KR20160041658A - Spindle apparatus - Google Patents

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/02—Driving main working members
    • B23Q5/04—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
    • B23Q5/06—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles driven essentially by fluid pressure or pneumatic power

Abstract

The present invention relates to a spindle apparatus, and a spindle apparatus according to an embodiment of the present invention includes a spindle delivering rotation power, a housing surrounding the spindle, and a variable preload bearing part which supports the spindle rotatably by being arranged between the spindle and the housing. Also, the variable preload bearing part includes a first bearing and a second bearing installed in parallel along a length direction of the spindle in a state that initial preload is applied, and a preload control part which is installed at one side of the first bearing, and decreases the preload by pressurizing a part of the first bearing and the second bearing in an opposite direction to a direction where the initial preload is applied if temperature increases.

Description

스핀들 장치{SPINDLE APPARATUS}[0001] SPINDLE APPARATUS [0002]

본 발명은 스핀들 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가변 예압이 가능한 베어링부를 포함하는 스핀들 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spindle device, and more particularly to a spindle device including a bearing portion capable of variable preloading.

일반적으로 공작 기계는 여러 절삭 가공 방법 또는 비절삭 가공 방법으로 금속 또는 비금속의 공작물을 각종 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.In general, a machine tool refers to a machine that is used for machining a metal or non-metal workpiece with various tools to a desired shape and size by various cutting or non-cutting processing methods.

공작 기계는 가공 방법에 따라 크게 터닝 센터(turning center)와 머시닝 센터(machining center)로 분류된다. 여기서, 머시닝 센터는 가공 공구가 회전하고 가공될 공작물이 이동하면서 공작물이 가공한다.Machine tools are classified into turning centers and machining centers depending on the machining method. Here, the machining center rotates the machining tool, and the workpiece is machined as the workpiece to be machined moves.

머시닝 센터는 보링 머신(Boring Machine), 밀링 머신(Milling Machine), 및 드릴링 머신(Drilling Machine) 등을 하나로 복합 구성하여 절삭과 천공 및 탭핑 등과 같은 모든 가공 작업이 가능하다.The machining center is a combination of a boring machine, a milling machine, and a drilling machine, all of which can be used for cutting, drilling and tapping.

공구를 회전시키기 위해 머시닝 센터에 사용되는 스핀들(spindle) 장치는 하우징 내부에 스핀들을 회전 가능하게 설치하고 있다.A spindle device used in a machining center to rotate the tool is provided with a spindle rotatably mounted inside the housing.

이때, 스핀들 장치는 하우징 내부에서 스핀들을 지지하는 베어링부를 구비하고 있으며, 이러한 베어링부에는 적절한 예압(Preload)을 가해주는 것이 요구된다.At this time, the spindle device has a bearing portion for supporting the spindle inside the housing, and it is required to apply a proper preload to the bearing portion.

예압(Preload)이란 베어링에 미리 하중을 부가하는 것으로 스핀들의 강성을 증가시키고 베어링부의 내륜체와 외륜체의 틈새를 제거하여 볼의 미끄럼을 방지하고 백래쉬를 최소화하기 위한 목적으로 가해진다.The preload is added to the bearing in advance to increase the stiffness of the spindle and to remove the gap between the outer ring and the outer ring of the bearing to prevent slipping of the ball and to minimize backlash.

또한 스핀들 장치의 베어링에 예압을 주어 회전 정밀도를 향상 시킬 수 있다.It is also possible to improve the rotation accuracy by applying a preload to the bearings of the spindle device.

스핀들 장치의 베어링부에 예압을 주는 방식은 크게 정위치 예압과 정압 예압 방식으로 나눌 수 있다.The method of applying a preload to the bearing portion of the spindle device can be broadly classified into a forward preloading method and a static preloading method.

도 1은 정위치 예압 방식이 적용된 스핀들 장치(11)의 베어링부를 나타낸다.1 shows a bearing portion of a spindle device 11 to which a fixed preloading method is applied.

도 1에 도시한 바와 같이, 정위치 예압은 큰 강성을 요구하는 저속 회전에는 적합하나, 스핀들(20)이 고속 회전을 하게 되면 원심력과 마찰력 등에 의해 늘어나게 됨으로써, 주축을 지지하는 베어링(30)의 예압은 증가하게 된다. 이렇게 증가된 예압은 베어링(30)의 수명 감소 및 소착 등의 원인이 된다. 도 1에서 참조부호 50은 하우징을 나타낸다.As shown in FIG. 1, the positive preload is suitable for low-speed rotation requiring high rigidity. However, when the spindle 20 is rotated at a high speed, the preload is increased by centrifugal force and frictional force, The preload is increased. This increased preload causes a reduction in the life of the bearing 30 and a disconnection. 1, reference numeral 50 denotes a housing.

즉, 정위치 예압은 간단한 구조로 가장 많이 사용하는 방식이지만 베어링(30)의 회전에 의한 발열에 따른 열팽창으로 인해, 예를 들어 20,000 rpm 이상의 상대적으로 높은 회전수(RPM)에서는, 적용하기 어려운 한계가 있다.In other words, the fixed preload is a simple structure and is most widely used. However, due to the thermal expansion due to the heat generated by the rotation of the bearing 30, for example, at a relatively high RPM of 20,000 rpm or more, .

도 2는 정압 예압 방식이 적용된 스핀들 장치(12)의 베어링부를 나타낸다.2 shows the bearing portion of the spindle device 12 to which the static pressure preloading method is applied.

도 2에 도시한 바와 같이, 정압 예압은 고속 가공에 적합하도록 큰 가성 대신 발열을 저하시키고, 많은 회전수에 적당한 양의 예압이 가해지도록 하는 방법이다. 정압 예압은 정위치 예압의 단점을 해소하기 위해 후열 배어링(32)의 외륜 축 방향을 자유로이 움직일 수 있도록 함으로써 일정한 예압이 가해지도록 한 구조이다.As shown in Fig. 2, the static preload is a method for lowering the heat generation in place of a large predilection to be suitable for high-speed machining, so that a suitable amount of preload is applied to a large number of revolutions. The static preload is a structure in which a certain preload is applied by moving the outer ring axial direction of the posterior booster ring 32 freely in order to solve the disadvantage of the fixed preload.

일반적인 정압 예압은 하우징(50), 전열 베어링(31), 후열 베어링(32), 예압용 스프링(38)으로 구성된다. 스핀들(20)은 전열 베어링(31)과 후열 베어링(6)에 의해 지지된다.The general static preload is composed of the housing 50, the electrothermal bearing 31, the rear heating bearing 32, and the preloading spring 38. The spindle 20 is supported by a heat transfer bearing 31 and a heat transfer bearing 6.

스핀들(20)이 고속 회전을 하게 되면, 원심력과 마찰력 등으로 인해 늘어나게 된다. 그리고 스핀들(20)이 늘어난 양 만큰 축 방향으로 베어링(31, 32)을 통해 움직이게 되며, 예압용 스프링(38)의 탄성력이 하우징(50)에 전달되어 후열 베어링(32)에 일정한 예압이 가해지게 된다. 또한, 스핀들(20)을 통해 전열 베어링(31)에도 일정한 예압이 가해지게 된다.When the spindle 20 rotates at a high speed, it is stretched due to centrifugal force, frictional force, or the like. The elastic force of the preload spring 38 is transmitted to the housing 50 to apply a predetermined preload to the rear bearing 32. [ do. In addition, a certain preload is applied to the electrothermal bearing 31 through the spindle 20 as well.

이러한 정압 예압 방식은 코일 스프링을 이용하여 적절한 예압을 줄 수가 있어 사용하는 동안 어느 정도의 일정한 예압을 줄 수가 있다는 장점이 있다.This static preload method has the advantage that a certain preload can be given to some extent during use because a suitable preload can be given by using a coil spring.

하지만, 정위치 예압 방식과 비교했을 때 높은 예압을 줄 수가 없다는 한계를 가지고 있다.However, this method has a limit in that it can not give a high preload when compared with the fixed preload method.

따라서, 강력 절삭에 중점을 두고 있는 공작 기계에는 정위치 예압 방식을 사용하고 금형 가공에 사용되는 공작 기계의 경우에는 정압 예압 방식을 주로 사용하고 있다. Therefore, a fixed preloading method is used for machine tools that focus on heavy-duty cutting and a static preloading method is mainly used for machine tools used in die processing.

근래에는, 공작 기계의 스핀들이 고강성과 고회전수(RPM)을 동시에 요구하고 있는 추세이다. 그러나, 정위치 예압 방식과 정압 예압 방식은 이러한 요구를 만족시키지 못하는 문제점이 있다.In recent years, the spindle of a machine tool is demanding both high strength and high rotation speed (RPM) at the same time. However, there is a problem that the fixed preload method and the static preload method do not satisfy such a demand.

본 발명의 실시예는 상대적으로 낮은 회전수(RPM)에서는 베어링에 상대적으로 높은 예압을 주어 스핀들의 강성을 키워 강력 절삭이 가능하고 상대적으로 높은 회전수(RPM)에서는 상대적으로 베어링의 예압을 감소시켜 스핀들에서 발생하는 열을 낮추게 함으로써 금형 절삭이 가능하도록 가변 예압 베어링부가 적용된 스핀들 장치를 제공한다.In the embodiment of the present invention, a relatively high preload is applied to the bearing at a relatively low rotational speed (RPM) to increase the rigidity of the spindle, thereby enabling powerful cutting and reducing the preload of the bearing relatively at a relatively high RPM Provided is a spindle apparatus to which a variable preload bearing portion is applied so that the mold can be cut by lowering the heat generated from the spindle.

본 발명의 실시예에 따르면, 스핀들 장치는 회전 동력을 전달하는 스핀들과, 상기 스핀들을 둘러싸는 하우징, 그리고 상기 스핀들과 상기 하우징 사이에 배치되어 상기 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 가변 예압 베어링부를 포함한다. 또한, 상기 가변 예압 베어링부는 초기 예압이 걸린 상태로 상기 스핀들의 길이 방향을 따라 나란히 설치된 제1 베어링과 제2 베어링, 그리고 상기 제1 베어링의 일측에 설치되어 온도가 상승하면 상기 초기 예압이 걸리는 방향에 반대 방향으로 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링의 일부를 가압하여 예압을 감소시키는 예압 조절부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a spindle device includes a spindle for transmitting rotational power, a housing surrounding the spindle, and a variable preload bearing portion disposed between the spindle and the housing for rotatably supporting the spindle . The variable preload bearing portion may include a first bearing and a second bearing which are installed side by side along the longitudinal direction of the spindle with an initial preload applied thereto and a second bearing which is installed on one side of the first bearing, And a pre-pressure regulating portion for pressurizing a portion of the first bearing and the second bearing in a direction opposite to the pre-pressurizing portion to reduce a preload.

상기 예압 조절부는 온도가 상승하면 팽창하는 형상 기억 합금을 소재로 만들어질 수 있다.The pre-pressure adjusting unit may be made of a shape memory alloy that expands when the temperature rises.

상기 제1 베어링은 상기 스핀들의 외주면에 결합된 제1 내륜체와, 상기 하우징의 내주면에 결합된 제1 외륜체, 그리고 상기 제1 내륜체와 상기 제2 내륜체 사이에 배치된 제1 볼을 포함할 수 있다.Wherein the first bearing includes a first inner ring body coupled to an outer peripheral surface of the spindle, a first outer ring body coupled to an inner peripheral surface of the housing, and a first ball disposed between the first inner ring body and the second inner ring body, .

상기 제2 베어링은 상기 스핀들의 외주면에 결합되고 상기 제1 내륜체와 이웃한 제2 내륜체와, 상기 하우징의 내주면에 결합되고 상기 제1 외륜체와 이웃한 제2 외륜체, 그리고 상기 제2 내륜체와 상기 제2 내륜체 사이에 배치된 제2 볼을 포함할 수 있다.Wherein the second bearing comprises a second inner ring body coupled to an outer peripheral surface of the spindle and adjacent to the first inner ring body, a second outer ring body coupled to an inner peripheral surface of the housing and adjacent to the first outer ring body, And a second ball disposed between the inner ring body and the second inner ring body.

상기 예압 조절부는 상기 제1 내륜체와 이웃하게 배치되어 온도가 상승하면 상기 제1 내륜체를 가압할 수 있다.The pre-pressure regulating portion is disposed adjacent to the first inner ring body and can press the first inner ring body when the temperature rises.

상기 가변 예압 베어링부는 상기 제2 외륜체와 이웃하게 배치되어 상기 제2 외륜체를 탄성 가압하는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.The variable preload bearing portion may further include an elastic member disposed adjacent to the second outer ring body and elastically pressing the second outer ring body.

상기 예압 조절부가 팽창하면 상기 제1 내륜체를 가압하고, 상기 제1 내륜체는 제1 볼을 가압하며, 상기 제1 볼은 상기 제1 외륜체를 가압하고, 상기 제1 외륜체는 상기 제2 외륜체를 가압하며, 상기 제2 외륜체는 상기 탄성 부재를 가압하면서 예압을 감소시킬 수 있다.The first inner ring body presses the first ball, the first ball presses the first outer ring body, and the first outer ring body presses the first outer ring body, and the first outer ring body presses the first inner ring body, And the second outer ring body presses the elastic member to reduce the preload.

상기한 스핀들 장치는 상기 제1 외륜체 및 상기 제2 외륜체와 상기 하우징 사이에 배치된 슬라이드 부쉬를 더 포함할 수 있다.The spindle device may further include a slide bush disposed between the first outer ring body and the second outer ring body and the housing.

본 발명의 실시예에 따르면, 스핀들 장치는 가변 예압 베어링부를 적용하여 상대적으로 낮은 회전수(RPM)에서는 베어링에 상대적으로 높은 예압을 주어 스핀들의 강성을 키워 강력 절삭이 가능하고 상대적으로 높은 회전수(RPM)에서는 상대적으로 베어링의 예압을 감소시켜 스핀들에서 발생하는 열을 낮추게 함으로써 금형 절삭이 가능하다.According to the embodiment of the present invention, a variable preload bearing portion is applied to a spindle device to apply a relatively high preload to a bearing at a relatively low rotational speed (RPM) to increase the rigidity of the spindle, RPM), it is possible to cut the mold by reducing the preload of the bearing relatively to lower the heat generated by the spindle.

도 1은 종래의 정위치 예압 방식이 적용된 스핀들의 베어링부를 나타낸 부분 단면도이다.
도 2은 종래의 정압 예압 방식이 적용된 스핀들의 베어링부를 나타낸 부분 단면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 장치의 부분 단면도이다.
도 4는 도 3의 베어링부를 확대 도시한 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view showing a bearing portion of a spindle to which a conventional fixed preloading method is applied.
2 is a partial cross-sectional view showing a bearing portion of a spindle to which a conventional static pressure preloading method is applied.
3 is a partial cross-sectional view of a spindle apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is an enlarged cross-sectional view of the bearing portion of Fig.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.The drawings are schematic and illustrate that they are not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And to the same structure, element or component appearing in more than one drawing, the same reference numerals are used to denote similar features.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically illustrate ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the illustration are expected. Thus, the embodiment is not limited to any particular form of the depicted area, but includes modifications of the form, for example, by manufacture.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 장치 (101)를 설명한다.Hereinafter, a spindle apparatus 101 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 장치(101)는 스핀들(spindle, 200), 하우징(500), 및 가변 예압 베어링부(300)를 포함한다.3 and 4, a spindle apparatus 101 according to an embodiment of the present invention includes a spindle 200, a housing 500, and a variable preload bearing unit 300. As shown in FIG.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 장치(101)는 슬라이드 부쉬(400), 잠금 너트(lock nut, 610, 620)를 더 포함할 수 있다.The spindle apparatus 101 according to an embodiment of the present invention may further include a slide bush 400, a lock nut 610,

스핀들(200)은 공작물을 가공하는 공구에 회전 동력을 전달한다. 하우징(500)은 스핀들(200)을 둘러싸며 스핀들 장치(101)의 외관을 형성한다.The spindle 200 transfers rotational power to the tool for machining the workpiece. The housing 500 surrounds the spindle 200 and forms the appearance of the spindle device 101.

가변 예압 베어링부(300)는 스핀들(200)과 하우징(500) 사이에 배치되어 스핀들(200)을 회전 가능하게 지지한다.The variable preload bearing portion 300 is disposed between the spindle 200 and the housing 500 to rotatably support the spindle 200.

본 발명의 일 실시예에서, 가변 예압 베어링부(300)는 제1 베어링(310), 제2 베어링(320), 예압 조절부(370)를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the variable preload bearing portion 300 includes a first bearing 310, a second bearing 320, and a pre-pressure regulating portion 370.

또한, 가변 예압 베어링부(300)는 탄성 부재(380), 리테이너(390), 스페이서(350)를 더 포함할 수 있다.In addition, the variable preload bearing portion 300 may further include an elastic member 380, a retainer 390, and a spacer 350.

제1 베어링(310)과 제2 베어링(320)은 초기 예압이 걸린 상태로 스핀들(200)의 길이 방향을 따라 나란히 설치된다.The first bearing 310 and the second bearing 320 are installed side by side along the longitudinal direction of the spindle 200 with an initial preload applied thereto.

구체적으로, 제1 베어링(310)은 스핀들(200)의 외주면에 결합된 제1 내륜체(311)와, 하우징(500)의 내주면에 결합된 제1 외륜체(315), 그리고 제1 내륜체(311)와 제2 내륜체(315) 사이에 배치된 제1 볼(312)을 포함한다.Specifically, the first bearing 310 includes a first inner ring member 311 coupled to an outer peripheral surface of the spindle 200, a first outer ring member 315 coupled to an inner peripheral surface of the housing 500, And a first ball 312 disposed between the first inner ring member 311 and the second inner ring member 315.

제2 베어링(320)은 스핀들(200)의 외주면에 결합되고 제1 내륜체(311)와 이웃한 제2 내륜체(321)와, 하우징(500)의 내주면에 결합되고 제1 외륜체(315)와 이웃한 제2 외륜체(325), 그리고 제2 내륜체(321)와 제2 내륜체(325) 사이에 배치된 제2 볼(322)을 포함한다.The second bearing 320 is coupled to the outer circumferential surface of the spindle 200 and has a second inner ring member 321 adjacent to the first inner ring member 311 and a second outer ring member 321 coupled to the inner circumferential surface of the housing 500, And a second ball 322 disposed between the second inner ring body 321 and the second inner ring body 325. The second outer ring body 325 includes a first inner ring body 321,

본 발명의 일 실시예에서, 제1 베어링(310)과 제2 베어링(320)은 강력 절삭에 적합한 수준의 높은 초기 예압이 걸린 상태로 설치된다.In one embodiment of the present invention, the first bearing 310 and the second bearing 320 are installed with a high initial preload at a level suitable for heavy duty cutting.

또한, 스페이서(350)는 제1 외륜체(315)와 제2 외륜체(325) 사이와 제1 내륜체(311)와 제2 내륜체(321) 사이에 각각 배치된다. 경우에 따라, 스페이서(350)는 생략될 수 있다.The spacer 350 is disposed between the first outer ring member 315 and the second outer ring member 325 and between the first inner ring member 311 and the second inner ring member 321. Optionally, the spacers 350 may be omitted.

스페이서(350)는 제1 베어링(310)과 제2 베어링(320) 간의 간격을 조절하고, 제1 베어링(310)으로부터 받은 압력을 제2 베어링(320)에 전달할 수 있다.The spacer 350 may adjust the distance between the first bearing 310 and the second bearing 320 and transmit the pressure received from the first bearing 310 to the second bearing 320.

예압 조절부(370)는 제1 내륜체(311)와 이웃하게 배치된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서, 예압 조절부(370)는 온도가 상승하면 제1 내륜체(311)를 가압하도록 구성된다.The pre-pressure regulating portion 370 is disposed adjacent to the first inner ring member 311. That is, in one embodiment of the present invention, the pre-pressure regulating unit 370 is configured to press the first inner ring member 311 when the temperature rises.

이와 같이, 예압 조절부(370)는 제1 베어링(310)의 일측에 설치되어 온도가 상승하면 초기 예압이 걸리는 방향에 반대 방향으로 제1 베어링(310)과 상기 제2 베어링(320)의 일부를 가압하여 예압을 감소시킨다. 이때, 예압 조절부(370)에 의해 감소된 예압은 금형 가공에 적합한 수준이 된다.The preload adjusting unit 370 is installed on one side of the first bearing 310 and when the temperature rises, the preload adjusting unit 370 moves the first bearing 310 and the second bearing 320 in a direction opposite to the direction in which the initial pre- To reduce the preload. At this time, the preload reduced by the pre-pressure regulator 370 becomes a level suitable for the metal mold processing.

일례로, 예압 조절부(370)는 온도가 상승하면 팽창하는 형상 기억 합금을 소재로 만들어질 수 있다.For example, the pre-pressure regulating portion 370 can be made of a shape memory alloy that expands when the temperature rises.

탄성 부재(380)는 제2 외륜체(325)와 이웃하게 배치되어 제2 외륜체(325)를 탄성 가압한다. 탄성 부재(380)는, 일례로, 코일 스프링일 수 있다.The elastic member 380 is disposed adjacent to the second outer ring member 325 and elastically presses the second outer ring member 325. The elastic member 380 may be, for example, a coil spring.

본 발명의 일 실시예에서, 예압 조절부(370)가 팽창하면서 제1 내륜체(311)를 가압한 힘은 최종적으로 탄성 부재(380)에 전달된다. 반대로, 예압 조절부(370)의 온도가 내려가 수축되면 탄성 부재(380)의 탄성력에 의해 예압 조절부(370)의 팽창으로 이동하게 된 여러 구성들이 초기 예압 상태로 복원하게 된다.In one embodiment of the present invention, the force that the first pre-pressurizing portion 370 presses the first inner ring body 311 while expanding is finally transmitted to the elastic member 380. On the contrary, when the temperature of the pre-pressure regulator 370 is lowered and contracted, various constructions of the pre-pressure regulator 370 due to the elastic force of the elastic member 380 are shifted to the initial pre-pressure state.

리테이너(390)는 탄성 부재(380)를 수용하여 제2 외륜체(325)와 이웃하게 탄성 부재(380)를 위치시킨다.
The retainer 390 receives the elastic member 380 and positions the elastic member 380 in the vicinity of the second outer ring member 325. [

슬라이드 부쉬(400)는 제1 외륜체(315) 및 제2 외륜체(325) 및 하우징(500) 사이에 배치된다. 슬라이드 부쉬(400)는 예압 조절부(370)의 팽창 가압으로 제1 외륜체(315)와 제2 외륜체(325)가 이동하면서 하우징(500)이 손상되는 것을 방지하고 제1 외륜체(315)와 제2 외륜체(325)가 마모되는 것을 최소화한다.The slide bush 400 is disposed between the first outer ring member 315 and the second outer ring member 325 and the housing 500. The slide bushing 400 prevents the housing 500 from being damaged while the first outer ring member 315 and the second outer ring member 325 move due to the expansion and pressure of the preload adjusting portion 370 and the first outer ring member 315 And the second outer ring member 325 are minimized.

잠금 너트(610, 620)는 제1 베어링(310)의 일방향 움직임을 제한한다. 구체적으로, 잠금 너트(610, 620)는 제1 잠금 너트(610)와 제2 잠금 너트(620)를 포함할 수 있다.The locking nuts 610 and 620 limit the one-way movement of the first bearing 310. Specifically, the lock nuts 610 and 620 may include a first lock nut 610 and a second lock nut 620.

제1 잠금 너트(610)는 예압 조절부(370)를 사이에 두고 제1 내륜체(311)와 대향하도록 스핀들(200)에 고정 설치된다. 제2 잠금 너트(620)는 제1 외륜체(315)와 이웃하게 하우징(500)에 고정 설치된다.The first lock nut 610 is fixed to the spindle 200 so as to face the first inner ring body 311 with the pre-pressure adjusting portion 370 interposed therebetween. The second lock nut 620 is fixed to the housing 500 adjacent to the first outer ring body 315.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 장치(101)의 동작 원리를 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation principle of the spindle apparatus 101 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 장치(101)의 가변 예압 베어링부(300)는 강력 절삭에 적합한 상대적으로 높은 초기 예압이 걸린 제1 베어링(310)과 제2 베어링(320)을 포함한다. 그리고 강력 절삭시 스핀들(200)은 저속 회전을 하게 된다.The variable preload bearing portion 300 of the spindle apparatus 101 according to an embodiment of the present invention includes a first bearing 310 and a second bearing 320 with relatively high initial preload suitable for powerful cutting. And the spindle 200 is rotated at a low speed during heavy-duty cutting.

이후, 필요에 따라 스핀들(200)의 회전 속도를 증가시키면, 원심력과 마찰력이 증가하면서 발열되고, 스핀들(200) 및 가변 예압 베어링부(300)의 온도가 상승된다.Then, if the rotational speed of the spindle 200 is increased as needed, the centrifugal force and the frictional force are increased and the heat is generated, and the temperatures of the spindle 200 and the variable preload bearing portion 300 are raised.

이때, 형상 기억 합금 소재로 만들어진 예압 조절부(370)가 팽창하면서, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 내륜체(311)를 가압하게 된다. 제1 내륜체(311)는 제1 볼(312)을 가압하고, 제1 볼(312)은 경사진 방향으로 힘을 전달하여 제1 외륜체(315)를 가압한다. 그리고 제1 외륜체(315)는 스페이서(350)를 거쳐 제2 외륜체(325)를 가압하고, 제2 외륜체(325)는 다시 탄성 부재(380)를 가압하면서 예압을 감소시킨다.At this time, the pre-pressure regulating portion 370 made of the shape memory alloy material expands and presses the first inner ring body 311 as shown in Fig. The first inner ring member 311 presses the first ball 312 and the first ball 312 transmits a force in an inclined direction to press the first outer ring member 315. The first outer ring member 315 presses the second outer ring member 325 via the spacer 350 and the second outer ring member 325 presses the elastic member 380 again to reduce the preload.

이때, 예압은 금형 가공에 적합한 수준이 된다.At this time, the preload is at a level suitable for mold processing.

다음, 스핀들(200)의 회전이 감속되거나 정지되면, 온도가 내려가면서 형상 기억 합금 소재로 만들어진 예압 조절부(370)가 수축하게 된다. 그리고 예압 조절부(370)의 팽창에 의해 밀려 이동했던 제1 내륜체(311), 제1 볼(312), 제1 외륜체(315), 스페이서(350), 및 제2 외륜체(325)는 예압 조절부(370)의 수축과 탄성 부재(380)의 탄성력에 의해 원래 위치로 이동하면서 초기 예압으로 복원된다.Next, when the rotation of the spindle 200 is decelerated or stopped, the pre-pressure adjusting unit 370 made of a shape memory alloy material shrinks as the temperature decreases. The first ball 312, the first outer ring body 315, the spacer 350, and the second outer ring body 325, which have been pushed by the expansion of the pre-pressure regulating portion 370, Is restored to the initial preload while moving to the original position by the contraction of the pre-pressure regulating portion 370 and the elastic force of the elastic member 380. [

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 장치(101)는 가변 예압 베어링부(300)를 적용하여 상대적으로 낮은 회전수(RPM)에서는 베어링에 상대적으로 높은 예압을 주어 스핀들(200)의 강성을 키워 강력 절삭이 가능하고 상대적으로 높은 회전수(RPM)에서는 상대적으로 베어링의 예압을 감소시켜 스핀들(200)에서 발생하는 열을 낮추게 함으로써 금형 절삭이 가능하다.The spindle device 101 according to the embodiment of the present invention can be applied to the variable preload bearing part 300 to apply a relatively high preload to the bearings at a relatively low RPM, ) Of the spindle 200. The relatively pre-pressurization of the bearing is reduced at a relatively high RPM (RPM) to lower the heat generated by the spindle 200, thereby enabling the mold cutting.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 장치(101)는 고강성과 고회전수(RPM)을 동시에 요구하는 공작 기계에 효과적으로 사용될 수 있다.Therefore, the spindle apparatus 101 according to an embodiment of the present invention can be effectively used for a machine tool that simultaneously requires high rigidity and high RPM.

또한, 베어링의 내구성과 수명을 크게 증가시킬 수 있다.In addition, the durability and life of the bearing can be greatly increased.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. will be.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

101: 스핀들 장치 200: 스핀들
300: 가변 예압 베어링부 310: 제1 베어링
311: 제1 내륜체 312: 제1 볼
315: 제1 외륜체 320: 제2 베어링
321: 제2 내륜체 322: 제2 볼
325: 제2 외륜체 350: 스페이서
370: 예압 조절부 380: 탄성 부재
390: 리테이너 400: 슬라이드 부쉬
500: 하우징 610, 620: 잠금 너트101: spindle device 200: spindle
300: variable preload bearing part 310: first bearing
311: first inner ring body 312: first ball
315: first outer ring member 320: second bearing
321: second inner ring body 322: second ball
325: second outer ring body 350: spacer
370: preload adjusting portion 380: elastic member
390: retainer 400: slide bush
500: housing 610, 620: lock nut

Claims (6)

회전 동력을 전달하는 스핀들;
상기 스핀들을 둘러싸는 하우징; 및
상기 스핀들과 상기 하우징 사이에 배치되어 상기 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 가변 예압 베어링부
를 포함하며,
상기 가변 예압 베어링부는 초기 예압이 걸린 상태로 상기 스핀들의 길이 방향을 따라 나란히 설치된 제1 베어링과 제2 베어링, 그리고 상기 제1 베어링의 일측에 설치되어 온도가 상승하면 상기 초기 예압이 걸리는 방향에 반대 방향으로 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링의 일부를 가압하여 예압을 감소시키는 예압 조절부를 포함하는 스핀들 장치.A spindle for transmitting rotational power;
A housing surrounding the spindle; And
A variable preload bearing portion disposed between the spindle and the housing and rotatably supporting the spindle,
/ RTI >
The variable preload bearing portion includes a first bearing and a second bearing which are installed side by side along the longitudinal direction of the spindle with an initial preload applied thereto and a second bearing which is installed on one side of the first bearing and opposes a direction in which the initial pre- And a pre-pressure regulating portion for pressing a part of the first bearing and the second bearing to reduce a preload. 제1항에서,
상기 예압 조절부는 온도가 상승하면 팽창하는 형상 기억 합금을 소재로 만들어진 스핀들 장치.The method of claim 1,
Wherein the pre-pressure regulating portion is made of a shape memory alloy which expands when the temperature rises. 제2항에서,
상기 제1 베어링은 상기 스핀들의 외주면에 결합된 제1 내륜체와, 상기 하우징의 내주면에 결합된 제1 외륜체, 그리고 상기 제1 내륜체와 상기 제2 내륜체 사이에 배치된 제1 볼을 포함하고,
상기 제2 베어링은 상기 스핀들의 외주면에 결합되고 상기 제1 내륜체와 이웃한 제2 내륜체와, 상기 하우징의 내주면에 결합되고 상기 제1 외륜체와 이웃한 제2 외륜체, 그리고 상기 제2 내륜체와 상기 제2 내륜체 사이에 배치된 제2 볼을 포함하며,
상기 예압 조절부는 상기 제1 내륜체와 이웃하게 배치되어 온도가 상승하면 상기 제1 내륜체를 가압하는 스핀들 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the first bearing includes a first inner ring body coupled to an outer peripheral surface of the spindle, a first outer ring body coupled to an inner peripheral surface of the housing, and a first ball disposed between the first inner ring body and the second inner ring body, Including,
Wherein the second bearing comprises a second inner ring body coupled to an outer peripheral surface of the spindle and adjacent to the first inner ring body, a second outer ring body coupled to an inner peripheral surface of the housing and adjacent to the first outer ring body, And a second ball disposed between the inner ring body and the second inner ring body,
Wherein the pre-pressure adjusting portion is disposed adjacent to the first inner ring body to press the first inner ring body when the temperature rises. 제3항에서,
상기 가변 예압 베어링부는 상기 제2 외륜체와 이웃하게 배치되어 상기 제2 외륜체를 탄성 가압하는 탄성 부재를 더 포함하는 스핀들 장치.4. The method of claim 3,
Wherein the variable preload bearing portion further comprises an elastic member disposed adjacent to the second outer ring body and elastically pressing the second outer ring body. 제4항에서,
상기 예압 조절부가 팽창하면 상기 제1 내륜체를 가압하고, 상기 제1 내륜체는 제1 볼을 가압하며, 상기 제1 볼은 상기 제1 외륜체를 가압하고, 상기 제1 외륜체는 상기 제2 외륜체를 가압하며, 상기 제2 외륜체는 상기 탄성 부재를 가압하면서 예압을 감소시키는 스핀들 장치.5. The method of claim 4,
The first inner ring body presses the first ball, the first ball presses the first outer ring body, and the first outer ring body presses the first outer ring body, and the first outer ring body presses the first inner ring body, And the second outer ring body presses the elastic member to reduce the preload. 제3항에서,
상기 제1 외륜체 및 상기 제2 외륜체와 상기 하우징 사이에 배치된 슬라이드 부쉬를 더 포함하는 스핀들 장치.

4. The method of claim 3,
And a slide bush disposed between the first outer ring body and the second outer ring body and the housing.

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200062661A (en) * 2018-11-27 2020-06-04 두산공작기계 주식회사 Spindle of machine tool
KR20230017020A (en) * 2021-07-27 2023-02-03 주종학 Motor integrated type spindle
KR20230094879A (en) 2021-12-21 2023-06-28 현대위아 주식회사 Positive pressure pre-pressure main shaft device for machine tool

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100102845A (en) * 2009-03-12 2010-09-27 창원대학교 산학협력단 Bearing pre-load control device to use thermoelectric element and shape-memory alloy
JP2013170656A (en) * 2012-02-22 2013-09-02 Ntn Corp Preload adjustment structure and preload adjustment method of bearing device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100102845A (en) * 2009-03-12 2010-09-27 창원대학교 산학협력단 Bearing pre-load control device to use thermoelectric element and shape-memory alloy
JP2013170656A (en) * 2012-02-22 2013-09-02 Ntn Corp Preload adjustment structure and preload adjustment method of bearing device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200062661A (en) * 2018-11-27 2020-06-04 두산공작기계 주식회사 Spindle of machine tool
KR20230017020A (en) * 2021-07-27 2023-02-03 주종학 Motor integrated type spindle
KR20230094879A (en) 2021-12-21 2023-06-28 현대위아 주식회사 Positive pressure pre-pressure main shaft device for machine tool

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