 구성도이다.Figure 2 is a cross-sectional configuration diagram of the thermal displacement suppression apparatus of the main shaft of the machine tool according to an embodiment of the present invention.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 주축의 열변위 억제 장치의 외관 구성도이다.3 is an external configuration diagram of an apparatus for suppressing thermal displacement of a main shaft of a machine tool according to an exemplary embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 스핀들 2 : 벨트1: spindle 2: belt

3 : 주축모터 4 : 주축헤드3: spindle motor 4: spindle head

5 : 팬모터 7 : 오일쿨러5: fan motor 7: oil cooler

8 : 연결관8 connector

Claims (2)

주축헤드와, 상기한 주축헤드의 내부에 설치되어 있으며 회전축의 하단에 모터풀리가 설치되어 있는 주축모터와, 상기한 주축헤드의 중심으로부터 일정거리만큼 이격되어 측단에 설치되어 있으며 중간에 스핀들 풀리가 설치되어 있는 스핀들과, 상기한 스핀들 풀리와 상기한 모터풀리의 사이에 설치되어 상기한 모터의 회전동력을 스핀들에 전달하는 벨트를 포함하여 이루어지는 공작기계의 주축에 있어서,The spindle head, the spindle motor which is installed inside the spindle head and the motor pulley is installed at the lower end of the rotating shaft, and is installed at the side end spaced a certain distance from the center of the spindle head, and the spindle pulley in the middle In the main shaft of the machine tool comprising a spindle provided, and a belt provided between the spindle pulley and the motor pulley to transfer the rotational power of the motor to the spindle, 상기한 주축헤드의 내부의 가열된 공기를 외부로 방출하면서 차가운 공기가 들어오도록 함으로써 주축헤드로 전달되는 열을 차단하는 팬모터와, 상기한 주축헤드로 전달되는 열을 강제로 냉각시키기 위한 냉각오일을 제공하는 오일쿨러와, 상기한 오일쿨러에 연결되어 있으며 냉각오일이 주축헤드내를 순환하면서 강제로 냉각시키도록 냉각오일을 제공하기 위한 연결관을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축의 열변위 억제 장치.A fan motor that blocks heat transferred to the spindle head by allowing cold air to enter while discharging the heated air inside the spindle head to the outside, and cooling oil for forcibly cooling the heat transferred to the spindle head. The main shaft of the machine tool which is connected to said oil cooler, and further comprising a connecting pipe for providing cooling oil to forcibly cool the cooling oil while circulating in the spindle head. Thermal displacement suppression device. 제 1항에 있어서, 상기한 오일쿨러는 냉각오일이 입력 및 출력되는 입출입구가 각각 형성되어 있음으로써 냉각오일이 주축헤드내를 순환하도록 하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축의 열변위 억제 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the oil cooler has an inlet and an outlet through which the cooling oil is input and output, so that the cooling oil circulates in the spindle head.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100779795B1 (en) * 2006-12-11 2007-11-27 두산인프라코어 주식회사 Thermal deformation preventing device of a spindle head
KR20170004149U (en) 2017-09-27 2017-12-11 주식회사 하이드텍 apparatus for controlling temperature of coolant using machine tool

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