KR101529174B1 - 회전테이블 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계에 사용되는 회전테이블 장치에 관한 것으로, 기어 캠에 맞물려 회전함에 따라 회전 테이블을 소정의 각도로 인덱싱하는 캠 종동자의 구조를 획기적으로 개선하여 캠 종동자의 구조를 변경하지 않고도 회전테이블의 피치 조절이 용이해지도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치된 회전테이블(1)의 둘레 면에 일정 간격으로 캠 종동자(2)를 설치하여 피 구동축의 회전으로 기어 캠(4)이 회전함에 따라 기어 캠(4)에 맞물린 캠 종동자(2)에 의해 회전테이블(1)이 회전하는 회전테이블 장치에 있어서, 상기 캠 종동자(2)인 롤러 기어(3) 및 기어 캠(4)의 단면이 사다리꼴 형상으로 이루어져 경사면(3a)(4a)이 구비되고 상기 캠 종동자(2)는 베어링(5)에 의해 지지되게 회전테이블(1)에 회전 가능하게 설치되며 상기 회전테이블(1)과 롤러 기어(3)의 사이에는 회전테이블(1)의 피치를 조절하는 피치조절부재(6)가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

회전테이블 장치{Rotary table device}

본 발명은 공작기계에 사용되는 회전테이블 장치에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 기어 캠에 맞물려 회전함에 따라 회전 테이블을 소정의 각도로 인덱싱하는 캠 종동자의 구조를 획기적으로 개선하여 캠 종동자의 구조를 변경하지 않고도 회전테이블의 피치 조절이 용이해지도록 하는 회전테이블 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선삭가공 또는 연삭가공을 하는 공작기계에는 공구 또는 피 가공물이 고정되는 회전테이블을 소정의 각도로 인덱싱(Indexing)하면서 회전시키는 회전테이블 장치가 설치된다.

종래에 알려진 공작기계 등에 사용되는 회전테이블 장치로서, 회전테이블에 워엄 휘일이 설치되어 있고, 상기 워엄 휘일에는 워엄이 치합되게 설치되어 상기 워엄이 회전함에 따라 회전테이블이 소정의 각도로 인덱싱된다.

이와 같은 회전테이블 장치에 있어서는 워엄 감속기구가 그 기구상 피할 수 없는 고유한 백래시(Backlash)를 갖는 결함이 있었다.

따라서 상기한 문제점을 개선하기 위해 백래시가 방지된 새로운 기술이 개발되어 특허 제433569호로 등록된 바 있다.

도 1은 종래의 회전테이블 장치를 일부 단면으로 나타낸 평면도이고 도 2는 도 1의 X - X선 단면도로써, 종래의 회전테이블 장치(10)의 구성은 다음과 같다.

피 구동축(20)은 제1 베어링(60)에 의해, 하우징(40)에 대하여 회전이 자유롭게 지지되어 있고 상기 피 구동축(20)에는 캠으로서의 로울러 기어 캠(22)이 설치되어 있다.

회전테이블(30)은 제2 베어링(70)에 의해, 하우징(40)에 대하여 회전축(38)을 중심으로 하여 회전이 자유롭게 지지되어 있는데, 상기 제2 베어링(70)은 제1 궤도 륜(72), 제2 궤도 륜(74), 로울러(76) 및 회전 테이블(30)에 형성된 V홈(36)에 의해 구성되어 크로스 로울러 베어링으로서 기능을 수행하게 된다.

이때, 제1 궤도 륜(72)은 볼트(도시는 생략함)에 의해 하우징(40)에 고정되어 있고, 제2 궤도 륜(74)은 볼트(도시는 생략함)에 의해 제1 궤도 륜(72)에 고정되어 있는데, 이는 V홈(36)을 회전테이블(30)에 형성하여 제2 베어링(70)을 구성하는 것은 하우징(40)에 대한 회전테이블(30)의 지지 정도를 높일 수 있기 때문이다.

상기 회전테이블(30)에는 그 주연부에 복수 개의 캠 종동자(32)가 방사상으로 각각 회전 가능하게 설치되어 있는데, 상기 캠 종동자(32)들은 피 구동축(20)에 설치되어 있는 로울러 기어 캠(22)과 치합된다.

도 3은 종래의 장치에서 회전테이블(30)의 둘레 면에 캠 종동자(32)가 설치된 상태의 종단면도로써, 회전테이블(30)에 소정의 간격으로 회전 가능하게 설치되는 캠 종동자(32)는 원통 형상의 롤러 기어(32a)와, 상기 롤러 기어를 회전테이블(30)에 고정되도록 하는 축(32b)과, 상기 롤러 기어(32a) 및 축(32b)의 사이에 설치된 베어링(32c)으로 구성되어 있다.

따라서 구동수단(도시는 생략함)에 의해 피 구동축(20)이 회전하면 기어 캠(22)에 회전테이블(30)의 캠 종동자(32)인 원통형의 롤러 기어(30a)가 축(32b)을 중심으로 회전 가능하게 치합되어 있어 캠 종동자(32)인 원통형의 롤러 기어(30a)가 기어 캠(22)에 맞물린 상태로 회전하게 되므로 회전테이블(30)이 소정의 각도로 회전하는데, 이때 캠 종동자(32)인 원통형의 롤러 기어(30a)가 기어 캠(22)에 긴밀히 접속된 상태에서 회전하게 되므로 피 구동축(20)의 회전이 중단되더라도 백래시가 발생되지 않는다.

(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0433569호(2004.05.19)

(특허문헌 0002) 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0579073호(2006.05.04)

그러나 이러한 구조를 갖는 종래의 회전테이블 장치는 피 구동축의 회전이 중단되더라도 회전테이블에 백래시가 발생되는 현상을 방지하는 장점을 갖지만, 다음과 같은 여러 가지 문제점이 발생되었다.

첫째, 롤러 기어 및 기어 캠의 단면이 원통 형상으로 이루어져 있어 회전테이블의 피치를 미세하게 조절하고자 하더라도 반드시 롤러 기어 및 기어 캠을 다시 가공하여야만 되었으므로 신속한 대처가 불가능하였다.

둘째, 롤러 기어 및 기어 캠의 단면이 원통 형상으로 형성되어 있어 기어 캠과 맞물려 회전할 때 내, 외측에서 미끄럼현상이 발생된다.

셋째, 장구통형 타입의 기어 캠을 사용할 때에는 백래시를 없앨 수 있으나, 원통형 타입의 기어 캠을 사용할 때에는 백래시를 없앨 수 없는 단점이 있었다.

넷째, 롤러 기어의 내부에 베어링 및 축의 결합을 위한 공간부가 형성됨에 따라 내구성이 떨어진다.

다섯째, 기어 캠의 연삭 시 디스크형상의 숫돌을 사용할 수 없어 반드시 고가의 기어 캠 전용 가공기를 구입하여야만 되었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 안출한 것으로써, 기어 캠에 맞물려 회전함에 따라 회전테이블을 소정의 각도로 인덱싱하는 캠 종동자인 롤러 기어 및 기어 캠의 단면을 사다리꼴 형상으로 개선함과 함께 회전테이블과 롤러 기어의 사이에 피치조절부재를 설치하여 캠 종동자인 롤러 기어를 재가공하지 않고도 회전테이블의 피치를 용이하게 조절할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 캠 종동자를 구성하는 롤러 기어의 경사면을 인벌류트곡선으로 가공하여 원주 지름에 따른 미끄럼현상을 최소화할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 원통 형상의 기어 캠을 사용하고도 피 구동축의 회전이 중단되었을 때 백래시가 발생되지 않도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치된 회전테이블의 둘레 면에 일정 간격으로 캠 종동자를 설치하여 피 구동축의 회전으로 기어 캠이 회전함에 따라 기어 캠에 맞물린 캠 종동자에 의해 회전테이블이 회전하는 회전테이블 장치에 있어서, 상기 캠 종동자인 롤러 기어 및 기어 캠의 단면이 사다리꼴 형상으로 이루어져 경사면이 구비되고 상기 캠 종동자는 베어링에 의해 지지되게 회전테이블에 회전 가능하게 설치되며 상기 회전테이블과 롤러 기어의 사이에는 회전테이블의 피치를 조절하는 피치조절부재가 설치된 것을 특징으로 하는 회전테이블 장치가 제공된다.

본 발명은 종래의 장치에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 롤러 기어 및 기어 캠의 단면이 사다리꼴 형상으로 이루어져 있어 롤러 기어의 구조를 변경하지 않고 피치조절부재의 교체만으로 롤러 기어 및 기어 캠의 접속위치가 가변되므로 회전테이블의 피치 조절이 가능해지게 된다.

둘째, 롤러 기어가 기어 캠의 일 면과 선 접촉하면서 회전하므로 롤러 기어의 마모를 최소화하게 됨은 물론이고 접촉률을 증대시키므로 확실한 동력 전달이 가능해지게 된다.

셋째, 롤러 기어의 경사면을 인벌류트 곡선으로도 가공이 가능하므로 원주 지름에 따른 미끄럼을 최소화할 수 있게 된다.

넷째, 원통형 타입의 기어 캠을 사용하고도 백래시를 없앨 수 있게 된다.

다섯째, 기어 캠의 연삭 시 디스크형상의 숫돌을 사용할 수 있어 고가의 기어 캠 전용 가공기를 구입하지 않고도 기어 캠의 신속한 가공이 가능해지게 된다.

도 1은 종래의 회전테이블 장치를 일부 단면으로 나타낸 평면도
도 2는 도 1의 X - X선 단면도
도 3은 종래의 장치에서 회전테이블의 둘레 면에 캠 종동자가 설치된 상태의 종단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 종단면도
도 5는 도 4의 "A"부 확대도
도 6은 도 4의 B - B선 단면도
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 종단면도

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 종단면도이고 도 5는 도 4의 "A"부 확대도이며 도 6은 도 4의 B - B선 단면도로써, 본 발명은 하우징(도시는 생략함)의 내부에 회전 가능하게 설치된 회전테이블(1)의 둘레 면에 일정 간격으로 캠 종동자(2)가 설치되어 있는데, 본 발명의 캠 종동자(2)인 롤러 기어(3) 및 기어 캠(4)의 단면이 사다리꼴 형상으로 이루어져 경사면(3a)(4a)을 구비함에 따라 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 상기 경사면(3a)(4a)이 상호 접속하도록 되어 있고 상기 캠 종동자(2)는 베어링(5)에 의해 지지되게 회전테이블(1)의 둘레 면을 따라 회전 가능하게 설치되어 있으며 상기 회전테이블(1)과 롤러 기어(3)의 사이에는 피치조절부재(6)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 롤러 기어(3)에 형성되는 경사면(3a)을 직선으로 하여도 되지만, 필요에 따라 직선에 가까운 인벌류트(involute) 곡선으로 형성할 수도 있음은 이해 가능한 것이다.

상기 롤러 기어(3)에 형성된 경사면(3a)을 직선으로 하면 기어 캠(4)에 선 접촉하지만, 경사면(3a)을 인벌류트곡선으로 하면 기어 캠(4)에 점 접촉하게 됨에 따라 원주 지름에 따른 미끄럼을 최소화할 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 상기 회전테이블(1)과 롤러 기어(3)의 사이에 설치되어 회전테이블(1)의 피치를 조절하는 피치조절부재(6)는 필요에 따라 트러스트 베어링, 미끄럼 베어링, 와셔(washer), 칼라(collar), 부시(bush) 중 어느 하나를 적용할 수 있으므로 반드시 이에 한정하지는 않는다.

그리고 상기 롤러 기어(3)의 일단에 축(7)이 일체로 형성되어 있고 상기 축(7)의 하부에는 환형의 걸림홈(7a)이 형성되어 있어 상기 축(7a)을 회전테이블(1)에 고정된 베어링(5)에 결합상태에서 회전테이블(1)에 볼트(8)를 나사 결합하면 상기 걸림홈(7a)에 볼트(8)가 위치되도록 구성되어 있다.

본 발명은 일 실시예로 나타낸 도 4와 같이 기어 캠(4)을 장구통형상으로 적용하여도 되지만, 다른 실시예로 나타낸 도 7과 같이 원통형상으로 적용하여도 백래시를 방지할 수 있는 장점을 갖는다.

이는, 롤러 기어(3)의 경사면(3a)이 기어 캠(4)의 경사면(4a)과 선 접촉하면서 회전하므로 롤러 기어의 마모를 최소화하게 됨은 물론이고 접촉률을 증대시키므로 확실한 동력 전달이 가능하기 때문이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각 캠 종동자(2)를 구성하는 축(7)에 베어링(5)을 조립하기 전에 축(7)의 내부에 피치조절부재(6)를 끼운 다음 베어링(5)을 차례로 끼워 조립한 후 이를 회전테이블(1)의 둘레 면을 따라 형성된 각 삽입공(1a)의 내부에 압압하여 고정하게 된다.

이때, 상기 피치조절부재(6)는 용도에 따라 트러스트 베어링, 미끄럼 베어링, 와셔, 칼라, 부시 중 어느 하나를 택일적으로 선택하여 사용하게 된다.

그 후, 회전테이블(1)로부터 캠 종동자(2)가 이탈되지 않도록 볼트(8)를 나사 결합하여 볼트의 선단이 축(7)의 일단에 형성된 걸림홈(7a)에 위치되도록 함으로써, 캠 종동자(2)가 회전테이블(1)에서 이탈되는 현상을 방지하게 된다.

이러한 상태에서 상기 캠 종동자(2)가 기어 캠(4)에 맞물리도록 도 4와 같이 설치한 상태에서 모터의 구동으로 피 구동축(도시는 생략함)이 회전하여 기어 캠(4)을 함께 회전시키면 기어 캠(4)에 맞물린 캠 종동자(2)인 롤러 기어(3)가 회전하는 데, 이때 롤러 기어(3)가 기어 캠(4)의 일 면과 선 또는 점 접촉하면서 회전하므로 롤러 기어(3)의 마모를 최소화하게 됨은 물론이고 접촉률을 증대시키므로 확실한 동력 전달이 가능해지게 된다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 기어 캠(4)이 회전하면 기어 캠(4)의 중심(c)으로부터 회전테이블(1)의 우측에 위치하는 롤러 기어(3)의 경사면(3a)은 기어 캠(4)의 좌측 경사면(4a)에 접촉하는 반면, 회전테이블(1)의 좌측에 위치하는 롤러 기어(3)의 경사면(3a)은 기어 캠(4)의 우측 경사면(4a)에 접촉하며 그 사이에 위치하는 롤러 기어(3)는 기어 캠(4)의 어느 경사면(4a)과도 접촉하지 않는 상태를 유지하면서 동력이 전달되므로 회전테이블(1)의 원활한 회전이 가능해지게 된다.

한편, 상기한 바와 같이 동작하는 본 발명에서 회전테이블(1)의 피치를 조절하고자 할 경우에는 회전테이블(1) 및 롤러 기어(3)의 사이에 위치되게 설치되는 피치조절부재(6)의 높이(h)를 달리함에 따라 캠 종동자(2)의 구조를 변경하지 않고도 실현 가능한 장점을 갖는다.

즉, 도 5의 "a"지점에서 롤러 기어(3)의 중심부위가 접촉하면서 동력이 전달되도록 하다가 "b"지점에 롤러 기어(3)의 중심부위가 접촉하도록 피치조절부재(6)의 높이(h)를 높이면 "s"만큼의 피치가 가변되므로 실현 가능한 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 회전테이블 2 : 캠 종동자
3 : 롤러 기어 3a, 4a : 경사면
4 : 기어 캠 5 : 베어링
6 : 피치조절부재 7 : 축
7a : 걸림홈 8 : 볼트

Claims (5)

1. 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치된 회전테이블(1)의 둘레 면에 일정 간격으로 캠 종동자(2)를 설치하여 피 구동축의 회전으로 기어 캠(4)이 회전함에 따라 기어 캠(4)에 맞물린 캠 종동자(2)에 의해 회전테이블(1)이 회전하는 회전테이블 장치에 있어서, 상기 캠 종동자(2)인 롤러 기어(3) 및 기어 캠(4)의 단면이 사다리꼴 형상으로 이루어져 경사면(3a)(4a)이 구비되고 상기 캠 종동자(2)는 베어링(5)에 의해 지지되게 회전테이블(1)에 회전 가능하게 설치되며 상기 회전테이블(1)과 롤러 기어(3)의 사이에는 회전테이블(1)의 피치를 조절하는 피치조절부재(6)가 설치된 것을 특징으로 하는 회전테이블 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 롤러 기어(3)의 경사면(3a)이 직선인 것을 특징으로 하는 회전테이블 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 롤러 기어(3)의 경사면(3a)이 인벌류트 곡선인 것을 특징으로 하는 회전테이블 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피치조절부재(6)가 트러스트 베어링, 미끄럼 베어링, 와셔, 칼라, 부시 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 회전테이블 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 롤러 기어(3)와 축(7)을 일체로 형성하여 상기 축(7)의 일단에 환형의 걸림홈(7a)을 형성하고 상기 걸림홈(7a)에는 회전테이블(1)에 나사 결합된 볼트(8)가 위치되도록 한 것을 특징으로 하는 회전테이블 장치.

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