KR101795157B1 - 공작 기계의 안내 기구 및 공작 기계 - Google Patents

Abstract

공작 기계의 안내 기구(30)는 서로 상대 이동하는 이동 부재(31) 및 안내 부재인 제1 및 제2 레일(141, 142)을 갖고, 이동 부재(31)와 제1 및 제2 레일(141, 142) 사이에는 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)가 형성되고, 유정압 안내 기구(40)는 정압실(41)과, 정압실(41)의 주위를 시일하는 시일부(42)와, 정압실(41)에 윤활유를 공급하는 공급 경로(43)를 갖는다.

Description

공작 기계의 안내 기구 및 공작 기계 {GUIDE MECHANISM OF MACHINE TOOL AND MACHINE TOOL}

본 발명은 공작 기계의 안내 기구 및 이것을 구비한 공작 기계에 관한 것이다.

종래, 공작 기계에는 가공 대상인 워크와 가공용 공구를 임의의 상대 위치로 이동시키기 위해, 다양한 이동 기구가 사용된다.

예를 들어, 워크를 적재하는 테이블의 지지 구조 혹은 공구를 장착하는 헤드의 지지 구조에는 삼차원 이동을 가능하게 하기 위해, X축, Y축, Z축의 각 축에 따른 직선 이동 기구가 채용된다. 또한, 테이블 혹은 헤드의 방향을 바꾸기 위해, 회전 이동 기구가 채용된다.

이들 이동 기구는 상대 이동하는 2부재(예를 들어, 안내 부재와 이것에 따라 이동하는 이동 부재)를 가짐과 함께, 이들 2부재를 이동시키는 구동 기구와, 이동 방향 혹은 이동 축선의 정밀도(안내 정밀도)를 확보하기 위한 안내 기구를 갖는다.

이와 같은 안내 기구에서는 안내 정밀도가 높은 것, 즉 직선 운동은 가능한 한 직선으로, 회전 운동은 가능한 한 진원으로라는 기하학적 정밀도가 요구된다. 또한, 안내 기구에 있어서는, 고부하 용량이고, 저마찰이고, 감쇠 성능(흡진 성능)이 높은 것이 요구된다.

최근, 공작 기계의 안내 기구에는 유정압 안내 기구가 사용되고 있다(문헌 1: 일본 특허 출원 공개 제2004-58192호 공보).

유정압 안내 기구에서는, 한 쌍의 미끄럼 이동면 중 한쪽에 정압실을 형성하고, 이 정압실에 윤활유를 공급하고, 그 정압에 의해 다른 쪽의 미끄럼 이동면과의 사이에서 하중 전달을 행한다. 즉, 한 쌍의 미끄럼 이동면에는 윤활유가 개재될 뿐이고, 한 쌍의 미끄럼 이동면끼리는 비접촉 상태로 되므로, 미끄럼 이동 저항을 대폭으로 저감할 수 있다.

한편, 공작 기계의 안내 기구로서는, 전통적인 미끄럼 안내 기구(동압 안내 기구)가 계속해서 다용되고 있다(문헌 2: 일본 특허 출원 공개 제2008-238397호 공보).

미끄럼 안내 기구는 각각 평활하게 형성된 한 쌍의 미끄럼 이동면 사이에 윤활유를 공급하면서, 각각을 미끄럼 이동시키는 것이다. 한 쌍의 미끄럼 이동면은 윤활유에 의한 윤활이 이루어지지만, 서로 고체 접촉이 유지된다.

전술한 유정압 안내 기구는 정지 시부터 이동 시까지 항상 유막이 개재되므로, 고부하 하중을 지지할 수 있어, 안정적으로 저마찰화할 수 있다.

단, 유정압 안내 기구는 유막으로 부상하는 구조상, 감쇠 성능에는 한계가 있다. 또한, 유막을 형성하기 위한 윤활유를 공급하는 공급 장치와, 윤활유를 회수하는 회수 장치가 필요하다. 특히, 종래의 유정압 안내 기구에서는, 윤활유를 사용하는 관계로, 공기를 사용하는 공기 정압 베어링과 같이 외기로 배출할 수 없다. 이로 인해, 정압실에 공급된 윤활유가, 외주연으로부터 안내 기구의 외부로 배출되는 구조로 된다. 특히, 유정압 안내 기구에서는, 배출되는 윤활유의 양이 미끄럼 안내에 비해 방대한 양으로 되므로, 윤활유를 회수하여, 공급 장치로 복귀시키는 회수 장치가 필요하다. 따라서, 안내 기구에 부수되는 장치 구성이나 배관류가 복잡해질수 밖에 없다.

한편, 미끄럼 안내 기구는 한 쌍의 미끄럼 이동면끼리의 미끄럼 안내이므로, 안내 정밀도 및 감쇠 성능을 높게 할 수 있음과 함께, 구조적으로 간소하다는 특징이 있다. 그러나, 미끄럼 안내 기구는 부하 용량이 작고, 마찰 계수가 크고, 특히 기동 시나 저속 시의 마찰 계수가 증대되므로, 동작이 원활하지 않게 되는 경우가 있고, 위치 결정 정밀도에 영향을 미치는 경우가 있다.

공작 기계의 동작의 원활화를 도모하기 위해, 그 안내 기구를, 종래형의 미끄럼 안내 기구로부터, 저마찰성이 우수한 유정압 안내 기구로 치환하는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 종래의 미끄럼 안내 기구를, 단순히 유정압 안내 기구로 치환해도, 전술한 바와 같은 특징의 상이에 의해, 소기의 성능이 얻어지지 않을 가능성이 있다.

또한, 종래형의 미끄럼 안내 기구와 유정압 안내 기구의 병용이라는 것도 생각된다.

그러나, 종래의 유정압 안내 기구에서는 그 구조상, 정압실에 공급된 윤활유가, 외주연으로부터 미끄럼 이동 구조의 외부로 배출되게 된다.

따라서, 미끄럼 안내 기구와 유정압 안내 기구를 병용한 경우, 외부로 배출된 윤활유가, 회수할 수 없어 넘쳐 흐를 가능성이 있고, 넘쳐 흐른 윤활유가 미끄럼 안내 기구에 도달하여, 바람직하지 않은 영향을 미칠 가능성이 있다.

본 발명의 목적은 고부하 용량이고, 저마찰이고, 또한 안내 정밀도가 높고, 감쇠 성능이 높은 공작 기계의 안내 기구 및 공작 기계를 제공하는 데 있다.

본 발명에 앞서, 본 발명의 발명자들은, 윤활유가 외부로 넘쳐 흐르지 않는 밀폐식 유정압 안내 기구를 개발하는 데 이르렀다.

이 밀폐식 유정압 안내 기구에서는, 외주를 시일하여 유정압 구조를 밀폐함과 함께, 종래는 주위로부터 외부로 배출되고 있던 윤활유를 모두 회수하여 순환시킨다. 따라서, 이 밀폐식 유정압 안내 기구에서는 유정압식 안내 기구이면서, 윤활유가 외부로 넘쳐 흐르는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 이 밀폐식 유정압 안내 기구를 채용함으로써, 미끄럼 안내 기구와의 병설을 가능하게 하고, 이에 의해 각각의 특징을 서로 겸하게 하여, 고부하 용량, 저마찰, 고정밀도, 고감쇠성의 공작 기계의 안내 기구를 실현하였다.

구체적으로, 본 발명의 공작 기계의 안내 기구는 이하와 같은 구성을 구비한다.

본 발명의 공작 기계의 안내 기구는 서로 상대 이동하는 2부재를 갖는 공작 기계의 안내 기구이며, 상기 2부재 사이에는 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구가 형성되고, 상기 유정압 안내 기구는 외주가 시일된 밀폐식 정압실과, 상기 정압실에 윤활유를 공급하는 공급 경로를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공작 기계의 안내 기구에 있어서, 상기 유정압 안내 기구는 상기 정압실로부터 윤활유를 회수하는 회수 경로를 갖는 것으로 해도 된다.

이와 같은 본 발명에 있어서, 유정압 안내 구조에서는 정압실 내의 윤활유의 정압에 의해, 상대 이동하는 2부재 사이의 하중 지지가 행해진다. 유정압 안내 구조로서는, 봉입식 유정압 구조와, 유통식 혹은 순환식 유정압 구조 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

봉입식 유정압 구조에서는, 정압실에는 공급 경로만이 접속되고, 회수 경로는 접속되지 않는다. 윤활유는 공급 경로로부터 공급되어, 소정의 압력으로 정압실 내에 충전된다. 정압실 내의 윤활유가 줄어들었을 때에는, 공급 경로로부터 윤활유가 보충된다. 유통식 유정압 구조에서는, 정압실에 공급 경로와 회수 경로가 접속된다. 윤활유는 공급 경로로부터 공급되어, 정압실 내를 유통하면서 정압을 발생하고, 정압실로부터 회수 경로로 회수된다.

유통식 유정압 구조에 있어서, 회수 경로로부터 회수된 윤활유를, 공급 경로에 재이용함으로써, 순환식 유정압 구조로 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 있어서, 유정압 안내 기구는 정압실의 외주가 시일된 밀폐식 유정압 구조로 된다. 따라서, 본 발명의 유정압 안내 기구에 있어서는, 외주연으로부터 외부로 윤활유가 넘쳐 흐르는 것을 방지하거나, 혹은 최소한으로 억제할 수 있다.

따라서, 유정압 안내 기구와 미끄럼 안내 기구를 병설해도, 유정압 안내 기구로부터 넘쳐 흐른 윤활유가, 미끄럼 안내 기구에 바람직하지 않은 영향(이종의 윤활유가 혼합하는 등)을 미칠 가능성을 해소할 수 있다.

이에 의해, 본 발명의 이동 안내 기구에서는, 유정압 안내 기구와 미끄럼 안내 기구를 병설하는 것이 가능해진다. 그리고, 유정압 안내 기구에 의해 고부하 용량 및 저마찰성을 확보함과 함께, 미끄럼 안내 기구에 의해 안내 정밀도 및 감쇠 성능을 확보할 수 있다. 그 결과, 고부하 용량이고, 저마찰이고, 또한 안내 정밀도가 높고, 감쇠 성능이 높은 공작 기계의 안내 기구를 제공할 수 있다.

본 발명에 있어서, 공급 경로 및 회수 경로는 상대 이동하는 2부재 자체에 형성된 통로나, 이들에 접속된 배관을 이용할 수 있다. 이들 공급 경로 및 회수 경로에는 각각 윤활유를 구동하는 펌프, 윤활유를 저류하는 탱크 등을 접속할 수 있고, 그 도중에 윤활유의 압력이나 유량 등의 상태를 검지하는 계기 등을 설치해도 된다.

또한, 회수 경로에 있어서는, 외부로부터 밀폐되는 배관으로 한정되지 않고, 외기 개방된 경로, 예를 들어 홈통 등의 종래의 유정압 안내 기구에 이용되어 있던 회수 경로를 사용할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 서로 상대 이동하는 2부재로서는, 공작 기계의 안내 기구를 구성하는 레일과 슬라이더의 세트 등, 이동 방향을 따라서 연장되는 안내 부재와, 이것에 따라 상대 이동 가능한 이동 부재의 조합 등이 해당한다.

또한, 안내 부재와 이동 부재의 이동은 상대적이고, 예를 들어 이동 부재가 공작 기계에 고정적으로 설치되고, 이 이동 부재에 대해 안내 부재가 이동하는 것이어도 된다.

본 발명에 있어서, 상기 공급 경로는 상기 정압실의 외주측에 윤활유를 공급하고, 상기 회수 경로는 상기 정압실의 중심부로부터 윤활유를 회수하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에서는 공급 경로로부터의 윤활유가 정압실의 외주측에 공급되고, 공급된 윤활유는 정압실을 중심 방향으로 유통하고, 정압실의 중심부에 접속된 회수 경로로부터 회수된다.

이와 같은 윤활유의 중심 회수를 행함으로써, 유정압 안내 기구로서의 윤활유의 유량을 저감할 수 있다.

즉, 종래의 유정압 안내 기구에서는, 내측의 정압실(소위, 리세스부)에 소기의 정압을 발생시키기 위해, 정압실의 외주를 따라 압력 유지부(소위, 랜드부)가 형성된다. 그리고, 정압실의 윤활유는 외주를 따른 압력 유지부를 거쳐서 외주로부터 배출된다. 이때, 외주를 따른 압력 유지부는 그 반경에 비례하여 둘레 길이가 길어지므로, 압력 유지부를 직경 방향으로 통과할 때에 소정의 유속(내측의 정압실에서 소기의 압력을 유지할 수 있는 유속)을 확보하려고 하면, 전체의 유량은 상당한 대유량으로 될 수밖에 없다.

이와 같은 대유량을 공급하기 위해서는, 공급 장치에 있어서 대용량이 필요해, 배관 직경의 확대 등, 장치 구성의 대규모화를 피할 수 없다.

이에 비해, 본 발명에서는, 중심 회수를 행하기 위해, 압력 유지부는 회수용 개구 주변에 형성하면 되고, 그 둘레 길이는 현저히 짧아도 된다. 이로 인해, 윤활유의 유량을 대폭으로 저감시킬 수 있고, 윤활유의 공급 장치, 공급 경로 및 회수 경로를 소형화, 간소화할 수 있다.

본 발명의 공작 기계의 안내 기구에 있어서, 상기 상대 이동하는 2부재로서, 안내 부재와 상기 안내 부재를 따라 상대 이동 가능한 이동 부재를 갖고, 상기 안내 부재는 평활한 안내면을 갖고, 상기 유정압 안내 기구 및 상기 미끄럼 안내 기구는 상기 이동 부재와 상기 안내면 사이에 형성되어 상기 안내면을 공용하고 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에서는 전술한 서로 상대 이동하는 2부재의 한쪽인 이동 부재에, 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구의 주요한 구조(정압실이나 급유 홈 등)가 모아지고, 2부재의 다른 쪽인 안내 부재에는 안내면만이 형성되게 된다.

즉, 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구가, 안내 부재의 안내면을 공용하므로, 각 기구에 각각 안내면을 준비하는 구조에 비해 간략화할 수 있어, 이동 기구 전체적으로 소형화할 수 있다.

또한, 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구의 주요한 구조(정압실이나 급유 홈 등)를 이동 부재에 집약시킬 수 있어, 이 점에서도 구조의 간략화가 도모된다. 또한, 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구를, 안내면과 대향하는 이동 부재의 표면에 나란히 설치할 수도 있어, 각 기구에 의한 부하 분담도 확실하게 할 수 있다.

이들 안내 부재 및 이동 부재 등, 상대 이동하는 2부재의 길이는 적절히 설정하면 되고, 어느 한쪽이 다른 쪽보다도 길어도 되고, 동일한 길이여도 된다.

본 발명에 있어서, 유정압 안내 기구의 주요한 구조(유정압 구조를 형성하는 정압실 등) 및 미끄럼 안내 기구의 주요한 구조(급유 홈 등)는 기본적으로 모두 이동 부재측에 설치하면 된다. 단, 이들 중 어느 한쪽을 안내 부재측에 설치해도 된다.

또한, 서로 상대 이동하는 2부재로서는, 베어링 부재와 이 베어링 부재에 축지지되어 회전하는 회전축이어도 된다.

상대 이동하는 2부재가, 베어링 부재와, 이 베어링 부재에 축지지되어 회전하는 회전축인 경우로서, 예를 들어 스러스트 베어링이 있다. 스러스트 베어링에서는 회전축과 베어링 부재 사이에, 축방향의 스러스트 하중을 받는 미끄럼 이동면이 형성된다. 따라서, 이 미끄럼 이동면의 회전축측을 안내 부재로 하고, 미끄럼 이동면을 평활한 안내면으로서 형성하고, 베어링 부재측의 미끄럼 이동면에 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구의 주요한 구조를 형성할 수 있다.

동일한 구성으로, 회전축측에 정압 안내 기구, 미끄럼 안내 기구를 내장할 수도 있다. 이 경우, 베어링측으로부터 로터리 조인트를 통해 회전측에, 유정압 안내 기구용 윤활유 및 미끄럼 안내 기구용 윤활유를 공급하는 등의 구성을 채용할 수 있다.

회전축이 고정되고, 그 주위의 베어링 부재가 회전하는 구조인 경우에는, 고정적인 회전축의 미끄럼 이동면에 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구의 주요한 구조를 형성하고, 베어링 부재측의 미끄럼 이동면을 평활한 안내면으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 레디얼 베어링에 적용할 수도 있다. 이 경우, 회전축의 외주면과 베어링의 내주면 사이에, 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구를 곡면 형상으로 형성하게 된다.

본 발명의 공작 기계의 안내 기구에 있어서, 상기 이동 부재는 상기 안내면에 대향하는 상기 정압실과, 상기 정압실을 포위하는 시일부를 갖고, 상기 정압실과 상기 안내면에 의해 상기 유정압 안내 기구가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에서는 윤활유가 공급 경로로부터 정압실 내에 공급되고, 정압실의 내면과 안내면 사이에 유막을 형성하고, 유정압 안내 기구로서, 안내 부재를 부상 지지시킬 수 있다.

이때, 정압실 내의 윤활유는 공급 경로로부터 정압실에 공급되어, 정압실 내에 있어서 안내 부재로부터의 하중을 지지함과 함께, 정압실의 외주측으로부터 내측 방향으로 이동하고, 중심부의 회수 경로로부터 전량이 회수된다.

그리고, 정압실의 외주에 있어서는, 정압실을 포위하는 시일부에 의해, 윤활유는 시일부보다도 외측으로 누출되는 일이 없고, 이에 의해 밀폐식 유정압 안내 기구를 형성할 수 있다.

이와 같은 본 발명에서는, 전술한 바와 같이 정압실의 중심부에 접속된 회수 경로에 의해, 윤활유의 중심 회수를 행함으로써, 윤활유의 유량을 저감시킬 수 있고, 윤활유의 공급 장치, 공급 경로 및 회수 경로를 소형화, 간소화할 수 있다.

본 발명에 있어서, 정압실로서는, 이동 부재의 표면에 오목 형상으로 형성된 소정 깊이(수십 마이크로미터 정도)의 오목부를 이용할 수 있다.

정압실에 있어서는, 정압실에 동심원 형상의 등압 홈을 형성하여 정압실을 내측과 외측으로 구획하고, 내측을 압력 유지부(랜드)로 하고, 외측을 정압실 본체(리세스)로 할 수 있다. 내측의 압력 유지부와 외측의 정압실 본체가 동일한 깊이라도, 이들보다 깊은 등압 홈을 형성함으로써, 내측의 압력 유지부에 의해 정압실 본체에 있어서의 압력 유지 효과를 발생시킬 수 있다. 이에 의해, 정압실 본체에 있어서, 윤활유의 정압에 의한 하중 부담을 행할 수 있고, 유정압 안내 기구로서의 기능을 얻을 수 있다.

정압실의 내주에, 회수 경로를 포위하는 깊이가 얕은 압력 유지부(외측의 정압실 본체보다 높이가 높은 랜드부)를 형성함으로써, 유정압 안내 기구로서의 기능을 얻도록 해도 된다.

정압실의 평면 형상은, 예를 들어 원형, 타원형 혹은 장원형으로 할 수 있고, 정방형이나 장방형 등의 직사각형 혹은 다른 다각 형상으로 해도 된다. 직사각형이나 다각형으로 하는 경우도, 각각의 정점은 원호 형상 등으로 하고, 각진 부분을 둥글게 하는 것이 바람직하다.

시일부로서는, 정압실의 주위를 따라 형성된 정압실의 깊이보다 깊은 시일 홈과, 이 시일 홈 내에 설치된 환형의 시일 부재의 조합 등을 이용할 수 있다.

시일 부재로서는, 정압실의 저면과 대향하는 안내 부재의 안내면에 각각 밀접함으로써 시일성을 확보하는 것이 바람직하고, 정압실의 깊이보다 높이가 큰 엘라스토머 소재에 의한 성형품 등을 이용할 수 있다. 예를 들어, 내유성의 O링 등도 이용 가능하지만, 정압실 내의 고압에 대응할 수 있고, 또한 윤활유의 누출을 방지할 수 있도록, 적절히 립 시일 등을 추가하는 것도 유효하다.

시일부의 평면 형상은 정압실의 윤곽을 따른 형상으로 하면 되고, 정압실에 준한 원형, 직사각형 혹은 다른 형상으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 회수 경로는 정압실의 중심부에 연통되어 있으면 되고, 정압실의 중심부의 근방이면 기하학적 중심이 아니어도 된다.

공급 경로는 정압실의 회수 경로보다도 외주측에 연통되어 있으면 되고, 정압실의 외주 근방 혹은 시일부의 시일 홈의 내측 등에 연통시켜도 된다. 이때, 공급 경로는 시일 홈의 임의의 위치에 연통되어 있으면 되지만, 주위 방향으로 불균일이 생기지 않도록, 시일부의 복수 개소에 연통시켜도 된다.

본 발명의 공작 기계의 안내 기구에 있어서, 상기 이동 부재는 상기 안내면에 대향하는 미끄럼 이동면과, 상기 미끄럼 이동면에 형성된 급유 홈을 갖고, 상기 미끄럼 이동면과 상기 안내면에 의해 상기 미끄럼 안내 기구가 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에서는 안내면과 미끄럼 이동면으로 미끄럼 안내 기구가 형성되고, 이 안내면과 미끄럼 이동면 사이에는, 급유 홈에 의해 윤활유를 공급할 수 있어, 미끄럼 안내 기구로서의 미끄럼 이동 성능을 충분히 확보할 수 있다.

이때, 미끄럼 안내 기구의 안내면과 미끄럼 이동면 사이에 공급되는 윤활유는 유정압 안내 기구에 공급되는 윤활유와 동일한 윤활유인 것이 바람직하다.

이와 같이 미끄럼 안내 기구의 윤활유와 유정압 안내 기구의 윤활유를 동일한 것으로 하면, 유정압 안내 기구로부터 윤활유의 누출이 발생하여 서로 섞이는 경우가 있어도, 동일한 윤활유이므로 문제가 생기지 않는다.

또한, 본 발명의 공작 기계의 안내 기구에 있어서는, 유정압 안내 기구의 윤활유와 미끄럼 안내 기구의 윤활유가 다른 것이어도 된다. 이 경우에도, 기본적으로 유정압 안내 기구는 외주를 시일하고 있으므로, 이종의 윤활유의 혼합 문제를 피할 수 있다.

예를 들어, 외주를 시일하고 있으므로, 유정압 안내 기구로부터의 윤활유의 누출이 약간이고, 미끄럼 안내 기구에 있어서의 윤활유의 혼합 문제는 충분히 허용 할 수 있다. 한편, 유정압 안내 기구는 외주를 시일하고 있으므로, 미끄럼 안내 기구로부터 누출된 윤활유가 유정압 안내 기구의 윤활유에 혼합되는 것이 억제된다.

또한, 유정압 안내 기구로부터 유정압용 윤활유가 누출되고, 미끄럼 안내 기구의 윤활유에 혼합해도, 미끄럼 안내 기구로부터 배출되는 윤활유는 폐기되는 것이 일반적이고, 문제는 없다.

이와 같이, 미끄럼 안내 기구와 유정압 안내 기구에서 동일한 윤활유를 사용함으로써 공급 경로를 일부 공용할 수도 있다. 단, 미끄럼 안내 기구로의 윤활유 공급은 간헐적으로 비교적 소량인 것에 비해, 유정압 안내 기구로의 윤활유 공급은 연속적이고 또한 비교적 대유량이므로, 실제로 공용화할 수 있는 부분은 윤활유를 저류해 두는 탱크 및 그 주변 정도로 한정된다.

또한, 유정압 안내 기구에 공급된 대량의 윤활유는 회수 경로로부터 회수되어, 예를 들어 공급 탱크로 복귀되어, 정압실로부터 외부로 누출되는 것이 방지되지만, 미끄럼 안내 기구에 공급된 윤활유는 소량이므로, 공급 탱크로 회수하는 것 등은 하지 않고, 별도 탱크로 회수하여 폐기하도록 해도 된다.

본 발명의 공작 기계의 안내 기구에 있어서, 상기 미끄럼 안내 기구는 상기 공작 기계의 내부에 설치되고, 상기 유정압 안내 기구는 상기 미끄럼 안내 기구의 양단부에 고정되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에서는 공작 기계의 2개의 부분이 상대 이동할 때에는, 공작 기계의 내부의 미끄럼 안내 기구 및 그 양단부의 유정압 안내 기구가 각각 유효해져, 각 안내 기구의 성능을 겸한 안내 성능을 얻을 수 있다.

또한, 공작 기계의 내부의 미끄럼 안내 기구 및 그 양단부의 유정압 안내 기구가, 동일한 안내 부재를 공용하도록 배치할 수도 있고, 이와 같은 공용에 의해 안내 기구의 구조를 간략화할 수 있어, 공작 기계 전체적으로 소형화할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성은 내부에 미끄럼 안내 기구를 갖는 기존의 공작 기계에 대해, 그 양단부에 유정압 안내 기구를 외부 부착함으로써, 간단히 실현할 수 있다.

그리고, 미끄럼 안내 기구를 갖는 기존의 공작 기계에, 유정압 안내 기구를 추가함으로써, 유정압 미끄럼 병용식 안내 기구를 간단히 실현할 수 있고, 그 결과, 고부하 용량이고, 저마찰이고, 또한 안내 정밀도가 높고, 감쇠 성능이 높은 공작 기계의 안내 기구를 제공할 수 있다.

본 발명의 공작 기계는 전술한 본 발명의 공작 기계의 안내 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에서는 전술한 본 발명의 유정압 안내 기구에서 설명한 바와 같은 효과를 얻을 수 있어, 공작 기계 전체적인 유효성을 높일 수 있다.

본 발명의 공작 기계에 있어서, 고정측 부재에 대해 수평 방향으로 이동 가능한 이동측 부재를 갖고, 상기 고정측 부재와 상기 이동측 부재 사이에는, 수평 방향으로 연장되는 하중 지지용 안내 기구와, 상기 하중 지지용 안내 기구를 중심으로 한 기울어짐에 대항하는 기울어짐 방지용 안내 기구를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 고정측 부재란, 이동측 부재를 이동 가능하게 지지하는 것이고, 예를 들어 공작 기계의 크로스바 등이다. 고정측 부재는 반드시 고정적으로 설치된 것으로 한정되지 않고, 다른 부재에 대해 이동 가능하게 설치된 것을 포함한다. 또한, 이동측 부재로서는, 고정측 부재에 대해 이동 가능하게 지지된 것이고, 예를 들어 공작 기계의 주축 헤드 등이다.

기존의 공작 기계의 일부에서는, 하중 지지용 안내 기구에 의해, 주축 헤드가 외팔보 지지되어 있다. 이와 같은 주축 헤드가 외팔보 지지된 구성에 있어서는, 주축 헤드의 중량에 의해 지지 구조에 변형이 발생하여, 주축 헤드에 기울어짐이나 쓰러짐이 발생한다. 이와 같은 변형을 방지 혹은 보상하기 위해, 종래의 공작 기계에서는 기울어짐 방지용 안내 기구가 설치되어 있다.

본 발명에서는 이와 같은 기울어짐 방지용 안내 기구로서, 전술한 본 발명의, 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구를 병용한 구성, 혹은 기울어짐 방지용 안내 기구의 일부가 유정압 안내 기구로 되고, 또한 다른 부분이 미끄럼 안내 기구로 된 구성으로 함으로써, 각각의 기능을 조합한 구성으로 함으로써, 하중 지지를 행하면서 기울어짐 방지를 도모하고, 이때에, 고부하 용량이고, 저마찰이고, 또한 안내 정밀도가 높고, 감쇠 성능이 높게 할 수 있다.

본 발명의 공작 기계의 안내 기구 및 공작 기계에 의하면, 미끄럼 안내 기구와 유정압 안내 기구를 병설하는 것이 가능해진다. 그리고, 유정압 안내 기구에 의해 고부하 용량 및 저마찰성을 확보함과 함께, 미끄럼 안내 기구에 의해 안내 정밀도 및 감쇠 성능을 확보할 수 있다. 그 결과, 고부하 용량이고, 저마찰이고, 또한 안내 정밀도가 높고, 감쇠 성능이 높은 공작 기계의 안내 기구 및 공작 기계를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태 장치의 전체를 도시하는 사시도.
도 2는 상기 제1 실시 형태에 있어서의 이동 부재의 배치를 도시하는 사시도.
도 3은 상기 제1 실시 형태의 이동 기구를 도시하는 분해 사시도.
도 4는 상기 제1 실시 형태의 이동 부재에 배치된 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구의 주요부를 도시하는 사시도.
도 5는 상기 제1 실시 형태의 유정압 안내 기구를 도시하는 단면도.
도 6은 상기 제1 실시 형태의 미끄럼 안내 기구를 도시하는 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태의 이동 부재에 배치된 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구의 주요부를 도시하는 사시도.
도 8은 상기 제2 실시 형태의 유정압 안내 기구를 도시하는 단면도.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태의 이동 기구를 도시하는 분해 사시도.
도 10은 상기 제3 실시 형태의 이동 부재에 배치된 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구의 주요부를 도시하는 사시도.
도 11은 본 발명의 제4 실시 형태의 장치 전체를 도시하는 사시도.
도 12는 상기 제4 실시 형태의 이동 기구의 배치를 도시하는 단면도.
도 13은 상기 제4 실시 형태의 이동 기구의 변형예를 도시하는 분해 사시도.
도 14는 본 발명의 다른 실시 형태를 도시하는 단면도.

〔제1 실시 형태〕

도 1부터 도 6에는 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태가 도시되어 있다.

도 1에 있어서, 공작 기계(10)는 X축 방향으로 연장되는 베이스(11)를 갖고, 베이스(11)에는 테이블(12)이 지지되어 있다. 베이스(11)를 사이에 두고 양측에는 한 쌍의 컬럼(13)이 설치되고, 각각의 상단부에는 Y축 방향으로 연장되는 크로스바(14)가 설치되어 있다. 크로스바(14)에는 헤드(15)가 지지되고, 헤드(15)에는 Z축 방향(연직 방향)으로 연장되는 램(16)이 장착되어 있다.

테이블(12)의 상면에는 가공 대상인 워크(19)가 고정된다. 램(16)의 하단부에는 주축(17)이 노출되어 있고, 이 주축(17)에는 가공용 툴(18)이 장착된다.

공작 기계(10)에 있어서는, 테이블(12)을 X축 방향으로 이동시킴과 함께, 헤드(15)를 Y축 방향으로, 램(16)을 Z축 방향으로, 각각 이동시킴으로써, 워크(19)에 대해 툴(18)을 삼차원으로 상대 이동시킬 수 있고, 이에 의해 워크(19)에 임의의 형상을 가공할 수 있다.

이와 같은 삼차원 가공 동작을 행하기 위해, 공작 기계(10)에는 테이블(12)을 베이스(11)를 따라 이동시키는 X축 이동 기구(21)와, 헤드(15)를 크로스바(14)를 따라 이동시키는 Y축 이동 기구(22)와, 헤드(15)에 대해 램(16)을 이동시키는 Z축 이동 기구(23)가 설치되어 있다.

이들 X축 이동 기구(21), Y축 이동 기구(22), Z축 이동 기구(23)는, 각각 이동 부분[베이스(11)에 대한 테이블(12) 등]을 이동 가능하게 지지함과 함께, 이들을 소정의 이동 방향으로 안내하는 안내 기구와, 이동 부분을 외부 커맨드에 기초하여 구동하는 모터 등을 포함하는 구동 기구를 구비하고 있다.

이들 이동 기구(21 내지 23) 중, 헤드(15)와 크로스바(14) 사이의 Y축 이동 기구(22)에는 Y축 방향으로 연장되는 복수의 안내 기구(30)[제1 내지 제6 안내 기구(30A 내지 30F), 도 2 참조]가 사용되어 있다.

도 2에도 도시한 바와 같이, 크로스바(14)는 헤드(15)가 장착되는 측의 상부에 제1 레일(141)을 갖고, 하부에 제2 레일(142)을 갖는다. 헤드(15)는 상부에 하향의 제1 홈부(151)를 갖고, 하부의 크로스바(14)측에 제2 홈부(152)를 갖는다.

헤드(15)에 형성된 제2 홈부(152)는 크로스바(14)의 제2 레일(142)에 걸림 결합되어, Z축 방향의 하중 지지가 행해짐과 함께, X축 방향의 위치가 규제되어 있다.

헤드(15)에 형성된 제1 홈부(151)는 크로스바(14)의 제1 레일(141)에 걸림 결합되고, X축 방향의 위치 규제와 함께, 하중 지지하는 제2 레일(142)을 중심으로 하여 헤드(15)가 자중에 의해 기울어지는 것을 규제하고 있다.

제1 홈부(151)의 내측에는 제1 레일(141)을 X축 방향으로 사이에 두는 제1 및 제2 이동 부재(31A, 31B)가 설치되어 있다. 이들 제1 및 제2 이동 부재(31A, 31B)는 제1 레일(141)을 안내 부재로 하여, 각각의 사이에 본 발명에 기초하는 제1 및 제2 안내 기구(30A, 30B)를 구성한다.

제2 홈부(152)의 내측에는 제2 레일(142)을 X축 방향으로 사이에 두는 제3 및 제4 이동 부재(31C, 31D)와, 제2 레일(142)을 Z축 방향으로 사이에 두는 제5 및 제6 이동 부재(31E, 31F)가 설치되어 있다. 이들 제3 내지 제6 이동 부재(31C, 내지 31F)는 제1 레일(141)을 안내 부재로 하여, 각각의 사이에 본 발명에 기초하는 제3 내지 제6 안내 기구(30C 내지 30F)를 구성한다.

〔안내 기구(30)〕

도 3에 있어서, 안내 기구(30)[제1 내지 제6 안내 기구(30A 내지 30F), 도 2 참조]는 서로 상대 이동하는 이동 부재(31)[이동 부재(31A 내지 31F), 도 2 참조] 및 안내 부재인 제1 및 제2 레일(141, 142)을 갖는다.

이동 부재(31)[제1 내지 제6 이동 부재(31A 내지 31F)]는 안내 기구(30)의 상대 이동 방향으로 연장되는 부재이고, 제1 및 제2 홈부(151, 152)를 따라 헤드(15)에 고정된 판재 혹은 헤드(15)의 일부를 이용하여 형성된다.

이동 부재(31)의 양단부에는 제1 및 제2 레일(141, 142)에 대향하는 측에 1단 높은 부분이 형성되고, 그 표면이 평활한 평활면(49) 및 미끄럼 이동면(51)으로 되어 있다. 또한, 이동 부재(31)는 자신의 두께 방향과 직교하는 방향으로 한 쌍의 측면을 갖는다.

제1 및 제2 레일(141, 142)은 안내 기구(30)의 상대 이동 방향으로 연장되는 부재이고, 크로스바(14)를 따라 고정된 별도 부재 혹은 크로스바(14)의 일부를 이용하여 형성된다.

제1 및 제2 레일(141, 142)은 이동 부재(31)에 대향하는 측의 표면이, 전체 길이에 걸쳐서 평활한 안내면(39)으로 되어 있다.

이들 이동 부재(31)와 제1 및 제2 레일(141, 142)은 이동 부재(31)의 양단부의 평활면(49) 및 미끄럼 이동면(51)이, 제1 및 제2 레일(141, 142)의 안내면(39)과 밀접 상태로 배치됨으로써, 안내 기구(30)를 구성한다.

이때, 평활면(49)과 안내면(39) 사이에는 유정압 안내 기구(40)가 형성되고, 미끄럼 이동면(51)과 안내면(39) 사이에는 미끄럼 안내 기구(50)가 형성된다.

이들 미끄럼 이동면(51) 및 평활면(49)에는 전체면에 걸쳐서 연속하고, 4불화에틸렌 등의 저마찰성 재료로 형성된 시트가 부착되어 있다.

또한, 유정압 안내 기구(40)의 외측의 평활면(49)을, 미끄럼 이동면(51)보다 낮게 절하하여, 안내면(39)에 접촉하지 않는 릴리프면으로 해도 된다.

유정압 안내 기구(40)는, 상세는 후술하지만, 외부로부터 공급되는 가압된 윤활유에 의해, 이동 부재(31)에 대해 제1 및 제2 레일(141, 142)을 정압 부상 지지하는 것이다. 이로 인한 윤활유를 공급 및 회수하기 위해, 유정압 안내 기구(40)에는 윤활유 공급 장치(60)가 접속되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 윤활유 공급 장치(60)는 윤활유를 저류하는 탱크(61)와, 탱크(61)와 유정압 안내 기구(40)를 접속하는 공급 배관(63) 및 회수 배관(64)을 갖는다.

공급 배관(63)의 도중에는, 통과하는 윤활유를 여과하는 필터(65)와, 상기 윤활유를 가압하는 펌프(62)가 설치되어 있다.

이에 의해, 윤활유 공급 장치(60)는 탱크(61)에 저류되어 있는 윤활유를, 공급 배관(63)으로부터 취출하고, 필터(65)로 여과한 후 펌프(62)로 압송하여, 유정압 안내 기구(40)로 공급할 수 있다. 또한, 유정압 안내 기구(40)로부터의 윤활유를, 회수 배관(64)으로 회수하여, 탱크(61)로 복귀시킬 수 있다.

윤활유 공급 장치(60)는 미끄럼 안내 기구(50)에서 사용되는 윤활유의 공급도 행한다.

도 3 및 도 4에 있어서, 윤활유 공급 장치(60)는 윤활유를 저류하는 탱크(69)와, 탱크(69)와 미끄럼 안내 기구(50)를 접속하는 공급 배관(66)을 갖는다.

공급 배관(66)의 도중에는, 통과하는 윤활유를 여과하는 필터(68)와, 상기 윤활유를 적량씩 간헐적으로 압송하는 펌프(67)가 설치되어 있다.

또한, 미끄럼 안내 기구(50)에 공급된 윤활유의 배출 경로로서, 이동 부재(31)의 측면의 하방에는, 미끄럼 안내 기구(50)로부터 배출된 윤활유를 받는 회수 홈통(55)과, 회수 홈통(55)에서 모아진 윤활유를 저류하는 폐유 탱크(56)가 설치된다. 배출 경로에는 적절히 배관이 사용되는 경우도 있다.

즉, 본 실시 형태에서는 윤활유 공급 장치(60)에 의해, 동일한 종류의 윤활유가, 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)의 양쪽에 공급된다.

단, 미끄럼 안내 기구(50)에서의 윤활유의 사용량은 유정압 안내 기구(40)보다도 충분히 적고, 또한 공급이 간헐적이다. 이와 같은 공급 조건의 상이에 대응하기 위해, 미끄럼 안내 기구(50)로의 윤활유 공급 경로와, 유정압 안내 기구(40)로의 윤활유 공급 경로는 완전히 별도 계통으로 되어 있다.

이하, 본 실시 형태의 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)에 대해 설명한다.

〔유정압 안내 기구(40)〕

도 4 및 도 5에도 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 유정압 안내 기구(40)의 평활면(49)과 미끄럼 안내 기구(50)의 미끄럼 이동면(51)은 연속된 평면이다.

즉, 미끄럼 안내 기구(50)가 형성되는 미끄럼 이동면(51)의 연장 부분에, 정압실(41) 등의 구조를 형성하고, 안내 부재인 제1 및 제2 레일(141, 142)을 대향시켜 안내면(39)으로 덮음으로써, 유정압 안내 기구(40)가 형성된다.

도 4에 있어서, 유정압 안내 기구(40)는 평활면(49)에 오목 형상으로 형성된 원형의 정압실(41)과, 그 주위를 환형으로 연속해서 포위하는 시일부(42)를 갖는다.

정압실(41)은, 도 3 및 도 5에서는 오목부로서 나타나 있지만, 안내 기구(30)로서 조립되었을 때에, 제1 및 제2 레일(141, 142)의 안내면(39)에 의해 덮여 폐쇄된 공간으로 된다.

시일부(42)의 일부에는 공급 경로(43)의 연통 구멍(431)이 연통되어 있다.

공급 경로(43)에는 전술한 윤활유 공급 장치(60)의 공급 배관(63)이 접속되고, 이 공급 배관(63)을 통해, 가압된 윤활유가 정압실(41) 내에 공급된다.

정압실(41)의 중심에는 회수 경로(44)의 연통 구멍(441)이 연통되어 있다.

회수 경로(44)에는 전술한 윤활유 공급 장치(60)의 회수 배관(64)이 접속되고, 이 회수 배관(64)을 통해 정압실(41)로부터의 윤활유가 회수된다.

도 5에도 도시한 바와 같이, 정압실(41)의 저면에는, 중앙에 전술한 회수 경로(44)의 연통 구멍(441)이 연통되어 있음과 함께, 그 개구와 동심에서 환형 홈(411)이 형성되어 있다.

정압실(41)의 저면은 환형 홈(411)을 경계로, 내측 부분(412)과, 외측 부분(413)으로 구획되어 있다. 외측 부분(413)의 일부에는 환형 홈(411)으로부터 시일부(42)에 이르는 직경 방향의 연통 홈(414)이 형성되어 있다.

시일부(42)는 정압실(41)의 외주를 따라 환형의 시일 홈(421)을 갖고, 이 시일 홈(421)에는 내유 고무 등의 엘라스토머 성형품에 의한 시일 부재(422)가 배치되어 있다. 시일 홈(421)의 일부에는 시일 부재(422)보다도 내측[정압실(41)측]에, 공급 경로(43)의 연통 구멍(431)이 연통되어 있다.

이와 같은 유정압 안내 기구(40)에서는 가압된 윤활유가, 공급 경로(43)로부터 공급되고, 시일 홈(421)으로부터 정압실(41) 내에 유입되고, 정압실(41) 내를 외측 부분(413)으로부터 내측 부분(412)으로 이동하여, 연통 구멍(441)으로부터 회수 경로(44)로 회수된다.

이때, 정압실(41) 내의 윤활유는 그 정압에 의해 안내면(39)을 부상 지지하고, 이에 의해 유정압 안내 기구(40)로서의 기능이 얻어진다.

한편, 정압실(41) 내의 윤활유는 회수 경로(44)로부터 전량 회수된다. 또한, 정압실(41)의 주위가 시일부(42)로 시일되어 있으므로, 윤활유가 외부로 누출되는 것이 방지된다.

본 실시 형태에 있어서, 정압실(41)의 두께[내측 부분(412)과 안내면(39)의 간격], 즉 평활면(49)에 대한 오목부의 깊이는 시일 홈(421)이나 환형 홈(411)에 비해 매우 얕게(수십 마이크로미터 정도) 형성되어 있다.

또한, 내측 부분(412)과 외측 부분(413)은 동일한 높이로 설정되어 있다. 즉, 내측 부분(412)에 있어서의 정압실(41)의 깊이[평활면(49)에 대한]는 외측 부분(413)에 있어서의 깊이와 동일하다.

따라서, 안내 기구(30)로서 조립된 상태에서는, 정압실(41)의 외측 부분(413)에 있어서의 두께[외측 부분(413)과 안내면(39)의 간격]와, 정압실(41)의 내측 부분(412)에 있어서의 두께[내측 부분(412)과 안내면(39)의 간격]가 동일하게 되어 있다.

단, 내측 부분(412)과 외측 부분(413) 사이에는 환형 홈(411)이 형성되고, 이 환형 홈(411)은 연통 홈(414)으로 시일 홈(421)에 연통되어 있다. 이로 인해, 외측 부분(413)에 있어서는, 연통 구멍(431)을 통해 공급되는 공급 경로(43)로부터의 윤활유의 압력과 동일한 압력으로 유지된다.

이와 같은 설정에 의해, 정압실(41)의 외측 부분(413)으로부터 내측 부분(412)으로 윤활유가 흘렀을 때에는, 내측 부분(412)이 랜드부 또는 압력 유지부로서 작용한다.

즉, 내측 부분(412)의 외측[환형 홈(411)에 면한 영역]에서는 외측 부분(413)과 동일한 압력이지만, 내측을 향해 흐르는 것에 따라서 점차 압력이 내려가고, 회수 경로(44)의 연통 구멍(441)에 이르면 대기압 정도로 된다.

이와 같이, 내측 부분(412)이 랜드부 또는 압력 유지부로서 작용함으로써, 리세스부 또는 정압실 본체인 외측 부분(413)에 하중 지지용 정압을 확보할 수 있다.

또한, 정압실(41) 내의 윤활유에 의한 정압 지지가, 외주측에 있어서 정압실(41) 중 주로 면적이 큰 외측 부분(413)에서 행해지게 되고, 수압 영역 면적을 확대할 수 있음과 함께, 유입된 고압의 윤활유에 의한 효율적인 정압 지지를 행할 수 있다.

〔미끄럼 안내 기구(50)〕

도 4에 있어서, 미끄럼 안내 기구(50)는 평활한 미끄럼 이동면(51)을 갖는다. 미끄럼 이동면(51)에는 종횡으로 연속한 급유 홈(52)이 형성되어 있다.

도 6에도 도시한 바와 같이, 급유 홈(52)에는 급유 경로(53)가 연통되고, 급유 경로(53)에는 전술한 윤활유 공급 장치(60)의 공급 배관(66)이 접속되어 있다.

미끄럼 안내 기구(50)에서는 미끄럼 이동면(51)과 안내면(39)을 접촉시킴으로써, 안내 부재인 제1 및 제2 레일(141, 142)을 지지함과 함께, 미끄럼 이동면(51)과 안내면(39)의 미끄럼 이동에 의해 상대 이동을 허용한다.

여기서, 미끄럼 안내 기구(50)에서는 급유 경로(53)에 공급된 윤활유가, 급유 홈(52)에 의해 미끄럼 이동면(51)의 각 부로 확산됨으로써, 미끄럼 이동면(51)과 안내면(39) 사이의 미끄럼 이동 저항 및 마모를 경감할 수 있다.

본 실시 형태의 미끄럼 안내 기구(50)에서는 안내면(39)과 미끄럼 이동면(51) 사이에 공급되는 윤활유는 유정압 안내 기구(40)에 공급되는 윤활유와 동일한 윤활유이다. 이로 인해, 유정압 안내 기구(40)로부터 윤활유의 누출이 발생하여 서로 섞이는 경우가 있어도, 동일한 윤활유이므로 문제가 생기지 않는다.

또한, 미끄럼 안내 기구(50)와 유정압 안내 기구(40)에서 동일한 윤활유를 사용하므로, 별체의 탱크(61, 69)가 아니라, 동일한 탱크를 공용할 수도 있다.

〔제1 실시 형태의 효과〕

이상에 설명한 제1 실시 형태에 의하면, 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)의 설명에서 개별적으로 설명한 효과에 더하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 유정압 안내 기구(40)는 밀폐식 유정압 안내 기구이고, 외주를 시일부(42)로 시일함과 함께, 윤활유는 공급 경로(43)로부터 공급되고, 회수 경로(44)로부터 회수되어, 탱크(61)로 순환된다.

따라서, 유정압 안내 기구(40)에 있어서는, 외주연으로부터 외부로 윤활유가 넘쳐 흐르는 것을 방지하거나, 혹은 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 유정압 안내 기구(40)에서 미끄럼 안내 기구(50)를 병설해도, 유정압 안내 기구(40)로부터 넘쳐 흐른 윤활유가, 미끄럼 안내 기구(50)에 바람직하지 않은 영향을 미칠 가능성을 해소할 수 있다.

그리고, 유정압 안내 기구(40)에 의해 고부하 용량 및 저마찰성을 확보함과 함께, 미끄럼 안내 기구(50)에 의해 안내 정밀도 및 감쇠 성능을 확보할 수 있다. 그 결과, 고부하 용량이고, 저마찰이고, 또한 안내 정밀도가 높고, 감쇠 성능이 높은 공작 기계의 안내 기구(30)를 제공할 수 있다.

본 실시 형태에서는 전술한 서로 상대 이동하는 2부재의 한쪽인 이동 부재(31)에, 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)의 주요한 구조[정압실(41)이나 급유 홈(52) 등]가 모아지고, 2부재의 다른 쪽인 제1 및 제2 레일(141, 142)에는 안내면(39)만이 형성되어 있다.

즉, 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)가, 안내 부재인 제1 및 제2 레일(141, 142)의 안내면(39)을 공용하므로, 각 기구에 각각 안내면을 준비하는 구조에 비해 간략화할 수 있어, 안내 기구(30) 전체적으로 소형화할 수 있다.

또한, 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)의 주요한 구조[정압실(41)이나 급유 홈(52) 등]를 이동 부재(31)에 집약시킬 수 있어, 이 점에서도 구조의 간략화가 도모된다. 또한, 유정압 안내 기구(4C) 및 미끄럼 안내 기구(50)를, 안내면(39)과 대향하는 이동 부재(31)의 표면에 나란히 설치하므로, 각 기구에 의한 부하 분담도 확실하게 할 수 있다.

〔제2 실시 형태〕

도 7 및 도 8에는 본 발명에 기초하는 제2 실시 형태가 도시되어 있다.

본 실시 형태는 전술한 제1 실시 형태와 동일한 공작 기계(10)에, 본 발명에 기초하는 안내 기구(30)를 설치한 것이다.

본 실시 형태에 있어서, 공작 기계(10), 안내 기구(30), 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)의 기본 구성은 공통이고, 중복되는 설명은 생략함과 함께, 상이한 구성에 대해, 이하에 설명한다.

전술한 제1 실시 형태에서는, 유정압 안내 기구(40)의 정압실(41)이, 환형 홈(411), 내측 부분(412), 외측 부분(413), 연통 홈(414)을 갖고 있었다. 그리고, 내측 부분(412) 및 외측 부분(413)이 동일한 깊이이면서, 환형 홈(411) 및 연통 홈(414)이 시일 홈(421)에 연통됨으로써, 내측 부분(412)이 압력 유지부(랜드부)로서 기능하고, 외측 부분(413)이 정압실 본체(리세스부)로서 기능하도록 하고 있었다.

본 실시 형태에 있어서는, 환형 홈(411) 및 연통 홈(414)을 생략하고, 외측 부분(413)의 깊이를 내측 부분(412)보다도 깊게 형성함으로써, 실제로 내측 부분(412)을 랜드(압력 유지부)로 하고, 또한 외측 부분(413)을 리세스(정압실 본체)로 하고 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 내측 부분(412)의 깊이는 전술한 제1 실시 형태와 동일한 수십 마이크로미터 정도이고, 외측 부분(413)의 깊이는 내측 부분(412)보다도 깊다.

전술한 제1 실시 형태에서는 윤활유 공급 장치(60)로서, 유정압 안내 기구(40)에 윤활유를 공급하는 경로 및 배출된 윤활유를 회수하는 경로를 설치함과 함께, 이것과는 별개로, 미끄럼 안내 기구(50)에 윤활유를 공급하는 경로를 설치하고 있었다.

이에 비해, 본 실시 형태에서는 탱크(61)가 공용되어, 유정압 안내 기구(40)로의 공급 배관(63) 및 미끄럼 안내 기구(50)로의 공급 배관(66)은 동일한 탱크(61)에 접속되어 있다.

이와 같은 본 실시 형태에 따르면, 공작 기계(10), 안내 기구(30), 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)의 기본 구성이 전술한 제1 실시 형태와 공통되므로, 이들에 의한 효과는 마찬가지로 얻어진다.

또한, 본 실시 형태에서는 환형 홈(411) 및 연통 홈(414)이 생략되어 있지만, 내측 부분(412) 및 외측 부분(413)의 깊이 설정에 의해, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 정압 하중 지지를 행할 수 있고, 유정압 안내 기구(40)로서의 기능을 얻을 수 있다.

또한, 윤활유 공급 장치(60)에서는 유정압 안내 기구(40)로의 윤활유 공급 및 미끄럼 안내 기구(50)로의 윤활유 공급에 동일한 탱크(61)를 사용함으로써, 장치 구성을 간략화할 수 있다. 이와 같은 경우라도, 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)에서 사용하는 윤활유가 동일하므로, 기능적으로 문제는 생기지 않는다.

〔제3 실시 형태〕

도 9 및 도 10에는 본 발명에 기초하는 제3 실시 형태가 도시되어 있다.

전술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는 이동 부재(31)의 양단부의 표면에 연속해서 미끄럼 이동면(51) 및 평활면(49)을 설치하고, 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)를 인접하여 설치하고 있었다.

이에 대해, 본 실시 형태에서는 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)가 별체의 부재로 형성되어 있다.

도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 이동 부재(31)에는 미끄럼 안내 기구(50)가 형성되어 있지만, 유정압 안내 기구(40)는 형성되어 있지 않다.

한편, 이동 부재(31)의 양단부에는 블록 형상의 보조 이동 부재(48)가 설치되고, 이 보조 이동 부재(48)에 유정압 안내 기구(40)가 형성되어 있다.

보조 이동 부재(48)는 이동 부재(31)가 설치된 주축 헤드(15)(도 2 참조)의 외면에 설치되고, 주축 헤드(15)의 프레임에 견고하게 지지되어 있다.

보조 이동 부재(48)의 평활면(49)은 이동 부재(31)의 미끄럼 이동면(51)과 동일면에 배치되어 있다.

보조 이동 부재(48)의 평활면(49)에는 정압실(41), 시일부(42)가 형성되고, 보조 이동 부재(48)의 내부에는 공급 경로(43) 및 회수 경로(44)가 형성되어 있다.

이들 정압실(41), 시일부(42), 공급 경로(43) 및 회수 경로(44)에 의해, 제1 실시 형태 혹은 제2 실시 형태와 동일한 유정압 안내 기구(40)가 형성되어 있다.

이와 같은 본 실시 형태에 따르면, 이동 부재(31)에 형성된 미끄럼 안내 기구(50)와 보조 이동 부재(48)에 유정압 안내 기구(40)가 인접하여 배치되고, 이들 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)가 모두 안내 부재인 제1 및 제2 레일(141, 142)의 안내면(39)에 대해 안내됨으로써, 전술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 유정압 안내 기구(40)가, 이동 부재(31)와는 별체의 보조 이동 부재(48)에 형성된다. 이로 인해, 미끄럼 안내 기구(50)만이 이동 부재(31)에 형성된 기존의 공작 기계에, 유정압 안내 기구(40)를 갖는 보조 이동 부재(48)를 추가적으로 설치(소위, 레트로피트)함으로써, 본 발명을 용이하게 실시할 수 있다. 그리고, 기존의 공작 기계를 활용할 수 있다.

〔제4 실시 형태〕

도 11 및 도 12에는 본 발명에 기초하는 제4 실시 형태가 도시되어 있다.

도 11에 있어서, 본 실시 형태의 공작 기계(10S)는 제1 실시 형태의 공작 기계(10)(도 1 참조)와 마찬가지로, 주축 헤드(15)의 상부에 제1 홈부(151S)를 갖고, 제1 홈부(151S)는 크로스바(14)의 제1 레일(141S)에 걸림 결합되어 있다. 또한, 주축 헤드(15)의 하부에 제2 홈부(152)를 갖고, 제2 홈부(152)는 크로스바(14)의 제2 레일(142)에 걸림 결합되어 있다.

도 12에 있어서, 제2 홈부(152)와 제2 레일(142) 사이에는 하중 지지용 안내 기구(30T)[안내 기구(30CT, 30DT, 30ET, 30FT)]가 설치되어 있다.

하중 지지용 안내 기구(30T)[안내 기구(30CT, 30DT, 30ET, 30FT)]는 전술한 제1 실시 형태의 안내 기구(30)[안내 기구(30C, 30D, 30E, 30F)]와 동일한 배치로 되어 있다.

단, 제1 실시 형태의 안내 기구(30)에 있어서는, 안내 기구(30C, 30D, 30E, 30F)가, 각각의 이동 부재(31C, 31D, 31E, 31F)에, 각각 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)를 구비하고 있었다.

이에 비해, 본 실시 형태의 안내 기구(30T)에 있어서는, 안내 기구(30CT, 30DT, 30ET, 30FT)가, 각각의 이동 부재(31CT, 31DT, 31ET, 31FT)에, 미끄럼 안내 기구(50)만을 구비하고 있다.

즉, 본 실시 형태에 있어서는, 하중 지지용 안내 기구(30T)에 유정압 안내 기구(40)가 사용되어 있지 않다.

이와 같은 미끄럼 안내 기구(50)만을 구비한 이동 부재(31CT, 31DT, 31ET, 31FT)로서는, 전술한 제3 실시 형태에 있어서의 이동 부재(31)(도 9 참조)와 동일한 구성으로 하면 된다.

한편, 제1 홈부(51S)와 제1 레일(141S) 사이에는 주축 헤드(15)의 기울어짐 방지용 안내 기구(30S)가 설치되어 있다.

제1 레일(141S)에는 안내면(39S)이 비스듬히 형성되고, 제1 홈부(151S)의 내측에는 안내면(39S)과 대향하여 이동 부재(31S)가 설치되어 있다. 이들 안내면(39S) 및 이동 부재(31S)에 의해, 안내 기구(30S)가 형성되어 있다.

본 실시 형태에 있어서, 안내 기구(30S)는 이동 부재(31S)에 유정압 안내 기구(40)만을 갖는다.

주축 헤드(15)와 제1 레일(141S) 사이에는 안내 기구(30S)에 부속되는 안내 기구(30AS)가 형성되어 있다. 이 안내 기구(30AS)는 전술한 제1 실시 형태의 안내 기구(30A)와 동일한 배치로 되고, 수직인 안내면(39A)에 미끄럼 이동하는 이동 부재(31AS)를 갖는다.

단, 제1 실시 형태의 안내 기구(30A)가, 이동 부재(31A)에 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)를 구비하고 있던 것에 비해, 본 실시 형태의 안내 기구(30AS)에서는, 이동 부재(31AS)에는 미끄럼 안내 기구(50)만을 구비하고 있다.

이와 같은 본 실시 형태에 따르면, 주축 헤드(15)의 하부에 있어서, 안내 기구(30T)에 의해 주축 헤드(15)의 자중을 크로스바(14)로 지지할 수 있다. 또한, 주축 헤드(15)의 상부에 있어서 경사 배치된 안내 기구(30S)를 가지므로, 이 안내 기구(30S)에 의해 주축 헤드(15)의 자중에 의한 기울어짐 모멘트를 부담할 수 있어, 주축 헤드(15)의 기울어짐을 방지할 수 있다.

이때, 기울어짐 방지용 안내 기구(30S)는 안내면(39S) 및 이동 부재(31S) 사이가 유정압 안내 기구(40)로 되어 있으므로, 고부하 하중으로 할 수 있다. 한편, 하중 지지용 안내 기구(30T) 및 안내 기구(30AS)에는 미끄럼 안내 기구(50)를 사용하는 것으로 하였으므로, 종래의 기구를 전용할 수 있다.

또한, 기울어짐 방지용 안내 기구(30S)에 사용하는, 유정압 안내 기구(40)만을 갖는 이동 부재(31S)로서는, 다음과 같은 구성으로 할 수 있다.

도 13에 있어서, 이동 부재(31S)는 양측의 1단 높은 부분의 표면이 평활면(49)으로 되고, 각각에는 유정압 안내 기구(40)가 2세트 형성되어 있다.

유정압 안내 기구(40)의 각각의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이고, 중복되는 설명은 생략한다.

이와 같은 안내 기구(30S)에서는, 이동 부재(31S)에 총 4세트의 유정압 안내 기구(40)를 갖고, 안내 부재인 제1 레일(141S)과의 사이에서 대하중을 부담할 수 있다.

〔다른 실시 형태〕

또한, 본 발명은 전술한 각 실시 형태의 구성으로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형 등은 본 발명에 포함된다.

예를 들어, 각 부에 설치하는 유정압 안내 기구(40)의 수나 배치, 치수 등은 실시에 있어서 적절히 설정할 수 있다. 예를 들어, 하나의 안내 기구(30)에, 복수의 유정압 안내 기구(4C)를 병렬 배치해도 된다.

상기 제4 실시 형태에서는 기울어짐 방지용 안내 기구(30S)[이동 부재(31S)]가 유정압 안내 기구(40)만을 갖고, 하중 지지용 안내 기구(30T) 및 안내 기구(30AS)가 미끄럼 안내 기구(50)만을 갖는 것으로 하였지만, 각각이 유정압 안내 기구(40)와 미끄럼 안내 기구(50)를 병용하는 것이어도 된다.

상기 각 실시 형태에서는 윤활유 공급 장치(60)로서, 유정압 안내 기구(40)에 윤활유를 공급하는 경로 및 배출된 윤활유를 회수하는 경로를 설치함과 함께, 미끄럼 안내 기구(50)에 윤활유를 공급하는 경로를 설치하고 있었다.

단, 미끄럼 안내 기구(50)로서 윤활유의 공급이 필요 없으면, 이와 같은 미끄럼 안내 기구(50)로의 급유 기능을 생략해도 된다. 예를 들어, 유정압 안내 기구(40)로부터 누출되는 윤활유의 양이, 미끄럼 안내 기구(50)에서 필요한 윤활유량에 상당하는 경우, 유정압 안내 기구(40)의 시일부(42)의 일부로부터 윤활유를 유출시키고, 이를 미끄럼 안내 기구(50)에 공급하도록 해도 된다.

미끄럼 안내 기구(50)는 윤활용 및 마모 방지용으로 유정압 안내 기구(40)와 동일한 윤활유를 사용하는 것으로 한정되지 않고, 다른 유지류를 이용하거나, 혹은 미끄럼 이동면(51)에 고체 윤활 재료를 사용하는 것이어도 된다. 이와 같은 경우에도, 시일부(42)에 의해 유정압 안내 기구(40)로부터의 윤활유의 누출을 방지할 수 있으므로, 누출된 윤활유에 의해 미끄럼 안내 기구(50)에 문제가 생기는 일은 없다.

전술한 각 실시 형태에서는 안내 부재인 제1 및 제2 레일(141, 142)에 안내면(39)을 설치하고, 이 안내면(39)을 이동 부재(31)의 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)에서 공용하였다. 그러나, 안내면(39)의 공용은 본 발명에 필수는 아니고, 안내 부재에 2열의 안내면(39)을 설치하고, 각각을 유정압 안내 기구(40)용 및 미끄럼 안내 기구(50)용으로서 사용해도 된다.

또는, 이동 부재(31)에 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)를 통합하는 것은 필수는 아니고, 예를 들어 이동 부재(31)에 유정압 안내 기구(40)와 안내면(미끄럼 안내용)을 설치하고, 안내 부재[전술한 각 실시 형태의 제1 및 제2 레일(141, 142)]에 미끄럼 안내 기구(50)와 안내면(유정압 안내용)을 설치하도록 해도 된다.

전술한 각 실시 형태의 유정압 안내 기구(40)에서는 공급 경로(43)로부터 정압실(41)로 윤활유를 공급하고, 정압실(41)로부터 배출된 윤활유를 회수 경로(44)로부터 회수하고, 탱크(61)로 복귀시키는 순환식 유정압 구조를 채용하였다. 단, 순환식으로 한정되지 않고, 단순한 유통식 유정압 구조로 해도 된다. 예를 들어, 회수 경로(44)로부터 회수한 윤활유를 탱크(61)로 복귀시키지 않고, 공급 경로(43)로부터 정압실(41)로 윤활유를 공급하고, 정압실(41)에서 정압을 발생시킨 후, 회수 경로(44)에서 회수하는 것만으로 해도 된다.

또한, 유정압 안내 기구(40)로서는, 정압실(4)에 저류된 윤활유의 정압을 이용하는 봉입식 유정압 구조로 해도 된다. 이 경우에도, 정압실(41) 내의 윤활유의 양 및 압력을 소정값으로 유지하기 위해, 공급 경로(43)는 설치하는 것이 필요하지만, 회수 경로(44)에 대해서는 생략할 수 있다.

전술한 각 실시 형태에서는 한 쌍의 컬럼(13)과 크로스바(14)에 의한 문형의 지지 구조를 갖는 공작 기계(10)에 있어서, 크로스바(14)와 헤드(15)를 상대 이동시키는 Y축 이동 기구(22)에 본 발명을 적용한 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 부위로 한정되는 것은 아니고, 공작 기계(10)의 다른 상대 이동 부분, 예를 들어 헤드(15)와 램(16)을 상대 이동시키는 Z축 이동 기구(23)의 안내 기구, 혹은 베이스(11)와 테이블(12)을 상대 이동시키는 X축 이동 기구(21)의 안내 기구에 적용해도 된다.

전술한 도 1에 있어서, X축 이동 기구(21)로서는, 베이스(11)의 상면에 테이블(12)의 하중을 주로 받는 한 쌍의 안내 기구를 설치하고, 이들 안내 기구 사이의 오목 형상 부분의 수직인 내벽면에, 베이스(11)에 대한 테이블(12)의 이동 방향을 규제하는 안내 기구를 설치하는 경우가 있다.

도 14에 도시한 바와 같이, 하중 지지용 안내 기구(30W)는 테이블(12)의 하면에 안내 부재(31W)를 갖고, 이 안내 부재(31W)는 베이스(11)의 상면을 안내면(39W)으로 하고 있다. 또한, 이동 방향 규제용 안내 기구(30G)는 테이블(12)의 하면에 형성된 볼록부의 양측에 한 쌍의 안내 부재(31G)를 갖고, 이들 안내 부재(31G)는 베이스(11)에 형성된 오목 홈의 한 쌍의 내측면을 안내면(39G)으로 하고 있다.

이 중, 하중 수용 안내 기구(30W)는 테이블(12)의 중량과 가공하는 워크(19)(도 1 참조)의 중량을 받을 정도이므로, 미끄럼 안내 기구(50)를 사용할 수 있다.

한편, 이동 방향 규제용 안내 기구(30G)는 전술한 테이블(12)이나 워크(19)의 중량에 비해 훨씬 큰 절삭력을 수평 방향으로 받는 경우가 있고, 미끄럼 안내 기구(50)에서는 허용 면압을 초과해 버린다. 이로 인해, 이동 방향 규제용 안내 기구(30G)에는 유정압 안내 기구(40)를 사용함으로써, 고부하 용량에의 대응이 가능해진다.

이와 같이, 하중 수용 안내 기구(30W) 혹은 이동 방향 규제용 안내 기구(30G) 등, 각 부 안내 기구의 요구 조건에 따라 유정압 안내 기구(40) 및 미끄럼 안내 기구(50)를 구분지어 사용하도록 해도 된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 직선 이동으로 한정되지 않고, 예를 들어 로터리 테이블의 회전 지지 기구 등, 회전하는 부분의 안내 기구에 적용해도 된다.

본 발명이 적용되는 공작 기계는 전술한 공작 기계(10)로 한정되지 않고, 본 발명은 상대 이동하는 2부재를 갖는 다양한 공작 기계에 적용할 수 있다.

Claims (9)

1. 서로 상대 이동하는 2부재를 갖는 공작 기계의 안내 기구이며,
   상기 2부재 사이에는 유정압 안내 기구 및 미끄럼 안내 기구가 형성되고,
   상기 유정압 안내 기구는, 외주를 시일한 정압실과, 상기 정압실에 윤활유를 공급하는 공급 경로를 갖는 것을 특징으로 하는, 공작 기계의 안내 기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 유정압 안내 기구는 상기 정압실로부터 윤활유를 회수하는 회수 경로를 갖는 것을 특징으로 하는, 공작 기계의 안내 기구.
3. 제2항에 있어서, 상기 공급 경로는 상기 정압실의 외주측에 윤활유를 공급하고,
   상기 회수 경로는 상기 정압실의 중심부로부터 윤활유를 회수하는 것을 특징으로 하는, 공작 기계의 안내 기구.
4. 제1항에 있어서, 상기 상대 이동하는 2부재로서, 안내 부재와 상기 안내 부재를 따라 상대 이동 가능한 이동 부재를 갖고,
   상기 안내 부재는 평활한 안내면을 갖고,
   상기 유정압 안내 기구 및 상기 미끄럼 안내 기구는 상기 이동 부재와 상기 안내면 사이에 형성되어 상기 안내면을 공용하고 있는 것을 특징으로 하는, 공작 기계의 안내 기구.
5. 제4항에 있어서, 상기 이동 부재는 상기 안내면에 대향하는 상기 정압실과, 상기 정압실을 포위하는 시일부를 갖고,
   상기 정압실과 상기 안내면에 의해 상기 유정압 안내 기구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 공작 기계의 안내 기구.
6. 제4항에 있어서, 상기 이동 부재는, 상기 안내면에 대향하는 미끄럼 이동면과, 상기 미끄럼 이동면에 형성된 급유 홈을 갖고,
   상기 미끄럼 이동면과 상기 안내면에 의해 상기 미끄럼 안내 기구가 형성되는 것을 특징으로 하는, 공작 기계의 안내 기구.
7. 제1항에 있어서, 상기 미끄럼 안내 기구는 상기 공작 기계의 내부에 설치되고, 상기 유정압 안내 기구는 상기 미끄럼 안내 기구의 양단부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 공작 기계의 안내 기구.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 공작 기계의 안내 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
9. 제8항에 있어서, 고정측 부재에 대해 수평 방향으로 이동 가능한 이동측 부재를 갖고, 상기 고정측 부재와 상기 이동측 부재 사이에는, 수평 방향으로 연장되는 하중 지지용 안내 기구와, 상기 하중 지지용 안내 기구를 중심으로 한 기울어짐에 대항하는 기울어짐 방지용 안내 기구를 갖는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.

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