KR102271358B1 - 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계에 설치되어 2축 이상의 부가 축을 제공하는 로터리 테이블의 회전축을 고정시켜 비상정지 등의 상황에서 회전축의 낙하 및 원하지 않는 회전으로 인한 장비 파손을 방지하기 위한 회전 축 클램핑 장치를 얻기 위한 것인 바, 테이블 본체와 상기 테이블 본체를 회전하도록 테이블본체 회전축을 형성한 다이렉트 모터를 사용한 로터리테이블, 상기 로터리테이블은 테이블본체 회전축을 고정된 각도로 고정하거나 비상정지를 위한 회전축 고정을 위한 로터리 테이블 클램핑 장치에 있어서, 상기 테이블본체를 고정하기 위한 테이블본체 회전축에 연결된 축 테이블과 베어링 사이의 공간에 클램핑 패드 하우징이 위치하며, 상기 클램핑 하우징 내에는 다수개의 클램핑 패드를 형성하고, 상기 클램핑 패드 하우징은 클램핑 패드를 고정하는 다수개의 크램핑 패드의 장착홈을 방사형방향으로 형성하고, 상기 클램핑 패드는 클램핑 패드와 축 테이블 간의 고착을 방지 및 유압 누유 방지 및 탄성체 역할을 각형씰을 삽입하여 형성하고, 상기 클램핑 패드의 각형씰에 의해 클램핑 패드가 복귀가 되도록 형성하도록 형성하여 클램핑의 효율성과 성능을 높일 수 잇으며, 유지비용을 최소화할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

공작기계 로터리테이블 클램핑 장치{Clamping Apparatus For Rotary Table}

본 발명은 공작기계에 설치되어 2축 이상의 부가 축을 제공하는 로터리 테이블의 회전축을 고정시켜 비상정지 등의 상황에서 회전축의 낙하 및 원하지 않는 회전으로 인한 장비 파손을 방지하기 위한 회전 축 클램핑 장치에 관한 것이다.

일반적으로 드릴링 머신, 밀링 머신, 머시닝 센터(MCT) 등과 같이 공작 기계로 공작물을 가공하고자 하는 경우 공작물을 테이블에 고정되는 지그를 이용하여 고정시키고, 공구를 회전 또는 이동시켜 가공을 행하게 된다. 공작물의 동일 원주 상에 소정의 각도로 홀, 카운터 보링 및 절삭 등의 가공작업을 수행하기 위해서는 공작물을 소정의 각도로 회전시키기 위한 인덱스 테이블을 필요로 한다.

이러한 공작물의 가공작업은 산업발달에 따라 점점 복잡한 형상을 가공할 필요가 제기되며, 이에 따라 복잡한 형상을 갖는 공작물의 가공부위가 공구의 작동에 적합하게 대응되도록 소정의 각도로 회전시킨 후 공작물을 잡고 있는 지그 및 회전축이 회전되지 않도록 고정시킨 다음 공구로 공작물을 가공하므로 지그의 회전축을 고정하기 위한 고정장치는 인덱스테이블에서 반드시 필요한 장치이다.

특히 머시닝센터는 공작물을 회전시키기 위한 주회전축이 상하로 마련되며 필요에 따라 공작물을 원하는 각도 및 위치에서 고정시켜 가공을 할 수 있도록 공작물을 필요한 각도만큼씩 회전할 수 있는 회전분할판과 회전분할 판을 고정시키는 클램핑수단이 장착이 사용되고 있다..

본 발명의 발명자는 일반적으로 공작기계에서 사용되는 로터리테이블은 공작기계를 고정된 각도로 고정하거나 비상정지를 위한 회전축 고정장치를 가지고 있다.

특히, 토크 모터를 사용하여 직접 구동하는 로터리 테이블의 경우 그 구조의 특성상 웜기어 등에 의한 물리적 감속이 없어 가공 중 전원이 차단될 경우 매우 빠른 속도로 자유 낙하하게 된다.

따라서, 이러한 비상 상황 시 회전축의 낙하를 방지하기 위한 클램핑 장치가 필수적으로 필요하다.

종래의 기술은 크게 회전축의 샤프트를 고정하여 회전을 억제하는 방식과 유압 실린더 및 브레이크 디스크 등을 활용하여 회전 테이블 아랫면을 고정하는 방식이 사용되고 있다. 후자의 경우 유압실린더, 클램프 부자재 및 복귀를 위한 별도의 장치가 일반적으로 사용되고 있다.

대한민국특허청 특허등록 제10-1228588호(2013.01.25)

본 발명은 비상정지 상황에서의 축 낙하 방지 및 모터 오작동 시 회전축을 고정하여 사고를 방지하는 것이 목적이다.

이를 위해서는 모터의 최대 출력 및 축자체의 질량 부하를 충분히 이길 수 있는 고정력을 가진 클램핑 장치 구성하여야 한다.

이를 위해 최대한 간단한 구조를 가진 클램핑 장치를 적용하여 조립 및 유지보수의 난이도를 낮추고 및 제작 단가를 낮추고자 한다.

본 발명의 과제의 해결 수단은,

공작기계에 사용되는 로터리테이블의 테이블본체와 상기 테이블본체를 회전하도록 테이블본체 회전축과 상기 테이블본체 회전축에 연결된 다이렉트 모터를 형성한 로터리테이블에서, 상기 로터리테이블의 비상정지시에 회전축의 낙하로 인한 장비의 파손을 방지하기 위해 테이블본체 회전축을 고정하기 위한 로터리테이블 클램핑 장치에 있어서,

상기 테이블본체를 고정하기 위한 테이블본체 회전축에 연결된 축 테이블과 베어링 사이의 공간에 클램핑 패드 하우징이 위치하며, 상기 클램핑 하우징 내에는 다수개의 클램핑 패드를 형성하고, 상기 클램핑 패드 하우징은 클램핑 패드를 고정하는 다수개의 크램핑 패드의 장착홈을 방사형방향으로 형성하고, 상기 클램핑 패드는 클램핑 패드와 축 테이블 간의 고착을 방지 및 유압 누유 방지 및 탄성체 역할을 각형씰을 삽입하여 형성하고, 상기 클램핑 패드의 각형씰에 의해 클램핑 패드가 복귀가 되도록 형성하도록 달성하였다.

본 발명의 공작기계용 로터리 테이블 클램핑 장치의 방식은 유압 실린더 역할을 하는 클램핑 패드의 이동거리가 매우 작기 때문에 씰 마모에 의한 누유 등의 유지보수를 최소화할 수 있는 장점이 있다. 또한 클램핑 패드 하나로 실린더, 복귀, 브레이크 패드 등의 역할을 모두 수행하기 때문에 장치 구조를 단순화시킬 수 있어 10mm 내외의 협소 공간에서도 충분한 고정력을 제공하는 클램핑 장치를 구성할 수 있으며 제작단가가 저렴한 매우 유용한 특징이 있다.

또한, 클램핑 패드는 약 2mm이상의 마모 여유를 가지고 있으며 마찰에 의한 마모가 발생하였을 경우 마모된 만큼 클램핑 패드가 작동 압력에 의해 자동으로 더 전진하게 되며 특별한 조치 없이도 원래의 유격과 고정력을 유지할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치를 도시한 상태도.
도 2는 본 발명의 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치를 도시한 크램핑 패드 하우징을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 발명의 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치를 도시한 크램핑 패드와 클램핑 패드 하우징을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명은 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치를 도시한 클램핑 패드의 단면도.
도 5는 본 발명의 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치의 작동상태도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치의 클램핑 패드의 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치의 클램핑 패드의 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함하는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 도어맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 “가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 이동, 구성요소, 부품 또는 이들을 조함한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 이동, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 내지 도 7에 도시한 본 발명의 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치는

공작기계에 사용되는 로터리테이블의 테이블본체(30)와 상기 테이블본체를 회전하도록 테이블본체 회전축(310)과 상기 테이블본체 회전축에 연결된 다이렉트 모터를 형성한 로터리테이블(50)에서, 상기 로터리테이블의 비상정지시에 회전축의 낙하로 인한 장비의 파손을 방지하기 위해 테이블본체 회전축을 고정하기 위한 로터리테이블 클램핑 장치에 있어서,

상기 테이블 본체(300)를 고정하기 위한 테이블본체 회전축(310)에 연결된 축 테이블(320)과 베어링(330) 사이의 공간에 클램핑 패드 하우징(100)이 위치하며 클램핑 하우징(100) 내에는 다수개의 클램핑 패드(200)를 형성하고, 상기 클램핑 패드 하우징(100)은 클램핑 패드(200)를 고정하는 다수개의 크램핑 패드의 장착홈(110)이 방사형 방향으로 형성되고, 상기 클램핑 패드(200)는 클램핑 패드(200)와 축 테이블(320)간의 고착을 방지 및 유압 누유 방지 및 탄성체 역할을 각형씰(250)을 클램핑 패드의 테두리의 삽입홈(250)에 형성하고, 상기 클램핑 패드(200)의 각형씰(250)에 의해 클램핑 패드가 복귀가 되도록 형성하여 달성하였다.

클램핑 패드 하우징이 위치한 공간은 10mm 내외로 매우 협소하며 상기 공간에 충분한 고정력을 지니는 클램핑 장치를 위치하기 위해서는 클램핑 자체의 구조를 단순화시켜 설치 높이를 줄여야만 한다.

본 발명에서는 또한 글램핑 패드는 축 부하를 견딜 수 있는 위한 충분한 단면적을 얻기 위하여 다수의 클램핑 패드를 방사형으로 배치하였다.

또한, 상기 클램핑 패드(200)를 경사 배치하여 패드와 패드 사이의 간격을 최소한으로 줄여 마찰 효율을 높였다.

상기 클램핑 패드(200)는 패드와 테이블 간의 고착을 방지하기 위하여 내마모성 및 베어링 성능이 우수한 무 급유 부싱 등의 미끄럼 베어링에 주로 사용되는 고력황동 재질을 베이스로 하며 유압 누유 방지 및 탄성체 역할을 위한 각형씰(250)이 삽입 되어져 있다.

상기 각형씰(250)의 구조는 클램핑 패드(200)의 이동을 위해 원형이 아닌 돌출부(210) 끝이 삼각형 형태의 적절한 탄성을 지닌 고무 재질의 씰을 적용하였다.

상기 클램핑 패드와 테이블 간의 유격은 약 0.02~0.03mm 정도이며 유압 공급 라인을 통해 압력이 공급될 경우 클램핑 패드는 테이블 쪽을 향해 0.02~0.03mm 정도 전진하여 패드와 축 테이블간 마찰력을 발생시킨다. 이 마찰력을 통해 축 테이블은 현재 위치에서 클램핑이 되도록 형성하였다.

이때, 클램핑 패드(200)의 각형씰(250)의 돌출부(210)의 끝 부분은 클램핑 하우징과의 마찰력에 의해 클램핑 패드가 이동하는 반대 방향으로 변형이 일어나도록 형성한 특징이 있다.

변형과정을 보다 원할하게 하기 위하여 각형씰(250)의 형상을 클램핑 패드 하우징(100)과 장착홈(110)의 내의 닿는 쪽은 삼각형 형태로 적용하여 적은 마찰력에도 변형이 쉽게 일어나도록 하였으며 클램핑 패드와 맞닿는 각형씰의 내측은 사각형 형태로 제작하여 최소 공차로 클램핑 패드에 삽입하였다.

유압 라인을 통해 공급되던 압력이 없어지면 변형되었던 각형씰의 복원력에 의해 클램핑 패드와 테이블 간의 유격은 0.02 ~ 0.03mm의 유격으로 복귀하게 된다.

상기 각형씰(250)은, 뽀족한 돌출면(210)의 형상이 삼각형구조로 형성함이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예의 상기 각형씰(250)은, 돌출면에 다수개의 미끄럼방지 돌기(240)를 형성한 특징이 있다.

상기 각형씰(250)은, 돌출면을 서로 다른 재질(220,230)로 이중사출하여 탄성력을 높이도록 형성한 특징이 있다.

상기 각형씰(250)은 유압 라인 또는 에어공급을 공급구(120)를 통해 공급되던 압력이 없어지면 변형되었던 각형씰의 복원력에 의해 클램핑 패드(200)와 축 테이블(320) 간의 유격은 0.02 ~ 0.03mm의 유격으로 복귀되도록 형성한 특징이 있다.

100: 클램핑 패드 하우징 200: 클램핑 패드
250: 각형씰 300: 축테이블
330: 베어링 500: 로터리테이블

Claims (5)

1. 공작기계에 사용되는 로터리테이블의 테이블본체(300)와 상기 테이블본체를 회전하도록 테이블본체 회전축(310)과 상기 테이블본체 회전축에 연결된 다이렉트 모터를 형성한 로터리테이블(50)에서, 상기 로터리테이블의 비상정지시에 회전축의 낙하로 인한 장비의 파손을 방지하기 위해 테이블본체 회전축을 고정하기 위한 로터리테이블 클램핑 장치에 있어서,
   상기 테이블본체(300)를 고정하기 위한 테이블본체 회전축(310)에 연결된 축 테이블(320)과 베어링(330) 사이의 공간에 클램핑 패드 하우징(100)이 위치하며, 클램핑 하우징(100) 내에는 다수개의 클램핑 패드(200)를 형성하고,
   상기 클램핑 패드 하우징(100)은 클램핑 패드(200)를 고정하는 다수개의 크램핑 패드의 장착홈(110)이 방사형방향으로 형성하고,
   상기 클램핑 패드(200)는 클램핑 패드(200)와 축 테이블(320) 간의 고착을 방지 및 유압 누유 방지 및 탄성체 역할을 각형씰(250)을 삽입하여 형성하고, 상기 클램핑 패드(200)의 각형씰(250)에 의해 클램핑 패드가 복귀가 되도록 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 각형씰(250)은,
   뽀족한 돌출면(210)의 형상이 삼각형구조로 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 각형씰(250)은
   돌출면에 다수개의 미끄럼방지 돌기(240)를 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 각형씰(250)은
   돌출면을 서로 다른 재질(220,230)로 이중사출하여 탄성력을 높이도록 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 각형씰(250)은
   유압 라인 또는 에어공급을 공급구(120)를 통해 공급되던 압력이 없어지면 변형되었던 각형씰의 복원력에 의해 클램핑 패드(200)와 축 테이블(320) 간의 유격은 0.02 ~ 0.03mm의 유격으로 복귀되도록 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계 로터리테이블 클램핑 장치.
   

Images