KR0116401Y1 - 회전용 위치결정 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 지정된 작도를 반복적으로 작동하는 회전형 위치결정 장치에 관한 것으로, 종래의 직선운동을 회전운동으로 바꾸는 래크와 피니언장치는 기어의 기본적인 오차 요소인 백래쉬(BACKLASH) 많큼 위치결정 오차가 발생하므로 백래쉬를 보정하기 위하여 실린더 로드의 운동구간을 필요구간 보다 확장하여 실제 회전각도보다 많이 회전하도록 한 후, 위치결정은 스톱퍼로 제한하는 방법을 사용하고 있으나, 이는 실린더 내부에 일정량의 충격발생 요소가 항상 내재되어 있어 실린더의 손괴 요인을 갖게하며, 스톱퍼의 위치 제한 방식으로 일정회전이 완료된 이전의 위치에서 회전을 제한함으로 작동기간이 길어질수록 스톱퍼, 래크, 피니언의 기어 잇빨에 힘이 작동되어 반복적 충격에 의한 각 요소의 파손의 원인인 되는 등의 문제점이 발생되어 위치결정 정밀도가 떨어지게 되었던 바, 본 고안은 기어의 기본적인 오차 요소인 백래쉬의 발생을 최소화하기 위하여 피니언 기어의 회전중심을 백래쉬의 수직방향 거리 많큼 편심되게 절단 형성하여, 조정볼트로 조절 가능하게 회전축에 설치하여 위치결정 정밀도를 높여 정밀도를 요구하는 각종 회전식 장치에 설치 사용할 수 있도록 된 회전용 위치결정 장치이다.

Description

회전용 위치결정 장치

제1도는 본 고안의 계략도를 도시한 정면도.

제2도는 본 고안의 계략도를 도시한 평면도.

제3도의 (a)(b)는 본 고안의 작동상태도.

제4도는 본 고안의 피니언 기어 제작상태를 설명하기 위한 상세도.

제5도는 종래의 위치결정장치를 도시한 정면도.

제6도는 종래의 위치결정장치를 도시한 평면도.

제7도의 (a)(b)는 종래의 회전운동을 직성운동으로 변환하는 구조를 도시한 것으로, (a)는 커넥팅 로드와 토르크 아암에 의한 구조.(b)는 래크와 피니언 장치에 의한 구조.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 실린더 20 : 래크

30 : 피니언기어 31 : 조절볼트

32 : 고정핀 33 : 고정볼트

40 : 회전축 50 : 회전판

60 : 위치확인도구 70 : 위치확인센서

본 고안은 회전용 위치결정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 지정된 각도를 반복적으로 작동하는 장치에서 구동원을 저가의 유.공압 실린더를 이용하여 높은 위치결정 정밀도를 갖게하며, 다양한 공작물 반송장치나 공작물의 회전형 로딩, 언로딩장치에 적용시켜 사용할수 있도록 된 회전형 위치결정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래이 회전형 위치결정 장치는 제 5 도와 제 6 도에 도시된 바와같이 일정한 지정된 위치를 회전하는 회전판(5)과, 상기 회전판(5)을 회전시키는 회전축(4)과, 직선운동을 회전운동으로 변환하여 회전축(4)을 회전시키는 아암(3)과, 직선운동을 하면서 상기 아암(3)에 동력을 전달하는 축(2)과, 상기 축(2)의 동력원인 유.공압 실린더(1)로 구성되며, 여기에 추가적으로 지정각도의 위치를 제한하는 스톱퍼(6)와, 위치 확인용 센서나 스위치(7)가 설치된 것이다.

이와같은 종래의 회전형 위치 결정장치에 있어서, 회전력을 받는 아암(3)과 직선운동을 하면서 동력을 전달하는 축(2)의 구성은 제7도의 (a)에 도시된 바와같이 커넥팅 로드(2a)와 토르크 아암(3a)으로 구성되거나, (b)에서와 같이 래크(2b)와 피니언(3b)으로 구성되는 두가지의 형태가 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 위치결정 장치의 작동상태를 설명하면, 먼저 유압 내지 공압으로 직선운동을 하는 실린더(1)가 작동되면 여기에 결합된 커넥팅 로드(2a)나 래크(2b)가 직선운동을 하면서 아암(3)에 동력을 전달한다.

상기 아암(3)은 직선운동을 회전운동으로 전환시켜 일정각도의 회전력을 회전축(4)에 전달하여 상기 회전축(4)을 회전시키면, 여기에 결합된 회전판(5)이 일정각도 회전된다.

지정각도 만큼 회전이 완료된 부분에 설치된 스톱퍼(6)는 지정각도 이상의 회전을 방지하면서 회전 위치결정을 유지하도록 되어 있고, 회전이 완료된 후, 완료 확인을 센서나 스위치(7)로부터 확인 받고 다음 기구의 동작을 실행한다.

그러나, 이와같은 종래의 직선운동을 회전운동으로 바꾸는 래크(2b)나 피니언(3b) 장치는 위치결정의 정밀도는 높으나, 기어의 기본적인 오차 요소인 백래쉬(BACKLASH)의 량에 의해서 위치결정 오차가 발생되므로 정밀한 위치제어를 요하는 결정기구에는 적용시켜 사용할 수 없는 것이다.

또한, 구동원이 NC(수치제어식,전기)모터인 경우에는 NC의 백래쉬 보정에 의해 위치결정의 정밀도을 높일수 있으나, NC모터의 가격이 고가이므로 일반기게에 적용 사용할 때에는 기계의 가격이 상승되는 요인이 되었고, 구동원이 유압 내지 공압인 경우에는 백래쉬의 보정이 전혀 불가능 한 것이었다.

또, 이 백래쉬를 보상하기 위해 실린더(1)의 운동구간을 필요구간 보다 확장시켜 피니언(3b)을 실제 회전각도 보다 많이 회전하도록 한 후, 위치결정은 스톱퍼(6)로서 제한되도록 하는 방법을 사용하고 있으나, 이는 실린더(1) 내부에 일정량의 충격발생 요소가 항상 내재되어 있어 실린더(1)의 손괴 요인을 갖게하며, 스톱퍼(6)의 위치 제한 방식으로 일정회전이 완료된 이전의 위치에서 회전을 제한함으로 작동기간이 길어질수록 스톱퍼(6), 래크(2b), 피니언(3b)의 기어 잇빨에 힘이 작동되어 반복적 충격에 의한 각 요소의 파손이 원인이 되는 등의 많은 문제점이 발생되어 위치결정 정밀도가 떨어지게 되는 것이었다.

본 고안은 이와같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 기어의 기본적인 오차 요소인 백래쉬(BACKLASH)의 발생을 최소화 하여 위치결정 정밀도를 높임으로서, 중.저가의 유.공압 실린더를 동력원으로 사용하여 고가의 NC모터형 제어많큼의 정확한 정밀도를 얻음으로서 가격을 절감시키고, 정밀도를 요구하는 각종 회전식 장치에 설치 사용할 수 있도록 된 회전용 위치결정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 목적을 달성하기 위해서는 구동원인 유.공압 실린더에 결합되어 직선운동하는 래크와, 상기 래크의 직선운동을 회전운동으로 전환하는 피니언기어와, 상기 피니언기어의 회전을 전달받아 회전하는 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 회전되는 회전판과, 상기 회전판에 설치되어 지정된 각도로 회전되는 회전아암과, 상기 회전축에 설치되는 지지베어링과, 지정된 각도의 위치를 확인하는 위치확인센서와, 상기 위치확인센서를 동작시키는 위치확인도구로 구성된 회전용 위치결정 장치에 있어서, 상기 피니언기어는 지정각도 많큼 절단한 형태로 피니언기어의 회전중심을 백래쉬(BACKLASH)의 수직방향 거리 만큼 편심되게 절단 형성하여, 조절볼트로 조절 가능하게 회전축에 설치된 것을 특징으로 하는 회전용 위치결정 장치에 의해 가능한 것이다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도 내지 제4도에 도시된 바와같이 구동원인 유.공압 실린더(10)의 로드(11) 선단부에는 직선 왕복운동 하는 래크(20)가 결합되고, 상기 래크(20)에 맞물려 직선 왕복운동을 회전운동으로 전환하는 조정식 피니언기어(30)가 설치된다.

상기 피니언기어(30)에는 회전축(40)을 결합하여 피니언기어(30)의 회전력으로 회전판(50)을 지정된 각도 많큼 회전시키고, 상기 회전판(50)에는 지정각도 회전아암(51)을 설치하며, 상기 회전축(40)에는 지지베어링(41)을 설치하여 회전축(40)의 회전을 원활히 한다.

상기 지정된 각도의 위치를 확인하는 위치확인센서(70)는 필요한 작동범위의 분할각(90°)의 각도로 설치하고, 그 사이에 위치확인도구(60)가 회전축(40)에 설치되어 회전축(40)의 회전에 의해 위치확인센서(70)를 작동시키는 한편, 상기 위치확인도구(60)에는 스프링(61)을 설치한다.

상기 피니언기어(30)는 각도를 조정할 수 있는 분할 피니언으로 구성하여 상기 피니언기어(30)의 위치를 조정하는 조절볼트(31)와, 상기 조절볼트(31)에 의해 조정된 피니언기어(30)의 위치를 고정하는 고정핀(32)과 고정볼트(33)에 의해 회전축(40)에 결합된다.

상기 피니언기어(30)는 제4도에 도시된 바와같이 지정 각도 만큼 절단한 형태로 피니언기어(30)의 회전중심을 백래쉬(BACKLASH)의 수직방향 거리 만큼 편심되게 절단한 형태이다.

제4도의 C1은 피니언기어(30)의 일반 가공 중심이고, C2는 피니언기어(30)의 편심가공 중심을 도시한 것이며, T는 피니언기어(30)의 일반 가공 중심(C1)과 편심 가공 중심(C2)의 편심량을 나타낸 것이고, D는 조립시 면취가공 되는 부분을 도시한 것이다.

이와같이 구성된 본 고안의 작용효과를 설명하면, 공압 내지 유압실린더(10)의 로드(11)가 작동하여 직선운동하면 로드(11)의 끝단에 결합된 래크(20)가 직선운동을 하게된다.

이 래크(20)에 맞물린 조정식 피니언기어(30)가 직선운동을 회전운동으로 바꾸면서 회전하게 되면 하우징(42)과 회전축 지지베어링(41)으로 지지되어 있는 회전축(40)이 회전을 하게 되며 여기에 결합된 회전판(50)과 지정각도 회전아암(51)은 회전을 시작한다.

유압 내지 공압 실린더(10)가 일정한 행정거리 많큼 직선운동이 완료되면 래크(20), 피니언기어(30), 회전축(40), 회전판(50) 및 지정각도 회전아암(51)의 작동이 완료되고, 완료 직전의 시점부터 스프링(61)에 의해 위치확인도구(60)가 위치확인센서(70)에 작동되어 위치확인도구(60)의 작동이 완료되면, 위치확인센서(70)가 완료신호를 접수함으로서 1차 회전동작을 완료하게 된다.

이와같이 동작되는 본 고안은 작동중에 위치결정 정밀도를 결정하는 래크(20)와 조정식 피니언기어(30)의 위치변환 작동을 제3도의 (a)(b)에 의해 설명한다.

즉, 처음 시작점인 a에서 래크(20)와 조정식 피니언기어(30)의 백래쉬 발생은 0(ZERO)이며 회전 방향으로 회전하면서 점차적으로 증가하게 되나, 일정회전각의 1/2 지점인 b에서는 백래쉬가 최대로 되며, 이 b점에서 c점으로 회전하면서 점차적으로 백래쉬는 감소하며 최종 정지 위치인 c점에서는 백래쉬가 0(ZERO)가 된다. 또, 조정식 피니언기어(30)는 조립시 위치 조절볼트(31)로서 일정량의 구간을 조절볼트(31) 만으로서 조정하도록 되어 있고, 조정 완료후 고정볼트(33)와 고정핀(32)으로 회전축(30)에 고정하는 것이다.

상술한 바와같은 본 고안의 회전형 위치결정 장치는 회전형 로더(LOADER)의 지정각도 선회장치, 반복 회전형 분활장치, 언 로딩 장치, 자동 라인 상의 공작물 반전장치, 틸팅 테이블(TILTING TABLE), 소형 인덱스 테이블 지정 회전장치, 콘베이어 상의 공작물 인.출입 제어장치 및 터릿 테이블의 공작물 파렛트 분할장치등 위치결정 정밀도를 요구하는 각종 회전식 장치에 설치 사용할 수 있는 것으로, 가격을 절감기켜 정확한 정밀도를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 구동원인 유.공압 실린더(10)에 결합되어 직선운동하는 래크(20)와, 상기 래크(20)의 직선운동을 회전운동으로 전환하는 피니언기어(30)와, 상기 피니언기어(30)의 회전을 전달받아 회전하는 회전축(40)과, 상기 회전축(40)에 결합되어 회전하는 회전판(50)과, 상기 회전판(50)에 설치되어 지정된 각도로 회전되는 회전아암(51)과, 상기 회전축(40)에 설치되는 지지베어링(41)과, 지정된 각도의 위치를 확인하는 위치확인센서(70)와, 상기 위치확인센서(70)를 동작시키는 위치확인도구(60)로 구성된 회전용 위치 결정 장치에 있어서, 상기 피니언기어(30)는 지정 각도 많큼 절단한 형태로 피니언기어(30)의 회전중심을 백래쉬(BACKLASH)의 수직방향 거리 많큼 편심되게 절단 형성하여, 조절볼트(31)로 조절 가능하게 회전축(40)에 설치된 것을 특징으로 하는 회전용 위치결정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 위치확인도구(60)에는 스프링(61)을 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 회전용 위치결정 장치.