KR101167321B1 - 정밀 공작기계용 유정압 회전 테이블 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반경방향으로 모세관을 통해 공급되는 포켓압력을 이용하여 축방향의 포켓압력을 생성시켜 별도의 축 방향 오일을 공급하고, 축 방향 모멘트의 지지력을 높이기 위해 반경 방향에 포켓을 2군데로 분리하여 지지력이 높아지도록 구성한 정밀 공작기계용 유정압 회전 테이블 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 구체적인 수단은, 베이스와, 상기 베이스에 입설되어 고정 장착된 하우징과, 상기 하우징의 내경부에 설치된 모터 스테이터와, 상기 모터 스테이터의 중심축에 삽입된 샤프트와, 상기 샤프트에 장착된 회전 테이블과, 상기 하우징에 장착되어 상기 샤프트를 유정압으로 회전지지하는 회전테이블용 베어링이 포함된 유정압 회전 테이블 장치에 있어서, 상기 회전테이블용 베어링은,

그의 내주면에 원주방향으로 상기 샤프트를 반경방향에서 유정압으로 지지하기 위한 압유가 공급되는 포켓1과 랜드1가 교대로 복수개 이상 형성되고, 그의 상면과 하면에는 상기 포켓1과 상기 샤프트의 외주면과의 틈새 사이로 형성된 미세통로와 연통되어 상기 샤프트를 반경방향 및 축방향에서 유정압으로 지지하기 위한 압유가 공급되는 다수개의 포켓2과 이들 포켓2를 구획시키는 랜드2가 형성되고;

상기 랜드2를 거쳐나온 대기압 상태의 오일은 상기 하우징의 오일드레인통로로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

회전테이블, 유정압, 포켓, 랜드, 베어링, 공작기계

Description

정밀 공작기계용 유정압 회전 테이블 장치{Hydraulic constant pressure rotating table device for machine tool}

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따른 정밀 공작기계용 유정압 회전 테이블 장치의 조립단면도.

도 2는 본 발명에 따른 정밀 공작기계용 유정압 회전 테이블 장치에 적용되는 베어링의 사시도.

도 3은 도 2의 평면도.

도 4는 도 2의 A-A선에서 본 단면도.

도 5는 도 2의 정단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 회전테이블

2: 샤프트

3: 시일캡

3a: 시일용 V링

3b: 시일용 오일링

4: 베어링

4a: 모세관 주입구

4b: 포켓1

4c: 랜드1

4d: 포켓2

4e: 랜드2

7: 모터 스테이터

9: 쿨링용 홈

10: 하우징

본 발명은 공구대 및 공작물의 정밀한 회전 이송을 위한 모터 직결형 유정압 회전 테이블 장치에 관한 것으로, 특히 하나의 오일주입구를 통하여 주입된 오일압력으로 축방향과 반경방향으로 정압이 발생하여 사프트의 지지력을 높일 수 있도록 한 정밀 공작기계의 회전 테이블 장치에 관한 것이다.

종래의 유정압 회전 테이블은 테이블의 축 방향에 별도의 포켓을 독립적으로 구성하여 반경방향과 축방향에 모세관을 구성하여 오일을 공급하게 된다. 이 경 우 회전 테이블을 지지하는 베어링의 형상이 복잡해져 가공상의 어려움이 있으며, 제작이 어려운 모세관의 경우 모세관의 수가 많아져 시간적으로나 경제적으로 제작비용이 많이 들게 된다.

그리고, 각각의 포켓으로 나온 오일을 대기압 상태로 회수하기 위한 드레인 구성이 복잡하게 되며, 오일의 공급되는 부분이 반경 방향과 축 방향으로 독립적으로 공급되기 때문에 소비되는 유량이 많은 문제가 발생한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 제반적인 사정을 감안하여 창출된 것으로, 본 발명은 반경방향으로 모세관을 통해 공급되는 포켓압력을 이용하여 축방향의 포켓압력을 생성시켜 별도의 축 방향 오일을 공급하고, 축 방향 모멘트의 지지력을 높이기 위해 반경 방향에 포켓을 2군데로 분리하여 지지력이 높아지도록 구성한 정밀 공작기계용 유정압 회전 테이블 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

베이스와, 상기 베이스에 입설되어 고정 장착된 하우징과, 상기 하우징의 내경부에 설치된 모터 스테이터와, 상기 모터 스테이터의 중심축에 삽입된 샤프트와, 상기 샤프트에 장착된 회전 테이블과, 상기 하우징에 장착되어 상기 샤프트를 유정압으로 회전지지하는 회전테이블용 베어링이 포함된 유정압 회전 테이블 장치에 있어서,

상기 회전테이블용 베어링은,

그의 내주면에 원주방향으로 상기 샤프트를 반경방향에서 유정압으로 지지하 기 위한 압유가 공급되는 포켓1과 랜드1가 교대로 복수개 이상 형성되고, 그의 상면과 하면에는 상기 포켓1과 상기 샤프트의 외주면과의 틈새 사이로 형성된 미세통로와 연통되어 상기 샤프트를 반경방향 및 축방향에서 유정압으로 지지하기 위한 압유가 공급되는 다수개의 포켓2과 이들 포켓2를 구획시키는 랜드2가 형성되고;

상기 랜드2를 거쳐나온 대기압 상태의 오일은 상기 하우징의 오일드레인통로로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 포켓1은 상기 회전테이블 베어링의 내주면에 상하 2단으로 설치되어 하나의 오일주입구와 연통되어 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 회전테이블의 저면과 상기 회전테이블용 베어링의 사이에는 시일용 V링 및 시일용 오일링이 장착되는 시일캡이 더 개재되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 모터 스테이터와 하우징과의 사이에는 원주상으로 냉각유체가 순환하는 쿨링용 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 정밀 공작기계의 회전 테이블 장치의 전체 조립단면도가 제1도에 도시되어 있다.

도 1과 같이 회전하는 샤프트(2)에 회전테이블(1)이 체결되어 있어 외부동력이 가해지면 회전테이블(1)이 회전 이송을 할 수 있도록 되어 있다.

회전 동력원으로 빌트인 토크모터(7,8)가 이용되며, 모터 로터(8)가 샤프트(2)에 장착되고 모터 스테이터(7)는 스테이터 고정용 플레이트(6)를 매개로 하우징(10)에 장착되어 있다. 상기 하우징(10)은 베이스(13)에 체결되어 입설 되어 있다.

따라서 모터에 전기가 인가되면 모터 스테이터(7)와 로터(8)사이에 회전력이 발생하여 로터(8)가 회전을 하게 되며, 로터(8)에 체결된 샤프트(2) 및 회전 테이블(1)이 일체로 회전 이송을 하게 된다.

여기서, 샤프트(2)의 회전 운동을 지지해 주는 베어링(4)이 고정체인 하우징(10)에 체결되어 있다. 상기 베어링(4)은 도 2 내지 도 4와 같이 그 내경부에 원주방향으로 포켓1(4b), 포켓2(4d), 랜드1(4c), 랜드2(4e)가 형성되어 있고, 상기 포켓과 랜드는 원주방향으로 4군데 동일하게 형성되어 있다.

상기 포켓(4b,4d)은 반경방향에서 공급오일이 유입될 수 있도록 하나의 유입구(4a)에 연통되어 있다.

상기 랜드1(4c), 랜드2(4e)는 회전하는 샤프트(2)와 일정 틈새(20미크론)를 유지하도록 구성한다. 포켓1,2(4b,4d)에 생성되는 포켓압력(Pv)은 랜드1(4c), 랜드2(4e)의 틈새를 통해 오일이 포켓외부로 유출되어 대기압 상태로 드레인 홈(4f)으로 흘러가게 되어 있다.

따라서 포켓압력이 생성되는 포켓1(4b), 포켓2(4d)에 의해 반경방향과 축방향에 지지력이 발생하고 일정틈새에 오일의 유막이 형성되는 랜드1(4c), 랜드2(4e)에 의해 기계적인 마찰이 없는 상태로 오일에 샤프트(3)가 부상하여 회전하게 된다.

오일주입구(11)를 통하여 공급된 오일의 공급압력(Ps)과 모세관을 통해 포켓1(4d), 포켓2(4d)에 생성되는 포켓압력(Pv)과의 관계는 다음식과 같다.

여기서, :

:포켓압력, :

:공급압력,

:모세관 저항, :

랜드부저항

지지력과 압력의 관계는 다음식과 같다.

여기서, T: 지지력,

:포켓압력,

:포켓유효면적

여기서, 포켓의 압력과 포켓의 유효면적에 의해 외력에 지지할 수 있는 지지력의 크기가 결정된다.

상기 회전테이블용 베어링(4)은 내경에 반경방향으로 4군데의 포켓1(4b)이 형성되어 있으며, 동일 포켓1(4b)이 상하 2중으로 되어 있다. 이는 축방향에는 별도의 오일주입구와 모세관을 구성하지 않고 반경방향의 포켓압력을 이용하는 구조로 되어 있어, 축방향 모멘트에 대한 지지력을 향상시키기 위함이다.

또한 반경방향으로 구성된 포켓1(4b)에 생성된 포켓압력은 랜드1(4c)를 통해 포켓2(4d)로 오일이 유입되어 포켓2(4b)에 포켓압력을 생성시킨다. 상기 포켓2(4d) 또한 축방향 지지력을 가지기 위한 것으로 베어링 축방향 위아래에 대칭으로 구성 되어 있으며, 반경방향으로 4군데로 구성하였다.

상기 포켓1(4b)과 포켓2(4d)에 생성된 압력은 축방향과 반경방향에 지지력을 주어 외력에 지지할 수 있도록 한다. 이때 포켓1(4b)에서 유출되는 오일은 랜드1(4c)를 지나 포켓2(4d)로 들어가 다시 랜드2(4e)를 통해 드레인 홈(4f)을 통하여 대기압 상태로 오일이 드레인되어 회수된다.

빌트인 모터에 의해 회전하는 샤프트(2)는 각 포켓(4b,4d)으로 공급되는 오일의 압력과 랜드(4c,4e)부의 틈새에 공급되는 오일에 의해 유막을 형성하여 일정 틈새로 오일에 부상하여 회전하게 된다.

따라서 샤프트(2)는 축방향과 반경방향으로 모두 지지되어 오일에 의해 부상되어 회전하기 때문에 마찰이 없는 상태에서 오로지 오일의 점성마찰의 영향만을 받은 채 회전이송을 하기 때문에 정밀 이송을 할 수 있게 된다.

베어링(4)의 드레인 홈(4f)으로 빠져 나오는 오일은 드레인용 통로(12a)를 통해 드레인 출구(12)로 유출되어 회수되며 이 오일은 냉각을 거쳐 다시 오일 주입구(11)을 통해 공급압력으로 유입 통로(11a)를 거쳐 다시 모세관을 통해 각 포켓(4b,4d)으로 유입(4a)되어 포켓압력을 생성시킨다.

즉, 오일 주입구(11)에서 공급되는 공급압력은 반경방향 홈을 통해 4군데의 오일 유입 통로(11a)로 들어가 각 포켓(4b,4d)에 유입된다.

한편, 회전하는 테이블(1)의 정확한 각도 분할을 위해 회전 샤프트(2)의 하부에 앵글 앤코더(14)를 앤코더 캡(15)로 장착하여 정밀 각도 분할 회전이 가능토록 구성되어 있다.

또한, 회전 샤프트(2)의 상부에 외부 이물질의 침투를 막기 위해 실링을 위한 V링(3a)과 드레인 되는 오일이 모터에 유입되지 않도록 V링(6a)이 시일캡(3)을 통해 설치되어 있다.

또한, 모터의 발열을 억제하기 위하여 별도의 냉각 구조로 모터 스테이터(7)의 둘레에 냉각유체가 순환되는 쿨링하우징 홈(9)이 구비되어 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 정밀 공작기계용 유정압 회전 테이블 장치에 따르면, 반경방향으로 모세관을 통해 공급되는 포켓압력(4b)을 이용하여 축방향의 포켓압력(4d)을 생성시켜 별도의 축 방향 오일을 공급하지 않도록 구성하고, 축방향 모멘트에 대한 지지력을 높이기 위해 반경 방향 4군데의 포켓을 상하 2군데로 분리하여 지지력이 높아지도록 구성한 오일 점성마찰의 영향만을 받는 정밀 공작기계용 유정압 회전 테이블 장치로서 베어링의 형상이 간단해지고, 높은 회전 정밀도를 요구하는 초정밀 부품의 자유곡면 가공 및 미세 패턴 가공에 유리하다.

Claims (4)

1. 베이스(13)와, 상기 베이스(13)에 입설되어 고정 장착된 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 내경부에 설치된 모터 스테이터(7)와, 상기 모터 스테이터(7)의 중심축에 삽입된 샤프트(2)와, 상기 샤프트(2)에 장착된 회전 테이블(1)과, 상기 하우징(10)에 장착되어 상기 샤프트(2)를 유정압으로 회전지지하는 회전테이블용 베어링(4)이 포함된 유정압 회전 테이블 장치에 있어서,

   상기 회전테이블용 베어링(4)은,

   그의 내주면에 원주방향으로 상기 샤프트(2)를 반경방향에서 유정압으로 지지하기 위한 압유가 공급되는 포켓1(4b)과 랜드1(4c)가 교대로 복수개 이상 형성되고, 그의 상면과 하면에는 상기 포켓1(4b)과 상기 샤프트(2)의 외주면과의 틈새 사이로 형성된 미세통로와 연통되어 상기 샤프트(2)를 반경방향 및 축방향에서 유정압으로 지지하기 위한 압유가 공급되는 다수개의 포켓2(4d)과 이들 포켓2(4d)를 구획시키는 랜드2(4e)가 형성되고;

   상기 랜드2(4e)를 거쳐나온 대기압 상태의 오일은 상기 하우징(10)의 오일드레인통로(12a)로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 유정압 회전 테이블 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 포켓1(4b)은 상기 회전테이블 베어링(4)의 내주면에 상하 2단으로 설치되어 하나의 오일주입구(11)와 연통되어 구성된 것을 특징으로 하는 유정압 회전 테이블 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 회전테이블(1)의 저면과 상기 회전테이블용 베어링(4)의 사이에는 시일용 V링(3a) 및 시일용 오일링(3b)이 장착되는 시일캡(3)이 더 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 유정압 회전 테이블 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 모터 스테이터(7)와 하우징(10)과의 사이에는 원주상으로 냉각유체가 순환하는 쿨링용 홈(9)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유정압 회전 테이블 장치.

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