KR20130030927A

KR20130030927A - 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치

Info

Publication number: KR20130030927A
Application number: KR1020110094527A
Authority: KR
Inventors: 유근희
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-03-28
Also published as: KR101803103B1

Abstract

본 발명은 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치에 관한 것으로, 공작기계에서 공구를 장착하여 축회전하는 주축, 상기 주축이 삽입되어 인출 동작이 가능하도록 주축을 감싸는 주축하우징, 상기 주축과 주축하우징 사이에 배치되어 주축을 회전지지하는 베어링, 상기 주축과 주축하우징 사이에 형성되는 오일유출로, 상기 주축하우징의 선단에 구비되어 상기 오일유출로를 통해 배출되는 오일을 저장하는 오일챔버를 구비한 오일받이캡, 일단이 상기 오일받이캡과 인접하며 타단이 상기 주축에 결합되어 주축과 일체로 축회전하는 회전캡, 상기 오일유출로를 통해 유출되는 오일이 상기 오일받이캡으로 유도되도록 상기 회전캡과 인접 형성되는 오일회수로, 상기 오일받이캡과 회전캡 사이에 공기가 유동될 수 있도록 형성된 공기유동로를 포함하여, 주축의 틈새로 유출되는 오일을 회수함으로써 오일이 가공물로 낙하하여 가공물을 오염시키는 것을 방지할 수 있게 된다.

Description

공작기계 주축의 드레인오일 회수장치{ Device for collecting oil draining from the spindle of a machine tool }

본 발명은 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치에 관한 것으로, 특히 주축과 하우징의 틈새로 유출되는 오일을 회수하는 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공작기계는 고속으로 축회전하는 주축에 공구를 물려 가공물을 가공하게 되는데, 주축의 고속회전을 위해 오일과 공기를 혼합하여 윤활을 하고 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 공작기계 주축(S)은 주축하우징(H)에 베어링(2)에 의해 축회전가능하게 설치되고, 베어링(2)은 오일과 공기를 혼합하여 윤활을 하고 있다.

그런데, 주축(S)의 회전을 위한 윤활에 사용된 오일은 주축하우징(H)과 주축(S) 사이의 틈새나 별도의 배출유로를 통해 외부로 유출된다. 이와 같이 주축하우징(H)과 주축(S) 사이의 틈새인 오일유출로(1)를 통해 유출되는 오일은 공작물로 떨어져 공작물을 오염시키는 문제점이 있었다. 특히 흑연이나 세라믹, 케미칼우드의 소재로 된 가공물의 경우에는 오일이 묻게 되면 품질이 크게 저하된다.

종래에는 오일이 가공물의 상부로 낙하하는 것을 방지하기 위해 주축의 주위를 천으로 감싸기도 하였으나, 이는 고속회전시 천이 감기거나 풀어지는 경우 사고를 유발할 수 있는 위험이 있었고, 천에 스며든 오일이 배어 나와 공작물로 낙하할 수 있는 우려가 여전히 남아 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 주축의 틈새로 유출되는 오일이 가공물로 낙하하여 가공물을 오염시키는 것을 방지할 수 있는 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 주축의 틈새로 유출되는 오일을 주축이나 가공물과의 간섭없이 회수할 수 있는 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치는, 공작기계에서 공구를 장착하여 축회전하는 주축, 상기 주축이 삽입되어 인출 동작이 가능하도록 주축을 감싸는 주축하우징, 상기 주축과 주축하우징 사이에 배치되어 주축을 회전지지하는 베어링, 상기 주축과 주축하우징 사이에 형성되는 오일유출로, 상기 주축하우징의 선단에 구비되어 상기 오일유출로를 통해 배출되는 오일을 저장하는 오일챔버를 구비한 오일받이캡, 일단이 상기 오일받이캡과 인접하며 타단이 상기 주축에 결합되어 주축과 일체로 축회전하는 회전캡, 상기 오일유출로를 통해 유출되는 오일이 상기 오일받이캡으로 유도되도록 상기 회전캡과 인접 형성되는 오일회수로, 상기 오일받이캡과 회전캡 사이에 공기가 유동될 수 있도록 형성된 공기유동로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 오일받이캡과 회전캡 사이의 공기유동로 일측이 절곡되어 형성되고, 상기 오일받이캡과 회전캡 사이의 공기유동로 일측의 단면적이 타측의 단면적과 다르게 형성된다.

더욱 바람직하게는, 상기 오일받이캡의 오일챔버에 저장된 오일이 배출되는 오일배출관과, 상기 오일배출관과 연통되고 그 오일배출관의 내부압력과 압력차를 발생시켜 오일배출관의 오일을 강제로 배출시키는 벤츄리관, 및 상기 벤츄리관에 공기를 공급하는 공기공급원을 더 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치에 의하면, 주축의 틈새로 유출되는 오일을 주축이나 가공물과의 간섭없이 회수할 수 있으며 오일이 가공물로 낙하하여 가공물을 오염시키는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 통상의 공작기계의 주축과 하우징을 나타낸 일측 단면도,
도 2는 도 1의 "A"부분 확대도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치의 결합상태를 나타낸 사시도,
도 4와 도 5는 도 3에 도시된 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치의 분해 단면도,
도 6은 도 4의 "B"부분 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치는, 공작기계에서 공구를 장착하여 축회전하는 주축(S), 상기 주축(S)이 삽입되어 인출 동작이 가능하도록 주축을 감싸는 주축하우징(H), 상기 주축(S)과 주축하우징(H) 사이에 배치되어 주축을 회전지지하는 베어링(2), 상기 주축(S)과 주축하우징(H) 사이에 형성되는 오일유출로(1), 상기 주축하우징(H)의 선단에 구비되어 상기 오일유출로(1)를 통해 배출되는 오일을 저장하는 오일챔버(11)를 구비한 오일받이캡(10), 일단이 상기 오일받이캡(10)과 인접하며 타단이 상기 주축(S)에 결합되어 주축과 일체로 축회전하는 회전캡(20), 상기 오일유출로(1)를 통해 유출되는 오일이 상기 오일받이캡(10)으로 유도되도록 상기 회전캡(20)과 인접 형성되는 오일회수로(21), 상기 오일받이캡(10)과 회전캡(20) 사이에 공기가 유동될 수 있도록 형성된 공기유동로(15), 상기 오일받이캡(10)에 저장된 오일을 배출시키는 오일배출기구를 포함한다.

상기 오일받이캡(10)은 주축하우징(H)의 저면에 결합피스로 고정결합되고, 주축(S)과 주축하우징(H) 사이의 오일유출로(1)로 유출되는 오일이 저장되는 오일챔버(11)를 구비하고 있다. 상기 오일챔버(11)는 오일받이캡(10)의 원주를 따라 형성된다.

상기 회전캡(20)은 주축(S)의 외주면에 결합피스로 고정결합되고 상기 오일받이캡(10)에 대하여 상대적으로 회전하게 된다. 즉, 상기 오일받이캡(10)은 주축하우징(H)에 고정결합되고 회전캡(20)은 상기 오일받이캡(10)과 소정간격을 두고 주축(S)에 고정됨으로써 상기 주축하우징(H)이 오일받이캡(10)과 함께 고정된 상태에서 주축(S)이 상기 회전캡(20)과 함께 회전하게 된다.

상기 회전캡(20)은 주축(S)과 주축하우징(H) 사이의 오일유출로(1)로 유출되는 오일이 상기 오일받이캡(10)의 오일챔버(11)로 유도되도록 오일회수로(21)를 형성한다. 즉, 주축(S)과 주축하우징(H) 사이의 오일유출로(1)와 인접한 위치에서 상기 회전캡(20)의 일측 외측면이 상기 주축하우징(H)의 외측면과 소정간격을 두고 구비되어 그 오일유출로(1)와 연통되게 오일회수로(21)가 형성된다. 따라서, 주축(S)과 주축하우징(H) 사이의 오일유출로(1)로 배출되는 오일이 오일회수로(21)를 통해 오일챔버(11)로 회수된다. 여기서, 본 실시예에서는 주축하우징(H)의 외측면과 회전캡(20)이 오일회수로(21)를 형성하고 있으나 주축하우징(H)을 대신하여 오일받이캡(10)과 회전캡(20)이 오일회수로(21)를 형성하도록 구비하는 것도 가능하다.(도면 미도시)

상기 오일받이캡(10)과 회전캡(20) 사이의 공간(15)은 고정체인 오일받이캡(10)과 그에 대해 상대적으로 회전하는 회전체인 회전캡(20)의 두 물체 사이에서 당연히 형성되는 것으로, 그 틈새(15)로 오일받이캡(10)에 저장된 오일이 외부로 유출될 수 있다. 즉, 상기 오일받이캡(10)과 회전캡(20) 사이의 틈새(15)는 외부의 공기가 유입될 수 있는 공기유동로(15)를 형성한다.

따라서, 본 발명에서는 그 틈새(15)로 오일이 유출되는 것을 방지하기 위해 주축(S) 외부의 공기가 상기 오일받이캡(10)과 회전캡(20) 사이의 틈새인 공기유동로(15)를 통해 오일받이캡(10)으로 유입되도록 한다. 즉, 상기 오일받이캡(10)이 고정된 상태에서 회전캡(20)이 주축(S)과 함께 회전하게 되면 공기유동로(15)에 원심력이 작용하게 되어 그 공기유동로(15) 내의 공기가 주축(S)쪽에서 오일챔버(11)쪽으로 강제이동하게 되고, 그로 인해 오일이 오일챔버(11)쪽에서 외부로 이동하지 못하게 저지되는 것이다.

여기서, 상기 오일받이캡(10)과 회전캡(20) 사이의 공기유동로(15)는 일단이 오일챔버(11)의 바닥면 보다 높은 위치에 형성되어 소정량의 오일이 오일챔버(11)에 채워지지 않으면 오일이 공기유동로(15)로 진입하지 않게 된다.

또한, 상기 공기유동로(15)는 일측이 절곡되어 미로(labyrinth)의 형상으로 형성됨으로써 오일챔버(11)쪽에서 공기유동로(15)로 오일이 유입되더라도 곧바로 외부로 배출되지 않게 된다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 공기유동로(15)는 수평방향의 유로(15a)와 수직방향의 유로(15b)가 연속하여 반복적으로 형성되어 미로를 형성된다. 따라서, 유로가 직선으로만 형성된 경우에 비해 유속이 느려질 뿐만 아니라 수직방향의 유로(15a)에서 오일이 위쪽으로 이동하는 데에는 중력의 영향을 받게 되므로 오일이 외부로 쉽게 배출되지 않게 된다. 도 6에 도시된 공기유동로(15)의 미로 형상은 하나의 실시예에 불과하며 다양한 형상의 미로로 변형될 수 있다.

그리고, 상기 오일받이캡(10)과 회전캡(20) 사이의 공기유동로(15)는 일측의 단면적이 타측의 단면적과 다르게 형성되어 오일이 외부로 배출되는 것을 억제하게 된다. 즉, 공기유동로(15) 상의 일측에 다른 부분에 비해 단면적이 큰 도피홈(15c)이 형성되는데, 오일챔버(11)에서 공기유동로(15)를 통해 외부로 이동하던 오일이 도피홈(15c)에 도달하게 되면 단면적의 확대에 따른 압력저하로 도피홈(15c)에 일시적으로 멈추게 되고, 그로 인해 도피홈(15c)에 오일이 완전히 채워지기 전까지는 다시 이동하지 않게 되어 오일이 외부로 곧바로 배출되는 것을 지연시키게 되는 것이다. 이렇게 오일의 배출이 억제되는 상태에서 주축(S)의 회전에 의해 회전캡(20)이 회전하게 되면 외부로 향하던 오일이 원심력에 의해 다시 오일챔버(11)쪽으로 이동하게 된다.

상기 오일배출기구는 상기 오일받이캡(10)에 저장된 오일이 배출되는 오일배출관(31)과, 상기 오일배출관(31)의 내부압력과 압력차를 발생시켜 그 오일배출관(31)의 오일을 강제로 배출시키는 벤츄리관(32), 및 상기 벤츄리관(32)에 공기를 공급하는 공기공급원을 포함한다.

상기 오일배출관(31)은 상기 오일받이캡(10)의 오일챔버(11)와 연통되게 연결됨으로써 오일챔버(11)의 오일을 외부로 배출시키게 된다. 여기서, 상기 오일배출관(31)은 원통형상으로 형성된 오일받이캡(10)의 측면에 결합됨으로써 공구의 작업영역을 침범하지 않게 된다. 가령 상기 오일배출관(31)이 오일받이캡(10)의 저면(주축의 아래쪽)에 결합되면 공구의 동작시 가공물과 충돌할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 오일배출관(31)은 주축하우징(H)에 인접한 위치에 엘보우 형상으로 절곡되어 구비됨으로써 주축하우징(H)의 주변에서 공간을 크게 차지하지 않고 설치될 수 있게 된다. 특히 상기 오일배출관(31)은 강성의 재질로 형성되어 공간을 최소화하는 형상으로 절곡된 상태에서 변형되지 않고 그 형상을 유지할 수 있게 된다.

상기 벤츄리관(venturi tube)(32)은 오일배출관(31)의 일단에 연결되어 공기공급원(도면미도시)으로부터 벤츄리관(32)으로 공기가 공급되면 오일배출관(31)과의 연결부분에서 압력이 낮아지게 되고 그로 인해 오일배출관(31)의 압력이 벤츄리관(32) 보다 높아짐으로써 오일챔버(11)의 오일이 벤츄리관(32)으로 이동하게 된다. 벤츄리관(32)으로 유입되는 오일은 벤츄리관(32) 내의 공기흐름에 따라 외부로 배출된다.

한편, 상기 오일받이캡(10)의 오일챔버(11)에 오일이 완전히 충진되기 전에 오일배출기구를 통해 오일을 외부로 배출시키는 것이 바람직하나, 단기간의 작업인 경우 주축(S)과 주축하우징(H)의 틈새(1)를 통해 오일챔버(11)로 낙하하여 저장되는 오일의 양이 많지 않으므로 별도의 오일배출기구를 구비하지 않고 작업종료 후 오일받이캡(10)을 분리하여 오일을 제거할 수 있게 된다. 즉, 오일받이캡(10)은 주축하우징(H)에 결합피스로 탈착가능하게 결합되므로, 작업을 종료한 후 오일받이캡(10)을 주축하우징(H)으로부터 분리하여 오일을 제거한 후 다시 결합하는 것이 가능하게 되는 것이다.

S : 주축 H : 주축하우징
10 : 오일받이캡 11 : 오일챔버
15 : 공기유동로 20 : 회전캡
21 : 오일회수로 31 : 오일배출관
32 : 벤츄리관

Claims

공작기계에서 공구를 장착하여 축회전하는 주축(S);
상기 주축(S)이 삽입되어 인출 동작이 가능하도록 주축을 감싸는 주축하우징(H);
상기 주축(S)과 주축하우징(H) 사이에 배치되어 주축을 회전지지하는 베어링(2);
상기 주축(S)과 주축하우징(H) 사이에 형성되는 오일유출로(1);
상기 주축하우징(H)의 선단에 구비되어 상기 오일유출로(1)를 통해 배출되는 오일을 저장하는 오일챔버(11)를 구비한 오일받이캡(10);
일단이 상기 오일받이캡(10)과 인접하며 타단이 상기 주축(S)에 결합되어 주축과 일체로 축회전하는 회전캡(20);
상기 오일유출로(1)를 통해 유출되는 오일이 상기 오일받이캡(10)으로 유도되도록 상기 회전캡(20)과 인접 형성되는 오일회수로(21);
상기 오일받이캡(10)과 회전캡(20) 사이에 공기가 유동될 수 있도록 형성된 공기유동로(15);를 포함하여 구성되며,
상기 오일챔버(11)는 오일받이캡(10)의 원주를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치.
제1항에 있어서,
상기 오일받이캡(10)과 회전캡(20) 사이에 형성된 공기유동로(15)의 일측이 절곡되어 형성된 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치.
제1항에 있어서,
상기 오일받이캡(10)과 회전캡(20) 사이에 형성된 공기유동로(15)의 일측의 단면적이 타측의 단면적과 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 오일받이캡(10)의 오일챔버(11)에 저장된 오일이 배출되는 오일배출관(31)과;
상기 오일배출관(31)과 연통되고, 그 오일배출관(31)의 내부압력과 압력차를 발생시켜 오일배출관(31)의 오일을 강제로 배출시키는 벤츄리관(32); 및
상기 벤츄리관(32)에 공기를 공급하는 공기공급원;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 드레인오일 회수장치.