KR100956126B1

KR100956126B1 - 공작기계용 주축장치의 지지장치 및 공작기계

Info

Publication number: KR100956126B1
Application number: KR1020090078605A
Authority: KR
Inventors: 한호
Original assignee: 주식회사 한스머신; 한호
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2010-05-06

Abstract

본 발명은 별도의 추가적 구조물 내지는 장치 없이 간단한 구조에 의해 장비의 구동에 의해 발생하는 열에 의한 열변형의 발생을 최소화하고 진동에 의한 영향을 최소화할 수 있도록 하는 공작기계용 주축장치의 지지장치 및 공작기계를 제공한다. 이를 위한 본 발명에 따른 공작기계용 주축장치의 지지장치는, 피가공물이 놓이는 테이블과, 상기 테이블에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되는 주축장치를 구비하는 공작기계용 주축장치의 지지장치에 있어서, 상기 주축장치를 지지하며 슬라이딩 이동을 안내하도록 구비되는 지지 몸체; 상기 지지 몸체 내부에서 소정 크기의 공간을 갖는 적어도 하나의 셀; 및 상기 셀에 충진되는 비압축성 유체를 포함한다.

Description

공작기계용 주축장치의 지지장치 및 공작기계{MACHINE TOOLS AND DEVICE FOR SUPPORTING MAIN SHAFT DEVICE USED IN THE SAME}

본 발명은 공작기계용 주축장치의 지지장치 및 공작기계에 관한 것으로 더욱 상세하게는 피가공물을 가공하는 가공기가 장착된 주축장치를 안정적으로 지지할 수 있는 공작기계용 주축장치의 지지장치 및 공작기계에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 선반(Machining Center)을 비롯하여 밀링 머신, 드릴링 머신, 보링 머신, 연삭 머신 등 피가공물의 절삭 가공 등을 정밀하게 수행할 수 있도록 만들어진 기계장치이다.

이와 같은 공작기계는 피가공물을 테이블 위에 올려놓고 적당한 가공기를 주축장치에 장착하여 상하 좌우로의 이동 및 회전이 이루어지도록 하면서 피가공물을 원하는 상태로 가공할 수 있도록 구비된다.

상기 가공기를 장착하고 있는 주축장치는 크로스레일에 슬라이딩 가능하도록 고정되고 크로스레일은 양쪽에 구비되는 기둥에 고정되어 움직이도록 구성된다.

보통 피가공물에 대한 가공은 매우 작은 치수 범위 내에서 정확하게 이루어져야 하는 특성상 크로스레일과 기둥은 주축장치를 안정적으로 지지하며 어떤 요인 에 의한 변화에 영향을 받지 않아야 하는 특성을 갖는 것이 바람직하다.

그런데 작업을 진행하다 보면 장시간 작업에 의해 매우 높은 마찰열이 발생하게 되고 특히 크로스레일의 경우 열변형이 발생하여 가공 정밀도에 악영향을 미칠 수 있게 되는 문제점이 있다.

또한 상기한 바와 같은 열변형 외에도 장비의 구동에 따른 진동 발생이 가공 정밀도를 저해하는 요인이 된다.

이와 같은 열변형 및 진동 등을 방지하기 위해서는 마찰열을 냉각시키도록 하는 별도의 장비가 추가되거나 발생하는 진동을 흡수하는 별도의 구조물 내지는 장치가 추가되어야 하는 문제점이 생긴다.

본 발명은 별도의 추가적 구조물 내지는 장치 없이 간단한 구조에 의해 장비의 구동에 의해 발생하는 열에 의한 열변형의 발생을 최소화하고 진동에 의한 영향을 최소화할 수 있도록 하는 공작기계용 주축장치의 지지장치 및 공작기계를 제공한다.

본 발명에 따른 공작기계용 주축장치의 지지장치는, 피가공물이 놓이는 테이블과, 상기 테이블에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되는 주축장치를 구비하는 공작기계용 주축장치의 지지장치에 있어서, 상기 주축장치를 지지하며 슬라이딩 이동을 안내하도록 구비되는 지지 몸체; 상기 지지 몸체 내부에서 소정 크기의 공간을 갖는 적어도 하나의 셀; 및 상기 셀에 충진되는 비압축성 유체를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 지지 몸체에 마련되어 상기 셀과 연통되어 상기 유체가 유출입되는 홀과, 상기 홀을 막도록 구비되는 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 지지 몸체는, 상기 주축장치의 일측을 지지하며 슬라이딩 이동을 안내하도록 구비되는 제1 지지 몸체와, 상기 주축장치의 타측을 지지하며 슬라이딩 이동을 안내하도록 구비되는 제2 지지 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 셀은 상기 제1 지지 몸체 및 제2 지지 몸체 중 적어도 하나의 내부에 적어도 하나 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 셀은 복수개 마련되며, 하나의 셀과 다른 하나의 셀 사이에 형성되는 공간부를 포함하며, 상기 셀에 충진되는 비압축성 유체와 다른 비압축성 유체 또는 모래를 포함하는 입상(粒狀) 물질이 상기 공간부에 충진되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 셀 내부에 구비되어 상기 셀을 지지하는 뼈대를 이루는 적어도 하나의 지지리브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 공간부 내부에 구비되어 상기 공간부를 지지하는 뼈대를 이루는 적어도 하나의 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 지지 몸체는, 상기 지지 몸체 내부에서 상기 셀과 상기 공간부는 교대로 배치되며 상기 셀과 상기 공간부를 각각 구획하는 구획부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계는, 피가공물이 놓이는 테이블; 상기 테이블에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되는 주축장치; 상기 주축장치를 지지하며 슬라이딩 이동을 안내하도록 구비되는 크로스레일; 상기 크로스레일 내부에서 소정 크기의 공간을 가지며 비압축성 유체가 충진되는 적어도 하나의 셀을 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 크로스레일은 상기 셀을 적어도 하나 구비하는 싱글 크로스레일 및 상기 셀을 각각 적어도 하나씩 구비하는 더블 크로스레일 중 어 느 하나로서 구현되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 크로스레일에는 비압축성 유체가 충진되는 복수개의 셀이 구비되며, 상기 크로스레일 내부에서 하나의 셀과 다른 하나의 셀 사이에 각각 마련되어 상기 비압축성 유체와는 다른 비압축성 유체 또는 모래를 포함하는 입상(粒狀) 물질이 충진되는 공간부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 공작기계용 주축장치의 지지장치 및 공작기계는 그 내부에 마련되는 셀이라는 특수 공간에 비압축성 유체를 충진시키도록 하여 크로스레일의 열변형이 최소화되도록 하며 진동 발생을 억제함으로써 가공 정밀도를 향상시키고 별도의 추가적 구조물 내지는 장치를 장착할 필요없이 구조를 간단하게 구성할 수 있어 시간, 비용 및 노력 등의 면에서 현저한 효과를 갖는다.

본 발명에 따른 공작기계용 주축장치의 지지장치 및 공작기계에 관한 실시예를 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

먼저 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계에 관한 전반적인 사항에 관하여 개략적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 공작기계는, 가이드레일(100), 테이블(200), 주축장치(600), 그리고 상기 주축장치(600)의 지지장치로서 크로스레일(300) 및 칼럼(400)을 포함하여 이루어진다.

상기 가이드레일(100)은 피가공물이 놓이는 테이블(200)이 직선 이동할 수 있도록 구비되며 바닥면에 놓이는 부분이다.

상기 가이드레일(100)에는 테이블(200)을 직선 이동시키기 위한 구동장치(미도시)가 장착되는데 이러한 구동장치가 외부로 보이지 않도록 하기 위해 레일커버(101)를 도 1에 도시된 바와 같이 구비시키도록 함이 바람직하다.

테이블(200)이 움직이면 레일커버(101)는 접혀지면서 테이블(200)의 이동을 방해하지 않도록 한다.

상기 주축장치(600)는 테이블(200)에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되며 가공기의 회전이나 이동 등이 이루어지도록 한다.

상기 크로스레일(300)은 기본적으로 주축장치(600)를 지지해 주도록 구비되는 부재로서, 주축장치(600)가 좌우 방향으로 직선 이동하는 것을 가이드한다.

그리고 상기 크로스레일(300)은 그 자체가 칼럼(400)을 따라 상하 방향으로 직선 이동하도록 구성될 수도 있다.

상기 칼럼(400)은 상기 크로스레일(300)을 지지하면서 크로스레일(300)이 상하 방향으로 이동하는 것을 가이드하는 역할을 하는 부재이다.

한편, 도 2 및 도 3은 주축장치의 지지장치로서의 크로스레일이 각각 싱글 크로스레일 구조로서 구현된 경우와 더블 크로스레일 구조로서 구현된 경우에 대해 각각 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이 싱글 크로스레일(300)은, 지지 몸체(301)를 구비하고 상기 지지 몸체(301)의 일측에 주축장치(600)가 좌우 슬라이딩 이동하는 것을 가이드하도록 슬라이드 가이드(302)가 마련된다.

그리고 지지 몸체(301)의 양쪽 단부에는 각각 안착 가이드부(303, 304)가 마련되어 각각 칼럼(400, 도 1 참조)과 슬라이딩 가능하도록 결합한다. 즉 칼럼(400)의 일면이 상기 안착 가이드부(303, 304)에 안착되면서 상기 안착 가이드부(303, 304)가 이동하는 것을 가이드한다.

한편, 주축장치(600)는 상기 지지 몸체(301)의 슬라이드 가이드(302)에 결합되어 슬라이딩 이동 가능하도록 하는 슬라이드 결합부(601)가 구비되고, 가공기(620)가 장착되는 램(610)을 구비한다.

상기 주축장치(600)는 작업을 수행할 때 슬라이드 가이드(302)를 따라 슬라이딩 이동을 매우 많이 반복적으로 하게 되고 그에 따라 마찰열이 크게 발생함으로써 지지 몸체(301)에 열변형이 발생되도록 하며 주축장치(600)의 이동에 따라 진동이 발생된다.

상기 지지 몸체(301) 내부에는 특정 영역에 비압축성 유체가 충진되도록 함으로써 크로스레일의 지지 몸체의 열변형 발생을 최소화하고 진동 발생도 감소시킬 수 있다.

여기서 비압축성 유체는 온도와 압력이 변화해도 그 밀도가 거의 그대로 유지되는 액체 등을 말한다.

보통 크로스레일의 지지 몸체(301)는 금속 재질로 이루어져 있는데, 금속의 경우 열변형이 크게 발생하게 되므로 주축장치(600)의 위치를 변형시킬 우려가 있어 가공 정밀도에 악영향을 미칠 수 있다.

비압축성 유체는 열변형이 거의 발생하지 않을뿐더러 열용량이 금속 재질 보다 크기 때문에 마찰열이 발생해도 금방 온도가 올라가지 않으므로 주변의 금속 재질을 냉각시키는 효과도 있다.

또한 비압축성 유체가 진동을 일부 흡수하거나 감쇠시키는 효과가 있기 때문에 크로스레일에 걸리는 진동을 감소시킬 수 있는 효과도 있다.

이와 같은 비압축성 유체는 지지 몸체(301) 내부의 특정 영역에 충진되도록 함이 바람직한데 도 2에 도시된 바와 같이 지지 몸체(301)의 상단에 캡(C1)을 열어 홀을 통해 유체를 주입하거나 배출시킬 수 있다.

도 3에서는 더블 크로스레일 구조에 관하여 나타내고 있는데 제1 지지 몸체(310)와 제2 지지 몸체(320)가 주축장치(600)를 양면에서 지지하며 슬라이딩 이동을 가이드한다.

제1 지지 몸체(310)와 제2 지지 몸체(320)는 각각 슬라이드 가이드(302)가 마련되고 상기 슬라이드 가이드(302)에 주축장치(600)의 슬라이드 결합부(601)가 슬라이딩 가능하도록 결합되어 좌우 방향으로 슬라이딩 이동하게 된다.

제1 지지 몸체(310)의 내부와 제2 지지 몸체(320)의 내부에는 각각 비압축성 유체가 충진되는 특정 영역이 마련되어 각각 비압축성 유체가 충진됨으로써 더블 크로스레일에 발생하는 열에 의한 변형을 방지하고 진동 감소 효과를 가질 수 있게 된다. 열변형 방지 및 진동 감소 효과에 관한 사항은 싱글 크로스레일의 경우와 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.

한편, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계에 장 착되는 크로스레일의 구체적인 구조에 관하여 설명한다.

도 4에서는 도 3에 도시된 더블 크로스레일의 경우에 관한 구조를 나타내고 있는데 크로스레일 자체의 구조는 도 2에 도시된 싱글 크로스레일의 경우도 동일하게 적용된다.

즉 도 4에 도시된 크로스레일 내부의 구조는 더블 크로스레일인 경우 뿐만 아니라 싱글 크로스레일의 경우에도 동일하게 적용된다.

그리고 도 5는 도 4에 도시된 I-I 단면을 보여주는 측단면도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 크로스레일의 지지 몸체(310, 320) 내부에는 소정 크기의 공간을 갖는 셀(330)이 구비되고, 상기 셀(330)에는 비압축성 유체(F)가 충진된다.

상기 셀(330)은 지지 몸체(310, 320)를 따라 복수개가 소정의 간격으로 배치되어 마련됨이 바람직하며, 좀 더 바람직하게는 하나의 셀과 다른 하나의 셀 사이에 소정 크기의 공간을 갖는 공간부(340)가 마련되며 상기 공간부(340)에는 상기 셀(330)에 충진되는 비압축성 유체(F)와는 다른 종류의 비압축성 유체 또는 모래 등을 포함하는 입상(粒狀) 물질(S)이 충진된다.

즉 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 셀(330)과 상기 공간부(340)는 교대로 배치되도록 함이 바람직하며 구획부(350)에 의해 상기 셀(330)과 상기 공간부(340)가 서로 구획되도록 형성됨이 바람직하다.

도 4 및 도 5에서는 상기 구획부(350)가 지그재그 형상으로 형성되어 교대로 셀(330)과 공간부(340)가 배치되는 경우에 관하여 도시하고 있으나 반드시 이에 한 정되지 않고 셀(330)과 공간부(340)가 교대로 배치된다면 여하한 형상도 무방하다.

한편, 도 4 및 도 5에 도시되 바와 같이 각각의 셀(330)에는 홀(H1)이 형성되어 유체의 충진을 위한 유체의 유출입 등이 이루어지도록 할 수 있고 상기 홀(H1)은 캡(C1)에 의해 폐쇄되어 밀폐됨이 바람직하다.

상기 공간부(340)에도 홀(H2)이 형성되어 충진물질의 유출입 등이 이루어지도록 할 수 있고 상기 홀(H2)은 캡(C2)에 의해 폐쇄되어 밀폐됨이 바람직하다.

그리고 도 5에 도시된 바와 같이 상기 셀(330) 내부에는 상기 셀(330)을 지지하는 뼈대를 이루는 지지리브(331)가 하나 또는 그 이상 마련되는 것이 바람직하다.

또한 상기 공간부(340) 내부에도 상기 공간부(340)를 지지하는 뼈대를 이루는 지지부(341)가 하나 또는 그 이상 마련되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 공작기계용 주축장치의 지지장치, 예컨대 주축장치를 지지하는 크로스레일에 있어서 그 몸체 내부에 비압축성 유체를 충진한 셀을 구비함으로써 크로스레일에 발생하는 열에 의한 열변형이 방지될 수 있고 진동을 감소시킬 수 있으므로 가공의 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 사시도이다.

도 2 및 도 3은 주축장치의 지지장치로서의 크로스레일이 각각 싱글 크로스레일 구조로서 구현된 경우와 더블 크로스레일 구조로서 구현된 경우에 대해 각각 나타낸 것이다.

도 4는 도 3에 도시된 더블 크로스레일의 경우에 관한 지지 몸체 내부의 구조를 나타내는 평면도이다.

도 5는 도 4에 도시된 I-I 단면을 보여주는 측단면도이다.

Claims

피가공물이 놓이는 테이블과, 상기 테이블에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되는 주축장치를 구비하는 공작기계용 주축장치의 지지장치에 있어서,

상기 주축장치를 지지하며 슬라이딩 이동을 안내하도록 구비되는 지지 몸체;

상기 지지 몸체 내부에서 소정 크기의 공간을 갖는 복수개의 셀;

상기 셀에 충진되는 비압축성 유체; 및

상기 복수개의 셀 중 하나의 셀과 다른 하나의 셀 사이에 형성되는 공간부를 포함하며, 상기 셀에 충진되는 비압축성 유체와 다른 비압축성 유체 또는 모래를 포함하는 입상(粒狀) 물질이 상기 공간부에 충진되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 주축장치의 지지장치.
제1항에 있어서,

상기 지지 몸체에 마련되어 상기 셀과 연통되어 상기 유체가 유출입되는 홀과, 상기 홀을 막도록 구비되는 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 주축장치의 지지장치.
제1항에 있어서, 상기 지지 몸체는,

상기 주축장치의 일측을 지지하며 슬라이딩 이동을 안내하도록 구비되는 제1 지지 몸체와,

상기 주축장치의 타측을 지지하며 슬라이딩 이동을 안내하도록 구비되는 제2 지지 몸체를 포함하는공작기계용 주축장치의 지지장치.
제3항에 있어서,

상기 셀은 상기 제1 지지 몸체 및 제2 지지 몸체 중 적어도 하나의 내부에 적어도 하나 마련되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 주축장치의 지지장치.
삭제
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 셀 내부에 구비되어 상기 셀을 지지하는 뼈대를 이루는 적어도 하나의 지지리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 주축장치의 지지장치.
제1항에 있어서,

상기 공간부 내부에 구비되어 상기 공간부를 지지하는 뼈대를 이루는 적어도 하나의 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 주축장치의 지지장치.
제1항에 있어서, 상기 지지 몸체는,

상기 지지 몸체 내부에서 상기 셀과 상기 공간부는 교대로 배치되며, 상기 셀과 상기 공간부를 각각 구획하는 구획부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 주축장치의 지지장치.
피가공물이 놓이는 테이블;

상기 테이블에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되는 주축장치;

상기 주축장치를 지지하며 슬라이딩 이동을 안내하도록 구비되는 크로스레일;

상기 크로스레일 내부에서 소정 크기의 공간을 가지며 비압축성 유체가 충진되는 복수개의 셀; 및

상기 크로스레일 내부에서 상기 복수개의 셀 중 하나의 셀과 다른 하나의 셀 사이에 각각 마련되어 상기 비압축성 유체와는 다른 비압축성 유체 또는 모래를 포함하는 입상(粒狀) 물질이 충진되는 공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제9항에 있어서,

상기 크로스레일은 상기 셀을 적어도 하나 구비하는 싱글 크로스레일 및 상기 셀을 각각 적어도 하나씩 구비하는 더블 크로스레일 중 어느 하나로서 구현되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
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