KR20200095044A - 공작기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 심압대의 구조에 따른 자중 및 가공부하에 의해 발생되는 처짐을 방지하고 강성을 증대하며, 조절부의 조절을 통해 지지유닛의 길이의 변경을 용이하게 함으로서 심압대의 처짐양에 대한 지속적인 보정을 통해 가공의 정밀도를 향상시키기 위한 공작기계에 관한 것이다.

Description

공작기계{MACHINE TOOL}

본 발명은 공작기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작기계에 심압대를 적용할 경우 심압대의 구조에 따른 자중 및 가공부하에 의해 발생되는 처짐을 방지하고 강성을 증대하기 위한 공작기계에 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, 복합가공기 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

공작기계 중 복합가공기란 선삭가공과 드릴, 탭핑, 밀링가공 등 가공형태가 다양한 가공을 수행하는 다기능의 자동공구교환장치(ATC)와 공구 매거진이 장착된 터닝센터를 의미한다. 복합가공기에서 작업자가 가공에 필요한 공구를 로딩하거나 교환시에 공구를 수동으로 공구 매거진에 장착한다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numericalcontrol) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.

또한, 공작기계는 공작물인 가공소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공 전 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, AutomaticTool Changer)를 구비한다

또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, AutomaticPalette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.

또한, 일반적으로 공작기계는 가공방법에 따라 크게 터닝센터(TURNING CENTER)와 머시닝센터(MACHINING CENTER)로 분류된다.

일반적으로 선삭, 밀링, 드릴링, 탭핑, 보링 등 여러 가지 가공 공정을 하나의 공작기계에서 한번 공작물 스텝(step)으로 구현할 수 있는 공작기계를 복합가공기(multi-task center or integrated mill turn center)라 한다. 이러한 복합가공기를 이용하면 리드타임(lead time), 부품 수, 작업 부하, 작업 공간 등을 줄이는 것은 물론 생산성과 정밀도를 향상할 수 있다.

공작기계는 가공소재를 클램핑하는 척과 척에 클램핑된 가공소재를 척에 클램핑된 가공소재의 자유단을 고정시키는 심압대를 포함할 수 있다.

심압대는 비교적 긴 가공소재의 자유단을 지지하여 가공소재의 처짐이나 좌굴 현상을 방지하여 가공 품위를 향상시키기 위해 공작기계 내에 이동 가능하게 배치된다.

공작기계는 필요에 따라 동시에 다수의 가공소재를 가공할 수 있도록 복수의 스핀들을 구비할 수 있다. 구체적으로 복수의 스핀들이 나란하게 배치될 수 있고, 각각의 스핀들에는 주요 유니트인 주축대, 공구대, 이송대, 배드를 각각 구비할 수 있다.

또한. 공작기계는 생산성 및 작업효율성을 도모하기 위해 겐트리(Gantry)를 함께 구비하여 자동화 라인장비로 여러대가 투입되는 경우가 많은데, 이 경우에는 최소한의 공간에 컴팩트(Compact)하게 각종 공작기계의 각 구성을 배치해야 한다.

더욱이 공작기계로 샤프트(Shaft)나 피스톤(Piston)과 같이 비교적 긴 가공소재를 가공하는 경우에는 가공의 정밀성을 향상시키기 위해 심압대를 적용해야 하는데 자동화 라인장비로 여러대가 투입되는 경우에는 상술한 바와 같이 공작기계의컴팩트화를 위한 공간상의 제약이 있다.

이에 따라 심압대는 베드의 측면에 조립되게 되고 심압대가 베드의 측면에 조립된 상태에서도 샤프트(Shaft)를 지지할 공간은 확보되어야 하므로 일반적으로 베드의 측면에 심압대가 외팔보 형태로 설치될 수 밖에 없었다.

이처럼 심압대가 베드의 측면에 외팔보 형태로 설치됨에 따라 외팔보 구조의 자중 및 가공부화 등으로 인해 처짐이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2018-0093562호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 심압대를 지지하기 위한 지지유닛을 구비하여 공작기계의 소형화를 도모하고, 심압대의 자중 및 가공부하에 의해 발생되는 처짐을 방지하고 강성을 증대하며, 조절부를 조절하여 지지유닛의 길이의 변경을 용이하게 함으로서 심압대의 처짐양에 대한 지속적인 보정을 통해 가공의 정밀도를 향상시키기 위한 공작기계를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계는 베드; 상기 베드에 설치되는 스핀들; 상기 스핀들과 마주하도록 상기 베드에 설치되는 심압대; 및 상기 심압대를 지지하기 위해 상기 심압대에 결합되는 지지유닛;을 포함하고, 상기 지지유닛은, 일측이 상기 심압대에 연결 설치되는 제1 지지부; 상기 제1 지지부와 수직방향으로 이격하면서 타측이 바닥면을 지지하도록 설치되는 제2 지지부; 및 일측이 상기 제1 지지부의 타측과 결합되고, 타측이 상기 제2 지지부의 일측에 결합 설치되는 조절부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 스핀들은, 상기 베드의 상부에 이격하여 서로 평행하게 배치되어 복수개로 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 조절부를조절하여 상기 조절부에 결합된 상기 제1 지지부의 선단과 상기 제2 지지부의 선단이 서로 인접하는 방향으로 이동하거나 또는 서로 멀어지는 방향으로 이동하여 상기 지지유닛의 길이가 변경할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 조절부는, 내부를 관통하여 형성되는 공동부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 지지유닛은, 상기 조절부의 일측과 상기 제1 지지부의 타측을 결합 고정하는 제1 고정부; 및 상기 조절부의 타측과 상기 제2 지지부의 일측을 결합 고정하는 제2 고정부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 지지유닛은, 수평방향으로 연장 형성되고, 상기 제2 지지부의 타측에 결합되어 상기 제2 지지부를 고정하는 지지부재;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 지지유닛은, 상기 제2 지지부의 타측과 상기 지지부재 사이에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 받침부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 지지유닛은, 상기 제1 지지부의 일측과 상기 심압대 사이에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 확장부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 베드에 결합 설치되는 쿨런트 탱크 유닛; 및 상기 제1 지지부가 삽입되기 위한 관통홀을 구비하고, 상기 베드에 설치되는 커버부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 지지유닛은, 상기 제1 지지부를 관통하여 상기 관통홀에 접촉하여 설치되는 실링부; 상기 제1 지지부를 관통하여 상기 실링부를 가압하도록 상기 실링부의 상부에 설치되는 결합부; 및 상기 제1 지지부를 관통하여 상기 결합부와 상보적으로 결합하도록 상기 결합부의 상부에 설치되는 차단부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 쿨런트 탱크 유닛은, 상기 제2 지지부를 설치하기 위해 공간부를 구비하고, 내부에 쿨런트를 보관하는 베이스부; 및 상기 제2 지지부를 수용하기 위한 개구부를 구비하고, 상기 공간부를 커버하기 위해 상기 베이스부에 설치되는 차폐부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 공동부의 내주면에는 나사산이 형성되고. 상기 제1 지지부의 선단과 상기 제2 지지부의 선단에는 상기 나사산에 대응하는 나사홈이 형성되며, 상기 나사홈은 상기 제1 지지부의 선단과 상기 제2 지지부의 선단에 서로 반대방향으로 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계는 지지유닛을 구비하여 심압대의 자중 및 가공부하에 의해 발생되는 처짐을 방지함으로서 가공의 정확도를 높여 제품의 품질을 향상시킬 수 있고, 강성을 증대하여 공작기계의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 발명에 의한 공작기계는 조절부를 조절하여 조절부에 결합된 제1 지지부의 선단과 제2 지지부의 선단이 서로 인접하거나 멀어지는 방향으로 이동되어 지지유닛의 길이의 변경을 용이하게 함으로서 공작기계의 사용 중 발생되는 자중 또는 가공부하 등에 따라 발생될 수 있는 심압대의 처짐의 정도를 지속적으로 즉각 보정 할 수 있으므로 가공소재의 처짐정도를 지속적으로 보정하여 가공의 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계는 심압대를 지지하기 위한 지지유닛을 구비하여 생산성 및 작업효율성을 도모하기 위해 겐트리(Gantry)등을 함께 구비하여 자동화 라인장비로 복수의 스핀들이 평행하게 배치되는 경우에도 최소한의 공간에 컴팩트(Compact)하게 심압대를 포함한 각종 공작기계의 각 구성을 배치할 수 있어 공작기계의 소형화를 도모하고, 공작기계의 설치 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 사시도를 나타낸다.
도 2는 지지유닛의 측단면도를 나타낸다.
도 3은 도 2에서 A부분의 확대도를 나타낸다.
도 4는 도 2에서 A부분의 확대도를 나타낸다.
도 5는 지지유닛의 분해사시도를 나타낸다.
도 6는 커버부 및 지지유닛의 측단면도를 나타낸다.
도 7 도 6에서 B부분의 확대도를 나타낸다.
도 8는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 사시도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 쿨런트 탱크 유닛을 나타낸다.
도 10은 공작기계의 쿨런트 탱크 유닛의 분해사시도를 나타낸다.
도 11은 종래 공작기계의 정강성 및 처짐결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 정강성 및 처짐결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 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 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 사시도를 나타내고, 도 2는 지지유닛의 측단면도를 나타낸다.

도 3은 도 2에서 A부분의 확대도를 나타내고, 도 4는 도 2에서 A부분의 확대도를 나타낸다.

도 5는 지지유닛의 분해사시도를 나타내고, 도 6는 커버부 및 지지유닛의 측단면도를 나타낸다.

도 7 도 6에서 B부분의 확대도를 나타내고, 도 8는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 사시도를 나타낸다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 쿨런트 탱크 유닛을 나타내고, 도 10은 공작기계의 쿨런트 탱크 유닛의 분해사시도를 나타낸다.

도 11은 종래 공작기계의 정강성 및 처짐결과를 나타낸 그래프이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 정강성 및 처짐결과를 나타낸 그래프이다.

이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "수평방향"이란 동일부재에서 가로방향, 즉 도 1에서 X축 방향을 의미하고, "수직방향"이란 수평방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 높이방향, 즉 도 1에서 Y축 방향을 의미하며, "폭방향"이란 수평방향과 수직방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향을 의미한다. 또한, 상방(상부)이란 "수직방향"에서 위쪽 방향, 즉 도 1에서 Y축의 위쪽을 향하는 방향을 의미하고, 하방(하부)이란 "수직방향"에서 아래쪽 방향, 즉 도 1에서 Y축 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다.

그리고, "일측"이란 도 1 및 도 8에서 제1 지지부, 조절부 제2 지지부, 심압대, 베드, 스핀들, 커버부, 쿨런트 탱크 유닛 각각의 부재에서 수직방향(Y)으로 위쪽 측면을 의미하고, "타측"이란 도 1 및 도 8에서 제1 지지부, 조절부 제2 지지부, 심압대, 베드, 스핀들, 커버부, 쿨런트 탱크 유닛 각각의 부재에서 수직방향(Y)으로 아래쪽 측면을 의미한다. 일측, 타측의 정의는 심압대의 하부 즉 심압대의 아래쪽에 지지유닛이 위치하는 경우에 적용되는 정의이며, 심압대의 상부 즉 심압대의 위쪽에 지지유닛이 위치하는 경우에는 일측과 타측의 정의가 반대로 적용된다.

도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계(1)를 설명한다. 도 1에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(1)는 베드(100), 스핀들(200). 심압대(300) 및 지지유닛(400)을 포함한다.

본 발명에서 공작기계는 공작물을 가공하는 모든 형태의 공작기계가 될 수 있다. 예를 들어 공작기계는 터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반 등으로 구성될 수 있다.

베드(100)는 스핀들(200)의 하부에 설치되어 스핀들(300)을 지지하는 역할을 한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 공작기계(1)가 복수의 스핀들(300)을 구비하는 경우 각각의 스핀들(300)은 각각 베드(100)를 구비할 수 있다.

도 1을 참조하면, 스핀들(200)은 베드(100)에 설치된다. 또한, 스핀들(200)은 필요에 따라 복수개로 설치될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 각각의 스핀들(200)은 주요 유니트인 주축대, 공구대, 이송대, 배드를 각각 구비할 수 있다.

심압대(300)는 심압대(300)와 스핀들(200) 사이의 공간에 가공소재가 수용될 수 있도록 스핀들(200)과 서로 마주하면서 수평방향으로 이격되게 베드에 설치되어 가공소재의 자유단을 지지하는 역할을 한다.

지지유닛(400)은 심압대300)가 심압대(300) 자체의 자중이나 가공부하등으로 인해 처지는 것을 방지하기 위해 심압대(300)를 지지할 수 있도록 심압대(300)에 결합된다.

도 1을 참조하면, 지지유닛은(400)은 제1 지지부(420), 제2 지지부(290) 및 조절부(270)을 포함한다.

제1 지지부(420)는 일측(즉, 도 1에서 수직방향으로 위쪽 측면)이 심압대(300)에 연결 설치된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만. 제1 지지부(420)는 심압대(300)의 하부에 설치되어, 수직방향(Y) 아래쪽에서 위쪽방향으로 심압대(300)를 직접적으로 지지하는 역할을 한다.

제2 지지부(290)는 제1 지지부(420)와 수직방향으로 이격하면서 타측(즉, 도 1에서 수직방향으로 아래쪽 측면)이 바닥면을 지지하도록 설치된다.

조절부(270)는 일측(즉, 도 1에서 수직방향으로 위쪽 측면)이 제1 지지부(420)의 타측(즉, 도 1에서 수직방향으로 아래쪽 측면)과 결합된다. 또한 조절부(270)는 타측(즉, 도 1에서 수직방향으로 아래쪽 측면)이 제2 지지부(290)의 일측(즉, 도 1에서 수직방향으로 위쪽 측면)에 결합 설치된다. 즉, 조절부(270)는 제1 지지부(420)와 제2 지지부(290)의 사이에서 제1 지지부(420)와 제2 지지부(290)를 연결하는 역할을 한다.

스핀들(200)은 필요에 따라 복수개로 설치될 수 있으며, 스핀들(200)이 복수로 설치되는 경우 각 스핀들은 베드(100)의 상부에 이격하여 서로 평행하게 배치될 수 있다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만. 공작기계(1)는 생산성 및 작업효율성을 도모하기 위해 자동화 라인장비로 스핀들(300), 베드(100), 주축대, 공구대등을 구비한 복수의 공작기계(1)를 설치될 수 있고, 이 경우에는 최소한의 공간에 컴팩트(Compact)하게 각종 공작기계의 각 구성을 배치할 필요가 있다.

또한, 공작기계(1)로 비교적 긴 가공소재를 가공하는 경우에는 가공의 정밀성을 향상시키기 위해 심압대(300)를 적용해야 하는데 자동화 라인장비로 여러대가 투입되는 경우에는 상술한 바와 같이 공작기계(1)의 컴팩트화를 위한 공간상의 제약이 따르게 된다. 따라서, 심압대(300)는 베드(100)의 측면에 조립되게 되고 심압대(300)가 베드(100)의 측면에 조립된 상태에서도 비교적 긴 가공소재를 지지할 공간은 최소한 확보되어야 하므로 베드(100)의 측면에 심압대(300)가 외팔보 형태로 설치될 수 밖에 없다.

이에 따라 본 발명에 의한 공작기계(1)는 지지유닛(400)을 구비하여 상술한 바와 같이 심압대(300)의 구조에 의해 발생되는 자중 및 가공부화 등을 원인으로 한 심압대(300)를 포함한 공작기계(1)의 처짐을 방지함으로서 가공의 정확도를 높여 제품의 품질을 향상시킬 수 있고, 강성을 증대하여 공작기계의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 공작기계(1)는 조절부(470)를 조절하여 지지유닛(400)의 길이 (즉, 바닥면으로부터 심압대의 하부면 까지의 수직방향의 길이)를 변경할 수 있다.

즉, 지지유닛(400)의 길이를 변경함으로서 지지유닛(400)이 심압대(300)를 수직방향 아래에서 위쪽방향으로 지지하는 정도를 조절하여 심압대(300)의 처짐의 정도에 따라 즉각적으로 심압대(300)의 처짐정도를 지속적으로 보정 할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 조절부(470)가 지지유닛(400)의 길이를 조절하는 작동원리를 설명한다.

도 4에 도시된 것과 같이, 조절부(470)에 결합된 제1 지지부(420)의 선단과 제2 지지부(490)의 선단이 서로 인접하는 방향으로 이동하게 되면 지지유닛(400)의 길이가 줄어들게 되고, 지지유닛(400)의 길이가 줄어들게 되면 지지유닛(400)이 심압대(300)를 수직방향 아래에서 위쪽방향으로 가압하는 힘을 감소시키게 되어 지지유닛(400)이 심압대(300)를 지지하는 정도가 낮아지면서 심압대(300)는 수직방향 아래쪽 방향으로 이동하게 된다.

반대로 도 3에 도시된 것처럼 조절부(470)에 결합된 제1 지지부(420)의 선단과 제2 지지부(490)의 선단이 서로 멀어지는 방향으로 이동하게 되면 지지유닛(400)의 길이가 늘어나게 되고, 지지유닛(400)의 길이가 늘어나게 되면 지지유닛(400)이 심압대(300)를 수직방향 아래에서 위쪽방향으로 가압하는 힘을 증대시키게 되어 지지유닛(400)이 심압대(300)를 지지하는 정도가 높아지면서 심압대(300)는 수직방향 위쪽 방향으로 이동하게 된다.

도 2를 참조하면, 조절부(270)는 내부를 관통하여 형성되어 조절부(270)의 내부에 공간을 형성하는 공동부(471)를 포함할 수 있다.

공동부(471)에는 제1 지지부(420)의 일부와 제2 지지부(490)의 일부가 삽입될 수 있다. 구체적으로 제1 지지부(420)의 타측이 있는 부분에 제1 지지부(420)의 일부부분과 제2 지지부(490)의 일측이 있는 부분에 형성되는 제2 지지부(490)의 일부부분이 삽입될 수 있다.

이와 같이 공동부(471)에 제1 지지부(420)와 제2 지지부(490)의 일부가 삽입되면, 조절부(470)와 제1 지지부(420)및 제2 지지부(490)와의 결합력을 높여 지지유닛(400)의 강도를 높여 심압대(300)를 더욱 견고하게 지지할 수 있다.

또한, 공동부(471)에 제1 지지부(420)와 제2 지지부(490)의 일부가 삽입되면, 제1 지지부(420)와 제2 지지부(490)의 일부가 삽입된 상태에서 공동부(471)의 내주면과 공동부(471)에 삽입된 일부 제1 지지부(420) 및 제2 지지부(490)의 외주면은 서로 마주하면서 밀착되도록 형성될 수 있다.

공동부(471)의 내주면과 공동부(471)에 삽입된 일부 제1 지지부(420) 및 제2 지지부(490)의 외주면은 서로 마주하면서 밀착되도록 형성된 상태에서, 공동부(471)의 내주면에는 나사산이 형성되고. 공동부(471)에 삽입된 제1 지지부(420)의 선단과 제2 지지부(490)의 선단에는 공동부(471)의 내주면에 형성된 나사산에 대응하는 나사홈이 형성될 수 있다.

그리고 공동부(471)에 삽입된 제1 지지부(420)의 선단의 외주면에 형성된 나사홈과 제2 지지부(490)의 선단의 외주면에 형성된 나사홈은 서로 반대 방향으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 지지부(420)의 선단에는 공동부(471)의 외주면에 형성된 나사산에 대응하게 형성되는 나사홈이 형성되고, 제2 지지부(490)의 선단에는 공동부(471)의 외주면에 형성된 나사산에 대응하고, 제1 지지부(420)의 선단의 외주면에 형성된 나사홈과 반대방향으로 나사홈이 형성될 수 있다.

이와 같이 나사산 및 나사홈이 형성되면, 조절부(270)의 회전방향에 따라 제1 지지부(420)의 선단과 제2 지지부(490)의 선단이 이동하여 지지유닛의 길이가 변경될 수 있다.

구체적으로 예를 들면, 조절부(470)를 시계방향으로 회전하면, 공동부(471)에 삽입된 제1 지지부(420)의 선단과 제2 지지부(490)의 선단이 서로 인접하는 방향으로 이동하도록 제1 지지부(420)와 제2 지지부(490)가 각각 회전하게 되고, 제1 지지부(420)와 제2 지지부(490)가 각각 회전하여 인접하게 되면 지지유닛(400)의 길이가 줄어들게 되고, 지지유닛(400)의 길이가 줄어들게 되면 지지유닛(400)이 심압대(300)를 수직방향 아래에서 위쪽방향으로 가압하는 힘을 감소시키게 되어 지지유닛(400)이 심압대(300)를 지지하는 정도가 낮아지면서 심압대(300)는 수직방향 아래쪽 방향으로 이동하게 된다.

반대로 조절부(470)를 반시계방향으로 회전하면 공동부(471)에 삽입된 제1 지지부(420)의 선단과 제2 지지부(490)의 선단이 서로 멀어지는 방향으로 이동하도록 제1 지지부(420)와 제2 지지부(490)가 각각 회전하게 되고, 제1 지지부(420)와 제2 지지부(490)가 각각 회전하여 멀어지게 되면 지지유닛(400)의 길이가 늘어나게 되고, 지지유닛(400)의 길이가 늘어나게 되면 지지유닛(400)이 심압대(300)를 수직방향 아래에서 위쪽방향으로 가압하는 힘을 증대시키게 되어 지지유닛(400)이 심압대(300)를 지지하는 정도가 높아지면서 심압대(300)는 수직방향 위쪽 방향으로 이동하게 된다.

또한, 상술한 예와 반대로 조절부(470)를 시계방향으로 회전하면 공동부(471)에 삽입된 제1 지지부(420)의 선단과 제2 지지부(490)의 선단이 서로 멀어지는 방향으로 이동하고, 조절부(470)를 반시계방향으로 회전하면 공동부(471)에 삽입된 제1 지지부(420)의 선단과 제2 지지부(490)의 선단이 서로 인접하는 방향으로 이동하도록 형성되어 심압대(300)를 지지하는 지지유닛(400)의 길이를 조절할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 공작기계는 조절부를 조절하여 조절부에 결합된 제1 지지부의 선단과 제2 지지부의 선단이 서로 인접하거나 멀어지는 방향으로 이동되어 지지유닛의 길이의 변경을 조절부의 조절을 통해 용이하게 함으로서 공작기계의 사용 중 발생되는 자중 또는 가공부하 등에 따라 발생될 수 있는 심압대의 처짐의 정도를 지속적으로 즉각 보정 할 수 있으므로 가공소재의 처짐정도를 지속적으로 보정하여 가공의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 지지유닛(400)은 제1 고정부(460)와 제2 고정부(480)를 더 포함한다.

제1 고정부(460)는 조절부(470)의 일측(즉, 도 1에서 수직방향으로 위쪽 측면)과 제1 지지부(420)의 타측(즉, 도 1에서 수직방향으로 아래쪽 측면)을 결합 고정하는 역할을 한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만. 제1 고정부(460)는 너트(nut)로 형성될 수 있다.

제2 고정부(480)는 조절부(470)의 타측(즉,도 1에서 수직방향으로 아래쪽 측면)과 제2 지지부(490)의 일측(즉,도 1에서 수직방향으로 위쪽 측면)을 결합 고정하는 역할을 한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만. 제2 고정부(480)는 너트(nut)로 형성될 수 있다.

이에 따라 본 발명에 따른 공작기계(1)는 제1 고정부(460)와 제2 고정부(480)를 구비하여 조절부(470)가 지지유닛(400)의 길이 조절을 위한 동작을 한 이후 정해진 위치에서 견고하게 고정될 수 있도록 조절부(470)의 일측과 타측 양쪽에서 조절부(470)를 클램핑하여 지지유닛(400)이 심압대(300)등을 지지하는 정도를 정확하게 유지할 수 있다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 상술한 바와 같이 공동부(470의 내주면에 나사산이 형성되어 조절부(470)의 시계방향 또는 반시계방향으로의 회전에 의해 지지유닛(400)의 길이가 조절되는 경우에는, 조절부(470)가 조절된 위치에서 더이상 시계방향 또는 반시계방향으로 회전되는 것을 방지하기 위해 조절부(470)의 일측과 타측 즉 조절부(470)를 양측에서 제1 고정부(460)와 제2 고정부(480)가 조절부(470)가 회전되는 것을 방지하여 지지유닛(400)이 심압대(300)등을 지지하는 정도의 정확도를 높인 상태에서 지속적으로 조절된 위치를 유지할 수 있다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 지지유닛(400)은 지지부재(492)와 받침부(491)를 포함한다.

지지부재(492)는 수평방향으로 연장 형성되고, 제2 지지부(490)의 타측에 결합되어 제2 지지부(490)를 고정한다. 즉, 제2 지지부(490)가 바닥면을 지지하는 지지면을 확장하기 위해 지지부재(492)는 수평방향으로 연장 형성되어 제2 지지부(490)바닥면에 안정적으로 지지될 수 있도록 제2 지지부(490)의 타측에 결합된다.

받침부(491)는 제2 지지부(490)의 타측과 지지부재(492) 사이에 탈부착 가능하게 결합 설치된다. 받침부(491)는 지지유닛(400)이 바닥면을 지지하는 강도를 높일 수 있다. 또한, 받침부(491)는 바닥면의 높이가 균일하지 않은 경우에 제2 지지부(490)의 타측과 지지부재(492) 사이에 받침부(491)를 탈부착함으로서 설치되는 위치별로 상이한 바닥면에서 심압대(300)까지의 거리에 맞춰 선택적으로 설치할 수 있다.

도 5를 참조하면, 지지유닛(400)은 확장부(410)를 더 포함한다. 확장부(410)는 제1 지지부(420)의 일측과 심압대(300) 사이에 탈부착 가능하게 결합 설치된다. 확장부(410)는 제1 지지부(420)의 일측을 심압대(300)에 결합하는 과정에서 체결강도를 높이는 역할을 한다. 또한, 바닥면의 높이가 균일하지 않은경우에 제1 지지부(420)의 일측과 심압대(300) 사이에 확장부(410)를 탈부착함으로서 설치되는 위치별로 상이한 바닥면에서 심압대(300)까지의 거리에 맞춰 선택적으로 설치할 수 있다.

도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계(1)의 정강성 및 처짐정도를 설명한다.

도 11 및 도 12에서 X축은 공작기계(1)의 가로방향(수평방향)을 의미하고, Y축은 공작기계(1) 높이방향 즉,X축인 가로방향(수평방향)에 대해 직교하는 방향을 의미하며,Z축은 공작기계(1)의 세로방향(폭방향) 즉, 수평방향과 수직방향에 대해 직교하는 방향을 의미한다.

	정강성
방향	지지유닛 있음(N/㎛)	지지유닛 없음(N/㎛)	지지유닛 있는 경우 대비 차이(%)
X축방향	11.3	11.2	-0.4
Y축방향	85.0	42.9	-49.5
Z축방향	30.6	18.6	-39.1

도 11 및 도 12와 표 1를 참조하여 설명한다. 표 1은 지지유닛을 구비하는 본 발명에 의한 공작기계에서의 심압대와 심압대가 지지유닛에 의해 지지되지 않는 상태에서의 본 발명의 의한 공작기계의 심암대에 대한 정강성을 나타낸다. 즉, 심압대가 지지유닛(400)에 의해 지지되는 경우와 지지유닛(400)에 의해 지지되지 않는 경우에 심암대의 정강성을 평가한 것이다.

구체적으로 공작기계에 설치되는 심압대의 정강성은 지지유닛(400)이 없는 경우가 지지유닛(400)이 있는 경우와 비교할 때에 Y축 방향에 대해서 약 50%정도 감소하였고 Z방향은 약 40%정도 감소한 것을 알수 있다.

처짐 평가
지지유닛 있음(㎛)	지지유닛 없음(㎛)	지지유닛 있는 경우 대비 차이(%)
-20.2	-38.8	92.1

표 2는 지지유닛을 구비하는 본 발명에 의한 공작기계에서의 심압대와 심압대가 지지유닛에 의해 지지되지 않는 상태에서의 본 발명의 의한 공작기계의 심암대에 대한 처짐정도를 평가한 것이다. 즉, 심압대가 지지유닛에 의해 지지되지 않은 상태에서 심압대의 센터 끝단에서의 처짐정도는 -38.8㎛이고, 본 발명에 의한 공작기계와 같이 심압대가 지지유닛에 의해 지지되는 상태에서 심압대의 끝단에서의 처짐정도는 -20.2㎛임을 알 수 있다. 이처럼, 심압대가 지지유닛에 의해 지지되지 않은 경우에는 심압대가 지지유닛에 의해 지지되는 경우보다 심압대의 센터 끝단에서의 처짐정도가 92% 증가하는 것을 알 수 있다.

표 1 및 표 2에서 알 수 있는 것과 같이 베드의 선단에 설치되는 심압대를 지지유닛으로 지지하는 경우가 심압대를 지지유닛으로 지지하지 않는 경우보다 거의 50% 이상의 정강성이 향상되고, 처짐이 개선되는 것을 알 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 베드의 선단에 결합되는 심압대는 지지유닛으로 지지되는 것이 정강성과 처짐량이 개선되고, 최종적으로 공작기계의 가공정밀도와 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 이를 위해 본 발명에 의한 공작기계는 이러한 실험결과 및 후술하는 정강성과 처짐량 해석에 대한 결과에 근거하여 지지유닛의 구성을 도출한 것이다.

도 11 및 도 12와 표 1 및 표 2를 참조하면, 도 11에 도시된 것과 같이 심압대가 지지유닛에 의해 지지되지 않는 경우에는 베드에 설치되는 심압대의 센터 끝단 부분(도 11의 파란색 영역)의 처짐정도가 매우 높은 것을 확인할 수 있다.

상술한 내용과 달리 도 12에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 공작기계의 심압대가 지지유닛에 의해 지지되는 경우에는 베드에 설치되는 심압대의 센터 끝단 부분(도 12의 녹색 영역)의 처짐정도가 현저히 낮아진 것을 확인할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 공작기계는 심압대를 지지하는 지지유닛을 구비하여 심압대의 자중 및 가공부하에 의해 발생되는 처짐을 방지함으로서 가공의 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 정밀도가 향상됨에 따라 제품의 품질도 향상시킬 수 있으며, 강성을 증대하여 공작기계의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 8 및 도 10을 참조하면 본 발명에 따른 공작기계(1)는 쿨런트 탱크 유닛(600) 및 커버부(500)를 더 포함할 수 있다.

쿨런트 탱크 유닛(600)은 베드(100)에 결합 설치된다. 쿨런트 탱크 유닛(600)은 본 발명에 따른 공작기계(1)가 쿨런트(Coolant)를 이용하여 습식가공을 하는 경우에 내부에 쿨런트를 보관하는 역할을 한다.

쿨런트 탱크 유닛(600)은 베이스부(610)와 차폐부(620)를 포함한다.

베이스부(610)는 제2 지지부(490)를 설치하기 위해 공간부(611)를 구비하고, 공간부(611)에 제2 지지부(490)가 수용된다. 그리고 베이스부(610)의 내부에는 쿨런트를 보관할 수 있다.

또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 도면에 도시된 바와 같이 베이스부(610)는 지지유닛(400)이 바닥면에 지지되는 경우, 공간부(611)에 제2 지지부(490)가 설치된 상태에서 ㄷ자 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라 쿨런트 탱크 유닛(600)과 지지유닛(400)이 컴팩트하게 설치되어 공작기계(1)의 소형화를 도모할 수 있다.

차폐부(620)는 공간부(611)를 커버하기 위해 베이스부(610)에 설치된다. 차폐부(620)는 쿨런트가 누유되는 것을 방지하기 위해 겹치는 구조로 형성되어 공간부(611)의 상부를 덮는 역할을 한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 차폐부(620)는 도시된 바와 같이 서로 상보적으로 결합되는 복수의 차폐부(620)로 형성될 수 있다. 이에 따라 공간부(611)의 개방된 공간을 최소화하고, 지지유닛(400)의 설치 또는 보정을 위해 공간부(611)의 개방이 필요한 경우 필요한 부분만을 개방하여 지지유닛(400)을 설치 또는 보정하여 편리하게 설치 보수 할 수 있다.

또한, 차폐부(620)는 제2 지지부(490)를 수용하기 위한 개구부(621)를 구비한다. 개구부(621)를 최소화 함으로서 개구부(621)를 통해 쿨런트가 누유되는 것을 최소화할 수 있다. 또한 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만

차폐부(620)는 개구차폐부(622), 틈새커버(623), 전방커버(624) 및 지지커버(625)를 더 포함할 수 있다.

개구차폐부(622)는 제2 지지부(490)를 수용하기 위한 개구부(621)의 상부를 커버하여 개구부(621)를 통해 쿨런트가 누유되는 것을 더욱 최소화할 수 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 개구차폐부(622)는 도시된 바와 같이 개구부(621)의 개방된 공간을 최소화 하기 위해 서로 상보적으로 결합되는 복수의 개구차폐부(622)로 형성될 수 있다.

틈새커버(623)는 서로 상보적으로 결합되는 복수의 차폐부(620)로 형성된 경우 각 차폐부(620)를 실링하여 쿨런트의 누유를 방지하는 할 수 있다. 전방커버(624)는 베이스부(610)가 ㄷ자 형상으로 형성된 경우, 비교적 좁은 공간을 효과적으로 커버하기 위해 설치된다. 지지커버(625)는 베이스부(610)의 후방부분에 설치하여 차폐부(620)가 바닥면이 있는 방향으로 져지는 것을 방지할 수 있다.

커버부(500)는 제1 지지부(420)가 삽입되기 위한 관통홀(510)을 구비하고, 베드(100)에 설치된다. 커버부(500)는 본 발명에 의한 공작기계(1)가 쿨런트(Coolant)를 이용하여 습식가공을 하는 경우 쿨런트 탱크 유닛(600)과 함계 설치된다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 지지유닛(400)은 실링부(450), 결합부(440) 및 차단부(430)을 더 포함한다.

실링부(450)는 제1 지지부(420)를 관통하여 관통홀(510)에 접촉하여 설치된다. 구체적으로 실링부(450)는 커버부(500)를 관통하여 설치되는 제1 지지부(420)의 외주면을 따라 쿨런트가 유동하여 커버부(500)의 관통홀(510)을 통해 커버부(500)의 하부로 쿨런트가 유동하여 누유되는 것을 방지하기 위해 설치된다.

결합부(440)는 제1 지지부(420)를 관통하여 실링부(450)를 가압하도록 실링부(450)의 상부에 설치된다.

차단부(430)는 제1 지지부(420)를 관통하여 결합부(440)와 상보적으로 결합하도록 결합부(440)의 상부에 설치된다. 또한 차단부(430)는 차단부재(431)를 포함한다. 차단부재(431)는 제1 지지부(420)의 외주면을 따라 쿨런트가 유동하는 것을 방지하는 역할을 한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 차단부재(431) O-Ring으로 형성될 수 있다.

이와 같이 지지유닛(400)이 실링부(450), 결합부(440) 및 차단부(430)를 구비함에 따라 습식가공을 위해 쿨런트를 사용하는 경우에도 제1 지지부(420)의 외경을 따라 쿨런트가 유동하는 방지하고 커버부(500)를 따라 쿨런트 탱크 유닛(600)으로 집합되도록 할 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 , 100 : 베드
200 : 스핀들 300 : 심압대,
400 : 지지유닛, 410 : 확장부,
420 : 제1 지지부, 430 : 차단부.
440 : 결합부, 450 : 실링부,
460 : 제1 고정부, 470 : 조절부,
471 : 공동부, 480 : 제2 고정부,
490 : 제2 지지부, 491 : 받침부,
492 : 지지부재, 500 : 커버부
510 : 관통홀, 600 : 쿨런트 탱크 유닛,
610 : 베이스부, 611 : 공간부,
620 : 차폐부, 621 : 개구부,

Claims (12)

1. 베드;
   상기 베드에 설치되는 스핀들;
   상기 스핀들과 마주하도록 상기 베드에 설치되는 심압대; 및
   상기 심압대를 지지하기 위해 상기 심압대에 결합되는 지지유닛;을 포함하고,
   상기 지지유닛은,
   일측이 상기 심압대에 연결 설치되는 제1 지지부;
   상기 제1 지지부와 수직방향으로 이격하면서 타측이 바닥면을 지지하도록 설치되는 제2 지지부; 및
   일측이 상기 제1 지지부의 타측과 결합되고, 타측이 상기 제2 지지부의 일측에 결합 설치되는 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 스핀들은,
   상기 베드의 상부에 이격하여 서로 평행하게 배치되어 복수개로 설치되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 조절부를 조절하여 상기 조절부에 결합된 상기 제1 지지부의 선단과 상기 제2 지지부의 선단이 서로 인접하는 방향으로 이동하거나 또는 서로 멀어지는 방향으로 이동하여 상기 지지유닛의 길이가 변경되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 조절부는,
   내부를 관통하여 형성되는 공동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 지지유닛은,
   상기 조절부의 일측과 상기 제1 지지부의 타측을 결합 고정하는 제1 고정부; 및
   상기 조절부의 타측과 상기 제2 지지부의 일측을 결합 고정하는 제2 고정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 지지유닛은,
   수평방향으로 연장 형성되고, 상기 제2 지지부의 타측에 결합되어 상기 제2 지지부를 고정하는 지지부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 지지유닛은,
   상기 제2 지지부의 타측과 상기 지지부재 사이에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 받침부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 지지유닛은,
   상기 제1 지지부의 일측과 상기 심압대 사이에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 확장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
   
9. 제4항에 있어서,
   상기 베드에 결합 설치되는 쿨런트 탱크 유닛; 및
   상기 제1 지지부가 삽입되기 위한 관통홀을 구비하고, 상기 베드에 설치되는 커버부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 지지유닛은,
    상기 제1 지지부를 관통하여 상기 관통홀에 접촉하여 설치되는 실링부;
    상기 제1 지지부를 관통하여 상기 실링부를 가압하도록 상기 실링부의 상부에 설치되는 결합부; 및
    상기 제1 지지부를 관통하여 상기 결합부와 상보적으로 결합하도록 상기 결합부의 상부에 설치되는 차단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 쿨런트 탱크 유닛은,
    상기 제2 지지부를 설치하기 위해 공간부를 구비하고, 내부에 쿨런트를 보관하는 베이스부; 및
    상기 제2 지지부를 수용하기 위한 개구부를 구비하고, 상기 공간부를 커버하기 위해 상기 베이스부에 설치되는 차폐부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
    
12. 제4항에 있어서,
    상기 공동부의 내주면에는 나사산이 형성되고.
    상기 제1 지지부의 선단과 상기 제2 지지부의 선단에는 상기 나사산에 대응하는 나사홈이 형성되며,
    상기 나사홈은 상기 제1 지지부의 선단과 상기 제2 지지부의 선단에 서로 반대방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
    

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