KR101842918B1 - 공작기계의 로터리 테이블 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계의 로터리 테이블 구동장치에 관한 것으로, 로터리 테이블의 회전축상에 구비되어 로터리 테이블과 일체로 축회전하고 테이퍼 기어로 형성된 회전축 기어와, 상기 회전축 기어의 축과 평행한 축상에 축회전가능하게 구비되되 그 회전축 기어에 대하여 그 축방향으로 거리조절 가능하게 구비되고 테이퍼 기어로 형성되어 상기 회전축 기어에 치합되는 구동 피니언, 상기 구동 피니언을 축회전시키는 동력전달기구, 및 상기 동력전달기구를 구동시키는 구동모터를 포함하여, 회전축 기어와 구동 피니언의 내구성을 향상시켜 기어 이의 마모로 인한 백래쉬를 감소시킬 수 있고 그 회전축 기어와 구동 피니언에서 발생하는 백래쉬를 간편하게 조정할 수 있을 뿐만 아니라, 회전축 기어와 구동 피니언에서 발생하는 백래쉬와 별도로 동력전달기구를 구성하는 기어의 백래쉬를 독립적으로 조정함으로써 전체 기어의 백래쉬를 정량적으로 조정하고 관리할 수 있게 된다.

Description

공작기계의 로터리 테이블 구동장치{ Device for driving a rotary table of machin tool }

본 발명은 공작기계의 로터리 테이블 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로터리 테이블을 회전시키는 기어로 구성된 공작기계의 로터리 테이블 구동장치에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공작기계 중에는 공작물을 올려놓고 다양한 각도에서 가공할 수 있도록 로터리 테이블(T)을 구비한 것이 있고, 그 로터리 테이블(T)은 기어로 구성된 구동장치에 의해 구동된다.

도 2에 도시된 종래 로터리 테이블 구동장치의 일예는, 로터리 테이블(T)의 회전축상과 일체로 회전하는 웜휠(111)과, 상기 웜휠(111)과 치합되는 웜(121), 구동모터(M)로부터 동력을 전달받아 상기 웜(121)을 구동시키는 동력전달기구(131)(132)로 구성되어 있다.

여기서, 웜(121)과 웜휠(111)로 구성된 웜 기어는 높은 감속비를 구현할 수 있는 장점이 있으나, 통상 웜(121)의 재질은 강재(STEEL)이고 웜휠(111)의 재질은 이보다 약한 청동/황동 계통으로 웜(121)과 웜휠(111)의 상대적인 마찰시 출력단에 걸리는 큰 부하에 대한 강성이 약하며, 웜 기어의 마모에 의해 백래쉬가 증가하여 정밀도를 저하시키는 문제점이 있었다.

백래쉬(Backlash)는 2개의 맞물리는 기어 간의 틈새로, 두 개의 기어가 서로 맞물린 상태에서 기어의 회전방향을 역전시키는 경우에 정방향으로 회전되는 기어의 관성에 의해 역방향으로의 회전거리가 정방향의 회전거리보다 길어지게 된다. 기어의 이가 마모되면 백래쉬가 증가하게 된다.

통상적으로 웜 기어의 백래쉬 조정은 웜(121)과 웜휠(111)의 축간 거리 조정으로 또는 복 리드(Double Lead) 웜 기어를 사용하여 조정하였다.

도 3에 도시된 바와 같이 2개의 일반적인 웜 기어를 채용한 경우, 웜(141)(142)에 의해 구동되는 웜휠(151)(152)의 축상에 평 기어나 헬리컬 기어로 된 구동 피니언(161)(162)이 구비되고, 로터리 테이블(T)의 회전축상에는 구동 피니언(161)(162)과 치합되는 종동 기어(112)가 구비되어 있다.

이러한 평/헬리컬 기어의 더블 피니언 구조에서는 오른나사 웜(141)과 왼나사 웜(142)을 좌/우 반대로 돌려서 백래쉬 조정을 하게 되는데, 이 경우 오른나사 웜(141)과 왼나사 웜(142)의 회전력을 감지하여 기어들이 백래쉬 없이 접촉이 이루어진 위치를 찾기 때문에 조립자의 숙련도에 많이 의존하게 되어 조립을 표준화하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 더블 피니언 구조에서는 전체의 기어 세트, 즉 1쌍의 웜 기어(141)(142)(151)(152)와 구동 피니언(161)(162)을 조립한 이후 한꺼번에 백래쉬를 제거해야 하기 때문에, 맞물리는 기어 세트별로 정확히 백래쉬를 조정하기 어려웠다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 공작기계의 로터리 테이블 구동장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 로터리 테이블의 회전축에 구비되는 출력단 기어의 내구성을 향상시켜 기어 이의 마모로 인한 백래쉬를 감소시키고 그 출력단 기어의 백래쉬를 간편하게 조정할 수 있는 공작기계의 로터리 테이블 구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 구동모터로부터 출력단 기어로 동력을 전달하는 입력단 기어의 백래쉬를 출력단 기어와 독립적으로 조정함으로써 전체 기어의 백래쉬를 정량적으로 조정하고 관리할 수 있는 공작기계의 로터리 테이블 구동장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 공작기계의 로터리 테이블 구동장치는, 로터리 테이블의 회전축상에 구비되어 로터리 테이블과 일체로 축회전하고 테이퍼 기어로 형성된 회전축 기어와, 상기 회전축 기어의 축과 평행한 축상에 축회전가능하게 구비되되 그 회전축 기어에 대하여 그 축방향으로 거리조절 가능하게 구비되고 테이퍼 기어로 형성되어 상기 회전축 기어에 치합되는 구동 피니언, 상기 구동 피니언을 축회전시키는 동력전달기구, 및 상기 동력전달기구를 구동시키는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 동력전달기구는 상기 구동 피니언과 동일한 축상에 구비되는 웜휠, 및 상기 웜휠에 치합되는 웜을 포함한다.

더욱 바람직하게는, 상기 동력전달기구는 상기 웜과 동일한 축상에 구비되는 종동풀리와, 상기 구동모터의 구동축상에 구비되고 상기 종동풀리를 구동시키는 구동풀리, 및 상기 구동풀리의 동력을 종동풀리로 전달하는 구동벨트를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공작기계의 로터리 테이블 구동장치에 의하면, 로터리 테이블의 회전축에 구비되는 출력단 기어의 내구성을 향상시켜 기어 이의 마모로 인한 백래쉬를 감소시킬 수 있고, 그 출력단 기어의 백래쉬를 간편하게 조정할 수 있을 뿐만 아니라, 구동모터로부터 출력단 기어로 동력을 전달하는 입력단 기어의 백래쉬를 출력단 기어와 독립적으로 조정함으로써 전체 기어의 백래쉬를 정량적으로 조정하고 관리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 공작기계의 로터리 테이블 구동장치는 구조가 단순하여 기어의 진동특성이 개선되고 부품비 및 조립비 등의 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 통상적인 공작기계의 로터리 테이블을 나타낸 사시도,
도 2와 도 3은 종래의 기술에 따른 공작기계의 로터리 테이블 구동장치의 일예를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 로터리 테이블 구동장치를 나타낸 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 공작기계의 로터리 테이블 구동장치를 나타낸 평면도,
도 6은 도 5의 A-A선을 따라 절개한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 공작기계의 로터리 테이블 구동장치는, 로터리 테이블(T)의 회전축상에 구비되고 테이퍼 기어로 형성된 회전축 기어(10)와, 상기 회전축 기어(10)에 치합되고 테이퍼 기어로 형성된 구동 피니언(20), 상기 구동 피니언(20)을 축회전시키는 동력전달기구, 및 상기 동력전달기구를 구동시키는 구동모터(M)를 포함한다.

상기 회전축 기어(10)와 구동 피니언(20)은 로터리 테이블(T)의 출구단에 구비되는 기어로서, 상기 회전축 기어(10)는 로터리 테이블(T)의 회전축상에 구비되고, 상기 구동 피니언(20)은 상기 회전축 기어(10)와 치합된다.

상기 회전축 기어(10)와 구동 피니언(20)은 서로 치합되어 상기 구동 피니언(20)이 축회전하게 되면 상기 회전축 기어(10)가 로터리 테이블(T)과 일체로 축회전하게 된다.

상기 회전축 기어(10)와 구동 피니언(20)은 테이퍼 기어로 형성되고, 각각의 회전축이 서로 평행하게 구비된 상태에서 서로 치합하게 된다. 여기서, 테이퍼 기어는 평행축 기어의 일종으로 웜 기어에 비해 강성과 내구성이 커 쉽게 마모되지 않는 특성이 있다.

상기 구동 피니언(20)은 그 회전축, 즉 상기 회전축 기어(10)의 축과 평행한 축상에 높이조절 가능하게 구비되어 그 축방향으로 이동하게 되면 회전축 기어(10)와의 거리가 조절된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 구동 피니언(20)은 기어지지몸체(25)에 축회전가능하게 구비되되 그 축방향을 따라 높이조절 가능하게 구비된다. 상기 기어지지몸체(25)는 로터리 테이블(T)을 축회전가능하게 지지하는 테이블 베이스(B)의 일측에 결합피스(26)로 고정결합된다. 상기 기어지지몸체(25)의 일측에는 상기 결합피스(26)가 결합되는 결합브라켓(25a)이 구비되고, 그 결합브라켓(25a)과 테이블 베이스(B) 사이에는 스페이서(27)가 구비된다.

상기 스페이서(27)는 구동 피니언(20)의 축상의 높이를 조절하는 역할을 한다. 상기 스페이서(27)는 테이블 베이스(B)의 저면과 결합브라켓(25a)의 상부면 사이에 구비됨으로써 스페이서(27)의 두께만큼 구동 피니언(20)의 높이가 낮아지게 된다. 따라서, 스페이서(27)의 두께를 조절함으로써 구동 피니언(20)의 높이를 조정할 수 있게 된다. 가령, 구동 피니언(20)과 회전축 기어(10)가 마모되어 두 기어 간에 간격이 커진 경우, 상기 결합피스(26)를 풀어 스페이서(27)를 꺼낸 후 표면을 연마하여 두께를 얇게 한 다음 재조립하면 얇아진 두께만큼 결합브라켓(25a)과 테이블 베이스(B) 사이의 간격이 좁아지고 아울어 구동 피니언(20)의 높이가 높아지게 되어 구동 피니언(20)과 회전축 기어(10) 사이의 간격이 좁아지게 된다.

이와 같이 상기 구동 피니언(20)은 상기 기어지지몸체(25)에 높이조절 가능하게 구비되어 그 축방향을 따라 이동가능하게 되고, 그로 인해 구동 피니언(20)과 회전축 기어(10) 사이의 간격이 조절되어 백래쉬를 조정할 수 있게 되는 것이다.

상기 회전축 기어(10)와 구동 피니언(20)의 각 치면은 각각의 회전축에 대하여 예각을 이루며 테이퍼지게 형성되어 있으므로 회전축 기어(10)와 구동 피니언(20) 중 적어도 어느 하나를 각각의 축방향을 따라 이동시키게 되면 두 기어의 거리가 달라지면서 백래쉬를 조정할 수 있게 된다. 가령, 기어 이의 마모로 인하여 두 기어의 치면 사이에 틈새가 생긴 경우, 두 기어를 서로 평행한 두 회전축을 따라 서로 반대방향으로 이동시키게 되면 두 기어의 치면이 접하게 되어 백래쉬의 발생을 최소화할 수 있게 된다.

여기서, 구동 피니언(20)을 고정시킨 상태에서 회전축 기어(10)를 축방향으로 높이조절 가능하게 구비하는 것도 가능하다.(도면 미도시) 이 경우 스페이서(27)는 회전축 기어(10)의 하부에 구비되어 높이를 조절하게 된다.

상기 동력전달기구는 상기 구동 피니언(20)과 동일한 축상에 구비되는 웜휠(31)과, 상기 웜휠(31)에 치합되는 웜(32), 상기 웜(32)과 동일한 축상에 구비되는 종동풀리(42), 상기 종동풀리(42)를 구동시키는 구동풀리(41), 및 상기 구동풀리(41)의 동력을 종동풀리(42)로 전달하는 구동벨트(43)를 포함한다.

상기 웜(32)과 웜휠(31)은 구동모터(M)로부터 출력단 기어로 동력을 전달하는 입력단 기어로서, 상기 웜휠(31)은 구동 피니언(20)과 동일한 축상에 구비되고 웜(32)은 상기 웜휠(31)과 치합된다.

상기 웜(32)이 축회전하게 되면 웜휠(31)이 축회전하게 되고, 웜휠(31)과 함께 구동 피니언(20)이 일체로 축회전하게 된다.

상기 종동풀리(42)는 상기 웜(32)과 동일한 축상에 구비되어 웜(32)과 일체로 축회전하게 되고, 상기 구동풀리(41)는 구동모터(M)의 구동축에 구비되고 구동벨트(43)로 종동풀리(42)와 연동된다. 상기 구동모터(M)와 함께 상기 구동풀리(41)가 축회전하게 되면 구동벨트(43)로 연결된 종동풀리(42)가 축회전하게 되고, 종동풀리(42)의 구동에 의해 웜(32)이 축회전하게 된다.

상기 웜(32)과 웜휠(31)의 백래쉬를 조정하는 방법 중 널리 알려진 방법으로는 복리드 웜 기어를 이용하는 방법과, 분리형 웜을 사용하는 방법이 있다. 전자는 좌우 피치가 다른 웜을 사용하여 웜의 이두께가 연속적으로 변하게 되는데, 웜을 축방향으로 이동시킴으로써 물림부의 이두께가 바뀌게 되어 백래쉬를 조정하는 방법이고, 후자는 분리형 웜을 사용함으로써 분리된 좌/우 웜을 두 웜의 중심 방향으로 이동시킴으로써 백래쉬를 조정하는 방법이다.

이와 같이 테이퍼 기어로 된 출구단 기어의 백래쉬 조정과 웜 기어로 된 입구단 기어의 백래쉬 조정을 독립적으로 수행함으로써 백래쉬 조정을 정량적으로 조정할 수 있게 된다. 한편, 그로 인하여 로터리 테이블에서의 위치결정 정밀도도 정량적으로 관리할 수 있게 된다.

10 : 회전축 기어 20 : 구동 피니언
25 : 기어지지몸체 25a : 결합브라켓
26 : 결합피스 27 : 스페이서
31 : 웜휠 32 : 웜
41 : 구동풀리 42 : 종동풀리
43 : 구동벨트

Claims (4)

1. 로터리 테이블(T)의 회전축상에 구비되어 로터리 테이블(T)과 일체로 축회전하고, 테이퍼 기어로 형성된 회전축 기어(10)와;
   상기 회전축 기어(10)의 축과 평행한 축상에 축회전가능하게 구비되되 그 회전축 기어(10)에 대하여 그 축방향으로 거리조절 가능하게 구비되고, 테이퍼 기어로 형성되어 상기 회전축 기어(10)에 치합되는 구동 피니언(20);
   상기 구동 피니언(20)을 축회전시키는 동력전달기구; 및
   상기 동력전달기구를 구동시키는 구동모터(M);를 포함하며,
   상기 동력전달기구는, 상기 구동 피니언(20)과 동일한 축상에 구비되고, 그 구동 피니언(20)과 일체로 축회전하는 웜휠(31); 및 상기 웜휠(31)에 치합되는 웜(32);을 포함하며,
   상기 웜(32)은 그 축방향으로 이동 가능하게 구비되거나, 상기 웜(32)은 상기 웜휠(31)에 대하여 양측에 배치되어 양측에 배치된 좌/우 웜(32)은 상기 좌/우 웜(32)의 중심 방향으로 이동 가능하게 구비되며,
   상기 웜(32)은 상기 구동 피니언(20)이 상기 회전축 기어(10)에 대하여 축방향으로 거리조절 되는 것과 독립적으로 이동 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 로터리 테이블 구동장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동 피니언(20)은 기어지지몸체(25)에 축회전가능하게 구비되고, 상기 기어지지몸체(25)와 테이블 베이스(B) 사이에 구동 피니언(20)의 높낮이를 조절하는 스페이서(27)가 구비되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 로터리 테이블 구동장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 동력전달기구는,
   상기 웜(32)과 동일한 축상에 구비되고, 그 웜(32)과 일체로 축회전하는 종동풀리(42)와;
   상기 구동모터(M)의 구동축상에 구비되고, 상기 종동풀리(42)를 구동시키는 구동풀리(41); 및
   상기 구동풀리(41)의 동력을 종동풀리(42)로 전달하는 구동벨트(43);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 로터리 테이블 구동장치.

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