KR102099986B1

KR102099986B1 - Machine tool

Info

Publication number: KR102099986B1
Application number: KR1020130122453A
Authority: KR
Inventors: 성원진; 권도형
Original assignee: 두산공작기계 주식회사
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2020-04-10
Also published as: KR20150043720A

Abstract

본 발명의 실시예는 공작 기계에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 공작 기계는 베드와, 상기 베드 상에 직선 왕복 가능하게 설치된 슬라이더, 그리고 상기 베드와 마주하는 상기 슬라이더의 일면에 설치된 슬라이딩 베어링을 포함한다. 여기서, 상기 슬라이딩 베어링은 상기 베드와 접촉하여 미끄러지는 접촉면에 폐루프 형태로 형성된 윤활홈과, 상기 윤활홈의 내측으로 상기 윤활홈을 따라 형성된 공기 배출홈, 그리고 상기 공기 배출홈의 내측에 형성된 공기 주입홈을 포함한다. An embodiment of the present invention relates to a machine tool, the machine tool according to an embodiment of the present invention is a bed, a slider installed reciprocally on the bed, and a sliding bearing installed on one side of the slider facing the bed It includes. Here, the sliding bearing is a lubricating groove formed in the form of a closed loop on a contact surface that slides in contact with the bed, an air discharge groove formed along the lubricating groove inside the lubricating groove, and air formed inside the air discharge groove It includes an injection groove.

Description

Machine tool {MACHINE TOOL}

본 발명의 실시예는 공작 기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베드 상에서 직선 왕복 운동하는 슬라이더를 포함한 공작 기계에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a machine tool, and more particularly, to a machine tool including a slider that linearly reciprocates on a bed.

공작기계는 여러 절삭 가공 방법 또는 비절삭 가공 방법으로 금속 또는 비금속의 공작물을 각종 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.A machine tool is a machine that uses metal or non-metal workpieces in various cutting or non-cutting methods for the purpose of processing a desired shape and dimension using various tools.

공작 기계는 크게 터닝 센터(Turning Center)와 머시닝 센터(Machining Center)로 분류된다. 그리고 공작 기계는 대부분 베드 상에서 직선 왕복 운동하는 슬라이더를 포함하는데, 이러한 슬라이더에는 정밀한 움직임이 요구된다. 특히, 수치 제어(numerical control, NC)를 이용하는 공작 기계는 공작물 또는 공구의 정확한 이동이 공작물의 가공 정밀도에 큰 영향을 미치므로, 슬라이더의 정밀한 움직임이 더욱 요구된다.Machine tools are largely divided into Turning Center and Machining Center. And most machine tools include sliders that reciprocate linearly on the bed, which requires precise movement. Particularly, in a machine tool using numerical control (NC), since precise movement of a workpiece or a tool greatly affects machining precision of a workpiece, precise movement of the slider is further required.

공작 기계에서, 공작물을 지지하는 척 또는 공구가 장착되는 스핀들은 슬라이더에 장착된다. 그리고 슬라이더는 레일 방식, 볼스크류 방식, 또는 리니어 가이드 방식을 통해 베드 상에서 이동할 수 있다. 이중에서, 리니어 가이드 방식의 슬라이더가 높은 정밀도를 가질 수 있다.In a machine tool, a spindle on which a chuck or tool for supporting a work piece is mounted is mounted on a slider. And the slider can be moved on the bed through a rail method, a ball screw method, or a linear guide method. Among them, the linear guide type slider can have high precision.

리니어 가이드 방식의 슬라이더는 베드와 대향하는 일면에 설치된 슬라이딩 베어링(sliding bearing)을 통해 미끄러운 이동이 가능하다. 그리고 슬라이딩 베이링과 베드의 접촉면에는 마찰을 줄이기 위하여 윤활제가 도포된다.The slider of the linear guide type is capable of slippery movement through a sliding bearing installed on one surface facing the bed. In addition, a lubricant is applied to the sliding bearing and the contact surface of the bed to reduce friction.

하지만, 슬라이더가 베드 상에서 이동 하여 가공을 위해 일정시간 정지한 후 다시 이동할 때 슬라이더와 베드의 접촉면의 윤활제는 유막이 형성 되지 않아 마찰이 발생되고 있다. 이러한 동작이 장시간 반복되면 베드와 슬라이딩 베어링 사이의 간극이 마모로 인하여 증가하게 되고, 이로 인해 공작 기계 가공 정밀도에 영향을 줄 수 있으며, 소음과 진동도 심각한 수준으로 증가되는 문제점이 있다.However, when the slider moves on the bed, stops for a certain period of time for processing, and then moves again, the lubricant on the contact surface between the slider and the bed does not form an oil film, causing friction. When this operation is repeated for a long time, the gap between the bed and the sliding bearing increases due to abrasion, which may affect the machining precision of the machine tool, and noise and vibration are also increased to a serious level.

본 발명의 실시예는 베드 상에서 왕복 운동하는 슬라이더의 마찰을 효과적으로 최소화한 공작 기계를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a machine tool that effectively minimizes friction of a slider reciprocating on a bed.

본 발명의 실시예에 따르면, 공작 기계는 베드와, 상기 베드 상에 직선 왕복 가능하게 설치된 슬라이더, 그리고 상기 베드와 마주하는 상기 슬라이더의 일면에 설치된 슬라이딩 베어링(sliding bearing)을 포함한다. 여기서, 상기 슬라이딩 베어링은 상기 베드와 접촉하여 미끄러지는 접촉면에 폐루프(closed loop) 형태로 형성된 윤활홈과, 상기 윤활홈의 내측으로 상기 윤활홈을 따라 형성된 공기 배출홈, 그리고 상기 공기 배출홈의 내측에 형성된 공기 주입홈을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the machine tool includes a bed, a slider installed to reciprocate linearly on the bed, and a sliding bearing installed on one side of the slider facing the bed. Here, the sliding bearing of the lubrication groove formed in the form of a closed loop (closed loop) on the contact surface that slides into contact with the bed, the air discharge groove formed along the lubrication groove inside the lubrication groove, and of the air discharge groove It includes an air injection groove formed inside.

상기 공기 배출홈은 상기 공기 주입홈을 통해 상기 슬라이딩 베어링과 상기 베드 간의 접촉면에 유입된 공기를 외부로 배출하여 상기 공기가 상기 윤활홈에 도달하는 것을 제한할 수 있다.The air discharge groove may restrict air from reaching the lubrication groove by discharging air introduced into the contact surface between the sliding bearing and the bed through the air injection groove to the outside.

상기한 공작 기계는 상기 공기 주입홈에 공기를 공급하는 공기 주입 유로와, 상기 공기 주입 유로에 형성된 자동 유압 조절 밸브와, 상기 공기 주입 유로에 형성된 주입 유량 조절 밸브와, 상기 공기 배출홈으로부터 공기를 배출하는 공기 배출 유로, 그리고 상기 공기 배출 유로에 형성된 배출 유량 조절 밸브를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 주입 유량 조절 밸브를 통과한 유량과 상기 배출 유량 조절 밸브를 통과한 유량이 동일하도록 조절될 수 있다.The machine tool includes an air injection flow path for supplying air to the air injection groove, an automatic hydraulic control valve formed in the air injection flow path, an injection flow control valve formed in the air injection flow path, and air from the air discharge groove. A discharge air discharge flow path and a discharge flow control valve formed in the air discharge flow path may be further included. In addition, the flow rate through the injection flow rate adjustment valve and the flow rate through the discharge flow rate adjustment valve may be adjusted to be the same.

상기 공기 배출홈은 장변과 단변을 갖는 모서리가 라운드진 직사각형 형태로 형성되고, 상기 공기 주입홈은 상기 공기 배출홈의 장변과 평행한 방향으로 연장된 길이를 가질 수 있다.The air discharge groove may be formed in a rectangular shape with rounded edges having long and short sides, and the air injection groove may have a length extending in a direction parallel to the long side of the air discharge groove.

상기한 공작 기계에 있어서, 하나의 상기 접촉면에 폐루프(closed loop) 형태로 형성된 상기 윤활홈이 복수개 형성되고, 각 윤활홈마다 상기 공기 배출홈과 상기 공기 주입홈이 형성될 수 있다.In the above-described machine tool, a plurality of the lubricating grooves formed in a closed loop form may be formed on one contact surface, and the air discharge groove and the air injection groove may be formed for each lubricating groove.

상기한 공작 기계에 있어서, 하나의 상기 윤활홈의 내측에 상기 공기 배출홈이 복수의 영역으로 구획되며, 각 영역마다 상기 공기 주입홈이 형성될 수 있다.In the above-described machine tool, the air discharge groove is divided into a plurality of regions inside one of the lubricating grooves, and the air injection grooves may be formed in each region.

본 발명의 실시예에 따르면, 공작 기계는 베드 상에서 왕복 운동하는 슬라이더의 마찰을 효과적으로 최소화할 수 있다.According to an embodiment of the invention, the machine tool can effectively minimize the friction of the slider reciprocating on the bed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 요부를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 슬라이더의 베드와 대향하는 일면을 나타낸 배면도이다.
도 3은 도 2의 슬라이딩 베어링의 배면 사시도이다.
도 4는 도 2의 슬라이딩 베어링의 배면도이다.
도 5는 도 4의 슬라이딩 베어링에 공기를 공급하고 배출시키는 회로도이다.
도 6 및 도 7은 도 4의 슬라이딩 베어링의 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 제1 변형례에 따른 슬라이딩 베어링의 배면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 제2 변형례에 따른 슬라이딩 베어링의 배면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예와 비교예를 대비한 그래프이다.1 is a perspective view showing a main part of a machine tool according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a rear view showing one surface facing the bed of the slider of FIG. 1.
3 is a rear perspective view of the sliding bearing of FIG. 2.
4 is a rear view of the sliding bearing of FIG. 2.
5 is a circuit diagram of supplying and discharging air to the sliding bearing of FIG. 4.
6 and 7 are partial cross-sectional views of the sliding bearing of FIG. 4.
8 is a rear view of the sliding bearing according to the first modification of the embodiment of the present invention.
9 is a rear view of a sliding bearing according to a second modification of the embodiment of the present invention.
10 is a graph comparing experimental and comparative examples according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.It is noted that the drawings are schematic and not drawn to scale. The relative dimensions and proportions of the parts in the figures are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are merely illustrative and not limiting. And the same reference numerals are used to indicate similar features in the same structures, elements, or parts appearing in two or more drawings.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically represent ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the illustration are expected. Therefore, the embodiment is not limited to a specific form of the illustrated area, and includes, for example, modification of the form by manufacturing.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)를 설명한다.Hereinafter, a machine tool 101 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)는 베드(600)와, 슬라이더(400), 그리고 슬라이딩 베어링(sliding bearing)(500, 도 2에 도시함)을 포함한다.1, the machine tool 101 according to an embodiment of the present invention includes a bed 600, a slider 400, and a sliding bearing 500 (shown in FIG. 2). Includes.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)는 공작물 또는 공구를 각각 파지하는 테이블(200)과 스핀들(미도시)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 테이블(200) 및 스핀들(미도시)은 각각 슬라이더(400) 위에 설치될 수 있다. 도 1에서는, 슬라이더(400) 위에 설치된 테이블(200)을 도시하고 있으나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 슬라이더(400) 위에 스핀들 또는 다른 여러 구성이 설치될 수도 있다.And the machine tool 101 according to an embodiment of the present invention may further include a table 200 and a spindle (not shown) for gripping a work piece or a tool, respectively. Here, the table 200 and the spindle (not shown) may be installed on the slider 400, respectively. In FIG. 1, although the table 200 installed on the slider 400 is shown, one embodiment of the present invention is not limited thereto, and a spindle or other various components may be installed on the slider 400.

베드(600)는 지면 또는 건축 구조물의 바닥면에 배치되어 공작 기계(101)의 여러 부품들을 받치는 역할을 수행한다.The bed 600 is disposed on the ground or the floor surface of the building structure and serves to support various parts of the machine tool 101.

본 발명의 일 실시예에서, 베드(600)는 슬라이더(400)가 직선 왕복 운동할 수 있도록 가이드하는 리니어 모션(linear motion, LM) 가이드부(650)를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the bed 600 may include a linear motion (LM) guide portion 650 that guides the slider 400 to linearly reciprocate.

슬라이더(400)는 베드(600) 상에 왕복 운동 가능하게 설치된다. 구체적으로, 슬라이더(400)는 베드(600)의 리니어 모션 가이드부(650)에 슬라이딩 가능하게 결합된다.The slider 400 is installed reciprocally on the bed 600. Specifically, the slider 400 is slidably coupled to the linear motion guide portion 650 of the bed 600.

슬라이딩 베어링(500)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 베드(600)와 마주하는 슬라이더(400)의 일면에 설치되어 슬라이더(400)의 왕복 운동을 돕는다.2, the sliding bearing 500 is installed on one surface of the slider 400 facing the bed 600 to help the slider 400 reciprocate.

구체적으로, 슬라이딩 베어링(500)은 슬라이더(400)의 일면에 설치되어 베드(500)의 리니어 모션 가이드부(650)와 면접촉한다.Specifically, the sliding bearing 500 is installed on one surface of the slider 400 to make surface contact with the linear motion guide portion 650 of the bed 500.

슬라이딩 베어링(500)은 볼 베어링이나 롤러 베어링과 같은 다른 미끄럼 부재와 대비하여 상대적으로 높은 하중을 지지할 수 있다.The sliding bearing 500 can support a relatively high load compared to other sliding members such as ball bearings or roller bearings.

또한, 슬라이딩 베어링(500)은 베드(600)의 리니어 모션 가이드부(650)와 면접촉한 상태로 이동하므로, 장시간 사용하더라도 마모에 의하여 슬라이딩 베어링(500)과 베드(600) 사이의 접촉면에 발생되는 간극이 상대적으로 적다. 따라서, 슬라이딩 베어링(500)을 사용할 경우, 공작 기계(101)에서 발생되는 소음과 진동을 효과적으로 억제할 수 있다.In addition, since the sliding bearing 500 moves in a surface contact with the linear motion guide portion 650 of the bed 600, even when used for a long time, the sliding bearing 500 is generated on the contact surface between the sliding bearing 500 and the bed 600 due to wear. The gap is relatively small. Therefore, when the sliding bearing 500 is used, noise and vibration generated from the machine tool 101 can be effectively suppressed.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)는 슬라이딩 베이링(500)과 베드(600)의 리니어 모션 가이드부(650)의 접촉면에 도포된 윤활유를 더 포함한다.In addition, the machine tool 101 according to an embodiment of the present invention further includes a lubricant applied to the contact surface of the sliding bearing 500 and the linear motion guide portion 650 of the bed 600.

본 발명의 일 실시예에서, 슬라이딩 베어링(500)은, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 베드(600)의 리니어 모션 가이드부(650)와 접촉하여 미끄러지는 접촉면에 폐루프(closed loop) 형태로 형성된 윤활홈(580)과, 윤활홈(580)의 내측으로 일정한 거리를 두고 윤활홈(580)을 따라 형성된 공기 배출홈(550), 그리고 공기 배출홈(550)의 내측에 형성된 공기 주입홈(530)을 포함한다.In one embodiment of the present invention, the sliding bearing 500, as shown in Figures 3 and 4, closed loops (closed loop) on the contact surface sliding in contact with the linear motion guide portion 650 of the bed 600 ) Lubrication groove 580 formed in the form, the air discharge groove 550 formed along the lubrication groove 580 at a certain distance inside the lubrication groove 580, and the air formed inside the air discharge groove 550 It includes an injection groove (530).

본 발명의 일 실시예에서, 윤활홈(580)은 슬라이딩 베어링(500)의 가장자리를 따라 형성된다. 윤활홈(580)은 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면과 베드(600) 사이에 윤활유를 공급할 뿐만 아니라 내부에 윤활유를 수용하여 윤활 상태를 효율적으로 향상 및 유지할 수 있다. 또한, 윤활홈(580)은 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면과 베드(600) 간의 마모에서 발생된 이물질을 포획할 수도 있다. 이러한 이물질은 마찰을 증가시켜 슬라이딩 베어링(500)의 수명을 단축시키거나 베드(600)의 리니어 모션 가이드부(650)를 손상시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the lubrication groove 580 is formed along the edge of the sliding bearing 500. The lubrication groove 580 not only supplies lubricant between the contact surface of the sliding bearing 500 and the bed 600, but also accommodates the lubricant therein to effectively improve and maintain the lubrication state. In addition, the lubricating groove 580 may capture foreign matter generated from wear between the contact surface of the sliding bearing 500 and the bed 600. These foreign substances may increase friction and shorten the life of the sliding bearing 500 or damage the linear motion guide portion 650 of the bed 600.

또한, 윤활홈(580)의 일 영역에는 오일 공급홀(587)이 형성될 수 있다. 오일 공급홀(587)은 윤활홈(580)에 수용될 윤활유를 공급할 수 있다.In addition, an oil supply hole 587 may be formed in one region of the lubrication groove 580. The oil supply hole 587 may supply lubricant to be accommodated in the lubrication groove 580.

공기 배출홈(550)은, 일례로, 장변과 단변을 갖는 모서리가 라운드진 직사각형 형태로 형성될 수 있다. 이때, 공기 주입홈(530)은 공기 배출홈(550)의 장변과 평행한 방향으로 연장된 길이를 가질 수 있다. 그리고 공기 주입홈(530)의 중심은 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면의 중앙에 위치할 수 있다.The air discharge groove 550 may be formed, for example, in a rectangular shape with rounded corners having long and short sides. At this time, the air injection groove 530 may have a length extending in a direction parallel to the long side of the air discharge groove 550. In addition, the center of the air injection groove 530 may be located at the center of the contact surface of the sliding bearing 500.

또한, 공기 배출홈(550)의 일 영역에는 공기 배출홀(557)이 형성되고, 공기 주입홈(530)의 일 영역에는 공기 주입홀(537)이 형성될 수 있다. 이때, 공기 주입홀(537)은 공기 주입홈(530)의 중심에 형성될 수 있다.In addition, an air discharge hole 557 may be formed in one region of the air discharge groove 550, and an air injection hole 537 may be formed in one region of the air injection groove 530. At this time, the air injection hole 537 may be formed in the center of the air injection groove 530.

공기 주입홀(537)은 공기 주입홈(530)에 공기를 공급하며, 공기 배출홀(557)은 공기 배출홈(550)의 공기를 배출시킨다.The air injection hole 537 supplies air to the air injection groove 530, and the air discharge hole 557 discharges air from the air discharge groove 550.

또한, 슬라이딩 베어링(500)은 공기 주입홈(530)으로 주입시킬 공기를 공급받기 위한 공기 주입 포트(543)와, 공기 배출홈(550)의 공기를 외부로 배출시키기 위한 공기 배출 포트(545)를 더 포함할 수 있다.Further, the sliding bearing 500 has an air injection port 543 for receiving air to be injected into the air injection groove 530, and an air discharge port 545 for discharging air from the air discharge groove 550 to the outside. It may further include.

이때, 공기 주입홀(537)은 공기 주입홈(530)과 공기 주입 포트(543)를 연결하고 공기 배출홀(557)은 공기 배출홈(550)과 공기 배출 포트(545)를 연결할 수 있다.At this time, the air injection hole 537 may connect the air injection groove 530 and the air injection port 543, and the air discharge hole 557 may connect the air discharge groove 550 and the air discharge port 545.

공기 주입홈(530)은 베드(600)와 접촉하는 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면에 공기를 주입시킨다. 접촉면에 주입된 공기는 슬라이더(400)를 베드(600)로부터 반부상시킨다. 즉, 주입된 공기는 슬라이더(400)와 베드(600) 간에 작용하는 압력을 일부 또는 전부 상쇄한다.The air injection groove 530 injects air into the contact surface of the sliding bearing 500 in contact with the bed 600. Air injected into the contact surface causes the slider 400 to levitate from the bed 600. That is, the injected air offsets some or all of the pressure acting between the slider 400 and the bed 600.

따라서, 슬라이더(400)가 베드(600) 상에서 이동 하여 가공을 위해 일정시간 정지한 후 다시 이동할 경우에도 베드(600)와 접촉하는 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면에 윤활유가 유막을 형성하는 것을 도울 뿐만 아니라 마찰력을 감소시킬 수 있다.Therefore, even when the slider 400 moves on the bed 600, stops for a certain period of time for processing, and then moves again, the lubricant on the contact surface of the sliding bearing 500 contacting the bed 600 helps to form an oil film. Not only that, it can reduce friction.

즉, 슬라이더(400)가 왕복 운동을 하면, 왕복 운동의 물리적인 운동 특성상 이동 방향이 바뀌는 지점에서 운동 속도가 0이 되며, 왕복 운동 1주기당 운동 속도가 0이 되는 횟수는 2회 발생된다. 그리고 유체 윤활 이론 상 운동 속도가 0이 되면 유막의 형성이 어렵다.That is, when the slider 400 reciprocates, the motion speed becomes 0 at the point where the movement direction changes due to the physical motion characteristics of the reciprocating motion, and the number of times the motion speed becomes 0 per cycle of the reciprocating motion is generated twice. In addition, according to the theory of fluid lubrication, it is difficult to form an oil film when the movement speed is zero.

그러나 본 발명의 일 실시예에서는, 공기 주입홈(530)을 통해 주입된 공기가 유막의 형성을 도울 뿐만 아니라 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면과 베드(600) 사이의 마찰을 감소시키고 슬라이더(400)의 지지 하중을 증대시킬 수 있다.However, in one embodiment of the present invention, the air injected through the air injection groove 530 not only helps to form an oil film, but also reduces friction between the contact surface of the sliding bearing 500 and the bed 600 and the slider 400 Can increase the supporting load.

공기 배출홈(550)은 공기 주입홈(530)을 통해 베드(600)와 접촉하는 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면에 유입된 주입된 공기를 외부로 배출시킨다. 이때, 공기 배출홈(550)은 공기 주입홈(530)을 통해 주입된 공기가 윤활홈(580)에 도달하는 것을 제한한다. 즉, 공기 배출홈(550)은 공기 주입홈(530)을 통해 주입된 공기가 공기 배출홈(550)을 지나쳐 윤활홈(580)까지 도달하지 않도록 공기를 배출시킨다.The air discharge groove 550 discharges the injected air introduced into the contact surface of the sliding bearing 500 in contact with the bed 600 through the air injection groove 530 to the outside. At this time, the air discharge groove 550 restricts the air injected through the air injection groove 530 to reach the lubrication groove 580. That is, the air discharge groove 550 discharges air so that the air injected through the air injection groove 530 does not reach the lubrication groove 580 by passing through the air discharge groove 550.

도 4에서 화살표는 공기 주입홈(530)을 통해 주입된 공기의 흐름을 나타낸다. 도 4에 나타난 바와 같이, 공기 주입홈(530)을 통해 주입된 공기는 공기 배출홈(550)을 통해 외부로 배출된다.The arrow in FIG. 4 represents the flow of air injected through the air injection groove 530. As shown in FIG. 4, air injected through the air injection groove 530 is discharged to the outside through the air discharge groove 550.

한편, 공기 주입홈(530)을 통해 주입된 공기가 윤활홈(580)에 도달하면, 공기와 윤활유가 혼입되거나 공기의 압력이 균일하게 분포되지 않아 윤활유가 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면에서 유막을 형성하지 못하고 가장자리에서 외부로 누유된다.On the other hand, when the air injected through the air injection groove 530 reaches the lubricating groove 580, air and lubricant are mixed or the pressure of the air is not uniformly distributed, so that the lubricating oil prevents the oil film from contacting the sliding bearing 500. It cannot form and leaks from the edge to the outside.

윤활홈(580), 공기 배출홈(550), 및 공기 주입홈(530)은 레이저를 사용하여 형성하거나, 에칭, 집속 이온빔, 또는 이온 식각 등의 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 이때, 윤활홈(580), 공기 배출홈(550), 및 공기 주입홈(530)은 마이크로 미터 단위로 미세 가공될 수 있다.The lubrication groove 580, the air discharge groove 550, and the air injection groove 530 are formed by using a laser or use various methods known to those skilled in the art, such as etching, focused ion beam, or ion etching. Can be formed. At this time, the lubrication groove 580, the air discharge groove 550, and the air injection groove 530 may be finely processed in micrometer units.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 슬라이딩 베어링(500)의 공기 주입홈(530)에 공기를 공급하는 공급 유로 상에 형성된 자동 유압 조절 밸브(710) 및 주입 유량 조절 밸브(730)와, 슬라이딩 베어링(500)의 공기 배출홈(550)으로부터 공기를 배출하는 배출 유로 상에 형성된 배출 유량 조절 밸브(750)를 더 포함한다.In addition, the machine tool 101 according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 5, automatic hydraulic adjustment formed on the supply flow path for supplying air to the air injection groove 530 of the sliding bearing 500 The valve 710 and the injection flow control valve 730, and further includes a discharge flow control valve 750 formed on the discharge flow path for discharging air from the air discharge groove 550 of the sliding bearing 500.

자동 유압 조절 밸브(710), 주입 유량 조절 밸브(730), 및 배출 유량 조절 밸브(750)는 공기 주입홈(530)을 통해 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면에 주입된 공기가 고른 압력을 갖도록 도울 뿐만 아니라 공기 주입홈(530)을 통해 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면에 주입된 공기가 공기 배출홈(550)을 지나쳐 윤활홈(580)에 도달하지 않도록 조절한다.The automatic hydraulic control valve 710, the injection flow control valve 730, and the discharge flow control valve 750 help the air injected into the contact surface of the sliding bearing 500 through the air injection groove 530 to have an even pressure. In addition, the air injected into the contact surface of the sliding bearing 500 through the air injection groove 530 is adjusted so as not to reach the lubrication groove 580 by passing through the air discharge groove 550.

본 발명의 일 실시예에서는, 이론적으로 주입 유량 조절 밸브(730)를 통해 공급되는 공기의 유량(q0)과 배출 유량 조절 밸브(750)를 통해 배출되는 유량(q1)은 동일하도록 조절된다. 하지만, 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면과 베드(600) 사이의 접촉률에 따라 접촉면에서 형성되는 압력 분포가 변화되므로, q0와 q1은 평균적으로 동일할 수 있다. 그리고 공기 배출홈(550)을 지나쳐 윤활홈(580)에 도달하는 공기의 유량(q2)은 O이 되도록 조절한다.In an embodiment of the present invention, theoretically, the flow rate q0 of air supplied through the injection flow rate adjustment valve 730 and the flow rate q1 discharged through the discharge flow rate adjustment valve 750 are adjusted to be the same. However, since the pressure distribution formed at the contact surface changes according to the contact ratio between the contact surface of the sliding bearing 500 and the bed 600, q0 and q1 may be the same on average. Then, the flow rate q2 of the air passing through the air discharge groove 550 and reaching the lubrication groove 580 is adjusted to be O.

도 6은 공기 주입홈(530)을 통해 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면에 주입된 공기의 압력 분포를 나타낸 그래프를 포함한다.6 includes a graph showing the pressure distribution of the air injected into the contact surface of the sliding bearing 500 through the air injection groove 530.

도 6에 도시한 바와 같이, 공기 주입홈(530)을 통해 주입된 공기는 베드(600)와 마찰하는 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면을 지나면서 압력이 하강되며, 베드(600)와의 접촉률에 따라 접촉면에서 형성되는 압력 분포가 변화된다.As shown in FIG. 6, the air injected through the air injection groove 530 passes through the contact surface of the sliding bearing 500 in friction with the bed 600, and the pressure decreases, depending on the contact ratio with the bed 600 The pressure distribution formed at the contact surface changes.

즉, 접촉률이 높을수록 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면과 베드(600) 사이에 공기가 주입될 공간이 적으므로, 공기 압력의 하강이 상대적으로 더 가파르게 일어난다.That is, the higher the contact ratio, the less space to be injected with air between the contact surface of the sliding bearing 500 and the bed 600, so that the drop in air pressure occurs relatively steeply.

그리고 공기의 압력은 공기 배출홈(550)을 지나면서 수직적으로 급격히 하강되는데, 공기 배출홈(550)에서의 압력 하강은 배출 유량 조절 밸브(750)를 통해 조절될 수 있다.In addition, the pressure of the air descends vertically rapidly as it passes through the air discharge groove 550, and the pressure drop in the air discharge groove 550 may be adjusted through the discharge flow control valve 750.

즉, 배출 유량 조절 밸브(750)를 통해 배출되는 공기의 유량을 증가시킬수록 공기 배출홈(550)에서의 압력 하강이 크게 일어난다. 이를 이용하여 공기 주입홈(530)을 통해 주입된 공기가 공기 배출홈(550)을 지나쳐 윤활홈(580)에 도달하는 것을 차단할 수 있다.That is, as the flow rate of the air discharged through the discharge flow rate control valve 750 increases, a pressure drop in the air discharge groove 550 increases. Using this, air injected through the air injection groove 530 may pass through the air discharge groove 550 to prevent the air from reaching the lubrication groove 580.

도 7은 슬라이딩 베어링(500)의 접촉면과 베드(600)의 접촉률이 일정할 경우의 공기 압력 분포를 나타낸다.7 shows the air pressure distribution when the contact ratio of the sliding bearing 500 and the bed 600 is constant.

도 7에 도시한 바와 같이, 접촉률이 일정할 경우, 주입된 공기의 압력 및 유랑에 비례하여 압력이 일정하게 하강된다. 그리고 공기 배출홈(550)에서는, 공기의 압력이 수직적으로 급격히 하강된다.As shown in FIG. 7, when the contact ratio is constant, the pressure is constantly lowered in proportion to the pressure and flow of the injected air. And in the air discharge groove (550), the pressure of the air is rapidly lowered vertically.

즉, 공기 주입홈(530)으로 주입된 공기의 압력이 커질수록 공기가 도달하는 거리가 멀어진다. 도 7에서 참조부호 P1, P2, P3는 공기 주입홈(530)으로 주입되는 공기의 압력을 나타낸다.That is, the greater the pressure of the air injected into the air injection groove 530, the farther the air reaches. In FIG. 7, reference numerals P1, P2, and P3 denote pressure of air injected into the air injection groove 530.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)는 테이블(200) 또는 스핀들을 지지하여 베드(600) 상에서 왕복 운동하는 슬라이더(400)의 마찰을 효과적으로 최소화할 수 있다. 즉, 왕복 운동하는 슬라이더(500)의 정밀성과 내구성을 향상시킬 수 있다.By such a configuration, the machine tool 101 according to an embodiment of the present invention can effectively minimize the friction of the slider 400 reciprocating on the bed 600 by supporting the table 200 or the spindle. That is, the precision and durability of the slider 500 reciprocating can be improved.

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예의 변형례들을 나타낸다.8 and 9 show modifications of an embodiment of the present invention.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 제1 변형례에서는 슬라이딩 베어링(502)이 하나의 윤활홈(580)의 내측에 배치된 공기 배출홈(550)이 복수의 영역으로 구획되며, 각 영역마다 공기 주입홈(530)이 형성된 구조를 갖는다.As shown in FIG. 8, in the first modification of the embodiment of the present invention, the air discharge groove 550 in which the sliding bearing 502 is disposed inside one lubrication groove 580 is divided into a plurality of regions, , Each region has a structure in which the air injection groove 530 is formed.

도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 제2 변형례에서는 슬라이딩 베어링(503)이 하나의 접촉면에 폐루프(closed loop) 형태로 형성된 윤활홈(580)이 복수개 형성되고, 각 윤활홈(580)마다 공기 배출홈(550)과 공기 주입홈(530)이 형성된 구조를 갖는다.As shown in FIG. 9, in the second modification of the embodiment of the present invention, a plurality of lubrication grooves 580 in which a sliding bearing 503 is formed in a closed loop form on one contact surface is formed, and each lubrication is performed. Each groove 580 has a structure in which an air discharge groove 550 and an air injection groove 530 are formed.

이와 같은 변형례들에 의해서도, 본 발명의 일 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.Even with these modifications, the same effects as in one embodiment of the present invention can be obtained.

이하, 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예들과 비교예들을 대비하여 살펴본다.Hereinafter, with reference to Figure 10 looks at in contrast to the experimental examples and comparative examples according to an embodiment of the present invention.

실험예1에서는 슬라이더에 15톤(ton)의 하중을 가하고, 본 발명의 일 실시예에 따라 윤활홈, 공기 배출홈, 및 공기 주입홈이 형성된 슬라이딩 베어링에 공기 주입홈으로 5bar의 압력을 갖는 공기를 공급하여 송재 속도(federate)에 따른 구동 모터의 부하율을 측정하였다.In Experimental Example 1, a load of 15 tons is applied to the slider, and air having a pressure of 5 bar as an air injection groove in a sliding bearing formed with a lubrication groove, an air discharge groove, and an air injection groove according to an embodiment of the present invention Was supplied to measure the load factor of the drive motor according to the feeding speed (federate).

실험예2에서는 실험예1과 동일한 조건에서 공기 주입홈으로 3bar의 압력을 갖는 공기를 공급하여 송재 속도(federate)에 따른 구동 모터의 부하율을 측정하였다.In Experimental Example 2, under the same conditions as in Experimental Example 1, air having a pressure of 3 bar was supplied to the air injection groove to measure the load factor of the drive motor according to the federation speed.

비교예1에서는 슬라이더에 하중을 가하지 않고 공기 주입홈으로 공기를 주입하지 않는 일반적인 슬라이딩 베어링을 사용하여 송재 속도(federate)에 따른 구동 모터의 부하율을 측정하였다.In Comparative Example 1, the load factor of the drive motor according to the fed speed was measured by using a general sliding bearing that does not inject air into the air injection groove without applying a load to the slider.

비교예2는 비교예1과 동일한 조건에서 슬라이더에 15톤(ton)의 하중을 가하여 송재 속도(federate)에 따른 구동 모터의 부하율을 측정하였다.In Comparative Example 2, under the same conditions as in Comparative Example 1, a load of 15 tons was applied to the slider to measure the load factor of the drive motor according to the feeding speed.

도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예들은 슬라이더에 15톤의 하중을 가하여도 하중을 전혀 가하지 않은 일반적인 슬라이딩 베어링을 사용한 경우와 유사한 성능을 나타냄을 알 수 있다.As shown in FIG. 10, it can be seen that the experimental examples according to an embodiment of the present invention exhibit similar performance to the case of using a general sliding bearing that does not apply any load even when a load of 15 tons is applied to the slider.

반면, 일반적인 슬라이딩 베어링을 사용한 경우, 슬라이더에 15톤의 하중을 가하면 구동 모터의 부하가 급격히 상승함을 알 수 있다.On the other hand, when a general sliding bearing is used, it can be seen that when a load of 15 tons is applied to the slider, the load of the driving motor increases rapidly.

이와 같은 실험을 통하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)의 슬라이딩 베어링(500)은 높은 효율성을 가짐을 확인할 수 있다.Through such experiments, it can be seen that the sliding bearing 500 of the machine tool 101 according to an embodiment of the present invention has high efficiency.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. will be.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the claims below, and the meaning and scope of the claims and It should be construed that any altered or modified form derived from the equivalent concept is included in the scope of the present invention.

101: 공작 기계 200: 테이블
400: 슬라이더 500: 슬라이딩 베어링
530: 공기 주입홈 537: 공기 주입홀
543: 공기 주입 포트 545: 공기 배출 포트
550: 공기 배출홈 557: 공기 배출홀
580: 윤홀홈 587: 윤활홀
600: 베드 650: 리니어 모션 가이드부
710: 자동 유압 조절 밸브 730: 주입 유량 조절 밸브
750: 배출 유량 조절 밸브101: machine tool 200: table
400: slider 500: sliding bearing
530: air injection groove 537: air injection hole
543: air inlet port 545: air outlet port
550: air outlet groove 557: air outlet hole
580: groove hole 587: lubrication hole
600: bed 650: linear motion guide
710: automatic hydraulic control valve 730: injection flow control valve
750: discharge flow control valve

Claims

In the machine tool including a bed, a slider installed on the bed reciprocating linearly, and a sliding bearing installed on one surface of the slider facing the bed,
The sliding bearing,
A lubricating groove formed in a closed loop shape on a contact surface sliding in contact with the bed;
An air discharge groove spaced apart from the lubricating groove and formed in a closed loop shape inside the lubricating groove; And
An air injection groove formed spaced apart from the air discharge groove inside the air discharge groove
Including,
The machine tool,
An air injection channel supplying air to the air injection groove;
An automatic hydraulic control valve formed in the air injection passage;
An injection flow control valve formed in the air injection flow path;
An air discharge passage for discharging air from the air discharge groove; And
Exhaust flow control valve formed in the air discharge passage
Further comprising,
The automatic hydraulic control valve is adjusted so that the air injected into the contact surface of the sliding bearing through the air injection groove has a uniform pressure,
The injection flow rate control valve and the discharge flow rate control valve are supplied through the air injection flow path to limit the air injected into the contact surface of the sliding bearing through the air injection groove to pass through the air discharge groove and reach the lubrication groove. Machine tool, characterized in that for adjusting the flow rate of the air and the flow rate of the air discharged through the air discharge passage.

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In claim 1,
The machine tool is adjusted so that the flow rate through the injection flow rate control valve and the flow rate through the discharge flow rate adjustment valve are the same.

In claim 1,
The air discharge groove is formed in a rectangular shape with rounded edges having long and short sides,
The air injection groove is a machine tool having a length extending in a direction parallel to the long side of the air discharge groove.

In any one of claims 1, 3, and 4,
A machine tool in which a plurality of the lubricating grooves formed in a closed loop form are formed on one contact surface, and the air discharge grooves and the air injection grooves are formed for each lubricating groove.

In any one of claims 1, 3, and 4,
A machine tool in which the air discharge groove is divided into a plurality of regions inside one of the lubricating grooves, and the air injection grooves are formed in each region.