KR102560031B1 - 동력 최적화 드라이브를 가지는 회전식 인덱싱 테이블 - Google Patents

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Abstract

출력 플랜지(12)를 가지는 회전식 인덱싱 테이블(10)이 개시된다. 출력 플랜지(12)는 작업물을 수용하기에 적합하고, 회전축(A)을 중심으로 하는 회전을 위해 회전식 인덱싱 테이블(10)의 하우징(14)에 장착되며, 모터에 의해 구동될 수 있는 실린더형 캠(20)의 구동 그루브(22)에 맞물리는 적어도 하나의 구동 요소(24)에 구동 가능하게 연결된다. 배럴 캠(20)은 출력 플랜지(12)의 회전축(A)에 비대칭적으로 배치된다.

Description

동력 최적화 드라이브를 가지는 회전식 인덱싱 테이블
본 발명은 회전식 인덱싱 테이블에 관한 것이며 특히 요구되는 구동력에 대해 최적화된 회전식 인덱싱 테이블(rotary indexing table)에 관한 것이다.
회전식 인덱싱 테이블은 가공될 작업물(workpiece)을 제 1 정지 위치(position of rest)에서 제 2 정지 위치로 회전식으로 이동하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 회전식 인덱싱 테이블은 일반적으로 종래 기술에서 서로 다른 실시예들로 공지되어 있으며, 일반적으로 작업물을 수용하기에 적합하고 또한 회전식 인덱싱 테이블의 하우징에서 회전축에 대해 회전 가능하게 지지되며 회전식 인덱싱 테이블의 모터에 의해 구동 될 수 있는 배럴 캠(barrel cam)의 구동 홈(drive groove)에 체결되는 적어도 하나의 엔트레이너(entrainer)에 구동 효과적으로 연결되는 출력 플랜지(output flange)를 전형적으로 갖는다. 이와 같이 출력 플랜지는 일종의 턴테이블(turntable)을 나타낸다.
이러한 회전식 인덱싱 테이블에 대한 요구 중 하나는 작업물 이송이 가능한 한 에너지 절약 방식으로 이루어져야 한다는 것이다.
따라서 본 발명의 기본 목적은 요구되는 구동력에 대해 최적화되고 가능한 에너지 절약 방식으로 작동될 수 있는 회전식 인덱싱 테이블을 제공하는 것이다.
이 목적은 제 1 양태에 따라 청구항 제1항의 특징을 갖는 회전식 인덱싱 테이블에 의해, 특히 배럴 캠 및 특히 구동 그루브의 축방향 범위(axial extent)에 의해 정의되는 배럴 캠의 구동 유효 섹션이 출력 플랜지의 회전축과 비대칭으로 배열된다. 이러한 방식으로, 출력 플랜지가 배럴 캠에 의해 구동되는 유효 레버 암 길이(effective lever arm length)를 최적화하는 것 특히 최대화하는 것이 가능하다. 배럴 캠의 회전의 결과로서 엔트레이너가 구동 그루브에 의해 이송되는 단계 동안의 평균 유효 레버 암 길이는 특히 동일한 길이의 배럴 캠을 갖는 회전식 인덱싱 테이블과 비교하여 최대화되지만 대칭으로 배열되었다. 따라서, 요구 구동력 및 그에 따른 구동 그루브와 엔트레이너 사이의 내부 마찰이 맞물림 영역(engagement region)에서의 유효 레버 암 길이의 증가로 인한 각 토크와 무관하게 감소되어 배럴 캠의 구동에 필요한 토크가 감소된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 이제 다음에서 살펴볼 것이다. 추가 실시예는 또한 종속 청구항, 도면의 설명 및 도면으로부터 얻어질 수 있다.
따라서 실시예에 따라 배럴 캠의 구동 유효 섹션이 배럴 캠의 구동 유효 섹션의 길이의 대략 5 내지 30%, 특히 7 내지 25%에 대응하는 양만큼 출력 플랜지의 회전축에 대해 대칭인 배열에 대해 오프셋되는 것이 가능하다. 상기 오프셋 양은 바람직하게는 배럴 캠의 구동 유효 섹션의 길이의 대략 10 내지 20%, 특히 대략 15%에 해당할 수 있다. 여기서 오프셋 양의 바람직한 크기는 출력 플랜지와 배럴 캠의 치수에 따라 달라진다. 오프셋 양은 특히 배럴 캠의 반경, 구동 그루브의 피치(pitch) 및 엔트레이너 개수 및 출력 플랜지의 회전 축으로부터의 엔트 레이너의 방사상 간격에 따라 달라진다.
요구되는 구동력의 감소에 유리하게 회전식 인덱싱 테이블의 드라이브의 내부 마찰을 추가로 감소시킬 수 있도록, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 출력 플랜지는 볼 베어링 지지 선회 링(ball bearing supported slewing ring)에 의해 회전식 인덱싱 테이블의 하우징에 지지될 수 있다. 회전식 인덱싱 테이블의 하우징에서 볼 베어링 지지 선회 링에 의한 출력 플랜지의 지지는 본 발명의 제 1 양태에 따른 배럴 캠의 비대칭 배열에 추가로 또는 대안적으로 사용될 수 있다.
볼 베어링 지지 선회 링은 바람직하게는 8 포인트 베어링(eight point bearing) 또는 크로스 롤러 베어링(cross roller bearing)으로 설계될 수 있다. 이와 대조적으로, 종래의 회전식 인덱싱 테이블에서 구동 플랜지의 지지는 축 방향 및 반경 방향으로 효과적인 베어링의 조합을 통해 이루어진다. 볼 베어링 지지 선회 링의 베어링 마찰은 일반적으로 조합된 축 방향 및 반경 방향 베어링의 베어링 마찰보다 작기 때문에, 요구 구동력이 회전식 인덱싱 테이블의 하우징에서의 볼 베어링 지지 선회 링을 통해 더 감소될 수 있다.
본 발명은 다음 도면을 참조로 하여 순전히 예로서 설명될 것이다.
도 1 a 내지 1c는 본 발명에 따른 회전식 인덱싱 테이블의 실시예를 서로 다른 도면으로 도시한다.
도 2는 대칭적으로 배열된 배럴 캠을 갖는 종래의 회전식 인덱싱 테이블의 유효 레버 암 관계를 도시한다.
도 3은 비대칭적으로 배열된 배럴 캠을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 회전식 인덱싱 테이블의 유효 레버 암 관계를 도시한다.
도 1a는 여기서 구체적으로 도시된 실시예에서 가공될 작업물(도시되지 않음)을 수용하기 위해 턴테이블(turntable)(11)로서 형성된 환형 출력 플랜지(annular output flange)(12)를 갖는 본 발명에 따른 회전식 인덱싱 테이블(10)을 사시도로 도시한다. 출력 플랜지(12) 또는 턴테이블(11)은 여기서 회전식 인덱싱 테이블(10)의 하우징(14)에서 회전축(A)을 중심으로 회전 가능하게 지지되어 출력 플랜지(12)가 하나의 정지 위치로부터 제 2 정지 위치로 회전 이동될 수 있게 한다. 여기에 도시된 실시예에서, 출력 플랜지(12)는 환형이며 중앙 개구(central opening)(16)를 둘러싸며, 예를 들어 하나 이상의 가공 공구(도시되지 않음)가 턴테이블 (11) 상에 위치된 작업물을 가공하기 위해 중앙 개구(16)에 위치될 수 있다.
회전식 인덱싱 테이블(10) 또는 그 출력 플랜지(12)는 도시되지 않은 모터에 의해 구동되며, 이 모터의 샤프트는 회전식 인덱싱 테이블(10)의 구동 샤프트(18)에 결합될 수 있다. 여기서 구동 샤프트(18)는 회전식 인덱싱 테이블(10)의 하우징(14)에 회전 가능하게 지지되는 배럴 캠(20)을 구동한다. 이를 위해, 나선형 주변 구동 그루브(spirally peripheral drive groove)(22)가 배럴 캠 (20)에 형성되고, 사용 위치에서 더 낮은 사이드에서 구동 플랜지(12)에 구동 효과적으로 연결되는 엔트레이너(entrainers)(24)가 구동 그루브(22)에 맞물린다. 여기서 엔트레이너(24)는 캠 롤러(cam rollers)(26)를 갖는 롤러 핀(roller pins)으로서 설계된다. 따라서, 구동 그루브(22)와 맞물리는 엔트레이너(24)는 배럴 캠(20)의 회전 운동에 의해 드래그되며, 이에 의해 출력 플랜지(12)가 원하는 방식으로 회전 운동하도록 구동된다.
도 1c에서 알 수 있는 바와 같이, 출력 플랜지(12)는 회전식 인덱싱 테이블(10)의 하우징(14)에서 4 점 베어링으로 설계된 볼 베어링 지지 선회 링(28)에 의해 본 발명에 따라 지지되며, 이에 의해 회전식 인덱싱 테이블(10)에 필요한 구동력의 감소에 도움이 되도록 원하는 방식으로 베어링 마찰이 최소화될 수 있다.
도 1a 및 특히 도 1b에서 알 수 있는 바와 같이, 배럴 캠(20) 및 특히 구동 그루브(22)의 축 방향 크기(axial extent)에 의해 정의되는 구동 유효 섹션은 출력 플랜지(12)가 배럴 캠(20)에 의해 구동되도록 하는 유효 레버 암 길이의 최적화를 위해 출력 플랜지(12)의 회전 축(A)에 비대칭으로 배열된다. 여기서 도시된 실시예에서, 배럴 캠(20)의 구동 유효 섹션은 배럴 캠(20)의 구동 유효 섹션의 길이의 대략 15%에 대응하는 오프셋 양(V)만큼 출력 플랜지(12)의 회전 축(A)에 대해 대칭인 배열에 대해 오프셋된다. 그러나 특정 오프셋 양(V)은 각각의 회전식 인덱싱 테이블의 기하학적 구조에 의존하고 바람직하게는 배럴 캠(20)의 구동 유효 섹션의 길이의 10 내지 20%의 영역에 있다.
유효 레버 암 길이에 대한 본 발명에 따른 배럴 캠(20)의 비대칭 배열의 효과가 도 2 및 3을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 여기서 도 2는 도 2의 좌측 부분에 개략적으로 도시된 바와 같이 대칭으로 배열된 배럴 캠(20 ')을 갖는 종래의 회전식 인덱싱 테이블(10')에서의 유효 레버 암 길이를 설명한다. 도 2의 우측 부분은 여기에 도시되지 않은 출력 플랜지의 회전 각도에 따른 유효 레버 암 길이를 도시한다. 이러한 도시로부터 알 수 있는 바와 같이, 개별 엔트레이너(24')는 대략 -31°의 회전 각도(ø)로 배럴 캠(20')의 구동 홈(22')으로 들어가고, 그에 따라 배럴 캠(20')의 회전 운동의 결과로서 구동 홈(22')에 의해 드래그되고 대략 31°의 회전 각도(ψ)에서 동일하게 다시 빠져 나간다. 여기서 유효 레버 암 길이는 이 맞물림 영역 동안 대략 270 mm의 시작 값에서 약 275 mm의 최대 값으로 증가하고 그리고 나서 유효 레버 암 길이가 엔트레이너(24')가 구동 그루브(22')를 다시 떠나는 시점에서 약 190 mm의 최소 레버 암 길이까지 연속적으로 감소한다. 여기서 유효 레버 암 길이는 출력 플랜지의 모든 회전 각도(ψ)에서 회전축(A)으로부터의 각각의 엔트레이너(24')의 반경 방향 간격은 서로 직교하고 그 중 하나의 벡터가 구동 홈(22')의 경계에서 수직인 2 개의 벡터로 분할되도록 결정될 수 있다. 다른 하나의 벡터는 유효 레버 암 길이를 나타낸다.
비대칭으로 배열된 배럴 캠을 갖는 회전식 인덱싱 테이블(10)에 대해 대응하는 고려가 이루어지면, 이러한 관계 결과는 도 3을 참조하여 도시된다. 도 3의 우측 부분의 다이어그램에서 알 수 있는 바와 같이, 엔트레이너(24)가 배럴 캠(20)의 비대칭 배열로 인해 대략 -45 °의 회전 각도(ψ)에서 구동 그루브(22)에 이미 들어가고, 레버 암 길이는 결과적으로 230 mm이다. 여기서 유효 레버 암 길이는 약 275mm까지 증가하며, 이 최대 유효 레버 암 길이는 약 -14 °의 각도(ψ)에서 얻어지며 그 때부터 유효 레버 암 길이가 약 + 15 °의 각도(ψ)에서 230 mm의 최솟값으로 지속적으로 감소한다. 도 3을 참조하면, 배럴 캠(20)의 구동 그루브(22)는 오른 방향(right-handed) 구조를 갖도록 형성되고, 배럴 캠(20)의 구동 유효 섹션은 반시계 방향으로 오프셋된다. 또한 도 1b 및 도 3을 참조하면, 배럴 캠(20)의 구동 유효 섹션은 배럴 캠(20)의 회전축을 따라 축방향으로 오프셋된다.
도 2에 따른 배럴 캠의 대칭 배열과 대조적으로, 최소 유효 레버 암 길이는 40mm 더 길며(대칭으로 배열된 배럴 캠의 190mm에 대해 비대칭 배열된 배럴 캠의 경우 230mm), 이에 의해 엔트레이너(24) 및 배럴 캠(20) 둘 모두의 최대 변형(maximum strain)이 감소될 수 있다. 더 큰 최소 유효 레버 암 길이로 인해, 출력 플랜지(12)의 구동을 위해 더 작은 토크가 또한 요구되며, 이에 의해 회전식 인덱싱 테이블(10)의 구동에 필요한 구동력이 최소화될 수 있다.
10, 10' 회전식 인덱싱 테이블(rotary indexing table)
11 턴테이블(turntable)
12 출력 플랜지(output flange)
14 하우징(housing)
16 개구(opening)
18, 18' 구동 샤프트(drive shaft)
20, 20' 배럴 캠(barrel cam)
22 구동 그루브(drive groove)
24, 24' 엔트레이너(entrainer)
26 롤러 캠(roller cam)
28 볼 베어링 지지 선회 링(ball bearing supported slewing ring)
A 회전 축(axis of rotation)
V 오프셋 양(offset amount)

Claims (8)

  1. 회전식 인덱싱 테이블(10)로서,
    작업물을 수용하기에 적합하며, 상기 회전식 인덱싱 테이블 (10)의 하우징 (14)에서 회전축 (A)을 중심으로 회전 가능하게 지지되고, 모터에 의해 구동될 수 있는 배럴 캠(20)의 오른 방향(right-handed) 구동 그루브(22)에 맞물리는 적어도 하나의 엔트레이너(24)에 구동 효과적으로 연결되는 출력 플랜지(12)를 포함하며,
    상기 배럴 캠(20)은 상기 출력 플랜지(12)의 회전축(A)과 비대칭적으로 배열되고,
    상기 구동 그루브(22)의 축 방향 섹션에 의해 정의되는 상기 배럴 캠(20)의 구동 유효 섹션은 상기 출력 플랜지(12)의 회전축(A)에 대해 상기 배럴 캠(20)의 회전축을 따라 축방향으로 오프셋되게 비대칭으로 배열되고,
    상기 배럴 캠(20)의 상기 구동 유효 섹션은 상기 출력 플랜지(12)의 상기 회전축(A)에 대하여 대칭인 배열에 대해 반시계 방향으로 상기 배럴 캠(20)의 상기 구동 유효 섹션의 길이의 대략 5 내지 30 %에 대응하는 양만큼 오프셋되는
    회전식 인덱싱 테이블(10).
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 배럴 캠(20)의 상기 구동 유효 섹션은 상기 출력 플랜지(12)의 상기 회전축(A)에 대하여 대칭인 배열에 대해 반시계 방향으로 상기 배럴 캠(20)의 상기 구동 유효 섹션의 길이의 대략 7 내지 25 %에 대응하는 양만큼, 대략 10 내지 20 %에 대응하는 양만큼, 또는 대략 15 %에 대응하는 양만큼 오프셋되는 것을 특징으로 하는 회전식 인덱싱 테이블.
  4. 제1항 또는 제3항에서,
    상기 출력 플랜지(12)는 볼 베어링 지지 선회 링(28)에 의해 상기 회전식 인덱싱 테이블(10)의 상기 하우징(14)에 지지되는 것을 특징으로 하는 회전식 인덱싱 테이블.
  5. 제4항에서,
    상기 볼 베어링 지지 선회 링(28)은 4-포인트 베어링으로 디자인되는 것을 특징으로 하는 회전식 인덱싱 테이블.
  6. 제4항에서,
    상기 볼 베어링 지지 선회 링(28)은 8-포인트 베어링으로 디자인되는 것을 특징으로 하는 회전식 인덱싱 테이블.
  7. 삭제
  8. 삭제
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