KR0163368B1 - 이동 커플링 장치 및 그 장치에 사용되는 축 부재 - Google Patents

이동 커플링 장치 및 그 장치에 사용되는 축 부재

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KR0163368B1
KR0163368B1 KR1019950012164A KR19950012164A KR0163368B1 KR 0163368 B1 KR0163368 B1 KR 0163368B1 KR 1019950012164 A KR1019950012164 A KR 1019950012164A KR 19950012164 A KR19950012164 A KR 19950012164A KR 0163368 B1 KR0163368 B1 KR 0163368B1
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도꾸몬 다께시
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다쓰오 나리에다
가부시끼가이샤 쇼난 엔지니어링
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Abstract

스플라인 등을 포함한 이동 커플링 수단에서의 결점을 효과적으로 회피할 수 있는 합리적이고 경제적인 이동 커플링 장치 및 그 장치에 쓰는 축 부재를 제공한다.
한쪽 부재(53)의 수컷 모양 조인트 요소(61)와 다른 쪽 부재(27)의 대응하는 암컷 모양 조인트 요소(29)의 암수 끼워 맞춤에 의해 구성되어질 수 있는 이동 커플링 장치에 있어서, 한쪽 부재(53)의 수컷 모양 조인트 요소(61)보다도 선단 측에는 일체적으로 회동 가능함과 동시에 암수 끼워 맞춤 방향으로 이동 가능하게 지지됨과 동시에, 탄성지지 수단(69)에 의해서 선단 측으로 동상 탄성 지지되는 암컷 모양 조인트 요소(29)내에 이동 가능하도록 끼워 맞춤할 수 있는 선도 부재(67)가 설치되고, 암컷 모양 조인트 요소(29)에 대한 그 선도 부재(67)의 이동 가능한 끼워 맞춤 시에 수컷 모양 조인트 요소(61)는 그 선도 부재(67)의 안내에 의해 암컷 모양 조인트 요소(29)내에 암수 끼워 맞춤될 수 있다.

Description

이동 커플링 장치 및 그 장치에 사용되는 축 부재
본 발명은 이동 커플링 장치 및 그 장치에 이용되는 축 부재에 관한 것이다. 수컷 모양의 조인트 요소와 대응하는 암컷 모양의 조인트 요소로 구성되어, 한쪽을 축방향으로 이동시킴으로써 암수가 끼워 맞춰져서 구성되는 이동 커플링 수단으로서, 예를 들면, 스플라인이 알려져 있다.
통상 스플라인 결합에 있어서는 수컷 스플라인부와 암컷 스플라인부의 위상 맞춤 (즉, 각 키부와 대응키 흠부를 정대 일치시키는 것)을 실시하고, 한쪽을 축방향(끼워 맞춰지는 방향)으로 이동시켜 암수 결합 상태를 형성한다.
그러나, 양 스플라인부의 위상 맞춤이 용이하지 않으며 스플라인부의 선단끼리 손상을 입기 쉽다. 또한, 스플라인 결합 이외에도, 예컨대 정다각형의 끼워 맞춰지는 단면을 가지고 구성되는 조인트 요소간에도 동일한 문제점이 존재한다.
스플라인 결합에서의 이 과제를 해결하는 기술로서, 예컨대, 일본국 특공 소61-47614 호 공보가 알려져 있다. 이 공보의 기술은 양 스플라인부의 키부를 각각 하나씩 차례로 길게 하여, 산단끼리 부딪치는 확률을 낮춤과 동시에 한쪽을 길게한 스플라인 치형 부재에 따라 다른 쪽의 길게 한 스플라인 치형 부재를 함께 회전 하도록 하여, 양 스플라인부의 위상 맞춤을 실시하고, 또한, 결합하는 스플라인 치형 부재들을 양 스플라인부의 삽입 끼워 맞춤의 안내 부재로서 사용하는 것이다.
상기 공보의 기술에 따라 이론적으로는 양 스플라인부의 위상 일치 상태를 간단하고 또한 기계적으로 형성할 수 있다. 그렇지만, 실제로는 양 스플라인부의 축심의 어긋남이나 각도의 차이 등의 요인에 따라, 위상이 충분히 일치되지 않는 상태로, 이어서 삽입 및 끼워 맞춤이 진행되는 경우가 많으며, 결과적으로는 양 스플라인부의 선단은 손상되고, 특히, 안내 부재가 되는 길게 한 스플라인 치형 부재끼리 심한 찰과 작용에 의하여 손상되기 쉽다.
따라서, 본 발명은 새로운 발상에 의거하여 다른 관점에서 문제의 해결을 꾀하기 위하여, 상기 스플라인 결합 등을 포함한 이동 커플링 수단에 있어서의 결점을 효과적으로 회피할 수 있는 합리적이고 경제적인 이동 커플링 장치 및 그 장치에 사용하는 축 부재를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 한쪽 부재의 수컷 모양 조인트 요소와, 상기 수컷 모양 조인트 요소에 대응하는 암컷 모양 조인트 요소의 암수 끼워 맞춤에 의해 구성되는 이동 커플링 장치에 있어서, 상기 한쪽 부재의 수컷 모양 조인트 요소의 선단 측에는, 상기 한쪽 부재와 일체적으로 회동 가능하고, 암수 끼워 맞춤 방향으로 이동 가능하게 지지됨과 동시에, 탄성 지지 수단에 의해서 항상 선단 측으로 탄성 지지되며, 암수 끼워 맞춤 방향으로 이동하여 암컷 모양 조인트 요소 내에서 이동 가능하게 끼워 맞춤 될 수 있는 선도 부재가 설치되고, 상기 선도 부재가 암컷 모양 조인트 요소에 이동 가능한 끼워 맞춤 될 때에, 수컷 모양 조인트 요소도 상기 선도 부재의 안내에 의해서, 암컷 모양 조인트 요소 내에 암수 끼워 맞춤 될 수 있는 것을 구성상의 특징으로 한다.
그밖에, 본 발명은 수컷 모양 조인트 요소를 갖추고, 그 수컷 모양 조인트 요소에 대응하는 다른 쪽의 부재내의 암컷 모양 조인트 요소와 암수 끼워 맞춤에 의해 구성되는 이동 커플링 장치에 사용되는 축 부재로서, 축 부재의 수컷 모양 조인트 요소보다도 선단 측에는, 상기 축 부재와 일체적으로 회동 가능하고, 암수 끼워 맞춤 방향으로 이동 가능하게 지지됨과 동시에, 탄성지지 수단에 의해서 항상 선단 측으로 탄성 지지되며, 암컷 모양 조인트 요소 내에 이동 가능하도록 끼워 맞춤될 수 있는 선도 부재가 설치되며, 상기 선도 부재가 이동하여 암컷 모양 조인트 요소에 끼워 맞춤 될 때에, 수컷 모양 조인트 요소도 그 선도 부재의 안내에 의해, 암컷 모양 조인트 요소 내에 암수 끼워 맞춤될 수 있는 것을 구성상의 특징으로 한다.
선도 부재가 다른 쪽 부재의 암컷 모양 조인트 요소에 맞대어지고, 어느 정도 되밀리는 것과 같은 경우에, 양 조인트 요소가 끼워 맞춤 가능한 각도 위치가 되면 거의 동시에 선도 부재는 그 탄성 지지력에 의해 암컷 모양 조인트 내에 이동 가능토록 끼워 맞춤 된다. 따라서, 수컷 모양 조인트 요소는 그 선도 부재의 안내에 따라, 암컷 모양 조인트 요소 내에 원활히 암수 결합된다.
이하, 본 발명을 베드 교환 식의 전봉 강관 제조 장치에 적용한 일 실시 예를 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명의 사상 자체는 이것에 한정되는 것은 아니며, 다른 설비의 이동 커플링 부분, 에컨대, 도시되지 않았으나 냉간 열간 롤 성형기에 있어서의 롤 축과 구동 측의 구멍과의 끼워 맞춤부 및 연결 부분, 슬리터 장치에서의 커터 실장 축과 구동 측의 구멍과의 끼워 맞춤부 및 연결 부분, 압연 장치에서의 압연 롤 축과 구동 측의 구멍과의 연결 부분 등에 널리 적용할 수 있음은 말할 필요도 없다.
제1도는 본 발명에 따른 일 실시 예의 베드 교환식 전봉 기관 제조 장치의 요부 도시도.
제2도는 롤 축의 일 실시 예의 측면도.
제3도는 연결 부재의 암컷 스플라인부와 그것으로부터 떨어진 위치에 위치하는 롤 축의 선도 부재의 요부 단면도.
제4도는 연결 부재의 암컷 스플라인부와 그것에 맞대어져서 축방향 후방 축에 되돌려 보내어진 상태의 롤 축의 선도 부재의 요부 단면도.
제5도는 연결 부재의 암컷 스플라인부와 그것에 결합된 롤 축의 선도 부재의 요부 단면도.
제6도는 연결 부재의 암컷 스플라인부와 그것에 최종적으로 끼워 맞춰진 롤 축의 수컷 스플라인부의 요부 단면도.
제7도는 제5도 선도 부재 및 암컷 스플라인부의 Ⅶ-Ⅶ 선에 따라 화살표 바향에서 본 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 부동베드 13 : 이동베이스
15 : 스탠드 21 : 보조 스탠드
23 : 유니버설 조인트 27 : 연결 부재
29 : 암컷 스플라인부 31 : 압축 코일 용수철
33 : 축받이 박스 35 : 베어링
39 : 유압 실린더 41 : 실린더 로드
43 : 커넥터 45 : 실린더
47: 정지 부재 49 : 일차 정지 장치
51 : 롤 53 : 롤 축
55 : 축받이 박스 61 : 수컷 스플라인부
63 : 계단형 소경 부분 65 : 키
67 : 선도부재 69 : 압축 코일 용수철
71 : 멈춤 링
제1도는 본 발명에 따른 전봉 강관 제조 장치에서의 성형 롤 스탠드(사이징 롤 스탠드도 마찬가지이다)의 요부를 띠 부재의 진행 방향 쪽에서 본 도면이다.
제1도에 있어서, 작업대위에 고정 설치된 부동 베드(11)의 위에는 이동 베이스(13)가 탑재되고, 이 이동 베이스(13)위에는 복수의 스탠드를 일괄하여 교환 가능(소위 베드 교환 가능)하도록 작업자 측의 스탠드(도시하지 않았으나 제1도의 좌측 방향에 존재함)와 감속기(도시하지 않았으나 제1도의 우측 방향에 존재함)의 옆의 스탠드(15)와 짝을 이루는 스탠드 쌍이 복수 상 (예컨대 1-4 쌍) 및 복수 대의 측면 롤 스탠드(도시 안됨)가 볼트 등에 의해 고정되어 있다.
부동 베드(11)의 감속기 측의 단부 부분에는 각 스탠드 쌍에 대응하는 보조 스탠드(21)가 각기 세워서 설치되어 있다. 보조 스탠드(21)는 도시 안된 감속기(구동장치)에 접속된 유니버설 조인트(23) (그 좌단 부분만 도시)에 연결된 통상의 연결 부재(27)를 소정 높이의 위치에 유지 및 지지하여 두는 것이다.
이 통상의 연결 부재(27)는 내부에 암컷 스플라인부 (암컷 모양 조인트 요소) (29)를 구비하고 있고, 보조 스탠드(21)에 대하여 압축 코일 용수철(31)(및/또는 도시 안된 탄성 고무재)등에 따라 부유 형식으로 지지된 축받이 박스(33) (베어링(35))에 의해 회동 가능토록 지지되어 있다.
보조 스탠드(21)의 하부 (다른 부위 또는 장소에서도 가능)에는 이동 베이스(13)의 인입 ( 및 압출)용의 유압 실린더(39)가 부착되어 있고, 그 실린더 로드(41) 선단에는 이동 베이스에 탈착 가능한 커넥터(43)가 부착되어 잇다.
부동 베드(11)의 감속기 측의 소정 내부 위치(별도의 부위 또는 장소라도 가능)에는 이동 베이스(13)의 단계적인 이동을 가능케 하기 위한 (공압 또는 유압)실린더(45) 및 정지 부재(47)등으로 구성된 일차 정지 장치(49)가 설치되어 있다.
그런데, 작업자 측의 스탠드(도시 안됨)와 감속기 측의 스탠드(15)의 사이에는 양자를 중개하도록 롤(공구) (51)이 장착된 강제(鋼製)의 롤 축(축 부재) (53)이 배치되고, 롤 축(53)은 양 스탠드(15)의 축받이 박스(55)에 따라 회동이 자유자재하게 지지되어 있다.
롤 축(53)을 단일 체로 도시한 제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 롤 축(53)의 일단측 (감속기측)에는 상술한 연결 부재(27)의 암컷 스플라인부(29)에 끼워 맞춤 가능한 대응하는 수컷 스플라인부(수컷 모양 조인트 요소) (61)가 형성되며, 다시 그 선단 측의 계단 모양의 소경 부분(63)에는 키(65)를 개재시켜, 계단 모양의 소경부분(63)과 함께 일체로 회동 가능 또한 축선 방향으로 활주 가능한 강제(鋼製)(혹은 고 강도 수지제)의 선도 부재 (67)가 장착되어 있다.
선도 부재(67)는 압축 코일 용수철(69)에 의하여 바깥쪽으로 탄성 지지되며, 멈춤링(71)에 의해 바깥쪽으로 튀어나오지 않도록 구속되어 있고, 연결 부재(27)의 암컷 스플라인부(29) ( 및 롤 축(53)의 수컷 스플라인부(61)에 대응하는 각도 위치 및 치수의 정다각형 단면을 가진다. 즉, 수컷 스플라인부(61)와 암컷 스플라인부 (29)의위상이 일치했을 경우에만, 선도 부재(67)가 암컷 스플라인부(29)내에 삽입 가능한 상태로 되도록 구성되며, 그리고, 선도 부재(67)가 암컷 스플라인부(29)에 삽입 가능 내지 삽입되었을 경우에, 이 선도 부재(67)를 안내 부재로 하여 다시 롤축(53)을 밀어 넣음으로써, 수컷 스플라인부(61)와 암컷 스플라인부(29)가 원활하게 끼워 맞춤될 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 암컷 스플라인부(29)에 대한 선도 부재(67)의 삽입을 원활히 진행할 수 있도록 하기 위하여, 선도 부재(67)의 외주의 각면은 축방향 전후에 매끄러운 곡면 (혹은 도시되지 않았으나, 사면이라도 됨)을 나타내도록 형성되어 있다.
또, 본 실시 예에 있어서는 축 방향으로 평행한 8개의 치형(키부)을 가진 스플라인 (암컷 스플라인부(29) 및 수컷 스플라인부(61))을 가정하고 있으므로 선도 부재(67)는 정팔각형 단면을 가지도록 구성된다. 그러나, 스플라인은 다른 치수(齒數)로 하는 것도 가능하므로, 선도 부재(67)의 축단면 형상은 도시한 정팔각형에 한정되지 않으며, 또, 선도 부재(67)를 스플라인의 치수와 상이한 수의 정다각형의 축단면 형상을 가지도록 구성할 수도 있다. 다시, 양 스플라인부(29, 61)는 원활한 계합 및 결합을 위하여, 그 대향하는 선단 부분에 모따기 (champering)가 시행되고 있다.
이상의 구성을 가진 본 실시 예의 작용에 관하여, 그것을 단계적으로 도시한 제3도 내지 제6도를 주로 참조하여 이하 간단히 설명한다. 또한, 도면을 알기 쉽게 하기 위하여, 이들 도면에서 양 스플라인부(29,61)의 키부 및 키 홈부나 계단 모양의 소경 부분(63)의 키 (65)등을 부분적으로 적당히 생략하엿다. 또, 하나의 스플라인 결합부의 형성 과정에 관하여서만 설명하지만, 다른 스플라인 결합부에 관하여도 동일하게 형성할 수 있음을 말할 필요 없다.
먼저, 부동 베드(11)의 위에, 새로 준비한(다음의 전봉 강판 제조용 롤이 실장된 스탠드를 탑재한) 이동 베이스(13)를 예컨대, 크레인(도시 안됨)을 이용하여, 이입로 놔두고, 다음에 상기 이동 베이스(13)를 유압 실린더(39)에 의해 병진적으로 감속기 측에 끌어들인다. 제3도는 이 끌어들일 때에 있어서의 롤축(53)(선도 부재(67))과 연결부재(27)(암컷 스플라인부(29))와 미 접촉인 상태를 보이고 있다.
이동 베이스(13)는 일차 정지 장치(49)의 정지 부재(47)에 맞대어져 정지한다. 이때, 일반적으로 롤축(53)의 수컷 스플라인부(61)(선도 부재(67))와 연결 부재(27)의 암컷 스플라인부(29)의 위상이 일치하는 일은 드물며, 따라서, 제4도에 도시한 것처럼, 선도 부재(67)는 암컷 스플라인부(29)에 맞대어짐과 동시에, 압축 코일 용수철(69)의 탄력에 대항하여 축방향 후방 측으로 상대적으로 되돌아온다. 즉, 선도 부재(67)는 암컷 스플라인부(29)에 아직 끼여들지 않고 있다.
이어서 예를 들면, 작업자가 손으로 (혹은 도구를 사용하여) 롤축(53)을 소정 각도 회전 시킴으로써, 선도 부재(67) (수컷 스플라인부(61))와 암컷 스플라인부(29)의 위상이 일치하고, 그 순간, 압축되어 있던 압축 코일 용수철(69)의 에너지에 의해 선도 부재(67)는 선단 측으로 급속히 활주 이동하며, 연결 부재(27)의 암컷 스플라인부(29)내로 스냅식으로 들어간다. 제5도는 선도 부재(67)가 암컷 스플라인부(29)에 꼭 끼워 넣어진 상태를 도시하며, 제7도는 제5도의 상태에 있는 선도부재(67)의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 화살표 방향에서 본 단면도이다.
마지막으로 일차 정지 장치(49)의 정지 부재(47)를 끌어당겨, 유압 실린더(39)에 의해 이동 베이스(13)를 더욱 감속기 측으로 소정 치수만큼 끌어들인다. 이때, 연결 부재(27)의 암컷 스플라인부(29)에 꼭 끼워 둔 선도 부재(67)가 안내 부재가 되며, 롤 축(53)의 수컷 스플라인부(61)는 원활하게 연결 부재(27)의 암컷 스플라인부(29)안으로 삽입되고, 스플라인 결합이 최종적으로 형성된다. 제6도는 이 결합의 최종 단계를 도시한다.
이상과 같이, 본 실시 에에 있어서는 종래 많은 시간을 소비해던 관 제조 치수 변경에 수반하는 스탠드 교환(베드 교환)을 극히 단시간 내에 실행할 수 있음(가동률의 향상)과 동시에, 그 롤 축의 스플라인 결합을 원활히 또한 확실하게 그리고 신속히 진행할 수 있으며, 또한, 롤축의 손상 등을 현저하게 경감 내지는 제거할 수 있다.
또, 롤축(53)의 선도 부재(67)가 용수철(69)로 탄성 지지되고 있는 구조는, 연결부재(27) (암컷 스플라인부(29))에 대해 맞대어질 때의 충격을 완화할 수 있어서 바람직하다. 다시, 가령 선도 부재(67)가 손상을 입어도 롤 축 본체와 별도로 형성되어 조립되어 있는 구조상, 비교적 값싼 선도 부재를 교환 (간단히 교환 가능)하는 것만으로 끝나며, 해당 롤 축은 손상이 적어 그대로 재사용이 가능하기 때문에 매우 합리적이고 경제적이다.
또한, 상기 위상 맞추기를 위하여, 롤축(53)을 회전하는 대신에, 감속기(도시 안됨)를 구동하고, 따라서, 유니버설 조인트(23)를 개재시켜 연결 부재(27)를 회전시켜도 된다.
본 실시 예에 있어서는 롤축(53)에 수컷 스플라인부(61), 연결 부재(27)에 암컷 스플라인부(29)를 설치하였으나, 그 대신, 비록 도시되지는 않았으나, 롤축에 암컷 스플라인부를, 연결 부재에 수컷 스플라인부를, 설치하도록 구성하는 것도 가능하다.
또, 본 실시 에에 있어서는 스플라인 결합을 전제로 하여, 수컷 스플라인부(61) 및 암컷 스플라인부(29)를 설치하였으나, 그 대신에 에컨대, 도시하지 않았으나, 롤축에는 수컷 모양의 정다각형 (예컨대, 정사각형, 정육각형, 정팔각형) 단면을 가진 봉상부를, 연결 부재에는 그 봉상부가 끼워 맞춤 가능한 (암컷 모양의 정다각형 단면을 갖는) 대응 구멍을 설치함으로서 혹은 이 반대의 구성으로 본 실시 예와 마찬가지의 작용 및 효과를 얻는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 슬플라인 등을 포함한 이동 커플링 수단에 있어서의 결점을 효과적으로 회피할 수 있는 합리적이고 경제적인 이동 커플링 장치 및 축 부재를 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 한쪽 부재의 수컷 모양 조인트 요소와, 상기 수컷 모양 조인트 요소에 대응하는 암컷 모양 조인트 요소의 암수 끼워 맞춤에 의해 구성되는 이동 커플링 장치에 있어서, 상기 한쪽 부재의 수컷 모양 조인트 요소의 선단 측에는, 상기 한쪽 부재와 일체적으로 회동 가능하고, 암수 끼워 맞춤 방향으로 이동 가능하게 지지됨과 동시에, 탄성 지지 수단에 의해서 항상 선단 측으로 탄성 지지되며, 암수 끼워 맞춤 방향으로 이동하여 암컷 모양 조인트 요소 내에서 이동 가능하게 끼워 맞춤될 수 있는 선도 부재가 설치되고, 상기 선도 부재가 암컷 모양 조인트 요소에 이동 가능한 끼워 맞춤 될 때에, 수컷 모양 조인트 요소도 상기 선도 부재의 안내에 의해서, 암컷 모양 조인트 요소 내에 암수 끼워 맞춤될 수 있는 것을 특징으로 하는 이동 커플링 장치.
  2. 수컷 모양 조인트 요소를 갖추고, 그 수컷 모양 조인트 요소에 대응하는 다른 쪽의 부재내의 암컷 모양 조인트 요소와 암수 끼워 맞춤에 의해 구성되는 이동 커플링 장치에 사용되는 축 부재로서, 축 부재의 수컷 모양 조인트 요소보다도 선단 측에는, 상기 축 부재와 일체적으로 회동 가능하고, 암수 끼워 맞춤 방향으로 이동 가능하게 지지됨과 동시에, 탄성지지 수단에 의해서 항상 선단 측으로 탄성 지지되며, 암컷 모양 조인트 요소 내에 이동 가능하도록 끼워 맞춤될 수 있는 선도 부재가 설치되며, 상기 선도 부재가 이동하여 암컷 모양 조인트 요소에 끼워 맞춤 될 때에, 수컷 모양 조인트 요소도 그 선도 부재의 안내에 의해, 암컷 모양 조인트 요소 내에 암수 끼워 맞춤될 수 있는 것을 특징으로 하는 축 부재.
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