KR20220096213A - 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 하우징(100)과; 상기 하우징(100)의 내부에 축 방향으로 구성되어 모터에 의해 회전하는 샤프트(200)와; 상기 샤프트(200)의 외주에 일정간격 이격되게 설치되는 다수의 베어링(300); 으로 구성되는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 하우징(100)의 내부에 구성되되, 상기 하우징(100)의 일측에 구비되는 컨트롤러로부터 +, -전류를 각각 인가받아 상기 샤프트(200)에 의해 발열되는 열을 냉각시키는 열전모듈(400)을 포함하고, 상기 샤프트(200)의 끝단에는 회전체(210)가 구성되어 상기 샤프트(200)의 회전 시 공기를 생성하여 상기 열전모듈(400)의 외측으로 이동시켜 상기 열전모듈(400)의 외측에서 발생되는 열을 냉각하도록 구성됨으로써, 스핀들의 내부에서 발생되는 열을 냉각시키는 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 컨트롤러에 의해 +, -전류를 공급받는 열전모듈을 통해 냉각온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하여 발생하는 상황에 맞춰 즉각적으로 대응할 수 있게 되어 스핀들의 안정성이 높고, 스핀들의 외부에 별도의 물 또는 공기를 공급하는 장치를 구비하지 않고 내부에서 자체적으로 공기를 형성됨에 따라 장치의 간소화가 가능한 유용한 발명이다.

Description

자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들{Machine tool spindle capable of self-cooling and controlling its cooling temperature}
본 발명은 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스핀들의 하우징의 내부에 열전소자를 구성하여, 샤프트로부터 발생하는 열을 냉각시키는 한편, 상기 샤프트의 끝단에 형성된 회전체로부터 발생되는 공기가 상기 하우징의 내부로 이동되어 샤프트와 마주하지 않는 열전모듈로부터 발생하는 열을 냉각시킬 수 있도록 하는 자체적인 냉각기능을 갖는 공작기계용 스핀들에 관한 기술이다.
최근 공작기계의 가공속도를 향상시키기 위하여 주축의 고속화가 요구되고 있다. 이때 스핀들을 회전시키는 모터와 베어링의 발열에 의한 베어링 마모 및 파손을 방지하고 열팽창에 의한 스핀들의 변형을 방지하기 위하여 냉각을 반드시 수반하여야 한다.
이에, 스핀들의 발열에 대응할 수 있도록 스핀들이 회전 시 발생하는 열을 냉각시키는 장치들이 개발되어 사용되고 있다.
우선 종래의 기술들을 살펴보면, 공개번호 10-2020-0119167호(특) 스핀들 유닛과 상기 스핀들 유닛을 구동하기 위해 상기 스핀들 유닛의 일측에 설치되는 모터 유닛을 구비하는 공작기계의 스핀들 장치에 있어서, 상기 스핀들 유닛은, 하우징부; 상기 하우징부의 내부에 회전 가능하게 설치되는 스핀들부; 제1 베어링 및 상기 제1 베어링과 서로 마주하면서 수직방향으로 이격되게 설치되는 제2 베어링을 구비하고, 상기 하우징부 내부에서 상기 스핀들부를 지지하는 베어링 유닛; 및 상기 하우징부의 내부에 설치되는 제1 쿨링유닛;을 포함하고, 상기 제1 쿨링유닛은, 제1 냉각유체가 통과하도록 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링 사이에 형성되는 제1 냉각유로; 및 상기 하우징부의 일측과 상기 제2 베어링 사이에 형성되는 제2 냉각유로;를 포함하는 공작기계의 스핀들 장치에 관한 기술이다.
등록번호 10-1413769호(특) 베드에 지지되는 바디에 베어링을 매개로 회전가능하게 설치되는 스핀들과, 상기 스핀들을 회전 구동시킬 수 있도록 상기 바디에 설치되는 구동모터를 포함하는 스핀들 조립체의 냉각 시스템에 있어서, 상기 베어링을 냉각시킬 수 있도록 상기 베어링에 근접되게 마련되는 제 1 냉각 라인; 상기 구동모터를 냉각시킬 수 있도록 상기 구동모터에 근접되게 마련되며, 상기 제 1 냉각 라인과 다른 냉각 유체 순환 사이클을 가지는 제 2 냉각 라인; 상기 제 1 냉각 라인에 냉각 유체를 공급하는 제 1 냉각 유닛; 상기 제 2 냉각 라인에 냉각 유체를 공급하는 제 2 냉각 유닛; 및 상기 제 1 냉각 라인에 공급되는 냉각 유체의 유량과 온도 중 적어도 어느 하나가 조절되도록 상기 제 1 냉각 유닛을 제어하여 상기 베드와 상기 베어링의 온도차를 감소시킴과 아울러 상기 제 2 냉각 라인에 공급되는 냉각 유체의 유량과 온도 중 적어도 어느 하나가 조절되도록 상기 제 2 냉각유닛을 제어하여 상기 베드와 상기 구동모터의 온도 차를 감소시키는 제어부를 포함하며, 상기 제 1 냉각 라인 또는 상기 제 2 냉각 라인 중 하나 이상의 냉각 라인으로 공급될 냉각 유체를 저장하는 냉각 유체 탱크; 상기 냉각 유체 탱크에 저장된 냉각 유체의 온도를 조절하기 위한 온도 조절기;를 포함하고, 상기 제 1 냉각 유닛은, 상기 제 1 냉각 라인에 상기 냉각 유체 탱크의 냉각 유체를 공급하는 제 1 펌프를 포함하고, 상기 제 2 냉각 유닛은, 상기 제 2 냉각 라인에 상기 냉각 유체 탱크의 냉각 유체를 공급하는 제 2 펌프를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 온도 조절기를 제어하여 상기 냉각 유체 탱크에 저장된 냉각 유체의 온도를 조절하고, 상기 제 1 및 제 2 펌프를 제어하여 상기 제 1 및 제 2 냉각 라인 각각에 공급되는 냉각 유체의 유량을 조절하는 기술이다.
상기한 종래 기술들은 대체적으로 외부로 별도로 물 또는 공기를 공급하는 장치를 구성하여서 스핀들을 냉각시키는 것을 중심적으로 기재하고 있다.
그러나, 이러한 종래 기술들은 스핀들을 냉각시킴에 있어서, 그 냉각의 온도를 선택적이면서도 균일한 온도를 유지할 수 있도록 제어하지 못함에 따라, 그 온도에 따라 스핀들에 무리가 갈 수도 있는 문제로 인해 스핀들의 장기사용이 어려울 수가 있고, 별도의 물 또는 공기를 공급하는 장치를 필수적으로 구비하여야 함에 따라서, 설치에 많은 제약이 따를 수밖에 없다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로, 스핀들의 하우징 내부에 열전모듈을 구성하여, 스핀들이 회전 시 발열되는 열을 균일하게 냉각시킬 수 있도록 하여, 스핀들의 안정성을 확보할 수 있도록 하고, 상기 스핀들의 샤프트 끝단에 프로펠러 형태의 회전체를 구성하고, 상기 하우징의 내부에 상기 회전체의 회전에 의해 형성되는 공기가 이동되어, 열전모듈의 외측으로 이동되어 상기 열전모듈로부터 발생되는 열을 냉각시킬 수 있도록 구성하여, 스핀들의 외부에서 별도로 공기를 투입하는 장치를 구성하지 않고서도 상기 회전체를 통해 자체적으로 공기를 형성할 수 있게 되어 설치의 편리성 및 장치의 간소화를 통해 경제적 효율성을 높일 수 있도록 하는 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.
이에 본 발명은, 하우징(100)과; 상기 하우징(100)의 내부에 축 방향으로 구성되어 모터에 의해 회전하는 샤프트(200)와; 상기 샤프트(200)의 외주에 일정간격 이격되게 설치되는 다수의 베어링(300); 으로 구성되는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 하우징(100)의 내부에 구성되되, 상기 하우징(100)의 일측에 구비되는 컨트롤러로부터 +, -전류를 각각 인가받아 상기 샤프트(200)에 의해 발열되는 열을 냉각시키는 열전모듈(400)을 포함하고, 상기 샤프트(200)의 끝단에는 회전체(210)가 구성되어 상기 샤프트(200)의 회전 시 공기를 생성하여 상기 열전모듈(400)의 외측으로 이동시켜 상기 열전모듈(400)의 외측에서 발생되는 열을 냉각하도록 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 하우징(100)은, 상기 샤프트(200)의 후방을 감싸며 위치되되, 외주에 제1,2내삽테(111, 113)가 서로 다른 지름으로 형성되고, 상기 제2내삽테(113)에는 내부에서 외측방향으로 제1이동홀(115)이 형성되는 제1하우징(110)과, 상기 샤프트(200)의 외주와 상기 제1하우징(110)의 일부분을 감싸며 위치되되 외주 일측에 열전모듈삽입홈(121)이 형성되고, 상기 열전모듈삽입홈(121)의 양측끝단에서 연장되되 열전모듈삽입홈(121)이 형성되지 않은 길이방향으로 이동로(123)가 각각 형성되며, 상기 이동로(123)의 일측에 제1내삽테(111)와 마주하게 제2이동홀(125)이 형성되는 제2하우징(120)과, 상기 제1,2하우징(110, 120)을 감싸며 구성되되, 일측 끝단이 상기 제1하우징(110)과 결합되는 제3하우징(130)으로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 제1내삽테(111), 열전모듈삽입홈(121)은 상기 베어링(300)과 동일선상에 배치되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 열전모듈삽입홈(121)은, 상기 제2하우징(120)의 외주 둘레를 따라 분할된 형태로 배열 구성되고, 상기 분할된 열전모듈삽입홈(121)은 길이방향으로 일정간격 이격되게 배열 구성되며, 상기 제2하우징(120)의 외주에 형성되되, 상기 각각의 열전모듈삽입홈(121) 사이에는, 상기 제2이동홀(125)로부터 이동되는 공기가 각각의 열전모듈삽입홈(121)으로 이동할 될 수 있도록 연결로(127)이 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 열전모듈(400)은, 상기 제1내삽테(111)와 열전모듈삽입홈(121)에 각각 위치되며 컨트롤러와 연결되어 +, -전류를 인가받는 열전소자(410)와, 상기 열전소자(410)의 외측에 구성되어 상기 열전소자(410)의 외측에서 발생하는 열을 분산시키는 열전달매체(420)와, 상기 열전달매체(420)의 외측에 구성되어, 회전체(210)로부터 형성된 공기가 열전달매체(420)로부터 분산된 열을 냉각시킬 수 있도록 하는 방열판(430)으로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 방열판(430)은, 상기 열전달매체(420)의 외측에 구성되는 몸체(431)와, 상기 몸체(431)에 수직방향으로 관통되는 관통홀(433)과, 상기 몸체(431)의 일측에서 수직방향으로 연장되되 관통홀(433)의 일측에서 위치되는 수직핀(435)으로 구성되어, 상기 회전체(210)로부터 형성된 공기가 수직핀(435)에 부딪혀 열전달매체(420) 측으로 이동되도록 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 회전체(210)는 프로펠러 형태로 형성되고, 하나 이상 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명의 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들에 의하면, 스핀들의 내부에서 발생되는 열을 냉각시키는 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 컨트롤러에 의해 +, -전류를 공급받는 열전모듈을 통해 냉각온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하여 발생하는 상황에 맞춰 즉각적으로 대응할 수 있게 되어 스핀들의 안정성이 높고, 스핀들의 외부에 별도의 물 또는 공기를 공급하는 장치를 구비하지 않고 내부에서 자체적으로 공기를 형성됨에 따라 장치의 간소화가 가능한 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 사시도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 분해도
도 6은 본 발명의 샤프트의 바람직한 실시 예를 나타내는 사시도, 정면도
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 분해도
도 8은 본 발명의 하우징의 바람직한 실시 예를 나타내는 단면도
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 측면도
도 10은 본 발명의 공기의 이동경로를 나타내는 도면
도 11은 본 발명의 공기의 이동경로를 나타내는 도면
도 12는 본 발명의 열전모듈의 바람직한 실시 예를 나타내는 사시도
본 발명은 스핀들의 하우징의 내부에 열전소자를 구성하여, 샤프트로부터 발생하는 열을 냉각시키는 한편, 상기 샤프트의 끝단에 형성된 회전체로부터 발생되는 공기가 상기 하우징의 내부로 이동되어 샤프트와 마주하지 않는 열전모듈로부터 발생하는 열을 냉각시킬 수 있도록 하는 자체적인 냉각기능을 갖는 공작기계용 스핀들을 제공한다.
이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 1 내지 도 12를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
우선 본 발명을 설명하기에 앞서 그 구성을 도 1 내지 도 5를 참고하여 설명하면, 하우징(100)과; 상기 하우징(100)의 내부에 축 방향으로 구성되어 모터에 의해 회전하는 샤프트(200)와; 상기 샤프트(200)의 외주에 일정간격 이격되게 설치되는 다수의 베어링(300); 으로 구성되는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 하우징(100)의 내부에 구성되되, 상기 하우징(100)의 일측에 구비되는 컨트롤러로부터 +, -전류를 각각 인가받아 상기 샤프트(200)에 의해 발열되는 열을 냉각시키는 열전모듈(400)을 포함하고, 상기 샤프트(200)의 끝단에는 회전체(210)가 구성되어 상기 샤프트(200)의 회전 시 공기를 생성하여 상기 열전모듈(400)의 외측으로 이동시켜 상기 열전모듈(400)의 외측에서 발생되는 열을 냉각하도록 구성된다.
여기서, 상기 열전모듈(400)은 컨트롤러로부터 +, -전류를 인가받음에 따라서, 내측으로는 샤프트(200)를 냉각시킬 수가 있고, 외측으로는 열이 발생하게 되는 구성으로 에어컨과 유사한 구성이며, 이러한, 열전모듈(400)을 이용하여 샤프트(200)와 베어링(300)으로부터 발생되는 열을 냉각시키고 외측으로 발생되는 열은 샤프트(200)의 회전체(210)로부터 형성되는 공기를 이용하여 냉각시킬 수 있도록 구성되고, 상기 샤프트(200)를 회전하는 모터 및 상기 컨트롤러는 별도로 도시하지 않았다.
또한, 도 4, 5에 도시된 바와 같이 상기 하우징(100)의 양단부에는 상기 샤프트(200)의 이탈을 방지하기 위한 전면커버와 후면커버가 각각 구성되는 것이 바람직하고, 상기 하우징(100)의 내부에는 상기 샤프트(200)의 원활한 회전을 위한 기타 구성요소들이 구비될 수가 있고, 상기 기타 구성요소들은 스핀들을 구성함에 있어 통상적으로 구성될 수 있는 것으로 별도의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
즉, 본 발명은 통상적으로 공작기계의 일측에 장착되어 스핀들을 사용할 시, 상기 회전하는 샤프트(200)와 베어링(300)에 의해 발생되는 열을 열전모듈(400)을 통해 냉각시킴과 동시에 상기 열전모듈(400)로부터 발생되는 열을 내부에서 형성되는 자체적으로 형성되는 공기를 이용하여 효율적으로 냉각시킬 수 있도록 하여 스핀들의 안정성을 확보할 수 있고, 상기 열전모듈(400)의 냉각온도를 선택적으로 제어하여 냉각 효율성을 높일 수가 있다.
도 1 내지 도 4, 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(100)은, 제1하우징(110), 제2하우징(120), 제3하우징(130)으로 구성된다.
상기 제1하우징(110)은 도 도 2, 4, 5, 7에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(200)의 후방을 감싸며 위치되되, 외주에 제1,2내삽테(111, 113)가 서로 다른 지름으로 형성되고, 상기 제2내삽테(113)에는 내부에서 외측방향으로 제1이동홀(115)이 형성된다.
상기 제1내삽테(111)는 실질적으로 상기 제1하우징(110)의 외주 중앙부에 형성되어 열전모듈(400)이 감싸져 배치되는 공간이고, 상기 제2내삽테(113)은 상기 샤프트(200)의 회전체(210)에서 형성되는 공기가 이동될 수 있도록 하기 위한 구성으로, 바람직하게는 상기 제1이동홀(115)을 통해 공기가 이동되어 상기 제2내삽테(113)측 방향으로 이동되어 상기 열전모듈(400)을 냉각시킬 수 있도록 한다.
상기 제2하우징(120)은 도 2 내지 도 5, 도 7, 8에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(200)의 외주와 상기 제1하우징(110)의 일부분을 감싸며 위치되되 외주 일측에 열전모듈(400)이 감싸지는 열전모듈삽입홈(121)이 형성되고, 상기 열전모듈삽입홈(121)의 양측끝단에서 연장되되 열전모듈삽입홈(121)이 형성되지 않은 길이방향으로 이동로(123)가 각각 형성되며, 상기 이동로(123)의 일측에 제1내삽테(111)와 마주하게 제2이동홀(125)이 형성된다.
이때, 상기 이동로(123)는 상기 제2하우징(120)의 외주에 서로 평행하는 방향으로 일정간격 이격되게 배치되되, 하나의 이동로(123)의 일측에 상기 제2이동홀(125)이 형성되어, 제2내삽테(113)로 이동된 공기가 상기 제2이동홀(125)를 통해 이동되어 상기 이동로(123)를 이동하면서 최종적으로 열전모듈삽입홀(121)로 이동되면서 열전모듈(400)을 냉각시킬 수 있게 된다.
상기 제3하우징(130)은 상기 제1,2하우징(110, 120)을 감싸며 구성되되, 내부 일측이 상기 제2하우징(120)과 결합되고, 내부 타측이 상기 제1하우징(110)과 결합되도록 하여, 상기 제1,2,3하우징(110, 120, 130)이 하나로 결속되게 된다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1내삽테(111), 열전모듈삽입홈(121)은 상기 베어링(300)과 동일선상에 배치되도록 하여, 상기 제1내삽테(111), 열전모듈삽입홈(121)에 각각 구성되는 열전모듈(400)이 샤프트(100)와 더불어 베어링(300)과 근접하게 위치되어 상기 베어링(300)으로부터 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수가 있다.
도 2, 3, 8, 9에 도시된 바와 같이 상기 제2하우징(120)의 열전모듈삽입홈(121)은, 상기 제2하우징(120)의 외주 둘레를 따라 분할된 형태로 배열 구성되고, 상기 분할된 열전모듈삽입홈(121)은 길이방향으로 일정간격 이격되게 배열 구성되며, 상기 제2하우징(120)의 외주에 형성되되, 상기 각각의 열전모듈삽입홈(121) 사이에는, 상기 제2이동홀(125)로부터 이동되는 공기가 각각의 열전모듈삽입홈(121)으로 이동할 될 수 있도록 연결로(127)가 형성된다.
다시 말해, 상기 제2하우징(120)의 외주 둘레 및 길이방향으로 일정간격 이격되게 각각의 열전모듈삽입홈(121)이 형성되도록 하여, 각각의 열전모듈삽입홈(121)에 열전모듈(400)을 구성함으로, 샤프트(100) 및 베어링(300)에서 발생하는 열을 전체적으로 균일한 냉각을 도모할 수 있게 되게 된다.
상기 샤프트(200)는 도 3, 6에 도시된 바와 같이, 가공을 위해 회전하는 구성이고, 상기 회전체(210)는 프로펠러 형태로 형성되어, 상기 샤프트(200)가 회전을 함과 동시에 바람을 일으켜 공기를 생성하게 되며, 이렇게 생성된 공기가 상기 제1이동홀(115), 제1내삽테(111), 제2이동홀(125), 이동로(123), 연결로(127), 이동로(123) 순으로 하여 하우징의 일측 또는 타측방향으로 이동되게 된다.
여기서, 도시하진 않았지만, 상기 회전체(210)는 샤프트(200)의 끝단에 하나 이상 다수개로 형성될 수 있도록 하여, 스핀들의 규모 등에 따라 다양하게 형성하여 사용할 수가 있으며 본 발명의 실시 예로써 한정짓지 아니한다.
상기 베어링(300)은 하우징(100)의 내부에 구성되되 상기 샤프트(200)의 외주를 감싸며 구성되고, 상기 샤프트(200)의 일측과 타측에 각각 배치되고, 샤프트(200)의 원활한 회전을 도모하기 위한 통상의 구성임으로 별도의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 열전모듈(400)은, 도 도 2 내지 도 4 및 도 9, 12에 도시된 바와 같이, 상기 제1내삽테(111)와 열전모듈삽입홈(121)에 각각 위치되며 컨트롤러와 연결되어 +, -전류를 인가받는 열전소자(410)와, 상기 열전소자(410)의 외측에 구성되어 상기 열전소자(410)의 외측에서 발생하는 열을 분산시키는 열전달매체(420)와, 상기 열전달매체(420)의 외측에 구성되어, 회전체(210)로부터 형성된 공기가 열전달매체(420)로부터 분산된 열을 냉각시킬 수 있도록 하는 방열판(430)로 구성된다.
상기 열전소자(410)는 상기 제1내삽테(111)와 열전모듈삽입홈(121)의 크기에 맞춰 제작되고, 일측과 타측에 컨트롤러로부터 +, -전류를 인가받을 수 있도록 접속되고, 일측에는 냉각, 타측에는 발열이 이루어질 수 있게 구성되며, 본 발명에서는 내측으로는 냉각, 외측으로는 발열이 되도록 구성되는 것으로 설명한다.
상기 열전달매체(420)는 상기 열전소자(410)에서 발생되는 열을 발열판(430)을 열을 전달하되, 그 열을 분산시킬 수 있도록 하는 구성으로, 상기 열이 한쪽으로만 집중되지 않도록 하여, 회전체(210)로부터 생성되는 공기와 만나 신속하게 냉각이 이루어질 수 있도록 하기 위한 구성이다.
또한, 상기 방열판(430)은 도 12에 도시된 바와 같이, 열을 내보내거나 내뿜을 수 있도록 하는 구성으로써, 상기 열전달매체(420)의 외측에 구성되는 몸체(431)와, 상기 몸체(431)에 수직방향으로 관통되는 관통홀(433)과, 상기 몸체(431)의 일측에서 수직방향으로 연장되되 관통홀(433)의 일측에서 위치되는 수직핀(435)으로 구성되어, 상기 회전체(210)로부터 형성된 공기가 수직핀(435)에 부딪혀 열전달매체(420) 측으로 이동되도록 하여, 열전소자(410)의 외측으로 발생되는 열을 신속하게 냉각시킬 수 있도록 구성된다.
본 발명의 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들에 의하면, 스핀들의 내부에서 발생되는 열을 냉각시키는 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 컨트롤러에 의해 +, -전류를 공급받는 열전모듈을 통해 냉각온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하여 발생하는 상황에 맞춰 즉각적으로 대응할 수 있게 되어 스핀들의 안정성이 높고, 스핀들의 외부에 별도의 물 또는 공기를 공급하는 장치를 구비하지 않고 내부에서 자체적으로 공기를 형성됨에 따라 장치의 간소화가 가능한 유용한 발명이다.
100 : 하우징
110 : 제1하우징 111 : 제1내삽테 113 : 제2내삽테
115 : 제1이동홀
120 : 제2하우징 121 : 열전소자삽입홈 123 : 이동로
125 : 제2이동홀 127 : 연결로
130 : 제3하우징
200 : 샤프트 210 : 회전체
300 : 베어링
400 : 열전모듈 410 : 열전소자 420 : 열전달매체
430 : 방열판 431 : 몸체 433 : 관통홀
435 : 수직핀

Claims (7)

  1. 하우징(100)과; 상기 하우징(100)의 내부에 축 방향으로 구성되어 모터에 의해 회전하는 샤프트(200)와; 상기 샤프트(200)의 외주에 일정간격 이격되게 설치되는 다수의 베어링(300); 으로 구성되는 공작기계용 스핀들에 있어서,
    상기 하우징(100)의 내부에 구성되되, 상기 하우징(100)의 일측에 구비되는 컨트롤러로부터 +, -전류를 각각 인가받아 상기 샤프트(200)에 의해 발열되는 열을 냉각시키는 열전모듈(400)을 포함하고,
    상기 샤프트(200)의 끝단에는 회전체(210)가 구성되어 상기 샤프트(200)의 회전 시 공기를 생성하여 상기 열전모듈(400)의 외측으로 이동시켜 상기 열전모듈(400)의 외측에서 발생되는 열을 냉각하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징(100)은,
    상기 샤프트(200)의 후방을 감싸며 위치되되, 외주에 제1,2내삽테(111, 113)가 서로 다른 지름으로 형성되고, 상기 제2내삽테(113)에는 내부에서 외측방향으로 제1이동홀(115)이 형성되는 제1하우징(110)과,
    상기 샤프트(200)의 외주와 상기 제1하우징(110)의 일부분을 감싸며 위치되되 외주 일측에 열전모듈삽입홈(121)이 형성되고, 상기 열전모듈삽입홈(121)의 양측끝단에서 연장되되 열전모듈삽입홈(121)이 형성되지 않은 길이방향으로 이동로(123)가 각각 형성되며, 상기 이동로(123)의 일측에 제1내삽테(111)와 마주하게 제2이동홀(125)이 형성되는 제2하우징(120)과,
    상기 제1,2하우징(110, 120)을 감싸며 구성되되, 일측 끝단이 상기 제1하우징(110)과 결합되는 제3하우징(130)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1내삽테(111), 열전모듈삽입홈(121)은 상기 베어링(300)과 동일선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 열전모듈삽입홈(121)은,
    상기 제2하우징(120)의 외주 둘레를 따라 분할된 형태로 배열 구성되고,
    상기 분할된 열전모듈삽입홈(121)은 길이방향으로 일정간격 이격되게 배열 구성되며,
    상기 제2하우징(120)의 외주에 형성되되, 상기 각각의 열전모듈삽입홈(121) 사이에는, 상기 제2이동홀(125)로부터 이동되는 공기가 각각의 열전모듈삽입홈(121)으로 이동할 될 수 있도록 연결로(127)이 형성되는 것을 특징으로 하는 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 열전모듈(400)은,
    상기 제1내삽테(111)와 열전모듈삽입홈(121)에 각각 위치되며 컨트롤러와 연결되어 +, -전류를 인가받는 열전소자(410)와,
    상기 열전소자(410)의 외측에 구성되어 상기 열전소자(410)의 외측에서 발생하는 열을 분산시키는 열전달매체(420)와,
    상기 열전달매체(420)의 외측에 구성되어, 회전체(210)로부터 형성된 공기가 열전달매체(420)로부터 분산된 열을 냉각시킬 수 있도록 하는 방열판(430)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 방열판(430)은,
    상기 열전달매체(420)의 외측에 구성되는 몸체(431)와,
    상기 몸체(431)에 수직방향으로 관통되는 관통홀(433)과,
    상기 몸체(431)의 일측에서 수직방향으로 연장되되 관통홀(433)의 일측에서 위치되는 수직핀(435)으로 구성되어,
    상기 회전체(210)로부터 형성된 공기가 수직핀(435)에 부딪혀 열전달매체(420) 측으로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 회전체(210)는 프로펠러 형태로 형성되고, 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 자체적인 냉각과 그 냉각온도를 제어할 수 있는 공작기계용 스핀들.
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JP2000237930A (ja) * 1999-02-19 2000-09-05 Nsk Ltd スピンドルの冷却構造
JP2004034163A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Kuroda Precision Ind Ltd 工具ホルダの冷却方法および工具ホルダ

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