KR20220102274A - Vibration reduction device of machine tool feed system - Google Patents

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KR20220102274A
KR20220102274A KR1020210004439A KR20210004439A KR20220102274A KR 20220102274 A KR20220102274 A KR 20220102274A KR 1020210004439 A KR1020210004439 A KR 1020210004439A KR 20210004439 A KR20210004439 A KR 20210004439A KR 20220102274 A KR20220102274 A KR 20220102274A
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손길호
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주식회사 디엔솔루션즈
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Abstract

An objective of the present invention is to minimize vibration transmitted from a conveying member that provides a cause of vibration to a machine tool body regardless of thermal expansion of a conveying system. In a vibration reduction device of a machine tool feed system, an outer ring of a ball screw nut that transports a conveying member is inserted into an assembly hole formed in a lower part of the conveying member and fixed, and between the assembly hole of the conveying member and the outer ring of the ball screw nut, a flange-type carbon fiber reinforced plastic (CFRP) damper with excellent anti-vibration effect is installed in consideration of the direction of the conveying member, so that it minimizes the vibration transmitted from the conveying member to the machine tool body without being affected by the thermal expansion of a ball screw shaft.

Description

공작기계 이송계의 진동저감 장치{Vibration reduction device of machine tool feed system}Vibration reduction device of machine tool feed system

본 발명은 공작기계의 이송계로부터 공작기계 본체에 가해지는 진동을 저감하는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공작기계의 이송체와 이 이송체를 이송하는 볼스크류 사이의 진동 저감장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for reducing vibration applied to a machine tool body from a feed system of a machine tool, and more particularly, to an apparatus for reducing vibration between a transport body of a machine tool and a ball screw for transporting the transport body. .

일반적으로 공작기계는 하부 구조물인 베드 위에서 각 축(X,Y,Z축) 별로 이동하는 컬럼, 테이블, 스핀들과 같은 이송체를 구비하고, 이들 이송체는 볼스크류에 연결되어 각각의 축 방향으로 이송되는 형태이다.In general, a machine tool is provided with a transport body such as a column, table, and spindle that moves for each axis (X, Y, Z axis) on a bed, which is a lower structure, and these transport bodies are connected to a ball screw in the direction of each axis. form of transport.

도 1은 종래기술로서, 수평형머시닝센터의 베드 구조를 나타내는 사시도이다. 도 1에 개시한 것처럼, 베드(10)에는 컬럼(미도시)를 X축 방향으로 이송하는 볼스크류(40)가 설치되고, 또한 Y축 방향으로 상기 컬럼에 설치된 스핀들(미도시)을 이송하는 LM가이드(linear motion guide: 직선운동 가이드)와, Z축 방향으로는 테이블(미도시)을 이송하는 LM가이드가 설치된다. 또한 상기 베드(10)에는 컬럼이나 테이블 같은 이송체(미도시)를 이송하기 위해 이송모터(30)가 설치된다. 이송모터(30)는 볼스크류 축(43)을 회전시켜, 볼스크류 축(43)에 설치된 볼스크류 너트(41)를 회전시키며, 상기 볼스크류 너트(41)는 이송체를 이동시킨다. 이 때 이송체에는 공작물이 거치되어 진동을 발생시키는 가공 작업을 수행한다. 이와 같이 이송체에서 발생한 진동은 볼스크류 너트(41)와 볼스크류 축(43)을 통해 베드(10)에 지지된 베어링 홀더(44)에 전달되고, 이와 같이 베어링 홀더(44)에 전달된 진동은 구조물인 베드(10)에 전달됨으로써 베드(10)와 연결된 공작기계의 각 구성요소로 전달되어 결국은 공작물의 가공 정밀도에 영향을 미치게 된다. 또한, 볼스크류(40)의 회전 시 발생하는 반경 방향의 진동도 함께 베드(10)에 영향을 주게 된다.1 is a perspective view showing a bed structure of a horizontal machining center as a prior art. 1, the bed 10 is provided with a ball screw 40 for transferring the column (not shown) in the X-axis direction, and also for transferring the spindle (not shown) installed on the column in the Y-axis direction. An LM guide (linear motion guide) and an LM guide that transports a table (not shown) in the Z-axis direction are installed. In addition, a transfer motor 30 is installed in the bed 10 to transfer a transfer object (not shown) such as a column or table. The transfer motor 30 rotates the ball screw shaft 43 to rotate the ball screw nut 41 installed on the ball screw shaft 43 , and the ball screw nut 41 moves the transfer body. At this time, the workpiece is mounted on the transfer body to perform a machining operation to generate vibration. As such, the vibration generated in the transport body is transmitted to the bearing holder 44 supported on the bed 10 through the ball screw nut 41 and the ball screw shaft 43, and the vibration transmitted to the bearing holder 44 in this way. Silver is transmitted to the bed 10, which is a structure, to each component of the machine tool connected to the bed 10, and eventually affects the processing precision of the workpiece. In addition, the vibration in the radial direction generated when the ball screw 40 is rotated also affects the bed 10 .

이와 같이 이송체의 하중이 클수록 이송체로부터 발생된 진동은 공작기계 베드(10)와 같은 구조물에 저주파 진동을 유발하게 되고, 이에 따라 공작물의 가공 품질이 나빠지고, 절삭 가능 깊이 또한 적어지게 된다. As such, as the load of the transport body increases, the vibration generated from the transport body induces low-frequency vibrations in structures such as the machine tool bed 10, and accordingly, the processing quality of the workpiece is deteriorated, and the cutting depth is also reduced.

종래기술로 특허문헌 1(한국 공개특허 10-2010-0058308호)에서는 리니어모터로 이송되는 이송테이블에 금속판 사이에 탄소강화플라스틱 복합재를 삽입하는 샌드위치 구조를 개시하고 있다. 그러나 이러한 구조는 강성과 경량화를 목적으로 적용된 것으로 본 발명과 상이한 구조로 방진효과를 기대할 수 없는 구조이다.As a prior art, Patent Document 1 (Korean Patent Publication No. 10-2010-0058308) discloses a sandwich structure in which a carbon-reinforced plastic composite is inserted between metal plates on a transfer table transferred by a linear motor. However, this structure is applied for the purpose of rigidity and weight reduction, and is a structure that cannot be expected to have a vibration-proof effect with a structure different from the present invention.

또한, 종래기술로 특허문헌 2(일본 공개특허 2020-116648호)에서는 이송체의 진동이 볼스크류를 통해 베이스에 전달되는 것을 줄이기 위해, 베드 상에 볼스크류 축을 회전지지하는 베어링 홀더를 설치함에 있어 베어링 홀더와 베드 사이에 진동 저감 부재로 복합재인 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic: 탄소섬유강화플라스틱)를 플레이트 형태로 삽입하는 구조를 제시하고 있다. In addition, in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-116648) as a prior art, in order to reduce the transmission of vibrations of the transport body to the base through the ball screw, a bearing holder for rotatingly supporting the ball screw shaft on the bed is installed. It proposes a structure in which CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), a composite material, is inserted between the bearing holder and the bed in the form of a plate as a vibration reducing member.

그러나 특허문헌 2와 같은 구조는 공작기계가 동작이 계속되면 볼스크류에 열팽창이 발생하고, 이로 인해 길이가 긴 볼스크류 축의 열팽창을 보정하기 위해 상기 볼스크류 축을 지지하는 베어링 홀더를 베드에 견고하게 고정한 상태를 유지하여야 한다. However, in the structure such as Patent Document 2, when the operation of the machine tool continues, thermal expansion occurs in the ball screw, and thereby the bearing holder supporting the ball screw shaft is firmly fixed to the bed to compensate for the thermal expansion of the long ball screw shaft. status must be maintained.

그러나 특허문헌 2의 구조는 베어링 홀더와 베드 사이에 삽입된 CFRP의 탄성으로 인해 베어링 홀더의 위치가 가변될 수 있어 볼스크류의 열팽창에 따른 보정에 방해가 된다. 또한, 이와 같은 구조는 진동의 원인이 되는 이송체에서 발생된 진동이 길이가 긴 볼스크류 축을 통과하면서 진동이 증폭된 상태로 베어링 홀더에 전달되기 때문에 진동 감쇠효과가 낮아지는 문제가 있다.However, in the structure of Patent Document 2, the position of the bearing holder may be changed due to the elasticity of the CFRP inserted between the bearing holder and the bed, which interferes with the correction according to the thermal expansion of the ball screw. In addition, such a structure has a problem in that the vibration damping effect is lowered because the vibration generated from the carrier, which causes vibration, passes through the long ball screw shaft and is transmitted to the bearing holder in a state in which the vibration is amplified.

한국 공개특허 10-2010-0058308호Korean Patent Publication No. 10-2010-0058308 일본 공개특허 2020-116648호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-116648

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 이송계의 열팽창과 무관하게 진동의 원인을 제공하는 이송체로부터 공작기계 본체로 전달되는 진동을 최소화하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to minimize the vibration transmitted to the machine tool body from the transfer body that provides the cause of the vibration regardless of the thermal expansion of the transfer system.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 공작기계 이송계의 진동저감 장치는, A device for reducing vibration of a machine tool feed system for achieving the object of the present invention,

공작기계의 본체에 설치된 이송모터와, 상기 이송모터에 연결되어 회전하는 볼스크류 축과, 상기 볼스크류 축의 회전에 의해 상기 볼스크류 축 상에서 왕복 이동하는 볼스크류 너트와, 상기 볼스크류 너트에 장착되어 볼스크류 너트와 함께 왕복 이송되는 이송체와, 상기 공작기계 본체에 설치되어 상기 볼스크류 축의 일단을 회전지지하는 베어링 홀더를 포함하는 공작기계의 이송계에 있어서,A feed motor installed on the main body of the machine tool, a ball screw shaft connected to the feed motor to rotate, a ball screw nut reciprocating on the ball screw shaft by rotation of the ball screw shaft, and the ball screw nut mounted on the In the transfer system of a machine tool comprising a transfer body reciprocally transferred together with a ball screw nut, and a bearing holder installed on the machine tool body to rotationally support one end of the ball screw shaft,

상기 이송체를 이송하는 볼스크류 너트는 외륜이 상기 이송체의 하부에 형성된 조립구멍에 끼워져 고정되며, 상기 이송체의 조립구멍과 상기 볼스크류 너트의 외륜 사이에는 플랜지 구조의 방진용 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic: 탄소섬유강화플라스틱)댐퍼가 삽입되는 것을 특징으로 한다.The ball screw nut for transporting the conveying body has an outer ring fitted into an assembly hole formed in the lower portion of the conveying body and fixed, and a flange-structured carbon fiber (CFRP) for vibration-proofing between the assembly hole of the conveying body and the outer ring of the ball screw nut. Reinforced Plastic: It is characterized in that a damper is inserted.

바람직한 실시예로서, 상기 CFRP댐퍼는 상기 볼스크류 축 방향으로 상기 볼스크류 너트의 외륜이 삽입되는 내경부와 상기 이송체 하부의 조립구멍에 끼워지는 외경부로 형성되는 원통부와, 상기 원통부의 일측 선단에 상기 원통부의 반경방향으로 연장된 구조로, 일 측면은 상기 볼스크류 너트와 접하고 다른 일 측면은 상기 이송체와 접하는 플랜지부를 형성한 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the CFRP damper has a cylindrical portion formed of an inner diameter portion into which the outer ring of the ball screw nut is inserted in the axial direction of the ball screw and an outer diameter portion fitted into an assembly hole under the transport body, and one end of the cylindrical portion In the structure extending in the radial direction of the cylindrical portion, one side is in contact with the ball screw nut and the other side is characterized in that a flange portion is formed in contact with the conveying body.

바람직한 실시예로서, 상기 원통부의 외경부는 길이 방향으로 일부 구간에 상기 외경부의 직경(D1)보다 작은 직경(D2)을 가지는 외경홈을 형성하고, 상기 내경부에는 길이 방향으로 일부 구간에 상기 내경부의 직경(D3)보다 큰 직경(D4)을 가지는 내경홈을 형성한 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the outer diameter portion of the cylindrical portion forms an outer diameter groove having a diameter (D2) smaller than the diameter (D1) of the outer diameter portion in some sections in the longitudinal direction, and the inner diameter portion is in some section in the longitudinal direction in the inner diameter portion It is characterized in that the inner diameter groove having a larger diameter (D4) than the diameter (D3) of the formed.

바람직한 실시예로서, 상기 플랜지부의 두께(T1)는 상기 원통부의 두께 (T2) 보다 두껍게 형성한 것을 특징으로 한다.As a preferred embodiment, the thickness (T1) of the flange portion is formed to be thicker than the thickness (T2) of the cylindrical portion.

본 발명은 진동이 발생하는 이송체로부터 공작기계 본체로 진동이 전달되는 경로 상에 진동 감쇠장치를 설치하되, 상기 이송체와 연결되는 상기 이송체의 하부와 볼스크류 너트 사이에 이송체의 가진 방향을 고려하여 방진효과가 뛰어난 플랜지형의 CFRP댐퍼를 설치함으로써, 볼스크류 축의 열팽창에 따른 영향을 받지 않으면서 이송체로부터 공작기계 본체로 전달되는 진동을 최소화 한다.The present invention installs a vibration damping device on a path through which vibration is transmitted from a transport body generating vibration to a machine tool body, and the direction of excitation of the transport body between the lower part of the transport body and the ball screw nut connected to the transport body By installing a flange-type CFRP damper with excellent anti-vibration effect considering

도 1은 종래기술로서, 수평형머시닝센터의 베드 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 이송계를 포함하는 공작기계의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 볼스크류와 이송체의 결합을 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, CFRP댐퍼의 길이 방향 단면도이다.
도 5는 도 4의 A부분의 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예로서, 댐퍼의 진동 감쇠 특성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예로서, CFRP댐퍼를 적용한 볼스크류 축의 동강성 측정결과를 나타내는 그래프이다.1 is a perspective view showing a bed structure of a horizontal machining center as a prior art.
2 is a partial cross-sectional view of a machine tool including a feed system as an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a partial cross-sectional view showing the coupling of the ball screw and the transfer body as an embodiment of the present invention.
4 is a longitudinal cross-sectional view of a CFRP damper as an embodiment of the present invention.
5 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 4 .
6 is a vibration damping characteristic diagram of a damper according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the measurement result of dynamic stiffness of a ball screw shaft to which a CFRP damper is applied as an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도 2내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 이송계를 포함하는 공작기계의 부분 단면도이다. 도 2에 도시한 것처럼, 공작기계 이송계의 진동저감 장치는 공작기계의 베이스와 같은 본체에 설치된 이송모터(30)와, 상기 이송모터(30)에 연결되어 회전하는 볼스크류 축(43)과, 상기 볼스크류 축(43)의 회전에 의해 상기 볼스크류 축(43) 상에서 왕복 이동하는 볼스크류 너트(41)와, 상기 볼스크류 너트(41)에 장착되어 볼스크류 너트(41)와 함께 왕복 이송되는 이송체(31)와, 상기 공작기계의 베이스와 같은 본체에 설치되어 상기 볼스크류 축(43)의 일단을 회전지지하는 베어링 홀더(44)를 포함하여 구성된다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying FIGS. 2 to 7 . 2 is a partial cross-sectional view of a machine tool including a feed system as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2 , the vibration reduction device of the machine tool feed system includes a feed motor 30 installed in the same body as the base of the machine tool, a ball screw shaft 43 connected to the feed motor 30 and rotating, and , a ball screw nut 41 that reciprocates on the ball screw shaft 43 by rotation of the ball screw shaft 43, and is mounted on the ball screw nut 41 and reciprocates with the ball screw nut 41 It is configured to include a transfer body 31 to be transferred, and a bearing holder 44 installed on the same body as the base of the machine tool to rotationally support one end of the ball screw shaft 43 .

도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 볼스크류 너트(41)와 이송체(31)의 결합을 나타내는 부분 단면도이다. 도 3에 도시한 것처럼, 상기 이송체(31)를 이송하는 볼스크류 너트(41)는 외륜(42)이 상기 이송체(31)의 하부에 형성된 조립구멍(32)에 끼워져 고정되는 구조이다. 또한, 상기 이송체(31)의 조립구멍(32)과 상기 볼스크류 너트(41)의 외륜(42) 사이에는 플랜지 구조의 방진용 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic: 탄소섬유강화플라스틱)댐퍼(50)가 삽입된다. 3 is a partial cross-sectional view showing the coupling between the ball screw nut 41 and the transfer body 31 as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3 , the ball screw nut 41 for transporting the transport member 31 has a structure in which the outer ring 42 is fitted into the assembly hole 32 formed in the lower portion of the transport body 31 . In addition, between the assembly hole 32 of the transport member 31 and the outer ring 42 of the ball screw nut 41, a CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) damper 50 for anti-vibration of a flange structure is inserted

도 4는 본 발명의 일 실시예로서, CFRP댐퍼(50)의 길이 방향 단면도이다. 도 4에 도시한 것처럼, 상기 CFRP댐퍼(50)는 상기 볼스크류 축(43) 방향으로 상기 볼스크류 너트(41)의 외륜(42)이 삽입되는 내경부(52)와 상기 이송체(31) 하부의 조립구멍(32)에 끼워지는 외경부(54)로 형성되는 원통부(51)와, 상기 원통부(51)의 일측 선단에 상기 원통부(51)의 반경방향으로 연장된 구조로, 일 측면은 상기 볼스크류 너트(41)와 접하고 다른 일 측면은 상기 이송체(31)와 접하는 플랜지부(56)를 형성한다.4 is a longitudinal cross-sectional view of the CFRP damper 50 as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4 , the CFRP damper 50 includes an inner diameter part 52 into which the outer ring 42 of the ball screw nut 41 is inserted in the direction of the ball screw shaft 43 and the transfer body 31 . A cylindrical portion 51 formed of an outer diameter portion 54 fitted into the lower assembly hole 32, and a structure extending in the radial direction of the cylindrical portion 51 to one end of the cylindrical portion 51, One side is in contact with the ball screw nut (41) and the other side forms a flange portion (56) in contact with the conveying body (31).

한편, 도 5는 도 4의 A부분의 확대 단면도로서, 도 5에 도시한 것처럼, 상기원통부(51)의 외경부(54)는 길이 방향으로 일부 구간에 상기 외경부(54)의 직경(D1)보다 작은 직경(D2)을 가지는 외경홈(55)을 형성하고, 상기 내경부(52)에는 길이 방향으로 일부 구간에 상기 내경부(52)의 직경(D3)보다 큰 직경(D4)을 가지는 내경홈(53)을 형성한다.On the other hand, Figure 5 is an enlarged cross-sectional view of part A of Figure 4, as shown in Figure 5, the outer diameter portion 54 of the cylindrical portion 51 is the diameter of the outer diameter portion 54 in some section in the longitudinal direction ( An outer diameter groove 55 having a diameter D2 smaller than D1 is formed, and a diameter D4 greater than the diameter D3 of the inner diameter portion 52 is formed in the inner diameter portion 52 in some sections in the longitudinal direction. The branch forms an inner diameter groove (53).

이러한 상기 외경홈(55)과 내경홈(53)은 축 방향으로 길이가 긴 상기 원통부(51)가 각각 이송체(31)의 조립구멍(32) 및 볼스크류 너트(41)에 조립될 때, 내경부(52)는 볼스크류 너트(41)의 외륜(42)과, 외경부(54)는 이송체(31)의 조립구멍(32)과의 접촉을 양호하게 하고, 또한 조립공차 관리를 용이하게 한다. When the outer diameter groove 55 and the inner diameter groove 53 are assembled to the assembly hole 32 and the ball screw nut 41 of the transport body 31, respectively, the cylindrical portion 51 having a long length in the axial direction. , the inner diameter part 52 makes good contact with the outer ring 42 of the ball screw nut 41 and the outer diameter part 54 with the assembly hole 32 of the transport body 31, and also manages assembly tolerances. make it easy

즉, 상기 외경홈(55)과 내경홈(53)이 없다면 길이가 긴 상기 내경부(52)와 외경부(54)가 상기 이송체(31)의 조립구멍(32)과 볼스크류 너트(41)에 조립될 때, 길이 방향으로 전체 면적에 대해 정밀한 접촉이 이루어지도록 엄격한 공차로 정밀 가공하여야 하나, 상기 외경부(54)와 내경부(52)에 각각 상기 외경홈(55)과 내경홈(53)을 형성함으로써 내경부(52)와 외경부(54)의 가공 공차를 비교적 여유 있게 가공하여도 되는 이점이 있다. That is, if the outer diameter groove 55 and the inner diameter groove 53 are not present, the long inner diameter part 52 and the outer diameter part 54 are the assembly hole 32 of the transport body 31 and the ball screw nut 41 . ), it must be precisely machined to a strict tolerance so that precise contact is made over the entire area in the longitudinal direction, but the outer diameter groove 55 and the inner diameter groove ( 53), there is an advantage in that the machining tolerances of the inner diameter portion 52 and the outer diameter portion 54 may be machined relatively comfortably.

또한, 상기 플랜지부(56)의 두께(T1)는 상기 원통부(51)의 두께 (T2) 보다 두껍게 형성한다. 이와 같은 구조는 상기 이송체(31)로부터 상기 CFRP댐퍼(50)를 통해 전달되는 가진력이 상기 원통부(51) 보다는 상기 볼스크류 축(43) 방향으로 상기 플랜지부(56)에 더 많이 작용하기 때문에, 진동 감쇠효과의 균형을 맞추기 위한 것이다.In addition, the thickness (T1) of the flange portion (56) is formed to be thicker than the thickness (T2) of the cylindrical portion (51). In such a structure, the excitation force transmitted from the transport member 31 through the CFRP damper 50 acts more on the flange portion 56 in the direction of the ball screw shaft 43 than on the cylindrical portion 51 . Therefore, it is to balance the vibration damping effect.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예로서, 댐퍼의 진동 감쇠 특성도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 복합재인 CFRP소재로 된 발명의 CFRP댐퍼(50)는 일반탄소강인 SM45C 보다 진동감쇠 효과가 더 우수하다.Meanwhile, FIG. 6 is a vibration damping characteristic diagram of a damper according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the CFRP damper 50 of the invention made of a CFRP material, which is a composite material, has a better vibration damping effect than SM45C, which is a general carbon steel.

또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예로서, CFRP댐퍼(50)를 적용한 볼스크류 축(43)의 동강성 측정결과를 나타내는 그래프이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 CFRP댐퍼(50)를 적용한 경우, CFRP댐퍼(50)를 적용하지 않고 상기 이송체(31)의 조립구멍(32)에 볼스크류 너트(41)의 외륜(42)을 직접 끼워맞춤한 것 보다 모든 진동 영역에서 볼스크류 축(43)의 동강성이 좋아졌으며, 특히 공작기계의 가공조건에서 발생 빈도가 높은 약 110HZ 영역에서 본 발명의 CFRP댐퍼(50)를 적용한 경우 동강성이 크게 향상된 것을 볼 수 있다.7 is a graph showing the measurement result of the dynamic stiffness of the ball screw shaft 43 to which the CFRP damper 50 is applied as an embodiment of the present invention. 7, when the CFRP damper 50 is applied, the outer ring 42 of the ball screw nut 41 is inserted into the assembly hole 32 of the transport body 31 without applying the CFRP damper 50. ), the dynamic rigidity of the ball screw shaft 43 was improved in all vibration regions, and in particular, the CFRP damper 50 of the present invention was applied in the region of about 110 Hz, where the frequency of occurrence is high in the machining conditions of machine tools. In this case, it can be seen that the dynamic stiffness is greatly improved.

상기와 같이 본 발명은 진동이 발생하는 이송체(31)로부터 공작기계 본체로 진동이 전달되는 경로 상에 진동 감쇠장치를 설치하되, 상기 이송체(31)와 연결되는 상기 이송체(31)의 하부와 볼스크류 너트(41) 사이에 이송체(31)의 가진 방향을 고려하여 방진효과가 뛰어난 플랜지형의 CFRP댐퍼(50)를 설치함으로써, 볼스크류 축(43)의 열팽창에 따른 영향을 받지 않으면서 이송체(31)로부터 공작기계 본체로 전달되는 진동을 최소화 한다.As described above, the present invention installs a vibration damping device on a path through which vibration is transmitted from the transfer body 31 generating vibration to the machine tool body, and By installing the flange-type CFRP damper 50 with excellent vibration-proof effect in consideration of the excitation direction of the transport body 31 between the lower part and the ball screw nut 41, it is not affected by the thermal expansion of the ball screw shaft 43. while minimizing the vibration transmitted from the transfer body 31 to the machine tool body.

10 : 베드
20 : 컬럼
30 : 이송모터
31 : 이송체
32 : 조립구멍
40 : 볼스크류
41 : 볼스크류 너트
42 : 외륜
43 : 볼스크류 축
44 : 베어링 홀더
50 : CFRP댐퍼
51 : 원통부
52 : 내경부
53 : 내경홈
54 : 외경부
55 : 외경홈
56 : 플랜지부10 : Bed
20: column
30: transfer motor
31: transport
32: assembly hole
40: ball screw
41: ball screw nut
42: outer ring
43: ball screw shaft
44: bearing holder
50: CFRP damper
51: cylindrical part
52: inner diameter
53: inner diameter groove
54: outer diameter
55: outer diameter groove
56: flange part

Claims (4)

공작기계의 본체에 설치된 이송모터와, 상기 이송모터에 연결되어 회전하는 볼스크류 축과, 상기 볼스크류 축의 회전에 의해 상기 볼스크류 축 상에서 왕복 이동하는 볼스크류 너트와, 상기 볼스크류 너트에 장착되어 볼스크류 너트와 함께 왕복 이송되는 이송체와, 상기 공작기계 본체에 설치되어 상기 볼스크류 축의 일단을 회전지지하는 베어링 홀더를 포함하는 공작기계의 이송계에 있어서,
상기 이송체를 이송하는 볼스크류 너트는 외륜이 상기 이송체의 하부에 형성된 조립구멍에 끼워져 고정되며, 상기 이송체의 조립구멍과 상기 볼스크류 너트의 외륜 사이에는 플랜지 구조의 방진용 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic: 탄소섬유강화플라스틱)댐퍼가 삽입되는 것을 특징으로 하는 공작기계 이송계의 진동저감 장치.A feed motor installed on the main body of the machine tool, a ball screw shaft connected to the feed motor to rotate, a ball screw nut reciprocating on the ball screw shaft by rotation of the ball screw shaft, and the ball screw nut mounted on the In the transfer system of a machine tool comprising a transfer body reciprocally transferred together with a ball screw nut, and a bearing holder installed on the machine tool body to rotationally support one end of the ball screw shaft,
The ball screw nut for transporting the conveying body has an outer ring fitted into an assembly hole formed in the lower portion of the conveying body and fixed, and a flange-structured carbon fiber (CFRP) for vibration-proofing between the assembly hole of the conveying body and the outer ring of the ball screw nut. Reinforced Plastic: A device for reducing vibration of a machine tool transfer system, characterized in that a damper is inserted. 제 1항에 있어서, 상기 CFRP댐퍼는 상기 볼스크류 축 방향으로 상기 볼스크류 너트의 외륜이 삽입되는 내경부와 상기 이송체 하부의 조립구멍에 끼워지는 외경부로 형성되는 원통부와, 상기 원통부의 일측 선단에 상기 원통부의 반경방향으로 연장된 구조로, 일 측면은 상기 볼스크류 너트와 접하고 다른 일 측면은 상기 이송체와 접하는 플랜지부를 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계 이송계의 진동저감 장치.According to claim 1, wherein the CFRP damper is a cylindrical portion formed of an inner diameter portion into which the outer ring of the ball screw nut is inserted in the axial direction of the ball screw and an outer diameter portion fitted into the assembly hole of the lower portion of the transport member, and one side of the cylindrical portion A vibration reducing device for a machine tool transport system, characterized in that a flange part is formed at a tip end of the cylindrical part in a radial direction, and one side is in contact with the ball screw nut and the other side is in contact with the transport body. 제 2항에 있어서, 상기 원통부의 외경부는 길이 방향으로 일부 구간에 상기 외경부의 직경(D1)보다 작은 직경(D2)을 가지는 외경홈을 형성하고, 상기 내경부에는 길이 방향으로 일부 구간에 상기 내경부의 직경(D3)보다 큰 직경(D4)을 가지는 내경홈을 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계 이송계의 진동저감 장치.According to claim 2, wherein the outer diameter portion of the cylindrical portion to form an outer diameter groove having a diameter (D2) smaller than the diameter (D1) of the outer diameter portion in some sections in the longitudinal direction, the inner diameter portion in the longitudinal direction in some sections in the longitudinal direction Vibration reduction device of a machine tool feed system, characterized in that an inner diameter groove having a larger diameter (D4) than the diameter (D3) of the neck is formed. 제 2항에 있어서, 상기 플랜지부의 두께(T1)는 상기 원통부의 두께 (T2) 보다 두껍게 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계 이송계의 진동저감 장치.According to claim 2, wherein the thickness (T1) of the flange portion is a machine tool feed system vibration reduction device, characterized in that formed thicker than the thickness (T2) of the cylindrical portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100058308A (en) 2008-11-24 2010-06-03 창원대학교 산학협력단 Transfer table of linear motor system formed composite material
JP2020116648A (en) 2019-01-18 2020-08-06 株式会社牧野フライス製作所 Feeding device of machine tool

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