KR20170004147A - 실링장치 및 이를 구비한 공작기계 - Google Patents

실링장치 및 이를 구비한 공작기계 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실링장치 및 이를 구비한 공작기계에 관한 것으로서, 비회전체와 그 비회전체에 대해 회전운동을 하는 회전체 중 어느 하나에 밀착되고, 상기 비회전체와 상기 회전체 중 다른 하나에 접촉 및 이격되는 실링부재; 상기 회전체의 회전속도가 사전에 결정된 값 미만일 경우에는 상기 실링부재 측으로 공기를 공급하지 않고, 상기 회전체의 회전속도가 상기 사전에 결정된 값 이상일 경우에는 상기 실링부재 측으로 공기를 공급하는 공기공급장치; 및 상기 공기공급장치를 기준으로 상기 실링부재의 반대측에 형성되는 래버린스 실(labyrinth seal);을 포함한다. 이에 의하여, 상기 비회전체와 상기 회전체 사이를 통해 이물질이 유입되는 것을 방지하면서 마찰 발생을 억제할 수 있다.

Description

실링장치 및 이를 구비한 공작기계{SEALING DEVICE AND MACHINE TOOL EQUIPPED WITH THE SAME}
본 발명은, 실링장치 및 이를 구비한 공작기계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이물질의 유입을 방지할 수 있도록 한 실링장치 및 이를 구비한 공작기계에 관한 것이다.
일반적으로, 각종의 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하거나, 반소재에 더욱 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계를 공작기계라 한다.
상기 공작기계는 가공과정에서 칩이 발생하는 절삭 공작기계와 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계(금속가공기계)로 구분된다. 상기 절삭 공작기계에는 선반, 밀링기, 머시닝센터, 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수가공기 등이 있고, 상기 비절삭 공작기계(금속성형기계)에는 기계식 프레스, 유압식 프레스, 절단절곡기, 단조기, 인발기 등이 있다.
상기 절삭 공작기계(이하, 공작기계)는 고정 설치되는 비회전체와 상기 비회전체에 대하여 회전운동을 하는 회전체를 포함하고, 상기 비회전체와 상기 회전체 사이에는 이물질의 유입을 방지하는 실링장치가 구비된다.
예를 들어, 상기 공작기계는 가공물을 올려놓는 테이블장치를 포함하고, 상기 테이블장치에 상기 실링장치가 구비된다.
도 1은 종래의 실링장치 및 이를 구비한 공작기계를 도시한 단면도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 공작기계는, 공작물(미도시)이 안치되는 테이블장치 및 상기 테이블장치에 안치된 공작물(미도시)을 가공하는 툴링장치(미도시)를 포함한다.
상기 테이블장치는, 프레임(1), 상기 프레임(1)의 내부에 구비되고 회전력을 발생시키는 구동모터(2), 상기 구동모터(2)의 회전자(22)에 결합되는 회전축(3), 공작물(미도시)이 안치되고 상기 회전축(3)에 결합되어 회전운동을 하는 테이블(4) 및 이물질(예를 들어, 쿨런트, 칩 등)(미도시)이 상기 프레임(1)과 상기 테이블(4) 사이를 통해 유입되는 것을 방지하는 실링장치(5)를 포함한다.
상기 실링장치(5)는 상기 테이블(4)과 상기 프레임(1)에 밀착되는 실링부재로 형성된다.
상기 실링장치(5)는 상기 테이블(4)과 함께 회전되면서 상기 프레임(1)에 대해 미끄러짐 가능하게 형성되거나, 상기 프레임(1)에 고정되면서 상기 테이블(4)에 대해 미끄러짐 가능하게 형성된다.
여기서, 상기 실링장치(5)는 상기 테이블(4)과 상기 프레임(1) 사이에 구비되나, 다른 회전체와 비회전체 사이에 구비되기도 한다.
그러나, 이러한 종래의 공작기계에 있어서는, 회전체가 회전될 때 상기 실링장치(5)의 일측에 마찰이 발생된다. 이에 의하여, 마찰 손실, 발열, 실링장치의 마모 및 실링장치 마모에 따른 실링효과 저하가 발생된다. 또한, 실링효과 저하에 따라 이물질이 비회전체와 회전체 사이를 통해 유입되어 공작기계의 파손이 발생될 수 있다. 이러한 문제점은 회전체의 회전속도가 낮을 경우에는 미미할 수 있으나, 회전체의 회전속도가 높을 경우 상당할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2013-0084148호
따라서, 본 발명은, 비회전체와 회전체 사이에 개재되어 그 비회전체와 회전체 사이를 통해 이물질이 유입되는 것을 방지하면서 마찰 발생을 억제할 수 있는 실링장치 및 이를 구비한 공작기계를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 비회전체와 그 비회전체에 대해 회전운동을 하는 회전체 중 어느 하나에 밀착되고, 상기 비회전체와 상기 회전체 중 다른 하나에 접촉 및 이격되는 실링부재; 상기 회전체의 회전속도가 사전에 결정된 값 미만일 경우에는 상기 실링부재 측으로 공기를 공급하지 않고, 상기 회전체의 회전속도가 상기 사전에 결정된 값 이상일 경우에는 상기 실링부재 측으로 공기를 공급하는 공기공급장치; 및 상기 공기공급장치를 기준으로 상기 실링부재의 반대측에 형성되는 래버린스 실(labyrinth seal);을 포함하는 실링장치를 제공한다.
상기 공기공급장치는, 공기를 흡입하는 에어서플라이어; 상기 에어서플라이어로부터 유입된 공기를 저장하는 에어포켓; 및 상기 에어포켓에 저장된 공기를 토출하는 토출유로;를 포함하고, 상기 실링부재는 상기 회전체의 회전방향을 따라 환형으로 연장 형성되고, 상기 토출유로의 토출구는 상기 실링부재의 연장방향을 따라 환형으로 형성될 수 있다.
상기 에어포켓과 상기 토출유로는 상기 회전체의 회전방향을 따라 환형으로 형성될 수 있다.
상기 토출유로의 유입구는 상기 에어포켓보다 폭이 좁게 형성되고, 상기 토출유로의 토출구는 상기 토출유로의 유입구보다 폭이 좁게 형성될 수 있다.
상기 토출유로는, 상기 에어포켓과 연통되는 제1 토출유로; 및 상기 제1 토출유로와 상기 토출구를 연통시키는 제2 토출유로;를 포함하고, 상기 제2 토출유로는 상기 제1 토출유로보다 폭이 좁게 형성될 수 있다.
상기 실링부재는, 상기 비회전체와 상기 회전체 중 어느 하나에 밀착되는 지지부; 및 상기 지지부로부터 연장되고, 상기 비회전체와 상기 회전체 중 다른 하나에 접촉 및 이격되는 연장부;를 포함하고, 상기 토출유로의 토출구는 상기 비회전체와 상기 회전체 중 다른 하나와 접촉 가능한 상기 연장부의 단부에 대향되게 형성될 수 있다.
상기 실링부재는 탄성 재질로 형성되고, 상기 연장부의 두께가 상기 지지부의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
상기 래버린스 실은 상기 회전체가 상기 비회전체와 사전에 결정된 간격만큼 이격되어 형성될 수 있다.
상기 회전체와 상기 비회전체 사이 간격을 상기 래버린스 실의 폭이라 할 때, 상기 래버린스 실은, 상기 공기공급장치의 토출공간과 연통되고, 사전에 결정된 폭으로 형성되는 제1 부위; 상기 제1 부위와 연통되고, 상기 제1 부위보다 넓은 폭으로 형성되는 제2 부위; 및 상기 제2 부위와 연통되고, 상기 제2 부위보다 좁은 폭으로 형성되는 제3 부위;를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 프레임; 상기 프레임의 내부에 구비되고 회전력을 발생시키는 구동모터; 상기 구동모터의 회전자에 결합되는 회전축; 및 상기 회전축에 결합되어 회전운동을 하고, 공작물이 안치되도록 상기 프레임의 상부에 배치되는 테이블;을 포함하고, 상기 프레임은 상기 비회전체이고, 상기 테이블은 상기 회전체이고, 상기 프레임과 상기 테이블 사이에는 상기 실링장치가 개재되는 공작기계를 제공한다.
본 발명에 의한 실링장치 및 이를 구비한 공작기계는, 비회전체와 회전체 사이에 개재되는 실링부재, 상기 실링부재가 상기 비회전체 또는 상기 회전체와 접촉 및 이격되도록 상기 실링부재 측으로 공기를 공급하거나 공급하지 않는 공기공급장치 및 상기 공기공급장치를 기준으로 상기 실링부재의 반대측에 형성되는 래버린스 실(labyrinth seal)을 포함함으로써, 상기 비회전체와 상기 회전체 사이를 통해 이물질이 유입되는 것을 방지하면서 마찰 발생을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 마찰 손실, 발열, 실링장치의 마모 및 실링장치 마모에 따른 실링효과 저하가 억제될 수 있다. 또한, 이물질 유입 및 마찰에 따른 공작기계의 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 실링장치 및 이를 구비한 공작기계를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치 및 이를 구비한 공작기계를 도시한 단면도,
도 3은 도 2의 실링장치를 확대하여 도시한 단면도,
도 4는 도 3의 실링장치에 있어서 실링부재와 공기공급장치를 확대하여 도시한 단면도,
도 5는 도 3의 실링장치에 있어서 래버린스 실의 제1 부위와 제2 부위를 확대하여 도시한 단면도,
도 6은 도 3의 실링장치에 있어서 래버린스 실의 제3 부위를 확대하여 도시한 단면도,
도 7은 도 2의 I-I선 단면도이다.
이하, 본 발명에 의한 실링장치 및 이를 구비한 공작기계를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치 및 이를 구비한 공작기계를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 실링장치를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 실링장치에 있어서 실링부재와 공기공급장치를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 5는 도 3의 실링장치에 있어서 래버린스 실의 제1 부위와 제2 부위를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 6은 도 3의 실링장치에 있어서 래버린스 실의 제3 부위를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 7은 도 2의 I-I선 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계는, 공작물(미도시)이 안치되는 테이블장치 및 상기 테이블장치에 안치된 공작물(미도시)을 가공하는 툴링장치(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 테이블(4) 장치는, 프레임(1), 상기 프레임(1)의 내부에 구비되고 회전력을 발생시키는 구동모터(2), 상기 구동모터(2)의 회전자(22)에 결합되는 회전축(3), 상기 회전축(3)에 결합되어 회전운동을 하고 공작물(미도시)이 안치되도록 상기 프레임(1)의 상부에 배치되는 테이블(4) 및 이물질(미도시)이 상기 프레임(1)과 상기 테이블(4) 사이에 개재되는 실링장치(5)를 포함할 수 있다.
상기 프레임(1)은, 대략 원통형 내부공간을 갖는 메인 하우징(11), 상기 테이블(4)에 대향되는 상기 메인 하우징(11)의 상측에 체결되는 제1 환형부재(12)와 제2 환형부재(13) 및 상기 메인 하우징(11)을 기준으로 상기 테이블(4)의 반대측인 상기 메인 하우징(11)의 하측에 체결되는 하부 커버(14)를 포함할 수 있다.
상기 메인 하우징(11)은, 환형으로 형성되는 실링부재 대향부(111), 상기 실링부재 대향부(111)의 반경방향 내측에 위치되고 상기 제1 환형부재(12)가 체결되는 제1 환형부재 장착부(112), 상기 제1 환형부재 장착부(112)의 반경방향 내측에 위치되고 상기 제2 환형부재(13)가 체결되는 제2 환형부재 장착부(113)를 포함할 수 있다.
상기 실링부재 대향부(111)는 후술할 실링부재(51)와 접촉 및 이격되는 실링부재 대향부 상면(1111), 상기 실링부재 대향부 상면(1111)의 내주부로부터 절곡되는 실링부재 대향부 내주면(1112) 및 상기 실링부재 대향부 내주면(1112)으로부터 음각지게 형성되는 실링부재 대향부 단차면(1113)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 실링부재 대향부 상면(1111), 상기 실링부재 대향부 내주면(1112) 및 상기 실링부재 대향부 단차면(1113)은 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 실링부재 대향부 내주면(1112)은 후술할 제1 토출유로(5232)를 형성하도록 상기 실링부재 대향부(111)의 상부에서 상기 테이블(4)의 회전중심을 기준으로 사전에 결정된 직경으로 형성되고, 상기 실링부재 대향부 단차면(1113)은 후술할 에어포켓(522)을 형성하도록 상기 실링부재 대향부(111)의 하부에서 상기 테이블(4)의 회전중심을 기준으로 상기 실링부재 대향부 내주면(1112)보다 큰 직경으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 메인 하우징(11)에는 그 메인 하우징(11)의 외부와 후술할 에어포켓(522)을 연통시키는 관통공(1114)이 형성될 수 있다.
상기 관통공(1114)은 복수로 형성되고, 복수의 상기 관통공(1114)은 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있다.
그리고, 상기 관통공(1114)의 입구에는 후술할 에어서플라이어(air supplier)(521)가 장착될 수 있다.
상기 제1 환형부재(12)는, 상기 메인 하우징(11)과 체결되는 제1 체결부(121), 상기 제1 체결부(121)의 상측 외주부로부터 상기 제1 체결부(121)의 반경방향 외측으로 돌출되는 노즐부(122) 및 상기 제1 체결부(121)의 상측 내주부로부터 상기 테이블(4) 측으로 돌출되는 제1 단턱부(123)를 포함할 수 있다.
상기 제1 체결부(121)는, 상기 제1 환형부재 장착부(112)에 밀착되는 제1 체결부 저면(1211), 상기 테이블(4)에 대향되는 제1 체결부 상면(1212), 상기 실링부재 대향부 내주면(1112)에 대향되는 제1 체결부 외주면(1213), 상기 제1 체결부 외주면(1213)으로부터 음각지게 형성되는 제1 체결부 단차면(1214) 및 상기 제2 환형부재(13)에 대향되는 제1 체결부 내주면(1215)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 체결부 저면(1211), 상기 제1 체결부 상면(1212), 상기 제1 체결부 외주면(1213), 상기 제1 체결부 단차면(1214) 및 상기 제1 체결부 내주면(1215)은 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 체결부 외주면(1213)은 상기 제1 체결부(121)의 상부에서 상기 테이블(4)의 회전중심을 기준으로 사전에 결정된 직경으로 형성되고, 상기 제1 체결부 단차면(1214)은 상기 제1 체결부(121)의 하부에서 상기 테이블(4)의 회전중심을 기준으로 상기 제1 체결부 외주면(1213)보다 작은 직경으로 형성될 수 있다.
상기 노즐부(122)는, 상기 실링부재 대향부 상면(1111)에 대향되는 노즐부 저면(1221) 및 상기 노즐부 저면(1221)에 대향되는 노즐부 상면(1222)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 노즐부 저면(1221) 및 상기 노즐부 상면(1222)은 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성될 수 있다.
상기 제1 단턱부(123)는, 상기 제1 체결부 상면(1212)으로부터 절곡되는 제1 단턱부 외주면(1231), 상기 제1 단턱부 외주면(1231)으로부터 절곡되는 제1 단턱부 상면(1232) 및 상기 제1 단턱부 상면(1232)으로부터 절곡되는 제1 단턱부 내주면(1233)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 단턱부 외주면(1231), 상기 제1 단턱부 상면(1232) 및 상기 제1 단턱부 내주면(1233)은 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 단턱부 내주면(1233)과 상기 제1 체결부 내주면(1215)은 상기 테이블(4)의 회전중심을 기준으로 동등수준의 직경으로 형성될 수 있다.
이러한 구성의 상기 제1 환형부재(12)는 후술할 에어포켓(522)을 형성하도록 상기 제1 체결부 단차면(1214)이 상기 실링부재 대향부 단차면(1113)에 이격되게 설치될 수 있다.
그리고, 상기 제1 환형부재(12)는 후술할 제1 토출유로(5232)를 형성하도록 상기 제1 체결부 외주면(1213)이 상기 실링부재 대향부 내주면(1112)에 이격되게 설치될 수 있다.
그리고, 상기 제1 환형부재(12)는 후술할 제2 토출유로(5233)를 형성하도록 상기 노즐부 저면(1221)이 상기 실링부재 대향부 상면(1111)에 이격되게 설치될 수 있다.
그리고, 상기 제1 환형부재(12)는 후술할 래버린스 실(53)의 제1 부위(531)를 형성하도록 상기 노즐부 상면(1222)이 후술할 실링부재(51)와 이격되고, 상기 제1 체결부 상면(1212), 상기 제1 단턱부 외주면(1231) 및 상기 제1 단턱부 상면(1232)이 상기 테이블(4)과 이격되게 설치될 수 있다.
그리고, 상기 제1 환형부재(12)는 후술할 래버린스 실(53)의 제2 부위(532)를 형성하도록 상기 제1 단턱부 내주면(1233) 및 상기 제1 체결부 내주면(1215)이 상기 테이블(4)과 이격되게 설치될 수 있다. 이때, 상기 제1 단턱부 내주면(1233)과 상기 테이블(4) 사이 이격거리는 상기 제1 체결부 내주면(1215)이 상기 테이블(4) 사이 이격거리보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제2 환형부재(13)는, 상기 메인 하우징(11)과 체결되는 제2 체결부(131) 및 상기 제2 체결부(131)의 상측 내주부로부터 상기 테이블(4) 측으로 돌출되는 제2 단턱부(132)를 포함할 수 있다.
상기 제2 체결부(131)는, 상기 제2 환형부재 장착부(113)에 밀착되는 제2 체결부 저면(1311), 상기 테이블(4)에 대향되는 제2 체결부 상면(1312), 상기 제1 체결부 내주면(1215)에 대향되는 제2 체결부 외주면(1313) 및 상기 회전축(3)에 대향되는 제2 체결부 내주면(1314)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 체결부 저면(1311), 상기 제2 체결부 상면(1312), 상기 제2 체결부 외주면(1313) 및 상기 제2 체결부 내주면(1314)은 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성될 수 있다.
상기 제2 단턱부(132)는, 상기 제2 체결부 상면(1312)으로부터 절곡되는 제2 단턱부 외주면(1321), 상기 제2 단턱부 외주면(1321)으로부터 절곡되는 제2 단턱부 상면(1322) 및 상기 제2 단턱부 상면(1322)으로부터 절곡되는 제2 단턱부 내주면(1323)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 단턱부 외주면(1321), 상기 제2 단턱부 상면(1322) 및 상기 제2 단턱부 내주면(1323)은 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 단턱부 내주면(1323)과 상기 제2 체결부 내주면(1314)은 상기 테이블(4)의 회전중심을 기준으로 동등수준의 직경으로 형성될 수 있다.
이러한 구성의 상기 제2 환형부재(13)는 후술할 래버린스 실(53)의 제3 부위(533)를 형성하도록 상기 제2 체결부 상면(1312), 상기 제2 단턱부 외주면(1321), 상기 제2 단턱부 상면(1322), 상기 제2 단턱부 내주면(1323)이 상기 테이블(4)과 이격되게 설치될 수 있다.
상기 구동모터(2)는 상기 메인 하우징(11)의 내부공간에 고정 설치되는 고정자(21), 상기 고정자(21)의 내부에 위치하고 상기 고정자(21)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(22)를 포함할 수 있다.
상기 회전축(3)은 일측에서 상기 회전자(22)와 결합되고, 타측에서 상기 테이블(4)과 결합될 수 있다.
상기 테이블(4)은 상기 회전축(3)의 회전중심과 동심을 이루는 원판으로 형성될 수 있다.
상기 테이블(4)의 저면에는 후술할 실링부재(51)가 삽입되는 실링홈(41)이 음각지게 형성될 수 있다. 상기 실링홈(41)은 상기 테이블(4)의 회전중심을 기준으로 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 테이블(4)의 저면에는 상기 제1 환형부재(12) 및 상기 제2 환형부재(13)와 함께 후술할 래버린스 실(53)을 형성하는 굴곡면(42)이 형성될 수 있다.
상기 굴곡면(42)은 상기 실링홈(41)의 반경방향 내측에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 굴곡면(42)은 상기 실링홈(41)의 반경방향 내측에서 상기 제1 체결부 상면(1212)에 대향되는 제1 래버린스 면(421), 상기 제1 래버린스 면(421)으로부터 절곡되고 상기 제1 단턱부 외주면(1231)에 대향되는 제2 래버린스 면(422), 상기 제2 래버린스 면(422)으로부터 절곡되고 상기 제1 단턱부 상면(1232)에 대향되는 제3 래버린스 면(423), 상기 제3 래버린스 면(423)으로부터 절곡되고 상기 제1 단턱부 내주면(1233)에 대향되는 제4 래버린스 면(424), 상기 제4 래버린스 면(424)으로부터 상기 테이블(4)의 회전중심과 멀어지는 방향으로 절곡되는 제5 래버린스 면(425), 상기 제5 래버린스 면(425)으로부터 절곡되고 상기 제1 체결부 내주면(1215)에 대향되는 제6 래버린스 면(426), 상기 제6 래버린스 면(426)으로부터 절곡되고 상기 제2 체결부 상면(1312)에 대향되는 제7 래버린스 면(427), 상기 제7 래버린스 면(427)으로부터 절곡되고 상기 제2 단턱부 외주면(1321)에 대향되는 제8 래버린스 면(428), 상기 제8 래버린스 면(428)으로부터 절곡되고 상기 제2 단턱부 상면(1322)에 대향되는 제9 래버린스 면(429) 및 상기 제9 래버린스 면(429)으로부터 절곡되고 상기 제2 단턱부 내주면(1323)에 대향되는 제10 래버린스 면(4210)을 포함할 수 있다.
상기 실링장치(5)는, 일측은 상기 테이블(4)에 밀착되고 타측은 상기 프레임(1)에 접촉 및 이격되는 실링부재(51), 상기 실링부재(51) 측으로 공기를 공급하거나 공기의 공급을 중단하는 공기공급장치(52) 및 상기 공기공급장치(52)를 기준으로 상기 실링부재(51)의 반대측에 형성되는 래버린스 실(53)을 포함할 수 있다.
상기 실링부재(51)는, 상기 실링홈(41)에 삽입 지지되는 지지부(511) 및 상기 지지부(511)로부터 연장되고 상기 실링부재 대향부 상면(1111)에 접촉 및 이격되는 연장부(512)를 포함할 수 있다.
상기 지지부(511)는 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성되어 상기 실링홈(41)에 삽입되고, 그 지지부(511)의 상면과 내주면이 상기 실링홈(41)에 밀착될 수 있다.
상기 연장부(512)는 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성되고, 그 연장부(512)의 단부가 상기 실링부재 대향부 상면(1111)에 접촉되게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 실링부재(51)는, 상기 공기공급장치(52)로부터 공기가 공급되지 않을 경우에는 상기 연장부(512)의 단부가 상기 실링부재 대향부 상면(1111)에 접촉되고, 상기 공기공급장치(52)로부터 공기가 공급될 경우에는 상기 연장부(512)의 단부가 상기 실링부재 대향부 상면(1111)에 이격되도록, 탄성 재질로 형성되고, 상기 연장부(512)가 상기 지지부(511)로부터 절곡되며, 상기 연장부(512)의 두께가 상기 지지부(511)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
상기 공기공급장치(52)는, 상기 관통공(1114)의 입구에 구비되고 상기 프레임(1)의 외부로부터 공기를 흡입하는 에어서플라이어(521), 상기 에어서플라이어(521)로부터 유입된 공기를 저장하는 에어포켓(522), 상기 에어포켓(522)에 저장된 공기를 토출하는 토출유로(523)를 포함할 수 있다.
상기 토출유로(523)는, 상기 에어포켓(522)에 저장된 공기가 유입되는 유입구(5231)와 상기 유입구(5231)로 유입된 공기가 토출되는 토출구(5234) 사이에, 상기 유입구(5231)와 연통되는 제1 토출유로(5232) 및 상기 제1 토출유로(5232)와 상기 토출구(5234)를 연통시키는 제2 토출유로(5233)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 공기공급장치(52)는, 상기 테이블(4)의 회전속도가 사전에 결정된 값 미만일 경우에는 상기 실링부재(51)가 상기 실링부재 대향부(111)에 접촉되도록 상기 실링부재(51) 측으로 공기를 공급하지 않고, 상기 테이블(4)의 회전속도가 사전에 결정된 값 이상일 경우에는 상기 실링부재(51)가 상기 실링부재 대향부(111)에 이격되도록 상기 실링부재(51) 측으로 공기를 공급하는데, 공기를 공급할 때 상기 실링부재(51)가 상기 실링부재 대향부(111)와 접촉되는 부분이 발생되지 않도록 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 본 실시예와 달리, 상기 토출유로가 복수의 홀로 형성되어 상기 토출구가 복수로 형성되고, 복수의 토출구가 상기 테이블의 회전방향을 따라 배열될 경우, 상기 실링부재 중 토출구에 인접한 부위는 공기에 의해 충분한 힘을 받아 상기 실링부재 대향부에 이격되나, 상기 실링부재 중 토출구에 원격한 부위는 공기로부터 충분한 힘을 받지 못하여 상기 실링부재 대향부에 접촉될 수 있다. 이 경우, 상기 테이블의 회전속도가 사전에 결정된 값 이상인 상태에서 상기 실링부재의 일부가 상기 실링부재 대향부에 접촉되어 있어 마찰이 발생될 수 있다.
이를 고려하여, 본 실시예의 경우, 상기 토출구(5234)는 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 실링부재(51)(더욱 정확히는, 연장부(512)의 단부)의 전 부위와 상기 토출구(5234) 사이 간격이 동등 수준이 되어, 상기 공기공급장치(52)로부터 공기가 공급될 때 상기 실링부재(51)의 전 부위가 공기에 의해 충분한 힘을 받아 상기 실링부재 대향부(111)에 이격될 수 있다.
그리고, 상기 에어포켓(522)과 상기 토출유로(523)는, 상기 토출구(5234)의 전 부위에서 공기의 운동에너지가 동등 수준이 되도록, 환형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 에어포켓(522)은 상기 실링부재 대향부 단차면(1113)과 상기 제1 체결부 단차면(1214)에 의해 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성되고, 상기 제1 토출유로(5232)는 상기 실링부재 대향부 내주면(1112)과 상기 제1 체결부 외주면(1213)에 의해 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성되며, 상기 제2 토출유로(5233)는 상기 실링부재 대향부 상면(1111)과 상기 노즐부 저면(1221)에 의해 상기 제1 토출유로(5232)로부터 절곡되고 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 토출유로(523)는, 상기 에어포켓(522)의 압력에너지를 상기 토출구(5234)에서 토출되는 공기의 운동에너지로 전환시키는데, 상기 토출구(5234)에서 토출되는 공기의 운동에너지를 극대화시켜 상기 실링부재(51)가 상기 실링부재 대향부(111)로부터 더욱 용이하게 이격되도록, 노즐형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 실링부재 대향부(111)와 상기 제1 환형부재(12) 사이 간극을 토출유로(523)의 폭이라 할 때, 상기 토출유로(523)는 상기 유입구(5231)에서의 폭이 상기 에어포켓(522)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 토출구(5234)에서의 폭이 상기 유입구(5231)에서의 폭보다 좁게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 유입구(5231)로부터 상기 토출구(5234)로 갈수록 그 토출유로(523)의 폭이 좁아지게 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 제1 토출유로(5232)의 폭은 상기 유입구(5231)의 폭과 동등 수준으로 형성되고, 상기 제2 토출유로(5233)의 폭은 상기 토출구(5234)의 폭과 동등 수준으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 토출유로(5233)는 상기 제1 토출유로(5232)보다 폭이 좁게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 토출유로(523)는, 상기 토출구(5234)에서 토출되는 공기가 상기 실링부재(51)의 연장부(512)를 직접 가압하여 상기 실링부재(51)가 상기 실링부재 대향부(111)로부터 더욱 용이하게 이격되도록, 상기 토출구(5234)가 상기 연장부(512)의 단부에 대향되게 형성될 수 있다.
상기 래버린스 실(53)은, 상기 공기공급장치(52)로부터 토출되는 공기가 상기 회전축(3) 측(상기 공기공급장치(52)를 기준으로 상기 실링부재(51)의 반대측)으로 누설되는 것을 방지하고, 상기 실링부재(51)를 통과하여 유입되는 이물질(미도시)이 상기 회전축(3) 측으로 유입되는 것을 방지하는 역할을 수행하는 구성요소로서, 상기 테이블(4)이 상기 프레임(1)과 사전에 결정된 간격만큼 이격되고, 복수 번 절곡되어 형성될 수 있다.
상기 래버린스 실(53)은, 상기 공기공급장치(52)의 토출공간과 연통되고 사전에 결정된 폭으로 형성된는 제1 부위(531), 상기 제1 부위(531)와 연통되고 상기 제1 부위(531)보다 넓은 폭으로 형성되는 제2 부위(532) 및 상기 제2 부위(532)와 연통되고 상기 제2 부위(532)보다 좁은 폭으로 형성되는 제3 부위(533)를 포함할 수 있다.
상기 래버린스 실(53)의 제1 부위(531)는 상기 제1 내지 제3 래버린스 면(421, 422, 423), 상기 제1 체결부 상면(1212), 상기 제1 단턱부 외주면(1231) 및 상기 제1 단턱부 상면(1232)에 의해 형성될 수 있다.
상기 래버린스 실(53)의 제2 부위(532)는 상기 제3 내지 제5 래버린스 면(423, 424, 425) 및 상기 제1 단턱부 외주면(1231)에 의해 형성될 수 있다.
상기 래버린스 실(53)의 제3 부위(533)는 상기 제6 내지 제10 래버린스 면(426, 427, 428, 429, 4210), 상기 제2 체결부 상면(1312), 상기 제2 단턱부 외주면(1321), 상기 제2 단턱부 상면(1322) 및 상기 제2 단턱부 외주면(1321)에 의해 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 부위(531)의 폭과 상기 제3 부위(533)의 폭은 동등 수준으로 형성되고, 상기 제2 부위(532)의 폭은 상기 제1 부위(531) 및 상기 제3 부위(533)의 폭보다 넓게 형성될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 실링장치(5) 및 구비한 공작기계의 작용효과에 대해 설명한다.
즉, 본 실시예에 따른 공작기계는 상기 테이블장치에 안치된 공작물(미도시)을 상기 툴링장치(미도시)로 가공할 수 있다.
이때, 공작물(미도시)은 상기 테이블장치에 의해 회전될 수 있다. 즉, 상기 구동모터(2)에 전원이 인가되면, 상기 회전자(22)가 자기력에 의해 상기 고정자(21)에 대해 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 테이블(4)은 상기 회전축(3)을 통해 상기 회전자(22)의 회전력을 전달받아 그 테이블(4)에 안치된 공작물(미도시)을 회전시킬 수 있다.
여기서, 상기 실링장치(5)는 상기 테이블(4)과 상기 프레임(1) 사이를 통해 이물질(미도시)이 상기 회전축(3) 측으로 유입되는 것을 방지하면서 마찰 발생을 억제할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 실링장치(5)는, 상기 테이블(4)의 회전속도가 사전에 결정된 값 미만일 경우, 상기 공기공급장치(52)가 공기를 토출하지 않을 수 있다.
이에 따라, 상기 실링부재(51)는 상기 지지부(511)가 상기 실링홈(41)에 밀착되고, 상기 연장부(512)가 상기 실링부재 대향부 상면(1111)에 접촉되어, 이물질(미도시)의 유입을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 실링장치(5)는, 상기 테이블(4)의 회전속도가 사전에 결정된 값 미만일 경우, 상기 실링부재(51)가 상기 실링부재 대향부(111)에 접촉되도록 하여 미미한 마찰을 감수하더라도 실링효과를 증가시킬 수 있다.
반면, 상기 실링장치(5)는, 상기 테이블(4)의 회전속도가 사전에 결정된 값 이상일 경우, 상기 공기공급장치(52)가 공기를 상기 실링부재(51) 측으로 토출할 수 있다.
이에 따라, 상기 실링부재(51)는 상기 지지부(511)가 상기 실링홈(41)에 밀착되고, 상기 연장부(512)가 상기 실링부재 대향부 상면(1111)에 이격되어, 마찰 발생을 방지할 수 있다.
이때, 상기 공기공급장치(52)는 상기 토출구(5234)가 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 연속된 환형으로 형성됨으로써, 상기 실링부재(51)의 연장부(512) 전 부위에 동등 수준의 힘을 가할 수 있다. 이에 의하여, 상기 실링부재(51)의 연장부(512)는 전 부위에 걸쳐 상기 실링부재 대향부(111)와 이격됨으로써, 국부적인 마찰도 발생되지 않을 수 있다.
또한, 상기 공기 공급장치는 상기 에어포켓(522), 상기 토출유로(523)가 상기 테이블(4)의 회전방향을 따라 환형으로 형성됨으로써, 상기 토출구(5234)의 전 부위에서 공기의 운동에너지가 동등 수준이 될 수 있다. 이에 의하여, 상기 실링부재(51)의 연장부(512)의 전 부위가 상기 실링부재 대향부(111)와 더욱 용이하게 이격될 수 있다.
또한, 상기 공기 공급장치는 상기 토출유로(523)가 노즐형상으로 형성됨으로써 상기 토출구(5234)로부터 토출되는 공기의 운동에너지를 극대화시킬 수 있다. 이에 의하여, 상기 실링부재(51)의 연장부(512)가 상기 실링부재 대향부(111)와 더욱 용이하게 이격될 수 있다.
또한, 상기 공기 공급장치는, 상기 토출구(5234)가 상기 연장부(512)의 단부에 대향되게 형성됨으로써, 상기 토출구(5234)에서 토출되는 공기가 상기 실링부재(51)의 연장부(512)를 직접 가압하여 상기 실링부재(51)가 상기 실링부재 대향부(111)로부터 더욱 용이하게 이격될 수 있다.
여기서, 상기 실링장치(5)는, 상기 테이블(4)의 회전속도가 사전에 결정된 값 이상일 경우, 상기 실링부재(51)가 상기 실링부재 대향부(111)에 이격되도록 하여 상기 실링부재(51)에 의한 실링효과의 저하를 감수하더라도 마찰 발생을 방지할 수 있다. 대신, 상기 래버린스 실(53)이 상기 실링부재(51)를 통과하여 유입되는 이물질(미도시)이 상기 회전축(3) 측으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 상기 래버린스 실(53)은 사전에 결정된 폭으로 형성되고 복수의 절곡부위를 갖는 상기 제1 부위(531) 및 상기 제3 부위(533)를 구비함으로써 이물질(미도시)의 유입을 방지하고, 상기 제1 부위(531)와 상기 제3 부위(533) 사이에 상기 제1 부위(531) 및 상기 제3 부위(533)보다 넓은 폭으로 형성되는 상기 제2 부위(532)를 구비하여 상기 제1 부위(531)를 통과하는 이물질(미도시)을 포집함으로써 이물질(미도시)의 유입을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 상기 실링장치(5)는 상기 테이블(4)의 회전속도가 사전에 결정된 값 이상일 경우에 상기 프레임(1)과 상기 테이블(4) 사이를 통해 이물질(미도시)이 유입되는 것을 방지하면서 마찰 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 마찰 손실, 발열, 실링장치(5)의 마모 및 실링장치(5) 마모에 따른 실링효과 저하가 억제될 수 있다. 또한, 이물질(미도시) 유입 및 마찰에 따른 공작기계의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 상기 래버린스 실(53)은 상기 공기공급장치(52)로부터 토출되는 공기가 상기 회전축(3) 측으로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의하여, 상기 공기공급장치(52)로부터 토출되는 공기의 운동에너지는 온전히 상기 실링부재(51)가 상기 실링부재 대향부(111)로부터 이격되는데 이용되고, 상기 실링부재(51)가 상기 실링부재 대향부(111)로부터 용이하게 이격될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우 상기 실링장치(5)는 상기 테이블(4)과 상기 프레임(1) 사이에 구비되나, 공작기계의 다른 회전체와 그 다른 회전체에 상대물일 비회전체 사이에 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 툴링장치(미도시)의 주축(미도시)과 그 주축(미도시)에 대향되는 하우징(미도시) 사이에 구비될 수 있다.
1: 프레임 2: 구동모터
3: 회전축 4: 테이블
5: 실링장치 11: 메인 하우징
12: 제1 환형부재 13: 제2 환형부재
41: 실링홈 51: 실링부재
52: 공기공급장치 53: 래버린스 실
111: 실링부재 대향부 121: 제1 체결부
122: 노즐부 123: 제1 단턱부
131: 제2 체결부 132: 제2 단턱부
511: 지지부 512: 연장부
521: 에어서플라이어 522: 에어포켓
523: 토출유로 531: 래버린스 실의 제1 부위
532: 래버린스 실의 제2 부위 533: 래버린스 실의 제3 부위
1114: 관통공 5231: 유입구
5232: 제1 토출유로 5233: 제2 토출유로
5234: 토출구

Claims (10)

  1. 비회전체와 그 비회전체에 대해 회전운동을 하는 회전체 중 어느 하나에 밀착되고, 상기 비회전체와 상기 회전체 중 다른 하나에 접촉 및 이격되는 실링부재;
    상기 회전체의 회전속도가 사전에 결정된 값 미만일 경우에는 상기 실링부재 측으로 공기를 공급하지 않고, 상기 회전체의 회전속도가 상기 사전에 결정된 값 이상일 경우에는 상기 실링부재 측으로 공기를 공급하는 공기공급장치; 및
    상기 공기공급장치를 기준으로 상기 실링부재의 반대측에 형성되는 래버린스 실(labyrinth seal);을 포함하는 실링장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공기공급장치는,
    공기를 흡입하는 에어서플라이어;
    상기 에어서플라이어로부터 유입된 공기를 저장하는 에어포켓; 및
    상기 에어포켓에 저장된 공기를 토출하는 토출유로;를 포함하고,
    상기 실링부재는 상기 회전체의 회전방향을 따라 환형으로 연장 형성되고,
    상기 토출유로의 토출구는 상기 실링부재의 연장방향을 따라 환형으로 형성되는 실링장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에어포켓과 상기 토출유로는 상기 회전체의 회전방향을 따라 환형으로 형성되는 실링장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 토출유로의 유입구는 상기 에어포켓보다 폭이 좁게 형성되고,
    상기 토출유로의 토출구는 상기 토출유로의 유입구보다 폭이 좁게 형성되는 실링장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 토출유로는,
    상기 에어포켓과 연통되는 제1 토출유로; 및
    상기 제1 토출유로와 상기 토출구를 연통시키는 제2 토출유로;를 포함하고,
    상기 제2 토출유로는 상기 제1 토출유로보다 폭이 좁게 형성되는 실링장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 비회전체와 상기 회전체 중 어느 하나에 밀착되는 지지부; 및
    상기 지지부로부터 연장되고, 상기 비회전체와 상기 회전체 중 다른 하나에 접촉 및 이격되는 연장부;를 포함하고,
    상기 토출유로의 토출구는 상기 비회전체와 상기 회전체 중 다른 하나와 접촉 가능한 상기 연장부의 단부에 대향되게 형성되는 실링장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 실링부재는 탄성 재질로 형성되고, 상기 연장부의 두께가 상기 지지부의 두께보다 얇게 형성되는 실링장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 래버린스 실은 상기 회전체가 상기 비회전체와 사전에 결정된 간격만큼 이격되어 형성되는 실링장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전체와 상기 비회전체 사이 간격을 상기 래버린스 실의 폭이라 할 때,
    상기 래버린스 실은,
    상기 공기공급장치의 토출공간과 연통되고, 사전에 결정된 폭으로 형성되는 제1 부위;
    상기 제1 부위와 연통되고, 상기 제1 부위보다 넓은 폭으로 형성되는 제2 부위; 및
    상기 제2 부위와 연통되고, 상기 제2 부위보다 좁은 폭으로 형성되는 제3 부위;를 포함하는 실링장치.
  10. 프레임;
    상기 프레임의 내부에 구비되고 회전력을 발생시키는 구동모터;
    상기 구동모터의 회전자에 결합되는 회전축; 및
    상기 회전축에 결합되어 회전운동을 하고, 공작물이 안치되도록 상기 프레임의 상부에 배치되는 테이블;을 포함하고,
    상기 프레임은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 비회전체이고,
    상기 테이블은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 회전체이고,
    상기 프레임과 상기 테이블 사이에는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 실링장치가 개재되는 공작기계.
KR1020150094092A 2015-07-01 2015-07-01 실링장치 및 이를 구비한 공작기계 KR101795853B1 (ko)

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