KR20120083953A - 스핀들 축심 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스핀들 축심 냉각 장치를 개시한다. 상기 스핀들 축심 냉각 장치는, 보링 스핀들(101); 상기 보링 스핀들(101) 내에 마련되는 디스크 스프링(104)을 지지하며, 일측에 냉각 오일이 유동되는 홀(121)이 형성되는 스프링 서포트(120); 상기 스프링 서포트(120)와 연결되며 내부에 상기 냉각 오일이 유동되는 하우징(140); 일단부가 상기 하우징(140)에 부분적으로 삽입되도록 상기 하우징(140)과 연결되며, 외벽면에 적어도 하나의 슬롯(132)이 형성되는 로터리 샤프트(130); 상기 로터리 샤프트(130)의 타단부가 부분적으로 삽입되되 상기 하우징(140)과 연결되며, 외벽면에 냉각 오일 주입구(151)와 냉각 오일 배출구(152)가 형성되는 오일 실 하우징(150); 상기 오일 실 하우징(150)에 결합되어 상기 오일 실 하우징(150)과 한 몸체를 형성하는 다수의 오일 실(160); 상기 오일 실 하우징(150)의 배후에 결합되는 피스톤(170); 및 상기 피스톤(170)과 함께 상기 냉각 오일이 주입되거나 배출되는 경로를 형성하며, 상기 피스톤(170)에 대하여 분리 가능하게 마련되는 어댑터(180)를 포함하며, 상기 냉각 오일은, 외부의 오일 쿨러(108)로부터 상기 어댑터(180)와 상기 피스톤(170)을 통해 주입되어 상기 보링 스핀들(101)의 앞부분의 커넥터(102)까지 흐른 다음에 상기 오일 쿨러(108) 쪽으로 배출되는 폐쇄형 회로 방식의 순환 경로를 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 냉각 오일의 순환 방식을 종래와 달리 폐쇄형 회로로 마련함으로써 드레인 펌프의 사용이 필요치 않음은 물론 보링 스핀들 베어링 쪽으로 냉각 오일이 유입되거나 냉각 오일이 외부로 비산되는 현상을 방지할 수 있으며, 오일 실과 관련된 유지보수 작업을 종래보다 간편하고 효율적으로 진행할 수 있어 공정 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있다.

Description

스핀들 축심 냉각 장치{Cooling apparatus for spindle's shaft}
본 발명은, 스핀들 축심 냉각 장치에 관한 것으로, 특히, 냉각 오일의 순환 방식을 종래와 달리 폐쇄형 회로로 마련함으로써 드레인 펌프의 사용이 필요치 않음은 물론 보링 스핀들 베어링 쪽으로 냉각 오일이 유입되거나 냉각 오일이 외부로 비산되는 현상을 방지할 수 있으며, 오일 실과 관련된 유지보수 작업을 종래보다 간편하고 효율적으로 진행할 수 있어 공정 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있는 스핀들 축심 냉각 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 스핀들 축심 냉각 장치의 구조도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, NC 보링 스핀들(1)과 같이 가늘고 긴 형태의 스핀들의 경우, 발열로 인한 보링 스핀들(1)의 열변위량이 상당히 많다.
이러한 보링 스핀들(1)의 열변위량을 최소화하기 위하여 보링 스핀들(1)의 축심으로 냉각 오일을 공급하여 발열을 낮춤으로써 열변위량을 최소화하려는 노력을 기울이고 있다. 도 1에는 냉각 오일이 순환되는 라인이 점선으로 도시되어 있다.
그런데, 이러한 종래기술의 경우, 보링 스핀들(1)을 지나서 나오는 냉각 오일의 순환 방식이 개방형 회로로 구성되어 있기 때문에 W축 슬라이더(7)의 내부에 쌓일 수 있는데, 이를 원활하게 배출하기 위해서는 드레인 펌프(P)를 별도로 더 마련해야 하는 문제점이 있다.
뿐만 아니라 W축 슬라이더(7) 내부의 냉각 오일이 보링 스핀들 베어링(6) 측으로 유입되어 회전되는 보링 스핀들 베어링(6)의 발열을 촉진시킬 수 있고, 심한 경우 보링 스핀들 베어링(6)에 유입된 냉각 오일이 W축 슬라이더(7)의 앞쪽으로 비산되어 기계 외부로 누유되는 현상 역시 발생될 수 있는 문제점이 있다.
그리고 종래기술에서는 보링 스핀들(1)의 축심을 냉각시키기 위하여 3열의 오일 실(8)을 사용하고 있는데, 오일 실(8)에 손상이 발생되는 등 유지보수 작업이 필요한 경우, 구조상 언클램프 실린더(9) 전체를 분해해야 하는 구조상의 문제점이 있으므로 적절한 대책 마련이 요구된다.
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 냉각 오일의 순환 방식을 종래와 달리 폐쇄형 회로로 마련함으로써 드레인 펌프의 사용이 필요치 않음은 물론 보링 스핀들 베어링 쪽으로 냉각 오일이 유입되거나 냉각 오일이 외부로 비산되는 현상을 방지할 수 있으며, 오일 실과 관련된 유지보수 작업을 종래보다 간편하고 효율적으로 진행할 수 있어 공정 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있는 스핀들 축심 냉각 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 보링 스핀들(101); 상기 보링 스핀들(101) 내에 마련되는 디스크 스프링(104)을 지지하며, 일측에 냉각 오일이 유동되는 홀(121)이 형성되는 스프링 서포트(120); 상기 스프링 서포트(120)와 연결되며 내부에 상기 냉각 오일이 유동되는 하우징(140); 일단부가 상기 하우징(140)에 부분적으로 삽입되도록 상기 하우징(140)과 연결되며, 외벽면에 적어도 하나의 슬롯(132)이 형성되는 로터리 샤프트(130); 상기 로터리 샤프트(130)의 타단부가 부분적으로 삽입되되 상기 하우징(140)과 연결되며, 외벽면에 냉각 오일 주입구(151)와 냉각 오일 배출구(152)가 형성되는 오일 실 하우징(150); 상기 오일 실 하우징(150)에 결합되어 상기 오일 실 하우징(150)과 한 몸체를 형성하는 다수의 오일 실(160); 상기 오일 실 하우징(150)의 배후에 결합되는 피스톤(170); 및 상기 피스톤(170)과 함께 상기 냉각 오일이 주입되거나 배출되는 경로를 형성하며, 상기 피스톤(170)에 대하여 분리 가능하게 마련되는 어댑터(180)를 포함하며, 상기 냉각 오일은, 외부의 오일 쿨러(108)로부터 상기 어댑터(180)와 상기 피스톤(170)을 통해 주입되어 상기 보링 스핀들(101)의 앞부분의 커넥터(102)까지 흐른 다음에 상기 오일 쿨러(108) 쪽으로 배출되는 폐쇄형 회로 방식의 순환 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 스핀들 축심 냉각 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 오일 실 하우징(150) 상에 형성되는 상기 냉각 오일 주입구(151)와 상기 냉각 오일 배출구(152)가 독립적으로 구분될 수 있도록, 상기 오일 실(160)은 상기 오일 실 하우징(150)에 4개가 결합되며, 상기 로터리 샤프트(130)에는 상기 오일 주입구(151)에서 주입되는 상기 냉각 오일이 내부로 유입되는 유입홀(131)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 슬롯(132)은 상기 로터리 샤프트(130)의 둘레 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 다수 개 마련되며, 상기 스프링 서포트(120)에는 배출되는 상기 냉각 오일이 상기 하우징(140)의 내부로 향할 수 있도록 상기 홀(121)과 연통되는 경사유로(122)가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 냉각 오일의 순환 방식을 종래와 달리 폐쇄형 회로로 마련함으로써 드레인 펌프의 사용이 필요치 않음은 물론 보링 스핀들 베어링 쪽으로 냉각 오일이 유입되거나 냉각 오일이 외부로 비산되는 현상을 방지할 수 있으며, 오일 실과 관련된 유지보수 작업을 종래보다 간편하고 효율적으로 진행할 수 있어 공정 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 스핀들 축심 냉각 장치의 구조도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 축심 냉각 장치의 구조도.
도 3은 도 2의 요부 확대도.
도 4는 언클램프 실린더 영역의 분해 사시도.
도 5a는 스프링 서포트의 사시도.
도 5b는 도 5a의 단면도.
도 6a는 하우징의 사시도.
도 6b는 도 6a의 단면도.
도 7a는 로터리 샤프트의 사시도.
도 7b는 도 7a의 단면도.
도 8a는 오일 실 하우징의 사시도.
도 8b는 도 8a의 단면도.
이하, 본 발명에 따른 스핀들 축심 냉각 장치의 실시예를 도 2 내지 도 8b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 축심 냉각 장치의 구조도, 도 3은 도 2의 요부 확대도, 도 4는 언클램프 실린더 영역의 분해 사시도, 도 5a는 스프링 서포트의 사시도, 도 5b는 도 5a의 단면도, 도 6a는 하우징의 사시도, 도 6b는 도 6a의 단면도, 도 7a는 로터리 샤프트의 사시도, 도 7b는 도 7a의 단면도, 도 8a는 오일 실 하우징의 사시도, 그리고 도 8b는 도 8a의 단면도이다.
이들 도면을 참조하되 주로 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 축심 냉각 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
보링 스핀들(101)의 앞쪽 끝단부 영역에는 커넥터(102)가 마련되며, 보링 스핀들(101)의 내부 중앙 영역에는 보링 스핀들(101)의 관통 냉각유(TSC)와 혼입되지 않도록 하는 튜브(105)가 배치된다. 튜브(105)의 반경 방향 외측에는 드로우 바아(103)가 마련된다.
드로우 바아(103)와 보링 스핀들(101) 사이에는 틈새(G, Gap)가 마련되어 냉각 오일의 배출 유로를 형성한다.
보링 스핀들(101)의 내부에는 탄성력을 제공하는 디스크 스프링(104)이 마련되며, W축 슬라이더(110)와 디스크 스프링(104) 사이에는 다수의 보링 스핀들 베어링(106)이 마련된다. 그리고 보링 스핀들(101)의 후단부 영역에는 언클램프 실린더(109)가 결합된다.
한편, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 언클램프 실린더(109) 영역에는, 스프링 서포트(120), 하우징(140), 로터리 샤프트(130), 오일 실(160)이 결합되는 오일 실 하우징(150), 피스톤(170) 및 어댑터(180)가 순차적으로 결합되어 냉각 오일의 순환 경로를 이룬다.
특히, 본 실시예의 경우, 냉각 오일은, 외부의 오일 쿨러(108)로부터 어댑터(180)와 피스톤(170)을 통해 주입되어 보링 스핀들(101)의 앞부분의 커넥터(102)까지 흐른 다음에 오일 쿨러(108) 쪽으로 배출되는 폐쇄형 회로 방식의 순환 경로를 형성한다.
본 실시예처럼 냉각 오일의 순환 방식을 종래와 달리 폐쇄형 회로로 마련함으로써 드레인 펌프(P, 도 1 참조)의 사용이 필요치 않으며, 언클램프 실린더(109) 영역에 스프링 서포트(120), 하우징(140), 로터리 샤프트(130), 오일 실(160)이 결합되는 오일 실 하우징(150), 피스톤(170) 및 어댑터(180)가 순차적으로 결합되는 구조를 적용함으로써 보링 스핀들 베어링(106) 쪽으로 냉각 오일이 유입되거나 냉각 오일이 외부로 비산되는 현상을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라 오일 실(160)과 관련된 유지보수 작업을 종래보다 간편하고 효율적으로 진행할 수 있어 공정 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있다.
도 4 내지 도 5b에 도시된 스프링 서포트(120)는 보링 스핀들(101) 내에 마련되는 디스크 스프링(104)을 지지하는 역할을 한다.
이러한 스프링 서포트(120)의 일측에는 냉각 오일이 유동되는 홀(121)이 형성된다. 이때, 스프링 서포트(120)에는 도 5b처럼 배출되는 냉각 오일이 하우징(140)의 내부로 향할 수 있도록 홀(121)과 연통되는 경사유로(122)가 더 형성된다. 경사유로(122)는 스프링 서포트(120)의 둘레 방향을 따라 방사상 구조를 형성한다.
도 4, 도 6a 및 도 6b에 도시된 하우징(140)은 스프링 서포트(120)와 연결되는 것으로서 그 내부(140a)로 냉각 오일이 유동된다.
특히, 본 실시예의 경우, 종래와 달리 하우징(140)이 로터리 샤프트(130)와 별개의 독립된 제품으로 제작되어 해당 위치에서 조립되고 있다.
도 4, 도 7a 및 도 7b에 도시된 로터리 샤프트(130)는 하우징(140)과 별개로 제작되어 하우징(140)과 조립되는 것으로서, 그 일단부는 하우징(140)에 부분적으로 삽입되도록 하우징(140)과 연결되고, 타단부는 오일 실 하우징(150)에 삽입된다.
이러한 로터리 샤프트(130)의 외벽면에는 슬롯(132)이 형성된다. 슬롯(132)은 로터리 샤프트(130)의 둘레 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 다수 개 마련될 수 있으며, 냉각 오일의 배출 경로를 이룬다.
그리고 로터리 샤프트(130)에는 오일 실 하우징(150)의 오일 주입구(151)에서 주입되는 냉각 오일이 내부(130a)로 유입되도록 하는 유입홀(131)이 형성된다. 유입홀(131) 역시 로터리 샤프트(130)의 둘레 방향을 따라 다수 개 마련된다.
도 4, 도 8a 및 도 8b에 도시된 오일 실 하우징(150)은 로터리 샤프트(130)의 타단부가 부분적으로 삽입되되 하우징(140)과 연결되게 조립된다.
오일 실 하우징(150)의 외벽면에는 냉각 오일 주입구(151)와 냉각 오일 배출구(152)가 형성된다. 냉각 오일 주입구(151)와 냉각 오일 배출구(152)는 오일 실 하우징(150)의 둘레 방향을 따라 다수 개 마련된다.
이러한 오일 실 하우징(150)에는 오일 실 하우징(150)과 한 몸체를 형성하는 다수의 오일 실(160)이 결합된다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이, 오일 실 하우징(150) 상에 형성되는 냉각 오일 주입구(151)와 냉각 오일 배출구(152)가 독립적으로 구분될 수 있도록, 오일 실(160)은 오일 실 하우징(150)에 4개가 결합된다. 4개의 오일 실(160)이 배치될 수 있도록 오일 실 하우징(150)에는 4개의 자리홈(150a~150d)이 형성된다.
도 2 내지 도 4에 도시된 피스톤(170)은 오일 실 하우징(150)의 배후에 결합되며, 어댑터(180)는 피스톤(170)과 함께 냉각 오일이 주입되거나 배출되는 경로를 형성한다. 즉 어댑터(180)와 피스톤(170)에는 냉각 오일이 주입되는 주입부(180a)와 냉각 오일이 배출되는 배출부(180b)가 형성된다.
본 실시예의 경우, 어댑터(180)는 피스톤(170)에 대하여 분리 가능하게 마련된다. 이처럼 언클램프 실린더(190)를 구성하고 있는 부품 중 어댑터(180)가 분해될 수 있기 때문에 어댑터(180)를 분해하면 오일 실(160)의 교체 및 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
특히, 본 실시예의 경우, 오일 실(160)의 유지보수를 편하게 하기 위하여 오일 실 하우징(150)을 별도로 구성하고 있기 때문에, 즉 오일 실(160)과 오일 실 하우징(150)이 하나의 세트를 이루고 있기 때문에 어댑터(180)를 분해하고 오일 실 하우징(150)을 빼냄으로써 오일 실(160)의 교체 및 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
이하, 냉각 오일이 폐회로 방식으로 순환되는 과정에 대해 간략하게 살펴보도록 한다.
오일 쿨러(108)를 통해 어댑터(180)와 피스톤(170)에 형성된 주입부(180a)로 주입된 냉각 오일은, 오일 실 하우징(150)의 냉각 오일 주입구(151)를 통해 로터리 샤프트(130)의 유입홀(131)을 경유하여 보링 스핀들(101)의 관통 냉각유(TSC)와 혼입되지 않게 하기 위하여 구성된 튜브(105)의 외경부로 유입된다.
튜브(105)의 외경부로 유입된 냉각 오일은 드로우 바아(103)를 따라 보링 스핀들(101)의 앞부분의 커넥터(102)까지 들어가며, 커넥터(102)에 형성된 홀(hole)을 통하여 드로우 바아(103)와 보링 스핀들(101) 사이의 틈새(G, Gap)로 나오게 된다.
드로우 바아(103)와 보링 스핀들(101) 사이의 틈새(G)를 지나 배출되는 냉각 오일은, 디스크 스프링(104)과 보링 스핀들(101) 사이를 지난 후 스프링 서포트(120)에 형성된 홀(121) 및 경사유로(122)를 통해 하우징(140)의 내부(140a)로 들어가며, 이후에 로터리 샤프트(130)에 형성된 슬롯(132)을 통하여 오일 실 하우징(150)으로 들어간다.
그리고는 오일 실 하우징(150)의 냉각 오일 배출구(152)를 통해 배출된 후, 피스톤(170)과 어댑터(180)의 배출부(180b)를 통해 오일 쿨러(108)로 재순환된다.
이처럼 본 발명의 냉각 오일 순환 방식은 그 회로가 폐쇄되어 있는 형태이기 때문에 오일 쿨러(108)의 작동 압력으로 인하여 별도의 드레인 펌프(P, 도 1 참조)가 없이도 오일 쿨러(108)로 자연 순환될 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 냉각 오일의 순환 방식을 종래와 달리 폐쇄형 회로로 마련함으로써 드레인 펌프(P, 도 1 참조)의 사용이 필요치 않음은 물론 보링 스핀들 베어링(106) 쪽으로 냉각 오일이 유입되거나 냉각 오일이 외부로 비산되는 현상을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라 어댑터(180)만을 분해하면 되기 때문에 오일 실(160)과 관련된 유지보수 작업을 종래보다 간편하고 효율적으로 진행할 수 있어 공정 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
101 : 보링 스핀들 102 : 커넥터
103 : 드로우 바아 104 : 디스크 스프링
105 : 튜브 106 : 보링 스핀들 베어링
108 : 오일 쿨러 110 : W축 슬라이더
120 : 스프링 서포트 130 : 로터리 샤프트
132 : 슬롯 140 : 하우징
150 : 오일 실 하우징 160 : 오일 실
170 : 피스톤 180 : 어댑터
190 : 언클램프 실린더

Claims (3)

  1. 보링 스핀들(101);
    상기 보링 스핀들(101) 내에 마련되는 디스크 스프링(104)을 지지하며, 일측에 냉각 오일이 유동되는 홀(121)이 형성되는 스프링 서포트(120);
    상기 스프링 서포트(120)와 연결되며 내부에 상기 냉각 오일이 유동되는 하우징(140);
    일단부가 상기 하우징(140)에 부분적으로 삽입되도록 상기 하우징(140)과 연결되며, 외벽면에 적어도 하나의 슬롯(132)이 형성되는 로터리 샤프트(130);
    상기 로터리 샤프트(130)의 타단부가 부분적으로 삽입되되 상기 하우징(140)과 연결되며, 외벽면에 냉각 오일 주입구(151)와 냉각 오일 배출구(152)가 형성되는 오일 실 하우징(150);
    상기 오일 실 하우징(150)에 결합되어 상기 오일 실 하우징(150)과 한 몸체를 형성하는 다수의 오일 실(160);
    상기 오일 실 하우징(150)의 배후에 결합되는 피스톤(170); 및
    상기 피스톤(170)과 함께 상기 냉각 오일이 주입되거나 배출되는 경로를 형성하며, 상기 피스톤(170)에 대하여 분리 가능하게 마련되는 어댑터(180)를 포함하며,
    상기 냉각 오일은, 외부의 오일 쿨러(108)로부터 상기 어댑터(180)와 상기 피스톤(170)을 통해 주입되어 상기 보링 스핀들(101)의 앞부분의 커넥터(102)까지 흐른 다음에 상기 오일 쿨러(108) 쪽으로 배출되는 폐쇄형 회로 방식의 순환 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 스핀들 축심 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오일 실 하우징(150) 상에 형성되는 상기 냉각 오일 주입구(151)와 상기 냉각 오일 배출구(152)가 독립적으로 구분될 수 있도록, 상기 오일 실(160)은 상기 오일 실 하우징(150)에 4개가 결합되며,
    상기 로터리 샤프트(130)에는 상기 오일 주입구(151)에서 주입되는 상기 냉각 오일이 내부로 유입되는 유입홀(131)이 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 축심 냉각 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯(132)은 상기 로터리 샤프트(130)의 둘레 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 다수 개 마련되며,
    상기 스프링 서포트(120)에는 배출되는 상기 냉각 오일이 상기 하우징(140)의 내부로 향할 수 있도록 상기 홀(121)과 연통되는 경사유로(122)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 축심 냉각 장치.
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