KR100427653B1 - 블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임펠러의 회전운동에 의해서 유체를 압송하는 블로워의 3엽 임펠러의 곡면을 가공하는 블로워용 3엽 임펠러의 곡면가공 전용기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절삭공구(커터)의 절삭날이 블로워용 3엽 임펠러의 외주 곡면을 따라 회전 이동하면서 블로워용 3엽 임펠러의 곡면을 절삭 가공하도록 함으로서, 3엽 임펠러의 곡면을 정밀하게 가공할 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명은 통상의 CNC 밀링머신을 개조한 것으로, 베드(1)의 상부에 테이블(2)이 승하강과 좌우로 이동가능하게 설치되고, 베드(1)의 후방에 수직설치되는 칼럼(3)의 상부에 수평방향으로 스핀들(4)이 테이블(2)의 상부에 위치하도록 설치되며, 상기 스핀들(4)의 선단부에는 오버아암(6)이 수평 설치되며, 하측에는 테이블(2)에 장착된 공작물을 절삭가공하는 절삭공구(13)가 회전가능하게 설치되어 있는 통상의 밀링머신에 있어서, 상기 스핀들(4)이 설치된 오버아암(6)을 전후방으로 수평이동시키는 실린더(5)가 설치되고, 상기 오버아암(6)의 선단부 내측에는 모터축이 외향 돌출되며 모터축에 구동풀리(8)가 설치된 모터(7)가 수평 설치되고, 상기 모터축이 돌출된 반대편의 오버아암(6) 외측에는 센터지지대(9)가 하향 설치되며, 오버아암(6)의 선단부 하방에는 축지지부(10)가 하향 돌출된 절삭공구설치대(11)가 설치되고, 상기 축지지부(10)에는 구동풀리(8)와 벨트(8a)에 의해 회전력이 전달되는 종동풀리(12)가 설치되고 타측에 절삭공구(13)가 착탈식으로 설치되는 절삭공구 설치축(14)이 베어링(15)을 외삽한 상태로 회전자유롭게 수평 설치되며, 상기 절삭공구 설치축(14)의 중심선과 동일한 높이선 상의 센터지지대(9) 하측에는 일측에 끝이 뾰족한 센터(16)가 삽입 설치되고, 상기 테이블(2)의 상면에는 3엽 임펠러(18)의 양단축을 수평방향으로 고정설치하는 한 쌍의 임펠러고정대(17)가 착탈식으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기{A machine, exclusively used for forming a curved surface of three leaf type impeller for a blower}

본 발명은 임펠러의 회전운동에 의해서 유체를 압송하는 블로워의 3엽 임펠러의 곡면을 가공하는 블로워용 3엽 임펠러의 곡면가공 전용기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절삭공구(커터)의 절삭날이 블로워용 3엽 임펠러의 외주 곡면을 따라 회전 이동하면서 블로워용 3엽 임펠러의 곡면을 절삭 가공하도록 함으로서, 3엽 임펠러의 곡면을 정밀하게 가공할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 1은 3엽 임펠러가 설치된 일반적인 블로워를 나타내고 있다.

도 1에 도시된 일반적인 블로워(19)는 유입구와 토출구를 구비한 케이싱(20)의 내부에 한쌍의 3엽 임펠러(18)가 모터(도시생략)에 의해 회전하도록 맞물리게 설치되어 있으며, 이러한 블로워(19)에서 3엽 임펠러(18)의 곡면과 케이싱(20)의 내면 사이의 틈새가 정확하게 유지되어야만 블로워(19)의 케이싱(20) 내부로 유입되는 유체를 효과적으로 압송하게 되므로 3엽 임펠러(18)의 곡면과 케이싱(20)의 내면을 정밀하게 가공해야 한다.

상기 블로워(19)에 있어서 케이싱(20)의 내면 가공은 밀링머신에서 정밀하게 가공하고 있으나, 3엽 임펠러(18)의 경우에는 도 2에서보는 바와같이 평삭 가공기계인 세이퍼를 이용하여 외주면을 가공하고 있다.

종래의 세이퍼를 이용한 3엽 임펠러(18)의 외부면 가공은 세이퍼의 베드에 3엽 임펠러(18)를 전후 길이방향으로 향하도록 수평상태로 고정한 상태에서 세이퍼의 바이트(13a)를 전후 길이방향으로 수평 이동시키면서 3엽 임펠러(18)의 외부면을 평삭 가공한다.

이와 같이 3엽 임펠러(18)의 길이방향으로 평삭 가공한 뒤에는 3엽 임펠러(18)의 곡면에 따라 바이트(13a)의 높이를 조절하여 다시 평삭가공하는 작업과정을 반복하여 3엽 임펠러(18)의 곡면을 가공한다.

상기와 같이 세이퍼에서 바이트를 이용하여 평삭 가공으로 3엽 임펠러(18)의 곡면을 가공함에 따라 가공시간이 많이 소요되는 문제가 있어 생산성이 저하됨은 물론이고, 상기와 같이 3엽 임펠러(18)의 외부곡면을 3엽 임펠러(18)의 길이방향으로 긁으면서 평삭가공함에 따라 3엽 임펠러(18)의 외부 가공면이 도 2에서 보는 바와 같이 톱니형의 미세한 요철면이 형성되게 가공되어 이러한 3엽 임펠러(18)를 블로워(19)의 케이싱(20) 내부에 설치하여 사용할 때 유체를 효율적으로 압송하지 못하게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 3엽 임펠러가 수평방향으로 클램핑되는 테이블이 승하강과 길이방향으로 좌우 이동하고, 절삭공구가 설치되는 절삭공구설치대가 상하 및 전후로 이동하는 화천기계공업주식회사에서 제작한 통상적인 CNC(computerized numerical contor;NC 컴퓨터 수치제어)밀링머신(모델명:HVN-85FO)을 개조하여 절삭공구가 3엽 임펠러의 외주 곡면을 따라 이동하면서곡면을 절삭가공할 수 있도록 함으로서, 3엽 임펠러의 외주 곡면을 정밀하게 가공할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기는, 베드의 상부에 테이블이 승하강과 좌우로 이동가능하게 설치되고, 베드의 후방에 수직설치되는 칼럼의 상부에 수평방향으로 스핀들이 테이블의 상부에 위치하도록 설치되며, 상기 스핀들의 선단부에는 오버아암이 수평 설치되며, 하측에는 테이블에 장착된 공작물을 절삭가공하는 절삭공구가 회전가능하게 설치되어 있는 통상의 밀링머신에 있어서, 상기 스핀들이 설치된 오버아암을 전후방으로 수평이동시키는 실린더가 설치되고, 상기 오버아암의 선단부 내측에는 모터축이 외향 돌출되며 모터축에 구동풀리가 설치된 모터가 수평 설치되고, 상기 모터축이 돌출된 반대편의 오버아암 외측에는 센터지지대가 하향 설치되며, 오버아암의 선단부 하방에는 축지지부가 하향 돌출된 절삭공구설치대가 설치되고, 상기 축지지부에는 구동풀리와 벨트에 의해 회전력이 전달되는 종동풀리가 설치되고 타측에 절삭공구가 착탈식으로 설치되는 절삭공구 설치축이 베어링을 외삽한 상태로 회전자유롭게 수평 설치되며, 상기 절삭공구 설치축의 중심선과 동일한 높이선 상의 센터지지대 하측에는 일측에 끝이 뾰족한 센터가 삽입설치되고, 상기 테이블의 상면에는 3엽 임펠러의 양단축을 수평방향으로 고정설치하는 한 쌍의 임펠러고정대가 착탈식으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 3엽형 블로워를 나타내는 단면도.

도 2는 종래의 3엽 임펠러의 가공상태를 도시한 설명도

도 3은 본 발명에 따른 블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기의 정면도.

도 4는 본 발명에 따른 블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기의 측면도.

도 5는 도 3의 "A"부를 확대도시한 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 3엽 임펠러의 가공상태를 도시한 측면도.

도 7은 본 발명에 의한 3엽 임펠러의 가공 개시상태를 도시한 사시도.

도 8의 (가)(나)는 본 발명에 의한 3엽 임펠러의 가공상태를 도시한 정면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 베드 2 : 테이블 3 : 칼럼

4 : 스핀들 5 : 실린더 6 : 오버아암(overarm)

7 : 모터 8 : 구동풀리 9 : 센터지지대

10 : 축지지부 11 : 절삭공구설치대 12 : 종동풀리

13 : 절삭공구 14 : 절삭공구 설치축 15 : 베어링

16 : 센터 17 : 임펠러고정대 18 : 3엽 임펠러

19 : 블로워 20 : 케이싱

이하 본 발명에 따른 블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기에 대하여 첨부된 도면 도 3 내지 도 6을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기의 정면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기의 측면도이며, 도 5는 도 3의 "A"부를 확대도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 3엽 임펠러의 가공상태를 도시한 설명도이다.

본 발명은 베드(1)의 상부에 테이블(2)이 승하강과 좌우로 이동가능하게 설치되고, 베드(1)의 후방에 수직설치되는 칼럼(3)의 상측에는 스핀들(4)이 테이블(2)의 상측에 위치하도록 설치되며, 상기 스핀들(4)의 선단부 하측에는 테이블(2)에 장착된 공작물을 절삭가공하는 절삭공구(13)가 회전가능하게 설치되어 있는 통상의 밀링머신을 개조하여 3엽 임펠러(18)의 곡면을 절삭가공할 수 있도록 한 것이다.

상기 개조에 사용된 통상의 밀링머신은 화천기계공업주식회사에서 제작한 CNC밀링머신(모델명:HVN-85FO)으로, 베드(1)의 상부에 테이블(2)이 승하강과 좌우로 이동가능하게 설치되고, 베드(1) 의 후방에는 칼럼(3)이 수직 설치되며, 칼럼(3)의 선단부에는 테이블(2)에 장착된 공작물을 절삭가공하는 절삭공구(13)가 회전가능하게 설치되어 있는 스핀들(4)이 수직방향으로 설치되어 있다.

이와 같은 통상적인 CNC밀링머신은 스핀들에 수직 설치된 절삭공구(밀링커터)가 회전하면서 테이블 상에 장착되어 있는 공작물을 평면가공하는데 주로 사용되고 있는 것이다.

상기 CNC밀링머신을 이용한 본 발명의 블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기는, 상기 스핀들(4)이 칼럼(3)의 상부에 수평방향으로 설치되고, 그 스핀들(4)의 선단부에는 실린더(5)에 의해 전후방으로 수평이동하는 오버아암(6)이 수평 설치되어 있다.

그리고, 상기 오버아암(6)의 선단부 내측에는 모터축이 외향 돌출되며 모터축에 구동풀리(8)가 설치된 모터(7)가 수평설치되고, 모터축이 돌출된 반대편의 오버아암(6) 외측에는 센터(16)가 지지되는 센터지지대(9)가 하향 설치되어 있다.

또한, 오버아암(6)의 선단부 하방에는 축지지부(10)가 구동풀리(8)가 설치된 쪽이 하향 돌출되게 설치된 절삭공구설치대(11)가 설치되고, 상기 축지지부(10)에는 구동풀리(8)와 대응하여 구동풀리(8)와 함께 벨트(8a)가 감겨지는 종동풀리(12)가 설치되고 타측에 절삭공구(13)가 착탈식으로 교체가능하게 설치되는 절삭공구 설치축(14)이 베어링(15)을 외삽한 상태로 회전자유롭게 수평 설치되어 있다.

그리고, 상기 절삭공구 설치축(14)의 중심선과 동일한 높이 상의 센터지지대(9) 하단에는 일측에 뾰족한 끝이 절삭공구 설치축(14)의 자유단부를 지지하는 센터(16)가 삽입설치되고, 상기 테이블(2)의 상면에는 3엽 임펠러(18)의 양단축을 테이블(2)의 길이방향으로 수평되게 고정설치하는 한 쌍의 임펠러고정대(17)가 착탈식으로 설치되어 있다.

도면 부호중 미설명부호 "21"은 본 발명에 의한 블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기를 구동시키는 프로그램이 내장되고 조작버튼이 설치된 콘트롤장치이다. 이 콘트롤장치는 본 발명을 개조하는데 사용된 화천기계공업(주)에서 제작된CNC밀링머신(모델명:HVN-85FO)을 구동하고 제어하는 제어 프로그램이 내장되어 있는 것이다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 작용 관계를 도 3 내지 도 6을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

3엽 임펠러(18)의 곡면을 가공하고자 하는 경우에는 절삭공구 설치축(14)에 절삭공구(13)를 설치하고 3엽 임펠러(18)를 테이블(2)의 상면에 장착시켜야 하는데, 먼저, 절삭공구 설치축(14)의 내측 즉 종동풀리(12)가 장착된 반대편에 밀링커터 형태의 절삭공구(13)를 삽입설치하고, 센터지지대(9)에는 센터(16)를 삽입시켜서 센터(16)의 뾰족한 끝이 절삭공구(13)를 장착한 절삭공구 설치축(14)의 단부를 지지하여 절삭공구 설치축(14) 및 절삭공구(13)가 진동하지 않고 정숙하게 회전될 수 있게 한다.

그 다음에는 테이블(2) 상의 길이방향으로 설치되어 있는 한 쌍의 임펠러고정대(17)에 임펠러축(18a)을 각각 고정시켜서 3엽 임펠러(18)가 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 테이블(2)의 길이방향과 동일하며 측면에서 보아 테이블(2) 상에 "Y" 자 형태로 설치되게 한다.

이렇게 절삭공구 설치축(14)에 절삭공구(13)가 설치되고 테이블(2)상에 3엽 임펠러(18)가 테이블(2)의 길이방향과 동일하게 3엽 임펠러(18)가 장착된 상태에서 본 발명을 동작시키게 되면, 콘트롤장치(21)에 설정된 신호에 따라 실린더(5)와 절삭공구 구동용 모터(7)와, 테이블(2) 좌우 이동장치(미도시) 및 테이블(2) 승하강장치(미도시)를 유기적으로 각각 구동시키게 된다.

상기 실린더(5)의 동작은 스핀들(4)에 설치된 오버아암(6)를 전후방향으로 수평 이동시켜서 그에 따라 절삭공구(13)를 전후방향으로 수평 이동시키게 되고, 절삭공구 구동용 모터(7)의 동작은 모터(7)의 동력이 절삭공구(13)에 전달되어 절삭공구(13)를 회전시키게 되며, 테이블(2)의 승하강장치는 테이블(2)을 승하강시켜 테이블(2) 위에 장착된 3엽 임펠러(18)를 승하강시키게 되며, 테이블(2)의 좌우이동장치는 테이블(2)을 좌우로 이동시킴에 따라 테이블(2)위에 장착된 3엽 임펠러(18)를 좌우로 이동시키게 되는 것이다.

상기와 같이 각각의 장치들이 고유의 동작을 하는 전제하에서 3엽 임펠러(18)의 외부 곡면을 가공하려면 절삭공구(13)가 3엽 임펠러(18)와 접촉이 이루어져야 하는데, 3엽 임펠러(18)에 절삭공구(13)가 접촉되려면 테이블(2) 승하강장치를 동작시켜 테이블(2)의 상측에 장착된 3엽 임펠러(18)가 절삭공구(13)에 접촉되게 한다.

이때 절삭공구(13)는 도 6에서 보는 바와 같이 3엽 임펠러(18)를 120°각도로 가상으로 3등분한 상부면부터 절삭가공하기 위하여 3엽 임펠러(18)의 "a"위치에 절삭공구(13)가 접촉하도록 테이블(2)을 상승시키며 실린더(5)를 후방으로 이동시킨다.

이렇게 하여 절삭공구(13)가 3엽 임펠러(18)의 "a"위치에 접촉된 상태에서 절삭공구 구동용 모터(7)를 구동시키면, 모터의 동력이 구동풀리(8) - 벨트(8a) - 종동풀리(12)를 통하여 절삭공구 설치축(14)에 설치된 절삭공구(13)을 회전시키게 되며, 절삭공구 설치축(14)에 설치된 절삭공구(13)가 절삭공구 설치축(14)의 동심원 방향으로 회전하게 되며, 이 절삭공구(13)는 원통형상을 하고 있어서 원통형상의 외주면과 3엽 임펠러(18)의 외주곡면이 선접촉형태로 접촉한 상태에서 회전하게 되는 것이다.

상기와 같이 절삭공구(13)의 외주면이 3엽 임펠러(18)의 외주곡면에 선접촉된 상태로 회전함에 따라 도 7에서 보는 바와 같이 3엽 임펠러(18)의 외부 곡면이 절삭공구(13)의 폭만큼 절삭되기 시작한다.

이렇게 3엽 임펠러(18)의 외부곡면이 절삭공구(13)에 의해 절삭이 이루어질 때 실린더(5)가 전진하여 오버아암(6)이 전진하게 되는데, 이 오버아암(6)의 하단에 절삭공구(13)가 설치되어 있으므로 절삭공구(13)가 실린더(5)가 전진하는만큼 전진하게 되며, 그와 동시에 3엽 임펠러(18)의 곡선만큼 입력된 신호에 따라 테이블(2)이 상승과 하강을 하여 테이블(2)에 장착된 3엽 임펠러(18)도 상승과 하강하게 하여 3엽 임펠러(18)의 상부 120°구간을 3엽 임펠러(18)의 곡면 형상대로 절삭이 이루어진다.

이렇게 절삭공구(13)가 3엽 임펠러(18)의 곡면을 따라 한번 회전 이동하여 절삭하면 절삭공구(13)의 폭만큼 상면에 위치한 120°만큼의 구간이 절삭가공되고, 그 뒤에는 도 8의 (나)와 같이 테이블(2)을 절삭공구(13)의 폭만큼 수평 이동시켜서 테이블(2)에 장착된 3엽 임펠러(18)가 절삭공구(13)의 폭만큼 수평 이동되게 한다.

상기와 같이 다음에 절삭할 위치로 3엽 임펠러(18)가 절삭공구(13)의 폭만큼 수평으로 이동하고 난 뒤에는 절삭공구(13)가 도 6에서 보는 바와같이 "a"위치로 다시 이동하여 절삭공구(13)를 회전시키면서 실린더(5)를 전진시키고 테이블(2)을승하강시켜서 위에서 3엽 임펠러(18)의 외부곡면을 곡면의 형상대로 절삭가공하는 것과 동일하게 곡면가공을 한다.

이와 같은 방법으로 반복하여 3엽 임펠러(18)의 전길이를 곡면의 형상대로 반복하여 절삭가공을 완료한다. 이렇게 상면에 대한 곡면 절삭가공이 완료된 뒤에는 가공이 안된 타측면(도 6의 b면이나 또는 c면)이 상측으로 수평하게 올라오도록 테이블(2) 상의 임펠러고정대(17)에 고정되게 장착한 후, 위에서 설명한 바와 동일하게 3엽 임펠러(18)의 상면 120°구간의 곡면을 곡면의 형상대로 회전하는 절삭공구(13)로 가공하며, 이렇게 2개의 면을 절삭 가공한 뒤에 나머지 또 한 면을 위의 방법과 동일하게 가공안 된 면이 상측으로 올라 가도록 테이블(2) 상의 임펠러고정대(17)에 3엽 임펠러(18)를 다시 고정 장착하여 위의 방법과 동일하게 곡면을 가공하여 3엽 임펠러(18)의 3면 곡면의 절삭가공을 완료한다.

본 발명이 화천기계공업주식회사에서 제작한 CNC밀링머신(모델명:HVN-85FO)을 개조한 것이므로, 테이블의 승하강 및 테이블의 좌우이동동작이 화천기계공업(주)의 CNC밀링머신의 작용이므로 위에서 테이블의 승하강 및 테이블의 좌우이동동작에 대한 구체적인 작용설명을 생략하였다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기는, 3엽 임펠러의 곡면상에 원통형태의 절삭공구가 선접촉형태로 접촉한 상태에서 3엽 임펠러의 곡선방향으로 원통형의 절삭공구가 회전하면서 3엽 임펠러의 곡면을 따라 절삭가공함에 따라 3엽 임펠러의 곡면을 정밀하게 가공할 수 있는 효과가있는 것이다.

상기와 같이 3엽 임펠러의 곡면을 정밀하게 절삭 가공할 수 있게 됨에 따라 고품질의 블로워를 제공할 수 있음은 물론이고, 종래에 세이퍼에 의해 가공할 때보다 가공시간이 대폭 단축되어 생산원가를 절감시키게 되는 또 다른 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. ( 정 정 ) 베드(1)의 상부에 테이블(2)이 승하강과 좌우로 이동가능하게 설치되고, 베드(1)의 후방에 수직설치되는 칼럼(3)의 상부에 수평방향으로 스핀들(4)이 테이블(2)의 상부에 위치하도록 설치되며, 상기 스핀들(4)의 선단부에는 오버아암(6)이 수평 설치되며, 하측에는 테이블(2)에 장착된 공작물을 절삭가공하는 절삭공구(13)가 회전가능하게 설치되어 있는 통상의 밀링머신에 있어서,

   상기 스핀들(4)이 설치된 오버아암(6)을 전후방으로 수평이동시키는 실린더(5)가 설치되고,

   상기 오버아암(6)의 선단부 내측에는 모터축이 외향 돌출되며 모터축에 구동풀리(8)가 설치된 모터(7)가 수평 설치되고, 상기 모터축이 돌출된 반대편의 오버아암(6) 외측에는 센터지지대(9)가 하향 설치되며, 오버아암(6)의 선단부 하방에는 축지지부(10)가 하향 돌출된 절삭공구설치대(11)가 설치되고,

   상기 축지지부(10)에는 구동풀리(8)와 벨트(8a)에 의해 회전력이 전달되는 종동풀리(12)가 설치되고 타측에 절삭공구(13)가 착탈식으로 설치되는 절삭공구 설치축(14)이 베어링(15)을 외삽한 상태로 회전자유롭게 수평 설치되며, 상기 절삭공구 설치축(14)의 중심선과 동일한 높이선 상의 센터지지대(9) 하측에는 일측에 끝이 뾰족한 센터(16)가 삽입 설치되고,

   상기 테이블(2)의 상면에는 3엽 임펠러(18)의 양단축을 수평방향으로 고정설치하는 한 쌍의 임펠러고정대(17)가 착탈식으로 설치되는 것을 특징으로 하는 블로워용 3엽 임펠러의 곡면전용 가공기.