KR20220071603A - Air cooling type spindle structure - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an air-cooled spindle structure and, more specifically, to an air-cooled spindle structure which can improve the cooling efficiency of the entire structure as well as a bearing by intensive regulation of bearing heat, which is the main cause of spindle heat. The air-cooled spindle structure comprises: a spindle which is one of components of a machine tool, receives power from a main shaft drive system of the machine tool and performs self-centering rotational movement; a spindle housing in which the spindle is embedded, and which supports a rotational motion of the embedded spindle; a plurality of bearings which are each installed in front and rear end portions of the spindle housing to fix the spindle and help the rotational motion while supporting the weight and load of the spindle; and, a plurality of injection units which suppress heat generation of the bearings by intensively spraying cooling gas supplied into the spindle housing to each of the bearings in a state of being embedded in the front and rear end portions of the spindle housing getting in close contact with the bearings.

Description

공랭식 스핀들 구조체{AIR COOLING TYPE SPINDLE STRUCTURE}AIR COOLING TYPE SPINDLE STRUCTURE

본 발명은 공랭식 스핀들 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스핀들 발열의 주요원인이 되는 베어링 발열의 집중억제(集中抑制, intensive regulation)로 해당 베어링은 물론 구조체 전반의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 한 공랭식 스핀들 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to an air-cooled spindle structure, and more particularly, to an air-cooled type that improves the cooling efficiency of the bearing as well as the overall structure by intensive regulation of bearing heat, which is a major cause of spindle heat generation. It relates to a spindle structure.

제1차 산업혁명(第一次 産業革命, first Industrial revolution)의 원동력인 증기기관(蒸氣機關, steam engine)이 발명된 이래 공작기계(工作機械, Machine tools)의 역사는 두 차례의 세계대전을 거치며 가공정밀도와 생산성 향상을 위해 꾸준히 발전해 왔다.Since the invention of the steam engine, the driving force of the first industrial revolution, the history of machine tools has been divided into two world wars. It has been continuously developed to improve processing precision and productivity.

공작기계는 공업선진국의 기술력을 판가름할 수 있는 기계로써, 최근에는 고정도화(高精度化), 고속화, 다기능화와 동시에 자동화를 구축하고 있다. 또한, 고성능의 컨트롤러를 부착하여 이송과 공구착탈에 필요한 비절삭 시간을 급격히 단축시켜 나가고 있다.Machine tools are machines that can judge the technological prowess of industrialized countries. In addition, by attaching a high-performance controller, the non-cutting time required for transport and tool removal is drastically reduced.

여기서, 앞서 언급한 공작기계의 고정도화, 고속화, 다기능화 및 자동화 구축을 기본적으로 만족해야 하는 전제조건은 기계성능, 즉 절삭능력과 가공정밀도의 신뢰성을 유지하는 것이다. 그러나, 주축(主軸, spindle / 이하 "스핀들"이라 함)의 경우에는 고속운전과 과부하로 인한 발열 및 열변형(熱變形, thermal strain)은 물론 주변 구조물에도 열적 영향을 끼쳐 장시간의 운전조건하에서는 공작기계 전체가 열변형을 하게 된다. 특히, 스핀들의 회전운동을 담당하는 베어링(bearing)은 공작기계 내에서 발생되는 모든 절삭력을 지지해야 하고 회전해야 하기 때문에 발열이 심하게 일어난다.Here, the prerequisites that must basically satisfy the aforementioned high precision, high speed, multi-functionality, and automation construction of machine tools are to maintain the reliability of machine performance, that is, cutting ability and machining precision. However, in the case of the main shaft (hereinafter referred to as “spindle”), heat and thermal strain due to high-speed operation and overload, as well as thermal effects on surrounding structures, are affected, so that the machine is operated under long-term operating conditions. The whole machine undergoes thermal deformation. In particular, the bearing (bearing) responsible for the rotational motion of the spindle must support all the cutting forces generated in the machine tool and rotate, so heat is generated severely.

다시 말해, 스핀들 발열의 주요원인으로 스핀들 구조체(spindle structure) 내 베어링의 발열을 들 수 있는데, 주로 볼(ball)의 미끄럼모멘트와 베어링의 동마찰토크에 의해서 발생한다. 이와 같은 베어링의 발열은 스핀들 강성에 영향을 미치고 또한 공작물의 가공정밀도에 영향을 미치게 되므로, 스핀들 구조체의 설계단계에서부터 구조적 개선이 필요하다.In other words, the main cause of spindle heat generation is heat generation of the bearing in the spindle structure, which is mainly caused by the sliding moment of the ball and the kinetic friction torque of the bearing. Since the heat generation of the bearing affects the spindle rigidity and also affects the machining precision of the workpiece, structural improvement is required from the design stage of the spindle structure.

이와 관련한 종래 기술로는, 대한민국 공개특허 제10-2007-0069324호(발명의 명칭 : 절삭유를 이용한 스핀들 냉각 장치) 등과 같이 스핀들 하우징에 관통로(냉각유로)를 형성하고 그 관통로에 냉각수를 흘려 냉각시키는 기술이 대부분이었으나, 상기 스핀들 회전운동의 특성상 냉각수 누출의 문제점을 완벽히 해결하기가 쉽지 않다.As a related art in this regard, as in Korean Patent Laid-Open No. 10-2007-0069324 (Title of the invention: Spindle cooling device using cutting oil), a through passage (cooling passage) is formed in the spindle housing, and cooling water is flowed through the passage. Most of the cooling techniques have been used, but it is not easy to completely solve the problem of coolant leakage due to the characteristics of the spindle rotational motion.

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허 제10-1017843호를 통해, 스핀들의 냉각장치를 구성하되 복잡한 냉각유로를 이용한 냉각장치의 구성이 필요없이 간단한 구성으로 높은 냉각효율을 갖는 스핀들의 냉각장치가 개시된 바 있다.In order to solve the above-mentioned problems, through Korean Patent Registration No. 10-1017843, a cooling device for a spindle having a high cooling efficiency with a simple configuration without the need for a cooling device using a complicated cooling flow path. has been disclosed.

도 1은 종래 기술에 따른 공작기계에 사용하는 스핀들의 냉각장치의 구성관계를 나타낸 단면도로써, 종래의 상기 공작기계에 사용하는 스핀들의 냉각장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기구 가공작업을 위해 회전하는 스핀들(910); 상기 스핀들(910)의 원주방향 외측에 결합되어 상기 스핀들(910)의 회전운동을 지지하는 스핀들하우징(920); 상기 스핀들(910)과 상기 스핀들하우징(920) 사이에 결합되어 상기 스핀들(910)의 회전운동을 지지하는 다수개의 베어링(912)을 포함하고, 상기 스핀들하우징(920)의 내주면 및 외주면 사이에 삽입되는 열흡수부(930); 일단이 상기 열흡수부(930)와 연장되어 상기 스핀들하우징(920) 외부로 노출되며, 상기 열흡수부(930)에서 흡수된 열을 이동시키는 히트파이프(940); 상기 스핀들하우징(920) 및 스핀들장치하우징 사이에 위치하고, 상기 히트파이프(940) 타단에 연결되어 열을 방출하는 방열부재(950); 상기 방열부재(950)의 열 방출을 촉진하기 위해 상기 스핀들하우징(920) 및 스핀들장치하우징 사이 공간으로 공기를 공급하는 에어공급부(960);를 포함하는 것을 특징으로 한다.1 is a cross-sectional view showing a configuration relationship of a cooling device for a spindle used in a machine tool according to the prior art. Spindle 910 for rotating; a spindle housing 920 coupled to the outer circumferential direction of the spindle 910 to support the rotational movement of the spindle 910; a plurality of bearings 912 coupled between the spindle 910 and the spindle housing 920 to support the rotational motion of the spindle 910, and inserted between the inner and outer peripheral surfaces of the spindle housing 920 a heat absorption unit 930; a heat pipe 940 having one end extended from the heat absorbing part 930 and exposed to the outside of the spindle housing 920 to move the heat absorbed by the heat absorbing part 930; a heat dissipation member 950 positioned between the spindle housing 920 and the spindle device housing and connected to the other end of the heat pipe 940 to emit heat; and an air supply unit 960 for supplying air to a space between the spindle housing 920 and the spindle device housing to promote heat dissipation of the heat dissipation member 950 .

종래 기술에 의하면, 에어공급부(960)를 통해 주입되는 공기에 의해 고속회전에 의해 발생된 열의 방출을 촉진하고 또한 스핀들하우징(920) 외부에 설치된 방열부재(950)를 냉각시켜 열흡수부(930)와 온도차에 의한 온도구배를 높여 냉각효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 에어공급부(960)를 통해 주입되는 공기가 스핀들(910)을 포함하는 상기 스핀들장치하우징 전체뿐만 아니라 유출관로 또는 윈도우를 형성하여 외부공기와의 순환을 유도하므로 방열부재(950)의 냉각효율을 더욱 높일 수 있다.According to the prior art, the heat absorbing unit 930 by promoting the release of heat generated by high-speed rotation by the air injected through the air supply unit 960 and cooling the heat dissipation member 950 installed outside the spindle housing 920 . ) and the temperature gradient due to the temperature difference can be increased to improve the cooling efficiency. In addition, since air injected through the air supply unit 960 forms an outlet pipe or a window as well as the entire spindle device housing including the spindle 910 to induce circulation with external air, the cooling efficiency of the heat dissipation member 950 can be further increased.

하지만, 스핀들장치(이하 "스핀들 구조체"라 함) 하우징 내부로의 공기 주입과 배출 및 상기 열흡수부(930) 및 히트파이프(940) 그리고 상기 방열부재(950)를 이용한 발열억제의 목적에만 중점을 둔 것일 뿐, 스핀들(910) 발열의 주요원인이 되는 베어링(912)의 발열을 집중적으로 억제하기 위한 기술요소는 그 어디에도 마련되어 있지 않다.However, the spindle device (hereinafter referred to as "spindle structure") focuses only on the purpose of injecting and discharging air into the housing and suppressing heat using the heat absorbing part 930 and the heat pipe 940 and the heat dissipating member 950 . There is no technical element for intensively suppressing the heat of the bearing 912, which is the main cause of heat generation of the spindle 910, anywhere.

더욱이, 상기 스핀들하우징(920)의 내주면 및 외주면 사이에 삽입된 상태로 열을 흡수하는 열흡수부(930)와 상기 스핀들하우징(920)의 외부로 노출된 상태로 상기 열흡수부(930)에서 흡수된 열을 이동(방출)시키는 히트파이프(940)의 소재특성을 이용한 열의 흡수 및 방출에는 한계가 있어, 발열억제 효율이 기대에 미치지 못할 수밖에 없다.Moreover, the heat absorption part 930 for absorbing heat in a state inserted between the inner and outer peripheral surfaces of the spindle housing 920 and the heat absorption part 930 in a state exposed to the outside of the spindle housing 920 There is a limit to the absorption and release of heat using the material characteristics of the heat pipe 940 that moves (discharges) the absorbed heat, so the heat suppression efficiency cannot but meet expectations.

결국, 스핀들 구조체 내 기체 주입 및 배출의 메커니즘을 이용한 스핀들 발열 억제를 위하되, 기체의 흐름(주입, 배출)을 스핀들 발열의 주요원인이 되는 베어링에 집중(분출)시켜 발열억제의 효율극대화를 달성할 수 있도록 한 공랭식 스핀들 구조체의 연구개발이 절실하다.In the end, in order to suppress spindle heat generation using the mechanism of gas injection and discharge in the spindle structure, the gas flow (injection, discharge) is concentrated (spouted) to the bearing, which is the main cause of spindle heat generation, thereby maximizing the efficiency of heat suppression. Research and development of an air-cooled spindle structure that can do this is urgently needed.

(문헌 1) 대한민국 공개특허 제10-2007-0069324호(2007.07.03. 공개)(Document 1) Republic of Korea Patent Publication No. 10-2007-0069324 (published on Jul. 3, 2007) (문헌 2) 대한민국 등록특허 제10-1017843호(2011.02.21. 등록)(Document 2) Republic of Korea Patent No. 10-1017843 (registered on February 21, 2011)

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스프링하우징에 내장된 상태로 공급 냉각기체를 베어링에 집중분사하는 분사유니트를 구비하여, 상기 분사유니트로부터 집중적으로 분사되는 냉각기체에 의한 베어링 발열의 억제효율 향상을 달성할 수 있도록 하는 공랭식 스핀들 구조체를 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, and by providing a spray unit that intensively sprays the supplied cooling gas to the bearing in a state built in the spring housing, the cooling gas intensively sprayed from the spray unit An object of the present invention is to provide an air-cooled spindle structure capable of achieving improvement in the suppression efficiency of bearing heat generation.

본 발명의 다른 목적은, 스핀들하우징 내부공간으로의 자연흡기 및 내기의 자연배기를 위한 통공을 상기 스핀들하우징의 둘레부 미리 정한 위치마다 다수 관통하여, 상기 통공에 의한 외기의 자연흡기 그리고 내기의 자연배기 흐름에 의한 스핀들하우징 내 축적 열기의 소멸효율 향상을 달성할 수 있도록 하는 공랭식 스핀들 구조체를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to penetrate a plurality of through-holes for natural intake into the inner space of the spindle housing and natural exhaust of the bet at each predetermined position of the circumference of the spindle housing, so that the natural intake of external air by the through-holes and the nature of the bet An object of the present invention is to provide an air-cooled spindle structure capable of achieving an improvement in the dissipation efficiency of the accumulated heat in the spindle housing by the exhaust flow.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공작기계 부품의 하나로서, 상기 공작기계의 주축구동계부터 동력을 전달받아 자기중심 회전운동하는 스핀들; 상기 스핀들이 내장되며, 그 내장된 상기 스핀들의 회전운동을 지지하는 스핀들하우징; 상기 스핀들하우징의 전단부 및 후단부에 각각 내재된 상태로, 상기 스핀들을 고정시키고 그 스핀들의 자중과 하중을 지지하면서 회전운동을 돕는 복수의 베어링; 및, 상기 베어링들과 밀접하는 상기 스핀들하우징의 전단부 및 후단부에 각각 내재된 상태로, 상기 스핀들하우징 안으로 공급되는 냉각기체를 각각의 상기 베어링에 집중분사하여 그 베어링들의 발열을 억제하는 복수의 분사유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, as one of the machine tool parts, a spindle that receives power from the main drive system of the machine tool and rotates with its own center; a spindle housing in which the spindle is built in, the spindle housing supporting the rotational motion of the built-in spindle; a plurality of bearings that are embedded in the front end and rear end of the spindle housing, respectively, to fix the spindle and support rotational movement while supporting the weight and load of the spindle; and a plurality of intensively spraying cooling gas supplied into the spindle housing into each of the bearings to suppress heat generation of the bearings while being embedded in the front and rear ends of the spindle housing close to the bearings, respectively. It characterized in that it includes; a spray unit.

또한, 상기 스핀들하우징 외주면의 정해진 다수의 위치마다에는, 상기 스핀들하우징 내부공간으로의 자연흡기를 통한 열기의 냉각 및 상기 내부공간에서 머무르는 기체의 자연배기를 유도하는 통공이 관통된다.In addition, at each of a plurality of predetermined positions on the outer peripheral surface of the spindle housing, a through hole for inducing cooling of heat through natural intake into the inner space of the spindle housing and natural exhaust of gas staying in the inner space is penetrated.

더하여, 상기 분사유니트는, 상기 스핀들하우징의 내주면에 밀착되고 상기 스핀들의 관통이 가능하도록 링형태를 이루며, 상기 스핀들하우징의 전단부 및 후단부 각각의 외주면 정해진 위치마다 호스연결구의 구비결합을 위해 형성된 체결공의 바닥면으로부터 연장되어 상기 스핀들하우징의 내부공간과 관통하는 주입공과 연결되는 한편 냉각기체의 흐름을 분기하도록 내부에 형성되는 기체흐름로의 가공성을 고려한 제1유니트하우징 및 제2유니트하우징으로 조합되고, 상기 기체흐름로로부터의 기체누출 차단을 위한 기밀부재가 내부에 구비되며, 상기 제1유니트하우징 및 상기 제2유니트하우징 상호 간의 일체식 결합을 위한 적어도 하나 이상의 결합부재를 포함한다.In addition, the injection unit is in close contact with the inner circumferential surface of the spindle housing and forms a ring shape to allow penetration of the spindle, and is formed for coupling with a hose connector at a predetermined position on the outer peripheral surface of each of the front and rear ends of the spindle housing The first unit housing and the second unit housing that extend from the bottom surface of the fastening hole and are connected to the injection hole passing through the inner space of the spindle housing and consider the workability of the gas flow path formed inside to branch the flow of cooling gas. It is combined, and an airtight member for blocking gas leakage from the gas flow path is provided therein, and includes at least one coupling member for integral coupling between the first unit housing and the second unit housing.

또한, 상기 제1유니트하우징에는, 상기 베어링의 일단에 밀착하는 돌출테가 전단면 테두리부위로부터 돌출되고, 상기 돌출테 안쪽의 전단면 전반에는, 상기 베어링의 전체부위를 향해 냉각기체의 분사가 이루어지도록 한 다수의 노즐부가 일정간격마다 돌출된다.In addition, in the first unit housing, a protruding frame that is in close contact with one end of the bearing protrudes from the edge of the front end, and on the entire front end of the inner side of the protruding frame, the cooling gas is sprayed toward the entire area of the bearing. A plurality of nozzles so as to protrude at regular intervals.

더하여, 상기 기체흐름로는, 냉각기체의 배분흐름을 형성하는 분배로와, 상기 분배로로부터 외주면의 정해진 위치로 관통되어 상기 주입공과 연통함으로써, 상기 주입공으로 유입된 냉각기체의 이동흐름을 상기 분배로로 이어주는 유입로와, 상기 분배로의 정해진 각 부위로부터 분기되어 다수의 상기 노즐부 선단에 관통됨으로써, 상기 분배로로 유입된 냉각기체가 각각의 상기 노즐부를 통해 상기 베어링의 전체부위로 고르게 분사되도록 하기 위한 다수의 분출로로 이루어진다.In addition, the gas flow path includes a distribution path for forming a distribution flow of the cooling gas, and passes through a predetermined position on the outer peripheral surface from the distribution path to communicate with the injection hole, thereby distributing the moving flow of the cooling gas introduced into the injection hole An inflow path leading to the furnace, and branching from each predetermined portion of the distribution path and passing through the tips of the plurality of nozzle units, the cooling gas introduced into the distribution path is evenly sprayed to the entire area of the bearing through each nozzle unit It consists of a number of vents to make it possible.

또한, 상기 기밀부재는, 상기 분배로의 내측에 위치한 상태로, 상기 분배로로부터의 기체누출을 차단하는 제1패킹과, 상기 분배로의 외측에 위치한 상태로, 상기 분배로로부터의 기체누출을 차단하는 제2패킹과, 상기 주입공과 연통하는 상기 유입로의 끝단이 위치한 상기 제1,2유니트하우징의 외주면에 위치한 상태로, 상기 유입로로부터의 기체누출을 차단하는 제3패킹으로 구성된다.In addition, the airtight member, in a state located inside the distribution passage, a first packing for blocking gas leakage from the distribution passage, and in a state located outside the distribution passage, gas leakage from the distribution passage It consists of a second packing to block, and a third packing to block gas leakage from the inflow path while being positioned on the outer peripheral surfaces of the first and second unit housings where the ends of the inflow passage communicating with the injection hole are located.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 공랭식 스핀들 구조체는, 냉각기체를 스핀들하우징 내부로 공급하여 스핀들과 함께 회전운동하는 베어링의 발열을 억제함에 있어, 상기 스핀들하우징에 내장된 상태로 상기 베어링에 냉각기체를 집중분사함에 더해 그 베어링 전반에 냉각기체를 고르게 분배분출하는 분사유니트에 의거, 결국 상기 베어링 발열의 억제효율이 획기적으로 향상되는 효과가 있다.As can be clearly seen from the above description, the air-cooled spindle structure of the present invention supplies cooling gas to the inside of the spindle housing to suppress heat generation of the bearing rotating with the spindle. In addition to intensively spraying the cooling gas, based on the injection unit that evenly distributes and jets the cooling gas over the entire bearing, there is an effect that the suppression efficiency of the bearing heat generation is remarkably improved.

또한, 상기 스핀들하우징의 둘레부 미리 정한 위치마다 관통된 다수의 통공을 통해 외부기체가 스핀들하우징 내부공간으로 자연흡기되어 상기 내부공간에서 머무르는 열기를 냉각하고 또한 그 내부공간에서 머무르는 열기가 자연배기되도록 함으로써, 상기 스핀들하우징 내 축적된 열기의 소멸효율이 획기적으로 향상되는 효과가 있다.In addition, external gas is naturally sucked into the inner space of the spindle housing through a plurality of through-holes penetrated at predetermined positions around the circumference of the spindle housing to cool the heat staying in the inner space, and the heat staying in the inner space is naturally exhausted. By doing so, there is an effect that the dissipation efficiency of the accumulated heat in the spindle housing is remarkably improved.

이와 함께, 지금까지 설명한 각종 효과의 달성으로, 스핀들 발열의 주요원인이 되는 베어링의 발열은 스핀들 강성에 영향을 미치고 또한 공작물의 가공정밀도에 영향을 미치게 되므로 스핀들 구조체의 설계단계에서부터 구조적 개선이 요구되는 지금, 가공능력과 가공정밀도의 신뢰성을 유지하는 공작기계의 구축 및 그에 따른 공작기계 제조기업은 물론이거니와 관련산업의 발전 및 활성화에 크게 기여할 수 있는 아주 유용한 발명이다.At the same time, with the achievement of the various effects described so far, the heat generation of the bearing, which is the main cause of the spindle heat, affects the spindle rigidity and also affects the machining precision of the workpiece, so structural improvement is required from the design stage of the spindle structure. Now, it is a very useful invention that can greatly contribute to the development and revitalization of related industries as well as the construction of a machine tool that maintains the reliability of machining capability and machining precision and consequently the machine tool manufacturing company.

도 1은 종래 기술에 따른 공작기계에 사용하는 스핀들의 냉각장치의 구성관계를 나타낸 단면도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 공랭식 스핀들 구조체의 구성 및 결합관계를 나타낸 단면도와 분해단면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 공랭식 스핀들 구조체에 있어서, 분사유니트의 구성 및 결합관계를 나타낸 사시도와 분해사시도 및 단면도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 공랭식 스핀들 구조체에 있어서, 냉각기체의 흐름관계를 나타낸 요부확대단면도.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a cooling device of a spindle used in a machine tool according to the prior art.
2 and 3 are a cross-sectional view and an exploded cross-sectional view showing the configuration and coupling relationship of the air-cooled spindle structure according to the present invention.
4 to 6 are a perspective view, an exploded perspective view, and a cross-sectional view showing the configuration and coupling relationship of the injection unit in the air-cooled spindle structure according to the present invention.
7A and 7B are enlarged cross-sectional views showing the flow relationship of cooling gas in the air-cooled spindle structure according to the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily practice the present invention.

우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.First, it should be noted that in adding reference numerals to the components of the drawings, the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

첨부도면 중 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 공랭식 스핀들 구조체의 구성 및 결합관계를 나타낸 단면도와 분해단면도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 공랭식 스핀들 구조체에 있어서 분사유니트의 구성 및 결합관계를 나타낸 사시도와 분해사시도 및 단면도이다.2 and 3 of the accompanying drawings are cross-sectional and exploded sectional views showing the configuration and coupling relationship of the air-cooled spindle structure according to the present invention, and FIGS. 4 to 6 are the configuration and coupling of the injection unit in the air-cooled spindle structure according to the present invention. It is a perspective view, an exploded perspective view, and a cross-sectional view showing the relationship.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공랭식 스핀들 구조체(A)는, 공작기계 부품의 하나로서 상기 공작기계의 주축구동계(主軸驅動械)로부터 동력을 전달받아 자기중심 회전운동하는 스핀들(1)과, 상기 스핀들(1)이 내장되며 그 스핀들(1)의 회전운동을 지지하는 스핀들하우징(2)과, 상기 스핀들하우징(2)의 전단부(前端部) 및 후단부(後端部)에 각각 내재된 상태로 상기 스핀들(1)을 고정시키고 그 스핀들(1)의 자중과 하중을 지지하면서 회전운동을 돕는 복수의 베어링(3)과, 상기 베어링(3)들과 밀접하는 상기 스핀들하우징(2)의 전단부 및 후단부에 각각 내재된 상태로 그 스핀들하우징(2) 안으로 공급되는 냉각기체를 각각의 베어링(3)에 집중분사하여 그들 베어링(3)의 발열을 억제하는 복수의 분사유니트(4)를 포함한다.As shown in Figs. 2 and 3, the air-cooled spindle structure (A) according to the present invention is one of the machine tool parts, and it receives power from the main drive system of the machine tool to perform a self-centered rotational motion. A spindle (1), a spindle housing (2) in which the spindle (1) is built in and supporting the rotational motion of the spindle (1), and front and rear ends of the spindle housing (2) A plurality of bearings (3) that help the rotational movement while fixing the spindle (1) in a state embedded in each of the spindles (1) and supporting their own weight and load of the spindle (1), and the bearings (3) in close contact The cooling gas supplied into the spindle housing (2) in the state inside the front and rear ends of the spindle housing (2) is concentrated on each bearing (3) to suppress heat generation of those bearings (3) It includes a plurality of injection units (4).

스핀들(1)은, 주지와 같이 선반·드릴링머신 또는 머시닝센터(machining center) 등과 같은 공작기계 부품의 하나로서 일측 축단부(軸端部 / 상기 전단부)가 공작물이나 가공툴(work tool / 바이트, 드릴비트, 원형톱 등)의 장착에 사용되는 주축(主軸, spindle)이다.As is known, the spindle 1 is one of machine tool parts such as lathes, drilling machines or machining centers. , drill bit, circular saw, etc.) is a spindle used for mounting.

스핀들하우징(2)은, 앞서 설명한 바와 같이 상기 스핀들(1)을 내장한 상태로 그 스핀들(1)의 회전운동을 지지하기 위한 것으로, 스핀들(1) 내장의 내부공간(2a)을 마련하는 파이프형태를 이루며, 상기 내부공간(2a)의 외부노출을 방지하는 복수의 하우징커버(21)가 전단부 및 후단부 각각에 결합되고, 상기 전단부 및 후단부 각각의 외주면(外周面 / 둘레 외면) 정해진 위치마다에는 별도의 냉각기체공급장치로부터 연장된 공급호스가 연결되는 호스연결구(C)의 구비결합을 위한 체결공(22)이 내향되어 있고, 상기 전단부 및 후단부 각각의 내주면(內周面 / 둘레부 내면) 정해진 위치에는 상기 분사유니트(4)의 삽입위치를 결정하는 지지단턱(23)이 형성되어 있다.As described above, the spindle housing 2 is to support the rotational movement of the spindle 1 in a state in which the spindle 1 is embedded, and is a pipe providing an internal space 2a inside the spindle 1 A plurality of housing covers 21 forming a shape and preventing external exposure of the inner space 2a are coupled to each of the front and rear ends, and the outer peripheral surface of each of the front and rear ends (outer surface / circumferential surface) At each predetermined position, a fastening hole 22 for coupling with a hose connector (C) to which a supply hose extended from a separate cooling gas supply device is connected is facing inward, and the inner peripheral surface of each of the front and rear ends is inward. (face / inner surface of the periphery) A support step 23 for determining the insertion position of the injection unit 4 is formed at a predetermined position.

여기서, 상기 하우징커버(21)들과 그 하우징커버(21)들을 관통하는 스핀들(1) 사이에는, 상기 내부공간(2a)으로 유입된 기체의 외부배출이 가능한 틈새(G)가 형성된다(도 2 및 도 7a와 도 7b 참조).Here, between the housing covers 21 and the spindle 1 penetrating the housing covers 21, a gap G through which the gas introduced into the inner space 2a can be discharged is formed (Fig. 2 and Figures 7a and 7b).

그리고, 상기 외주면의 정해진 다른 다수의 위치마다에는, 상기 내부공간(2a)으로의 자연흡기를 통한 열기의 냉각 및 그 내부공간(2a)에서 머무르는 기체(열기)의 자연배기를 유도하는 통공(24)이 관통되어 있다.And, at each of a plurality of other predetermined positions of the outer circumferential surface, through-holes 24 for inducing cooling of heat through natural intake into the inner space 2a and natural exhaust of gas (hot air) staying in the inner space 2a. ) is penetrated.

또한, 상기 체결공(22)의 바닥면으로부터는, 내부공간(2a)을 관통하므로 상기 호스연결구(C)를 통해 주입되는 냉각기체가 상기 내부공간(2a)으로 유입 가능토록 한 주입공(221)이 연장되어 있다.In addition, from the bottom surface of the fastening hole 22, the injection hole 221 that penetrates the inner space (2a) so that the cooling gas injected through the hose connector (C) can be introduced into the inner space (2a). ) is extended.

그리고, 상기 지지단턱(23)으로부터는, 차후 설명할 상기 분사유니트(4)의 후방 모서리부 하단에 형성된 위치결정홈에 대응삽입됨으로써 상기 내부공간(2a)으로의 분사유니트(4) 삽입위치 결정 및 삽입된 분사유니트(4)의 회전방지를 위한 위치돌부(231)가 돌출되어 있다.And, from the support step 23, the injection unit 4 into the inner space 2a by inserting correspondingly into the positioning groove formed at the lower end of the rear edge of the injection unit 4, which will be described later. And a position protrusion 231 for preventing rotation of the inserted injection unit (4) is protruded.

베어링(3)은, 앞서 설명한 바와 같이 상기 스핀들하우징(2)에 내재된 상태로 스핀들(1)을 고정시키고 그 스핀들(1)의 자중과 하중을 지지하면서 회전운동을 안내하기 위한 것으로, 스핀들하우징(2)의 내주면에 밀착되고 상기 스핀들(1)을 감싼 상태로 그 스핀들(1)의 회전운동을 돕는데 적합한 볼베어링(ball-bearing)인 것이 바람직하다.As described above, the bearing 3 is to guide the rotational movement while fixing the spindle 1 in a state embedded in the spindle housing 2 and supporting its own weight and load of the spindle 1, the spindle housing It is preferable that it is a ball-bearing suitable for helping the rotational movement of the spindle (1) in close contact with the inner circumferential surface of (2) and surrounding the spindle (1).

여기서, 상기 스핀들하우징(2)의 내주면에 밀착되는 외륜과 상기 스핀들(1)의 외주면에 밀착되는 내륜 사이에는, 그들 외륜 및 내륜 사이에 다수 구비되는 볼(33)에 의해 공극(33a)이 마련되는 바, 상기 공극(3a) 및 상기 하우징커버(21)와 스핀들(1) 사이에 마련된 상기 틈새(G)를 통해 스핀들하우징(2)에 마련된 상기 내부공간(2a)으로 유입된 기체(냉각기체)의 외부배출이 이루어질 수 있음이 가능하다.Here, between the outer ring in close contact with the inner circumferential surface of the spindle housing 2 and the inner ring in close contact with the outer circumferential surface of the spindle 1, a gap 33a is provided by a plurality of balls 33 provided between the outer ring and the inner ring. The gas (cooling gas) introduced into the inner space (2a) provided in the spindle housing (2) through the gap (G) provided between the gap (3a) and the housing cover (21) and the spindle (1) ), it is possible that external emission of

분사유니트(4)는, 스핀들(1) 회전운동에 따른 상기 베어링(3)의 발열을 억제하도록 상기 베어링(3)으로 냉각기체를 집중적으로 분출시켜주기 위한 것으로, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 스핀들하우징(2)의 내주면에 밀착되고 스핀들(1)의 관통이 가능하도록 상기 베어링(3)과 마찬가지로 링(ring)형태를 이루는 바, 상기 스핀들하우징(2)의 주입공(221)과 연결되며 냉각기체의 흐름을 분기하도록 내부에 형성되는 기체흐름로(41)의 가공성을 고려한 제1유니트하우징(42) 및 제2유니트하우징(43)으로 조합되고, 상기 기체흐름로(41)로부터의 기체누출 차단을 위한 기밀부재(44)가 내부에 구비되며, 상기 제1,2유니트하우징(41)42) 상호 간의 일체식 결합을 위한 적어도 하나 이상의 결합부재(45)를 포함한다.The injection unit (4) is for intensively ejecting cooling gas to the bearing (3) to suppress heat generation of the bearing (3) according to the rotational motion of the spindle (1), as shown in Figs. As shown, it is closely attached to the inner circumferential surface of the spindle housing 2 and forms a ring shape like the bearing 3 so that the spindle 1 can pass through, the injection hole 221 of the spindle housing 2 ) and combined with the first unit housing 42 and the second unit housing 43 considering the processability of the gas flow path 41 formed therein to branch the flow of the cooling gas, and the gas flow path 41 ), an airtight member 44 for blocking gas leakage from the inside is provided, and at least one coupling member 45 for integral coupling between the first and second unit housings 41 and 42 is included.

상기 기체흐름로(41)는, 냉각기체의 배분흐름을 형성하는 분배로(411)와, 상기 분배로(411)로부터 외주면의 정해진 위치(도면상 외주면 상단부)로 관통되어 상기 스핀들하우징(2)의 주입공(221)과 연통함으로써 상기 주입공(221)으로 유입된 냉각기체의 이동흐름을 상기 분배로(411)로 이어주는 유입로(412)와, 상기 분배로(411)의 정해진 각 부위로부터 분기되어 다수의 상기 노즐부(412) 선단에 관통됨으로써 상기 분배로(411)로 유입된 냉각기체가 각각의 노즐부(412)를 통해 베어링(3)의 전체부위로 고르게 분사되도록 하기 위한 다수의 분출로(413)로 이루어진다.The gas flow passage 41 includes a distribution passage 411 for forming a distribution flow of cooling gas, and the spindle housing 2 passing through the distribution passage 411 to a predetermined position on the outer peripheral surface (upper portion of the outer peripheral surface in the drawing). From the inflow path 412 that connects the flow of cooling gas introduced into the injection hole 221 to the distribution path 411 by communicating with the injection hole 221 of the A plurality of branches for the cooling gas introduced into the distribution path 411 by being branched through the tip of the plurality of nozzle units 412 to be evenly sprayed onto the entire area of the bearing 3 through each nozzle unit 412 It consists of an ejection path (413).

상기 제1유니트하우징(42)에는, 상기 베어링(3)의 일단에 밀착하는 돌출테(411)가 전단면 테두리부위로부터 돌출되어 있고, 상기 돌출테(411) 안쪽의 전단면 전반에는 베어링(3)의 전체부위를 향해 냉각기체의 분사가 이루어지도록 한 다수의 노즐부(412)가 일정간격마다 돌출되어 있다.In the first unit housing 42, a protruding frame 411 in close contact with one end of the bearing 3 protrudes from the front end edge portion, and the bearing 3 ), a plurality of nozzles 412 for spraying the cooling gas toward the entire region protrude at regular intervals.

상기 제2유니트하우징(43)에는, 상기 스핀들하우징(2)의 내부공간(2a)으로 삽입되고 지지단턱(23)에 의해 삽입위치 결정될 때 상기 지지단턱(23)으로부터 돌출된 위치돌부(231)가 대응삽입이 이루어지도록 한 위치결정홈(421)이 내향되어 있다.In the second unit housing 43, it is inserted into the inner space 2a of the spindle housing 2 and protrudes from the support step 23 when the insertion position is determined by the support step 23. Positioning protrusion 231 The positioning groove 421 for corresponding insertion is inwardly directed.

상기 기밀부재(44)는, 상기 기체흐름로(41) 중 분배로(411)의 내측에 위치한 상태로 상기 분배로(411)로부터의 기체누출을 차단하는 제1패킹(441)과, 상기 분배로(411)의 외측에 위치한 상태로 상기 분배로(411)로부터의 기체누출을 차단하는 제2패킹(442)과, 상기 기체흐름로(41) 중 스핀들하우징(2)의 상기 주입공(221)과 연통하는 유입로(412)의 끝단이 위치한 상기 제1,2유니트하우징(43)의 외주면에 위치한 상태로 상기 유입로(412)로부터의 기체누출을 차단하는 제3패킹(443)으로 구성된다.The airtight member 44 includes a first packing 441 for blocking gas leakage from the distribution passage 411 in a state located inside the distribution passage 411 of the gas flow passage 41, and the distribution A second packing 442 for blocking gas leakage from the distribution passage 411 in a state located outside the furnace 411, and the injection hole 221 of the spindle housing 2 of the gas flow passage 41 ) and a third packing 443 for blocking gas leakage from the inflow passage 412 in a state where the ends of the inflow passage 412 are located on the outer peripheral surfaces of the first and second unit housings 43 do.

상기 결합부재(45)는, 상기 제1,2유니트하우징(43)을 나사체결방식으로 조임결합하는 스크루볼트(screw bolt)인 것이 바람지하나, 반드시 이에 한정되지 않고 동일 또는 유사한 작용관계를 나타내는 기계요소라 한다면 얼마든지 달리 채용할 수 있다.It is preferable that the coupling member 45 is a screw bolt for fastening the first and second unit housings 43 in a screw fastening method, but is not necessarily limited thereto. If it is a mechanical element, it can be employed differently.

미 설명부호, (P)는 상기 스핀들의 후단부에 축결합된 상태로 공작기계의 주축동력계로부터 동력을 전달받는 풀리(pulley)이고, (T)는 상기 스핀들의 전단부에 장착된 상태로 그 스핀들을 따라 동시회전하면서 공작물을 가공(절삭·연삭, 절단 등)하는 상기 가공툴이며, (L)은 상기 스핀들의 전단부와 후단부에 각각 결합 및 장착된 상기 풀리와 가공툴의 고정을 위한 락유니트(lock unit)이다.An unexplained reference number, (P) is a pulley that receives power from the main shaft dynamometer of the machine tool in a state of being shaft-coupled to the rear end of the spindle, and (T) is a pulley mounted on the front end of the spindle. It is the processing tool that processes (cutting, grinding, cutting, etc.) a workpiece while simultaneously rotating along the spindle, and (L) is for fixing the pulley and the processing tool coupled and mounted to the front and rear ends of the spindle, respectively. It is a lock unit.

상기와 같은 구성으로 되는 본 발명에 따른 공랭식 스핀들 구조체(A)의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the air-cooled spindle structure (A) according to the present invention having the above configuration will be described in detail as follows.

먼저, 기계부품(공작물)의 가공을 위한 선반·드릴링머신 또는 머시닝센터 등 각종 공작기계의 주축으로 본 발명의 공랭식 스핀들 구조체(A)를 장착사용하는 바, 도 2 및 도 7a와 도 7b에 도시된 바와 같이, 스핀들(1)의 후단부에는 상기한 공작기계의 주축구동계와 연결되는 풀리(P)를 축결합하고, 상기 스핀들(1)의 전단부에는 공작물의 가공을 위한 가공툴(T)이 축결합하여, 상기 주축구동계로부터 동력을 전달받은 상기 풀리(P)와 함께 스핀들(1)이 동시회전됨으로써 공작물의 가공이 가능케 된다.First, the air-cooled spindle structure (A) of the present invention is mounted and used as the main axis of various machine tools such as lathes, drilling machines, or machining centers for processing machine parts (workpieces), and is shown in FIGS. 2 and 7A and 7B. As shown, a pulley (P) connected to the main drive system of the machine tool is shaft-coupled to the rear end of the spindle (1), and a machining tool (T) for processing the workpiece at the front end of the spindle (1) By this shaft coupling, the spindle 1 is simultaneously rotated together with the pulley P, which has received power from the main drive system, so that the machining of the workpiece is possible.

그리고, 상기 스핀들(1)을 내장하는 스핀들하우징(2)의 전단부 및 후단부 각각의 외주면 정해진 위치마다 내향된 복수의 체결공(22)에 호스연결구(C)를 각각 구비결합하고, 그 호스연결구(C)들에는 별도의 냉각기체공급장치로부터 연장된 공급호스를 연결하여, 상기 냉각기체공급장치로부터 스핀들하우징(2) 내 냉각기체 공급이 가능토록 한다.Then, the hose connector C is provided and coupled to a plurality of fastening holes 22 facing inward at predetermined positions on the outer peripheral surfaces of the front and rear ends of the spindle housing 2 containing the spindle 1, respectively, and the hose A supply hose extended from a separate cooling gas supply device is connected to the connectors (C) to enable supply of cooling gas in the spindle housing 2 from the cooling gas supply device.

이 상태에서, 상기 공작기계를 작동시키고 그에 따라 본 발명의 스핀들 구조체(A)의 구동이 시작되면, 상기 스핀들(1)이 공작물의 가공(절삭·연삭 또는 절단 등)을 위한 회전운동을 하게 되고, 이때의 스핀들(1) 회전운동시 상기 스핀들하우징(2)에 내재된 상태로 상기 스핀들(1)의 회전운동을 돕도록 동시에 회전운동하는 베어링(3)이 볼(33)의 미끄럼모멘트와 동마찰토크로 인해 발열되는 바, 그러한 상기 베어링(3)의 발열은 스핀들하우징(2) 내부공간(2a)으로 주입되는 냉각기체에 의해 억제될 수 있다.In this state, when the machine tool is operated and accordingly the driving of the spindle structure A of the present invention is started, the spindle 1 rotates for processing (cutting, grinding or cutting, etc.) of the workpiece. , At this time, during the rotation of the spindle (1), the bearing (3) rotating simultaneously to help the rotational movement of the spindle (1) in the state embedded in the spindle housing (2) is the same as the sliding moment of the ball (33). Since heat is generated due to frictional torque, the heat generated by the bearing 3 can be suppressed by the cooling gas injected into the inner space 2a of the spindle housing 2 .

구체적으로, 도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 공랭식 스핀들 구조체에 있어서 냉각기체의 흐름관계를 나타낸 요부확대단면도로써, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 호스연결구(C)들을 통해 스핀들하우징(2)으로 공급되는 냉각기체는 각 호스연결구(C)가 구비결합된 상기 체결공(22)들 하단의 주입공(221)을 통해 상기 스핀들하우징(2)의 전단부 및 후단부 위치에 각각 내재된 분사유니트(4)들로 유입된 후 상기 분사유니트(4)들을 거쳐 각각의 베어링(3)들에 집중적으로 분출되는 것으로 가능하다.Specifically, FIGS. 7A and 7B are enlarged cross-sectional views showing the flow relationship of cooling gas in the air-cooled spindle structure according to the present invention. As shown in FIGS. 7A and 7B, the spindle through the hose connectors (C) The cooling gas supplied to the housing 2 is provided at the front and rear end positions of the spindle housing 2 through the injection hole 221 at the lower end of the fastening holes 22 to which each hose connector C is coupled. It is possible to be intensively ejected to each of the bearings 3 through the injection units 4 after being introduced into the respective internal injection units 4 .

부연하자면, 상기 주입공(221)으로 유입된 냉각기체가 그 주입공(221)과 연통하는 {분사유니트(4)의 기체흐름로(41) 중} 유입로(412)를 지나 그 유입로(412)와 연결된 {상기 기체흐름로(41)의} 분배로(411)로 유입되는 이동흐름을 이어간 후 상기 분사유니트(41)의 제1유니트하우징(42)에 형성된 다수의 노즐부(422)로 분기된 {기체흐름로(41)의} 각 분출로(413)들을 거쳐 베어링(3)들에 집중적으로 분사되는 것이고, 또한 각 노즐부(422)들을 통해 상기 베어링(3) 전반에 걸쳐 고르게 분출되는 것이며, 이로써 베어링(3)의 발열을 보다 효과적이면서도 효율적으로 억제할 수 있게 되는 것이다.In other words, the cooling gas introduced into the injection hole 221 passes through the inflow passage 412 (of the gas flow passage 41 of the injection unit 4) communicating with the injection hole 221 ( A plurality of nozzle units 422 formed in the first unit housing 42 of the injection unit 41 after continuing the moving flow flowing into the distribution path 411 (of the gas flow path 41) connected to 412) It is to be intensively sprayed to the bearings 3 through each of the jet paths 413 (of the gas flow path 41) branched to It is ejected, whereby the heat generation of the bearing 3 can be suppressed more effectively and efficiently.

아울러, 상기 베어링(3)으로 분출된 기체(냉각기체)는 상기 베어링(3)의 공극(3a)을 통과 후 상기 스핀들하우징(2)의 전단부 및 후단부에 결합된 복수의 하우징커버(21)와 그 하우징커버(21)들를 관통하는 스핀들(1) 사이의 틈새(G)를 통해 스핀들하우징(2)의 양방향 외부로 원활히 배출될 수 있는 것이다.In addition, the gas (cooling gas) ejected to the bearing 3 passes through the gap 3a of the bearing 3 and then a plurality of housing covers 21 coupled to the front and rear ends of the spindle housing 2 ) and through the gap G between the spindle 1 penetrating the housing covers 21, it can be smoothly discharged to the outside of the spindle housing 2 in both directions.

그리고, 상기 스핀들하우징(2)의 둘레부 미리 정한 부위에 관통된 다수의 통공(24)을 통해, 외부기체가 스핀들하우징(2)의 내부공간(2a)으로 자연흡기되어 상기 내부공간(2a)에서 머무르는 열기의 냉각 및 그 열기의 자연배기가 유도될 수 있는 것이다.And, the external gas is naturally aspirated into the inner space (2a) of the spindle housing (2) through a plurality of through-holes (24) penetrated in a predetermined portion of the circumference of the spindle housing (2), and the inner space (2a) Cooling of the heat staying in the air and natural exhaust of the heat can be induced.

정리하여, 본 발명의 공랭식 스핀들 구조체(A)에 의하면, 냉각기체를 스핀들하우징(2) 내부로 공급하여 스핀들(1)과 함께 회전운동하는 베어링(3)의 발열을 억제함에 있어, 상기 스핀들하우징(2)에 내재된 상태로 상기 베어링(3)에 냉각기체를 집중분사함에 더해 그 베어링(3) 전반에 냉각기체를 고르게 분배분출하는 분사유니트(4)에 의거, 베어링(3) 발열의 억제효율이 획기적으로 향상되는 효과를 거둘 수 있다.In summary, according to the air-cooled spindle structure (A) of the present invention, in suppressing heat generation of the bearing (3) rotating with the spindle (1) by supplying cooling gas to the inside of the spindle housing (2), the spindle housing In addition to intensively spraying cooling gas to the bearing (3) in the state inherent in (2), the bearing (3) suppresses heat generation based on the injection unit (4) that evenly distributes and jets the cooling gas throughout the bearing (3) Efficiency can be dramatically improved.

이와 함께, 상기 스핀들하우징(2)의 둘레부 미리 정한 위치마다 관통된 다수의 통공(24)을 통해 외부기체가 스핀들하우징(2) 내부공간(2a)으로 자연흡기되어 상기 내부공간(2a)에서 머무르는 열기를 냉각하고 또한 그 내부공간(2a)에서 머무르는 열기가 자연배기되도록 함으로써, 상기 스핀들하우징(2) 내 축적된 열기의 소멸효율이 획기적으로 향상되는 효과를 거둘 수 있다.At the same time, external gas is naturally aspirated into the inner space (2a) of the spindle housing (2) through a plurality of through-holes (24) penetrated at predetermined positions in the peripheral portion of the spindle housing (2), and in the inner space (2a) By cooling the staying heat and allowing the heat staying in the inner space 2a to be naturally exhausted, the dissipation efficiency of the accumulated heat in the spindle housing 2 can be remarkably improved.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그리고, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and a person skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications, changes and substitutions within the scope without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are for explaining, not limiting, the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . And, the protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

A : 스핀들 구조체, 1 : 스핀들
2 : 스핀들하우징, 2a : 내부공간
3 : 베어링, 3a : 공극
4 : 분사유니트, 21 : 하우징커버
22 : 체결공, 23 : 지지단턱
24 : 통공, 41 : 기체흐름로
42 : 제1유니트하우징, 43 : 제2유니트하우징
44 : 기밀부재, 45 : 결합부재
221 : 주입공, 231 : 위치돌부
411 : 분배로, 412 : 유입로
413 : 분출로, 421 : 돌출테
422 : 노즐부, 431 : 위치결정홈
441 : 제1패킹, 442 : 제2패킹
443 : 제3패킹A: spindle structure, 1: spindle
2: spindle housing, 2a: inner space
3: bearing, 3a: air gap
4: injection unit, 21: housing cover
22: fastening hole, 23: support step
24: through hole, 41: gas flow path
42: first unit housing, 43: second unit housing
44: airtight member, 45: coupling member
221: injection hole, 231: position protrusion
411: distribution path, 412: inflow path
413: ejection path, 421: protrusion frame
422: nozzle part, 431: positioning groove
441: first packing, 442: second packing
443: third packing

Claims (6)

공작기계 부품의 하나로서, 상기 공작기계의 주축구동계부터 동력을 전달받아 자기중심 회전운동하는 스핀들;
상기 스핀들이 내장되며, 그 내장된 상기 스핀들의 회전운동을 지지하는 스핀들하우징;
상기 스핀들하우징의 전단부 및 후단부에 각각 내재된 상태로, 상기 스핀들을 고정시키고 그 스핀들의 자중과 하중을 지지하면서 회전운동을 돕는 복수의 베어링; 및,
상기 베어링들과 밀접하는 상기 스핀들하우징의 전단부 및 후단부에 각각 내재된 상태로, 상기 스핀들하우징 안으로 공급되는 냉각기체를 각각의 상기 베어링에 집중분사하여 그 베어링들의 발열을 억제하는 복수의 분사유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공랭식 스핀들 구조체.
As one of the machine tool parts, the spindle receives power from the main drive system of the machine tool and rotates at its center;
a spindle housing in which the spindle is built in, the spindle housing supporting the rotational motion of the built-in spindle;
a plurality of bearings that are embedded in the front end and rear end of the spindle housing, respectively, to fix the spindle and support rotational motion while supporting the weight and load of the spindle; and,
A plurality of injection units for controlling heat generation of the bearings by intensively spraying the cooling gas supplied into the spindle housing to each of the bearings while being embedded in the front and rear ends of the spindle housing in close contact with the bearings. ; Air-cooled spindle structure comprising a.
 제1항에 있어서,
상기 스핀들하우징 외주면의 정해진 다수의 위치마다에는, 상기 스핀들하우징 내부공간으로의 자연흡기를 통한 열기의 냉각 및 상기 내부공간에서 머무르는 기체의 자연배기를 유도하는 통공이 관통됨을 특징으로 하는 공랭식 스핀들 구조체.
The method of claim 1,
An air-cooled spindle structure, characterized in that through holes for inducing cooling of hot air through natural intake to the inner space of the spindle housing and natural exhaust of gas staying in the inner space are penetrated at each of a plurality of predetermined positions on the outer peripheral surface of the spindle housing.
 제1항에 있어서,
상기 분사유니트는, 상기 스핀들하우징의 내주면에 밀착되고 상기 스핀들의 관통이 가능하도록 링형태를 이루며,
상기 스핀들하우징의 전단부 및 후단부 각각의 외주면 정해진 위치마다 호스연결구의 구비결합을 위해 형성된 체결공의 바닥면으로부터 연장되어 상기 스핀들하우징의 내부공간과 관통하는 주입공과 연결되는 한편 냉각기체의 흐름을 분기하도록 내부에 형성되는 기체흐름로의 가공성을 고려한 제1유니트하우징 및 제2유니트하우징으로 조합되고,
상기 기체흐름로로부터의 기체누출 차단을 위한 기밀부재가 내부에 구비되며,
상기 제1유니트하우징 및 상기 제2유니트하우징 상호 간의 일체식 결합을 위한 적어도 하나 이상의 결합부재를 포함함을 특징으로 하는 공랭식 스핀들 구조체.
The method of claim 1,
The injection unit is in close contact with the inner circumferential surface of the spindle housing and forms a ring shape to allow penetration of the spindle,
The outer peripheral surface of each of the front and rear ends of the spindle housing extends from the bottom surface of the fastening hole formed for coupling with the hose connector at predetermined positions and is connected to the injection hole passing through the inner space of the spindle housing while connecting the cooling gas flow Combined with a first unit housing and a second unit housing considering the processability of the gas flow path formed inside to branch,
An airtight member for blocking gas leakage from the gas flow path is provided therein,
and at least one coupling member for integrally coupling the first unit housing and the second unit housing to each other.
 제3항에 있어서,
상기 제1유니트하우징에는, 상기 베어링의 일단에 밀착하는 돌출테가 전단면 테두리부위로부터 돌출되고,
상기 돌출테 안쪽의 전단면 전반에는, 상기 베어링의 전체부위를 향해 냉각기체의 분사가 이루어지도록 한 다수의 노즐부가 일정간격마다 돌출됨을 특징으로 하는 공랭식 스핀들 구조체.
4. The method of claim 3,
In the first unit housing, a protruding frame in close contact with one end of the bearing protrudes from the edge of the front end surface,
An air-cooled spindle structure, characterized in that, on the entire front end surface of the inner side of the protruding frame, a plurality of nozzles for spraying the cooling gas toward the entire part of the bearing protrude at regular intervals.
 제3항에 있어서,
상기 기체흐름로는, 냉각기체의 배분흐름을 형성하는 분배로와,
상기 분배로로부터 외주면의 정해진 위치로 관통되어 상기 주입공과 연통함으로써, 상기 주입공으로 유입된 냉각기체의 이동흐름을 상기 분배로로 이어주는 유입로와,
상기 분배로의 정해진 각 부위로부터 분기되어 다수의 상기 노즐부 선단에 관통됨으로써, 상기 분배로로 유입된 냉각기체가 각각의 상기 노즐부를 통해 상기 베어링의 전체부위로 고르게 분사되도록 하기 위한 다수의 분출로로 이루어짐을 특징으로 하는 공랭식 스핀들 구조체.
4. The method of claim 3,
The gas flow path comprises: a distribution path forming a distribution flow of cooling gas;
an inflow passage passing through a predetermined position of the outer peripheral surface from the distribution passage and communicating with the injection hole to connect the flow of cooling gas introduced into the injection hole to the distribution passage;
A plurality of jet paths for branching from each predetermined portion of the distribution path and passing through the tips of the plurality of nozzle units, so that the cooling gas introduced into the distribution path is evenly sprayed through each of the nozzle units to the entire area of the bearing Air-cooled spindle structure, characterized in that made of.
 제5항에 있어서,
상기 기밀부재는, 상기 분배로의 내측에 위치한 상태로, 상기 분배로로부터의 기체누출을 차단하는 제1패킹과,
상기 분배로의 외측에 위치한 상태로, 상기 분배로로부터의 기체누출을 차단하는 제2패킹과,
상기 주입공과 연통하는 상기 유입로의 끝단이 위치한 상기 제1,2유니트하우징의 외주면에 위치한 상태로, 상기 유입로로부터의 기체누출을 차단하는 제3패킹으로 구성됨을 특징으로 하는 공랭식 스핀들 구조체.6. The method of claim 5,
The airtight member, in a state located inside the distribution passage, a first packing for blocking gas leakage from the distribution passage;
a second packing for blocking gas leakage from the distribution passage in a state located outside the distribution passage;
The air-cooled spindle structure, characterized in that it is located on the outer peripheral surface of the first and second unit housings where the ends of the inflow passage communicating with the injection hole are located, and is configured with a third packing for blocking gas leakage from the inflow passage.
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