KR850001755B1

KR850001755B1 - 스핀들 헤드 유니트

Info

Publication number: KR850001755B1
Application number: KR1019830000009A
Authority: KR
Inventors: 고오세이 나까무라; 요시까즈 다까노
Original assignee: 화낙 가부시끼가이샤; 이나바 세이우에몬
Priority date: 1982-01-08
Filing date: 1983-01-04
Publication date: 1985-12-09
Also published as: US4534686A; EP0084271B1; KR840003050A; DE3274074D1; EP0084271A1

Abstract

내용 없음.

Description

스핀들 헤드 유니트

제1도는 본발명의 실시예에 따른 모우터 내설스핀들 헤드장치의 제2도의 Ｉ-Ｉ선 종단면도.

제2도는 스핀들 헤드장치의 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 스핀들 14, 16 : 베어링

22 : 회전자체 24 : 고정자체

24a : 고정자홀더 28 : 통공

30 : 환상통로(공극) 32 : 외부골조

42 : 덕트

본발명은 스핀들 위에 회전가능하게 장착된 회전자체(體)와 회전자체 외부에 고정 배치된 고정자 체를 구비하고 있는 스핀들 구동 모우터를 포함하고 있는 스핀들 헤드유니트에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 스핀들헤드 유니트가 각종 공작기계내에 수용되어 장기간 조작될 때 스핀들 구동모우터에서 생긴 열때문에 스핀들 헤드 유니트가 변형하는 것을 피할 수 있게 해주는 개량된 구조를 가진 스핀들 헤드 유니트에 관한 것이다.

스핀들구동용 구동모우터 특히 AC모우터를 내장하는 스핀들 헤드장치는 공작기계의 스핀들과 구동모우터 사이에 회전 전달기구와 기타 보조기구를 필요로 하지 않기 때문에 널리 사용되어 왔다.

그러나 그러한 모우터내장 스핀들 헤드장치는 구 구동장치에서 생긴열로 인해 스핀들, 베어링박스, 외부 케이싱 및 기타 기계요소의 열변형으로 시달리고 있다.

그결과 그런 스핀들 헤드 유니트를 거기에 부착된 절삭공구나 피가공물 홀더와 함께 기계공작하는데 사용하면 불가피하게 가공정밀도가 낮아 진다. 모우터 내설(內設)스핀들 헤드장치의 기소(機素)의 열변형을 방지하기 위해서는, 구동모우터 특히 AC구동모우터의 고정자 체로부터 열을 제거할 수 있도록 어떤 적합한 냉각시스템을 설치해야 한다는 것은 일반적으로 알고 있었다. 그러나 현재에 이르기까지, 내장(built-in)콤팩트 냉각시스템을 가진 모우터 내설 스핀들 헤드장치에 대한 구체적 설계는 제안되지 않고 있다.

여기서 모우터 내설 스핀들 헤드장치내에 조립된 냉각시스템은 구동모우터의 고정자 체의 여기 권선으로부터 발생된 대량의 열이 기소, 특히 스핀들의 전방부에 직접 전달되는 것도 또한 효과적으로 방지할 수 있어야 한다는 것을 이해해야 할 것이다.

그 이유는 그런 열이 스핀들의 전방부에 직접 전달되면, 스핀들 자체 뿐만아니라 절삭공구나 피가공물 홀더도 또한 열변형을 받게되어 기계공작 정밀도가 낮아지게 된다. 따라서 본 발명의 목적은 모우터의 고정자체의 표면으로부터 열을 효과적으로 제거하는 냉각시스템을 내장하는 모우터 내설스핀들 헤드유니트를 제공하는 것이다. 본발명의 다른 목적은 상기 목적에서 정의되었고 또한 모우터의 고정자체로 부터의 열이 모우터 내설 스핀들 헤드유니트의 스핀들의 전방부에 직접 전달되는 것을 방지할 수 있는 내부구조를 더우기 가진 모우터 내설 스핀들 헤드유니트를 제공하는 것이다.

본발명에 따라서, 공작기계에 조립될 수 있는 모우터 내설스핀들 헤드유니트가 제공된다. 스핀들 헤드유니트는, 장착공간을 수용하는 외부골조와 ; 외부골조의 장착공간내에 축방향으로 뻗어있고 그 전단부 및 후단부를 갖고 있는 스핀들과 ; 스핀들의 축주위로 스핀들이 회전할 수 있도록 장착 공간내에서 스핀들을 지지하는 베어링과 ; 외부 골조의 장착공간내에 내설되어 있으며, 스핀들과 함께 회전가능하도록 스핀들에 고정되어 있는 회전자체와, 골조의 일부에 형성된 공기구를 통해 외기와 연결되어 있는, 환상공극을 고정자체와 외부골조사이에 유지한채 회전자체 주위에 배설되어 있는 고정자체와를 포함하고 있는 스핀들을 위한 구동모우터와 ; 장착공간에 있는 환상공극과 유체 연통되어 있는 일단과 외부 골조의 외부에 유체 연통되어 있는 타단을 가진 적어도 하나의 축방향 통공을 획정하는 장착공간내에 고정자체를 보지하기 위한 고정자체 홀더와 ; 환상공극과 축방향 통공을 통과하여 외부골조의 외부로 배출되는 냉각공기류를 만드는 장치와 ; 로구성되어 있다. 고정자체는 캔틸레버식으로 고정자 홀더에 의해 지지되어 있고, 그에 의하여 스핀들의 전방부로 부터 열적으로 절연되어 있다.

본발명은 첨부도면을 참고로 한 다음 실시예 기재로 부터 명백해질 것이다.

제1도와 제2도에서, 스핀들 헤드유니트는 축방향 전단부(12)및 후단부(13)를 가진 스핀들(10)을 포함하고 있다. 스핀들(10)은 스핀들(10)의 축방향 양단에 배설된 레이디알 베어링(14)과 전단부(12)의 맨뒤위치에 배설된 드러스트 베어링(16)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다. 스핀들(10)의 전단부(12)에는 테이퍼구경(12a)이 형성되어 있고 그 안에는 절삭공구(T)또는 피가공물 홀더가 아늑하게 수납되어 있다. 스핀들(10)의 후단부(13)는 스핀들(10)의 회전 속도를 검출하기 위한 회전부호기(표시안됨)등의 회전검출기를 거기에 장착하기 위해 마련되어 있다.

베어링(14)와 (16)은 전방베어링박스(18a)와 후방 베어링박스(18b)와 안에 내장되어 있고 이들 베어링박스는 스핀들 헤드 유니트의 외부골조(32)에 고정되어 있다. 다른 방법으로는, 베어링박스(18a)및 (18b)는 골조(32)와 일체적으로 형성될 수도 있다. 전방카버(20a)와 후방카버(20b)는 베어링(14) 및 (16)이 이물질에 의해 오염되는 것을 방지하기 위해 배설되어 있다.

외부골조(32)는 스핀들 헤드유니트를 공작기계의 본체위에 올려놓기 위해서 사용될 수 있다. 스핀들(10)의 대략 중앙부에, 구동모우터 즉 AC구동 모우터의 회전자체(22)가 적당한 고정소자 예컨대 키이에 의해 고정된다. 즉, 회전자체(22)는 스핀들(10)과 함께 회전된다. 구동모우터의 고정자체(24)는 회전자체(22)의 주위에 고정적, 공축적으로 배설되고, 이때 회전자체와 고정자체 사이에는 작은 에어갭이 남게 한다. 고정자체(24)는 고정자 홀더(24a)에 의해 보지되고 고정자 홀더(24a)는 캔틸레버식으로 나사볼트(36)에 의해 외부골조(32)의 후단벽에 고정된다. 고정자체(24)에는 카버(26a)가 마련되어 있다.

고정자체(24)를 외부골조에(32)고정할때 회전자체(22)와 고정자체(24) 사이의 위치 관계를 조정한다.

이 단계에서, 고정자체(24)는 여기 권선(25)을 포함하고 있고 여기에는 회전자체(22)를 회전시키기 위해 전류가 공급되어 있기 때문에 구동모우터가 작동되는 동안에는 고정자체(24)에서 열이 발생하는 것을 알아야 할 것이다.

그러나 외부골조(32)의 후단벽에 캔틸레버식으로 고정자체(24)를 설치하는 것은 스핀들(10)의 전단부(12) 전방베어링박스(18a) 및 스핀들(10)의 테이퍼구경(12a)에 삽입된 절삭공구나 피가공물 홀더(T)에 열이 직접 전달하는 것을 방지하는데 효과적이다. 그 위에, 고정자체(24)로부터 열을 축출하기 위해 하기하는 바와같은 냉각시스템이 스핀들헤드유니트에 마련된다. 즉, 고정자체(24)와 고정자 홀더(24a)에는 복수개의 대략 축방향인 통공(28)이 형성되어 있다. 각 통공(28)의 일단은 외부골조(32)의 내부에 형성되어 있는 공간(44)쪽으로 개방되어 있다. 각 통공(28)의 타단은 외부골조(32)의 후단벽에 형성되어 있는 해당구멍(38)과 정합되어 있다. 구멍들(38)은 모두 덕트(42)의 공기통로(42a)와 연결되어 있고, 이 덕트(42)의 일각에는 덕트(42)의 통로(42a)로부터 공기를 배출하기 위해 작동하는 팬(40)이 설치되어 있다.

고정자체(24)와 고정자홀더(24a)의 통공(28)은, 공간(44)을 경유하여, 외부골조(32)의 내벽과 고정자체(24)및 고정자홀더(24a)의 외면 사이에 있는 환상통로(30)와 유체적으로 연통되어 있다. 환상 통로(30)는 외부골조(32)의 후단부에 형성되어 있는 복수개의 공기구(34)를 지나 외기에 유체연통되어 있다. 그리하여 팬(40)을 작동시키면, 공기는 공기구(34)를 지나 환상 통로(30)로 들어가 공간(44)와 통공(28)을 지나 진행하여 결국 덕트(42)의 공기통로(42a)에 도달한다. 이어서, 통로(42a)의 공기는 외부로 배출된다. 즉, 제1도의 상반부에 화살표로 나타낸 것처럼 공기구(34)로 팬(40)의 외부까지 공기류가 형성된다. 이 공기류는 고정자체(24)에서 발생된 열을 제거하여 고정자체(24)를 냉각시킨다.

이 상태에서, 외부 골조(32)의 단벽(46)은 환상공극(30)으로 부터 나온 공기류가 고정자체(24)의 통공(28)속에 들어가도록 공기류 방향변환에 기여 한다는 것을 유의해야 할 것이다. 팬(40)이 작동하여 스핀들 헤드 유니트의 내부로 부터 그 외부로 공기를 강제배출하기 때문에, 스핀들 헤드유니트 내부에는 뜨거운 공기가 전연 잔류하지 않는다는 것도 또한 이해해야 할 것이다. 기술한 실시예의 경우에는, 제2도에 나타낸 것처럼, 등각적(等角的)으로 배치된 4쌍의 통공(28)이 고정자체(24)에 형성되어 있다.

그러나 통공(28)의 수는 필요에 따라 증가 또는 감소될 수 있다. 상술 설명으로 부터, 본발명에 따라서, 모우터에서 발생한 열을 제거할 수 있는 냉각시스템을 내장한 모우터 내열 스핀들 헤드유니트가 제공된다는 것을 이해할 것이다. 더우기 본 발명에 의해서, 모우터 내설 스핀들 헤드유니트의 내부구조는 구동모우터의 고정자체에서 발생한 열이 스핀들과 전방베어링에 직접전달되는 것을 방지할 수 있게 개량된다. 그 따라서 열로 인한 스핀들과 베어링의 열변형을 효과적으로 피할 수 있다. 결과적으로 본발명의 스핀들 헤드유니트를 사용함으로써 기계 가공조작의 정밀성이 보장된다.

Claims

장착 공간이 형성되어 있는 외부골조(32)와, 전단부 및 후단부를 가지며 상기 장착공간을 따라 연장된 스핀들(10)과, 상기 스핀들을 상기 장착공간내에서 회전가능하게 지지하는 베어링수단(14,16)과 상기 스핀들용 구동모우터로 이루어지고, 상기 모우터는 상기 스핀들에 장착된 회전자체(22)와 상기 회전자체의 주위에 배치되어 외부 골조에 지지되는 고정자체를 포함하며 상기 고정자체와 상기 외부 골조 사이에 환상 공극이 형성되어 있는 공작기계에 조립되기 알맞은 스핀들헤드 유니트에 있어서, 환상 공극은 스핀들의 상기 전단부와 가장 가까운 상기 장착공간의 끝과 연통되고, 상기 환상 공극과 대기를 연통시키는 공기구가 상기 외부 골조에 형성되어 있으며, 한쪽 끝이 상기 장착공간의 끝과 연통되고 다른 끝이 상기 외부 골조의 바깥쪽과 연통되는 적어도 하나의 축방향 통공(28)이 형성되어 있는 지지구조에 의하여 고정자체가 상기 장착공간에 지지되고, 냉각공기류가 상기 환상 공극과 상기 축방향 통공을 통하여 상기 외부 골조의 바깥쪽으로 배출되도록 유도하는 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀들 헤드 유니트.
제1항에 있어서, 상기 외부 골조의 상기 공기구는 상기 외부 골조의 후단부에 형성되어 있고 그에 의해 외기로부터 상기 환상 공극내에 공기를 도입하는 것을 특징으로 하는 스핀들 헤드 유니트.
제1항에 있어서, 상기 지지구조의 통공은 상기 외부 골조의 단벽에 형성되어 있는 해당 수(數)의 구멍과 대략 정합되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀들 헤드 유니트.
제1항에 있어서, 상기 고정자체는 상기 지지구조에 의해 캔틸레버식으로 지지되어, 상기 스핀들의 상기 전방부로부터 열적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 스핀들 헤드 유니트.
제1항에 있어서, 냉각 공기류를 형성하기 위한 상기 수단은 상기 외부골조의 후단에 부착되어 있고 상기 지지구조의 상기 통공들에 공통으로 연결되어 있는 공기통로를 내포하는 덕트와 상기 덕트의 상기 공기통로로부터 상기 외부골조의 상기 외부에 공기를 배출하기 위해 조작할 수 있는 펜으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀들 헤드 유니트.