KR20090070831A - 공작기계 스핀들 후단부 절삭유 공급라인 조인트부 - Google Patents

공작기계 스핀들 후단부 절삭유 공급라인 조인트부 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작기계의 주축 스핀들에 장착되는 절삭유 라인 조인트부(30)에 대한 것으로서, 공작기계의 주축 스핀들 후단부의 절삭유 공급라인 조인트부에 복수개의 챔버들을 형성하여 누출되는 절삭유를 배출시키고, 조인트 베이스의 상부 챔버의 바닥에 형성된 홀로 가압 공기를 공급하기 위한 에어 퍼지용 홀을 추가로 형성함으로써 누출되는 절삭유를 원활하게 배출시킬 수 있게 하는 절삭유 라인 조인트부(30)에 대한 것이다.
공작기계, 로타리 조인트, 절삭유, 배출

Description

공작기계 스핀들 후단부 절삭유 공급라인 조인트부{A JOINT STRUCTURE FOR A CUTTING OIL IN A REAR PART OF A SPINDLE FOR A MACHINING APPARATUS}
본 발명은 공작기계의 주축스핀들 후단부에 제공되는 절삭유 공급라인 조인트부에 관한 것으로, 특히 절삭유 공급장치와 스핀들 후단부에서 유로가 선택적으로 연결 또는 분리되게 하는 로타리 조인트의 상하부 틈새를 통해 누출된 절삭유가 그 아래쪽의 베어링부로 유입되지 않도록 함과 아울러 이물질이 인입되지 않도록 개선된 드레인 구조를 갖는 공작기계 스핀들 후단부의 절삭유 공급라인 조인트부에 관한 것이다.
일반적으로, 공작기계에는 가공작업시 공구와 가공물 사이의 마찰열이 발생되며 이로 인하여 가공물 소재의 바람직하지 못한 열변화, 가공면의 품질저하 및 공구의 손상을 초래하게 되는 것을 방지하기 위하여 절삭유가 공급된다.
특히, 스핀들의 예를들어 10,000rpm 이상의 고속회전으로 가공하는 공작기계에서 절삭유를 가공위치로 공급하기 위해서 스핀들의 중심을 관통하여 유로를 형성하고 외부의 절삭유 공급장치와 유로를 선택적으로 연결 또는 분리되게 하는 구조를 채용한다.
이러한 절삭유 공급장치의 예로는 도 1에 개략적으로 도시된 바와같이 스핀들 후단부에서 중심부에 절삭유용 유로가 형성된 커넥팅로드(2)의 단부 외측에 하우징(4)이 장착되고, 그 하우징에 베어링(5)과 베어링캡(7)을 조립하며, 상기 하우징(4)에는 조인트베이스부(1)를 조립하고, 그 조인트베이스부에서 외부의 절삭유 공급관과 상기 커넥팅로드(2)를 선택적으로 연결하도록 로타리조인트(8)를 구비하는 것이 있다.
상기 로타리 조인트(8)는 외부의 절삭유 공급관에 연결되어 조인트베이스(1)에 장착되는 상부 로타리 조인트부(6)와, 커넥팅로드(2)에 연결되어 조인트베이스(1)에 넣어 조립되는 하부 로타리 조인트부(7)로 구성된다. 상기 상하부 로타리 조인트부(6)(7)들에는 상하부 연결부재와 같은 연결부재(6-1)(7-1)들이 틈새를 두고 서로 분리된 상태로 배치되며, 하부 로타리 조인트부는 절삭유 공급이 없을 때 주축 회전시 회전되며 상부 로타리 조인트부는 회전하지 않는다.
절삭유 공급시에 절삭유의 공급압력으로 상부 로타리 조인트부의 연결부재(6-1)가 하부 로타리 조인트부의 연결부재(7-1)에 붙어 함께 회전된다.
상기와 같이 상부와 하부 로타리조인트부들로 분리된 로타리조인트는 절삭유 공급시 상/하부 연결부재들이 붙을 때 절삭유가 외부로 흐르고, 절삭유 공급중지시 상/하부 연결부재들이 떨어질 때에도 절삭유가 외부로 흐르게 된다.
이때, 제1도에서 조인트베이스(1)에 형성된 절삭유 드레인 홀(1)을 통해 누출된 절삭유를 배출하는데, 절삭유 누출량이 많거나 배출이 늦어지면 조인트베이스(1)와 커넥팅로드(2) 사이의 틈새로 절삭유가 이물질과 함께 스며들어 베어링(5) 과 그 아래쪽의 주축 메인베어링까지 손상되게 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 종래 공작기계 스핀들 후단부의 절삭유 공급라인 조인트부에서의 절삭유 누출로 인한 문제점을 해결하기 위하여, 공작기계의 주축 스핀들의 절삭유 공급라인에서 누출되는 절삭유 배출을 원활하게 하여 그 아래쪽의 베어링에 절삭유 및 이물질이 전혀 들어오지 못하도록 개선된 구조의 주축 스핀들 후단부의 절삭유 공급라인 조인트부의 제공을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 주축 스핀들 후단부에 장착되는 절삭유 공급라인 조인트부(30)를 제공한다. 상기 절삭유 공급라인 조인트부(30)는 공작기계의 주축 스핀들 내부에 장착되며 절삭유 공급 통로로서 중공홀이 형성된 커넥팅 로드의 후단부를 수용하는 하우징에 장착된다.
본 발명의 일례에 따르면, 절삭유 공급라인 조인트부(30)는 상기 커넥팅 로드의 중공홀과 외부의 절삭유 공급 라인을 선택적으로 연결 또는 분리하도록 절삭유 공급라인 연결부재를 내장한 상하부 조인트들을 수용하는 조인트 베이스부와, 상기 상하부 조인트들의 연결 및 분리 과정에서 누출되는 절삭유를 배출하기 위한 절삭유 배출수단을 포함한다.
여기서 상기 절삭유 배출수단은 상기 상부 조인트와 하부 조인트의 상단부를 수용하고 그 연결부들에서 누출되는 절삭유를 배출하기 위한 주 배출공이 형성된 조인트 베이스의 상부 챔버와, 상기 하부 조인트를 수용하고 상부 챔버의 바닥을 통하여 누출되는 절삭유를 배출하기 위한 제 1 보조 배출공을 구비한 하부 챔버, 및 상기 하부 챔버로 유입되어 그 바닥의 홀을 통해 커넥팅 로드 후단부의 하우징 상단에 결합되는 조인트 베이스의 저면에 형성된 요홈과 하우징의 상면 사이의 공간으로 유입되는 절삭유를 배출하도록 형성된 제 2 보조 배출공을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 본 발명의 일례에 따른 절삭유 공급라인 조인트부(30)에서 상기 절삭유 배출수단은, 상기 상부 조인트(51) 하단부에 인접되게 조인트 베이스부(50) 내부에 형성되고, 상부 조인트(51)에서 누출되는 절삭유를 배출하기 위한 주 배출공(62)이 형성된 상부 챔버(60); 상기 하부 조인트(52)를 수용하고 하부 조인트(52)에서 누출되는 절삭유와 상부 챔버(60)의 바닥을 통하여 누출되는 절삭유를 배출하기 위한 제 1 보조 배출공(63)을 구비하는 하부 챔버(61); 상기 하부 챔버(61)와 맞닿으면서 상기 하부 조인트(52)의 하단과 연결되는 커넥팅로드의 후단부(40); 상기 커넥팅로드의 후단부(40)와 일단이 결합되는 베어링캡(37); 및 상기 커넥팅 로드 후단부(40)와 베어링캡(37)의 결합부 사이의 공간으로 유입되는 절삭유를 배출하도록 형성된 제 2 보조 배출공(85)을 구비하는 공간(82);을 포함할 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 절삭유 공급라인 조인트부는 상부 챔버로부터 주 배출공을 통해 누출된 절삭유의 배출을 원활하게 함과 함께 상부 챔버 바닥의 홀을 통한 하부 챔버로의 절삭유 유입을 최소화하도록 상기 조인트 베이스의 상부 챔버의 바닥에 형성된 홀로 가압 공기를 공급하기 위한 에어 퍼지용 홀이 형성 되는 것이 바람직하다.
또한, 조인트 베이스의 저면에 형성된 요홈과 하우징의 상면 사이의 공간으로 누출된 절삭유가 하우징에 장착되는 베어링으로 이동되는 것을 방지하도록 상기 하우징 상단에 제공되는 베어링캡의 상면에는 복수개의 환형 돌기가 형성되고, 그 위로 돌출된 커넥팅 로드의 직경이 확대된 후단부의 저면에는 상기 환형 돌기들과 맞물리는 복수개의 환형의 요홈들이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 상부 챔버속에 배치되는 상부 조인트의 하단부 관형체에는 상부와 하부 연결부재들의 연결 또는 분리되는 과정에서 누출되는 절삭유가 상부 챔버로 배출되도록 복수개의 구멍들이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라, 공작기계의 주축 스핀들 후단부의 절삭유 공급라인 조인트부에 복수개의 챔버들을 형성하여 누출되는 절삭유를 배출시키고, 조인트 베이스의 상부 챔버의 바닥에 형성된 홀로 가압 공기를 공급하기 위한 에어 퍼지용 홀을 형성함으로써 누출되는 절삭유를 원활하게 배출시킬 수 있게 됨으로써 로타리 조인트의 절삭유 누출로 인한 스핀들 베어링의 내구성을 향상시키고, 주축 스핀들 품질확보를 시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 공작기계 스핀들 후단부 절삭유 공급라인 조인트부의 구조 가 적용되는 예를들어 머시닝 센터와 같은 공작기계의 주축 스핀들 절삭유 공급 구조를 개략적으로 보여준다.
머시닝 센터의 주축은 바디(10)속에 하우징(11)이 장착되고, 그 하우징(11)속에서 베어링(12)의 개재하에 스핀들(13)이 원활하게 회전가능하게 장착되고, 분해조립가능하여 보수유지를 간편하게 수행하도록 구성되어 있다. 또한, 상기 스핀들(13)속의 중공부에는 커넥팅 로드(15)가 설치되며, 커넥팅 로드의 선단부에 제공된 소켓(16)에 공구(17)가 분리가능하게 장착된다.
이러한 머시닝 센터에서의 가공작업시 공구와 작업물 사이에서 상당한 열이 발생되며, 이렇게 발생된 열에 의한 작업물의 열변형에 의한 가공 정밀도 저하 또는 작업물과 공구 재질의 변화 및 내구성 저하를 방지하기 위하여, 냉각작용과 함께 절삭작업을 원활하게 하기 위하여 절삭유를 가공부위로 공급한다.
작업물의 고속 가공시에는 작업물과 공구 사이의 압력으로 인하여 절삭유가 가공부위에 근접하기 어려운 문제를 해결하기 위하여 그리고 신속한 냉각작용을 위하여 도 2에 도시된 바와같이 커넥팅 로드(15) 내부에 중공홀(20)을 형성하여 상기 중공홀(20)과 공구(17)내에 형성된 중공홀(21)을 통해 절삭유를 가압하에 공급하도록 하고 있다.
이러한 머시닝 센터의 주축 스핀들 후단부에는 절삭유 라인을 선택적으로 연결 또는 분리시키는 절삭유 공급라인 조인트부(30)가 제공되며, 상기 조인트부(30)는 가공작업시에는 외부의 절삭유 공급라인을 커넥팅 로드(15)의 중공홀(20)과 연결하는 한편, 작업 정지시에는 절삭유 공급라인을 분리하도록 하고 있으며, 이 과 정에서 누출되는 절삭유를 원활하게 배출하여 하측의 베어링부로의 절삭유 및 이물질이 유입되는 경우의 부품의 손상을 방지하여야 한다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 절삭유 드레인 구조는 도 3에 도시된 바와같이 하우징(35)에서 베어링(36)에 의해 회전가능하게 지지되는 커넥팅로드(15)의 후단부(40)가 베어링캡(37) 외측으로 돌출되게 연장되고, 커넥팅로드의 후단부(40)에 형성된 요홈(41)에는 후술하는 절삭유 공급라인 조인트부(30)의 하부 조인트가 결합된다.
상기 절삭유 공급라인 조인트부(30)는 상기한 커넥팅 로드 후단부 하우징(35)에 고정되는 조인트 베이스(50)와, 외부 절삭유 공급라인과 연결되고 상기 조인트 베이스에 고정된 상부 조인트(51)와, 상기 커넥팅 로드의 후단부(40)에 연결되며 상부 조인트(51)에서 절삭유 라인을 단속적으로 연결되는 하부 조인트(52)를 포함한다.
상기 상부 조인트(51)의 하단부 관형체(55)속에는 절삭유 라인용 홀이 형성된 상부 연결부재(53)가 절삭유 공급라인 연결부재로서 제공되어 있고, 하부 조인트(52)의 상단부 관형체(56)에 내장되고 절삭유 라인용 홀이 형성된 하부 연결부재(54)가 또한 절삭유 공급라인 연결부재로서 상부 조인트의 하단부 관형체(55)속에서 절삭유 공급시 상부 연결부재(53)가 하방으로 이동하여 하부 연결부재(54)에 밀착되어 일체화됨으로써, 절삭유 공급 라인이 연결되어 절삭유가 커넥팅 로드(15)의 중공홀(20)을 통해 공급된다. 이러한 상하 연결부재들의 구성과 연결구조 자체는 공지의 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따라, 상기 조인트 베이스(50)에는 상부 챔버(60)와 하부 챔버(61)가 형성되어 있고, 상부 챔버(60)에는 상부 조인트(51)의 하단부 관형체(55)가 배치된다. 상부 챔버에는 주 배출공(62)이 형성된 한편, 하부 챔버(61)에는 제 1 보조 배출공(63)이 형성되어서 상기 상하부 연결부재(53,54)의 단속시 상부와 하부 챔버들로 누출되는 절삭유가 배출될 수 있게 한다.
상기 조인트 베이스의 하부 챔버(61)에는 커넥팅 로드의 후단부(40)가 하부 챔버의 바닥(65)에 형성된 홀(66)을 관통하여 배치된다. 상기 커넥팅 로드의 후단부(40) 상면의 요홈(41)에 장착되는 하부 조인트(52)의 상단부 관형체(56)는 상기 하부 챔버(61)에 배치되고, 상부 챔버(60)의 바닥(67)에 형성된 홀(68)을 관통하여 상부 챔버에 배치된 상부 조인트(51)의 하단부 관형체(55)속에 삽입된다.
상기 상부 챔버(60)속에 배치되는 상부 조인트의 하단부 관형체(55)에는 복수개의 구멍(70)들이 형성됨으로써 하단부 관형체(55)속에서 상부와 하부 연결부재(53,54)들의 연결 또는 분리되는 과정에서 누출되는 절삭유가 상기 하단부 관형체의 구멍(70)을 통해 상부 챔버(60) 및 주 배출공(62)을 통해 배출된다.
상기 상부 챔버(60)로부터 주 배출공(62)을 통한 누출된 절삭유의 배출을 원활하게 함과 함께 상부 챔버 바닥의 홀(68)을 통한 하부 챔버(61)로의 절삭유 유입을 최소화하도록 상기 조인트 베이스(50)의 상부 챔버의 바닥(67)에 형성된 홀(68)로 가압 공기를 공급하기 위한 에어 퍼지용 홀(80)이 형성되어 있다.
상기와 같은 에어 퍼지에도 불구하고, 상기 상부 챔버(60)로 누출되어 상부 챔버의 바닥(67)의 홀(68)을 통해 하부 챔버(61)로 유입된 절삭유는 제 1 보조 배 출공(63)을 통해 배출된다.
또한, 상기 하부 챔버(61)로 유입된 절삭유가 바닥(65)의 홀(66)을 통해 누출되는 것을 배출하기 위하여 커넥팅 로드 후단부의 하우징(35) 상단에 결합되는 조인트 베이스(50)의 저면에 요홈(81)을 형성하여 하우징(35)의 상면과 요홈(81) 사이의 공간(82)으로 유입되는 절삭유가 제 2 보조배출공(85)을 통해 배출되게 한다.
이와 함께, 상기한 하우징(35) 상면과 조인트 베이스 저면의 요홈(81) 사이의 공간(82)으로 유입된 절삭유가 커넥팅 로드 후단부 하우징(35)에 장착된 베어링(36)으로 유입되어 손상시키는 것을 방지하도록, 하우징 상단에 제공되는 베어링캡(37) 위로 돌출된 커넥팅 로드의 직경이 확대된 후단부(40)의 저면에는 복수개의 환형의 요홈(84)들이 형성되고, 그 저면에 대향된 베어링캡(37)의 상면에는 환형의 돌기(86)들이 돌출형성되어 상기 요홈(84)들에 맞물림으로써, 상기 공간(82)으로 누출된 절삭유가 하우징(35)에 장착되는 베어링(36)으로 이동되는 것을 방지하는 작용을 한다.
본 발명에 따라, 주축 스핀들의 절삭유 공급 라인 조인트부에서 가공 작업시에만 절삭유 라인을 연결하도록 된 연결부재들로 부터 누출되는 절삭유가 조인트 베이스의 제 1 챔버와 제 2 챔버의 주배출공과 제 1 보조 배출공을 통해 배출되도록 함과 함께, 최종적으로 조인트 베이스의 저면과 커넥팅 로드 후단부의 하우징 상면 사이의 공간으로 유입된 절삭유는 제 2 보조 배출공을 통해 배출되게 하며, 커넥팅 로드의 후단부 저면의 요홈들과 그에 대향된 상기 하우징 상면에 장착된 베어링 캡 상면의 돌기들이 서로 맞물리게 하여 절삭유의 이동을 저지하는 구조로 조인트부에서 상부와 하부 조인트의 연결부재들의 연결 또는 분리 과정에서 누출되는 절삭유가 커넥팅 로드의 베어링 부품으로 유입되는 것을 확실하게 방지할 수 있게 됨으로써 로타리 조인트의 내구성을 향상시키고 장비의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래 머시닝 센터의 주축 스핀들의 절삭유 배출구조를 보여주는 개략적인 단면도.
도 2는 머시닝 센터 주축 스핀들의 절삭유 공급 구조를 보여주는 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 공작기계의 주축 스핀들 후단부의 절삭유 공급라인 조인트부의 단면도.
도 4는 도 3의 부분 확대도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
15 : 커넥팅 로드 20 : 중공홀
30 : 조인트부 35 : 하우징
36 : 베어링 37 : 베어링캡
40: 커넥팅로드의 후단부
50 : 조인트 베이스 51, 52 : 조인트
53, 54 : 연결부재 55 : 관형체
60, 61 : 챔버 62,63,85 : 배출공
70 : 구멍 80 : 에어 퍼지용 홀
84 : 요홈 86 : 돌기

Claims (4)

  1. 상부 조인트(51) 및 하부 조인트(52)를 수용하는 조인트 베이스부(50); 및
    상기 상부 조인트(51) 및 하부 조인트(52)들의 연결 및 분리 과정에서 누출되는 절삭유를 배출하기 위한 절삭유 배출수단;을 포함하는 절삭유 라인 조인트부(30)로서,
    상기 절삭유 배출수단은 ,
    상기 상부 조인트(51) 하단부에 인접되게 조인트 베이스부(50) 내부에 형성되고, 상부 조인트(51)에서 누출되는 절삭유를 배출하기 위한 주 배출공(62)이 형성된 상부 챔버(60);
    상기 하부 조인트(52)를 수용하고 하부 조인트(52)에서 누출되는 절삭유와 상부 챔버(60)의 바닥을 통하여 누출되는 절삭유를 배출하기 위한 제 1 보조 배출공(63)을 구비하는 하부 챔버(61);
    상기 하부 챔버(61)와 맞닿으면서 상기 하부 조인트(52)의 하단과 연결되는 커넥팅로드의 후단부(40);
    상기 커넥팅로드의 후단부(40)와 일단이 결합되는 베어링캡(37); 및
    상기 커넥팅 로드 후단부(40)와 베어링캡(37)의 결합부 사이의 공간으로 유입되는 절삭유를 배출하도록 형성된 제 2 보조 배출공(85)을 구비하는 공간(82);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 스핀들 후단부의 절삭유 공급라인 조인트부.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 상부 챔버(60)로부터 주 배출공(62)을 통해 누출된 절삭유의 배출을 원활하게 함과 함께 상부 챔버(60) 바닥의 홀(68)을 통한 하부 챔버(61)로의 절삭유 유입을 최소화하도록 상기 조인트 베이스(50)의 상부 챔버(60)의 바닥(67)에 형성된 홀(68)로 가압 공기를 공급하기 위한 에어 퍼지용 홀(80)이 형성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 스핀들 후단부의 절삭유 공급라인 조인트부.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 공간(82)으로 누출된 절삭유가 하우징(35)에 장착되는 베어링(36)으로 이동되는 것을 방지하도록 상기 하우징 상단에 제공되는 베어링캡(37)의 상면에는 복수개의 환형 돌기(86)가 형성되고, 그 위로 돌출된 커넥팅 로드의 직경이 확대된 후단부(40)의 저면에는 상기 환형 돌기(86)들과 맞물리는 복수개의 환형의 요홈(84)들이 형성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 스핀들 후단부의 절삭유 공급라인 조인트부.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 상부 챔버(60)속에 배치되는 상부 조인트의 하단부 관형체(55)에는 상부와 하부 연결부재(53,54)들의 연결 또는 분리되는 과정에서 누출되는 절삭유가 상부 챔버(60)로 배출되도록 복수개의 구멍(70)들이 형성된 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축 스핀들 후단부의 절삭유 공급라인 조인트부.
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