KR101235493B1

KR101235493B1 - 직접 구동방식을 이용한 ２축 로터리 테이블

Info

Publication number: KR101235493B1
Application number: KR1020050130682A
Authority: KR
Inventors: 김태형
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2013-02-20
Also published as: KR20070068732A

Abstract

본 발명은 중력에 영향이 있는 틸팅축의 고속제어 성능을 높이고 틸팅 및 회전 이송하는 스핀들의 정밀제어에 동력 전달로 인한 영향력을 최소화하기 위한 직접 구동방식을 이용한 2축 로터리 테이블을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 머시닝센터의 로터리 테이블에 있어서, 베이스(32)와; 상기 베이스(32)의 내경부에 위치하고, 상기 베이스(32)의 밑면에 대해 수직 방향인 C축을 중심으로 회전 가능하도록 설치된 회전축 바디(34)와; 상기 베이스(32)의 내경부와 상기 회전축 바디(34)의 외경부 사이에 개재되어 상기 회전축 바디(34)을 회전 구동시키는 회전모터(36)와; 상기 회전축 바디(34)에는 상기 C축에 대해 직각 방향으로 놓인 A축을 중심으로 틸팅가능하도록 설치되고, 상면에 로터리 테이블(12)이 구비되는 틸팅축 바디(38)와; 상기 틸팅축 바디(38)의 외경부와 상기 회전축 바디(34)의 사이에 개재되어 상기 로터리 테이블(12)을 틸팅 구동시키는 틸팅모터(39)를 포함한 것을 특징으로 한다.

로터리 테이블, 머시닝 센터, 틸팅축, 틸팅모터

Description

직접 구동방식을 이용한 ２축 로터리 테이블{Direct driving type used dual axle rotary table}

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 종래 2축 로터리 테이블이 적용된 5축 머시닝센터의 구성도.

도 2는 종래 2축 로터리 테이블의 구성도.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 2축 로터리 테이블의 구성도.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 2축 로터리 테이블의 구성도.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 2축 로터리 테이블의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

32,42,52 : 베이스

34,44,54 : 회전축 바디

36,46,56 : 회전모터

38,48,58 : 틸팅축 바디

39,49,59 : 틸팅모터

본 발명은 5축 머시닝센터에 적용되는 2개의 회전축을 가지는 로터리 테이블에 관한 것으로, 특히 내장형 모터를 적용한 직접 구동방식을 이용한 2축 로터리 테이블에 관한 것이다.

가공제품의 복잡한 형상이나 가공면의 고품위 표면 조도를 만들기 위해서는 도 1에 예시된 바와 같은 5축 머시닝센터를 이용한 5축 동시제어 가공이 필요하게 된다. 이때, 생산성이 높은 가공을 위해서는 머시닝센터에서 구성된 5개의 축이 동일한 성능으로 고속 제어가 되어야 하며, 만약 1개의 축이 다른 축들에 비하여 가속 능력이 떨어진다면 다른 높은 성능의 축들은 5축 동시가공에서는 그 의미를 상실하게 된다.

도 1의 5축 머시닝센터는 3개 이송축(X,Y,Z)에 회전 2축(A,C)을 구성하는 방식으로서 내장형 모터 방식은 도 2와 같이 2축 로터리 테이블(ROTARY TABLE)로 구성된다. 도 2는 베이스(21) 위에 틸팅축 베어링(22), 내장형 틸팅 구동 모터(23)가 배치되고, 그 내부에 틸팅 스핀들(24)이 조립된다. 또한 틸팅 스핀들(24)에 회전축 베이스(25)가 장착되고, 그 내부에 회전축 베어링(26)과 회전축 내장형 모터(27)에 지지되어 회전이 가능하도록 된 회전축 스핀들(28)이 조립된 구조이다.

여기서, '23a,27a'는 '고정자'이고, '23b,27b'는 '회전자'이고, '10'은 '테이블'이다.

5축 머시닝센터를 사용하여 5축 동시제어 가공에 있어서, 상기와 같은 구조의 2축 로터리 테이블은 가감속 성능을 통한 우수한 생산성 측면과 정밀가공 측면을 고려하면 다음과 같은 문제가 있다.

첫째, 회전 움직임에 있어서 중력의 직접적으로 영향을 받는 A축(틸팅축)의 틸팅축(24)위에 중력의 영향력이 있는 회전축 스핀들(39)의 높은 관성(INERTIA)으로 인하여 가감속 특성에 악영향을 주는 문제점이 있다.

둘째, 틸팅 스핀들(24) 내부에 회전 스핀들(28)의 구성 품으로 인하여 틸팅축 모터(23)는 틸팅 회전하는 무게 중심과의 거리가 먼 틸팅 스핀들(24)의 가장자리에 위치함으로써 틸팅 동력 전달시 모멘트(MOMENT)가 발생하여 정밀한 움직임에 악영향을 주게 된다.

셋째, 틸팅 구동 모터(23)로 인하여 테이블(10) 상면에 장착 할 수 있는 소재의 크기에 제약을 주게 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 제반적인 사정을 감안하여 창출된 것으로, 첫째, 중력에 영향이 있는 틸팅축의 고속제어 성능을 높이기 위하여 틸팅축 관성(INERTIA)을 줄일 수 있는 축 구성과,

둘째, 틸팅 및 회전 이송하는 스핀들의 정밀제어에 동력 전달로 인한 영향력을 최소화 하기 위하여 내장형 모터를 회전축의 무게 중심에서 구동할 수 있는 구조를 제안하고 또한 소재 장착에 있어 그 크기에 제약을 해소코자 하는 직접 구동방식을 이용한 2축 로터리 테이블을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따르면,

베이스(32)와;

상기 베이스(32)의 내경부에 위치하고, 상기 베이스(32)의 밑면에 대해 수직 방향인 C축을 중심으로 회전 가능하도록 설치된 회전축 바디(34)와;

상기 회전축 바디(34)와 상기 베이스(32) 사이에 개재되어 상기 회전축 바디(34)을 회전 구동시키는 회전모터(36)와;

상기 회전축 바디(34)의 내부에 상기 C축에 대해 직각 방향으로 놓인 A축을 중심으로 틸팅가능하도록 설치되고, 상면에 로터리 테이블(12)이 구비되는 틸팅축 바디(38)와;

상기 틸팅축 바디(38)와 상기 회전축 바디(34)의 사이에 개재되어 상기 로터리 테이블(12)을 틸팅 구동시키는 틸팅모터(39)를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 제2실시예에 따르면,

머시닝센터의 로터리 테이블에 있어서,

베이스(42)와;

상기 베이스(42)의 밑면에 대해 수직 방향인 C축을 중심으로 회전 가능하도록 베이스(42)의 외경부에 회전 가능하게 장착되고, C축에 대해 직각방향으로 놓인 회전축(44a)을 갖는 회전축 바디(44)와;

상기 베이스(42)의 외경부와 상기 회전축 바디(44)의 내경부 사이에 개재되어 상기 회전축 바디(44)를 회전 구동시키는 회전모터(46)와;

상기 회전축(44a) 상에 설치되어 상기 C축에 대해 직각 방향인 A축을 중심으 로 틸팅가능하도록 설치되고 상면에 테이블(10)이 구비되는 틸팅축 바디(48)와;

상기 회전축(44a)과 상기 틸팅축 바디(48)의 사이에 개재됨과 동시에 C축선상에 배치되어 테이블(10)을 틸팅시키는 틸팅모터(49)를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 제3실시예에 따르면,

베이스(52)와;

상기 베이스(52)와 수평방향으로 놓인 A축에 배치된 틸팅축(58a)을 구비하며, 상기 틸팅축(58a)이 A축을 중심으로 회전 가능하도록 지지하는 틸팅축 바디(58)와;

상기 틸팅축(58a)의 외경부와 상기 회전축 바디(54)의 사이에 개재되고, C축에 배치되어 상기 틸팅축 바디(58)를 A축을 중심으로 틸팅시키는 틸팅모터(59)와;

상기 틸팅축(58a)의 상방에 위치하여 상기 틸팅축 바디(58)에 회전 가능하게 지지되고, A축에 직각인 C축을 중심으로 회전되는 회전축 바디(54)와;

상기 틸팅축 바디(58)와 상기 회전축 바디(54)의 사이에 개재되어 상기 회전축 바디(54)를 C축을 중심으로 회전구동시키는 회전모터(56)가 포함된 것을 특징으로 한다.

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

<제1실시예>

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 3축 머시닝센터 테이블에 장착되는 2축 로터리 테이블 장치(30)의 구성도를 나타낸 것이다.

도면 부호 '32'는 '베이스'이다.

상기 베이스(32)의 내경부에는 베어링(30)에 지지된 회전축 바디(34)가 장착되어 있고, 회전축 바디(34)는 상기 베이스(32)의 밑면에 대해 수직 방향인 C축을 중심으로 회전 가능하도록 되어 있다.

상기 베이스(32)의 내경부와 상기 회전축 바디(34)의 외경부 사이에는 상기 회전축 바디(34)를 회전 구동시키는 회전모터(36)가 설치되어 있다. 회전모터(36)는 베이스(32)에 장착된 고정자(36a)와 상기 회전축 바디(34)에 열박음으로 조립된 회전자(36b)로 구성된다.

상기 회전축 바디(34)에는 상기 C축에 대해 직각 방향으로 놓인 A축을 중심으로 베어링(37)에 지지되어 틸팅가능하도록 설치되고, 상면에 테이블(10)이 구비되는 틸팅축 바디(38)가 구비되어 있다.

상기 틸팅축 바디(38)의 외경부와 상기 회전축 바디(34)의 사이에는 테이블(10)을 A축을 중심으로 틸팅시키는 틸팅모터(39)가 설치되어 있다.

상기 틸팅모터(39)는 상기 베이스(32)에 장착된 고정자(39a)와 상기 틸팅축 바디(38)에 열박음으로 조립된 회전자(39b)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 2축 로터리 테이블 장치(30)는 다음과 같이 동작한다.

먼저, 회전모터(36)가 구동하면 회전축 바디(34)와 틸팅축 바디(38) 및 로터리 테이블(10)이 일체로 C축을 중심으로 회전 운동을 한다.

한편, 틸팅모터(39)가 구동하면, 틸팅축 바디(38) 및 테이블(10)이 일체로 A축을 중심으로 틸팅 회전운동을 한다.

이같이 제1실시예에 따르면, 로터리 테이블(12)의 틸팅 동작시 틸팅축 바디(38)를 직접 구동케 함으로써 축 관성력이 작아지고 가감속 특성이 좋아진다.

또한 틸팅모터(39)가 회전축 바디(38)의 무게 중심에서 구동하게 되고, 모멘트의 발생이 제거되어 정밀 제어에 유리하다.

또한 로터리 테이블(12)의 측방에 장애물이 없게되어 소재의 크기에 제약을 덜 받게 된다.

<제2실시예>

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 2축 로터리 테이블 장치(40)의 구성도를 나타낸 것이다.

도면 부호 '42'는 '베이스'이다.

상기 베이스(42)에는 베어링(43)에 회전 가능하게 지지되어 C축을 중심으로 회전하는 회전축 바디(44)가 설치되어 있고, 상기 회전축 바디(44)는 C축에 대해 직각방향으로 놓인 A축상에 배치되는 회전축(44a)을 구비하고 있다.

상기 회전축 바디(44)는 베이스(42)의 밑면에 대해 수직 방향인 C축을 중심으로 회전 가능하도록 베이스(42)의 외경부에 회전 가능하게 장착되어 있다.

상기 베이스(42)의 외경부와 상기 회전축 바디(44)의 내경부 사이에는 상기 회전축 바디(44)를 회전 구동시키는 회전모터(46)가 설치되어 있다.

상기 회전모터(46)는 베이스(42)에 장착된 고정자(46b)와 상기 회전축 바디 (44)에 장착된 회전자(46a)로 구성되어 있다.

상기 회전축(44a)에는 베어링(47)에 회전 가능하게 지지된 틸팅축 바디(48)가 설치되어 있다. 상기 틸팅축 바디(48)는 상기 C축에 대해 직각 방향인 A축을 중심으로 틸팅가능하도록 설치되고, 틸팅축 바디(48)의 상면에는 테이블(10)이 구비된다.

상기 회전축(44a)과 상기 틸팅축 스핀들(48)과의 사이에는 로터리 테이블(12)을 틸팅 구동시키는 틸팅모터(49)가 설치되어 있다. 상기 틸팅모터(49)는 틸팅축 바디(48)에 장착된 고정자(49a)와 상기 회전축 바디(44)의 회전축(44a)에 장착된 회전자(49b)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 2축 로터리 테이블 장치(40)는 회전모터(46)의 회전력 발생으로 회전축 바디(48)와 틸팅축 바디(48) 및 로터리 테이블(12)이 C축을 중심으로 일체로 회전운동을 한다.

또한, 틸팅모터(49)의 회전력 발생으로 틸팅축 바디(48)가 A축을 중심으로 틸팅한다.

이같이 제2실시예에 따르면,

첫째, 틸팅축 바디(48)의 틸팅을 위한 A축이 틸팅바지(48)의 무게 중심을 지나는 선산에 위치되고 회전축 바디(44)의 중량 영향을 받지 않으므로 테이블(10)의 틸팅 가감속시 관성의 영향을 적게 받는다. 따라서 로터리 테이블 장치(40)의 가감속 특성이 향상된다.

둘째, 틸팅모터(49)가 틸팅축 바디(48)의 무게 중심을 지나는 C축에 배치되 므로 틸팅 동력 전달시 모멘트(MOMENT)가 발생되지 않으므로 정밀 제어에 유리한다.

셋째, 틸팅모터(49)가 틸팅축 바디(48)의 내부에 위치하여, 로터리 테이블(12)의 주위에는 장애물이 없어지므로 테이블(10)의 상면에 장착 할 수 있는 소재의 크기에 영향을 덜 받게 된다.

<제3실시예>

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 3축 머시닝센터 테이블에 장착되는 2축 로터리 테이블 장치(50)의 구성도를 나타낸 것이다.

도면 부호 '52'는 '베이스'이다.

상기 베이스(52)에는 베어링(57)을 매개로 회전 가능하게 장착된 틸팅축 바디(58)가 설치되어 있다.

상기 틸팅축 바디(58)는 베이스(52)의 밑면과 나란한 방향으로 놓인 A축에 배치되는 틸팅축(58a)을 갖고, 상기 틸팅축(58a)이 베어링(57)에 회전 가능하게 설치되어 있다.

상기 틸팅축(58a)의 외경부와 상기 회전축 바디(54)의 사이에는 상기 틸팅축 바디(58)를 A축을 중심으로 틸팅시키는 틸팅모터(59)가 설치되어 있다. 바람직하게 틸팅모터(59)는 틸팅축(58a)의 중앙에 위치하여 상기 A축에 대해 수직된 C축에 배치된다.

상기 틸팅모터(59)는 베이스(52)에 고정된 고정자(59a)와 상기 틸팅축(58a)에 장착된 회전자(59b)로 구성된다.

상기 틸팅축(58a)의 상방에는 상기 틸팅축 바디(58)에 회전 가능하게 지지되고, A축에 직각인 C축을 중심으로 회전되는 회전축 바디(54)가 설치되어 있고, 상기 회전축 바디(54)는 상기 틸팅축 바디(58)와 회전축 바디(54)의 사이에 개재된 베어링(53)에 회전 가능하게 설치되어 있다.

상기 틸팅축 바디(58)와 상기 회전축 바디(54)의 사이에는 상기 회전축 바디(54)를 C축을 중심으로 회전구동시키는 회전모터(56)가 설치되어 있다.

상기 회전모터(56)는 상기 틸팅축 바디(58)에 고정된 고정자(56a)와 상기 회전축 바디(54)에 고정된 회전자(56b)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 2축 로터리 테이블 장치(50)는 로터리 테이블(10)이 2축 운동을 한다.

즉, 틸팅모터(59)가 구동되면, 회전력이 발생하여 회전축 바디(54)를 통해 틸팅축 바디(58)가 A축을 중심으로 선회하여 테이블(10)이 틸팅 동작을 한다.

또한 회전모터(56)가 구동되면, 회전력이 발생하여 회전축 바디(54)가 C축을 중심으로 회전하여 테이블(10)이 회전 동작을 한다.

이같이 A축과 C축의 모두 2개축을 가지고 동작하는 로터리 테이블 장치(50)는 다음과 같은 이점을 갖게 된다.

먼저, 틸팅모터(59)가 틸팅축 바디(58)의 무게 중심을 지나는 C축에 배치되므로서 틸팅 동력 전달시 비틀림모멘트(MOMENT)가 발생되지 않으므로 정밀 제어에 유리하다.

또한, 회전축 바디(54)의 상방 주변에 장애물이 없어지므로 테이블(10)의 상 면에 장착할 수 있는 소재의 크기에 영향을 덜 받게 된다.

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 직접 구동방식을 이용한 2축 로터리 테이블 장치에 따르면, 중력에 영향이 있는 틸팅 중량체의 무게를 줄일 수 있어 회전이송의 가감속 특성을 향상시켜 고속제어 성능을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한 틸팅 및 회전 이송하는 축의 무게 중심에 내장형 모터를 조립하여 구동함으로써 모터의 동력 전달시 발생되는 모멘트(MOMENT)를 제거 할 수 있어 정밀제어가 가능하게 하고, 더불어 가공하고자 하는 소재 장착에 있어 그 크기에 제약을 해소 할 수 있는 장점이 있다.

Claims

머시닝센터의 로터리 테이블에 있어서,

베이스(32)와;

상기 베이스(32)의 내경부에 위치하고, 상기 베이스(32)의 밑면에 대해 수직 방향인 C축을 중심으로 회전 가능하도록 설치된 회전축 바디(34)와;

상기 회전축 바디(34)와 상기 베이스(32) 사이에 개재되어 상기 회전축 바디(34)을 회전 구동시키는 회전모터(36)와;

상기 회전축 바디(34)의 내부에 상기 C축에 대해 직각 방향으로 놓인 A축을 중심으로 틸팅가능하도록 설치되고, 상면에 로터리 테이블(12)이 구비되는 틸팅축 바디(38)와;

상기 틸팅축 바디(38)와 상기 회전축 바디(34)의 사이에 개재되어 상기 로터리 테이블(12)을 틸팅 구동시키는 틸팅모터(39)를 포함한 것을 특징으로 하는 직접 구동방식을 이용한 2축 로터리 테이블 장치.
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