KR20110071178A

KR20110071178A - 수평방향 이송구조가 개선된 문형 공작기계

Info

Publication number: KR20110071178A
Application number: KR1020090127664A
Authority: KR
Inventors: 노쌍석
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-29

Abstract

본 발명은 하중 지지 부재를 구비하는 문(bridge)형 공작기계에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 크로스레일(70)과 새들(90) 사이에 롤러 타입의 하중 지지 부재(100)를 설치하여 수평방향(Y축 방향)의 이송구조를 개선한 문(bridge)형의 공작기계에 대한 것이다.

공작기계, 수평방향, 지지구조, 문형

Description

수평방향 이송구조가 개선된 문형 공작기계{BRIDGE TYPE MACHINE TOOLS WITH IMPROVED HORIZONTAL TRANSFER STRUCTURE}

본 발명은 수평방향(Y축 방향)의 이송구조를 개선한 문(bridge)형 공작기계에 대한 것으로서, 크로스레일(70)과 새들(90) 사이에 롤러 타입의 하중 지지 부재(100)를 설치하여, 작업수단의 수평방향 이송시 자중에 의한 이송불량을 방지할 수 있는 문(bridge)형 공작기계에 대한 것이다.

문형(Bridge Type)의 공작기계는 베드(10)를 중심으로 양쪽에 컬럼(50)을 세우고 컬럼(50)을 연결하는 크로스레일(70; Cross-rail)을 가진 공작기계로서, 문형 머시닝센터나 연마기 등의 대형 공작기계가 여기에 해당된다. 이러한 문형 공작기계는 상기 크로스레일(70)에 배치된 수직공구헤드(80) 및 커럼(50)에 배치된 수평공구헤드(60)에 각각 설치된 스핀들(20)에 부착된 공구를 이용하여 작업테이블(30)에 놓여진 작업대상물을 가공한다.

도 1에서 보면, 상기 문형(Bridge Type)의 공작기계는 수직공구헤드(80)가 크로스레일(70)을 좌우 왕복한다. 여기서, 상기 수직공구헤드(80)를 주축이라고 하기도 하며, 또한, 상기 수직공구헤드(80)의 왕복운동을 Y축 이송이라고도 한다.

이러한 문형(Bridge Type)의 공작기계는, 대형기계인 특성상 수직공구헤드(80)의 중량이 크므로 상기 수직공구헤드(80)가 Y축 이송할 때 자중에 의한 부하로 인하여 그 이송을 원활하지 못하고, 그 결과 정밀한 가공이 어렵게 되는 문제가 생길 수 있다. 즉, 상기 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)의 슬라이딩 면에는 새들(90)과 수직공구헤드(8)의 전체 하중이 걸리게 되는데, 이때 상기 슬라이딩 면에 면압이 크게 걸리게 되기 때문에, 과부하 및 이송시의 스틱슬립(Stick Slip)현상이 발생하게 되어 고속가공이 어려워진다.

도 2는 문형(Bridge Type)의 대형 공작기계의 Y축 이송구조를 확대한 단면도이다.

상기 도 2에서 보면 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)는 상면(71), 후면(72) 및 전면(73)이 슬라이딩 면인데, 상기 슬라이딩 면에서 수평(Y축) 운동하는 새들(75)과 마찰이 생긴다. 종래에는 상기 가이드웨이(75)의 상면(71), 후면(72) 및 전면(73)에 슬라이딩 코팅층(41, 42, 43)을 형성하여 마찰을 줄이고자 하였다. 이러한 슬라이딩 코팅의 예로서, 상기 슬라이딩 면에 타가이드(turcite) 코팅하는 방법이 있다.

그러나, 상기 타가이드(turcite) 시트와 같은 슬라이딩 코팅의 경우 수톤에 달하는 하중이 가해질 경우 그 마찰 저항을 이기지 못하여 상기 타카이드가 마모되거나 틈새가 발생되는 등의 문제점이 있고, 그 결과 절삭과정에서 진동 등을 유발하여 가공정밀도를 해치는 문제가 있다. 또한 고하중의 부하가 걸리는 경우 잦은 보수가 필요하게 될 뿐 아니라, 상기 수직공구헤드(80)가 Y축인 가이드웨이를 따라 움직이게 하는 서보모터의 용량이 커져야 하고, 기어비의 감속비가 커지는 등의 어려움이 있다.

이와 같이, 종래 문형(Bridge Type)의 대형 공작기계에서 수직공구헤드(80)가 Y축 방향으로 이송시 고면압으로 인한 저항 때문에 고속가공이나 정밀가공에 장애가 있었던 바, 이러한 문제점을 해소하고 고속가공시의 가공정밀도를 확보할 방안이 필요한 실정이다.

이에 본 발명에서는, 크로스레일(70)에서 수직공구헤드(80)가 원활하게 이송될 수 있도록, 상기 크로스레일(70; Cross Rail)의 가이드웨이(75)에 하중지지부재를 설치하여, 수직공구헤드(80)의 원활한 Y축 방향 이송을 가능하게 함으로써, 절삭시 최적의 가공정밀도를 확보하도록 하고자 한다.

따라서 본 발명은, 하중 지지 부재를 구비하는 문(Bridge)형 공작기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 수직공구헤드(80)의 Y축 방향 이송이 원활한 문(Bridge)형 공작기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명에서는 베드(10); 상기 베드(10)에 설치된 작업 테이블(30); 상기 베드(10)의 양쪽에 세워진 컬럼(50); 상기 컬럼(50)을 가로지르도록 설치되며, 가이드웨이(75)를 구비하는 크로스 레일(70); 및 상기 크로스레일(70)에 배치되어, 상기 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)를 따라 좌우(Y축)로 이동할 수 있도록 설치된 새들(90);을 포함하며, 상기 크로스레일(70)과 새들(90) 사이의, 상기 가이드웨이(75)의 상면(71)과 후면(72) 중 적어도 한 곳에는 이동 가능한 하중 지지 부재(100)가 설치되어 있는 문(Bridge)형 공작기계를 제공한다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 새들(90)에는 수직 공구 헤드(80)가 설치될 수 있고, 상기 수직 공구 헤드(80)에는 설치된 스핀들(20)이 설치될 수 있다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 하중 지지 부재(100)는 롤러 타입인 것이 가능하다.

본 발명에 의한 하중 지지 부재(100)는 상기 새들(90)에 결합되어 수직공구헤드(80)의 하중을 지지한다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 하중 지지 부재(100)는, 상기 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)를 구름(rolling) 운동하는 롤러(101); 상기 롤러(101)를 회전가능하게 지지하는 롤러 브래킷(102); 및 상기 롤러 브래킷(102)과 상기 새들(80)을 연결하는 볼트 샤프트(104);를 포함한다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 볼트 샤프트(104)에는 플랜지(106)가 형성되어 있으며, 상기 플랜지(106)와 롤러 브래켓(102) 사이에는 탄성체(105)가 배치되어 있다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 탄성체(105)는 상기 볼트 샤프트(104)에 끼워진 디스크 스프링(105)인 것이 가능하다.

본 발명에 의한 문(Bridge)형 공작기계의 경우, Y축 방향 이송 슬라이딩 면에 미치는 면압을 감소시켜 슬라이딩 저항을 감소시킴으로써 고속, 고정밀 가공이 가능하여 가공 품질 및 가공 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의할 경우, 특히 대형의 문(Bridge)형 공작기계, 예를 들어, 중량이 수톤에 달하는 대형의 문(Bridge)형 공작기계에서도, Y축 방향 슬라이딩면에 미치는 면압을 감소시켜 대형 수직방향헤드를 갖는 공작기계가 안정적이면서도 고속 으로 절삭 등의 가공을 할 수 있다.

본 발명에 의한 문형(Bridge Type) 공작기계는 또한, 수직공구헤드의 Y축 방향 이송시, 스틱슬립(Stick Slip) 발생을 방지하고, Y축 방향 이송을 위한 서버모터의 부하를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 진동까지 흡수하여 가공정밀도를 확보할 수 있다.

이하 도면을 참고하여 본 발명을 보다 더 상세하게 설명한다.

도 1은 일반적인 문(Bridge)형 공작기계의 일례를 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일례에 따른 하중 지지 부재(100)가 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)의 상면(71)과 후면(72)에 배치되어 있는 것을 보여주는 도면이다.

본 발명에 다른 문(Bridge)형 공작기계는 베드(10), 상기 베드(10)에 설치된 작업 테이블(30), 상기 베드(10)의 양쪽에 세워진 컬럼(50), 상기 컬럼(50)을 가로지르도록 설치된 크로스 레일(70)을 구비한다. 크로스 레일(70)에는 가이드웨이(75)가 구비되어 있다.

상기 크로스레일(70)에는 새들(90)이 설치되는데, 상기 새들(90)은 상기 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)를 좌우(Y축)로 이동할 수 있도록 설치된다.

여기서, 상기 크로스레일(70)과 새들(90) 사이의, 상기 가이드웨이(75)의 상면(71)과 후면(72) 중 적어도 한 곳에는 이동가능한 하중 지지 부재(100)가 설치된다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 하중 지지 부재(100)는 롤러타입으로서, 상 기 롤러타입의 하중 지지 부재(100)는 상기 가이드웨이(75)의 상면(71)과 후면(72) 중 어느 한 곳에만 설치될 수도 있고, 상면(71)과 후면(72) 모두에 설치될 수도 있다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 새들(90)에는 수직 공구 헤드(80)가 설치될 수 있으며, 상기 수직 공구 헤드(80)에는 스핀들(20)이 설치될 수 있다. 상기 스핀들(20)에는 다양한 종류의 공구가 설치되어 필요한 작업을 하게 된다.

여기서, 상기 새들(90)은, 예를 들면, 별도로 구비된 서버모터(미도시)의 볼 스크류(미도시) 구동에 의하여 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)를 따라 움직일 수 있다. 상기 새들(90)은 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)에서 움직이기 때문에 수평방향으로 움직이는 것이며, 그 방향은 Y축 방향에 해당된다.

도 3에 의하면, 상기 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)의 상면(71)과 후면(72)에 각각 하중 지지 부재(100)가 배치되어 총 2개의 하중 지지 부재(100)가 설치되어 있다. 상기 크로스레일(70)의 가이드웨이(75) 상면부는 수직공구헤드의 중량 부하를 지지하고, 후면부는 크로스레일의 전면으로 작용하고 있는 수직공구헤드의 중량에 의한 모멘트 힘을 지지하고 있다.

도 4는 본 발명의 일례에 따른 하중 지지 부재(100)에 대한 개념도로서 사시도이고, 도 5는 상기 하중 지지 부재(100)의 단면도이다.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 하중 지지 부재(100)는, 상기 크로스레 일(70)의 가이드웨이(75)를 구름(rolling) 운동하는 롤러(101) 상기 롤러(101)를 회전 가능하게 지지하는 롤러 브래킷(102) 및 상기 롤러 브래킷(102)과 상기 새들(80)을 연결하는 볼트 샤프트(104)을 포함한다. 상기 롤러(101)는 롤러 축(103)에 의하여 상기 롤러 브래킷(102)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.

본 발명의 일례에 따르면, 도 5에서 보는 바와 같이, 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)와 닿는 롤러(10)와 롤러축(103) 사이에 니들 베어링(Needle Bearing; 107)을 내장하여 롤러에도 탄성을 줄 수 있다.

상기 디스크 스프링(Disk Spring)은 가공시의 틈새를 자동조정하는 것을 가능하게 하고, 진동흡수 기능도 가지게 되어 고속, 고정밀도의 절삭가공에 유리하다.

한편, 본 발명의 일례에 따르면, 크로스레일(70)에는 상부 가이드웨이 및 하부 가이드웨이가 형성되어 있는데, 상기 하중 지지 부재(100)에 의하여, 크로스레일에 가해지는 하중의 일정부분을 상부 가이드웨이가 지지하게 되고, 나머지를 하부 가이드웨이기 지지하게 된다. 이는, 크로스레일에 가해지는 하중의 대부분이 하부 가이드웨이에 가해지던 종래의 문형 공작기계와 차별되는 점이다. 이로 인하여 상하 가이드웨이에 의하여 하중이 분산되어 원활한 Y축 이송이 가능하게 된다.

도 1은 일반적인 문(Bridge)형 공작기계의 일례를 보여주는 도면이다.

도 2는 도 1에서 "A" 부분에 대한 확대도이다.

도 3은 본 발명의 일례에 따른 하중 지지 부재(100)가 크로스레일(70) 가이드웨이(75)의 상면(71)과 후면(72)에 배치되어 있는 것을 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명의 일례에 따른 하중 지지 부재(100)에 대한 개념도이다.

도 5는 본 발명의 일례에 따른 하중 지지 부재(100)의 단면도이다.

<부호의 간단한 설명>

10: 베드 20: 스핀들

30: 작업테이블 41, 42, 43: 슬라이딩 코팅층

50: 컬럼 60: 수평공구헤드

70: 크로스레일 71: 가이드웨이 상면

72: 가이드웨이 후면 73: 가이드웨이 전면

75: 가이드웨이 80: 수직공구헤드

90: 새들 100: 문형 공작기계

101: 롤러 102: 롤러 브래킷

103: 롤러축 104: 볼트 샤프트

105: 스프링(탄성체) 106: 플랜지

Claims

베드(10);

상기 베드(10)에 설치된 작업 테이블(30);

상기 베드(10)의 양쪽에 세워진 컬럼(50);

상기 컬럼(50)을 가로지르도록 설치되며, 가이드웨이(75)를 구비하는 크로스 레일(70); 및

상기 크로스레일(70)에 배치되어, 상기 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)를 따라 좌우(Y축)로 이동할 수 있도록 설치된 새들(90);을 포함하며,

상기 크로스레일(70)과 새들(90) 사이의, 상기 가이드웨이(75)의 상면(71)과 후면(72) 중 적어도 한 곳에는 이동 가능한 하중 지지 부재(100)가 설치되어 있는 문(Bridge)형 공작기계.
제 1항에 있어서, 상기 하중 지지 부재(100)는,

상기 크로스레일(70)의 가이드웨이(75)를 구름(rolling) 운동하는 롤러(101);

상기 롤러(101)를 회전가능하게 지지하는 롤러 브래킷(102); 및

상기 롤러 브래킷(102)과 상기 새들(80)을 연결하는 볼트 샤프트(104);를 포함하는 것을 특징으로 하는 문(Bridge)형 공작기계.
제 1항에 있어서, 상기 볼트 샤프트(104)에는 플랜지(106)가 형성되어 있으며, 플랜지(106)와 롤러 브래켓(102) 사이에는 탄성체(105)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 문(Bridge)형 공작기계.
제 3항에 있어서, 상기 탄성체(105)는 상기 볼트 샤프트(104)에 끼워진 디스크 스프링(105)인 것을 특징으로 하는 문(Bridge)형 공작기계.