KR100288092B1

KR100288092B1 - 공작기계

Info

Publication number: KR100288092B1
Application number: KR1019970024141A
Authority: KR
Inventors: 세이지 나까지마; 마사히토 시오자키
Original assignee: 추후제출; 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 2001-05-02
Also published as: EP0812651A1; US5893691A; KR980000724A; JPH10518A

Abstract

테이블(2)을 가지는 베드(1)의 후단부에 입삭반(4)을 입설하고, 그 입삭반(4)에 스핀들헤드(20)를 상하방향으로 승강자재하도록 설치한 공작기계로서, 입삭반의 상부양쪽과 베드(1)의 전단부 양쪽과 지주부재(42, 43)로서 연결한다. 스핀들헤드(20)가 고속회전하는 주축을 내장한 구조일지라도, 진동 등의 발생을 저감할 수가 있다. 또, 입삭반(4)에는 스핀들헤드(20)의 중량에 의하여 그 방향으로 넘어지는 힘이 작용하나, 이 힘에 의한 기울음을 막을 수 있다. 따라서, 대형화, 대중량화를 초래하지 않고, 높은 마무리면 정도를 확보할 수가 있다.

Description

공작기계

제1도는 본 발명의 1실시형태의 외관을 나타내는 사시도.

제2도는 동상 실시형태의 단면도.

제3도는 동상 실시형태의 스핀들헤드를 나타내는 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 베드 2 : 테이블

3 : 구동기구 11, 13 : 가이드레일

12 : Y슬라이드 20 : 스핀들헤드

21 : 하우징 22 : 공기베어링

23 : 플린지 24 : 모우터

25, 26, 27 : 분출구 28 : 배기통로

29 : 공기 31, 32 : 수직입삭반부재

34 : Z축 구동기구 41 : 지주

42, 43 : 지주부재 44 : 아암

45 : 표시반

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 금속재료 등을 가공하는 공작기계에 관한 것이다. 상세하게는 테이블을 가지는 베드와, 이 베드에 입설(立設)된 입삭반(立削盤)과, 이 입삭반에 설치된 스핀들헤드를 갖춘 공작기계에 관한다.

종래 테이블을 가지는 베드와, 이 베드의 후단부에 입설한 입삭반과, 이 입삭반에 설치된 스핀들헤드를 갖춘 공작기계(입삭반형 공작기계)에 있어서는, 베드 및 입삭반을 고강성(高剛性)으로 구성하고, 스핀들헤드의 승강작동 정도 및 스핀들 헤드에 지지된 주축의 회전정도를 보증할 수 있도록 되어 있다.

한편, 금형가공 등에서는 최근 공기베어링에서 주축을 회전가능하도록 지지하고, 주축을 매분수만 회전정도(예컨대 매분5~7만 회전정도)로서 고속회전시키면, 매분수 미터에 미치는 절삭송출 속도의 고효율 가공이 가능하다는 것이 확인되었다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

그리하여, 상술한 고속회전 스핀들헤드를 입삭반형 공작기계에 적용할려고 할 때, 주축이 고속회전함으로써, 진동 등의 말생에 의하여 높은 마무리면의 정도를 확보할 수 없는 과제가 생긴다.

이 과제에 대하여, 베드 및 입삭반을 보다 고강성으로 구성하는 것을 고려할 수 있으나, 그것으로서도 충분하지 않으며, 더욱이 전체적으로 대형화, 대중량화되기 때문에 실용적이 못된다.

본 발명의 목적은 이와 같은 과제를 해결하고자 행한 것으로서, 대형화, 대중량화를 초래하지 않고 높은 마무리면 정도를 확보할 수 있는 공장기계를 제공하는 데 있다.

[본 발명의 요약]

본 발명의 공작기계는 테이블을 가지는 베드와, 이 베드의 제1의 단부에 입설된 입삭반과 이 입삭반에 설치된 스핀들헤드를 갖춘 공작기계에 있어서, 상기 입삭반의 상부와 상기 베드의 제1의 단부와는 반대측의 제2의 단부와를 지주로서 연결한 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 입삭기의 상부와 베드의 제2단부(입삭반이 입설된 단부와는 반대쪽의 단부)가 지주로서 연결되어 있으므로, 스핀들헤드가 고속회전하는 주축을 내장한 구성이라 할지라도, 진동 등의 발생을 저감할 수 있다. 또, 입삭반에는 스핀들헤드의 중량에 의하여 그 방향쪽으로 넘어지는 힘이 작용하나, 이 힘에 의한 기울음도 방지된다. 따라서, 대형화, 대중량화를 초래하지 않고도 높은 마무리면 정도를 확보할 수 있다.

여기서, 상기 스핀들헤드의 구조로서는 회전하는 베어링으로서 회전가능하도록 지지된 주축을 가지는 구조라도 좋으나, 공기베어링에서 회전가능하도록 지지된 주축을 가지는 구조라면, 주축을 보다 고속회전시킬 수가 있으므로, 금형 등의 가공에 적합하다. 더욱이 주축이 고속회전을 하여도 진동이나 소음 등이 극히 적게 됨으로써, 상기 효과인 높은 마무리면 정도를 확보할 수 있다.

주축을 공기베어링으로서 회전가능하도록 지지하는 구조로서는 스핀들헤드를 입삭반에 지지된 하우징과, 이 하우징에 공기베어링을 통하여 회전가능하도록 지지되어서 도중에 플린지를 가지는 주축과, 이 주축을 회전구동시키는 모우터로서 구성되고, 상기 공기베어링에 상기 주축의 외주면을 향하여 공기를 분출하는 분출구를 가지는 레이디얼 베어링과, 상기 주축의 플린지를 향하여 공기를 분출하는 분출구를 가지는 드러스트 베어링을 형성하면 된다.

이상에 있어서, 상기 지주는 상기 스핀들헤드를 지지한 입삭반의 상부양측과 상기 헤드의 제2의 단부(입삭반이 입설된 단부와는 반대측의 단부)양측을 각각 연결하는 한짝의 지지부재를 포함하여 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 입삭반의 상부양측의 한짝의 지주부재에 의하여 지지되어 있으므로, 보다 강도를 높일 수가 있다.

또, 상기 한짝의 지지부재의 간격은 상기 스핀들헤드를 지지한 입삭반의 상부 양측에서 헤드의 제2의 단부양측으로 향함에 따라서 차례로 넓게 되도록 형성되어 있음이 바람직하다.

이와 같이하면 작업자가 테이블에 공작물을 반입한다든지, 테이블에서 공작물을 반출하는 작업을 행할 경우에도, 이것 등의 작업영역이 넓게 확보되어 있으므로 작업이 용이하다.

구체적으로 상기한 한짝의 지주부재를 상기 스핀들헤드를 지지한 입삭반의 상부양측에서 상기 헤드의 제2의 단부를 향하여 서로 떨어지는 방향으로, 또한 수평으로 연장하고, 그 각 선단에서 상기 헤드의 제2의 단부를 향하여 서로 평행으로 또한 수평으로 연장하고, 그 각 선단에서 아래쪽을 향하여 수직으로 내려가서 상기 헤드의 제2의 단부양측에 고정되도록 하면 된다.

이 때에, 각 지주부재의 재료로서는 특별한 것을 요구하지 않으나, 속이빈 파이프 형상으로 하면 전체의 중량을 경량화할 수 있다.

또, 상기 테이블을 수평면내에 두고 서로 직교하는 2방향으로 이동가능하도록 상기 스핀들헤드를 상기 테이블의 이동방향에 대하여 직교하는 상하방향으로 승강가능하도록 설치하면, 테이블에 놓인 공작물과 스핀들헤드의 주축에 부착된 가공공구를 3차원방향으로 상대이동시킬 수가 있으므로 공작물에 대하여 복잡한 가공을 실현할 수 있다.

이 때, 상기 한쪽의 지주부재에는 상기 테이블의 2방향의 이동위치 및 스핀들헤드의 상하방향의 이동위치를 표시하는 표시수단을 설치하도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 표시수단을 떠받치는 지주 등을 특별히 설치할 필요가 없으므로 경제적이다.

더욱이, 상기 표시수단의 표시면의 방향이 변경할 수 있도록 구성하면, 공작물의 반입, 반출작업시에도 표시수단이 지장이 되는 일이 없고, 또한 테이블의 2방향의 이동위치 및 스핀들헤드의 상하방향의 이동위치를 가장 보기쉬운 각도로 표시수단의 표시면의 방향을 변경할 수가 있다.

또, 상기 헤드에는 상기 헤드의 제2의 단부양측에 상기 한짝의 지주부재의 하단을 지지하는 지지부를 형성하고, 그 지지부 사이에 노치오목부를 형성하도록 해도 좋다.

이와 같이, 상기한 테이블에 공작물을 반입한다든지, 테이블에서 공작물을 반출하는 작업을 행할 경우에도 작업자는 노치오목부에 들어가서 테이블의 바로직전까지 접근할 수 있으므로 작업이 용이하다.

[발명의 구성 및 작용]

이하, 본 발명의 1실시형태를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명을 적용한 입형(立型) 머시닝센터의 외관을 나타내는 사시도, 도 2는 그 단면도이다.

이와 같은, 도면에서 나타낸 것 같이, 베드(1)에는 그 상면에 테이블(2)이 구동기구(3)를 통하여 좌우방향(X방향) 및 전후방향(Y방향)으로 이동가능하도록 설치되어 있음과 동시에, 후단부(제1의 단부)에 입삭반(4)이 입설되어 있다.

상기 구동기구(3)는 상기 베드(1)상에 Y방향으로 대하여 평행으로 설치된 한짝의 가이드레일(11)과, 이 가이드레일(11)상을 Y방향으로 이동자재하도록 설치한 Y슬라이더(12)와, 이 Y슬라이더(12)상에 X방향으로 대하여, 평행으로 설치되며 상기 테이블(2)을 X방향으로 이동자재하도록 지지하는 한짝의 가이드레일(13)을 포함하여 구성되어 있다. 또한, 이외에 도시하지 않고 있으나, Y슬라이더(12)를 Y방향으로 이동시키는 반송기구 및 테이블(2)을 X방향으로 이동시키는 반송기구가 설치되어 있다.

상기 입삭반(4)은 베드(1)의 후단부에 수직으로 입설된 수직입삭반부재(31)와, 그 수직입삭반부재(31)의 상부전면에 일체적으로 고정되는 수평입삭반부재(32)와를 포함하여 구성되어 있다. 수평입삭반부재(32)에는 스핀들헤드(20)가 상기 테이블(2)에 대하여 승강자재(Z방향으로 이동자재)되도록 설치되어 있음과, 동시에 그 스핀들헤드(20)를 승강시키는 Z축 구동기구(34)가 설치되어 있다.

상기 스핀들헤드(20)는 도 3에 나타낸 대로, 상기 수평입삭반부재(32)에 승강자재되도록 설치되고 상기 Z축 구동기구(34)에 의하여, 승강시키는 하우징(21)과 그 하우징(21)에 공기베어링(22₁, 22₂, 22₃)을 통하여 회전가능, 또한 Z방향과 평행하게 지지되며, 도중에 플린지(23A)를 가지는 주축(23)과, 이 주축(23)을 회전구동시키는 모우터(24)를 갖추고 있다.

상기 각 공기베어링(22₁, 22₂, 22₃)의 내주면에는 주축(23)을 향하여 축직교방향으로 공기를 분출하는 분출구(25)가 복수형성되어 있다. 이것 등의 각 분출구(25)에서 분출되는 공기에 의하여 주축(23)을 레이디얼방향으로 지지하는 레이디얼 베어링이 형성되어 있다. 또, 상기 공기베어링(22₂, 22₃)의 서로 대향하는 축방향 단면에는 주축(23)의 플린지(23A)를 향하여 공기를 분출하는 분출구(26)가 복수형성되어 있다. 이것 등의 각 분출구(26)에서 분출되는 공기에 의하여, 주축(23)을 드러스트 방향으로 지지하는 드러스트 베어링이 형성되어 있다. 또한, 도 3에 있어서 27은 각 분출구(25)에 고압공기를 공급하는 급기통로(28), 배기통로(29)는 공구이다.

상기 입삭반(4)의 상부와 상기 베드(1)의 전단부(제1의 단부와는 반대측의 제2의 단부)와는 지주(41)에서 연결되어 있다. 지주(41)는 상기 입삭반(4)의 상부양측(수평입삭반부재(32)의 양측)과 상기 베드(1)의 전단부 양측을 각각 연결함과 동시에 입삭반(4)의 상부양측에서 베드(1)의 전단부 양측을 향함에 따라서, 간격이 점차로 넓게 되도록 배치된 속이 빈 원통형상(파이프형상)의 한짝의 지주부재(42, 43)에 의하여 구성되어 있다.

구체적으로는 한짝의 지주부재(42, 43)는 상기 스핀들헤드(20)를 지지한 평입삭반부재(32)의 양쪽에서 상기 베드(1)의 전단부를 향하여 서로 떨어지는 방향으로 또한 수평으로 연장되고, 그 각 선단에서 상기 베드(1)의 전단부를 향하여 서로 평행으로 또한 수평으로 연장되고, 그 각 선단에서 비스듬히 아래쪽으로 향하여 경사된 후에, 아래쪽을 향하여 수직으로 내려가고 상기 베드(1)의 전단부 양쪽에 고정되어 있다.

상기 한쪽의 지주부재(42)의 전방수직 부분에는 아암(44)이 돌설되고, 그 아암(44)에 테이블(2)의 X, Y방향 위치 및 스핀들헤드(20)의 Z방향 위치를 표시하는 표시수단으로서의 표시판(45)이 회동자재되도록 지지되어 있다. 즉, 표시판(45)의 표시면의 방향이 변경가능하도록 되어 있다. 또, 각 지주부재(42, 43)의 하단이 지지되는 베드(1)의 전단부 양측에는 상기 한짝의 지주부재(42, 43)의 하단을 지지하는 지지부(1A, 1A)가 형성되어서, 그 지지부(1A, 1A)의 사이에 베이스형상의 노치오목부(1B)가 형성되어 있다.

다음에, 본 실시형태의 작용을 설명한다.

공작물의 가공에 있어서는 공작물을 테이블(2)상에 설치한 후 테이블(2)을 구동기구(3)를 통하여 X 및 Y방향으로, 또한 스핀들헤드(20)를 Z축 구동기구(34)를 통하여, Z방향으로 각각 이동시키면서 주축(23)에 장착된 공구(29)에 의하여 공작물을 가공한다.

이 때에, 스핀들헤드(20)를 Z축 구동기구(34)를 통하여 Z방향으로 이동시키든지, 또는 주축(23)을 고속회전시켜도 입삭반(4)의 상부(수평입삭반부재(32))가 지주부재(42, 43)를 통하여 베드(1)의 전단부 양측에 연결되어 있음으로써, 진동의 발생을 저감할 수가 있다.

상기한 실시형태에 있어서, 입삭반(4)의 상부를 지주(41)에서 베드(1)의 전단부에 연결했으므로 스핀들헤드(20)가 고속회전하는 주축(23)을 내장한 구조라도 진동 등의 발생을 저감할 수가 있다. 또, 입삭반(4)에는 스핀들헤드(20)의 중량에 의하여 그 방향으로 넘어지는 힘이 작용하나, 이 힘에 의한 경사를 막아낸다. 따라서, 대형화, 대중량화를 초래하지 않고 높은 마무리면 정도를 확보할 수 있다.

또, 지주(41)는 베드(1)의 전단부 양측과 입삭반(4)의 상부양쪽을 각각 연결하는 한짝의 지주부재(42, 43)를 포함하여 구성하였으므로, 입삭반(4)의 상부양측이 한짝의 지주부재(42, 43)에 의하여 지지되어 있음으로써, 보다 강도를 높일 수가 있다. 더욱이, 이것 등의 지주부재(42, 43)를 속이빈 원통형상의 파이프에 의하여 구성했으므로 경량화가 가능하다.

또, 한짝의 지주부재(42, 43)의 간격은 상부에서 하부로 향함에 따라서, 점차로 넓게 되도록 형성되었으므로, 작업자가 테이블(2)에 공작물을 반입하거나 테이블(2)에서 공작물을 반출하는 작업을 행할 때에는 그것들의 작업영역이 넓게 확보되어 있으므로, 작업이 이용하다.

또, 그 한쪽의 지주부재(42)를 사용하여 표시판(45)을 부착했으므로, 표시판(45)을 떠받치는 지주 등을 특별히 설치할 필요가 없다. 더구나, 표시판(45)을 아암(44)의 축을 중심으로 하여 회동자재되도록 설치했음으로써, 표시판(45)을 회동시키는 것에 의하여, 공작물의 반입, 반출작업시에도 지장되는 일이 없다.

또, 베드(1)는 그의 전단부측에 한짝의 지주부재(42, 43)의 하단을 지지하는 지지부(1A, 1A)를 가지며, 그 지지부(1A, 1A)의 사이에 베이스형상의 노치부(1B)를 갖추고 있으므로, 상술한 테이블(2)에 공작물을 반입하든지, 테이블(2)에서 공작물을 반출하는 작업을 행할 경우에도, 작업자는 노치오목부(1B)에 들어가서 테이블(2)의 바로앞까지 접근할 수 있으므로 작업이 용이하다.

또, 스핀들헤드(20)는 공기베어링으로서 회전가능하도록 지지되는 주축(23)을 갖추고 있으므로, 주축(23)이 고속회전하여도 진동이나 소음 등이 적게 남음으로써, 보다 상기 효과를 발휘할 수 있다.

또, 상기 실시형태에 있어서, 지주(41)를 2개의 지주부재(42, 43)에 의하여 구성했으나, 하나 이상의 지주부재이면 된다. 또, 속이빈 원통형상의 파이프에 한한 것은 아니며, 속이빈 각 통형상의 파이프라도 좋으며, 혹은 속이빈 원통형상의 파이프가 아니더라도 중공각 통형상의 파이프라도 좋으며, 혹은 속이빈 부재라도 좋다.

또, 상기 실시형태에서는 공기베어링(22₁~22₃)을 통하여 주축(23)을 회전가능하도록 지지한 스핀들헤드(20)를 사용했으나, 이것으로 한한 것은 아니며, 회전베어링으로서 주축을 회전가능하도록 지지한 스핀들헤드를 사용하여도 좋다.

또, 상기 실시형태에서는 입형 머시닝센터에 대하여 설명했으나, 가로형 머시닝센터에 적용하여도 동일한 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 공작기계에 의하면 대형화, 대중량화를 초래함이 없이, 높은 마무리면 정도를 확보할 수 있다.

Claims

테이블을 가지는 베드와, 이 베드의 제1의 단부에 입설된 입삭반과, 이 입삭반에 설치된 스핀들헤드를 갖춘 공작기계에 있어서, 상기 입삭반을 상기 베드 부분과 연결하는, 베드 부분으로부터 연장된 길다란 부재로된 지주를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 1에 있어서, 상기 지주는 상기 스핀들헤드를 지지한 입삭반의 상부양쪽과 상기 베드의 제2의 단부양쪽을 각각 연결하는 한짝의 지주부재를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 2에 있어서, 상기 한짝의 지주부재의 간격은 상기 스핀들헤드를 지지한 입삭반의 상부양측에서 상기 베드의 제2의 단부양쪽을 향함을 따라서 점차넓게 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 2에 있어서, 상기 한짝의 지주부재는 상기 스핀들헤드를 지지한 입삭반의 상부양쪽에서 상기 베드의 제2단부를 향하여 서로 떨어지는 방향으로 또한 수평으로 연장되고, 그 각 선단에서 상기 베드의 제2의 단부로 향하여 서로 평행으로 또한 수평으로 연장하고, 그 각 선단에서 아래쪽을 향하여 수직으로 내려가고 상기 베드의 제2의 단부양쪽에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 4에 있어서, 상기 각 지주부재는 파이프에 의하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
테이블을 가지는 베드와, 이 베드의 제1의 단부에 입설된 입삭반과, 이 입삭반에 설치되며, 또한 공기베어링으로서 회전가능하도록 지지되는 주축을 가지는 스핀들헤드를 갖춘 공작기계에 있어서, 상기 입삭반의 상부를 상기 제1의 단부 반대측의 제2의 단부와 연결하는, 제2단부의 양측 모서리로부터 연장된 길다른 부재로 된 지주를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 6에 있어서, 상기 지주는 상기 스핀들헤드를 지지한 입삭반의 상부양쪽과 상기 베드의 제2의 단부양쪽을 각각 연결하는 한짝의 지주부재를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 7에 있어서, 상기 한짝의 지주부재의 간격은 상기 스핀들헤드를 지지한 입삭반의 상부양쪽에서 상기 헤드의 제2의 단부양쪽을 향함을 따라서, 점차 넓게 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 7에 있어서, 상기 한짝의 지지부재는 상기 스핀들헤드를 지지한 입삭반의 상부양쪽에서 상기 헤드의 제2의 단부로 향하여 서로 떨어지는 방향으로 또한 수평으로 연장되고, 그 각 선단에서 상기 헤드의 제2의 단부를 향하여 서로 평행으로 또한 수평으로 연장하며, 그 각 선단에서 아래쪽을 향하여 수직으로 내려가서 상기 베드의 제2의 단부양쪽에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 9에 있어서, 상기 각 지주부재는 파이프에 의하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 7에 있어서, 상기 스핀들헤드는 상기 입삭반에 지지된 하우징과 이 하우징에 공기베어링을 통하여 회전가능하도록 지지되고, 도중에 플린지를 가지는 주축과, 그 주축을 회전구동시키는 모우터를 갖추고, 상기 공기베어링에는 상기 주축의 외주면을 향하여 공기를 분출하는 분출구를 가지는 레이디얼 베어링과, 상기 주축의 플린지를 향하여 공기를 분출하는 분출구를 가지는 드러스트 베어링이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 7에 있어서, 상기 테이블을 수평면내에 있어서, 서로 직교하는 2방향으로 이동가능하도록 설치되며, 상기 스핀들헤드는 상기 테이블의 이동방향에 대하여 직교하는 상하방향으로 승강가능하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 12에 있어서, 상기 한쪽의 지주부재에는 상기 테이블의 2방향의 이동위치 및 스핀들헤드의 상하방향의 이동위치를 표시하는 표시수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 13에 있어서, 상기 표시수단은 표시면의 방향이 변경가능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.
청구항 7에 있어서, 상기 헤드는 상기 베드의 제2의 단부양쪽에 상기 한쪽의 지주부재의 하단을 지지하는 지지부를 가지고, 그 지지부의 사이에 노치오목부를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 공작기계.