KR20160049335A - 공작 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작 기계에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 공작 기계는 공작물을 가공하는 기계 본체 및 상기 기계 본체를 슬라이딩 가능하게 지지하는 베드를 포함한다. 그리고 상기 베드는 한 쌍의 리니어 가이드부와, 상기 리니어 가이드부에서 하방으로 연장된 한 쌍의 메인 프레임과, 상기 한 쌍의 메인 프레임 사이에 형성된 중공의 메인 원형 리브, 그리고 상기 메인 원형 리브에서 방사상으로 연장되어 상기 한 쌍의 메인 프레임 중 어느 하나와 연결된 복수의 메인 선형 리브를 포함할 수 있다.

Description

공작 기계{MACHINE TOOL}

본 발명의 실시예는 공작 기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 하중을 안정적으로 지지할 수 있는 베드를 구비한 공작 기계에 관한 것이다.

일반적으로 공작 기계는 여러 절삭 가공 방법 또는 비절삭 가공 방법으로 금속 또는 비금속의 공작물을 각종 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

공작 기계는 가공 방법에 따라 크게 터닝 센터(turning center)와 머시닝 센터(machining center)로 분류된다. 여기서, 터닝 센터는 가공물을 회전시켜 가공하며, 머시닝 센터는 공구를 회전시켜 가공한다. 따라서, 공작 기계는 공작물 또는 공구를 회전시키기 위한 주축(spindle)과 공작물을 지지하는 테이블 등을 갖는다.

그리고, 주축 또는 테이블은 베드에 슬라이딩 가능하게 결합되어 이송 장치에 의해 직선 왕복 운동하게 된다. 이때, 이송 장치는 볼스크류를 사용할 수 있다.

베드는 주축 또는 테이블에 거치된 공작물의 하중력을 지지하여야 할 뿐만 아니라 공작물의 가공 과정에서 발생되는 가공 추력도 버텨야 하는 만큼 높은 강성이 요구된다.

특히, 보링 가공에 사용되는 공작 기계는 상대적으로 주축의 크기와 무게가 매우 클 뿐만 아니라 가공 과정에서도 높은 가공 추력이 발생되므로, 베드가 지지해야 하는 하중 역시 상당하다. 이에, 베드가 하중을 버티지 못하고 변형되어 공작 기계의 가공 정밀성이 저하된다.

보링 가공을 수행하는 공작 기계는 베드 위에 컬럼(column)과 컬럼에 상하 방향으로 이송 가능하게 마련된 스핀들(spindle)이 설치된다. 즉, 베드는 비교적 큰 크기의 주축과 이를 지지하는 컬럼을 슬라이딩 가능하게 지지하여야 한다.

구체적으로, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 종래의 공작 기계에 사용되던 베드(20)는 주축과 컬럼을 슬라이딩 가능하게 지지하는 리니어 가이드부(40)와, 리니어 가이드부(40)에서 하방으로 연정된 메인 프레임(50), 그리고 메인 프레임(50)의 강성을 보완하는 선형의 보강 리브(80)를 포함한다.

하지만, 이러한 구조만으로는 베드(20)가 변형되지 않고 안정적으로 높은 하중을 견디기 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 향상된 강성과 내구성을 갖는 베드를 구비한 공작 기계를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 공작 기계는 공작물을 가공하는 기계 본체 및 상기 기계 본체를 슬라이딩 가능하게 지지하는 베드를 포함한다. 그리고 상기 베드는 한 쌍의 리니어 가이드부와, 상기 리니어 가이드부에서 하방으로 연장된 한 쌍의 메인 프레임과, 상기 한 쌍의 메인 프레임 사이에 형성된 중공의 메인 원형 리브, 그리고 상기 메인 원형 리브에서 방사상으로 연장되어 상기 한 쌍의 메인 프레임 중 어느 하나와 연결된 복수의 메인 선형 리브를 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 메인 프레임은 각각 측면에서 측방으로 돌출 연장된 보조 원형 리브와, 상기 보조 원형 리브에서 방사상으로 연장된 복수의 보조 선형 리브를 포함할 수 있다.

상기 메인 원형 리브는 한 쌍의 메인 프레임 사이에 상기 베드의 길이 방향을 따라 복수개 마련될 수 있다. 그리고 상기 공작 기계는 상기 메인 원형 리브들 사이에 상기 메인 프레임을 가로지는 방향으로 형성된 연결 리브를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 공작 기계는 베드의 강성과 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 공작 기계의 베드의 사시도이다.
도 2는 도 1의 베드의 부분 배면 사시도이다.
도 3은 도 1의 베드의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 사시도이다.
도 5는 도 4의 베드의 사시도이다.
도 6은 도 4의 베드의 부분 배면 사시도이다.
도 7은 도 4의 베드의 배면도이다.
도 8은 도 7의 VIII-VIII선에 따른 단면도이다.
도 9는 도 7의 IX-IX선에 따른 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)를 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)는 기계 본체(100) 및 베드(200)를 포함한다.

여기서, 기계 본체(100)는 공작물을 가공하기 위해 공구를 회전시키는 스핀들(110)과, 스핀들(110)을 상하 방향으로 이동 가능하게 지지하는 컬럼(column, 120)과, 컬럼(120)을 지지하며 베드(200)에 슬라이딩 가능하게 결합된 새들(saddle, 150)을 포함한다.

또한, 도시하지는 않았으나, 베드(200)와 새들(1500) 사이 그리고 스핀들(110)과 컬럼(120) 사이에 각각 이송 장치가 설치된다.

도 5 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 베드(200)는 리니어 가이드부(400), 메인 프레임(500), 메인 원형 리브(600), 및 메인 선형 리브(700)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 베드(200)는 연결 리브(800)를 더 포함할 수 있다.

리니어 가이드부(400)는 한 쌍으로 마련되며 컬럼(120)을 지지하는 새들(150)과 슬라이딩 가능하게 결합된다. 즉, 새들(150)은 리니어 가이드부(400)를 따라 직선 왕복 이동하게 된다.

메인 프레임(500)은 한 쌍의 리니어 가이드부(400)로부터 각각 하방으로 연장된다. 즉, 메인 프레임(500)도 한 쌍으로 마련될 수 있다.

메인 원형 리브(600)는 한 쌍의 메인 프레임(500) 사이에 형성된다. 그리고 메인 원형 리브(600)는 메인 프레임(500)의 길이 방향을 따라 복수개 마련될 수 있다.

메인 선형 리브(700)는 메인 원형 리브(600)에서 방사상으로 연장되어 한 쌍의 메인 프레임(500) 중 어느 하나와 연결된다. 이때, 하나의 메인 원형 리브(600)마다 복수개의 메인 선형 리브(700)가 형성될 수 있다.

도 6에서는 하나의 메인 원형 리브(600)에서 4개의 메인 선형 리브(700)가 연장된 구조를 나타내나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.

연결 리브(800)는 메인 원형 리브들(600) 사이에 메인 프레임(500)을 가로지는 방향으로 형성된다. 즉, 메인 원형 리브(600)는 연결 리브들(800)로 구획된 공간의 중앙에 배치되고 메인 선형 리브(700)는 메인 원형 리브(600)에서 연장되어 메인 프레(500)임과 연결된다.

또한, 메인 프레임(500)은, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 측면에서 측방으로 돌출 연장된 보조 원형 리브(560)와, 보조 원형 리브(560)에서 방사상으로 연장된 보조 선형 리브(570)를 더 포함할 수 있다.

도 8 및 도 9에서, 보조 원형 리브(560)와 보조 선형 리브(570)는 메인 프레임(500)의 측면에서 내측방으로 돌출 연장되나 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 보조 원형 리브(560)와 보조 선형 리브(570)는 메인 프레임(500)의 측면에서 외측방으로 돌출 연장될 수도 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)는 베드(200)의 강성과 내구성을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 메인 원형 리브(600) 및 보조 원형 리브(560)를 메인 선형 리브(700) 및 보조 선형 리브(570)와 함께 사용하여 강성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 베드(200)를 동일한 하중을 견디도록 설계하고자 할 경우에는, 베드(200) 자체의 무게를 줄일 수 있다. 즉, 베드(200)가 상대적으로 적은 무게를 가지고 상대적으로 높은 하중을 견딜 수 있다.

따라서, 동일한 하중을 견디도록 설계될 경우, 공작 기계(101)의 전체적인 생산 원가를 절감시킬 수 있다.

이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예와 비교예를 대비하여 설명한다.

도 10은, 앞서 도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같은, 종래의 공작 기계에 사용되던 베드(20)와 동일한 비교예를 가지고 하중 분포를 시뮬레이션으로 예측한 도면이다.

도 11은, 도 5 내지 도 9에 도시한 바와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 베드(200)와 동일한 실험예를 가지고 하중 분포를 시뮬레이션으로 예측한 도면이다.

그리고 아래 표 1은 전술한 비교에와 실험예의 시뮬레이션에 따른 예측값을 나타낸다.

	무게[kg]	정강성[N/um]
		X	Y	Z
비교예	4104	478	1373	1315
실험예	3954	485	1396	1265

도 10 및 도 11, 그리고 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예의 경우 상대적으로 적은 자체 무게를 가지고 비교예와 동일한 하중을 견딜 수 있음을 확인할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101: 공작 기계
100: 기계 본체 110: 스핀들
120: 컬럼 150: 새들
200: 베드 400: 리니어 가이드부
500: 메인 프레임 560: 보조 원형 리브
570: 보조 선형 리브 600: 메인 원형 리브
700: 메인 선형 리브 800: 연결 리브

Claims (3)

1. 공작물을 가공하는 기계 본체; 및
   상기 기계 본체를 슬라이딩 가능하게 지지하는 베드
   를 포함하며,
   상기 베드는,
   한 쌍의 리니어 가이드부와;
   상기 리니어 가이드부에서 하방으로 연장된 한 쌍의 메인 프레임과;
   상기 한 쌍의 메인 프레임 사이에 형성된 중공의 메인 원형 리브; 그리고
   상기 메인 원형 리브에서 방사상으로 연장되어 상기 한 쌍의 메인 프레임 중 어느 하나와 연결된 복수의 메인 선형 리브
   를 포함하는 공작 기계.
2. 제1항에서,
   상기 한 쌍의 메인 프레임은 각각 측면에서 측방으로 돌출 연장된 보조 원형 리브와, 상기 보조 원형 리브에서 방사상으로 연장된 복수의 보조 선형 리브를 포함하는 공작 기계.
3. 제1항 또는 제2항에서,
   상기 메인 원형 리브는 한 쌍의 메인 프레임 사이에 상기 베드의 길이 방향을 따라 복수개 마련되며,
   상기 메인 원형 리브들 사이에 상기 메인 프레임을 가로지는 방향으로 형성된 연결 리브를 더 포함하는 공작 기계.
   

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