WO2012099323A2 - 고강성 복합가공기 - Google Patents

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WO2012099323A2
WO2012099323A2 PCT/KR2011/008623 KR2011008623W WO2012099323A2 WO 2012099323 A2 WO2012099323 A2 WO 2012099323A2 KR 2011008623 W KR2011008623 W KR 2011008623W WO 2012099323 A2 WO2012099323 A2 WO 2012099323A2
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axis
saddle
column
bed
guideway
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PCT/KR2011/008623
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Inventor
하현표
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두산인프라코어 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01—Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B23Q1/017—Arrangements of ways
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B3/00—General-purpose turning-machines or devices, e.g. centre lathes with feed rod and lead screw; Sets of turning-machines
    • B23B3/06—Turning-machines or devices characterised only by the special arrangement of constructional units
    • B23B3/065—Arrangements for performing other machining operations, e.g. milling, drilling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P23/00—Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass
    • B23P23/02—Machine tools for performing different machining operations

Definitions

  • the present invention relates to a structure of a multi-task machine, and more particularly, having a structure in which the shaft configuration is configured close to the center of the column can reduce rolling and pitching, and for stiffness enhancement.
  • the present invention relates to a high rigid composite processing machine having a stage formed on a saddle.
  • a multi-task machine means a multi-axis machine tool capable of both turning and milling, and can be turned or milled depending on the type of tool mounted on the spindle.
  • the multi-task machine includes a three-axis linear transfer structure (X, Y, Z axis) and a shaft (B axis) of tilting structure in the column in the height direction, and a turning spindle for fixing a workpiece on the side. It is provided.
  • the driving method of the compound processing machine is divided into a ram moving method and a column moving method according to the configuration of the Y axis.
  • the ram moving method is a method in which the ram of the main shaft is pulled out in front of the Y axis while the column is fixed
  • the column moving method is a method in which the column itself moves back and forth on the Y axis.
  • FIG. 1A and 1B show a conventional ram drive type multi-task machine.
  • FIG. 1A is a ram driving type compound processing machine disclosed in Patent Document 1 (Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-263862)
  • FIG. 1B is a ram driving type compound processing machine disclosed in Patent Document 2 (Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-113170). .
  • Patent Document 1 The ram drive type composite processing machine of Patent Document 2 shown in FIG. 1B is proposed in Patent Document 1 to improve the deflection caused by its own weight when the Z-axis (left and right) distance of the rear fixed structure is increased.
  • Figure 1c is a schematic diagram of the column drive multi-process machine.
  • the column driving method is characterized in that the column 100 'itself is conveyed back and forth along the Y-axis along the Y-axis guideways (Y1', Y2 ').
  • the machining shaft 200 'for rotating the tool spindle moves up and down the X axis along the X-axis guideways X1' and X2 'on the column 100', and the column 100 'is a bed 400.
  • the column drive method improves cost competitiveness with fewer components and simpler structure by eliminating the rear structure required for ram drive method.
  • the conventional column drive type multi-processing machine may have a low rigidity due to the Z-axis saddle 300 'of a thin plate structure compared to the structure on the column 100'.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-263862
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-113170 (Published on Feb. 28, 2008)
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to change the height of the front and rear feed (Y axis feed) position with respect to the turning spindle to the center of gravity of the column so as to reduce the back and forth and left and right swings. It is arranged close to, to provide a high rigid composite processing machine having a stage formed in the saddle portion in the horizontal direction or left and right feed (Z-axis feed) for increasing the rigidity.
  • the high rigid composite processing machine of the present invention has a bed 400 having Z-axis guideways Z1 and Z2 installed in a longitudinal direction on an upper surface thereof, and a Y-axis guideway in a front-rear direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • Y1 and Y2 are formed and the saddle 300 having a structure for conveying in the longitudinal direction of the bed 400 along the Z-axis guideway (Z1, Z2) of the bed 400, and perpendicular to the longitudinal direction X-axis guideways (X1, X2) are formed in the vertical direction and installed on the saddle 300, the column 100 and the column (100) for transferring in the front and rear directions along the Y-axis guideways (Y1, Y2) It is disposed in front of the 100 and includes a machining shaft 200 for lifting and lowering along the X-axis guideway (X1, X2), the Y-axis guideway (Y1, Y2) is the lower end of the saddle 300 It is characterized in that it is disposed at a position spaced apart from the predetermined distance upward.
  • the bed 400 has a first inclined portion 410 is formed on the upper surface so that the height in the vertical direction increases from the front to the rear.
  • a second inclined portion 310 corresponding to the first inclined portion 410 is formed on the bottom surface of the saddle 300.
  • the Z-axis guideways Z1 and Z2 include a first Z-axis guideway Z1 in front and a second Z-axis guideway Z2 in the rear, and the second Z-axis guideway Z2 is the first Z-axis guideway Z2. It is characterized in that it is disposed at a position spaced apart a predetermined distance upwards than the Z-axis guideway (Z1).
  • the thickness of the up-down direction is gradually increased from the rear portion of the saddle 300 toward the front portion.
  • the processing shaft is disposed at a position close to the center of gravity of the column, fluctuations due to processing are reduced, thereby improving processing precision.
  • the end of the bed and the saddle has a shape that increases toward the rear, thereby improving the overall stiffness.
  • the present invention solves the rolling (horizontal oscillation, rolling) and pitching (up and down oscillation, pitching) problem by moving the Y-axis transfer surface from the lower portion of the column 100 to the center portion, and rearward the lower surface of the saddle 300
  • the Y-axis transfer surface By applying a stepped structure that becomes thicker from the front to the front, sufficient high rigidity can be achieved without the rear structure required in the conventional ram driving method (FIGS. 1A and 1B).
  • the minimum number (eg, two) Z-axis feed guide can be used to achieve Z-axis feed stability and precision.
  • the stepped structure of the lower surface of the saddle 300 is gradually inclined, that is, by providing a second inclined portion 310 on the lower surface of the saddle 300, the vertical thickness is gradually increased from the rear portion to the front portion. The problem of lowering structural rigidity due to concentration can be further reduced.
  • 1a and 1b is a configuration diagram of a ram drive type high rigidity multi-processing machine according to the prior art
  • Figure 1c is a schematic diagram of a multi-column processing machine of the column drive method according to the prior art
  • FIG. 2 is a block diagram of a high rigid composite processing machine according to the present invention.
  • the "length direction” means the left-right direction or the Z-axis direction when viewed from the front of the multi-processing machine.
  • "Up and down direction” refers to the vertical direction or the X-axis direction perpendicular to the Z axis of the multi-task machine.
  • 'Front and rear direction' refers to the depth direction or the Y axis direction when the compound processing machine is viewed from the front while being perpendicular to the Z axis and the X axis of the compound processing machine.
  • FIG. 2 is a block diagram of a high rigid composite processing machine according to the present invention.
  • the multi-task machine has a turning spindle 500 for cutting in the front and a bed having a first inclined portion 410 formed thereon in a shape that increases upward toward the rear. 400 and the column 100 located on the upper portion of the bed 400 is configured.
  • the column 100 has a pair of X-axis guideways (X1, X2) are formed in the vertical direction and disposed on the saddle 300 to transfer in a forward and backward direction along the pair of Y-axis guideways (Y1, Y2) It is.
  • the processing shaft 200 is disposed in front of the column 100 to move up and down along the X-axis guideways X1 and X2. In front of the machining shaft 200, a milling spindle 210 to which a tool is attached is installed.
  • the saddle 300 is positioned at the bottom of the column 100 to support the column 100 to be transported back and forth with the processing shaft 200.
  • a pair of Y-axis guideways Y1 and Y2 are formed in the saddle 300 in the front-rear direction perpendicular to the longitudinal direction, and the second inclined portion 310 having a shape corresponding to the upper surface is formed on the lower surface of the bed 400. Is disposed, and has a structure for conveying in the longitudinal direction of the bed 400 along the Z-axis guideways (Z1, Z2).
  • the processing shaft 200 can be moved up and down (X-axis feed) along the vertical direction, while the column 100 is capable of two-axis feed such as the front and rear feed (Y-axis feed) along the saddle 300 Prepared.
  • the bed 400 has Z-axis guideways Z1 and Z2 formed in the longitudinal direction on its upper surface.
  • the Z-axis guideways Z1 and Z2 are disposed at a position spaced apart by a predetermined distance upward from the first Z-axis guideway Z1 at the rear.
  • the upper portion of the bed 400 is formed with a first inclined portion 410 having a shape that is relatively higher toward the rear of the processing axis 200, and with respect to the shape of the first inclined portion 410 of the saddle 300
  • the lower part may have a corresponding shape, and thus may be installed in a shape corresponding to each other.
  • the first inclined portion 410 may have a structure in which the processing shaft 200 in which the processing is performed and the rear portion of the column 100 are supported by a bed 400 having a greater load and volume.
  • the saddle 300 is coupled to the structure that is conveyed along the longitudinal direction of the bed 400 (Z-axis transport) together with the column 100 and the processing shaft 200 holding the support.
  • the processing shaft 200 is a structure that can be moved along the saddle 300 along with the column 100 (Y-axis feed) while lifting (X-axis feed) along the height direction of the column 100, and also the bed ( Along the 400, a three-axis transfer structure may be provided such that the saddle 300, the color, and the machining shaft 200 are transferred (Z-axis transfer).
  • the present invention solves the rolling (horizontal oscillation, rolling) and pitching (up and down oscillation, pitching) problems by moving the Y-axis transfer surface upward from the lower portion of the column 100 to the center portion, and lowers the bottom surface of the saddle 300.
  • a stepped structure that becomes thicker from the rear portion to the front portion, sufficient high rigidity can be achieved without the rear structure required in the conventional ram driving method (FIGS. 1A and 1B).
  • the minimum number (eg, two) Z-axis feed guide can be used to achieve Z-axis feed stability and precision.
  • the stepped structure of the lower surface of the saddle 300 is gradually inclined, that is, by providing a second inclined portion 310 on the lower surface of the saddle 300, the vertical thickness is gradually increased from the rear portion to the front portion. The problem of lowering structural rigidity due to concentration can be further reduced.
  • FIG. 2B is a configuration diagram of the column 100 and the processing shaft 200 shown in FIG. 2A.
  • the processing shaft 200 is installed in front of the column 100.
  • the processing shaft 200 is configured to be elevated in the height direction of the column 100.
  • the lower surface of the column 100 is provided with a third inclined portion 110 to correspond to the shape of the first inclined portion 410 of the bed 400 and the second inclined portion 310 of the saddle 300. It is designed to gradually decrease along the inclined surface, so that the thickness in the vertical direction becomes smaller toward.
  • a milling spindle 210 is attached to the front of the machining shaft 200 to provide a structure in which a tool for milling may be installed.
  • the column 100 is processed in a shape that forms a structure shorter than the lifting length of the processing shaft 200, a structure in which the top of the saddle 300 may be supported may be provided.
  • the processing shaft is disposed at a position close to the center of gravity of the column, fluctuations due to processing are reduced, thereby improving processing precision.
  • the end of the bed and the saddle has a shape that increases toward the rear, thereby improving the overall stiffness.
  • the present invention solves the rolling (horizontal oscillation, rolling) and pitching (up and down oscillation, pitching) problem by moving the Y-axis transfer surface from the lower portion of the column 100 to the center portion, and rearward the lower surface of the saddle 300
  • the Y-axis transfer surface By applying a stepped structure that becomes thicker from the front to the front, sufficient high rigidity can be achieved without the rear structure required in the conventional ram driving method (FIGS. 1A and 1B).
  • the minimum number (eg, two) Z-axis feed guide can be used to achieve Z-axis feed stability and precision.
  • the stepped structure of the lower surface of the saddle 300 is gradually inclined, that is, by providing a second inclined portion 310 on the lower surface of the saddle 300, the vertical thickness is gradually increased from the rear portion to the front portion. The problem of lowering structural rigidity due to concentration can be further reduced.

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Abstract

본 발명은 축 구성을 컬럼의 중심부에 근접하여 구성한 구조를 갖음으로써 좌우요동(rolling)과 상하요동(pitching)을 저감시킬 수 있으며, 강성증진을 위해 새들부위에 단이 형성된 구조의 고강성 복합가공기에 관한 것으로, 상면에 길이방향으로 Z축가이드웨이(Z1, Z2)가 형성된 베드(400)와, 상기 길이방향에 수직인 전후방향으로 Y축가이드웨이(Y1, Y2)가 형성되고 상기 베드(400)의 상면에 대해 상응하는 형상으로 하면이 배치되고 상기 Z축가이드웨이(Z1, Z2)를 따라 상기 베드(400)의 길이방향으로 이송하는 구조의 새들(300)과, 상기 길이방향에 수직인 상하방향으로 X축가이드웨이(X1, X2)가 형성되고 상기 새들(300)의 상부에 배치되어 상기 Y축가이드웨이(Y1, Y2)를 따라 전후방향으로 이송하는 구조의 컬럼(100) 및 상기 컬럼(100)의 전방에 배치되어 상기 X축가이드웨이(X1, X2)를 따라승하강하는 구조의 가공축(200)을 포함하고, 상기 Y축가이드웨이(Y1, Y2)가 상기 컬럼(100)의 하단부로부터 상방으로 소정거리 이격된 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 고강성 복합가공기.

Description

고강성 복합가공기
본 발명은 복합가공기의 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축 구성을 컬럼의 중심부에 근접하여 구성한 구조를 갖음으로써 좌우요동(rolling)과 상하요동(pitching)을 저감시킬 수 있으며, 강성증진을 위해 새들부위에 단이 형성된 구조의 고강성 복합가공기에 관한 것이다.
일반적으로 복합가공기는 선삭가공과 밀링가공이 모두 가능한 다축공작기계를 의미하며 스핀들에 장착하는 도구의 종류에 따라 선삭 또는 밀링가공이 가능하다.
이러한 복합가공기는 높이방향의 컬럼에 3축방향의 직선이송 구조(X, Y, Z축)와 틸팅운동이 가능한 구조의 축(B축)을 포함하고 있으며, 측부에는 공작물을 고정시키기 위한 선삭 스핀들이 구비되어 있다.
복합 가공기의 구동 방식은 Y축의 구성에 따라 램구동(ram moving) 방식과, 컬럼구동(column moving) 방식으로 나뉜다. 램구동(ram moving) 방식은 컬럼은 고정된 채로 주축의 램이 Y축 전방으로 빠져나오는 방식이고, 컬럼구동(column moving) 방식은 컬럼자체가 Y축 전후로 움직이는 방식이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 대표적인 램구동 방식의 복합 가공기를 도시하고 있다. 도 1a는 특허문헌 1(일본공개특허 제2006-263862호)에 개시된 램구동 방식의 복합 가공기이고, 도 1b는 특허문헌 2(일본공개특허 제2009-113170호)에 개시된 램구동 방식 복합가공기이다.
도 1a에 도시된 특허문헌 1의 램구동 방식 복합 가공기는 램(14)을 Y축방향으로 전후 이동시키는 램구동부(13, 13a)가 X축 상부에 위치함으로써 Z축 이송계의 무게중심이 상향되었다. 이를 보완하기 위해 새들(12) 상부에 볼스크류(16)를 설치하였고 상부 볼스크류(16)를 고정하기 위한 후면 고정 구조물(10)이 설치되어 있다. 이러한 구성에 따라 특허문헌 1의 경우 구조적 안정성을 도모할 수 있었으나 추가적인 후면 고정 구조물(10)에 의해 원가 경쟁력이 낮고 공간을 많이 차지한다는 문제가 있다.
도 1b에 도시된 특허문헌 2의 램구동 방식 복합 가공기는 특허문헌 1에서 후면 고정 구조물의 Z축 방향(좌우)방향 거리가 길어지는 경우 자중에 의한 처짐 현상을 개선하기 위해 제안된 것으로서 베드(17) 상에 설치되는 Z축용 가이드레일(27)만으로 이동체(8)의 하중을 지지함으로써, 상부 빔(19)과 이동체(8) 사이의 힘 전달을 차단함으로써 고정밀의 Z축 이송을 달성하고자 하였다. 그러나, 특허문헌 2의 경우에도 공구 스핀들(14)을 Y축방향으로 전후 이송시키는 램구동부(도면부호 미표시)에 의해 Z축 이송계의 무게중심이 상향된다는 문제점은 여전히 상존하고 있고, 이를 보완하기 위해 후면 구조물(11)이 필요하다는 점은 특허문헌 1과 동일하다.
한편, 도 1c에는 컬럼구동방식의 복합가공기의 개략도가 도시되어 있다. 도시된 것과 같이 컬럼구동방식은 Y축 가이드웨이(Y1', Y2')를 따라 컬럼(100')자체가 Y축을 따라 전후 이송되는 것이 특징이다. 그리고 공구 스핀들을 회전시키는 가공축(200')은 컬럼(100')상에서 X축 가이드웨이(X1', X2')를 따라 X축상을 상하로 이동하고, 컬럼(100')은 베드(400) 상에서 Z축을 따라 이송된다. 컬럼구동방식은 램구동방식에서 요구되었던 후면 구조물을 제거함으로써 적은 구성요소와 간단한 구성으로 원가 경쟁력을 개선하였다.
그러나, 종래의 컬럼구동방식 복합가공기는 가공축(200')이 컬럼(100')상부에 위치함으로써 높은 무게중심(G)으로 컬럼(100')이 이송시에 롤링(수평요동, rolling) 및 피칭(상하요동, pitching)이 발생하고, 컬럼(100') 무게중심(G)과 Y축 가이드웨이(Y1', Y2')까지의 거리가 멀기 때문에 루프(loop, 정상 진동 또는 정상파에 있어서 변위가 가장 큰 곳) 강성이 약하다는 문제가 있다.
또한, 종래의 컬럼구동방식 복합가공기는 컬럼(100') 위 구조물 대비 얇은 판 구조의 Z축 새들(300')로 인하여 낮은 강성이 문제가 될 수 있다. 이를 보완하기 위해 도시된 것과 같이 여러 개, 예컨대 3개의 Z축 가이드웨이(Z1', Z2', Z3')를 장착해야 한다는 설계상 제한이 있었다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 일본공개특허 제2006-263862호 (2006.10.5. 공개)
(특허문헌 2) 일본공개특허 제2009-113170호 (2009.5.28. 공개)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전후 및 좌우 요동을 저감시킬 수 있도록 선삭 스핀들에 대한 전후이송(Y축 이송) 위치의 높이를 컬럼의 무게중심에 근접하게 배치하여, 강성증진을 위해 수평방향 또는 좌우이송(Z축 이송)을 위한 새들부에 단을 형성한 구조의 고강성 복합가공기를 제공하는 것이다.
이상의 과제 해결을 위해 본 발명의 고강성 복합가공기는, 상면에 길이방향으로 Z축가이드웨이(Z1, Z2)가 설치된 베드(400)와, 상기 길이방향에 수직인 전후방향으로 Y축가이드웨이(Y1, Y2)가 형성되고 상기 베드(400)의 상기 Z축가이드웨이(Z1, Z2)를 따라 상기 베드(400)의 길이방향으로 이송하는 구조의 새들(300)과, 상기 길이방향에 수직인 상하방향으로 X축가이드웨이(X1, X2)가 형성되고 상기 새들(300)의 상부에 설치되어 상기 Y축가이드웨이(Y1, Y2)를 따라 전후방향으로 이송하는 컬럼(100) 및 상기 컬럼(100)의 전방에 배치되어 상기 X축가이드웨이(X1, X2)를 따라 승강 및 하강하는 가공축(200)을 포함하고, 상기 Y축가이드웨이(Y1, Y2)가 상기 새들(300)의 하단부로부터 상방으로 소정거리 이격된 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 베드(400)는 전방에서 후방으로 갈수록 상하방향 높이가 높아지도록 상면에 제1 경사부(410)가 형성된다.
상기 새들(300)의 하면에는 상기 제1 경사부(410)에 대응하는 제2 경사부(310)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 Z축가이드웨이(Z1, Z2)는 전방의 제1 Z축가이드웨이(Z1)와 후방의 제2 Z축가이드웨이(Z2)를 포함하고 상기 제2 Z축가이드웨이(Z2)는 상기 제1 Z축가이드웨이(Z1)보다 상방으로 소정거리 이격된 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 새들(300)의 후방부로부터 전방부로 갈수록 상하방향 두께가 점진적으로 커지는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 고강성 복합가공기에 따르면, 컬럼의 무게중심에 근접한 위치에 가공축이 배치되는 구조이기 때문에, 가공에 따른 요동이 저감되므로 이에 따라 가공정밀도가 향상되는 특징이 있다.
아울러 베드 및 새들에 단부를 두어 후부로 갈수록 높아지는 형상을 가짐으로써, 이에 따라 전반적인 강성을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명은 Y축 이송면을 컬럼(100)의 하부에서 중심부로 상향이동시킴으로써 롤링(수평요동, rolling) 및 피칭(상하요동, pitching) 문제를 해결하고, 새들(300)의 하면을 후방부로부터 전방부로 갈수록 두꺼워지는 단차구조를 적용함으로써 종래의 램구동 방식(도 1a, 도 1b)에서 요구되던 후방 구조물이 없이도 충분한 고강성을 달성할 수 있게 되었다.
즉, Y축 가이드웨이(Y1, Y2)를 컬럼(100)의 하부에서 중심부로 상향 이동시킴으로써 컬럼(100)의 Y축 이송을 무게중심(G)에 보다 근접한 상태에서 수행할 수 있게 되므로 종래의 컬럼 이송방식(도 1c)에서 문제점으로 지적되었던 롤링(수평요동, rolling) 및 피칭(상하요동, pitching)이 현저히 저감되었다.
또한, 새들(300) 하면의 단차 구조, 즉 새들(300)의 하면에 제2 경사부(310)를 마련함으로써 후방부로부터 전방부로 갈수록 상하방향 두께를 두껍게 가져갈 수 있으므로 종래 컬럼 이송방식(도 1c)의 얇은 판 구조의 새들에서 문제점을 지적되었던 구조적 강성 문제도 개선하였다.
이와 같이 새들(300)의 구조 강성을 개선함으로써 다수개(예: 3개 이상)의 Z축 이송가이드가 요구되었던 종래 컬럼 이송 방식(도 1c)과 달리 본 발명에서는 최소한의 개수(예: 2개)의 Z축 이송가이드만으로도 Z축 이송 안정성 및 정밀성을 도모할 수 있다.
또한, 새들(300) 하면의 단차 구조를 점진적인 경사형태, 즉 새들(300)의 하면에 제2 경사부(310)를 마련함으로써 후방부로부터 전방부로 갈수록 상하방향 두께가 점진적으로 두껍게 가져가는 경우 하중 집중으로 인한 구조물 강성 저하의 문제를 더욱 저감시킬 수 있다.
도 1a 및 1b는 종래 기술에 의한 램구동방식의 고강성 복합가공기의 구성도,
도 1c는 종래 기술에 의한 컬럼구동방식의 복합가공기의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 고강성 복합가공기의 구성도이다.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
100: 컬럼 110: 제3 경사부
200: 가공축 210: 밀링 스핀들
300: 새들 310: 제2 경사부
400: 베드 410: 제1 경사부
500: 선삭 스핀들 X1, X2: X축 가이드웨이
Y1, Y2: Y축 가이드웨이 Z1, Z2: Z축 가이드웨이
이하 본 발명에 따른 고강성 복합가공기에 관하여 첨부된 도면과 더불어 설명하기로 한다.
이하의 설명에서 '길이방향'은 복합가공기를 정면에서 바라보았을 때 좌우방향 또는 Z축방향을 의미한다. '상하방향'은 복합가공기의 Z축에 대해 수직인 상하방향 또는 X축방향을 의미한다. '전후방향'은 복합가공기의 Z축 및 X축에 수직이면서 복합가공기를 정면에서 바라보았을 때 깊이 방향 또는 Y축방향을 의미한다.
도 2는 본 발명에 따른 고강성 복합가공기의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합가공기는 전방에 삭선가공을 위한 선삭 스핀들(500)이 위치하고 있고, 후방으로 갈수록 상방으로 높아지는 형상으로 상부에 제1 경사부(410)가 형성된 베드(400)와, 베드(400)의 상부에 위치한 컬럼(100) 등을 포함하여 구성되어 있다.
컬럼(100)에는 상하방향으로 한쌍의 X축가이드웨이(X1, X2)가 형성되고 새들(300)의 상부에 배치되어 한쌍의 Y축가이드웨이(Y1, Y2)를 따라 전후방향으로 이송하는 구조로 되어 있다.
가공축(200)은 컬럼(100)의 전방에 배치되어 X축가이드웨이(X1, X2)를 따라 상하방향으로 승하강하는 구조로 되어 있다. 가공축(200)의 전방에는 공구를 부착하는 밀링 스핀들(210)이 설치되어 있다.
아울러 컬럼(100)의 하부에 위치하여 컬럼(100)이 가공축(200)과 함께 전후 이송될 수 있도록 떠받치고 있는 것이 새들(300)이다.
새들(300)에는 길이방향에 수직인 전후방향으로 한쌍의 Y축가이드웨이(Y1, Y2)가 형성되어 있고, 베드(400)의 하면에는 상면에 대해 상응하는 형상의 제2 경사부(310)가 배치되어 있어서, Z축가이드웨이(Z1, Z2)를 따라 베드(400)의 길이방향으로 이송하는 구조로 되어 있다.
따라서 가공축(200)은 상하방향을 따라 승강(X축 이송)이 가능하면서 컬럼(100)이 새들(300)을 따라 전후방향 이송(Y축 이송)할 수 있는 등 2축 이송이 가능한 구조가 마련된다.
이 때 새들(300)의 하부에 결합되는 것이 베드(400)인데, 새들(300)의 하부와 베드(400)의 상부는 가공축(200)의 후방으로 갈수록 높아지는 형상으로 가공되어 밀착 결합되어 있다. 베드(400)에는 상면에 길이방향으로 Z축가이드웨이(Z1, Z2)가 형성되어 있다.
여기서 Z축가이드웨이(Z1, Z2)는 후방의 제2 Z축가이드웨이(Z2)는 전방의 제1 Z축가이드웨이(Z1)보다 상방으로 소정거리 이격된 위치에 배치되어 있다.
즉 베드(400)의 상부는 가공축(200)의 후방으로 갈수록 상대적으로 높아지는 형상의 제1 경사부(410)가 형성되어 있고 이러한 제1 경사부(410)의 형상에 대해 새들(300)의 하부가 대응하는 형상을 가짐으로써 서로 형상적으로 대응하는 구조로 설치될 수 있다. 이와 같은 제1 경사부(410)의 형성구조는, 가공이 이루어지는 가공축(200)과 컬럼(100)의 후부가 보다 큰 하중과 부피의 베드(400)로 지지되는 구조를 이룰 수 있다.
이 때 새들(300)은 그 떠받치고 있는 컬럼(100) 및 가공축(200)과 함께 베드(400)의 길이방향을 따라 이송(Z축 이송)되는 구조로 결합되어 있다.
따라서 가공축(200)은 컬럼(100)의 높이방향을 따라 승강(X축 이송)하면서 컬럼(100)과 함께 새들(300)을 따라 이송(Y축 이송)될 수 있는 구조이며, 또한 베드(400)를 따라 새들(300), 컬러 및 가공축(200)이 이송(Z축 이송)하는 등 3축 이송구조가 마련될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 Y축 이송면을 컬럼(100)의 하부에서 중심부로 상향이동시킴으로써 롤링(수평요동, rolling) 및 피칭(상하요동, pitching) 문제를 해결하고, 새들(300)의 하면을 후방부로부터 전방부로 갈수록 두꺼워지는 단차구조를 적용함으로써 종래의 램구동 방식(도 1a, 도 1b)에서 요구되던 후방 구조물이 없이도 충분한 고강성을 달성할 수 있게 되었다.
즉, Y축 가이드웨이(Y1, Y2)를 컬럼(100)의 하부에서 중심부로 상향 이동시킴으로써 컬럼(100)의 Y축 이송을 무게중심(G)에 보다 근접한 상태에서 수행할 수 있게 되므로 종래의 컬럼 이송방식(도 1c)에서 문제점으로 지적되었던 롤링(수평요동, rolling) 및 피칭(상하요동, pitching)이 현저히 저감되었다.
또한, 새들(300) 하면의 단차 구조, 즉 새들(300)의 하면에 제2 경사부(310)를 마련함으로써 후방부로부터 전방부로 갈수록 상하방향 두께를 두껍게 가져갈 수 있으므로 종래 컬럼 이송방식(도 1c)의 얇은 판 구조의 새들에서 문제점을 지적되었던 구조적 강성 문제도 개선하였다.
이와 같이 새들(300)의 구조 강성을 개선함으로써 다수개(예: 3개 이상)의 Z축 이송가이드가 요구되었던 종래 컬럼 이송 방식(도 1c)과 달리 본 발명에서는 최소한의 개수(예: 2개)의 Z축 이송가이드만으로도 Z축 이송 안정성 및 정밀성을 도모할 수 있다.
또한, 새들(300) 하면의 단차 구조를 점진적인 경사형태, 즉 새들(300)의 하면에 제2 경사부(310)를 마련함으로써 후방부로부터 전방부로 갈수록 상하방향 두께가 점진적으로 두껍게 가져가는 경우 하중 집중으로 인한 구조물 강성 저하의 문제를 더욱 저감시킬 수 있다.
도 2b는 도 2a에 도시된 컬럼(100) 및 가공축(200)의 구성도이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 컬럼(100)의 전방에 가공축(200)이 설치되어 있다. 이러한 가공축(200)은 컬럼(100)의 높이방향을 따라 승강이 가능하도록 구성되어 있다. 그리고 컬럼(100)의 하면은 베드(400)의 제1 경사부(410) 및 새들(300)의 제2 경사부(310)의 형태에 상응하도록 제3 경사부(110)가 마련되어 전방에서 후방으로 갈수록 상하방향 두께가 작아지도록, 보다 바람직하게는 경사면을 따라 점진적으로 작아지도록 설계된다.
가공축(200)의 전방에는 밀링 스핀들(210)이 부착되어 밀링을 위한 공구가 설치될 수 있는 구조가 마련된다.
여기서 컬럼(100)은, 가공축(200)의 승강길이보다 짧은 구조를 이루는 형상으로 가공되어 있기 때문에, 새들(300)의 상부가 떠받쳐 올릴 수 있는 구조가 마련될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
즉, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아니라 설명하기 위한 것이기 때문에 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위의 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따른 고강성 복합가공기에 따르면, 컬럼의 무게중심에 근접한 위치에 가공축이 배치되는 구조이기 때문에, 가공에 따른 요동이 저감되므로 이에 따라 가공정밀도가 향상되는 특징이 있다.
아울러 베드 및 새들에 단부를 두어 후부로 갈수록 높아지는 형상을 가짐으로써, 이에 따라 전반적인 강성을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명은 Y축 이송면을 컬럼(100)의 하부에서 중심부로 상향이동시킴으로써 롤링(수평요동, rolling) 및 피칭(상하요동, pitching) 문제를 해결하고, 새들(300)의 하면을 후방부로부터 전방부로 갈수록 두꺼워지는 단차구조를 적용함으로써 종래의 램구동 방식(도 1a, 도 1b)에서 요구되던 후방 구조물이 없이도 충분한 고강성을 달성할 수 있게 되었다.
즉, Y축 가이드웨이(Y1, Y2)를 컬럼(100)의 하부에서 중심부로 상향 이동시킴으로써 컬럼(100)의 Y축 이송을 무게중심(G)에 보다 근접한 상태에서 수행할 수 있게 되므로 종래의 컬럼 이송방식(도 1c)에서 문제점으로 지적되었던 롤링(수평요동, rolling) 및 피칭(상하요동, pitching)이 현저히 저감되었다.
또한, 새들(300) 하면의 단차 구조, 즉 새들(300)의 하면에 제2 경사부(310)를 마련함으로써 후방부로부터 전방부로 갈수록 상하방향 두께를 두껍게 가져갈 수 있으므로 종래 컬럼 이송방식(도 1c)의 얇은 판 구조의 새들에서 문제점을 지적되었던 구조적 강성 문제도 개선하였다.
이와 같이 새들(300)의 구조 강성을 개선함으로써 다수개(예: 3개 이상)의 Z축 이송가이드가 요구되었던 종래 컬럼 이송 방식(도 1c)과 달리 본 발명에서는 최소한의 개수(예: 2개)의 Z축 이송가이드만으로도 Z축 이송 안정성 및 정밀성을 도모할 수 있다.
또한, 새들(300) 하면의 단차 구조를 점진적인 경사형태, 즉 새들(300)의 하면에 제2 경사부(310)를 마련함으로써 후방부로부터 전방부로 갈수록 상하방향 두께가 점진적으로 두껍게 가져가는 경우 하중 집중으로 인한 구조물 강성 저하의 문제를 더욱 저감시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 상면에 길이방향으로 Z축가이드웨이(Z1, Z2)가 설치된 베드(400)와,
    상기 길이방향에 수직인 전후방향으로 Y축가이드웨이(Y1, Y2)가 형성되고 상기 베드(400)의 상기 Z축가이드웨이(Z1, Z2)를 따라 상기 베드(400)의 길이방향으로 이송하는 구조의 새들(300)과,
    상기 길이방향에 수직인 상하방향으로 X축가이드웨이(X1, X2)가 형성되고 상기 새들(300)의 상부에 설치되어 상기 Y축가이드웨이(Y1, Y2)를 따라 전후방향으로 이송하는 컬럼(100) 및
    상기 컬럼(100)의 전방에 배치되어 상기 X축가이드웨이(X1, X2)를 따라 승강 및 하강하는 가공축(200)을 포함하고,
    상기 Y축가이드웨이(Y1, Y2)가 상기 새들(300)의 하단부로부터 상방으로 소정거리 이격된 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 고강성 복합가공기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베드(400)는 전방에서 후방으로 갈수록 상하방향 높이가 높아지도록 상면에 제1 경사부(410)가 형성되고,
    상기 새들(300)의 하면에는 상기 제1 경사부(410)에 대응하는 제2 경사부(310)가 형성되는 것을 특징으로 하는 고강성 복합가공기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Z축가이드웨이(Z1, Z2)는 전방의 제1 Z축가이드웨이(Z1)와 후방의 제2 Z축가이드웨이(Z2)를 포함하고,
    상기 제2 Z축가이드웨이(Z2)는 상기 제1 Z축가이드웨이(Z1)보다 상방으로 소정거리 이격된 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 고강성 복합가공기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 새들(300)의 후방부로부터 전방부로 갈수록 상하방향 두께가 점진적으로 커지는 것을 특징으로 하는 고강성 복합가공기.
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