KR20110002163U

KR20110002163U - 공작기계

Info

Publication number: KR20110002163U
Application number: KR2020100004159U
Authority: KR
Inventors: 한호
Original assignee: 주식회사 한스머신; 한호
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2011-03-04
Also published as: KR200455732Y1

Abstract

본 고안에 따른 공작기계는, 본 고안에 따른 공작기계는, 바닥면에 놓인 베드 위를 직선 이동하도록 구비되며 피가공물이 놓이는 테이블; 상기 테이블에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되는 주축장치; 상기 주축장치의 일측면을 지지하며 상기 주축장치의 직선 이동을 가이드하는 제1 크로스레일과, 상기 주축장치의 타측면을 지지하며 상기 주축장치의 직선 이동을 가이드하는 제2 크로스레일을 포함하는 더블 크로스레일; 상기 제1 크로스레일의 일단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제1 칼럼과, 상기 제2 크로스레일의 일단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제2 칼럼과, 상기 제1 크로스레일의 타단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제3 칼럼과, 상기 제2 크로스레일의 타단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제4 칼럼을 포함하는 더블 칼럼; 및 바닥면에 고정되며 상기 제1 칼럼 및 제2 칼럼, 그리고 상기 제3 칼럼 및 제4 칼럼에 대해 각각 지지력을 부여하는 베이스를 포함한다.

Description

공작기계{MACHINE TOOLS}

본 고안은 공작기계에 관한 것으로 더욱 상세하게는 피가공물의 안정적인 가공과 가공 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 공작기계에 관한 것이다.

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

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

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

보통 피가공물에 대한 가공은 매우 작은 치수 범위 내에서 정확하게 이루어져야 하는 특성상 크로스레일과 기둥은 주축장치를 안정적으로 지지하며 외부로부터 가해지는 하중으로부터 매우 둔감해야 한다.

그런데 작업을 진행하다 보면 장시간 작업에 의해 장비의 열변형이 발생하게 되고 장비의 작동에 따른 진동이 발생하게 됨으로써 작업의 정밀도가 매우 저하되는 문제점이 있었다.

특히 대형 공작기계 장비의 경우 기둥과 크로스레일의 크기가 아울러 대형화되기 때문에 이를 움직이는 것 자체가 엄청난 진동을 유발함으로써 가공의 정밀도를 떨어뜨리게 되고 작업에 의해 발생하는 열로 말미암은 열변형이나 편하중 발생 등에 따른 가공 정밀도 오차의 발생이 매우 심각한 실정이다.

본 고안은 가공 정밀도의 저하를 최소화하도록 주축장치를 안정적으로 지지하도록 하며 하중의 발생을 효과적으로 분배하도록 하며 가공 작업에 의해 발생하는 진동 및 변형 등을 안정적으로 감소시킬 수 있도록 하는 공작기계를 제공한다.

본 고안에 따른 공작기계는, 바닥면에 놓인 베드 위를 직선 이동하도록 구비되며 피가공물이 놓이는 테이블; 상기 테이블에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되는 주축장치; 상기 주축장치의 일측면을 지지하며 상기 주축장치의 직선 이동을 가이드하는 제1 크로스레일과, 상기 주축장치의 타측면을 지지하며 상기 주축장치의 직선 이동을 가이드하는 제2 크로스레일을 포함하는 더블 크로스레일; 상기 제1 크로스레일의 일단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제1 칼럼과, 상기 제2 크로스레일의 일단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제2 칼럼과, 상기 제1 크로스레일의 타단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제3 칼럼과, 상기 제2 크로스레일의 타단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제4 칼럼을 포함하는 더블 칼럼; 및 바닥면에 고정되며 상기 제1 칼럼 및 제2 칼럼, 그리고 상기 제3 칼럼 및 제4 칼럼에 대해 각각 지지력을 부여하는 베이스를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 더블 크로스레일은, 상기 제1 크로스레일의 일단부 및 상기 제2 크로스레일의 일단부와 결합하는 제1 결합블럭과, 상기 제1 크로스레일의 타단부 및 상기 제2 크로스레일의 타단부와 결합하는 제2 결합블럭을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 더블 크로스레일은, 상기 제1 크로스레일과 제2 크로스레일 각각의 일단부 및 타단부에 상기 제1 칼럼 내지 제4 칼럼 각각의 측면이 안착되어 슬라이딩 가능하도록 결합되는 안착가이드부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제1 크로스레일의 일단부 및 제2 크로스레일의 일단부에 각각 형성되는 안착가이드의 후면에 각각 결합되어 상기 제1 크로스레일 및 제2 크로스레일을 서로 고정시키는 제1 결합블럭과, 상기 제1 크로스레일의 타단부 및 제2 크로스레일의 타단부에 각각 형성되는 안착가이드의 후면에 각각 결합되어 상기 제1 크로스레일 및 제2 크로스레일을 서로 고정시키는 제2 결합블럭을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제1 칼럼 및 제2 칼럼의 상단에 일체로 결합되는 제1 커버와, 상기 제3 칼럼 및 제4 칼럼의 상단에 일체로 결합되는 제2 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 베이스는, 상기 제1 칼럼 및 제2 칼럼의 하단에 동시에 결합하여 일체로 바닥면에 대해 지지력을 부여하는 제1 베이스와, 상기 제3 칼럼 및 제4 칼럼의 하단에 동시에 결합하여 일체로 바닥면에 대해 지지력을 부여하는 제2 베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제1 칼럼 및 제2 칼럼 사이에 구비되어 상기 더블 크로스레일의 일단부를 수직방향으로 이동시키도록 하는 제1 이송부와, 상기 제3 칼럼 및 제4 칼럼 사이에 구비되어 상기 더블 크로스레일의 타단부를 수직방향으로 이동시키도록 하는 제2 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제1 이송부는 상기 제1 베이스에 장착되는 제1 이송구동부와, 상기 제1 이송구동부에 의해 작동하는 제1 이송스크류를 포함하고, 상기 제2 이송부는 상기 제2 베이스에 장착되는 제2 이송구동부와, 상기 제2 이송구동부에 의해 작동하는 제2 이송스크류를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제1 결합블럭은 상기 제1 이송스크류가 관통하여 결합되는 제1 결합홀을 포함하고, 상기 제2 결합블럭은 상기 제2 이송스크류가 관통하여 결합되는 제2 결합홀을 포함하여, 상기 제1 이송구동부 및 제2 이송구동부의 구동에 의해 상기 제1 이송스크류 및 제2 이송스크류가 각각 회전하며 상기 제1 결합블럭 및 제2 결합블럭이 각각 상기 제1 이송스크류 및 제2 이송스크류를 따라 수직방향으로 직선이동하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제1 크로스레일에 그 길이방향으로 형성되는 제1 크로스가이드와, 상기 제2 크로스레일에 그 길이방향으로 형성되는 제2 크로스가이드를 포함하고, 상기 주축장치는, 상기 제1 크로스가이드를 따라 슬라이딩 하도록 구비되는 제1 가이드지지부 및 상기 제2 크로스가이드를 따라 슬라이딩 하도록 구비되는 제2 가이드지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제1 칼럼과 상기 제3 칼럼을 연결하여 고정시키는 제1 고정 크로스 바와, 상기 제2 칼럼과 상기 제4 칼럼을 연결하여 고정시키는 제2 고정 크로스 바를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 더블 크로스레일에 구비되며 스위치부를 구비하여 상기 스위치부를 누르면 상기 더블 크로스레일이 상기 더블 칼럼에 대해 고정되도록 하는 적어도 하나의 클램프와, 상기 더블 크로스레일이 상기 더블 칼럼 상을 슬라이딩 이동할 때에는 상기 스위치부의 누름을 해제하고 상기 더블 크로스레일이 상기 더블 칼럼 상에 정지할 때에는 상기 스위치부를 누르도록 구비되는 액츄에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 주축장치는, 상기 가공기가 결합되며 상하 방향으로 이동 가능하도록 구비되는 램과, 상기 램이 이동 가능하도록 지지하며 상기 더블 크로스레일 상을 슬라이딩 이동 하도록 가이드지지부를 구비하는 주축지지부를 포함하며, 상기 램은 각 면과 면 사이에 하중 분포를 유도하도록 형성되는 하중유도면을 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 램은 각 면과 각 하중유도면에 의해 실질적으로 팔각 형상의 단면을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 각 하중유도면은 소정 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 공작기계는 기본적으로 더블 칼럼 및 더블 크로스레일 구조를 채택하여 주축장치를 안정적으로 지지하며 진동 발생 및 편하중 발생에 대한 오차를 최소화할 수 있으며, 더블 칼럼에 대한 하중 및 진동 등이 효과적으로 분배되어 지지 될 수 있도록 함으로써 가공 정밀도를 향상시키는 효과를 갖는다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 공작기계의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공작기계의 측면을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 공작기계의 더블 크로스레일의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 더블 크로스레일 및 더블 칼럼의 결합 구조에 관하여 나타낸 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 A 부분을 확대하여 좀 더 구체적으로 나타낸 것으로 클램프의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 도 5a 및 5b에 도시된 클램프의 작동에 따라 크로스레일과 칼럼의 고정 및 해제 동작의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 고안의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축장치에 장착되는 램에 관하여 나타낸 사시도이다.
도 8a은 도 6에 도시된 본 고안에 따른 공작기계의 램에 하중에 가해지는 경우의 메커니즘을 나타내고, 도 8b는 일반적인 공작기계에 채용되는 램에 하중이 가해지는 경우의 메커니즘을 나타내는 도면이다.

본 고안에 따른 공작기계에 관한 실시예를 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

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

도 1에 도시된 바와 같이 본 고안의 일 실시예에 따른 공작기계는, 베드(100), 테이블(110), 주축장치(400), 더블 크로스레일(510, 520), 더블 칼럼(210, 220, 그리고 230, 240), 그리고 베이스(250, 260)를 포함하여 이루어진다.

상기 베드(100)는 피가공물이 놓이는 테이블(110)이 직선 이동할 수 있도록 구비되며 바닥면에 놓이는 부분이다.

상기 베드(100)에는 테이블(110)을 직선 이동시키기 위한 구동장치(미도시)가 장착되는데 이러한 구동장치가 외부로 보이지 않도록 하기 위해 베드커버(120)를 도 1에 도시된 바와 같이 구비시키도록 함이 바람직하다.

테이블(110)이 움직이면 베드커버(120)는 접혀지면서 테이블(110)의 이동을 방해하지 않도록 한다.

상기 주축장치(400)는 테이블(110)에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되며 가공기의 회전이나 이동 등이 이루어지도록 한다.

상기 더블 크로스레일은 기본적으로 주축장치(400)를 양면에서 동시에 지지해 주도록 구비되는 부재로서, 주축장치(400)의 일측면을 지지하며 상기 주축장치(400)의 직선 이동을 가이드하는 제1 크로스레일(510)과, 상기 주축장치(400)의 타측면을 지지하며 상기 주축장치(400)의 직선 이동을 가이드하는 제2 크로스레일(520)을 포함하여 이루어진다.

상기 더블 칼럼은 상기 더블 크로스레일(510, 520)을 바닥면에 대해 지지하면서 상기 더블 크로스레일(510, 520)이 상하 방향으로 이동하는 것을 가이드하는 역할을 하는 부재이다.

상기 더블 칼럼은 제1 크로스레일(510)의 일단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제1 칼럼(210)과, 상기 제2 크로스레일(520)의 일단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제2 칼럼(220)과, 상기 제1 크로스레일(510)의 타단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제3 칼럼(230)과, 상기 제2 크로스레일(520)의 타단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제4 칼럼(240)을 포함하여 이루어진다.

상기한 바와 같이 양쪽에 각각 두 개의 칼럼이 구비되고 두 개의 칼럼에 의해 더블 크로스레일이 안정적으로 지지를 받으면서 주축장치를 양면에서 안정적으로 지지하도록 함으로써 주축장치가 단일의 크로스레일에 의해 지지를 받는 경우에 받을 수 있는 편하중에 의한 영향을 제거할 수 있고 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 베이스(250, 260)는 바닥면에 고정되며 상기 제1 칼럼(210) 및 제2 칼럼(220)의 하단과 결합하여 일체로 바닥면에 대해 지지력을 부여하는 제1 베이스(250)와, 바닥면에 고정되며 상기 제3 칼럼(230) 및 제4 칼럼(240)의 하단과 결합하여 일체로 바닥면에 대해 지지력을 부여하는 제2 베이스(260)를 포함하여 이루어진다.

상기 각 칼럼에 걸리는 하중이나 진동 등은 약간씩 달라질 수 있는데, 상기 베이스가 두 칼럼을 동시에 지지함으로써 하중이나 진동 등이 균일하게 되도록 할 수 있어 좀 더 안정적인 지지가 가능하다는 특징이 있다.

즉 상기 제1베이스(250)는 제1 칼럼(210)과 제2 칼럼(220)을 동시에 바닥면에 대해 일체로 지지함으로써 제1 칼럼(210)과 제2 칼럼(220) 각각에 걸리는 하중이나 진동 등이 균일하게 되도록 지지할 수 있고, 상기 제2 베이스(260)도 마찬가지로 제3 칼럼(210)과 제4 칼럼(240)을 동시에 바닥면에 대해 일체로 지지함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 고안의 일 실시예에 따른 공작기계는, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 칼럼(210) 및 제2 칼럼(220)의 상단에 일체로 결합되는 제1 커버(270)와, 상기 제3 칼럼(230) 및 제4 칼럼(240)의 상단에 일체로 결합되는 제2 커버(280)를 포함한다.

상기 제1 커버(270) 및 제2 커버(280)도 각각 두 개의 칼럼에 대한 하중이나 진동 등의 균일한 분포를 유도할 수 있어 각 칼럼이 좀 더 안정적으로 더블 크로스레일을 지지할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 고안의 일 실시예에 따른 공작기계는 제1 칼럼(210)과 상기 제3 칼럼(230)을 연결하여 고정시키는 제1 고정 크로스 바(310)와, 상기 제2 칼럼(240)과 상기 제4 칼럼(240)을 연결하여 고정시키는 제2 고정 크로스 바(320)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1 베이스(250) 및 제1 커버(270)가 제1 칼럼(210)과 제2 칼럼(220)을 안정적으로 지지하고 상기 제2 베이스(260) 및 제2 커버(280)가 제3 칼럼(230)과 제4 칼럼(240)을 안정적으로 지지한다면, 상기 제1 고정 크로스 바(310)는 제1 칼럼(210)과 제3 칼럼(230)을 안정적으로 지지하고 상기 제2 고정 크로스 바(320)는 제2 칼럼(220)과 제4 칼럼(240)을 안정적으로 지지함으로써, 전체적으로 매우 안정적으로 각 칼럼을 지지하며 각 칼럼이 안정되도록 함으로써 더블 크로스레일도 안정적으로 작동할 수 있으며 더블 크로스레일에 의해 지지되는 주축장치도 안정적인 작동이 가능하게 되는 것이다.

한편, 도 2를 참조하여 더블 크로스레일이 더블 칼럼에 대해 이송되는 구조에 관하여 구체적으로 설명한다.

도 2에서는 더블 크로스레일을 수직 방향으로 이동시킬 수 있는 구동력을 제공하는 이송부에 관하여 좀 더 구체적으로 도시하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 제1 이송부(610, 620)는 제1 칼럼(210) 및 제2 칼럼(220) 사이에 구비되어 상기 더블 크로스레일(510, 520, 530)의 일단부를 수직방향으로 이동시키는 기능을 하는데, 좀 더 바람직하게는 상기 제1 이송부는 상기 제1 베이스(250)에 장착되는 제1 이송구동부(610)와, 상기 제1 이송구동부(610)에 의해 작동하는 제1 이송스크류(620)를 포함하여 이루어진다.

마찬가지로 도 2에서는 도시되지 아니하였으나 제3 칼럼(230, 도 1 참조)과 제4 칼럼(240, 도 1 참조) 사이에도 제2 이송부가 구비되며, 상기 제2 이송부는 제2 베이스(260, 도 1 참조) 상에 구비되는 제2 이송구동부와 상기 제2 이송구동부에 의해 작동하는 제2 이송스크류를 포함한다.

여기서 상기 제1 이송스크류(620)는 더블 크로스레일의 결합블럭(530)에 결합되어 상기 제1 이송구동부(610)가 상기 제1 이송스크류(620)를 회전함에 따라 상기 제1 이송스크류(620)에 결합되는 결합블럭(530)이 위 아래로 이동하면서 결국 더블 크로스레일 전체가 수직 방향으로 이동할 수 있게 된다. 물론 이때 제2 이송구동부가 제2 이송스크류를 회전시키고 더블 크로스레일은 제1 이송스크류와 제2 이송스크류에 의해 안정적으로 수직 방향 이동을 할 수 있게 된다. 상기한 결합블럭(530)에 관하여는 후술한다.

한편, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 더블 크로스레일 구조에 관하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 더블 크로스레일은 제1 크로스레일(510)과 제2 크로스레일(520)이 주축장치(400)의 양면에 각각 구비되어 양쪽에서 주축장치(400)를 지지하도록 구성된다.

상기 제1 크로스레일(510)의 주축장치(400)와 접촉되는 면에는 제1 크로스가이드(511)가 적어도 하나 구비되고, 상기 제2 크로스레일(520)의 주축장치(400)와 접촉되는 면에는 제2 크로스가이드(521)가 적어도 하나 구비되며, 상기 주축장치(400)는 상기 제1 크로스가이드(511)에 맞물리는 제1 가이드지지부(451)와 상기 제2 크로스가이드(521)에 맞물리는 제2 가이드지지부(452)를 각각 구비하여 좌우 방향으로 직선 이동하는 것을 가이드한다.

한편, 상기 제1 크로스레일(510)과 제2 크로스레일(520)은 각각의 단부에 각각 제1 결합블럭(530)과 제2 결합블럭(540)이 결합됨으로써 전체적으로 더블 크로스레일을 구성하게 된다.

상기 제1 크로스레일(510)에 구비되는 결합부(514)와 제2 크로스레일(520)에 구비되는 결합부(524)는 제1 결합블럭(530)의 블럭결합부(532)와 각각 결합됨으로써 고정되고, 도 3에서 구체적으로 도시하지는 아니하였으나 제2 결합블럭(530)도 상기한 바와 마찬가지로 결합됨으로써 고정된다.

그리고 상기 제1 결합블럭(530)은 상기 제1 이송스크류(620, 도 2 참조)가 관통하여 결합되는 제1 결합홀(531)을 포함하고, 제2 결합블럭(540)은 제2 이송스크류가 관통하여 결합되는 제2 결합홀(541)을 포함하여, 제1 이송구동부(도 2 참조) 및 제2 이송구동부의 구동에 의해 상기 제1 이송스크류 및 제2 이송스크류가 각각 회전하며 상기 제1 결합블럭 및 제2 결합블럭이 각각 상기 제1 이송스크류 및 제2 이송스크류를 따라 수직방향으로 직선이동하도록 구성된다.

한편, 상기 제1 크로스레일(510)의 일단부 및 타단부에 제1 칼럼(210, 도 1 참조) 및 제3 칼럼(230, 도 1 참조) 각각의 측면이 안착되어 슬라이딩 가능하도록 결합되는 안착가이드부(512)가 각각 마련되고, 상기 제2 크로스레일(520)의 일단부 및 타단부에 제2 칼럼(220, 도 1 참조) 및 제4 칼럼(240, 도 1 참조) 각각의 측면이 안착되어 슬라이딩 가능하도록 결합되는 안착가이드부(522)가 각각 마련된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 주축장치(400)는 가공기(430)가 장착되는 램(420)과 상기 램(420)이 이동 가능하도록 지지하는 주축지지부(410), 그리고 주축 구동장치(미도시) 등을 포함하여 이루어진다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 더블 크로스레일은 더블 칼럼에 대해 슬라이딩 이동하면서 이동을 멈추고 있는 동안에는 더블 칼럼에 고정될 수 있도록 하는 클램프 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

즉 도 4에 도시된 바와 같이 제1 크로스레일(510)의 제1 칼럼(210)과 인접하는 부분 및 제3 칼럼(230)과 인접하는 부분, 그리고 제2 크로스레일(520)의 제2 칼럼(220)과 인접하는 부분 및 제4 칼럼(240)과 인접하는 부분에 각각 클램프(720)가 장착된다.

도 5의 (a) 및 (b)에서는 이와 같은 클램프에 해당하는 부분을 좀 더 확대하여 나타내고 있는데, 즉 도 4의 A 부분을 확대하여 나타내고 있다.

도 5의 (a)는 칼럼에 크로스레일이 고정된 상태를 나타내고 도 5의 (b)는 칼럼에 대해 크로스레일이 슬라이딩 이동할 수 있는 상태를 나타낸다.

클램프(710)는 스위치부(711)를 구비하고 있고 상기 스위치부(711)가 눌리면 클램프(710)는 크로스레일이 칼럼에 고정되도록 하는 수단을 작동시킨다.

크로스레일(520)이 칼럼(220)에 고정되도록 하는 수단은 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 예컨대 크로스레일(520)과 칼럼(220)이 서로 마찰력을 일으키도록 함으로써 크로스레일(520)이 칼럼(220)에 고정되도록 할 수도 있고 크로스레일(520)의 고정부재(미도시)가 칼럼(220)에 형성된 다수의 구멍(미도시) 중 하나의 구멍에 관통됨으로써 크로스레일(520)이 칼럼(220)에 고정되도록 하는 것이 가능하다. 이때 고정부재는 솔레노이드 등에 의해 고정과 고정해제 등을 선택적으로 수행할 수 있다.

이와 같이 클램프(710)가 작동하는 경우에 상기 크로스레일이 칼럼에 고정되도록 하는 수단(P)의 일 예에 관하여 도 6의 (a) 및 (b)에서 나타내고 있다.

도 6의 (b)는 클램프(710)가 눌림 됨에 따라 고정되도록 하는 수단(P)이 작동하여 칼럼(220)에 크로스레일(520)이 고정되는 것을 나타내고 있고, 도 6의 (a)는 클램프(710)의 스위치부(711)에 대한 눌림이 해제되면서 고정되도록 하는 수단(P)이 원상복귀되면서 고정 상태를 해제시키고 크로스레일(520)은 칼럼(220)에 대해 슬라이딩 이동 가능한 상태가 된다.

도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 클램프(710)의 스위치부(711)를 누르거나 눌림을 해제시키는 것은 액츄에이터(720)에 의해 이루어진다.

상기 액츄에이터(720)는 크로스레일 상의 일 지점에서 힌지(721)에 의해 회전 가능하도록 장착되고 상기 액츄에이터(720)는 크로스레일이 움직이게 되는 경우에는 자동으로 스위치부(711)의 눌림 상태를 해제하고 크로스레일이 정지하게 되는 경우에는 자동으로 스위치부(711)를 누르도록 구성됨이 바람직하다.

도 5의 (a) 및 (b)에서는 제2 크로스레일(520)과 제2 칼럼(220)에 대해서 그 부분에 장착된 클램프(710)의 기능에 대해서 설명하였으나, 도 4에 도시된 바와 같이 동일한 클램프가 제1 크로스레일 및 제2 크로스레일의 각 칼럼부와 결합되는 부분에 각각 하나씩 구비되는 것이 바람직하므로 각각의 클램프가 동시에 작동되도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 공작기계의 주축장치를 이루는 램(420)의 구조에 관하여 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이 가공기(430)는 램(420)의 장착부(421)에 장착이 된다.

상기 램(420)은 가공기(430)가 피가공물을 가공하는 과정에서(예컨대 절삭 가공을 하는 경우 가공기가 피가공물의 특정 부분을 절삭하는 등의 가공을 함) 소정의 외력을 받게 되는 경우가 있다.

이와 같이 외력이 램(420)에 작용하게 되는 경우 램(420)에 가해지는 외력을 적절히 분산시켜서 가공 정밀도에 영향을 미치지 않도록 함이 바람직하다.

도 8의 (b)는 일반적인 램(42)에 대한 단면 구조를 나타낸 것인데 사각 형상의 단면을 갖는다. 일반적인 램(42)의 경우 도 7b에 도시된 바와 같이 한쪽 방향으로 외력 F가 램(42)에 작용하는 경우 도면상 b1, b2, b3 및 b4 부분에 집중 하중을 받게 되어, 즉 외력 F 가 작용하는 방향과 일직선상으로 집중하중이 발생하게 되어 가공 정밀도에 악영향을 미치게 되고 램을 고정하는 효과가 없어지게 되는 문제점이 있다.

본 고안의 일 실시예에 따른 공작기계에 채용되는 램(420)은 도 7 및 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 실질적으로 그 단면이 팔각 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉 상기 램(420)은 각 면(422)과 면422) 사이에 하중 분포를 유도하도록 형성되는 하중유도면(423)을 각각 구비하며, 각 면(422)과 각 하중유도면(423)에 의해 실질적으로 팔각 형상의 단면을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.

따라서 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 램(420)에 대해 한 쪽 방향으로 외력 F가 작용하는 경우 외력 F가 작용하는 방향과 일직선 상으로 작용하는 하중 외에도 하중유도면(423) 쪽으로(도 8의 (a)에 도시된 a1, a2, a3 및 a4 부분) 하중 분산이 유도되어 한쪽에 집중 하중이 발생하는 경우를 방지할 수 있다.

상기한 바와 같이 램(420)에 가해지는 외력에 의한 하중 분산에 의해 어느 한쪽에 집중 하중이 발생하지 않도록 함으로써 가공 오차가 발생하는 것을 최소화시키도록 하는 것이 가능하게 된다.

상기 하중유도면(423)은 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 소정 돌출되어 마련되는 돌출부(424) 상에 형성되도록 하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이 본 고안에 따른 공작기계는 기본적으로 더블 칼럼 및 더블 크로스레일 구조를 채택하고 더블 칼럼을 일체로 지지하는 베이스를 구비함으로써 주축장치를 안정적으로 지지하며 진동 발생 및 편하중 발생에 대한 오차를 최소화할 수 있는 특장점이 있다.

100:베드, 110:테이블
210, 220, 230, 240:더블 칼럼
250, 260:베이스, 400:주축장치
510, 520:더블 크로스레일

Claims

바닥면에 놓인 베드 위를 직선 이동하도록 구비되며 피가공물이 놓이는 테이블;
상기 테이블에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되는 주축장치;
상기 주축장치의 일측면을 지지하며 상기 주축장치의 직선 이동을 가이드하는 제1 크로스레일과, 상기 주축장치의 타측면을 지지하며 상기 주축장치의 직선 이동을 가이드하는 제2 크로스레일을 포함하는 더블 크로스레일;
상기 제1 크로스레일의 일단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제1 칼럼과, 상기 제2 크로스레일의 일단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제2 칼럼과, 상기 제1 크로스레일의 타단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제3 칼럼과, 상기 제2 크로스레일의 타단부를 지지하며 슬라이딩을 가이드하도록 결합하는 제4 칼럼을 포함하는 더블 칼럼; 및
바닥면에 고정되며 상기 제1 칼럼 및 제2 칼럼, 그리고 상기 제3 칼럼 및 제4 칼럼에 대해 각각 지지력을 부여하는 베이스;
를 포함하는 공작기계.
제1항에 있어서, 상기 더블 크로스레일은,
상기 제1 크로스레일의 일단부 및 상기 제2 크로스레일의 일단부와 결합하는 제1 결합블럭과,
상기 제1 크로스레일의 타단부 및 상기 제2 크로스레일의 타단부와 결합하는 제2 결합블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제1항에 있어서, 상기 더블 크로스레일은,
상기 제1 크로스레일과 제2 크로스레일 각각의 일단부 및 타단부에 상기 제1 칼럼 내지 제4 칼럼 각각의 측면이 안착되어 슬라이딩 가능하도록 결합되는 안착가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제3항에 있어서,
상기 제1 크로스레일의 일단부 및 제2 크로스레일의 일단부에 각각 형성되는 안착가이드의 후면에 각각 결합되어 상기 제1 크로스레일 및 제2 크로스레일을 서로 고정시키는 제1 결합블럭과,
상기 제1 크로스레일의 타단부 및 제2 크로스레일의 타단부에 각각 형성되는 안착가이드의 후면에 각각 결합되어 상기 제1 크로스레일 및 제2 크로스레일을 서로 고정시키는 제2 결합블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제1항에 있어서,
상기 제1 칼럼 및 제2 칼럼의 상단에 일체로 결합되는 제1 커버와,
상기 제3 칼럼 및 제4 칼럼의 상단에 일체로 결합되는 제2 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스는,
상기 제1 칼럼 및 제2 칼럼의 하단에 동시에 결합하여 일체로 바닥면에 대해 지지력을 부여하는 제1 베이스와,
상기 제3 칼럼 및 제4 칼럼의 하단에 동시에 결합하여 일체로 바닥면에 대해 지지력을 부여하는 제2 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제6항에 있어서,
상기 제1 칼럼 및 제2 칼럼 사이에 구비되어 상기 더블 크로스레일의 일단부를 수직방향으로 이동시키도록 하는 제1 이송부와,
상기 제3 칼럼 및 제4 칼럼 사이에 구비되어 상기 더블 크로스레일의 타단부를 수직방향으로 이동시키도록 하는 제2 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제7항에 있어서,
상기 제1 이송부는 상기 제1 베이스에 장착되는 제1 이송구동부와, 상기 제1 이송구동부에 의해 작동하는 제1 이송스크류를 포함하고,
상기 제2 이송부는 상기 제2 베이스에 장착되는 제2 이송구동부와, 상기 제2 이송구동부에 의해 작동하는 제2 이송스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제8항에 있어서,
상기 제1 결합블럭은 상기 제1 이송스크류가 관통하여 결합되는 제1 결합홀을 포함하고,
상기 제2 결합블럭은 상기 제2 이송스크류가 관통하여 결합되는 제2 결합홀을 포함하여,
상기 제1 이송구동부 및 제2 이송구동부의 구동에 의해 상기 제1 이송스크류 및 제2 이송스크류가 각각 회전하며 상기 제1 결합블럭 및 제2 결합블럭이 각각 상기 제1 이송스크류 및 제2 이송스크류를 따라 수직방향으로 직선이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제1항에 있어서,
상기 제1 크로스레일에 그 길이방향으로 형성되는 제1 크로스가이드와, 상기 제2 크로스레일에 그 길이방향으로 형성되는 제2 크로스가이드를 포함하고,
상기 주축장치는, 상기 제1 크로스가이드를 따라 슬라이딩 하도록 구비되는 제1 가이드지지부 및 상기 제2 크로스가이드를 따라 슬라이딩 하도록 구비되는 제2 가이드지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제1항에 있어서,
상기 제1 칼럼과 상기 제3 칼럼을 연결하여 고정시키는 제1 고정 크로스 바와,
상기 제2 칼럼과 상기 제4 칼럼을 연결하여 고정시키는 제2 고정 크로스 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제1항에 있어서,
상기 더블 크로스레일에 구비되며 스위치부를 구비하여 상기 스위치부를 누르면 상기 더블 크로스레일이 상기 더블 칼럼에 대해 고정되도록 하는 적어도 하나의 클램프와,
상기 더블 크로스레일이 상기 더블 칼럼 상을 슬라이딩 이동할 때에는 상기 스위치부의 누름을 해제하고 상기 더블 크로스레일이 상기 더블 칼럼 상에 정지할 때에는 상기 스위치부를 누르도록 구비되는 액츄에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제1항에 있어서, 상기 주축장치는,
상기 가공기가 결합되며 상하 방향으로 이동 가능하도록 구비되는 램과,
상기 램이 이동 가능하도록 지지하며 상기 더블 크로스레일 상을 슬라이딩 이동 하도록 가이드지지부를 구비하는 주축지지부를 포함하며,
상기 램은 각 면과 면 사이에 하중 분포를 유도하도록 형성되는 하중유도면을 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제13항에 있어서,
상기 램은 각 면과 각 하중유도면에 의해 실질적으로 팔각 형상의 단면을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공작기계.