KR20200025655A - 공작기계의 크로스 슬라이드 - Google Patents

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정석우
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Abstract

본 발명은 베드와, 상기 베드를 따라 이동 가능하게 설치되는 새들과, 공구대를 구비하고 상기 새들의 상부에 이동 가능하게 설치되는 크로스 슬라이드를 포함하는 공작기계의 크로스 슬라이드에 있어서 상기 크로스 슬라이드는 상기 공구대가 이동 가능하게 장착되는 본체부; 및 상기 본체부의 하부면에 형성되어 상기 본체부를 상기 새들의 상부면을 따라 이동 가능하게 결합시키는 결합부;를 포함하고, 상기 본체부는 상기 본체부의 내부에 수평방향으로 서로 마주하면서 평행하고, 상기 본체부의 상부면의 하단부와 상기 본체부의 하부면의 상단부를 연결하도록 상기 본체부의 상부면의 하단부에서 높이방향을 따라 연장 형성되는 지지리브;를 포함하는 공작기계의 크로스 슬라이드에 관한 것으로 공구대가 이동하는 경사축 방향의 크로스 슬라이드의 강성을 강화하면서 경량화를 도모하고, 동시에 크로스 슬라이드의 변형을 최소화하여 공작기계의 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

공작기계의 크로스 슬라이드{Cross slide of machine tool}
본 발명은 공작기계의 크로스 슬라이드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작기계의 크로스 슬라이드의 공구대가 이동하는 경사축의 강성을 강화하면서 제작이 용이한 터닝센터와 같은 공작기계의 크로스 슬라이드에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.
터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.
또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다.
일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.
또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이나 터렛이 사용된다.
이러한 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 툴 보관장소의 형태로 공구 매거진이 사용된다.
또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 공구를 공구 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, Automatic Tool Changer)를 구비한다.
또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, Automatic Palette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.
일반적으로 크로스 슬라이드(cross slide)란 선반 혹은 터닝센터(turning center)와 같은 공작기계에서 공구를 원하는 지점으로 이동시키거나 혹은 가공하면서 이송하기 위한 장치로 터렛과 같은 공구대가 부착된다.
이러한 크로스 슬라이드는 이송부하와 가공부하를 견딜 수 있도록 충분한 강성 확보가 요추되며, 정밀 가공을 위해 크로스 슬라이드의 구성품들의 단품 가공 정도나 조립 정도 또한 특정 수준이상으로 확보되어야 한다.
도 1에 도시된 것처럼, 종래 공작기계 특히 선반이나 터닝센터는 가공소재를 가공하기 위한 지면에 설치되는 베드(10)의 상부에 새들(20)이 이동 가능하게 설치되고, 이러한 새들(20)에 크로스 슬라이드(40)가 새들(20)에 이동가능하게 설치된다. 또한, 크로스 슬라이드(40)에 공구대(30)가 이동 가능하게 설치된다.
도 1에 도시된 것처럼, 종래 공작기계 특히 터닝센터는 가공소재를 가공하기 위한 공구대를 기본적으로 X축, Y축, Z축의 3방향에서 제어할 수 있다.
Z축은 가공소재를 클램프하는 척 측으로 공구대에 장착된 공구를 이송하기 위한 베드의 길이 방향이고, X축은 Z축에 직교하여 공구대에 장착된 공구를 척의 중심선상으로 이송시키는 방향이고, Y축은 Z축과 X축에 대해 수직한 방향을 가리킨다.
또한, YS축이란 X축 상에서 X축과 소정의 기울기 각도를 갖는 축을 의미한다. 즉, YS축이란 X축에 대하여 예각으로 설정된 축이다.
도 1에 도시된 것처럼, 종래 공작기계의 크로스 슬라이드, 특히 공구대가 설치되어 공구대가 YS축으로 이동하는 Y축 크로스 슬라이드의 경우 공구대 자체의 하중에 의해 강성이 충분히 강회되지 않아 변형이 발생하여 가공정밀도가 저하하는 문제점이 있었다.
또한, 종래 공작기계의 크로스 슬라이드는 강성 강화를 위해 단순히 두껍게 제작하는 경우 크로스 슬라이드 자체의 하중이나 크기에 의해 유지비용과 제작비용이 증가하고 공작기계의 소형화를 도모할 수 없는 문제점이 있었다.
더욱이, 종래 공작기계의 크로스 슬라이드는 하중증가나 강성이 약하여 크로스 슬라이드의 변형에 따라 다른 부품의 손상이나 파손을 야기하여 공작기계의 유지보수 시간과 비용을 증가시키고, 비가공 시간울 증가시켜 공작기계의 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.
게다가, 종래 공작기계의 크로스 슬라이드는 크로스 슬라이드 제작시에 크로스 슬라이드 내부의 세척 및 주물사 제거를 효과적으로 수행할 수 없어 크로스 슬라이드의 생산성이 감소되고, 작업자의 불편을 초래하며, 크로스 슬라이드의 제작비용을 증가시켜 종국적으로 공작기계의 생산비용을 증가시키는 문제점이 있었다.
대한민국 실용신안공개공보 제20-1998-0018567호 대한민국 특허공개공보 제10-2004-0060516호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공작기계의 크로스 슬라이드의 본체부에 지지리브, 수평리브, 연장리브, 보조리브를 형성하여 공구대가 이동하는 경사축 방향의 크로스 슬라이드의 강성을 강화하면서 경량화를 도모하고, 본체부의 좌측면과 우측면에 관통공을 형성하여 세척 및 주물사 제거를 효과적으로 수행함에 따라 크로스 슬라이드의 제작비용을 최소화하면서 생산을 용이하게 도모할 수 있는 터닝센터와 같은 공작기계의 크로스 슬라이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 베드와, 상기 베드를 따라 이동 가능하게 설치되는 새들과, 공구대를 구비하고 상기 새들의 상부에 이동 가능하게 설치되는 크로스 슬라이드를 포함하는 공작기계의 크로스 슬라이드에 있어서 상기 크로스 슬라이드는 상기 공구대가 이동 가능하게 장착되는 본체부; 및 상기 본체부의 하부면에 형성되어 상기 본체부를 상기 새들의 상부면을 따라 이동 가능하게 결합시키는 결합부;를 포함하고, 상기 본체부는 상기 본체부의 내부에 수평방향으로 서로 마주하면서 평행하고, 상기 본체부의 상부면의 하단부와 상기 본체부의 하부면의 상단부를 연결하도록 상기 본체부의 상부면의 하단부에서 높이방향을 따라 연장 형성되는 지지리브;를 포함하는 공작기계의 크로스 슬라이드를 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 크로스 슬라이드의 본체부는 상기 본체부의 내부에 경사축방향으로 서로 마주하면서 평행하고, 인접하는 상기 지지리브의 수평방향으로 서로 마주하는 측면을 연결하도록 상기 본체부의 상부면의 하단부에서 수평방향으로 연장 형성되는 복수의 수평리브;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 크로스 슬라이드의 본체부는 상기 본체부의 내부에 경사축방향으로 서로 마주하면서 평행하고, 상기 지지리브의 일측면과 상기 본체부의 일측면을 연결하도록 상기 본체부의 상부면의 하단부에서 수평방향 및 높이방향으로 연장 형성되는 복수의 연장리브;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 크로스 슬라이드의 본체부의 상기 복수의 연장리브는 각각 경사축방향으로 서로 인접하는 연장리브의 높이가 서로 다르게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 크로스 슬라이드의 본체부의 상기 복수의 연장리브는 각각 경사축방향으로 서로 인접하는 연장리브의 두께가 서로 다르게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 크로스 슬라이드의 본체부는 상기 본체부의 상부면의 일측 하부에 경사축방향으로 연장 형성되는 보조리브;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 크로스 슬라이드의 본체부는 상기 본체부의 양측면에 수평방향으로 서로 마주하면서 평행하고, 경사축방향을 따라 서로 이격하도록 형성되는 복수의 관통부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 크로스 슬라이드의 본체부의 각각의 상기 지지리브는 상기 복수의 관통부와 상기 본체부의 내부를 연통하기 위해 경사축방향을 따라 서로 이격하도록 형성되는 복수의 보조 관통부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 공작긱계의 크로스 슬라이드는 본체부에 지지리브, 수평리브, 연장리브, 보조리브를 형성하여 공구대가 이동하는 경사축 방향의 크로스 슬라이드의 강성을 강화하면서 경량화를 도모하고, 동시에 크로스 슬라이드의 변형을 최소화하여 공작기계의 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드는 변형을 최소화하여 진직도와 각도편차를 감소시켜 공작기계의 가공 정밀도를 향상시키고, 공작기계의 컴팩트화를 도모할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드는 변형을 최소화하여 이송계나 다른 부품의 손상이나 파손을 예방하여 공작기계의 유지보수 시간과 비용을 절감하고, 비가공 시간 감소에 의해 공작기계의 생산성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드는 본체부의 좌측면과 우측면에 관통공을 형성하여 세척 및 주물사 제거를 효과적으로 수행함에 따라 크로스 슬라이드의 생산성을 향상할 수 있고, 크로스 슬라이드의 제작비용을 최소화하면서 생산이 용이하여 작업자의 편의를 극대화하고, 대량생산이 가능하여 수출을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 크로스 슬라이드를 포함하는 공작기계, 특히 터닝센터의 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드의 전방 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드의 후방 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드의 정면도를 나타낸다.
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드의 우측면도를 나타낸다.
도 6은 도 4의 A-A선의 단면도를 나타낸다.
도 7은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드의 배면도를 나타낸다.
도 8은 도 7의 B-B선의 단면도를 나타낸다.
도 9는 공구대의 위치에 따른 X축 이송에 따른 Y축 진진도 편차에 대한 실험 데이터를 나타낸다.
도 10은 공구대의 위치에 따른 X축 이송에 따른 Y축 처짐 편차에 대한 실험 데이터를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드의 전방 사시도를 나타내고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드의 후방 사시도를 나타낸다. 도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드의 정면도를 나타내고, 도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드의 우측면도를 나타낸다. 도 6은 도 4의 A-A선의 단면도를 나타내고, 도 7은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드의 배면도를 나타내며, 도 8은 도 7의 B-B선의 단면도를 나타낸다. 도 9는 공구대의 위치에 따른 X축 이송에 따른 Y축 진진도 편차에 대한 실험 데이터를 나타내고, 도 10은 공구대의 위치에 따른 X축 이송에 따른 Y축 처짐 편차에 대한 실험 데이터를 나타낸다.
이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "수평방향"이란 동일부재에서 가로방향, 즉 도 1 내지 도 3에서 Z축 방향을 의미하고, "수직방향"이란 수평방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향, 즉 도 1 내지 도 3에서 X축 방향을 의미하며, "높이방향"이란 수평방향과 수직방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 상하방향, 즉 도 1 내지 도 3에서 Y축 방향을 의미한다. 또한, "경사축방향"이란 수직방향 상에서 수직방향에 대해 소정의 기울기 각도를 갖는 방향, 즉 X축과 Y축 사이에서 X축에 대하여 예각으로 설정된 축으로 도 1 내지 도 3에서 YS축을 의미한다. 또한, 상부면이란 동일부재에서 "경사축방향"에서 위쪽면, 즉 도 1 내지 도 3에서 YS축의 위쪽에 위치하는 면을 의미하고, 하부면이란 동일부재에서 "경사축방향"에서 아래쪽면, 즉 도 1 내지 도 3에서 YS축 아래쪽에 위치하는 면을 의미한다. 또한, "전면(전방)"이란, 동일부재에서 "수직방향"의 앞쪽면, 즉 도 2에서 크로스 슬라이드가 보이는 방향의 면을 의미하고, "후면(후방)"이란, 동일부재에서 "수직방향"의 뒷쪽면, 즉 도 2에서 크로스 슬라이드가 보이는 방향의 반대쪽 면을 의미한다.
베드(10)는 선반이나 터닝센터와 같은 수평형 공작기계에서 지면에 수평하게 배치되는 구성요소로 공작기계의 기본 골격과 외형을 형성한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 도 1에 도시된 것처럼 베드(10)의 상부면에 Z축 방향을 따라 후술하는 새들(20)을 이송하기 위해 서로 마주하면서 평행하게 Z축 가이드부가 설치될 수 있다.
또한, Z축 가이드부의 사이에 새들(20)과 연결되어 새들(20)을 Z축으로 왕복이송하는 동력을 제공하는 Z축 볼스크류가 Z축 가이드부와 평행하도록 Z축 방향을 따라 설치될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았지만 새들(20)은 Z축 볼스크류의 너트와 결합되고 Z축 볼스크류의 구동부의 작동에 의해 나사축이 회전함에 따라 너트가 왕복하면서 새들(20)읠 Z축 가이드부를 따라 Z축 방향으로 왕복이동시킬 수 있다.
반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, Z축 가이드부는 LM 가이드 레일로 형성될 수 있다.
새들(20)은 Z축 볼스크류의 구동부의 구동에 의해 Z축 가이드부를 따라 베드(10)의 상부에서 Z축 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다. 새들(20)의 중앙에 공간부가 함입 형성될 수 있다.
가이드부가 새들(20)의 상부에 새들(20)의 수직방향을 따라 설치될 수 있다. 즉, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 가이드부는 새들(20)의 상부면에서 YS축 방향을 따라 서로 마주하면서 평행하게 설치될 수 있다.
이러한 가이드부는 LM 가이드 레일로 형성될 수 있고 가이드 레일을 따라 가이드 블럭이 이동하는 형태로 형성될 수 있다. 이때에, 가이드 블록은 롤러 베어링을 통한 구름마찰에 의해 가이드부를 따라 크로스 슬라이드(40)를 YS축 방향을 따라 용이하게 이동시키게 된다. 가이드 블럭은 크로스 슬라이드(40)의 하부면의 하단부의 오목한 부분에 삽입 결합되어 크로스 슬라이드(40)가 볼스크류의 작동에 의해 YS축 방향으로 이동할 때에 하중을 지탱하고, 공구대(30)에 설치된 공구로 공작물을 가공시에 가공부하를 지탱할 수 있다. 이에 따라 가공정밀도가 향상되어 공작기계의 정밀성과 안정성을 극대화할 수 있다.
볼스크류가 새들의 공간부 상에 설치될 수 있다. 즉, 볼스크류는 가이드부 사이의 새들의 공간부에 설치되고 볼스크류의 너트가 크로스 슬라이드와 연결되어 구동부의 구동에 따라 크로스 슬라이드가 새들의 상부면에서 YS축 방향으로 왕복이동 할 수 있게 된다. 이에 따라 크로스 슬라이드에 설치되는 공구대(30)가 X, Y, Z축으로 용이하게 이동할 수 있게 된다.
도면에 도시되지은 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드(40)의 볼스크류는 구동부, 피드박스부, 샤프트부, 베어링 하우징부, 커플링부, 로크 너트부, 및 칼라부를 포함하여 형성될 수 있다.
구동부가 볼스크류의 일측에 설치되어 볼스크류의 회전시키는 동력을 제공한다. 구동부는 모터 또는 서보모터(servo motor)로 형성되고, 수치제어부 또는 PLC에 의해 구동이 제어된다. 피드박스부는 새들에 일체로 형성될 수 있다. 샤프트부의 일단은 커플링부에 의해 피드박스부와 구동부에 탈부착 가능하게 장착된다. 샤프트부의 타단은 로크 너트부와 칼라부에 의해 베어링 하우징부가 장착된 상태에서 공간부의 내부에서 피드박스부에 탈부착 가능하게 장착된다. 샤프트부의 일부에 너트가 삽입설치되어 구동부의 구동에 의해 샤프트부 상에서 왕복이동하게 된다. 도면에 도시되지는 않았지만 너트와 크로스 슬라이드가 연결 설치될 수 있다. 이에 따라 크로스 슬라이드(40)는 구동부의 구동에 의해 가이드부를 따라 YS축 방향으로 왕복이동할 수 있다. 베어링 하우징부에 각종 베어링 등이 설치되어 샤프트부의 마모 발생을 방지한다.
크로스 슬라이드(40)는 공구대(30)를 구비하고, 공구대(30)에는 공작물을 가공하기 위한 각종 공구가 장착될 수 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 이러한 공구대는 터렛으로 형성될 수 있고, 필요한 경우 자동공구교환장치(ATC)를 구비하여 생산성을 극대화할 수 있다. 크로스 슬라이드(40)는 볼스크류에 의해 가이드부를 따라 YS축 방향으로 이동 가능하게 설치된다.
도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드는 공작물 중에서 축이나 파이프와 같은 긴 소재를 가공할 때에 공작물의 끝단의 흔들림을 방지하게 위해 베드(10)에 이송 가능하게 심압대(tailstock)가 설치될 수 있다.
도 2 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드(40)를 설명한다. 도 2 내지 도 3, 및 도 7에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드(40)는 본체부(100)와 결합부(200)를 포함한다.
본체부(100)에 공구대(30)가 이동 가능하게 장착된다.
결합부(200)는 본체부(100)의 하부면(104)에 형성되어 본체부(100)를 새들(20)의 상부면을 따라 이동 가능하게 결합시킨다. 이러한 결합부(200)의 형사이나 새들(20)과 결합하는 형상이나 구조는 필요에 따라 다양하게 변형 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드(40)의 본체부(100)의 지지리브(110)는 본체부의 내부에 수평방향(Z축)으로 서로 마주하면서 평행하게 형성된다. 또한, 지지리브(110)는 본체부의 상부면(101)의 하단부(103)와 본체부의 하부면(104)의 상단부(105)를 연결하도록 본체부의 상부면(101)의 하단부(103)에서 높이방향(Y축)을 따라 연장 형성된다.
즉, 지지리브(110)는 본체부(100)의 내부에 본체부(100)의 좌측면(107)과 우측면(108)에 각각 인접하면서 수평방향으로 평행하면서 대칭하도록 한 쌍으로 형성된다. 또한, 한쌍의 지지리브(110)는 본체부(100)의 내부에 본체부의 상부면(101)의 하단부(103)에서 높이방향 하부로 연장되어 본체부(100)의 하부면(104)의 상단부(105)와 연결되도록 연장 형성된다.
이처럼, 지지리브(110)가 한 쌍으로 본체부(100)의 좌측면(107)과 우측면(108)에 서로 대칭하면서 본체부(100)의 내부의 본체부의 상부면(101)의 하단부(103)와 본체부의 하부면(104)의 상단부(105)를 서로 연결하도록 연장 형성됨에 따라 공구대가 이동하는 경사축방향(YS축)의 크로스 슬라이드의 경사축방향(YS축) 강성을 1차적으로 강화하면서 크로스 슬라이드의 경량화를 도모하고, 동시에 크로스 슬라이드의 변형을 최소화하여 공작기계의 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 3, 도 6, 및 도 7에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드(40)의 본체부(100)는 복수의 수평리브(120)를 더 포함한다.
복수의 수평리브(120)는 본체부(100)의 내부에 경사축방향(YS축)으로 서로 마주하면서 평행하게 형성된다. 또한, 복수의 수평리브(120)는 인접하는 지지리브(110)의 수평방향(Z축)으로 서로 마주하는 측면을 연결하도록 본체부의 상부면(101)의 하단부(103)에서 수평방향(Z축)으로 연장 형성된다.
즉, 복수의 수평리브(120)는 본체부(100)의 내부에서 한 쌍의 지지리브(110)의 수평방향(Z축)을 서로 마주하는 측면(111)을 연결하도록 본체부의 상부면(101)의 하단부(103)에서 소정의 높이를 갖도록 수평방향(Z축)으로 연장 형성된다.
도 3, 도 4, 도 6, 및 도 7에 복수의 수평리브(120)가 경사축방향(YS축)으로 2개가 형성된 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 크로스 슬라이드의 크기와 형상 등에 따라 수평리브(120)의 갯수는 변형될 수 있다.
다만, 크로스 슬라이드의 주물 제작시에 형틀 제작비용을 절감하고, 제작 용이성과 크로스 슬라이드의 이동중에 크로스 슬라이드의 진동을 최소화하기 위해 복수의 수평리브(120)의 높이와 두께는 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드는 변형의 최소하에 의해 진직도와 각도편차를 감소시켜 공작기계의 가공 정밀도를 향상시키고, 공작기계의 컴팩트화를 도모할 수 있다. 또한, 수평리브에 의해 크로스 슬라이드의 강성을 2차적으로 강화할 수 있다.
도 2 내지 도 3, 도 7, 및 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드(40)의 본체부(100)는 복수의 연장리브(130)를 더 포함한다.
복수의 연장리브(130)는 본체부(100)의 내부에 경사축방향(YS축)으로 서로 마주하면서 평행하게 형성된다. 또한, 복수의 연장리브(130)는 한 쌍의 지지리브 중 각각의 지지리브(110)의 일측면과 본체부의 일측면(107, 108)을 연결하도록 본체부의 상부면(101)의 하단부(103)에서 수평방향(Z축) 및 높이방향(Y축)으로 연장 형성된다.
즉, 복수의 연장리브(130)는 본체부(100)의 내부에서 한 쌍의 지지리브(110) 중 좌측의 지지리브(110)의 타측면(112)과 본체부의 좌측면(107)과 한 쌍의 지지리브(110) 중 우측의 지지리브(110)의 타측면(112)과 본체부의 우측면(108)을 연결하도록 각각의 지지리브(110)와 본체부의 일측면 사이의 본체부의 상부면(101)의 하단부(103)에서 소정의 높이(H)와 두께(T)를 갖도록 수평방향(Z축) 및 높이방향(Y축)으로 연장 형성된다.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드는 변형을 최소화하여 이송계나 다른 부품의 손상이나 파손을 예방하여 공작기계의 유지보수 시간과 비용을 절감하고, 비가공 시간 감소에 의해 공작기계의 생산성을 극대화할 수 있다. 또한, 연장리브에 의해 크로스 슬라이드의 강성을 3차적으로 강화할 수 있다.
도 8에 복수의 연장리브(130)가 경사축방향(YS축)으로 3개가 형성된 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 크로스 슬라이드의 크기와 형상 등에 따라 연장리브(130)의 갯수는 변형될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 것처럼 복수의 연장리브(130)는 각각 경사축방향(YS축)으로 서로 인접하는 연장리브(130)의 높이(H)가 서로 다르게 형성될 수 있다.
즉, 경사축방향(YS축)으로 서로 인접하는 연장리브(130)의 높이(H1≠H2, H2≠H3)가 서로 다르게 형성된다. 이에 따라 후술하는 관통부(150)를 통해 세척 및 주물사 제거가 용이하고, 주물 제작시에 형틀을 통해 주물이 용이하게 유입되어 제조시간과 제조비용을 절감하고, 강성을 보강하면서 무거와 크기를 최소화하여 컴팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 것처럼, 복수의 연장리브(130)는 각각 경사축방향(YS축)으로 서로 인접하는 연장리브(130)의 두께(T)가 서로 다르게 형성될 수 있다.
즉, 경사축방향(YS축)으로 서로 인접하는 연장리브(130)의 두께(T1≠T2, T2≠T3)가 서로 다르게 형성된다. 이에 따라 공구대(30)까 크로스 슬라이드(40)를 따라 이동할 때에 발생하는 하중을 효과적으로 보강하여 진직도와 각도편차를 감소시켜 가공정밀도를 극대화하고, 강성을 보강하면서 무거와 크기를 최소화하여 컴팩트화를 도모하고, 최종적으로 공작기계의 소형화를 도모할 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드(40)의 본체부(100)는 보조리브(140)를 더 포함한다.
보조리브(140)는 본체부의 상부면(101)의 일측 하부에 경사축방향(YS축)으로 연장 형성된다. 즉, 보조리브(140)는 본체부의 상부면(101)의 좌측면(107) 하부에 소정의 길이를 갖도록 경사축방향(YS축)으로 연장 형성된다.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드는 무게 증가를 최소화하면서 강성을 보강하여 크로스 슬라이드의 변형 방지를 통해 진동이나 타부품 손상을 예방하여 공작기계의 생산성을 증가시키고, 작업자의 편의를 도모할 수 있다. 또한, 보조리브에 의해 크로스 슬라이드의 강성을 4차적으로 강화할 수 있다.
도 2 내지 도3, 도 5, 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드(40)의 본체부(100)는 복수의 관통부(150)를 더 포함한다.
복수의 관통부(150)는 본체부(100)의 양측면(107, 108)에 수평방향(Z축)으로 서로 마주하면서 평행하게 형성된다. 또한, 복수의 관통부(150)는 경사축방향(YS축)을 따라 서로 이격하도록 형성된다.
즉, 복수의 관통부(150)는 본체부의 좌측면(107)과 본체부의 우측면(108)에 각각 수평방향(Z축)으로 서로 마주하면서 평행하게 형성된다. 또한, 복수의 관통부(150)는 경사축방향(YS축)을 따라 서로 이격하도록 본체부의 좌측면(107)과 본체부의 우측면(108)에 복수개가 형성된다.
이처럼, 복수의 관통부(150)가 본체부의 좌측면(107)과 본체부의 우측면(108)에 각각 수평방향(Z축)으로 서로 마주하면서 평행하게 형성되어 좌우대칭을 형성하여 크로스 슬라이드 이동시에 진동발생을 최소화하고 크로스 슬라이드에 작용하는 하중을 균등하게 분배하여 크로스 슬라이드의 변형을 최소화할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드는 본체부의 좌측면과 우측면에 관통공을 형성하여 세척 및 주물사 제거를 효과적으로 수행함에 따라 크로스 슬라이드의 생산성을 향상할 수 있고, 크로스 슬라이드의 제작비용을 최소화하면서 생산이 용이하여 작업자의 편의를 극대화하고, 대량생산이 가능하여 수출을 증대시킬 수 있다.
도 2 내지 도 3, 도 5, 도 8에 복수의 관통부(150)가 경사축방향(YS축)으로 2개가 형성된 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 크로스 슬라이드의 크기와 형상 등에 따라 관통부(150)의 갯수는 변형될 수 있다.
다만, 크로스 슬라이드의 주물 제작시에 형틀 제작비용을 절감하고, 제작 용이성과 크로스 슬라이드의 이동중에 크로스 슬라이드의 진동을 최소화하기 위해 복수의 관통부(150)의 크기와 형상은 본체부의 좌측면과 우측면에 완벽하게 대칭되게 형성되는 것이 바람직하다.
도 3, 도 6, 및 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 크로스 슬라이드(40)의 각각의 지지리브(110)는 복수의 보조 관통부(113)를 포함한다.
복수의 보조 관통부(113)는 복수의 관통부(150)와 본체부(100)의 내부를 연통하기 위해 경사축방향(YS축)을 따라 서로 이격하도록 형성된다.
즉, 복수의 보조 관통부(113)는 각각의 지지리브(110)에 수평방향(Z축)으로 서로 마주하면서 평행하게 형성된다. 또한, 복수의 보조 관통부(113)는 경사축방향(YS축)을 따라 서로 이격하도록 각각의 지지리브(110)를 관통하여 형성된다.
이처럼, 복수의 보조 관통부(113)가 서로 마주하는 각각의 지지리브(110)에 수평방향(Z축)으로 서로 마주하면서 평행하게 형성되어 좌우대칭을 형성하고, 복수의 관통부(150)와 연통하면서 상응하도록 형성되어, 크로스 슬라이드 이동시에 진동발생을 최소화하고 크로스 슬라이드에 작용하는 하중을 균등하게 분배하여 크로스 슬라이드의 변형을 최소화할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드는 생산성을 향상하여 크로스 슬라이드의 제작비용을 최소화하면서 생산이 용이하여 작업자의 편의를 극대화할 수 있다.
도 3, 도 6, 및 도 8에 복수의 보조 관통부(113)가 경사축방향(YS축)으로 4개가 형성된 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 크로스 슬라이드의 크기와 형상 등에 따라 보조 관통부(113)의 갯수는 변형될 수 있다.
다만, 크로스 슬라이드의 주물 제작시에 형틀 제작비용을 절감하고, 제작 용이성과 크로스 슬라이드의 이동중에 크로스 슬라이드의 진동을 최소화하기 위해 복수의 보조 관통부(113)의 크기와 형상은 수평방향으로 마주하는 각각의 지지리브(110)에서 완벽하게 대칭되게 형성되는 것이 바람직하다.
도 9 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드에 대한 효과를 설명한다.
도 9 및 도 10에서 Top는 도 2에서 공구대(30)가 가장 높은 위치 즉, ①번에 위치한 경우이고, Center은 도 2에서 공구대가 중간 위치 즉, ②번에 위치한 경우이며, Bottom은 도 2dpt 공구대가 가장 낮은 위치 즉, ③번에 위치한 경우이다. 또한, case 1은 종래 공작기계의 크로스 슬라이드와 같이 본 발명에 의한 리브구조와 관통부가 없는 상태의 크로스 슬라이드이다. case 2는 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드로 본체부가 지지리브, 수평리브, 연장리브, 및 보조리브를 구비하고, 관통부와 보조 관통부를 포함한 형태이다. case 3은 case 2와 동일하나 보조리브만 구비하지 않은 형태이다.
도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 공작기계의 크로스 슬라이드의 본체부에 지지리브, 수평리브, 연장리브, 보조리브를 형성하여 공구대가 이동하는 경사축 방향의 크로스 슬라이드의 무게 증가없이 종래보다 23% 이상 강성을 강화하고, 경량화와 소형화를 통해 공작기계의 전체적인 컴팩트화를 도모하고, 본체부의 좌측면과 우측면에 관통공을 형성하여 세척 및 주물사 제거를 효과적으로 수행함에 따라 크로스 슬라이드의 제작비용을 최소화하면서 생산을 용이하게 도모할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
1 : 공작기계 10 : 베드
20 : 새들 30 : 공구대
40 : 크로스 슬라이드 100 : 본체부
110 : 지지리브 120 : 수평리브
130 : 연장리브 140 : 보조리브
150 : 관통부

Claims (8)

  1. 베드와, 상기 베드를 따라 이동 가능하게 설치되는 새들과, 공구대를 구비하고 상기 새들의 상부에 이동 가능하게 설치되는 크로스 슬라이드를 포함하는 공작기계의 크로스 슬라이드에 있어서,
    상기 크로스 슬라이드는,
    상기 공구대가 이동 가능하게 장착되는 본체부; 및
    상기 본체부의 하부면에 형성되어 상기 본체부를 상기 새들의 상부면을 따라 이동 가능하게 결합시키는 결합부;를 포함하고,
    상기 본체부는,
    상기 본체부의 내부에 수평방향으로 서로 마주하면서 평행하고, 상기 본체부의 상부면의 하단부와 상기 본체부의 하부면의 상단부를 연결하도록 상기 본체부의 상부면의 하단부에서 높이방향을 따라 연장 형성되는 지지리브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 크로스 슬라이드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는,
    상기 본체부의 내부에 경사축방향으로 서로 마주하면서 평행하고, 인접하는 상기 지지리브의 수평방향으로 서로 마주하는 측면을 연결하도록 상기 본체부의 상부면의 하단부에서 수평방향으로 연장 형성되는 복수의 수평리브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 크로스 슬라이드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는,
    상기 본체부의 내부에 경사축방향으로 서로 마주하면서 평행하고, 상기 지지리브의 일측면과 상기 본체부의 일측면을 연결하도록 상기 본체부의 상부면의 하단부에서 수평방향 및 높이방향으로 연장 형성되는 복수의 연장리브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 크로스 슬라이드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 연장리브는 각각,
    경사축방향으로 서로 인접하는 연장리브의 높이가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 크로스 슬라이드.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 연장리브는 각각,
    경사축방향으로 서로 인접하는 연장리브의 두께가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 크로스 슬라이드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는,
    상기 본체부의 상부면의 일측 하부에 경사축방향으로 연장 형성되는 보조리브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 크로스 슬라이드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는,
    상기 본체부의 양측면에 수평방향으로 서로 마주하면서 평행하고, 경사축방향을 따라 서로 이격하도록 형성되는 복수의 관통부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 크로스 슬라이드.
  8. 제7항에 있어서,
    각각의 상기 지지리브는,
    상기 복수의 관통부와 상기 본체부의 내부를 연통하기 위해 경사축방향을 따라 서로 이격하도록 형성되는 복수의 보조 관통부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 크로스 슬라이드.
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