KR101585904B1 - 고중량 로터리 테이블 장치 - Google Patents

고중량 로터리 테이블 장치 Download PDF

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KR101585904B1
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오창환
이창조
윤한솔
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한국정밀기계(주)
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Abstract

본 발명은 고중량 로터리 테이블 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초대형 공작기계에서 공작물의 회전 및 직선 이송 조절을 하면서 공작물의 가공에 유용하게 사용될 수 있도록 한 고강성 및 고정도의 고중량 로터리 테이블 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 공작물에 대한 직접적인 가공이 이루어지도록 공작물이 적재 및 고정되는 요소인 로터리 테이블(Rotary Table)과, 로터리 테이블의 하단에 위치하여 공작물의 회전과 직선이송에 영향을 주는 요소인 로터리 베이스(Rotary Base)와, 로터리 베이스 하단에 위치하여 공작물의 직선 축 이송을 가능하게 하는 요소인 로터리 베드(Rotary Bed) 등의 구성을 기반으로, 공작물의 회전 및 직선 이송 조절을 하면서 공작물의 가공에 유용하게 사용될 수 있도록 한 고강성 및 고정도의 고중량 로터리 테이블 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

고중량 로터리 테이블 장치{Super-size rotary table}
본 발명은 고중량 로터리 테이블 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초대형 공작기계에서 공작물의 회전 및 직선 이송 조절을 하면서 공작물의 가공에 유용하게 사용될 수 있도록 한 고강성 및 고정도의 고중량 로터리 테이블 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공작기계의 구성요소 중 테이블은 공작물이 실질적으로 적재되어 가공을 수행할 수 있도록 하는 중요한 구성요소 중 하나로서, 공작물의 크기나 무게에 따라 더욱 높은 강성을 가져야 하고, 공작물의 가공을 위하여 정밀하고 정확한 제어기술을 필요로 한다.
대형 선박이나, 발전설비 등의 산업에 필요한 부품 요소들은 상당한 크기와 고중량의 대형 부품들이고, 이러한 대형 부품들을 가공하기 위한 공작기계에서 로터리 테이블은 공작물의 품질을 결정짓는 매우 중요한 요소이며, 그 이유는 로터리 테이블의 회전정밀도, 이송정밀도, 편심량 등 다양한 요인에 의해서 가공물의 품질이 달라지기 때문이다.
따라서, 대형 공작기계에서 공작물의 정밀도를 저하시키는 여러 요인 중 하나인 로터리 테이블의 고정밀화와 정확한 제어는 상당히 중요하다 하겠다.
종래의 로터리 테이블은 대부분 테이블을 회전시키기 위하여 단순 기어 조합 만을 사용하게 되는 바, 기어 백래시 등의 원인으로 인하여 로터리 테이블의 회전 제어가 정밀하게 이루어지지 않는 단점이 있다.
대한민국 공개특허 공개번호 2013-0014722(2013.02.12) 대한민국 공개특허 공개번호 2014-0081987(2014.07.02)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 공작물에 대한 직접적인 가공이 이루어지도록 공작물이 적재 및 고정되는 요소인 로터리 테이블(Rotary Table)과, 로터리 테이블의 하단에 위치하여 공작물의 회전과 직선이송에 영향을 주는 요소인 로터리 베이스(Rotary Base)와, 로터리 베이스 하단에 위치하여 공작물의 직선 축 이송을 가능하게 하는 요소인 로터리 베드 (Rotary Bed) 등의 구성을 기반으로, 공작물의 회전 및 직선 이송 조절을 하면서 공작물의 가공에 유용하게 사용될 수 있도록 한 고강성 및 고정도의 고중량 로터리 테이블 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 저면에 하이드로스타틱 베어링으로서 복수의 인너베어링 및 아우터베어링이 동심원 구조를 이루며 장착되고, 상면에는 대형 공작물이 직접 적재 고정되는 로터리 테이블과; 공작물이 적재된 로터리 테이블의 저면이 회전 가능하게 안착되도록 상면에 하이드로스타틱 베어링의 인너베어링 및 아우터베어링과 결합되도록 한 인너패드과 아우터 패드가 동심원 구조를 이루며 장착된 로터리 베이스와; 로터리 테이블 및 로터리 베이스 사이에 구성되어 로터리 테이블의 회전 위치 및 직선 축 이송 위치를 고정시키는 위치 고정수단과; 공작물의 직선 축 이송을 위하여 로터리 테이블이 안착된 로터리 베이스가 직선 이송 가능하게 안착 조립되는 로터리 베드; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고중량 로터리 테이블 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 로터리 테이블의 상면에는 다양한 형태의 공작물을 적재하여 고정할 수 있는 다수의 T자형 가공홈이 길이방향을 따라 형성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 로터리 테이블의 저면에는 공작물의 고정밀 회전을 위하여 링기어가 장착되고, 로터리 베이스쪽에는 링기어와 치합되는 2개 이상의 평기어가 장착된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 위치 고정수단은: 로터리 베이스의 상면 중앙 위치 및 테두리 위치에 각각 장착되어 로터리 테이블의 위치를 한정하는 센터 포스트 장치 및 핀을 이용한 위치결정장치와; 로터리 테이블의 저면에 장착된 링기어를 고정시키기 위한 클램핑 디바이스; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 위치 결정장치는: 로터리 베이스의 상면에 장착된 실린더와; 실린더내에 유압에 의하여 승하강 가능하게 내설되는 위치결정핀과; 로터리 테이블의 저면에 장착되어 위치결정핀의 상단부가 삽입되도록 한 부시; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센터 포스트 장치는: 하단부가 로터리 베이스에 고정되는 센터 포스트와; 로터리 테이블의 저면에 장착되어 센터 포스트의 상단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링과; 로터리 테이블의 저면에 장착되어 센터 포스트의 중심 위치를 감지하는 엔코더; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 클램핑 디바이스는: 로터리 베이스 및 링기어의 상면에 걸쳐 장착되는 상부 클램핑 바디와; 상부 클램핑 바디에 유압 인가시 하강하여 링기어의 상면에 밀착되거나 유압 해제시 링기어의 상면으로부터 승강하는 상부 피스톤과; 로터리 베이스의 상면에 장착되는 하부 클램핑 바디와; 하부 클램핑 바디에 유압 인가시 승강하여 링기어의 저면에 밀착되거나 유압 해제시 링기어의 저면으로부터 하강하는 하부 피스톤; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 로터리 베드의 상면에는 로터리 베이스의 직선 이송을 안내하는 복수개의 가이드 웨이가 일체로 돌출 형성되고, 로터리 베이스의 저면에는 각 가이드 웨이에 안착되는 복수열의 하이드로스타틱 패드가 장착된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 초대형 공작기계에서 사용되는 요소 중에 하나인 로터리 테이블의 회전 이송 위치 및 직선 이송 위치를 정확하게 위치 제어하고, 조절된 위치에서 견고하게 고정되도록 함으로써, 공작물에 대한 보다 나은 품질의 가공 효과를 제공할 수 있다.
둘째, 로터리 베이스 및 로터리 테이블 사이에 센터 포스트 장치 및 핀을 이용한 위치결정장치를 구성하고, 로터리 테이블의 저면에 장착된 링기어를 고정시키기 위한 클램핑 디바이스를 구성함으로써, 로터리 테이블의 회전 이송 및 직선 이송 조절에 따른 로터리 테이블의 위치 오차 등을 없앨 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고중량 로터리 테이블 장치의 조립 상태를 나타낸 사시도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 고중량 로터리 테이블 장치의 로터리 테이블을 나타내는 사시도 및 배면도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 고중량 로터리 테이블 장치의 로터리 베이스를 나타내는 사시도 및 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 고중량 로터리 테이블 장치의 위치 고정수단들의 배치 구조를 나타낸 평면도,
도 7은 도 6의 A-A선 단면도,
도 8은 도 6의 B-B선 단면도,
도 9는 도 6의 C-C선 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 고중량 로터리 테이블 장치의 로터리 베드를 나타낸 사시도,
도 11은 본 발명에 따른 고중량 로터리 테이블 장치의 로터리 베이스를 나타낸 저면도,
도 12는 본 발명에 따른 고중량 로터리 테이블 장치의 로터리 베이스와 로터리 베드 간의 결합 상태를 나타낸 측면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
통상, 초대형 공작기계에 적재된 대형 공작물을 가공하기 위해서는 대형 소재가 필요하고, 이러한 대형 소재들의 크기는 매우 크고 중량도 상당히 크므로, 크기가 큰 고중량의 대형 공작물을 적재하기 위해서 초대형 공작기계에는 별도의 대형 로터리 테이블 장치가 구비되어야 한다.
이를 위한 본 발명의 고중량 로터리 테이블 장치는 첨부한 도 1에 도시된 바와 같다.
도 1에서 보듯이, 본 발명의 고중량 로터리 테이블 장치는 공작물에 대한 직접적인 가공이 이루어지도록 공작물이 직접 적재 및 고정되는 로터리 테이블(10, Rotary Table)과, 로터리 테이블의 하단에 위치하여 로터리 테이블의 회전 이송을 가능하게 하는 로터리 베이스(20, Rotary Base)와, 로터리 베이스의 하단에 위치하여 로터리 테이블 및 로터리 베이스의 직선 축 이송을 가능하게 하는 로터리 베드(30, Rotary Bed) 등을 포함하여 구성된다.
보다 상세하게는, 본 발명의 고중량 로터리 테이블 장치는 대형 공작물이 직접 적재 고정되는 로터리 테이블(10)과, 공작물의 회전 이송을 위하여 공작물이 적재된 로터리 테이블(10)의 저면이 회전 가능하게 안착되는 로터리 베이스(20)와, 공작물의 직선(축) 이송을 위하여 공작물이 적재된 로터리 테이블(10) 및 로터리 베이스(20)가 직선 이송 가능하게 안착되는 로터리 베드(30)로 크게 나누어진다.
이에, 도 1에서 보듯이 상기 로터리 테이블(10)의 회전축을 B축이라 하고, 로터리 베이스(20)의 이송축을 V축이라 하면, 로터리 테이블(10)은 로터리 베이스(20)와 결합된 B축을 중심으로 회전 이송하게 되고, 로터리 베이스(20)는 로터리 테이블(10)과 함께 로터리 베드(30)에 대하여 V축을 따라 직선 이송을 하게 됨으로써, 결국 로터리 테이블(10) 위에 적재된 대형 공작물의 원하는 가공 위치가 회전 및 직선 위치 조절에 의하여 정밀하게 이루어지게 된다.
즉, 공작물이 적재된 로터리 테이블(10)이 공작기계의 스핀들 헤드(미도시됨)의 전면에 위치한 상태에서, 로터리 테이블(10)의 회전 이송 및 로터리 베이스(20)의 직선 이송에 의하여 공작물의 가공 위치가 전후 이송 및 회전에 의하여 정밀하게 조절될 수 있으므로, 공작물에 대한 다양한 형태의 가공을 용이하게 실시할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 고중량 로터리 테이블 장치의 각 구성에 대한 구체적인 구조 및 각 구성 요소 간의 결합 구조를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 고중량 로터리 테이블 장치의 로터리 테이블을 나타낸다.
도 2 및 도 3에 도시된 로터리 테이블(10)은 실질적으로 대형 공작물이 적재 고정되는 구성이면서 공작물의 회전을 담당하는 역할을 하며, 적재 가능한 공작물의 최대 적재무게는 약 200ton이고, 200ton의 적재하중을 회전시킬 수 있는 강성으로 제작된 것이다.
상기 로터리 테이블(10)은 고하중의 대형 공작물을 용이하게 회전시키기 위하여 하이드로스타틱(Hydrostatic) 베어링과 링기어를 이용하여 회전 구동하는 구조를 갖는다.
보다 상세하게는, 상기 로터리 테이블(10)의 배면에 통상의 유압베어링을 말하는 하이드로스타틱 베어링(12)이 장착되는 바, 이 하이드로스타틱 베어링은 회전시 발생할 수 있는 편심 및 회전 정밀도 등을 보완하기 위하여 여러 개의 인너베어링(14, Inner Bearing)과 아우터베어링(16, Outer Bearing)이 동심원 구조를 이루는 2중 베어링(Bearing) 구조로 장착된다.
상기 하이드로스타틱 베어링(12)은 이론상 동일한 크기와 유압을 이용하여 베어링 역할을 수행하여야 하지만 실제로는 그렇지 못한 점이 있으므로, 각각의 하이드로스타틱 베어링에 유입되는 유량을 조절할 수 있는 밸브 등의 장치를 적용하여 하이드로스타틱 베어링 자체에서 발생할 수 있는 오차 요소들을 제거할 수 있다.
또한, 상기 로터리 테이블(10)의 상면에는 다양한 형태의 공작물을 적재하여 고정할 수 있는 다수의 T자형 가공홈(18)이 길이방향을 따라 형성되는 바, 이 T자형 가공홈(18)은 여러가지 형태의 대형 공작물을 안정적으로 적재하여 고정하는 용도로 사용할 수 있다.
한편, 상기 로터리 테이블(10)의 저면에는 공작물의 고정밀 회전을 위하여 대형 링기어(19, Ring Gear)가 장착되며, 이 대형 링기어(19)에는 하기의 로터리 베이스(20)쪽에 장착되는 2개 이상의 기어(Gear)와 치합되도록 함으로써, 로터리 테이블의 회전시 발생할 수 있는 백래쉬를 용이하게 제거하여 로터리 테이블의 고정밀 회전 조절이 이루어지게 된다.
첨부한 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 고중량 로터리 테이블 장치의 로터리 베이스를 나타낸다.
상기 로터리 베이스(20)는 로터리 테이블(10)의 저면과 로터리 베드(30)의 상면 사이에 위치하며, 로터리 테이블(10)의 회전 지지 및 직선 이송을 위한 역할을 한다.
이를 위해, 도 4 및 도 5에서 보듯이 상기 로터리 베이스(20)의 상면에는 로터리 테이블(10)의 하이드로스타틱 베어링(12)과 결합되어 고하중의 공작물을 회전시킬 수 있도록 한 베어링 패드(22)가 장착되며, 이 베어링 패드(22)는 하이드로스타틱 베어링(12)의 인너베어링(14)이 안착되는 인너 패드(24)와 아우터 베어링(16)이 안착되는 아우터 패드(26)가 동심원 구조로 장착된다.
이에, 유관(미도시됨)을 따라 이송된 유체가 로터리 테이블(10)의 인너베어링(14)과 로터리 베이스(20)의 인너 패드(24) 사이, 그리고 로터리 테이블(10)의 아우터 베어링(16)과 로터리 베이스(20)의 아우터 패드(26) 사이로 유입되면서 인너 베어링(14) 및 아우터 베어링(16)에 압으로 작용하게 됨으로써, 통상의 하이드로스타틱 베어링의 원리에 의하여 로터리 테이블(10) 및 로터리 테이블(10)에 적재된 공작물이 회전하게 된다.
이때, 상기 로터리 테이블(10)의 저면에 장착되는 대형 링기어(19)와 치합되는 2개 이상의 평기어(29)가 로터리 베이스(20)의 일측 테두리 위치에 장착되어, 로터리 테이블의 회전시 발생할 수 있는 백래쉬를 용이하게 제거하여 로터리 테이블의 고정밀 회전 조절이 이루어지게 한다.
여기서, 상기 로터리 베이스에 대한 로터리 테이블의 위치 고정을 위한 구성을 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 6에서 보듯이, 본 발명은 로터리 베이스(20)에 대한 로터리 테이블(10)의 회전 위치 조절후, 로터리 테이블(10)의 위치 조절 및 고정을 위한 위치 고정수단이 포함된다.
상기 위치 고정수단은 로터리 베이스(20)의 상면 중앙 위치 및 테두리 위치에 각각 장착되어 로터리 테이블(10)의 위치를 한정하는 센터 포스트(Center Post) 장치(40) 및 핀을 이용한 위치 결정장치(50)를 포함하고, 링기어(19)를 고정시키기 위한 클램핑 디바이스(60, Clamping Device)를 더 포함하여 구성된다.
이때, 상기 클램핑 디바이스(60, Clamping Device)는 로터리 테이블(10)의 하면에 장착된 링기어(19)를 원하는 위치에서 클램핑시켜서 로터리 테이블의 회전 위치 조절을 위한 정밀도를 더욱 향상시키고자 한 것으로서, 로터리 테이블(10)의 저면 및 로터리 베이스(20)의 상면에 각각 장착된다.
첨부한 도 7은 위치 고정수단의 일 구성인 위치 결정장치의 구성을 보여주기 위하여 도 6의 A-A선을 취한 단면도이다.
상기 위치 결정장치는(50)는 로터리 테이블(10)의 회전시 발생할 수 있는 위치오차를 없애기 위해서 지정된 위치에 핀을 이용하여 로터리 테이블의 위치를 제어하는 역할을 한다.
이를 위해, 상기 위치 결정장치(50)는 도 7에서 보듯이, 로터리 베이스(20)의 상면에 장착된 실린더(52)와, 실린더(52) 내에 유압 등에 의하여 승하강 가능하게 내설되는 위치결정핀(51)과, 로터리 테이블(10)의 저면에 장착되어 위치결정핀(51)의 상단부가 삽입되도록 한 부시(54)로 구성된다.
따라서, 공작물 가공 시 발생할 수 있는 회전 오차를 없애기 위하여 로터리 테이블이 원점(Stating Point)으로 돌아 왔을때, 실린더(52) 내의 위치결정핀(51)을 승강시키고, 위치결정핀(51)의 상단부가 로터리 테이블(10)의 저면에 부착된 부시(54) 내에 결합되도록 함으로써, 로터리 베이스(20)에 대한 로터리 테이블(10)의 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
첨부한 도 8은 위치 고정수단의 일 구성인 센터 포스트 장치의 구성을 보여주기 위하여 도 6의 B-B선을 취한 단면도이다.
도 8에서 보듯이, 상기 센터 포스트 장치(40)는 로터리 베이스(20)와 로터리 테이블(10)의 중심에 위치하여, 로터리 테이블(10)과 로터리 베이스(20)의 중심을 보정하는 역할을 하고, 운전시 발생할 수 있는 편심도 방지하는 역할을 한다.
이를 위해, 상기 센터 포스트 장치(40)의 일 구성 중, 센터 포스트(41)의 하단부가 로터리 베이스(20)에 고정되고, 상단부는 로터리 테이블(10)의 저면에 장착된 고정도 베어링(42)내에 회전 가능하게 지지된다.
또한, 상기 로터리 테이블(10)의 저면에는 고정밀 엔코더(44, Encoder)가 부착되는 바, 이 엔코더(44)에서 센터 포스트(40)의 상면 중심 위치를 감지하여 로터리 베이스(20)에 대한 로터리 테이블(10)의 정확한 위치 제어에 활용할 수 있는 데이터를 제어부에 전송하게 된다.
첨부한 도 9는 위치 고정수단의 일 구성인 클램핑 디바이스의 구성을 보여주기 위하여 도 6의 C-C선을 취한 단면도이다.
도 9에서 보듯이, 로터리 테이블(10)의 저면에 공작물이 탑재된 로터리 테이블(10)의 회전을 지지하여 로터리 테이블의 고정밀 회전 조절이 이루어지도록 한 대형 링기어(19)가 장착된다.
이때, 로터리 테이블의 회전에 따른 공작물의 위치 이송이 끝난 후, 공작물에 대한 가공을 수행할 때 발생할 수 있는 오차 요소들을 없애기 위해서 로터리 테이블이 견고하게 고정되어야 한다.
이를 위해, 공작물의 절삭시 발생할 수 있는 로터리 테이블의 진동이나, 로터리 테이블 자체의 공차 등에 의해서 발생될 수 있는 가공 오차를 없애기 위한 수단으로서, 상기 링기어(19)의 상면 및 하면을 동시에 클램핑할 수 있는 복수의 클램핑디바이스(60)가 구비된다.
상기 클램핑 디바이스(60)는 로터리 베이스(20) 및 링기어(19)의 상면에 걸쳐 장착되는 상부 클램핑 바디(62)와, 상부 클램핑 바디(62)에 유압 인가시 하강하여 링기어(19)의 상면에 밀착되거나 유압 해제시 링기어(19)의 상면으로부터 승강하는 상부 피스톤(64)과, 로터리 베이스(20)의 상면에 장착되는 하부 클램핑 바디(66)와, 하부 클램핑 바디(66)에 유압 인가시 승강하여 링기어(19)의 저면에 밀착되거나 유압 해제시 링기어(19)의 저면으로부터 하강하는 하부 피스톤(68)을 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 클램핑 디바이스(60)의 상부 및 하부피스톤(64,68)을 공작물의 이송 완료 후에 링기어(19)의 상면 및 하면에 각각 밀착시켜서, 링기어(19)를 견고하게 고정시킬 수 있고, 이에 링기어(19)를 갖는 로터리 테이블(10)이 원하는 위치에 견고하게 고정되는 상태가 되므로, 로터리 테이블(10)에 탑재된 공작물에 대한 가공시 가공 오차를 없앨 수 있다.
첨부한 도 10은 본 발명에 따른 고중량 로터리 테이블 장치의 로터리 베드를 나타낸다.
상기 로터리 베드(30, Rotary Bed)는 로터리 테이블 장치의 주된 3개 구성요소 중 하나로서, 가장 밑부분에 위치면서 지면에 고정된다.
또한, 상기 로터리 베드(30)는 그 위에 로터리 베이스(20)가 직선 이송 가능하게 조립되어, 공작물의 직선 축이송(V-axis)이 가능하도록 지지하는 역할을 한다.
이를 위해, 도 10에서 보듯이 로터리 베드(30)의 상면에는 로터리 베이스(20)의 직선 이송을 안내하는 복수개의 가이드 웨이(32)가 일체로 돌출 형성된다.
이때, 도 11에서 보듯이 상기 로터리 베이스(20)의 저면에는 하이드로스타틱 베어링 방식을 이용하여 로터리 베이스의 직선 축 이송이 가능하도록 로터리 베드(30)의 가이드 웨이(32)에 안착되는 복수열의 하이드로스타틱 패드(27)가 장착된다.
또한, 도 12에서 보듯이 로터리 베이스(20)의 하면에 부착되는 너트(미도시됨)와 로터리 베드(30)의 길이방향을 따라 체결되는 볼스크류가 서로 치합되어, 볼스크류의 제자리 회전시 로터리 베이스(20)의 직선 축 이송이 이루어진다.
보다 상세하게는, 상기 로터리 베드(30)의 가이드 웨이(32)에 로터리 베이스(20)의 하이드로스타틱 패드(27)가 안착된 상태에서 로터리 베이스(20)의 하이드로스타틱 패드(27)와 로터리 베드(30)의 가이드 웨이(32) 사이에서 하이드로스타틱 베어링이 구동됨과 동시에 상기 볼스크류를 제자리 회전시킴으로써, 로터리 베이스(30)의 직선 축 이송이 이루어진다.
이와 같이, 로터리 테이블에 공작물을 탑재 고정시킨 상태에서 로터리 테이블을 로터리 베이스를 중심으로 회전시켜 조절할 수 있으므로, 로터리 테이블의 회전에 따른 공작물의 회전방향 가공 위치 조절이 가능하고, 또한 로터리 베이스를 로터리 베드 위에 직선 이송 가능하게 장착하여 로터리 베이스를 직선 이송시키는 동시에 로터리 베이스 위의 로터리 테이블이 함께 직선 이송됨에 따라 공작물의 직선 방향 가공위치 조절이 가능하여, 공작물을 원하는 위치에서 견고하게 고정시켜서 용이하게 가공할 수 있다.
한편, 커버의 내주면에는 마모방지코팅층이 형성되어 있다.
여기서, 마모방지코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 커버의 내주면에 용사되어서 이루어지고, 50∼600㎛의 두께로 이루어지며, 경도는 900∼1000HV를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.
이 마모방지코팅층은 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 용사되어서 이루어진다.
커버의 내주면에 세라믹 코팅을 하는 이유는 마모 방지 및 부식 방지가 주목적이다. 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다.
산화크롬(Cr2O3)은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다.
이산화티타늄(TiO2)은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO2)은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행한다. 이러한 이산화티타늄(TiO2)은, 마모방지코팅층이 커버의 내주면에 확실하게 피복되도록 하며, 마모방지코팅층에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 마모방지코팅층의 손상을 방지시킨다.
여기서, 산화크롬(Cr2O3)과 이산화티타늄(TiO2)을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량%에 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되는 것이 바람직하다.
산화크롬(Cr2O3)의 혼합비율이 96∼98%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr2O3)의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 커버의 내주면의 녹방지 효과가 급격이 저하되었다.
이산화티타늄(TiO2)의 혼합비율이 2∼4중량%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr2O3)에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO2)의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO2)은 커버의 내주면 둘레에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 커버의 내주면이 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4중량%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 재료들로 이루어진 코팅층은, 커버의 내주면의 둘레에 50∼600㎛의 두께로 이루어지고, 경도는 900∼1000HV, 표면조도는 0.1∼0.3㎛를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.
이러한 마모방지코팅층은, 상기의 분말가루와 1400℃의 가스를 마하 2정도의 속도로 커버의 내주면 둘레에 제트분사하여서 50∼600㎛으로 용사한다.
마모방지코팅층의 두께가 50㎛ 미만일 경우, 상술한 세라믹 코팅층에 의한 효과가 보장되지 못하게 되며, 마모방지코팅층의 두께가 600㎛을 초과할 경우, 상술한 효과의 증대는 미미한 반면 과다한 세라믹코팅에 의해 작업시간 및 재료비가 낭비되는 문제점이 있다.
커버의 내주면에 마모방지코팅층이 코팅되는 동안 커버의 내주면의 온도는 상승되는데, 가열된 커버의 내주면의 변형이 방지되도록 커버의 내주면이 냉각장치(미도시)로 냉각되어서 150∼200℃의 온도를 유지하도록 된다.
마모방지코팅층의 둘레에는 금속계 유리 석영 계통으로 이루어진 무수크롬산(CrO3)으로 이루어진 실링재가 더 도포될 수 있다. 무수크롬산은 무기실링재로써 크롬니켈 분말로 이루어진 코팅층 둘레에 도포된다.
무수크롬산(CrO3)은, 높은 내마모, 윤활성, 내열성, 내식성, 이형성을 필요로 하는 곳에 사용되며, 대기중에서 변색이 안되고, 내구성이 크며, 내마모성과 내식성이 좋다. 실링재의 코팅 두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다. 실링재의 코팅두께가 0.3㎛ 미만이면 약간의 스크래치홈에도 실링재가 쉽게 파이면서 벗겨지게 되므로 상술한 효과를 얻을 수 없게 된다. 실링재의 코팅두께가 0.5㎛를 초과할 정도로 두껍게 하면 도금면에 핀홀(pin hole), 균열 등이 많게 된다. 따라서 실링재의 코팅두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다.
따라서 커버의 내주면의 둘레에 내마모성 및 내산화성이 뛰어난 코팅층이 형성되므로 커버의 내주면이 마모되거나 산화되는 것이 방지되고, 이에 따라 제품의 수명이 연장된다.
한편, 위치결절핀(51)의 둘레에는 마모방지코팅층이 형성되어 있다.
여기서, 마모방지코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 위치결절핀(51)의 둘레에 용사되어서 이루어지고, 50∼600㎛의 두께로 이루어지며, 경도는 900∼1000HV를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.
이 마모방지코팅층은 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 용사되어서 이루어진다.
위치결절핀(51)의 둘레에 세라믹 코팅을 하는 이유는 마모 방지 및 부식 방지가 주목적이다. 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다.
산화크롬(Cr2O3)은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다.
이산화티타늄(TiO2)은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO2)은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행한다. 이러한 이산화티타늄(TiO2)은, 마모방지코팅층이 위치결절핀(51)의 둘레에 확실하게 피복되도록 하며, 마모방지코팅층에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 마모방지코팅층의 손상을 방지시킨다.
여기서, 산화크롬(Cr2O3)과 이산화티타늄(TiO2)을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량%에 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되는 것이 바람직하다.
산화크롬(Cr2O3)의 혼합비율이 96∼98%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr2O3)의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 위치결절핀(51)의 녹방지 효과가 급격이 저하되었다.
이산화티타늄(TiO2)의 혼합비율이 2∼4중량%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr2O3)에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO2)의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO2)은 위치결절핀(51)의 둘레에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 위치결절핀(51)이 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4중량%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 재료들로 이루어진 코팅층은, 위치결절핀(51)의 둘레에 50∼600㎛의 두께로 이루어지고, 경도는 900∼1000HV, 표면조도는 0.1∼0.3㎛를 유지하도록 플라즈마 코팅된다.
이러한 마모방지코팅층은, 상기의 분말가루와 1400℃의 가스를 마하 2정도의 속도로 커버의 내주면 둘레에 제트분사하여서 50∼600㎛으로 용사한다.
마모방지코팅층의 두께가 50㎛ 미만일 경우, 상술한 세라믹 코팅층에 의한 효과가 보장되지 못하게 되며, 마모방지코팅층의 두께가 600㎛을 초과할 경우, 상술한 효과의 증대는 미미한 반면 과다한 세라믹코팅에 의해 작업시간 및 재료비가 낭비되는 문제점이 있다.
위치결절핀(51)의 둘레에 마모방지코팅층이 코팅되는 동안 커버의 내주면의 온도는 상승되는데, 가열된 위치결절핀(51)의 변형이 방지되도록 위치결절핀(51)이 냉각장치(미도시)로 냉각되어서 150∼200℃의 온도를 유지하도록 된다.
마모방지코팅층의 둘레에는 금속계 유리 석영 계통으로 이루어진 무수크롬산(CrO3)으로 이루어진 실링재가 더 도포될 수 있다. 무수크롬산은 무기실링재로써 크롬니켈 분말로 이루어진 코팅층 둘레에 도포된다.
무수크롬산(CrO3)은, 높은 내마모, 윤활성, 내열성, 내식성, 이형성을 필요로 하는 곳에 사용되며, 대기중에서 변색이 안되고, 내구성이 크며, 내마모성과 내식성이 좋다. 실링재의 코팅 두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다. 실링재의 코팅두께가 0.3㎛ 미만이면 약간의 스크래치홈에도 실링재가 쉽게 파이면서 벗겨지게 되므로 상술한 효과를 얻을 수 없게 된다. 실링재의 코팅두께가 0.5㎛를 초과할 정도로 두껍게 하면 도금면에 핀홀(pin hole), 균열 등이 많게 된다. 따라서 실링재의 코팅두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다.
따라서 위치결절핀(51)의 둘레에 내마모성 및 내산화성이 뛰어난 코팅층이 형성되므로 위치결절핀(51)이 마모되거나 산화되는 것이 방지되고, 이에 따라 제품의 수명이 연장된다.
10 : 로터리 테이블
12 : 하이드로스타틱 베어링
14 : 인너베어링
16 : 아우터베어링
18 : T자형 가공홈
19 : 링기어
20 : 로터리 베이스
22 : 베어링 패드
24 : 인너 패드
26 : 아우터 패드
27 : 하이드로스타틱 패드
29 : 평기어
30 : 로터리 베드
32 : 가이드 웨이
40 : 센터 포스트 장치
41 : 센터 포스트
42 : 베어링
44 : 엔코더
50 : 위치 결정장치
51 : 위치결정핀
52 : 실린더
54 : 부시
60 : 클램핑 디바이스
62 : 상부 클램핑 바디
64 : 상부 피스톤
66 : 하부 클램핑 바디
68 : 하부 피스톤

Claims (9)

  1. 저면에 하이드로스타틱 베어링(12)으로서 복수의 인너베어링(14) 및 아우터베어링(16)이 동심원 구조를 이루며 장착되고, 상면에는 대형 공작물이 직접 적재 고정되는 로터리 테이블(10)과;
    공작물이 적재된 로터리 테이블(10)의 저면이 회전 가능하게 안착되도록 상면에 하이드로스타틱 베어링(12)의 인너베어링(14) 및 아우터베어링(16)과 결합되도록 한 인너패드(24)와 아우터 패드(26)가 동심원 구조를 이루며 장착된 로터리 베이스(20)와;
    로터리 테이블(10) 및 로터리 베이스(20) 사이에 구성되어, 로터리 테이블(10)의 회전 위치 및 직선 축 이송 위치를 고정시키는 위치 고정수단;
    공작물의 직선 축 이송을 위하여 로터리 테이블(10)이 안착된 로터리 베이스(20)가 볼스크류 및 하이드로스타틱 베어링 구동에 의하여 직선 이송 가능하게 안착 조립되는 로터리 베드(30)를 포함하여 구성되며;
    상기 위치 고정수단은:
    로터리 베이스(20)의 상면 중앙 위치 및 테두리 위치에 각각 장착되어 로터리 테이블(10)의 위치를 한정하는 센터 포스트(Center Post) 장치(40) 및 핀을 이용한 위치결정장치(50)와;
    로터리 테이블(10)의 저면에 장착된 링기어(19)를 고정시키기 위한 클램핑 디바이스(60)를 포함하여 구성되고;
    상기 센터 포스트 장치(40)는:
    하단부가 로터리 베이스(20)에 고정되는 센터 포스트(41)와;
    로터리 테이블(10)의 저면에 장착되어 센터 포스트(41)의 상단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링(42)과;
    로터리 테이블(10)의 저면에 장착되어 센터 포스트(40)의 중심 위치를 감지하는 엔코더(44)로 구성된 것을 특징으로 하는 고중량 로터리 테이블 장치.
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  7. 저면에 하이드로스타틱 베어링(12)으로서 복수의 인너베어링(14) 및 아우터베어링(16)이 동심원 구조를 이루며 장착되고, 상면에는 대형 공작물이 직접 적재 고정되는 로터리 테이블(10)과;
    공작물이 적재된 로터리 테이블(10)의 저면이 회전 가능하게 안착되도록 상면에 하이드로스타틱 베어링(12)의 인너베어링(14) 및 아우터베어링(16)과 결합되도록 한 인너패드(24)와 아우터 패드(26)가 동심원 구조를 이루며 장착된 로터리 베이스(20)와;
    로터리 테이블(10) 및 로터리 베이스(20) 사이에 구성되어, 로터리 테이블(10)의 회전 위치 및 직선 축 이송 위치를 고정시키는 위치 고정수단;
    공작물의 직선 축 이송을 위하여 로터리 테이블(10)이 안착된 로터리 베이스(20)가 볼스크류 및 하이드로스타틱 베어링 구동에 의하여 직선 이송 가능하게 안착 조립되는 로터리 베드(30)를 포함하여 구성되며;
    상기 위치 고정수단은:
    로터리 베이스(20)의 상면 중앙 위치 및 테두리 위치에 각각 장착되어 로터리 테이블(10)의 위치를 한정하는 센터 포스트(Center Post) 장치(40) 및 핀을 이용한 위치결정장치(50)와;
    로터리 테이블(10)의 저면에 장착된 링기어(19)를 고정시키기 위한 클램핑 디바이스(60)를 포함하여 구성되고;
    상기 클램핑 디바이스(60)는:
    로터리 베이스(20) 및 링기어(19)의 상면에 걸쳐 장착되는 상부 클램핑 바디(62)와;
    상부 클램핑 바디(62)에 유압 인가시 하강하여 링기어(19)의 상면에 밀착되거나 유압 해제시 링기어(19)의 상면으로부터 승강하는 상부 피스톤(64)과;
    로터리 베이스(20)의 상면에 장착되는 하부 클램핑 바디(66)와;
    하부 클램핑 바디(66)에 유압 인가시 승강하여 링기어(19)의 저면에 밀착되거나 유압 해제시 링기어(19)의 저면으로부터 하강하는 하부 피스톤(68)으로 구성된 것을 특징으로 하는 고중량 로터리 테이블 장치.
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