KR20220121305A - 공작기계 회전테이블 장치 - Google Patents

Abstract

공작기계 본체 베드의 수직(Z축) 방향 일측면에 수평(Y축) 방향의 외팔보 형태로 설치되는 회전테이블 장치에 있어서, 테이블 바디의 수평부재의 하부면 일측에 테이블 바디의 길이 방향으로 예압을 가하는 조정블럭을 설치하여 베드에 수평 방향으로 설치되는 회전테이블 장치가 자중이나 공작물의 무게에 의해 아래로 처지는 것을 방지하며, 회전테이블의 처짐 방지 장치를 용이하게 설치하고, 처짐 정도에 따라 편리하게 조정할 수 있게 함으로써, 처짐 량을 정밀하게 제어할 수 있으며, 회전테이블의 처짐을 방지함으로써 공작물의 기공 정밀도를 향상 시킨다.

Description

공작기계 회전테이블 장치{Rotary table device of machine}

본 발명은 공작기계의 외팔보 형태로 지지되는 회전테이블 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 회전테이블 장치가 무게에 의해 처지는 것을 보상해 주는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 회전테이블 방식의 공작기계는 테이블이 자체적으로 회전하는 것과, 동시에 회전테이블을 지지하는 축이 회동을 하는 구조이다. 이러한 회전테이블을 구비한 공작기계는 공작기계의 크기와 작업자의 접근 특성을 감안하여 공작기계 베드에 외팔보 형태로 회전테이블을 설치하는 것이 특징이다.

이러한 회전테이블은 공작기계에서 공작물의 가공 정밀도를 좌우하는 가장 중요한 유닛 중 하나이다. 그러나 회전테이블이 공자기계의 베드의 일측에 외팔보 형태로 지지됨에 따라 자체 무게와 공작물의 무게, 가공 부하에 따라 외팔보 형태의 회전테이블의 일측이 처지는 현상이 발생한다. 따라서 이러한 처짐 현상을 방지하기 위해서는 회전테이블 장치의 강성 확보가 중요하다.

강성을 확보하기 위해서는 회전테이블을 지지하는 구조물을 두껍게 하거나, 강성이 높은 재질로 제작하여야 한다. 또한 주물로 된 큰 구조물을 제작하는 경우에는 구조물의 내부 또는 외부에 보강 목적의 리브를 배치하여 구조물의 강성을 높여 주어야 한다.

그러나 강성 확보를 위해 이와 같이 구조물의 두께를 두껍게 하거나, 강성이 높은 재질을 사용하게 되면 제조 원가가 상승하는 문제가 있다. 또한 최적화된 구조물이라도 작업자의 가공 및 조립 능력에 따라 정밀도의 차이가 발생하며, 이러한 정밀도를 맞추기 위해 작업자는 측정장비를 활용하여 매우 미세하고 정밀한 조립작업을 하여야 하며, 또한 중량물을 움직여 평행과 직각을 맞추는 작업은 많은 시간과 노력을 필요로 할 뿐만 아니라 위험하기까지 하다.

한편 종래 기술로는, 특허문헌 1은 테이블의 좌우 균형을 맞추기 위해 테이블의 양 측면 하부에 웜기어와 축을 설치한 구조를 게시하고 있다. 그러나 이는 본 발명과 같이 외팔보 형태의 회전테이블인 경우 그대로 적용할 수 없는 한계가 있다.

또한, 특허문헌 2는 두 개의 회전축을 가지는 외팔보 형태의 회전테이블장치로, 두 축의 회전 정밀도를 높이기 위해 각각의 축에 토오크 모터를 적용하는 구조이다. 그러나 이러한 방식은 회전축의 정밀도는 유지할 수 있어도 외팔보 형태로 지지되는 회전테이블의 처짐에 따른 정밀도는 해결할 수 없다.

또한 특허문헌 3은 공작기계 테이블용 기브 써포터에 관한 것으로, 회전테이블이 아닌 수평형 테이블을 설치함에 있어 기브의 가압 구조를 이용하여 새들에 평행하게 테이블을 조립하는 구조이다. 이 역시 본 발명과 같이 회전테이블의 처짐 문제를 해결하는 수단으로는 활용할 수 없는 구조적 차이점을 가지는 것이다.

또한, 특허문헌 4는 LCD(Liquid Crystal Display) 생산 공정 중 TFT(Thin Film Transistor) 공정에서 글래스가 안착되는 워크테이블의 처짐을 보정하는 기술로서, 워크테이블 하부의 복수 위치에 크로스롤러 부재를 배치하여 워크테이블의 평형을 맞추기 위해 상하 방향으로 조정하는 장치이다. 그러나 이 장치 역시 본 발명과 같이 2 축 이상의 회전축을 가지며 외팔보 형태로 설치되는 회전테이블 구조와는 구조적 차이점을 가지는 것으로, 당업자라 하더라도 본 발명과 같은 회전테이블 구조에 적용하는 것은 매우 어렵거나 불가능한 것이다.

일본 공개실용신안공보 소50-015689호 한국 공개특허공보 10-2011-0110397호 한국 공개특허공보 10-2019-0035134호 한국 등록특허공보 10-1983385호

상기한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 공작기계의 베드에 수평 방향으로 설치되는 회전테이블 장치의 처짐을 방지하기 위한 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 회전테이블의 장치의 처짐 량에 대한 조정을 보다 용이하게 할 수 있는 설치구조를 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 공작기계 회전테이블 장치는,

공작기계 본체 베드의 수직(Z축) 방향 일측면에 수평(Y축) 방향의 외팔보 형태로 설치되는 회전테이블 장치에 있어서,

상기 회전테이블 장치는 상기 베드의 일측면에 회동 가능하게 조립되는 수직부재와, 상기 수직부재의 저면에 상기 수직부재와 직각을 이루며 수평방향으로 연장되는 수평부재로 이루어지는 테이블 바디와, 상기 수평부재 상에서 수직(Z축) 방향으로 형성되는 테이블 회전축(C축)을 중심으로 회전하는 회전테이블로 이루어지며,

상기 테이블 바디의 수평부재의 하부면 일측에는 상기 테이블 바디의 길이 방향으로 예압을 가하는 조정블럭을 설치하여 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 조정블럭은 상기 테이블 바디의 수평부재 하부면에 상기 테이블 바디의 길이(Y축) 방향으로 형성되는 블록 홈을 구비하고, 상기 블록 홈에 상기 테이블 바디의 길이(Y축) 방향으로 양측에는 경사블럭을, 가운데는 쐐기블럭를 배치하고, 상기 경사블럭과 쐐기블럭은 서로 접촉하는 경사면을 형성하여 조정볼트에 의해 상기 블록 홈에 체결되며, 상기 쐐기블럭은 조정볼트의 체결에 의해 양측에 배치된 경사블럭의 경사면을 따라 상기 경사블럭을 테이블 바디의 길이(Y축) 방향으로 가압하여 예압을 가하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 조정블럭은 테이블 바디의 폭 방향으로 두 개 이상을 설치하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 수직부재는 상기 베드의 일측면에 수평(Y축) 방향으로 설치되는 제1베어링의 내륜에 고정하며, 상기 수평부재의 상부에는 수직 방향으로 제2베어링을 설치하되, 상기 제2베어링의 외륜은 상기 테이블 바디의 수평부재에 고정되고, 상기 제2베어링의 내륜에는 상기 회전테이블을 고정하는 것을 특징으로 한다,

본 발명은 공작기계의 베드에 수평 방향으로 설치되는 회전테이블 장치가 자중이나 공작물의 무게에 의해 아래로 처지는 것을 방지한다.

또한, 본 발명은 회전테이블의 처짐 방지 장치를 용이하게 설치하고, 처짐 정도에 따라 편리하게 조정할 수 있게 함으로써, 처짐 량을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명은 회전테이블의 처짐을 방지함으로써 공작물의 기공 정밀도를 향상 시킨다.

도 1은 본 발명의 일실시예로서, 회전테이블 방식의 공작기계 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도로, 회전테이블 장치의 종단면을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 조정블럭의 측 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 조정블럭이 베드의 수평부재 하부에 조립된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 회전테이블 장치의 조립 상태도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 본 발명을 적용하기 전후의 테이블 바디의 동강성 해석 도면이다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예로서, 회전테이블(21) 방식의 공작기계 사시도이다. 도 1에 도시한 것처럼, 본 발명의 회전테이블 장치(20)는 공작기계 본체 베드(10)의 수직(Z축) 방향 일측면에 수평(Y축) 방향의 외팔보 형태로 설치되는 테이블 바디(22)를 구비하며, 상기 테이블 바디(22)는 상기 베드(10)의 일측면에 회동 가능하게 조립되는 수직부재(23)와, 상기 수직부재(23)의 저면에 상기 수직부재(23)와 직각을 이루며 수평방향으로 연장되는 수평부재(24)로 이루어진다.

상기 테이블 바디(22)의 수직부재(23)는 상기 베드(10)에 대해 수평(Y축) 상에서 180도 범위 내에서 회동하는 테이블 바디(22) 회전축(B축)을 가진다. 또한 상기 테이블 바디(22)의 수평부재(24) 상에는 수직(Z축) 방향으로 형성되는 테이블 회전축(C축)을 중심으로 회전하는 회전테이블(21)을 구비한다.

한편, 상기 베드(10)에는 전후(Y축), 좌우(X축), 상하(Z축) 방향으로 슬라이드 이동하며, 상기 회전테이블(21) 상부에 장착되어 공작물을 가공하는 스핀들(30)을 구비한다.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도로, 회전테이블 장치(20)의 종단면을 나타낸다. 도 2에 도시한 것처럼, 상기 베드(10)의 일측면에는 수평(Y축) 방향으로 베어링 하우징(40)이 설치된다. 상기 베어링 하우징(40)의 일측면에는 수평(Y축) 방향으로 제1베어링(41)을 설치한다. 상기 제1베어링(41)의 외륜은 상기 베어링 하우징(40)에 고정되고, 상기 제1베어링(41)의 내륜에는 상기 테이블 바디(22)의 수직부재(23)가 고정된다.

또한 상기 테이블 바디(22)의 수평부재(24)의 상부에는 수직 방향으로 제2베어링(42)을 설치한다. 상기 제2베어링(42)의 외륜은 상기 테이블 바디(22)의 수평부재(24)에 고정되고, 상기 제2베어링(42)의 내륜에는 상기 회전테이블(21)이 고정된다.

따라서 상기 테이블 바디(22)는 수평(Y축) 방향으로 설치되는 제1베어링(41)의 회전 축(B축)을 기준으로 좌우(X축) 방향으로 180도 범위 내에서 회동하고, 또한 상기 회전 테이블은 상기 테이블 바디(22)의 수평부재(24) 상에서 수직 방향으로 설치되는 제2베어링(42)의 회전축(C축)을 기준으로 회전한다.

한편, 상기 테이블 바디(22)의 수평부재(24)의 하부면 일측에는 상기 테이블 바디(22)의 길이 방향으로 예압을 가하는 조정블럭(50)이 설치된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 조정블럭(50)의 측 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 조정블럭(50)이 베드(10)의 수평부재(24) 하부에 조립된 사시도이다. 도 3과 도 4에 도시한 것처럼, 주물 소재로 된 상기 테이블 바디(22)의 수평부재(24) 하부면에 테이블 바디(22)의 길이(Y축) 방향으로 블록 홈(60)을 형성하고, 상기 블록 홈(60)에는 테이블 바디(22)의 길이(Y축) 방향으로 양측에는 경사블럭(51)을, 가운데는 쐐기블럭(52)를 배치하고, 상기 경사블럭(51)과 쐐기블럭(52)은 서로 접촉하는 경사면(54)을 형성하여 조정볼트(53)에 의해 상기 블록 홈(60)에 체결되며, 상기 쐐기블럭(52)은 조정볼트(53)의 체결에 의해 양측에 배치된 경사블럭(51)의 경사면(54)을 따라 상기 경사블럭(51)을 테이블 바디(22)의 길이(Y축) 방향으로 가압하여 예압을 가한다.

한편, 상기 조정블럭(50)은 테이블 바디(22)의 폭 방향으로 두 개를 설치하는 것이 바람직하다. 다만 테이블 바디(22)의 크기에 따라 그 설치 개수를 한 개 또는 두 개 이상으로 설치할 수 있다.

다음은 테이블회전 장치의 조립 과정에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 회전테이블 장치(20)의 조립 상태도이다. 도 5에 도시한 것처럼, 회전테이블 장치(20)를 공작기계의 베드(10)에 조립할 때는, 테이블회전 장치가 베드(10)에 외팔보 형태로 조립되기 때문에 베드(10)에 조립되는 제1베어링(41)에 어느 한쪽으로 하중이 치우치지 않게 회전테이블 장치(20)를 수직 세워서 조립한다. 이후 조립된 회전테이블 장치(20)를 베드(10)에 조립한다.

이 때 회전테이블 장치(20)는 자중에 의해 아래 쪽으로 처짐이 발생하며, 공작물을 회전테이블(21)에 장착할 경우 그 처짐이 더 심하게 된다. 이러한 처짐을 보상하기 위해 조정블럭(50)의 쐐기블럭(52)에 체결된 조정볼트(53)를 회전시켜 쐐기블럭(52)의 경사면(54)이 양측의 경사블럭(51)의 경사면(54)을 가압함으로써, 회전테이블(21) 바디의 수평부재(24)의 처짐 응력에 대해 반대 방향으로 예압을 가하여 회전테이블(21) 바디의 처짐을 보상한다.

이 때 작업자는 회전테이블 장치(20)의 B축 회전 각도를 0도에 맞춘 상태에서 스핀들(30)에 장착된 게이지(미도시)를 회전테이블(21)의 상부면 상에서 이동 시키며 회전테이블(21)의 처짐 정도를 계측한다. 계측 결과 회전테이블(21)에 처짐이 발생한 경우 쐐기블럭(52)에 체결된는 조정볼트(53)를 조정하여 회전테이블(21)의 처짐 량이 0이 되도록 조정한다. 즉, B축과 C축이 90도를 이루며, 동시에 C축과 Z축이 평행을 이루도록 조정한다.

한편, B축을 90도 회전시킨 후 스핀들(30)을 Y축 방향으로 이동시켜 회전테이블(21)이 B축과 평행을 이루는지를 확인한다. 이 때 회전테이블(21)이 Y축과 평행이 맞지 않을 경우 베드(10)와 회전테이블 장치(20) 사이에 삽입된 심(shim)(미도시)을 연마하여 평행도를 맞춘다. 이 때 회전테이블(21)이 B축 상에서 90도 회전하더라도 조정블럭(50)에 의해 조정된 B축과 C축은 직각을 그대로 유지된다.

한편, 본 실시예에서 조정블럭(50)은 테이블 바디(22)의 동강성을 증가시킨다.

도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 본 발명을 적용하기 전후의 테이블 바디(22)의 동강성 해석 도면이다. 도 6에 도시한 것처럼 회전테이블(21)은 상부면에 공작물을 거치함으로써 테이블 바디(22)의 수직부재(23)와 수평부재(24)의 연결부위에 굽힘응력이 집중적으로 발생한다. 이와 같은 굽힙응력에 의한 동강성은 측정부위의 진동을 분석하는 것에 의해 파악할 수 있다. 동강성이 높을수록 충격에 의한 진동 주파수가 높다. 이는 탄성응력이 높은 것으로 해석할 수 있는데, 주물소재로 제작한 테이블 바디(22)에 응력분포를 확인하여 굽힘응력이 많이 발생하는 테이블 바디(22)의 수직부재(23)와 수평부재(24)의 연결부위에 미리 조정블럭(50)을 설치하여 굽힘응력이 작용하는 반대 방향으로 예압을 가함으로써 동강성을 높일 수 있다.

이와 같이 테이블 바디(22)에 조정블럭(50)을 설치하지 않은 종래 방식의 경우는 테이블 바디(22)의 처짐량이 θ1 각도만큼 발생하고, 본 발명에서 조정블럭(50)을 설치한 경우는 테이블 바디(22)의 처짐량이 허용공차 범위 이내의 θ2 각도만큼만 발생하여 동강성이 향상된 것을 알 수 있다.

상기 실시예를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명은 공작기계의 베드(10)에 수평 방향으로 설치되는 회전테이블 장치(20)가 자중이나 공작물의 무게에 의해 아래로 처지는 것을 방지한다.

또한, 본 발명은 회전테이블(21)의 처짐 방지 장치를 용이하게 설치하고, 처짐 정도에 따라 편리하게 조정할 수 있게 함으로써, 처짐 량을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명은 회전테이블(21)의 처짐을 방지함으로써 공작물의 기공 정밀도를 향상 시킨다.

10 베드
20 회전테이블 장치
21 회전테이블
22 테이블 바디
23 수직부재
24 수평부재
30 스핀들
40 베어링 하우징
41 제1베어링
42 제2베어링
50 조정블럭
51 경사블럭
52 쐐기블럭
53 조정볼트
54 경사면
60 블록 홈

Claims (4)

1. 공작기계 본체 베드의 수직(Z축) 방향 일측면에 수평(Y축) 방향의 외팔보 형태로 설치되는 회전테이블 장치에 있어서,
   상기 회전테이블 장치는 상기 베드의 일측면에 회동 가능하게 조립되는 수직부재와, 상기 수직부재의 저면에 상기 수직부재와 직각을 이루며 수평방향으로 연장되는 수평부재로 이루어지는 테이블 바디와, 상기 수평부재 상에서 수직(Z축) 방향으로 형성되는 테이블 회전축(C축)을 중심으로 회전하는 회전테이블로 이루어지며,
   상기 테이블 바디의 수평부재의 하부면 일측에는 상기 테이블 바디의 길이 방향으로 예압을 가하는 조정블럭을 설치하는 공작기계 회전테이블 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 조정블럭은 상기 테이블 바디의 수평부재 하부면에 상기 테이블 바디의 길이(Y축) 방향으로 형성되는 블록 홈을 구비하고, 상기 블록 홈에 상기 테이블 바디의 길이(Y축) 방향으로 양측에는 경사블럭을, 가운데는 쐐기블럭를 배치하고, 상기 경사블럭과 쐐기블럭은 서로 접촉하는 경사면을 형성하여 조정볼트에 의해 상기 블록 홈에 체결되며, 상기 쐐기블럭은 조정볼트의 체결에 의해 양측에 배치된 경사블럭의 경사면을 따라 상기 경사블럭을 테이블 바디의 길이(Y축) 방향으로 가압하여 예압을 가하는 것을 특징으로 하는 공작기계 회전테이블 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 조정블럭은 테이블 바디의 폭 방향으로 두 개 이상을 설치하는 것을 특징으로 하는 공작기계 회전테이블 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 수직부재는 상기 베드의 일측면에 수평(Y축) 방향으로 설치되는 제1베어링의 내륜에 고정하며, 상기 수평부재의 상부에는 수직 방향으로 제2베어링을 설치하되, 상기 제2베어링의 외륜은 상기 테이블 바디의 수평부재에 고정되고, 상기 제2베어링의 내륜에는 상기 회전테이블을 고정하는 것을 특징으로 하는 공작기계 회전테이블 장치.

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