KR20100035686A - 공작기계용 회전 분할 장치를 위한 클램프 장치 - Google Patents

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Abstract

공작기계용 회전 분할 장치를 위한 클램프 장치, 특히 상시 클램프형의 클램프 장치에서 그 구성의 간단화를 도모함과 함께 안정된 위치 결정 성능을 유지한다. 클램프 디스크(11)를 클램프 수단(6)에 의해 상시 협지하여 원테이블(16) 등의 분할 위치를 유지하고, 분할 동작시에 언클램프 수단(13)에 의해 원테이블(16) 등의 클램프를 해제하는 공작기계용 회전 분할 장치(1)에서, 클램프 수단(6)을 공작기계용 회전 분할 장치(1)의 하우징(3)에 고정되는 고정부(7)와, 일단에서 고정부(7)에 고착되어 클램프 디스크(11)와 대향하는 면을 가지는 누름부(9)가 타단에 고착된 탄성변형 가능한 지지부(8)와, 지지부(8)를 클램프 디스크(11)측으로 상시 밀어붙여 클램프 디스크(11)를 누름부(9)에 의해 눌러진 상태로 하는 밀어붙임 수단(10)을 포함하도록 한다.
공작기계, 회전 분할 장치, 클램프 장치, 언클램프 수단, 원테이블

Description

공작기계용 회전 분할 장치를 위한 클램프 장치{CLAMPING DEVICE FOR ROTARY INDEX DEVICE OF MACHINE TOOL}
본 발명은 공작기계용으로 사용되는 회전 테이블 장치 등의 회전 분할 장치를 위한 클램프 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1은 원테이블이 고정된 회전축을 회전축에 대해 상대 회전할 수 없게 장착된 클램프 디스크(브레이크판)와, 코일 스프링(압축 스프링)에 의해 상시 클램프 디스크측으로 밀어붙여진 클램프 수단으로서의 피스톤에 의해 클램프되는 회전 테이블 장치의 클램프 기구를 개시하고 있다.
상기와 같은 디스크식의 클램프 장치에서 피스톤에 의해 클램프 디스크를 클램프 상태, 즉 회전할 수 없게 유지한 상태로 하기 위해서는 피스톤이 하우징(프레임 본체)에 대해 상대 회전할 수 없는 상태로 되어 있을 필요가 있다. 즉, 상기 피스톤은 회전축의 축선방향(클램프 디스크로의 밀어붙임 방향)으로 이동 가능하고, 또한 회전축의 회전 방향에서 하우징에 대해 상대 회전할 수 없게 설치될 필요가 있다.
이와 같이 피스톤을 하우징에 대해 회전축의 축선방향으로 변위시켜 클램프 디스크를 클램프하는 형식에서는 피스톤에 대해 회전을 멈추게 하는 구성으로 할 필요가 있어 회전 테이블 장치의 내부 구성이 복잡해지고, 제조 비용의 상승을 초래한다.
또한 상기의 회전을 멈추게 하는 구성으로서 회전축의 회전 방향과 교차하는 방향의 하우징의 면에 피스톤을 맞닿게 하여 피스톤을 회전축의 축선방향으로 슬라이딩 안내하는 것이나, 하우징에 고정된 축을 피스톤에 관통시켜 이 축에 의해 피스톤을 회전축의 축선방향으로 슬라이딩 안내하는 것 등을 생각할 수 있다. 그러나 이들의 구성의 경우, 장기간의 사용에 의해 피스톤과 슬라이딩 안내면 사이에 마모가 생겨 피스톤과 슬라이딩 안내면 사이의 유격이 커져 버린다. 그 결과, 클램프 상태를 안정되게 유지하지 못하고, 특히 워크의 가공시에서 원테이블에 힘이 작용하면 분할된 각도 위치에 대해 상기 유격분 만큼 어긋남이 생겨 분할 정밀도(가공 정밀도)의 저하를 초래해 버린다.
특허 문헌 1: 일본공개특허 2006-95668호
따라서 본 발명의 과제는 공작기계용 회전 분할 장치를 위한 클램프 장치, 특히 상시 클램프형의 클램프 장치에서 그 구성의 간단화를 도모함과 함께 안정된 위치 결정 성능을 유지할 수 있도록 하는 것이다.
상기의 과제하에서 본 발명은 하우징(3) 내에서 회전 가능하게 설치됨과 함께 단부에 회전 구동 대상 부재(4)가 고정되는 회전축(5)과, 상기 회전축(5)에 대해 상대 회전할 수 없게 장착된 클램프 디스크(11)와, 상기 하우징(3)과 일체인 클램프면(12)에 대해 상기 클램프 디스크(11)를 눌러 상기 클램프면(12)과의 협동(協動)으로 상기 클램프 디스크(11)를 협지하는 클램프 수단(6)을 포함하며, 상기 클램프 수단(6)은 밀어붙임 수단(10)에 의해 상기 클램프 디스크(11)측으로 상시 밀어붙여져 상기 회전 구동 대상 부재(4)의 분할 위치를 유지하고, 분할 동작시에 언클램프 수단(13)에 의해 상기 클램프 수단(6)의 밀어붙임을 해제하여 상기 회전 구동 대상 부재(4)를 회전 가능하게 하는 공작기계용 회전 분할 장치(1)에서, 상기 클램프 수단(6)은 상기 하우징(3)에 고정되는 고정부(7)와, 일단에서 상기 고정부(7)에 고착되는 탄성변형 가능한 지지부(8)로서 상기 클램프 디스크(11)와 대향하는 면을 가지는 누름부(9)가 타단에 고착된 지지부(8)와, 상기 지지부(8)를 상기 클램프 디스크(11)측으로 상시 밀어붙여 상기 클램프 디스크(11)를 상기 누름부(9)에 의해 눌러진 상태로 하는 밀어붙임 수단(10)을 포함하도록 구성하고 있다.
또한 상기 발명에서 상기 클램프 수단(6)을 상기의 고정부(7), 지지부(8) 및 누름부(9)가 일체적으로 형성된 스프링 부재(14)로 하고 있다.
또한 상기 발명에서 상기 클램프 수단(6)을 상기 회전축(5) 둘레에 원형으로 존재하는 단일의 스프링 부재(14)로 하고 있다.
청구항 1의 발명에 따르면, 클램프 디스크(11)를 클램프 수단(6)에 의해 상시 협지하여 회전 테이블 등의 회전 구동 대상 부재(4)의 분할 위치를 유지하고, 분할 동작시에 언클램프 수단(13)에 의해 상기 클램프 수단(6)을 해제하여 상기 구동 대상 부재(4)를 회전 가능하게 하는 공작기계용 회전 분할 장치(1)에서, 상기 클램프 수단(6)을 공작기계용 회전 분할 장치(1)의 하우징(3)에 고정되는 고정부(7)와, 일단에서 상기 고정부(7)에 고착되는 탄성변형 가능한 지지부(8)로서 상기 클램프 디스크(11)와 대향하는 면을 가지는 누름부(9)가 타단에 고착된 지지부(8)와, 상기 누름부(9)를 상시 상기 클램프 디스크(11)측으로 밀어붙여 상기 클램프 디스크(11)를 상기 누름부(9)에 의해 눌러진 상태로 하는 밀어붙임 수단(10)을 포함하도록 구성하였으므로, 즉 클램프 수단(6)의 누름부(9)를 포함한 지지부(8)가 고정부(7)를 통하여 하우징(3)에 고정되어 있고, 지지부(8)의 탄성변형에 의해 누름부(9)를 밀어붙임 방향으로 변위시키는 구성이기 때문에 종래 기술인 피스톤에 의해 클램프 디스크를 협지하는 방식에 비해 피스톤을 안내하는 구조나, 피스톤을 회전축의 회전 방향으로 회전할 수 없게 하는 구조가 불필요해져 클램프 수단의 구성을 간단한 것으로 할 수 있다. 또한 본 발명에서는 클램프 디스크(11)를 누르는 누름부(9)는 지지 부재(8)의 탄성변형에 의해 변위되고, 게다가 지지 부재(8)는 하우징(3)에 고정되어 있기 때문에 클램프 수단으로서 피스톤을 채용하는 방식에서 문제가 되는 피스톤과 슬라이딩 안내면 사이의 유격의 위치 결정 정밀도에 주는 영향을 고려할 필요가 없이, 장기간에 걸쳐 안정된 위치 결정 성능(분할 장치의 분할 정밀도)을 유지할 수 있다.
청구항 2의 발명에 따르면, 청구항 1의 발명에서 상기 클램프 수단(6)은 상기의 고정부(7), 지지부(8) 및 누름부(9)가 일체적으로 형성된 스프링 부재(14)이며, 스프링 부재(14)는 하우징(3)에 고정되어 있기 때문에 종래의 피스톤 방식에서는 별도의 부재였던 피스톤(누름부), 피스톤의 안내 수단 및 피스톤의 밀어붙임 수단을 하나의 부재로 구성하는 것에 의해 종래 문제였던 각 부재간의 유격 등을 해소시킬 수 있어, 클램프 수단의 장착 정밀도가 공작기계용 회전 분할 장치의 위치 결정 정밀도에 영향을 주는 일이 없어진다.
청구항 3의 발명에 따르면, 청구항 2의 발명에서 상기 클램프 수단(6)을 회전축(5) 둘레에 원형으로 존재하는 단일의 스프링 부재(14)로 구성했으므로 클램프 수단(6)으로서의 스프링 부재(14)가 회전축(5) 둘레의 원주 상의 전체에 존재하게 되어, 원형의 누름부(9)가 클램프 디스크(11)의 전체 둘레에서 맞닿아 클램프 디스크(11)의 전체에 걸쳐 균일하게 누름힘을 작용시킬 수 있어, 양호한 제동력을 획득할 수 있으며 또한 클램프 디스크(11)가 국소적으로 마모되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 회전 분할 장치(1)의 전체도이다.
도 2는 회전 분할 장치(1)의 클램프 장치(2) 주변에서의 상세 단면도이다.
도 3은 도 1에서의 A-A단면도이다.
도 4는 도 1에서의 A-A단면도이다.
도 5는 회전 분할 장치(1)의 클램프 장치(2) 주변에서의 상세 단면도이다.
도 6은 회전 분할 장치(1)의 클램프 장치(2) 주변에서의 상세 단면도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 회전분할 장치
2 클램프 장치
3 하우징
4 회전 구동 대상 부재
5 회전축
6 클램프 수단
7 고정부
8 지지부
9 누름부
10 밀어붙임 수단
11 클램프 디스크
12 클램프면
13 언클램프 수단
14 스프링 부재
15 회전테이블 장치
16 원테이블
17 베어링
18 베어링 슬리브
20 웜 휠
21 웜 기어
22 피스톤 부재
23 스프링부
24 나사 부재
25 케이스 부재
26 유체 포트
27 유체 유로
28 압력실
29 고정 부재
30 클램프 부재
31 압축 스프링
32 피스톤 부재
33 클램프 부재
34 압축 스프링
35 고정 부재
36 압력실
37 압력실
본 발명은 공작물의 각도를 분할하기 위해 사용되는 공작기계용 회전 분할 장치에 적용된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 공작기계용 회전 분할 장치(1)로서의 회전 테이블 장치(15)의 일실시예를 나타내고 있다. 회전 테이블 장치(15)는 베이스가 되는 하우징(3)에 회전 구동 대상 부재(4)인 원테이블(16)이 회전 가능하게 장착된 장치로서 인덱스 테이블, 로터리 테이블이라고도 한다.
회전 테이블 장치(15)에 대해 보다 자세하게 설명하면, 원테이블(16)은 하우 징(3) 내에서 회전 가능하게 설치된 회전축(5)의 일방의 단부에 고정되어 있고, 회전축(5)은 베어링 슬리브(18)에 의해 하우징(3)에 고정된 베어링(17)에 축 지지되어 있다.
또한 회전 테이블 장치(15)는 회전 테이블(16)의 구동 수단으로서 회전축(5)에 고정된 웜 휠(20)과, 하우징(3)에 회전 가능하게 지지된 웜 휠(20)과 맞물리는 웜 기어(21)와, 웜 기어(21)를 회전 구동하는 도시하지 않은 모터를 가지고 있다.
회전축(5)의 다른 단부에는 본 발명의 특징적인 부분인 클램프 장치(2)가 설치되어 있다. 클램프 장치(2)는 회전축(5)에 대해 상대 회전할 수 없게 장착된 클램프 디스크(11)와, 하우징(3)에 대해 일체적으로 장착된 케이스 부재(25)에 형성된 클램프면(12)과, 클램프면(12)에 대해 상기 클램프 디스크(11)를 상시 눌러 클램프면(12)과의 협동으로 상기 클램프 디스크(11)를 협지하여, 원테이블(16)을 클램프 상태로 하는 클램프 수단(6)으로서의 스프링 부재(14)와, 클램프 상태를 해제하는 언클램프 수단(13)으로서의 피스톤 부재(22)를 가지고 있다.
도 2는 본 발명의 클램프 장치(2) 주변의 상세 단면도이며, 도 3은 도 1에서의 A-A 단면도이다. 본 예에서의 클램프 수단(6)으로서의 스프링 부재(14)는 벨로우즈(주름상자)형의 형상을 가지고 있고, 회전축(5) 둘레에 원형으로 존재하는 단일의 부재이다(청구항 3). 스프링 부재(14)의 축방향의 단면 형상은 회전축(5)측에 원호형의 스프링부(23)를 가지는 U자형이며, 스프링 부재(14)는 그 일단에 형성된 원형 평면형의 고정부(7)에서 원주 상의 복수의 나사 부재(24)에 의해 하우징(3)에 장착되어 있고, 하우징(3)에 대해 상대 회전할 수 없게 고정되어 있다. 또한 스프 링 부재(14)의 타단에는 클램프 디스크(11)와 대향하는 원형 평면형의 누름부(9)가 형성되어 있고, 누름부(9)는 회전축(5) 둘레의 원주 상의 전체에서 클램프 디스크(11)에 대해 면접촉할 수 있게 되어 있다. 그리고 누름부(9)는 탄성변형할 수 있는 스프링부(23)에 의해 축방향으로 변위 가능하게 지지되며, 또한 고정부(7)와 연결(일체화)되어 있다(청구항 2). 따라서, 본 예에서는 상기 스프링부(23)가 본 발명(청구항 1)에서 말하는 「지지부(8)」 및 「밀어붙임 수단(10)」에 상당한다.
스프링 부재(14)는 회전축(5)의 축방향으로 압축된 상태로 하우징(3)내에 장착되어 있고, 휜 스프링부(23)의 복귀력에 의해 누름부(9)를 상시 상기 클램프 디스크(11)측으로 밀어붙여 상기 클램프 디스크(11)를 상시 누르고, 케이스 부재(25)의 클램프면(12)과 협동으로 클램프 디스크(11)를 상시 클램프한다.
클램프 상태를 해제하는 언클램프 수단(13)으로서의 피스톤 부재(22)는 본 예에서는 링형의 외형을 가지며, 케이스 부재(25)에 형성된 링형의 홈에 끼워 삽입되어 있고, 이 홈 내에서 회전축(5)의 축선방향으로 슬라이딩 변위 가능하게 되어 있다. 또한 하우징(3)에 형성된 작동 유체(압축유, 압축 공기 등)의 유체 포트(26)로부터 케이스 부재(25)에 형성된 유체 유로(27)를 통하여 케이스 부재(25)와 피스톤 부재(22) 사이의 압력실(28)에 작동 유체가 공급되게 되어 있다.
그리고, 원테이블(16)의 분할 동작시에는 작동 유체가 압력실(28)에 공급되는 것에 의해 피스톤 부재(22)가 클램프 수단(6)측으로 변위되어 누름부(9)를 클램프 디스크(11)와 반대측으로 눌러, 스프링부(23)의 변형을 수반해 누름부(9)를 클램프 디스크(11)에 대한 누름힘이 약해지는 방향(누름부(9)가 클램프 디스크(11)로 부터 이격되는 방향)으로 변위시킨다. 이로 인해 클램프 수단(6)에 의한 클램프력이 해제되어 회전 테이블 장치(15)는 언클램프 상태가 되어, 원테이블(16)(회전축(5))은 회전할 수 있는 상태가 된다. 분할 동작 후에는 작동 유체의 공급을 정지시키는 것에 의해 클램프 수단(6)(스프링 부재(14))의 스프링부(23)의 복귀력에 의해 피스톤 부재(22)가 눌려 내려가 다시 누름부(9)가 클램프 디스크(11)를 누른 상태(클램프 상태)가 되어, 회전 테이블(16)은 원하는 분할 위치에서 유지된다.
또한 본 예에서는 클램프 수단(6)을 벨로우즈형의 스프링 부재로 구성했지만 이것 대신에 1 또는 2 이상의 디스크 스프링을 사용해도 된다. 또한 본 예에서는 스프링 부재(14)를 회전축(5) 둘레의 원주 전체에 존재하는 원형의 것으로 구성했지만, 도 4에 나타내는 바와 같이 벨로우즈형 스프링 또는 디스크 스프링 등을 2분할 이상(도시한 예는 4분할)으로 분할하여 각 분할편을 하우징에 고정하도록 해도 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내고 있다. 클램프 수단(6)은 실시예 1과 같은 일체적으로 성형된 것에 한정되지 않고, 예를 들면 본 예에 나타내는 것 같은 복수의 부재로 이루어지는 것이어도 된다. 본 예에서는 하우징(3)에 고정되는 링형의 고정 부재(29)(고정부(7))에 대해 선단에 누름부(9)가 형성된 단면 L자형의 탄성변형 가능한 클램프 부재(30)(지지부(8))가 고정되어 있고, 이 클램프 부재(30)가 클램프 부재(30)와 고정 부재(29) 사이에 장착된 압축 스프링(31)으로서 회전축(5)의 축선을 중심으로 하는 원주 상에 복수 형성된 압축 스프링(31)(밀어붙임 수단(10))에 의해 클램프 디스크(11)측으로 밀어붙여져 있다. 본 예와 같이 클 램프 수단(6)을 복수의 부재로 구성하면, 예를 들어 압축 스프링(31)을 스프링 상수가 상이한 것으로 변경하여 클램프력의 증감을 도모하거나, 누름부(9)가 마모되었을 경우에 클램프 부재(30)만을 교환하면 되는 등의 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한 복수의 부재끼리는 볼트에 의해 고정되어 있고, 누름부(9)의 변위는 클램프 부재(30)의 탄성변형에 의해서만 실현되고 있으므로, 부재 사이에 유격 등이 생기지 않고 장기간에 걸쳐 안정된 위치 결정 성능(분할 장치의 분할 정밀도)을 유지할 수 있다는 이점을 가진다.
도 6에 나타내는 예는 피스톤 부재(32)에 의해 클램프 부재(33)를 클램프 디스크(11)측으로 누르는 구성으로 한 실시예이다. 즉, 이 예에서는 피스톤 부재(32)와 이 피스톤 부재(32)를 클램프 디스크측으로 밀어붙이는 압축 스프링(34)으로 본 발명의 청구항 1에 기재된 밀어붙임 수단(10)이 구성된다.
본 예에서는 상기 실시예 1과 마찬가지로 케이스 부재(25)에는 링형의 홈이 형성되고, 이 홈에 링형의 피스톤 부재(32)가 회전축(5)의 축선방향으로 이동할 수 있게 끼워져 삽입된다. 압축 스프링(34)은 상기 홈 내에서 피스톤 부재(32)와 케이스 부재(25) 사이에 장착되어 회전축(5)의 축선을 중심으로 하는 원주 상에 복수 형성된다. 본 발명의 청구항 1에 기재된 고정부(7)에 상당하는 고정 부재(35)는 케이스 부재(25)에 고정되고, 고정 부재(35)와 피스톤 부재(32) 사이에 언클램프용의 작동 유체가 공급되는 압력실(36)이 형성된다. 또한, 본 예에서는 케이스 부재(25)와 피스톤 부재(32) 사이의 압력실(37)에 작동 유체를 공급할 수 있게 되어 있고, 피스톤 부재(32)에 대해 압축 스프링(34)에 의한 밀어붙임력(스프링력)에 더하여 작동 유체에 의한 밀어붙임력(유체 압력)을 작용시킬 수 있어 클램프력을 증대시킬(더 조일) 수 있는 구성으로 되어 있다.
또한 본 예의 클램프 수단(6)은 고정부(7)(고정 부재(35)) 및 지지부(8)(클램프 부재(33))와, 밀어붙임 수단(10)(피스톤 부재(32), 압축 스프링(34))과는 독립된 부재이지만, 고정 부재(35)와 클램프 부재(33)는 볼트에 의해 고정되어 있고, 누름부(9)의 변위는 클램프 부재(33)의 탄성변형에 의해서만 실현되기 때문에 밀어붙임 수단(10)에 다소의 유격 등이 생겨도 그것이 클램프 부재(33)에 영향을 주는 일은 없다.
본 발명이 대상으로 하는 회전 분할 장치(1)는 예시한 웜 기어 기구를 구동 수단으로 하는 것에 한정되지 않고, 상기 서술한 종래 기술에 있는 DD모터(다이렉트 구동 모터(직접 구동형 모터))를 구동 수단(구동원)으로 하는 것이어도 된다.
또한 회전 분할 장치(회전 구동 대상 부재)는 실시예의 회전 테이블 장치(원테이블)에 한정되지 않는다. 예를 들면, 일본 공개특허공보 평5-212646호나 일본 공개특허공보 평3-178709호 등에 기재되어 있는 것과 같은 공구가 장착되는 스핀들을 회전 구동하는 장치(스핀들 유닛)를 지지해 선회 구동하는 장치(주축 헤드)나, 스핀들 유닛을 지지하는 주축 헤드를 공작기계의 Z축과 평행한 축선 방향으로 회전 구동하는 부분(장치)을 포함한다. 전자의 경우는 스핀들 유닛이 회전 구동 대상 부재에 상당하고, 후자의 경우는 주축 헤드가 회전 구동 대상 부재에 상당한다.
본 발명은 디스크를 클램프하는 것에 의해 회전축 등을 제동하는 제동 장치 에 널리 응용할 수 있다.

Claims (3)

  1. 하우징(3) 내에서 회전 가능하게 설치됨과 함께 단부에 회전 구동 대상 부재(4)가 고정되는 회전축(5)과, 상기 회전축(5)에 대해 상대 회전할 수 없게 장착된 클램프 디스크(11)와, 상기 하우징(3)과 일체인 클램프면(12)에 대해 상기 클램프 디스크(11)를 눌러 상기 클램프면(12)과의 협동으로 상기 클램프 디스크(11)를 협지하는 클램프 수단(6)을 포함하며,
    상기 클램프 수단(6)은 밀어붙임 수단(10)에 의해 상기 클램프 디스크(11)측으로 상시 밀어붙여져 상기 회전 구동 대상 부재(4)의 분할 위치를 유지하고, 분할 동작시에 언클램프 수단(13)에 의해 상기 클램프 수단(6)의 밀어붙임을 해제하여 상기 회전 구동 대상 부재(4)를 회전 가능하게 하는 공작기계용 회전 분할 장치(1)에 있어서,
    상기 클램프 수단(6)은, 상기 하우징(3)에 고정되는 고정부(7)와, 일단에서 상기 고정부(7)에 고착되는 탄성변형 가능한 지지부(8)로서 상기 클램프 디스크(11)와 대향하는 면을 가지는 누름부(9)가 타단에 고착된 지지부(8)와, 상기 지지부(8)를 상기 클램프 디스크(11)측으로 상시 밀어붙여 상기 클램프 디스크(11)를 상기 누름부(9)에 의해 눌러진 상태로 하는 밀어붙임 수단(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 회전 분할 장치를 위한 클램프 장치(2).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클램프 수단(6)은 상기의 고정부(7), 지지부(8) 및 누름부(9)가 일체적으로 형성된 스프링 부재(14)인 것을 특징으로 하는 공작기계용 회전 분할 장치를 위한 클램프 장치(2).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클램프 수단(6)은 상기 회전축(5) 둘레에 원형으로 존재하는 단일의 스프링 부재(14)인 것을 특징으로 하는 공작기계용 회전 분할 장치를 위한 클램프 장치(2).
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