KR100864143B1

KR100864143B1 - 공작기계

Info

Publication number: KR100864143B1
Application number: KR1020070016903A
Authority: KR
Inventors: 미키 류한; 코지 카슈; 아키라 이노우에
Original assignee: 신닛뽄코키 가부시키가이샤
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2008-10-16
Also published as: JP2008100310A; JP5117030B2; US20080096746A1; US7506426B2; KR20080035425A

Abstract

공작기계에 있어서 슬림(slim) 구성으로 크로스 레일의 변형 및 자세 변화를 억제하고, 그 변형 및 자세 변화에 기인하는 피작업물의 가공 정밀도의 저하를 억제한다.

크로스 레일(6)과, 주축 장치(8)와, 복수의 칼럼(10b)과, 지지 이송 기구(14)를 구비한다. 각 칼럼(10b)은 테이블(4)을 사이에 두고 그 양측의 위치에 세워서 설치되고, 한편 각각의 측에서 주축 장치(8)의 중심을 사이에 두고 그 전후의 위치에 배치되어 설치되고, 크로스 레일(6)을 상하 방향으로 안내한다. 지지 이송 기구(14)는 크로스 레일(6)을 지지하면서 이를 상하로 이동시킨다. 크로스 레일(6)은 주축 장치(8) 중에서 그 중심보다 전측의 부분과 후측의 부분을 각각 지지하는 한 벌의 지지부(6b, 6b)와, 각 칼럼(10b)가 상하 방향으로 삽입 통과되는 관통공(6c)을 포함한다.

공작기계, 크로스 레일, 변형, 자세 변화, 피작업물, 정밀도, 주축 장치, 칼럼, 지지 이송 기구, 지지부, 관통공

Description

공작기계{MACHINE TOOL}

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 의한 공작기계의 전체 구성을 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 공작기계의 정면도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 공작기계의 측면도이다.

도 4는 도 1에 나타낸 공작기계로부터 외장을 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.

도 5는 도 1에 나타낸 공작기계의 베드 및 테이블의 Y축 방향을 따른 단면도이다.

도 6은 도 1에 나타낸 공작기계의 크로스 레일의 구조를 나타낸 사시도이다.

도 7은 도 1에 나타낸 공작기계의 주축 장치, 크로스 레일, 새들 구동기구, 칼럼, 및 지지 이송 기구의 구조를 설명하기 위한 도이다.

도 8은 도 1에 나타낸 공작기계의 베드, 칼럼 베이스, 칼럼, 및 크로스 빔으로 이루어지는 구조체에 의한 효과를 설명하기 위한 도이다.

도 9는 본 발명의 일실시 형태에 의한 공작기계의 제어장치의 기능을 설명하기 위한 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

4　 테이블

6　 크로스 레일(cross rail)

6b　 지지부

6c　 관통공

8　 주축 장치

10b　 칼럼(column)

14　 지지 이송 기구

22a　 주축

22b　 기울기 검출 센서(기울기 검출부)

26　 주축 이송 기구

42　 수치 제어부(제어부)

45　 기억부

특허문헌 1 : 특허공개 1998-263959호 공보

본 발명은 공작기계에 관한 것이다.

종래, 절삭 공구를 회전시키면서 피작업물에 대해서 상대 이동시킴으로써, 이 피작업물의 가공을 행하는 공작기계가 알려져 있다.

예를 들면, 특허공개 1998-263959호 공보에 개시된 공작기계는, 수평면 내의 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된 피작업물을 올려놓기 위한 테이블과, 그 테이블의 상방에 배치됨과 아울러, 장착된 절삭 공구를 회전시키는 주축 장치와, 그 주축 장치를 수평면 내에서 테이블의 이동 방향과 직교하는 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 크로스 레일과, 테이블을 사이에 두고 양측에 대향 배치됨과 아울러, 크로스 레일(cross rail)을 상하 방향으로 이동 가능하게 지지하는 한 벌의 칼럼(column)을 구비하고 있다. 이 공작기계에서는 테이블과 주축 장치와 크로스 레일이 각각 다른 방향으로 이동하면서, 절삭 공구에 의해 피작업물이 소정의 형상으로 절삭 가공된다.

이 특허 문헌 1에 개시된 공작기계에서는 상기 각 칼럼이 서로의 측에 개구하는 수평으로 대략 역ㄷ자 형상의 수평 단면을 가지고, 그 개구부의 내측에서 크로스 레일의 단부를 포입(抱入)하도록 당해 크로스 레일을 지지한다. 또, 상기 크로스 레일은, 주축 장치가 그 자체 중량으로 상기 X축 방향에 있어서 기울지 않게, 상기 주축 장치를 상기 X축 방향의 양측으로부터 균등하게 지지하고, 이에 의해 상기 주축 장치에 장착된 절삭 공구의 기울기에 기인하는 피작업물의 가공 정밀도의 저하를 억제한다.

<발명이 해결하고자 하는 과제>

상기 특허 문헌 1에 개시된 공작기계에서는 상기 각 칼럼이 대형화 한다고 하는 과제가 있다. 즉, 이들 칼럼은 상기와 같이 서로의 측에 개구하는 수평으로 대략 역ㄷ자 형상의 수평 단면을 가지고, 그 개구부의 내측에서 크로스 레일의 단부를 포입하도록 지지하는 것이므로, 당해 칼럼의 X축 방향의 폭은 그 방향에 있어서의 크로스 레일의 폭보다 크지 않으면 안 된다. 또한, 이 지지 구조에 있어서 상기 주축 장치의 이동에 수반하여 작용하는 힘이 상기 크로스 레일의 변형 및 자세 변화를 일으키는 것을 충분히 억제하기 위해서는, 당해 칼럼에 의한 크로스 레일의 지지 강성을 높일 필요가 있어 이것은 상기 칼럼의 새로운 대형화로 연결된다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적은 슬림(slim) 구성으로 크로스 레일의 변형 및 자세 변화를 억제하고, 그 변형 및 자세 변화에 기인하는 피작업물의 가공 정밀도의 저하를 억제할 수 있는 공작기계를 제공하는데 있다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 공작기계는, 절삭 공구를 회전시키면서 피작업물에 대해서 상대 이동시킴으로써, 이 피작업물의 가공을 행하는 공작기계로서, 상면 위에 상기 피작업물이 놓여짐과 아울러, 수평면 내의 특정 방향으로 이동 가능하게 구성된 테이블과, 상기 테이블의 상면에 대해서 수직으로 배치됨과 아울러, 상기 절삭 공구와 결합하여 당해 절삭 공구를 회전시키는 주축을 포함하고, 상기 테이블의 상방에서 수평면 내에 있어서 상기 테이블의 이동 방향과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 구성된 주축 장치와, 상기 주축 장치를 수평면 내에 있어서 상기 테이블의 이동 방향과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 지지하는 크로스 레일과, 상기 주축 장치의 이동 방향에 있어서 상기 테이블을 사이에 두 고 서로 대향하는 위치에 세워서 설치됨과 아울러, 상기 테이블의 이동 방향에 있어서 상기 주축 장치의 중심보다 전측의 위치와 후측의 위치에 각각 배치되어 설치되고, 상기 크로스 레일을 상하 방향으로 안내하는 복수의 칼럼과, 상기 크로스 레일을 지지하면서 이 크로스 레일을 상하 방향으로 이동시키는 지지 이송 기구를 구비하고, 상기 크로스 레일은, 상기 주축 장치 중에서 상기 테이블의 이동 방향에 있어서 당해 주축 장치의 중심보다 전측의 부분과 후측의 부분을 각각 지지하는 한 벌의 지지부와, 상기 각 칼럼이 상하 방향으로 삽입 통과되는 관통공을 포함하고, 상기 각 칼럼은, 대응하는 상기 관통공에 삽입 통과된 상태로 상기 크로스 레일을 당해 크로스 레일이 상하 방향으로 이동 가능하게 되도록 지지하는 것이다.

이 공작기계에서는 크로스 레일을 상하 방향으로 안내하는 칼럼이 테이블의 이동 방향에 있어서 주축 장치의 중심을 사이에 두고 그 전후에 배치되어 설치되어 있으므로, 주축 장치는 이들 테이블의 이동 방향으로 줄선 칼럼의 사이에 중심이 위치한 상태로 이동하게 된다. 이는 상기 각 칼럼의 단면적을 확대하지 않고 상기 주축 장치의 이동에 수반하는 크로스 레일의 변형 및 자세 변화를 억제하는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 당해 크로스 레일에 지지되는 주축 장치의 주축의 기울기 및 변위의 억제, 더 나아가서는 당해 주축에 장착되는 절삭 공구의 기울기 및 변위의 억제를 가능하게 한다. 따라서, 당해 기울기나 변위에 기인하는 절삭 공구에 의한 피작업물의 가공 정밀도의 저하가 방지된다. 즉, 이 공작기계에서는 슬림(slim) 구성으로 크로스 레일의 변형 및 자세 변화를 억제함으로써, 그 변형 및 자세 변화에 기인하는 피작업물의 가공 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

또, 이 공작기계에서는 크로스 레일의 한 벌의 지지부가 테이블의 이동 방향에 있어서 주축 장치 중에서 그 중심을 사이에 두고 전측의 부분과 후측의 부분을 각각 지지함으로써, 테이블의 이동 방향에 있어서 주축 장치가 자체 중량에 의해 기우는 것이 방지된다. 이는 주축 장치의 주축에 장착되는 절삭 공구의 기울기 및 변위의 새로운 억제, 더 나아가서는 당해 절삭 공구의 기울기 및 변위에 기인하는 피작업물의 가공 정밀도의 저하의 새로운 억제를 가능하게 한다.

상기 공작기계에 있어서, 상기 칼럼은, 원형의 수평 단면을 가지고, 상기 관통공은, 상기 칼럼이 삽입 통과 가능한 원형 단면을 가지고 있어도 좋다.

상기 공작기계에 있어서, 상기 지지 이송 기구는, 상기 테이블을 사이에 두고 상기 주축 장치의 이동 방향의 우측의 위치와 좌측의 위치에 각각 설치되는 전측지지 이송 기구 및 후측지지 이송 기구를 포함하고, 동일한 측의 전측지지 기구 및 후측지지 기구는 상기 테이블의 이동 방향으로 소정의 간격을 둔 위치에 설치되고, 상기 지지 기구 중에서 상기 테이블보다 우측에 설치되는 전측지지 이송 기구 및 후측지지 기구는, 상기 크로스 레일 중에서 당해 크로스 레일보다 우측의 부분을 지지하고, 상기 테이블보다 좌측에 설치되는 전측지지 이송 기구 및 후측지지 기구는, 상기 크로스 레일 중에서 당해 크로스 레일보다 좌측의 부분을 지지하고, 한편 상기 각 전측지지 이송 기구는, 상기 크로스 레일 중에서 당해 크로스 레일의 중심보다 전측의 부분을 지지하고, 상기 각 후측지지 이송 기구는, 상기 크로스 레일 중에서 당해 크로스 레일의 중심보다 후측의 부분을 지지하는 것이 바람직하다. 이들 지지 이송 기구는, 크로스 레일을 균형 좋게 지지하면서 상하로 이동시킬 수 있다. 즉, 크로스 레일 및 주축 장치의 자세를 안정시키면서 이들을 상하 방향으로 이송할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 지지 이송 기구에 의한 상기 크로스 레일의 이송을 제어하는 제어부를 더 구비하고, 당해 제어부는, 상기 주축 장치의 이동에 수반하는 상기 크로스 레일의 자세 변화를 수정하여 상기 주축의 상기 테이블의 상면에 대한 직각을 유지하도록, 상기 각 지지 이송 기구에 의해 구동되는 상기 크로스 레일의 각 부분의 상하 방향으로의 이동량을 개별적으로 제어하는 것인 것이 보다 바람직하다.

이 구성은, 절삭 공구의 기울기에 기인하는 피작업물의 가공 정밀도의 저하를 한층 더 억제하는 것을 가능하게 한다. 상기 주축 장치가 테이블의 이동 방향과 직교하는 방향으로 이동하면, 그 이동한 측에 주축 장치 및 크로스 레일을 포함한 구조체의 중심이 치우치고, 이에 기인하여 주축 장치의 주축에 장착되는 절삭 공구에 기울기가 생기지만, 상기의 구성에 의하면, 제어 수단이 주축 장치의 이동에 수반하여 기울기를 생기게 한 크로스 레일의 자세 변화를 수정하여 주축의 테이블의 상면에 대한 직각을 유지함으로써, 주축에 장착되는 절삭 공구의 기울기를 보정한다. 이에 의해 테이블의 이동 방향과 직교하는 방향으로의 주축 장치의 이동에 기인하는 피작업물의 가공 정밀도의 저하가 억제된다.

또한, 이 경우에 있어서, 상기 주축 장치가 수평 방향의 각 위치로 이동하였을 때에 상기 주축의 직각의 유지에 필요한 상기 각 지지 이송 기구에 의한 상기 크로스 레일의 각 부분의 구동량에 대해서 미리 측정된 값을 포함하는 보정 데이터 를 기억하는 기억부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 보정 데이터에 기초하여 상기 각 지지 이송 기구에 의한 상기 크로스 레일의 각 부분의 구동량을 개별적으로 제어함으로써, 상기 주축 장치의 이동에 수반하는 상기 크로스 레일의 자세 변화를 수정하여도 좋다. 이 수정은, 상기 테이블의 상면에 대한 상기 주축의 직각을 유지하는 것을 가능하게 한다.

당해 수정을 위한 구체적 수단으로서, 상기 주축 장치는, 상기 테이블의 상면에 대한 상기 주축의 기울기를 검출하는 기울기 검출부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 기울기 검출부에 의해 검출된 상기 주축의 기울기의 데이터에 기초하여 상기 각 지지 이송 기구에 의한 상기 크로스 레일의 각 부분의 구동량을 개별적으로 제어함으로써, 상기 크로스 레일의 자세 변화를 수정하여 상기 주축의 상기 테이블의 상면에 대한 직각을 유지하는 것이 매우 적합하다. 이 구성에서는 실시간으로 주축의 테이블의 상면에 대한 기울기의 검출과, 그 검출치에 기초하는 주축의 기울기의 보정에 의한 주축의 테이블의 상면에 대한 직각의 유지가 행해진다. 이는 피작업물의 가공중에 그 가공 정밀도를 양호하게 유지하는 것을 가능하게 한다.

또, 상기 수정을 위한 구체적 수단으로서, 상기 주축 장치는, 상기 주축을 상하 방향으로 이동시키는 주축 이송 기구를 가지고, 상기 제어부는, 상기 크로스 레일의 자세 변화의 수정에 따라 생기는 상기 절삭 공구의 칼끝과 상기 테이블의 상면과의 사이의 거리의 규정치로부터의 벗어남을 보정하도록, 상기 주축 이송 기구에 의한 상기 주축의 이송양을 제어하여 당해 주축의 상하 방향의 위치를 조절하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 각 지지 이송 기구에 의한 크로스 레일의 각 부 분의 이송양의 제어에 의해 크로스 레일의 자세 변화를 수정하는 것에서는, 그 수정에 수반하여 주축 장치가 조금 상하로 변위하여 절삭 공구의 칼끝과 테이블의 상면과의 사이의 거리가 규정치로부터 벗어날 가능성이 있다. 그러나, 상기와 같은 주축 이송 기구를 이용한 제어는, 크로스 레일의 자세 변화의 수정에 따라 생기는 절삭 공구의 칼끝과 테이블의 상면과의 사이의 거리의 규정치로부터의 벗어남의 보정을 가능하게 하고, 그 크로스 레일의 자세 변화의 수정에 기인하여 발생하는 가공 정밀도의 저하를 억제하는 것을 가능하게 한다.

이 경우에 있어서, 상기 주축 장치를 수평 방향의 각 위치로 이동시켜 측정한 상기 절삭 공구의 칼끝과 상기 테이블의 상면과의 사이의 거리를 상기 규정치로 보정하기 위한 상기 주축의 상하 방향으로의 구동량의 데이터를 기억하는 기억부를 구비하고, 상기 제어부는, 당해 주축의 구동량의 데이터에 기초하여 상기 주축 장치의 수평 방향의 위치에 따라 상기 주축 이송 기구에 의한 상기 주축의 상하 방향으로의 구동량을 제어하여도 좋다. 이 구성은, 주축 장치의 수평 방향의 각 위치에 있어서, 크로스 레일의 자세 변화의 수정에 따라 생기는 절삭 공구의 칼끝과 테이블의 상면과의 사이의 거리의 규정치로부터의 벗어남을 보정하는 것을 가능하게 한다.

또한, 이 경우에 있어서, 상기 기억부는, 상기 주축 장치의 수평 방향의 각 위치에 있어서의 상기 절삭 공구의 칼끝과 상기 테이블의 상면과의 사이의 거리를 상기 규정치로 보정하기 위한 상기 주축의 구동량의 데이터를, 상기 주축 장치가 상하 방향의 각 위치에 있는 경우에 대해서 기억하고 있고, 상기 제어부는, 당해 주축의 구동량의 데이터에 기초하여 상기 주축 장치의 상하 방향의 위치와 수평 방향의 위치에 따라 상기 주축 이송 기구에 의한 상기 주축의 상하 방향으로의 구동량을 제어하여도 좋다. 이 구성은, 주축 장치가 이동하는 상하 방향과 수평 방향의 전범위에 있어서, 크로스 레일의 자세 변화의 수정에 따라 생기는 절삭 공구의 칼끝과 테이블의 상면과의 사이의 거리의 규정치로부터의 벗어남을 보정하는 것을 가능하게 한다.

상기 제어부를 포함하는 구성에 있어서, 상기 제어부는, 상기 각 지지 이송 기구에 의한 상기 크로스 레일의 각 부분의 구동량을 개별적으로 제어함으로써, 상기 크로스 레일의 상기 테이블의 이동 방향 상류측의 부분보다도 하류측의 부분이 높아지도록 당해 크로스 레일을 경사지게 하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.

이 기능은, 절삭 후의 피작업물 표면을 양호하게 유지하고, 한편 절삭 공구의 수명 연장을 가능하게 한다. 만약, 절삭 공구가 최초로 피작업물과 맞닿는 측과 반대측의 영역이 조금이라도 내려간 상태로 당해 절삭 공구가 배치되어 있으면, 절삭 공구가 이 영역에서 절삭 후의 피작업물 표면에 접촉하여 그 피작업물 표면을 손상시킬 가능성이 있지만, 상기와 같이 크로스 레일의 테이블의 이동 방향 상류측의 부분보다도 하류측의 부분이 높아지도록, 즉, 절삭 공구가 최초로 피작업물과 맞닿는 측과 반대측의 영역을 들어올려지듯이, 당해 크로스 레일이 경사져 있으면, 상기 절삭 공구가 절삭 후의 피작업물 표면에 맞닿는 것이 방지되고, 그 맞닿음에 기인하는 절삭 후의 피작업물 표면의 손상이 방지된다. 또, 상기 맞닿음의 방지는, 상기 절삭 공구와 피작업물과의 접촉 시간을 단축하고, 이 단축은 상기 절삭 공구 의 마모의 진행을 늦추어 당해 절삭 공구의 수명을 늘린다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 의한 공작기계의 전체 구성을 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1에 나타낸 공작기계의 정면도이고, 도 3은 도 1에 나타낸 공작기계의 측면도이다. 도 4∼도 8은 도 1에 나타낸 공작기계의 각 부분의 구조를 설명하기 위한 도이다. 도 9는 본 발명의 일실시 형태에 의한 공작기계의 제어장치의 기능을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1∼도 9를 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 의한 공작기계의 구성에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에 의한 공작기계는, 절삭 공구를 회전시키면서 피작업물에 대해서 상대 이동시킴으로써 피작업물의 절삭 가공을 행하는 것이다. 이 공작기계는, 도 1∼도 4에 나타내듯이, 베드(bed)(2)와, 테이블(4)과, 크로스 레일(6)과, 주축 장치(8)와, 복수 라인의 칼럼부(column portion)(10)와, 크로스 빔(cross beam)(12)과, 복수의 지지 이송 기구(14)와, 제어장치(16)를 구비하고 있다.

베드(2)는 소정의 설치면 위에 설치되어 있다. 이 베드(2)의 상면에는 상기 테이블(4)을 안내하기 위한 복수 라인의 가이드 레일(guide rail)(2a)이 설치되어 있다. 구체적으로는, 도 5에 나타내듯이, 4개의 가이드 레일(2a)이 서로 평행으로 설치되어 있다. 이들 4개의 가이드 레일(2a)은 베드(2)의 긴 방향으로 뻗어 있고, 그 긴 방향과 직교하는 방향으로 소정의 간격으로 배치되어 있다.

상기 테이블(4)은 상기 베드(2) 위에 설치되고, 이 테이블(4) 위에 피작업물 이 재치된다. 이 테이블(4)은 수평면 내에서 도 1의 X축 방향으로 이동 가능하게 되도록 상기 베드(2) 위에 지지된다. 구체적으로는, 도 5에 나타내듯이, 테이블(4)의 하면에 복수의 슬라이드 블록(slide block)(4a)이 설치된다. 각 슬라이드 블록(4a)은 상기 4개의 가이드 레일(2a)에 대응하는 위치에 각각 설치되고, 대응하는 가이드 레일(2a)에 상측으로부터 감합(嵌合)하고, 그 가이드 레일(2a)에 의해 X축 방향으로 안내되면서 슬라이드 한다. 이 슬라이드는 상기 테이블(4)의 상기 베드(2)에 대한 X축 방향의 슬라이드를 가능하게 한다.

상기 베드(2) 위에는 상기 테이블(4)을 X축 방향으로 이동시키기 위한 볼나사(ball screw)(2b)가 설치된다. 이 볼나사(2b)는 상기 가이드 레일(2a)을 따라 X축 방향으로 뻗고, 당해 X축 방향과 수평면 내에 있어서 직교하는 Y축 방향에 있어서 테이블(4)의 중심에 대응하는 위치에 설치되어 있다. 이 볼나사(2b)는 상기 테이블(4)에 그 중심에 대응하는 위치에 고정된 도시생략의 너트부와 나사 결합되고, 도시생략의 모터에 의해 자축 둘레를 회전 구동됨으로서, 상기 너트부(nut part) 및 이 너트부가 고정되는 상기 테이블(4)을 상기 X축 방향으로 이동시킨다.

상기 크로스 레일(6)은, 도 1∼도 3에 나타내듯이, 주축 장치(8)를 테이블(4)의 상방에서 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 부재이다. 이 크로스 레일(6)은 Y축 방향으로 긴 상자형의 외형을 가지고, 그 중앙부에 도 6에 나타내는 것 같은 내부 공간(6a)이 형성되어 있다. 이 내부 공간(6a)은 Y축 방향으로 뻗음과 아울러, 상기 크로스 레일(6)을 상하 방향으로 관통한다.

상기 주축 장치(8)는 상기 내부 공간(6a) 내에서 Y축 방향으로 이동하도록 상기 크로스 레일(6)에 지지된다. 이 크로스 레일(6)은 상기 주축 장치(8)를 지지하는 한 벌의 지지부(6b, 6b)를 가지고 있다. 이 한 벌의 지지부(6b, 6b)는 X축 방향으로 간극을 개재하여 배치되고, 각각 주축 장치(8)의 중심에 대해서 X축 방향에 있어서 전측의 부분과 후측의 부분을 지지한다. 이들 지지부(6b, 6b)가 상기 주축 장치(8)를 지지하는 위치는 상기 주축 장치(8)의 중심을 사이에 두고 서로 X축 방향으로 대칭이 되는 위치이다.

상기 크로스 레일(6)에는 이를 상하 방향, 즉 테이블(4)의 상면에 대해서 수직인 방향(이하, 이 크로스 레일(6)의 이동 방향을 W축 방향으로 칭한다.)으로 관통하는 복수의 관통공(6c)을 가진다. 이 실시의 형태에서는 각 관통공(6c)은 원형 단면을 가지고, 크로스 레일(6)의 4구석의 근방의 위치에 각각 배치되어 설치되어 있다. 각 관통공(6c)은 상기 크로스 레일(6)의 중심을 사이에 두고 서로 X축 방향 및 Y축 방향으로 대칭인 위치에 설치되어 있다. 또, 크로스 레일(6)에는 각 관통공(6c)에 인접하는 위치에 너트부(6d)가 각각 설치되어 있다. 각 너트부(6d)는 크로스 레일(6)의 중심에 대해서 X축 방향 및 Y축 방향에 있어서 대칭인 위치에 배치되어 있음과 아울러, W축 방향으로 관통하는 나사구멍을 가지고 있다.

상기 주축 장치(8)에는 페이스밀링(face milling) 등의 절삭 공구(도시하지 않음)가 착탈 가능하게 장착된다. 상기 주축 장치(8)는 이 절삭 공구를 회전시키는 것이다.

이 주축 장치(8)는, 도 7에 나타내는 것 같은 램(ram)(22)과, 새들(saddle)(24)과, 주축 이송 기구(26)와, 새들 구동기구(28)를 구비하고 있다.

램(22)은 주축(22a)과 도시생략의 모터를 가지고 있다. 주축(22a)은 테이블(4)의 상면에 대해서 수직으로 배치되어 있고, 그 하단부에 상기 절삭 공구가 착탈 가능하게 결합된다. 상기 모터는 상기 주축(22a) 및 이 주축(22a)에 결합되는 상기 절삭 공구를 그 중심축 둘레를 회전시킨다. 이 램(22)은 상하 방향, 즉 테이블(4)의 상면에 대해서 수직인 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 이하, 이 램(22)의 이동 방향(상기 W축 방향과 평행한 방향)을 「Z축 방향」이라고 칭한다.

상기 새들(24)은 램(22)을 Z축 방향으로 이동 가능하게 보유하는 부재이다. 이 새들(24)에는 당해 새들(24)을 Z축 방향으로 관통하는 공간이 설치되어 있고, 이 공간 내에 램(22)이 Z축 방향으로 이동 가능하게 격납 되어 있다. 새들(24) 자체는 크로스 레일(6)의 내부 공간(6a)에 수납된 상태로 당해 크로스 레일(6)에 의해 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 새들(24)의 상부의 X축 방향에 있어서의 양측면에는 각각 가이드부(24a)가 설치되고, 새들(24)의 하부의 X축 방향에 있어서의 양측면에는 각각 가이드부(24b)가 설치되어 있고, 이들 가이드부(24a, 24b)의 상기 크로스 레일(6)에 대한 미끄러짐을 수반하면서 새들(24)이 크로스 레일(6) 내를 Y축 방향으로 이동한다.

상기 주축 이송 기구(26)는 주축(22a)을 포함하는 램(22)을 Z축 방향으로 이동시키기 위한 것이다. 이 주축 이송 기구(26)는 새들(24)에 회전 가능하게 지지됨과 아울러, Z축 방향으로 뻗도록 배치된 볼나사(26a)와, 이 볼나사(26a)를 회전시키는 모터(26b)와, 램(22)에 고정됨과 아울러, 볼나사(26a)에 나사 결합하는 너트부(26c)를 가지고 있다. 상기 모터(26b)는 상기 볼나사(26a)를 자축 둘레를 회전시 킴으로써, 너트부(26c)와, 이 너트부(26c)가 고정되는 상기 램(22) 및 상기 주축(22a)을 새들(24)에 대해서 Z축 방향으로 이동시킨다.

상기 새들 구동기구(28)는 새들(24)을 Y축 방향으로 이동시키기 위한 것이다. 이 새들 구동기구(28)는 X축 방향에 있어서 주축 장치(8)의 중심 위치를 사이에 두고 그 전측과 후측에서 대칭인 위치에 각각 설치되고, 각각의 위치에서 상기 새들(24)의 이송을 한다.

각 새들 구동기구(28)는 새들(24)의 X축 방향에 있어서의 측면과 이것에 대응하는 크로스 레일(6)의 내부 공간(6a)의 내측면과의 사이에 설치되어 있다. 또, 각 새들 구동기구(28)는 볼나사(28a)와, 너트부재(28b)와, 도시생략의 모터를 포함하고 있다. 이 볼나사(28a)는 크로스 레일(6)의 내측면에 Y축 방향으로 뻗도록 장착되어 있음과 아울러, 그 축 둘레를 회전 가능하게 크로스 레일(6)에 장착되어 있다. 너트부재(28b)는 새들(24)의 X축 방향에 있어서의 측면에 장착되어 있음과 아울러, 볼나사(28a)에 나사 결합하고 있다. 이 새들 구동기구(28)에 포함되는 상기 모터는 상기 볼나사(28a)를 회전시킴으로써 이 볼나사(28a)를 따라 상기 너트부재(28b)를 이동시키고, 이에 의해 상기 새들(24)을 포함하는 주축 장치(8)를 Y축 방향으로 이동시킨다.

상기 칼럼부(10)는, 도 1에 나타내듯이, Y축 방향에 있어서 베드(2)및 테이블(4)을 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 2개씩 세워서 설치되어 있다. 각 칼럼부(column portion)(10)는 칼럼 베이스(base)(10a)와, 칼럼(10b)과, 칼럼 커버(cover)(10c)를 가지고 있다.

칼럼 베이스(10a)는 칼럼부(10)의 베이스이고, 설치면 위에 설치되어 있음과 아울러 베드(2)의 측면에 고정되어 있다.

칼럼(10b)은, 도 4에 나타내듯이, 크로스 레일(6)을 W축 방향으로 안내하기 위한 것이고, 칼럼 베이스(10a) 위에 세워서 설치되어 있다. 각 칼럼(10b)은 크로스 레일(6)의 각 관통공(6c)에 대응하는 위치에 배치되어 설치되어 있다. X축 방향에 있어서 서로 이웃하는 칼럼(10b)은 크로스 레일(6)의 중심 및 주축 장치(8)의 중심에 대해서 전후에 대칭인 위치에 각각 배치되어 있다. 마찬가지로 Y축 방향에 있어서 테이블(4)을 사이에 두고 대향하는 칼럼(10b)은 크로스 레일(6)의 중심에 대해서 좌우에 대칭인 위치에 각각 배치되어 있다. 그리고, 이 X축 방향으로 서로 이웃하는 칼럼(10b) 사이의 영역에서 만나고, 한편 Y축 방향으로 대향하는 칼럼(10b) 사이의 영역 내에서 주축 장치(8)가 Y축 방향으로 이송된다. 상기 각 칼럼(10b)은 원형의 수평 단면을 가지고 크로스 레일(6)의 관통공(6c)에 W축 방향으로 삽입 통과되고, 이 삽입 통과 상태로 상기 크로스 레일(6)을 당해 칼럼(10b)을 따라 W축 방향으로 안내한다.

상기 칼럼 커버(10c)는 상기 칼럼(10b) 마다 설치되고, 그 칼럼(10b)을 외측으로부터 개별적으로 덮도록 배치된다.

상기 크로스 빔(12)은, 도 4에 나타내듯이, 상기 각 칼럼(10b)의 상단에 장착됨으로써, 상기 4개의 칼럼(10b)의 상단부 끼리를 연결한다. 이 크로스 빔(12)은 Y축 방향으로 긴 상자형의 외형을 가지고, 그 중앙에는, 당해 크로스 빔(12)을 상하로 관통함과 아울러, Y축 방향으로 뻗은 공간(12a)이 형성되어 있다.

상기 베드(2), 칼럼 베이스(10a), 칼럼(10b) 및 크로스 빔(12)으로 이루어지는 구조체는, 도 8에 나타내는 것 같은 베드(2)로부터 크로스 빔(12)에 이르는 힘의 폐루프(13)를 형성한다. 이 구성이 높은 강성을 생기게 하여, 각 부분의 이송 정밀도의 안정화를 가능하게 하고, 주축 장치(8)의 이동에 수반하는 크로스 레일(6)의 변형이나 자세 변화의 억제를 용이하게 한다.

상기 지지 이송 기구(14)는, 도 4에 나타내듯이, 크로스 레일(6)을 지지하면서 W축 방향으로 이동시키기 위한 것이다. 이 지지 이송 기구(14)는 각 칼럼부(10)에 대응하여 설치되어 있다. 즉, 이 실시의 형태와 관련되는 공작기계는 4개의 지지 이송 기구(14)를 구비하고, 이들 지지 이송 기구(14)는 Y축 방향에 있어서 테이블(4)을 사이에 두고 서로 대향하는 좌우의 위치에 2개씩 배치됨과 아울러, 동일한 측의 지지 이송 기구(14)는 X축 방향으로 서로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 상기 테이블(4)의 우측에 배치되는 지지 이송 기구(14) 및 좌측에 배치되는 지지 이송 기구(14)는, 각각 크로스 레일(6) 중에서 그 중심을 사이에 두고 서로 좌우 대칭인 부분을 각각 지지하고 있다. 또, 좌우 각각의 측에서 X축 방향으로 서로 이웃하는 지지 이송 기구(14)는 크로스 레일(6) 중에서 그 중심을 사이에 두고 서로 전후에 대칭인 부분을 각각 지지하고 있다. 즉, 상기 테이블(4)의 좌우에는 상기 크로스 레일(6)의 전측 부분을 지지하기 전측지지 이송 기구(14)와, 상기 크로스 레일(6)의 후측 부분을 지지하는 후측지지 이송 기구(14)가 배치된다.

각 지지 이송 기구(14)는 구동부(32)와 균형 실린더(34)를 구비한다. 상기 구동부(32)는 칼럼 베이스(10a) 위에 세워서 설치되어 있고, 칼럼(10b)을 칼럼 커 버(10c)가 덮고 있는 상태에서는, 그 칼럼 커버(10c) 내에 수납되어 있다. 각 구동부(32)는 X축 방향 및 Y축 방향에 있어서 크로스 레일(6)의 중심을 사이에 두고 서로 대칭인 위치에 배치되어 있다.

각 구동부(32)는 W축 방향으로 뻗은 볼나사(32a)와, 그 볼나사(32a)를 구동하는 모터(32b)를 구비하고 있다. 상기 볼나사(32a)는 전술의 크로스 레일(6)의 너트부(6d)에 나사 결합하고 있다. 상기 모터(32b)는 크로스 빔(12) 위에 설치되어 있고, 볼나사(32a)의 상단부에 결합되고, 이 볼나사(32a)를 자축 둘레를 회전시킴으로써, 상기 너트부(6d)를 포함한 크로스 레일(6)을 W축 방향으로 이동시킨다. 또, 각 구동부(32)는 상기 크로스 레일(6)에 걸리는 하중을 어느 정도 지탱하는 역할도 담당한다.

상기 각 균형 실린더(34)는 X축 방향 및 Y축 방향에 있어서 크로스 레일(6)의 중심을 사이에 두고 서로 대칭인 위치에 배치되어 있다. 각 균형 실린더(34)는 W축 방향으로 뻗도록 설치되어 있고, 그 하단부가 칼럼 베이스(10a)의 측면에 고정되어 있음과 아울러, 또한 단부는 크로스 레일(6)의 하면에 고정되어 있다.

각 균형 실린더(34)는 유압 실린더로 이루어지고, 크로스 레일(6)로부터 걸리는 하중 중의 일정 분의 하중을 항상 지탱하고 있다. 즉, 이 균형 실린더(34)와 상기 구동부(32)는 크로스 레일(6)로부터 걸리는 하중을 상호 분배하여 지탱한다.

상기 제어장치(16)는 본 실시 형태에 의한 공작기계의 각 부분의 제어를 하는 기능을 가지고 있다. 이 제어장치(16)는, 도 9에 나타내듯이, 수치 제어부(42)(제어부)와 보정부(44)를 구비하고 있다.

상기 수치 제어부(42)는 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)의 구동량과, 주축 이송 기구(26)에 의한 주축(22a)의 구동량을 CNC(Computerized　Numerical　Control)에 의해 제어한다.

상기 보정부(44)는 W1∼W4축 보정량과 Z축 이송양을 결정하여 수치 제어부(42)에 주는 기능을 가진다. 상기 W1∼W4축 보정량은 상기 주축(22a)의 테이블(4)의 상면에 대한 직각을 유지하기 위해서 크로스 레일(6)의 자세 변화를 수정하는데 필요한 각 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)에 의한 크로스 레일(6)의 각 부분의 이송양이고, 상기 Z축 이송양은 주축(22a)에 장착된 절삭 공구의 칼끝과 테이블(4)의 상면과의 사이의 거리의 규정치로부터의 벗어남을 보정하는데 필요한 주축 이송 기구(26)에 의한 주축 장치(8)의 이송양이다.

상기 수치 제어부(42)는 상기 보정부(44)로부터 주어진 W1∼W4축 보정량에 기초하여 각 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)에 의한 크로스 레일(6)의 이송양을 제어함으로써, 주축(22a)의 테이블(4)의 상면에 대한 직각을 유지함과 아울러, 마찬가지로 상기 보정부(44)로부터 주어진 Z축 구동량에 기초하여 주축 이송 기구(26)의 구동량을 제어함으로써, 절삭 공구의 칼끝과 테이블(4)의 상면과의 사이의 규정치로부터의 벗어남을 보정한다.

예를 들면, 상기 주축 장치(8)가 Y축 방향으로 이동하면, 그 이동한 측에 걸리는 하중이 증가하기 때문에, 크로스 레일(6) 및 주축 장치(8)에 기울기가 생길 가능성이 있다. 이 주축 장치(8)가 기울면, 주축(22a)도 테이블(4)의 상면에 대해서 기운다. 이때 상기 수치 제어부(42)가 각 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)에 의해 이송되는 크로스 레일(6)의 각 부분의 W축 방향으로의 이송양을 개별적으로 제어함으로써, 주축 장치(8)의 Y축 방향으로의 이동에 수반하는 크로스 레일(6)의 자세 변화를 수정하여 주축(22a)의 테이블(4)의 상면에 대한 직각을 유지한다. 이때 당해 수치 제어부(42)는 새들 구동기구(28)로부터 주축 장치(8)의 현재 위치의 Y축 좌표값을 얻음과 아울러, 각 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)로부터 이 각 구동부(32)에 의해 구동되는 크로스 레일(6)의 각 부분의 W축 좌표값을 얻는다.

상기 보정부(44)는 기억부(45)와, 보정량 보간 연산부(46)와, 기울기 보정량 연산부(47)를 가진다.

상기 기억부(45)는 소정의 보정 데이터를 기억한다. 이 보정 데이터에는 미리 주축 장치(8)를 Y축 방향의 각 위치(Y위치 A, Y위치 B, ···)로 이동시켜 그 때에 측정한 주축(22a)의 직각의 유지에 필요한 각 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)에 의한 크로스 레일(6)의 각 부분의 이송양(W1∼W4축 보정량)에 대한 정보가 포함된다. 또한, 이 주축 장치(8)의 Y축 방향에 있어서의 각 위치에서의 보정 데이터도, 주축 장치(8)를 W축 방향으로 이동시킨 각 위치(W위치 A, W위치 B, ···)마다 미리 측정되어 있고 상기 기억부(45)에 기억되어 있다.

상기 보정량 보간 연산부(46)는 상기 수치 제어부(42)로부터 주축 장치(8)의 현재 위치의 Y축 좌표값과 W축 좌표값의 입력을 받고, 그 입력 정보에 기초하여 기억부(45)에 기억된 보정 데이터에 기초하여 주축 장치(8)의 현재 위치의 Y축 좌표값과 W축 좌표값에 따른 W1∼W4축 보정량을 연산한다. 이때 주축 장치(8)의 Y축 좌표값이 보정 데이터가 서로 이웃하는 Y위치끼리의 사이에 존재하는 좌표인 경우에 는, 그 서로 이웃하는 각 Y위치에 있어서의 W1∼W4축 보정량을 주축 장치(8)의 Y축 좌표값에 따라 비례 배분함으로써 연산한다. 마찬가지로 주축 장치(8)의 W축 좌표값이 보정 데이터가 서로 이웃하는 W위치끼리의 사이에 존재하는 좌표인 경우에는, 그 서로 이웃하는 각 W위치에 있어서의 W1∼W4축 보정량을 주축 장치(8)의 W축 좌표값에 따라 비례 배분함으로써 연산한다.

한편, 상기 주축(22a)에는 이 주축(22a)의 테이블(4)의 상면에 대한 기울기를 검출하는 기울기 검출 센서(22b)(기울기 검출부)가 설치되어 있다. 이 기울기 검출 센서(22b)는 주축(22a)의 기울기에 대한 데이터를 항상 상기 보정부(44)의 기울기 보정량 연산부(47)에 입력한다. 또, 이 기울기 보정량 연산부(47)에는 수치 제어부(42)로부터 주축 장치(8)의 현재 위치의 Y축 좌표값이 입력되어 있다. 이 기울기 보정량 연산부(47)는 상기 주축(22a)의 기울기의 데이터와 주축 장치(8)의 현재 위치의 Y축 좌표값에 기초하여 주축(22a)의 테이블(4)의 상면에 대한 직각을 유지하는데 필요한 W1∼W4축 보정량을 연산한다.

상기 보정부(44)는 상기 보정량 보간 연산부(46)가 구한 W1∼W4축 보정량과 상기 기울기 보정량 연산부(47)가 구한 W1∼W4축 보정량과의 가산에 의해 실제로 보정을 행하기 위한 W1∼W4축 보정량을 결정하고, 이들 W1∼W4축 보정량을 상기 수치 제어부(42)에 입력한다. 이 수치 제어부(42)는 이 W1∼W4축 보정량에 기초하여 대응하는 각 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)에 의한 크로스 레일(6)의 각 부분의 이송양을 제어한다. 이 제어는 상기 크로스 레일(6)의 자세 변화를 수정하여 상기 주축(22a)의 테이블(4)의 상면에 대한 직각을 유지한다. 또, 상기 기울기 검출 센 서(22b)에 의해 검출되는 주축(22a)의 기울기에 따른 보정은 온도 변화 등에 기인하는 칼럼(10b)이나 크로스 레일(6), 그 외의 구조체의 변형에 따라 의도하지 않는 주축(22a)의 기울기가 생길 경우에 그 기울기를 보정하는 역할을 가진다.

상기와 같이 각 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)에 의한 크로스 레일(6)의 각 부분의 구동량을 제어하여 크로스 레일(6)의 자세 변화를 수정하는 것은, 주축 장치(8)를 조금 상하로 변위시켜 절삭 공구의 칼끝과 테이블(4)의 상면과의 사이의 거리를 규정치로부터 벗어나게 할 가능성이 있다. 그러나, 본 실시 형태에서는 수치 제어부(42)가 주축 이송 기구(26)에 의한 주축(22a)의 구동량을 제어하여 당해 주축(22a)의 Z축 방향의 위치를 조절함으로써, 상기 크로스 레일(6)의 자세 변화의 수정에 따라 생기는 절삭 공구의 칼끝과 테이블(4)의 상면과의 사이의 거리의 규정치로부터의 벗어남을 보정한다.

구체적으로는, 주축 장치(8)를 W축 방향의 각 위치(W위치 A, W위치 B, ···)와 Y축 방향의 각 위치(Y위치 A, Y위치 B, ···)로 이동시켜 상기의 크로스 레일(6)의 자세 변화의 수정을 하였을 때에, 절삭 공구의 칼끝과 테이블(4)의 상면과의 사이의 거리를 규정치로 보정하기 위해서 필요한 주축(22a)의 Z축 방향으로의 이송양의 데이터가 미리 측정됨과 아울러, 그 데이터를 상기 기억부(45)가 기억하고 있다. 그리고, 상기 보정량 보간 연산부(46)는 수치 제어부(42)로부터 입력된 주축 장치(8)의 현재 위치의 Y축 좌표값 및 W축 좌표값과, 기억부(45)에 기억된 주축(22a)의 상기 Z축 방향으로의 구동량의 데이터에 기초하여, 절삭 공구의 칼끝과 테이블(4)의 상면과의 사이의 거리의 규정치로부터의 벗어남을 보정하는데 필요한 주축(22a)의 Z축 방향으로의 구동량을 연산하고, 상기 수치 제어부(42)에 입력한다. 이 수치 제어부(42)는 입력된 데이터에 기초하여 주축 이송 기구(26)에 의한 주축(22a)의 Z축 방향으로의 구동량을 제어하고, 이에 의해 상기 크로스 레일(6)의 자세 변화의 수정에 따라 생기는 절삭 공구의 칼끝과 테이블(4)의 상면과의 사이의 거리의 규정치로부터의 벗어남을 보정한다.

또한, 수치 제어부(42)는 각 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)에 의한 크로스 레일(6)의 각 부분의 구동량을 개별적으로 제어함으로써, 크로스 레일(6)의 테이블(4)의 이동 방향 상류측의 부분보다도 하류측의 부분이 높아지도록 당해 크로스 레일(6)을 경사지게 하는 기능을 가지고 있다. 만약, 절삭 공구가 최초로 피작업물과 맞닿는 측과 반대측의 영역이 조금이라도 내려간 상태로 당해 절삭 공구가 배치되어 있으면, 이 절삭 공구가 이 영역에서 절삭 후의 피작업물 표면에 접촉하여 그 피작업물 표면을 손상시키는 경우가 있다. 이에 대해 수치 제어부(42)가 상기와 같이 크로스 레일(6)의 테이블(4)의 이동 방향 상류측의 부분보다도 하류측의 부분이 높아지도록 당해 크로스 레일(6)을 경사지게 함으로써, 절삭 공구가 최초로 피작업물과 맞닿는 측과 반대측의 영역을 들어올린 상태로 되고, 이 영역이 절삭 후의 피작업물 표면에 맞닿는 것이 회피된다.

이상 설명한 것처럼, 본 실시 형태에 의한 공작기계에서는 크로스 레일(6)을 W축 방향으로 안내하는 칼럼(10b)이 X축 방향에 있어서 주축 장치(8)의 중심을 사이에 두고 그 전측과 후측에 배치되어 설치되어 있으므로, 주축 장치(8)는 이들 X축 방향으로 줄선 칼럼(10b)끼리의 사이에 중심이 위치한 상태로 이동하게 된다. 이는 각 칼럼(10b)의 단면적을 크게 하지 않고 주축 장치(8)의 이동에 수반하는 크로스 레일(6)의 변형 및 자세 변화를 억제하는 것을 가능하게 하고, 크로스 레일(6)에 지지되는 주축 장치(8)의 주축(22a)의 기울기 및 변위의 억제를 가능하게 한다. 그 결과, 주축(22a)에 장착되는 절삭 공구의 기울기 및 변위가 억제되고, 더 나아가서는 절삭 공구에 의한 피작업물의 가공 정밀도의 저하가 억제된다. 즉, 본 실시 형태에 의한 공작기계에서는 슬림(slim) 구성으로 크로스 레일(6)의 변형 및 자세 변화를 억제하고, 그 변형 및 자세 변화에 기인하는 피작업물의 가공 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 이 공작기계에서는 크로스 레일(6)의 한 벌의 지지부(6b, 6b)가 X축 방향에 있어서 주축 장치(8)의 중심보다 전측의 부분과 후측의 부분을 각각 지지함으로써, 주축 장치(8)가 그 자체 중량으로 X축 방향에 있어서 기우는 것을 방지할 수 있다. 이는 상기 주축 장치(8)의 주축(22a)에 장착되는 절삭 공구의 기울기 및 변위의 발생을 한층 더 억제하여, 피작업물의 가공 정밀도를 보다 향상시킨다.

또, 본 실시 형태에 의한 공작기계에서는 Y축 방향에 대해서는, 동일한 방향으로 서로 대향하는 지지 이송 기구(14)가 크로스 레일(6) 중에서 그 중심을 사이에 두고 서로 좌우 대칭인 우측의 부분과 좌측의 부분을 각각 지지하고, 한편 X축 방향에 대해서는 동일한 방향으로 서로 이웃하는 지지 이송 기구(14)가 크로스 레일(6) 중에서 그 중심을 사이에 두고 전후에 대칭인 전측의 부분과 후측의 부분을 각각 지지하므로, 이들 지지 이송 기구(14)는 상기 크로스 레일(6)을 균형 좋게 지지하면서 상하로 이송할 수 있고, 이에 의해 크로스 레일(6) 및 주축 장치(8)를 자 세를 안정시킨 상태로 유지하면서 W축 방향으로 이송할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 의한 공작기계의 수치 제어부(42)는 각 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)에 의한 크로스 레일(6)의 각 부분의 W축 방향으로의 구동량을 개별적으로 제어함으로써, 주축 장치(8)의 Y축 방향으로의 이동에 수반하는 크로스 레일(6)의 자세 변화를 수정하여 주축(22a)의 테이블(4)의 상면에 대한 직각을 유지하고, 이에 의해 주축 장치(8)의 Y축 방향으로의 이동에 수반하는 절삭 공구의 기울기를 보정한다. 이는 주축 장치(8)의 Y축 방향으로의 이동에 기인하는 피작업물의 가공 정밀도의 저하의 억제를 가능하게 한다.

또, 본 실시 형태에 의한 공작기계의 수치 제어부(42)는 기울기 검출 센서(22b)에 의해 검출된 주축(22a)의 테이블(4)의 상면에 대한 기울기의 데이터에 기초하여 각 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)에 의한 크로스 레일(6)의 각 부분의 이송양을 개별적으로 제어함으로써, 크로스 레일(6)의 자세 변화를 수정하여 주축(22a)의 테이블(4)의 상면에 대한 직각을 유지한다. 즉, 기울기 검출 센서(22b)에 의해 주축(22a)의 테이블(4)의 상면에 대한 기울기를 상시 검출하면서, 즉시 그 주축(22a)의 기울기를 보정하여 주축(22a)의 테이블(4)의 상면에 대한 직각을 유지할 수 있어 피작업물의 가공중에 그 가공 정밀도를 양호하게 유지할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 의한 공작기계의 수치 제어부(42)는 주축 이송 기구(26)에 의한 주축(22a)의 구동량을 제어하여 당해 주축(22a)의 Z축 방향의 위치를 조절함으로써, 크로스 레일(6)의 자세 변화의 수정에 따라 생기는 절삭 공구의 칼끝과 테이블(4)의 상면과의 사이의 거리의 규정치로부터의 벗어남을 보정하는 기능을 가 진다. 이 기능은 크로스 레일(6)의 자세 변화의 수정에 기인하여 발생하는 가공 정밀도의 저하를 억제하는 것을 가능하게 한다.

또, 본 실시 형태에 의한 공작기계의 수치 제어부(42)는 각 지지 이송 기구(14)의 구동부(32)에 의한 크로스 레일(6)의 각 부분의 이송양을 개별적으로 제어함으로써, 크로스 레일(6)의 테이블(4)의 이동 방향 상류측의 부분보다도 하류측의 부분이 높아지도록 당해 크로스 레일(6)을 경사지게 하는 기능을 가진다. 이 기능은 절삭 공구가 최초로 피작업물과 맞닿는 측과 반대측의 영역이 들어올려진 상태로 함으로써, 이 영역이 절삭 후의 피작업물 표면에 맞닿아 당해 피작업물 표면을 손상시키는 것을 방지한다. 또, 이 맞닿음의 방지는 상기 절삭 공구와 피작업물과의 접촉 시간을 단축한다. 이 단축은 절삭 공구의 마모의 진행을 늦추어 절삭 공구의 수명을 늘린다.

또, 본 발명에 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이어서 제한적인 것이 아닌 것으로 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 실시 형태의 설명은 아니고 특허 청구의 범위에 의해 나타나고, 또한 특허 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.

예를 들면, 상기 실시 형태와 관련되는 제어장치(16)는 미리 측정하여 설정됨과 아울러, 기억부(45)에 기억된 보정 데이터의 W1∼W4축 보정량에 기울기 검출 센서(22b)로부터의 주축(22a)의 기울기의 데이터에 기초하여 산출된 W1∼W4축 보정량을 더하여 실제의 보정을 위한 W1∼W4축 보정량을 결정하지만, 본 발명은 이 연산 제어에 한정되지 않는다. 실제의 보정을 위한 W1∼W4축 보정량은 상기 기억 부(45)에 기억된 보정 데이터의 W1∼W4축 보정량과 기울기 검출 센서(22b)로부터의 주축(22a)의 기울기의 데이터에 기초하여 산출된 W1∼W4축 보정량 중에서 어느 한쪽에만 기초하여 결정되어도 좋다.

또, 상기 칼럼(10b) 및 관통공(6c)의 수평 단면 형상은 원형에 한정되지 않는다. 이들 형상은 예를 들면 구형이어도 좋다.

또, 상기 각 지지 이송 기구(14)가 상기 크로스 레일(6)을 지지하는 부위도 상기의 부위에 한정되지 않는다. 본 발명은, 예를 들면, Y축 방향에 있어서 테이블(4)을 사이에 두고 좌우의 위치에 배치되는 한 벌의 지지 이송 기구만을 구비하고, 이들 지지 이송 기구가 각각 크로스 레일(6)의 중심을 사이에 두고 우측의 부분과 좌측의 부분을 각각 지지하면서 이송하는 형상도 포함한다.

이상 설명한 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계에서는 슬림(slim) 구성으로 크로스 레일의 변형 및 자세 변화를 억제하고, 그 변형 및 자세 변화에 기인하는 피작업물의 가공 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

Claims

절삭 공구를 회전시키면서 피작업물에 대해서 상대 이동시킴으로써, 이 피작업물의 가공을 행하는 공작기계로서,

상면 위에 상기 피작업물이 놓여짐과 아울러, 수평면 내의 특정 방향으로 이동 가능하게 구성된 테이블과,

상기 테이블의 상면에 대해서 수직으로 배치됨과 아울러, 상기 절삭 공구와 결합하여 당해 절삭 공구를 회전시키는 주축을 포함하고, 상기 테이블의 상방에서 수평면 내에 있어서 상기 테이블의 이동 방향과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 구성된 주축 장치와,

상기 주축 장치를 수평면 내에 있어서 상기 테이블의 이동 방향과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 지지하는 크로스 레일과,

상기 주축 장치의 이동 방향에 있어서 상기 테이블을 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 세워서 설치됨과 아울러, 상기 테이블의 이동 방향에 있어서 상기 주축 장치의 중심보다 전측의 위치와 후측의 위치에 각각 배치되어 설치되고, 상기 크로스 레일을 상하 방향으로 안내하는 복수의 칼럼과,

상기 크로스 레일을 지지하면서 이 크로스 레일을 상하 방향으로 이동시키는 지지 이송 기구를 구비하고,

상기 크로스 레일은, 상기 주축 장치 중에서 상기 테이블의 이동 방향에 있어서 당해 주축 장치의 중심보다 전측의 부분과 후측의 부분을 각각 지지하는 한 벌의 지지부와, 상기 각 칼럼이 상하 방향으로 삽입 통과되는 관통공을 포함하고,

상기 각 칼럼은, 대응하는 상기 관통공에 삽입 통과된 상태로 상기 크로스 레일을 당해 크로스 레일이 상하 방향으로 이동 가능하게 되도록 지지하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제1항에 있어서

상기 칼럼은, 원형의 수평 단면을 가지고,

상기 관통공은, 상기 칼럼이 삽입 통과 가능한 원형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제1항 또는 제2항에 있어서

상기 지지 이송 기구는, 상기 테이블을 사이에 두고 상기 주축 장치의 이동 방향의 우측의 위치와 좌측의 위치에 각각 설치되는 전측지지 이송 기구 및 후측지지 이송 기구를 포함하고, 동일한 측의 전측지지 이송 기구 및 후측지지 이송 기구는 상기 테이블의 이동 방향으로 소정의 간격을 둔 위치에 설치되고,

상기 지지 기구 중에서 상기 테이블보다 우측에 설치되는 전측지지 이송 기구 및 후측지지 이송 기구는, 상기 크로스 레일 중에서 당해 크로스 레일보다 우측의 부분을 지지하고, 상기 테이블보다 좌측에 설치되는 전측지지 이송 기구 및 후측지지 이송 기구는, 상기 크로스 레일 중에서 당해 크로스 레일보다 좌측의 부분을 지지하고, 한편 상기 각 전측지지 이송 기구는, 상기 크로스 레일 중에서 당해 크로스 레일의 중심보다 전측의 부분을 지지하고, 상기 각 후측지지 이송 기구는, 상기 크로스 레일 중에서 당해 크로스 레일의 중심보다 후측의 부분을 지지하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제3항에 있어서,

상기 지지 이송 기구에 의한 상기 크로스 레일의 이송을 제어하는 제어부를 더 구비하고,

당해 제어부는, 상기 주축 장치의 이동에 수반하는 상기 크로스 레일의 자세 변화를 수정하여 상기 주축의 상기 테이블의 상면에 대한 직각을 유지하도록, 상기 각 지지 이송 기구에 의해 이송되는 상기 크로스 레일의 각 부분의 상하 방향으로의 이동량을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제4항에 있어서,

상기 주축 장치가 수평 방향의 각 위치로 이동하였을 때에 상기 주축의 직각의 유지에 필요한 상기 각 지지 이송 기구에 의한 상기 크로스 레일의 각 부분의 구동량에 대해서 미리 측정된 값을 포함하는 보정 데이터를 기억하는 기억부를 구비하고,

상기 제어부는, 상기 보정 데이터에 기초하여 상기 각 지지 이송 기구에 의한 상기 크로스 레일의 각 부분의 구동량을 개별적으로 제어함으로써, 상기 주축 장치의 이동에 수반하는 상기 크로스 레일의 자세 변화를 수정하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제4항에 있어서,

상기 주축 장치는, 상기 테이블의 상면에 대한 상기 주축의 기울기를 검출하는 기울기 검출부를 포함하고,

상기 제어부는, 상기 기울기 검출부에 의해 검출된 상기 주축의 기울기의 데이터에 기초하여 상기 각 지지 이송 기구에 의한 상기 크로스 레일의 각 부분의 구동량을 개별적으로 제어함으로써, 상기 크로스 레일의 자세 변화를 수정하여 상기 주축의 상기 테이블의 상면에 대한 직각을 유지하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제4항에 있어서,

상기 주축 장치는, 상기 주축을 상하 방향으로 이동시키는 주축 이송 기구를 가지고,

상기 제어부는, 상기 크로스 레일의 자세 변화의 수정에 따라 생기는 상기 절삭 공구의 칼끝과 상기 테이블의 상면과의 사이의 거리의 규정치로부터의 벗어남을 보정하도록, 상기 주축 이송 기구에 의한 상기 주축의 이송양을 제어하여 당해 주축의 상하 방향의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제7항에 있어서,

상기 주축 장치를 수평 방향의 각 위치로 이동시켜 측정한 상기 절삭 공구의 칼끝과 상기 테이블의 상면과의 사이의 거리를 상기 규정치로 보정하기 위한 상기 주축의 상하 방향으로의 구동량의 데이터를 기억하는 기억부를 구비하고,

상기 제어부는, 당해 주축의 구동량의 데이터에 기초하여 상기 주축 장치의 수평 방향의 위치에 따라 상기 주축 이송 기구에 의한 상기 주축의 상하 방향으로의 구동량을 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제8항에 있어서,

상기 기억부는, 상기 주축 장치의 수평 방향의 각 위치에 있어서의 상기 절삭 공구의 칼끝과 상기 테이블의 상면과의 사이의 거리를 상기 규정치로 보정하기 위한 상기 주축의 구동량의 데이터를, 상기 주축 장치가 상하 방향의 각 위치에 있는 경우에 대해서 기억하고 있고,

상기 제어부는, 당해 주축의 구동량의 데이터에 기초하여 상기 주축 장치의 상하 방향의 위치와 수평 방향의 위치에 따라 상기 주축 이송 기구에 의한 상기 주축의 상하 방향으로의 구동량을 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제4항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 각 지지 이송 기구에 의한 상기 크로스 레일의 각 부분의 구동량을 개별적으로 제어함으로써, 상기 크로스 레일의 상기 테이블의 이동 방향 상류측의 부분보다도 하류측의 부분이 높아지도록 당해 크로스 레일을 경사지게 하는 것을 특징으로 하는 공작기계.