KR20130140953A - 테이블 업다운 회전오차 방지 장치 - Google Patents

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Abstract

대형 공작기계(특히, 대형 수직선반)에서 가공 대상물이 안착 고정되는 회전 테이블의 업다운(up-down) 회전 오차 발생 범위를 줄여 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 관하여 개시한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 베드와, 베드의 중심축 상부에서 가공 대상물을 위치 고정시켜 회전하는 회전 테이블을 포함하는 대형 공작기계에서 상기 회전 테이블의 업다운 회전오차를 방지하는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 있어서, 베드의 중심축의 상단에는 테이퍼 키가 마련되고, 회전 테이블의 중심 상에는 테이퍼 키의 크기에 대응하는 키 삽입공이 마련된 지브 부재가 체결되되, 테이퍼 키와 키 삽입공 간의 쐐기 결합된 상부 공간으로 커버 부재가 상하 방향으로 체결되는 것을 특징으로 하는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치를 제공한다.

Description

테이블 업다운 회전오차 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING ROTATION ERROR OF TABLE}
본 발명은 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 관한 것으로서, 대형 공작기계에서 가공 대상물이 안착되는 회전 테이블의 업다운(up-down) 회전 오차의 발생을 방지할 수 있는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 관한 것이다.
공작기계는 금속 등의 재료를 자르거나 눌러 붙이는 등의 다양한 방식으로 가공해 설계도면에서 제시하는 형태로 제품을 만드는 데 이용되는 고정식 동력기계를 일컫는다. 그 중에서도 대형 공작기계는 풍력 발전기의 핵심 부품은 물론, 조선기자재, 철도 차량의 차륜, 대형 밸브, 중장비 및 건설 장비, 항공기 부품에 이르기까지 각종 산업의 대형 부품가공에 이용된다.
특히, 선삭(turning) 가공을 수행하는 대형 공작기계로서 대형 수직선반이 있다. 수직선반은 수평 방향으로 배치된 회전 테이블(rotary table)과, 이 회전 테이블의 지름 방향으로 연장된 크로스 레일(cross rail)을 따라 이동 가능하게 장착된 새들(saddle)과, 이 새들에 대하여 수직 방향으로 장착된 램(ram) 및 램의 하부에 고정되어 툴(tool)을 파지하는 툴 홀더를 포함하여 이루어진다. 여기서, 크로스 레일은 회전 테이블을 사이에 두고 양쪽으로 설정된 간격을 두고 상향 입설된 한 쌍의 칼럼(column) 부재 사이를 연결 배치된다. 그리고 한 쌍의 칼럼 부재는 최상단의 탑 빔(top beam)에 의해 구조적인 안정성이 확보되며 서로 연결된다.
한편, 가공 대상물(work material)은 회전 테이블 상에 안착된 상태에서 고정되며, 이때 회전 테이블은 지면과의 사이에 베드(bed)를 두고서 베드의 상부에서 중심축이 연결되어 지지되며, 설정된 방향 및 속도로 회전을 하게 된다.
다만, 종래에는 이러한 회전 테이블과 베드 간의 연결 부위 상에서, 테이블 업다운(up & down)에 있어 비교적 큰 범위의 회전오차가 빈번하게 발생되는 문제가 나타났다. 이러한 현상은 회전 테이블의 구동 정밀도 저하 문제는 물론, 대형 공작기계의 가공 정밀도를 저하시키는 문제로 작용되었다. 따라서 더욱 복잡하고 정밀한 대형 부품 가공을 위해서는 상기한 문제를 해결할 수 있는 개선 방안이 절실히 요구되는 바이다.
본 발명은 대형 공작기계에서 가공 대상물이 안착 고정되는 회전 테이블의 업다운(up-down) 회전 오차의 발생을 방지할 수 있는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치를 제공한다.
본 발명은 베드와 회전 테이블 사이에 테이퍼 키 구조의 죔쇠 방식을 적용하여 상호 간에 발생 가능한 회전오차 범위를 줄일 수 있는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 베드와, 상기 베드의 중심축 상부에서 가공 대상물을 위치 고정시켜 회전하는 회전 테이블을 포함하는 대형 공작기계에서 상기 회전 테이블의 업다운 회전오차를 방지하는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 있어서, 상기 베드의 중심축의 상단에는 테이퍼 키가 마련되고, 상기 회전 테이블의 중심 상에는 상기 테이퍼 키의 크기에 대응하는 키 삽입공이 마련된 지브 부재가 체결되되, 상기 테이퍼 키와 상기 키 삽입공 간의 쐐기 결합된 상부 공간으로 커버 부재가 상하 방향으로 체결되는 것을 특징으로 하는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치를 제공한다.
상기 테이퍼 키는, 상단부의 폭 크기는 상기 키 삽입공의 폭 크기와 동일하게 형성되되, 하단으로 갈수록 폭 크기가 확장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 지브 부재는, 상기 테이퍼 키 외측을 둘러 상기 베드의 중심축과 복수의 체결부재에 의해 상호 결합될 수 있다.
상기 커버 부재는, 상기 지브 부재에 비해 직경이 확장된 원판 형상을 가지되, 상기 커버 부재의 상면 높이는 상기 회전 테이블의 상면과 수평을 이루는 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 커버 부재는, 상기 지브 부재의 외측으로 상기 회전 테이블과 상호 체결되되, 복수의 체결부재에 의해 원주 방향으로 설정된 간격을 두고 체결될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 의하면, 가공 대상물이 안착 고정되는 회전 테이블의 업다운(up-down) 회전 오차 발생을 기존에 비해 대폭 줄일 수 있다.
특히, 베드와 그 상부에서 회전하는 회전 테이블 사이의 구조를 테이퍼 키 형태의 죔쇠 방식으로 변경하여, 상호 간에 발생 가능한 회전오차 범위를 최소화시킬 수 있다.
이에 따라, 회전 테이블의 구동 정밀도가 향상됨은 물론, 대형 공작기계의 가공 정밀도가 향상되어 구조적으로 더욱 복잡하고 정밀한 대형 부품을 가공할 수 있다.
도 1은 대형 공작기계에서 베드와 회전 테이블 간의 연결 관계를 간략히 도시한 단면도.
도 2는 도 1에서의 A 단면 부위를 확대 도시하여 본 발명의 일실시예에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치를 간략히 도시한 확대 단면도.
도 3은 도 2에서의 B 단면 부위를 확대 도시하여 본 발명의 일실시예에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치의 세부 구성을 확대 도시한 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치의 세부 구성을 간략히 도시한 평면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 여기에서 설명될 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 관하여 설명하기로 한다.
도 1은 대형 공작기계에서 베드와 회전 테이블 간의 연결 관계를 간략히 도시한 단면도이다.
대형 공작기계, 특히 선삭(turning) 가공을 수행하는 대형 수직선반의 경우, 바닥 상부에 수평 방향으로 배치된 회전 테이블(rotary table)(110)과, 회전 테이블의 지름 방향으로 연장된 크로스 레일(cross rail)(미도시)을 따라 이동 가능하게 장착된 새들(saddle)(미도시)과, 새들에 대하여 수직 방향으로 장착된 램(ram)(미도시) 및 램의 하부에 고정되어 툴(tool)을 파지하는 툴 홀더(미도시)를 포함하여 구성된다.
그리고 가공 대상물(work material)은 회전 테이블 상에 안착 배치되며, 회전 테이블(110)과 지면 사이에는 베드(bed)가 배치된다. 즉, 회전 테이블(110)은 베드의 상부에 연결 지지되어, 작업자의 지령을 받아 설정된 방향 및 속도로 회전을 하게 된다.
도 1을 참조하면, 베드(130)는 회전 테이블(110)의 크기에 대응하여 회전 테이블(110)의 직경과 동일하거나 또는 이보다 조금 작은 직경을 가지며 회전 테이블(110)의 하부에 배치된다.
회전 테이블(110)은 베드(130)와 동일 중심(C.L.)을 따라 축 연결되되, 작업자의 지령에 따라 회전 구동이 가능하게 구성된다.
이를 위해 회전 테이블(110)에 회전력을 제공하는 구동 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 구동 수단은 도시된 바와 같이 회전력을 출력하는 구동모터(150)와, 출력된 회전력을 가, 감속 조절하는 기어 박스(160)와, 이러한 회전력을 회전 테이블(110)에 전달하여 회전 테이블(110)을 구동시키는 동력전달부재(170)로 구성될 수 있다. 이러한 구동 수단의 구성은 관용적으로 알려진 내용이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 도 1에서의 A 단면 부위를 확대 도시하여 본 발명의 일실시예에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치를 간략히 도시한 확대 단면도이다.
도 2를 참조하면, 회전 테이블(110)이 베드(130)와 동일 중심(C.L.)을 따라 베드의 중심축(135)의 상부에서 연결된 모습을 확인할 수 있다.
도시된 바와 같이, 베드의 중심축(135)의 하단에는 기어(이를 '제2기어'라 함)(134)가 장착되어 있으며, 이러한 제2기어(134)는 일측에서 포지션 코더(131)의 축(131a)에 장착된 기어(이를 '제1기어'라 함)(132)와 기어 결합되어 연결되는 구조를 갖는다.
한편, 베드의 중심축(135)은 회전 테이블(110)의 하단 중심을 향해 돌출되어 연결 고정된다.
도시된 회전 테이블(110)은 중심부와 그 외의 잔부가 볼트(B)에 의해 취부 된 구조를 갖는데, 이러한 형상 및 구조는 본 발명을 제한하지 않는다. 따라서 다양한 형상 및 구조로 조금씩 달리 실시되어도 무방하다.
이어서, 본 발명의 일실시예에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치의 세부 구성에 관한 구체적인 단면 구조를 도 3 및 도 4를 병행 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 도 2에서의 B 단면 부위를 확대 도시하여 본 발명의 일실시예에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치의 세부 구성을 확대 도시한 확대 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 테이블 업다운 회전오차 방지 장치의 세부 구성을 간략히 도시한 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 따르면, 베드의 중심축(135)의 상단에는 테이퍼 키(137)가 마련되어 있다.
이와 동시에, 회전 테이블(110)의 중심(즉, C.L.) 상에는 상기 테이퍼 키(137)에 대응하는 키 삽입공(도 4의 112a)이 마련된 지브(gib) 부재(112)가 체결되어 있다.
그리고 테이퍼 키(137)와 키 삽입공(112a) 간에 쐐기 결합된 상부 공간으로는 커버 부재(115)가 상하 방향으로 체결되어, 회전 테이블(110)의 상면과 수평을 이루는 구조를 갖는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 베드의 중심축(135) 상단에 마련된 테이퍼 키(137)는 상단부의 폭 크기(즉, t1)는 상기 지브 부재(112)에 마련된 키 삽입공(112a)의 폭 크기(즉, t)와 동일하게 형성될 수 있다(즉, t1=t의 관계를 갖는다).
이와 달리, 테이퍼 키(137)의 폭 크기는 하단으로 갈수록 폭 크기가 확장되는 쐐기 형상을 갖는데, 하단부의 폭 크기(즉, t2)는 상단부의 폭 크기(즉, t1)보다 상대적으로 큰 형상을 가질 수 있다(즉, t1<t2의 관계를 갖는다).
이에 따라, 테이퍼 키(137)는 상기 지브 부재(112)의 키 삽입공(112a)과 강제 체결되어 서로 간에 유격이 없이 완벽하게 고정될 수 있으며, 이는 회전 테이블(110)의 업다운 회전오차 발생 범위를 최소화시키는 구조로서 작용한다.
한편, 지브 부재(112)는 도 3을 통해 확인할 수 있듯이 베드의 중심축(135)과 견고하게 연결되는 구조를 가지는데, 특히 테이퍼 키(137)의 외측을 둘러 원주 방향을 따라 복수의 체결부재(이를 '제1체결부재'라 함)(113)에 의해 상호 결합된다.
이때, 제1체결부재(113)의 종류, 형상 및 배치 구조는 도시된 형태에 제한될 필요가 없으며 실시예에 따라 조금씩 다르게 변경되어 실시되어도 무방하다.
이와 같은 형태로, 베드의 중심축(135) 상부에 돌출된 테이퍼 키(137)와 회전 테이블에 장착된 지브 부재(112)의 중앙에 마련된 키 삽입공(112a) 간의 죔쇠 결합이 이루어진 다음, 이들의 상부 공간으로 커버 부재(115)가 견고하게 체결된다.
커버 부재(115)는 지브 부재(112)에 비해 직경이 확장된 원판 형상을 가지는 부재로서, 회전 테이블(110)의 중앙에는 상기 커버 부재(115)가 삽입 장착되기 위한 삽입 홈이 미리 마련될 수 있으며, 이를 통해 커버 부재(115)가 삽입 고정된다.
특히, 커버 부재(115)가 삽입 고정된 이후에는 회전 테이블(110)의 전체 높이와 수평을 이루어 가공 대상물(미도시)이 회전 테이블(110)의 상부에 안정적으로 안착 배치될 수 있도록 되어 있다.
한편, 이러한 커버 부재(115)는 도 4를 통해 확인할 수 있듯이 전술한 지브 부재(112)의 외측으로 상기 회전 테이블(110)과 견고하게 체결되는 구조를 갖는다.
이를 위해, 도시된 복수의 체결부재(이를 '제2체결부재'라 함)(117)를 이용하여 커버 부재(115)와 회전 테이블(110)을 연결시켜 주는데, 상기 제2체결부재(117)는 지브 부재(112)의 외측 원주 방향으로 설정된 간격(예: 60도)만큼 이격되어 다수 개(예: 6개)가 설치될 수 있다.
이러한 커버 부재(115)는 전술한 테이퍼 키(137)와 지브 부재(112) 내의 키 삽입공(112a) 간의 결합 상태를 더욱 견고하게 해주어, 회전 테이블(110)의 업다운 회전오차가 발생되는 현상을 더욱 감소시켜 줄 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 의하면, 가공 대상물이 안착 고정되는 회전 테이블의 업다운(up-down) 회전 오차 발생을 기존에 비해 대폭 줄일 수 있다.
특히, 베드와 그 상부에 지지되어 회전하는 회전 테이블 사이에 테이퍼 키 형태의 죔쇠 구조를 적용하여, 상호 간에 발생 가능한 회전오차 범위를 설계치 이하로 최소화시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 따르면, 회전 테이블의 구동 정밀도가 향상됨은 물론 내구수명이 증가될 수 있으며, 특히, 대형 공작기계의 가공 정밀도가 향상되어 구조적으로 더욱 복잡하고 정밀한 대형 부품을 가공해 낼 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 따른 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 관한 바람직한 실시예에 관하여 살펴보았다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 이 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
C.L.: 회전 테이블의 중심선
100: 테이블 업다운 회전오차 방지 장치
110: 회전 테이블
112: 죔쇠 체결 부재 112a: 키 삽입공
115: 커버 부재
130: 베드
131: 포지션 코더 131a: 포지션 코더의 축
132: 제1기어 134: 제2기어
135: 중심 축 137: 테이퍼 키

Claims (5)

  1. 베드와, 상기 베드의 중심축 상부에서 가공 대상물을 위치 고정시켜 회전하는 회전 테이블을 포함하는 대형 공작기계에서 상기 회전 테이블의 업다운 회전오차를 방지하는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치에 있어서,
    상기 베드의 중심축의 상단에는 테이퍼 키가 마련되고, 상기 회전 테이블의 중심 상에는 상기 테이퍼 키의 크기에 대응하는 키 삽입공이 마련된 지브 부재가 체결되되, 상기 테이퍼 키와 상기 키 삽입공 간의 쐐기 결합된 상부 공간으로 커버 부재가 상하 방향으로 체결되는 것을 특징으로 하는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이퍼 키는,
    상단부의 폭 크기는 상기 키 삽입공의 폭 크기와 동일하게 형성되되, 하단으로 갈수록 폭 크기가 확장되는 형상을 갖는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지브 부재는,
    상기 테이퍼 키 외측을 둘러 상기 베드의 중심축과 복수의 체결부재에 의해 상호 결합되는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버 부재는,
    상기 지브 부재에 비해 직경이 확장된 원판 형상을 가지되, 상기 커버 부재의 상면 높이는 상기 회전 테이블의 상면과 수평을 이루는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버 부재는,
    상기 지브 부재의 외측으로 상기 회전 테이블과 상호 체결되되, 복수의 체결부재에 의해 원주 방향으로 설정된 간격을 두고 체결되는 테이블 업다운 회전오차 방지 장치.
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