KR100635008B1

KR100635008B1 - 회동 및 요동 병행 배럴캠 및 이를 이용한 인덱스 장치

Info

Publication number: KR100635008B1
Application number: KR1020060060933A
Authority: KR
Inventors: 서동식
Original assignee: 서동식
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2006-10-16

Abstract

특히 연속적인 회전운동을 단속적인 회전운동 뿐 아니라 일정 각도 회전했다가 초기상태로 복귀시키는 왕복 요동 선회운동으로의 병행 전환이 하나의 배럴캠에 의하여 이루어질 수 있어 종래 일(一)테이블의 단속 회전을 위한 캠과 타(他)테이블의 요동을 위한 수단(기어 또는 캠)을 별도로 장착하였을 경우 필연적으로 발생하는 공차에 의한 백래쉬(back lash) 문제가 없는 배럴캠 및 이를 이용한 인덱스 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 회전 및 요동 병행 배럴캠은 외곽의 주된 형상이 원통형상을 갖는 본체; 상기 본체의 중심에 형성된 캠축 연결부; 상기 본체의 외주면 단부에 형성되어 있고, 상기 본체의 단부에서 내측을 향하여 형성된 진입부와, 상기 진입부와 이어져 있으며 상기 본체의 내측에서 단부를 향하여 형성된 배출부로 이루어진 캠홈으로 이루어진 요동캠부; 및 상기 본체의 내측에 형성되어 있으며 초입부에서 방출부까지 연속적으로 형성된 나선형 캠홈으로 이루어진 회전캠부를 포함하여 이루어진다.

배럴캠, 요동, 회전, 캠홈, 진입, 배출, 인덱스, 테이블, 종자(follower)

Description

회동 및 요동 병행 배럴캠 및 이를 이용한 인덱스 장치{BARREL CAM FOR BOTH ROTATION AND SHAKING AND INDEX MACHINE}

도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명에 따른 배럴캠의 정면도 및 측면도,

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명에 따른 배럴캠의 실물사진,

도 3a 및 도 3b는 각각 관찰방향을 달리하여 바라 본 배럴캠을 이용한 인덱스 장치에 대한 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

C: 배럴캠 A: 인덱스장치

10: 본체 11: 캠축연결부

20A,20B: 요동캠부 21: 캠홈

23: 진입부 25: 배출부

30: 회전캠부 31: 캠홈

35: 방출부

40: 하우징 41: 모터

43: 캠축 50: 요동테이블

51: 요동디스크 53: 종자(從子, follewer)

55: 고정축 57: 베어링

60: 회전테이블 60A: 작업디스크

61: 회전스파이더 63: 종자

65: 회전축 67: 베어링

본 발명은 모터의 연속(連續)적인 회전운동을 단속(斷續)적인 회전운동으로 전환시키는 배럴캠에 관한 것으로,

특히 연속적인 회전운동을 단속적인 회전운동 뿐 아니라 일정 각도 회전했다가 초기상태로 복귀시키는 왕복 요동 선회운동으로의 병행 전환이 하나의 배럴캠에 의하여 이루어질 수 있어

종래 일(一)테이블의 단속 회전을 위한 캠과 타(他)테이블의 요동을 위한 수단(기어 또는 캠)을 별도로 장착하였을 경우 필연적으로 발생하는 공차에 의한 백래쉬(back lash) 문제가 없는 배럴캠 및 이를 이용한 인덱스 장치에 관한 것이다.

연속(連續)적인 회전운동을 단속(斷續)적인 회전운동으로 전환시키는 배럴캠과 이를 이용한 인덱스 장치와 관련된 종래기술로는

실용신안공고 제1990-0010491호(1990.11.19) 『로타리 인덱스테이블』,

특허등록 제0126282호(1997.10.14) 『캠을 이용한 공구 매거진 인덱스 구조』, 및

실용신안등록 제0149686호(1999.03.29) 『수치제어선반용 터릿 인덱싱장치』가 있다.

그러나 이러한 종래 배럴캠 및 인덱스장치는 연속적인 회전운동에 대한 단속적인 회전운동으로의 전환만을 고려하고 있으며

통상적으로 왕복 요동 선회운동은 별도로 기어로 구성하는 것이 일반적이어서 배럴캠에 의한 일(一)테이블의 단속 회전과 기어 등에 의한 타(他)테이블의 왕복 요동 선회운동은 공차에 의한 백래쉬 문제로 정밀한 제어가 어려워 지므로 별도의 추가적인 구성으로 공차를 보상하여야 하므로 장치가 복잡하지고 잔고장과 비용상승의 원인이 되었다.

본 발명은 종래 단순한 배럴캠 및 인덱스장치에서 벗어나 연속적인 회전운동에 대한 단속적인 회전운동으로의 전환을 위한 회전캠부와 함께 왕복 요동 선회운동의 병행 전환을 위한 요동캠부가 모두 형성된 배럴캠을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 대략 원통형인 배럴캠 본체의 양단 각각에 겹치지 않는 요동캠 부를 형성하여 보다 콤팩트한 배럴캠을 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 발명에 따른 배럴캠을 이용한 특정 구조의 인덱스장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 회전 및 요동 병행 배럴캠은 외곽의 주된 형상이 원통형상을 갖는 본체; 상기 본체의 중심에 형성된 캠축 연결부; 상기 본체의 외주면 단부에 형성되어 있고, 상기 본체의 단부에서 내측을 향하여 형성된 진입부와, 상기 진입부와 이어져 있으며 상기 본체의 내측에서 단부를 향하여 형성된 배출부로 이루어진 캠홈으로 이루어진 요동캠부; 및 상기 본체의 내측에 형성되어 있으며 초입부에서 방출부까지 연속적으로 형성된 나선형 캠홈으로 이루어진 회전캠부를 포함하여 이루어진다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

본 발명에 따른 배럴캠을 설명함에 있어 방향 기준을 도 1a 및 도 1b를 참조 하여 특정하면,

먼저 도 1a에서 배럴캠(C) 본체(10)의 회전캠부(30)가 형성된 쪽을 내측으로 정하고, 요동캠부(20A)(20B) 쪽을 단부로 정하며,

또 도 1b에서 캠축 연결부(11)를 중심으로 정하고, 상기 연결부(11)를 축으로 한 방사상 방향을 외측으로 정한다.

본 발명에 따른 배럴캠(C)의 정면도 및 측면도를 도시한 도 1a 및 도 1b와, 상기 배럴캠(C)의 실물 사진을 도시한 도 2a 및 도 2b에서 확인할 수 있는 바와 같이,

배럴캠(C)을 이루는 요동캠부(20A)(20B)와 회전캠부(30)는 외곽의 주된 형상이 대략 원통형을 이루는 본체(10)에 캠홈(21)(31)을 형성하여 제조한 것으로,

상기 본체(10)의 중앙에는 캠축(43, 도 3a 참조)이 삽입 결합되는 연결부(11)가 형성되어 있으며, 상기 연결부(11)에는 공회전 방지를 위하여 키홈이 형성되어 있다.

상기 회전캠부(30)는 상기 본체(10)의 내측에 형성되어 있으며 나선형 캠홈(31)을 갖고, 상기 캠홈(31)은 초입부(도 2a의 사진에서 나선홈의 우측 시작 부위)에서 방출부(35)까지 연속적으로 형성되어 있으며,

이하에서 도 3a 및 도 3b와 관련하여 설명하는 인덱스장치(A)의 회전테이블(60)의 회전스파이더(61)에 구비된 복수의 종자(從子, follower)(63)(통상적으로 베어링 형태)가 상기 캠홈(31)을 따라 안내되며,

상기 캠홈(31)의 길이와 상기 종자(63)의 수 등의 선택 설계에 따라 상기 회전스파이더(61)(결국은 작업디스크(60A))가 [90도 이동 - 270도 정지], [120도 이동 - 240도 정지], [180도 이동 - 180도 정지] 등의 다양한 구동형태를 갖도록 할 수 있으며(정지시에는 주로 도장이나 천공과 같은 제품 가공이 이루어진다), 인덱스 분할 수는 4~100 등분까지 가능하다.

또 상기 나선형 캠홈(31)은 도시된 바와 같이 일정하게 연속적으로 형성되는 것 외에도, 앞서 언급한 실용신안등록 제0149686호의 공보에 제시된 바와 같이 캠홈 자체에 곡면구간과 평면구간을 두어 정지와 이동을 가능하게 할 수 있으며,

그 외 배럴캠(C)의 회전캠부(30) 형태는 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.

이어서 본 발명에 따른 배럴캠(C)의 핵심을 이루는 요동캠부(20A)(20B)는 상기 회전캠부(30)에 의한 인덱스장치 테이블(60)의 단속적인 회전운동뿐 아니라 본 발명의 배럴캠(C)을 채용한 인덱스장치(A)에서 왕복 요동 선회운동을 가능하게 하기 위한 것이다.

이를 위하여 도면에서와 같이 상기 요동캠부(20A)(20B)는 상기 본체(10)의 양단부에 각각 형성되어 있으며,

도 1a, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 요동캠부를 이루는 캠홈(21)을 따라 안내되는 인덱스장치(A) 요동테이블(50)의 디스크(51)에 배열된 종자(53)가 결합되어 상기 디스크(51)의 왕복 요동 선회운동이 가능하게 된다.

상기 캠홈(21)은 진입부(23)와 배출부(25)를 가지며, 도 1b에서 보다 확실하게 파악할 수 있는 바와 같이 상기 배럴캠(C)에서 각 요동캠부(20A)(20B)는 서로 겹치지 않게 되어 있어서, 각 요동캠부의 캠홈에 상기 요동테이블(50)의 두 종자(53)가 각각 안내되어 상기 배럴캠(C)이 360도 회전하는 동안 상기 요동디스크(51)는 한 번 왕복운동을 하게 된다.

물론 상기 요동캠부는 상기 배럴캠(C) 본체(10)의 일단에만 형성될 수 있으며, 상기 배럴캠(C)이 360도 회전하는 동안 요동운동이 n(임의의 수 의미)번 발생하도록 설계할 수 있으며,

상기 요동캠부가 배럴캠의 본체 양단에 형성된 경우에도 상기 배럴캠이 360도 회전하는 동안 요동운동이 역시 m(임의의 수 의미)번 발생하도록 설계할 수도 있다.

상기 요동테이블(50) 디스크(51)의 왕복운동은 상기 디스크에 구비된 두 종자(53)가 각각 상기 요동캠(C) 양단 요동캠부(20A)(20B)를 따라 안내되는데,

이때 상기 종자(53)를 이루는 베어링(미(未) 도시됨)은 상기 캠홈(21)의 내측 측벽(21B) 또는 단부쪽 측벽(21A) 중 어느 한쪽 측벽과만 접촉하여야 회전이 가능하여 마찰저항 감소 기능을 하게 되므로,

도면에서와 같이 상기 종자(53)가 상기 캠홈을 따라 안내되어 방향전환을 하는 상황에서 접촉하게 되어 구속하는 측벽(21A)(21B)만이 형성되어 있으면 충분하므로 접촉하지 않는 측벽은 불필요하다.

그러므로 도 1a 및 도 1b에서처럼 상황에 따라 실제 상기 종자(53)를 이루는 베어링이 접촉하게 되는 부분만 남기고 불필요한 부분은 없앤 형태로 하면 컴팩트한 배럴캠(C)의 구현, 나아가 컴팩트한 인덱스장치의 구현이 가능하다.

또 같은 원리로 상기 배럴캠(C) 회전캠부(30)의 캠홈(31)을 따라 이동하는 상기 회전테이블(60) 회전스파이더(61)에 배열될 종자(63)를 이루는 베어링(미(未) 도시됨)은 종자의 안내 이동에 따라 베어링이 캠홈(31)의 내측 또는 단부 측벽(30B)(31A) 중 어느 한쪽 측벽과만 접촉하는 형태여야(그러므로 종자의 베어링과 캠홈 사이에는 공차가 있어야 한다) 베어링의 본래 기능인 마찰저항에 이바지할 수 있다.

도 1a 내지 도 2b에서, 상기 요동캠부(20A)(20B)와 상기 회전캠부(30)는 원통형상인 상기 본체(10)의 외주면에 캠홈(21)(31)을 가공한 것으로 가정할 경우,

상기 캠홈(21)(31)의 형성 깊이가 서로 다르게, 특히 상기 요동캠부의 캠홈(21)이 상기 회전캠부의 캠홈(31) 보다 깊게 형성되어 있는데

이는 인덱스장치(A)에서 요동 및 회전테이블(50)(60)의 각 종자(53)(63)가 정해진 캠홈(21)(31)이 아닌 다른 캠홈에 의하여 접촉 간섭되지 않도록 하기 위한 것이다.

이어서 이상에서 설명한 배럴캠(C)을 적용한 인덱스장치(A)를 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 인덱스장치(A)는 각 구성요소의 지지 장착을 위한 하우징(40)에는 감속기(미도시 됨)를 구비한 모터(41)가 장착되어 있으며, 상기 모터(41)는 상기 배럴캠(C)의 본체(10) 중앙 연결부(11)에 구비된 캠축(43)과 연결되어 있다.

상기 요동캠부(20A)(20B) 캠홈(21)을 따라 안내되어 왕복 요동 선회운동을 하는 요동테이블(50)은 요동디스크(51), 종자(53), 고정축(55), 그리고 베어링(57)을 포함하는데,

먼저 상기 요동디스크(51)는 회전하지 않는 고정축(55)에 축설되어 있으며, 상기 디스크(51)는 베어링(57)을 통하여 마찰저항 감소 효과를 얻는다.

상기 요동디스크(51) 하면의 일정 위치에 배열된 종자(從子, follewer)(53)는 상기 배럴캠(C)의 양단부에 형성된 요동캠부(20A)(20B)에 알맞게 두 개 형성되어 있으며,

상기 모터(41)에 의한 상기 배럴캠(C)의 360도 회전시, 상기 요동디스크(51)의 1회 왕복 요동 선회운동이 발생하게 된다.

다음으로 상기 배럴캠(C)의 회전캠부(30)의 캠홈(31)을 따라 안내되어 단속 회전운동을 하는 회전테이블(60)은 작업디스크(60A), 회전스파이더(61), 종자(63), 회전축(65), 그리고 베어링(67)을 포함하는데,

먼저 상기 하우징(40) 하부에 치우친 위치에 회전스파이더(61)가 배열되어 있으며,

상기 회전스파이더(61) 상부에 일정 각도로 배열된 복수의 종자(63)가 상기 회전캡부의 캠홈(31)과 맞물리게 된다.

상기 배럴캠(C)의 회전캠부(30)의 나선형 캠홈(31) 초입부에서 방출부까지 연속적으로 각 종자(63)가 안내되면 상기 모터(41) 및 상기 배럴캠(C)의 연속(連續) 회전 운동은 상기 스파이더(61)의 단속(斷續) 회전 운동으로 나타나고,

상기 스파이더(61)의 단속 회전 운동은 회전축(65)을 거쳐 상기 요동테이블(50)의 상부에 구비된 작업디스크(60A)로 전달된다.

상기 회전축(65)은 상기 고정축(55)의 내부에 베어링(67)을 개재한 상태로 축설되어 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 인덱스장치(A)에서 상기 요동테이블(50)의 디스크(51)를 하부에 배열하고,

상기 회전테이블(60)의 작업디스크(60A)를 상부에 배열한 것은

상기 작업디스크(60A)에서는 제품이 거치 고정되어 이동되고(자동화를 위하여 제품은 지그에 물려 있는 것이 바람직하다),

상기 요동디스크(51)에서는 정지 또는 이동 중인 제품에 대한 도장이나 천공 등의 가공이 이루어지도록 하기 위한 것이다.

그러나 제품의 종류나 가공 방식에 따라 요동테이블과 회전테이블의 배열 형태는 다양하게 선택될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 배럴캠은 종래 단순한 배럴캠 및 인덱스장치에서 벗어나 연속적인 회전운동에 대한 단속적인 회전운동으로의 전환을 위한 회전캠부와 함께 왕복 요동 선회운동의 병행 전환을 위한 요동캠부가 모두 형성되어 있어 복합 작업을 위한 인덱스 장치 구현에 도움이 되며, 또 대략 원통형인 배럴캠 본체의 양단 각각에 겹치지 않는 요동캠부를 형성하여 보다 콤팩트한 배럴캠과 인덱스장치를 제공할 수 있다.

특히 모터(41)의 연속 회전운동을 상기 회전테이블(60) 작업디스크(60A)의 단속 회전운동으로 전환하는 회전캠부(30)와

상기 요동테이블(50) 요동디스크(51)의 왕복 요동 선회운동을 가능하게 하는 요동캠부(20A)(20B)가 하나의 배럴캠(C)에 일체로 형성되어 있음으로 인하여

종래 인덱스장치에서 일(一) 테이블의 단속 회전운동은 배럴캠에 의하여 구현되도록 하고, 타(他) 테이블의 요동 선회운동은 기어나 별도의 캠에 의하여 구현되도록 할 경우 필연적으로 공차에 의한 백래쉬 문제가 발생하였던 것에 비하여

원천적으로 백래쉬 문제를 차단할 수 있으므로 정밀한 인덱스 장치의 구현이 가능하고 보다 단순한 구조의 장치를 제공할 수 있어 제조 비용절감에도 이바지할 수 있다.

이상의 설명에서 인덱스 장치와 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 이를 당연히 추측 및 추론할 수 있을 것이다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 배럴캠과 인덱스장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

외곽의 주된 형상이 원통형상을 갖는 본체;

상기 본체의 중심에 형성된 캠축 연결부;

상기 본체의 외주면 단부에 형성되어 있고, 상기 본체의 단부에서 내측을 향하여 형성된 진입부와, 상기 진입부와 이어져 있으며 상기 본체의 내측에서 단부를 향하여 형성된 배출부로 이루어진 캠홈으로 이루어진 요동캠부; 및

상기 본체의 내측에 형성되어 있으며 초입부에서 방출부까지 연속적으로 형성된 나선형 캠홈으로 이루어진 회전캠부

를 포함하여 이루어진 회전 및 요동 병행 배럴캠.
제 1 항에 있어서,

상기 요동캠부와 상기 회전캠부의 형성 깊이는 서로 다른 것을 특징으로 하는 회전 및 요동 병행 배럴캠.
제 2 항에 있어서,

상기 요동캠부는 상기 회전캠부 보다 깊게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 및 요동 병행 배럴캠.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 요동캠부는

상기 본체의 양단부에 형성되어 있고,

일단부의 캠홈과 타단부의 캠홈은 서로 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 회전 및 요동 병행 배럴캠.
외곽의 주된 형상이 원통형상을 갖는 본체,

상기 본체의 중심에 형성된 캠축 연결부,

상기 본체의 외주면에 일단 또는 양단에 형성되어 있고, 상기 본체의 단부에서 내측을 향하여 형성된 진입부와, 상기 진입부와 이어져 있으며 상기 본체의 내측에서 단부를 향하여 형성된 배출부로 이루어진 캠홈으로 이루어진 요동캠부, 및

상기 본체의 내측에 형성되어 있으며 초입부에서 방출부까지 연속적으로 형성된 나선형 캠홈으로 이루어진 회전캠부를 포함하는 배럴캠;

상기 배럴캠의 연결부에 구비된 캠축을 회동시키는 모터;

상기 배럴캠의 요동캠부 캠홈을 따라 안내되는 종자(從子, follewer), 그리고 상기 종자가 배열된 요동디스크를 포함하는 요동테이블;

상기 배럴캠의 회전캠부 캠홈을 따라 안내되는 복수의 종자, 그리고 상기 종자들이 일정 각도로 배열된 회전스파이더를 포함하는 회전테이블; 및

상기 각 구성요소가 지지 장착되는 하우징을 포함하여 이루어진 인덱스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 배럴캠의 요동캠부는 상기 본체의 양단부에 형성되어 있고, 일단부의 캠홈과 타단부의 캠홈은 서로 겹치지 않으며,

상기 요동테이블의 종자는 상기 양단 캠홈을 위하여 두 개 배열된 것을 특징으로 하는 인덱스 장치.