KR20100065422A - 수직형 공작기계의 스핀들 베어링 밀봉 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수직형 공작기계의 스핀들 베어링(B) 밀봉 장치는 척(C)과 스핀들(S) 사이에 배치되어 상기 척(C)을 상기 스핀들(S)에 결합시키는 척 어댑터(10)와; 상기 스핀들 하우징(H)의 상단부에 결합되고 상기 스핀들 하우징(H)과 상기 스핀들(S) 사이의 공간을 라비린스 구조로 밀봉하여 상기 스핀들 베어링(B)으로 유입되는 불순물을 차단하기 위한 라비린스(labyrinth) 플랜지(20)와; 상기 라비린스 플랜지(20)의 외주면과 상기 스핀들(S)의 상단부 외주면에 각각 밀착되어 상기 라비린스 플랜지(20)와 상기 스핀들(S) 사이의 공간을 밀봉하기 위한 캡(30)과; 상기 캡(30)과 상기 스핀들(S) 사이의 접촉 지점에서 상기 스핀들(S)의 외주면과 상기 캡(30)의 내주면 사이에 삽입 설치되어 상기 스핀들(S)과 상기 캡(30) 사이의 공간을 밀봉하는 오링(40); 포함하여 상기 캡(30)을 매개로 상기 척 어댑터(10)와 상기 라비린스 플랜지(20)가 연결되는 것을 특징으로 한다.

밀봉, 캡, 수직형, 터닝센터, 공작기계, 라비린스, 스핀들, 베어링

Description

수직형 공작기계의 스핀들 베어링 밀봉 장치{Sealing device for spindle bearing of vertical type machine tool}

본 발명은 공작기계의 스핀들 베어링의 밀봉 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는 수직형 터닝센터의 스핀들 베어링의 밀봉 장치에 관한 것이다.

공작기계의 스핀들과 스핀들 하우징 사이에서 스핀들을 회전가능하게 지지해주는 스핀들 베어링에 이물질이 유입되는 경우 스핀들 회전 및 공작기계 전체 작동에 큰 문제가 발생하므로, 스핀들 베어링에 대한 밀봉은 공작기계 설계상 중요한 설계 요소 중 하나이다.

특히, 스핀들의 방향이 수직으로 배치된 수직형 터닝센터의 경우 중력으로 인해 스핀들 베어링에 침투된 이물질이 축적될 우려가 더욱 커질 수 있으며, 이를 위해 스핀들 베어링에 대한 밀봉 방안이 제안되어 왔다.

예컨대, 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이, 종래의 수직형 터닝센터의 경우에는 스핀들 베어링에 대한 밀봉 수단으로 공압 장치를 이용한 에어 커튼 방식이 채용되었다.

즉, 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이, 척(C)은 척 어댑터(1)를 매개로 스 핀들(S)과 결합되어 있고, 스핀들(S)은 스핀들 베어링(B)을 매개로 스핀들 하우징(H) 내에 회전가능하게 수용되어 있는데, 스핀들 베어링(B) 내로 이물질이 침투하는 것을 방지하기 위해 척 어댑터(1)와 스핀들 하우징(H) 사이의 공간에 라비린스 구조(2-1, 2-2)가 형성된 라비린스(labyrinth) 플랜지(2)를 마련하여 이물질의 침투를 구조적으로 어렵게 하고, 공압 배관(P1, P2, P3)을 스핀들 하우징(H)과 라비린스 플랜지(2)에 형성하여 척 어댑터(1)와 라비린스 플랜지(2) 사이에 에어를 불어줌으로써 이물질이 침투하지 못하도록 하고 있다.

그러나, 도 1b의 확대도에 도시된 것과 같이, 종래의 스핀들 베어링 밀봉 구조에서는 척 어댑터(1)와 라비린스 플랜지(2)가 직접 연결되는 방식이어서 척 어댑터(1)의 단부에 길게 하방으로 연장된 돌출 구조(1-1)가 형성되고 라비린스 플랜지(2) 또한 그에 대응하도록 상방으로 길게 연장된 돌출 구조(2-3)가 형성되어야 하는 등, 스핀들 하우징(H) 상단부의 공간을 폐쇄하도록 하기 위하여 척 어댑터(1)와 라비린스 플랜지(2)의 구조가 매우 복잡해진다는 문제가 있었다.

또한, 에어가 공급되어야 할 척 어댑터(1)의 가장자리 공간이 넓기 때문에 공압이 척 어댑터(1)까지 효과적으로 전달되지 못하고 도중에 손실되는 경우도 발생한다.

또한, 에어 공급으로 인한 소음으로 작업자에게 큰 작업 능률 저하의 문제도 발생한다.

또한, 에어 공급을 위해 스핀들 하우징(H)과 라비린스 플랜지(2)에 에어 배관(P1, P2, P3)을 마련하여야 하므로 스핀들 하우징(H)과 라비린스 플랜지(2)의 구 조가 복잡해지고 고장도 자주 발생한다는 문제가 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 에어를 이용하는 종래 방식을 탈피하여 보다 간소한 방식과 구조로 스핀들 베어링의 밀봉 성능을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 스핀들 베어링(B) 밀봉 장치는 척(C)을 회전시키는 스핀들(S)과, 상기 스핀들(S)을 수용하는 스핀들 하우징(H)과, 상기 스핀들 하우징(H) 내에서 스핀들(S)을 지지하는 스핀들 베어링(B)을 포함하는 수직형 공작기계에 적용된다.

구체적으로, 본 발명에 따른 수직형 공작기계의 스핀들 베어링(B) 밀봉 장치는 상기 척(C)과 상기 스핀들(S) 사이에 배치되어 상기 척(C)을 상기 스핀들(S)에 결합시키는 척 어댑터(10)와; 상기 스핀들 하우징(H)의 상단부에 결합되고 상기 스핀들 하우징(H)과 상기 스핀들(S) 사이의 공간을 라비린스 구조로 밀봉하여 상기 스핀들 베어링(B)으로 유입되는 불순물을 차단하기 위한 라비린스(labyrinth) 플랜지(20)와; 상기 라비린스 플랜지(20)의 외주면과 상기 스핀들(S)의 상단부 외주면에 각각 밀착되어 상기 라비린스 플랜지(20)와 상기 스핀들(S) 사이의 공간을 밀봉하기 위한 캡(30);을 포함하여 상기 캡(30)을 매개로 상기 척 어댑터(10)와 상기 라비린스 플랜지(20)가 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치는 상기 캡(30)과 상기 스핀들(S) 사이의 접촉 지점에 서 상기 스핀들(S)의 외주면과 상기 캡(30)의 내주면 사이에 삽입 설치되어 상기 스핀들(S)과 상기 캡(30) 사이의 공간을 밀봉하는 오링(40);을 더 포함함으로써 척 어댑터(10)와 캡(30) 사이의 밀봉 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 캡(30)을 매개로 척 어댑터(10)와 라비린스 플랜지(20)가 연결되므로, 상기 척 어댑터(10)의 외측 하단면은 돌출부 없이 실질적으로 평탄한 구조로 형성할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 달성할 수 있다.

(1) 본 발명에 따른 밀봉 구조에 따르면, 척 어댑터(10)와 라비린스 플랜지(20) 사이의 공간이 캡(30)에 의해 밀봉되므로 척 어댑터(10)의 하단면(11)을 돌출부 없이 실질적으로 평탄한 형상으로 제작할 수 있다. 이와 같이 척 어댑터(10)의 가장자리 부분에 돌출부를 형성할 필요가 없어지므로 척 어댑터(10)의 설계상 제한 사항이 제거되어 척 어댑터(10)에 대한 설계상 응용 범위가 더욱 확대될 수 있다.

(2) 또한, 라비린스 플랜지(20)의 외곽부분 또한 캡(30)의 돌출부(31)와 결합되기 위해 마련된 돌출부(23)의 돌출 길이가 종래에 비하여 현저히 감소하였을 뿐만 아니라 그 형상도 매우 간단해진다.

(3) 또한, 본 발명에 따르면 캡(30)은 척 어댑터(10)가 아닌 스핀들(S)의 외표면에 직접 밀착되도록 구성되어 있고, 캡(30)과 스핀들(S) 사이의 접촉 지점에 오링(40)을 삽입설치함으로써 스핀들(S) 내부의 스핀들 베어링(B)에 대한 밀봉 성 능이 현저히 향상되었다. 그에 따라, 본 발명은 복잡한 공압 장치 및 에어 배관을 사용하지 않더라도 스핀들 베어링(B)에 대한 효과적인 밀봉을 달성할 수 있게 되어 기존의 문제점이었던 에어 공급으로 인한 소음 공해의 문제를 해소하였다.

(4) 또한, 스핀들 하우징(H)과 라비린스 플랜지(20)에 복잡한 에어 배관을 설치할 필요가 없어지므로 스핀들 하우징(H)과 라비린스 플랜지(20)의 형상이 간단해진다.

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.

도 2a는 본 발명에 따른 스핀들 베어링 밀봉 장치의 전체 구성을 도시한 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 주요 부분에 대한 확대 단면도를 도시하고 있다.

우선, 수직형 공작기계는 척(C)이 척 어댑터(1)를 매개로 스핀들(S)과 결합되어 있고, 스핀들(S)은 스핀들 베어링(B)을 매개로 스핀들 하우징(H) 내에 회전가능하게 수용되어 있다.

척 어댑터(10)는 척(C)의 하단면에 결합되어 스핀들(S)이 척(C)으로 수용되도록 한다. 척 어댑터(10)에 의해 스핀들(S)의 회전력은 척(C)으로 전달된다.

라비린스 플랜지(20)는 스핀들 하우징(H)의 상단부에 결합되어 스핀들 하우징(H)과 스핀들(S) 사이의 공간으로 이물질이 침투하는 것을 방지하기 위한 구성이다. 이를 위해, 라비린스 플랜지(20)는 내측 중심 방향으로는 라비린스형 구조(21, 22)가 형성되어 이물질이 내부의 스핀들 베어링(B)까지 침투하는 것을 보다 어렵도록 한다. 그리고 라비린스 플랜지(20)의 외곽 부분에는 후술할 캡(30)과의 결합을 위해 돌출부(23)가 형성되어 있다.

다음으로, 캡(30)은 본 발명에 추가된 구성으로서, 척 어댑터(10)와 라비린스 플랜지(20) 사이의 공간을 둘러싸서 이물질이 침투하지 못하도록 밀봉하기 위한 구조이다. 이를 위해, 캡(30) 하단부(31)의 내주면은 라비린스 플랜지(20)의 돌출부(23) 외주면과 밀착되고, 캡(30) 상단부(32)의 외주면은 스핀들(S)의 상단부의 접촉 부분(32)에서 스핀들(S) 외표면과 밀착된다.

그리고, 오링(40)이 캡(30) 상단부(32) 외주면과 스핀들(S) 외표면과의 접촉 부위(32)에 삽입설치됨으로써 캡(30)과 스핀들(S) 사이의 밀봉 성능을 보다 향상시키도록 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 척 어댑터(10)와 라비린스 플랜지(20)가 직접 연결되어 있었던 종래의 밀봉 구조(도 1a, 도 1b 참조)와 달리, 척 어댑터(10)와 라비린스 플랜지(20) 사이의 공간이 캡(30)을 매개로 밀봉되어 있다.

이러한 구조에 따라, 척 어댑터(10)와 라비린스 플랜지(20)의 구조가 현저히 간단해 졌다.

즉, 도 1b에 도시된 것과 같이 종래에는 척 어댑터(10)와 라비린스 플랜 지(20)를 직접 연결하도록 하기 위해서, 척 어댑터(10)의 가장자리에 하방으로 길게 연장된 돌출부(1-1)가 형성되어 있었다.

또한, 라비린스 플랜지(20)의 가장자리에도 상방으로 길게 연장된 돌출부(2-1)가 형성되어 라비린스 플랜지(20) 돌출부(2-1)의 외주면에는 척 어댑터(1)의 돌출부(1-1)가 밀착되고, 라비린스 플랜지(20) 돌출부(2-1)의 내주면에는 스핀들(S)의 외표면과 밀착되도록 구성되어 있었다.

반면, 도 2b에 도시된 본 발명에 따른 밀봉 구조에 따르면, 척 어댑터(10)와 라비린스 플랜지(20) 사이의 공간이 캡(30)에 의해 밀봉되므로 척 어댑터(10)의 하단면(11)에 돌출부가 형성되지 않은채, 실질적으로 평탄한 형상으로 제작할 수 있다.

이와 같이 척 어댑터(10)의 가장자리 부분에 돌출부를 형성할 필요가 없어지므로 척 어댑터(10)의 설계상 제한 사항이 제거되어 척 어댑터(10)에 대한 설계상 응용 범위가 더욱 확대될 수 있다.

또한, 라비린스 플랜지(20)의 외곽부분 또한 캡(30)의 돌출부(31)와 결합되기 위해 마련된 돌출부(23)의 돌출 길이가 종래에 비하여 현저히 감소하였을 뿐만 아니라 그 형상도 매우 간단해졌음을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 캡(30)은 척 어댑터(10)가 아닌 스핀들(S)의 외표면에 직접 밀착되도록 구성되어 있고, 캡(30)과 스핀들(S) 사이의 접촉 부분(32)에 오링(40)을 삽입설치함으로써 스핀들(S) 내부이 스핀들 베어링(B)에 대한 밀봉 성능이 현저히 향상되었다.

예컨대, 도 1b의 종래의 구조에 따르면 라비린스 플랜지(2)의 돌출부(2-3) 내주면과 스핀들(S)의 외주면 사이의 공간으로 불순물이 유입(X)될 우려가 있어서 척 어댑터(1)와 스핀들(S) 사이의 인접부분의 밀봉에 문제가 있었음에 반하여, 도 2b의 본 발명의 구조에 따르면 캡(30) 및 오링(40)에 의해 척 어댑터(10)와 스핀들(S) 상단부의 인접 부분으로 불순물의 유입이 효과적으로 차단(Y)됨을 확인할 수 있다.

그에 따라, 본 발명은 복잡한 공압 장치 및 에어 배관을 사용하지 않더라도 스핀들 베어링(B)에 대한 효과적인 밀봉을 달성할 수 있게 되어 기존의 문제점이었던 에어 공급으로 인한 소음 공해의 문제를 해소하였다.

즉, 도 1b에 도시된 것과 같이 공압 장치를 이용한 에어 배관(P1, P2, P2)을 스핀들 하우징(H) 또는 라비린스 플랜지(2)에 마련되었던 종래의 구조와 달리, 본 발명의 구조에 따르면 스핀들 하우징(H)과 라비린스 플랜지(20)에 에어 배관을 형성할 필요가 없어지게 되어 스핀들 하우징(H)과 라비린스 플랜지(20)의 구조가 간단해지고 고장의 위험성 또한 현저히 감소하게 된다.

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 1a는 종래 기술에 따른 수직형 터닝센터의 스핀들 베어링 밀봉 구조를 설명하기 위한 전체 단면도.

도 1b는 도 1a에 대한 부분 확대 단면도.

도 2a는 본 발명에 따른 수직형 터닝센터의 스핀들 베어링 밀봉 구조를 설명하기 위한 전체 단면도.

도 2b는 도 2a에 대한 부분 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

C: 척 S: 스핀들

B: 스핀들 베어링 H: 스핀들 하우징

P1, P2, P3: 에어 배관 1, 10: 척 어댑터

2, 20: 라비린스 플랜지 1-1: 척 어댑터 돌출부

11: 척 어댑터 하단면 2-1, 2-2, 21, 22: 라비린스 구조

2-3, 23: 라비린스 플랜지 돌출부 30: 캡

31: 캡 돌출부 32: 접촉 부분

40: 오링

Claims (3)

1. 척(C)을 회전시키는 스핀들(S)과, 상기 스핀들(S)을 수용하는 스핀들 하우징(H)과, 상기 스핀들 하우징(H) 내에서 스핀들(S)을 지지하는 스핀들 베어링(B)을 포함하는 수직형 공작기계의 스핀들 베어링(B) 밀봉 장치로서,

   상기 척(C)과 상기 스핀들(S) 사이에 배치되어 상기 척(C)을 상기 스핀들(S)에 결합시키는 척 어댑터(10)와;

   상기 스핀들 하우징(H)의 상단부에 결합되고 상기 스핀들 하우징(H)과 상기 스핀들(S) 사이의 공간을 라비린스 구조로 밀봉하여 상기 스핀들 베어링(B)으로 유입되는 불순물을 차단하기 위한 라비린스(labyrinth) 플랜지(20)와;

   상기 라비린스 플랜지(20)의 외주면과 상기 스핀들(S)의 상단부 외주면에 각각 밀착되어 상기 라비린스 플랜지(20)와 상기 스핀들(S) 사이의 공간을 밀봉하기 위한 캡(30);

   을 포함하여 상기 캡(30)을 매개로 상기 척 어댑터(10)와 상기 라비린스 플랜지(20)가 연결되는 것을 특징으로 하는 수직형 공작기계의 스핀들 베어링(B) 밀봉 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 캡(30)과 상기 스핀들(S) 사이의 접촉 지점에서 상기 스핀들(S)의 외주면과 상기 캡(30)의 내주면 사이에 삽입 설치되어 상기 스핀들(S)과 상기 캡(30) 사이의 공간을 밀봉하는 오링(40);

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 공작기계의 스핀들 베어링(B) 밀봉 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 척 어댑터(10)의 외측 하단면은 돌출부 없이 실질적으로 평탄한 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 수직형 공작기계의 스핀들 베어링(B) 밀봉 장치.

Images