KR20060086842A - 회전축용 밸런서 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가스 스프링을 이용하여, 회전축에 작용하는 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시켜, 상기 회전 모멘트를 간단히 또한 확실히 감소시킬 수 있는 회전축용 밸런서 기구를 제공한다.

회전축용 밸런서 기구(8)는, 가스 스프링(20), 축지지 기구(5) 쪽의 정지 부재(10)에 가스 스프링(20)의 하단부를 회전 가능하게 연결시키는 제1 연결부(40), 회전축(3)의 좌측 단부에 고정된 회전 부재(15) 중 회전축(3)의 축심(A)에 대하여 편심된 위치에 가스 스프링(20)의 하단부를 회전 가능하게 연결시키는 제2 연결부(45)를 구비한다.

축 지지부, 회전축, 밸런서 기구, 가스 스프링, 연결 암, 정지 부재, 제1 연결부, 제2 연결부.

Description

회전축용 밸런서 기구{BALANCER MECHANISM FOR ROTATING SHAFT}

본 발명은 축지지부에 회전 가능하게 지지된 회전축에, 이 회전축에 의해 지지되는 부재로부터 작용하는 회전 모멘트를 감소시키기 위한 밸런서 기구에 관한 것이다.

종래에, 인덱서(indexer) 장치, 크랭크 프레스 장치, 로봇 암 등의 장치에는, 회전축이 축지지부에 회전 가능하게 지지되고, 이 회전축에 테이블 유닛, 가동반(可動盤), 암부(arm part) 등의 부재가 지지되어 있다.

예를 들면, 인덱서 장치에 있어서는, 테이블 유닛에 고정된 한 쌍의 회전축이 축지지부에 회전 가능하게 지지되고, 이 회전축에 전동 모터로부터 구동력이 입력되어, 테이블 유닛이 회전 구동된다.

테이블 유닛에는, 상기 회전축의 축심과 직교하는 축 주위로 회전 가능한 턴 테이블과 그 구동 기구가 설치되고, 이 턴 테이블에 공작물이 착탈 가능하게 장착되어, 공작물에 기계 가공이 행해진다.

통상적으로, 인덱서 장치에 세팅하는 공작물로서는, 여러 가지 형상 및 크기의 공작물을 생각하고 있기 때문에, 테이블 유닛 및 테이블 유닛에 장착된 공작물의 회전 중심(회전축의 축심)과 무게 중심을 일치시키는 것은 어렵다. 따라서, 이 테이블 유닛 및 공작물의 편하중(偏荷重)에 의한 회전 모멘트가 회전축에 작용하여, 전동 모터의 부하가 크게 된다.

테이블 유닛 등에 밸런스 카운터(ballace counter)를 장착하여, 테이블 유닛 및 공작물의 회전 중심과 무게 중심을 일치시키는 것이 고려되었지만, 테이블 유닛과 공작물을 회전 및 정지시킬 때의 응답성이 악화된다.

이러한 문제는, 인덱서 장치에서만 아니라, 크랭크 프레스 장치 및 로봇 암 등에 있어서, 축 지지부에 회전 가능하게 지지된 회전축에, 이 회전축에 의해 지지되는 부재로부터 회전 모멘트가 작용하는, 여러 가지 장치에서 과제가 되고 있다.

테이블 유닛 및 공작물의 회전 중심과 무게 중심이 일치하지 않는 경우에, 회전축에 작용하는 회전 모멘트의 크기는, 회전축(테이블 유닛 및 공작물)의 회전 각도에 따라 변화한다.

일본국 공개특허공보 제2001-277059호에는, 압력 공급 기구를 구비한 회전 테이블이 개시되어 있다. 이 압력 공급 기구에 있어서는, 회전축의 단부에 공기 작동 구멍이 형성되고, 이 구멍의 벽면에 제1 및 제2 압력 수용면이 형성되어 있다. 회전축의 공기 작동 구멍에 공기 공급부재가 삽입되고, 이 공기 공급 부재의 제1 또는 제2 포트로부터 공급된 가압 공기를 제1 또는 제2 압력 수용면이 수용하여, 회전축에 제1 또는 제2 회전 방향으로 회전 모멘트가 작용한다. 이렇게 하여, 회전 테이블 및 공작물의 편하중에 의한 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 발생시킨다.

그러나, 이 회전 테이블에서는, 회전축의 단부에 공기 작동 구멍을 형성하 고, 이 구멍의 벽면에 제1 및 제2 압력 수용면을 형성하며, 공기 공급부재를 설치하고, 이 공기 공급부재를 공기 작동 구멍에 삽입하며, 또한 공기 통로를 가압 공기 공급 장치도 필요로 하기 때문에, 구조가 복잡하게 되어 제작 비용이 높게 된다. 또한, 회전축의 회전 각도에 따라 변화하는 회전 모멘트에 대응하기 위해서, 공기 밸브와 제어장치를 설치하고, 공기 작동 구멍에 공급하는 가압 공기의 압력을 조절하여, 밸런싱용 회전 모멘트를 조정할 수 있지만, 구조가 한층 복잡하게 되어 제작 비용이 높게 된다.

본 발명의 목적은, 가스 스프링을 이용하여, 회전축에 작용하는 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시켜, 상기 회전 모멘트를 간단히 또한 확실하게 감소시키고, 회전축을 구동시키는 구동 기구의 부하를 감소시키며, 회전축에 의해 지지된 부재를 회전 및 정지시킬 때의 응답성을 좋게 하고, 상기 회전 모멘트의 크기에 따른 크기의 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시키며, 구조를 단순화하고, 회전축에 지지된 부재로부터 그 회전축에 회전 모멘트가 작용하는 여러 가지의 기존 장치에 용이하게 장착되어 사용될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은, 축 지지부에 회전 가능하게 지지된 회전축에, 상기 회전축에 의해 지지된 부재로부터 작용하는 회전 모멘트를 감소시키기 위한 밸런서 기구에 있어서, 가스 스프링, 상기 축지지부 쪽의 정지 부재에, 상기 가스 스프링의 일단부를 회전 가능하게 연결시키는 제1 연결부, 및 상기 회전축의 단부 또는 상기 회전축의 단부에 고정된 회전 부재 중 회전축의 축심에 대하여 편심된 위치에, 상기 가스 스프링의 타단부를 회전 가능하게 연결시키는 제2 연결부를 구비하며, 상기 가스 스프링에 의해 상기 회전축에 상기 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시키도록 구성된 것을 특징으로 한다(청구항 제1항).

이 회전축용 밸런서 기구는, 인덱서 장치에 있어서 공작물을 착탈 가능하게 장착시키며 회전축의 축심에 대하여 편심된 위치에 설치된 테이블 유닛을 회전 가능하게 지지하는 회전축, 크랭크 프레스 장치에 있어서 가동반을 상하로 왕복 구동시키는 크랭크 기구의 크랭크축을 회전 가능하게 지지하는 회전축, 로봇 암에 있어서 암부를 회전 가능하게 지지하는 회전축 등, 회전축에 지지된 부재로부터 회전 모멘트가 작용하는 회전축을 구비하는 장치에 적용될 수 있다.

이 회전축용 밸런서에서는, 가스 스프링의 일단부가 제1 연결부에 의해 축지지부 쪽의 정지 부재에 회전 가능하게 연결되고, 가스 스프링의 타단부가 제2 연결부에 의해 회전축의 단부 또는 회전축의 단부에 고정된 회전 부재 중 회전축의 축심에 대하여 편심된 위치에 회전 가능하게 연결된다. 가스 스프링의 일단부(제1 연결부)에 대하여 타단부(제2 연결부)가 가압 공기에 의해 탄성 가압되어 있어, 회전축의 축심과 제1 연결부의 회전 중심을 통하는 직선상에, 제2 연결부의 회전축심이 있지 않은 경우에, 가스 스프링에 의해, 회전축에 상기 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시켜, 상기 회전 모멘트를 감소시킬 수 있다.

이와 같이, 가스 스프링을 이용하여, 회전축에 상기 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시켜, 상기 회전 모멘트를 간단히 또한 확실히 감소시킬 수 있어, 회전축을 구동시키는 구동 기구의 부하를 감소시켜, 회전축에 의해 지지된 부재를 회전 및 정지시킬 때의 응답성을 좋게 할 수 있다. 더욱이, 밸런서 기구는 가스 스프링, 및 제1 및 제2 연결부를 구비하는 간단한 구성으로 되어, 제작 비용면에서 유리하다. 또한, 회전축에 지지된 부재로부터 그 회전축에 회전 모멘트가 작용하는 여러 가지 기존 장치에 용이하게 장착되어 사용될 수 있어, 범용성이 우수하다.

또한, 상기 회전 모멘트의 크기는 회전축의 회전 각도에 따라 변하지만, 그 회전축의 회전 각도에 따라, 제2 연결부의 위치와 가스 스프링의 자세가 변하여, 가스 스프링으로부터 회전축에 입력되는 힘의 입력 위치와 방향이 변한다. 따라서, 회전축의 축심으로부터, 회전축에 의해 지지되는 부재의 중심으로 향하는 방향과, 제2 연결부의 회전 축심으로 향하는 방향을 대략 일치시키도록, 가스 스프링에 의해 상기 회전 모멘트의 크기에 따른 크기의 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시킬 수 있다.

다음에, 본 발명의 바람직한 구성 및 실시 가능한 구성에 대하여 설명한다.

상기 회전축의 축심, 상기 제1 연결부의 회전축심, 및 상기 제2 연결부의 회전축심을 평행하게 한다(청구항 제2항). 가스 스프링의 양단부를 제1 및 제2 연결부에 의해 정지 부재와 회전축의 단부 또는 회전 부재에 연결한 상태에서, 회전축을 원활하게 회전시킬 수 있어, 가스 스프링에 의해 회전축에 밸런싱용 회전 모멘트를 확실하게 발생시킬 수 있다.

상기 제2 연결부는 상기 회전축의 단부 또는 상기 회전 부재로부터 상기 회전축의 축심 방향으로 돌출되는 연결축부를 구비하고, 상기 연결축부를 거쳐 상기 가스 스프링의 상기 타단부를 상기 회전축 또는 상기 회전 부재에 회전 가능하게 지지한다(청구항 제3항). 회전축(제2 연결부)이 회전된 경우에, 가스 스프링의 타단 부분이 회전축 또는 회전 부재와 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

상기 가스 스프링을 구비하며, 상기 가스 스프링에 의해 신축 가능한 연결 암을 설치하고, 상기 암 부재의 일단부를 제1 연결부에 의해 축지지부 쪽의 정지 부재에 회전 가능하게 연결 하며, 암 부재의 타단부를 제2 연결부에 의해 회전축의 단부 또는 회전축의 단부에 고정된 회전 부재 중 회전축의 축심에 대하여 편심된 위치에 회전 가능하게 연결한다(청구항 제5항).

가스 스프링을 필요 이상으로 대형화하지 않고, 가스 스프링을 확실하게 장착시켜, 가스 스프링에 의해 상기 밸런싱용 회전 모멘트를 확실하게 작용시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸런서 기구를 구비한 인덱서 장치의 정면도이다.

도 2는 밸런서 기구의 측면도이다.

도 3은 도 2의 III-III 선에 따른 단면도이다.

도 4는 회전축의 회전 각도가 80도인 때의 밸런서 기구의 측면도이다.

도 5는 회전축의 회전 각도가 180도인 때의 밸런서 기구의 종단면도이다.

도 6은 회전축에 작용하는 밸런싱용 회전 모멘트 등의 설명도이다.

도 7은 회전축의 회전 각도에 따라 회전축에 작용하는 밸런싱용 회전 모멘트를 나타내는 도표이다.

도 8은 변경예에 따른 밸런서 기구의 종단면도이다.

도 9는 다른 변경예에 따른 밸런서 기구의 종단면도이다.

도 10은 또 다른 변경예에 따른 밸런서 기구의 측면도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는, 공작기계에 의해 기계가공을 행하는 공작물을 착탈 가능하게 장착하는 인덱서 장치에, 본 발명의 회전축용 밸런서 기구를 적용한 경우의 일례이다. 도 1의 화살표 a와 b를 각각 위쪽 및 좌측으로 하여 설명한다.

도 1에 나타내듯이, 인덱서 장치(1)는, 테이블 유닛(2), 테이블 유닛(2)에 고정된 좌우 한쌍의 회전축(3, 4), 회전축(3)을 회전 가능하게 지지하는 축 지지부를 포함하는 좌측 축 지지기구(5), 회전축(4)을 회전 가능하게 지지하는 축 지지부를 포하하는 우측 축 지지기구(6), 테이블 유닛(2)과 회전축(3, 4)을 회전축(3, 4)의 축심(A) 주위로 회전 구동시키는 전동 모터(7a)를 구비하는 회전 구동 기구(7), 및 본 발명 특유의 회전축용 밸런서 기구(8)(이하, 밸런서 기구(8)라고 한다)를 구비한다.

회전 구동 기구(7)는 우측 축 지지기구(6)의 근처에 설치되고, 이 회전 구동 기구(7)로부터 회전축(4)에 구동력이 입력되어, 테이블 유닛(2)이 회전 구동된다. 테이블 유닛(2)에는, 회전축(3, 4)의 축심(A)과 직교하는 축 주위로 회전 가능한 턴 테이블과 그 구동 기구(나타내지 않음)가 설치되고, 이 턴 테이블에 공작물(W)이 착탈 가능하게 장착되어, 공작물(W)에 기계가공이 행해진다.

테이블 유닛(2) 및 테이블 유닛(2)에 장착된 공작물(W)의 무게 중심(G)이 회전축(3, 4)의 축심(A)과 일치하지 않는 경우에, 회전축(3, 4)에는, 이 테이블 유닛(2) 및 공작물(W)의 편하중에 의한 회전 모멘트 M1이 작용한다.

밸런서 기구(8)는, 축 지지기구(5, 6)에 회전 가능하게 지지된 회전축(3, 4)에, 이 회전축(3, 4)에 의해 지지되는 부재(테이블 유닛(2) 및 공작물(W))로부터 작용하는 회전 모멘트 M1을 감소시키기 위한 기구이다.

밸런서 기구(8)에 대하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 5에 나타내듯이, 밸런서 기구(8)는 가스 스프링(20), 축지지 기구(5) 쪽의 정지 부재(10)(프레임 등)에 가스 스프링(20)의 일단부(하단부)를 회전 가능하게 연결하는 제1 연결부(40), 및, 회전축(3)의 좌측 단부에 고정된 회전 부재(15) 중 회전축(3)의 축심(A)에 대하여 편심된 위치에, 가스 스프링(20)의 타단부(상단부)를 회전 가능하게 연결하는 제2 연결부(45)를 구비하고, 회전축(3)의 축심(A), 제1 연결부(40)의 회전축심(B), 및 제2 연결부(45)의 회전축심(C)이 평행하도록 구성된다.

회전축(3)의 좌측 단부는 축지지 기구(5)의 좌단으로부터 외부로 노출되고, 회전 부재(15)는 회전축(3)의 축심(A)을 중심으로 하는 원판 부재로 구성된다. 회전 부재(15)의 삽입 구멍(15a)에 회전축(3)의 좌측 단부가 삽입되고, 복수개의 볼 트(16)에 의해 체결된다.

도 2 내지 도 5에 나타내듯이, 가스 스프링(20)은, 실린더 부재(21), 실린더 부재(21)의 내부에 전진 및 후퇴 가능하게 장착된 통 모양의 출력 부재(20), 실린더 부재(21)의 내부에 형성된 공기 작동실(23)을 구비한다. 공기 작동실(23)에는 가압 공기가 채워지고, 그 가압 공기에 의해, 실린더 부재(21)에 대하여 출력 부재(22)가 대략 위쪽으로 탄성 가압된다.

실린더 부재(21)는, 상반부의 대직경 통부(21a)와 하반부의 소직경 통부(21b)를 구비하며, 이 실린더 부재(21)의 하단부에 브래킷(25)이 설치된다. 실린더 부재(21)의 내부에 실린더 부재(21)의 약 2/3 길이의 로드(rod) 부재(30)가 설치되고, 이 로드 부재(30)의 하단부가 실린더 부재(21)의 아래쪽 단부벽에 고정된다. 로드 부재(30)에는 가압 공기 충전 구멍(30)이 위쪽으로부터 형성되고, 로드 부재(30)의 상단부에는 칼라부(collar)(30b)가 형성된다.

출력 부재(22)는 통부(22a), 및 통부(22a)의 상단부에 내삽되어 고정된 단부벽 부재(22b)를 구비하며, 이 출력 부재(22)의 상단부에 브래킷(26)이 설치된다. 출력 부재(22)의 통부(22a)의 아래쪽에 삽입 구멍(22c)이 형성되고, 이 삽입 구멍(22c)에 로드 부재(30)가 슬라이드 가능하게 삽입된다. 통부(22a)에 로드 부재(30)의 칼라부(30b)가 슬라이드 가능하게 내삽된다. 통부(22a)와 단부벽 부재(22b) 사이가 밀봉 부재(32)로 밀봉되고, 통부(22a)와 칼라부(30b) 사이가 밀봉 부재(33)로 밀봉된다.

출력 부재(22)는, 실린더 부재(21)의 대직경 통부(21a)에 선형 볼 베어링 (31)을 거쳐 전진 및 후퇴 가능하게 지지되고, 출력 부재(22)의 하부는, 실린더 부재(21)의 소직경 통부(21b)에 슬라이드 가능하게 내삽된다. 출력 부재(22)의 아래쪽에 있어서, 실린더 부재(21), 출력 부재(22), 및 로드 부재(30)로 둘러싸인 공간에 공기를 출입시키는 구멍(21c)이 실린더 부재(21)에 형성된다.

상기 가압 공기 충전 구멍(30a), 및 그 위쪽에서 실린더 부재(21)와 로드 부재(30)로 둘러싸인 공간이 공기 작동실(23)에 형성된다. 출력 부재(22)의 단부벽 부재(22b)에는, 공기 작동실(23)에 가압 공기를 충전시키기 위한 체크 밸브(35)가 설치되고, 실린더 부재(21)에는, 볼 베어링(31)에 그리스를 주입시키기 위한 그리스 니플(grease nipple)(36)이 설치된다.

제1 연결부(40)는, 정지 부재(10)보다 위쪽으로 돌출하는 연결축부(41)를 구비하고, 이 연결축부(41)를 거쳐 가스 스프링(20)의 하단부의 브래킷(25)이 정지 부재(10)에 회전 가능하게 지지된다. 정지 부재(10)에 블록 부재(11)가 복수개의 볼트(12)로 고정되고, 이 블록 부재(11)에 연결축부(41)가 왼쪽으로 돌출된 상태에서 볼트(42)로 고정되며, 브래킷(25)이 베어링(43)을 거쳐 연결축부(41)에 외삽되어 회전 가능하게 지지된다. 브래킷(25)에는, 베어링(43)에 그리스를 주입하기 위한 그리스 니플(37)이 설치된다.

제2 연결부(41)는 회전축(3)의 좌측 단부에 고정된 회전 부재(15)로부터 회전축(3)의 축심 방향(왼쪽)으로 돌출하는 연결축부(46)를 구비하고, 이 연결축부(46)를 거쳐 가스 스프링(20)의 상단부의 브래킷(26)이 회전 부재(15)에 회전 가능하게 지지된다. 회전 부재(15) 중 회전축(3)의 축심(A)에 대하여 편심된 위치에 연결축부(46)가 왼쪽으로 돌출된 상태에서 볼트(47)로 고정되고, 브래킷(26)이 베어링(48)을 거쳐 연결축부(46)에 외삽되어 회전 가능하게 지지된다. 브래킷(26)에는, 베어링(48)에 그리스를 주입하기 위한 그리스 니플(38)이 설치된다.

다음에, 회전축(3)에 작용하는 밸런싱용 회전 모멘트 M2에 대하여, 도 6에 기초하여 설명한다. 축심(A)과 축심(B) 사이의 거리를 p, 축심(A)과 축심(C) 사이의 거리(축심(A)에 대한 축심(C)의 편심량)을 m, ∠ACB의 각도를 θ, 가스 스프링(20)에 의한 가압력을 F로 한다.

도 6에 나타내듯이, 축심(A)과 직교하는 임의의 연직 평면에 있어서, 회전축(3)과 회전 부재(15)가 회전한 때의 축심(C)의 궤적은 원(t)으로 되고, m:p=1:8로 한 경우에, θ는 0∼약 8도의 범위에서 변화한다. C가 가장 아래에 위치한 때(도 2 참조)의 회전축(3)의 회전 각도 θa를 0도로 한 경우에, 회전축(3)의 회전 각도 θa가 0도 또는 180도인 경우에 θ는 최소각도 0도로 되고, 회전축(3)의 회전 각도 θa가 90도 또는 270도인 경우에 θ는 최대각도 약 8도로 된다.

가스 스프링(20)으로부터 회전 부재(15)에는, 대략 아래로부터 가스 스프링(20)의 길이방향의 힘(F)이 입력된다.

이 힘(F)에 대하여 A와 D 사이의 길이 L이 레버로 되어, 회전축(3)에 밸런싱용 회전 모멘트 M2=F×L=F×p×sin θ가 작용한다.

이때에, θ를 0도∼8도의 범위에서 1도씩 변화시킨 경우의 M2의 값은 도 7과 같이 되고, θ가 0도∼8도의 범위에서 크게 될수록, 밸런싱용 회전 모멘트 M2도 크게 된다.

다음에, 밸런서 기구(8)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.

이 회전축용 밸런서 기구(8)에서는, 가스 스프링(20)이 설치되고, 이 가스 스프링(20)의 실린더 부재(21)의 하단부가, 제1 연결부(40)에 의해 축지지 기구(5) 쪽의 정지 부재(10)에 회전 가능하게 연결되며, 가스 스프링(20)의 출력 부재(22)의 상단부가, 제2 연결부(45)에 의해 회전축(3)의 좌측 단부에 고정된 회전 부재(15) 중 회전축(3)의 축심(A)에 대하여 편심된 위치에 회전 가능하게 연결되어, 가스 스프링(20)의 하단부(제1 연결부(40))에 대하여 상단부(제2 연결부(45))가 가압 공기에 의해 대략 위쪽으로 탄성 가압된다.

회전축(3)과 회전 부재(15)가 회전되면, 가스 스프링(20)의 실린더 부재(21)에 대하여 출력 부재(22)가 신축되면서, 가스 스프링(20)이 전후 방향으로 경사져 자세가 변하고, 회전축(3)의 축심(A)과 제1 연결부(40)의 회전 축심(B)을 통하는 직선상에, 제2 연결부(45)의 회전 축심(C)이 있지 않은 경우에는, 가스 스프링(20)에 의해, 회전축(3)에 상기 회전 모멘트 M1의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트 M2가 작용한다.

회전축(3)의 축심(A)으로부터, 회전축(3)에 의해 지지되는 부재(테이블 유닛(2) 및 공작물(W))의 중심(G)로 향한 방향과, 제2 연결부(45)의 회전 축심(C)으로 향한 방향을 일치시키도록 한다.

회전축(3)에 작용하는 회전 모멘트 M1의 크기는, 회전축(3)의 회전 각도 θa에 따라 변하고, 회전 모멘트 M1의 최대치를 Mo로 한 경우에, 회전 모멘트 M1의 크기는 ｜Mo sin θa｜로 된다. 회전축(3)의 회전 각도 θa가 90도(270도)인 때에 회전 모멘트 M1는 최대로 되어, 밸런싱용 회전 모멘트 M2도 최대로 된다.

즉, 회전축(3)의 회전 각도 θa가 증가하면, 회전 모멘트 M1이 증가하여, 밸런싱용 회전 모멘트 M2도 증가한다. 회전축(3)의 회전 각도 θa가 감소하면, 회전 모멘트 M1은 감소하여, 밸런싱용 회전 모멘트 M2도 감소한다.

이상 설명한 바와 같이, 이 밸런서 기구(8)에 의하면, 가스 스프링(20)을 이용하여, 상기 회전 모멘트 M1의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱요 회전 모멘트 M2를 회전축(3)에 작용시켜, 회전 모멘트 M1을 간단하고 확실하게 감소시킬 수 있고, 따라서, 회전축(4)을 구동시키는 회전 구동 기구(7)의 부하를 감소시켜, 회전축(3, 4)에 의해 지지된 테이블 유닛(2) 및 공작물(W))을 회전 및 정지시킬 때의 응답성을 좋게 할 수 있다.

더욱이, 밸런서 기구(8)는 가스 스프링(20)과 제1 및 제2 연결부(40, 45)를 구비하는 간단한 구성으로 되어, 제작 비용면에서 유리하게 된다. 또한, 회전축에 지지된 부재로부터 그 회전축에 회전 모멘트가 작용하는 여러 가지의 기존 장치에 용이하게 장착되어 이용될 수 있게 되어, 범용성이 우수하게 된다.

또한, 상기 회전축 모멘트 M1의 크기는 회전축(3)의 회전 각도 θa에 따라 변하지만, 그 회전축(3)의 회전 각도 θa에 따라, 제2 연결부(45)의 위치와 가스 스프링(20)의 자세가 변하여, 가스 스프링(20)에 의해 상기 회전 모멘트 M1의 크기에 따른 크기의 밸런싱용 회전 모멘트 M2를 회전축(3)에 확실하게 작용시킬 수 있다.

또한, 회전축(3)의 축심(A), 제1 연결부(40)의 회전축심(B), 및 제2 연결부 (45)의 회전축심(C)이 평행하기 때문에, 가스 스프링(20)의 양단부를 제1 및 제2 연결부(40, 45)에 의해 정지 부재(10)와 회전 부재(15)에 연결시킨 상태에서, 회전축(3)을 원활하게 회전시킬 수 있어, 가스 스프링(20)에 의해 회전축(3)에 밸런싱용 회전 모멘트 M2를 확실하게 발생시킬 수 있다.

또한, 제2 연결부(45)는 회전 부재(15)로부터 회전축(3)의 축심 방향(왼쪽)으로 돌출된 연결축부(46)를 구비하고, 이 연결축부(46)를 거쳐 가스 스프링(20)의 상단부를 회전 부재(15)에 회전 가능하게 지지하였기 때문에, 회전축(3)(제2 연결부)이 회전된 경우에, 가스 스프링(20)의 상단 부분이 회전축(3) 및 회전 부재(15)와 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

다음에, 상기 실시예를 부분적으로 변경한 변경예에 대하여 설명한다. 상기 실시예와 기본적으로 동일한 것에는 동일한 도면 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

(1) 도 8에 나타내듯이, 이 밸런서 기구(8A)에 있어서, 제2 연결부(45A)는, 회전축(3A)의 좌측 단부 중 회전축(3A)의 축심(A)에 대하여 편심된 위치에, 가스 스프링(20)의 상단부를 회전 가능하게 연결시키도록 되어 있다. 회전 부재(15) 중 회전축(3A)의 축심(A)에 대하여 편심된 위치에 연결축부(46)가 왼쪽으로 돌출한 상태에서 볼트(50)로 고정되고, 가스 스프링(20)의 브래킷(26)이 베어링(48)을 거쳐 연결축부(46)에 외삽되어 회전 가능하게 지지된다.

(2) 도 9에 나타내듯이, 이 밸런서 기구(8)는, 가스 스프링(20B), 가스 스프링(20B)과 암 부재(56)를 구비하며 상기 가스 스프링(20B)을 거쳐 신축 가능한 연 결 암(55), 축지지 기구(5) 쪽의 정지 부재(10)에 연결 암(55)의 하단부를 회전 가능하게 연결시키는 제1 연결부(40B), 및 회전축(3)의 좌측 단부에 고정된 회전 부재(15) 중 회전축(3)의 축심(A)에 대하여 편심된 위치에, 연결 암(55)의 상단부를 회전 가능하게 연결시키는 제2 연결부(45B)를 구비한다. 가스 스프링(20)의 하단부의 브래킷(25B)에, 암 부재(56)의 상단부가 고정적으로 연결되고, 암 부재(56)의 하단부가 제1 연결부(40B)에 의해 정지 부재(10)에 연결되며, 가스 스프링(20)의 상단부가 제2 연결부(45B)에 의해 회전 부재(15)에 연결된다.

이 밸런서 기구(8B)에 의하면, 가스 스프링(20B)을 필요 이상으로 대형화하지 않고, 가스 스프링(20B)을 확실하게 부착시켜, 이 가스 스프링(20B)에 의해 회전축(3)에 밸런싱용 회전 모멘트 M2를 확실하게 작용시킬 수 있다.

또한, 도 8과 같이, 제2 연결부에 의해, 연결 암(55)의 상단부를, 회전축(3) 중 축심(A)에 대하여 편심된 위치에 회전 가능하게 연결시켜도 된다. 또한, 가스 스프링(20)의 상단부에 암 부재를 고정적으로 연결한 것, 또는, 가스 스프링(20)의 상하 양단부에 한 쌍의 암 부재를 고정적으로 연결한 것을 연결 암으로 하여도 된다.

(3) 도 10에 나타내듯이, 이 밸런서 기구(8C)는, 가스 스프링(20) 대신에, 유압 실린더(60)를 설치하고, 이 유압 실린더(60)에 대략 일정한 압력의 유압을 공급하는 어큐뮬레이터(61)를 설치한다.

유압 실린더(60)의 실린더 부재(62)의 하단부에 설치된 브래킷(65)이, 제1 연결부(40C)에 의해 정지 부재(10)에 회전 가능하게 연결되고, 유압 실린더(60)의 피스톤 로드(63)의 상단부에 설치된 브래킷(66)이, 제2 연결부(45C)에 의해 회전 부재(15) 중 회전축(3)의 축심(A)에 대하여 편심된 위치에 회전 가능하게 연결된다. 이 유압 실린더(60) 및 어큐뮬레이터(61)가 가스 스프링(20)과 같은 작용을 하고, 회전축(3)에 상기 회전 모멘트 M1의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 모멘트 M2를 작용시킨다.

또한, 도 8과 같이, 제2 연결부에 의해, 유압 실린더(60)의 상단부를, 회전축(3) 중 축심(A)에 대하여 편심된 위치에 회전 가능하게 연결되어도 된다. 또한, 도 9와 같이, 유압 실린더(60)를 구비하는 연결 암을 설치하고, 이 연결 암의 하단부를 제1 연결부에 의해 정지 부재(10)에 회전 가능하게 연결하며, 연결 암의 상단부를 회전축(3) 또는 회전 부재(15) 중 축심(A)에 대하여 편심된 위치에 회전 가능하게 연결하여도 된다.

(4) 가스 스프링(20), 유압 실린더(60)의 장착 위치와 자세는 적절하게 변경 가능하다. 예를 들면, 가스 스프링(20)과 유압 실린더(60)를 회전축(3) 또는 회전 부재(15)의 옆에 설치하여 횡방향 자세로 장착하여도 되고, 위쪽에 설치하여 하향 자세로 장착하여도 된다.

(5) 한 쌍의 회전축(3, 4)의 각각에 한 쌍의 밸런서 기구(8∼8C)를 설치하여, 회전축(3, 4)에 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시켜도 된다.

(6) 각각의 회전축(3, 4)에 대하여 복수개의 밸런서 기구(8∼8C)를 설치하여도 된다.

(7) 가스 스프링(20)의 탄성 가압력, 즉, 가스 스프링(20) 내의 가스압력을 조절 가능하게 하여도 된다. 이 경우에, 회전 모멘트 M1의 크기에 따라 가스 압력을 자동적으로 조절하기 위하여, 압력 조절 밸브와 그 제어 장치 등으로 구성되는 가스 압력 조절 수단을 설치하여도 된다.

(8) 상기 밸런서 기구(8∼8C)는, 인덱서 장치(1)만이 아니라, 크랭크 프레스 장치에 있어서 가동반을 상하로 왕복 구동시키는 크랭크 기구의 크랭크축을 회전 가능하게 지지하는 회전축, 로봇 암에 있어서 암부를 회전 가능하게 지지하는 회전축 등, 회전축에 지지된 부재로부터 회전 모멘트가 작용하는 회전축을 구비하는 여러 가지의 장치에 적용할 수 있다.

본 발명의 회전축용 밸런서 기구에 의하면, 가스 스프링을 이용하여, 회전축에 작용하는 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시켜, 상기 회전 모멘트를 간단히 또한 확실하게 감소시키고, 회전축을 구동시키는 구동 기구의 부하를 감소시키며, 회전축에 의해 지지된 부재를 회전 및 정지시킬 때의 응답성을 좋게 하고, 상기 회전 모멘트의 크기에 따른 크기의 밸런싱용 회전 모멘트를 회전축에 작용시켜, 구조를 단순화하고, 회전축에 지지된 부재로부터 그 회전축에 회전 모멘트가 작용하는 여러 가지의 기존 장치에 용이하게 장착되어 사용될 수 있다.

Claims (5)

1. 축 지지부에 회전 가능하게 지지된 회전축에, 상기 회전축에 의해 지지된 부재로부터 작용하는 회전 모멘트를 감소시키기 위한 밸런서 기구에 있어서,

   가스 스프링,

   상기 축지지부 쪽의 정지 부재에, 상기 가스 스프링의 일단부를 회전 가능하게 연결시키는 제1 연결부, 및

   상기 회전축의 단부 또는 상기 회전축의 단부에 고정된 회전 부재 중 회전축의 축심에 대하여 편심된 위치에, 상기 가스 스프링의 타단부를 회전 가능하게 연결시키는 제2 연결부

   를 구비하며,

   상기 가스 스프링에 의해 상기 회전축에 상기 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 회전축용 밸런서 기구.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전축의 축심, 상기 제1 연결부의 회전축심, 및 상기 제2 연결부의 회전축심이 평행한 것을 특징으로 하는 회전축용 밸런서 기구.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제2 연결부는 상기 회전축의 단부 또는 상기 회전 부재로부터 상기 회전축의 축심 방향으로 돌출되는 연결축부를 구비하고, 상기 가스 스프링의 상기 타단부가 상기 연결축부를 거쳐 상기 회전축 또는 상기 회전 부재에 회전 가능하게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 회전축용 밸런서 기구.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전축이, 인덱서 장치에 있어서 공작물을 착탈 가능하게 장착시키며, 상기 회전축의 축심에 대하여 편심된 위치에 설치된 테이블 유닛을 회전 가능하게 지지하는 회전축인 것을 특징으로 하는 회전축용 밸런서 기구.
5. 축 지지부에 회전 가능하게 지지된 회전축에, 상기 회전축에 의해 지지된 부재로부터 작용하는 회전 모멘트를 감소시키기 위한 밸런서 기구에 있어서,

   가스 스프링,

   상기 가스 스프링을 구비하며, 상기 가스 스프링에 의해 신축 가능한 연결 암,

   상기 축지지부 쪽의 정지 부재에, 상기 가스 스프링의 일단부를 회전 가능하게 연결시키는 제1 연결부, 및

   상기 회전축의 단부 또는 상기 회전축의 단부에 고정된 회전 부재 중 회전축의 축심에 대하여 편심된 위치에, 상기 연결 암의 타단부를 회전 가능하게 연결시키는 제2 연결부

   를 구비하며,

   상기 가스 스프링에 의해 상기 회전축에 상기 회전 모멘트의 적어도 일부를 상쇄시키는 밸런싱용 회전 모멘트를 작용시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 회전축용 밸런서 기구.

Images