KR20120062199A

KR20120062199A - 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치

Info

Publication number: KR20120062199A
Application number: KR1020100123354A
Authority: KR
Inventors: 단호진
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2012-06-14
Also published as: WO2012077918A2; WO2012077918A3

Abstract

본 발명은 수평형 머시닝센터의 테이블 베드의 구조에 있어서, 보다 상세하게는 높이방향을 따라 발생하는 하중뿐만 아니라 하중에 수직한 방향의 절삭력에 대한 강성까지 고려한 수평형 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 머시닝 센터의 테이블 베드 장치(100)는, 상기 베드 양측에 높이방향을 따라 대칭 배치되는 제1격벽부(140) 및 제2격벽부(150)와, 상기 제1격벽부(140) 및 상기 제2격벽부(150)의 상부를 따라 전달되는 하중이 분산되도록 각 상기 제1격벽부(140) 및 상기 제2격벽부(150)의 사이에 엇갈려 대칭 고정되는 제1지지대(110) 및 제2지지대(120)를 포함하는 구조인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 수평형 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치에 의하면, 각 지지대가 X 형상으로 엇갈려 고정되는 구조를 이루고 있음에 따라 수평형 머시닝 센터에 장착할 경우 절삭가공에 의해 발생하는 절삭력을 효율적으로 분산시킬 수 있기 때문에, 절삭가공시 고강성을 담보하여 고품위의 가공물을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치{A High Rigidity Table Bed Device Of A Horizontal Machining Center}

본 발명은 수평형 머시닝센터의 테이블 베드의 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높이방향을 따라 발생하는 하중 뿐만 아니라 하중에 수직한 방향의 절삭력에 대한 강성까지 고려한 수평형 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치에 관한 것이다.

일반적으로 머시닝 센터는 주축의 운동 방향에 따라 수직형 머시닝센터와 수평형 머시닝 센터로 양분되어 있으며, 보통 직선운동, 회전운동, 주축운동의 동작형태를 갖고 있다.

이러한 머시닝 센터 중 도 1에 도시된 바와 같이, 수평형 머시닝 센터(10)에서 컬럼(11)에는 주축(13)이 설치되고 이러한 주축(13)은 주축(13)의 길이방향에 수직하게 이송되는 X축 이송을 컬럼(11)과 더불어 하게 되는 구조를 갖고 있다.

또한 주축(13)의 전방에는 소재(미도시)가 장착되는 테이블(14)이 배치되는 바, 이러한 테이블(14)은 X축에 수직하게 주축(13)의 전방에서 주축(13)의 길이방향이 Z축 이송을 하도록 구성되어 있다.

여기서 주축(13)과 컬럼(11)의 하부를 받치고 주축(13)과 컬럼(11)의 X축 이송을 지지하도록 배치된 것이 컬럼 베드(12)이다.

그리고 테이블(14)의 하부를 받치면서 테이블(14)의 z축 이송을 지지토록 배치된 것이 테이블 베드(15)이다. 종래 테이블 베드(15)는 주로 테이블(14) 위에 올려진 소재의 높이방향인 Y축상의 하중력을 지지하는 구조를 지니고 있으며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 그 형상에 따라 박스형 테이블 베드(15a)와 v형 테이블 베드(15b)가 주종을 이루고 있다.

이러한 종래 박스형 테이블 베드(15a)와 v형 테이블 베드(15b)의 형상구조는 상설한 바와 같이, Y축상의 하중인 소재의 무게지탱에 주안점을 둔 구조로 고안 상용화되어 있으나, 실제 절삭작업 도중 발생하는 절삭력은 Y축 방향과 함께 X축 방향으로도 발생하므로, 종래 Y축 하중 지지목적으로 형상화되고 구조화된 박스형 테이블 베드(15a) 또는 v형 테이블 베드(15b)의 경우 이러한 절삭력에 대해 강성이 부족한 문제점이 있다.

이러한 문제점은 결국 절삭가공시 고품위의 절삭면 획득이 어려운 문제점을 파생시켜 종래 박스형 테이블 베드(15a) 또는 v형 테이블 베드(15b)를 장착한 수평형 머시닝 센터(10)의 경우 정밀가공을 담보할 수 없게 된다.

따라서 높이방향인 Y축 방향의 하중력에 대한 강성 뿐만 아니라 절삭시 발생하는 X축 방향의 절삭력에 대해서도 강성이 담보될 수 있는 테이블 베드(15,15a,15b) 형상 및 구조의 개발이 시급할 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 높이방향인 Y축 방향의 하중 뿐만 아니라 절삭가공시 발생하는 X축 방향의 절삭력에 대해서도 강성을 담보할 수 있는 수평형 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치를 제공하는 것이다.

이상의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르면 종래의 BOX 타입 또는수평형 V 타입의 베드 구조 대신 X 타입으로 교차형태의 지지대 구조를 가진 베드 구조를 제안한다.

구체적으로 본 발명에 따른 머시닝 센터의 테이블 베드 장치(100)는, 상기 베드 양측에 높이방향을 따라 대칭 배치되는 제1격벽부(140) 및 제2격벽부(150)와, 상기 제1격벽부(140) 및 상기 제2격벽부(150)의 상부를 따라 전달되는 하중이 분산되도록 상기 제1격벽부(140) 및 상기 제2격벽부(150)의 마주보는 각각의 일단부에 연결되면서 제1격벽부(140) 및 상기 제2격벽부(150)사이에 엇갈려 대칭 고정되는 제1지지대(110) 및 제2지지대(120)를 포함하는 구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 지지대(110)는 상기 제1격벽부(140)의 상단부와 상기 제2 격벽부(150)의 하단부 사이를 연결하도록 배치되고, 상기 제2 지지대(120)는 상기 제1격벽부(140)의 하단부와 상기 제2 격벽부(150)의 상단부 사이를 연결하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1지지대(110) 및 상기 제2지지대(120)의 엇갈리는 부위에 높이방향을 따라 제3지지대(130)가 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1격벽부(140) 및 제2격벽부(150)는 중심이 중공 상태인 ㅁ자 형태이며 연결 고정되는 상기 제1 지지대(110)와 상기 제2 지지대(120)는 상기 제1격벽부(140)와 상기 제2격벽부(150)의 마주보는 방향의 상단 및 하단에 각각 엇갈려 고정되는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 수평형 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치에 의하면, 각 지지대가 X 형상으로 엇갈려 고정되는 구조를 이루고 있음에 따라 수평형 머시닝 센터에 장착할 경우 절삭가공에 의해 발생하는 절삭력을 효율적으로 분산시킬 수 있기 때문에, 절삭가공시 고강성을 담보하여 고품위의 가공물을 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 그 밖의 과제, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 일반적인 수평형 머시닝 센터의 구성도.
도 2는 종래 박스형 테이블 베드의 단면도.
도 3은 종래 V형 테이블 베드의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 수평형 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 테이블 베드 장치의 하중 전달경로를 도시한 사시도.
도 6은 측방향 하중에 의해 발생한 각 지점별 분포 하중을 도시한 도면.
도 7은 종래 구조(BOX 타입, V 타입)의 베드와 본 발명(X 타입)의 베드에 대하여 측방향 분포하중(A) 및 수직 분포 하중(B)이 작용하는 모습을 도시한 도면.

이하 본 발명에 따른 수평형 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치에 대하여 첨부된 도면과 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 수평형 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치(100)의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 테이블 베드 장치(100)의 하중 전달경로를 도시한 사시도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 테이블 베드 장치(100)는 x 형상의 제1지지대(110)와 제2지지대(120)가 엇갈려 있는 구조를 갖는 것이다.

이러한 제1지지대(110) 및 제2지지대(120)의 양측에 높이방향을 따라 고정되어 있는 것이 제1격벽부(140) 및 제2격벽부(140)이다.

좌측에 높이방향을 따라 배치된 제1격벽부(140)에는 안측 상단에 제1지지대(110)의 상단이 고정되고 우측에 높이방향을 따라 배치된 제2격벽부(150)의 안측 하단에는 제1지지대(140)의 하단이 고정되어 있다.

그리고 제2지지대(120)는 제2격벽부(150)의 상단 및 제1격벽부(140)의 하단에 고정되어 이러한 고정구조로 제1지지대(110)와 제2지지대(120)는 서로 엇갈린 대각방향의 고정구조를 나타내고 있다.

즉, 제1 지지대(110)는 제1격벽부(140)의 상단부와 제2 격벽부(150)의 하단부 사이를 연결하도록 배치되고, 제2 지지대(120)는 제1격벽부(140)의 하단부와 제2 격벽부(150)의 상단부 사이를 연결하도록 배치되어 제1 지지대(110)와 제2 지지대(120)가 X자 형태로 교차되도록 배치된다.

만일 본 발명에 따른 테이블 베드 장치(100)가 수평형 머시닝 센터(미도시)에 장착되어 절삭가공이 이루어져 절삭력이 각 격벽부(140,150)의 상단을 따라 전달될 경우, 이러한 제1지지대(110)와 제2지지대(120)의 엇갈린 형상 구조에 따라 절삭력이 분산되어 하단에 고정된 앵커(200)에 전달될 수 있는 구조가 마련될 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 것과 같이 측방향 하중(A)은 제1 지지대(110) 및 제2 지지대(120)를 따라 경로(C)를 통해 상단부에서 반대측 하단부 방향으로 분산된다.

한편, 하중 분산 효과를 극대화하기 위해 제1지지대(110)와 제2지지대(120)의 엇갈려 만난 지점에 높이방향을 따라 고정된 제3지지대(130)가 추가로 마련될 수 있다.

이러한 제3지지대(130)는 높이방향을 따라 전달되는 하중을 지지하기 위한 것으로, 만일 하중이 테이블 베드 장치(100)의 상부에 전달될 경우 x 형으로 엇갈린 제1지지대(110)와 제2지지대(120)와 함께 제3지지대(130)를 통해 하중이 분산될 수 있는 구조가 마련될 수 있다.

따라서 테이블 베드 장치(100)의 상부에 각 격벽부(140,150)의 상단을 따라 전달되는 절삭력과 테이블 베드 장치(100)의 높이방향을 따라 전달되는 하중이, 제1지지대(110)와 제2지지대(120)의 x 형상 구조와 제3지지대(130)의 높이방향 고정 형상으로 분산될 수 있는 구조가 마련된다.

또한, 바람직한 실시예에 따르면 제1격벽부(140) 및 제2격벽부(150)는 중심이 중공 상태인 ㅁ자 형태이며 연결 고정되는 제1 지지대(110)와 제2 지지대(120)는 제1격벽부(140)와 상제2격벽부(150)의 마주보는 방향의 상단 및 하단에 각각 엇갈려 고정될 수 있다.

도 6은 측방향 하중에 의해 발생한 각 지점별 분포 하중을 도시하고 있다(적색-녹색-청색 순으로 분포하중이 높음).

효과 데스트 - 정적 변형량 평가

도 7에 도시된 것과 같이, 종래 구조(BOX 타입, V 타입)의 베드와 본 발명(X 타입)의 베드에 대하여 측방향 분포하중(A) 및 수직 분포 하중(B)이 작용하는 상태에서 정적 변형량 평가를 수행하였다. P는 앵커의 위치를 나타내고 있다.

각 베드는 단면 형상만 상이하게 설정하고 나머지 설계 요소는 동일하게 설정하였다(예: 소재 및 벽두께 동일, 총 무게는 1% 차이 이내).

이하의 표 1은 측정 결과를 나타낸 것으로서 수직 분포 하중에 대한 변형량 및 측방향 분포하중에 대한 최대 변형량을 BOX 타입 기준으로 상대량으로 나타내었다.

표 1에 나타난 것과 같이 본 발명에 따른 X 타입 구조가 종래의 BOX 타입 및 V 타입에 비하여 수직 및 측방향 분포하중에 대한 변형량 모두 현저하게 저감되어 강성이 개선되었음을 확인할 수 있다.

구체적으로 수직방향 분포하중에 대한 변형량은 본 발명(X 타입)의 경우종래의 BOX 타입의 90%로 개선되었다.

특히, 본 발명(X 타입)은 측방향 분포하중에 대한 강성 개선이 두드러졌는 바, 측방향 분포하중에 변형량은 본 발명(X 타입)의 경우 종래의 BOX 타입의 29%에 불과하여 강성이 약 3배 증가하였다.

	가이드에서의 최대 변형량 (BOX TYPE= 1 기준 상대량)
	수직분포하중(B)	측방향분포하중(A)
종래기술(BOX TYPE)	1	1
종래기술(V TYPE)	1.14	0.54
본발명(X TYPE)	0.90	0.29

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

10: 수평형 머시닝 센터 11: 컬럼
12: 컬럼 베드 13: 주축
14: 테이블 15: 테이블 베드
15a: 박스형 테이블 베드 15b: v형 테이블 베드
100: 테이블 베드 장치 110: 제1지지대
120: 제2지지대 130: 제3지지대
140: 제1격벽부 150: 제2격벽부
200: 앵커

Claims

머시닝 센터의 테이블 베드 장치(100)에 있어서,
상기 베드 양측에 높이방향을 따라 대칭 배치되는 제1격벽부(140) 및 제2격벽부(150)와,
상기 제1격벽부(140) 및 상기 제2격벽부(150)의 상부를 따라 전달되는 하중이 분산되도록 상기 제1격벽부(140) 및 상기 제2격벽부(150)의 마주보는 각각의 일단부에 연결되면서 제1격벽부(140) 및 상기 제2격벽부(150)사이에 엇갈려 대칭 고정되는 제1지지대(110) 및 제2지지대(120)
를 포함하는 구조인 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치(100).
제1항에 있어서,
상기 제1 지지대(110)는 상기 제1격벽부(140)의 상단부와 상기 제2 격벽부(150)의 하단부 사이를 연결하도록 배치되고,
상기 제2 지지대(120)는 상기 제1격벽부(140)의 하단부와 상기 제2 격벽부(150)의 상단부 사이를 연결하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치(100).
제1항에 있어서,
상기 제1지지대(110) 및 상기 제2지지대(120)의 엇갈리는 부위에 높이방향을 따라 제3지지대(130)가 고정되는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치(100).
제1항에 있어서,
상기 제1격벽부(140) 및 상기 제2격벽부(150)는 중심이 중공 상태인 ㅁ자 형태이며 연결 고정되는 상기 제1 지지대(110)와 상기 제2 지지대(120)는 상기 제1격벽부(140)와 상기 제2격벽부(150)의 마주보는 방향의 상단 및 하단에 각각 엇갈려 고정되는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1격벽부(140) 및 상기 제2격벽부(150)는 중심이 중공 상태인 ㅁ자 형태이며 연결 고정되는 상기 제1 지지대(110)와 상기 제2 지지대(120)는 상기 제1격벽부(140)와 상기 제2격벽부(150)의 마주보는 방향의 상단 및 하단에 각각 엇갈려 고정되는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1격벽부(140) 및 상기 제2격벽부(150)는 중심이 중공 상태인 ㅁ자 형태이며 연결 고정되는 상기 제1 지지대(110)와 상기 제2 지지대(120)는 상기 제1격벽부(140)와 상기 제2격벽부(150)의 마주보는 방향의 상단 및 하단에 각각 엇갈려 고정되는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 고강성 테이블 베드 장치.