KR20210065035A - 회전 구동 장치 - Google Patents

Abstract

구동축 상에 설치되는 구동 전달 부재와 주축에 장착되는 원반형의 피구동 부재가 직접적 또는 간접적으로 걸어맞추어지도록 구성된 구동 전달 기구를 구비한 회전 구동 장치에 있어서, 그 피구동 부재의 구성에 대하여, 열팽창에 의한 확경을 가급적으로 억제할 수 있는 구성을 제공한다. 상기 피구동 부재를, 상기 주축에 장착되는 인너 링과, 상기 인너 링에 가열 수축 끼워맞춤에 의해 장착되는 아우터 링으로서 외주면으로 개구되도록 형성된 걸어맞춤용 홈을 가지는 아우터 링으로 구성된 것으로 한다. 그에 더하여, 상기 인너 링을 열팽창 계수가 5×10^-6/K 이하의 합금인 저열팽창 부재로 형성된 것으로 하고 또한 상기 아우터 링을 담금질 가능한 철계 재료로 형성된 것으로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

회전 구동 장치{ROTATION DRIVE DEVICE}

본 발명은, 구동 대상이 장착되는 주축(主軸; main spindle)에 대하여 구동 모터의 회전을 전달하는 구동 전달 기구로서, 상기 구동 모터에 연결된 구동축과, 상기 구동축 상에 설치되는 구동 전달 부재와, 상기 주축에 장착되는 원반형(圓盤狀)의 피구동 부재를 포함하고, 상기 구동 전달 부재와 상기 피구동 부재가 직접적 또는 간접적으로 걸어맞추어지도록 구성된 구동 전달 기구(機構)를 구비한 회전 구동 장치에 관한 것이다.

회전 구동 장치로서, 예를 들면, 공작물(workpiece)이 탑재되는 원(圓) 테이블이 일단(一端)에 장착된 주축을 회전 구동하여 미리 정해진 각도 위치로 인덱스하는 회전 테이블 장치 등의 인덱스 장치가 있다. 그리고, 그 인덱스 장치는, 구동 모터의 회전을 주축에 전달하는 구동 전달 기구를 구비하고, 주축이 그 구동 전달 기구를 통해 구동 모터에 의해 회전 구동되도록 구성되어 있다. 또한, 그 구동 전달 기구는, 구동 모터에 연결된 구동축과, 그 구동축 상에 설치된 구동 전달 부재와, 주축에 장착된 원반형의 피구동 부재로 이루어지고, 구동 전달 부재와 피구동 부재가 직접적으로 걸어맞추어지거나, 또는 걸어맞춤 부재를 통해 간접적으로 걸어맞추어지도록 구성되어 있다.

그리고, 그와 같은 구동 전달 기구로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에 개시된 기구(이하, 「종래 기구」라고 함)가 알려져 있다. 그 종래 기구는, 볼 감속기[볼 드라이브 기구(ball drive mechanism)]로서, 구동 전달 부재로서의 웜 기어와 피구동 부재로서의 웜 휠(worm wheel)이 걸어맞춤 부재로서의 볼을 통해 간접적으로 걸어맞추어지도록 구성되어 있다. 보다 상세하게는, 종래 기구에 있어서, 웜 기어는, 입력축(구동축)에 장착되는 원통형의 부재로서, 볼이 끼워넣어지는 볼 홈이 그 외주면(外周面)에 나선형으로 형성된 구성으로 되어 있다. 또한, 웜 휠은, 테이블을 지지하는 축(주축)에 장착된 원반형의 부재로서, 볼을 부분적으로 수용하는 복수의 오목부(걸어맞춤용 홈)가 외주면으로 개구되도록 형성된 구성으로 되어 있다. 그리고, 종래 기구에 있어서는, 웜 휠에서의 각각의 오목부에 볼이 수용되고, 그 볼이 웜 기어의 볼 홈에 끼워넣어짐으로써, 웜 기어와 웜 휠이 볼을 통해 간접적으로 걸어맞추어져 있다.

일본 공개특허 제2009-210004호 공보

그런데, 회전 구동 장치에 있어서는, 전술한 바와 같이 구동 전달 기구에서의 구동 전달 부재와 피구동 부재가 걸어맞추어져 있으므로, 주축의 회전 구동에 따라서, 그 걸어맞춤부에 발열이 생겨, 피구동 부재가 전체적으로 온도가 높은 상태로 된다. 그 결과, 피구동 부재는, 열팽창에 의해 확경(擴徑) 변형된다.

그리고, 회전 속도나 연속 구동 시간 등의 가공 조건에 따라서는, 그 확경 상태가, 인덱스 장치에 있어서 가장 중요한 정밀도인 인덱스 정밀도에 변화를 초래하게 된다. 구체적으로는, 상기한 종래 기구를 구비한 회전 구동 장치의 경우에는, 그 확경에 따라서, 웜 기어의 볼 홈 및 웜 휠의 오목부에 대한 볼의 맞닿음[압접(壓接)]이, 미리 상정(想定)된 것보다 강한 힘으로 행해진 상태로 된다. 그 결과, 전술한 인덱스 정밀도에 변화가 생긴 상태로 된다.

그러나, 종래에 있어서는, 그와 같은 피구동 부재(웜 휠)의 열팽창에 의한 확경 자체가 생기지 않도록 하는 대책은 강구할 수 있지 않고, 그와 같은 확경이 예상되는 경우에는, 가공 조건의 쪽을 재검토함으로써 대응하지 않을 수 없었다. 그러므로, 가공 조건에 제한을 받는다는 문제가 있었다.

그리고, 회전 구동 장치에 있어서의 구동 전달 기구로서는, 전술한 바와 같은 종래 기구 외에, 롤러를 통해 구동 전달 부재와 피구동 부재가 간접적으로 걸어맞추어지는 롤러 기어 캠 기구나, 구동 전달 부재와 피구동 부재가 기어 톱니에 있어서 직접적으로 걸어맞추어지는 웜 기어 기구가 있다.

그리고, 그와 같은 롤러 기어 캠 기구나 웜 기어 기구에 있어서도, 상기한 종래 기구와 마찬가지로 주축의 회전 구동 시에 피구동 부재의 열팽창이 생기므로, 그에 기인하는 문제가 발생하는 경우가 있다.

이상과 같은 실정을 감안하여, 본 발명은, 전술한 바와 같이 구동 전달 부재와 피구동 부재를 포함하는 구동 전달 기구를 구비한 회전 구동 장치에 있어서, 그 피구동 부재의 구성에 대하여, 열팽창에 의한 확경을 가급적으로 억제할 수 있는 구성을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 전술한 바와 같이 구동축 상에 설치되는 구동 전달 부재와 주축에 장착되는 원반형의 피구동 부재가 직접적 또는 간접적으로 걸어맞추어지도록 구성된 구동 전달 기구를 구비한 회전 구동 장치를 전제로 한다.

그리고, 본 발명은, 그 전제로 하는 회전 구동 장치에 있어서, 상기 피구동 부재를, 상기 주축에 장착되는 인너 링(inner ring)과, 상기 인너 링에 가열 수축 끼워맞춤[슈링크 피트(shrink fit)]에 의해 장착되는 아우터 링(outer ring)으로서 외주면으로 개구되도록 형성된 걸어맞춤용 홈을 가지는 아우터 링으로 구성된 것으로 한다.

그에 더하여, 상기 인너 링을 열팽창 계수(係數)가 5×10^-6/K 이하의 합금인 저열팽창 부재로 형성된 것으로 하고 또한 상기 아우터 링을 담금질(hardening) 가능한 철계(鐵系) 재료로 형성된 것으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 회전 구동 장치에 의하면, 그 피구동 부재는, 종래와 같이 단일의 재료로 형성되는 것은 아니고, 인너 링과 아우터 링으로 이루어지는 2층 구조로 형성되어 있다. 그에 더하여, 그 피구동 부재에 있어서는, 아우터 링이 인너 링에 대하여 가열 수축 끼워맞춤에 의해 장착되어 있다. 그리고, 그 가열 수축 끼워맞춤은, 인너 링의 외경보다 내경(內徑)이 작은 아우터 링을 열팽창에 의해 내경이 인너 링의 외경보다 커지게 될 때까지 가열한 후, 아우터 링의 관통공 내에 인너 링을 배치하고, 그 아우터 링을 냉각하여 축경(縮徑)시킴으로써 아우터 링을 인너 링에 서로 끼워진 상태로 하는 고정 방법이다. 따라서, 그 가열 수축 끼워맞춤된 상태에서는, 아우터 링의 내경은, 당초(수축 끼워맞춤 전)의 내경보다 큰 인너 링의 외경(外徑)과 일치하고 있고, 그 결과, 아우터 링의 외경은, 당초의 외경보다 인너 링과의 체결 여유(interference)만큼 크게 되어 있다.

또한, 가열 수축 끼워맞춤을 행하는 데 있어서의 그 체결 마진은, 당연히 가공 시에 피구동 부재가 도달할 가능성이 있는 가장 높은 온도(최고 온도)를 근거로 하여 설정된다.

보다 상세하게는, 피구동 부재가 그 최고 온도에 도달한 열팽창 시의 아우터 링의 내경이 인너 링의 외경보다 크면 인너 링에 대한 아우터 링의 끼워맞춘 상태가 해제되어 버리므로, 체결 마진(인너 링의 외경에 대한 아우터 링의 내경)은, 당연히 상기 최고 온도 시에서도 그와 같은 끼워맞춘 상태의 해제가 발생하지 않도록 설정된다.

따라서, 가열 수축 끼워맞추어진 상태에서의 아우터 링의 직경(내경, 외경)은, 상기 최고 온도 시의 직경보다 이미 크게 되어 있고, 그 결과, 가공 중에 있어서는, 아우터 링이 자신의 열팽창에 기인하여 그 가열 수축 끼워맞춤된 상태 이상으로 확경되는 경우는 생기지 않는다.

또한, 본 발명에 의한 피구동 부재에서는, 인너 링은, 전술한 바와 같은 저열팽창 부재로 형성되어 있고, 가공 중에 피구동 부재가 도달하는 온도에서는 열팽창에 의한 확경이 거의 생기지 않는 것으로 되어 있다. 이로써, 가공 중에 있어서, 인너 링이 열팽창에 의해 확경되는 것에 기인하여 아우터 링이 확경되는 경우도 생기지 않는다. 따라서, 본 발명에 의한 피구동 부재에 의하면, 가공 중에 피구동 부재의 온도가 상승해도, 그에 기인하는 피구동 부재의 확경이 생기지 않으므로, 그 확경이 원인으로 되어 생기는 전술한 바와 같은 문제가 발생하지 않는다.

그리고, 피구동 부재에 대하여, 피구동 부재를 전술한 바와 같은 저열팽창 부재만으로 형성해도, 피구동 부재는 동일하게 확경이 생기지 않는 것으로 된다. 그러나, 저열팽창 부재의 경우, 피구동 부재의 제조 면에 있어서 문제가 있었다.

상세하게는, 전술한 바와 같이 피구동 부재에는, 그 외주부에 구동 전달 부재와의 걸어맞춤을 위한 걸어맞춤용 홈이 형성된다. 그리고, 그 걸어맞춤용 홈을 형성하기 위한 가공을 행하는 데 있어서는, 마무리 정밀도를 높이기 위해, 피구동 부재를 형성하는 재료에 대하여 담금질이 행해진다. 특히, 전술한 바와 같은 볼을 걸어맞춤 부재로 하는 종래 기구의 경우에는, 걸어맞춤용 홈에 대하여 극히 높은 마무리 정밀도가 요구된다. 그러나, 저열팽창 부재는, 그 재질 상, 대부분의 경우에 있어서 담금질을 행할 수 없다. 그러므로, 저열팽창 부재에서는, 높은 마무리 정밀도의 걸어맞춤용 홈을 형성하거나, 그 상태를 유지하는 것이 곤란하다.

그에 대하여, 본 발명에서의 피구동 부재에 있어서는, 그 걸어맞춤용 홈이 형성되는 외주부를 포함하는 부분인 아우터 링은, 담금질 가능한 철계 재료에 의해 형성되어 있다. 따라서, 그 피구동 부재에 의하면, 전술한 바와 같이 열팽창에 의한 확경을 억제하면서도, 걸어맞춤용 홈을 높은 마무리 정밀도로 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 회전 구동 장치의 일례인 회전 테이블 장치를 나타낸 개략 단면도(斷面圖)이다.
도 2는 도 1에 나타내는 회전 테이블 장치에 구비된 볼 드라이브 기구를 나타낸 평면도이다.
도 3는 도 2에 나타낸 터릿(turret)의 A-A 단면도이다.

이하에, 도 1 내지 도 3에 기초하여, 본 발명에 의한 회전 구동 장치의 일 실시예를 설명한다. 그리고, 본 실시예는, 회전 구동 장치로서의 회전 테이블 장치에 본 발명을 적용한 예이다.

도 1에 나타낸 것은, 이른바 인덱스 장치로서의 회전 테이블 장치(1)이다. 그 회전 테이블 장치(1)는, 수용공(2a)을 가지는 프레임(2)과, 그 수용공(2a) 내에서 베어링(3)을 통해 프레임(2)에 대하여 상대 회전 가능하게 지지되는 주축(4)을 구비하고 있다. 그리고, 주축(4)에는, 구동 대상으로서의 테이블(5)로서 공작물(도시하지 않음)이 탑재되는 테이블(5)이 그 일단에 장착되어 있다.

또한, 회전 테이블 장치(1)는, 주축(4)을 회전 구동시키기 위한 구동원으로서의 구동 모터(6)와, 구동 모터(6)의 회전을 주축(4)에 전달하는 구동 전달 기구(7)를 구비하고 있다. 그리고, 회전 테이블 장치(1)는, 주축(4)을 미리 정해진 각도 위치로 인덱스하도록, 주축(4)을 구동 전달 기구(7)를 통해 구동 모터(6)에 의해 회전 구동하도록 구성되어 있다. 그리고, 도시는 생략하지만, 회전 테이블 장치(1)는, 그 인덱스된 각도 위치에서 주축(4)을 유지하는 클램프(clamp) 장치를 구비하고 있다.

그 구동 전달 기구(7)에 대하여, 본 실시예에서는, 그 구동 전달 기구(7)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 구성된 볼 드라이브 기구이다. 그 볼 드라이브 기구(7)는, 구동 모터(6)에 연결된 구동축(8), 구동축(8) 상에 설치된 구동 전달 부재로서의 웜(9), 및 주축(4)에 장착된 피구동 부재로서의 터릿(10)을 구비하고 있다.

또한, 볼 드라이브 기구(7)는, 웜(9)과 터릿(10)이 걸어맞추어지기 위한 걸어맞춤 부재로서의 볼(14)을 구비하고 있다. 그리고, 그 볼 드라이브 기구(7)의 구성에 대하여, 상세하게는, 다음과 같다.

터릿(10)은, 원반형으로 형성된 부재이며, 판두께 방향으로 관통하도록 동심형으로 형성된 관통공(10a)을 가지는 부재이다. 또한, 주축(4)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 그 축선(軸線) 방향에서의 대략 중간부보다 상기 일단[테이블(5)] 측에, 반경 방향으로 팽출(膨出)하도록 형성된 확경부(擴徑部)(4a)를 가지고 있다. 또한, 주축(4)은, 그 확경부(4a)에 있어서, 베어링(3)을 통해 프레임(2)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다.

그에 더하여, 터릿(10)에서의 관통공(10a)은, 그 내경이 주축(4)에서의 확경부(4a)보다 타단측의 부분의 외경과 대략 같도록 형성되어 있다. 그리고, 터릿(10)은, 주축(4)의 상기 타단측의 부분이 관통공(10a)에 삽통되고 또한 확경부(4a)의 상기 축선 방향에서의 타단측의 단면(端面)에 맞닿은 상태로 확경부(4a)에 대하여 고정되고, 주축(4)에 대하여 상대 회전 불가능하게 장착되어 있다. 그리고, 그 확경부(4a)에 대한 터릿(10)의 고정은, 터릿(10)에 대하여 원주 방향에 위치를 어긋나게 하여 판두께 방향으로 삽통(揷通)된 복수의 나사 부재(도시하지 않음)가 확경부(4a)에 나사삽입되는 형태로 행해지고 있다.

또한, 터릿(10)은, 그 외주부에, 외주면(10b)에 있어서 원형상으로 개구되고 또한 주위 방향에 있어서 등간격(等間隔)으로 형성된 복수의 구멍(오목부)(13)을 가지고 있다. 그 구멍(13)은, 걸어맞춤 부재로서의 볼(14)이 수용되는 수용홈이며, 본 발명에서 말하는 걸어맞춤용 홈에 상당한다. 그리고, 그 각 수용홈(13)은, 그 내주면(內周面)에 있어서 볼(14)의 일부분을 받도록 한 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 볼(14)은, 자성 재료로 형성된 구체(球體)이며, 각 수용홈(13)에 수용되어 있다. 또한, 터릿(10)에 있어서는, 각 수용홈(13)의 바닥면에 노출되도록 하여 수용홈(13)마다 자석(도시하지 않음)이 매립되어 있고, 각 볼(14)은, 그 자석에 의한 자력(磁力)에 의해, 수용홈(13)에 수용된 상태로 유지되어 있다.

구동축(8)은, 주축(4)의 축선 방향에 대하여 그 축선을 직교시키는 방향으로, 2개의 베어링(16), (16)을 통해 프레임(2)에 대하여 상대 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 구동축(8)은, 주축(4)의 축선 방향에 관하여는, 주축(4)에 장착된 터릿(10)의 각각의 수용부(13)에 수용된 볼(14)의 중심에 그 축심(軸心; axis)이 일치하는 위치에 배치되어 있다. 그에 더하여, 구동축(8)은, 커플링(15)을 통해 구동 모터(6)의 출력축(6a)에 대하여 연결되어 있다. 그리고, 그 구동축(8) 상에는, 웜(9)이 설치되어 있다. 그리고, 본 실시예에서는, 구동축(8)과 웜(9)은 일체로 형성되어 있는 것으로 한다.

웜(9)은, 원통으로서 중앙부가 잘록한 북 형상의 부재이며, 볼(14)이 끼워넣어지는 볼 홈(9a)을 그 외주면에 가지고 있다. 그리고, 그 볼 홈(9a)은, 볼(14)의 일부분이 끼워넣어지도록 한 홈형상으로, 웜(9)의 축선 방향을 따라 나선형으로 형성되어 있다. 또한, 구동축(8)의 축선 방향에서의 웜(9)의 위치는, 전술한 바와 같이 구동축(8)이 배치된 상태에서, 터릿(10)에 유지된 볼(14)이 웜(9)의 볼 홈(9a)에 끼워넣어지도록 한 위치로 되어 있다.

이와 같이, 볼 드라이브 기구(7)는, 웜(9)과 터릿(10)이 볼(14)을 통해 간접적으로 걸어맞추어지는 구성으로 되어 있다. 그리고, 그 볼 드라이브 기구(7)에 있어서는, 구동 모터(6)에 의해 구동축(8)이 회전 구동됨으로써, 그 구동축(8)의 회전에 따른 웜(9)의 회전에 의해, 웜(9)의 볼 홈(9a)에 끼워넣어진 상태의 볼(14)이 전동(轉動)하면서 웜(9)의 축선 방향으로 이동한다. 그 결과, 그 볼(14)을 유지하는 터릿(10)이 회전하고, 터릿(10)이 고정된 주축(4)이 회전한다. 즉, 그 볼 드라이브 기구(7)를 사용한 회전 테이블 장치(1)에 있어서는, 구동 모터(6)의 회전이 볼 드라이브 기구(7)[웜(9), 터릿(10)]을 통해 주축(4)에 대하여 전달되고, 주축(4)이 볼 드라이브 기구(7)를 통해 구동 모터(6)에 의해 구동된다.

이상과 같이 구성된 회전 테이블 장치(1)에 있어서, 볼 드라이브 기구(7)에서의 터릿(10)은, 주축(4)에 장착되는 인너 링(11)과, 그 인너 링(11)에 장착되는 아우터 링(12)으로 구성되어 있다. 그리고, 상기한 걸어맞춤용 홈으로서의 수용홈(13)은, 그 아우터 링(12)에 대하여 형성되어 있다. 그 터릿(10)의 구성에 대하여, 상세하게는 다음과 같다.

인너 링(11)은, 원반형의 부재이며, 전술한 바와 같이 주축(4)에 장착되는 부재이다. 따라서, 그 인너 링(11)에는, 판두께 방향으로 관통하도록 형성된 관통공(11a)으로서, 그 내경이 주축(4)에서의 상기 타단측의 부분의 외경과 대략 같은 관통공(11a)이 동심형으로 형성되어 있다. 그리고, 그 관통공(11a)이, 상기한 터릿(10)을 주축(4)에 장착하기 위한 관통공(10a)에 상당한다.

그에 더하여, 그 인너 링(11)은, 본 실시예에서는, 저열팽창 부재인 인바(invar) 합금으로 형성되어 있다. 단, 본 발명에 있어서는, 그 인너 링은, 열팽창 계수가 5×10^-6/K 이하의 합금인 저열팽창 부재에 의해 형성되어 있으면 되고, 인너 링(11)은, 예를 들면, 노비나이트(등록상표) 등의 합금으로 형성된 것이라도 된다.

또한, 본 실시예에서는, 그 인너 링(11)은, 판두께 방향에서의 한쪽의 단면측(端面側)의 부분이 그 이외의 부분보다 대경(大徑)으로 되어 있고, 그 외주면에 스텝부(段部; step portion)를 가지도록 형성되어 있다. 그에 더하여, 인너 링(11)은, 그 대경의 부분 이외의 부분인 소경부(小徑部)(11b)의 직경이 터릿(10)의 직경의 90% 정도인 것과 같은 크기로 형성되어 있다.

아우터 링(12)은, 인너 링(11)과 마찬가지로, 원반형의 부재로서, 판두께 방향으로 관통하는 관통공(12a)을 가지는 부재이다. 그리고, 그 관통공(12a)은, 그 내경이 인너 링(11)에서의 소경부(11b)의 외경보다 약간 작게 되도록 형성되어 있다.

그리고, 그 아우터 링(12)에는, 상기한 복수의 수용홈(13)이 외주면으로 개구되도록 하여 형성되어 있다. 따라서, 그 아우터 링(12)을 형성하고 있는 재료는, 담금질 가능한 철계 재료로 되어 있다. 그리고, 본 실시예의 아우터 링(12)은, 그와 같은 담금질 가능한 철계 재료로서의 크롬 몰리브덴 강(鋼)으로 형성되어 있다. 단, 본 발명에 있어서는, 아우터 링은, 담금질 가능한 것이면, 다른 철계 재료로 형성되어 있어도 된다.

또한, 그 아우터 링(12)의 판두께 방향에서의 치수는, 인너 링(11)의 소경부(11b)의 판두께 방향에서의 치수와 거의 일치하고 있다. 그에 더하여, 아우터 링(12)은, 그 인너 링(11)에서의 소경부(11b)에 대하여, 가열 수축 끼워맞춤에 의해 장착된다. 그 가열 수축 끼워맞춤에 의한 장착에 대하여, 상세하게는, 다음과 같다.

먼저는, 열팽창에 의해 확경되도록, 아우터 링(12)이 가열된다. 그리고, 그 가열은, 아우터 링(12)에서의 관통공(12a)의 내경이, 인너 링(11)에서의 소경부(11b)의 외경보다 크고, 또한 상기한 대경의 부분의 외경보다 작은 상태로 되도록 한 정도로 행해진다. 이어서, 아우터 링(12)이 그와 같이 확경된 상태에서, 그 관통공(12a)에 대하여 인너 링(11)의 소경부(11b)가 삽입되고, 상기 스텝부(step portion)의 단면이 아우터 링(12)의 단면에 맞닿은 상태로 된다. 그리고, 그와 같은 양 단면의 맞닿음에 의해 위치결정된 상태에서, 아우터 링(12)이 냉각된다. 그 결과, 가열(열팽창)에 의해 확경되어 있었던 아우터 링(12)이 축경되어, 인너 링(11)의 소경부(11b)에 서로 끼워진 상태(수축 끼워맞춤된 상태)로 된다.

그리고, 그와 같이 가열 수축 끼워맞춤된 상태에서는, 아우터 링(12)의 내경은, 인너 링(11)에서의 소경부(11b)의 외경과 일치하고 있고, 당초의 직경보다 확경된 상태로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 아우터 링(12)의 내경은, 당초의 내경과 인너 링(11)에서의 소경부(11b)의 외경과의 차이(체결 마진)분만큼 확경된 상태로 되어 있다. 또한, 그에 따라서, 아우터 링(12)의 외경도, 그 내경의 확경분(체결 마진)만큼 확경된 상태로 되어 있다.

단, 그 체결 마진은, 가공 시에 터릿(10)이 도달할 가능성이 있는 최고 온도를 근거로 하여 정해진다. 즉, 전술한 바와 같이 가열 수축 끼워맞춤된 상태에서의 아우터 링(12)의 확경량(擴徑量)이 상기 최고 온도에서의 아우터 링(12)의 열팽창에 의한 확경량보다 큰 것처럼, 그 체결 마진이 정해져 있다.

그리고, 인너 링(11)[소경부(11b)]에 대한 아우터 링(12)의 장착에 대하여, 그 장착 상태를 더욱 견고한 것으로 하는 것을 필요로 하는 경우에는, 전술한 바와 같은 가열 수축 끼워맞춤에 의한 고정에 대하여, 나사 부재에 의한 고정이나 접착제에 의한 고정을 추가하면 된다.

이상과 같이 구성된 터릿(10)을 포함하는 볼 드라이브 기구(7)를 구비한 회전 테이블 장치(1)에 의하면, 그 터릿(10)은, 외주부를 포함하는 부분이 담금질 가능한 철계 재료에 의해 형성되어 있고, 그 외주부에 설치되는 걸어맞춤용 홈으로서의 수용홈(13)을 높은 마무리 정밀도로 형성할 수 있는 것으로 되어 있다. 그에 더하여, 터릿(10)은, 그와 같은 외주부를 포함하는 철계 재료로 이루어지는 아우터 링(12)과, 그 아우터 링(12)이 장착되는(외측으로부터 끼워지는) 동시에 저열팽창 부재인 인바 합금으로 이루어지는 인너 링(11)과의 2층 구조로 구성된 것으로 되어 있고, 또한 인너 링(11)에 대한 아우터 링(12)의 외측으로부터의 끼워짐이 가열 수축 끼워맞춤에 의해 행해지는 것으로 되어 있다. 또한, 그 가열 수축 끼워맞춤을 위한 체결 마진은, 상기 최고 온도에서의 아우터 링(12)의 열팽창에 의한 확경량보다 큰 것으로 되어 있다.

따라서, 그 구성에 의하면, 가공 중에 터릿(10)의 온도가 상승해도, 터릿(10)의 열팽창에 의한 확경이 생기지 않고, 그 확경에 따른 웜(9)의 볼 홈(9a) 및 터릿(10)의 수용홈(13)에 대한 볼(14)의 압접 상태의 변화도 생기지 않으므로, 그 변화[터릿(10)의 열팽창에 의한 확경]에 기인하는 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 이상에서 설명한 실시예에 한정되지 않고, 이하 (1) 내지 (3)과 같이 변형시킨 태양(態樣)(변형예)으로도 실시할 수 있다.

(1) 상기 실시예에서는, 인너 링(11)이 외주면에 상기 스텝부를 가지도록 형성되어 있고, 그 인너 링(11)의 소경부(11b)에 대하여 아우터 링(12)이 장착되어 있다. 그에 더하여, 그 소경부(11b)의 직경은, 터릿(10)의 직경의 90% 정도로 되어 있다. 즉, 인너 링은, 아우터 링이 장착되는(외측으로부터 끼워지는) 부분[이하, 「외감부(外嵌部)」라고 함]의 외경이 피구동 부재인 터릿의 외경의 90% 정도인 것과 같은 크기로 형성되어 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 인너 링은, 그와 같은 크기로 형성된 것에 한정되지 않는다.

보다 상세하게는, 본 발명에서의 피구동 부재에 있어서는, 아우터 링은, 외주부에 걸어맞춤용 홈을 가지고 있으면 되고, 적어도 그 걸어맞춤용 홈을 형성 가능한 크기이면 된다. 따라서, 아우터 링에서의 내주부의 두께가 필요한 강도를 만족시키는 한에 있어서는, 예를 들면, 상기 실시예의 구성에 있어서도, 아우터 링의 내경을 더 크게 할 수 있다.

한편, 예를 들면, 상기 실시예의 구성에 있어서, 아우터 링의 내경을 더 작게 하는 것도 가능하다. 단, 체결 마진이 같은 경우, 아우터 링의 내경을 작게 하는, 즉 아우터 링의 반경 방향에서의 치수(반경 치수)를 크게 하면, 그에 따라 가열 수축 끼워맞추어진 상태로 아우터 링이 당초의 상태로 돌아오려고 하는(축경되려고 하는) 힘도 커지게 된다. 그러므로, 인너 링을 형성하는 부재의 강도(인너 링의 강도)에 따라서는, 아우터 링의 상기 반경 치수를 어느 정도 이상 크게 하면, 인너 링에서의 외감부가 압축되어 축경되어, 그 외감부의 외경이 당초의 외경보다 작아지게 된다. 그리고, 그 결과, 그 인너 링에 가열 수축 끼워맞춤(외측으로부터 끼워짐)되는 아우터 링의 외경, 즉 터릿의 외경도, 당초의 인너 링(외감부)의 외경을 근거로 하여 상정된 외경보다 작아지게 된다. 따라서, 아우터 링의 상기 반경 치수에 대하여, 가열 수축 끼워맞춤에 수반하여 그와 같은 인너 링(외감부)의 축경이 생기지 않도록 한 크기로 설정할 필요가 있다.

이와 같이, 아우터 링의 내경은, 전술한 바와 같이 강도적으로 문제가 없는 범위에서 걸어맞춤용 홈이 형성 가능하도록 크게 하는 것도 가능하며, 또한 전술한 바와 같이 인너 링의 축경이 생기지 않을 정도로 작게 하는 것도 가능하다. 즉, 아우터 링의 내경은, 이와 같은 조건을 만족시키는 범위에 있어서 임의로 설정 가능하다. 그리고, 인너 링에서의 외감부의 외경은, 아우터 링의 내경에 따라서, 설정되는 것이므로, 설정되는 아우터 링의 내경에 따라서는, 상기 실시예와 다른, 즉 터릿의 외경에 대한 그 비율이 90% 정도 이외로 된다.

(2) 상기 실시예에서는, 인너 링(11)은, 그 외주면에 상기 스텝부를 가지도록 형성되어 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 인너 링은, 그와 같이 외주면에 스텝부를 가지도록 형성된 것에 한정되지 않고, 판두께 방향에 걸쳐 그 외경이 같도록 형성된 것이라도 된다. 또한, 이 경우에 있어서, 인너 링의 판두께 방향에서의 치수와 아우터 링의 판두께 방향에서의 치수와는, 같아도 되고, 상기 실시예와 마찬가지로 인너 링 쪽이 커져도 된다. 그리고, 전자(前者)의 경우에는, 인너 링 전체가 상기 실시예에서 말하는 외감부로 된다. 또한, 후자의 경우에는, 인너 링에서의 아우터 링을 외측으로부터 끼우는 부분이 그 외감부로 된다.

(3) 본 발명이 전제로 하는 회전 구동 장치에 대하여, 그 회전 구동 장치는, 상기 실시예에서 설명한 인덱스 장치로서의 회전 테이블 장치에 한정되지 않고, 예를 들면, 주축에 상당하는 지지축에 의해 지지된 구동 대상으로서의 주축 스핀들을 구비하고 또한 지지축의 축선 주위에 그 주축 스핀들의 각도 위치를 인덱스하도록 구성된 밀링 헤드(스핀들 헤드) 등의 다른 인덱스 장치라도 된다. 또한, 회전 구동 장치는, 인덱스 장치에 한정되지 않고, 예를 들면, 구동 대상으로서의 공구가 장착된 주축을 연속하여 회전 구동하는 장치라도 된다. 그리고, 그와 같은 회전 구동 장치에 대하여, 상기 실시예에서는, 주축이 일체로 형성된 구성의 것으로서 설명하였으나, 본 발명이 전제로 하는 회전 구동 장치에 있어서는, 주축은, 복수의 부재를 조합시켜 구성되어 있어도 된다.

또한, 그 회전 구동 장치에 구비되는 구동 전달 기구에 대하여, 그 구동 전달 기구는, 상기 실시예에서 설명한 볼 드라이브 기구에 한정되지 않고, 구동 전달 부재로서의 롤러 기어 캠과 피구동 부재로서의 터릿이 걸어맞춤 부재로서의 롤러를 통해 간접적으로 걸어맞추어지는 롤러 기어 캠 기구라도 된다. 그리고, 이 경우에는, 터릿에 있어서 그 외주면으로 개구되도록 형성된 구멍(홈)으로서, 롤러를 회전 가능하게 지지하는 지지축이 끼워져 삽입되는 홈이, 피구동 부재에서의 걸어맞춤용 홈에 상당한다. 또한, 구동 전달 기구는, 그와 같이 구동 전달 부재와 피구동 부재가 간접적으로 걸어맞추어지는 것에 한정되지도 않고, 구동 전달 부재로서의 웜과 피구동 부재로서의 웜 휠이 직접적으로 걸어맞춤[치합(齒合)]되는 웜 기어 기구라도 된다. 그리고, 이 경우에는, 웜 휠의 기어 톱니에서의 인접하는 2개의 톱니의 간극(기어홈)이, 걸어맞춤용 홈에 상당한다.

또한, 본 발명은, 이상에서 설명한 실시예 및 변형예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 여러 가지로 변경할 수 있다.

1: 회전 테이블 장치(회전 구동 장치)
2: 프레임
2a: 수용공
3, 16: 베어링
4: 주축
4a: 확경부
5: 테이블(구동 대상)
6: 구동 모터
6a: 출력축
7: 볼 드라이브 기구(구동 전달 기구)
8: 구동축
9: 웜(구동 전달 부재)
9a: 볼 홈
10: 터릿(피구동 부재)
10a: 관통공
10b: 외주면
11: 인너 링
11a: 관통공
11b: 소경부
12: 아우터 링
12a: 관통공
13; 수용홈(걸어맞춤용 홈)
14: 볼(걸어맞춤 부재)
15: 커플링

Claims (1)

1. 구동 대상이 장착되는 주축(主軸; main spindle)에 대하여 구동 모터의 회전을 전달하는 구동 전달 기구로서,
   상기 구동 모터에 연결된 구동축;
   상기 구동축 상에 설치되는 구동 전달 부재; 및
   상기 주축에 장착되는 원반형(圓盤狀)의 피구동 부재;
   를 포함하고,
   상기 구동 전달 부재와 상기 피구동 부재가 직접적 또는 간접적으로 걸어맞추어지도록 구성된 구동 전달 기구(機構)를 구비하는 회전 구동 장치에 있어서,
   상기 피구동 부재는, 상기 주축에 장착되는 인너 링(inner ring)과, 상기 인너 링에 가열 수축 끼워맞춤[슈링크 피트(shrink fit)]에 의해 장착되는 아우터 링(outer ring)으로서 외주면(外周面)으로 개구되도록 형성된 걸어맞춤용 홈을 구비하는 아우터 링으로 구성되어 있고,
   상기 인너 링은, 열팽창 계수(係數)가 5×10^-6/K 이하의 합금인 저열팽창 부재로 형성되어 있고,
   상기 아우터 링은, 담금질(hardening) 가능한 철계(鐵系) 재료로 형성되어 있는,
   회전 구동 장치.

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