KR101725290B1

KR101725290B1 - 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치

Info

Publication number: KR101725290B1
Application number: KR1020150188774A
Authority: KR
Inventors: 서재원
Original assignee: 주식회사 삼천리기계
Priority date: 2015-12-29
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2017-04-10

Abstract

본 발명은 밀링(milling) 또는 머시닝센터(machining center) 등의 공작기계에 설치되어 피가공물을 소정의 각도로 인덱싱(indexing)한 다음 피가공물을 가공하는 동안 회전축이 회전되지 않도록 클램핑하는 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치에 관한 것으로, 콤프레셔의 구동에 따라 생성된 공기압을 이용하여 그 힘을 크게 증폭시켜 강력한 힘으로 디스크를 클램핑할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 바디(10)에 형성된 실린더(20)의 내부에 피스톤(30)을 진퇴 가능하게 설치하여 리어커버(50)와 실린더(20) 사이에 형성된 에어공급라인(S)을 통해 공급되는 공기압에 의해 상기 피스톤(30)이 진퇴 운동함에 따라 클램퍼(70)가 회전축(220)에 고정된 디스크(60)를 클램핑하거나, 언클램핑하는 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치에 있어서, 상기 피스톤(30)의 일 측에 테이퍼진 경사면(40a)을 갖는 푸셔(40)를 고정하고 클램퍼(70)의 일면에는 대향된 경사면(70a)을 형성하며 상기 푸셔(40)의 경사면(40a)과 클램퍼(70)의 경사면(70a)에는 상, 하로 배열되게 한 쌍의 로울러(80)(81)를 이탈방지수단에 의해 서로 맞닿아 구름운동 가능하도록 설치함과 함께 클램퍼(70)의 일면에는 탄성부재(90)를 설치하되, 상기 이탈방지수단은, 일단에 1열의 로울러축(80a)(81a)이 공회전 가능하게 결합되고, 타단은 다른 1열의 로울러축이 상, 하로 이동하는 절개부(80b)(81b)가 형성된 내측지지부재(82) 및 외측지지부재(83)가 엇갈리도록 각 로울러(80)(81)의 양측에 동일하게 설치하여 푸셔(40)의 이동으로 경사면(40a)에 의해 한 쌍의 로울러(80)(81)가 서로 반대방향으로 회전하면서 로울러(81)가 증폭된 힘으로 클램프(70)의 경사면(70a)을 밀어주는 것을 특징으로 한다.

Description

수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치{Disc clamping device of the numerically controlled rotary table}

본 발명은 밀링(milling) 또는 머시닝센터(machining center) 등의 공작기계에 설치되어 피가공물을 소정의 각도로 인덱싱(indexing)한 다음 피가공물을 가공하는 동안 회전축이 회전되지 않도록 클램핑하는 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 콤프레셔의 구동에 따라 생성된 공기압을 이용하여 그 힘을 크게 증폭시켜 강력한 힘으로 디스크를 클램핑할 수 있도록 하는 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수치제어식 로터리테이블은 밀링 또는 머시닝센터와 같은 각종 공작기계 내에서 설치되어 로터리 테이블에 고정된 피가공물을 일정 각도로 인덱싱하는 역할을 하게 된다.

상기 수치제어식 로터리테이블은 가공하고자 하는 피가공물을 고정하여 일정 각도로 인덱싱하고 나면 로터리테이블에 고정된 피가공물을 가공하는 동안 로터리테이블이 움직이지 않도록 회전축을 클램핑하여야 되는데, 이와 같이 회전축이 회전되지 않도록 하는 장치를 로터리테이블 디스크 클램핑장치라 일컫는다.

이러한 수치제어식 로터리테이블의 디스크 클램핑 장치는 로터리테이블을 회전시키는 회전축에 일체적으로 설치된 브레이크 디스크와, 상기 브레이크 디스크에 접촉 및 분리 가능하게 설치되는 클램프부재와, 그리고 상기 클램프부재를 브레이크 디스크 쪽으로 이동시켜 클램프부재가 브레이크 디스크의 회전을 정지시키도록 하는 유압 피스톤 등으로 구성되어 있다.

상기 로터리테이블의 디스크 클램핑장치는 유압 피스톤으로 클램프 부재를 가압하면 클램프 부재가 브레이크 디스크를 눌러 주게 되므로 로터리 테이블에 고정된 피가공물을 가공하는 동안 회전축 및 로터리테이블이 움직이지 않고 소정의 회전 각도를 유지하게 된다.

한편 상기 로터리테이블에 설치되는 피가공물은 밀링, 머시닝센터 등 각종 공작기계에 의한 절삭 또는 연삭 작업에 제공되기 위해 공구로부터의 가압 또는 진동 등에 견딜 수 있도록 로터리테이블 면을 견고하게 고정하여야 하며, 회전축 및 로터리테이블의 회전 각도를 유지시킬 수 있도록 하는 클램프 장치는 상기 작업 때의 가압 혹은 진동에 대해서 확실하게 소정의 회전 각도를 유지시킬 수 있을 정도의 클램핑력이 요구된다.

이 때문에 클램프 부재를 가압하기 위한 피스톤으로, 통상 유압 피스톤을 사용하여 높은 작동압(유압)으로 작동시키고 있는 실정이다.

그러나 이러한 높은 작동압의 유압 피스톤을 구비한 종래의 수치제어식 로터리테이블의 디스크 클램핑 장치에서는 오일누출 대책 때문에 고압용의 기밀유지 기구 및 기밀유지 부재가 필요하게 되어 제작이 번거롭고 부품 비용이 많이 들게 되며, 사후 유지관리가 어렵게 되는 문제와 함께 반드시 유압 유니트가 필요한 단점이 발생하였다.

이에 근래에는 공기압과 같은 낮은 작동압으로 회전축 및 로터리테이블을 클램핑할 수 있도록 함으로써 소요 부품을 줄일 수 있도록 하고 부품 비용과 유지 비용을 절감할 수 있도록 하면서도 부품 조립 및 제작을 간편하게 할 수 있도록 하는 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치가 제안된 바 있다.

도 1은 종래의 로터리테이블의 디스크 클램핑장치의 종단면도로써, 종래의 수치제어 로터리테이블의 클램핑 장치는 회전축(220)의 회전을 지지하는 바디(210)와; 상기 바디(210)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 회전중심(C) 방향 일단에 로터리테이블(230)이 접속되는 회전축(220)과; 상기 바디(210)의 내부에서 상기 회전축(220)과 일체로 접속되는 브레이크 디스크(240)와; 상기 브레이크 디스크(240)의 일측에 회전중심(C) 방향과 평행한 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 브레이크 디스크(240) 쪽에 돌출링부(261)가 마련된 공압 피스톤(260)과; 상기 바디(210)에 고정 설치되어 공압 피스톤(260)의 회전중심(C) 방향 이동을 지지하고, 내부 일측에 공압 피스톤(260)을 가압하는 압축공기가 공급되는 공기통로(271)가 마련된 리어커버(270)와; 상기 공압 피스톤(260)과 리어커버(270)의 사이에 설치되어 공압 피스톤(260)을 탄성 지지하는 복귀스프링(280);으로 이루어진 것이 사용되고 있다.

이러한 종래의 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치는 리어커버(270)에 마련된 공기통로(271)로 압축공기가 공급되면 공압 피스톤(260)이 회전중심(C) 방향과 평행한 방향으로 이동하게 되고, 이에 따라 공압 피스톤(260)의 돌출링부(261)가 회전축(220)과 일체로 접속된 브레이크 디스크(240)를 가압함으로써 회전축(220)과 로터리테이블(230)을 클램핑하게 된다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1228588(2013.01.25.등록)

그러나 이러한 종래의 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치는 낮은 작동압에서도 회전축을 소정 회전 각도로 고정할 수 있게 되므로 고압용의 기밀유지 기구 및 기밀유지 부재가 필요하게 되어 부품 비용을 절감할 수 있게 됨은 물론 제작을 간편하게 할 수 있게 되고, 사후 유지관리를 쉽게 할 수 있는 이점을 갖으나, 공압 피스톤(260)을 통한 브레이크 디스크(240)의 가압력이 비교적 약하기 때문에 로터리테이블(230)에 대한 클램핑력이 다소 떨어진다는 문제점이 발생되었고, 이에 따라 로터리테이블의 떨림현상 등으로 피가공물의 가공정밀도가 떨어지는 폐단이 있었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 가압력이 떨어지는 공압 피스톤을 사용하더라도 디스크를 클램핑하는 클램퍼의 동력전달수단의 구조를 개선하여 콤프레셔의 구동에 따라 피스톤에 의해 가해지는 힘을 동력전달수단에 의해 증폭시켜 큰 힘으로 디스크를 클램핑할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 바디에 형성된 실린더의 내부에 피스톤을 진퇴 가능하게 설치하여 리어커버와 실린더 사이에 형성된 에어공급라인을 통해 공급되는 공기압에 의해 상기 피스톤이 진퇴운동함에 따라 클램퍼가 회전축에 고정된 디스크를 클램핑하거나, 언클램핑하는 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치에 있어서, 상기 피스톤의 일 측에 테이퍼진 경사면을 갖는 푸셔를 고정하고 클램퍼의 일면에는 대향된 경사면을 형성하며 상기 푸셔의 경사면과 클램퍼의 경사면에는 상, 하로 배열되게 한 쌍의 로울러를 이탈방지수단에 의해 서로 맞닿아 구름운동 가능하도록 설치함과 함께 클램퍼의 일면에는 탄성부재를 설치하되, 상기 이탈방지수단은, 일단에 1열의 로울러축이 공회전 가능하게 결합되고, 타단은 다른 1열의 로울러축이 상, 하로 이동하는 절개부가 형성된 내측지지부재 및 외측지지부재가 엇갈리도록 각 로울러의 양측에 동일하게 설치하여 푸셔의 이동으로 경사면에 의해 한 쌍의 로울러가 서로 반대방향으로 회전하면서 로울러가 증폭된 힘으로 클램프의 경사면을 밀어주는 것을 특징으로 하는 수치제어 로터리2테이블의 디스크 클램핑장치가 제공된다.

본 발명은 약한 공기압에 의해 이동하는 피스톤의 일 측에 경사면을 갖는 푸셔를 고정하여 상기 푸셔가 8mm 이동하면서 일 측에 위치한 한 쌍의 로울러를 구름 운동시킴에 따라 이와 접하고 있던 한 쌍의 로울러가 클램퍼의 경사면을 따라 반대방향으로 구름 운동하면서 클램퍼를 1mm 전진시켜 힘을 8배로 증폭시키게 되므로 로터리테이블에 대한 클램핑력을 향상시킬 수 있게 되고, 이에 따라 로터리테이블의 떨림현상 등으로 피가공물의 가공정밀도가 떨어지는 폐단을 미연에 방지하게 된다.

도 1은 종래의 로터리테이블의 디스크 클램핑장치의 종단면도
도 2는 본 발명이 설치된 수치제어 로터리테이블을 나타낸 종단면도
도 3은 본 발명의 요부를 나타낸 사시도
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 작동상태를 설명하기 위한 종단면도로써,
도 4a는 클램퍼가 디스크로부터 이탈된 상태도
도 4b는 클램퍼가 하강하여 디스크를 클램핑한 상태도

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 2는 본 발명이 설치된 수치제어 로터리테이블을 나타낸 종단면도이고 도 3은 본 발명의 요부를 나타낸 사시도이며 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 작동상태를 설명하기 위한 종단면도로써, 본 발명은 바디(10)에 형성된 실린더(20)의 내부에는 피스톤(30)이 진퇴 가능하게 설치되어 있고 상기 피스톤(30)의 일 측에는 테이퍼진 경사면(40a)을 갖는 푸셔(40)가 고정되어 있으며 상기 바디(10)에 고정되어 실린더(20)의 개방부를 밀폐시키는 리어커버(50)와 실린더(20) 사이에는 공기압이 작용되는 에어공급라인(S)이 형성되어 있어 상기 에어공급라인(S)을 통해 공기압이 작용 유무에 따라 상기 피스톤(30)이 진퇴 운동하게 된다.

피가공물(도시는 생략함)이 로딩되는 로터리테이블(230)은 회전축(220)의 일단에 고정되어 로터리테이블(230)을 소정의 각도로 인덱싱하는 각도분할수단(290)에 의해 회전축(220)이 소정의 각도로 인덱싱됨에 따라 회전축(220)에 고정된 디스크(60)를 클램핑하도록 클램퍼(70)의 일면에는 대향된 경사면(70a)이 형성되어 있고 상기 푸셔(40)의 경사면(40a)과 클램퍼(70)의 경사면(70a)에는 상, 하로 배열되게 한 쌍의 로울러(80)(81)가 이탈방지수단에 의해 서로 맞닿아 구름운동 가능하도록 설치되어 있으며 상기 클램퍼(70)의 일면에는 디스크(60)의 클램핑이 해제되었을 때 클램퍼(70)를 복원시키기 위한 코일스프링과 같은 탄성부재(90)가 설치되어 있다.

상기 이탈방지수단으로, 본 발명의 일 실시예에서는 도 3에 나타낸 바와 같이 일단에 1열의 로울러축(80a)(81a)이 공회전 가능하게 결합되고, 타단은 다른 1열의 로울러축이 상, 하로 이동하는 절개부(80b)(81b)가 형성된 내측지지부재(82) 및 외측지지부재(83)가 엇갈리도록 각 로울러(80)(81)의 양측으로 동일하게 설치하여 구성되어 있다.

한편, 공기압에 의한 피스톤(30)의 이동에 따른 힘이 증폭되도록 상기 푸셔(40) 및 클램퍼(70)의 스트로크를 6 ∼ 10 : 1로 설정하는 것이 보다 바람직한데, 특히 상기 푸셔(40) 및 클램퍼(70)의 스트로크가 8 : 1로 설정하는 것이 보다 더 바람직하다.

이는, 공기압에 의한 피스톤(30)의 이동에 따른 힘이 6배 이하로 증폭되면 디스크(60)의 클램핑력이 다소 떨어져 로터리테이블(230)에 로딩된 피가공물을 가공하는 동안 진동 등의 발생으로 가공정밀도가 떨어질 우려가 있고, 이와는 반대로 공기압에 의한 피스톤(30)의 이동에 따른 힘이 10배 이상으로 증폭되면 디스크(60)의 클램핑력은 향상되지만, 그만큼 푸셔(40)의 스트로크가 길어져야 되므로 기기가 커지게 되기 때문이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4a와 같은 상태에서는 에어공급라인(S)을 통해 에어의 공급이 중단되어 있어 피스톤(30)은 탄성부재(90)의 복원력에 의해 도면상 최대한 우측으로 이동된 상태를 유지하고 있다.

이러한 상태에서는 클램퍼(70)가 디스크(60)를 언클램핑하고 있어 각도분할수단(290)에 의해 로터리테이블(230)을 원하는 각도로 인덱싱할 수 있게 된다.

따라서 각도분할수단(290)에 의해 로터리테이블(230)을 원하는 각도로 인덱싱하고 나면 피가공물을 가공하는 동안 로터리테이블(230)의 위치가 가변되지 않도록 언클램핑된 디스크(60)를 클램핑하여야 된다.

이를 위해, 에어공급라인(S)을 통해 에어가 공급되면 에어의 압력에 의해 피스톤(30)이 도면상 좌측으로 이동하게 되는데, 상기 피스톤(30)의 일측에는 경사면(40a)을 갖는 푸셔(40)가 고정되어 있고 상기 경사면(40a)에는 한 쌍의 로울러(80)가 접속되어 있어 푸셔(40)의 이동에 따라 도면상 우측에 위치된 한 쌍의 로울러(80)가 도 2의 화살표방향으로 구름운동을 하게 된다.

이와 같이 푸셔(40)의 이동으로 경사면(40a)에 접속되어 있던 한 쌍의 로울러(80)가 화살표방향을 따라 시계방향으로 구름운동을 하면 상기 로울러(80)가 접속되어 있던 또 다른 로울러(81)도 푸셔(40)의 이동에 따라 구름 운동하는 로울러(80)와 맞닿아 있어 반시계방향으로 구름운동을 하면서 도 4b와 같이 상, 하방향으로 벌어짐과 동시에 도면상 좌측에 위치한 한 쌍의 로울러(81)가 클램퍼(70)의 경사면(70a)을 타고 벌어지면서 클램퍼(70)를 도면상 좌측으로 밀어주게 되므로 클램퍼(70)가 증폭된 힘으로 디스크(60)를 클램핑하게 된다.

전술한 바와 같이 푸셔(40)의 이동으로 로울러(80)(81)가 상호 구름 운동하면서 힘이 증폭되어 동력을 전달하는 과정에서 내측지지부재(82)에 도 3과 같이 1열의 로울러축(80a(81a))이 공회전 가능하게 결합되어 있고 다른 1열의 로울러축은 절개부(80b)(81b)에 끼워져 있으며, 외측지지부재(83)에는 전술한 바와는 반대방향으로 로울러축(80a)(81a)이 조립되어 있어 푸셔(40)의 이동으로 로울러(80)(81)가 상, 하방향으로 이동하더라도 내, 외측지지부재(82)(83)에서 로울러(80)(81)가 이탈되지 않게 된다.

즉, 푸셔(40)의 스트로크를 8mm로 하였을 때, 클램퍼(70)의 이동거리를 1mm로 설계하면 피스톤(30)의 이동에 따른 힘을 8배 증폭시켜 클램퍼(70)로 디스크(60)를 클램핑하게 되므로 로터리테이블(230)의 떨림현상 등으로 피가공물의 가공정밀도가 떨어지는 폐단을 미연에 방지하게 되는 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.

10 : 바디 20 : 실린더
30 : 피스톤 40 : 푸셔
40a, 70a : 경사면 60 : 디스크
70 : 클램퍼 80, 81 : 로울러
82 : 내측지지부재 83 : 외측지지부재
90 : 탄성부재 S : 에어공급라인

Claims

바디(10)에 형성된 실린더(20)의 내부에 피스톤(30)을 진퇴 가능하게 설치하여 리어커버(50)와 실린더(20) 사이에 형성된 에어공급라인(S)을 통해 공급되는 공기압에 의해 상기 피스톤(30)이 진퇴 운동함에 따라 클램퍼(70)가 회전축(220)에 고정된 디스크(60)를 클램핑하거나, 언클램핑하는 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치에 있어서, 상기 피스톤(30)의 일 측에 테이퍼진 경사면(40a)을 갖는 푸셔(40)를 고정하고 클램퍼(70)의 일면에는 대향된 경사면(70a)을 형성하며 상기 푸셔(40)의 경사면(40a)과 클램퍼(70)의 경사면(70a)에는 상, 하로 배열되게 한 쌍의 로울러(80)(81)를 이탈방지수단에 의해 서로 맞닿아 구름운동 가능하도록 설치함과 함께 클램퍼(70)의 일면에는 탄성부재(90)를 설치하되, 상기 이탈방지수단은, 일단에 1열의 로울러축(80a)(81a)이 공회전 가능하게 결합되고, 타단은 다른 1열의 로울러축이 상, 하로 이동하는 절개부(80b)(81b)가 형성된 내측지지부재(82) 및 외측지지부재(83)가 엇갈리도록 각 로울러(80)(81)의 양측에 동일하게 설치하여 푸셔(40)의 이동으로 경사면(40a)에 의해 한 쌍의 로울러(80)(81)가 서로 반대방향으로 회전하면서 로울러(81)가 증폭된 힘으로 클램프(70)의 경사면(70a)을 밀어주는 것을 특징으로 하는 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 푸셔(40) 및 클램퍼(70)의 스트로크가 6 ∼ 10 : 1로 설정된 것을 특징으로 하는 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치.
청구항 3에 있어서,
상기 푸셔(40) 및 클램퍼(70)의 스트로크가 8 : 1로 설정된 것을 특징으로 하는 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치.
청구항 1에 있어서,
상기 탄성부재(90)를 바디(10)와 클램퍼(70)의 사이에 설치한 것을 특징으로 하는 수치제어 로터리테이블의 디스크 클램핑장치.