KR100600019B1 - 공작기계의 ｚ축 이송체의 강성 증대 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Z축 오버행 구조를 갖는 공작기계에 있어 Z축 이송체의 구조를 개선하여 정/동적 특성을 향상시킨 공작기계의 Z축 이송체의 강성 증대 구조에 관한 것으로, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은, 공작기계의 스핀들 헤드가 장착되는 Z축 이송체에 있어서, 적어도 하나 이상의 샌드위치 공간부을 두고, 이 샌드위치 공간부을 형성하는 나란하게 배치된 전,후면 판넬부 및 이들 판넬부의 양단을 연결하는 연결측벽부가 포함된 것을 특징으로 한다.

공작기계, 이송체, 머시닝센터, 스핀들헤드, 이송구조물

Description

공작기계의 Ｚ축 이송체의 강성 증대 구조{Hardness enhance structure of Z-shaft feeding member for work machine}

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래 공작기계에 적용되는 Z축 이송체의 구성도.

도 2는 본 발명의 공작기계에 적용되는 Z축 이송체의 구성도.

도 3은 도 2의 A-A선에서 본 단면도.

도 4는 본 발명의 Z축 이송체가 설치된 공작기계의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51: 샌드위치 공간부

52: 전면판넬부

53: 후면판넬부

54,55: 연결측벽부

56 : 격벽

본 발명은 Z축 오버행 구조를 갖는 공작기계에 관한 것으로, 특히 Z축 이송체의 구조를 개선하여 정/동적 특성을 향상시킨 공작기계의 Z축 이송체의 강성 증대 구조에 관한 것이다.

일반적으로 Z축 오버행 구조를 가지는 공작기계(예로, 수직머시닝센터)는 기계본체에 3차원 직교좌표에서 Y축 방향으로 이동동작하는 Y축 슬라이더와, X축 방향으로 이동동작하는 X축 슬라이더와, Z축 방향으로 이동 동작하는 Z축 이송체를 포함한다. 이때 Z축 이송체는 X축 슬라이더의 전면에, X축 슬라이더는 Y축 슬라이더의 전면에 각기 슬라이딩 구동가능하게 설치된다.

Z축 이송체(10)는 도 1과 같이 하나의 이송계 구조물로서 스핀들헤드가 설치 지지되고 공작물 가공시 동적인 부하를 받는다. 또한 Z축 이송체(10)는 정지중에도 집중질량에 의한 정적인 처짐을 받게 된다.

따라서 Z축 주축대(10)는 공작기계의 정밀성 그리고 고속 및 고가감속을 얻기 위해 질량을 낮추면서 강성을 높이는 Z축 오버행 구조가 요구되어 진다.

종래의 Z축 이송체(10)는 도 1과 같이 스틸(steel) 용접 구조물로서 단순히 리브(rib)(12,13)를 적용하여 가로 혹은 세로로 보강을 하는 수준이었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공간부를 중앙에 두고 파넬을 샌드위치 형태로 구성시킴으로서 단면계수의 증가에 따른 고유진동수의 증가로 정/동적 특성의 향상으로 이송정밀도를 높일 수 있는 공작기계의 Z축 이송체의 강성 증대 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

공작기계의 스핀들 헤드가 장착되는 Z축 이송체에 있어서,

적어도 하나 이상의 샌드위치 공간부을 두고, 이 샌드위치 공간부을 형성하는 나란하게 배치된 전,후면 판넬부 및 이들 판넬부의 양단을 연결하는 연결측벽부가 포함된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 샌드위치 공간부에는 전,후면 판넬부를 연결하는 하나 이상의 세로 격벽이 더 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 적용되는 Z축 이송체(50)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선에서 본 단면도이고, 도 4는 Z축 이송체(50)의 적용상태도이다.

본 발명에 따른 Z축 이송체(50)는 도 2,3에서와 같이 기본적으로 하나 이상의 샌드위치 공간부(51)를 형성하는 전면 판넬부(52)와 후면 판넬부(53) 및 연결측벽부(54,55)를 구비한다.

이때 전면 판넬부(52)와 후면 판넬부(53)는 서로 나란한 평면 구조를 갖고 있다. 상기 전후면 판넬부(52,53)의 사이에 형성된 샌드위치 공간부(51)는 Z축 이송체(50)의 단면계수를 증가시키기 위해 일정한 간격(L)을 갖는다.

바람직하게는 샌드위치 공간부(51)에 전,후면 판넬부(52,53)를 연결하는 하나 이상의 격벽(56)이 더 설치될 수 있다.

이때 본 발명은 Z축 이송체(50)의 전체를 금속이나 복합소재로 제작될 수 있으며, 부분적으로 복합소재를 채택할 수 있다.

여기서 복합소재라 함은 예컨대, 유리섬유나 탄소섬유에 합성수지가 함침된 것이 될 수 있다.

이와 같이 구성된 Z축 이송체(50)는 도 4와 같이 X축 슬라이더(16)의 전면에 설치된다. 이때 X축 슬라이더(16)는 Y축 슬라이더(14)의 전면에서 X축 방향으로 슬라이딩 구동가능하게 설치되고, Y축 슬라이더(16)는 기계본체(12)에 Y축 방향으로 슬라이딩 구동가능하게 설치된다.

이와 같이 구성 설치된 Z축 이송체(50)는 전면 판넬부(52)와 후면 판넬부(53)의 사이에 중공형태로 샌드위치 공간부(51)가 형성되어 있으므로 굽힘 모멘트는 작아지고 반대로 단면계수는 증가하게 된다.

이때 격벽(56)이 구비될 수록 굽힘 및 비틀림 강성이 증가되어 정/동적 특성에 유리하다.

이와 같이 본 발명의 Z축 이송체(50)는 샌드위치 공간부(51)를 갖는 다중판구조로 구성되므로서 단면계수가 길이 방향에 대하여 고르게 분포하게 되고, 이에 따라 고유진동수가 증가하게 된다.

실질적으로 종래 도 1과 같이 리브를 갖는 Z축 이송체의 경우 58.1Hz인 고유진동수가 본 발명의 도 2와 같이 이중판 구조로 하였을 경우 97.1Hz로 39%의 증가 를 나타내었다. 이때 질량의 변화는 없게 구성하였다.

이러한 고유진동수의 증가는 X축 이송체(50)의 정/동적 특성이 크게 향상되었음은 나타내며, 도 4와 같이 공작기계에 설치되어 공작물 가공이나 이송중에 발생할 수 있는 가공정밀도를 높이게 되는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 공작기계 Z축 이송체의 강성 증대 구조에 따르면, 공간부를 중앙에 두고 판넬을 샌드위치 형태로 구성시킴으로서 단면계수의 증가에 따른 고유진동수의 증가로 정/동적 특성의 향상으로 이송정밀도를 높일 수 있다.

Claims (2)

1. 공작기계의 스핀들헤드가 장착되는 Z축 이송체에 있어서,

   적어도 하나 이상의 샌드위치 공간부(51)를 두고, 이 샌드위치 공간부(51)를 형성하는 나란하게 배치된 전,후면 판넬부(52,53) 및 이들 판넬부(52,53)의 양단을 연결하는 연결측벽부(54,55)가 포함된 것을 특징으로 하는 공작기계의 Z축 이송체의 강성 증대 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 샌드위치 공간부(51)에는 전,후면 판넬부(52,53)를 연결하는 하나 이상의 격벽(56)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 공작기계의 Z축 이송체의 강성 증대 구조.

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