KR20100128722A - 선반의 주축대 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 선반의 주축대는 주축하우징과, 상기 하우징의 양측 선단에 설치된 복수개의 베어링들에 의해 지지된 주축과, 상기 주축에 설치 된 회전자와, 상기 회전자와 소정간격 유지하며 회전자의 외측을 감싸도록 주축하우징에 설치되는 고정자를 포함한 빌트인 모터와, 상기 주축의 후단부에 설치되어 주축의 회전을 제어하기 위한 브레이크수단과, 주축하우징의 측벽에 냉각유체 유입구와 유출구를 형성하여 이들 유입구와 유출구에 냉각장치의 공급라인과 배출라인을 연결하고 상기 주축하우징의 내부로 냉각유체가 통과하도록 하며, 상기 고정자 유로를 형성하여 고정자를 냉각시키는 냉각수단을 구비한다.

본 발명의 선반의 주축대는 주축을 회전시키기 위한 모터를 주축하우징의 내부에 설치함으로써 종래와 같이 모터로부터 주축에 회전력을 전달하기 위한 별도의 동력 전달수단을 제거할 수 있으며, 주축을 고속회전이 가능하고, 진동 및 소음을 줄일 수 있다. 또한 주축의 전체적인 루프(loop) 강성이 우수하며, 주축에 대한 속도 및 위치제어성이 우수하다.

NC 선반, 주축, 주축하우징, 모터, 냉각

Description

선반의 주축대{spindle assembly of lathe}

본 발명은 선반에 관한 것으로, 더 상세하게는 NC 선반의 주축대에 관한 것이다.

NC선반, 머시닝센터, CNC 선반, 범용선반 등과 같은 공작기계는 고속화와 절삭성능을 향상시키기 위하여 주축계의 동적 특성에 관련된 연구들이 꾸준히 진행되고 있다. 특히 공작기계의 절삭성능을 향상시키기 위해 주축시스템의 고유진동 특성, 위험속도, 감쇠특성, 회전정도, 강제진동 응답 등의 동적특성 해석기술이 기본적으로 연구 확보되어야 하며, 축의 중량 및 회전관성과 동강성의 비를 높이기 위한 설계기술과 베어링의 윤활 및 냉각 특성, 열변형 해석 및 보정 기술 등에 대한 연구도 필수적이다. 그리고, 자기 베어링은 특수베어링의 하나로서 설계 단계에서 회전체, 전기적인 제어장치 등이 함께 고려되어야 하므로 그 설계 및 제작은 장착되는 회전체-베어링시스템의 목적 및 요구 성능에 따라 개별적으로 시행되어야 하며, 적용되는 전자석 재질의 특성이 전형적인 비선형성을 나타내며 다양한 기하학적 제한조건을 만족시켜야 하는 등 설계과정이 복잡하므로 비선형성을 고려한 정확한 자기력 계산이 필요하다. 아울러 제한조건을 만족시키고, 가능한 한 선형영역이 확보되면서 자기력 또는 베어링 강성을 최대로 하는 설계변수를 도출하기 위하여 체계적인 최적설계가 필요하다.

그러나 이러한 베어링의 설계조건을 만족시킨다하여도 주축을 구동시키는 방식이 모터의 회전력을 동력 전달수단인 벨트에 의해 구동시키는 간접구동방식을 채택하는 경우 고속 정밀 절삭이 어렵다. 특히 동력전달수단의 하나인 벨트는 탄성력을 가지고 있으므로 주축의 위치 제어성이 떨어지고 주축에 전달되는 모터의 동력 손실계수가 높고 모터 측에서 받는 관성부하가 크다. 또한, 모터를 외부에 설치할 수밖에 없으므로 공작기계의 구조가 상대적으로 커지게 되고, 벨트의 변동 하중이 주축의 지지베어링에 작용하기 때문에 베어링의 수명에 악영향을 주게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하 것으로, 주축을 구동시키기 위한 모터를 주축에 설치하여 직접 구동시킴으로써 고속 정밀 절삭을 가능하게 하고, 주축의 위치 제어성과 모터의 동력 손실을 줄일 수 있는 선반의 주축대를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 것으로, 주축하우징과, 상기 하우징의 양측 선단에 설치된 복수개의 베어링들에 의해 지지된 주축과, 상기 주축에 설치 된 회전자와, 상기 회전자와 소정간격 유지하며 회전자의 외측을 감싸도록 주축하우징에 설치되는 고정자를 포함한 빌트인 모터와, 상기 주축의 후단부에 설치되어 주축의 회전을 제어하기 위한 브레이크수단과, 주축하우징의 측벽에 냉각유체 유입구와 유출구를 형성하여 이들 유입구와 유출구에 냉각장치의 공급라인과 배출라인을 연결하고 상기 주축하우징의 내부로 냉각유체가 통과하도록 하며, 상기 고정자 유로를 형성하여 고정자를 냉각시키는 냉각수단을 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 선반의 주축대는 주축을 회전시키기 위한 모터를 주축하우징의 내부에 설치함으로써 종래와 같이 모터로부터 주축에 회전력을 전달하기 위한 별도의 동력 전달수단을 제거할 수 있으며, 주축을 고속회전이 가능하고, 진동 및 소음을 줄일 수 있다.

또한 주축의 전체적인 루프(loop) 강성이 우수하며, 주축에 대한 속도 및 위치 제어성이 우수하다.

머시닝 센터, NC선반, 범용선반 등에 이용되는 본 발명에 따른 선반 주축대의 일 실시예를 도 1에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 선반 주축대(10)는 주축하우징(11)과 이 주축 케이싱(11)에 설치되는 베어링(21)들에 의해 지지되는 주축(100)과, 상기 주축에 설치되는 빌트인 모터(30)와, 상기 주축의 후단부 측에 설치되는 주축의 회전을 단속하기 위한 브레이크수단(40)과, 상기 빌트인 모터(30)의 고정자를 냉각시키기 위한 냉각수단(50)을 구비한다.

상기 주축(100)을 지지하는 베어링(21)들은 각각 주축하우징(11)에 설치되는 베어링 하우징(23)에 지지된다. 이 베어링 하우징(23)에는 후술하는 냉각수단에 의해 베어링이 냉각될 수 있도록 냉가유로가 형성된다.

상기 빌트인 모터(30)는 상기 주축(100)에 설치 된 회전자(31)와, 상기 회전자와 소정간격 유지하며 회전자(31)의 외측을 감싸도록 주축하우징(11)에 설치되는 고정자(32)를 포함하다.

상기 브레이크수단(40)은 주축(100)의 회전을 단속하기 위한 것으로, 주축에 설치되는 디스크(41)와, 주축의 하우징(11)에 설치되어 디스크를 감싸는 디스크 하우징(42) 디스크 하우징(42)에 설치되어 디스크 하우징에 지지된 브레이크 패드(43)를 전후진 시키는 유압실린더(44)를 구비한다. 상기 주축(100)의 회전을 제어하기 위한 브레이크 수단은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 주축의 회전을 단속할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기 냉각수단(50)은 주축 하우징(11)에 설치되어 주축(100)을 지지하는 베어링과 주축 및 모터를 냉각시키기 위한 것으로, 주축하우징(11)의 측벽에 냉각유체 유입구(51)와 유출구(52)를 형성하여 이들 유입구(51)와 유출구(52)에 냉각장치(미도시)의 공급라인(53)과 배출라인(54)을 연결하여 상기 주축하우징(11)의 내부로 냉각유체가 통과하도록 하며, 상기 고정자(32)의 양쪽 선단 및 이를 관통하는 유로(55)를 형성하여 고정자(32)를 냉각시킬 수 있는 구조를 가진다. 그리고 사이 유입구(51)를 통하여 유입되는 냉각유는 상기 베어링을 냉각시키기 위한 냉각유로에 공급되어 베어링을 냉각시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 선반의 주축대(10)는 주축 하우징(11)의 내부에 빌트인 모터(30)가 설치되어 주축을 직접 구동시키게 되므로 고속 정밀 절삭이 가능하고, 주축의 위치 제어성을 높일 수 있으며, 주축에 전달되는 모터의 동력 손실계수을 낮출 수 있다. 특히 종래와 같이 모터를 외부에 설치하고, 이 모터의 회전력을 주축(100)에 전달하기 위한 별도의 동력 전달 수단을 설치할 필요가 없으므로 소형화가 가능하다.

그리고 냉각수단(50)에 의해 고속으로 회전하는 빌트인 모터(30)의 고정자(32)를 냉각시킬 수 있으므로 빌트인 모터가 과열되는 것을 방지할 수 있다. 특히 고정자(32)에는 냉각유가 공급되는 유로(55)가 형성되어 있으므로 빌트인 모터의 냉가효과를 극대화 시킬 수 있으며, 나아가사는 빌트인 모터의 과열에 의한 쇼트 발생을 근본적으로 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명은 수축대는 NC 선반 뿐만아니라 각종 공작기계에 널리 적용 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 선반의 주축대를 나타내 보인 단면도.

Claims (1)

1. 주축하우징과, 상기 하우징의 양측 선단에 설치된 복수개의 베어링들에 의해 지지된 주축과, 상기 주축에 설치 된 회전자와, 상기 회전자와 소정간격 유지하며 회전자의 외측을 감싸도록 주축하우징에 설치되는 고정자를 포함한 빌트인 모터와, 상기 주축의 후단부에 설치되어 주축의 회전을 제어하기 위한 브레이크수단과, 주축하우징의 측벽에 냉각유체 유입구와 유출구를 형성하여 이들 유입구와 유출구에 냉각장치의 공급라인과 배출라인을 연결하고 상기 주축하우징의 내부로 냉각유체가 통과하도록 하며, 상기 고정자 유로를 형성하여 고정자를 냉각시키는 냉각수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 선반의 주축대.

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