KR102058748B1 - 공작 기계용 로터리 테이블 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 공작 기계용 로터리 테이블 장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 공작 기계용 로터리 테이블 장치는 회전 동력을 발생하는 구동 모터와, 상기 구동 모터와 웜기어로 연결된 회전 테이블과, 상기 회전 테이블을 회전 가능하게 지지하는 하우징과, 상기 하우징에 수용되어 유욕 윤활 방식으로 상기 웜기어를 윤활하는 윤활유, 그리고 상기 하우징에 착탈 가능하게 삽입되어 상기 윤활유를 냉각시키는 윤활유 냉각 장치를 포함한다.

Description

공작 기계용 로터리 테이블 장치{ROTARY TABLE DEVICE FOR MACHINE TOOL}

본 발명의 실시예는 로터리 테이블 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작 기계에 사용되는 로터리 테이블 장치에 관한 것이다.

공작 기계는 여러 절삭 가공 방법 또는 비절삭 가공 방법으로 금속 또는 비금속의 공작물을 각종 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

공작 기계는 가공 방법에 따라 크게 터닝 센터(turning center)와 머시닝 센터(machining center)로 분류된다. 여기서, 터닝 센터는 가공물을 회전시켜 가공하며, 머시닝 센터는 공구를 회전시켜 가공한다.

이와 같이, 공작 기계는 공작물, 공구, 또는 필요에 따라 여러 물품들을 회전시키기 위한 로터리 테이블 장치를 갖는다.

일반적으로 로터리 테이블 장치는 높은 감속비를 확보하면서도 크기를 컴팩트하게 구현하기 위하여 웜기어를 사용하는 경우가 많다.

그런데 웜기어는 큰 감속비를 만들 수 있고 저소음 구동이 가능한 반면, 마찰 계수가 높아 효율이 현저히 낮다. 이에, 웜기어는 내마모성이 높은 소재로 만들어진다. 특히, 공작 기계와 같이 높은 동력을 전달해야 하는 경우에는 웜기어의 소재로 인청동, 알루미늄청동, 또는 고력황동 계열의 합금을 많이 사용한다.

또한, 웜기어를 이용하는 장치는 고점도의 윤활유를 사용하여 웜기어의 높은 마찰 계수를 보완하고 있다.

하지만, 웜기어는 높은 마찰 계수로 인하여 많은 마찰열을 발생시키는데, 이러한 마찰열은 윤활유의 온도를 상승시킨다. 그리고 웜기어의 소재로 사용되는 인청동, 알루미늄청동, 또는 고력황동 계열의 합금은 열팽창 계수가 상대적으로 높아 윤활유의 온도 상승에 따라 열변형이 쉽게 발생된다.

따라서, 조립할 당시에는 적정 백래시(backlash)를 가지던 웜기어가 윤활유의 온도 상승에 따라 열팽창하여 백래시가 줄어 기어가 끼이는 문제점이 발생되고 있다.

이에, 윔기어 조립시 필요 이상의 백래시를 부여하여 끼임을 방지하거나, 윤활유를 순환시켜 사용하는 자기순환급유법을 통해 윤활유의 온도 상승을 억제하고 있다.

그러나, 끼임을 방지하기 위하여 웜기어에 필요 이상의 큰 백래시를 부여할 경우, 회전 방향이 바뀔 때마다 오차가 발생하여 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.

또한, 웜기어에는 높은 마찰 계수를 보완하기 위해 고점도의 윤활유가 사용되므로, 효율적으로 윤활유를 순환시켜 온도 상승을 억제하기도 용이하지 않은 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 윤활유의 온도 상승을 효과적으로 억제하고 구동 정밀성을 향상시킨 공작 기계용 로터리 테이블 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 공작 기계용 로터리 테이블 장치는 회전 동력을 발생하는 구동 모터와, 상기 구동 모터와 웜기어로 연결된 회전 테이블과, 상기 회전 테이블을 회전 가능하게 지지하는 하우징과, 상기 하우징에 수용되어 유욕 윤활(oil bath lubrication) 방식으로 상기 웜기어를 윤활하는 윤활유, 그리고 상기 하우징에 착탈 가능하게 삽입되어 상기 윤활유를 냉각시키는 윤활유 냉각 장치를 포함한다.

상기 윤활유는 ISO 점도등급이 VG220일 수 있다.

상기 윤활유 냉각 장치는 상기 구동 모터의 회전수 및 회전 시간에 비례하여 가동될 수 있다.

상기 윤활유 냉각 장치는 상기 하우징과 착탈 가능하게 결합된 지지 브래킷과, 상기 지지 브래킷에 설치되며 상기 하우징 내부에 삽입된 매니폴더부와, 상기 매니폴더부와 연결된 하나 이상의 냉매 순환 파이프와, 상기 냉매 순환 파이프와 상기 매니폴더부를 서로 착탈 가능하게 결합시키는 커넥터부, 그리고 상기 매니폴더부와 연결되도록 상기 지지 브래킷에 설치된 입력 소켓 및 출력 소켓을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 공작 기계용 로터리 테이블 장치는 윤활유의 온도 상승을 효과적으로 억제하고 구동 정밀성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계용 로터리 테이블 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 공작 기계용 로터리 테이블 장치의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 1의 윤활유 냉각 장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계용 로터리 테이블 장치의 동작 방법을 나타낸 순서도이다.

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.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계용 로터리 테이블 장치(101)를 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계용 로터리 테이블 장치(101)는 구동 모터(200), 회전 테이블(300), 하우징(400), 윤할유(600), 및 윤활유 냉각 장치(800)를 포함한다.

구동 모터(200)는 회전 동력을 회전 테이블(300)에 공급한다. 구동 모터(200)로는 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 모터가 사용될 수 있다.

회전 테이블(300)은 공작물 또는 필요에 따라 다양한 물품들을 회전시킨다. 본 발명의 일 실시예에서, 회전 테이블(300)은 웜기어(500)를 통해 구동 모터(200)와 연결된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계용 로터리 테이블 장치(101)는 높은 감속비를 확보하면서도 컴팩트한 크기를 구현하기 위해 웜기어(500)를 사용한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 웜기어(500)는 구동 모터(200)의 구동축과 동일축선에 형성된 웜부(510)와, 웜부(510)와 치합되며 회전 테이블(300)과 함께 회전하는 웜휠부(520)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 웜기어(500)는 높은 동력을 전달할 수 있도록 인청동, 알루미늄청동, 또는 고력황동 계열의 합금을 사용하여 형성된다.

하우징(400)은 회전 테이블(300)을 회전 가능하게 지지하며, 내부에 웜기어(500)를 수용한다. 하우징(400)은 후술할 윤활유(600)를 수용하기 위한 밀폐 공간을 가질 수 있다. 또한, 하우징(400)은 후술할 윤활유 냉각 장치(800)가 설치되기 위한 공간을 가질 수 있다.

또한, 하우징(400)은 높은 하중을 지지하기 위해 금속성 소재로 형성될 수 있다.

윤활유(600)는 하우징(400) 내부에 수용된다. 즉, 윤활유(600)는 하우징(400) 내부 공간을 일부 또는 전부 채운다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서, 윤활유(600)는 유욕 윤활(oil bath lubrication) 방식으로 웜기어(500)를 윤활한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 윤활유(600)로는 ISO 점도등급이 VG220인 윤활유가 사용된다. 즉, 윤활유(600)는 중앙 동점도가 220 cSt이며, 섭씨 40도의 온도에서 198 cSt 내지 242 cSt 범위 내의 동점도를 갖는다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계용 로터리 테이블 장치(101)는 웜기어(500)가 갖는 높은 마찰 계수를 보완하기 위해 상대적으로 고점도의 윤활유(600)를 사용한다.

또한, 웜기어(500)가 구동하면 많은 마찰열이 발생되며, 윤활유(600)는 웜기어(500)에서 발생된 마찰열을 흡수한다.

윤활유 냉각 장치(800)는 마찰열을 흡수하여 승온된 윤활유(600)를 냉각시켜 웜기어(500)가 열팽창되는 것을 억제한다. 즉, 윤활유 냉각 장치(800)는 웜기어(500)가 열팽창하여 백래시가 줄어들고 이에 웜기어(500)의 웜부(510)와 웜휠부(520)가 서로 끼이는 것을 방지한다.

윤활유 냉각 장치(800)는 하우징(400) 내부에 삽입되며 하우징(400)과 착탈 가능하게 결합된다. 구체적으로, 윤활유 냉각 장치(800)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 지지 브래킷(840), 매니폴더부(820), 냉매 순환 파이프(810), 커넥터부(830), 입력 소켓(851) 및 출력 소켓(852)을 포함한다.

지지 브래킷(840)은 하우징(400)과 착탈 가능하게 설치된다. 매니폴더부(820)는 지지 브래킷(840)의 일측에 설치되며 하우징(400) 내부에 삽입된다. 냉매 순환 파이프(810)는 매니폴더부(820)와 연결되며, 냉매가 냉매 순환 파이프(810)를 순환하면서 하우징(400) 내부에 수용된 윤활유(600)를 냉각한다. 커넥터(830)는 냉매 순환 파이프(810)와 매니폴더부(820)를 착탈 가능하게 서로 결합시킨다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 냉매 순환 파이프(810)는 하나 이상 설치될 수 있다. 윤활유 냉각 장치(800)는 냉각 효율 및 하우징(400) 내부에 수용된 윤활유(600)의 양을 고려하여 사용할 냉매 순환 파이프(810)의 길이 또는 개수를 선택할 수 있다. 복수의 냉매 순환 파이프들(810)이 사용되면, 매니폴더부(820)는 냉매를 복수의 냉매 순환 파이프들(810)에 분배한다.

즉, 본 발명의 일 실시예에서, 윤활유 냉각 장치(800)는 필요에 따라 하우징(400)으로부터 언제든지 분리될 수 있다. 하우징(400)에서 분리된 윤활유 냉각 장치(800)는 냉매 순환 파이프(810)의 길이 및 개수를 변경한 후, 다시 하우징(400)에 장착될 수 있다.

입력 소켓(851) 및 출력 소켓(852)은 지지 브래킷(840)의 타측에 설치되어 매니폴더부(820)와 연결된다. 즉, 입력 소켓(851) 및 출력 소켓(852)은 하우징(400) 외부에 설치되며 하우징(400) 내부에 설치된 매니폴더부(820)에 냉매를 공급하거나 매니폴더부(820)로부터 냉매를 배출시킨다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계용 로터리 테이블 장치(101)는 윤활유(600)의 온도 상승을 효과적으로 억제하고 구동 정밀성을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 윤활유(600)를 효과적으로 냉각시켜 웜기어(500)의 열팽창을 억제함으로써, 웜기어(500)의 끼임을 방지하고 웜기어(500)가 적정한 백래시를 갖도록 조립할 수 있다.

또한, 웜기어(500)가 적정한 백래시를 가지면 회전 테이블(300)의 회전 및 역회전에 대한 편차를 최소화할 수 있으므로, 공작 기계용 로터리 테이블 장치(101)의 구동 정밀성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는, 윤활유(600)를 냉각하기 위해 윤활유(600)를 순환시켜 사용하지 않으므로 윤활유(600) 순환에 따른 누수를 최소화하고, 고점도의 윤활유(600)를 순환시키는 번거로움을 줄일 수 있다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계용 로터리 테이블 장치(101)의 동작 원리를 윤활유 냉각 장치(800)를 중심으로 설명한다.

먼저, 공작 기계용 로터리 테이블 장치(101)가 구동을 시작하면, 구동 모터(200)의 가동 여부를 분단위로 실시간 모니터링한다.

구동 모터(200)가 가동 중이면, 구동 모터(200)의 회전수 및 누적 가동 시간을 파악한다.

본 발명의 일 실시예에서는, 구동 모터(200)의 회전수 및 누적 가동 기간을 고려하여 구동 모터(200)의 작동 상태를 크게 5종류로 분류할 수 있다.

제1 작동 상태는 구동 모터(200)가 120rpm 이상 300rpm 미만의 회전수로 300분 이상 누적 가동한 경우이다.

제2 작동 상태는 구동 모터(200)가 300rpm 이상 600rpm 미만의 회전수로 60분 이상 누적 가동한 경우이다.

제3 작동 상태는 구동 모터(200)가 600rpm 이상 1800rpm 미만의 회전수로 20분 이상 누적 가동한 경우이다.

제4 작동 상태는 구동 모터(200)가 1800rpm 이상 2400rpm 미만의 회전수로 10분 이상 누적 가동한 경우이다.

제5 작동 상태는 구동 모터(200)가 2400rpm 이상 3000rpm 미만의 회전수로 5분 이상 누적 가동한 경우이다.

다음, 구동 모터(200)의 현재 상태가 제1 작동 상태 및 제2 작동 상태로 파악되면, 윤활유 냉각 장치(800)를 60분간 작동 시킨다. 즉, 60분간 윤활유 냉각 장치(800)의 냉매 순환 파이프(810)를 통해 냉매가 순환된다.

그리고 구동 모터(200)의 현재 상태가 제3 작동 상태 및 제4 작동 상태로 파악되면, 윤활유 냉각 장치(800)를 40분간 작동 시킨다. 즉, 40분간 윤활유 냉각 장치(800)의 냉매 순환 파이프(810)를 통해 냉매가 순환된다.

그리고 구동 모터(200)의 현재 상태가 제5 작동 상태로 파악되면, 윤활유 냉각 장치(800)를 30분간 작동 시킨다. 즉, 30분간 윤활유 냉각 장치(800)의 냉매 순환 파이프(810)를 통해 냉매가 순환된다.

다음, 윤활유 냉각 장치(800)는 전술한 시간만큼 작동한 후, 동작을 멈추고 대기 상태로 전환된다.

그리고 다시 구동 모터(200)의 가동 여부를 분단위로 실시간 모니터링하면서 전술한 과정을 반복하여 윤활유 냉각 장치(800)를 작동시킨다.

이와 같은 동작 방법에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계용 로터리 테이블 장치(101)는 윤활유(600)의 온도 상승을 효과적으로 억제하고 구동 정밀성을 향상시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 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, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101: 공작 기계용 로터리 테이블 장치
200: 구동 모터 300: 회전 테이블
400: 하우징 500: 웜기어
510: 웜부 520: 웜휠부
600: 윤활유 800: 윤활유 냉각 장치
810: 냉매 순환 파이프 820: 매니폴더부
830: 커넥터 840: 지지 브래킷
851: 입력 소켓 852: 출력 소켓

Claims (4)

1. 공작 기계용 로터리 테이블 장치에 있어서,
   회전 동력을 발생하는 구동 모터;
   상기 구동 모터와 웜기어로 연결된 회전 테이블;
   상기 회전 테이블을 회전 가능하게 지지하는 하우징;
   상기 하우징에 수용되어 유욕 윤활(oil bath lubrication) 방식으로 상기 웜기어를 윤활하는 윤활유; 및
   상기 하우징에 착탈 가능하게 삽입되어 상기 윤활유를 냉각시키는 윤활유 냉각 장치
   를 포함하며,
   상기 윤활유 냉각 장치는,
   상기 하우징과 착탈 가능하게 결합된 지지 브래킷과;
   상기 지지 브래킷에 설치되며 상기 하우징 내부에 삽입된 매니폴더부와;
   상기 매니폴더부와 연결된 하나 이상의 냉매 순환 파이프와;
   상기 냉매 순환 파이프와 상기 매니폴더부를 서로 착탈 가능하게 결합시키는 커넥터부; 그리고
   상기 매니폴더부와 연결되도록 상기 지지 브래킷에 설치된 입력 소켓 및 출력 소켓
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계용 로터리 테이블 장치.
2. 제1항에서,
   상기 윤활유는 ISO 점도등급이 VG220인 공작 기계용 로터리 테이블 장치.
3. 제1항에서,
   상기 윤활유 냉각 장치는 상기 구동 모터의 회전수 및 회전 시간에 비례하여 가동되는 공작 기계용 로터리 테이블 장치.
4. 삭제

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