KR20090060522A

KR20090060522A - 주축 클리닝 기능을 갖는 공작기계의 에어커튼 장치

Info

Publication number: KR20090060522A
Application number: KR1020070127372A
Authority: KR
Inventors: 장은성
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2009-06-15

Abstract

본 발명은 주축 클리닝 기능을 갖는 공작기계의 에어커튼 장치에 관한 것으로서, 스핀들과; 주축 베어링과; 상기 주축 베어링을 축방향으로 지지하여 주축 베어링이 안전하게 지지되어 주축의 회전에 상응하여 회전이 이루어지도록 하는 주축 베어링 하우징과; 상기 주축 베어링과 주축 베어링 하우징의 하단부에 결합되며, 에어노즐이 관통 설치되어 에어압력을 하단부로 분사하는 프런트 커버와; 볼트를 이용하여 주축에 결합되고, 상부에 챔버가 설치되어 에어노즐과 연결되며, 상기 프런트 커버의 에어노즐로 부터 에어를 공급받아 챔버를 통해 에어커튼을 형성하여 프런트 캡과 프런트 커버 사이로 에어를 분사시킴으로서 외부 이물질이 주축 베어링으로 침투되는 것을 차단하고, 주축 회전에 따른 자체 회전에 의해서 원심력을 발생시켜 주축 베어링의 잔류오일을 외부로 방출하는 프런트 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.

주축, 클리닝, 공작기계, 에어커튼

Description

주축 클리닝 기능을 갖는 공작기계의 에어커튼 장치{AIR CURTAIN UNIT OF MACHINE TOOL HAVING MAIN AXLE CLEANING ABILITY}

본 발명은 주축 클리닝 기능을 갖는 공작기계의 에어커튼 장치에 관한 것으로, 특히 주축 단면으로부터 주축 베어링으로 침투하는 이물질을 에어분사를 통해 방지하고, 또한 주축 베어링의 윤활에 따른 잔여기름을 효율적으로 배출토록 하는 에어커튼 구조를 제공하는 것을 특징으로 하는 주축 클리닝 기능을 갖는 공작기계의 에어커튼 장치에 관한 것이다.

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

따라서 주축의 전단부에는 절삭유에 노출되므로, 일반적으로 공작기계에는 절삭유가 주축과 이 주축을 감싸는 비회전부와의 틈새 사이로 침입 하지 못하도록 주축 베어링을 보호하는 구조를 갖는다.

한편, 주축 베어링에는 통상 윤활유(그리스)가 칠해져 있기 때문에 절삭유가 윤활유에 접촉되면 윤활유가 녹아버리고 그 경우, 주축 베어링은 제기능을 발휘할 수 없게 된다.

이를 방지하기 위해 종래에는 주축의 전단부 둘레에 비회전부와의 틈새로 에어를 분사시켜주는 방법을 사용하였다.

종래에 에어 분사를 통한 절삭유의 침입을 방지하는 예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1과 같이 공작기계의 주축 구성은, 주축의 공구를 클램핑하여 회전하는 스핀들(10)과, 회전운동을 원할히 진행할 수 있도록 지지하는 주축 베어링(20)과, 상기 주축 베어링(20)을 축방향으로 고정시키기 위한 주축 베어링 하우징(30)과, 주축 베어링 하우징(30)에 고정되어 에어노즐(40)을 갖는 프런트 커버(50)와, 회전하는 스핀들(10)과 프런트 커버(50) 사이의 틈새로 이물질이 침투되는 것을 방지하기 위해 회전틈 사이로 골고루 에어가 토출되도록 하는 챔버(60)를 형성한 프런트 캡(70)으로 이루어진다.

상기와 같은 구조에서는 에어노즐(40)을 통해 에어를 분사하여 챔버(60)를 통해 외부로 빠져나가도록 하며, 이때 공기의 압력으로 스핀들(10)과 프런트 캡(70) 사이로 에어가 분출되어 에어커튼을 형성함으로서 스핀들(10)과 프런트 캡(70)의 내주면과의 공극 틈새로 침입되는 절삭유의 침입을 방지한다.

그러나, 상기의 기술로 구현하고자 하는 스핀들(10)의 회전중 주축 베어링(20)내 외부 이물질 차단 효과는 이룰 수 있으나, 정지중 스핀들단면(80)에 묻어 있는 이물질이 내부로 유입될 수 있는 문제가 있다. 즉, 에어건 청소작업등에 의해 외부의 오염물질이 주축 베어링(20)으로 들어올 수 있는 것이다.

또한, 구조적으로 주축 베어링(20)의 원할한 운동을 위해 공급된 잔여기름이 정지중에 주축과 프런트 커버(50) 사이로 흘러나와 가공물에 부착될 가능성이 농후하다.

이에 따라 주축 베어링(20)이 손상되면 막대한 수리비용과 장기간 기계를 가동시키지 못하게 되는 금전적인 손실 또한 매우 커서 사용자의 불만과 제조업체의 손실이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주축 정지시 주축 베어링을 윤활하는 기름이 주축으로 출력되어 오염되는 것을 막고, 아울러 주축을 청소하는 과정에서 외부 오염물질이 주축 베어링으로 흘러들어가는 것을 막도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 본 발명은 공작기계 주축의 내부에 삽입되며 공구를 클램핑하여 회전시켜 가공물을 가공하는 스핀들(10)과; 상기 스핀들(10)의 외주연에 결합되며, 스핀들(10)이 회전시 스핀들(10)의 외주연을 지지하여 고속회전이 이루어지도록 하는 주축 베어링(20)과; 상기 주축 베어링(20)을 축방향으로 지지하여 주축 베어링(20)이 안전하게 지지되어 스핀들(10)의 회전에 상응하여 회전이 이루어지도록 하는 주축 베어링 하우징(30)과; 상기 주축베어링(20)과 상기 주축 베어링 하우징(30)의 경계부의 일단부에 덮개 형태로 결합되며, 에어를 분사하는 에어노즐(40)이 내부에 관통 구비되는 프런트 커버(50)와; 상기 프런트 커버(50)와 상기 스핀들(10) 경계부의 일단부에 덮개형태로 상기 스핀들(10)에 체결되고, 상기 에어노즐(40)과 연통되는 챔버(60)를 내부 일측에 구비하여 에어노즐(40)로 부터 공급받은 에어를 챔버(60)를 통해 상기 프런트캡(70)과 프런트커버(50)사이로 에어를 분사 시킴으로서 이물질이 주축 베어링(20)으로 침투되는 것을 차단하는 프런트 캡(70)을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

또한, 상기 프런트 캡(70)은 스핀들단면(80)의 외주연에 삽입되어 스핀들(10)에돌출 형성된 일단부에 체결됨으로서 상기 스핀들(10)과 연동하여 회전하여 챔버(60) 내에 발생하는 원심력을 이용하여 주축베어링(20)에서 스며나온 잔류오일을 외부로 방출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 주축이 회전할 경우 에어를 외부로 분사하여 에어커튼을 형성함으로서 주축 외부 공기중에 부유하는 절삭유가 주축 베어링으로 침입하는 것을 완벽하게 차단할 수 있고, 더불어 프런트 캡의 회전에 따른 원심력이 작용하여 잔여 주축 베어링 오일을 효과적으로 외부로 분사시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 도 2에 도시된 것과 같이, 스핀들(10)과, 주축 베어링(20)과, 주축 베어링 하우징(30)과, 프런트 커버(50)와, 프런트 캡(70)과, 결합용 볼트(90)을 주요한 구성요소로 채택하고 있다.

상기 스핀들(10)은 공구를 클램핑하여 회전하는 역할을 하며, 공구를 회전시 켜 가공물을 가공하는 핵심부품이다.

주축 베어링(20)은 주축의 외주연에 결합되어 주축의 회전을 지지하는바, 스핀들(10)이 회전시에 외주연을 중력방향으로 지지하여 주축이 흔들리지 않고 고속회전이 이루어지도록 한다.

주축 베어링 하우징(30)은 주축 베어링(20)을 축방향으로 지지하여 주축 베어링이 스핀들(10)과 주축 베어링 하우징(30) 사이에 안전하게 지지되어 스핀들(10)의 회전에 상응하여 회전이 이루어지도록 하고 이때 주축 베어링 하우징(30)은 주축 베어링(20)을 축방향으로 지지하여 주축이 흔들리지 않고 회전이 이루어지도록 한다.

즉, 스핀들(10)이 고속회전하면 진동이 발생할 수 있고, 이를 적절히 지지해야 하는데 이를 위해 스핀들(10)의 외주연에 주축 베어링(20) 및 주축 베어링 하우징(30)을 설치하여 중력방향으로 지지하면서 회전을 지지하여 스핀들(10)의 고속회전이 가능토록 하는 것이다.

만약에 주축 베어링(20) 및 주축 베어링 하우징(30)이 존재하지 않게 되면 고속회전시에 스핀들(10)의 외주연을 지지하지 못하여 진동이 연쇄적으로 발생하여 주축이 수직방향으로 완전히 지지가 되지 못해 공구가 안정전인 회전을 못하게 되므로 가공불량이 발생하는 것이다.

프런트 커버(50)는 주축 베어링(20)과 주축 베어링 하우징(30)의 하단부에 결합되며, 에어노즐(40)이 관통 설치되어 에어압력을 하단부로 분사하는 역할을 한다.

즉, 프런트 커버(50)는 주축 베어링 하우징(30)에 결합용 볼트를 통해 체결되며, 내부로 에어노즐(40)이 관통하도록 홀이 형성되며, 상기 에어노즐(40)을 통해 외부로부터 에어가 입력되면 이를 하단으로 분사시킨다.

프런트 캡(70)은 볼트(90)를 통해 스핀들(10)에 결합되며, 상부에 챔버(60)가 설치되어 에어노즐(40)과 연결된다.

아울러 프런트 캡은 상기 프런트 커버(50)의 에어노즐(40)로부터 에어를 공급받아 챔버(60)를 통해 에어커튼을 형성하여 프런트 캡(70)과 프런트 커버(50) 사이로 에어를 분사시킴으로서 외부 이물질이 주축 베어링(20)으로 침투되는 것을 원천적으로 차단한다.

아울러, 주축 베어링(20)의 오일은 프런트 커버(50) 하단과 프런트 캡(70) 외주연으로 분사되는바, 프런트 캡(70)이 스핀들(10)에 고정되어 회전시 원심력이 발생하므로 주축 베어링(20) 오일의 잔여분은 프런트 캡(70) 외주연으로 빠져 나가게 된다.

즉, 종래에는 프런트 캡(70)이 주축 베어링 하우징(30)에 고정되어 정지상태를 유지하지만, 본 발명에서는 프런트 캡(70)이 스핀들(10)에 볼트(90)로 고정되어 스핀들(10)의 회전과 동일한 속도로 회전하며, 이에 따라 스핀들(10)의 회전에 따른 원심력에 의해 스핀들단면(80)에 묻어 있는 이물질을 제거하고, 부가적으로 원심력에 의해 챔버(60)에 있는 에어를 외부로 배출하면서 주축 베어링(20)에 존재하는 잔여기름을 뽑어내어 내뿜는 펌프 역할을 한다.

이하에서 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 스핀들(10)의 외주연에 주축 베어링(20)이 결합되고 주축 베어링(20)의 외주연에 주축 베어링 하우징(30)이 기본적으로 결합된다. 그리고, 주축 베어링 하우징(30)의 하단에 프런트 커버(50)가 결합되고, 스핀들(10)의 외주연 하단부에 프런트 캡(70)이 볼트(90)로 결합된다.

스핀들(10)이 회전하면 상기 프런트 커버(50)를 통해 에어가 공급되며, 상기 에어는 프런트 캡(70)의 챔버(60)를 통해 에어커튼을 형성하여 외부로 에어를 분사시킨다.

그러면 스핀들(10)을 통해 주축 베어링(20)으로 침투하는 오염물질을 근본적으로 차단시키게 된다.

즉, 스핀들(10)이 공작물을 가공하기 위해 회전하게 되면 에어노즐(40)과 챔버(60)를 통해 에어가 분사되는바, 스핀들(10)의 전단부 외주면 전둘레로 에어가 분사되어 절삭칩과 상대적으로 입자가 큰 절삭유가 스핀들(10) 내부로 침입되는 것이 차단되는 것이다.

이와 동시에 스핀들(10)과 프런트 캡(70)이 결합되어 스핀들(10)의 회전에 따라 프론크 캡(70)이 동시에 회전하면서 회전력에 따른 원심력이 작용하여 주축 베어링(20)에서 발생하는 잔여 주축 베어링 오일이 모두 외부로 토출됨으로서, 주축 정지시에 주축 베어링 오일이 외부로 빠져나와 주축을 오염시키는 것을 방지할 수 있게 된다.

결국, 상술한 바와 같이 본 발명의 가공기 주축의 에어커튼 장치에 따르면, 주축이 회전할 경우 프런트 커버(50)를 통해 제공되는 에어를 외부로 강제적으로 분사할 수 있어 외부 공기중에 부유하는 절삭유가 주축 베어링(20)으로 침투하는 것을 근복적으로 막을 수 있다. 뿐만 아니라, 프런트 캡(70)이 스핀들(10)에 볼트(90)로 결합되므로 스핀들(10)의 회전에 따른 프런트 캡(70)의 회전으로 원심력이 작용하여 잔여 주축 베어링 오일을 프런트 캡(70)을 통해 효과적으로 외부로 분사시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

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

도 2는 본 발명에 따른 주축의 에어커튼부 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 스핀들 20: 주축 베어링

30: 주축 베어링 하우징 40: 에어노즐

50: 프런트 커버 60: 챔버

70: 프런트 캡 80: 스핀들 단면

90: 결합용 볼트

Claims

공작기계 주축의 내부에 삽입되며 공구를 클램핑하여 회전시켜 가공물을 가공하는 스핀들(10)과;

상기 스핀들(10)의 외주연에 결합되며, 스핀들(10)이 회전시 스핀들(10)의 외주연을 지지하여 고속회전이 이루어지도록 하는 주축 베어링(20)과;

상기 주축 베어링(20)을 축방향으로 지지하여 주축 베어링(20)이 안전하게 지지되어 스핀들(10)의 회전에 상응하여 회전이 이루어지도록 하는 주축 베어링 하우징(30)과;

상기 주축베어링(20)과 상기 주축 베어링 하우징(30)의 경계부의 일단부에 덮개 형태로 결합되며, 에어를 분사하는 에어노즐(40)이 내부에 관통 구비되는 프런트 커버(50)와;

상기 프런트 커버(50)와 상기 스핀들(10) 경계부의 일단부에 덮개형태로 상기 스핀들(10)에 체결되고, 상기 에어노즐(40)과 연통되는 챔버(60)를 내부 일측에 구비하여 에어노즐(40)로부터 공급받은 에어를 챔버(60)를 통해 상기 프런트캡(70)과 프런트커버(50)사이로 에어를 분사 시킴으로서 이물질이 주축 베어링(20)으로 침투되는 것을 차단하는 프런트 캡(70)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 주축 클리닝 기능을 갖는 공작기계의 에어커튼 장치.
제 1항에 있어서,

상기 프런트 캡(70)은 스핀들단면(80)의 외주연에 삽입되어 스핀들(10)에돌출 형성된 일단부에 체결됨으로서 상기 스핀들(10)과 연동하여 회전하여 챔버(60) 내에 발생하는 원심력을 이용하여 주축베어링(20)에서 스며나온 잔류오일을 외부로 방출하는 것을 특징으로 하는 주축 클리닝 기능을 갖는 공작기게의 에어커튼장치.