KR20220102722A - 공작기계 회전 테이블의 엔코더 설치 구조 - Google Patents

Abstract

공작기계의 회전테이블 장치에 있어서, 테이블의 하부 프레임의 중심에 수직방향으로 상기 테이블을 회전 가능하게 지지하며 내부에는 열팽창을 유발하는 복수의 유로가 형성된 원통형의 중심축을 설치하되, 상기 원통형의 중심축 내경부에는 틈새를 형성하여 상기 중심축의 상단부까지 연장되는 지지대를 설치하고, 상기 지지대의 상단부에 테이블의 회전각도를 검출하는 엔코더 몸체를 설치함으로써, 상기 중심축에 열변형이 일어나더라도 상기 엔코더 몸체를 지지하는 지지대에는 열변형의 영향이 미치지 않게 함으로써, 엔코더의 동심도를 유지하여 테이블의 회전각도를 정확하게 검출할 수 있다. 따라서 테이블 상에 거치된 공작물에 대해 회전각도 분할에 의한 가공 정밀도를 더욱 향상 시킬 수 있다.

Description

공작기계 회전 테이블의 엔코더 설치 구조{Encoder installation structure of machine tool rotary table}

본 발명은 공작기계의 회전 테이블 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 회전 테이블의 내부의 열변형에 영향을 받지 않는 엔코더의 설치 구조에 관한 것이다.

일반적으로 머시닝센터와 같은 공작기계는 회전하는 테이블 위에 공작물을 거치하고, 테이블의 회전각도를 변경해 가면서 동시에 스핀들에 장착된 공구가 회전하여 공작물을 절삭 등 가공작업을 수행한다. 이 때 머시닝센터의 회전테이블 장치는 제어장치의 지령에 의해 일정한 각도로 테이블의 각도분할 회전 동작을 수행하게 된다. 또한 회전테이블 장치는 상부의 공작물을 거치한 테이블을 승강 및 회전 또는 고정하는 테이블 구동장치를 구비한다. 테이블 구동장치는 테이블의 회전각도를 변경함으로써 테이블 상에 고정된 공작물을 복잡한 형상으로 가공할 수 있게 한다.

도 1은 종래기술로서, 회전테이블 장치의 단면도이다. 도 2는 종래기술로, 지지대에 설치된 엔코더의 동심도를 나타내는 확대도면이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 공작기계 회전테이블 장치(10)는, 상부는 회전 동작과 승하강 동작을 수행하는 테이블(20)이 설치되고, 상기 테이블(20)의 하부에는 프레임(21)이 설치되고, 이 프레임(21) 상에는 수직방향으로 상기 테이블(20)의 하부를 지지하는 중심축(50)이 설치되고, 상기 중심축(50)의 상부에는 원주방향으로 회전용 씰(63)을 삽입하여 로타리죠인트(60)가 설치되며, 상기 중심축(50)의 내부에는 상기 로타리죠인트(60)로 연결되는 유로(61)가 형성된다.

또한, 상기 테이블(20)의 하부에 위치하며 상기 중심축(50)의 상부 로타리죠인트(60)의 외주연에는 상기 테이블(20)의 승강 동작을 위한 승강장치와, 테이블(20)을 지령된 각도로 회전시키는 회동장치와, 지령된 회전각도 위치에서 테이블(20)의 회전 동작을 정지시키고 테이블(20)의 회전을 고정하는 클램프 장치를 포함하는 테이블 구동장치(70)가 설치된다.

또한, 상기 유로(61)와 로타리죠인트(60)를 통해 공급되는 유압은 상기 테이블(20)의 하부의 테이블 구동장치(70)를 작동시켜 테이블(20)을 승하강 및 고정시키는 작용을 한다. 이 때 테이블(20)의 회동은 상기 로터리죠인트로 공급되는 유압을 이용할 수 있으나, 통상적으로는 별도의 서보모터로 제어한다.

또한, 상기 중심축(50)의 상부와 테이블(20)의 하부에는 상기 테이블(20)의 회동 각도를 검출하는 엔코더(30)가 설치된다. 이러한 엔코더(30)는, 엔코더 몸체(31)는 상기 중심축(50)의 상부에 설치되고, 상기 엔코더 몸체(31)에 검출 기능을 제공하는 엔코더 로터(32)는 상기 테이블(20)의 하부에 동심도를 맞추어 정밀하게 설치된다.

그러나 이와 같이 구성된 회전테이블 장치(10)는 테이블(20)이 승강 동작과 회전 및 클램프 동작을 반복하는 과정에 승강장치와 클램프에 공급되는 유압에 열이 발생하고, 이 열은 상기 중심축(50) 내부에 형성된 유로(61)를 통해 상기 중심축(50)에 전도되어 중심축(50)의 열변형을 유발한다. 도 2와 같이, 중심축(50)의 열변형은 중심축(50) 상부에 설치된 엔코더 몸체(31)의 위치를 변경시키게 되고, 이로 인해 상기 테이블(20)의 하부 회전중심에 상기 엔코더 몸체(31)와 동심도를 맞추어 정밀한 틈새(52)로 조립된 엔코더 로터(32)와 위치 정밀도가 변경되어 테이블(20)의 회전각도 검출 정확도를 떨어뜨리는 문제가 발생한다 이는 엔코더(30)의 회전각도 검출에 기반하여 테이블(20)의 회전각도를 제어하며 테이블(20) 상에 거치된 공작물을 가공하는데 있어서 공작물의 정밀도를 불량하게 하는 원인이 된다.

한편, 선행기술문헌으로 개시하는 특허문헌 1(한국 공개특허 10-2016-0085001호)와 특허문헌 2(한국 공개특허 10-2018-0120318호) 특허문헌 3(한국 공개특허 10-2016-0121234호)에서는, 앞서 소개한 바와 같이 테이블이 승강 동작과 회전 및 클램프 동작을 위해 형성된 유로가 중심축 내부에 형성되어, 유로 상에서 발생되는 열이 중심축에 전도되어 중심축의 열변형을 유발하는 문제를 가지고 있다.

한국 공개특허 10-2016-0085001호 한국 공개특허 10-2018-0120318호 한국 공개특허 10-2016-0121234호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공작기계 테이블의 회전각도를 검출하기 위해 설치되는 엔코더를, 회전테이블 장치의 열변형에 영향을 받지 않도록 설치함으로써, 테이블의 회전각도를 정확하게 검출하는 회전테이블 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공작기계 회전 테이블의 엔코더 설치 구조는,

상부에는 공작물을 거치하는 테이블이 설치되고, 상기 테이블의 하부 프레임의 중심에는 수직방향으로 상기 테이블을 회전 가능하게 지지하며 내부에는 복수의 유로가 형성된 원통형의 중심축이 설치되는 공작기계 회전테이블 장치에 있어서,

상기 원통형의 중심축 내경부에는 틈새를 형성하여 하부는 상기 프레임의 하단부에 지지되고 상부는 상기 중심축의 상단부까지 연장되는 지지대를 설치하고,

상기 지지대의 상단부에는 상기 테이블의 회전각도를 검출하는 엔코더 몸체를 설치하며,

상기 테이블 중심 하부에는 상기 엔코더 몸체의 회전 중심과 동심도를 이루며 간극을 형성하여 상기 엔코더 몸체에 회동 가능하게 삽입되는 엔코더 로터를 설치한 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 엔코더 몸체는 상기 지지대의 상단부에 받침대를 설치하고, 상기 받침대의 상부에 설치하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 중심축의 내경부와 지지대 사이의 틈새에는 열전도율이 낮고 탄성을 가지는 단열재를 삽입한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 공작기계에서 회전테이블 장치의 열변형에 영향을 받지 않고 테이블의 회전각도를 정확하게 검출할 수 있다. 따라서 테이블 상에 거치된 공작물의 회전각도 분할에 의한 가공 정밀도를 더욱 향상 시킬 수 있다.

도 1은 종래기술로서, 공작기계 회전테이블 장치의 단면도이다.
도 2는 종래기술로, 지지대에 설치된 엔코더의 동심도를 나타내는 확대도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 공작기계 회전테이블 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 A부분의 확대도로서, 원통형 중심축의 내경부에 설치되는 엔코더 지지대의 틈새를 나타내는 부분확대도 이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예로서, 공작기계 회전테이블 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 지지대의 받침대에 설치된 엔코더의 확대 단면도이다.

이하, 첨부한 도 3내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 공작기계 회전테이블 장치의 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 공작기계 회전테이블 장치(10)는, 상부에는 공작물을 거치하는 테이블(20)이 설치되고, 상기 테이블(20)의 하부 프레임(21)의 중심에는 수직방향으로 상기 테이블(20)을 회전 가능하게 지지하며 내부에는 복수의 유로(61)가 형성된 원통형의 중심축(50)이 설치된다.

또한, 상기 테이블(20)의 하부에 위치하며 상기 중심축(50) 상부의 원주 방향으로는 상기 테이블(20)을 승하강 시키는 승강장치와, 상기 테이블(20)을 회동시키는 회전장치와, 상기 테이블(20)의 회전을 정지시키고 고정하는 클램프 장치로 이루어지는 테이블 구동장치(70)가 설치된다.

또한, 상기 중심축(50)의 상부 외주연에는 상기 테이블 구동장치(70)와 접동하며 상기 중심축(50) 내부 유로(61)의 출구포트(62)와 연통하는 로타리죠인트(60)가 설치된다. 한편, 상기 로타리죠인트(60)에는 상기 복수의 유로(61) 출구포트(62)와의 사이에 회전용 씰(63)이 설치되어 상기 복수의 유로(61) 출구포트(62) 간에 서로 기밀을 유지한다.

한편, 상기 원통형의 중심축(50) 내경부(51)에는 하부는 상기 프레임(21)의 하단부에 지지되고 상부는 상기 중심축(50)의 상단부까지 연장되는 지지대(40)가 설치된다. 상기 지지대(40)의 상단부에는 받침대(41)가 설치되며, 상기 받침대(41) 상부에는 상기 테이블(20)의 회전각도를 검출하는 엔코더(30)의 엔코더 몸체(31)가 설치된다.

또한, 상기 테이블(20) 중심 하부에는 상기 엔코더 몸체(31)의 회전 중심과 동심도를 이루며 간극을 형성하여 상기 엔코더 몸체(31)에 회동 가능하게 삽입되는 엔코더 로터(32)가 설치된다.

한편, 도 4는 도 3의 A부분의 확대도로서, 원통형 중심축의 내경부에 설치되는 엔코더 지지대의 틈새를 나타내는 부분확대도 이다. 도 3에 도시한 것처럼, 상기 중심축(50)의 내경부(51)에 설치된 상기 지지대(40)는 상기 내경부(51)와의 사이에 틈새(52)를 형성하여 설치된다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예로서, 공작기계 회전테이블 장치의 단면도이다. 도 5의 실시예는 상기 지지대(40)의 외측에 설치되는 중심축(50)을 내측의 지지대(40)와 인접한 안쪽은 고정축(53)으로 설치하고, 상기 고정축(53) 바깥쪽은 상기 고정축(53)의 상하부 외주연에 베어링(55)으로 지지되며 상기 테이블 구동장치(70)와 함께 회전하는 회전축(54)으로 구성한다.

또한, 상기 고정축(53)과 회전축(54) 사이에는 로타리죠인트(60)가 설치되고, 상기 로타리죠인트(60)의 접동부에 설치된 복수의 유로(61)와 출구포트(62) 사이에는 회전용 씰(63)을 설치하여 상기 복수의 유로(61)와 출구포트(62) 사이의 기밀을 유지한다.

또한, 상기 테이블 구동장치(70)와 회전축(54) 사이에는 고정용 오링(64)이 삽입된다. 이는 상기 회전축(54)이 테이블 구동장치(70)와 일체로 회전하기 때문에 회전용 씰(63)에 비해 오차 허용 범위가 큰 고정용 오링(64)을 사용하여 구동장치(70)와 회전축(54) 사이의 누유를 방지 관리를 용이하게 한다.

한편, 상기 고정축(53)과 회전축(54)는 베어링(55)으로 회전지지됨으로 정비 시 상기 회전축(54)를 쉽게 분리할 수 있어 내부의 회전용 씰(63)의 교체 등 정비작업이 용이해 진다.

또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 지지대의 받침대에 설치된 엔코더의 확대 단면도이다. 도 6에 도시한 것처럼, 상기 엔코더 몸체(31)는 상기 지지대(40)의 상단부의 받침대(41)에 고정되며, 상기 엔코더 몸체(31)의 회전 중심부에는 삽입홈(33)이 형성된다. 한편, 상기 삽입홈(33)에는 상기 테이블(20)의 하부에 고정되며 상기 엔코더 몸체(31)와 동심도를 가지는 엔코더 로터(32)가 회동 가능한 간극을 가지고 삽입된다.

따라서 상기 엔코더 몸체(31)는 열변형을 받는 중심축(50)에 틈새(52)를 가지고 설치되어 중심축(50)의 열변형에 영향을 받지 않는 지지대(40)와 지지대(40)의 상단 받침대(41)에 안정적으로 설치됨으로써 테이블(20)과 함께 회전하는 엔코더 로터(32)와 동심도를 유지하게 된다.

상기 실시예와 같이 구성된 본 발명은, 회전테이블 장치(10)가 작동되면서 작업자의 지령에 따라 상기 테이블(20)이, 테이블 구동장치(70)에 의해 승하강 동작과 회전 동작, 크램프 동작을 반복적으로 하게 된다. 이 때 상기 중심축(50) 내부에 형성된 유로(61)에는 로타리죠인트(60)를 통해 상기 테이블 구동장치(70)에 공급 및 배출되는 유압이 통과하게 된다. 상기 유로(61)를 통과하는 유압은 30도 내지 60도까지 온도가 상승하게 된다. 이러한 유압의 온도 상승은 상기 유로(61)를 통해 중심축(50)에 전도되고, 그 결과 중심축(50)은 열변형이 발생하게 된다.

한편, 회전테이블 장치(10)는 테이블(20) 하부의 테이블 구동장치(70)에 의해 테이블(20)이 회전할 때 회전각도를 정밀하게 제어하게 되며, 이러한 회전각도 제어는 중심축(50)의 상부에 설치된 엔코더 몸체(31)와 테이블(20)의 하부에 설치된 엔코더 로터(32)에 의해 검출되어 제어부(미도시)로 제공되어 테이블(20)의 회전각도를 제어하게 된다.

이 때 엔코더 몸체(31)는 중심축(50) 내경부(51)와 틈새(52)를 형성하여 설치된 지지대(40)와 받침대(41)에 의해 고정되어 있으므로, 상기 유로(61)와 중심축(50)으로부터 전도되는 열은 상기 틈새(52)에서 열전도율이 현격하게 떨어져 상기 지지대(40)에 전달되므로 엔코더 몸체(31)를 지지하고 있는 지지대(40)는 열변형으로부터 영향이 최소화 된다.

따라서 상기 유로(61)의 열전도에 의해 상기 중심축(50)에 열변형이 일어나더라도 엔코더 몸체(31)를 고정하고 있는 지지대(40)에는 그 영향이 최소화 되므로 엔코더 몸체(31)는 엔코더 로터(32)와 동심도를 유지하게 된다. 이와 같이 엔코더 몸체(31)와 엔코더 로터(32)는 동심도를 유지한 상태에서 테이블(20)의 회전각도를 검출함으로 보다 정확한 테이블(20)의 회전 각도를 검출할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 중심축(50)의 내경부(51)와 지지대(40) 사이의 틈새(52)에는 열전도율이 낮고 탄성을 가지는 단열재를 삽입하여 상기 중심축(50)과 지지대(40) 사이의 열전도를 더욱 차단함과 동시에 중심축(50)의 열변형에 의한 지지대(40)의 변형을 방지하여 상기 엔코더(30)의 테이블(20) 회전각도 검출을 더욱 정확하게 할 수 있다

상기 실시예와 같이 본 발명은 공작기계에서 회전테이블 장치(10)의 열변형에 영향을 받지 않고 테이블(20)의 회전각도를 정확하게 검출할 수 있다. 따라서 테이블(20) 상에 거치된 공작물에 대해 회전각도 분할에 의한 가공 정밀도를 더욱 향상 시킬 수 있다.

10 : 회전테이블 장치
20 : 테이블
21 : 프레임
30 : 엔코더
31 : 엔코더 몸체
32 : 엔코더 로터
33 : 삽입홈
40 : 지지대
41 : 받침대
50 : 중심축
51 : 내경부
52 : 틈새
53 : 고정축
54 : 회전축
55 : 베어링
60 : 로타리죠인트
61 : 유로
62 : 출구포트
63 : 회전용 씰
64 : 오링
70 : 테이블 구동장치

Claims (6)

1. 상부에는 공작물을 거치하는 테이블이 설치되고, 상기 테이블의 하부 프레임의 중심에는 수직방향으로 상기 테이블을 회전 가능하게 지지하며 내부에는 복수의 유로가 형성된 원통형의 중심축이 설치되는 공작기계 회전테이블 장치에 있어서,
   상기 원통형의 중심축 내경부에는 틈새를 형성하여 하부는 상기 프레임의 하단부에 지지되고 상부는 상기 중심축의 상단부까지 연장되는 지지대를 설치하고,
   상기 지지대의 상단부에는 상기 테이블의 회전각도를 검출하는 엔코더 몸체를 설치하며,
   상기 테이블 중심 하부에는 상기 엔코더 몸체의 회전 중심과 동심도를 이루며 간극을 형성하여 상기 엔코더 몸체에 회동 가능하게 삽입되는 엔코더 로터를 설치한 것을 특징으로 하는 공작기계 회전 테이블의 엔코더 설치 구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 엔코더 몸체는 상기 지지대의 상단부에 받침대를 설치하고, 상기 받침대의 상부에 설치하는 것을 특징으로 하는 공작기계 회전 테이블의 엔코더 설치 구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 중심축의 내경부와 지지대 사이의 틈새에는 열전도율이 낮고 탄성을 가지는 단열재를 삽입한 것을 특징으로 하는 공작기계 회전 테이블의 엔코더 설치 구조.
4. 제 1항에 있어서, 상기 중심축은 안쪽의 고정축과, 상기 고정축 바깥쪽은 상기 고정축에 베어링으로 지지되며 테이블 구동장치와 함께 회전하는 회전축으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계 회전 테이블의 엔코더 설치 구조.
5. 제 4항에 있어서, 상기 고정축과 회전축 사이에는 로타리죠인트가 설치되고, 상기 로타리죠인트의 접동부에 설치된 복수의 유로와 출구포트 사이에는 회전용 씰을 설치한 것을 특징으로 하는 공작기계 회전 테이블의 엔코더 설치 구조.
6. 제 4항에 있어서, 상기 테이블 구동장치와 상기 회전축 사이에는 고정용 오링을 삽입한 것을 특징으로 하는 공작기계 회전 테이블의 엔코더 설치 구조.

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