KR20230157011A

KR20230157011A - 공작기계의 밀링스핀들 장치

Info

Publication number: KR20230157011A
Application number: KR1020220056431A
Authority: KR
Inventors: 이상민
Original assignee: 주식회사 디엔솔루션즈
Priority date: 2022-05-09
Filing date: 2022-05-09
Publication date: 2023-11-16

Abstract

본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치는 베드에 이송 가능하게 설치되는 이송체; 공작물을 가공하기 위해 선단에 탈부착되는 공구를 회전시키고, 상기 이송체에 선회가능하게 배치되는 밀링스핀들; 및 상기 밀링스핀들의 축방향을 기준으로 서로 대칭하도록 상기 밀링스핀들에 한 쌍으로 형성되는 드레인유닛;을 포함하고, 한 쌍의 상기 드레인유닛 중에서 상기 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상대적으로 상부에 위치하는 드레인유닛은 상기 밀링스핀들의 내부로 절삭유나 이물질이 유입되는 것을 차단하고, 동시에 상대적으로 하부에 위치하는 나머지 하나의 드레인유닛은 상기 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질을 상기 밀링스핀들의 외부로 배출할 수 있다.

Description

공작기계의 밀링스핀들 장치{Milling spindle apparatus of machine tool}

본 발명은 공작기계의 밀링스핀들 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀링스핀들로 공작물의 가공중에 밀링스핀들의 원주방향 상부에서는 밀링스핀들의 내부로 절삭유나 이물질이 음압에 의해 유입되는 것을 차단함과 동시에 밀링스핀들의 원주방향 하부에서는 밀링스핀들 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질을 밀링스핀들의 외부로 신속하고 효과적으로 배출할 수 있는 복합가공기의 밀링스핀들 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반, 복합가공기 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.

또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다.

일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이나 터렛이 사용된다.

이러한 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 툴 보관장소의 형태로 공구 매거진이 사용된다.

또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 공구를 공구 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, Automatic Tool Changer)를 구비한다.

또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, Automatic Palette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.

또한, 일반적으로 공작기계는 가공방법에 따라 크게 터닝센터(TURNING CENTER)와 머시닝센터(MACHINING CENTER)로 분류된다.

일반적으로 선삭, 밀링, 드릴링, 탭핑, 보링 등 여러가지 가공 공정을 하나의 공작기계에서 한번 공작물 스텝(step)으로 구현할 수 있는 공작기계를 복합가공기(multi-task center or integrated mill turn center)라 한다. 이러한 복합가공기를 이용하면 리드타임(lead time), 부품 수, 작업 부하, 작업 공간 등을 줄이는 것은 물론 생산성과 정밀도를 향상할 수 있다.

복합가공기의 밀링 스핀들에서 밀링작업과 선삭작업을 위해서는 커플의 언클램핑과 클램핑이 원활하고 정확하게 이루어져야 한다.

즉, 밀링작업시에는 공구가 회전할 수 있도록 스핀들 내부에 설치되는 커플링이 언클램핑(unclamping)되어야 하고, 선삭작업시에는 정밀한 선삭을 위해 공구가 견고하게 고정되도록 스핀들 내부에 설치되는 커플링이 클램핑(clamping)되어야 한다.

이러한 종래 공작기계의 밀링스핀들 장치는 공구로 공작물의 밀링가공을 위해 밀링스핀들 내부의 스핀들이 고속으로 회전함에 따라 음압에 의해 가공중에 비산되는 절삭유나 이물질이 공작기계의 내부로 유입되는 문제점이 있었다.

특히, 종래 공작기계의 밀링스핀들 장치는 밀링스핀들의 내부로 유입된 절삭유나 이물질에 의해 밀링스핀들의 베어링이나 모터가 소착되거나 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 공작기계의 밀링스핀들 장치는 베어링이나 모터의 소착이나 파손에 의해 내구성과 수명이 감소하여 소비자의 불만을 초래하고, 유지보수 비용과 시간이 증가하고, 비가공시간 증가에 따라 가공생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

더욱이, 종래 공작기계의 밀링스핀들 장치는 밀링스핀들의 내부로 절삭유나 이물질의 유입을 방지하고, 밀링스핀들 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질을 외부로 배출하기 위해 별도의 노즐을 설치해야 함에 따가 제조비용과 시간이 증가하고, 공작기계의 소형화를 도모하지 못하여 공간활용도가 감소하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2004-0059285호 대한민국 특허공개공보 제10-2019-0114170호 대한민국 특허공개공보 제10-2020-0112388호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 드레인유닛이 밀링스핀들의 원주방향을 따라 상하로 서로 대칭하도록 한 쌍으로 형성되고, 한 쌍의 상기 드레인유닛 중에서 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상대적으로 상부에 위치하는 드레인유닛은 밀링스핀들의 내부로 절삭유나 이물질이 음압에 의해 유입되는 것을 자동으로 차단하고, 동시에 상대적으로 하부에 위치하는 나머지 하나의 드레인유닛은 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질을 밀링스핀들의 외부로 자동으로 배출함에 따라 장비의 손상이나 파손을 방지하고, 유지보수 비용을 절감하며 내구성과 신뢰성을 향상할 수 있는 공작기계의 밀링스핀들 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치는 베드에 이송 가능하게 설치되는 이송체; 공작물을 가공하기 위해 선단에 탈부착되는 공구를 회전시키고, 상기 이송체에 선회가능하게 배치되는 밀링스핀들; 및 상기 밀링스핀들의 축방향을 기준으로 서로 대칭하도록 상기 밀링스핀들에 한 쌍으로 형성되는 드레인유닛;을 포함하고, 한 쌍의 상기 드레인유닛 중에서 상기 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상대적으로 상부에 위치하는 드레인유닛은 상기 밀링스핀들의 내부로 절삭유나 이물질이 유입되는 것을 차단하고, 동시에 상대적으로 하부에 위치하는 나머지 하나의 드레인유닛은 상기 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질을 상기 밀링스핀들의 외부로 배출할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 밀링스핀들 장치의 상기 밀링스핀들은 상기 이송체에 고정 설치되는 지지부; 상기 지지부에 선회 가능하게 설치되는 바디부; 및 상기 바디부에 회전가능하게 삽입 설치되는 스핀들;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 밀링스핀들 장치의 각각의 상기 드레인유닛은 일측이 상기 바디부의 외부와 연통되고, 타측은 상기 스핀들에 인접하도록 상기 바디부의 내부를 관통하여 연장 형성되는 제1 유로부; 상기 제1 유로부의 타측에서 절곡되어 상기 바디부의 내부의 공간과 연통하도록 형성되는 제2 유로부; 상기 제1 유로부와 상기 제2 유로부가 연통되는 곳에서 원주방향으로 연장 형성되는 수용부; 및 상기 수용부에 배치되어 상기 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상기 제2 유로부를 선택적으로 개방하거나 폐쇄하는 차폐부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 밀링스핀들 장치의 각각의 상기 드레인유닛은 상기 차폐부의 원주방향 하부로의 이동을 제한하기 위해 상기 수용부의 원주방향 하부에 테이퍼지게 형성되는 안착부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 밀링스핀들 장치의 각각의 드레인유닛의 상기 차폐부는 상기 안착부와 접촉에 의해 상기 제2 유로부를 폐쇄하도록 상기 안착부의 테이퍼각도에 대응하는 소정의 직경을 갖는 볼형상으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 밀링스핀들 장치의 각각의 드레인유닛의 상기 수용부는 상기 밀링스핀들의 선회동작과 연동하여 상기 차폐부가 상기 수용부에서 원주방향으로 상하이동이 가능하도록 상기 차폐부의 직경보다 큰 원주방향 길이를 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 밀링스핀들 장치의 한 쌍의 상기 드레인유닛 중에서 상기 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상대적으로 원주방향의 상부에 위치하는 상기 드레인유닛은 상기 차폐부가 자중에 의해 자동으로 하강하여 상기 안착부에 밀착 접촉됨에 따라 상기 제2 유로부를 자동으로 폐쇄하여 상기 제1 유로부를 거쳐 상기 제2 유로부를 통해 상기 바디부의 내부로 절삭유나 이물질이 유입되는 것을 차단하고, 동시에 상대적으로 원주방향의 하부에 위치하는 나머지 하나의 상기 드레인유닛은 상기 차폐부가 자중에 의해 상기 수용부에서 자동으로 하강하여 상기 차폐부와 상기 안착부의 접촉이 해제됨에 따라 상기 제2 유로부가 개방되어 상기 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질을 상기 제2 유로부를 거쳐 상기 제1 유로부를 통해 상기 밀링스핀들의 외부로 배출할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 밀링스핀들 장치의 상기 밀링스핀들은 상기 바디부의 내부에 배치되어 상기 스핀들의 회전을 지지하는 베어링; 및 상기 바디부의 내부에 상기 스핀들과 인접하게 설치되어 상기 스핀들을 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치는 드레인유닛이 밀링스핀들의 원주방향을 따라 상하로 서로 대칭하도록 한 쌍으로 형성되고, 한 쌍의 상기 드레인유닛 중에서 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상대적으로 상부에 위치하는 드레인유닛은 밀링스핀들의 내부로 절삭유나 이물질이 음압에 의해 유입되는 것을 자동으로 차단하고, 동시에 상대적으로 하부에 위치하는 나머지 하나의 드레인유닛은 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질을 밀링스핀들의 외부로 자동으로 배출함에 따라 베어링이나 스핀들의 소착에 따른 손상이나 파손을 방지하여 유지보수 비용과 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치는 비가공시간 감소에 따라 생산성을 향상하고, 작업자의 만족도와 편의를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치는 스틸볼 형태의 차폐부가 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상부에 위치한 드레인유닛에서 안착부와 밀착 접촉되어 제2 유로부를 자동으로 폐쇄하여 음압에 의해 절삭유나 이물질이 밀링스핀들의 내부로 유입되는 것을 방지하고, 동시에 하부에 위치한 드레인유닛에서 안착부와 이격되어 제2 유로부를 자동으로 개방하여 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질이 밀링스핀들의 외부로 자동으로 배출됨에 따라 공작기계의 내구성과 안정성을 향상하고, 소형화를 통해 공간활용도를 극대화하고, 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

게다가, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치는 밀링스핀들이 공작물을 가공하기 위해 고속으로 회전할 때에 음압에 의해 이물질이 밀링스핀들의 내부로 유입되는 것을 차단하고 자동으로 배출하여 베어링이나 스핀들이 소착되는 것을 방지하여 각종 부품의 수명을 연장하여 소비자의 만족도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 개념도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치가 정위치에 있는 상태에서 정면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치가 좌측으로 90도 선회된 위치의 상태에서 정면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치가 우측으로 90도 선회된 위치의 상태에서 정면도를 나타낸다.
도 5는 도 3에서의 좌측면도를 나타낸다.
도 6은 도 3에서 F-F선의 단면도를 나타낸다.
도 7은 도 3에서 D-D선의 일부 단면도를 나타낸다.
도 8은 도 7의 E 부분의 확대단면도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "축방향"이란 스핀들의 회전축을 기준으로 상하로 연장되는 방향, 즉 길이방향으로 연장되는 방향으로 동일부재에서 가로방향, 즉 도 1 내지 도 8에서 A축방향을 의미하고, "원주방향"이란 축방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 축방향에 대해 방사상으로 연장되는 방향, 즉 도 1 내지 도 8에서 B축방향을 의미하며, "선회축"이란 밀링스핀들이 지지부에 대해 좌우로 일정한 각도로 회전하는 방향으로, 도 1 내지 도 8에서 T축방향을 의미한다. 또한, "상부(상방)"이란 원주방향에서 위쪽방향, 즉 도 7 내지 도 8에서 위쪽방향 즉, B축방향에서 위쪽을 향하는 방향을 의미하고, "하부(하방)"이란 원주방향에서 아래쪽 방향, 즉 도 7 내지 도 8에서 B축방향에서 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다. 또한, "내부(내측)"이란 동일부재에서 상대적으로 회전축에 가까운 쪽 즉, 도 1 내지 도 8에서 안쪽을 의미하고, "외부(외측)"이란 동일부재에서 상대적으로 중심에서 먼쪽 즉 도 1 내지 도 8에서 바깥쪽을 의미한다.

도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치(1)를 설명한다. 도 1 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치(1)는 이송체(100), 밀링스핀들(200), 및 한 쌍의 드레인유닛(300)을 포함한다.

이송체(100)는 베드에 이송 가능하게 설치된다. 즉, 도 1 내지 도 8에 도시되지는 않았지만, 지면이나 베이스에 베드가 설치되고, 이송체는 베드에 이송가능하게 설치된다.

즉, 이송체는 새들이나 컬럼 형태로 형성되어 베드에 수평방향, 수직방향, 또는 높이방향으로 이송가능하게 설치된다.

또한, 이러한 베드에는 이송체와 밀링스핀들 이외에 다수의 공구를 구비하고 선택된 공구를 통해 공작물을 가공하기 위한 터렛이 이동 및 회동가능하게 설치될 수 있다.

즉, 신속한 복합가공과 대량 생산을 위해 1개의 공작물을 일부에서 터렛에 장착된 공구로 가공하고 필요에 따라 밀링스핀들로 동시에 2가지 가공을 동시에 수행할 수 있다. 이러하

밀링스핀들(200)은 공작물을 가공하기 위해 선단에 탈부착되는 공구(3)를 회전시키고, 이송체에 선회가능하게 배치된다. 즉, 밀링스핀들은 이송체를 따라 터렛과 독립적으로 이동하면서 공작물을 터렛과 동시에 또는 개별적으로 가공할 수 있다.

또한, 도 1 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 밀링스핀들 장치의 밀링스핀들(200)은 지지부(201), 바디부(210), 스핀들(220), 베어링(230), 클램핑부(240), 및 모터(250)를 포함한다.

지지부(201)는 이송체에 고정 설치되어 바디부가 선회축(T)을 기준으로 선회 가능하게 지지한다.

즉, 지지부는 이송체에 고정 설치되어 이송체의 이송과 함께 밀링스핀들을 베드상에서 수평방향, 수직방향, 높이방향을 따라 이동시키고 지지하는 기능을 수행한다.

바디부(210)는 지지부에 선회 가능하게 설치된다. 즉, 바디부(210)는 소정의 축방향 길이를 갖는 원통형태로 형성되고, 지지부에 선회축(T)을 기준으로 좌우로 선회한다.

또한, 바람직하게는 본 발명에 의한 바디부는 지지부에 선회축을 기준으로 좌로 90도(도 3 참조) 내지 우측으로 90도(도 4 참조) 범위 내에서 선회하고, 필요에 따라 더 큰 각도로 선회할 수도 있다.

스핀들(220)은 바디부에 회전가능하게 삽입 설치된다.

즉, 스핀들은 후술하는 모터(250)에 의해 바디부에 회전가능하게 삽입 설치되고 선단에 밀링공구가 장착되어 모터의 작동에 따라 고속으로 회전한다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이러한 스핀들은 공구를 클램핑한 상태에서 최대 25,000rpm까지 회전하고, 통상 밀링가공시에 15,000rpm으로 회전한다.

베어링(230)은 바디부의 내부에 배치되어 스핀들의 회전을 지지한다. 즉, 베어링은 바디부의 내부에 축방향을 따라 복수개로 배치되어 모터에 이한 스핀들의 회전시에 스핀들을 지지한다.

또한, 이러한 베어링은 스핀들의 회전시에 스핀들을 원활하게 지지하고 윤활하기 위해 윤활유를 사용한다.

클램핑부(240)는 바디부의 내부에 스핀들과 인접하게 설치되어 스핀들을 클램핑 또는 언클램핑한다.

즉, 밀링작업시에는 공구가 회전할 수 있도록 스핀들 내부에 설치되는 클램핑부를 통해 스핀들이 언클램핑(unclamping)되어야 하고, 선삭작업시에는 정밀한 선삭을 위해 공구가 견고하게 고정되도록 스핀들 내부에 설치되는 클램핑부를 통해 스핀들이 클램핑(clamping)되어야 한다.

이러한 작동을 위해 클램핑부는 제어부의 제어에 따라 선택적으로 스핀들을 유압과 같은 작동유를 통해 클램핑 또는 언클램핑하면서 가공을 수행한다.

모터(250)는 바디부의 내부에 빌트인모터로 형성되어 직접 스핀들을 회전시킬 수 있다.

또한, 모터는 필요에 따라 스핀들의 일측에 체인이나 벨트를 통해 연결되어 스핀들을 회전시키는 동력을 발생시키고 이러한 동력으로 스핀들을 회전시킨다.

이처럼, 본 발명에 의한 밀링스핀들은 소형화 및 최적의 배치구조를 통해 밀링스핀들 장치의 소형화를 도모하고 공간활용도를 극대화할 수 있다.

드레인유닛(300)은 밀링스핀들의 축방향을 기준으로 서로 대칭하도록 밀링스핀들에 한 쌍으로 형성된다.

이처럼, 스핀들이 고속으로 회전하고 클램핑 또는 언클램핑을 수행함에 따라 이러한 베어링은 윤활유를 필연적으로 사용하고, 클램핑부는 작동유를 필연적으로 사용한다.

그러나, 이러한 윤활유와 작동유는 고속 회전과 정비 또는 클램핑과 언클램핑의 반복적인 동작이나 시간의 경과에 따라 베어링의 윤활유나 클램핑부의 작동유가 바디부의 공간(211)으로 누출되는 경우가 발생한다.

만약, 누출된 윤활유나 작동유가 밀링스핀들의 외부로 원활하게 배출되지 않으면 밀링스핀들의 다른 부품을 오염시키거나 손상시켜 장비의 내구성과 수명이 감소하게 된다.

또한, 공작물의 가공중에 절삭유를 사용하게 되고, 절삭유가 압력으로 분사됨에 따라 절삭유나 가공중에 발생하는 칩이 공작기계의 가공영역 내부에서 비산하게 된다.

이처럼, 공작물의 가공중에 비산된 절삭유나 칩과 같은 이물질은 밀링스핀들의 고속 회전시에 발생하는 음압에 의해 밀링스핀들의 내부로 유입된다.

음압 등에 의해 밀링스핀들의 내부로 유입되는 절삭유나 칩은 바디부의 공간에 잔존하다가 각종 부품을 타고 베어링이나 모터 또는 클램핑부에 유입되어 이들을 소착시키거나 오염시켜 장비의 마모나 손상 또는 파손을 야기한다.

즉, 누출된 윤활유와 작동유 뿐만아니라 공작물의 가공중에 스핀들의 고속회전에 의한 음압이나 여러가지 원인으로 인해 밀링스핀들의 바디부의 내부로 유입된 절삭유나 이물질은 밀링스핀들의 외부로 배출되어야 장비의 수명과 내구성이 증가될 수 있다.

이를 위해 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 한 쌍의 드레인유닛 중에서 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상대적으로 상부에 위치하는 드레인유닛은 밀링스핀들의 내부로 절삭유나 이물질이 유입되는 것을 차단하고, 동시에 상대적으로 하부에 위치하는 나머지 하나의 드레인유닛은 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질을 밀링스핀들의 외부로 배출한다.

즉, 도 6에 도시된 것처럼, 만약, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 밀링스핀들(200)이 좌측으로 90도 회전한 상태에서는 원주방향을 따라 상부에 위치한 드레인유닛은 밀링스핀들의 내부로 절삭유나 이물질이 유입되는 것을 자동으로 차단하고 동시에 원주방향을 따라 하부에 위치한 드레인유닛은 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질 또는 윤활유나 작동유를 신속하게 밀링스핀들의 외부로 배출한다.

따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치는 베어링이나 스핀들의 소착에 따른 손상이나 파손을 방지하여 유지보수 비용과 시간을 절감하고, 비가공시간 감소에 따라 생산성을 향상하고, 작업자의 만족도와 편의를 극대화할 수 있다.

도 5 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 각각의 드레인유닛(300)은 제1 유로부(310), 제2 유로부(320), 수용부(330), 차폐부(340), 및 안착부(350)를 포함한다.

제1 유로부(310)는 일측이 바디부의 외부와 연통되고, 제1 유로부의 타측은 스핀들에 인접하도록 바디부의 내부를 관통하여 연장 형성된다.

즉, 제1 유로부는 일측이 바디부의 외부와 연통되도록 배출부와 연결되고, 제1 유로부의 타측은 스핀들에 인접하도록 바디부의 내부를 관통하여 연장 형성된다.

구체적으로 예를 들어 도 6에 도시된 것처럼, 제1 유로부는 일측이 바디부의 외부와 연통되도록 배출부와 연결되고, 타측은 스핀들에 인접하도록 바디부의 내부를 관통하여 수평방향으로 연장 형성되어 제2 유로부와 연통된다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 제1 유로부는 일측이 바디부의 외부의 배출부와 연결되고, 타측이 제2 유로부와 연통되도록 바디부의 내부를 관통하여 연장 형성되는 형태로 설계 편의나 바디부의 크기 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

제2 유로부(320)는 제1 유로부의 타측에서 절곡되어 바디부의 내부의 공간(211)과 연통하도록 형성된다.

즉, 제2 유로부는 제1 유로부의 타측 선단에서 원주방향으로 1차 절곡되고, 다시 축방향으로 2차로 절곡되어 바디부의 내부의 공간과 연통되게 형성된다.

수용부(330)는 제1 유로부와 제2 유로부가 연통되는 곳에서 원주방향으로 연장 형성된다.

즉, 수용부는 제1 유로부와 제2 유로부가 서로 연통되는 경계부근에서 원주방향으로 소정의 길이와 폭을 갖도록 연장 형성된다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 수용부는 원통형상의 형상으로 형성되고, 내부에 원통형상의 공동부를 구비할 수 있다.

차폐부(340)는 수용부에 배치되어 밀링스핀들의 선회각도에 따라 제2 유로부를 선택적으로 개방하거나 폐쇄한다.

또한, 도 7 내지 도 8에 도시된 것처럼 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 드레인유닛의 차폐부는 안착부와 접촉에 의해 제2 유로부를 폐쇄하도록 안착부의 테이퍼각도에 대응하는 소정의 직경을 갖는 볼형상으로 형성된다.

바람직하게는 차폐부는 안착부의 테이퍼각도에 대응하는 소정의 직경(R)을 갖는 스틸볼 형상으로 형성된다.

안착부(350)는 차폐부의 원주방향 하부로의 이동을 제한하기 위해 수용부의 원주방향 하부에 테이퍼지게 형성된다.

또한, 도 7 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치의 드레인유닛의 수용부는 밀링스핀들의 선회동작과 연동하여 차폐부가 수용부에서 원주방향으로 상하이동이 가능하도록 차폐부의 직경보다 큰 원주방향 길이(H)를 갖도록 형성된다.

즉, 도 7 내지 도 8에 도시된 것처럼, 한 쌍의 드레인유닛 중에서 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상대적으로 원주방향의 상부에 위치하는 드레인유닛은 차폐부가 자중에 의해 하강하여 안착부에 밀착 접촉됨에 따라 제2 유로부를 자동으로 폐쇄하여 제1 유로부를 거쳐 제2 유로부를 통해 상기 바디부의 내부로 절삭유나 이물질이 유입되는 것을 차단한다.

이와 동시에 상대적으로 원주방향의 하부에 위치하는 나머지 하나의 드레인유닛은 차폐부가 자중에 의해 수용부에서 자동으로 하강하여 차폐부와 안착부의 접촉이 해제됨에 따라 제2 유로부가 개방되어 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질을 제2 유로부를 거쳐 제1 유로부를 통해 밀링스핀들의 외부로 배출한다.

구체적으로, 도 8에 도시된 것처럼, 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상대적으로 원주방향을 따라 상부에 위치하는 수용부에 배치된 차폐부는 스핀들의 고속회전에 의한 음압과 자중에 의해 하강하여 안착부와의 밀착 접촉을 통해 제2 유로부를 폐쇄하여 제1 유로부를 지나쳐 밀링스핀들의 내부로 유입된 절삭유나 이물질이 밀링스핀들 내부로 유입되는 것이 차단된다.

도 8에 도시된 것처럼, 상부에 위치하는 드레인유닛이 차폐부를 통해 제1 유로부를 차단함과 동시에 상대적으로 원주방향을 따라 하부에 위치하는 수용부에 배치된 차폐부는 스핀들의 고속회전에 의한 음압에도 불구하고 자중에 의해 하강하여 안착부와의 밀착 접촉이 해제됨에 따라 제2 유로부가 개방되어 밀링스핀들의 공간에 잔존하는 절삭유나 이물질 또는 윤활유나 작동유가 제2 유로부를 지나 제1 유로부를 거쳐 배출구를 통해 밀링스핀들의 외부로 배출된다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치는 스틸볼 형태의 차폐부가 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상부에 위치한 드레인유닛에서 안착부와 밀착 접촉되어 제2 유로부를 자동으로 폐쇄하여 음압에 의해 절삭유나 이물질이 밀링스핀들의 내부로 유입되는 것을 방지하고, 동시에 하부에 위치한 드레인유닛에서 안착부와 이격되어 제2 유로부를 자동으로 개방하여 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질이 밀링스핀들의 외부로 자동으로 배출됨에 따라 공작기계의 내구성과 안정성을 향상하고, 소형화를 통해 공간활용도를 극대화하고, 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 밀링스핀들 장치는 밀링스핀들이 공작물을 가공하기 위해 고속으로 회전할 때에 음압에 의해 이물질이 밀링스핀들의 내부로 유입되는 것을 차단하고 자동으로 배출하여 베어링이나 스핀들이 소착되는 것을 방지하여 각종 부품의 수명을 연장하여 소비자의 만족도를 극대화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

1 : 밀링스핀들 장치
100 : 이송체
200 : 밀링스핀들
201 : 지지부
210 : 바디부
220 : 스핀들
230 : 베어링
240 : 클램핑부
250 : 모터
300 : 드레인유닛
310 : 제1 유로부
320 : 제2 유로부
330 : 수용부
340 : 차폐부
350 : 안착부

Claims

베드에 이송 가능하게 설치되는 이송체;
공작물을 가공하기 위해 선단에 탈부착되는 공구를 회전시키고, 상기 이송체에 선회가능하게 배치되는 밀링스핀들; 및
상기 밀링스핀들의 축방향을 기준으로 서로 대칭하도록 상기 밀링스핀들에 한 쌍으로 형성되는 드레인유닛;을 포함하고,
한 쌍의 상기 드레인유닛 중에서 상기 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상대적으로 상부에 위치하는 드레인유닛은 상기 밀링스핀들의 내부로 절삭유나 이물질이 유입되는 것을 차단하고, 동시에 상대적으로 하부에 위치하는 나머지 하나의 드레인유닛은 상기 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질을 상기 밀링스핀들의 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 밀링스핀들 장치.
제1항에 있어서,
상기 밀링스핀들은,
상기 이송체에 고정 설치되는 지지부;
상기 지지부에 선회 가능하게 설치되는 바디부; 및
상기 바디부에 회전가능하게 삽입 설치되는 스핀들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 밀링스핀들 장치.
제2항에 있어서,
각각의 상기 드레인유닛은,
일측이 상기 바디부의 외부와 연통되고, 타측은 상기 스핀들에 인접하도록 상기 바디부의 내부를 관통하여 연장 형성되는 제1 유로부;
상기 제1 유로부의 타측에서 절곡되어 상기 바디부의 내부의 공간과 연통하도록 형성되는 제2 유로부;
상기 제1 유로부와 상기 제2 유로부가 연통되는 곳에서 원주방향으로 연장 형성되는 수용부; 및
상기 수용부에 배치되어 상기 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상기 제2 유로부를 선택적으로 개방하거나 폐쇄하는 차폐부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 밀링 스핀들 장치.
제3항에 있어서,
각각의 상기 드레인유닛은,
상기 차폐부의 원주방향 하부로의 이동을 제한하기 위해 상기 수용부의 원주방향 하부에 테이퍼지게 형성되는 안착부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 밀링스핀들 장치.
제4항에 있어서,
상기 차폐부는 상기 안착부와 접촉에 의해 상기 제2 유로부를 폐쇄하도록 상기 안착부의 테이퍼각도에 대응하는 소정의 직경을 갖는 볼형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 밀링스핀들 장치.
제5항에 있어서,
상기 수용부는 상기 밀링스핀들의 선회동작과 연동하여 상기 차폐부가 상기 수용부에서 원주방향으로 상하이동이 가능하도록 상기 차폐부의 직경보다 큰 원주방향 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 밀링스핀들 장치.
제6항에 있어서,
한 쌍의 상기 드레인유닛 중에서 상기 밀링스핀들의 선회각도에 따라 상대적으로 원주방향의 상부에 위치하는 상기 드레인유닛은 상기 차폐부가 자중에 의해 자동으로 하강하여 상기 안착부에 밀착 접촉됨에 따라 상기 제2 유로부를 자동으로 폐쇄하여 상기 제1 유로부를 거쳐 상기 제2 유로부를 통해 상기 바디부의 내부로 절삭유나 이물질이 유입되는 것을 차단하고,
동시에 상대적으로 원주방향의 하부에 위치하는 나머지 하나의 상기 드레인유닛은 상기 차폐부가 자중에 의해 상기 수용부에서 자동으로 하강하여 상기 차폐부와 상기 안착부의 접촉이 해제됨에 따라 상기 제2 유로부가 개방되어 상기 밀링스핀들의 내부에 잔존하는 절삭유나 이물질을 상기 제2 유로부를 거쳐 상기 제1 유로부를 통해 상기 밀링스핀들의 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 공작기계의 밀링스핀들 장치.
제2항에 있어서,
상기 밀링스핀들은,
상기 바디부의 내부에 배치되어 상기 스핀들의 회전을 지지하는 베어링; 및
상기 바디부의 내부에 상기 스핀들과 인접하게 설치되어 상기 스핀들을 클램핑 또는 언클램핑하는 클램핑부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 밀링스핀들 장치.