KR20070070363A - 가공기 주축의 터빈구조형 에어커튼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주축 회전시 주축 내부에서 주축의 전단부 외주면을 통해 외부로 공기흐름이 형성되어 공기중에 부유하고 있는 미세한 절삭유가 주축 베어링으로 침입하는 것을 차단할 수 있도록 한 가공기 주축의 터빈구조형 에어커튼 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 구체적인 수단은, 공구가 장착되는 주축과 주축 하우징과의 사이에 설치되어 절삭유의 침입을 방지하는 가공기의 에어커튼 장치에 있어서, 상기 하우징의 전단면에 고정된 프론트 캡을 구비하고, 상기 주축의 전단부 외주면 또는 상기 프론트 캡의 내주면에는 주축이 회전시 공기흐름을 주축의 내부로부터 상기 프론트 캡과 상기 주축의 공극 틈새를 통하여 외부로 배출시키는 나선홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

주축, 주축 베어링, 가공기, 절삭유, 에어커튼

Description

가공기 주축의 터빈구조형 에어커튼 장치{Air curtain device of machine spindle having turbine structure}

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래 가공기의 절삭유 침입을 차단하기 위한 주축의 에어커튼부 단면 구성도.

도 2는 도 1의 요부 확대도.

도 3은 본 발명에 따른 제1실시예로서 가공기 주축의 에어커튼 구조의 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 제2실시예로서 가공기 주축의 에어커튼 구조의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 주축

12 : 하우징

13 : 스탭슬리브

14 : 주축 베어링

16 : 프론트 캡

20 : 공기흐름

21 : 나선홈

22 : 나선홈

30 : 공기공급유로

본 발명은 공작기계의 주축 틈새로 침입되는 절삭유를 방지하기 위한 에어커튼 장치에 관한 것으로, 특히 주축의 회전시 주축 내부에서 외부로 공기흐름을 유도하여 미세한 절삭유 침입을 방지하는 가공기 주축의 터빈구조형 에어커튼 장치에 관한 것이다.

가공기는 회전력을 받아 회전하는 주축에 장착된 공구로 공작물을 가공하고, 이때 공구를 보호하고 잘삭력을 높이기 위해 절삭유(coolant)가 절삭부위에 뿌려진다.

따라서 주축의 전단부에는 절삭유에 노출하게 되므로 절삭유가 주축과 이 주축을 감싸는 비회전부와의 틈새 사이로 침입하지 못하도록 하여 주축 베어링을 보호하는 구조를 갖는다.

주축 베어링에는 통상 윤활유(그리스)가 칠해져 있기 때문에 절삭유가 윤활 유에 접촉되면 윤활유가 녹아버리고 주축 베어링은 제기능을 발휘할 수 없게 된다.

따라서 종래에는 주축의 전단부 둘레에 비회전부와의 틈새로 에어를 분사시켜주는 방법을 사용하였다.

종래, 에어 분사를 통한 절삭유의 침입을 방지하는 예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 도 1의 요부확대도이다. 도 1과 같이 주축(11)과 주축 하우징(12)과의 사이에 주축 베어링(14)이 위치하고, 주축베어링(14)의 전방에는 라비린스(labyrinth)구조를 갖는 스탭슬리브(13)가 배치되고, 스탭슬리브(13)의 전방에는 에어토출구(16a)를 갖는 프론트캡(16)이 설치된 구조이다.

이같은 구조에서는 1차로 에어토출구(16a)를 통해 에어(100)를 분사하여 그 압력으로 도 2와 같이 주축(11)의 전단부 외주면과 프론트캡(16)의 내주면과의 공극 틈새(h)로 침입되는 절삭유의 침입을 방지하고, 또한 2차로 라비린스구조의 스탭슬리브(13)로 차단한다.

그러나 이와 같은 구조에서도 다음과 같은 근본적인 문제가 있다.

주축(11)이 주축 베어링(14)에 지지되어 회전시 주축 내부에선 공기 유동으로 압력이 외부 대기압보다 낮아지게 되어 공기가 외부에서 내부로 흐르게 된다. 이 상태에서 주축(11)의 전단부에 설치된 종래의 에어커튼은 절삭칩이나 상대적으로 입자가 큰 절삭유는 차단할 수 있지만 공기중에 부유하고 있는 미세한 절삭유는 공기흐름 자체를 막지 못하면 주축(11)의 내부에서 발생되는 흡인력을 받게 된다.

따라서 공중에 날아다니던 미세한 절삭유 등이 주축 내부로 들어가게 되고, 결국에는 주축 베어링(14)쪽으로 미세한 절삭유가 침입된다. 주축 베어링(14)은 그 리스(grease)로 윤활하기 때문에 침입된 절삭유에 의해 그리스가 서서히 녹게 되고, 그리스 수명을 저하시켜 주축 베어링(14)은 곧 손상을 입어 더 이상 회전할 수 없게 된다.

또한 주축 베어링(14)이 손상되면 막대한 수리비용과 장기간 기계를 가동시키지 못하게 되는 금전적인 손실 또한 매우 커 사용자의 불만과 제조업체의 손실이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주축 회전시 주축 내부에서 주축의 전단부 외주면을 통해 외부로 공기흐름이 형성되어 공기중에 부유하고 있는 미세한 절삭유가 주축 베어링으로 침입하는 것을 차단할 수 있도록 한 가공기 주축의 터빈구조형 에어커튼 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은, 공구가 장착되는 주축과 주축 하우징과의 사이에 설치되어 절삭유의 침입을 방지하는 가공기의 에어커튼 장치에 있어서,

상기 하우징의 전단면에 고정된 프론트 캡을 구비하고, 상기 주축의 전단부 외주면 또는 상기 프론트 캡의 내주면에는 주축이 회전시 공기흐름을 주축의 내부로부터 상기 프론트 캡과 상기 주축의 공극 틈새를 통하여 외부로 배출시키는 나선홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 공극 틈새는 상기 프론트 캡에 형성된 공기공 급유로에 연통되게 구성될 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 공기공급유로는 상기 프론트 캡에 형성된 에어토출통로에서 분기된 구조를 갖는다.

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

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가공기 주축의 터빈구조형 에어커튼 장치의 구성도로서, 주축이 회전시 공기흐름이 형성되어 공기중에 부유하는 미세한 절삭유침투 방지를 나타낸다.

본 발명은 도 3과 같이 공구가 장착되는 주축(11)과, 상기 주축(11)이 설치되기 위한 주축 하우징(12)과, 상기 주축 하우징(12)에 설치되어 주축(11)을 회전지지하는 주축 베어링(14)과, 상기 주축(11)의 전단부에 삽입되어 상기 주축 베어링(14)의 전면에 위치하는 라비린스 구조를 갖는 스탭슬리브(13)와, 상기 주축(11)의 전단부에 삽입되어 상기 주축 하우징(12)의 전단면에 고정 장착된 프론트 캡(16)이 구비된다.

상기 프론트 캡(16)은 상기 주축(11)의 전단부 원주면으로 에어를 분사시키기 위해 공압원에 연결된 에어토출구(16a)가 형성되어 있다.

한편, 본 발명은 주축(11)의 회전시 주축(11)의 내부에서 외부로 공기흐름을 형성시키는 공기흐름 형성수단이 주축(11)에 구비되거나 상기 프론트 캡(16)에 구비될 수 있다.

제1실시예는 도 3과 같이 상기 주축(11)의 전단부 외주면에 나선홈(21)을 형성시킨 것이다. 이때 나선홈(21)은 주축(11)의 직선길이 방향에 대해 일정한 나선각도를 가지고 다수 선회 구성된 것이다. 이때 나선홈(21)의 형성 구간은 공극틈새(h)의 구간내에서 이루어진다.

따라서 도 3과 같이 주축(11)이 회전하면, 나선홈(21)도 주축(11)과 일체로 회전하면서 나선각도에 의해 주축(11)의 내부에서 공극 틈새(h)를 통하여 외부로 공기흐름(20)을 강제로 형성시키게 된다.

이같이 주축(11)의 전단부 외주면에 형성된 나선홈(21)에 의해서 주축이 회전할 경우 공극 틈새(h)에서 외부로 강제적인 공기 흐름이 형성된다.

바람직하게는 이같은 공극 틈새(h)에서 공기의 흐름을 원활하게 하기 위해 상기 공극 틈새(h)는 상기 프론트 캡(16)에 형성된 에어토출구(16a)에서 분기된 공기공급유로(30)와 연통되어 구성될 수 있다.

따라서 주축(11)의 회전시 주축(11)의 내부에서 소모되는 공기는 공기 공급유로(30)을 통하여 지속적으로 침입된다. 따라서 주축(11)의 내부 압력 저하는 없게 된다.

이와 같이 주축(11)이 공작물을 가공하기 위해 회전하게 되면 에어토출구(16a)를 통하여 주축(11)의 전단부 외주면 전둘레로 에어가 분사되어 절삭칩과 상대적으로 입자가 큰 절삭유가 주축(11) 내부로 침입되는 것이 차단되다.

이와 동시에 주축(11)과 프론트 캡(16)과의 사이에 형성된 공극 틈새(h)에서는 회전하는 나선홈(21)에 의해 외부로 배출되는 공기흐름(22)으로 인해 공기중에 부유하는 미세한 절삭유가 공급틈새(h)를 통하여 주축(11)내부로 침입하는 것을 차단한다.

다른 한편, 다른 공기흐름수단이 도 4에 도시되어 있다. 도 4는 도 4는 본 발명에 따른 제2실시예로서 가공기 주축의 에어커튼 구조의 구성도이다. 도 4와 같이 제2실시예는 프론트 캡(16)의 전단부 내주면에 나선홈(22)을 형성시킨 것을 특징으로 한다. 상기 나선홈(22)은 공극 틈새(h)가 갖는 구간내에 형성되어 소정의 나선각을 갖는다.

따라서 주축(11)의 전단부 외주면과 프론트 캡(16) 내주면과의 공극 틈새(h)에는 주축(11)내 공기가 나선홈(22)을 따라 주축(11)의 외부로 흐를 수 있게 되어 공기중에 부유하는 미세한 절삭유의 침입을 차단하다.

이때도 공극 틈새(h)는 에어토출구(16a)에 분기된 공기공급유로(30)와 연결 구성될 수 있음은 물론이다.

이와 같이 본 발명은 주축(11)의 전단부 외주면 또는 프론트 캡(16)의 전단부 내주면에 나선홈(21 또는 22)을 형성하여, 주축(11)이 회전할 경우 공기 흐름이 주축(11)의 내부에서 외부로 강제적으로 이루어진다. 따라서 공기중에 부유하는 미세한 절삭유가 주축 베어링(14)쪽으로 침입하는 것을 차단하게 된다.

또한 공기 공급유로(30)를 통하여 외부로 소모되는 흐름공기를 보충하게 되어 주축(11) 내부의 압력 저하를 방지할 수 있어 주축 베어링(14)의 윤활제인 그리스를 보호할 수 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 가공기 주축의 터빈구조형 에어커튼 장치에 따르면, 주축이 회전할 경우 주축 전단부 내부의 공기 흐름을 외부로 강제적으로 형성할 수 있어 주축 외부 공기중에 부유하는 절삭유가 주축 베어링으로 침입하는 것을 완벽하게 차단할 수 있고, 더불어 종래 주축 베어링의 2차 보호를 목적으로 사용되었던 스탭슬리브의 라비린스 구조를 단순하게 개선할 수 있는 부가적인 이점을 갖는다.

Claims (4)

1. 공구가 장착되는 주축(11)과 주축 하우징(12)과의 사이에 설치되어 절삭유의 침입을 방지하는 가공기의 에어커튼 장치에 있어서,

   상기 하우징(12)의 전단면에 고정된 프론트 캡(16)을 구비하고, 상기 주축(11)의 전단부 외주면에는 주축(11)이 회전시 공기흐름을 주축(11)의 내부로부터 상기 프론트 캡(16)과 상기 주축(11)의 공극 틈새(h)를 통하여 외부로 배출시키는 나선홈(21)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가공기 주축의 터빈구조형 에어커튼 장치.
2. 공구가 장착되는 주축(11)과 주축 하우징(12)과의 사이에 설치되어 절삭유의 침입을 방지하는 가공기의 에어커튼 장치에 있어서,

   상기 하우징(12)의 전단면에 고정된 프론트 캡(16)을 구비하고, 상기 프론트 캡(16)의 전단부 내주면에는 주축(11)이 회전시 공기흐름을 주축(11)의 내부에서 상기 프론트 캡(16)과 상기 주축(11)의 공극 틈새(h)를 통하여 외부로 배출시키는 나선홈(22)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가공기 주축의 터빈구조형 에어커튼 장치.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 공극 틈새(h)는 상기 프론트 캡(16)에 형성된 공기공급유로(30)에 연통 된 것을 특징으로 하는 가공기 주축의 터빈구조형 에어커튼 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 공기공급유로(30)는 상기 프론트 캡(16)에 형성된 에어토출통로(16a)에서 분기된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 가공기 주축의 터빈구조형 에어커튼 장치.

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