KR20100102188A

KR20100102188A - 공작 기계

Info

Publication number: KR20100102188A
Application number: KR1020107016861A
Authority: KR
Inventors: 신스케 스가타; 쿠니히로 이케다
Original assignee: 호코스 가부시키가이샤
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2010-09-20
Also published as: EP2255921B1; JP5342544B2; WO2009107508A1; EP2255921A1; ES2392651T3; KR101201386B1; EP2255921A4; JPWO2009107508A1

Abstract

공작 기계(1)는 워크를 수평 방향으로부터 절삭 가공하는 가공 헤드(600)와, 가공 헤드(600)를 상하 좌우 전후동시키는 슬라이드 기구(300)와, 가공 헤드에 의해 절삭되는 워크를 지지하는 테이블(450)을 갖는다. 베이스(200)는 좌우로 세워서 설치한 구조물(230, 240)을 가로거더에 의해 접속시킨 구조이고, 좌우 구조물(230, 240)의 정면에 기준면이 되는 연직면을 갖고, 슬라이드 기구(300)를 안내하는 가이드 레일을 탑재하는 기준면을 갖고 있다. 상기 빔(400)은 베이스(200)의 하측 좌우의 연직면으로부터 전방으로 돌출되어 있고, 테이블(450)을 좌우 방향으로부터 유지한다.

Description

공작 기계{MACHINE TOOL}

본 발명은 바닥면에 정치되는 베이스와, 가공 헤드와, 베이스 상에 형성되어 가공 헤드를 전후 좌우 상하 방향으로 변위시키는 슬라이드 기구를 구비한 공작 기계(머시닝센터)에 관한 것이다.

공작 기계는 바닥면에 정치되는 베이스를 가공 정밀도를 규정하는 기준면으로 해서 워크에 대하여 가공 헤드를 전후 좌우 상하 방향으로 변위시켜서 절삭 가공을 행한다. 예를 들면, 특허문헌 1에 나타내는 공작 기계에 있어서는 가공 헤드를 연직 방향을 향해서 상하 방향으로 이동시킴으로써 가공을 행하는 공작 기계가 개시되어 있다.

베이스는 주물에 의한 일체 성형 또는 강판 용접 구조의 중량물이고, 절삭 가공의 기준이 되는 면을 제공하기 위해서 고장은 허용되지 않는다. 특허문헌 1과 같은 공작 기계에 의하면, 가공 헤드에 의한 가공은 베이스의 앞면에서 행하여지기 때문에 가공에 의해 생긴 절삭 부스러기가 베이스에 대하여 떨어져 쌓이는 일이 없어, 절삭 부스러기가 갖는 열에 의한 베이스의 열변형을 피할 수 있다.

일본 특허 공개 2006-255859호 공보

상기한 공작 기계에 있어서는 상하하는 가공 헤드에 대하여 워크가 정면으로 마주보도록 베이스의 연직면에 빔을 설치해서 유지하고 있다. 가공 헤드로부터 비산하는 절삭 부스러기는 헤드를 중심으로 한 범위에 떨어지게 되지만, 그 일부는 빔과 베이스의 연직 기준면과의 접속부에 접촉해 열을 전파시킨다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소할 수 있는 공작 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 공작 기계는 워크를 절삭 가공하는 가공 헤드와, 상기 가공 헤드를 수평 전후 방향을 향해서 상하 좌우 전후동시키는 슬라이드 기구와, 좌우로 세워서 설치한 구조물을 가로보부에 의해 접속시킨 구조이고, 상기 슬라이드 기구를 안내하는 가이드 레일을 탑재하는 제 1 기준면을 갖고, 또한 좌우 각각의 구조물의 정면에는 제 2 기준면을 갖는 베이스와, 상기 좌우의 제 2 기준면의 전방에 설치되어 가공 헤드에 의해 절삭되는 워크를 지지하는 테이블과, 상기 좌우의 제 2 기준면으로부터 전방으로 돌출되어 상기 테이블을 좌우 방향으로부터 유지하는 빔을 갖는 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 전후 방향으로 이동하는 가공 헤드의 바로 아래에는 공작정밀도를 규정하는 구조물을 배치하지 않도록 테이블을 좌우측으로부터 지지하고 있기 때문에, 절삭 부스러기를 바로 아래로 떨어뜨려 퇴적하는 일이 없는 공작 기계를 제공할 수 있다.

또한, 컬럼과 베이스를 일체화한 모델에 있어서는 결합부를 줄임으로써 강성이 상승하고, 중량이 억제된다.

도 1은 본 발명의 실시예의 공작 기계(1)의 사시도이다.
도 2는 공작 기계(10)의 조립도이다.
도 3은 공작 기계(10)의 베이스를 나타내는 사시도이다.
도 4는 공작 기계(10)의 3면도이다.
도 5는 공작 기계(10)에 가공실을 설치한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 다른 실시예에 의한 공작 기계(10)를 나타내는 사시도이다.
도 7은 공작 기계(10)의 베이스(260)의 사시도이다.
도 8은 다른 실시예에 의한 공작 기계(30)를 나타내는 사시도이다.
도 9는 공작 기계(30)의 베이스(272)와 슬라이드 기구(300)를 나타내는 사시도이다.
도 10은 다른 실시예의 공작 기계(40)를 나타내는 사시도이다.
도 11은 공작 기계(40)의 가공실을 나타내는 도면이다.
도 12는 2종류의 빔(400, 470)을 비교한 도면이다.
도 13은 기타 실시예에 의한 공작 기계를 나타내는 도면이다.

이후의 설명에 있어서, XYZ의 3차원 좌표계로서 X방향을 좌우 방향, 상하 방향을 Y방향, 전후 방향을 Z방향으로 해서 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 의한 공작 기계(1)는 베이스(200), 슬라이드 기구(300), 빔(400) 및 제어반(500)을 구비하고 있다. 슬라이드 기구(300)는 가공 헤드(600)를 Y, X방향으로 이동시키고, 최종적으로 Z방향으로 이동시킨다.

도 2는 슬라이드 기구(300)의 적층 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 있어서, 베이스(200)의 상면에는 모터대(223)가 설치되고, Y방향 하향의 길이를 갖는 나사축(224)을 가진 서보모터(222)가 설치되어 있다. 베이스(200)의 좌우 연직면(220)에는 Y방향으로 신장된 가이드 레일(221)이 설치되어 있고, 슬라이드 기구(300)를 탑재하는 것으로 되어 있다.

Y슬라이드(310)는 정면에서 볼 때 중앙에 관통 구멍(318)을 갖는 가로로 긴 직사각형 프레임 형상을 하고 있고, 좌우의 단면 사각형의 세로거더부(311a, 311b)의 상, 하 양 단부를 각각 가로거더부(311c, 311d)로 서로 연결한 구조이다. 양 세로거더부(311a, 311b)의 배면에는 상기 베이스(200)에 부설된 Y축 방향으로 연장되는 좌우 가이드 레일(221)에 각각 맞물리는 복수의 가이드 블록(312)이 장착되어 있고, 베이스(200) 상에 부설되어 있는 좌우 가이드 레일(221)에 좌우 가이드 블록(312)이 각각 맞물림으로써 Y슬라이드(310)를 베이스(200)에 대하여 Y축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지한다. 또한, Y슬라이드(310)의 가로거더부(311c)의 배면에는 베이스(200)에 장착되어 있는 서보모터(222)의 나사축(224)에 나사 결합되는 너트체(317)가 설치되어 있다.

Y슬라이드(310)의 앞면측에는 상하의 가로거더부(311c, 311d)의 앞면의 연직인 면에 X방향으로 연장되는 가이드 레일(313)이 각각 부설되어 있다. 또한, 가로거더부(311c)의 상면에는 유지부(316)에 의해 서보모터(314)가 고정되어 있고, 서보모터(314)에 의해 나사축(315)을 X축 둘레로 회전시킨다.

Y슬라이드(310)의 앞면에는 X슬라이드(320)가 장착된다. X슬라이드(320)는 정면에서 볼 때 중앙에 원형의 관통 구멍(328)을 형성한 가로로 긴 직사각형상의 앞면 판부(324)와, 그 앞면 판부(324)와 일체로 형성되고 그 배면 중앙으로부터 후방으로 돌출된 상방으로 개구하는 단면 U자 형상의 상자 프레임부(325)에 의하여 형성되어 있다.

X슬라이드(320)의 앞면 판부(324)의 배면의 4모퉁이에는 각각 X축 방향으로의 복수의 가이드 블록(322)이 장착되어 있다. 가이드 블록(322)은 Y슬라이드(310)의 가로거더부의 앞면에 부설되어 있는 가이드 레일(313)에 각각 맞물려, X슬라이드(320)가 Y슬라이드(310)에 대하여 X축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 앞면 판부(324)의 배면측으로 돌출되는 コ자 형상의 상자 프레임부(325)는 베이스(200) 및 Y슬라이드(310)의 각 관통 구멍(260, 318)을 삽입 통과한다.

앞면 판부(324)의 상면 좌측에는 Y슬라이드(310)에 장착되어 있는 서보모터(314)의 나사축(315)에 나사 결합되는 너트체(321)가 장착 부재(326)에 의해 설치되어 있다. 또한, 상자 프레임부(325)의 후방에는 Z방향의 나사축(329)을 갖는 서보모터(327)가 설치되어 있다. X슬라이드(320)의 상자 프레임부(325)의 서로 대향하는 측벽부 상면에는 각각 Z축 방향으로 연장되는 가이드 레일(323)이 부설되어 있다.

가공 헤드(600)는 Z슬라이드(330)에 설치되어 있다. Z슬라이드(330)는 상방으로 개구하는 단면 U자 형상의 상자 프레임부(332)를 갖고, 가공 헤드(600)의 회전 주축(335)을 회전 가능하게 축받이한 램(333)을 갖는다. 상자 프레임부(332) 저면의 4모퉁이에는 X슬라이드(320)의 가이드 레일(323)에 맞물리는 가이드 블록(331)이 설치되어 있다. 또한, 상자 프레임부(332)의 저면에는 나사축(329)에 나사 결합하는 너트체(도시 생략)가 설치되어 있고, X슬라이드(320) 내를 Z방향으로 전후동한다.

또한, X슬라이드의 관통 구멍(328)의 앞면 내주 가장자리부에는 Z슬라이드(330) 선단의 원통 형상 외주부를 외감(外嵌)하는 환상 시일이 설치되어, X슬라이드(320) 내로의 절삭 부스러기의 침입이 방지되어 있다.

도 3에 베이스(200)의 사시도를 나타낸다. 베이스(200)는 바닥면에 정치되는 것이고, 좌우로 세워서 설치한 강성이 높고 질량이 큰 구조물(230, 240)을 가지며,또한 이들을 가로로 걸친 상하의 가로보부(250, 260)로 연결한 형상을 하고 있다. 각 구조물(230, 240)은 정면 전방에 기준면이 되는 연직인 면을 갖고 있다. 좌우 구조물의 연직면은 상부와 하부로 나눠진 영역을 갖고, 하부의 연직면(210)과 상부의 연직면(220)은 비연속이며, 상부의 연직면(제 1 기준면)(220)은 폭 n만큼 하부의 연직면(제 2 기준면)(210)보다 후퇴되어 있다. 폭 n만큼 후퇴되어 있는 것은 슬라이드 기구(300)를 연직면(220)에 탑재했을 때에 빔(400)의 길이를 짧게 하기 위해서이다. 하부의 연직면(210)은 빔(400)을 고정하는 기준면으로 되어 있고, 한편 상부의 연직면(220)은 슬라이드 기구(300)를 Y방향으로 안내하는 가이드 레일(221)이 설치되어 있다. 하부의 연직면(210)에는 빔(400)을 장착하기 위한 볼트 구멍이 형성된다. 각 구조물(230, 240)은 그 안길이 방향의 폭(M, N)은 연직면의 좌우 방향의 폭(T)보다 크게 되어 있고, 안길이의 큰 강성으로 상하의 연직면(210, 220)을 지지하는 것으로 되어 있다. 구조물(230, 240)은 주조되었을 때에는 일체로 된 주물의 불과 일부분에 지나지 않지만, 각 구조물을 설계할 때에 있어서는 상하의 연직면의 연장 방향 중심선(C1, C2)이 정면에서 볼 때에 있어서 동일 직선 상에 존재하도록 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 각 구조물(230, 240)은 내부를 중공으로 하거나, 전방과 후방에 면을 가지고 그 사이를 판 형상으로 하는 구조, 또는 4측면으로 둘러싸인 판 형상, 기둥 형상의 구조가 사용된다.

또한, 상기 연직면(210, 220)은 문자 그대로 연직인 경우가 바람직하지만, 면에서 힘을 받았을 때에 수평 방향으로 가해지는 힘의 성분이 수직의 성분보다 크면 된다.

베이스(200)의 하부 수평면의 네 모퉁이에는 높이 조정 가능한 다리부가 설치되어 있고(도시 생략), 베이스(200)의 중심은 이들 다리부에 둘러싸인 범위 내에 존재하고 있다. 또한, 좌우의 구조물(230, 240) 사이는 대부분은 개방된 공간으로 되어 있고, 이 안에 슬라이드 기구(300)가 설치된다. 이렇게, 빔부(410, 420)는 공작 기계(1)의 양 사이드로부터 돌출되기 때문에, 가공 헤드(600)의 바로 아래의 공간을 크게 비우는 것이 가능해진다.

도 2로 돌아와, 빔(400)은 좌우의 판 형상부의 연직면(210)으로부터 전방 상방으로 돌출되도록 좌우에 설치된 빔부(410, 420)와, 좌우의 빔 사이에 걸쳐진 가로거더부(430)를 갖고 있고, 가로거더부(430)의 중앙 부근에 워크를 설정하는 테이블(450)이 설치되어 있다. 테이블(450)은 회전 구동부(440)에 의해 연직의 축 둘레로 회전 가능하다. 가로거더부(430)의 상면은 베이스(200)측으로 하방을 향해서 경사면 형상으로 형성되어 있다. 좌우에 설치된 빔부(410, 420)와 가로거더부(430)는 강성이 높은 구조물이지만, 공작 기계의 용도에 따라 변경되는 옵션으로 되어 있다. 좌우의 빔부(410, 420)와 이것을 걸치는 가로거더부(430)에 의해 가공 헤드(600) 연직 아래의 바닥면에까지 도달하는 공간(600a)(도 4, 5를 참조)이 형성된다.

도 4에 공작 기계(1)의 3면도를 나타낸다. 본 실시예에 있어서는 힘의 루프는 테이블(450)을 지지하는 좌우 빔부(410, 420)에 의해 2개로 나눠지고(P, Q), 베이스(200)에 있어서는 좌우 구조물(230, 240)의 연직면(210)에서 각각 받고, 좌우 구조물(230, 240)이 각각 큰 질량으로 지지하고 있다. 그리고, 슬라이드 기구(300)에서 합류하여, 가공 헤드(600)에 도달한다.

좌우로 떨어져 있는 구조물(230, 240)은 빔(400)으로부터 분할된 힘(P, Q)을 직접적으로 슬라이드 기구(300)에 전달한다. 베이스(200)는 그 질량을 좌우로 떨어져 있는 구조물(230, 240)에 크게 갖게 하고 있고, 또한 베이스(200)에 있어서는 구조물(230, 240)은 상하 연직부(210, 220)의 연장 방향 중심선이 각 구조물(230, 240)의 중심선 상에 존재하도록 되어 있으므로, 힘의 전달 손실이 적어 재료의 사용 효율이 좋다고 하는 효과가 있다. 슬라이드 기구(300)는 좌우의 가이드 레일(221) 사이의 폭에 의해 가공 헤드의 동작으로부터의 반작용을 지지하는 것이고, 이 폭이 클수록 안정성이 증가하는 것이며, 좌우로 떨어져 있는 구조물(230, 240)이 효율적으로 이것을 지지한다.

또한, 빔(400)의 빔부(410, 420)는 베이스 전방에 있어서, 아래로부터 가공 헤드(600)의 가공 위치까지 차츰 밀어올려진 형상을 하고 있다. 빔부(410, 420)는 상면에서 볼 때(도 4A)에 있어서 Z방향으로부터 서로 내측으로 각도 C에 따라 신장되어 있고, 또한 측면에서 볼 때(도 4C)에 있어서 베이스(200)로부터 수평 방향에 대하여 각도 t에 따라 상방을 향해서 테이블(450)로 신장되어 있으며, 테이블(450)까지의 거리를 짧게 해서 강성을 높이고 있다.

전후동하는 가공 헤드(600)는 최종단인 Z슬라이드(330)에 탑재되어 있기 때문에, 전후동에 의한 공작 기계(1)의 중심 위치의 변화는 적어, 베이스의 네 모퉁이에 설치된 다리부로 둘러싸인 범위 내에서의 위치 변동이 된다. 또한, 상하동하는 Y슬라이드(310)가 제 1 단으로 되어 있기 때문에 무게중심은 상하로 이동할 뿐이고, 중량물의 베이스(200)를 기립시킨 상태의 공작 기계(1)이기는 하지만 바닥면에 대하여 안정된 것으로 된다.

또한, 공작 기계(1)가 설치되는 바닥면을 향해서 빔(400)에는 가로거더부(430)의 하부에 지주(435)가 설치되어, 공작 기계(1)의 중량을 지지하고 있다(도 1, 도 4C 참조). 그러나, 공작 기계(1)의 중량은 기본적으로는 베이스(200)측에 의해 지지되고 있고, 하부 연직면(210)의 전방에 설치되는 지주(435)는 예비적인 것이다. 이러한 지주를 좌우 빔부(410) 또는, 및 빔부(420)에 설치해도 된다.

도 5에 본 실시예의 공작 기계(1)에 가공실(700)을 장착했을 때의 사시도를 나타낸다. 도 5B에 있어서는 가공실(700)은 파선으로 그려져 있다. 베이스(200) 전방의 하부 연직면의 상방에는 가공실의 베이스측 주면(710)이 설치되어 있다. 베이스측의 주면(710)은 베이스(200)의 폭길이 및 상부의 정상을 초과하는 높이를 갖고, 가공 헤드(600)의 상하 좌우동이 가능하도록 크게 개구(711)가 형성되어 있다. 개구(711)와 가공 헤드(600) 사이의 간극을 덮도록 슬라이드판(712)이 설치되어 있다. 이 슬라이드판(712)은 가공 헤드(600)의 상하 좌우동에 추종해서 슬라이드하여, 가공 헤드(600)로부터 비산하는 절삭 부스러기가 슬라이드 기구(300)로 들어가는 것을 방지한다.

가공실(700)의 주면(710)은 베이스의 연직면의 복수점에 의해 지지되어 있다. 가공실(700)의 좌우 측면(713)은 주면(710)측의 측면(713a), 전방측의 측면(713b)으로 이루어져 있고, 빔(400)의 빔부(410, 420)의 내측이며, 주면(710)으로부터 전방으로 연장되어 있다.

가공실의 좌우 측면(713a)은 가로거더부(430)의 베이스측 바로 앞까지의 측면이고, 가로거더부(430)의 상하에 걸쳐 연장되어 있다. 한편, 가공실의 좌우 측면(713b)은 좌우 빔부(410, 420)와 이것을 걸치는 가로거더부(430)보다 상방이고, 가로거더부(430)의 전방을 초과하는 길이까지 주면(710)으로부터 연장되어 있다.

가공실(700)의 앞면(714)은 가로거더부(430)보다 상방에 있어서 가로거더부(430)보다 전방에서 좌우 측면(713b)을 접속시키는 면(714a)과, 가로거더부(430)보다 하방에 있어서 가로거더부(430)의 베이스(200)측 바로 앞에서 좌우 측면(713a)에 접속되는 면(714b)으로 이루어져 있다. 또한, 가공실(700)은 가로거더부(430)의 위에 가로거더부(430)를 덮도록 통과하고, 또한 테이블(450)을 가공실(700) 내에 노출시키는 벽부(715)가 설치되어 있다. 벽부(715)는 또한 가로거더부(430)의 내측의 면(714b)에 연속되어 있다. 벽부(715)는 가로거더부(430)의 베이스측으로 하강하는 경사를 따라 간격을 두고서 경사져 있고, 하강 헤드(600)에 의한 절삭 부스러기가 미끄러 떨어지기 쉽도록 수평면에 대하여 베이스측으로 떨어지는 경사를 갖고 있다. 도시는 하지 않지만, 벽부(715)와 테이블(450) 사이는 밀봉되어 있다. 가공실의 상면은 천장판(716)으로 덮여 있다.

이것에 의해, 가공 헤드(600)가 상하 좌우 전후동하는 주면(710)보다 전방의 공간을 밀폐하고 있다. 가공실(700)의 하방에는 절삭 부스러기를 집적하는 호퍼부가 설치된다(도시 생략). 빔부(410, 420) 및 가로거더부(430)는 가공실(700)의 외측에 놓이고, 한편 테이블(450)의 워크가 설정되는 면은 가공실(700) 내에 노출되어 있다.

가공 헤드(600)가 절삭 가공을 행하면 절삭 부스러기는 가공 헤드(600)의 회전 둘레로 비산하게 되고, 가공실(700) 내의 가공 헤드(600) 연직 아래의 공간(600a)을 따라서 떨어져 간다. 일부에 있어서, 가로거더부(430)를 덮는 벽부(715)의 경사면을 따라서 떨어져 가는 것도 있다. 또한, 가로거더부(430) 상에 설치된 벽부(715)는 직접적으로는 가로거더부(430)에 접촉하고 있지 않아, 이 부분에 떨어진 절삭 부스러기의 열이 가로거더부(430)에 직접 전파되는 일은 없다. 이것은 좌우의 빔부(410, 420)에 대해서도 같고, 가공실(700)의 좌우 측면(713)은 빔부(410, 420)에 대하여 직접적으로는 접하고 있지 않기 때문에, 비산한 절삭 부스러기의 열은 빔부(410, 420)에 직접 전파되는 일은 없다.

상기한 바와 같이, 빔(400)인 빔부(410, 420)와 가로거더부(430)는 베이스(200)보다 질량이 작은 것이지만, 절삭 부스러기의 열영향을 받게 되어 있지 않아 고장은 적다. 한편, 베이스(200)의 하측에는 워크가 가공 헤드(600)에 의해 절삭되었을 때에 생기는 절삭 부스러기를 베이스 후방으로 반송하기 위한 절삭 부스러기 컨베이어가 설치된다(도시 생략). 절삭 부스러기 컨베이어는 가공실의 최하부에 위치된다. 절삭 부스러기 컨베이어는 공작 기계(1)의 후방 Z축 방향으로 향해져 있다(X축 방향으로 향해지는 경우도 있다). 가공 헤드(600)에 의한 워크의 가공 중에는 공구에 의한 워크의 절삭을 원활하게 하고 또한 절삭 개소를 냉각하기 위해서 쿨런트가 공급되지만, 이 쿨런트도 절삭 부스러기와 마찬가지로 가공실 벽면을 따라서 중력 작용에 의해 낙하하고, 호퍼부의 안쪽으로 낙하한다.

본 실시예의 베이스(200)는 구조물(230, 240)에 중량을 집중시키고, 그 사이는 가로보부(250, 260)로 연결한 것이다. 한편, 좌우 빔부(410, 420)는 서로의 간격은 떨어져 있는 것이지만, 강성이 높은 구조물(230, 240)로 지지되어 있다. 또한, 구조물(230, 240)은 Y방향의 안내 레일(221)도 지지하고 있는 것이므로, 베이스(200)의 구조물(230, 240)은 매우 집중적이고 또한 직선적으로 빔(400)과 슬라이드 기구(300)를 지지하고 있다. 이것은 베이스(200)에 사용하는 재료의 질량과 강성을 구조물(230, 240)에 집중하면 되게 되기 때문에, 재료의 삭감이 도모되게 된다. 여기에 있어서, 구조물(230, 240)을 주철 또는 강철의 덩어리로 할 필요는 없고, 주조나 강판 용접 구조로 중공인 두께로 하고 그 구조에 의해 강성을 높일 수 있다.

또한, 빔부(410, 420)는 상하의 가이드 레일(221)의 간격까지 비울 수 있기 때문에, 절삭 부스러기가 낙하하는 공간(600a)의 개구를 크게 할 수 있다.

도 6에 다른 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예의 공작 기계(10)는 베이스(260)로부터 가공 헤드(600)까지의 슬라이드 기구의 적층순이 X슬라이드(340), Y슬라이드(350), Z슬라이드의 순서로 되어 있다. 기타 구성은 앞의 실시예와 같다.

X슬라이드(340)는 세로로 긴 직사각형 프레임 형상을 하고 있다. 좌우의 세로거더의 배면에는 상기 베이스(260)에 부설된 X축 방향으로 연장되는 상하의 가이드 레일(261)에 각각 맞물리는 복수의 가이드 블록(344)이 장착되어 있고, X슬라이드(340)를 베이스(260)에 대하여 X축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지한다. 또한, X슬라이드(340)의 상측의 가로거더 배면에는 베이스(260)에 장착되어 있는 서보모터(262)의 나사축(263)에 나사 결합되는 너트체(도시 생략)가 설치되어 있다.

또한, X슬라이드(340)의 앞면측에는 좌우의 세로거더의 앞면에 Y방향으로 연장되는 가이드 레일(343)이 각각 부설되어 있다. X슬라이드(340)의 상부에는 서보모터(341)가 설치되어 있고, Y방향으로 신장된 나사축(342)을 회전시킨다.

X슬라이드(340)의 앞면에는 Y슬라이드(350)가 장착된다. Y슬라이드(350)는 세로로 긴 직사각형상의 앞면 판부(351)와, 그 앞면 판부(351)와 일체로 형성되고 그 배면 중앙으로부터 후방으로 돌출된 상방으로 개구하는 단면 U자 형상의 상자 프레임부(353)에 의해 형성되어 있다.

Y슬라이드(350)의 앞면 판부(351) 배면의 4모퉁이에는 각각 Y축 방향으로의 복수의 가이드 블록(도시 생략)이 장착되어 있고, X슬라이드(340)의 세로거더의 앞면에 부설되어 있는 가이드 레일(343)에 각각 맞물려 Y축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 또한, 앞면 판부(351)의 배면 상부에는 너트체(352)가 설치되어 있고, 나사축(342)에 나사 결합하고 있다.

도 7에 베이스(260)의 사시도를 나타낸다. 베이스(260)는 앞의 실시예의 베이스(200)와 마찬가지로 좌우로 기립한 질량이 큰 구조물(265, 266)을 가지고, 또한 이들을 가로로 걸친 상하의 가로보부(267, 268)로 연결한 형상을 하고 있다. 가로보부(267, 268)는 실시예의 베이스(200)의 가로보부(250, 260)(도 3)와 비교해서 강성이 높은 판 형상의 것이다. 각 가로보부(267, 268)는 전방에 제 1 기준면이 되는 연직의 면(264)을 갖고 있다. 베이스(260) 전체는 주조된 일체의 구조물이다. 좌우의 구조물(265, 266)의 하부에는 앞의 베이스(200)와 같은 연직면(210)을 갖는다. 앞의 실시예와의 차이점은 상측의 연직면(264)이 가로보부(267, 268)측에 설치되어 있는 것이다. 가로보부(267)의 연직면(264)은 가로보부(268)의 연직면(264)과 동일한 Z면 내에 있지만 연직면(264)의 바로 아래는 m만큼 Z방향 후방측으로 후퇴하고 있어, 서보모터(262)를 수용할 수 있게 되어 있다. 상하의 연직면(264)은 X슬라이드(340)를 X방향으로 안내하는 레일(261)이 설치되어 있다.

본 실시예에 있어서는 X방향의 가이드 레일(261)의 양 단부에 구조물(265, 266)이 존재하고, 여기에 연직면(210)이 제공되기 때문에 앞의 실시예와 마찬가지로 좌우의 판 형상부의 연직면(210)으로부터 전방 상방으로 돌출되도록 좌우 빔부(410, 420)를 접속시킬 수 있다. 따라서, 베이스(200)와 마찬가지로 빔부(410, 420)는 좌우의 가이드 레일(261)의 끝에서 끝까지의 간격까지 비울 수 있기 때문에, 절삭 부스러기가 낙하하는 공간의 개구를 크게 할 수 있다. 즉, 좌우의 빔부(410, 420)와 이것을 걸치는 가로거더부(430)에 의해 가공 헤드(600) 연직 아래의 바닥면에까지 달하는 공간(600a)을 형성할 수 있으므로 절삭 부스러기의 배출이 용이해진다.

도 8에 다른 실시예의 공작 기계(30)를 나타낸다. 본 실시예에 있어서는 베이스(270)가 상하로 나뉜 구조로 되어 있다. 하측 베이스(272)는 앞의 실시예와 마찬가지로 빔(460)의 빔부(461, 462)를 설치하는 연직면(210)을 갖는다. 또한, 도 8에 있어서의 빔은 앞의 실시예의 빔과는 연직면으로부터의 돌출 방향에 있어서 상위하다. 즉, 공작 기계(1) 또는 공작 기계(10)의 빔부(410, 420)는 공작 기계의 중앙을 향해서 돌출되어 있었지만, 빔부(461, 462)에 있어서는 Z방향 전방을 향해서 돌출되어 있다. 이것은, 크고 긴 워크에 대응하는 것이다. 또한, 공작 기계(30)가 설치되는 바닥면을 향해서 빔(461, 462)에는 하부에 지주(464)가 설치되어 공작 기계(1)의 중량을 지지하고 있다. 그러나, 공작 기계(1)의 중량은 기본적으로는 베이스(270)측의 하면에 의해 지지되고 있고, 하부 연직면(210)의 전방에 설치되는 지주(464)는 예비적인 것이다.

하측 베이스(272)는 양측의 구조물을 가로보부로 결합시키는 주조(또는 강판 구조)된 일체 구성이고, 정면에서 볼 때 있어서 H자상의 형상을 하고 있다. 양측 구조물의 상면(273)은 수평의 면이고, 상측 베이스(271)를 설치하는 것으로 되어 있다. 상측 베이스(271)는 하측 베이스(272)의 상면 후방측으로 후퇴해서 설치된다.

도 9는 상측 베이스(271)와 슬라이드 구조(300)를 나타내는 도면이다. 베이스(271)는 정면에서 볼 때 중앙에 관통 구멍을 갖는 가로로 긴 직사각형 프레임 형상을 하고 있고, 좌우의 단면 사각형의 세로거더부(275, 276)의 상, 하 양단부를 각각 가로거더부(273, 274)로 서로 연결한 구조이다. 양 세로거더부(275, 276)의 정면은 연직면(277, 278)으로 되어 있고, Y축 방향으로 연장되는 좌우의 가이드 레일(279, 280)이 설치되어 있다. 가로거더부(273)에는 Y축 방향의 나사축(282)을 갖는 서보모터(281)가 설치되어 있다. Y슬라이드(284), X슬라이드(285)를 통해서 가공 헤드(600)를 전후 좌우 상하로 가동한다. 베이스(271)의 저면(283)은 수평면으로 되어 있고, 베이스(272)의 상면에 볼트에 의해 고정됨으로써 일체로서의 베이스(270)가 된다.

도 10에 또 다른 실시예에 의한 공작 기계(40)를 나타낸다. 공작 기계(40)의 빔(470)은 워크를 X방향의 축(O)을 중심으로 테이블(455)을 회전 가능하게 하고 있는 것이다. 빔부(471, 472)는 도 8의 실시예와 마찬가지로 Z방향 전방을 향해서 돌출되어 있고, 그 꼭대기부에 있어서 좌우의 암(475)의 일단에 의해 지지되어 있다. 암(475)의 타단은 베이스(271)의 세로거더의 상부에 고정되어 있다. 여기에 있어서, 암(475)과 빔부(471, 472)의 접속점과 암(475)과 베이스(271)의 접속점을 잇는 가상선은 연직인 선과의 이루는 각도(R)가 예각이 되도록 되어 있다. 도면 중에서는 베이스(271)와 암(475)에 이 선을 파선으로 나타내고 있다. 또한, 암(475)과 빔부(471, 472)의 접속점으로부터 빔부(471, 472)가 베이스(272)에 접속하는 점을 잇는 가상선과 연직인 선이 이루는 각도(r)도 예각이다. 도면 중에서는 이들의 선을 베이스(271)와 빔부(471, 472)에 파선으로 나타내고 있다. 빔부(471)의 상단에는 서보모터(473)가 장착되어 있고, 축(474)을 O축 둘레로 회전시킨다. 이것에 의해, 테이블(455)을 좌우 방향의 축(O)을 중심으로 회전 가능하게 한다.

도 11에 공작 기계(40)에 가공실을 장착한 사시도를 나타낸다. 앞에 서술한 실시예에 있어서는 테이블(450) 이외의 빔의 구성을 가공실의 외측으로 돌출시키도록 하고 있었지만, 공작 기계(40)에 있어서는 가공실의 측벽(42)에는 좌우의 빔부(471, 472)로부터의 회전축(474)이 관통하는 구멍이 형성된다. 가공실의 앞벽(41)은 테이블의 하방으로까지 연장되고, 정면 하측의 벽(43)에 연속하고 있다. 정면 하측의 벽(43)은 절삭 부스러기가 낙하하기 쉽도록 베이스(272)측으로 경사지고, 절삭 부스러기의 수집 호퍼(44)에 이른다. 따라서, 테이블(455)에 있어서는 가공 헤드(600)의 절삭 부스러기가 쏟아지게 될 수도 있다. 그러나, 가공 헤드(600)로부터 비산하는 절삭 부스러기는 가공 헤드(600)를 중심으로 한 원주 상으로 쏟아지고, 테이블(455)로 쏟아지는 양은 적고, 또한 테이블(455) 자체가 회전 가능하므로 절삭 부스러기를 퇴적시키지 않도록 할 수 있다.

빔부의 돌출 형상에 대하여 설명한다. 빔부의 돌출 형상은 상면에서 볼 때에 있어서, 3각 형상(또는 사다리꼴 형상)으로 한 것과, 4각 형상으로 한 것을 나타냈다. 가공 헤드(600)는 테이블(450)에 대하여 상하 좌우 전후로 작용하는 것이기 때문에 그 반작용이 빔부, 가로보부에 가해지게 된다.

공작 기계(30)(도 8)에 있어서는 베이스의 하측의 연직면으로부터 빔부가 Z방향 전방으로 신장되어 있고, 베이스의 연직면은 Z방향으로 가해지는 응력에 대향하는 것이다. 한편, 공작 기계(1, 10)(도 1, 6)에 있어서는 베이스의 하측의 연직면으로부터 빔부가 테이블을 향해서 비스듬하게 전방으로 신장되어 있다.

도 12에 상면에서 볼 때에 있어서의 빔의 형상을 나타낸다. 도 12A의 빔(470)에 있어서, 빔부(471, 472)와 가로보부와 베이스(270)로 사각형을 형성하고 있다. 테이블(450)에 작용하는 힘이 X방향으로 작용했다고 할 때의 빔의 변형을 K로 나타낸다. 한편, 도 12B의 빔(400)에서는 베이스(200)의 연직면으로부터 전방 상방을 향해서 돌출된 좌우의 빔부를 연장한 선은 상면에서 볼 때 있어서 교차하고 있다. 이 교차한 점을 정점으로 한 삼각형이 2각의 각도를 S로 하는 이등변 삼각형일 때, 테이블(450)에 같은 힘이 가해졌을 경우의 빔(400)의 변형을 L로 나타낸다. 도면에서도 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 빔(400)의 형상쪽이 테이블에 힘이 가해졌을 때의 빔부의 변형은 적다. 어떠한 빔이나 베이스의 양단으로부터 돌출되어 있기 때문에, 가공 헤드(600)의 바로 아래에 있어서 아래까지 이어지는 큰 개구가 형성되어 있다.

상기 실시예에 있어서는, 가공 헤드를 전후동하는 Z슬라이드를 최종단으로 했지만, 이것을 제 1단으로 해도 된다. 구체적으로는, 도 8에 있어서 Z슬라이드(286) 대신에 베이스(272)의 상면(273)에 Z방향의 가이드 레일을 설치해서 베이스(271)를 전후동하는 컬럼으로 변경하는 것이다. 이 경우, 전후동하는 질량이 커지기 때문에, 공작 기계의 무게중심이 네 모퉁이에 설치한 다리부로 둘러싸인 영역 밖으로 벗어나지 않도록 중량 설정할 필요가 있다.

도 13에 테이블(450)이 고정된 공작 기계를 나타낸다. 가로거더부(430)의 중앙 부근에 워크를 설정하는 고정 테이블(451)이 설치되어 있다. 가로거더부(430)의 상면은 베이스(200)측으로 하방을 향해서 경사면 형상으로 형성되어 있다. 이 공작 기계에 있어서도, 가공실을 설치하는 경우에는 고정 테이블(451)의 측면(441)을 경계로 해서 고정 테이블(451)의 상면이 가공실 내로 노출되는 것으로 한다. 도 1의 실시예와 마찬가지로 빔부(410, 420)와 가로거더부(430)는 가공실의 외측에 설치된다.

1 : 공작 기계 200 : 베이스
221 : 가이드 레일 300 : 슬라이드 기구
310 : Y슬라이드 312 : 가이드 블록
313 : 가이드 레일 320 : X슬라이드
324 : 앞면 판부 325 : 상자 프레임부
330 : Z슬라이드 332 : 상자 프레임부
400 : 빔 410, 420, 471, 472 : 빔부
450 : 테이블 500 : 제어반
600 : 가공 헤드

Claims

워크를 절삭 가공하는 가공 헤드;
상기 가공 헤드를 수평 전후 방향을 향해서 상하 좌우 전후동시키는 슬라이드 기구;
좌우에 세워서 설치한 구조물을 가로보부에 의해 접속시킨 구조이고, 상기 슬라이드 기구를 안내하는 가이드 레일을 탑재하는 제 1 기준면을 갖고, 또한 좌우 각각의 구조물의 정면에는 제 2 기준면을 갖는 베이스;
상기 좌우의 제 2 기준면의 전방에 설치되고, 가공 헤드에 의해 절삭되는 워크를 지지하는 테이블; 및
상기 좌우의 제 2 기준면으로부터 전방으로 돌출되고, 상기 테이블을 좌우 방향으로부터 유지하는 빔을 갖는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 좌우에 세워서 설치한 구조물은 정면에 상기 제 1 기준면을 더 갖고, 또한 상기 구조물은 전후 방향으로 상기 제 1 및 제 2 기준면의 폭보다 긴 안길이를 갖는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 2 항에 있어서,
상기 각 구조물은 상기 제 1 기준면이 상기 제 2 기준면보다 전후 방향 안측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 슬라이드 기구는 상기 제 1 기준면에 대하여 상하 좌우 전후동을 행하는 구동계를 상기 기준면으로부터 가공 헤드까지 적층한 것이고, 가공 헤드를 전후동시키는 구동계가 최상층에 적층되는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 4 항에 있어서,
상기 구조물은 좌우에 걸친 2개 이상의 가로거더에 의해 접속되고, 상기 제 1 기준면은 상하의 가로보부의 정면에 설정되며, 상기 가이드 레일은 상기 제 1 기준면의 길이 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 슬라이드 기구는 좌우동을 행하는 구동계가 최하층에 적층되는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 좌우의 구조물은 면에 수평인 면에 상기 제 1 기준면을 갖고, 상기 슬라이드 기구는 상하동을 행하는 구동계가 최하층에 적층되는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 빔은 상기 제 2 기준면으로부터 전방을 향해서 돌출된 좌우 빔부와, 좌우 빔부의 선단을 접속시키는 가로거더부를 갖고, 상기 테이블은 가로거더부 상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 7 항에 있어서,
상기 공작 기계는 가공실을 더 갖고; 상기 가공실은 베이스측의 주면과, 상기 좌우 빔부의 내측의 좌우 측면과, 상기 테이블 전방으로부터 상기 테이블을 가공실 내에 노출시켜서 가로거더부 상을 통과해 가로거더부의 내측 하방에 이르는 벽면을 갖는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 기준면으로부터 전방 상방을 향해서 돌출된 좌우 빔부는 상면에서 볼 때 그 연장선이 교차하도록 베이스로부터 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 7 항에 있어서,
상기 베이스와 상기 빔부의 상단부를 접속시키는 암을 좌우에 갖고, 접속점을 잇는 끝은 연직인 선에 대하여 예각인 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 7 항에 있어서,
상기 베이스의 제 2 기준면 전방이고, 공작 기계가 설치되는 바닥면을 향해서 지주가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공작 기계.