KR20070025976A - 슬라이딩재 및 이를 구비한 공작 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산성이 우수하고, 비용을 억제할 수 있는 동시에, 높은 안내 정밀도를 얻을 수 있는 슬라이딩재 등을 제공한다.

슬라이딩재(24, 28)는, 지지 구조체와, 소정의 이송 방향으로 이동 자유롭게 지지 구조체에 의해서 지지된 적어도 1개의 이동 구조체와, 지지 구조체에 설치된 미끄러짐 안내면과 이동 구조체에 설치된 미끄러짐 안내면과의 걸어맞춤 관계에 의해 이동 구조체의 상기 이송 방향으로의 이동을 안내하는 미끄러짐 안내 기구와, 이동 구조체를 그 이송 방향으로 이동시키는 이송 기구를 구비한 공작 기계의, 지지 구조체측 미끄러짐 안내면 및 이동 구조체측 미끄러짐 안내면 중 적어도 한쪽에 이용된다. 또한, 슬라이딩재(24, 28)는, 합성 수지를 주성분으로 하는 시트 형상의 부재로 구성되고, 그 표면의 한쪽에 소성 변형에 의해서 형성된 복수의 오목부(24a, 28a)를 구비한다.

Description

슬라이딩재 및 이를 구비한 공작 기계{SLIDING MEMBER AND MACHINE TOOLS COMPRISING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 공작 기계의 개략 구성을 도시한 사시도이다.

도 2는 본 실시형태에 관한 슬라이딩재의 개략 구성을 도시한 평면도이다.

도 3은 도 2에서의 A부의 상세도이다.

도 4는 도 3에서의 화살표(B-B) 방향의 단면도이다.

본 발명은, 지지 구조체와, 소정의 이송 방향으로 이동 자유롭게 상기 지지 구조체에 의해서 지지된 이동 구조체와, 상기 지지 구조체 측의 미끄러짐 안내면과 상기 이동 구조체 측의 미끄러짐 안내면과의 걸어맞춤 관계에 의해 해당 이동 구조체의 이동을 안내하는 미끄러짐 안내 기구를 구비한 공작 기계의, 상기 미끄러짐 안내면에 이용되는 슬라이딩재, 및 해당 슬라이딩재를 구비한 공작 기계에 관한 것이다.

상기 공작 기계로서, 종래, 예를 들면, 일본국 특개평 3-149147호 공보(특허 문헌 1)에 개시된 것이 알려져 있으며, 이 공작 기계는, 베드와, 베드 상에 설치된 칼럼과, 축선이 수평으로 배치되어, 공구를 유지하는 주축과, 상하 방향(Y축 방향)으로 이동 자유롭게 칼럼에 의해서 지지되고, 주축을 그 축선 중심으로 회전 자유롭게 지지하는 주축두(主軸頭)와, 주축 축선 방향(Z축 방향)으로 이동 자유롭게 베드 상에 설치된 새들과, Y축 및 Z축의 쌍방과 직교하는 X축 방향으로 이동 자유롭게 새들 상에 설치되고, 워크가 재치되는 테이블로 구성되다.

또한, 상기 공작 기계는, 칼럼에 형성된 미끄러짐 안내면과 주축두에 형성된 미끄러짐 안내면과의 걸어맞춤 관계에 의해 해당 주축두의 Y축 방향으로의 이동을 안내하는 Y축 미끄러짐 안내 기구와, 베드에 형성된 미끄러짐 안내면과 새들에 형성된 미끄러짐 안내면과의 걸어맞춤 관계에 의해 해당 새들의 Z축 방향으로의 이동을 안내하는 Z축 미끄러짐 안내 기구와, 새들에 형성된 미끄러짐 안내면과 테이블에 형성된 미끄러짐 안내면과의 걸어맞춤 관계에 의해 해당 테이블의 X축 방향으로의 이동을 안내하는 X축 미끄러짐 안내 기구와, 주축두를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이송 기구와, 새들을 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이송 기구와, 테이블을 X축 방향으로 이동시키는 X축 이송 기구를 구비하고 있다.

상기 주축두에는, 상기 Y축 미끄러짐 안내 기구의 주축두 측 미끄러짐 안내면을 구성하는 슬라이딩재가, 상기 새들에는, Z축 미끄러짐 안내 기구의 새들측 미끄러짐 안내면을 구성하는 슬라이딩재가, 상기 테이블에는, X축 미끄러짐 안내 기구의 테이블 측 미끄러짐 안내면을 구성하는 슬라이딩재가 각각 장착되어 있고, 이들 각 슬라이딩재는, 합성 수지로 이루어지는 시트 형상의 부재로 구성되어, 주축 두나 새들, 테이블에 적절히 장착된 후, 윤활유의 고임부가 되는 미소한 요철을 다수 형성하도록, 표면(안내면)에 스크레이퍼(scraper) 가공이 실시되어 있다. 한편, 각 미끄러짐 안내 기구에 서로 걸어맞춤하는 미끄러짐 안내면은, 이들 사이에 공급된 윤활유의 유막을 통해 접촉하고 있다.

그리고, 이와 같이 구성된 공작 기계에서는, 각 이송 기구에 의해서 주축두, 새들 및 테이블이 각 안내 기구에 의한 안내 하에 각각 소정의 이송 방향으로 이동됨으로써, 테이블 상의 워크가 주축에 유지된 공구에 의해서 가공된다.

각 슬라이딩재의 표면에는, 스크레이퍼 가공에 의해서 미소한 요철(윤활유의 고임부)이 다수 형성되어 있어, 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유가 효율적으로 공급되고, 또한, 주축두, 새들 및 테이블의 이동에 따르는 쐐기 작용에 의해서 유막 압력이 발생하므로, 각 미끄러짐 안내면끼리 직접 접촉하는 것이 방지되고 있다. 이에 의해, 각 미끄러짐 안내 기구에 관해서 높은 안내 정밀도를 얻을 수 있어, 정밀도가 높은 가공이 행하여진다.

또한, 상기 공작 기계의 슬라이딩재는, 스크레이퍼 가공에 의해 다수의 오목부가 형성되어 있었으나, 일본국 특개 2003-211333호 공보(특허문헌 2)에는, 스크레이퍼 가공이 아니라, 엔드밀(end mill) 가공에 의해서 표면에 다수의 오목부가 형성된 합성 수지제의 슬라이딩재가 제안되어 있다. 이러한 슬라이딩재를 구비한 공작 기계에서도, 상기 공작 기계와 마찬가지로, 미끄러짐 안내 기구의 안내 정밀도가 높기 때문에, 고정밀도로 워크가 가공된다.

[특허문헌 1] 일본국 특개평 3-149147호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특개 2003-211333호 공보

그런데, 상기 종래의 특허문헌 1의 공작 기계에서는, 그 슬라이딩재의 표면에 실시되는 스크레이퍼 가공이 수작업으로 행하여지기 때문에, 효율적이지 않다는 문제나, 해당 공작 기계의 생산 비용이 높다는 문제가 있었다. 또한, 스크레이퍼 가공은 숙련을 요하여, 작업자가 숙련될 때까지는 긴 시간이 걸리기 때문에, 숙련된 작업자가 적어, 이 또한, 비효율적이 되거나, 비용이 높아지는 원인이 되고 있다.

또한, 상기 종래의 특허문헌 2의 공작 기계에서는, 그 슬라이딩재의 표면에 엔드밀 가공에 의해서 오목부가 형성되어 있고, 이 오목부의 수가 매우 많은 경우에는, 스크레이퍼 가공보다도 가공 시간이 길어진다는 문제나, 엔드밀 선단의 마모에 의해 오목부의 깊이가 변화하여 균일한 깊이의 오목부를 얻을 수 없고, 이 때문에, 각 오목부에 의한 윤활유의 유지량이 불균일해져 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유 공급에 불균일이 생기고, 안내 정밀도가 저하한다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이상의 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 생산성이 우수하고, 비용을 억제하는 동시에, 높은 안내 정밀도를 얻을 수 있는 슬라이딩재, 및 이것을 구비한 공작 기계의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

지지 구조체와, 소정의 이송 방향으로 이동 자유롭게 상기 지지 구조체에 의 해서 지지된 적어도 1개의 이동 구조체와, 상기 지지 구조체에 설치된 미끄러짐 안내면과 상기 이동 구조체에 설치된 미끄러짐 안내면과의 걸어맞춤 관계에 의해 이 이동 구조체의 상기 이송 방향으로의 이동을 안내하는 미끄러짐 안내 기구와, 상기 이동 구조체를 상기 이송 방향으로 이동시키는 이송 기구를 구비한 공작 기계의, 상기 지지 구조체측 미끄러짐 안내면 및 이동 구조체측 미끄러짐 안내면 중 적어도 한쪽에 이용되는 슬라이딩재로서,

상기 슬라이딩재는, 합성 수지를 주성분으로 하는 시트 형상의 부재로 구성되고, 그 표면의 한쪽에 소성 변형에 의해서 형성된 복수의 오목부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬라이딩재에 관한 것이다.

이 슬라이딩재에 의하면, 소성 변형에 의해 복수의 오목부를 형성하고 있으므로, 오목부를 효율적으로 형성할 수 있는 동시에, 각 오목부 형상을 동일하게 할 수 있다. 이에 의해, 해당 슬라이딩재를, 생산성이 우수하고, 비용이 낮게 할 수 있는 동시에, 각 오목부에 의해서 유지되는 윤활유의 유지량을 균일하게 하여 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유를 균일하게 공급하게 하여, 양호한 안내 정밀도를 얻을 수 있다. 여기서, 소성 변형이란, 큰 외력을 가함으로써 물질이 변형하여, 소성 변형한 후에는, 외력을 제외하여도 원래의 형상으로 되돌아가지 않고 영구 변형하는 것이다.

또한, 상기 슬라이딩재는, 두께가 0.5㎜∼3.0㎜이고, 상기 오목부의 깊이가 상기 두께의 0.1배∼0.4배인 것이 바람직하다. 두께가 0.5㎜ 미만이면, 지나치게 얇아 두께를 균일하게 제조하기 어렵고, 두께가 3.0㎜을 초과하면, 해당 슬라이딩 재에 사용하는 재료의 양이 많아져 제조 비용이 높아지기 때문이다. 또, 오목부의 깊이가 두께의 0.1배 미만이면, 소성 변형에 의해 오목부를 형성하기 어려워지거나, 표면에 오목부를 형성한 후, 해당 표면을 연삭하여 평활하게 마무리하는 경우에, 이 연삭대(硏削代)를 확보할 수 없다는 문제를 일으키고, 오목부의 깊이가 두께의 0.4배를 초과하면, 소성 변형시키기 위한 가공 시간이 길어져 가공(생산) 효율이 저하하기 때문이다.

따라서, 두께 및 오목부 깊이를 각각 상기 범위 내로 함으로써, 두께가 균일한 슬라이딩재를 용이하게 또한 비용을 억제하면서 제조할 수 있는 동시에, 오목부에 의한 윤활유의 최저한의 유지량을 확보하면서 오목부 형성의 용이화나 효율화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩재는, 상기 각 오목부에 의한 총 개구 면적이, 이 각 오목부가 형성된 표면의 총 면적의 20%∼60%를 점하고 있는 것이 바람직하다. 오목부의 총 개구 면적이 20% 미만이면, 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유를 충분히 공급할 수 없어, 이동 구조체를 원활하게 이동시킬 수 없다는 문제가 발생하고, 오목부의 총 개구 면적이 60%를 넘으면, 강도가 저하하여 크립(creep)가 발생하기 쉬워지고, 또한, 크립 변형에 의해서 안내 정밀도가 저하하기 때문이다.

따라서, 오목부의 총 개구 면적을 상기 범위 내로 함으로써, 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유를 충분히 공급하여 이동 구조체를 원활하게 이동시킬 수 있는 동시에, 크립가 발생하기 어렵게 하여 안내 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩재는, 상기 오목부 1개당 개구 면적이 4㎟∼25㎟인 것이 바람직하다. 개구 면적이 4㎟ 미만이면, 오목부의 수를 많게 해야 하기 때문에, 소성 변형시키기 위해서 필요한 금형의 제조 비용이 상승하여 해당 슬라이딩재의 비용 상승을 초래하고, 개구 면적이 25㎟를 넘으면, 개구 면적이 지나치게 넓어져, 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유의 유막을 형성하기 어려워지거나, 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유를 공급하기 어려워져, 이동 구조체를 원활하게 이동시킬 수 없다는 문제를 일으키기 때문이다.

따라서, 개구 면적을 상기 범위 내로 함으로써, 소성 변형시키기 위해서 필요한 금형의 제조 비용을 낮추어 해당 슬라이딩재의 비용 상승을 억제할 수 있는 동시에, 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유의 유막을 충분히 형성하거나, 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유를 충분히 공급하여, 이동 구조체를 원활하게 이동시킬 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩재는, 상기 오목부의 측벽의, 이 오목부가 형성된 표면에 대한 경사각도가 10°∼40°인 것이 바람직하다. 경사각도가 10° 미만이면, 소성 변형에 의해 오목부를 형성하기 어렵고, 경사각도가 40°를 넘으면, 이동 구조체의 이동에 수반하는 쐐기 작용이 얻어지기 어려워져 해당 쐐기 작용에 의해 발생하는 유막 압력이 충분히 얻어지지 않거나, 오목부 내에 유지된 윤활유의 배출성이 저하하게 되어, 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유를 충분히 공급할 수 없어, 이동 구조체를 원활하게 이동시킬 수 없게 되기 때문이다.

따라서, 경사각도를 상기 범위 내로 함으로써, 오목부 형성의 용이화를 도모할 수 있고, 또한, 쐐기 작용에 의한 유막 압력을 충분히 발생시키거나, 오목부 내 에 유지된 윤활유의 배출성을 양호하게 하여 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유를 충분히 공급할 수 있어, 이동 구조체를 원활하게 이동시킬 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩재는, 폴리테트라플루오르에틸렌을 주성분으로 하여 구성되는 동시에, 철보다도 경도가 낮은 비철금속을 체적비 5%∼40% 포함하고 있는 것이 바람직하다. 폴리테트라플루오르에틸렌을 주성분으로 하고 있는 것은, 해당 폴리테트라플루오르에틸렌이, 각종 합성 수지 중에서 마찰 계수가 낮고, 내열성이나 비용면에서도 우수하기 때문이다. 또한, 철보다도 경도가 낮은 비철금속을 포함시키는 것은, 해당 슬라이딩재들로 미끄러짐 안내면을 구성하여 이들을 걸어맞춤시키지 않는 한, 통상, 해당 슬라이딩재 표면이 금속 원소로서의 철을 포함한 각종 합금으로 이루어지는 미끄러짐 안내면과 걸어맞춤하므로, 포함시킨 비철금속에 의해서 해당 미끄러짐 안내면이 손상되는 것을 방지하기 위해서이다.

또한, 비철금속의 함유량을 체적비 5%∼40%로 하고 있는 것은, 체적비 5% 미만이면, 강도(예를 들면, 크립면에서의 강도)나 내마모성을 크게 향상시킬 수 없기 때문이고, 체적비 40%를 넘으면, 폴리테트라플루오르에틸렌이 갖는 저마찰특성이 손상되기 때문이다. 따라서, 비철금속의 함유량을 상기 범위 내로 함으로써, 폴리테트라플루오르에틸렌이 갖는 저마찰특성을 손상시키지 않고 강도나 내마모성을 향상시킬 수 있어, 크립 변형을 일으키기 어렵게 하여 안내 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은,

지지 구조체와, 소정의 이송 방향으로 이동 자유롭게 상기 지지 구조체에 의 해서 지지된 적어도 1개의 이동 구조체와, 상기 지지 구조체에 설치된 미끄러짐 안내면과 상기 이동 구조체에 설치된 미끄러짐 안내면과의 걸어맞춤 관계에 의해 이 이동 구조체의 상기 이송 방향으로의 이동을 안내하는 미끄러짐 안내 기구와, 상기 이동 구조체를 상기 이송 방향으로 이동시키는 이송 기구를 구비한 공작 기계로서,

상기 슬라이딩재를 구비하고,

해당 슬라이딩재는, 상기 오목부가 있는 면이 상기 미끄러짐 안내면이 되도록 상기 지지 구조체 및 이동 구조체 중 적어도 한쪽에 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작 기계에 관한 것이다.

이 공작 기계에 의하면, 상술한 바와 같이, 해당 슬라이딩재가 생산성이나 비용면에서 우수하고, 또한, 높은 안내 정밀도를 얻을 수 있기 때문에, 해당 공작 기계의 생산성을 향상시키거나, 저비용화를 도모할 수 있는 동시에, 이동 구조체의 안내 정밀도를 높여 높은 정밀도의 가공을 실현할 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시형태에 관해서, 첨부 도면에 근거하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 공작 기계의 개략 구성을 도시한 사시도이다. 또한, 도 2는, 본 실시형태에 관한 슬라이딩재의 개략 구성을 도시한 평면도이고, 도 3은, 도 2에서의 A부의 상세도이며, 도 4는, 도 3에서의 화살표(B-B) 방향의 단면도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 예의 공작 기계(1)는, 베드(11)와, 베드(11) 상에 설치된 칼럼(12)과, 칼럼(12)에 지지되고, 상하 방향(Z축 방향)으로 이동 자유롭게 된 주축두(13)와, 축선이 Z축과 평행이 되도록 또한 해당 축선 중심에 회전 자유롭게 주축두(13)에 의해서 지지된 주축(14)과, 베드(11) 상에 설치되고, 수평 방향(Y축 방향)으로 이동 자유롭게 된 새들(15)과, 새들(15) 상에 설치되고, Z축 및 Y축의 쌍방과 직교하는 X축 방향으로 이동 자유롭게 된 테이블(16) 등으로 구성되어 있고, 상기 주축(14)에는 공구(T)가 장착되고, 상기 테이블(16)에는 워크(W)가 재치된다.

또한, 상기 공작 기계(1)는, 주축두(13)의 Z축 방향으로의 이동을 안내하는 Z축 안내 기구(20)와, 새들(15)의 Y축 방향으로의 이동을 안내하는 Y축 안내 기구(21)와, 테이블(16)의 X축 방향으로의 이동을 안내하는 X축 안내 기구(25)와, 주축두(13)를 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이송 기구(미 도시)와, 새들(15)을 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이송 기구(미 도시)와, 테이블(16)을 X축 방향으로 이동시키는 X축 이송 기구(미 도시)를 구비하고 있다.

상기 Z축 안내 기구(20)는, 주축두(13)의 이면에 Z축을 따라서 설치된 가이드 레일(20a)과, 칼럼(12)의 상부 전면(前面)에 고정 설치되고, 이 가이드 레일(20a)에 이동 자유롭게 걸어맞춤한 슬라이더(20b)로 이루어진다.

상기 Y축 안내 기구(21)는, 베드(11)의 상면에 Y축 방향을 따라서 형성된 미끄러짐 안내면(22)과, 새들(15)의 하면에 Y축 방향을 따라서 형성되고, 상기 베드측 미끄러짐 안내면(22)과 이동 자유롭게 걸어맞춤하는 미끄러짐 안내부(23)로 이루어지고, 이 미끄러짐 안내부(23)에는, 베드측 미끄러짐 안내면(22)과 접촉하는 슬라이딩재(24)가 해당 베드측 미끄러짐 안내면(22)과의 대향부 전체면에 걸쳐 설치되어 있다.

상기 X축 안내 기구(25)는, 새들(15)의 상면에 X축 방향을 따라서 형성된 미끄러짐 안내면(26)과, 테이블(16)의 하면에 X축 방향을 따라서 형성되고, 상기 새들측 미끄러짐 안내면(26)과 이동 자유롭게 걸어맞춤하는 미끄러짐 안내부(27)로 이루어지고, 이 미끄러짐 안내부(27)에는, 새들측 미끄러짐 안내면(26)과 접촉하는 슬라이딩재(28)가 해당 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 대향부 전체면에 걸쳐 설치되어 있다.

상기 슬라이딩재(24, 28)는, 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 접촉면이 미끄러짐 안내면으로서 기능하는 것으로서, 해당 슬라이딩재(24)의 접촉면(미끄러짐 안내면)과 베드측 미끄러짐 안내면(22)과의 사이나, 슬라이딩재(28)의 접촉면(미끄러짐 안내면)과 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 적절히 공급된 윤활유를 통하여 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)에 접촉하고 있다.

또한, 상기 슬라이딩재(24, 28)는, 도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 폴리테트라플루오르에틸렌을 주성분으로 하고, 또한 구리나 구리 합금의 분말을 체적비 5%∼40% 포함한 시트 형상의 부재로 구성되어 있고, 상기 접촉면(미끄러짐 안내면)에는, 윤활유 고임부가 되는, 평면에서 볼 때 직사각형 형상을 한 다수의 오목부(24a, 28a)가 형성되어 있다. 또한, 구리나 구리 합금의 분말은, 그 입경이 2㎛∼150㎛인 것이 바람직하고, 2㎛∼75㎛이면, 더 바람직하다.

그리고, 또한, 상기 슬라이딩재(24, 28)는, 그 두께(t)가 0.5㎜∼3.0㎜가, 오목부(24a, 28a)의 깊이(d)가 상기 두께(t)의 0.1배∼0.4배(즉, d=0.1×t∼0.4× t)가, 오목부(24a, 28a) 1개당 개구 면적이 4㎟∼25㎟가, 오목부(24a, 28a)의 측벽의 상기 접촉면에 대한 경사각도(θ)가 10°∼40°가 되도록 구성되는 동시에, 각 오목부(24a, 28a)에 의한 총 개구 면적이 상기 접촉면의 총면적의 20%∼60%를 점하도록, 오목부(24a, 28a)의 대각 방향이 이송 방향(슬라이딩재(24)의 경우는 Y축, 슬라이딩재(28)의 경우에는 X축)과 평행하고 또한 오목부(24a, 28a)가 이송 방향(슬라이딩재(24)의 경우에는 Y축, 슬라이딩재(28)의 경우는 X축)에 대하여 지그재그 형상으로 배치되도록 구성되어 있다.

그리고, 이러한 슬라이딩재(24, 28)는, 원기둥 형상의 성형체를 선삭(旋削) 가공하여 얻어진 시트재나, 시트 형상으로 성형된 시트재를, 유리 전이점보다 높고, 융점보다 낮은 온도로 가열한 후, 해당 시트재의 한쪽의 표면(접촉면)을 금형에 의해 소정 압력으로 가압하여 소성 변형시킴으로써 얻어진다. 이 때, 가열 온도가 높은 경우에는, 가압 압력은 낮아도 되고, 가열 온도가 낮은 경우에는, 가압 압력은 높게 해야만 한다. 본 예와 같이, 폴리테트라플루오르에틸렌을 주성분으로 할 때에는, 가열 온도는 130℃(유리 전이점)∼327℃(융점)의 범위이고, 가압 압력은 9㎫∼63㎫의 범위이다. 가열 온도가 130℃인 경우, 가압 압력은 63㎫ 필요하고, 가열 온도가 327℃인 경우, 가압 압력은 9㎫이면 된다.

그 후, 이와 같이 하여 얻어진 슬라이딩재(24, 28)는, 그 다른 쪽의 표면(접촉면과는 반대측의 면)이 적절히 약품 처리되어, 적절히 접착제를 이용하여 상기 미끄러짐 안내부(23, 27)에 접착되어, 장착된 후, 접촉면을 평활하게 마무리하도록, 연삭 가공되게 되어 있다.

또한, 폴리테트라플루오르에틸렌을 주성분으로 하고 있는 것은, 해당 폴리테트라플루오르에틸렌이, 각종 합성 수지 중에서 마찰계수가 낮고, 내열성이나 비용면에서도 우수하기 때문이다. 또, 구리나 구리 합금의 분말을 포함시키는 것은, 이들이, 철보다도 경도가 낮은, 비철금속 중에서도 마찰계수가 낮고, 재료비가 저렴하며, 가공하기 쉽다는(상술과 같이, 소성 변형이나 연삭 가공을 하므로, 가공을 용이하게 행할 수 있다는 것은 중요하다) 특징을 가지고 있기 때문이다. 또한, 철보다도 경도가 낮을 필요가 있는 것은, 상기 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)이, 통상, 금속 원소로서의 철을 포함한 각종의 합금으로 구성되어 있고, 슬라이딩재(24, 28)에 포함된 물질(본 예에서는, 구리나 구리 합금의 분말)에 의해서 해당 미끄러짐 안내면(22, 26)이 손상되는 것을 방지하기 위해서이다.

또한, 구리나 구리 합금의 분말의 함유량을 체적비 5%∼40%로 하고 있는 것은, 체적비 5% 미만이면, 강도(예를 들어, 크립면에서의 강도)나 내마모성을 크게 향상시킬 수 없기 때문이고, 체적비 40%를 넘으면, 폴리테트라플루오르에틸렌이 갖는 저마찰특성이 손상되기 때문이다. 또, 구리나 구리 합금의 분말의 입경을 2㎛∼150㎛로 하고 있는 것은, 입경이 150㎛을 넘으면, 구리나 구리 합금의 비중이 크기 때문에, 해당 분말을 폴리테트라플루오르에틸렌 중에 균일하게 분산시킬 수 없어, 강도나 내마모성에 불균일함이나 편차가 발생하기 때문이며, 또한, 2㎛ 미만이어도, 마찬가지로, 해당 분말을 폴리테트라플루오르에틸렌 중에 균일하게 분산시킬 수 없기 때문이다.

따라서, 구리나 구리 합금의 분말의 함유량을 상기 범위 내로 함으로써, 폴리테트라플루오르에틸렌이 갖는 저마찰특성을 손상시키는 일없이 강도나 내마모성을 향상시킬 수 있어, 크립 변형을 일으키기 어렵게 하여 안내 정밀도의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 구리나 구리 합금의 분말의 입경을 상기 범위 내로 함으로써, 해당 분말을 폴리테트라플루오르에틸렌 중에 균일하게 분산시켜 강도나 내마모성을 균일하게 할 수 있다.

또한, 두께(t)를 0.5㎜∼3.0㎜으로 하고 있는 것은, 두께(t)가 0.5㎜ 미만이면, 지나치게 얇아서 두께(t)를 균일하게 제조하기 어렵고, 두께(t)가 3.0㎜을 넘으면, 해당 슬라이딩재(24, 28)에 사용하는 재료의 양이 많아져 제조 비용이 높아지거나, 절삭 가공 후의 시트재에 생긴 웨이브를 제거하기 어려워져, 해당 슬라이딩재(24, 28)를 접촉면이 균일하도록 미끄러짐 안내부(23, 27)에 접착시키거나, 미끄러짐 안내부(23, 27)에의 접착면(접촉면과는 반대측의 면)을 균일하게 접착시키는 것이 불가능해지기 때문이다. 또한, 오목부(24a, 28a)의 깊이(d)를 두께(t)의 0.1배∼0.4배로 하고 있는 것은, 오목부(24a, 28a)의 깊이(d)가 두께(t)의 0.1배 미만이면, 소성 변형에 의해 오목부(24a, 28a)를 형성하기 어려워지거나, 오목부(24a, 28a)를 형성한 후, 접촉면을 연삭하여 평활하게 마무리할 때에, 이 연삭대를 확보할 수 없다는 문제가 발생하고, 오목부(24a, 28a)의 깊이(d)가 두께(t)의 0.4배를 넘으면, 소성 변형시키기 위한 가공 시간이 길어져 가공(생산) 효율이 저하하기 때문이다.

따라서, 두께(t) 및 오목부 깊이(d)를 각각 상기 범위 내로 함으로써, 두 께(t)가 균일한 슬라이딩재(24, 28)를 용이하게 또한 비용을 억제하면서 제조할 수 있는 동시에, 오목부(24a, 28a)에 의한 윤활유의 최저한의 유지량을 확보하면서 오목부 형성의 용이화나 효율화를 도모할 수 있다. 또한, 슬라이딩재(24, 28)의 미끄러짐 안내부(23, 27)에의 장착(접착)의 용이화나 효율화를 도모할 수도 있다.

또한, 오목부(24a, 28a) 1개당 개구 면적을 4㎟∼25㎟로 하고 있는 것은, 개구 면적이 4㎟ 미만이면, 오목부(24a, 28a)의 수를 많게 해야만 하기 때문에, 소성 변형시키는 데 필요한 금형의 제조 비용이 상승하여 해당 슬라이딩재(24, 28)의 비용 상승을 초래하고, 개구 면적이 25㎟를 넘으면, 개구 면적이 지나치게 넓어져, 접촉면과 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 윤활유의 유막을 형성하기 어려워지거나, 접촉면과 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 윤활유를 공급하기 어려워져, 새들(15)이나 테이블(16)을 원활하게 이동시킬 수 없다는 문제가 발생하기 때문이다.

따라서, 개구 면적을 상기 범위 내로 함으로써, 소성 변형시키는 데 필요한 금형의 제조 비용을 낮추어 해당 슬라이딩재(24, 28)의 비용 상승을 억제할 수 있는 동시에, 접촉면과 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 윤활유의 유막을 충분히 형성하거나, 접촉면과 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 윤활유를 충분히 공급하여, 새들(15)이나 테이블(16)을 원활하게 이동시킬 수 있다.

또한, 오목부(24a, 28a)의 측벽의 접촉면에 대한 경사각도(θ)를 10°∼40°로 하고 있는 것은, 경사각도(θ)가 10° 미만이면, 소성 변형에 의해 오목부(24a, 28a)를 형성하기 어렵고, 경사각도(θ)가 40°를 넘으면, 새들(15)이나 테이블(16)의 이동에 수반하는 쐐기 작용이 얻어지기 어려워져 해당 쐐기 작용에 의해 발생하는 유막 압력이 충분히 얻어지지 않거나, 오목부(24a, 28a) 내에 유지된 윤활유의 배출성이 나빠져, 접촉면과 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 윤활유를 충분히 공급할 수 없어, 새들(15)이나 테이블(16)을 원활하게 이동시킬 수 없게 되기 때문이다.

따라서, 경사각도(θ)를 상기 범위 내로 함으로써, 오목부 형성의 용이화를 도모할 수 있고, 또한, 쐐기 작용에 의한 유막 압력을 충분히 발생시키거나, 오목부(24a, 28a) 내에 유지된 윤활유의 배출성을 양호하게 하여 접촉면과 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 윤활유를 충분히 공급할 수 있어, 새들(15)이나 테이블(16)을 원활하게 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 접촉면과 오목부(24a, 28a)의 측벽(경사면)은, 윤활유의 배출성의 저하를 방지하기 위해서, 각이 진 것이 아니라, 곡면으로 매끈하게 접속되어 있는 편이 바람직하다.

또한, 각 오목부(24a, 28a) 에 의한 총 개구 면적이 접촉면의 총면적의 20%∼60%를 차지하도록 하고 있는 것은, 오목부(24a, 28a)의 총 개구 면적이 20% 미만이면, 접촉면과 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 윤활유를 충분히 공급할 수 없어, 새들(15)이나 테이블(16)을 원활하게 이동시킬 수 없다는 문제가 발생하고, 오목부(24a, 28a)의 총 개구 면적이 60%를 넘으면, 강도가 저하하여 크립가 발생하기 쉬워지고, 또한, 크립 변형에 의해서 안내 정밀도가 저하하기 때문이다.

따라서, 오목부(24a, 28a)의 총 개구 면적을 상기 범위 내로 함으로써, 접촉면과 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 윤활유를 충분히 공급하여 새들(15)이나 테이블(16)을 원활하게 이동시킬 수 있는 동시에, 크립를 일으키기 어렵게 하여 안내 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 오목부(24a, 28a)의 형상을 직사각형 형상으로 하고 있는 것은, 소성 변형시키는 데 필요한 금형의 가공 용이화를 도모하여 해당 금형의 제조 비용을 억제하여, 해당 슬라이딩재(24, 28)의 비용을 억제하기 위해서이다. 또한, 오목부(24a, 28a)의 대각 방향을 이송 방향과 평행하게 하고 있는 것은, 해당 오목부(24a, 28a) 내에 유지된 윤활유의 배출성을 높여 접촉면과 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 윤활유를 충분히 공급하여, 새들(15)이나 테이블(16)을 원활하게 이동시키기 위해서이다. 또한, 오목부(24a, 28a)를 이송 방향에 대하여 지그재그 형상으로 배치하고 있는 것은, 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)의 전체면에 윤활유를 효율적으로 또한 균일하게 공급하기 위해서이다.

이상과 같이 구성된 본 예의 공작 기계(1)에 의하면, Z축 이송 기구(미 도시)에 의해 주축두(13)가 구동되면, 해당 주축두(13)는, 가이드 레일(20a) 및 슬라이더(20b)에 의해 안내되어 Z축 방향으로 이동하고, Y축 이송 기구(미 도시)에 의해 새들(15)이 구동되면, 해당 새들(15)은, 슬라이딩재(24)를 포함하는 미끄러짐 안내부(23)와 베드측 미끄러짐 안내면(22)과의 걸어맞춤 관계에 의해 안내되어 Y축 방향으로 이동하고, X축 이송 기구(미 도시)에 의해 테이블(16)이 구동되면, 해당 테이블(16)은, 슬라이딩재(28)를 포함하는 미끄러짐 안내부(27)와 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 걸어맞춤 관계에 의해 안내되어 X축 방향으로 이동하고, 이에 의해, 테이블(16) 상의 워크(W)가 주축(14)에 유지된 공구(T)에 의해서 가공된다.

이 때, 슬라이딩재(24, 28)의 다수의 오목부(24a, 28a)에 의해서, 접촉면과 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 윤활유가 효율적으로 공급되고, 또한, 새들(15)이나 테이블(16)의 이동에 수반하는 쐐기 작용에 의해서 유막 압력이 발생되고 있어, 슬라이딩재(24, 28)와 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)이 직접 접촉하는 것이 방지되어 있다.

그런데, 상술과 같이, 본 예의 공작 기계(1)에서 이용한 슬라이딩재(24, 28)는, 소성 변형에 의해 복수의 오목부(24a, 28a)를 형성한 것이기 때문에, 오목부(24a, 28a)를 효율적으로 형성할 수 있는 동시에, 각 오목부(24a, 28a)의 형상을 동일하게 할 수 있어, 이에 의해, 해당 슬라이딩재(24, 28)를, 생산성이 우수하고, 낮은 비용으로 할 수 있는 동시에, 각 오목부(24a, 28a)에 의한 윤활유의 유지량을 균일하게 하여 접촉면과 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나 새들측 미끄러짐 안내면(26)과의 사이에 윤활유를 균일하게 공급하도록 하여, 양호한 안내 정밀도를 얻을 수 있는 것이다.

따라서, 본 예의 공작 기계(1)에 의하면, 해당 공작 기계(1)의 생산성을 향상시키거나, 저 비용화를 도모할 수 있는 동시에, 새들(15)이나 테이블(16)의 안내 정밀도를 높여 정밀도가 높은 가공을 실현할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시형태에 관해서 설명하였지만, 본 발명이 채용할 수 있는 구체적인 형태는, 이에 전혀 한정되지 않는다.

상례에서는, Y축 안내 기구(21)의 새들측 미끄러짐 안내면으로서 슬라이딩재(24)를, X축 안내 기구(25)의 테이블 측 미끄러짐 안내면으로서 슬라이딩재(28)를 설치하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라, Y축 안내 기구(21)의 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나, X축 안내 기구(25)의 새들측 미끄러짐 안내면(26)에도, 상기 슬라이딩재(24, 28)를 이용하도록 하거나, Y축 안내 기구(21)의 새들측 미끄러짐 안내면이나 X축 안내 기구(25)의 테이블 측 미끄러짐 안내면에는, 상기 슬라이딩재(24, 28)를 이용하지 않고, Y축 안내 기구(21)의 베드측 미끄러짐 안내면(22)이나, X축 안내 기구(25)의 새들측 미끄러짐 안내면(26)에만, 상기 슬라이딩재(24, 28)를 이용하도록 하여도 좋다.

또한, Z축 안내 기구(20)에 관해서도, Y축 안내 기구(21)나 X축 안내 기구(25)와 마찬가지로, 슬라이딩재(24, 28)를 이용한 안내 기구로 하여도 좋다.

또한, 상례에서는, 지지 구조체로서 베드(11), 칼럼(12) 및 새들(15)을, 이동 구조체로서 주축두(13), 새들(15) 및 테이블(16)을 일례로 들어 설명하였지만, 지지 구조체나 이동 구조체는, 이들에 한정되는 것이 아니며, 또한, 입형(立形) 머시닝 센터(machining center)라고 불리는 타입의 공작 기계(1)에 상기 슬라이딩재(24, 28)를 설치하였으나, 이 슬라이딩재(24, 28)는, 미끄러짐 안내면을 구비하는, 선반 등 각종 공작 기계에 이용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 슬라이딩재에 의하면, 소성 변형에 의해 오목부를 형성함으로써, 해당 슬라이딩재를, 생산성이 우수하고, 비용이 낮게 할 수 있는 동시에, 각 오목부에 의한 윤활유의 유지량을 균일하게 하여 미끄러짐 안내면 사이에 윤활유를 균일하게 공급하게 하여, 양호한 안내 정밀도를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 공작 기계에 의하면, 상술과 같은 슬라이딩재를 미끄러짐 안내면에 이용하고 있으므로, 해당 공작 기계의 생산성을 향상시키거나, 저 비용화를 도모할 수 있는 동시에, 이동 구조체의 안내 정밀도를 높여 정밀도가 높은 가공을 실현할 수 있다.

Claims (7)

1. 지지 구조체와, 소정의 이송 방향으로 이동 자유롭게 상기 지지 구조체에 의해서 지지된 적어도 1개의 이동 구조체와, 상기 지지 구조체에 설치된 미끄러짐 안내면과 상기 이동 구조체에 설치된 미끄러짐 안내면과의 걸어맞춤 관계에 의해 이 이동 구조체의 상기 이송 방향으로의 이동을 안내하는 미끄러짐 안내 기구와, 상기 이동 구조체를 상기 이송 방향으로 이동시키는 이송 기구를 구비한 공작 기계의, 상기 지지 구조체측 미끄러짐 안내면 및 이동 구조체측 미끄러짐 안내면 중 적어도 한쪽에 이용되는 슬라이딩재로서,

   상기 슬라이딩재는, 합성 수지를 주성분으로 하는 시트 형상의 부재로 구성되고, 그 표면의 한쪽에 소성 변형에 의해서 형성된 복수의 오목부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬라이딩재.
2. 청구항 1에 있어서,

   두께가 0.5㎜∼3.0㎜이고, 상기 오목부의 깊이가 상기 두께의 0.1배∼0.4배인 것을 특징으로 하는 슬라이딩재.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 각 오목부에 의한 총 개구 면적이, 이 각 오목부가 형성된 표면의 총면적의 20%∼60%를 점하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩재.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 오목부 1개당 개구 면적이 4㎟∼25㎟인 것을 특징으로 하는 슬라이딩재.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 오목부의 측벽의, 이 오목부가 형성된 표면에 대한 경사각도가 10°∼40°인 것을 특징으로 하는 슬라이딩재.
6. 청구항 1에 있어서,

   폴리테트라플루오르에틸렌을 주성분으로 하여 구성되는 동시에, 철보다도 경도가 낮은 비철금속을 체적비 5%∼40% 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩재.
7. 지지 구조체와, 소정의 이송 방향으로 이동 자유롭게 상기 지지 구조체에 의해서 지지된 적어도 1개의 이동 구조체와, 상기 지지 구조체에 설치된 미끄러짐 안내면과 상기 이동 구조체에 설치된 미끄러짐 안내면과의 걸어맞춤 관계에 의해 이 이동 구조체의 상기 이송 방향으로의 이동을 안내하는 미끄러짐 안내 기구와, 상기 이동 구조체를 상기 이송 방향으로 이동시키는 이송 기구를 구비한 공작 기계로서,

   상기 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 슬라이딩재를 구비하 고,

   이 슬라이딩재는, 상기 오목부가 있는 면이 상기 미끄러짐 안내면이 되도록 상기 지지 구조체 및 이동 구조체 중 적어도 한쪽에 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작 기계.

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